(57)【要約】【課題】モールドＩＣとコネクタケースとの間に隙間に測定媒体が進入し難い圧力センサを提供する。【解決手段】モールドＩＣ２とモールドＩＣ２を封止するコネクタケース３とを有する圧力センサ１において、圧力シール部３３ｂを有する構成とする。圧力シール部３３ｂは、コネクタケース３の一面３３ａからモールドＩＣ２の外壁面２２ｂに沿って突出させられており、外壁面２２ｂに対する垂直方向においてモールドＩＣ２と圧力室６とによって挟まれている。圧力シール部３３ｂが設けられていることで、圧力シール部３３ｂのうちモールドＩＣ２に接触する第１面３３ｃの反対側の面である第２面３３ｆに対して印加される測定媒体による圧力に起因して、圧力シール部３３ｂがモールドＩＣ２に対して圧力が印加される。これにより、圧力シール部３３ｂとモールドＩＣ２との間に隙間が生じ難くなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力を感知する感圧素子部を有するセンサチップ（２１）と、感圧素子部を露出させつつ前記センサチップを封止するモールド樹脂（２２）と、を有する構成とされたモールドＩＣ（２）と、
一面（３３ａ）を有し、前記モールドＩＣのうち感圧素子部を含む一部を前記一面から突出させて、前記モールドＩＣを封止するコネクタケース（３）と、
前記コネクタケースに連結されて、前記感圧素子部の周囲に圧力室（６）を形成すると共に、圧力の検出対象となる測定媒体を前記圧力室内に導入するための圧力導入孔（４１）を有する構成とされたハウジング（４）と、を有し、
前記モールドＩＣと前記コネクタケースとの界面が前記圧力室に対して露出した構成とされた圧力センサであって、
前記モールドＩＣは、前記一面から突き出した外壁面（２２ｂ）を有し、
前記コネクタケースは、前記一面から前記外壁面に沿って突出させられた圧力シール部（３３ｂ）を有し、
前記圧力シール部が、前記外壁面に対する垂直方向において、前記モールドＩＣと前記圧力室とによって挟まれていることを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】
前記圧力シール部が前記モールドＩＣを囲むように全周に亘って形成されていることを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定媒体の圧力を検出する圧力センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、測定媒体の圧力を検出する圧力センサが知られている。この種のセンサとして、感圧素子部を有するセンサチップをモールド樹脂で封止した構成のモールドＩＣをコネクタケースによって封止したものにハウジングを連結させて構成された圧力センサが提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
特許文献１に記載の圧力センサについて、より具体的に説明する。この圧力センサでは、モールドＩＣのうち感圧素子部を含む部分がコネクタケースから突出した構成とされている。感圧素子部の周囲には、ハウジング等により形成される圧力室が形成され、感圧素子部は、コネクタケースに封止されずに露出し、ハウジング等により形成される圧力室に対して露出している。ハウジングには、圧力の検出対象となる測定媒体を圧力室内に導入するための圧力導入孔が形成されている。そして、この圧力センサでは、測定媒体が圧力室に導入され、感圧素子部に圧力を印加されると、圧力に応じたセンサ信号を出力がされ、圧力が検出される。
【０００４】
ここで、特許文献１に記載の圧力センサは、モールドＩＣとコネクタケースとの界面が圧力室に対して露出した構成とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許３６２０１８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記したように、特許文献１に記載の圧力センサでは、モールドＩＣとコネクタケースとの界面が圧力室に対して露出した構成とされている。そして、この圧力センサでは、モールドＩＣのうちコネクタケースから突出した部分に対して、測定媒体による圧力が印加されることとなる。ここで、この圧力センサでは、モールドＩＣやコネクタケースの形状もしくは物性（弾性率など）のばらつき等に起因して、モールドＩＣとコネクタケースとの間に隙間が生じることがある。このように隙間が生じた場合、この隙間に圧力媒体が進入してしまい、ひいては圧力媒体が装置の外部に漏れてしまう圧力漏れが生じて、圧力検出精度が悪化することとなる。
【０００７】
本発明は上記点に鑑みて、センサチップをモールド樹脂で封止したモールドＩＣを、コネクタケースによって封止したものにハウジングを連結させて構成された圧力センサにおいて、モールドＩＣとコネクタケースとの間に隙間に測定媒体が進入し難い構成を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、圧力を感知する感圧素子部を有するセンサチップ（２１）と、感圧素子部を露出させつつセンサチップを封止するモールド樹脂（２２）とを有する構成とされたモールドＩＣ（２）と、一面（３３ａ）を有し、モールドＩＣのうち感圧素子部を含む一部を一面から突出させて、モールドＩＣを封止するコネクタケース（３）と、コネクタケースに連結されて、感圧素子部の周囲に圧力室（６）を形成すると共に、圧力の検出対象となる測定媒体を圧力室内に導入するための圧力導入孔（４１）を有する構成とされたハウジング（４）と、を有し、モールドＩＣとコネクタケースとの界面が圧力室に対して露出した構成とされた圧力センサであって以下の特徴を有する。
【０００９】
すなわち、モールドＩＣがコネクタケースの一面から突き出した外壁面（２２ｂ）を有し、コネクタケースは一面から外壁面に沿って突出させられた圧力シール部（３３ｂ）を有し、圧力シール部が外壁面に対する垂直方向においてモールドＩＣと圧力室とによって挟まれているという特徴を有する。
【００１０】
このため、圧力シール部のうちモールドＩＣに接触する第１面（３３ｃ）の反対側の面である第２面（３３ｆ）に対して印加される測定媒体による圧力に起因して、圧力シール部がモールドＩＣ（の外壁面）に対して圧力が印加される。これにより、モールドＩＣ（の外壁面）に対して強い圧力が印加されるため、圧力シール部とモールドＩＣとの間に隙間が生じ難くなる。よって、圧力シール部とモールドＩＣとの間に生じた隙間に圧力媒体が進入してしまうことが生じ難く、圧力漏れによって圧力検出精度が悪化する事態が生じ難くなる。
【００１１】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る圧力センサの断面構成を示す図である。
【図２】図１に示す圧力センサのうち圧力シール部の周辺部分を拡大した図である。
【図３】圧力シール部の第１面の一端から他端までの長さｘを横軸とし、モールドＩＣに対して印加される圧力シール部による圧力Ｐを縦軸として、ｘ、Ｐ、および第１面から第２面までの厚さｔのそれぞれの関係を示す図である。
【図４】第１実施形態に係る圧力センサに係る実施例の構成（コネクタケースの被覆部のうち圧力シール部を除いた部分、モールドＩＣ、圧力シール部に相当する部分のみ）を示す斜視図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る圧力センサに係る実施例について、図４に示す部分の平面構成を示した図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る圧力センサに係る実施例について、図４に示す部分の断面構成を示した図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係る圧力センサに係る実施例について、図４に示す部分を用いてＦＥＭ解析を行った際の変数および水準を示すものである。
【図８】本発明の第１実施形態に係る圧力センサに係る実施例について、図４に示す部分を用いて図７に示す水準を設定してＦＥＭ解析を行ったときの解析結果を示すものである。
【図９】本発明の他の実施形態に係る圧力センサにおける圧力シール部の周辺部分を拡大した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。
【００１４】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る圧力センサ１について図１〜図８を参照して説明する。図１に示すように、第１実施形態に係る圧力センサ１は、センサチップ２１をモールド樹脂２２で封止した構成のモールドＩＣ２と、モールドＩＣ２を封止するコネクタケース３と、コネクタケース３に連結されたハウジング４とを有する。この圧力センサ１は、例えば、エンジンに吸引される空気の圧力（吸気圧）や、エンジンに供給される燃料の圧力等を検出する用途に用いられる。  
【００１５】
モールドＩＣ２は、センサチップ２１がモールド樹脂２２に一体化されたものである。図１に示すように、モールドＩＣ２は、圧力を感知する感圧素子部を有するセンサチップ２１と、リードフレーム２３と、感圧素子部を露出させつつセンサチップ２１を封止するモールド樹脂２２とを有する構成とされている。図１に示すように、モールドＩＣ２は、後述するコネクタケース３の一面３３ａから、モールドＩＣ２のうち感圧素子部を含む一部を突出させて、コネクタケース３によって封止されている。なお、以下において、モールドＩＣ２のうち一面３３ａから突出した面を外壁面２２ｂという。
【００１６】
センサチップ２１は、モールド樹脂２２に形成された開口部２２ａ内に配置され、接着剤等によってモールド樹脂２２に固定されており、開口部２２ａ内に導入された圧力媒体の圧力を検出するようになっている。センサチップ２１に備えられている感圧素子部は、ダイアフラム等で構成されている。
【００１７】
モールド樹脂２２は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂で成形されたものであり、リードフレーム２３の大部分を被覆して封止している。また、図示しないが、モールド樹脂２２には、電子部品としての信号処理回路用ＩＣが内蔵されている。
【００１８】
リードフレーム２３は、センサチップ２１とボンディングワイヤ等を介して電気的に接続されており、一端側部分がモールド樹脂２２から露出している。
【００１９】
コネクタケース３は、モールドＩＣ２と一体に成形されたものであり、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）やＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等の熱可塑性樹脂で構成されている。コネクタケース３は、外部コネクタが接続されるコネクタ部３１と、ターミナル３２およびモールドＩＣ２を被覆する被覆部３３とが一体に形成されて構成されている。
【００２０】
図１に示すように、コネクタケース３は、被覆部３３において一面３３ａを有し、モールドＩＣ２のうち感圧素子部を含む一部を一面３３ａから突出させて、モールドＩＣ２を封止している。
【００２１】
コネクタ部３１は、外部にセンサ信号を出力する部分であり、内部が空洞の筒状であって、その内部にターミナル３２の一端側部分３２ａが配置されている。ターミナル３２の他端側部分３２ｂは、モールドＩＣ２のリードフレーム２３と電気的に接続される。
【００２２】
被覆部３３は、リードフレーム２３に接続されたターミナル３２と、モールドＩＣ２のうちコネクタ部３１側の部分とを被覆しており、モールドＩＣ２のうちセンサチップ２１側の部分を露出している。
【００２３】
コネクタケース３は、一面３３ａからモールドＩＣ２の外壁面２２ｂに沿って突出させられた圧力シール部３３ｂを有する構成とされている。ここでは、圧力シール部３３ｂは、被覆部３３と同一の材料にて一体に形成されている。図１に示すように、本実施形態に係る圧力シール部３３ｂは、その断面が四角形である形状とされている。また、本実施形態に係る圧力シール部３３ｂは、モールドＩＣ２を囲むように全周に亘って形成されている。
【００２４】
圧力シール部３３ｂは、モールドＩＣ２の外壁面２２ｂに対する垂直方向（図１の一点鎖線Ｂを参照。なお、外壁面２２ｂが曲面の場合には、「垂直方向」は「法線方向」と言い換えられることとする）において、モールドＩＣ２と圧力室６とによって挟まれている。図２に示すように、本実施形態に係る圧力センサ１では、圧力シール部３３ｂのうちモールドＩＣ２に接触する第１面３３ｃの反対側の面である第２面３３ｆに対して印加される測定媒体による圧力に起因して、モールドＩＣ２の外壁面２２ｂに対して圧力が印加される。すなわち、本実施形態に係る圧力センサ１では、圧力シール部３３ｂが上記のように挟まれた構成とされていることにより、モールドＩＣ２の外壁面２２ｂに対して強い圧力が印加される。
【００２５】
ここで、図２に示すように、第２面３３ｆに対して印加される測定媒体による圧力の大きさをＰ０、該圧力によってモールドＩＣ２に対して印加される圧力シール部３３ｂによる圧力の大きさをＰとする。また、圧力シール部３３ｂのうち一面３３ａに近い側の端部を一端３３ｄ、遠い側の端部を他端３３ｅとし、第１面３３ｃのうち一端３３ｄから他端３３ｅまでの長さをｘとし、第１面３３ｃから第２面３３ｆまでの厚さをｔとする。
【００２６】
このとき、本実施形態に係る圧力シール部３３ｂは、Ｐが大きくなる構成とされることが望ましく、理想的にはＰがＰ０と一致する構成とされることが望ましい。すなわち、本実施形態に係る圧力センサ１は、測定媒体によって第２面３３ｆに印加される圧力（Ｐ０）に近い圧力（Ｐ）がモールドＩＣ２（の外壁面２２ｂ）に印加される構成とされることが望ましい。Ｐが大きければ大きいほど、圧力シール部３３ｂはモールドＩＣ２に対して強く押し付けられ、圧力シール部３３ｂとモールドＩＣ２との間に隙間が生じ難くなる。これにより、圧力シール部３３ｂとモールドＩＣ２との間に生じた隙間に圧力媒体が進入してしまうことが生じ難くなり、圧力漏れによって圧力検出精度が悪化するような事態が生じ難くなる。
【００２７】
ここで、図３に示すように、Ｐ０はｔとｘの値によって変動する。よって、Ｐが大きくなるようにするには、このことを考慮し、圧力シール部３３ｂを、ｘがｔに対応して十分大きい構成とすればよい。また、Ｐが大きくなるようにするには、圧力シール部３３ｂの弾性率が小さければ小さいほど好ましく、例えば、使用環境温度（例えば、−３０〜１２０℃）において、圧力シール部３３ｂの弾性率がモールドＩＣ２（モールド樹脂２２）の弾性率よりも小さい構成とされていることが好ましい。
【００２８】
ハウジング４は、コネクタケース３に連結された金属製のケースである。図１に示すように、ハウジング４は、圧力の検出対象となる測定媒体を後述の圧力室６内に導入するための圧力導入孔４１と、圧力媒体をセンサチップ２１の感圧素子部に導く圧力導入通路４２と、コネクタケース３の一部を収容する収容部４３とを有している。圧力導入通路４２は、ハウジング４の中空部として構成されたものである。収容部４３は、圧力導入通路４２と反対側の部位に開口部として構成されたものである。本実施形態に係る圧力センサ１では、ハウジング４の内部において、ハウジング４やモールドＩＣ２などによって囲まれた圧力室６が形成されており、この圧力室６はセンサチップ２１の感圧素子部の周囲に形成されている。また、本実施形態に係る圧力センサ１では、モールドＩＣ２とコネクタケース３との界面が圧力室６に対して露出している（図１の符号Ａを参照）。
【００２９】
ハウジング４は、コネクタケース３のモールドＩＣ２側の部分を収容部４３に収容した状態で、ハウジング４の一部（コネクタケース３のうち被覆部３３に位置する部分）がかしめられることによって、コネクタケース３と連結されている。本実施形態に係る圧力センサ１では、ハウジング４とコネクタケース３との間においてＯリング５が介在しており、このＯリング５によってハウジング４とコネクタケース３との間がシールされている。
【００３０】
ここで、図４〜図８にて、実施例として、ＦＥＭ（Finite Element Method：有限要素法）にて解析した例を示しておく。この実施例では、コネクタケース３の被覆部３３を想定して、図４〜図６に示す物体を設定して解析を行った。図４に示すように、この物体は、一面３３ａを有する円柱部分（被覆部３３のうち圧力シール部３３ｂを除いた部分に相当）と、一面３３ａから突出した四角柱部分（モールドＩＣ２に相当）と、この四角柱部分を囲むように全周に亘って形成されたシール部分（圧力シール部３３ｂに相当）とで構成されている。なお、便宜上、以下においては、これらの部分をそれぞれ、単に「被覆部３３のうち圧力シール部３３ｂを除いた部分」「モールドＩＣ２」「圧力シール部３３ｂ」という。また、圧力シール部３３ｂの形状を示すパラメータ（内寸）として、図５の紙面における横方向の長さであるａ、縦方向の長さであるｂを設定した。
【００３１】
また、この物体を構成する部分のうち、被覆部３３のうち圧力シール部３３ｂを除いた部分および圧力シール部３３ｂの弾性率を８．９ＧＰａ（ポアソン比は０．３５）とし、モールドＩＣ２の弾性率を１０．８ＧＰａ（ポアソン比は０．２４）とした。
【００３２】
そして、図７に示すように、変数としてａ／ｂ、ｔ、ｘを設定し、これら３つの変数のバリエーションとして１０パターンの水準（図７中の水準「Ｒｅｆ」は、圧力シール部３３ｂを設けない場合を示す）を設定した。
【００３３】
このように、３つの変数および１０パターンの水準を設定して、Ｐ（測定媒体による圧力の大きさ）を１０ＭＰａとしたときのＰ０（モールドＩＣ２に対して印加される圧力シール部３３ｂによる圧力の大きさ）を解析したところ、図８に示す結果となった。この結果が示すように、圧力シール部３３ｂを、ｔに対応してｘを十分大きくすれば、ＰがＰ０と同等となる構成とすることができる。なお、ＰがＰ０よりも大きい値となっているものがあるが、これは測定圧力のばらつきや圧力シール部３３ｂの形状のばらつき等に基づくものであると推測される。
【００３４】
また、圧力シール部３３ｂを設けない場合（図８中の水準「Ｒｅｆ」）では、Ｐが負の値となった。すなわち、この場合では、圧力シール部３３ｂがモールドＩＣ２から離される方向に圧力が印加される。このため、この場合には、圧力シール部３３ｂとモールドＩＣ２との間に生じた隙間に圧力媒体が進入してしまうことが生じ難くするという効果が得られないと考えられる。
【００３５】
なお、図８における水準７〜９の結果が示すように、ｘ、ｔのみならず、ａ／ｂについてもＰとＰ０の関係に寄与することが推測されるため、Ｐを大きくするためには、ｘ、ｔのみならず、ａ／ｂについても考慮されることがより望ましい。
【００３６】
上記で説明したように、本実施形態に係る圧力センサ１では、コネクタケース３を、一面３３ａからモールドＩＣ２の外壁面２２ｂに沿って突出させられた圧力シール部３３ｂを有する構成としている。そして、圧力シール部３３ｂを、モールドＩＣ２の外壁面２２ｂに対する垂直方向において、モールドＩＣ２と圧力室６とによって挟まれた構成としている。
【００３７】
このため、本実施形態に係る圧力センサ１では、圧力シール部３３ｂのうちモールドＩＣ２に接触する第１面３３ｃの反対側の面である第２面３３ｆに対して印加される測定媒体による圧力に起因して、圧力シール部３３ｂがモールドＩＣ２（の外壁面２２ｂ）に対して圧力が印加される。これにより、モールドＩＣ２（の外壁面２２ｂ）に対して強い圧力が印加されるため、圧力シール部３３ｂとモールドＩＣ２との間に隙間が生じ難くなる。よって、本実施形態に係る圧力センサ１では、圧力シール部３３ｂとモールドＩＣ２との間に生じた隙間に圧力媒体が進入してしまうことが生じ難く、圧力漏れによって圧力検出精度が悪化する事態が生じ難くなる。
【００３８】
また、本実施形態に係る圧力センサ１では、圧力シール部３３ｂを、モールドＩＣ２を囲むように全周に亘って形成された構成としている。このため、本実施形態に係る圧力センサ１では、特に、圧力シール部３３ｂとモールドＩＣ２との間に生じた隙間に圧力媒体が進入してしまうことが生じ難く、圧力漏れによって圧力検出精度が悪化する事態が生じ難くなる。
【００３９】
（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
【００４０】
例えば、第１実施形態では、コネクタケース３を、圧力シール部３３ｂの断面が四角形である形状としていた。しかしながら、圧力シール部３３ｂの形状はこれに限られない。すなわち、例えば、図９に示すように、第１実施形態に係る圧力センサ１において、圧力シール部３３ｂを、テーパー部（図９中の符号Ｂを参照）が設けられた形状としてもよい。また、シール部３３ｂを、Ｒ部（カーブした面）が設けられた形状としてもよい。
【００４１】
第１実施形態では、コネクタケース３を、モールドＩＣ２を囲むように全周に亘って圧力シール部３３ｂが形成された構成としていた。しかしながら、圧力シール部３３ｂの形状はこれに限られない。すなわち、例えば、第１実施形態に係る圧力センサ１において、圧力シール部３３ｂを、モールドＩＣ２を囲む全周のうちの一部のみにおいて形成した構成としてもよい。
【符号の説明】
【００４２】
２      モールドＩＣ
２１    センサチップ
２２    モールド樹脂
３      コネクタケース
３３    コネクタケースの被覆部
３３ｂ  コネクタケースの圧力シール部
４      ハウジング
６      圧力室
【図１】
2015148511.tif 000003
【図２】
2015148511.tif 000004
【図３】
2015148511.tif 000005
【図４】
2015148511.tif 000006
【図５】
2015148511.tif 000007
【図６】
2015148511.tif 000008
【図７】
2015148511.tif 000009
【図８】
2015148511.tif 000010
【図９】
2015148511.tif 000011