JPH10326814A - 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】 複数の圧力センサ本体１を実装できるＩ
Ｃソケット３１が設置された配線基板３と、圧力配管に
接続され複数の圧力印加部４とを有してなり、圧力印加
部４を弾性と柔軟性を備え、先端部を圧力導入管１７の
外形よりも大きくした圧力導入チューブ４１で構成する
とともに、圧力導入チューブ４１の先端部の内周面と圧
力導入管１７の外周面との間に突起部４２を介在させ、
ＩＣソケット３１に外部端子１８を装着し、圧力導入管
１７を圧力導入チューブ４１に挿入し、圧力導入チュー
ブ４１の先端部の内周面と圧力導入管１７の外周面とを
突起部４２を介して密着接続させ、圧力配管から圧力導
入チューブ４１及び圧力導入管１７を介して圧力をダイ
アフラム１６に印加するようにし、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
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。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。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。

【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、恒温槽及
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
部とともに恒温槽の中に入れて、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ー３２を両者間に介在させる。ス
トッパー３２は予め配線基板３に固定されており、圧力
印加治具２とストッパー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。

【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】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。

【００１１】

【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、複数の圧力センサ本体を実
装できるＩＣソケットが設置された配線基板と、圧力配
管に接続され複数の圧力印加部を備えた圧力印加治具と
を有してなり、前記圧力印加部を弾性と柔軟性を備え、
先端部を前記圧力導入管の外形よりも大きくした圧力導
入チューブで構成するとともに、該圧力導入チューブの
先端部の内周面と前記圧力導入管の外周面との間に突起
部を介在させ、前記ＩＣソケットに前記圧力センサの外
部端子を装着し、前記圧力導入管を前記圧力導入チュー
ブに挿入し、圧力導入チューブ先端部の内周面と圧力導
入管の外周面とを前記突起部を介して密着接続させ、前
記圧力配管から前記圧力導入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。

【００１２】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記圧力導入チューブの先端部の内周面
に、柔軟性を有し開口とは逆方向に突出する突起を設け
ることにより前記突起部を構成するようにしたことを特
徴とするものである。

【００１３】請求項３記載の発明は、請求項１記載の発
明において、外周面に弾性を有する突起が形成された環
状部材を、前記圧力導入管の外周面に装着することによ
り前記突起部を構成したことを特徴とするものである。

【００１４】請求項４記載の発明は、請求項３記載の発
明において、前記圧力導入チューブの先端部の形状を末
広がり形状としたことを特徴とするものである。

【００１５】

【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。３は配線基板であり、表面側にはＩＣソケ
ット３１が実装されている。４は圧力印加部であり、圧
力配管（図示せず）からの圧力を圧力導入管１７に導入
するものであり、弾性と柔軟性を備え、先端部を圧力導
入管１７の外形よりも大きくした圧力導入チューブ４１
で構成される。圧力導入チューブ４１の先端部の内周面
には開口とは逆方向に突出する突起４２が設けられてい
る。突起４２は柔軟性を有するとともに、圧力導入管１
７に圧力導入チューブ４１を装着した際には圧力導入チ
ューブ４１の内面と圧力導入管１７の外周面との隙間を
埋めるのに十分な長さに形成されている。圧力導入管１
７に圧力導入チューブ４１を装着した際には、突起４２
により、圧力導入管１７と圧力導入チューブ４１とが密
着接続されるので、圧力が外部に漏れるのが防止され
る。また、突起４２は柔軟性を有しているので、圧力導
入管１７に圧力導入チューブ４１を装着した際に、圧力
導入管１７に応力がかかることはない。圧力導入チュー
ブ４１の先端部は圧力導入管１７の外周形状より大きく
形成されており、圧力導入管１７の挿入がしやすいよう
になっている。

【００１６】なお、本実施形態では、突起４２が２つ形
成されている例を示しているが、本発明は突起４２の個
数に限定されるものではない。また、図１では、圧力印
加部４が１つだけしか示されていないが、実際には、測
定すべき圧力センサ本体１内のダイアフラム１６に圧力
を導入する圧力導入管１７に対応した個数の圧力印加部
４が形成され、圧力印加治具が構成される。

【００１７】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、配線基板３のＩＣ
ソケット３１に外部端子１８を差し込み、次に、圧力導
入チューブ４１の先端部の開口に、圧力センサの圧力導
入管１７を差し込む。この時、圧力導入チューブ４１の
先端部は圧力導入管１７の外周形状より大きく形成され
ており、さらに圧力導入チューブ４１の内周面に形成さ
れた突起４２が開口とは逆方向に突出しているので、圧
力導入管１７の差し込みは容易に行われ、差し込んだ後
は、圧力導入管１７と圧力導入チューブ４１との隙間は
突起４２により完全に埋められる。この状態で、圧力配
管から圧力導入チューブ４１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及びＩＣソケッ
ト３１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。

【００１８】本実施形態によれば、圧力センサの圧力導
入管１７を圧力導入チューブ４１の先端部の開口に差し
込む際に、圧力導入チューブ４１の内周面に形成された
突起４２が開口とは逆方向に突出しているので、圧力導
入管１７の差し込みは容易に行われる。差し込んだ後
は、圧力導入管１７と圧力導入チューブ４１との隙間は
突起４２により完全に埋められ、圧力が外部に漏れるこ
とがない。また、圧力特性測定時には、圧力センサ本体
１に加わる機械的応力は柔軟性を有する圧力導入チュー
ブ４１及び突起４２により吸収され、機械的応力は緩和
されるので、高精度の特性測定が行える。

【００１９】図２は本発明の他の実施形態を示す圧力セ
ンサの特性測定装置の断面を示す模式図である。本実施
形態では、上述の実施形態の突起４２に替えて、環状部
材４３が設けられている。また、圧力導入チューブ４１
の先端部は末広がり形状となっている。環状部材４３
は、ゴム等の弾性を有する部材で環状に形成されるとと
もに、外周面には複数の突起４４が形成されている。環
状部材４３の孔部４５の形状は圧力導入管１７の外形と
略同形状としている。

【００２０】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、圧力導入管１７に
環状部材４３の孔部４５を装着し、次に、圧力導入管１
７を圧力導入チューブ４１に差し込む。この状態で、上
述の実施形態の場合と同様にして圧力特性の測定を行
う。

【００２１】本実施形態によれば、圧力センサの圧力導
入管１７を圧力導入チューブ４１に装着する際に、圧力
導入チューブ４１の先端部は末広がり形状となっている
ので、圧力導入管１７の差し込みを容易に行うことがで
き、差し込んだ後は、突起４４により圧力導入チューブ
４１が簡単に抜けることがない。また、圧力導入管１７
に圧力を導入する際には、環状部材４３が圧力導入管１
７と圧力導入チューブ４１との隙間を完全に埋めるの
で、外部に圧力が漏れることがない。また、圧力特性測
定時には、圧力センサ本体１に加わる機械的応力は柔軟
性を有する圧力導入チューブ４１及び環状部材４３によ
り吸収され、機械的応力は緩和されるので、高精度の特
性測定が行える。

【００２２】

【発明の効果】以上のように、請求項１乃至請求項３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、複数の
圧力センサ本体を実装できるＩＣソケットが設置された
配線基板と、圧力配管に接続され複数の圧力印加部を備
えた圧力印加治具とを有してなり、前記圧力印加部を弾
性と柔軟性を備え、先端部を前記圧力導入管の外形より
も大きくした圧力導入チューブで構成するとともに、該
圧力導入チューブの先端部の内周面と前記圧力導入管の
外周面との間に突起部を介在させ、前記ＩＣソケットに
前記圧力センサの外部端子を装着し、前記圧力導入管を
前記圧力導入チューブに挿入し、圧力導入チューブ先端
部の内周面と圧力導入管の外周面とを前記突起部を介し
て密着接続させ、前記圧力配管から前記圧力導入チュー
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、前記突起部に
より、圧力の外部への漏れをなくすとともに、圧力セン
サ本体にかかる機械的応力は圧力導入チューブにより吸
収され、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。

【００２３】請求項４記載の発明によれば、請求項３の
発明において、前記圧力導入チューブの先端部の形状を
末広がり形状とすれば、圧力導入管１７の前記圧力導入
チューブへの差し込みをより容易に行うことができる。

【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】本発明の他の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。

【符号の説明】

１ 圧力センサ本体 ３ 配線基板 ４ 圧力印加部 １６ ダイアフラム １７ 圧力導入管 １８ 外部端子 ３１ ＩＣソケット ４１ 圧力導入チューブ ４２ 突起 ４３ 環状部材 ４４ 突起 ４５ 孔部

Claims (4)

【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、複数の圧力
   センサ本体を実装できるＩＣソケットが設置された配線
   基板と、圧力配管に接続され複数の圧力印加部を備えた
   圧力印加治具とを有してなり、前記圧力印加部を弾性と
   柔軟性を備え、先端部を前記圧力導入管の外形よりも大
   きくした圧力導入チューブで構成するとともに、該圧力
   導入チューブの先端部の内周面と前記圧力導入管の外周
   面との間に突起部を介在させ、前記ＩＣソケットに前記
   圧力センサの外部端子を装着し、前記圧力導入管を前記
   圧力導入チューブに挿入し、圧力導入チューブ先端部の
   内周面と圧力導入管の外周面とを前記突起部を介して密
   着接続させ、前記圧力配管から前記圧力導入チューブ及
   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。
2. 【請求項２】 前記圧力導入チューブの先端部の内周面
   に、柔軟性を有し開口とは逆方向に突出する突起を設け
   ることにより前記突起部を構成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。
3. 【請求項３】 外周面に弾性を有する突起が形成された
   環状部材を、前記圧力導入管の外周面に装着することに
   より前記突起部を構成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。
4. 【請求項４】 前記圧力導入チューブの先端部の形状を
   末広がり形状としたことを特徴とする請求項３記載の圧
   力センサの特性測定装置。