JP2661967B2 - 圧力変換器 - Google Patents
圧力変換器Info
- Publication number
- JP2661967B2 JP2661967B2 JP63151063A JP15106388A JP2661967B2 JP 2661967 B2 JP2661967 B2 JP 2661967B2 JP 63151063 A JP63151063 A JP 63151063A JP 15106388 A JP15106388 A JP 15106388A JP 2661967 B2 JP2661967 B2 JP 2661967B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- support
- recess
- pressure
- pressure transducer
- sensing element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電気式力および／または歪センサー、特に圧
力センサーとして用いられる圧力変換器に関する。
力センサーとして用いられる圧力変換器に関する。
更に詳しくは、上記圧力変換器の主要部は測定しよう
とする力または圧力により弾性変形するとともに厚膜ま
たは薄膜抵抗から成る少なくとも１つのピエゾ抵抗感知
素子を付着した支持体を有し、該支持体に上記少なくと
も１つのピエゾ抵抗感知素子と接続した導電手段を設け
て該導電手段を給電および処理回路手段と接続可能に構
成される。
とする力または圧力により弾性変形するとともに厚膜ま
たは薄膜抵抗から成る少なくとも１つのピエゾ抵抗感知
素子を付着した支持体を有し、該支持体に上記少なくと
も１つのピエゾ抵抗感知素子と接続した導電手段を設け
て該導電手段を給電および処理回路手段と接続可能に構
成される。
従来、上記形式の、特に圧力センサーとして使用され
る圧力変換器において、ピエゾ抵抗素子は例えばセラミ
ック材料から形成された薄厚シートの片面にシルクスク
リーン印刷方法で付着される。次いで、このシートは、
例えばセラミック材料から形成された２つの硬質半割殻
間に固着される。これら２つの半割殻は１つのカプセル
を形成し、それらの一方は一般に圧力を検出しようとす
る環境と接続する開口を有する。
る圧力変換器において、ピエゾ抵抗素子は例えばセラミ
ック材料から形成された薄厚シートの片面にシルクスク
リーン印刷方法で付着される。次いで、このシートは、
例えばセラミック材料から形成された２つの硬質半割殻
間に固着される。これら２つの半割殻は１つのカプセル
を形成し、それらの一方は一般に圧力を検出しようとす
る環境と接続する開口を有する。
上記従来形式の変換器またはセンサーは、例えばオー
ブン内で硬化されるガラス質マスチック材料を用いて互
いに接着しなければならない複数の部分、上記シート、
半割殻等を有する。また、この種の公知のセンサーにお
いて、ピエゾ抵抗素子と外部給電および処理回路との接
続は、該ピエゾ抵抗素子を担う変形性シートおよびカプ
セルを形成している半割殻のうちの少なくとも一方にそ
れぞれ、例えばシルクスクリーン印刷法により導電スト
リップを付着せしめて行われる。このような半割殻の導
電ストリップとピエゾ抵抗素子を担うシートの導電スト
リップとの接続には、例えば該半割殻に設けた金属めっ
き穴を用いる等の特殊な器具および加工操作が要求され
る。
ブン内で硬化されるガラス質マスチック材料を用いて互
いに接着しなければならない複数の部分、上記シート、
半割殻等を有する。また、この種の公知のセンサーにお
いて、ピエゾ抵抗素子と外部給電および処理回路との接
続は、該ピエゾ抵抗素子を担う変形性シートおよびカプ
セルを形成している半割殻のうちの少なくとも一方にそ
れぞれ、例えばシルクスクリーン印刷法により導電スト
リップを付着せしめて行われる。このような半割殻の導
電ストリップとピエゾ抵抗素子を担うシートの導電スト
リップとの接続には、例えば該半割殻に設けた金属めっ
き穴を用いる等の特殊な器具および加工操作が要求され
る。
上述したように、従来形式のセンサーは一般に構成が
複雑かつ製作コストが高価である。
複雑かつ製作コストが高価である。
本発明の目的は上述した形式の電気式変換器またはセ
ンサーであって、従来形式のものよりも構成部品点数が
少なくかつ非常に小型、軽量であり、製作コストがより
安価な圧力変換器またはセンサーを提供することにあ
る。
ンサーであって、従来形式のものよりも構成部品点数が
少なくかつ非常に小型、軽量であり、製作コストがより
安価な圧力変換器またはセンサーを提供することにあ
る。
上記目的を達成するために、本発明の電気式力および
／または歪変換器またはセンサー（本明細書において圧
力変換器という）は、 支持体を、一方の面に凹所を設けたセラミック材料か
らなる硬質支持板から形成し、該凹所の底壁面部の肉厚
を薄くして測定しようとする力または圧力の作用下で弾
性変形可能とする一方、該支持体の他方の面における上
記凹所の底壁面部に対応する部分に少なくとも１つのピ
エゾ抵抗感知素子を付着するとともに該他方の面に導電
手段を付着して構成した圧力変換器において、 上記支持体は、この支持体と継ぎ目なく一体に作られ
たセラミック材料からなる剛壁を有し、この剛壁は上記
凹所の底壁面部と対向するとともに該底壁面部と実質的
に平行であり、 上記剛壁は、上記支持体の肉厚部に真空化可能な閉鎖
キャビティを形成するように気密封止手段により閉鎖さ
れた開口を備えて、絶対圧力の測定を可能としたことを
特徴とする。
／または歪変換器またはセンサー（本明細書において圧
力変換器という）は、 支持体を、一方の面に凹所を設けたセラミック材料か
らなる硬質支持板から形成し、該凹所の底壁面部の肉厚
を薄くして測定しようとする力または圧力の作用下で弾
性変形可能とする一方、該支持体の他方の面における上
記凹所の底壁面部に対応する部分に少なくとも１つのピ
エゾ抵抗感知素子を付着するとともに該他方の面に導電
手段を付着して構成した圧力変換器において、 上記支持体は、この支持体と継ぎ目なく一体に作られ
たセラミック材料からなる剛壁を有し、この剛壁は上記
凹所の底壁面部と対向するとともに該底壁面部と実質的
に平行であり、 上記剛壁は、上記支持体の肉厚部に真空化可能な閉鎖
キャビティを形成するように気密封止手段により閉鎖さ
れた開口を備えて、絶対圧力の測定を可能としたことを
特徴とする。
本発明の変換器において、支持体は単一体、即ち硬質
板とされ、測定しようとする力または圧力により弾性変
形する部材が凹所の底壁面部とされる。このようにして
本発明の変換器の構造が非常に簡略化される。更に、各
ピエゾ抵抗素子並びにこれらの抵抗素子を電源および／
または処理回路と接続する導電ストリップは単一の面、
即ち硬質板の凹所が形成された面と対向する面にシルク
スクリーン印刷法により付着される。
板とされ、測定しようとする力または圧力により弾性変
形する部材が凹所の底壁面部とされる。このようにして
本発明の変換器の構造が非常に簡略化される。更に、各
ピエゾ抵抗素子並びにこれらの抵抗素子を電源および／
または処理回路と接続する導電ストリップは単一の面、
即ち硬質板の凹所が形成された面と対向する面にシルク
スクリーン印刷法により付着される。
本発明の圧力変換器のさらに別の特徴および利点は、
非限定的に単に例示する添付図面についての詳細な説明
から明らかになろう。
非限定的に単に例示する添付図面についての詳細な説明
から明らかになろう。
第１図において、特に圧力センサーとして適用出来る
本発明の圧力変換器は、例えばセラミック材料から作成
された硬質支持板または基板１を有する。特に第２図か
ら明らかなように、支持板１の一方の面1aに凹所２が形
成され、該凹所２の底壁面部2aが薄厚とされかつ測定し
ようとする力または圧力の作用下で弾性変形可能とされ
る。
本発明の圧力変換器は、例えばセラミック材料から作成
された硬質支持板または基板１を有する。特に第２図か
ら明らかなように、支持板１の一方の面1aに凹所２が形
成され、該凹所２の底壁面部2aが薄厚とされかつ測定し
ようとする力または圧力の作用下で弾性変形可能とされ
る。
上記支持板１は例えば1.5〜3mmの厚さを有する。凹所
２の底壁面部2aの肉厚は例えば150〜200μ（ミクロン）
とされる。
２の底壁面部2aの肉厚は例えば150〜200μ（ミクロン）
とされる。
上記凹所２は好ましくは円柱形またはその断面が底壁
面部2aに向って漸減する略円錐台形とされる。
面部2aに向って漸減する略円錐台形とされる。
上記実施例において、図示するように支持板１の他方
の面1bにシルクスクリーン印刷法によりピエゾ抵抗素子
として機能する４つの厚膜または薄膜抵抗Ｒが付着され
る。これらの抵抗Ｒは互いに接続されて、例えばホイー
トストンブリッジ回路を形成している。また、同様にし
てシルクスクリーン印刷法により各抵抗Ｒ間の接続部に
支持板１の面1bに付着させた導電ストリップＣが形成さ
れる。
の面1bにシルクスクリーン印刷法によりピエゾ抵抗素子
として機能する４つの厚膜または薄膜抵抗Ｒが付着され
る。これらの抵抗Ｒは互いに接続されて、例えばホイー
トストンブリッジ回路を形成している。また、同様にし
てシルクスクリーン印刷法により各抵抗Ｒ間の接続部に
支持板１の面1bに付着させた導電ストリップＣが形成さ
れる。
上記各抵抗Ｒは第１図中点線で囲んで示す領域1cに付
着される。該領域1cは凹所２の底壁面部2aに対応する部
分である。このようにして底壁面部2aは弾性変形部材と
して作用し、測定しようとする力または圧力に応じて各
抵抗Ｒを歪ませ、よってそれらの抵抗値を変化させる。
着される。該領域1cは凹所２の底壁面部2aに対応する部
分である。このようにして底壁面部2aは弾性変形部材と
して作用し、測定しようとする力または圧力に応じて各
抵抗Ｒを歪ませ、よってそれらの抵抗値を変化させる。
これらの抵抗Ｒは第１図中符号３を付して示す処理回
路３と接続される。この処理回路３は各抵抗Ｒを設けよ
うとする支持板１の面1bに、例えばハイブリッド回路技
術により形成すると有利である。各抵抗Ｒと処理回路３
とはシルクスクリーン印刷法により付着された導電スト
リップＣを介して接続される。
路３と接続される。この処理回路３は各抵抗Ｒを設けよ
うとする支持板１の面1bに、例えばハイブリッド回路技
術により形成すると有利である。各抵抗Ｒと処理回路３
とはシルクスクリーン印刷法により付着された導電スト
リップＣを介して接続される。
処理回路３は４つの抵抗Ｒから形成されたブリッジ回
路の２つの対向結節点間の電圧を増幅する、例えば演算
増幅器を含んでいる。
路の２つの対向結節点間の電圧を増幅する、例えば演算
増幅器を含んでいる。
処理回路３は第１図に示すように別の導電ストリップ
Ｄを介して当該変換器の外部回路とか電源に接続するよ
うにしてもよい。
Ｄを介して当該変換器の外部回路とか電源に接続するよ
うにしてもよい。
第１図および第２図に示す変換器は開放凹所２を有
し、このようにして例えば相対圧力を測定するようにさ
れる。所定の環境における相対圧力を測定するには、該
環境に、例えば凹所２の口部に圧力嵌めまたはその他の
固定方式で一端部を固定するようにした小形チューブを
介して凹部２と接続するようにする。
し、このようにして例えば相対圧力を測定するようにさ
れる。所定の環境における相対圧力を測定するには、該
環境に、例えば凹所２の口部に圧力嵌めまたはその他の
固定方式で一端部を固定するようにした小形チューブを
介して凹部２と接続するようにする。
絶対圧力を測定するには、上記変換器は第３図に示す
ように変形する。この変形例において、支持板１もまた
凹所２を有するが、該凹所２の開口径より小さな寸法の
貫通孔2bを有する。この貫通孔2bは閉鎖され、例えば錫
滴の付着等により密封される。
ように変形する。この変形例において、支持板１もまた
凹所２を有するが、該凹所２の開口径より小さな寸法の
貫通孔2bを有する。この貫通孔2bは閉鎖され、例えば錫
滴の付着等により密封される。
このようにして、支持板１に気密封止されたキャビテ
ィ５が形成される。このキャビティ５を公知の方法で真
空状態にすれば、当該変換器は、絶対圧力の測定を行う
ことが出来る。
ィ５が形成される。このキャビティ５を公知の方法で真
空状態にすれば、当該変換器は、絶対圧力の測定を行う
ことが出来る。
本発明の圧力変換器またはセンサーはつぎのような優
れた利点を有する。
れた利点を有する。
第１に、変換器が一体的に形成され、例えばモールデ
ィングまたは焼結法により簡単に製作することが出来
る。従来形式のものにおけるような装着および接着作業
を必要としない。
ィングまたは焼結法により簡単に製作することが出来
る。従来形式のものにおけるような装着および接着作業
を必要としない。
第２に、単に１つの面、即ち支持板１の一面1bに全て
のシルクスクリーン印刷操作を実施することが出来る。
のシルクスクリーン印刷操作を実施することが出来る。
更に、変換器全体の寸法および重量を著しく低減する
ことが出来、当該変換器の製造が簡単かつ製作コストを
安価なものにすることが出来る。
ことが出来、当該変換器の製造が簡単かつ製作コストを
安価なものにすることが出来る。
第１図は本発明の圧力変換器の斜視図、 第２図は第１図のII−II線断面図、 第３図は本発明のもう１つの実地例の圧力変換器の第２
図と同様の断面図である。 １……硬質支持板、２……凹所、2a……底壁面部、 2b……貫通孔、３……処理回路、４……錫、 ５……キャビティ、Ｒ……抵抗（ピエゾ抵抗素子）、C,
D……導電ストリップ。
図と同様の断面図である。 １……硬質支持板、２……凹所、2a……底壁面部、 2b……貫通孔、３……処理回路、４……錫、 ５……キャビティ、Ｒ……抵抗（ピエゾ抵抗素子）、C,
D……導電ストリップ。
Claims (3)
- 【請求項１】測定しようとする力または圧力により弾性
変形するとともに厚膜または薄膜抵抗から成る少なくと
も１つのピエゾ抵抗感知素子を付着した支持体を有し、
該支持体に上記少なくとも１つのピエゾ抵抗感知素子と
接続した導電手段を設けて導電手段を給電および処理回
路手段と接続可能にし、 上記支持体を、一方の面に凹所を設けたセラミック材料
からなる硬質支持板から形成し、該凹所の底壁面部の肉
厚を薄くして測定しようとする力または圧力の作用下で
弾性変形可能とする一方、該支持体の他方の面における
上記凹所の底壁面部に対応する部分に少なくとも１つの
ピエゾ抵抗感知素子を付着するとともに該他方の面に導
電手段を付着して構成した圧力変換器において、 上記支持体は、この支持体と継ぎ目なく一体に作られた
セラミック材料からなる剛壁を有し、この剛壁は上記凹
所の底壁面部と対向するとともに該底壁面部と実質的に
平行であり、 上記剛壁は、上記支持体の肉厚部に真空化可能な閉鎖キ
ャビティを形成するように気密封止手段により閉鎖され
た開口を備えて、絶対圧力の測定を可能としたことを特
徴とする圧力変換器。 - 【請求項２】上記支持体に給電と少なくとも１つのピエ
ゾ抵抗感知素子からの信号処理との両方または一方のた
めの回路手段を設け、該回路手段を上記少なくとも１つ
のピエゾ抵抗感知素子が付着された支持体面に取り付け
たことを特徴とする請求項１に記載の圧力変換器。 - 【請求項３】上記回路手段がハイブリット回路技術によ
り形成されたことを特徴とする請求項２に記載の圧力変
換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63151063A JP2661967B2 (ja) | 1988-06-17 | 1988-06-17 | 圧力変換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63151063A JP2661967B2 (ja) | 1988-06-17 | 1988-06-17 | 圧力変換器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01321332A JPH01321332A (ja) | 1989-12-27 |
| JP2661967B2 true JP2661967B2 (ja) | 1997-10-08 |
Family
ID=15510493
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63151063A Expired - Lifetime JP2661967B2 (ja) | 1988-06-17 | 1988-06-17 | 圧力変換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2661967B2 (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60152949U (ja) * | 1984-03-21 | 1985-10-11 | 株式会社東海理化電機製作所 | セラミツク圧力センサ |
| JPS6276784A (ja) * | 1985-09-30 | 1987-04-08 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 半導体圧力センサの製造方法 |
| IT206925Z2 (it) * | 1986-03-10 | 1987-10-19 | Marelli Autronica | Sensore a filo spesso in particolare sensore di pressione |
-
1988
- 1988-06-17 JP JP63151063A patent/JP2661967B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01321332A (ja) | 1989-12-27 |
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