JP2009063472A - 圧力センサ - Google Patents

Abstract

【課題】圧力センサの外径が大きくならないようにし、部品点数を削減しつつ、大きな軸力を必要とせずにハウジングの圧力導入孔内をシールすることができる圧力センサを提供する。
【解決手段】ハウジング２０の圧力導入孔２４内にセンシング部３０を配置し、センシング部３０をハウジング２０の孔部２５に圧力媒体の導入方向と同じ方向に密着固定する。これによると、センシング部３０のシール方向と圧力媒体の導入方向とが同じになっているため、圧力媒体の導入方向の逆向きにセンシング部３０に軸力を加える必要がない。したがって、センシング部３０に大きな軸力を加える必要もなく、そのための部品も無くすことができる。また、センシング部３０を固定するための部品を無くしたことで、圧力センサの外径を小さくすることもできる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハウジングに対し、ハウジングの圧力導入孔に導入される圧力媒体の導入方向と同じ方向に圧力を検出するセンシング部を組み付けた圧力センサに関する。

従来より、圧力媒体の漏れを検出して報知する圧力センサが、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、ハウジングと、ハウジングの一端側に配置されると共にダイヤフラムを有するステムと、スペーサであり、ステムをハウジングに固定するための受け座（以下、スクリューという）と、ステムのダイヤフラム上に配置される半導体圧力検出素子としての圧力検出素子と、圧力検出素子に電気的に接続される回路基板と、接続端子を備えると共にハウジングがかしめ固定されることで圧力センサ内にステムやスクリュー等を収納するコネクタとを備えた圧力センサが提案されている。

このような圧力センサでは、スクリューによってステムがハウジングに押し付けられることで、ステムとハウジングとが密着し、ハウジングのうちコネクタが固定される側とハウジングの圧力導入孔との間がシールされる。そして、ハウジング内に圧力媒体中に含まれる成分を含むと体積変化する体積変化部材が設けられ、この体積変化部材が体積変化することにより、接続端子と電気回路との電気的導通が遮断される。この状態が電気的に外部にて検出されることで圧力媒体の漏れが検出されるようになっている。
特開２００４−２８６５３６号公報

しかしながら、上記従来の技術では、ステムをハウジングに押し付けて圧力導入孔内をシールするための部品としてスクリューが必要であり、このために圧力センサを構成する部品点数が増えてしまうという問題があった。また、スクリューをハウジングにねじ止めするため、圧力センサの径を大きくしなければならず、圧力センサの外径が大きくなってしまうという問題があった。

さらに、ステムをハウジングに押し付ける方向とハウジングの圧力導入孔に導入される圧力媒体の導入方向とが違いに逆方向になっている。このため、圧力媒体の圧力によってステムがハウジングから離れてしまい、ハウジングのうちコネクタが固定される側とハウジングの圧力導入孔との間をシールすることができなくなってしまう。したがって、ステムとハウジングとのシール性を確保するためにスクリューに大きな軸力を与えなければならないという問題があった。

本発明は、上記点に鑑み、圧力センサの外径が大きくならないようにし、部品点数を削減しつつ、大きな軸力を必要とせずにハウジングの圧力導入孔側と当該圧力導入孔とは反対側との間をシール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。

上記目的を達成するため、本発明は、圧力導入孔（２４）を有するハウジング（２０）と、ハウジング（２０）の一端部側に一体に組み付けられるケースプラグ（１０）とを備え、ハウジング（２０）の他端部に設けられた開口部（２３）から圧力導入孔（２４）内を経由してケースプラグ（１０）側に圧力媒体が導入されてなる圧力センサであって、一端部側にハウジング（２０）の圧力導入孔（２４）に導入された圧力によって変形可能なダイヤフラム（３１ｂ）を有するセンシング部（３０）を備え、ハウジング（２０）の圧力導入孔（２４）の底部には、当該圧力導入孔（２４）とハウジング（２０）の一端部側とを繋ぐ孔部（２５）が設けられており、センシング部（３０）は、ダイヤフラム（３１ｂ）がハウジング（２０）の開口部（２３）側に向けられ、圧力媒体の導入方向と同じ方向に孔部（２５）に差し込まれてハウジング（２０）に固定されると共に、ハウジング（２０）の一端部側と圧力導入孔（２４）との間をシールすることを特徴とする。

これによると、センシング部（３０）のシール方向と圧力媒体の導入方向とが同じになっているため、圧力媒体の導入方向の逆向きにセンシング部（３０）に軸力を加える必要がない。したがって、大きな軸力を必要とせずにハウジング（２０）の圧力導入孔（２４）内をシールすることができる。

また、ハウジング（２０）に対してセンシング部（３０）を固定するための部品が必要ないため、圧力センサの部品点数を削減することができ、圧力センサの外径が大きくならないようにすることができる。

この場合、センシング部（３０）の他端部の角部にテーパ面（３２ａ）を形成し、ハウジング（２０）の孔部（２５）の内部のうちハウジング（２０）の一端側にハウジング（２０）の他端部側に広がるテーパ状の傾斜部（２５ａ）を設け、センシング部（３０）の他端部側をハウジング（２０）の孔部（２５）に配置し、センシング部（３０）のテーパ面（３２ａ）と孔部（２５）の傾斜部（２５ａ）との接触面をメタルタッチシールすることができる。

さらに、孔部（２５）の壁面に凹み部（２６）を設け、この凹み部（２６）内にＯリング（５０）を配置することもできる。

また、ハウジング（２０）の孔部（２５）の壁面に雌ネジ部（２５ｂ）を設け、センシング部（３０）の側面に雄ネジ部（３２ｃ）を設け、これら雌ネジ部（２５ｂ）および雄ネジ部（３２ｃ）によって、センシング部（３０）をハウジング（２０）の孔部（２５）にねじ止めすることもできる。

さらに、ハウジング（２０）の一端部側に露出したセンシング部（３０）の他端部とハウジング（２０）との境界部分を溶接して溶接部（６０）を形成することもできる。

他方、センシング部（３０）の側面とハウジング（２０）の圧力導入孔（２４）の壁面との境界部分を溶接して溶接部（６１）を形成することもできる。

そして、センシング部（３０）の側面に凹み部（３２ｄ）を設け、この凹み部（３２ｄ）にハウジング（２０）の孔部（２５）の壁面が接するようにハウジング（２０）を変形させることで、センシング部（３０）がハウジング（２０）にかしめ固定されるようにすることもできる。

また、孔部（２５）内に、孔部（２５）のうちケースプラグ（１０）側よりも圧力導入孔（２４）側の径を大きくする段差（２５ｃ）が設けられ、センシング部（３０）の側面に凹み部（３２ｄ）が設けられており、段差（２５ｃ）にセンシング部（３０）が当接すると共に、凹み部（３２ｄ）にハウジング（２０）の孔部（２５）の壁面が接するようにハウジング（２０）が変形することで、センシング部（３０）がハウジング（２０）にかしめ固定される形態とすることもできる。

これによると、センシング部（３０）にテーパ面（３２ａ）を設ける必要がないため、センシング部（３０）の製造やハウジング（２０）の孔部（２５）の形成を容易に行うこができる。

そして、ケースプラグ（１０）に当該ケースプラグ（１０）のうちハウジング（２０）側に露出するようにインサート成形されたターミナル（１１）が設けられ、センシング部（３０）とターミナル（１１）とを電気的に接続するバンプ（１７）がセンシング部（３０）とターミナル（１１）との間に配置されている形態とすることもできる。

さらに、孔部（２５）のうち圧力導入孔（２４）側の角部に当該角部が凹んだ凹み部（２５ｄ）が設けられ、この凹み部（２５ｄ）にＯリング（５０）が配置されており、圧力導入孔（２４）の底にＯリング（５０）を押さえつける圧入部材（７０）が配置されている形態とすることもできる。

これにより、Ｏリング（５０）によってセンシング部（３０）を締め付けることができるため、シール性をより向上させることができる。

上記センシング部（３０）については、半導体ウェハ（４０）を用意し、半導体ウェハ（４０）の一面側にダイヤフラム（３１ｂ）を複数形成し、半導体ウェハ（４０）のうち複数のダイヤフラム（３１ｂ）が形成された一面とは反対側の他面に板部材を貼り合わせ、半導体ウェハ（４０）と板部材とが張り合わされたものをダイシングカットして個々のセンシング部（３０）に分割することにより、センシング部（３０）を製造することができ、このセンシング部（３０）を用いて圧力センサを製造することができる。

他方、半導体ウェハ（４０）を用意し、半導体ウェハ（４０）の一面側に前記ダイヤフラム（３１ｂ）を複数形成し、半導体ウェハ（４０）をダイシングカットして個々のセンシング部（３０）に分割することでセンシング部（３０）を用意することもできる。

そして、圧力センサの製造においては、センシング部（３０）を圧力媒体の導入方向と同じ方向に孔部（２５）に差し込んでセンシング部（３０）を孔部（２５）に固定することができる。

この方法によると、センシング部（３０）がハウジング（２０）の一端部側と圧力導入孔（２４）との間をシールする方向と圧力媒体の導入方向とを同じにすることができるので、大きな軸力を必要とせずにセンシング部（３０）を固定できると共に、シール性を向上させることができる。

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。

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。

（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。本実施形態で示される圧力センサは、例えば車両に搭載され、高圧センサとして用いられる。例えば、直噴エンジンのコモンレールにおける燃料圧の測定、ブレーキ油圧の測定、ＣＯ_２ガス圧の測定、燃料電池車の水素ガス圧の測定等に採用される。

図１は、本発明の第１実施形態に係る圧力センサの全体断面図である。図２（ａ）は図１に示されるセンシング部３０付近の拡大断面図、図２（ｂ）はケースプラグ１０側からハウジング２０側にセンシング部３０を見た図である。これらの図を参照して、圧力センサの構成について説明する。

圧力センサは、ケースプラグ１０と、ハウジング２０と、センシング部３０とを備えて構成されている。

ケースプラグ１０は、圧力センサで検出された圧力値を示す信号を外部に出力するためのコネクタをなすものであり、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形成されたものである。本実施形態では、ケースプラグ１０は例えば円柱状をなしている。

このケースプラグ１０には、金属の棒状部材で構成されたターミナル１１が複数インサート成形されている。ケースプラグ１０の一端側には開口部１２が設けられており、各ターミナル１１の一端がこの開口部１２内に露出している。これにより、ターミナル１１の一端側の先端部分が図示しない外部コネクタに接続されることで、圧力センサの外部にある相手側回路等へ配線部材を介して電気的に接続される。他方、各ターミナル１１の他端は、ケースプラグ１０の他端側の端面に露出している。

上記構成を有するケースプラグ１０の他端部には、円柱状のハウジング２０が組み付けられている。具体的には、ハウジング２０の一端部には収容凹部２１が形成されており、この収容凹部２１内にケースプラグ１０の他端部が挿入されることで、ケースプラグ１０とハウジング２０とが組み付けられた構成となっている。

このハウジング２０は、切削や冷間鍛造等により加工された中空形状の金属製のケースであり、ハウジング２０の他端部の外周面には、燃料配管等の被測定体にネジ結合可能なネジ部２２が形成されている。また、ハウジング２０の他端部には、当該他端部に形成された開口部２３からハウジング２０の一端側に延びる圧力導入孔２４が形成されており、この圧力導入孔２４が圧力導入通路としての役割を果たす。このようなハウジング２０において、圧力媒体は圧力導入孔２４を介してハウジング２０の他端側から一端側に導入される。

以下では、圧力媒体が圧力導入通路をハウジング２０の一端部の開口部１２から他端側へ向かう方向を圧力媒体の導入方向という。

そして、ハウジング２０のうち収容凹部２１側の一端部にかしめ部２０ａが形成されており、当該かしめ部２０ａがケースプラグ１０の他端部にインサート成形されている。これにより、ハウジング２０内がシールされると共に、ハウジング２０とケースプラグ１０とが固定され一体化されている。

また、ハウジング２０の他端部、すなわち圧力導入孔２４の底部にセンシング部３０が配置されている。具体的には、図２（ａ）に示されるように、ハウジング２０の一端部に圧力導入孔２４に繋がる孔部２５が設けられており、当該孔部２５にセンシング部３０が差し込まれた形態となっている。すなわち、センシング部３０がハウジング２０の一端部側と圧力導入孔２４との間をシールする方向と圧力媒体の導入方向とが同じになっている。このように、孔部２５にセンシング部３０が配置されると、センシング部３０の外周部が孔部２５の側壁に接触した形態となる。

孔部２５の径は、ハウジング２０の圧力導入孔２４の径よりも小さくなっている。つまり、ハウジング２０には径が異なる２つの孔が設けられた形態となっている。この孔部２５の内部のうちハウジング２０の一端側には、ハウジング２０の他端側に広がるテーパ状の傾斜部２５ａが設けられている。

センシング部３０は、柱形状をなしており、圧力を検出してその圧力に応じた電気信号を発生するゲージ部３１と、ハウジング２０に固定される固定部３２と有している。ゲージ部３１は、四角形状のシリコン基板に設けられた空洞３１ａを密閉する歪み部としてのダイヤフラム３１ｂを有し、当該ダイヤフラム３１ｂに拡散抵抗などにより形成されたブリッジ回路を備えた構成となっている。このようなダイヤフラム３１ｂは、ハウジング２０の圧力導入孔２４に導入された圧力によって変形可能になっている。

このようなゲージ部３１のダイヤフラム３１ｂのうち圧力導入孔２４内に露出する面が圧力受圧面３１ｃとなっている。この圧力受圧面３１ｃは、圧力媒体の導入方向に垂直な方向に平行にされている。そして、圧力導入孔２４内に導入された圧力媒体によって圧力受圧面３１ｃに圧力が印加されることでダイヤフラム３１ｂが歪むようになっている。これにより、ブリッジ回路の出力の変化が圧力に応じた電気信号としてゲージ部３１から出力される。

また、ゲージ部３１にはダイヤフラム３１ｂのブリッジ回路の出力を外部に出力するための貫通電極３１ｄが設けられている。貫通電極３１ｄはゲージ部３１を構成するシリコン基板内に設けられており、貫通電極３１ｄの一端がゲージ部３１のダイヤフラム３１ｂのブリッジ回路に接続され、他端がゲージ部３１のうちダイヤフラム３１ｂが設けられた面の反対側の面に引き伸ばされて露出している。

他方、固定部３２は円柱状をなしており、外径はハウジング２０の孔部２５と同じになっている。また、センシング部３０の他端部側、すなわち固定部３２のうちハウジング２０の孔部２５に挿入される側の角部にテーパ面３２ａが形成されている。さらに、固定部３２には、当該固定部３２の両端面に露出するように貫通電極３２ｂが設けられている。このような固定部３２として、金属、シリコン基材、ガラス等が採用される。

そして、例えば直接接合等の方法により、ゲージ部３１のうちダイヤフラム３１ｂが設けられた側とは反対側の面と、固定部３２のうちハウジング２０の孔部２５に挿入される側とは反対側の面とが接合され、センシング部３０が構成されている。これによると、ゲージ部３１の貫通電極３１ｄと固定部３２の貫通電極３２ｂとが電気的に接続され、さらに図２（ｂ）に示されるように、固定部３２から貫通電極３２ｂが露出した形態となっている。なお、本実施形態では、貫通電極３１ｄ、３２ｂは４本ずつ設けられている。

このような構成を有するセンシング部３０は、固定部３２がハウジング２０の孔部２５に差し込まれ、固定部３２のテーパ面３２ａと孔部２５の傾斜部２５ａとの接触面がメタルタッチシールされている。すなわち、センシング部３０は、圧力媒体の導入方向と同じ方向にハウジング２０に押さえつけられて固定されている。つまり、センシング部３０のシール方向と圧力印加方向とが同じになっているため、センシング部３０のシールが容易である。また、本実施形態では、センシング部３０のうち固定部３２がハウジング２０の孔部２５に配置されることで、センシング部３０のうち圧力検出を行う側、すなわちダイヤフラム３１ｂが圧力導入孔２４内に配置された形態になっている。こうして、圧力導入孔２４内が気密に保たれている。

この場合、固定部３２の端面がハウジング２０の収容凹部２１の面とが同一平面上に配置されていなくても良い。すなわち、センシング部３０の固定部３２がハウジング２０の収容凹部２１内に突出していても良いし、突出していなくても良い。

ハウジング２０にセンシング部３０が固定されることで、ハウジング２０の収容凹部２１に固定部３２の貫通電極３２ｂが露出する。そして、ケースプラグ１０の他端側に露出するターミナル１１と固定部３２との間に、当該ターミナル１１と貫通電極３２ｂとを電気的に接続する接続部１３が配置されている。すなわち、接続部１３の一端部がターミナル１１に接触し、他端部が貫通電極３２ｂに接触しており、これによってゲージ部３１のブリッジ回路とターミナル１１とが電気的に接続される。接続部１３として、例えばスプリング部材や板バネ等が採用される。以上が、本実施形態に係る圧力センサの構成である。

次に、図１および図２に示される圧力センサの製造方法について、図３を参照して説明する。図３（ａ）はシリコンウェハ４０にゲージ部３１を形成したものを示した図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ断面図である。

まず、圧力導入孔２４、孔部２５、ネジ部２２、収容凹部２１、およびかしめ部２０ａが設けられたハウジング２０を用意する。そして、ハウジング２０の一端側にケースプラグ１０の型を配置すると共に、型内にターミナル１１の他端部に接続部１３を接合したものを設置した状態で、その型に溶融させた樹脂を流し込んで固める。これにより、ハウジング２０のかしめ部２０ａがケースプラグ１０にインサート成形されて強固に固定される。

他方、センシング部３０を用意する。具体的には、シリコンウェハ４０を用意し、図３（ａ）に示されるようにシリコンウェハ４０の一面に周知の半導体プロセスによって図２（ａ）に示される多数のゲージ部３１を形成する。この後、シリコンウェハ４０のうちダイヤフラム３１ｂが形成された一面とは反対側の他面に板部材を貼り合わせる。この板部材は、固定部３２となるものである。板部材の材質として、金属、シリコン基材、ガラスを採用することができる。

そして、板部材に貫通電極３２ｂを配置するための孔をエッチング等により形成し、当該孔の内部に貫通電極３１ｄに電気的に接続される貫通電極３２ｂを形成する。なお、板部材に貫通電極３２ｂを設けたものをシリコンウェハ４０に貼り合わせても良い。

続いて、シリコンウェハ４０と板部材とが張り合わされたものにおいて、ダイヤフラム３１ｂが形成された側とは反対側の面を部分的にエッチングすることにより、板部材にテーパ面３２ａを形成する。これにより、図３（ｂ）に示されるように、センシング部３０が多数繋がったものが得られる。なお、部分的にエッチングする場合に限らず、あらかじめテーパ面３２ａが形成された固定部３２を用意し、この固定部３２をシリコンウェハ４０に貼り合わせることもできる。

この後、センシング部３０が多数繋がったものをダイシングカットすることにより、個々のセンシング部３０に分割する。これにより、板部材は個々のセンシング部３０の固定部３２とされる。こうして、センシング部３０を用意する。

このセンシング部３０を、固定部３２側からハウジング２０の圧力導入孔２４内に差し込み、固定部３２をハウジング２０の孔部２５に圧入する。これにより、固定部３２のテーパ面３２ａと孔部２５の傾斜部２５ａとをメタルタッチシールする。

なお、シール面加工方法として、固定部３２のテーパ面３２ａもしくはハウジング２０の孔部２５の傾斜部２５ａに薄い樹脂剤を塗布することにより、テーパ面３２ａや傾斜部２５ａの面が粗くなっていても、固定部３２とハウジング２０とをシールすることが可能である。

以上により、図１および図２に示される圧力センサが完成する。

上記圧力センサの基本的な圧力検出動作について述べる。圧力センサは、ハウジング２０のネジ部２２を介して、上述のように車両におけるエンジン等に取り付けられる。そして、例えば、圧力媒体としてエンジンオイルがハウジング２０の開口部１２より圧力導入孔２４を介して圧力センサ内に導入される。

すると、導入された圧力がセンシング部３０のゲージ部３１のダイヤフラム３１ｂに印加される。そして、印加された圧力に応じた電気信号がセンサ信号として、ゲージ部３１から貫通電極３１ｄ、３２ｂ、接続部１３、およびターミナル１１を介して外部回路へ伝達され、例えばオイル圧が検出される。このようにして、圧力センサにおける圧力検出が行われる。

このようにして圧力検出が行われる場合、センシング部３０のシール方向と圧力媒体の導入方向とが同じ方向になっている。このため、センシング部３０は圧力媒体によってハウジング２０の圧力導入孔２４内をシールする、すなわちハウジング２０の一端部側と圧力導入孔２４とをシールするように作用するので、ハウジング２０とセンシング部３０とを密着させるための大きな軸力は必要ない。また、シール性を良くするためにセンシング部３０とハウジング２０とを密接させるための部品は必要ない。これに伴い、部品点数を削減できるため、圧力センサの外径を大きくする必要もない。

以上説明したように、本実施形態では、ハウジング２０の圧力導入孔２４内にセンシング部３０を配置し、センシング部３０をハウジング２０の孔部２５に圧力媒体の導入方向と同じ方向に密着固定することでハウジング２０の一端部側と圧力導入孔２４とをシールすることを特徴としている。

これにより、ハウジング２０の孔部２５をセンシング部３０でシールする方向と圧力媒体の導入方向とが同じであるので、センシング部３０に大きな軸力を与えることなくハウジング２０からセンシング部３０が離れてしまわないようにすることができる。すなわち、センシング部３０をハウジング２０に強く押さえつけるための部品を不要とすることができ、圧力センサの部品点数を削減することができる。また、当該部品が必要ないことから、圧力センサ内に当該部品を設置するスペースも不要となり、圧力センサの外径を小さくすることができる。

（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。図４は、本実施形態に係る圧力センサのうちセンシング部３０付近の拡大断面図である。この図に示されるように、ハウジング２０の孔部２５の壁面に凹み部２６が設けられており、当該凹み部２６内にＯリング５０が配置されている。

このＯリング５０は、孔部２５の壁面とセンシング部３０との隙間から進入する圧力媒体に対するシール性を高める役割を果たす。このような圧力センサは、ハウジング２０の孔部２５に凹み部２６を設け、当該凹み部２６にＯリング５０を配置した後、孔部２５にセンシング部３０を差し込んで固定する。

以上のように、シール性を高めるという観点から、圧力センサにＯリング５０を設けた構成とすることができる。

（第３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。図５は、本実施形態に係る圧力センサの全体断面図である。この図に示されるように、ハウジング２０の一端部にテーパ面を有する引っ掛け部２７が設けられている。他方、ケースプラグ１０の他端部の側面には、ハウジング２０の引っ掛け部２７が引っ掛かる段差１４が設けられている。

これによると、引っ掛け部２７のテーパ面にケースプラグ１０の他端部を滑らせることによりケースプラグ１０をハウジング２０側に押し込み、ケースプラグ１０の段差１４に引っ掛け部２７をかしめることで、ハウジング２０とケースプラグ１０とを一体化した構造となっている。

このような構成の圧力センサは、ターミナル１１がインサート成形されたケースプラグ１０と、ハウジング２０とをそれぞれ用意し、上記のようにハウジング２０にケースプラグ１０を組み付けることで容易にハウジング２０とケースプラグ１０とを一体化することができる。この場合、ハウジング２０を用意する際にセンシング部３０をハウジング２０に組み付けても良いし、ハウジング２０とケースプラグ１０とを組み付けた後にハウジング２０にセンシング部３０を組み付けても良い。

以上のように、スナップフィットのようにして、ハウジング２０とケースプラグ１０とを一体化する圧力センサの構造とすることもできる。

（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６は、本実施形態に係る圧力センサのうちセンシング部３０付近の拡大断面図である。この図に示されるように、本実施形態では、ターミナル１１とセンシング部３０との電気的接続にフレキシブル基板１５が用いられている。当該フレキシブル基板１５は、バンプやはんだ等によってターミナル１１やセンシング部３０の貫通電極３２ｂに接合されている。

フレキシブル基板１５を用いるため、ケースプラグ１０にはフレキシブル基板１５を収納するための収納部１６が設けられている。この収納部１６はケースプラグ１０の他端部がケースプラグ１０の軸に沿って凹んだことによって設けられたものである。

このような圧力センサは、以下のようにして製造することができる。まず、ハウジング２０にセンシング部３０を圧入する。他方、ターミナル１１がインサート成形されたケースプラグ１０を用意する。そして、フレキシブル基板１５によってセンシング部３０とターミナル１１とを接合し、ケースプラグ１０をハウジング２０の引っ掛け部２７によって固定する。こうして、図６に示される圧力センサが完成する。

以上のように、センシング部３０とターミナル１１との電気的に接続にフレキシブル基板１５を用いることができる。

（第５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７は、本実施形態に係る圧力センサのうちセンシング部３０付近の拡大断面図である。この図に示されるように、センシング部３０のうち固定部３２の側面に雄ネジ部３２ｃが設けられている一方、ハウジング２０の孔部２５に雌ネジ部２５ｂが設けられており、これらのネジ部２５ｂ、３２ｃによってセンシング部３０がハウジング２０にねじ止めされている。

このように、センシング部３０をハウジング２０にねじ止めすることで、ハウジング２０に対するセンシング部３０の軸力を向上させることができる。センシング部３０の固定部３２の雄ネジ部２２は、ウェハ工程後、もしくはダイシングカット後に設けることができる。なお、冶具を用いれば、センシング部３０のうちゲージ部３１側にも雄ネジ部３２ｃを設けることもできる。

（第６実施形態）
本実施形態では、第５実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図８（ａ）は本実施形態に係るターミナルを示した図、図８（ｂ）はセンシング部３０の固定部３２のうちゲージ部３１とは反対側の端面を見た図である。

まず、図８（ａ）に示されるように、ターミナル１１のうちセンシング部３０側の端部にスリップリング１１ａが設けられている。例えば４本のターミナル１１がケースプラグ１０に設けられる場合、図８（ａ）のように径が異なるスリップリング１１ａが同一平面上に配置され、各ターミナル１１がケースプラグ１０にインサート成形される。

他方、図８（ｂ）に示されるように、センシング部３０のうち固定部３２の端面には４本の貫通電極３２ｂの各端部が固定部３２の径方向に配置されている。言い換えると、各貫通電極３２ｂは同じ径の円周上に配置されておらず、図８（ａ）に示される各ターミナル１１の各スリップリング１１ａ上に対応してそれぞれ配置されている。

このようなターミナル１１およびセンシング部３０の構成によると、例えば図７に示される圧力センサにおいて、ハウジング２０の中心軸を中心にセンシング部３０を回転させてハウジング２０にセンシング部３０をねじ止めした場合、各貫通電極３２ｂが各貫通電極３２ｂに対応したターミナル１１のスリップリング１１ａの円周上を移動するため、各貫通電極３２ｂが各貫通電極３２ｂに対応したスリップリング１１ａにのみそれぞれ接触する。

以上のように、ターミナル１１にスリップリング１１ａを設け、貫通電極３２ｂをスリップリング１１ａの円周上に配置することで、貫通電極３２ｂに対するターミナル１１の位置を考慮しなくても良いため、ハウジング２０に対するセンシング部３０の取り付けを容易に行うことができる。

（第７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９は、本実施形態に係る圧力センサのうちセンシング部３０付近の拡大断面図である。本実施形態では、図９に示されるように、センシング部３０がハウジング２０の孔部２５に挿入され、センシング部３０の固定部３２のうちハウジング２０の収容凹部２１に露出した部分とハウジング２０との境界部分が溶接されて溶接部６０が形成されている。すなわち、本実施形態では、センシング部３０の固定部３２が溶接可能な材質、例えば金属で構成されている。

このような圧力センサを製造する場合、ハウジング２０の孔部２５にセンシング部３０を挿入し、収容凹部２１に露出する固定部３２とハウジング２０との境界を、例えばレーザ溶接等の方法により溶接し、溶接部６０を形成する。これにより、ハウジング２０の圧力導入孔２４内をセンシング部３０にてシールする。この後、ケースプラグ１０をハウジング２０の引っ掛け部２７によって固定することで圧力センサが完成する。

以上のように、ハウジング２０にセンシング部３０を固定する場合、メタルタッチシールの方法とは別に、ハウジング２０にセンシング部３０を溶接して溶接部６０を形成することにより、ハウジング２０の圧力導入孔２４内をシールすることもできる。

（第８実施形態）
本実施形態では、第７実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図１０は、本実施形態に係る圧力センサのうちセンシング部３０付近の拡大断面図である。この図に示されるように、本実施形態では、センシング部３０の固定部３２とハウジング２０の圧力導入孔２４の壁面との境界部分が溶接されて溶接部６１が形成されている。

このように、圧力導入孔２４内でセンシング部３０とハウジング２０とを溶接して溶接部６１を形成することで、ハウジング２０の圧力導入孔２４内をシールすることができる。なお、ハウジング２０へのケースプラグ１０の取り付けは、溶接の前後のいずれでも構わない。

（第９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１１は、本実施形態に係る圧力センサのうちセンシング部３０付近の拡大断面図である。この図に示されるように、孔部２５に挿入されたセンシング部３０は、孔部２５周辺のハウジング２０によってかしめられている。このため、センシング部３０の固定部３２の側面に凹み部３２ｄが設けられており、当該凹み部３２ｄに孔部２５の壁面が接するようにハウジング２０が変形することで、センシング部３０がハウジング２０にかしめ固定されている。

以上のように、センシング部３０をハウジング２０によってかしめ固定することもできる。これによると、センシング部３０の凹み部３２ｄにハウジング２０を入り込ませてセンシング部３０を固定するため、ハウジング２０の軸方向に強固にセンシング部３０を固定することができる。したがって、負圧対策にもなる。

（第１０実施形態）
本実施形態では、第９実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図１２は、本実施形態に係る圧力センサのうちセンシング部３０付近の拡大断面図である。この図に示されるように、ハウジング２０の孔部２５内に段差２５ｃが設けられており、当該段差２５ｃにセンシング部３０の固定部３２が引っ掛かった状態とされている。本実施形態では、孔部２５内に段差２５ｃが設けられていることで、孔部２５の径がケースプラグ１０側よりも圧力導入孔２４側が大きくなっている。また、固定部３２と段差２５ｃとがメタルタッチシールされている。さらに、第９実施形態と同様に、センシング部３０がハウジング２０にかしめ固定されている。

このような構造によると、固定部３２に図２に示されるようなテーパ面３２ａが必要ないため、ウェハ工程のエッチングを簡易化することができる。

（第１１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１３は、本実施形態に係る圧力センサのうちセンシング部３０付近の拡大断面図である。この図に示されるように、センシング部３０の固定部３２の各貫通電極３２ｂとターミナル１１とがバンプ１７にて電気的に接続されている。このように、図２に示される接続部１３を用いずにバンプ１７を用いることもできる。

（第１２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。図１４は、本実施形態に係る圧力センサのうちセンシング部３０付近の拡大断面図である。この図に示されるように、ハウジング２０の孔部２５のうち圧力導入孔２４側の角部が凹んだ凹み部２５ｄが設けられており、この凹み部２５ｄにＯリング５１が配置されている。

そして、第１実施形態と同様に、孔部２５にセンシング部３０が配置されており、さらにハウジング２０の圧力導入孔２４の底にＯリング５０の飛び出しを防止する圧入部品７０が配置されている。

この圧入部品７０は、金属製のバネ部材であり、折れ曲がったものが図１４に示されるように圧力導入孔２４の底に圧入されることで弾性変形し、直角に折れ曲がった形態となる。これによると、凹み部２５ｄにＯリング５０を圧入することもでき、これによって圧入部材７０がＯリング５０を押さえつけると共にＯリング５０がセンシング部３０を押さえつけることでハウジング２０に対するセンシング部３０のシール性を向上させることができる。

（他の実施形態）
上記各実施形態では、それぞれの圧力センサを単独で実現することができ、他方で各実施形態を組み合わせた圧力センサを実現することもできる。例えば、図２に示される圧力センサに図５に示される引っ掛け部２７を設けた構成とすることもできる。

上記各実施形態では、センシング部３０は複数の部材、すなわちゲージ部３１と固定部３２とが一体化されて構成されているが、１つの部材として形成されたものであっても構わない。すなわち、柱形状のセンシング部３０の一端側に、ハウジング２０の圧力導入孔２４に導入された圧力によって変形可能なダイヤフラム３１ｂが設けられたものであれば良い。

上記各実施形態では、センシング部３０は柱形状となっているものについて説明したが、センシング部３０の形態は柱形状に限定されるものではなく、他の形状のものであっても構わない。

また、上記各実施形態では、ケースプラグ１０のうちコネクタとなる開口部１２が圧力センサの軸方向に開口しているものについて示されているが、当該開口部１２が圧力センサの軸に対して傾いた方向、例えば圧力センサの軸に垂直な方向に開口したケースプラグ１０を採用しても構わない。

本発明の第１実施形態に係る圧力センサの全体断面図である。 （ａ）は図１に示されるセンシング部付近の拡大断面図、（ｂ）はケースプラグ側からハウジング側にセンシング部を見た図である。 （ａ）はシリコンウェハにゲージ部を形成したものを示した図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ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うちセンシング部付近の拡大断面図である。 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うちセンシング部付近の拡大断面図である。 本発明の第５実施形態に係る圧力センサのうちセンシング部付近の拡大断面図である。 （ａ）は第６実施形態に係るターミナルを示した図、（ｂ）は第６実施形態に係るセンシング部の固定部のうちゲージ部とは反対側の端面を見た図である。 本発明の第７実施形態に係る圧力センサのうちセンシング部付近の拡大断面図である。 本発明の第８実施形態に係る圧力センサのうちセンシング部付近の拡大断面図である。 本発明の第９実施形態に係る圧力センサのうちセンシング部付近の拡大断面図である。 本発明の第１０実施形態に係る圧力センサのうちセンシング部付近の拡大断面図である。 本発明の第１１実施形態に係る圧力センサのうちセンシング部付近の拡大断面図である。 本発明の第１２実施形態に係る圧力センサのうちセンシング部付近の拡大断面図である。

符号の説明

１０…ケースプラグ、２０…ハウジング、２３…ハウジングの開口部、２４…圧力導入孔、２５…孔部、２５ａ…傾斜部、２５ｂ…雌ネジ部、３０…センシング部、３１ｂ…ダイヤフラム、３２ａ…テーパ面、３２ｃ…雄ネジ部、３２ｄ…凹み部、６０、６１…溶接部。

Claims (13)

1. 圧力導入孔（２４）を有するハウジング（２０）と、前記ハウジング（２０）の一端部側に一体に組み付けられるケースプラグ（１０）とを備え、前記ハウジング（２０）の他端部に設けられた開口部（２３）から前記圧力導入孔（２４）内を経由して前記ケースプラグ（１０）側に圧力媒体が導入されてなる圧力センサであって、
   一端部側に前記ハウジング（２０）の圧力導入孔（２４）に導入された圧力によって変形可能なダイヤフラム（３１ｂ）を有するセンシング部（３０）を備え、
   前記ハウジング（２０）の圧力導入孔（２４）の底部には、当該圧力導入孔（２４）と前記ハウジング（２０）の一端部側とを繋ぐ孔部（２５）が設けられており、
   前記センシング部（３０）は、前記ダイヤフラム（３１ｂ）が前記ハウジング（２０）の開口部（２３）側に向けられ、前記圧力媒体の導入方向と同じ方向に前記孔部（２５）に差し込まれて前記ハウジング（２０）に固定されると共に、前記ハウジング（２０）の一端部側と前記圧力導入孔（２４）との間をシールすることを特徴とする圧力センサ。
2. 前記センシング部（３０）の他端部の角部にテーパ面（３２ａ）が形成され、
   前記ハウジング（２０）の孔部（２５）の内部のうち前記ハウジング（２０）の一端側には、前記ハウジング（２０）の他端部側に広がるテーパ状の傾斜部（２５ａ）が設けられており、
   前記センシング部（３０）の他端部側が前記ハウジング（２０）の孔部（２５）に配置され、前記センシング部（３０）のテーパ面（３２ａ）と前記孔部（２５）の傾斜部（２５ａ）との接触面がメタルタッチシール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. 前記孔部（２５）の壁面に凹み部（２６）が設けられており、この凹み部（２６）内にＯリング（５０）が配置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. 前記ハウジング（２０）の孔部（２５）の壁面に雌ネジ部（２５ｂ）が形成され、前記センシング部（３０）の側面に雄ネジ部（３２ｃ）が形成されており、前記雌ネジ部（２５ｂ）および前記雄ネジ部（３２ｃ）によって、前記センシング部（３０）が前記ハウジング（２０）の孔部（２５）にねじ止め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。
5. 前記ハウジング（２０）の一端部側に露出した前記センシング部（３０）の他端部と前記ハウジング（２０）との境界部分に溶接されて溶接部（６０）が形成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。
6. 前記センシング部（３０）の側面と前記ハウジング（２０）の圧力導入孔（２４）の壁面との境界部分が溶接されて溶接部（６１）が形成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。
7. 前記センシング部（３０）の側面に凹み部（３２ｄ）が設けられており、この凹み部（３２ｄ）に前記ハウジング（２０）の孔部（２５）の壁面が接するように前記ハウジング（２０）が変形することで、前記センシング部（３０）が前記ハウジング（２０）にかしめ固定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。
8. 前記孔部（２５）内には、前記孔部（２５）のうち前記ケースプラグ（１０）側よりも前記圧力導入孔（２４）側の径を大きくする段差（２５ｃ）が設けられ、
   前記センシング部（３０）の側面に凹み部（３２ｄ）が設けられており、前記段差（２５ｃ）に前記センシング部（３０）が当接すると共に、前記凹み部（３２ｄ）に前記ハウジング（２０）の孔部（２５）の壁面が接するように前記ハウジング（２０）が変形することで、前記センシング部（３０）が前記ハウジング（２０）にかしめ固定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。
9. 前記ケースプラグ（１０）には、当該ケースプラグ（１０）のうちハウジング（２０）側に露出するようにインサート成形されたターミナル（１１）が設けられており、
   前記センシング部（３０）と前記ターミナル（１１）とを電気的に接続するバンプ（１７）が前記センシング部（３０）と前記ターミナル（１１）との間に配置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。
10. 前記孔部（２５）のうち前記圧力導入孔（２４）側の角部に当該角部が凹んだ凹み部（２５ｄ）が設けられ、この凹み部（２５ｄ）にＯリング（５０）が配置されており、
    さらに、前記圧力導入孔（２４）の底に前記Ｏリング（５０）を押さえつける圧入部材（７０）が配置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。
11. 請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の圧力センサの製造方法であって、前記センシング部（３０）を用意する工程を含んでおり、
    前記センシング部（３０）を用意する工程は、
    半導体ウェハ（４０）を用意する工程と、
    前記半導体ウェハ（４０）の一面側に前記ダイヤフラム（３１ｂ）を複数形成する工程と、
    前記半導体ウェハ（４０）のうち前記複数のダイヤフラム（３１ｂ）が形成された一面とは反対側の他面に板部材を貼り合わせる工程と、
    前記半導体ウェハ（４０）と前記板部材とが張り合わされたものをダイシングカットして個々のセンシング部（３０）に分割する工程とを含んでいることを特徴とする圧力センサの製造方法。
12. 請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の圧力センサの製造方法であって、前記センシング部（３０）を用意する工程を含んでおり、
    前記センシング部（３０）を用意する工程は、
    半導体ウェハ（４０）を用意する工程と、
    前記半導体ウェハ（４０）の一面側に前記ダイヤフラム（３１ｂ）を複数形成する工程と、
    前記半導体ウェハ（４０）をダイシングカットして個々のセンシング部（３０）に分割する工程とを含んでいることを特徴とする圧力センサの製造方法。
13. 請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の圧力センサの製造方法であって、
    前記センシング部（３０）を前記圧力媒体の導入方向と同じ方向に前記孔部（２５）に差し込んで前記センシング部（３０）を前記孔部（２５）に固定する工程を含んでいることを特徴とする圧力センサの製造方法。

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