JPH1123397A - 圧力検出装置 - Google Patents

圧力検出装置

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Publication number
JPH1123397A
JPH1123397A JP19200197A JP19200197A JPH1123397A JP H1123397 A JPH1123397 A JP H1123397A JP 19200197 A JP19200197 A JP 19200197A JP 19200197 A JP19200197 A JP 19200197A JP H1123397 A JPH1123397 A JP H1123397A
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JP
Japan
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face
housing
metal diaphragm
ring
semiconductor pressure
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Pending
Application number
JP19200197A
Other languages
English (en)
Inventor
Kyosuke Ohashi
恭介 大橋
Hironari Matsubara
宏成 松原
Hiroshi Kikuchi
博 菊池
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Publication of JPH1123397A publication Critical patent/JPH1123397A/ja
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 測定精度およびシール性の向上を図る。 【解決手段】 半導体圧力検出装置は、ハウジング12
の端面12aに凹部14を備える。凹部14内には、半
導体圧力センサ素子16が設けられている。ハウジング
12の端面12aには、上方に突出する環形状の可撓部
32が形成されている。また、端面12a上には、凹部
14を塞ぐように金属ダイヤフラム34が組付けられて
いる。さらに端面12a上には、金属ダイヤフラム34
の外周を挟んでOリング36が組付けられている。可撓
部32はOリング36に沿わして端面12a側へかしめ
られており、これにより、金属ダイヤフラム34は、圧
縮変形したOリング36とハウジング12の端面12a
との間で固定されている。このとき、金属ダイヤフラム
34と凹部14とにより密閉空間が形成され、この密閉
空間内にシリコーンオイルが封止されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば半導体圧
力センサ素子のような圧力センサ素子を備える圧力検出
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、半導体圧力センサ素子自身
や、素子のワイヤボンディングの接合部等の劣化を防止
するものとして、シールダイヤフラム式の半導体圧力検
出装置が知られている。このシールダイヤフラム式の半
導体圧力検出装置は、シールダイヤフラムを隔壁とし
て、半導体圧力センサ素子やその周辺が測定媒体に触れ
るのを防ぐものである。
【0003】さらに、シールダイヤフラム式の半導体圧
力検出装置において、シールダイヤフラムの組付けを容
易とした、特開昭63−298129号に示すものが提
案されている。この装置は、図10に示すように、ハウ
ジング1と、該ハウジング1に挿入固定されるステム2
とを別体とし、該ステム2に凹部3を形成し、さらに、
ステム2には、凹部3を塞ぐようにシールダイヤフラム
5を設け、ハウジング1の端部に形成した環状の可撓部
6をかしめることにより、シールダイヤフラム5の外周
5aをステム2の角部に巻き込み、シールダイヤフラム
5のシール性を高めつつ、シールダイヤフラム5とステ
ム2とを同時にハウジング1に固定しようとするもので
ある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術では、
シールダイヤフラム5は、その外周5aがかしめにより
曲げられていることから、受圧面である中央付近で不慮
の変形やひずみの蓄積等が生じる。このため、シールダ
イヤフラム5における受圧と変形との関係はリニアなも
のとならず、シールダイヤフラム5は外圧を内側に十分
に伝えることができなかった。これは、測定精度の悪化
といった問題を招いた。また、金属と金属によるかしめ
であることや、かしめと共にステム2が押し下げられる
ことから、シール性が十分でないといった問題も招い
た。
【0005】この発明は、こうした問題を解決し、測定
精度およびシール性の向上を図ることを目的としてい
る。
【0006】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】か
かる目的を達成するため、この発明は、以下の構成を採
用した。この発明の圧力検出装置は、端面に液状媒体の
充填用の凹部を備えるハウジングと、該ハウジングの前
記端面から突出し、前記凹部の側壁より薄肉で環形状の
可塑変形部と、前記凹部内に取り付けられる圧力センサ
素子と、前記ハウジングの端面上に配置され、前記凹部
を塞ぐ金属ダイヤフラムと、前記端面上に前記金属ダイ
ヤフラムの外周を挟んで配置される弾性部材とを備え、
前記可塑変形部を、前記弾性部材に沿わして前記端面側
へかしめることにより、前記金属ダイヤフラムを前記弾
性部材と前記端面とで挟持固定することを、その要旨と
している。
【0007】この構成の圧力検出装置によれば、可塑変
形部を弾性部材に沿わしてハウジングの端面側へかしめ
ることにより、金属ダイヤフラムを外周を曲げることな
しに、弾性部材と端面との間で挟持固定することができ
る。このため、金属ダイヤフラムに固定時のかしめに起
因する不慮の変形やひずみの蓄積等が生じることがな
い。したがって、金属ダイヤフラムは外圧を内側に十分
に伝えることができ、測定精度に優れているといった効
果を奏する。また、弾性部材によってシールが図られて
いることから、シール性に優れている。特に、金属と金
属によるかしめの場合、熱膨張差によりシール性の低下
が顕著となるが、この構成によれば、熱膨張差を弾性部
材の復元力により吸収することができることから、熱膨
張差によってシール性が低下することもない。
【0008】上述した発明の圧力検出装置において、前
記弾性部材はOリングである構成とすることができる。
この構成によれば、金属ダイヤフラムの外周の全範囲に
わたって確実にシーリングを行なうことができる。
【0009】また、上述した発明の圧力検出装置におい
て、前記金属ダイヤフラムと前記弾性部材とは、予め接
着されて一体となった構成とすることもできる。この構
成によれば、組付けが容易である。
【0010】
【発明の実施の形態】以上説明した本発明の構成・作用
を一層明らかにするために、以下本発明の実施の形態を
実施例に基づき説明する。
【0011】図1は、本発明の好適な一実施例としての
半導体圧力検出装置10の組み立て途中の断面図であ
り、図2は、図1で示した状態の半導体圧力検出装置1
0の平面図である。図3は、半導体圧力検出装置10の
組み立て完了後の断面図であり、図4は、図3で示した
状態の半導体圧力検出装置10の平面図である。
【0012】図1および図2に示すように、半導体圧力
検出装置10は、金属製のハウジング12を備え、その
ハウジング12の先端側の端面12aに凹部14を備え
る。凹部14の底面14aには、半導体圧力センサ素子
16を接合したガラス製の取付台18がエポキシ系の接
着剤20により固定されている。半導体圧力センサ素子
16は、N型シリコン基板の中央部に、周辺部よりも厚
みの薄い円形部分(ダイヤフラム)を形成し、そのダイ
ヤフラムにP型シリコン層のゲージ抵抗を形成した、周
知のものである。
【0013】凹部14の底面14aには、信号引き出し
用の一対の端子電極22,23がハーメチックシール2
5,26により、ハウジング12と電気的に絶縁した状
態で貫通固定されている。半導体圧力センサ素子16と
両端子電極22,23とはそれぞれボンディングワイヤ
28によって電気的に接続されている。なお、両端子電
極22,23は、ハウジング12の下部側に設けた開口
部30に突出しており、検出信号の外部への引き出しが
可能となっている。
【0014】ハウジング12の端面12aには、その端
面12aから上方に突出する環形状の可塑変形部32が
形成されている。可塑変形部32は、凹部14の側壁1
4bより薄肉であり、その外周面32aは、ハウジング
12の外周面12bと段差なく連続している。
【0015】ハウジング12の端面12a上には、凹部
14を塞ぐように金属ダイヤフラム34が組付けられて
いる。さらに、その端面12a上には、金属ダイヤフラ
ム34の外周34aを挟んでOリング36が組付けられ
ている。なお、Oリング36の外径のサイズは、可塑変
形部32の内周面32bの径のサイズとほぼ同じで、O
リング36は、可塑変形部32の内周面32bにほぼ接
触した状態となっている。
【0016】可塑変形部32をOリング36に沿わして
端面12a側へかしめることにより、図3および図4に
示すように、金属ダイヤフラム34は、圧縮変形したO
リング36とハウジング12の端面12aとの間で固定
される。このとき、金属ダイヤフラム34と凹部14と
により密閉空間Sが形成される。この密閉空間S内に
は、半導体圧力センサ素子16の劣化防止用としてのシ
リコーンオイルが封止されている。
【0017】次に、こうした構成の半導体圧力検出装置
10がどのような手順により組み立てられるかを、図5
のフローチャートに沿って説明する。まず、ハウジング
12に可塑変形部32を形成する加工を施す(工程S1
00)。次いで、ハウジング12の凹部14に端子電極
22,23およびハーメチックシール25,26を取り
付ける(工程S110)。続いて、半導体圧力センサ素
子16を接合した取付台18を凹部14の底面14aに
接着する(工程S120)。続いて、半導体圧力センサ
素子16と端子電極22,23との間をワイヤボンディ
ングする(工程S130)。
【0018】その後、ここまで組み立てた半導体圧力検
出装置10を、脱気済みのシリコーンオイルを貯えたシ
リコーンオイル槽に入れる(工程S140)。続いて、
その槽内で、ハウジング12に金属ダイヤフラム34お
よびOリング36を組付ける(工程S150)。続い
て、半導体圧力検出装置10をシリコーンオイル槽から
取り出す(工程S160)。この時点の状態を表わすの
が図1および図2である。その後、可塑変形部32を、
Oリング36に沿わして端面12a側へかしめる(工程
S170)。この結果、半導体圧力検出装置10の組み
立てが完了するが、この状態を表わすのが図3および図
4である。なお、工程S170は必ずしも必要なく、シ
リコーンオイル槽内で可塑変形部32のかしめを行なう
構成としてもよい。
【0019】以上のように組み立てられた半導体圧力検
出装置10は、金属ダイヤフラム34を備える側の端面
12aを、例えばエンジンのオイルチャンバに挿入し
て、ハウジング12部分でねじ付け固定することによ
り、オイルプレッシャの測定が可能となる。
【0020】上記構成の半導体圧力検出装置10によれ
ば、可塑変形部32をOリング36に沿わしてハウジン
グ12の端面12a側へかしめることにより、金属ダイ
ヤフラム34を外周34aを曲げることなしに、Oリン
グ36と端面12aの間で挟持固定することができる。
このため、金属ダイヤフラム34に固定時のかしめに起
因する不慮の変形やひずみの蓄積等が生じることがな
い。したがって、金属ダイヤフラム34は外圧を内側に
十分に伝えることができ、測定精度に優れているといっ
た効果を奏する。また、Oリング36によってシールが
図られていることから、シール性に優れている。特に、
金属と金属によるかしめの場合、熱膨張差によりシール
性の低下が顕著となるが、この構成によれば、熱膨張差
をOリング36の復元力により吸収することができるこ
とから、熱膨張差によってシール性が低下することもな
い。
【0021】また、この実施例では、弾性部材としてO
リング36を用いていることから、金属ダイヤフラム3
4の外周の全範囲にわたって確実にシーリングを行なう
ことができる。
【0022】なお、前記実施例では、弾性部材としてO
リング36を用いていたが、これに替えて、図6に示す
ように、断面が「C」の字形のリング、いわゆるCリン
グ200を用いた構成としてもよい。あるいは、図7に
示すように、金属板302にラバー304を貼着してリ
ング形状とした、いわゆるメタルラバーリング300を
用いた構成としてもよい。なお、このメタルラバーリン
グ300を採用するときには、図8に示すように、金属
ダイヤフラム34にメタルラバーリング300のラバー
304側を組付けて、可塑変形部32のかしめ部分まで
ラバー304が回り込む構成とするのがよい。また、ラ
バーだけからなるラバーリングを用いた構成としてもよ
い。
【0023】さらには、図9に示すように、弾性材料と
してラバーリング400を用いて、このラバーリング4
00を金属ダイヤフラム402の外周402aに予め接
着剤等で固着した構成としてもよい。この構成によれ
ば、ラバーリング400の組付けを、金属ダイヤフラム
402の組付けの工程で行なうことができ、装置の組付
けが容易であるといった効果を奏する。
【0024】前記実施例では、圧力センサ素子として半
導体圧力センサ素子16を用いていたが、これに替え
て、ピエゾセンサ、容量形センサ等の他のセンサ素子を
用いた構成としてもよい。
【0025】以上本発明の実施例について説明したが、
本発明はこうした実施例に何等限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々なる
様態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の好適な一実施例としての半導体圧力検
出装置10の組み立て途中の断面図である。
【図2】図1で示した状態の半導体圧力検出装置10の
平面図である。
【図3】半導体圧力検出装置10の組み立て完了後の断
面図である。
【図4】図3で示した状態の半導体圧力検出装置10の
平面図である。
【図5】半導体圧力検出装置10の組み立て処理の手順
を示すフローチャートである。
【図6】他の実施態様において用いられるCリング20
0の破断斜視図である。
【図7】他の実施態様において用いられるメタルラバー
リング300の破断斜視図である。
【図8】メタルラバーリング300の取り付け状態を示
す部分断面図である。
【図9】他の実施態様において用いられるラバーリング
400と金属ダイヤフラム402の接合体の破断斜視図
である。
【図10】従来の半導体圧力検出装置の断面図である。
【符号の説明】
10…半導体圧力検出装置 12…ハウジング 14…凹部 16…半導体圧力センサ素子 18…取付台 20…接着剤 22,23…端子電極 25,26…ハーメチックシール 28…ボンディングワイヤ 30…開口部 32…可塑変形部 34…金属ダイヤフラム 34a…外周 36…Oリング S…密閉空間

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 端面に液状媒体の充填用の凹部を備える
    ハウジングと、 該ハウジングの前記端面から突出し、前記凹部の側壁よ
    り薄肉で環形状の可塑変形部と、 前記凹部内に取り付けられる圧力センサ素子と、 前記ハウジングの端面上に配置され、前記凹部を塞ぐ金
    属ダイヤフラムと、 前記端面上に前記金属ダイヤフラムの外周を挟んで配置
    される弾性部材とを備え、 前記可塑変形部を、前記弾性部材に沿わして前記端面側
    へかしめることにより、前記金属ダイヤフラムを前記弾
    性部材と前記端面とで挟持固定することを特徴とする圧
    力検出装置。
  2. 【請求項2】 前記弾性部材は、Oリングである請求項
    1記載の圧力検出装置。
  3. 【請求項3】 前記金属ダイヤフラムと前記弾性部材と
    は、予め接着されて一体となったものである請求項1記
    載の圧力検出装置。
JP19200197A 1997-07-01 1997-07-01 圧力検出装置 Pending JPH1123397A (ja)

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