WO2014097585A1 - 圧力センサとその製造方法 - Google Patents

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    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002Electrical device making

Definitions

  • the present disclosure relates to a pressure sensor in which a sensor chip is mounted on a case in which a pressure introduction hole is formed, and a manufacturing method thereof.
  • Patent Document 1 proposes a pressure sensor in which a pressure introduction hole is formed so as to penetrate the case, and a sensor chip that outputs a sensor signal corresponding to the measurement medium is mounted on the case.
  • the pressure introduction hole includes a first introduction hole extending in a predetermined direction, and extending in a direction perpendicular to the extension direction of the first introduction hole. It is comprised by the 2nd introduction hole connected with 1 introduction hole. That is, the pressure introducing hole has a so-called L shape.
  • the sensor chip is mounted so that the opening of one end of the first introduction hole opposite to the side communicating with the second introduction hole is closed.
  • the second introduction hole of the pressure introduction holes is parallel to the top-and-bottom direction, and the opening of the pressure introduction hole opposite to the opening at one end (the first introduction hole of the second introduction holes).
  • the member to be attached so that the opening on the side opposite to the side communicating with the ground side becomes the ground side. Then, a sensor signal corresponding to the measurement medium introduced into the pressure introduction hole is output from the sensor chip.
  • This disclosure is intended to provide a pressure sensor that can improve the drainage of the pressure introduction hole and a method for manufacturing the same.
  • the pressure sensor includes a case and a sensor chip that outputs a sensor signal corresponding to the measurement medium.
  • the case is formed with a pressure introduction hole through which the measurement medium is introduced.
  • a sensor chip is mounted so as to close the opening at one end of the pressure introducing hole.
  • the pressure introduction hole constitutes an opening at one end and a first introduction hole extending in a predetermined direction and an opening at the other end located on the opposite side of the opening at one end and a direction different from the predetermined direction And a second introduction hole that communicates with the first introduction hole.
  • the angle formed by the wall surface on the opening side at the other end of the wall surface constituting the first introduction hole and the wall surface of the second introduction hole connected to the wall surface is set to 90 ° or more.
  • the second introduction hole is a communication portion that communicates with the first introduction hole between the opening at the other end and the end opposite to the opening at the other end, and a space that extends further beyond the end from the communication portion. Has an increase chamber.
  • Such a pressure sensor is used by being attached to a member to be mounted such that, among the pressure introduction holes, the second introduction hole is parallel to the top and bottom direction, and the opening at the other end is on the ground side. Since the space increasing chamber is provided, the length of the second introduction hole is increased in the direction opposite to the opening at the other end as compared with the conventional pressure sensor. For this reason, when a pressure pulsation occurs, if a water droplet is present in the second introduction hole, the water droplet is displaced in the second introduction hole, but the water droplet reaches the end and then reaches the opening at the other end. The inertial force applied to the water droplets increases. Therefore, it becomes easier for water droplets to be discharged from the opening at the other end than the conventional pressure sensor, and the drainage of the pressure introduction hole can be improved.
  • the manufacturing method of the pressure sensor includes an upper mold and a lower mold that form a cavity inside by matching, a first slide mold that is slidable inside the cavity and forms a first introduction hole, A step of preparing a mold comprising a second slide mold that is slidable in the cavity and for forming the second introduction hole; and a tip that projects into the cavity of the second slide mold in the cavity; A step of closely contacting the tip of the first slide mold that protrudes into the cavity between the portion on the opposite side of the tip, and injecting resin into the cavity to form a first introduction hole in the first slide die And a step of forming a case in which the second introduction hole is formed in the second slide mold, and a step of mounting the sensor chip on the case so as to close the opening at one end of the pressure introduction hole. It has a.
  • FIG. 2 is a schematic sectional view taken along line II-II in FIG.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along line III-III in FIG.
  • A) is a cross-sectional schematic diagram of the metal mold
  • (b) is an enlarged view of the dashed-two dotted line part IVB in (a).
  • FIG. 5 is an enlarged view of a case corresponding to a two-dot chain line portion V in FIG. 4 when the case is manufactured using the mold shown in FIG. 4.
  • the pressure sensor of this embodiment is attached to the exhaust pipe in order to detect the pressure loss of a diesel particulate filter (DPF) provided in the exhaust pipe of a diesel engine, for example, and the upstream pressure of the DPF and the DPF It is used as a differential pressure detection type pressure sensor for detecting a differential pressure with respect to the downstream side pressure.
  • DPF diesel particulate filter
  • the pressure sensor of the present embodiment includes a case 10 formed by molding polyphenylene sulfide (PPS), polybutylene terephthalate (PBT), epoxy resin, or the like.
  • PPS polyphenylene sulfide
  • PBT polybutylene terephthalate
  • epoxy resin epoxy resin
  • the case 10 includes a substantially rectangular parallelepiped body 11 having a first surface 11a and another surface 11b, and first to fourth side surfaces 11c to 11f that connect the first surface 11a and other surface 11b, and a first side surface 11c.
  • the two port portions 12 extending in the normal direction of the first side surface 11c, the connector portion 13 provided on the second side surface 11d, and the assembly portion 14 provided on the third side surface 11e.
  • the case 10 has a pressure introduction hole 20 into which the measurement medium is introduced, as shown in FIGS.
  • the pressure introducing hole 20 is configured by a first introducing hole 21 formed in the main body portion 11 and a second introducing hole 22 formed in the main body portion 11 and the port portion 12.
  • the normal direction to the one surface 11a is the X direction
  • the normal direction to the first side surface 11c is the Y direction
  • the second side surface 11d is the fourth side surface 11f.
  • a normal direction with respect to the Z direction will be described.
  • the first introduction hole 21 is formed from the bottom surface of the recess 11g formed on the one surface 11a of the main body 11 toward the other surface 11b. In the present embodiment, the first introduction hole 21 extends in a direction parallel to the X direction.
  • the second introduction hole 22 penetrates the port portion 12 and is also formed in the main body portion 11 along the extending direction (Y direction) of the port portion 12.
  • the second introduction hole 22 has a communication portion 22b in which a portion between the opening portion on the distal end side in the projecting direction of the port portion 12 and the end portion on the opposite side to the opening portion communicates with the first introduction hole 21.
  • the case 10 is formed with a pressure introduction hole 20 that penetrates the main body portion 11 and the port portion 12.
  • the second introduction hole 22 is configured to have a space increasing chamber 22a in a portion opposite to the port portion 12 side from the communication portion 22b.
  • This space increasing chamber 22a is not necessary for introducing the measurement medium, and the second introduction is provided between the opening on the distal end side in the protruding direction of the port portion 12 and the end opposite to the opening. This is to lengthen the hole 22.
  • the angle ⁇ formed by the wall surface on the port portion 12 side of the wall surface constituting the first introduction hole 21 and the wall surface of the second introduction hole 22 connected to the wall surface is 90 °. That is, the pressure introducing hole 20 of the present embodiment is substantially T-shaped.
  • the opening formed on the one surface 11 a corresponds to an opening on one end
  • the opening on the distal end side in the protruding direction of the port portion 12 corresponds to the opening on the other end.
  • the first introduction hole 21 and the second introduction hole 22 are formed so that axes passing through the center intersect.
  • a sensor substrate 30 is mounted in a recess 11g formed in the main body 11 via an adhesive (not shown).
  • the sensor substrate 30 is a printed circuit board or the like, on which a plurality of pads (not shown) are formed on the surface (one surface opposite to the case 10 side), and the sensor chip 40 and the circuit chip 43 are mounted. Further, two through holes 31 communicating with each pressure introducing hole 20 are formed.
  • the sensor chip 40 is configured using a rectangular plate-shaped silicon substrate, and has a thin diaphragm 42 formed by forming a concave portion 41 on the back surface.
  • the sensor chip 40 is illustrated to configure a bridge circuit on the diaphragm 42.
  • the gauge resistance which does not do is formed. That is, in the sensor chip 40 of the present embodiment, when pressure is applied to the diaphragm 42, the resistance value of the gauge resistance changes, the voltage of the bridge circuit changes, and a semiconductor that outputs a sensor signal corresponding to the change in voltage. It is a diaphragm type.
  • Each sensor chip 40 is mounted on the sensor substrate 30 with an adhesive (not shown) on the back side so as to close each through-hole 31 formed in the sensor substrate 30.
  • an adhesive not shown
  • the measurement medium introduced into the pressure introducing hole 20 from the opening on the distal end side in the protruding direction of the port portion 12 is applied to the sensor chip 40.
  • the circuit chip 43 outputs a drive signal to each sensor chip 40 and outputs a detection signal to the outside, and also receives a sensor signal from the sensor chip 40 and amplifies and performs arithmetic processing on the sensor signal. And a control circuit for outputting to.
  • the sensor substrate 30 is mounted on an area different from the sensor chip 40 via an adhesive (not shown).
  • the pads formed on the sensor chip 40, the circuit chip 43, and the sensor substrate 30 are appropriately electrically connected via bonding wires (not shown) made of gold, aluminum, or the like.
  • a gel-like protective member 50 is disposed in each through hole 31 of the sensor substrate 30 and the recess 41 of the sensor chip 40.
  • the protective member 50 is for protecting the through hole 31 (sensor substrate 30) and the diaphragm 42 (sensor chip 40) from corrosive gas and humidity contained in the measurement medium. That is, in the present embodiment, the pressure of the measurement medium is applied to the diaphragm 42 via the protective member 50.
  • the protective member 50 for example, fluorine gel, silicon gel, fluorosilicone gel or the like is used.
  • fluorine gel for example, fluorine gel, silicon gel, fluorosilicone gel or the like is used.
  • the condensed water due to the exhaust gas has strong acidity because nitrogen oxides and sulfur oxides contained in the exhaust gas are dissolved therein, so that the protective member 50 has high acid resistance. It is preferable to use a fluorine gel.
  • the case 10 includes a plurality of metal terminals 15, and each terminal 15 is held in the case 10 by being integrally formed with the case 10 by insert molding. ing.
  • each terminal 15 is held so as to penetrate the case 10, and one end portion protrudes into the recess 11 g and the other end portion protrudes into the connector portion 13.
  • One end of each terminal 15 protruding into the recess 11g is electrically connected to the circuit chip 43 via a bonding wire (not shown).
  • the connector part 13 is made into the cylindrical shape extended in the normal line direction (Y direction) of the 2nd side surface 11d, and the inside is made into the cavity part. For this reason, the other end part which protrudes in the connector part 13 among each terminal 15 is exposed in the connector part 13, and is electrically connected with an external wiring member etc. here.
  • the fixing hole 14 a is configured by fitting a metal ring into the wall surface of a through hole formed in the resin constituting the assembly portion 14.
  • the mold 60 includes a cavity formed by matching an upper mold 61 and a lower mold 62 that constitute an outer shape of the case 10, and the upper mold 61 and the lower mold 62.
  • the first and second slide molds 64 and 65 are slidable (movable) in the interior 63.
  • the first slide mold 64 slides in the upper mold 61 by the action of a pin (not shown) included in the mold 60, and forms the first introduction hole 21 when resin is injected into the cavity 63. It is.
  • the second slide mold 65 slides between the upper mold 61 and the lower mold 62 by the action of a pin (not shown) included in the mold 60, and the second slide mold 65 is formed when resin is injected into the cavity 63.
  • the introduction hole 22 is formed.
  • the second slide mold 65 has a recess 65 a formed on the tip side opposite to the part sandwiched between the upper mold 61 and the lower mold 62 among the parts facing the upper mold 61. ing.
  • the thickness of the second slide die 65 is made thinner than the portion sandwiched between the upper side 61 and the lower die 62.
  • the upper die 61 is formed with a gate 66 as a supply passage for resin injected into the cavity 63.
  • the lower mold 62 is formed with a knockout pin (not shown) for releasing the case 10 after the case 10 is molded.
  • the case 10 is manufactured by injecting resin into such a mold 60 and curing it. Specifically, first, the terminal 15 is held between the upper die 61 and the lower die 62 and held in the cavity 63.
  • the first slide mold 64 is slid to project the tip into the cavity 63
  • the second slide mold 65 is slid to project the tip into the cavity 63.
  • the tip of the second slide mold 65 opposite to the portion sandwiched between the upper mold 61 and the lower mold 62 is from the first slide mold 64.
  • the front end surface of the first slide mold 64 is brought into close contact with the bottom and side surfaces of the recess 65 formed in the second slide mold 65 so as to protrude.
  • the mold 60 is heated to a temperature suitable for the resin curing reaction, and a nozzle portion of an injection unit (not shown) is brought into contact with the upper side of the gate 66 to inject liquid resin from the gate 66 to the cavity. 63 is filled with resin. Thereby, the resin filled in the cavity 63 is cured and the case 10 is manufactured.
  • burrs may occur at the close contact portion between the first slide mold 64 and the second slide mold 65.
  • the first and second slide molds 64 and 65 are in close contact as described above. Therefore, as shown in FIG.
  • the burr 70 formed between the wall surface and the wall surface of the second introduction hole 22 connected to the wall surface has a shape protruding into the second introduction hole 22.
  • first and second slide molds 64 and 65 are slid and pulled out from the case 10. Then, the upper mold 61 and the lower mold 62 are separated from the case 10 using a knockout pin provided in the lower mold 62.
  • a sensor substrate 30 having a through hole 31 is prepared, and a sensor chip 40 and a circuit chip 43 are mounted on the sensor substrate 30 so as to close the through hole 31.
  • the sensor chip 40 and the circuit chip 43 are electrically connected via bonding wires, and the protective member 50 is disposed in the through hole 31 of the sensor substrate 30 and the recess 41 of the sensor chip 40.
  • the pressure sensor is manufactured by mounting the sensor substrate 30 in the recess 11g formed in the case 10 and electrically connecting the terminal 15 and the circuit chip 43 via bonding wires.
  • the second introduction hole 22 of the pressure introduction holes 20 is parallel to the top-and-bottom direction, and the opening on the distal end side in the protruding direction of the port portion 12 is the ground side.
  • a bolt or the like is inserted into the exhaust pipe of the diesel engine as a member to be attached.
  • the upstream exhaust of the DPF is introduced into one of the pressure introduction holes 20, and the downstream exhaust of the DPF is introduced into the other of the pressure introduction holes 20.
  • the upstream pressure is detected by one sensor chip 40, and the downstream pressure is detected by the other sensor chip 40.
  • the circuit chip 43 the difference between the upstream pressure and the downstream pressure is calculated, and the calculation result is output to the external circuit via the terminal 15. Thereby, the differential pressure of the exhaust pipe before and after the DPF is detected from the calculation result.
  • the second introduction hole 22 of the pressure introduction hole 20 is parallel to the top-and-bottom direction, and the opening on the distal end side in the protruding direction of the port portion 12 is the ground side. It attaches to a to-be-attached member (for example, exhaust pipe of a diesel engine) so that it may become.
  • the pressure introducing hole 20 has a space increasing chamber 22 a configured in a portion on the opposite side of the port portion 12 side from the portion communicating with the first introducing hole 21 in the second introducing hole 22.
  • the space increasing chamber 22a increases the distance between the opening on the distal end side in the protruding direction of the port portion 12 and the end opposite to the opening, as compared with the conventional pressure sensor. For this reason, when a water drop is present in the second introduction hole 22 when a pressure pulsation occurs, the water drop is displaced in the second introduction hole 22. When reaching the opening on the leading end side in the direction, the inertial force applied to the water droplet increases. Therefore, water droplets can be easily discharged from the opening on the distal end side of the port portion 12 in the protruding direction from the conventional pressure sensor, and the drainage of the pressure introducing hole 20 can be improved.
  • the first experiment results when the frequency of vibration applied in the vertical direction (Y direction) is 10 Hz.
  • the second experiment is when the frequency of vibration applied in the vertical direction (Y direction) is 300 Hz.
  • the third result is an experimental result in which the frequency of vibration applied in the vertical direction (Y direction) is 1000 Hz. Further, in the case without the space increasing chamber 22a, the liquid in the pressure introduction hole 20 was not drained even if the vibration was continuously applied for 600 seconds at the second time and the third time.
  • the corners of the wall surfaces constituting the space increasing chamber 22a are rounded.
  • the second introduction hole 22 has a shape in which a corner of the space increasing chamber 22a on the opposite side of the communication portion 22b is rounded and has a curvature.
  • 7 is a schematic cross-sectional view corresponding to the line II-II in FIG.
  • the contact area between the water droplet and the wall surface becomes small at the corner of the wall surface, and the surface tension generated thereby becomes small, the drainage can be further improved.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view corresponding to the line III-III in FIG.
  • the present disclosure can also be applied to a pressure sensor having the pressure introduction hole 20 in which the axis passing through the center of the first introduction hole 21 and the axis passing through the center of the second introduction hole 22 do not intersect.
  • the wall on the opposite side to the wall surface located on the second introduction hole 22 side is inclined toward the second introduction hole 22 side. Yes. For this reason, when a pressure sensor is inclined and attached so that the one surface 11a becomes the top side in the top and bottom direction and the other surface 11b becomes the ground side, when water drops stay in the first introduction hole 21, It is possible to facilitate the flow into the second introduction hole 22.
  • the distance from the axis L to the second introduction hole 22 in the Z direction is longer than the distance from the first introduction hole 21.
  • the second introduction in the Z direction from the axis L is described.
  • the distance to the hole 22 may be shorter than the distance to the first introduction hole 21.
  • the first introduction hole 21 is inclined to the port portion 12 side (lower side in FIG. 9) with respect to the second introduction hole 22.
  • the first introduction hole 21 extends toward the communication part 22 b so as to be inclined toward the port part 12 with respect to the second introduction hole 22.
  • 9 is a schematic cross-sectional view corresponding to the line II-II in FIG.
  • the fourth embodiment may be combined with the second and third embodiments, and the first introduction hole 21 may be inclined toward the port portion 12 toward the second introduction hole 22 side.
  • the said 2nd Embodiment may be combined with the said 3rd Embodiment, and the corner

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Abstract

 ケース(10)は、一端の開口部を構成すると共に所定方向に延設された第1導入孔(21)と、一端の開口部と反対側に位置する他端の開口部を構成すると共に所定方向と異なる方向に延設され、第1導入孔(21)と連通される第2導入孔(22)とを含む圧力導入孔(20)を有する。第1導入孔(21)を構成する壁面のうち他端の開口部側の壁面と、当該壁面と繋がっている第2導入孔(22)の壁面との成す角度(θ)は90°以上である。第2導入孔(22)は、第1導入孔(21)と連通する連通部(22b)と、他端の開口部とは反対側へ連通部(22b)よりさらに延びる空間増加室(22a)を有する。

Description

圧力センサとその製造方法 関連出願の相互参照
 本開示は、2012年12月18日に出願された日本出願番号2012-276032号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
 本開示は、圧力導入孔が形成されたケースにセンサチップが搭載されてなる圧力センサとその製造方法に関する。
 特許文献1には、ケースを貫通するように圧力導入孔が形成され、このケースに測定媒体に応じたセンサ信号を出力するセンサチップが搭載されてなる圧力センサが提案されている。
 具体的には、このような圧力センサでは、圧力導入孔は、所定方向に延設された第1導入孔と、この第1導入孔の延設方向と垂直な方向に延設されると共に第1導入孔と連通される第2導入孔とにより構成されている。つまり、圧力導入孔はいわゆるL字状とされている。そして、第1導入孔のうち第2導入孔と連通される側と反対側の一端の開口部が閉塞されるようにセンサチップが搭載されている。
 このような圧力センサは、圧力導入孔のうち第2導入孔が天地方向と平行となり、かつ圧力導入孔のうち一端の開口部と反対側の開口部(第2導入孔のうち第1導入孔と連通される側と反対側の開口部)が地側となるように被取付部材に取り付けられて用いられる。そして、圧力導入孔内に導入された測定媒体に応じたセンサ信号がセンサチップから出力される。
 これによれば、特に第2導入孔内に存在する水滴が重力によって排水され、圧力導入孔が閉塞されることを抑制できる。
特開2009-42056号公報
 近年では、圧力導入孔に水滴が滞留することをさらに抑制したいという要望がある。つまり、圧力導入孔の排水性をさらに向上させたいという要望がある。
 本開示は、圧力導入孔の排水性を向上させることができる圧力センサとその製造方法を提供することを目的とする。
 本開示の一例によれば、圧力センサは、ケースと、測定媒体に応じたセンサ信号を出力するセンサチップと、を備える。ケースには当該ケースを貫通し、測定媒体を導入する圧力導入孔が形成される。圧力導入孔における一端の開口部を閉塞するようにセンサチップが搭載される。
 圧力導入孔は、一端の開口部を構成すると共に所定方向に延設された第1導入孔と、一端の開口部と反対側に位置する他端の開口部を構成すると共に所定方向と異なる方向に延設され、第1導入孔と連通される第2導入孔と、を含む。第1導入孔を構成する壁面のうち他端の開口部側の壁面と、当該壁面と繋がっている第2導入孔の壁面との成す角度が90°以上に設定される。第2導入孔は、他端の開口部と他端の開口部と反対側の端部との間で第1導入孔と連通する連通部と、当該連通部からさらに端部を越えて延びる空間増加室を有する。
 このような圧力センサは、圧力導入孔のうち、第2導入孔が天地方向と平行となり、他端の開口部が地側となるように被取付部材に取り付けられて用いられる。空間増加室を有しているため、従来の圧力センサと比較して、他端の開口部とは反対の方向に第2導入孔の長さが長くなる。このため、圧力脈動が生じた際、第2導入孔内に水滴が存在すると、水滴は第2導入孔内を変位するが、この水滴が端部に達した後に他端の開口部に達する場合には水滴に印加される慣性力が大きくなる。したがって、従来の圧力センサより水滴が他端の開口部から排出され易くなり、圧力導入孔の排水性を向上させることができる。
 また、前記圧力センサの製造方法は、合致させることで内部にキャビティを構成する上型および下型と、キャビティ内をスライド可能であって第1導入孔を形成するための第1スライド型と、キャビティ内をスライド可能であって第2導入孔を形成するための第2スライド型と、を備える型を用意する工程と、キャビティ内において、第2スライド型のうちキャビティ内に突出している先端と当該先端の反対側の部分との間に第1スライド型のうちキャビティ内に突出している先端を密着させる工程と、キャビティ内に樹脂を注入し、第1スライド型にて第1導入孔が形成され、第2スライド型にて第2導入孔が形成されたケースを形成する工程と、圧力導入孔における一端の開口部を閉塞するようにセンサチップをケースに搭載する工程と、を有する。
第1実施形態における圧力センサの斜視図である。 図1中のII-II線に沿った概略断面図である。 図1中のIII-III線に沿った概略断面図である。 (a)は図1に示すケースを製造する際に用いられる金型の断面模式図、(b)は(a)中の二点鎖線部分IVBの拡大図である。 図4に示す金型を用いてケースを製造したときの図4中の二点鎖線部分Vに相当するケースの拡大図である。 圧力導入孔に圧力導入孔の容量の半分の液体を注入してY方向に振動を印加した時、圧力導入孔から液体が排出されるまでの時間を計測した実験結果である。 第2実施形態における圧力センサの概略断面図である。 第3実施形態における圧力センサの概略断面図である。 第4実施形態における圧力センサの概略断面図である。
 以下、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、同一符号を付して説明を行う。
 (第1実施形態)
 第1実施形態について説明する。なお、本実施形態の圧力センサは、例えば、ディーゼルエンジンの排気管に設けられたディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)の圧力損失を検出するために当該排気管に取り付けられ、DPFの上流側圧力とDPFの下流側圧力との差圧を検出する差圧検出型の圧力センサとして用いられる。
 図1に示されるように、本実施形態の圧力センサは、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、エポキシ樹脂等を型成形することで構成されたケース10を備えている。
 このケース10は、一面11aおよび他面11bと、これら一面11aおよび他面11bを繋ぐ第1~第4側面11c~11fとを有する略直方体状の本体部11と、第1側面11cに備えられ、第1側面11cの法線方向に延びる2つのポート部12と、第2側面11dに備えられるコネクタ部13と、第3側面11eに備えられる組み付け部14とにより構成されている。
 ケース10には、図2および図3に示されるように、測定媒体が導入される圧力導入孔20が形成されている。この圧力導入孔20は、本体部11に形成された第1導入孔21と、本体部11およびポート部12に形成された第2導入孔22とによって構成されている。
 以下に、本実施形態の圧力導入孔20の形状について説明する。なお、以下では、一面11a(他面11b)に対する法線方向をX方向とし、第1側面11c(第3側面11e)に対する法線方向をY方向とし、第2側面11d(第4側面11f)に対する法線方向をZ方向として説明する。
 第1導入孔21は、本体部11の一面11aに形成された凹部11gの底面から他面11bに向かって形成されている。本実施形態では、第1導入孔21は、X方向と平行な方向に延設されている。第2導入孔22は、ポート部12を貫通すると共にポート部12の延設方向(Y方向)に沿って本体部11にも形成されている。
 そして、第2導入孔22は、ポート部12における突出方向の先端側の開口部と、この開口部と反対側の端部との間の部分が第1導入孔21と連通する連通部22bを有する。これにより、ケース10には、本体部11およびポート部12を貫通する圧力導入孔20が形成されている。
 また、第2導入孔22のうち連通部22bよりポート部12側と反対側の部分に空間増加室22aを有するように構成されている。この空間増加室22aは、測定媒体を導入するために必要なものではなく、ポート部12における突出方向の先端側の開口部と、この開口部と反対側の端部との間で第2導入孔22を長くするためのものである。
 また、第1導入孔21を構成する壁面のうちポート部12側の壁面と、この壁面と繋がる第2導入孔22の壁面との成す角度θが90°とされている。つまり、本実施形態の圧力導入孔20は、略T字状とされている。
 なお、本実施形態では、圧力導入孔20において、一面11aに形成された開口部が一端の開口部に相当し、ポート部12における突出方向の先端側の開口部が他端の開口部に相当する。また、第1導入孔21と第2導入孔22とは、中心を通る軸が交差するように形成されている。
 図1~図3に示されるように、本体部11に形成された凹部11gには、図示しない接着剤を介してセンサ基板30が搭載されている。センサ基板30は、プリント基板等であり、表面(ケース10側と反対側の一面)に図示しない複数のパッドが形成されていると共にセンサチップ40および回路チップ43が搭載されている。また、各圧力導入孔20と連通する2つの貫通孔31が形成されている。
 センサチップ40は、矩形板状のシリコン基板を用いて構成され、裏面に凹部41が形成されることで構成される薄肉のダイヤフラム42を有し、このダイヤフラム42にブリッジ回路を構成するように図示しないゲージ抵抗が形成されたものである。すなわち、本実施形態のセンサチップ40は、ダイヤフラム42に圧力が印加されるとゲージ抵抗の抵抗値が変化してブリッジ回路の電圧が変化し、この電圧の変化に応じたセンサ信号を出力する半導体ダイヤフラム式のものである。
 各センサチップ40は、センサ基板30に形成された各貫通孔31を閉塞するように、裏面側がセンサ基板30に図示しない接着剤を介して搭載されている。これにより、ポート部12における突出方向の先端側の開口部から圧力導入孔20に導入された測定媒体がセンサチップ40に印加される。
 回路チップ43は、各センサチップ40に対する駆動信号の出力や外部への検出用信号の出力をすると共に、センサチップ40からセンサ信号が入力され、当該センサ信号を増幅、演算処理等して外部回路へ出力する制御回路等を備えたものである。そして、センサ基板30のうちセンサチップ40と異なる領域に図示しない接着剤を介して搭載されている。
 また、センサチップ40、回路チップ43、センサ基板30に形成されている各パッドは、金やアルミニウム等からなる図示しないボンディングワイヤを介して適宜電気的に接続されている。
 センサ基板30の各貫通孔31およびセンサチップ40の凹部41には、ゲル状の保護部材50が配置されている。この保護部材50は、測定媒体に含まれる腐食ガスや湿度から貫通孔31(センサ基板30)やダイヤフラム42(センサチップ40)を保護するためのものである。つまり、本実施形態では、測定媒体の圧力が保護部材50を介してダイヤフラム42に印加されるようになっている。
 保護部材50としては、例えば、フッ素ゲル、シリコンゲル、フロロシリコンゲル等が用いられる。特に、測定媒体として排気ガス圧を測定する場合には、排気ガスによる凝縮水は排気ガスに含まれる窒素酸化物や硫黄酸化物が溶け込んで強い酸性を有するため、保護部材50として耐酸性が強いフッ素ゲルを使用することが好ましい。
 また、図1に示されるように、ケース10には、金属製のターミナル15が複数備えられており、各ターミナル15はインサートモールドによりケース10と一体に成形されることによってケース10内に保持されている。
 具体的には、各ターミナル15は、ケース10を貫通するように保持されており、一端部が凹部11g内に突出し、他端部がコネクタ部13内に突出している。そして、各ターミナル15のうち凹部11g内に突出している一端部は、図示しないボンディングワイヤを介して回路チップ43と電気的に接続されている。また、コネクタ部13は、第2側面11dの法線方向(Y方向)に延設された円筒状とされており、内部が空洞部とされている。このため、各ターミナル15のうちコネクタ部13内に突出している他端部は、コネクタ部13内において露出しており、外部配線部材等と電気的に接続されるようになっている。
 組み付け部14には、被取付部材に取り付けられる際にボルト等のネジ部材が挿入される固定孔14aが一面11aの法線方向(X方向)に貫通するように形成されている。この固定孔14aは、組み付け部14を構成する樹脂に形成された貫通孔の壁面に金属製のリングがはめ込まれて構成されている。
 次に、上記圧力センサの製造方法について説明する。まず、上記のように圧力導入孔20が形成されたケース10を製造するための金型について図4を参照しつつ説明する。
 図4に示されるように、本実施形態の金型60は、ケース10の外形を構成する上型61および下型62と、上型61および下型62が合致されることで形成されるキャビティ63内をスライド(移動)可能な第1、第2スライド型64、65とを備えている。
 第1スライド型64は、金型60が有する図示しないピン等の作用によって上型61内をスライドするものであり、キャビティ63内に樹脂が注入された際に第1導入孔21を形成するものである。
 第2スライド型65は、金型60が有する図示しないピン等の作用により、上型61と下型62との間をスライドするものであり、キャビティ63内に樹脂が注入された際に第2導入孔22を形成するものである。本実施形態では、この第2スライド型65は、上型61と対向する部分のうち上型61および下型62との間に挟まれている部分と反対側の先端側に凹部65aが形成されている。つまり、第2スライド型65は、先端側の厚さが上側61および下型62との間に挟まれている部分より薄くされている。
 また、上型61には、キャビティ63内へ注入される樹脂の供給通路としてのゲート66が形成されている。そして、下型62には、ケース10を成形した後に当該ケース10を離型するための図示しないノックアウトピンが形成されている。
 このような金型60に樹脂を注入して硬化させることにより、ケース10を製造する。具体的には、まず、上記ターミナル15を上型61と下型62との間に挟持してキャビティ63内に保持する。
 そして、第1スライド型64をスライドさせて先端をキャビティ63内に突出させると共に、第2スライド型65をスライドさせて先端をキャビティ63内に突出させる。このとき、図4(b)に示されるように、第2スライド型65のうち上型61および下型62との間に挟まれている部分と反対側の先端部が第1スライド型64より突出するように、第1スライド型64の先端面を第2スライド型65に形成された凹部65の底面および側面に密着させる。
 その後、金型60を樹脂の硬化反応に適した温度まで昇温させた後、ゲート66の上方側に図示しない射出ユニットのノズル部を当接させ、液状の樹脂を射出してゲート66からキャビティ63内に樹脂を充填する。これにより、キャビティ63内に充填された樹脂が硬化されてケース10が製造される。
 なお、第1スライド型64と第2スライド型65の密着部分では、バリが発生する可能性がある。本実施形態では、上記のように第1、第2スライド型64、65が密着しているため、図5に示されるように、第1導入孔21を構成する壁面のうちポート部12側の壁面と、この壁面と繋がる第2導入孔22の壁面との間に形成されるバリ70は、第2導入孔22内に突出した形状となる。
 次に、第1、第2スライド型64、65をスライドさせてケース10から引き抜く。そして、下型62に備えられたノックアウトピンを用いてケース10から上型61および下型62を分離させる。
 その後は、上記ケース10を用いて従来と同様の製造工程を行えばよい。すなわち、まず、貫通孔31が形成されたセンサ基板30を用意し、このセンサ基板30に貫通孔31を閉塞するようにセンサチップ40を搭載すると共に回路チップ43を搭載する。次に、センサチップ40と回路チップ43とをボンディングワイヤを介して電気的に接続すると共に、センサ基板30の貫通孔31およびセンサチップ40の凹部41に保護部材50を配置する。
 そして、ケース10に形成された凹部11gにセンサ基板30を搭載し、ターミナル15と回路チップ43とをボンディングワイヤを介して電気的に接続することにより、上記圧力センサが製造される。
 続いて、本実施形態の圧力センサの作動について説明する。
 本実施形態の圧力センサは、圧力導入孔20のうち、第2導入孔22が天地方向と平行となり、ポート部12における突出方向の先端側の開口部が地側となるように、固定孔14aにボルト等が挿入されて被取付部材としてのディーゼルエンジンの排気管に取り付けられる。
 圧力導入孔20の一方にDPFの上流側排気が導入され、圧力導入孔20の他方にDPFの下流側排気が導入される。これにより、一方のセンサチップ40で上流側の圧力が検出され、他方のセンサチップ40で下流側の圧力が検出される。そして、回路チップ43では、上流側の圧力と下流側の圧力の差が演算され、演算結果がターミナル15を介して外部回路に出力される。これにより、演算結果からDPF前後の排気管の差圧が検出される。
 以上説明したように、本実施形態では、圧力センサは、圧力導入孔20のうち、第2導入孔22が天地方向と平行となり、ポート部12における突出方向の先端側の開口部が地側となるように被取付部材(例えば、ディーゼルエンジンの排気管)に取り付けられる。そして、圧力導入孔20は、第2導入孔22のうち第1導入孔21と連通される部分よりポート部12側と反対側の部分にて構成される空間増加室22aを有している。
 このため、図6に示されるように、圧力導入孔20に圧力導入孔20の容量の半分の液体を注入してY方向に振動を印加した時、圧力導入孔20から液体が排出されるまでの時間を計測した場合、空間増加室22aがない場合と比較して、空間増加室22aがあると排水性を高くすることができる。これは、以下の理由によるものである。
 すなわち、空間増加室22aにより、従来の圧力センサと比較して、ポート部12における突出方向の先端側の開口部と、この開口部と反対側の端部との間の距離が長くなる。このため、圧力脈動が生じた際、第2導入孔22内に水滴が存在すると、水滴は第2導入孔内22内を変位するが、この水滴が端部に達した後にポート部12における突出方向の先端側の開口部に達する場合には水滴に印加される慣性力が大きくなる。したがって、従来の圧力センサより水滴がポート部12における突出方向の先端側の開口部から排出され易くなり、圧力導入孔20の排水性を向上させることができる。
 なお、図6において、1回目は天地方向(Y方向)に印加される振動の周波数を10Hzとした実験結果、2回目は天地方向(Y方向)に印加される振動の周波数を300Hzとした実験結果、3回目は天地方向(Y方向)に印加される振動の周波数を1000Hzとした実験結果である。また、空間増加室22aなしの場合では、2回目、3回目において600秒間振動を印加し続けても圧力導入孔20内の液体が排水されなかったため、600秒で実験を打ち切っている。
 (第2実施形態)
 第2実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対して第2導入孔22の形状を変更したものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
 図7に示されるように、本実施形態では、空間増加室22aを構成する壁面の角部が丸められている。言い換えると、第2導入孔22は、連通部22bとは反対側の空間増加室22aの角部が丸められ、曲率を有する形状とされている。なお、図7は、図1中のII-II線に相当する概略断面図である。
 これによれば、壁面の角部にて水滴と壁面との接触面積が小さくなり、これによって発生する表面張力も小さくなるため、排水性をさらに向上させることができる。
 (第3実施形態)
 第3実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対して第1導入孔21の形状を変更したものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
 図8に示されるように、本実施形態では、第1導入孔21の中心を通る軸と、第2導入孔22の中心を通る軸とが交差していない。具体的には、回路チップ43の中心を通り、一面11aの法線方向に延びる軸LからZ方向における第2導入孔22までの距離が第1導入孔21までの距離より長くされている。そして、第1導入孔21を構成する壁面のうち、第2導入孔22側に位置する壁面と反対側の壁面(軸L側の壁面)は、第2導入孔22側の部分が第2導入孔22側に傾斜している傾斜部21aを有する。なお、図8は、図1中のIII-III線に相当する概略断面図である。
 このように、第1導入孔21の中心を通る軸と第2導入孔22の中心を通る軸とが交差していない圧力導入孔20を有する圧力センサに本開示を適用することもできる。また、第1導入孔21を構成する壁面のうち、第2導入孔22側に位置する壁面と反対側の壁面は、第2導入孔22側の部分が第2導入孔22側に傾斜している。このため、一面11aが天地方向の天側となり、他面11bが地側となるように圧力センサが傾斜して取り付けられた場合、第1導入孔21に水滴が滞留した場合には、水滴を第2導入孔22に流し易くすることができる。
 なお、本実施形態では、軸LからZ方向における第2導入孔22までの距離が第1導入孔21までの距離より長くされているものについて説明したが、軸LからZ方向における第2導入孔22までの距離が第1導入孔21までの距離より短くされていてもよい。
 (第4実施形態)
 第4実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対して第1導入孔21の形状を変更したものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
 図9に示されるように、本実施形態では、第1導入孔21は第2導入孔22に対してポート部12側(図9において下側)に傾斜している。言い換えると、第1導入孔21は、第2導入孔22に対してポート部12側に傾斜するように連通部22bに向かって延びる。なお、図9は、図1中のII-II線に相当する概略断面図である。
 これによれば、第1導入孔21に水滴が滞留した場合、水滴を第2導入孔22に流し易くすることができる。
 (他の実施形態)
 上記各実施形態では、ケース10に圧力導入孔20が2つ形成されたものを説明したが、ケース10に形成される圧力導入孔20は1つのみであってもよい。
 また、上記各実施形態を適宜組み合わせてもよい。例えば、上記第4実施形態を第2、第3実施形態に組み合わせ、第1導入孔21を第2導入孔22側に向かってポート部12側に傾斜させてもよい。また、上記第2実施形態を上記第3実施形態に組み合わせ、空間増加室22aを構成する壁面の角部が丸められていてもよい。
 本開示は、好適な実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、好適な様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims (7)

  1.  ケース(10)と、
     測定媒体に応じたセンサ信号を出力するセンサチップ(40)と、を備え、
     前記ケースには当該ケースを貫通し、前記測定媒体を導入する圧力導入孔(20)が形成され、前記圧力導入孔における一端の開口部を閉塞するように前記センサチップが搭載される圧力センサにおいて、
     前記圧力導入孔は、
      前記一端の開口部を構成すると共に所定方向に延設された第1導入孔(21)と、
      前記一端の開口部と反対側に位置する他端の開口部を構成すると共に前記所定方向と異なる方向に延設され、前記第1導入孔と連通される第2導入孔(22)と、を含み、
     前記第1導入孔を構成する壁面のうち前記他端の開口部側の壁面と、当該壁面と繋がっている前記第2導入孔の壁面との成す角度(θ)が90°以上とされ、
     前記第2導入孔は、
      前記他端の開口部と、前記他端の開口部と反対側の端部との間で前記第1導入孔と連通する連通部(22b)と、
      前記他端の開口部から離れるように前記連通部からさらに伸びる空間増加室(22a)とを有する圧力センサ。
  2.  前記第2導入孔は、前記連通部とは反対側の前記空間増加室の角部が丸められている請求項1に記載の圧力センサ。
  3.  前記第1導入孔の中心を通り、前記第1導入孔の延設方向に延びる軸と、前記第2導入孔の中心を通り、前記第2導入孔の延設方向に延びる軸とが交差せず、
     前記第1導入孔を構成する壁面における前記第2導入孔側と反対側に位置する壁面は、前記一端の開口部と反対側の部分が前記第2導入孔側に傾斜している傾斜部(21a)を有する請求項1または2に記載の圧力センサ。
  4.  前記第1導入孔は、前記一端の開口部側から前記第2導入孔の連通部に向かって前記他端の開口部側に傾斜している請求項1ないし3のいずれか1つに記載の圧力センサ。
  5.  前記ケースには、2つの前記圧力導入孔が形成されており、
     2つの前記圧力導入孔には、異なる測定媒体が導入される請求項1ないし4のいずれか1つに記載の圧力センサ。
  6.  請求項1ないし5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、
     合致させることで内部にキャビティ(63)を構成する上型(61)および下型(62)と、前記キャビティ内をスライド可能であって前記第1導入孔を形成するための第1スライド型(64)と、前記キャビティ内をスライド可能であって前記第2導入孔を形成するための第2スライド型(65)と、を備える型(60)を用意する工程と、
     前記キャビティ内において、前記第2スライド型のうち前記キャビティ内に突出している先端と当該先端の反対側の部分との間に前記第1スライド型のうち前記キャビティ内に突出している先端を密着させる工程と、
     前記キャビティ内に前記樹脂を注入し、前記第1スライド型にて前記第1導入孔が形成され、前記第2スライド型にて前記第2導入孔が形成された前記ケースを形成する工程と、
     前記圧力導入孔における前記一端の開口部を閉塞するように前記センサチップを前記ケースに搭載する工程と、を有する圧力センサの製造方法。
  7.  前記型を用意する工程では、前記第2スライド型として、前記キャビティ内に突出している先端側に凹部が形成されたものを用意し、
     前記密着させる工程では、前記第1スライド型のうち前記キャビティ内に突出している先端を前記凹部の底面および側面に密着させる請求項6に記載の圧力センサの製造方法。
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