JP2001004472A - 圧力検出器 - Google Patents

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】 圧力センサ７の受圧面７ａがケース体１
７の高さと略同等になるように圧力センサ７をケース体
１７内に配設し、ケース体１７と圧力センサ７との間の
隙間を軟質部材１９によって満たすとともに、軟質部材
１９によりケース体１７の壁部から受圧面７ａに掛けて
平坦部２０を形成し、平坦部２０上をゲル状部材１１に
よって覆ってなる。

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
高圧測定用として用いることが可能な前記ゲル状部材の
配設構造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】前記圧力検出器を図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）
以上の高圧流体がゲル状部材１１に印加されると、ケー
ス体３の壁部とゲル状部材１１との界面においてゲル状
部材１１が剪断方向（前記壁部に沿ったて下方方向）に
押し圧されることで変位し、この変位したゲル状部材１
１が押し圧された反動によって元の位置に戻ろうとする
場合において、前記圧力媒体をゲル状部材１１中に巻き
込んでしまう。従って、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、半導体圧力センサと、前記半導体圧力セン
サを収納する収納部を備えたケース体とを備え、前記収
納部内に前記半導体圧力センサを配設するとともに、前
記半導体圧力センサをゲル状部材によって覆ってなる圧
力検出器であって、前記半導体圧力センサの受圧面まで
の高さと、前記収納部における底面から上端部までの高
さとを略同等の高さとし、前記収納部の壁部から前記半
導体圧力センサの受圧面に掛けて平坦部を形成し、前記
平坦部上を前記ゲル状部材によって覆ってなるものであ
る。

【０００７】また、半導体圧力センサと、前記半導体圧
力センサを収納する収納部を備えたケース体とを備え、
前記収納部内に前記半導体圧力センサを配設するととも
に、前記半導体圧力センサをゲル状部材によって覆って
なる圧力検出器であって、前記半導体圧力センサの受圧
面までの高さと、前記収納部における底面から上端部ま
での高さとを略同等の高さとし、前記収納部内の前記半
導体圧力センサが配設されない箇所の隙間を軟質部材に
よって満たすとともに、前記軟質部材によって前記収納
部の壁部から前記半導体圧力センサの受圧面に掛けて平
坦部を形成し、前記平坦部上を前記ゲル状部材によって
覆ってなるものである。

【０００８】また、半導体圧力センサと、前記半導体圧
力センサを収納する収納部を備えたケース体とを備え、
前記収納部内に前記半導体圧力センサを配設し、前記半
導体圧力センサと前記収納部に設けられる電極端子とを
接続ワイヤで電気的に接続するとともに、前記半導体圧
力センサ及び前記接続ワイヤをゲル状部材によって覆っ
てなる圧力検出器であって、前記半導体圧力センサの受
圧面までの高さと、前記収納部における底面から上端部
までの高さと、前記収納部の底面から開口方向へ突出す
る前記電極端子の高さとを略同等の高さとし、前記収納
部内の前記半導体圧力センサ及び前記電極端子が配設さ
れない箇所の隙間を軟質部材によって満たすとともに、
前記軟質部材によって前記収納部の壁部から前記電極端
子及び前記半導体圧力センサの受圧面に掛けて平坦部を
形成し、前記平坦部上を前記ゲル状部材によって覆って
なるものである。

【０００９】また、前記軟質部材は、シリコンゴムもし
くはフルオロシリコンゴムからなるものである。

【００１０】

【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。

【００１１】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１５及び、ＳＰＣ等の
金属材料からなる筒部１６から構成されるケース体１７
を備え、ベース板１５と筒部１６とを溶接することによ
って得られる凹部形状の収納部１８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。

【００１２】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
し固着されている。

【００１３】圧力検出器Ａ’は、ケース体１７における
収納部１８の底面から上端部までの高さ（以下、筒部１
６の壁部の高さという）が、圧力センサ７におけるベー
ス板１５から受圧面７ａまでの高さ（ガラス台座５と圧
力チップ６とを合わせた高さ）と略同等になるように形
成し、収納部１８内の半導体圧力センサ７が配設されな
い箇所の隙間に、シリコンゴムやフルオロシリコンゴム
等からなる軟質部材１９を充填し満たすとともに、軟質
部材１９によってケース体１７における筒部１６の壁部
から圧力センサ７における受圧面７ａに掛けて平坦部２
０を形成する。

【００１４】また、圧力検出器Ａ’におけるリードピン
９は、収納部１８の開口方向に突出するリードピン９の
高さが、筒部１６の壁部の高さ及び圧力センサ７のベー
ス板１５から受圧面７ａまでの高さと略同等の高さにな
るように形成されている。

【００１５】圧力検出器Ａ’は、圧力センサ７を収納部
１８に配設した後、軟質部材１９によって平坦部２０を
形成し、その後、平坦部２０から露出する圧力センサ７
の受圧面７ａに形成される電極部（図示しない）とリー
ドピン９の露出する上端部とを接続ワイヤ１０によって
接続する。そして、平坦部２０上をゲル状部材１１が略
半球状になるように覆うことで、接続ワイヤ１０，圧力
センサ７の受圧面７ａ及びリードピン９の露出部がゲル
状部材１１によって保護される構成である。

【００１６】かかる圧力検出器は、ケース体１７におけ
る筒部１６とゲル状部材１１との界面が存在しないた
め、平坦部２０上に配設されるゲル状部材１１に高圧流
体（気体）が印加されると、ゲル状部材１１はどの部分
においても平坦部２０の中央部分、即ち圧力センサ７に
向かっての圧縮応力となる。従って、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、ゲル状部材１１の圧力印加による押し圧変動が
生じてもゲル状部材１１における圧力媒体の巻き込みが
なくなるため、圧力センサ７の特性変化を抑制すること
ができ、しかも接続ワイヤ１０の切断がなくなるもので
あり、比較的簡単な構成でかつ安価な圧力検出器で気体
の高圧測定を可能とする圧力検出器Ａ’を得ることがで
きる。

【００１７】また、本発明の実施の形態のように、リー
ドピン９までも筒部１６の高さ及び圧力センサ７のベー
ス板１５から受圧面７ａまでの高さと略同等の高さにな
るように設定することで、高圧流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一層防ぐことで可能
となる。

【００１８】また、圧力検出器Ａ’は、平坦部２０を圧
力センサ７と熱膨張係数の近似するシリコンゴムやフル
オロシリコンゴムからなる軟質部材１９によって形成す
ることで、使用環境の周囲温度に変化が生じた場合であ
っても、圧力センサ７と軟質部材１９との両部材間の熱
膨張係数の違いによって発生する歪むを抑えることがで
きることから、圧力センサ７における特性変化を抑制し
正確な圧力検出を得ることできる。

【００１９】尚、本発明の実施の形態では、ベース板１
５と筒部１６とで圧力センサ７を収納する収納部１８を
形成するケース体１７としたが、本発明はケース体自体
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。

【００２０】また、本発明の実施の形態では、ケース体
１７の収納部１８にリードピン９を封着用ガラス８によ
って固着するものであったが、本発明は、ケース体を樹
脂製材料から構成し、圧力センサと電気的に接続する電
極端子を前記ケース体にインサート成形するものであっ
ても良い。

【００２１】また、本発明は、前述した実施の形態のよ
うなリードピン９を備えないような圧力検出器の構造に
おいて、圧力センサにおける受圧面までの高さと、収納
部の底面から上端部までの高さとを略同等とし、前記ケ
ース体の壁部から前記半導体圧力センサの受圧面に掛け
ての平坦部を形成するだけで良い。

【００２２】また、本発明の実施の形態では、シリコン
ゴムやフルオロシリコンゴムからなる軟質部材１９を用
いて平坦部２０を形成するようにしたが、本発明は、例
えば、アルミナ製の硬質材料からなるスペーサによって
平坦部を形成するようにしても良い。

【００２３】また、本発明の実施の形態では、ケース体
１７における筒部１６の高さを圧力センサ７の受圧面７
ａまでの高さに合わせるようにしているが、本発明は、
圧力センサ７とベース板１５との間に中間部材を配設
し、ケース体１７の筒部１６の高さと圧力センサ７の受
圧面７ａまでの高さとを合わせるようにしても良い。

【００２４】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。

【００２５】

【発明の効果】本発明は、半導体圧力センサと、前記半
導体圧力センサを収納する収納部を備えたケース体とを
備え、前記収納部内に前記半導体圧力センサを配設する
とともに、前記半導体圧力センサをゲル状部材によって
覆ってなる圧力検出器であって、前記半導体圧力センサ
の受圧面までの高さと、前記収納部における底面から上
端部までの高さとを略同等の高さとし、前記収納部の壁
部から前記半導体圧力センサの受圧面に掛けて平坦部を
形成し、前記平坦部上を前記ゲル状部材によって覆って
なるものであり、また、半導体圧力センサと、前記半導
体圧力センサを収納する収納部を備えたケース体とを備
え、前記収納部内に前記半導体圧力センサを配設すると
ともに、前記半導体圧力センサをゲル状部材によって覆
ってなる圧力検出器であって、前記半導体圧力センサの
受圧面までの高さと、前記収納部における底面から上端
部までの高さとを略同等の高さとし、前記収納部内の前
記半導体圧力センサが配設されない箇所の隙間を軟質部
材によって満たすとともに、前記軟質部材によって前記
収納部の壁部から前記半導体圧力センサの受圧面に掛け
て平坦部を形成し、前記平坦部上を前記ゲル状部材によ
って覆ってなるものであり、前記ゲル状部材の圧力印加
による押し圧変動が生じても前記ゲル状部材における圧
力媒体の巻き込みがなくなるため、前記圧力センサの特
性変化を抑制することができ、しかも接続ワイヤの切断
がなくなることから、比較的簡単な構成でかつ安価な圧
力検出器で気体の高圧測定を可能とする圧力検出器を得
ることができる。

【００２６】また、半導体圧力センサと、前記半導体圧
力センサを収納する収納部を備えたケース体とを備え、
前記収納部内に前記半導体圧力センサを配設し、前記半
導体圧力センサと前記収納部に設けられる電極端子とを
接続ワイヤで電気的に接続するとともに、前記半導体圧
力センサ及び前記接続ワイヤをゲル状部材によって覆っ
てなる圧力検出器であって、前記半導体圧力センサの受
圧面までの高さと、前記収納部における底面から上端部
までの高さと、前記収納部の底面から開口方向へ突出す
る前記電極端子の高さとを略同等の高さとし、前記収納
部内の前記半導体圧力センサ及び前記電極端子が配設さ
れない箇所の隙間を軟質部材によって満たすとともに、
前記軟質部材によって前記収納部の壁部から前記電極端
子及び前記半導体圧力センサの受圧面に掛けて平坦部を
形成し、前記平坦部上を前記ゲル状部材によって覆って
なるものであり、高圧流体の印加時の前記ゲル状部材に
おける圧力媒体の巻き込みを一層防ぐことで可能とな
る。

【００２７】また、前記軟質部材は、シリコンゴムもし
くはフルオロシリコンゴムからなるものであり、使用環
境の周囲温度に変化が生じた場合であっても、前記圧力
センサと前記軟質部材との両部材間の熱膨張係数の違い
によって発生する歪むを抑えることができることから、
前記圧力センサにおける特性変化を抑制し正確な圧力検
出を得ることできる。

【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】

７ 半導体圧力センサ ７ａ 受圧面 ９ リードピン（電極端子） １０ 接続ワイヤ １１ ゲル状部材 １５ ベース板 １６ 筒部 １７ ケース体 １８ 収納部 １９ 軟質部材 ２０ 平坦部 Ａ’ 圧力検出器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F055 AA40 BB20 CC02 DD04 EE14 FF01 FF23 FF43 GG12 GG25 HH11 4M112 AA01 BA01 CA14 DA20 EA14 GA01

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体圧力センサと、前記半導体圧力セ
   ンサを収納する収納部を備えたケース体とを備え、前記
   収納部内に前記半導体圧力センサを配設するとともに、
   前記半導体圧力センサをゲル状部材によって覆ってなる
   圧力検出器であって、 前記半導体圧力センサの受圧面までの高さと、前記収納
   部における底面から上端部までの高さとを略同等の高さ
   とし、前記収納部の壁部から前記半導体圧力センサの受
   圧面に掛けて平坦部を形成し、前記平坦部上を前記ゲル
   状部材によって覆ってなることを特徴とする圧力検出
   器。
2. 【請求項２】 半導体圧力センサと、前記半導体圧力セ
   ンサを収納する収納部を備えたケース体とを備え、前記
   収納部内に前記半導体圧力センサを配設するとともに、
   前記半導体圧力センサをゲル状部材によって覆ってなる
   圧力検出器であって、 前記半導体圧力センサの受圧面までの高さと、前記収納
   部における底面から上端部までの高さとを略同等の高さ
   とし、前記収納部内の前記半導体圧力センサが配設され
   ない箇所の隙間を軟質部材によって満たすとともに、前
   記軟質部材によって前記収納部の壁部から前記半導体圧
   力センサの受圧面に掛けて平坦部を形成し、前記平坦部
   上を前記ゲル状部材によって覆ってなることを特徴とす
   る圧力検出器。
3. 【請求項３】 半導体圧力センサと、前記半導体圧力セ
   ンサを収納する収納部を備えたケース体とを備え、前記
   収納部内に前記半導体圧力センサを配設し、前記半導体
   圧力センサと前記収納部に設けられる電極端子とを接続
   ワイヤで電気的に接続するとともに、前記半導体圧力セ
   ンサ及び前記接続ワイヤをゲル状部材によって覆ってな
   る圧力検出器であって、 前記半導体圧力センサの受圧面までの高さと、前記収納
   部における底面から上端部までの高さと、前記収納部の
   底面から開口方向へ突出する前記電極端子の高さとを略
   同等の高さとし、前記収納部内の前記半導体圧力センサ
   及び前記電極端子が配設されない箇所の隙間を軟質部材
   によって満たすとともに、前記軟質部材によって前記収
   納部の壁部から前記電極端子及び前記半導体圧力センサ
   の受圧面に掛けて平坦部を形成し、前記平坦部上を前記
   ゲル状部材によって覆ってなることを特徴とする圧力検
   出器。
4. 【請求項４】 前記軟質部材は、シリコンゴムもしくは
   フルオロシリコンゴムからなることを特徴とする請求項
   １から請求項３の何れかに記載の圧力検出器。