JPS58211619A - 半導体差圧検出器 - Google Patents
半導体差圧検出器Info
- Publication number
- JPS58211619A JPS58211619A JP9320182A JP9320182A JPS58211619A JP S58211619 A JPS58211619 A JP S58211619A JP 9320182 A JP9320182 A JP 9320182A JP 9320182 A JP9320182 A JP 9320182A JP S58211619 A JPS58211619 A JP S58211619A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pressure
- diaphragm
- semiconductor
- semiconductor diaphragm
- pressure sensor
- 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
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- 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
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- 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シ、特に内蔵された圧力センサ
自体が過大圧保護機能を有する差圧検出器に関する。
自体が過大圧保護機能を有する差圧検出器に関する。
一般に差圧伝送器は、高いライン正向での微少な差圧を
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、たとえば誤操作によ
シ片側からのみ高いライン圧が加わってもセンサ自体が
破壊しない必要がある。
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、たとえば誤操作によ
シ片側からのみ高いライン圧が加わってもセンサ自体が
破壊しない必要がある。
半導体ダイアフラム膨圧カセンサを有する従来の−＋１
−− 差力伝送路では特公昭４９−４１８３５や特開昭５６−
８７１９４に示されているように、ベローズや中心ダイ
アプラム金利用した過大圧保護機能を ゛備え、こ
れによりセンサ自体に過大圧が加わらない構造としてい
る。例えば、特公昭４９−４１８３５では半導体ダイア
フラムを固定台に接合し、この固定台をペローに固定し
ている。この構造では過大圧が加わるとベローが縮み固
定台が本体に０リングを介してあたシ、液移動を止める
ため半導体ダイアフラムに過大差圧が加わらないように
している。したがって従来の差圧伝送器は構造が複雑と
なシ、製造コストが高くなるという欠点があった。
−− 差力伝送路では特公昭４９−４１８３５や特開昭５６−
８７１９４に示されているように、ベローズや中心ダイ
アプラム金利用した過大圧保護機能を ゛備え、こ
れによりセンサ自体に過大圧が加わらない構造としてい
る。例えば、特公昭４９−４１８３５では半導体ダイア
フラムを固定台に接合し、この固定台をペローに固定し
ている。この構造では過大圧が加わるとベローが縮み固
定台が本体に０リングを介してあたシ、液移動を止める
ため半導体ダイアフラムに過大差圧が加わらないように
している。したがって従来の差圧伝送器は構造が複雑と
なシ、製造コストが高くなるという欠点があった。
本発明の目的は、過大差圧保護機能を持つ安価な差圧検
出器を提供することにある。
出器を提供することにある。
このような目的を達成するために、本発明は、過大差圧
が加わった時、たとえば半導体からなるダイアフラムの
可動部をストッパ材に６てストッパ材に形成された通気
孔をふさぐことによシ、封入液の移動をとめ、半導体ダ
イアプラムに過大差圧が加わらない構造としたものであ
る。
が加わった時、たとえば半導体からなるダイアフラムの
可動部をストッパ材に６てストッパ材に形成された通気
孔をふさぐことによシ、封入液の移動をとめ、半導体ダ
イアプラムに過大差圧が加わらない構造としたものであ
る。
さらに、本発明は上記基本構成の上に、差圧検出精度及
びストップ時の衝撃による半導体ダイアフラムの破壊を
おこりにくくするために、該半導体ダイアフラムは可動
部となる肉薄起歪部の内側に少なくとも１ （ｖＡ以上
の肉厚部を有する形状としこの内側肉厚部を過大差圧印
加時にストッパ材にあたシ、通気孔をふさぐ構造として
いる。また過大差圧時の通気孔密封効果を上げるために
、該ストッパ材の一部、又は該半導体ダイアフラムの一
部にシール材を形成している。
びストップ時の衝撃による半導体ダイアフラムの破壊を
おこりにくくするために、該半導体ダイアフラムは可動
部となる肉薄起歪部の内側に少なくとも１ （ｖＡ以上
の肉厚部を有する形状としこの内側肉厚部を過大差圧印
加時にストッパ材にあたシ、通気孔をふさぐ構造として
いる。また過大差圧時の通気孔密封効果を上げるために
、該ストッパ材の一部、又は該半導体ダイアフラムの一
部にシール材を形成している。
以下、本発明の一実施例を第１図および第２図によシ説
明する。第１図は差圧検出器の全体図、第２図は半導体
圧力センサ近傍を示す図である。
明する。第１図は差圧検出器の全体図、第２図は半導体
圧力センサ近傍を示す図である。
各図において、二つのシールダイアフラム１，２にそれ
ぞれＰ、 、 Ｐ、の圧力が加わるようになっておシ、
封入液３，４を介し半導体ダイアフラム５の上下面にそ
れぞれの圧力が伝達され、その差圧ΔＰ＝Ｐ、−Ｐ、
ｉ上記半導体ダイアスラム５中に形成したゲージ抵抗６
の抵抗変化として検出するように°なっている。ここで
７は圧力容器となるハウジング、８は半導体圧力センサ
の電気出力を外部に取シ出すハーメビンである。通常、
ライン圧力Ｐ、、Ｐ、は５０ Ｋｆ／ ｔザ程度である
。
ぞれＰ、 、 Ｐ、の圧力が加わるようになっておシ、
封入液３，４を介し半導体ダイアフラム５の上下面にそ
れぞれの圧力が伝達され、その差圧ΔＰ＝Ｐ、−Ｐ、
ｉ上記半導体ダイアスラム５中に形成したゲージ抵抗６
の抵抗変化として検出するように°なっている。ここで
７は圧力容器となるハウジング、８は半導体圧力センサ
の電気出力を外部に取シ出すハーメビンである。通常、
ライン圧力Ｐ、、Ｐ、は５０ Ｋｆ／ ｔザ程度である
。
半導体ダイアフラム５は第２図に示すようにシリコン単
結晶ニジなシ周縁の肉厚固定部９と可動部となる円環状
の肉薄起歪部１０、内側肉厚部１１を有する。該肉薄部
１０の上面にはたとえば拡散法−あるいはイオンインプ
ランテーション法により４本のゲージ抵抗６が形成され
、これら各ゲージ抵抗６はホイトストンブリッジを組む
ように結線され、リード線１２、ハーメピン８を介し、
ハウジング７の外部に電気出力を取り出している。
結晶ニジなシ周縁の肉厚固定部９と可動部となる円環状
の肉薄起歪部１０、内側肉厚部１１を有する。該肉薄部
１０の上面にはたとえば拡散法−あるいはイオンインプ
ランテーション法により４本のゲージ抵抗６が形成され
、これら各ゲージ抵抗６はホイトストンブリッジを組む
ように結線され、リード線１２、ハーメピン８を介し、
ハウジング７の外部に電気出力を取り出している。
この半導体ダイアフラム５は、周縁肉厚部９の裏面をシ
リコンあるいはシリコンと熱膨張係数の類似したガラス
などよシなり、かつ中心に通気孔１３を有する固定台１
４に接合されている。更にこの固定台１４は前記通気孔
１３と同軸配置される通気孔が形成された支持体１５に
接合され、この支持体１５の他端はハウジングの一部と
なるシール金具１６に溶接されている。
リコンあるいはシリコンと熱膨張係数の類似したガラス
などよシなり、かつ中心に通気孔１３を有する固定台１
４に接合されている。更にこの固定台１４は前記通気孔
１３と同軸配置される通気孔が形成された支持体１５に
接合され、この支持体１５の他端はハウジングの一部と
なるシール金具１６に溶接されている。
さらに、該固定台１４において前記半導体ダイアフラム
５と対向する面の前記通気孔１５のまわりに金属膜など
よシなる円環状のシール材１７が形成されている。中心
に通気孔１８のある金属蓋１９が前記シール金具１６に
取シ付けられ、この金属蓋１９の前記半導体ダイアフラ
ム５と対向する面の前記通気孔１８のまわシにも円環状
のシール材２０が形成されている。なお、この金属蓋１
９の中央部には高さ微調整用部材２１が設けられ、上記
通気孔１８及びシール材２０はこの部材に設けられてい
る。ここでシール材１７．２０とシリコンダイアプラム
の内側肉厚部間のクリアランスは１０〜７０μｍとなっ
ている。
５と対向する面の前記通気孔１５のまわりに金属膜など
よシなる円環状のシール材１７が形成されている。中心
に通気孔１８のある金属蓋１９が前記シール金具１６に
取シ付けられ、この金属蓋１９の前記半導体ダイアフラ
ム５と対向する面の前記通気孔１８のまわシにも円環状
のシール材２０が形成されている。なお、この金属蓋１
９の中央部には高さ微調整用部材２１が設けられ、上記
通気孔１８及びシール材２０はこの部材に設けられてい
る。ここでシール材１７．２０とシリコンダイアプラム
の内側肉厚部間のクリアランスは１０〜７０μｍとなっ
ている。
このように構成した差圧検出器は、ＰＩ側からの過大圧
力が加わると、半導体ダイアフラム５が図中下側に大き
くたわみ、その内側肉厚部１１がシール材１７に干渉し
そのたわみが抑制される。
力が加わると、半導体ダイアフラム５が図中下側に大き
くたわみ、その内側肉厚部１１がシール材１７に干渉し
そのたわみが抑制される。
すると半導体ダイアフラム５直下（肉薄起歪部１０と固
定台１４との間）の封入液４は通気孔１３ｔｌ−通して
移動でき雇＜なり、この部分の圧力が上昇し、半導体ダ
イアフラム５上下の圧力差がなくなり、半導体ダイアフ
ラム５の破壊を防止することができる。
定台１４との間）の封入液４は通気孔１３ｔｌ−通して
移動でき雇＜なり、この部分の圧力が上昇し、半導体ダ
イアフラム５上下の圧力差がなくなり、半導体ダイアフ
ラム５の破壊を防止することができる。
一方、Ｐ、側から過大圧力が加わると、半導体ダイアフ
ラムは図中上側に大きくたわみ、半導体ダイアフラムの
内側肉厚部１１がシール材２０に干渉し半導体ダイアフ
ラム５上の封入液３の移動を止Ｒその破壊全防止できる
。
ラムは図中上側に大きくたわみ、半導体ダイアフラムの
内側肉厚部１１がシール材２０に干渉し半導体ダイアフ
ラム５上の封入液３の移動を止Ｒその破壊全防止できる
。
上述した実施例では、通気孔１８は高さ微調整用部材２
１に設けられているものである。しかし第３図に示すよ
うに中心に通気孔のあるシリコン□ 又はガラス材より
なる上側蓋部材２２が直接半導体ダイアフラム５の周縁
固定部上に接合されて、かつ、シール材２０はこの蓋部
材２２に設けてるようにしてもよい。かかる構成では半
導体ダイアフラム５と上側蓋部材間とのクリアランスの
制御が容易となシ製造が容易で製造コストを低減できる
利点を有する。
１に設けられているものである。しかし第３図に示すよ
うに中心に通気孔のあるシリコン□ 又はガラス材より
なる上側蓋部材２２が直接半導体ダイアフラム５の周縁
固定部上に接合されて、かつ、シール材２０はこの蓋部
材２２に設けてるようにしてもよい。かかる構成では半
導体ダイアフラム５と上側蓋部材間とのクリアランスの
制御が容易となシ製造が容易で製造コストを低減できる
利点を有する。
また、上述した各実施例では、半導体ダイアフラム５の
上面に対向する蓋材にシール材２０を形成したものであ
るが、第４図に示すように、上側蓋部材２３がストッパ
材を兼ねるようにしてもよい。この場合、半導体ダイア
フラムのゲージと反対面から過大圧が加わった際は封入
液３の移動を止めるものではなく、半導体ダイアフラム
５の動きをストッパ材で止め、これにより過大変形を防
ぎ、半導体ダイアフラム５の破壊を防止できるものであ
る。
上面に対向する蓋材にシール材２０を形成したものであ
るが、第４図に示すように、上側蓋部材２３がストッパ
材を兼ねるようにしてもよい。この場合、半導体ダイア
フラムのゲージと反対面から過大圧が加わった際は封入
液３の移動を止めるものではなく、半導体ダイアフラム
５の動きをストッパ材で止め、これにより過大変形を防
ぎ、半導体ダイアフラム５の破壊を防止できるものであ
る。
さらに、第４図に示す実施例では、蓋部材２３は半導体
ダイアフラム５に取シ付けられたものであるが、第５図
に示すように第４図のものに比べ、ストッパ材を兼ねる
蓋部材２４を固定台１４に接合されてあってもよい。こ
の例において、ストッパ材が半導体ダイアフラム５に接
合されることによるセンサ出力特性の低下がなくなると
ともに、半導体ダイアフラム５の下側からの過大圧印が
時におこる固定台１４をシリコンダイアフラム５から剥
離させる力を弱めることができる。
ダイアフラム５に取シ付けられたものであるが、第５図
に示すように第４図のものに比べ、ストッパ材を兼ねる
蓋部材２４を固定台１４に接合されてあってもよい。こ
の例において、ストッパ材が半導体ダイアフラム５に接
合されることによるセンサ出力特性の低下がなくなると
ともに、半導体ダイアフラム５の下側からの過大圧印が
時におこる固定台１４をシリコンダイアフラム５から剥
離させる力を弱めることができる。
以上、本発明を実施例を揚げて説明したが、本発明はこ
の限りではなく、圧力を電気出力に変換するセンサ機能
を持つダイアフラム自体またはその可動部に接合された
部材で少なくとも一方向の過大圧印加時に、密封箇所を
作シ、封入液の移動を止めるものであればよいことはあ
きらかである。
の限りではなく、圧力を電気出力に変換するセンサ機能
を持つダイアフラム自体またはその可動部に接合された
部材で少なくとも一方向の過大圧印加時に、密封箇所を
作シ、封入液の移動を止めるものであればよいことはあ
きらかである。
すなわち半導体ダイアフラムが平板でもよく、特にシー
ル材を用いなくても過大圧印加時に、半導体ダイアプラ
ムが他の部材に形成した通気孔をふさぎ′封入液が移動
しなければよい。またシール材は通気孔のある部材に形
成するものではなく、半導体ダイアフラムに形成しても
よいことはあきらかであろうまた、この半導体ダイアフ
ラムはピエゾ抵抗素子を持つものに限らず、物理量を電
気出力に変換するセンシングダイアプラムであっても良
いこともあきらかである。
ル材を用いなくても過大圧印加時に、半導体ダイアプラ
ムが他の部材に形成した通気孔をふさぎ′封入液が移動
しなければよい。またシール材は通気孔のある部材に形
成するものではなく、半導体ダイアフラムに形成しても
よいことはあきらかであろうまた、この半導体ダイアフ
ラムはピエゾ抵抗素子を持つものに限らず、物理量を電
気出力に変換するセンシングダイアプラムであっても良
いこともあきらかである。
第１図は本発明に係る差圧検出器の一実施例を示す断面
図、第２図は前記差圧検出器のセンサ部の断面図、第３
図ないし第５図は本発明による差圧検出器の他の実施例
を示すセンサ部の断面図である。 １．２・・・シールダイアフラム、３，４・・・封入液
、５・・・半導体ダイアフラム、６・・・ゲージ抵抗、
７・・・ハウジング、８・・・ハーメピン、９・・・肉
厚固定部、１０・・・肉薄起歪部、１１・・・内側肉厚
部、１２・・・リード線、１３．１８・・・通気孔、１
４・・・固定台、１５・・・支持体、１６・・・シール
金具、１７．２０・・・シール材、１９・・・金属蓋、
２１・・・高さ調整用部材、躬１０ 夢２目 Ｉ ？
図、第２図は前記差圧検出器のセンサ部の断面図、第３
図ないし第５図は本発明による差圧検出器の他の実施例
を示すセンサ部の断面図である。 １．２・・・シールダイアフラム、３，４・・・封入液
、５・・・半導体ダイアフラム、６・・・ゲージ抵抗、
７・・・ハウジング、８・・・ハーメピン、９・・・肉
厚固定部、１０・・・肉薄起歪部、１１・・・内側肉厚
部、１２・・・リード線、１３．１８・・・通気孔、１
４・・・固定台、１５・・・支持体、１６・・・シール
金具、１７．２０・・・シール材、１９・・・金属蓋、
２１・・・高さ調整用部材、躬１０ 夢２目 Ｉ ？
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、半導体材料からなりその裏面の外周部を残して凹陥
部を形成することによシ薄肉のダイヤフラム部と厚肉の
支持部とを有する圧カセｙすと、この圧力センサを載置
する基板と前記圧力センサ間の前記凹陥部に形成される
第１圧力室と、前記圧力センサの主表面上に形成される
第２圧力室とからなり、前記各圧力室は前記圧力センサ
のダイヤフラム部と対向する壁面に孔が設けられ、この
孔の周辺に前記圧力センサと対向するシールリングが被
着形成されていることを特徴とする半導体差圧検出器。 ′ ２ 半導体材料からなシその裏面の外周部を残して凹陥
部を形成することによシ薄肉のダイヤプラム部と厚肉の
支持部とを有する圧カセ／すと、この圧力センサを載置
する基板と前記圧力センサ間の前記凹陥部に形成される
第１圧力室と、前記圧力センサの主表面上にこれと近接
する壁面を有する第２圧力センナとからなり、前記第１
圧力室は前記圧力センサのダイヤ、プラム部と対向する
壁面に孔が設けられ、この孔の周辺に前記圧力センサと
対向するシールリングが被着形成されていることを特徴
とする半導体差圧検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9320182A JPS58211619A (ja) | 1982-06-02 | 1982-06-02 | 半導体差圧検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9320182A JPS58211619A (ja) | 1982-06-02 | 1982-06-02 | 半導体差圧検出器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58211619A true JPS58211619A (ja) | 1983-12-09 |
Family
ID=14075954
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9320182A Pending JPS58211619A (ja) | 1982-06-02 | 1982-06-02 | 半導体差圧検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58211619A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5064165A (en) * | 1989-04-07 | 1991-11-12 | Ic Sensors, Inc. | Semiconductor transducer or actuator utilizing corrugated supports |
| JPH0469536A (ja) * | 1990-07-10 | 1992-03-04 | Yokogawa Electric Corp | 差圧測定装置 |
-
1982
- 1982-06-02 JP JP9320182A patent/JPS58211619A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5064165A (en) * | 1989-04-07 | 1991-11-12 | Ic Sensors, Inc. | Semiconductor transducer or actuator utilizing corrugated supports |
| JPH0469536A (ja) * | 1990-07-10 | 1992-03-04 | Yokogawa Electric Corp | 差圧測定装置 |
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