JPH0355075Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の技術分野〕 本考案は、シリコンとほぼ同じ線膨張係数を有
する台座の上にピエゾ抵抗素子を有するシリコン
ダイアフラムを固着し、ハウジングに収容してな
るシリコンダイアフラム形圧力変換器に関するも
のである。

〔従来技術〕

従来この種のシリコンダイアフラム形圧力変換
器においては、ガラス気密端子がハウジングを貫
通して設けられ、これを介して上記ピエゾ抵抗素
子の出力を外部に取り出しているが、絶縁物から
なる台座を鉄、ニツケル系の合金等からなるハウ
ジングに封着する場合、両者の熱膨張係数の差に
基いて生じる熱応力でガラス気密端子が破損した
り、ハウジングの熱膨張係数が低膨張係数の台座
に影響を与えてシリコンダイアフラムを高温度で
接着する場合の熱歪を増加させ、そのためにシリ
コンダイアフラムの特性に悪影響を与えたりする
ことがあつた。

このため、従来台座を直接ハウジングに固定す
る代りに第１図に示すように台座１１を、その側
面を包囲する薄肉金属部材１２を介してハウジン
グ１３に固定したものがある（特公昭55−23472
号公報参照）。図において１４はシリコンダイア
フラム、１５はピエゾ抵抗素子、１６は電極１７
を介してピエゾ抵抗素子１５の出力を取り出す導
体、１８は導体１６に接続された導体、１９は導
体１８を有するガラス気密端子であり、薄肉金属
部材１２は、溶接部２０において溶接によりハウ
ジング１３に気密に固着される。

しかしながら、このようなシリコンダイアフラ
ム形圧力変換器は、用途にもよるがその径方向の
寸法はきわめて小さく抑えたいことが普通であ
る。その場合、シリコンダイアフラム自体は結晶
方向性を有する関係上方形の板状にスライスした
ものが用いられるのが普通で、その大きさも特性
上からある程度限定されるため、それに対して周
辺の台座や薄肉金属部材等が大きくならないよう
にその外径を極力小さくすることが必要となる。
ところが、そのために台座に対してシリコンダイ
アフラムの角隅部がはみ出るようになつた場合、
その突出部が邪魔になつて薄肉金属部材を上方か
らハウジングに溶接することは不可能となるた
め、結局台座および薄肉金属部材の外径はシリコ
ンダイアフラムの最大寸法より小さくすることが
できなかつた。

〔考案の目的および構成〕

本考案は、このような事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、シリコンダイアフラムが
一部はみ出るような小さい外径の台座およびその
基端部外面に嵌装される薄肉金属部材を用いて小
形化することが可能なシリコンダイアフラム形圧
力変換器を提供することにある。

このような目的を達成するために、本考案は、
シリコンダイヤフラムよりも小さい外径をもつて
形成された台座およびその基端部外面に嵌装して
固着されるとともに軸線方向の一部に撓み部を有
する筒状の薄肉金属部材を用い、その薄肉金属部
材の基端部外面を、金属製ハウジング側に凹設し
た凹部内面にろう付けにより固着したものであ
る。以下、図示する実施例を用いて本考案を詳細
に説明する。

〔実施例〕

第２図は、本考案の一実施例を示す断面図であ
る。図において、シリコンとほぼ同じ線膨張係数
を有するガラスからなるチユーブ状の台座２１の
上に、シリコンダイアフラムからなるセンサ２２
が固着してある。このセンサ２２は、図上省略し
たがピエゾ抵抗素子を有しており、電極を介して
導体により出力が取り出される。台座２１は、そ
の基端部外面が筒状の薄肉金属部材２３の内面に
高温で封着され、この薄肉金属部材２３を介して
ハウジングを構成する基台２４に固着されてい
る。すなわち、薄肉金属部材２３は、その外面が
上記基台２４に設けた凹部の内面にろう材２５に
より固着してある。台座２１および薄肉金属部材
２３は、その外径を方形のセンサ２２の最大寸
法、すなわち方形の対角線の長さよりも小さく、
台座２１の外径が上記方形の１辺の長さとほぼ一
致する程度に形成してある。したがつて、従来例
えば第１図に示した変換器においては第３図ａに
示すように薄肉金属部材１２のハウジング１３に
対する固着部３１は上方から見て全周がシリコン
ダイアフラム１４の外側にあるのに対し、本実施
例ではセンサ２２の四隅で薄肉金属部材２３の基
台２４に対する固着部３２がセンサ２２の陰にな
つており、外径が山形化されている。図上省略し
たが、ハウジングには前記ピエゾ抵抗素子の出力
を取り出すための導体に接続された導体を有する
ガラス気密端子が設けてあり、出力を外部に取り
出せるようになつている。

上記構成において、薄肉金属部材２３と基台２
４とのろう付けは、予め薄肉金属部材２３と基台
２４との隙間にろう材２５を充填しておき、組付
けを終了した後、その付近をトーチのようなもの
で昇温することによつて容易に行なえる。

また、上述した薄肉金属部材２３は、その軸線
方向の一部に撓み部として内向き湾曲部分が形成
され、軸線方向において伸縮変位可能に構成され
ている。そして、このような構成によれば、内、
外圧力差で外方から圧縮応力等が加わり所定箇所
に保持されるセンサ２２を支持する部材であるチ
ユーブ状の台座２１や金属製の基台２４、さらに
この薄肉金属部材２３が周囲温度変化で伸縮した
ときにその軸線方向における変位を吸収する機能
を備えており、これによりセンサ２２側に悪影響
を及ぼさないような構成となつている。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本考案によれば、薄肉金
属部材とハウジング間をろう付けによつて固着し
たため、治具もしくはビームが溶接位置まで直接
到達しなければ固着されない溶接の場合と異な
り、接合面積を作り、ろう材を充填する寸法の確
保があればあとは周囲からの加熱により固着でき
るため、台座および薄肉金属部材の外径をシリコ
ンダイアフラムより小さくして小形化をはかるこ
とができる。

また、溶接の場合少なくとも溶接の対象となる
両構成部材の融点まで温度を上げることが必要で
あるが、ろう付けの場合にはろう材の種類により
固着可能な温度域が広がり、適当なろう材を選択
することによつてより低い温度での固着が可能と
なるため、シリコンダイアフラムに与える影響も
大幅に軽減できる効果がある。

さらに、ある種の金属間においては接合部に強
度の弱い、もしくは硬くて脆い化合物を形成する
ために、溶接では実際上固着することができない
場合があるが、本考案のようにろう付けによる場
合には、ろう材を適当に選択することにより、あ
るいは性質の異なる複数のろう材を積層して用い
る方法をとることにより、接合可能となる場合が
多い。

また、ろう付け部を同軸円筒状に構成した場合
には、内材としての薄肉金属部材および中間のろ
う材ならびにハウジングの熱膨張係数と形状寸法
を適当に選択することにより、加熱によつて拡張
した熱膨張係数の大きいハウジング側が、冷却後
に収縮するしまりばめ的な作用を利用して固着強
度を増大させることができる。

特に、本考案によれば、チユーブ状の台座を金
属製ハウジング側に連結して支持するにあたつ
て、軸線方向の一部に撓み部を有する筒状の薄肉
金属部材を用いていることから、所定位置に保持
されるシリコンダイアフラムに対し、周囲温度変
化で収縮する他の部材による変位を適切かつ確実
に吸収し、確実な圧力測定を行なえるという利点
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のシリコンダイアフラム形圧力変
換器の構成例を示す断面図、第２図は本考案の一
実施例を示す断面図、第３図はシリコンダイアフ
ラムと薄肉金属部材の寸法の関係を説明するため
の平面図である。 ２１……台座、２２……センサ（シリコンダイ
アフラム）、２３……薄肉金属部材、２４……基
台（ハウジング）、２５……ろう材。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ピエゾ抵抗素子を有するシリコンダイアフラム
   と、このシリコンダイアフラムが先端に固着され
   るとともにシリコンとほぼ同じ線膨張係数を有す
   る絶縁材によりシリコンダイアフラムよりも小さ
   い外径をもつチユーブ形状に形成された台座と、
   これらシリコンダイアフラムおよび台座が収納配
   置される金属製ハウジングと、このハウジング上
   に立設され先端側が前記台座の基端側外面に嵌装
   されることにより前記シリコンダイアフラムを有
   する台座を支持する筒状の薄肉金属部材とを備え
   てなり、この薄肉金属部材は、前記台座と共にシ
   リコンダイアフラムよりも小さい外径をもちかつ
   その軸線方向の一部に撓み部を有する筒形状に形
   成され、その先端側が前記台座側に固着されると
   ともに、この薄肉金属部材は、その基端部外面が
   前記ハウジングに凹設した凹部の内面にろう付け
   により固着されていることを特徴とするシリコン
   ダイアフラム形圧力変換器。