JPH0356982Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［考案の目的］ （産業上の利用分野） 本考案は、圧力に応答するダイヤフラムの変形
により可動接点及び固定接点が接触、離間する圧
力スイツチに関する。

（従来の技術） 従来の圧力スイツチにおいては、ダイヤフラム
に可動接点を取付けると共に、この可動接点と対
向する固定接点を設けており、被検出部からの圧
力によつてダイヤフラムが変形してその可動接点
が固定接点に接触して電流が流れ、オン信号が発
生するように構成されている。

また、従来の圧力スイツチを製造する場合、ダ
イヤフラム、このダイヤフラムを復帰変形させる
ためのスプリング等の各部品を、スイツチ本体に
組込むように構成している。

（考案が解決しようとする問題点） しかしながら、上記従来構成では、ダイヤフラ
ム、スプリング等の部品がスイツチ本体とは別部
品であるから、各部品をそれぞれ機械的加工を行
つて製造しなければならない。このため、各部品
の大きさを小さくしようとしても、機械的加工の
制約から小形化に限界があるので、圧力スイツチ
全体の構成を小形化できないという欠点がある。
一方、上記従来構成の圧力スイツチによつて被検
出部の圧力低下を検出しようとすると、被検出部
が通常圧力状態にあるとき、ダイヤフラムが変形
して可動接点及び固定接点が接触しているから、
電流が流れ続けてオン信号が出力され続けること
になり、この監視電流が常時必要となるため、消
費電力が多くなるという問題点があつた。また、
被検出部が通常圧力状態にあるときには、可動接
点及び固定接点は、互に接触する方向に圧力を受
けると共に、接触状態即ち電流が接点間を流れる
状態が続いて、該接点間がその接触抵抗により発
熱するため、該接触部分において金属の拡散現象
が生じることにより両接点が離間し難くなり、圧
力の変化に対する応答性が低下する虞もあつた。

そこで、本考案の目的は、圧力スイツチ全体の
構成を小形化でき、また、圧力低下を検出する場
合に使用しても、通常時には接点間を離間状態に
保持して消費電力を少なくでき、しかも、圧力変
化に対する応答性の低下を防止できる圧力スイツ
チを提供するにある。

［考案の構成］ （問題点を解決するための手段） 本考案の圧力スイツチは、シリコンウエハ製の
第１のベース及びこの第１のベースに接合された
シリコンウエハ製の第２のベースを設けると共
に、前記第１のベースにエツチング等により一体
に形成され流体圧力を受けて前記第２のベース側
へ膨出変形するダイヤフラムを設け、このダイヤ
フラムの受圧面と反対側の面に突部を形成し、更
に、前記第１のベースのうち前記第２のベース側
に面して固定接点を設け、また、前記ダイヤフラ
ムの変形を前記突部を介し受けて弾性変形する作
動部を、前記第２のベースに前記ダイヤフラム及
び固定接点と対向するようにエツチング等により
一体に形成し、この作動部のうち前記固定接点と
対向する部位に該固定接点と接触・離間可能に可
動接点を設けたところに特徴を有する。

（作用） 上記手段によれば、薄肉状のダイヤフラムをシ
リコンウエハ製の第１のベースにエツチング等に
より一体に形成すると共に、薄肉状の作動部をシ
リコンウエハ製の第２のベースにエツチング等に
より一体に形成する構成としたので、ダイヤフラ
ム及び作動部の大きさを非常に小さくすることが
できる。このため、圧力スイツチ全体の構成を、
大幅に小形化できる。加えて、上述したように全
体構成を大幅に小形化したものにおいて、ダイヤ
フラムに突部を形成すると共に、第１のベースに
固定接点を設け、そして、作動部を、ダイヤフラ
ム及び固定接点と対向し且つダイヤフラムの変形
を突部を介して受けて弾性変形するように設け、
この作動部に可動接点を固定接点と接触・離間可
能に設ける構成とした。この構成により、第１の
ベースのダイヤフラムが圧力を受けて変形する
と、この変形がダイヤフラムの突部を介して第２
のベースの作動部に作用し、作動部が弾性変形す
る。この作動部の弾性変形に応じて、第１のベー
スの固定接点と作動部の可動接点とが離間する。
この状態で、ダイヤフラムに加わる圧力が低下す
ると、ダイヤフラムが復帰変形し、上述とは逆に
作動部が弾性復帰変形して、固定接点と可動接点
とが接触する。従つて、圧力低下を検出するよう
な場合に使用すると、圧力が加わつた通常時は、
両接点が離間されて監視電流が流れなくなり、そ
れだけ消費電力が少なくなる。また、圧力が加わ
つた通常時は、両接点が離間されているから、両
接点の接触部分において金属の拡散現象が生じる
こともなくなつて両接点が離れ易くなり、圧力の
変化に対する応答性の低下が防止されるようにな
る。

（実施例） 以下、本考案の第１の実施例につき第１図乃至
第４図を参照しながら説明する。

まず第２図において、１は例えば略矩形状をな
すシリコンウエハよりなる第１のベース、２はこ
の第１のベース１よりも面積が大きく且つ略矩形
状をなすシリコンウエハよりなる第２のベースで
あり、これら第１及び第２のベース１及び２は例
えば接着により接合されている。ここで、第１の
ベース１には、エツチング等により同図中上面及
び下面に夫々凹部３及び凹部４が形成されてお
り、以て薄肉状（例えば20〜50μの厚さ寸法）を
なすダイヤフラム５が形成されている。６は例え
ばSiO₂よりなる突部で、これは、第３図にも示
すように上記ダイヤフラム５の受圧面５ａとは反
対側の面たる下面５ｂの略中央部に突設されてお
り、第１のベース１の下面を熱酸化処理等を施し
た後上記凹部４の形成時にマスク等することによ
り取り残し状に形成されている。７は第１のベー
ス１のうち第２のベース２側に位置して設けられ
た固定接点で、これは、第１のベース１の凹部４
の右方部に突設された例えばSiO₂よりなる突部
８及び９、並びにこれら突部８及び９を覆うよう
に蒸着或はスパツタ等によつて形成された導電性
の電極膜１０（例えばPt／Ti，Au／Ni製）から
構成されている。

一方、第２のベース２には、その下面にエツチ
ング等によつて凹部１１が形成されることによ
り、薄肉状をなす作動部１２が前記ダイヤフラム
５及び固定接点７と対向するように形成されてい
る。この作動部１２は、ダイヤフラム５の変形を
前記突部６を介して受けることにより、弾性変形
可能になつている。１３は上記作動部１２のうち
前記固定接点７と対向する部位に設けられた可動
接点で、これは、第４図に示すように、作動部１
２から第２のベース２の右端部に渡つて蒸着或は
スパツタ等により形成された夫々略Ｌ字状をなす
一対の電極膜１４及び１５（各々例えばPt／Ti，
Au／Ni製）から構成されている。ここで、可動
接点１３は、第２図に示すようにダイヤフラム５
が変形していない状態即ち作動部１２が弾性変形
していない状態で、固定接点７の電極膜１０が電
極膜１４，１５間を導通して該固定接点７と接触
するように設定されている。また、可動接点１３
は、第１図に示すようにダイヤフラム５が圧力を
受けて変形した状態即ち作動部１２が弾性変形し
た状態で、固定接点７の電極膜１０が電極膜１
４，１５から離れて該固定接点７と離間するよう
に設定されている。尚、可動接点１３の電極膜１
４及び１５における第２のベース２の右端部に位
置する部分には、例えばAl或はAu製のボンデイ
ングパツト１６及び１７が夫々形成されている。
また、第１及び第２のベース１及び２の外形寸法
は、その一辺部の長さが例えば１〜５mm程度に設
定されている。

次に、上記構成の作用を説明する。まず、所定
の圧力が通常的に加わつた状態について述べる
に、ダイヤフラム５の受圧面５ａに上記圧力を受
けてダイヤフラム５が撓み変形する。この変形が
ダイヤフラム５の突部６を介して第２のベース２
の作動部１２に作用し、この作動部１２が弾性変
形する。この作動部１２の弾性変形に応じて、第
１のベース１の固定接点７と作動部１２の可動接
点１３とが離間する。この状態においては、両接
点７，１３間が離間しているから、電流が流れて
おらず、従つて、このような圧力が加わつた状態
が長く続いても、従来に比べて消費電力を少なく
できる。

一方、ダイヤフラム５の受圧面５ａに加わる圧
力が低下すると、ダイヤフラム５が復帰変形し、
上述とは逆に作動部１２がその弾性により復帰変
形して、固定接点７と可動接点１３とが接触す
る。これによつて、両接点７，１３間に電流が流
れるようになり、この電流を検出して圧力低下の
検出動作が行なわれる。

このような構成の本実施例によれば、薄肉状の
ダイヤフラム５をシリコンウエハ製の第１のベー
ス１にエツチング等により一体に形成すると共
に、薄肉状の作動部１２をシリコンウエハ製の第
２のベース２にエツチング等により一体に形成す
る構成としたので、ダイヤフラム５及び作動部１
２の大きさを非常に小さくすることができる。こ
のため、圧力スイツチ全体の構成を、大幅に小形
化できる。また、圧力が加わつた通常状態が長く
続いても、両接点７，１３間が離間しているか
ら、電流が流れなくなり、監視電流を必要とする
従来に比べて消費電力を少なくできる。また、圧
力が加わつた通常時は、両接点７，１３間が離間
しているから、両接点７，１３の接触部分におい
て金属の拡散現象が生じることもなくなつて両接
点７，１３が離れ難くなることもなく、圧力の変
化に対する応答性の低下を防止できる。更に、固
定接点７及び可動接点１３を、ダイヤフラム５の
受圧面５ａと反対側の面に位置して設けたので、
圧力流体が接点７，１３に接触することがなくな
るから、特に圧力流体が通電性を有するような場
合により一層有効となる。

尚、圧力の検出レベルは、ダイヤフラム５の厚
さ寸法或は突部６の高さ寸法等を適宜変更するこ
とにより、所望の検出レベルを設定できる。

また、このような構成の圧力スイツチは、自動
車用バキユームスイツチ、自動車用オイルプレツ
シヤースイツチ、医療用センサ或いはロボツト用
面圧センサ等に適用できる。

第５図乃至第７図は本考案の第２の実施例を示
すもので、第１の実施例と異なる部分についての
み説明する。即ち、１８は第１のベース１に代わ
る第１のベースで、これにはダイヤフラム５及び
突部６に夫々代えてダイヤフラム１９及び突部２
０が形成されている。２１は固定接点７に代わる
固定接点で、これはSiO₂よりなる突部２２及び
２３、並びにこれら突部２２及び２３を夫々覆う
ように蒸着或はスパツタ等によつて形成された
各々略Ｌ字状をなす導電性の電極膜２４及び２５
（例えばPt／Ti，Au／Ni製）から構成されてい
る。尚、電極膜２４及び２５における第１のベー
ス１８の第６図中右端部に位置する部分には、例
えばAl或はAu製のボンデイングパツト２６及び
２７が夫々形成されている。一方、２８は第２の
ベース２に代わる第２のベースで、これには作動
部１２に代えて片支持され且つ弾性突片状をなす
作動部２９が設けられている。３０は可動接点１
３に代わる可動接点で、これは、上記作動部２９
の自由端部側の第１のベース１８と対向する面に
固定接点２１に対応して設けられており、蒸着或
はスパツタ等によつて形成された導電性の電極膜
（例えばPt／Ti，Au／Ni製）よりなる。そして、
固定接点２１及び可動接点３０は、第５図に示す
圧力が低い状態即ちダイヤフラム１９が変形して
いない状態で接触し、所定の圧力が加わつた状態
即ちダイヤフラム１９が変形して作動部２９が弾
性変形した状態で離間するようになつている。

従つて、この第２の実施例においても第１の実
施例と略同様な作用効果を得ることができる。

［考案の効果］ 本考案は以上の説明から明らかなように、シリ
コンウエハ製の第１のベース及びこの第１のベー
スに接合されたシリコンウエハ製の第２のベース
を設けると共に、前記第１のベースにエツチング
等により一体形成され流体圧力を受けて前記第２
のベース側へ膨出変形するダイヤフラムを設け、
このダイヤフラムの受圧面と反対側の面に突部を
形成し、更に、前記第１のベースのうち前記第２
のベース側に面して固定接点を設け、また、前記
ダイヤフラムの変形を前記突部を介し受けて弾性
変形する作動部を、前記第２のベースに前記ダイ
ヤフラム及び固定接点と対向するようにエツチン
グ等により一体に形成し、この作動部のうち前記
固定接点と対向する部位に該固定接点と接触・離
間可能に可動接点を設ける構成としたので、圧力
スイツチ全体の構成を小形化でき、また、圧力低
下を検出する場合に使用しても、通常時には接点
間を離間状態に保持して消費電力を少なくでき、
しかも、圧力変化に対する応答性の低下を防止で
きるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本考案の第１の実施例を示
すもので、第１図はダイヤフラムに所定の圧力が
加わつた状態を示す要部の縦断面図、第２図はダ
イヤフラムに加わる圧力が低い状態を示す全体の
縦断面図、第３図は第１のベースの下面図、第４
図は第２のベースの上面図である。また、第５図
乃至第７図は本考案の第２の実施例を示す夫々第
２図乃至第４図相当図である。 図面中、１，１８は第１のベース、２，２８は
第２のベース、５，１９はダイヤフラム、６，２
０は突部、７，２１は固定接点、１２，２９は作
動部、１３，３０は可動接点を示す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. シリコンウエハ製の第１のベースと、この第１
   のベースに接合されたシリコンウエハ製の第２の
   ベースと、前記第１のベースにエツチング等によ
   り一体に形成され流体圧力を受けて前記第２のベ
   ース側へ膨出変形する薄肉状のダイヤフラムと、
   このダイヤフラムの受圧面と反対側の面に形成さ
   れた突部と、前記第１のベースのうち前記第２の
   ベース側に面して設けられた固定接点と、前記第
   ２のベースに前記ダイヤフラム及び固定接点と対
   向するようにエツチング等により一体に形成され
   前記ダイヤフラムの変形を前記突部を介して受け
   て弾性変形する薄肉状の作動部と、この作動部の
   うち前記固定接点と対向する部位に該固定接点と
   接触・離間可能に設けられた可動接点とを具備し
   てなる圧力スイツチ。