JPH09126926A - 検知部材を組込んだ圧力センサー - Google Patents
検知部材を組込んだ圧力センサーInfo
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- JPH09126926A JPH09126926A JP22484896A JP22484896A JPH09126926A JP H09126926 A JPH09126926 A JP H09126926A JP 22484896 A JP22484896 A JP 22484896A JP 22484896 A JP22484896 A JP 22484896A JP H09126926 A JPH09126926 A JP H09126926A
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- pressure sensor
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 組込み応力を最小限に抑えるように、シリコ
ン基板１５を有する圧力検知部材をセンサー本体１０内
に装着して、特に、少なくとも４°Ｋと４７３°Ｋの間
の区間を含む範囲の温度変動を受けつつ少なくとも１０
００バールに達する高圧を確実に測定し得る圧力センサ
ーを提供する。 【解決手段】 センサー本体１０と、歪ゲージ１６が固
定されたシリコン基板１５を有する圧力検知部材と、圧
力検知部材が装着されたベース１７と、ベース１７をセ
ンサー本体１０に連結する弾性変形し得る連結部材１８
と、測定すべき圧力によってベース１７とシリコン基板
１５に作用する応力を支持し得ると共に圧力検知部材に
当接する応力支持部材２１とを備える圧力センサー。
ン基板１５を有する圧力検知部材をセンサー本体１０内
に装着して、特に、少なくとも４°Ｋと４７３°Ｋの間
の区間を含む範囲の温度変動を受けつつ少なくとも１０
００バールに達する高圧を確実に測定し得る圧力センサ
ーを提供する。 【解決手段】 センサー本体１０と、歪ゲージ１６が固
定されたシリコン基板１５を有する圧力検知部材と、圧
力検知部材が装着されたベース１７と、ベース１７をセ
ンサー本体１０に連結する弾性変形し得る連結部材１８
と、測定すべき圧力によってベース１７とシリコン基板
１５に作用する応力を支持し得ると共に圧力検知部材に
当接する応力支持部材２１とを備える圧力センサー。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は圧力センサーの内部
構造に関する。更に詳しくは、本発明は、シリコン基板
を有する検知部材を、広い温度範囲に渡り高圧を測定す
るセンサーに組込む構成に関する。
構造に関する。更に詳しくは、本発明は、シリコン基板
を有する検知部材を、広い温度範囲に渡り高圧を測定す
るセンサーに組込む構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】フランス特許公開公報第２５８７４８５
号、第２５９４２２４号及び第２５９４５４６号に記載
されているように、比較的に高い圧力を測定するため
に、歪ゲージを植込んだ変形自在の膜で形成した検知部
材を備えるセンサーを使用することが公知である。フラ
ンス特許公開公報第２６４８９１０号及び第２６１９４
４６号に記載されているように、変形自在の膜を単結晶
サファイアや単結晶シリコンの単結晶材料で形成し得る
ことも公知である。検知部材をセンサーの本体内に装着
するには、検知部材が本体内に機械的に支持されると共
に、測定される圧力がセンサーのいわゆる「圧力タッ
プ」部から検知部材に到達することが必要である。
号、第２５９４２２４号及び第２５９４５４６号に記載
されているように、比較的に高い圧力を測定するため
に、歪ゲージを植込んだ変形自在の膜で形成した検知部
材を備えるセンサーを使用することが公知である。フラ
ンス特許公開公報第２６４８９１０号及び第２６１９４
４６号に記載されているように、変形自在の膜を単結晶
サファイアや単結晶シリコンの単結晶材料で形成し得る
ことも公知である。検知部材をセンサーの本体内に装着
するには、検知部材が本体内に機械的に支持されると共
に、測定される圧力がセンサーのいわゆる「圧力タッ
プ」部から検知部材に到達することが必要である。
【０００３】単結晶基板を有する検知部材は、通常、セ
ンサー本体内の支持部にエポキシ樹脂、ガラス等を用い
て静電溶接又は類似の溶接手法によって連結される。上
記のフランス特許公開公報第２６１９４４６号は、厚さ
の減少した中心部を有する膜の使用を提案している。こ
の膜は、支持部に連結された比較的厚い周縁部を有する
ことにより、膜への半径方向又は接線方向の応力に基づ
いて膜と支持部の間の継目に重大な影響が発生すること
を回避する。もしそうでなければ、膜の強度と継目に使
用されるガラスや他の材料の強度の相違により、膜の変
形又は支持部からの膜の分離さえ生じる。
ンサー本体内の支持部にエポキシ樹脂、ガラス等を用い
て静電溶接又は類似の溶接手法によって連結される。上
記のフランス特許公開公報第２６１９４４６号は、厚さ
の減少した中心部を有する膜の使用を提案している。こ
の膜は、支持部に連結された比較的厚い周縁部を有する
ことにより、膜への半径方向又は接線方向の応力に基づ
いて膜と支持部の間の継目に重大な影響が発生すること
を回避する。もしそうでなければ、膜の強度と継目に使
用されるガラスや他の材料の強度の相違により、膜の変
形又は支持部からの膜の分離さえ生じる。
【０００４】膜の強度と膜と支持部の間の継目の材料の
強度の相違に起因する問題の外に、特に使用中に温度が
広範囲に変動する時、強固に互いに連結されたシリコン
基板を有する検知部材と金属本体が熱的影響による相互
の応力を発生する。この応力は温度変動により予想不可
に変動して、歪ゲージの出力信号の精度を低下させると
共に、センサーを温度変化に過度に敏感にさせる。この
問題は、高圧センサーの場合に特に重要である。
強度の相違に起因する問題の外に、特に使用中に温度が
広範囲に変動する時、強固に互いに連結されたシリコン
基板を有する検知部材と金属本体が熱的影響による相互
の応力を発生する。この応力は温度変動により予想不可
に変動して、歪ゲージの出力信号の精度を低下させると
共に、センサーを温度変化に過度に敏感にさせる。この
問題は、高圧センサーの場合に特に重要である。
【０００５】高圧センサー、例えば、１０００バール以
上の圧力を測定するセンサーが、一時的変動及び長期的
変動を含む大きな温度変動を受けても確実に機能するこ
とができなければならない場合がある。これは、特に、
圧力センサーが４°Ｋから４７３°Ｋ（又はそれより
上）の範囲の温度変動を受けやすい用途に関係する。こ
のような用途はロケット及びブースター段に見出され
る。
上の圧力を測定するセンサーが、一時的変動及び長期的
変動を含む大きな温度変動を受けても確実に機能するこ
とができなければならない場合がある。これは、特に、
圧力センサーが４°Ｋから４７３°Ｋ（又はそれより
上）の範囲の温度変動を受けやすい用途に関係する。こ
のような用途はロケット及びブースター段に見出され
る。
【０００６】広い範囲の温度で高圧を測定する圧力セン
サーは、予想される操作条件に耐えることができなけれ
ばならない。センサーは、振動に耐えると共に、温度が
安定する前でも信頼できる出力信号を発生することが好
ましい。圧力センサーをロケット又はブースター段に使
用するよう意図している時、センサーは、この型式の装
置において出会いやすい酸素（気体状又は液状）、水素
（気体状又は液状）、水（蒸気又は液状）等の流体に耐
える必要がある。
サーは、予想される操作条件に耐えることができなけれ
ばならない。センサーは、振動に耐えると共に、温度が
安定する前でも信頼できる出力信号を発生することが好
ましい。圧力センサーをロケット又はブースター段に使
用するよう意図している時、センサーは、この型式の装
置において出会いやすい酸素（気体状又は液状）、水素
（気体状又は液状）、水（蒸気又は液状）等の流体に耐
える必要がある。
【０００７】従来、シリコン基板を有する検知部材を備
えて、上記の要件を満たし得る圧力センサーを生産する
ことは可能であった。主な困難は、検知部材をセンサー
の本体内に装着することから生じる。シリコンの熱膨張
係数が２×１０-6／℃に近いのに対し、センサー本体を
形成するのに使用される通常の金属は、８．５×１０-6
／℃又はこの値の２倍よりも大きい熱膨張係数を有す
る。上述したように、シリコン基板を有する検知部材と
金属のセンサー本体の強固な連結は、相互の熱応力を発
生する。しかしながら、問題の圧力が非常に高いので、
センサーの内部継目は、圧力に耐える十分な能力が付与
されるように大きな剛性を有するべきであるように見え
る。
えて、上記の要件を満たし得る圧力センサーを生産する
ことは可能であった。主な困難は、検知部材をセンサー
の本体内に装着することから生じる。シリコンの熱膨張
係数が２×１０-6／℃に近いのに対し、センサー本体を
形成するのに使用される通常の金属は、８．５×１０-6
／℃又はこの値の２倍よりも大きい熱膨張係数を有す
る。上述したように、シリコン基板を有する検知部材と
金属のセンサー本体の強固な連結は、相互の熱応力を発
生する。しかしながら、問題の圧力が非常に高いので、
センサーの内部継目は、圧力に耐える十分な能力が付与
されるように大きな剛性を有するべきであるように見え
る。
【０００８】これらの困難を克服するのに用いられる手
法の一つは、高い温度変動が生じる場合に圧力センサー
を圧力源から離隔して配置して、両者を配管によって相
互接続することである。この配管は熱的バッファーとし
て働く。しかしながら、この解決法は、非常に高価であ
ると共に装置の全体寸法を増大する。
法の一つは、高い温度変動が生じる場合に圧力センサー
を圧力源から離隔して配置して、両者を配管によって相
互接続することである。この配管は熱的バッファーとし
て働く。しかしながら、この解決法は、非常に高価であ
ると共に装置の全体寸法を増大する。
【０００９】シリコン基板を有する検知部材を備えるセ
ンサーの製造で生じる別の問題は、シリコンが金属に溶
接されないため、センサーの製造がより困難になるとい
う事実である。
ンサーの製造で生じる別の問題は、シリコンが金属に溶
接されないため、センサーの製造がより困難になるとい
う事実である。
【００１０】シリコン基板を有する検知部材を圧力セン
サーの本体に組込む従来の構成を図１に示す。
サーの本体に組込む従来の構成を図１に示す。
【００１１】図１において、圧力センサーは金属製の支
持部１を備え、更に、支持部１は、支持部１を貫通して
測定すべき圧力の源に接続された中心穴２を有する。セ
ンサーの検知部材４はシリコン基板５から成り、又、歪
ゲージ６がシリコン基板５の表面上に配置される。シリ
コン基板５は、厚さを増大させた周縁部５ａと中心補強
部５ｂを有する。減少した厚さを有すると共に検出すべ
き応力が集中するシリコン基板５の領域５ｃにおいて、
歪ゲージ６はシリコン基板５に植込まれる。通常、４個
の歪ゲージ６が設けられて、ホイートストンブリッジを
構成する。検知部材４は、又、シリコンから成る補強片
５’を備える。
持部１を備え、更に、支持部１は、支持部１を貫通して
測定すべき圧力の源に接続された中心穴２を有する。セ
ンサーの検知部材４はシリコン基板５から成り、又、歪
ゲージ６がシリコン基板５の表面上に配置される。シリ
コン基板５は、厚さを増大させた周縁部５ａと中心補強
部５ｂを有する。減少した厚さを有すると共に検出すべ
き応力が集中するシリコン基板５の領域５ｃにおいて、
歪ゲージ６はシリコン基板５に植込まれる。通常、４個
の歪ゲージ６が設けられて、ホイートストンブリッジを
構成する。検知部材４は、又、シリコンから成る補強片
５’を備える。
【００１２】検知部材４は、ガラス又はセラミック材料
から成る中間ベース７によって、支持部１に装着され
る。測定すべき圧力が、歪ゲージ６が配置されたシリコ
ン基板５の領域５ｃに連通し得るように、中心穴が中間
ベース７及び補強片５’に設けられる。
から成る中間ベース７によって、支持部１に装着され
る。測定すべき圧力が、歪ゲージ６が配置されたシリコ
ン基板５の領域５ｃに連通し得るように、中心穴が中間
ベース７及び補強片５’に設けられる。
【００１３】この公知の構成において、シリコン基板５
（又はシリコン補強片５’）と中間ベース７の連結はマ
ロリー（Ｍａｌｌｏｒｙ）型溶接、溶融ガラスはんだ付
け又は共融はんだ付けによって達成される。中間ベース
７と金属支持部１の連結は接着又ははんだ付けによって
行われる。一般に、この接着又ははんだ付けの連結は、
高圧で且つ広い温度範囲で使用し得るセンサーの生産を
可能にしない。更に、接着又ははんだ付けの連結によ
り、構造の応力がシリコン基板５に、従って、歪ゲージ
６に作用する。
（又はシリコン補強片５’）と中間ベース７の連結はマ
ロリー（Ｍａｌｌｏｒｙ）型溶接、溶融ガラスはんだ付
け又は共融はんだ付けによって達成される。中間ベース
７と金属支持部１の連結は接着又ははんだ付けによって
行われる。一般に、この接着又ははんだ付けの連結は、
高圧で且つ広い温度範囲で使用し得るセンサーの生産を
可能にしない。更に、接着又ははんだ付けの連結によ
り、構造の応力がシリコン基板５に、従って、歪ゲージ
６に作用する。
【００１４】フランス特許公開公報第２２９３７０４号
は、検知部材を支承するガラスべースが、直接でなくて
連結部材を介してセンサーの金属支持部に装着された圧
力センサーを開示する。しかしながら、上記の欠点は取
除かれていない。
は、検知部材を支承するガラスべースが、直接でなくて
連結部材を介してセンサーの金属支持部に装着された圧
力センサーを開示する。しかしながら、上記の欠点は取
除かれていない。
【００１５】米国特許明細書第４３６１０４７号及び第
４１２７８４０号と欧州特許公開公報第０１６７１４４
号では、検知部材が固定されたべースが、変形自在の連
結部材によってセンサーの金属本体に連結されるが、開
示された構成は、明らかに非常な高圧を測定するのに適
していない
４１２７８４０号と欧州特許公開公報第０１６７１４４
号では、検知部材が固定されたべースが、変形自在の連
結部材によってセンサーの金属本体に連結されるが、開
示された構成は、明らかに非常な高圧を測定するのに適
していない
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題を
解消することを目指し、組込み応力を最小限に抑えるよ
うに、シリコン基板を有する検知部材をセンサー本体内
に装着して、特に、少なくとも４°Ｋと４７３°Ｋの間
の区間を含む範囲の温度変動を受けつつ少なくとも１０
００バールに達する高圧を確実に測定し得る高圧センサ
ーを提供することをその目的とする。
解消することを目指し、組込み応力を最小限に抑えるよ
うに、シリコン基板を有する検知部材をセンサー本体内
に装着して、特に、少なくとも４°Ｋと４７３°Ｋの間
の区間を含む範囲の温度変動を受けつつ少なくとも１０
００バールに達する高圧を確実に測定し得る高圧センサ
ーを提供することをその目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明にかかる圧力センサーは、測定すべき圧力を
受入れる入口を有するセンサー本体と、歪ゲージが固定
されたシリコン基板を有する圧力検知部材と、圧力検知
部材が装着されたベースと、ベースをセンサー本体に連
結する連結部材と、測定すべき圧力によってベースとシ
リコン基板に作用する応力を支持し得る応力支持部材と
を備え、又、連結部材が、ベースとセンサー本体の間の
熱膨張の相違を補償するように弾性変形し得ると共に、
圧力検知部材が応力支持部材に当接することにより、上
記応力が連結部材に印加されない。
に、本発明にかかる圧力センサーは、測定すべき圧力を
受入れる入口を有するセンサー本体と、歪ゲージが固定
されたシリコン基板を有する圧力検知部材と、圧力検知
部材が装着されたベースと、ベースをセンサー本体に連
結する連結部材と、測定すべき圧力によってベースとシ
リコン基板に作用する応力を支持し得る応力支持部材と
を備え、又、連結部材が、ベースとセンサー本体の間の
熱膨張の相違を補償するように弾性変形し得ると共に、
圧力検知部材が応力支持部材に当接することにより、上
記応力が連結部材に印加されない。
【００１８】本発明にかかる圧力センサーでは、環境の
温度変化によって引起こされる圧力センサーの部材間の
熱膨張の相違による影響が、弾性変形し得る連結部材に
よって軽減される一方、測定すべき圧力によって作用す
る応力は、応力支持部材によって支持されると共に、連
結部材の操作をに影響しない。この結果、圧力センサー
が最善の測定状態になるように温度が安定化するのを待
つ必要がない。圧力検知部材を圧力センサーの本体に組
込むこの手法により、広い温度範囲で非常な高圧を測定
し得る圧力センサーのみならず、温度変化が安定してい
る時に高い精度を有すると共に振動に対して大きな抵抗
力を有する圧力センサーを得ることができる。
温度変化によって引起こされる圧力センサーの部材間の
熱膨張の相違による影響が、弾性変形し得る連結部材に
よって軽減される一方、測定すべき圧力によって作用す
る応力は、応力支持部材によって支持されると共に、連
結部材の操作をに影響しない。この結果、圧力センサー
が最善の測定状態になるように温度が安定化するのを待
つ必要がない。圧力検知部材を圧力センサーの本体に組
込むこの手法により、広い温度範囲で非常な高圧を測定
し得る圧力センサーのみならず、温度変化が安定してい
る時に高い精度を有すると共に振動に対して大きな抵抗
力を有する圧力センサーを得ることができる。
【００１９】本発明の好ましい実施形態によれば、弾性
連結部材が、小さい厚さの金属製の湾曲片であると共
に、好ましくは、センサー本体の一部によって受承され
る。小さい厚さの金属製の湾曲片から成る弾性連結部材
は、熱膨張の相違により弾性連結部材がベースに作用す
る応力が低いと共に、湾曲片自身が、ベースとセンサー
本体に連結されることにより生じる熱的変形に耐え得る
という利点を有する。
連結部材が、小さい厚さの金属製の湾曲片であると共
に、好ましくは、センサー本体の一部によって受承され
る。小さい厚さの金属製の湾曲片から成る弾性連結部材
は、熱膨張の相違により弾性連結部材がベースに作用す
る応力が低いと共に、湾曲片自身が、ベースとセンサー
本体に連結されることにより生じる熱的変形に耐え得る
という利点を有する。
【００２０】シリコン基板とベースの間に挟持された比
較的に厚いシリコン補強片を圧力検知部材に設けること
が有利である。ベースは、例えば、ガラスで生産される
と共に、マロリー型溶接によって補強片に止着される。
ベースが補強片に固定される工程による応力は、補強片
の厚さによって吸収されるので、検知部材のシリコン基
板には殆ど作用しない。
較的に厚いシリコン補強片を圧力検知部材に設けること
が有利である。ベースは、例えば、ガラスで生産される
と共に、マロリー型溶接によって補強片に止着される。
ベースが補強片に固定される工程による応力は、補強片
の厚さによって吸収されるので、検知部材のシリコン基
板には殆ど作用しない。
【００２１】好ましくは、検知部材が装着されたベース
は、一端がセンサー本体の金属部材に溶接されると共に
他端がベースの材料に封止された金属製の湾曲片によっ
て支持される。
は、一端がセンサー本体の金属部材に溶接されると共に
他端がベースの材料に封止された金属製の湾曲片によっ
て支持される。
【００２２】更に、本発明の好ましい実施形態におい
て、応力支持部材は、センサー本体に封止されたカバー
を形成し、又、検知部材は、例えばガラス製のスペーサ
ーを介してカバーに当接する。振動に対する抵抗力を確
実にするために、検知部材を、例えば、接着によってス
ペーサーに止着することが好ましい。更に、スペーサー
をカバーに止着してもよい。
て、応力支持部材は、センサー本体に封止されたカバー
を形成し、又、検知部材は、例えばガラス製のスペーサ
ーを介してカバーに当接する。振動に対する抵抗力を確
実にするために、検知部材を、例えば、接着によってス
ペーサーに止着することが好ましい。更に、スペーサー
をカバーに止着してもよい。
【００２３】圧力センサーを構成する部品を選択するこ
とにより、圧力を測定すべき流体とのこれらの部品の化
学的適合性を最適化し得る。又、シリコン基板は、半導
体技術において通常使用される成形加工と機械加工を用
いて低コストで製造できる。
とにより、圧力を測定すべき流体とのこれらの部品の化
学的適合性を最適化し得る。又、シリコン基板は、半導
体技術において通常使用される成形加工と機械加工を用
いて低コストで製造できる。
【００２４】
【発明の実施の形態】図２に示すように、本発明の第１
実施形態にかかる圧力センサーは、軸心の回りに対称な
金属製の本体１０を備える。この本体１０は、室１１を
形成するように互いに封止された上部１０ａと下部１０
ｂによって構成される。管状部１２が下部１０ｂの底部
から軸方向に延在する。管状部１２は、入口１４を形成
するように端部が開放された圧力タップを構成する。管
状部１２は、測定すべき圧力の源に接続されると共に、
室１１と連通する。
実施形態にかかる圧力センサーは、軸心の回りに対称な
金属製の本体１０を備える。この本体１０は、室１１を
形成するように互いに封止された上部１０ａと下部１０
ｂによって構成される。管状部１２が下部１０ｂの底部
から軸方向に延在する。管状部１２は、入口１４を形成
するように端部が開放された圧力タップを構成する。管
状部１２は、測定すべき圧力の源に接続されると共に、
室１１と連通する。
【００２５】室１１内に配置された検知部材は、薄い中
心部１５ａを有する円板状のシリコン基板１５を備え、
又、歪ゲージ１６が中心部１５ａ上に設けられる。シリ
コン基板１５は、比較的厚くてシリコンから成る補強片
１５’上に封止される。補強片１５’は、例えば、「パ
イレックス（Ｐｙｒｅｘ）７７４０」（商品名）等から
成るガラスベース１７に封止される。補強片１５’のガ
ラスベース１７への封止は、例えば、マロリー型溶接に
よって行われる。ガラスベース１７をシリコン基板１５
に直接溶接せずに、比較的に厚い補強片１５’に溶接す
ることにより、この溶接によって生じ得る応力を除去で
きる。入口１４に存在する圧力が検知部材の中心部１５
ａと直接連通し得るように、補強片１５’は中心通路１
５’ａを有し、又、ガラスベース１７は環状である。
心部１５ａを有する円板状のシリコン基板１５を備え、
又、歪ゲージ１６が中心部１５ａ上に設けられる。シリ
コン基板１５は、比較的厚くてシリコンから成る補強片
１５’上に封止される。補強片１５’は、例えば、「パ
イレックス（Ｐｙｒｅｘ）７７４０」（商品名）等から
成るガラスベース１７に封止される。補強片１５’のガ
ラスベース１７への封止は、例えば、マロリー型溶接に
よって行われる。ガラスベース１７をシリコン基板１５
に直接溶接せずに、比較的に厚い補強片１５’に溶接す
ることにより、この溶接によって生じ得る応力を除去で
きる。入口１４に存在する圧力が検知部材の中心部１５
ａと直接連通し得るように、補強片１５’は中心通路１
５’ａを有し、又、ガラスベース１７は環状である。
【００２６】歪ゲージ１６を支承するシリコン基板１
５、補強片１５’とガラスベース１７によって構成され
る組立物は、弾性変形し得る部材、ここでは、例えば、
ステンレス鋼から成る約０．１ｍｍの小さい厚さの金属
製の湾曲片１８によって本体１０に連結される。湾曲片
１８は、回転対称の全体形状を有すると共に、本体１０
の下部１０ｂの内壁に端部が溶接された第１円筒部１８
ａ、ガラスベース１７の下面に端部が溶接された第２円
筒部１８ｂ、第１円筒部１８ａと第２円筒部１８ｂを相
互連結する膨出部１８ｃを有する。膨出部１８ｃは、湾
曲片１８が軸方向に弾性変形し得るように大略Ｕ字状の
輪郭を有する。本体１０の下部１０ｂの円筒状内壁は、
肩部１９を形成する直径拡大部を有する。湾曲片１８の
膨出部１８ｃは、肩部１９の底部に載置されて横方向に
所定位置に保持される。
５、補強片１５’とガラスベース１７によって構成され
る組立物は、弾性変形し得る部材、ここでは、例えば、
ステンレス鋼から成る約０．１ｍｍの小さい厚さの金属
製の湾曲片１８によって本体１０に連結される。湾曲片
１８は、回転対称の全体形状を有すると共に、本体１０
の下部１０ｂの内壁に端部が溶接された第１円筒部１８
ａ、ガラスベース１７の下面に端部が溶接された第２円
筒部１８ｂ、第１円筒部１８ａと第２円筒部１８ｂを相
互連結する膨出部１８ｃを有する。膨出部１８ｃは、湾
曲片１８が軸方向に弾性変形し得るように大略Ｕ字状の
輪郭を有する。本体１０の下部１０ｂの円筒状内壁は、
肩部１９を形成する直径拡大部を有する。湾曲片１８の
膨出部１８ｃは、肩部１９の底部に載置されて横方向に
所定位置に保持される。
【００２７】シリコン基板１５、補強片１５’とガラス
ベース１７によって形成される組立物の大部分を囲繞す
ると共に、半径方向面２０によって肩部１９に接続され
る更に直径を拡大させた内壁が、本体１０の下部１０ｂ
の上端に設けられる。カバーを形成する一体片２１が本
体１０の下部１０ｂに封止されて、シリコン基板１５が
環状スペーサー２２を介して一体片２１に押圧され得
る。湾曲片１８の弾性変形によるシリコン基板１５、補
強片１５’とガラスベース１７の組立物の軸方向移動
は、一端において、ガラスベース１７の下面と協働する
当接面を形成する半径方向面２０によって制限されると
共に、他端において、一体片２１によって制限される。
環状スペーサー２２は、典型的には、ガラスベース１７
のようにガラスから成ると共に、例えば、接着によって
シリコン基板１５に止着される。
ベース１７によって形成される組立物の大部分を囲繞す
ると共に、半径方向面２０によって肩部１９に接続され
る更に直径を拡大させた内壁が、本体１０の下部１０ｂ
の上端に設けられる。カバーを形成する一体片２１が本
体１０の下部１０ｂに封止されて、シリコン基板１５が
環状スペーサー２２を介して一体片２１に押圧され得
る。湾曲片１８の弾性変形によるシリコン基板１５、補
強片１５’とガラスベース１７の組立物の軸方向移動
は、一端において、ガラスベース１７の下面と協働する
当接面を形成する半径方向面２０によって制限されると
共に、他端において、一体片２１によって制限される。
環状スペーサー２２は、典型的には、ガラスベース１７
のようにガラスから成ると共に、例えば、接着によって
シリコン基板１５に止着される。
【００２８】従って、圧力センサーの操作中、測定すべ
き圧力によってシリコン基板１５、補強片１５’、ガラ
スベース１７と環状スペーサー２２の組立物に作用する
応力は、一体片２１で支持されて、湾曲片１８には印加
されない。そこで、湾曲片１８は、熱的原因による異な
った寸法変動を補償して、どんな振動も減衰させるとい
う機能を最適に実行できる。
き圧力によってシリコン基板１５、補強片１５’、ガラ
スベース１７と環状スペーサー２２の組立物に作用する
応力は、一体片２１で支持されて、湾曲片１８には印加
されない。そこで、湾曲片１８は、熱的原因による異な
った寸法変動を補償して、どんな振動も減衰させるとい
う機能を最適に実行できる。
【００２９】図３は、本発明の第２実施形態にかかる圧
力センサーをしめす。この圧力センサーは、図２の圧力
センサーと、弾性変形部材、即ち、湾曲片１８の構造と
本体１０の下部１０ｂの構造において大幅に異なる。圧
力センサーを構成する他の部材は図２の圧力センサーと
同様なので、その説明を省略する。
力センサーをしめす。この圧力センサーは、図２の圧力
センサーと、弾性変形部材、即ち、湾曲片１８の構造と
本体１０の下部１０ｂの構造において大幅に異なる。圧
力センサーを構成する他の部材は図２の圧力センサーと
同様なので、その説明を省略する。
【００３０】本実施形態において、弾性変形し得る部材
は、厚さの小さい金属製の湾曲片２８である。湾曲片２
８は、大略、半径方向に配置された平坦なリング形状を
有する。湾曲片２８の外周部が本体１０の下部１０ｂに
連結される一方、湾曲片２８の内周部がガラスベース１
７に封止される。湾曲片２８のガラスベース１７との連
結は、ガラスベース１７の下面上でなくてガラスベース
１７の外周面上で行われる。湾曲片２８は、その内周部
に、圧力センサーの下端の方向に開放された大略Ｕ字状
断面の環状膨出部２８ｃを有する。
は、厚さの小さい金属製の湾曲片２８である。湾曲片２
８は、大略、半径方向に配置された平坦なリング形状を
有する。湾曲片２８の外周部が本体１０の下部１０ｂに
連結される一方、湾曲片２８の内周部がガラスベース１
７に封止される。湾曲片２８のガラスベース１７との連
結は、ガラスベース１７の下面上でなくてガラスベース
１７の外周面上で行われる。湾曲片２８は、その内周部
に、圧力センサーの下端の方向に開放された大略Ｕ字状
断面の環状膨出部２８ｃを有する。
【００３１】本体１０の下部１０ｂは、挟持されたリン
グ３０で互いに止着された下方部１０ｂ’と上方部１０
ｂ”を備える。下方部１０ｂ’の上部は、ガラスベース
１７の大部分を囲繞するハウジングを形成すると共に、
ストッパとして働く半径方向面２９によって下方部１０
ｂ’の残りの内壁に接続された拡大内径を有する。半径
方向面２９は、圧力の印加方向と逆の方向へのシリコン
基板１５、補強片１５’とガラスベース１７の組立物の
軸方向移動を制限するために、ガラスベース１７の下面
と協働する。圧力印加方向では、図２の第１実施形態と
同様に、環状スペーサ２２と協働すると共に下部１０ｂ
に溶接された一体片２１によって、測定すべき圧力によ
り作用する応力が支持される。
グ３０で互いに止着された下方部１０ｂ’と上方部１０
ｂ”を備える。下方部１０ｂ’の上部は、ガラスベース
１７の大部分を囲繞するハウジングを形成すると共に、
ストッパとして働く半径方向面２９によって下方部１０
ｂ’の残りの内壁に接続された拡大内径を有する。半径
方向面２９は、圧力の印加方向と逆の方向へのシリコン
基板１５、補強片１５’とガラスベース１７の組立物の
軸方向移動を制限するために、ガラスベース１７の下面
と協働する。圧力印加方向では、図２の第１実施形態と
同様に、環状スペーサ２２と協働すると共に下部１０ｂ
に溶接された一体片２１によって、測定すべき圧力によ
り作用する応力が支持される。
【００３２】支持面又は肩部３０ａを形成するフランジ
がリング３０の内周に設けられる。湾曲片２８の膨出部
２８ｃの頂点が肩部３０ａに当接する。湾曲片２８の外
周部はリング３０と下方部１０ｂ’の間で所定位置に保
持される。
がリング３０の内周に設けられる。湾曲片２８の膨出部
２８ｃの頂点が肩部３０ａに当接する。湾曲片２８の外
周部はリング３０と下方部１０ｂ’の間で所定位置に保
持される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 シリコン基板を有する検知部材の従来の圧力
センサーへの装着を示す断面図である。
センサーへの装着を示す断面図である。
【図２】 シリコン基板を有する検知部材を本発明の第
１実施形態にかかる圧力センサーへ組込む構成を示す概
略断面図である。
１実施形態にかかる圧力センサーへ組込む構成を示す概
略断面図である。
【図３】 シリコン基板を有する検知部材を本発明の第
２実施形態にかかる圧力センサーへ組込む構成を示す概
略断面図である。
２実施形態にかかる圧力センサーへ組込む構成を示す概
略断面図である。
１０ 本体 １１ 室 １５ シリコン基板 １６ 歪ゲージ １７ ガラスベース １８ 湾曲片 ２０ 半径方向面 ２１ 一体片 ２２ 環状スペーサー ２８ 湾曲片 ２９ 半径方向面 ３０ リング
Claims (9)
- 【請求項１】 測定すべき圧力を受入れる入口（１４）
を有するセンサー本体（１０）と、歪ゲージ（１６）が
固定されたシリコン基板（１５）を有する圧力検知部材
と、圧力検知部材が装着されたベース（１７）と、ベー
ス（１７）をセンサー本体（１０）に連結する連結部材
（１８、２８）と、測定すべき圧力によってベース（１
７）とシリコン基板（１５）に作用する応力を支持し得
る応力支持部材（２１）とを備え、又、少なくとも４°
Ｋと４７３°Ｋの間の区間を含む範囲の温度変動を受け
つつ、少なくとも１０００バールに達し得る高圧を確実
に測定するために、連結部材（１８、２８）が、ベース
（１７）とセンサー本体（１０）の間の熱膨張の相違を
補償するように弾性変形し得ると共に、圧力検知部材が
応力支持部材（２１）に当接することにより、上記応力
が連結部材（１８、２８）に印加されない圧力センサ
ー。 - 【請求項２】 連結部材が、金属製の湾曲片（１８、２
８）から成る請求項１に記載の圧力センサー。 - 【請求項３】 湾曲片（１８、２８）が、ベース（１
７）に連結された第１端とセンサー本体（１０）の金属
部材（１０ｂ）に連結された第２端を有する請求項２に
記載の圧力センサー。 - 【請求項４】 湾曲片（１８、２８）の中間部がセンサ
ー本体（１０）の内壁に受承される請求項２又は３に記
載の圧力センサー。 - 【請求項５】 圧力検知部材が更に補強片（１５’）を
備え、且つ、補強片（１５’）は、シリコンから成ると
共に、シリコン基板（１５）とベース（１７）の間に配
置され、又、ベース（１７）が補強片（１５’）に連結
された請求項１乃至４のいずれかに記載の圧力センサ
ー。 - 【請求項６】 ベース（１７）が、ガラスから成ると共
に、マロリー型溶接によって補強片（１５’）に止着さ
れた請求項５に記載の圧力センサー。 - 【請求項７】 応力支持部材（２１）がカバーによって
形成され、更に、カバーがセンサー本体（１０）に封止
されると共に、圧力検知部材がスペーサー（２２）を介
してカバーに当接する請求項１乃至６のいずれかに記載
の圧力センサー。 - 【請求項８】 スペーサー（２２）がガラスから成る請
求項７に記載の圧力センサー。 - 【請求項９】 スペーサー（２２）が接着によってシリ
コン基板（１５）に止着された請求項７又は８に記載の
圧力センサー。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9510127A FR2738340B1 (fr) | 1995-08-28 | 1995-08-28 | Architecture d'integration d'un element sensible dans un capteur de pression |
| FR9510127 | 1995-08-28 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09126926A true JPH09126926A (ja) | 1997-05-16 |
Family
ID=9482114
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22484896A Pending JPH09126926A (ja) | 1995-08-28 | 1996-08-27 | 検知部材を組込んだ圧力センサー |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0762097A1 (ja) |
| JP (1) | JPH09126926A (ja) |
| CN (1) | CN1147631A (ja) |
| CA (1) | CA2184213A1 (ja) |
| FR (1) | FR2738340B1 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006349682A (ja) * | 2005-06-14 | 2006-12-28 | Robert Bosch Gmbh | 高圧センサ装置および該高圧センサ装置を製作するための方法 |
| JP2013525766A (ja) * | 2010-04-21 | 2013-06-20 | ▲無▼▲錫▼▲藜▼頓▲電▼子有限公司 | シリコン圧力センサーのパッケージ構造 |
| CN104260746A (zh) * | 2014-10-09 | 2015-01-07 | 无锡市拓发自控设备有限公司 | 列车总风管、列车管、制动缸或副风缸用压力传感器盒 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11230845A (ja) * | 1998-02-17 | 1999-08-27 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体圧力検出装置 |
| JPH11351990A (ja) * | 1998-04-09 | 1999-12-24 | Fujikoki Corp | 圧力センサ |
| JP5044896B2 (ja) * | 2005-04-27 | 2012-10-10 | 富士電機株式会社 | 圧力検出装置 |
| DE102008043517B4 (de) * | 2008-11-06 | 2022-03-03 | Robert Bosch Gmbh | Sensormodul und Verfahren zur Herstellung eines Sensormoduls |
| CN103712735A (zh) * | 2013-12-26 | 2014-04-09 | 中国水利水电科学研究院 | 压力传感器保护装置及其组装方法 |
| CN110702277A (zh) * | 2019-11-08 | 2020-01-17 | 武汉飞恩微电子有限公司 | 一种具有抗热应力功能的压力传感器 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL7415668A (nl) * | 1974-12-02 | 1976-06-04 | Philips Nv | Drukopnemer. |
| US4127840A (en) * | 1977-02-22 | 1978-11-28 | Conrac Corporation | Solid state force transducer |
| FR2455733A1 (fr) * | 1979-04-19 | 1980-11-28 | Motorola Inc | Capteur de pression a effet capacitif et procede de fabrication |
| DE3067989D1 (en) * | 1980-02-06 | 1984-07-05 | Keller Hans W | Piezoresistive cylindrical-box-like pressure measurement cell |
| US4361047A (en) * | 1981-03-30 | 1982-11-30 | Honeywell Inc. | Differential pressure to electrical signal transducer |
| JPS58151536A (ja) * | 1982-03-05 | 1983-09-08 | Hitachi Ltd | 差圧検出器 |
| JPS6117925A (ja) * | 1984-07-05 | 1986-01-25 | Hitachi Ltd | 圧力センサ |
| JP2656566B2 (ja) * | 1988-08-31 | 1997-09-24 | 株式会社日立製作所 | 半導体圧力変換装置 |
| DE3937522A1 (de) * | 1989-11-10 | 1991-05-16 | Texas Instruments Deutschland | Mit einem traegerelement verbundener halbleiter-drucksensor |
-
1995
- 1995-08-28 FR FR9510127A patent/FR2738340B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-08-27 CA CA002184213A patent/CA2184213A1/en not_active Abandoned
- 1996-08-27 EP EP96401826A patent/EP0762097A1/fr not_active Withdrawn
- 1996-08-27 CN CN 96111857 patent/CN1147631A/zh active Pending
- 1996-08-27 JP JP22484896A patent/JPH09126926A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2006349682A (ja) * | 2005-06-14 | 2006-12-28 | Robert Bosch Gmbh | 高圧センサ装置および該高圧センサ装置を製作するための方法 |
| JP2013525766A (ja) * | 2010-04-21 | 2013-06-20 | ▲無▼▲錫▼▲藜▼頓▲電▼子有限公司 | シリコン圧力センサーのパッケージ構造 |
| CN104260746A (zh) * | 2014-10-09 | 2015-01-07 | 无锡市拓发自控设备有限公司 | 列车总风管、列车管、制动缸或副风缸用压力传感器盒 |
| CN104260746B (zh) * | 2014-10-09 | 2016-05-04 | 无锡市拓发自控设备有限公司 | 列车总风管、列车管、制动缸或副风缸用压力传感器盒 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1147631A (zh) | 1997-04-16 |
| EP0762097A1 (fr) | 1997-03-12 |
| FR2738340B1 (fr) | 1997-11-21 |
| FR2738340A1 (fr) | 1997-03-07 |
| CA2184213A1 (en) | 1997-03-01 |
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