JPH0395425A - Semiconductor device for measuring differential pressure - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
く産業上の利用分野〉
本発明は、過大圧によるヒステリシス特性が良好で、小
形化し得る半導体差圧測定装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor differential pressure measuring device that has good hysteresis characteristics due to excessive pressure and can be made compact.
く従来の技術〉
第5図は従来より一般に使用されている従来例の構成説
明図である。2. Prior Art> FIG. 5 is a diagram illustrating the configuration of a conventional example that has been commonly used.
図において、 lは金属よりなるブロック状の本体である。In the figure, l is a block-shaped main body made of metal.
2は本体1に設けられた内部室である。2 is an internal chamber provided in the main body 1.
3は、内部室2を二つの測定室4.5に分け、移動電極
として機能する測定タイアアフラムである。3 is a measurement tire aphram which divides the internal chamber 2 into two measurement chambers 4.5 and functions as a moving electrode.
6,7は測定タイアアフラム3に対向して内部室2の壁
に絶縁材8,9を介して、それぞれ設けられた固定電極
である。Fixed electrodes 6 and 7 are respectively provided on the wall of the internal chamber 2 facing the measurement tire aphram 3 via insulating materials 8 and 9.
11.12は本体1の両外叫面に設けられ本体1とシー
ル室13.14を構成する波形状のシルダイアフラムで
ある。Reference numerals 11 and 12 denote wave-shaped sill diaphragms that are provided on both outer surfaces of the main body 1 and constitute seal chambers 13 and 14 with the main body 1.
15.16はシールダイアフラム12に対向して本体1
の側面に設けられた波形状のパックアップネストである
。15 and 16 are the main body 1 facing the seal diaphragm 12.
It is a wavy pack-up nest installed on the side of the
17.18はシール室13.14と測定室45とを連通
ずる連通孔である。Reference numerals 17 and 18 are communication holes that communicate the seal chambers 13 and 14 with the measurement chamber 45.
19.21は測定室4.5と連通孔17.18とシール
室13.14とで構成される二個の室にそれぞれ充填さ
れた非圧縮性の封入液体である。Reference numeral 19.21 denotes an incompressible sealed liquid filled in two chambers each consisting of a measurement chamber 4.5, a communication hole 17.18, and a seal chamber 13.14.
この場合は、シリコンオイルか用いられている。In this case, silicone oil is used.
以上の禍戒において、本f*1の図の左右から、測定圧
力P+ ,P2が加わると、測定ダイアフラム3は測定
圧力p,−p2の差圧によって変位する;測定ダイアフ
ラム3の変位によって、固定電[i6.7と測定ダイア
フラム3との静電容量が差動的に変化し、差圧に対応し
た電気信号出力が得られる。In the above disaster warning, when measuring pressures P+ and P2 are applied from the left and right sides of the diagram of this f*1, the measuring diaphragm 3 is displaced by the differential pressure between the measuring pressures p and -p2; The capacitance between the voltage i6.7 and the measurement diaphragm 3 changes differentially, and an electrical signal output corresponding to the differential pressure is obtained.
く発明が解決しようとする課題〉
しかしながら、この様な装置においては、過大圧か加わ
った場合には、
(1)シールダイアフラム11,12をパックアップネ
スト15.16に接触着座させて、一定以上の圧力がセ
ンサ部分に加わらないようにする。Problems to be Solved by the Invention> However, in such a device, when excessive pressure is applied, Avoid applying pressure to the sensor part.
(2)測定タイアフラム3を、対向する面に接触着座さ
せる方法かある。(2) There is a method in which the measuring tire flammable 3 is seated in contact with the opposing surface.
しかしながら
(1)の方法では、シールタイアフラム11.12をバ
ックアッグネスト15.16に接触@座させるので、ヒ
ステリシスが大きく発生する。どうしても寸法が大きく
なる。However, in the method (1), since the seal tire phragm 11.12 is brought into contact with the backing nest 15.16, a large amount of hysteresis occurs. The dimensions inevitably become larger.
(2)の方法では、測定タイアフラム3を直接痛めるの
で、どうしても、対向する面の製作にコス1〜が掛かっ
てしまう。In the method (2), the measurement tire flamm 3 is directly damaged, so the manufacturing cost of the opposing surface inevitably increases by 1~.
本発明は、この問題点を解決するものである。The present invention solves this problem.
本発明の目的は、過大圧によるヒステリシス特性が良好
で、小形化し得る半導体差圧測定装置を提供するにある
。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor differential pressure measuring device that has good hysteresis characteristics due to excessive pressure and can be downsized.
く課題を解決するための手段〉
この目的を達成するために、本発明は、シリコン材より
なる測定タイアフラムの一方の面側に設けられた第1の
測定室に第1の測定圧か加えられ他方の面叫に設けられ
た第2の測定室に第2の測3
定圧が加えられ差圧が測定される半導体差圧測定装置に
おいて、
前記第1の測定室あるいは第2の測定室の少なくとも一
方に接続して設けられカラスよりなるブロック状の保護
本体と該保護本体内に設けられた内部室と該内部室を測
定圧が入力される入力室と前記第1の測定室あるいは第
2の測定室に連通され測定圧が出力される出力室とに分
けるシリコンダイアフラムとからなる過大圧保護機構を
具備したことを特徴とする半導体差圧測定装置を構成し
たものである。Means for Solving the Problems> In order to achieve this object, the present invention provides a method in which a first measurement pressure is applied to a first measurement chamber provided on one side of a measurement tire phragm made of a silicone material. In a semiconductor differential pressure measuring device in which a second constant pressure is applied to a second measuring chamber provided on the other side and a differential pressure is measured, at least one of the first measuring chamber or the second measuring chamber is A block-shaped protective body made of a crow and connected to one side, an internal chamber provided in the protective body, an input chamber into which measurement pressure is input, and the first measuring chamber or the second measuring chamber. This semiconductor differential pressure measuring device is characterized in that it is equipped with an overpressure protection mechanism consisting of an output chamber that communicates with a measurement chamber and outputs measurement pressure, and a silicon diaphragm that separates the output chamber.
く作用〉
以上の構成において、本体の左右から、測定圧力か加わ
ると、測定ダイアフラム3は測定圧力の差圧によって変
位する。測定タイアフラムの変位によって、差圧に対応
した電気信号出力が得られる。Effects> In the above configuration, when measurement pressure is applied from the left and right sides of the main body, the measurement diaphragm 3 is displaced due to the differential pressure between the measurement pressures. The displacement of the measuring tire flammable provides an electrical signal output corresponding to the differential pressure.
過大圧が加わった場合には、過大圧保護機構のシリコン
タイアフラムか出力室の壁に接触して、測定圧か過大圧
保護機楕から出力され差圧センサ4
本体に入力されるのを肋止する。If excessive pressure is applied, it will contact the silicon tire phragm of the overpressure protection mechanism or the wall of the output chamber, preventing the measured pressure from being output from the overpressure protection mechanism and input to the differential pressure sensor 4 main body. Stop.
以下、実施例に基つき詳細に説明する。Hereinafter, a detailed explanation will be given based on examples.
く実施例〉 第1図は本発明の一実施例の要部構成説明図である。Example FIG. 1 is an explanatory diagram of the main part of an embodiment of the present invention.
図において、
30はシリコンタイアフラム31、第1の測定室33、
ピエゾ抵抗素子35、第2の測定室36からなる差圧セ
ンサ本体である。In the figure, 30 is a silicon tire phragm 31, a first measurement chamber 33,
This is a differential pressure sensor body consisting of a piezoresistive element 35 and a second measurement chamber 36.
シリコンタイアフラム31は、この場合は、第1のシリ
コン基板32に設けられ第1測定室33を横戒する凹部
34により、第1のシリコン基板32に形成されている
。In this case, the silicon tire phragm 31 is formed in the first silicon substrate 32 by a recess 34 that is provided in the first silicon substrate 32 and extends across the first measurement chamber 33 .
ピエゾ抵抗素子35は、シリコンダイアフラム31に設
けられている。The piezoresistive element 35 is provided on the silicon diaphragm 31.
第1の測定室33には、第1の測定圧P,が加えられる
。A first measurement pressure P is applied to the first measurement chamber 33.
第2の測定室36は、ダイアフラム31の他方の面叫に
設けられ、カラス材よりなり、リング状のスペーサ37
と第2の基板38とにより構成され、第2の測定圧P2
か加えられる。The second measurement chamber 36 is provided on the other side of the diaphragm 31, is made of glass material, and is provided with a ring-shaped spacer 37.
and a second substrate 38, and a second measurement pressure P2
or can be added.
40は、第1の測定室33あるいは第2の測定室36に
連通して設けられた過大圧保護機構である,
過大圧保護111m40は、保護本体41、内部室42
、シリコンダイアフラム43、入力室44、出力室45
とからなる。40 is an overpressure protection mechanism provided in communication with the first measurement chamber 33 or the second measurement chamber 36.
, silicon diaphragm 43, input chamber 44, output chamber 45
It consists of
保護本体41はブロック状のカラスよりなる。The protective body 41 is made of a block-shaped crow.
内部室42は、保護本体41内に設けられている。The internal chamber 42 is provided within the protective body 41.
シリコンダイアフラム43は、内部室42を測定圧が入
力される入力室44と第1の測定室33あるいは第2の
測定室36に連通され測定圧が出力される出力室45と
に分ける。The silicon diaphragm 43 divides the internal chamber 42 into an input chamber 44 into which the measured pressure is input and an output chamber 45 which is communicated with the first measurement chamber 33 or the second measurement chamber 36 and outputs the measured pressure.
50は、差圧センサ本体30と過大圧保M1a構40と
を内蔵する本体ボディである。Reference numeral 50 denotes a main body that houses the differential pressure sensor main body 30 and the overpressure retention M1a structure 40.
51.52は、本体ボディ50の測面に設けられ、本体
ボディ50とシール室53.54を構成するシールタイ
アフラムである。Reference numerals 51 and 52 designate seal tyres, which are provided on the surface of the main body 50 and form seal chambers 53 and 54 with the main body 50.
なお、本体ボディ50は、無くても良い事は勿論である
。Note that the main body 50 may of course be omitted.
また、この場合、シリコン板とガラス板,ガラス板と金
属材との間は陽極接合か用いられていが、低融点ガラス
接合等でも良く、要するに接合出来ればよい。Further, in this case, anodic bonding is used between the silicon plate and the glass plate, and between the glass plate and the metal material, but low melting point glass bonding or the like may also be used, as long as it can be bonded.
61はシール室53と入力室44とを連通ずる連通孔で
ある。61 is a communication hole that communicates the seal chamber 53 and the input chamber 44.
62は出力室45と第2の測定室36とを連通ずる連通
孔である。62 is a communication hole through which the output chamber 45 and the second measurement chamber 36 are communicated.
63は第1の測定室33と出力室45とを連通ずる連通
孔である。63 is a communication hole that communicates the first measurement chamber 33 and the output chamber 45.
64は入力室44とシール室54とを連通ずる連通孔で
ある。64 is a communication hole that communicates the input chamber 44 and the seal chamber 54.
101,102,103,104はシール室53,54
、入力室44、出力室45、第1,第2測定室33.3
6、連通孔61,62,63.64とで構成される4個
の室に満たされる封入液である。この場合は、シリコン
オイルが用いられている。101, 102, 103, 104 are seal chambers 53, 54
, input chamber 44, output chamber 45, first and second measurement chambers 33.3
6. It is a sealed liquid that fills four chambers composed of communication holes 61, 62, 63, and 64. In this case, silicone oil is used.
以上の構成において、本体ポディ50の図の左7
右から、測定圧力PI,P2が加わると、測定タイアフ
ラム31は測定圧力p,−p2の差圧によって変位する
。測定タイアフラム31の変位によって、ピエゾ抵抗素
子35より差圧に対応した電気信号出力が得られる,
過大圧か加わった場合には、過大圧保護機′#I40の
シリコンタイアフラム43が出力室45の壁に接触して
、測定圧か過大圧保護機構40から出力され差圧センサ
本体30に入力されるのを防止する。In the above configuration, when measurement pressures PI and P2 are applied from the left and right sides of the main body pod 50 in the figure, the measurement tire flamm 31 is displaced by the differential pressure between the measurement pressures p and -p2. By the displacement of the measurement tire flammable 31, an electric signal output corresponding to the differential pressure can be obtained from the piezoresistive element 35. If excessive pressure is applied, the silicone tire flammable 43 of the overpressure protector'#I40 Contacting the wall prevents the measured pressure from being output from the overpressure protection mechanism 40 and input to the differential pressure sensor main body 30.
この結果、
(1)シリコンタイアフラム43が、出力室45のカラ
ス壁に着座する事により、過大圧が差圧センサ本体30
に伝達されるのを防止しているので、過大圧に基づくヒ
ステリシスか、金属ダイアフラムを使用した過大圧保護
機構に比して、小さいものか得られる。実験によれば、
150%のオーバーレンジの場合、シリコンダイアフラ
ムを使用した過大圧保護機構においては0.02%程度
、金属タイアフラムを使用した過大圧保護機構におい8
ては0.1%程度であった。As a result, (1) the silicone tire flammable 43 is seated on the glass wall of the output chamber 45, and excessive pressure is applied to the differential pressure sensor main body 30.
Therefore, the hysteresis due to overpressure can be reduced compared to an overpressure protection mechanism using a metal diaphragm. According to experiments,
In the case of 150% overrange, it was about 0.02% for the overpressure protection mechanism using a silicon diaphragm, and about 0.1% for the overpressure protection mechanism using a metal tire phragm.
(2)シリコンの微細加工技術を利用出来るので、装置
全体を極めて小形化出来る。(2) Since silicon microfabrication technology can be used, the entire device can be made extremely compact.
(3)過大圧保護機横40は、シンプルな′Wi造であ
るので、連結パイプ等を必要とせす、封入液か少なくて
済むので、温度特性が良好である。(3) Since the overpressure protector side 40 is of simple construction, it requires less connecting pipes and sealed liquid, and has good temperature characteristics.
第2図、第3図、第4図は本発明の他の実施例の娶部構
戒説明図である。FIGS. 2, 3, and 4 are explanatory views of the structure of other embodiments of the present invention.
本実施例では、過大圧か一方のみにしか作用しない場合
に、過大圧が作用する側のみに、過大圧保護機構を設け
たものである。In this embodiment, when excessive pressure acts only on one side, an overpressure protection mechanism is provided only on the side on which excessive pressure acts.
〈発明の効果〉
以上説明したように、本発明は、シリコン材よりなる測
定タイアフラムの一方の面側に設けられた第1の測定室
に第1の測定圧か加えられ、他方の面側に設けられた第
2の測定室に第2の測定圧が加えられ差圧が測定される
半導体差圧測定装置において、
前記第1の測定室あるいは第2の測定室の少なくとも一
方に接続して設けられカラスよりなるブロック状の保護
本体と該保護本体内に設けられた内部室と該内部室を測
定圧が入力される入力室と前記第1の測定室あるいは第
2の測定室に連通され測定圧が出力される出力室とに分
けるシリコンダイアフラムとからなる過大圧保護機構を
具備したことを特徴とする半導体差圧測定装置を構成し
2た。<Effects of the Invention> As explained above, in the present invention, the first measurement pressure is applied to the first measurement chamber provided on one side of the measurement tire phragm made of a silicon material, and the first measurement pressure is applied to the other side of the measurement tire phragm made of a silicon material. In a semiconductor differential pressure measurement device in which a second measurement pressure is applied to a second measurement chamber provided to measure a differential pressure, the device is connected to at least one of the first measurement chamber or the second measurement chamber. A block-shaped protection body made of a crow, an internal chamber provided in the protection body, and the internal chamber communicated with an input chamber into which measurement pressure is input and the first measurement chamber or the second measurement chamber for measurement. A semiconductor differential pressure measuring device is constructed, characterized in that it is equipped with an overpressure protection mechanism consisting of an output chamber from which pressure is output and a silicon diaphragm that separates the device into an output chamber.
この結果、
(1)シリコンタイアフラム43か、出力室45のガラ
ス壁に着座する事により、過大圧か差圧センサ本体30
に伝達されるのを防止しているので、過大圧に基づくヒ
ステリシスか、金属ダイアフラムを使用した過大圧保護
機構に比して、小さいものが得られる。実験によれば、
150%のオーバレンジの場合、シリコンダイアフラム
を使用した過大圧保護機構においては0,02%程度、
金属ダイアフラムを使用した過大圧保護機構においては
0.1%程度であった。As a result, (1) By sitting on the silicon tire flamm 43 or the glass wall of the output chamber 45, the differential pressure sensor main body 30
Therefore, the hysteresis due to overpressure is reduced compared to an overpressure protection mechanism using a metal diaphragm. According to experiments,
In the case of 150% overrange, the overpressure protection mechanism using a silicon diaphragm will reduce the range by about 0.02%.
In the case of an overpressure protection mechanism using a metal diaphragm, it was about 0.1%.
(2)シリコンの微細加工技術を利用出来るので、装置
全体を極めて小形化出来る。(2) Since silicon microfabrication technology can be used, the entire device can be made extremely compact.
(3)過大圧保護機WJ40は、シンプルな構造である
ので、連結パイプ等を必要とせす、封入液か少なくて済
むので、温度特性か良好である。(3) Since the overpressure protector WJ40 has a simple structure, it does not require connecting pipes, etc., and requires less liquid to be filled, so it has good temperature characteristics.
従って、本発明によれは、過大圧によるヒステリシス特
性か良好で、小形化し得る半導体差圧測定装置を実現す
ることかできる。Therefore, according to the present invention, it is possible to realize a semiconductor differential pressure measuring device that has good hysteresis characteristics due to excessive pressure and can be downsized.
第1図は本発明の一実施例の要部横戒説明図、第2図,
第3図,第4図は本発明の他の実施例の要部槽成説明図
、第5図は従来より一般に使用されている従来例の構成
説明図である。
30・・・差圧センサ本体、31・・・シリコンタイア
フラム、32・・・第1のシリコン基板、33・・・第
1測定室、34・・・凹部、35・・・ピエゾ抵抗素子
、36・・・第2の測定室、37・・・スペーサー、3
8・・・第2のシリコン基板、40・・・過大圧保護機
楢、41・・・保護本体、42・・・内部室、43・・
・シリコンダイアフラム、44・・・入力室、50・・
・木体ボデイ、51,52・・・シールダイアフラム、
53.54・・・シル室、61,62,63.64・・
・連通孔、1011
1 2
1,102,103,104・・・封入液。Fig. 1 is an explanatory diagram of the main parts of an embodiment of the present invention, Fig. 2,
FIGS. 3 and 4 are structural diagrams of essential parts of other embodiments of the present invention, and FIG. 5 is a structural diagram of a conventional example that has been commonly used. 30... Differential pressure sensor main body, 31... Silicon tire phragm, 32... First silicon substrate, 33... First measurement chamber, 34... Concave portion, 35... Piezoresistance element, 36... Second measurement chamber, 37... Spacer, 3
8... Second silicon substrate, 40... Overpressure protector frame, 41... Protection main body, 42... Internal chamber, 43...
・Silicon diaphragm, 44...Input chamber, 50...
・Wooden body, 51, 52...Seal diaphragm,
53.54...Sill room, 61,62,63.64...
-Communication hole, 1011 1 2 1, 102, 103, 104...Filled liquid.
Claims (1)
けられた第1の測定室に第1の測定圧が加えられ、他方
の面側に設けられた第2の測定室に第2の測定圧が加え
られ差圧が測定される半導体差圧測定装置において、 前記第1の測定室あるいは第2の測定室の少なくとも一
方に接続して設けられ ガラスよりなるブロック状の保護本体と 該保護本体内に設けられた内部室と 該内部室を測定圧が入力される入力室と前記第1の測定
室あるいは第2の測定室に連通され測定圧が出力される
出力室とに分けるシリコンダイアフラムと からなる過大圧保護機構を具備したことを特徴とする半
導体差圧測定装置。[Claims] A first measurement pressure is applied to a first measurement chamber provided on one side of a measurement diaphragm made of a silicon material, and a first measurement pressure is applied to a second measurement chamber provided on the other side. In a semiconductor differential pressure measurement device in which a second measurement pressure is applied and a differential pressure is measured, a block-shaped protective body made of glass is provided connected to at least one of the first measurement chamber or the second measurement chamber. and an internal chamber provided in the protective main body, and the internal chamber is divided into an input chamber into which measured pressure is input, and an output chamber which is communicated with the first measurement chamber or the second measurement chamber and outputs the measured pressure. A semiconductor differential pressure measuring device characterized by being equipped with an overpressure protection mechanism consisting of a silicon diaphragm that separates the pressure.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23349189A JPH0395425A (en) | 1989-09-08 | 1989-09-08 | Semiconductor device for measuring differential pressure |
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JP23349189A JPH0395425A (en) | 1989-09-08 | 1989-09-08 | Semiconductor device for measuring differential pressure |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0395425A true JPH0395425A (en) | 1991-04-19 |
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Family Applications (1)
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JP23349189A Pending JPH0395425A (en) | 1989-09-08 | 1989-09-08 | Semiconductor device for measuring differential pressure |
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JP (1) | JPH0395425A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013190325A (en) * | 2012-03-14 | 2013-09-26 | Azbil Corp | Differential pressure transmitter |
-
1989
- 1989-09-08 JP JP23349189A patent/JPH0395425A/en active Pending
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