JPH06105787B2 - 高耐圧圧力センサ - Google Patents
高耐圧圧力センサInfo
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- JPH06105787B2 JPH06105787B2 JP58029324A JP2932483A JPH06105787B2 JP H06105787 B2 JPH06105787 B2 JP H06105787B2 JP 58029324 A JP58029324 A JP 58029324A JP 2932483 A JP2932483 A JP 2932483A JP H06105787 B2 JPH06105787 B2 JP H06105787B2
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- stoppers
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- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 claims description 6
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- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims 1
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/84—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by variation of applied mechanical force, e.g. of pressure
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、高耐圧圧力センサに関するものである。
従来の圧力センサの一例を、第１図，第２図に示す。こ
のセンサは、図に示すように、起歪体１の裏面に、くぼ
み２を形成することにより、薄肉ダイアフラム1aと厚肉
の固定部1bを形成しており、ダイアフラム1aの表面に
は、ひずみゲージ３が形成されている。そして固定部1b
はダイアフラム４を介して、本体に固定される。
のセンサは、図に示すように、起歪体１の裏面に、くぼ
み２を形成することにより、薄肉ダイアフラム1aと厚肉
の固定部1bを形成しており、ダイアフラム1aの表面に
は、ひずみゲージ３が形成されている。そして固定部1b
はダイアフラム４を介して、本体に固定される。
この圧力センサのガイアフラム1aの表面に圧力が加わる
と、ダイアフラム1aには、たわみが生じ、応力が発生す
る。この応力をひずみゲージ３により、検出する。
と、ダイアフラム1aには、たわみが生じ、応力が発生す
る。この応力をひずみゲージ３により、検出する。
この圧力センサの感度を上げるためには、ダイアフラム
1aの厚さを薄くし、測定圧力によつて生ずる応力を大き
くする必要があるが、このような構造では、過大圧力が
加わつたとき、過大な応力が発生し、ダイアフラムが破
壊しやすいという欠点があつた。
1aの厚さを薄くし、測定圧力によつて生ずる応力を大き
くする必要があるが、このような構造では、過大圧力が
加わつたとき、過大な応力が発生し、ダイアフラムが破
壊しやすいという欠点があつた。
本発明は過大圧力が加わつても破壊しない高耐圧圧力セ
ンサを得ることを目的とする。
ンサを得ることを目的とする。
本発明の特徴は、圧力センサのダイアフラム部の上下両
側（固定部の表面側と裏面側）にストッパを設けると共
に、ダイアフラム部の上下のすきまに非圧縮性の液を存
在させ、更に、このすきまはダイアフラム部が圧力測定
範囲内の圧力でたわんだときには接触しないようなすき
まであり、かつ各ストッパにはその開口部がダイアフラ
ム部に面するように圧力導入穴を形成したことにある。
この構造では、圧力測定範囲以上の過大な圧力が加わっ
た場合、ダイアフラム部はストッパに当たり、それ以上
たわみは増加しない。またすきまに残留する非圧縮性の
液によりダイアフラム部の過度の変形も防止される。
側（固定部の表面側と裏面側）にストッパを設けると共
に、ダイアフラム部の上下のすきまに非圧縮性の液を存
在させ、更に、このすきまはダイアフラム部が圧力測定
範囲内の圧力でたわんだときには接触しないようなすき
まであり、かつ各ストッパにはその開口部がダイアフラ
ム部に面するように圧力導入穴を形成したことにある。
この構造では、圧力測定範囲以上の過大な圧力が加わっ
た場合、ダイアフラム部はストッパに当たり、それ以上
たわみは増加しない。またすきまに残留する非圧縮性の
液によりダイアフラム部の過度の変形も防止される。
ここでダイアフラム部とは、第９図から第12図の場合、
ダイアフラム1aと、ボス1cを含むものとする。
ダイアフラム1aと、ボス1cを含むものとする。
このため、ダイアフラムの応力もそれ以上増加せず、過
大な圧力が加わつても、ダイアフラムが破壊することは
ない。
大な圧力が加わつても、ダイアフラムが破壊することは
ない。
本発明の一実施例を第３図〜第６図により説明する。第
３図および第４図において、第１図および第２図と同一
符号のものは同一部分を示す。
３図および第４図において、第１図および第２図と同一
符号のものは同一部分を示す。
本発明の一実施例は、第３図，第４図に示すように、シ
リコン単結晶でできた円板１の裏面に、くぼみ２を加工
することにより、ダイアフラム1aと固定部1bを形成して
おり、ダイアフラム1aの表面には、不純物の拡散によ
り、半導体ひずみゲージ３を形成している。
リコン単結晶でできた円板１の裏面に、くぼみ２を加工
することにより、ダイアフラム1aと固定部1bを形成して
おり、ダイアフラム1aの表面には、不純物の拡散によ
り、半導体ひずみゲージ３を形成している。
固定部1bの上には、薄肉部とあるすきまをもつように、
凹形に加工した厚板のストッパ５を接合している。固定
部1bの下には、ダイアフラムとあるすきまをもつよう
に、凸形に加工した厚板のストッパ６を接合している。
ストッパ６は、さらに本体に接合される。
凹形に加工した厚板のストッパ５を接合している。固定
部1bの下には、ダイアフラムとあるすきまをもつよう
に、凸形に加工した厚板のストッパ６を接合している。
ストッパ６は、さらに本体に接合される。
ストッパ５および６は、中央部に、圧力を導入するため
の穴７および８をもつている。
の穴７および８をもつている。
ストッパ５および６の材料としては、起歪体１と同じシ
リコン単結晶または、シリコン単結晶とほぼ同じ線膨張
係数をもつガラスを用いる。
リコン単結晶または、シリコン単結晶とほぼ同じ線膨張
係数をもつガラスを用いる。
また、起歪体の材料として、金属を用いる場合は、ゲー
ジの形成は、蒸着または、別につくられたゲージの接着
により行なわれる。また、ストッパの材料としては、起
歪体とほぼ同じ線膨張係数を有する金属材料を使うこと
になる。
ジの形成は、蒸着または、別につくられたゲージの接着
により行なわれる。また、ストッパの材料としては、起
歪体とほぼ同じ線膨張係数を有する金属材料を使うこと
になる。
各部品の接合方法としては、接着剤による接着、ろう材
によるろう付、および、アノーデイツクボンデイングが
ある。
によるろう付、および、アノーデイツクボンデイングが
ある。
このような圧力センサに、圧力測定範囲内の圧力が加わ
つた場合は、ダイアフラム1aには、上下のすきまの範囲
内でたわみが生じ、圧力に比例した応力が生ずる。この
応力をひずみゲージ３で電気信号に変換し、圧力に比例
した出力を得ることができる。
つた場合は、ダイアフラム1aには、上下のすきまの範囲
内でたわみが生じ、圧力に比例した応力が生ずる。この
応力をひずみゲージ３で電気信号に変換し、圧力に比例
した出力を得ることができる。
一方、圧力測定範囲をこえる過大圧力が加わつた場合に
は、第５図，第６図に示すように、ダイアフラムａは、
ストッパ５又は６にあたり、そこでストツプする。第５
図は上から過大圧力が加わつた場合であり、第６図は下
から加わつた場合である。
は、第５図，第６図に示すように、ダイアフラムａは、
ストッパ５又は６にあたり、そこでストツプする。第５
図は上から過大圧力が加わつた場合であり、第６図は下
から加わつた場合である。
圧力をさらに増加させてゆくと、ダイアフラム1aの周辺
の部分が、徐々にストッパ５又は６になじんで、接触面
積が増加してゆくような変形を生じ、これによる応力の
増加が生じることをすきまに非圧縮性流体を存在させる
ことにより、次のようにして防ぐことができる。
の部分が、徐々にストッパ５又は６になじんで、接触面
積が増加してゆくような変形を生じ、これによる応力の
増加が生じることをすきまに非圧縮性流体を存在させる
ことにより、次のようにして防ぐことができる。
たとえば、上から過大圧力が加わると、ダイアフラム1a
は、下側の圧力導入穴８をふさぐ形となり、下のくぼみ
２にのこつた液９は逃げることができない。この液は非
圧縮性であるため、薄肉部がそれ以上変形することを防
ぐことになる。
は、下側の圧力導入穴８をふさぐ形となり、下のくぼみ
２にのこつた液９は逃げることができない。この液は非
圧縮性であるため、薄肉部がそれ以上変形することを防
ぐことになる。
本発明の他の実施例を、第７図，第８図に示す。本実施
例では、くぼみやでつぱりや穴の形状が角形となつてい
る。このような形状は、シリコン単結晶を用いる場合、
エツチングにより容易に加工できるという特徴がある。
例では、くぼみやでつぱりや穴の形状が角形となつてい
る。このような形状は、シリコン単結晶を用いる場合、
エツチングにより容易に加工できるという特徴がある。
本発明の他の実施例を、第９図，第10図に示す。本実施
例では、起歪体の内側からくぼみを形成し、ダイアフラ
ム1aの中央に、ダイアフラム1aより厚肉のボス1cを形成
する。この場合、ダイアフラム1aの上下のストッパ5,6
は、平らな板でよいため、ストッパ5,6の凹又は凸形を
加工する手間が省けるという特徴がある。この場合、す
きまの寸法はボス1cの厚さにより調節する。また、中央
にボス1cをもつた構造は、圧力測定範囲で、圧力に対す
る出力の直線性を向上するのにも効果がある。
例では、起歪体の内側からくぼみを形成し、ダイアフラ
ム1aの中央に、ダイアフラム1aより厚肉のボス1cを形成
する。この場合、ダイアフラム1aの上下のストッパ5,6
は、平らな板でよいため、ストッパ5,6の凹又は凸形を
加工する手間が省けるという特徴がある。この場合、す
きまの寸法はボス1cの厚さにより調節する。また、中央
にボス1cをもつた構造は、圧力測定範囲で、圧力に対す
る出力の直線性を向上するのにも効果がある。
本発明の他の実施例を第11図に示す。本実施例では、ダ
イアフラム1aおよびボス1cが下側からの加工だけで形成
されている。このような構造は、不純物拡散でゲージ３
を形成する場合、加工していない平らな面にゲージ３を
形成し易いという特徴がある。
イアフラム1aおよびボス1cが下側からの加工だけで形成
されている。このような構造は、不純物拡散でゲージ３
を形成する場合、加工していない平らな面にゲージ３を
形成し易いという特徴がある。
本発明のまた別の実施例を第12図に示す。本実施例で
は、下側のストッパ６にリング状のでつぱり11を設けて
いる。この構造は、上から過大圧力が加わり、ボス1cが
下にあたつた後で、さらに圧力が増加した場合、ダイア
フラム1aがさらに変形するのを防ぐことができるという
特徴をもつている。
は、下側のストッパ６にリング状のでつぱり11を設けて
いる。この構造は、上から過大圧力が加わり、ボス1cが
下にあたつた後で、さらに圧力が増加した場合、ダイア
フラム1aがさらに変形するのを防ぐことができるという
特徴をもつている。
本発明により、過大圧力によるセンサの破壊を防止する
ことができる。
ことができる。
第１図は、従来の圧力センサの平面図、第２図は、従来
の圧力センサの側面断面図を示す。第３図は、本発明の
一実施例の平面図、第４図は、本発明の一実施例の側面
断面図を示す。第５図及び第６図は、本発明の一実施例
に過大圧力が加わつた場合の状態を示す側面断面図であ
る。第７図，第９図は、本発明の他の実施例を示す平面
図、第８図，第10図，第11図，第12図は、本発明の他の
実施例を示す側面断面図である。 １……起歪体、1a……ダイアフラム、1b……固定部、1c
……ボス、２……くぼみ、３……ひずみゲージ、４……
ダイ、５……上側ストッパ、６……下側ストッパ、7,8
……上及び下側ストッパの圧力導入穴、９……ダイアフ
ラムの下側の液、10……ダイアフラムの上側の液、11…
…下側ストッパに形成されたでつぱり。
の圧力センサの側面断面図を示す。第３図は、本発明の
一実施例の平面図、第４図は、本発明の一実施例の側面
断面図を示す。第５図及び第６図は、本発明の一実施例
に過大圧力が加わつた場合の状態を示す側面断面図であ
る。第７図，第９図は、本発明の他の実施例を示す平面
図、第８図，第10図，第11図，第12図は、本発明の他の
実施例を示す側面断面図である。 １……起歪体、1a……ダイアフラム、1b……固定部、1c
……ボス、２……くぼみ、３……ひずみゲージ、４……
ダイ、５……上側ストッパ、６……下側ストッパ、7,8
……上及び下側ストッパの圧力導入穴、９……ダイアフ
ラムの下側の液、10……ダイアフラムの上側の液、11…
…下側ストッパに形成されたでつぱり。
Claims (1)
- 【請求項１】表面にひずみゲージを形成した薄肉部を有
するダイアフラム部と、ダイアフラム部の外周側に形成
された厚肉の固定部より成る起歪体を有する圧力センサ
において、前記ダイアフラム部と前記ダイアフラム部が
圧力測定範囲内の圧力でたわんだときに接触しないよう
なすきまをもつように厚肉のストッパを前記固定部の表
面側と裏面側に固定し、該すきまに非圧縮性の液を存在
させ、該各ストッパには圧力導入穴を形成し、該圧力導
入穴は前記ダイアフラム部に面して開口する構造とし
て、過大圧力が加わったときは前記ダイアフラム部の変
位を前記ストッパと前記液とで止めるようにすることを
特徴とする高耐圧圧力センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58029324A JPH06105787B2 (ja) | 1983-02-25 | 1983-02-25 | 高耐圧圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58029324A JPH06105787B2 (ja) | 1983-02-25 | 1983-02-25 | 高耐圧圧力センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59155971A JPS59155971A (ja) | 1984-09-05 |
| JPH06105787B2 true JPH06105787B2 (ja) | 1994-12-21 |
Family
ID=12273044
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58029324A Expired - Lifetime JPH06105787B2 (ja) | 1983-02-25 | 1983-02-25 | 高耐圧圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06105787B2 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0629819B2 (ja) * | 1985-12-20 | 1994-04-20 | 株式会社東芝 | 半導体圧力センサ |
| US5131768A (en) * | 1988-02-18 | 1992-07-21 | Seiko Epson Corporation | Replenishing an ink transfer sheet |
| JPH0319940U (ja) * | 1989-07-07 | 1991-02-27 | ||
| JP2643906B2 (ja) * | 1995-05-09 | 1997-08-25 | オムロン株式会社 | 圧力センサ |
| JP2001033328A (ja) * | 1999-07-27 | 2001-02-09 | Matsushita Electric Works Ltd | 半導体圧力センサ |
| WO2007026678A1 (ja) * | 2005-08-31 | 2007-03-08 | Matsushita Electric Works, Ltd. | 導電性流体を用いたリレー装置 |
| FR2982023B1 (fr) * | 2011-10-26 | 2015-03-06 | Auxitrol Sa | Structure micromecanique a membrane deformable et a protection contre de fortes deformations |
| FR3007134B1 (fr) * | 2013-06-17 | 2018-11-16 | Auxitrol S.A. | Systeme de mesure de pression discriminant une panne d'une surpression ou d'une depression |
| JP6218330B2 (ja) * | 2014-07-04 | 2017-10-25 | アルプス電気株式会社 | 圧力センサ及びその製造方法 |
| US9963340B2 (en) * | 2015-12-03 | 2018-05-08 | Honeywell International Inc. | Pressure sensor die over pressure protection for high over pressure to operating span ratios |
| US10197462B2 (en) * | 2016-05-25 | 2019-02-05 | Honeywell International Inc. | Differential pressure sensor full overpressure protection device |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5243474A (en) * | 1975-10-02 | 1977-04-05 | Fuji Electric Co Ltd | Differential pressure measuring device |
| JPS592333B2 (ja) * | 1977-07-27 | 1984-01-18 | 横河電機株式会社 | 圧力応動装置 |
| JPS5461975A (en) * | 1977-10-26 | 1979-05-18 | Hitachi Ltd | Detector of differential pressure, pressure and load |
| JPS5749829A (en) * | 1980-09-10 | 1982-03-24 | Hitachi Ltd | Transmitting device for pressure difference |
| JPS57161528A (en) * | 1981-03-30 | 1982-10-05 | Mitsubishi Electric Corp | Pressure to electricity converter |
-
1983
- 1983-02-25 JP JP58029324A patent/JPH06105787B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59155971A (ja) | 1984-09-05 |
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