JPH0530115Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、シリコンチツプ等の感圧素子を使用
する雰囲気等の圧力を測定するための圧力センサ
に関する。

［従来の技術］ 従来のシリコンダイヤフラム型圧力センサは第
３図に示す如く、金属ステム１、シリコン台座
２、シリコンチツプに電極を設けたものから成る
ダイヤフラム型感圧素子３、リードピン４、リー
ド細線５、ガラス封止体６、圧力導入パイプ７、
金属キヤツプ８から成る。

シリコン台座２はシリコンブロツクの中央に貫
通孔９を有するものであつて、ステム１上に固着
されている。感圧素子３は貫通孔９を封止するよ
うにシリコン台座２上に固着され、この一方の主
面はステム１と金属キヤツプ８とから成る容器１
０内の雰囲気に接し、他方の主面は貫通孔２ａ内
の被測定雰囲気に接している。貫通孔９に被測定
雰囲気を導入するために、この貫通孔９はステム
１に設けられた貫通孔１１を介して圧力導入パイ
プ７につながつている。

金属ステム１の貫通孔１１の左右に設けられた
貫通孔１２にはリードピン４が夫々挿入され、ガ
ラス封止体６で封止されている。金属ステム１の
上面には金属キヤツプ８が装着されている。な
お、リード細線５によつて感圧素子３の上面に形
成された電極（図示せず）とリードピン４とが電
気的に接続されている。

圧力を測定すべき外部媒体は、圧力導入パイプ
７から導入され、貫通孔１１及びシリコン台座２
の貫通孔９を通じて感圧素子３の下面に達する。

ところで、絶対圧型の圧力センサでは金属キヤ
ツプ８の内部を低圧状態（１×10^-5Torr程度の
真空状態）として外部媒体の圧力を測定する。こ
のため、金属キヤツプ８に予め小さな貫通孔１３
を設け、この貫通孔１３以外は気密封止されてい
る組立体を真空パイプで引かれた低圧雰囲気中に
配置し、容器１０の内部を低圧雰囲気になし、し
かる後、低圧雰囲気状態を保つて貫通孔１３を封
止材としての半田１４で閉塞する。

［考案が解決しようとする問題点］ しかし、低圧中で貫通孔１３を半田１４で封止
すると、半田１４の蒸気（微粒子）１４ａが第３
図で模式的に示すように容器１０の内部に飛散
し、この一部が感圧素子３の上面に付着する。こ
の結果、ゲージ抵抗のバランスがくずれたり、特
性の経時変化（劣化）が生じる。

この種の問題を解決するために、小孔１３と感
圧素子３との間に半田付着防止用隔離部材を配設
した構造の圧力センサが提案されている。これに
より、半田の付着は防止される。しかし、隔離部
材が必要になるため構造が複雑化し、コストの上
昇及び生産性の低下が生じる。

また、貫通孔１３を感圧素子３の上方から左右
にずらして設ける方法も考えられるが、金属キヤ
ツプ８が小さいことから加工が困難であり、実用
的でなかつた。

そこで、本考案の目的は、簡単な構造によつて
特性及び信頼性を向上させることが可能な圧力セ
ンサを提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するための本考案は、実施例を
示す図面の符号を参照して説明すると、感圧素子
３と、この感圧素子３の一方の主面は気密封止さ
れた雰囲気に接し、他方の主面は被測定雰囲気に
接するように前記感圧素子３を収容する容器１０
とを備えた圧力センサにおいて、前記容器１０は
前記感圧素子３を覆うように形成されたキヤツプ
８を有し、前記キヤツプ８の前記感圧素子３の前
記一方の主面に対向する面に前記感圧素子３に向
つてくぼんでいる第１の凹部１８が設けられ、前
記第１の凹部１８の底面に更に前記感圧素子３に
向つてくぼんでいる第２の凹部１９が設けられ、
前記第２の凹部１９は平面的に見て前記第１の凹
部１８よりも小さく形成され、前記第２の凹部１
９の側壁２０に貫通孔１３が設けられ、この貫通
孔１３の前記キヤツプ８の内側の位置は平面的に
見て前記感圧素子３よりも外側であり、前記第１
及び第２の凹部１８，１９は前記キヤツプ８と同
一材料で一体に形成され、前記貫通孔１３は前記
キヤツプ８の外側から供給された封止材１４によ
つて閉塞されていることを特徴とする圧力センサ
に係わるものである。

［考案の作用及び効果］ 本考案は次の作用効果を有する。

(イ) 貫通孔１３の位置が平面的に見て感圧素子３
よりも外側であるので、封止材１４が容器１０
の内側にたとえ洩れても感圧素子３の上に落ち
る可能性が少なくなる。

(ロ) 第２の凹部１９よりも大きい第１の凹部１８
が設けらているので、第２の凹部１９が小さく
ても封止材１４を第２の凹部１９に安定的に供
給することができる。また、第２の凹部１９か
らはみ出した封止材１４の広がりを制限するこ
とができる。

(ハ) 第１及び第２の凹部１８，１９はキヤツプ８
に一体に形成されているので、特別な部材が不
要であり、コストの上昇を招かない。

［実施例］ 次に、本考案の１実施例に係わる圧力センサを
第１図及び第２図に基づいて説明する。但し、第
１図及び第２図において、第３図と実質的に同一
の部分には同一の符号を付してその説明を省略す
る。

第１図及び第２図に示す圧力センサにおいて、
金属キヤツプ８以外の部分は第３図と同一に構成
されている。金属キヤツプ８は鉄製であつて、円
筒状部１５と、この円筒状部１５の一端を閉塞す
る上面部１６と、鍔部１７とを有し、鍔部１７に
てステム１に固着されている。上面部１６の中央
には第１の凹部１８が設けられ、更にこの中に第
２の凹部１９が設けられ、これ等はシリコンチツ
プから成る感圧素子３の方向に突出している。第
１の凹部１８は第２図から明らかな如く平面形状
円形であるが、第２の凹部１９は平面形状長方形
であり、この中心が感圧素子３の中心に平面的に
一致するように配設されている。内部を低気圧
（真空）状態にするための小さな貫通孔１３は第
２の凹部１９の短辺側の対の側壁２０に夫々設け
られている。

第２の凹部１９に基づく金属キヤツプ８の中の
突出部２１の長辺方向の長さL1はこれと同一方
向の感圧素子３の長さL2よりも若干長く形成さ
れている。なお、第１及び第２の凹部１８，１９
は鉄板をプレス加工することによつてコツプ状の
金属キヤツプ８を形成するための工程中に同時に
形成される。

第１図の圧力センサを作製する時には、感圧素
子３をステム１と金属キヤツプ８とから成る容器
１０で覆つた組立体を従来と同様に形成した後
に、この組立体を真空ポンプで10^-5Torr程度に
引かれた低圧雰囲気に配置し、この低圧雰囲気中
で一対の貫通孔１３を半田１４で封止する。半田
１４での封止はPb−Sn共晶半田から成るボール
状の半田を第１の凹部１８又は第２の凹部１９に
載置し、赤外線ランプで加熱溶融させて行う。

金属キヤツプ８の中は低気圧状態にあるので、
半田が内部へ入り込む恐れがあるが、貫通孔１３
が第２の凹部１９の側壁２０に設けられ、且つ貫
通孔１３の下部には側壁２０の一部が残存してい
るので、金属キヤツプ８の内部に半田が飛散しに
くい。また、半田の微粒子が金属キヤツプ８の内
部に入り込んでも、貫通孔１３の出口は平面的に
見て感圧素子３の外側に位置しているので、突出
部２１が半田の微粒子から感圧素子３を隔離する
部分として作用する。

上述の如き半田付着防止機能を有する部分は金
属キヤツプ８に一体に形成された第２の凹部１９
であるから、コストアツプの要因にならない。

なお、第１及び第２の凹部１８，１９は半田ボ
ールの載置を容易に達成するためのくぼみとして
機能し、且つ溶融半田の流れ出し防止部分として
も機能する。

［変形例］ 本考案は上述の実施例に限定されるものでな
く、例えば次の変形が可能なものである。

(1) 本考案は金属キヤツプの８の内部を低圧状態
とする場合に特に有効であるが、金属キヤツプ
８の内部を大気圧状態とする場合でも効果を発
揮する。また、容器１０の内部に不活性ガス等
を封入する場合にも適用可能である。

(2) 第２の凹部１９の平面形状を第１の凹部１８
と同心円状にしてもよい。また、貫通孔１３の
上部及び下部に側壁部の残部を設けなくともよ
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例に係わる圧力センサの
第２の−線に相当する部分の断面図、第２図
は第１図の圧力センサの平面図、第３図は従来の
圧力センサの断面図である。 ３……シリコンチツプ、８……金属キヤツプ、
１０……容器、１３……貫通孔、１４……半田、
１９……第２の凹部、２０……側壁。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 感圧素子３と、この感圧素子３の一方の主面は
   気密封止された雰囲気に接し、他方の主面は被測
   定雰囲気に接するように前記感圧素子３を収容す
   る容器１０とを備えた圧力センサにおいて、 前記容器１０は前記感圧素子３を覆うように形
   成されたキヤツプ８を有し、 前記キヤツプ８の前記感圧素子３の前記一方の
   主面に対向する面に前記感圧素子３に向つてくぼ
   んでいる第１の凹部１８が設けられ、 前記第１の凹部１８の底面に更に前記感圧素子
   ３に向つてくぼんでいる第２の凹部１９が設けら
   れ、 前記第２の凹部１９は平面的に見て前記第１の
   凹部１８よりも小さく形成され、 前記第２の凹部１９の側壁２０に貫通孔１３が
   設けられ、この貫通孔１３の前記キヤツプ８の内
   側の位置は平面的に見て前記感圧素子３よりも外
   側であり、 前記第１及び第２の凹部１８，１９は前記キヤ
   ツプ８と同一材料で一体に形成され、 前記貫通孔１３は前記キヤツプ８の外側から供
   給された封止材１４によつて閉塞されていること
   を特徴とする圧力センサ。