JPH0715421B2 - 半導体式圧力検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、測定面に検出圧力が作用させられるように
した半導体センシング素子を用いた圧力検出装置に関す
る。

［従来の技術］ 半導体センシング素子を用いた圧力検出装置にあって
は、シールダイヤフラムが用いられているもので、この
シールダイヤフラムで区切られた室内に液体を封入し、
この液体内に半導体センシング素子を設定するようにし
ている。この場合、上記シールダイヤフラムとしては、
通常金属製のシールダイヤフラムが用いられるもので、
このシールダイヤフラム内に液体を封入するためには、
このシールダイヤフラムで形成される室内を真空状態と
し、そして適宜形成される孔を介して液体をシールダイ
ヤフラム内に導入する。そして、液体が封入された後
に、上記液体を導入した封入孔を閉じるようにしてい
る。したがって、このような圧力検出装置を組立てるた
めに多くの手数を必要とするものであり、またシールダ
イヤフラムの封止構造も複雑となるものである。

［発明が解決しようとする問題点］ この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、シー
ルダイヤフラムを簡単に封止した状態で組立て設定でき
るようにすると共に、特にこのシールダイヤフラム内に
半導体センシング素子と共に液体が簡単に封入設定でき
るようにした半導体式圧力検出装置を提供しようとする
ものである。

［問題点を解決するための手段］ すなわち、この発明に係る半導体式圧力検出装置にあっ
ては、シールダイヤフラムとして、例えばゴム等の弾性
材料によって構成されたものを用いるものであり、この
シールダイヤフラム本体の周囲に鍔状にしてやや肉厚に
したシール部を形成するようにする。そして、筐体内に
形成され圧力導入孔を有する圧力検出室の開口部に、上
記シールダイヤフラムとステムとの間に液体を充填した
状態で上記シール部を上記ステムで押えるように挟持固
定し、上記ダイヤフラム内部を封止するようにする。こ
の場合、上記ステムには端子機構が設定され、この端子
機構で半導体センシング素子機構を保持し、このセンシ
ング素子機構がシールダイヤフラム内に封入設定される
ようにしているものである。

［作用］ 上記のように構成される圧力検出機構にあっては、圧力
検出室に測定すべき圧力が設定され、この圧力がシール
ダイヤフラムとステムとの間に充填される液体に作用
し、半導体センジング素子で検知されるようになる。こ
こで、シールダイヤフラムはその周囲に鍔状に形成され
たシール部を有し、この鍔状シール部において筐体とス
テムとによって挟持されることで、簡単にそのステム側
においてセンシング素子さらに液体を充填した状態で封
止できるようになる。したがって、この検出装置は簡単
に組立てることができるようになるものであり、特に封
入液の充填が簡単にできるようになる。

［発明の実施例］ 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。
第１図はその構成を示すもので、筐体11に内部には、例
えば円筒状の上部を開口した圧力検出室12が形成されて
いる。そして、この圧力検出室には圧力導入孔13が連通
形成されているもので、この導入孔13を介して測定しよ
うとする圧力Ｐが導入されるようになっている。

上記圧力検出室13の内部にはシールダイヤフラム14が設
定される。このダイヤフラム14は、例えばゴム等の弾性
材料によって構成されているもので、キャップ状にした
本体部141と、この本体部141の開口部周囲に連続して鍔
状に形成されるようになるシール部142とからなるもの
で、このシール部142はやや肉厚に形成されていて、上
記圧力検出室12の開口部周囲に切り欠き形成した封止段
部15に嵌め込み設定されるようになる。

上記筐体の圧力検出室12は、ステム16によって封止され
るようになる。この場合、このステム16は封止段部15で
シールダイヤフラム14のシール部142を挟み込むように
なるもので、ダイヤフラム14のキャップ状の本体部141
の内部がステム16によって封止されるようにする。すな
わち、ステム16はシールダイヤフラム14の本体部141内
に液体を充填した状態で、シール部142を押え込むよう
に設定され、かしめ固定されるようになるもので、シー
ルダイヤフラム14の本体部141内には液体17が封入され
るようになる。

ここで、上記ステム16のダイヤフラム14の本体部141の
内部に対応する部分に、台座18が接着材によって接着固
定されているものであり、この台座18にはシリコン基板
を切り出して構成したセンシング素子となるセンサチッ
プ19が陽極接合によって接着されている。すなわち、こ
の台座18およびセンシングチップ19によってセンジング
素子機構が構成されるものであり、このセンシング素子
機構はシールダイヤフラム14のキャップ状本体部141内
の液体17中に設定されるようになる。

上記ステム16には、さらにガラス封止した状態で端子線
201、202が貫通設定されているもので、この端子線201
および202の、ダイヤフラム本体部141内に突出する部分
は、ワイヤを介して上記センシングチップ19に接続され
るようになっている。

したがって、シールダイヤフラム14の本体部141内の液
体17内には、センシング素子機構が設定され、このセン
シング素子機構からの検出信号は、端子線201および202
を介して導出されるようになっている。

このセンシング機構部分の組立ては、例えば次のように
して行われる。すなわち、シールダイヤフラム14のシー
ル部142を、圧力検出室12の縁部分に形成した封止段部1
5に嵌め込み設定し、この状態でシールダイヤフラム14
の本体部141内に、例えばシリコンオイルでなる液体17
を充填する。この状態では、弾性体によって構成される
シールダイヤフラム14は図で破線で示すようになってい
る。

また、ステム16にはセンシングチップ19を陽極接合した
台座18が接着材によって取付け設定され、さらにガラス
封止された端子線201、202が上記センシングチップ19に
ワイヤによってそれぞれ接続設定されているもので、こ
のステム16がシールダイヤフラム14のシール部142を封
止段部15部分に水平に保ちながら押し付けるようにして
設定され、筐体11によって形成されたかしめ機構21によ
って上記ステム16が固定されるようになるものである。
この場合、シール部142の潰し代と、センシング素子機
構部の体積分がシールダイヤフラム14の本体部141を押
し広げ、この本体部141は図に実線で示すようにやや広
げられたような状態となる。

上記ステム16に取付けられた端子線201、202は、混成IC
回路基板22を支えるようになるものであり、半田によっ
て上記IC回路基板22の回路部分に接続されるようになっ
ている。このIC回路基板22ではセンシング素子機構部の
センシングチップ19部で検出された圧力検出信号を出力
処理する回路が設定されているもので、この回路部で処
理された検出出力信号は、接触端子23を介して出力端子
24に伝達され出力処理されるようになる。

すなわち、上記のように構成される圧力検出装置にあっ
ては、筐体11の圧力導入孔13から伝播される圧力が、圧
力検出室12に導入され、シールダイヤフラム14に作用す
るようになる。このシールダイヤフラム14に作用した圧
力は、このダイヤフラム14の本体部141に充填された液
体に作用し、センシングチップ19で検出されるようにな
るもので、このセンシングチップ19からの圧力検出信号
は、端子線201、202を介して混成IC回路基板22部に伝達
され、その検出出力信号が、出力端子24を介して取出さ
れるようになる。

上記のような圧力検出装置にあっては、弾性材料によっ
て構成されたキャップ形状の本体部141を有するシール
ダイヤフラム14が用いられている。したがって、圧力検
出動作を実行するシールダイヤフラムのシール工程、さ
らにシリコンオイル等の液体の封入工程が非常に簡素化
されるようになる。すなわち、筐体11の圧力検出室12に
対応してシールダイヤフラム14を設定し、このダイヤフ
ラム14の本体部141にシリコンオイルによる液体17を満
たして後、センシング素子機構を設定したステム16をか
しめ固定すればよいものである。このようにすれば、上
記液体17はシールダイヤフラム14の周辺のシール部142
でシールされるものであり、またこのシール部142にあ
っては、肉厚に設定される弾性材料が圧縮固定されるよ
うになっているもので、確実なシール状態が設定される
ようになり、ステム16のかしめ固定作業によって上記シ
ール状態が簡単且つ確実に実行されるようになる。

上記実施例では、ステム16かしめによって筐体11に固定
するようにした。しかし、このステム16は、第２図に示
すように周囲にねじ溝を有する構成とし、ねじ込み手段
によって取付け設定するようにしてもよい。

このように場合には、シールダイヤフラム14の鍔状のシ
ール部142の外周部に位置して、Ｏリング25を設けるよ
うにすれば、シールダイヤフラム14のシール構造はより
確実に保証されるようになる。もちろん、このＯリング
は前記実施例において設定してもよいものであり、シー
ル構造がより確実に構成されるようになるものである。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明に係る半導体式圧力検出装置によ
れば、充分に簡単な構成で圧力検出機構部が構成される
ものであり、特に半導体センシングチップを含むセンシ
ング素子機構部をステムに設定し、このステムをシール
ダイヤフラムの鍔状のシール部に対接設定し、上記ステ
ムを取付け固定する作業を実行するのみで、この圧力検
出装置に重要な検出機構が組立てられるものである。し
たがって、精度が保証される検出装置を容易に組立てら
れるようになるものであり、特にセンシングチップに測
定圧力を伝達する液体封入工程が簡略化されるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る半導体式圧力検出装
置を説明する断面構成図、第２図はこの発明の他の実施
例を説明する断面構成図である。 11……筐体、12……圧力検出室、13……圧力導入孔、14
……シールダイヤフラム、141……本体部、142……シー
ル部、16……ステム、17……液体、18……台座、19……
センシングチップ、201、202……端子線、22……混成IC
回路基板。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】筐体内部に形成され圧力導入孔および開口
   面の形成された圧力検出室と、 上記筐体の圧力検出室開口部を封じるように設定される
   ステムと、 このステムに取付けられるようにして上記圧力検出室内
   に設定され、上記ステムを貫通する端子線に接続される
   ようになる半導体圧力センシング素子機構と、 その周囲にやや肉厚とした鍔状のシール部が形成され、
   該シール部において上記筐体と上記ステムにより挟持さ
   れる、弾性材料によって構成されるシールダイヤフラム
   とを有し、 上記圧力検出室の上記シールダイヤフラムの上記ステム
   側面は、上記筐体の圧力検出室の開口部の周囲で、上記
   ステムと上記シールダイヤフラムとによって密封され、
   その内部には封入液が充填設定されるようにしたことを
   特徴とする半導体式圧力検出装置。
2. 【請求項２】上記シールダイヤフラムは一方の面側を凹
   部としたキャップ状とされ、該凹部内に上記封入液が充
   填設定されるようにしたことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の半導体式圧力検出装置。