圧力センサ
【課題】圧力センサにおいて、ボンディングワイヤが台座押さえに接触する可能性を低減する技術を提供することを目的とする。
【解決手段】圧力センサは、軸線方向に延びるハウジングと、圧力検出素子と、台座と、回路部が配置された中間部材と、中間部材の先端側周囲を囲むように配置され、ハウジングに固定された台座押さえであって、台座の面のうち素子載置面とは反対側に位置する台座後端面と当接することで台座の軸線方向についての動きを規制する台座押さえと、ハウジングに収容され、圧力検出素子と回路部とを電気的に接続するための電気配線路と、を備える。また、電気配線路は、ボンディングワイヤを含む。台座押さえには、ボンディングワイヤを受入れるための空間部が形成されている。
【解決手段】圧力センサは、軸線方向に延びるハウジングと、圧力検出素子と、台座と、回路部が配置された中間部材と、中間部材の先端側周囲を囲むように配置され、ハウジングに固定された台座押さえであって、台座の面のうち素子載置面とは反対側に位置する台座後端面と当接することで台座の軸線方向についての動きを規制する台座押さえと、ハウジングに収容され、圧力検出素子と回路部とを電気的に接続するための電気配線路と、を備える。また、電気配線路は、ボンディングワイヤを含む。台座押さえには、ボンディングワイヤを受入れるための空間部が形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃焼室などの圧力を検出するための圧力センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧力センサを用いて内燃機関の燃焼室内の燃焼圧力を検出し、検出値に基づいて燃焼状態を制御することが行われている。このような圧力センサは、軸線方向に延びる筒状のハウジング内に圧力を検出するための種々の構成部品が収容されている。詳細には、ハウジング内には、圧力を検出するための検出信号を出力する圧力検出素子と、圧力検出素子を配置するための台座と、ハウジング内における台座の位置を固定するための環状の台座押さえと、検出信号を処理する回路部が配置された中間部材とが主に収容されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
このような特許文献１に記載の圧力センサは、さらに圧力検出素子と回路部とを電気的に接続するための電気配線路を有する。電気配線路は、台座側面に形成された台座配線路や、中間側面に形成された中間配線路だけでなく、台座と中間部材とに段差が生じるために設けられた、台座配線路と中間配線路とを電気的に接続するためのボンディングワイヤを含む。この台座と中間部材との段差は、台座をハウジング内に固定するために台座押さえを台座後端面に当接させるために生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１９７１４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の圧力センサにおいて、台座押さえは、中間部材の先端側部分を囲むように配置されている。このため、台座上に形成された電気配線路と、中間部材上に形成された電気配線路とを電気的に接続するボンディングワイヤが台座押さえに接触する場合があった。ボンディングワイヤが台座押さえに接触すると、圧力検出素子から誤った検出信号が出力される場合があり、圧力センサの検出精度が低下する場合があった。
【０００６】
従って本発明は、圧力センサにおいて、ボンディングワイヤが台座押さえに接触する可能性を低減する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
[適用例１]軸線方向に延び、先端側が底部を形成する有底筒状のハウジングと、
前記ハウジング内に収容され、前記底部を介した圧力を検出するための圧力検出素子と、
前記圧力検出素子よりも後端側の前記ハウジング内に収容され、前記圧力検出素子と当接する台座であって、前記底部と対向し前記圧力検出素子と当接する素子載置面と、前記素子載置面から後端側に延びる台座側面と、を有する台座と、
前記台座よりも後端側の前記ハウジング内に収容され、前記圧力検出素子の検出信号を処理するための回路部が配置された中間部材であって、前記底部と対向する中間先端面と、前記中間先端面から後端側に延びると共に前記台座側面と段差を有する中間側面と、を有する中間部材と、
前記中間部材の先端側周囲を囲むように配置され、前記ハウジングに固定された台座押さえであって、前記台座の面のうち前記素子載置面とは反対側に位置する台座後端面と当接することで前記台座の前記軸線方向についての動きを規制する台座押さえと、
前記ハウジング内に収容され、前記圧力検出素子と前記回路部とを電気的に接続するための電気配線路と、を備える圧力センサにおいて、
前記電気配線路は、前記台座側面に形成された台座配線路と、前記中間側面に形成された中間配線路と、前記台座配線路と前記中間配線路とを電気的に接続するためのボンディングワイヤとを含み、
前記台座押さえには、前記ボンディングワイヤを受入れるための空間部が形成されている、ことを特徴とする圧力センサ。
適用例１に記載の圧力センサによれば、台座押さえがボンディングワイヤを受け入れるための空間部を有することで、ボンディングワイヤが台座押さえに接触する可能性を低減できる。その結果、圧力検出素子からの検出信号を回路部に正確に出力させることができ、圧力センサの検出精度が低下することを防止できる。
【０００８】
［適用例２］適用例１に記載の圧力センサにおいて、
前記空間部は、前記台座押さえの部分のうち前記台座が位置する側である台座押さえ先端側部分のみに形成されている、ことを特徴とする圧力センサ。
適用例２に記載の圧力センサによれば、台座押さえの部分のうちボンディングワイヤと接触する可能性の高い台座押さえ先端側部分のみに空間部を設けることで、台座押さえ先端側部分よりも後端側に位置する台座押さえ後端側部分によって台座押さえの強度低下を抑制しつつ、且つ、ボンディングワイヤが台座押さえに接触する可能性を低減できる。
【０００９】
［適用例３］適用例１に記載の圧力センサにおいて、
前記空間部は、前記台座押さえの前記軸線方向全域に亘って形成されている、ことを特徴とする圧力センサ。
適用例３に記載の圧力センサによれば、ボンディングワイヤが台座押さえに接触する可能性をより低減できる。
【００１０】
［適用例４］適用例１乃至適用例３のいずれか１つに記載の圧力センサにおいて、
前記空間部は、前記台座押さえの一部分の厚みを他の部分の厚みよりも薄くすることで形成されている、ことを特徴とする圧力センサ。
適用例４に記載の圧力センサによれば、台座押さえの部分のうちボンディングワイヤと接触する可能性が高い台座押さえの一部分の厚みを変更することで容易に空間部を形成できるとともに、他の部分である残部によって台座押さえの強度低下を抑制することができる。
【００１１】
［適用例５］適用例１乃至適用例３のいずれか１つに記載の圧力センサにおいて、
前記空間部は、前記台座押さえの一部分が前記軸線方向と直交する径方向に開口することで形成されている、ことを特徴とする圧力センサ
適用例５に記載の圧力センサによれば、台座押さえの一部分を開口させることで容易に空間部を形成できる。
【００１２】
［適用例６］適用例１乃至適用例５のいずれか１つに記載の圧力センサにおいて、
前記空間部は、前記台座押さえに切り欠きを施すことで形成されている、ことを特徴とする圧力センサ。
適用例６に記載の圧力センサによれば、切欠きを施すことで容易に空間部を形成できる。
【００１３】
［適用例７］適用例１乃至適用例６のいずれか１つに記載の圧力センサにおいて、
前記台座押さえは、前記軸線方向について、前記空間部と前記ボンディングワイヤが重なる位置になるように、前記台座に対する位置を決定するための位置決め部を有する、ことを特徴とする圧力センサ。
適用例７に記載の圧力センサによれば、位置決め部を有することで、空間部とボンディングワイヤとを容易に所望の位置関係になるように配置できる。
【００１４】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、圧力センサ、圧力センサの製造方法及び圧力センサを装備した内燃機関等の態様で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施例の圧力センサ１００の一部切欠き斜視図である。
【図２】電気配線路３０について説明するための図である。
【図３】台座押さえ７の詳細構成を説明するための図である。
【図４】第２実施例の圧力センサ１００ａを説明するための図である。
【図５】第３実施例の圧力センサ１００ｂを説明するための図である。
【図６】第４実施例の圧力センサ１００ｃを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、本発明の実施の形態を以下の順序で説明する。
Ａ〜Ｄ．各種実施例：
Ｅ．変形例：
【００１７】
Ａ．第１実施例：
Ａ−１．圧力センサの構成：
図１は、第１実施例の圧力センサ１００を説明するための図である。図１の中央の図は圧力センサ１００の一部切欠き斜視図である。また、右上に示す丸で囲まれた図は、複数の構成部材のうち、台座６と中継基板８の外観斜視図を示している。図１には、理解の容易のために、ＸＹＺ軸を示している。なお、他の図面においても必要に応じてＸＹＺ軸を示している。ここで、図１において、Ｙ軸正方向側を先端側とする。圧力センサ１００は、軸線ＣＬ方向（Ｙ軸方向）に延びる筒状のハウジング２０と、圧力伝達機構３と、圧力検出素子５と、台座６と、回路部１０が配置された中間部材１１と、環状の台座押さえ７と、圧力検出素子５と回路部１０とを電気的に接続するための電気配線路３０を備える。圧力伝達機構３、圧力検出素子５、台座６、中間部材１１、台座押さえ７、電気配線路３０は、ハウジング２０の内側に収容されている。
【００１８】
ハウジング２０は、筒状のセンサボディ１と、先端側が底部２ａを形成する有底筒状の先端ケース２とを備える。センサボディ１と先端ケース２は金属材料により形成されている。センサボディ１の外側面には図示しないネジが形成されており、センサボディ１を回転させることによって、エンジンヘッド等に設けられた取り付け孔に圧力センサ１００を取り付けることができる。先端ケース２の底部２ａは、エンジンの燃焼室に向けて配置される。そして、底部２ａが燃焼室内の燃焼圧に応じて軸線ＣＬ方向に撓むことによって、圧力検出素子５に燃焼圧が伝達される。また、先端ケース２の後端側は、センサボディ１の内側に挿入され、溶接等でセンサボディ１に固定されている。
【００１９】
圧力伝達機構３は、棒状部材３ａと半球部材３ｂとを備える。棒状部材３ａは、セラミック材料により形成されている。また、棒状部材３ａは、燃焼室の熱によって圧力検出素子５に不具合が発生する可能性を低減するために軸線ＣＬ方向に所定長さ延びている。棒状部材３ａの先端は、底部２ａに当接している。また、棒状部材３ａの後端は、半球部材３ｂに当接している。
【００２０】
半球部材３ｂは、金属材料により形成された中実（高密度）の部材である。半球部材３ｂは、棒状部材３ａから伝達される圧力が圧力検出素子５に偏って伝達されることを抑制する。半球部材３ｂは、棒状部材３ａと圧力検出素子５との間に配置されている。また、半球部材３ｂは棒状部材３ａと圧力検出素子５に当接されている。
【００２１】
圧力検出素子５は、Ｓｉ素子、ＳＯＩ素子等のピエゾ抵抗素子から構成され、圧力が加わった際の歪みに応じた電気信号を出力する。このような圧力検出素子５を構成する場合、ガラス、金属等からなる基板に、Ｓｉ素子、ＳＯＩ素子等の素子を接合した構造とすることができる。素子の表面にはピエゾ抵抗体が形成され、素子が歪み変形された際の抵抗値の変化から圧力を検出する。なお、圧力検出素子５は、シリコンウエハからダイシングによって切り出される関係から矩形状に形成されている。圧力検出素子５としては、この他に、ＰＺＴ、水晶等の圧電素子を使用することもできる。
【００２２】
台座６は、圧力検出素子５に接合され、圧力検出素子５の後端側に配置されている。台座６は、圧力検出素子５をハウジング２０内に安定して設置するための部材である。台座６は、絶縁性セラミック（例えば、アルミナ）等の絶縁性材料により形成されている。右上の図に示すように、台座６は、底部２ａと対向し圧力検出素子５と当接する素子載置面６０と、素子載置面から後端側に延びる台座側面６１と、素子載置面６０とは反対側に位置する台座後端面６７と、を有する。なお、素子載置面６０と台座側面６１には、台座配線路６２，６３が形成されている。台座配線路６２，６３の詳細は後述する。
【００２３】
中間部材１１は、アルミナ等の絶縁性材料により形成された、中継基板８及び回路基板９を備える。中継基板８は、台座６の後端側に配置され、台座６に接合されている。右上の図に示すように、中継基板８は、底部２ａと対向し台座６と当接する中継基板先端面８１と、中継基板先端面８１から後端側に延びると共に、台座側面６１と段差を有するように配置される中継基板側面８７とを有する。中継基板側面８７には、中継基板配線路８２，８３が形成されている。なお、中継基板配線路８２，８３の詳細は後述する。ここで、中継基板先端面８１が課題を解決するための手段に記載の「中間先端面」に相当し、中継基板側面８７が課題を解決するための手段に記載の「中間側面」に相当する。
【００２４】
ここで、中継基板８は、台座６と回路基板９を中継するために設けられている。すなわち、中継基板８は、台座６と回路基板９との所定の面（軸線ＣＬ方向と直交する面である側面）の高低差を緩和するために設けられている。それぞれの所定の面（側面）が階段状になるように各部材６，８，９がハウジング２０内に配置されている。なお、軸線ＣＬ方向に直交する断面の大きさは、中継基板８は台座６よりも小さい。これにより、台座後端面６７に、中継基板８の先端側周囲を囲むように配置された略環状の台座押さえ７を当接させることができる。
【００２５】
回路基板９は、中継基板８の後端側に配置され、中継基板８に当接されている。回路基板９は、圧力検出素子５の検出信号を処理（例えば、増幅処理）するための回路部１０を備える。回路部１０によって処理された検出信号は、圧力センサ１００の後端から外部に向かって延びる出力ケーブル（図示せず）を介して、外部の制御機器に伝達される。そして、エンジン内における燃焼圧の変化が検知され、制御機器によって燃焼圧の制御が行われる。なお、中継基板８と回路基板９とを当接させる構成に代えて、中継基板８と回路基板９とを離間させて配置しても良い。
【００２６】
台座押さえ７は、中継基板８の先端側周囲を囲むように配置され、略円環状の形状を有する。台座押さえ７は、金属材料により形成されている。本実施例では、中継基板８と台座６との熱膨張差を緩和するために、台座押さえ７はコバールにより形成されている。台座押さえ７の外周面は先端ケース２の後端側内周面と溶接等によって接合されている。また、台座押さえ７の先端面の一部は、台座６の台座後端面６７に当接している。これにより、台座６のハウジング２０内の位置が固定される。なお、台座押さえ７の詳細構造は後述する。
【００２７】
図２は、電気配線路３０について説明するための図である。図２は、図１に示す圧力センサ１００のうちハウジング２０及び台座押さえ７の図示を省略した図である。電気配線路３０は、導電性材料（例えばＡｕ，Ａｌ）により形成され、２本配置されている。本実施例では、電気配線路３０は、Ａｕによって形成されている。電気配線路３０は、第１のボンディングワイヤ７２，７３と、台座配線路６２，６３と、第２のボンディングワイヤ１０２，１０３と、中継基板配線路８２，８３と、第３のボンディングワイヤ１１２，１１３と、回路基板配線路９２，９３と、第４のボンディングワイヤ１２２，１２３と、を備える。各ボンディングワイヤ７２，７３，１０２，１０３，１１２，１１３，１２２，１２３は、キャピラリ（ワイヤボンディングツール）を用いたワイヤボンディングによって形成される。なお、中継基板８の表面上に示した破線ＲＧは、台座押さえ７（図１）によって囲われる境界線を示している。すなわち、中継基板８のうち、破線ＲＧより先端側（台座６側）部分が台座押さえ７によって囲われる。
【００２８】
まず、各部材６，８，９の外表面上に形成された配線路６２，６３，８２，８３，９２，９３について説明する。各配線路６２〜９３は、印刷、メッキ、蒸着、スパッタ等の方法によって形成される。台座配線路６２，６３は、台座６の外表面のうち、素子載置面６０と、台座側面６１とに亘って形成されている。ここで、台座側面６１上の配線路は軸線ＣＬ方向全域に亘って形成されている。中継基板配線路８２，８３は、中継基板８の外表面のうち台座側面６１と同じ側に位置し、台座側面６１と略平行な中継基板側面８７に形成されている。中継基板配線路８２，８３の一端は、台座６と接する中継基板８の中継基板先端面８１（図１）近傍に位置する。また、中継基板配線路８２，８３の他端は、回路基板９と接する中継基板後端面近傍に位置する。回路基板配線路９２，９３は、回路基板９の外表面のうち中継基板側面８７と同じ側に位置し、中継基板側面８７と略平行な回路基板側面９６に形成されている。回路基板配線路９２，９３の一端は、中継基板８と接する回路基板９の先端面近傍に位置する。回路基板配線路９２，９３の他端は、回路部１０近傍に位置する。
【００２９】
次に、各配線路６２，６３，８２，８３，９２，９３を電気的に接続する各ボンディングワイヤ７２〜１２３について説明する。第１のボンディングワイヤ７２，７３は圧力検出素子５（詳細には、圧力検出素子５の表面に露出する電極パッド）と台座配線路６２，６３とを電気的に接続する。第２のボンディングワイヤ１０２，１０３は、台座配線路６２，６３と中継基板配線路８２，８３とを電気的に接続する。詳細には、第２のボンディングワイヤ１０２，１０３は、台座配線路６２，６３の後端側部分（中継基板８側部分）と中継基板配線路８２，８３の先端側部分（台座６側部分）とに接続される。第３のボンディングワイヤ１１２，１１３は、中継基板配線路８２，８３と回路基板配線路９２，９３とを電気的に接続する。詳細には、第３のボンディングワイヤ１１２，１１３は、中継基板配線路８２，８３の後端側部分（回路基板９側部分）と、回路基板配線路９２，９３の先端側部分（中継基板８側部分）とに接続される。第４のボンディングワイヤ１２２，１２３は、回路基板配線路９２，９３と回路部１０とを電気的に接続する。なお、第４のボンディングワイヤ１２２，１２３に代えて、回路基板９内に内部配線を形成し、回路基板配線路９２，９３と回路基板９とを電気的に接続しても良い。
【００３０】
図３は、台座押さえ７の詳細構成を説明するための図である。図３（Ａ）は、図２に台座押さえ７を加えた図である。図３（Ｂ）は、台座押さえ７のＡ−Ａ断面図である。台座押さえ７は略環状であり、一定の厚みを有する。台座押さえ７は、本体部７５と、２つの第２のボンディングワイヤ１０２，１０３を受け入れるための１つの空間部７８を有する。空間部７８は、軸線ＣＬ方向と直交する径方向に開口することで形成されている。また、空間部７８は、台座押さえ７のうち、軸線ＣＬ方向全域に亘って形成されている。すなわち、図３（Ｂ）に示すように、第２のボンディングワイヤ１０２，１０３を受け入れるために、台座押さえ７の周方向における一端７６と他端７７が所定の間隔をあけて対向することで空間部７８が規定されている。言い換えれば、台座押さえ７を形成する部材（本体部７５）によって空間部７８が規定されている。このような空間部７８を有する台座押さえ７は、平板状の金属製部材を準備し、該部材を折り曲げて加工することで形成しても良いし、環状に鋳造した部材の一部に切欠きを施して形成しても良い。例えば、切欠きを施すことで空間部７８を有する台座押さえ７が容易に形成できる。
【００３１】
図３（Ａ）に示すように、台座押さえ７は、軸線ＣＬ方向について、空間部７８が第２のボンディングワイヤ１０２，１０３と重なるように配置されている。すなわち、台座配線路６２，６３が形成された台座側面６１が見える方向であって、台座側面６１と直交する方向から台座側面６１を見たときに、第２のボンディングワイヤ１０２，１０３と空間部７８が重なるように台座押さえ７は配置される。なお、台座押さえ７は、台座配線路６２，６３と中継基板配線路８２，８３とを第２のボンディングワイヤ１０２，１０３によって電気的に接続した後に、図３（Ａ）に示す位置に配置される。そして、先端ケース２（図１）の内周面と台座押さえ７の外周面とが溶接等により接合される。
【００３２】
上記のように、第１実施例の圧力センサ１００は、台座押さえ７が第２のボンディングワイヤ１０２，１０３を受け入れるための空間部７８を有する。よって、第２のボンディングワイヤ１０２，１０３が台座押さえ７の本体部７５に接触する可能性を低減できる。これにより、第２のボンディングワイヤ１０２，１０３が台座押さえ７と接触することで導通し、誤った検出信号を圧力検出素子５が出力する可能性を低減できる。すなわち、電気配線路３０によって、圧力検出素子５の検出信号を精度良く回路部１０に伝達することができ、圧力センサ１００の信頼性を向上できる。ここで、台座押さえ７が空間部７８を有することで、第２のボンディングワイヤ１０２，１０３が台座押さえ７に接触する可能性を低減するために、台座押さえ７の内径を大きくし、中継基板８と台座押さえ７との間に大きな隙間を形成する必要が無い。よって、圧力センサ１００が径方向に大型化することを抑制しつつ、圧力センサ１００の信頼性を向上できる。また、空間部７８は、台座押さえ７の本体部７５の一部分を開口させることで容易に形成できる。
【００３３】
Ｂ．第２実施例：
図４は、第２実施例の圧力センサ１００ａを説明するための図である。図４（Ａ）は図３（Ａ）に相当する図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。第１実施例の圧力センサ１００との違いは、台座押さえ７ａの構成である。その他の構成（例えば、圧力検出素子５）は第１実施例と同様の構成であるため、同様の構成については同一符号を付すと共に説明を省略する。また、図示しないハウジング２０（図１）についても第１実施例と同様の構成である。
【００３４】
第２実施例の台座押さえ７ａには、本体部７５ａの周方向における一部分を他の部分の厚みよりも薄くした薄肉部７９を設けることで空間部７８ａが形成されている。すなわち、空間部７８ａは、本体部７５ａの内周面に形成された溝状の部位とも言える。また、空間部７８ａは、軸線ＣＬ方向全域に亘って台座押さえ７ａに形成されている。なお、第１実施例と同様に、軸線ＣＬ方向について、空間部７８ａが第２のボンディングワイヤ１０２，１０３と重なるように配置されている。このような空間部７８ａを有する台座押さえ７ａは、例えば、一定の厚みを有する板状の本体部７５ａを環状になるように加工し、加工品の内周面の一部に切欠きを施すことによって作製できる。また、例えば、予め用意した型を用いた鋳造によって空間部７８ａが形成された台座押さえ７ａを作製しても良い。
【００３５】
上記のように、第２実施例の圧力センサ１００ａは、台座押さえ７ａが第２のボンディングワイヤ１０２，１０３を受け入れるための空間部７８ａを有する。よって、第１実施例と同様に、第２のボンディングワイヤ１０２，１０３が台座押さえ７ａの本体部７５ａに接触する可能性を低減できる。また、台座押さえ７ａの空間部７８ａは、台座押さえ７ａの一部分の厚みを変更すること容易に形成できる。また、台座押さえ７ａの本体部７５ａが円周方向について連続しているため、強度低下を抑制できる。よって、台座６を介した荷重や振動等の外力によって台座押さえ７ａが破損する可能性を低減できる。これにより、圧力センサ１００ａの信頼性をより向上できる。
【００３６】
Ｃ．第３実施例：
図５は、第３実施例の圧力センサ１００ｂを説明するための図である。図５（Ａ）は図３（Ａ）に相当する図であり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のＣ−Ｃ断面図である。また、図５（Ｃ）は、図５（Ａ）に示す圧力センサ１００ｂの台座押さえ７ｂをＺ軸正方向側から見た図である。第１実施例の圧力センサ１００との違いは、台座押さえ７ｂの構成である。その他の構成（例えば、圧力検出素子５）は第１実施例と同様の構成であるため、同様の構成については同一符号を付すと共に説明を省略する。また、図示しないハウジング２０（図１）についても第１実施例と同様の構成である。
【００３７】
第３実施例の台座押さえ７ｂには、空間部７８ｂが形成されている。図５（Ｃ）に示すように、空間部７８ｂは、台座押さえ７ｂの部分のうち、台座６が位置する側である台座押さえ先端側部分７４ｆに形成されており、前記先端側部分よりも後端側である台座押さえ後端側部分７４ｂには形成されていない。すなわち、本体部７５ｂの周方向における一部分には、台座６と接する端面から台座６から離れる方向に所定長さ延びる開口が空間部７８ｂとして形成され、軸線ＣＬ方向について空間部７８ｂよりも台座６から離れた部分には空間部７８ｂは形成されていない。なお、第１実施例と同様に、軸線ＣＬ方向について、空間部７８ｂが第２のボンディングワイヤ１０２，１０３と重なるように台座押さえ７ｂは配置されている。ここで、空間部７８ｂの大きさ（軸線ＣＬ方向の長さや周方向の長さ）は、第２のボンディングワイヤ１０２，１０３を受入れ可能な程度に設定すれば良い。このような空間部７８ｂを有する台座押さえ７ｂは、例えば、一定の厚みを有する板状の本体部７５ｂを環状になるように加工し、加工品の一部分に切欠きを施すことで作製できる。また、例えば、予め用意した型を用いた鋳造によって空間部７８ｂが形成された台座押さえ７ｂを作製しても良い。
【００３８】
上記のように、第３実施例の圧力センサ１００ｂは、台座押さえ７ｂが第２のボンディングワイヤ１０２，１０３を受け入れるための空間部７８ａを台座押さえ先端側部分７４ｆのみに有する。ここで、台座押さえ先端側部分７４ｆは、台座押さえ７ｂのうち第２のボンディングワイヤ１０２，１０３と接触する可能性が高い部分である。よって、第１実施例と同様に、第２のボンディングワイヤ１０２，１０３が台座押さえ７ｂの本体部７５ｂに接触する可能性を低減できる。また、台座押さえ後端側部分７４ｂでは本体部７５ｂが円周方向に連続しているため、第２実施例と同様に、台座押さえ７ｂの強度低下を抑制できる。さらに、空間部７８ｂは開口であることから、第２のボンディングワイヤ１０２，１０３のネック高さが大きい場合でも、本体部７５ｂに第２のボンディングワイヤ１０２，１０３が接触する可能性を第２実施例に比べ低減できる。
【００３９】
Ｄ．第４実施例：
図６は、第４実施例の圧力センサ１００ｃを説明するための図である。図６（Ａ）は、圧力センサ１００ｃが備える台座押さえ７ｃの外観斜視図である。また、図６（Ｂ）は、台座押さえ７ｃのＤ−Ｄ断面図である。なお、図６（Ａ）において、空間部７８が占める領域には破線を付している。また、理解の容易のために、圧力センサ１００ｃとして各構成部材が組み付けられた場合の、台座６を一点鎖線で示している。上記第１実施例の台座押さえ７との違いは、本体部７５ｃに位置決め部としての２つの凹状部位７１を設けている点である。その他の構成については上記第１実施例と同様の構成であるため、同様の構成については同一符号を付すと共に説明を省略する。
【００４０】
図６（Ａ），（Ｂ）に示すように、台座押さえ７ｃは、台座６に対向する側部分に２つの凹状部位７１が形成されている。凹状部位７１は、例えば、台座６と対向する先端面ｆａに切欠きを施すことで形成できる。圧力センサ１００ｃとして台座押さえ７ｃを組み付ける場合に、軸線ＣＬ方向について、空間部７８と第２のボンディングワイヤ１０２，１０３とが重なる位置になるように、台座押さえ７ｃを設置するために凹状部位７１は利用される。具体的には、図６（Ｂ）に示すように、第２のボンディングワイヤ１０２，１０３が形成された台座側面６１と同じ側に空間部７８を位置させると共に、台座６の一部分を凹状部位７１に挿入するように台座押さえ７ｃが配置される。
【００４１】
上記のように、第４実施例の圧力センサ１００ｃは、台座押さえ７ｃが凹状部位７１を有することで、台座押さえ７ｃと台座６とを組み付ける場合に、空間部７８と第２のボンディングワイヤ１０２，１０３とをより精度良く所望の位置関係になるように配置できる。これにより、圧力センサ１００ｃを作製する場合に、第２のボンディングワイヤ１０２，１０３が台座押さえ７ｃの本体部７５ｃに接触する可能性をより一層低減できる。なお、第４実施例の台座押さえ７ｃが有する凹状部位７１は、第２、３実施例の台座押さえ７ａ，７ｂ（図４，５）に設けることもできる。このようにしても、圧力センサ１００ａ，１００ｂを作製する場合に、第２のボンディングワイヤ１０２，１０３が台座押さえ７の本体部７５ａ，７５ｂに接触する可能性をより一層低減できる。
【００４２】
Ｅ．変形例：
なお、上記実施例における構成要素の中の、特許請求の範囲の独立項に記載した要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。また、本発明の上記実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００４３】
Ｅ−１．第１変形例：
上記実施例では、中間部材１１は回路基板９に加え中継基板８を有していたが（例えば、図１）、中継基板８を有さなくても良い。このようにしても、上記実施例と同様に、台座押さえ７〜７ｃが空間部７８を有することで、圧力センサ１００が径方向に大型化することを抑制しつつ、第２のボンディングワイヤ１０２，１０３が台座押さえ７〜７ｃの本体部７５に接触する可能性を低減できる。
【００４４】
Ｅ−２．第２変形例：
上記実施例では、回路部１０はハウジング２０内に設けられていたが、回路部１０をハウジング２０の外側位置であって軸線ＣＬ方向についてハウジング２０よりも後端側位置に設けても良い。こうすることで、回路部１０を被圧力検出体であるエンジンの燃焼室からより遠ざけることができるため、燃焼室の熱（例えば、３００℃以上の熱）により回路部１０がダメージを受ける可能性をより低減できる。よって、圧力センサ１００〜１００ｃの信頼性をより向上できる。
【００４５】
Ｅ−３．第３変形例：
上記実施例では、２つの第２のボンディングワイヤ１０２，１０３に対して、台座押さえ７〜７ｃは１つの（単一の）空間部７８を有していたが（例えば、図３）、これに限定されるものではない。例えば、第２のボンディングワイヤ１０２，１０３の数に対応させて２つの空間部７８を台座押さえ７〜７ｃに設けても良い。このようにしても上記実施例と同様に、圧力センサ１００が径方向に大型化することを抑制しつつ、第２のボンディングワイヤ１０２，１０３が台座押さえ７〜７ｃの本体部７５に接触する可能性を低減できる。
【００４６】
Ｅ−４．第４変形例：
上記実施例では、圧力センサ１００〜１００ｃは、それぞれに第２のボンディングワイヤ１０２，１０３を有する２本の電気配線路３０を備えていたが、電気配線路３０の本数はこれに限定されるものではない。すなわち、出力信号の種類や用途に応じて電気配線路３０の本数を適宜設定すれば良い。この場合、形成された第２のボンディングワイヤを受け入れることが可能なように、空間部７８，７８ａ，７８ｂの形状や数を設定すれば良い。
【００４７】
Ｅ−５，第５変形例：
上記第２実施例では、空間部７８ａは軸線ＣＬ方向全域に亘って台座押さえ７ａに形成されていたが（図４）、空間部７８ａが形成される範囲はこれに限定されるものではない。少なくとも軸線ＣＬ方向について第２のボンディングワイヤ１０２，１０３と重なる範囲において空間部７８ａが台座押さえ７ａに形成されていれば良い。すなわち、空間部７８ａが台座押さえ７ａの部分のうち台座６が位置する側である台座押さえ先端側部分に形成されており、先端側部分よりも後端側である台座押さえ後端側部分には形成されていない台座押さえ７ａとしても良い。こうすることで、空間部７８ａの容積を低減させ、台座押さえ７ａの強度低下を抑制できる。また、このようにしても、第２実施例と同様に、第２のボンディングワイヤ１０２，１０３が台座押さえ７ａの本体部７５ａに接触する可能性を低減できる。
【００４８】
Ｅ−６．第６変形例：
上記第４実施例では、台座押さえ７ｃは位置決め部として凹状部位７１を有していたが、位置決め部はこれに限定されるものではない。例えば、凹状部位７１に代えて、台座６の台座後端面６７に当接する位置を目印として設けても良い。このようにしても、上記第４実施例と同様の効果を奏する。
【００４９】
Ｅ−７．第７変形例：
上記実施例では、内燃機関（本実施例では自動車）のエンジン燃焼室の燃焼圧を検知するために圧力センサ１００〜１００ｄを用いる例を説明したが、圧力センサ１００〜１００ｄは他の内燃機関（航空機や船舶等）に用いることもできる。
【符号の説明】
【００５０】
１…センサボディ
２…先端ケース
２ａ…底部
３…圧力伝達機構
３ａ…棒状部材
３ｂ…半球部材
５…圧力検出素子
６…台座
７〜７ｃ…台座押さえ
８…中継基板
９…回路基板
１０…回路部
１１…中間部材
２０…ハウジング
３０…電気配線路
６０…素子載置面
６１…台座側面
６２，６３…台座配線路
６７…台座後端面
７１…凹状部位
７２、７３…第１のボンディングワイヤ
７４ｂ…台座押さえ後端側部分
７４ｆ…台座押さえ先端側部分
７５〜７５ｃ…本体部
７６…一端
７７…他端
７８〜７８ｂ…空間部
７９…薄肉部
８１…中継基板先端面
８２，８３…中継基板配線路
８７…中継基板側面
９２，９３…回路基板配線路
９６…回路基板側面
１００〜１００ｃ…圧力センサ
１０２，１０３…第２のボンディングワイヤ
１１２，１１３…第３のボンディングワイヤ
１２２，１２３…第４のボンディングワイヤ
ＣＬ…軸線
ｆａ…先端面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃焼室などの圧力を検出するための圧力センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧力センサを用いて内燃機関の燃焼室内の燃焼圧力を検出し、検出値に基づいて燃焼状態を制御することが行われている。このような圧力センサは、軸線方向に延びる筒状のハウジング内に圧力を検出するための種々の構成部品が収容されている。詳細には、ハウジング内には、圧力を検出するための検出信号を出力する圧力検出素子と、圧力検出素子を配置するための台座と、ハウジング内における台座の位置を固定するための環状の台座押さえと、検出信号を処理する回路部が配置された中間部材とが主に収容されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
このような特許文献１に記載の圧力センサは、さらに圧力検出素子と回路部とを電気的に接続するための電気配線路を有する。電気配線路は、台座側面に形成された台座配線路や、中間側面に形成された中間配線路だけでなく、台座と中間部材とに段差が生じるために設けられた、台座配線路と中間配線路とを電気的に接続するためのボンディングワイヤを含む。この台座と中間部材との段差は、台座をハウジング内に固定するために台座押さえを台座後端面に当接させるために生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１９７１４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の圧力センサにおいて、台座押さえは、中間部材の先端側部分を囲むように配置されている。このため、台座上に形成された電気配線路と、中間部材上に形成された電気配線路とを電気的に接続するボンディングワイヤが台座押さえに接触する場合があった。ボンディングワイヤが台座押さえに接触すると、圧力検出素子から誤った検出信号が出力される場合があり、圧力センサの検出精度が低下する場合があった。
【０００６】
従って本発明は、圧力センサにおいて、ボンディングワイヤが台座押さえに接触する可能性を低減する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
[適用例１]軸線方向に延び、先端側が底部を形成する有底筒状のハウジングと、
前記ハウジング内に収容され、前記底部を介した圧力を検出するための圧力検出素子と、
前記圧力検出素子よりも後端側の前記ハウジング内に収容され、前記圧力検出素子と当接する台座であって、前記底部と対向し前記圧力検出素子と当接する素子載置面と、前記素子載置面から後端側に延びる台座側面と、を有する台座と、
前記台座よりも後端側の前記ハウジング内に収容され、前記圧力検出素子の検出信号を処理するための回路部が配置された中間部材であって、前記底部と対向する中間先端面と、前記中間先端面から後端側に延びると共に前記台座側面と段差を有する中間側面と、を有する中間部材と、
前記中間部材の先端側周囲を囲むように配置され、前記ハウジングに固定された台座押さえであって、前記台座の面のうち前記素子載置面とは反対側に位置する台座後端面と当接することで前記台座の前記軸線方向についての動きを規制する台座押さえと、
前記ハウジング内に収容され、前記圧力検出素子と前記回路部とを電気的に接続するための電気配線路と、を備える圧力センサにおいて、
前記電気配線路は、前記台座側面に形成された台座配線路と、前記中間側面に形成された中間配線路と、前記台座配線路と前記中間配線路とを電気的に接続するためのボンディングワイヤとを含み、
前記台座押さえには、前記ボンディングワイヤを受入れるための空間部が形成されている、ことを特徴とする圧力センサ。
適用例１に記載の圧力センサによれば、台座押さえがボンディングワイヤを受け入れるための空間部を有することで、ボンディングワイヤが台座押さえに接触する可能性を低減できる。その結果、圧力検出素子からの検出信号を回路部に正確に出力させることができ、圧力センサの検出精度が低下することを防止できる。
【０００８】
［適用例２］適用例１に記載の圧力センサにおいて、
前記空間部は、前記台座押さえの部分のうち前記台座が位置する側である台座押さえ先端側部分のみに形成されている、ことを特徴とする圧力センサ。
適用例２に記載の圧力センサによれば、台座押さえの部分のうちボンディングワイヤと接触する可能性の高い台座押さえ先端側部分のみに空間部を設けることで、台座押さえ先端側部分よりも後端側に位置する台座押さえ後端側部分によって台座押さえの強度低下を抑制しつつ、且つ、ボンディングワイヤが台座押さえに接触する可能性を低減できる。
【０００９】
［適用例３］適用例１に記載の圧力センサにおいて、
前記空間部は、前記台座押さえの前記軸線方向全域に亘って形成されている、ことを特徴とする圧力センサ。
適用例３に記載の圧力センサによれば、ボンディングワイヤが台座押さえに接触する可能性をより低減できる。
【００１０】
［適用例４］適用例１乃至適用例３のいずれか１つに記載の圧力センサにおいて、
前記空間部は、前記台座押さえの一部分の厚みを他の部分の厚みよりも薄くすることで形成されている、ことを特徴とする圧力センサ。
適用例４に記載の圧力センサによれば、台座押さえの部分のうちボンディングワイヤと接触する可能性が高い台座押さえの一部分の厚みを変更することで容易に空間部を形成できるとともに、他の部分である残部によって台座押さえの強度低下を抑制することができる。
【００１１】
［適用例５］適用例１乃至適用例３のいずれか１つに記載の圧力センサにおいて、
前記空間部は、前記台座押さえの一部分が前記軸線方向と直交する径方向に開口することで形成されている、ことを特徴とする圧力センサ
適用例５に記載の圧力センサによれば、台座押さえの一部分を開口させることで容易に空間部を形成できる。
【００１２】
［適用例６］適用例１乃至適用例５のいずれか１つに記載の圧力センサにおいて、
前記空間部は、前記台座押さえに切り欠きを施すことで形成されている、ことを特徴とする圧力センサ。
適用例６に記載の圧力センサによれば、切欠きを施すことで容易に空間部を形成できる。
【００１３】
［適用例７］適用例１乃至適用例６のいずれか１つに記載の圧力センサにおいて、
前記台座押さえは、前記軸線方向について、前記空間部と前記ボンディングワイヤが重なる位置になるように、前記台座に対する位置を決定するための位置決め部を有する、ことを特徴とする圧力センサ。
適用例７に記載の圧力センサによれば、位置決め部を有することで、空間部とボンディングワイヤとを容易に所望の位置関係になるように配置できる。
【００１４】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、圧力センサ、圧力センサの製造方法及び圧力センサを装備した内燃機関等の態様で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施例の圧力センサ１００の一部切欠き斜視図である。
【図２】電気配線路３０について説明するための図である。
【図３】台座押さえ７の詳細構成を説明するための図である。
【図４】第２実施例の圧力センサ１００ａを説明するための図である。
【図５】第３実施例の圧力センサ１００ｂを説明するための図である。
【図６】第４実施例の圧力センサ１００ｃを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、本発明の実施の形態を以下の順序で説明する。
Ａ〜Ｄ．各種実施例：
Ｅ．変形例：
【００１７】
Ａ．第１実施例：
Ａ−１．圧力センサの構成：
図１は、第１実施例の圧力センサ１００を説明するための図である。図１の中央の図は圧力センサ１００の一部切欠き斜視図である。また、右上に示す丸で囲まれた図は、複数の構成部材のうち、台座６と中継基板８の外観斜視図を示している。図１には、理解の容易のために、ＸＹＺ軸を示している。なお、他の図面においても必要に応じてＸＹＺ軸を示している。ここで、図１において、Ｙ軸正方向側を先端側とする。圧力センサ１００は、軸線ＣＬ方向（Ｙ軸方向）に延びる筒状のハウジング２０と、圧力伝達機構３と、圧力検出素子５と、台座６と、回路部１０が配置された中間部材１１と、環状の台座押さえ７と、圧力検出素子５と回路部１０とを電気的に接続するための電気配線路３０を備える。圧力伝達機構３、圧力検出素子５、台座６、中間部材１１、台座押さえ７、電気配線路３０は、ハウジング２０の内側に収容されている。
【００１８】
ハウジング２０は、筒状のセンサボディ１と、先端側が底部２ａを形成する有底筒状の先端ケース２とを備える。センサボディ１と先端ケース２は金属材料により形成されている。センサボディ１の外側面には図示しないネジが形成されており、センサボディ１を回転させることによって、エンジンヘッド等に設けられた取り付け孔に圧力センサ１００を取り付けることができる。先端ケース２の底部２ａは、エンジンの燃焼室に向けて配置される。そして、底部２ａが燃焼室内の燃焼圧に応じて軸線ＣＬ方向に撓むことによって、圧力検出素子５に燃焼圧が伝達される。また、先端ケース２の後端側は、センサボディ１の内側に挿入され、溶接等でセンサボディ１に固定されている。
【００１９】
圧力伝達機構３は、棒状部材３ａと半球部材３ｂとを備える。棒状部材３ａは、セラミック材料により形成されている。また、棒状部材３ａは、燃焼室の熱によって圧力検出素子５に不具合が発生する可能性を低減するために軸線ＣＬ方向に所定長さ延びている。棒状部材３ａの先端は、底部２ａに当接している。また、棒状部材３ａの後端は、半球部材３ｂに当接している。
【００２０】
半球部材３ｂは、金属材料により形成された中実（高密度）の部材である。半球部材３ｂは、棒状部材３ａから伝達される圧力が圧力検出素子５に偏って伝達されることを抑制する。半球部材３ｂは、棒状部材３ａと圧力検出素子５との間に配置されている。また、半球部材３ｂは棒状部材３ａと圧力検出素子５に当接されている。
【００２１】
圧力検出素子５は、Ｓｉ素子、ＳＯＩ素子等のピエゾ抵抗素子から構成され、圧力が加わった際の歪みに応じた電気信号を出力する。このような圧力検出素子５を構成する場合、ガラス、金属等からなる基板に、Ｓｉ素子、ＳＯＩ素子等の素子を接合した構造とすることができる。素子の表面にはピエゾ抵抗体が形成され、素子が歪み変形された際の抵抗値の変化から圧力を検出する。なお、圧力検出素子５は、シリコンウエハからダイシングによって切り出される関係から矩形状に形成されている。圧力検出素子５としては、この他に、ＰＺＴ、水晶等の圧電素子を使用することもできる。
【００２２】
台座６は、圧力検出素子５に接合され、圧力検出素子５の後端側に配置されている。台座６は、圧力検出素子５をハウジング２０内に安定して設置するための部材である。台座６は、絶縁性セラミック（例えば、アルミナ）等の絶縁性材料により形成されている。右上の図に示すように、台座６は、底部２ａと対向し圧力検出素子５と当接する素子載置面６０と、素子載置面から後端側に延びる台座側面６１と、素子載置面６０とは反対側に位置する台座後端面６７と、を有する。なお、素子載置面６０と台座側面６１には、台座配線路６２，６３が形成されている。台座配線路６２，６３の詳細は後述する。
【００２３】
中間部材１１は、アルミナ等の絶縁性材料により形成された、中継基板８及び回路基板９を備える。中継基板８は、台座６の後端側に配置され、台座６に接合されている。右上の図に示すように、中継基板８は、底部２ａと対向し台座６と当接する中継基板先端面８１と、中継基板先端面８１から後端側に延びると共に、台座側面６１と段差を有するように配置される中継基板側面８７とを有する。中継基板側面８７には、中継基板配線路８２，８３が形成されている。なお、中継基板配線路８２，８３の詳細は後述する。ここで、中継基板先端面８１が課題を解決するための手段に記載の「中間先端面」に相当し、中継基板側面８７が課題を解決するための手段に記載の「中間側面」に相当する。
【００２４】
ここで、中継基板８は、台座６と回路基板９を中継するために設けられている。すなわち、中継基板８は、台座６と回路基板９との所定の面（軸線ＣＬ方向と直交する面である側面）の高低差を緩和するために設けられている。それぞれの所定の面（側面）が階段状になるように各部材６，８，９がハウジング２０内に配置されている。なお、軸線ＣＬ方向に直交する断面の大きさは、中継基板８は台座６よりも小さい。これにより、台座後端面６７に、中継基板８の先端側周囲を囲むように配置された略環状の台座押さえ７を当接させることができる。
【００２５】
回路基板９は、中継基板８の後端側に配置され、中継基板８に当接されている。回路基板９は、圧力検出素子５の検出信号を処理（例えば、増幅処理）するための回路部１０を備える。回路部１０によって処理された検出信号は、圧力センサ１００の後端から外部に向かって延びる出力ケーブル（図示せず）を介して、外部の制御機器に伝達される。そして、エンジン内における燃焼圧の変化が検知され、制御機器によって燃焼圧の制御が行われる。なお、中継基板８と回路基板９とを当接させる構成に代えて、中継基板８と回路基板９とを離間させて配置しても良い。
【００２６】
台座押さえ７は、中継基板８の先端側周囲を囲むように配置され、略円環状の形状を有する。台座押さえ７は、金属材料により形成されている。本実施例では、中継基板８と台座６との熱膨張差を緩和するために、台座押さえ７はコバールにより形成されている。台座押さえ７の外周面は先端ケース２の後端側内周面と溶接等によって接合されている。また、台座押さえ７の先端面の一部は、台座６の台座後端面６７に当接している。これにより、台座６のハウジング２０内の位置が固定される。なお、台座押さえ７の詳細構造は後述する。
【００２７】
図２は、電気配線路３０について説明するための図である。図２は、図１に示す圧力センサ１００のうちハウジング２０及び台座押さえ７の図示を省略した図である。電気配線路３０は、導電性材料（例えばＡｕ，Ａｌ）により形成され、２本配置されている。本実施例では、電気配線路３０は、Ａｕによって形成されている。電気配線路３０は、第１のボンディングワイヤ７２，７３と、台座配線路６２，６３と、第２のボンディングワイヤ１０２，１０３と、中継基板配線路８２，８３と、第３のボンディングワイヤ１１２，１１３と、回路基板配線路９２，９３と、第４のボンディングワイヤ１２２，１２３と、を備える。各ボンディングワイヤ７２，７３，１０２，１０３，１１２，１１３，１２２，１２３は、キャピラリ（ワイヤボンディングツール）を用いたワイヤボンディングによって形成される。なお、中継基板８の表面上に示した破線ＲＧは、台座押さえ７（図１）によって囲われる境界線を示している。すなわち、中継基板８のうち、破線ＲＧより先端側（台座６側）部分が台座押さえ７によって囲われる。
【００２８】
まず、各部材６，８，９の外表面上に形成された配線路６２，６３，８２，８３，９２，９３について説明する。各配線路６２〜９３は、印刷、メッキ、蒸着、スパッタ等の方法によって形成される。台座配線路６２，６３は、台座６の外表面のうち、素子載置面６０と、台座側面６１とに亘って形成されている。ここで、台座側面６１上の配線路は軸線ＣＬ方向全域に亘って形成されている。中継基板配線路８２，８３は、中継基板８の外表面のうち台座側面６１と同じ側に位置し、台座側面６１と略平行な中継基板側面８７に形成されている。中継基板配線路８２，８３の一端は、台座６と接する中継基板８の中継基板先端面８１（図１）近傍に位置する。また、中継基板配線路８２，８３の他端は、回路基板９と接する中継基板後端面近傍に位置する。回路基板配線路９２，９３は、回路基板９の外表面のうち中継基板側面８７と同じ側に位置し、中継基板側面８７と略平行な回路基板側面９６に形成されている。回路基板配線路９２，９３の一端は、中継基板８と接する回路基板９の先端面近傍に位置する。回路基板配線路９２，９３の他端は、回路部１０近傍に位置する。
【００２９】
次に、各配線路６２，６３，８２，８３，９２，９３を電気的に接続する各ボンディングワイヤ７２〜１２３について説明する。第１のボンディングワイヤ７２，７３は圧力検出素子５（詳細には、圧力検出素子５の表面に露出する電極パッド）と台座配線路６２，６３とを電気的に接続する。第２のボンディングワイヤ１０２，１０３は、台座配線路６２，６３と中継基板配線路８２，８３とを電気的に接続する。詳細には、第２のボンディングワイヤ１０２，１０３は、台座配線路６２，６３の後端側部分（中継基板８側部分）と中継基板配線路８２，８３の先端側部分（台座６側部分）とに接続される。第３のボンディングワイヤ１１２，１１３は、中継基板配線路８２，８３と回路基板配線路９２，９３とを電気的に接続する。詳細には、第３のボンディングワイヤ１１２，１１３は、中継基板配線路８２，８３の後端側部分（回路基板９側部分）と、回路基板配線路９２，９３の先端側部分（中継基板８側部分）とに接続される。第４のボンディングワイヤ１２２，１２３は、回路基板配線路９２，９３と回路部１０とを電気的に接続する。なお、第４のボンディングワイヤ１２２，１２３に代えて、回路基板９内に内部配線を形成し、回路基板配線路９２，９３と回路基板９とを電気的に接続しても良い。
【００３０】
図３は、台座押さえ７の詳細構成を説明するための図である。図３（Ａ）は、図２に台座押さえ７を加えた図である。図３（Ｂ）は、台座押さえ７のＡ−Ａ断面図である。台座押さえ７は略環状であり、一定の厚みを有する。台座押さえ７は、本体部７５と、２つの第２のボンディングワイヤ１０２，１０３を受け入れるための１つの空間部７８を有する。空間部７８は、軸線ＣＬ方向と直交する径方向に開口することで形成されている。また、空間部７８は、台座押さえ７のうち、軸線ＣＬ方向全域に亘って形成されている。すなわち、図３（Ｂ）に示すように、第２のボンディングワイヤ１０２，１０３を受け入れるために、台座押さえ７の周方向における一端７６と他端７７が所定の間隔をあけて対向することで空間部７８が規定されている。言い換えれば、台座押さえ７を形成する部材（本体部７５）によって空間部７８が規定されている。このような空間部７８を有する台座押さえ７は、平板状の金属製部材を準備し、該部材を折り曲げて加工することで形成しても良いし、環状に鋳造した部材の一部に切欠きを施して形成しても良い。例えば、切欠きを施すことで空間部７８を有する台座押さえ７が容易に形成できる。
【００３１】
図３（Ａ）に示すように、台座押さえ７は、軸線ＣＬ方向について、空間部７８が第２のボンディングワイヤ１０２，１０３と重なるように配置されている。すなわち、台座配線路６２，６３が形成された台座側面６１が見える方向であって、台座側面６１と直交する方向から台座側面６１を見たときに、第２のボンディングワイヤ１０２，１０３と空間部７８が重なるように台座押さえ７は配置される。なお、台座押さえ７は、台座配線路６２，６３と中継基板配線路８２，８３とを第２のボンディングワイヤ１０２，１０３によって電気的に接続した後に、図３（Ａ）に示す位置に配置される。そして、先端ケース２（図１）の内周面と台座押さえ７の外周面とが溶接等により接合される。
【００３２】
上記のように、第１実施例の圧力センサ１００は、台座押さえ７が第２のボンディングワイヤ１０２，１０３を受け入れるための空間部７８を有する。よって、第２のボンディングワイヤ１０２，１０３が台座押さえ７の本体部７５に接触する可能性を低減できる。これにより、第２のボンディングワイヤ１０２，１０３が台座押さえ７と接触することで導通し、誤った検出信号を圧力検出素子５が出力する可能性を低減できる。すなわち、電気配線路３０によって、圧力検出素子５の検出信号を精度良く回路部１０に伝達することができ、圧力センサ１００の信頼性を向上できる。ここで、台座押さえ７が空間部７８を有することで、第２のボンディングワイヤ１０２，１０３が台座押さえ７に接触する可能性を低減するために、台座押さえ７の内径を大きくし、中継基板８と台座押さえ７との間に大きな隙間を形成する必要が無い。よって、圧力センサ１００が径方向に大型化することを抑制しつつ、圧力センサ１００の信頼性を向上できる。また、空間部７８は、台座押さえ７の本体部７５の一部分を開口させることで容易に形成できる。
【００３３】
Ｂ．第２実施例：
図４は、第２実施例の圧力センサ１００ａを説明するための図である。図４（Ａ）は図３（Ａ）に相当する図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。第１実施例の圧力センサ１００との違いは、台座押さえ７ａの構成である。その他の構成（例えば、圧力検出素子５）は第１実施例と同様の構成であるため、同様の構成については同一符号を付すと共に説明を省略する。また、図示しないハウジング２０（図１）についても第１実施例と同様の構成である。
【００３４】
第２実施例の台座押さえ７ａには、本体部７５ａの周方向における一部分を他の部分の厚みよりも薄くした薄肉部７９を設けることで空間部７８ａが形成されている。すなわち、空間部７８ａは、本体部７５ａの内周面に形成された溝状の部位とも言える。また、空間部７８ａは、軸線ＣＬ方向全域に亘って台座押さえ７ａに形成されている。なお、第１実施例と同様に、軸線ＣＬ方向について、空間部７８ａが第２のボンディングワイヤ１０２，１０３と重なるように配置されている。このような空間部７８ａを有する台座押さえ７ａは、例えば、一定の厚みを有する板状の本体部７５ａを環状になるように加工し、加工品の内周面の一部に切欠きを施すことによって作製できる。また、例えば、予め用意した型を用いた鋳造によって空間部７８ａが形成された台座押さえ７ａを作製しても良い。
【００３５】
上記のように、第２実施例の圧力センサ１００ａは、台座押さえ７ａが第２のボンディングワイヤ１０２，１０３を受け入れるための空間部７８ａを有する。よって、第１実施例と同様に、第２のボンディングワイヤ１０２，１０３が台座押さえ７ａの本体部７５ａに接触する可能性を低減できる。また、台座押さえ７ａの空間部７８ａは、台座押さえ７ａの一部分の厚みを変更すること容易に形成できる。また、台座押さえ７ａの本体部７５ａが円周方向について連続しているため、強度低下を抑制できる。よって、台座６を介した荷重や振動等の外力によって台座押さえ７ａが破損する可能性を低減できる。これにより、圧力センサ１００ａの信頼性をより向上できる。
【００３６】
Ｃ．第３実施例：
図５は、第３実施例の圧力センサ１００ｂを説明するための図である。図５（Ａ）は図３（Ａ）に相当する図であり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のＣ−Ｃ断面図である。また、図５（Ｃ）は、図５（Ａ）に示す圧力センサ１００ｂの台座押さえ７ｂをＺ軸正方向側から見た図である。第１実施例の圧力センサ１００との違いは、台座押さえ７ｂの構成である。その他の構成（例えば、圧力検出素子５）は第１実施例と同様の構成であるため、同様の構成については同一符号を付すと共に説明を省略する。また、図示しないハウジング２０（図１）についても第１実施例と同様の構成である。
【００３７】
第３実施例の台座押さえ７ｂには、空間部７８ｂが形成されている。図５（Ｃ）に示すように、空間部７８ｂは、台座押さえ７ｂの部分のうち、台座６が位置する側である台座押さえ先端側部分７４ｆに形成されており、前記先端側部分よりも後端側である台座押さえ後端側部分７４ｂには形成されていない。すなわち、本体部７５ｂの周方向における一部分には、台座６と接する端面から台座６から離れる方向に所定長さ延びる開口が空間部７８ｂとして形成され、軸線ＣＬ方向について空間部７８ｂよりも台座６から離れた部分には空間部７８ｂは形成されていない。なお、第１実施例と同様に、軸線ＣＬ方向について、空間部７８ｂが第２のボンディングワイヤ１０２，１０３と重なるように台座押さえ７ｂは配置されている。ここで、空間部７８ｂの大きさ（軸線ＣＬ方向の長さや周方向の長さ）は、第２のボンディングワイヤ１０２，１０３を受入れ可能な程度に設定すれば良い。このような空間部７８ｂを有する台座押さえ７ｂは、例えば、一定の厚みを有する板状の本体部７５ｂを環状になるように加工し、加工品の一部分に切欠きを施すことで作製できる。また、例えば、予め用意した型を用いた鋳造によって空間部７８ｂが形成された台座押さえ７ｂを作製しても良い。
【００３８】
上記のように、第３実施例の圧力センサ１００ｂは、台座押さえ７ｂが第２のボンディングワイヤ１０２，１０３を受け入れるための空間部７８ａを台座押さえ先端側部分７４ｆのみに有する。ここで、台座押さえ先端側部分７４ｆは、台座押さえ７ｂのうち第２のボンディングワイヤ１０２，１０３と接触する可能性が高い部分である。よって、第１実施例と同様に、第２のボンディングワイヤ１０２，１０３が台座押さえ７ｂの本体部７５ｂに接触する可能性を低減できる。また、台座押さえ後端側部分７４ｂでは本体部７５ｂが円周方向に連続しているため、第２実施例と同様に、台座押さえ７ｂの強度低下を抑制できる。さらに、空間部７８ｂは開口であることから、第２のボンディングワイヤ１０２，１０３のネック高さが大きい場合でも、本体部７５ｂに第２のボンディングワイヤ１０２，１０３が接触する可能性を第２実施例に比べ低減できる。
【００３９】
Ｄ．第４実施例：
図６は、第４実施例の圧力センサ１００ｃを説明するための図である。図６（Ａ）は、圧力センサ１００ｃが備える台座押さえ７ｃの外観斜視図である。また、図６（Ｂ）は、台座押さえ７ｃのＤ−Ｄ断面図である。なお、図６（Ａ）において、空間部７８が占める領域には破線を付している。また、理解の容易のために、圧力センサ１００ｃとして各構成部材が組み付けられた場合の、台座６を一点鎖線で示している。上記第１実施例の台座押さえ７との違いは、本体部７５ｃに位置決め部としての２つの凹状部位７１を設けている点である。その他の構成については上記第１実施例と同様の構成であるため、同様の構成については同一符号を付すと共に説明を省略する。
【００４０】
図６（Ａ），（Ｂ）に示すように、台座押さえ７ｃは、台座６に対向する側部分に２つの凹状部位７１が形成されている。凹状部位７１は、例えば、台座６と対向する先端面ｆａに切欠きを施すことで形成できる。圧力センサ１００ｃとして台座押さえ７ｃを組み付ける場合に、軸線ＣＬ方向について、空間部７８と第２のボンディングワイヤ１０２，１０３とが重なる位置になるように、台座押さえ７ｃを設置するために凹状部位７１は利用される。具体的には、図６（Ｂ）に示すように、第２のボンディングワイヤ１０２，１０３が形成された台座側面６１と同じ側に空間部７８を位置させると共に、台座６の一部分を凹状部位７１に挿入するように台座押さえ７ｃが配置される。
【００４１】
上記のように、第４実施例の圧力センサ１００ｃは、台座押さえ７ｃが凹状部位７１を有することで、台座押さえ７ｃと台座６とを組み付ける場合に、空間部７８と第２のボンディングワイヤ１０２，１０３とをより精度良く所望の位置関係になるように配置できる。これにより、圧力センサ１００ｃを作製する場合に、第２のボンディングワイヤ１０２，１０３が台座押さえ７ｃの本体部７５ｃに接触する可能性をより一層低減できる。なお、第４実施例の台座押さえ７ｃが有する凹状部位７１は、第２、３実施例の台座押さえ７ａ，７ｂ（図４，５）に設けることもできる。このようにしても、圧力センサ１００ａ，１００ｂを作製する場合に、第２のボンディングワイヤ１０２，１０３が台座押さえ７の本体部７５ａ，７５ｂに接触する可能性をより一層低減できる。
【００４２】
Ｅ．変形例：
なお、上記実施例における構成要素の中の、特許請求の範囲の独立項に記載した要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。また、本発明の上記実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００４３】
Ｅ−１．第１変形例：
上記実施例では、中間部材１１は回路基板９に加え中継基板８を有していたが（例えば、図１）、中継基板８を有さなくても良い。このようにしても、上記実施例と同様に、台座押さえ７〜７ｃが空間部７８を有することで、圧力センサ１００が径方向に大型化することを抑制しつつ、第２のボンディングワイヤ１０２，１０３が台座押さえ７〜７ｃの本体部７５に接触する可能性を低減できる。
【００４４】
Ｅ−２．第２変形例：
上記実施例では、回路部１０はハウジング２０内に設けられていたが、回路部１０をハウジング２０の外側位置であって軸線ＣＬ方向についてハウジング２０よりも後端側位置に設けても良い。こうすることで、回路部１０を被圧力検出体であるエンジンの燃焼室からより遠ざけることができるため、燃焼室の熱（例えば、３００℃以上の熱）により回路部１０がダメージを受ける可能性をより低減できる。よって、圧力センサ１００〜１００ｃの信頼性をより向上できる。
【００４５】
Ｅ−３．第３変形例：
上記実施例では、２つの第２のボンディングワイヤ１０２，１０３に対して、台座押さえ７〜７ｃは１つの（単一の）空間部７８を有していたが（例えば、図３）、これに限定されるものではない。例えば、第２のボンディングワイヤ１０２，１０３の数に対応させて２つの空間部７８を台座押さえ７〜７ｃに設けても良い。このようにしても上記実施例と同様に、圧力センサ１００が径方向に大型化することを抑制しつつ、第２のボンディングワイヤ１０２，１０３が台座押さえ７〜７ｃの本体部７５に接触する可能性を低減できる。
【００４６】
Ｅ−４．第４変形例：
上記実施例では、圧力センサ１００〜１００ｃは、それぞれに第２のボンディングワイヤ１０２，１０３を有する２本の電気配線路３０を備えていたが、電気配線路３０の本数はこれに限定されるものではない。すなわち、出力信号の種類や用途に応じて電気配線路３０の本数を適宜設定すれば良い。この場合、形成された第２のボンディングワイヤを受け入れることが可能なように、空間部７８，７８ａ，７８ｂの形状や数を設定すれば良い。
【００４７】
Ｅ−５，第５変形例：
上記第２実施例では、空間部７８ａは軸線ＣＬ方向全域に亘って台座押さえ７ａに形成されていたが（図４）、空間部７８ａが形成される範囲はこれに限定されるものではない。少なくとも軸線ＣＬ方向について第２のボンディングワイヤ１０２，１０３と重なる範囲において空間部７８ａが台座押さえ７ａに形成されていれば良い。すなわち、空間部７８ａが台座押さえ７ａの部分のうち台座６が位置する側である台座押さえ先端側部分に形成されており、先端側部分よりも後端側である台座押さえ後端側部分には形成されていない台座押さえ７ａとしても良い。こうすることで、空間部７８ａの容積を低減させ、台座押さえ７ａの強度低下を抑制できる。また、このようにしても、第２実施例と同様に、第２のボンディングワイヤ１０２，１０３が台座押さえ７ａの本体部７５ａに接触する可能性を低減できる。
【００４８】
Ｅ−６．第６変形例：
上記第４実施例では、台座押さえ７ｃは位置決め部として凹状部位７１を有していたが、位置決め部はこれに限定されるものではない。例えば、凹状部位７１に代えて、台座６の台座後端面６７に当接する位置を目印として設けても良い。このようにしても、上記第４実施例と同様の効果を奏する。
【００４９】
Ｅ−７．第７変形例：
上記実施例では、内燃機関（本実施例では自動車）のエンジン燃焼室の燃焼圧を検知するために圧力センサ１００〜１００ｄを用いる例を説明したが、圧力センサ１００〜１００ｄは他の内燃機関（航空機や船舶等）に用いることもできる。
【符号の説明】
【００５０】
１…センサボディ
２…先端ケース
２ａ…底部
３…圧力伝達機構
３ａ…棒状部材
３ｂ…半球部材
５…圧力検出素子
６…台座
７〜７ｃ…台座押さえ
８…中継基板
９…回路基板
１０…回路部
１１…中間部材
２０…ハウジング
３０…電気配線路
６０…素子載置面
６１…台座側面
６２，６３…台座配線路
６７…台座後端面
７１…凹状部位
７２、７３…第１のボンディングワイヤ
７４ｂ…台座押さえ後端側部分
７４ｆ…台座押さえ先端側部分
７５〜７５ｃ…本体部
７６…一端
７７…他端
７８〜７８ｂ…空間部
７９…薄肉部
８１…中継基板先端面
８２，８３…中継基板配線路
８７…中継基板側面
９２，９３…回路基板配線路
９６…回路基板側面
１００〜１００ｃ…圧力センサ
１０２，１０３…第２のボンディングワイヤ
１１２，１１３…第３のボンディングワイヤ
１２２，１２３…第４のボンディングワイヤ
ＣＬ…軸線
ｆａ…先端面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に延び、先端側が底部を形成する有底筒状のハウジングと、
前記ハウジング内に収容され、前記底部を介した圧力を検出するための圧力検出素子と、
前記圧力検出素子よりも後端側の前記ハウジング内に収容され、前記圧力検出素子と当接する台座であって、前記底部と対向し前記圧力検出素子と当接する素子載置面と、前記素子載置面から後端側に延びる台座側面と、を有する台座と、
前記台座よりも後端側の前記ハウジング内に収容され、前記圧力検出素子の検出信号を処理するための回路部が配置された中間部材であって、前記底部と対向する中間先端面と、前記中間先端面から後端側に延びると共に前記台座側面と段差を有する中間側面と、を有する中間部材と、
前記中間部材の先端側周囲を囲むように配置され、前記ハウジングに固定された台座押さえであって、前記台座の面のうち前記素子載置面とは反対側に位置する台座後端面と当接することで前記台座の前記軸線方向についての動きを規制する台座押さえと、
前記ハウジング内に収容され、前記圧力検出素子と前記回路部とを電気的に接続するための電気配線路と、を備える圧力センサにおいて、
前記電気配線路は、前記台座側面に形成された台座配線路と、前記中間側面に形成された中間配線路と、前記台座配線路と前記中間配線路とを電気的に接続するためのボンディングワイヤとを含み、
前記台座押さえには、前記ボンディングワイヤを受入れるための空間部が形成されている、ことを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の圧力センサにおいて、
前記空間部は、前記台座押さえの部分のうち前記台座が位置する側である台座押さえ先端側部分のみに形成されている、ことを特徴とする圧力センサ。
【請求項３】
請求項１に記載の圧力センサにおいて、
前記空間部は、前記台座押さえの前記軸線方向全域に亘って形成されている、ことを特徴とする圧力センサ。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の圧力センサにおいて、
前記空間部は、前記台座押さえの一部分の厚みを他の部分の厚みよりも薄くすることで形成されている、ことを特徴とする圧力センサ。
【請求項５】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の圧力センサにおいて、
前記空間部は、前記台座押さえの一部分が前記軸線方向と直交する径方向に開口することで形成されている、ことを特徴とする圧力センサ。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の圧力センサにおいて、
前記空間部は、前記台座押さえに切り欠きを施すことで形成されている、ことを特徴とする圧力センサ。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の圧力センサにおいて、
前記台座押さえは、前記軸線方向について、前記空間部と前記ボンディングワイヤが重なる位置になるように、前記台座に対する位置を決定するための位置決め部を有する、ことを特徴とする圧力センサ。
【請求項１】
軸線方向に延び、先端側が底部を形成する有底筒状のハウジングと、
前記ハウジング内に収容され、前記底部を介した圧力を検出するための圧力検出素子と、
前記圧力検出素子よりも後端側の前記ハウジング内に収容され、前記圧力検出素子と当接する台座であって、前記底部と対向し前記圧力検出素子と当接する素子載置面と、前記素子載置面から後端側に延びる台座側面と、を有する台座と、
前記台座よりも後端側の前記ハウジング内に収容され、前記圧力検出素子の検出信号を処理するための回路部が配置された中間部材であって、前記底部と対向する中間先端面と、前記中間先端面から後端側に延びると共に前記台座側面と段差を有する中間側面と、を有する中間部材と、
前記中間部材の先端側周囲を囲むように配置され、前記ハウジングに固定された台座押さえであって、前記台座の面のうち前記素子載置面とは反対側に位置する台座後端面と当接することで前記台座の前記軸線方向についての動きを規制する台座押さえと、
前記ハウジング内に収容され、前記圧力検出素子と前記回路部とを電気的に接続するための電気配線路と、を備える圧力センサにおいて、
前記電気配線路は、前記台座側面に形成された台座配線路と、前記中間側面に形成された中間配線路と、前記台座配線路と前記中間配線路とを電気的に接続するためのボンディングワイヤとを含み、
前記台座押さえには、前記ボンディングワイヤを受入れるための空間部が形成されている、ことを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の圧力センサにおいて、
前記空間部は、前記台座押さえの部分のうち前記台座が位置する側である台座押さえ先端側部分のみに形成されている、ことを特徴とする圧力センサ。
【請求項３】
請求項１に記載の圧力センサにおいて、
前記空間部は、前記台座押さえの前記軸線方向全域に亘って形成されている、ことを特徴とする圧力センサ。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の圧力センサにおいて、
前記空間部は、前記台座押さえの一部分の厚みを他の部分の厚みよりも薄くすることで形成されている、ことを特徴とする圧力センサ。
【請求項５】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の圧力センサにおいて、
前記空間部は、前記台座押さえの一部分が前記軸線方向と直交する径方向に開口することで形成されている、ことを特徴とする圧力センサ。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の圧力センサにおいて、
前記空間部は、前記台座押さえに切り欠きを施すことで形成されている、ことを特徴とする圧力センサ。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の圧力センサにおいて、
前記台座押さえは、前記軸線方向について、前記空間部と前記ボンディングワイヤが重なる位置になるように、前記台座に対する位置を決定するための位置決め部を有する、ことを特徴とする圧力センサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１３２７５５（Ｐ２０１２−１３２７５５Ａ）
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８４２５８（Ｐ２０１０−２８４２５８）
【出願日】平成２２年１２月２１日（２０１０．１２．２１）
【出願人】（０００００４５４７）日本特殊陶業株式会社 (2,912)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２１日（２０１０．１２．２１）
【出願人】（０００００４５４７）日本特殊陶業株式会社 (2,912)
【Ｆターム（参考）】
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