JPS6157826A - 圧力変換器 - Google Patents
圧力変換器Info
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- JPS6157826A JPS6157826A JP17837984A JP17837984A JPS6157826A JP S6157826 A JPS6157826 A JP S6157826A JP 17837984 A JP17837984 A JP 17837984A JP 17837984 A JP17837984 A JP 17837984A JP S6157826 A JPS6157826 A JP S6157826A
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- pressure
- silicon
- gauge chip
- housing
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
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- G01L19/0007—Fluidic connecting means
- G01L19/003—Fluidic connecting means using a detachable interface or adapter between the process medium and the pressure gauge
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- G—PHYSICS
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- G—PHYSICS
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- 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
- G01L19/06—Means for preventing overload or deleterious influence of the measured medium on the measuring device or vice versa
- G01L19/0627—Protection against aggressive medium in general
- G01L19/0645—Protection against aggressive medium in general using isolation membranes, specially adapted for protection
-
- 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
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- G01L19/147—Details about the mounting of the sensor to support or covering means
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- 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】
〔発明の利用分野〕
本発明は、半導体圧力センサに係り、特に自動車用エン
ジンの本体に直付けして使用するのに適した半導体圧力
センサに関する。
ジンの本体に直付けして使用するのに適した半導体圧力
センサに関する。
シリコンのピエゾ抵抗効果を用い／こ半４Ｉ体圧力セン
サ（圧力変換器）は、小型で高精度が得られ、かつ高速
応答であり、しかも比校的ローコストなため、近時、自
動車用エンジンのｔｌｉｌｌ ０１１などに広く用いら
れるようになってきた。
サ（圧力変換器）は、小型で高精度が得られ、かつ高速
応答であり、しかも比校的ローコストなため、近時、自
動車用エンジンのｔｌｉｌｌ ０１１などに広く用いら
れるようになってきた。
ところで、このような自動車用の半導体センサとしては
、剛ノイズ性や耐電波障害性を考慮して検出素子を金属
ハウジングに封入した、いわゆるキャン形構造のものが
主として用いられており、このような圧力センサの一例
を第２図に示す。
、剛ノイズ性や耐電波障害性を考慮して検出素子を金属
ハウジングに封入した、いわゆるキャン形構造のものが
主として用いられており、このような圧力センサの一例
を第２図に示す。
図において、ピエゾ抵抗素子をその上面に形成した単結
晶シリコンからなるゲージチップ１は、温度変化による
熱膨張の影響を除くため、同じ熱膨張係数を有するシリ
コンの台座２を介して金属のステム３に取付けられてい
る。また、このゲージチップ１に対する電気的な接続は
、ステム３にハーメチックシールされたり−ドピン４に
よって行なわれるようになっており、さらに全体は金属
製のキャップ５によってシールされるようになっている
。そして、被検出圧力はバイブロを介してゲージチップ
１の裏面に導かれるようになっている。なお、キャップ
５の内部を真空に保てば絶佳圧検出形となり、大気圧に
保てばゲージ圧検出形表なる。
晶シリコンからなるゲージチップ１は、温度変化による
熱膨張の影響を除くため、同じ熱膨張係数を有するシリ
コンの台座２を介して金属のステム３に取付けられてい
る。また、このゲージチップ１に対する電気的な接続は
、ステム３にハーメチックシールされたり−ドピン４に
よって行なわれるようになっており、さらに全体は金属
製のキャップ５によってシールされるようになっている
。そして、被検出圧力はバイブロを介してゲージチップ
１の裏面に導かれるようになっている。なお、キャップ
５の内部を真空に保てば絶佳圧検出形となり、大気圧に
保てばゲージ圧検出形表なる。
しかして、このようなキャン形半導体センサでは、シリ
コンのゲージチップ１がシリコンの台座２に対してろう
付けされ、かつ、この台座２もステム３にろう付けされ
ているため、ステム３とキャップ５からなる金属ハウジ
ングに対してゲージチップ１が電気的に接続されている
ことになるが、このような圧力センサは検出用の電気回
路と共にプリント配線基板に搭載されて使用されるのが
通例で、このため、圧力センサの金属ハウジングが他の
構造物と電気的に接続されてしまう虞れはほとんどない
ため、特に問題にはなら７ｔい。なお、−このようなキ
ャン形半導体圧力センサについては、例工は、” 自ｆ
ｄＪ車技術” Ｖｏｌ、 ３６ 、 Ｎｏ、１０．１９
８２゜Ｐ、 １０７０−１０７３ などに詳しい記載
がある。
コンのゲージチップ１がシリコンの台座２に対してろう
付けされ、かつ、この台座２もステム３にろう付けされ
ているため、ステム３とキャップ５からなる金属ハウジ
ングに対してゲージチップ１が電気的に接続されている
ことになるが、このような圧力センサは検出用の電気回
路と共にプリント配線基板に搭載されて使用されるのが
通例で、このため、圧力センサの金属ハウジングが他の
構造物と電気的に接続されてしまう虞れはほとんどない
ため、特に問題にはなら７ｔい。なお、−このようなキ
ャン形半導体圧力センサについては、例工は、” 自ｆ
ｄＪ車技術” Ｖｏｌ、 ３６ 、 Ｎｏ、１０．１９
８２゜Ｐ、 １０７０−１０７３ などに詳しい記載
がある。
ところが、最近、このような半導体圧力センサをエンジ
ンの吸気管ｔ「どの金属構造体に直接取付ける、いわゆ
る直付けの要望が高まっており、これに応じて第３図の
ようにエンジンの金属構造体７にネジ９によって直利げ
し得るような金属ハウジング８によって半導体圧力セン
サを構成等ることが考えられる。なお、この第３図で、
１ｏは保り用の孔あきプレート、１１はゲージチップ１
に形成されているピエゾ抵抗素子に対する保護層である
。
ンの吸気管ｔ「どの金属構造体に直接取付ける、いわゆ
る直付けの要望が高まっており、これに応じて第３図の
ようにエンジンの金属構造体７にネジ９によって直利げ
し得るような金属ハウジング８によって半導体圧力セン
サを構成等ることが考えられる。なお、この第３図で、
１ｏは保り用の孔あきプレート、１１はゲージチップ１
に形成されているピエゾ抵抗素子に対する保護層である
。
しかしながら、このようにして従来の半導体センサを直
付げにすると、その金属ハウジング８がエンジンなどの
金属構造体７と同じ電位になり、ゲージチップ１に対し
てノイズが侵入したり、電磁波による電位の変動に伴な
うノイズ電流Ｎを生じたりする虞れがｉ）る。
付げにすると、その金属ハウジング８がエンジンなどの
金属構造体７と同じ電位になり、ゲージチップ１に対し
てノイズが侵入したり、電磁波による電位の変動に伴な
うノイズ電流Ｎを生じたりする虞れがｉ）る。
特に、ゲージチップ１からの出力はそのまま利用される
ことはほとんどなく、一般には増幅器などにより所定の
レベルにまで増幅された上で使用・されるのであるから
、ゲージチップ１の電位変動は圧力信号の取込みに大き
な障害を与えることになる。
ことはほとんどなく、一般には増幅器などにより所定の
レベルにまで増幅された上で使用・されるのであるから
、ゲージチップ１の電位変動は圧力信号の取込みに大き
な障害を与えることになる。
本発明は、上記した事情に髄みてなされたもので、その
目的とするところは、エンジンの金属構造体に直付けし
ても充分なＳ／Ｎを保って圧力信号の検出が可能な半導
体圧力センサを提供するにある。
目的とするところは、エンジンの金属構造体に直付けし
ても充分なＳ／Ｎを保って圧力信号の検出が可能な半導
体圧力センサを提供するにある。
この目的を達成するため、本発明は、シリコンのゲージ
チップを金属ハウジングに取付けるためにシリコンの台
座を用いた半導体圧力センサにおいて、このシリコンの
台座と金属ハウジングとの結合部に電気絶縁性の材料か
らなる部材を設け、シリコンの台座と金属ハウジングと
が電気的に絶縁されるようにした点を特徴とする。
チップを金属ハウジングに取付けるためにシリコンの台
座を用いた半導体圧力センサにおいて、このシリコンの
台座と金属ハウジングとの結合部に電気絶縁性の材料か
らなる部材を設け、シリコンの台座と金属ハウジングと
が電気的に絶縁されるようにした点を特徴とする。
以下、本発明による圧力変換器について、図示の実施例
により詳細に説明する。
により詳細に説明する。
第１図は本発明の一実施例で、１２は絶縁台座、１３は
ダイヤフラム、１４はオイル注入用バイブ、１５は厚膜
回路基板、】６は外部接続用のリードである。
ダイヤフラム、１４はオイル注入用バイブ、１５は厚膜
回路基板、】６は外部接続用のリードである。
なお、ゲージチップ１、シリコン台座２、リードピン４
、エンジンなどの構造体７、金属ハウジング８、ネジ９
、孔あきプレート１０などは第２図及び第３図と同じで
ある。
、エンジンなどの構造体７、金属ハウジング８、ネジ９
、孔あきプレート１０などは第２図及び第３図と同じで
ある。
ゲージチップｌはｎ形の単結晶シリコンの基板の表面（
第１図では下側の面）にＰ形の不純物の拡散によりピエ
ゾ抵抗素子を形成すると共に、その裏面（第１図では上
側の面）は異方性エツチングにより周辺部を残して薄肉
化し、周辺部に肉厚部を有するダイアフラム状に形成し
たもので、これと同じシリコンで作られているシリコン
台座２にＡｌｌ系のろう材、又はＰｂ糸のハンダで接合
し、両者の間に基準圧室Ｖが形成されるようになってい
る。
第１図では下側の面）にＰ形の不純物の拡散によりピエ
ゾ抵抗素子を形成すると共に、その裏面（第１図では上
側の面）は異方性エツチングにより周辺部を残して薄肉
化し、周辺部に肉厚部を有するダイアフラム状に形成し
たもので、これと同じシリコンで作られているシリコン
台座２にＡｌｌ系のろう材、又はＰｂ糸のハンダで接合
し、両者の間に基準圧室Ｖが形成されるようになってい
る。
絶縁台座１２はパイレックスガラス又はアルミナセラミ
ックスなどの電気絶縁性の材料で、シリコン台座２とほ
ぼ同じ平面形状に作られ、シリコン接着剤でシリコン台
座２に貼合わされた上で金属ハウジング８の所定の位置
に接着されている。
ックスなどの電気絶縁性の材料で、シリコン台座２とほ
ぼ同じ平面形状に作られ、シリコン接着剤でシリコン台
座２に貼合わされた上で金属ハウジング８の所定の位置
に接着されている。
ダイヤフラム１３はステンレス薄板などで作られ、金属
ハウジング８内のゲージチップ１が存在する部分を外部
から区画してセンサ室Ｓを形成する働きをする。そして
、このセンサ室Ｓの中に（ｒｉパイプ１４によってシリ
コンオイルが注入され、その後、密封されている。
ハウジング８内のゲージチップ１が存在する部分を外部
から区画してセンサ室Ｓを形成する働きをする。そして
、このセンサ室Ｓの中に（ｒｉパイプ１４によってシリ
コンオイルが注入され、その後、密封されている。
回路基板１５には増幅回路、補償回路などが組込まれ、
リードピン４を介してゲージチップ１に接続され、検出
出力はり一ド１６を介して外部に取出される。
リードピン４を介してゲージチップ１に接続され、検出
出力はり一ド１６を介して外部に取出される。
このように構成された圧力センサは、金属ハウジング８
に設けであるネジ９により、エンジンの吸気管などの金
属構造体７に直付けされ、圧力流体Ｆによる圧力が孔あ
きプレート１０からダイヤフラム１３に掛り、それがセ
ンサ室Ｓ内のシリコンオイルを介してゲージチップ１に
伝えられ、電気信号に変換されて圧力信号がり一ド１６
から得られる− ことになる。
に設けであるネジ９により、エンジンの吸気管などの金
属構造体７に直付けされ、圧力流体Ｆによる圧力が孔あ
きプレート１０からダイヤフラム１３に掛り、それがセ
ンサ室Ｓ内のシリコンオイルを介してゲージチップ１に
伝えられ、電気信号に変換されて圧力信号がり一ド１６
から得られる− ことになる。
そして、この実施例によれば、ゲージチップ１を保持し
たシリコン台座２が絶縁台座１２を介して金属ハウジン
グ８に取付けられているため、ゲージチップ１は金属ハ
ウジングに対して完全に絶縁されており、この結果、エ
ンジンなどの構造体７に金属ハウジング８を直付けして
も、ノイズが検出信号に混入したりする虞れは全く生じ
ない。
たシリコン台座２が絶縁台座１２を介して金属ハウジン
グ８に取付けられているため、ゲージチップ１は金属ハ
ウジングに対して完全に絶縁されており、この結果、エ
ンジンなどの構造体７に金属ハウジング８を直付けして
も、ノイズが検出信号に混入したりする虞れは全く生じ
ない。
また、この実施例によれば、ゲージチップ１に対する被
測定圧力の伝達が、ダイヤフラム１３とシリコンオイル
を介して行なわれ、ゲージチップ１が直接、被測定圧力
流体にさらされることがないから、汚れを多く含むエン
ジンオイルなどの流体圧力の測定にもそのまま適用して
充分に高い信頼性を保つことができる。
測定圧力の伝達が、ダイヤフラム１３とシリコンオイル
を介して行なわれ、ゲージチップ１が直接、被測定圧力
流体にさらされることがないから、汚れを多く含むエン
ジンオイルなどの流体圧力の測定にもそのまま適用して
充分に高い信頼性を保つことができる。
なお、この実施例では、シリコン台座２と絶縁台座１２
．及びこの絶縁台座１２と金属ハウジング８との接合に
シリコン接着剤を用いているが、これらの部分もＡｕ糸
ろう材、又はＰｂ系ハンダを用いて接合するようにして
もよく、或いは周知の陽極接合法を用いてもよい。
．及びこの絶縁台座１２と金属ハウジング８との接合に
シリコン接着剤を用いているが、これらの部分もＡｕ糸
ろう材、又はＰｂ系ハンダを用いて接合するようにして
もよく、或いは周知の陽極接合法を用いてもよい。
また、シリコン台座２と絶縁台座１２の大きさを変えて
もよい。
もよい。
さらに、この実施例では、金属ハウジング８に形成しで
あるネジ９により取付を行なうようにしであるが、これ
に０１Ｊングを併用してもよく、或いはネジ９を用いず
に０リングと他の固定手段を併用するようにしてもよい
。
あるネジ９により取付を行なうようにしであるが、これ
に０１Ｊングを併用してもよく、或いはネジ９を用いず
に０リングと他の固定手段を併用するようにしてもよい
。
次に、第４図は本発明の他の一実施例で、第２図の従来
例と同じくゲージチップの裏面に被測定圧力が伝達され
る方式のもので、図において、１７は圧力導入路、１８
は取付用六角ナツト部であり、その他は第１図の実施例
及び第２図の従来例と同じである。なお、Ｈはケース５
に形成した開口孔であり、これによりゲージチップ１の
上面は大気圧に保たれ、ゲージ圧を示すようになってい
る。
例と同じくゲージチップの裏面に被測定圧力が伝達され
る方式のもので、図において、１７は圧力導入路、１８
は取付用六角ナツト部であり、その他は第１図の実施例
及び第２図の従来例と同じである。なお、Ｈはケース５
に形成した開口孔であり、これによりゲージチップ１の
上面は大気圧に保たれ、ゲージ圧を示すようになってい
る。
この実施例によれば、被測定圧力流体Ｆは圧力導入路１
７からゲージチップ１の裏面（ピエゾ抵抗素子が形成さ
れていない面）に導入されるため、第１図の実施例にお
けるダイヤフラム１３やシリコンオイルなどを使用する
必要がなく、ゲージチップ１に直接、被測定圧力流体Ｆ
を導入させることができる。
７からゲージチップ１の裏面（ピエゾ抵抗素子が形成さ
れていない面）に導入されるため、第１図の実施例にお
けるダイヤフラム１３やシリコンオイルなどを使用する
必要がなく、ゲージチップ１に直接、被測定圧力流体Ｆ
を導入させることができる。
そして、この実施例によっても、ゲージチップ１は絶縁
台座１２によって金属ハウジング８から完全に絶縁され
ているから、ノイズなどの影響を受ける虞れがなく、常
に確実な圧力検出が得られる。
台座１２によって金属ハウジング８から完全に絶縁され
ているから、ノイズなどの影響を受ける虞れがなく、常
に確実な圧力検出が得られる。
以上説明したように、本発明によれば、ゲージチップが
金属ハウジングから完全に絶縁されるため、従来技術の
欠点を除き、エンジンなどのノイズが流入しやすく、か
つ電磁波障害を受けやすい金属構造体に圧力センサを直
付けしても、それらの影響を受けることなく、常に安定
確実に圧力を検出することができる半導体圧力変換器を
提供することができる。
金属ハウジングから完全に絶縁されるため、従来技術の
欠点を除き、エンジンなどのノイズが流入しやすく、か
つ電磁波障害を受けやすい金属構造体に圧力センサを直
付けしても、それらの影響を受けることなく、常に安定
確実に圧力を検出することができる半導体圧力変換器を
提供することができる。
第１図は本発明による圧力変換器の一実施例を示す断面
図、第２図は従来の圧力変換器の一例を示す断面図、第
３図は直付はタイプの圧力変換器の一例を示す断面図、
第４図は本発明の他の一実施例による圧力変換器の断面
図である。 １・・・・・・ゲージチップ（シリコンゲージチップ）
。 ２・・・・・・シリコン台座、４・・・・・・リードピ
ン、５・・・・・・キャップ、７・・・・・・金机構造
体、８・・・・・・金属ハウジング、９・・・・・・ネ
ジ、１０・・・・・・孔あきプレート、１２・・・・・
・杷脈台圧、１３・・・・・・ダイヤフラム、１４・・
・・・・オイル注入用パイプ、１５・・・・・・回路基
板、１６・・・・・・リード。 １７・・・・・・圧力導入路、１８・・・・・・六角ナ
ツト部。 第１図 第２図 第３図 第４図
図、第２図は従来の圧力変換器の一例を示す断面図、第
３図は直付はタイプの圧力変換器の一例を示す断面図、
第４図は本発明の他の一実施例による圧力変換器の断面
図である。 １・・・・・・ゲージチップ（シリコンゲージチップ）
。 ２・・・・・・シリコン台座、４・・・・・・リードピ
ン、５・・・・・・キャップ、７・・・・・・金机構造
体、８・・・・・・金属ハウジング、９・・・・・・ネ
ジ、１０・・・・・・孔あきプレート、１２・・・・・
・杷脈台圧、１３・・・・・・ダイヤフラム、１４・・
・・・・オイル注入用パイプ、１５・・・・・・回路基
板、１６・・・・・・リード。 １７・・・・・・圧力導入路、１８・・・・・・六角ナ
ツト部。 第１図 第２図 第３図 第４図
Claims (2)
- １．ピエゾ抵抗素子が形成された圧力検出用のシリコン
ゲージチツプを備え、金属製ハウジングに対する上記シ
リコンゲージチツプの取付けにシリコン台座を用いる方
式の半導体圧力変換器において、上記金属製ハウジング
に対する上記シリコン台座の取付部に電気絶縁性の部材
を設け、上記金属製ハウジングの電位と上記シリコン台
座の電位とが独立に保たれるように構成したことを特徴
とする圧力変換器。 - ２．特許請求の範囲第１項において、上記電気絶縁性の
部材がパイレツクスガラス又はアルミナセラミツクスの
いずれかであることを特徴とする圧力変換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59178379A JPH0769238B2 (ja) | 1984-08-29 | 1984-08-29 | 圧力変換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59178379A JPH0769238B2 (ja) | 1984-08-29 | 1984-08-29 | 圧力変換器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6157826A true JPS6157826A (ja) | 1986-03-24 |
| JPH0769238B2 JPH0769238B2 (ja) | 1995-07-26 |
Family
ID=16047457
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59178379A Expired - Lifetime JPH0769238B2 (ja) | 1984-08-29 | 1984-08-29 | 圧力変換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0769238B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63266330A (ja) * | 1987-04-24 | 1988-11-02 | Nippon Denso Co Ltd | 半導体式圧力検出装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8371175B2 (en) * | 2009-10-01 | 2013-02-12 | Rosemount Inc. | Pressure transmitter with pressure sensor mount |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5316589A (en) * | 1976-07-29 | 1978-02-15 | Hitachi Ltd | Semiconductor pressure transducer |
| JPS58211616A (ja) * | 1982-06-03 | 1983-12-09 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体式圧力センサ |
-
1984
- 1984-08-29 JP JP59178379A patent/JPH0769238B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5316589A (en) * | 1976-07-29 | 1978-02-15 | Hitachi Ltd | Semiconductor pressure transducer |
| JPS58211616A (ja) * | 1982-06-03 | 1983-12-09 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体式圧力センサ |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63266330A (ja) * | 1987-04-24 | 1988-11-02 | Nippon Denso Co Ltd | 半導体式圧力検出装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0769238B2 (ja) | 1995-07-26 |
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