JPH0769238B2 - 圧力変換器 - Google Patents
圧力変換器Info
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- JPH0769238B2 JPH0769238B2 JP59178379A JP17837984A JPH0769238B2 JP H0769238 B2 JPH0769238 B2 JP H0769238B2 JP 59178379 A JP59178379 A JP 59178379A JP 17837984 A JP17837984 A JP 17837984A JP H0769238 B2 JPH0769238 B2 JP H0769238B2
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- JP
- Japan
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- pressure
- pedestal
- gauge chip
- housing
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
- G01L19/0007—Fluidic connecting means
- G01L19/003—Fluidic connecting means using a detachable interface or adapter between the process medium and the pressure gauge
-
- G—PHYSICS
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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- G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
- G01L19/06—Means for preventing overload or deleterious influence of the measured medium on the measuring device or vice versa
- G01L19/0627—Protection against aggressive medium in general
- G01L19/0645—Protection against aggressive medium in general using isolation membranes, specially adapted for protection
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
- G01L19/14—Housings
- G01L19/147—Details about the mounting of the sensor to support or covering means
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、半導体圧力センサに係り、特に自動車用エン
ジンの本体に直付けして使用するのに適した半導体圧力
センサに関する。
ジンの本体に直付けして使用するのに適した半導体圧力
センサに関する。
シリコンのピエゾ抵抗効果を用いた半導体圧力センサ
（圧力変換器）は、小型で高精度が得られ、かつ高速応
答であり、しかも比較的ローコストなため、近時、自動
車用エンジンの制御などに広く用いられるようになって
きた。
（圧力変換器）は、小型で高精度が得られ、かつ高速応
答であり、しかも比較的ローコストなため、近時、自動
車用エンジンの制御などに広く用いられるようになって
きた。
ところで、このような自動車用の半導体センサとして
は、耐ノイズ性や耐電波障害性を考慮して検出素子を金
属ハウジングに封入した、いわゆるキヤン形構造のもの
が主として用いられており、このような圧力センサの一
例を第２図に示す。
は、耐ノイズ性や耐電波障害性を考慮して検出素子を金
属ハウジングに封入した、いわゆるキヤン形構造のもの
が主として用いられており、このような圧力センサの一
例を第２図に示す。
図において、ピエゾ抵抗素子をその上面に形成した単結
晶シリコンからなるゲージチツプ１は、温度変化による
熱膨張の影響を除くため、同じ熱膨張係数を有するシリ
コンの台座２を介して金属のステム３に取付けられてい
る。また、このゲージチツプ１に対する電気的な接続
は、ステム３にハーメチツクシールされたリードピン４
によって行なわれるようになっており、さらに全体は金
属製のキヤツプ５によってシールされるようになってい
る。そして、被検出圧力はパイプ６を介してゲージチッ
プ１の裏面に導かれるようになっている。なお、キヤツ
プ５の内部を真空に保てば絶体圧検出形となり、大気圧
に保てばゲージ圧検出形となる。
晶シリコンからなるゲージチツプ１は、温度変化による
熱膨張の影響を除くため、同じ熱膨張係数を有するシリ
コンの台座２を介して金属のステム３に取付けられてい
る。また、このゲージチツプ１に対する電気的な接続
は、ステム３にハーメチツクシールされたリードピン４
によって行なわれるようになっており、さらに全体は金
属製のキヤツプ５によってシールされるようになってい
る。そして、被検出圧力はパイプ６を介してゲージチッ
プ１の裏面に導かれるようになっている。なお、キヤツ
プ５の内部を真空に保てば絶体圧検出形となり、大気圧
に保てばゲージ圧検出形となる。
しかして、このようなキヤン形半導体センサでは、シリ
コンのゲージチツプ１がシリコンの台座２に対してろう
付けされ、かつ、この台座２もステム３にろう付けされ
ているため、ステム３とキヤツプ５からなる金属ハウジ
ングに対してゲージチツプ１が電気的に接続されている
ことになるが、このような圧力センサは検出用の電気回
路と共にプリント配線基板に搭載されて使用されるのが
通例で、このため、圧力センサの金属ハウジングが他の
構造物と電気的に接続されてしまう虞れはほとんどない
ため、特に問題にはならない。なお、このようなキヤン
形半導体圧力センサについては、例えば、“自動車技
術"Vol.36,No.10,1982,P.1070−1073などに詳しい記載
がある。
コンのゲージチツプ１がシリコンの台座２に対してろう
付けされ、かつ、この台座２もステム３にろう付けされ
ているため、ステム３とキヤツプ５からなる金属ハウジ
ングに対してゲージチツプ１が電気的に接続されている
ことになるが、このような圧力センサは検出用の電気回
路と共にプリント配線基板に搭載されて使用されるのが
通例で、このため、圧力センサの金属ハウジングが他の
構造物と電気的に接続されてしまう虞れはほとんどない
ため、特に問題にはならない。なお、このようなキヤン
形半導体圧力センサについては、例えば、“自動車技
術"Vol.36,No.10,1982,P.1070−1073などに詳しい記載
がある。
ところが、最近、このような半導体圧力センサをエンジ
ンの吸気管などの金属構造体に直接取付ける、いわゆる
直付けの要望が高まっており、これに応じて第３図のよ
うにエンジンの金属構造体７にネジ９によって直付けし
得るような金属ハウジング８によって半導体圧力センサ
を構成することが考えられる。なお、この第３図で、10
は保護用の孔あきプレート,11はゲージチツプ１に形成
されているピエゾ抵抗素子に対する保護層である。
ンの吸気管などの金属構造体に直接取付ける、いわゆる
直付けの要望が高まっており、これに応じて第３図のよ
うにエンジンの金属構造体７にネジ９によって直付けし
得るような金属ハウジング８によって半導体圧力センサ
を構成することが考えられる。なお、この第３図で、10
は保護用の孔あきプレート,11はゲージチツプ１に形成
されているピエゾ抵抗素子に対する保護層である。
しかしながら、このようにして従来の半導体センサを直
付けにすると、その金属ハウジング８がエンジンなどの
金属構造体７と同じ電位になり、ゲージチツプ１に対し
てノイズが侵入したり、電磁波による電位の変動に伴な
うノイズ電流Ｎを生じたりする虞れがある。
付けにすると、その金属ハウジング８がエンジンなどの
金属構造体７と同じ電位になり、ゲージチツプ１に対し
てノイズが侵入したり、電磁波による電位の変動に伴な
うノイズ電流Ｎを生じたりする虞れがある。
特に、ゲージチツプ１からの出力はそのまま利用される
ことはほとんどなく、一般には増幅器などにより所定の
レベルにまで増幅された上で使用されるのであるから、
ゲージチツプ１の電位変動は圧力信号の取込みに大きな
障害を与えることになる。
ことはほとんどなく、一般には増幅器などにより所定の
レベルにまで増幅された上で使用されるのであるから、
ゲージチツプ１の電位変動は圧力信号の取込みに大きな
障害を与えることになる。
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたもので、その
目的とするところは、エンジンの金属構造体に直付けし
ても充分なS/Nを保って圧力信号の検出が可能な半導体
圧力センサを提供するにある。
目的とするところは、エンジンの金属構造体に直付けし
ても充分なS/Nを保って圧力信号の検出が可能な半導体
圧力センサを提供するにある。
この目的を達成するため、本発明は、シリコンのゲージ
チツプを金属ハウジングに取付けるためにシリコンの台
座を用いた半導体圧力センサにおいて、このシリコンの
台座と金属ハウジングとの結合部に電気絶縁性の材料か
らなる部材を設け、シリコンの台座と金属ハウジングと
が電気的に絶縁されるようにした点を特徴とする。
チツプを金属ハウジングに取付けるためにシリコンの台
座を用いた半導体圧力センサにおいて、このシリコンの
台座と金属ハウジングとの結合部に電気絶縁性の材料か
らなる部材を設け、シリコンの台座と金属ハウジングと
が電気的に絶縁されるようにした点を特徴とする。
以下、本発明による圧力変換器について、図示の実施例
により詳細に説明する。
により詳細に説明する。
第１図は本発明の一実施例で、12は絶縁台座、13はダイ
ヤフラム、14はオイル注入用パイプ、15は厚膜回路基
板、16は外部接続用のリードである。なお、ゲージチツ
プ１、シリコン台座２、リードピン４、エンジンなどの
構造体７、金属ハウジング８、ネジ９、孔あきプレート
10などは第２図及び第３図と同じである。
ヤフラム、14はオイル注入用パイプ、15は厚膜回路基
板、16は外部接続用のリードである。なお、ゲージチツ
プ１、シリコン台座２、リードピン４、エンジンなどの
構造体７、金属ハウジング８、ネジ９、孔あきプレート
10などは第２図及び第３図と同じである。
ゲージチツプ１はｎ形の単結晶シリコンの基板の表面
（第１図では下側の面）にＰ形の不純物の拡散によりピ
エゾ抵抗素子を形成すると共に、その裏面（第１図では
上側の面）は異方性エツチングにより周辺部を残して薄
肉化し、周辺部に肉厚部を有するダイアフラム状に形成
したもので、これと同じシリコンで作られているシリコ
ン台座２にAu系のろう材，又はPb系のハンダで接合し、
両者の間に基準圧室Ｖが形成されるようになっている。
（第１図では下側の面）にＰ形の不純物の拡散によりピ
エゾ抵抗素子を形成すると共に、その裏面（第１図では
上側の面）は異方性エツチングにより周辺部を残して薄
肉化し、周辺部に肉厚部を有するダイアフラム状に形成
したもので、これと同じシリコンで作られているシリコ
ン台座２にAu系のろう材，又はPb系のハンダで接合し、
両者の間に基準圧室Ｖが形成されるようになっている。
絶縁台座12はパイレツクスガラス又はアルミナセラミツ
クスなどの電気絶縁性の材料で、シリコン台座２とほぼ
同じ平面形状に作られ、シリコン接着剤でシリコン台座
２に貼合わされた上で金属ハウジング８の所定の位置に
接着されている。
クスなどの電気絶縁性の材料で、シリコン台座２とほぼ
同じ平面形状に作られ、シリコン接着剤でシリコン台座
２に貼合わされた上で金属ハウジング８の所定の位置に
接着されている。
ダイヤフラム13はステンレス薄板などで作られ、金属ハ
ウジング８内のゲージチツプ１が存在する部分を外部か
ら区画してセンサ室Ｓを形成する働きをする。そして、
このセンサ室Ｓの中にはパイプ14によってシリコンオイ
ルが注入され、その後、密封されている。
ウジング８内のゲージチツプ１が存在する部分を外部か
ら区画してセンサ室Ｓを形成する働きをする。そして、
このセンサ室Ｓの中にはパイプ14によってシリコンオイ
ルが注入され、その後、密封されている。
回路基板15には増幅回路，補償回路などが組込まれ、リ
ードピン４を介してゲージチツプ１に接続され、検出出
力はリード16を介して外部に取出される。
ードピン４を介してゲージチツプ１に接続され、検出出
力はリード16を介して外部に取出される。
このように構成された圧力センサは、金属ハウジング８
に設けてあるネジ９により、エンジンの吸気管などの金
属構造体７に直付けされ、圧力流体Ｆによる圧力が孔あ
きプレート10からダイヤフラム13に掛り、それがセンサ
室Ｓ内のシリコンオイルを介してゲージチツプ１に伝え
られ、電気信号に変換されて圧力信号がリード16から得
られることになる。
に設けてあるネジ９により、エンジンの吸気管などの金
属構造体７に直付けされ、圧力流体Ｆによる圧力が孔あ
きプレート10からダイヤフラム13に掛り、それがセンサ
室Ｓ内のシリコンオイルを介してゲージチツプ１に伝え
られ、電気信号に変換されて圧力信号がリード16から得
られることになる。
そして、この実施例によれば、ゲージチツプ１を保持し
たシリコン台座２が絶縁台座12を介して金属ハウジング
８に取付けられているため、ゲージチツプ１は金属ハウ
ジングに対して完全に絶縁されており、この結果、エン
ジンなどの構造体７に金属ハウジング８を直付けして
も、ノイズが検出信号に混入したりする虞れは全く生じ
ない。
たシリコン台座２が絶縁台座12を介して金属ハウジング
８に取付けられているため、ゲージチツプ１は金属ハウ
ジングに対して完全に絶縁されており、この結果、エン
ジンなどの構造体７に金属ハウジング８を直付けして
も、ノイズが検出信号に混入したりする虞れは全く生じ
ない。
また、この実施例によれば、ゲージチツプ１に対する被
測定圧力の伝達が、ダイヤフラム13とシリコンオイルを
介して行なわれ、ゲージチツプ１が直接、被測定圧力流
体にさらされることがないから、汚れを多く含むエンジ
ンオイルなどの流体圧力の測定にもそのまま適用して充
分に高い信頼性を保つことができる。
測定圧力の伝達が、ダイヤフラム13とシリコンオイルを
介して行なわれ、ゲージチツプ１が直接、被測定圧力流
体にさらされることがないから、汚れを多く含むエンジ
ンオイルなどの流体圧力の測定にもそのまま適用して充
分に高い信頼性を保つことができる。
なお、この実施例では、シリコン台座12と絶縁台座12,
及びこの絶縁台座12と金属ハウジング８との接合にシリ
コン接着剤を用いているが、これらの部分もAu系ろう
材，又はPb系ハンダを用いて接合するようにしてもよ
く、或いは周知の陽極接合法を用いてもよい。
及びこの絶縁台座12と金属ハウジング８との接合にシリ
コン接着剤を用いているが、これらの部分もAu系ろう
材，又はPb系ハンダを用いて接合するようにしてもよ
く、或いは周知の陽極接合法を用いてもよい。
また、シリコン台座２と絶縁台座12の大きさを変えても
よい。
よい。
さらに、この実施例では、金属ハウジング８に形成して
あるネジ９により取付を行なうようにしてあるが、これ
にＯリングを併用してもよく、或いはネジ９を用いずに
Ｏリングと他の固定手段を併用するようにしてもよい。
あるネジ９により取付を行なうようにしてあるが、これ
にＯリングを併用してもよく、或いはネジ９を用いずに
Ｏリングと他の固定手段を併用するようにしてもよい。
次に、第４図は本発明の他の一実施例で、第２図の従来
例と同じくゲージチツプの裏面に被測定圧力が伝達され
る方式のもので、図において、17は圧力導入路、18は取
付用の六角ナット部であり、この六角ナット部18の先に
ネジ９が形成してあるが、この六角ナット部18とネジ９
は金属ハウジング８と一体に作られており、さらに、こ
の金属ハウジング８の上の面の中央部には、図から明ら
かなように、くぼみ部が形成してあり、この中に、それ
ぞれが中心孔を有するほぼ筒状の部材として作られてい
るシリコン台座２と絶縁台座12が取付けてある。
例と同じくゲージチツプの裏面に被測定圧力が伝達され
る方式のもので、図において、17は圧力導入路、18は取
付用の六角ナット部であり、この六角ナット部18の先に
ネジ９が形成してあるが、この六角ナット部18とネジ９
は金属ハウジング８と一体に作られており、さらに、こ
の金属ハウジング８の上の面の中央部には、図から明ら
かなように、くぼみ部が形成してあり、この中に、それ
ぞれが中心孔を有するほぼ筒状の部材として作られてい
るシリコン台座２と絶縁台座12が取付けてある。
従って、この実施例では、ネジ９によりエンジンの給気
管を構成する金属構造体７に取付けることにより、これ
も図から明らかなように、シリコンゲージチップ１の裏
面が金属構造体７の内部に連通されるようになってお
り、その他は第１図の実施例及び第２図の従来例と同じ
である。なお、Ｈはケース５に形成した開口孔であり、
これによりゲージチツプ１の上面は大気圧に保たれ、ゲ
ージ圧を示すようになっている。
管を構成する金属構造体７に取付けることにより、これ
も図から明らかなように、シリコンゲージチップ１の裏
面が金属構造体７の内部に連通されるようになってお
り、その他は第１図の実施例及び第２図の従来例と同じ
である。なお、Ｈはケース５に形成した開口孔であり、
これによりゲージチツプ１の上面は大気圧に保たれ、ゲ
ージ圧を示すようになっている。
この実施例によれば、被測定圧力流体Ｆは圧力導入路17
からゲージチツプ１の裏面（ピエゾ抵抗素子が形成され
ていない面）に導入されるため、第１図の実施例におけ
るダイヤフラム13やシリコンオイルなどを使用する必要
がなく、ゲージチツプ１に直接、被測定圧力流体Ｆを導
入させることができる。
からゲージチツプ１の裏面（ピエゾ抵抗素子が形成され
ていない面）に導入されるため、第１図の実施例におけ
るダイヤフラム13やシリコンオイルなどを使用する必要
がなく、ゲージチツプ１に直接、被測定圧力流体Ｆを導
入させることができる。
そして、この実施例によっても、ゲージチツプ１は絶縁
台座12によって金属ハウジング８から完全に絶縁されて
いるから、ノイズなどの影響を受ける虞れがなく、常に
確実な圧力検出が得られる。
台座12によって金属ハウジング８から完全に絶縁されて
いるから、ノイズなどの影響を受ける虞れがなく、常に
確実な圧力検出が得られる。
以上説明したように、本発明によれば、ゲージチツプが
金属ハウジングから完全に絶縁されるため、従来技術の
欠点を除き、エンジンなどのノイズが流入しやすく、か
つ電磁波障害を受けやすい金属構造体に圧力センサを直
付けしても、それらの影響を受けることなく、常に安定
確実に圧力を検出することができる半導体圧力変換器を
提供することができる。
金属ハウジングから完全に絶縁されるため、従来技術の
欠点を除き、エンジンなどのノイズが流入しやすく、か
つ電磁波障害を受けやすい金属構造体に圧力センサを直
付けしても、それらの影響を受けることなく、常に安定
確実に圧力を検出することができる半導体圧力変換器を
提供することができる。
第１図は本発明による圧力変換器の一実施例を示す断面
図、第２図は従来の圧力変換器の一例を示す断面図、第
３図は直付けタイプの圧力変換器の一例を示す断面図、
第４図は本発明の他の一実施例による圧力変換器の断面
図である。 １……ゲージチツプ（シリコンゲージチツプ）,2……シ
リコン台座,4……リードピン,5……キヤツプ,7……金属
構造体,8……金属ハウジング,9……ネジ,10……孔あき
プレート,12……絶縁台座,13……ダイヤフラム,14……
オイル注入用パイプ,15……回路基板,16……リード,17
……圧力導入路,18……六角ナツト部。
図、第２図は従来の圧力変換器の一例を示す断面図、第
３図は直付けタイプの圧力変換器の一例を示す断面図、
第４図は本発明の他の一実施例による圧力変換器の断面
図である。 １……ゲージチツプ（シリコンゲージチツプ）,2……シ
リコン台座,4……リードピン,5……キヤツプ,7……金属
構造体,8……金属ハウジング,9……ネジ,10……孔あき
プレート,12……絶縁台座,13……ダイヤフラム,14……
オイル注入用パイプ,15……回路基板,16……リード,17
……圧力導入路,18……六角ナツト部。
Claims (1)
- 【請求項１】ピエゾ抵抗素子が形成された圧力検出用の
シリコンゲージチップと、このシリコンゲージチップの
ピエゾ抵抗素子から圧力信号を検出する信号処理回路が
形成された回路基板とを金属製のハウジング内に収容し
た自動車用エンジンの圧力変換器において、 上記シリコンゲージチップが一方の面に取付けられたほ
ぼ筒状のシリコン台座と、 このシリコン台座の他方の面に取付けられパイレックス
ガラス及びアルミナセラミックスの少なくとも一方の材
料で作られたほぼ筒状の絶縁台座と、 上記ハウジングの内面に形成したくぼみ部と、 上記ハウジングの外面に形成された取付用のねじ部と、 このねじ部を貫通して上記くぼみ部に至る圧力導入部と
を設け、 上記くぼみ部の内部に上記絶縁台座と上記シリコン台座
を介して上記シリコンゲージチップを取付け、上記ねじ
部により上記ハウジングを自動車用エンジンの吸気管に
取付けることにより、上記圧力導入路と上記絶縁台座の
中心孔及び上記シリコン台座の中心孔を介して上記シリ
コンゲージチップの一方の面が自動車用エンジンの吸気
管内に連通するように構成したことを特徴とする自動車
用エンジンの圧力変換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59178379A JPH0769238B2 (ja) | 1984-08-29 | 1984-08-29 | 圧力変換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59178379A JPH0769238B2 (ja) | 1984-08-29 | 1984-08-29 | 圧力変換器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6157826A JPS6157826A (ja) | 1986-03-24 |
| JPH0769238B2 true JPH0769238B2 (ja) | 1995-07-26 |
Family
ID=16047457
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59178379A Expired - Lifetime JPH0769238B2 (ja) | 1984-08-29 | 1984-08-29 | 圧力変換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0769238B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013506841A (ja) * | 2009-10-01 | 2013-02-28 | ローズマウント インコーポレイテッド | 圧力センサマウントを備えた圧力トランスミッタ |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2645475B2 (ja) * | 1987-04-24 | 1997-08-25 | 日本電装株式会社 | 半導体式圧力検出装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5316589A (en) * | 1976-07-29 | 1978-02-15 | Hitachi Ltd | Semiconductor pressure transducer |
| JPS58211616A (ja) * | 1982-06-03 | 1983-12-09 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体式圧力センサ |
-
1984
- 1984-08-29 JP JP59178379A patent/JPH0769238B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013506841A (ja) * | 2009-10-01 | 2013-02-28 | ローズマウント インコーポレイテッド | 圧力センサマウントを備えた圧力トランスミッタ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6157826A (ja) | 1986-03-24 |
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