JPH02280026A - 半導体式圧力検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、測定面に検出圧力が作用させられるように
した半導体センシング素子を用いた圧力検出装置に関す
る。

〔従来の技術〕

半導体センシング素子を用いた圧力検出装置にあっては
、シールダイヤフラムが用いられているもので、素子の
劣化に伴う問題点を除くためにこのシールダイヤフラム
で区切られた室内に液体を封入し、この液体内に半導体
センシング素子を設定するようにしている。この場合、
シールダイヤプラム内に液体を封入するためには、この
ソールダイヤフラムで形成される室内を真空状態とし、
そして適宜形成される孔を介して液体をシールダイヤフ
ラム内に導入する。そして、液体が封入された後に、上
記液体を導入した封入孔を閉じるようにしている。した
がって、このような圧力検出装置を組み立てるために多
（の手数を必要とするものであり、またシールダイヤフ
ラムの封止構造も複雑となるものである。

さらに、加工及びシールのし易さから、このシールダイ
ヤフラムをゴム材料等の有機材料を用いて形成した場合
には、高温に晒された場合に硬化してしまい、シール性
が悪化したり、センサの特性が変わってしまう。又、使
用する液体によっては腐食されることもあり、さらには
封入した液体中へ圧力媒体が透過してしまうという問題
もある。

〔発明が解決しようとする課題〕

この発明は上記のような点に鑑みてなされたもので、シ
ールダイヤフラムを簡単に封止した状態で組立て設定で
きるようにすると共に、特にこのシールダイヤフラム内
に半導体センシング素子と共に液体が簡単に封入設定で
きるようにし、さらに気密性、耐腐食性、耐圧力媒体透
過性に優れた半導体式圧力検出装置を提供しようとする
ものである。

（課題を解決するための手段） すなわち、この発明に係る半導体式圧力検出装置にあっ
ては、 筐体内部に形成され圧力導入孔および開口面の形成され
た圧力検出室と、 金属製のリングと、 この金属製のリングの周囲に気密に接続した金属製のシ
ールダイヤフラムと、 上記金属製のリングを挟み込むようにして、上記筐体の
圧力検出室開口部を封じるように設定されるステムと、 このステムに取り付けられるようにして上記シールダイ
ヤフラムと上記ステムとの間に設定され、上記ステムを
貫通する端子線に接続されるようになる半導体圧力セン
シング素子機構とを具備し、上記シールダイヤフラムと
上記ステムとの間は密封され、その内部には絶縁性を有
する封入液が充填設定されるようにしたことを特徴とし
ている。

〔作用〕

上記のように構成される圧力検出機構にあっては、圧力
検出室に測定すべき圧力が設定され、この圧力がシール
ダイヤフラム内に充填される液体に作用し、半導体セン
シング素子で検知されるようになる。ここで、液体のシ
ールは金属製のリングと、この周囲に気密に接続した金
属製のシールダイヤフラムとにより行っており、この構
成によって簡単にダイヤフラムの内部にセンシング素子
、さらに液体を充填した状態で封止できるようになる。

したがって、この検出装置は簡単に組立てることができ
るようになるものであり、特に封入液の充填が簡単にで
きるようになる。さらに、金属製のシール部材を使用し
ているので、気密性、耐腐食性、耐圧力媒体透過性が向
上するようにな名。

〔実施例］ 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。

第１図はその構成を示すもので、筐体１１の内部には、
例えば円筒状の上部を開口した圧力検出室１２が形成さ
れている。そして、この圧力検出室には圧力導入孔１３
が連通形成されているもので、この導入孔１３を介して
測定しようとする圧力Ｐが導入されるようになっている
。

上記圧力検出室１２の内部にはシールダイヤフラム１４
が設定される。このダイヤフラム１４は、例えばステン
レス等の金属製の部材によって一方の面に開口が形成さ
れたキャップ状に構成されているもので、このシールダ
イヤフラム１４は第３図に示すような形状のメタル（金
属製の）Ｃ−リング１４ａの周囲にろう付又は溶接によ
り気密に接続されている。メタルＣ−リング１４ａは弾
力性を有する金属製の部材から成り、断面がＣ形状をな
している。そして、このメタルＣ−リング１４ａは上記
圧力検出室１２の開口部周囲に形成した封止段部１５と
ステム１６との間に介在されるようになっている。

上記筐体の圧力検出室１２は、ステム１６によって封止
されるようになり、この場合、このステム１６は封止段
部１５でメタルＣ−リング１４ａを挟み込むようになる
ので、ダイヤフラム１４のキャップ状の内部がステム１
６によって封止されるようにする。すなわち、ステム１
６はシールダイヤフラム１４の内部に液体を充填した状
態で、メタルＣ−リング１４ａを押さえ込むように設定
され、かしめ部１１ａにてかしめ固定されるようになる
もので、シールダイヤフラム１４の内部には液体１７が
封入されるようになる。尚、この液体１７は素子の劣化
に伴う問題点を除くために封入されるものであり、例え
ばシリコーンオイルあるいはフロロシリコーン等である
。

ここで、上記ステム１６のダイヤフラム１４の内部に対
応する部分に、台座１８が接着剤によって接着固定され
ているものであり、この台座１８にはシリコン基板を切
り出して構成したセンシング素子となるセンサチップ１
９が陽極接合によって接着されている。すなわち、この
台座１８およびセンシングチップ１９によってセンシン
グ素子機構が構成されるものであり、このセンシング素
子機構はシールダイヤフラム１４のキャップ状の内部の
液体１７中に設定されるようになる。

上記ステム１６には、さらにガラス封入した状態で端子
２０が貫通設定されているもので、この端子線２０のダ
イヤフラム内部に突出する部分は、ワイヤ２１を介して
上記センシングチップＩ９に接続されるようになってい
る。

したがって、シールダイヤフラム１４の内部の液体１７
内には、センシング素子機構が設定され、このセンシン
グ素子機構からの検出信号は、ワイヤ２に端子線２０を
介して導出されるようになっている。

このセンシング機構部分の組立ては、例えば次のように
して行われる。すなわち、シールダイヤフラム１４と接
合したメタルＣ−リング１４ａを、圧力検出室１２の縁
部分に形成した封止段部１５に設定し、この状態でシー
ルダイヤフラム１４の内部に液体１７を充填する。

また、ステム１６にはセンシングチップ１９を陽極接合
した台座１８が接着剤によって取り付は設定され、さら
にガラス封止された端子線２０が上記センシングチップ
１９にワイヤによってそれぞれ接続設定されているもの
で、このステム１６がメタルＣ−リング１４ａを封止段
部１５部分に水平に保ちながら押し付けるようにして設
定され、筐体１１によって形成されたかしめ部１１ａに
よって上記ステム１６が固定されるようになるものであ
る。

上記ステム１６に取り付けられた端子線２０は、混成Ｉ
Ｃ回路基板２２を支えるようになるものであり、半田に
よって上記ＩＣ回路基′４Ｉｉ２２の回路部分に接続さ
れるようになっている。このＩＣ回路基板２２ではセン
シング素子機構部のセンシングチップ１９部で検出され
た圧力検出信号を出力処理する回路が設定されているも
ので、この回路部で処理された検出出力信号は、接触端
子２３を介して出力端子２４に伝達され出力処理される
ようになる。

すなわち、上記のように構成される圧力検出装置にあっ
ては、筐体１１の圧力導入孔１３から伝播される圧力が
、圧力検出室１２に導入され、シールダイヤフラム１４
に作用するようになる。このシールダイヤフラム１４に
作用した圧力は、このダイヤフラム１４の内部に充填さ
れた液体に作用し、センシングチップ１９で検出される
ようになるもので、このセンシングチップ１９からの圧
力検出信号は、ワイヤ２１、端子線２０を介して混成Ｉ
Ｃ回路基板２２部に伝達され、その検出出力信号が、出
力端子２４を介して取り出されるようになる。

上記のような圧力検出装置にあっては、液体１７のシー
ルにシールダイヤフラム１４及びメタルＣ−リング１４
ａが用いられている。したがって、圧力検出動作を実行
するシールダイヤフラムのソール工程、さらにシリコン
オイル等の液体１７の封入工程が非常に簡素化されるよ
うになる。すなわち、筐体１１の圧力検出室１２に対応
してシルダイヤフラム１４を設定し、このダイＡ・フラ
ム１４の内部にシリコンオイルによる液体１７を満たし
て後、センシング素子機構を設定したステム１６をかし
め固定すればよいものである。このようにすれば、上記
液体１７はシールダイヤフラム１４に接合したメタルＣ
−リング１４ａでシールされるものであり、確実なシー
ル状態が設定されるようになり、ステム１６のかしめ固
定作業によって上記シール状態が簡単且つ確実に実行さ
れるようになる。

さらに、本実施例によると金属製のシール部材を用いて
いるので、気密性が向上し、又、部材を選択することに
より、酸等の腐食性圧力媒体に対しても使用可能になる
。さらに、圧力媒体の液体１７中へのｉ３過の問題もな
い。

尚、上記実施例では、ステム１６をかしめによって筐体
１１に固定するようにした。しかし、このステム１６は
周囲にねし溝を有する構成とし、ねじ込み手段によって
取り付は設定するようにしてもよい。

このような場合には、メタルＣ−リング１４ａの外周部
に位置してＯリングを設けるようにすれば、シール構造
はより確実に保証されるようになる。

次に、第２図を用いて本発明の他の実施例を説明する。

本実施例は、液体１７の熱膨張の影響を少なくするため
に、液体１７の量を減少できるようにした構造を有して
おり、ステム１６に凹部１６ａを形成し、その凹部１６
ａ内に台座１Ｂを設置すると共に、シールダイヤフラム
１４の形状を比較的平滑な形状にしている。尚、図にお
いて上記実施例と同じ構成要素には同じ符号を付して、
その説明は省略する。

尚、上述の実施例において、メタルＣ−リング１４ａの
代わりに第４図に示すようなメタルＣ−リング１４ｂを
使用してもよい。このメタルＯリング１４ｂは断面０形
状をなしており、リングの内側、すなわち圧力媒体側に
孔１４ｃがあけられる。メタルＣ−リング１４ａあるい
はメタルＯリング１４ｂを使用すれば、圧力媒体の圧力
が高くなる程、メタルが外へ膨張するのでシール性が高
まり、１０〜１０００　ｋｇ／ｃｄの圧力を検出できる
。

又、メタルＣ−リング１４ａあるいはメタルＯリング１
４ｂの具体的な材質は、例えばステンレスに銅メツキを
施したもの、インコネル、／’ｔステロイ等を使用でき
る。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明に係る半導体式圧力検出装置によ
れば、充分に簡単な構成で圧力検出機構部が構成される
ものであり、特に半導体センシングチップを含むセンシ
ング素子機構部をステムに設定し、このステムをシール
ダイヤフラムに接合した金属製のリングに設定し、上記
ステムを取り付は固定する作業を実行するのみで、この
圧力検出素子に重要な検出機構が組立てられるものであ
り、特にセンシングチップに測定圧力を伝達する液体封
入工程が簡略化されるものである。さらに、金属製のシ
ール部材を使用しているので、気密性、。

耐腐食性、耐圧力媒体透過性が向上するという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る半導体式圧力検出装
置を説明する断面構成図、第２図はこの発明の他の実施
例を説明する断面構成図、第３図はメタルＣ−リングを
表す斜視図、第４図はメタル０−リングを表す斜視図で
ある。 １１・・・筐体、１２・・・圧力検出室、１３・・・圧
力導入孔、１４・・・シールダイヤフラム、１４ａ・・
・メタルＣ−リング、１４ｂ・・・メタル０−リング、
１６・・・ステム、１７・・・液体、１Ｂ・・・台座、
１９・・・センシングチップ、２０・・・端子線、２２
・・・混成ＩＣ回路基板。 代理人弁理士　　岡　部　　　隆 （ほか１名） 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 筐体内部に形成され圧力導入孔および開口面の形成され
   た圧力検出室と、 金属製のリングと、 この金属製のリングの周囲に気密に接続した金属製のシ
   ールダイヤフラムと、 上記金属製のリングを挟み込むようにして、上記筐体の
   圧力検出室開口部を封じるように設定されるステムと、 このステムに取り付けられるようにして上記シールダイ
   ヤフラムと上記ステムとの間に設定され、上記ステムを
   貫通する端子線に接続されるようになる半導体圧力セン
   シング素子機構とを具備し、上記シールダイヤフラムと
   上記ステムとの間は密封され、その内部には絶縁性を有
   する封入液が充填設定されるようにしたことを特徴とす
   る半導体式圧力検出装置。