(57)【要約】【課題】センサチップにノイズが回り込むことによるセンサ出力の変動を抑制できる圧力センサを提供する【解決手段】ターミナル１２にコイル部１２ａを設けることでセンサチップ２０側がＥＣＵ２００側よりも高インピーダンスとなるようにする。これにより、配線等に重畳されたノイズがセンサチップ２０側ではなくＥＣＵ２００内に形成されたＧＮＤに落とされる。このため、センサチップ２０にノイズが回り込むことによるセンサ出力の変動を抑制することが可能となる。【選択図】図１
2008209129.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力検出用のセンシング部および該センシング部に繋がるセンサ回路が形成されたセンサチップ（２０）と、
前記センシング部および前記センサ回路と外部との電気的接続を行うターミナル（１２）と、
前記センシング部を収容するケーシング（１００）とを備え、
前記ターミナル（１２）を通じて前記センサチップ（２０）に対して電源供給を行い、前記ケーシング（１００）内に配置された前記センサチップ（２０）に対して、前記ケーシング（１００）内に導入された測定媒体の圧力が印加されると、前記ターミナル（１２）を通じて前記外部にセンサ出力として伝えるように構成された圧力センサであって、
前記ターミナル（１２）から前記センサチップ（２０）における前記センシング部および前記センサ回路に至るまでの経路中に、インダクタ成分となるコイル部（１２ａ、１３、２０ｂ、２０ｃ、５０）が備えられていることを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】
前記コイル部（１２ａ）は、前記ターミナル（１２）に部分的に設けら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】
前記コイル部（１２ａ）は、前記ターミナル（１２）の長手方向を中心軸として、該中心軸の周囲に巻かれるように構成され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】
前記コイル部（１２ａ）の中心には、鉄芯（１２ｂ）が配置されていることを特徴とする請求項３に記載の圧力センサ。
【請求項５】
前記コイル部（１２ａ）は、前記ターミナル（１２）の長手方向に対して垂直方向を中心軸として、該中心軸の周囲に巻かれるように構成され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６】
前記コイル部（１２ａ）は、前記ケーシング（１００）の一部を構成する樹脂製のターミナルケース（１０）内に封止されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の圧力センサ。
【請求項７】
前記ターミナル（１２）は複数有り、該複数の前記ターミナル（１２）すべてに前記コイル部（１２ａ）が形成されていることを特徴とする請求項２ないし６のいずれか１つに記載の圧力センサ。
【請求項８】
前記コイル部は、前記ターミナル（１２）のうち前記センサチップ（２０）側の端部と前記センサチップ（２０）の電極（２０ｂ）とを接続するボンディングワイヤ（１３）と、前記センサチップ（２０）に備えられた複数の電極（２０ｃ）および該複数の電極（２０ｃ）を順番に接続するループ状のボンディングワイヤ（５０）とにより構成されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の圧力センサ。
【請求項９】
前記コイル部は、前記ターミナル（１２）のうち前記センサチップ（２０）側の端部と前記センサチップ（２０）の電極（２０ｂ）とを接続するコイル状とされたボンディングワイヤ（１３）にて構成されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の圧力センサ。
【請求項１０】
前記ターミナル（１２）は複数有り、該複数の前記ターミナル（１２）すべてに対して前記コイル部がそれぞれ備えられていることを特徴とする請求項８または９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、測定媒体の圧力を流体からなる圧力伝達媒体を介してセンサ素子に印加することで、圧力検出を行うように構成された圧力センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、エアコン冷媒圧測定用、エンジンオイル圧測定用に代表される高圧測定用の圧力センサは、コネクタを介してＥＣＵに接続されている。そして、コネクタに備えられたターミナルを介して、ＥＣＵからの電力供給やＥＣＵ内のＧＮＤパターンとの電気的接続およびＥＣＵへの検出信号の伝達が行われている。
【特許文献１】特開平７−２４３９２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、一般的にＥＣＵ側が高インピーダンスであるため、配線等にノイズが重畳した場合、圧力センサとＥＣＵとの接続点であるターミナルからセンサチップにノイズが回り込み、結果として、センサ出力が変動するという問題がある。
【０００４】
本発明は上記点に鑑みて、センサチップにノイズが回り込むことによるセンサ出力の変動を抑制できる圧力センサ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】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明では、ターミナル（１２）からセンサチップ（２０）におけるセンシング部およびセンサ回路に至るまでの経路中に、インダクタ成分となるコイル部（１２ａ、１３、２０ｂ、２０ｃ、５０）が備えられていることを特徴としている。
【０００６】
このように、ターミナル（１２）からセンサチップ（２０）におけるセンシング部およびセンサ回路に至るまでの経路中に、インダクタ成分となるコイル部（１２ａ、１３、２０ｂ、２０ｃ、５０）を備えている。これにより、配線等にノイズが重畳したとしても、コイル部（１２ａ、１３、２０ｂ、２０ｃ、５０）によってセンサチップ（２０）側がＥＣＵ（２００）側よりも高インピーダンスとなるため、配線等に重畳されたノイズがセンサチップ（２０）側ではなくＥＣＵ（２００）内に形成されたＧＮＤに落とされる。このため、センサチップ（２０）にノイズが回り込むことによるセンサ出力の変動を抑制することが可能となる。
【０００７】
例えば、コイル部（１２ａ）をターミナル（１２）に部分的に設けることができる。この場合、ターミナル（１２）の長手方向を中心軸として、該中心軸の周囲に巻かれるようにコイル部（１２ａ）を構成することができる。さらに、この場合、コイル部（１２ａ）の中心に鉄芯（１２ｂ）を配置すると、よりインダクタンスを高くすることができるため、好ましい。
【０００８】
また、ターミナル（１２）の長手方向に対して垂直方向を中心軸として、該中心軸の周囲に巻かれるようにコイル部（１２ａ）を構成することもできる。
【０００９】
なお、コイル部（１２ａ）の配置場所はどこでも構わないが、例えば、ケーシング（１００）の一部を構成する樹脂製のターミナルケース（１０）内に封止した構造とすることができる。
【００１０】
このようなコイル部（１２ａ）は、複数のターミナル（１２）のすべてに対して備えると良い。
【００１１】
また、コイル部を、ターミナル（１２）のうちセンサチップ（２０）側の端部とセンサチップ（２０）の電極（２０ｂ）とを接続するボンディングワイヤ（１３）と、センサチップ（２０）に備えられた複数の電極（２０ｃ）および該複数の電極（２０ｃ）を順番に接続するループ状のボンディングワイヤ（５０）とにより構成することもできる。同様に、コイル部を、ターミナル（１２）のうちセンサチップ（２０）側の端部とセンサチップ（２０）の電極（２０ｂ）とを接続するコイル状とされたボンディングワイヤ（１３）にて構成することもできる。この場合にも、複数のターミナル（１２）のすべてに対してコイル部（１２ａ）を備えると良い。
【００１２】
なお、上記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。
【発明を実施するための最良の形態】
【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、図中、同一符号を付してある。
【００１４】
（第１実施形態）
本発明の一実施形態が適用された圧力センサについて説明する。図１に、本実施形態における圧力センサＳ１の断面図を示し、この図に基づいて説明する。なお、この圧力センサＳ１は、例えば、自動車に搭載され自動車のエアコンの冷媒配管内の冷媒圧力やディーゼル車の排気洗浄フィルタであるＤＰＦの差圧計測等の検出に用いられる。
【００１５】
図１に示されるように、第１のケースとしてのコネクタケース１０は、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）等の樹脂を型成形することにより作られ、本実施形態では略円柱状をなしている。この樹脂ケースとしてのコネクタケース１０の一端部（図１中、下方側の端部）には、円形状の凹部１１が形成されている。この凹部１１の中心位置の底面には、圧力検出用のセンシング部としてのセンサチップ２０が配設されている。
【００１６】
センサチップ２０は、その表面に受圧面としてのダイアフラム２０ａを有し、このダイアフラム２０ａの表面に形成されたゲージ抵抗により、ダイアフラム２０ａが受けた圧力を電気信号に変換し、この電気信号をセンサ信号として出力する半導体ダイアフラム式のものである。
【００１７】
そして、センサチップ２０は、ガラス等よりなる台座２１に陽極接合等により一体化されており、この台座２１を凹部１１の底面に接着することで、センサチップ２０はコネクタケース１０に搭載されている。
【００１８】
また、コネクタケース１０には、センサチップ２０と圧力センサＳ１の外部のＥＣＵ２００とを電気的に接続するための複数個の金属製棒状のターミナル１２が貫通している。ターミナル１２は、ＥＣＵ２００からの電源供給を受ける電源端子と接地端子および検出信号を出力するための出力端子があり、複数個備えれている。
【００１９】
本実施形態では、ターミナル１２は黄銅（真鍮）にメッキ処理（例えばＮｉメッキ）を施した材料よりなり、インサートモールドによりコネクタケース１０と一体に成形されることによってコネクタケース１０内にて保持されている。そして、各ターミナル１２のうち、コネクタケース１０内に封止された部分には、インダクタ成分となるコイル部１２ａが備えられている。このコイル部１２ａは、圧力センサＳ１内の回路、具体的にはセンサチップ２０側のインピーダンスを高くするための役割を果たすものである。このコイル部１２ａにより、センサチップ２０側がＥＣＵ２００側よりも高いインピーダンスとなるようにできる。本実施形態の場合、コイル部１２ａは、ターミナル１２の長手方向を中心軸として、中心軸の周囲をコイル状に巻くような形状とされている。
【００２０】
各ターミナル１２の一端側（図１中、下方端側）の端部は、センサチップ２０の搭載領域の周囲において凹部１１の底面から突出して配置されている。一方、各ターミナル１２の他端側（図１中、上方端側）の端部は、コネクタケース１０の他端側の開口部１５内に露出している。
【００２１】
この凹部１１内に突出する各ターミナル１２の一端部とセンサチップ２０とは、金やアルミニウム等のボンディングワイヤ１３により結線され電気的に接続されている。
【００２２】
また、凹部１１内にはシリコン系樹脂等からなるシール剤１４が設けられており、このシール剤１４によって、凹部１１に突出するターミナル１２の根元部とコネクタケース１０との隙間が封止されている。
【００２３】
一方、図１において、コネクタケース１０の他端部（図１中、上方側の端部）側は開口部１５となっており、この開口部１５は、ターミナル１２の他端側を例えばワイヤハーネス等の外部配線部材（図示せず）を介して上記外部回路（車両のＥＣＵ等）に電気的に接続するためのコネクタ部となっている。
【００２４】
つまり、開口部１５内に露出する各ターミナル１２の他端側は、このコネクタ部によって外部と電気的に接続が可能となっている。こうして、センサチップ２０と外部との間の信号の伝達は、ボンディングワイヤ１３およびターミナル１２を介して行われるようになっている。
【００２５】
また、図１に示されるように、コネクタケース１０の一端部には、第２のケースとしてのハウジング３０が組み付けられている。具体的には、ハウジング３０には収容凹部３０ａが形成されており、この収容凹部３０ａ内にコネクタケース１０の一端側が挿入されることで、コネクタケース１０にハウジング３０が組みつけられた構成となっている。
【００２６】
これにより、第１のケースとしてのコネクタケース１０と第２のケースとしてのハウジング３０とが一体に組み付けられてなるケーシング１００が構成されており、このケーシング１００内にセンサチップ２０が設けられた形となっている。
【００２７】
このハウジング３０は、例えばアルミニウム（Ａｌ）等の金属材料よりなるものであり、測定対象物から測定媒体となる流体が導入される圧力導入孔３１と、圧力導入孔３１におけるセンサチップ２０側の端部が断面テーパ状（ラッパ形状）に広げられることで形成された部屋３２と、圧力センサＳ１を測定対象物に固定するためのネジ部３３とを有する。上述したように、測定対象物としては、例えば自動車エアコンの冷媒配管などであり、測定媒体は、その冷媒配管内の冷媒などである。
【００２８】
さらに、コネクタケース１０の先端面１０ａとハウジング３０における収容凹部３０ａのうちコネクタケース１０の先端面１０ａと対向する一面３０ｂとの間に、薄い金属（例えばＳＵＳ等）製のメタルダイアフラム３４と金属（例えばＳＵＳ等）製のリングウェルド（押さえ部材）３５が配置されている。
【００２９】
ハウジング３０の一面３０ｂとリングウェルド３５は、一体的に、全周にわたって例えば溶接等によって気密接合されている。リングウェルド３５は、ハウジング３０の内壁面の湾曲に沿って屈曲した形状を為しており、リングウェルド３５とメタルダイアフラム３４は予め溶接によって、もしくは、リングウェルド３５をハウジング３０に溶接するときに、全周が気密接合された状態となっている。
【００３０】
そして、図１に示されるように、ハウジング３０のうち収容凹部３０ａ側の端部がコネクタケース１０の一端部にかしめられることで、かしめ部３６が形成され、それによってハウジング３０とコネクタケース１０とが固定され一体化されている。
【００３１】
こうして組み合わせられたコネクタケース１０とハウジング３０とにおいて、コネクタケース１０の凹部１１とハウジング３０のメタルダイアフラム３４との間で、圧力検出室４０が構成されている。
【００３２】
この圧力検出室４０には、圧力伝達媒体であり封入液であるオイル（フッ素オイル等）４１が充填され封入されている。このオイル４１により、凹部１１に配置されたセンサチップ２０及びボンディングワイヤ１３等の電気接続部分が覆われる。そして、オイル４１は、メタルダイアフラム３４により覆われて封止された形となる。
【００３３】
このような圧力検出室４０を構成することにより、圧力導入孔３１から導入された圧力は、メタルダイアフラム３４、オイル４１を介して、圧力検出室４０内のセンサチップ２０、ボンディングワイヤ１３、ターミナル１２に印加されることになる。
【００３４】
また、コネクタケース１０の先端面１０ａに、圧力検出室４０の外周を囲むように、環状の溝（Ｏリング溝）４２が形成され、この溝４２内には、圧力検出室４０を気密封止するためのＯリング４３が配設されている。
【００３５】
このＯリング４３は例えばシリコンゴム等の弾性材料よりなり、コネクタケース１０とハウジング３０とにより挟まれて押圧されている。こうして、メタルダイアフラム３４とＯリング４３とにより圧力検出室４０が封止され閉塞される。
【００３６】
次に、上記圧力センサＳ１の製造方法については、コネクタケース１０を形成するための樹脂成形の際に、インダクタ成分となるコイル部１２ａが形成されたターミナル１２を成形により一体化する点のみが異なるが、その他に関しては従来と同様である。
【００３７】
続いて、本実施形態の圧力センサＳ１の基本的な圧力検出動作について述べる。
【００３８】
圧力センサＳ１は、例えば、ハウジング３０のネジ部３３を介して、車両におけるエアコンの冷媒配管系の適所に取り付けられる。そして、該配管内の圧力がハウジング３０の圧力導入孔３１より圧力センサＳ１内に導入される。すると、導入された圧力がメタルダイアフラム３４から圧力検出室４０内のオイル４１を介して、センサチップ２０の表面すなわち受圧面に印加される。そして、印加された圧力に応じた電気信号がセンサ信号として、センサチップ２０から出力される。
【００３９】
このセンサ信号は、センサチップ２０からボンディングワイヤ１３、ターミナル１２を介して、上記外部回路へ伝達され、冷媒配管の冷媒圧力が検出される。このようにして、圧力センサＳ１における圧力検出が行われる。
【００４０】
このとき、配線等にノイズが重畳したとしても、ターミナル１２にコイル部１２ａを設けることでセンサチップ２０側がＥＣＵ２００側よりも高インピーダンスとなるようにしているため、配線等に重畳されたノイズがセンサチップ２０側ではなくＥＣＵ２００内に形成されたＧＮＤに落とされる。このため、センサチップ２０にノイズが回り込むことによるセンサ出力の変動を抑制することが可能となる。
【００４１】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。図２は、本実施形態の圧力センサＳ１の断面図である。第１実施形態では、ターミナル１２にコイル部１２ａを設けただけであったが、本実施形態のように、コイル部１２ａの中心に鉄芯１２ｂを備えた構成とすることもできる。このように、コイル部１２ａの中心に鉄芯１２ｂを備えると、コイル部１２ａのインダクタンスをより大きくすることが可能となり、よりセンサチップ２０側をＥＣＵ２００側よりも高インピーダンスとすることが可能となる。
【００４２】
これにより、よりセンサチップ２０にノイズが回り込むことによるセンサ出力の変動を抑制することが可能となる。
【００４３】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。図３は、本実施形態の圧力センサＳ１の断面図である。第１実施形態では、ターミナル１２の長手方向を中心軸として、中心軸の周囲をコイル状に巻くような形状により、コイル部１２ａを構成しているが、本実施形態では、コイル部１２ａをターミナル１２の長手方向とは異なる方向（例えば、ターミナル１２の長手方向に対する垂直方向）を中心軸として、その中心軸の周囲に巻かれるような形状としている。
【００４４】
このように、コイル部１２ａを第１実施形態と異なる形状としても構わない。このようにしても、センサチップ２０にノイズが回り込むことによるセンサ出力の変動を抑制することが可能となる。
【００４５】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。図４は、本実施形態の圧力センサＳ１におけるセンサチップ２０近傍を拡大した斜視図である。本実施形態では、ターミナル１２ではなく、ターミナル１２とセンサチップ２０との接続部およびセンサチップ２０内にインダクタ成分を設ける。なお、本実施形態の圧力センサも、ターミナル１２およびセンサチップ２０以外の部分に関しては、第１実施形態に示した図１の圧力センサＳ１と同様であるため、圧力センサの全体構成に関しては省略する。
【００４６】
図４に示すように、各ターミナル１２の一端側（ハウジング３０側）の端部は、金やアルミニウム等のボンディングワイヤ１３により結線され、センサチップ２０内の電極２０ｂと電気的に接続されている。さらに、センサチップ２０には、複数の電極２０ｃが形成され、複数の電極２０ｃ間がループ状とされた複数のボンディングワイヤ５０にて結線されている。このような構造により、ターミナル１２は、ボンディングワイヤ１３を介して電極２０ｂに接続されたのち、電極２０ｂがループ状とされた複数のボンディングワイヤ５０を介して各電極２０ｃと順番に接続されることで、センサチップ２０内の回路に繋がるようになっている。
【００４７】
このような構成では、ループ状とされたボンディングワイヤ１３、５０がコイル部として機能し、これがインダクタ成分となるため、ターミナル１２をボンディングワイヤ１３にて直接センサチップ２０内の回路と接続する場合と比べて、センサチップ２０側を高インピーダンスにすることが可能となる。したがって、本実施形態の構造としても、センサチップ２０にノイズが回り込むことによるセンサ出力の変動を抑制することが可能となる。
【００４８】
（第５実施形態）
本発明の第５実施形態について説明する。図５は、本実施形態の圧力センサＳ１におけるセンサチップ２０近傍を拡大した斜視図である。本実施形態も、ターミナル１２ではなく、ターミナル１２とセンサチップ２０との接続部およびセンサチップ２０内にインダクタ成分を設ける。なお、本実施形態の圧力センサも、ターミナル１２およびセンサチップ２０以外の部分に関しては、第１実施形態に示した図１の圧力センサＳ１と同様であるため、圧力センサの全体構成に関しては省略する。
【００４９】
図５に示すように、各ターミナル１２の一端側（ハウジング３０側）の端部からセンサチップ２０の電極２０ｂに至るボンディングワイヤ１３がコイル状とされ、コイル部として機能するような構成とされている。このような構成によれば、ボンディングワイヤ１３自体のインダクタンスが大きくなり、ターミナル１２を直線状のボンディングワイヤ１３にてセンサチップ２０内の回路と接続する場合と比べて、センサチップ２０側を高インピーダンスにすることが可能となる。したがって、本実施形態の構造としても、センサチップ２０にノイズが回り込むことによるセンサ出力の変動を抑制することが可能となる。
【００５０】
（他の実施形態）
上記各実施形態では、センサチップ２０側を高インピーダンスとするために、ターミナル１２からセンサチップ２０に至るまでの経路中にインダクタ成分を設ける場合について説明したが、これらは単なる一例であり、インダクタ成分の設け方は様々であり、他の形態であっても構わない。また、各実施形態を相互に組み合わせ、複数のインダクタ成分を構成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる圧力センサの断面構成を示す図である。
【図２】本発明の第２実施形態にかかる圧力センサの断面構成を示す図である。
【図３】本発明の第３実施形態にかかる圧力センサの断面構成を示す図である。
【図４】本発明の第４実施形態にかかる圧力センサのセンサチップ近傍を拡大した斜視図である。
【図５】本発明の第５実施形態にかかる圧力センサのセンサチップ近傍を拡大した斜視図である。
【符号の説明】
【００５２】
Ｓ１…圧力センサ、１０…コネクタケース、１２…ターミナル、１２ａ…コイル部、
１２ｂ…鉄芯、１３…ボンディングワイヤ、１５…開口部、２０…センサチップ、
２０ａ…ダイアフラム、２０ｂ、２０ｃ…電極、３０…ハウジング、
３１…圧力導入孔、３４…メタルダイアフラム、３５…リングウェルド、
４０…圧力検出室、４１…オイル、４２…溝、４３…リング、
５０…ボンディングワイヤ、１００…ケーシング、２００…ＥＣＵ
【図１】
2008209129.tif 000003
【図２】
2008209129.tif 000004
【図３】
2008209129.tif 000005
【図４】
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【図５】
2008209129.tif 000007