JP5002420B2 - 圧力センサの製造方法および圧力センサ - Google Patents

Description

本発明は隔膜ダイアフラムを用いた圧力センサの製造方法および圧力センサに関する。

従来の圧力センサは、圧力流体に接する金属製の隔膜ダイアフラムを備え、該隔膜ダイアフラムと圧力検知用半導体素子との間に圧力伝導媒体を封入してなり、該半導体素子を支持するフランジ付のヘッダーと、該隔膜ダイアフラムと該ヘッダーとを圧力伝導媒体の封入空間を介して支持し、該封入空間と外周面とを連絡する圧力伝導媒体用封入透孔を側壁に設けた上アイレットと、該封入透孔の外側開口部に圧入された栓体と、該ヘッダーを該上アイレットに対して固定する下アイレットと、該上アイレットの外周に嵌着されて該栓体を支持し、かつ該隔膜ダイアフラムとの間に圧力流体導入室を形成するケーシングとを備え、該上アイレットと該ケーシングとが外気と接する部位で気密に結合して構成している。

このため、隔膜ダイアフラムとヘッダーとの圧力室内に圧力伝導媒体の封入は封入透孔より圧力伝導媒体を充填した後、該封入透孔を栓体で封止し、さらにヘッダーの外周部をケーシングの内壁面に溶着固定しなければならず、圧力伝導媒体の封入作業は大変で、コスト高になるという欠点があった。
特開平４−２２０５４０

本発明は以上のような従来の欠点に鑑み、圧力室内へのシリコンオイルの充填作業や封止作業が容易で、低コストで製造することができる圧力センサの製造方法および圧力センサを提供することを目的としている。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は次の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、より完全に明らかになるであろう。
ただし、図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

上記目的を達成するために、本発明はケーシング内を受圧室と圧力室とに分離する隔膜ダイアフラムを設ける圧力センサにおいて、真空にした状態で前記ケーシングの圧力室内に、冷却して固体状に加工したシリコンオイルを収納した後、ヘッダーの外周部をケーシング内に溶着固定あるいは隔膜ダイアフラムの外周部をケーシングに溶着固定して圧力室が密閉できるように固定して圧力センサの製造方法を構成している。

本発明は圧力導入孔が形成されたケーシングと、このケーシング内を前記圧力導入孔と連通する受圧室と圧力室とに分離する隔膜ダイアフラムと、前記圧力室内を真空にした状態で、冷却して固体状に加工して収納されたシリコンオイルと、前記ケーシングの反隔膜ダイアフラム側を密閉状態で固定したほぼ中央部の内側あるいは外側にセンサチップが取付けられたヘッダーとで圧力センサを構成している。

以上の説明から明らかなように、本発明にあっては次に列挙する効果が得られる。

(１) ケーシング内を受圧室と圧力室とに分離する隔膜ダイアフラムを設ける圧力センサにおいて、真空にした状態で前記ケーシングの圧力室内に、冷却して固体状に加工したシリコンオイルを収納した後、ヘッダーの外周部をケーシング内に溶着固定あるいは隔膜ダイアフラムの外周部をケーシングに溶着固定して圧力室が密閉できるように固定したので、ヘッダーの外周部をケーシング内に溶着固定あるいは隔膜ダイアフラムの外周部をケーシングに溶着固定するだけで、圧力室内にシリコンオイルを封入することができる。
したがって、圧力室内へのシリコンオイルの封入作業が、容易に短時間に行なうことができる。

（２）前記（１）によって、圧力室内へ冷却して固体状にしたシリコンオイルを収納するので、一定量のシリコンオイルを確実に収納することができるとともにその収納作業も簡単で、周囲を汚すことなく行なうことができる。

（３）前記（１）によって、従来のようにヘッダーに封入透孔や栓体を取付ける構造でなく、ヘッダーをケーシング内に溶着固定する構造であるので、構造が簡単で、低コストで製造することができる。

（４）請求項２も前記（１）〜（３）と同様な効果が得られる。

以下、図面に示す本発明を実施するための最良の形態により、本発明を詳細に説明する。

図１ないし図６に示す本発明を実施するための最良の第１の形態において、１は本発明の圧力センサで、この圧力センサ１は一端部にヘッダー収納凹部２ａが形成された筒状のケーシング本体２、このケーシング本体２の他端部に密封状態で溶着固定された圧力導入孔３が形成された継手４とからなるケーシング５と、このケーシング５のケーシング本体２と継手４との間に周囲が溶着固定され、受圧室６と圧力室７とに分離する隔膜ダイアフラム８と、前記ケーシング本体２のヘッダー収納凹部２ａ底面に外周部を密封状態に溶着固定されたヘッダー９と、このヘッダー９のほぼ中央部に形成された大気導入孔１０を前記圧力室７側より密封状態に覆う感圧素子１１と、この感圧素子１１の複数個の電極１１ａと半田
１１ｂを介して接続された複数個の電極１２と、前記感圧素子１１の外周部と前記ヘッダー９との間を覆い前記複数個の電極１１ａ間より内部にシリコンオイル等の侵入を阻止するとともに、該感圧素子１１の固定も図るためにエポキシ系接着剤を塗布あるいは充填して形成したカバーシール１９と、前記複数個の電極１２に接続された前記ケーシング本体２の一端部に取付けられた基板１３と、この基板１３に接続された複数のリードピン１４と、前記圧力室７内に収納されたシリコンオイル１５と、前記ケーシング本体２の一端部に位置する前記ヘッダー９や前記基板１３を覆うように溶着固定された大気開放孔１６となるパイプ１６ａおよび前記リードピン１４が貫通するカバー体１７とからなり、前記ヘッダー９を前記ケーシング本体２の内壁面に溶着固定する前に、図５に示すように前記圧力室７内を真空にして、該圧力室７内に冷却して固体状に加工したシリコンオイル１５を収納した後、図６に示すように前記ヘッダー９の外周部をケーシング本体２のヘッダー収納凹部２ａの底面に密封状態で溶着固定し、カバー体１７を取付ける。

このような方法で製造された圧力センサ１はヘッダー９をケーシング本体２のヘッダー収納凹部２ａの底面に密封状態で溶着固定するだけで、冷却して固体状に加工したシリコンオイル１５の圧力室７内への封入を行なうことができる。
すなわち、シリコンオイル１５の封入をヘッダー９のケーシング本体２への固定だけて行なうことができる。
[発明を実施するための異なる形態]

次に、図７ないし図１８に示す本発明を実施するための異なる形態につき説明する。なお、これらの本発明を実施するための異なる形態の説明に当って、前記本発明を実施するための最良の第１の形態と同一構成部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。

図７ないし図１０に示す本発明を実施するための第２の形態において、前記本発明を実施するための最良の第１の形態と主に異なる点は、圧力室７側の面が平坦となるように感圧素子１１を収納する感圧素子収納凹部１８が形成されたヘッダー９Ａを用いた点で、このように形成されたヘッダー９Ａを用いた圧力センサ１Ａにしても、前記本発明を実施するための最良の第１の形態と同様な作用効果が得られるとともに、固体状のシリコンオイル１５Ａを円盤状に加工したものが使用でき、固体状のシリコンオイルから液状のシリコンオイルへ変化する場合の体積の変化の計算が容易にでき、圧力室７内に比較的容易に隙間なくシリコンオイルを充満させることができる。

図１１ないし図１８に示す本発明を実施するための第３の形態において、前記本発明を実施するための第２の形態と主に異なる点は、図１４に示すようにケーシング本体となるヘッダー９Ｂの外側面に感圧素子１１を配置して、図１５に示すように該感圧素子１１と基板１３に形成されたの複数個の電極（図示せず）とを圧力室７外でボンディングワイヤ２０でボンディングするとともに、図１６に示すように該部をカバー体１７で覆つた後、図１７に示すように圧力室７内に固体状のシリコンオイル１５Ｂを収納し、隔膜ダイアフラム８の外周部を前記ヘッダー９Ｂの他端部の外周部と溶着固定するとともに、該隔膜ダイアフラム８を覆うように圧力導入孔３が形成された継手４を溶着固定した点で、このような製造方法で製造された圧力センサ１Ｂにしても、前記本発明を実施するための第２の形態と同様な作用効果が得られるとともに、圧力室７を一定に設定できるとともに、隔膜ダイアフラム８の溶着固定作業を容易に行なうことができる。

本発明は圧力センサを製造する産業で利用される。

本発明を実施するための最良の第１の形態の正面図。 本発明を実施するための最良の第１の形態の側面図。 図１の３−３線に沿う断面図。 図２の４−４線に沿う断面図。 本発明を実施するための最良の第１の形態の真空状態で圧力室内へ固体状のシリコンオイルを収納する状態を示す説明図。 本発明を実施するための最良の第１の形態のヘッダーの密封溶着する状態を示す説明図。 本発明を実施するための第２の形態の正面図。 本発明を実施するための第２の形態の側面図。 図８の９−９線に沿う断面図。 本発明を実施するための第２の形態のヘッダーの説明図。 本発明を実施するための第３の形態の正面図。 本発明を実施するための第３の形態の側面図。 図１２の１３−１３線に沿う断面図。 本発明を実施するための第３の形態のヘッダーの説明図。 本発明を実施するための第３の形態の基板と感圧素子の接続状態を示す説明図。 本発明を実施するための第３の形態のカバー体取付状態を示す説明図。 本発明を実施するための第３の形態の固体状のシリコンオイルを封入する状態を示す説明図。 本発明を実施するための第３の形態の継手を取付ける状態を示す説明図。

符号の説明

１、１Ａ、１Ｂ：圧力センサ、 ２：ケーシング本体、
３：圧力導入孔、 ４：継手、
５、５Ａ：ケーシング、 ６：受圧室、
７：圧力室、 ８：隔膜ダイアフラム、
９、９Ａ、９Ｂ：ヘッダー、 １０：大気導入孔、
１１：感圧素子、 １１ａ：電極（感圧素子）、
１１ｂ：半田、 １２：電極（基板）、
１３：基板、 １４：リードピン、
１５、１５Ａ、１５Ｂ：シリコンオイル、
１６：大気開放孔、 １７：カバー体、
１８：感圧素子収納凹部、 １９：カバーシール、
２０：ボンディングワイヤ。

Claims (2)

1. ケーシング内を受圧室と圧力室とに分離する隔膜ダイアフラムを設ける圧力センサにおいて、真空にした状態で前記ケーシングの圧力室内に、冷却して固体状に加工したシリコンオイルを収納した後、ヘッダーの外周部をケーシング内に溶着固定あるいは隔膜ダイアフラムの外周部をケーシングに溶着固定して圧力室が密閉できるように固定したことを特徴とする圧力センサの製造方法。
2. 圧力導入孔が形成されたケーシングと、このケーシング内を前記圧力導入孔と連通する受圧室と圧力室とに分離する隔膜ダイアフラムと、前記圧力室内を真空にした状態で、冷却して固体状に加工して収納されたシリコンオイルと、前記ケーシングの反隔膜ダイアフラム側を密閉状態で固定したほぼ中央部の内側あるいは外側にセンサチップが取付けられたヘッダーとを備えることを特徴とする圧力センサ。

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