JPS6222040A - 半導体圧力センサ− - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、半導体圧力センサー、特に、大気圧を高感度
、高精度で測定することできる大気圧モニター用のセン
サーとして有用な拡散型半導体圧力センサーに関するも
のである。

〈従来の技術〉 従来、大気圧モニター用のセンサー等としては、受圧ダ
イヤフラムをシリコン単結晶基板で作り、このダイヤフ
ラム上面に拡散法によりひずみゲージを形成し、且つダ
イヤフラム下面に真空室を設けたもの（絶対圧用の拡散
型半導体圧力センサー）が提寓されている。

この拡散型半導体圧力センサーにおいて、測定感度を上
げるには、大気圧から圧力を受けてひずむダイヤフラム
部分がひずみ易いように当該ダイヤフラム部分をなるべ
く薄＜加工する必要があった。

ところが、ダイヤフラム部分を薄くすることは、当該部
分の強度が弱くなる他、それにも増して、圧力に対する
ダイヤフラムのひずみ特性が直線的である範囲が狭くな
るという問題があった。

このため、この直線領域外のある圧力（例えば、大気圧
）の近傍を高感度で測定しようとすると、測定精度の低
下が避けられなかった。

そこで、真空室内に圧力媒体を封入した相対圧用圧力セ
ンサーが実用化されている。

（発明が解決しようとする問題点〉 ところが、絶対圧用のセンサーは、ダイヤフラムの下部
が真空室であるから、温度変化による気体の圧力変動の
影響が殆ど見られないが、相対圧用のセンサーはこの影
響が大きく、高い精度を必要とする測定には何等かの対
策を必要とした。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
のである。

〈問題点を解決するための手段〉 本考案の特徴とする構成は、真空室を有する受圧ダイヤ
フラムを備えた半導体圧力センサーにおいて、前記真空
室内に、大気圧と略同圧の圧力媒体（気体）を封入する
と共に温度センサーを設置した点にある。

〈作用〉 先ず、上記構成の本発明によると、真空室への圧力媒体
の封入により、ダイヤフラム内外での圧力差が小さくな
る。この圧力差が小さくなる分、ダイヤフラムの薄型化
が容易になり、理想的な薄さのダイヤフラムが形成でき
、微小圧力にも十分対応することができる高感度が得ら
れる。

又、薄型化しても、ダイヤフラムには内外の差圧が負荷
されるのみであるから、容易に損傷することがない。つ
まり、見掛は上の強度強化がなされる。更に又、ダイヤ
フラムが十分薄い上、掛かる負荷が上記差圧（微弱な押
圧力）であるため、ダイヤフラム部分での歪が当該ダイ
ヤフラムの直線領域部分で理想的に行われ、直線性の低
下がなく、高い測定精度が得られる。

一方、この封入圧力媒体は外気温の変化により膨張・収
縮して、ダイヤフラムに悪影響を与えるわけであるが、
この媒体の膨張・収縮による測定誤差は、上記温度セン
サーの設置により、解消される。つまり、温度センサー
で得られた温度情報をもとにボイル・シャルルの法則を
適用して、上記測定誤差を補正し、除去する。

〈実施例〉 第１図は本発明に係る半導体圧力センサーの一実施例を
示したものである。

図において、１はシリコン単結晶基板からなりその上面
に拡散法によるひずみゲージ（図示省略　　　　　　　
［）が形成された受圧ダイヤフラム、２はダイヤフラム
１が載置されるガラス製台座、３は台座２が取付けられ
たステム、４はステム３上に被せられ、上方に測定媒体
（大気等）の取入口４ａが開口されたキャップ、５はダ
イヤフラム１の真空室（密閉された媒体充填室）、Ｇは
真空室５内に封入された圧力媒体、６は真空室５内部に
設置されたサーミスター等の公知の温度センサー、７．
７は温度センサー６のリード線、８，８はステム３に固
定された温度センサ一端子、９．９は圧力センサーひず
みゲージのリード線、１０．１０はステム３に固定され
た圧力センサ一端子である。

上記ダイヤフラム１の受圧面は測定精度上、理想的な薄
さに形成しである。又、圧力媒体Ｇは、測定媒体との圧
力差が小さくなるように当該測定媒体と略同等の圧力を
有するものがよく、例えば、大気圧測定の場合、標準大
気を封入するとよい。

尚、この圧力媒体Ｇはこの標準大気に限定されない。

か＼る本発明の圧力センサーを、例えば大気圧モニター
用として用いて、大気圧を測定するには次のようにして
行えばよい。

先ず、当該センサーを測定しようとする大気中に置く。

そうすれば、測定大気はキャップ４の取入口４ａから当
該キャップ４内に導入され、そのときの圧力に応じて、
受圧ダイヤフラム１を押圧する。これにより、ダイヤフ
ラム１上面のひずみゲージに所望の歪が生じ、これが電
気的な圧力情報として、圧力センサ一端子１０．１０よ
り外部に取り出される。この圧力情報は、上述のように
高感度、高精度で得られる。

このときの外気温（真空室５の内部温度と近似する）は
、温度センサー６で検知され、これは電気的な温度情報
として、温度センサ一端子８．８より外部に取り出され
る。この温度情報は、上述のようにボイル・シャルルの
法則を用いて処理し、上記圧力情報の圧力媒体の膨張・
収縮による測定誤差を補正する。尚、温度センサーの設
置位置は真空室内のどの位置でもよい。

これらの圧力情報及び温度情報から、目的とする大気圧
が高感度、且つ高精度で求められる。

〈発明の効果〉 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ダイ
ヤフラムの真空室への圧力媒体の封入と温度センサーの
設置により、見掛は上丈夫で、高感度、高精度の極めて
優れた半導体圧力センサーを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る半導体圧力センサーの一実施例を
示した縦断面図である。 図中、１・・・ダイヤフラム、 ５・・・真空室、 ６・・・温度センサー、 Ｇ・・・圧力媒体。 第　　１　図 測定媒体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 真空室を有する受圧ダイヤフラムを備えた半導体圧力セ
   ンサーにおいて、前記真空室内に、大気圧と略同圧の圧
   力媒体を封入すると共に温度センサーを設置したことを
   特徴とする半導体圧力センサー。