JPS60247129A - 高圧用圧力検出器 - Google Patents
高圧用圧力検出器Info
- Publication number
- JPS60247129A JPS60247129A JP10343384A JP10343384A JPS60247129A JP S60247129 A JPS60247129 A JP S60247129A JP 10343384 A JP10343384 A JP 10343384A JP 10343384 A JP10343384 A JP 10343384A JP S60247129 A JPS60247129 A JP S60247129A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pressure
- semiconductor chip
- sensing body
- thin part
- diaphragm
- 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
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
- G01L9/0051—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance
- G01L9/0052—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance of piezoresistive elements
- G01L9/0054—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance of piezoresistive elements integral with a semiconducting diaphragm
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は油圧あるいは内燃機関の燃焼圧などの高圧ガス
など比較的高圧（５０ｋｇ／ｃｄ以上）を検出する圧力
検出器に関する。
など比較的高圧（５０ｋｇ／ｃｄ以上）を検出する圧力
検出器に関する。
一般に高い圧力を検出する場合には、金属箱歪ゲージを
用いた圧力計を用いる。金属箱歪ゲージの感度は小さい
ため回路処理が難しく、計測器として使用するにはそれ
ほど問題はないが、センサとして常時使用するには零ド
リフトなどが問題となる。また、感度の高いゲージとし
て半導体式のものが実用化されているが、低圧用であり
半導体基板の耐圧上、高圧を検出することは困難であっ
た。例えば特開昭５５−２０２１８号公報、特公昭５５
−１９４３４号公報等のものがあった。
用いた圧力計を用いる。金属箱歪ゲージの感度は小さい
ため回路処理が難しく、計測器として使用するにはそれ
ほど問題はないが、センサとして常時使用するには零ド
リフトなどが問題となる。また、感度の高いゲージとし
て半導体式のものが実用化されているが、低圧用であり
半導体基板の耐圧上、高圧を検出することは困難であっ
た。例えば特開昭５５−２０２１８号公報、特公昭５５
−１９４３４号公報等のものがあった。
本発明は感度の高い半導体歪ゲージを用い、高圧が検出
できる高圧用圧力検出器を提供することにある。
できる高圧用圧力検出器を提供することにある。
即ち、本発明は圧力導入部たるセンシングボディの一部
を薄肉としてダイヤフラムとしての機能を持たせ、この
反対側にグイシングされてい葛）導体で間接的に圧力を
検出することにより高圧による半導体チップの破壊を防
止し、しかも感度良く圧力検出を行うことにある。
を薄肉としてダイヤフラムとしての機能を持たせ、この
反対側にグイシングされてい葛）導体で間接的に圧力を
検出することにより高圧による半導体チップの破壊を防
止し、しかも感度良く圧力検出を行うことにある。
以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第１図において、１はハウジングでありネジ山１１が切
ってあり被検出体に取り付けれるようになっている。２
はハウジングの内部に設けるセンシングボディであり、
内側は空洞となっている。
ってあり被検出体に取り付けれるようになっている。２
はハウジングの内部に設けるセンシングボディであり、
内側は空洞となっている。
端部中央２ａは非常に薄く構成されていて、ハウジング
１とは各々の端部１ａと２ｂを電気溶接等で密着固定さ
れている。３はセンシングボディに固定された半導体の
歪ゲージチップである。４はセラミック基板であり表面
に導電性のペーストを印刷し焼成しである。５はワイヤ
であり半導体チップ電極とセラミック基板のペースト部
とを接続している。６はセラミック基板のベースト部に
固定されたポストである。７はハウジング１に打ち込み
固定しであるスペーサ、８は０リング、９はコネクタ、
１０はポスト６とコネクタ９の電極を接続するリード線
である。センシングボディの詳細図を第２図に示しであ
る。センシングボディの上端は半導体チップが固定され
るので平坦とし、受圧側に凹凸をつけて薄肉部としであ
る。薄肉部２ａの肉厚をｔ、直径をＤとしである。この
ｔとＤは最大印加圧力に安全係数を見積もってダイヤフ
ラムとなる薄肉部が破断されないように設計しである。
１とは各々の端部１ａと２ｂを電気溶接等で密着固定さ
れている。３はセンシングボディに固定された半導体の
歪ゲージチップである。４はセラミック基板であり表面
に導電性のペーストを印刷し焼成しである。５はワイヤ
であり半導体チップ電極とセラミック基板のペースト部
とを接続している。６はセラミック基板のベースト部に
固定されたポストである。７はハウジング１に打ち込み
固定しであるスペーサ、８は０リング、９はコネクタ、
１０はポスト６とコネクタ９の電極を接続するリード線
である。センシングボディの詳細図を第２図に示しであ
る。センシングボディの上端は半導体チップが固定され
るので平坦とし、受圧側に凹凸をつけて薄肉部としであ
る。薄肉部２ａの肉厚をｔ、直径をＤとしである。この
ｔとＤは最大印加圧力に安全係数を見積もってダイヤフ
ラムとなる薄肉部が破断されないように設計しである。
（例えば薄肉部の材質をＳＵＳとし、１０００＆ｔｒ／
ｃＪの保証を得るのにＤ＝２．０罷、ｔｍ０．６ｆｉあ
るいはＤ ＝ １．Ｏｔｍ、ｔｍｏ、３ｍとする。）半
導体チップ３の取り付は状態についての詳細図が第５図
、第６図である。第５図（Ａ）において３１〜３４は歪
ゲージであり、例えばＮ型シリコンの基板上にポロンを
拡散させたものであり、歪ゲージの配置は第５図（Ａ）
に示すように３１．３２は半導体チップ３の中央に、３
３．３４は半導体チップ３の端に配置する。半導体チッ
プ３は第５図（Ｂ）に示すように薄肉部２ａが半導体チ
ップの中央にくるように配置するので、歪ゲージ３１．
３２は薄肉部で構成されるダイヤフラムの中央に位置し
、圧力によって生じるシリコン基板上の応力を等しく受
けるようになっている。また歪ゲージ３３．３４はダイ
ヤフラムからはずれた両端にあるので圧力による応力を
ほとんど受けないようになっている。この４つの歪ゲー
ジは第５図（Ｃ）に示すように半導体チップ上にブリッ
ジを構成するように半導体チップ上に電気的に結線され
ている。第６図は半導体チップの断面を示すものである
。３ａはシリコン基板であり、３ｂはその裏面にＳ ｉ
Ｏ２をスパッタしたものである。さらにその上にＴｉ
を蒸着したものが３０であり、３ｄはその上にＮｉを蒸
着したものであり、さらに３ｅはその上にＡｕを蒸着し
たものである。シリコン基板は直接ハンダがのらないの
で上記のように４層薄膜を重ねることで半導体チップの
裏面をＡｕとして、第５図（Ｂ）に示すようにセンシン
グボディ２の上面にハンダ１００で固定しである。
ｃＪの保証を得るのにＤ＝２．０罷、ｔｍ０．６ｆｉあ
るいはＤ ＝ １．Ｏｔｍ、ｔｍｏ、３ｍとする。）半
導体チップ３の取り付は状態についての詳細図が第５図
、第６図である。第５図（Ａ）において３１〜３４は歪
ゲージであり、例えばＮ型シリコンの基板上にポロンを
拡散させたものであり、歪ゲージの配置は第５図（Ａ）
に示すように３１．３２は半導体チップ３の中央に、３
３．３４は半導体チップ３の端に配置する。半導体チッ
プ３は第５図（Ｂ）に示すように薄肉部２ａが半導体チ
ップの中央にくるように配置するので、歪ゲージ３１．
３２は薄肉部で構成されるダイヤフラムの中央に位置し
、圧力によって生じるシリコン基板上の応力を等しく受
けるようになっている。また歪ゲージ３３．３４はダイ
ヤフラムからはずれた両端にあるので圧力による応力を
ほとんど受けないようになっている。この４つの歪ゲー
ジは第５図（Ｃ）に示すように半導体チップ上にブリッ
ジを構成するように半導体チップ上に電気的に結線され
ている。第６図は半導体チップの断面を示すものである
。３ａはシリコン基板であり、３ｂはその裏面にＳ ｉ
Ｏ２をスパッタしたものである。さらにその上にＴｉ
を蒸着したものが３０であり、３ｄはその上にＮｉを蒸
着したものであり、さらに３ｅはその上にＡｕを蒸着し
たものである。シリコン基板は直接ハンダがのらないの
で上記のように４層薄膜を重ねることで半導体チップの
裏面をＡｕとして、第５図（Ｂ）に示すようにセンシン
グボディ２の上面にハンダ１００で固定しである。
次に上記実施例の作動について説明する。センサに圧力
が印加されるとセンシングボディ２の内側には圧力がか
かり薄肉部は内部応力により歪み、歪ゲージ３１．３２
は抵抗値が増加する。一方正ゲージ３３．３４には応力
が加わらないので対向値は変化しない。圧力が印加され
る前の４つの歪ゲージの抵抗値をＲΩとし、ある圧力が
印加されたときの歪ゲージ３１．３２の抵抗値をＲ＋Δ
Ｒとすると、第５図（Ｃ）の端子３５．３７に一定電圧
Ｅを印加しておくと端子３６．３８の電位差は（ΔＲ／
（２Ｒ＋ΔＲ）Ｉ Ｅとなり、この値は圧力の変化に応
じて変わるので、圧力検出を行うことができる。
が印加されるとセンシングボディ２の内側には圧力がか
かり薄肉部は内部応力により歪み、歪ゲージ３１．３２
は抵抗値が増加する。一方正ゲージ３３．３４には応力
が加わらないので対向値は変化しない。圧力が印加され
る前の４つの歪ゲージの抵抗値をＲΩとし、ある圧力が
印加されたときの歪ゲージ３１．３２の抵抗値をＲ＋Δ
Ｒとすると、第５図（Ｃ）の端子３５．３７に一定電圧
Ｅを印加しておくと端子３６．３８の電位差は（ΔＲ／
（２Ｒ＋ΔＲ）Ｉ Ｅとなり、この値は圧力の変化に応
じて変わるので、圧力検出を行うことができる。
次に本発明の他の実施例について説明する。第３図は第
２実施例のセンシングボディを示すものである。センシ
ングボディはセンシング部分２１と圧力導管２２から構
成され、両者は結合部分２Ｃにおいて電気溶接などで密
封固着されている。
２実施例のセンシングボディを示すものである。センシ
ングボディはセンシング部分２１と圧力導管２２から構
成され、両者は結合部分２Ｃにおいて電気溶接などで密
封固着されている。
第２実施例の場合は第１実施例に比べてセンシングボデ
ィを分割しであるので空洞部分および薄肉ダイフラム部
分の製作が容易である。
ィを分割しであるので空洞部分および薄肉ダイフラム部
分の製作が容易である。
また第４図は本発明の第３実施例を示すものである。セ
ンシングボディはセンシング部２１と圧力場管２２とか
ら構成されハンダ２３等で密着固定されている。
ンシングボディはセンシング部２１と圧力場管２２とか
ら構成されハンダ２３等で密着固定されている。
以上述べたように本発明によれば以下の効果がある。被
検出流体く液体あるいは気体）に面する部分の一部を薄
肉部分とすることで、この薄肉部分がダイヤフラムとな
り薄肉部分の内側に密着固定された半導体式歪ゲージで
ダイヤフラムに加えられる圧力を検出し、かつ受圧部分
は同一材質で構成しであるので被検出流体のもれや破断
がなく高耐圧であり高圧を検出することができる。
検出流体く液体あるいは気体）に面する部分の一部を薄
肉部分とすることで、この薄肉部分がダイヤフラムとな
り薄肉部分の内側に密着固定された半導体式歪ゲージで
ダイヤフラムに加えられる圧力を検出し、かつ受圧部分
は同一材質で構成しであるので被検出流体のもれや破断
がなく高耐圧であり高圧を検出することができる。
第１図は本発明実施例の要部縦断面図、第２図は第１図
図示のセンシングボディの詳細図、第３図は第２実施例
のセンシングボディ、第４図は第３実施例のセンシング
ボディ、第５図（Ａ）は半導体チップと歪ゲージを示す
半導体チップ上面図、第５図ＣＢ）は半導体チップと薄
肉部を示す半導体チップ取付図、第５図ＬＣ）は歪ゲー
ジ回路図、第６図は半導体チップ拡大図である。 ■・・・ハウジング、２・・・センシングボディ、３・
・・半導体チップ、４・・・セラミック基板、９・・・
コネクタ、１０・・・リード線。 代理人弁理士 岡 部 隆 第 １ 図 圧力 第２図 第３図 第４図
図示のセンシングボディの詳細図、第３図は第２実施例
のセンシングボディ、第４図は第３実施例のセンシング
ボディ、第５図（Ａ）は半導体チップと歪ゲージを示す
半導体チップ上面図、第５図ＣＢ）は半導体チップと薄
肉部を示す半導体チップ取付図、第５図ＬＣ）は歪ゲー
ジ回路図、第６図は半導体チップ拡大図である。 ■・・・ハウジング、２・・・センシングボディ、３・
・・半導体チップ、４・・・セラミック基板、９・・・
コネクタ、１０・・・リード線。 代理人弁理士 岡 部 隆 第 １ 図 圧力 第２図 第３図 第４図
Claims (1)
- 圧力導入部の終端が薄肉部となっているセンシングボデ
ィと、該薄肉部の圧力導入側の反対側に密着固定され、
半導体式歪ゲージを構成する半導体チップと、該半導体
チップ上の歪ゲージに接続され電気信号を外部に取り出
すコネクタ手段と、前記センシングボディと密着固定さ
れ、前記コネクタ手段を支承するハウジングボデとを有
する圧力検出器において、前記薄肉部の大きさは前記半
導体チップより小さく、該半導体チップ上の歪ゲージの
一部は薄肉部の中央部付近に配置し、残りの歪ゲージは
薄肉部を外れた位置に配置し、前記薄肉部は半導体チッ
プ面を平面とし、受圧側を凹面として形成することを特
徴とする圧力検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59103433A JPH0650270B2 (ja) | 1984-05-21 | 1984-05-21 | 高圧用圧力検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59103433A JPH0650270B2 (ja) | 1984-05-21 | 1984-05-21 | 高圧用圧力検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60247129A true JPS60247129A (ja) | 1985-12-06 |
| JPH0650270B2 JPH0650270B2 (ja) | 1994-06-29 |
Family
ID=14353901
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59103433A Expired - Lifetime JPH0650270B2 (ja) | 1984-05-21 | 1984-05-21 | 高圧用圧力検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0650270B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4939497A (en) * | 1989-04-18 | 1990-07-03 | Nippon Soken, Inc. | Pressure sensor |
| JPH02131639U (ja) * | 1989-04-06 | 1990-11-01 | ||
| JPH02131640U (ja) * | 1989-04-06 | 1990-11-01 | ||
| WO1998031998A1 (de) * | 1997-01-15 | 1998-07-23 | Robert Bosch Gmbh | Halbleiter-drucksensor |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5451489A (en) * | 1977-09-30 | 1979-04-23 | Toshiba Corp | Semiconductor pressure converter |
| JPS5478991A (en) * | 1977-11-18 | 1979-06-23 | Philips Nv | Semiconductor transducer assembly |
-
1984
- 1984-05-21 JP JP59103433A patent/JPH0650270B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5451489A (en) * | 1977-09-30 | 1979-04-23 | Toshiba Corp | Semiconductor pressure converter |
| JPS5478991A (en) * | 1977-11-18 | 1979-06-23 | Philips Nv | Semiconductor transducer assembly |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02131639U (ja) * | 1989-04-06 | 1990-11-01 | ||
| JPH02131640U (ja) * | 1989-04-06 | 1990-11-01 | ||
| US4939497A (en) * | 1989-04-18 | 1990-07-03 | Nippon Soken, Inc. | Pressure sensor |
| WO1998031998A1 (de) * | 1997-01-15 | 1998-07-23 | Robert Bosch Gmbh | Halbleiter-drucksensor |
| US6234027B1 (en) | 1997-01-15 | 2001-05-22 | Robert Bosch Gmbh | Pressure sensor for semi-conductor |
| DE19701055B4 (de) * | 1997-01-15 | 2016-04-28 | Robert Bosch Gmbh | Halbleiter-Drucksensor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0650270B2 (ja) | 1994-06-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |