JP5972850B2 - 物理量測定センサ - Google Patents
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Description
本発明は、流体の圧力を測定する圧力センサ、その他の被測定流体の物理量を測定する物理量測定センサに関する。
水晶振動子やセンサ素子（ＭＥＭＳ）等の素子が設けられたセラミック基板の外周凸部に金属製蓋体を接合した電子部品装置が知られている。
この電子部品装置には、セラミックヘッダーの内部に半導体チップを固定し、セラミックヘッダーの壁部に半導体チップを覆う金属キャップを接合し、半導体チップに電気的に接続されたリードをセラミックヘッダーの底部に複数本設けた従来例（特許文献１）がある。
特許文献１の従来例では、セラミックヘッダーの底面にそれぞれ下方に延びるように設けられた複数本のリードが被取付部材としての実装基板に取り付けられている。
この電子部品装置には、セラミックヘッダーの内部に半導体チップを固定し、セラミックヘッダーの壁部に半導体チップを覆う金属キャップを接合し、半導体チップに電気的に接続されたリードをセラミックヘッダーの底部に複数本設けた従来例（特許文献１）がある。
特許文献１の従来例では、セラミックヘッダーの底面にそれぞれ下方に延びるように設けられた複数本のリードが被取付部材としての実装基板に取り付けられている。
さらに、電子部品装置には、セラミックパッケージのキャビティ部に半導体素子を取り付け、セラミックパッケージの上表面に金属板等からなる蓋体を接合し、セラミックパッケージの底面に形成された外部接続端子をプリント回路基板等の樹脂ボードに接合された従来例（特許文献２）がある。
特許文献２の従来例では、セラミックパッケージの底面角部は、被取付部材としてのプリント回路基板等の樹脂ボードに半田で接合されている。
特許文献２の従来例では、セラミックパッケージの底面角部は、被取付部材としてのプリント回路基板等の樹脂ボードに半田で接合されている。
圧力測定素子がセラミックパッケージに収納される電子部品装置では、電子部品装置自体の高耐圧化や、セラミックパッケージ等への接合（低融点ガラス接合、共晶半田付け）の高信頼性化に伴う高圧測定の要求が高まっている。
この要求を満たすため、被取付部材に流体導入路を形成し、この流体導入路から送られる被測定流体をセンサ素子に流通する流通孔をセラミックパッケージの底部に形成し、セラミックパッケージの底部周縁部を被取付部材に取り付けることが考えられる。
この要求を満たすため、被取付部材に流体導入路を形成し、この流体導入路から送られる被測定流体をセンサ素子に流通する流通孔をセラミックパッケージの底部に形成し、セラミックパッケージの底部周縁部を被取付部材に取り付けることが考えられる。
しかしながら、特許文献１の従来例では、セラミックヘッダーは複数本のリードで被取付部材に支持される構造であるため、セラミックヘッダーと被取付部材との間には隙間が生じるから圧力自体の測定ができない。そこで、特許文献１の従来例において、セラミックヘッダーと被取付部材とを接着剤やロウ付けで互いに固定することが考えられる。しかし、一般的に、接着剤自体が低強度のために、高耐圧化を実現することが難しく、ロウ付けの場合では、被取付部材とセラミックパッケージの熱膨張係数の違いにより、ロウ材が破壊されて被測定流体が外部にリークする恐れがある。
特許文献２の従来例では、セラミックパッケージの底面角部は、被取付部材に半田で接合されている構造であるため、ロウ付けの場合と同様に、被取付部材とセラミックパッケージの熱膨張係数の違いにより、半田が破壊される恐れがある。
特許文献２の従来例では、セラミックパッケージの底面角部は、被取付部材に半田で接合されている構造であるため、ロウ付けの場合と同様に、被取付部材とセラミックパッケージの熱膨張係数の違いにより、半田が破壊される恐れがある。
接着剤、ロウ材、半田を用いない方法として、被取付部材の凹部に電子部品装置を収納し、被取付部材の凹部開口端部をかしめてセラミックパッケージの外周凸部に係止することも考えられる。
しかし、かしめの応力によっては、セラミックパッケージが破壊（クラック）する可能性があり、さらに、被取付部材とセラミックパッケージとの熱膨張係数の相違によって、使用中にかしめによる押さえが緩み、リークに至るということもあり得る。また、押さえが緩むことにより、センサ出力を安定させるための被取付部材へのアース接続が不確実となる。
しかし、かしめの応力によっては、セラミックパッケージが破壊（クラック）する可能性があり、さらに、被取付部材とセラミックパッケージとの熱膨張係数の相違によって、使用中にかしめによる押さえが緩み、リークに至るということもあり得る。また、押さえが緩むことにより、センサ出力を安定させるための被取付部材へのアース接続が不確実となる。
本発明の目的は、高圧測定が可能な物理量測定センサを提供することにある。
本発明の物理量測定センサは、流体導入路が形成された被取付部材に設けられる物理量測定センサであって、前記被取付部材に対向し、前記流体導入路から導入される被測定流体を流通する流通孔が形成される板部とこの板部の周辺に前記被取付部材に対向して設けられ凹部を形成する壁部とを有するセラミック製のパッケージと、このパッケージの凹部に収納され前記流通孔から流通された被測定流体の物理量を検出する検出素子を含む電子部品と、前記電子部品と電気的に接続され前記パッケージの壁部の外部平面に設けられた端子部と、前記壁部に接合され、前記端子部を前記セラミック製パッケージの外部に露出させる窓部とを有する蓋体と、前記パッケージを前記被取付部材に取り付けるための金属製の取付片とを備え、前記取付片は、前記パッケージを押さえ前記電子部品を覆う押さえ片部と、前記被取付部材に係止される係止片部と、前記押さえ片部と前記係止片部とに端部が一体形成されるとともに弾性変形可能な弾性片部とを有することを特徴とする。
この構成の本発明では、被取付部材の流体導入路を通って物理量測定センサに被測定流体が送られると、被測定流体はパッケージの流通孔を通って検出素子に送り込まれることになる。検出素子で検知された物理量の信号は、他の電子部品及び端子部を通じて外部に出力される。また、取付片が金属製であるため、溶接やかしめ等の接合による被取付部材への確実なアース接続が可能となる。
本発明では、パッケージが押さえ片部で押さえられるので、高圧の被測定流体がパッケージの底部に向けて流通しても、パッケージが保持される。しかも、パッケージと被取付部材との間での熱膨張係数の相違に伴って押さえ片部と係止片部とが変形しても、その変形が弾性片部によって吸収される。
以上のことから、本発明では、取付片でパッケージが確実に保持されることから、高圧の測定が可能となる。
しかも、前記蓋体には前記端子部を臨む窓部が形成されているから、蓋体の窓部から端子部が露出することで、外部端子との接続が容易となる。そのため、物理量測定センサと外部端子との接続作業、ひいては、物理量測定センサの取付作業を容易なものにできる。
本発明では、パッケージが押さえ片部で押さえられるので、高圧の被測定流体がパッケージの底部に向けて流通しても、パッケージが保持される。しかも、パッケージと被取付部材との間での熱膨張係数の相違に伴って押さえ片部と係止片部とが変形しても、その変形が弾性片部によって吸収される。
以上のことから、本発明では、取付片でパッケージが確実に保持されることから、高圧の測定が可能となる。
しかも、前記蓋体には前記端子部を臨む窓部が形成されているから、蓋体の窓部から端子部が露出することで、外部端子との接続が容易となる。そのため、物理量測定センサと外部端子との接続作業、ひいては、物理量測定センサの取付作業を容易なものにできる。
本発明では、前記蓋体は、金属製であり、かつ、前記電子部品を覆う蓋本体部と、この蓋本体部に一体に形成され前記壁部に対向する蓋用壁体と、この蓋用壁体に一体形成された突出片部とを有し、前記蓋本体部は前記押さえ片部であり、前記蓋用壁体は前記弾性片部であり、前記突出片部は前記係止片部である構成が好ましい。
この構成では、蓋体が取付片を兼ねるので、部品点数を減少させることができる。その結果、蓋体を組み付ける工程と取付片を組み付ける工程を兼用することができるので、組立工数を削減し、製造コストを低く抑えることができる。
この構成では、蓋体が取付片を兼ねるので、部品点数を減少させることができる。その結果、蓋体を組み付ける工程と取付片を組み付ける工程を兼用することができるので、組立工数を削減し、製造コストを低く抑えることができる。
前記蓋用壁体と前記突出片部とはそれぞれ前記蓋本体部を挟んで配置され、かつ、前記突出片部は締結具で被取付部材に取り付けられる構成が好ましい。
この構成では、締結具で容易にセンサを被取付部材に取り付けることができる。そのため、物理量測定センサの被取付部材への取付作業が容易となる。
この構成では、締結具で容易にセンサを被取付部材に取り付けることができる。そのため、物理量測定センサの被取付部材への取付作業が容易となる。
前記突出片部は、前記蓋本体部の平面と平行に延びて形成された板部と、この板部の端部に切り立って形成され前記蓋用壁体と接続されるリブ部とを備え、前記板部には前記締結具が挿通される孔が形成されている構成が好ましい。
この構成では、取付片がリブ部を有する立体的な構造となるので、大きな強度を有する。そのため、被取付部材に取り付けられた物理量測定センサの取付片に大きな力がかかっても、取付片が破損等することを防止できる。
この構成では、取付片がリブ部を有する立体的な構造となるので、大きな強度を有する。そのため、被取付部材に取り付けられた物理量測定センサの取付片に大きな力がかかっても、取付片が破損等することを防止できる。
前記突出片部は前記蓋用壁体の外周に連続して形成されたリング部であり、このリング部は前記被取付部材に形成された凹部にかしめられる構成が好ましい。
この構成では、取付片の構造が簡易なものとなり、物理量測定センサの製造コストを低く抑えることができる。
この構成では、取付片の構造が簡易なものとなり、物理量測定センサの製造コストを低く抑えることができる。
前記蓋体と前記パッケージとが封止される構成が好ましい。
この構成では、パッケージの内部の気密を保つことができるので、電子部品を保護できる。
この構成では、パッケージの内部の気密を保つことができるので、電子部品を保護できる。
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。各実施形態の説明において同一構成要素は同一符号を付して説明を省略もしくは簡略にする。
第１実施形態を図１から図３に基づいて説明する。図１は、本実施形態にかかる物理量測定センサの分解斜視図であり、図２及び図３は、それぞれ物理量測定センサが被取付部材に取り付けられた状態を示す断面図である。
図１から図３において、物理量測定センサ１は、被取付部材２に対向配置されたセラミック製のパッケージ３と、パッケージ３の内部に収納される電子部品４と、パッケージ３の外部に設けられた端子部５と、パッケージ３の開口を閉塞する蓋体６とを備えた圧力センサである。第１実施形態では、蓋体６は、パッケージ３を被取付部材２に取り付ける取付片を兼ねる。
第１実施形態を図１から図３に基づいて説明する。図１は、本実施形態にかかる物理量測定センサの分解斜視図であり、図２及び図３は、それぞれ物理量測定センサが被取付部材に取り付けられた状態を示す断面図である。
図１から図３において、物理量測定センサ１は、被取付部材２に対向配置されたセラミック製のパッケージ３と、パッケージ３の内部に収納される電子部品４と、パッケージ３の外部に設けられた端子部５と、パッケージ３の開口を閉塞する蓋体６とを備えた圧力センサである。第１実施形態では、蓋体６は、パッケージ３を被取付部材２に取り付ける取付片を兼ねる。
被取付部材２には、物理量測定センサ１を収納する凹部２Ａが形成されている。この凹部２Ａは、それぞれ平面円形の小径部２Ａ１、中径部２Ａ２及び大径部２Ａ３が連続して形成されている。
物理量測定センサ１が配置された側とは反対側の領域Ｌには、被測定流体が流通されている。第１実施形態では、被測定流体は、水や油等の流体でもよく、空気、その他の気体であってもよい。
被取付部材２の所定位置には、領域Ｌと小径部２Ａ１とを連通し被測定流体を物理量測定センサ１に流通させるための流体導入路２Ｂが形成されている。
小径部２Ａ１の底面と物理量測定センサ１との間には、小径部２Ａ１に導入された被測定流体を中径部２Ａ２及び大径部２Ａ３に流出させないためのＯリング２１が介装されている。
物理量測定センサ１が配置された側とは反対側の領域Ｌには、被測定流体が流通されている。第１実施形態では、被測定流体は、水や油等の流体でもよく、空気、その他の気体であってもよい。
被取付部材２の所定位置には、領域Ｌと小径部２Ａ１とを連通し被測定流体を物理量測定センサ１に流通させるための流体導入路２Ｂが形成されている。
小径部２Ａ１の底面と物理量測定センサ１との間には、小径部２Ａ１に導入された被測定流体を中径部２Ａ２及び大径部２Ａ３に流出させないためのＯリング２１が介装されている。
パッケージ３は、アルミナ等のセラミック層（図示せず）が複数積層された積層基板として構成されており、各セラミック層の表面やスルーホール（図示せず）の内部に図示しない配線が形成された構造である。
パッケージ３は、被取付部材２に対向する平面八角形状の板部３１と、この板部３１の各周辺に形成された壁部３２とを有する。
板部３１には、流体導入路２Ｂから導入される被測定流体を流通する流通孔３１Ａが形成されている。この流通孔３１Ａは、板部３１の平面より低く形成された第一載置部３１１に開口されている。この第一載置部３１１に隣接して第二載置部３１２が板部３１に形成されている。板部３１の底面角部は被取付部材２の中径部２Ａ２の平面に当接されている。
壁部３２は、板部３１の８つの辺のうち５つの辺に渡って薄く形成されており、他の３辺は厚く形成されている。つまり、壁部３２で囲われる開口端の平面形状は、５辺が互いに同じ長さであり１辺が５辺より長い六角形である。
パッケージ３は、被取付部材２に対向する平面八角形状の板部３１と、この板部３１の各周辺に形成された壁部３２とを有する。
板部３１には、流体導入路２Ｂから導入される被測定流体を流通する流通孔３１Ａが形成されている。この流通孔３１Ａは、板部３１の平面より低く形成された第一載置部３１１に開口されている。この第一載置部３１１に隣接して第二載置部３１２が板部３１に形成されている。板部３１の底面角部は被取付部材２の中径部２Ａ２の平面に当接されている。
壁部３２は、板部３１の８つの辺のうち５つの辺に渡って薄く形成されており、他の３辺は厚く形成されている。つまり、壁部３２で囲われる開口端の平面形状は、５辺が互いに同じ長さであり１辺が５辺より長い六角形である。
電子部品４は、パッケージ３に収納され流通孔から流通された被測定流体の圧力を検出する検出素子４１と、温度等の補正演算を行うＡＳＩＣ４２Ａと、コンデンサ４２Ｂとを有する。
検出素子４１は、中心部が薄肉とされた板状部に角筒部が一体に接合された有底角筒状のＭＥＭＳである。検出素子４１の角筒部の開口端部は、パッケージ３の板部３１の第一載置部３１１に、Ａｕ／Ｓｕ半田、その他の共晶半田、または、低融点ガラス等により接着固定されている。
検出素子４１の板状部には、歪みゲージ等の検知部（図示せず）が設けられ、この検知部は、ボンディングワイヤ４３を介して板部３１の図示しないパッドに接続されている。
検出素子４１の角筒部は、板部３１に形成された流通孔３１Ａを介して小径部２Ａ１と連通されている。
検出素子４１は、中心部が薄肉とされた板状部に角筒部が一体に接合された有底角筒状のＭＥＭＳである。検出素子４１の角筒部の開口端部は、パッケージ３の板部３１の第一載置部３１１に、Ａｕ／Ｓｕ半田、その他の共晶半田、または、低融点ガラス等により接着固定されている。
検出素子４１の板状部には、歪みゲージ等の検知部（図示せず）が設けられ、この検知部は、ボンディングワイヤ４３を介して板部３１の図示しないパッドに接続されている。
検出素子４１の角筒部は、板部３１に形成された流通孔３１Ａを介して小径部２Ａ１と連通されている。
ＡＳＩＣ４２Ａは、第二載置部３１２の平面に接合されている。この際、ＡＳＩＣ４２Ａと第二載置部３１２との間に導電性接着剤を塗布し、高温にてキュア（硬化）する。
ＡＳＩＣ４２Ａは、ボンディングワイヤ４４を介して板部３１の図示しないパッドに接続されている。なお、図では、第一載置部３１１及び第二載置部３１２は、検出素子４１やＡＳＩＣ４２Ａを載置するために、それぞれ凹部として図示されているが、本実施形態では、検出素子４１やＡＳＩＣ４２Ａを載置できるものであれば、凹部に限定されるものではない。
コンデンサ４２Ｂは、ＡＳＩＣ４２Ａや検出素子４１に電気的に接続されている。コンデンサ４２Ｂは半田または導電性接着剤によって板部３１に固定されている。
ＡＳＩＣ４２Ａは、ボンディングワイヤ４４を介して板部３１の図示しないパッドに接続されている。なお、図では、第一載置部３１１及び第二載置部３１２は、検出素子４１やＡＳＩＣ４２Ａを載置するために、それぞれ凹部として図示されているが、本実施形態では、検出素子４１やＡＳＩＣ４２Ａを載置できるものであれば、凹部に限定されるものではない。
コンデンサ４２Ｂは、ＡＳＩＣ４２Ａや検出素子４１に電気的に接続されている。コンデンサ４２Ｂは半田または導電性接着剤によって板部３１に固定されている。
端子部５は、検出素子４１、ＡＳＩＣ４２Ａ、コンデンサ４２Ｂ、その他の電子部品と、被取付部材２上に設けられた外部端子２２とを電気的に接続するために、壁部３２の厚肉とされた部分の平面に３カ所形成されている。
これらの端子部５は、それぞれ平面が矩形状に形成されたパッドであり、それぞれの一端縁は壁部３２の端縁と同じ位置とされる（図１参照）。なお、本実施形態では、端子部５の平面形状は矩形状に限定されるものではなく、端子部５の端縁は壁部３２の端縁から離れているものであってもよい。また、端子部５の数は３つに限定されるものではない。
端子部５は、接続部材５０を介して被取付部材２に設けられた外部端子２２と接続されている。接続部材５０は、ボンディングワイヤ、フレキシブル回路基板、電線等を例示することができる。
これらの端子部５は、それぞれ平面が矩形状に形成されたパッドであり、それぞれの一端縁は壁部３２の端縁と同じ位置とされる（図１参照）。なお、本実施形態では、端子部５の平面形状は矩形状に限定されるものではなく、端子部５の端縁は壁部３２の端縁から離れているものであってもよい。また、端子部５の数は３つに限定されるものではない。
端子部５は、接続部材５０を介して被取付部材２に設けられた外部端子２２と接続されている。接続部材５０は、ボンディングワイヤ、フレキシブル回路基板、電線等を例示することができる。
蓋体６は、壁部３２の平面に接合されるとともに電子部品４を覆う略円板状の蓋本体部６１と、この蓋本体部６１に設けられた蓋用壁体６２と、この蓋用壁体６２に設けられた突出片部６３とを有する。蓋体６の蓋本体部６１の一部から蓋用壁体６２の一部にかけて、端子部５を臨む窓部６０が形成されている。なお、蓋体６は、コバール、４２アロイ、その他の金属製の板材からプレス等で一体形成される。
蓋本体部６１は、パッケージ３を押さえる押さえ片部である。
蓋本体部６１とパッケージ３の壁部３２の頂部とはシールリング３３を介して気密接合されている。
シールリング３３は、パッケージ３の開口端に沿って形成されている（図１参照）。なお、第１実施形態では、蓋本体部６１とパッケージ３との接合にあたり、シールリング３３に代えて半田や低融点ガラス等を用いてもよい。
蓋本体部６１は、パッケージ３を押さえる押さえ片部である。
蓋本体部６１とパッケージ３の壁部３２の頂部とはシールリング３３を介して気密接合されている。
シールリング３３は、パッケージ３の開口端に沿って形成されている（図１参照）。なお、第１実施形態では、蓋本体部６１とパッケージ３との接合にあたり、シールリング３３に代えて半田や低融点ガラス等を用いてもよい。
突出片部６３は、被取付部材２に係止される係止片部である。突出片部６３は、蓋用壁体６２の外周に連続して形成されたリング部であって、被取付部材２に形成された大径部２Ａ３にかしめられる。大径部２Ａ３に設けられたかしめ部２０と、大径部２Ａ３の平面とで突出片部６３の外周端部が挟持される。
蓋用壁体６２は、蓋本体部６１と突出片部６３とに端部が一体形成されるとともに弾性変形可能な弾性片部であり、パッケージ３の壁部３２の外周面と対向する。蓋用壁体６２の内周面とパッケージ３の壁部３２の外周面との間には、所定の隙間が設けられている。
蓋用壁体６２は、蓋本体部６１と突出片部６３とに端部が一体形成されるとともに弾性変形可能な弾性片部であり、パッケージ３の壁部３２の外周面と対向する。蓋用壁体６２の内周面とパッケージ３の壁部３２の外周面との間には、所定の隙間が設けられている。
このような構成の第１実施形態では、まず、パッケージ３の板部３１に検出素子４１やＡＳＩＣ４２Ａ、コンデンサ４２Ｂを取り付ける。さらに、パッケージ３の壁部３２に蓋体６の蓋本体部６１を接合する。この状態では、パッケージ３の壁部３２の平面に設けられた端子部５は、蓋体６の窓部６０から露出する。このように組み立てられた物理量測定センサ１の調整を行う。
調整が済んだ物理量測定センサ１を被取付部材２に取り付ける。そのため、被取付部材２の小径部２Ａ１にＯリング２１を配置し、その後、パッケージ３の底面をＯリングシール面として物理量測定センサ１を被取付部材２に組み付ける。この際、被取付部材２の中径部２Ａ２の平面にパッケージ３の板部３１を当接する。この状態では、蓋体６の突出片部６３が外周端から所定長さに渡って大径部２Ａ３の底面に当接している。そして、ポンチＰでかしめ部２０を押圧することで、突出片部６３が大径部２Ａ３にかしめられることになる。
さらに、端子部５と被取付部材２上に設けられた外部端子２２とを接続部材５０で接続する。
調整が済んだ物理量測定センサ１を被取付部材２に取り付ける。そのため、被取付部材２の小径部２Ａ１にＯリング２１を配置し、その後、パッケージ３の底面をＯリングシール面として物理量測定センサ１を被取付部材２に組み付ける。この際、被取付部材２の中径部２Ａ２の平面にパッケージ３の板部３１を当接する。この状態では、蓋体６の突出片部６３が外周端から所定長さに渡って大径部２Ａ３の底面に当接している。そして、ポンチＰでかしめ部２０を押圧することで、突出片部６３が大径部２Ａ３にかしめられることになる。
さらに、端子部５と被取付部材２上に設けられた外部端子２２とを接続部材５０で接続する。
このように被取付部材２に取り付けられた物理量測定センサ１には、領域Ｌから被取付部材２の流体導入路２Ｂ及び小径部２Ａ１を通って被測定流体が流通される。
すると、被測定流体は、パッケージ３の流通孔３１Ａを通って検出素子４１に送り込まれ、検出素子４１の板状部を変位させる。検出素子４１の板状部が変位することで、検知部からボンディングワイヤ４３を通じてＡＳＩＣ４２Ａ、コンデンサ４２Ｂや、その他の電子部品に信号が送られる。また、ＡＳＩＣ４２Ａで増幅、調整された信号は、端子部５から接続部材５０及び外部端子２２を介して外部に出力される。
すると、被測定流体は、パッケージ３の流通孔３１Ａを通って検出素子４１に送り込まれ、検出素子４１の板状部を変位させる。検出素子４１の板状部が変位することで、検知部からボンディングワイヤ４３を通じてＡＳＩＣ４２Ａ、コンデンサ４２Ｂや、その他の電子部品に信号が送られる。また、ＡＳＩＣ４２Ａで増幅、調整された信号は、端子部５から接続部材５０及び外部端子２２を介して外部に出力される。
従って、第１実施形態では次の作用効果を奏することができる。
（１）流通孔３１Ａが板部３１に形成されたセラミック製のパッケージ３と、このパッケージ３に収納され流通孔３１Ａから流通された被測定流体の圧力を検出する検出素子４１を含む電子部品４と、パッケージ３の外部に設けられた端子部５と、パッケージ３の壁部３２に接合された蓋体６と、パッケージ３を被取付部材２に取り付ける金属製の取付片とを備える。この取付片で、パッケージ３を押さえるとともに被取付部材２を係止したので、高圧の被測定流体がパッケージ３の底部に向けて流通してもパッケージ３が被取付部材２から外れることなく保持され、しかも、パッケージ３と被取付部材２との熱膨張係数の相違に伴って取付片の両端側が相対的に変形しても、取付片の中間部分が弾性であるため、当該相対的な変形を吸収できる。そのため、物理量測定センサ１で測定する被測定流体が高圧であっても、その測定が可能となる。
（１）流通孔３１Ａが板部３１に形成されたセラミック製のパッケージ３と、このパッケージ３に収納され流通孔３１Ａから流通された被測定流体の圧力を検出する検出素子４１を含む電子部品４と、パッケージ３の外部に設けられた端子部５と、パッケージ３の壁部３２に接合された蓋体６と、パッケージ３を被取付部材２に取り付ける金属製の取付片とを備える。この取付片で、パッケージ３を押さえるとともに被取付部材２を係止したので、高圧の被測定流体がパッケージ３の底部に向けて流通してもパッケージ３が被取付部材２から外れることなく保持され、しかも、パッケージ３と被取付部材２との熱膨張係数の相違に伴って取付片の両端側が相対的に変形しても、取付片の中間部分が弾性であるため、当該相対的な変形を吸収できる。そのため、物理量測定センサ１で測定する被測定流体が高圧であっても、その測定が可能となる。
（２）蓋体６は、電子部品４を覆いパッケージ３を押さえる蓋本体部６１と、被取付部材２に係止される突出片部６３と、蓋本体部６１と突出片部６３とに一体形成され壁部３２に対向する弾性変形可能な蓋用壁体６２とを有する。そのため、蓋体６が取付片を兼ねることになり、部品点数を減少させることができる。しかも、蓋体６が金属製であるため、溶接やかしめ等の接合による被取付部材２への確実なアース接続が可能となる。
（３）突出片部６３は、蓋用壁体６２の外周に連続して形成されたリング部であって、被取付部材２に形成された凹部２Ａにかしめられる構成であるため、取付片自体の構造を簡易なものにでき、その結果、物理量測定センサ１の製造コストを低く抑えることができる。
（４）蓋体６には端子部５を臨む窓部６０が形成されているから、端子部５と被取付部材２上に設けられた外部端子２２との接続が容易となる。そのため、物理量測定センサ１の被取付部材２への取付作業を容易なものにできる。
（５）蓋本体部６１とパッケージ３の壁部３２とがシールリング３３で封止されるから、パッケージ３の内部の気密を保つことができ、内部に収納された電子部品４等を保護することができる。
（６）被取付部材２には凹部２Ａが形成され、この凹部２Ａは流体導入路２Ｂと連通する小径部２Ａ１と、この小径部２Ａ１と連続して形成された中径部２Ａ２とを有し、中径部２Ａ２の底面にパッケージ３を当接し、小径部２Ａ１の底面とパッケージ３との間にはＯリング２１を介装したので、小径部２Ａ１に導入された被測定流体が中径部２Ａ２を通って外部に流出することを防止できる。そのため、物理量測定センサ１の測定精度の低下を防止することができる。
次に、本発明の第２実施形態を図４及び図５に基づいて説明する。
第２実施形態は蓋体の構成が第１実施形態とは異なるもので、他の構成は第１実施形態と同じである。
図４は、第２実施形態の物理量測定センサ１Ａの全体構成を示す斜視図であり、図５は、物理量測定センサ１Ａが被取付部材２に取り付けられた状態を示す断面図である。
図４及び図５において、物理量測定センサ１Ａは、第１実施形態と同様に、電子部品４が収納され、かつ、端子部５が設けられたセラミック製のパッケージ３Ａと、このパッケージ３Ａの開口を覆う金属製の蓋体６Ａと、を有する圧力センサである。
第２実施形態においても、蓋体６Ａは、パッケージ３Ａを被取付部材２に取り付ける取付片を兼ねる。なお、第２実施形態では、被取付部材２に小径部２Ａ１及び流体導入路２Ｂが形成されており、第１実施形態のような中径部及び大径部が形成されていない。
第２実施形態は蓋体の構成が第１実施形態とは異なるもので、他の構成は第１実施形態と同じである。
図４は、第２実施形態の物理量測定センサ１Ａの全体構成を示す斜視図であり、図５は、物理量測定センサ１Ａが被取付部材２に取り付けられた状態を示す断面図である。
図４及び図５において、物理量測定センサ１Ａは、第１実施形態と同様に、電子部品４が収納され、かつ、端子部５が設けられたセラミック製のパッケージ３Ａと、このパッケージ３Ａの開口を覆う金属製の蓋体６Ａと、を有する圧力センサである。
第２実施形態においても、蓋体６Ａは、パッケージ３Ａを被取付部材２に取り付ける取付片を兼ねる。なお、第２実施形態では、被取付部材２に小径部２Ａ１及び流体導入路２Ｂが形成されており、第１実施形態のような中径部及び大径部が形成されていない。
パッケージ３Ａは、第１実施形態のパッケージ３と同様な構造であるが、第１実施形態とは異なり、正面形状が矩形状とされる。なお、図５では、ＡＳＩＣ４２Ａ、コンデンサ４２Ｂ、ボンディングワイヤ４４等の図示が省略されている。
蓋体６Ａは、電子部品４を覆う平面略矩形状の蓋本体部６１Ａと、この蓋本体部６１Ａの両側に設けられた蓋用壁体６２Ａと、これらの蓋用壁体６２Ａにそれぞれ設けられた突出片部６３Ａとを有する。
突出片部６３Ａは、被取付部材２に係止される係止片部である。
蓋用壁体６２Ａと突出片部６３Ａとは、それぞれ蓋本体部６１Ａを挟んで配置されている。
蓋用壁体６２Ａは、蓋本体部６１Ａの突出片部６３Ａが配置される側の２辺にそれぞれ設けられている。蓋本体部６１Ａの残り２辺は、蓋用壁体６２Ａが配置されていない。蓋本体部６１Ａと蓋用壁体６２Ａとで区画される空間は、パッケージ３Ａを収納する空間とされる。
蓋体６Ａは、電子部品４を覆う平面略矩形状の蓋本体部６１Ａと、この蓋本体部６１Ａの両側に設けられた蓋用壁体６２Ａと、これらの蓋用壁体６２Ａにそれぞれ設けられた突出片部６３Ａとを有する。
突出片部６３Ａは、被取付部材２に係止される係止片部である。
蓋用壁体６２Ａと突出片部６３Ａとは、それぞれ蓋本体部６１Ａを挟んで配置されている。
蓋用壁体６２Ａは、蓋本体部６１Ａの突出片部６３Ａが配置される側の２辺にそれぞれ設けられている。蓋本体部６１Ａの残り２辺は、蓋用壁体６２Ａが配置されていない。蓋本体部６１Ａと蓋用壁体６２Ａとで区画される空間は、パッケージ３Ａを収納する空間とされる。
突出片部６３Ａは、蓋本体部６１Ａの平面と平行に延びて形成された平面略三角形状の板部６３１と、この板部６３１の端部に切り立って形成されたリブ部６３２とを備えている。
蓋本体部６１Ａを挟んで対向配置されたリブ部６３２には、リブ部６３３が一体に形成されている。このリブ部６３３は蓋本体部６１Ａの周縁から切り立って形成されている。なお、本実施形態では、板部６３１の形状は、平面略三角形状に限定されるものではなく、他の平面形状、例えば、平面半円状、平面矩形状であってもよい。
板部６３１の一辺は、蓋用壁体６２Ａと接合され、板部６３１の他の二辺はそれぞれリブ部６３２と接合されている。
突出片部６３Ａは、締結具Ｂで被取付部材２に取り付けられる。板部６３１には締結具Ｂが挿通される孔６３０が形成されている。
締結具Ｂはボルト等の種々のものが利用できる。
蓋本体部６１Ａを挟んで対向配置されたリブ部６３２には、リブ部６３３が一体に形成されている。このリブ部６３３は蓋本体部６１Ａの周縁から切り立って形成されている。なお、本実施形態では、板部６３１の形状は、平面略三角形状に限定されるものではなく、他の平面形状、例えば、平面半円状、平面矩形状であってもよい。
板部６３１の一辺は、蓋用壁体６２Ａと接合され、板部６３１の他の二辺はそれぞれリブ部６３２と接合されている。
突出片部６３Ａは、締結具Ｂで被取付部材２に取り付けられる。板部６３１には締結具Ｂが挿通される孔６３０が形成されている。
締結具Ｂはボルト等の種々のものが利用できる。
第２実施形態では、第１実施形態の（１）（２）（５）（６）と同様の効果を奏することができる他、次の作用効果を奏することができる。
（７）蓋用壁体６２Ａと突出片部６３Ａとがそれぞれ蓋本体部６１Ａを挟んで配置され、かつ、突出片部６３Ａが締結具Ｂで被取付部材２に取り付けられるから、物理量測定センサ１Ａの被取付部材２への取り付けを容易かつ確実に行うことができる。
（７）蓋用壁体６２Ａと突出片部６３Ａとがそれぞれ蓋本体部６１Ａを挟んで配置され、かつ、突出片部６３Ａが締結具Ｂで被取付部材２に取り付けられるから、物理量測定センサ１Ａの被取付部材２への取り付けを容易かつ確実に行うことができる。
（８）突出片部６３Ａは、板部６３１の端部にリブ部６３２が切り立って形成され、かつ、板部６３１が締結具Ｂで被取付部材２に取り付けられているから、突出片部６３Ａが立体形状となって大きな強度を有する。そのため、物理量測定センサ１Ａが被取付部材２から外れることを防止できる。
次に、本発明の第３実施形態を図６に基づいて説明する。
第３実施形態は、蓋体の構成が第１実施形態及び第２実施形態と異なるもので、他の構成は第１実施形態と同じである。
図６は、第３実施形態の物理量測定センサが被取付部材に取り付けられた状態の断面図である。
図６において、物理量測定センサ１Ｂは、電子部品４が収納され端子部５が頂部に設けられたセラミック製のパッケージ３Ｂと、このパッケージ３Ｂの開口を覆う金属製の蓋体６Ｂと、パッケージ３Ｂを被取付部材２に取り付ける取付片７と、を有する圧力センサである。
第３実施形態では、パッケージ３Ｂを被取付部材２に取り付けるために、蓋体６Ｂではなく、取付片７を別途用いる点で、第１実施形態及び第２実施形態と相違する。なお、第３実施形態では、第２実施形態と同様に、被取付部材２に小径部２Ａ１及び流体導入路２Ｂが形成されており、第１実施形態のような中径部及び大径部が形成されていない。
第３実施形態は、蓋体の構成が第１実施形態及び第２実施形態と異なるもので、他の構成は第１実施形態と同じである。
図６は、第３実施形態の物理量測定センサが被取付部材に取り付けられた状態の断面図である。
図６において、物理量測定センサ１Ｂは、電子部品４が収納され端子部５が頂部に設けられたセラミック製のパッケージ３Ｂと、このパッケージ３Ｂの開口を覆う金属製の蓋体６Ｂと、パッケージ３Ｂを被取付部材２に取り付ける取付片７と、を有する圧力センサである。
第３実施形態では、パッケージ３Ｂを被取付部材２に取り付けるために、蓋体６Ｂではなく、取付片７を別途用いる点で、第１実施形態及び第２実施形態と相違する。なお、第３実施形態では、第２実施形態と同様に、被取付部材２に小径部２Ａ１及び流体導入路２Ｂが形成されており、第１実施形態のような中径部及び大径部が形成されていない。
パッケージ３Ｂは、第２実施形態のパッケージ３Ａと同様な構造であるが、第２実施形態とは異なり、外周の４つの辺にそれぞれ沿って段差部３Ｂ１が形成されている。
蓋体６Ｂは、電子部品４を覆い壁部３２の外周縁よりやや小さな平面略矩形状の金属製の平板である。蓋体６Ｂの端縁から端子部５が臨むようにされている。
蓋体６Ｂを構成する平板は、通常のパッケージに利用される蓋と同じ構造であり、パッケージ３Ｂの頂部に接合される。
蓋体６Ｂは、電子部品４を覆い壁部３２の外周縁よりやや小さな平面略矩形状の金属製の平板である。蓋体６Ｂの端縁から端子部５が臨むようにされている。
蓋体６Ｂを構成する平板は、通常のパッケージに利用される蓋と同じ構造であり、パッケージ３Ｂの頂部に接合される。
取付片７は、パッケージ３Ｂを挟んで４カ所配置されている。
取付片７は、パッケージ３Ｂの段差部３Ｂ１を押さえる押さえ片部７１と、被取付部材２に係止される係止片部７２と、押さえ片部７１と係止片部７２とに接続される弾性片部７３とを有する。
押さえ片部７１は、段差部３Ｂ１の平面部を押さえるものであり、その先端がパッケージ３Ｂに当接されている。
係止片部７２は、被取付部材２の平面に図示しないボルトや溶接等で固定されている。
弾性片部７３は、押さえ片部７１と係止片部７２との間での弾性変形を許容する部分である。
これらの押さえ片部７１、係止片部７２及び弾性片部７３は弾性を有する金属板からプレスやその他の加工で一体形成される。
取付片７は、パッケージ３Ｂの段差部３Ｂ１を押さえる押さえ片部７１と、被取付部材２に係止される係止片部７２と、押さえ片部７１と係止片部７２とに接続される弾性片部７３とを有する。
押さえ片部７１は、段差部３Ｂ１の平面部を押さえるものであり、その先端がパッケージ３Ｂに当接されている。
係止片部７２は、被取付部材２の平面に図示しないボルトや溶接等で固定されている。
弾性片部７３は、押さえ片部７１と係止片部７２との間での弾性変形を許容する部分である。
これらの押さえ片部７１、係止片部７２及び弾性片部７３は弾性を有する金属板からプレスやその他の加工で一体形成される。
第３実施形態では、第１実施形態の（１）（５）（６）と同様の効果を奏することができる他、次の作用効果を奏することができる。
（９）取付片７を蓋体６Ｂとは別に設けたので、蓋体６Ｂ自体を従来の構造のものを利用することができる。そのため、蓋体６Ｂとパッケージ３Ｂとを封止する際に、従来と同様の手法を採用することができるので、封止作業が容易となる。
（９）取付片７を蓋体６Ｂとは別に設けたので、蓋体６Ｂ自体を従来の構造のものを利用することができる。そのため、蓋体６Ｂとパッケージ３Ｂとを封止する際に、従来と同様の手法を採用することができるので、封止作業が容易となる。
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、図１から図３で示される第１実施形態では、蓋用壁体６２の外周に連続して形成された突出片部６３を被取付部材２に形成された凹部２Ａにかしめる構成としたが、突出片部６３を凹部２Ａに固定する構成は、これに限定されるものではなく、例えば、第２実施形態で示されるようなボルト等の締結具を用いて固定する構成としてもよく、さらには、メタルフロー、溶接等で固定する構成としてもよい。
図６で示される第３実施形態では、取付片７は、パッケージ３Ｂを挟んで４カ所配置されたが、取付片７の設置箇所を、パッケージ３Ｂを挟んで２箇所としてもよく、さらに、取付片７の形状を変更してリング状とすれば、１つの部材として構成することもできる。
また、第３実施形態では、押さえ片部７１で押さえるためにパッケージ３Ｂの外側面に段差部３Ｂ１を形成したが、段差部３Ｂ１を省略してパッケージ３Ｂの外側面をストレート形状としてもよい。この場合、押さえ片部７１はパッケージ３Ｂの頂部を押さえる構造としてもよい。押さえ片部７１は、パッケージ３Ｂの頂部の一部（外周縁部）を押さえるようにしてもよく、あるいは、全部を押さえるようにしてもよい。押さえ片部７１で、パッケージ３Ｂの頂部の外周縁部を押さえる場合には、蓋体６Ｂがパッケージ３Ｂの頂部の内周縁部に接合する構成としてもよい。押さえ片部７１で、パッケージ３Ｂの頂部の全面を押さえる場合には、押さえ片部７１をパッケージ３Ｂの平面上の中心に向けて延設し、押さえ片部７１が蓋体を兼ねる構成としてもよい。
例えば、図１から図３で示される第１実施形態では、蓋用壁体６２の外周に連続して形成された突出片部６３を被取付部材２に形成された凹部２Ａにかしめる構成としたが、突出片部６３を凹部２Ａに固定する構成は、これに限定されるものではなく、例えば、第２実施形態で示されるようなボルト等の締結具を用いて固定する構成としてもよく、さらには、メタルフロー、溶接等で固定する構成としてもよい。
図６で示される第３実施形態では、取付片７は、パッケージ３Ｂを挟んで４カ所配置されたが、取付片７の設置箇所を、パッケージ３Ｂを挟んで２箇所としてもよく、さらに、取付片７の形状を変更してリング状とすれば、１つの部材として構成することもできる。
また、第３実施形態では、押さえ片部７１で押さえるためにパッケージ３Ｂの外側面に段差部３Ｂ１を形成したが、段差部３Ｂ１を省略してパッケージ３Ｂの外側面をストレート形状としてもよい。この場合、押さえ片部７１はパッケージ３Ｂの頂部を押さえる構造としてもよい。押さえ片部７１は、パッケージ３Ｂの頂部の一部（外周縁部）を押さえるようにしてもよく、あるいは、全部を押さえるようにしてもよい。押さえ片部７１で、パッケージ３Ｂの頂部の外周縁部を押さえる場合には、蓋体６Ｂがパッケージ３Ｂの頂部の内周縁部に接合する構成としてもよい。押さえ片部７１で、パッケージ３Ｂの頂部の全面を押さえる場合には、押さえ片部７１をパッケージ３Ｂの平面上の中心に向けて延設し、押さえ片部７１が蓋体を兼ねる構成としてもよい。
さらに、図４及び図５で示される第２実施形態では、パッケージ３Ａに設けられた端子部５がリブ部６３３よりパッケージ３Ａの外方に配置されているが、端子部５を蓋本体部６１Ａで覆うようにし、この蓋本体部６１Ａに端子部５を望む窓部を形成してもよい。同様に、第３実施形態では、蓋体６Ｂを、壁部３２の外周縁よりやや小さく形成し、蓋体６Ｂの端縁から端子部５が臨むようにしている、蓋体６Ｂを少なくとも壁部３２の頂部全面を覆う大きさとし、蓋体６Ｂに端子部５を望む窓部を形成してもよい。
さらに、第１実施形態から第３実施形態では、蓋体６，６Ａ，６Ｂとパッケージ３，３Ａ，３Ｂとを封止した構成としたが、本発明では、蓋体６，６Ａ，６Ｂの一部を開口し、パッケージ３，３Ａ，３Ｂの内部が外部に開放される構成としてもよい。そして、第３実施形態では、蓋体６Ｂを金属から形成したが、本発明では、蓋体を金属以外の材料、例えば、合成樹脂から形成するものでもよい。合成樹脂から蓋体を形成した場合、パッケージ３Ｂへの取り付けは、接着剤等を用いてもよい。
また、第１実施形態から第３実施形態では、物理量測定センサとして圧力センサを例示して説明したが、本発明では、これに限定されることはなく、例えば、差圧センサや温度センサにも適用可能である。
また、第１実施形態から第３実施形態では、物理量測定センサとして圧力センサを例示して説明したが、本発明では、これに限定されることはなく、例えば、差圧センサや温度センサにも適用可能である。
１，１Ａ，１Ｂ…物理量測定センサ、２…被取付部材、２Ｂ…流体導入路、３，３Ａ，３Ｂ…パッケージ、４…電子部品、５…端子部、６，６Ａ…蓋体（取付片）、６Ｂ…蓋体、３１…板部、３２…壁部、４１…検出素子、６０…窓部、６１，６１Ａ…蓋本体部（押さえ片部）、６２，６２Ａ…蓋用壁体（弾性片部）、６３，６３Ａ…突出片部（係止片部）、７…取付片、７１…押さえ片部、７２…係止片部、７３…弾性片部
Claims (6)
- 流体導入路が形成された被取付部材に設けられる物理量測定センサであって、
前記被取付部材に対向し、前記流体導入路から導入される被測定流体を流通する流通孔が形成される板部とこの板部の周辺に前記被取付部材に対向して設けられ凹部を形成する壁部とを有するセラミック製のパッケージと、
このパッケージの凹部に収納され前記流通孔から流通された被測定流体の物理量を検出する検出素子を含む電子部品と、
前記電子部品と電気的に接続され前記パッケージの壁部の外部平面に設けられた端子部と、
前記壁部に接合され、前記端子部を前記セラミック製パッケージの外部に露出させる窓部とを有する蓋体と、
前記パッケージを前記被取付部材に取り付けるための金属製の取付片とを備え、
前記取付片は、前記パッケージを押さえ前記電子部品を覆う押さえ片部と、前記被取付部材に係止される係止片部と、前記押さえ片部と前記係止片部とに端部が一体形成されるとともに弾性変形可能な弾性片部とを有する
ことを特徴とする物理量測定センサ。 - 請求項１に記載された物理量測定センサにおいて、
前記蓋体は、金属製であり、かつ、前記電子部品を覆う蓋本体部と、この蓋本体部に一体に形成され前記壁部に対向する蓋用壁体と、この蓋用壁体に一体形成された突出片部とを有し、
前記蓋本体部は前記押さえ片部であり、
前記蓋用壁体は前記弾性片部であり、
前記突出片部は前記係止片部である
ことを特徴とする物理量測定センサ。 - 請求項２に記載された物理量測定センサにおいて、
前記蓋用壁体と前記突出片部とはそれぞれ前記蓋本体部を挟んで配置され、かつ、前記突出片部は締結具で被取付部材に取り付けられる
ことを特徴とする物理量測定センサ。 - 請求項３に記載された物理量測定センサにおいて、
前記突出片部は、前記蓋本体部の平面と平行に延びて形成された板部と、この板部の端部に切り立って形成され前記蓋用壁体と接続されるリブ部とを備え、
前記板部には前記締結具が挿通される孔が形成されている
ことを特徴とする物理量測定センサ。 - 請求項２から請求項４のいずれかに記載された物理量測定センサにおいて、
前記突出片部は前記蓋用壁体の外周に連続して形成されたリング部であり、このリング部は前記被取付部材に形成された凹部にかしめられる
ことを特徴とする物理量測定センサ。 - 請求項１から請求項５のいずれかに記載された物理量測定センサにおいて、
前記蓋体と前記パッケージとが封止される
ことを特徴とする物理量測定センサ。
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