JP2009014484A - 圧力センサ - Google Patents

Abstract

【課題】ダイアフラムを含む基板を圧力媒体の導入方向に平行に配置してなる縦置き型の圧力センサにおいて、圧力脈動や外部振動による基板のダイアフラムの振動を抑制する。
【解決手段】ケース１はコネクタケース１０とハウジング３０との組付により構成され、基板２０は、圧力導入通路３１のコネクタケース１０側の開口部３１ｂに配置されている。そして、圧力媒体の導入方向Ｙに平行な基板２０の板面２０ａ、２０ｂのうちセンシング部であるダイアフラム２に対応する位置にある部位は、ケース１を構成するハウジング３０の内面３０ａに接して固定されケース１に支持されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、圧力検出を行うセンシング部を含む基板を、圧力媒体の導入方向に平行に配置してなる縦置き型の圧力センサに関する。

従来より、この種の一般的な縦置き型の圧力センサとしては、圧力媒体からの圧力を検出するセンシング部によって一部が構成されている板状の基板と、当該基板を収納するケースと、ケースの内部に設けられ圧力媒体が導入される圧力導入通路とを備え、基板の板面が圧力媒体の導入方向と平行になるように、基板を圧力導入通路に配置したものが提案されている（たとえば、特許文献１、２参照）。なお、基板の板面とは、通常の板における表と裏の主表面のことである。

このような圧力センサは、基板の板面を圧力導入通路と直交する方向に平行に設けてなる一般的なタイプのものに比べて、当該圧力導入通路と直交する方向に沿った体格が小さい、すなわち全体として体格の細い圧力センサを実現できる。

ここで、従来のものでは、基板は、基板の端部寄りの部位にダイアフラムなどのセンシング部が設けてあり、基板の中央部寄りの部位を、ハーメチックガラスなどによりケースに固定支持している。
特開平２−１３８７７６号公報 特許第２７９２１１６号公報

しかしながら、従来の縦置き型の圧力センサにおける基板の支持構造では、基板の表裏の板面のうちセンシング部に対応する位置にある部位が拘束されていない。つまり、従来では、センシング部は基板における自由端の部分となっているため、導入される圧力の脈動や外部からの振動の伝達によって、基板のセンシング部が振動してしまい、センサの出力に影響を及ぼす可能性があった。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、センシング部を含む基板を、圧力媒体の導入方向に平行に配置してなる縦置き型の圧力センサにおいて、圧力脈動や外部振動による基板のセンシング部の振動を抑制することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、基板（２０）の板面（２０ａ、２０ｂ）のうちセンシング部（２）に対応する位置にある部位を、ケース（１）に接しつつケース（１）に支持したことを、第１の特徴とする。

それによれば、基板（２０）の板面（２０ａ、２０ｂ）のうちセンシング部（２）に対応する位置にある部位が、ケース（１）に接して支持されることにより、センシング部（２）もケース（１）に支持された形となるため、圧力脈動や外部振動による基板（２０）のセンシング部（２）の振動を抑制することができる。

ここで、ケース（１）としては、第１のケース部材（１０）と、この第１のケース部材（１０）に連結された第２のケース部材（３０）とを備えたものであって、第１のケース部材（１０）に、センシング部（２）からの信号を取り出すためのリード（１２）を設け、圧力導入通路（３１）を、第２のケース部材（３０）における一端部および他端部に開口部（３１ａ、３１ｂ）を有するとともに第２のケース部材（３０）の内部にて当該両端部間を延びるように設けられたものとし、第１のケース部材（１０）を第２のケース部材（３０）における他端部側に接続したものにできる。

そして、このようなケース（１）の場合、基板（２０）が第１のケース部材（１０）の内部に臨む状態となるように、圧力導入通路（３１）のうち第２のケース部材（３０）における他端部側の開口部（３１ｂ）に当該基板（２０）を配置し、基板（２０）とリード（１２）とを電気的に接続し、基板（２０）の板面（２０ａ、２０ｂ）のうちセンシング部（２）に対応する位置にある部位を、第２のケース部材（３０）に接して支持すればよい（後述の図１、図４、図５、図６参照）。

このような基板（２０）の配置とすることで、信号取り出し用のリード（１２）と基板（２０）との電気的接続が容易となる。

また、基板（２０）とリード（１２）との電気的接続を、一端部が基板（２０）の一方の板面（２０ａ）側に設けられた電極（２８）に接続され他端部がリード（１２）に接続されたボンディングワイヤ（４０）により行った場合には、基板（２０）の他方の板面（２０ｂ）のうちボンディングワイヤ（４０）の接続部に対応する位置にある部位を、ケース（１）に接してケース（１）に支持してもよい（後述の図４、図５参照）。

それによれば、基板（２０）のワイヤ接続部もケース（１）に支持されるため、圧力脈動や外部振動による基板（２０）のワイヤ接続部の振動を抑制することができる。その結果、ワイヤ（４０）の断線などの防止効果が期待できる。

ここにおいて、上記したようにケース（１）は第１のケース部材（１０）と第２のケース部材（３０）とより構成されるが、基板（２０）の他方の板面（２０ｂ）のうちボンディングワイヤ（４０）の接続部に対応する位置にある部位を支持するケース（１）の部分としては、これら両ケース部材（１０、３０）のどちらでもよい。

すなわち、基板（２０）の他方の板面（２０ｂ）のうちボンディングワイヤ（４０）の接続部に対応する位置にある部位を、第１のケース部材（１０）の内部空間に入り込ませ、当該部位を第１のケース部材（１０）に接して支持することができる（後述の図４参照）。

また、第２のケース部材（３０）における他端部側の一部を、第１のケース部材（１０）の内部空間に入り込むように延ばし、基板（２０）の他方の板面（２０ｂ）のうちボンディングワイヤ（４０）の接続部に対応する位置にある部位を、第２のケース部材（３０）のうち第１のケース部材（１０）の内部空間に入り込んでいる部位に接して支持してもよい（後述の図５参照）。

また、基板（２０）とリード（１２）との電気的接続を、一端部が基板（２０）の一方の板面（２０ａ）側に設けられた電極（２８）に接続され他端部がリード（１２）に接続されたバネ性を有するバネ部材（４１）により行い、バネ部材（４１）のバネ力を、基板（２０）からリード（１２）へ向かう方向に沿って発揮されるとしてもよい（後述の図６参照）。

それによれば、圧力脈動や外部振動による基板（２０）のワイヤ接続部の振動を抑制することができる。その結果、ボンディングワイヤ（４０）の断線防止などの効果が期待できる。

また、基板（２０）としては、２枚の板材（２１、２２）を貼り合わせ、その貼り合わせ界面の一部に空洞（２５）を設け、空洞（２５）に対応する位置にある一方の板材（２１）の部分に、前記圧力媒体からの圧力によって歪むセンシング部としてのダイアフラム（２）を形成したものでもよい。

この場合、基板（２０）の板面（２０ａ、２０ｂ）のうちダイアフラム（２）に対応する位置にある部位は、ダイアフラム（２）とは反対側に位置する他方の板材（２２）の表面となる（後述の図２参照）。

それによれば、ダイアフラムタイプのセンシング部（２）を有する基板（２０）において、基板（２０）の板面（２０ａ、２０ｂ）のうちダイアフラム（２）とは反対側に位置する面（２０ｂ）を、ケース（１）に接触させているから、ダイアフラム（２）の歪み特性を損なうことなく、基板（２０）のケース（１）への支持が行える。

また、従来の基板の支持構造では、上記特許文献１、２などにも示されているように、圧力媒体の導入方向に隔てられた基板の両端部は浮いており、基板の中央部が支持された形となっている。このことに着目して、当該両端部の両方もしくは一方の端部を支持してやれば、従来の支持構造に比べて基板の振動を低減できると考え、さらに次の手段を創出した。

すなわち、本発明は、縦置き型の圧力センサにおいて、基板（２０）の板面（２０ａ、２０ｂ）において圧力媒体の導入方向（Ｙ）に隔てられた両端部のうち少なくとも一方の端部を、ケース（１）に接してケース（１）に支持したことを、第２の特徴とする（後述の図７参照）。

それによれば、基板（２０）の板面（２０ａ、２０ｂ）における上記両端部の少なくとも一方が、ケース（１）に接して支持されることで固定端となり、基板（２０）の振動を従来よりも低減できるため、圧力脈動や外部振動による基板（２０）のセンシング部（２）の振動を抑制することができる。

この場合、基板（２０）の板面（２０ａ、２０ｂ）において圧力媒体の導入方向（Ｙ）に隔てられた両端部を、ケース（１）に接してケース（１）に支持すれば、基板（２０）の板面（２０ａ、２０ｂ）における上記両端部の両方が、ケース（１）に接して支持されることで固定端となるため、基板（２０）の振動低減のためには好ましい。

また、基板（２０）の板面（２０ａ、２０ｂ）において圧力媒体の導入方向（Ｙ）に隔てられた両端部のうち一方の端部の方が他方の端部よりもセンシング部（２）に近いものである場合には、センシング部（２）に近い端部のみを、ケース（１）に接してケース（１）に支持してもよい。

基板（２０）の板面（２０ａ、２０ｂ）における上記両端部のうち一方の端部の方が他方の端部よりもセンシング部（２）に近い場合には、当該近い方の端部を支持する方が、圧力脈動によるセンシング部（２）の振動を抑制しやすくなり、好ましい。

なお、特許請求の範囲およびこの欄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一例である。

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、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る圧力センサＳ１の全体概略断面構成を示す図である。また、図２は、図１中の圧力センサＳ１における基板２０およびその近傍の拡大図である。

この圧力センサＳ１は、たとえば自動車に搭載され、燃料圧力、エンジンや駆動系の潤滑用オイル圧、あるいはエアコンの冷媒圧、さらには排気ガス圧などを検出する圧力センサ等に適用できる。

この圧力センサＳ１は、大きくは、センシング部２を有する基板２０と、基板２０を収納するケース１と、ケース１に設けられた圧力導入通路３１とを備えてなる縦置き型の圧力センサである。まず、図２を参照して基板２０について述べる。

基板２０は、板材としての第１のシリコン基板２１と板材としての第２のシリコン基板２２とを貼り合わせたものである。これら両シリコン基板２１、２２は、ともにシリコン半導体よりなる。

ここで、基板２０における第１のシリコン基板２１側の外面としての板面を第１の板面２０ａ、第２のシリコン基板２２側の外面としての板面を第２の板面２０ｂとする。基板２０の形状は、これら両板面２０ａ、２０ｂを有する板状であればよいが、ここでは、矩形板状のものである。

両シリコン基板２１、２２の貼り合わせ界面にて、第１のシリコン基板２１側から第２のシリコン基板２２側へ向かって、導電部２３、絶縁層２４ａ、接着層２４ｂが順次介在している。ここで、導電部２３は、後述する歪みゲージ２６、回路部２７、および電極２８を電気的に接続する配線として機能するものである。この導電部２３は、たとえばＡｌ（アルミニウム）などよりなる。

絶縁層２４ａおよび接着層２４ｂは、たとえばシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）などよりなる電気絶縁性の膜であり、第１のシリコン基板２１と第２のシリコン基板２２とを接合固定するとともに、導電部２３や回路部２７などの電気絶縁を担う絶縁性接合層として機能するものである。ここでは、両シリコン基板２１、２２の貼り合わせは、絶縁層２４ａおよび接着層２４ｂの２層にて行っているが、シリコン酸化膜などよりなる１層により行ってもよい。

また、２枚のシリコン基板２１、２２の貼り合わせ界面の一部には空洞２５が設けられている。ここでは、空洞２５は第２のシリコン基板２２にエッチングなどにより形成された凹部を第１のシリコン基板２１で覆うことにより気密に区画された空洞として構成されている。

そして、空洞２５に対応する位置にある第１のシリコン基板２１の部分は、上記センシング部２としてのダイアフラム２として構成されている。ここでは、空洞２５は気密に封止され真空などの一定圧力を有する圧力基準室２５として構成され、ダイアフラム２は、当該ダイアフラム２における第１の板面２０ａに印加される圧力媒体からの圧力によって歪むようになっている。

また、図２に示されるように、ダイアフラム２における貼り合わせ界面の部分には、不純物の注入・拡散などにより形成された歪みゲージ２６が形成されている。ここでは、歪みゲージ２６によりブリッジ回路が形成されており、ダイアフラム２の歪みによる当該ブリッジ回路の抵抗値変化が検出できるようになっている。

つまり、本実施形態では、ダイアフラム２によりセンシング部２が構成されており、このセンシング部２は、ダイアフラム２が受けた圧力を歪みゲージ２６によって電気信号に変換し、この電気信号をセンサ信号として出力する半導体ダイアフラム式のものとして構成されている。

また、第１のシリコン基板２１には、回路部２７が設けられている。この回路部２７は、半導体プロセスなどにより形成されたトランジスタ素子や各種配線などによって構成されたものであり、センサ信号の処理などを行うものである。

また、上述したように、これら歪みゲージ２６と回路部２７とが上記導電部２３によって電気的に接続されている。また、基板２０には、導電部２３と電気的に接続された電極２８が設けられている。この電極２８は、後述するボンディングワイヤ４０と接続されて、センサ信号を基板２０の外部に取り出すためのものである。

ここでは、電極２８は、Ａｌなどより構成されたもので、第１のシリコン基板２１の外面すなわち基板２０における第１の板面２０ａ側に設けられている。具体的には、第１の板面２０ａから導電部２３まで貫通する開口部を第１のシリコン基板２１に設け、この開口部内に電極２８を設けることにより、第１の板面２０ａ側にて電極２８が露出している。それにより、電極２８とボンディングワイヤ４０との接続が可能となっている。

このように、本実施形態の基板２０は、圧力媒体からの圧力を検出するセンシング部としてのダイアフラム２によって一部が構成されている板状のものであり、センシング部２とセンサ信号の処理回路である回路部２７とが一体化したものである。

図１に戻って、ケース１について述べる。本実施形態のケース１は、第１のケース部材としてのコネクタケース１０と、このコネクタケース１０に連結された第２のケース部材としてのハウジング３０とを備えるものである。

コネクタケース１０は、たとえば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）やＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等の樹脂を型成形することにより作製されたものであり、ここでは略円柱状をなしている。そして、このコネクタケース１０の一端部側の表面（図１中、下方側の端面）には、コネクタケース１０の収納空間を構成する凹部１１が形成されている。

また、コネクタケース１０には、上記センシング部としてのダイアフラム２からのセンサ信号を取り出すためのリード１２が設けられている。ここでは、複数個の棒状のリード１２が設けられている。

このリード１２は、基板２０の第１の板面２０ａ側に設けられた上記電極２８とボンディングワイヤ４０を介して電気的に接続されており、それによって、基板２０は、ワイヤ４０およびリード１２を介して外部と電気的に接続可能になっている。たとえば、図１では、各リード１２の一端部（図１中、下方の端部）は、上記コネクタケース１０の凹部１１の内部に露出し、この露出部にてワイヤ４０と接続されている。

このリード１２は、たとえば黄銅にＮｉメッキ等のメッキ処理を施した材料よりなり、インサートモールドによりコネクタケース１０と一体に成形されることによりコネクタケース１０に保持されている。

一方、図１に示されるように、コネクタケース１０の他端部側（図１中、上方端側）は開口部１３として構成されている。そして、各リード１２の他端部は、このコネクタケース１０の他端部側の開口部１３内に突出した形で露出している。

このようにコネクタケース１０の開口部１３に露出するリード１２の他端部は、たとえばワイヤハーネス等の外部配線部材（図示せず）を介して外部回路（車両のＥＣＵ等）に電気的に接続されるようになっている。つまり、コネクタケース１０の他端部側は、上記リード１２の他端部とともに、外部との接続を行うための接続部すなわちコネクタ部１４として構成されている。

また、コネクタケース１０には、コネクタケース１０の上記凹部１１と外部とを遮断する蓋部１５が設けられている。この蓋部１５は、上記凹部１１と外部とを連通する開口部を遮蔽するように、コネクタケース１０に対して取り付けられている。

蓋部１５は、特に材質を限定するものではないが、コネクタケース１０と同様の樹脂あるいは金属、セラミックなどよりなり、コネクタケース１０に対して溶着や接着などにより、接合されている。

次に、第２のケース部材としてのハウジング３０は、図１中の上下方向に延びる中空筒状をなすものである。このハウジング３０は、たとえばステンレス（ＳＵＳ）などの金属材料よりなるものであり、プレスや切削加工などにより成形できるものである。

圧力導入通路３１は、ハウジング３０の中空部として構成されたものである。つまり、圧力導入通路３１は、ハウジング３０の一端部側（図１中の下方端側）および他端部にそれぞれ開口部３１ａ、３１ｂを有し、ハウジング３０の内部にてハウジング３０の当該両端部間を延びるように設けられたものである。

また、ハウジング３０の一端部側の外面には、圧力センサＳ１を自動車の適所、たとえば、エアコンの冷媒配管や自動車の燃料配管などの被検出体の適所に固定するためのネジ部３２が形成されている。

そして、この被検出体から圧力導入通路３１を介して圧力媒体が導入されるようになっている。この圧力媒体は、たとえば上記したエアコンの冷媒、ガソリンなどのエンジンの燃料、エンジンや駆動系の潤滑用オイル、あるいは排気ガスなどである。

そして、コネクタケース１０の一端部側は、ハウジング３０の他端部側に接続されている。この両ケース部材１０、３０の接続方法は特に限定するものではないが、溶接、接着、かしめなどが挙げられる。

ここでは、ハウジング３０の他端部側にコネクタケース１０の一端部側が挿入された状態で、ハウジング３０の他端部側の一部３０’がコネクタケース１０にかしめ固定されている。これにより、両ケース部材１０、３０は一体に組み付けられ、本実施形態のケース１が構成されている。

さらに、ハウジング３０の他端部側とコネクタケース１０の一端部側との間には、ハウジング３０とコネクタケース１０の間を気密に封止するためのＯリング５０が配設されている。このＯリング５０は、たとえばシリコンゴム等の弾性材料よりなる。

ここで、図１に示されるように、本実施形態の圧力センサＳ１においては、基板２０の板面２０ａ、２０ｂが圧力媒体の導入方向Ｙと平行になるように、基板２０は圧力導入通路３１に配置されている。ここで、圧力媒体の導入方向Ｙとは、圧力媒体の流れ方向および圧力導入通路３１の延びる方向である。つまり、図１に示されるように、圧力導入通路３１におけるハウジング３０の一端部側の開口部３１ａから他端部側の開口部３１ｂへ向かい方向である。

本実施形態では、基板２０は、圧力導入通路３１のうちハウジング３０の他端部側の開口部３１ｂ、すなわち、コネクタケース１０側の開口部３１ｂに配置されている。そして、基板２０は、両ケース部材１０、３０の境界部に位置してコネクタケース１０の内部に臨んだ状態となっており、基板２０の一部がコネクタケース１０の内部、すなわちコネクタケース１０の凹部１１に入り込んでいる。

ここでは、このコネクタケース１０に入り込んでいる基板２０の部分に、上記電極２８が設けられており、この電極２８およびボンディングワイヤ４０を介して、基板２０とリード１２とが電気的に接続されている（図１、図２参照）。

また、図１に示されるように、基板２０の板面２０ａ、２０ｂのうちセンシング部としてのダイアフラム２に対応する位置にある部位が、ケース１に接しつつケース１に支持されている。なお、基板２０の板面２０ａ、２０ｂのうちダイアフラム２に対応する位置にある部位を、以下、基板板面におけるセンシング部対応部ということとする。

基板板面におけるセンシング部対応部とは、基板２０の板面２０ａ、２０ｂのうちダイアフラム２と平面的に同じ位置にある部位である。言い換えれば、基板板面におけるセンシング部対応部とは、ダイアフラム２を基板２０の板面２０ａ、２０ｂに対して投影したときの板面２０ａ、２０ｂ全体のうちの当該投影領域の部分をいう。

ここでは、図１、図２に示されるように、基板板面におけるセンシング部対応部は、ダイアフラム２とは反対側に位置する他方の板材としての第２のシリコン基板２２の表面である。つまり、当該センシング部対応部は、基板２０の第２の板面２０ｂのうち当該ダイアフラム２が投影された領域である。

そして、本実施形態では、図１、図２に示されるように、基板板面におけるセンシング部対応部は、第２のケース部材としてのハウジング３０に接してハウジング３０支持されている。ここで、図３は、図１中の一点鎖線Ａ−Ａに沿った基板２０の部分概略断面図である。

ここでは、基板板面におけるセンシング部対応部が接するケース１の部分、つまり、ケース１における基板支持部は、圧力導入通路３１におけるハウジング３０の他端側の開口部３１ｂを構成するハウジング３０の内面３０ａである。そして、このハウジング３０の内面３０ａは、図３に示されるように、基板２０の第２の板面２０ｂに倣って平坦な面となっている。

そして、基板２０とハウジング３０の内面３０ａとの間には、低融点ガラスなどよりなる接着剤６０を介して接着されている。これにより、基板板面におけるセンシング部対応部は、ハウジング３０の内面３０ａに固定され支持された状態となっている。

なお、「基板板面におけるセンシング部対応部がケース１に接する」とは、接着剤６０を介した間接的な接触だけでなく、基板板面におけるセンシング部対応部がケース１に直接接触する直接的な接触でもよい。具体的には上記図３において、基板２０の第２の板面２０ｂとハウジング３０の内面３０ａとが直接接していてもよい。

この場合、当該両面２０ｂ、３０ａが直接接触している部位以外では、上記図３と同様に基板２０とハウジング３０との間に接着剤６０が介在し、この接着剤６０によって基板２０はハウジング３０に固定される。

また、間接的な接触の場合には、上記した低融点ガラスなどの接着剤６０以外にも、ゴムや低弾性樹脂などよりなる緩衝部材を、基板２０の第２の板面２０ｂとハウジング３０の内面３０ａとの間に介在させてもよい。この場合、当該緩衝部材は接着機能を持つものでもよいし、持たないものでもよい。

また、本実施形態では、基板２０および接着剤６０により、圧力導入通路３１におけるハウジング３０の他端部側の開口部３１ｂは気密に封止されている。そのため、圧力導入通路３１におけるハウジング３０の一端部側の開口部３１ａから導入される圧力媒体は、コネクタケース１０側には侵入しないようになっている。

次に、上記圧力センサＳ１００の組み付け方法について、その一具体例を述べる。上記図２に示される基板２０を用意し、この基板２０を上記図１〜図３に示されるように、接着剤６０を介してハウジング３０に接合する。

次に、リード１２がインサート成形されたコネクタケース１０を用意する。この時点では、上記蓋部１５は外しておく。そして、Ｏリング５０を介して、ハウジング３０とコネクタケース１０とを嵌合させ、ハウジング３０の一部３０’をコネクタケース１０にかしめることにより、ハウジング３０とコネクタケース１０と一体化する。

次に、蓋部１５が外されているコネクタケース１０における上記開口部から、凹部１１内に位置する基板２０の上記電極２８とコネクタケース１０のリード１２との間で、ワイヤボンディングを行い、これら両部をボンディングワイヤ４０で接続する。このワイヤボンディングは通常の方法により行える。

その後、上記ワイヤボンディングを行ったコネクタケース１０の開口部に、蓋部１５をかぶせ、溶着などにより蓋部１５をコネクタケース１０に固定し、当該開口部を閉塞する。こうして、図１に示される本圧力センサＳ１が完成する。

かかる圧力センサＳ１の基本的な圧力検出動作について述べる。圧力センサＳ１は、たとえば、ハウジング３０のネジ部３２を介して、車両の適所に取り付けられる。そして、外部からの圧力媒体（上記したエアコンの冷媒や自動車の潤滑用オイル等）が、ハウジング３０の圧力導入通路３１を介して圧力センサＳ１内に導入される。

このようにして導入された圧力媒体は、直接的には、基板２０の第１の板面２０ａにおけるダイアフラム２の部分に当たることになる。すると、この圧力媒体からの圧力が、ダイアフラム２に受圧され、当該印加圧力に応じてダイアフラム２が歪み、それに基づく電気信号が発生する。

この電気信号は、処理回路部２７によって増幅や調整などの処理を施され、センサ信号として、基板２０の電極２８からボンディングワイヤ４０を介してリード１２へ出力される。そして、このセンサ信号は、リード１２からコネクタ部１４を介して、車両のＥＣＵなどの上記外部回路へ伝達される。以上が、圧力センサＳ１００における基本的な圧力検出動作である。

ところで、本実施形態の圧力センサＳ１によれば、基板２０の板面２０ａ、２０ｂのうちセンシング部であるダイアフラム２に対応する位置にある部位を、ケース１のうちのハウジング２の内面３０ａに接して支持しており、ダイアフラム２がケース１に支持された形となる。

そのため、本圧力センサＳ１によれば、圧力導入通路３１にて発生する圧力脈動や、圧力センサＳ１に加わる車両振動などの外部振動によって、基板２０のダイアフラム２が振動するのを抑制することができる。

また、本実施形態では、外部へ信号を取り出すためのリードを有するコネクタケース１０と、圧力導入通路３１を有するハウジング３０とを組み合わせることにより、ケース１を構成し、これら両ケース部材１０、２０の境界部に基板２０を設けた形としている。このような基板２０の配置とすることで、信号取り出し用のリード１２と基板２０との電気的接続が容易となる。

また、本実施形態では、センシング部としてのダイアフラム２を有する基板２０を用いている。ここで、もし、ダイアフラム２をケース１に接して支持させてしまうと、ダイアフラム２の歪み特性が損なわれるおそれがある。

しかし、本実施形態では、基板２０の板面２０ａ、２０ｂのうちダイアフラム２とは反対側に位置する第２の板面２０ｂを、ケース１のうちハウジング３０の内面３０ａに接触させているから、ダイアフラム２の歪み特性を損なうことなく、基板２０のケース１への支持が行える。

なお、本実施形態の基板２０は、上述したように、２枚の板材２１、２２を貼り合わせ、これらの貼り合わせ界面の一部に空洞２５を設け、空洞２５に対応する部位をセンシング部としてのダイアフラム２として構成し、回路部２７および外部取り出し用の電極２８を有するものである。

このような基板２０は、一般的な半導体プロセスにより作製できるものであり、貼り合わせ形態や材質などについては、上記した例に限定されるものではない。また、基板２０は回路部２７を持たないものであってもよく、たとえば基板２０とは別体の回路基板をケース１内に設けてもよい。

（第２実施形態）
図４は、本発明の第２実施形態に係る圧力センサＳ２の全体概略断面構成を示す図である。本実施形態においても、基板板面におけるセンシング部対応部をハウジング３０の内面３０ａに接触支持させているため、圧力脈動や外部振動による基板２０のセンシング部２の振動が抑制されることは、上記第１実施形態と同様である。以下、これ以外の上記第１実施形態との相違点を中心に述べる。

図４に示されるように、本実施形態の圧力センサＳ２も、上記図１のものと同様に、基板２０とリード１２との電気的接続は、ボンディングワイヤ４０により行われている。このボンディングワイヤ４０は、一端部が基板２０の第１の板面２０ａ側に設けられた電極２８に接続され他端部がリード１２に接続されている。

ここにおいて、本実施形態では、基板２０の第２の板面２０ｂのうちボンディングワイヤ４０の接続部に対応する位置にある部位が、ケース１に接してケース１に支持されている。なお、基板２０の第２の板面２０ｂのうちボンディングワイヤ４０の接続部に対応する位置にある部位を、以下、基板板面におけるワイヤ接続対応部ということとする。

基板板面におけるワイヤ接続対応部とは、基板２０の第２の板面２０ｂのうち電極２８と平面的に同じ位置にある部位である。言い換えれば、基板板面におけるワイヤ接続対応部は、電極２８を基板２０の第２の板面２０ｂに対して投影したときの当該第２の板面２０ｂにおける投影領域である。

また、ここでは、図４に示されるように、基板板面におけるワイヤ接続対応部は、コネクタケース１０の内部空間である凹部１１内に入り込んでおり、当該ワイヤ接続対応部は、コネクタケース１０のうち当該ワイヤ接続対応部に対向する内面１０ａに接して支持されている。

ここで、コネクタケース１０の内面１０ａは、コネクタケース１０の型成形により作製できるものであり、上記したハウジング３０の内面３０ａと同様に、平坦な面として構成されている。

図４では、基板板面におけるワイヤ接続対応部とコネクタケース１０の内面１０ａとの接触は、直接的な接触であり、基板板面におけるワイヤ接続対応部はコネクタケース１０の内面１０ａに押し付けられるように直接接して支持されている。なお、この部分の接触に関しても、上記した基板板面におけるセンシング部対応部とケース１との接触の場合と同様に、直接的な接触および間接的な接触の両方が可能である。

そして、本実施形態によれば、基板２０におけるダイアフラム２だけでなく、基板２０のワイヤ接続部もケース１に支持されるため、圧力脈動や外部振動による基板２０のワイヤ接続部の振動が抑制される。その結果、ボンディングワイヤ４０の断線防止などの効果が期待される。

また、本実施形態によれば、圧力センサＳ２の組み付けにおいてワイヤボンディングを行う際に、基板２０の電極２８がコネクタケース１０に支持されているため、電極２８の土台が安定になり、ワイヤボンディング性の向上が期待される。

（第３実施形態）
図５は、本発明の第３実施形態に係る圧力センサＳ３の全体概略断面構成を示す図である。本実施形態は、上記第２実施形態と同様に、ダイアフラム２および基板２０のワイヤ接続部をケース１に支持することで、圧力脈動や外部振動によるダイアフラム２およびワイヤ接続部の振動を抑制したものである。

ここで、本実施形態の圧力センサＳ３では、基板板面におけるワイヤ接続対応部を支持するケース１の部分が、上記第２実施形態とは異なり、ハウジング３０の内面３０ａとなっている。

図５に示されるように、本実施形態では、ハウジング３０における他端側の一部が、コネクタケース１０の内部空間である凹部１１に入り込むように延びている。このハウジング３０のうちコネクタケース１０の凹部１１に入り込んでいる部位は、上記した基板支持部としてのハウジング３０の内面３０ａを延長したものである。

そして、このハウジング３０の内面３０ａに対して、基板板面におけるセンシング部対応部、および、基板板面におけるワイヤ接続対応部が接しており、これら両対応部はケース１に支持された形となっている。本実施形態の圧力センサＳ３によれば、上記第２実施形態と同様の効果が期待される。

（第４実施形態）
図６は、本発明の第４実施形態に係る圧力センサＳ４の要部の概略断面構成を示す図である。本実施形態においても、基板板面におけるセンシング部対応部をハウジング３０の内面３０ａに接して支持させており、それによる作用効果は、上記第１実施形態のものと同様である。

上記第１実施形態との相違点を述べると、図６に示されるように、本実施形態の圧力センサＳ４では、基板２０とリード１２との電気的接続は、上記したボンディングワイヤ４０の代わりに、バネ性を有するバネ部材４１により行われている。

このバネ部材４１としては、特に限定されるものではないが、コイルバネ、板バネなどが挙げられる。バネ部材４１の一端部が基板２０の第１の板面２０ａ側に設けられた電極２８に接続され、バネ部材４１の他端部がリード１２に接続されている。

このバネ部材４１は、ステンレスなどの金属よりなるバネ性を有するものであり、そのバネ力は、基板２０からリード１２へ向かう方向（図６中の左右方向）に沿って伸縮するように発揮される。このバネ部材４１と電極２８およびリード１２との接続は、溶接、接着、はんだ、ロウ付けなどにより行われる。

なお、本実施形態では、コネクタケース１０におけるリード１２の配置が、上記図１に示されるものとは若干異なっている。つまり、上記図１では、電極２８に接続されるリード１２は、ワイヤボンディングのために基板２０の第２の板面２０ｂ側に設けられていたが、本実施形態では、当該リード１２は、基板２０の第１の板面２０ａにおける電極２８に対向して配置されている。

本実施形態によれば、圧力脈動や外部振動が基板２０のワイヤ接続部に加わっても、バネ部材４１のバネ性により、当該ワイヤ接続部の振動が緩和される。そのため、本実施形態によれば、圧力脈動や外部振動によるワイヤ接続部の振動が抑制され、その結果、ワイヤ接続部の電気的接触不良などの防止効果が期待される。

（第５実施形態）
図７は、本発明の第５実施形態に係る圧力センサＳ５の全体概略断面構成を示す図である。図７に示されるように、本実施形態では、基板板面におけるセンシング部対応部をハウジング３０の内面３０ａに接触支持させていない。

その代わり、本実施形態の圧力センサＳ５では、上記図４に示される圧力センサと同様に、基板板面におけるワイヤ接続対応部を、コネクタケース１０の内面１０ａに接してケース１に支持させている。

図７において、さらに言うならば、基板板面におけるワイヤ接続対応部だけでなく、基板２０の第２の板面２０ｂにおいて圧力媒体の導入方向Ｙに隔てられた両端部のうち当該ワイヤ接続対応部に近い端部も、コネクタケース１０の内面１０ａに接してケース１に支持されている。

本実施形態では、基板板面におけるセンシング部対応部は、ケース１から浮いているものの、基板２０の中央部が接着剤６０を介してハウジング３０に固定されている。そして、基板２０の上記端部は、これに接するコネクタケース１０の内面１０ａに対して、単に直接的に接触していてもよいし、上記した接着剤や緩衝部材を介して間接的に接触していてもよい。

上述したように、従来の基板の支持構造では、圧力媒体の導入方向に隔てられた基板の両端部は浮いており、当該両端部間に位置する基板の中央部が支持された形となっている。それに対して、本実施形態では、基板２０の中央部をケース１に支持することに加えて、当該基板２０の両端部の一方の端部をケース１に支持している。

このように、基板２０の上記両端部の一方をケース１に接してケース１に支持させることにより、上記両端部の一方が固定端となる。それによれば、基板２０の中央部をケース１に支持するが上記両端部は浮いている従来の支持構造に比べて、基板２０の振動が大きくなりにくい構造となる。その結果、本実施形態によっても、圧力脈動や外部振動による基板２０のセンシング部２の振動を抑制することができる。

なお、図７に示される例では、基板２０の上記両端部の一方の端部が、ケース１に接してケース１に支持されていたが、基板２０の上記両端部の両方がケース１に接して支持されていてもよい。基板２０の上記両端部の両方が、ケース１に接して支持されることで固定端となるため、基板２０の振動低減のためには好ましい。

この場合の具体例は、上記図４や上記図５に示される。ただし、この場合、上記図４や上記図５において、当該基板２０の両端部がケース１に接して支持されるように、上記各内面１０ａ、３０ａが設けられていればよく、基板板面において当該両端部に近い位置にあるセンシング部対応部およびワイヤ接続対応部については、ケース１と接することなく離れていてもよい。

また、本実施形態の基板２０では、基板２０の上記両端部のうち一方の端部と他方の端部とでは、センシング部であるダイアフラム２からの距離が異なっている。図７に示される例では、基板２０の一端部（図７中の下方側の端部）の方が、基板２０の他端部（図７中の上方側の端部）よりも、ダイアフラム２に近い位置にある。

そして、図７では、基板２０の上記両端部のうち上記他端部のみが、ケース１におけるコネクタケース１０の内面１０ａに接して支持されている。しかしながら、これとは反対に、基板２０の上記両端部のうちダイアフラム２に近い方の上記一端部のみが、ケース１に接してケース１に支持されていてもよい。

この場合の具体例は、上記図１に示される。基板２０の上記両端部のうち一方の端部の方が他方の端部よりもセンシング部であるダイアフラム２に近い場合において、いずれか一方の端部のみを支持するときには、当該近い方の端部を支持する方が、圧力脈動によるダイアフラム２の振動を抑制しやすくなるため、好ましいと考えられる。

また、基板２０の上記両端部の両方もしくはいずれか一方をケース１に接して支持する場合には、ケース１を構成するコネクタケース１０およびハウジング３０のどちらで支持を行ってもよい。

また、この基板２０の上記両端部において、ケース１に接して支持される面は、基板２０における第１の板面２０ａでも第２の板面２０ｂでもよく、あるいは、第１および第２の板面２０ａ、２０ｂの両方でもよい。どの板面にて支持するかは、ケース１の内面の構成を設計変更することで適宜決めればよい。

（他の実施形態）
なお、ケース１における基板支持部としては、上記図３に示したハウジング３０の内面３０ａのように、平坦面であるものが望ましいが、曲面でもよい。図８は、ケース１における基板支持部としてのハウジング３０の内面３０ａが曲面である例を示す概略断面図である。

また、上記各実施形態では、基板２０を、圧力導入通路３１の端部すなわち圧力導入通路３１におけるハウジング３０の他端部側の開口部３１ｂに配置したが、圧力導入通路３１の中間部に、基板２０を配置してもよい。この場合も、上記実施形態と同様に、圧力導入通路３１の中間部に位置するハウジング３０の内面に対して、基板２０を接して支持させればよい。

また、上記実施形態では、ケース１はコネクタケース１０とハウジング３０との組み付け品として構成されていたが、ケースは、圧力導入通路を有するとともに基板２０を縦置き収納できるものであればよく、単一部品よりなるものでもよい。

また、基板２０も、圧力媒体からの圧力を検出するセンシング部を有する板状のものであればよく、上記した２枚のシリコン基板２１、２２を貼り合わせたものに限定されず、単一の基板よりなるものであってもよい。また、センシング部としては、ダイアフラムに限定されるものではなく、公知の圧力検出手段が採用可能である。

本発明の第１実施形態に係る圧力センサの全体概略断面図である。 図１中の圧力センサにおける基板の拡大図である。 図１中のＡ−Ａ部分概略断面図である。 本発明の第２実施形態に係る圧力センサの全体概略断面図である。 本発明の第３実施形態に係る圧力センサの全体概略断面図である。 本発明の第４実施形態に係る圧力センサの要部を示す概略断面図である。 本発明の第２実施形態に係る圧力センサの全体概略断面図である。 ケースにおける基板支持部としてのハウジングの内面が曲面である例を示す概略断面図である。

符号の説明

１…ケース、２…センシング部としてのダイアフラム、
１０…第１のケース部材としてのコネクタケース、１２…リード、
２０…基板、２０ａ…基板の第１の板面、２０ｂ…基板の第２の板面、
２１…板材としての第１のシリコン基板、２２…板材としての第２のシリコン基板、
２５…空洞としての圧力基準室、２８…電極、
３０…第２のケース部材としてのハウジング、３１…圧力導入通路、
３１ａ…圧力導入通路におけるハウジングの一端部側の開口部、
３１ｂ…圧力導入通路におけるハウジングの他端部側の開口部、
４０…ボンディングワイヤ、４１…バネ部材、Ｙ…圧力媒体の導入方向。

Claims (10)

1. 圧力媒体からの圧力を検出するセンシング部（２）によって一部が構成されている板状の基板（２０）と、
   前記基板（２０）を収納するケース（１）と、
   前記ケース（１）の内部に設けられ前記圧力媒体が導入される圧力導入通路（３１）とを備え、
   前記基板（２０）の板面（２０ａ、２０ｂ）が前記圧力媒体の導入方向（Ｙ）と平行になるように、前記基板（２０）は前記圧力導入通路（３１）に配置されている圧力センサにおいて、
   前記基板（２０）の前記板面（２０ａ、２０ｂ）のうち前記センシング部（２）に対応する位置にある部位が、前記ケース（１）に接しつつ前記ケース（１）に支持されていることを特徴とする圧力センサ。
2. 前記ケース（１）は、第１のケース部材（１０）と、この第１のケース部材（１０）に連結された第２のケース部材（３０）とを備えるものであり、
   前記第１のケース部材（１０）には、前記センシング部（２）からの信号を取り出すためのリード（１２）が設けられており、
   前記圧力導入通路（３１）は、前記第２のケース部材（３０）における一端部および他端部に開口部（３１ａ、３１ｂ）を有するとともに前記第２のケース部材（３０）の内部にて当該両端部間を延びるように設けられたものであり、
   前記第１のケース部材（１０）は、前記第２のケース部材（３０）における前記他端部側に接続されており、
   前記基板（２０）は、前記第１のケース部材（１０）の内部に臨んだ状態で、前記圧力導入通路（３１）のうち前記第２のケース部材（３０）における前記他端部側の前記開口部（３１ｂ）に配置されており、
   前記基板（２０）と前記リード（１２）とが電気的に接続されており、
   前記基板（２０）の前記板面（２０ａ、２０ｂ）のうち前記センシング部（２）に対応する位置にある部位は、前記第２のケース部材（３０）に接して支持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。
3. 前記基板（２０）と前記リード（１２）との電気的接続は、一端部が前記基板（２０）の一方の前記板面（２０ａ）側に設けられた電極（２８）に接続され他端部が前記リード（１２）に接続されたボンディングワイヤ（４０）により行われており、
   前記基板（２０）の他方の前記板面（２０ｂ）のうち前記ボンディングワイヤ（４０）の接続部に対応する位置にある部位が、前記ケース（１）に接して前記ケース（１）に支持されていることを特徴とする請求項２に記載の圧力センサ。
4. 前記基板（２０）の他方の前記板面（２０ｂ）のうち前記ボンディングワイヤ（４０）の接続部に対応する位置にある部位は、前記第１のケース部材（１０）の内部空間に入り込んでおり、当該部位は前記第１のケース部材（１０）に接して支持されていることを特徴とする請求項３に記載の圧力センサ。
5. 前記第２のケース部材（３０）における前記他端部側の一部が、前記第１のケース部材（１０）の内部空間に入り込むように延びており、
   前記基板（２０）の他方の前記板面（２０ｂ）のうち前記ボンディングワイヤ（４０）の接続部に対応する位置にある部位は、前記第２のケース部材（３０）のうち前記第１のケース部材（１０）の内部空間に入り込んでいる部位に接して支持されていることを特徴とする請求項３に記載の圧力センサ。
6. 前記基板（２０）と前記リード（１２）との電気的接続は、一端部が前記基板（２０）の一方の前記板面（２０ａ）側に設けられた電極（２８）に接続され他端部が前記リード（１２）に接続されたバネ性を有するバネ部材（４１）により行われており、
   前記バネ部材（４１）のバネ力は、前記基板（２０）から前記リード（１２）へ向かう方向に沿って発揮されるものであることを特徴とする請求項２に記載の圧力センサ。
7. 前記基板（２０）は、２枚の板材（２１、２２）を貼り合わせてなり、
   前記２枚の板材（２１、２２）の貼り合わせ界面の一部には空洞（２５）が設けられ、
   前記空洞（２５）に対応する位置にある一方の前記板材（２１）の部分には、前記圧力媒体からの圧力によって歪むダイアフラム（２）が形成され、このダイアフラム（２）が前記センシング部として構成されており、
   前記基板（２０）の前記板面（２０ａ、２０ｂ）のうち前記ダイアフラム（２）に対応する位置にある部位は、前記ダイアフラム（２）とは反対側に位置する他方の前記板材（２２）の表面であ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。
8. 圧力媒体からの圧力を検出するセンシング部（２）によって一部が構成されている板状の基板（２０）と、
   前記基板（２０）を収納するケース（１）と、
   前記ケース（１）の内部に設けられ前記圧力媒体が導入される圧力導入通路（３１）とを備え、
   前記基板（２０）の板面（２０ａ、２０ｂ）が前記圧力媒体の導入方向（Ｙ）と平行になるように、前記基板（２０）は前記圧力導入通路（３１）に配置されている圧力センサにおいて、
   前記基板（２０）の前記板面（２０ａ、２０ｂ）において前記圧力媒体の導入方向（Ｙ）に隔てられた両端部のうち少なくとも一方の端部が、前記ケース（１）に接して前記ケース（１）に支持されていることを特徴とする圧力センサ。
9. 前記基板（２０）の前記板面（２０ａ、２０ｂ）において前記圧力媒体の導入方向（Ｙ）に隔てられた両端部が、前記ケース（１）に接して前記ケース（１）に支持されていることを特徴とする請求項８に記載の圧力センサ。
10. 前記基板（２０）の前記板面（２０ａ、２０ｂ）において前記圧力媒体の導入方向（Ｙ）に隔てられた両端部のうち一方の端部の方が他方の端部よりも前記センシング部（２）に近いものであり、
    前記センシング部（２）に近い端部のみが、前記ケース（１）に接して前記ケース（１）に支持されていることを特徴とする請求項８に記載の圧力センサ。

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