JPH03181834A - 半導体圧力変換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は自動車をはしめ広〈産業分野にて圧力の検出ま
たは測定に用いられる圧力変換器で、特に、シリコン感
圧ダイアフラムを容器内に封入してなる半導体圧力変換
器に関する。

（従来の技術） 半導体圧力変換器の一般的な基本構造としては、シリコ
ン感圧ダイアフラムを等しい熱膨張係数をもつ、例えば
シリコンからなる台座を介して容器に接合する方法がと
られている。これは感圧ダイアフラムを支持する台座と
感圧ダイアフラムとの間の熱膨張係数の差によって生じ
るストレスが感圧ダイアプラムを変形させて、あたかも
測定圧力による感圧ダイアフラムの変形と同等の結果と
なることを防ぐためである。

第４図は熱膨張係数の等しいシリコンからなる台座を用
いた従来の半導体圧力変換器の構造の一例で、シリコン
感圧ダイアフラムｌは圧力導入孔８ａが設けられたシリ
コンからなる台座８の上部に、この圧力導入孔を覆うよ
うはんだ等により接合される。この台座８は、圧力導入
孔３ａが設けられた導圧部３の上面にこれら圧力導入孔
を合わせてはんだ等で接合される。導圧部３は容器底部
６＠貫通して溶接等でこの容器底部に接合される。被測
定圧力はこれら圧力導入孔３ａ及び８ａを通してシリコ
ン感圧ダイアフラム１の感圧部の一方の面に加えられる
。この感圧ダイアフラム１は容器蓋部５を容器底部６に
溶接等で接合することにより外部より保護されている。

容器蓋部５と容器底部６とによって形成される空間部７
の圧力は基準圧力として前記感圧部の他方の面に加えら
れる。この空間部７は圧力測定または検出の用途によっ
て、即ち、絶対圧測定か相対圧測定かによって密閉ある
いは開放の方式がとられる。絶対圧測定には、空間部７
を真空または所定の圧力に図外の手段により保ち気密に
封じる。相対圧の測定には、例えば、容器蓋部５に孔を
設は空間部７を大気開放とする。

シリコン感圧ダイアフラムｌの出力信号は気密貫通端子
９を通して外部へ取り出される。

第５図は従来の半導体圧力変換器の構造の異なる例で、
第４図の例と比較して、この例では圧力導入孔３ａが設
けられた圧力導入部３に、空間部３ｂが更に設けられ、
この中に、例えば、ステンレス材からなる金属ダイアフ
ラム４がこの空間部をしゃ断するよう溶接等で接合され
る。ここで、シリコン感圧ダイアフラムｌと金属ダイア
フラム４との間の空間部に、図示しない注入口より、例
えば、シリコンオイル等の絶縁性液体２が注入される。

被測定圧力は圧力導入孔３ａから入り、金属ダイアフラ
ム４を変形させて、絶縁性液体２に圧力を伝達し、この
圧力は台座８の圧力導入孔８ａを通してシリコン感圧ダ
イアフラム１の感圧部の一方の面に加えられる。その他
については、第４図の例と同様である。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述の第４図の半導体圧力変換器では、被測定圧力は圧
力導入孔３ａ及び８ａを通してシリコン感圧ダイアフラ
ムの感圧部に直接加えられる。このことは短時間の使用
では特に問題はないが長時間の使用では被測定圧力の媒
体中の塵埃等がシリコン感圧ダイアフラムの感圧部に堆
積し、あたかも、このダイアフラムの板厚が増加したか
のような特性変化を示し問題となる。また、被測定圧力
の媒体が、例えば、水のような導電性のある液体の場合
、シリコン感圧ダイアフラムの感圧部に、これら導電性
の液体が直接触れることにより生じる、所謂、接水誘導
ノイズが生じ、変換器出力に誤差を生じる。

第５図の半導体圧力変換器では、被測定圧力は絶縁性液
体を介して、間接的に加えられるため、前述の問題点は
解消されるが、構造的に金属ダイアフラム、シリコンオ
イルを使用するため材料コストが上るとともに、金属ダ
イアプラムの取り付けには高いシール性が要求されるた
め作業コストも上り、極めて高価なものとなる。

本発明の課題は前述の問題点を解決して、低コストで、
しかも被測定媒体中の塵埃等に対し耐久性が高く、かつ
、接水誘導ノイズを防止した半導体圧力変換器を提供す
ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

前述の課題を解決するために、本発明の被測定圧力導入
部が取り付けられた容器底部と、容器蓋部とが気密に接
合されて構成される容器内に、圧力導入孔が設けられた
台座を介してシリコン感圧ダイアフラムを支持し、前記
圧力導入部および台座の圧力導入孔を通して被測定圧力
を前記感圧ダイアフラムの感圧部の一方の面に供給し、
容器内の圧力を基準圧力として前記感圧部の他方の面に
供給し、この感圧ダイアフラムの出力信号を気密貫通端
子を通して外部へ取り出すようにした半導体圧力変換器
においては、被測定圧力導入部の圧力導入口とシリコン
感圧ダイアフラムとの間の空間部に絶縁性の半固体状物
質を封じるとともに、この半固体状物質と被測定媒体と
の間を有機物薄膜によりシールするようにする。あるい
は基準圧力導入部が取り付けられた容器底部と、被測定
圧力導入孔が設けられた容器蓋部とが気密に接合されて
構成される容器内に圧力導入孔が設けられた台座を介し
てシリコン感圧ダイアフラムを支持し、前記容器底部の
圧力導入部および台座の圧力導入孔を通して基準圧力を
前記感圧ダイアフラムの感圧部の一方の面に供給し、前
記容器蓋部の圧力導入孔を通して被測定圧力を前記感圧
ダイアフラムの感圧部の他方の面に供給し、この感圧ダ
イアフラムの出力信号を気密貫通端子を通して外部へ取
り出すようにした半導体圧力変換器においては、被測定
圧力導入孔の圧力導入口とシリコン感圧ダイアフラムと
の間の空間部に絶縁性の半固体状物質を封じるとともに
、この半固体状物質と被測定媒体との間を有機物ＩＨに
よりシールするようにする。

（作用〕 本発明の半導体圧力変換器では被測定圧力の導入口とシ
リコン感圧ダイアフラムとの間の空間部に半固形状物質
を封じるとともに、この半固形状物質と被測定圧力媒体
との間を有機物薄膜によりシールするようにした。これ
によってシリコン感圧ダイアプラムの感圧部には絶縁性
の半固形状物質が接することとなり、被測定圧力媒体中
の塵埃等が堆積することがなくなる。また、被測定圧力
媒体が導電性の液体の場合に生じる、所謂、接水誘導ノ
イズも防止される。半固形状物質は、被測定圧力によっ
て容易に変形し、その圧力を感圧ダイアフラムに伝達す
るので、圧力測定の梢度には殆ど影響を及ぼすことはな
く、かつ、有機物薄膜によって簡単に外部との間をシー
ルできるので、例えば、シリコンオイルを封人材とする
第５図の半導体圧力変換器のようにそのシールのために
金属ダイアフラムを使用する必要はなく装置が小形化さ
れるとともに低コストとなる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例の半導体圧力変換器の断面図
である。シリコン感圧ダイアフラムエは圧力導入孔８ａ
が設けられたシリコンからなる台座８の上部に、この圧
力導入孔８ａを覆うようはんだ等により接合される。６
は容器底部で、例えば、絶縁性の合成樹脂からなり、気
密貫通端子兼止め板９が設けられている。５は容器蓋部
で、同様。

合成樹脂からなり、樹脂溶接により容器底部６に接合さ
れ、空間部７を形成する。シリコン感圧ダイアフラムｌ
が接合されている台座８は容器底部の下から挿入され、
気密貫通端子兼とめ板９と押え１１０によって固定され
る。押え板ｌＯも合成樹脂からなり圧力導入孔１０ｍが
設けられている０台座８と容器底部６の間はシール材１
６、例えば、０リングによってシールされる。　１３は
有機物ＩＭ、例えば、ポリ塩化ビニリデンを主成分とす
る１１１１あるいは薄いゴムで、台座８と押え板１０の
間に置かれる。このポリ塩化ビニリデンを主成分とする
薄膜は、圧力変換器の使用条件に応じた耐熱、付属品、
耐水性を有し、かつ、水分を透過せず可撓性がある。１
２は絶縁性の半固形状物質、例えば、シリコンゲルある
いはゴム系シリコンで、シリコン感圧ダイアフラムｌと
有機物薄膜１３との間の空間部に封入され、この有機物
薄膜１３で被測定圧力媒体からシールされている。押え
板ｌＯは容器底部６に合成樹脂溶接により接合される。

被測定圧力は圧力導入口１１から圧力導入孔１０ａを通
り有機物情！ｌ１１３及び半固形状物質１２に加えられ
る。有機物情ｌｌ１１３及び半固形状物質１２は容易に
変形し、シリコン感圧ダイアフラムの感圧部に被測定圧
力を伝達する。その他については、第４図の従来の半導
体圧力変換器と同様である。

第２図は本発明の異なる実施例を示す０本実施例では押
え板ＩＯに凹部が設けられており、そこに有機物薄膜１
３を置き圧力導入孔１４ａの設けられた押え板１４で固
定する。半固形状物質１２はシリコン感圧ダイアフラム
ｌと有機物１９１１１１３との間の空間部に封入される
。その他は第１図の実施例と同様である。

第３図は本発明の更に異なる実施例を示す６本実施例で
は、第１図及び第２図の実施例と比較して、シリコン感
圧ダイアフラムチップ１の被測定圧力の加圧面と基準圧
力の加圧面とが逆になったものである。容器蓋部５に被
測定圧力導入孔５ａが設けられる。この圧力導入孔５ａ
を中心に凹部を設け、ここに有機物薄膜１３を置き、圧
力導入孔１４ａの設けられた押え板１４で固定する。半
固形状物質１２は有機物薄膜１３とシリコン感圧ダイア
フラム１との間の空間に封入される。押え板ｌＯの圧力
導入孔１０ａを通して基準圧力、例えば、相対圧測定の
場合は大気圧が導入される。被測定圧力は容器蓋部の圧
力導入口１１から圧力導入孔１４ａを通り有機物情Ｈ１
３及び半固形状物質１２に加えられる。有機物情８１３
及び半固形状物［１２は容易に変形し、シリコン感圧ダ
イアフラムｌに被測定圧力を伝達する。この方法ではシ
リコン感圧ダイアフラム１の感圧部が形成された面に被
測定圧力が加えられるが、従来の装置では、この方法は
被測定圧力媒体中の塵埃等が感圧部に直接影響を与え誤
差を生じるため、一般には使用できなかったが、本発明
ではシリコン感圧ダイアフラム１の感圧部は半固形状物
質１２で保護されるので実用化が可能となる。

〔発明の効果］ 本発明の半導体圧力変換器では被測定圧力導入口とシリ
コン感圧ダイアフラムとの間の空間部に絶縁性の半固形
状物質を封じるとともに、有機物薄膜により半固形状物
質と被測定圧力媒体との間をシールするようにしたので
、通常の半導体圧力変換器と大差のないコストと大きさ
で、被測定圧力媒体中の塵埃等に対し耐久性が高く、か
つ、接水誘導ノイズを防止した半導体圧力変換器が得ら
れた。この種の半導体圧力変換器が広く利用される自動
車をはじめ各産業分野では被測定圧力媒体は塵埃等で汚
れているのが普通であり通常の半導体圧力変換器と大差
のないコストと大きさで、これに対する耐久性が得られ
た効果は大きい、また、接木誘導ノイズを防止するため
には、従来、第５図に示す大形で高価なダイアフラムで
シールされた絶縁性液体を介して被測定圧力を加える方
式が用いられるでおり、本発明の半導体圧力変換器は、
同様、その効果が大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の半導体圧力変換器の断面図
、第２図は本発明の異なる実施例の半導体圧力変換器の
断面図、第３図は本発明の更に異なる実施例の半導体圧
力変換器の断面図、第４図は従来の一例の半導体圧力変
換器の断面図、第５図は従来の異なる例の半導体圧力変
換器断面図である。 ｌ：シリコン感圧ダイアフラム、５：容器蓋部、６：容
器底部、８：台座、８ａ：圧力導入孔、ｌｌ：被測定圧
力導入口、１２：半固形状物質、１３ｊ有機第１ 側 第２閃 に ８ 株 り 第３図 第４胆 第５時

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）被測定圧力導入部が取り付けられた容器底部と、容
   器蓋部とが気密に接合されて構成される容器内に、圧力
   導入孔が設けられた台座を介してシリコン感圧ダイアフ
   ラムを支持し、前記圧力導入部および台座の圧力導入孔
   を通して被測定圧力を前記感圧ダイアフラムの感圧部の
   一方の面に供給し、容器内の圧力を基準圧力として前記
   感圧部の他方の面に供給し、この感圧ダイアフラムの出
   力信号を気密貫通端子を通して外部へ取り出すようにし
   た半導体圧力変換器において、 被測定圧力導入部の圧力導入口とシリコン感圧ダイアフ
   ラムとの間の空間部に絶縁性の半固体状物質を封じると
   ともに、この半固体状物質と被測定媒体との間を有機物
   薄膜によりシールしたことを特徴とする半導体圧力変換
   器。 ２）基準圧力導入部が取り付けられた容器底部と、被測
   定圧力導入孔が設けられた容器蓋部とが気密に接合され
   て構成される容器内に圧力導入孔が設けられた台座を介
   してシリコン感圧ダイアフラムを支持し、前記容器底部
   の圧力導入部および台座の圧力導入孔を通して基準圧力
   を前記感圧ダイアフラムの感圧部の一方の面に供給し、
   前記容器蓋部の圧力導入孔を通して被測定圧力を前記感
   圧ダイアフラムの感圧部の他方の面に供給し、この感圧
   ダイアフラムの出力信号を気密貫通端子を通して外部へ
   取り出すようにした半導体圧力変換器において、 被測定圧力導入孔の圧力導入口とシリコン感圧ダイアフ
   ラムとの間の空間部に絶縁性の半固体状物質を封じると
   ともに、この半固体状物質と被測定媒体との間を有機物
   薄膜によりシールしたことを特徴とする半導体圧力変換
   器。