JP5221844B2 - Manufacturing method of pressure transducer - Google Patents
Manufacturing method of pressure transducer Download PDFInfo
- Publication number
- JP5221844B2 JP5221844B2 JP2005180015A JP2005180015A JP5221844B2 JP 5221844 B2 JP5221844 B2 JP 5221844B2 JP 2005180015 A JP2005180015 A JP 2005180015A JP 2005180015 A JP2005180015 A JP 2005180015A JP 5221844 B2 JP5221844 B2 JP 5221844B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- diaphragm
- vacuum
- welding
- pressure
- sealing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 22
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 60
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 55
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 51
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 41
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 15
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 claims description 12
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 8
- 238000005219 brazing Methods 0.000 claims description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 7
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 claims description 6
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 32
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 32
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 16
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 15
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N Acetylene Chemical compound C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 11
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 11
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 10
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 8
- 238000013461 design Methods 0.000 description 8
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 8
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 7
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 7
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 7
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 7
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 7
- 210000004907 gland Anatomy 0.000 description 6
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 6
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 6
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 description 6
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 5
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 4
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 4
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 4
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 4
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 4
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 4
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 3
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 3
- 239000009719 polyimide resin Substances 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 229920002449 FKM Polymers 0.000 description 1
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000833 kovar Inorganic materials 0.000 description 1
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010943 off-gassing Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 description 1
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Description
本発明は、受圧面とその背面との圧力差による起歪ダイヤフラムの変形を該起歪ダイヤフラムの背面に設けたひずみゲージを用いて電気信号に変換する圧力変換器の製造方法に関する。 The present invention, the pressure-receiving surface and a method of manufacturing the standing distortion diaphragm that converts into an electric signal by using a strain gauge provided on the back pressure transducer deformation of the strain the diaphragm in response to the pressure difference between the the back.
従来の圧力変換器は、受圧面とその背面との圧力差による起歪ダイヤフラムの変形を該起歪ダイヤフラムの背面に添着したひずみゲージを用いて電気信号に変換する構成になっているが、起歪ダイヤフラムの背圧形式に応じて、
(a)起歪ダイヤフラムの背面を覆う背圧室を大気に開放した大気開放型のもの、
(b)起歪ダイヤフラムの背面空間を覆う背圧室内に大気が充填した状態で封止する大気封止型のもの、
(c)起歪ダイヤフラムの背面空間を覆う背圧室内に不活性ガスを充填して封止する不活性ガス封止型のもの、
(d)起歪ダイヤフラムの背面空間を覆う背圧室内を真空にして封止する真空封止型のもの
等がある。
A conventional pressure transducer is configured to convert deformation of a strain-generating diaphragm due to a pressure difference between a pressure-receiving surface and its back surface into an electrical signal using a strain gauge attached to the back surface of the strain-generating diaphragm. Depending on the back pressure type of strain diaphragm,
(A) an open-air type in which a back pressure chamber covering the back surface of the strain-generating diaphragm is opened to the atmosphere;
(B) an air-sealed type that seals in a state where the back pressure chamber covering the back space of the strain-generating diaphragm is filled with air;
(C) an inert gas sealing type in which an inert gas is filled and sealed in a back pressure chamber covering the back space of the strain-generating diaphragm;
(D) There is a vacuum-sealed type in which the back pressure chamber covering the back space of the strain-generating diaphragm is evacuated and sealed.
図6は、上記した4つの起歪ダイヤフラムの背圧形式のうち、不活性ガス封止型の従来の圧力変換器の構成例を示す断面図である。圧力導入部1は、ステンレス等の金属からなり、図示しないガス絶縁開閉装置等の被測定部に結合される雄ねじからなる結合部1aを有している。この圧力導入部1の中心軸部を貫通して、被測定流体圧を導入する圧力導入路2が形成されている。圧力導入部1の結合部1aと反対の端部には、ステンレス等の金属からなる起歪ダイヤフラム3と一体の剛性を有する円筒部3aが溶接等により気密に固着されており、上記起歪ダイヤフラム3の内面と圧力導入部1の端面間には圧力導入路2を通して導入される被測定流体が貯溜される受圧室4が形成されている。受圧室4の一部を形成する起歪ダイヤフラム3の受圧面とは反対の背面側には、受圧面と背面との圧力差による起歪ダイヤフラム3の変形を電気信号に変換するひずみゲージ5が接着、蒸着、スパッタリング、溶着、その他の手段により添着されている。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration example of a conventional pressure transducer of an inert gas sealing type among the back pressure types of the above-described four strain generating diaphragms. The
起歪ダイヤフラム3の外周囲を一定間隔を隔てて覆うように、円筒部材7が同心に配置されている。この円筒部材7の一端縁は、圧力導入部1に溶接等により気密に固着されていると共に、他端開口には、気密端子8が嵌合されている。気密端子8を構成する金属製の蓋部材8aの周縁は、円筒部材7に溶接等で気密に固着されている。この円筒部材7と気密端子8は、起歪ダイヤフラム3の背面側に基準圧力室9を形成する。また、蓋部材8aに形成された複数の孔8bには、複数本のピン端子10がガラス等の絶縁封止材11によって貫通支持されており、この各ピン端子10には上記した複数本のゲージリード6の各他端がそれぞれ接続されている。さらに、気密端子8には、排気パイプ12が溶接等により気密に固着されている。
基準圧力室9を封止するに際しては、例えば10mmHg以下の真空室内において、圧力変換器全体を120℃〜140℃の温度に加熱した状態で、且つ中空状の排気パイプ12を介して基準圧力室9と真空室とを連通させた状態で約40時間〜50時間、真空ベーキング処理を施し、これによりアウトガスの発生の要因となる基準圧力室9の内壁面や起歪ダイヤフラム3の表面に付着する付着物や基準圧力室9内に存在する有機物(例えば、接着剤、コーティング剤、半田付け部のフラックス等)をガス化して基準圧力室9外に排出した後、乾燥窒素、アルゴンガス等の不活性ガスを排気パイプ12から適当量注入する。
When sealing the
次に、本来、円管状をなす排気パイプ12の外方突出部の途中部位12bを外周側から圧潰して封止した後、排気パイプ12の先端開口12a内に図示しない溶融半田を充填して排気パイプ12を完全に封止する。このように、排気パイプ12を圧潰するのは、排気パイプ12の先端開口12aを半田封止する時に半田フラックスが排気パイプ12を通して基準圧力室9へ流入するのを防止するためである。上記した従来技術は、例えば、特許文献1(特開平8−202201号公報)に開示されている。以下、この技術を第1の従来例と呼ぶ。
次に、図7は、真空封止型の従来の圧力変換器の他の構成例を示す断面図である。圧力導入部21は、ステンレス等の金属からなり、図示しないガス絶縁開閉装置等の被測定部に結合される雄ねじからなる結合部21aを有している。この圧力導入部21の中心軸部を貫通して、被測定流体圧を導入する圧力導入路22が形成されている。圧力導入部21の結合部21aと反対の端部には、ステンレス等の金属からなる起歪ダイヤフラム23と一体の剛性を有する円筒部23aが溶接等により気密に固着されており、上記起歪ダイヤフラム23の内面と圧力導入部21の端面間には圧力導入路22を通して導入される被測定流体が貯溜される受圧室24が形成されている。
Next, the intermediate portion 12b of the outward projecting portion of the
Next, FIG. 7 is a cross-sectional view showing another configuration example of a vacuum-sealed conventional pressure transducer. The
受圧室24の一部を形成する起歪ダイヤフラム23の受圧面とは反対の背面側には、受圧面と背面との圧力差による起歪ダイヤフラム23の変形を電気信号に変換するひずみゲージ25が接着、蒸着、スパッタリング、溶着、その他の手段により添着されている。ゲージ抵抗は、両端がそれぞれ2つのゲージタブ(図示略)に一体に連接されている。そして、各ゲージタブの表面には、図示しないが、スパッタリング、蒸着等により半田付け性の良好な金層が形成されている。この金層に半田により金等からなる2本のゲージリード26の各一端がそれぞれ接続されている。
起歪ダイヤフラム23の外周囲を一定間隔を隔てて覆うように、気密端子27の円筒部27aが同心に配置されている。気密端子27は、ニッケル、コバルトおよび鉄からなる合金(例えば、コバール(Kovar(商標名))からなり、図8に示すように、円筒部27aと、円筒部27aの一端縁に円筒部27aと一体に形成された略リング状の端子取付部27bとから構成されている。この気密端子27は、起歪ダイヤフラム23の背面側に第1の真空室28を形成する。図8でAとして示す円筒部27aの他端外縁は、図9(a)に拡大して示すように、略V字状の溝27aaが形成されていると共に、その先端は削り取られており、図7において圧力導入部21に溶接等により気密に固着されている。
On the back side opposite to the pressure receiving surface of the
Cylindrical portions 27a of the
また、端子取付部27bに形成された2つの孔27baには、図8に示すように、略L字状のピン端子29がガラス等の絶縁封止材30によって貫通支持されており、この各ピン端子29には上記したゲージリード26の各他端がそれぞれ接続されている。端子取付部27bの背面側に形成された図8でBとして示す円筒状立ち上がり部27bbの外縁は、図9(b)に拡大して示すように、テーパ状に形成された円筒状延出部27bbの内縁と加工面27bcとが鋭角をなすように切削加工されていると共に、円筒状延出部27bbの端部は削り取られている。
さらに、図8において、円筒状延出部27bbの内縁には、ステンレス等の金属からなる封止金具31が嵌合された後に溶接等により気密に固着されている。封止金具31は、図10(b)に示すように、円盤部31a、外円筒部31bおよび内円筒部31cが一体に形成されて構成されている。円盤部31aの中央部には、内円筒部31cと連通する連通孔31aaが形成されている。
In addition, as shown in FIG. 8, a substantially L-
Further, in FIG. 8, a sealing
また、図10(b)でCとして示す外円筒部31bの一端内縁は、図11に拡大して示すように、外円筒部31bの一端内縁と加工面31baとが鋭角をなすように切削加工されていると共に、先端は削り取られている。このように、図8でBとして示す端子取付部27bの円筒状延出部27bbの外縁が図9(b)に拡大して示すように加工されていると共に、図10(b)でCとして示す外円筒部31bの一端内縁が図11に拡大して示すように加工されているために、端子取付部27bの円筒状延出部27bbの内縁に封止金具31を嵌合させた後に溶接等により固着することで気密性を確保することができる。一方、封止金具31の円盤部31aの内面には、図10(a)に示すように、ステンレス等の金属からなる蒸着防止板32がスポット溶接等により固着されている。蒸着防止板32は、封止金具31の内円筒部31cの先端について第1の溶着封止をなす際に、溶接ガス等からひずみゲージ25等の重要部品を保護するためのものである。
Further, the inner edge of one end of the outer cylindrical portion 31b shown as C in FIG. 10B is cut so that the inner edge of one end of the outer cylindrical portion 31b and the machining surface 31ba form an acute angle as shown in an enlarged view in FIG. And the tip is scraped off. As described above, the outer edge of the cylindrical extension 27bb of the
また、図7において、気密端子27の外周囲を一定間隔を隔てて覆うように、円筒状の端子パイプ33が同心に配置されている。端子パイプ33は、例えば、ステンレス等の金属からなり、その両端外縁は、図12でAとして示すと共に図13に拡大して示すように、略V字状の溝33aが形成されていると共に、先端は削り取られている。端子パイプ33の一端外縁は、図7において圧力導入部21に溶接等により気密に固着されている。また、端子パイプ33の一端から所定距離離れた位置には、円孔33bが形成されており、図14に拡大して示す溶接棒(封止棒)34の先端部34aが嵌合された後、第2の溶接封止がなされている。円孔33bは、後述する、端子パイプ33の他端開口に嵌合される気密端子35に取り付けられる配線端子37から離れた位置に形成されている。さらに、端子パイプ33の他端開口には、気密端子35が嵌合されている。気密端子35の周縁は、端子パイプ33の他端開口に溶接等で気密に固着されている。この端子パイプ33ともう一つの気密端子35は、封止金具31の背面側に第2の真空室36を形成する。また、気密端子35に形成された孔35aには、配線端子37がガラス等の絶縁封止材38によって貫通支持されており、この各配線端子37とピン端子29間は、リード線39によりそれぞれ接続されている。
In FIG. 7, cylindrical
さらに、端子パイプ33の外周囲を一定間隔を隔てて覆うように、円筒状のケース40が同心に配置されている。ケース40は、例えば、ステンレス等の金属からなり、その一端外縁が圧力導入部21に溶接等により気密に固着されている。一方、ケース40の他端開口には、コード41を貫通保持するコードホルダ42が嵌合されている。コード41を構成する導線43の各一端は、対応する配線端子37に半田付けされて接続されている。
次に、上記構成の圧力変換器の組立方法について、図15および図16を参照して説明する。
(1)まず、ひずみゲージ25が形成された起歪ダイヤフラム23と、圧力導入部21と、円筒部27aを有する気密端子27とを、予め溶接等により組み立てる。
(2)次に、気密端子27を構成する端子取付部27bの円筒状延出部27bbの開口から、ひずみゲージ25のゲージタブ(図示略)と、端子取付部27bに形成された孔27baに絶縁封止材30によって貫通支持されたピン端子29とを、ゲージリード26により接続する。
Further, a cylindrical case 40 is concentrically arranged so as to cover the outer periphery of the
Next, a method for assembling the pressure transducer having the above configuration will be described with reference to FIGS. 15 and 16.
(1) First, the strain-generating
(2) Next, from the opening of the cylindrical extension portion 27bb of the
(3)次に、蒸着防止板32が固着された封止金具31を気密端子27を構成する端子取付部27bの円筒状延出部27bbの内縁に嵌合した後、円筒状延出部27bbの外縁と外円筒部31bの一端内縁とを溶接等により固着する。
(4)そして、図15に示す第1のビーム封止器具を用いて、封止金具31の内円筒部31cの先端に対して第1の溶着封止をなす。図15に示す第1のビーム封止器具では、略矩形状の支持板51上に、所定の角度に折り曲げられた取付台55が所定間隔ごとに、略矩形状のスペーサー56を介してボルト57を用いて取り付けられている。各取付台55には、上記した(1)〜(3)の工程を経た組立途中品52が挿入される受け治具53がボルト54を用いて取り付けられる。図15では、中央の取付台55のみに受け治具53に組立途中品52が取り付けられている。第1のビーム封止器具は、図示しない真空に保たれたチャンバー内に載置される。受け治具53に組立途中品52の圧力導入部21を挿入した後、組立途中品52を構成する封止金具31の内円筒部31cの先端以外の部分を保護するために組立途中品52にカバー58を取り付ける。次に、図示しない電子ビーム溶接装置を駆動して、電子銃から発射した電子ビームを封止金具31の内円筒部31cの先端に図中矢印で示すように照射することにより、内円筒部31cの先端を溶着封止し、気密端子27と起歪ダイヤフラム23の背面との間に第1の真空室28を形成する。
(3) Next, after fitting the sealing fitting 31 to which the vapor
(4) Then, using the first beam sealing device shown in FIG. 15, the first welding sealing is performed on the tip of the inner cylindrical portion 31 c of the sealing fitting 31. In the first beam sealing device shown in FIG. 15, a mounting
(5)次に、上記した(1)〜(4)の工程を経た組立途中品の圧力導入部21に端子パイプ33の一端外縁を溶接等により固着する。
(6)次に、気密端子35に形成された孔35aにガラス等の絶縁封止材38によって貫通支持された配線端子37の各一端と、上記した(1)〜(5)の工程を経た組立途中品のピン端子29の各一端とを、リード線39によりそれぞれ接続する。
(7)次に、上記した(1)〜(6)の工程を経た組立途中品の端子パイプ33の他端開口に、気密端子35の周縁を溶接等により固着する。
(8)そして、端子パイプ33の円孔33bに溶接棒(封止棒)34の先端部34a(図14参照)を嵌合した後、図16に示す第2のビーム封止器具を用いて、第2の溶接封止をなす。図16に示す第2のビーム封止器具は、真空に保たれたチャンバー内に設置されたテーブル61の上に載置され、上記した(1)〜(7)の工程を経た組立途中品の圧力導入部21を上下に把持して上記組立途中品を水平に保持する保持治具62と、板バネ63と、ねじ64とから構成されている。保持治具62は、下側保持部62aと上側保持部62bとからなり、上側保持部62bの側面から下面にかけて、上記組立途中品を下方に付勢する板バネ63がねじ64により取り付けられている。
図16に示すように、上記組立途中品を保持した状態において、図示しない電子ビーム溶接装置を駆動して、電子銃から発射した電子ビームを溶接棒34に図中矢印で示すように照射することにより、溶接棒34を溶着封止し、端子パイプ33と気密端子27と気密端子35との間に第2の真空室36を形成する。以下、この技術を第2の従来例と呼ぶ。
(6) Next, each end of the
(7) Next, the peripheral edge of the
(8) And after fitting the front-end | tip part 34a (refer FIG. 14) of the welding rod (sealing rod) 34 to the circular hole 33b of the
As shown in FIG. 16, in the state where the above-mentioned assembled product is held, an electron beam welding apparatus (not shown) is driven to irradiate the
上記した特許文献1に記載の第1の従来例では、排気パイプ12を介してガス化した有機物を排出したり、不活性ガスを注入したりしているため、排気パイプ12は気密端子8以外には取り付けることができず、構造上位置的な制限があり、設計上の自由度が少ないという問題があった。また、圧力変換器を小型化するためには、排気パイプ12も小型化する必要があるが、排気パイプ12を小型化した場合、径の小さい排気パイプ12への溶融半田の充填が困難となり、この充填が不完全であると不活性ガスが漏洩するおそれがあるという問題があった。
一方、上記した第2の従来例では、封止金具31を溶着しやすい構造としたり、封止金具31の内円筒部31cの先端について第1の溶着封止をなす際にスパッタや溶接ガスからひずみゲージ25等の重要部品を保護するために蒸着防止板32を設けなければならないという問題があった。また、上記した第2の従来例では、第2の真空室36を形成するために、第2の溶接封止がなされる端子パイプ33の円孔33bを配線端子37から離れた位置に設けなければならず、やはり構造上位置的な制限があり、設計上の自由度が少ないという問題があった。
In the first conventional example described in
On the other hand, in the above-described second conventional example, when the sealing metal fitting 31 is easily welded or when the first welding sealing is performed on the tip of the inner cylindrical portion 31c of the sealing metal fitting 31, the sputter or welding gas is used. In order to protect important parts such as the strain gauge 25, there has been a problem that the vapor
したがって、上記した第1および第2の従来例によれば、真空封止を行うためだけの部品が多く必要であると共に、真空封止のための溶接工程や蒸着防止板32等のひずみゲージ25等の重要部品を保護するための保護部品の組立工程が必要であるという問題があった。また、上記した第1および第2の従来例によれば、圧力変換器の構造や寸法等が制限され、設計上の自由度が少ないという問題があった。この結果、完成された圧力変換器の価格が高くなると共に、組み立てにくいという問題があった。
Therefore, according to the first and second conventional examples described above, many parts are required only for vacuum sealing, and a strain gauge 25 such as a welding process for vacuum sealing or a vapor
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、その請求項1の目的は、特に、真空室からガスを排出するためだけの部品や開口部、真空封止をするためだけの開口部あるいは、重要部品を保護するためだけの部品を削減することを可能とし、これにより、上記各部品の作製工程や取付工程、上記各部品についての封止工程の削減を可能とすると共に、構造上および寸法上の設計自由度の向上を可能とし、コストダウンを図ることを可能とし、簡便な方法での真空封止を可能とし、組立が容易でかつ信頼性の向上を可能とし、容易な小型化を可能とする圧力変換器の製造方法を提供することにある。
本発明の請求項2の目的は、特に、真空室からガスを排出するためだけの部品や開口部、真空封止をするためだけの開口部を設けることなく、真空室からガスを確実に排出することを可能とする圧力変換器の製造方法を提供することにある。
本発明の請求項3の目的は、特に、真空室の真空度を適正に調節することを可能とする圧力変換器の製造方法を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, an object of
The object of
The object of the third aspect of the present invention is to provide a method of manufacturing a pressure transducer that makes it possible to appropriately adjust the degree of vacuum in a vacuum chamber.
請求項1に記載した発明に係る圧力変換器の製造方法は、上述した目的を達成するために、
受圧面とその背面との圧力差によるダイヤフラムの変形を前記ダイヤフラムの背面に添着したひずみゲージを用いて電気信号に変換する圧力変換器であって、
内部にそれぞれ直径が異なる第1および第2の中空部を有し、少なくとも一端が開口されたボディの前記第2の中空部に、気密端子を嵌合させると共に、前記ボディの前記第2の中空部と気密に固着する気密端子固着工程と、
剛体部とつば部とを有する前記ダイヤフラムの前記剛体部を前記ボディの開口部から前記第1の中空部に微小な隙間を存して嵌合させると共に、前記つば部を前記ボディの前記開口部に当接させるダイヤフラム取付工程と、
真空条件下において、前記ボディの前記開口部と前記ダイヤフラムの前記つば部とを溶着またはろう付けにより封止し、前記ダイヤフラムの前記背面、前記ボディの前記第1の中空部および前記気密端子の内面とにより囲繞された領域に真空室を形成するダイヤフラム固着工程と、
により組み立てることを特徴としている。
In order to achieve the above-described object, the pressure transducer manufacturing method according to the invention described in
A pressure transducer that converts a deformation of a diaphragm due to a pressure difference between a pressure receiving surface and a back surface thereof into an electrical signal using a strain gauge attached to the back surface of the diaphragm,
An airtight terminal is fitted into the second hollow portion of the body having first and second hollow portions having different diameters therein and at least one end opened, and the second hollow portion of the body is fitted. An airtight terminal adhering step for adhering airtightly to the part,
The rigid body portion of the diaphragm having a rigid body portion and a flange portion is fitted to the first hollow portion from the opening portion of the body with a small gap, and the flange portion is fitted to the opening portion of the body. A diaphragm mounting step for contacting with
Under vacuum conditions, the opening of the body and the flange of the diaphragm are sealed by welding or brazing, and the back surface of the diaphragm, the first hollow portion of the body, and the inner surface of the hermetic terminal A diaphragm fixing step for forming a vacuum chamber in a region surrounded by
It is characterized by assembling.
請求項2に記載した発明に係る圧力変換器は、請求項1の圧力変換器の製造方法であって、
前記ダイヤフラム固着工程は、前記ダイヤフラム取付工程を経た組立途中品を所定の温度で加熱しながら前記ダイヤフラムと前記ボディとの突き合わせ面から前記真空室内を真空引きして真空ベーキング処理することにより、前記真空室内の有機物や付着物から放出されるアウトガスや水分を排出させる真空ベーキング工程を有することを特徴としている。
請求項3に記載した発明に係る圧力変換器の製造方法は、請求項2に記載の圧力変換器の製造方法であって、
前記ダイヤフラム固着工程は、前記真空ベーキング工程を経た組立途中品を真空中で所定の温度まで冷却した後、大気中に取り出す取り出し処理と、
前記取り出し工程を経た組立途中品を室温まで冷却する前に再び所定の真空状態とし、前記真空状態を所定時間保持した後、前記溶着またはろう付けによる封止を行って前記真空室を形成する真空室形成処理工程とを有することを特徴としている。
A pressure transducer according to the invention described in
In the diaphragm fixing step, the vacuum chamber is vacuum-baked by evacuating the vacuum chamber from the abutment surface of the diaphragm and the body while heating the intermediate product after the diaphragm mounting step at a predetermined temperature. It is characterized by having a vacuum baking process for discharging outgas and moisture released from organic matter and deposits in the room.
The method for manufacturing a pressure transducer according to the invention described in
The diaphragm adhering step is a process of taking out the assembled product that has undergone the vacuum baking step to a predetermined temperature in a vacuum, and then taking it out to the atmosphere.
A vacuum in which the vacuum chamber is formed by performing a predetermined vacuum state again before cooling the assembled product that has undergone the removal step to room temperature, holding the vacuum state for a predetermined time, and then sealing by welding or brazing. And a chamber forming process.
また、溶接する個所が少ないため、作業不良等に基づくガスの漏洩の危険が少なく、これにより信頼性が向上する。さらに、起歪ダイヤフラムとボディの中空部との突き合わせ面の微視的な隙間が真空引きをする際に空気や有機物等からなるガスを排出するための開口部となる。この微視的な隙間は、上記した第2の従来例の封止金具を構成する内円筒部の開口部より小さいので、溶接封止時に真空室に侵入する溶接ガスの量も少なくなり、真空室の真空度を従来より高めることができると共に、溶接ガスによる内部部品への金属蒸着量が減少し、この内部部品に蒸着した金属に起因する故障を減少させることができる。また、ボディの中空部に起歪ダイヤフラムを挿入したインロー部の隙間がスパッタや溶接ガスからひずみゲージ等の重要部品を保護する役割を果たしている。したがって、上記した第2の従来例のように、スパッタや溶接ガスからひずみゲージ等の重要部品を保護するためだけの蒸着防止板を設ける必要がなく、その分部品点数を削減することができる。また、蒸着防止板を組み立てる工程や蒸着防止板を封止金具に溶接する工程も削減することができる。 In addition, since there are few places to be welded, there is less risk of gas leakage due to work defects and the like, thereby improving reliability. Further, the microscopic gap between the butted surfaces of the strain-generating diaphragm and the hollow portion of the body serves as an opening for discharging a gas composed of air, organic matter, or the like when evacuating. Since this microscopic gap is smaller than the opening of the inner cylindrical portion constituting the sealing metal fitting of the second conventional example described above, the amount of welding gas entering the vacuum chamber during welding sealing is reduced, and the vacuum The degree of vacuum of the chamber can be increased as compared with the conventional case, and the amount of metal deposited on the internal part by the welding gas is reduced, so that failures caused by the metal deposited on the internal part can be reduced. In addition, the gap in the spigot part in which the strain-generating diaphragm is inserted into the hollow part of the body plays a role of protecting important parts such as a strain gauge from spatter and welding gas. Therefore, unlike the second conventional example described above, there is no need to provide a vapor deposition prevention plate only for protecting important parts such as strain gauges from spatter and welding gas, and the number of parts can be reduced accordingly. Moreover, the process of assembling a vapor deposition prevention board and the process of welding a vapor deposition prevention board to a sealing metal fitting can also be reduced.
本発明の請求項1の圧力変換器の製造方法によれば、受圧面とその背面との圧力差によるダイヤフラムの変形を前記ダイヤフラムの背面に添着したひずみゲージを用いて電気信号に変換する圧力変換器を製造する方法であって、内部にそれぞれ直径が異なる第1および第2の中空部を有し、少なくとも一端が開口されたボディの前記第2の中空部に嵌合させると共に、前記ボディの前記第2の中空部と気密に固着する気密端子固着工程と、剛体部とつば部とを有する前記ダイヤフラムの前記剛体部を前記ボディの開口部から前記第1の中空部に微小な隙間を存して嵌合させると共に、前記つば部を前記ボディの前記開口部に当接させるダイヤフラム取付工程と、真空条件下において、前記ボディの前記開口部と前記ダイヤフラムの前記つば部とを溶着またはろう付けにより封止し、前記ダイヤフラムの前記背面、前記ボディの前記第1の中空部および前記気密端子の内面とにより囲繞された領域に真空室を形成するダイヤフラム固着工程と、とにより組み立てられることにより、真空室からガスを排出するためだけの部品や開口部、真空封止をするためだけの開口部あるいは、重要部品を保護するためだけの部品を削減することが可能となり、これにより、上記各部品の作製工程や取付工程、上記各部品についての封止工程の削減が可能となると共に、構造上および寸法上の設計自由度の向上を可能とし、コストダウンを図ることを可能とし、簡便な方法での真空封止が可能となり、組立が容易でかつ信頼性の向上が可能となり、容易な小型化が可能となる。 According to the pressure transducer manufacturing method of the first aspect of the present invention, the pressure conversion for converting the deformation of the diaphragm due to the pressure difference between the pressure receiving surface and the back surface thereof into an electrical signal using the strain gauge attached to the back surface of the diaphragm. A method for manufacturing a container, comprising first and second hollow portions having different diameters therein, and being fitted into the second hollow portion of the body having at least one end opened, An airtight terminal adhering step for adhering airtightly to the second hollow portion, and the rigid body portion of the diaphragm having a rigid body portion and a flange portion are provided with a minute gap from the opening of the body to the first hollow portion. And a diaphragm mounting step for bringing the flange portion into contact with the opening portion of the body, and the opening portion of the body and the flange portion of the diaphragm under vacuum conditions. A diaphragm fixing step of forming a vacuum chamber in a region surrounded by the back surface of the diaphragm, the first hollow portion of the body and the inner surface of the airtight terminal, by welding or brazing, By assembling, it is possible to reduce the number of parts and openings only for discharging gas from the vacuum chamber, openings for vacuum sealing, or parts only for protecting important parts. This makes it possible to reduce the manufacturing process and mounting process for each of the above parts, and the sealing process for each of the above parts, as well as increase the degree of design freedom in terms of structure and dimensions, thereby reducing costs. Thus, vacuum sealing by a simple method is possible, assembly is easy and reliability can be improved, and an easy miniaturization is possible.
本発明の請求項2の圧力変換器の製造方法によれば、請求項1の圧力変換器の製造方法であって、前記ダイヤフラム固着工程は、前記ダイヤフラム取付工程を経た組立途中品を所定の温度で加熱しながら前記ダイヤフラムと前記ボディとの突き合わせ面から前記真空室内を真空引きして真空ベーキング処理することにより、前記真空室内の有機物や付着物から放出されるアウトガスや水分を排出させる真空ベーキング工程を有することにより、前記真空室内の有機物や付着物から放出されるアウトガスや水分を排出させる真空ベーキング工程を有することにより、真空室からガスを排出するためだけの部品や開口部、真空封止をするためだけの開口部を設けることなく、真空室からガスを排出することが可能となる。
本発明の請求項3の圧力変換器の製造方法によれば、請求項2に記載の圧力変換器を製造する方法であって、前記ダイヤフラム固着工程は、前記真空ベーキング工程を経た組立途中品を真空中で所定の温度まで冷却した後、大気中に取り出す取り出し処理と、前記取り出し工程を経た組立途中品を室温まで冷却する前に再び所定の真空状態とし、前記真空状態を所定時間保持した後、前記溶着またはろう付けによる封止を行って前記真空室を形成する真空室形成処理工程とを有することにより、起歪ダイヤフラムの円筒部の表面粗さとボディの中空部の表面粗さや真空封止工程における真空状態の保持時間を調節すれば、真空室の真空度を適正に調節することが可能となる。
例えば、上記表面粗さを粗くする、上記保持時間を長くする、あるいはこれらの両方を行うことによって、真空室の真空度を高めることができる。
According to the pressure transducer manufacturing method of the second aspect of the present invention, in the pressure transducer manufacturing method according to the first aspect , the diaphragm fixing step may be performed such that an intermediate product that has undergone the diaphragm mounting step is subjected to a predetermined temperature. A vacuum baking process for discharging outgas and moisture released from organic substances and deposits in the vacuum chamber by evacuating the vacuum chamber from the abutment surface of the diaphragm and the body while heating at a vacuum. By having a vacuum baking process for discharging outgas and moisture released from organic substances and deposits in the vacuum chamber, parts and openings for discharging gas from the vacuum chamber, and vacuum sealing are provided. This makes it possible to discharge the gas from the vacuum chamber without providing an opening only for this purpose.
According to the method for manufacturing a pressure transducer of
For example, the degree of vacuum of the vacuum chamber can be increased by increasing the surface roughness, increasing the holding time, or both.
以下、本発明に係る実施の形態に基づき、図面を参照して本発明の圧力変換器およびその製造方法を詳細に説明する。
図1は、本発明の一つの実施の形態に係る圧力変換器の断面構成を示している。ボディ71は、ステンレス等の金属からなり、例えば、図示しないガス絶縁開閉装置等の被測定部に結合される雄ねじからなる結合部71aを有すると共に、図2に示すように、それぞれ直径が異なる中空部71b〜71eを有している。中空部71bの端部711の外縁は、略V字状の溝が形成されていると共に、先端は中心軸に直交する平面に削成されている。一方、中空部71eの端部712の外縁にも、略V字状の溝が形成されていると共に、先端は中心軸に直交する平面に削成されている。ボディ71の結合部71a側の端部711に接する中空部71bには、図1に示すように、ステンレス等の金属からなる起歪ダイヤフラム72と一体の剛性を有する円筒部(剛体部)72aが溶接等により気密に固着されており、上記起歪ダイヤフラム72の背面、ボディ71の中空部71cおよび後述する気密端子76の内面とにより囲繞された領域には真空室73が形成されている。
Hereinafter, based on the embodiment concerning the present invention, with reference to drawings, the pressure transducer of the present invention and the manufacturing method for the same are explained in detail.
FIG. 1 shows a cross-sectional configuration of a pressure transducer according to one embodiment of the present invention. The
起歪ダイヤフラム72を構成するつば部72bの円筒部72a寄りの角部には、図3に示すように、略V字状の溝が形成されていると共に、先端は中心軸に直交する面となるよう削成されている。真空室73の一部を形成する起歪ダイヤフラム72の背面には、受圧面と背面との圧力差による起歪ダイヤフラム72の変形を電気信号に変換するひずみゲージ74が接着、蒸着、スパッタリング、溶着、その他の手段により添着されている。ひずみゲージ74は、図示しないが、電気絶縁性の優れた、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂等からなるゲージベース上に、厚さ数μmを有し、銅・ニッケル系合金またはニッケル・クロム系合金からなり、蛇行した箔状のゲージ抵抗が添着されている。ゲージ抵抗は、両端がそれぞれ複数のゲージタブ(図示略)に一体に連接されている。そして、各ゲージタブに半田によりポリイミド樹脂等からなるフレキシブル接続基板75上に形成された複数の銅箔パターンの各一端がそれぞれ接続されている。
As shown in FIG. 3, a substantially V-shaped groove is formed at a corner near the cylindrical portion 72a of the
ボディ71の中空部71dのうち、中空部71cに連接する部分には、気密端子76が高温半田を用いた半田付け等により気密に固着されている。気密端子76は、ボディ71の中空部71dに嵌合する円筒部を有している。気密端子76の内部には、棒状の複数本のピン端子77がガラス等の絶縁封止材(図示略)によって貫通支持されており、この各ピン端子77の各一端には上記したフレキシブル接続基板75上に形成された複数の銅箔パターンの各他端がそれぞれ接続されている。さらに、ボディ71の中空部71eのうち、中空部71dに接する部分には、気密端子76を構成する複数本のピン端子77の各他端がスペーサー78の背面側から突出しており、各ピン端子77の各他端に半田によりポリイミド樹脂等からなるフレキシブル短絡基板79上に形成された複数の銅箔パターンの各一端がそれぞれ接続されている。
An
一方、ボディ71の結合部71aとは反対の端部712に接する中空部71eには、ステンレス等の金属からなり、略円筒状のケーブルグランド80が嵌合され、溶接等により気密に固着されている。ケーブルグランド80の中空には、シールド付きのケーブル81が挿入されていると共に、ケーブル81の外周との間には、ボディ71の端部712に接する端部から右方に向かって順に、エポキシ樹脂等の合成樹脂からなる充填接着剤82、抜け止めリング83およびバイトンゴム等からなる保護ブッシュ84がそれぞれ挿入されている。また、ボディ71の中空部71eに挿入されているケーブルグランド80の内面には、ガラスエポキシ樹脂等からなる補強板85が取り付けられており、ケーブル81を構成する複数本の導線81aの各一端が貫通保持されている。各導線81aの各一端は、フレキシブル短絡基板79上に形成された複数の銅箔パターンの各他端がそれぞれ接続されている。そして、ボディ71の中空部71eには、シリコンゲル等からなる充填剤86が充填されている。
On the other hand, the coupling portion 71a of the
次に、上記構成の圧力変換器の組立方法、即ち製造方法について、図3および図4を参照して説明する。
(1)まず、気密端子76をボディ71に端部711側から挿入し、気密端子76の円筒部をボディ71の中空部71dに、気密端子76の左端部がボディ71の中空部71cと中空部71dとの境界に存在する段部に一致するように嵌合する。次に、気密端子76の円筒部を半田付け等によりボディ71の中空部71dに気密に固着する。この工程を、「気密端子固着工程」と称する。
(2)次に、気密端子76の内部に貫通支持された各ピン端子77の各一端にフレキシブル接続基板75上に形成された複数の銅箔パターンの各他端をそれぞれ接続すると共に、起歪ダイヤフラム72の背面側に添着されたひずみゲージ74の各ゲージタブに上記フレキシブル接続基板75上に形成された複数の銅箔パターンの各一端をそれぞれ接続する。
(3)次に、起歪ダイヤフラム72の円筒部72aをボディ71の中空部71bに嵌合する。この工程を、「ダイヤフラム取付工程」と称する。
Next, an assembly method, that is, a manufacturing method of the pressure transducer having the above configuration will be described with reference to FIGS.
(1) First, the
(2) Next, each of the other ends of the plurality of copper foil patterns formed on the
(3) Next, the cylindrical portion 72 a of the strain-generating
(4)次に、上記した(1)〜(3)の工程を経た組立途中品のボディ71の端部711と起歪ダイヤフラム72のつば部72bとに対して以下のようにして溶着封止をなす。
(i)まず、上記した(1)〜(3)の工程を経た組立途中品に対して真空ベーキング処理を施す。この場合、起歪ダイヤフラム72の背面、ボディ71の中空部71cおよび気密端子76の内面とにより囲繞された領域に形成される真空室73から空気や有機物等からなるガスを排出するための排気路は、起歪ダイヤフラム72の円筒部72aとボディ71の中空部71bとの嵌合部と突き合わせ面の微視的な隙間である。この工程を、「真空ベーキング工程」と称する。
(4) Next, welded sealed as follows with respect to the
(I) First, a vacuum baking process is performed on an intermediate product that has undergone the steps (1) to (3). In this case, an exhaust path for exhausting a gas composed of air, organic matter, or the like from a
(ii)次に、上記した(i)の工程を経た組立途中品を真空中で冷却した後、大気中に取り出す。この工程を、「取り出し処理工程」と称する。
(iii)次に、上記した(i)〜(ii)の工程を経た組立途中品91が室温までに冷却する前に、真空中において、図4に示すように、上記組立途中品91のボディ71の中空部71eに固定金具92を嵌合すると共に、組立途中品91の起歪ダイヤフラム72の受圧面側に冷やし金具93を嵌合する。
(iv)次に、(iii)の工程における真空状態を一定時間保持した後、図示しない電子ビーム溶接装置を駆動して、電子銃から発射した電子ビームを、図3に示す構造物の起歪ダイヤフラム72のつば部72bの端面とボディ71の端部711との突き合わせ部分に、図5に拡大し矢印で示すように照射することにより、ボディ71の端部711と起歪ダイヤフラム72のつば部72bとを溶着封止し、起歪ダイヤフラム72の背面、ボディ71の中空部71cおよび気密端子76の内面とにより囲繞された領域に真空室73を形成する。
(Ii) Next, the assembled product that has undergone the step (i) described above is cooled in a vacuum and then taken out to the atmosphere. This step is referred to as a “removal processing step”.
(Iii) Next, as shown in FIG. 4, the body of the
(Iv) Next, after maintaining the vacuum state in the step (iii) for a certain period of time, an electron beam welding apparatus (not shown) is driven, and the electron beam emitted from the electron gun is subjected to strain generation of the structure shown in FIG. the abutting portion of the
この場合、ボディ71の中空部71bに起歪ダイヤフラム72の円筒部72aを挿入したインロー部94(図5参照)の隙間がスパッタや溶接ガスからひずみゲージ72等の重要部品を保護する役割を果たすと共に、真空引きする際の排気路としての機能を共に果たしている。この工程を、「真空室形成処理工程」と称する。
(v)次に、上記した(i)〜(iv)の工程を経た図4に示す構造物から固定金具92および冷やし金具93を取り外した後、組立途中品91の溶接部の溶接状態を顕微鏡で検査する。以上説明した(4)の工程を、「ダイヤフラム固着工程」と称する。
(5)次に、気密端子76を構成する複数本のピン端子77の各他端にフレキシブル短絡基板79上に形成された複数の銅箔パターンの各一端をそれぞれ接続する。
In this case, the gap of the spigot portion 94 (see FIG. 5) in which the cylindrical portion 72a of the strain-generating
(V) Next, after removing the fixing metal fitting 92 and the cooling metal fitting 93 from the structure shown in FIG. 4 that has undergone the above-described steps (i) to (iv), the welded state of the welded part of the
(5) Next, one end of each of the plurality of copper foil patterns formed on the flexible
(6)次に、ケーブル81、充填接着剤82、抜け止めリング83、保護ブッシュ84および補強板85が取り付けられたケーブルグランド80を用意し、この構造物の補強板85に貫通保持されたケーブル81の複数本の導線81aの各一端と、上記した(1)〜(5)の工程を経た組立途中品のフレキシブル短絡基板79上に形成された複数の銅箔パターンの各他端とをそれぞれ接続する。
(7)次に、ボディ71の中空部71eに充填剤86を充填した後、上記(6)の工程を経た構造物のケーブルグランド80をボディ71の中空部71eに嵌合し、ケーブルグランド80とボディ71を溶接等により固着する。
このように、本発明の上述の実施の形態によれば、起歪ダイヤフラム72の背面、ボディ71の中空部71cおよび気密端子76の内面とにより囲繞された領域に形成される真空室73から空気や有機物等からなるガスを排出するための開口部(排気路)は、起歪ダイヤフラム72の円筒部72aとボディ71の中空部71bとの嵌合部および起歪ダイヤフラム72のつば部72bの側面とボディ71の端部711との突き合わせ面の微視的な隙間である。この微視的な隙間は、加工上避けられない表面粗さを有する面同士を突き合わせることにより必然的に形成されるものである。
(6) Next, a
(7) Next, after filling the hollow portion 71e of the
As described above, according to the above-described embodiment of the present invention, the air from the
したがって、上記した特許文献1に記載の第1の従来例のように、排気のためだけの排気パイプ12を設ける必要がなく、その分部品点数を削減することができると共に、排気パイプ12を作製する工程や排気パイプ12を取り付ける工程、排気パイプ12を圧潰して封止する工程および排気パイプ12の先端開口12a内に溶融半田を充填する工程を削減することができるので、コストダウンを図ることができ、しかも、構造上位置的な制限がなく、設計上の自由度が大きい。また、圧力変換器を小型化する場合であっても、排気のためだけの部品が不要であり、各部品をそれぞれ小型化するだけで良く、上記した第1の従来例のような小型化に伴う不都合が発生することはない。また、上記微視的な隙間は、真空封止をするための開口部をも兼ねているため、上記した第2の従来例のように、真空封止をするためだけの溶接しやすい封止金具31を設ける必要がなく、その分部品点数を削減することができると共に、封止金具31を作製する工程、封止金具31を取り付ける工程および封止金具31を溶接により封止する工程を削減することができるので、コストダウンを図ることができ、しかも、構造上位置的な制限がなく、設計上の自由度が大きい。
Therefore, unlike the first conventional example described in
また、溶接する個所が少ないため、作業不良等に基づくガスの漏洩の危険が少なく、これにより信頼性が向上する。さらに、上記微視的な隙間は、上記した第2の従来例の封止金具31を構成する内円筒部31cの開口部より小さいので、溶接封止時に真空室73に侵入する溶接ガスの量も殆どなくなり、真空室73の真空度を従来より高めることができると共に、溶接ガスによる内部部品への金属蒸着量が減少し、この内部部品に蒸着した金属に起因する故障を減少させることができる。
また、本実施の形態によれば、ボディ71の中空部71bに起歪ダイヤフラム72の円筒部72aを挿入したインロー部94(図5参照)の隙間がスパッタや溶接ガスからひずみゲージ72等の重要部品を保護する役割を果たしている。したがって、本実施の形態によれば、上記した第2の従来例のように、スパッタや溶接ガスからひずみゲージ等の重要部品を保護するためだけの蒸着防止板32を設ける必要がなく、その分部品点数を削減することができる。また、蒸着防止板32を組み立てる工程や蒸着防止板32を封止金具31に溶接する工程も削減することができる。これにより、コストダウンを図ることができる。
In addition, since there are few places to be welded, there is less risk of gas leakage due to work defects and the like, thereby improving reliability. Further, since the microscopic gap is smaller than the opening of the inner cylindrical portion 31c constituting the sealing metal fitting 31 of the second conventional example, the amount of welding gas that enters the
Further, according to the present embodiment, the gap of the spigot portion 94 (see FIG. 5) in which the cylindrical portion 72a of the strain-generating
また、本実施の形態によれば、起歪ダイヤフラム72の円筒部72aの表面粗さとボディ71の中空部71bの表面粗さや上記した(4)(iv)の真空封止工程における真空状態の保持時間を調節することにより、真空室73の真空度を適正に調節することが可能である。例えば、上記表面粗さを粗くする、上記保持時間を長くする、あるいはこれらの両方を行うことによって、真空室73の真空度を高めることができる。
以上説明したように、本実施の形態によれば、部品点数や工程を削減することが可能となると共に、構造上および寸法上の設計自由度が向上し、安価で組み立てが容易であり、かつ、信頼性が高い圧力変換器を組み立てることができる。
以上、本実施の形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成は、本実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形実施ができることは勿論である。
In addition, according to the present embodiment, the surface roughness of the cylindrical portion 72a of the strain-generating
As described above, according to the present embodiment, the number of parts and processes can be reduced, the degree of design freedom in terms of structure and dimensions is improved, and it is inexpensive and easy to assemble. Highly reliable pressure transducer can be assembled.
Although the present embodiment has been described in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to the present embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. Of course you can.
例えば、上述した実施の形態では、本発明を真空封止型の圧力変換器に適用する例を示したが、これに限定されず、本発明は、大気封止型の圧力変換器や不活性ガス封止型の圧力変換器に適用しても良い。
また、上述した実施の形態では、起歪ダイヤフラム72の受圧面が露出している例を示したが、これに限定されず、上記した第1および第2の従来例のように、被測定部と起歪ダイヤフラム72の受圧面との間に被測定流体圧を導入する圧力導入路を形成しても良い。また、上述した実施の形態では、ボディ71は、それぞれ直径の異なる中空部71b〜71eを有する例を示したが、これに限定されず、中空部71b〜71eの直径がすべて等しくても良く、中空部の形状は円形状に限らず、四角形状、五角形以上の多角形状であっても良い。
また、上述した実施の形態では、ボディ71の端部711と起歪ダイヤフラム72のつば部72bとを溶着封止するために電子ビーム溶接装置を用いる例を示したが、これに限定されず、真空中で開口部を溶着することができる装置、例えば、真空ろう付け装置を用いても良い。また、上述した実施の形態では、本発明を真空室を有する圧力変換器に適用する例を示したが、これに限定されず、本発明は荷重変換器や一般的な密閉容器の内部を真空封止する場合に適用しても良い。
For example, in the above-described embodiment, an example in which the present invention is applied to a vacuum-sealed pressure transducer has been shown. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited to an air-sealed pressure transducer or an inert gas transducer. You may apply to a gas-sealed pressure transducer.
Further, in the above-described embodiment, the example in which the pressure receiving surface of the strain-generating
Further, in the above embodiment, although an example of using an electron beam welding apparatus to weld sealing the
71 ボディ
71a 結合部
71b〜71e 中空部
711,712 端部
72 起歪ダイヤフラム
72a 円筒部
72b つば部
73 真空室
74 ひずみゲージ
75 フレキシブル接続基板
76 気密端子
77 ピン端子
79 フレキシブル短絡基板
80 ケーブルグランド
81 ケーブル
82 充填接着剤
83 抜け止めリング
84 保護ブッシュ
85 補強板
86 充填剤
91 組立途中品
92 固定金具
93 冷やし金具
94 インロー部
71 Body 71a Connecting portion 71b to
Claims (3)
内部にそれぞれ直径が異なる第1および第2の中空部を有し、少なくとも一端が開口されたボディの前記第2の中空部に気密端子を嵌合させると共に、前記ボディの前記第2の中空部と気密に固着する気密端子固着工程と、
剛体部とつば部とを有する前記ダイヤフラムの前記剛体部を前記ボディの開口部から前記第1の中空部に微小な隙間を存して嵌合させると共に、前記つば部を前記ボディの前記開口部に当接させるダイヤフラム取付工程と、
真空条件下において、前記ボディの前記開口部と前記ダイヤフラムの前記つば部とを溶着またはろう付けにより封止し、前記ダイヤフラムの前記背面、前記ボディの前記第1の中空部および前記気密端子の内面とにより囲繞された領域に真空室を形成するダイヤフラム固着工程と、
により組み立てられることを特徴とする圧力変換器の製造方法。 A pressure transducer that converts a deformation of a diaphragm due to a pressure difference between a pressure receiving surface and a back surface thereof into an electrical signal using a strain gauge attached to the back surface of the diaphragm,
The body has first and second hollow portions with different diameters, and an airtight terminal is fitted into the second hollow portion of the body having at least one end opened, and the second hollow portion of the body An airtight terminal adhering process for adhering airtightly,
The rigid body portion of the diaphragm having a rigid body portion and a flange portion is fitted to the first hollow portion from the opening portion of the body with a small gap, and the flange portion is fitted to the opening portion of the body. A diaphragm mounting step for contacting with
Under vacuum conditions, the opening of the body and the flange of the diaphragm are sealed by welding or brazing, and the back surface of the diaphragm, the first hollow portion of the body, and the inner surface of the hermetic terminal A diaphragm fixing step for forming a vacuum chamber in a region surrounded by
The manufacturing method of the pressure transducer characterized by being assembled by this.
前記取り出し工程を経た組立途中品を室温まで冷却する前に再び所定の真空状態とし、前記真空状態を所定時間保持した後、前記溶着またはろう付けによる封止を行って前記真空室を形成する真空室形成処理工程とを有することを特徴とする請求項2に記載の圧力変換器の製造方法。 The diaphragm adhering step is a process of taking out the assembled product that has undergone the vacuum baking step to a predetermined temperature in a vacuum, and then taking it out to the atmosphere.
A vacuum in which the vacuum chamber is formed by performing a predetermined vacuum state again before cooling the assembled product that has undergone the removal step to room temperature, holding the vacuum state for a predetermined time, and then sealing by welding or brazing. The method for manufacturing a pressure transducer according to claim 2 , further comprising a chamber forming process.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005180015A JP5221844B2 (en) | 2005-06-20 | 2005-06-20 | Manufacturing method of pressure transducer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005180015A JP5221844B2 (en) | 2005-06-20 | 2005-06-20 | Manufacturing method of pressure transducer |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006349651A JP2006349651A (en) | 2006-12-28 |
JP5221844B2 true JP5221844B2 (en) | 2013-06-26 |
Family
ID=37645657
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005180015A Active JP5221844B2 (en) | 2005-06-20 | 2005-06-20 | Manufacturing method of pressure transducer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5221844B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6420631B2 (en) * | 2014-11-10 | 2018-11-07 | 株式会社テイエルブイ | Sensor fixture |
JP6892404B2 (en) | 2018-03-15 | 2021-06-23 | 株式会社鷺宮製作所 | Pressure sensor |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5870139A (en) * | 1981-10-21 | 1983-04-26 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor type pressure to electricity transducer |
JPH062189U (en) * | 1992-06-03 | 1994-01-14 | エヌオーケー株式会社 | Pressure sensor |
JP3642871B2 (en) * | 1996-03-27 | 2005-04-27 | 長野計器株式会社 | Pressure sensor weld fixing structure |
JPH11295174A (en) * | 1998-04-09 | 1999-10-29 | Fujikoki Corp | Pressure sensor |
JP3502807B2 (en) * | 2000-04-14 | 2004-03-02 | 長野計器株式会社 | Pressure sensor |
JP3824964B2 (en) * | 2002-05-17 | 2006-09-20 | 長野計器株式会社 | Absolute pressure sensor |
-
2005
- 2005-06-20 JP JP2005180015A patent/JP5221844B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2006349651A (en) | 2006-12-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN1125975C (en) | Pressure sensor and its manufacturing method | |
JP3136087B2 (en) | Semiconductor pressure sensor | |
JP3870824B2 (en) | SUBSTRATE HOLDER, SENSOR FOR SEMICONDUCTOR MANUFACTURING DEVICE, AND PROCESSING DEVICE | |
US6044130A (en) | Transmission type X-ray tube | |
US20020029639A1 (en) | Isolation technique for pressure sensing structure | |
US6176137B1 (en) | Pressure sensor | |
JP3824964B2 (en) | Absolute pressure sensor | |
JP2000068719A (en) | Ceramic metallic field through of millimeter wave | |
US4076955A (en) | Package for hermetically sealing electronic circuits | |
KR100271113B1 (en) | A glass/metal package and method for producing the same | |
US10871415B2 (en) | High temperature protected wire bonded sensors | |
US20120055256A1 (en) | Ceramic component having at least one electrical feedthrough, method for its manufacture and pressure sensor with such a component | |
EP0092944B1 (en) | Method for packaging electronic parts | |
JP5221844B2 (en) | Manufacturing method of pressure transducer | |
KR100436467B1 (en) | Semiconductor laser and its manufacturing method | |
JPH11295174A (en) | Pressure sensor | |
JP2006179897A (en) | Workpiece holder, susceptor for semiconductor manufacturing apparatus, and processing apparatus | |
JPWO2007000971A1 (en) | X-ray tube, X-ray tube apparatus and method for manufacturing X-ray tube | |
JPH09320412A (en) | Vacuum bulb | |
US6291777B1 (en) | Conductive feed-through for creating a surface electrode connection within a dielectric body and method of fabricating same | |
JP3626313B2 (en) | Electron tube | |
CN111510835A (en) | Packaging structure and manufacturing method of solid conduction MEMS microphone and mobile terminal | |
US6015325A (en) | Method for manufacturing transmission type X-ray tube | |
JPH05332865A (en) | Assembling method of oil-sealed type semiconductor pressure sensor | |
US4841192A (en) | Piezoelectric hydrophone |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080428 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110728 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110805 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20111004 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20121005 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20121203 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130304 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130308 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160315 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5221844 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |