(57)【要約】【課題】ゲル部材の内部に気泡を生じさせないことで、センサチップの圧力特性の変動を低減する圧力センサを提供する。【解決手段】中空状部材であって、圧力導入穴１４の壁面を覆うと共に、中空状部材の中空部分にゲル部材７０が充填され、該ゲル部材７０とケース１０とを分離するものであり、中空部分に充填されたゲル部材７０を介して開口部１６から圧力導入穴１４の内部に進入した圧力媒体の圧力をセンサチップ２０の圧力受圧面（ダイヤフラム２２の裏面２２ｂ）に伝達させるステム６０を備える。これにより、ステム６０によってゲル部材７０が樹脂製のケース１０に直接接しなくなり、湯皺やフィラーが原因でゲル部材７０の内部に気泡が発生しないので、ゲル部材７０中の気泡によるセンサチップ２０の圧力特性の変動を低減することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部（１６）から内部に圧力媒体の圧力を伝達するための圧力導入穴（１４）が設けられた樹脂製のケース（１０）と、
前記ケース（１０）に収納され、圧力受圧面（２２ｂ）を有し、前記圧力受圧面（２２ｂ）が前記圧力導入穴（１４）の開口部（１６）側に向くように配置されたセンサチップ（２０）と、
前記圧力導入穴（１４）内に配置されると共に、前記センサチップ（２０）の前記圧力受圧面（２２ｂ）に接して該圧力受圧面（２２ｂ）を被覆保護するゲル部材（７０）と、
中空状部材であって、前記圧力導入穴（１４）の壁面を覆うと共に、前記中空状部材の中空部分に前記ゲル部材（７０）が充填され、該ゲル部材（７０）と前記ケース（１０）とを分離するセラミックス製のステム（６０）とを備えていることを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】
開口部（１６）から内部に圧力媒体の圧力を伝達するための圧力導入穴（１４）が設けられた樹脂製のケース（１０）と、
前記ケース（１０）に収納され、圧力受圧面（２２ｂ）を有し、前記圧力受圧面（２２ｂ）が前記圧力導入穴（１４）の開口部（１６）側に向くように配置されたセンサチップ（２０）と、
前記圧力導入穴（１４）内に配置されると共に、前記センサチップ（２０）の前記圧力受圧面（２２ｂ）に接して該圧力受圧面（２２ｂ）を被覆保護するゲル部材（７０）と、
中空状部材であって、前記圧力導入穴（１４）の壁面を覆うと共に、前記中空状部材の中空部分に前記ゲル部材（７０）が充填され、該ゲル部材（７０）と前記ケース（１０）とを分離するガラス製のステム（６０）とを備えていることを特徴とする圧力センサ。
【請求項３】
開口部（１６）から内部に圧力媒体の圧力を伝達するための圧力導入穴（１４）が設けられた樹脂製のケース（１０）と、
前記ケース（１０）に収納され、圧力受圧面（２２ｂ）を有し、前記圧力受圧面（２２ｂ）が前記圧力導入穴（１４）の開口部（１６）側に向くように配置されたセンサチップ（２０）と、
前記圧力導入穴（１４）内に配置されると共に、前記センサチップ（２０）の前記圧力受圧面（２２ｂ）に接して該圧力受圧面（２２ｂ）を被覆保護するゲル部材（７０）と、
中空状部材であって、前記圧力導入穴（１４）の壁面を覆うと共に、前記中空状部材の中空部分に前記ゲル部材（７０）が充填され、該ゲル部材（７０）と前記ケース（１０）とを分離する金属製のステム（６０）とを備えていることを特徴とする圧力センサ。
【請求項４】
前記圧力導入穴（１４）は、前記ケース（１０）の開口部（１６）から前記ケース（１０）の内部側に凹んだ第１の穴（１４ａ）と、前記第１の穴（１４ａ）よりも径が小さく前記第１の穴（１４ａ）の底面から前記ケース（１０）の内部側に凹んだ第２の穴（１４ｂ）とによって構成され、
前記ステム（６０）は、前記第１の穴（１４ａ）の壁面および前記第２の穴（１４ｂ）の壁面に沿った中空状部材をなしており、
前記ステム（６０）のうち前記第１の穴（１４ａ）の底面に平行な部分と前記第２の穴（１４ｂ）の壁面に平行な部分とで構成される角部にテーパ面（６１）が設け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】
前記ステム（６０）のうち前記中空部分を構成する壁面に薄膜（８０）が形成されており、この薄膜（８０）の上にゲル部材（７０）が充填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】
前記薄膜（８０）はパラキシリレン系樹脂で形成されていることを特徴とする請求項５に記載の圧力センサ。
【請求項７】
前記薄膜（８０）はポリパラキシリレン系樹脂で形成されていることを特徴とする請求項５に記載の圧力センサ。
【請求項８】
前記薄膜（８０）はポリマーコート膜であることを特徴とする請求項５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、圧力導入穴に中空状部材のステムを配置し、該ステムの中空部分にゲル部材を充填すると共にセンサチップの圧力受圧面をゲル部材で被覆保護した圧力センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、センサチップの裏面側をゲル部材で封止してなる相対圧型の圧力センサが、例えば特許文献１で提案されている。具体的に、特許文献１では、ＰＰＳ等の樹脂で成形されたケースと、ケースの凹部に搭載され、表面および裏面に圧力が印加されるセンサチップとを備えて構成される圧力センサが提案されている。
【０００３】
センサチップの裏面はケースに対向した状態でケースに固定されている。また、ケースにはセンサチップの裏面に圧力を導入するための圧力導入穴が設けられている。そして、該圧力導入穴には、センサチップの裏面を封止すると共に例えば排気ガス等の腐食性の高い圧力媒体からセンサチップの裏面を保護するためのゲル部材が充填されている。
【特許文献１】特開２００６−２２０４５６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、上記従来の技術では、ＰＰＳ等の樹脂でケースを成形しているため、ケースに深い溝である湯皺が生じてしまう。もちろん、圧力導入穴の壁面にも湯皺が生じる。また、樹脂の中にはフィラーが含まれており、該フィラーがケースの壁面から露出するようにケースが成形されてしまう。もちろん、圧力導入穴の壁面にもフィラーが露出している。
【０００５】
このような状態の壁面の圧力導入穴にゲル部材が充填されると、湯皺やフィラーにゲル部材が触れることとなる。そして、圧力センサを製造する中で、真空脱泡工程における急激な気圧変動や加熱工程における急激な熱昇温が起こり、このような冷熱サイクルおよび圧力サイクルがゲル部材に印加されると、図５に示されるように、ゲル部材９０を介して湯皺９１内の内部空間９２に圧縮空気が送り込まれ、その圧力変動により、ゲル部材９０とケース９３との界面に気泡９４が成長してしまう。また、圧力センサが製品として市場に出た後、圧力変動による急激な気圧変動によっても、湯皺９１内の空気がゲル部材９０に移動するため、ゲル部材９０とケース９３との界面に気泡９４が成長してしまう。
【０００６】
一方、図５に示されるように、フィラー９５が露出したケース９３の壁面９６にゲル部材９０を直接ポッティングして空気を媒体とした圧力サイクル試験を実施すると、壁面９６に露出するフィラー９５を起点として、ケース９３内の気泡９７がゲル部材９０中に発生してしまう。
【０００７】
ゲル部材９０は高分子が架橋されることで形成された三次元の網目構造の中に液体を蓄えたものである。したがって、ゲル部材９０の内部に気泡９４、９７が発生しても、高分子がネットの役割を果たして気泡９４、９７の移動を妨げるため、ゲル部材９０の内部に発生した気泡９４、９７のほとんどはゲル部材９０の内部に留まり続ける。
【０００８】
このように、湯皺９１やフィラー９５が原因となってゲル部材９０の内部に気泡９４、９７が多数発生し、時間の経過と共に気泡９４、９７が拡大していくと、気泡９４、９７によって圧力損失が起こってしまう。すなわち、圧力がゲル部材９０を介してセンサチップの裏面に伝達される前に、圧力が気泡９４、９７に吸収されてしまう。このため、センサチップに伝達されるべき圧力がセンサチップに伝わらなくなってしまい、センサチップの圧力特性が変動してしまうという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記点に鑑み、ゲル部材の内部に気泡を生じさせないことで、センサチップの圧力特性の変動を低減することができ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】
【００１０】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、開口部（１６）から内部に圧力媒体の圧力を伝達するための圧力導入穴（１４）が設けられた樹脂製のケース（１０）と、ケース（１０）に収納され、圧力受圧面（２２ｂ）を有し、圧力受圧面（２２ｂ）が圧力導入穴（１４）の開口部（１６）側に向くように配置されたセンサチップ（２０）と、圧力導入穴（１４）内に配置されると共に、センサチップ（２０）の圧力受圧面（２２ｂ）に接して該圧力受圧面（２２ｂ）を被覆保護するゲル部材（７０）と、中空状部材であって、圧力導入穴（１４）の壁面を覆うと共に、中空状部材の中空部分にゲル部材（７０）が充填され、該ゲル部材（７０）とケース（１０）とを分離するセラミックス製のステム（６０）とを備えていることを特徴とする。
【００１１】
これによると、ステム（６０）によってゲル部材（７０）がケース（１０）に直接接しなくなる。このため、圧力導入穴（１４）を構成する壁面に湯皺が形成されていたり、壁面からフィラーが露出したりしていたとしても、ゲル部材（７０）がこれらを覆うことはない。また、セラミックス製のステム（６０）の表面は粒塊によってでこぼこになっているが、内部に隙間はないため、ステム（６０）の内部空間と外部空間とが繋がるということは起こらない。すなわち、ゲル部材（７０）によってステム（６０）表面のでこぼこを埋めると、でこぼこの空間に空気が残らないようにすることができ、気泡の原因となる気体がステム（６０）に残らないようにすることができる。したがって、湯皺やフィラーが原因でゲル部材（７０）の内部に気泡が生じてしまうことを防止することができる。以上により、気泡による圧力損失を防止できるので、ゲル部材（７０）中の気泡によるセンサチップ（２０）の圧力特性の変動を低減することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明では、開口部（１６）から内部に圧力媒体の圧力を伝達するための圧力導入穴（１４）が設けられた樹脂製のケース（１０）と、ケース（１０）に収納され、圧力受圧面（２２ｂ）を有し、圧力受圧面（２２ｂ）が圧力導入穴（１４）の開口部（１６）側に向くように配置されたセンサチップ（２０）と、圧力導入穴（１４）内に配置されると共に、センサチップ（２０）の圧力受圧面（２２ｂ）に接して該圧力受圧面（２２ｂ）を被覆保護するゲル部材（７０）と、中空状部材であって、圧力導入穴（１４）の壁面を覆うと共に、中空状部材の中空部分にゲル部材（７０）が充填され、該ゲル部材（７０）とケース（１０）とを分離するガラス製のステム（６０）とを備えていることを特徴とする。
【００１３】
これにより、請求項１に記載の発明と同様に、ガラスの内部には空間は存在せず、ガラスの表面がでこぼこしていたとしても、ゲル部材（７０）によってガラスの表面の溝を埋めることができる。したがって、ガラス製のステム（６０）を用いることで、ステム（６０）の表面形状に起因してゲル部材（７０）に気泡が発生しないようにすることができ、ひいてはセンサチップ（２０）の圧力特性の変動を低減することができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明では、開口部（１６）から内部に圧力媒体の圧力を伝達するための圧力導入穴（１４）が設けられた樹脂製のケース（１０）と、ケース（１０）に収納され、圧力受圧面（２２ｂ）を有し、圧力受圧面（２２ｂ）が圧力導入穴（１４）の開口部（１６）側に向くように配置されたセンサチップ（２０）と、圧力導入穴（１４）内に配置されると共に、センサチップ（２０）の圧力受圧面（２２ｂ）に接して該圧力受圧面（２２ｂ）を被覆保護するゲル部材（７０）と、中空状部材であって、圧力導入穴（１４）の壁面を覆うと共に、中空状部材の中空部分にゲル部材（７０）が充填され、該ゲル部材（７０）とケース（１０）とを分離する金属製のステム（６０）とを備えていることを特徴とする。
【００１５】
これにより、請求項１に記載の発明と同様に、金属の内部には空間は存在せず、金属の表面がでこぼこしていたとしても、ゲル部材（７０）によって金属の表面の溝を埋めることができる。したがって、金属製のステム（６０）を用いることで、ステム（６０）の表面形状に起因してゲル部材（７０）に気泡が発生しないようにすることができ、ひいてはセンサチップ（２０）の圧力特性の変動を低減することができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明では、圧力導入穴（１４）は、ケース（１０）の開口部（１６）からケース（１０）の内部側に凹んだ第１の穴（１４ａ）と、第１の穴（１４ａ）よりも径が小さく第１の穴（１４ａ）の底面からケース（１０）の内部側に凹んだ第２の穴（１４ｂ）とによって構成され、ステム（６０）は、第１の穴（１４ａ）の壁面および第２の穴（１４ｂ）の壁面に沿った中空状部材をなしており、ステム（６０）のうち第１の穴（１４ａ）の底面に平行な部分と第２の穴（１４ｂ）の壁面に平行な部分とで構成される角部にテーパ面（６１）が設けられていることを特徴とする。
【００１７】
これにより、ケース（１０）の開口部（１６）からゲル部材（７０）を充填すると、ゲル部材（７０）は第１の穴（１４ａ）から該第１の穴（１４ａ）よりも径が小さい第２の穴（１４ｂ）に流れ込むが、第２の穴（１４ｂ）の入口に設けられたテーパ面（６１）によって、ゲル部材（７０）を第２の穴（１４ｂ）に流し込みやすくすることができる。
【００１８】
請求項５に記載の発明では、ステム（６０）のうち中空部分を構成する壁面に薄膜（８０）が形成されており、この薄膜（８０）の上にゲル部材（７０）が充填されていることを特徴とする。これにより、ステム（６０）とゲル部材（７０）との界面に生じ得る気泡の原因を薄膜（８０）によって消去することができる。
【００１９】
請求項６に記載の発明のように、薄膜（８０）としてパラキシリレン系樹脂で形成されたものを用いることができる。
【００２０】
請求項７に記載の発明のように、薄膜（８０）としてポリパラキシリレン系樹脂で形成されたものを用いることができる。
【００２１】
請求項８に記載の発明のように、薄膜（８０）としてポリマーコート膜を用いることができる。ポリマーコート膜としては、エポキシ系、アクリル系、シリコン系、フッ素系などのコーティング剤を用いることができる。
【００２２】
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】
【００２３】
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。
【００２４】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。本実施形態で説明する圧力センサは、例えば車両における排圧センサとして使用される。
【００２５】
図１は、本発明の第１実施形態に係る圧力センサの概略断面図である。この図に示されるように、圧力センサ１は、ケース１０、センサチップ２０、台座３０、接合部材４０、回路チップ５０、ボンディングワイヤ５１、ステム６０、ゲル部材７０等で構成されている。
【００２６】
ケース１０は、圧力センサ１の外形を形成すると共に、内部に空間１１を構成するものである。また、ケース１０は、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の樹脂材料を、金型を用いて型成形され、複数のターミナル１２がインサート成形されている。ターミナル１２は、圧力センサ１と外部との電気的な接続を行う端子であり、例えば銅などの導電材料よりなるものが採用される。
【００２７】
ケース１０の空間１１内にはセンサチップ２０等が収容される。ケース１０の空間１１を構成する壁面の一面（紙面中央の面）はセンサチップ２０の搭載面１３とされる。この搭載面１３の例えば中央位置に圧力導入穴１４が形成されており、この圧力導入穴１４と対応する位置にセンサチップ２０が位置合わせして搭載されている。ケース１０のうち圧力導入穴１４と対向する位置には、大気導入孔１５が形成され、この大気導入孔１５を通じて空間１１に大気圧が導入される。
【００２８】
圧力導入穴１４は、ケース１０の搭載面１３を構成する壁面を貫通させたものである。具体的に、圧力導入穴１４は、ケース１０のうち大気導入孔１５の反対側に設けられた開口部１６からケース１０の内部側すなわち搭載面１３側に凹んだ第１の穴１４ａと、第１の穴１４ａよりも径が小さく第１の穴１４ａの底面からケース１０の内部側すなわち搭載面１３側に凹んだ第２の穴１４ｂとによって構成されている。第１の穴１４ａと第２の穴１４ｂとの径の違いによって、第１の穴１４ａと第２の穴１４ｂとの連結部が段差状になっている。この圧力導入穴１４が、圧力センサ１の外部から圧力媒体の圧力をケース１０の内部に伝達する役割を果たす。
【００２９】
ケース１０の搭載面１３には、ボンディングワイヤ５１を介してセンサチップ２０や回路チップ５０との電気的接続が行われるターミナル１２の一端が露出させられている。ターミナル１２は、例えば電源供給用、ＧＮＤ用、出力用があるが、図１では、そのうちの一つのみを示してある。
【００３０】
また、ケース１０にはコネクタ部１７が形成されており、このコネクタ部１７からターミナル１２の他端が突き出すように露出されることで、圧力センサ１と外部との電気的な接続が可能となっている。
【００３１】
すなわち、搭載面１３にセンサチップ２０等が搭載されると、空間１１は、大気導入孔１５を通じて大気が導入される大気側空間１１ａと圧力導入穴１４を通じて圧力媒体が導入される圧力媒体側空間１１ｂとに区画される。
【００３２】
センサチップ２０は、例えばｎ型シリコンからなる半導体基板２１にて構成され、その中央部に薄肉のダイヤフラム２２が形成されていると共に、ダイヤフラム２２にｐ型のゲージ抵抗２３が形成された構造とされている。ダイヤフラム２２は、半導体基板２１の裏面にエッチング等により凹部２４を形成することにより構成され、この凹部２４内に圧力媒体の圧力が伝達されるようになっている。したがって、センサチップ２０の凹部２４も圧力伝達経路の一部を構成する。
【００３３】
以下では、センサチップ２０のうちダイヤフラム２２が形成された面をセンサチップ２０もしくはダイヤフラム２２の表面２２ａといい、凹部２４が形成された面をセンサチップ２０もしくはダイヤフラム２２の裏面２２ｂという。本実施形態では、センサチップ２０の表面および裏面で圧力を受圧するため、センサチップ２０の両面２２ａ、２２ｂが圧力受圧面となる。
【００３４】
また、センサチップ２０は、裏面側が台座３０に接合され、接合部材４０により台座３０と共にケース１０の搭載面１３に接合されている。このような構造により、圧力導入穴１４を通じて、センサチップ２０の裏面側からダイヤフラム２２に対して測定対象となる圧力媒体が導入されると共に、大気導入孔１５を通じて、ダイヤフラム２２の表面２２ａ側に圧力基準となる大気圧がダイヤフラム２２に加えられるように構成されている。
【００３５】
台座３０は、低融点ガラス等で構成され、一方の端面にセンサチップ２０の裏面側が陽極接合などにより接合されている。この台座３０は、センサチップ２０と同様の形状を為しており、中央部にダイヤフラム２２に圧力媒体の圧力を伝達するための貫通孔３１が設けられている。そして、貫通孔３１は、ケース１０に形成された圧力導入穴１４と連続的に繋がることで圧力伝達経路の一部を構成する。
【００３６】
接合部材４０は、接着剤等で構成され、台座３０のうちセンサチップ２０に接合された端面とは反対側の端面とケース１０の搭載面１３とを接合する。
【００３７】
回路チップ５０は、センサチップ２０のゲージ抵抗２３から出力される検出信号の信号処理を行うための各種回路が形成されたものであり、図中には示されていないが、別断面において配線を構成するボンディングワイヤ５１を介してターミナル１２と電気的に接続されている。
【００３８】
ステム６０は、中空状部材であって、圧力導入穴１４の壁面を覆うものである。本実施形態では、圧力導入穴１４は径が異なる２つの穴１４ａ、１４ｂで構成されているので、ステム６０は、第１の穴１４ａの壁面と第２の穴１４ｂの壁面との段差を承継した中空状部材をなしている。つまり、ステム６０は各穴１４ａ、１４ｂの壁面に沿った形状になっている。ステム６０は、例えば接着剤を介してケース１０の圧力導入穴１４に取り付けられている。
【００３９】
また、ステム６０のうち第１の穴１４ａの底面に平行な部分と第２の穴１４ｂの壁面に平行な部分とで構成される角部にテーパ面６１が設けられている。本実施形態では、ステム６０としてセラミックスからなるものが採用される。セラミックス製のステム６０は、例えば原料を焼結することで得られる。
【００４０】
なお、本実施形態では、ステム６０は搭載面１３の一部を構成している。すなわち、図１に示されるように、台座３０は接合部材４０を介してステム６０の端面に設置されている。
【００４１】
ゲル部材７０は、ステム６０の中空部分に充填され、圧力導入穴１４内に導入された圧力媒体が圧力受圧面であるダイヤフラム２２に接触することを防止する保護材として機能しつつ、ダイヤフラム２２側に圧力媒体の圧力を伝える圧力伝達媒体としての機能を果たすものである。具体的には、ステム６０の中空部分や台座３０の貫通孔３１内およびダイヤフラム２２の裏面２２ｂとなる凹部２４内にゲル部材７０が備えられている。
【００４２】
このようなゲル部材７０として、ジメチルシリコンゲルなどのシリコン系のゲル、フロロシリコンゲルのようにフッ素を少量含んだフッ素系ゲルやフロロカーボンゲルのようにフッ素を多量に含んだフッ素系ゲルなどを用いることができる。特に、圧力センサ１が排圧センサとして適用されるような場合には、圧力媒体が酸性成分を含む排気ガスとなるため、ゲル部材７０として耐酸性の高いフッ素系ゲル、好ましくはフッ素を多量に含んだフッ素系ゲルを用いると良い。
【００４３】
上述のように、第２の穴１４ｂの入口にテーパ面６１が設けられているため、ケース１０の開口部１６からゲル部材７０を充填すると、ゲル部材７０が第１の穴１４ａから第２の穴１４ｂに流れ込みやすくなっている。そして、ステム６０の中空部分にゲル部材７０が充填されると、ゲル部材７０はステム６０によってケース１０と分離され、ゲル部材７０とケース１０とが直接接触することはない。そして、中空部分に充填されたゲル部材７０を介してケース１０の開口部１６から圧力導入穴１４の内部に進入した圧力媒体の圧力がセンサチップ２０の裏面に伝達する。以上が、本実施形態に係る圧力センサ１の全体構成である。
【００４４】
次に、上記圧力センサ１の製造方法について説明する。まず、ターミナル１２がインサート成形され、空間１１や搭載面１３が設けられたケース１０を型成形により形成する。また、ダイヤフラム２２が形成された圧力検出用のセンサチップ２０、半導体プロセス等で形成された処理回路等が設けられた回路チップ５０、貫通孔３１が設けられた台座３０を用意する。さらに、セラミックス原料を焼結することで圧力導入穴１４の壁面に沿った形状のステム６０を用意する。
【００４５】
この後、ケース１０の圧力導入穴１４に接着剤でステム６０を取り付ける。また、センサチップ２０の裏面と台座３０の貫通孔３１とが対向するように、センサチップ２０と台座３０とを例えば陽極接合によって接合する。続いて、ケース１０の搭載面１３に接合部材４０を介して台座３０を固定する。この後、センサチップ２０、ターミナル１２、回路チップ５０をボンディングワイヤ５１で結線する。
【００４６】
続いて、ステム６０の中空部分にゲル部材７０を注入・充填する。このとき、ステム６０の内壁面にテーパ面６１が設けられているため、第１の穴１４ａから該第１の穴１４ａよりも径が小さい第２の穴１４ｂにゲル部材７０を容易に流し込むことができる。この後、気泡発生を防ぐために真空脱泡する。こうして、図１に示される圧力センサ１が完成する。
【００４７】
上記のように圧力センサ１を製造するに際し、セラミックス製のステム６０とゲル部材７０との界面で気泡が発生しない理由について説明する。図２は、セラミックス製のステム６０の一部断面図である。
【００４８】
図２に示されるように、セラミックス製のステム６０は極小の粒塊６２が敷き詰められて構成されたものであり、ステム６０の表面６３は該粒塊６２によってでこぼこになっている。しかし、粒塊６２と粒塊６２とはほとんど隙間なく敷き詰められているため、ステム６０の表面６３がでこぼこになっていたとしても、その表面形状がステム６０の内部に承継されてはいない。すなわち、セラミックス製のステム６０の内部には、粒塊６２と粒塊６２との隙間が繋がってできる空間が存在しないため、圧力サイクル等によってでこぼこの溝がステム６０の内部の空間にまで延びて繋がるということはなく、樹脂製のケース１０の表面に形成される湯皺（図５参照）のようにケース１０の内部空間とケース１０の外部空間とが繋がるということは起こらない。また、ステム６０の表面６３がでこぼこしていたとしても、でこぼこの溝６４はケース１０の湯皺の溝よりも浅いため、ゲル部材７０によってでこぼこを埋めることができ、でこぼこの空間に空気が残らないようにすることができる。また、セラミックス製のステム６０の表面６３にはフィラー（図５参照）のように表面６３に露出している部材が存在していないため、ゲル部材７０中に該突起物を起点とした気泡が発生することもない。したがって、セラミックス製のステム６０を用いることで、ステム６０の表面形状に起因してゲル部材７０に気泡が発生しないようにすることができる。
【００４９】
圧力センサ１においては、ゲル部材７０の圧力サイクル性が重要である。樹脂材料などの被着体の上にゲル部材７０を硬化させた試験片を圧力サイクルにかけると、ゲル部材７０と樹脂材料との界面に気泡が発生する条件が存在する。この気泡の発生条件の一つとして、被着体表面の欠陥割合がある。
【００５０】
発明者らは、異なる表面の欠陥を有する試験片を用いて、圧力サイクル試験を行った。その結果を図３に示す。ここで、圧力サイクル試験のサンプルとして、樹脂材料を被着体としたものにゲル部材７０を硬化させた３つのサンプルと、セラミック材料を被着体としたものにゲル部材７０を硬化させた１つのサンプルを用いた。
【００５１】
被着体表面とは、ケース１０となる樹脂材料の表面、ステム６０となるセラミック材料の表面をそれぞれ指す。また、欠陥（ボイド）比率とは、樹脂材料やセラミック材料の表面に存在する欠陥の割合を示している。ここでいう欠陥とは、樹脂材料の表面の湯皺、ウエルド、微小な割れが樹脂内部深くまで到達している欠陥のことをいう。この欠陥比率が高いほど、樹脂材料やセラミック材料の表面が粗くなっており、短時間で気泡が多く発生しやすいことを意味している。また、気泡発生時間とは、圧力サイクル試験を行ったときに、試験開始後にゲル部材７０中に気泡が発生するまでの時間である。
【００５２】
被着体として樹脂材料を用いた場合、欠陥比率が８％程度と高いサンプルでは、図３中「●」で示されるように、２時間程度の圧力サイクル試験にて気泡が発生してしまう。また、欠陥比率が０％と低いサンプルにおいても、図３中「■」および「▲」に示されるように圧力サイクル試験開始後１０から２０時間程度で気泡が発生してしまう。
【００５３】
一方、被着体としてセラミック材料を用いたサンプルでは、セラミック材料の表面に欠陥がほとんどなく、また、セラミック材料の表面に欠陥があったとしてもその欠陥は表面でとまっている。したがって、圧力サイクル試験において、セラミック材料とゲル部材７０との界面で気泡が発生することはない。図３中「○」で示されるように、１０００時間以上が経過しても気泡が発生することはなかった。これは、上述のように、セラミック材料の表面から内部に繋がる気泡の原因となる空間が存在しないためである。
【００５４】
以上説明したように、本実施形態では、セラミックス製のステム６０を圧力導入穴１４に設けたことが特徴となっている。これにより、ステム６０によってゲル部材７０がケース１０に直接接しないようにすることが可能となる。このため、圧力導入穴１４を構成する壁面に湯皺やフィラーが存在していても、ゲル部材７０がこれらに直接触れないようにすることができる。したがって、湯皺やフィラーが原因でゲル部材７０の内部に気泡が生じることを防止でき、ひいてはゲル部材７０中の気泡によるセンサチップ２０の圧力特性の変動を低減することができる。
【００５５】
ところで、ステム６０の台座３０側とは反対側の開口は、圧力導入穴１４よりも突出していることが望ましい。このような構造であれば、ゲル部材７０をステム６０の中空部分に注入する際に、ケース１０上にゲル部材７０が溢れ出にくくすることができる。
【００５６】
また、ゲル部材７０の注入量、すなわち受圧側の界面は、ステム６０の台座３０側とは反対側の開口よりも接合部材４０寄りであることが望ましい。さらには、ゲル部材７０の受圧側の界面は、圧力導入穴１４の開口部の端部、すなわちケース１０の受圧面よりも低いことが望ましい。このような構造であっても、ゲル部材７０をステム６０の中空部分に注入する際に、ケース１０上にゲル部材７０が溢れ出にくくすることができる。
【００５７】
（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。第１実施形態では、ステム６０の材質としてセラミックスを採用していたが、本実施形態では、ステム６０としてガラスからなるものが採用される。このようなガラス製のステム６０は、型成形により形成される。
【００５８】
ガラスは、セラミックスと同様に、その内部に空間が存在しないものである。また、ガラスの表面がでこぼこしていたとしても、該でこぼこの溝は浅いため、ゲル部材７０によってガラスの表面の溝が埋まる。したがって、ゲル部材７０に圧力サイクルが印加されても、ガラスに起因した気泡がゲル部材７０の内部に発生することはない。以上のように、ガラス製のステム６０を用いても良い。
【００５９】
（第３実施形態）
本実施形態では、第１、第２実施形態と異なる部分についてのみ説明する。上記各実施形態では、ステム６０の材質としてセラミックスやガラスを採用していたが、本実施形態では、ステム６０として金属からなるものが採用される。このような金属製のステム６０は、冷間鍛造、プレス加工、切削加工等により形成される。
【００６０】
金属は、セラミックスやガラスと同様にその内部に空間が存在しない。また、金属製のステム６０の表面がでこぼこになっていても、上記と同様にゲル部材７０がでこぼこの溝を埋める。このように、金属製のステム６０を用いることで、ゲル部材７０に気泡が発生しないようにすることができる。
【００６１】
（第４実施形態）
本実施形態では、第１〜第３実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図４は、本実施形態に係る圧力センサ１のセンサチップ２０近傍の拡大断面図である。この図に示されるように、ステム６０のうち中空部分を構成する壁面に薄膜８０が形成されている。そして、薄膜８０の上にゲル部材７０が充填されている。
【００６２】
薄膜８０として、パラキシリレン系樹脂やポリパラキシリレン系樹脂で形成されたものやポリマーコート膜が採用される。パラキシリレン系樹脂やポリパラキシリレン系樹脂を用いる場合、例えばＣＶＤの方法によってステム６０に薄膜８０を形成することができる。ポリマーコート膜としては、エポキシ系、アクリル系、シリコン系、フッ素系などのコーティング剤を用いることができる。なお、図４ではステム６０の中空部分の壁面全体に薄膜８０が設けられているが、ゲル部材７０が充填される壁面の部分だけに薄膜８０が設けられているだけでも良い。
【００６３】
薄膜８０は、ステム６０の壁面に気泡の発生の原因となるでこぼこが存在していたとしても、薄膜８０の表面は該でこぼこを承継しない平滑面となる。したがって、薄膜８０の上にゲル部材７０を設けることで、ステム６０とゲル部材７０との界面に生じ得る気泡の発生を抑制することができる。
【００６４】
（他の実施形態）
上記各実施形態では、圧力センサ１が排圧センサとして用いられる形態について説明したが、例えば、インテークマニホールド等に設置される吸気圧センサにおいて、樹脂製のケースに上記各実施形態で示されたステムを設けても良い。もちろん、ステムの形状は各ケースの形状に応じて適宜変更すれば良い。
【００６５】
上記各実施形態では、例えば図１に示されるように、ステム６０の開口端がケース１０から突出しているが、これは一例を示したものであり、突出していなくても良い。ステム６０がケース１０から突出していると、例えば圧力サイクル試験やトリミング時に圧力ホースを接続しやすくすることができる。
【００６６】
ステム６０の中空部分に充填するゲル部材７０の量は、図１や図４に示される場合に限らない。図１や図４の場合よりも多くしても良いし、少なくしても良い。また、ゲル部材７０は一層の場合に限らず、異なる種類のものが多層になっていても良い。
【００６７】
上記第１実施形態では、ステム６０をケース１０に接着剤で取り付けていたが、例えばターミナル１２とステム６０とをケース１０にインサート成形しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る圧力センサの概略断面図である。
【図２】セラミックス製のステムの一部断面図である。
【図３】気泡発生時間と被着体表面の欠陥（ボイド）比率との関係を示した図である。
【図４】本発明の第４実施形態に係る圧力センサのセンサチップ近傍の拡大断面図である。
【図５】課題を説明するための図であり、ゲル部材中に気泡が発生する様子を示した図である。
【符号の説明】
【００６９】
１０    ケース
１４    圧力導入穴
１４ａ  圧力導入穴の第１の穴
１４ｂ  圧力導入穴の第２の穴
１６    ケースの開口部
２０    センサチップ
２２ｂ  圧力受圧面としてのダイヤフラムの裏面
６０    ステム
６１    ステムのテーパ面
７０    ゲル部材
８０    薄膜
【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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