JP3158355B2

JP3158355B2 - 圧力検出装置

Info

Publication number: JP3158355B2
Application number: JP11088897A
Authority: JP
Inventors: 一良山木; 健一添田; 耕一落合
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 1997-04-28
Filing date: 1997-04-28
Publication date: 2001-04-23
Anticipated expiration: 2017-04-28
Also published as: JPH10300606A

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。

【０００３】図５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は封入
液１１の使用量を少なくし熱による膨張を極力防ぐため
に用いられるもので、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上に接着剤によって固着されて
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に伝達する前記
封入液１１が封入されている。封入液１１としては、熱
膨張係数の小さいシリコンオイル等が用いられる。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５Ａ
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荷重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荷重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。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、２
０は止めねじ、２１はダイアフラム７の溶接リング、２
２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】上記した通り従来の圧
力検出装置１においては、封入液１１が封入されるオイ
ルスペーサ６を基体４上に接着剤によって固着してい
た。しかしながら、接着剤は、完全に固着するまでに時
間がかかるため組立作業性が低いという問題があった。
また、接着剤は振動や径年変化によって剥離するため、
装置の寿命が短いという問題もあった。さらに、接着剤
の場合は適正な量を塗布することが難しく、不足すると
接着が不完全で剥がれ易く、多すぎると他の部品を汚し
てしまうため、取扱いが難しい。

【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、取扱い
が簡単で接着剤を必要とせずオイルスペーサを確実に固
定することができ、組立作業性および装置の長寿命化を
可能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、圧力センサを収納するとともに封入液が封
入されたオイルスペーサをパッケージ内に収納し、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、前記オイルスペーサをスプリングピンによ
って径方向に付勢することにより前記パッケージの内壁
面に押し付けたことを特徴とする。また、本発明は、パ
ッケージの内壁面とオイルスペーサの外周面の少なくと
もいずれか一方にスプリングピンの位置決め部を設けた
ことを特徴とする。さらに、本発明は、スプリングピン
の軸線と直交する面内の断面形状が楕円形であることを
特徴とする。

【００１０】本発明において、オイルスペーサは、スプ
リングピンによって径方向に付勢されパッケージの内壁
面に押し付けられることにより固定される。したがっ
て、接着剤を必要としない。位置決め部はスプリングピ
ンを位置決めし、ピンの抜け、移動等を阻止する。軸線
と直交する面内の断面形状が楕円形のスプリングピン
は、回転しない。

【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はスプリ
ングピンの取付構造を示す平面図である。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、パッケージ２の収納部３は、円形の凹
部に形成されている。オイルスペーサ６は、前記収納部
３の穴径より小さい外径を有する円筒状に形成され、下
面側に圧力センサ５を収納し封入液１１が封入される収
納部１０が形成されている。オイルスペーサ６の外周面
の一部には円弧状の溝からなる位置決め部２７が高さ方
向全長にわたって形成され、この位置決め部２７と前記
収納部３の内壁面３ｂとの隙間にスプリングピン２８が
圧入されている。

【００１２】前記スプリングピン２８は、市販されてい
るＪＩＳ規格の波形一般用（ＪＩＳＢ２８０８）が用い
られる。このスプリングピン２８は、一部周面が開放す
る円筒体に形成されて両端部が隙間への圧入を容易にす
るためテーパ状に小径化されており、前記位置決め部２
７と前記収納部３の内壁面３ｂとの隙間に圧入されるこ
とにより縮径され、その弾発力によってオイルスペーサ
６を径方向に付勢し、前記収納部３の内壁面３ｂに押し
付けている。オイルスペーサ６をパッケージ２内に組込
むには、オイルスペーサ６を収納部３に嵌挿して下面を
基体４の上面に密接し、しかる後スプリングピン２８を
位置決め部２７と収納部３の内壁面３ｂとの隙間に圧入
すればよい。この場合、基体４はプロジェクション溶接
部１７が基体４の固定部と封入液１１のシール部を兼用
しているので、封入液１１が基体４とオイルスペーサ６
の隙間を通ってパッケージ２の下面側に漏洩することは
ない。なお、スプリングピン２８の材質としては、線熱
膨張係数が装置の検出精度に関係する可能性がある。そ
のため、パッケージ２と同じ材質で形成されたものであ
ることが望ましい。

【００１３】ここで、本実施の形態においては、オイル
スペーサ６の外周面に位置決め部２７を形成した例を示
したが、これに限らず図３に示すようにオイルスペーサ
６の外周面とパッケージ２の収納部３の内壁面３ｂに位
置決め部２７をそれぞれ形成したり、あるいは前記内壁
面３ｂにのみ形成してもよい。その場合、内壁面３ｂ
（またはオイルスペーサ６の外周面）に形成される位置
決め部２７の高さをオイルスペーサ６の高さより低くし
ておくと、位置決め部２７の上縁２７ａがスプリングピ
ン２８のストッパとして機能するため、より一層抜けを
防止することができる。また、スプリングピン２８とし
ては円筒形のものに限らず、図４に示すように軸線と直
交する面内の断面形状が楕円形のものであってもよい。
楕円形であると、回転を確実に防止することができる利
点がある。なお、その他の構成は図５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１に
おいては、スプリングピン２８によってオイルスペーサ
６を径方向に付勢してパッケージ２の収納部３の内壁面
３ｂに固定しているので、固定が確実で接着剤を用いる
必要がなく、またスプリングピン２８を前記内壁面３ｂ
とオイルスペーサ６との隙間に圧入するだけでよいの
で、オイルスペーサ６の組付作業を短時間に行うことが
できる。さらに、スプリングピン２８は、市販のものを
使用することができるので、安価にしかも容易に入手す
ることができる。

【００１５】また、位置決め部２７によってスプリング
ピン２８を位置決めしているので、抜け、回転等を防止
することができる。また、ダイアフラム７を取付ける前
であれば、スプリングピン２８を必要に応じて交換した
りオイルスペーサ６をパッケージ２から取外すことが可
能である。

【００１６】

【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、スプリングピンのばね力によってオ
イルスペーサをパッケージの内壁面に固定しているの
で、確実に固定でき、また接着剤を用いる必要がなく、
オイルスペーサの取付作業が容易で、短時間に行え、組
立作業性を向上させることができる。また、スプリング
ピンは市販品を使用することができるので、安価に入手
することができる。また、本発明は位置決め部によって
スプリングピンを位置決めしているので、スプリングピ
ンの抜け、回転等を確実に防止することができる。さら
に、楕円形のスプリングピンを用いると、一層回転を防
止することができる。

【図面の簡単な説明】

【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。

【図２】スプリングピンの取付構造を示す平面図であ
る。

【図３】本発明の他の実施の形態を示す断面図であ
る。

【図４】スプリングピンの他の実施の形態を示す平面
図である。

【図５】圧力検出装置の従来例を示す断面図である。

【符号の説明】

１…圧力検出装置、２…パッケージ、３…収納部、３ａ
…内底面、３ｂ…内壁面、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、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、２７…位置決め部、２
８…スプリングピン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭58−82137（ＪＰ，Ａ) 特開昭55−50132（ＪＰ，Ａ) 特開平４−132923（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 G01L 19/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】圧力センサを収納するとともに封入液が
封入されたオイルスペーサをパッケージ内に収納し、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、前記オイルスペーサをスプリングピンによって径方向に
付勢することにより前記パッケージの内壁面に押し付け
たことを特徴とする圧力検出装置。
【請求項２】請求項１記載の圧力検出装置において、パッケージの内壁面とオイルスペーサの外周面の少なく
ともいずれか一方にスプリングピンの位置決め部を設け
たことを特徴とする圧力検出装置。
【請求項３】請求項１または２記載の圧力検出装置に
おいて、スプリングピンの軸線と直交する面内の断面形状が楕円
形であることを特徴とする圧力検出装置。