JPH0954004A - Pressure sensor - Google Patents

Pressure sensor

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Publication number
JPH0954004A
JPH0954004A JP20478395A JP20478395A JPH0954004A JP H0954004 A JPH0954004 A JP H0954004A JP 20478395 A JP20478395 A JP 20478395A JP 20478395 A JP20478395 A JP 20478395A JP H0954004 A JPH0954004 A JP H0954004A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pressure
measured
introducing pipe
pressure sensor
stem
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP20478395A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hitoshi Matsuo
仁史 松尾
Akira Ogawa
明 小川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Marelli Corp
Original Assignee
Kansei Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kansei Corp filed Critical Kansei Corp
Priority to JP20478395A priority Critical patent/JPH0954004A/en
Publication of JPH0954004A publication Critical patent/JPH0954004A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To eliminate pressure leakage with a simple structure by setting a pressure sensor while making an object to be measured, such as gas or liquid, exist so as not to come into direct contact with a joing face of the sensor. SOLUTION: Regarding the pressure sensor 1 to detect a pressure to be measured in a manner wherein the pressure to be measured supplied from an open part in one end of a pressure introducing pipe is introduced into a pressure introducing pipe 5' and the introduced pressure to be measured is detected by a pressure detecting element 4 installed in an open part in the other end of the pressure introducing pipe 5' and closing the open part in the other end, the peripheral area of the open part in the other end of the pressure introducing pipe 5' is filled with a gel material or an oil.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、液体、気体等の圧力
を検出する圧力センサに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pressure sensor for detecting the pressure of liquid, gas or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】図3は、従来例を示す一般的な圧力セン
サを示す断面説明図である。圧力センサ子1は、中央に
孔2aが穿設されているステム2と、このステム2上に
固定され、かつ中央部に孔3aが穿設されているシリコ
ン台座3と、シリコン台座3上に固定された単結晶シリ
コンを用いたピエゾ抵抗型圧力検出チップ4と、ステム
2の検出チップ(圧力検出素子本体)4が位置しない側
に配置され、かつ中央部に孔5aが穿設されている圧力
導入管(圧力導入経路)5と、ステム2により支持さ
れ、金線6を介して接続された接続リード7と、前記シ
リコン台座3、検出チップ4及び接続リード7の上端を
覆うキャップ8とを具備している。また、9はキャップ
8に設けられた空気抜き用の小孔を封止するハンダ付け
手段による密閉手段で、キャップ8内の圧力を、脱気後
例えば真空状態に保つ。
2. Description of the Related Art FIG. 3 is a sectional view showing a general pressure sensor showing a conventional example. The pressure sensor element 1 includes a stem 2 having a hole 2a formed in the center, a silicon pedestal 3 fixed on the stem 2 and having a hole 3a formed in the center, and a silicon pedestal 3 provided on the silicon pedestal 3. The piezoresistive pressure detection chip 4 using fixed single crystal silicon and the stem 2 are arranged on the side where the detection chip (pressure detection element body) 4 is not located, and a hole 5a is formed in the center. A pressure introducing pipe (pressure introducing path) 5, a connecting lead 7 supported by the stem 2 and connected via a gold wire 6, and a cap 8 covering the silicon pedestal 3, the detection chip 4 and the upper end of the connecting lead 7. It is equipped with. Further, 9 is a sealing means by a soldering means for sealing a small hole for venting the air provided in the cap 8, which keeps the pressure in the cap 8 in a vacuum state after deaeration.

【0003】なお、ステム2の孔2aと、シリコン台座
3の孔3aと、圧力導入管5の孔5aとは連通して、圧
力導入手段を形成しており、この孔2a,3a,5aを
介して外部の圧力が検出チップ4に作用するようになっ
ている。また、検出チップ4は、図4に示すように半導
体歪ゲージR1,R2,R3,R4によりホイーストー
ンブリッジを構成している。また、ステム2と圧力導入
管5とはロー付けで接合され、またステム2とシリコン
台座3及びシリコン台座3と検出チップ4とはAu−S
i(金ーシリコン)共晶結合によって接合されている。
The hole 2a of the stem 2, the hole 3a of the silicon pedestal 3 and the hole 5a of the pressure introducing pipe 5 communicate with each other to form a pressure introducing means, and these holes 2a, 3a and 5a are formed. External pressure acts on the detection chip 4 via the external pressure. Further, the detection chip 4 constitutes a Wheatstone bridge by the semiconductor strain gauges R1, R2, R3 and R4 as shown in FIG. Further, the stem 2 and the pressure introducing pipe 5 are joined by brazing, and the stem 2, the silicon pedestal 3, and the silicon pedestal 3 and the detection chip 4 are Au-S.
They are joined by an i (gold-silicon) eutectic bond.

【0004】次に、この圧力センサを備える圧力検出ユ
ニットを図5を用いて説明する。この圧力検出ユニット
は、ケース10を有しており、ケース10の上部には接
続端子11がインサート成形により固定されている。ケ
ース10には一体に案内溝12が形成されており、案内
溝12内には一端が接続端子11に接続されたコイルス
プリング13が配設されている。更に、ケース10には
ネジ孔14が刻設されている。
Next, a pressure detection unit equipped with this pressure sensor will be described with reference to FIG. This pressure detection unit has a case 10, and a connection terminal 11 is fixed to the upper part of the case 10 by insert molding. A guide groove 12 is integrally formed in the case 10, and a coil spring 13 having one end connected to the connection terminal 11 is arranged in the guide groove 12. Further, the case 10 is provided with a screw hole 14.

【0005】また、圧力検出ユニットは、保持手段とし
てのホルダ15を有しており、ホルダ15には中継端子
16がインサート成形により固定されている。そして、
ホルダ15には、入力信号に対して所定の処理を行う処
理回路17を搭載した処理回路基板18が保持されてお
り、この処理回路基板18は中継端子16にハンダ付け
により電気的に接続されている。そして、圧力センサ1
はホルダ15と押さえ板19とにより圧力センサ1のス
テム2及びキャップ8の縁部が熱加締めなどにより固定
されて狭持された状態で、取付ネジ30によりケース1
0に固定されている。なお、接続リード7と中継端子1
6とは予めハンダ付けにより接続されている。
The pressure detecting unit has a holder 15 as a holding means, and a relay terminal 16 is fixed to the holder 15 by insert molding. And
The holder 15 holds a processing circuit board 18 on which a processing circuit 17 that performs a predetermined processing on an input signal is mounted. The processing circuit board 18 is electrically connected to the relay terminal 16 by soldering. There is. And the pressure sensor 1
The case 1 is fixed by the mounting screw 30 while the stem 2 of the pressure sensor 1 and the edge of the cap 8 are fixed by the holder 15 and the pressing plate 19 by heat caulking and held.
It is fixed at 0. In addition, the connection lead 7 and the relay terminal 1
6 is previously connected by soldering.

【0006】更に、ケース10の開放面には、ステム2
0が被嵌されており、ケース10とステム20との合わ
せ面に刻設されたリング溝21にはOリング22が縮設
され水分等のこの合わせ面からの侵入を防止するように
なっている。そして、ステム20の中央部分は下方に突
出しており、その突出部分の中央には上下方向に貫通す
る孔23が穿設されている。ステム20の内側の屈曲部
には、一体にリング状の突起24が形成されている。更
に、孔23には、圧力導入管5が挿入され、圧力導入管
5とステム20に穿設された孔23との間にはシール手
段としてのOリング25とシールリング26とが配設さ
れている。なお、前記突起24は、Oリング25とシー
ルリング26との軸方向への移動及び離脱を規制するス
トッパとしての機能を有する。
Further, the stem 2 is provided on the open surface of the case 10.
0 is fitted, and an O-ring 22 is contracted in a ring groove 21 engraved on the mating surface of the case 10 and the stem 20 to prevent moisture and the like from entering from the mating surface. There is. The central portion of the stem 20 projects downward, and a hole 23 that penetrates in the up-down direction is formed in the center of the projecting portion. A ring-shaped protrusion 24 is integrally formed on the bent portion inside the stem 20. Further, the pressure introducing pipe 5 is inserted into the hole 23, and an O-ring 25 and a seal ring 26 as sealing means are arranged between the pressure introducing pipe 5 and the hole 23 formed in the stem 20. ing. The projection 24 has a function as a stopper that restricts the axial movement and separation of the O-ring 25 and the seal ring 26.

【0007】次に動作について説明する。なお、ここで
は図3に示す圧力検出素子を、液体を送るパイプに装着
し、その液体の圧力を測定する場合について説明する。
すなわち、圧力導入管5内の液体の圧力は圧力センサ1
の圧力導入管5を通って検出チップ4に作用し、その圧
力は検出チップ4のピエゾ抵抗効果により電気信号に変
換される。この検出信号は、接続リード7から中継端子
16を介して処理回路基板18へ送られ、処理回路基板
18により所定の処理が行われる。そして、処理が施さ
れた信号は、処理回路基板18からコイルスプリング1
3を介して接続端子11へ送られ、更にリード線を介し
て図示しない外部装置へ送られる。
Next, the operation will be described. Note that, here, a case will be described in which the pressure detection element shown in FIG. 3 is mounted on a pipe for feeding a liquid and the pressure of the liquid is measured.
That is, the pressure of the liquid in the pressure introducing pipe 5 is measured by the pressure sensor 1.
It acts on the detection chip 4 through the pressure introduction pipe 5 of 1, and the pressure is converted into an electric signal by the piezoresistive effect of the detection chip 4. This detection signal is sent from the connection lead 7 to the processing circuit board 18 via the relay terminal 16, and the processing circuit board 18 performs a predetermined processing. Then, the processed signal is sent from the processing circuit board 18 to the coil spring 1
It is sent to the connection terminal 11 via 3 and further sent to an external device (not shown) via a lead wire.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】従来の圧力センサは、
以上のようにキャップ8内を真空等の低圧力状態に維持
されるように構成されていたので、ステム2とシリコン
台座3との接合面またはシリコン台座3と検出チップ4
との接合面が微小の隙間もなく密着して接合されていれ
ば問題はないが、長期間の間にはその微小の隙間を介し
て被測定対象の気体、液体等がキャップ8内に漏れて特
性が劣化(例えば図6に示すように特性が実線のものか
ら破線のものに変化する)したり、又故障の原因になる
という恐れが考えられた。特に、被測定対象がガスであ
る場合には漏れ易くなるという恐れがあった。この発明
は、上記のような問題点を解消するためになされたもの
で、被測定対象の気体が、直接接合面に接触しないよう
にして隙間よりも大きな分子からなる物体を介在させる
ことにより圧力の漏れを少なくすることを目的とする。
The conventional pressure sensor has the following problems.
As described above, since the inside of the cap 8 is configured to be maintained in a low pressure state such as a vacuum, the joint surface between the stem 2 and the silicon pedestal 3 or the silicon pedestal 3 and the detection chip 4 is formed.
There is no problem as long as the joint surface with and is closely joined without a minute gap, but during a long period of time, gas, liquid, etc. to be measured leaks into the cap 8 through the minute gap. It is considered that the characteristics may be deteriorated (for example, the characteristics change from a solid line to a broken line as shown in FIG. 6) or cause a failure. In particular, when the measurement target is gas, there is a fear that the gas is likely to leak. The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, in which the gas to be measured does not come into direct contact with the bonding surface, and an object consisting of molecules larger than the gap is interposed so that the pressure is reduced. The purpose is to reduce the leakage of.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】この発明に係る圧力セン
サは、圧力導入管5の一端開口部から供給される被測定
圧力を該圧力導入管5内に導入して、該導入した被測定
圧力を該圧力導入経路の他端開口部に溶着して設けら
れ、かつ他端開口部を閉塞する圧力検出素子によって前
記被測定圧力を検出する圧力センサにおいて、前記圧力
導入経路内の他端開口部近傍にゲル状部材又はオイルを
充填した。
In the pressure sensor according to the present invention, the pressure to be measured supplied from the one end opening of the pressure introducing pipe 5 is introduced into the pressure introducing pipe 5, and the introduced pressure to be measured is introduced. A pressure sensor that is provided by welding to the other end opening of the pressure introducing path and that detects the measured pressure by a pressure detection element that closes the other end opening, the other end opening in the pressure introducing path The vicinity was filled with a gel-like member or oil.

【0010】[0010]

【作用】この発明における圧力センサは、圧力検出素子
が取付けられ、かつこの圧力検出素子によって閉塞され
る他端開口部の近傍がゲル状部材又はオイルによって充
填されるので、微小な隙間が閉塞されて、被測定対象の
ガスの圧力が漏れを少なくすることができる。
In the pressure sensor according to the present invention, since the pressure detecting element is attached and the vicinity of the other end opening closed by the pressure detecting element is filled with the gel member or the oil, a minute gap is closed. Thus, the pressure of the gas to be measured can reduce leakage.

【0011】[0011]

【実施例】以下、この発明の一実施例を図に基づいて説
明する。なお、図1において、従来例の説明の中で説明
した構成のものと同一なもの、または均等なものには同
一符号を付してその詳細説明を省略し、異なる部分に付
いてのみ以下に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 1, the same or equivalent components as those described in the description of the conventional example are denoted by the same reference numerals, detailed description thereof will be omitted, and only different parts will be described below. explain.

【0012】すなわち、図1において、31はシリコン
ゲル、シリコンオイル等の圧力伝達媒体で、圧力伝達に
伴う圧力損失が少ないゲル状の物質で、圧力導入管5の
先端部全体に充填されるように、注射器等によってステ
ム2とシリコン台座3との接合面の位置まで注入されて
いる。それによって、被測定対象のガスの圧力が圧力導
入管5を介して、間接的に、すなわちシリコンゲル,シ
リコンオイル等からなる圧力伝達媒体31を介して、圧
力検出素子4に伝達され、シリコン台座3の上下両端面
に形成する接合面に直接接しないので、圧力が漏れるこ
とを防止できる。
That is, in FIG. 1, reference numeral 31 is a pressure transmission medium such as silicon gel or silicone oil, which is a gel-like substance with little pressure loss due to pressure transmission, and is filled in the entire tip portion of the pressure introducing pipe 5. Then, it is injected up to the position of the joint surface between the stem 2 and the silicon pedestal 3 with a syringe or the like. As a result, the pressure of the gas to be measured is transmitted to the pressure detection element 4 indirectly via the pressure introduction pipe 5, that is, via the pressure transmission medium 31 made of silicon gel, silicon oil, etc. Since it does not directly contact the joint surfaces formed on the upper and lower end surfaces of 3, it is possible to prevent pressure leakage.

【0013】また、図2はシリコンゲル、シリコンオイ
ル等の圧力伝達媒体31が、シリコン台座3と圧力検出
素子4との接合面を覆う位置、すなわち圧力導入管5’
の先端開口部を覆うように充填されている。この場合、
圧力導入管5’は、図1におけるシリコン台座3と圧力
導入管5’が一体化された形状、すなわち、圧力導入管
5’の先端部の周方向にストッパ機能を有する段部5
a’が形成され、かつステム2の孔2aを圧力導入管
5’が貫通し、ロー付けされているために、圧力漏れを
起こす箇所が図1に示すものにくらべて少なくなってい
る。
Further, in FIG. 2, the pressure transmission medium 31 such as silicon gel or silicon oil covers the joint surface between the silicon pedestal 3 and the pressure detecting element 4, that is, the pressure introducing pipe 5 '.
Is filled so as to cover the front end opening of the. in this case,
The pressure introducing pipe 5 ′ has a shape in which the silicon pedestal 3 and the pressure introducing pipe 5 ′ in FIG. 1 are integrated, that is, the step portion 5 having a stopper function in the circumferential direction of the tip end portion of the pressure introducing pipe 5 ′.
Since a'is formed and the pressure introducing pipe 5'penetrates through the hole 2a of the stem 2 and is brazed, the number of places where pressure leaks is smaller than that shown in FIG.

【0014】[0014]

【発明の効果】以上説明してきたように、この発明によ
れば、圧力漏れを容易に、かつ簡単な構成で漏れを少な
くすることができるという効果が発揮される。
As described above, according to the present invention, it is possible to reduce the pressure leak easily and with a simple structure.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の一実施例による圧力センサの断面説
明図である。
FIG. 1 is a cross-sectional explanatory view of a pressure sensor according to an embodiment of the present invention.

【図2】この発明の他の実施例を示す圧力センサの断面
説明図である。
FIG. 2 is a sectional explanatory view of a pressure sensor showing another embodiment of the present invention.

【図3】従来の圧力センサの断面説明図である。FIG. 3 is a cross-sectional explanatory view of a conventional pressure sensor.

【図4】圧力センサの検出チップの検出方法であるホイ
ーストーンブリッジ構造を示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a Wheatstone bridge structure which is a method of detecting a detection chip of a pressure sensor.

【図5】圧力センサが組み込まれた圧力検出ユニットの
断面説明図である。
FIG. 5 is an explanatory cross-sectional view of a pressure detection unit incorporating a pressure sensor.

【図6】従来の圧力センサの問題点を説明するための特
性説明図である。
FIG. 6 is a characteristic explanatory view for explaining a problem of the conventional pressure sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 圧力センサ 4 圧力検出素子 5,5’ 圧力導入管 10 ケース 15 ホルダ 16 中継端子 18 処理回路基板 20 ステム 22,25 Oリング 26 シールリング DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 pressure sensor 4 pressure detection element 5, 5'pressure introduction pipe 10 case 15 holder 16 relay terminal 18 processing circuit board 20 stem 22, 25 O ring 26 seal ring

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 圧力導入経路の一端開口部から供給され
る被測定圧力を該圧力導入経路内に導入して、該導入し
た被測定圧力を該圧力導入経路の他端開口部に溶着して
設けられ、かつ他端開口部を閉塞する圧力検出素子によ
って前記被測定圧力を検出する圧力センサにおいて、前
記圧力導入経路内の他端開口部近傍にゲル状部材又はオ
イルを充填したことを特徴とする圧力センサ。
1. A pressure to be measured supplied from an opening at one end of the pressure introducing path is introduced into the pressure introducing path, and the introduced pressure to be measured is welded to an opening at the other end of the pressure introducing path. In a pressure sensor that is provided and detects the measured pressure by a pressure detection element that closes the other end opening, a gel-like member or oil is filled in the vicinity of the other end opening in the pressure introduction path. Pressure sensor.
JP20478395A 1995-08-10 1995-08-10 Pressure sensor Pending JPH0954004A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP20478395A JPH0954004A (en) 1995-08-10 1995-08-10 Pressure sensor

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JP20478395A JPH0954004A (en) 1995-08-10 1995-08-10 Pressure sensor

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JP (1) JPH0954004A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006266818A (en) * 2005-03-23 2006-10-05 Fuji Electric Device Technology Co Ltd Pressure sensor device

Cited By (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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