JPH04194716A - Ｉｃチップ接着圧力センサ - 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】 「発明の技術分野」 本発明は、圧力検出に関し、受圧起歪ダイアフラム材質
を選ばず、圧力測定の多様化を促進し、圧力媒体の種類
を拡大し、超小型化、高精度、高速応答を可能にした圧
力センサに関する。

「発明の技術的背景」 従来より一般に使用されているダイアフラム型圧力セン
サは、 イ０円形起歪ダイアフラム上に、単結晶シリコンを短冊
状に加工した抵抗を、圧力により生ずる凸と凹の節部を
利用して、圧力に比例する歪みを検出できる位置に４個
を正確に接着して、ブリッジを構成するものである。

口、上記イの改善方法として、前記の位置にアモルファ
スシリコンをＣＶＤ法を用いて気相成長させブリッジを
形成する技術もある。

ハ、ステンレスの二重ダイアプラム構造とし、シリコン
抵抗ブリッジをその中におき、シリコンオイルを封入し
、オイルのダンパー作用を通じて圧力を検出するセンサ
がある。

［背景技術の問題点」 しかしながら、これらの方法は以下に述べる欠点を有し
ている。

イ、においては、シリコン短冊抵抗を２ＬＸ０．２ＷＸ
Ｏ，０５ｔ＋ａｍ以下にすることが難しく、小型化の限
界となっている。また、起歪ダイアプラムの形状は円形
に限定され、寸法の要求が厳しく、平面度、表面粗度も
通常の工作法では得難い精度を要求され、量産時におい
てさえ、大量の不良品を生ぜしめている。このため、量
産に不適で、製品も高価になる欠点があった。

口、においては、蒸着面の表面粗度が０．３Ｓ以上を必
要とするため加工が大変であり、シリコンアモルファス
膜の均一成長が得にくく、ブリッジ抵抗値の制御が困難
なため、目標値の製品が製作できない困難があった。

ハ、においては、構造が複雑であり、液体の封入を伴い
、材質も金属に限られ、製造が困難であった。また二重
ダイアプラムであるため、装着時のトルクの影響を受け
、精度が狂いやすい欠点があった。

「発明の目的」 本発明は上記のような、従来のものの欠点を除去するた
めになされたもので、抵抗ブリッジＩＣチップを起歪ダ
イアフラムの片面に接着することにより、あらゆる材質
のダイアプラムの使用を可能とし、ＩＣチップの接着位
置の自由度が増大し、著しく製作しやすくなる。また、
超小型化、高精度、耐久性のある低価額の圧力センサを
提供することを目的としている。

「発明の概要」 以上の目的を達成するため、本発明によるＩＣチップ接
着圧力センサは、例えば、ステンレスステムを一体的に
加工した起歪ダイアフラムの受圧面の裏側に、０−５ｒ
ｎｒｏＸＱ、５ｒｎｍの極小チップ内に、最新のＩＣ製
造技術による精密な写真法により一体成型した拡散型フ
ルブリッジ抵抗ＩＣチップを所定の位置に接着せしめ、
ＩＣチップの電極部からワイヤポンドでキャリヤとデモ
シュレータ−に接続するプリントボードと、そこから半
田付けにより導線を引き出せる構造を有するものである
。

「発明の実施例」 以下、この発明の好ましい実施例を図面に沿って説明す
る。第１図において、本発明によるＩＣチップ接着圧力
センサは、ステンレスステムｌに一体形成された受圧起
歪ダイアフラム２の片面上に接着されたフルブリッジ抵
抗ＩＣチップ３、おびチップの電極部からワイヤポンド
５によるリード線引きだし用のプリント基板４、そこか
ら半田付けにより引き出される導線６から構成される。

以下第２図に沿って詳細に説明する。起歪ダイアフラム
２はフルブリッジ抵抗ＩＣチップ３舎こ接着により一体
化しているので、圧力によって微小歪みを生じると、そ
の歪みが伝達されフルブリッジ抵抗の平衡が崩れ、圧力
に比例した電気信号が発生する。この場合、フルブリッ
ジ抵抗ＩＣチップ３を接着する場所は必ずしも、円板の
中央部の面対象位置に接着する必要はなく、第２図に示
すごとく円中心から半径の８０％程度ずれた場所に接着
しても良い直線性が得られる特徴がある。このフルブリ
ッジ抵抗ＩＣチップを使用すれば、歪み量は数ミクロン
のオーダーで、圧力に比例した十分な電気信号量が得ら
れる。

次に、第３図の機能ブロック図に沿って、フルブリッジ
抵抗ＩＣチップの機械変位と電気信号変換の回路を説明
する。シリコン単結晶上に拡散法により形成したフルブ
リッジ抵抗７と定電流源のキャリヤ８と圧力により起歪
ダイアフラムに生ずる歪みによりブリッジの平衡が崩れ
るのを検出するデモシュレータ−９により、圧力に比例
した電気信号に変換するものである。

以上起歪ダイアプラムの材質がステンレスの場合につい
て説明したが、本発明によればスチール、非鉄金属、合
金、硝子、セラミック、グラスチック、木材、複合材等
あらゆる材質を使用できる。

ダイアプラムの形状も円形で説明したが、必ずしも円形
の必要はなく、正方形、矩形、楕円、非幾何学的形状で
も良い。

「発明の効果」 以上の説明かられかる通り、本発明によるＩＣチップ接
着圧力センサは、起歪ダイアフラムの材質を問わない結
果、気体、液体、スラリー等、測定媒体の状態を問わず
、腐食性物賃にも使用でき、外形も自由にできる万能圧
力センサを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１１！Ｉは本発明の一実施例を示す断面図、第２図は
同じく斜視図、第３図はセンサの動作を示す機能ブロッ
ク図である。 ｌ・・・・・・・・・・・・ステム ２・・・・・・・・・・・・受圧起歪ダイアフラム３・
・・・・・・・・・・・フルブリッジ抵抗ＩＣチ７グ４
・・・・・・・・・・・・プリント基板５・・・・・・
・・・・・・ワイヤポンド６・・・・・・・・・・・・
導線 ７・・・・・・・・・・・・フルブリッジ抵抗８・・・
・・・・・・・・・キャリヤ ９・・・・・・・・・・・・デモシュレータ−発明者　
　ニスイーデイ−株式会社内竹花良人高立株式会社内　
　　　　　植田典則 第二図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、抵抗ブリッジＩＣチップを受圧面の起歪ダイアフラ
   ムの片側に接着せしめ、間接的に圧力を検出できる構造
   の圧力センサ ２、前記抵抗ブリッジＩＣチップに機能回路を集積化せ
   しめたＩＣチップを受圧面の起歪ダイアフラムの片側に
   接着せしめ、間接的に圧力を検出できる構造の圧力セン
   サ ３、ＩＣチップを受圧面の起歪ダイアフラムの片側に接
   着せしめる位置が、必ずしもダイアフラム面内で対称位
   置でなくてもよい圧力センサ