JPH04262217A - 水圧センサおよびその製造方法 - Google Patents
水圧センサおよびその製造方法Info
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Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、トイレ， シャワー，
風呂等における水圧の検知などに使用される水圧セン
サおよびその製造方法に関する。
風呂等における水圧の検知などに使用される水圧セン
サおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体を用いた水圧センサは、被測定圧
力を有する流体を直接ゲージ抵抗を備えた半導体ダイヤ
フラムに接触させず、被測定圧力を容器内に封じ込めた
流体を介してダイヤフラムの一面に加えるものが知られ
ている。図２は従来の水圧センサ接水部の構造を示し、
感圧半導体チップ１のダイヤフラムに直接流体を接触さ
せないためと、衝撃的な圧力波からのチップを保護する
ために耐食性に優れたステンレス鋼製の薄いダイヤフラ
ム２を設け、これを支持するためにスペーサ３が用いら
れ、ダイヤフラム２， スペーサ３， 容器ステム４お
よびキャップ５の相互間は溶接あるいは銀ろうにより結
合されている。半導体チップ１が台座６を介してステム
４に支持されており、半導体チップ１上のゲージ抵抗出
力信号処理回路とリード線７とは導線８で接続されてい
る。 そして、ダイヤフラム２， スペーサ３およびステム４
により囲まれた空間には圧力伝達媒体９として、例えば
シリコーン油が注入口１０から注入され、注入口は封じ
切られる。
力を有する流体を直接ゲージ抵抗を備えた半導体ダイヤ
フラムに接触させず、被測定圧力を容器内に封じ込めた
流体を介してダイヤフラムの一面に加えるものが知られ
ている。図２は従来の水圧センサ接水部の構造を示し、
感圧半導体チップ１のダイヤフラムに直接流体を接触さ
せないためと、衝撃的な圧力波からのチップを保護する
ために耐食性に優れたステンレス鋼製の薄いダイヤフラ
ム２を設け、これを支持するためにスペーサ３が用いら
れ、ダイヤフラム２， スペーサ３， 容器ステム４お
よびキャップ５の相互間は溶接あるいは銀ろうにより結
合されている。半導体チップ１が台座６を介してステム
４に支持されており、半導体チップ１上のゲージ抵抗出
力信号処理回路とリード線７とは導線８で接続されてい
る。 そして、ダイヤフラム２， スペーサ３およびステム４
により囲まれた空間には圧力伝達媒体９として、例えば
シリコーン油が注入口１０から注入され、注入口は封じ
切られる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この種の圧力センサは
家庭で用いられるため、例えば自動車用センサの１／２
のような低い価格が要求される。しかし、ダイヤフラ
ム固定のために溶接あるいは銀ろう付けを行うこと、ま
た圧力伝達媒体封止時の空気混入の管理が困難であり、
封止にも時間がかかることによりコストが増加し、上記
要求を満足させることができなかった。
家庭で用いられるため、例えば自動車用センサの１／２
のような低い価格が要求される。しかし、ダイヤフラ
ム固定のために溶接あるいは銀ろう付けを行うこと、ま
た圧力伝達媒体封止時の空気混入の管理が困難であり、
封止にも時間がかかることによりコストが増加し、上記
要求を満足させることができなかった。
【０００４】本発明の目的は、圧力伝達のためのダイヤ
フラムが無く、しかもセンサ精度が確保された耐久性の
ある安価な水圧センサおよびその製造方法を提供するこ
とにある。
フラムが無く、しかもセンサ精度が確保された耐久性の
ある安価な水圧センサおよびその製造方法を提供するこ
とにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の水圧センサは、ゲージ抵抗を備えたダイ
ヤフラム部を有する半導体素体のダイヤフラムの表面に
第一のゲル材よりなる層が接し、そのゲル層の半導体素
体より遠い側に硬化後第一のゲル材より小さい針入度値
を有する第二のゲル材よりなる層が接するものとする。 あるいは第一のゲル材よりなる層の半導体素体より遠い
側に金属メッシュに含浸された第二のゲル材よりなる層
が接するものとする。
めに、本発明の水圧センサは、ゲージ抵抗を備えたダイ
ヤフラム部を有する半導体素体のダイヤフラムの表面に
第一のゲル材よりなる層が接し、そのゲル層の半導体素
体より遠い側に硬化後第一のゲル材より小さい針入度値
を有する第二のゲル材よりなる層が接するものとする。 あるいは第一のゲル材よりなる層の半導体素体より遠い
側に金属メッシュに含浸された第二のゲル材よりなる層
が接するものとする。
【０００６】本発明の水圧センサ製造方法は、おけ状容
器底部上にゲージ抵抗を備えたダイヤフラム部を有する
半導体素体をダイヤフラム面を上にして固定し、容器底
部内部空間に半導体素体を覆って第一のゲル材を充填し
たのち硬化させ、別に頂面に開口部を有するおけ状容器
上蓋内部空間に硬化後の針入度値が第一のゲル材より小
さい第二のゲル材を充填し、そのあと容器底部および上
蓋を結合して第一および第二のゲル材を接触させるもの
とする。あるいは、おけ状容器底部上にゲージ抵抗を備
えたダイヤフラム部を有する半導体素体をダイヤフラム
面を上にして固定し、容器底部内空間に半導体素体を覆
って第一のゲル材を充填したのち硬化させ、別に頂面に
開口部を有するおけ状容器上蓋内空間に金属メッシュを
積層したのちその金属メッシュに第二のゲル材を含浸さ
せて硬化させ、そのあと容器底部および上蓋を結合して
第一および第二のゲル材を接触させるものとする。
器底部上にゲージ抵抗を備えたダイヤフラム部を有する
半導体素体をダイヤフラム面を上にして固定し、容器底
部内部空間に半導体素体を覆って第一のゲル材を充填し
たのち硬化させ、別に頂面に開口部を有するおけ状容器
上蓋内部空間に硬化後の針入度値が第一のゲル材より小
さい第二のゲル材を充填し、そのあと容器底部および上
蓋を結合して第一および第二のゲル材を接触させるもの
とする。あるいは、おけ状容器底部上にゲージ抵抗を備
えたダイヤフラム部を有する半導体素体をダイヤフラム
面を上にして固定し、容器底部内空間に半導体素体を覆
って第一のゲル材を充填したのち硬化させ、別に頂面に
開口部を有するおけ状容器上蓋内空間に金属メッシュを
積層したのちその金属メッシュに第二のゲル材を含浸さ
せて硬化させ、そのあと容器底部および上蓋を結合して
第一および第二のゲル材を接触させるものとする。
【０００７】
【作用】半導体素体のゲージ抵抗を備えたダイヤフラム
部の上に第一のゲル材よりなる層と第二のゲル材よりな
る層が積層されることにより、第二のゲル材の表面に接
する流体の圧力は二つのゲル材を介して半導体素体のダ
イヤフラムに加えられる。第二のゲル材が第一のゲル材
より小さい針入度値を有することにより、あるいは第二
のゲル材を金属メッシュに含浸させることにより、流体
の被測定圧力が負圧になってもゲル層が伸びて破れるこ
とがなく、針入度値の大きいゲル材より高い防水機能を
有する。あるいはダイヤフラム部の上に第一のゲル材よ
りなる層と第二のゲル材を含浸した金属メッシュの層が
積層されることにより、第二のゲル材の表面に接する流
体の圧力は二つのゲル材を介してダイヤフラム部に加え
られる。この場合は第二のゲル材が第一のゲル材と同程
度の針入度値であっても、被測定圧力が負圧になった際
にゲル材が吸い出されることを金属メッシュが防止し、
逆に第二のゲル材も軟らかいことによって衝撃的な圧力
波に対しても緩衝の効果を発揮し、耐水性， 耐久性が
向上する。いずれの場合も圧力伝達部のダイヤフラムが
不要となる。
部の上に第一のゲル材よりなる層と第二のゲル材よりな
る層が積層されることにより、第二のゲル材の表面に接
する流体の圧力は二つのゲル材を介して半導体素体のダ
イヤフラムに加えられる。第二のゲル材が第一のゲル材
より小さい針入度値を有することにより、あるいは第二
のゲル材を金属メッシュに含浸させることにより、流体
の被測定圧力が負圧になってもゲル層が伸びて破れるこ
とがなく、針入度値の大きいゲル材より高い防水機能を
有する。あるいはダイヤフラム部の上に第一のゲル材よ
りなる層と第二のゲル材を含浸した金属メッシュの層が
積層されることにより、第二のゲル材の表面に接する流
体の圧力は二つのゲル材を介してダイヤフラム部に加え
られる。この場合は第二のゲル材が第一のゲル材と同程
度の針入度値であっても、被測定圧力が負圧になった際
にゲル材が吸い出されることを金属メッシュが防止し、
逆に第二のゲル材も軟らかいことによって衝撃的な圧力
波に対しても緩衝の効果を発揮し、耐水性， 耐久性が
向上する。いずれの場合も圧力伝達部のダイヤフラムが
不要となる。
【０００８】このような構造の水圧センサを組立てるた
めに、容器をおけ状の底部と頂面に開口部を有するおけ
状の上蓋とより構成し、底部に半導体素体と第一のゲル
材を収容し、上蓋に第二のゲル材を収容したのち、底部
と上蓋を結合させて第一のゲル材と第二のゲル材とが接
触するようにすれば、測定すべき流体圧は上蓋の開口部
から二つのゲル材を介して半導体素体のダイヤフラムに
加わる。この場合、上方の開いた容器底部あるいは上蓋
へゲル材を注入するかあるいは含浸させればよいので、
空気混入の管理が容易であり、密閉された容器へのゲル
材の注入および封止のような面倒な工程が省略できる。
めに、容器をおけ状の底部と頂面に開口部を有するおけ
状の上蓋とより構成し、底部に半導体素体と第一のゲル
材を収容し、上蓋に第二のゲル材を収容したのち、底部
と上蓋を結合させて第一のゲル材と第二のゲル材とが接
触するようにすれば、測定すべき流体圧は上蓋の開口部
から二つのゲル材を介して半導体素体のダイヤフラムに
加わる。この場合、上方の開いた容器底部あるいは上蓋
へゲル材を注入するかあるいは含浸させればよいので、
空気混入の管理が容易であり、密閉された容器へのゲル
材の注入および封止のような面倒な工程が省略できる。
【０００９】
【実施例】以下、図２と共通の部分に同一の符号を付し
た図を引用して本発明の実施例について説明する。
た図を引用して本発明の実施例について説明する。
【００１０】図１に示す実施例では、表面に薄膜抵抗お
よびダイヤフラム部に形成されたゲージ抵抗よりの出力
を増幅する演算増幅器を搭載した感圧ダイヤフラムチッ
プ１は金属製のおけ状容器ステム４の上に台座６を介し
て接着剤により固定され、薄膜抵抗および演算増幅器を
含む出力信号処理回路とリード線７とはアルミニウム導
線８で接続されている。この状態でチップ上の薄膜抵抗
をレーザ光によりトリミングする。次いで、シリコーン
ゲル９をステム４の上面１１まで注入し、硬化させる。 ゲル９の硬度はチップ１の感圧特性に影響を与えないよ
う充分軟らかいものが良い。例えばＪＩＳＫ２２３５石
油ワックスに規定された針入度計を用い、質量２．５
±０．０５ｇの針をおもりを付加しないで硬化後のゲル
中に進入させた時の針の進入深さを０．１ｍｍ を単位
として表わした針入度値が１００ 〜１３０ のゲルを
用いる。別工程で、頂面に開口部５１を有するおけ状容
器キャップ５の上面迄に別のゲル９１を注入し、硬化さ
せる。このゲル９１はゲル９よりも硬いもので、例えば
上記方法により測定された針入度が７０〜９０のゲルを
用いる。双方のゲル９， ９１の硬化が終了したら、ス
テム４とキャップ５を溶接する。
よびダイヤフラム部に形成されたゲージ抵抗よりの出力
を増幅する演算増幅器を搭載した感圧ダイヤフラムチッ
プ１は金属製のおけ状容器ステム４の上に台座６を介し
て接着剤により固定され、薄膜抵抗および演算増幅器を
含む出力信号処理回路とリード線７とはアルミニウム導
線８で接続されている。この状態でチップ上の薄膜抵抗
をレーザ光によりトリミングする。次いで、シリコーン
ゲル９をステム４の上面１１まで注入し、硬化させる。 ゲル９の硬度はチップ１の感圧特性に影響を与えないよ
う充分軟らかいものが良い。例えばＪＩＳＫ２２３５石
油ワックスに規定された針入度計を用い、質量２．５
±０．０５ｇの針をおもりを付加しないで硬化後のゲル
中に進入させた時の針の進入深さを０．１ｍｍ を単位
として表わした針入度値が１００ 〜１３０ のゲルを
用いる。別工程で、頂面に開口部５１を有するおけ状容
器キャップ５の上面迄に別のゲル９１を注入し、硬化さ
せる。このゲル９１はゲル９よりも硬いもので、例えば
上記方法により測定された針入度が７０〜９０のゲルを
用いる。双方のゲル９， ９１の硬化が終了したら、ス
テム４とキャップ５を溶接する。
【００１１】図３に示す実施例では、頂面の開いた容器
上蓋５の中に図では一部より記入していないが金属メッ
シュ１２を積層し、ゲル９２と含浸させている。金属メ
ッシュは耐食性を考慮してステンレス鋼で製作し、その
線径が３０〜８０μｍの細線を織ったもので、織目が同
一方向になるように積むかランダムに積む積層方法ある
いは積層厚みは圧力応答性， 耐久性， 耐水性により
決定されるが、同一方向に積層する場合は１５〜３０段
、ランダムに積層する場合は１０〜２０段程度が適当で
ある。このような金属メッシュにゲル材９２を接触させ
、真空脱泡法により含浸させて硬化させる。このときの
含浸ゲル剤９２には、ステム４内に注入したゲル材９と
同程度の硬さのもの、すなわち針入度１００ 〜１３０
のゲル材を用いて衝撃的な圧力波に対して緩衝の効果
を持つようにする。
上蓋５の中に図では一部より記入していないが金属メッ
シュ１２を積層し、ゲル９２と含浸させている。金属メ
ッシュは耐食性を考慮してステンレス鋼で製作し、その
線径が３０〜８０μｍの細線を織ったもので、織目が同
一方向になるように積むかランダムに積む積層方法ある
いは積層厚みは圧力応答性， 耐久性， 耐水性により
決定されるが、同一方向に積層する場合は１５〜３０段
、ランダムに積層する場合は１０〜２０段程度が適当で
ある。このような金属メッシュにゲル材９２を接触させ
、真空脱泡法により含浸させて硬化させる。このときの
含浸ゲル剤９２には、ステム４内に注入したゲル材９と
同程度の硬さのもの、すなわち針入度１００ 〜１３０
のゲル材を用いて衝撃的な圧力波に対して緩衝の効果
を持つようにする。
【００１２】
【発明の効果】本発明は、感圧ダイヤフラム半導体素体
の上に第一のゲル材の層と第二のゲル材の層を積層させ
、流体の圧力が二つのゲル材の層を介して感圧ダイヤフ
ラムに加わるようにすることにより、圧力伝達のための
ダイヤフラム構造が不要となり、組立のコストが低減す
る。また、ゲル材の充填、その際の空気のゲル材への混
入の管理が容易になる。そして、第二のゲル材に第一の
ゲル材より針入度の小さいもの、すなわち硬い材料を用
いるか、第二のゲル材を金属メッシュに含浸させること
により、第一のゲル材の層への機械的な保護を行うこと
ができ、防水性，耐久性が良好でセンサ精度は従来と変
わらない安価な水圧センサを製造することができる。
の上に第一のゲル材の層と第二のゲル材の層を積層させ
、流体の圧力が二つのゲル材の層を介して感圧ダイヤフ
ラムに加わるようにすることにより、圧力伝達のための
ダイヤフラム構造が不要となり、組立のコストが低減す
る。また、ゲル材の充填、その際の空気のゲル材への混
入の管理が容易になる。そして、第二のゲル材に第一の
ゲル材より針入度の小さいもの、すなわち硬い材料を用
いるか、第二のゲル材を金属メッシュに含浸させること
により、第一のゲル材の層への機械的な保護を行うこと
ができ、防水性，耐久性が良好でセンサ精度は従来と変
わらない安価な水圧センサを製造することができる。
【図１】本発明の一実施例の水圧センサの断面図
【図２
】従来の水圧センサの断面図
】従来の水圧センサの断面図
【図３】本発明の異なる実施例の水圧センサの断面図
１ 感圧ダイヤフラムチップ
４ 容器ステム
５ 容器キャップ
６ 台座
９ ゲル
９１ キャップ内ゲル
９２ 含浸用ゲル
１２ 金属メッシュ
Claims (4)
- 【請求項１】ゲージ抵抗を備えたダイヤフラム部を有す
る半導体素体のダイヤフラムの表面に第一のゲル材より
なる層が接し、そのゲル層の半導体素体より遠い側に硬
化後第一のゲル材より小さい針入度値を有する第二のゲ
ル材よりなる層が接することを特徴とする水圧センサ。 - 【請求項２】ゲージ抵抗を備えたダイヤフラム部を有す
る半導体素体のダイヤフラムの表面に第一のゲル材より
なる層が接し、そのゲル層の半導体素体より遠い側に金
属メッシュに含浸された第二のゲル材よりなる層が接す
ることを特徴とする水圧センサ。 - 【請求項３】おけ状容器底部上にゲージ抵抗を備えたダ
イヤフラム部を有する半導体素体をダイヤフラム面を上
にして固定し、容器底部内部空間に半導体素体を覆って
第一のゲル材を充填したのち硬化させ、別に頂面に開口
部を有するおけ状容器上蓋内部空間に硬化後の針入度値
が第一のゲル材より小さい第二のゲル材を充填し、その
あと容器底部および上蓋を結合して第一および第二のゲ
ル材を接触させることを特徴とする水圧センサの製造方
法。 - 【請求項４】おけ状容器底部上にゲージ抵抗を備えたダ
イヤフラム部を有する半導体素体をダイヤフラム面を上
にして固定し、容器底部内空間に半導体素体を覆って第
一のゲル材を充填したのち硬化させ、別に頂面に開口部
を有するおけ状容器上蓋内空間に金属メッシュを積層し
たのちその金属メッシュに第二のゲル材を含浸させて硬
化させ、そのあと容器底部および上蓋を結合して第一お
よび第二のゲル材を接触させることを特徴とする水圧セ
ンサの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2246091A JPH04262217A (ja) | 1991-02-18 | 1991-02-18 | 水圧センサおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2246091A JPH04262217A (ja) | 1991-02-18 | 1991-02-18 | 水圧センサおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04262217A true JPH04262217A (ja) | 1992-09-17 |
Family
ID=12083323
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2246091A Pending JPH04262217A (ja) | 1991-02-18 | 1991-02-18 | 水圧センサおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04262217A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010122037A (ja) * | 2008-11-19 | 2010-06-03 | Denso Corp | 圧力センサ |
-
1991
- 1991-02-18 JP JP2246091A patent/JPH04262217A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010122037A (ja) * | 2008-11-19 | 2010-06-03 | Denso Corp | 圧力センサ |
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