JPWO2013118843A1 - 物理量センサおよび物理量センサの製造方法 - Google Patents

物理量センサおよび物理量センサの製造方法 Download PDF

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Abstract

圧力センサ（１００）は、樹脂で一体成形されて形成されるソケット部（１）およびナット部（２）と、ナット部（２）の凹部（３）の開口部側壁（４）に接着剤（５）で密閉固定されるネジ部（６）と、ネジ部（６）に固定され、ナット部（２）の凹部（３）に配置されるセンスエレメント（７）とを備える。ソケット部（１）、ナット部（２）およびネジ部（６）でパッケージ（８）が構成される。ネジ部（６）には被圧力測定の流体を導く貫通孔（９）が形成される。センスエレメント（７）には外部導出端子（１０）が固定される。この外部導出端子（１０）は、ナット部（２）の凹部（３）の底部（３ａ）の貫通孔（１１）に通されソケット部（１）に接着剤（１２）で密閉固定される。外部導出端子（１０）は、外部配線と接続するための接続端子である。

Description

この発明は、圧力センサや加速度センサなどの物理量センサおよび物理量センサの製造方法に関する。
自動車や産業用機器には多数の物理量センサが用いられている。物理量センサには圧力センサや加速度センサなどがあり、高温多湿の厳しい環境で使用されることが多い。つぎに、従来の圧力センサについて説明する。
図７は、第１の従来の圧力センサ５００の要部平面図および要部断面図である。この圧力センサ５００は、ソケット部５１、六角ナット部５２、ネジ部５６およびセンスエレメント５７からなり、六角ナット部５２とネジ部５６とは一体で形成される。
また、センサ信号を取り出すための信号端子６０を取り付けたソケット部５１は樹脂成型によって形成される。この樹脂製のソケット部５１と金属製のネジ部５６とでセンスエレメント５７を挟み込み、六角ナット部５２に付いているカシメ部５２ａでソケット部５１をかしめることでセンスエレメント５７を固定する。これは下記特許文献１の構造と同じ構造である。
また、図８は、第２の従来の圧力センサ６００の要部平面図および要部断面図である。図７の圧力センサ５００との違いは、金属製の六角ナット部６２とネジ部６６とを分離して、ソケット部６１とネジ部６６と六角ナット部６２とがそれぞれ独立して構成される点である。これはネジ部６６の材質が用途により異なる場合があるため、六角ナット部６２からネジ部６６を切り離している。センスエレメント５７と樹脂製のソケット部６１および金属製のネジ部６６とを六角ナット部６２で両側から挟み込み、六角ナット部６２の上下に付いてカシメ部６２ａでかしめることでそれぞれを固定する。
図９は、第３の従来の圧力センサ７００の要部平面図および要部断面図である。図８の圧力センサ６００との違いは、金属製のネジ部７６と金属製の六角ナット部７２とが別々であるが、これらをロウ付けや溶接により一体化させた点である。これは六角ナット部７２の回転力をネジ部７６へ確実に伝達するためである。六角ナット部７２の上部に付いているカシメ部７２ａをソケット部７１側にかしめることでソケット部７１、センスエレメント５７およびネジ部７６を固定する。
図１０は、図７〜図９のセンスエレメント５７の要部断面図である。図１０に示すセンスエレメント５７は、半導体式の圧力センサに用いられる場合の構成である。このセンスエレメント５７は、半導体歪ゲージ式の圧力センサ素子６７と、圧力センサ素子６７を収納しダイアフラム６９を有する金属製の収納箱６３と、収納箱６３を貫通する外部導出端子（外部接続用の端子）６０と、外部導出端子６０が通される貫通孔８２を塞ぐ絶縁樹脂８３とからなる。圧力センサ素子６７と外部導出端子６０とは、ボンディングワイヤ７０で接続されている。また、図示しないが、圧力センサ素子６７としてはコンデンサ式の圧力センサを用いるものもある。
前記の圧力センサ５００，６００，７００を取り付け部材（例えば、エンジンのシャーシなど）に取り付ける方法は、圧力媒体を導くための前記の金属製のネジ部５６，６６，７６（雄ネジ）に六角ナット部５２，６２，７２を介して回転トルク（回転力）を与え、図示しない取り付け部材のネジ（雌ネジ）が形成された凹部に固定する。そのとき用いる工具としては、市販のトルクレンチなどがある。
このように、圧力センサ５００，６００，７００を取り付けるときには、ネジ部５６，６６，７６と六角ナット部５２，６２，７２とには回転トルクが与えられる。取り付けが終了する段階ではネジ部５６，６６，７６はそれ以上進まなくなり、ネジ部５６，６６，７６の回転が止まる。ネジ部５６，６６，７６の回転が止まったところで、六角ナット部５２，６２，７２にはさらにトルクレンチを介して回転トルクが与えられるため、ネジ部５６，６６，７６と六角ナット部５２，６２，７２とには大きな回転力が働く。したがって、ネジ部５６，６６，７６と六角ナット部５２，６２，７２とにはこの回転力に耐える高い機械的強度が要求される。その要求を満たすために、金属製のネジ部５６，６６，７６や金属製の六角ナット部５２，６２，７２には、通常、真鍮やステンレスまたはメッキ処理された鉄などが用いられる。
これらの金属製のネジ部５６，６６，７６や金属製の六角ナット部５２，６２，７２の加工方法として、鍛造加工や、金属を溶融し金型内へ注入することで製造されるダイキャストによる加工、切削加工などがある。しかしながら、前記の鍛造加工・ダイキャストの加工だけでは、ネジ部５６，６６，７６や六角ナット部５２，６２，７２の寸法精度が出ないので、精度を出すために鍛造加工・ダイキャストの加工後に切削加工を２次加工として追加する必要がある。
また、下記特許文献１に記載されている圧力センサは、貫通孔を設けた金属製のボディ（前記のネジ部と一体形成された六角ナット部のこと）と、ボディに装着されたセンスエレメントとを備える。センスエレメントは、樹脂製の基台と、測定対象である流体が流入する流入孔を有し基端部をその貫通孔の一方側に配して基台に固着された金属製の圧力導入管とを備える。さらにセンスエレメントは、圧力導入管の基端部端面に密着固定されて流入孔を遮蔽することによって圧力を電気信号に変換する圧力センサ素子を備える。また、センスエレメントは、圧力センサ素子と電気的に接続して基台に固着された端子を有する。下記特許文献１の圧力センサは、このような構成のセンスエレメントを備え、流体の圧力を測定する圧力センサであって、前記貫通孔の側壁と前記圧力導入管の外周とを気密接合した接合部を形成した構成にしてある。これにより、温度補償のために必要な圧力センサ素子の温度特性計測時間を短縮することができる圧力センサを提供することが開示されている。下記特許文献１では、ソケット部（コネクタ部）は樹脂で形成され、六角ナット部（ボディ）は金属で形成されている。すなわち、下記特許文献１は図７に相当する。
特開平９−１７８５９５号公報
しかしながら、図７〜図９の圧力センサ５００，６００，７００の六角ナット部５２，６２，７２やネジ部５６，６６，７６は、前記したように、素材として高価な金属（真鍮やステンレス）を用いることが多い。そのため、金属材料の市価変動の影響により素材価格の安定が非常に困難である。
また、前記の六角ナット部５２，６２，７２やネジ部５６，６６，７６の加工においては、１次加工である鍛造加工と２次加工である切削加工とを組み合わせる必要があり、加工コストがかかる。そのため製造コストが増大する。
また、上述したように、図７〜図９の圧力センサ５００，６００，７００は、金属製の六角ナット部５２，６２，７２のカシメ部５２ａ，６２ａ，７２ａによる『カシメ加工』により、ソケット部５１，６１，７１とネジ部５６，６６，７６とでセンスエレメント５７を挟み込んでセンスエレメント５７を固定する構成となっている。しかしながら、センスエレメント５７を保持する力は、六角ナット部５２，６２，７２の上端部または上下端部（以下、端部とする）を内側へ折り曲げてなるカシメ部５２ａ，６２ａ，７２ａの加工寸法に依存する。このカシメ加工の寸法精度が低いため、センスエレメント５７を安定した力で保持することは困難となる。これは、圧力センサ５００，６００，７００の品質ばらつきの要因となる。
また、金属製の六角ナット部５２，６２，７２のカシメ部５２ａ，６２ａ，７２ａと樹脂製のソケット部５１，６１，７１とは、六角ナット部５２，６２，７２の端部をカシメ加工することで接触するが、パッケージを構成するソケット部５１，６１，７１、六角ナット部５２，６２，７２およびネジ部５６，６６，７６で囲まれたパッケージ内部の密閉性は低い。そのため、外部環境からパッケージ内部へ水等の液体が浸入する場合が生じる。図１０の点線８０で示すように、水等の液体がセンスエレメント５７を構成する金属製の収納箱６３に付着した場合に収納箱６３が腐食したり、収納箱６３を外部導出端子６０が貫通している箇所に付着した場合に外部導出端子６０と金属製の収納箱６３との間の絶縁を確保するのが困難になる。
一方、パッケージ内部の密閉性を高めるために、図７〜図９の点線８１で示すように、カシメ部５２ａ，６２ａ，７２ａの接触箇所付近に樹脂を被覆したり、六角ナット部５２，６２，７２とソケット部５１，６１，７１との隙間や、六角ナット部５２，６２，７２とネジ部５６，６６，７６との隙間にＯリングを配置したりする場合、製造コストが増大する。
また、上記特許文献１においても、樹脂製のソケット部と金属製の六角ナット部とが個別になっている構成であり、パッケージ内部の密閉性は低く、また、六角ナット部とネジ部とに金属を用いているため製造コストが高くなる。
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、コストを低減することができる物理量センサおよび物理量センサの製造方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、本発明の目的を達成するため、この発明にかかる物理量センサは、ソケット部、ナット部およびネジ部を備えたパッケージと、センスエレメントとを備え、次の特徴を有する。前記ソケット部は、外部配線との接続部である。前記ナット部には、取り付けトルクである回転力が工具から伝達される。前記ネジ部には、前記ナット部から回転力が伝達される。前記ネジ部は、被圧力測定気体もしくは被圧力測定液体を導く導入孔を有し、当該導入孔の一端に台座部を備える。前記センスエレメントは、前記台座部上に前記導入孔を塞ぐように固定され、前記ナット部の凹部に収納される。前記ソケット部と前記ナット部とは一体化された樹脂部材である。前記ネジ部は金属部材である。前記ナット部の凹部の内側壁と前記台座部の側壁とは接着剤により固着される。
また、この発明にかかる物理量センサは、上述した発明において、前記センスエレメントは、圧力もしくは加速度を感知する素子と、前記素子を収納する収納箱と、前記素子と電気的に接続し前記収納箱を貫通して配置される端子とを備えるとよい。
また、この発明にかかる物理量センサは、上述した発明において、前記台座部の側壁に凹凸を有するとよい。また、この発明にかかる物理量センサは、上述した発明において、前記ナット部の凹部の内側壁面に、底部とは反対側の開口端部から底部の方向に延びる溝部を有するとよい。
また、この発明にかかる物理量センサは、上述した発明において、前記台座部の側壁に凸部または凹部を有し、前記ナット部の凹部の内側壁面に、前記台座部の側壁の凸部または凹部が嵌合する凹部または凸部を有するとよい。
また、この発明にかかる物理量センサは、上述した発明において、前記ナット部の凹部の平面形状が多角形であり、前記台座部の平面形状が前記ナット部の凹部に嵌合する多角形であるとよい。
また、この発明にかかる物理量センサは、上述した発明において、前記ナット部の凹部の底部とは反対側の開口端部から所定の深さまでの平面形状が多角形であり、前記センスエレメントの平面形状が、前記ナット部の凹部の平面形状が多角形の箇所に嵌合する多角形であるとよい。
また、この発明にかかる物理量センサは、上述した発明において、前記ナット部の凹部と前記センスエレメントの少なくとも一部とを嵌合し、当該嵌合された部分に形成された隙間に接着剤を充填して、前記ナット部と前記センスエレメントとを固着するとよい。
上述した課題を解決し、本発明の目的を達成するため、この発明にかかる物理量センサは、ソケット部、ナット部およびネジ部を備えたパッケージと、センスエレメントとを備え、次の特徴を有する。前記ソケット部は、外部配線との接続部である。前記ナット部には、取り付けトルクである回転力が工具から伝達される。前記ネジ部は、前記ナット部から回転力が伝達される、一端に台座部を備える。前記センスエレメントは前記台座部上に配置される。前記ソケット部と前記ナット部とは一体化された樹脂部材である。前記ネジ部は金属部材である。前記ナット部の凹部の内側壁と前記台座部の側壁とは接着剤により固着される。
また、この発明にかかる物理量センサは、上述した発明において、前記ネジ部は、被圧力測定気体もしくは被圧力測定液体を導く導入孔を有する。前記センスエレメントは、金属製のダイアフラムと、金属製の収納箱と、前記収納箱に収納された素子と、を備える。そして、前記ダイアフラムは、前記導入孔を塞ぐように前記台座部に溶接される。前記収納箱は、前記ダイアフラムに溶接されることで前記センスエレメントの内部に空間を形成する。そして、前記空間には液体が充填されるとよい。
また、この発明にかかる物理量センサは、上述した発明において、前記台座部の側壁に凹凸を有するとよい。また、この発明にかかる物理量センサは、上述した発明において、前記ナット部の凹部の内側壁面に、底部とは反対側の開口端部から底部の方向に延びる溝部を有するとよい。
また、この発明にかかる物理量センサは、上述した発明において、前記ナット部の凹部の内側壁には、前記ソケット部側の底部とは反対側の開口端部に段差部が設けられ、前記段差部によって、前記ナット部の凹部の底部とは反対側の開口端部の開口幅が底部側の開口幅よりも大きいとよい。また、この発明にかかる物理量センサは、上述した発明において、前記段差部に、前記センスエレメントの上面が前記接着剤によって固着されているとよい。
また、この発明にかかる物理量センサは、上述した発明において、前記ナット部の凹部の内側壁には、前記ソケット部側の底部とは反対側の開口端部に段差部が設けられ、前記段差部によって、前記ナット部の凹部の底部とは反対側の開口端部の開口幅が底部側の開口幅よりも大きいとよい。また、この発明にかかる物理量センサは、上述した発明において、前記段差部に、前記センスエレメントの上面が前記接着剤によって固着されているとよい。
また、上述した課題を解決し、本発明の目的を達成するため、この発明にかかる物理量センサの製造方法は、上述した発明において、次の特徴を有する。まず、前記ソケット部と前記ナット部とを樹脂で一体成形する工程を行う。次に、金属製の前記ネジ部の表面に前記センスエレメントを固定する工程を行う。次に、前記ネジ部を前記ナット部の凹部に嵌合させ、前記ネジ部と前記ナット部とを接着剤で固着する工程を行う。
また、この発明にかかる物理量センサの製造方法は、上述した発明において、前記ネジ部の表面に前記センスエレメントをレーザ溶接もしくはプラズマ溶接で固定するとよい。
また、上述した課題を解決し、本発明の目的を達成するため、この発明にかかる物理量センサの製造方法は、上述した発明において、次の特徴を有する。まず、前記ソケット部と前記ナット部とを樹脂で一体成形する工程を行う。次に、前記ネジ部の表面に前記ダイアフラムを介して前記収納箱を重ねた状態で、前記ネジ部、前記ダイアフラムおよび前記収納箱を溶接することにより、前記ネジ部に前記ダイアフラムおよび前記収納箱を固定する工程を行う。次に、前記ネジ部を前記ナット部の凹部に嵌合させ、前記ネジ部と前記ナット部とを接着剤で固着する工程を行う。
この発明にかかる物理量センサおよび物理量センサの製造方法によれば、ソケット部とナット部とを樹脂で一体成形し、ネジ部とナット部とを接着剤で固定することで、パッケージ内部の密閉性を高めた圧力センサや加速センサなどの物理量センサを低コストで提供することができるという効果を奏する。
図１は、この発明の実施の形態１にかかる圧力センサ１００の構成を示す説明図である。 図２は、図１のセンスエレメント７の要部断面図である。 図３は、図１のナット部２とネジ部６とが回転方向に互いが滑らないようにするための第１の方法を示す説明図である。 図４は、図１のナット部２とネジ部６とが回転方向に互いが滑らないようにするための第２の方法を示す説明図である。 図５は、図１のナット部２とネジ部６とが回転方向に互いに滑らないようにするための第３の方法を示す説明図である。 図６は、この発明の実施の形態２にかかる圧力センサ１００の製造方法を工程順に示した要部製造工程断面図である。 図７は、第１の従来の圧力センサ５００の要部平面図および要部断面図である。 図８は、第２の従来の圧力センサ６００の要部平面図および要部断面図である。 図９は、第３の従来の圧力センサ７００の要部平面図および要部断面図である。 図１０は、図７〜図９のセンスエレメント５７の要部断面図である。 図１１は、この発明の実施の形態３にかかる圧力センサ１１０の構成を示す断面図である。 図１２は、図１１の圧力センサ１１０の組み立て前の状態を示す斜視図である。 図１３は、図１１の圧力センサ１１０のソケット部１の構成を示す斜視図である。 図１４は、図１１の圧力センサ１１０のソケット部１の内部構成を示す斜視図である。 図１５は、この発明の実施の形態４にかかる加速度センサ１２０の構成を示す断面図である。
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる物理量センサおよび物理量センサの製造方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、以下の実施の形態の説明および添付図面において、同様の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。以下の説明では、物理量センサとして圧力センサを例に挙げたが、加速度センサなどにも本発明は適用可能である。
（実施の形態１）
実施の形態１にかかる物理量センサについて、圧力センサを例に説明する。図１は、この発明の実施の形態１にかかる圧力センサ１００の構成を示す説明図である。図１（ａ）は要部平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＸ−Ｘ線で切断した要部断面図である。
この圧力センサ１００は、樹脂で一体成形されて形成されるソケット部１および平面形状が六角形のナット部２と、ナット部２の凹部３の開口部側壁４に接着剤５で密閉固定されるネジ部６と、ネジ部６の台座部２４に固定され、前記のナット部２の凹部３に配置されるセンスエレメント７とを備える。ソケット部１、ナット部２およびネジ部６でパッケージ８が構成される。ソケット部１は図示しない外部配線との接続部である。ネジ部６には被圧力測定の流体を導く貫通孔９が形成され、センスエレメント７には外部導出端子１０が固定される。外部導出端子１０は、凹部３の底部３ａからソケット部１に渡って形成される貫通孔１１に通され、ソケット部１に接着剤１２で密閉固定されることにより図示しない外部配線と接続する接続端子となる。
図２は、図１のセンスエレメント７の要部断面図である。このセンスエレメント７は、金属製の支持部１５と、半導体歪ゲージ式の圧力センサ素子１７と、金属製のダイアフラム１９と、前記の外部導出端子１０と、圧力センサ素子１７に圧力を伝達する液体２１とを備える。支持部１５は、収納箱１３を構成する凹部（以下、収納箱１３の凹部とする）１４を有する。圧力センサ素子１７は、ガラス基板１６で支持され、圧力を感知する素子である。収納箱１３の凹部１４の底部１４ａに前記のガラス基板１６が固着される。
外部導出端子１０は、圧力センサ素子１７とボンディングワイヤ２０で接続され、収納箱１３を貫通して配置される。また、外部導出端子１０は、貫通孔２２を塞ぐ絶縁性部材２３で収納箱１３に固定される。絶縁性部材２３としては例えばガラスなどがある。ダイアフラム１９は、収納箱１３の凹部１４の開口部１８を塞ぎ、収納箱１３を構成する。ダイアフラム１９は波打った薄い金属板である。液体２１は、収納箱１３の凹部１４内に充填される。圧力センサ素子１７は、コンデンサ式のものであってもよい。
前記したように、パッケージ８を構成するソケット部１とナット部２とを樹脂の一体成形で形成し、さらに、ネジ部６とナット部２とを接着剤５で固定することで、パッケージ８内部の密閉性が向上する。パッケージ８内部の密閉性が向上することで、パッケージ８内部に配置されるセンスエレメント７の信頼性が向上し、高い信頼性の圧力センサ１００を得ることができる。
また、ナット部２とネジ部６とを接着剤５で固定するため、ナット部２とネジ部６との間の接着剤５を介しての固着強度が安定的に確保される。また、ナット部２とネジ部６との隙間Ｍを接着剤５で埋め、かつ外部導出端子１０とソケット部１との隙間Ｎを接着剤１２で埋めるため、これらの隙間Ｍ，Ｎへの水等の浸入が防止され、高い信頼性の圧力センサ１００とすることができる。
また、ソケット部１とナット部２とが一体成形されているため、製造工数が少なくなり、圧力センサ１００の製造コストを低減することができる。また、ナット部２を樹脂で形成することで、金属部材の量が少なくなり、低コスト化が図られると同時に市場価格変動の影響を受け難くすることができる。
ナット部２の平面形状は、市販の工具を用いることを想定して六角形にしているが、これに限る必要はない。専用の工具を用いた場合には、平面形状は四角形や五角形など任意の多角形にしても構わない。ナット部２は樹脂で成形されるため、任意の平面形状を得ることは容易である。
図３は、図１のナット部２とネジ部６とが回転方向に互いが滑らないようにするための第１の方法を示す説明図である。図３（ａ）はネジ部６の台座部２４にローレット加工で凹凸２５を形成した要部断面図であり、図３（ｂ）はナット部２の凹部３の開口部側壁４に凹部２６を設けた要部斜視図である。図３（ｂ）に示した凹部（溝部）２６は、ナット部２の凹部３の開口部の開口面に対して垂直方向に形成されているものであるが、これに限らず、凹部３の開口部の開口面に対して一方向に所定の角度傾斜した複数の凹部を形成してもよいし、ねじ構造であってもよい。
ネジ部６の一端に配置された台座部２４の側面にローレット加工した凹凸２５や、ナット部２の凹部３の開口部側壁４に形成した凹部２６に接着剤５が入り込み、接着剤５とナット部２との密着度が増す。これにより、ナット部２を回転させたときにナット部２のみが回転することを回避することができ、ナット部２に加えられた回転力が確実にネジ部６に伝達される。
図４は、図１のナット部２とネジ部６とが回転方向に互いが滑らないようにするための第２の方法を示す説明図である。図４（ａ），４（ｂ）はネジ部６の台座部２４の側壁に凸部２７を設けた構成を示す平面図および断面図である。図４（ｃ），４（ｄ）はセンスエレメント７の側壁に凸部２９を設けた構成を示す平面図および断面図である。図４（ｂ），４（ｄ）は図４（ａ），４（ｃ）のＸ−Ｘ線で切断した全体の断面図である。
図４（ａ），４（ｂ）において、ネジ部６の台座部２４の側壁に凸部２７を設け、この凸部２７が嵌合する凹部２８をナット部２の凹部３の開口部側壁４に形成することで、ナット部２に加えられた回転力を確実にネジ部６に伝達することができる。
図４（ｃ），４（ｄ）において、凸部２９をセンスエレメント７の側壁に設け、この凸部２９が嵌合する凹部２８ａをナット部２の凹部３の開口部側壁４に形成する。センスエレメント７はネジ部６に溶接などで強固に固定しているため、センスエレメント７を介してナット部２に加えられた回転力を確実にネジ部６に伝達することができる。ここでは凸部２７，２９を３個設けた場合を示したがこれに限るものではない。また、図４（ｃ），４（ｄ）では図２で示したセンスエレメント７の収納箱１３の凹部１４の開口部付近にのみ凸部２９を設けたものであるが、収納箱１３の凹部１４の開口部から収納箱１３の底部１４ａに渡って凸部２９を設けてもよい。
図５は、図１のナット部２とネジ部６とが回転方向に互いに滑らないようにするための第３の方法を示す説明図である。図５（ａ）はネジ部６の台座部２４の平面形状を六角形にした要部平面図であり、図５（ｃ）はセンスエレメント７の側壁下部の凸部３０の平面形状を六角形にした要部平面図である。図５（ｂ），５（ｄ）は図５（ａ），５（ｃ）のＸ−Ｘ線で切断した全体の断面図である。
図５（ａ），５（ｂ）においては、ネジ部６の台座部２４の平面形状を六角形にし、これが嵌合するようにナット部２の凹部３の平面形状を六角形にしている。このような構成により、ナット部２に加えられた回転力を確実にネジ部６に伝達することができる。
図５（ｃ），５（ｄ）において、センスエレメント７の側壁下部の凸部３０の平面形状を六角形にし、これが嵌合するようにナット部２の凹部３の平面形状を六角形にしている。このような構成により、ナット部２に加えられた回転力を確実にネジ部６に伝達することができる。
また、図５（ｃ），５（ｄ）では図２で示したセンスエレメント７の収納箱１３の凹部１４の開口部付近のみの平面形状を六角形にしたものであるが、収納箱１３の全体の平面形状を六角形にしてもよい。
図５において、平面形状は六角形に限るものではなく、五角形、八角形など多角形にしても同様の効果が得られることは勿論である。
以上、説明したように、実施の形態１によれば、ネジ部とナット部とを接着剤で固定することで、ネジ部とナット部との固着強度やパッケージ内部の密閉性が向上し、信頼性を向上させることができる。また、実施の形態１によれば、ソケット部とナット部とが一体成形されているため、製造工数が少なくなり、製造コストを低減することができる。また、実施の形態１によれば、ナット部を樹脂で形成することで、従来よりも金属部材の量が少なくなり、低コスト化を図ることができる。
（実施の形態２）
実施の形態２にかかる物理量センサの製造方法について、図１に示す圧力センサ１００を製造する場合を例に説明する。図６は、この発明の実施の形態２にかかる圧力センサ１００の製造方法を工程順に示した要部製造工程断面図である。
まず、図６（ａ）において、ソケット部１とナット部２とを樹脂で一体成形する。樹脂は、例えば、ＰＰＳ（ＰｏｌｙＰｈｅｎｙｌｅｎｅ Ｓｕｌｆｉｄｅ）やエンジニアリングプラスチックと称せられるプラスチックなどであり、機械的強度が金属に近い材質で、１５０℃程度の温度でも変形しない非熱可塑性の材質がよい。
つぎに、図６（ｂ）において、金属製のネジ部６の台座部２４にセンスエレメント７を固定する。ネジ部６の台座部２４へのセンスエレメント７の固定は、例えば、レーザ溶接やプラズマ溶接などで行う。センスエレメント７には、予め外部導出端子１０が固定されている。つぎに、図６（ｃ）において、外部導出端子１０がソケット部１の貫通孔１１を通るようにナット部２の凹部３にネジ部６を挿入し、ネジ部６をナット部２の凹部３に嵌合させる。つぎに、ネジ部６の台座部２４の側面とナット部２の凹部３の開口部側壁４とを接着剤５で密閉固定する。また、ソケット部１の貫通孔１１に接着剤１２を充填して外部導出端子１０を密閉固定する。これにより、図１に示す圧力センサ１００が完成する。
以上、説明したように、実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
（実施の形態３）
次に、実施の形態３にかかる物理量センサの構成について説明する。図１１は、この発明の実施の形態３にかかる圧力センサ１１０の構成を示す断面図である。図１２は、図１１の圧力センサ１１０の組み立て前の状態を示す斜視図である。図１３は、図１１の圧力センサ１１０のソケット部１の構成を示す斜視図である。図１４は、図１１の圧力センサ１１０のソケット部１の内部構成を示す斜視図である。実施の形態３にかかる圧力センサ１１０が実施の形態１にかかる圧力センサと異なる点は、ナット部２の凹部３に底部３ａを備え凹部３の開口部側壁４から底部３ａにわたって接着剤５を注入するための接着剤注入部（溝部）３４が設けられている点である。
ナット部２の凹部３にネジ部６を挿入したときに、ナット部２の凹部３の開口部側壁４とネジ部６の台座部２４およびネジ部６に固定された収納箱１３との間に隙間が生じるように、ナット部２の凹部３の開口部側壁４に、複数の接着剤注入部３４が設けられている。接着剤注入部３４は、例えばナット部２の凹部３の底部３ａとは反対側の開口端部から底部３ａ側へ延びる溝状をなす。接着剤注入部３４を設けることによって、ナット部２の凹部３にネジ部６を挿入した後に接着剤注入部３４に注入される接着剤５を、ナット部２の凹部３の底部３ａにまで到達させることができる。これにより、凹部３の底部３ａと収納箱１３の上面とを接着することができる。したがって、固化後の接着剤５によるナット部２の凹部３とネジ部６の台座部２４および収納箱１３との接着面積を大きくすることができ、ナット部２とネジ部６との固着強度を向上させることができる。
ナット部２とネジ部６との固着強度を向上させることによって、ネジ部６の締め付けトルクに対するセンスエレメント７の固着強度が決定される。上述したように接着剤注入部３４を設けてナット部２とネジ部６との固着強度を向上させることにより、センスエレメント７を測定物本体に確実に取り付けることができ、圧力媒体の漏れを防ぐことができる。また、ナット部２は樹脂成形で形成されるため、ナット部２が肉厚部を有する場合、ナット部２にくぼみや空洞が形成される虞がある。このため、ナット部２の成形時にナット部２に肉厚部が形成されないように、ナット部２の高さ方向に深い溝３５やナット部２の各面に溝４０を設けてもよい。
圧力センサ素子１７に接続された端子３１ａは、電源端子、グランド端子、出力端子である。各端子３１ａは、それぞれ、ソケット部１に配置された外部導出端子３１に接続され外部導出端子をなす。図１１では、１つの外部導出端子３１を図示省略しているが、外部導出端子３１は端子３１ａと同じ個数だけ配置される。圧力センサ素子１７に接続された端子３１ｂ，３１ｃは、それぞれ特性調整用端子およびトリミング端子である。端子３１ｂは、例えば端子３１ａより短い。圧力センサ素子１７とソケット部１との間に、ノイズ対策用のチップコンデンサ３６を有するノイズ対策用基板３３を設けてもよい。
ノイズ対策用基板３３には、端子３１ａを通すための貫通孔３７が設けられており、ノイズ対策用基板３３と、貫通孔３７を貫通した端子３１ａとがはんだ付けされている。端子３１ａとほぼ同程度の長さを有する端子３１ｃを設けて、チップコンデンサ３６の貫通孔３７を貫通させてもよい。端子３１ｃは、ノイズ対策用基板３３の位置を固定し、ソケット部１に対するノイズ対策用基板３３の配置位置を決める機能を有する。チップコンデンサ３６は、ノイズ対策用基板３３の配線パターン３８を介して端子３１ａに接続されている。符号３２は、センスエレメント７内にオイルなどの液体２１を注入するための孔を溶接により塞ぐための封止銅線である。
絶縁性部材２３は、ガラス管を溶解することによって形成される。収納箱１３と、ダイアフラム１９と、ネジ部６の台座部２４とを接合する方法として、例えば、ネジ部６の台座部２４と収納箱１３とでダイアフラム１９を挟み込んだ後に、収納箱１３、ダイアフラム１９およびネジ部６の台座部２４の積層部の周囲を溶接することでこれらを接合してもよい。溶接を容易に行うために、ネジ部６の台座部２４と収納箱１３とでダイアフラム１９を挟み込んで固定した際に、台座部２４と収納箱１３との間の距離が外側に行くにつれて大きくなる構成としてもよい。これによって、１回の溶接を行うことで、収納箱１３と、ダイアフラム１９と、ネジ部６の台座部２４とを接合することができる。圧力センサ素子１７とガラス基板１６とは、静電接合により接合される。圧力センサ素子１７は、接着剤（不図示）によって収納箱１３を構成する凹部１４の底部１４ａに固定される。
台座部２４の側壁には、図３（ａ）で示したような凹凸を設けても良い。
以上、説明したように、実施の形態３によれば、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
（実施の形態４）
次に、実施の形態４にかかる物理量センサの構成について説明する。図１５は、この発明の実施の形態４にかかる加速度センサ１２０の構成を示す断面図である。実施の形態４にかかる物理量センサは、実施の形態１にかかる圧力センサ１００の構成を適用した加速度センサ１２０である。実施の形態４にかかる加速度センサ１２０が実施の形態１にかかる圧力センサ１００と異なる点は、ナット部４２の凹部４３にセンスエレメント４７を固定するためのネジ部４６に圧力を導入するための貫通孔が設けられていない点である。実施の形態４にかかる加速度センサ１２０のソケット部４１、ナット部４２およびネジ部４６で構成されるパッケージ４８のその他の構成と、センスエレメント４７の図示省略する内部の構成は、実施の形態１〜３の圧力センサのパッケージおよびセンスエレメントと同様である。符号４９は外部導出端子であり、符号４４，４３ａはそれぞれナット部４２の凹部４３の開口部側壁および底部であり、符号４５は接着剤である。
以上、説明したように、実施の形態４によれば、実施の形態１〜３と同様の効果を得ることができる。
以上のように、本発明にかかる物理量センサおよび物理量センサの製造方法は、自動車や産業用機器などに使用される圧力センサや加速度センサなどの物理量センサに有用である。
１，４１ ソケット部
２，４２ ナット部
３，４３ ナット部の凹部
３ａ，４３ａ ナット部の凹部の底部
４，４４ 開口部側壁
５，１２，４５ 接着剤
６，４６ ネジ部
７，４７ センスエレメント
８，４８ パッケージ
９，１１，２２ 貫通孔
１０，３１，４９ 外部導出端子
１３ 収納箱
１４ 収納箱を構成する凹部
１４ａ 収納箱を構成する凹部の底部
１５ 支持部
１６ ガラス基板
１７ 圧力センサ素子
１８ 収納箱を構成する凹部の開口部
１９ ダイアフラム
２０ ボンディングワイヤ
２１ 液体
２３ 絶縁性部材
２４ ネジ部の台座部
２５ ネジ部の台座部の凹凸
２６，２８，２８ａ ナット部の凹部の開口部側壁の凹部
２７ ネジ部の台座部の側壁の凸部
２９ センスエレメントの側壁の凸部
３０ センスエレメントの側壁下部の凸部
１００，１１０ 圧力センサ
３１ａ〜３１ｃ 端子
３３ ノイズ対策用基板
３４ 接着剤注入部
３５ 溝
３６ チップコンデンサ
３７ ノイズ対策用基板の貫通孔
３８ ノイズ対策用基板の配線パターン
１００ 圧力センサ
１２０ 加速度センサ

Claims (19)

  1. 外部配線との接続部であるソケット部と、取り付けトルクである回転力が工具から伝達されるナット部と、前記ナット部から回転力が伝達される、被圧力測定気体もしくは被圧力測定液体を導く導入孔を有し、当該導入孔の一端に台座部を備えるネジ部と、を備えたパッケージと、
    前記台座部上に前記導入孔を塞ぐように固定され、前記ナット部の凹部に収納されるセンスエレメントと、
    を備え、
    前記ソケット部と前記ナット部とは一体化された樹脂部材であり、
    前記ネジ部は金属部材であり、
    前記ナット部の凹部の内側壁と前記台座部の側壁とは接着剤により固着されたことを特徴とする物理量センサ。
  2. 前記センスエレメントは、
    圧力もしくは加速度を感知する素子と、
    前記素子を収納する収納箱と、
    前記素子と電気的に接続し前記収納箱を貫通して配置される端子と、
    を備えることを特徴とする請求項１に記載の物理量センサ。
  3. 前記台座部の側壁に凹凸を有することを特徴とする請求項１に記載の物理量センサ。
  4. 前記ナット部の凹部の内側壁面に、底部とは反対側の開口端部から底部の方向に延びる溝部を有することを特徴とする請求項１に記載の物理量センサ。
  5. 前記台座部の側壁に凸部または凹部を有し、
    前記ナット部の凹部の内側壁面に、前記台座部の側壁の凸部または凹部が嵌合する凹部または凸部を有することを特徴とする請求項１に記載の物理量センサ。
  6. 前記ナット部の凹部の平面形状が多角形であり、
    前記台座部の平面形状が前記ナット部の凹部に嵌合する多角形であることを特徴とする請求項１に記載の物理量センサ。
  7. 前記ナット部の凹部の底部とは反対側の開口端部から所定の深さまでの平面形状が多角形であり、
    前記センスエレメントの平面形状が、前記ナット部の凹部の平面形状が多角形の箇所に嵌合する多角形であることを特徴とする請求項１に記載の物理量センサ。
  8. 前記ナット部の凹部と前記センスエレメントの少なくとも一部とを嵌合し、当該嵌合された部分に形成された隙間に接着剤を充填して、前記ナット部と前記センスエレメントとを固着することを特徴とする請求項７に記載の物理量センサ。
  9. 外部配線との接続部であるソケット部と、取り付けトルクである回転力が工具から伝達されるナット部と、前記ナット部から回転力が伝達される、一端に台座部を備えるネジ部と、を備えたパッケージと、
    前記台座部上に配置されるセンスエレメントと、
    を備え、
    前記ソケット部と前記ナット部とは一体化された樹脂部材であり、
    前記ネジ部は金属部材であり、
    前記ナット部の凹部の内側壁と前記台座部の側壁とは接着剤により固着されたことを特徴とする物理量センサ。
  10. 前記ネジ部は、被圧力測定気体もしくは被圧力測定液体を導く導入孔を有し、
    前記センスエレメントは、
    前記導入孔を塞ぐように前記台座部に溶接された金属製のダイアフラムと、
    前記ダイアフラムに溶接されることで前記センスエレメントの内部に空間を形成する金属製の収納箱と、
    前記収納箱に収納された素子と、
    前記空間に充填された液体と、
    を備えることを特徴とする請求項９に記載の物理量センサ。
  11. 前記台座部の側壁に凹凸を有することを特徴とする請求項１０に記載の物理量センサ。
  12. 前記ナット部の凹部の内側壁面に、底部とは反対側の開口端部から底部の方向に延びる溝部を有することを特徴とする請求項１０に記載の物理量センサ。
  13. 前記ナット部の凹部の内側壁には、前記ソケット部側の底部とは反対側の開口端部に段差部が設けられ、
    前記段差部によって、前記ナット部の凹部の底部とは反対側の開口端部の開口幅が底部側の開口幅よりも大きいことを特徴とする請求項４に記載の物理量センサ。
  14. 前記段差部に、前記センスエレメントの上面が前記接着剤によって固着されていることを特徴とする請求項１３に記載の物理量センサ。
  15. 前記ナット部の凹部の内側壁には、前記ソケット部側の底部とは反対側の開口端部に段差部が設けられ、
    前記段差部によって、前記ナット部の凹部の底部とは反対側の開口端部の開口幅が底部側の開口幅よりも大きいことを特徴とする請求項１２に記載の物理量センサ。
  16. 前記段差部に、前記センスエレメントの上面が前記接着剤によって固着されていることを特徴とする請求項１５に記載の物理量センサ。
  17. 請求項１〜１６のいずれか一つに記載の物理量センサの製造方法において、
    前記ソケット部と前記ナット部とを樹脂で一体成形する工程と、
    金属製の前記ネジ部の表面に前記センスエレメントを固定する工程と、
    前記ネジ部を前記ナット部の凹部に嵌合させ、前記ネジ部と前記ナット部とを接着剤で固着する工程と、
    を含むことを特徴とする物理量センサの製造方法。
  18. 前記ネジ部の表面に前記センスエレメントをレーザ溶接もしくはプラズマ溶接で固定することを特徴とする請求項１７に記載の物理量センサの製造方法。
  19. 請求項１０に記載の物理量センサの製造方法において、
    前記ソケット部と前記ナット部とを樹脂で一体成形する工程と、
    前記ネジ部の表面に前記ダイアフラムを介して前記収納箱を重ねた状態で、前記ネジ部、前記ダイアフラムおよび前記収納箱を溶接することにより、前記ネジ部に前記ダイアフラムおよび前記収納箱を固定する工程と、
    前記ネジ部を前記ナット部の凹部に嵌合させ、前記ネジ部と前記ナット部とを接着剤で固着する工程と、
    を含むことを特徴とする物理量センサの製造方法。
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