JP2000283868A - 半導体圧力センサとそれを用いたエンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の目的は、被測定媒体と直接接触する低
融点ガラス部の耐腐食性を向上させた半導体圧力センサ
とそれを用いたエンジンを提供する。 【解決手段】本発明は、被測定媒体の圧力を検出する感
圧素子１００と、この感圧素子100を支持する台座４と
がセンサハウジング内の台座受部１２に低融点ガラス１
６を介して接合され、この低融点ガラス１６のうち被測
定媒体に曝される箇所をエポキシ樹脂を含むコーティン
グ材（保護膜）２１により覆ったことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、新規な半導体圧力
センサに関し、特にガソリン，ＬＰガス，天然ガス（Ｃ
ＮＧ）等の燃料のシリンダ内へ噴射する圧力検知のセン
サ(燃圧センサ)，自動変速機の油圧センサとそれを用い
たエンジンに関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、ガソリン，ガソリンと空気との混
合物，ＬＰガス，天然ガス（ＣＮＧ）等の燃料のシリン
ダ内へ噴射する圧力検知の燃料圧力センサ，自動変速機
の油圧センサ等、自動車には多くの部分に圧力センサが
組み込まれている。現在これらのセンサは歪みゲージを
有するダイアフラムを上記被測定媒体の感圧素子とした
構造が一般的である。この構造は例えば特開平2−13877
6 号，特開平5−133827号，特開平5−223670 号，特開
平9−5187 号，特開平10−153507号等の発明に挙げられ
ている。

【０００３】ところで被測定媒体の中には硫酸，硝酸，
塩酸，酢酸，蟻酸等の酸性の不純物を含んでいるものも
ある。また一部の添加剤の中には液性が塩基性のものも
ある。そのためこれらは種々の金属に対する腐食の原因
になっている。

【０００４】そこでセンサ部分が腐食しやすい金属の場
合はその上に種々の保護層が設けられている。例えば特
開平5−133827号ではフルオロシリコーンゲルが、特開
平9−5187号ではゲル状樹脂とそれより硬い樹脂をブレ
ンドしたブレンド樹脂が用いられている。またダイアフ
ラムを耐腐食性の高いＳｉ製としたものが提案されてい
る。

【０００５】しかしダイアフラムをＳｉ製とし、圧力セ
ンサの台座部を耐腐食性の高いステンレス製とした場
合、材質が大きく異なるため適切な接合部が必要とな
る。接合部は両者の接合性をあげるため、或いは被測定
媒体の線膨張率の違いから生じる剥離等を防ぐため複数
の層構造のものが考えられている。

【０００６】この例の一つとして（硬質）ガラス層，低
融点ガラス層，鉄−ニッケル−コバルト合金層からなる
接合部があげられる。この層構造は以下のような特徴を
持っている。まずガラスはＳｉ製のダイアフラムと線膨
張率が近似しているという特徴がある。次に低融点ガラ
スは（硬質）ガラス，鉄−ニッケル−コバルト合金と線
膨張率が近似しており、熔融加工で両者を接着しやすい
という特徴がある。鉄−ニッケル−コバルト合金は台座
部と溶接、あるいはネジ止め等により接合可能という特
徴がある。以上のような複数の層構造による接合部を用
いることでＳｉ製のダイアフラムと台座部を接合させる
ことが可能となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし低融点ガラスは
被測定媒体に含まれている酸性物質や塩基性物質の影響
を受け、含まれている鉛やカリウム等が溶出してもろく
なってくる。更に被測定媒体がかなりの圧力でダイアフ
ラムに接触するためその力が伝わり結果としてもろくな
った低融点ガラスがひび割れを起こし、最終的には破損
してしまう。すると接合部にクラックが入り、被測定媒
体がセンサ内部を汚染し、結果としてセンサの機能を失
ってしまうという問題が発生する。また鉄−ニッケル−
コバルト合金も被測定媒体に含まれている酸性物質や塩
基性物質により腐食され、結果として低融点ガラスと同
様に被測定媒体がセンサ内部を汚染し、センサの機能を
失ってしまうという問題が発生する。そこで接合部には
被測定媒体による腐食を防ぐための処理が必要となって
きている。

【０００８】また低融点ガラスの代わりを種々の金属を
用いて溶接する方法も挙げられるが、ガラスと金属の接
合性を向上させるために接合部に混合するチタン等の金
属が被測定媒体に含有する酸性の物質により腐食を受け
るため接合部がもろくなる。結果として上記の低融点ガ
ラスを用いた例と同じようにセンサとしての機能を失っ
てしまうという問題が発生する。

【０００９】以上のようにＳｉ製のダイアフラムを用い
た感圧素子部を有する半導体圧力センサでは接合部の被
測定媒体に対する耐久性を高めることが必須の課題とな
ってきた。

【００１０】本発明の目的は、感圧素子とガラス台座受
部との接合部に被測定媒体による腐食を防ぐとともに圧
力検出感度の低下を防止した半導体圧力センサとそれを
用いたエンジンを提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、被測定媒体の
圧力を検出する感圧素子とこれを固定する台座受部を有
する半導体圧力センサにおいて、センサ構成部品の接合
部のうち被測定媒体に曝される前記感圧素子と前記台座
受部の接合部がエポキシ樹脂とその硬化剤を含む樹脂組
成物を有する保護層により覆われていることを特徴とす
る。

【００１２】本発明は、前述の半導体圧力センサにおい
て、センサ構成部品の接合部のうち被測定媒体に曝され
る前記感圧素子と前記台座受部の接合部がエポキシ基が
３個以上又は／及びエポキシ当量が７００以下であるエ
ポキシ樹脂を有する保護層により覆われていることを特
徴とする。

【００１３】本発明の前記コーティング材は好ましくは
（化１）又は（化２）に示すフッ素化合物を更に有する
ことを特徴とする。

【００１４】

【化１】

【００１５】

【化２】Ｒｆ−(ＣＨ₂)₃−Ｓｉ(ＯＲ′）_３ Ｒｆ−は下記構造。

【００１６】Ｆ（ＣＦ(ＣＦ₃)−ＣＦ₂−Ｏ−)_m−ＣＦ
(ＣＦ₃)ＣＯＮＨ− 或いは Ｆ(ＣＦ₂−ＣＦ₂−ＣＦ₂−Ｏ−)_m′−ＣＦ₂−ＣＦ₂−Ｃ
ＯＮＨ− ｍ，ｍ′は自然数 Ｒ′はＣＨ₃或いはＣ₂Ｈ₅ Ｒｆ′−(ＣＨ₂)_p−Ｓｉ(ＯＲ′)₃ Ｒｆ′−は下記構造。

【００１７】Ｆ(ＣＦ₂)_q− Ｒｆ″−Ｓｉ(ＯＲ′)₃ Ｒｆ″−は下記構造。

【００１８】Ｈ(ＣＦ₂)_r− ｐ，ｑ，ｒは自然数 本発明は、前述の半導体圧力センサにおいて、センサ構
成部品の接合部のうち被測定媒体に曝される前記感圧素
子と前記台座受部の接合部がエポキシ樹脂及びフッ素化
合物を有する保護層により覆われていることを特徴とす
る。

【００１９】本発明は、ハウジング内に被測定媒体の圧
力を検出する感圧素子と該素子を固定する台座受部及び
前記素子からの信号を増幅する信号処理回路素子を有す
る半導体圧力センサであって、センサ構成部品の接合部
のうち被測定媒体に曝される前記感圧素子と前記台座受
部の接合部がエポキシ樹脂とその硬化剤を含む樹脂組成
物を有する保護層により覆われていることを特徴とす
る。

【００２０】本発明は、前述の半導体圧力センサであっ
て、センサ構成部品の接合部のうち被測定媒体に曝され
る前記感圧素子と前記台座受部の接合部がエポキシ基が
３個以上又は／及びエポキシ当量が７００以下であるエ
ポキシ樹脂を有する保護層により覆われていることを特
徴とする。

【００２１】本発明は、ハウジング内に被測定媒体の圧
力を検出する感圧素子と該素子を固定する台座受部及び
前記素子からの信号を増幅する信号処理回路素子を有す
る半導体圧力センサであって、センサ構成部品の接合部
のうち被測定媒体に曝される前記感圧素子と前記台座受
部の接合部がエポキシ樹脂及びフッ素化合物を有する保
護層により覆われていることを特徴とする。

【００２２】本発明は、燃料タンクから燃料を低圧ポン
プ及び該低圧ポンプから送られた燃料を高圧ポンプによ
って更に高圧にしてインジェクターに供給する自動車エ
ンジンにおいて、前記インジェクターに供給される燃料
の供給系路の前記低圧ポンプ及び高圧ポンプの各々に対
してバイパスした系路に低圧レギュレーター及び高圧レ
ギュレーターを有し、該低圧及び高圧レギュレーターの
少なくとも一方に前記燃料の圧力を検出する半導体圧力
センサ及び前記圧力をコントロールする圧力制御弁が設
けられ、該センサは前記圧力制御弁の上流側に設けられ
ていることを特徴とする。

【００２３】本発明は、前述の自動車において、前記イ
ンジェクターに供給される燃料の供給系路の前記低圧ポ
ンプ及び高圧ポンプの各々に対してバイパスした系路に
低圧レギュレーター及び高圧レギュレーターを有し、該
低圧及び高圧レギュレーターの少なくとも一方に前記燃
料の圧力を検出する半導体圧力センサが設けられ、該圧
力センサは被測定媒体の圧力を検出する感圧素子と該素
子を固定する台座受部との接合部が樹脂によりコーティ
ングされていることを特徴とする。

【００２４】本発明は、燃料を燃料噴射系に供給する燃
料供給ラインの圧力を検出する半導体センサが前述に記
載の半導体センサが用いられる。

【００２５】本発明は、燃焼室内に吸気手段及び排気手
段を有するシリンダヘッドと、該シリンダヘッド内を往
復運動するピストンと、前記燃焼室に燃料を噴射するよ
うに設置した燃料噴射手段と、該燃料噴射手段から噴射
した燃料に着火する点火手段とを備えた筒内噴射式エン
ジンにおいて、前記燃料を低圧ポンプ及び該低圧ポンプ
から送られた燃料を高圧ポンプによって更に高圧にして
前記燃料噴射手段に供給する燃料供給系路と前記低圧ポ
ンプ及び高圧ポンプの各々に対してバイパスした系路を
有し、該系路に低圧レギュレーター及び高圧レギュレー
ターとを有し、少なくとも前記高圧レギュレーターに前
記燃料の圧力を検出する半導体圧力センサが設けられて
いることを特徴とする。

【００２６】本発明は、燃焼室内に吸気手段及び排気手
段を有するシリンダヘッドと、該シリンダヘッド内を往
復運動するピストンと、前記燃焼室に燃料を噴射するよ
うに設置した燃料噴射手段と、該燃料噴射手段から噴射
した燃料に着火する点火手段とを備えた筒内噴射式エン
ジンにおいて、前記燃料噴射手段は前記燃料を噴霧する
噴出孔とその周辺近傍が重量で、Ｃ０.６〜１.５％，Ｓ
ｉ１％以下，Ｍｎ1.5％以下及びＣｒ１５〜２０％を含
むフェライト系ステンレス鋼からなり、且つ前記噴射孔
の口径が前記燃料を粒径２０μｍ以下に噴霧する０.３
〜０.８mmを有し、前記燃料を低圧ポンプ及び該低圧ポ
ンプから送られた燃料を高圧ポンプによって更に高圧に
して前記燃料噴射手段に供給する燃料供給系路と前記低
圧ポンプ及び高圧ポンプの各々に対してバイパスした系
路を有し、該系路に低圧レギュレーター及び高圧レギュ
レーターとを有し、少なくとも前記高圧レギュレーター
に前記燃料の圧力を検出する半導体圧力センサが設けら
れていることを特徴とする。本発明に係る筒内噴射式エ
ンジンは、前記燃焼室に燃料を空燃比４５以上のリーン
バーン制御噴射することを特徴とする。

【００２７】また、本発明に係る筒内噴式エンジンは、
前記燃料噴射手段は前記燃料を噴霧する噴出孔とその周
辺近傍の表面に有機皮膜が設けられていることを特徴と
する。

【００２８】本発明は、特に燃料噴射孔とその周辺近傍
に厚さ１.５〜１０ｎｍ 好ましくは１.５〜８ｎｍ の有
機皮膜を設けたこと、或いは燃料噴射孔表面に有機皮膜
を設けた燃料噴射弁であって、前記噴射孔は燃料を粒径
２０μｍ以下に噴霧する口径を有すること、前記噴射孔
の口径が０.３〜０.８mmであること、前記噴射孔とその
周辺近傍が重量で、Ｃ０.６〜１.５％，Ｓｉ１％以下，
Ｍｎ１.５％ 以下及びＣｒ１５〜２０％を含むフェライ
ト系ステンレス鋼からなることの１つ又は２つ以上の組
合せによって得られることを特徴とする燃料噴射弁にあ
る。

【００２９】そして、その有機皮膜は前述の化合物から
なり、ベース金属との共有結合によって結合されている
ものであり、その厚さは１.５〜３０ｎｍ が好ましく、
より１.５〜１０ｎｍ が好ましくは、最も１.５〜７ｎ
ｍ が好ましい。

【００３０】また、有機皮膜として、平均分子量が２０
００〜６０００のパーフルオロポリエーテル化合物，４
弗化エチレンモノマー，珪素樹脂，ポリアミド樹脂等の
グロー放電下での形成，テフロン樹脂，金属アルコキシ
ドとフルオロアルキル基置換アルコキシドとの溶液によ
って得られる膜等が使用可能である。

【００３１】（半導体圧力センサの構成）本発明の半導
体圧力センサの構造は後述する図１に示すとおりであ
る。まず感圧素子部のダイアフラムが被測定媒体の圧力
を受け、表面がたわむ。するとダイアフラムの被測定媒
体と接触しない側の面に取り付けられた歪みゲージがそ
のたわみを検知し、その情報信号を電極，リードピンを
介して信号処理回路に伝える。信号処理回路で処理され
た信号が出力ピンを介してコネクターのターミナルに伝
えられる。最終的にコネクターから被測定媒体の圧力の
情報が伝えられるというしくみである。また複数の電極
同士は導通しないように絶縁膜で各々分離してある。電
極はＳｉ基板上にスパッタ等で形成される。リードピン
は半田で固定される。

【００３２】感圧素子部はダイアフラム，Ｓｉ基板，絶
縁膜，歪みゲージ，電極，はんだ，リードピンを有して
いる。接合部は硬質ガラス，低融点ガラス，ステム，保
護層を有している。保護層は低融点ガラスやステム等腐
食しやすい部分を被覆するように設ける。感圧素子部と
接合部以外は台座部である。更に、本センサの支持体で
ある外枠、及び本センサを固定するためのフランジを有
する。

【００３３】感圧素子部の材質は被測定媒体に対する耐
食性が高いＳｉが特に好ましい。また歪みゲージは被測
定媒体と触れて腐食しないようにダイアフラムの被測定
媒体と接触しない側の面に取り付ける。

【００３４】接合部も被測定媒体から受ける圧力に耐え
られるような物理的強度を有する必要がある。且つ被測
定媒体の温度に耐えられる材料であることも必要であ
る。被測定媒体の圧力は直噴のガソリンエンジン用のも
のになると最高２０ＭＰａ程度になるためこれに耐える
ことも必要となる。また温度もオートマチックトランス
ミッション用のオイルでは１３０℃程度に上昇するため
これに耐えることも必要となる。また接合部は両者の接
合性をあげるため、或いは熱による膨張率の違いから生
じる剥離等を防ぐため線膨張率が近似の複数の層構造を
採ることが好ましい。更に台座部側の材料は金属性のも
のの方が、溶接或いはネジ止めで接合できるので好まし
い。なお塗布法で保護層を形成する場合、用いる塗布液
に侵されないことも必要である。

【００３５】以上のような条件を考慮すると接合部は例
えば（硬質）ガラス層，低融点ガラス層，鉄−ニッケル
−コバルト合金層からなるものがあげられる。この層構
造は以下のような特徴を持っている。まずガラスはＳｉ
製のダイアフラムとは線膨張率がほぼ近似しており被測
定媒体の温度変化による影響を低減できる特徴がある。
（硬質）ガラスとしては耐久性や価格等を考えるとパイ
レックスガラスが好適である。次に低融点ガラスは（硬
質）ガラス，鉄−ニッケル−コバルト合金と線膨張率が
近似であり、熔融加工で両者を接着しやすいという特徴
がある。鉄−ニッケル−コバルト合金は台座部と溶接、
あるいはネジ止め等により接合可能という特徴がある。
以上のような複数の層構造による接合部を用いることで
Ｓｉ製のダイアフラムと台座部を接合させることが可能
となる。また接合部に低融点ガラス層を設ける代わりに
種々の金属を用いて溶接する例も挙げられる。この金属
にはガラスと金属の接合性を向上させるための金属元素
（例えばチタン）を含有させることが好ましい。

【００３６】台座部は感圧素子部と接合部を組込み、被
測定媒体の圧力を測定する場所に固定するため、被測定
媒体と接触し、またこれらの条件に耐えうる強固な構造
であり、且つ被測定媒体と接触しても腐食しないような
材質のものが望まれる。また材質は例えばフェライト
系，オーステナイト系ステンレス鋼が挙げられる。信号
処理回路を台座部に組込むことが好ましいが、台座部の
外にあっても構わない。また本センサを車載部品として
装着する際、ドライバー等の工具がダイアフラムを傷つ
けないよう台座部に保護カバーを設けることも可能であ
る。

【００３７】本発明における保護層の目的は被測定媒体
によって接合部が腐食することを防ぐことである。その
ため保護層を設ける部分は接合部のうち被測定媒体によ
って腐食を受ける部分が最低必要であるが、それ以外の
部分は設けなくてもかまわない。ただ保護層の形成の
際、塗布液が接合部の腐食を受けない部分や台座部，感
圧素子部に付着して結果として保護層が形成されてもそ
の性能に重大な影響を与えなければかまわない。

【００３８】（保護層の厚さ）保護層は厚い方が被測定
媒体を透過し難いというメリットがある。しかし厚すぎ
ると圧力測定の際の精度が低下するという問題がある。
また保護層を形成している材料と接合部の材料とが異な
るため線膨張率も異なってくる。すると被測定媒体の温
度と圧力変化により保護層が接合部上で亀裂を生じたり
剥離する恐れがある。そのため保護層はむやみに厚くす
ることはできない。保護層材料にエポキシ樹脂を用いた
場合、被測定媒体の温度と圧力変化で保護層が接合部上
で亀裂を生じたり剥離しない厚さとしては約２０μｍ以
下より１５μｍ以下にすることが好ましい。また被測定
媒体の圧力測定の際、測定精度を３％以内（この程度は
実用上必要）とするためには、最小感度１ＭＰａの場合
は保護層の厚さは１０μｍ以下にすることが好ましい。
この場合、用いるエポキシ樹脂は耐久性の点でガソリン
に対してはエポキシ当量が１００〜５０００、オイルに
対してはエポキシ当量が１００〜７００が好ましい。な
おこの測定感度での用途としては直噴方式のガソリンエ
ンジンの圧力センサが挙げられる。最小感度が０.２Ｍ
Ｐａ の場合は３μｍ以下にするのが好ましい。この場
合、用いるエポキシ樹脂は耐久性の点で分子内に３個以
上のエポキシ基を有するものが必要である。なおこの測
定感度での用途としてはオートマチックトランスミッシ
ョン用オイルの低圧力測定用センサが挙げられる。また
最小感度が０.０５ＭＰａ の場合は保護層の厚さは１μ
ｍ以下にすることが好ましい。この場合、耐久性の点で
用いるエポキシ樹脂に（化１）に示すフッ素化合物を含
有させるか、保護層を形成した後、（化２）のフッ素化
合物を保護層に塗布することが好ましい。なおこの測定
感度での用途としては１ＭＰａ以下の圧力となる圧縮天
然ガスを燃料とする自動車の低圧ポンプ用燃料圧力セン
サ等が挙げられる。

【００３９】また、圧力として２〜２０ＭＰａの中高圧
に対しては３〜２０μｍとし、圧力の上昇とともに厚い
保護とすること、高圧力として１０〜２０ＭＰａの筒内
直噴ガソリンに対しては５〜２０μｍより１０〜１５μ
ｍが好ましい。

【００４０】（保護層の形成材料）まず保護層として形
成された場合被測定媒体との接触により分解しないもの
である必要がある。また被測定媒体を透過しないもので
ある必要もある。更に被測定媒体の温度で接合部から剥
離しないものである必要もある。これらの条件を満たす
保護層材料を我々は種々検討した結果、接着性が高く、
架橋密度の高い有機の樹脂材料、とりわけエポキシ樹脂
が好適であることを見出した。エポキシ樹脂としてはビ
スフェノールＡとエピクロルヒドリンの共重合体である
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂，フェノールノボラッ
ク樹脂とエピクロルヒドリンの反応で得られるフェノー
ルノボラック型エポキシ樹脂，クレゾールノボラック樹
脂とエピクロルヒドリンの反応で得られるクレゾールノ
ボラック型エポキシ樹脂，トリス（ハイドロキシフェニ
ル）メタンとエピクロルヒドリンの反応で得られる分子
内に３個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂（以後
トリス（ハイドロキシフェニル）メタン型エポキシ樹脂
と記述する）等が挙げられる。ビスフェノールＡ型エポ
キシ樹脂としては商品名エピコート５６２，８１５，８
２０，８２８，１００１，１００４，１００７，１００
９等（シェル製），アラルダイドGY252,ＧＹ２５０，Ｇ
Ｙ２６０，Ｇｙ２８０，６０７１，６０８４,６０９７,
６０９９等（チバガイギー製），エピクロン８５５，８
４０，８５０,１０５０,４０５０，７０５０，８１３０
等（大日本インキ製）等で上市されている。フェノール
ノボラック型エポキシ樹脂としては商品名エピコート１
５２，１５４(シェル製)，アラルダイドＥＰＮ１１３８
（チバガイギー製）等で上市されている。クレゾールノ
ボラック型エポキシ樹脂としては商品名アラルダイドＥ
ＣＮ１２７３，ＥＣＮ１２８０，ＥＣＮ１２９９（チバ
ガイギー製）等で上市されている。トリス（ハイドロキ
シフェニル）メタン型エポキシ樹脂としては商品名TACT
IX742 ,ＸＤ９０５３（ダウケミカル製）等で上市され
ている。上記エポキシ樹脂の中でも原料のエポキシ樹脂
のエポキシ当量が小さいものが被測定媒体の透過性が低
い傾向がある。具体的にはエポキシ当量が７００未満の
ものが特に良好である。また分子内にエポキシ基を３個
以上有するものは特に透過性が低く極めて薄い保護層形
成が可能である。

【００４１】エポキシ樹脂とともに用いる硬化剤はアミ
ン系，酸無水物系，多価フェノール系，多価メルカプタ
ン系等が挙げられる。

【００４２】アミン系としては脂肪族，脂環族，芳香族
等が挙げられる。このうち脂肪族アミンとしてはジエチ
レントリアミン，テトラエチレンテトラミン，テトラエ
チレンペンタミン等が挙げられる。これらを用いた場合
は硬化後の樹脂の熱変形温度が７０〜１１０℃程度と低
いため、被測定媒体の温度がこれより高い場合は適当で
ない。

【００４３】脂環族アミンとしてはビス−（４−アミノ
−３−メチルシクロヘキシル）メタン等が挙げられる。
これらを用いた場合は硬化後の樹脂の熱変形温度が１４
０〜１５０℃程度と高いので被測定媒体の最高温度が１
３０℃程度でも使用可能である。

【００４４】芳香族アミンとしては４，４′−ジアミノ
ジフェニルメタンやｍ−フェニレンジアミン，ｐ−フェ
ニレンジアミン、４，４′−ジアミノジフェニルスルホ
ン等が挙げられる。これらを用いた場合は硬化後の樹脂
の熱変形温度が１４０〜170℃程度と高いので被測定媒
体の最高温度が１３０℃程度でも使用可能である。ただ
硬化が緩やかであるため硬化温度を高めたり硬化促進剤
を併用する。

【００４５】その他アミン系としてはポリアミド等が挙
げられる。

【００４６】酸無水物系としてはフタル酸族が一般的で
ある。フタル酸族としては無水フタル酸，テトラハイド
ロフタル酸，メチルブチレンテトラハイドロ無水フタル
酸，メチルエンドメチレンテトラハイドロ無水フタル
酸、テトラブロモ無水フタル酸，無水トリメリット酸，
無水ピロメリット酸等が挙げられる。アミン系のものに
比べてエポキシ環との反応性が低いので触媒を添加する
のが一般的である。触媒としてはトリエタノールアミ
ン，ベンジル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミン，ヘキサメチレ
ンテトラミン，トリエチレンジアミン，ｏ−ハイドロキ
シフェニルベンジル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミン，Ｎ−メ
チルモルフォリン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、Ｎ，Ｎ
−ジエチルアニリン、Ｎ，Ｎ−ジブチルアニリン、Ｎ，
Ｎ−ジアミノピペリジン等の３級アミン，キノリン，２
−エチル−４−メチル−イミダゾール等のアミンが用い
られる。

【００４７】フタル酸以外ではポリアジピン酸ポリ無水
物，ポリセバチン酸ポリ無水物，ドデセニル無水コハク
酸等が挙げられる。これらで作成した保護層は被測定媒
体の遮断性が低くなる恐れがある。その場合はポリアミ
ンやポリアミドを併用することで遮断性を高めることが
できる。

【００４８】メルカプタン系は悪臭のするものがほとん
どである。この中ではチオグリコール酸ペンタエリスリ
トールのような分子量の大きなものが悪臭の程度は小さ
い。その他の硬化剤としてはトリフェニルフォスフェー
ト，サリチル酸，多価フェノール等が挙げられる。

【００４９】エポキシ樹脂と硬化剤の混合比は反応する
残基の当量で１：０.８〜１：１.３が好ましい。エポキ
シ樹脂の比がこの範囲を大きく逸脱すると保護層に対す
る被測定媒体の遮断性が低くなる傾向がある。

【００５０】（保護層の形成方法）保護層の形成方法は
エポキシ樹脂硬化物の原料を有機溶媒に溶解、或いは懸
濁させた液（保護層形成液）を接合部に塗布する方法と
してはスピンコート，ディップコート等が挙げられる。
具体的には図１の接合部と感圧素子部を固定した台座部
の空隙に保護層形成液を注入後、センサ自身を回転させ
ることで均一な膜厚の保護形成液層を形成させる方法が
挙げられる。また保護層形成液の濃度を低くして台座部
の空隙に注入後、シリンジで空隙に注入された保護層形
成液を吸引で抜き取ることで、接合部表面に保護層形成
液を付着させる方法も挙げられる。或いはセンサ自身を
保護層形成液に浸し、引き上げる方法も挙げられる。い
ずれの場合も液中の原料を重合させる必要があるので熱
硬化、或いはＵＶ硬化，放射線硬化等を施す。液の溶媒
は用いる原料の溶解するものが保護層の厚さを均一化し
やすい点で望ましい。また、あまり低沸点だと液の濃度
が変化しやすく、高沸点だと揮発し難いので（熱）硬化
条件等を考慮の上選択する必要がある。

【００５１】（フッ素化合物との混合）被測定媒体中の
金属の腐食要因である硫酸，硝酸等の物質は被測定媒体
に含まれている水分中に高濃度に存在すると考えられ
る。そのため保護層にはっ水性を持たせることでその保
護層の耐腐食性を向上することができる。はっ水性の材
料として、前述の（化１）の構造の含フッ素化合物を混
合したものを用いることによって、保護層のはっ水性を
向上させることができる。

【００５２】一般に含フッ素化合物としてはパーフルオ
ロアルキル鎖を有する化合物，パーフルオロポリエーテ
ル鎖を有する化合物，芳香環にフルオロ基やトリフルオ
ロメチル基を有する化合物等が挙げられる。このうちは
っ水性を向上させるためにはパーフルオロアルキル鎖を
有する化合物，パーフルオロポリエーテル鎖を有する化
合物の方が効果的である。また樹脂等と混ぜ合わせて超
撥水塗料を調製する際、用いる溶媒に溶解或いは溶解ま
でいかなくとも分散している方が塗膜形成の際は均一に
分布するので好ましい。更に保護層形成液塗布後その表
面に局在化する必要もある。これらの要求を満たす材料
を探索するため検討を行った結果、我々は上記に示すパ
ーフルオロポリエーテル鎖を有する化合物を見出した。
即ちパーフルオロポリエーテル末端にアミド結合で複数
の芳香環を有する特定の残基を結合させたものである。
これら化合物の合成はパーフルオロポリエーテル鎖の末
端がＣＯ₂Ｈ の材料に末端にアミノ基を有する材料を反
応させアミド結合を介して結合させることによって得ら
れる。末端にアミノ基を有する材料を結合させる理由は
有機溶媒への溶解性，分散性（混和性）を向上させるた
めである。パーフルオロポリエーテル鎖の末端がＣＯ₂
Ｈ の材料としては、ダイキン工業製デムナムＳＨ（パ
ーフルオロポリエーテルの繰り返し単位が−ＣＦ₂ＣＦ₂
ＣＦ₂Ｏ−)，アウジモント社製フォンブリンＺ−ＤＩＡ
Ｃ（パーフルオロポリエーテルの繰り返し単位が−（Ｃ
Ｆ₂ＣＦ₂Ｏ）ｘ−（ＣＦ₂Ｏ)ｙ−），デュポン社製クラ
イトックス１５７ＦＳ−Ｌ、同じく１５７ＦＳ−Ｍ、同
じく１５７ＦＳ−Ｈ（いずれもパーフルオロポリエーテ
ルの繰り返し単位が−ＣＦ（ＣＦ₃）−ＣＦ₂Ｏ−）等が
挙げられる。

【００５３】これらの化合物のうち以下に示す化合物１
〜１１のものが特に保護層形成液への相溶性も良好であ
るので特に好ましい。

【００５４】

【化３】

【００５５】

【化４】

【００５６】

【化５】

【００５７】

【化６】

【００５８】

【化７】

【００５９】

【化８】

【００６０】

【化９】

【００６１】

【化１０】

【００６２】

【化１１】

【００６３】

【化１２】

【００６４】

【化１３】

【００６５】パーフルオロポリエーテル鎖の平均分子量
は化合物１〜８のものが約１５００〜５０００（ｍ或い
はｍ′は平均約８〜３０）、化合物９，１０のものが約
2000〜９０００（ｍ或いはｍ′は平均約１２〜５４）、
化合物１１は約２０００〜５０００のものが保護層形成
液との相溶性が良好であるので好適である。なおパーフ
ルオロポリエーテル鎖のｎ／ｎ′は合成の際おおよそ
０.８〜１.４ぐらいになるのでｎは平均約９〜３０、
ｎ′は平均約９〜３４ぐらいになる。

【００６６】含フッ素化合物の合成方法は以下に示す通
りである。

【００６７】（化合物１の合成）デュポン社製クライト
ックス１５７ＦＳ−Ｌ（平均分子量２５００）（２５重
量部）を３Ｍ社製ＰＦ−５０８０（１００重量部）に溶
解し、これに塩化チオニル（２０重量部）を加え、撹拌
しながら４８時間還流する。塩化チオニルとＰＦ−５０
８０をエバポレーターで揮発させクライトックス１５７
ＦＳ−Ｌの酸クロライド（２５重量部）を得る。

【００６８】三井東圧社製１，４−ビス（４−アミノフ
ェノキシ）ベンゼン(２９重量部)，トリエチルアミン
（２５重量部）をジクロルメタン（３００重量部）に溶
解し撹拌中、これにベンゾイルクロライド（１４重量
部）をジクロルメタン（１００重量部）に溶解したもの
を２時間かけて滴下し、その後も２０時間撹拌する。反
応液をろ紙でろ過し、ろ液をエバポレーターで濃縮後カ
ラムクロマトグラフィ（和光純薬社製ワコーゲルＣ−２
００）で分離・精製し、アミノ基の片方にベンゼン環を
有する化合物１２（２０重量部）を得る。

【００６９】

【化１４】

【００７０】クライトックス１５７ＦＳ−Ｌの酸クロラ
イド（２５重量部），化合物１２（４重量部），トリエ
チルアミン（２重量部）、及びジクロルメタン（２０重
量部）を３Ｍ社製ＦＣ−７２（１００重量部）に加え、
撹拌しながら４８時間還流する。反応液をろ紙でろ過
し、ろ液を１２時間静置する。上層のジクロルメタン層
を除き、新たにジクロルメタン(２０重量部)を加え１時
間撹拌した後１２時間静置する。上層のジクロルメタン
層を除き、下層のＦＣ−７２層中のＦＣ−７２をエバポ
レーター，真空ポンプで揮発させ、目的の化合物１（２
５重量部）を得た。

【００７１】（化合物２の合成）デュポン社製クライト
ックス１５７ＦＳ−Ｌ（平均分子量２５００）（２５重
量部）の代わりにダイキン工業社製デムナムＳＨ（平均
分子量３５００）（３５重量部）を用いる以外は化合物
１の合成と同様にして化合物２（３５重量部）が得られ
た。

【００７２】（化合物３の合成）ベンゾイルクロライド
(１４重量部)の代わりにフェノキシ安息香酸クロライド
（２３重量部）を用いる以外は化合物１２の合成と同様
にして化合物１３（２５重量部）を得る。

【００７３】

【化１５】

【００７４】次に化合物１２（４重量部）の代わりに化
合物１３（５重量部）用いる以外は化合物１の合成と同
様にして化合物３（２５重量部）が得られた。

【００７５】（化合物４の合成）デュポン社製クライト
ックス１５７ＦＳ−Ｌ（平均分子量２５００）（２５重
量部）の代わりにダイキン工業社製デムナムＳＨ（平均
分子量３５００）（３５重量部）を用いる以外は化合物
３の合成と同様にして化合物４（３５重量部）が得られ
た。

【００７６】（化合物５の合成）１，４−ビス（４−ア
ミノフェノキシ）ベンゼン（２９重量部）の代わりに三
井東圧社製１，３−ビス（４−アミノフェノキシ）ベン
ゼン（２９重量部）を用いる以外は化合物１２の合成と
同様にして化合物１４（２０重量部）を得る。

【００７７】

【化１６】

【００７８】次に化合物１２（４重量部）の代わりに化
合物１４（４重量部）用いる以外は化合物１の合成と同
様にして化合物５（２５重量部）が得られた。

【００７９】（化合物６の合成）デュポン社製クライト
ックス１５７ＦＳ−Ｌ（平均分子量２５００）（２５重
量部）の代わりにダイキン工業社製デムナムＳＨ（平均
分子量３５００）（３５重量部）を用いる以外は化合物
５の合成と同様にして化合物６（３５重量部）が得られ
た。

【００８０】（化合物７の合成）ベンゾイルクロライド
(１４重量部)の代わりにベンゼンスルホン酸クロライド
（１８重量部）を用いる以外は化合物１２の合成と同様
にして化合物１５（２１重量部）を得る。

【００８１】

【化１７】

【００８２】次に化合物１２（４重量部）の代わりに化
合物１５（５重量部）用いる以外は化合物１の合成と同
様にして化合物７（２５重量部）が得られた。

【００８３】（化合物８の合成）デュポン社製クライト
ックス１５７ＦＳ−Ｌ（平均分子量２５００）（２５重
量部）の代わりにダイキン工業社製デムナムＳＨ（平均
分子量３５００）（３５重量部）を用いる以外は化合物
７の合成と同様にして化合物８（３５重量部）が得られ
た。

【００８４】（化合物９の合成）１，４−ビス（４−ア
ミノフェノキシ）ベンゼン（２９重量部）の代わりに三
井東圧社製２，２−ビス［（４−アミノフェノキシ）フ
ェニル］プロパン（４１重量部）を用いる以外は化合物
１２の合成と同様にして化合物１６(３０重量部)を得
る。

【００８５】

【化１８】

【００８６】次に化合物１２（４重量部）の代わりに化
合物１６（７重量部）用いる以外は化合物１の合成と同
様にして化合物９（２５重量部）が得られた。

【００８７】（化合物１０の合成）デュポン社製クライ
トックス１５７ＦＳ−Ｌ（平均分子量２５００）（２５
重量部）の代わりにダイキン工業社製デムナムＳＨ（平
均分子量３５００）（３５重量部）を用いる以外は化合
物９の合成と同様にして化合物１０（３５重量部）が得
られた。

【００８８】（化合物１１の合成）アウジモント社製フ
ォンブリン Ｚ−ＤＩＡＣ(平均分子量４０００)（４０
重量部）をＦＣ−７２（２００重量部）に溶解し、これ
にジシクロヘキシルカルボジイミド（５重量部），化合
物１６（１３重量部），ジクロルメタン（１００重量
部）を加え、１２０時間撹拌する。反応液をろ紙でろ過
後、ろ液を１２時間静置する。上層のジクロルメタン層
を除き、下層のＦＣ−７２層中のＦＣ−７２をエバポレ
ーター、及び真空ポンプで揮発させ、目的の化合物１１
(４０重量部)を得た。

【００８９】フッ素化合物（保護層形成液混合用） 以下に示す含フッ素化合物を保護層形成後、保護層表面
に塗布後、加熱することによっても保護層のはっ水性が
向上することを見出した。

【００９０】

【化１９】Ｒｆ−(ＣＨ₂)₃−Ｓｉ(ＯＲ′)₃ Ｒｆ−は下記構造。

【００９１】Ｆ(ＣＦ(ＣＦ₃)−ＣＦ₂−Ｏ−)_m−ＣＦ(Ｃ
Ｆ₃)ＣＯＮＨ− 或いは Ｆ(ＣＦ₂−ＣＦ₂−ＣＦ₂−Ｏ−)_m′−ＣＦ₂−ＣＦ₂−Ｃ
ＯＮＨ− ｍ，ｍ′は自然数 Ｒ′はＣＨ₃或いはＣ₂Ｈ₅ Ｒｆ′−(ＣＨ₂)_p−Ｓｉ(ＯＲ′)₃ Ｒｆ′−は下記構造。

【００９２】Ｆ(ＣＦ₂)_q− Ｒｆ″−Ｓｉ(ＯＲ′)₃ Ｒｆ″−は下記構造。

【００９３】Ｈ(ＣＦ₂)_r− ｐ，ｑ，ｒは自然数 これらの化合物のうち以下に示す化合物１４〜２２のも
のが特に良好なはっ水性を示すので特に好ましい。

【００９４】

【化２０】Ｆ(ＣＦ(ＣＦ₃)−ＣＦ₂−Ｏ−)_m−ＣＦ(ＣＦ
₃)ＣＯＮＨ−ＣＨ₂ＣＨ₂ＣＨ₂−−Ｓｉ(ＯＣ₂Ｈ₅)₃ 化合物１７

【００９５】

【化２１】Ｆ(ＣＦ₂ＣＦ₂ＣＦ₂−Ｏ−)_m′−ＣＦ₂ＣＦ₂
ＣＯＮＨ−ＣＨ₂ＣＨ₂ＣＨ₂−−Ｓｉ(ＯＣ₂Ｈ₅)₃ 化合物１８

【００９６】

【化２２】Ｆ(ＣＦ(ＣＦ₃)−ＣＦ₂−Ｏ−)_m−ＣＦ(ＣＦ
₃)ＣＯＮＨ−ＣＨ₂ＣＨ₂ＣＨ₂−−Ｓｉ(ＯＣＨ₃)₃ 化合物１９

【００９７】

【化２３】Ｆ(ＣＦ₂)₆−ＣＨ₂ＣＨ₂−Ｓｉ(ＯＣ₂Ｈ₅)₃ 化合物２０

【００９８】

【化２４】 Ｆ(ＣＦ₂)₈−ＣＨ₂ＣＨ₂−Ｓｉ(ＯＣ₂Ｈ₅)₃ 化合物２１

【００９９】

【化２５】 Ｆ(ＣＦ₂)₈−ＣＨ₂ＣＨ₂−Ｓｉ(ＯＣＨ₃)₃ 化合物２２

【０１００】

【化２６】Ｈ(ＣＦ₂)₆−Ｓｉ(ＯＣ₂Ｈ₅)₃ 化合物２３

【０１０１】

【化２７】Ｈ(ＣＦ₂)₁₀−Ｓｉ(ＯＣ₂Ｈ_５）_３ 化合物２４

【０１０２】

【化２８】Ｈ（ＣＦ₂)₁₀−Ｓｉ(ＯＣＨ₃)₃ 化合物２５ 一般に含フッ素化合物としてはパーフルオロアルキル鎖
を有する化合物，パーフルオロポリエーテル鎖を有する
化合物，芳香環にフルオロ基やトリフルオロメチル基を
有する化合物等が挙げられる。このうちはっ水性を向上
させるためには上記のパーフルオロアルキル鎖を有する
化合物，パーフルオロポリエーテル鎖を有する化合物の
方が効果的である。またパーフルオロアルキル鎖の片方
の末端に水素を含むものも効果がある。

【０１０３】パーフルオロアルキル鎖のｎの数は少なす
ぎるとはっ水性が低い。そのため具体的には３以上が望
ましい。パーフルオロアルキル鎖の片方の末端に水素を
含むものの場合もｎ′の数は少なすぎるとはっ水性が低
い。そのため具体的には６以上が望ましい。パーフルオ
ロポリエーテル鎖を有する化合物の場合、分子量は少な
すぎるとはっ水性が低い。そのため具体的には８００以
上が望ましい。パーフルオロアルキル鎖、或いはパーフ
ルオロポリエーテル鎖等の末端は保護層表面との化学結
合を形成するための残基であるトリメトキシシリル基，
トリエトキシシリル基といったトリアルコキシシリル基
を有している。これらの残基は加熱により保護層表面の
水酸基等と反応し、酸素−珪素の結合を形成する。これ
により含フッ素化合物は保護層表面に固定される。これ
らの化合物は温度が高く水分の多いところでは末端のト
リアルコキシシリル基が加水分解を受けやすいので冷蔵
庫等に保管することが望ましい。特に末端がトリメトキ
シシリル基の方がトリエトキシシリル基よりも加水分解
を受けやすいので保存安定性を考慮するならば末端はト
リエトキシシリル基のものが望ましい。

【０１０４】これら化合物の保護層への塗布方法はスピ
ンコート，ディップコートのどちらでもかまわない。用
いる溶媒は化合物が溶解するものの方が扱いやすい。し
かしアルコール系の溶媒は一部の化合物は溶解するが、
溶液中の水分と反応し重合するので塗布液としての寿命
が短くなる恐れがある。その点フッ素系の溶媒は水分が
溶解し難いので好適である。加えてフッ素系溶媒は表面
張力が小さいので塗布液が極めて薄く塗布面に広がり薄
膜化できるという利点もある。フッ素系の溶媒としては
３Ｍ社製ＦＣ−７２，ＦＣ−７７，ＰＦ−５０８０，Ｈ
ＦＥ−７１００，ＨＦＥ−７２００，デュポン社製バー
トレルＸＦ等が挙げられる。

【０１０５】パーフルオロポリエーテル鎖の末端がトリ
アルコキシシリル基の化合物はパーフルオロポリエーテ
ル鎖の末端がＣＯ₂Ｈ の材料と、一方の末端にアミノ基
を有しもう一方の末端にトリアルコキシシリル基を有す
る材料とを反応させアミド結合を介して結合させること
によって得られる。パーフルオロポリエーテル鎖の末端
がＣＯ₂Ｈ の材料としてはダイキン工業製デムナムＳ
Ｈ，デュポン社製クライトックス１５７ＦＳ−Ｌ、同じ
く１５７ＦＳ−Ｍ、同じく１５７ＦＳ−Ｈ等が挙げられ
る。一方の末端にアミノ基を有し、もう一方の末端にト
リアルコキシシリル基を有する材料としてはチッソ社製
サイラエースＳ３２０，或いはＳ３３０等が挙げられ
る。

【０１０６】なおこれら含フッ素化合物のうち化合物２
０〜２５はヒドラス化学，ダイキン工業等の化学会社か
ら製品として販売されている。残る含フッ素化合物であ
る化合物１７〜１９の合成方法は以下に示す通りであ
る。

【０１０７】（化合物１７の合成）デュポン社製クライ
トックス１５７ＦＳ−Ｌ（平均分子量２５００）（２５
重量部）を３Ｍ社製ＰＦ−５０８０（１００重量部）に
溶解し、これに塩化チオニル（２０重量部）を加え、撹
拌しながら４８時間還流する。塩化チオニルとＰＦ−５
０８０をエバポレーターで揮発させクライトックス１５
７ＦＳ−Ｌの酸クロライド（２５重量部）を得る。これ
にＰＦ−５０８０（１００重量部），チッソ（株）製サ
イラエースＳ３３０（３重量部），トリエチルアミン
（３重量部）を加え、室温で２０時間撹拌する。反応液
を昭和化学工業製ラジオライト ファインフローＡでろ
過し、ろ液中のＰＦ−５０８０をエバポレーターで揮発
させ、化合物１７（２０重量部）を得た。

【０１０８】（化合物１８の合成）デュポン社製クライ
トックス１５７ＦＳ−Ｌ（平均分子量２５００）（２５
重量部）の代わりにダイキン工業社製デムナムＳＨ（平
均分子量３５００）（３５重量部）を用いる以外は化合
物１７の合成と同様にして化合物１８(３０重量部)を得
た。

【０１０９】（化合物１９の合成）チッソ（株）製サイ
ラエースＳ３３０（３重量部）の代わりにチッソ（株）
製サイラエースＳ３２０（３重量部）を用いる以外は化
合物１７の合成と同様にして化合物１９（２０重量部）
を得た。

【０１１０】（本発明の半導体圧力センサの用途)本発
明の半導体圧力センサは圧縮天然ガス車の燃料である天
然ガスの圧力センサとしての用途が挙げられる。また直
噴ガソリンエンジンの燃料であるガソリンの高圧圧力セ
ンサとしての用途が挙げられる。更にオートマチックト
ランスミッションとして段階変速又は無段階変速用のオ
イル圧力を検知する圧力センサとしての用途も挙げられ
る。その他ターボのブースト圧，船舶・潜水艦の水圧検
知等の用途も挙げられる。また高温・多湿の環境でも使
えることから風呂，プール，防火水槽，原子炉内の放射
性物質を保管する水槽・可燃ガスタンク等に取り付け水
圧・ガス圧を測定することでその容器中の貯水量・貯蓄
量を求めることも可能である。またこれら水槽・ガスタ
ンクの水漏れ・ガス漏れによる圧力低下を検知すること
ができるので漏水センサ・ガス漏れセンサとしての用途
も考えられる。なお被測定媒体は水やガス以外の液体，
気体でもかまわない。更に極めて小さな容器，装置内の
媒体の圧力を測定することが可能であるため玩具等への
適用も考えられる。

【０１１１】本発明の保護層により接合部が被測定媒体
へ直接接触することを避けることができる。そのため本
発明の保護層は接合部の腐食を防ぐ作用があると考えら
れる。また含フッ素化合物を併用することで被測定媒体
中の水分中に高濃度に含まれていると考えられる腐食を
誘発する酸性・塩基性物質を保護層に寄せ付けない働き
が得られる。また保護層はダイアフラムの動きを抑制す
ると思われるので、薄くした方が精度の低下を防ぐこと
ができる。

【０１１２】ガラス台座はシリコン基板と熱膨張係数が
近似するもの、ホウ珪酸ガラスであるパイレックスガラ
スを使用する。また、センサハウジングもシリコン基
板，ガラス台座と熱膨張係数の整合性の良い重量でＦｅ
５４％−Ｎｉ２９％−Ｃｏ１７％系合金（商品名：コバ
ール）またはＮｉ−Ｆｅ系合金（商品名：４２アロイ）
を使用する。

【０１１３】低融点ガラスとして、その熱膨張係数が感
圧素子(シリコン基板，ガラス台座)と上記センサハウジ
ング（コバール又は４２アロイ）との間のものを用いる
ことが可能であるので、低融点ガラスを上記感圧素子・
センサハウジング内壁間に介在させることで、センサ内
部の良好なハーメチックシールを保つことができる。ち
なみに、シリコン基板として用いるＳｉの熱膨張係数は
３１×１０^-7／℃、台座として用いるパイレックスガラ
スの熱膨張係数は３２．５×１０^-7／℃、センサハウジ
ングとして用いるコバールの熱膨張係数は５２〜５４×
１０^-7／℃、４２アロイの熱膨張係数はコバールとほぼ
同じ、重量で、ＰｂＯ７２％,ＴｉＯ₂１０％，Ｂ₂Ｏ₃５
％，他Ａｌ₂Ｏ₃，ＳｉＯ₂ 等１３％を有する低融点ガラ
スの熱膨張係数は４０〜５０×１０^-7／℃である。

【０１１４】本発明に係る半導体センサは、前記感圧素
子１００がシリコン基板１に形成されたダイアフラム５
と該ダイアフラムの変位を電気信号に変換する歪ゲージ
６ａ，６ｂを有し、この感圧素子１００を支持する台座
４がセンサハウジング１７内の台座受部１２に低融点ガ
ラス１６を介して接合され、この低融点ガラス１６のう
ち被測定媒体に曝される箇所が被測定媒体に対してエポ
キシ樹脂を有する保護層２１により覆われている。

【０１１５】その具体的な構造として、センサハウジン
グ１７の内部に信号処理回路１５の収容部１９とセンサ
ハウジング外部より被測定媒体の圧力を導入する圧力導
入部１８とが形成され、この信号処理回路の収容部１９
と圧力導入部１８との間にリードピン挿通部３０が形成
され、このリードピン挿通部３０をリードピン挿通用の
スルーホール１２Ａを有する台座受部１２で閉ざすこと
で前記信号処理部の収容部１９が気密封止され、前記感
圧素子１００は、シリコン基板１に形成されたダイアフ
ラム５と該ダイアフラムの変位を電気信号に変換する歪
ゲージ６ａ，６ｂを有し、この感圧素子を支持する台座
４が被測定媒体の圧力導入部１８に臨む位置にて低融点
ガラス１６を用いて台座受部１２に接合され、且つ、歪
ゲージ６ａ，６ｂはダイアフラム５のうち被測定媒体の
受圧面と反対側にある基準圧室３２に臨むように配設さ
れ、この歪ゲージの電極７と信号処理回路１５とがセン
サハウジング１７のリードピン挿通部３０，台座受部１
２のスルーホール１２Ａ，台座４に設けたリードピン導
入孔９を通したリードピン１４を介して接続されている
のが好ましい。

【０１１６】

【発明の実施の形態】〔実施例１〕図１は本発明の第１
実施例に係る半導体圧力センサを示す縦断面図、図２は
上記半導体圧力センサに用いる歪ゲージ付きシリコン基
板（第２のシリコン基板）の平面図である。

【０１１７】図１において、半導体圧力センサのハウジ
ング１７は、例えばＳＯＳ３０４オーステナイト系ステ
ンレス鋼で形成され、被測定媒体の圧力導入部１８と、
信号処理回路収容部１９との２室に分けられ、この２室
間にリードピン１４を通すリードピン挿通部３５を有す
る仕切り壁２６が介在し、仕切り壁２６のうち信号処理
回路収容部１９に臨む側の一面に信号処理回路１５が固
定され、圧力導入部１８に臨む側にリードピン挿通部２
５を塞ぐように台座受部（以下、ステムと称する）１２
が溶接されている。信号処理回路１５は感圧素子からの
信号を増幅する信号処理回路素子を有するものである。

【０１１８】ステム１２は次に述べるセンサ部（検出
部）を支持するもので、例えばコバールにより形成さ
れ、４本のリードピン１４を通す４つのスルーホール１
２Ａが配設され、リードピン１４を通した後にスルーホ
ール１２Ａに硬質ガラス１３が充填されることで信号処
理回路収容部１９がハーメチックにシールされている。
すなわち、リードピン挿通部２５をステム１２で閉ざす
ことで信号処理回路収容部１９が気密封止される。

【０１１９】センサ部は、絶縁基板となるガラス台座４
の一面に接合により配置したＳＯＩ（silicon on insul
ator）基板１００を主要素とする。ＳＯＩ基板１００は
感圧素子となるもので、第１のシリコン基板（ダイアフ
ラム付き基板）１と熱酸化膜３と第２のシリコン基板
（歪ゲージ付き基板）２とで構成される。

【０１２０】第１のシリコン基板１には、エッチング加
工によってダイアフラム５となる薄肉部が形成され、そ
の一面に絶縁膜となるＳｉＯ₂ の熱酸化膜３が形成さ
れ、この熱酸化膜３を介して歪ゲージ６ａ，６ｂを有す
る第２のシリコン基板２がシリコン基板１の一面に接合
される。この第１のシリコン基板１，熱酸化膜３，第２
のシリコン基板２より成るＳＯＩ基板１００がホウ珪酸
ガラスよりなるガラス台座４に陽極接合で気密に接合
し、このＳＯＩ基板１００とガラス台座４との積層構造
体が後述する低融点ガラス１６を介してステム（台座受
部）１２にハーメチックに接合されている。低融点ガラ
ス１６は、熱膨張係数がガラス台座（ホウ珪酸ガラス）
４とステム（コバール）１２の間の数値となるので、熱
応力緩和に優れている。

【０１２１】第１のシリコン基板１と第２のシリコン基
板２の外枠部８とガラス台座４で囲まれる空間は基準圧
室（真空）としてあり、後述の歪ゲージ（ピエゾ抵抗素
子）６ａ，６ｂはダイアフラム５の被測定媒体受圧面と
反対側の面（基準圧室２７に臨む面）上に配置されてい
る。

【０１２２】ここで、図２を参照して第２のシリコン基
板（歪ゲージ付きシリコン基板）２について説明する。
図２において、白抜きの箇所がエッチングにより除去さ
れた部分、ハッチングを入れた領域がシリコン基板２の
エッチング残存領域である。シリコン基板２には、外枠
部８に囲まれるようにしてＶｃｃ（電源）端子７ａ，第
１の出力端子７ｃ，第２の出力端子７ｄ，ＧＮＤ（接
地）端子７ｂの４つの電極が形成されており、このうち
ＧＮＤ端子７ｂが外枠部８に接続されている。また、第
２のシリコン基板２には、第１のシリコン基板１に設け
たダイアフラム５上に位置するよう半径方向（ここで半
径方向とはダイアフラム５の半径線上に一致する意味で
ある）のゲージ６ａと、接線方向（ここで接線方向と
は、ダイアフラム５の上記半径線に直交する半径線とダ
イアフラム円周との交点位置における接線方向を指す）
のゲージ６ｂがエッチング加工により各２個ずつ形成さ
れ、同じく前記第２のシリコン基板２をエッチング加工
することによって形成された薄肉の配線部２２を介し
て、各歪ゲージ６ａ，６ｂが対応の電極部７ａ，７ｂ，
７ｃ，７ｄに電気的に接続されている。

【０１２３】第２のシリコン基板２は、（１００）面Ｐ
型で比抵抗０.０１〜１.０Ω・cmの単結晶シリコンウェ
ハが用いられており、拡散等で形成されたピエゾ抵抗効
果のひずみゲージ６ａ，６ｂの電気抵抗値は数百Ω〜数
キロΩの値に設定されている。なお、前記ゲージ部６
ａ，６ｂ以外の配線部２２には、アルミスパッタなどに
よる金属薄膜の形成あるいはボロン等の打ち込みによっ
て電気抵抗を小さくしている。

【０１２４】電極部７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ上には多層
の導電膜１０（Ａｌ／Ｔｉ／Ｎｉ／Ａｕ）が形成されて
いる。この導電膜１０は、感圧素子となるＳＯＩ基板１
００とガラス台座４を接合した後に、スパッタ，蒸着，
めっきなどの手法で形成される。

【０１２５】ＳＯＩ基板１００とガラス台座４との接合
態様は、第２のシリコン基板２の外枠部８がガラス台座
４に陽極接合され、第２のシリコン基板２の電極部７ａ
〜７ｄがガラス台座４に設けたリードピン導入孔９にＰ
ｂ−Ｓｎ半田１１を介して接続される態様をなす。この
接合により、歪みゲージ群６ａ，６ｂはＳＯＩ基板１０
０の第１のシリコン基板１の一面、第２のシリコン基板
２の外枠部８及びガラス台座４によって気密に密封され
ている。

【０１２６】導電膜１０は、ＳＯＩ基板１００の電極部
７ａ〜７ｄとガラス台座４に設けたリードピン導入孔９
の壁面とにかけてスパッタ，蒸着，メッキ等によって多
層（Ａｌ／Ｔｉ／Ｎｉ／Ａｕ）に形成され、各電極部７
ａ〜７ｄは、これらの導電膜１０及びＰｂ−Ｓｎ半田１
１を介してリードピン導入孔９に導入した各リードピン
１４に電気的に接続されて、さらにこのリードピン１４
を介して歪みゲージ６ａ，６ｂが信号処理回路１５と接
続される。

【０１２７】ガラス台座４とステム１２を低融点ガラス
１６を用いて接合する際に、ステム１２から突出したリ
ードピン１４先端はガラス台座４のリードピン導入孔９
内に挿入され、低融点ガラス１６を溶融する際、半田１
１も同時に溶融することによってリードピン１４と電極
部７が電気的に接続される。

【０１２８】センサ部を構成するＳＯＩ基板１００とガ
ラス台座４、及びそれらを支持するステム１２は、ハウ
ジング１７の圧力導入部１８に臨むようにして配置さ
れ、そのうちの第１のシリコン基板１と第２のシリコン
基板２との接合部、第２のシリコン基板２とガラス台座
４との接合部、ガラス台座４とステム１２との接合部に
は、被測定媒体の圧力印加時に圧縮応力がかかる構造と
なっているため（すなわち、センサ部の内側から圧力が
かかるのではなく外側から圧力がかかるため）、上記各
接合部には接合面を押しつける圧力が作用するので、接
合部が剥離することなく、その意味で耐圧的に有利とな
る。また、仮に高圧によって、ダイアフラム５が破損し
た場合においても、ハーメチックシールされた前記ステ
ム１２の存在によって被測定媒体が前記信号処理回路収
容部１９ヘリークすることがなく、気密性に関して２重
構造となっている。

【０１２９】また、歪ゲージ６ａ，６ｂをダイアフラム
５の内側（被測定媒体に曝される側と反対の面）に取り
付け、リードピン１４をステム１２，台座４を貫通して
ダイアフラム内側に導いて歪ゲージ６ａ，６ｂの電極７
と接続することで、歪ゲージ，リードピン等の電気部品
が被測定媒体に曝されなくてすみ、これらの電気部品に
防食用の保護膜をコートする必要性がなくなる。

【０１３０】センサ部のうちダイアフラムの被測定媒体
受圧面や低融点ガラス１６は、被測定媒体（例えば、ガ
ソリン，軽油，ＬＰＧ，ＣＮＧ）に曝されるが、このう
ち、Ｐｂを含む低融点ガラス１６においては、耐腐食性
（特に硝酸に対して）が弱いために、この低融点ガラス
部１６のうち、被測定媒体に接触する側を後述するエポ
キシ樹脂硬化物からなる保護層２１により被覆する。

【０１３１】ダイアフラム５は、保護層２１によって被
覆されないようにしてある。これは、ダイアフラム５は
直接被測定媒体に接触するようにした方がセンサの感度
低下や誤差を招かない点で有利なためである。

【０１３２】本実施例によれば、特にＰｂを含む低融点
ガラス１６が酸、特に硝酸に対して耐腐食の点で弱い
が、保護層２１によって低融点ガラス１６が保護され、
ひいては、半導体圧力センサのハーメチックシールが保
証されてセンサの信頼性を高めることができる。

【０１３３】低融点ガラス１６は、その外側面が丸みを
帯びて外側に膨らみをもった曲面を呈している。これ
は、ガラス台座４とステム１２との接合時に低融点ガラ
スが窒素雰囲気下で４４０℃程度の温度で加熱溶融され
るが、その時に低融点ガラスの表面張力が大きいためで
ある。

【０１３４】低融点ガラス１６には、表面及び内部に多
数の気泡が存在するため、被測定媒体に異物が混入して
いた場合、低融点ガラス１６表面に付着し易く、腐食の
基点となりうるが、前記のように保護層２１によってこ
れを低減することができる。ここで、センサ部の各部の
概略寸法について、述べる。第１のシリコン基板１の非
エッチング部の厚さは約数百ミクロン、エッチング部
（ダイアフラム５）の厚さは約１００ミクロン、熱酸化
膜３の厚さは約１ミクロン、第２のシリコン基板２の外
枠部８及び電極部７の厚さは約１０ミクロン、また歪み
ゲージ群６ａ，６ｂ、配線部を含む薄肉部の厚さは約数
ミクロン、ガラス台座４の厚さは約１ミリ、リードピン
導入孔９の径は約数百ミクロン、低融点ガラス１６の厚
さは約数百ミクロン、ステム１２の厚さは約２mm、感圧
素子部全体の平面寸法は約数ミリ角である。

【０１３５】次に動作原理を簡単に説明する。図１でダ
イアフラム５が被測定媒体の圧力と基準圧との差圧によ
ってガラス台座４側にたわむと、接線ゲージ６ｂの電気
抵抗値は増加し、半径ゲージ６ａの抵抗値は減少する。
したがって、接線ゲージ６ｂと半径ゲージ６ａをブリッ
ジ回路に結線し、ＶＣＣ端子７ａとＧＮＤ端子７ｂ間に
定電圧を供給すると第１出力端子７ｃと第２出力端子７
ｄ間に計測すべき圧力に応じた差電圧がえられる。本セ
ンサの場合、印加電圧数Ｖに対し数十ｍＶの差電圧が発
生する。図１で、リードピン１４と結線された信号処理
回路（センサ回路）１５と接続することによって、数Ｖ
に増幅された出力信号はピン２３とターミナル２４によ
ってセンサ外部に出力される。

【０１３６】本実施例によれば、リードピン１４，歪ゲ
ージ６ａ，６ｂ等は被測定媒体に曝されず、また、低融
点ガラス１６は保護層２１により保護されるので、腐食
し易い物質の保護を充分に図ることができさらに、ガラ
ス台座４・感圧素子（ＳＯＩ基板１００）間にも内部か
ら高圧がかからない構造であるので、センサの信頼性を
高めることができる。

【０１３７】本実施例の保護膜に係るエポキシ樹脂とし
てトリス（ハイドロキシフェニル）メタン型エポキシ樹
脂であるダウケミカル製ＸＤ９０５３（１２９重量
部）、硬化剤として丸善石油化学製フェノール樹脂（商
品名マルカリンカーＭ）（７１重量部）、そして硬化の
際の触媒として北興化学製ＴＥＡ−Ｋ（１重量部）を２
−ブタノン（７９９重量部）に加えよく攪拌し溶解す
る。こうして保護層形成液を調製する。なおＸＤ９０５
３のエポキシ当量は２１６、エポキシ基は４個である。

【０１３８】次に図２の形成工程にしたがって保護層を
形成する。半導体圧力センサ４８をダイアフラム側が上
になるように（コネクタ側が下になるように）スピンコ
ーター４９の回転台２０に固定する。次に先に調製した
保護層形成液２１を台座部の感圧素子部と接合部の固定
された空隙に入れる。その後このセンサを１８００rpm
で１分間回転する。こうして余分な保護層形成液を除去
する。次にこのセンサを１８０℃で１時間加熱すること
で塗布された保護層形成液中の熱硬化する成分が硬化す
る。こうして保護層が形成される。

【０１３９】このセンサを図３の装置に固定し被測定媒
体としてガソリンを用い、その圧力を測定した。この装
置は以下のようにして用いられる。まず半導体圧力セン
サ４８をダイアフラムがシリンダ４２内の被測定媒体２
３に接するよう固定する。被測定媒体はピストン４４を
介した重なり４５によって加圧され、この圧力を半導体
圧力センサが感知する。感知した情報を電気信号として
圧力信号処理装置４６へ送る。半導体圧力センサと圧力
信号処理装置はケーブル４７で結ばれている。

【０１４０】圧力測定の結果、２〜２０ＭＰａにおける
このセンサの出力誤差は３％未満でありセンサとしての
性能に問題はなかった。次にこのセンサを１２０℃に加
熱したガソリン中に５００時間浸漬した（ポンプで加圧
されたガソリンは最高１２０℃まで上昇する可能性があ
る）。センサをガソリンから取り出し室温まで冷えた後
再び圧力を測定したところ、その出力誤差は３％未満で
あった。接合部の表面を顕微鏡で調べたところ、腐食は
皆無であった。以上よりＸＤ９０５３を用いたエポキシ
樹脂硬化物からなる保護層を設けることで本発明の半導
体圧力センサはガソリンの圧力を測定するセンサとして
使用可能であることが示された。

【０１４１】上記試験終了後、このセンサを分解し、保
護層の厚さを反射型顕微鏡ＦＴ−ＩＲで測定したところ
約１５μｍであった。また測定に用いた吸収は芳香環の
Ｃ−Ｃ伸縮の部分である。なお測定の前に幾つかの厚さ
のエポキシ樹脂硬化物膜をシリコンウエハ上に作製し、
この膜の厚さをエリプソメトリーで測定した後にＩＲ吸
収を測定し検量線を作製しておく。

【０１４２】次に本発明の半導体圧力センサを自動車の
ガソリン筒内直接燃料噴射系に装着し、この自動車のエ
ンジンを６０００rpm で運転したところ、１６８時間後
もエンジンは正常に作動した。

【０１４３】この燃料噴射系を図５，図６を用いて説明
する。まずこの半導体圧力センサ４８は低圧及び高圧の
少なくとも一方のレギュレーター２８内にセットされる
が、特に本実施例では高圧レギュレーターに設けた。レ
ギュレーターには圧力制御弁、及びこの弁を動かすため
の圧力制御弁作動系組込まれている。半導体圧力センサ
で得られた情報がケーブル２９によって燃料噴射制御系
に伝わる。また燃料噴射系はその情報を処理した後圧力
制御弁作動系３０に圧力制御弁３１の動作についての指
示を出す。この情報伝達で燃料の圧力が制御される。低
圧レギュレーター３２、或いは高圧レギュレーター３３
は燃料噴射系では図６のようにそれぞれのポンプにより
加圧された燃料の圧力を測定する配置になる。低圧ポン
プ３４は燃料タンク３５から燃料を汲み出す働きをす
る。この圧力は約２〜４ＭＰａである。次に燃料はフィ
ードパイプ３６で高圧ポンプ３７に導かれる。ここで燃
料は１０〜２０ＭＰａに加圧されエンジンのシリンダ内
に燃料を吹き込むインジェクターへ運ばれる。これらの
制御はケーブル３８を介して燃料噴射制御系３９で行わ
れる。

【０１４４】なおここで高圧ポンプとインジェクターの
距離はできるだけ小さい方が圧力損失は少なくなる。ま
た高圧ポンプとインジェクターの間のフィードパイプは
屈曲しないようエンジンルーム内の配置を工夫すること
が圧力損失を低減する上では望ましい。なお低圧ポンプ
はエンジンルーム内、及びエンジンルーム外どちらでも
良いが、高圧ポンプはエンジンルーム内に設ける方が上
記圧力損失を防ぐ点で有効である。また燃料噴射系の燃
料の通過するフィードパイプ，リターンパイプ，ポン
プ，レギュレーター等はオイルクーラー等の冷却系を設
けることで圧力損失の低減とポンプの加圧効率アップに
つながる。

【０１４５】図７は、実施例の自動車用ガソリン筒内直
接燃料噴射式内燃機関の断面図である。シリンダヘッド
１１０に備えられている燃料噴射弁１０１は燃料ギャラ
リから供給された燃料を燃焼室１１４内に直接燃料を噴
射するように、その先端部を開口している。

【０１４６】点火プラグ１０３は吸気弁１０４と排気弁
１０５の間に備わっており、吸気弁１０４が開いている
間にフラットピストン１０８の動きにより吸気ポート１
０６から吸入した吸気と噴射弁１０１から噴射された燃
料の混合気に対して電気火花による点火で燃焼を開始さ
せる。燃焼後のガスは排気弁１０５が開いている間にピ
ストン１０８の動きにより排気弁１０５から排出され
る。

【０１４７】燃料噴射弁１０１の噴射弁駆動信号端子１
１１には燃料噴射弁駆動回路１０２が電気的に接続され
ている。また、燃料噴射弁駆動回路１０２には燃料噴射
弁駆動トリガ信号、および弁体の動作遅れを短縮するよ
うに燃料噴射弁を駆動するかしないかの信号を出力する
電子制御ユニット（ＥＣＵ）１０９が電気的に接続され
ている。なお、電子制御ユニット１０９にはエンジンの
各運転状態が入力され、その運転状態に応じた燃料噴射
弁駆動トリガ信号を決定する。

【０１４８】吸気ポート１０６からの空気量はアクセル
に連動して動く２個所の電磁的手段Ｍによってコントロ
ールされる。燃焼後の排気ガスは低酸素ストレージ型三
元触媒１１２により炭化水素，一酸化炭素及びＮＯｘを
除去し、更にリーンＮＯｘ触媒１１３によってＮＯｘが
除去される。本実施例においては、燃料噴射弁１０１か
ら燃料を粒径２５μｍ以下、好ましくは１５μｍ以下、
より好ましくは１０μｍ以下に気流超微粒化して筒内に
噴射させるとともに空燃比５０の超リーンバーンにて駆
動させるものである。

【０１４９】三元触媒１１２にはアルミナ担体にＰｔ又
はそれにＣｅを担持、ＮＯｘ触媒１１３にはアルミナ担
体にＰｔ又はそれにＮａ，Ｔｉの酸化物を担持させたも
のが用いられる。図８は燃料噴射弁１０１の全体構造を
示す断面図であり、それはシリンダヘッド１１０に装置
される。図８において、１２２はハウジンク、123はコ
ア、１２４はコイルＡＳＳＹ、１２５はコイル、１２６
はアマチュア、127は弁装置であり、この弁装置１２７
はハウジング１２２の一端にかしめにより支持されてい
る。また弁装置１２７は、小径円筒部および大径円筒部
を持つ段付中空円筒形の弁本体１２９と、この弁本体１
２９内で中心孔先端に固着されて燃料噴射孔１３１を有
する弁座１３２と、ソレノイド装置により弁座１３２に
離接して燃料噴射孔１３１を開閉する弁体であるニード
ルバルブ１３３とを備えている。１３４はコイルＡＳＳ
Ｙの下端面に接して上記ハウジングとコアの囲む空間
で、燃料圧力印加側に配置された２個のＯリングであ
る。１３５はスワーラーである。燃料噴射孔１３１の直
径は０.８mm である。

【０１５０】次に動作について説明する。コイル１２５
に通電すると、アマチュア１２６，コア１２３，ハウジ
ング１２２で構成される磁気回路に磁束が発生し、アマ
チュア１２６は弁装置１２７側へ吸引動作し、アマチュ
ア１２６と一体構造であるニードルバルブ１３３が弁座
１３２から離れて間隙が形成されると、高圧の燃料は弁
本体１２９から弁座１３２の燃料噴射孔１３１内に入っ
てその先端出口から前述の如く超微粒化して噴霧され
る。

【０１５１】また燃料噴射弁１０１はシリンダヘッド筒
内に対して２〜１０mm突出している。

【０１５２】特に、弁本体１２９，弁座１３２，ニード
ルバルブ１３３及びスワーラー135はＪＩＳ規格ＳＵＳ
４４Ｃの１％Ｃ，１６％Ｃｒフェライト系ステンレス鋼
の冷間塑性加工後焼鈍し、最終形状への切削加工によっ
て製造したものである。燃料噴射孔１３１の直径は０.
８mm であり、その内径の真円度は０.５μｍ 以下であ
る。

【０１５３】本実施例においては、パーフルオロポリエ
ーテル化合物を燃料噴射弁１の先端部分へ形成した。

【０１５４】各々数平均分子量２６９０及び、数平均分
子量２３０２のパーフルオロポリエーテル化合物をパー
フルオロヘキサンであるＦＣ−７２(商品名：住友３Ｍ
社製)に０.２ｗｔ％ 濃度に溶解した溶液を作成し、燃
料噴射弁のノズル先端部分を１時間浸漬する。その後、
燃料噴射弁を溶液から取り出し、１５０℃で１０分加熱
した。この加熱によりパーフルオロポリエーテル化合物
の末端官能基であるアルコキシシランは燃料噴射弁の表
面の水酸基と脱水反応を起こし、スワーラー135の内周
面全面，ニードルバルブ１３３のスワーラー１３５の部
分まで全面，弁座１３２，燃料噴射孔１３１，弁本体１
２９のスワーラー部分まで両者は共有結合し、密着性の
高い厚さ約２ｎｍの皮膜を形成した。

【０１５５】〔比較例１〕保護層を形成しない半導体圧
力センサを実施例１と同様の条件で加熱したガソリンに
浸漬した後、圧力を測定しようとしたところ、電気信号
を検出できず、その圧力を測定することは不可能であっ
た。接合部の表面を顕微鏡で調べたところ、低融点ガラ
スはクラックが入り、ステムは腐食していた。このこと
からこのセンサには保護層が必要であることが示され
た。

【０１５６】〔比較例２〕保護層形成液としてポリスチ
レンの５重量％溶液を用いる以外は実施例１と同様に保
護層を形成し、実施例１と同様の条件で加熱したガソリ
ンに浸漬した後、圧力を測定しようとした。すると比較
例１と同様に圧力測定はできず、しかも低融点ガラスは
クラックが入り、ステムは腐食していた。また保護層は
ほとんど残っていなかった。このことからこのセンサの
保護層としてポリスチレンは不適であることが示され
た。

【０１５７】なお保護層の厚さはガソリンに浸漬前は約
１５μｍであった。

【０１５８】〔比較例３〕保護層形成液として無水ピロ
メリット酸とジアミノジフェニルエーテルからなるポリ
アミド酸の２０重量％Ｎ−メチルピロリドン溶液を用
い、硬化温度を110℃で１０分間、引き続き２００℃で
３時間とする以外は実施例１と同様に保護層を形成し、
実施例１と同様の条件で加熱したガソリンに浸漬した
後、圧力を測定しようとした。すると比較例１と同様に
圧力測定はできず、しかも低融点ガラスはクラックが入
り、ステムは腐食していた。また保護層はほとんど剥離
していた。なお保護層の厚さはガソリンに浸漬前は約１
５μｍであった。

【０１５９】ところでこの保護層はポリイミドの一種で
ある。このことからこのセンサの保護層としてポリイミ
ドは不適であることが示された。

【０１６０】〔実施例２〕エポキシ樹脂としてダウケミ
カル製ＸＤ９０５３（１２９重量部）の代わりにトリス
（ハイドロキシフェニル）メタン型エポキシ樹脂である
ダウケミカル製ＴＡＣＴＩＸ７４２（１１２重量部）を
用い、硬化剤であるマルカリンカーＭを８８重量部用い
る以外は実施例１と同様にして保護層を形成し、実施例
１と同様の条件で加熱したガソリンへの浸漬とその後の
圧力測定を行った。その結果、測定の際の出力誤差は３
％未満であった。接合部の表面を顕微鏡で調べたとこ
ろ、腐食は皆無であった。以上よりＴＡＣＴＩＸ７４２
を用いたエポキシ樹脂硬化物からなる保護層を設けるこ
とで本発明の半導体圧力センサはガソリンの圧力を測定
するセンサとして使用可能であることが示された。なお
ＴＡＣＴＩＸ７４２のエポキシ当量は１５３、エポキシ
基は３個である。なお保護層の厚さは約１５μｍであっ
た。

【０１６１】〔実施例３〕エポキシ樹脂としてダウケミ
カル製ＸＤ９０５３（１２９重量部）の代わりにビスフ
ェノールＡ型エポキシ樹脂であるシェル製エピコート８
０６（１１６重量部）を用い、硬化剤であるマルカリン
カーＭを８４重量部用いる以外は実施例１と同様にして
保護層を形成し、実施例１と同様の条件で加熱したガソ
リンへの浸漬とその後の圧力測定を行った。その結果、
測定の際の出力誤差は３％未満であった。接合部の表面
を顕微鏡で調べたところ、腐食は皆無であった。以上よ
りエピコート８０６を用いたエポキシ樹脂硬化物からな
る保護層を設けることで本発明の半導体圧力センサはガ
ソリンの圧力を測定するセンサとして使用可能であるこ
とが示された。なおエピコート８０６のエポキシ当量は
１６５、エポキシ基は２個である。なお保護層の厚さは
約１５μｍであった。

【０１６２】〔実施例４〕エポキシ樹脂としてダウケミ
カル製ＸＤ９０５３（１２９重量部）の代わりにビスフ
ェノールＡ型エポキシ樹脂であるシェル製エピコート８
２８（１２３重量部）を用い、硬化剤であるマルカリン
カーＭを７７重量部用いる以外は実施例１と同様にして
保護層を形成し、実施例１と同様の条件で加熱したガソ
リンへの浸漬とその後の圧力測定を行った。その結果、
測定の際の出力誤差は３％未満であった。接合部の表面
を顕微鏡で調べたところ、腐食は皆無であった。以上よ
りエピコート８２８を用いたエポキシ樹脂硬化物からな
る保護層を設けることで本発明の半導体圧力センサはガ
ソリンの圧力を測定するセンサとして使用可能であるこ
とが示された。なおエピコート８２８のエポキシ当量は
１９０、エポキシ基は２個である。なお保護層の厚さは
約１５μｍであった。

【０１６３】〔実施例５〕エポキシ樹脂としてダウケミ
カル製ＸＤ９０５３（１２９重量部）の代わりにビスフ
ェノールＡ型エポキシ樹脂であるシェル製エピコート１
００１（１６０重量部）を用い、硬化剤であるマルカリ
ンカーＭを４０重量部用いる以外は実施例１と同様にし
て保護層を形成し、実施例１と同様の条件で加熱したガ
ソリンへの浸漬とその後の圧力測定を行った。その結
果、測定の際の出力誤差は３％未満であった。接合部の
表面を顕微鏡で調べたところ、腐食は皆無であった。以
上よりエピコート１００１を用いたエポキシ樹脂硬化物
からなる保護層を設けることで本発明の半導体圧力セン
サはガソリンの圧力を測定するセンサとして使用可能で
あることが示された。なおエピコート１００１のエポキ
シ当量は４８０、エポキシ基は２個である。なお保護層
の厚さは約１５μｍであった。

【０１６４】〔実施例６〕エポキシ樹脂としてダウケミ
カル製ＸＤ９０５３（１２９重量部）の代わりにビスフ
ェノールＡ型エポキシ樹脂であるシェル製エピコート１
００２（１７０重量部）を用い、硬化剤であるマルカリ
ンカーＭを３０重量部用いる以外は実施例１と同様にし
て保護層を形成し、実施例１と同様の条件で加熱したガ
ソリンへの浸漬とその後の圧力測定を行った。その結
果、測定の際の出力誤差は３％未満であった。接合部の
表面を顕微鏡で調べたところ、腐食は皆無であった。以
上よりエピコート１００２を用いたエポキシ樹脂硬化物
からなる保護層を設けることで本発明の半導体圧力セン
サはガソリンの圧力を測定するセンサとして使用可能で
あることが示された。なおエピコート１００２のエポキ
シ当量は６９０、エポキシ基は２個である。なお保護層
の厚さは約１５μｍであった。

【０１６５】〔実施例７〕エポキシ樹脂としてダウケミ
カル製ＸＤ９０５３（１２９重量部）の代わりにビスフ
ェノールＡ型エポキシ樹脂であるシェル製エピコート１
００３（１７１重量部）を用い、硬化剤であるマルカリ
ンカーＭを２９重量部用いる以外は実施例１と同様にし
て保護層を形成し、実施例１と同様の条件で加熱したガ
ソリンへの浸漬とその後の圧力測定を行った。その結
果、測定の際の出力誤差は３％未満であった。接合部の
表面を顕微鏡で調べたところ、腐食は皆無であった。以
上よりエピコート１００３を用いたエポキシ樹脂硬化物
からなる保護層を設けることで本発明の半導体圧力セン
サはガソリンの圧力を測定するセンサとして使用可能で
あることが示された。なおエピコート１００３のエポキ
シ当量は７１０、エポキシ基は２個である。なお保護層
の厚さは約１５μｍであった。

【０１６６】〔実施例８〕エポキシ樹脂としてダウケミ
カル製ＸＤ９０５３（１２９重量部）の代わりにビスフ
ェノールＡ型エポキシ樹脂であるシェル製エピコート１
０５５（１７５重量部）を用い、硬化剤であるマルカリ
ンカーＭを２５重量部用いる以外は実施例１と同様にし
て保護層を形成し、実施例１と同様の条件で加熱したガ
ソリンへの浸漬とその後の圧力測定を行った。その結
果、測定の際の出力誤差は３％未満であった。接合部の
表面を顕微鏡で調べたところ、腐食は皆無であった。以
上よりエピコート１０５５を用いたエポキシ樹脂硬化物
からなる保護層を設けることで本発明の半導体圧力セン
サはガソリンの圧力を測定するセンサとして使用可能で
あることが示された。なおエピコート１０５５のエポキ
シ当量は８３０である。なお保護層の厚さは約１５μｍ
であった。

【０１６７】〔実施例９〕エポキシ樹脂としてダウケミ
カル製ＸＤ９０５３（１２９重量部）の代わりにビスフ
ェノールＡ型エポキシ樹脂であるシェル製エピコート１
００７（１８８重量部）を用い、硬化剤であるマルカリ
ンカーＭを１２重量部用いる以外は実施例１と同様にし
て保護層を形成し、実施例１と同様の条件で加熱したガ
ソリンへの浸漬とその後の圧力測定を行った。その結
果、測定の際の出力誤差は３％未満であった。接合部の
表面を顕微鏡で調べたところ、腐食は皆無であった。以
上よりエピコート１００７を用いたエポキシ樹脂硬化物
からなる保護層を設けることで本発明の半導体圧力セン
サはガソリンの圧力を測定するセンサとして使用可能で
あることが示された。なおエピコート１００７のエポキ
シ当量は２０００、エポキシ基は２個である。なお保護
層の厚さは約１５μｍであった。

【０１６８】〔実施例１０〕エポキシ樹脂としてダウケ
ミカル製ＸＤ９０５３（１２９重量部）の代わりにビス
フェノールＡ型エポキシ樹脂であるシェル製エピコート
１０１０（１９４重量部）を用い、硬化剤であるマルカ
リンカーＭを６重量部用いる以外は実施例１と同様にし
て保護層を形成し、実施例１と同様の条件で加熱したガ
ソリンへの浸漬とその後の圧力測定を行った。その結
果、測定の際の出力誤差は３％未満であった。接合部の
表面を顕微鏡で調べたところ、腐食は皆無であった。以
上よりエピコート１０１０を用いたエポキシ樹脂硬化物
からなる保護層を設けることで本発明の半導体圧力セン
サはガソリンの圧力を測定するセンサとして使用可能で
あることが示された。なおエピコート１０１０のエポキ
シ当量は４０００、エポキシ基は２個である。なお保護
層の厚さは約１５μｍであった。

【０１６９】〔実施例１１〕エポキシ樹脂としてダウケ
ミカル製ＸＤ９０５３（１２９重量部）の代わりにフェ
ノールノボラック型エポキシ樹脂であるシェル製エピコ
ート１５２（１１９重量部）を用い、硬化剤であるマル
カリンカーＭを８１重量部用いる以外は実施例１と同様
にして保護層を形成し、実施例１と同様の条件で加熱し
たガソリンへの浸漬とその後の圧力測定を行った。その
結果、測定の際の出力誤差は３％未満であった。接合部
の表面を顕微鏡で調べたところ、腐食は皆無であった。
以上よりエピコート１５２を用いたエポキシ樹脂硬化物
からなる保護層を設けることで本発明の半導体圧力セン
サはガソリンの圧力を測定するセンサとして使用可能で
あることが示された。なおエピコート１５２のエポキシ
当量は１７５、エポキシ基は２個である。なお保護層の
厚さは約１５μｍであった。

【０１７０】〔実施例１２〕エポキシ樹脂としてダウケ
ミカル製ＸＤ９０５３(１２９重量部)の代わりにクレゾ
ールノボラック型エポキシ樹脂であるチバガイギー製ア
ラルダイドECN1273（１３０重量部）を用い、硬化剤で
あるマルカリンカーＭを７０重量部用いる以外は実施例
１と同様にして保護層を形成し、実施例１と同様の条件
で加熱したガソリンへの浸漬とその後の圧力測定を行っ
た。その結果、測定の際の出力誤差は３％未満であっ
た。接合部の表面を顕微鏡で調べたところ、腐食は皆無
であった。以上よりアラルダイドＥＣＮ１２７３を用い
たエポキシ樹脂硬化物からなる保護層を設けることで本
発明の半導体圧力センサはガソリンの圧力を測定するセ
ンサとして使用可能であることが示された。なおアラル
ダイドＥＣＮ１２７３のエポキシ当量は２２５、エポキ
シ基は２個である。なお保護層の厚さは約１５μｍであ
った。

【０１７１】〔実施例１３〕エポキシ樹脂としてダウケ
ミカル製ＸＤ９０５３（１２９重量部）の代わりにビス
フェノールＡ型エポキシ樹脂であるシェル製エピコート
１００１（１６６重量部）を用い、硬化剤であるマルカ
リンカーＭ(７１重量部)の代わりに４，４′−ジアミノ
ジフェニルメタンを３４重量部用いる以外は実施例１と
同様にして保護層を形成し、実施例１と同様の条件で加
熱したガソリンへの浸漬とその後の圧力測定を行った。
その結果、測定の際の出力誤差は３％未満であった。接
合部の表面を顕微鏡で調べたところ、腐食は皆無であっ
た。以上より硬化剤を変えた場合でもエポキシ樹脂硬化
物からなる保護層を設けることで本発明の半導体圧力セ
ンサはガソリンの圧力を測定するセンサとして使用可能
であることが示された。なお保護層の厚さは約１５μｍ
であった。

【０１７２】〔比較例４〕実施例１〜１３で作製した保
護層の付いた半導体圧力センサは２〜２０ＭＰａにおけ
る出力誤差はいずれも３％以内であった。そこで、より
感度の要求される低圧力での測定精度を調べることにし
た。測定圧力を１ＭＰａにして調べたところ、センサの
出力誤差はいずれも４〜５％でありセンサとして不十分
であった。 〔実施例１４〕実施例１〜１３で用いたそれぞれの保護
層形成液（１００重量部）に２−ブタノン（１００重量
部）を加えた（実施例１〜１３で作製した保護層形成液
は樹脂成分が２０重量％である。２−ブタノンを加える
操作は液を希釈することを意味している。こうして調製
された液は樹脂成分が１０重量％である）。これらの液
を実施例１の保護層形成液と同様に用いて半導体圧力セ
ンサに保護層を形成した。次に測定圧力を１〜２ＭＰａ
にする以外は実施例１と同様の測定を行ったところその
出力誤差はいずれも３％以内であった。

【０１７３】次にこのセンサを１２０℃に加熱したガソ
リン中に５００時間浸漬した。センサをガソリンから取
り出し室温まで冷えた後再び圧力を測定したところ、そ
の出力誤差は３％未満であった。接合部の表面を顕微鏡
で調べたところ、腐食は皆無であった。

【０１７４】測定終了後保護層の厚さを測定したところ
いずれも９〜１０μｍであった。このことから保護層の
厚さを１０μｍ以下にすることでこのセンサは１ＭＰａ
まで精度よく圧力を検知できるものであった。

【０１７５】〔実施例１５〕実施例１４で作製した半導
体圧力センサを実施例１に記載のガソリン筒内直接噴射
弁への高圧レギュレーターと無段変速オートマチックト
ランスミッション用オイルのライン圧力検出に設けた。
このオイル検出には、オイルの１６５℃に加熱したもの
の中に半導体圧力センサを３０時間浸漬した後、オイル
から取り出し室温まで冷えた後にその圧力を測定して出
力誤差を調べる実験を行った。

【０１７６】まずエポキシ当量が７００より小さなエポ
キシ樹脂を用いた保護層形成液で作製した半導体圧力セ
ンサについて比較例４と同様の測定圧力で出力誤差を調
べた。用いたエポキシ当量が７００より小さなエポキシ
樹脂は具体的にはXD9053（エポキシ当量：２１６），Ｔ
ＡＣＴＩＸ７４２（エポキシ当量：１５３），エピコー
ト８０６(エポキシ当量：１６５)，エピコート８２８
(エポキシ当量：１９０）エピコート１００１（エポキ
シ当量：４８０），エピコート１００２（エポキシ当
量：６９０），エピコート１５２（エポキシ当量：１７
５），アラルダイドＥＣＮ１２７３（エポキシ当量：２
２５）である。

【０１７７】その結果１〜２ＭＰａにおけるセンサの出
力誤差は３％未満でありセンサとしての性能に問題はな
かった。また接合部の表面を顕微鏡で調べたところ、腐
食は皆無であった。

【０１７８】〔比較例５〕次にエポキシ当量が７００以
上のエポキシ樹脂を用いた保護層形成液で作製した半導
体圧力センサについて調べた。用いたエポキシ当量が７
００以上のエポキシ樹脂は具体的にはエピコート１００
３（エポキシ当量：７１０），エピコート１０５５（エ
ポキシ当量：８３０），エピコート１００７（エポキシ
当量：2000)，エピコート１０１０（エポキシ当量：４
０００）である。

【０１７９】その結果、これら半導体圧力センサは被測
定媒体の圧力測定ができず、しかも低融点ガラスはクラ
ックが入り、ステムは腐食していた。

【０１８０】以上の結果からエポキシ当量７００より小
さなエポキシ樹脂を用いたエポキシ樹脂硬化物からなる
保護層を設けることで本発明の半導体圧力センサはオー
トマチックトランスミッション用オイルの圧力を測定す
るセンサとして使用可能であることが示された。

【０１８１】〔比較例６〕実施例１４で作製した保護層
の付いた半導体圧力センサは１〜２０ＭＰａにおける出
力誤差はいずれも３％以内であった。そこで、より感度
の要求される低圧力での測定精度を調べることにした。
測定圧力を０.２ＭＰａ にして調べたところ、センサの
出力誤差はいずれも６〜８％であった。

【０１８２】〔実施例１６〕実施例１〜６、及び１１，
１２で用いたそれぞれの保護層形成液(３０重量部)に２
−ブタノン（１７０重量部）を加えた。こうして得られ
る保護層形成液は樹脂成分が３重量％である。これらの
液を実施例１の保護層形成液と同様に用いて半導体圧力
センサに保護層を形成した。実施例１５と同様にガソリ
ンと無段変速オートマチックトランスミッション用オイ
ルとの圧力の検出に用いたが、特にオイルとしてはライ
ン圧力として、測定圧力を０.２〜１ＭＰａ にする以外
は実施例１と同様の測定を行ったところその出力誤差は
いずれも３％以内であった。

【０１８３】次にオートマチックトランスミッション用
オイルの１６５℃に加熱したものの中に半導体圧力セン
サを３０時間浸漬した後、オイルから取り出し室温まで
冷えた後にその圧力を測定して出力誤差を調べた。

【０１８４】その結果、エポキシ樹脂としてＸＤ９０５
３，ＴＡＣＴＩＸ７４２，エピコート１５２，アラルダ
イドＥＣＮ１２７３を用いた保護層形成液で形成された
保護層を有するセンサのその出力誤差は３％未満であっ
た。また接合部の表面を顕微鏡で調べたところ、腐食は
皆無であった。

【０１８５】一方、エポキシ樹脂としてエピコート８０
６，エピコート８２８，エピコート１００１，エピコー
ト１００２を用いた保護層形成液で形成された保護層を
有するセンサは被測定媒体の圧力測定ができず、しかも
低融点ガラスはクラックが入り、ステムは腐食してい
た。

【０１８６】エピコート８０６、及びエピコート８２８
はエポキシ当量がそれぞれ１６５と１９０でありＸＤ９
０５３（エポキシ当量は２１６）やアラルダイドECN127
3（エポキシ当量は２２５）より小さい。しかし耐久性
はＸＤ９０５３やアラルダイドＥＣＮ１２７３の方が良
好である。ところでＸＤ９０５３とTACTIX742 は分子内
にそれぞれ４個、及び３個のエポキシ基を有している。
またエピコート１５２は分子内に平均４個、アラルダイ
ドＥＣＮ１２７３は分子内に平均３個のエポキシ基を有
している。しかしエピコート８０６，エピコート８２
８，エピコート１００１，エピコート１００２はいずれ
も分子内に２個のエポキシ基を有している。以上の結果
より被測定媒体がオートマチックトランスミッション用
オイルの場合、保護層形成のため用いるエポキシ樹脂は
３個以上のエポキシ基を有する材料が良好であることが
示された。

【０１８７】なお測定終了後保護層の厚さを測定したと
ころいずれも３μｍであった。このことから保護層の厚
さを３μｍ以下にすることでこのセンサは０．２ＭＰａ
まで精度よく圧力を検知できるセンサとなることが示さ
れた。

【０１８８】〔比較例７〕実施例１３で作製した保護層
の付いた半導体圧力センサは０．２ＭＰａ における出
力誤差はいずれも３％以内であった。そこで、より感度
の要求される低圧力での測定精度を調べることにした。
測定圧力を０.０５ＭＰａ にして調べたところ、センサ
の出力誤差はいずれも３％以上（６〜８％）であった。

【０１８９】〔実施例１７〕実施例１，２，１１，１２
で用いたそれぞれの保護層形成液（１重量部）に２−ブ
タノン（１９重量部）を加えた。こうして得られる保護
層形成液は樹脂成分が１重量％である。これらの液を実
施例１の保護層形成液と同様に用いて半導体圧力センサ
に保護層を形成した。実施例１４と同様に無段変速オー
トマチックトランスミッション用オイルのライン圧力の
検出として、測定圧力を０.０５〜0.2ＭＰａにする以外
は実施例１と同様の測定を行ったところその出力誤差は
いずれも３％以内であった。なお測定終了後保護層の厚
さを測定したところいずれも１μｍであった。このこと
から保護層の厚さを１μｍ以下にすることでこのセンサ
は０.０５ＭＰａまで精度よく圧力を検知できるセンサ
となることが示された。 〔比較例８〕実施例１７で作成したセンサをオートマチ
ックトランスミッション用オイルの１６５℃に加熱した
ものの中に３０時間浸漬した後、オイルから取り出し室
温まで冷えた後にその圧力を測定して出力誤差を調べ
た。

【０１９０】その結果、これらセンサは被測定媒体の圧
力測定をできず、しかも低融点ガラスはクラックが入
り、ステムは腐食していた。このことからエポキシ基を
３個以上有するエポキシ樹脂を用いた場合でも厚さ１μ
ｍの保護層では耐久性に問題のあることが示された。

【０１９１】〔実施例１８〕実施例１７で用いた樹脂成
分が１重量％である保護層形成液(１０００重量部)に含
フッ素化合物１〜１１のいずれかを１重量部加えた後攪
拌し液中によく分散させる。これらの液を実施例１の保
護層形成液と同様に用いて半導体圧力センサに保護層を
形成した。実施例１４と同様に無段変速オートマチック
トランスミッション用オイルのライン圧力の検出とし
て、測定圧力を０.０５〜０.２ＭＰａにする以外は実施
例１と同様の測定を行ったところその出力誤差はいずれ
も３％以内であった。

【０１９２】次にこのセンサを実施例１７と同様にオー
トマチックトランスミッション用オイルの１６５℃に加
熱したものの中に３０時間浸漬した後、オイルから取り
出し室温まで冷えた後にその圧力を測定して出力誤差を
調べた。

【０１９３】その結果、化合物１〜１１のいずれかを加
えた保護層形成液で作製された保護層を有するセンサの
その出力誤差は３％未満であった。また接合部の表面を
顕微鏡で調べたところ、腐食は皆無であった。

【０１９４】以上より保護層形成において含フッ素化合
物１〜１１を用いた場合は０.０５ＭＰａまでの圧力を
精度よく測定でき、且つ被測定媒体に対する耐久性を持
たせることも可能であることが示された。

【０１９５】〔実施例１９〕実施例１７と同様の保護層
形成液を用い、同様の方法で半導体圧力センサに保護層
を形成する。次に含フッ素化合物１７〜２５の３Ｍ社製
ＰＦ−５０８０溶液(濃度はいずれも０.５重量％）を調
製する。先に保護層を形成したセンサをこれら含フッ素
化合物のＰＦ−５０８０溶液に２４時間浸漬する。セン
サをＰＦ−５０８０溶液から引き上げた後、１２０℃で
１０分間加熱する。センサが室温まで冷えた後、実施例
１８と同様の試験を行った。

【０１９６】その結果１６５℃の無段変速オートマチッ
クトランスミッション用オイルのライン圧力の検出とし
て、そのオイルに３０時間浸漬する前、及び浸漬した後
も出力誤差は３％未満であった。また接合部の表面を顕
微鏡で調べたところ、腐食は皆無であった。

【０１９７】以上より保護層形成において含フッ素化合
物１７〜２５を用いた場合は0.05ＭＰａまでの圧力を精
度よく測定できることが示された。

【０１９８】

【発明の効果】本発明によれば、半導体圧力センサの低
融点ガラス部を被測定媒体に対して耐腐食性を有する部
材によりコーティングすることにより、被測定媒体と低
融点ガラス部との直接の接触がなくなり、被測定媒体に
よる低融点ガラス部の腐食進展を防止することができ、
センサの信頼性及びセンサの寿命を高めることができ
る。そして、特に筒内直接燃料噴射式エンジン或いは無
段変速機において精度の高い圧力の制御によって燃料効
率が高められる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体圧力センサの構成を示す断面図
である。

【図２】本発明の半導体圧力センサのゲージ構造の平面
図である。

【図３】本発明の半導体圧力センサの保護層を形成する
装置の断面図である。

【図４】本発明の半導体圧力センサの精度を測定する装
置の模式図である。

【図５】本発明の半導体圧力センサを装着した低圧又は
高圧レギュレーターの模式図である。

【図６】本発明の半導体圧力センサを装着したレギュレ
ーターを組み込んだ燃料噴射系の模式図である。

【図７】本発明に係る直噴ガソリンエンジンの構成図で
ある。

【図８】本発明に係る燃料噴射弁の構成図である。

【符号の説明】

１…第１のシリコン基板、２…第２のシリコン基板、３
…熱酸化膜、４…ガラス台座、５…ダイアフラム、６…
歪みゲージ、７…電極部、９…リードピン導入孔、１２
…ステム（台座受部）、１２Ａ…スルーホール、１３…
硬質ガラス、１４…リードピン、１５…信号処理回路、
１６…低融点ガラス、１７…ハウジング、１８…圧力導
入部、１９…信号処理回路収容部、２１…保護層、２５
…リードピン挿通部、２６…仕切り壁、２７…基準圧
室、２８…低圧又は高圧レギュレーター、２９…ケーブ
ル、３０…圧力制御弁作動系、３１…圧力制御弁、３２
…低圧レギュレーター、３３…高圧レギュレーター、３
４…低圧ポンプ、３５…燃料タンク、３６…フィードパ
イプ、３７…高圧ポンプ、３８…ケーブル、３９…燃料
噴射制御系、４０…回転台、４１…保護層形成液、４２
…シリンダー、４３…被測定媒体、４４…ピストン、４
５…重り、４６…圧力信号処理装置、４７…ケーブル、
４８…半導体圧力センサ、４９…スピンコーター、１０
０…ＳＯＩ基板、１０１…燃料噴射弁、１０２…燃料噴
射弁駆動回路、１０３…点火プラグ、１０４…吸気弁、
１０５…排気弁、１０６…吸気ポート、１０７…排気ポ
ート、１０８…ピストン、１０９…電子制御ユニット、
１１０…シリンダヘッド、111…噴射弁駆動信号端子、
１１２…三元触媒、１１３…ＮＯｘ触媒、１１４…燃焼
室、１２２…ハウジング、１２３…コア、１２５…コイ
ル、１２６…アマチュア、１２７…弁装置、１２９…弁
本体、１３１…燃料噴射孔、１３２…弁座、133…ニー
ドルバルブ、１３５…スワーラー。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 豊 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 市川 範男 茨城県ひたちなか市高場2477番地 株式会 社日立カーエンジニアリング内 (72)発明者 久保田 正則 茨城県ひたちなか市高場2477番地 株式会 社日立カーエンジニアリング内 (72)発明者 三木 政之 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者 笹田 義幸 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器事業部内 Ｆターム(参考） 2F055 AA21 BB01 CC02 DD05 EE14 FF38 GG12 HH11

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被測定媒体の圧力を検出する感圧素子とこ
   れを固定する台座受部を有する半導体圧力センサにおい
   て、前記被測定媒体に曝される前記感圧素子と前記台座
   受部との接合部がエポキシ樹脂とその硬化剤を含む樹脂
   組成物を有する保護層により覆われていることを特徴と
   する半導体圧力センサ。
2. 【請求項２】被測定媒体の圧力を検出する感圧素子とこ
   れを固定する台座受部を有する半導体圧力センサにおい
   て、前記被測定媒体に曝される前記感圧素子と前記台座
   受部との接合部がエポキシ基が３個以上又は／及びエポ
   キシ当量が７００以下であるエポキシ樹脂を有する保護
   層により覆われていることを特徴とする半導体圧力セン
   サ。
3. 【請求項３】請求項１又は２において、前記コーティン
   グ材はフッ素化合物を有することを特徴とする半導体圧
   力センサ。
4. 【請求項４】被測定媒体の圧力を検出する感圧素子とこ
   れを固定する台座受部を有する半導体圧力センサにおい
   て、前記被測定媒体に曝される前記感圧素子と前記台座
   受部との接合部がエポキシ樹脂及びフッ素化合物を有す
   る保護層により覆われていることを特徴とする半導体圧
   力センサ。
5. 【請求項５】ハウジング内に被測定媒体の圧力を検出す
   る感圧素子と該素子を固定する台座受部及び前記素子か
   らの信号を増幅する信号処理回路素子を有する半導体圧
   力センサであって、前記被測定媒体に曝される前記感圧
   素子と前記台座受部との接合部がエポキシ樹脂とその硬
   化剤を含む樹脂組成物を有する保護層により覆われてい
   ることを特徴とする半導体圧力センサ。
6. 【請求項６】ハウジング内に被測定媒体の圧力を検出す
   る感圧素子と該素子を固定する台座受部及び前記素子か
   らの信号を増幅する信号処理回路素子を有する半導体圧
   力センサであって、前記被測定媒体に曝される前記感圧
   素子と前記台座受部との接合部がエポキシ基が３個以上
   又は／及びエポキシ当量が７００以下であるエポキシ樹
   脂を有する保護層により覆われていることを特徴とする
   半導体圧力センサ。
7. 【請求項７】請求項５又は６において、前記コーティン
   グ材はフッ素化合物を有することを特徴とする半導体圧
   力センサ。
8. 【請求項８】ハウジング内に被測定媒体の圧力を検出す
   る感圧素子と該素子を固定する台座受部及び前記素子か
   らの信号を増幅する信号処理回路素子を有する半導体圧
   力センサであって、前記被測定媒体に曝される前記感圧
   素子と前記台座受部との接合部がエポキシ樹脂及びフッ
   素化合物を有する保護層により覆われていることを特徴
   とする半導体圧力センサ。
9. 【請求項９】燃料タンクから燃料を低圧ポンプ及び該低
   圧ポンプから送られた燃料を高圧ポンプによって更に高
   圧にしてインジェクターに供給するエンジンにおいて、
   前記インジェクターに供給される燃料の供給系路の前記
   低圧ポンプ及び高圧ポンプの各々に対してバイパスした
   系路に低圧レギュレーター及び高圧レギュレーターを有
   し、該低圧及び高圧レギュレーターの少なくとも一方に
   前記燃料の圧力を検出する半導体圧力センサ及び前記圧
   力をコントロールする圧力制御弁が設けられ、該センサ
   は前記圧力制御弁の上流側に設けられていることを特徴
   とするエンジン。
10. 【請求項１０】燃料タンクから燃料を低圧ポンプ及び該
    低圧ポンプから送られた燃料を高圧ポンプによって更に
    高圧してインジェクターに供給するエンジンにおいて、
    前記インジェクターに供給される燃料の供給系路の前記
    低圧ポンプ及び高圧ポンプの各々に対してバイパスした
    系路に低圧レギュレーター及び高圧レギュレーターを有
    し、該低圧及び高圧レギュレーターの少なくとも一方に
    前記燃料の圧力を検出する半導体圧力センサが設けら
    れ、該圧力センサは被測定媒体の圧力を検出する感圧素
    子と該素子を固定する台座受部との接合部が樹脂により
    コーティングされていることを特徴とするエンジン。
11. 【請求項１１】燃料を燃料噴射系に供給する燃料供給ラ
    インの圧力を検出する半導体センサが請求項１〜８のい
    ずれかに記載の半導体センサよりなることを特徴とする
    エンジン。
12. 【請求項１２】燃焼室内に吸気手段及び排気手段を有す
    るシリンダヘッドと、該シリンダヘッド内を往復運動す
    るピストンと、前記燃焼室に燃料を噴射するように設置
    した燃料噴射手段と、該燃料噴射手段から噴射した燃料
    に着火する点火手段とを備えた筒内噴射式エンジンにお
    いて、前記燃料を低圧ポンプ及び該低圧ポンプから送ら
    れた燃料を高圧ポンプによって更に高圧にして前記燃料
    噴射手段に供給する燃料供給系路と前記低圧ポンプ及び
    高圧ポンプの各々に対してバイパスした系路を有し、該
    系路に低圧レギュレーター及び高圧レギュレーターとを
    有し、少なくとも前記高圧レギュレーターに前記燃料の
    圧力を検出する半導体圧力センサが設けられていること
    を特徴とする筒内噴射式エンジン。
13. 【請求項１３】燃焼室内に吸気手段及び排気手段を有す
    るシリンダヘッドと、該シリンダヘッド内を往復運動す
    るピストンと、前記燃焼室に燃料を噴射するように設置
    した燃料噴射手段と、該燃料噴射手段から噴射した燃料
    に着火する点火手段とを備えた筒内噴射式エンジンにお
    いて、前記燃料噴射手段は前記燃料を噴霧する噴出孔と
    その周辺近傍が重量で、Ｃ０.６〜１.５％，Ｓｉ１％以
    下，Ｍｎ１.５％ 以下及びＣｒ１５〜２０％を含むフェ
    ライト系ステンレス鋼からなり、且つ前記噴射孔の口径
    が前記燃料を粒径２０μｍ以下に噴霧する０.３〜０.８
    mmを有し、前記燃料を低圧ポンプ及び該低圧ポンプから
    送られた燃料を高圧ポンプによって更に高圧にして前記
    燃料噴射手段に供給する燃料供給系路と前記低圧ポンプ
    及び高圧ポンプの各々に対してバイパスした系路を有
    し、該系路に低圧レギュレーター及び高圧レギュレータ
    ーとを有し、少なくとも前記高圧レギュレーターに前記
    燃料の圧力を検出する半導体圧力センサが設けられてい
    ることを特徴とする筒内噴射式エンジン。
14. 【請求項１４】請求項１２又は１３において、前記燃焼
    室に燃料を空燃比４５以上のリーンバーン制御噴射する
    ことを特徴とする筒内噴射式エンジン。
15. 【請求項１５】請求項１２〜１４のいずれかにおいて、
    前記燃料噴射手段は前記燃料を噴霧する噴出孔とその周
    辺近傍の表面に有機皮膜が設けられていることを特徴と
    する筒内噴射式エンジン。
16. 【請求項１６】請求項９〜１５のいずれかに記載のエン
    ジンを搭載したことを特徴とする自動車。