(57)【要約】【課題】  構造を簡素化し製造コストを抑えることが可能な圧力検出装置を提供する。【解決手段】  半導体式圧力センサ２０と、半導体式圧力センサ２０に流体を流入可能な流路１１を有する流体流入部材１０と、半導体式圧力センサ２０を取り囲むように流体流入部材１０に設けられる第１樹脂部３１と、一端部が半導体式圧力センサ２０と電気的に接続されるとともに第１樹脂部３１に保持されるリード端子３２と、リード端子３２の他端部が露出するとともに第１樹脂部３１及び流体流入部材１０に設けられる第２樹脂部４１と、半導体式圧力センサ２０を覆うとともに第１樹脂部３１または第２樹脂部４１に結合され半導体式圧力センサ２０の気密空間を形成する蓋部材５０と、を備えたものである。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体式圧力センサと、前記半導体式圧力センサに流体を流入可能な流路を有する流体流入部材と、前記半導体式圧力センサを取り囲むように前記流体流入部材に設けられる第１樹脂部と、一端部が前記半導体式圧力センサと電気的に接続されるとともに前記第１樹脂部に保持されるリード端子と、前記リード端子の他端部が露出するとともに前記第１樹脂部及び前記流体流入部材に設けられる第２樹脂部と、前記半導体式圧力センサと前記リード端子の一端部とを接続するワイヤと、前記半導体式圧力センサを覆うとともに前記第１樹脂部または前記第２樹脂部に結合され前記半導体式圧力センサの気密空間を形成する蓋部材と、を備えたことを特徴とする圧力検出装置。
【請求項２】
前記リード端子は、少なくとも前記第１樹脂部との接触部分に微細な凹凸を設けたことを特徴とする請求項１に記載の圧力検出装置。
【請求項３】
前記流体流入部材は、少なくとも前記第２樹脂部との接触部分に微細な凹凸を設けたことを特徴とする請求項２に記載の圧力検出装置。
【請求項４】
前記第１樹脂部に前記第２樹脂部との密着性を確保する突起を設けたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の圧力検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の圧力検出装置は、流体の圧力を導入する圧力導入部上にベース板を介して配設される半導体式圧力センサを有する。前記半導体式圧力センサを配設する収納用孔部を備えるとともに前記半導体式圧力センサとワイヤボンディングによるワイヤによって電気的に接続される回路基板を有する。前記圧力導入部と一体もしくは別体に設けられ前記回路基板を配設する配設部を有するものであった（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２５７６６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の圧力検出装置は、前記回路基板が必要であるため、構造が複雑になり、また、前記回路基板におけるワイヤの接続箇所にはＡｕ（金）パッドが必要となり、コストアップとなるといった問題点を有していた。
【０００５】
そこで本発明は、前記問題点を解消し、構造を簡素化し製造コストを抑えることが可能な圧力検出装置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】
【０００６】
本発明の圧力検出装置は、半導体式圧力センサと、前記半導体式圧力センサに流体を流入可能な流路を有する流体流入部材と、前記半導体式圧力センサを取り囲むように前記流体流入部材に設けられる第１樹脂部と、一端部が前記半導体式圧力センサと電気的に接続されるとともに前記第１樹脂部に保持されるリード端子と、前記リード端子の他端部が露出するとともに前記第１樹脂部及び前記流体流入部材に設けられる第２樹脂部と、前記半導体式圧力センサと前記リード端子の一端部とを接続するワイヤと、前記半導体式圧力センサを覆うとともに前記第１樹脂部または前記第２樹脂部に結合され前記半導体式圧力センサの気密空間を形成する蓋部材と、を備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
以上の構成によって、本発明は、所期の目的を達成することができ、構造を簡素化し製造コストを抑えることが可能な圧力検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態の上面図。
【図２】図１中ＩＩ−ＩＩ線の断面図。
【図３】同実施形態の圧力検出装置の上面図。
【図４】図３中ＩＶ−ＩＶ線の断面図。
【図５】同実施形態の圧力検出装置の組立工程を説明する上面図。
【図６】同実施形態の圧力検出装置の組立工程を説明する断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を用いて本発明の第１実施形態の圧力検出装置１０１を説明する。
【００１０】
本実施形態による圧力検出装置１０１は、モジュールユニット１０２と組み合わせることによって、圧力検出ユニット１００を構成している。
【００１１】
圧力検出装置１０１は、流体流入部材１０と、半導体式圧力センサ（以下、単に、圧力センサという）２０と、端子ユニット３０と、ベース板ユニット４０と、蓋部材５０と、を備える。
【００１２】
流体流入部材１０は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属材料からなり、ほぼ円板形状であり、周辺の一部を直線状に切り欠いた切り欠き部１０ｃを備えている。流体流入部材１０は、その中央部分に、図４中上側に突出した凸形状の台座１０ａと、その下側に凹部１０ｂを備えている。
【００１３】
また、流体流入部材１０は、その中央部分に、上下方向に貫通する孔部である流路１１が形成されている。
【００１４】
台座１０ａには、圧力センサ２０が載置され、熱硬化接着剤や半田等の所定の方法で固定されている。流路１１は、その下側から流体（例えば、油）が圧力センサ２０に流入可能となっている。また、凹部１０ｂにパッキン等のシール部材６０がはめ込まれており、流路１１の気密性を備えている。
【００１５】
圧力センサ２０は、例えば、ガラス台座２１上に、シリコン等の半導体基板２２を薄肉に形成してなるダイアフラムを有する半導体チップを配設してなるものである。前記ダイアフラムに対応する部位には、ボロン等の不純物が拡散処理されていることでピエゾ抵抗効果を有する感圧素子となる４つの抵抗が形成され、各抵抗とアルミ等の導電性材料を用いた配線パターンとによりブリッジ回路が構成される。 圧力センサ２０は、流路１１から導き入れた流体の圧力を前記ダイアフラムによって受け、前記ダイアフラムの変位に伴うブリッジ回路の出力電圧によって流体の圧力を検出するものである。
【００１６】
端子ユニット３０は、第１樹脂部３１と、リード端子３２とで構成されている。
【００１７】
第１樹脂部３１は、合成樹脂、例えば、ＰＰＳ（Poly Phenylene Sulfide）樹脂からなる。第１樹脂部３１は、インサート成形後にリード端子３２界面と気密性を保持させるために、流動性の良い材料を用いている。第１樹脂部３１は、圧力センサ２０を取り囲むように形成された環状であり、流体流入部材１０と当接し、流体流入部材１０を配置するための配設部３１ａが設けられている。配設部３１ａは、図６に示すように、第１樹脂部３１の下側の面に設けられている。また、配設部３１ａの外周側には、断面形状が窪んだ凹部３１ｂが設けられている。この凹部３１ｂは、環状に設けられている。この凹部３１ｂには、第１樹脂部３１と第２樹脂部４１との密着性を確保する突起３１ｃが設けられている。この突起３１ｃは、断面形状が三角形状であり、第２樹脂部４１を成型する際に、突起３１ｃの先端部分が第２樹脂部４１の熱で溶けることによって、第１樹脂部３１に第２樹脂部４１との密着性を確保するものである。また、第１樹脂部３１は、リード端子３２の一部を内蔵している。
【００１８】
リード端子３２は、例えば、リン青銅材料からなり、その表面には、ニッケルメッキが施されている。リード端子３２は、図５に示すように、３つあり、これらは、それぞれ電源用ライン、信号用ライン、グランド用ラインである。
【００１９】
リード端子３２の一端部は、圧力センサ２０の近傍に位置し、他端部は、第１樹脂部３１の外側まで引き出されている。そして、リード端子３２の一端部が、ワイヤＷによって、圧力センサ２０と電気的に接続されるとともに、他端部が、流体流入部材１０の流路１１に対して直交する方向に引き出されて、後述するモジュールユニット１０２のフレームに電気的に接続される。
【００２０】
また、リード端子３２の表面に、ニッケルメッキが施されたことにより、ワイヤボンディングによるワイヤＷの接続信頼性を高めてある。
【００２１】
また、リード端子３２は、第１樹脂部３１のインサート成形時において、電源用、出力用およびグランド用の複数のリード端子３２が、連結部３２ａによって連結されて、一体であり、第１樹脂部３１のインサート成形後に、連結部３２ａを切断することで、リード端子３２を独立させるとともに、圧力センサ２０と接続するワイヤ接続部３２ｂとなる。
【００２２】
また、リード端子３２は、その表面に微細な凹凸を備えている。特に、この微細な凹凸は、リード端子３２と第１樹脂部３１とを接着剤などを用いずに気密性を確保し接合するものであり、少なくともリード端子３２の第１樹脂部３１との接触部分に設ければよい。この微細な凹凸は、薬品によってエッチングすることによって、形成するものである。
【００２３】
ベース板ユニット４０は、第２樹脂部４１と、端子ユニット３０と、流体流入部材１０とで構成されている。ベース板ユニット４０は、金型内に、端子ユニット３０と流体流入部材１０とをセットし、その後、成型によって、第２樹脂部４１を形成するものである。ベース板ユニット４０は、リード端子３２の他端部が、流体流入部材１０の流路１１に対して直交する方向に引き出されている。また、リード端子３２の他端部と圧力センサ２０が、露出している。
【００２４】
第２樹脂部４１は、合成樹脂、例えば、ＰＰＳ樹脂からなる。第２樹脂部４１は、流体流入部材１０及び端子ユニット３０並びに第２樹脂部４１と気密性を保持させるために、流動性の良い材料を用いる。第２樹脂部４１は、圧力センサ２０を取り囲むように形成された環状である。
【００２５】
また、流体流入部材１０は、その表面に微細な凹凸を備えている。特に、この微細な凹凸は、流体流入部材１０と第２樹脂部４１とを接着剤などを用いずに気密性を確保し接合するものであり、少なくとも流体流入部材１０の第２樹脂部４１との接触部分に設ければよい。この微細な凹凸は、薬品によってエッチングすることによって、形成するものである。
【００２６】
蓋部材５０は、合成樹脂、例えば、ＰＰＳ樹脂からなる。圧力センサ２０を上側から覆うように第１樹脂部３１の平坦部３１ｂに、例えば、レーザー溶着によって結合され、圧力センサ２０が内部に位置する密閉空間を形成する部材である。また、蓋部材５０の内面は、凹んだ曲面形状をなしており、蓋部材５０と第１樹脂部３１との間には密閉空間となる圧力基準室Ｂが形成される。 なお、本実施形態では、蓋部材５０は、第１樹脂部３１に結合されているが、本実施形態に限定されるものではなく、第２樹脂部４１に結合するものであってもよい。
【００２７】
以上の各部によって、圧力検出装置１０１が構成される。
【００２８】
次に、モジュールユニット１０２について説明する。モジュールユニット１０２は、樹脂製ベース板２００と、リードフレーム２０１と、コネクタ部２０２と、金属製ベース板２０３とから構成されている。
【００２９】
樹脂製ベース板２００は、合成樹脂、例えば、ＰＰＳ材からなるものであり、本実施形態では、ほぼ矩形状である。樹脂製ベース板２００の背面、図２中下側には、圧力検出装置１０１を収納するセンサ配置部２００ａと、樹脂製ベース板２００の周辺の一部に、外部機器である車両ＥＣＵ等の制御機器と接続するコネクタ部２０２と、を備えている。また、樹脂製ベース板２００には、リードフレーム２０１が内蔵されている。なお、本実施形態では、図示していないが、車両などに取り付ける取付部を備えている。
【００３０】
リードフレーム２０１は、例えば、リン青銅からなるものであり、一端が、センサ配置部２００ａに露出し、圧力検出装置１０１のリード端子３２の他端部と抵抗溶接等により接続され、コネクタ部２０２に引き出し配線される。また、リードフレーム２０１は、その一部に、コンデンサ等の電子部品２０４が実装され、耐ノイズ性能を向上させている。
【００３１】
コネクタ部２０２は、リードフレーム２０１の端部が露出するとともに、図示しないメス型コネクタが装着可能である。
【００３２】
金属製ベース板２０３は、例えば、冷間圧延鋼板などからなり、樹脂製ベース板２００から露出する圧力検出装置１０１を覆い、モジュールユニット１０２の剛性を補うものである。
【００３３】
以上の各部によって、モジュールユニット１０２が構成される。
【００３４】
以上、半導体式圧力センサ２０と、半導体式圧力センサ２０に流体を流入可能な流路１１を有する流体流入部材１０と、半導体式圧力センサ２０を取り囲むように流体流入部材１０に設けられる第１樹脂部３１と、一端部が半導体式圧力センサ２０と電気的に接続されるとともに第１樹脂部３１に保持されるリード端子３２と、リード端子３２の他端部が露出するとともに第１樹脂部３１及び流体流入部材１０に設けられる第２樹脂部４１と、半導体式圧力センサ２０を覆うとともに第１樹脂部３１または第２樹脂部４１に結合され半導体式圧力センサ２０の気密空間を形成する蓋部材５０と、を備えたことにより、従来必要であった回路基板を不要とすることができ、構造を簡素化し製造コストを低く抑えることが可能となる。
【００３５】
また、リード端子３２は、少なくとも第１樹脂部３１との接触部分に微細な凹凸を設けたことにより、気密性を確保するための封止部材であるパッキンや、このパッキンを圧縮するための部品や構造が不要となり、製造工程を簡素化できる。
【００３６】
また、流体流入部材１０は、少なくとも第２樹脂部４１との接触部分に微細な凹凸を設けたことにより、気密性を確保するための封止部材であるパッキンや、このパッキンを圧縮するための部品や構造が不要となり、製造工程を簡素化できる。
【００３７】
また、第１樹脂部３１に第２樹脂部４１との密着性を確保する突起３１ｃを設けたことにより、気密性を確保するための封止部材であるパッキンや、このパッキンを圧縮するための部品や構造が不要となり、製造工程を簡素化できる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、半導体式圧力センサを内蔵する圧力検出装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１０    流体流入部材
２０    半導体式圧力センサ（圧力センサ）
３１    第１樹脂部
３１ｃ  突起
３２    リード端子
４１    第２樹脂部
５０    蓋部材
Ｂ    圧力基準室（密閉空間）
Ｗ    ワイヤ
【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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