JPH10300612A

JPH10300612A - 圧力検出装置

Info

Publication number: JPH10300612A
Application number: JP11088197A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Harada; 豊原田; Ichitaro Sato; 一太郎佐藤; Koichi Ochiai; 耕一落合
Original assignee: Hibino & Co Ltd; Azbil Corp
Current assignee: Hibino & Co Ltd; Azbil Corp
Priority date: 1997-04-28
Filing date: 1997-04-28
Publication date: 1998-11-13
Anticipated expiration: 2017-04-28
Also published as: JP3158354B2

Abstract

(57)【要約】【課題】パッケージと基体との隙間を一定に保持する
ことにより基体の撓みを阻止し検出精度を向上させると
ともに、基体が隔離したり封入液が漏洩したりしないよ
うにする。【解決手段】上面中央部に圧力センサ５が設置された
基体４の下面外周部にプロジェクション溶接部１７を一
体に突設する。この基体４をパッケージ２の収納部３内
に収納しプロジェクション溶接部１７をプロジェクショ
ン溶接する。収納部３の内底面３ａと基体４の下面との
間には微小な隙間Ｇが形成され、この隙間Ｇを隙間保持
手段２６によって一定に保持し、基体４の撓みを阻止す
る。隙間保持手段２６はねじからなり、パッケージ２の
ねじ孔２７に下面側からねじ込まれ、先端面が基体４の
下面に当接する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧力または差圧を
検出する圧力検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、半導体圧力センサを利用した
圧力検出装置としては種々提案されている（例：実開昭
５９−１３５６５４号公報、特公昭５８−４７０１３号
公報等）。この種の圧力検出装置は、半導体基板の表面
に不純物の拡散もしくはイオン打ち込み技術によりピエ
ゾ抵抗領域として作用するゲージを形成するとともに、
Ａｌの蒸着等によりリードを形成し、裏面の一部をエッ
チングによって除去することにより厚さ２０μｍ〜５０
μｍ程度の起歪部、すなわちダイアフラムを形成して圧
力センサを用い、ダイアフラムの表面または表裏面に測
定圧力を加えると、ダイアフラムの変形に伴いゲージの
比抵抗が変化し、この時の抵抗変化に伴う出力電圧を検
出し、圧力または差圧を測定するものである。

【０００３】図３にこの種の圧力検出装置の従来例を示
す。この圧力検出装置１は、ＳＵＳ３１６等の金属によ
って形成されたパッケージ２の上面中央部に収納部３を
設け、この収納部３内に基体４を介して圧力センサ５と
オイルスペーサ６を収納し、ダイアフラム７によって収
納部３を液密に封止している。オイルスペーサ６は通常
アルミナ等のセラミックスによって製作され、基体４上
に接着固定されている。また、オイルスペーサ６の内部
には、前記圧力センサ５とリードピン９の一端部を収納
する収納部１０が形成され、この収納部１０内に前記ダ
イアフラム７に加わる被測定圧力Ｐ1 を前記圧力センサ
５に伝達するシリコンオイル等の封入液１１が封入され
ている。そして、オイルスペーサ６の上面には、前記ダ
イアフラム７とオイルスペーサ６との間に形成されたダ
イアフラム裏側室１２と前記収納部１０とを連通する連
通孔１３が形成されている。

【０００４】前記圧力センサ５は、半導体基板の起歪部
表面に不純物の拡散もしくはイオン打ち込み技術により
ピエゾ抵抗領域として作用するゲージが形成されたセン
サチップ５Ａを備え、このセンサチップ５Ａがガラス製
の台座１４の上面に陽極接合されている。台座１４とし
ては、センサチップ５Ａを接合するときの熱歪みがセン
サチップ５Ａに伝わると圧力検出装置１の温度特性を低
下させ零点シフトの原因となるため、センサチップ５Ａ
の熱膨張係数に近似した熱膨張係数を有する材料、例え
ばパイレックスガラス、セラミックス等を用いている。

【０００５】前記基体４は、耐食性と溶接性に優れ、前
記台座１４と熱膨張係数が略等しい材料、例えばコバー
ルによって形成され、前記リードピン９が貫通して設け
られている。このリードピン９が貫通する基体４の挿通
孔１５は、基体４とリードピン９との電気的絶縁および
封入液１１の漏洩を防止するためにシール材１６によっ
てハーメチックシールされている。このような基体４
は、前記パッケージ２に対して封入液１１の漏洩を防止
するため通常プロジェクション溶接によって溶接されて
いる。そのため、基体４の下面外周寄りには環状の突起
１７（プロジェクション溶接部）が一体に突設され、こ
のプロジェクション溶接部１７を前記収納部３の内底面
３ａに溶接している。プロジェクション溶接とは、溶接
物に突起（プロジェクションまたはエンボスともいう）
を作ったり、溶接物の加工時に存在する凸部とかエッジ
を用い、その部位を被溶接物に圧力を加えて押し付けな
がら電流を流すことにより極めて短時間に溶接する方法
で、通常の溶接と比べて圧力を加えながら溶接する点で
異なっている。

【０００６】このような圧力検出装置１を差圧の検出に
用いる場合は、センサチップ５Ａの下面側にも被測定圧
力（Ｐ2 ）を導き、差圧（Ｐ1 −Ｐ2 ）を検出するよう
にすればよい。その場合、パッケージ２の下面側に収納
部３に連通する圧力導入口を形成し、この圧力導入口に
導かれた被測定圧力（Ｐ2 ）を基台４および台座１４の
内部を通ってセンサチップ５Ａに導くようにすればよ
い。なお、１８はパッケージ２の封入液封入孔１９を封
止する封止ボール、２０は止めねじ、２１はダイアフラ
ム７の溶接リング、２２はセンサチップ５Ａとリードピ
ン９を電気的に接続する金線である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記した通り従来の圧
力検出装置１においては、基体４に一体に設けたプロジ
ェクション溶接部１７をパッケージ２に設けた収納部３
の内底面３ａにプロジェクション溶接していた。そのた
め、収納部３の内底面３ａと基体４の下面との間には微
小な隙間Ｇ（＝３０〜５０μｍ）ができる。この隙間Ｇ
があると、測定時に被即低圧力Ｐ1 が圧力センサ５に加
わったとき、基体４の中央部が下方へ撓み、その応力が
台座１４を介してセンサチップ５Ａに伝わり、測定誤差
が生じるという問題があった。また、撓みが生じると、
パッケージ２と基体４との接合部、すなわちプロジェク
ション溶接部１７にも応力が発生するため、接合部の強
度が低下し、基体４が剥離したり、封入液１１が接合部
を通って漏洩するという問題もあった。

【０００８】本発明は上記した従来の問題を解決するた
めになされたもので、その目的とするところは、パッケ
ージと基体との隙間を一定に保持することにより基体の
撓みを阻止し検出精度を向上させるとともに、基体が剥
離したり封入液が漏洩したりしないようにした圧力検出
装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、パッケージ内に基体を介して収納された圧
力センサと、前記基体にシールされて貫通するリードピ
ンとを備え、前記圧力センサに封入液を介して圧力を伝
達する圧力検出装置において、前記基体の下面外周部に
環状のプロジェクション溶接部を設け、このプロジェク
ション溶接部を前記収納部の内底面にプロジェクション
溶接し、前記基体と収納部の内底面との間に形成された
隙間を保持する手段によって一定に保持することを特徴
とする。また、本発明は、隙間保持手段がパッケージに
ねじ込まれ先端が基体の下面に当接するねじであること
を特徴とする。さらに、本発明は、隙間保持手段が収納
部の内底面と基体との隙間に充填される充填材であるこ
とを特徴とする。

【００１０】本発明において、隙間保持手段は、パッケ
ージと基体との間に形成された隙間を一定に保持する。
したがって、基体は外力によって撓んだりすることがな
く、圧力センサやパッケージと基体との接合部への影響
を排除することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す実施の
形態に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る圧
力検出装置の一実施の形態を示す断面図である。なお、
図中従来技術の欄で示した構成部材等と同一のものにつ
いては同一符号をもって示し、その説明を適宜省略す
る。上面中央部に圧力センサ５が設置された基体４の外
周部は、上面側に溝２５が全周にわたって形成されるこ
とにより薄肉部４Ａを形成している。またこの薄肉部４
Ａの下面側には、環状の突状体からなるプロジェクショ
ン溶接部１７が一体に突設され、パッケージ２に設けた
収納部３の内底面３ａにプロジェクション溶接されてい
る。そのため、前記内底面３ａと基体４の下面との間に
は微小な隙間Ｇが形成され、この隙間Ｇを隙間保持手段
２６によって一定に保持している。隙間保持手段２６と
してはねじが用いられ、パッケージ２の下面中央にねじ
孔２７を形成し、このねじ孔２７に前記ねじ２６を下方
からねじ込んで先端面を基体４の下面に当接させてい
る。ねじ２６の材質としては、金属製であるため強度的
には何等問題ないが、線膨張係数が関係する可能性があ
る。しかし、収納部３内に突出する突出部の寸法はきわ
めて僅かであるので、線膨張係数を考慮する必要はな
い。むしろ、ねじ孔２７との噛合いが問題になるので、
パッケージ２と同じ材質で形成されたものであることが
望ましい。

【００１２】ここで、本実施の形態においては、隙間保
持手段２６をねじで構成した例を示したが、これに限ら
ず図２に示すように隙間Ｇに充填される充填材３０であ
ってもよい。充填材３０の材質としては、機械的強度が
大きいことが重要になるので、セラミックス系の充填材
を用いることが好ましい。充填材３０の充填は、パッケ
ージ２の下面側に充填用孔３１を形成し、この充填用孔
３１から充填材３０を隙間Ｇに充填すればよい。なお、
その他の構成は図３に示した従来構造と同一である。

【００１３】このような構造からなる圧力検出装置１に
おいては、パッケージ２と基体４との間に形成される隙
間Ｇをねじまたは充填材３０からなる隙間保持手段２６
によって一定に保持しているので、測定時に圧力センサ
５が被測定圧力Ｐ1 を受けても基体４が撓んだりするこ
とがなく、圧力センサ５への影響を排除することができ
る。したがって、被測定圧力Ｐ1 を正確に検出すること
ができ、検出精度を向上させることができる。

【００１４】また、基体４が撓まないので、プロジェク
ション溶接部１７の一部がパッケージ２から剥離して強
度が低下したり、封入液１１が接合部を通って漏洩する
といったおそれもなく、接合部におけるシール性能を向
上させることができる。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る圧力検
出装置においては、パッケージと基体との間に設けられ
る隙間を隙間保持手段によって一定に保持するようにし
たので、外力によって基体が歪んだりすることがなく、
圧力センサへの影響を排除することができる。したがっ
て、測定誤差が生じず、装置の検出精度を向上させるこ
とができる。また、接合部への影響も少なく、接合部の
強度低下を防止することができる。また、封入液が漏洩
したり基体が剥離することもなく、長期にわたって安定
した性能を維持することができる。また、構造も簡単
で、安価に提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る圧力検出装置の一実施の形態を
示す断面図である。

【図２】本発明の他の実施の形態を示す断面図であ
る。

【図３】圧力検出装置の従来例を示す断面図である。

【符号の説明】

１…圧力検出装置、２…パッケージ、３…収納部、４…
基体、４Ａ…基体の薄肉部、５…圧力センサ、５Ａ…セ
ンサチップ、６…オイルスペーサ、７…ダイアフラム、
８…スプリングピン、９…リードピン、１１…封入液、
１４…基台、１５…挿通孔、１６…シール材、２１…プ
ロジェクション溶接部、２６…隙間保持手段、３０…充
填材。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】パッケージ内に基体を介して収納された
圧力センサと、前記基体にシールされて貫通するリード
ピンとを備え、前記圧力センサに封入液を介して圧力を
伝達する圧力検出装置において、前記基体の下面外周部に環状のプロジェクション溶接部
を設け、このプロジェクション溶接部を前記収納部の内
底面にプロジェクション溶接し、前記基体と収納部の内
底面との間に形成された隙間を保持する手段によって一
定に保持することを特徴とする圧力検出装置。
【請求項２】請求項１記載の圧力検出装置において、隙間保持手段がパッケージにねじ込まれ先端が基体の下
面に当接するねじであることを特徴とする圧力検出装
置。
【請求項３】請求項１記載の圧力検出装置において、隙間保持手段が収納部の内底面と基体との隙間に充填さ
れる充填材であることを特徴とする圧力検出装置。