JP2013124943A - 圧力センサ - Google Patents

Abstract

【課題】隔離流体の漏出を低減し、信頼性を向上する圧力センサを提供する。
【解決手段】ハウジング１と、ハウジング１に圧力を導入する圧力導入管１１と、ハウジング１の、圧力導入管１１と通じる箇所に設置され、印加される圧力を検出するセンサチップ２と、圧力導入管１１の内部に充填され、外部環境とセンサチップ２とを隔離する隔離流体１０と、多孔質部材からなり、圧力導入管１１の内部に位置し、隔離流体１０を圧力導入管１１の内部に保持する流体保持部１２とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、隔離流体を介して圧力を検出する圧力センサに関する。

単結晶シリコン基板の表面に形成された４つのゲージ抵抗からホイートストンブリッジを構成し、ゲージ抵抗のピエゾ効果を用いて圧力を検出する圧力センサチップが知られている。ゲージ抵抗を用いるセンサチップは、ゲージ抵抗が形成された面と反対の面をエッチングされることによって、ダイヤフラムが形成されている。ダイヤフラムが圧力を受けることで変形して、ゲージ抵抗が変形することで、ブリッジ回路の出力信号が変動し、圧力変動を検知する。

このようなセンサチップは、圧力導入管を備えるケースに収容され、圧力導入管を介して、ダイヤフラムに圧力が印加される。ケースには、圧力導入管からの異物の侵入による影響を防ぐために、ダイヤフラムから圧力導入管にかけて、ダイヤフラムと外部とを隔離する隔離流体が封入される（特許文献１参照）。

特開２００９−１０３６０２号公報

しかし、圧力センサが長期間使用されることで、隔離流体が漏出する場合がある。隔離流体の漏出により、センサチップの汚染、破損等を誘発し、圧力センサの信頼性が低下する虞がある。

本発明は、上記問題点を鑑み、隔離流体の漏出を低減し、信頼性を向上する圧力センサを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の第１の態様は、ハウジングと、前記ハウジングに圧力を導入する圧力導入管と、前記ハウジングの、前記圧力導入管と通じる箇所に設置され、印加される圧力を検出するセンサチップと、前記圧力導入管の内部に充填され、外部環境と前記センサチップとを隔離する隔離流体と、多孔質部材からなり、前記圧力導入管の内部に位置し、前記隔離流体を前記圧力導入管の内部に保持する流体保持部とを備える圧力センサであることを要旨とする。

また、本発明の第１の態様に係る圧力センサにおいては、前記流体保持部は、柱状であり、前記圧力導入管に挿入されることができる。

また、本発明の第１の態様に係る圧力センサにおいては、前記流体保持部は、繊維状であり、前記圧力導入管に挿入されることができる。

本発明によれば、隔離流体の漏出を低減し、信頼性を向上する圧力センサを提供することができる。

本発明の実施の形態に係る圧力センサの基本的な構成を説明する模式的な断面図である。 本発明の実施の形態に係る圧力センサの流体保持部を説明する模式的な上面図である。 本発明の実施の形態に係る圧力センサの流体保持部を説明する模式的な断面図である。 本発明の実施の形態に係る圧力センサの流体保持部を説明する模式的な断面図である。

次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、各層の厚みの比率等は、現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、以下に示す実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。

本発明の実施の形態に係る圧力センサは、図１に示すように、センサチップ２と、センサチップ２を収容するハウジング１とを備える。センサチップ２は、ダイヤフラム２１を有し、ダイヤフラム２１に印加される圧力を検出する。

センサチップ２は、半導体基板からなり、半導体基板が選択的にエッチングされることにより、薄板部であるダイヤフラム２１が形成される。ダイヤフラム２１のエッチングされた側の面と反対側の面には、不純物拡散により４つのゲージ抵抗が形成される。４つのゲージ抵抗は、ホイートストンブリッジを構成し、ピエゾ効果による抵抗値の変化から、ダイヤフラム２１に印加される圧力を検出できる。

ハウジング１は、内部に圧力Ｐを導入する圧力導入管１１を備える。圧力導入管１１は、ハウジング１の外部から内部に通じる管である。センサチップ２は、ハウジング１の内部の、圧力導入管１１と通じる箇所に、ダイヤフラム２１が圧力導入管１１を塞ぐように設置されている。センサチップ２は、エッチングされた側の面と、ハウジング１の内壁とがダイボンド材３１により接合されることにより、ハウジング１の内部に設置されている。

圧力導入管１１の内部には、外部環境とセンサチップ２とを隔離する隔離流体１０が充填されている。隔離流体１０は、シリコーンオイル等の不活性材料からなる。隔離流体１０は、圧力導入管１１から導入された圧力をセンサチップ２のダイヤフラム２１に伝達する媒体である。

ハウジング１の内部に設置されたセンサチップ２は、ポッティング材３２により、ポッティング加工を施されている。ポッティング材３２は、センサチップ２を外部環境から保護する。センサチップ２は、入出力用のワイヤ３３がポッティング材３２を介して接続される。ワイヤ３３の他端は、リードフレーム３４を介して、外部回路に接続される。

ハウジング１は、貫通孔を有するリッド３５により蓋がされる。ハウジング１は、リッド３５の貫通孔により、内部に、圧力導入管１１に導入される圧力Ｐに対する参照圧Ｐ_Ｒが導入される。

圧力導入管１１の内部は、図２に示すように、外部からハウジング１の内部に通じる複数の孔部を有する多孔質部材からなる流体保持部１２となっている。流体保持部１２は、隔離流体１０の単位容積あたりの接触面積を増加させることにより、隔離流体１０を圧力導入管１１の内部に保持することができる。

また、流体保持部１２は、図３に示すように、圧力導入管１１と別個に製造された流体保持部１２ａとしてもよい。流体保持部１２ａは、複数の孔部を有する多孔質部材からなり、概略として柱状である。流体保持部１２ａは、圧力導入管１１の内部に挿入されることにより、隔離流体を圧力導入管１１の内部に保持する。

また、流体保持部１２は、図４に示すように、繊維状の多孔質部材からなる流体保持部１２ｂとしてもよい。流体保持部１２ｂは、圧力導入管１１の内部に挿入されることにより、隔離流体を圧力導入管１１の内部に保持する。

本発明の実施の形態に係る圧力センサによれば、多孔質材料からなる流体保持部を備えることにより、隔離流体の接触面積を増加させて隔離流体の漏出を低減し、信頼性を向上することができる。

上記のように、本発明を上記の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

１…ハウジング
２…センサチップ
１０…隔離流体
１１…圧力導入管
１２…流体保持部

Claims (3)

1. ハウジングと、
   前記ハウジングに圧力を導入する圧力導入管と、
   前記ハウジングの、前記圧力導入管と通じる箇所に設置され、印加される圧力を検出するセンサチップと、
   前記圧力導入管の内部に充填され、外部環境と前記センサチップとを隔離する隔離流体と、
   多孔質部材からなり、前記圧力導入管の内部に位置し、前記隔離流体を前記圧力導入管の内部に保持する流体保持部と
   を備えることを特徴とする圧力センサ。
2. 前記流体保持部は、柱状であり、前記圧力導入管に挿入されることを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ。
3. 前記流体保持部は、繊維状であり、前記圧力導入管に挿入されることを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ。

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