JPH1090094A - 圧力検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧力検出器を取付部に取り付ける際に発生す
る取付歪みや前記取付部との熱膨張差によって発生する
歪み等を抑えるとともに、腐食性を有する媒体中で長期
的に使用しても、圧力検出器のシール性を損なうことな
く、長期的に使用できる圧力検出器を提供する。 【解決手段】 ボディ部（歪み緩和部材）７は圧力検出
器を取付部に取り付ける際に発生する歪みや前記取付部
との熱膨張差によって発生する歪み等を減衰させる。シ
リコン系接着剤８はステム１とボディ部７との間に塗布
され、両部材１，７を接着する。フッ素系コーティング
剤（被覆部材）12は接着剤８の腐食を防止するため接着
剤８を覆う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、気体や液体等の媒
体の圧力を検出する圧力検出器に関し、特に、圧力検出
チップを受圧部に接着する所謂ＣＯＤ（Chip On Diaphr
agm ）型の圧力検出器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】抵抗ブリッジＩＣチップ等の圧力検出チ
ップをダイアフラム等の受圧部の片面上に接着剤や低融
点ガラスにて接着するＣＯＤ型の圧力検出器は、例えば
特開平４−１９４７１６号公報で知られている。

【０００３】前述した圧力検出器を低圧測定用の圧力検
出器として用いる場合は、図３で示すように、略円筒形
状のステム１と一体に薄肉状のダイアフラム（受圧部）
２を、例えば粉体ガラスから焼結法により形成し、ダイ
アフラム２の片面上にブリッジ抵抗ＩＣチップ等からな
る圧力検出チップ３を低融点ガラス等により接着固定す
るものでり、この圧力検出チップ３は、ステム１のダイ
アフラム２近傍に形成される段差部１ａにシリコン系接
着剤等により配設固定される回路基板４とワイヤボンデ
ィングによるワイヤ５により電気的に接続されている。
そして、回路基板４から圧力に応じた電気信号を外部へ
出力するために半田付けにより引き出された導線６がス
テム１より外方に送出されている。かかる構成により、
圧力検出チップ３はダイアフラム２に接着により一体化
されているので、圧力によりダイアフラム２が微小歪み
が生じると、その歪みが伝達されて圧力検出チップ３の
ブリッジ抵抗の平衡が崩れ、圧力に比例した電気信号が
発生し、回路基板４から導線６を介し外部へ出力される
ものである。

【０００４】このような低圧測定用の圧力検出器を取付
部である図示しない圧力ポートに取り付ける場合、材質
的に柔らかい材料（ガラス材料）を用いて形成されるた
め、取付時に発生する取付歪みや前記圧力ポートと圧力
検出器との熱膨張差によって発生する歪み等がダイアフ
ラム２に伝わり、前記歪みにより正確な圧力の検出がで
きないと言う問題点があり、本願出願人はこの問題点に
着目し、図４で示す圧力検出器を提案している（特願平
８−２２７９１７号）。前記圧力検出器は、ステム１の
下端に、前記歪みを減衰させるためのボディ部（歪み緩
和部材）７を硬化後に弾性力を有するシリコン接着剤８
を介して配設してなるものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述したような圧力検
出器は、様々な環境下で使用されるものであり、例えば
腐食性を有する硫酸や塩酸等の媒体の圧力を検出する場
合がある。その場合、ステム１とボディ部７との接合面
において、前記接合面外周における外部に露出する部分
の接着剤８が前記媒体により分解することで、前記媒体
中で長期的に使用すると圧力検出器のシール性が損なわ
れ、圧力検出器内の圧力検出チップ３や回路基板４等が
破損してしまうため、長期的に使用できないと言った問
題点があった。本発明は前記問題点に着目し、取付部に
取り付ける際に発生する取付歪みや前記取付部との熱膨
張差によって発生する歪み等を抑えるとともに、腐食性
を有する媒体中で長期的に使用しても、圧力検出器のシ
ール性を損なうことなく、長期的に使用できる圧力検出
器を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、ガラス材料か
らなるステムと一体に、媒体の圧力により変位する受圧
部を形成するとともに、前記受圧部の片面上に圧力検出
チップを配設する圧力検出器において、前記圧力検出器
を取付部に取り付ける際に発生する取付歪みや前記取付
部との熱膨張差によって発生する歪み等を減衰させ、前
記ステムに配設するガラス材料からなる歪み緩和部材
と、前記歪み緩和部材と前記ステムとの接合面を接着す
るシリコン系接着剤と、前記接合面外周における外部に
露出する部分の前記接着剤の腐食を防止するため前記接
着剤を覆う被覆部材と、から構成されるものである。

【０００７】また、前記被覆部材は、フッ素系コーティ
ング剤からなるものである。

【０００８】また、前記ステムと前記歪み緩和部材との
接合面の外周に前記被覆部材を所定量溜めるための被覆
部材溜め部を設けてなるものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明は、硫酸や塩酸等の腐食性
を有する媒体の低圧測定用の圧力検出器に関するもので
あり、ガラス材料からなるステム１と一体に、前記媒体
の圧力により変位するダイアフラム（受圧部）２を形成
するとともに、ダイアフラム２の片面上に圧力検出チッ
プ３を配設する圧力検出器であって、ステム１に、前記
圧力検出器を圧力ポート（取付部）に取り付ける際に発
生する取付歪みや前記圧力ポートとの熱膨張差によって
発生する歪み等を減衰させ、ガラス材料からなるボディ
部（歪み緩和部材）７を配設するとともに、ボディ部７
とステム１との接合面にシリコン系接着剤８を塗布して
接着固定する。そして、前記接合面外周における外部に
露出する部分の接着剤８を前記媒体による腐食からを防
止するため、外部に露出する部分の接着剤８をフッ素系
コーティング剤（被覆部材）12を用いて被覆するもので
ある。従って、前記歪みをボディ部７と接着剤８とによ
り減衰させることができることから、前記歪みがダイア
フラム２に伝わらず正確な圧力の検出ができ、しかも接
着剤８が前記媒体により侵されないため、圧力検出器の
シール性を損なうことなく、前記圧力検出器を長期的に
使用できる。

【００１０】また、ステム１とボディ部７との各接合面
外周にそれぞれテーパ部14を形成することによりコーテ
ィング剤溜め部（被覆部材溜め部）13を構成できるた
め、コーティング剤12の塗布量管理が容易になり、シリ
コン系接着剤８を確実に被覆できる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を添付図面に記載した実施例に
基づき説明するが、従来例と同一または相当箇所には同
一符号を付してその詳細な説明は省く。

【００１２】図１は本発明の圧力検出器を示す要部断面
図である。図１において、１は、段差部１ａを備え、例
えば、焼結法により形成し、ガラス材料等（例えばコバ
ールガラス）からなるステム、２は、ステム１に一体形
成され薄肉状のダイアフラム（受圧部）、３は、圧力検
出チップであり、この圧力検出チップ３は、ダイアフラ
ム２の内面側に低融点ガラス等により接着することによ
りダイアフラム２と一体化され、ダイアフラム２の微少
歪みを検出するものである。４は、圧力検出チップ３の
図示しない電極部からワイヤボンデングによるワイヤ５
を介し電気的に接続され、圧力検出チップ３の出力を導
線６を介し後述する第２の回路基板に伝達するための第
１の回路基板であり、この第１の回路基板４は、第１の
回路基板４とステム１との熱膨張差によって発生する歪
みを考慮し、シリコン系接着剤によりステム１の段差部
１ａに配設固定されている。

【００１３】７は、圧力検出器内の気圧と外部の気圧と
を略等しくするため、圧力検出器内外を連通する連通部
７ａと、後述する第２の回路基板を配設するための段差
部７ｂとを、例えば粉体ガラスから焼結法により形成
し、ステム１と同材料のガラス材料からなるボディ部
（歪み緩和部材）であり、このボディ部７の下端部には
図示しない圧力ポート（取付部）に取り付けする際の取
付片７ｃがボディ部７と一体に形成されている。

【００１４】ボディ部７とステム１とを同材料のガラス
材を用いて形成するが、これは、ステム１とボディ部７
との熱膨張係数を一致させることで、ステム１とボディ
部７との間で熱膨張差による歪みを発生させず、しかも
取付部となる図示しない圧力ポートにボディ部７を取り
付ける際に発生する歪みや、前記圧力ポートとボディ部
７との熱膨張差によって発生する歪み等を材質的に柔ら
かいガラス材料を用いることにより減衰させるためであ
る。

【００１５】８は、ガラス材料からなるステム１とボデ
ィ部７との接着力に優れ、硬化後に弾性力を有するシリ
コン系接着剤であり、前述したボディ部７と接着剤８と
により、前記圧力ポートに取り付ける際に発生する取付
歪みやボディ部７と前記圧力ポートとの熱膨張差によっ
て発生する歪み等を減衰させる。

【００１６】９は、導線６を半田付けにより電気的に固
定し、コネクタ10を接続可能とする第２の回路基板であ
り、圧力検出チップ３からの出力は、第２の回路基板９
からコネクタ10，配線コード11を介しを外部に引き出さ
れている。また、この第２の回路基板９は、ボディ部７
の段差部７ｂにエポキシ等の接着剤により配設固定され
ている。

【００１７】12は、接着剤８を、例えば硫酸や塩酸等の
腐食性を有する媒体から保護するためのフッ素系コーテ
ィング剤であり、このフッ素系コーティング剤12は、例
えば、ダイキン工業製 型式ＴＣ−７４００ 商品名「ポ
リフロンＴＦＥタフコートエナメル」等を使用する。コ
ーティング剤12は、ステム１とボディ部７との各接合面
外周にそれぞれ形成されるテーパ部13からなるコーティ
ング剤溜め部（被覆部材溜め部）14にコーティング剤12
を所定量塗布することにより接着剤８を覆い、前記媒体
から接着剤８を隔離するものである。以上により塩酸や
硫酸等の腐食性を有する媒体の圧力を検出する圧力検出
器が構成される。

【００１８】かかる構成の圧力検出器は、取付部となる
圧力ポートに取り付ける際の取付歪みや前記圧力ポート
と前記圧力検出器との熱膨張差によって発生する歪み等
を、材質的に柔らかいガラス材料からなるボディ部７
と、硬化後に弾性力を有する接着剤８とにより減衰させ
ることができ、また、ステム１とボディ部７とはガラス
材料から形成することから、硫酸や塩酸等の腐食性有す
る媒体中で使用される場合であっても耐腐食性に優れる
ものである。しかも、ステム１とボディ部７との各接合
面を接着する接着剤８の外部に露出する部分をフッ素系
のコーティング剤12で被覆することにより、接着剤８が
前記媒体により侵されないため、圧力検出器のシール性
を損なうことなく長期的に使用できる。

【００１９】また、ステム１とボディ部７との各接合面
外周にそれぞれテーパ部14を形成することによりコーテ
ィング剤溜め部14を構成できるため、コーティング剤12
の塗布量管理が容易になる。

【００２０】尚、本実施例ではテーパ部13を形成するこ
とでコーティング剤溜め部14を構成したが、例えば、図
２に示すようなステム１とボディ部７との各接合面外周
にそれぞれ切り欠き部15を形成することによりコーティ
ング剤溜め部14を構成しても良く、本発明の被覆部材溜
め部は本実施例の形状に限定されるものではない。

【００２１】また、請求項１に記載の本発明にあって
は、必ずしも被覆部材溜め部を構成しなくとも、接着剤
８の外部に露出する部分をフッ素系コーティング剤12等
のフッ素系被覆部材で覆うようにするものであれば良
い。

【００２２】また、本実施例では、フッ素系コーティン
グ剤12を用いて接着剤８を被覆したが、フッ素系コーテ
ィング剤12以外の被覆部材として、例えば、フッ素系接
着剤（太平化成製 型式Ｆ−２０ 商品名「エイトシー
ル」）やフッ素系グリース（ダイキン工業製 型式Ｌ２
００ 商品名「エイトシール」）等により代用しても本
実施例と同様な効果が得られるものである。

【００２３】

【発明の効果】本発明は、ガラス材料からなるステムと
一体に、媒体の圧力により変位する受圧部を形成すると
ともに、前記受圧部の片面上に圧力検出チップを配設す
る圧力検出器において、前記圧力検出器を取付部に取り
付ける際に発生する取付歪みや前記取付部との熱膨張差
によって発生する歪み等を減衰させ、前記ステムに配設
するガラス材料からなる歪み緩和部材と、前記歪み緩和
部材と前記ステムとの接合面を接着するシリコン系接着
剤と、前記接合面外周における外部に露出する部分の前
記接着剤の腐食を防止するため前記接着剤を覆うフッ素
系コーティング剤等からなる被覆部材と、から構成され
るものであり、前記歪みを前記歪み緩和部材と前記接着
剤とにより減衰させることができることから、前記歪み
が前記ダイアフラムに伝わらず正確な圧力の検出ができ
る。しかも、前記圧力検出器を硫酸や塩酸等の腐食性有
する媒体中で使用しても、前記ステムと前記歪み緩和部
材とをガラス材料から形成することで耐腐食性に優れ、
また、前記ステムと前記歪み緩和部材との各接合面を接
着する前記接着剤の外部に露出する部分を前記フッ素系
被覆部材で被覆することにより、前記接着剤が前記媒体
により侵されないため、圧力検出器のシール性を損なう
ことなく、前記媒体中で長期的に使用できる圧力検出器
を提供する。

【００２４】また、前記ステムと前記歪み緩和部材との
各接合面外周にそれぞれテーパ部や切り欠き部等を形成
することにより、前記被覆部材を所定量塗布するための
被覆部材溜め部を構成するものであり、前記被覆部材の
塗布量管理が容易になり、前記接着剤を確実に被覆でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す要部断面図。

【図２】同上本発明の他の実施例を示す要部断面図。

【図３】従来の圧力検出器を示す要部断面図。

【図４】同上従来の圧力検出器を示す要部断面図。

【符号の説明】

１ ステム ２ ダイアフラム（受圧部） ３ 圧力検出チップ ７ ボディ部 ８ シリコン系接着剤 12 フッ素系コーティング剤（被覆部材） 13 テーパ部 14 コーティング剤溜め部（被覆部材溜め部） 15 切り欠き部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガラス材料からなるステムと一体に、媒
   体の圧力により変位する受圧部を形成するとともに、前
   記受圧部の片面上に圧力検出チップを配設する圧力検出
   器において、前記圧力検出器を取付部に取り付ける際に
   発生する取付歪みや前記取付部との熱膨張差によって発
   生する歪み等を減衰させ、前記ステムに配設するガラス
   材料からなる歪み緩和部材と、前記歪み緩和部材と前記
   ステムとの接合面を接着するシリコン系接着剤と、前記
   接合面外周における外部に露出する部分の前記接着剤の
   腐食を防止するため前記接着剤を覆う被覆部材と、から
   構成されることを特徴とする圧力検出器。
2. 【請求項２】 前記被覆部材は、フッ素系コーティング
   剤からなることを特徴とする請求項１に記載の圧力検出
   器。
3. 【請求項３】 前記ステムと前記歪み緩和部材との接合
   面の外周に前記被覆部材を所定量溜めるための被覆部材
   溜め部を設けてなることを特徴とする請求項１もしくは
   請求項２に記載の圧力検出器。