JP2001050836A

JP2001050836A - 圧力検出器

Info

Publication number: JP2001050836A
Application number: JP11223211A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Nakahara; 剛中原; Kazunori Sakai; 一則坂井; Shigeki Koide; 茂樹小出
Original assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Current assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Priority date: 1999-08-06
Filing date: 1999-08-06
Publication date: 2001-02-23

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な構成でかつ安価な圧力検出器によって
気体の高圧測定を可能とする圧力検出器を提供する。【解決手段】凹部形状をなす収納部４を備えるケース
体３の収納部４の底面に半導体式圧力センサ７を配設す
るとともに、収納部４内にゲル状部材１１を充填するこ
とによって半導体圧力センサ７の周囲を覆う圧力検出器
に関し、収納部４の側壁にゲル状部材１１との接着性を
低下させるコーティング層（非接着部材）１２を形成す
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、半導体圧力センサ
をゲル状部材によって保護する圧力検出器に関し、特に
高圧気体測定用として用いることが可能な圧力検出器に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】圧力を検出する場合にピエゾ抵抗素子が
形成された薄肉のダイアフラムを有する半導体圧力セン
サが多く用いられている。この圧力センサが用いられた
圧力検出器としては、例えば、特開平３−２６４８３０
号公報に開示されるものがある。

【０００３】この圧力検出器を図２を用いて説明する
と、圧力検出器Ａは、コバール等の金属材料からなるベ
ース板１及び、ＳＰＣ等の金属材料からなる筒部２から
構成されるケース体３を備え、ベース板１と筒部２とに
よって形成される凹部形状の収納部４の底面に、ガラス
台座５上に薄膜のダイアフラムを有する半導体圧力チッ
プ６が陽極接合法によって接合してなる半導体圧力セン
サ７が配設されている。圧力検出器Ａは、圧力センサ７
における圧力チップ６の表面に形成される電極部（図示
しない）と、ベース板１に封着用ガラス８を介し固着さ
れた複数のリードピン９とが接続ワイヤ１０によって電
気的に接続され、シリコンゲルやフルオロシリコンゲル
等からなるゲル状部材１１を収納部４内に充填すること
で、圧力センサ７，リードピン９及び接続ワイヤ１０が
圧力媒体に侵されない構造としている。かかる圧力検出
器Ａは、簡単な構成でかつ安価であるため、気体を圧力
媒体とする低圧測定用の圧力検出器として一般的に用い
られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような構成の圧力
検出器Ａは、ゲル状部材１１を収納部４の全体に充填
し、圧力センサ７，リードピン９及び接続ワイヤ１０を
ゲル状部材１１によって全て覆う構造を採用しているこ
とから、例えば、１．５ＭＰａ（１５ｋｇ／ｃｍ↑２）
以上の高圧流体（特に気体）がゲル状部材１１に印加さ
れると、ゲル状部材１１がケース体３の側壁に接着状態
にて存在していることから、ケース体３の側壁とゲル状
部材１１との界面において、ゲル状部材１１に剪断応力
が生じることになる。この状態にて流体圧力の印加が中
止されると剪断方向（前記側壁に沿った下方方向）に引
っ張られていたゲル状部材１１が元の位置に戻る場合に
おいて、圧力媒体をゲル状部材１１中に巻き込んでしま
い、このように前記圧力媒体が混入したゲル状部材１１
を有する圧力検出器Ａを、例えば車両のように使用環境
条件の厳しい高圧測定用の圧力検出器として用いる場
合、混入した前記圧力媒体の熱膨張によって圧力センサ
７の特性が変化したり、また接続ワイヤ１０が切断して
しまう恐れがあり、このような構成の圧力検出器Ａを気
体の高圧測定用としては用いることができず、一般的に
は、圧力センサを配設したハウジング内にシリコンオイ
ル等の充填部材を充填し、前記ハウジングの開口部を薄
肉の金属製ダイアフラムで覆う、所謂２ダイアフラム式
圧力検出器が用いられる。しかしながら、前記２重ダイ
アフラム式圧力検出器は、構造が複雑であり高価である
ことから、前述したような簡単な構成で、かつ安価な圧
力検出器によって気体の高圧測定を可能とするものが望
まれている。

【０００５】そこで、本発明は前記問題点に着目し、簡
単な構成でかつ安価な圧力検出器によって気体の高圧測
定を可能とする圧力検出器を提供することを目的とする
ものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するため、凹部形状をなす収納部を備えるケース体に
半導体式圧力センサを配設するとともに、前記収納部内
にゲル状部材を充填することによって前記半導体圧力セ
ンサの周囲を覆う圧力検出器であって、前記収納部の側
壁の少なくとも前記ゲル状部材が変動する領域に、前記
ゲル状部材と接着しない非接着部材を備えてなるもので
ある。

【０００７】また、前記非接着部材は、フッ素系の材料
からなるものである。

【０００８】また、前記ゲル状部材は、シリコンゲルも
しくはフルオロシリコンゲルからなるものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づき説明するが、従来例と同一もしくは相当箇
所には同一符号を付して、その詳細な説明は省く。尚、
後述する圧力検出器は、気体の高圧測定用として用いら
れるものである。

【００１０】図１において、圧力検出器Ａ’は、コバー
ル等の金属材料からなるベース板１及び、ＳＰＣ等の金
属材料からなる筒部２から構成されるケース体３を備
え、ベース板１と筒部２とを溶接することによって得ら
れる凹部形状の収納部４の底面に、ガラス台座５上に半
導体圧力チップ６が陽極接合法によって接合してなる半
導体圧力センサ７が配設されている。

【００１１】圧力検出器Ａ’は、圧力センサ７における
圧力チップ６の表面に形成される各電極部（図示しな
い）と電気的に接続する導電材料からなる複数のリード
ピン（電極端子）９を備え、各リードピン９は、収納部
１８における圧力センサ７の周辺に封着用ガラス８を介
し固着されるとともに、金やアルミ等の導電材料からな
る接続ワイヤ１０によって圧力センサ７と電気的に接続
される。また、収納部４には、圧力センサ７，リードピ
ン９及び接続ワイヤ１０を覆うゲル状部材１１が充填さ
れている。

【００１２】本発明の圧力検出器Ａ’の特徴となる点
は、筒部２の内面、即ち収納部４の側壁全体にフッ素系
材料からなるコーティング層（非接着部材）１２を形成
する点にある。

【００１３】従って、圧力検出器Ａ’は、ゲル状部材１
１と接着しないフッ素系材料からなるコーティング層１
２を収納部４の側壁に形成するため、ゲル状部材１１に
高圧流体（特に気体）が印加された場合に、前記側壁と
ゲル状部材１１との界面において、ゲル状部材１１に剪
断応力が生じなくなる（ゲル状部材１１が前記側壁に接
着され剪断方向に引っ張られなくなる）。即ち、ゲル状
部材１１に高圧流体が印加された場合に、前記側壁とゲ
ル状部材１１との界面において、ゲル状部材１１は前記
側壁に接着することなくスムーズに下方に押し圧される
ことで変位し、また前記高圧流体の印加が停止された場
合でもゲル状部材１１は前記側壁に接着することなくス
ムーズに元の位置に戻ることができることから、ゲル状
部材１１中に圧力媒体を巻き込むことがなくなるもので
ある。

【００１４】尚、本発明の実施の形態では、コーティン
グ層１２として、例えば「住友３Ｍ製商品名フロラー
ド」や「ファインケミカルジャパン製商品名ファイン
耐熱ＴＦＥコート」を用いた。

【００１５】ここで、本発明の実施の形態における圧力
検出器Ａ’の製造方法の一例を説明する。圧力検出器
Ａ’の製造方法にあっては、まず、ケース体３における
筒部２をコーティング層１２となるフロラード溶剤
（「住友３Ｍ製商品名フロラード」）中に漬け、筒部
２の内面にコーティング層１２を形成する。

【００１６】尚、「ファインケミカルジャパン製商品
名ファイン耐熱ＴＦＥコート」によるコーティング層１
２の形成方法は、ＴＦＥコートを筒部２の内面に吹き付
け後、１３５〜２５０℃で焼き付けることで筒部２の内
面、即ち筒部２のゲル状部材１１との接触面にコーティ
ング層１２が得られる。

【００１７】次に、リードピン９を備えたベース板１を
用意し圧力センサ７を配設固定した後、圧力センサ７の
電極部とリードピン９とを接続ワイヤ１０によって接続
する（ワイヤボンディング）。

【００１８】次に、コーティング層１２が形成された筒
部２をベース板１に配設して両部材を溶接する。そし
て、筒部２とベース板１とによって構成される収納部４
内に、シリコンゲルもしくはフルオロシリコンゲルから
なるゲル状部材１１を充填することによって圧力検出器
Ａ’が完成する。

【００１９】かかる圧力検出器Ａ’は、収納部４の側壁
にコーティング層１２を形成することよって、高圧流体
（特に気体）印加時のゲル状部材１１における圧力媒体
の巻き込みをなくすことができ、使用環境下が厳しい気
体の高圧測定用の圧力検出器として用いる場合であって
も接続ワイヤ１０の切断や圧力センサ７の特性変化を防
止することが可能である。また、圧力検出器Ａ’は、収
納部４の側壁にコーティング層１２を形成するといった
簡単な構成によって気体の高圧測定を可能とすることか
ら、安価な高圧測定用の圧力検出器を得ることができ
る。

【００２０】また、ゲル状部材１１をシリコンゲルもし
くはフルオロシリコンゲルとし、コーティング層１２を
フッ素系材料とすることにより、両部材間において接着
することがないため、収納部４内のゲル状部材１１が流
体の圧力に応じてスムーズに変位することが可能となる
ことから、ゲル状部材１１中の圧力媒体の巻き込みをよ
り効果的に防止することが可能となる。

【００２１】尚、本発明の実施の形態では、ベース板１
と筒部２とで圧力センサ７を収納する凹部形状の収納部
４を形成するケース体３としたが、本発明のケース体
は、例えば、圧力導入部を備える六角ナット体の開口部
にベース板を配設して凹部形状の収納部を形成したり、
またケース体自体を凹部形状として圧力センサ７を収納
する収納部を構成するものであっても良い。

【００２２】また、本発明の実施の形態では、気体の高
圧測定用の圧力検出器として説明したが、本発明の圧力
検出器は、気体や液体の低圧測定用としても用いること
ができる。

【００２３】また、本発明の実施の形態では、収納部４
の側壁にコーティング層１２を形成するようにしたが、
本発明は、例えばフッ素系材料からなる非接着部材が塗
布された専用部材を収納部４内に配設して、前記専用部
材内にゲル状部材を充填するものであっても良い。

【００２４】また、本発明の実施の形態では、収納部４
の側壁全体にコーティング層１２を形成するものであっ
が、本発明にあっては、収納部４の側壁の少なくともゲ
ル状部材１１が変動する領域に非接着部材を設けるもの
であれば良い。

【００２５】

【発明の効果】本発明は、凹部形状をなす収納部を備え
るケース体に半導体式圧力センサを配設するとともに、
前記収納部内にゲル状部材を充填することによって前記
半導体圧力センサの周囲を覆う圧力検出器に関し、前記
収納部の側壁の少なくとも前記ゲル状部材が変動する領
域に、前記ゲル状部材と接着しない非接着部材を備えて
なることから、気体の高圧測定を可能とする。また、前
記収納部の側壁に非接着部材を設けるといった簡単な構
成によって、気体の高圧測定を可能とすることから、安
価な圧力検出器を提供することができる。

【００２６】また、前記ゲル状部材をシリコンゲルもし
くはフルオロシリコンゲルとし、前記非接着部材をフッ
素系材料とすることにより、両部材間において接着する
ことがないため、前記収納部内の前記ゲル状部材が流体
の圧力に応じてスムーズに変位することが可能となるこ
とから、前記ゲル状部材中の圧力媒体の巻き込みをより
効果的に防止することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の圧力検出器の要部断面
図。

【図２】従来の圧力検出器の要部断面図。

【符号の説明】

１ベース板２筒部３ケース体４収納部７半導体圧力センサ１１ゲル状部材１２コーティング層（非接着部材）Ａ’ 圧力検出器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】凹部形状をなす収納部を備えるケース体
に半導体式圧力センサを配設するとともに、前記収納部
内にゲル状部材を充填することによって前記半導体圧力
センサの周囲を覆う圧力検出器であって、前記収納部の
側壁の少なくとも前記ゲル状部材が変動する領域に、前
記ゲル状部材と接着しない非接着部材を備えてなること
を特徴とする圧力検出器。
【請求項２】前記非接着部材は、フッ素系の材料から
なることを特徴とする請求項１に記載の圧力検出器。
【請求項３】前記ゲル状部材は、シリコンゲルもしく
はフルオロシリコンゲルからなることを特徴とする請求
項１に記載の圧力検出器。