JP2014119433A

JP2014119433A - Sensor unit

Info

Publication number: JP2014119433A
Application number: JP2012277264A
Authority: JP
Inventors: Hideki Fujiwara; 秀樹藤原; Kazuaki Kawakatsu; 一聡川勝; tomotaka Morikawa; 智隆森川; Hiroshi Tsubouchi; 洋坪内
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2012-12-19
Filing date: 2012-12-19
Publication date: 2014-06-30
Anticipated expiration: 2032-12-19
Also published as: JP6028557B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact sensor unit capable of improving pressure resistance, and reducing a parasitic capacity.SOLUTION: A sensor unit 1 includes: a metal body 17 formed with a through-hole T1 ranging from a first surface S1 side to a second surface S2 side; a sensor part 11 loaded at the first surface S1 side of the metal body 17; a metal pin 16 as the external electrode of the sensor part 11 inserted into the through-hole T1; a metal cap 15 covering the sensor part 11 at the first surface S1 side of the metal body 17; and a ceramic member 13 joined to the first surface S1 side of the metal body 17 such that at least the periphery of the sensor part 11 is covered, and that the insertion hole T1 is closed, and formed with a through-electrode constituting a part of the metal pin 16.

Description

本発明は、圧力、温度、流量等の物理量の測定に用いられるセンサユニットに関する。 The present invention relates to a sensor unit used for measuring physical quantities such as pressure, temperature, and flow rate.

周知の通り、プラントや工場等においては、プロセスにおける各種の状態量（例えば、圧力、温度、流量等）を制御するプロセス制御システムが構築されており、高度な自動操業が実現されている。このようなプロセス制御システムでは、上記の状態量を測定するために、差圧・圧力伝送器、温度伝送器等の各種の伝送器が多数設けられている。この伝送器は、圧力、温度、流量等の測定に用いられるセンサユニットを備えており、センサユニットを用いて得られる測定結果を外部（例えば、プロセス制御を行うコントローラ）に伝送するものである。 As is well known, a process control system for controlling various state quantities (for example, pressure, temperature, flow rate, etc.) in a process is constructed in a plant, a factory, and the like, and advanced automatic operation is realized. In such a process control system, a number of various transmitters such as a differential pressure / pressure transmitter and a temperature transmitter are provided in order to measure the state quantity. This transmitter includes a sensor unit used for measuring pressure, temperature, flow rate, and the like, and transmits a measurement result obtained by using the sensor unit to the outside (for example, a controller that performs process control).

上記のセンサユニットは、概して、圧力、温度、流量等の検出を行うセンサ部、センサ部の検出信号を外部に出力するための外部電極、及びセンサ部を内部に収容する筐体を備える構成である。尚、上記の外部電極は、例えば筐体に形成された挿通孔に挿通され、一端が筐体の内部においてセンサ部と電気的に接続され、他端が筐体の外部に配置された金属ピンである。 The sensor unit generally includes a sensor unit that detects pressure, temperature, flow rate, and the like, an external electrode that outputs a detection signal of the sensor unit to the outside, and a housing that houses the sensor unit inside. is there. The external electrode is inserted through an insertion hole formed in the housing, for example, one end is electrically connected to the sensor part inside the housing, and the other end is a metal pin disposed outside the housing. It is.

以下の特許文献１，２には、従来の差圧センサ及び圧力センサの一例が開示されている。具体的に、以下の特許文献１には、受圧ダイアフラムの中央部及び周縁部にそれぞれ形成された振動子の固有振動周波数が、受圧ダイアフラムに印加される圧力に応じて個別に変化する性質を利用して差圧を検出する差圧センサが開示されている。また、以下の特許文献２には、複数の基体層が積層接合されて構成され、内部に形成された貫通穴の上端から下端へ至るように導電体が設けられた基体上に圧力感知体が搭載された圧力センサが開示されている。 Patent Documents 1 and 2 below disclose examples of conventional differential pressure sensors and pressure sensors. Specifically, the following Patent Document 1 utilizes the property that the natural vibration frequencies of the vibrators respectively formed at the central part and the peripheral part of the pressure receiving diaphragm change individually according to the pressure applied to the pressure receiving diaphragm. Thus, a differential pressure sensor that detects the differential pressure is disclosed. Further, in Patent Document 2 below, a plurality of base layers are laminated and joined, and a pressure sensor is provided on a base provided with a conductor so as to extend from the upper end to the lower end of a through hole formed inside. An onboard pressure sensor is disclosed.

特公平８−１０１６９号公報Japanese Patent Publication No. 8-10169 特許第３２０８５１２号公報Japanese Patent No. 3208512

ところで、上述したセンサユニットは、センサ部が収容されている筐体の内部を密封（封止）するためにハーメチック構造とされている。具体的には、上述したセンサ部の検出信号を外部に出力する外部電極（金属ピン）が、上述した筐体に形成された挿通孔（金属ピンが挿通される孔）に挿通された状態でガラス材によって封着されたハーメチック構造とされている。 By the way, the sensor unit described above has a hermetic structure for sealing (sealing) the inside of the housing in which the sensor unit is accommodated. Specifically, the external electrode (metal pin) that outputs the detection signal of the sensor unit described above to the outside is inserted into the insertion hole (hole through which the metal pin is inserted) formed in the housing described above. It is a hermetic structure sealed with a glass material.

このようなセンサユニットは、上記のハーメチック構造によって１００ＭＰａ程度の耐圧性を実現することができるものの、ガラス材の強度を考慮すると、構造を何ら変更することなく、これ以上の耐圧性（例えば、２００〜３００ＭＰａ程度）を実現するのは難しいと考えられる。ここで、金属ピンの大径化或いは挿通孔の小径化を行ってガラス材の厚みを薄くし、或いはガラス材による金属ピンの封着長（ガラス材によって金属ピンが筐体に封着される長さ）を長くする構造の変更を行えば、耐圧性を向上させることができると考えられる。 Such a sensor unit can achieve a pressure resistance of about 100 MPa by the above-described hermetic structure. However, considering the strength of the glass material, a further pressure resistance (for example, 200 200) can be obtained without changing the structure. It is thought that it is difficult to realize (about ~ 300 MPa). Here, the diameter of the metal pin is increased or the diameter of the insertion hole is reduced to reduce the thickness of the glass material, or the sealing length of the metal pin by the glass material (the metal pin is sealed to the casing by the glass material) It is considered that the pressure resistance can be improved by changing the structure to increase the length.

しかしながら、ガラス材の厚みを薄くすると、金属ピンと挿通孔の内壁との間隔が狭くなるため、金属ピンと筐体との間の寄生容量が増大してしまう。また、金属ピンの封着長を長くすると、金属ピンと筐体との間の誘電率が高い部分が増えるため、ガラス材の厚みを薄くした場合と同様に、金属ピンと筐体との間の寄生容量が増大してしまう。すると、ノイズが筐体から寄生容量を介して金属ピンに伝わる虞があるという問題が生ずる。 However, when the thickness of the glass material is reduced, the interval between the metal pin and the inner wall of the insertion hole is narrowed, so that the parasitic capacitance between the metal pin and the housing is increased. In addition, when the sealing length of the metal pin is increased, the portion with a high dielectric constant between the metal pin and the housing increases, so that the parasitic between the metal pin and the housing is the same as when the thickness of the glass material is reduced. Capacity will increase. Then, there arises a problem that noise may be transmitted from the housing to the metal pin through the parasitic capacitance.

また、センサユニットには、耐圧性の向上のみならず小型化が求められている。ここで、センサユニットを小型化するには、センサユニットを構成する各部材を小型化する必要があるが、各部材を小型化することによって寄生容量が増大してしまうことがある。例えば、筐体を小型化しようとすると、筐体に形成されている挿通孔も小径化する必要が生じ、これによりガラス材の厚みが薄くなって寄生容量が増大してしまう。このように、従来のセンサユニットは、小型化に伴って寄生容量が増大する可能性があるという問題があった。 Further, the sensor unit is required to be downsized as well as to improve the pressure resistance. Here, in order to reduce the size of the sensor unit, it is necessary to reduce the size of each member constituting the sensor unit. However, reducing the size of each member may increase parasitic capacitance. For example, when trying to reduce the size of the housing, it is necessary to reduce the diameter of the insertion hole formed in the housing, which reduces the thickness of the glass material and increases the parasitic capacitance. As described above, the conventional sensor unit has a problem that the parasitic capacitance may increase with the downsizing.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、小型で耐圧性を向上させることができ、更には寄生容量を低減することができるセンサユニットを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a sensor unit that is small in size and can improve pressure resistance, and further can reduce parasitic capacitance.

上記課題を解決するために、本発明のセンサユニットは、第１面（Ｓ１）側から第２面（Ｓ２）側に至る挿通孔（Ｔ１、Ｔ２）が形成されたボディ部材（１７、２２）と、該ボディ部材の第１面側に搭載されたセンサ部（１１）と、前記挿通孔に挿通された前記センサ部の外部電極（１６、２３）と、前記ボディ部材の第１面側で前記センサ部を覆うキャップ部材（１５）とを備えるセンサユニット（１〜４）において、少なくとも前記センサ部の周囲を覆い、且つ前記挿通孔を塞ぐように前記ボディ部材の第１面側に接合されており、前記外部電極の一部をなす貫通電極、或いは前記外部電極に接続される内部配線（２１ａ）が形成されたセラミックス部材（１３、２１）を備えることを特徴としている。
この発明によると、ボディ部材に形成された挿通孔に挿通される外部電極の一部をなす貫通電極、或いは外部電極に接続される内部配線が形成されたセラミックス部材によって、ボディ部材の第１面側に搭載されたセンサ部の周囲が覆われ、且つボディ部材に形成された挿通孔が塞がれるようにされている。
また、本発明のセンサユニットは、前記貫通電極或いは前記内部配線が、前記ボディ部材の第１面側に接合された前記セラミックス部材の端部とは異なる端部において幅広に形成されていることを特徴としている。
また、本発明のセンサユニットは、前記センサ部が、前記キャップ部材を介して導かれる外部の第１圧力を受ける第１受圧面（１１ａ）と、外部の第２圧力を受ける第２受圧面（１１ｂ）とを備えており、前記ボディ部材には、前記第２圧力を前記センサ部の前記第２受圧面に導く導圧路（Ｃ１）が形成されていることを特徴としている。
また、本発明のセンサユニットは、前記挿通孔が、前記導圧路の形成位置に応じて偏心した状態に形成されることを特徴としている。
また、本発明のセンサユニットは、前記セラミックス部材が、積層構造であることを特徴としている。
また、本発明のセンサユニットは、前記貫通電極或いは前記内部配線の少なくとも一部に沿うように形成されたシールド部材（４１ａ〜４１ｃ）を備えることを特徴としている。 In order to solve the above problems, the sensor unit of the present invention has a body member (17, 22) in which insertion holes (T1, T2) from the first surface (S1) side to the second surface (S2) side are formed. A sensor portion (11) mounted on the first surface side of the body member, an external electrode (16, 23) of the sensor portion inserted through the insertion hole, and a first surface side of the body member. In a sensor unit (1 to 4) including a cap member (15) that covers the sensor unit, the sensor unit is joined to the first surface side of the body member so as to cover at least the periphery of the sensor unit and close the insertion hole. And a ceramic member (13, 21) on which a through electrode forming a part of the external electrode or an internal wiring (21a) connected to the external electrode is formed.
According to the present invention, the first surface of the body member is formed by the ceramic member in which the through electrode forming a part of the external electrode inserted into the insertion hole formed in the body member or the internal wiring connected to the external electrode is formed. The periphery of the sensor unit mounted on the side is covered, and the insertion hole formed in the body member is closed.
In the sensor unit of the present invention, the through electrode or the internal wiring is formed to be wide at an end portion different from the end portion of the ceramic member joined to the first surface side of the body member. It is a feature.
In the sensor unit of the present invention, the sensor unit receives a first pressure receiving surface (11a) that receives an external first pressure guided through the cap member, and a second pressure receiving surface that receives an external second pressure ( 11b), and the body member is formed with a pressure guiding path (C1) for guiding the second pressure to the second pressure receiving surface of the sensor unit.
Further, the sensor unit of the present invention is characterized in that the insertion hole is formed in an eccentric state in accordance with a position where the pressure guiding path is formed.
The sensor unit of the present invention is characterized in that the ceramic member has a laminated structure.
In addition, the sensor unit of the present invention includes a shield member (41a to 41c) formed along at least a part of the through electrode or the internal wiring.

本発明によれば、ボディ部材に形成された挿通孔に挿通される外部電極の一部をなす貫通電極、或いは外部電極に接続される内部配線が形成されたセラミックス部材が、ボディ部材の第１面側に搭載されたセンサ部の周囲を覆い、且つボディ部材に形成された挿通孔を塞ぐようにボディ部材の第１面に接合されているため、小型で耐圧性を向上させることができ、更には寄生容量を低減することができるという効果がある。 According to the present invention, the ceramic member on which the through electrode forming a part of the external electrode inserted into the insertion hole formed in the body member or the internal wiring connected to the external electrode is formed is the first body member. Since it is joined to the first surface of the body member so as to cover the periphery of the sensor unit mounted on the surface side and close the insertion hole formed in the body member, it can be compact and improve pressure resistance, Furthermore, there is an effect that the parasitic capacitance can be reduced.

本発明の第１実施形態によるセンサユニットの断面図である。It is sectional drawing of the sensor unit by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態によるセンサユニットの使用例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the usage example of the sensor unit by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２実施形態によるセンサユニットの断面図である。It is sectional drawing of the sensor unit by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３実施形態によるセンサユニットの断面図である。It is sectional drawing of the sensor unit by 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第４実施形態によるセンサユニットの断面図である。It is sectional drawing of the sensor unit by 4th Embodiment of this invention.

以下、図面を参照して本発明の実施形態によるセンサユニットについて詳細に説明する。尚、以下では、差圧・圧力伝送器に設けられていて、圧力、流量等の測定に用いられるセンサユニットを例に挙げて説明する。 Hereinafter, a sensor unit according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, a sensor unit provided in a differential pressure / pressure transmitter and used for measuring pressure, flow rate, and the like will be described as an example.

〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態によるセンサユニットの断面図である。図１に示す通り、本実施形態のセンサユニット１は、センサ部１１、支持台１２、セラミックス部材１３、保護キャップ１４、金属キャップ１５（キャップ部材）、金属ピン１６（外部電極）、及び金属ボディ１７（ボディ部材）を備える構成である。かかる構成のセンサユニット１は、金属キャップ１５を介して封液室Ｒに導かれる圧力と、導圧路Ｃ１〜Ｃ３を介して導かれる圧力との差圧を測定し、その測定結果を示す信号を金属ピン１６から外部に出力する。 [First Embodiment]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a sensor unit according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the sensor unit 1 of this embodiment includes a sensor unit 11, a support base 12, a ceramic member 13, a protective cap 14, a metal cap 15 (cap member), a metal pin 16 (external electrode), and a metal body. 17 (body member). The sensor unit 1 having such a configuration measures a differential pressure between the pressure guided to the sealing chamber R through the metal cap 15 and the pressure guided through the pressure guiding paths C1 to C3, and a signal indicating the measurement result. Is output from the metal pin 16 to the outside.

センサ部１１は、金属キャップ１５を介して封液室Ｒに導かれる外部の圧力（第１圧力）を受ける第１受圧面１１ａと、導圧路Ｃ１〜Ｃ３を介して導かれる外部の圧力（第２圧力）を受ける第２受圧面１１ｂとを有しており、第１受圧面１１ａに加わる圧力と第２受圧面１１ｂに加わる圧力との差圧を検出する。具体的に、センサ部１１は、例えばシリコン単結晶の基板上に形成され、一方の面が第１受圧面１１ａにされるとともに他方の面が第２受圧面１１ｂにされた受圧ダイアフラム（図示省略）と、受圧ダイアフラムの中央部及び周縁部にそれぞれ形成された第１，第２振動子（図示省略）とを備えており、第１受圧面１１ａ及び第２受圧面１１ｂの各々に加わる圧力の差圧に応じて第１，第２振動子の固有振動数が個別に変化する性質を利用して圧力（差圧）を検出する。 The sensor unit 11 includes a first pressure receiving surface 11a that receives an external pressure (first pressure) guided to the sealing chamber R through the metal cap 15, and an external pressure (through the pressure guiding paths C1 to C3). A second pressure receiving surface 11b that receives the second pressure), and detects a differential pressure between the pressure applied to the first pressure receiving surface 11a and the pressure applied to the second pressure receiving surface 11b. Specifically, the sensor unit 11 is formed on, for example, a silicon single crystal substrate, and has a pressure receiving diaphragm (not shown) in which one surface is a first pressure receiving surface 11a and the other surface is a second pressure receiving surface 11b. ) And first and second vibrators (not shown) respectively formed at the center and the periphery of the pressure receiving diaphragm, and the pressure applied to each of the first pressure receiving surface 11a and the second pressure receiving surface 11b. The pressure (differential pressure) is detected by utilizing the property that the natural frequencies of the first and second vibrators individually change according to the differential pressure.

支持台１２は、絶縁材で形成された支持部材であり、封液室Ｒ内においてセンサ部１１を固定支持する。具体的に、支持台１２は、内部に形成された導圧路Ｃ３がセンサ部１１の第２受圧面１１ｂに向けて開口し、且つ封液室Ｒ内の液体（具体的には、シリコンオイル）がセンサ部１１の第２受圧面１１ｂ側に侵入することがない状態にセンサ部１１を固定支持する。 The support base 12 is a support member formed of an insulating material, and fixedly supports the sensor unit 11 in the sealed liquid chamber R. Specifically, the support base 12 has a pressure guiding path C3 formed therein that opens toward the second pressure receiving surface 11b of the sensor unit 11, and a liquid (specifically, silicone oil) in the sealed chamber R. ) Is fixedly supported so that it does not enter the second pressure-receiving surface 11b side of the sensor unit 11.

セラミックス部材１３は、セラミックスで形成された所定の厚みを有する略円柱形状の部材であって、一端部側に支持台１２が搭載されるとともに、他端部側に金属ボディ１７が接合される。尚、セラミックス部材１３の他端部は、金属ボディ１７の形状、センサ部１１の入出力部の形状、及び金属ピン１６の形状に合わせて適宜形状を変更しても良い。このセラミックス部材１３は、センサユニット１の耐圧性を向上させるために設けられており、その厚みは高圧（例えば、２００〜３００ＭＰａ程度）で破壊が生じない程度の厚みに設定される。 The ceramic member 13 is a substantially cylindrical member made of ceramic and having a predetermined thickness. The support base 12 is mounted on one end side, and the metal body 17 is joined to the other end side. The other end portion of the ceramic member 13 may be appropriately changed in accordance with the shape of the metal body 17, the shape of the input / output portion of the sensor unit 11, and the shape of the metal pin 16. The ceramic member 13 is provided in order to improve the pressure resistance of the sensor unit 1, and the thickness thereof is set to a thickness that does not cause breakage at a high pressure (for example, about 200 to 300 MPa).

具体的に、セラミックス部材１３の一端部には凹部が形成されており、支持台１２はセンサ部１１を支持した状態でこの凹部内に搭載される。つまり、セラミックス部材１３は、少なくともセンサ部１１及び支持台１２の周囲を覆うように設けられている。また、セラミックス部材１３に形成された上記凹部の中心部には、一端が金属ボディ１７に形成された導圧路Ｃ１に連通し、他端が支持台１２に形成された導圧路Ｃ３に連通する導圧路Ｃ２が形成されている。 Specifically, a recess is formed at one end of the ceramic member 13, and the support base 12 is mounted in the recess while supporting the sensor unit 11. That is, the ceramic member 13 is provided so as to cover at least the periphery of the sensor unit 11 and the support base 12. In addition, one end of the concave portion formed in the ceramic member 13 communicates with the pressure guiding path C1 formed in the metal body 17, and the other end communicates with the pressure guiding path C3 formed in the support base 12. A pressure guiding path C2 is formed.

また、セラミックス部材１３の周縁部（センサ部１１及び支持台１２の周囲を覆う部分）には、金属ピン１６が貫通形成されている。つまり、セラミックス部材１３には、金属ピン１６の一部をなす貫通電極が形成されている。この金属ピン１６は、例えばワイヤーボンディングされた接続線を介してセンサ部１１と電気的に接続されており、センサ部１１の検出信号を外部に出力するためのものである。 In addition, a metal pin 16 is formed through the peripheral portion of the ceramic member 13 (the portion covering the periphery of the sensor unit 11 and the support base 12). That is, the ceramic member 13 is formed with a through electrode forming a part of the metal pin 16. The metal pin 16 is electrically connected to the sensor unit 11 through, for example, a wire-bonded connection line, and is for outputting a detection signal of the sensor unit 11 to the outside.

ここで、金属ピン１６は、セラミックス部材１３に対して、例えばロウ付け、ハンダ付け、或いは接着剤による接着等がなされて接合されている。また、金属ピン１６の端部１６ａ（金属ボディ１７が接合されたセラミックス部材１３の他端部側とは異なる一端部側における端部）は、他の部分よりも幅広に形成されていてハーメチック構造とされている。これらは、センサユニット１の耐圧性を向上させて、封液室Ｒ内の液体が金属ピン１６を伝って外部に漏れるのを防止するためである。 Here, the metal pin 16 is joined to the ceramic member 13 by, for example, brazing, soldering, or bonding with an adhesive. Further, the end 16a of the metal pin 16 (the end on the one end side different from the other end side of the ceramic member 13 to which the metal body 17 is bonded) is formed wider than the other parts, and has a hermetic structure. It is said that. These are for improving the pressure resistance of the sensor unit 1 and preventing the liquid in the sealed chamber R from leaking outside through the metal pin 16.

保護キャップ１４は、セラミックスで形成された略円板状の部材であり、センサ部１１を保護するために設けられる。具体的に、保護キャップ１４は、セラミックス部材１３と同様の外径を有しており、センサ部１１及び支持台１２を覆うようにセラミックス部材１３の一端部側に配置される。これにより、セラミックス部材１３と保護キャップ１４とによって封液室Ｒが形成される。尚、センサユニット１の使用時には、封液室Ｒ内に液体（例えば、シリコンオイル）が充填される。 The protective cap 14 is a substantially disk-shaped member made of ceramics, and is provided to protect the sensor unit 11. Specifically, the protective cap 14 has an outer diameter similar to that of the ceramic member 13 and is disposed on one end side of the ceramic member 13 so as to cover the sensor unit 11 and the support base 12. As a result, the sealed chamber R is formed by the ceramic member 13 and the protective cap 14. When the sensor unit 1 is used, a liquid (for example, silicon oil) is filled in the sealing chamber R.

金属キャップ１５は、有底円環状の部材であり、センサ部１１、支持台１２、セラミックス部材１３、及び保護キャップ１４を覆う保護部材である。つまり、金属キャップ１５は、金属ボディ１７の第１面Ｓ１側でセンサ部１１を覆っている。この金属キャップ１５は、その開口端の数箇所が金属ボディ１７の第１面Ｓ１に溶接（スポット溶接）されている。この金属キャップ１５の一部（例えば、側面）には、外部の圧力（第１圧力）を封液室Ｒに導くための導圧孔（図示省略）が形成されている。尚、センサユニット１の使用時には、金属キャップ１５とセラミックス部材１３及び保護キャップ１４との間の隙間部に、封液室Ｒ内の液体（例えば、シリコンオイル）と同様の液体が充填される。 The metal cap 15 is a bottomed annular member, and is a protective member that covers the sensor unit 11, the support 12, the ceramic member 13, and the protective cap 14. That is, the metal cap 15 covers the sensor unit 11 on the first surface S1 side of the metal body 17. The metal cap 15 is welded (spot welded) to the first surface S 1 of the metal body 17 at several positions at the opening end. A pressure guide hole (not shown) for guiding an external pressure (first pressure) to the sealing chamber R is formed in a part (for example, a side surface) of the metal cap 15. When the sensor unit 1 is used, the gap between the metal cap 15 and the ceramic member 13 and the protective cap 14 is filled with a liquid similar to the liquid (for example, silicon oil) in the sealed chamber R.

金属ピン１６は、前述の通り、センサ部１１の検出信号を外部に出力するためのものであり、セラミックス部材１３を貫通するよう形成されている。また金属ピン１６は、金属ボディ１７に形成された挿通孔Ｔ１に、金属ボディ１７に接触しないように挿通されており、金属ボディ１７の第２面Ｓ２側に延在するように形成されている。 As described above, the metal pin 16 is for outputting the detection signal of the sensor unit 11 to the outside, and is formed so as to penetrate the ceramic member 13. Further, the metal pin 16 is inserted into an insertion hole T1 formed in the metal body 17 so as not to contact the metal body 17, and is formed to extend to the second surface S2 side of the metal body 17. .

金属ボディ１７は、金属キャップ１５よりも大径の円柱形状部材である。この金属ボディ１７には、金属ピン１６が挿通される挿通孔Ｔ１と、外部の圧力（第２圧力）をセンサ部１１の第２受圧面１１ｂに向けて導く導圧路Ｃ１とが互いに交差しないように形成されている。挿通孔Ｔ１は、セラミックス部材１３を貫通する金属ピン１６の各々に対応した位置に設けられており、第１面Ｓ１側から第２面Ｓ２側に至るよう直線状に形成された孔である。これに対し、導圧路Ｃ１は、金属ボディ１７の第１面Ｓ１の中央部から第２面Ｓ２側に向かって延び、途中で金属ボディ１７の径方向に延びるよう形成されたＬ字形状の流路である。 The metal body 17 is a cylindrical member having a larger diameter than the metal cap 15. In the metal body 17, the insertion hole T 1 through which the metal pin 16 is inserted and the pressure guiding path C 1 that guides external pressure (second pressure) toward the second pressure receiving surface 11 b of the sensor unit 11 do not intersect each other. It is formed as follows. The insertion hole T1 is provided in a position corresponding to each of the metal pins 16 penetrating the ceramic member 13, and is a hole formed in a straight line so as to extend from the first surface S1 side to the second surface S2. On the other hand, the pressure guiding path C1 extends from the center of the first surface S1 of the metal body 17 toward the second surface S2, and is formed in an L shape so as to extend in the radial direction of the metal body 17 in the middle. It is a flow path.

セラミックス部材１３は、金属ピン１６が金属ボディ１７に形成された挿通孔Ｔ１にそれぞれ挿通されるよう、他端部が金属ボディ１７の第１面Ｓ１に接合されている。つまり、セラミックス部材１３は、金属ボディ１７に形成された挿通孔Ｔ１を塞ぐように金属ボディ１７の第１面Ｓ１側に接合されている。ここで、セラミックス部材１３は、例えばロウ付け、ハンダ付け、或いは接着剤による接着等によって金属ボディ１７の第１面Ｓ１に接合されている。 The other end of the ceramic member 13 is joined to the first surface S 1 of the metal body 17 so that the metal pin 16 is inserted through the insertion hole T 1 formed in the metal body 17. That is, the ceramic member 13 is joined to the first surface S1 side of the metal body 17 so as to close the insertion hole T1 formed in the metal body 17. Here, the ceramic member 13 is joined to the first surface S1 of the metal body 17 by, for example, brazing, soldering, or bonding with an adhesive.

図２は、本発明の第１実施形態によるセンサユニットの使用例を示す断面図であって、（ａ）は実使用状態の一例を示す断面図であり、（ｂ）は実使用状態への組み込み方法を示す断面図である。センサユニット１は、図２（ａ），（ｂ）に示す通り、例えば差圧・圧力伝送器に設けられた受圧部Ｊに組み込まれた状態で使用される。この受圧部Ｊは、底面Ｂ側が流体の流路とされており、流路を流れる流体の流量を測定するために用いられるものである。 FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of use of the sensor unit according to the first embodiment of the present invention, wherein (a) is a cross-sectional view showing an example of the actual use state, and (b) is a view showing the actual use state. It is sectional drawing which shows the assembly method. As shown in FIGS. 2A and 2B, the sensor unit 1 is used, for example, in a state of being incorporated in a pressure receiving portion J provided in a differential pressure / pressure transmitter. The pressure receiving portion J has a bottom B side as a fluid flow path, and is used for measuring the flow rate of the fluid flowing through the flow path.

この受圧部Ｊには、センサユニット１を収容する凹部Ｑが形成されている。この凹部Ｑは、センサユニット１が備える金属ボディ１７の外径とほぼ同様の内径を有し、センサユニット１の高さ（金属ボディ１７の第２面Ｓ２から金属キャップ１５の最上部までの高さ）よりも僅かに大きな深みを有するものである。また、受圧部Ｊには、底面Ｂから凹部Ｑの底面に至る圧力流路Ｐ１と、底面Ｂから凹部Ｑの側面に至る圧力流路Ｐ２とが形成されている。尚、図２では図示を省略しているが、圧力流路Ｐ１，Ｐ２の端部（受圧部Ｊの底面Ｂ側における端部）には、可撓性を有する隔壁板（ダイアフラム）が設けられており、流路を流れる流体が圧力流路Ｐ１，Ｐ２に流れ込まないようにされている。 The pressure receiving portion J is formed with a recess Q for accommodating the sensor unit 1. The recess Q has an inner diameter substantially the same as the outer diameter of the metal body 17 included in the sensor unit 1, and the height of the sensor unit 1 (the height from the second surface S2 of the metal body 17 to the top of the metal cap 15). The depth is slightly larger than (a). In addition, the pressure receiving portion J is formed with a pressure channel P1 extending from the bottom surface B to the bottom surface of the recess Q and a pressure channel P2 extending from the bottom surface B to the side surface of the recess Q. Although not shown in FIG. 2, a flexible partition plate (diaphragm) is provided at the ends of the pressure flow paths P1 and P2 (the end on the bottom surface B side of the pressure receiving portion J). The fluid flowing through the flow path is prevented from flowing into the pressure flow paths P1 and P2.

ここで、圧力流路Ｐ１は、圧力流路Ｐ２に導かれる圧力よりも高圧が導かれる流路（高圧側の流路）であって、圧力流路Ｐ２は、圧力流路Ｐ１に導かれる圧力よりも低圧が導かれる流路（低圧側の流路）である。例えば、受圧部Ｊの底面Ｂ側における流路の途中（圧力流路Ｐ１が形成されている位置と、圧力流路Ｐ２が形成されている位置の間）にオリフィス板（図示省略）が設けられることによって、圧力流路Ｐ１が高圧側の流路とされるとともに、圧力流路Ｐ２が低圧側の流路とされている。 Here, the pressure channel P1 is a channel (pressure channel on the high pressure side) to which a higher pressure is guided than the pressure guided to the pressure channel P2, and the pressure channel P2 is a pressure guided to the pressure channel P1. It is a flow path (low pressure side flow path) through which a lower pressure is guided. For example, an orifice plate (not shown) is provided in the middle of the flow path on the bottom surface B side of the pressure receiving portion J (between the position where the pressure flow path P1 is formed and the position where the pressure flow path P2 is formed). Thus, the pressure channel P1 is a high-pressure channel, and the pressure channel P2 is a low-pressure channel.

センサユニット１は、図２（ｂ）に示す通り、金属キャップ１５が下を向くように（金属キャップ１５が凹部Ｑの底面と対向するように）凹部Ｑ内に収容され、図２（ａ）に示す通り、金属ボディ１７の第２面Ｓ２が全周に亘って治具Ｊに対して溶接等されることによって接合される。このとき、センサユニット１は、金属ボディ１７に形成された導圧路Ｃ１と受圧部Ｊに形成された圧力流路Ｐ２とが連通するように治具Ｊに接合される。 2B, the sensor unit 1 is accommodated in the recess Q so that the metal cap 15 faces downward (so that the metal cap 15 faces the bottom surface of the recess Q). As shown in FIG. 3, the second surface S2 of the metal body 17 is joined to the jig J by welding or the like over the entire circumference. At this time, the sensor unit 1 is joined to the jig J so that the pressure guiding path C1 formed in the metal body 17 and the pressure flow path P2 formed in the pressure receiving portion J communicate with each other.

また、センサユニット１が受圧部Ｊに接合されることによって、受圧部Ｊの凹部Ｑとセンサユニット１の金属キャップ１５とによって、圧力流路Ｐ１が連通する圧力室Ｒ１０が形成される。この圧力室Ｒ１０内には、センサユニット１の封液室Ｒ内の液体（例えば、シリコンオイル）と同様の液体が充填される。つまり、受圧部Ｊに形成された圧力流路Ｐ１、圧力室Ｒ１０、並びにセンサユニット１内の封液室Ｒ及び隙間部（金属キャップ１５とセラミックス部材１３及び保護キャップ１４との間）には、液体が充填されている。尚、受圧部Ｊは、フレームグラウンドＦＧに接続されている。 Further, when the sensor unit 1 is joined to the pressure receiving portion J, a pressure chamber R10 in which the pressure flow path P1 communicates is formed by the concave portion Q of the pressure receiving portion J and the metal cap 15 of the sensor unit 1. The pressure chamber R10 is filled with a liquid similar to the liquid (for example, silicon oil) in the sealed chamber R of the sensor unit 1. That is, in the pressure flow path P1, the pressure chamber R10 formed in the pressure receiving portion J, the sealing chamber R and the gap portion (between the metal cap 15, the ceramic member 13, and the protective cap 14) in the sensor unit 1, Filled with liquid. The pressure receiving part J is connected to the frame ground FG.

次に、上記構成におけるセンサユニット１の動作について簡単に説明する。尚、ここでは、図２（ａ）に示す差圧・圧力伝送器に設けられた受圧部Ｊに組み込まれた状態のセンサユニット１の動作を例に挙げて説明する。オリフィス板が設けられた流路に流体が流れると、オリフィス板によって流体に圧力損失が生じ、オリフィス板の上流側が高圧になる一方で、オリフィス板の下流側が低圧になる。 Next, operation | movement of the sensor unit 1 in the said structure is demonstrated easily. Here, the operation of the sensor unit 1 in a state incorporated in the pressure receiving portion J provided in the differential pressure / pressure transmitter shown in FIG. 2A will be described as an example. When fluid flows through the flow path provided with the orifice plate, pressure loss is caused in the fluid by the orifice plate, and the upstream side of the orifice plate becomes high pressure, while the downstream side of the orifice plate becomes low pressure.

オリフィス板の上流側における圧力は、受圧部Ｊに形成された圧力流路Ｐ１を介して圧力室Ｒ１０に伝わり、センサユニット１の金属キャップ１５に形成された不図示の導圧孔（或いは、金属キャップ１５と金属ボディ１７との間の隙間）、セラミックス部材１３と保護キャップ１４との間の隙間、及び封液室Ｒを順に介してセンサ部１１の第１受圧面１１ａに伝わる。これに対し、オリフィス板の下流側における圧力は、受圧部Ｊに形成された圧力流路Ｐ２を介してセンサユニット１の金属ボディ１７に導かれ、金属ボディ１７に形成された導圧路Ｃ１、セラミックス部材１３に形成された導圧路Ｃ２、及び支持台１２に形成された導圧路Ｃ３を順に介してセンサ部１１の第１受圧面１１ｂに伝わる。すると、第１受圧面１１ａに加わる圧力と第２受圧面１１ｂに加わる圧力との差圧がセンサ部１１で検出され、その検出結果を示す信号が金属ピン１６を介して外部に出力される。 The pressure on the upstream side of the orifice plate is transmitted to the pressure chamber R10 via the pressure flow path P1 formed in the pressure receiving portion J, and a pressure guide hole (not shown) formed in the metal cap 15 of the sensor unit 1 (or metal The gap between the cap 15 and the metal body 17), the gap between the ceramic member 13 and the protective cap 14, and the sealed chamber R in this order, are transmitted to the first pressure receiving surface 11 a of the sensor unit 11. On the other hand, the pressure on the downstream side of the orifice plate is guided to the metal body 17 of the sensor unit 1 through the pressure flow path P2 formed in the pressure receiving part J, and the pressure guiding path C1 formed in the metal body 17 is provided. The pressure is transmitted to the first pressure receiving surface 11b of the sensor unit 11 through the pressure guiding path C2 formed in the ceramic member 13 and the pressure guiding path C3 formed in the support base 12 in order. Then, a differential pressure between the pressure applied to the first pressure receiving surface 11 a and the pressure applied to the second pressure receiving surface 11 b is detected by the sensor unit 11, and a signal indicating the detection result is output to the outside via the metal pin 16.

ここで、セラミックス部材１３は、高圧（例えば、２００〜３００ＭＰａ程度）で破壊が生じない程度の厚みに設定される。また、セラミックス部材１３を貫通するように形成された金属ピン１６は、セラミックス部材１３に接合されており、しかもその端部１６ａはハーメチック構造とされている。このため、圧力室Ｒ１０から金属キャップ１５等を介してセラミックス部材１３に加わる圧力が２００〜３００ＭＰａ程度の高圧であったとしても、破壊が生ずることなく差圧を検出することができる。 Here, the ceramic member 13 is set to a thickness that does not cause breakage at a high pressure (for example, about 200 to 300 MPa). Further, the metal pin 16 formed so as to penetrate the ceramic member 13 is joined to the ceramic member 13, and the end portion 16a has a hermetic structure. For this reason, even if the pressure applied to the ceramic member 13 from the pressure chamber R10 through the metal cap 15 or the like is a high pressure of about 200 to 300 MPa, the differential pressure can be detected without causing breakage.

以上の通り、本実施形態のセンサユニット１は、金属ボディ１７の第１面Ｓ１側に搭載されたセンサ部１１の周囲を覆い、且つ金属ボディ１７に形成された挿通孔Ｔ１を塞ぐように金属ボディ１７の第１面Ｓ１側に接合されており、金属ピン１６の一部をなす貫通電極が形成されたセラミックス部材１３を備えているため、耐圧性を向上させることができる。 As described above, the sensor unit 1 of the present embodiment covers the periphery of the sensor unit 11 mounted on the first surface S1 side of the metal body 17 and covers the insertion hole T1 formed in the metal body 17. Since the ceramic member 13 which is joined to the first surface S1 side of the body 17 and has a through electrode forming a part of the metal pin 16 is provided, the pressure resistance can be improved.

尚、以上説明したセンサユニット１は、センサ部１１を支持する支持台１２と金属ボディ１７との間にセラミックス部材１３が介在する構成であった。セラミックス部材１３は、少なくともセンサ部１１の周囲を覆うように設けられていれば良いため、必要とされる耐圧性を確保することができるのであれば、セラミックス部材１３の支持台１２と金属ボディ１７との間に介在する部位を省略することが可能である。 The sensor unit 1 described above has a configuration in which the ceramic member 13 is interposed between the support base 12 that supports the sensor unit 11 and the metal body 17. Since the ceramic member 13 only needs to be provided so as to cover at least the periphery of the sensor unit 11, the support base 12 and the metal body 17 of the ceramic member 13 can be used as long as the required pressure resistance can be ensured. It is possible to omit a portion interposed between the two.

〔第２実施形態〕
図３は、本発明の第２実施形態によるセンサユニットの断面図である。尚、図３においては、図１に示したセンサユニット１が備える部材と同様の部材については同一の符号を付してある。図３に示す通り、本実施形態のセンサユニット２は、図１に示すセンサユニット１が備えるセラミックス部材１３に代えて積層構造のセラミックス部材２１を設け、金属ボディ１７に代えて金属ボディ２２を設け、更には金属ピン１６に代えて金属ピン２３を設けたものである。 [Second Embodiment]
FIG. 3 is a cross-sectional view of a sensor unit according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 3, the same members as those of the sensor unit 1 shown in FIG. As shown in FIG. 3, the sensor unit 2 of the present embodiment is provided with a laminated ceramic member 21 instead of the ceramic member 13 included in the sensor unit 1 shown in FIG. 1, and a metal body 22 instead of the metal body 17. Further, a metal pin 23 is provided in place of the metal pin 16.

セラミックス部材２１は、外形形状が図１に示すセラミックス部材１３と略同一に形成された積層構造の部材であり、その内部には内部配線２１ａと導圧路Ｃ２とが互いに交差しないように形成されている。このセラミックス部材２１は、積層した薄板状のシート部材を焼成することによって形成される。尚、セラミックス部材２１をなすシート部材は、必要とされる耐圧性を確保し得る厚みを有するものが用いられる。 The ceramic member 21 is a member having a laminated structure in which the outer shape is substantially the same as the ceramic member 13 shown in FIG. 1, and the internal wiring 21a and the pressure guiding path C2 are formed so as not to cross each other. ing. The ceramic member 21 is formed by firing laminated sheet-like sheet members. In addition, the sheet | seat member which makes the ceramic member 21 has the thickness which can ensure the required pressure | voltage resistance.

内部配線２１ａは、セラミックス部材２１の一端部から他端部に至るように形成された配線であり、例えばワイヤーボンディングされた接続線を介して一端がセンサ部１１と電気的に接続されており、他端が金属ピン２３に接続されている。具体的に、内部配線２１ａは、セラミックス部材２１の周縁部（センサ部１１及び支持台１２の周囲を覆う部分）を通り、セラミックス部材２１に形成された凹部の下方に回り込み、その凹部の下方において他端部に至るように形成されている。 The internal wiring 21a is a wiring formed so as to reach from the one end portion of the ceramic member 21 to the other end portion. For example, one end is electrically connected to the sensor portion 11 via a wire-bonded connection line. The other end is connected to the metal pin 23. Specifically, the internal wiring 21a passes through the peripheral portion of the ceramic member 21 (the portion covering the periphery of the sensor unit 11 and the support base 12), wraps around the concave portion formed in the ceramic member 21, and below the concave portion. It is formed so as to reach the other end.

導圧路Ｃ２は、セラミックス部材２１に形成された凹部の中心部から他端部側に向かって延び、途中でセラミックス部材２１の径方向に延びるよう形成され、更に途中でセラミックス部材２１の他端部に至るように形成された流路である。かかる形状に導圧路Ｃ２を形成するのは、図３に示す通り、金属ボディ２２の中央部に挿通孔Ｔ２が形成されており、直線状に導圧路Ｃ２を形成したのでは導圧路Ｃ２を金属ボディ２２に形成された導圧路Ｃ１に連通させることができないからである。 The pressure guiding path C2 extends from the central portion of the recess formed in the ceramic member 21 toward the other end side, and is formed to extend in the radial direction of the ceramic member 21 in the middle, and further on the other end of the ceramic member 21 in the middle. It is the flow path formed to reach the part. The pressure guide path C2 is formed in such a shape as shown in FIG. 3 in which an insertion hole T2 is formed at the center of the metal body 22, and if the pressure guide path C2 is formed linearly, the pressure guide path is formed. This is because C2 cannot communicate with the pressure guiding path C1 formed in the metal body 22.

上記の内部配線２１及び導圧路Ｃ２は、例えばセラミックス部材２１をなすシート部材に貫通孔や溝を予め形成しておき、積層したシート部材を焼成することによって形成される。但し、内部配線２１を形成する場合には、シート部材を積層する前に、シート部材に形成された貫通孔や溝に対して内部配線２１の配線材料を充填しておく必要がある。 The internal wiring 21 and the pressure guiding path C2 are formed by, for example, forming through holes and grooves in the sheet member forming the ceramic member 21 in advance and firing the stacked sheet members. However, when the internal wiring 21 is formed, it is necessary to fill the through holes and grooves formed in the sheet member with the wiring material of the internal wiring 21 before stacking the sheet members.

金属ボディ２２は、図１に示す金属ボディ１７と同様の径を有する円柱形状部材であり、複数の金属ピン２３が挿通される１つの挿通孔Ｔ２と導圧路Ｃ１とが互いに交差しないように形成されている。挿通孔Ｔ２は、金属ボディ２２の中央部において、第１面Ｓ１側から第２面Ｓ２側に至るよう直線状に形成された孔である。導圧路Ｃ１は、金属ボディ２２の第１面Ｓ１において、セラミックス部材２１に形成された導圧路Ｃ２と連通し得る位置から第２面Ｓ２側に向かって延び、途中で金属ボディ２２の径方向に延びるよう形成されたＬ字形状の流路である。 The metal body 22 is a cylindrical member having a diameter similar to that of the metal body 17 shown in FIG. 1, so that one insertion hole T2 through which the plurality of metal pins 23 are inserted and the pressure guiding path C1 do not intersect each other. Is formed. The insertion hole T 2 is a hole formed in a straight line so as to reach from the first surface S 1 side to the second surface S 2 side in the central portion of the metal body 22. On the first surface S1 of the metal body 22, the pressure guiding path C1 extends toward the second surface S2 from a position where it can communicate with the pressure guiding path C2 formed in the ceramic member 21, and the diameter of the metal body 22 is intermediate. It is an L-shaped channel formed to extend in the direction.

金属ピン２３は、セラミックス部材２１の他端部における略中央部に取り付けられており、セラミックス部材２１に形成された内部配線２１ａと電気的に接続される。具体的に、セラミックス部材２１の他端部における略中央部には、内部配線２１ａと電気的に接続された電極パッド（図示省略）が形成されており、金属ピン２３は、この電極パッドに接合されることによってセラミックス部材２１に形成された内部配線２１ａと電気的に接続されている。 The metal pin 23 is attached to a substantially central portion at the other end of the ceramic member 21 and is electrically connected to an internal wiring 21 a formed on the ceramic member 21. Specifically, an electrode pad (not shown) electrically connected to the internal wiring 21a is formed at a substantially central portion at the other end of the ceramic member 21, and the metal pin 23 is bonded to the electrode pad. As a result, the internal wiring 21a formed in the ceramic member 21 is electrically connected.

ここで、セラミックス部材２１は、全ての金属ピン２３が金属ボディ２２に形成された挿通孔Ｔ２に挿通されるよう、他端部が金属ボディ２２の第１面Ｓ１に接合されている。つまり、セラミックス部材２１は、金属ボディ２２に形成された挿通孔Ｔ２を塞ぐように金属ボディ２２の第１面Ｓ１側に接合されている。ここで、セラミックス部材２１は、例えばロウ付け、ハンダ付け、或いは接着剤による接着等によって金属ボディ２２の第１面Ｓ１に接合されている。 Here, the other end of the ceramic member 21 is joined to the first surface S 1 of the metal body 22 so that all the metal pins 23 are inserted into the insertion holes T 2 formed in the metal body 22. That is, the ceramic member 21 is joined to the first surface S1 side of the metal body 22 so as to close the insertion hole T2 formed in the metal body 22. Here, the ceramic member 21 is joined to the first surface S 1 of the metal body 22 by, for example, brazing, soldering, bonding with an adhesive, or the like.

本実施形態のセンサユニット２は、第１実施形態のセンサユニット１と同様に、例えば図２（ａ）に示す差圧・圧力伝送器に設けられた受圧部Ｊに組み込まれた状態で使用される。ここで、セラミックス部材２１は、高圧（例えば、２００〜３００ＭＰａ程度）で破壊が生じないように形成されおり、その内部には内部配線２１ａが形成されている。このため、図２（ａ）に示す圧力室Ｒ１０から金属キャップ１５等を介してセラミックス部材２１に加わる圧力が２００〜３００ＭＰａ程度の高圧であったとしても、破壊が生ずることなく差圧を検出することができる。 Similar to the sensor unit 1 of the first embodiment, the sensor unit 2 of the present embodiment is used in a state of being incorporated in a pressure receiving portion J provided in the differential pressure / pressure transmitter shown in FIG. 2A, for example. The Here, the ceramic member 21 is formed so as not to be broken at a high pressure (for example, about 200 to 300 MPa), and an internal wiring 21a is formed therein. For this reason, even if the pressure applied to the ceramic member 21 from the pressure chamber R10 shown in FIG. 2A through the metal cap 15 or the like is a high pressure of about 200 to 300 MPa, the differential pressure is detected without causing breakage. be able to.

以上の通り、本実施形態のセンサユニット２は、金属ボディ２２の第１面Ｓ１側に搭載されたセンサ部１１の周囲を覆い、且つ金属ボディ１７に形成された挿通孔Ｔ２を塞ぐように金属ボディ２２の第１面Ｓ１側に接合されており、金属ピン２３に接続される内部配線２１ａが形成されたセラミックス部材２１を備えているため、図１に示すセンサユニット１と同様に、耐圧性を向上させることができる。また、本実施形態のセンサユニット２は、全ての金属ピン２３が金属ボディ２２に形成された挿通孔Ｔ２に挿通されており、金属ピン２３と挿通孔Ｔ２の内壁との間隔を広げることができるため、寄生容量を低減することができる。 As described above, the sensor unit 2 of the present embodiment covers the periphery of the sensor unit 11 mounted on the first surface S1 side of the metal body 22 and covers the insertion hole T2 formed in the metal body 17. Since the ceramic member 21 formed with the internal wiring 21a connected to the first surface S1 of the body 22 and connected to the metal pin 23 is provided, as with the sensor unit 1 shown in FIG. Can be improved. Further, in the sensor unit 2 of the present embodiment, all the metal pins 23 are inserted through the insertion holes T2 formed in the metal body 22, and the distance between the metal pins 23 and the inner walls of the insertion holes T2 can be widened. Therefore, the parasitic capacitance can be reduced.

〔第３実施形態〕
図４は、本発明の第３実施形態によるセンサユニットの断面図である。尚、図４においては、図３に示したセンサユニット２が備える部材と同様の部材については同一の符号を付してある。図４に示す通り、本実施形態のセンサユニット３は、図３に示すセンサユニット２を全体的に小型化し、これに応じて金属ピン２３が挿通される挿通孔Ｔ２を偏心させるとともに、セラミックス部材２１における内部配線２１ａの形成位置及び金属ピン２３の取り付け位置を変更したものである。 [Third Embodiment]
FIG. 4 is a cross-sectional view of a sensor unit according to a third embodiment of the present invention. In FIG. 4, the same members as those of the sensor unit 2 shown in FIG. As shown in FIG. 4, the sensor unit 3 of the present embodiment is reduced in size as a whole to the sensor unit 2 shown in FIG. 3. 21, the formation position of the internal wiring 21 a and the attachment position of the metal pin 23 are changed.

図３に示すセンサユニット２の通り、金属ボディ２２の中央部に挿通孔Ｔ２が形成されていると、金属ボディ２２を小型化した場合に、導圧路Ｃ１と挿通孔Ｔ２との間隔が狭くなって十分な強度が得られず、必要とされる耐圧性を確保できなくなる可能性が考えられる。このため、本実施形態のセンサユニット３は、導圧路Ｃ１の形成位置に応じて挿通孔Ｔ２を偏心した状態に形成し、これに伴ってセラミックス部材２１における内部配線２１ａの形成位置及び金属ピン２３の取り付け位置を変更している。ここで、挿通孔Ｔ２の偏心量は、例えば導圧路Ｃ１の周りに発生する応力の均衡がとれるか否か等を考慮して決定するのが望ましい。 When the insertion hole T2 is formed at the center of the metal body 22 as shown in the sensor unit 2 in FIG. 3, when the metal body 22 is downsized, the distance between the pressure guiding path C1 and the insertion hole T2 is narrow. Therefore, there is a possibility that sufficient strength cannot be obtained and the required pressure resistance cannot be secured. For this reason, the sensor unit 3 of this embodiment forms the insertion hole T2 in an eccentric state according to the formation position of the pressure guiding path C1, and accordingly, the formation position of the internal wiring 21a in the ceramic member 21 and the metal pin The attachment position of 23 is changed. Here, the amount of eccentricity of the insertion hole T2 is preferably determined in consideration of, for example, whether or not the stress generated around the pressure guiding path C1 is balanced.

以上の通り、本実施形態のセンサユニット３は、基本的には図３に示すセンサユニット２と同様の構成であるため、耐圧性を向上させることができるとともに寄生容量を低減することができる。また、本実施形態のセンサユニット３は、導圧路Ｃ１の形成位置に応じて挿通孔Ｔ２が偏心した状態に形成されているため、必要とされる耐圧性を確保しつつ小型化を実現することが可能である。加えて、挿通孔Ｔ２が偏心しているため、セラミックス部材２１と金属ボディ２２との軸周りの位置合わせを容易に行うことができ、センサユニット３を効率良く製造することができる。 As described above, since the sensor unit 3 of the present embodiment has basically the same configuration as the sensor unit 2 shown in FIG. 3, the pressure resistance can be improved and the parasitic capacitance can be reduced. In addition, the sensor unit 3 of the present embodiment is formed in a state in which the insertion hole T2 is eccentric according to the formation position of the pressure guiding path C1, so that the downsizing is realized while ensuring the required pressure resistance. It is possible. In addition, since the insertion hole T2 is eccentric, the ceramic member 21 and the metal body 22 can be easily aligned around the axis, and the sensor unit 3 can be manufactured efficiently.

〔第４実施形態〕
図５は、本発明の第４実施形態によるセンサユニットの断面図である。尚、図５においては、図３に示したセンサユニット２が備える部材と同様の部材については同一の符号を付してある。図５に示す通り、本実施形態のセンサユニット４は、図３に示すセンサユニット２に設けられるセラミックス部材２１内に、内部配線２１ａの少なくとも一部に沿うようにされたシールドパターン４１ａ〜４１ｃ（シールド部材）を形成して寄生容量を低減したものである。 [Fourth Embodiment]
FIG. 5 is a cross-sectional view of a sensor unit according to a fourth embodiment of the present invention. In FIG. 5, the same members as those of the sensor unit 2 shown in FIG. As shown in FIG. 5, the sensor unit 4 of the present embodiment includes shield patterns 41 a to 41 c (along the at least part of the internal wiring 21 a in the ceramic member 21 provided in the sensor unit 2 shown in FIG. 3. The parasitic capacitance is reduced by forming a shield member.

図５に示す例において、シールドパターン４１ａ，４１ｂは、例えばセラミックス部材２１に形成された内部配線２１ａのうち、セラミックス部材２１をなすシート部材の面内方向に延びる部分をシート部材の積層方向に挟むように形成されている。このようなシールドパターン４１ａ，４１ｂは、例えば積層構造であるセラミックス部材２１の任意の層に金属層をパターニングすることによって形成される。尚、これらシールドパターン４１ａ，４１ｂは貫通電極４２によって電気的に接続されている。また、図５に示す例では、シールドパターン４１ｃが、シート部材の積層方向に延びる内部配線２１ａの一部に沿うように形成されている。 In the example shown in FIG. 5, for example, the shield patterns 41 a and 41 b sandwich a portion of the internal wiring 21 a formed in the ceramic member 21 that extends in the in-plane direction of the sheet member forming the ceramic member 21 in the stacking direction of the sheet member. It is formed as follows. Such shield patterns 41a and 41b are formed, for example, by patterning a metal layer on an arbitrary layer of the ceramic member 21 having a laminated structure. The shield patterns 41a and 41b are electrically connected by the through electrode 42. Further, in the example shown in FIG. 5, the shield pattern 41c is formed along a part of the internal wiring 21a extending in the sheet stacking direction.

ここで、図５に示すセンサユニット４では、金属キャップ１５の開口端の数箇所がセラミックス部材２１のシールドパターン４１ａが形成された層に溶接（スポット溶接）されている。具体的には、セラミックス部材２１のシールドパターン４１ａが形成された層に円環形状の金属部材が接合されており、この金属部材に金属キャップ１５の開口端の数箇所が溶接されている。尚、図３に示すセンサユニット２と同様に、金属キャップ１５の開口端の数箇所が金属ボディ２２の第１面Ｓ１に溶接されていても良い。 Here, in the sensor unit 4 shown in FIG. 5, several locations at the open end of the metal cap 15 are welded (spot welded) to the layer on which the shield pattern 41 a of the ceramic member 21 is formed. Specifically, an annular metal member is bonded to the layer of the ceramic member 21 where the shield pattern 41a is formed, and several portions of the opening end of the metal cap 15 are welded to the metal member. Similar to the sensor unit 2 shown in FIG. 3, several portions of the open end of the metal cap 15 may be welded to the first surface S 1 of the metal body 22.

以上の通り、本実施形態のセンサユニット４は、基本的には図３に示すセンサユニット２と同様の構成であるため、耐圧性を向上させることができるとともに寄生容量を低減することができる。ここで、本実施形態のセンサユニット４は、セラミックス部材２１内に形成された内部配線２１ａの少なくとも一部に沿うようにシールドパターン４１ａ〜４１ｃが形成されているため、図３に示すセンサユニット２よりも寄生容量を低減することができる。 As described above, since the sensor unit 4 of the present embodiment has basically the same configuration as the sensor unit 2 shown in FIG. 3, the pressure resistance can be improved and the parasitic capacitance can be reduced. Here, in the sensor unit 4 of the present embodiment, the shield patterns 41a to 41c are formed along at least a part of the internal wiring 21a formed in the ceramic member 21, so that the sensor unit 2 shown in FIG. As a result, parasitic capacitance can be reduced.

以上、本発明の実施形態によるセンサユニットについて説明したが、本発明は上述した実施形態に制限されることなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態で説明したセンサユニット１〜４は、差圧・圧力伝送器に設けられた受圧部Ｊに組み込まれて圧力流路Ｐ１に導かれる圧力と圧力流路Ｐ２に導かれる圧力との差圧を検出するものとして用いられていた。しかしながら、圧力流路Ｐ２側を真空状態にし、或いは大気圧開放状態にすれば、センサユニット１〜４を、圧力流路Ｐ１に導かれる圧力を検出するものとして用いることも可能である。 Although the sensor unit according to the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be freely changed within the scope of the present invention. For example, the sensor units 1 to 4 described in the above embodiment include a pressure that is incorporated into the pressure receiving portion J provided in the differential pressure / pressure transmitter and guided to the pressure flow path P1 and a pressure that is guided to the pressure flow path P2. It was used to detect the differential pressure. However, if the pressure flow path P2 side is in a vacuum state or an atmospheric pressure open state, the sensor units 1 to 4 can be used to detect the pressure guided to the pressure flow path P1.

また、上記実施形態では、センサ部１１が、振動式のもの（圧力の差圧に応じて第１，第２振動子の固有振動数が個別に変化する性質を利用して圧力（差圧）を検出するもの）である場合を例に挙げて説明したが、センサ部１１は、振動式以外のもの（例えば、抵抗式のもの、容量式のもの）であっても良い。また、上記実施形態では、圧力、流量等の測定に用いられるセンサユニットを例に挙げて説明したが、本発明は、圧力（差圧）以外の物理量（例えば、温度）の測定に用いられるセンサユニットにも適用可能である。 Further, in the above embodiment, the sensor unit 11 is of a vibration type (the pressure (differential pressure) using the property that the natural frequencies of the first and second vibrators individually change according to the pressure differential pressure). However, the sensor unit 11 may be other than a vibration type (for example, a resistance type or a capacitance type). In the above embodiment, the sensor unit used for measuring pressure, flow rate and the like has been described as an example. However, the present invention is a sensor used for measuring a physical quantity (for example, temperature) other than pressure (differential pressure). It can also be applied to units.

また、上記第１〜第４実施形態を組み合わせることも可能である。例えば、第２，第３実施形態における積層構造のセラミックス部材２１に代えて第１実施形態における積層構造ではないセラミックス部材１３を設けても良い。また、第２〜第４実施形態における内部配線２１ａの一端部を、第１実施形態の金属ピン１６の端部１６ａのように、他の部分よりも幅広に形成しても良い。また、第４実施形態のシールドパターン４１ａ〜４１ｃと同様のものを、第１実施形態の金属ピン１６に対して設けても良い。 Moreover, it is also possible to combine the said 1st-4th embodiment. For example, instead of the ceramic member 21 having a laminated structure in the second and third embodiments, a ceramic member 13 having no laminated structure in the first embodiment may be provided. Moreover, you may form the one end part of the internal wiring 21a in 2nd-4th embodiment wider than other parts like the edge part 16a of the metal pin 16 of 1st Embodiment. Moreover, you may provide the thing similar to the shield patterns 41a-41c of 4th Embodiment with respect to the metal pin 16 of 1st Embodiment.

１〜４センサユニット
１１センサ部
１１ａ第１受圧面
１１ｂ第２受圧面
１３セラミックス部材
１５金属キャップ
１６金属ピン
１７金属ボディ
２１セラミックス部材
２１ａ内部配線
２２金属ボディ
２３金属ピン
４１ａ〜４１ｃシールドパターン
Ｃ１導圧路
Ｓ１第１面
Ｓ２第２面
Ｔ１，Ｔ２挿通孔 1-4 Sensor unit 11 Sensor unit 11a First pressure receiving surface 11b Second pressure receiving surface 13 Ceramic member 15 Metal cap 16 Metal pin 17 Metal body 21 Ceramic member 21a Internal wiring 22 Metal body 23 Metal pin 41a-41c Shield pattern C1 Pressure guide Road S1 First surface S2 Second surface T1, T2 Insertion hole

Claims

A body member having an insertion hole extending from the first surface side to the second surface side, a sensor portion mounted on the first surface side of the body member, and an external electrode of the sensor portion inserted through the insertion hole And a sensor unit comprising a cap member that covers the sensor unit on the first surface side of the body member,
It is joined to the first surface side of the body member so as to cover at least the periphery of the sensor part and close the insertion hole, and is connected to a through electrode forming a part of the external electrode or the external electrode A sensor unit comprising a ceramic member on which internal wiring is formed.

2. The sensor according to claim 1, wherein the through electrode or the internal wiring is formed wide at an end portion different from an end portion of the ceramic member joined to the first surface side of the body member. unit.

The sensor unit includes a first pressure receiving surface that receives an external first pressure guided through the cap member, and a second pressure receiving surface that receives an external second pressure,
The sensor unit according to claim 1, wherein the body member is formed with a pressure guiding path that guides the second pressure to the second pressure receiving surface of the sensor unit.

The sensor unit according to claim 3, wherein the insertion hole is formed in an eccentric state according to a formation position of the pressure guiding path.

The sensor unit according to any one of claims 1 to 4, wherein the ceramic member has a laminated structure.

The sensor unit according to claim 1, further comprising a shield member formed along at least a part of the through electrode or the internal wiring.