(57)【要約】【課題】裏面受圧によって圧力を検出する圧力センサにおいて、センシング部をゲルで保護した構造において、ゲルの剥がれを防止し、ゲル内に気泡を生じさせないようにする。【解決手段】セラミック基板３０を用意し、セラミック基板３０に設けられた穴部３１〜３４に各センサチップ４１、４２の凹部４１ｂ、４２ｂが対向するようにセラミック基板３０に各センサチップ４１、４２を設置する。そして、各センサチップ４１、４２の裏面を保護するため、ゲル部材８０をセラミック基板３０に設けられた各穴部３１〜３４および凹部４１ｂ、４２ｂ内に充填する。【選択図】図２
2008197001.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力媒体を導入する圧力導入ポート（１１、１２）を備えた箱状のケース本体（１０）と、
板状をなしており、当該板の表面側に圧力検出を行うセンシング部を有すると共に、前記板の裏面側に凹部（４１ｂ、４２ｂ）を有し、この凹部（４１ｂ、４２ｂ）で圧力を受けて前記センシング部にて前記圧力を検出するセンサチップ（４１、４２）と、
板状であって、当該板を貫通した穴部（３１〜３４）が設けられており、前記板のうち前記貫通した穴部（３１〜３４）の一方が開口する面に前記穴部（３１〜３４）と前記センサチップ（４１、４２）の前記凹部（４１ｂ、４２ｂ）とが繋がるように前記センサチップ（４１、４２）が設置され、他方が開口する面に前記穴部（３１〜３４）と前記圧力導入ポート（１１、１２）とが繋がるように前記ケース本体（１０）に収納されたセラミック基板（３０）と、
前記センサチップ（４１、４２）の前記凹部（４１ｂ、４２ｂ）および前記セラミック基板（３０）の前記穴部（３１〜３４）に充填されたゲル部材（８０）とを備え、
前記圧力導入ポート（１１、１２）に導入された圧力媒体の圧力は、前記ゲル部材（８０）を介して前記センサチップ（４１、４２）の前記凹部（４１ｂ、４２ｂ）で受圧されて前記センシング部にて検出されるようになっていることを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】
前記貫通した穴部（３１〜３４）のうち、前記センサチップ（４１、４２）側が前記センサチップ（４１、４２）のサイズよりも小さい径の第１の穴部（３１、３２）になっており、前記圧力導入ポート（１１、１２）側が前記第１の穴部（３１、３２）よりも径が大きい第２の穴部（３３、３４）になっ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】
圧力媒体を導入する第１の圧力導入ポート（１１）および第２の圧力導入ポート（１２）を備えた箱状のケース本体（１０）と、
板状をなしており、当該板の表面側に圧力検出を行うセンシング部を有すると共に、前記板の裏面側に凹部（４１ｂ、４２ｂ）を有し、この凹部（４１ｂ、４２ｂ）で圧力を受けて前記センシング部にて前記圧力を検出する第１のセンサチップ（４１）および第２のセンサチップ（４２）と、
板状であって、当該板を貫通した穴部（３１〜３４）が前記各センサチップ（４１、４２）の数に応じて設けられており、前記板の一面側に前記各穴部（３１〜３４）の一方と前記第１のセンサチップ（４１）の前記凹部（４１ｂ）とが繋がるように前記第１のセンサチップ（４１）が設置されると共に、前記各穴部（３１〜３４）の他方と前記第２のセンサチップ（４２）の前記凹部（４２ｂ）とが繋がるように前記第２のセンサチップ（４２）が設置され、前記板の他面側に前記各穴部（３１〜３４）の一方と前記第１の圧力導入ポート（１１）とが繋がると共に、前記各穴部（３１〜３４）の他方と前記第２の圧力導入ポート（１２）とが繋がるように前記ケース本体（１０）内に収納されたセラミック基板（３０）と、
前記各センサチップ（４１、４２）の前記各凹部（４１ｂ、４２ｂ）および前記セラミック基板（３０）の前記各穴部（３１〜３４）にそれぞれ充填されたゲル部材（８０）と、
前記セラミック基板（３０）に設置されるものであり、前記各圧力導入ポート（１１、１２）に導入された圧力媒体の圧力が、前記ゲル部材（８０）を介して前記各センサチップ（４１、４２）の前記各凹部（４１ｂ、４２ｂ）でそれぞれ受圧されて前記各センシング部にてそれぞれ検出された場合、前記第１のセンサチップ（４１）で検出された圧力と前記第２のセンサチップ（４２）で検出された圧力との差圧を取得する回路チップ（５０）とを備えていることを特徴とする圧力センサ。
【請求項４】
前記貫通した穴部（３１〜３４）のうち、前記各センサチップ（４１、４２）側が前記各センサチップ（４１、４２）のサイズよりも小さい径の第１の穴部（３１、３２）になっており、前記各圧力導入ポート（１１、１２）側が前記第１の穴部（３１、３２）よりも径が大きい第２の穴部（３３、３４）になっ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】
前記ケース本体（１０）には前記セラミック基板（３０）に対向する側に蓋部（２０）が取り付けられて前記ケース本体（１０）内が密閉された状態とされており、
前記蓋部（２０）のうち、前記セラミック基板（３０）に対向する場所に突起部（２１）が設けら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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センシング部の裏面で受圧する圧力センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、エンジンから排出される排気ガスを浄化するＤＰＦシステムが知られている。このＤＰＦシステムには、フィルタとして機能するＤＰＦを通過する排気ガスの通過前と通過後との差圧を検出する圧力センサが備えられ、ＤＰＦに目詰まりが生じていないか等のチェックが行われるようになっている。このような圧力センサは、排気ガスという腐食性の高い圧力媒体下で使用されるため、圧力を検出するためのセンサチップの保護構造が重要となっている。
【０００３】
そこで、圧力センサのセンサチップをゲルで保護してなる構造が、例えば特許文献１で提案されている。具体的に、特許文献１では、圧力を導入するための第１の圧力導入通路および第２の圧力導入通路を有する圧力ポート部を備えた樹脂ケースと、板状のセンシング部であって、当該センシング部の一面側で第１の圧力導入通路を介して導入された圧力を受圧し、他面側で第２の圧力導入通路を介して導入された圧力を受圧することで差圧を検出する半導体ダイヤフラム式のセンサチップとを備えた圧力センサが提案されている。
【０００４】
このような圧力センサでは、樹脂ケースに貫通孔が設けられており、貫通した孔を有するガラス台座が樹脂ケースの貫通孔と繋がるように樹脂ケースに接着され、さらにセンサチップの他面側がガラス台座に接着されている。センサチップのサイズを例えば３ｍｍ□としたとき、各貫通孔のサイズは例えば１．２５ｍｍとされている。
【０００５】
そして、センサチップの一面側には第１の保護部材が設けられていると共に、センサチップの他面側にはガラス台座の貫通孔および樹脂ケースの貫通孔に第２の保護部材が充填されている。これら第１、第２の保護部材としてゲルが用いられ、腐食性の高い圧力媒体からセンサチップが保護されるようになっている。
【特許文献１】特開２００２−２２１４６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の技術では、センサチップの他面側すなわち裏面側をゲルで覆うため、樹脂ケースにゲルを充填するための貫通孔を設けなければならない。しかし、樹脂ケースの強度上、樹脂ケースの厚みは例えば最低でも１ｍｍは必要と考えられる。このような場合、以下の問題が生じることが発明者らの検討により明らかとなった。
【０００７】
図３は、従来の圧力センサにおいて、台座９１を介してセンサチップ９２を樹脂ケース９３に固定し、裏面受圧する様子を示した図である。この図に示される樹脂ケース９３の貫通穴９４の穴径をφ、また、穴の長さすなわちセンサチップ９２の裏面から貫通穴９４の端部までの長さをｔとしたとき、φ／ｔと温度特性曲がりとの関係を図４に示す。
【０００８】
なお、温度特性曲がりとは、センサチップ９２の裏面に針入度１２０のゲル部材９５が充填されている場合と充填されていない場合との低温領域におけるセンサ特性の差を示している。また、針入度はゲル部材９５の硬さを示す値であり、針入度が例えば１００であるとゲル部材９５は軟らかく、針入度が例えば４０ではゲル部材９５は非常に硬い。
【０００９】
図４に示されるように、φ／ｔが大きくなる、すなわち貫通穴９４の径が大きくなると、温度特性曲がりも小さくなってセンサ特性は良好となる。しかし、φ／ｔが小さくなる、すなわち貫通穴９４の径が小さくなると、温度特性曲がりが大きくなってセンサ特性が悪化してしまう。上述のように、樹脂ケース９３に貫通穴９４を設ける場合、樹脂ケース９３の強度を確保するために厚みを確保する必要があるが、貫通穴９４の径はセンサチップ９２のサイズよりも必ず小さくなるため、穴の長さｔよりも貫通穴９４の径が小さくなるように設計される可能性が高い。したがって、図４に示されるように温度特性曲がりが大きくなってセンサチップ９２の特性誤差が大きくなってしまうという問題が生じる。
【００１０】
そこで、上記のような貫通穴９４にゲル部材９５を充填する場合、ゲル部材９５を軟らかくすることが考えられる。図５は、ゲル部材９５の硬さ（針入度）とゲル注入前後変動との関係を示した図である。図５において、ゲル注入前後変動とは、ゲル部材９５に針を刺したときの指標であり、センサ特性の変動の度合いである。すなわち、当該ゲル注入前後変動の値が０％に近いほどセンサ特性に変動はなく、ゲル注入前後変動の値が大きいほどセンサ特性の変動が大きくなってセンサ特性が悪化する。
【００１１】
図５に示されるように、ゲル部材９５が硬いほどセンサ特性の変動が大きくなってしまい、センサ特性が悪化してしまう。これに対し、ゲル部材９５が軟らかいほどセンサ特性の変動が小さくなり、センサ特性に影響が生じないことがわかる。
【００１２】
しかし、樹脂ケース９３に含まれるガラス等のフィラーや樹脂ケース９３の成形条件によって樹脂ケース９３の表面は荒れている。このため、樹脂ケース９３の表面に気泡が付着した状態が生じ、この状態で軟らかいゲル部材９５が樹脂ケース９３に充填されると、この気泡が基点となって軟らかいゲル部材９５の内部に気泡が進入し、当該気泡が圧力伝達を妨げてセンサ特性を悪化させてしまうという問題がある。
【００１３】
また、フィラーを含む樹脂ケース９３の界面と軟らかいゲル部材９５との熱膨張係数の差で応力が発生し、ゲル部材９５が樹脂ケース９３から剥がれてしまうという問題もある。これにより、ゲル部材９５と樹脂ケース９３との間に腐食性の高い排気ガスが入り込み、ゲル部材９５や樹脂ケース９３を腐食させてしまう可能性がある。
【００１４】
本発明は、上記点に鑑み、裏面受圧によって圧力を検出するに際し、センシング部をゲルで保護した構造において、ゲルの剥がれを防止し、ゲル内に気泡を生じさせないようにすることが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】
【００１５】
上記目的を達成するため、本発明の第１の特徴では、圧力媒体を導入する圧力導入ポート（１１、１２）を備えた箱状のケース本体（１０）と、板状をなしており、当該板の表面側に圧力検出を行うセンシング部を有すると共に、板の裏面側に凹部（４１ｂ、４２ｂ）を有し、この凹部（４１ｂ、４２ｂ）で圧力を受けてセンシング部にて圧力を検出するセンサチップ（４１、４２）と、板状であって、当該板を貫通した穴部（３１〜３４）が設けられており、板のうち貫通した穴部（３１〜３４）の一方が開口する面に穴部（３１〜３４）とセンサチップ（４１、４２）の凹部（４１ｂ、４２ｂ）とが繋がるようにセンサチップ（４１、４２）が設置され、他方が開口する面に穴部（３１〜３４）と圧力導入ポート（１１、１２）とが繋がるようにケース本体（１０）に収納されたセラミック基板（３０）と、センサチップ（４１、４２）の凹部（４１ｂ、４２ｂ）およびセラミック基板（３０）の穴部（３１〜３４）に充填されたゲル部材（８０）とを備えていることを特徴とする。
【００１６】
このように、セラミック基板（３０）は焼き物であり、セラミック基板（３０）の表面は均一で安定しているため、穴部（３１〜３４）にゲル部材（８０）を充填する前に、セラミック基板（３０）の表面に気泡が付着しにくくすることができる。これにより、穴部（３１〜３４）にゲル部材（８０）を充填した場合、ゲル部材（８０）の内部に気泡が進入することを防止できる。また、ゲル部材（８０）の内部に気泡が進入しなくなることで、気泡によって圧力媒体の圧力伝達が妨げられ、センサチップ（４１、４２）の圧力検出の特性が悪化することを防止することができる。
【００１７】
また、セラミック基板（３０）の熱膨張係数がセンサチップ（４１、４２）の熱膨張係数に近いため、穴部（３１〜３４）へのゲル部材（８０）の充填の際にセラミック基板（３０）とゲル部材（８０）との熱膨張係数の差で生じる応力によって、ゲル部材（８０）がセラミック基板（３０）から剥がれることを防止することができる。これにより、ゲル部材（８０）とセラミック基板（３０）との間に腐食性の高い排気ガスが入り込まないようにすることができ、ひいてはゲル部材（８０）の腐食を防止することができる。
【００１８】
このような場合、貫通した穴部（３１〜３４）のうち、センサチップ（４１、４２）側がセンサチップ（４１、４２）のサイズよりも小さい径の第１の穴部（３１、３２）になっており、圧力導入ポート（１１、１２）側が第１の穴部（３１、３２）よりも径が大きい第２の穴部（３３、３４）になっている構造とすることもできる。
【００１９】
これにより、ゲル部材（８０）に異物が付着しても、当該異物によって圧力検出に影響を及ぼさないようにすることができる。
【００２０】
また、高強度に構成されたセラミック基板（３０）を用いるので、第１の穴部（３１、３２）を構成する基板の厚さを小さくすることができる。これにより、第１の穴部（３１、３２）に充填するゲル部材（８０）の量を少なくすることができ、センサチップ（４１、４２）の圧力検出の特性を向上させることができる。
【００２１】
上記では、１つのセンサチップ（４１、４２）について示したが、２つのセンサチップ（４１、４２）にてそれぞれ圧力を検出し、各圧力の差圧を取得する構造とすることもできる。すなわち、本発明の第２の特徴では、圧力媒体を導入する第１および第２の圧力導入ポート（１１、１２）を備えた箱状のケース本体（１０）と、板の裏面側に凹部（４１ｂ、４２ｂ）を有し、この凹部（４１ｂ、４２ｂ）で圧力を受けてセンシング部にて圧力を検出する第１および第２のセンサチップ（４１、４２）と、板状であって、当該板を貫通した穴部（３１〜３４）が各センサチップ（４１、４２）の数に応じて設けられており、板の一面側に各穴部（３１〜３４）の一方と第１センサチップ（４１）の凹部（４１ｂ）とが繋がるように第１のセンサチップ（４１）が設置されると共に、各穴部（３１〜３４）の他方と第２のセンサチップ（４２）の凹部（４２ｂ）とが繋がるように第２のセンサチップ（４２）が設置され、板の他面側に各穴部（３１〜３４）の一方と第１の圧力導入ポート（１１）とが繋がると共に、各穴部（３１〜３４）の他方と第２の圧力導入ポート（１２）とが繋がるようにケース本体（１０）内に収納されたセラミック基板（３０）と、各センサチップ（４１、４２）の各凹部（４１ｂ、４２ｂ）およびセラミック基板（３０）の各穴部（３１〜３４）に充填されたゲル部材（８０）と、各センサチップ（４１、４２）で検出された圧力との差圧を取得する回路チップ（５０）とを備えた構造とすることができる。
【００２２】
この場合、貫通した穴部（３１〜３４）のうち、各センサチップ（４１、４２）側が各センサチップ（４１、４２）のサイズよりも小さい径の第１の穴部（３１、３２）になっており、各圧力導入ポート（１１、１２）側が第１の穴部（３１、３２）よりも径が大きい第２の穴部（３３、３４）になっている構造とすることもできる。
【００２３】
また、ケース本体（１０）のうちセラミック基板（３０）に対向する側に蓋部（２０）が取り付けられてケース本体（１０）内が密閉された状態とされており、蓋部（２０）のうち、セラミック基板（３０）に対向する場所に突起部（２１）が設けられた構造とすることができる。
【００２４】
これにより、セラミック基板（３０）に過大圧が印加された場合、突起部（２１）によってセラミック基板（３０）を押さえつけることができ、ケース本体（１０）からセラミック基板（３０）が剥がれることを防止することができる。
【００２５】
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】
【００２６】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。本実施形態で示される圧力センサは、エンジンから排出される排気ガスを浄化するＤＰＦシステムにおいて、フィルタとして機能するＤＰＦを通過する排気ガスの通過前と通過後との差圧を検出することでＤＰＦの目詰まりの診断する際に用いられるものである。
【００２７】
図１は、本発明の一実施形態に係る圧力センサの外観図である。この図に示されるように圧力センサ１の外観は、箱形状のケース本体１０と、このケース本体１０を閉じる蓋部２０とによって構成されている。これらケース本体１０および蓋部２０は、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）やエポキシ樹脂等の樹脂材料を型成形してなるものである。
【００２８】
このうち、ケース本体１０は、底面に筒状の２つの圧力導入ポート１１、１２を備えており、各圧力導入ポート１１、１２の内部がケース本体１０の内部に空間的に繋がった状態とされている。各圧力導入ポート１１、１２のうち一方がＤＰＦの上流側、他方がＤＰＦの下流側にそれぞれ接続される。
【００２９】
また、ケース本体１０は、一側面に凹形状のコネクタ部１３を備えている。このコネクタ部１３は、圧力センサ１で検出された圧力値の信号を外部に出力するためのコネクタをなすものであり、例えばワイヤハーネス等の配線部材（図示せず）が接続されることで圧力センサ１が外部ＥＣＵ等の外部回路に電気的に接続される。
【００３０】
図２は、図１に示される圧力センサ１の詳細図である。図２（ａ）は、図１に示されるケース本体１０から蓋部２０を取り外し、圧力導入ポート１１、１２側を見た図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ断面図である。なお、図２（ｂ）では蓋部２０も含めた圧力センサ１全体の断面図になっている。
【００３１】
図２（ａ）に示されるように、ケース本体１０の内部には、セラミック基板３０が収納されている。このセラミック基板３０は、例えばアルミナを材料として構成されたものであり、プリント基板等と比較して高い材料強度を持ち、樹脂と比較して熱劣化が小さいという特徴を有している。セラミック基板３０のうち蓋部２０に対向する面には、２つのセンサチップ４１、４２と、各センサチップ４１、４２間に配置された回路チップ５０とが接着固定されている。各センサチップ４１、４２と回路チップ５０とはボンディングワイヤ６１によって電気的に接続されている。
【００３２】
各センサチップ４１、４２は、圧力を検出してその圧力に応じたレベルの電気信号を発生するものであり、ピエゾ抵抗効果を利用したものである。本実施形態では、センサチップ４１、４２は、圧力に応じたレベルの電気信号として電圧を検出するセンシング部を備えている。具体的に、センサチップ４１、４２は、歪み部としてのダイヤフラムを有し、このダイヤフラムに拡散抵抗などにより形成されたブリッジ回路などを備えたセンシング部を有している。本実施形態では、センサチップ４１、４２として３．０ｍｍ□のサイズのものが採用される。
【００３３】
回路チップ５０は、各センサチップ４１、４２に対する駆動信号の出力や外部への検出用信号の出力、各センサチップ４１、４２からの電気信号を入力し、演算・増幅等の処理を行って外部へ出力する等の機能を有する制御回路等を備えたものである。このような回路チップ５０として、例えばシリコン基板等に対してＣＭＯＳトランジスタやバイポーラトランジスタ等が半導体プロセスで形成されたものであり、ＩＣチップや一般的なフリップチップ等で構成されたものが採用される。
【００３４】
ケース本体１０には、コネクタ部１３内およびケース本体１０内に露出するターミナル１４がインサート成形されている。このターミナル１４の一端側はケース本体１０内に露出しており、回路チップ５０とボンディングワイヤ６２によって電気的に接続されている。他方、ターミナル１４の他端側はコネクタ部１３内に露出しており、コネクタ部１３に外部コネクタが接続されることで、ターミナル１４が配線部材を介して外部ＥＣＵ等の外部回路に電気的に接続される。なお、本実施形態では、４本のターミナル１４がケース本体１０にインサート成形されている。
【００３５】
また、図２（ｂ）に示されるように、セラミック基板３０はケース本体１０内部に接着剤７１を介して固定されている。これにより、各圧力導入ポート１１、１２の一端側がセラミック基板３０でそれぞれ閉じられた状態とされ、各圧力導入ポート１１、１２の内部はそれぞれ空間的に分離される。そして、各圧力導入ポート１１、１２の他端側からＤＰＦの上流側または下流側の圧力媒体がそれぞれ導入されるようになっている。
【００３６】
上記接着剤７１は、ケース本体１０内において圧力導入ポート１１、１２内に導かれた腐食性の高い排気ガスにさらされる。このため、接着剤７１として、耐排気ガス性の高いフッ素やフロロシリコーン接着剤が採用される。
【００３７】
上記のようにケース本体１０に固定されるセラミック基板３０のうち各センサチップ４１、４２が配置される面には、各センサチップ４１、４２よりも小さい径の第１の穴部３１、３２が二カ所に形成されている。この第１の穴部３１、３２の径は例えば１ｍｍ〜２ｍｍ、深さは例えば０．５ｍｍ〜０．８ｍｍになっている。また、セラミック基板３０のうち各センサチップ４１、４２が配置される面とは反対側の面には、第１の穴部３１、３２に繋がると共に第１の穴部３１、３２よりも大きい径の第２の穴部３３、３４がそれぞれ形成されている。これら第１の穴部３１、３２および第２の穴部３３、３４によってセラミック基板３０が貫通した状態となっている。
【００３８】
また、各センサチップ４１、４２は裏面側が凹んだ形状になっている。具体的には、各センサチップ４１、４２は、表面側に薄肉部であり歪み部であるダイヤフラム４１ａ、４２ａを有し、裏面側にこのダイヤフラム４１ａ、４２ａを構成するために異方性エッチング等により形成された凹部４１ｂ、４２ｂをそれぞれ有している。言い換えるならば、各センサチップ４１、４２は、裏面側に凹部４１ｂ、４２ｂがそれぞれ形成され、この凹部４１ｂ、４２ｂに対応した表面側に歪み部としてのダイヤフラム４１ａ、４２ａをそれぞれ有している。
【００３９】
そして、各センサチップ４１、４２の凹部４１ｂ、４２ｂとセラミック基板３０に設けられた第１の穴部３１、３２とが向き合うように各センサチップ４１、４２がセラミック基板３０上に配置されている。すなわち、各センサチップ４１、４２は裏面受圧となるようにセラミック基板３０に配置されている。上述のように、ＤＰＦ用の圧力センサ１は、排気ガスという腐食性の高い圧力媒体にさらされる厳しい環境に置かれるため、センサチップ４１、４２のうち回路等が設けられていない裏面で受圧する構造とされる。
【００４０】
さらに、本実施形態では、各センサチップ４１、４２の裏面、第１の穴部３１、３２、および第２の穴部３３、３４にそれぞれゲル部材８０が充填されている。本実施形態では、ゲル部材８０として、耐食性の高いフッ素やフロロシリコーンゲルが採用される。これにより、センサチップ４１、４２の裏面がゲル部材８０で保護される。
【００４１】
また、ケース本体１０の開口端に溝部１５が設けられており、この溝部１５に接着剤７２が充填されて蓋部２０の開口端が差し込まれることで、ケース本体１０と蓋部２０とが一体化されている。
【００４２】
上記蓋部２０には、ケース本体１０と対向する面に突起部２１が設けられている。この突起部２１は、蓋部２０がケース本体１０に一体化された状態で、セラミック基板３０に過大圧が印加された場合、ケース本体１０からセラミック基板３０が剥がれることを防止する浮き防止機能を果たす。以上が、本実施形態に係る圧力センサ１の全体構成である。
【００４３】
次に、上記圧力センサ１の製造方法について説明する。まず、板状のセラミック基板３０、センシング部が形成された各センサチップ４１、４２、回路チップ５０、コネクタ部１３および圧力導入ポート１１、１２が設けられると共に、ターミナル１４がインサート成形されたケース本体１０、突起部２１が設けられた蓋部２０をそれぞれ用意する。
【００４４】
そして、セラミック基板３０のうち一方の面に各センサチップ４１、４２のサイズよりも小さい径の第１の穴部３１、３２を二カ所に設ける。また、セラミック基板３０の他方の面に第１の穴部３１、３２に繋がると共に当該第１の穴部３１、３２よりも大きい径の第２の穴部３３、３４を設ける。
【００４５】
次に、セラミック基板３０のうち第１の穴部３１、３２が設けられた面に各センサチップ４１、４２および回路チップ５０を接着固定する。この場合、各センサチップ４１、４２の裏面の凹みが第１の穴部３１、３２に対向するように各センサチップ４１、４２をセラミック基板３０に固定する。また、回路チップ５０を各センサチップ４１、４２の間に配置する。
【００４６】
この後、各センサチップ４１、４２と回路チップ５０とをワイヤボンディングし、各センサチップ４１、４２と回路チップ５０とをボンディングワイヤ６１で電気的に接続する。そして、セラミック基板３０のうち各センサチップ４１、４２の裏面の凹み部分、第１の穴部３１、３２、および第２の穴部３３、３４にゲル部材８０を充填する。当該ゲル部材８０として、上述のように耐食性の高いフッ素やフロロシリコーンゲルを用いる。
【００４７】
ゲル部材８０を充填した後、各センサチップ４１、４２の特性調整を行う。そして、セラミック基板３０を接着剤７１を介してケース本体１０内に接着固定する。当該接着剤７１として、耐排気ガス性の高いフッ素やフロロシリコーン接着剤を用いる。
【００４８】
続いて、ケース本体１０内に露出するターミナル１４の一端側と回路チップ５０とをワイヤボンディングし、ターミナル１４と回路チップ５０とをボンディングワイヤ６２で電気的に接続する。
【００４９】
最後に、ケース本体１０の溝部１５内に接着剤７２を注入し、溝部１５に蓋部２０の開口端を差し込むことで、接着剤７２を介してケース本体１０と蓋部２０とを一体化する。こうして、図１および図２に示される圧力センサ１が完成する。
【００５０】
次に、圧力検出方法について説明する。上記圧力センサ１が、ＤＰＦシステムに適用されると、排気管のうちＤＰＦの上流側に圧力導入ポート１１、１２の一方が接続され、下流側に圧力導入ポート１１、１２の他方が接続される。これにより、各圧力導入ポート１１、１２にＤＰＦの上流側および下流側の圧力媒体がそれぞれ導入される。
【００５１】
そして、各センサチップ４１、４２では、各圧力導入ポート１１、１２に導入された圧力媒体の圧力がゲル部材８０を介してセンシング部にてそれぞれ検出され、圧力に応じた各電圧信号が回路チップ５０にそれぞれ入力される。この場合、第２の穴部３３、３４は第１の穴部３１、３２よりも受圧面積が大きくなっている。このため、各圧力導入ポート１１、１２内に導かれた異物がゲル部材８０に付着しても、センシング部への圧力伝達の際に異物の影響を低減することができ、異物によって圧力検出に影響を及ぼさないようにすることができる。
【００５２】
回路チップ５０では、各センサチップ４１、４２から入力される各電圧信号に基づいて、差圧の演算や増幅等の処理がなされ、差圧信号としてターミナル１４を介してＤＰＦシステムを制御するＥＣＵに出力される。以上のようにして、ＤＰＦの上流側と下流側との圧力差が得られる。この場合、セラミック基板３０に過大圧が印加されたとしても、蓋部２０にセラミック基板３０の外縁部に対向する場所に突起部２１が設けられているため、ケース本体１０からセラミック基板３０が剥がれることを防止することができる。
【００５３】
以上説明したように、本実施形態では、セラミック基板３０に各センサチップ４１、４２を設置し、各センサチップ４１、４２の裏面を保護するため、ゲル部材８０をセラミック基板３０に設けられた第１の穴部３１、３２および第２の穴部３３、３４に充填したことが特徴となっている。
【００５４】
従来においてガラス等のフィラーが含まれると共に成形条件によって表面状態が荒れる樹脂ケース９３と比較して、セラミック基板３０は焼き物であり、その表面が均一で安定している。このため、穴部３１〜３４にゲル部材８０を充填する前に、セラミック基板３０の表面に気泡が付着しにくい。これにより、各穴部３１〜３４にゲル部材８０が充填されても、ゲル部材８０の内部に気泡が進入することを防止でき、ひいては気泡によって圧力伝達が妨げられ、センサ特性が悪化することを防止することができる。
【００５５】
さらに、セラミック基板３０は高い材料強度を有し、樹脂に比べ熱劣化が小さいため、少なくとも圧力を導入する第１の穴部３１、３２の厚みを小さくすることができる。これにより、ゲル部材８０の充填量を減らすことができるので、センサ特性を向上させることができる。
【００５６】
また、セラミック基板３０の熱膨張係数は各センサチップ４１、４２の熱膨張係数に近い。このため、セラミック基板３０とゲル部材８０との熱膨張係数の差で生じる応力によって、ゲル部材８０がセラミック基板３０から剥がれることを防止することができる。これにより、ゲル部材８０とセラミック基板３０との間に腐食性の高い排気ガスが入り込み、ゲル部材８０やセラミック基板３０を腐食させてしまうことを防止できる。
【００５７】
このように、セラミック基板３０とゲル部材８０との熱膨張係数の差によって不具合が生じないことから、図３に示される従来構造に採用されていた熱膨張差を吸収するためのガラス台座９１を廃止した図２に示される構成とすることができる。
【００５８】
さらに、従来では、図３に示されるように樹脂ケース９３にガラス台座９１を介してセンサチップ９２を実装しないとゲル部材９５を充填することができず、樹脂ケース９３にセンサチップ９２が組み付けられた状態でないと特性調整ができなかった。しかし、本実施形態のように、セラミック基板３０に各センサチップ４１、４２を直接実装でき、ゲル部材８０を直接充填することができる。したがって、各センサチップ４１、４２をケース本体１０に組み付けることがなく、ケース本体１０よりも小さいセラミック基板３０の状態で各センサチップ４１、４２の特性調整を行うことができ、電気的処理を容易に行うことができる。
【００５９】
また、セラミック基板３０の機能は各センサチップ４１、４２の実装、ゲル部材８０の充填であり、ハイブリッド基板のようにセラミック基板３０上に配線をプリントする必要はないため、印刷コストがかからないようにすることができる。
【００６０】
（他の実施形態）
上記実施形態では、２つのセンサチップ４１、４２を用いて差圧を検出するようにしているが、１つのセンサチップをセラミック基板３０に設置して絶対圧を検出する構成としても良い。
【００６１】
上記実施形態では、各センサチップ４１、４２はセラミック基板３０に直接設置されているが、各センサチップ４１、４２とセラミック基板３０との間にガラス台座等を介しても構わない。
【００６２】
上記実施形態では、セラミック基板３０に設けられる第１の穴部３１、３２の穴の径と、第２の穴部３３、３４の穴の径が異なっているが、それぞれ同じ径であっても構わない。
【００６３】
上記実施形態では、ＤＰＦシステムにおいて、圧力センサ１は、ＤＰＦの上流側と下流側との圧力差を検出するものとして用いられているが、ＤＰＦシステムに限らず、差圧を検出するものとして他の用途に用いることもできる。
【００６４】
上記実施形態では、蓋部２０のうちセラミック基板３０の外縁部に対向する場所に突起部２１が設けられていたが、セラミック基板３０の外縁部以外の場所に対向する場所に突起部２１が設けられていても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の一実施形態に係る圧力センサの外観図である。
【図２】図１に示される圧力センサの詳細図であり、（ａ）は図１に示されるケース本体から蓋部を取り外し、圧力導入ポート側を見た図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図３】従来の圧力センサにおいて、台座を介してセンサチップを樹脂ケースに固定し、裏面受圧する様子を示した図である。
【図４】従来の圧力センサにおける穴径と穴の長さとの比（φ／ｔ）に対する温度特性曲がりについて示した図である。
【図５】従来の圧力センサにおけるゲルの硬さ（針入度）とゲル注入前後変動との関係を示した図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０…ケース本体、１１、１２…圧力導入ポート、２０…蓋部、２１…突起部、３０…セラミック基板、３１、３２…第１の穴部、３３、３４…第２の穴部、４１、４２…センサチップ、４１ｂ、４２ｂ…凹部、５０…回路チップ、８０…ゲル部材。
【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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