JP2547950Y2 - Thick film pressure sensor - Google Patents
Thick film pressure sensorInfo
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Description
【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この考案は、粘性の強いジルコニアセラミックスから
成る基板上に感圧抵抗体を厚膜印刷して形成した、各種
液体や気体の圧力を検出する厚膜圧力センサに関する。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] This invention detects the pressure of various liquids and gases formed by printing a thick pressure-sensitive resistor on a substrate made of viscous zirconia ceramics. It relates to a thick film pressure sensor.
［従来の技術］ 従来、この種、圧力センサとして、例えば、特開平１
−61631号公報に開示された半導体圧力変換器が存在す
る。[Prior Art] Conventionally, as a pressure sensor of this type, for example,
There is a semiconductor pressure transducer disclosed in -61631.
この種圧力センサは、例えば、ダイヤフラム状に形成
した感圧半導体チップを台座に接着し、この台座を圧力
を導入する導圧穴に固着するとともに、前記感圧半導体
チップを金属細線により周辺に設けられた付帯回路の基
板に電気的接続して構成されていた。This type of pressure sensor is, for example, a pressure-sensitive semiconductor chip formed in a diaphragm shape is adhered to a pedestal, and this pedestal is fixed to a pressure guiding hole for introducing pressure, and the pressure-sensitive semiconductor chip is provided around a thin metal wire. It was configured to be electrically connected to the board of the additional circuit.
［考案が解決しようとする課題］ しかしながら、前記した従来の圧力センサの場合、使
用温度範囲が狭い感圧半導体チップを使用するため、例
えば、100［℃］以上の温度で使用することが出来な
い。[Problem to be Solved by the Invention] However, in the case of the conventional pressure sensor described above, a pressure-sensitive semiconductor chip having a narrow operating temperature range is used, so that it cannot be used at a temperature of, for example, 100 ° C. or more. .
その為、自動車のエンジンオイルのごとく高温に成る
液体や気体の圧力を測定することは困難であった。For this reason, it has been difficult to measure the pressure of a liquid or a gas that becomes high in temperature, such as engine oil of an automobile.
また、前記感圧半導体チップを増幅回路等の付帯回路
に電気的接続するには金属細線を使用する必要があり、
製造工程が複雑に成るとともに、金属細線の断線や接触
等の不具合を生じないよう、取扱いに細心の注意が必要
とされるものであった。Further, in order to electrically connect the pressure-sensitive semiconductor chip to an auxiliary circuit such as an amplifier circuit, it is necessary to use a thin metal wire,
In addition to the complicated manufacturing process, careful handling is required to prevent problems such as disconnection and contact of the thin metal wires.
更に、感圧半導体チップそれ自身のコストや、金属細
線を接続するためのコスト等、圧力センサの価格を上昇
する要因と成っていた。Furthermore, the cost of the pressure sensor, such as the cost of the pressure-sensitive semiconductor chip itself and the cost of connecting the thin metal wires, has been a factor of increasing the price of the pressure sensor.
［課題を解決するための手段］ この考案は、前記した課題を解決すべく案出したもの
であり、粘性の強いジルコニアセラミックスから成る基
板を使用し、該ジルコニア基板上に厚膜印刷技術によっ
て感圧抵抗体を形成した、安価で生産性に優れ、且つ、
該ジルコニア基板の接着力を簡易な構成によって確保す
ることができる厚膜圧力センサを提供することを目的と
したものである。[Means for Solving the Problems] The present invention has been devised to solve the above-mentioned problems, and uses a substrate made of highly viscous zirconia ceramics and uses a thick-film printing technique to apply a thick film on the zirconia substrate. Inexpensive and excellent in productivity with piezoresistors formed, and
It is an object of the present invention to provide a thick-film pressure sensor capable of securing the adhesive force of the zirconia substrate with a simple configuration.
そして、この考案は、前記目的を達成する為に、導圧
管を有する硬質のケースと、前記導圧管の導圧穴に周設
する台座と、該台座の正圧力を受ける側の中央に設けた
凹所に嵌合するとともに該凹所の面上に接着するジルコ
ニア基板と、該ジルコニア基板上に厚膜印刷で形成した
感圧抵抗体と、前記ケースと円筒板状の台座との間に挟
持したキャップと、該キャップの内壁に装着した基板
と、該基板に設けるとともに外方に突出した外部端子
と、該基板と前記ジルコニア基板とを電気的に接続する
内部端子とを具備した厚膜圧力センサを提供する。In order to achieve the above object, the present invention provides a hard case having a pressure guiding tube, a pedestal provided around a pressure guiding hole of the pressure guiding tube, and a recess provided at the center of the pedestal on the side receiving the positive pressure. A zirconia substrate that fits in place and adheres to the surface of the recess, a pressure-sensitive resistor formed by thick-film printing on the zirconia substrate, and is sandwiched between the case and a cylindrical plate-shaped pedestal. A thick-film pressure sensor comprising a cap, a substrate mounted on an inner wall of the cap, an external terminal provided on the substrate and protruding outward, and an internal terminal for electrically connecting the substrate to the zirconia substrate. I will provide a.
［作用］ 前記各手段を備えた厚膜圧力センサは、次のように作
用する。[Operation] The thick-film pressure sensor provided with each of the above-described units operates as follows.
すなわち、前記厚膜圧力センサは、例えば、自動車の
エンジンやラジェータ等の主として正圧力を発生する被
測定部に導圧管を接続することによって使用する。前記
被測定部で発生した正圧力は、導圧管を介して厚膜圧力
センサに伝達され、前記ジルコニア基板を湾曲する。す
なわち、前記ジルコニア基板は正圧力によって押圧され
る。That is, the thick film pressure sensor is used by connecting a pressure guiding tube to a portion to be measured which mainly generates a positive pressure, such as an automobile engine or a radiator. The positive pressure generated in the measured part is transmitted to the thick film pressure sensor via the pressure guiding tube, and curves the zirconia substrate. That is, the zirconia substrate is pressed by a positive pressure.
前記ジルコニア基板が湾曲すれば、該ジルコニア基板
上に形成した感圧抵抗体に応力が作用する。前記感圧抵
抗体は、応力が発生すると、ピエゾ効果によって圧力に
比例した電圧信号を発生する。When the zirconia substrate is curved, stress acts on the pressure-sensitive resistor formed on the zirconia substrate. When a stress is generated, the pressure-sensitive resistor generates a voltage signal proportional to pressure by a piezo effect.
［実施例］ 添付の第１図〜第３図は、この考案の好適な実施例を
示した図面であり、以下、同図とともに該実施例の構成
を説明する。[Embodiment] FIGS. 1 to 3 are drawings showing a preferred embodiment of the present invention, and the configuration of the embodiment will be described below with reference to FIG.
同図において、１は導圧管11を有する硬質のケース、
２は前記導圧管11の導圧穴12に周設する台座、３は該台
座２上に接着するジルコニア基板、４は該ジルコニア基
板３上に厚膜印刷して形成した感圧抵抗体、５は前記台
座２とケース１の間に挟着した薄膜体である。In the figure, 1 is a hard case having a pressure guiding tube 11,
Reference numeral 2 denotes a pedestal provided in the pressure guiding hole 12 of the pressure guiding tube 11, reference numeral 3 denotes a zirconia substrate adhered on the pedestal 2, reference numeral 4 denotes a pressure-sensitive resistor formed by printing a thick film on the zirconia substrate 3, and reference numeral 5 denotes This is a thin film body sandwiched between the pedestal 2 and the case 1.
また、６はＯリング、７はキャップ、８は基板、81は
外部端子、82は内部端子、83は素子、９は封止部であ
る。6 is an O-ring, 7 is a cap, 8 is a substrate, 81 is an external terminal, 82 is an internal terminal, 83 is an element, and 9 is a sealing portion.
前記した各構成について詳細を説明する。 Details of each of the above-described components will be described.
前記ケース１は、金属等から成り、導圧管11を油圧や
空気圧等の主として正圧力を発生する被測定部に螺合す
るためのネジ部11aを有している。The case 1 is made of metal or the like, and has a screw portion 11a for screwing the pressure guiding tube 11 to a portion to be measured which mainly generates positive pressure such as hydraulic pressure or air pressure.
前記台座２は、前記ジルコニア基板３と同等の熱膨脹
率を有した材料、例えばジルコニアセラミックスから成
る円筒板状の部材である。The pedestal 2 is a cylindrical plate-shaped member made of a material having the same thermal expansion coefficient as the zirconia substrate 3, for example, zirconia ceramics.
該台座２は、正圧力を受ける側、すなわち前記導圧管
11に面する側の中央に凹所を設けている。そして、該凹
所にジルコニア基板３を嵌合しかつガラスによって接着
している。こうすることで、ジルコニア基板３が台座２
の中央に横ずれすることなく正確に接着されるのみなら
ず、台座２の正圧力を受ける側に接着するので、ジルコ
ニア基板３に対して剥離力が作用しにくく成る。すなわ
ち、ジルコニア基板３の正確な接着位置及び接着力を簡
易な構成によって確保することができる。該接着に用い
るガラスは、化学的に安定し、封止性に優れかつ圧縮応
力に強いといった特性を有する反面、引張り応力に弱い
という欠点を有している。しかしながら、上記のごとく
ジルコニア基板３を台座２の正圧力を受ける側に接着し
たので、ガラス接着部に引張り応力が加わり難く、該接
着部の剥離が発生し難い。そして、ジルコニア基板３
は、台座２に対して単純に接着するという簡単な構成で
あるにもかかわらず、接着強度を確保することができ
る。The pedestal 2 is on the side receiving a positive pressure,
A recess is provided in the center on the side facing 11. Then, the zirconia substrate 3 is fitted into the recess and bonded with glass. By doing so, the zirconia substrate 3 is
In addition to being accurately bonded without laterally shifting to the center of the zirconia substrate 3, a peeling force is less likely to act on the zirconia substrate 3. That is, an accurate bonding position and bonding force of the zirconia substrate 3 can be secured with a simple configuration. The glass used for the bonding has properties such as being chemically stable, having excellent sealing properties and being resistant to compressive stress, but has a drawback of being weak in tensile stress. However, since the zirconia substrate 3 is bonded to the side of the pedestal 2 which receives the positive pressure as described above, a tensile stress is not easily applied to the glass bonded portion, and the bonded portion is not easily separated. And the zirconia substrate 3
Has a simple structure of simply bonding to the pedestal 2, but can secure the bonding strength.
ジルコニア基板３は、厚さｔ＝0.1〜0.5［mm］位の肉
薄の部材である。The zirconia substrate 3 is a thin member having a thickness t of about 0.1 to 0.5 [mm].
該ジルコニア基板３は、酸化イットリウム（Y2O2）を
数％添加したジルコニアセラミックスによって形成した
ものであり、酸化ジルコニウム（ZrO2）のパウダーの粒
径及び焼成プロファイルを厳密に管理して焼成し、焼成
後の結晶粒径が数［μｍ］以下と成るように焼成したも
のである。尚、該ジルコニア基板３は、耐環境性を向上
したい場合、表面にセラミックス溶射を施すとか、有機
物質の層を形成するとよい。The zirconia substrate 3 is formed of zirconia ceramics to which yttrium oxide (Y 2 O 2 ) is added at a few percent, and the particle size and firing profile of the powder of zirconium oxide ( ZrO 2 ) are strictly controlled. It is fired and fired so that the crystal grain size after firing becomes several [μm] or less. When it is desired to improve the environmental resistance of the zirconia substrate 3, it is preferable to apply a ceramic spray to the surface or to form an organic material layer.
次に、前記感圧抵抗体４は、ジルコニア基板３の前記
台座２に対する接着面に形成したものであり、予め導電
路を形成した前記ジルコニア基板３に対して抵抗ペース
トをスクリーン印刷し、硬化して形成した部材である。
該感圧抵抗体４は、外部から応力を加えた時、誘電分極
を生じた電圧信号を誘起する、いわゆるピエゾ効果を有
した材料によって形成したものであり、ブリッジ回路を
構成している。該感圧抵抗体４は例えば150［℃］の高
温に対して充分耐えるだけの耐熱性を有しており、例え
ば導圧管11の内部に高温度のエンジンオイル等が侵入し
ても安定した性能を維持することができる。Next, the pressure-sensitive resistor 4 is formed on the bonding surface of the zirconia substrate 3 to the pedestal 2, and a resistance paste is screen-printed on the zirconia substrate 3 on which a conductive path is formed in advance, and cured. It is a member formed by:
The pressure-sensitive resistor 4 is formed of a material having a so-called piezo effect, which induces a voltage signal that causes dielectric polarization when an external stress is applied, and forms a bridge circuit. The pressure-sensitive resistor 4 has heat resistance enough to withstand a high temperature of, for example, 150 [° C.], and has a stable performance even if high-temperature engine oil or the like enters the pressure guiding tube 11. Can be maintained.
この種の圧力センサの感度を比較する場合、GF（Gaug
e Factor）と称する値を用いる。該GF値を用いて該実施
例の感圧抵抗体４と従来の感圧半導体チップの感度を比
較すると次のようになる。When comparing the sensitivity of this type of pressure sensor, GF (Gaug
e Factor). Using the GF value, the sensitivity of the pressure-sensitive resistor 4 of this embodiment and the sensitivity of the conventional pressure-sensitive semiconductor chip are compared as follows.
すなわち、該実施例に於ける前記感圧抵抗体４の感度
はGF＝10〜30であり、これは前記感圧半導体チップの感
度GF＝50〜100に比べて小さい値を有する。しかしなが
ら、ジルコニア基板３が強い粘性を有しているため、圧
力に対してジルコニア基板３を大きく変形することが可
能であり、前記感圧抵抗体４の出力を前記感圧半導体チ
ップの出力に比べて実質的に大きくすることができる。That is, the sensitivity of the pressure-sensitive resistor 4 in this embodiment is GF = 10-30, which is smaller than the sensitivity GF = 50-100 of the pressure-sensitive semiconductor chip. However, since the zirconia substrate 3 has a strong viscosity, the zirconia substrate 3 can be greatly deformed with respect to pressure, and the output of the pressure-sensitive resistor 4 is compared with the output of the pressure-sensitive semiconductor chip. Can be substantially increased.
次に、薄膜体５について説明する。 Next, the thin film member 5 will be described.
該薄膜体５は、前記ジルコニア基板３を導圧穴12側か
ら隔離し、導圧穴12を介して侵入する腐食性の液体や気
体からジルコニア基板３を保護するものであり、厚さｔ
＝0.015［mm］位の金属箔や樹脂フィルムを使用する。The thin film member 5 separates the zirconia substrate 3 from the pressure guiding hole 12 side, protects the zirconia substrate 3 from corrosive liquid or gas entering through the pressure guiding hole 12, and has a thickness t.
Use metal foil or resin film of about 0.015 [mm].
［考案の効果］ この考案は、前述のごとく粘性の強いジルコニアセラ
ミックスから成るジルコニア基板を使用し、該ジルコニ
ア基板上に厚膜印刷技術によってピエゾ効果を有する感
圧抵抗体を形成するとともに、上記ジルコニア基板を台
座の正圧力を受ける側の中央に設けた凹所に嵌合すると
ともに該凹所の面上に接着したことに特徴が有り、安価
で生産性にすぐれ、且つ、ジルコニア基板の正確な接着
位置及び接着力を簡易な構成によって確保することがで
きる厚膜圧力センサを提供できる効果が有る。[Effect of the Invention] This invention uses a zirconia substrate made of highly viscous zirconia ceramics as described above, forms a pressure-sensitive resistor having a piezo effect on the zirconia substrate by a thick film printing technique, and forms the zirconia. It is characterized in that the substrate is fitted into a recess provided at the center of the pedestal on the side receiving the positive pressure, and is bonded to the surface of the recess, which is inexpensive, excellent in productivity, and accurate in the zirconia substrate. This has the effect of providing a thick-film pressure sensor that can secure the bonding position and the bonding force with a simple configuration.
また、本考案は油圧や空気圧等各種の圧力を検出する
オイルプレッシャースイッチや空気圧スイッチに使用す
ることができる。Further, the present invention can be used for an oil pressure switch or a pneumatic switch for detecting various pressures such as a hydraulic pressure and a pneumatic pressure.
第１図は、この考案の好適な実施例を示す縦断面図、第
２図は第１図に示す台座及び内部端子等の斜視図、第３
図は第１図に示す厚膜圧力センサに備えた薄膜体の斜視
図である。 １……ケース、２……台座、３……ジルコニア基板、４
……感圧抵抗体、５……薄膜体。FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a preferred embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of a pedestal and internal terminals shown in FIG.
The figure is a perspective view of a thin film member provided in the thick film pressure sensor shown in FIG. 1 ... case, 2 ... pedestal, 3 ... zirconia substrate, 4
... pressure-sensitive resistor, 5 ... thin film.
Claims (1)
と、前記導圧管（11）の導圧穴（12）に周設する台座
（２）と、該台座（２）の正圧力を受ける側の中央に設
けた凹所に嵌合するとともに該凹所の面上に接着するジ
ルコニア基板（３）と、該ジルコニア基板（３）上に厚
膜印刷で形成した感圧抵抗体（４）と、前記ケース
（１）と円筒板状の台座（２）との間に挟持したキャッ
プ（７）と、該キャップ（７）の内壁に装着した基板
（８）と、該基板（８）に設けるとともに外方に突出し
た外部端子（81）と、該基板（８）と前記ジルコニア基
板（３）とを電気的に接続する内部端子（82）とを具備
した厚膜圧力センサ。A hard case (1) having a pressure guiding tube (11)
And a pedestal (2) provided around the pressure guiding hole (12) of the pressure guiding tube (11), and fitted into a recess provided at the center of the pedestal (2) on the side receiving the positive pressure, and A zirconia substrate (3) bonded to the surface of the zirconia substrate, a pressure-sensitive resistor (4) formed by thick-film printing on the zirconia substrate (3), the case (1) and a cylindrical plate-shaped pedestal (2). A cap (7) sandwiched between the cap (7), a board (8) mounted on the inner wall of the cap (7), an external terminal (81) provided on the board (8) and projecting outward, A thick-film pressure sensor, comprising: (8) an internal terminal (82) for electrically connecting the zirconia substrate (3).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1990088545U JP2547950Y2 (en) | 1990-08-24 | 1990-08-24 | Thick film pressure sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1990088545U JP2547950Y2 (en) | 1990-08-24 | 1990-08-24 | Thick film pressure sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0447641U JPH0447641U (en) | 1992-04-22 |
| JP2547950Y2 true JP2547950Y2 (en) | 1997-09-17 |
Family
ID=31821848
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1990088545U Expired - Fee Related JP2547950Y2 (en) | 1990-08-24 | 1990-08-24 | Thick film pressure sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2547950Y2 (en) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6079242A (en) * | 1983-10-07 | 1985-05-07 | Hitachi Ltd | Pressure converter |
| JPS60185129A (en) * | 1984-03-03 | 1985-09-20 | Aisin Seiki Co Ltd | Pressure sensor |
| JPS60253280A (en) * | 1984-05-29 | 1985-12-13 | Omron Tateisi Electronics Co | Semiconductor pressure sensor |
| JPS6421331A (en) * | 1987-07-17 | 1989-01-24 | Jgc Corp | Pressure sensor |
-
1990
- 1990-08-24 JP JP1990088545U patent/JP2547950Y2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0447641U (en) | 1992-04-22 |
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