JPH0650834A - 圧力センサ - Google Patents
圧力センサInfo
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- JPH0650834A JPH0650834A JP22534292A JP22534292A JPH0650834A JP H0650834 A JPH0650834 A JP H0650834A JP 22534292 A JP22534292 A JP 22534292A JP 22534292 A JP22534292 A JP 22534292A JP H0650834 A JPH0650834 A JP H0650834A
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Abstract
確保し、変形、変質等にによりセンサ外部へガス漏れが
発生することを防止し、長期間、耐ガス性能が保証さ
れ、信頼性が高いものにする。 【構成】 ケース32内に半導体の圧力センサ素子20
を収容し、センサ素子20を保持し圧力導入孔27を有
した取付部材24を、センサ素子20の熱膨張率と近い
熱膨張率の金属で形成する。センサ素子20の熱膨張率
と近い熱膨張率の金属製の管であってセンサ素子20の
裏面側に取付部材24を介して被測定圧を導入する圧力
導入管25を、圧力導入孔27の周囲に接続する。セン
サ素子20と取付部材24及び圧力導入管25を互いに
金属材料により接合し、圧力導入管25の外壁面とケー
ス32の圧力導入部34の内壁面との間に、Oリング3
8を気密状態に介在させる。
Description
る圧力センサであって、特に半導体素子により流体圧力
を受けて電気的に圧力を検出する圧力センサに関する。
できる小型圧力センサとして、半導体式圧力センサが提
供されており、これをガスメータに使うことが考えられ
ている。従来の半導体式圧力センサは、図3の縦断面図
に示すように、圧力センサの外枠1と、外枠1と一体に
形成され先端部3が細く形成されたガス導入部2とを有
し、外枠1内に、シリコン基板4を内蔵したセンサケー
ス6が収納されている。シリコン基板4には、エッチン
グにより部分的に厚さ数ミクロンにされたシリコン膜5
が形成され、このシリコン膜5上に、機械的歪により抵
抗値の変化する半導体抵抗が形成されている。センサケ
ース6には、大気の導入部7が形成され、増幅回路等の
電気回路が形成されたプリント基板8が取り付けられて
いる。プリント基板8には、入出力端子9が設けられ、
外枠1内に収容されて、プラスチック樹脂10によりモ
ールドされている。センサケース6は、外枠1内に、接
着剤11により接合され、またシリコン膜5上には、ガ
スに含まれるゴミや水分を直接接触しないようにゲル1
2がコーティングされている。また、プリント基板8上
に形成された電気回路は、前記抵抗値の変化を増幅する
機能を有している。入出力端子9は、プリント基板8上
の電気回路及びシリコン膜5上の抵抗に電源を供給する
ための電源端子、抵抗値の変化を増幅して出力するため
の出力端子、及びグランド端子である。
ず、ガス導入部2からガス圧がかかると、大気の導入部
7から加わる大気圧とガス圧との差により、シリコン膜
5に機械的な歪を生じる。この歪は、ガス圧と大気圧と
の差圧に比例する。そして、シリコン膜5が歪を起こす
と、シリコン膜5上に形成された抵抗の値が、歪の大き
さに比例して変化する。この抵抗値の変化を検出し、増
幅して出力することによりガス圧と大気圧の差圧を測定
することができる。
の場合、ゲル12側にガス圧がかかる構成であり、セン
サケース6、接着剤11、及びゲル12に、ガスが直接
接触する。このうちゲル12、接着剤10は、主に高分
子材料で構成されており、ガスに直接触れる部分では、
長期間ガスに接している場合には、ガスに侵されてしま
い、膨潤現象等によりガスを透過してしまう可能性があ
った。特に、温度変動によって、ガスが液化と気化を繰
り返すような環境下では、このような傾向が顕著になる
という問題があった。
て成されたもので、被測定圧力媒体であるガス等に直接
触れる部分の耐ガス性能を確保し、変形、変質等に起因
したリーク現象によるセンサ外部へのガス漏れが発生す
ることを防止し、長期間、耐ガス性能が保証され信頼性
が高く、かつ高精度で簡単な構成の圧力センサを提供す
ることを目的とする。
半導体の圧力センサ素子を収容し、このセンサ素子を保
持し圧力導入孔を有した取付部材を、上記センサ素子の
熱膨張率と近い熱膨張率の金属で形成し、上記センサ素
子の熱膨張率と近い熱膨張率の金属製の管であって上記
センサ素子の裏面側に上記取付部材を介して被測定圧を
導入する圧力導入管を、上記圧力導入孔の周囲に接続
し、上記センサ素子と取付部材及び圧力導入管を互いに
金属材料により接合し、上記圧力導入管の外壁面と上記
ケースの圧力導入部の内壁面との間にOリングを気密状
態に介在させた圧力センサである。
ースの圧力導入部を経てOリング及び金属製の圧力導入
管その他の金属材料の表面に接触して、半導体の圧力セ
ンサ素子の裏面側に直接侵入し、圧力センサの他の構成
要素には被測定圧力媒体が接触しないようにしたもので
ある。
て説明する。 図1はこの発明の第一実施例を示すもの
で、この実施例の圧力センサは、Si半導体のセンサ素
子20がセンサケース21内に設けられ、センサ素子2
0とリード端子22とが金線23によりワイヤボンディ
ングされている。センサケース21は、PPS樹脂等の
耐熱性のある樹脂であり、リード端子22と、センサ素
子20の取付部材24及び、取付部材24に接続された
圧力導入管25がインサート成形により一体に設けられ
ている。圧力導入管25はセンサケース21の中央部か
ら下方に突出して形成されている。
(3.2×10-6)に近い熱膨張率の鉄−ニッケル系合
金に金メッキを施したものであり、さらにクロムやアル
ミ又は銅を含有するものでも良い。また、圧力導入管2
5も取付部材24と同じ金属材料又は同様にシリコンの
熱膨張率に近い他の金属材料から成るパイプであり、外
表面が滑らかで、金メッキされているものである。セン
サ素子20と取付部材24とは、上記金メッキまた金泊
を用い、センサ素子20の底面部全周にわたって取付部
材24に密接させ、その接続部26を加熱して上記金を
溶融させ冷却し、金とシリコン及び鉄−ニッケル等を共
晶結合させて接合している。これによって、センサ素子
20は、その底面全周にわたって取付部材24と気密状
態に接合し、取付部材24の中央部の圧力導入孔27
が、センサ20に囲まれた状態に形成される。また、取
付部材24とセンサ素子20の反対側の圧力導入管25
とは、圧力導入孔27の周囲を圧力導入管25の一端部
で囲むようにして取り付けられ、その接続部28は、銀
ローにより接続されている。また、この接続部28も、
上記と同様に金により接合させても良い。
られ、基板30に取り付けられた図示しない外部接続端
子に電気的に接続している。基板30が固定されたセン
サケース21は、圧力導入管25が突出している嵌合部
36によって、外装ケース32の取付部34に嵌め込ま
れている。取付部34は、外部の圧力が導かれる圧力導
入筒37に同軸的に連通して、外装ケース32の圧力導
入部を形成している。外装ケース32はPPS樹脂等の
耐薬品性及び耐蝕性に優れた樹脂により形成されてい
る。そして、嵌合部36から突出した圧力導入管25の
外側面と、取付部34の内壁面との間には、Oリング3
8が緊密に嵌め込まれている。Oリング38は、両側が
圧力導入管25と取付部34とによって弾性的に圧接さ
れているとともに、上下の部分は何にも接触せず、開放
されている。また、Oリング38は、取り付け状態で、
嵌合部36の先端面39と、圧力導入筒37の底面40
との間で脱落しない程度の間隔を開けて取り付けられて
いる。
表面側に、柔軟なポリウレタンゲルやシリコンゲル等の
充填材41が充填され、センサ素子20等が完全に密閉
されている。また、外装ケース32内も、センサケース
21がほぼ埋設される程度に上記と同様の充填材42が
充填され、収納物を密閉している。外装ケース32の圧
力導入筒37とは反対側は、開口部43になっており、
この開口部43を覆う蓋部材44が取り付けられてい
る。蓋部材44には、大気圧側に接続される大気圧導入
筒45が形成され、柔軟な充填材41を介して大気圧が
センサ素子20に確実にかかるように形成されている。
は、先ず、取付部材24と圧力導入管25とを金泊等に
より溶接し、これとリード端子22とを型に取り付けて
インサート成形によりセンサケース21を形成する。こ
の後、センサ素子20を取付部材27に金箔等により溶
接する。溶接温度は、センサケース21の樹脂が耐え得
る温度に設定する。そして、センサ素子20とリード端
子22とをワイヤボンディングし、センサ素子20の表
側のセンサケース21内に充填材41を注入する。そし
て、基板30にリード端子22をハンダ付けする。ま
た、Oリング38は、取付部34内に予め嵌め込んでお
き、このOリング38に圧力導入管25を挿入するとと
もに、センサケース21の嵌合部36が取付部34に嵌
合して取り付けがなされる。この後、外装ケース32内
に充填材42を注入し、固めて、蓋部材44を開口部4
3に被せて固定し、組立が完了する。
力導入筒37を被測定圧力側に接続し、圧力導入筒45
を大気圧側に接続する。被測定圧力は、例えば、LPガ
ス等の可燃性ガス、その他の有毒ガス等に使用すること
ができる。
定するガスは、圧力導入筒37を通り、圧力導入管25
を経てセンサ素子20の裏面側に直接接触し圧力がセン
サ素子20に直接かかるものである。従って、感度がき
わめて高く、装置も小型化でき、センサ素子20の圧力
検出面の厚さは0.01mm程度に形成することも可能
であり、低い圧力の検出に際してもきわめて正確な測定
が可能である。さらに、センサ素子20は、これと熱膨
張率の近い取付部材24に接合され、さらに取付部材2
4は同じく熱膨張率の近い圧力導入管25に接合されて
いるので、熱歪による応力がセンサ素子20にはほとん
ど伝わらず、この圧力センサの温度特性は、ほぼ直線的
な特性にすることができるものである。また、接続部2
6,28の接続強度がきわめて高く、耐久性もあり、腐
食性ガス等に対する信頼性も高いものである。さらに
は、圧力を測定するガスは、圧力導入筒37、Oリング
38、圧力導入管25、接続部26,28、取付部材2
4及びセンサ素子20にのみ接触するものであり、他の
構成要素や接合部には触れず、上記各部材は、対腐食
性、耐久性等に対する信頼性はきわめて高いものが選択
できる。従って、有毒ガスや可燃性ガスの測定に際して
も十分な安全性を確保することができるものである。
ついて図2に基づいて説明する。ここで、上述の実施例
と同様の部材については、同一の符号を付して説明を省
略する。この実施例の圧力センサは、センサ素子20
が、上記第一実施例と同様の鉄−ニッケル系合金の取付
部材54に金箔又は金メッキにより溶接され、同様に圧
力導入管55も銀ロー等によりロー付けされている。取
付部材54には、筒状のセンサ収容筒51が銀ロー付け
され、その内側に、取付部材54からリード端子52が
突出している。リード端子52は、取付部材54の透孔
53を介して下方に延出し、その先端部が基板60にハ
ンダ付けされている。
2において逆さまにされた状態で、外装ケース62の取
付部64に嵌合される。外装ケース62は、その開口部
65を蓋部材74で覆うとともに、この蓋部材74に圧
力導入部66とこれに連通する圧力導入筒67が形成さ
れている。圧力導入部66の内側にはOリング38が嵌
合され、圧力導入管55がOリング38の内部に挿入さ
れている。さらに、蓋部材74の内側には、圧力導入管
55が挿通される透孔75が形成された押え板76が、
圧力導入部66を覆うように固定されている。この押え
板76は、Oリング38の脱落を防止するものである。
は、取付部材54と圧力導入管55を接合し、センサ収
容筒51及びリード端子52を取付部材54に固定した
後、センサ素子20を取付部材54に接合する。そし
て、センサ素子20とリード端子53の先端部とをワイ
ヤボンディングし、センサ収容筒51内に充填材41を
注入する。また、基板60とリード端子52とをハンダ
付けしておく。そして、外装ケース62の取付部64に
センサ収容筒51を嵌合させ、開口部65を上にして外
装ケース62内に充填材42を注入する。そして、蓋部
材741の取付部66にOリング38を嵌合させ、Oリ
ング38に圧力導入管55を挿入し、蓋部材74を外装
ケース62に固定して組立が完了する。
属製のセンサ収容筒51内に設けられ、センサ素子20
と取付部材54との溶接時の熱により悪影響を及ぼす部
材がなく、耐久性等が高く、より信頼性が高いものにす
ることができる。
例に限定されるものではなく、取付部材や圧力導入管の
材質は適宜変更可能であり、センサ素子の熱膨張率と近
いものであれば良い。
子と取付部材及び圧力導入管を互いに金属材料により接
合し、上記圧力導入管の外壁面と樹脂製ケースの圧力導
入部の内壁面との間にOリングを気密状態に介在させた
ので、被測定圧力媒体が接触する部分は、信頼性が保証
されているOリングとケース及びセンサ素子の裏面と金
属部分のみとなり、被測定ガス等による腐食や、経年変
化による亀裂によりガス漏れ等が生じることを確実に防
止することができ、安全性、信頼性の高いものにするこ
とができる。また、センサ素子で直接被測定圧力を受け
ることができ、センサの感度が高く、装置の小型化が容
易に可能であり、コストも安価なものにすることができ
るものである。さらに、この発明の圧力センサは、セン
サ素子の熱膨張率と近い熱膨張率の金属の取付部材にセ
ンサ素子を取り付けるとともに、上記センサ素子の熱膨
張率と近い熱膨張率の金属製の圧力導入管を上記センサ
素子の裏面側に、上記取付部材を介して設けたので、セ
ンサ素子に熱歪が伝わらず、正確な測定が可能である。
である。
である。
Claims (1)
- 【請求項1】 半導体の圧力センサ素子と、この圧力セ
ンサ素子を収容したケースと、上記センサ素子の熱膨張
率と近い熱膨張率の金属で形成され上記センサ素子を保
持した取付部材と、上記センサ素子が取り付けられる部
分の取付部材に形成され上記センサ素子で周囲が密閉状
態に囲まれた圧力導入孔と、上記センサ素子の熱膨張率
と近い熱膨張率の金属製の管であって上記センサ素子の
裏面側に上記取付部材を介して上記圧力導入孔の周囲に
接続された圧力導入管と、上記センサ素子と取付部材及
び圧力導入管を互いに接合した金属製の接続部と、上記
圧力導入管の外壁面と上記ケースの圧力導入部の内壁面
との間に気密状態に介在されたOリングと、を備えたこ
とを特徴とする圧力センサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4225342A JP3009971B2 (ja) | 1992-07-31 | 1992-07-31 | 圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4225342A JP3009971B2 (ja) | 1992-07-31 | 1992-07-31 | 圧力センサ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0650834A true JPH0650834A (ja) | 1994-02-25 |
JP3009971B2 JP3009971B2 (ja) | 2000-02-14 |
Family
ID=16827845
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4225342A Expired - Lifetime JP3009971B2 (ja) | 1992-07-31 | 1992-07-31 | 圧力センサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3009971B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5616521A (en) * | 1995-04-07 | 1997-04-01 | Sensym, Incorporated | Side port package for micromachined fluid sensor |
JP2000510956A (ja) * | 1997-03-21 | 2000-08-22 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 内燃機関の吸気管内の圧力と温度とを検出するための装置 |
JP2002296134A (ja) * | 2001-03-29 | 2002-10-09 | Honda Motor Co Ltd | 圧力センサを内蔵した制御箱 |
JP2004309212A (ja) * | 2003-04-03 | 2004-11-04 | Denso Corp | 圧力センサ及び吸気系圧力測定装置 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3122337U (ja) * | 2006-03-30 | 2006-06-08 | スター農機株式会社 | 梱包包装複合作業機 |
-
1992
- 1992-07-31 JP JP4225342A patent/JP3009971B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3122337U (ja) * | 2006-03-30 | 2006-06-08 | スター農機株式会社 | 梱包包装複合作業機 |
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JP2004309212A (ja) * | 2003-04-03 | 2004-11-04 | Denso Corp | 圧力センサ及び吸気系圧力測定装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3009971B2 (ja) | 2000-02-14 |
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