JP3158353B2 - 圧力検出装置 - Google Patents
圧力検出装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧力または差圧を
検出する圧力検出装置に関する。
検出する圧力検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、半導体圧力センサを利用した
圧力検出装置としては種々提案されている（例：実開昭
５９−１３５６５４号公報、特公昭５８−４７０１３号
公報等）。この種の圧力検出装置は、半導体基板の表面
に不純物の拡散もしくはイオン打ち込み技術によりピエ
ゾ抵抗領域として作用するゲージを形成するとともに、
Ａｌの蒸着等によりリードを形成し、裏面の一部をエッ
チングによって除去することにより厚さ２０μｍ〜５０
μｍ程度の起歪部、すなわちダイアフラムを形成した圧
力センサを用い、ダイアフラムの表面または表裏面に測
定圧力を加えると、ダイアフラムの変形に伴いゲージの
比抵抗が変化し、この時の抵抗変化に伴う出力電圧を検
出し、圧力または差圧を測定するものである。
圧力検出装置としては種々提案されている（例：実開昭
５９−１３５６５４号公報、特公昭５８−４７０１３号
公報等）。この種の圧力検出装置は、半導体基板の表面
に不純物の拡散もしくはイオン打ち込み技術によりピエ
ゾ抵抗領域として作用するゲージを形成するとともに、
Ａｌの蒸着等によりリードを形成し、裏面の一部をエッ
チングによって除去することにより厚さ２０μｍ〜５０
μｍ程度の起歪部、すなわちダイアフラムを形成した圧
力センサを用い、ダイアフラムの表面または表裏面に測
定圧力を加えると、ダイアフラムの変形に伴いゲージの
比抵抗が変化し、この時の抵抗変化に伴う出力電圧を検
出し、圧力または差圧を測定するものである。
【０００３】図４にこの種の圧力検出装置の従来例を示
す。この圧力検出装置１は、ＳＵＳ３１６等の金属によ
って形成されたパッケージ２の上面中央部に収納部３を
設け、この収納部３内に基体４を介して圧力センサ５と
オイルスペーサ６を収納し、ダイアフラム７によって収
納部３を液密に封止している。オイルスペーサ６は通常
アルミナ等のセラミックスによって製作され、基体４上
に接着固定されている。また、オイルスペーサ６の内部
には、前記圧力センサ５とリードピン９の一端部を収納
する収納部１０が形成され、この収納部１０内に前記ダ
イアフラム７に加わる被測定圧力Ｐ1 を前記圧力センサ
５に伝達するシリコンオイル等の封入液１１が封入され
ている。そして、オイルスペーサ６の上面には、前記ダ
イアフラム７とオイルスペーサ６との間に形成されたダ
イアフラム裏側室１２と前記収納部１０とを連通する連
通孔１３が形成されている。
す。この圧力検出装置１は、ＳＵＳ３１６等の金属によ
って形成されたパッケージ２の上面中央部に収納部３を
設け、この収納部３内に基体４を介して圧力センサ５と
オイルスペーサ６を収納し、ダイアフラム７によって収
納部３を液密に封止している。オイルスペーサ６は通常
アルミナ等のセラミックスによって製作され、基体４上
に接着固定されている。また、オイルスペーサ６の内部
には、前記圧力センサ５とリードピン９の一端部を収納
する収納部１０が形成され、この収納部１０内に前記ダ
イアフラム７に加わる被測定圧力Ｐ1 を前記圧力センサ
５に伝達するシリコンオイル等の封入液１１が封入され
ている。そして、オイルスペーサ６の上面には、前記ダ
イアフラム７とオイルスペーサ６との間に形成されたダ
イアフラム裏側室１２と前記収納部１０とを連通する連
通孔１３が形成されている。
【０００４】前記圧力センサ５は、半導体基板の起歪部
表面に不純物の拡散もしくはイオン打ち込み技術により
ピエゾ抵抗領域として作用するゲージが形成されたセン
サチップ５Ａを備え、このセンサチップ５Ａがガラス製
の台座１４の上面に陽極接合されている。台座１４とし
ては、センサチップ５Ａを接合するときの熱歪みがセン
サチップ５Ａに伝わると圧力検出装置１の温度特性を低
下させ零点シフトの原因となるため、センサチップの熱
膨張係数に近似した熱膨張係数を有する材料、例えばパ
イレックスガラス、セラミックス等を用いている。
表面に不純物の拡散もしくはイオン打ち込み技術により
ピエゾ抵抗領域として作用するゲージが形成されたセン
サチップ５Ａを備え、このセンサチップ５Ａがガラス製
の台座１４の上面に陽極接合されている。台座１４とし
ては、センサチップ５Ａを接合するときの熱歪みがセン
サチップ５Ａに伝わると圧力検出装置１の温度特性を低
下させ零点シフトの原因となるため、センサチップの熱
膨張係数に近似した熱膨張係数を有する材料、例えばパ
イレックスガラス、セラミックス等を用いている。
【０００５】前記基体４は、耐食性と溶接性に優れ、前
記台座１４と熱膨張係数が略等しい材料、例えばコバー
ルによって形成され、前記リードピン９が貫通して設け
られている。このリードピン９が貫通する基体４の挿通
孔１５は、基体４とリードピン９との電気的絶縁および
封入液１１の漏洩を防止するためにシール材１６によっ
てハーメチックシールされている。このような基体４
は、前記パッケージ２に対して封入液１１の漏洩を防止
するため通常プロジェクション溶接によって溶接されて
いる。そのため、基体４の下面外周寄りには環状の突起
１７（プロジェクション溶接部）が一体に突設され、こ
のプロジェクション溶接部１７を前記収納部３の内底面
３ａに溶接している。プロジェクション溶接とは、溶接
物に突起（プロジェクションまたはエンボスともいう）
を作ったり、溶接物の加工時に存在する凸部とかエッジ
を用い、その部位を被溶接物に圧力を加えて押し付けな
がら電流を流すことにより極めて短時間に溶接する方法
で、通常の溶接と比べて圧力を加えながら溶接する点で
異なっている。
記台座１４と熱膨張係数が略等しい材料、例えばコバー
ルによって形成され、前記リードピン９が貫通して設け
られている。このリードピン９が貫通する基体４の挿通
孔１５は、基体４とリードピン９との電気的絶縁および
封入液１１の漏洩を防止するためにシール材１６によっ
てハーメチックシールされている。このような基体４
は、前記パッケージ２に対して封入液１１の漏洩を防止
するため通常プロジェクション溶接によって溶接されて
いる。そのため、基体４の下面外周寄りには環状の突起
１７（プロジェクション溶接部）が一体に突設され、こ
のプロジェクション溶接部１７を前記収納部３の内底面
３ａに溶接している。プロジェクション溶接とは、溶接
物に突起（プロジェクションまたはエンボスともいう）
を作ったり、溶接物の加工時に存在する凸部とかエッジ
を用い、その部位を被溶接物に圧力を加えて押し付けな
がら電流を流すことにより極めて短時間に溶接する方法
で、通常の溶接と比べて圧力を加えながら溶接する点で
異なっている。
【０００６】このような圧力検出装置１を差圧の検出に
用いる場合は、センサチップ５Ａの下面側にも被測定圧
力（Ｐ2 ）を導き、差圧（Ｐ1 −Ｐ2 ）を検出するよう
にすればよい。その場合、パッケージ２の下面側に収納
部３に連通する圧力導入口を形成し、この圧力導入口に
導かれた被測定圧力（Ｐ2 ）を基台４および台座１４の
内部を通ってセンサチップ５Ａに導くようにすればよ
い。なお、１８はパッケージ２の封入液封入孔１９を封
止する封止ボール、２０は止めねじ、２１はダイアフラ
ム７の溶接リング、２２はセンサチップ５Ａとリードピ
ン９を電気的に接続する金線である。
用いる場合は、センサチップ５Ａの下面側にも被測定圧
力（Ｐ2 ）を導き、差圧（Ｐ1 −Ｐ2 ）を検出するよう
にすればよい。その場合、パッケージ２の下面側に収納
部３に連通する圧力導入口を形成し、この圧力導入口に
導かれた被測定圧力（Ｐ2 ）を基台４および台座１４の
内部を通ってセンサチップ５Ａに導くようにすればよ
い。なお、１８はパッケージ２の封入液封入孔１９を封
止する封止ボール、２０は止めねじ、２１はダイアフラ
ム７の溶接リング、２２はセンサチップ５Ａとリードピ
ン９を電気的に接続する金線である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来の圧力検
出装置１においては、基体４をパッケージ２にプロジェ
クション溶接によって接合し、パッケージ２と基体４と
の隙間Ｇを液密に封止し、基体４の挿通孔１５をシール
材１６によってシールすることにより封入液１１の漏洩
を防止していた。しかしながら、プロジェクション溶接
すると、その時生じる歪みや冷却時の収縮による内部応
力が基体４に生じ、封入液１１の封止性能を低下させる
という問題があった。すなわち、内部応力が発生する
と、リードピン９の挿通孔１５をハーメチックシールし
ているシール材１６に亀裂等が生じ、この亀裂が成長し
て大きくなると封入液１１がシール材１６を通して挿通
孔１５から漏れる。また、基体４に歪みが生じると圧力
センサ５が影響を受けるため、正確な圧力を検出できな
い。さらに、プロジェクション溶接部１７は収納部３の
内底面３ａと基体４の下面との間に微小ではあるが隙間
（３０〜５０μｍ）を形成しているため、測定時の被測
定圧力Ｐ1 が圧力センサ５に加わると基体４が撓み、そ
の応力が台座１４を介してセンサチップ５Ａに伝わり、
悪影響を及ぼすという問題もあった。
出装置１においては、基体４をパッケージ２にプロジェ
クション溶接によって接合し、パッケージ２と基体４と
の隙間Ｇを液密に封止し、基体４の挿通孔１５をシール
材１６によってシールすることにより封入液１１の漏洩
を防止していた。しかしながら、プロジェクション溶接
すると、その時生じる歪みや冷却時の収縮による内部応
力が基体４に生じ、封入液１１の封止性能を低下させる
という問題があった。すなわち、内部応力が発生する
と、リードピン９の挿通孔１５をハーメチックシールし
ているシール材１６に亀裂等が生じ、この亀裂が成長し
て大きくなると封入液１１がシール材１６を通して挿通
孔１５から漏れる。また、基体４に歪みが生じると圧力
センサ５が影響を受けるため、正確な圧力を検出できな
い。さらに、プロジェクション溶接部１７は収納部３の
内底面３ａと基体４の下面との間に微小ではあるが隙間
（３０〜５０μｍ）を形成しているため、測定時の被測
定圧力Ｐ1 が圧力センサ５に加わると基体４が撓み、そ
の応力が台座１４を介してセンサチップ５Ａに伝わり、
悪影響を及ぼすという問題もあった。
【０００８】本発明は上記した従来の問題を解決するた
めになされたもので、その目的とするところは、溶接時
における歪みおよび測定時における撓みを吸収ないし軽
減することにより圧力センサへの影響を少なくするとと
もに、封入液の封止性能を向上させるようにした圧力検
出装置を提供することにある。
めになされたもので、その目的とするところは、溶接時
における歪みおよび測定時における撓みを吸収ないし軽
減することにより圧力センサへの影響を少なくするとと
もに、封入液の封止性能を向上させるようにした圧力検
出装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、パッケージ内に基体を介して収納された圧
力センサと、前記基体にハーメチックシールされて貫通
するリードピンとを備え、前記圧力センサに封入液を介
して圧力を伝達する圧力検出装置において、前記基体の
外周部に薄肉部を設け、この薄肉部の少なくともいずれ
か一方の面に応力吸収用の環状溝を形成するとともに、
この環状溝より外側に位置する環状のプロジェクション
溶接部を前記薄肉部の下面側に一体に突設し、このプロ
ジェクション溶接部を前記収納部の内底面にプロジェク
ション溶接したものである。
に本発明は、パッケージ内に基体を介して収納された圧
力センサと、前記基体にハーメチックシールされて貫通
するリードピンとを備え、前記圧力センサに封入液を介
して圧力を伝達する圧力検出装置において、前記基体の
外周部に薄肉部を設け、この薄肉部の少なくともいずれ
か一方の面に応力吸収用の環状溝を形成するとともに、
この環状溝より外側に位置する環状のプロジェクション
溶接部を前記薄肉部の下面側に一体に突設し、このプロ
ジェクション溶接部を前記収納部の内底面にプロジェク
ション溶接したものである。
【００１０】本発明において、プロジェクション溶接部
をパッケージにプロジェクション溶接するとき、加圧に
よる歪み、溶接時の熱歪みおよび冷却時の収縮による内
部応力が基体の外周部寄りに設けられた環状溝に集中す
る。したがって、圧力センサやシール材への影響を軽
減、ないし排除することができる。また、測定時の被測
定圧力による基体の撓みも吸収するので、正確に圧力を
検出することができ、また封入液の漏洩を防止し得る。
をパッケージにプロジェクション溶接するとき、加圧に
よる歪み、溶接時の熱歪みおよび冷却時の収縮による内
部応力が基体の外周部寄りに設けられた環状溝に集中す
る。したがって、圧力センサやシール材への影響を軽
減、ないし排除することができる。また、測定時の被測
定圧力による基体の撓みも吸収するので、正確に圧力を
検出することができ、また封入液の漏洩を防止し得る。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す実施の
形態に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る圧
力検出装置の一実施の形態を示す断面図、図２は図１の
Ａ部の拡大図である。なお、図中従来技術の欄で示した
構成部材等と同一のものについては同一符号をもって示
し、その説明を適宜省略する。これらの図において、上
面中央部に圧力センサ５が設置された基体４の外周部
は、上面側に溝２５が全周にわたって形成されることに
より薄肉部４Ａを形成している。またこの薄肉部４Ａの
下面側には、プロジェクション溶接部１７と環状溝２６
が形成されている。環状溝２６は、プロジェクション溶
接部１７の溶接時および測定時に基体４に生じる応力を
集中させることにより圧力センサ５等への影響を少なく
するためのもので、薄肉部４Ａの基部付近に形成される
ことにより前記プロジェクション溶接部１７より内側に
位置している。環状溝２６の深さｄは０．３ｍｍ程度
で、プロジェクション溶接部１７の突出寸法より大きく
設定されている。
形態に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る圧
力検出装置の一実施の形態を示す断面図、図２は図１の
Ａ部の拡大図である。なお、図中従来技術の欄で示した
構成部材等と同一のものについては同一符号をもって示
し、その説明を適宜省略する。これらの図において、上
面中央部に圧力センサ５が設置された基体４の外周部
は、上面側に溝２５が全周にわたって形成されることに
より薄肉部４Ａを形成している。またこの薄肉部４Ａの
下面側には、プロジェクション溶接部１７と環状溝２６
が形成されている。環状溝２６は、プロジェクション溶
接部１７の溶接時および測定時に基体４に生じる応力を
集中させることにより圧力センサ５等への影響を少なく
するためのもので、薄肉部４Ａの基部付近に形成される
ことにより前記プロジェクション溶接部１７より内側に
位置している。環状溝２６の深さｄは０．３ｍｍ程度
で、プロジェクション溶接部１７の突出寸法より大きく
設定されている。
【００１２】ここで、本実施の形態においては、環状溝
２６を薄肉部４Ａの下面側に形成した例を示したが、こ
れに限らず図３（ａ）に示すように薄肉部４Ａの上下面
にそれぞれ形成したり、あるいは上面のみに形成しても
よい。また、環状溝２６を断面形状が開き角θ＝６０°
のＶ字状溝としたが、種々の断面形状とすることが可能
であり、溝底部への応力集中を減らすために例えば図３
（ｂ）に示すように円弧状の溝としてもよい。
２６を薄肉部４Ａの下面側に形成した例を示したが、こ
れに限らず図３（ａ）に示すように薄肉部４Ａの上下面
にそれぞれ形成したり、あるいは上面のみに形成しても
よい。また、環状溝２６を断面形状が開き角θ＝６０°
のＶ字状溝としたが、種々の断面形状とすることが可能
であり、溝底部への応力集中を減らすために例えば図３
（ｂ）に示すように円弧状の溝としてもよい。
【００１３】オイルスペーサ６は、基体４上に設置され
スプリングピン２８によって一方向に付勢されることに
より収納部３の内壁に押し付けられ位置決めされてい
る。なお、その他の構成は、図４に示した従来構造と同
一である。
スプリングピン２８によって一方向に付勢されることに
より収納部３の内壁に押し付けられ位置決めされてい
る。なお、その他の構成は、図４に示した従来構造と同
一である。
【００１４】このような構造からなる圧力検出装置にお
いて、基体４をパッケージ２にプロジェクション溶接す
るには、基体４をパッケージ２の収納部３内に嵌挿して
位置決めし、薄肉部４Ａの上面を電極により加圧してプ
ロジェクション溶接部１７を収納部３の内底面３ａに押
し付け、この状態でパッケージ２と基体４に通電してプ
ロジェクション溶接部１７に電流を集中させると、プロ
ジェクション溶接部１７を前記内底面３ａに溶接するこ
とができる。
いて、基体４をパッケージ２にプロジェクション溶接す
るには、基体４をパッケージ２の収納部３内に嵌挿して
位置決めし、薄肉部４Ａの上面を電極により加圧してプ
ロジェクション溶接部１７を収納部３の内底面３ａに押
し付け、この状態でパッケージ２と基体４に通電してプ
ロジェクション溶接部１７に電流を集中させると、プロ
ジェクション溶接部１７を前記内底面３ａに溶接するこ
とができる。
【００１５】ここで、従来装置においては、基体４をパ
ッケージ２にプロジェクション溶接すると、基体４に温
度膨張による熱歪みや冷却時の収縮による内部応力が生
じ、圧力センサ５やリードピン９をハーメチックシール
しているシール材１６に悪影響を及ぼすという問題があ
ったが、本発明においては溶接時の熱歪みや収縮による
内部応力が環状溝２６に集中するので、圧力センサ５や
シール材１６への影響を殆ど排除することができる。
ッケージ２にプロジェクション溶接すると、基体４に温
度膨張による熱歪みや冷却時の収縮による内部応力が生
じ、圧力センサ５やリードピン９をハーメチックシール
しているシール材１６に悪影響を及ぼすという問題があ
ったが、本発明においては溶接時の熱歪みや収縮による
内部応力が環状溝２６に集中するので、圧力センサ５や
シール材１６への影響を殆ど排除することができる。
【００１６】また、測定時に圧力センサ５に被測定圧力
Ｐ1 が加わると、基体４が撓みその応力が圧力センサ５
やシール材１６に悪影響を及ぼすが、この基体４の撓み
も前記環状溝２６で吸収することができる。したがっ
て、正確に圧力を検出することができ、またシール材１
６に亀裂等が生じることがなく封入液１１の漏洩を防止
することができる。
Ｐ1 が加わると、基体４が撓みその応力が圧力センサ５
やシール材１６に悪影響を及ぼすが、この基体４の撓み
も前記環状溝２６で吸収することができる。したがっ
て、正確に圧力を検出することができ、またシール材１
６に亀裂等が生じることがなく封入液１１の漏洩を防止
することができる。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る圧力検
出装置においては、基体の外周部にプロジェクション溶
接部の内側に位置して設けた環状溝に溶接時の熱応力を
集中させることで吸収し、また測定時の外力による基体
の撓みを環状溝で吸収するようにしたので、圧力センサ
およびシール材への影響を排除することができる。した
がって、シール材に亀裂が生じて封入液が漏れたりする
おそれがなく、また高精度に圧力を検出することがで
き、長期にわたって安定した性能を維持することができ
る。また、環状溝の製作も容易で、安価に提供すること
ができる。
出装置においては、基体の外周部にプロジェクション溶
接部の内側に位置して設けた環状溝に溶接時の熱応力を
集中させることで吸収し、また測定時の外力による基体
の撓みを環状溝で吸収するようにしたので、圧力センサ
およびシール材への影響を排除することができる。した
がって、シール材に亀裂が生じて封入液が漏れたりする
おそれがなく、また高精度に圧力を検出することがで
き、長期にわたって安定した性能を維持することができ
る。また、環状溝の製作も容易で、安価に提供すること
ができる。
【図１】 本発明に係る圧力検出装置の一実施の形態を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図２】 図１のＡ部の拡大図である。
【図３】 （ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の他の実施
の形態を示す要部の断面図である。
の形態を示す要部の断面図である。
【図４】 圧力検出装置の従来例を示す断面図である。
１…圧力検出装置、２…パッケージ、３…収納部、４…
基体、４Ａ…基体の薄肉部、５…圧力センサ、５Ａ…セ
ンサチップ、６…オイルスペーサ、７…ダイアフラム、
８…スプリングピン、９…リードピン、１１…封入液、
１４…基台、１５…挿通孔、１６…シール材、１７…プ
ロジェクション溶接部、２６…環状溝。
基体、４Ａ…基体の薄肉部、５…圧力センサ、５Ａ…セ
ンサチップ、６…オイルスペーサ、７…ダイアフラム、
８…スプリングピン、９…リードピン、１１…封入液、
１４…基台、１５…挿通孔、１６…シール材、１７…プ
ロジェクション溶接部、２６…環状溝。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−241931（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−226627（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−82137（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−294353（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−85649（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−135654（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭58−47013（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01L 9/04
Claims (1)
- 【請求項１】 パッケージ内に基体を介して収納された
圧力センサと、前記基体にハーメチックシールされて貫
通するリードピンとを備え、前記圧力センサに封入液を
介して圧力を伝達する圧力検出装置において、 前記基体の外周部に薄肉部を設け、この薄肉部の少なく
ともいずれか一方の面に応力吸収用の環状溝を形成する
とともに、この環状溝より外側に位置する環状のプロジ
ェクション溶接部を前記薄肉部の下面側に一体に突設
し、このプロジェクション溶接部を前記収納部の内底面
にプロジェクション溶接したことを特徴とする圧力検出
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11087897A JP3158353B2 (ja) | 1997-04-28 | 1997-04-28 | 圧力検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11087897A JP3158353B2 (ja) | 1997-04-28 | 1997-04-28 | 圧力検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10300611A JPH10300611A (ja) | 1998-11-13 |
| JP3158353B2 true JP3158353B2 (ja) | 2001-04-23 |
Family
ID=14546994
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11087897A Expired - Lifetime JP3158353B2 (ja) | 1997-04-28 | 1997-04-28 | 圧力検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3158353B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004045424A (ja) * | 2003-09-22 | 2004-02-12 | Tadahiro Omi | 圧力検出器の取付け構造 |
| JP2008028143A (ja) * | 2006-07-21 | 2008-02-07 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光モジュール |
-
1997
- 1997-04-28 JP JP11087897A patent/JP3158353B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10300611A (ja) | 1998-11-13 |
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