JP3426909B2 - センサ用気密端子及びこれを用いたセンサ - Google Patents
センサ用気密端子及びこれを用いたセンサInfo
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- H01L2224/4809—Loop shape
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種センサ、及び
このセンサの容器において、気密封止を維持したまま容
器の内外を導通させるためのセンサ用気密端子に関す
る。
このセンサの容器において、気密封止を維持したまま容
器の内外を導通させるためのセンサ用気密端子に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来より、圧力センサ、温度センサ、湿
度センサ、ＣＯセンサ等の各種センサが使用されてい
る。これらのセンサでは、センサ素子を気密封止すると
ともに、このセンサ部と外部の信号増幅用等の集積回路
との間を気密端子を介して接続する構造となっている。
度センサ、ＣＯセンサ等の各種センサが使用されてい
る。これらのセンサでは、センサ素子を気密封止すると
ともに、このセンサ部と外部の信号増幅用等の集積回路
との間を気密端子を介して接続する構造となっている。
【０００３】例えば圧力センサの構造を図６に示すよう
に、気密端子１０は、ステンレス等の金属からなる基体
１４の貫通孔１４ａに、導通部として４２アロイ等の金
属からなる線状体１２を挿入し、貫通孔１４ａとの隙間
にガラスペースト又はガラス粉を充填した後、窒素雰囲
気にてガラスを溶かして溶着し、ガラス層１５を形成し
て気密封止した構造となっている。
に、気密端子１０は、ステンレス等の金属からなる基体
１４の貫通孔１４ａに、導通部として４２アロイ等の金
属からなる線状体１２を挿入し、貫通孔１４ａとの隙間
にガラスペースト又はガラス粉を充填した後、窒素雰囲
気にてガラスを溶かして溶着し、ガラス層１５を形成し
て気密封止した構造となっている。
【０００４】そして、この気密端子１０の一方端側にセ
ンサ素子２１を載置して上記線状体１２とワイヤボンデ
ィングし、またセンサ素子２１を載置した空間をＯリン
グ２３を介してシリコン等のダイヤフラム２４ａで覆っ
て気密封止してある。一方、気密端子１０の他方端側に
は、別の基体１６を接合して、この基体１６上に信号増
幅用等の集積回路２２を備え、上記線状体１２とＴＡＢ
接続等で導通させ、リード取り出し部２６から信号線を
引き出している。
ンサ素子２１を載置して上記線状体１２とワイヤボンデ
ィングし、またセンサ素子２１を載置した空間をＯリン
グ２３を介してシリコン等のダイヤフラム２４ａで覆っ
て気密封止してある。一方、気密端子１０の他方端側に
は、別の基体１６を接合して、この基体１６上に信号増
幅用等の集積回路２２を備え、上記線状体１２とＴＡＢ
接続等で導通させ、リード取り出し部２６から信号線を
引き出している。
【０００５】この圧力センサの作動は、上記ダイヤフラ
ム２４ａに加えられた外部の圧力をセンサ素子２１で感
知し、この信号を集積回路２２で増幅してリード取り出
し部２６から取り出すようになっている。
ム２４ａに加えられた外部の圧力をセンサ素子２１で感
知し、この信号を集積回路２２で増幅してリード取り出
し部２６から取り出すようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】これらのセンサでは、
小型化、ハイブリッド化が求められているが、上記のよ
うな構造のセンサではこれらの要求特性を満足できなか
った。
小型化、ハイブリッド化が求められているが、上記のよ
うな構造のセンサではこれらの要求特性を満足できなか
った。
【０００７】即ち、従来の構造では、気密端子１０にお
ける金属製の線状体１２と基体１４との熱膨張差を吸収
するためにガラス層１５を厚く設定する必要があり、そ
の結果、全体を小型化することが困難であった。また、
気密端子１０の基体１４が金属からなるため、この上に
直接、部品結線等の回路を形成したり、あるいは信号増
幅用の集積回路２２を載置したりすることができず、別
の基体１６を接合する必要があり、小型化できなかっ
た。
ける金属製の線状体１２と基体１４との熱膨張差を吸収
するためにガラス層１５を厚く設定する必要があり、そ
の結果、全体を小型化することが困難であった。また、
気密端子１０の基体１４が金属からなるため、この上に
直接、部品結線等の回路を形成したり、あるいは信号増
幅用の集積回路２２を載置したりすることができず、別
の基体１６を接合する必要があり、小型化できなかっ
た。
【０００８】また、上記気密端子１０は、完全に気密封
止しておく必要があるが、例えば高温になるとガラス層
１５による気密封止の信頼性が劣化する恐れがあった。
止しておく必要があるが、例えば高温になるとガラス層
１５による気密封止の信頼性が劣化する恐れがあった。
【０００９】さらに、センサ素子２１と基体１４の熱膨
脹率が異なるため、両者の間に緩衝材を介在させる必要
があった。
脹率が異なるため、両者の間に緩衝材を介在させる必要
があった。
【００１０】
【課題を解決するための手段】そこで本発明は、セラミ
ックス原料を成形して貫通孔を有する基体を作製し、前
記貫通孔の両端部に高融点金属の線状体を備え、中間部
に高融点金属のペーストを充填し同時焼成することによ
って、基体の貫通孔部に気密封止された導通部を形成し
てなるセンサ用気密端子を得ることを特徴とする。
ックス原料を成形して貫通孔を有する基体を作製し、前
記貫通孔の両端部に高融点金属の線状体を備え、中間部
に高融点金属のペーストを充填し同時焼成することによ
って、基体の貫通孔部に気密封止された導通部を形成し
てなるセンサ用気密端子を得ることを特徴とする。
【００１１】即ち、本発明は、センサ用気密端子の基体
をセラミックスで形成し、高融点金属からなる導通部を
同時焼成で形成することによって、両者間の隙間を無く
して気密封止できることから小型化することができ、し
かもセンサ素子とセラミックス製の基体の熱膨脹率が近
いことから、基体に直接センサ素子やその他の集積回路
を載置したり、各種電気回路を直接形成することもでき
る。
をセラミックスで形成し、高融点金属からなる導通部を
同時焼成で形成することによって、両者間の隙間を無く
して気密封止できることから小型化することができ、し
かもセンサ素子とセラミックス製の基体の熱膨脹率が近
いことから、基体に直接センサ素子やその他の集積回路
を載置したり、各種電気回路を直接形成することもでき
る。
【００１２】
【００１３】そして、同時焼成時に、高融点金属のペー
ストにセラミックス中のガラス成分が拡散することによ
り、さらに高い気密封止構造とすることができる。
ストにセラミックス中のガラス成分が拡散することによ
り、さらに高い気密封止構造とすることができる。
【００１４】また、本発明は、セラミックス原料を成形
して貫通孔を有する基体を作製し、前記貫通孔中に、金
属の線状体及び／又はペーストを充填して、前記基体と
前記金属の線状体及び／又はペーストを同時焼成するこ
とによって、基体の貫通孔部に気密封止された導通部を
形成してなるセンサ用気密端子において、基体の貫通孔
の一方端側にセンサ素子を搭載し、他方端側に上記セン
サ素子の信号増幅用等の集積回路を搭載し、これらを導
通部で導通させてセンサを構成したことを特徴とする。
して貫通孔を有する基体を作製し、前記貫通孔中に、金
属の線状体及び／又はペーストを充填して、前記基体と
前記金属の線状体及び／又はペーストを同時焼成するこ
とによって、基体の貫通孔部に気密封止された導通部を
形成してなるセンサ用気密端子において、基体の貫通孔
の一方端側にセンサ素子を搭載し、他方端側に上記セン
サ素子の信号増幅用等の集積回路を搭載し、これらを導
通部で導通させてセンサを構成したことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施形態を図によっ
て説明する。
て説明する。
【００１６】図１（ａ）（ｂ）に示す気密端子１０は、
セラミックスからなる円柱状の基体１１に軸方向に４本
の貫通孔１１ａを備え、この貫通孔１１ａ中に高融点金
属からなる線状体１２を挿入した状態で、同時焼成して
気密封止することにより、導通部と成したものである。
セラミックスからなる円柱状の基体１１に軸方向に４本
の貫通孔１１ａを備え、この貫通孔１１ａ中に高融点金
属からなる線状体１２を挿入した状態で、同時焼成して
気密封止することにより、導通部と成したものである。
【００１７】また、基体１１の先端面には、センサ素子
を載置するための凹部１１ｂを有し、後端部には信号増
幅用等の集積回路を載置するための平面部１１ｃを有
し、外周部にはフランジ部１１ｄを備えている。
を載置するための凹部１１ｂを有し、後端部には信号増
幅用等の集積回路を載置するための平面部１１ｃを有
し、外周部にはフランジ部１１ｄを備えている。
【００１８】次に、上記気密端子１０を用いた圧力セン
サの例を示す。
サの例を示す。
【００１９】図２に示すように、上記の気密端子１０の
先端面の凹部１１ｂにセンサ素子２１を載置し、線状体
１２の先端部とワイヤボンディングする。一方、基体１
１の後端部の平面部１１ｃに信号増幅用等の集積回路２
２を載置し、線状体１２の後端部と接続する。また、基
体１１のフランジ部１１ｄにＯリング２３を介してダイ
ヤフラム２４ａを備えた上部金具２４を取り付け、下部
金具２５を螺着して固定してある。
先端面の凹部１１ｂにセンサ素子２１を載置し、線状体
１２の先端部とワイヤボンディングする。一方、基体１
１の後端部の平面部１１ｃに信号増幅用等の集積回路２
２を載置し、線状体１２の後端部と接続する。また、基
体１１のフランジ部１１ｄにＯリング２３を介してダイ
ヤフラム２４ａを備えた上部金具２４を取り付け、下部
金具２５を螺着して固定してある。
【００２０】この圧力センサを使用する場合は、上記ダ
イヤフラム２４ａから加わった圧力をセンサ素子２１で
感知し、この信号を信号増幅用等の集積回路２２で増幅
して、不図示のリード取り出し部から外部に導出するこ
とができる。
イヤフラム２４ａから加わった圧力をセンサ素子２１で
感知し、この信号を信号増幅用等の集積回路２２で増幅
して、不図示のリード取り出し部から外部に導出するこ
とができる。
【００２１】このとき、気密端子１０は、線状体１２と
基体１１を同時焼成で気密封止してあるため、完全に気
密を維持することができ、しかも従来例のようなガラス
層が必要ないため気密端子１０自体を小型化できる。ま
た、基体１１自体に直接、集積回路２２を載置したり、
その他の回路を形成することができるため、センサを小
型化することができる。
基体１１を同時焼成で気密封止してあるため、完全に気
密を維持することができ、しかも従来例のようなガラス
層が必要ないため気密端子１０自体を小型化できる。ま
た、基体１１自体に直接、集積回路２２を載置したり、
その他の回路を形成することができるため、センサを小
型化することができる。
【００２２】なお、上記基体１１を成すセラミックスと
しては、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、ジルコニア（Ｚｒ
Ｏ2）、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）等
を主成分とし、それぞれ公知の焼結助剤を含有してなる
セラミックス、あるいはその他のさまざまなセラミック
スを用いることができる。また、線状体１２としては、
タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、マンガン
（Ｍｎ）等の高融点金属を用いる。
しては、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、ジルコニア（Ｚｒ
Ｏ2）、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）等
を主成分とし、それぞれ公知の焼結助剤を含有してなる
セラミックス、あるいはその他のさまざまなセラミック
スを用いることができる。また、線状体１２としては、
タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、マンガン
（Ｍｎ）等の高融点金属を用いる。
【００２３】次に、上記本発明のセンサに用いるための
気密端子１０の製造方法を説明する。まず、上記のセラ
ミックス原料を用いて、プレス成形法等の公知の方法で
成形した後、必要に応じて切削加工を施して、図１に示
す形状の基体１１を作製する。この基体１１の貫通孔１
１ａに、上記の高融点金属からなる線状体１２を挿入
し、必要に応じて線状体１２と貫通孔１１ａの間に同じ
高融点金属のペーストを介在させる。この状態で、基体
１１を焼成すれば、貫通孔１１ａが収縮して線状体１２
との間が気密封止された状態で同時焼成され、本発明の
センサに用いるための気密端子１０を得ることができ
る。
気密端子１０の製造方法を説明する。まず、上記のセラ
ミックス原料を用いて、プレス成形法等の公知の方法で
成形した後、必要に応じて切削加工を施して、図１に示
す形状の基体１１を作製する。この基体１１の貫通孔１
１ａに、上記の高融点金属からなる線状体１２を挿入
し、必要に応じて線状体１２と貫通孔１１ａの間に同じ
高融点金属のペーストを介在させる。この状態で、基体
１１を焼成すれば、貫通孔１１ａが収縮して線状体１２
との間が気密封止された状態で同時焼成され、本発明の
センサに用いるための気密端子１０を得ることができ
る。
【００２４】次に、本発明の気密端子１０の実施形態を
説明する。
説明する。
【００２５】図３に示すように、基体１１の貫通孔１１
ａの両端部に線状体１２を取り付け、中間部には両端の
線状体１２同士を接続するように高融点金属のペースト
１２ａを充填して同時焼成することによって、貫通孔１
１ａ内に導通部を形成したものである。このようにすれ
ば、中間部の高融点金属のペースト１２ａに基体１１を
成すセラミックス中のガラス成分が拡散してより気密度
の高い接合ができる。
ａの両端部に線状体１２を取り付け、中間部には両端の
線状体１２同士を接続するように高融点金属のペースト
１２ａを充填して同時焼成することによって、貫通孔１
１ａ内に導通部を形成したものである。このようにすれ
ば、中間部の高融点金属のペースト１２ａに基体１１を
成すセラミックス中のガラス成分が拡散してより気密度
の高い接合ができる。
【００２６】この実施形態の気密端子１０を製造する場
合は、線状体１２の先端に高融点金属のペースト１２ａ
を塗布して、焼成前の基体１１の貫通孔１１ａの両側か
ら挿入するか、又は予めインジェクター等で、貫通孔１
１ａの中間部に上記ペースト１２ａを充填しておいて、
両側から線状体１２を挿入し、その後、全体を同時焼成
すれば良い。
合は、線状体１２の先端に高融点金属のペースト１２ａ
を塗布して、焼成前の基体１１の貫通孔１１ａの両側か
ら挿入するか、又は予めインジェクター等で、貫通孔１
１ａの中間部に上記ペースト１２ａを充填しておいて、
両側から線状体１２を挿入し、その後、全体を同時焼成
すれば良い。
【００２７】さらに、図４（ａ）に示すように両端の線
状体１２の位置をずらせて配置し、両者間を高融点金属
のペースト１２ａで接続した構造の気密端子１０とする
こともできる。このような気密端子１０を製造する場合
は、図４（ｂ）に示すように、必要な基体１１の半分の
形状のセラミックスの成形体１１’を作製し、この端面
にスクリーン印刷又は転写等の方法で、線状体１２間を
接続するためのペースト１２ａによるパターンを形成
し、貫通孔１１ａに線状体１２を挿入する。このような
成形体１１’を２個作製し、両方のパターン同士を合致
させるように合わせて、必要に応じて密着液を介在させ
て密着させ、全体を同時焼成することによって、図４
（ａ）に示すような気密端子１０を得ることができる。
この実施形態では、さらに、気密度を高くすることがで
きる。
状体１２の位置をずらせて配置し、両者間を高融点金属
のペースト１２ａで接続した構造の気密端子１０とする
こともできる。このような気密端子１０を製造する場合
は、図４（ｂ）に示すように、必要な基体１１の半分の
形状のセラミックスの成形体１１’を作製し、この端面
にスクリーン印刷又は転写等の方法で、線状体１２間を
接続するためのペースト１２ａによるパターンを形成
し、貫通孔１１ａに線状体１２を挿入する。このような
成形体１１’を２個作製し、両方のパターン同士を合致
させるように合わせて、必要に応じて密着液を介在させ
て密着させ、全体を同時焼成することによって、図４
（ａ）に示すような気密端子１０を得ることができる。
この実施形態では、さらに、気密度を高くすることがで
きる。
【００２８】
【００２９】なお、上記に示した本発明のセンサは、圧
力センサに限らず、温度センサ、湿度センサ、ＣＯセン
サ等の各種センサとして使用できる。
力センサに限らず、温度センサ、湿度センサ、ＣＯセン
サ等の各種センサとして使用できる。
【００３０】
【実施例】以下本発明の実施例を説明する。
【００３１】図１に示す本発明のセンサに用いるための
気密端子１０を作製した。基体１１としてＡｌ2Ｏ3含有
量９３％で残部がＳｉＯ2、ＭｇＯ等からなるアルミナ
セラミックスを用い、線状体１２としてタングステンを
用いた。最終的な基体１１の寸法は、直径１０ｍｍ、長
さ１０ｍｍとし、４個の貫通孔１１ａに、直径０．８ｍ
ｍの線状体１２を同時焼成により接合した。
気密端子１０を作製した。基体１１としてＡｌ2Ｏ3含有
量９３％で残部がＳｉＯ2、ＭｇＯ等からなるアルミナ
セラミックスを用い、線状体１２としてタングステンを
用いた。最終的な基体１１の寸法は、直径１０ｍｍ、長
さ１０ｍｍとし、４個の貫通孔１１ａに、直径０．８ｍ
ｍの線状体１２を同時焼成により接合した。
【００３２】このようにして得られた本発明のセンサに
用いるための気密端子１０の線状体１２の接合部につい
て、ヘリウムリークテストを行ったところ、１０-9ａｔ
ｍ・ｃｍ3／ｓｅｃ以下であり、十分な気密性を有して
いることが確認された。
用いるための気密端子１０の線状体１２の接合部につい
て、ヘリウムリークテストを行ったところ、１０-9ａｔ
ｍ・ｃｍ3／ｓｅｃ以下であり、十分な気密性を有して
いることが確認された。
【００３３】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、セラミッ
クス原料を成形して貫通孔を有する基体を作製し、前記
貫通孔の両端部に高融点金属の線状体を備え、中間部に
高融点金属のペーストを充填して同時焼成することによ
って、基体の貫通孔部に気密封止された導通部を形成し
たセンサ用気密端子を得る。これによって、高融点金属
からなる導通部と基体間の隙間を無くして気密封止でき
ることから小型化することができ、しかもセラミックス
製の基体に直接集積回路を載置したり、各種電気回路を
直接形成することもできる。
クス原料を成形して貫通孔を有する基体を作製し、前記
貫通孔の両端部に高融点金属の線状体を備え、中間部に
高融点金属のペーストを充填して同時焼成することによ
って、基体の貫通孔部に気密封止された導通部を形成し
たセンサ用気密端子を得る。これによって、高融点金属
からなる導通部と基体間の隙間を無くして気密封止でき
ることから小型化することができ、しかもセラミックス
製の基体に直接集積回路を載置したり、各種電気回路を
直接形成することもできる。
【００３４】また、同時焼成時に、高融点金属のペース
トにセラミックス中のガラス成分が拡散することによ
り、さらに高い気密封止構造とすることができる。
トにセラミックス中のガラス成分が拡散することによ
り、さらに高い気密封止構造とすることができる。
【００３５】また、本発明は、セラミックス原料を成形
して貫通孔を有する基体を作製し、前記貫通孔中に、金
属の線状体及び／又はペーストを充填して、前記基体と
前記金属の線状体及び／又はペーストを同時焼成するこ
とによって、基体の貫通孔部に気密封止された導通部を
形成してなるセンサ用気密端子における基体の、貫通孔
の一方端側にセンサ素子を搭載し、他方端側に上記セン
サ素子の信号増幅用等の集積回路を搭載し、これらを導
通部で導通させてセンサを構成したことによって、気密
を維持したまま、小型のセンサを構成することができ
る。
して貫通孔を有する基体を作製し、前記貫通孔中に、金
属の線状体及び／又はペーストを充填して、前記基体と
前記金属の線状体及び／又はペーストを同時焼成するこ
とによって、基体の貫通孔部に気密封止された導通部を
形成してなるセンサ用気密端子における基体の、貫通孔
の一方端側にセンサ素子を搭載し、他方端側に上記セン
サ素子の信号増幅用等の集積回路を搭載し、これらを導
通部で導通させてセンサを構成したことによって、気密
を維持したまま、小型のセンサを構成することができ
る。
【図１】（ａ）は本発明のセンサに用いるための気密端
子を示す端面図、（ｂ）は（ａ）中のＸ−Ｘ線断面図で
ある。
子を示す端面図、（ｂ）は（ａ）中のＸ−Ｘ線断面図で
ある。
【図２】本発明のセンサを示す断面図である。
【図３】本発明の気密端子の実施形態を示す断面図であ
る。
る。
【図４】本発明の気密端子の他の実施形態を示しており
（ａ）は断面図、（ｂ）は製造工程の斜視図である。
（ａ）は断面図、（ｂ）は製造工程の斜視図である。
【図５】従来の圧力センサを示す断面図である。
１０：気密端子
１１：基体
１１’：成形体
１１ａ：貫通孔
１１ｂ：凹部
１１ｃ：平面部
１１ｄ：フランジ部
１２：線状体
１２ａ：ペースト
２１：センサ素子
２２：集積回路
２３：Ｏリング
２４：上部金具
２４ａ：ダイヤフラム
２５：下部金具
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 23/12
H01R 9/00
H01R 43/00
Claims (2)
- 【請求項１】セラミックス原料を成形して貫通孔を有す
る基体を作製し、前記貫通孔の両端部に高融点金属の線
状体を備え、中間部に高融点金属のペーストを充填し同
時焼成することによって、基体の貫通孔部に気密封止さ
れた導通部を形成してなるセンサ用気密端子。 - 【請求項２】セラミックス原料を成形して貫通孔を有す
る基体を作製し、前記貫通孔中に、高融点金属の線状体
及び／又は高融点金属のペーストを充填して、前記基体
と前記線状体及び／又はペーストを同時焼成することに
よって、基体の貫通孔部に気密封止された導通部を形成
してなるセンサ用気密端子において、基体の貫通孔の一
方端側にセンサ素子を搭載し、他方端側に上記センサ素
子の信号増幅用等の集積回路を搭載し、これらを導通部
で導通させてなるセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08065897A JP3426909B2 (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | センサ用気密端子及びこれを用いたセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08065897A JP3426909B2 (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | センサ用気密端子及びこれを用いたセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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