(57)【要約】【課題】信頼性を向上させることのできる圧力センサを提供する。【解決手段】圧力検出室１９に、温度が高くなるにつれて体積が減少する、または、温度が高くなるにつれてヤング率が減少するスペーサ２０を固定する。これによれば、外部温度が高温に変化した際に、オイルが熱膨張してもスペーサ２０の体積が減少する、またはスペーサ２０のヤング率が減少するため、オイルの体積変化をスペーサ２０にて吸収することができる。したがって、圧力検出室１９内の全体の体積増加を小さくすることができ、圧力検出室１９に内圧変動が発生することを抑制することができる。また、スペーサ２０は、圧力検出室１９内に固定されているため、スペーサ２０がセンサ部４と衝突することもなく、センサ部４が正常に作動しなくなることもない。【選択図】図２
2013011595.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定媒体の圧力に応じたセンサ出力信号を出力するセンサ部（４）と、
一面に凹部（２）を備え、前記凹部（２）に前記センサ部（４）が備えられるケースプラグ（１）と、
収容凹部（１２）を有し、当該収容凹部（１２）に前記ケースプラグ（１）の前記一面側が挿入されることで前記ケースプラグ（１）と一体に組みつけられるハウジング（１１）と、
前記測定媒体の圧力が印加され、前記ケースプラグ（１）の前記一面と、前記ハウジング（１１）のうち前記ケースプラグ（１）の前記一面と対向する一面との間に配置されるメタルダイヤフラム（１６）と、
前記凹部（２）および前記メタルダイヤフラム（１６）で囲まれる部分を含む空間を圧力検出室（１９）とし、前記圧力検出室（１９）内に充填される圧力伝達媒体（２１）と、
前記センサ部（４）と電気的に接続され、外部への電気的な接続を行うターミナル（８）と、を備える圧力センサであって、
前記圧力検出室（１９）には、温度が高くなるにつれて体積が減少する、または、温度が高くなるにつれてヤング率が減少するスペーサ（２０）が固定されていることを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】
前記圧力検出室（１９）には、温度が低くなるにつれて体積が増加する、または、温度が低くなるにつれてヤング率が減少するスペーサ（２０）が固定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】
測定媒体の圧力に応じたセンサ出力信号を出力するセンサ部（４）と、
一面に凹部（２）を備え、前記凹部（２）に前記センサ部（４）が備えられるケースプラグ（１）と、
収容凹部（１２）を有し、当該収容凹部（１２）に前記ケースプラグ（１）の前記一面側が挿入されることで前記ケースプラグ（１）と一体に組みつけられるハウジング（１１）と、
前記測定媒体の圧力が印加され、前記ケースプラグ（１）の前記一面と、前記ハウジング（１１）のうち前記ケースプラグ（１）の前記一面と対向する一面との間に配置されるメタルダイヤフラム（１６）と、
前記凹部（２）および前記メタルダイヤフラム（１６）で囲まれる部分を含む空間を圧力検出室（１９）とし、前記圧力検出室（１９）内に充填される圧力伝達媒体（２１）と、
前記センサ部（４）と電気的に接続され、外部への電気的な接続を行うターミナル（８）と、を備える圧力センサであって、
前記圧力検出室（１９）には、温度が低くなるにつれて体積が増加する、または、温度が低くなるにつれてヤング率が増加するスペーサ（２０）が固定されていることを特徴とする圧力センサ。
【請求項４】
前記ケースプラグ（１）の前記一面には前記凹部（２）を囲む環状の溝（２２）が備えられており、前記溝（２２）には前記圧力検出室（１９）を封止するＯリング（２３）が備えられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の圧力センサ。
【請求項５】
前記圧力検出室（１９）には、窪み部（２２ａ）が形成されており、
前記スペーサ（２０）は、板状部材で構成され、外縁部に当該板状部材の面方向と垂直方向に突出し、突出方向の先端に内側に突出する突起部（２０ｅ）を備えた突出部（２０ｄ）を有し、前記突起部（２０ｅ）が前記窪み部（２２ａ）に嵌合されることによって前記圧力検出室（１９）に固定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６】
前記溝（２２）には、内周側の壁面に窪み部（２２ａ）が形成されており、
前記スペーサ（２０）は、板状部材で構成され、外縁部に当該板状部材の面方向と垂直方向に突出し、突出方向の先端に内側に突出する突起部（２０ｅ）を備えた突出部（２０ｄ）を有し、前記突起部（２０ｅ）が前記窪み部（２２ａ）に嵌合されることによって前記圧力検出室（１９）に固定されていることを特徴とする請求項４に記載の圧力センサ。
【請求項７】
前記ターミナル（８）は、棒状部材とされ、一端部が前記凹部（２）の底面から露出した状態で前記ケースプラグ（１）に保持されており、
前記スペーサ（２０）は、前記凹部（２）の底面に固定され、前記センサ部（４）と対向する部分および前記ターミナル（８）における一端部の一部と対向する部分に開口部（２０ａ、２０ｂ）が形成されており、
前記センサ部（４）および前記ターミナル（８）の一部は前記スペーサ（２０）から露出し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８】
前記センサ部（４）と前記ターミナル（８）とは、前記開口部（２０ａ、２０ｂ）を介してボンディングワイヤ（９）にて電気的に接続されていることを特徴とする請求項７に記載の圧力センサ。
【請求項９】
前記センサ部（４）には表裏を貫通する貫通孔（２４）が形成されていると共に、前記貫通孔（２４）には電極（２５）が配置され、前記電極（２５）のうち前記センサ部（４）の裏面から露出している部分にはバンプ（２６）が備えられており、
前記ターミナル（８）は、棒状部材とされ、一端部が前記凹部（２）の底面にて露出した状態で前記ケースプラグ（１）に固定されており、
前記センサ部（４）と前記ターミナル（８）とは、前記センサ部（４）の裏面側にて前記電極（２５）および前記バンプ（２６）を介して電気的に接続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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力伝達媒体がメタルダイヤフラムによって封入されて成る圧力検出室を有し、圧力検出室内に圧力を検出するセンサ部を備えた圧力センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば、ハウジングとセンサ部を搭載したケースプラグとがかしめ固定によって一体に組みつけられて構成される圧力センサが知られている。具体的には、ケースプラグには一面に凹部が形成されており、センサ部は当該凹部に搭載されている。また、ハウジングには収容凹部が備えられている。そして、ケースプラグとハウジングとは、ハウジングの収容凹部にケースプラグの一面側が挿入されて一体に組みつけられている。また、ケースプラグの一面とハウジングとの間にはメタルダイヤフラムが備えられており、当該メタルダイヤフラムとケースプラグに形成された凹部とによって囲まれる空間で圧力検出室が構成されている。そして、この圧力検出室内には、センサ部を覆うように圧力伝達媒体としてのオイルが充填されている。
【０００３】
上記圧力センサは、外部温度が高温に変化した際に、オイルの体積が変化することによって圧力検出室内の体積が変化するが、圧力検出室内の体積変化に伴ってメタルダイヤフラムが変位することで圧力検出室内の内圧変動を抑制している。しかしながら、メタルダイヤフラムの変位には限界があり、圧力検出室内の体積の増加に伴ってメタルダイヤフラムが変位しきれない場合には圧力検出室内の内圧が変動してしまい、圧力の検出精度が低下してしまうという問題がある。
【０００４】
この問題を解決するため、特許文献１には、オイルに当該オイルより熱膨張率の低いビーズを混入することが提案されている。これによれば、圧力検出室内に充填されるオイルの量が減少し、ビーズの熱膨張係数がオイルの熱膨張係数より小さいため、外部温度が高温に変化しても圧力検出室内の体積の増加を小さくすることができる。したがって、圧力検出室に内圧変動が発生することを抑制することができ、圧力検出精度が低下することを抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１０３５７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記圧力センサでは、圧力検出室内がオイルとビーズとによって充填されており、ビーズがオイル内を移動可能となっている。このため、メタルダイヤフラムに圧力が印加されたときや、外部温度が高温に変化したとき等にビーズがオイル内を移動してセンサ部に衝突する可能性がある。そして、センサ部にビーズが衝突した場合には、センサ部が正常に作動しなくなる可能性があり、信頼性が低下するという問題がある。
【０００７】
また、上記圧力センサでは、外部温度が低温に変化した際に、オイルの体積が変化することやメタルダイヤフラムが収縮することによっても圧力検出室内の体積が変化する。しかしながら、オイルに当該オイルより熱膨張率の低いビーズを混入してなる圧力センサでは、外部温度が低温に変化した際には、圧力検出室内の体積変化に対応することができず、圧力検出精度が低下してしまうという問題がある。
【０００８】
本発明は上記点に鑑みて、信頼性を向上させることのできる圧力センサを提供することを第１の目的とし、外部温度が低温に変化した際にも圧力検出精度が低下することを抑制することができる圧力センサを提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、圧力検出室（１９）には、温度が高くなるにつれて体積が減少する、または、温度が高くなるにつれてヤング率が減少するスペーサ（２０）が固定されていることを特徴としている。
【００１０】
このような圧力センサでは、外部温度が高温に変化した際に、圧力伝達媒体（２１）としてのオイルが熱膨張してもスペーサ（２０）の体積が減少する、またはスペーサ（２０）のヤング率が減少するため、オイルの体積変化をスペーサ（２０）にて吸収することができる。したがって、圧力検出室（１９）内の全体の体積増加を小さくすることができ、圧力検出室（１９）に内圧変動が発生することを抑制することができる。
【００１１】
また、スペーサ（２０）は、圧力検出室（１９）内に固定されているため、メタルダイヤフラム（１６）に圧力が印加されたり、外部温度が高温に変化したりしても変位（移動）しない。このため、スペーサ（２０）がセンサ部（４）と衝突することもなく、センサ部（４）が正常に作動しなくなることもないため、信頼性を向上させることができる。
【００１２】
この場合、請求項２および３に記載の発明のように、圧力検出室（１９）には、温度が低くなるにつれて体積が増加する、または、温度が低くなるにつれてヤング率が減少するスペーサ（２０）が固定されているものとすることができる。
【００１３】
これによれば、外部温度が低温に変化した際に、圧力伝達媒体（２１）としてのオイルが熱収縮してもスペーサ（２０）の体積が増加する、またはスペーサ（２０）のヤング率が増加するため、オイルの体積変化をスペーサ（２０）にて吸収することができる。したがって、圧力検出室（１９）内の全体の体積減少を小さくすることができ、圧力検出室（１９）に内圧変動が発生することを抑制することができる。
【００１４】
また、請求項４に記載の発明のように、ケースプラグ（１）の一面に凹部（２）を囲む環状の溝（２２）を備え、溝（２２）に圧力検出室（１９）を封止するＯリング（２３）を備えることができる。
【００１５】
このように、本発明は、圧力検出室（１９）を封止するＯリング（２３）を備えた圧力センサに適用することも可能である。そして、このような圧力センサにおいても、スペーサ（２０）が圧力検出室（１９）内に固定されているため、スペーサ（２０）がＯリング（２３）と衝突することもなく、スペーサ（２０）によって圧力検出室（１９）が外部と連通することもない。
【００１６】
また、請求項５に記載の発明のように、圧力検出室（１９）は窪み部（２２ａ）が形成されているものとすることができる。そして、スペーサ（２０）は、板状部材で構成され、外縁部に当該板状部材の面方向と垂直方向に突出し、突出方向の先端に内側に突出する突起部（２０ｅ）を備えた突出部（２０ｄ）を有し、突起部（２０ｅ）が窪み部（２２ａ）に嵌合されることによって圧力検出室（１９）に固定されるものとすることができる。
【００１７】
これによれば、外部温度が高温に変化した際、スペーサ（２０）は内側（中心）に向かって収縮するため、突出部（２０ｄ）から内側に突出している突起部（２０ｅ）と窪み部（２２ａ）との嵌合がより強くなる。すなわち、外部温度が高温に変化した際、スペーサ（２０）が圧力検出室（１９）から剥離することを抑制することができる。
【００１８】
さらに、請求項６の記載の発明のように、請求項４に記載の発明において、溝（２２）は、内周側の壁面に窪み部（２２ａ）が形成されているものとすることができる。そして、スペーサ（２０）は、板状部材で構成され、外縁部に当該板状部材の面方向と垂直方向に突出し、突出方向の先端に内側に突出する突起部（２０ｅ）を備えた突出部（２０ｄ）を有し、突起部（２０ｅ）が窪み部（２２ａ）に嵌合されることによって圧力検出室（１９）に固定されるものとすることができる。
【００１９】
また、請求項７に記載の発明のように、ターミナル（８）は、棒状部材とされ、一端部が凹部（２）の底面から露出した状態でケースプラグ（１）に保持されているものとすることができる。そして、スペーサ（２０）は、凹部（２）の底面に固定され、センサ部（４）と対向する部分およびターミナル（８）における一端部の一部と対向する部分に開口部（２０ａ、２０ｂ）が形成され、センサ部（４）およびターミナル（８）の一部はスペーサ（２０）から露出しているものとすることができる。
【００２０】
この場合、請求項８に記載の発明のように、センサ部（４）とターミナル（８）とは、開口部（２０ａ、２０ｂ）を介してボンディングワイヤ（９）にて電気的に接続されているものとすることができる。
【００２１】
また、請求項９に記載の発明のように、センサ部（４）は、表裏を貫通する貫通孔（２４）が形成されていると共に当該貫通孔（２４）に電極（２５）が配置され、電極（２５）のうちセンサ部（４）の裏面から露出している部分にバンプ（２６）が備えられているものとすることができる。また、ターミナル（８）は、棒状部材とされ、一端部が凹部（２）の底面にて露出した状態でケースプラグ（１）に固定されているものとすることができる。そして、センサ部（４）とターミナル（８）とをセンサ部（４）の裏面側にて電極（２５）およびバンプ（２６）を介して電気的に接続することができる。
【００２２】
これによれば、センサ部（４）とターミナル（８）とをセンサ部（４）の裏面にて電気的に接続しているため、ボンディングワイヤ（９）を介してセンサ部（４）とターミナル（８）とを電気的に接続した場合よりも圧力検出室（１９）内の体積を減少させることができる。このため、圧力検出室（１９）内に含まれる圧力伝達媒体（２１）の体積を減少させることができ、外部温度が高温（低温）に変化した際に、圧力検出室（１９）内の全体の体積の増加（減少）を抑制することができるので、さらに圧力検出室（１９）に内圧変動が発生することを抑制することができる。
【００２３】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した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。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態における圧力センサの断面構成を示す図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）は図１に示す圧力センサの部分拡大図である。
【図３】図１に示すケースプラグをハウジング側から視た図である。
【図４】外部温度を−４０〜１５０℃にしたときの圧力検出室内の体積変化量と、センサ出力との関係を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態における圧力センサの部分拡大図である。
【図６】本発明の第３実施形態における圧力センサの部分拡大図である。
【図７】外部温度を−４０〜１５０℃にしたときの圧力検出室内の体積変化量と、センサ出力との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
（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図面を参照しつつ説明する。図１は本実施形態における圧力センサの断面構成を示す図、図２（ａ）および図２（ｂ）は図１に示す二点鎖線部分の拡大図、図３はケースプラグをハウジング側から視た図である。なお、図２（ａ）中のケースプラグは図３のＡ−Ａ断面に相当しており、図２（ｂ）中のケースプラグは図３のＢ−Ｂ断面に相当している。
【００２６】
図１に示されるように、圧力センサにはケースプラグ１が備えられており、このケースプラグ１は、例えば、断熱樹脂材料であるＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の樹脂を型成形することにより作られ、本実施形態では円柱状をなしている。このケースプラグ１のうち一端部の一面には凹部２が形成されており、他端部には開口部３が形成されている。
【００２７】
凹部２は、図２および図３に示されるように、第１〜第３凹部２ａ〜２ｃによって構成されている。具体的には、ケースプラグ１の一面の略中央部に平面形状が円形状とされた第１凹部２ａが形成され、第１凹部２ａの底面の略中央部に平面形状が矩形状とされた第２凹部２ｂが形成されている。また、第１凹部２ａの底面のうち第２凹部２ｂにおける周囲には、平面形状が円形状とされた第３凹部２ｃが４箇所形成されている。なお、図２および図３中では、第１凹部２ａの底面のうち第２凹部２ｂと第３凹部２ｃとの間に構成される部分を２ｄとして示している。
【００２８】
そして、第２凹部２ｂには、センサ部４が図示しないシリコーン系接着剤等を介して搭載されている。このセンサ部４はセンサチップ５と台座６とを有して構成され、これらセンサチップ５と台座６とは陽極接合されている。センサチップ５にはダイヤフラム７が形成されており、ダイヤフラム７には図示しないブリッジ回路を構成するように形成されたゲージ抵抗が備えられている。すなわち、このセンサチップ５は、ダイヤフラム７に圧力が印加されるとゲージ抵抗の抵抗値が変化してブリッジ回路の電圧が変化し、この電圧の変化に応じてセンサ出力信号を出力する半導体ダイヤフラム式のものである。
【００２９】
また、図１〜図３に示されるように、ケースプラグ１には、センサチップ５と外部の回路等とを電気的に接続するための４個の金属製棒状のターミナル８が備えられており、各ターミナル８はインサートモールドによりケースプラグ１と一体に成形されることによってケースプラグ１内に保持されている。
【００３０】
具体的には、各ターミナル８はケースプラグ１を貫通しており、各ターミナル８のうち一端部はケースプラグ１から第３凹部２ｃ内に突出しており、他端部はケースプラグ１から開口部３内に突出している。第３凹部２ｃ内に突出している各ターミナル８の一端部は、湾曲しており、この端部における中間部（湾曲している部分）がボンディングワイヤ９を介してセンサチップ５と電気的に接続されている。また、開口部３内に突出している各ターミナル８の他端部は、図示しないワイヤハーネス等の外部配線部材を介して外部回路と電気的に接続される。
【００３１】
そして、第３凹部２ｃには、ターミナル８の一端部のうち中間部を露出させるように、例えば、シリコーン系樹脂から成るシール材１０が配置されている。このシール材１０は第３凹部２ｃとターミナル８との隙間を封止するためのものである。
【００３２】
また、図１に示されるように、ケースプラグ１にはハウジング１１が組みつけられている。具体的には、ハウジング１１には収容凹部１２が備えられており、この収容凹部１２内にケースプラグ１のうち凹部２が備えられる一面側が挿入され、ハウジング１１の端部１３がケースプラグ１にかしめられることでケースプラグ１とハウジング１１とが組みつけられている。このハウジング１１は、例えば、ＳＵＳ等の金属材料よりなるものであり、測定媒体を導入するための測定媒体導入孔１４と測定媒体導入孔１４の外周壁面に圧力センサを固定するためのねじ部１５が備えられている。
【００３３】
また、ハウジング１１のうち凹部２が形成されているケースプラグ１の一面と対抗している一面には、例えば、ＳＵＳ等からなる円形のメタルダイヤフラム１６とメタルダイヤフラム１６の外縁部分に配置されている環状のリングウェルド１７とが備えられている。
【００３４】
そして、ハウジング１１には、レーザ溶接等によりメタルダイヤフラム１６の外縁部分およびリングウェルド１７をハウジング１１に対して溶接することで、ハウジング１１、メタルダイヤフラム１６およびリングウェルド１７が溶け合った溶接部１８が形成されている。なお、メタルダイヤフラム１６のうち外縁部分はリングウェルド１７と共にハウジング１１に対して固定される部分であり、メタルダイヤフラム１６のうち凹部２を閉塞する部分は測定媒体の圧力に応じて変位するダイヤフラム部として機能する部分である。
【００３５】
このように構成されたケースプラグ１とハウジング１１において、凹部２、メタルダイヤフラム１６、およびリングウェルド１７にて囲まれる空間にて圧力検出室１９が構成されている。そして、この圧力検出室１９には、図１〜図３に示されるように、温度が高くなるにつれて体積が減少するシリコン酸化物等で構成されるスペーサ２０が固定されている。
【００３６】
具体的には、スペーサ２０は、円板状とされ、第１凹部２ａの深さより膜厚が薄くされていると共に第１凹部２ａの直径と略等しくされている。そして、第１凹部２ａの底面に図示しないシリコーン系接着剤等を介して固定されている。また、スペーサ２０は、センサ部４と対向する部分に開口部２０ａが形成されていると共に各ターミナル８のうちシール材１０から露出す部分と対向する部分に開口部２０ｂが形成されている。
【００３７】
本実施形態では、開口部２０ａは、第２凹部２ｂと対向する矩形状の各角部が除去された領域とされており、第２凹部２ｂの各角部上にスペーサ２０が僅かに突出した状態とされている。また、開口部２０ｂは、各ターミナル８のうちシール材１０から露出する部分と対向する部分より僅かに大きくされている。
【００３８】
そして、これら開口部２０ａ、２０ｂを連通すると共にボンディングワイヤ９と対向する部分に連通部２０ｃが形成されている。すなわち、センサ部４、各ターミナル８のうちシール材１０から露出している部分、ボンディングワイヤ９は、それぞれ開口部２０ａ、２０ｂ、連通部２０ｃから露出するようになっている。
【００３９】
また、図１および図２に示されるように、圧力検出室１９内は、メタルダイヤフラム１６に印加された圧力をセンサチップ５に伝達する圧力伝達媒体２１が充填されている。この圧力伝達媒体２１は、例えば、フッ素オイルやシリコーンオイル等のオイルで構成される。
【００４０】
そして、ケースプラグ１のうち凹部２が備えられる一面には、凹部２を囲むように環状の溝２２が形成されており、この環状の溝２２には、例えば、シリコーンゴム等から成るＯリング２３が備えられている。このＯリング２３は、ケースプラグ１とハウジング１１とのかしめによるかしめ圧で押し潰されることで圧力検出室１９を封止するものである。
【００４１】
次に上記圧力センサの製造方法について説明する。
【００４２】
まず、ターミナル８がインサート成形されると共に上記構成のケースプラグ１を用意する。そして、センサチップ５が台座６と陽極接合されてなるセンサ部４を用意し、台座６側を第２凹部２ｂの底面に接着剤を介して接着する。
【００４３】
次に、ケースプラグ１のうち凹部２が形成された一面を上に向けた状態で第３凹部２ｃ内へシール材１０を注入し、シール材１０を第３凹部２ｃの底面まで行き渡らせた後、硬化する。このとき、各ターミナル８の一端部における中間部がシール材１０から露出すると共にシール材１０がセンサチップ５の表面に付着しないように注入量を調整する。
【００４４】
その後、ワイヤボンディングを行い、センサチップ５と各ターミナル８の一端部における中間部とをボンディングワイヤ９を介して電気的に接続する。そして、溝２２にＯリング２３を配置する。
【００４５】
続いて、上記構成のスペーサ２０を第１凹部２ａの底面に接着剤を介して配置する。このとき、スペーサ２０には、上記開口部２０ａ、２０ｂおよび連通部２０ｃが形成されているため、センサ部４、各ターミナル８のうちシール材１０から露出する部分およびボンディングワイヤ９がスペーサ２０から露出する構成となる。
【００４６】
次に、圧力伝達媒体２１としてのオイルをディスペンサ等によって凹部２内へ注入する。そして、この状態のものを真空室にいれて、凹部２内の余分な空気を除去する。その後、一面にメタルダイヤフラム１６およびリングウェルド１７が溶接されているハウジング１１を用意し、真空室内でハウジング１１を上から水平に保ったままハウジング１１の収容凹部１２にケースプラグ１が嵌合するように降ろす。
【００４７】
続いて、ケースプラグ１とリングウェルド１７とが十分接するまで押さえる。これにより、凹部２、メタルダイヤフラム１６およびリングウェルド１７にて圧力検出室１９が構成される。そして、ハウジング１１の端部１３をケースプラグ１にかしめることにより、ハウジング１１とケースプラグ１とを一体化する。このような製造方法により本実施形態の圧力センサが製造される。
【００４８】
以上説明したように、本実施形態の圧力センサでは、圧力検出室１９内に温度が高くなるにつれて体積が減少するスペーサ２０を固定している。このため、外部温度が高温に変化した際に、圧力伝達媒体２１としてのオイルが熱膨張してもスペーサ２０の体積が減少するため、オイルの体積変化をスペーサ２０にて吸収することができる。したがって、圧力検出室１９内の全体の体積増加を小さくすることができ、圧力検出室１９に内圧変動が発生することを抑制することができる。
【００４９】
図４は、外部温度を−４０〜１５０℃にしたときの圧力検出室１９内の体積変化量と、センサ出力との関係を示す図である。なお、図４では、外部温度が２５℃のときの圧力検出室１９内の体積を基準（０）とし、外部温度が２５℃であるときの圧力検出室１９の体積に対する体積変化量を横軸として示してある。
【００５０】
図４に示されるように、圧力センサは、外部温度が２５℃より高くなるにつれて圧力検出室１９内の体積が大きくなり、外部温度が２５℃より低くなるにつれて圧力検出室１９内の体積が小さくなる。そして、スペーサ２０を備えない圧力センサでは、外部温度が−４０〜１５０℃の範囲において、圧力検出室１９内の体積変化量が−１４〜３２ｍｍ３となる。これに対し、本実施形態の圧力センサでは、外部温度が−４０〜１５０℃の範囲において、圧力検出室１９内の体積変化量が−１０〜２２ｍｍ３となる。
【００５１】
すなわち、本実施形態の圧力センサでは、本実施形態のスペーサ２０を備えない圧力センサと比較して、例えば、外部温度が１５０℃のような高温である場合、外部温度が２５℃であるときの圧力検出室１９の体積に対する変化量を約１０ｍｍ３低減することができる。このため、圧力検出室１９に内圧変動が発生することを抑制することができ、出力誤差を低減することができる。
【００５２】
なお、図４に示されるように、外部温度が２５℃より高くなっても体積変化量が８ｍｍ３以下のような小さい場合に出力誤差がほとんどないのは、メタルダイヤフラム１６の変位によって圧力検出室１９内の内圧変動が抑制されるためである。また、外部温度が２５℃より低い場合においても体積変化量が小さくなるのは、スペーサ２０が備えられていることによって圧力検出室１９内に充填されるオイル自体の体積が低減されるためである。
【００５３】
さらに、本実施形態のスペーサ２０は、圧力検出室１９内に固定されているため、メタルダイヤフラム１６に圧力が印加されたり、外部温度が高温に変化したりしても変位（移動）しない。このため、スペーサ２０がセンサ部４と衝突することもなく、センサ部４が正常に作動しなくなることもないため、信頼性を向上させることができる。
【００５４】
さらに、従来の圧力センサでは、メタルダイヤフラム１６に圧力が印加されたり、外部温度が高温に変化したりしたときにビーズが圧力検出室１９内を移動する。このため、ビーズがＯリング２３とリングウェルド１７との間に挟まったり、ビーズがＯリング２３を侵食したりして、圧力検出室１９が外部と連通される可能性があるという問題があった。しかしながら、本実施形態では、ビーズの代わりにスペーサ２０を用い、当該スペーサ２０を圧力検出室１９に固定しているため、圧力検出室１９と外部とが連通されることも抑制することができる。
【００５５】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態の圧力センサは、第１実施形態に対してスペーサ２０の固定方法を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。図５は、本実施形態の圧力センサの部分拡大図である。なお、図５は、図１に示す二点鎖線部分に対応しており、本実施形態の圧力センサのうちの他の部分に関しては図１と同様である。
【００５６】
図５に示されるように、本実施形態の圧力センサでは、溝２２のうち内周側の壁面に環状の窪み部２２ａが形成されている。スペーサ２０は、外縁部に面方向と垂直方向に突出している環状の突出部２０ｄと、当該突出部２０ｄの先端に内側に突出する突起部２０ｅとを備えている。そして、スペーサ２０は、突起部２０ｅが窪み部２２ａに嵌合されて固定されている。
【００５７】
このような圧力センサでは、上記第１実施形態と比較して、スペーサ２０が圧力検出室１９から剥離することを抑制することができる。すなわち、上記第１実施形態のようにスペーサ２０を第１凹部２ａの底面に接着剤を介して接合した場合には、ケースプラグ１とスペーサ２０との熱膨張係数の違いによって熱応力が発生し、スペーサ２０が剥離してしまう可能性がある。しかしながら、本実施形態のように、スペーサ２０に上記突出部２０ｄおよび突起部２０ｅを備えて窪み部２２ａに嵌合することにより、外部温度が高温に変化してスペーサ２０の体積が収縮するとき、スペーサ２０は内側（中心）に向かって収縮するため、突起部２０ｅと窪み部２２ａとの嵌合がより強くなる。このため、スペーサ２０が圧力検出室１９から剥離することを抑制することができる。すなわち、外部温度が高温に変化してもスペーサ２０を圧力検出室１９に固定し続けることができる。
【００５８】
なお、本実施形態においては、スペーサ２０を第１凹部２ａの底面に接着剤を介して固定しつつ、突起部２０ｅを窪み部２２ａに嵌合して固定してももちろんよい。
【００５９】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態の圧力センサは、第１実施形態に対して、センサ部４とターミナル８との接続を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるためここでは説明を省略する。図６は本実施形態の圧力センサの部分拡大図である。なお、図６は、図１に示す二点鎖線部分に対応しており、本実施形態の圧力センサのうちの他の部分に関しては図１と同様である。
【００６０】
図６に示されるように、本実施形態の圧力センサでは、センサチップ５および台座６に貫通孔２４が形成されており、貫通孔２４には電極２５が埋め込まれている。また、電極２５のうち台座６から露出している部分にはバンプ２６が備えられている。そして、ケースプラグ１はターミナル８のうち一端部が第２凹部２ｂの底面にて露出するようにインサート成形されており、電極２５とターミナル８とはバンプ２６を介して接続されている。これによりセンサチップ５とターミナル８とが電気的に接続されている。また、バンプ２６の周囲には絶縁性部材２７が配置されている。
【００６１】
すなわち、本実施形態では、凹部２は、第１、第２凹部２ａ、２ｂで構成されており、第３凹部２ｃは形成されていない。また、溝２２も形成されておらず、Ｏリング２３は第１凹部２ａのうちスペーサ２０の外側に配置されている。
【００６２】
上記圧力センサでは、センサチップ５とターミナル８との電気的な接続を電極２５およびバンプ２６を用いて行っている。このため、センサチップ５とターミナル８との電気的な接続を行うボンディングワイヤ９を無くすことができ、第３凹部２ｃが形成される領域を無くすことができる。また、ボンディングワイヤ９がメタルダイヤフラム１６と接触することを避けるための空間を無くすことができる。つまり、センサ部４とメタルダイヤフラム１６との距離を近づけることができる。
【００６３】
したがって、上記第１実施形態と比較して、圧力検出室１９を小さくすることができ、充填される圧力伝達媒体２１としてのオイルの体積を減らすことができる。このため、外部温度が高温に変化した際に、さらに圧力検出室１９内の全体の体積の増加を小さくすることができ、圧力検出室１９に内圧変動が発生することを抑制することができる。
【００６４】
なお、上記圧力センサは次のように製造される。まず、ターミナル８のうち一端部が第２凹部２ｂの底面にて露出するようにインサート成形されたケースプラグ１を用意する。また、センサ部４を用意し、台座６およびセンサチップ５を貫通する貫通孔２４を、例えば、レーザ等により形成する。そして、貫通孔２４を絶縁処理した後に、この貫通孔２４に電極２５を埋め込む。続いて、例えば、はんだ等によって電極２５のうち台座６から露出している部分にバンプ２６を形成し、バンプ２６とターミナル８とを、例えば、超音波接合を行うことで接続する。これによりセンサチップ５とターミナル８とを電気的に接続することができる。その後、バンプ２６の周囲に絶縁性部材２７を配置することで本実施形態の圧力センサが製造される。
【００６５】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態の圧力センサは、第１実施形態に対して、スペーサ２０の構成を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるためここでは説明を省略する。なお、本実施形態における圧力センサの基本的な構成は、図１〜図３と同様である。
【００６６】
本実施形態のスペーサ２０は、温度が低くなるにつれて体積が増加するザイロン繊維、高強度ポリエチレン繊維等で構成されている。これによれば、外部温度が低温に変化した際に、圧力伝達媒体２１としてのオイルが熱収縮してもスペーサ２０の体積が増加するため、オイルの体積変化をスペーサ２０にて吸収することができる。したがって、圧力検出室１９内の全体の体積減少を小さくすることができ、圧力検出室１９に内圧変動が発生することを抑制することができる。
【００６７】
図７は、外部温度を−４０〜１５０℃にしたときの圧力検出室１９内の体積変化量と、センサ出力との関係を示す図である。なお、図７では、外部温度が２５℃のときの圧力検出室１９内の体積を基準（０）とし、外部温度が２５℃であるときの圧力検出室１９の体積に対する体積変化量を横軸として示してある。
【００６８】
図７に示されるように、スペーサ２０を備えない圧力センサでは、外部温度が−４０〜１５０℃の範囲において、圧力検出室１９内の体積変化量が−１４〜３２ｍｍ３となる。これに対し、本実施形態の圧力センサでは、外部温度が−４０〜１５０℃の範囲において、圧力検出室１９内の体積変化量が−６〜２６ｍｍ３となる。
【００６９】
すなわち、本実施形態の圧力センサでは、本実施形態のスペーサ２０を備えない圧力センサと比較して、例えば、外部温度が−４０℃のような低温である場合、外部温度が２５℃であるときの圧力検出室１９の体積に対する変化量を約８ｍｍ３低減することができる。このため、圧力検出室１９に内圧変動が発生することを抑制することができ、出力誤差を低減することができる。
【００７０】
なお、図７に示されるように、外部温度が２５℃より高い場合においても体積変化量が小さくなるのは、スペーサ２０が備えられていることによって圧力検出室１９内に充填されるオイル自体の体積が低減されるためである。
【００７１】
また、上記第１実施形態と同様に、スペーサ２０は、圧力検出室１９内に固定されているため、メタルダイヤフラム１６に圧力が印加されたり、外部温度が高温に変化したりしても変位（移動）しない。したがって、上記第１実施形態と同様に、信頼性を向上させることができる。
【００７２】
（他の実施形態）
上記第１〜第３実施形態では、スペーサ２０を温度が高くなるにつれて体積が減少する材料で構成されたものを例に挙げて説明したが、スペーサ２０を温度が高くなるにつれてヤング率が減少するもので構成してもよい。温度が高くなるにつれてヤング率が減少するものとしては、例えば、ＡＢＳ樹脂等が挙げられる。同様に、上記第４実施形態において、スペーサ２０を温度が低くなるにつれてヤング率が増加するもので構成してもよい。温度が低くなるにつれてヤング率が増加するものとしては、例えば、ゴム、ＡＢＳ樹脂等が挙げられる。すなわち、例えば、スペーサ２０をＡＢＳ樹脂で構成することにより、温度が高くなるにつれてヤング率が減少すると共に、温度が低くなるにつれてヤング率が増加するスペーサ２０とすることができる。
【００７３】
また、上記各実施形態において、ケースプラグ１はＰＰＳで構成されており、ハウジング１１はＳＵＳ等の金属を用いて構成されているが、もちろんこれらに限られるものではなく、例えば、ケースプラグ１をＳＵＳや、炭素鋼等の金属を用いて構成することもできる。この場合は、各ターミナル８がケースプラグ１を介して導通しないように各ターミナル８に絶縁膜を配置すればよい。
【００７４】
さらに、上記各実施形態では、スペーサ２０は円板状の一部材で構成されたものについて説明したが、スペーサ２０は複数個に分割されていてもよく、各スペーサ２０が圧力検出室１９に固定されていればよい。また、スペーサ２０は、円板状のものに限らず、例えば、矩形状とされていてもよい。
【００７５】
そして、上記第２実施形態では、溝２２のうち内周側の壁面に環状の窪み部２２ａが形成されているものを説明したが、例えば、第３凹部２ｃの内周側の壁面に環状の窪み部２２ａが形成されていてもよい。この場合は、スペーサ２０の直径を適宜変更して突起部２０ｅが窪み部２２ａに嵌合されるようにすればよい。
【００７６】
また、上記第３実施形態を上記第２実施形態と組み合わせることもできる。例えば、第１凹部２ａの底面に第２凹部２ｂを囲む環状の凹み部を形成すると共に当該凹み部の内周側の壁面に環状の窪み部２２ａを形成し、突起部２０ｅが窪み部２２ａに嵌合されるようにすればよい。
【００７７】
同様に、上記第４実施形態を上記第１〜第３実施形態と組み合わせることもできる。つまり、温度が高くなるにつれて体積が減少するスペーサ２０と、温度が低くなるにつれて体積が増加するスペーサ２０とを備える圧力センサとしてもよい。これによれば、外部温度が高温に変化した際、および外部温度が低温に変化した際の両方の場合に圧力検出精度が低下することを抑制することができる。
【００７８】
例えば、上記第４実施形態を上記第１、第３実施形態に組み合わせる場合には、温度が高くなるにつれて体積が減少するスペーサ２０と、温度が低くなるにつれて体積が増加するスペーサ２０とをそれぞれ半円板状とし、それぞれのスペーサ２０を第１凹部２ａの底面にシリコーン系接着剤等を介して固定すればよい。
【００７９】
また、上記第４実施形態を上記第２実施第２実施形態に組み合わせる場合には、温度が高くなるにつれて体積が減少する半円板状のスペーサ２０と、温度が低くなるにつれて体積が増加する半円板状のスペーサ２０とを接合して円板状のスペーサ２０を構成し、このスペーサ２０を窪み部２２ａに嵌合してもよい。また、温度が高くなるにつれて体積が減少するスペーサ２０に新たな窪み部２２ａを設け、このスペーサ２０の窪み部に温度が低くなるにつれて体積が増加するスペーサ２０を嵌合してもよい。
【００８０】
さらに、温度が高くなるにつれて体積が減少すると共に温度が低くなるにつれて体積が増加する複合材料を用いてスペーサ２０を構成してもよい。このような複合材料は、例えば、樹脂にザイロン繊維や高強度ポリエチレン繊維等を混入することにより構成される。
【符号の説明】
【００８１】
１      ケースプラグ
２      凹部
４      センサ部
８      ターミナル
９      ボンディングワイヤ
１１    ハウジング
１２    収容凹部
１６    メタルダイヤフラム
１９    圧力検出室
２０    スペーサ
２１    圧力伝達媒体 
【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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