JPH10300617A - 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。 【解決手段】 圧力センサ本体１と、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、内部に中空部２１を有
し、中空部２１につながり圧力導入管１７を差し込む圧
力導入孔２２を複数有する圧力印加治具２と、凹部４４
に柔軟性を有する導電性部材４３を充填した複数のソケ
ット４を装着した配線基板３とを有してなり、外部端子
１８を凹部４４に差し込むことにより圧力センサ本体１
を配線基板３に装着し、圧力導入孔２２に圧力導入管１
７を差し込み、圧力導入管１７を介して圧力センサ本体
１に圧力を導入し、ダイアフラム１６のたわみに応じて
発生した電気信号を外部端子１８からソケット４を介し
て取り出すようにした。

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チ
ップは、ピエゾ効果を利用したものであり、図３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、シリコン窒
化膜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。なお、ピエゾ抵
抗１２は、例えば、低濃度のボロンをイオン注入し、そ
の後、熱拡散処理を行うことにより形成し、電極配線１
５は、例えば、ボロン雰囲気中で熱拡散によって形成す
る。圧力センサ本体と後述の圧力導入管及び電極配線１
５に接続された外部端子とで圧力センサが構成される。
１９は電極配線１５とオーミックに接続する電極パッド
である。この圧力センサの動作原理は、ダイアフラム１
６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。

【０００３】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。

【０００４】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。

【０００５】ここで、図４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。出力の取り出しは、
配線基板３に複数のソケット３１を装着したものを用い
て行う。

【０００６】配線基板３のソケット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
としてのストッパー３３を両者間に介在させる。ストッ
パー３３は予め配線基板３に固定されており、圧力印加
治具２とストッパー３３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
２２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。

【０００７】

【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、図５
に示すように、圧力導入孔２２には、その内面にゴム製
のＯリング２５が設けられており、また、圧力センサの
外部端子１８はソケット３１のばね状の導電部材３２を
介してしっかり固定されているので、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。

【０００８】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。

【０００９】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。

【００１０】

【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、内部に中空部を有し、該中
空部につながり前記圧力導入管を差し込む圧力導入孔を
複数有する圧力印加治具と、凹部に柔軟性を有する導電
性部材を充填した複数のソケットを装着した配線基板と
を有してなり、前記外部端子を前記ソケットの凹部に差
し込むことにより圧力センサ本体を前記配線基板に装着
し、前記圧力印加治具の圧力導入孔に圧力センサの圧力
導入管を差し込み、前記圧力印加治具の中空部から圧力
導入管を介して圧力センサ本体に圧力を導入し、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
した電気信号を前記外部端子から前記ソケットを介して
取り出すようにしたことを特徴とするものである。

【００１１】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記ソケットの凹部の断面積を、前記外部
端子の断面積の数〜数十倍の大きさにするようにしたこ
とを特徴とするものである。

【００１２】

【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断面を示す模
式図である。本実施形態の圧力センサの特性測定装置
は、圧力センサを保持するとともに外部に電気信号を取
り出すための配線基板３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印加治具２とを有し
てなる。配線基板３には、圧力センサの外部端子１８を
差し込むソケット４が装着されている。ソケット４は、
図２に示すように、外壁４１が樹脂で形成され、内壁４
２がアルミ等の金属で形成され、外部との電気的接続が
可能なようになっている。ソケット４の凹部４４は、外
部端子１８の断面積の数〜数十倍程度の断面積を有し、
凹部４４内には、導電性の液体や銀ペースト等の柔軟性
のある導電性固体等の柔軟性を有する導電性部材４３が
充填されている。

【００１３】圧力印加治具２は、中空部２１を有し、例
えばアルミにより作製される。さらに、圧力印加治具２
には、中空部２１とつながっており、圧力センサの圧力
導入管１７を嵌めるための圧力導入孔（開口部）２２が
形成される。図１では圧力導入孔２２は１つしか示され
ていないが、複数の圧力センサの特性測定ができるよう
に、複数の圧力導入孔２２が形成されている。

【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、まず、圧力センサの外部
端子１８をソケット４の凹部４４内に入れることによ
り、圧力センサ本体１を配線基板３に装着する。これに
より、外部端子１８と内壁４２に形成された金属とが柔
軟性を有する導電性部材４３を介して電気的に接続され
る。次に、圧力印加治具２の圧力導入孔２２に、圧力セ
ンサの圧力導入管１７を差し込む。この時、圧力導入管
１７と圧力導入孔２２との間にはＯリング２５を介在さ
せ、密閉することにより、圧力がリークしないようにし
ている。

【００１５】この状態で、圧力印加治具２の中空部２１
を介して圧力を導入すると、その圧力は圧力センサの圧
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に印加される。ダイアフラム１６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外部
端子１８に接続されるソケット４の導電性部材４３、金
属（内壁）４２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。

【００１６】本実施形態によれば、圧力センサ本体１の
装着が外部端子１８をソケット４の凹部４４内に充填さ
れた柔軟性を有する導電性部材４３内に入れることによ
り行われるので、圧力印加治具２の装着時に圧力センサ
本体１に加わる機械的応力により外部端子１８が変動し
ても、外部端子１８がソケット４に完全には固定されて
おらず、ソケット４の凹部４４内を自由に動くことがで
きるので、機械的応力は緩和される。

【００１７】また、ソケット４の凹部４４の断面積を、
外部端子１８の断面積の数〜数十倍程度の断面積として
いるので、外部端子１８は凹部４４内を余裕を持って動
くことができ、外部端子１８の変動が大きな場合でも機
械的応力を十分緩和することができる。

【００１８】

【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、内部に中空部を有
し、該中空部につながり前記圧力導入管を差し込む圧力
導入孔を複数有する圧力印加治具と、凹部に柔軟性を有
する導電性部材を充填した複数のソケットを装着した配
線基板とを有してなり、前記外部端子を前記ソケットの
凹部に差し込むことにより圧力センサ本体を前記配線基
板に装着し、前記圧力印加治具の圧力導入孔に圧力セン
サの圧力導入管を差し込み、前記圧力印加治具の中空部
から圧力導入管を介して圧力センサ本体に圧力を導入
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前記外部端子から前記ソケッ
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、外部端子１８が
変動しても、柔軟性を有する導電性部材により吸収され
ることになり機械的応力の発生を抑え、高精度で特性測
定のできる圧力センサの特性測定装置が提供できた。

【００１９】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の発明において、前記ソケットの凹部の断面積を、前
記外部端子の断面積の数〜数十倍の大きさにすれば、外
部端子は凹部内を余裕を持って動くことができ、外部端
子の変動が大きな場合でも機械的応力を十分緩和するこ
とができる。

【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状態を示す模式図である。

【図２】同上に係るソケットの断面状態を示す模式図で
ある。

【図３】圧力センサチップの断面を示す模式図である。

【図４】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。

【図５】同上の断面状態を示す模式図である。

【符号の説明】

１ 圧力センサ本体 ２ 圧力印加治具 ３ 配線基板 ４ ソケット １６ ダイアフラム １７ 圧力導入管 １８ 外部端子 ２１ 中空部 ２２ 圧力導入孔 ２４ 圧力配管 ２５ Ｏリング ４１ 外壁 ４２ 内壁 ４３ 柔軟性を有する導電性部材 ４４ 凹部

Claims (2)

【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、内部に中空
   部を有し、該中空部につながり前記圧力導入管を差し込
   む圧力導入孔を複数有する圧力印加治具と、凹部に柔軟
   性を有する導電性部材を充填した複数のソケットを装着
   した配線基板とを有してなり、前記外部端子を前記ソケ
   ットの凹部に差し込むことにより圧力センサ本体を前記
   配線基板に装着し、前記圧力印加治具の圧力導入孔に圧
   力センサの圧力導入管を差し込み、前記圧力印加治具の
   中空部から圧力導入管を介して圧力センサ本体に圧力を
   導入し、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前記外部端子から前記ソ
   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。
2. 【請求項２】 前記ソケットの凹部の断面積を、前記外
   部端子の断面積の数〜数十倍の大きさにするようにした
   ことを特徴とする請求項１記載の圧力センサの特性測定
   装置。