(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹部（２４）を有する第１ハウジング（２０）と、
一面（３０ａ）側に形成され、ゲージ抵抗を有するダイアフラム（３１）と、該ダイアフラム（３１）を取り囲む周辺領域（３２）において前記一面（３０ａ）上に形成された外部接続用のパッド（３３）と、を有し、前記一面（３０ａ）と反対の裏面（３０ｂ）が、前記第１ハウジング（２０）の凹部底面（２４ａ）と対向するように、前記凹部底面（２４ａ）上に配置されたセンサチップ（３０）と、
前記第１ハウジング（２０）に保持され、一方の端部（４１）が前記凹部（２４）内に露出され、他方の端部（４２）が前記凹部（２４）とは異なる部分で前記第１ハウジング（２０）の外部に露出された外部接続用の端子（４０）と、
前記端子（４０）における凹部（２４）内に露出された端部（４１）と前記センサチップ（３０）のパッド（３３）とを電気的に接続するボンディングワイヤ（５０）と、
前記センサチップ（３０）、前記端子（４０）における凹部（２４）内に露出された端部（４１）、及び前記ボンディングワイヤ（５０）を被覆する保護部材（６０）と、を備え、
液体を含む測定流体の圧力が、前記保護部材（６０）を介して前記センサチップ（３０）に伝達される圧力センサであって、
前記保護部材（６０）は、液状のゴムが硬化されてなる弾性部材（６１）と、該弾性部材（６１）よりもヤング率の高い材料を用いて形成され、前記弾性部材（６１）に少なくとも一部が埋設されて前記弾性部材（６１）に保持された高硬度部材（６２）と、を有し、
前記弾性部材（６１）により、前記センサチップ（３０）の少なくとも一部、前記端子（４０）における凹部（２４）内に露出された端部（４１）、及び前記ボンディングワイヤ（５０）が被覆され、
前記高硬度部材（６２）は、前記ダイアフラム（３１）の上方に配置されていることを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】
前記高硬度部材（６２）は、前記弾性部材（６１）における凹部底面（２４ａ）に接する面と反対の表面（６１ａ）から外部に露出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。
【請求項３】
前記高硬度部材（６２）は、前記弾性部材（６１）の表面（６１ａ）から外部に突出していることを特徴とする請求項２に記載の圧力センサ。
【請求項４】
前記高硬度部材（６２）は、前記センサチップ（３０）のダイアフラム（３１）に接触していることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載の圧力センサ。
【請求項５】
前記高硬度部材（６２）における前記センサチップ（３０）の一面（３０ａ）に沿う方向の面積は、前記センサチップ（３０）のダイアフラム（３１）に接触する端部（６２ａ）よりも、前記端部（６２ａ）と反対の端部（６２ｂ）のほうが大きいことを特徴とする請求項４に記載の圧力センサ。
【請求項６】
前記高硬度部材（６２）は、錘状に形成されていることを特徴とする請求項５に記載の圧力センサ。
【請求項７】
前記高硬度部材（６２）は、前記センサチップ（３０）の一面（３０ａ）に沿う方向において、前記ボンディングワイヤ（５０）と重ならない位置に配置されていることを特徴とする請求項１〜６いずれか１項に記載の圧力センサ。
【請求項８】
前記センサチップ（３０）の一面（３０ａ）に沿う方向において、前記高硬度部材（６２）の中心と前記ダイアフラム（３１）の中心とが一致していることを特徴とする請求項１〜７いずれか１項に記載の圧力センサ。
【請求項９】
前記第１ハウジング（２０）は、前記センサチップ（３０）の一面（３０ａ）に垂直な方向において、前記ボンディングワイヤ（５０）よりも前記凹部底面（２４ａ）に対して遠くであって、前記弾性部材（６１）における凹部底面（２４ａ）に接する面と反対の表面（６１ａ）と前記ボンディングワイヤ（５０）との間に位置する支持部（２６）を有し、
前記保護部材（６０）は、前記弾性部材（６１）よりもヤング率の高い材料を用いて形成され、前記高硬度部材（６２）に接触せず、且つ、前記ボンディングワイヤ（５０）を覆うように前記支持部（２６）に固定されたカバー（６３）を有することを特徴とする請求項１〜８いずれか１項に記載の圧力センサ。
【請求項１０】
前記高硬度部材（６２）は、セラミック材料又は金属材料を用いて形成されていることを特徴とする請求項１〜９いずれか１項に記載の圧力センサ。
【請求項１１】
筒状に形成され、筒内部の空間として、前記第１ハウジング（２０）の凹部（２４）を収容する収容空間と、該収容空間に配置された前記第１ハウジング（２０）の凹部（２４）に対して測定流体を導入する導入空間と、を有する第２ハウジング（７０）を備え、
前記第１ハウジング（２０）は、前記凹部（２４）を取り囲む環状の固定面（２０ａ）に、該固定面（２０ａ）に環状に沿って形成された溝部（２５）を有し、
前記第２ハウジング（７０）は、その内壁面として、前記固定面（２０ａ）と対向する対向面（７０ａ）を有し、
前記溝部（２５）に配置された環状のシール部材（８０）が、前記第１ハウジング（２０）の固定面（２０ａ）と前記第２ハウジング（７０）の対向面（７０ａ）とに密接していることを特徴とする請求項１〜１０いずれか１項に記載の圧力センサ。
【請求項１２】
前記センサチップ（３０）の一面（３０ａ）に垂直な方向において、前記弾性部材（６１）が、前記第２ハウジング（７０）の対向面（７０ａ）よりも前記凹部底面（２４ａ）に対して遠い位置まで配置されていることを特徴とする請求項１１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、センサチップが、第１ハウジングの凹部底面上に配置されるとともに第１ハウジングに保持された端子とボンディングワイヤを介して電気的に接続され、センサチップ、端子における凹部内に露出された端部、及びボンディングワイヤを覆うように、凹部に配置された保護部材を介して、測定流体の圧力がダイアフラムに伝達される構成の圧力センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
液体を含む測定流体（液体、又は、気液混合）の圧力を測定する圧力センサは、例えば車両に搭載されて、エンジンオイル、燃料、エアコンの冷媒などの液体に晒されるため、液体からセンサチップやボンディングワイヤを保護できる機能が求められる。また、測定流体として液体を含むため、高圧測定（例えばＭＰａオーダー）が可能なものが求められる。このような圧力センサとして、例えば特許文献１に示される構成のものが知られている。
【０００３】
特許文献１では、センサ素子（センサチップ）が、コネクタケース（第１ハウジング）の凹部底面上に配置され、コネクタケースに保持されたターミナル（端子）とボンディングワイヤを介して電気的に接続されている。また、コネクタケースの凹部を塞ぐようにメタルダイアフラムが配置されて、凹部とメタルダイアフラムとにより圧力検出室が形成されている。そしてこの圧力検出室（凹部）にオイルが充填され、このオイルにより、センサ素子、ターミナルにおける凹部内に露出された端部、及びボンディングワイヤが覆われている。
【０００４】
なお、コネクタケースに組み付けられるハウジング（第２ハウジング）には、メタルダイアフラムの押さえるリングウェルドが全周溶接などによって固定されており、メタルダイアフラムは、このリングウェルドを介してハウジングに固定されている。また、メタルダイアフラムにより、筒状に形成されたハウジングの内部空間が、コネクタケースを収容する収容空間と、該収容空間に配置されたコネクタケースの凹部に対して測定流体を導入する導入空間に区画されている。
【０００５】
この圧力センサでは、メタルダイアフラム及びオイルからなる保護部材を介して、測定流体の圧力がセンサチップに伝達される構成となっている。また、該保護部材により、エンジンオイル、燃料、エアコンの冷媒などから、センサチップやボンディングワイヤが保護されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−８５３０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記したように、メタルダイアフラム及びオイルからなる保護部材を介して、測定流体の圧力がセンサチップに伝達される構成の圧力センサでは、雰囲気温度の変化にともなってオイルの体積が変化し、これにより圧力検出室の体積も変化する。特に雰囲気温度が高温となると、オイルの体積が熱膨張等により増加するため、圧力検出室の体積が増加する。
【０００８】
このため、圧力検出室の体積変化にともなう圧力検出室の内圧の変化、すなわち圧力の検出精度の低下を抑制するためには、メタルダイアフラムを大きく変形可能に設けなければならない。すなわち、リングウェルドにて固定された固定部よりも内側の変形可能な部分の直径をより大きくせねばならず、体格の小型化が困難である。
【０００９】
また、センサチップ、端子における凹部内に露出された端部、及びボンディングワイヤが、液体であるオイルによって覆われている。このため、測定流体を送り出すポンプの脈動などにより、測定流体の圧力が急激に上昇した場合、オイルが大きく流動し、ボンディングワイヤがダメージを受けてしまう。
【００１０】
本発明は上記問題点に鑑み、液体を含む測定流体の圧力を測定する圧力センサにおいて、体格を小型化しつつ、急激な圧力変動に対してもボンディングワイヤを保護できることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために請求項１に記載の圧力センサは、
凹部（２４）を有する第１ハウジング（２０）と、
一面（３０ａ）側に形成され、ゲージ抵抗を有するダイアフラム（３１）と、ダイアフラム（３１）取り囲む周辺領域（３２）において一面（３０ａ）上に形成された外部接続用のパッド（３３）と、を有し、一面（３０ａ）と反対の裏面（３０ｂ）が、第１ハウジング（２０）の凹部底面（２４ａ）と対向するように、凹部底面（２４ａ）上に配置されたセンサチップ（３０）と、
第１ハウジング（２０）に保持され、一方の端部（４１）が凹部（２４）内に露出され、他方の端部（４２）が凹部（２４）とは異なる部分で第１ハウジング（２０）の外部に露出された外部接続用の端子（４０）と、
端子（４０）における凹部（２４）内に露出された端部（４１）とセンサチップ（３０）のパッド（３３）とを電気的に接続するボンディングワイヤ（５０）と、
センサチップ（３０）、端子（４０）における凹部（２４）内に露出された端部（４１）、及びボンディングワイヤ（５０）を被覆する保護部材（６０）と、を備え、
液体を含む測定流体の圧力が、保護部材（６０）を介してセンサチップ（３０）に伝達される構成の圧力センサである。
【００１２】
そして、保護部材（６０）は、液状のゴムが硬化されてなる弾性部材（６１）と、該弾性部材（６１）よりもヤング率の高い材料を用いて形成され、弾性部材（６１）に少なくとも一部が埋設されて弾性部材（６１）に保持された高硬度部材（６２）と、を有し、
弾性部材（６１）により、センサチップ（３０）の少なくとも一部、端子（４０）における凹部（２４）内に露出された端部（４１）、及びボンディングワイヤ（５０）が被覆され、
高硬度部材（６２）は、ダイアフラム（３１）の上方に配置されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明では、弾性部材（６１）と高硬度部材（６２）を有する保護部材（６０）により、センサチップ（３０）、端子（４０）における凹部（２４）内に露出された端部（４１）、及びボンディングワイヤ（５０）を、液体から保護することができる。また、保護部材（６０）として、従来のようにオイル（液体）を用いておらず、メタルダイアフラムが不要であるので、体格を小型化することもできる。
【００１４】
また、液状のゴムが硬化されてなる弾性部材（６１）により、センサチップ（３０）の少なくとも一部、端子（４０）における凹部（２４）内に露出された端部（４１）、及びボンディングワイヤ（５０）が被覆されている。このため、測定流体を送り出すポンプの脈動などにより、測定流体の圧力が急激に上昇したとしても、弾性部材（６１）により測定流体から受けたエネルギーを減衰させることができる。したがって急激な圧力変動に対して、特にボンディングワイヤ（５０）を保護することができる。
【００１５】
また、保護部材（６０）は、ダイアフラム（３１）の上方に配置された高硬度部材（６２）を有している。高硬度部材（６２）は、弾性部材（６１）に較べてエネルギーの減衰量が小さい。このため、高硬度部材（６２）に代えて弾性部材（６１）が配置される構成に較べて、ダイアフラム（３１）に圧力を効率よく伝達させることができる。
【００１６】
このように、本発明によれば、液体を含む測定流体の圧力を測定する圧力センサにおいて、体格を小型化しつつ、急激な圧力変動に対してもボンディングワイヤを保護することができる。
【００１７】
請求項２に記載のように、
高硬度部材（６２）は、弾性部材（６１）における凹部底面（２４ａ）に接する面と反対の表面（６１ａ）から外部に露出されることが好ましい。
【００１８】
これによれば、高硬度部材（６２）が弾性部材（６１）によって完全に被覆され、外部に露出されない構成に較べて、ダイアフラム（３１）に圧力を効率よく伝達させることができる。
【００１９】
さらに、請求項３に記載のように、
高硬度部材（６２）は、弾性部材（６１）の表面（６１ａ）から外部に突出していると良い。
【００２０】
これによれば、保護部材（６０）を形成する際、高硬度部材（６２）の弾性部材（６１）から突出する部分を把持しつつ、凹部（２４）に液状のゴムを充填し、硬化処理すれば良いため、高硬度部材（６２）を弾性部材（６１）に対して所望の配置としやすい。
【００２１】
請求項４に記載のように、
高硬度部材（６２）は、センサチップ（３０）のダイアフラム（３１）に接触しているとなお良い。これによれば、ダイアフラム（３１）と高硬度部材（６２）の間に弾性部材（６１）が存在する構成に較べて、ダイアフラム（３１）に圧力を効率よく伝達させることができる。
【００２２】
請求項５に記載のように、
高硬度部材（６２）におけるセンサチップ（３０）の一面（３０ａ）に沿う方向の面積は、センサチップ（３０）のダイアフラム（３１）に接触する端部（６２ａ）よりも、端部（６２ａ）と反対の端部（６２ｂ）のほうが大きいと良い。
【００２３】
これによれば、高硬度部材（６２）によって、ダイアフラム（３１）が受ける圧力を高めることができる。すなわち、センサ感度を高めることができる。
【００２４】
また、高硬度部材（６２）と弾性部材（６１）との界面に沿って、弾性部材（６１）の表面（６１ａ）からセンサチップ（３０）に対して生じるリークパスの長さを長くすることができる。
【００２５】
さらに、請求項６に記載のように、
高硬度部材（６２）は、錘状に形成されることが好ましい。
【００２６】
これによれば、階段状の高硬度部材（６２）などに較べて、弾性部材（６１）との間に作用する粘性抵抗を小さくし、これによりセンサ感度をより高めることができる。
【００２７】
請求項７に記載のように、
高硬度部材（６２）は、センサチップ（３０）の一面（３０ａ）に沿う方向において、ボンディングワイヤ（５０）と重ならない位置に配置されていることが好ましい。
【００２８】
これによれば、高硬度部材（６２）が存在しない分、弾性部材（６１）が厚くできるため、測定流体の圧力が急激に上昇したとしても、弾性部材（６１）により測定流体から受けたエネルギーをより効果的に減衰させることができる。
【００２９】
請求項８に記載のように、
センサチップ（３０）の一面（３０ａ）に沿う方向において、高硬度部材（６２）の中心とダイアフラム（３１）の中心とが一致していると良い。
【００３０】
これによれば、高硬度部材（６２）の中心とダイアフラム（３１）の中心とがずれる構成に較べて、ダイアフラム（３１）の変位量を大きくとることができる。したがって、センサ感度をより高めることができる。
【００３１】
請求項９に記載のように、
第１ハウジング（２０）は、センサチップ（３０）の一面（３０ａ）に垂直な方向において、ボンディングワイヤ（５０）よりも凹部底面（２４ａ）に対して遠くであって、弾性部材（６１）における凹部底面（２４ａ）に接する面と反対の表面（６１ａ）とボンディングワイヤ（５０）との間に位置する支持部（２６）を有し、
保護部材（６０）は、弾性部材（６１）よりもヤング率の高い材料を用いて形成され、高硬度部材（６２）に接触せず、且つ、ボンディングワイヤ（５０）を覆うように支持部（２６）に固定されたカバー（６３）を有する構成としても良い。
【００３２】
これによれば、測定流体の圧力が急激に上昇したときに、測定流体から保護部材（６０）が受けたエネルギーの一部を、カバー（６３）及び支持部（２６）を介して第１ハウジング（２０）に逃がすことができる。これにより、ボンディングワイヤ（５０）をより効果的に保護することができる。
【００３３】
請求項１０に記載のように、
高硬度部材（６２）としては、セラミック材料又は金属材料を用いて形成されたものを採用することができる。
【００３４】
また、上記した各発明は、請求項１１に記載のように、
筒状に形成され、筒内部の空間として、第１ハウジング（２０）の凹部（２４）を収容する収容空間と、該収容空間に配置された第１ハウジング（２０）の凹部（２４）に対して測定流体を導入する導入空間と、を有する第２ハウジング（７０）を備え、
第１ハウジング（２０）は、凹部（２４）を取り囲む環状の固定面（２０ａ）に、該固定面（２０ａ）に環状に沿って形成された溝部（２５）を有し、
第２ハウジング（７０）は、その内壁面として、固定面（２０ａ）と対向する対向面（７０ａ）を有し、
溝部（２５）に配置された環状のシール部材（８０）が、第１ハウジング（２０）の固定面（２０ａ）と第２ハウジング（７０）の対向面（７０ａ）とに密接する構成に好適である。
【００３５】
この場合、請求項１２に記載のように、
センサチップ（３０）の一面（３０ａ）に垂直な方向において、弾性部材（６１）が、第２ハウジング（７０）の対向面（７０ａ）よりも凹部底面（２４ａ）に対して遠い位置まで配置された構成とすると良い。
【００３６】
これによれば、保護部材（６０）により、シール部材（８０）も保護することができる。このため、シール部材（８０）として安価なものを採用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】第１実施形態に係る圧力センサの概略構成を示す断面図である。
【図２】図１中の二点鎖線で囲む領域ＩＩを拡大した図である。
【図３】センサチップと高硬度部材の位置関係を示す図である。
【図４】保護部材の変形例を示す断面図である。
【図５】保護部材の変形例を示す断面図である。
【図６】第２実施形態に係る圧力センサの概略構成を示す断面図であり、上記図２に対応している。
【図７】第３実施形態に係る圧力センサの概略構成を示す断面図であり、上記図２に対応している。
【図８】センサチップと高硬度部材の位置関係を示す図である。
【図９】第４実施形態に係る圧力センサのうち、センサチップの搭載された第１ハウジングを示す平面図であり、（ａ）はカバーなしの状態、（ｂ）はカバーを固定した状態を示している。なお、（ａ），（ｂ）ともに保護部材の配置前の状態を示している。
【図１０】第４実施形態に係る圧力センサの概略構成を示す断面図である。この断面図は、図９のＸ−Ｘ線に沿う断面図であり、上記図２に対応している。
【図１１】第４実施形態に係る圧力センサの概略構成を示す断面図である。この断面図は、図９のＸＩ−ＸＩ線に沿う断面図であり、上記図２に対応している。
【図１２】保護部材の変形例を示す断面図である。
【図１３】圧力センサのその他変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、以下の各図相互において互いに同一もしくは均等である部分に、同一符号を付与する。
【００３９】
（第１実施形態）
本実施形態に係る圧力センサは、液体を含む測定流体の圧力（１ＭＰａ以上の圧力）の測定に用いられる。具体的には、車両に搭載され、エアコンの冷媒配管内の冷媒圧、ＣＶＴの油圧、燃料圧などの測定に用いられる。
【００４０】
図１〜図３に示すように、圧力センサ１０は、凹部２４を有する第１ハウジング２０と、該第１ハウジング２０の凹部２４に配置される圧力測定用のセンサチップ３０と、第１ハウジング２０に保持された外部接続用端子としてのターミナル４０と、センサチップ３０とターミナル４０とを電気的に接続するボンディングワイヤ５０と、センサチップ３０、ターミナル４０の一部、及びボンディングワイヤ５０を被覆する保護部材６０を備える。本実施形態では、さらに、第１ハウジング２０に組み付けられ、凹部２４に測定流体を導く第２ハウジング７０と、シール部材としてのＯリング８０と、を備える。
【００４１】
このように構成される圧力センサ１０において、本実施形態では、保護部材６０に特徴がある。そこで、上記圧力センサ１０のうち、保護部材６０を除く部分について先ず説明する。
【００４２】
第１ハウジング２０は、ＰＰＳやＰＢＴなどの合成樹脂を射出成形してなるものであり、センサチップ３０が配置される凹部２４を有する。また、第１ハウジング２０には、ターミナル４０が保持されている。
【００４３】
本実施形態では、第２ハウジング７０に収容される柱状の拡径部２１と、該拡径部２１に連結され、拡径部２１よりも径の小さい柱状の小径部２２と、小径部２２における拡径部２１と反対側に連結され、外部コネクタが嵌合されるコネクタ部２３と、を有している。
【００４４】
拡径部２１における小径部２２と反対の端面は、第１ハウジング２０の一方の端面２０ａをなしており、この端面２０ａの中央部分に凹部２４が形成されている。すなわち、端面２０ａは、凹部２４を環状に取り囲んでおり、この端面２０ａが特許請求の範囲に記載の固定面に相当する。以下、端面２０ａを固定面２０ａと示す。凹部２４は平面円形状を有しており、この凹部２４の底面２４ａの中心位置には、圧力検出用のセンサチップ３０が配置されている。
【００４５】
センサチップ３０は、シリコンなどの半導体基板からなるものであり、その一面３０ａ側に薄肉部分としてのダイアフラム３１を有している。このダイアフラム３１は、一面３０ａとは反対の裏面３０ｂ側から半導体基板をエッチングすることで形成されている。また、センサチップ３０の一面３０ａにおいて、ダイアフラム３１の部分には、例えば不純物を拡散してなるゲージ抵抗（図示略）が形成されている。このゲージ抵抗は、例えば４個設けられており、図示しないブリッジ回路を構成している。
【００４６】
このように、本実施形態のセンサチップ３０は、半導体式のセンサチップとして構成されている。具体的には、ダイアフラム３１にて圧力を受け、その圧力によってダイアフラム３１が歪み（変形し）、ピエゾ抵抗効果によりゲージ抵抗の抵抗値が変化する。そして、ゲージ抵抗からなるブリッジ回路によって、ダイアフラム３１の歪に応じた信号、すなわち、印加された圧力値に応じたレベルの信号が出力されるようになっている。
【００４７】
また、本実施形態では、センサチップ３０に、ゲージ抵抗からなるブリッジ回路だけでなく、ブリッジ回路から出力された信号を処理する処理回路も形成（集積）されている。そして、処理回路にて処理された信号は、センサチップ３０の一面３０ａのうち、ダイアフラム３１を取り囲む周辺領域３２に形成されたパッド３３を介して、センサチップ３０の外部に出力されるようになっている。
【００４８】
このセンサチップ３０は、ガラス製の台座３４を介して、第１ハウジング２０に形成された凹部２４の底面２４ａに固定されている。具体的には、凹部２４の底面２４ａに台座３４が接着固定され、台座３４に対して裏面３０ｂが対向するように、台座３４にセンサチップ３０が陽極接合されている。このようにして、センサチップ３０が第１ハウジング２０に固定されている。
【００４９】
また、第１ハウジング２０には、センサチップ３０と外部の回路等とを電気的に接続する外部接続用端子としてのターミナル４０が、複数本保持されている。このターミナル４０は金属材料を棒状に加工してなり、本実施形態では、第１ハウジング２０を成形する際に、インサート部品として第１ハウジング２０と一体的に形成されている。
【００５０】
各ターミナル４０は、一方の端部４１が、凹部２４の底面２４ａから突出して凹部２４内に露出しており、他方の端部４２が、第１ハウジング２０のコネクタ部２３から外部に露出している。そして、各ターミナル４０における凹部２４内に露出された端部４１と対応するパッド３３とが、ボンディングワイヤ５０を介して電気的に接続されている。
【００５１】
第２ハウジング７０は、アルミニウムなどの金属材料を用いて筒状に成形してなり、第１ハウジング２０の拡径部２１を収容する第１筒部７１と、第１ハウジング２０の凹部２４に対して測定流体を導入する第２筒部７２と、これら筒部７１，７２を連結する第３筒部７３と、を有している。第１筒部７１の開口面積及び第２筒部７２の開口面積は、それぞれほぼ一定となっている。また、第１筒部７１の開口面積は第２筒部７２の開口面積よりも大きくなっている。そして、筒部７１，７２を連結する第３筒部７３の開口面積は、センサチップ３０から遠ざかるほど小さくなっている。なお、図１に示す符号７２ａは、測定流体を凹部２４に導くために、第２筒部７２に形成された圧力導入孔である。
【００５２】
この第２ハウジング７０は、その内壁面として、第１筒部７１と第３筒部７３の境界部分に、第１ハウジング２０の固定面２０ａと対向する対向面７０ａを有している。そして、第１ハウジング２０の固定面２０ａには、凹部２４を取り囲むように環状の溝部２５が形成され、この溝部２５には、凹部２４を気密に封止するためのＯリング８０が配置されている。このＯリング８０は、第１ハウジング２０の溝部２５の底面と、第２ハウジング７０の対向面７０ａとに密着しており、これにより、第１ハウジング２０の固定面２０ａと第２ハウジング７０の対向面７０ａとの間の隙間が密封されている。
【００５３】
また、第１筒部７１における第３筒部７３と反対の端部には、第２ハウジング７０を第１ハウジング２０に固定するためのかしめ部７４が形成されている。このかしめ部７４は、第１ハウジング２０における拡径部２１の側面２１ａから、固定面２０ａと反対の裏面２１ｂ側に折れ曲がっており、第２ハウジング７０は、かしめ部７４と対向面７０ａとで、拡径部２１を挟持している。
【００５４】
次に、このように構成される圧力センサ１０において、特徴部分である保護部材６０の構成について説明する。
【００５５】
保護部材６０は、センサチップ３０、ターミナル４０の凹部２４内に露出された端部４１、及びボンディングワイヤ５０を被覆・保護するとともに、測定流体の圧力をセンサチップ３０のダイアフラム３１に伝達する機能を果たすものである。この保護部材６０は、液状のゴムが硬化されてなる弾性部材６１と、弾性部材６１よりもヤング率の高い材料を用いて形成され、弾性部材６１に少なくとも一部が埋設されて弾性部材６１に保持された高硬度部材６２と、を有する。
【００５６】
本実施形態では、弾性部材６１が常温硬化型のシリコーン系ゴムからなり、高硬度部材６２が、センサチップ３０との線膨張係数差を小さくすべく、セラミック（アルミナ）からなる。なお、弾性部材６１としては、それ以外にも、フッ素系ゴムなどを採用することができる。また、常温硬化型に限定されず、その他の加熱硬化型などを採用することもできる。また、高硬度部材６２としては、セラミック以外にも、ＳＵＳなどの金属を採用することもできる。
【００５７】
上記したように、弾性部材６１は液状のゴムを硬化してなり、本実施形態では、弾性部材６１が第１ハウジング２０の凹部２４を満たすように、固定面２０ａと面一となる位置まで充填されている。このため、弾性部材６１における凹部２４の底面２４ａに接する面と反対の表面６１ａが、固定面２０ａと略面一となっている。
【００５８】
一方、高硬度部材６２は、円柱状をなしており、センサチップ３０の一面３０ａのうち、ダイアフラム３１の上方のみに位置している。すなわち、高硬度部材６２は、センサチップ３０の一面３０ａに沿う方向において、ボンディングワイヤ５０と重ならない位置に配置されている。また、図３に示すように、センサチップ３０の一面３０ａに沿う方向において、高硬度部材６２の中心とダイアフラム３１の中心とが点Ｃ１で一致している。また、柱状の高硬度部材６２の一端がセンサチップ３０の一面３０ａであってダイアフラム３１の部分に接触し、他端が弾性部材６１の表面６１ａと面一となっている。すなわち、高硬度部材６２は、センサチップ３０のダイアフラム３１に接触しつつ、その一部が弾性部材６１から外部に露出されている。
【００５９】
このように、本実施形態では、円柱状の高硬度部材６２が、センサチップ３０の一面３０ａのうち、ダイアフラム３１の上方のみに位置しており、第１ハウジング２０の凹部２４における高硬度部材６２の配置部分を除く部分全てに、弾性部材６１が配置されている。このため、弾性部材６１により、センサチップ３０のうち、高硬度部材６２の接触部分を除く部分、ターミナル４０における凹部２４内に露出された端部４１、及びボンディングワイヤ５０が被覆されている。
【００６０】
なお、本実施形態に係る保護部材６０は、第１ハウジング２０に第２ハウジング７０を組み付ける前に形成することもできるし、第１ハウジング２０に第２ハウジング７０を組み付けた後に形成することもできる。
【００６１】
例えば、ターミナル４０がインサート成形された第１ハウジング２０を準備し、固定面２０ａが上を向くように配置した状態で、凹部２４の底面２４ａに台座３４を接着固定し、次いで、台座３４上にセンサチップ３０を陽極接合する。次いで、センサチップ３０のパッド３３とターミナル４０の端部４１とをボンディングワイヤ５０により接続する。そして、高硬度部材６２を吸着して、端部がセンサチップ３０のダイアフラム３１に接触すべく高硬度部材６２を所定位置に保持し、この状態で、凹部２４内に液状のゴムを充填させる。そして、ゴムを常温硬化させることで、弾性部材６１、ひいては保護部材６０を形成することができる。保護部材６０を形成した後は、第１ハウジング２０の溝部２５にＯリング８０を配置し、この状態で、第２ハウジング７０を第１ハウジング２０に組み付ければ良い。
【００６２】
また、保護部材６０を形成せずに、第２ハウジング７０の第１ハウジング２０への組み付けまでを行う。そして、第２ハウジング７０の圧力導入孔７２ａを介して、第１ハウジング２０の凹部２４に対し、高硬度部材６２を吸着して、端部がセンサチップ３０のダイアフラム３１に接触すべく高硬度部材６２を所定位置に保持する。そして、この状態で、圧力導入孔７２ａを介して凹部２４内に液状のゴムを充填させる。そして、ゴムを常温硬化させることで、弾性部材６１、ひいては保護部材６０を形成することができる。
【００６３】
次に、本実施形態に係る圧力センサ１０の特徴部分の効果について説明する。
【００６４】
本実施形態では、弾性部材６１と高硬度部材６２を有する保護部材６０により、センサチップ３０、ターミナル４０の端部４１、及びボンディングワイヤ５０を、液体から保護することができる。また、保護部材６０として、従来のようにオイル（液体）を用いておらず、オイル封止用にメタルダイアフラムが不要である。したがって、雰囲気温度の変化によりオイルが体積膨張し、応力がセンサチップ３０のダイアフラム３１に作用するのを防ぐために、メタルダイアフラムの体格を大型化しなくとも良い。このため、体格を小型化することもできる。
【００６５】
また、液状のゴムが硬化されてなる弾性部材６１により、センサチップ３０の少なくとも一部、ターミナル４０における凹部２４内に露出された端部４１、及びボンディングワイヤ５０が被覆されている。このため、測定流体を送り出すポンプの脈動などにより、測定流体の圧力が急激に上昇したとしても、弾性部材６１により測定流体から受けたエネルギーを減衰させることができる。したがって急激な圧力変動に対して、特にボンディングワイヤ５０を保護することができる。
【００６６】
また、保護部材６０は、ダイアフラム３１の上方に配置された高硬度部材６２を有している。高硬度部材６２は、弾性部材６１に較べて硬く、測定流体から受けたエネルギーの減衰量が小さい。このため、ダイアフラム３１上にも弾性部材６１のみが配置される構成に較べて、ダイアフラム３１に圧力を効率よく伝達させることができる。
【００６７】
以上により、本実施形態によれば、液体を含む測定流体の圧力を測定する圧力センサ１０において、体格を小型化しつつ、急激な圧力変動に対してもボンディングワイヤ５０を保護することができる。
【００６８】
また、本実施形態では、高硬度部材６２が、弾性部材６１の表面６１ａから外部に露出されている。このため、高硬度部材６２に、測定流体が直接的に作用する。したがって、高硬度部材６２が弾性部材６１によって被覆され、外部に露出されない構成に較べて、ダイアフラム３１に圧力を効率よく伝達させることができる。
【００６９】
また、本実施形態では、高硬度部材６２が、センサチップ３０のダイアフラム３１に接触している。このため、高硬度部材６２を介して、センサチップ３０に圧力が直接的に伝達される。これによれば、ダイアフラム３１と高硬度部材６２の間に弾性部材６１が存在し、弾性部材６１によってエネルギーが少なからず減衰される構成に較べて、ダイアフラム３１に圧力を効率よく伝達させることができる。
【００７０】
また、本実施形態では、高硬度部材６２が、センサチップ３０の一面３０ａに沿う方向において、ボンディングワイヤ５０と重ならない位置に配置されている。このように、ボンディングワイヤ５０の上方には高硬度部材６２が存在しないため、その分、弾性部材６１の厚さを厚くすることができる。これにより、測定流体の圧力が急激に上昇したとしても、弾性部材６１により、測定流体から受けるエネルギーを効果的に減衰させることができる。
【００７１】
また、本実施形態では、センサチップ３０の一面３０ａに沿う方向において、高硬度部材６２の中心とダイアフラム３１の中心とが点Ｃ１で一致している。このため、高硬度部材６２の中心とダイアフラム３１の中心とがずれる構成に較べて、ダイアフラム３１の変位量を大きくとることができる。すなわち、センサ感度をより高めることができる。
【００７２】
なお、本実施形態では、高硬度部材６２の一端がセンサチップ３０の一面３０ａであってダイアフラム３１の部分に接触し、他端が弾性部材６１の表面６１ａと面一とされる例を示した。しかしながら、高硬度部材６２の配置は上記例に限定されるものではない。少なくともダイアフラム３１の上方に配置されれば良い。
【００７３】
例えば図４に示す例では、高硬度部材６２が、ダイアフラム３１に接触せず、ダイアフラム３１との間に弾性部材６１が介在されている。また、高硬度部材６２が、弾性部材６１に完全に埋設され、高硬度部材６２上に弾性部材６１が位置している。このような構成としても、ダイアフラム３１の上方に弾性部材６１のみが存在する構成に較べて、ダイアフラム３１に圧力を効率よく伝達させることができる。
【００７４】
また、図５に示す例では、高硬度部材６２が、弾性部材６１の表面６１ａから外部に突出している。このような配置とすると、保護部材６０を形成する際、高硬度部材６２の弾性部材６１から突出する部分を把持しつつ、凹部２４に液状のゴムを充填し、硬化処理することができる。したがって、高硬度部材６２を弾性部材６１に対して所望の配置としやすい。なお、図５では、高硬度部材６２がセンサチップ３０のダイアフラム３１に接触しているが、接触しない構成としても良い。
【００７５】
本実施形態では、高硬度部材６２として円柱状の例を示したが角柱状（矩形、三角等）としても良い。
【００７６】
（第２実施形態）
本実施形態において、上記実施形態に示した圧力センサ１０と共通する部分についての説明は割愛する。第１実施形態では、第１ハウジング２０の凹部２４内のみに弾性部材６１が配置される例を示した。これに対し、本実施形態では、図６に示すように、センサチップ３０の一面３０ａに垂直な方向において、弾性部材６１が、第２ハウジング７０の対向面７０ａよりも凹部底面２４ａに対して遠い位置まで配置されている。詳しくは、第１ハウジング２０の凹部２４の底面２４ａから、第２ハウジング７０のうち、第３筒部７３の一部まで充填されている。また、図６に示す例では、高硬度部材６２の一端がセンサチップ３０の一面３０ａにおけるダイアフラム３１の部分に接触し、他端が弾性部材６１の表面６１ａと面一となっている。
【００７７】
このような構成とすると、保護部材６０（弾性部材６１）により、第１ハウジング２０の固定面２０ａと第２ハウジング７０の対向面７０ａとの間の隙間、すなわちＯリング８０も保護することができる。このため、Ｏリング８０として安価なものを採用することもできる。
【００７８】
なお、このような構成の圧力センサ１０は、第１実施形態に示したように、第２ハウジング７０の第１ハウジング２０への組み付けまでを行った後、第２ハウジング７０の圧力導入孔７２ａを介して、保護部材６０を形成することで得ることができる。
【００７９】
（第３実施形態）
本実施形態において、上記実施形態に示した圧力センサ１０と共通する部分についての説明は割愛する。上記実施形態では、高硬度部材６２の形状が円柱状である例を示した。換言すれば、高硬度部材６２のセンサチップ３０の一面３０ａに沿う方向の面積が、一面３０ａに垂直な方向において一定である例を示した。
【００８０】
これに対し、本実施形態では、図７及び図８に示すように、高硬度部材６２におけるセンサチップ３０の一面３０ａに沿う方向の面積が、センサチップ３０のダイアフラム３１に接触する側の端部６２ａよりも、該端部６２ａと反対の端部６２ｂのほうが大きくなっている。より詳しくは、センサチップ３０から離れるほど、面積が大きくなる円錐形状をなしている。また、図８に示すように、センサチップ３０側の端部６２ａ（図８中の一点鎖線で囲んだ部分）の全てが、ダイアフラム３１と接触しており、反対の端部６２ｂは、ダイアフラム３１を覆いつつ、パッド３３、ひいてはボンディングワイヤ５０とは重ならないように設けられている。
【００８１】
ここで、センサチップ３０とは反対側の端部６２ｂの面積をＳ１、端部６２ｂに作用する測定流体の圧力をＰ１、センサチップ３０側の端部６２ａの面積をＳ２、圧力をＰ２とすると、理想的には、Ｐ１・Ｓ１＝Ｐ２・Ｓ２となる。したがって、本実施形態に示す構成とすると、高硬度部材６２によって、ダイアフラム３１が受ける圧力を高めることができる。すなわち、センサ感度を高めることができる。
【００８２】
特に本実施形態では、円錐形状の高硬度部材６２を採用し、端部６２ａ，６２ｂ間を繋ぐ側面がテーパ状となっているため、階段状の高硬度部材６２などに較べて、弾性部材６１と高硬度部材６２との間に作用する粘性抵抗を小さくし、これによりセンサ感度をより高めることができる。
【００８３】
また、本実施形態では、センサチップ３０の一面３０ａに沿う方向において、高硬度部材６２がボンディングワイヤ５０と重ならないように設けられている。このため、ボンディングワイヤ５０の上方に高硬度部材６２も位置する構成に較べて、ボンディングワイヤ５０を効果的に保護することができる。
【００８４】
また、高硬度部材６２と弾性部材６１との界面に沿って、弾性部材６１の表面６１ａからセンサチップ３０に対して生じるリークパスの長さを長くすることができる。
【００８５】
なお、センサチップ３０のダイアフラム３１に接触する側の端部６２ａよりも、該端部６２ａと反対の端部６２ｂのほうが大きい高硬度部材６２の形状としては、上記した円錐形状に限定されるものではない。例えば角錐形状としても良い。また、それ以外にも、センサチップ３０の一面３０ａに垂直な方向に所定長さごとに面積が変化する、階段状としても良い。
【００８６】
また、高硬度部材６２の一部が、ボンディングワイヤ５０の上方に位置するように、高硬度部材６２を配置しても良い。これによれば、高硬度部材６２の端部６２ｂの面積Ｓ１をより大きくして、センサ感度をより高めることができる。
【００８７】
（第４実施形態）
本実施形態において、上記実施形態に示した圧力センサ１０と共通する部分についての説明は割愛する。上記実施形態では、弾性部材６１と高硬度部材６２とを有する保護部材６０の例を示した。これに対し、本実施形態では、図９〜図１１に示すように、保護部材６０が、弾性部材６１及び高硬度部材６２とともに、カバー６３を有する点を特徴とする。
【００８８】
第１ハウジング２０の凹部２４には、センサチップ３０の一面３０ａに垂直な方向において、ボンディングワイヤ５０よりも凹部２４の底面２４ａに対して遠くであって、カバー６３を支持する支持面２６ａが、弾性部材６１の表面６１ａとボンディングワイヤ５０との間に位置する支持部２６を有している。
【００８９】
カバー６３は、弾性部材６１よりもヤング率の高い材料（樹脂、セラミック、金属など）を用いて形成されている。そして、支持部２６に固定され、高硬度部材６２、センサチップ３０、ターミナル４０の端部４１、及びボンディングワイヤ５０に接触せず、且つ、ボンディングワイヤ５０を覆うように配置されている。本実施形態では、第１ハウジング２０の構成材料と同じ材料（例えばＰＰＳ）を用いて、カバー６３が構成されている。
【００９０】
本実施形態に示す例では、図９（ｂ）に示すように、カバー６３が、凹部２４の対応して平面円形状をなしており、その中心部分に高硬度部材６２に対応する貫通孔６３ａを有している。また、カバー６３を支持部２６に接着固定した状態で、凹部２４におけるカバー６３よりも下方の領域に、液状のゴムを充填して弾性部材６１を形成するために、貫通孔６３ａを取り囲むように４つの貫通孔６３ｂが形成されている。この貫通孔６３ｂは、図９（ａ）に示すように、４本のターミナル４０の端部４１に対応して、各端部４１の上方に形成されている。
【００９１】
このように、ボンディングワイヤ５０の上方にカバー６３を設け、このカバー６３を第１ハウジング２０の支持部２６に固定すると、測定流体の圧力が急激に上昇したときに、測定流体から保護部材６０が受けたエネルギーの一部を、カバー６３及び支持部２６を介して第１ハウジング２０に逃がすことができる。これにより、ボンディングワイヤ５０をより効果的に保護することができる。
【００９２】
なお、本実施形態では、図１０及び図１１に示すように、カバー６３が、弾性部材６１により完全に被覆されている。また、弾性部材６１は、第２ハウジング７０の第３筒部７３まで配置されている。しかしながら、図１２に示すように、カバー６３の一部が、弾性部材６１から露出された構成としても良い。図１２では、カバー６３の底面２４ａと反対の表面が露出されている。また、弾性部材６１が、第１ハウジング２０の凹部２４内のみに配置される構成としても良い。
【００９３】
また、支持部２６の形態は上記例に限定されるものではない。第１ハウジング２０の凹部２４の壁面（例えば底面２４ａ）から凹部２４内に突出し、ボンディングワイヤ５０の上方に、カバー６３を支持できる形態であれば採用することができる。
【００９４】
また、カバー６３についても、上記例に限定されるものではない。例えば４本のボンディングワイヤ５０ごとにカバー６３を分割配置しても良い。すなわち複数のカバー６３を用いても良い。また、略十字状のカバー６３を採用することもできる。
【００９５】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
【００９６】
本実施形態では、圧力センサ１０が、第１ハウジング２０とともに、第２ハウジング７０を備える例を示した。しかしながら、圧力センサ１０は、図１３に示すように、少なくとも、凹部２４を有する第１ハウジング２０と、該第１ハウジング２０の凹部２４に配置される圧力測定用のセンサチップ３０と、第１ハウジング２０に保持された外部接続用端子としてのターミナル４０と、センサチップ３０とターミナル４０とを電気的に接続するボンディングワイヤ５０と、センサチップ３０、ターミナル４０の一部、及びボンディングワイヤ５０を被覆する保護部材６０を備えればよい。なお、図１３では、第１ハウジング２０が金属材料からなり、ターミナル４０が、第１ハウジング２０にハーメチックシールされている。
【符号の説明】
【００９７】
１０・・・圧力センサ
２０・・・第１ハウジング
２４・・・凹部
２４ａ・・・底面（凹部底面）
３０・・・センサチップ
３１・・・ダイアフラム
３３・・・パッド
４０・・・ターミナル（端子）
５０・・・ボンディングワイヤ
６０・・・保護部材
６１・・・弾性部材
６２・・・高硬度部材
７０・・・第２ハウジング
７２ａ・・・圧力導入孔
【図１】
0005699843.tif 000002
【図２】
0005699843.tif 000003
【図３】
0005699843.tif 000004
【図４】
0005699843.tif 000005
【図５】
0005699843.tif 000006
【図６】
0005699843.tif 000007
【図７】
0005699843.tif 000008
【図８】
0005699843.tif 000009
【図９】
0005699843.tif 000010
【図１０】
0005699843.tif 000011
【図１１】
0005699843.tif 000012
【図１２】
0005699843.tif 000013
【図１３】
0005699843.tif 000014