JP3365038B2 - 圧力センサ - Google Patents
圧力センサInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、歪みゲージ型の圧力セ
ンサに関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、この種の圧力センサとして、図６
に示す構成のものが存在する。このものは、金属製のボ
ディA と、ボディA にレーザ溶接される金属台座B と、
金属台座B に接合されるガラス台座C と、ガラス台座C
に接合したシリコンダイヤフラム上に拡散抵抗による歪
みゲージを形成してなる圧力センサチップD と、を備え
てなり、歪みゲージに加わる圧力による歪みで、拡散抵
抗の抵抗変化から圧力を検出する、いわゆるピエゾ抵抗
効果を利用したものである。 【０００３】そして上記金属台座B は、ガラス台座C の
接合部B1をレーザ溶接部B2よりも一段高くなるよう形成
され、レーザ溶接部B2の端部B3がボディA にレーザ溶接
される。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】上記した従来の圧力セ
ンサにあっては、金属台座B を金属製のボディA にレー
ザ溶接したとき、ボディA 及び金属台座B はそれぞれ材
質が異なるために線膨張率も異なり、しかも金属台座B
はボディA に比べて形状が小さいため、図７に矢示する
ように、レーザ溶接の熱で膨張又は収縮変形することに
よって金属台座Bのレーザ溶接部B2がボディA に引っ張
られるようになり、そうすると、レーザ溶接部B2よりも
一段高くなるよう形成されたガラス台座C の接合部B1
が、矢示するレーザ溶接部B2側へ変形して二点鎖線のよ
うになり、その接合部B1に接合されているガラス台座C
ひいてはガラス台座C に接合されている圧力センサチッ
プD に応力が生じ、圧力検出精度にばらつきが発生した
り、最悪時には金属台座B とガラス台座C との接合強度
が低下あるいは破壊することも起こり得る。 【０００５】本発明は、上記事由に鑑みてなしたもの
で、その目的とするところは、金属台座をボディにレー
ザ溶接したことにより、圧力検出精度に悪影響を与えな
い圧力センサを提供することにある。 【０００６】 【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために、請求項１記載のものは、ボディと、ボディにレ
ーザ溶接される金属台座と、金属台座に接合されるガラ
ス台座と、ガラス台座に接合したシリコンダイヤフラム
上に拡散抵抗による歪みゲージを形成してなる圧力セン
サチップと、を備えた圧力センサにおいて、前記ボディ
は、前記金属台座を載置する台部が設けられるととも
に、その台部との間の内周溝及び外側の外周溝を有して
立設された筒部に前記金属台座がレーザ溶接された構成
にしてある。 【０００７】 【作用】請求項１記載のものによれば、金属台座をレー
ザ溶接するボディの筒部は、内周溝及び外周溝を有して
立設されることによって変形し易いので、レーザ溶接の
熱で膨張又は収縮変形しても、その筒部が変形するだけ
あるので、金属台座はガラス台座を接合した部分が変形
しない。 【０００８】 【実施例】本発明の第１実施例を図１乃至図３に基づい
て以下に説明する。 【０００９】1 はボディで、鋼又はステンレス等の金属
により、一方面側に同心円状の段を有する凹部1aを設け
て六角ボルト状に形成され、その凹部1aの中心位置には
圧力を測定する対象物が流入する流入孔1bが外部まで貫
通して設けられている。 【００１０】2 は金属台座で、鉄−ニッケル合金又は鉄
−ニッケル−コバルト合金により、略円盤状に形成され
ている。詳しくは、後述するようにガラス台座3 の接合
部2aとなる中央部及びボディ1 へのレーザ溶接部2bとな
る周縁部は一段高くなるよう形成され、つまり中央部の
接合部2aと周縁部のレーザ溶接部2bとの間には同心円状
の溝2cが設けられていることになり、また接合部2aの中
心位置には貫通孔2dが設けられている。 【００１１】3 はガラス台座で、熱膨張係数が後述のシ
リコンダイヤフラム4a及び前述の金属台座2 と略等しい
硼珪酸ガラスにより、四角柱状に形成され、その中心位
置には貫通孔3aが設けられている。 【００１２】4 は圧力センサチップで、シリコンダイヤ
フラム4a上に拡散抵抗4bを配することによって歪みゲー
ジを形成してなっている。 【００１３】そして、図２に示すように、上記ガラス台
座3 は、一方端面に圧力センサチップ4 を陽極接合法に
て接合され、また他方端面に金属台座2 の接合部2aを陽
極接合法、共晶接合法、低融点ガラス接合法等にて接合
され、このとき金属台座2 の貫通孔2d及びガラス台座3
の貫通孔3aは連通した状態になっている。次いで、金属
台座2 は、ボディ1 の凹部1aに嵌挿されてレーザ溶接部
2bの端部2eが全周に渡ってボディ1 にレーザ溶接により
固定される。 【００１４】その後、セラミック製のプリント基板5 が
その中央に設けた角孔5aに圧力センサチップ4 を位置さ
せて取り付けられ、圧力センサチップ4 とプリント基板
5 とはワイヤボンディングで接続される。上記プリント
基板5 には、圧力センサチップ4 の拡散抵抗4bと共にブ
リッジ回路を構成する抵抗が厚膜抵抗を用いて形成さ
れ、その出力は回路ボックス6a内に納められる回路ブロ
ック6 に信号線6bで接続された状態で、ボディ1 にカバ
ー7 が被嵌される。 【００１５】上記した圧力センサは、圧力を測定する対
象物が外部からボディ1 の流入孔1bに流入すると、連通
する金属台座2 の貫通孔2d及びガラス台座3 の貫通孔3a
を通ってその圧力が、歪みゲージである圧力センサチッ
プ4 に加わり、そのときの歪みで、拡散抵抗4bの抵抗変
化から圧力を検出するようになっており、いわゆるピエ
ゾ抵抗効果を利用したものである。 【００１６】かかる圧力センサにあっては、上記したよ
うに、金属台座2 のレーザ溶接部2bの端部2eををボディ
1 にレーザ溶接したとき、レーザ溶接の熱で膨張又は収
縮変形することによって、ボディ1 が自己よりも形状の
小さい金属台座2 を引っ張っても、金属台座2 はガラス
台座3 の接合部2aとレーザ溶接部2bとの間に溝2cが設け
られているから、そのレーザ溶接部2bは溝2cを広げるよ
う変形するだけあるので、ガラス台座3 の接合部2aは変
形せず、従って、圧力センサチップ4 に応力が発生せ
ず、圧力検出精度にばらつきを生じたり、金属台座2 と
ガラス台座3 との接合強度が低下あるいは破壊するとい
った悪影響を与えることがない。 【００１７】また、このとき、金属台座2 は、図２に示
す各寸法、つまり本体部分の厚さｓ及びレーザ溶接部2b
の厚さｔは小さい程、レーザ溶接部2bの高さｈは大きい
程、外径ｄは小さい程、さらにはガラス台座3 の高さｇ
が大きい程、圧力センサチップ4 に応力が発生し難く、
上記各寸法は、製造面も考慮して、ｓ＝0.8 〜1.2mm、
ｔ＝0.8 〜1.2mm 、ｈ＝1.5 〜2.5mm 、ｄ＝10mm以下、
ｇ＝2 mm以上とするのが望ましい。 【００１８】次に、第２実施例を図４及び図５に基づい
て説明する。なお、第１実施例と実質的に同じ機能を有
する部材には同じ符号を付し、第１実施例と相異するボ
ディ1 及び金属台座2 の構成について下記する。 【００１９】ボディ1 は、その凹部1aには、金属台座2
を載置する台部1cが中央に設けられるとともに、その台
部1cとの間の内周溝1e及び外側の外周溝1fを有して筒部
1dが同心円状に立設されている。 【００２０】また、金属台座2 は、平坦な円盤状に形成
され、ボディ1 の台部1c上に載置して端部2eが筒部1dに
内接するよう嵌挿されるとともに、端部2eが全周に渡っ
て筒部1dにレーザ溶接されることによってボディ1 の固
定される。 【００２１】かかる圧力センサにあっては、金属台座2
をレーザ溶接するボディ1 の筒部1dは、内周溝1e及び外
周溝1fをを有して立設されることによって変形し易いの
で、レーザ溶接の熱で膨張又は収縮変形しても、その筒
部1dが変形するだけあるので、金属台座2 はガラス台座
3 を接合した部分が変形せず、第１実施例と同様の効果
を奏する。 【００２２】また、金属台座2 を載置している台部1cは
筒部1dとの間に内周溝1eを有して別の位置に設けられて
いるので、上記のようにボディ1 へのレーザ溶接時又は
使用中において筒部1dが熱変形しても、台部1cの変形は
起こらず、よって載置されている金属台座2 ひいては圧
力センサチップ4 に応力がさらに発生し難くなってい
る。 【００２３】 【発明の効果】請求項１記載のものは、金属台座をレー
ザ溶接するボディの筒部は、内周溝及び外周溝を有して
立設されることによって変形し易いので、レーザ溶接の
熱で膨張又は収縮変形しても、その筒部が変形するだけ
あるので、金属台座はガラス台座を接合した部分が変形
せず、従って、圧力センサチップに応力が発生せず、圧
力検出精度にばらつきを生じたり、金属台座とガラス台
座との接合強度が低下あるいは破壊するといった悪影響
を与えることがない。
ンサに関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、この種の圧力センサとして、図６
に示す構成のものが存在する。このものは、金属製のボ
ディA と、ボディA にレーザ溶接される金属台座B と、
金属台座B に接合されるガラス台座C と、ガラス台座C
に接合したシリコンダイヤフラム上に拡散抵抗による歪
みゲージを形成してなる圧力センサチップD と、を備え
てなり、歪みゲージに加わる圧力による歪みで、拡散抵
抗の抵抗変化から圧力を検出する、いわゆるピエゾ抵抗
効果を利用したものである。 【０００３】そして上記金属台座B は、ガラス台座C の
接合部B1をレーザ溶接部B2よりも一段高くなるよう形成
され、レーザ溶接部B2の端部B3がボディA にレーザ溶接
される。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】上記した従来の圧力セ
ンサにあっては、金属台座B を金属製のボディA にレー
ザ溶接したとき、ボディA 及び金属台座B はそれぞれ材
質が異なるために線膨張率も異なり、しかも金属台座B
はボディA に比べて形状が小さいため、図７に矢示する
ように、レーザ溶接の熱で膨張又は収縮変形することに
よって金属台座Bのレーザ溶接部B2がボディA に引っ張
られるようになり、そうすると、レーザ溶接部B2よりも
一段高くなるよう形成されたガラス台座C の接合部B1
が、矢示するレーザ溶接部B2側へ変形して二点鎖線のよ
うになり、その接合部B1に接合されているガラス台座C
ひいてはガラス台座C に接合されている圧力センサチッ
プD に応力が生じ、圧力検出精度にばらつきが発生した
り、最悪時には金属台座B とガラス台座C との接合強度
が低下あるいは破壊することも起こり得る。 【０００５】本発明は、上記事由に鑑みてなしたもの
で、その目的とするところは、金属台座をボディにレー
ザ溶接したことにより、圧力検出精度に悪影響を与えな
い圧力センサを提供することにある。 【０００６】 【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために、請求項１記載のものは、ボディと、ボディにレ
ーザ溶接される金属台座と、金属台座に接合されるガラ
ス台座と、ガラス台座に接合したシリコンダイヤフラム
上に拡散抵抗による歪みゲージを形成してなる圧力セン
サチップと、を備えた圧力センサにおいて、前記ボディ
は、前記金属台座を載置する台部が設けられるととも
に、その台部との間の内周溝及び外側の外周溝を有して
立設された筒部に前記金属台座がレーザ溶接された構成
にしてある。 【０００７】 【作用】請求項１記載のものによれば、金属台座をレー
ザ溶接するボディの筒部は、内周溝及び外周溝を有して
立設されることによって変形し易いので、レーザ溶接の
熱で膨張又は収縮変形しても、その筒部が変形するだけ
あるので、金属台座はガラス台座を接合した部分が変形
しない。 【０００８】 【実施例】本発明の第１実施例を図１乃至図３に基づい
て以下に説明する。 【０００９】1 はボディで、鋼又はステンレス等の金属
により、一方面側に同心円状の段を有する凹部1aを設け
て六角ボルト状に形成され、その凹部1aの中心位置には
圧力を測定する対象物が流入する流入孔1bが外部まで貫
通して設けられている。 【００１０】2 は金属台座で、鉄−ニッケル合金又は鉄
−ニッケル−コバルト合金により、略円盤状に形成され
ている。詳しくは、後述するようにガラス台座3 の接合
部2aとなる中央部及びボディ1 へのレーザ溶接部2bとな
る周縁部は一段高くなるよう形成され、つまり中央部の
接合部2aと周縁部のレーザ溶接部2bとの間には同心円状
の溝2cが設けられていることになり、また接合部2aの中
心位置には貫通孔2dが設けられている。 【００１１】3 はガラス台座で、熱膨張係数が後述のシ
リコンダイヤフラム4a及び前述の金属台座2 と略等しい
硼珪酸ガラスにより、四角柱状に形成され、その中心位
置には貫通孔3aが設けられている。 【００１２】4 は圧力センサチップで、シリコンダイヤ
フラム4a上に拡散抵抗4bを配することによって歪みゲー
ジを形成してなっている。 【００１３】そして、図２に示すように、上記ガラス台
座3 は、一方端面に圧力センサチップ4 を陽極接合法に
て接合され、また他方端面に金属台座2 の接合部2aを陽
極接合法、共晶接合法、低融点ガラス接合法等にて接合
され、このとき金属台座2 の貫通孔2d及びガラス台座3
の貫通孔3aは連通した状態になっている。次いで、金属
台座2 は、ボディ1 の凹部1aに嵌挿されてレーザ溶接部
2bの端部2eが全周に渡ってボディ1 にレーザ溶接により
固定される。 【００１４】その後、セラミック製のプリント基板5 が
その中央に設けた角孔5aに圧力センサチップ4 を位置さ
せて取り付けられ、圧力センサチップ4 とプリント基板
5 とはワイヤボンディングで接続される。上記プリント
基板5 には、圧力センサチップ4 の拡散抵抗4bと共にブ
リッジ回路を構成する抵抗が厚膜抵抗を用いて形成さ
れ、その出力は回路ボックス6a内に納められる回路ブロ
ック6 に信号線6bで接続された状態で、ボディ1 にカバ
ー7 が被嵌される。 【００１５】上記した圧力センサは、圧力を測定する対
象物が外部からボディ1 の流入孔1bに流入すると、連通
する金属台座2 の貫通孔2d及びガラス台座3 の貫通孔3a
を通ってその圧力が、歪みゲージである圧力センサチッ
プ4 に加わり、そのときの歪みで、拡散抵抗4bの抵抗変
化から圧力を検出するようになっており、いわゆるピエ
ゾ抵抗効果を利用したものである。 【００１６】かかる圧力センサにあっては、上記したよ
うに、金属台座2 のレーザ溶接部2bの端部2eををボディ
1 にレーザ溶接したとき、レーザ溶接の熱で膨張又は収
縮変形することによって、ボディ1 が自己よりも形状の
小さい金属台座2 を引っ張っても、金属台座2 はガラス
台座3 の接合部2aとレーザ溶接部2bとの間に溝2cが設け
られているから、そのレーザ溶接部2bは溝2cを広げるよ
う変形するだけあるので、ガラス台座3 の接合部2aは変
形せず、従って、圧力センサチップ4 に応力が発生せ
ず、圧力検出精度にばらつきを生じたり、金属台座2 と
ガラス台座3 との接合強度が低下あるいは破壊するとい
った悪影響を与えることがない。 【００１７】また、このとき、金属台座2 は、図２に示
す各寸法、つまり本体部分の厚さｓ及びレーザ溶接部2b
の厚さｔは小さい程、レーザ溶接部2bの高さｈは大きい
程、外径ｄは小さい程、さらにはガラス台座3 の高さｇ
が大きい程、圧力センサチップ4 に応力が発生し難く、
上記各寸法は、製造面も考慮して、ｓ＝0.8 〜1.2mm、
ｔ＝0.8 〜1.2mm 、ｈ＝1.5 〜2.5mm 、ｄ＝10mm以下、
ｇ＝2 mm以上とするのが望ましい。 【００１８】次に、第２実施例を図４及び図５に基づい
て説明する。なお、第１実施例と実質的に同じ機能を有
する部材には同じ符号を付し、第１実施例と相異するボ
ディ1 及び金属台座2 の構成について下記する。 【００１９】ボディ1 は、その凹部1aには、金属台座2
を載置する台部1cが中央に設けられるとともに、その台
部1cとの間の内周溝1e及び外側の外周溝1fを有して筒部
1dが同心円状に立設されている。 【００２０】また、金属台座2 は、平坦な円盤状に形成
され、ボディ1 の台部1c上に載置して端部2eが筒部1dに
内接するよう嵌挿されるとともに、端部2eが全周に渡っ
て筒部1dにレーザ溶接されることによってボディ1 の固
定される。 【００２１】かかる圧力センサにあっては、金属台座2
をレーザ溶接するボディ1 の筒部1dは、内周溝1e及び外
周溝1fをを有して立設されることによって変形し易いの
で、レーザ溶接の熱で膨張又は収縮変形しても、その筒
部1dが変形するだけあるので、金属台座2 はガラス台座
3 を接合した部分が変形せず、第１実施例と同様の効果
を奏する。 【００２２】また、金属台座2 を載置している台部1cは
筒部1dとの間に内周溝1eを有して別の位置に設けられて
いるので、上記のようにボディ1 へのレーザ溶接時又は
使用中において筒部1dが熱変形しても、台部1cの変形は
起こらず、よって載置されている金属台座2 ひいては圧
力センサチップ4 に応力がさらに発生し難くなってい
る。 【００２３】 【発明の効果】請求項１記載のものは、金属台座をレー
ザ溶接するボディの筒部は、内周溝及び外周溝を有して
立設されることによって変形し易いので、レーザ溶接の
熱で膨張又は収縮変形しても、その筒部が変形するだけ
あるので、金属台座はガラス台座を接合した部分が変形
せず、従って、圧力センサチップに応力が発生せず、圧
力検出精度にばらつきを生じたり、金属台座とガラス台
座との接合強度が低下あるいは破壊するといった悪影響
を与えることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す断面図である。
【図２】同上の要部を示す部分断面図である。
【図３】同上の分解斜視図である。
【図４】本発明の第２実施例を示す断面図である。
【図５】同上の分解斜視図である。
【図６】従来例を示す断面図である。
【図７】同上の要部を示す部分断面図である。
【符号の説明】
1 ボディ
1c 台部
1d 筒部
1e 内周溝
1f 外周溝
2 金属台座
2a 接合部
2b レーザ溶接部
2c 溝
3 ガラス台座
4 圧力センサチップ
4a シリコンダイヤフラム
4b 拡散抵抗
フロントページの続き
(72)発明者 笠野 文宏
大阪府門真市大字門真1048番地松下電工
株式会社内
(56)参考文献 特開 昭51−55002（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−320938（ＪＰ，Ａ)
特開 昭57−125828（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−331474（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−241931（ＪＰ，Ａ)
実開 昭59−113731（ＪＰ，Ｕ)
実開 平２−48838（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01L 9/00 303
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 ボディと、ボディにレーザ溶接される金
属台座と、金属台座に接合されるガラス台座と、ガラス
台座に接合したシリコンダイヤフラム上に拡散抵抗によ
る歪みゲージを形成してなる圧力センサチップと、を備
えた圧力センサにおいて、 前記ボディは、前記金属台座を載置する台部が設けられ
るとともに、その台部との間の内周溝及び外側の外周溝
を有して立設された筒部に前記金属台座がレーザ溶接さ
れてなることを特徴とする圧力センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09152394A JP3365038B2 (ja) | 1994-04-28 | 1994-04-28 | 圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09152394A JP3365038B2 (ja) | 1994-04-28 | 1994-04-28 | 圧力センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07294353A JPH07294353A (ja) | 1995-11-10 |
| JP3365038B2 true JP3365038B2 (ja) | 2003-01-08 |
Family
ID=14028787
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09152394A Expired - Fee Related JP3365038B2 (ja) | 1994-04-28 | 1994-04-28 | 圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3365038B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11223568A (ja) * | 1998-02-06 | 1999-08-17 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体圧力検出装置 |
| JPH11230845A (ja) * | 1998-02-17 | 1999-08-27 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体圧力検出装置 |
| DE102008054743A1 (de) * | 2008-12-16 | 2010-06-17 | Robert Bosch Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung |
| US8371175B2 (en) * | 2009-10-01 | 2013-02-12 | Rosemount Inc. | Pressure transmitter with pressure sensor mount |
| CN108857057A (zh) * | 2018-06-26 | 2018-11-23 | 华南师范大学 | 一种实现单晶硅与玻璃激光焊接前光学接触的装置与方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5155002A (ja) * | 1974-11-08 | 1976-05-14 | Hitachi Ltd | Shirikondaiafuramugataatsuryokuhenkanki |
| JPS57125828A (en) * | 1981-01-29 | 1982-08-05 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor pressure sensor for car |
| JPS59113731U (ja) * | 1983-01-22 | 1984-08-01 | 株式会社山武 | 半導体圧力変換器 |
| JPH0248838U (ja) * | 1988-09-30 | 1990-04-04 | ||
| JP2595829B2 (ja) * | 1991-04-22 | 1997-04-02 | 株式会社日立製作所 | 差圧センサ、及び複合機能形差圧センサ |
-
1994
- 1994-04-28 JP JP09152394A patent/JP3365038B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07294353A (ja) | 1995-11-10 |
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