JPS5862534A - 半導体測定ダイアフラム - Google Patents
半導体測定ダイアフラムInfo
- Publication number
- JPS5862534A JPS5862534A JP16024281A JP16024281A JPS5862534A JP S5862534 A JPS5862534 A JP S5862534A JP 16024281 A JP16024281 A JP 16024281A JP 16024281 A JP16024281 A JP 16024281A JP S5862534 A JPS5862534 A JP S5862534A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- strain
- diaphragm
- measurement
- rigid body
- body portion
- 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.)
- Granted
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
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、高圧流体と低圧流体の差の圧力を歪縫に変換
し、これを電気抵抗の変化として検出する半導体測定ダ
イアプラムに関する。
し、これを電気抵抗の変化として検出する半導体測定ダ
イアプラムに関する。
差圧検出に用いられているｓｉ等の半導体の測定ダイア
フラムとして、特開昭５１−６９６７８号公′報に示す
ような、外周および中央が肉厚、その間が薄肉に形成さ
れ、この薄肉の起歪部に拡散法あるいはイオンプランテ
ーション法によってゲージ抵抗が設けられたダイアフラ
ムが知られている。この測定ダイアフラムは、圧力印加
方向（ゲージ面側であるかその反対側であるか）が異な
っても＃１ぼ同じ特性が得られる利点がある。
フラムとして、特開昭５１−６９６７８号公′報に示す
ような、外周および中央が肉厚、その間が薄肉に形成さ
れ、この薄肉の起歪部に拡散法あるいはイオンプランテ
ーション法によってゲージ抵抗が設けられたダイアフラ
ムが知られている。この測定ダイアフラムは、圧力印加
方向（ゲージ面側であるかその反対側であるか）が異な
っても＃１ぼ同じ特性が得られる利点がある。
しかしながら、かかる構成の測定ダイヤフラムにあって
は、高圧側流体と低圧側流体の圧力差が極めて低い領域
の測定を行うと、圧力と出力との直線性が悪くなるとい
う欠点を有している。この原因は、低差圧領域の測定の
ためには、測定ダイヤフラムの起歪部の肉厚をより薄く
する必要があるが、薄肉化すればするほど起歪部のたわ
みが犬きくなり、測定ダイアフラムの中央部が伸びてし
まう。いわゆるバルーン効果が生じるためである。
は、高圧側流体と低圧側流体の圧力差が極めて低い領域
の測定を行うと、圧力と出力との直線性が悪くなるとい
う欠点を有している。この原因は、低差圧領域の測定の
ためには、測定ダイヤフラムの起歪部の肉厚をより薄く
する必要があるが、薄肉化すればするほど起歪部のたわ
みが犬きくなり、測定ダイアフラムの中央部が伸びてし
まう。いわゆるバルーン効果が生じるためである。
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくシ、低
差圧領域の測定を行っても圧力と出力との直線性の優れ
た半導体測定ダイアクラムを提供するにある。
差圧領域の測定を行っても圧力と出力との直線性の優れ
た半導体測定ダイアクラムを提供するにある。
上記目的を達成するため、本発明においては、薄肉の起
歪部の一部に、中央と外周の厚肉部にまたがる起歪はり
を形成し、との起歪はりにゲージ抵抗を形成するように
したものである。起歪はりの肉厚は、起歪部の肉厚より
も厚く中央および外周の厚肉部の肉厚より薄く形成され
る。
歪部の一部に、中央と外周の厚肉部にまたがる起歪はり
を形成し、との起歪はりにゲージ抵抗を形成するように
したものである。起歪はりの肉厚は、起歪部の肉厚より
も厚く中央および外周の厚肉部の肉厚より薄く形成され
る。
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第１図は差圧検出器を示す断面図で、単結晶Ｓ１からな
る測定ダイアフラム１０は中空の第１の支持部材１２、
中空の第２の支持部材１４を介してハウジング１６に取
付けられている。第１の支持部材１２は、測定ダイアフ
ラム１０のノ・ウジング１６からの電気的絶縁およびノ
・ウジング１６からの熱膨張係数の違いによる熱歪を考
慮し、ＳＩと熱膨張係数の近似した硼珪酸塩ガラスが好
ましい。
る測定ダイアフラム１０は中空の第１の支持部材１２、
中空の第２の支持部材１４を介してハウジング１６に取
付けられている。第１の支持部材１２は、測定ダイアフ
ラム１０のノ・ウジング１６からの電気的絶縁およびノ
・ウジング１６からの熱膨張係数の違いによる熱歪を考
慮し、ＳＩと熱膨張係数の近似した硼珪酸塩ガラスが好
ましい。
また、第２の支持部材１４は、熱膨張係数およびハウジ
ング１６への溶接による取付けを考慮し、Ｓｌと熱膨張
係数の近似したＦｅ−Ｎｉ合金あるいはｐ ｅ −Ｎ
ｉ −ＣＯ合金が好ましい。第１支持部材１２を硼珪酸
塩ガラス ｌ’、ｌ：第２支持部材１４をＦｅ−Ｎ ｉ
（−ＣＯ）合金とすると、測定ダイアフラム１０と第
１支持部材１２、および第１支持部材１２と第２支持部
材１４は陽極接合法によって接合できる。
ング１６への溶接による取付けを考慮し、Ｓｌと熱膨張
係数の近似したＦｅ−Ｎｉ合金あるいはｐ ｅ −Ｎ
ｉ −ＣＯ合金が好ましい。第１支持部材１２を硼珪酸
塩ガラス ｌ’、ｌ：第２支持部材１４をＦｅ−Ｎ ｉ
（−ＣＯ）合金とすると、測定ダイアフラム１０と第
１支持部材１２、および第１支持部材１２と第２支持部
材１４は陽極接合法によって接合できる。
測定ダイアフラム１０からの電気的出力は、リード線１
８およびノ・ウジング１６にノ・−メチツクンールされ
た端子２０を介して外部に取出される。
８およびノ・ウジング１６にノ・−メチツクンールされ
た端子２０を介して外部に取出される。
また１測定ダイアフラム１０に測定流体が直接作用しな
いよう、ンールダイアフラム２２によって封入された封
入液２４が設けられている。・・ウジング１６には一方
の測定流体を導く導圧口２６を有するフランジ２８が取
付けられている。第１図に示す例では測定ダイアフラム
１０の裏面は中空の支持部材を介して大気に連通してい
る。
いよう、ンールダイアフラム２２によって封入された封
入液２４が設けられている。・・ウジング１６には一方
の測定流体を導く導圧口２６を有するフランジ２８が取
付けられている。第１図に示す例では測定ダイアフラム
１０の裏面は中空の支持部材を介して大気に連通してい
る。
第２図は測定ダイアフラム１０を裏面から見た図、第３
図は第２図の■−■断面図、第４図はゲージ抵抗を示す
一部拡大図である。
図は第２図の■−■断面図、第４図はゲージ抵抗を示す
一部拡大図である。
測定ダイアフラム１０は、（１１０）面のｎ形単結晶Ｓ
ｉで、中央に厚肉１．の剛体部３０、外周に厚肉・）。
ｉで、中央に厚肉１．の剛体部３０、外周に厚肉・）。
の固定部３２を有し、その間に環状の薄肉の起歪部３４
が形成されている。この環状の起歪部３４に、剛体部３
０と固定部３２にまたがる起歪はり３６が設け・られて
いる。この起歪はり３６は、（ｎｏ）而における最大感
度を示す（１１１）軸に平行に設けられている。そして
との起歪はり３６に、Ｐ形ゲージ抵抗３８が＜１１１＞
軸に平行に複数個拡散法、あるいはイオンプランテーン
ヨン法により形成されている。ゲージ抵抗３８の位置は
、外周の固定部３２近傍に２個、中心の剛体部３０近傍
に２個形成されており、これらの抵抗はホイートストン
ブリッジに組１れ差動的に出力を得るようになっている
。測定ダイアフラムｌＯの表面にはゲージ抵抗３８を保
護する酸化膜４０およびゲージ抵抗３８の出力を取出す
アルミ配置線４２が設けられている。
が形成されている。この環状の起歪部３４に、剛体部３
０と固定部３２にまたがる起歪はり３６が設け・られて
いる。この起歪はり３６は、（ｎｏ）而における最大感
度を示す（１１１）軸に平行に設けられている。そして
との起歪はり３６に、Ｐ形ゲージ抵抗３８が＜１１１＞
軸に平行に複数個拡散法、あるいはイオンプランテーン
ヨン法により形成されている。ゲージ抵抗３８の位置は
、外周の固定部３２近傍に２個、中心の剛体部３０近傍
に２個形成されており、これらの抵抗はホイートストン
ブリッジに組１れ差動的に出力を得るようになっている
。測定ダイアフラムｌＯの表面にはゲージ抵抗３８を保
護する酸化膜４０およびゲージ抵抗３８の出力を取出す
アルミ配置線４２が設けられている。
測定ダイアフラム１０に圧力Ｐを印加すると、起歪はり
３６がたわむ。この時、薄肉の起歪部３４は単なる気密
膜として働き、受圧面積Ｓ（はぼ中央の剛体部３０の面
積）×圧力Ｐの力が起歪はり３６に作用する。したがっ
て、起歪はり３６には非常に効率よく歪を発生すること
ができる。
３６がたわむ。この時、薄肉の起歪部３４は単なる気密
膜として働き、受圧面積Ｓ（はぼ中央の剛体部３０の面
積）×圧力Ｐの力が起歪はり３６に作用する。したがっ
て、起歪はり３６には非常に効率よく歪を発生すること
ができる。
圧力Ｐと受圧面積Ｓの積で与えられる力と釣り合う反力
は、起歪はり３６０反力が支配しているので、薄肉の起
歪部３４の肉厚が変化しても、起歪部３４の肉厚が起歪
けり３６の肉厚より薄ければほとんど発生歪は変化しな
い。
は、起歪はり３６０反力が支配しているので、薄肉の起
歪部３４の肉厚が変化しても、起歪部３４の肉厚が起歪
けり３６の肉厚より薄ければほとんど発生歪は変化しな
い。
起歪部３４の厚さが従来と同じであると仮定すれば、同
一面積の測定ダイアフラムを使用して、起歪部３４の周
長）÷（起歪ばり３６の周長０））倍の感度向上をはか
ることができる。たとえば、全周４×６胸＝２４咽、２
ω＝２鰭とすると１２倍の感度向上となる。
一面積の測定ダイアフラムを使用して、起歪部３４の周
長）÷（起歪ばり３６の周長０））倍の感度向上をはか
ることができる。たとえば、全周４×６胸＝２４咽、２
ω＝２鰭とすると１２倍の感度向上となる。
本発明においては、起歪はり３６が連結された片持はり
として働くので、残留する膜応力の発生は無視できる。
として働くので、残留する膜応力の発生は無視できる。
従って、膜応力の゛発生に伴う非直線誤差を増加させる
ことなく、起歪はり３６の幅をより広くすることができ
る。換言すれば、両持はり長さの拡大によっても数倍の
感度向上を行える。
ことなく、起歪はり３６の幅をより広くすることができ
る。換言すれば、両持はり長さの拡大によっても数倍の
感度向上を行える。
以上の効果により、同一加工技術を使用しても数十倍の
感度向上、数十分あ１の低圧力検出が可能となる。また
、同一の感度を得るだめには受圧面積の小さい測定ダイ
アフラムで計分である。
感度向上、数十分あ１の低圧力検出が可能となる。また
、同一の感度を得るだめには受圧面積の小さい測定ダイ
アフラムで計分である。
第５図は、第２図に示した測定ダイアフラムをエツチン
グによって形成する場合のマスク・シターンを示すもの
である。測定ダイアフラムをアルカリエツチング液を用
いて加工する場合、測定ダイ了フラムは（１６０）而の
Ｓ−ｉ単結晶が好ましい。
グによって形成する場合のマスク・シターンを示すもの
である。測定ダイアフラムをアルカリエツチング液を用
いて加工する場合、測定ダイ了フラムは（１６０）而の
Ｓ−ｉ単結晶が好ましい。
まず、マスクＡにより斜線部を、起歪部３４と起歪はり
３６の肉厚の差だけエツチングする。
３６の肉厚の差だけエツチングする。
エツチングのマスクはフォトレジスト又はフ第１・レジ
ストを利用して得だ酸化膜であっても良い。
ストを利用して得だ酸化膜であっても良い。
次にマスクＢを使用し、起歪部３４および起歪ｉｔす３
６をエツチングする。マスクＣは、中央の剛体部３０を
、固定部３２の厚さより薄くする場合に使用する。この
ようなマスクを使用すると、非エツチング部は、常に最
初の基板厚さの部分であるから、段差によるパターンの
ぼけを生じる恐れがない。
６をエツチングする。マスクＣは、中央の剛体部３０を
、固定部３２の厚さより薄くする場合に使用する。この
ようなマスクを使用すると、非エツチング部は、常に最
初の基板厚さの部分であるから、段差によるパターンの
ぼけを生じる恐れがない。
第６図は測定ダイアフラムの他の例を示すもので、（ト
）は底面図、（２）は正面図そある。
）は底面図、（２）は正面図そある。
第６図から明らかなように、測定ダイアフラム１０の表
裏両側からエツチング加工を行つ、て薄肉の起歪部３４
が形成されている。上述のようにゲージ抵抗３８は測定
ダイアフラムの表側に形成されるものであり、第６図の
ように表側から起歪部３４をエツチングで形成すること
により、表側から起歪はり３６の位置が正確に把握でき
、ゲージ抵抗３８の形成が容易になる。
裏両側からエツチング加工を行つ、て薄肉の起歪部３４
が形成されている。上述のようにゲージ抵抗３８は測定
ダイアフラムの表側に形成されるものであり、第６図の
ように表側から起歪部３４をエツチングで形成すること
により、表側から起歪はり３６の位置が正確に把握でき
、ゲージ抵抗３８の形成が容易になる。
以上本発明は、中央の剛体部と外周の固定部との間に薄
肉の起歪部よりも肉厚の起歪はりを形成し、この起歪は
りにゲージ抵抗を形成したことにより、ゲージ抵抗に作
用させる力を増大でき、したがってより低い圧力範囲の
測定も正確に行うことができる。
肉の起歪部よりも肉厚の起歪はりを形成し、この起歪は
りにゲージ抵抗を形成したことにより、ゲージ抵抗に作
用させる力を増大でき、したがってより低い圧力範囲の
測定も正確に行うことができる。
第１図は本発明が適用される差圧検出器を示す断面図、
第２図は本発明の一実施例になる測定ダイアフラムの底
面図、第３図は第２図の■−■断面図、第４図はゲージ
抵抗の詳細を示す一部拡大１、。 図、第５図は測定ダイナフラムのエラ“チングのだめの
マスクパターンを示す図、第６図囚は他の実施例になる
測定ダイアフラムの底面図、第６図０３）はその正面図
である。 ＩＯ・・・測定ダイアフラム、１２・・・第１゛の一支
持部材、１４・・・第２の支持部材、１６・・・ハウジ
ング、３０・・・剛体部、３２・・・固定部、３４・・
・起歪部、３６・・・ｌ 第１０ 品２０ 第３ａ 篤４日 葛５ 口 第６回 （Ａ） ｊＬＩ。 ３４、 （８）
第２図は本発明の一実施例になる測定ダイアフラムの底
面図、第３図は第２図の■−■断面図、第４図はゲージ
抵抗の詳細を示す一部拡大１、。 図、第５図は測定ダイナフラムのエラ“チングのだめの
マスクパターンを示す図、第６図囚は他の実施例になる
測定ダイアフラムの底面図、第６図０３）はその正面図
である。 ＩＯ・・・測定ダイアフラム、１２・・・第１゛の一支
持部材、１４・・・第２の支持部材、１６・・・ハウジ
ング、３０・・・剛体部、３２・・・固定部、３４・・
・起歪部、３６・・・ｌ 第１０ 品２０ 第３ａ 篤４日 葛５ 口 第６回 （Ａ） ｊＬＩ。 ３４、 （８）
Claims (1)
- １、 中央に形成された厚肉の剛゛体部、この剛体部の
外周に形成された薄肉の起歪部、との起歪部の外周に形
成されだ厚肉の固定部、前記１１１体部と固定部との間
に形成され前記剛体部の肉厚より薄く前記起歪部の肉厚
より厚い肉厚の起歪はり、この起歪はりに形成されたゲ
ージ抵抗とより構成したことを特徴とする半導体測定ダ
イアフラム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16024281A JPS5862534A (ja) | 1981-10-09 | 1981-10-09 | 半導体測定ダイアフラム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16024281A JPS5862534A (ja) | 1981-10-09 | 1981-10-09 | 半導体測定ダイアフラム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5862534A true JPS5862534A (ja) | 1983-04-14 |
| JPS6328260B2 JPS6328260B2 (ja) | 1988-06-07 |
Family
ID=15710770
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16024281A Granted JPS5862534A (ja) | 1981-10-09 | 1981-10-09 | 半導体測定ダイアフラム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5862534A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS613437U (ja) * | 1984-06-12 | 1986-01-10 | 株式会社 長野計器製作所 | 圧力センサ |
| JPS613436U (ja) * | 1984-06-12 | 1986-01-10 | 株式会社 長野計器製作所 | 圧力センサ |
-
1981
- 1981-10-09 JP JP16024281A patent/JPS5862534A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS613437U (ja) * | 1984-06-12 | 1986-01-10 | 株式会社 長野計器製作所 | 圧力センサ |
| JPS613436U (ja) * | 1984-06-12 | 1986-01-10 | 株式会社 長野計器製作所 | 圧力センサ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6328260B2 (ja) | 1988-06-07 |
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