(57)【要約】【課題】本発明は、ハウジングに熱応力又は機械的な応力が発生した場合に、台座に発生する応力を低減して圧力センサに作用する歪みを抑制することができる圧力検知装置及びこれを使用した吸気圧測定装置を提供することを目的としている。【解決手段】圧力センサと４１、ハウジング２１と、リードフレーム２２とを有し、ハウジング２１は、基部３１と、基部３１に設けられた台座３４と、台座３４を囲んで基部３１に設けられた外壁部２４とを有し、圧力センサ４１は台座３１に設置され、リードフレーム２２は基部３１に埋設されると共に、台座３４と重なる位置から外壁部２４よりも外側に延びて形成されており、台座３４と外壁部２４との間において、リードフレーム２２の表面２２ａ及び裏面２２ｂには、基部３１から露出する露出部２２ｃ、２２ｄが形成されていることを特徴とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力センサと、前記圧力センサを保持するハウジングと、前記ハウジングに設けられたリードフレームとを有し、
前記ハウジングは、基部と、前記基部に設けられた台座と、前記台座を囲んで前記基部に設けられた外壁部とを有し、
前記圧力センサは前記台座に設置され、前記リードフレームは前記基部に埋設されると共に前記台座と重なる位置から前記外壁部の外側に延びて形成されており、
前記台座と前記外壁部との間において、前記リードフレームの表面及び裏面には、前記基部から露出する露出部が形成されていることを特徴とする圧力検知装置。
【請求項２】
前記リードフレームの前記表面の前記露出部と前記裏面の前記露出部とが対向して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の圧力検知装置。
【請求項３】
前記基部には孔部が設けられており、前記孔部は前記リードフレームの前記裏面と交差する方向に前記基部を貫通して形成され、
前記孔部において前記リードフレームの前記裏面の前記露出部が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の圧力検知装置。
【請求項４】
前記露出部は、前記リードフレームの幅方向にわたって設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の圧力検知装置。
【請求項５】
前記リードフレームの前記裏面の前記露出部は、前記台座と前記外壁部との間から前記台座と重なる位置にわたって形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の圧力検知装置。
【請求項６】
前記ハウジングは、前記外壁部に囲まれた検知空間内に位置する内壁部をさらに有し、前記圧力センサは前記外壁部の内面よりも前記内壁部の内面に接近した位置に設けられており、前記露出部は前記台座と前記内壁部との間に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の圧力検知装置。
【請求項７】
前記台座は前記内壁部と間隔を設けて配置されていることを特徴とする請求項６に記載の圧力検知装置。
【請求項８】
前記ハウジングは、熱可塑性樹脂を用いて樹脂成形されていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の圧力検知装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれかに記載された前記圧力検知装置を保持する筐体が設けられ、この筐体に、内燃機関の吸気圧力を前記圧力センサに導入する吸気孔が形成されていることを特徴とする吸気圧測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力検知装置及びこれを使用して内燃機関の吸気圧を測定する吸気圧測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、例えば自動車のエンジン制御用としてエンジンの吸入空気量を測定するために用いられる圧力検知装置（特許文献１では「半導体圧力センサ装置」と記載されている。）が開示されている。
【０００３】
図１１は、特許文献１に記載されている従来例の圧力検知装置の断面図を示す。図１１に示すように、従来例の圧力検知装置１１０は、樹脂を用いて成形されたハウジング１２１と、ハウジング１２１に埋設された金属製のリードフレーム１２２、１２３と、圧力を検知する圧力センサチップ１４１と、信号処理要素としてのＩＣパッケージ１４２とを有する。
【０００４】
図１１に示すように、ハウジング１２１には凹状のセンサマウント部１２７が形成されており、センサマウント部１２７の中央にガラス製の台座１３４が接着固定されている。そして、台座１３４の上に圧力センサチップ１４１が接着された状態で搭載されている。また、リードフレーム１２２の一部がセンサマウント部１２７の底面に露出して設けられており、露出したリードフレーム１２２と圧力センサチップ１４１とがワイヤボンディング接続されている。また、ＩＣパッケージ１４２は、リードフレーム１２２にワイヤボンディング接続された状態で、ハウジング１２１の内部に樹脂封入されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１７０３８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１１に示す従来例の圧力検知装置１１０では、樹脂製のハウジング１２１に金属製のリードフレーム１２２が埋設されているため、リードフレーム１２２とハウジング１２１との熱膨張係数の差により圧力センサチップ１４１に熱歪が与えられやすい。
【０００７】
さらに、圧力検知装置１１０が筐体に組み込まれて吸気圧測定装置として使用される場合には、ハウジング１２１が筐体などに取り付けられて、締め付け力や振動などの機械的な応力が加えられることも多い。
【０００８】
図１１に示すように、圧力センサチップ１４１はガラス製の台座１３４の上に設置されているが、ハウジング１２１に発生する熱応力又は機械的な応力に起因して台座１３４にも応力が発生し、台座１３４に設けられた圧力センサチップ１４１に歪みが作用する。圧力センサチップ１４１に作用する歪みは圧力の変化以外の外乱となるため、圧力検知装置１１０によって正確に圧力を測定することができなくなる。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決して、ハウジングに熱応力又は機械的な応力が発生した場合に、台座に発生する応力を低減して圧力センサに作用する歪みを抑制することができる圧力検知装置及びこれを使用した吸気圧測定装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の圧力検知装置は、圧力センサと、前記圧力センサを保持するハウジングと、前記ハウジングに設けられたリードフレームとを有し、前記ハウジングは、基部と、前記基部に設けられた台座と、前記台座を囲んで前記基部に設けられた外壁部とを有し、前記圧力センサは前記台座に設置され、前記リードフレームは前記基部に埋設されると共に、前記台座と重なる位置から前記外壁部よりも外側に延びて形成されており、前記台座と前記外壁部との間において、前記リードフレームの表面及び裏面には、前記基部から露出する露出部が形成されていることを特徴とする。
【００１１】
これによれば、リードフレームの露出部が設けられた箇所でハウジングの基部が分離される。よって、熱応力又は機械的な応力が基部を介して外壁部側から台座側へ伝達することを抑制することができ、また、熱応力や機械的な応力に対して、台座が基部とは独立して変位しやすくなるため台座に発生する応力を低減できる。さらに、台座と重なる位置にリードフレームが設けられているため、リードフレームとハウジングとの熱膨張係数差に起因する応力が生じた場合に、台座がリードフレームと共に変位可能となる。よって、台座に発生する応力を低減することができ、台座に設置された圧力センサに歪みが作用することを抑制できる。
【００１２】
したがって、本発明の圧力検知装置によれば、ハウジングに熱応力又は機械的な応力が加えられた場合に、台座に発生する応力を低減して圧力センサに歪みが作用することを抑制できる。
【００１３】
前記リードフレームの前記表面の前記露出部と前記裏面の前記露出部とが対向して形成されていることが好適である。これによれば、対向する露出部同士よりも外壁側に位置する基部と台座とを確実に分離させることができ、台座に発生する応力を抑制することができる。
【００１４】
前記基部には孔部が設けられており、前記孔部は前記リードフレームの前記裏面と交差する方向に前記基部を貫通して形成され、前記孔部において前記リードフレームの前記裏面の前記露出部が形成されていることが好ましい。これによれば、孔部が設けられた箇所で基部を分離して、台座に発生する応力を低減することができる。
【００１５】
前記露出部は、前記リードフレームの幅方向にわたって設けられていることが好ましい。これによれば、リードフレームの幅方向全体において台座側の基部と外壁部側の基部とが確実に分離される。よって、リードフレームとハウジングとの熱膨張係数差に起因する熱応力が発生しても、リードフレームと共に台座全体が移動可能となり、台座に発生する応力を確実に低減することができる。
【００１６】
前記リードフレームの前記裏面の前記露出部は、前記台座と前記外壁部との間から前記台座と重なる位置にわたって形成されていることが好ましい。これによれば、台座がリードフレームと共に変位しやすくなり、台座に発生する応力を低減することができる。
【００１７】
前記ハウジングは、前記外壁部に囲まれた検知空間内に位置する内壁部をさらに有し、前記圧力センサは前記外壁部の内面よりも前記内壁部の内面に接近した位置に設けられており、前記露出部は前記台座と前記内壁部との間に形成されていることが好適である。これによれば、内壁部を設けた補強構造により、外壁部から作用する熱応力や機械的応力を低減し又は分散して、台座に発生する応力を抑制して圧力センサに作用する歪みを低減することができる。
【００１８】
前記台座は前記内壁部と間隔を設けて配置されていることが好ましい。これによれば、内壁部に加えられた熱応力及び機械的な応力が台座に直接伝達することを抑制して、また、台座が内壁部と独立して変位可能となるため、台座に発生する応力を抑制することができる。
【００１９】
前記ハウジングは、熱可塑性樹脂を用いて樹脂成形されていることが好適である。こうすれば、前記ハウジングを前記リードフレームと一体に樹脂成形して、リードフレームの露出部を容易に形成することができる。
【００２０】
本発明の吸気圧測定装置は、前記圧力検知装置を保持する筐体が設けられ、この筐体に、内燃機関の吸気圧力を前記圧力センサに導入する吸気孔が形成されていることを特徴とする。これによれば、熱応力又は機械的な応力に起因する歪みが圧力センサに作用することを抑制できるため、熱や振動が加えられる環境においても圧力を正確に測定することができる。したがって、本発明の吸気圧測定装置によれば内燃機関の吸気圧を精度良く測定することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の圧力検知装置及びこれを使用した吸気圧測定装置によれば、ハウジングに熱応力又は機械的な応力が加えられた場合に、台座に発生する応力を低減して圧力センサに歪みが加えられることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施形態の圧力検知装置の斜視図である。
【図２】第１の実施形態の圧力検知装置の正面図である。
【図３】第１の実施形態の圧力検知装置の背面図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線で切断して矢印方向から見たときの圧力検知装置の断面図である。
【図５】圧力検知装置が筐体に組み込まれた状態を示す、吸気圧測定装置の断面図である。
【図６】第１の実施形態の変形例の圧力検知装置の断面図である。
【図７】第２の実施形態の圧力検知装置の断面図である。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は第１〜第３の比較例の圧力検知装置の断面図であり、（ｄ）は実施例の圧力検知装置の断面図である。
【図９】（ａ）〜（ｃ）は第１〜第３の比較例の圧力検知装置について熱応力の分布のシミュレーション結果を示す説明図であり、（ｄ）は実施例の圧力検知装置について熱応力の分布のシミュレーション結果を示す説明図である。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）は第１〜第３の比較例の圧力検知装置について機械的応力の分布のシミュレーション結果を示す説明図であり、（ｄ）は実施例の圧力検知装置について機械的応力の分布のシミュレーション結果を示す説明図である。
【図１１】従来例の圧力検知装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して、本発明の圧力検知装置の具体的な実施形態について説明をする。なお、各図面の寸法は適宜変更して示している。
【００２４】
＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態の圧力検知装置の斜視図である。図２は、第１の実施形態の圧力検知装置の正面図であり、図３は圧力検知装置の背面図である。また、図４は、図２のＩＶ−ＩＶ線で切断して矢印方向から見たときの圧力検知装置の断面図である。各図では、Ｘ１方向が前方でＸ２方向が後方、Ｙ１方向が右方向でＹ２方向が左方向、Ｚ１方向が上方でＺ２方向が下方である。
【００２５】
図１に示すように、第１の実施形態の圧力検知装置１０は、圧力センサ４１と、圧力センサ４１を保持するハウジング２１と、ハウジング２１に設けられたリードフレーム２２、２３とを有して構成される。
【００２６】
図１及び図４に示すように、ハウジング２１は基部３１と、基部３１に設けられた外壁部２４及び内壁部２６を有して構成される。外壁部２４は前方（Ｘ１方向）へ突出するとともに、図２に示すように円筒状に形成されている。基部３１と外壁部２４とで囲まれた内部領域が検知空間２５である。
【００２７】
また、図２及び図４に示すように、外壁部２４に囲まれた検知空間２５に位置して内壁部２６が形成されている。図２に示すように、内壁部２６は湾曲して形成されて正面から見た開口形状が円形であり、内壁部２６の上方（Ｚ１方向）の一部分が、外壁部２４の上方（Ｚ１方向）に連結されている。また、図４に示すように、内壁部２６は前方（Ｘ１方向）へ突出して形成されるとともに、内壁部２６の前端面２６ａは検知空間２５に位置して外壁部２４の前端面２４ａよりも後方（Ｘ２）側に設けられている。内壁部２６で囲まれた領域が凹状のセンサ収納部２７である。なお、図４に示すように、本実施形態の圧力検知装置１０において、ハウジング２１の基部３１は、センサ収納部２７の底面２７ａよりも後方側（Ｘ２側）の部分とする。
【００２８】
図２及び図４に示すように、センサ収納部２７には、圧力センサ４１と、集積回路（ＡＳＩＣ）を内蔵したＩＣパッケージ４２とが収納されている。図４に示すようにセンサ収納部２７の底面２７ａには、基部３１と一体に形成された台座３４が設けられており、台座３４に圧力センサ４１が配置されている。また、センサ収納部２７の底面２７ａに形成された凹部にＩＣパッケージ４２が配置されている。
【００２９】
圧力センサ４１は、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）構造であり、圧力を受けるダイヤフラム部と、ダイヤフラム部の変形を検知するピエゾ抵抗素子や圧電素子などの歪検知素子とを有している。また、ＩＣパッケージ４２に内蔵された集積回路には、圧力センサ４１からの検知出力を増幅するアンプや温度センサならびに前記温度センサで測定された温度に基づく温度補償回路などが内蔵されている。各図において、圧力センサ４１及びＩＣパッケージ４２の詳細な構成は省略して示している。また、圧力センサ４１とＩＣパッケージ４２とはワイヤボンディングで配線されているが、各図ではワイヤボンディングの図示を省略している。
【００３０】
また、図４に示すように、センサ収納部２７には、弾性体４３が充填されており、圧力センサ４１、ＩＣパッケージ４２、及びワイヤボンディング（図示しない）が弾性体４３に覆われている。弾性体４３はゲル状の粘弾性体であり、例えばシリコーン樹脂やフッ素樹脂である。弾性体４３は液体状の樹脂材料がセンサ収納部２７に供給されてから硬化されるため、その表面４３ａは凹湾曲面となる。
【００３１】
図１から図４に示すように、リードフレーム２２及びリードフレーム２３がハウジング２１に埋設されている。図２に示すように、３個のリードフレーム２３がセンサ収納部２７から外壁部２４の外側へ上方（Ｚ１方向）に延びている。また、リードフレーム２２はセンサ収納部２７から下方（Ｚ２方向）に延びて２個のリードフレームに分岐してそれぞれ外壁部２４の外側に延びている。
【００３２】
図４に示すように、リードフレーム２２及びリードフレーム２３はハウジング２１の基部３１に埋め込まれており、リードフレーム２３の表面２３ａ（Ｘ１側の面）が、センサ収納部２７の底面２７ａに露出している。露出したリードフレーム２３の表面２３ａとＩＣパッケージ４２とがワイヤボンディングで接続されている（各図では省略して示す）。また、リードフレーム２２の表面２２ａが、台座３４と内壁部２６との間においてセンサ収納部２７の底面２７ａに露出している。
【００３３】
本実施形態において、ハウジング２１は樹脂材料を用いて形成されており、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂等の熱可塑性樹脂が用いられる。また、リードフレーム２２、リードフレーム２３には、Ｃｕ、Ｃｕ合金等の金属材料が用いられている。
【００３４】
ハウジング２１とリードフレーム２２及びリードフレーム２３はいわゆるインサート成形法によって一体化される。この成型方法では、Ｙ方向に連続する第１のフープ材にリードフレーム２２が一定の間隔で形成され、第１のフープ材と平行にＹ方向に延びる第２のフープ材に、一定の間隔でリードフレーム２３が形成されている。リードフレーム２２とリードフレーム２３とが成形型のキャビティ内に設置され、ＰＰＳの溶融樹脂がキャビティ内に射出されて基部３１、台座３４、外壁部２４及び内壁部２６が一体に成形される。また、ハウジング２１が成形されるとともにハウジング２１とリードフレーム２２、リードフレーム２３とが一体化される。その後に、リードフレーム２２及びリードフレーム２３がそれぞれフープ材から分離される。
【００３５】
インサート成形時に、リードフレーム２２及びリードフレーム２３は、表裏面が金型で挟まれて成形型のキャビティ内に固定された状態でハウジング２１と一体成形される。図４に示すように、リードフレーム２２及びリードフレーム２３を固定する金型によって、基部３１に孔部３６、孔部３７が形成され、孔部３６及び孔部３７は基部３１を前後方向（Ｘ１−Ｘ２方向）に貫通して設けられている。図３に示すように、孔部３６はリードフレーム２２の一部と重なる位置に、また、孔部３７はリードフレーム２３の一部と重なる位置に形成されている。
【００３６】
本実施形態の圧力検知装置１０において、図４に示すように、リードフレーム２２は台座３４と重なる位置に設けられており、下方（Ｚ２方向）側に外壁部２４の外側に延びている。また、リードフレーム２２の表面２２ａがセンサ収納部２７の底面２７ａと同一面に設けられており、台座３４と内壁部２６との間で露出する。さらに、リードフレーム２２の裏面２２ｂ側において、基部３１には台座３４と内壁部２６との間に位置して孔部３６が設けられている。この孔部３６において、リードフレーム２２の裏面２２ｂが露出する。すなわち、台座３４と内壁部２６との間において、リードフレーム２２の表面２２ａ及び裏面２２ｂには、基部３１から露出する露出部２２ｃ及び露出部２２ｄが形成されており、露出部２２ｃと露出部２２ｄとは互いに対向して、前後方向（Ｘ１−Ｘ２方向）に重なる位置に形成されている。
【００３７】
これにより、リードフレーム２２の露出部２２ｃ、及び露出部２２ｄが設けられた箇所でハウジング２１の基部３１が上下方向（Ｚ１−Ｚ２方向）に分離される。よって、熱応力又は機械的な応力が基部３１を介して外壁部２４側から台座３４側へ伝達することを抑制することができ、また、露出部２２ｃ、２２ｄよりも外壁部２４側の基部３１とは独立して台座３４が変位しやすくなるため台座３４に発生する応力を低減できる。さらに、台座３４と重なる位置にリードフレーム２２が設けられているため、リードフレーム２２とハウジング２１との熱膨張係数差に起因する応力が生じた場合に、台座３４がリードフレーム２２と共に変位可能となる。よって、台座３４に発生する応力を低減することができ、台座３４に設置された圧力センサ４１に歪みが作用することを抑制できる。
【００３８】
したがって、本実施形態の圧力検知装置１０によれば、ハウジング２１に熱応力又は機械的な応力が加えられた場合に、台座３４に発生する応力を低減して圧力センサ４１に歪みが加えられることを抑制できる。
【００３９】
また、図２及び図３に示すように、リードフレーム２２の表面２２ａの露出部２２ｃ及び裏面２２ｂの露出部２２ｃは、リードフレーム２２の幅方向にわたって設けられている。これにより、露出部２２ｃ、２２ｄよりも外壁部２４側に位置する基部３１や内壁部２６に対して確実に台座３４が分離されるため、台座３４が独立して変位しやすくなる。また、リードフレーム２２とハウジング２１との熱膨張係数差に起因する熱応力が発生した際に、リードフレーム２２と共に台座３４の全体が移動可能となるため、台座３４に発生する応力を確実に低減することができる。
【００４０】
また、図３及び図４に示すように、孔部３６は、リードフレーム２２の表面２２ａの露出部２２ｃと重なる位置から台座３４の上部まで拡がって設けられている。すなわち、リードフレーム２２の裏面２２ｂの露出部２２ｄは、台座３４と外壁部２４との間から台座３４と重なる位置にわたって形成されており、図３に示すように、台座３４と重なる領域におけるリードフレーム２２の裏面２２ｂのほとんどが露出部２２ｄである。図４に示すように、台座３４と基部３１とは、台座３４の上方（Ｚ１方向）で接続されている。
【００４１】
このように、台座３４と重なる位置に露出部２２ｄが設けられているため、基部３１とリードフレーム２２との熱膨張係数の差に起因する熱応力が発生した場合であっても、台座３４がリードフレーム２２と共に変位しやすくなり、台座３４に発生する応力が低減される。
【００４２】
本実施形態の圧力検知装置１０において、図２及び図４に示すように、台座３４は外壁部２４の内面よりも内壁部２６の内面に接近した位置に設けられている。また。台座３４は内壁部２６と間隔を設けて配置されており、露出部２２ｃ及び露出部２２ｄは台座３４と内壁部２６との間に形成されている。
【００４３】
このように内壁部２６及び台座３４を配置することで、内壁部２６を設けた補強構造により、外部から作用する熱応力や機械的応力を低減し又は分散して、台座３４に発生する応力を低減して、圧力センサ４１に作用する歪みを抑制することができる。また、台座３４は内壁部２６と離間して設けられているため、内壁部２６に加えられた熱応力及び機械的な応力が台座３４に直接伝達することを防止して、また、台座３４が内壁部２６と独立して変位可能となるため、台座３４に発生する応力を低減させることができる。
【００４４】
なお、本実施形態の圧力検知装置１０において、台座３４、孔部３６、３７、リードフレーム２２等の各部材の形状は図１〜図４に示すものに限定されず、適宜変更を加えた場合であっても台座３４に発生する応力を低減させることができる。ただし、図２に示すように、リードフレーム２２の形状を、圧力センサ４１の中心を通るＺ１−Ｚ２方向の中心線（図２のＩＶ−ＩＶ線）に対して左右対称とすることで、発生する応力分布が対称となり、圧力センサ４１に対する偏った応力を低減できる。
【００４５】
図５は、圧力検知装置が筐体に組み込まれた状態を示す、吸気圧測定装置の断面図である。図５に示すように、吸気圧測定装置１では、筐体２の内部にプリント配線基板６が設置されており、圧力検知装置１０のリードフレーム２３が、プリント配線基板６のスルーホールに挿通され、ハンダフィレット７によって、プリント配線基板６の表面のランド部に固定されている。そして、外壁部２４の前端面２４ａが、筐体２の内面の凹部５に密着させられて、吸気孔４を通過した吸気圧が検知空間２５に与えられるようになっている。
【００４６】
図５に示す吸気圧測定装置１は、２輪車に装備されている内燃機関に付属するものであり、筐体２に、圧力検知装置１０とスロットルポジションセンサが一緒に搭載されている。筐体２に吸気管３が一体に形成されており、内燃機関の吸気圧力は、吸気管３の内部の吸気孔４を経て圧力検知装置１０に与えられる。吸気圧測定装置１において、内燃機関の吸気圧は、圧力検知装置１０の検知空間２５に与えられ、吸気圧はゲル状の弾性体４３を介して圧力センサ４１で検知され、その検知出力がＩＣパッケージ４２内の集積回路で電気的に処理される。
【００４７】
吸気圧測定装置１に装備されている圧力検知装置１０は、温度変化が激しい環境下で使
用されるのが一般的である。そのため、リードフレーム２２、２３とハウジング２１との熱膨張係数の差によって、ハウジング２１に熱応力が作用しやすい。また、吸気圧測定装置１の筐体２から与えられる締め付け力や振動などによってもハウジング２１に機械的応力が作用することが多い。
【００４８】
圧力検知装置１０は、図５に示すようにリードフレーム２２の露出部２２ｃ及び露出部２２ｄが設けられた箇所で基部３１が分離される。よって、熱応力又は機械的な応力が基部３１を介して台座３４へ伝達することを抑制することができ、また、台座３４が基部３１に対して独立して変位しやすくなるため台座３４に発生する応力を低減できる。さらに、台座３４と重なる位置にリードフレーム２２が設けられているため、リードフレーム２２とハウジング２１との熱膨張係数差に起因する応力が生じた場合に、台座３４がリードフレーム２２と共に変位可能となる。よって、台座３４に発生する応力を低減することができ、台座３４に設置された圧力センサ４１に歪みが作用することを抑制できる。
【００４９】
したがって、熱や振動が加えられる環境においても圧力検知装置１０により圧力を正確に測定することができるため、本実施形態の吸気圧測定装置１は内燃機関の吸気圧を精度良く測定することができる。
【００５０】
図５に示すように、吸気圧測定装置１が２輪車などの内燃機関に設置されるときは、圧力検知装置１０はリードフレーム２３が上向きに設置され、外壁部２４で囲まれた検知
空間２５内では、センサ収納部２７が上側に位置し、センサ収納部２７よりも重力方向である下側に内壁部２６と外壁部２４との間の空間が位置している。そのため、センサ収納部２７の前面に付着する水分は、弾性体４３の表面４３ａを伝わって、内壁部２６と外壁部２４との間の空間に導かれるようになり、水分が圧力センサ４１に不要な力を与えるのを防止できるようになっている。
【００５１】
図６は、本実施形態の変形例の圧力検知装置の断面図を示す。本変形例の圧力検知装置１１は、第１の実施形態の圧力検知装置１０と比較して、基部３１に設けられた孔部３６の大きさが異なっている。本変形例において、孔部３６は、リードフレーム２２の表面２２ａ側の露出部２２ｃと重なる位置に設けられており、台座３４と重なる位置には基部３１が配置されている。つまり、リードフレーム２２の裏面２２ｂの露出部２２ｄは、台座３４と内壁部２６との間に設けられ、台座３４と重なる位置に設けられていない。このような態様であっても、台座３４がリードフレーム２２と共に変位可能であり、熱応力又は機械的応力が加えられた場合に台座３４に発生する応力を抑制することができる。
【００５２】
＜第２の実施形態＞
図７は、第２の実施形態の圧力検知装置の断面図である。図７に示すように、第２の実施形態の圧力検知装置１２は、外壁部２４に囲まれた検知空間２５において内壁部２６が設けられておらず、外壁部２４に囲まれた領域がセンサ収納部２７となっている構成が異なる。本実施形態においても、台座３４と重なる位置から外壁部２４の外側まで延びてリードフレーム２２が設けられており、かつ、台座３４と外壁部２４との間において、リードフレーム２２の表面２２ａ及び裏面２２ｂには、基部３１から露出する露出部２２ｃ、露出部２２ｄが形成されている。
【００５３】
図７に示すような内壁部２６が設けられていない構成であっても、ハウジング２１に熱応力又は機械的応力が加えられた場合に、熱応力又は機械的な応力が基部３１を介して外壁部２４側から台座３４側へ伝達することを抑制することができ、台座３４に発生する応力を低減できる。また、露出部２２ｃ及び露出部２２ｄよりも外壁部２４側に位置する基部３１に対して台座３４が独立して変位しやすくなる。よって、リードフレーム２２とハウジング２１との熱膨張係数差に起因する熱応力が生じた場合に、台座３４がリードフレーム２２と共に変位しやすくなるため、台座３４における応力の発生が抑制される。
【００５４】
したがって、本実施形態の圧力検知装置１２によれば、熱応力又は機械的な応力に起因して台座３４に発生する応力を低減して圧力センサ４１に歪みが作用することを抑制できる。
【００５５】
＜実施例＞
図８は、比較例の圧力検知装置及び実施例の圧力検知装置の断面図である。図８（ａ）〜図８（ｃ）は、第１〜第３の比較例の圧力検知装置１１１〜１１３である。また、図８（ｄ）は、実施例の圧力検知装置であり、図１〜図４に示す第１の実施形態の圧力検知装置１０と同様の構成である。また、図９は、比較例の圧力検知装置及び実施例の圧力検知装置について、熱応力の分布のシミュレーション結果を示す説明図であり、図１０は、機械的応力の分布のシミュレーション結果を示す説明図である。
【００５６】
図８（ａ）に示す第１の比較例の圧力検知装置１１１は、リードフレーム２２がセンサ収納部２７よりも外側に位置して設けられており、かつ、台座３４が設けられていない。よって、圧力センサ４１は、センサ収納部２７の底面２７ａと同一面に形成されている。また、図８（ｂ）に示す第２の比較例の圧力検知装置１１２は、基部３１に台座３４が設けられており、圧力センサ４１が台座３４に設置されている。第２の比較例の圧力検知装置１１２は、実施例の圧力検知装置１０に対して、台座３４が内壁部２６に連なって設けられており、リードフレーム２２が台座３４と重なる位置に設けられていない構成が異なっている。図８（ｃ）に示す第３の比較例の圧力検知装置１１３は、ハウジング２１の構造は実施例の圧力検知装置１０と同様であるが、リードフレーム２２がセンサ収納部２７よりも外側に位置して設けられており台座３４と重なる位置に設けられていない点で異なる。第１〜第３の比較例の圧力検知装置１１１〜１１３はいずれも、リードフレーム２２の表面２２ａ及び裏面２２ｂに、基部３１から露出する露出部２２ｃ及び露出部２２ｄが形成されていない。
【００５７】
図９に示す、熱応力の分布のミュレーションでは、ハウジング２１の材質をＰＰＳとし、リードフレーム２２及びリードフレーム２３の材質を銅板としている。ハウジング２１の外壁部２４の前端面２４ａを固定し、すなわち前端面２４ａの形状が変化しないものとして、温度を０℃から１００℃まで上げたときの、ハウジング２１の各部分の熱応力の集中状態を解析している。
【００５８】
図９（ａ）に示す第１の比較例の圧力検知装置１１１は、台座３４に相当する箇所で比較的大きな熱応力が分布している。図９（ｂ）に示す第２の比較例の圧力検知装置１１２及び図９（ｃ）に示す第３の比較例の圧力検知装置１１３は、台座３４を設けることにより第１の比較例に比べて熱応力が低減されており、台座３４の左右方向の縁部３４ａにおいて応力がほぼゼロとなっているが、台座３４の中央から上下方向の縁部にかけて、いまだ熱応力が残っているのがわかる。図９（ｄ）に示す実施例の圧力検知装置１０はさらに応力が低減されており、台座３４の約半分の面積を占める領域において、応力がほぼゼロとなっている。
【００５９】
また、図１０に示す機械的応力の分布のシミュレーションは、リードフレーム２３を固定して、外壁部２４の側面に１ｋｇｆの力を加えたときの、ハウジング２１の各部分の機械的応力の集中状態を解析している。
【００６０】
図１０（ａ）に示すように、第１の比較例の圧力検知装置１１１は、台座３４に相当する箇所で比較的大きな機械的応力が分布している。図１０（ｂ）に示す第２の比較例の圧力検知装置１１２及び図１０（ｃ）に示す第３の比較例の圧力検知装置１１３は、台座３４を設けることにより第１の比較例に比べて機械的応力が低減されており、台座３４の左右方向の縁部３４ａにおいて応力がほぼゼロとなる領域が発生しているものの、いまだ、台座３４の中央から上下方向の縁部にかけて機械的な応力が残っていることがわかる。図１０（ｄ）に示す実施例の圧力検知装置１０はさらに応力が低減されており、台座３４ほとんどの領域において応力がほぼゼロとなっている。
【００６１】
以上のシミュレーション結果から、本実施例の圧力検知装置１０は、熱応力又は機械的な応力が外部から加えられた場合であっても、台座３４に発生する応力を低減することが可能であることが示された。よって、本実施例の圧力検知装置１０によれば、ハウジング２１に熱応力又は機械的な応力が加えられた場合に、台座３４に発生する応力を低減して圧力センサ４１に歪みが作用することを抑制できる。
【符号の説明】
【００６２】
１  吸気圧測定装置
２  筐体
３  吸気管
４  吸気孔
５  凹部
６  プリント配線基板
７  ハンダフィレット
１０、１１、１２  圧力検知装置
２１  ハウジング
２２、２３  リードフレーム
２２ａ、２３ａ  表面
２２ｂ、２３ｂ  裏面
２２ｃ、２２ｄ  露出部
２４  外壁部
２４ａ  前端面
２５  検知空間
２６  内壁部
２６ａ  前端面
２７  センサ収納部
３１  基部
３４  台座
３６、３７  孔部
４１  圧力センサ
４２  ＩＣパッケージ
４３  弾性体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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