JPH10213510A - 圧力センサの特性測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 機械的応力の発生を抑え、高精度かつ高効率
の特性測定のできる圧力センサの特性測定装置を提供す
る。 【解決手段】 圧力センサ本体１と、圧力センサ本体１
内のダイアフラム１６に圧力を導入する圧力導入管１７
と、ダイアフラム１６のたわみに応じて出力される電気
信号を外部に取り出す外部端子１８とを有してなる圧力
センサの特性測定装置であって、表面側にＩＣソケット
４１が実装された配線基板４と、配線基板４の裏面側に
配設されるとともにＩＣソケット４１の近傍の位置で配
線基板４を貫通して表面側に突出された圧力を供給する
ための圧力供給配管５と、圧力供給配管５の配線基板４
の表面側に突出した突出部５１に接続された柔軟性を有
するチューブ６とを具備してなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧力センサの圧力
特性を測定する特性測定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ダイアフラム構造を有する圧力センサ
は、ピエゾ効果を利用したものであり、図２に示すよう
に、シリコン基板からなる半導体基板１１の表面にはピ
エゾ抵抗１２、フィールド酸化膜１３、窒化シリコン膜
１４及びピエゾ抵抗１２から電極を取り出すための電極
配線１５が形成されており、裏面側は異方性エッチング
技術により半導体基板１１を異方性エッチングし、ダイ
アフラム１６が形成されている。そして、これらをカバ
ーで覆って圧力センサ本体をなす。この圧力センサ本体
と後述の圧力導入管及び電極配線１５に接続された外部
端子とで圧力センサが構成される。

【０００３】この圧力センサの動作原理は、ダイアフラ
ム１６が圧力を受けてたわむと、ピエゾ抵抗１２にはた
わみ量に応じた応力が発生する。この応力に応じてピエ
ゾ抵抗１２の抵抗値が変化し、これを電気信号の変化と
して検知するものである。

【０００４】この圧力センサの特徴としては、シリコン
を用いているので、従来のブルドン管式のものと比較し
て小型で高感度である点や、再現性が良く、信頼性も高
いという点があげられる。

【０００５】このような圧力センサの圧力特性を測定す
るための測定設備は、一般的には、圧力発生器、定電圧
電源または定電流電源、電圧計または電流計、恒温層及
びこれらを自動制御するためのコントローラ等で構成さ
れている。そして、測定すべき圧力センサを、圧力を印
加するための圧力印加治具に組み込み、圧力センサから
圧力特性を示す信号を外部に出力するための出力取出し
部とともに恒温層の中に入れて、所定の温度状態での諸
特性を測定する。

【０００６】ここで、図３に示すように、圧力印加治具
２は、アルミ等の金属製で、内部に中空部２１を有し、
中空部２１とつながり、圧力センサ本体１内のダイアフ
ラム１６に圧力を導入する圧力導入管１７に対応した複
数の圧力導入孔２２を有している。出力取出し部として
は、配線基板３に複数のＩＣソケット３１を装着したも
のを用いる。

【０００７】配線基板３のＩＣソケット３１に、測定す
べき圧力センサの電気信号を外部へ取り出すための外部
端子１８を、圧力導入管１７が配線基板３側と逆方向を
向くようにして差し込み、次に、圧力導入孔２２に圧力
導入管１７が嵌まるようにして圧力印加治具２を装着す
る。この時、配線基板３と圧力印加治具２との間のスペ
ーサとしてのストッパ３２を両者間に介在させる。スト
ッパ３２は予め配線基板３に固定されており、圧力印加
治具２とストッパ３２とはネジ２３により固定する。圧
力印加治具２には、圧力配管２４が設けられており、圧
力配管２４から中空部２１を介して圧力が圧力導入孔２
２に導入され、更には、圧力導入管１７を介して圧力セ
ンサ本体１内のダイアフラム１６に導入されるようにな
っている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような圧力センサの圧力特性測定方法にあっては、圧力
センサの圧力導入管１７と圧力印加治具２の圧力導入孔
２２との間に水平方向の位置ずれが発生した場合に、圧
力導入管１７に圧力印加治具２により水平方向を主とし
た応力が加わる。この応力が圧力センサ本体１内のダイ
アフラム１６に加わり、圧力特性が変化してしまう。さ
らに、１つの圧力印加治具２で複数の圧力センサの特性
測定をするように、圧力印加治具２が一体型に形成され
ているので、１つの圧力センサの位置ずれが全体のずれ
となり、他の圧力センサにも応力がかかることになる。

【０００９】さらには、複数のネジ２３により圧力印加
治具２を固定していた場合に、ネジ２３の締め付けトル
クにばらつきがあると、圧力印加治具２にわずかな傾き
や反りが生じ、圧力センサの圧力導入管１７に、前記と
同様の応力が加わり、圧力特性の変動が起こるという問
題があった。

【００１０】また、別の問題としては、温度特性測定の
効率が悪いということがあげられる。つまり、一体型の
圧力印加治具２で多数の圧力センサを同時に測定するた
めには、圧力印加治具２の容積が大きくなり、その熱容
量が増大してしまうのである。その上、測定すべき圧力
センサは、配線基板３と圧力印加治具２とストッパ３２
とにより密閉された状態となっているので、雰囲気温度
を変化させて圧力特性を測定しようとしても、圧力セン
サの温度が変化するのに時間がかかり、測定の効率が悪
くなるのである。

【００１１】本発明は、上記の点に鑑みてなしたもので
あり、その目的とするところは、機械的応力の発生を抑
え、高精度かつ高効率で特性測定のできる圧力センサの
特性測定装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
圧力センサ本体と、該圧力センサ本体内のダイアフラム
に圧力を導入する圧力導入管と、前記ダイアフラムのた
わみに応じて出力される電気信号を外部に取り出す外部
端子とを有してなる圧力センサの圧力特性を測定するた
めの特性測定装置であって、表面側にＩＣソケットが実
装された配線基板と、該配線基板の裏面側に配設される
とともに前記ＩＣソケットの近傍の位置で前記配線基板
を貫通して表面側に突出された圧力を供給するための圧
力供給配管と、該圧力供給配管の配線基板の表面側に突
出した突出部に接続された柔軟性を有するチューブとを
具備してなり、前記ＩＣソケットに前記圧力センサの外
部端子を装着し、前記圧力導入管には前記チューブの他
端を接続し、前記圧力供給配管からチューブ及び圧力導
入管を介して圧力をダイアフラムに印加するようにし、
導入した圧力により生じたダイアフラムのたわみに応じ
て発生した電気信号を外部端子及びＩＣソケットを介し
て取り出すようにしたことを特徴とするものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
を図面に基づき説明する。図１は、本発明の実施の形態
の一例に係る圧力センサの特性測定装置の概略構成の断
面状態を示す模式図である。４は配線基板であり、表面
側にはＩＣソケット４１が実装されている。５は圧力を
供給するための圧力供給配管であり、配線基板４の裏面
側に配設されるとともにＩＣソケット４１の近傍の位置
で配線基板４を貫通して表面側に突出された突出部５１
を有している。突出部５１の先端部分には柔軟性を有す
るテフロン等の樹脂製のチューブ６が装着されている。
配線基板４と圧力供給配管５とチューブ６とにより圧力
センサの特性測定装置を構成している。

【００１４】本実施形態の圧力センサの特性測定装置に
より特性測定を行う場合には、先ず、配線基板４のＩＣ
ソケット４１に圧力センサの外部端子１８を差し込み固
定する。ここで、外部端子１８は圧力導入管１７が外部
端子１８とは逆方向を向くようにしている。従って、配
線基板４のＩＣソケット４１に圧力センサの外部端子１
８を差し込んだ状態において、圧力導入管１７は配線基
板４側とは逆方向を向くことになる。そして、チューブ
６の他端（突出部５１に装着されていない方側）を圧力
導入管１７に装着する。この状態で、圧力センサが装着
された配線基板４を恒温槽（図示せず）に入れ、所定温
度の雰囲気下で、圧力発生器（図示せず）から圧力供給
配管５、チューブ６を介して所定の圧力を圧力センサ本
体１内のダイアフラム１６に印加する。ダイアフラム１
６に印加される圧力に応じて外部端子１８から出力され
る電気信号をＩＣソケット４１を介して取り出すことに
より、圧力特性の測定を行うことができるのである。

【００１５】本実施形態によれば、圧力供給配管５から
柔軟性を有するテフロン等の樹脂製のチューブ６を介し
て圧力センサの圧力導入管１７に圧力を導入するように
しているので、圧力供給配管５の位置ずれ等が起こって
も、これにより機械的応力はチューブ６により吸収され
ることになり、圧力センサに機械的応力がかかることは
ない。また、圧力供給配管５の主要部分を配線基板４の
裏面側に配設し、圧力センサ本体１は配線基板４の表面
側に装着しているので、圧力センサ本体１は恒温槽内の
雰囲気に直接さらされる。従って、恒温槽内の雰囲気温
度を変化させて圧力特性を測定しようとした場合、雰囲
気温度の変化に追随して圧力センサの温度が変化するの
で、特性測定の効率が悪くなることはない。

【００１６】なお、以上の実施形態では、１つの圧力セ
ンサの特性測定を行う場合の例を説明したが、本願発明
はこれに限定されるものではなく、２つ以上の圧力セン
サの特性測定を同時に行う場合には、測定すべき圧力セ
ンサの個数に応じて圧力供給配管５を分岐させ、ＩＣソ
ケット４１も圧力センサの個数に応じて配線基板４に設
けておき、上述の実施形態で説明したのと同等のやり方
で特性測定を行えば良い。

【００１７】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明によ
れば、圧力センサ本体と、該圧力センサ本体内のダイア
フラムに圧力を導入する圧力導入管と、前記ダイアフラ
ムのたわみに応じて出力される電気信号を外部に取り出
す外部端子とを有してなる圧力センサの圧力特性を測定
するための特性測定装置であって、表面側にＩＣソケッ
トが実装された配線基板と、該配線基板の裏面側に配設
されるとともに前記ＩＣソケットの近傍の位置で前記配
線基板を貫通して表面側に突出された圧力を供給するた
めの圧力供給配管と、該圧力供給配管の配線基板の表面
側に突出した突出部に接続された柔軟性を有するチュー
ブとを具備してなり、前記ＩＣソケットに前記圧力セン
サの外部端子を装着し、前記圧力導入管には前記チュー
ブの他端を接続し、前記圧力供給配管からチューブ及び
圧力導入管を介して圧力をダイアフラムに印加するよう
にし、導入した圧力により生じたダイアフラムのたわみ
に応じて発生した電気信号を外部端子及びＩＣソケット
を介して取り出すようにしたので、圧力供給配管と圧力
センサとの間で位置ずれ等が発生しても、機械的応力は
前記チューブにより吸収されることになり、また、圧力
供給配管と圧力センサが配線基板の異なる面側に配置さ
れることにより、圧力センサ本体は直接雰囲気にさらさ
れることになり、機械的応力の発生を抑え、高精度かつ
高効率で特性測定のできる圧力センサの特性測定装置が
提供できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る圧力センサの特性測
定装置の概略構成の断面を示す模式図である。

【図２】圧力センサチップの断面を示す模式図である。

【図３】従来の圧力センサの特性測定装置の概略構成を
示す模式図である。

【符号の説明】 １ 圧力センサ本体 ４ 配線基板 ５ 圧力供給配管 ６ チューブ １６ ダイアフラム １７ 圧力導入管 １８ 外部端子 ４１ ＩＣソケット ５１ 突出部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧力センサ本体と、該圧力センサ本体内
   のダイアフラムに圧力を導入する圧力導入管と、前記ダ
   イアフラムのたわみに応じて出力される電気信号を外部
   に取り出す外部端子とを有してなる圧力センサの圧力特
   性を測定するための特性測定装置であって、表面側にＩ
   Ｃソケットが実装された配線基板と、該配線基板の裏面
   側に配設されるとともに前記ＩＣソケットの近傍の位置
   で前記配線基板を貫通して表面側に突出された圧力を供
   給するための圧力供給配管と、該圧力供給配管の配線基
   板の表面側に突出した突出部に接続された柔軟性を有す
   るチューブとを具備してなり、前記ＩＣソケットに前記
   圧力センサの外部端子を装着し、前記圧力導入管には前
   記チューブの他端を接続し、前記圧力供給配管からチュ
   ーブ及び圧力導入管を介して圧力をダイアフラムに印加
   するようにし、導入した圧力により生じたダイアフラム
   のたわみに応じて発生した電気信号を外部端子及びＩＣ
   ソケットを介して取り出すようにしたことを特徴とする
   圧力センサの特性測定装置。