(57)【要約】【課題】樹脂を成形してなるケースに圧力検出用のセンサチップを設け、このセンサチップを保護材で被覆保護してなる圧力センサにおいて、ケースにおける保護材との接触部にてクラックの発生を極力防止する。【解決手段】  樹脂を成形してなるケース１０と、ケース１０に設けられた圧力検出用のセンサチップ２０と、ケース１０に設けられセンサチップ２０を被覆して保護する保護材４０とを備える圧力センサにおいて、ケース１０のうち保護材４０と接触する角部１８ａ、１８ｂを丸められた形状とし、かつ、角部１８ａ、１８ｂの曲率半径が０．５ｍｍ以上となるようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂を成形してなるケース（１０）と、
前記ケース（１０）に設けられた圧力検出用のセンサチップ（２０）と、
前記ケース（１０）に設けられ前記センサチップ（２０）を被覆して保護する保護材（４０）とを備える圧力センサにおいて、
前記ケース（１０）のうち前記保護材（４０）と接触する角部（１８ａ、１８ｂ）が丸められた形状となっており、かつ、該角部（１８ａ、１８ｂ）の曲率半径が０．５ｍｍ以上とされていることを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】
前記角部（１８ａ、１８ｂ）は複数個であり、その全部が丸められた形状となっており、かつ、該角部（１８ａ、１８ｂ）の曲率半径が０．５ｍｍ以上と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】
表面（２０ａ）および裏面（２０ｂ）に圧力が印加される圧力検出用のセンサチップ（２０）がその裏面（２０ｂ）をケース（１０）に対向させた状態で前記ケース（１０）に固定されており、
前記ケース（１０）の一面（１１ｂ）には、前記センサチップ（２０）の裏面（２０ｂ）へ圧力を導入するための圧力導入穴（１６）が設けられており、
前記ケース（１０）には、前記ケース（１０）の前記一面（１１ｂ）における前記圧力導入穴（１６）の周囲にて前記圧力導入穴（１６）を取り囲むように前記一面（１１ｂ）から突出する壁部（１７）が設けられており、
前記壁部（１７）および前記一面（１１ｂ）に取り囲まれた空間が保護材注入室（１８）として構成されており、
前記圧力導入穴（１６）および前記保護材注入室（１８）には、保護材（４０）が充填されており、
前記保護材（４０）により前記センサチップ（２０）の裏面（２０ｂ）が封止されている圧力センサにおいて、
前記保護材（４０）と接触する前記保護材注入室（１８）の角部（１８ａ、１８ｂ）が丸められた形状となっており、かつ、該角部（１８ａ、１８ｂ）の曲率半径が０．５ｍｍ以上とされていることを特徴とする圧力センサ。
【請求項４】
前記角部（１８ａ、１８ｂ）は複数個であり、その全部が丸められた形状となっており、かつ、該角部（１８ａ、１８ｂ）の曲率半径が０．５ｍｍ以上と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】
前記保護材（４０）と接触する前記保護材注入室（１８）の前記角部のうち、少なくとも前記壁部（１７）と前記一面（１１ｂ）とのなす角部（１８ａ）が丸められた形状となっており、かつ、該角部（１８ａ、１８ｂ）の曲率半径が０．５ｍｍ以上と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６】
樹脂を成形してなるケース（１０）と、
前記ケース（１０）に設けられた圧力検出用のセンサチップ（２０）と、
前記ケース（１０）に設けられ前記センサチップ（２０）を被覆して保護する保護材（４０）とを備える圧力センサにおいて、
前記ケース（１０）のうち前記保護材（４０）と接触する角部（１８ａ、１８ｂ）が１３５度以上の鈍角となっていることを特徴とする圧力センサ。
【請求項７】
前記角部（１８ａ、１８ｂ）は複数個であり、その全部が１３５度以上の鈍角となっていることを特徴とする請求項６に記載の圧力センサ。
【請求項８】
表面（２０ａ）および裏面（２０ｂ）に圧力が印加される圧力検出用のセンサチップ（２０）がその裏面（２０ｂ）をケース（１０）に対向させた状態で前記ケース（１０）に固定されており、
前記ケース（１０）の一面（１１ｂ）には、前記センサチップ（２０）の裏面（２０ｂ）へ圧力を導入するための圧力導入穴（１６）が設けられており、
前記ケース（１０）には、前記ケース（１０）の前記一面（１１ｂ）における前記圧力導入穴（１６）の周囲にて前記圧力導入穴（１６）を取り囲むように前記一面（１１ｂ）から突出する壁部（１７）が設けられており、
前記壁部（１７）および前記一面（１１ｂ）に取り囲まれた空間が保護材注入室（１８）として構成されており、
前記圧力導入穴（１６）および前記保護材注入室（１８）には、保護材（４０）が充填されており、
前記保護材（４０）により前記センサチップ（２０）の裏面（２０ｂ）が封止されている圧力センサにおいて、
前記保護材（４０）と接触する前記保護材注入室（１８）の角部（１８ａ、１８ｂ）が１３５度以上の鈍角となっていることを特徴とする圧力センサ。
【請求項９】
前記角部（１８ａ、１８ｂ）は複数個であり、その全部が１３５度以上の鈍角となっていることを特徴とする請求項８に記載の圧力センサ。
【請求項１０】
前記保護材（４０）と接触する前記保護材注入室（１８）の前記角部のうち、少なくとも前記壁部（１７）と前記一面（１１ｂ）とのなす角部（１８ａ）が１３５度以上の鈍角となっていることを特徴とする請求項８に記載の圧力センサ。
【請求項１１】
樹脂を成形してなるケース（１０）と、
前記ケース（１０）に設けられた圧力検出用のセンサチップ（２０）と、
前記ケース（１０）に設けられ前記センサチップ（２０）を被覆して保護する保護材（４０）とを備える圧力センサにおいて、
前記保護材（４０）は、前記ケース（１０）の角部（１８ａ）に接触する部位に設けられ、針入度が３０以下かつ厚さが０．１ｍｍ以上の材料もしくは針入度が４０以下かつ厚さが０．２ｍｍ以上の材料にて構成された第１の保護材（４１）と、前記第１の保護材（４１）を被覆するように設けられ前記第１の保護材（４１）よりも軟らかい第２の保護材（４２）との２層構造からなり、
前記ケース（１０）に、前記第１の保護材（４１）と前記第２の保護材（４２）とを区切る堰部（１９）を設けることにより、前記第２の保護材（４２）は前記センサチップ（２０）側へ侵入し、前記センサチップ（２０）と接触して前記センサチップ（２０）を封止していることを特徴とする圧力センサ。
【請求項１２】
表面（２０ａ）および裏面（２０ｂ）に圧力が印加される圧力検出用のセンサチップ（２０）がその裏面（２０ｂ）をケース（１０）に対向させた状態で前記ケース（１０）に固定されており、
前記ケース（１０）の一面（１１ｂ）には、前記センサチップ（２０）の裏面（２０ｂ）へ圧力を導入するための圧力導入穴（１６）が設けられており、
前記ケース（１０）には、前記ケース（１０）の前記一面（１１ｂ）における前記圧力導入穴（１６）の周囲にて前記圧力導入穴（１６）を取り囲むように前記一面（１１ｂ）から突出する壁部（１７）が設けられており、
前記壁部（１７）および前記一面（１１ｂ）に取り囲まれた空間が保護材注入室（１８）として構成されており、
前記圧力導入穴（１６）および前記保護材注入室（１８）には、保護材（４０）が充填されており、
前記保護材（４０）により前記センサチップ（２０）の裏面（２０ｂ）が封止されている圧力センサにおいて、
前記保護材（４０）は、前記保護材注入室（１８）の角部（１８ａ）に接触する部位に設けられ、針入度が３０以下かつ厚さが０．１ｍｍ以上の材料もしくは針入度が４０以下かつ厚さが０．２ｍｍ以上の材料にて構成された第１の保護材（４１）と、前記第１の保護材（４１）を被覆するとともに前記圧力導入穴（１６）に設けられ前記第１の保護材（４１）よりも軟らかい第２の保護材（４２）との２層構造からなり、
前記保護材注入室（１８）にて前記圧力導入穴（１６）の開口縁部には、前記圧力導入穴（１６）と前記第１の保護材（４１）とを区切る堰部（１９）が設けられており、
前記第２の保護材（４２）は、前記圧力導入穴（１６）を介して前記センサチップ（２０）の裏面（２０ｂ）と接触していることを特徴とする圧力センサ。
【請求項１３】
前記保護材（４０）と接触する前記保護材注入室（１８）の角部（１８ａ）が丸められた形状となっており、かつ、該角部（１８ａ、１８ｂ）の曲率半径が０．５ｍｍ以上とされていることを特徴とする請求項１２に記載の圧力センサ。
【請求項１４】
前記角部は複数個であり、その全部が丸められた形状となっており、かつ、曲率半径が０．５ｍｍ以上とされていることを特徴とする請求項１３に記載の圧力センサ。
【請求項１５】
前記保護材（４０）と接触する前記保護材注入室（１８）の前記角部のうち、少なくとも前記壁部（１７）と前記一面（１１ｂ）とのなす角部（１８ａ）が丸められた形状となっており、かつ、曲率半径が０．５ｍｍ以上とされていることを特徴とする請求項１３に記載の圧力センサ。
【請求項１６】
前記第１の保護材（４１）はゴム部材からなり、第２の保護材（４２）はゲル部材からなることを特徴とする請求項１１ないし１５のいずれか１つに記載の圧力センサ。
【請求項１７】
前記堰部（１９）は、前記ケース（１０）を構成する樹脂とは別体であって前記ケース（１０）に組み付けられた別体部材（５０）により構成されていることを特徴とする請求項１１ないし１６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、樹脂を成形してなるケースに圧力検出用のセンサチップを設け、このセンサチップを保護材で被覆保護してなる圧力センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、この種の圧力センサとしては、樹脂を成形してなるケースと、ケースに設けられた圧力検出用のセンサチップと、ケースに設けられセンサチップを被覆して保護する保護材とを備えたものが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような圧力センサにおいては、保護材としてはゲル部材などの軟らかい部材を用い、この保護材によって外部環境から圧力センサを保護するとともに、測定圧力は保護材を介してセンサチップに印加され、測定がな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】
【０００４】
しかしながら、この種の圧力センサにおいては、温度サイクルや圧力サイクルによって、保護材中に気泡が発生するため、保護材を介したセンサチップへの圧力伝達特性が変動し、その結果、センサ特性が変動してしまうという問題が発生している。
【０００５】
本発明者は、この保護材中の気泡発生のメカニズムについて検討を行った。図８を参照して、そのメカニズムについて説明する。図８は、従来のこの種の圧力センサの一般的な断面構成を示す図である。
【０００６】
このものは、従来のこの種の圧力センサのうち、特に、センサチップの裏面封止を行う相対圧型の圧力センサである。
【０００７】
表面２０ａおよび裏面２０ｂに圧力Ｐ１、Ｐ２が印加される圧力検出用のセンサチップ２０がその裏面２０ｂをケース１０のチップ取付部１１に対向させた状態でケース１０に固定されている。ケース１０のチップ取付部１１の一面１１ｂには、センサチップ２０の裏面２０ｂへ圧力Ｐ２を導入するための圧力導入穴１６が設けられている。
【０００８】
そして、ケース１０においては、ケース１０のチップ取付部１１の一面１１ｂにおける圧力導入穴１６の周囲にて当該圧力導入穴１６を取り囲むように当該一面１１ｂから突出する壁部１７が設けられている。
【０００９】
そして、これら壁部１７およびチップ取付部１１の一面１１ｂに取り囲まれた空間が保護材注入室１８として構成されており、この圧力導入穴１６および保護材注入室１８には、圧力伝達媒体としての軟らかいゲルなどからなる保護材４０が充填されている。そして、この保護材４０によりセンサチップ２０の裏面２０ｂが封止されている。
【００１０】
このような相対圧型の圧力センサにおいては、第１の圧力Ｐ１は、センサチップ２０の表面２０ａに印加され、第２の圧力Ｐ２は、保護材４０を介してセンサチップ２０の裏面２０ｂに印加される。
【００１１】
そして、これら印加された両圧力Ｐ１、Ｐ２の差圧に基づいてセンサチップ２０から検出信号が出力され、その信号は、ボンディングワイヤ３０から導体部１５を介して、外部へと出力されるようになっている。
【００１２】
ここで、この種の圧力センサにおいては、ケース１０は樹脂を成形してなるものであるため、図８に示されるように、成形時に微小なクラック（マイクロクラック）Ｋが発生する。このクラックＫは、ケース１０のうち特に応力が集中しやすい角部１８ａに発生しやすい。
【００１３】
このクラックＫは、たとえば温度サイクルによって成長する。そして、たとえば圧力サイクルによって、ケース１０のクラックＫから空気が保護材４０中に侵入し、これが気泡Ｌとなって、保護材４０中に発生する。
【００１４】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、樹脂を成形してなるケースに圧力検出用のセンサチップを設け、このセンサチップを保護材で被覆保護してなる圧力センサにおいて、ケースにおける保護材との接触部にてクラックの発生を極力防止することを第１の目的とし、同圧力センサにおいて、ケースにおける保護材との接触部にてクラックが発生しても、保護材中に気泡が発生するのを極力防止することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するため、鋭意検討を行ったところ、樹脂を成形してなるケースにおいて、ケースの角張った角部にてクラックが発生しやすいことがわかった。これは、ケースの角部に応力が集中しやすいためであると考えられる。
【００１６】
そこで、請求項１に記載の発明では、樹脂を成形してなるケース（１０）と、ケース（１０）に設けられた圧力検出用のセンサチップ（２０）と、ケース（１０）に設けられセンサチップ（２０）を被覆して保護する保護材（４０）とを備える圧力センサにおいて、ケース（１０）のうち保護材（４０）と接触する角部（１８ａ、１８ｂ）が丸められた形状となるようにし、かつ、該角部（１８ａ、１８ｂ）の曲率半径を０．５ｍｍ以上にすることを特徴としている。
【００１７】
それによれば、樹脂を成形してなるケース（１０）のうち保護材（４０）と接触する角部（１８ａ、１８ｂ）を丸めた形状とし、かつ、該角部（１８ａ、１８ｂ）の曲率半径を０．５ｍｍ以上としているため、クラックが発生しやすい角張った角部を実質的に無くした形とできる。
【００１８】
そのため、本発明によれば、樹脂を成形してなるケース（１０）に圧力検出用のセンサチップ（２０）を設け、このセンサチップ（２０）を保護材（４０）で被覆保護してなる圧力センサにおいて、ケース（１０）における保護材（４０）との接触部にてクラックの発生を極力防止することができる。
【００１９】
ここで、ケース（１０）のうち保護材（４０）と接触する角部（１８ａ、１８ｂ）が複数ある場合には、角部を丸められた形状とするとき、角部（１８ａ、１８ｂ）の１つでも全部でもよいが、請求項２に記載の発明のように、複数個の角部（１８ａ、１８ｂ）の全部を丸められた形状とし、かつ、該角部（１８ａ、１８ｂ）の曲率半径を０．５ｍｍ以上とすることで、角張った角部をまったく無くすことが好ましい。
【００２０】
請求項３に記載の発明では、表面（２０ａ）および裏面（２０ｂ）に圧力が印加される圧力検出用のセンサチップ（２０）がその裏面（２０ｂ）をケース（１０）に対向させた状態でケース（１０）に固定されており、ケース（１０）の一面（１１ｂ）には、センサチップ（２０）の裏面（２０ｂ）へ圧力を導入するための圧力導入穴（１６）が設けられており、ケース（１０）には、ケース（１０）の一面（１１ｂ）における圧力導入穴（１６）の周囲にて圧力導入穴（１６）を取り囲むように前記一面（１１ｂ）から突出する壁部（１７）が設けられており、壁部（１７）および前記一面（１１ｂ）に取り囲まれた空間が保護材注入室（１８）として構成されており、圧力導入穴（１６）および保護材注入室（１８）には、保護材（４０）が充填されており、保護材（４０）によりセンサチップ（２０）の裏面（２０ｂ）が封止されている圧力センサにおいて、次のような点を特徴としている。
【００２１】
すなわち、本発明は、センサチップ（２０）の裏面封止を行う相対圧型の圧力センサにおいて、保護材（４０）と接触する保護材注入室（１８）の角部（１８ａ、１８ｂ）が丸められた形状となるようにし、かつ、該角部（１８ａ、１８ｂ）の曲率半径を０．５ｍｍ以上にすることを特徴としている。
【００２２】
それによれば、センサチップ（２０）の裏面封止を行う相対圧型の圧力センサにおいて、保護材（４０）と接触する保護材注入室（１８）の角部（１８ａ、１８ｂ）を丸められた形状とし、かつ、該角部（１８ａ、１８ｂ）の曲率半径を０．５ｍｍ以上にしているため、クラックが発生しやすい角張った角部を実質的に無くした形とできる。
【００２３】
そのため、本発明によれば、樹脂を成形してなるケース（１０）に圧力検出用のセンサチップ（２０）を設け、このセンサチップ（２０）を保護材（４０）で被覆保護してなる圧力センサ、特に、センサチップ（２０）の裏面封止を行う相対圧型の圧力センサにおいて、ケース（１０）における保護材（４０）との接触部にてクラックの発生を極力防止することができる。
【００２４】
また、このセンサチップ（２０）の裏面封止を行う相対圧型の圧力センサにおいても、ケース（１０）のうち保護材（４０）と接触する保護材注入室（１８）の角部（１８ａ、１８ｂ）が複数ある場合には、角部を丸められた形状とするとき、角部（１８ａ、１８ｂ）の１つでも全部でもよいが、請求項４に記載の発明のように、複数個の角部（１８ａ、１８ｂ）の全部を丸められた形状とし、かつ、該角部（１８ａ、１８ｂ）の曲率半径を０．５ｍｍ以上とすることで、角張った角部をすべて無くすことが好ましい。
【００２５】
さらに、請求項５に記載の発明では、請求項３に記載の圧力センサにおいて、保護材（４０）と接触する保護材注入室（１８）の前記角部のうち、少なくとも壁部（１７）と前記一面（１１ｂ）とのなす角部（１８ａ）が丸められた形状とし、かつ、該角部（１８ａ、１８ｂ）の曲率半径を０．５ｍｍ以上となっていることを特徴としている。
【００２６】
本発明者の検討によれば、上記図８に示されるように、保護材（４０）と接触する保護材注入室（１８）の角部のうち、特に、保護材注入室（１８）を構成する壁部（１７）とケース（１０）の一面（１１ｂ）とのなす角部（１８ａ）においてクラックが発生しやすい。
【００２７】
そこで、本発明のように、少なくとも、壁部（１７）とケース（１０）の一面（１１ｂ）とのなす角部（１８ａ）を丸められた形状とすることが、クラック発生を防止するうえで好ましい。
【００２８】
請求項６に記載の発明では、樹脂を成形してなるケース（１０）と、ケース（１０）に設けられた圧力検出用のセンサチップ（２０）と、ケース（１０）に設けられセンサチップ（２０）を被覆して保護する保護材（４０）とを備える圧力センサにおいて、ケース（１０）のうち保護材（４０）と接触する角部（１８ａ、１８ｂ）が１３５度以上の鈍角となっていることを特徴としている。
【００２９】
それによれば、樹脂を成形してなるケース（１０）のうち保護材（４０）と接触する角部（１８ａ、１８ｂ）を１３５度以上の鈍角としているため、クラックが発生しやすい角部への応力集中を緩和させることができる。
【００３０】
そのため、本発明によれば、樹脂を成形してなるケース（１０）に圧力検出用のセンサチップ（２０）を設け、このセンサチップ（２０）を保護材（４０）で被覆保護してなる圧力センサにおいて、ケース（１０）における保護材（４０）との接触部にてクラックの発生を極力防止することができる。
【００３１】
ここで、ケース（１０）のうち保護材（４０）と接触する角部（１８ａ、１８ｂ）が複数ある場合には、角部を鈍角とするとき、角部（１８ａ、１８ｂ）の１つでも全部でもよいが、請求項７に記載の発明のように、複数個の角部（１８ａ、１８ｂ）の全部を１３５度以上の鈍角とすることが好ましい。
【００３２】
請求項８に記載の発明では、センサチップ（２０）の裏面封止を行う相対圧型の圧力センサにおいて、保護材（４０）と接触する保護材注入室（１８）の角部（１８ａ、１８ｂ）が１３５度以上の鈍角となっていることを特徴としている。
【００３３】
それによれば、センサチップ（２０）の裏面封止を行う相対圧型の圧力センサにおいて、保護材（４０）と接触する保護材注入室（１８）の角部（１８ａ、１８ｂ）を１３５度以上の鈍角としているため、クラックが発生しやすい角部への応力集中を緩和させることができる。
【００３４】
そのため、本発明によれば、樹脂を成形してなるケース（１０）に圧力検出用のセンサチップ（２０）を設け、このセンサチップ（２０）を保護材（４０）で被覆保護してなる圧力センサ、特に、センサチップ（２０）の裏面封止を行う相対圧型の圧力センサにおいて、ケース（１０）における保護材（４０）との接触部にてクラックの発生を極力防止することができる。
【００３５】
また、このセンサチップ（２０）の裏面封止を行う相対圧型の圧力センサにおいても、ケース（１０）のうち保護材（４０）と接触する保護材注入室（１８）の角部（１８ａ、１８ｂ）が複数ある場合には、角部を鈍角とするとき、角部（１８ａ、１８ｂ）の１つでも全部でもよいが、請求項９に記載の発明のように、複数個の角部（１８ａ、１８ｂ）の全部を１３５度以上の鈍角とすることが好ましい。
【００３６】
さらに、請求項１０に記載の発明によれば、請求項８に記載の圧力センサにおいて、保護材（４０）と接触する保護材注入室（１８）の前記角部のうち、少なくとも壁部（１７）と前記一面（１１ｂ）とのなす角部（１８ａ）が１３５度以上の鈍角となっていることを特徴としている。
【００３７】
上述したように、特に、保護材注入室（１８）を構成する壁部（１７）とケース（１０）の一面（１１ｂ）とのなす角部（１８ａ）においてクラックが発生しやすいため、本発明のように、少なくとも、壁部（１７）と当該一面（１１ｂ）とのなす角部（１８ａ）を鈍角とすることが、クラック発生を防止するうえで好ましい。
【００３８】
また、本発明者は、樹脂を成形してなるケースにおいて、クラックが発生しやすいケースの角部にてクラックが発生しても、そのクラックからの空気が保護材中に侵入しないようにすることに着目した。
【００３９】
請求項１１に記載の発明では、樹脂を成形してなるケース（１０）と、ケース（１０）に設けられた圧力検出用のセンサチップ（２０）と、ケース（１０）に設けられセンサチップ（２０）を被覆して保護する保護材（４０）とを備える圧力センサにおいて、次のような点を特徴としている。
【００４０】
すなわち、本発明の圧力センサにおいては、保護材（４０）は、ケース（１０）の角部（１８ａ）に接触する部位に設けられ、針入度が３０以下かつ厚さが０．１ｍｍ以上の材料もしくは針入度が４０以下かつ厚さが０．２ｍｍ以上の材料にて構成された第１の保護材（４１）と、第１の保護材（４１）を被覆するように設けられ第１の保護材（４１）よりも軟らかい第２の保護材（４２）との２層構造からなり、ケース（１０）に、第１の保護材（４１）と第２の保護材（４２）とを区切る堰部（１９）を設けることにより、第２の保護材（４２）はセンサチップ（２０）側へ侵入し、センサチップ（２０）と接触してセンサチップ（２０）を封止していることを特徴としている。
【００４１】
それによれば、保護材（４０）を比較的硬く、針入度が３０以下かつ厚さが０．１ｍｍ以上の材料もしくは針入度が４０以下かつ厚さが０．２ｍｍ以上の材料にて構成された第１の保護材（４１）と比較的軟らかい第２の保護材（４２）との２層構造とし、第１の保護材（４１）を、ケース（１０）の角部（１８ａ）に接触する部位に設けているため、当該角部（１８ａ）にてクラックが発生しても、比較的硬い第１の保護材（４１）によって、クラックからの空気の侵入が抑制される。
【００４２】
また、本発明では、ケース（１０）に設けられた堰部（１９）により、比較的軟らかい第２の保護材（４２）がセンサチップ（２０）側へ侵入して接触し、センサチップ（２０）を封止している。そのため、測定圧力は、従来通りの軟らかい第２の保護材（４２）を介して、センサチップ（２０）へ伝達できるので、センサの検出機能は従来通り確保することができる。
【００４３】
よって、本発明によれば、樹脂を成形してなるケース（１０）に圧力検出用のセンサチップ（２０）を設け、このセンサチップ（２０）を保護材（４０）で被覆保護してなる圧力センサにおいて、ケース（１０）における保護材（４０）との接触部にてクラックが発生しても、保護材（４０）中に気泡が発生するのを極力防止することができる。
【００４４】
請求項１２に記載の発明では、表面（２０ａ）および裏面（２０ｂ）に圧力が印加される圧力検出用のセンサチップ（２０）がその裏面（２０ｂ）をケース（１０）に対向させた状態でケース（１０）に固定されており、ケース（１０）の一面（１１ｂ）には、センサチップ（２０）の裏面（２０ｂ）へ圧力を導入するための圧力導入穴（１６）が設けられており、ケース（１０）には、ケース（１０）の一面（１１ｂ）における圧力導入穴（１６）の周囲にて圧力導入穴（１６）を取り囲むように前記一面（１１ｂ）から突出する壁部（１７）が設けられており、壁部（１７）および前記一面（１１ｂ）に取り囲まれた空間が保護材注入室（１８）として構成されており、圧力導入穴（１６）および保護材注入室（１８）には、保護材（４０）が充填されており、保護材（４０）によりセンサチップ（２０）の裏面（２０ｂ）が封止されている圧力センサにおいて、次のような点を特徴としている。
【００４５】
すなわち、本発明は、センサチップ（２０）の裏面封止を行う相対圧型の圧力センサにおいて、保護材（４０）は、保護材注入室（１８）の角部（１８ａ）に接触する部位に設けられ、針入度が３０以下かつ厚さが０．１ｍｍ以上の材料もしくは針入度が４０以下かつ厚さが０．２ｍｍ以上の材料にて構成された第１の保護材（４１）と、第１の保護材（４１）を被覆するとともに圧力導入穴（１６）に設けられ第１の保護材（４１）よりも軟らかい第２の保護材（４２）との２層構造からなり、保護材注入室（１８）にて圧力導入穴（１６）の開口縁部には、圧力導入穴（１６）と第１の保護材（４１）とを区切る堰部（１９）が設けられており、第２の保護材（４２）は、圧力導入穴（１６）を介してセンサチップ（２０）の裏面（２０ｂ）と接触していることを特徴としている。
【００４６】
それによれば、センサチップ（２０）の裏面封止を行う相対圧型の圧力センサにおいて、比較的硬く、針入度が３０以下かつ厚さが０．１ｍｍ以上の材料もしくは針入度が４０以下かつ厚さが０．２ｍｍ以上の材料にて構成された第１の保護部材（４１）を、保護材注入室（１８）の角部（１８ａ）に接触する部位に設けているため、当該角部（１８ａ）にてクラックが発生しても、クラックからの気泡の侵入が抑制される。
【００４７】
また、本発明では、保護材注入室（１８）にて圧力導入穴（１６）の開口縁部に、圧力導入穴（１６）と第１の保護材（４１）とを区切る堰部（１９）を設けることにより、比較的軟らかい第２の保護材（４２）を、圧力導入穴（１６）を介してセンサチップ（２０）の裏面（２０ｂ）と接触させている。そのため、測定圧力は、従来通りの軟らかい第２の保護材（４２）を介して、センサチップ（２０）の裏面（２０ｂ）へ伝達できるので、センサの検出機能は従来通り確保することができる。
【００４８】
よって、本発明によれば、樹脂を成形してなるケース（１０）に圧力検出用のセンサチップ（２０）を設け、このセンサチップ（２０）を保護材（４０）で被覆保護してなる圧力センサ、特に、センサチップ（２０）の裏面封止を行う相対圧型の圧力センサにおいて、ケース（１０）における保護材（４０）との接触部にてクラックが発生しても、保護材（４０）中に気泡が発生するのを極力防止することができる。
【００４９】
また、請求項１３に記載の発明では、請求項１２に記載の圧力センサにおいて、保護材（４０）と接触する保護材注入室（１８）の角部（１８ａ）が丸められた形状とし、かつ、該角部（１８ａ、１８ｂ）の曲率半径を０．５ｍｍ以上にしていることを特徴としている。
【００５０】
それによれば、クラックが発生しやすい角張った角部を実質的に無くした形とでき、上記請求項１２に記載の発明の作用効果に加えて、ケース（１０）における保護材（４０）との接触部にてクラックの発生を極力防止することができる。
【００５１】
また、この場合も、請求項１４に記載の発明のように、角部が複数個である場合、その全部が丸められた形状とし、かつ、該角部（１８ａ、１８ｂ）の曲率半径を０．５ｍｍ以上にしていることが好ましい。また、請求項１５に記載の発明のように、保護材（４０）と接触する保護材注入室（１８）の角部のうち、少なくとも壁部（１７）とケース（１０）の一面（１１ｂ）とのなす角部（１８ａ）が丸められた形状とし、かつ、該角部（１８ａ、１８ｂ）の曲率半径を０．５ｍｍ以上としてもよい。
【００５２】
ここで、請求項１６に記載の発明のように、請求項１１〜請求項１５に記載の圧力センサにおいては、第１の保護材（４１）はゴム部材からなり、第２の保護材（４２）はゲル部材からなるものにできる。
【００５３】
また、請求項１７に記載の発明のように、請求項１１〜請求項１６に記載の圧力センサにおいては、堰部（１９）は、前記ケース（１０）を構成する樹脂とは別体であって前記ケース（１０）に組み付けられた別体部材（５０）により構成されたものにできる。
【００５４】
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一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５５】
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、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
【００５６】
（第１実施形態）
限定するものではないが、本実施形態の圧力センサは、たとえば自動車のディーゼルエンジンの排気ガス浄化システム（ＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）システム）を構成する一部品として、排気ガスの圧力を検出するものとして適用できる。
【００５７】
［構成等］
図１は、本発明の第１実施形態に係る相対圧型の圧力センサ１００の概略断面構成を示す図である。
【００５８】
図１において、ケース１０は圧力センサ１００の本体を区画するもので、たとえばＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）やＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の樹脂材料等よりなるケースである。
【００５９】
このケース１０は、大きくは、後述するセンサチップ２０が取り付けられるチップ取付部１１と、チップ取付部１１の上面１１ａ、下面１１ｂにてチップ取付部１１に一体化された第１の圧力導入部１２、第２の圧力導入部１３と、コネクタ部１４との各部から構成されている。
【００６０】
さらにいうならば、ケース１０の内部は、チップ取付部１１にて区画されることで第１の圧力導入部１２と第２の圧力導入部１３とに区切られている。なお、これら各部１１〜１４は一体成形でもよいし、各部の成型品を接着などにより一体化したものであってもよい。
【００６１】
第１の圧力導入部１２は、チップ取付部１１の上面１１ａ側に設けられ、その開口部１２ａからチップ取付部１１の上面１１ａ側に第１の圧力Ｐ１が導入されるようになっている。第２の圧力導入部１３は、チップ取付部１１の下面１１ｂ側に設けられ、その開口部１３ａからチップ取付部１１の下面１１ｂ側に第２の圧力Ｐ２が導入されるようになっている。
【００６２】
また、コネクタ部１４は、本圧力センサ１００と外部との接続を行うための部分である。また、ケース１０には、ターミナルなどの導体部１５がインサート成形されている。この導体部１５は、たとえば銅や４２アロイなどの導体材料からなるものであり、圧力センサ１００と外部との電気的な接続を行うために、その一部がコネクタ部１４にて露出している。
【００６３】
また、このケース１０のチップ取付部１１の上面１１ａには、圧力検出用のセンサチップ２０が収納されている。このセンサチップ２０は、印加された圧力値に応じたレベルの電気信号を発生するセンシング部として構成されている。
【００６４】
ここでは、このセンサチップ２０は、シリコン半導体等の半導体基板よりなり、その表面（図１中の上面）２０ａ側に薄肉部であり歪み部であるダイアフラム２１を有し、裏面（図１中の下面）２０ｂ側に、このダイアフラム２１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を有するものである。
【００６５】
言い換えるならば、センサチップ２０は、裏面２０ｂ側に凹部が形成され、この凹部に対応した表面２０ａ側の部分に歪み部としてのダイアフラム２１を有する半導体ダイアフラム式のチップである。
【００６６】
このようなセンサチップ２０は、表裏両面２０ａ、２０ｂにて圧力Ｐ１、Ｐ２を受け、両圧力Ｐ１、Ｐ２の差圧によってダイアフラム２１が歪み、たとえばダイアフラム２１に形成された抵抗により構成されたブリッジ回路によって、このダイアフラム２１の歪みに基づく信号を出力するものである。
【００６７】
また、センサチップ２０の裏面２０ｂには、ガラス等よりなる台座２２が陽極接合などによって接合されセンサチップ２０と一体化されている。そして、センサチップ２０は、この台座２２を介して、ケース１０のチップ取付部１１の上面１１ａに、接着剤などからなる接着部２３を介して接着され、ケース１０に収納固定されている。
【００６８】
このようにセンサチップ２０は、その裏面２０ｂをケース１０に対向させた状態でケース１０に固定されている。ここで、接着部２３を構成する接着剤としては、この接着部２３の熱応力がセンサ特性に影響を与え難いような柔らかい接着剤、たとえばシリコーン系接着剤やフロロシリコーン系接着剤等を採用することができる。
【００６９】
ここで、台座２２には、孔部（貫通孔）２２ａが形成されている。そして、ケース１０のチップ取付部１１には、この台座２２の孔部２２ａに対応する位置に圧力導入穴１６が設けられている。この圧力導入穴１６は、チップ取付部１１の上面１１ａから下面１１ｂへ貫通する貫通穴である。
【００７０】
つまり、チップ取付部１１の圧力導入穴１６は、チップ取付部１１の上面１１ａ側にてセンサチップ２０によってふさがれており、このセンサチップ２０によってチップ取付部１１の上面１１ａ側と下面１１ｂ側とが区画されている。
【００７１】
また、図１に示されるように、上記したケース１０にインサート成形されている導体部１５は、その一端部がチップ取付部１１の上面１１ａに露出している。
【００７２】
そして、センサチップ２０は、ケース１０内にて、この導体部１５の露出部と、金やアルミニウムなどからなるボンディングワイヤ３０を介して結線され電気的に接続されている。それにより、センサチップ２０は、ボンディング４０および導体部１５を介して外部と電気的に接続され、信号の出力などができるようになっている。
【００７３】
ここで、圧力導入穴１６は、センサチップ２０の裏面２０ｂへ圧力を導入するための穴である。そして、本実施形態の圧力センサ１００では、チップ取付部１１の下面１１ｂをケース１０の一面１１ｂとして、このケース１０の一面１１ｂに圧力導入穴１６が設けられているといえる。
【００７４】
そして、ケース１０には、ケース１０の一面１１ｂすなわちチップ取付部１１の下面１１ｂにおける圧力導入穴１６の周囲にて当該圧力導入穴１６を取り囲むように当該下面１１ｂから突出する壁部１７が設けられている。具体的には、壁部１７は、圧力導入穴１６を取り囲む筒状の壁として構成されており、チップ取付部１１と一体成形されたものである。
【００７５】
そして、本実施形態では、壁部１７およびチップ取付部１１の下面１１ｂに取り囲まれた空間が保護材注入室１８として構成されている。また、圧力導入穴１６および保護材注入室１８、さらに台座２２の孔部２２ａには、保護材４０が充填されている。
【００７６】
この保護材４０により、センサチップ２０が被覆され保護されている。本実施形態では、センサチップ２０の裏面封止を行う相対圧型の圧力センサ１００であり、保護材４０によりセンサチップ２０の裏面２０ｂが封止されており、裏面２０ｂ側の部分が保護されている。
【００７７】
このように保護材４０により、センサチップ２０の裏面２０ｂが封止されることによって、圧力導入穴１６への異物の侵入が防止され、その結果、センサチップ２０の裏面２０ｂへの汚れ付着による特性変動、結露水の凍結による圧力導入穴１６の閉塞、さらには水の凍結時の体積膨張によるセンサチップ２０の破壊などの不具合を防止できるようになっている。
【００７８】
ここで、保護材４０に用いられる材料としては、特に限定するものではないが、たとえば、フッ素ゲル、シリコーンゲル、フロロシリコーンゲルなどが挙げられる。特に、排気ガス圧を測定する場合、排気ガスによる凝縮水は、排気ガスの窒素酸化物や硫黄酸化物が溶け込み強い酸性を持つため、保護材４０としては、耐酸性が強いフッ素ゲルを使用することが望ましい。
【００７９】
ここで、本実施形態の圧力センサ１００においては、独自の構成として、ケース１０のうち保護材４０と接触する角部１８ａ、１８ｂが丸められた形状となっている。具体的には、図１に示されるように、保護材４０と接触する保護材注入室１８の内面に位置する角部１８ａ、１８ｂが丸められた形状となっている。
【００８０】
図示例では、保護材４０と接触する保護材注入室１８の内面に位置する角部１８ａ、１８ｂは、壁部１７とチップ取付部１１の下面１１ｂとのなす角部１８ａと、チップ取付部１１の下面１１ｂにおける圧力導入穴１６の角部１８ｂとの２個存在しており、全ての角部１８ａ、１８ｂが丸められた形状となっている。これら丸められた角部１８ａ、１８ｂは、ケース１０の樹脂成形用の金型の形状を変えることにより容易に作成できる。
【００８１】
本発明者らが角部１８ａ、１８ｂの曲率半径Ｒと気泡発生の関係について実験により調べたところ、下記の図表のような結果が得られた。具体的には、温度サイクルと圧力サイクルを同時に印加する冷熱圧力サイクル試験を行い、その結果、気泡が発生していれば×印を付し、気泡が発生していなければ○印を付した。
【００８２】
【表１】
2008096283.tif 000003
この結果から分かるように、角部１８ａ、１８ｂの曲率半径Ｒが０．３もしくは０．４ｍｍのときには気泡が発生しており、０．５ｍｍ以上であれば気泡が発生していない。気泡が発生したとしても、その発生量は従来と比べると十分に小さいため、角部１８ａ、１８ｂを丸めた形状にするだけで気泡の発生抑制効果があると言えるが、曲率半径を０．５ｍｍ以上とすれば気泡が発生しないようにできる。このため、角部１８ａ、１８ｂの曲率半径Ｒを０．５ｍｍ以上とすることで、気泡の発生をより確実に防止できるようにしている。なお、ここでは、角部１８ａ、１８ｂの曲率半径Ｒが０．８ｍｍの場合まで実験を行ったが、これは角部１８ａ、１８ｂの曲率半径Ｒを大きく取るためにはチップ取付部１１や壁部１７を大型化させなければならなくなるためであり、これらの大型化を考慮に入れると、角部１８ａ、１８ｂの曲率半径Ｒを０．８ｍｍ以下にすると好ましい。
【００８３】
［作動等］
このような圧力センサ１００においては、図１に示されるように、センサチップ２０の表面２０ａには、第１の圧力導入部１２に導入された例えば大気圧などの第１の圧力Ｐ１が印加され、センサチップ２０の裏面２０ｂには、圧力導入穴１６から保護材４０を介して、第２の圧力導入部１３に導入された例えば排気ガス圧などの第２の圧力Ｐ２が印加されるようになっている。
【００８４】
そして、センサチップ２０においてダイアフラム２１は、チップの表面２０ａ側と裏面２０ｂ側との差圧によって歪み、この歪みに応じたレベルの電気信号がセンサチップ２０から出力される。そして、この信号は、ボンディングワイヤ３０を介して導体部１５から外部へ出力されるようになっている。
【００８５】
［製造方法等］
かかる圧力センサ１００の製造方法について述べる。まず、導体部１５がインサート成形され、チップ取付部１１、両圧力導入部１２、１３およびコネクタ部１４が一体的に形成されたケース１０を用意する。このようなケース１０は、型成形により容易に作成することができる。
【００８６】
また、表面２０ａおよび裏面２０ｂに圧力が印加される圧力検出用のセンサチップ２０を用意し、このセンサチップ２０と台座２２とを陽極接合などにより接合する。
【００８７】
そして、ケース１０のチップ取付部１１の上面１１ａに対して、台座２２と一体化されたセンサチップ２０を、その裏面２０ｂを圧力導入穴１６に対向させた状態で接着し固定する。その後、センサチップ２０と導体部１５との間を、ワイヤボンディングすることによって結線する。
【００８８】
次に、ケース１０の保護材注入室１８に対して保護材４０を配設する。具体的には、上記図１に示されるような状態となるように、保護材注入室１８を介して台座２２の穴部２２ａおよび圧力導入穴１６に保護材４０を注入・充填した後、気泡発生を防ぐために真空脱泡し、その後、加熱硬化させる。
【００８９】
こうして、保護部材４０の配設の完了に伴い、上記図１に示される本実施形態の圧力センサ１００が完成する。
【００９０】
［効果等］
ところで、本実施形態によれば、樹脂を成形してなるケース１０と、ケース１０に設けられた圧力検出用のセンサチップ２０と、ケース１０に設けられセンサチップ２０を被覆して保護する保護材４０とを備える圧力センサにおいて、ケース１０のうち保護材４０と接触する角部１８ａ、１８ｂが丸められた形状となっていることを特徴とする圧力センサ１００が提供される。
【００９１】
特に、本実施形態の圧力センサ１００は、以下の各構成１）〜４）を備えている。すなわち、
１）表面２０ａおよび裏面２０ｂに圧力が印加される圧力検出用のセンサチップ２０がその裏面２０ｂをケース１０のチップ取付部１１に対向させた状態でケース１０に固定されており、
２）ケース１０の一面であるチップ取付部１１の下面１１ｂには、センサチップ２０の裏面２０ｂへ圧力を導入するための圧力導入穴１６が設けられており、
３）チップ取付部１１の下面１１ｂにおける圧力導入穴１６の周囲にて圧力導入穴１６を取り囲むように当該下面１１ｂから突出する壁部１７が設けられており、
４）壁部１７および前記下面１１ｂに取り囲まれた空間が保護材注入室１８として構成され、圧力導入穴１６および保護材注入室１８には保護材４０が充填され、保護材４０によりセンサチップ２０の裏面２０ｂが封止されており、
これらの構成１）〜４）により、センサチップ２０の裏面封止を行う相対圧型の圧力センサ１００が構成されている。
【００９２】
そして、本実施形態では、このような相対圧型の圧力センサ１００において、保護材４０と接触する保護材注入室１８の内面に位置する角部１８ａ、１８ｂが丸められた形状となっており、かつ、角部１８ａ、１８ｂの曲率半径Ｒが０．５ｍｍ以上とされていることを特徴としている。
【００９３】
本実施形態によれば、樹脂を成形してなるケース１０のうち保護材４０と接触する部位、すなわち、保護材４０と接触する保護材注入室１８において、その内面に位置する角部１８ａ、１８ｂを丸めた形状としているため、当該保護材注入室１８にてクラックが発生しやすい角張った角部を実質的に無くした形とできる。
【００９４】
そのため、樹脂を成形してなるケース１０に圧力検出用のセンサチップ２０を設け、このセンサチップ２０を保護材４０で被覆保護してなる圧力センサ１００、特に、センサチップ２０の裏面封止を行う相対圧型の圧力センサ１００において、ケース１０における保護材４０との接触部にてクラックの発生を極力防止することができる。
【００９５】
また、本実施形態の圧力センサ１００においては、保護材４０と接触する保護材注入室１８においてその内面に位置する角部１８ａ、１８ｂは複数個であり、その全部が丸められた形状となっていることも特徴のひとつである。
【００９６】
ケース１０のうち保護材４０と接触する保護材注入室１８の内面に位置する角部１８ａ、１８ｂが複数ある場合には、クラックの発生しやすい角部の１つを丸められた形状としてもよいが、複数個の角部１８ａ、１８ｂの全部を丸められた形状として、角張った角部をまったく無くすことが好ましい。
【００９７】
［変形例］
上述したように、ケース１０のうち保護材４０と接触する部位の角部１８ａ、１８ｂが複数ある場合には、クラックの発生しやすい角張った角部の１つを丸められた形状としてもよく、その場合も、クラックの発生防止の効果は発揮される。
【００９８】
図２は、本第１実施形態の変形例としての相対圧型の圧力センサ１１０の概略断面構成を示す図である。
【００９９】
本例においても、樹脂を成形してなるケース１０と、ケース１０に設けられた圧力検出用のセンサチップ２０と、ケース１０に設けられセンサチップ２０を被覆して保護する保護材４０とを備える圧力センサにおいて、ケース１０のうち保護材４０と接触する角部１８ａが丸められた形状となっていることを特徴とする圧力センサ１１０が提供される。
【０１００】
また、図２に示されるように、本例においても、上記構成１）〜構成４）を備える相対圧型の圧力センサ１００において、保護材４０と接触する保護材注入室１８の内面に位置する角部１８ａが丸められた形状となっていることを特徴としている。
【０１０１】
ここにおいて、本例では、保護材４０と接触する保護材注入室１８の内面に位置する角部１８ａ、１８ｂのうち、全部の角部ではなく、壁部１７とチップ取付部１１の下面１１ｂとのなす角部１８ａが丸められた形状となっている。
【０１０２】
本発明者の検討によれば、保護材注入室１８の角部１８ａ、１８ｂのうち、特に、保護材注入室１８を構成する壁部１７とケース１０の一面であるチップ取付部１１の下面１１ｂとのなす角部１８ａにおいてクラックが発生しやすい。
【０１０３】
したがって、本例のように、壁部１７と当該下面１１ｂとのなす角部１８ａを丸められた形状とし、かつ、角部１８ａの曲率半径Ｒを０．５ｍｍ以上にすれば、本例の圧力センサ１１０においても、ケース１０における保護材４０との接触部にてクラックの発生を極力防止することができる。
【０１０４】
（第２実施形態）
図３は、本発明の第２実施形態に係る相対圧型の圧力センサ２００の概略断面構成を示す図である。
【０１０５】
本実施形態の圧力センサ２００も、樹脂を成形してなるケース１０と、ケース１０に設けられた圧力検出用のセンサチップ２０と、ケース１０に設けられセンサチップ２０を被覆して保護する保護材４０とを備えている。さらに、図３に示されるように、本実施形態においても、上記構成１）〜構成４）を備える相対圧型の圧力センサ２００が構成されている。
【０１０６】
ここにおいて、図３に示されるように、本実施形態の圧力センサ２００よれば、ケース１０のうち保護材４０と接触する部位、すなわち、保護材４０と接触する保護材注入室１８において、その内面に位置する角部１８ａ、１８ｂが鈍角となっていることを特徴としている。
【０１０７】
ここでは、図３に示されるように、チップ取付部１１の下面１１ｂのうち保護材注入室１８の内部に位置する部位をテーパ面とすることにより、各角部１８ａ、１８ｂを鈍角としている。つまり、図中の下方の角部１８ａから上方の角部（圧力導入穴１６側の角部）１８ｂに向かって、すり鉢状のテーパ面となっている。そして、図３に示したように、角部１８ａ、１８ｂの角度が１３５度以上（チップ取付部１１の下面１１ｂに対するテーパ面の角度が４５度以上）となるようにしている。
【０１０８】
それによれば、樹脂を成形してなるケース１０のうち保護材４０と接触する角部１８ａ、１８ｂを鈍角としているため、クラックが発生しやすい角部１８ａ、１８ｂへの応力集中を緩和させることができる。
【０１０９】
このため、樹脂を成形してなるケース１０に圧力検出用のセンサチップ２０を設け、このセンサチップ２０を保護材４０で被覆保護してなる圧力センサ２００、特に、センサチップ２０の裏面封止を行う相対圧型の圧力センサ２００において、ケース１０における保護材４０との接触部にてクラックの発生を極力防止することができる。
【０１１０】
そして、本実施形態では、チップ取付部１１の下面１１ｂに対するテーパ面の角度が４５度以上となるようにしている。角部１８ａ、１８ｂが鈍角であれば、上述したように応力集中を緩和できるため、クラックの発生を極力防止できるものの、角度によってその効果も変わってくる。
【０１１１】
下記の図表は、本発明者らが角部１８ａの角度と気泡発生の関係について実験により調べた結果を示したものである。具体的には、温度サイクルと圧力サイクルを同時に印加する冷熱圧力サイクル試験を行い、その結果、気泡が発生していれば×印を付し、気泡が発生していなければ○印を付した。
【０１１２】
【表２】
2008096283.tif 000004
この結果から分かるように、角部１８ａの角度が１３５度未満の場合には気泡が発生しており、１３５度以上になると気泡が発生していない。気泡が発生した場合でも、その発生量は従来と比べて十分に少ないため、気泡の発生抑制効果を得ることができるが、角部１８ａの角度が１３５度以上になると、より確実に気泡の発生を防止することが可能となる。このため、角部１８ａ、１８ｂの角度を１３５度以上とすることで、より気泡の発生を抑制できるようにしている。ただし、角部１８ａ、１８ｂの角度を大きくし過ぎると、壁部１７の大型化が懸念されるため、図表に示したように１６０度以下にすると好ましい。
【０１１３】
また、本実施形態の圧力センサ２００においては、保護材４０と接触する保護材注入室１８においてその内面に位置する角部１８ａ、１８ｂは複数個であり、その全部が鈍角となっていることも特徴のひとつである。
【０１１４】
ケース１０のうち保護材４０と接触する保護材注入室１８の内面に位置する角部１８ａ、１８ｂが複数ある場合には、クラックの発生しやすい角部の１つを鈍角としてもよいが、複数個の角部１８ａ、１８ｂの全部を鈍角とすることが好ましい。
【０１１５】
さらに、ケース１０のうち保護材４０と接触する部位の角部１８ａ、１８ｂが複数ある場合には、クラックの発生しやすい角部の１つを鈍角としてもよく、その場合も、クラックの発生防止の効果は発揮される。
【０１１６】
具体的には、図示しないが、保護材注入室１８の内面に位置する角部１８ａ、１８ｂのうち、特に、保護材注入室１８を構成する壁部１７とケース１０の一面であるチップ取付部１１の下面１１ｂとのなす角部１８ａを鈍角とすればよい。
【０１１７】
（第３実施形態）
図４は、本発明の第３実施形態に係る相対圧型の圧力センサ３００の概略断面構成を示す図である。
【０１１８】
上記各実施形態は、角部への応力集中を無くすために角部の構成を工夫したものであったが、本実施形態は、ケースの角部にてクラックが発生しても、そのクラックからの空気が保護材中に侵入しないようにすることに着目したものである。
【０１１９】
本実施形態の圧力センサ３００は、上記第１実施形態の圧力センサにおいて、保護材４０およびケース１０における保護材注入室１８について変更を行ったものであり、それ以外の部分は同一である。
【０１２０】
まず、保護材注入室１８について、図４に示される例では、保護材４０と接触する部位の角部１８ａなどを丸めずに角張った形状としている。
【０１２１】
また、本実施形態においては、上記実施形態と同様に、センサチップ２０の裏面２０ｂへ圧力を導入するための圧力導入穴１６は、チップ取付部１１の下面１１ｂをケース１０の一面１１ｂとして、このケース１０の一面１１ｂに設けられており、この下面１１ｂにおける圧力導入穴１６の周囲にて当該圧力導入穴１６を取り囲むように当該下面１１ｂから突出する壁部１７が設けられている。
【０１２２】
そして、壁部１７およびチップ取付部１１の下面１１ｂに取り囲まれた空間が保護材注入室１８として構成され、圧力導入穴１６および保護材注入室１８さらに台座２２の孔部２２ａには、保護材４０が充填され、保護材４０によりセンサチップ２０の裏面２０ｂが封止された相対圧型の圧力センサ３００となっていることも、同様である。
【０１２３】
ここで、本実施形態では、独自の構成として、保護材４０は、ケース１０の角部１８ａに接触する部位に設けられた第１の保護材４１と、第１の保護材４１を被覆するように設けられ第１の保護材４１よりも軟らかい第２の保護材４２との２層構造からなる。
【０１２４】
さらに、ケース１０に、第１の保護材４１と第２の保護材４２とを区切る堰部１９を設けることにより、第２の保護材４２はセンサチップ２０側へ侵入し、センサチップ２０と接触してセンサチップ２０を封止している。
【０１２５】
この本実施形態独自の構成について、さらにいうならば、センサチップの裏面封止を行う相対圧型の圧力センサである本実施形態の圧力センサ３００においては、２層構造の保護材４０において、第１の保護材４１は、保護材注入室１８の内面に位置する角部１８ａに接触する部位に設けられており、第１の保護材４１よりも軟らかい第２の保護材４２は、第１の保護材４１を被覆するとともに圧力導入穴１６に設けられている。
【０１２６】
さらに、堰部１９は、保護材注入室１８にて圧力導入穴１６の開口縁部に設けられて圧力導入穴１６と第１の保護材４１とを区切っており、第２の保護材４２は、圧力導入穴１６を介してセンサチップ２０の裏面２０ｂと接触している。本例では、堰部１９は、チップ取付部１１と一体に成形されており、圧力導入穴１６の開口縁部から突出するダム形状のものである。
【０１２７】
このように用いられる第１、第２の保護材４１、４２の材料は、上記関係を満たしてさえいれば特に限定されないが、第１の保護材４１に関しては、例えば厚みを０．１ｍｍ以上とした場合には針入度３０以下の材質、厚みを０．２ｍｍ以上とした場合には針入度４０以下の材質としている。これは、第１の保護材４１の厚みおよび硬さと気泡発生との関係を調べた結果に基づくものである。図５は、この関係を調べたグラフである。具体的には、温度サイクルと圧力サイクルを同時に印加する冷熱圧力サイクル試験を行い、その結果、気泡が発生していれば×印を付し、気泡が発生していなければ○印を付した。
【０１２８】
この結果から分かるように、第１の保護材４１の厚みが０．１ｍｍ以上であれば針入度３０以下の材質、厚みが０．２ｍｍ以上であれば針入度４０以下の材質であれば、気泡が発生していなかったが、針入度がそれを超えている場合もしくは厚みがそれよりも薄い場合には、従来と比べて気泡の発生量が減っていたものの若干発生していた。このため、第１の保護材４１が上記関係を満たすようにしている。これにより、より気泡の発生を抑制することが可能となる。
【０１２９】
ここで、特に限定するものではないが、比較的硬い第１の保護材４１に用いられる材料としては、たとえば、フッ素ゴム、シリコーンゴムなどのゴム部材が挙げられ、比較的軟らかい第２の保護材４２に用いられる材料としては、たとえば、フッ素ゲル、シリコーンゲルなどのゲル部材が挙げられる。
【０１３０】
ここでも、特に、排気ガス圧を測定する場合には、排気ガスによる凝縮水は、排気ガスの窒素酸化物や硫黄酸化物が溶け込み強い酸性を持つため、保護材４０としては、耐酸性が強いフッ素系のゴム部材やゲル部材を使用することが望ましい。
【０１３１】
さらに、第１の保護材４１および第２の保護材４２ともに、ゲル部材を採用してもよい。この場合、両保護材４１、４２の硬さを決めることは、たとえば、ＪＩＳ（日本工業規格）に記載されている針入度などにより行うことができる。
【０１３２】
そして、両保護材４１、と４２とで、硬さを異ならせることは、たとえば、ゲル材料を異ならせることで可能である。また、ゲル材料としてシリカなどのフィラーを混入させたものを用い、このフィラーの比率を両保護材４１、４２で異ならせることにより、両保護材４１、４２硬さを異ならせてもよい。
【０１３３】
また、この２層構造の保護材４１、４２を有する本実施形態の圧力センサ３００は、上記実施形態と同様に、ケース１０のチップ取付部１１の上面１１ａに、台座２２と一体化されたセンサチップ２０を接着固定し、ワイヤボンディングを行い、さらに、保護材注入室１８に、第１の保護材４１、第２の保護材４２を順次注入し、硬化させることで製造できる。
【０１３４】
なお、保護材４０の注入の際、第１の保護材４１を先に注入しても、堰部１９の存在により、第１の保護材４１が圧力導入穴１６からセンサチップ２０の裏面２０ｂ側へ侵入することはない。
【０１３５】
また、本実施形態の圧力センサ３００においても、圧力検出の作動は、上記実施形態のものと同様である。
【０１３６】
ところで、本実施形態によれば、樹脂を成形してなるケース１０と、ケース１０に設けられた圧力検出用のセンサチップ２０と、ケース１０に設けられセンサチップ２０を被覆して保護する保護材４０とを備える圧力センサにおいて、保護材４０は、ケース１０の角部１８ａに接触する部位に設けられた第１の保護材４１と、第１の保護材４１を被覆するように設けられ第１の保護材４１よりも軟らかい第２の保護材４２との２層構造からなり、ケース１０に、第１の保護材４１と第２の保護材４２とを区切る堰部１９を設けることにより、第２の保護材４２はセンサチップ２０側へ侵入し、センサチップ２０と接触してセンサチップ２０を封止していることを特徴とする圧力センサ３００を提供することができる。
【０１３７】
また、本実施形態によれば、上記実施形態にて述べた構成１）〜構成４）を備える相対圧型の圧力センサにおいて、保護材４０は、保護材注入室１８の内面に位置する角部１８ａに接触する部位に設けられた第１の保護材４１と、第１の保護材４１を被覆するとともに圧力導入穴１６に設けられ第１の保護材４１よりも軟らかい第２の保護材４２との２層構造からなり、保護材注入室１８にて圧力導入穴１６の開口縁部には、圧力導入穴１６と第１の保護材４１とを区切る堰部１９が設けられており、第２の保護材４２は、圧力導入穴１６を介してセンサチップ２０の裏面２０ｂと接触していることを特徴とする圧力センサ３００が提供される。
【０１３８】
本実施形態によれば、保護材４０を比較的硬い第１の保護材４１と比較的軟らかい第２の保護材４２との２層構造とし、第１の保護部材４１を、ケース１０の角部１８ａに接触する部位すなわち保護材注入室１８の内面に位置する角部１８ａに接触する部位に設けている。
【０１３９】
そのため、本例では、図４に示されるように、当該角部１８ａは従来のようにクラックが発生しやすい角張った形状であるが、当該角部１８ａにてクラックが発生しても、比較的硬い第１の保護材４１によってクラックからの気泡の侵入が抑制される。
【０１４０】
また、本実施形態では、ケース１０の保護材注入室１８にて圧力導入穴１６の開口縁部に、圧力導入穴１６と第１の保護材４１とを区切る堰部１９を設けることにより、比較的軟らかい第２の保護材４２が、圧力導入穴１６へ侵入しセンサチップ２０の裏面２０ｂと接触している。そのため、測定圧力は、従来通りの軟らかい第２の保護材４２を介して、センサチップ２０の裏面２０ｂへ伝達できるので、センサの検出機能は従来通り確保することができる。
【０１４１】
よって、本実施形態によれば、樹脂を成形してなるケース１０に圧力検出用のセンサチップ２０を設け、このセンサチップ２０を保護材４０で被覆保護してなる圧力センサ３００、特に、センサチップ２０の裏面封止を行う相対圧型の圧力センサ３００において、ケース１０における保護材４０との接触部にてクラックが発生しても、保護材４０中に気泡が発生するのを極力防止することができる。
【０１４２】
［第１の変形例］
図６は、本第３実施形態の第１の変形例としての相対圧型の圧力センサ３１０の概略断面構成を示す図である。
【０１４３】
本例は、本第３実施形態と上記第１実施形態を組み合わせたものであり、本圧力センサ３１０は、上記２層構造の保護材４１、４２および堰部１９を有するとともに、保護材４０と接触する保護材注入室１８の角部１８ａが丸められた形状となっている。そして、この角部１８ａの曲率半径が０．５ｍｍ以上とされている。
【０１４４】
ここでは、保護材４０と接触する保護材注入室１８の角部のうち壁部１７とケース１０の一面であるチップ取付部１１の下面１１ａとのなす角部１８ａが丸められた形状となっている。
【０１４５】
本例の圧力センサ３１０によれば、クラックが発生しやすい角張った角部を実質的に無くした形とでき、上記した本第３実施形態の作用効果に加えて、ケース１０における保護材４０との接触部にてクラックの発生を極力防止することができる。また、もし、角部１８ａが複数個である場合には、その全部が丸められた形状となっていることが好ましいことは、上記同様である。
【０１４６】
［第２の変形例］
図７は、本第３実施形態の第２の変形例としての相対圧型の圧力センサ３２０の概略断面構成を示す図である。
【０１４７】
本実施形態の上記各例においては、堰部１９は、ケース１０のチップ取付部１１とともに一体に成形されたものであり、ケース１０を構成する樹脂により構成されたものであった。
【０１４８】
本例の圧力センサ３２０においては、堰部１９を、ケース１０を構成する樹脂とは別体であってケース１０に組み付けられた別体部材５０により構成されたものとしている。ここでは、別体部材５０は、ケース１０におけるチップ取付部１１の圧力導入穴１６に挿入されたパイプ５０である。
【０１４９】
本例のパイプ５０は、チップ取付部１１の上面１１ａにおいて傘部を有するとともに、チップ取付部１１の下面１１ｂから突出する筒状のものであり、チップ取付部１１の下面１１ｂから突出する部位が堰部１９として構成されている。
【０１５０】
このようなパイプ５０としては、ステンレスや４２アロイなどの金属やセラミックなどからなるものを採用することができる。また、パイプ５０をケース１０に取り付ける方法としては、インサート成形でもよいし、後から圧入や接着などにより組み付ける方法でもよい。
【０１５１】
また、パイプ５０の材質は、台座２２を構成するガラスやセンサチップ２０を構成するシリコンなどと線膨張係数が等しいものであることが望ましい。それにより、パイプ５０と台座２２およびセンサチップ２０との線膨張係数差による特性変動を抑制することができる。また、パイプ５０は、耐食性に優れる材質が望ましく、それにより、排気ガス環境下のような腐食しやすい環境でも好適に使用することができる。
【０１５２】
（他の実施形態）
なお、上記実施形態では、保護材注入室１８は、圧力導入穴１６の径よりも大きな径を有する筒状の壁部１７により構成されていたため、必然的に壁部１７とチップ取付部１１の下面１１ｂとのなす角部１８ａが存在していた。
【０１５３】
ここで、保護材注入室１８の形状は、上記図１に示されるものに限定されない。たとえば丸められた形状の角部を有するものとしては、断面Ｓ字形状の室形状であってもよい。
【０１５４】
さらに、筒状の壁部１７の径と圧力導入穴１６の径とを同一サイズ径とする、すなわち、壁部１７の内周面と圧力導入穴１６の内周面とを同一面として保護材注入室１８の内孔と圧力導入穴１６とを段差のない１つの連続したストレートな穴としてもよい。
【０１５５】
それによれば、そもそも保護材注入室１８すなわちケース１０のうち保護材４０と接触する部位に角張った角部が存在しない構成とできるため、ケース１０における保護材４０との接触部にてクラックの発生を極力防止することができる。
【０１５６】
また、上記実施形態に示したケース１０は、本発明に適用することのできる一実施形態を示したものであり、上記図示例に限定されるものではない。
【０１５７】
また、相対圧型の圧力センサにおけるセンサチップ２０としては、表面２０ａおよび裏面２０ｂに圧力が印加され表面２０ａに印加される圧力と裏面２０ｂに印加される圧力との差圧に基づいて圧力検出を行うものであれば、上記した半導体ダイアフラム以外のものであってもよい。
【０１５８】
また、上記実施形態では、センサチップ２０の裏面封止を行う相対圧型の圧力センサについてセンサチップ２０の裏面２０ｂを封止する場合の適用例を示したが、センサチップ２０の表面２０ａ側を保護材により被覆して保護する構成においても、上記した丸められた角部や２層の保護材といった構成は、適用可能である。さらに、本発明は相対圧型の圧力センサに限らず、絶対圧型の圧力センサであっても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１５９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る相対圧型の圧力センサの概略断面図である。
【図２】上記第１実施形態の変形例としての相対圧型の圧力センサの概略断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る相対圧型の圧力センサの概略断面図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る相対圧型の圧力センサの概略断面図である。
【図５】第１の保護材の厚みおよび硬さと気泡発生との関係を調べた結果を示すグラフである。
【図６】上記第３実施形態の第１の変形例としての相対圧型の圧力センサの概略断面図である。
【図７】上記第３実施形態の第２の変形例としての相対圧型の圧力センサの概略断面図である。
【図８】従来のこの種の圧力センサの一般的な断面構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１６０】
１０…ケース、１１ｂ…ケースの一面としてのチップ取付部の下面、
１６…圧力導入穴、１７…壁部、１８…保護材注入室、
１８ａ…壁部とチップ取付部の下面とのなす角部、
１８ｂ…チップ取付部の下面における圧力導入穴の角部、１９…堰部、
２０…センサチップ、２０ａ…センサチップの表面、２０ｂ…センサチップの裏面、
４０…保護材、４１…第１の保護材、４２…第２の保護材、
５０…別体部材としてのパイプ。
【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】
2008096283.tif 000009
【図６】
2008096283.tif 000010
【図７】
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【図８】
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