JP2018179624A - 圧力検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な組み付け構造にて異物等の侵入を防ぐ圧力検出装置を提供する。
【解決手段】半導体式の圧力センサ２０と、この圧力センサ２０に流体を流入可能な流路１１を有する流体流入部材１０と、圧力センサ２０を取り囲む第１の樹脂部３１と、圧力伝達路２０１を有する機器２０２と流体流入部材１０との間に介在し、前記流体が通過可能なフィルタ６２と、を備え、圧力伝達路２０１と流路１１とがフィルタ６２を介して接続されるように実装される圧力検出装置１０１であって、フィルタ６２は、周縁に弾性を有するシール部６１を設けている。
【選択図】 図４

Description

本発明は、圧力検出装置に関し、例えば、車両に搭載される圧力検出装置として好適である。

従来の圧力検出装置は、流体の圧力を導入する圧力導入部上に半導体式の圧力センサチップを有する。これら圧力検出装置は、該圧力センサチップとワイヤボンディングによるワイヤによって電気的に接続される配線を有し、更に、該圧力センサチップをカバー体（蓋部材）によって覆うことで、圧力基準室となる空間を備えている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１４−２１１３８９号公報

圧力導入孔や基準圧力導入孔から入るごみにより、特に圧力センサチップに直接ごみが付着することによって、圧力センサチップを傷付けたり、特性の劣化を起こすことがあった。このような構成にあっては、圧力基準室となる空間や圧力センサチップへの異物混入を防止するため、圧力検出装置の圧力導入部や実装対象となる機器側にフィルタを設けることがある。

しかしながら、このようなフィルタは、圧力が加わる部分であるため、強固に保持させる必要があり、組み付け作業性の点で改善が望まれていた。

そこで本発明の目的は、上述課題に着目し、簡単な組み付け構造にて異物等の侵入を防ぐ圧力検出装置を提供することにある。

本発明の圧力検出装置は、
半導体式の圧力センサチップと、
この圧力センサチップに流体を流入可能な流路を有する流体流入部材と、
前記圧力センサチップを取り囲むケースと、
圧力伝達路を有する機器と前記流体流入部材との間に介在し、前記流体が通過可能なフィルタと、を備え、
前記圧力伝達路と前記流路とが前記フィルタを介して接続されるように実装される圧力検出装置であって、
前記フィルタは、周縁に弾性を有するシール部を設けていることを特徴とする。

また、前記フィルタは、前記シール部と一体形成されていることを特徴とする。

また、リング状に形成された前記シール部は、内側に溝部を有し、前記フィルタは、前記溝部に嵌め込まれて形成されることを特徴とする。

本発明は、簡単な組み付け構造にて異物等の侵入を防ぐ圧力検出装置となる。

本発明の第１実施形態の上面図。 図１中ＩＩ−ＩＩ線の断面図。 同実施形態の圧力検出装置の上面図。 図３中ＩＶ−ＩＶ線の断面図。 同実施形態の圧力検出装置の組立工程を説明する上面図。 同実施形態の圧力検出装置の組立工程を説明する断面図。 同実施形態の圧力検出装置のシール部材を示す（ａ）平面図、および（ｂ）断面図。 同実施の形態の別例における圧力検出装置のシール部材を示す断面図。

以下、添付図面（図１乃至図６）を用いて本発明の実施形態における圧力検出装置１０１を説明する。

本実施形態による圧力検出装置１０１は、モジュールユニット１０２と組み合わせることによって、圧力検出ユニット１００を構成している。

圧力検出装置１０１は、流体流入部材１０と、半導体式の圧力センサチップ（以下、単に、圧力センサという）２０と、端子ユニット３０と、ベース板ユニット４０と、蓋部材（蓋）５０と、を備える。

流体流入部材１０は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属材料からなり、ほぼ円板形状であり、周辺の一部を直線状に切り欠いた切り欠き部１０ｃを備えている。流体流入部材１０は、その中央部分に、図４における内側（上側）に突出した凸形状の台座１０ａと、その反対側（下側）に凹部１０ｂを備えている。

また、流体流入部材１０は、その中央部分に、上下方向に貫通する孔部である流路１１が形成されている。

台座１０ａには、圧力センサ２０が載置され、熱硬化接着剤や半田等の所定の方法で固定されている。流路１１は、その下側から流体（例えば、油）が圧力センサ２０に流入可能となっている。また、凹部１０ｂにガスケット等のシール部材６０がはめ込まれており、流路１１の気密性を備えている。

圧力センサ２０は、例えば、ガラス台座２１上に、シリコン等の半導体基板２２を薄肉に形成してなるダイアフラムを有する半導体チップを適用できる。前記ダイアフラムに対応する部位には、ボロン等の不純物が拡散処理されていることでピエゾ抵抗効果を有する感圧素子となる４つの抵抗が形成され、各抵抗とアルミ等の導電性材料を用いた配線パターンとによりブリッジ回路が構成される。圧力センサ２０は、流路１１から導き入れた流体の圧力を前記ダイアフラムによって受け、前記ダイアフラムの変位に伴うブリッジ回路の出力電圧を変位させる。

端子ユニット３０は、第１樹脂部（ケース）３１と、リード端子３２とで構成されている。

第１樹脂部３１は、合成樹脂、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂からなる。第１樹脂部３１は、インサート成形後にリード端子３２界面と気密性を保持させるために、流動性の良い材料を用いている。第１樹脂部３１は、圧力センサ２０を取り囲むように形成された環状であり、流体流入部材１０と当接し、流体流入部材１０を配置するための配設部３１ａが設けられている。

配設部３１ａは、図６に示すように、第１樹脂部３１の下側の面に設けられている。また、配設部３１ａの外周側には、断面形状が窪んだ凹部３１ｂが設けられている。この凹部３１ｂは、環状に設けられている。この凹部３１ｂには、第１樹脂部３１と第２樹脂部４１との密着性を確保する突起３１ｃが設けられている。この突起３１ｃは、断面形状が三角形状であり、第２樹脂部４１を成型する際に、突起３１ｃの先端部分が第２樹脂部４１の熱で溶けることによって、第１樹脂部３１に第２樹脂部４１との密着性を確保できる。また、第１樹脂部３１は、リード端子３２の一部を内蔵している。

リード端子３２は、例えば、リン青銅材料からなり、その表面には、ニッケルメッキが施されている。リード端子３２は、図５に示すように、３つあり、これらは、それぞれ電源用ライン、信号用ライン、グランド用ラインである。

リード端子３２の一端部は、圧力センサ２０の近傍に位置し、他端部は、第１樹脂部３１の外側まで引き出されている。そして、リード端子３２の一端部が、ワイヤＷによって、圧力センサ２０と電気的に接続されるとともに、他端部が、流体流入部材１０の流路１１に対して直交する方向に引き出されて、後述するモジュールユニット１０２のフレームに電気的に接続される。

また、リード端子３２の表面に、ニッケルメッキが施されたことにより、ワイヤボンディングによるワイヤＷの接続信頼性を高めてある。

また、リード端子３２は、第１樹脂部３１のインサート成形時において、電源用、出力用およびグランド用の複数のリード端子３２が、連結部３２ａによって連結されて、一体であり、第１樹脂部３１のインサート成形後に、連結部３２ａを切断することで、リード端子３２を独立させるとともに、圧力センサ２０と接続するワイヤ接続部３２ｂとなる。

また、リード端子３２は、その表面に微細な凹凸を備えている。特に、この微細な凹凸は、リード端子３２と第１樹脂部３１とを接着剤などを用いずに気密性を確保し接合するものであり、少なくともリード端子３２の第１樹脂部３１との接触部分に設ければよい。この微細な凹凸は、薬品（化学処理）によってエッチングすることによって形成できる。

ベース板ユニット４０は、第２樹脂部４１と、端子ユニット３０と、流体流入部材１０とで構成されている。ベース板ユニット４０は、金型内に、端子ユニット３０と流体流入部材１０とをセットし、その後、成型によって、第２樹脂部４１を形成してなる。ベース板ユニット４０は、リード端子３２の他端部が、流体流入部材１０の流路１１に対して直交する方向に引き出されている。また、リード端子３２の他端部と圧力センサ２０が、露出している。

第２樹脂部４１は、合成樹脂、例えば、ＰＰＳ樹脂からなる。第２樹脂部４１は、流体流入部材１０や端子ユニット３０に対して気密性を保持させるために、流動性の良い材料を用いる。第２樹脂部４１は、硬化することで圧力センサ２０を取り囲むように形成された環状となる。

また、流体流入部材１０は、その表面に微細な凹凸を備えている。特に、この微細な凹凸は、流体流入部材１０と第２樹脂部４１とを接着剤などを用いずに気密性を確保し接合するものであり、少なくとも流体流入部材１０の第２樹脂部４１との接触部分に設ければよい。この微細な凹凸は、薬品（化学処理）によってエッチングすることによって形成できる。

蓋部材５０は、例えば、ＰＰＳ樹脂からなる透光性の合成樹脂材を適用できる。圧力センサ２０を上側から覆うように第１樹脂部３１の平坦部３１ｄに、レーザー溶着によって結合され、圧力センサ２０が内部に位置する収納空間を形成する部材である。また、蓋部材５０の内面は、凹んだ曲面形状をなしており、蓋部材５０と第１樹脂部３１との間には収容空間となる圧力基準室Ｂが形成される。

シール部材６０は、図４に示すように、流体流入部材１０と圧力検出ユニット１００（圧力検出装置１０１）が実装される機器２００の間に挟み込まれるように設けられる。圧力検出装置１０１は、機器２００の圧力伝達路２０１と、流路１１とが接続されるように機器２００の実装面２０２に取り付けられ、この際、シール部材６０のシール部６１が凹部１０ｂと実装面２０２とで変形しながら挟み込まれることで、流路１１または圧力伝達路２０１内の流体が、流体流入部材１０と実装面２０２との間から漏れ出ないように、気密にできる。

また、シール部材６０は、流路１１及び圧力伝達路２０１の内径よりも大きなリング状に形成され、合成ゴムなどの弾性を有するシール部６１と、このシール部６１の内側に形成されるメッシュ状のフィルタ６２が一体にして設けられる。即ち、フィルタ６２は、周縁に弾性を有するシール部６１を設けることになる。従って、圧力検出ユニット１００を機器２００に実装する際に、フィルタ部材を保持するための専用の構造や工程が必要ないため、組み付け性が良好になる。また、流路１１や圧力伝達路２０１の周辺構造が簡素となり装置の小型化に有利である。

フィルタ６２は、流路１１及び圧力伝達路２０１内の流体を通過するとともに、流体中の異物がある場合には、双方とも異物の通過を妨げることができ、異物による各部品の損傷を抑止できる。また、フィルタ６２によって、流体の急激な圧力変化を緩和する作用が期待でき、この場合、圧力センサ２０の破損等を防止できる。

このシール部材６０は、フィルタ６２をインサート成形することによって、シール部６１と一体にしたものを用いることができるが、例えば、図８に示すように、リング状に形成されたシール部６１０は、内側に溝部６１０ａを設け、フィルタ６２０を溝部６１０ａに嵌め込むことでシール部材６００を形成することもできる。この場合、シール部６１０が凹部１０ｂと実装面２０２との間で挟み込まれて変形することで、シール部６１０がフィルタ６２０を充分な強度で保持できる。

以上の各部によって、圧力検出装置１０１が構成される。

斯かる圧力検出装置１０１は、
半導体式の圧力センサ２０と、
この圧力センサ２０に流体を流入可能な流路１１を有する流体流入部材１０と、
圧力センサ２０を取り囲む第１樹脂部３１と、
圧力伝達路２０１を有する機器２００と流体流入部材１０との間に介在し、前記流体が通過可能なフィルタ６２と、を備え、
圧力伝達路２０１と流路１１とがフィルタ６２を介して接続されるように実装される圧力検出装置１０１であって、
フィルタ６２は、周縁に弾性を有するシール部６１を設けている。

従って、簡単な組み付け構造にて異物等の侵入を防ぐ圧力検出装置１０１となる。

なお、本発明の圧力検出装置を上述した実施の形態の構成にて例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の構成においても、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良、並びに表示の変更が可能なことは勿論である。

本発明は、半導体式の圧力センサチップを内蔵する圧力検出装置に利用可能である。

１０ 流体流入部材
１０ｂ 凹部
２０ 圧力センサ（圧力センサチップ）
３１ 第１樹脂部（ケース）
３１ｄ 平坦部
３２ リード端子
４１ 第２樹脂部
５０ 蓋部材（蓋）
６０ シール部材
６１ シール部
６２ フィルタ
２００ 機器
２０１ 圧力伝達路
Ｂ 圧力基準室（密閉空間）
Ｗ ワイヤ

Claims (3)

1. 半導体式の圧力センサチップと、
   この圧力センサチップに流体を流入可能な流路を有する流体流入部材と、
   前記圧力センサチップを取り囲むケースと、
   圧力伝達路を有する機器と前記流体流入部材との間に介在し、前記流体が通過可能なフィルタと、を備え、
   前記圧力伝達路と前記流路とが前記フィルタを介して接続されるように実装される圧力検出装置であって、
   前記フィルタは、周縁に弾性を有するシール部を設けていることを特徴とする圧力検出装置。
2. 前記フィルタは、前記シール部と一体形成されていることを特徴とする請求項１に記載の圧力検出装置。
3. リング状に形成された前記シール部は、内側に溝部を有し、
   前記フィルタは、前記溝部に嵌め込まれて形成されることを特徴とする請求項１に記載の圧力検出装置。

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