JPH02280026A - Semiconductor type pressure detecting device - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、測定面に検出圧力が作用させられるように
した半導体センシング素子を用いた圧力検出装置に関す
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a pressure detection device using a semiconductor sensing element that allows detection pressure to act on a measurement surface.
半導体センシング素子を用いた圧力検出装置にあっては
、シールダイヤフラムが用いられているもので、素子の
劣化に伴う問題点を除くためにこのシールダイヤフラム
で区切られた室内に液体を封入し、この液体内に半導体
センシング素子を設定するようにしている。この場合、
シールダイヤプラム内に液体を封入するためには、この
ソールダイヤフラムで形成される室内を真空状態とし、
そして適宜形成される孔を介して液体をシールダイヤフ
ラム内に導入する。そして、液体が封入された後に、上
記液体を導入した封入孔を閉じるようにしている。した
がって、このような圧力検出装置を組み立てるために多
（の手数を必要とするものであり、またシールダイヤフ
ラムの封止構造も複雑となるものである。Pressure detection devices using semiconductor sensing elements use a seal diaphragm, and in order to eliminate problems associated with element deterioration, a liquid is sealed in a chamber separated by this seal diaphragm. A semiconductor sensing element is set within the liquid. in this case,
In order to seal the liquid inside the seal diaphragm, the chamber formed by this sole diaphragm is brought into a vacuum state.
Liquid is then introduced into the seal diaphragm through appropriately formed holes. After the liquid is sealed, the filling hole into which the liquid was introduced is closed. Therefore, many steps are required to assemble such a pressure detection device, and the sealing structure of the seal diaphragm is also complicated.
さらに、加工及びシールのし易さから、このシールダイ
ヤフラムをゴム材料等の有機材料を用いて形成した場合
には、高温に晒された場合に硬化してしまい、シール性
が悪化したり、センサの特性が変わってしまう。又、使
用する液体によっては腐食されることもあり、さらには
封入した液体中へ圧力媒体が透過してしまうという問題
もある。Furthermore, due to the ease of processing and sealing, if this seal diaphragm is made of organic materials such as rubber materials, it will harden when exposed to high temperatures, resulting in poor sealing performance and characteristics will change. Furthermore, depending on the liquid used, it may be corroded, and there is also the problem that pressure medium may permeate into the sealed liquid.
この発明は上記のような点に鑑みてなされたもので、シ
ールダイヤフラムを簡単に封止した状態で組立て設定で
きるようにすると共に、特にこのシールダイヤフラム内
に半導体センシング素子と共に液体が簡単に封入設定で
きるようにし、さらに気密性、耐腐食性、耐圧力媒体透
過性に優れた半導体式圧力検出装置を提供しようとする
ものである。This invention has been made in view of the above points, and it is possible to easily assemble and set a seal diaphragm in a sealed state, and in particular, it is possible to easily set and seal a liquid together with a semiconductor sensing element within this seal diaphragm. The present invention aims to provide a semiconductor pressure detection device that is capable of achieving the same performance and has excellent airtightness, corrosion resistance, and pressure medium permeability.
（課題を解決するための手段）
すなわち、この発明に係る半導体式圧力検出装置にあっ
ては、
筐体内部に形成され圧力導入孔および開口面の形成され
た圧力検出室と、
金属製のリングと、
この金属製のリングの周囲に気密に接続した金属製のシ
ールダイヤフラムと、
上記金属製のリングを挟み込むようにして、上記筐体の
圧力検出室開口部を封じるように設定されるステムと、
このステムに取り付けられるようにして上記シールダイ
ヤフラムと上記ステムとの間に設定され、上記ステムを
貫通する端子線に接続されるようになる半導体圧力セン
シング素子機構とを具備し、上記シールダイヤフラムと
上記ステムとの間は密封され、その内部には絶縁性を有
する封入液が充填設定されるようにしたことを特徴とし
ている。(Means for Solving the Problems) That is, the semiconductor pressure detection device according to the present invention includes: a pressure detection chamber formed inside a housing and having a pressure introduction hole and an opening surface; and a metal ring. a metal seal diaphragm airtightly connected around the metal ring; and a stem configured to sandwich the metal ring and seal the pressure detection chamber opening of the housing. , a semiconductor pressure sensing element mechanism installed between the seal diaphragm and the stem so as to be attached to the stem, and connected to a terminal wire passing through the stem; It is characterized in that the space between it and the stem is sealed, and the inside thereof is filled with an insulating liquid.
上記のように構成される圧力検出機構にあっては、圧力
検出室に測定すべき圧力が設定され、この圧力がシール
ダイヤフラム内に充填される液体に作用し、半導体セン
シング素子で検知されるようになる。ここで、液体のシ
ールは金属製のリングと、この周囲に気密に接続した金
属製のシールダイヤフラムとにより行っており、この構
成によって簡単にダイヤフラムの内部にセンシング素子
、さらに液体を充填した状態で封止できるようになる。In the pressure detection mechanism configured as described above, the pressure to be measured is set in the pressure detection chamber, and this pressure acts on the liquid filled in the seal diaphragm and is detected by the semiconductor sensing element. become. Here, liquid sealing is performed by a metal ring and a metal seal diaphragm that is airtightly connected around the ring, and this configuration makes it easy to fill the sensing element inside the diaphragm and the liquid. It can be sealed.
したがって、この検出装置は簡単に組立てることができ
るようになるものであり、特に封入液の充填が簡単にで
きるようになる。さらに、金属製のシール部材を使用し
ているので、気密性、耐腐食性、耐圧力媒体透過性が向
上するようにな名。Therefore, this detection device can be easily assembled, and in particular can be easily filled with filler liquid. Furthermore, since it uses a metal sealing member, it has improved airtightness, corrosion resistance, and pressure medium permeability.
〔実施例］ 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。〔Example] Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
第１図はその構成を示すもので、筐体１１の内部には、
例えば円筒状の上部を開口した圧力検出室１２が形成さ
れている。そして、この圧力検出室には圧力導入孔１３
が連通形成されているもので、この導入孔１３を介して
測定しようとする圧力Ｐが導入されるようになっている
。FIG. 1 shows its configuration, and inside the casing 11,
For example, a cylindrical pressure detection chamber 12 with an open top is formed. This pressure detection chamber has a pressure introduction hole 13.
are formed in communication with each other, and the pressure P to be measured is introduced through this introduction hole 13.
上記圧力検出室１２の内部にはシールダイヤフラム１４
が設定される。このダイヤフラム１４は、例えばステン
レス等の金属製の部材によって一方の面に開口が形成さ
れたキャップ状に構成されているもので、このシールダ
イヤフラム１４は第３図に示すような形状のメタル（金
属製の）Ｃ−リング１４ａの周囲にろう付又は溶接によ
り気密に接続されている。メタルＣ−リング１４ａは弾
力性を有する金属製の部材から成り、断面がＣ形状をな
している。そして、このメタルＣ−リング１４ａは上記
圧力検出室１２の開口部周囲に形成した封止段部１５と
ステム１６との間に介在されるようになっている。A seal diaphragm 14 is provided inside the pressure detection chamber 12.
is set. This diaphragm 14 is made of a metal member such as stainless steel and has a cap shape with an opening formed on one side.This seal diaphragm 14 is made of metal (metallic It is hermetically connected by brazing or welding around the C-ring 14a (made by the company). The metal C-ring 14a is made of a resilient metal member and has a C-shaped cross section. The metal C-ring 14a is interposed between the stem 16 and a sealing step 15 formed around the opening of the pressure detection chamber 12.
上記筐体の圧力検出室１２は、ステム１６によって封止
されるようになり、この場合、このステム１６は封止段
部１５でメタルＣ−リング１４ａを挟み込むようになる
ので、ダイヤフラム１４のキャップ状の内部がステム１
６によって封止されるようにする。すなわち、ステム１
６はシールダイヤフラム１４の内部に液体を充填した状
態で、メタルＣ−リング１４ａを押さえ込むように設定
され、かしめ部１１ａにてかしめ固定されるようになる
もので、シールダイヤフラム１４の内部には液体１７が
封入されるようになる。尚、この液体１７は素子の劣化
に伴う問題点を除くために封入されるものであり、例え
ばシリコーンオイルあるいはフロロシリコーン等である
。The pressure detection chamber 12 of the housing is sealed by the stem 16, and in this case, the stem 16 sandwiches the metal C-ring 14a with the sealing step 15, so that the cap of the diaphragm 14 The inside of the shape is stem 1
6. That is, stem 1
Reference numeral 6 indicates a seal diaphragm 14 filled with liquid, which is set to press down on the metal C-ring 14a, and is fixed by caulking at the caulking portion 11a. 17 will be included. Note that this liquid 17 is sealed in order to eliminate problems associated with deterioration of the element, and is, for example, silicone oil or fluorosilicone.
ここで、上記ステム１６のダイヤフラム１４の内部に対
応する部分に、台座１８が接着剤によって接着固定され
ているものであり、この台座１８にはシリコン基板を切
り出して構成したセンシング素子となるセンサチップ１
９が陽極接合によって接着されている。すなわち、この
台座１８およびセンシングチップ１９によってセンシン
グ素子機構が構成されるものであり、このセンシング素
子機構はシールダイヤフラム１４のキャップ状の内部の
液体１７中に設定されるようになる。Here, a pedestal 18 is adhesively fixed to a portion of the stem 16 corresponding to the inside of the diaphragm 14, and a sensor chip serving as a sensing element formed by cutting out a silicon substrate is mounted on this pedestal 18. 1
9 is bonded by anodic bonding. That is, the pedestal 18 and the sensing chip 19 constitute a sensing element mechanism, and this sensing element mechanism is set in the liquid 17 inside the cap-shaped seal diaphragm 14.
上記ステム１６には、さらにガラス封入した状態で端子
２０が貫通設定されているもので、この端子線２０のダ
イヤフラム内部に突出する部分は、ワイヤ２１を介して
上記センシングチップＩ９に接続されるようになってい
る。A terminal 20 is set to pass through the stem 16 in a glass-sealed state, and a portion of the terminal wire 20 protruding into the diaphragm is connected to the sensing chip I9 via a wire 21. It has become.
したがって、シールダイヤフラム１４の内部の液体１７
内には、センシング素子機構が設定され、このセンシン
グ素子機構からの検出信号は、ワイヤ２に端子線２０を
介して導出されるようになっている。Therefore, the liquid 17 inside the seal diaphragm 14
A sensing element mechanism is set up inside, and a detection signal from this sensing element mechanism is led out to the wire 2 via a terminal line 20.
このセンシング機構部分の組立ては、例えば次のように
して行われる。すなわち、シールダイヤフラム１４と接
合したメタルＣ−リング１４ａを、圧力検出室１２の縁
部分に形成した封止段部１５に設定し、この状態でシー
ルダイヤフラム１４の内部に液体１７を充填する。The sensing mechanism portion is assembled, for example, as follows. That is, the metal C-ring 14a joined to the seal diaphragm 14 is set on the sealing step 15 formed at the edge of the pressure detection chamber 12, and in this state, the inside of the seal diaphragm 14 is filled with the liquid 17.
また、ステム１６にはセンシングチップ１９を陽極接合
した台座１８が接着剤によって取り付は設定され、さら
にガラス封止された端子線２０が上記センシングチップ
１９にワイヤによってそれぞれ接続設定されているもの
で、このステム１６がメタルＣ−リング１４ａを封止段
部１５部分に水平に保ちながら押し付けるようにして設
定され、筐体１１によって形成されたかしめ部１１ａに
よって上記ステム１６が固定されるようになるものであ
る。Furthermore, a pedestal 18 with a sensing chip 19 anodically bonded to the stem 16 is attached with adhesive, and furthermore, terminal wires 20 sealed with glass are connected to the sensing chip 19 by wires. The stem 16 is set so as to press the metal C-ring 14a against the sealing step portion 15 while keeping it horizontal, and the stem 16 is fixed by the caulking portion 11a formed by the housing 11. It is something.
上記ステム１６に取り付けられた端子線２０は、混成Ｉ
Ｃ回路基板２２を支えるようになるものであり、半田に
よって上記ＩＣ回路基′４Ｉｉ２２の回路部分に接続さ
れるようになっている。このＩＣ回路基板２２ではセン
シング素子機構部のセンシングチップ１９部で検出され
た圧力検出信号を出力処理する回路が設定されているも
ので、この回路部で処理された検出出力信号は、接触端
子２３を介して出力端子２４に伝達され出力処理される
ようになる。The terminal wire 20 attached to the stem 16 is a hybrid I
It supports the C circuit board 22, and is connected to the circuit portion of the IC circuit board '4Ii22 by solder. This IC circuit board 22 is equipped with a circuit that outputs and processes the pressure detection signal detected by the sensing chip 19 section of the sensing element mechanism section, and the detection output signal processed by this circuit section is sent to the contact terminal 23. The signal is transmitted to the output terminal 24 via the terminal 24 for output processing.
すなわち、上記のように構成される圧力検出装置にあっ
ては、筐体１１の圧力導入孔１３から伝播される圧力が
、圧力検出室１２に導入され、シールダイヤフラム１４
に作用するようになる。このシールダイヤフラム１４に
作用した圧力は、このダイヤフラム１４の内部に充填さ
れた液体に作用し、センシングチップ１９で検出される
ようになるもので、このセンシングチップ１９からの圧
力検出信号は、ワイヤ２１、端子線２０を介して混成Ｉ
Ｃ回路基板２２部に伝達され、その検出出力信号が、出
力端子２４を介して取り出されるようになる。That is, in the pressure detection device configured as described above, the pressure propagated from the pressure introduction hole 13 of the housing 11 is introduced into the pressure detection chamber 12, and the pressure is transmitted through the seal diaphragm 14.
It becomes effective. The pressure acting on the seal diaphragm 14 acts on the liquid filled inside the diaphragm 14 and is detected by the sensing chip 19. The pressure detection signal from the sensing chip 19 is transmitted to the wire 21. , hybrid I via terminal wire 20
The detection output signal is transmitted to the C circuit board 22 section and taken out via the output terminal 24.
上記のような圧力検出装置にあっては、液体１７のシー
ルにシールダイヤフラム１４及びメタルＣ−リング１４
ａが用いられている。したがって、圧力検出動作を実行
するシールダイヤフラムのソール工程、さらにシリコン
オイル等の液体１７の封入工程が非常に簡素化されるよ
うになる。すなわち、筐体１１の圧力検出室１２に対応
してシルダイヤフラム１４を設定し、このダイＡ・フラ
ム１４の内部にシリコンオイルによる液体１７を満たし
て後、センシング素子機構を設定したステム１６をかし
め固定すればよいものである。このようにすれば、上記
液体１７はシールダイヤフラム１４に接合したメタルＣ
−リング１４ａでシールされるものであり、確実なシー
ル状態が設定されるようになり、ステム１６のかしめ固
定作業によって上記シール状態が簡単且つ確実に実行さ
れるようになる。In the pressure detection device as described above, a seal diaphragm 14 and a metal C-ring 14 are used to seal the liquid 17.
a is used. Therefore, the sole process of the seal diaphragm for performing the pressure detection operation and the process of sealing the liquid 17 such as silicone oil are greatly simplified. That is, a sill diaphragm 14 is set corresponding to the pressure detection chamber 12 of the casing 11, and after filling the inside of this diaphragm 14 with a liquid 17 made of silicone oil, the stem 16 in which the sensing element mechanism is set is caulked. It should be fixed. In this way, the liquid 17 can be transferred to the metal carbon bonded to the seal diaphragm 14.
- It is sealed with the ring 14a, so that a reliable sealing state can be established, and the above-mentioned sealing state can be easily and reliably performed by caulking and fixing the stem 16.
さらに、本実施例によると金属製のシール部材を用いて
いるので、気密性が向上し、又、部材を選択することに
より、酸等の腐食性圧力媒体に対しても使用可能になる
。さらに、圧力媒体の液体１７中へのｉ３過の問題もな
い。Furthermore, according to this embodiment, since a metal seal member is used, airtightness is improved, and by selecting the member, it can be used against corrosive pressure media such as acids. Furthermore, there is no problem of i3 leakage of the pressure medium into the liquid 17.
尚、上記実施例では、ステム１６をかしめによって筐体
１１に固定するようにした。しかし、このステム１６は
周囲にねし溝を有する構成とし、ねじ込み手段によって
取り付は設定するようにしてもよい。In the above embodiment, the stem 16 is fixed to the housing 11 by caulking. However, this stem 16 may be configured to have a threaded groove around its periphery, and may be attached by screwing means.
このような場合には、メタルＣ−リング１４ａの外周部
に位置してＯリングを設けるようにすれば、シール構造
はより確実に保証されるようになる。In such a case, if an O-ring is provided at the outer periphery of the metal C-ring 14a, the sealing structure can be more reliably guaranteed.
次に、第２図を用いて本発明の他の実施例を説明する。Next, another embodiment of the present invention will be described using FIG.
本実施例は、液体１７の熱膨張の影響を少なくするため
に、液体１７の量を減少できるようにした構造を有して
おり、ステム１６に凹部１６ａを形成し、その凹部１６
ａ内に台座１Ｂを設置すると共に、シールダイヤフラム
１４の形状を比較的平滑な形状にしている。尚、図にお
いて上記実施例と同じ構成要素には同じ符号を付して、
その説明は省略する。This embodiment has a structure in which the amount of liquid 17 can be reduced in order to reduce the influence of thermal expansion of liquid 17, and a recess 16a is formed in the stem 16.
A pedestal 1B is installed within a, and the seal diaphragm 14 has a relatively smooth shape. In the figures, the same components as in the above embodiment are denoted by the same reference numerals.
The explanation will be omitted.
尚、上述の実施例において、メタルＣ−リング１４ａの
代わりに第４図に示すようなメタルＣ−リング１４ｂを
使用してもよい。このメタルＯリング１４ｂは断面０形
状をなしており、リングの内側、すなわち圧力媒体側に
孔１４ｃがあけられる。メタルＣ−リング１４ａあるい
はメタルＯリング１４ｂを使用すれば、圧力媒体の圧力
が高くなる程、メタルが外へ膨張するのでシール性が高
まり、１０〜１０００ ｋｇ／ｃｄの圧力を検出できる
。In the above embodiment, a metal C-ring 14b as shown in FIG. 4 may be used instead of the metal C-ring 14a. This metal O-ring 14b has a zero-shaped cross section, and a hole 14c is bored inside the ring, that is, on the pressure medium side. If the metal C-ring 14a or the metal O-ring 14b is used, the higher the pressure of the pressure medium, the more the metal expands outward, so the sealing performance will be improved, and pressures of 10 to 1000 kg/cd can be detected.
又、メタルＣ−リング１４ａあるいはメタルＯリング１
４ｂの具体的な材質は、例えばステンレスに銅メツキを
施したもの、インコネル、／’ｔステロイ等を使用でき
る。Also, metal C-ring 14a or metal O-ring 1
Specific materials for the material 4b include, for example, stainless steel plated with copper, Inconel, and /'tsteroy.
以上のようにこの発明に係る半導体式圧力検出装置によ
れば、充分に簡単な構成で圧力検出機構部が構成される
ものであり、特に半導体センシングチップを含むセンシ
ング素子機構部をステムに設定し、このステムをシール
ダイヤフラムに接合した金属製のリングに設定し、上記
ステムを取り付は固定する作業を実行するのみで、この
圧力検出素子に重要な検出機構が組立てられるものであ
り、特にセンシングチップに測定圧力を伝達する液体封
入工程が簡略化されるものである。さらに、金属製のシ
ール部材を使用しているので、気密性、。As described above, according to the semiconductor pressure detection device according to the present invention, the pressure detection mechanism section is configured with a sufficiently simple configuration, and in particular, the sensing element mechanism section including the semiconductor sensing chip is set in the stem. , this stem is set on a metal ring bonded to the seal diaphragm, and an important detection mechanism is assembled to this pressure detection element by simply installing and fixing the stem. The liquid sealing process for transmitting measurement pressure to the chip is simplified. Furthermore, since it uses a metal sealing member, it is airtight.
耐腐食性、耐圧力媒体透過性が向上するという効果があ
る。It has the effect of improving corrosion resistance and pressure medium permeability.
第１図はこの発明の一実施例に係る半導体式圧力検出装
置を説明する断面構成図、第２図はこの発明の他の実施
例を説明する断面構成図、第３図はメタルＣ−リングを
表す斜視図、第４図はメタル０−リングを表す斜視図で
ある。
１１・・・筐体、１２・・・圧力検出室、１３・・・圧
力導入孔、１４・・・シールダイヤフラム、１４ａ・・
・メタルＣ−リング、１４ｂ・・・メタル０−リング、
１６・・・ステム、１７・・・液体、１Ｂ・・・台座、
１９・・・センシングチップ、２０・・・端子線、２２
・・・混成ＩＣ回路基板。
代理人弁理士 岡 部 隆
（ほか１名）
第
図FIG. 1 is a sectional configuration diagram illustrating a semiconductor pressure detection device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional configuration diagram illustrating another embodiment of the invention, and FIG. 3 is a metal C-ring. FIG. 4 is a perspective view showing a metal O-ring. DESCRIPTION OF SYMBOLS 11... Housing, 12... Pressure detection chamber, 13... Pressure introduction hole, 14... Seal diaphragm, 14a...
・Metal C-ring, 14b...Metal 0-ring,
16...Stem, 17...Liquid, 1B...Pedestal,
19... Sensing chip, 20... Terminal wire, 22
...Mixed IC circuit board. Representative Patent Attorney Takashi Okabe (and 1 other person) Figure
Claims (1)
た圧力検出室と、 金属製のリングと、 この金属製のリングの周囲に気密に接続した金属製のシ
ールダイヤフラムと、 上記金属製のリングを挟み込むようにして、上記筐体の
圧力検出室開口部を封じるように設定されるステムと、 このステムに取り付けられるようにして上記シールダイ
ヤフラムと上記ステムとの間に設定され、上記ステムを
貫通する端子線に接続されるようになる半導体圧力セン
シング素子機構とを具備し、上記シールダイヤフラムと
上記ステムとの間は密封され、その内部には絶縁性を有
する封入液が充填設定されるようにしたことを特徴とす
る半導体式圧力検出装置。[Claims] A pressure detection chamber formed inside a housing and having a pressure introduction hole and an opening surface, a metal ring, and a metal seal diaphragm airtightly connected around the metal ring. a stem configured to sandwich the metal ring and seal the opening of the pressure detection chamber of the housing; and a stem attached to the stem between the seal diaphragm and the stem. and a semiconductor pressure sensing element mechanism configured to be set and connected to a terminal wire passing through the stem, the space between the seal diaphragm and the stem is sealed, and an insulating liquid is contained therein. A semiconductor type pressure detection device characterized in that a filling setting is made.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10119689A JPH02280026A (en) | 1989-04-20 | 1989-04-20 | Semiconductor type pressure detecting device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10119689A JPH02280026A (en) | 1989-04-20 | 1989-04-20 | Semiconductor type pressure detecting device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02280026A true JPH02280026A (en) | 1990-11-16 |
Family
ID=14294190
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10119689A Pending JPH02280026A (en) | 1989-04-20 | 1989-04-20 | Semiconductor type pressure detecting device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02280026A (en) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1989
- 1989-04-20 JP JP10119689A patent/JPH02280026A/en active Pending
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