(57)【要約】【課題】簡単な構造でかつ組立作業中にトリミング作業を行うことができるとともに、半導体型圧力検出装置の検出精度の低下を軽減できる圧力検出ユニット及びこれを用いた圧力センサを提供する。【解決手段】蓋状に形成されたセラミックス製のベースと、皿状に形成された受け部材と、前記ベース及び前記受け部材の間に挟まれたダイアフラムと、前記ベースにおける前記ダイアフラムの間に形成された受圧空間側に取り付けられた半導体型圧力検出装置と、前記半導体型圧力検出装置に電気的に接続されるとともに前記ベースを貫通する３本の端子ピンと、を備え、前記３本の端子ピンは、アース用端子ピンと電源入力用端子ピンと信号出力用端子ピンと、で構成された圧力検出ユニット。【選択図】図１
2017146137.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓋状に形成されたセラミックス製のベースと、
皿状に形成された受け部材と、
前記ベース及び前記受け部材の間に挟まれたダイアフラムと、
前記ベースにおける前記ダイアフラムの間に形成された受圧空間側に取り付けられた半導体型圧力検出装置と、
前記半導体型圧力検出装置に電気的に接続されるとともに前記ベースを貫通する３本の端子ピンと、を備え、
前記３本の端子ピンは、アース用端子ピンと電源入力用端子ピンと信号出力用端子ピンと、で構成された圧力検出ユニット。
【請求項２】
前記ベースと前記３本の端子ピンとの間に第１のロウ付け部が形成されている、
請求項１に記載の圧力検出ユニット。
【請求項３】
前記ベースと前記第１のロウ付け部との間にメタライズ層がさらに形成されている、
請求項２に記載の圧力検出ユニット。
【請求項４】
前記ベースと前記ダイアフラムとの間に、リング部材がさらに挟み込まれている、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧力検出ユニット。
【請求項５】
前記ベースと前記受け部材とを、外周側からカシメ一体化するカシメ部材をさらに備える、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の圧力検出ユニット。
【請求項６】
前記ベースと前記リング部材との間に第２のロウ付け部が形成されている、
請求項４に記載の圧力検出ユニット。
【請求項７】
前記ベースと前記第２のロウ付け部との間にメタライズ層がさらに形成されている、
請求項６に記載の圧力検出ユニット。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の圧力検出ユニットと、前記圧力検出ユニットを外周側から包むように取り付けられるカバーと、一端が前記圧力検出ユニットの端子ピンに電気的に接続されるとともに他端が前記カバーの外部に突出するリード線と、前記圧力検出ユニットの受け部材に取り付けられる流体流入管と、
を備えた圧力センサ。
【請求項９】
蓋状に形成されたセラミックス製のベースに、前記ベースを貫通する３本の端子ピンを取り付ける端子ピン取付工程と、
前記ベースの中央部に半導体型圧力検出装置を取り付けるとともに、前記３本の端子ピンを前記半導体型圧力検出装置にそれぞれ電気的に接続する電気接続工程と、
前記ベース及び皿状に形成された受け部材の間にダイアフラムを挟み込んだ状態で一体化する一体化工程と、
を含む圧力検出ユニットの製造方法。
【請求項１０】
前記端子ピン取付工程において、前記ベースと前記３本の端子ピンとの間をロウ付け処理で接合する、
請求項９に記載の圧力検出ユニットの製造方法。
【請求項１１】
前記端子ピン取付工程において、前記ベースに対してリング部材を前記ロウ付け処理により同時に取り付ける、
請求項１０に記載の圧力検出ユニットの製造方法。
【請求項１２】
前記端子ピン取付工程において、前記ロウ付け処理の前にメタライズ処理を行う、
請求項１０又は１１に記載の圧力検出ユニットの製造方法。
【請求項１３】
前記一体化工程において、前記リング部材と前記ダイアフラムと前記受け部材とを溶接により一体化する、
請求項１１に記載の圧力検出ユニットの製造方法。
【請求項１４】
前記溶接は、レーザー溶接又は電子ビーム溶接である、
請求項１３に記載の圧力検出ユニットの製造方法。
【請求項１５】
前記一体化工程において、前記ベースと前記受け部材とを、外周側からカシメ部材によりカシメ加工して一体化する、
請求項９又は１０に記載の圧力検出ユニットの製造方法。
【請求項１６】
前記カシメ加工の前に、前記ベースと前記ダイアフラムとの間にリング部材をさらに挟み込む、
請求項１５に記載の圧力検出ユニットの製造方法。
【請求項１７】
前記電気接続工程と前記一体化工程との間に、前記半導体型圧力検出装置の温度補正処理を行う温度補正工程をさらに含む、
請求項９〜１６のいずれか１項に記載の圧力検出ユニットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力センサに関し、特に、半導体型圧力検出装置を収容した液封入式の圧力検出ユニット及びこれを用いた圧力センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ダイアフラムで区画されてオイルが封入された受圧室内に半導体型圧力検出装置を収容した液封入式の圧力センサは、冷凍冷蔵装置や空調装置に装備されて冷媒圧力を検知したり、自動車の燃料供給装置に装備されて供給されるオイル圧力の検知に使用されている。
半導体型圧力検出装置は、上記受圧室内に配置され、受圧空間内の圧力変化を電気信号に変換し、中継基板及びリード線を介して外部に出力する機能を有している。
【０００３】
このような圧力センサは、設置される環境や装置の使用状況によっては、外部からセンサ内部に水等の液体が浸入してしまい、半導体型圧力検出装置に不具合を生じることがある。
そこで、半導体型圧力検出装置が収容されているベースにカバーを取り付けて、当該カバー内部に接着剤を封入して水密性を高めた圧力センサが知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−６８１０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示されている圧力センサにおいては、通常、ベースの内面側の中央部に半導体型圧力検出装置を取り付けた後に、当該ベース、ダイアフラム及び受け部材を重ね合わせて周溶接して一体化することにより、圧力検出部が構成されている。
このとき、これらの部材は、それぞれステンレス鋼等の金属材料で形成されているため、ベースに取り付けられた半導体型圧力検出装置は、上記周溶接を行う際の熱履歴でベースに膨張あるいは収縮による歪みを検出対象の圧力変動として検出してしまう。
【０００６】
また、圧力センサの使用される温度環境によっては、ベースの膨張あるいは収縮の変動を半導体型圧力検出装置が検出するため、例えば使用環境での寒暖差が大きいような場合は、圧力センサ全体の温度補正（トリミング）が必要となる。
そして、このようなトリミング作業は、圧力検出部あるいは圧力センサ全体の組立作業の後に所定の温度環境下で行う必要があり、当該温度環境を準備するための装置等が別途必要となる。
【０００７】
一方、圧力検出部あるいは圧力センサの組立作業後にトリミング作業を行うために、圧力検出部には、ベースを貫通して半導体型圧力検出装置に接続される調整用の端子ピン（リードピン）を設ける必要があり、当該端子ピンを設ける工程や追加の材料等も必要となる。
そして、圧力センサの上記流体導入管が接続される配管系等からは、圧力センサを設置した装置からの低周波の電気的ノイズ、いわゆる「コモンモードノイズ」が伝達されることがあり、端子ピンの本数が多いほど、このようなノイズが圧力検出部を介して半導体型圧力検出装置に伝達してしまい、検出精度の低下を招くおそれがある。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、簡単な構造でかつ組立作業中にトリミング作業を行うことができるとともに、半導体型圧力検出装置の検出精度の低下を軽減できる圧力検出ユニット及びこれを用いた圧力センサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明による圧力検出ユニットは、蓋状に形成されたセラミックス製のベースと、皿状に形成された受け部材と、前記ベース及び前記受け部材の間に挟まれたダイアフラムと、前記ベースにおける前記ダイアフラムの間に形成された受圧空間側に取り付けられた半導体型圧力検出装置と、前記半導体型圧力検出装置に電気的に接続されるとともに前記ベースを貫通する３本の端子ピンと、を備え、前記３本の端子ピンは、アース用端子ピンと電源入力用端子ピンと信号出力用端子ピンと、で構成されている。
【００１０】
本発明の一実施例による圧力検出ユニットは、前記ベースと前記３本の端子ピンとの間に第１のロウ付け部が形成されている。このとき、前記ベースと前記第１のロウ付け部との間にメタライズ層がさらに形成されてもよい。
また、前記ベースと前記受け部材とを、外周側からカシメ一体化するカシメ部材をさらに備える。
【００１１】
本発明の一実施例による圧力検出ユニットは、前記ベースと前記ダイアフラムとの間に、リング部材がさらに挟み込まれている。
このとき、前記ベースと前記リング部材との間に第２のロウ付け部が形成されており、さらに前記ベースと前記第２のロウ付け部との間にメタライズ層がさらに形成されてもよい。
【００１２】
本発明による圧力検出ユニットは、前記圧力検出ユニットに取り付けられるカバーと、一端が前記圧力検出ユニットの端子ピンに電気的に接続されるとともに他端が前記カバーの外部に突出するリード線と、を備えた圧力センサの一部として用いることができる。
【００１３】
本発明の一実施例による圧力検出ユニットの製造方法は、蓋状に形成されたセラミックス製のベースに、前記ベースを貫通する３本の端子ピンを取り付ける端子ピン取付工程と、
前記ベースの中央部に半導体型圧力検出装置を取り付けるとともに、前記３本の端子ピンを前記半導体型圧力検出装置にそれぞれ電気的に接続する電気接続工程と、前記ベース及び皿状に形成された受け部材の間にダイアフラムを挟み込んだ状態で一体化する一体化工程と、を含む。
【発明の効果】
【００１４】
本発明による圧力検出ユニット及びこれを用いた圧力センサによれば、簡単な構造でかつ組立作業中にトリミング作業を行うことができるとともに、コモンモードノイズ等による半導体型圧力検出装置の検出精度の低下を軽減できる。
また、本発明による圧力検出ユニット及びこれを用いた圧力センサは、温度環境の変化によるベースの膨張あるいは収縮の影響が小さいため、温度環境の変化による検出精度の低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例１による圧力検出ユニットの概略を示す図であり、（ａ）は圧力検出ユニットの上面図を示し、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面を側面視したものを示す。
【図２】本発明の実施例２による圧力検出ユニットを取り付けた圧力センサの縦断面図である。
【図３】本発明の実施例２による圧力検出ユニットの概略を示す図であり、（ａ）は圧力検出ユニットの上面図を示し、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面を側面視したものを示す。
【図４】本発明の実施例２による圧力検出ユニットを取り付けた圧力センサの縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜実施例１＞
図１は、本発明の実施例１による圧力検出ユニットの概略を示しており、（ａ）は圧力検出ユニットの上面図を示し、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面を側面視したものを示している。
図１に示すように、本発明の実施例１による圧力検出ユニット１００は、セラミックスからなるベース１１０と、当該ベース１１０に対向する受け部材１２０と、ベース１１０及び受け部材１２０の間に挟まれたダイアフラム１３０及びリング部材１４０と、を含む。
【００１７】
ベース１１０は、上面視円形の蓋状の部材であって、図１（ｂ）に示すように、外周部１１２と当該外周部１１２より厚さの小さい内側部１１４とが一体となった、絶縁性を有するセラミックス材料で構成されている。すなわち、ベース１１０は、後述する受圧空間Ｓ１が形成されるように、その中央部が凹むような形状とされている。
ベース１１０を構成するセラミックス材料としては、例えば、アルミナやジルコニア等の酸化物、炭化ケイ素等の炭化物、窒化ケイ素等の窒化物をはじめとする一般的に周知なものを用いることができる。
【００１８】
ベース１１０の内側部１１４とダイアフラム１３０との間には、密閉された受圧空間Ｓ１が形成され、オイル等の絶縁性の液状媒質が充填される。
また、ベース１１０の内側部１１４における受圧空間Ｓ１側の中央部には、後述する半導体型圧力検出装置１５０が取り付けられている。
【００１９】
図１（ａ）に示すように、ベース１１０における上記半導体型圧力検出装置１５０の周囲位置には、３本の端子ピン１６０、１６２、１６４が挿入される複数の貫通穴（図１（ｂ）の符号１１６参照）が形成されている。
そして、３本の端子ピン１６０、１６２、１６４は、上記複数の貫通穴１１６に挿通されることでベース１１０を貫通するとともに、その一端が上記半導体型圧力検出装置１５０と電気的に接続される。
【００２０】
受け部材１２０は、例えばステンレス鋼板等の金属材料で形成され、中央部が凹むようにプレス成形された皿状の部材であり、有底筒状の筒部１２１と、当該筒部１２１の上端に形成されたフランジ部１２２と、を有する（なお、受け部材１２０は、プレス成形以外の切削加工等により形成されてもよい）。
筒部１２１の底面には、後述する流体流入管を取り付ける開口部１２３が形成されており、フランジ部１２２の上面には、ダイアフラム１３０が接合されている。
このような構造により、受け部材１２０とダイアフラム１３０との間には、検出対象である流体が流入する加圧空間Ｓ２が形成される。
【００２１】
ダイアフラム１３０は、例えばステンレス鋼等の金属材料からなる円板状の薄板部材として形成されており、リング部材１４０は、例えばステンレス鋼等の金属材料からなる環状部材として形成されている。
そして、ダイアフラム１３０は、受け部材１２０とリング部材１４０との間に挟まれる態様で、例えばレーザー溶接等によって周溶接されている。これにより、受け部材１２０とダイアフラム１３０とリング部材１４０とが一体化されて受圧構造体を構成する。
【００２２】
半導体型圧力検出装置１５０は、ベース１１０の中央部に接着等によりダイボンディングされる。半導体型圧力検出装置１５０は、ガラス製の支持基板１５２とそれに接合された圧力検出素子（半導体チップ）１５４とからなる。
圧力検出素子１５４は、その一例として、例えば８つのボンディングパッド（電極）を備え、そのうちの３つは出力信号用の電源入力パッド、アースパッド及び信号出力用パッドであり、残る５つは信号調整用パッドである。
【００２３】
ベース１１０には、図１（ａ）に示すように、アース用端子ピン１６０と、電源入力用端子ピン１６２と、信号出力用端子ピン１６４とが、ロウ付けによりベース１１０を貫通して取り付けられる。
アース用端子ピン１６０、電源入力用端子ピン１６２及び信号出力用端子ピン１６４は、上述した半導体型圧力検出装置１５０のアースパッド、電源入力パッド及び信号出力用パッドにそれぞれボンディングワイヤ１６６を介して電気的に接続される。
そして、ベース１１０に取り付けられて３本の端子ピン１６０、１６２、１６４と電気的に接続された半導体型圧力検出装置１５０には、上述した８つのパッドにそれぞれ通電用のプローブを接触させて温度補正作業（トリミング作業）が行われる。
【００２４】
本発明の実施例１による圧力検出ユニット１００を組み立てる手順の一例としては、まずベース１１０に形成された貫通穴１１６にアース用端子ピン１６０、電源入力用端子ピン１６２及び信号出力用端子ピン１６４をそれぞれ挿通し、３本の端子ピン１６０、１６２、１６４とベース１１０とをロウ付けすることにより、第１のロウ付け部（図１（ａ）の符号Ｂ１参照）を形成して接合固定する（端子ピン取付工程）。
すなわち、ベース１１０に形成された貫通穴１１６と端子ピン１６０、１６２、１６４との間に、それぞれ銀ロウ等のロウ材を介在させた状態で所定の温度に加熱することにより、ベース１１０のセラミックスと端子ピン１６０、１６２、１６４の金属との間に第１のロウ付け部Ｂ１を形成する。
このとき、ロウ付け作業を行う前に、ベース１１０の上記ロウ材と接触する面に予めメタライズ層（例えばＭｏ−Ｍｎ層等）を形成しておくことにより、セラミックス材料とロウ材との濡れ性を高めることができる。
【００２５】
続いて、リング部材１４０の上面（ダイアフラム１３０を溶接した面とは反対側の面）に、ベース１１０を第２のロウ付け部（図１（ａ）の符号Ｂ２参照）によって接合する（リング部材接合工程）。
リング部材接合工程においては、ベース１１０とリング部材１４０との間に、例えば銀ロウ等のロウ材を介在させた状態で所定の温度に加熱することにより、ベース１１０のセラミックス材料とリング部材１４０の金属材料との間に第２のロウ付け部Ｂ２を形成する。
このとき、ロウ付け作業を行う前に、ベース１１０のロウ材と接触する面に予めメタライズ層（例えばＭｏ−Ｍｎ層等）を形成しておくことにより、セラミックス材料とロウ材との濡れ性を高めることができる。
【００２６】
続いて、ベース１１０の中央部に、半導体型圧力検出装置１５０をダイボンディングする。
その後、半導体型圧力検出装置１５０のアースパッド、電源入力パッド及び信号出力用パッドと上記した３本の端子ピン１６０、１６２、１６４の一端とを、それぞれボンディングワイヤ１６６を介して電気的に接続する（電気接続工程）。
【００２７】
続いて、ベース１１０内に露出した半導体型圧力検出装置１５０の圧力検出素子１５４における上述した８つのパッドにそれぞれ通電用のプローブを接触させ、圧力検出素子１５４の温度補正作業（トリミング作業）を行う（温度補正工程）。
すなわち、基準となる温度（例えば室温）下で圧力検出素子１５４に荷重を負荷した状態で、信号出力用パッドあるいは調整用パッドから出力される信号の強度を読み取り、所定の荷重毎の信号の強度値との相関を取得して補正係数を設定する。
【００２８】
最後に、受け部材１２０とリング部材１４０との間にダイアフラム１３０を挟み込み、ベース１１０とダイアフラム１３０との間に形成される受圧空間Ｓ１に液状媒質を充填した状態で、上述のように、受け部材１２０とリング部材１４０との重ね合わせ部を外周方向から連続的に周溶接して一体化する（一体化工程）。
このとき、周溶接の手法としては、レーザー溶接やアーク溶接等の溶融溶接、あるいはシーム溶接等の抵抗溶接を適用することが可能であるが、溶接によるひずみの低減等を考慮すれば、入熱の小さいレーザー溶接や電子ビーム溶接等を適用することが好ましい。
【００２９】
図２は、図１に示す本発明の実施例１による圧力検出ユニットを取り付けた圧力センサの縦断面図である。
図２に示すように、圧力センサ１は、図１で例示した本発明の実施例１による圧力検出ユニット１００と、当該圧力検出ユニット１００に取り付けられる円筒形状のカバー１０と、上記圧力検出ユニット１００から突出する３本の端子ピン１６０、１６２、１６４の一端が取り付けられる中継基板２０と、中継基板２０に取り付けられるコネクタ２２と、コネクタ２２に接続されて外部の機器との間で電気信号等を送受するリード線２４と、圧力検出ユニット１００の受け部材１２０に取り付けられる流体流入管３０と、を含む。
【００３０】
カバー１０は、大径部１２と小径部１４とを含む段付きの円筒形状を有する部材であって、大径部１２が上記圧力検出ユニット１００の外周部を囲繞する態様で、圧力検出ユニット１００にベース１１０側から取り付けられる。
図２に示すように、カバー１０の内側には、ベース１１０を底面とする内部空間Ｓ３が形成されており、当該内部空間Ｓ３には、後述する中継基板２０とコネクタ２２とが収容されている。
【００３１】
カバー１０の内側に形成された内部空間Ｓ３には樹脂Ｒ１が充填、固化されており、大径部１２の開口端側にも圧力検出ユニット１００を覆う態様で樹脂Ｒ２が充填、固化されている。
これらの樹脂Ｒ１及びＲ２は、カバー１０の内部に水分等が入り込むのを防止し、中継基板２０等の電気系を保護する。
【００３２】
中継基板２０は、ベーク基板やガラスエポキシ基板、セラミックス基板あるいはフレキシブル基板として形成され、その中央部にコネクタ２２の一端が取り付けられており、当該コネクタ２２の取付位置の周囲にビア電極及び金属配線層（図示せず）を有する。
コネクタ２２は、一端が中継基板２０に取り付けられるとともに、他端にはカバー１０の外部に延びるリード線２４が取り付けられる。
【００３３】
また、中継基板２０のビア電極には、圧力検出ユニット１００のベース１１０から突出する３本の端子ピン１６０、１６２、１６４の一端がそれぞれ貫通して固着されている。
このとき、３本の端子ピン１６０、１６２、１６４は、ビア電極と例えばハンダ付け等で電気的に固着接続される。
【００３４】
流体流入管３０は、例えば銅合金やアルミ合金等の金属材料からなる管状部材であって、上記圧力検出ユニット１００の受け部材１２０に取り付けられる取付部３２と、圧力検出対象の流体が流れる配管に接続される接続部３４と、を有する。
取付部３２は、図１に示した受け部材１２０の開口部１２３に、溶接、接着あるいは機械的締結等の任意の手法で取り付けられる。
【００３５】
図２に示す圧力センサ１を組み立てる際には、まず圧力検出ユニット１００のベース１１０から突出する３本の端子ピン１６０、１６２、１６４の一端に、コネクタ２２を取り付けた中継基板２０を固着する。
一方、圧力検出ユニット１００の受け部材１２０の開口部１２３に、流体流入管３０の取付部３２を取付固定する。
【００３６】
続いて、リード線２４を大径部１２から挿入して小径部１４を通して外部に露出するように、圧力検出ユニット１００をカバー１０の大径部１２に挿入する。
その後、カバー１０の小径部１４側の開口部から樹脂Ｒ１を充填、固化して内部空間Ｓ３を封止する。
同様に、大径部１２側の開口端から樹脂Ｒ２を充填、固化して圧力検出ユニット１００をカバー１０内に固定する。
【００３７】
図２に示す圧力センサ１において、流体流入管３０に導入される圧力検出対象の流体は、圧力検出ユニット１００の加圧空間Ｓ２に入り、その圧力でダイアフラム１３０を変形させる。
ダイアフラム１３０が変形すると、受圧空間Ｓ１内の液状媒質が加圧され、ダイアフラム１３０を変形させた圧力が半導体型圧力検出装置１５０の圧力検出素子１５４に伝達される。
【００３８】
圧力検出素子１５４は、上記伝達された圧力の変動を検知して電気信号に変換し、信号出力用端子ピン１６４を介して電気信号を中継基板２０に出力する。
そして、上記電気信号は中継基板２０の配線層に伝達され、さらにコネクタ２２及びリード線２４を介して外部の機器に出力される。
【００３９】
これらの構成を備えることにより、本発明の一実施例による圧力検出ユニット１００及びこれを適用した圧力センサ１は、半導体型圧力検出装置１５０を取り付けるベース１１０を熱膨張係数の小さいセラミックス材料で形成したため、圧力検出ユニット１００の組立製造時や圧力センサ１の使用温度環境の変化等によりベース１１０が膨張あるいは収縮するのを抑制できる。
したがって、半導体型圧力検出装置１５０をベース１１０に取り付けた段階でトリミング作業を行っても、その後の組立作業のロウ付け等の入熱でのベース１１０の膨張あるいは収縮を無視できるため、簡単な構造でかつベース接合工程前の組立作業中にトリミング作業を行うことができる。
そして、ベース１１０を熱膨張係数の小さいセラミックス材料で形成して端子ピン１６０、１６２、１６４の本数を３本としたことにより、配管等から伝達するコモンモードノイズの伝達経路を極小化できるため、半導体型圧力検出装置１５０がノイズを検出することによる検出精度の低下を軽減できる。
【００４０】
また、ベース１１０を熱膨張係数の小さいセラミックス材料で形成したことにより、従来の金属材料でベースを形成したものに比べて、高温あるいは低温の厳しい使用環境に晒された場合であってもベース１１０の形状や寸法の変動が小さくなるため、半導体型圧力検出装置１５０の温度環境による検出精度の低下を抑制することができる。
そして、ベース１１０をセラミックス材料で形成したことにより、従来型の圧力検出ユニットでベースに端子ピンを埋め込む際に用いられたガラス製のハーメチックシールをロウ付け部で代替できるため、脆弱なハーメチックシール部が破損して受圧空間に封入した液状媒質がリークすることを防止できる。
【００４１】
さらに、本発明の一実施例による圧力検出ユニット１００及びこれを適用した圧力センサ１は、予め受け部材１２０とリング部材１４０との間にダイアフラム１３０を挟んで一体化した受圧構造体を形成し、当該受圧構造体のリング部材１４０にベース１１０を接合する構造としたため、薄板で比較的弱いダイアフラム１３０を受け部材１２０及びリング部材１４０で補強することができる。
また、ベース１１０を受圧構造体と接合する際に、ベース１１０とリング部材１４０とを位置決めするのみで良いため、接合作業が簡略化されるとともに、圧力検出ユニット１００の形状精度を向上させることもできる。
【００４２】
＜実施例２＞
図３は、本発明の実施例２による圧力検出ユニットの概略を示しており、（ａ）は圧力検出ユニットの上面図を示し、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面を側面視したものを示している。
図３に示すように、本発明の実施例２による圧力検出ユニット２００は、セラミックスからなるベース２１０と、当該ベース２１０に対向する受け部材２２０と、ベース２１０及び受け部材２２０の間に挟まれたダイアフラム２３０及びリング部材２４０と、ベース２１０及び受け部材２２０を外周側から一体固定するカシメ部材２８０と、を含む。
【００４３】
ベース２１０は、実施例１と同様に、上面視円形の蓋状の部材であって、図３（ｂ）に示すように、外周部２１２と当該外周部２１２より厚さの小さい内側部２１４とが一体となった、絶縁性を有するセラミックス材料で構成されている。すなわち、ベース２１０は、後述する受圧空間Ｓ１が形成されるように、その中央部が凹むような形状とされている。
また、外周部２１２の下端には、外周方向に向けて開放する環状の切欠部２１２ａが形成されており、当該切欠部２１２ａには、後述するＯリング等の封止部材２８２が取り付けられる。
【００４４】
ベース２１０の内側部２１４とダイアフラム２３０との間には、密閉された受圧空間Ｓ１が形成され、オイル等の絶縁性の液状媒質が充填される。
また、ベース２１０の内側部２１４における受圧空間Ｓ１側の中央部には、後述する半導体型圧力検出装置２５０が取り付けられている。
【００４５】
図３（ａ）に示すように、ベース２１０における上記半導体型圧力検出装置２５０の周囲位置には、３本の端子ピン２６０、２６２、２６４が挿入される複数の貫通穴（図３（ｂ）の符号２１６参照）が形成されている。
そして、３本の端子ピン２６０、２６２、２６４は、上記複数の貫通穴２１６に挿通されることでベース２１０を貫通するとともに、その一端が上記半導体型圧力検出装置２５０と電気的に接続される。
【００４６】
受け部材２２０は、実施例１と同様に、例えばステンレス鋼板等の金属材料で形成され、中央部が凹むようにプレス成形された皿状の部材であり、有底筒状の筒部２２１と、当該筒部２２１の上端に形成されたフランジ部２２２と、を有する（なお、受け部材２２０は、プレス成形以外の切削加工等により形成されてもよい）。
筒部２２１の底面には、流体流入管を取り付ける開口部２２３が形成されており、フランジ部２２２の上面には、ダイアフラム２３０が接合されている。
このような構造により、受け部材２２０とダイアフラム２３０との間には、検出対象である流体が流入する加圧空間Ｓ２が形成される。
【００４７】
ダイアフラム２３０は、実施例１と同様に、金属材料からなる円板状の薄板部材として形成されており、リング部材２４０は、金属材料からなる環状部材として形成されている。
そして、ダイアフラム２３０は、受け部材２２０とリング部材２４０との間に挟まれる態様で周溶接されることにより、受け部材２２０とダイアフラム２３０とリング部材２４０とが一体化されて受圧構造体を構成する。
【００４８】
半導体型圧力検出装置２５０は、実施例１と同様に、ガラス製の支持基板２５２とそれに接合された圧力検出素子（半導体チップ）２５４とからなり、ベース２１０の中央部に接着等によりダイボンディングされる。
圧力検出素子１５４は、実施例１と同様の出力信号用の電源入力パッド、アースパッド、信号出力用パッド、及び信号調整用パッドを備えている。
【００４９】
ベース２１０には、図３（ａ）に示すように、アース用端子ピン２６０と、電源入力用端子ピン２６２と、信号出力用端子ピン２６４とが、ロウ付けによりベース２１０を貫通して取り付けられる。
アース用端子ピン２６０、電源入力用端子ピン２６２及び信号出力用端子ピン２６４は、上述した半導体型圧力検出装置２５０のアースパッド、電源入力パッド及び信号出力用パッドにそれぞれボンディングワイヤ２６６を介して電気的に接続される。
そして、ベース２１０に取り付けられて３本の端子ピン２６０、２６２、２６４と電気的に接続された半導体型圧力検出装置２５０には、上述した圧力検出素子１５４のパッドにそれぞれ通電用のプローブを接触させて温度補正作業（トリミング作業）が行われる。
【００５０】
カシメ部材２８０は、例えば金属材料からなる環状の部材であり、ベース２１０と受け部材２２０とを重ね合わせた状態でこれらの外周を取り囲むように配置され、その上端部及び下端部を図示しないカシメ装置で内周側に塑性変形されることにより一体固定する。
このような構成を採用することにより、ベース２１０と受け部材２２０（あるいはリング部材２４０）との密着度が向上するとともに、これらの重ね合わせ部の外周側を取り囲む構造であるため、より高い気密あるいは水密性を確保できる。
【００５１】
本発明の実施例２による圧力検出ユニット２００を組み立てる手順の一例としては、まずベース２１０に形成された貫通穴２１６にアース用端子ピン２６０、電源入力用端子ピン２６２及び信号出力用端子ピン２６４をそれぞれ挿通し、３本の端子ピン２６０、２６２、２６４とベース２１０とをロウ付けすることにより、ロウ付け部（図３（ａ）の符号Ｂ３参照）を形成して接合固定する（端子ピン取付工程）。
すなわち、実施例１と同様に、ベース２１０に形成された貫通穴２１６と端子ピン２６０、２６２、２６４との間に、それぞれ銀ロウ等のロウ材を介在させた状態で所定の温度に加熱することにより、ベース２１０のセラミックスと端子ピン２６０、２６２、２６４の金属との間にロウ付け部Ｂ３を形成する。
このとき、ロウ付け作業を行う前に、ベース２１０の上記ロウ材と接触する面に予めメタライズ層（例えばＭｏ−Ｍｎ層等）を形成しておいてもよい。
【００５２】
続いて、ベース２１０の中央部に、半導体型圧力検出装置２５０をダイボンディングする。
その後、半導体型圧力検出装置２５０のアースパッド、電源入力パッド及び信号出力用パッドと上記した３本の端子ピン２６０、２６２、２６４の一端とを、それぞれボンディングワイヤ２６６を介して電気的に接続する（電気接続工程）。
【００５３】
続いて、ベース２１０内に露出した半導体型圧力検出装置２５０の圧力検出素子２５４における上述した８つのパッドにそれぞれ通電用のプローブを接触させ、圧力検出素子２５４の温度補正作業（トリミング作業）を行う（温度補正工程）。
すなわち、基準となる温度（例えば室温）下で圧力検出素子２５４に荷重を負荷した状態で、信号出力用パッドあるいは調整用パッドから出力される信号の強度を読み取り、所定の荷重毎の信号の強度値との相関を取得して補正係数を設定する。
【００５４】
続いて、受け部材２２０とリング部材２４０との間にダイアフラム２３０を挟み込み、ベース２１０とダイアフラム２３０との間に形成される受圧空間Ｓ１に液状媒質を充填した状態で、上述のように、受け部材２２０とリング部材２４０との重ね合わせ部を外周方向から連続的に周溶接する（周溶接工程）。
このとき、周溶接の手法としては、レーザー溶接やアーク溶接等の溶融溶接、あるいはシーム溶接等の抵抗溶接を適用することが可能であるが、溶接によるひずみの低減等を考慮すれば、入熱の小さいレーザー溶接や電子ビーム溶接等を適用することが好ましい。
【００５５】
最後に、ベース２１０の外周部２１２の下端に形成された切欠部２１２ａに、例えばＯリング等の封止部材２８２を取り付けた状態で、受け部材２２０に周溶接されたリング部材２４０の上面にベース２１０を重ね合わせ、カシメ部材２８０によりカシメ固定して一体化する（一体化工程）。
このとき、封止部材２８２の高さ及び幅は、ベース２１０に形成された切欠部２１２ａの高さ及び幅よりやや大きい寸法となるように選択される。これにより、カシメ固定時に切欠部２１２ａの内部で上下方向及び左右方向から圧縮されるため、確実な気密性及び水密性を確保できる。
【００５６】
図４は、図３に示す本発明の実施例１による圧力検出ユニットを取り付けた圧力センサの縦断面図である。
図４に示すように、圧力センサ１は、図３で例示した本発明の実施例２による圧力検出ユニット２００と、当該圧力検出ユニット２００に取り付けられる円筒形状のカバー１０と、上記圧力検出ユニット２００から突出する３本の端子ピン２６０、２６２、２６４の一端が取り付けられる中継基板２０と、中継基板２０に取り付けられるコネクタ２２と、コネクタ２２に接続されて外部の機器との間で電気信号等を送受するリード線２４と、圧力検出ユニット２００の受け部材２２０に取り付けられる流体流入管３０と、を含む。
【００５７】
カバー１０は、実施例１と同様に、大径部１２と小径部１４とを含む段付きの円筒形状を有する部材であって、大径部１２が上記圧力検出ユニット２００のカシメ部材２８０を囲繞する態様で、圧力検出ユニット２００にベース２１０側から取り付けられる。
図４に示すように、カバー１０の内側には、ベース２１０を底面とする内部空間Ｓ３が形成されており、当該内部空間Ｓ３には、後述する中継基板２０とコネクタ２２とが収容されている。
【００５８】
カバー１０の内側に形成された内部空間Ｓ３には樹脂Ｒ１が充填、固化されており、大径部１２の開口端側にも圧力検出ユニット２００を覆う態様で樹脂Ｒ２が充填、固化されている。
これらの樹脂Ｒ１及びＲ２は、カバー１０の内部に水分等が入り込むのを防止し、中継基板２０等の電気系を保護する。
【００５９】
中継基板２０は、実施例１と同様に、ベーク基板やガラスエポキシ基板、セラミックス基板あるいはフレキシブル基板として形成され、その中央部にコネクタ２２の一端が取り付けられており、コネクタ２２は、一端が中継基板２０に取り付けられるとともに、他端にはカバー１０の外部に延びるリード線２４が取り付けられる。
また、中継基板２０のビア電極には、圧力検出ユニット２００のベース２１０から突出する３本の端子ピン２６０、２６２、２６４の一端がそれぞれ貫通して固着されている。
【００６０】
流体流入管３０は、実施例１と同様に、金属材料からなる管状部材であって、上記圧力検出ユニット２００の受け部材２２０に取り付けられる取付部３２と、圧力検出対象の流体が流れる配管に接続される接続部３４と、を有する。
取付部３２は、図３に示した受け部材２２０の開口部２２３に、溶接、接着あるいは機械的締結等の任意の手法で取り付けられる。
【００６１】
図４に示す圧力センサ１を組み立てる際には、まず圧力検出ユニット２００のベース２１０から突出する３本の端子ピン２６０、２６２、２６４の一端に、コネクタ２２を取り付けた中継基板２０を固着する。
一方、圧力検出ユニット２００の受け部材２２０の開口部２２３に、流体流入管３０の取付部３２を取付固定する。
【００６２】
続いて、リード線２４を大径部１２から挿入して小径部１４を通して外部に露出するように、圧力検出ユニット２００をカバー１０の大径部１２に挿入した後、カバー１０の小径部１４側の開口部から樹脂Ｒ１を充填、固化して内部空間Ｓ３を封止する。
同様に、大径部１２側の開口端から樹脂Ｒ２を充填、固化して圧力検出ユニット２００をカバー１０内に固定する。
【００６３】
これらの構成を備えることにより、本発明の実施例２による圧力検出ユニット２００及びこれを適用した圧力センサ１は、実施例１で示した効果に加えて、ベース２１０と受け部材２２０とをカシメ部材２８０を用いて外周側からカシメ固定して一体化したことにより、ベース２１０と受け部材２２０（あるいはリング部材２４０）との重ね合わせ部が露出しないため、圧力検出ユニット２００のより確実な気密性あるいは水密性を確保できる。
また、ベース２１０とリング部材２４０とをロウ付けする必要がない、すなわちベース２１０とは別に、受け部材２２０とリング部材２４０との間にダイアフラム２３０を挟み込んで周溶接することができるため、当該周溶接のための設備を小型化できるとともに寸法精度を向上させることができる。
【００６４】
なお、本発明は上記の各実施例に限定されるものではなく、種々の改変を施すことがで
きる。
例えば、実施例１において、第１のロウ付け部Ｂ１を形成した後に第２のロウ付け部Ｂ２を形成する場合を例示したが、これらのロウ付け部を形成するためのロウ材が同一あるいはほぼ同一の溶融温度を有するものであれば、第１のロウ付け部Ｂ１と第２のロウ付け部Ｂ２とを同一の工程で形成してもよい。
これにより、圧力センサの製造に要する時間を大幅に短縮することができる。
【００６５】
また、実施例１及び実施例２において、ダイアフラム１３０（２３０）及びリング部材１４０（２４０）をベース１１０（２１０）と受け部材１２０（２２０）との間に挟み込んだものを例示したが、セラミックス材料からなるベース１１０（２１０）と金属材料からなるダイアフラム１３０（２３０）との間での適宜の接合技術を選択することにより、リング部材１４０（２４０）を介さずに、ベース１１０（２１０）と受け部材１２０（２２０）との間に直接ダイアフラム１３０（２３０）を挟み込む構造としてもよい。
これにより、リング部材１４０（２４０）の製造コスト及び材料を削減できるとともに、圧力検出ユニット１００（２００）全体の軽量化を図ることもできる。
【００６６】
また、実施例１及び実施例２においては、ベース１１０（２１０）とダイアフラム１３０（２３０）との間に形成された受圧空間Ｓ１に液状媒質を充填した状態で、ベース１１０（２１０）とリング部材１４０（２４０）とをロウ付けする場合を例示したが、ベース１１０（２１０）とリング部材１４０（２４０）とをロウ付けした後に、ベース１１０（２１０）に形成された流入孔から液状媒質を注入した後、当該流入孔の入口にボールを溶接して封止するように構成してもよい。
このとき、例えばベース１１０（２００）の外面の上記流入孔の近傍にメタライズ層を形成しておき、当該メタライズ層とボールとを抵抗溶接することにより、取り付けることができる。
【００６７】
さらに、実施例２においてカシメ部材を用いて圧力検出部を一体固定する場合を例示したが、当該カシメ部材の構成に代えて、受け部材２２０の加圧空間Ｓ２に圧力検出対象となる流体を導入する流体流入管３０の外周部に、上記圧力検出ユニット２００及びカバー１０をカシメ固定するカシメ部を形成し、圧力検出ユニット２００及びカバー１０の外周をまとめて外周側から一体固定するように構成してもよい。
このような構成を採用することにより、樹脂Ｒ２を充填、固化する工程を削減できるとともに、圧力検出ユニット２００をカバー１０及び流体流入管３０の内部に完全に収容できるため、水密性をさらに向上させることができる。
【符号の説明】
【００６８】
１  圧力センサ
１０  カバー
２０  中継基板
２２  コネクタ
２４  リード線
３０  流体流入管
１００、２００  圧力検出ユニット
１１０、２１０  ベース
１１２、２１２  外周部
１１４、２１４  内側部
１２０、２２０  受け部材
１２１、２２１  筒部
１２２、２２２  フランジ部
１２３、２２３  開口部
１３０、２３０  ダイアフラム
１４０、２４０  リング部材
１５０、２５０  半導体型圧力検出装置
１５２、２５２  支持基板
１５４、２５４  圧力検出素子
１６０、２６０  アース用端子ピン
１６２、２６２  電源入力用端子ピン
１６４、２６４  信号出力用端子ピン
１６６、２６６  ボンディングワイヤ
２８０  カシメ部材
２８２  封止部材
【図１】
2017146137.tif 000003
【図２】
2017146137.tif 000004
【図３】
2017146137.tif 000005
【図４】
2017146137.tif 000006