JP4453729B2 - 圧力センサ - Google Patents

Description

本発明は、圧力媒体の導入方向に平行にセンサチップの受圧面を配置した圧力センサに関する。

従来より、圧力媒体が圧力検出素子の受圧面や当該受圧面に接続されるボンディングワイヤに直接接触しても、圧力検出素子の保護や電気リークを防止するようにした圧力センサが、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、圧力媒体を導入するハウジングと、このハウジングに取り付けられるケースと、ケースに設けられ圧力媒体からの圧力を受ける受圧面を有する圧力検出素子としてのセンサチップと、ケースのうちセンサチップの周囲に設けられたターミナルと、一端部がセンサチップの受圧面側と電気的に接続され、他端部がターミナルと電気的に接続されたボンディングワイヤとを備える圧力センサが提案されている。

この圧力センサでは、ボンディングワイヤのうち一端部と他端部との間の中間部が圧力媒体に対する耐性を有する電気絶縁性の第１のコーティング材にて被覆されている。また、ボンディングワイヤとセンサチップとの接続部、ボンディングワイヤとターミナルとの接続部、およびセンサチップの受圧面が圧力媒体に対する耐性を有する電気絶縁性の第２のコーティング材にて被覆されている。

そして、受圧面が圧力媒体の導入方向に対して垂直になるようにセンサチップがケースに設けられている。ボンディングワイヤは、センサチップの受圧面から圧力媒体の導入方向に対して垂直方向に引き伸ばされ、受圧面と同一平面に配置されたターミナルに接続された形態となっている。さらに、ハウジングとケースとは、上記センサチップ、ボンディングワイヤ、そしてターミナルを囲むように配置されたシール部材であるＯリングを介してシールされている。

上記圧力センサにおいては、センサチップの受圧面に圧力媒体が直接導入される構成となっているが、ボンディングワイヤやセンサチップの受圧面がコーティング材で被覆されていることにより、センサチップの保護や電気リークの防止を図ることができるようになっている。
特開２００６−２０８０８８号公報

しかしながら、上記従来の技術では、圧力媒体の導入方向に対して垂直にセンサチップの受圧面を配置しているため、センサチップの受圧面から当該受圧面と同一平面にボンディングワイヤを引き伸ばすことでケースの外径を大きくする必要があった。この場合、ターミナル等を囲むＯリングの配置を考慮した外径としなければならない。このように、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。

また、ボンディングワイヤに被覆される第１のコーティング材は、圧力媒体からボンディングワイヤを保護する機能を果たすものの、ボンディングワイヤに圧力媒体の圧力が直接印加されてしまう。すなわち、圧力媒体の脈動によってボンディングワイヤが切断されてしまい、センサチップとターミナルとの電気的接続が遮断されてしまうという問題があった。

本発明は、上記点に鑑み、圧力センサを小型化し、かつ、センサチップとターミナルとの電気的接続の遮断を防止することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、コネクタケース（１０）は、コネクタケース（１０）の一端部における先端面（１１）から圧力媒体の導入方向に突出すると共に、圧力媒体の導入方向に対して垂直方向に凹んだ凹部（１３）が設けられた突出部（１２）を有し、コネクタケース（１０）がハウジング（２０）に組み付けられることで、突出部（１２）が圧力導入孔（２４）内に突出するようになっており、一面側に圧力検出を行うゲージ部（３１）を備えており、前記一面が圧力媒体の導入方向に平行になるように凹部（１３）に設置されるセンサチップ（３０）と、一端部がコネクタケース（１０）にインサート成形されて封止されるターミナル（１５）と、センサチップ（３０）とターミナル（１５）の一端部とを電気的に接続するボンディングワイヤ（５０）とを備え、ボンディングワイヤ（５０）とターミナル（１５）との接続部、ボンディングワイヤ（５０）とセンサチップ（３０）との接続部、およびボンディングワイヤ（５０）がコネクタケース（１０）によって封止されていることを特徴とする。

これによると、センサチップ（３０）の配置によって、圧力媒体の導入方向に対する垂直方向のセンサチップ（３０）の幅を小さくすることができる。これにより、圧力センサの径方向のサイズを小さくすることができ、ひいては圧力センサを小型化することができる。

また、ボンディングワイヤ（５０）をコネクタケース（１０）にて封止しているため、ボンディングワイヤ（５０）に圧力媒体の圧力が直接印加されないようにすることができる。したがって、圧力媒体の脈動によってボンディングワイヤ（５０）が切断されてしまうことを回避でき、センサチップ（３０）とターミナル（１５）との電気的接続の遮断を防止することができる。

以上により、圧力センサを小型化し、かつ、センサチップ（３０）とターミナル（１５）との電気的接続の遮断を防止することができる。

この場合、請求項１に記載の発明のように、突出部（１２）の側面に圧力媒体の導入方向に対して垂直方向に突出した複数の突起部（１２ａ）を設けることができる。

これにより、圧力導入孔（２４）内での突出部（１２）の揺れを防止することができ、センサチップ（３０）に突出部（１２）の揺れの影響を与えないようにすることができる。この場合、突出部（１２）と圧力導入孔（２４）の壁面とが接触しないように、圧力導入孔（２４）のうちハウジング（２０）の他端側の径を開口部（２３）側の径よりも大きくすることができる。

そして、請求項２に記載の発明のように、ハウジング（２０）において、圧力導入孔（２４）のうち突出部（１２）が挿入される開口部分にテーパ面（２６）を設けることができる。これにより、コネクタケース１０の突出部（１２）をテーパ面（２６）に滑らせて圧力導入孔（２４）に挿入しやすくすることができる。

請求項３に記載の発明のように、上記コネクタケース（１０）に、センサチップ（３０）に対向すると共に、圧力媒体の導入方向に平行に配置され、コネクタケース（１０）にインサート成形される補強用ターミナル（１８）を設けることができる。

これにより、圧力媒体の導入方向に対する突出部（１２）の変形を防止することができる。この場合、センサチップ（３０）に対向するように補強用ターミナル（１８）を配置することができる一方、補強用ターミナル（１８）を凹部（１３）の底面に露出させて接着剤（１４）等を介して補強用ターミナル（１８）の上にセンサチップ（３０）を配置することもできる。

さらに、請求項４に記載の発明のように、突出部（１２）は、ハウジング（２０）の開口部（２３）に達する長さになっており、当該突出部（１２）の先端部分にサーミスタ（６０）がインサート成形され、コネクタケース（１０）は、棒状であって、棒の一端部がサーミスタ（６０）に接続されたリード線（６１）に接続され、棒の他端部が開口部（１６）に露出するようにインサート成形されたサーミスタ用ターミナル（６３）を有するものとすることができる。

このように、突出部（１２）にサーミスタ（６０）を設けることで、圧力センサを複合型のセンサとして用いることができる。この場合、サーミスタ（６０）が突出部（１２）から露出するように突出部（１２）に設けることもできる。

そして、請求項５に記載の発明のように、サーミスタ用ターミナル（６３）を、少なくともセンサチップ（３０）に対向させると共に、圧力媒体の導入方向に平行に配置することができる。これにより、圧力媒体の導入方向に対する突出部（１２）の変形を防止することができる。

また、請求項６に記載の発明のように、上記センサチップ（３０）は長方形の板状をなしており、長方形の長辺が圧力媒体の導入方向と平行に、長方形の短辺が圧力媒体の導入方向に対して垂直方向に平行になるように凹部（１３）に設置されていることが好ましい。

これにより、センサチップ（３０、８０）のゲージ部（８４）が圧力を受ける圧力受圧面において圧力媒体の導入方向に垂直な方向の幅を小さくすることができ、圧力センサの径方向のサイズをさらに小さくすることができる。

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用いられる。

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。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。また、図３は、図１に示されるセンサチップ３０付近の拡大図である。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、コネクタケース１０と、ハウジング２０と、センサチップ３０とを備えて構成されている。

コネクタケース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、コネクタケース１０は例えば円柱状をなしている。

このコネクタケース１０の一端部における先端面１１には、当該先端面１１からコネクタケース１０の軸方向に突出する突出部１２が設けられている。この突出部１２には、コネクタケース１０の軸方向に対して垂直方向（後述する圧力媒体の導入方向）に凹んだ凹部１３が設けられており、当該凹部１３に接着剤１４を介してセンサチップ３０が固定されている。センサチップ３０のうち一部は、コネクタケース１０に被覆された状態になっている。

また、コネクタケース１０には、金属の棒状部材で構成されたターミナル１５が複数インサート成形されている。各ターミナル１５の一端部は、コネクタケース１０内にインサート成形された状態になっており、コネクタケース１０から露出せずに封止された状態になっている。

他方、ターミナル１５の他端部は、コネクタケース１０の他端部に設けられた開口部１６内に露出するように配置されている。すなわち、コネクタケース１０において開口部１６が設けられた他端部は、当該開口部１６内に位置する各ターミナル１５の他端部と共に、圧力センサにおけるコネクタ部として構成される。つまり、図示しない外部コネクタが開口部１６に接続され、自動車のＥＣＵ等へ配線部材を介して電気的に接続される。このようなターミナル１５の材質として、例えば銅などの導電材料が採用される。

上記コネクタケース１０は、図示しないが、各ターミナル１５およびセンサチップ３０を保持する第１成形部と、コネクタケース１０の外形をなす２次成形部とにより構成されている。

上記構成を有するコネクタケース１０の一端部には、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には収容凹部２１が形成されており、この収容凹部２１内にコネクタケース１０の一端部が挿入されることで、コネクタケース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の一端部の外周面には、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の一端部には、ハウジング２０の一端に形成された開口部２３からハウジング２０の他端部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の一端側から他端側に導入される。

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２３から他端側へ向かう方向を圧力媒体の導入方向という。

また、ハウジング２０の他端部に開口する圧力導入孔２４にコネクタケース１０の突出部１２が挿入された形態になっている。本実施形態では、図１に示されるように、突出部１２と圧力導入孔２４の壁面とが接触しないように、圧力導入孔２４のうちハウジング２０の他端側の径が開口部２３側の径よりも大きくされている。

そして、図２に示されるように、突出部１２の側面にコネクタケース１０の中心軸に対して垂直方向すなわち圧力媒体の導入方向に対して垂直方向に突出した複数の突起部１２ａが設けられており、各突起部１２ａが圧力導入孔２４の壁面に接している。各突起部１２ａは圧力導入孔２４内での突出部１２の揺れを防止し、センサチップ３０に突出部１２の揺れの影響を与えないようにする役割を果たす。突起部１２ａは突出部１２の側面であってセンサチップ３０よりも開口部側２３に例えば３個所設けられている。

なお、突起部１２ａの数は一例であるが、突出部１２の揺れを抑制するため、突起部１２ａは３個所以上設けられていることが好ましい。特に、図２に示すように、突起部１２ａが等間隔で設けられていると、突出部１２に揺れが生じた場合に、各突起部１２ａへ生じる負荷を略均一にすることが可能である。なお、突起部１２ａを、センサチップ３０の周辺、例えば凹部１３の背面に設けても良いが、突起部１２ａを等間隔で設けるために、センサチップ３０よりも開口部側２３に設けることが望ましい。また、突起部１２ａの突出方向（突出部１２中心からの放射方向）とセンサップ３０の受圧面との関係が垂直である場合、圧力媒体が突起部１２ａに衝突すると、突起部１２ａ周辺においてセンサップ３０方向側に、圧力媒体が希薄な領域が発生し、この領域にセンサップ３０の受圧面が存在すると圧力媒体の圧力を検出することが難しい。これに対して、突起部１２ａが３個の場合には、うち２個の突起部１２ａの先端同士を結ぶ直線と、センサップ３０の受圧面とが平行になるように突起部１２ａを配置すると、圧力媒体が突起部１２ａに衝突して脈動が発生した場合であっても、圧力媒体がセンサップ３０の受圧面に印加されるため、精度良く圧力を検出することが可能である。さらに、挿入時の摩擦や、応力緩和のため、突起部１２ａの形状としては、圧力導入孔２４に点接触もしくは線接触するような形状であることが望ましい。このような形状の一例としては、図２に示すような半球形状や、頂点が圧力導入孔２４に線接触するようなカマボコ形状がある。

また、突起部１２ａが圧力導入孔２４の壁面に接していなくてもよいが、センサチップ３０に突出部１２の揺れの影響を与えないためにも、突起部１２ａが圧力導入孔２４の壁面に接していることが好ましい。

また、図１に示されるように、コネクタケース１０の先端面１１には、突出部１２を囲むように、環状の溝１７が形成され、この溝１７内にシール用のＯリング４１およびバックアップリング４２が配設されている。バックアップリング４２は樹脂で形成されたものであり、高圧力測定の際に採用されることが望ましい。なお、Ｏリング４１およびバックアップリング４２は、本発明のシール部材に相当する。

そして、ハウジング２０のうち収容凹部２１側の端部がコネクタケース１０の一端部にかしめられることで、かしめ部２５が形成され、ハウジング２０内がシールされると共に、ハウジング２０とコネクタケース１０とが固定され一体化されている。

上記コネクタケース１０の突出部１２に配置されるセンサチップ３０は、圧力を検出してその検出値に応じたレベルの電気信号を発生するゲージ部３１と、ゲージ部３１に対する駆動信号の出力や外部への検出用信号の出力、ゲージ部３１からの電気信号を入力し、演算・増幅処理して外部へ出力する等の機能を有する制御回路等を備えた回路部３２と有している。

本実施形態では、センサチップ３０は、例えば長方形の板状をなしており、長方形の長辺が圧力媒体の導入方向に平行に、長方形の短辺が圧力媒体の導入方向に垂直に配置される。

具体的に、図３に示されるように、センサチップ３０は、板状の第１シリコン基板３３と、第１シリコン基板３３上に配置された絶縁層３４と、この絶縁層３４の上に配置された第２シリコン基板３５とを備えて構成されている。すなわち、絶縁層３４が第１シリコン基板３３と第２シリコン基板３５とによって挟みこまれた形態となっている。

第１シリコン基板３３において絶縁層３４が設けられた面に回路部３２が設けられている。この回路部３２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、ゲージ部３１から入力される信号の処理を行うものである。

絶縁層３４は、例えばシリコン酸化膜（ＳｉＯ_２）などよりなる電気絶縁性の膜であり、第１シリコン基板３３と第２シリコン基板３５とを接合固定する共に、第１シリコン基板３３と回路部３２と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。

また、各シリコン基板３３、３５および絶縁層３４で構成される積層構造内に空洞３６が設けられている。この空洞３６は、絶縁層３４がエッチング等によって開口されて形成された凹部を各シリコン基板３３、３５で覆うことにより気密に区画され構成されている。すなわち、空洞３６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として構成されている。

そして、第２シリコン基板３５のうち空洞３６に対向する場所にゲージ部３１が設けられている。具体的には、空洞３６に対応する位置にある第２シリコン基板３５の部分がセンシング部としてのダイヤフラム３１ａとして構成されている。ダイヤフラム３１ａは、第２シリコン基板３５において絶縁層３４が設けられた面とは反対側の面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。すなわち、第２シリコン基板３５において絶縁層３４が設けられる面とは反対側の面は圧力受圧面となっている。

さらに、図３に示されるように、ダイヤフラム３１ａにおいて空洞３６に対向する場所に、不純物の注入・拡散などにより歪みゲージ３１ｂが形成されている。この歪みゲージ３１ｂによってブリッジ回路が形成されており、ダイヤフラム３１ａの歪みによる当該ブリッジ回路の抵抗値変化が検出されるようになっている。このように、ゲージ部３１は、ダイヤフラム３１ａおよび歪みゲージ３１ｂによって構成されている。

この歪みゲージ３１ｂは、第１シリコン基板３３に設けられた回路部３２と電気的に接続されており、ダイヤフラム３１ａが受けた圧力が歪みゲージ３１ｂによって電気信号に変換され、この電気信号が回路部３２に入力されることで信号処理されるようになっている。

このような構成を有するセンサチップ３０は、上述のように、コネクタケース１０の突出部１２に設けられた凹部１３に接着剤１４を介して固定されている。すなわち、図３に示されるように、センサチップ３０において第１シリコン基板３３もしくは第２シリコン基板３５が、圧力媒体の導入方向と平行になるように凹部１３に設置されている。

そして、センサチップ３０において、歪みゲージ３１ｂは、第２シリコン基板３５のうちコネクタケース１０の一端側、すなわちハウジング２０の圧力導入通路側に設けられ、回路部３２は第１シリコン基板３３のうちコネクタケース１０の他端側、すなわちコネクタケース１０の開口部１６側に設けられている。

なお、上記では長方形の板状のセンサチップ３０について説明したが、センサチップ３０の板の形状は長方形に限らず、正方形のものであっても構わない。

また、センサチップ３０とターミナル１５とがボンディングワイヤ５０で接続されており、ボンディングワイヤ５０とターミナル１５との接続部、ボンディングワイヤ５０とセンサチップ３０との接続部がコネクタケース１０によって封止されている。そして、回路部３２で処理された信号がターミナル１５を介して外部に出力される。

さらに、第２シリコン基板３５の一部を覆うコネクタケース１０と第２シリコン基板３５との接合部に図示しないシール材が設けられている。これにより、圧力媒体が第２シリコン基板３５とコネクタケース１０との接合部を介してコネクタケース１０内に進入することを防止している。

次に、センサチップ３０が設置されたコネクタケース１０の製造方法および上記圧力センサの製法方法について述べる。まず、センサチップ３０が設置されたコネクタケースの製造方法について説明する。

まず、ターミナル１５およびセンサチップ３０を用意する。具体的には、銅合金である金属板をプレス加工して複数のターミナル１５を形成する。また、板状の第１シリコン基板３３の一面に回路部３２を設け、さらに第１シリコン基板３３上に回路部３２を覆うように絶縁層３４を形成する。そして、絶縁層３４のうち空洞３６となる部分をエッチング等により開口する。他方、第２シリコン基板３５の一面に歪みゲージ３１ｂを形成したものを用意し、歪みゲージ３１ｂが空洞３６に対向するように絶縁層３４に第２シリコン基板３５を貼り付ける。

なお、センサチップ３０を形成する場合、第２シリコン基板３５において歪みゲージ３１ｂが形成された面に絶縁層３４および空洞３６を設けたものに、回路部３２が形成された第１シリコン基板３３を貼り付けてセンサチップ３０を構成することもできる。

そして、１次成形として、上記複数のターミナル１５をインサート成形すると共に、図３に示される凹部１３が設けられた１次成形部を例えばＰＰＳで形成する。すなわち、各ターミナル１５を型に設置して、その型に溶融させた樹脂を流し込んで固め、各ターミナル１５に樹脂の１次成形部を形成する。

この場合、各ターミナル１５の両端が一次成形部から露出するように各ターミナル１５をインサート成形する。また、ターミナル１５の一端側に凹部１３を配置すると共に、ターミナル１５が延びる方向、詳しくは圧力媒体の導入方向に対して垂直方向に凹むように凹部１３を設ける。

続いて、一次成形部に設けられた凹部１３に接着剤１４を介してセンサチップ３０を固定し、各ターミナル１５の一端部とセンサチップ３０とをボンディングワイヤ５０にて接続する。

この後、樹脂の２次成形部であるコネクタケース１０を形成する。すなわち、上述のように、１次成形部を形成した後、１次成形部をコネクタケース１０の型に設置して、その型に溶融させた樹脂を流し込む。そして、コネクタケース１０の先端面１１から突出する突出部１２、２次成形部にＯリング４１等を収納する溝１７を設けた２次成形部であるコネクタケース１０を形成する。

この場合、各ターミナル１５とボンディングワイヤとの接続部、センサチップ３０とボンディングワイヤ５０との接続部、およびボンディングワイヤ５０を樹脂で封止する。さらに、図３に示されるように、センサチップ３０のうちゲージ部３１をコネクタケース１０から露出させる一方、センサチップ３０のうちターミナル１５側を樹脂で覆う。

そして、センサチップ３０とコネクタケース１０との境界に図示しないシール部材を設けてシール性を向上させる。このようにして、センサチップ３０を備えたコネクタケース１０が完成する。

次に、上記圧力センサの製造方法について述べる。まず、図１に示されるセンサチップ３０を備えたコネクタケース１０を用意する。また、コネクタケース１０の先端面１１の溝１７にバックアップリング４２およびＯリング４１を配置する。

他方、ネジ部２２、圧力導入孔２４や収納凹部１３が設けられたハウジング２０を用意する。続いて、ハウジング２０を上から水平を保ったまま、コネクタケース１０に嵌合するように降ろす。

この後、ハウジング２０の端部をコネクタケース１０の一端部にかしめることにより、かしめ部２５を形成する。こうして、ハウジング２０とコネクタケース１０とを一体化することにより、かしめ部２５によるコネクタケース１０とハウジング２０との組み付け固定がなされる。このようにして、図１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２３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サチップ３０のゲージ部３１のダイヤフラム３１ａ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から回路部３２に入力され、回路部３２にてセンサ信号の信号処理が行われる。

こうして回路部３２にて処理されたセンサ信号は、ボンディングワイヤ５０、ターミナル１５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。

以上説明したように、本実施形態では、コネクタケース１０の一端部に設けられた突出部１２に凹部１３を設け、当該凹部１３にセンサチップ３０の圧力受圧面を圧力媒体の導入方向に平行にして配置していることが特徴となっている。

これによると、センサチップ３０の圧力受圧面が圧力媒体の導入方向に対して垂直方向に配置された場合に対して、センサチップ３０の圧力受圧面に垂直な方向のセンサチップ３０の幅を小さくすることができる。これにより、圧力センサの径方向のサイズを小さくすることができ、ひいては圧力センサを小型化することができる。

この場合、センサチップ３０として長方形の板状のものを用いると共に、長方形の長辺が圧力媒体の導入方向に平行に、長方形の短辺が圧力媒体の導入方向に垂直になるように突出部１２の凹部１３にセンサチップ３０を配置することができる。これにより、センサチップ３０の圧力受圧面における圧力媒体の導入方向の幅をさらに小さくすることができ、圧力センサの径方向のサイズをさらに小さくすることができる。

そして、圧力センサにおいて、センサチップ３０とターミナル１５を接続するボンディングワイヤ５０をコネクタケース１０にて封止していることが特徴となっている。

これによると、圧力媒体の圧力がボンディングワイヤ５０に直接印加されないようにすることができる。したがって、圧力媒体の脈動によってボンディングワイヤ５０が切断されてしまうことを回避でき、ひいてはセンサチップ３０とターミナル１５との電気的接続の遮断を防止することができる。

以上により、圧力センサの小型化しつつ、センサチップ３０とターミナル１５との電気的接続の遮断を防止することができる。

（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。上記第１実施形態では、Ｏリング４１等でコネクタケース１０とハウジング２０とをシールしていたが、本実施形態では、ガスケットを用いることが特徴となっている。

図４は、本発明の第２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、コネクタケース１０の先端面１１に図１に示される溝１７が形成されておらず、端面になっている。また、ハウジング２０の他端側、すなわち収納凹部１３側の端部とコネクタケース１０との間に金属製のガスケット４３が配置されている。

そして、ハウジング２０の収容凹部２１にコネクタケース１０の一端部が挿入され、ハウジング２０のかしめ部２５がコネクタケース１０の一端部にかしめられている。これにより、ハウジング２０内がガスケット４３によりシールされると共に、ハウジング２０とコネクタケース１０とが固定され一体化されている。このように、ガスケット４３によりハウジング２０内をシールすることができる。

なお、ガスケット４３は、一層でも良いし、多層になっていても良い。また、金属製に限らず、樹脂製のものなどを採用することもできる。

（第３実施形態）
本実施形態では、第２実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図５は、本発明の第３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、ハウジング２０に形成された圧力導入孔２４のうち、ハウジング２０の他端側の開口部分にテーパ面２６が設けられている。

これによると、コネクタケース１０の一端部をハウジング２０の収納凹部１３に差し込む際、コネクタケース１０の先端面１１から突出する突出部１２をテーパ面２６に滑らせて圧力導入孔２４に挿入することができる。したがって、コネクタケース１０をハウジング２０に取り付けやすくすることができる。

このようなハウジング２０のテーパ面２６は、第１実施形態に係るハウジング２０に採用することもできる。

（第４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６は、本発明の第４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、コネクタケース１０の先端面１１に図１に示される溝１７が形成されておらず、平面になっている。また、コネクタケース１０の先端面１１から突出する突出部１２に先端面１１側からバックアップリング４２およびＯリング４１が配置されている。言い換えると、突出部１２の側面と圧力導入孔２４の壁面との間にバックアップリング４２およびＯリング４１がそれぞれ配置されている。

これによると、バックアップリング４２やＯリング４１を軸シールすることができるため、圧力センサをさらに小型化することができる。また、圧力媒体の導入方向に配置されているため、コネクタケース１０に加わる応力を低減することができる。

（第５実施形態）
本実施形態では、第２実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図７は、本発明の第５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、コネクタケース１０の凹部１３の底面に露出するように補強用ターミナル１８がコネクタケース１０にインサート成形されている。

補強用ターミナル１８は、センサチップ３０に対向する共に、圧力媒体の導入方向に平行に配置されており、この補強用ターミナル１８の上にセンサチップ３０が固定されている。この補強用ターミナル１８は、センサチップ３０を固定するものとして用いられ、電気的接続には寄与しない。

このような補強用ターミナル１８は、コネクタケース１０の製造において、第１成形部を形成する際に他のターミナル１５と共に１次成形部にインサート成形される。この場合、１次成形部に設けられた凹部１３の底面から露出するように補強用ターミナル１８がインサート成形され、凹部１３の底面に露出する補強用ターミナル１８の上に接着剤１４を介してセンサチップ３０が固定される。この後、２次成形部を形成する際に補強用ターミナル１８は樹脂で封止される。

以上説明したように、センサチップ３０において圧力受圧面とは反対側に補強用ターミナル１８を設けることで、圧力媒体の導入方向に対する突出部１２の変形を防止することができる。このような補強用ターミナル１８は、第２実施形態の他、第１、第３、第４実施形態に採用することもできる。

なお、補強用ターミナル１８の上にセンサチップ３０が搭載されずに単にコネクタケース１０内にインサート成形される形態になっていても良い。このような形態であっても、圧力媒体の導入方向に対して突出部１２を補強することができる。

（第６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８は、本発明の第６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、本実施形態では、コネクタケース１０の先端面１１から突出する突出部１２が設けられておらず、先端面１１からセンサチップ３０が突出した形態となっている。

そして、先端面１１とセンサチップ３０との境界部分にシール部材４４が設けられている。これにより、センサチップ３０とコネクタケース１０の先端面１１との境界から圧力媒体が進入しないようにしている。

このようなコネクタケース１０は、一次成形部にセンサチップ３０を接着固定し、先端面１１からセンサチップ３０が突出するように二次成形部を形成することで製造することができる。

以上のように、突出部１２を廃止することで、圧力媒体の導入方向に垂直方向の突出部１２の厚さの分だけ圧力センサをさらに小型化することができる。

（第７実施形態）
本実施形態では、第２実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図９は、本発明の第７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、本実施形態では、コネクタケース１０の先端面１１から突出する突出部１２がハウジング２０の開口部２３まで設けられていると共に、突出部１２の先端部分の内部にサーミスタ６０がインサート成形されている。このように、本実施形態に係る圧力センサは、圧力検出と温度検出を行う複合型のセンサになっている。

サーミスタ６０は、温度に応じたレベルの物理量、すなわち電圧を生じさせる温度検出素子である。このサーミスタ６０は、リード線６１を介してサーミスタ用ターミナル６３の一端部に接続されている。また、サーミスタ用ターミナル６３の他端部はコネクタケース１０の開口部１６内に露出するようにコネクタケース１０にインサート成形されている。

なお、サーミスタ６０が突出部１２の先端部から露出するようにインサート成形された形態であっても構わない。この場合、サーミスタ６０に限らず、圧力とは異なる物理量を検出してその検出値に応じたレベルの電気信号を発生するもの、例えば吸気空気計測用温度センサ、湿度センサ、流量センサ、ガスセンサ等を採用することができる。

本実施形態では、コネクタケース１０とハウジング２０とはガスケット４３によりシールされている。なお、第１、第４実施形態に示されるように、Ｏリング４１等を用いてシールすることもできる。

このようなコネクタケース１０は、各ターミナル１５およびサーミスタ用ターミナル６３との両端が露出するように樹脂にインサート成形した１次成形部を形成し、サーミスタ用ターミナル６３にリード線６１を接続し、上述のように、凹部１３にセンサチップ３０を搭載した後、２次成形部を形成することで製造することができる。

以上のように、突出部１２の先端部にサーミスタ６０をインサート成形して圧力と温度との２つの物理量を検出するセンサとして構成することができる。このようなサーミスタ６０は、第１、第３〜第５実施形態にも採用することができる。

（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、本発明の第８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、サーミスタ用ターミナル６３が突出部１２の先端部に達する長さになっている。これにより、サーミスタ用ターミナル６３を補強用として機能させることができ、圧力媒体の導入方向に対する突出部１２の変形を防止することができる。

（第９実施形態）
本実施形態では、上記各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、センサチップ３０とターミナル１５とを接続するボンディングワイヤ５０をコネクタケース１０を構成する樹脂によって封止することにより、ボンディングワイヤ５０に圧力媒体の圧力が直接印加されない構成となっていたが、本実施形態ではボンディングワイヤ５０そのものをなくした構成になっていることが特徴となっている。

図１１は、本発明の第９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、コネクタケース１０には、一端部が突出部１２内に配置されると共に、他端部が開口部１６内に露出するターミナル１９がコネクタケース１０にインサート成形されている。

このターミナル１９の一端部は、突出部１２に設けられた凹部１３の底に露出しており、当該露出部分にバンプ７０が設けられ、バンプ７０の上にセンサチップ８０が接続されている。凹部１３の底とセンサチップ８０との間には接着剤１４が設けられており、センサチップ８０が凹部１３に固定されている。

図１２は、図１１に示されるセンサチップ８０近傍の拡大図である。センサチップ８０は、第１実施形態と同様に、第１シリコン基板８１と第２シリコン基板８２とによって絶縁層８３が挟まれた構成となっている。

そして、図１２に示されるように、本実施形態では、ゲージ部８４がセンサチップ８０の中央に配置されており、ゲージ部８４においてコネクタケース１０の開口部１６側およびハウジング２０の開口部２３側にそれぞれ回路部８５が配置されている。回路部８５は、例えばゲージ部８４を一周囲むように配置されたり、コの字状に配置される。

また、第１シリコン基板８１には、回路部８５が形成された面とは反対側の面に延びる配線部８６が形成されている。この配線部８６とバンプ７０とが電気的に接続されることで、回路部８５とターミナル１９とが電気的に接続されるようになっている。

このようなセンサチップ８０を搭載したコネクタケース１０を製造する場合、ターミナル１９の両端が露出すると共に、ターミナル１９の一端部が凹部１３から露出するように１次成形部を形成する。続いて、ターミナル１９の一端部にバンプ７０を介してセンサチップ８０を実装し、接着剤１４によってセンサチップ８０を凹部１３に固定する。この後、突出部１２や開口部１６を備えた２次成形部を形成することによりコネクタケース１０が完成する。

このような構成によると、センサチップ８０とターミナル１９との電気的接続にボンディングワイヤを用いることはないため、圧力媒体の圧力によってボンディングワイヤが切断されるという問題は起こらない。したがって、センサチップ８０とターミナル１９との電気的接続の遮断を防止することができる。

（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１３は、本発明の第１０実施形態に係る圧力センサの概略断面図である。図１３に示されるように、第２実施形態と同様に、突出部１２にＯリング４１等を配置してコネクタケース１０とハウジング２０とをシールすることができる。

（第１１実施形態）
本実施形態では、上記各実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図１４は、本発明の第１１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、本実施形態では、ゲージ部が設けられた板状の第１チップ９１がコネクタケース１００の先端面１１０から突出する突出部１２０の側部に設けられ、回路部が設けられた板状の第２チップ９２がコネクタケース１００にインサート成形されている。第１チップ９１の側部には図示しないシール部材が設けられている。各チップ９１、９２は、その面が圧力媒体の導入方向に平行に配置されている。

突出部１２０に設けられた第１チップ９１には、コネクタケース１００にインサート成形された内部接続用ターミナル１３０の一端部が接続されている。また、内部接続用ターミナル１３０の他端部は第１ボンディングワイヤ２１０を介してコネクタケース１００にインサート成形された第２チップ９２に接続されている。そして、第２チップ９２は外部接続用ターミナル１４０の一端部に第２ボンディングワイヤ２２０を介して接続され、外部接続用ターミナル１４０の他端部はコネクタケース１００の開口部１５０内に露出している。

上記コネクタケース１００を製造する場合、上述のように、各ターミナル１３０、１４０をインサート成形した１次成形部を形成し、各チップ９１、９２を配置すると共に各ボンディングワイヤ２１０、２２０で電気的に接続する。この後、第２チップ９２および各ボンディングワイヤ２１０、２２０を封止するように２次成形部を形成することでコネクタケース１００が完成する。

この場合、内部接続用ターミナル１３０、内部接続用ターミナル１３０と第１ボンディングワイヤ２１０との接続部、第１ボンディングワイヤ２１０、第１ボンディングワイヤ２１０と第２チップ９２との接続部、第２チップ９２、第２チップ９２と第２ボンディングワイヤ２２０との接続部、第２ボンディングワイヤ２２０、第２ボンディングワイヤ２２０と外部接続用ターミナル１４０の他端部との接続部がコネクタケース１００によって封止される。

そして、突出部１２０の壁面と圧力導入孔２４の壁面との間にバックアップリング４２およびＯリング４１が配置されると共に、コネクタケース１００がハウジング２０の収納凹部１３に収納され、ハウジング２０の端部がコネクタケース１００にかしめられている。

以上説明したように、ゲージ部が設けられた第１チップ９１と回路部が形成された第２チップ９２とを分割してコネクタケース１００に設けることができる。

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１のＡ−Ａ断面図である。 図１に示されるセンサチップ付近の拡大断面図である。 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概略断面図である。 本発明の第５実施形態に係る圧力センサの概略断面図である。 本発明の第６実施形態に係る圧力センサの概略断面図である。 本発明の第７実施形態に係る圧力センサの概略断面図である。 本発明の第８実施形態に係る圧力センサの概略断面図である。 本発明の第９実施形態に係る圧力センサの概略断面図である。 図１１に示されるセンサチップ近傍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概略断面図である。 本発明の第１１実施形態に係る圧力センサの概略断面図である。

符号の説明

１０、１００…コネクタケース、１１、１１０…先端面、１２、１２０…突出部、１２ａ…突起部、１３…凹部、１５、１９…ターミナル、１６、１５０…コネクタケースの開口部、１７…溝、１８…補強用ターミナル、２０…ハウジング、２３…開口部、２４…圧力導入孔、２６…テーパ面、３０、８０…センサチップ、３１、８４…ゲージ部、３２、８５…回路部、４４…シール部材、５０…ボンディングワイヤ、６０…サーミスタ、６１…リード線、６３…サーミスタ用ターミナル、９１…第１チップ、９２…第２チップ、１３０…内部接続用ターミナル、１４０…外部接続用ターミナル、２１０…第１ボンディングワイヤ、２２０…第２ボンディングワイヤ。

Claims (6)

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）に一体に組み付けられるコネクタケース（１０）とを備え、前記ハウジング（２０）の一端部に設けられた開口部（２３）から前記圧力導入孔（２４）内を経由して前記コネクタケース（１０）側に圧力媒体が導入されてなる圧力センサであって、
   前記コネクタケース（１０）は、
   前記コネクタケース（１０）の一端部における先端面（１１）から前記圧力媒体の導入方向に突出すると共に、前記圧力媒体の導入方向に対して垂直方向に凹んだ凹部（１３）が設けられた突出部（１２）を有し、前記コネクタケース（１０）が前記ハウジング（２０）に組み付けられることで、前記突出部（１２）が前記圧力導入孔（２４）内に突出するようになっており、
   一面側に圧力検出を行うゲージ部（３１）を備えており、前記一面が前記圧力媒体の導入方向に平行になるように前記凹部（１３）に設置されるセンサチップ（３０）と、
   一端部が前記コネクタケース（１０）にインサート成形されて封止されるターミナル（１５）と、
   前記センサチップ（３０）と前記ターミナル（１５）の一端部とを電気的に接続するボンディングワイヤ（５０）とを備え、
   前記突出部（１２）は、当該突出部（１２）の側面に前記圧力媒体の導入方向に対して垂直方向に突出した複数の突起部（１２ａ）を有し、前記突出部（１２）と前記圧力導入孔（２４）の壁面とが接触しないように、前記圧力導入孔（２４）のうち前記ハウジング（２０）の他端側の径が前記開口部（２３）側の径よりも大きくされており、
   前記ボンディングワイヤ（５０）と前記ターミナル（１５）との接続部、前記ボンディングワイヤ（５０）と前記センサチップ（３０）との接続部、および前記ボンディングワイヤ（５０）が前記コネクタケース（１０）によって封止されていることを特徴とする圧力センサ。
2. 前記ハウジング（２０）は、前記圧力導入孔（２４）のうち前記突出部（１２）が挿入される開口部分にテーパ面（２６）を有し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. 前記コネクタケース（１０）は、前記センサチップ（３０）に対向すると共に、前記圧力媒体の導入方向に平行に配置され、前記コネクタケース（１０）にインサート成形される補強用ターミナル（１８）を有していることを特徴とする請求項１または２に記載の圧力センサ。
4. 前記突出部（１２）は、前記ハウジング（２０）の開口部（２３）に達する長さになっており、当該突出部（１２）の先端部分にサーミスタ（６０）がインサート成形されており、
   前記コネクタケース（１０）は、棒状であって、前記棒の一端部が前記サーミスタ（６０）に接続されたリード線（６１）に接続され、前記棒の他端部が前記開口部（１６）に露出するようにインサート成形されたサーミスタ用ターミナル（６３）を有していることを特徴とする請求項１または２に記載の圧力センサ。
5. 前記サーミスタ用ターミナル（６３）は、少なくとも前記センサチップ（３０）に対向すると共に、前記圧力媒体の導入方向に平行に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の圧力センサ。
6. 前記センサチップ（３０）は長方形の板状をなしており、前記長方形の長辺が前記圧力媒体の導入方向と平行に、前記長方形の短辺が前記圧力媒体の導入方向に対して垂直方向に平行になるように前記凹部（１３）に設置されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の圧力センサ。

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