(57)【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チップ（５）を含むセンサ部（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、
中空部（１２）を有すると共に、前記中空部（１２）に前記ケースプラグ（１）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）のうち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、
前記ケースプラグ（１）と前記ハウジング（１１）とが組みつけられることで形成される前記凹部（２）および前記メタルダイヤフラム（１６）で囲まれる部分を圧力検出室（１９）とし、前記圧力検出室（１９）内を充填する圧力伝達媒体（２０）と、
前記センサチップ（５）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、
前記圧力伝達媒体（２０）は、オイル（２０ａ）に該オイル（２０ａ）より熱膨張率の低いビーズ（２０ｂ）を混入したものにより構成されており、
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（２１）が備えられており、前記溝（２１）には前記圧力検出室（１９）を封止するＯリング（２２）と、前記Ｏリング（２２）の内周側に前記Ｏリング（２２）より硬度が高く、かつ前記ビーズ（２０ｂ）が前記溝（２１）に移動することを防止する環状の仕切り部材（２７）とが備えられていることを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】
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チップ（５）を含むセンサ部（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、
前記凹部（２）を覆うように前記ケースプラグ（１）に備えら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（１２）で囲まれる部分を圧力検出室（１９）とし、前記圧力検出室（１９）を充填する圧力伝達媒体（２０）と、
前記メタルダイヤフラム（１２）のうち外縁部分に備えられ、前記メタルダイヤフラム（１６）を前記ケースプラグ（１）に取り付けるためのリングウェルド（１５）と、
前記センサチップ（５）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、
前記圧力伝達媒体（２０）は、オイル（２０ａ）に該オイル（２０ａ）より熱膨張率の低いビーズ（２０ｂ）を混入したものにより構成されており、
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（２１）が備えられており、前記溝（２１）には前記圧力検出室（１９）を封止するＯリング（２２）と、前記Ｏリング（２２）の内周側に前記Ｏリング（２２）より硬度が高く、かつ前記ビーズ（２０ｂ）が前記溝（２１）に移動することを防止する環状の仕切り部材（２７）とが備えられていることを特徴とする圧力センサ。
【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チップ（５）を含むセンサ部（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、
中空部（１２）を有すると共に、前記中空部（１２）に前記ケースプラグ（１）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）のうち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、
前記ケースプラグ（１）と前記ハウジング（１１）とが組みつけられることで形成される前記凹部（２）および前記メタルダイヤフラム（１６）で囲まれる部分を圧力検出室（１９）とし、前記圧力検出室（１９）内を充填する圧力伝達媒体（２０）と、
前記センサチップ（５）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、
前記圧力伝達媒体（２０）は、オイル（２０ａ）に該オイル（２０ａ）より熱膨張率の低いビーズ（２０ｂ）を混入したものにより構成されており、
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（２１）が備えられ、前記溝（２１）には前記圧力検出室（１９）を封止するＯリング（２２）が備えられており、前記メタルダイヤフラム（１６）の外縁部分には前記メタルダイヤフラム（１６）を前記ハウジング（１１）に取り付けるためのリングウェルド（１７）が備えられており、前記リングウェルド（１７）のうち内縁部分は前記ケースプラグ（１）側に折り曲げられていると共に、前記溝（２１）に挿入されており、前記内縁部分の内周側の壁面が前記溝（２１）のうち前記凹部（２）側の壁面と接していることを特徴とする圧力センサ。
【請求項４】
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チップ（５）を含むセンサ部（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、
前記凹部（２）を覆うように前記ケースプラグ（１）に備えら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（１２）で囲まれる部分を圧力検出室（１９）とし、前記圧力検出室（１９）を充填する圧力伝達媒体（２０）と、
前記メタルダイヤフラム（１２）のうち外縁部分に備えられ、前記メタルダイヤフラム（１６）を前記ケースプラグ（１）に取り付けるためのリングウェルド（１５）と、
前記センサチップ（５）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、
前記圧力伝達媒体（２０）は、オイル（２０ａ）に該オイル（２０ａ）より熱膨張率の低いビーズ（２０ｂ）を混入したものにより構成されており、
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（２１）が備えられ、前記溝（２１）には前記圧力検出室（１９）を封止するＯリング（２２）が備えられており、前記メタルダイヤフラム（１６）の外縁部分には前記メタルダイヤフラム（１６）を前記ハウジング（１１）に取り付けるためのリングウェルド（１７）が備えられており、前記リングウェルド（１７）のうち内縁部分は前記ケースプラグ（１）側に折り曲げられていると共に、前記溝（２１）に挿入されており、前記内縁部分の内周側の壁面が前記溝（２１）のうち前記凹部（２）側の壁面と接していることを特徴とする圧力センサ。
【請求項５】
前記ビーズ（２０ｂ）は金属で構成されていると共に前記メタルダイヤフラム（１６）が帯電される電荷と反対側の電荷に予め帯電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つ記載の圧力センサ。
【請求項６】
前記ビーズ（２０ｂ）はゴムで構成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つ記載の圧力センサ。
【請求項７】
前記ビーズ（２０ｂ）は前記オイル（２０ａ）より比誘電率が低い樹脂で構成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つ記載の圧力センサ。
【請求項８】
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チップ（５）を含むセンサ部（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、
中空部（１２）を有すると共に、前記中空部（１２）に前記ケースプラグ（１）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）のうち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、
前記ケースプラグ（１）と前記ハウジング（１１）とが組みつけられることで形成される前記凹部（２）および前記メタルダイヤフラム（１６）で囲まれる部分を圧力検出室（１９）とし、前記圧力検出室（１９）内を充填する圧力伝達媒体（２０）と、
前記センサチップ（５）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、
前記圧力伝達媒体（２０）は、オイル（２０ａ）に該オイル（２０ａ）より熱膨張率の低いビーズ（２０ｂ）を混入したものにより構成されており、
前記ビーズ（２０ｂ）は金属で構成されていると共に前記メタルダイヤフラム（１６）が帯電される電荷と反対側の電荷に予め帯電されていることを特徴とする圧力センサ。
【請求項９】
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チップ（５）を含むセンサ部（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、
前記凹部（２）を覆うように前記ケースプラグ（１）に備えら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（１２）で囲まれる部分を圧力検出室（１９）とし、前記圧力検出室（１９）を充填する圧力伝達媒体（２０）と、
前記メタルダイヤフラム（１２）のうち外縁部分に備えられ、前記メタルダイヤフラム（１６）を前記ケースプラグ（１）に取り付けるためのリングウェルド（１５）と、
前記センサチップ（５）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、
前記圧力伝達媒体（２０）は、オイル（２０ａ）に該オイル（２０ａ）より熱膨張率の低いビーズ（２０ｂ）を混入したものにより構成されており、
前記ビーズ（２０ｂ）は金属で構成されていると共に前記メタルダイヤフラム（１６）が帯電される電荷と反対側の電荷に予め帯電されていることを特徴とする圧力センサ。
【請求項１０】
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チップ（５）を含むセンサ部（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、
中空部（１２）を有すると共に、前記中空部（１２）に前記ケースプラグ（１）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）のうち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、
前記ケースプラグ（１）と前記ハウジング（１１）とが組みつけられることで形成される前記凹部（２）および前記メタルダイヤフラム（１６）で囲まれる部分を圧力検出室（１９）とし、前記圧力検出室（１９）内を充填する圧力伝達媒体（２０）と、
前記センサチップ（５）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、
前記圧力伝達媒体（２０）は、オイル（２０ａ）に該オイル（２０ａ）より熱膨張率の低いビーズ（２０ｂ）を混入したものにより構成されており、
前記ビーズ（２０ｂ）はゴムで構成されていることを特徴とする圧力センサ。
【請求項１１】
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チップ（５）を含むセンサ部（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、
前記凹部（２）を覆うように前記ケースプラグ（１）に備えら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（１２）で囲まれる部分を圧力検出室（１９）とし、前記圧力検出室（１９）を充填する圧力伝達媒体（２０）と、
前記メタルダイヤフラム（１２）のうち外縁部分に備えられ、前記メタルダイヤフラム（１６）を前記ケースプラグ（１）に取り付けるためのリングウェルド（１５）と、
前記センサチップ（５）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、
前記圧力伝達媒体（２０）は、オイル（２０ａ）に該オイル（２０ａ）より熱膨張率の低いビーズ（２０ｂ）を混入したものにより構成されており、
前記ビーズ（２０ｂ）はゴムで構成されていることを特徴とする圧力センサ。
【請求項１２】
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チップ（５）を含むセンサ部（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、
中空部（１２）を有すると共に、前記中空部（１２）に前記ケースプラグ（１）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）のうち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、
前記ケースプラグ（１）と前記ハウジング（１１）とが組みつけられることで形成される前記凹部（２）および前記メタルダイヤフラム（１６）で囲まれる部分を圧力検出室（１９）とし、前記圧力検出室（１９）内を充填する圧力伝達媒体（２０）と、
前記センサチップ（５）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、
前記圧力伝達媒体（２０）は、オイル（２０ａ）に該オイル（２０ａ）より熱膨張率の低いビーズ（２０ｂ）を混入したものにより構成されており、
前記ビーズ（２０ｂ）は前記オイル（２０ａ）より比誘電率が低い樹脂で構成されていることを特徴とする圧力センサ。
【請求項１３】
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チップ（５）を含むセンサ部（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、
前記凹部（２）を覆うように前記ケースプラグ（１）に備えら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（１２）で囲まれる部分を圧力検出室（１９）とし、前記圧力検出室（１９）を充填する圧力伝達媒体（２０）と、
前記メタルダイヤフラム（１２）のうち外縁部分に備えられ、前記メタルダイヤフラム（１６）を前記ケースプラグ（１）に取り付けるためのリングウェルド（１５）と、
前記センサチップ（５）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、
前記圧力伝達媒体（２０）は、オイル（２０ａ）に該オイル（２０ａ）より熱膨張率の低いビーズ（２０ｂ）を混入したものにより構成されており、
前記ビーズ（２０ｂ）は前記オイル（２０ａ）より比誘電率が低い樹脂で構成されていることを特徴とする圧力センサ。
【請求項１４】
前記センサチップ（５）と前記ターミナル（８）とはボンディングワイヤ（９）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１３のいずれか１つに記載の圧力センサ。
【請求項１５】
前記センサ部（４）には表裏を貫通する貫通孔（２３）が形成されていると共に、前記貫通孔（２３）には電極（２４）が配置され、前記電極（２４）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（２５）が備えられており、前記ケースプラグ（１）は前記ターミナル（８）のうち一端部が前記凹部（２）の底面にて露出されるように成形されており、前記センサチップ（５）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（２４）および前記バンプ（２５）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１３のいずれか１つに記載の圧力センサ。
【請求項１６】
前記ビーズ（２０ｂ）は複数の異なる大きさのものにより構成されていることを特徴とする請求項１ないし１５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チップを有する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、特許文献１において、ハウジングとセンサチップを搭載したケースプラグとをかしめ固定により一体に組みつけて構成される圧力センサが開示されている。この圧力センサのセンサチップにはダイヤフラムが構成されており、このダイヤフラムには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。また、センサチップは直接測定媒体に曝されないようにメタルダイヤフラムで覆われた圧力検出室内に備えられており、圧力検出室内はセンサチップを覆うようにオイルで充填されている。
【０００３】
このような圧力センサでは、メタルダイヤフラムに圧力が印加されると、圧力検出室内を充填するオイルを介してセンサチップに圧力が印加される。このとき、センサチップではピエゾ抵抗効果によりゲージ抵抗の抵抗値が変化することでブリッジ回路の中間電圧が変化し、この中間電圧の変化に基づいて圧力に応じたセンサ出力信号が出力される。
【０００４】
また、このような圧力センサは、外部温度が変化した際に、オイルの体積が変化することにより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化を抑制している。
【特許文献１】特開２００６−２９８８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような圧力センサは、外部温度が高温の際にはオイルの体積が熱膨張等により増加するので圧力検出室内の体積が増加する。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化し、圧力の検出精度が悪化するという問題がある。
【０００６】
本発明は上記点に鑑みて、外部温度が高温の際に圧力検出室内の体積が増加することにより圧力の検出精度が悪化することを防止す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】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明では、凹部（２）にセンサチップ（５）を含むセンサ部（４）が配置されたケースプラグ（１）をハウジング（１１）の中空部（１２）に挿入して組みつけ、ケースプラグ（１）とハウジング（１１）との間に凹部（２）を覆うようにメタルダイヤフラム（１６）を備えることにより圧力検出室（１９）を構成し、この圧力検出室（１９）内を圧力伝達媒体（２０）で充填することで、メタルダイヤフラム（１５）に測定媒体の圧力が印加されたときに圧力伝達媒体（２０）を介してセンサチップ（５）に圧力が印加される圧力センサにおいて、圧力伝達媒体（２０）はオイル（２０ａ）にこのオイル（２０ａ）より熱膨張率の低いビーズ（２０ｂ）を混入したものにより構成されており、ケースプラグ（１）の一面には凹部（２）を囲む環状の溝（２１）が備えられており、溝（２１）には圧力検出室（１９）を封止するＯリング（２２）と、Ｏリング（２２）の内周側にＯリング（２２）より硬度が高く、かつビーズ（２０ｂ）が溝（２１）に移動することを防止する環状の仕切り部材（２７）とが備えられていることを第１の特徴とする。
また、本発明では、ケースプラグ（１）の一面には凹部（２）を囲む環状の溝（２１）が備えられ、溝（２１）には圧力検出室（１９）を封止するＯリング（２２）が備えられており、メタルダイヤフラム（１６）の外縁部分にはメタルダイヤフラム（１６）をハウジング（１１）に取り付けるためのリングウェルド（１７）が備えられており、リングウェルド（１７）のうち内縁部分はケースプラグ（１）側に折り曲げられていると共に、溝（２１）に挿入されており、内縁部分の内周側の壁面が溝（２１）のうち凹部（２）側の壁面と接していることを第２の特徴とする。
【０００８】
このような圧力センサによれば、圧力検出室（１９）内はオイル（２０ａ）にこのオイル（２０ａ）より熱膨張率の低いビーズ（２０ｂ）を混入した圧力伝達媒体（２０）で充填されているので、外部温度が高温の際に、オイル（２０ａ）の体積が熱膨張により増加しても従来の圧力センサより圧力検出室（１９）内の全体の体積の増加を抑制することができ、圧力の検出精度の悪化を防止することができる。
また、仕切り部材（２７）またはリングウェルド（１７）によってビーズ（２０ｂ）が溝（２１）に移動することを防止することができるので、ビーズ（２０ｂ）が溝（２１）に備えられたＯリング（２２）に食い込み、Ｏリング（２２）と溝（２１）との間に隙間ができることによるオイル（２０ａ）漏れが発生することを防止することができる。
【０００９】
なお、上記はケースプラグ（１）およびハウジング（１１）によりセンサ部（４）を備えるケースで構成される圧力センサであるが、ケースプラグ（１）のみによってセンサ部（４）を備えるケースで構成される圧力センサに本発明を適用してもよい。
【００１０】
例えば、センサチップ（５）と外部と電気的な接続を行うターミナル（８）とをボンディングワイヤ（９）を介して電気的に接続する構成とすることができる。
【００１１】
また、センサ部（４）に表裏を貫通する貫通孔（２３）を形成して、貫通孔（２３）に電極（２４）を配置し、電極（２４）のうちセンサ部（４）の裏面にて露出している部分にバンプ（２５）を備え、ケースプラグ（１）をターミナル（８）のうち一端部が凹部（２）の底面にて露出するように成形し、センサチップ（５）とターミナル（８）とをセンサ部（４）の裏面にて電極（２４）およびバンプ（２５）を介して電気的に接続する構成としてもよい。
【００１２】
このような圧力センサによれば、センサチップ（５）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）を介してセンサチップ（５）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）内に含まれるオイル（２０ａ）の体積も減少させることができ、外部温度が高温の際に、圧力検出室（１９）内の全体の体積の増加を抑制することができるので、圧力の検出精度が悪化することを防止することができる。
【００１９】
また、ビーズ（２０ｂ）を金属で構成すると共にメタルダイヤフラム（１６）が帯電される電荷と反対側の電荷に予め帯電する構成としてもよい。このような圧力センサによれば、ビーズ（２０ｂ）がメタルダイヤフラム（１６）側に引き寄せられるので、ビーズ（２０ｂ）がセンサチップ（４）と接触する確率を低減することができる。
【００２０】
また、ビーズ（２０ｂ）をゴムで構成してもよい。このような圧力センサによれば、ビーズ（２０ｂ）が弾性体を用いて構成されているため、ビーズ（２０ｂ）とセンサチップ（５）とが接触した際にセンサチップ（５）の損傷を軽減することができる。また、ボンディングワイヤ（９）およびＯリング（２２）が備えられている場合でも、ボンディングワイヤ（９）およびＯリング（２２）がビーズ（２０ｂ）と接触した際の損傷を軽減することができる。
【００２１】
また、ビーズ（２０ｂ）をオイル（２０ａ）より比誘電率の低い樹脂で構成してもよい。このような圧力センサによれば、圧力検出室（１９）をオイル（２０ａ）にこのオイル（２０ａ）より比誘電率の低い樹脂で構成したビーズ（２０ｂ）を混入した圧力伝達媒体（２０）で充填しているので、圧力検出室（１９）内をオイル（２０ａ）のみで充填した場合よりもメタルダイヤフラム（１６）とセンサチップ（５）との間の誘電容量を少なくすることができ、ハウジング（１１）から伝導される外部ノイズを小さくすることができ、圧力の検出を高精度に行うことができる。
【００２２】
さらに、ビーズ（２０ｂ）は複数の異なる大きさのものにより構成することもできる。
【００２３】
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】
【００２４】
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、図中、同一符号を付してある。
【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説明する。図１は、本実施形態にかかる圧力センサの全体断面図、図２は、図１に示す二点鎖線部分の拡大図である。これら図１、図２に基づいて本実施形態の圧力センサの構成について説明する。
【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】
図２に示されるように、凹部２にはセンサ部４が備えられ、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ており、センサチップ５と台座６とは陽極接合されている。このセンサチップ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。そして、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。
【００２８】
また、図１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複数個の金属製棒状のターミナル８が備えられている。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りケースプラグ１内に保持されている。
【００２９】
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１のうち一端部はケースプラグ１から凹部２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。凹部２内に突出している各ターミナル８の端部は、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おり、開口部３内に突出している各ターミナル８の端部は、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ている。
【００３０】
そして、凹部２のうちターミナル８が突出している部分には、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は凹部２とターミナル８との隙間を封止するためのものである。
【００３１】
また、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。本実施形態では、これらケースプラグ１およびハウジング１１によりセンサ部４を備えるケースが構成されている。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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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で圧力検出室１９が構成されている。この圧力検出室１９内には、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２０が充填されている。この圧力伝達媒体２０は、例えば、フッ素オイルやシリコーンオイルなどのオイル２０ａと、例えば、ガラス、もしくはセラミックなどで構成されるビーズ２０ｂとで構成されている。
【００３５】
圧力伝達媒体２０がオイル２０ａとビーズ２０ｂとで構成されているのは以下の理由である。例えば、シリコーンオイルは熱膨張率が約１×１０−３／℃と大きく、圧力伝達媒体２０をオイル２０ａのみで構成すると外部温度が高温の際に、オイル２０ａの体積が熱膨張して増加することにより圧力検出室１９内の体積が大きくなる。そして、圧力検出室１９内の体積の増加が大きいとメタルダイヤフラム１６が変位しきれずに圧力検出室１９内の内圧が変動し、測定媒体の圧力の検出精度が悪化することがある。このため、外部温度が高温の際に圧力検出室１９内の全体の体積の増加を抑制するために、オイル２０ａより熱膨張率の低い、例えば熱膨張率が約３×１０−６／℃の石英ガラスからなるビーズ２０ｂをオイル２０ａに混入して圧力検出室１９内に充填されるオイル２０ａの体積を減らしている。なお、このビーズ２０ｂは圧力検出室１９内に配置されているセンサチップ５やボンディングワイヤ９等の部材に損傷を与えないように球形状とされている。
【００３６】
また、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２１が形成されており、この環状の溝２１には、例えば、シリコーンゴムなどから成るＯリング２２が備えられている。このＯリング２２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つぶされることで圧力検出室１９を封止するものである。
【００３７】
次に上記圧力センサの製造方法について説明する。
【００３８】
まず、ターミナル８がインサート成形されたケースプラグ１を用意する。そして、台座６と陽極接合したセンサチップ５を用意し、台座６側をシリコーン系樹脂などによる接着材を介して凹部２の底面に接着する。
【００３９】
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凹部２内へシール材１０を注入し、シール材１０を凹部２の底面まで行き渡らせた後、硬化する。このとき、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、注入量を調整することが好ましい。
【００４０】
その後、例えば、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の端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、オイル２０ａの中にビーズ２０ｂを混入し、ビーズ２０ｂが混入されたオイル２０ａをディスペンサ等により凹部２内へ注入する。
【００４１】
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。
【００４２】
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を構成することができる。
【００４３】
次にこのように構成された本実施形態の圧力センサの基本的な圧力検出動作について説明する。
【００４４】
測定媒体が測定媒体導入孔１４を通じてメタルダイヤフラム１６に印加されると、圧力検出室１９内に充填されている圧力伝達媒体２０を介してセンサチップ５に形成されているダイヤフラム７に圧力が印加される。ダイヤフラム７には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おり、ダイヤフラム７に圧力が印加されるとピエゾ抵抗効果によりゲージ抵抗の抵抗値が変化する。このため、センサチップ５ではブリッジ回路の出力電圧が変化し、印加された圧力に応じたセンサ信号が出力される。このセンサ信号は、センサチップ５からボンディングワイヤ９およびターミナル１１を介して外部に伝達され、これに基づいて測定媒体の圧力が検出される。
【００４５】
以上のような圧力センサによれば、圧力検出室１９内はオイル２０ａとビーズ２０ｂとにより充填されているので、圧力検出室１９内のオイル２０ａの体積を従来と比較して減少させることができる。そして、このビーズ２０ｂはオイル２０ａよりも熱膨張率の低い材質で構成されているため、外部温度が高温の際に、オイル２０ａの体積が熱膨張により増加しても従来の圧力センサより圧力検出室１９内の全体的な体積の増加を抑制することができ、圧力の検出精度が悪化することを防止することができる。
【００４６】
なお、本実施形態の圧力センサはビーズ２０ｂを少量でもオイル２０ａに混入すれば圧力検出室１９内に充填されるオイル２０ａの体積を減少させることができるので、上記効果を得ることができる。しかし、外部温度が低温の際にはオイル２０ａの体積が収縮して圧力検出室１９内の体積が減少するため、メタルダイヤフラム１６は圧力検出室１９内の体積の減少に伴って変位することで圧力検出室１９内の内圧変動を抑制しようとする。この場合、外部温度が高温の際と同様に、ビーズ２０ｂの体積変化はオイルの体積変化より小さいため、圧力検出室１９内にビーズ２０ｂが多量に混入されていると、メタルダイヤフラム１６が変位して圧力検出室１９内の体積が減少した際にビーズ２０ｂが圧力検出室１９内を移動することができなくなり、例えば、ビーズ２０ｂがメタルダイヤフラム１６とセンサチップ５との間に挟まれることで圧力の検出を正常に行えなくなる場合がある。このため、本実施形態ではオイル２０ａの収縮を考慮して圧力検出室１９内を充填するオイル２０ａとビーズ２０ｂとの体積の割合は、全体の体積に対してビーズ２０ｂの割合が７０％以下であることが好ましい。
【００４７】
また、ビーズ２０ｂの大きさは小さいほうが好ましく例えば、０．１μｍの大きさのものを使用することができるが、目標とする体積の割合までのビーズ２０ｂの数量が多くなるのでコストが高くなることもあり、コストを抑えるために例えば、２００μｍの大きさのものを用いても良い。また、本実施形態の圧力センサは、ビーズ２０ｂの大きさが一律であるものに限られるものではなく、複数の異なる大きさのものにより構成されていてもよい。
【００４８】
（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２実施形態に対して、図１に示す二点鎖線部分の構造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。
【００４９】
図３に本実施形態の圧力センサの部分拡大図を示す。なお、図３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。図３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２３が形成されており、貫通孔２３には電極２４が埋め込まれている。また、電極２４のうち台座６から露出している部分にはバンプ２５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のうち一端部が凹部２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２４とターミナル８とはバンプ２５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２５の周囲には絶縁性部材２６が配置されている。
【００５０】
このような圧力センサによれば、センサチップ５とターミナルと７との電気的な接続を電極２４およびバンプ２５を用いて行うことができるので、第１実施形態のボンディングワイヤ９を用いて構成されている圧力センサよりも圧力検出室１９内の体積を小さくすることができる。このため、圧力検出室１９内に充填されるオイル２０ａの体積を減少させることができるので、外部温度が高温の際に、第１実施形態より圧力検出室１９内の全体の体積の増加を小さくすることができ、さらに圧力の検出精度が悪化することを防止することができる。また、ボンディングワイヤ９を無くすことでビーズ２０ｂによるボンディングワイヤ９の損傷およびボンディングワイヤ９の断線を無くすことができる。
【００５１】
なお、このような圧力センサは次のようにして製造することができる。まず、ターミナル８のうち一端部が凹部２の底面にて露出するようにインサート成形したケースプラグ１を用意する。また、台座６と陽極接合されているセンサチップ５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２３を、例えば、レーザなどにより形成する。そして、貫通孔２３を絶縁処理した後に、この貫通孔２３に電極２４を埋め込む。続いて、例えば、はんだなどにより電極２４のうち台座６から露出している部分にバンプ２５を形成し、バンプ２５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２５の周囲に絶縁性部材２６を配置することで本実施形態の圧力センサを製造することができる。
【００５２】
（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２実施形態に対して、図１に示す二点鎖線部分の構造を変更したものであり、その他に関しては第２実施形態と同様であるためここでは説明を省略する。
【００５３】
図４に本実施形態の圧力センサの部分拡大図を示す。なお、図４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。
【００５４】
図４に示されるように、本実施形態の圧力センサでは溝２１にＯリング２２と共に、Ｏリング２２より硬度が高く、かつ断面形状が矩形状である環状の仕切り部材２７がＯリング２２より内周側に備えられており、仕切り部材２７は軸方向の厚さが溝２１の深さと等しくされている。例えば、この仕切り部材２７はフッ化エチレンゴムにて構成される。
【００５５】
このような圧力センサによれば、ビーズ２０ｂが溝２１に移動することを防止することができるので、ビーズ２０ｂがＯリング２２に食い込み、Ｏリング２２と溝２１との間に隙間ができることによるオイル漏れが発生することを防止することができる。なお、さらに溝２１に環状のバックアップリングをＯリング２２より外周側に加えた構成としてもよい。
【００５６】
（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、図１に示す二点鎖線部分の構造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。
【００５７】
図５に本実施形態の圧力センサの部分拡大図を示す。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。
【００５８】
図５に示されるように、本実施形態の圧力センサではケースプラグ１のうち凹部２が備えられる一面に凹部２を囲むと共に、リングウェルド１７側に突出した凸部２８を有する環状の溶接部材２９が備えられている。そして、この環状の溶接部材２９のうち凸部２８とリングウェルド１７とが接合されることで圧力検出室１９が封止されている。また、ケースプラグ１には、凸部２８とリングウェルド１７とを抵抗溶接するための穴３０が形成されている。この穴３０はハウジング１１の一端がかしめられること、またシリコーン系樹脂等から成る接着材３１が配置されることで閉塞されている。
【００５９】
このような圧力センサによれば、Ｏリング２２を無くすことによりビーズ２０ｂがＯリング２２に食い込み、Ｏリング２２と溝２１との間に隙間ができることによるオイル２０ａ漏れが発生することを防止することができる。
【００６０】
なお、このような圧力センサは以下のように構成することができる。まず、ターミナル８および凸部２８がインサート成形されたケースプラグ１を用意する。そして、凹部２内にオイル２０ａおよびビーズ２０ｂを注入する。続いて、メタルダイヤフラム１６およびリングウェルド１７が溶接されたハウジング１１を用意し、ケースプラグ１と嵌合するように降ろす。その後、穴３０から凸部２８に電流を流して凸部２８とリングウェルド１７とを抵抗溶接して圧力検出室１９内を封止する。最後に、ハウジング１１をケースプラグ１にかしめると共に、接着材３１を配置することで本実施形態の圧力センサを構成することができる。
【００６１】
（第５実施形態）
本発明の第５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２実施形態に対して、図１に示す二点鎖線部分の構造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。
【００６２】
図６に本実施形態の圧力センサの部分拡大図を示す。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。
【００６３】
図６に示されるように、本実施形態の圧力センサは、リングウェルド１７のうち内縁部分がケースプラグ１側に折り曲げられており、この折り曲げられた部分が溝２１内に挿入され、この折り曲げられた部分の内周側の壁面が溝２１のうち凹部２側の壁面と接している。
【００６４】
このような圧力センサによれば、リングウェルド１７によりビーズ２０ｂが溝２１に移動することを防止できるので、ビーズ２０ｂがＯリング２２に食い込み、Ｏリング２２と溝２１との間に隙間ができることによるオイル２０ａ漏れが発生することを防止することができる。
【００６５】
なお、このような圧力センサは、メタルダイヤフラム１６と内縁部分が折り曲げられたリングウェルド１７とが備えられたハウジング１１を用意し、リングウェルド１７のうち折り曲げられた部分の内周側の壁面が溝２１のうち凹部２側の壁面に接するようにハウジング１１をケースプラグ１に圧入することで構成することができる。
【００６６】
（第６実施形態）
本発明の第６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実施形態に対してビーズ２０ｂの材質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。
【００６７】
本実施形態の圧力センサはビーズ２０ｂに金属性のものを用いて構成されており、ビーズ２０ｂは負の電荷に帯電されている。上記第１実施形態の圧力センサは、車両に取り付けられた際にメタルダイヤフラム１６が正の電荷に帯電するため、ビーズ２０ｂに予め負の電荷を与えておくことでビーズ２０ｂがメタルダイヤフラム１６側に引き寄せられる構成とすることができる。このような圧力センサによれば、第１実施形態と比較して、ビーズ２０ｂがセンサチップ５と接触する確率を低減することができる。
【００６８】
（第７実施形態）
本発明の第７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実施形態に対してビーズ２０ｂの材質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。
【００６９】
本実施形態の圧力センサはビーズ２０ｂにゴム性のものを用いて構成されている。このような圧力センサによれば、第１実施形態と比較してビーズ２０ｂが柔らかい材質を用いて構成されおり、ビーズ２０ｂが弾性変形することができるためＯリング２２への食い込みを防止することができ、またセンサチップ５およびボンディングワイヤ９と接触した際にこれらの損傷を軽減することができる。
【００７０】
（第８実施形態）
本発明の第８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実施形態に対してビーズ２０ｂの材質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。
【００７１】
本実施形態の圧力センサはビーズ２０ｂとして樹脂性のものを用いて構成されている。このような圧力センサによれば、オイル２０ａの比誘電率よりも低いビーズ２０ｂを混入しているので圧力検出室１９内をオイル２０ａのみで充填した場合よりもメタルダイヤフラム１６とセンサチップ５との間の誘電容量を小さくすることができる。このため、ハウジング１１から伝導される外部ノイズを小さくすることができ、圧力の検出を高精度に行うことができる。
【００７２】
（他の実施形態）
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、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が導通しないように各ターミナル８に絶縁膜を配置する構成とすることができる。
【００７３】
また、上記各実施形態を組み合わせて圧力センサを構成してもよい。例えば、上記第２実施形態に第６実施形態を組み合わせてビーズ２０ｂとして金属性のものを用いても良いし、また、上記第２実施形態と第７実施形態とを組み合わせてビーズ２０ｂとしてゴム性のものを用いても良い。さらに、第２実施形態に第４実施形態を組み合わせて、センサチップ５とターミナル８とがバンプ２５を介して電気的に接続され、圧力検出室１９が凸部２８で封止される構成としてもよい。
【００７４】
また、上記各実施形態では、凹部２にセンサ部４を配置したケースプラグ１をハウジング１１の中空部１２に挿入して組みつけ、ケースプラグ１とハウジング１１との間に凹部２を覆うようにメタルダイヤフラム１６を備えることで圧力検出室１９を構成し、この圧力検出室１９内を圧力伝達媒体２０で充填する構成としている。つまり、ケースプラグ１およびハウジング１１によりケースを構成した例について説明しているが、ハウジングを無くしてケースを構成することもできる。例えば、ケースプラグ１のうち凹部２が備えられる一面に凹部２を覆うようにメタルダイヤフラム１６を配置して圧力検出室１９を構成すると共に、圧力検出室１９内を圧力伝達媒体２０で充填し、メタルダイヤフラム１６の外縁部分にリングウェルド１７を配置してメタルダイヤフラム１６をケースプラグ１に備え付ける構成としてもよい。この場合、ケースプラグ１、メタルダイヤフラム１６およびリングウェルド１７を同じ金属で構成することができ、例えばＳＵＳを用いることができる。また、リングウェルド１７のうち内縁部分をメタルダイヤフラム１６のダイヤフラム部と接触しないように張り出してもよい。この場合、張り出したメタルダイヤフラム１６の内縁部分により測定媒体導入孔１４が構成される。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる圧力センサの全体断面図を示す図である。
【図２】図１中の二点鎖線部分の拡大図を示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態にかかる圧力センサの部分拡大図を示す図である。
【図４】本発明の第３実施形態にかかる圧力センサの部分拡大図を示す図である。
【図５】本発明の第４実施形態にかかる圧力センサの部分拡大図を示す図である。
【図６】本発明の第５実施形態にかかる圧力センサの部分拡大図を示す図である。
【符号の説明】
【００７６】
１…ケースプラグ、２…凹部、４…センサ部、５…センサチップ、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、１７…リングウェルド、１９…圧力検出室、２０…圧力伝達媒体、２０ａ…オイル、２０ｂ…ビーズ、２１…溝、２２…Ｏリング、２３…貫通孔、２４…電極、２５…バンプ、２７…仕切り部材、２８…凸部、２９…溶接部材
【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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【図６】
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