JP4882967B2 - 圧力温度センサ - Google Patents

Description

本発明は、メタルダイヤフラムによってオイルが封入されて成る圧力温度検出室を有し、圧力温度検出室内に圧力および温度を検出するセンサチップを有する圧力温度センサに関するものである。

従来より、測定媒体導入孔を備えたハウジングとセンサチップを搭載したケースプラグとをかしめ固定により一体に組みつけて構成される圧力センサが開示されている（例えば、特許文献１参照）。センサチップにはダイヤフラムが構成されており、このダイヤフラムにはブリッジ回路を構成するように形成されたゲージ抵抗が備えられている。センサチップおよびセンサチップに備えられたパッドと電気的な接続が行われるボンディング部分は直接測定媒体に曝されないようにメタルダイヤフラムで覆われており、メタルダイヤフラムの内側はオイルで充填されている。

このような圧力センサでは、メタルダイヤフラムに圧力が印加されると、メタルダイヤフラムの内側を充填するオイルを介してセンサチップに圧力が印加される。このとき、センサチップではピエゾ抵抗効果によりゲージ抵抗の抵抗値が変化することでブリッジ回路の中間電圧が変化し、この中間電圧の変化に基づいてセンサ出力信号が出力される。

また、上記のようなセンサチップに備えられているゲージ抵抗は温度により抵抗値が変化するため、この変化を用いて圧力温度センサを構成することが知られている。このような圧力温度センサでは、ブリッジ回路の中間電圧の変化に基づいて出力されるセンサ信号により圧力の測定が行われ、ブリッジ回路の両端電圧の変化に基づいて出力されるセンサ信号により温度の測定が行われる。
特開平０７−２０９１１５号公報

しかしながら、上記圧力センサに備えられているゲージ抵抗を用いて圧力温度センサを構成する場合、メタルダイヤフラム内に充填されている熱容量の大きいオイルを介してセンサチップで測定媒体の温度の検出を行うことになるため、測定媒体とセンサチップとの熱時定数が大きくなり、温度の検出を高精度に行うことができないという問題がある。また、メタルダイヤフラムおよびオイルを有しない圧力温度センサを構成する場合には、測定媒体とセンサチップとの熱時定数を小さくすることはできるが、センサチップおよびセンサチップに備えられたパッドと電気的な接続が行われるボンディング部分が直接測定媒体に曝されるので耐環境性が問題となる。

本発明は上記点に鑑みて、耐環境性に優れ、測定媒体とセンサチップとの熱時定数を小さくすることで測定媒体の検出を高精度に行うことができる圧力温度センサを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、測定媒体の圧力および温度に応じたセンサ出力信号を出力するセンサチップ（４）と、一面に凹部（２）を備え、この凹部（２）にセンサチップ（４）が備えられるケースプラグ（１）と、中空部（１２）にケースプラグ（１）が挿入されることでケースプラグ（１）と一体に組み付けられるハウジング（１１）と、ケースプラグ（１）の凹部（２）が備えられる一面とハウジング（１１）のうちこの一面と対向する一面との間に配置されるメタルダイヤフラム（１４）と、メタルダイヤフラム（１４）をハウジングに対して固定する枠上のウェルド（１５）と、凹部（２）、メタルダイヤフラム（１４）およびウェルド（１５）で構成される圧力温度検出室（１７）を充填するオイル（１８）と、ケースプラグ（１）に備えられ、センサチップ（４）に接続されていると共に、メタルダイヤフラム（１４）もしくはウェルド（１５）に接続されており、センサチップ（４）とメタルダイヤフラム（１４）もしくはウェルド（１５）とを熱的に接続する金属端子（８）を備えていることを特徴とする。

このような圧力温度センサによれば、金属端子（８）を介してセンサチップ（４）とメタルダイヤフラム（１４）もしくはウェルド（１５）とが熱的に接続された構成とされているので測定媒体とセンサチップ（４）との熱時定数を減少させることができ、温度の検出を高精度に行うことができると共に、耐環境性にも優れた構成にできる。

例えば、金属端子（８）に十字型の底部（８ａ）を備えると共に、底部（８ａ）のうち十字型の交点もしくは交点と各端部との間にメタルダイヤフラム（１４）に向かって突出する中央突出部（８ｂ）と、底部（８ａ）のうち各端部に中央突出部（８ｂ）と同方向に突出する端部突出部（８ｃ）とを備え、中央突出部（８ｂ）にセンサチップ（４）を保持すると共に、センサチップ（４）に接続する保持部（８ｄ）を備え、センサチップ（４）を保持した状態において金属端子（８）のうち中央突出部（８ｂ）をセンサチップ（４）と接続し、端部突出部（８ｃ）をメタルダイヤフラム（１４）もしくはウェルド（１５）と接続することにより、センサチップ（４）とメタルダイヤフラム（１４）もしくはウェルド（１５）とを金属端子（８）を介して熱的に接続する構成にできる。

この場合、底部（８ａ）をケースプラグ（１）に覆うようインサート成形して、中央突出部（８ｂ）をケースプラグ（１）から凹部（２）内に突出させ、端部突出部（８ｃ）をケースプラグ（１）の凹部（２）の側壁に沿って形成すると共に、メタルダイヤフラム（１４）と接続する構成とすることがきる。

また、底部（８ａ）を凹部（２）の底面と接するように凹部（２）内に配置し、中央突出部（８ｂ）を凹部（２）内に突出させ、端部突出部（８ｃ）を凹部（２）の側壁に沿って形成する共に、メタルダイヤフラム（１４）と接続する構成としてもよい。

さらに、底部（８ａ）をケースプラグ（１）に覆われるようにインサート成形し、中央突出部（８ｂ）をケースプラグ（１）内から凹部（２）内に突出させ、端部突出部（８ｃ）をケースプラグ（１）で覆い、かつ端部突出部（８ｃ）の先端がケースプラグ（１）のうち凹部（２）が備えられる一面から露出するようにインサート成形すると共に、端部突出部（８ｂ）の先端を前記ウェルド（１５）に接続する構成としてもよい。

このような圧力温度センサによれば、ケースプラグ（１）内に端部突出部（８ｃ）を配置しているので端部突出部（８ｃ）はオイル（１８）と接触しなくなる。このため、端部突出部（８ｃ）は熱容量の大きいオイル（１８）の影響を受けることがなくなり、さらに測定媒体とセンサチップ（４）との熱時定数を減少させることができる。

この場合、中央突出部（８ｂ）の先端をウェルド（１５）に接続してもよい。このような圧力温度センサによれば、端部突出部（８ｃ）とウェルド（１５）とを熱的に接続する構成に加えて、中央突出部（８ｂ）とウェルド（１５）とを熱的に接続する構成とすることができるので、さらに測定媒体とセンサチップ（４）との熱時定数を減少させることができる。

また、金属端子（８）に十字型の底部（８ａ）を備えると共に、底部（８ａ）のうち十字型の交点に前記メタルダイヤフラム（１４）に向かって突出する中央突出部（８ｂ）と、前記底部（８ａ）のうち前記十字型の各端部に前記中央突出部（８ｂ）と同方向に突出する端部突出部（８ｃ）とを備え、センサチップ（４）を台座（５）と接合し、金属端子（８）を底部（８ａ）が凹部（２）の底面と接するようにして凹部（２）内に配置して、中央突出部（８ｂ）を台座（５）を貫通させてセンサチップ（４）のうち台座（５）と接合される面に接続し、端部突出部（８ｃ）を凹部（２）の側壁に沿って形成すると共に、メタルダイヤフラム（１４）と接続し、センサチップ（４）とメタルダイヤフラム（１４）とを金属端子（８）を介して熱的に接続する構成としてもよい。

このような圧力温度センサによれば、台座（５）の内部に中央突出部（８ｂ）を配置しているので中央突出部（８ａ）とオイル（１８）とが接触しなくなる。このため、中央突出部（８ｂ）は熱容量の大きいオイル（１８）の影響を受けることがなくなり、測定媒体とセンサチップ（４）との熱時定数をさらに減少させることができる。

また、センサチップ（４）を断熱性ゲル材（２３）で覆い、センサチップ（４）と圧力温度検出室（１７）内に充填されたオイル（１８）とを離間する構成としてもよい。

このような圧力温度センサによれば、センサチップ（４）は断熱性ゲル材（２３）で覆われているのでオイル（１８）と接触しなくなる。このため、センサチップ（４）はオイル（１８）の影響を受けることがなくなり、さらに測定媒体とセンサチップ（４）との熱時定数を減少させることができる。

さらに、ハウジング（１１）のうちメタルダイヤフラム（１４）およびウェルド（１５）が備えられる一面と反対の面に、測定媒体の温度をメタルダイヤフラム（１４）に伝導する熱アンテナ（２４）を取り付ける構成としてもよい。

このような圧力温度センサによれば、メタルダイヤフラム（１４）が対流のある測定媒体と十分接触できない場合でも、熱アンテナ（２４）を介して測定媒体とメタルダイヤフラム（１４）とを熱的に接続することができる。このため、測定媒体とセンサチップ（４）との熱時定数をさらに減少させることができる。

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）
本発明の一実施形態が適用された圧力温度センサについて説明する。図１は本実施形態にかかる圧力温度センサの正面断面図、図２は図１に示す二点鎖線部分の拡大図である。
これら図１および図２に基づいて本実施形態の圧力温度センサの構成について説明する。

図１に示されるように、本実施形態の圧力温度センサにはケースプラグ１が備えられており、このケースプラグ１は、例えば、断熱樹脂材料であるＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の樹脂を型成形することにより作られ、本実施形態では円柱状をなしている。このケースプラグ１のうち一端部の一面には凹部２が形成されており、他端部には開口部３が形成されている。

図２に示されるように、凹部２にはセンサチップ４および台座５が備えられており、センサチップ４と台座５とは陽極接合されている。センサチップ４にはダイヤフラム６が形成されており、ダイヤフラム６には図示しないブリッジ回路を構成するように形成されたゲージ抵抗が備えられている。このセンサチップ４は、ダイヤフラム６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中間電圧が変化し、この電圧の変化に応じてセンサ出力信号を出力する、また、ダイヤフラム６の温度が変化するとゲージ抵抗の抵抗値が変化してブリッジ回路の両端電圧が変化し、この電圧の変化に応じてセンサ出力信号を出力する半導体ダイヤフラム式のものである。

また、図１に示されるように、ケースプラグ１には、センサチップ４と外部の回路等とを電気的に接続するための複数個の金属製棒状のターミナル７と、センサチップ４に熱的に接続される金属端子８が備えられている。各ターミナル７および金属端子８はインサートモールドによりケースプラグ１と一体に成形されることでケースプラグ１内に保持されている。

各ターミナル７はケースプラグ１を貫通しており、各ターミナル７のうち一端部はケースプラグ１から凹部２内に突出し、他端部はケースプラグ１から開口部３内に突出している。凹部２内に突出している各ターミナル７の端部は、例えば、アルミなどのワイヤ９を介してセンサチップ４と電気的に接続されており、開口部３内に突出している各ターミナル７の端部は、図示しないワイヤハーネス等の外部配線部材を介して外部回路と電気的に接続されている。

金属端子８は、センサチップ４と後述するメタルダイヤフラム１４とを熱的に接続するためのものであり、例えば、銅で構成される。この金属端子８について、図２に加えて、図３および図４を参照して説明する。図３は、図１中のＡ方向からのセンサチップ４、ターミナル７および金属端子８のレイアウト図、図４は図１に示す金属端子８正面図である。なお、図４には、センサチップ４および台座５を破線にて示している。なお、図１に示されるセンサチップ４、ターミナル７および金属端子は、図３中のＢ−Ｂ矢視断面図に対応している。

図３および図４に示されるように、金属端子８は、例えば、十字型の底部８ａを有していると共に、底部８ａのうち十字型の交点と各端部との間に一方向に突出する中央突出部８ｂと、底部８ａのうち各端部に中央突出部８ｂと同方向に突出する端部突出部８ｃとを有している。また、各中央突出部８ｂには先端部に向かう途中部で底部８ａの中心を通る中央突出部８ｂの突出方向と平行な直線に向かって折り曲げられた保持部８ｄが備えられていると共に、この保持部８ｄから先端部に向かってセンサチップ４および台座５をはめ込むためのテーパ形状が構成されている。

図２に示されるように、金属端子８のうち、底部８ａはケースプラグ１に覆われており、中央突出部８ｂはケースプラグ１内から凹部２内に突出し、端部突出部８ｃはケースプラグ１の凹部２の側壁に沿って形成されている。

また、台座５と接合されているセンサチップ４は複数の中央突出部８ｂで囲まれる部分に収容されている。すなわち、中央突出部８ｂのうち保持部８ｄから凹部２に向かう部分でセンサチップ４および台座５の側面と接することでセンサチップ４および台座５の位置決めを行いつつ、中央突出部８ｂのうち保持部８ｄでセンサチップ４および台座５の抜けを防止することにより、中央突出部８ｂにてセンサチップ４および台座５を保持している。そして、中央突出部８ｂは保持部８ｄから凹部２に向かう部分にてセンサチップ４の側面と接続されていると共に、保持部８ｄにてセンサチップのうち台座５と接合される面と反対の面に接続されているので、センサチップ４と金属端子８とは熱的に接続された構成とされている。

そして、図１に示されるように、凹部２の底面には、例えば、シリコーン系樹脂から成るシール材１０が配置されている。このシール材１０は凹部２の底面とターミナル７および金属端子８との隙間を封止するためのものである。

また、凹部２が備えられるケースプラグ１にはハウジング１１が組み付けられている。具体的には、ハウジング１１には収容凹部１２が備えられており、この収容凹部１２内にケースプラグ１のうち凹部２が備えられる一面が挿入され、ハウジング１１の端部２２がケースプラグ１にかしめられることでケースプラグ１とハウジングとが組みつけられている。このハウジング１１は、例えば、Ａｌ等の金属材料よりなるものであり、ハウジング１１の外周壁部分には本実施形態の圧力温度センサを固定するためのネジ部１３が備えられている。

また、ハウジング１１のうち、凹部２が備えられるケースプラグ１が位置している側の一面には、例えば、ＳＵＳ等からなる円形のメタルダイヤフラム１４とメタルダイヤフラム１４の外縁部分に配置されている環状のウェルド１５とが備えられている。

そして、ハウジング１１にはレーザー溶接等によりメタルダイヤフラム１４の外縁部分およびウェルド１５をハウジング１１に対して溶接することで、ハウジング１１、メタルダイヤフラム１４およびウェルド１５が溶け合った溶接部１６が形成されている。なお、メタルダイヤフラム１４のうち外縁部分はウェルド１５と共にハウジング１１に対して固定される部分であり、メタルダイヤフラム１４のうち凹部２を閉塞する部分は測定媒体の圧力に応じて変位するダイヤフラム部として機能する部分である。

また、このメタルダイヤフラム１４は金属端子８のうち凹部２の側壁に沿って形成されている端部突出部８ｃと接続されており、金属端子８とメタルダイヤフラム１４とは熱的に接続されている。これにより、金属端子８を介してセンサチップ４とメタルダイヤフラム１４とは熱的に接続された構成とされている。

このように構成されたケースプラグ１とハウジング１１において、凹部２、メタルダイヤフラム１４、およびウェルド１５で圧力温度検出室１７が構成されている。この圧力温度検出室１７内には、例えば、フッ素オイルやシリコーンオイルなどのオイル１８が充填されている。

また、ケースプラグ１のうち凹部２が備えられる一面には、圧力温度検出室１７を囲むように環状の溝１９が形成されており、この環状の溝１９には、例えば、シリコーンゴムなどから成るＯリング２０および、例えば、ＰＰＳから成るガスケット２１が備えられている。このＯリング２０およびガスケット２１は、ケースプラグ１とハウジング１１とのかしめによるかしめ圧で押しつぶされることで圧力温度検出室１７を封止するものである。

次に上記圧力温度センサの製造方法について説明する。

まず、例えば、板状の銅材をプレス加工等により上記した形状の金属端子８を製造する。そして、ターミナル７および金属端子８をインサート成形してケースプラグ１を用意する。

続いて、例えば、アルミナ珪酸系ガラスから成る台座５に陽極接合されたセンサチップ４を用意する。そして、各中央突出部８ｂのうちテーパ形状の部分に台座５側から押し付けるように力を加えることにより各中央突出部８ｂを拡がる方向に弾性変形させ、センサチップ４と台座５とを中央突出部８ｂで囲まれた部分に収容する。これにより金属端子８にてセンサチップ４が保持されると共に、センサチップ４と金属端子８とが熱的に接続される。

なお、凹部２の底面と台座５との間にシリコーン系樹脂などから成る接着剤を配置して、凹部２の底面と台座５とを接着してもよい。

次に、ケースプラグ１のうち凹部２が形成された一面を上に向けた状態で凹部２内へシール材１０を注入し、シール材１０を凹部２の底面まで行き渡らせた後、硬化する。このとき、シール材１０がセンサチップ４の表面に付着しないように、注入量を調整することが好ましい。

その後、例えば、ワイヤボンディングを行い、センサチップ４と各ターミナル７の端部とをワイヤ９を介して電気的に接続する。そして、Ｏリング２０およびガスケット２１を配置して、ディスペンサ等によりオイル１８を凹部２内へ注入する。

そして、この状態のものを真空室にいれて、凹部２内の余分な空気を除去する。その後、一面にメタルダイヤフラム１４およびウェルド１５が溶接されているハウジング１１を用意し、真空室内でハウジング１１を上から水平に保ったままハウジング１１の収容凹部２２にケースプラグ１が嵌合するように降ろす。

続いて、ケースプラグ１とウェルド１５とが十分接するまで押さえる。これにより、凹部２とメタルダイヤフラム１４およびウェルド１５にて圧力温度検出室１７が構成されると共に、凹部２の側壁に沿って形成された端部突出部８ｃとメタルダイヤフラム１４とが接続される。このため、金属端子８とメタルダイヤフラム１４とが熱的に接続されるので、金属端子８を介してメタルダイヤフラム１４とセンサチップ４とが熱的に接続される。そして、ハウジング１１の端部２２をケースプラグ１にかしめることにより、ハウジング１１とケースプラグ１とを一体化する。このような製造方法により本実施形態の圧力温度センサを構成することができる。

次に、このように構成された圧力温度センサの圧力および温度の検出動作について説明する。

測定媒体の圧力の検出は次のように行われる。まず、測定媒体からメタルダイヤフラム１４に圧力が印加されると、圧力温度検出室１７内に充填されているオイル１８を介してセンサチップ４に形成されているダイヤフラム６に圧力が印加される。ダイヤフラム６にはブリッジ回路を構成するように形成されたゲージ抵抗が備えられており、ダイヤフラム６に圧力が印加されるとピエゾ抵抗効果によりゲージ抵抗の抵抗値が変化する。このため、ブリッジ回路では中間電圧が変化し、センサチップ４から中間電圧の変化に基づいて印加された圧力に応じたセンサ出力信号が発生される。

また、測定媒体の温度の検出は次のように行われる。まず、メタルダイヤフラム１４および金属端子８を介してセンサチップ４に測定媒体の温度が伝導される。センサチップ４に測定媒体の温度が伝導されると、伝導された温度に応じてダイヤフラム１４に形成されているゲージ抵抗の抵抗値が変化する。このため、ブリッジ回路の両端電圧が変化し、センサチップ４から両端電圧の変化に基づいて温度に応じたセンサ出力信号が発生される。

そして、これらのセンサ出力信号は、センサチップ４からワイヤ９およびターミナル７を介して外部回路に伝達され、測定媒体の温度および圧力が検出される。本実施形態ではこのようにして測定媒体の圧力および温度の検出が行われる。

以上説明したように、本実施形態の圧力温度センサでは、センサチップ４およびセンサチップ４とワイヤ９との電気的な接続が行われるボンディング部分が直接測定媒体に曝されないようにメタルダイヤフラム１４で覆うと共に、金属端子８を介してセンサチップ４とメタルダイヤフラム１４とを熱的に接続した構成としている。このため、測定媒体とセンサチップ４との熱時定数を減少させることができるので温度の検出を高精度に行うことができると共に、耐環境性にも優れた構成にできる。

また、本実施形態の圧力温度センサでは、従来備えられていた測定媒体導入孔が備えられていないため測定媒体の対流が妨げられることがない。このため、測定媒体の検出を高精度に行うことができる。

なお、金属端子８はインサートモールドによりケースプラグ１と一体に成形されることでケースプラグ１内に配置された構成とされているが、金属端子８のうち中央突出部８ｂで囲まれる部分にセンサチップ４を備えた台座５をはめ込んだ後、金属端子８のうち底部８ａをケースプラグの凹部２の底面と接するようにしてシリコーン系樹脂等から成る接着剤により凹部２内に配置してもよい。

（第２実施形態）
本発明の第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、図１に示す二点鎖線部分、具体的には金属端子８の構造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５に、本実施形態にかかる圧力温度センサの部分拡大図を示す。なお、図５は図１に示す二点鎖線部分に対応しており、本実施形態の圧力温度センサのうちの他の部分は図１と同様である。図５に示されるように、本実施形態の圧力温度センサでは、金属端子８を端部突出部８ｃがケースプラグ１に覆われるようにしつつ端部突出部８ｃの先端がケースプラグ１のうち凹部２が備えられる一面にて露出するようにインサート成形し、端部突出部８ｃの先端がウェルド１５に接続されるようにしている。

このような圧力温度センサによれば、端部突出部８ｃはケースプラグ１内に配置しているのでオイル１８と接触しなくなる。このため、端部突出部８ｃは熱容量の大きいオイル１８の影響を受けることがなくなり、さらに測定媒体とセンサチップ４との熱時定数を減少させることができる。

（第３実施形態）
本発明の第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、図１に示す二点鎖線部分、具体的には金属端子８の構造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６に、本実施形態にかかる圧力温度センサの部分拡大図を示す。なお、図６は図１に示す二点鎖線部分に対応しており、本実施形態の圧力温度センサのうちの他の部分は図１と同様である。図６に示されるように、本実施形態の圧力温度センサでは、金属端子８のうち中央突出部８ｂを十字型の交点から端部突出部８ｃと同方向に突出させ、台座５を貫通してセンサチップ４のうち台座５と接合される面に接合している。これによりセンサチップ４と金属端子８とが熱的に接続されている。このような圧力温度センサは以下のように構成される。

まず、台座５となるガラスを加熱して溶融し、その中に金属端子８のうち中央突出部８ｂを挿入して中央突出部８ｂが台座５の内部に挿入されたものを形成する。そして、センサチップ４を台座５および金属端子８と陽極接合してセンサチップ４、台座５および金属端子８を一体化させる。続いて、金属端子８のうち底部８ａを凹部２の底面に接するようにシリコーン系樹脂などから成る接着剤により凹部２内に配置する。

このような圧力温度センサによれば、台座５の内部に中央突出部８ｂを配置しているので中央突出部８ｂがオイル１８と接触しなくなる。このため、中央突出部８ｂは熱容量の大きいオイルの影響を受けることがなくなり、さらに測定媒体とセンサチップ４との熱時定数を減少させることができる。

なお、本実施形態では、中央突出部８ｂはセンサチップ４のうち台座５と接合される面で熱的に接続されているが、センサチップ４と金属端子８との熱時定数を小さくするために、例えば、センサチップ４に形成されるゲージ抵抗近傍に貫通孔を設けて端子を埋め込み、端子と金属端子８とを熱的に接合する構成とすることもできる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態は第３実施形態に対して、断熱性ゲル材を加えたものでありその他に関しては第３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、本実施形態にかかる圧力温度センサの部分拡大図を示す。なお、図７は図１に示す二点鎖線部分に対応しており、本実施形態の圧力温度センサのうちの他の部分は図１と同様である。図７に示されるように、本実施形態では、センサチップ４および台座５が、例えばフロロシリコーンゲルからなる断熱性ゲル材２３で覆われた構成とされている。

このような圧力温度センサは、オイル１８を凹部２へ注入する前にセンサチップ４および台座５を断熱性ゲル材２３で覆うことで構成される。

このような圧力温度センサによれば、センサチップ４および台座５はオイル１８と接触しないためオイル１８の影響を受けないようにすることができ、測定媒体とセンサチップ４との熱時定数をさらに減少させることができる。

（第５実施形態）
本発明の第５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、熱アンテナが備えられており、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は本実施形態にかかる圧力温度センサの断面図である。図８に示されるように、本実施形態では、ハウジング１１のうちメタルダイヤフラム１４およびウェルド１５が備え付けられる一面と反対の面に熱アンテナ２４を取り付けている。この熱アンテナ２４は、例えば、金属端子８と同様に銅で構成され、ハウジング１１と金属接合されることで備え付けられている。

このような圧力温度センサによれば、圧力温度センサを対象箇所に組み付けた際に、メタルダイヤフラム１４が対流のある測定媒体に十分接触できない場合でも熱アンテナ２４により測定媒体の温度が伝導されるので温度の検出を高精度に行うことができる。

（他の実施形態）
上記各実施形態において、ハウジング１１には収容凹部１２の外周壁面にねじ部１３が形成されており、このねじ部１３により圧力温度センサが適所に取り付けられる。しかしながら、ハウジング１１の形態はこれに限られるものではない。

図９に、ハウジング１１の形態を変更した場合の例を示した圧力温度センサの断面図を示す。この図に示されるように、ハウジング１１のうちメタルダイヤフラム１４およびウェルド１５が備え付けられる一面のケースプラグ１が備えられる反対側に、ケースプラグ１と反対側に延びる測定媒体導入孔２５が備えられる構成としてもよい。この場合は、ねじ部１３を測定媒体導入孔２５の外周壁部分に備え付けることができる。

また、上記第２実施形では、中央突出部８ｂの先端をウェルド１５に接続してもよい。図１０は、他の実施形態にかかる圧力温度センサの断面図である。なお、図１０は図１に示す二点鎖線部分に対応しており、他の実施形態の圧力温度センサのうちの他の部分は図１と同様である。

図１０に示すように、他の実施形態では、中央突出部８ｂの先端がウェルド１５と接続されていると共に、ケースプラグ１のうち溝１９よりも内側の部分と接触している。このような圧力温度センサによれば、端部突出部８ｃとウェルド１５とを熱的に接続する構成に加えて、中央突出部８ａとウェルド１５とを熱的に接続する構成とすることができるので、さらに測定媒体とセンサチップ４との熱時定数を減少させることができる。

また、上記各実施形態を組み合わせて構成してもよい。例えば、上記第２実施形態から上記第４実施形態の圧力温度センサに対して上記第５実施形態に示した熱アンテナ２５が取り付けられている構成としてもよい。

さらに、金属端子８は十字型の底部８ａを有するものに限定されるものではなく、金属端子８を介してセンサチップ４とメタルダイヤフラム１４もしくはウェルド１５とが熱的に接続される構造であればよい。例えば、上記第１実施形態において、金属端子８が四角形型の底部８ａを有する構成とされ、底部８ａのうち四角型の中心部と各頂点との間に中央突出部８ｂと、底部８ａのうち四角型の各頂点に端部突出部８ｃとを備えている構成としてもよい。この場合、金属端子８のうち底部８ａにはターミナル７が貫通する孔を形成し、各ターミナルには、各ターミナルが導通しないように、例えば、絶縁膜を備え付ける構成とすることができる。

本発明の第１実施形態にかかる圧力温度センサの正面断面図を示す図である。 図１中の二点鎖線部分の拡大図を示す図である。 図１に示す圧力温度センサに備えられたセンサチップ、金属端子およびターミナルのレイアウト図である。 図１に示す圧力温度センサに備えられたセンサチップ、台座および金属端子の正面図である。 本発明の第２実施形態にかかる圧力温度センサの部分拡大図を示す図である。 本発明の第３実施形態にかかる圧力温度センサの部分拡大図を示す図である。 本発明の第４実施形態にかかる圧力温度センサの部分拡大図を示す図である。 本発明の第５実施形態にかかる圧力温度センサの部分拡大図を示す図である。 本発明の他の実施形態にかかる圧力温度センサの正面断面図を示す図である。 本発明の他の実施形態にかかる圧力温度センサの正面断面図を示す図である。

符号の説明

１…ケースプラグ、２…凹部、４…センサチップ、５…台座、７…ターミナル、８…金属端子、８ａ…底部、８ｂ…中央突出部、８ｃ…端部突出部、８ｄ…保持部、９…ワイヤ、１１…ハウジング、１２…収容凹部、１４…メタルダイヤフラム、１５…ウェルド、１７…圧力温度検出室、１８…オイル、２３…断熱性ゲル材、２４…熱アンテナ、２５…測定媒体導入孔

Claims (10)

1. 測定媒体の圧力および温度に応じたセンサ出力信号を出力するセンサチップ（４）と、
   一面に凹部（２）を備え、前記凹部（２）に前記センサチップ（４）が備えられるケースプラグ（１）と、
   中空部（１２）を有すると共に、前記中空部（１２）に前記ケースプラグ（１）が挿入されることで前記ケースプラグ（１）と一体に組みつけられるハウジング（１１）と、
   前記測定媒体の圧力が印加されると共に、前記測定媒体の温度が伝導され、前記ケースプラグ（１）における前記凹部（２）が備えられる前記一面と前記ハウジング（１１）のうち前記一面と対向する一面との間に配置されるメタルダイヤフラム（１４）と、
   前記メタルダイヤフラム（１４）の外縁部分に配置され、前記メタルダイヤフラム（１４）を前記ハウジング（１１）に対して固定する枠状のウェルド（１５）と、
   前記ケースプラグ（１）と前記ハウジング（１１）とが組み付けられることで形成される前記凹部（２）、前記メタルダイヤフラム（１４）および前記ウェルド（１５）で囲まれる部分を圧力温度検出室（１７）とし、前記圧力温度検出室（１７）内を充填するオイル（１８）と、
   前記センサチップ（４）と電気的に接続され、外部への電気的な接続を行うターミナル（７）と、
   前記センサチップ（４）と前記ターミナル（７）とを電気的に接続するワイヤ（９）と、
   前記ケースプラグ（１）に備えられ、前記センサチップ（４）に接続されていると共に、前記メタルダイヤフラム（１４）もしくは前記ウェルド（１５）に接続されており、前記センサチップ（４）と前記メタルダイヤフラム（１４）もしくは前記ウェルド（１５）とを熱的に接続する金属端子（８）と、を備えていることを特徴とする圧力温度センサ。
2. 前記金属端子（８）は十字型の底部（８ａ）を有していると共に、前記底部（８ａ）のうち前記十字型の交点もしくは該交点と各端部との間に前記メタルダイヤフラム（１４）に向かって突出する中央突出部（８ｂ）と、前記底部（８ａ）のうち前記十字型の各端部に前記中央突出部（８ｂ）と同方向に突出する端部突出部（８ｃ）とを有しており、
   前記中央突出部（８ｂ）には前記センサチップ（４）を保持すると共に、前記センサチップ（４）と接続される保持部（８ｄ）が備えられており、前記センサチップ（４）を前記保持部（８ｄ）にて保持した状態において前記金属端子（８）のうち前記中央突出部（８ｂ）が前記センサチップ（４）に接続され、前記金属端子（８）のうち前記端部突出部（８ｃ）が前記メタルダイヤフラム（１４）もしくは前記ウェルド（１５）に接続されることにより、前記センサチップ（４）と前記メタルダイヤフラム（１４）もしくは前記ウェルド（１５）とが前記金属端子（８）を介して熱的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の圧力温度センサ。
3. 前記金属端子（８）は前記底部（８ａ）が前記ケースプラグ（１）に覆われるようにインサート成形されており、前記中央突出部（８ｂ）が前記ケースプラグ（１）内から前記凹部（２）内に突出し、前記端部突出部（８ｃ）が前記ケースプラグ（１）の前記凹部（２）の側壁に沿って形成されると共に、前記メタルダイヤフラム（１４）に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の圧力温度センサ。
4. 前記金属端子（８）は前記底部（８ａ）が前記凹部（２）の底面と接するようにして前記凹部（２）内に配置され、前記中央突出部（８ｂ）が前記凹部（２）内に突出し、前記端部突出部（８ｃ）が前記凹部（２）の側壁に沿って形成されると共に前記メタルダイヤフラム（１４）に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の圧力温度センサ。
5. 前記金属端子（８）は前記底部（８ａ）が前記ケースプラグ（１）に覆われるようにインサート成形されており、前記中央突出部（８ｂ）が前記ケースプラグ（１）内から前記凹部（２）内に突出し、前記端部突出部（８ｃ）が前記ケースプラグ（１）に覆われ、かつ前記端部突出部（８ｃ）の先端が前記ケースプラグ（１）のうち前記凹部（２）が備えられる前記一面から露出するようにインサート成形されていると共に、前記端部突出部（８ｂ）の先端が前記ウェルド（１５）に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の圧力温度センサ。
6. 前記中央突出部（８ｂ）の先端が前記ウェルド（１５）に接続されていることを特徴とする請求項５に記載の圧力温度センサ。
7. 前記金属端子（８）は十字型の底部（８ａ）を有していると共に、前記底部（８ａ）のうち前記十字型の交点に前記メタルダイヤフラム（１４）に向かって突出する中央突出部（８ｂ）と、前記底部（８ａ）のうち前記十字型の各端部に前記中央突出部（８ｂ）と同方向に突出する端部突出部（８ｃ）とを有しており、
   前記センサチップ（４）は台座（５）と接合されており、前記金属端子（８）は前記底部（８ａ）が前記凹部（２）の底面と接するようにして前記凹部（２）内に配置され、前記中央突出部（８ｂ）が前記台座（５）を貫通して前記センサチップ（４）のうち前記台座（５）と接合される面に接続されており、前記端部突出部（８ｃ）が前記凹部（２）の側壁に沿って形成されると共に、前記メタルダイヤフラム（１４）に接続されており、前記センサチップ（４）と前記メタルダイヤフラム（１４）とが前記金属端子（８）を介して熱的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の圧力温度センサ。
8. 前記センサチップ（４）は、断熱性ゲル材（２３）で覆われており、前記センサチップ（４）と前記圧力温度検出室（１７）内に充填された前記オイル（１８）とは離間された構成とされていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の圧力温度センサ。
9. 前記ハウジング（１１）のうち前記メタルダイヤフラム（１４）および前記ウェルド（１５）が備えられる一面と反対の面には、前記測定媒体の温度を前記メタルダイヤフラム（１４）に伝導する熱アンテナ（２４）が取り付けられていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の圧力温度センサ。
10. 前記ハウジング（１１）のうち前記メタルダイヤフラム（１４）が配置される前記一面の前記ケースプラグ（１）が備えられる反対側に前記ケースプラグ（１）と反対側に延びる測定媒体導入孔（２５）が備えられていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つに記載の圧力温度センサ。

Images