JP2864716B2 - 半導体圧力検出装置 - Google Patents

半導体圧力検出装置

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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、例えば自動車用エンジンの燃焼室圧力の
ような高温度雰囲気の圧力を検出するために使用される
半導体圧力検出装置に関する。
[従来の技術] 従来から、高精度の圧力検出装置を構成する圧力セン
サとして、シリコンダイヤフラムによって構成した検出
素子が用いられている。この圧力センサは、圧力を受け
るフラッシュダイヤフラムで区画された圧力基準室内に
設定され、この圧力基準室内には、例えばシリコンオイ
ルからなる封入液体が充填されている。すなわち、フラ
ッシュダイヤフラムが圧力によって変形したときに、こ
のダイヤフラムに作用した圧力を封入液体を介して圧力
センサに伝達し、この圧力センサで電気的な信号に変換
して、圧力検出信号として出力されるようにする。
この様に構成される圧力検出装置において、圧力を伝
達する封入液体を構成するシリコンオイルは、耐熱性お
よび体積膨脹率の関係から、被検出部の温度が150℃前
後が限界である。
この様な圧力検出装置は、自動制御等のための各種計
測手段として各方向で使用される。例えば自動車用のエ
ンジンの燃焼効率等を計測するために、エンジンの燃焼
室の圧力を測定検出することが要求されるものである
が、この様な燃焼室の場合、非常に高温の状態に耐える
必要があり、またこの燃焼室内の高圧を高精度に測定す
ることが要求される。しかし、この様な高温および高圧
力の状態を、従来の圧力検出装置によって高精度に測定
することはできない。
[発明が解決しようとする課題] この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、例
えば自動車用エンジンの燃焼室の圧力測定等に効果的に
適用することができ、400℃および100Kgf/cm2以上の高
温および高圧の測定対象においても、高精度の圧力測定
が行われるようにする半導体圧力検出装置を提供しよう
とするものである。
[課題を解決するための手段] 上記課題を達成するため、請求項1に記載の発明によ
れば、 筒状のハウジングと、 このハウジングの一方の面に開口して形成され、受圧
用のダイヤフラムでその開口部を封じた圧力検出室と、 前記ハウジングの他方の面に形成され、半導体圧力セ
ンサが設定された圧力基準室と、 前記圧力検出室と前記圧力基準室とを連通する圧力伝
達路と、 この圧力伝達路を含み、前記圧力検出室および圧力基
準室に充填されたポリフェニルエーテルを含む封入液体
と、 を具備したことを特徴とする。
また、請求項2に記載の発明によれば、請求項1に記
載の発明において、前記圧力伝達路が前記ハウジングの
軸線を外れた位置に形成されたことを特徴とする。
また、請求項3に記載の発明によれば、 筒状のハウジングと、 このハウジングの一方の面に開口して形成され、受圧
用のダイヤフラムでその開口部を封じた圧力検出室と、 前記ハウジングの他方の面に形成され、半導体圧力セ
ンサが設定された圧力基準室と、 前記圧力検出室と前記圧力基準室とを連通する圧力伝
達路と、 この圧力伝達路を含み、前記圧力検出室および圧力基
準室に充填された封入液体と、 を具備し、 前記圧力伝達路が前記ハウジングの軸線を外れた位置
に形成されたことを特徴とする。
〔作用〕
本発明の半導体圧力検出装置においては、圧力検出室
のダイヤフラムによって検出された圧力は、ハウジング
に形成した圧力伝達路を介して圧力基準室に伝達され、
この圧力基準室内に設定された半導体圧力センサによっ
て電気的な信号に変換され出力される。
この場合、請求項1に記載の発明のように、耐熱性に
優れたポリフェニルエーテルを含む封入液体が使用され
るものであるため、例えばエンジンの燃焼室のような高
温の環境の圧力を測定することができる。
また、請求項2や3に記載の発明のように、圧力を伝
達する圧力伝達路がハウジングの中心部を外れた位置に
形成されるものであれば、封入液体の温度上昇を効果的
に抑制することができる。
[実施例] 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明す
る。第1図はその断面構造を示すもので、ハウジング11
は例えばS15C、SUS304等によって円柱状に構成され、そ
の外周部には取付け用のねじ溝12が形成されている。こ
のハウジング11の一方の面には、その端面を皿状に形成
した圧力検出室13が形成され、この圧力検出室13の開口
面は、例えばSUS630、SUH660等によって構成されたフラ
ッシュダイヤフラム14が、レーザ溶接によって全周気密
にして接合されている。そして、このフラッシュダイヤ
フラム14で気体圧、液体圧が受圧されるようにする。
ハウジング11の他方の面には、圧力基準室15が形成さ
れるもので、この圧力基準室15の開口部は、アイレット
16にリードピン171、172を貫通したハーメチックシール
端子18によって封じられるもので、このハーメチックシ
ール端子18はレーザ溶接によって全周気密に取り付けら
れている。
このハーメチックシール端子18の中央部分には、圧力
基準室15内に位置してパイレックスによって構成した台
座19が取り付けられ、この台座19上にはシリコンダイヤ
フラムによって構成した半導体圧力センサ20を取り付け
る。この半導体圧力センサ20は、圧力基準室内蔵型圧力
センシグエレメントを構成し、台座19に対してエポキ
シ、ポリミイド等の樹脂または低融点ガラス等の接着剤
によって取り付けられる。そして、この半導体圧力セン
サ20の端子部は、ボンディングワイヤ211および212によ
ってリードピン171および172に電気的に接続される。
前記圧力検出室13の底面部には、フラッシュダイヤフ
ラム14に対面するようにして、ジルコニアセラミックに
よって構成した円板状の熱インシュレータ22が設けられ
る。この熱インシュレータ22は、ポリミドイド系の耐熱
性接着剤23によって圧力検出室13の底部に取り付けられ
る。この熱インシュレータ22は圧力媒体からの熱を遮断
し、センシングエレメント部の温度上昇を抑制する。こ
の場合、フラッシュダイヤフラム14と熱インシュレータ
22との間隔は、最大圧力が作用した状態で、この両者が
接触しない範囲に設定されるもので、可能な限り小さく
設定することで、圧力検出特性の面で有効にすることが
できる。
そして、この圧力検出室13の底部と圧力基準室15との
間は、細い通路24によって連通され、この通路23を含む
圧力検出室13および圧力基準室15内には、封入液体25が
充填される。この封入液体25としては、耐熱性を有する
ポリフェニルエーテルが用いられる。この液体封入容積
は、圧力センサ20本体部の温度変化による体積膨脹ある
いは収縮による内圧変化を抑制するために、圧力伝達速
度を損なわない範囲で、極力小さくする方が望ましい。
この様に構成される圧力検出装置は、例えばエンジン
の燃焼室圧力のような高温圧力媒体の圧力測定に適用す
ることを主たる用途としている。この様な前提条件の下
では、センサ取り付け容器であるハウジング11は循環水
によって冷却されている。したがって、このハウジング
11は通常120℃以下の状態となっている。
そして、圧力検出室13と圧力基準室15とを連通する通
路24は、ハウジング11の中心軸線より外周面に接近した
位置に形成し、ハウジング11の外部との間の熱抵抗を小
さくし、封入液体25の温度上昇を抑えるようにしてい
る。
このように構成される圧力検出装置は、例えば自動車
用等のエンジンの本体部が冷却機構によって最高温度12
0〜150℃であり、検出圧力媒体の最高温度が400℃前後
なる条件の下で使用されるもので、ハウシング11はその
外周部に形成したねじ溝12によって、直接エンジンの冷
却水容器部分にねじ込み固定される。
圧力媒体はフラッシュダイヤフラム14に対して直接接
触されるようになり、このフラッシュダイヤフラム14に
印加された圧力は封入液体25を介して圧力基準室15内の
半導体圧力センサ20に伝達される。この圧力センサ20
は、その表面の所定位置に拡散あるいはCVD、スパッタ
リング等によって形成した単結晶または多結晶のピエゾ
ゲージが、ホイートストーンブリッジに結線された検出
回路を備える。この検出回路には一定の電圧または電流
が供給されており、圧力センサ20のダイヤフラム部に印
加された圧力に比例して、このブリッジ回路のオフセッ
ト電圧が変化し、この電圧変化によって印加された圧力
を電圧信号に変換する。
ここで、検出圧力を伝達する封入液体25は、耐熱性を
有すると共に、体積膨脹率が低く、さらに非腐食性、低
飽和蒸気圧等の、圧力センサの圧力伝達手段としての封
入液体として、圧力特性を損なわないための特性が要求
される。
従来において、この様な目的として使用される封入液
体に適合する材料としては、シリコンオイルが一般的に
知られている。しかし、シリコンオイルは耐熱性が不充
分であり、その最高使用温度は180℃程度が限界であ
る。
この実施例に示された圧力検出装置で使用される封入
液体25は、耐熱性の問題を解決するために、フェニルエ
ーテル型の合成油を用いている。このフェニルエーテル
型の合成油は、耐熱度と流動点以外はシリコンオイルと
同レベル、もしくは優れた物性値を示し、耐熱度では30
0℃以上とシリコンオイルより数段優れた特性を有す
る。そして、短時間であれば、400℃前後まで熱分解等
の不都合は生じない。
ここで、圧力検出装置の使用温度範囲に応じて、封入
液体25の種類を以下のように選定している。まず、使用
温度が室温以上であれば各種ポリフェニルエーテルのう
ち、最も耐熱性の優れたペンタフェニルエーテルを用い
る。また、使用温度範囲が低温側において、例えば−30
℃前後まで必要な場合は、ペンタフェニルエーテルでは
流動点が2.5℃であるため使用不可能となる。したがっ
て、耐熱度はやや劣るが流動点が−30℃以下であるモノ
アルキルトリフェニルエーテルまたはアルキルジフェニ
ルエーテルとペンタフェニルエーテルとの混合液を用い
る。この混合比と材料の組み合わせは、各々の用途に応
じて使い分ける。一般的には流動性を損なわない範囲
で、なるべくペンタフェニルエーテルの混合比を大きく
することが望ましい。
この圧力検出装置において、受圧部の熱をセンシング
エレメント部に伝達され難くする必要がある。センシン
グエレメントは半導体によって構成されているものであ
るため、一般的に150℃以上では使用困難となる。
この様な問題に対処するため、まず第1にフラッシュ
ダイヤフラム14の直下に熱伝導率の極めて小さいZrO2
ラミックスによって構成した熱インシュレータ22を収納
し、熱抵抗を大きくしている。そして、ハウジング11の
先端部以外の温度上昇を抑えるようにする。
第2に封入液体25の通路24を、ハウジング11の外周の
ねじ溝12に近付けて配置することにより、ハウジング11
の取り付けられる冷却機能を有する容器との間の熱抵抗
を小さくしている。この構造によって通路24部の放熱性
が向上され、封入液体25の温度を低下させるようにな
り、半導体圧力センサ20の周辺の温度が低い状態に保た
れるようにする。この様な構成とすることによって、半
導体圧力センサ20部分の温度を、この圧力検出装置を取
り付ける容器温度とほぼ同レベルとすることができる。
第2図は他の実施例を示すもので、この実施例にあっ
ては、ハウジング11の圧力検出室13の開口面に、ZrO2
円板によって構成された熱インシュレータ30を設定す
る。そして、この熱インシュレータ30の内側にフラッシ
ュダイヤフラム14を設け、液体25の封入領域を区間す
る。この場合、熱インシュレータ30には、圧力をフラッ
シュダイヤフラム14に伝えるために、複数の開口31が形
成されている。この様に構成すれば圧力媒体の熱が直接
的にフラッシュダイヤフラム14に伝達されることがな
い。
[発明の効果] 以上のようにこの発明に係る半導体圧力検出装置によ
れば、高温度の圧力媒体の圧力測定も確実に行えるもの
であり、例えばエンジンの燃焼室の圧力検出も確実に行
え、エンジンの電子的な制御を行うための検出素子とし
ても効果的に使用できるようになる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例に係る半導体圧力検出装置
を説明する断面構成図、第2図はこの発明の他の実施例
を説明する断面構成図である。 11……ハウジング、12……ねじ溝、13……圧力検出室、
14……フラッシュダイヤフラム、15……圧力基準室、20
……圧力センサ、22……熱インシュレータ、24……通
路、25……封入液体。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−206738(JP,A) 特開 昭61−113617(JP,A) 特開 昭54−106899(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01L 9/04 101

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】筒状のハウジングと、 このハウジングの一方の面に開口して形成され、受圧用
    のダイヤフラムでその開口部を封じた圧力検出室と、 前記ハウジングの他方の面に形成され、半導体圧力セン
    サが設定された圧力基準室と、 前記圧力検出室と前記圧力基準室とを連通する圧力伝達
    路と、 この圧力伝達路を含み、前記圧力検出室および圧力基準
    室に充填されたポリフェニルエーテルを含む封入液体
    と、 を具備したことを特徴とする半導体圧力検出装置。
  2. 【請求項2】前記圧力伝達路が前記ハウジングの軸線を
    外れた位置に形成されたことを特徴とする請求項1に記
    載の半導体圧力検出装置。
  3. 【請求項3】筒状のハウジングと、 このハウジングの一方の面に開口して形成され、受圧用
    のダイヤフラムでその開口部を封じた圧力検出室と、 前記ハウジングの他方の面に形成され、半導体圧力セン
    サが設定された圧力基準室と、 前記圧力検出室と前記圧力基準室とを連通する圧力伝達
    路と、 この圧力伝達路を含み、前記圧力検出室および圧力基準
    室に充填された封入液体と、 を具備し、 前記圧力伝達路が前記ハウジングの軸線を外れた位置に
    形成されたことを特徴とする半導体圧力検出装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE4396523C2 (de) * 1992-12-11 1998-04-09 Denso Corp Halbleiter-Drucksensor
US5446279A (en) * 1993-08-27 1995-08-29 Hughes Aircraft Company Fiber optic sensor sensing curvature of a diaphragm
JP2002357501A (ja) * 2001-03-26 2002-12-13 Saginomiya Seisakusho Inc 圧力センサおよびその製造方法
JP2002310827A (ja) * 2001-04-11 2002-10-23 Denso Corp 圧力センサ
WO2007140641A1 (de) * 2006-06-07 2007-12-13 Kistler Holding Ag Membranschutz für einen sensor mit einer membrane und sensor mit membrane und membranschutz
JP2013064664A (ja) * 2011-09-19 2013-04-11 Denso Corp 圧力センサ
JP6580526B2 (ja) 2016-06-27 2019-09-25 日立オートモティブシステムズ株式会社 圧力センサ

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