JPS58151536A - 差圧検出器 - Google Patents
差圧検出器Info
- Publication number
- JPS58151536A JPS58151536A JP3391982A JP3391982A JPS58151536A JP S58151536 A JPS58151536 A JP S58151536A JP 3391982 A JP3391982 A JP 3391982A JP 3391982 A JP3391982 A JP 3391982A JP S58151536 A JPS58151536 A JP S58151536A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pressure
- diaphragm
- differential pressure
- silicon
- stopper material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
- G01L19/14—Housings
- G01L19/147—Details about the mounting of the sensor to support or covering means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
- G01L19/0007—Fluidic connecting means
- G01L19/0038—Fluidic connecting means being part of the housing
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
- G01L19/0061—Electrical connection means
- G01L19/0084—Electrical connection means to the outside of the housing
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は差圧検出器に係〃、特にシリコンダイアフラム
式圧力センサ自体が過大圧保護機能を有する差圧検出器
に関する。
式圧力センサ自体が過大圧保護機能を有する差圧検出器
に関する。
差圧検出器は、高いライン正円での微少な差圧を検出す
る必要がある。このため微少な差圧を検出する高感度の
センサを有するとともに、誤操作によシ片側からのみ高
いライン圧が加わってもセンサが破壊しない必要がある
。このため半導体ダイアフラム形圧カセンサを有する従
来の差圧検出器では、ベローズや中心ダイアプラムを利
用した過大圧保護機構を設け、センサに過大圧が加わら
ない構造としている。このため従来の差圧検出器は構造
が複雑となシかつ大型化する欠点がめった。
る必要がある。このため微少な差圧を検出する高感度の
センサを有するとともに、誤操作によシ片側からのみ高
いライン圧が加わってもセンサが破壊しない必要がある
。このため半導体ダイアフラム形圧カセンサを有する従
来の差圧検出器では、ベローズや中心ダイアプラムを利
用した過大圧保護機構を設け、センサに過大圧が加わら
ない構造としている。このため従来の差圧検出器は構造
が複雑となシかつ大型化する欠点がめった。
本発明の目的は、半導体圧力センサそれ自体が過大差圧
保護機能を持つ構造が簡単な差圧検出器を提供すること
にある。
保護機能を持つ構造が簡単な差圧検出器を提供すること
にある。
本発明の差圧検出器用センサは、過大差圧が加わつ死時
、半導体ダイアフラムの可動部をストッパにめて、シリ
コンダイアフラムの耐圧を上げる構造としている。特に
本発明では差圧検出精度を向上させるために、半導体ダ
イアフラムの肉薄起歪部の内側に一個以上の硬質部を有
する形状とするとともに、過大差圧が加わった時、肉薄
起歪部又は硬質部及び肉薄起歪部の両方がストッパ材に
１）＋、ｔｔ、過大差圧に対しても破壊しない構造とし
ている。
、半導体ダイアフラムの可動部をストッパにめて、シリ
コンダイアフラムの耐圧を上げる構造としている。特に
本発明では差圧検出精度を向上させるために、半導体ダ
イアフラムの肉薄起歪部の内側に一個以上の硬質部を有
する形状とするとともに、過大差圧が加わった時、肉薄
起歪部又は硬質部及び肉薄起歪部の両方がストッパ材に
１）＋、ｔｔ、過大差圧に対しても破壊しない構造とし
ている。
以下、本発明の実施伺をｊＩ１図にょ）説明する。
１はシリコン単結晶よシなるダイアフラムで周縁の肉厚
固定部２と内側の肉厚部３で囲まれ九肉薄起歪部４を有
する。この肉薄部４の上面には拡散法やイオンインプラ
ンテーション法によシ、４本のゲージ抵抗５が形成され
、ホイトストンブリッジを組むように結線されリード線
１３、ハーメビン１４を介し、外部と電気的に接続して
いる。
固定部２と内側の肉厚部３で囲まれ九肉薄起歪部４を有
する。この肉薄部４の上面には拡散法やイオンインプラ
ンテーション法によシ、４本のゲージ抵抗５が形成され
、ホイトストンブリッジを組むように結線されリード線
１３、ハーメビン１４を介し、外部と電気的に接続して
いる。
このシリコンダイアプラムは、周縁肉厚部２の裏面を、
シリコン又はシリコンと熱膨張係数の類似したガラスな
どよシ成り通気孔６を有する固定台７に陽極接合や低融
点ガラス接合法によシ接合されている。更に、この固定
台７は通気孔８を有する支持体９に接合され、この支持
体の他熾はハウジングの一部となるシール金具１０に溶
接されている。
シリコン又はシリコンと熱膨張係数の類似したガラスな
どよシ成り通気孔６を有する固定台７に陽極接合や低融
点ガラス接合法によシ接合されている。更に、この固定
台７は通気孔８を有する支持体９に接合され、この支持
体の他熾はハウジングの一部となるシール金具１０に溶
接されている。
以上の構造に加え、本発明では固定台７の一部にリング
状の第１裏面ストッパ材１１を接合している。
状の第１裏面ストッパ材１１を接合している。
また、シリコンダイアフラムのゲージ抵抗面側にも、シ
リコンやシリコンと熱膨張係数の類似したガラスなどよ
シなる表面ストッパ材１２を設けている。このストッパ
材は７リコンダイアフラムの周縁肉厚部に固定されてい
る。
リコンやシリコンと熱膨張係数の類似したガラスなどよ
シなる表面ストッパ材１２を設けている。このストッパ
材は７リコンダイアフラムの周縁肉厚部に固定されてい
る。
これらのストッパ材とシリコンダイアフラムの肉厚部と
のクリアランス及びシリコンダイアフラムの内側肉厚部
と固定台とのクリアランスは、いずれも５〜８０μｍと
している。この半導体圧力センサは第２図に示すように
、シリコンダイアフラムで仕切られ九二つの受圧室を持
つようハウジング１５に取付けられている。これらの受
圧室にはシールダイアフラム１６，１７によシ封じられ
たシリコーンオイル１８．１９が充満している。
のクリアランス及びシリコンダイアフラムの内側肉厚部
と固定台とのクリアランスは、いずれも５〜８０μｍと
している。この半導体圧力センサは第２図に示すように
、シリコンダイアフラムで仕切られ九二つの受圧室を持
つようハウジング１５に取付けられている。これらの受
圧室にはシールダイアフラム１６，１７によシ封じられ
たシリコーンオイル１８．１９が充満している。
ハーメビンから取シ出された電気出力はフレキシブルワ
イヤ２０を介し増幅部に送られる。
イヤ２０を介し増幅部に送られる。
かかる構造の差圧検出器は、二つのシールダイアフラム
にそれぞれＰｌｓＰｍの圧力が加わシ、その差圧Δｐ＝
ｐ、−Ｐｌを針側する本のでおる。
にそれぞれＰｌｓＰｍの圧力が加わシ、その差圧Δｐ＝
ｐ、−Ｐｌを針側する本のでおる。
通常ΔＰはα０５〜Ｑ、 ５ Ｋｇｌｏｗ” ｉｆ＆で
あシ、それぞれの圧力Ｐｔ 、Ｐｇはｌ Ｏ〜１００
Ｋｇ／ ｃＮ”程度である。そこでシリコンダイアフラ
ムは肉薄起歪部の厚さを１０〜６０μｍと薄くシ、低い
差圧を感度良く測定できるようにしている。更に本差圧
検出器は、片側から高いライン圧力が加わった時、次の
ような動作をし、センサの破壊を防止している。
あシ、それぞれの圧力Ｐｔ 、Ｐｇはｌ Ｏ〜１００
Ｋｇ／ ｃＮ”程度である。そこでシリコンダイアフラ
ムは肉薄起歪部の厚さを１０〜６０μｍと薄くシ、低い
差圧を感度良く測定できるようにしている。更に本差圧
検出器は、片側から高いライン圧力が加わった時、次の
ような動作をし、センサの破壊を防止している。
第１の受圧室、すなわちゲージ抵抗面側だけから過大圧
力Ｐ１が加わると、シリコンダイアフラム１は大きく下
方にたわみ、まず内側肉厚部３が固定台７にあたシとま
る。すると肉薄起歪部４は外側及び内側を固定されるた
め剛性が上る。さらに圧力が加わると、この肉薄起歪部
は両持梁りとなシ下方にたわむが、この時肉薄部の一部
は、固定台に接合した第１の裏面ストッパ材１１にあた
シ剛性がさらに上るため、１００ｂ／を２以上の圧力が
かかつても破壊しないようになる。
力Ｐ１が加わると、シリコンダイアフラム１は大きく下
方にたわみ、まず内側肉厚部３が固定台７にあたシとま
る。すると肉薄起歪部４は外側及び内側を固定されるた
め剛性が上る。さらに圧力が加わると、この肉薄起歪部
は両持梁りとなシ下方にたわむが、この時肉薄部の一部
は、固定台に接合した第１の裏面ストッパ材１１にあた
シ剛性がさらに上るため、１００ｂ／を２以上の圧力が
かかつても破壊しないようになる。
一方、ゲージ抵抗と反対面側からのみ過大圧力Ｐ２が加
わると、内側肉厚部３及び肉薄起歪部４の一部が表面ス
トッパ１２にあたるため肉薄起歪部の剛性が上’） 、
１００ Ｋｆ／ ｃｍ”以上の圧力に対してもシリコン
ダイアフラムは破壊しないようになる。
わると、内側肉厚部３及び肉薄起歪部４の一部が表面ス
トッパ１２にあたるため肉薄起歪部の剛性が上’） 、
１００ Ｋｆ／ ｃｍ”以上の圧力に対してもシリコン
ダイアフラムは破壊しないようになる。
！ｓ３図は本発明のＩＩＩの変形例を示す。過大圧力Ｐ
１が加わった時、シリコンダイアフラムｌの肉薄部４だ
けがストッパＩＩＫあ九る構造としている。かかる例で
は、過大圧に対する保護能力は弱くなるが肉薄部４とス
トッパ材１１のクリアランスを正確に制御するだけでよ
いため、製造が容易になる利点がある。
１が加わった時、シリコンダイアフラムｌの肉薄部４だ
けがストッパＩＩＫあ九る構造としている。かかる例で
は、過大圧に対する保護能力は弱くなるが肉薄部４とス
トッパ材１１のクリアランスを正確に制御するだけでよ
いため、製造が容易になる利点がある。
第４図は本発明の第２の変形例を示す。固定台７の中央
に窪み２１を作シ、この窪みにシリコンダイアプラムの
内側肉厚部３及び肉薄起歪部４の両方のストッパとなる
ストッパ材２２を接合している。かかる例では、下方か
ら過大圧力Ｐ２が加わった時、シリコンダイアフラムｌ
と固定台７間の接合部に働く剥離力の応力集中が低減逼
れ、両者が剥離しにくくなる利点がある。
に窪み２１を作シ、この窪みにシリコンダイアプラムの
内側肉厚部３及び肉薄起歪部４の両方のストッパとなる
ストッパ材２２を接合している。かかる例では、下方か
ら過大圧力Ｐ２が加わった時、シリコンダイアフラムｌ
と固定台７間の接合部に働く剥離力の応力集中が低減逼
れ、両者が剥離しにくくなる利点がある。
ｆｓ５図は本発明の第３の変形例を示す。シリコンダイ
アフラムの内側肉厚部３に、肉薄起歪部用裏面ストッパ
材２３を接合している。かかる例では、ストッパ材の位
置合せがシリコンダイアフラムの内側肉厚部を基準とす
ることができるため谷易になる利点がある。この構成の
差圧検ｉ器は、過大圧力Ｐ１が加わるとシリコンダイア
フラムが下側にたわみ、まず裏面ストッパ材２３が固定
台７にろたシ、さらに圧力を加えると、シリコンダイア
プラムの肉薄部４がこのストッパ材にあたる動作をする
ためシリコンダイアプラムの剛性があがり、過大圧に対
して強度が向上する。
アフラムの内側肉厚部３に、肉薄起歪部用裏面ストッパ
材２３を接合している。かかる例では、ストッパ材の位
置合せがシリコンダイアフラムの内側肉厚部を基準とす
ることができるため谷易になる利点がある。この構成の
差圧検ｉ器は、過大圧力Ｐ１が加わるとシリコンダイア
フラムが下側にたわみ、まず裏面ストッパ材２３が固定
台７にろたシ、さらに圧力を加えると、シリコンダイア
プラムの肉薄部４がこのストッパ材にあたる動作をする
ためシリコンダイアプラムの剛性があがり、過大圧に対
して強度が向上する。
第６図は本発明の第４の変形例を示す。表面ストッパ材
１２の一部をシール金具に固定した金属部材２４でおさ
えている。かかる例では、下方から過大圧力Ｐ２が加わ
った時、シリコンダイアフラム１が固定台７から剥離し
にくくなる利点がある。
１２の一部をシール金具に固定した金属部材２４でおさ
えている。かかる例では、下方から過大圧力Ｐ２が加わ
った時、シリコンダイアフラム１が固定台７から剥離し
にくくなる利点がある。
以上、本発明を実施例を上げながら説明したが、発明の
範囲はこの限シにはあらず、内側に肉厚部をＭする半導
体ダイアフラムにおいて、過大圧力が加わった時、少な
くとも肉薄起歪部の一部がストッパ材にあたる構成であ
れば良いことはあきらかである。例えば、表側ストッパ
材はシリコンダイアフラムの周縁部に接合されるのでは
なく、固定台やシール金具の一部に結合嘔れておいても
よい。また第２図に示すようにセンサの両側の第１゜第
２受圧呈にシリコーンオイルなどを液封する構成の差圧
検出器では、シリコーンオイルなどの液封入や過大圧印
加時の液移動を容易にするために、シリコンダイアフラ
ムの中央肉厚部の裏面や、表裏ストッパ材及び固定台の
中央付近に溝を形成しておくことは望ましいことである
。
範囲はこの限シにはあらず、内側に肉厚部をＭする半導
体ダイアフラムにおいて、過大圧力が加わった時、少な
くとも肉薄起歪部の一部がストッパ材にあたる構成であ
れば良いことはあきらかである。例えば、表側ストッパ
材はシリコンダイアフラムの周縁部に接合されるのでは
なく、固定台やシール金具の一部に結合嘔れておいても
よい。また第２図に示すようにセンサの両側の第１゜第
２受圧呈にシリコーンオイルなどを液封する構成の差圧
検出器では、シリコーンオイルなどの液封入や過大圧印
加時の液移動を容易にするために、シリコンダイアフラ
ムの中央肉厚部の裏面や、表裏ストッパ材及び固定台の
中央付近に溝を形成しておくことは望ましいことである
。
第１図は本発明になる差圧検出器のセンサ部を示す断面
図、第２図は本発明の差圧検出器の断面図、第３図〜第
６図は本発明のセンサ部の変形例を示す断面図である。 ｌ・・・シリコンダイアフラム、２・・・周縁肉厚部、
３・・・内側肉厚部、４・・・肉薄起歪部、５・・・ゲ
ージ抵抗、７・・・固定台、９・・・支持体、ｌＯ・・
・シール金具、１１・・・第１裏面ストッパ材、１２・
・・表面ストッパ材、１３・・・リード線、１５・・・
ノーウジング、１６゜１７・・・シーにダイアフラム、
１８．１９・・・シリコーンオイル、２２・・・ストッ
パ材、２３・・・裏面スト鵠 ２ＥＪ ｚｏ 纂 ３ ｍ
図、第２図は本発明の差圧検出器の断面図、第３図〜第
６図は本発明のセンサ部の変形例を示す断面図である。 ｌ・・・シリコンダイアフラム、２・・・周縁肉厚部、
３・・・内側肉厚部、４・・・肉薄起歪部、５・・・ゲ
ージ抵抗、７・・・固定台、９・・・支持体、ｌＯ・・
・シール金具、１１・・・第１裏面ストッパ材、１２・
・・表面ストッパ材、１３・・・リード線、１５・・・
ノーウジング、１６゜１７・・・シーにダイアフラム、
１８．１９・・・シリコーンオイル、２２・・・ストッ
パ材、２３・・・裏面スト鵠 ２ＥＪ ｚｏ 纂 ３ ｍ
Claims (1)
- １、圧力室を形成するハウジング、前記圧力室を二分す
るように取シ付けられた内側肉厚部およびそれを囲む肉
薄起歪部を有する半導体ダイアフラム、この半導体ダイ
アプラムの周縁肉厚部の一方の主面に接合でれ次週気孔
を有する固定台を有する半導体差圧検出器において、過
大差圧印加時前記肉薄起歪部の一部が当接する部材を設
けたことを特徴とする差圧検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3391982A JPS58151536A (ja) | 1982-03-05 | 1982-03-05 | 差圧検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3391982A JPS58151536A (ja) | 1982-03-05 | 1982-03-05 | 差圧検出器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58151536A true JPS58151536A (ja) | 1983-09-08 |
Family
ID=12399921
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3391982A Pending JPS58151536A (ja) | 1982-03-05 | 1982-03-05 | 差圧検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58151536A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0469536A (ja) * | 1990-07-10 | 1992-03-04 | Yokogawa Electric Corp | 差圧測定装置 |
| JPH04294234A (ja) * | 1990-12-07 | 1992-10-19 | Wisconsin Alumni Res Found | 小型差圧トランスジューサ及びその製法 |
| EP0670995A1 (en) * | 1992-09-01 | 1995-09-13 | Rosemount Inc. | High overpressure low range pressure sensor |
| JPH07318446A (ja) * | 1995-05-09 | 1995-12-08 | Omron Corp | 圧力センサ |
| FR2738340A1 (fr) * | 1995-08-28 | 1997-03-07 | Europ Propulsion | Architecture d'integration d'un element sensible dans un capteur de pression |
-
1982
- 1982-03-05 JP JP3391982A patent/JPS58151536A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0469536A (ja) * | 1990-07-10 | 1992-03-04 | Yokogawa Electric Corp | 差圧測定装置 |
| JPH04294234A (ja) * | 1990-12-07 | 1992-10-19 | Wisconsin Alumni Res Found | 小型差圧トランスジューサ及びその製法 |
| EP0670995A1 (en) * | 1992-09-01 | 1995-09-13 | Rosemount Inc. | High overpressure low range pressure sensor |
| EP0670995A4 (en) * | 1992-09-01 | 1996-05-01 | Rosemount Inc | PRESSURE SENSOR PROTECTED FROM HIGH PRESSURE WITH A SMALL MEASURING RANGE. |
| JPH07318446A (ja) * | 1995-05-09 | 1995-12-08 | Omron Corp | 圧力センサ |
| FR2738340A1 (fr) * | 1995-08-28 | 1997-03-07 | Europ Propulsion | Architecture d'integration d'un element sensible dans un capteur de pression |
| EP0762097A1 (fr) * | 1995-08-28 | 1997-03-12 | Societe Europeenne De Propulsion | Architecture d'intégration d'un élément sensible dans un capteur de pression |
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