JPH04328436A - 圧力センサ及びその製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、水圧や油圧などの圧
力を電気信号として検出する圧力センサ及びその製造方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】水圧などの圧力を電気信号として検出す
る圧力センサとして、従来、図５に示すものが知られて
いる。この圧力センサ１１は、小径部１２ａと大径部１
２ｂとを有する扁平筒状の金属製のボディ１２を備えた
もので、ボディ１２の小径部１２ａ内には、セラミック
ステム１３ａの一側面に圧力センサチップ１３ｂなどを
固定した圧力センサ素子１３やアンプ１４などが内蔵さ
れ、大径部１２ｂの開口端にはダイアフラム１５が溶接
固定されている。そして上記セラミックステム１３ａの
他側面とダイアフラム１５との間にはオイル室１６が形
成され、このオイル室１６内のオイルを圧力センサチッ
プ１３ｂに導く圧力導入孔１３ｃがセラミックステム１
３ａの中心部に穿設されており、ダイアフラム１５が検
出した圧力をオイルを介して圧力センサチップ１３ｂに
伝達するようになっている。

【０００３】ここで、前記オイル室１６の形成およびオ
イルの注入は、図６の（ａ）〜（ｄ）に示す工程で行わ
れている。まず、セラミックステム１３ａの一側面に圧
力センサチップ１３ｂを固定してワイヤボンディングし
た圧力センサ素子１３を用意する（ａ）。また大径部１
２ｂの開口端にダイアフラム１５を溶接固定したボディ
１２を用意する（ｂ）。そして圧力センサ素子１３をボ
ディ１２の小径部１２ａ内に収容し、セラミックステム
１３ａの外周を小径部１２ａの内周に装着したゴムパッ
キン１７によりシールしてオイル室１６を形成する（ｃ
）。続いてセラミックステム１３ａに設けた逆止弁付の
オイル注入口１３ｄからオイル室１６内にオイルを注入
する（ｄ）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記従来の
圧力センサ１１は、ボディ１２に対してダイアフラム１
５を溶接固定しているため、ダイアフラム１５の外周部
には溶接代が必要であり、ダイアフラム１５が大径化す
る傾向にある。これはオイル室１６の容積と共にオイル
体積が増大することを意味し、オイルの温度変化による
膨張、収縮量が増大して圧力センサの圧力検出の誤差が
拡大する原因となっている。また、オイル室１６を形成
した後にオイル室１６内にオイルを注入する工程が別途
必要であり、生産性が悪く、その改善が要望されている
。

【０００５】そこでこの発明は、オイル室内のオイル温
度が変化することによる圧力検出誤差を減少し、生産性
を向上できる圧力センサ及びその製造方法を提供するこ
とを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
にこの発明による圧力センサは、圧力センサチップを有
する圧力センサ素子とダイアフラムとの間にオイル室が
形成され、ダイアフラムが検出した圧力をオイル室内の
オイルを介して圧力センサチップに伝達する形式の圧力
センサであって、上記圧力センサ素子とダイアフラムと
の間にオイル室を形成する金属リングを備え、この金属
リングは一端部をダイアフラムの外周にカーリング接合
し、他端部を圧力センサ素子の外周に接着剤を介し嵌合
固定してオイル室の容積を減少したことを手段としてい
る。

【０００７】また、この発明による圧力センサの製造方
法は、圧力センサチップを有する圧力センサ素子とダイ
アフラムとの間にオイル室が形成され、ダイアフラムが
検出した圧力をオイル室内のオイルを介して圧力センサ
チップに伝達する形式の圧力センサの製造方法であって
、上記ダイアフラムの外周に金属リングの一端部をカー
リング接合し、金属リングの他端部をオイル中で圧力セ
ンサ素子の外周に接着剤を介し嵌合固定してダイアフラ
ムと圧力センサ素子との間にオイルを封入したオイル室
を形成することを手段としている。

【０００８】

【作用】このような手段を採用したことにより、この発
明による圧力センサは、ダイアフラムの外周が金属リン
グの一端部に液密状にカーリング接合されるので、ダイ
アフラムの外周には溶接代が不要となる。このため、ダ
イアフラムは小径化しオイル室の容積が減少するのであ
り、オイル室内のオイル温度の変化による圧力センサの
圧力検出誤差が減少する。

【０００９】また、金属リングの他端部をセラミック板
の外周に液密状に嵌合固定してオイル室を形成する工程
をオイル中で行うようにしたので、オイル室内にはオイ
ルが自動的に過不足なく充填される。このため、オイル
室内にオイルを充填する別途の工程が不要となり、生産
性が向上する。

【００１０】

【実施例】以下、図面に示すこの発明の実施例について
説明する。圧力センサ１の断面図を示す図１において、
符号２は取付け孔２ａを有する六角ナットを利用したボ
ディを示しており、このボディ２内には金属リング３を
介してステンレス製のダイアフラム４を固定した圧力セ
ンサ素子５と、この圧力センサ素子５の検出信号を増幅
するアンプ６とが収容されている。

【００１１】圧力センサ素子５は、図２にも示すように
中心部に圧力導入孔５ａを穿設した円盤状のセラミック
ステム５ｂの一側面に、前記アンプ６に接続する２本の
リードピン５ｃを有するピンボード５ｄとシリコン圧力
センサチップ５ｅとを接着固定したものであり、シリコ
ン圧力センサチップ５ｅは圧力導入孔５ａを塞ぐように
セラミックステム５ｂの中央部に配置されている。そし
てこのシリコン圧力センサチップ５ｅの電極はワイヤボ
ンディングによりピンボード５ｄの電極に接続されてい
る。

【００１２】ダイアフラム４は、その外周が金属リング
３の一端部にカーリング加工により液密状に接合されて
いる。そしてこの金属リング３の他端部が前記圧力セン
サ素子５のセラミックステム５ｂの外周に嵌合し、シリ
コンラバー系の接着剤を介して液密状に接着されること
で、ダイアフラム４とセラミックステム５ｂとの間にオ
イルを封入した従来より小容積のオイル室７が形成され
ている（図３参照）。

【００１３】なお、図１に示すようにボディ２の内周に
はリテイニングリング８が装着され、このリテイニング
リング８により上記セラミックステム５ｂの外周に嵌合
した金属リング３の他端部がカシメ固定されている。ま
た、圧力センサ素子５のリードピン５ｃに接続するアン
プ６は、ボディ２の内周に嵌合したカバーキャップ９に
より抜け止めされている。

【００１４】図４の（ａ）〜（ｅ）は前記圧力センサ１
の製造工程を示しており、まず中心部にオイル孔５ａを
穿設した円形のセラミックステム５ｂを用意する（ａ）
。そしてこのセラミックステム５ｂの一面側において、
圧力導入孔５ａを塞ぐようにシリコン圧力センサチップ
５ｅを中心部に接着固定するとともに、リードピン５ｃ
を有するピンボード５ｄを周辺部に接着固定し、ワイヤ
ボンダによりシリコン圧力センサチップ５ｅの電極をピ
ンボード５ｄの電極に接続して圧力センサ素子５を形成
する（ｂ）。続いて圧力センサ素子５のセラミックステ
ム５ｂの外周にシリコンラバー系の接着剤を塗布する（
ｃ）。またカーリング加工用の拡径部３ａを一端部に形
成した金属リング３と、その拡径部３ａに嵌合して外周
部がカーリング加工されるダイアフラム４とを用意し、
巻締め機などを用いて両者にカーリング加工を施し、両
者を液密状に接合する（ｄ）。

【００１５】このような準備の後、金属リング３の他端
部を接着剤が塗布されたセラミックステム５ｂの外周に
液密状に嵌合固定してオイル室７を形成するのであるが
、この工程はオイル室７に封入すべきオイル中で行う（
ｅ）。

【００１６】このようにして製造された圧力センサ１は
、例えば水圧によりダイアフラム４が弾性変位すると、
オイル室７内のオイルが圧力導入孔５ａを介してシリコ
ン圧力センサチップ５ｅに水圧を伝達する。そして、シ
リコン圧力センサチップ５ｅが水圧に応じた電圧を発生
し、この電圧をアンプ６が増幅することで圧力センサ１
は水圧を電気信号に変換して検出する。

【００１７】ここで、圧力センサ１は、ダイアフラム４
の外周が金属リング３の一端部に液密状にカーリング接
合されるので、従来のようにダイアフラム４の外周に溶
接代を設ける必要がなく、その分ダイアフラム４は小径
となっている。そこでオイル室７の容積は従来より減少
し、オイル体積が減少することで、圧力センサ１は温度
変化によるオイル体積の増減の影響が少なく、検出誤差
が減少する。

【００１８】また、圧力センサ１の製造工程において、
金属リング３の他端部をセラミックステム５ｂの外周に
液密状に嵌合接着してオイル室７を形成する工程は、オ
イル中で行うようにしたので、オイル室７内にはオイル
が自動的に過不足なく充填される。従って、オイル室７
内にオイルを充填する別途の工程が不要となる。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したとおりこの発明によれば、
ダイアフラムの外周が金属リングの一端部に液密状にカ
ーリング接合されるので、従来のようにダイアフラムの
外周に溶接代を設ける必要がない。このため、ダイアフ
ラムは小径化しオイル室の容積が減少するのであり、オ
イル室内のオイル温度の変化による圧力センサの圧力検
出誤差を減少することができる。

【００２０】また、金属リングの他端部をセラミック板
の外周に液密状に嵌合固定してオイル室を形成する工程
をオイル中で行うようにしたので、オイル室内にはオイ
ルが自動的に過不足なく充填される。従って、オイル室
内にオイルを充填する別途の工程が不要となり、生産性
を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による圧力センサの一実施例を示す断面
図である。

【図２】一実施例における圧力センサ素子の側面図であ
る。

【図３】一実施例におけるオイル室の断面図である。

【図４】（ａ）〜（ｅ）は一実施例の製造工程をそれぞ
れ示す図である。

【図５】圧力センサの従来例を示す断面図である。

【図６】（ａ）〜（ｄ）は従来例の製造工程をそれぞれ
示す図である。

【符号の説明】

１、１１……圧力センサ ２、１２……ボディ ２ａ……取付け孔 ３……金属リング ３ａ……拡径部 ４、１５……ダイアフラム ５、１３……圧力センサ素子 ５ａ、１３ｃ……圧力導入孔 ５ｂ……セラミックステム ５ｃ……リードピン ５ｄ……ピンボード ５ｅ……シリコン圧力センサチップ ６、１４……アンプ ７、１６……オイル室 ８……リテイニングリング ９……カバーキャップ １２ａ……小径部 １２ｂ……大径部 １３ａ……セラミックステム １３ｂ……圧力センサチップ １３ｄ……オイル注入口 １７……ゴムパッキン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　圧力センサチップ（５ｅ）を有する圧
   力センサ素子（５）とダイアフラム（４）との間にオイ
   ル室（７）が形成され、ダイアフラム（４）が検出した
   圧力をオイル室（７）内のオイルを介して圧力センサチ
   ップ（５ｅ）に伝達する形式の圧力センサ（１）であっ
   て、上記圧力センサ素子（５）とダイアフラム（４）と
   の間にオイル室（７）を形成する金属リング（３）を備
   え、この金属リング（３）は一端部をダイアフラム（４
   ）の外周にカーリング接合し、他端部を圧力センサ素子
   （５）の外周に接着剤を介し嵌合固定してオイル室（７
   ）の容積を減少したことを特徴とする圧力センサ。
2. 【請求項２】　　圧力センサチップ（５ｅ）を有する圧
   力センサ素子（５）とダイアフラム（４）との間にオイ
   ル室（７）が形成され、ダイアフラム（４）が検出した
   圧力をオイル室（７）内のオイルを介して圧力センサチ
   ップ（５ｅ）に伝達する形式の圧力センサ（１）の製造
   方法であって、上記ダイアフラム（４）の外周に金属リ
   ング（３）の一端部をカーリング接合し、金属リング（
   ３）の他端部をオイル中で圧力センサ素子（５）の外周
   に接着剤を介し嵌合固定してダイアフラム（４）と圧力
   センサ素子（５）との間にオイルを封入したオイル室（
   ７）を形成することを特徴とする圧力センサの製造方法
   。