JPS62293131A - 圧力検出器 - Google Patents

圧力検出器

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JPS62293131A
JPS62293131A JP13673586A JP13673586A JPS62293131A JP S62293131 A JPS62293131 A JP S62293131A JP 13673586 A JP13673586 A JP 13673586A JP 13673586 A JP13673586 A JP 13673586A JP S62293131 A JPS62293131 A JP S62293131A
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JP
Japan
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pressure
sensing body
housing
diaphragm
strain gauge
Prior art date
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Pending
Application number
JP13673586A
Other languages
English (en)
Inventor
Minoru Nishida
実 西田
Seiji Fujino
藤野 誠二
Naohito Mizuno
直仁 水野
Tadashi Hattori
正 服部
Keiji Aoki
啓二 青木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Soken Inc
Original Assignee
Nippon Soken Inc
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Publication of JPS62293131A publication Critical patent/JPS62293131A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00Details 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
    • G01L19/0061Electrical connection means
    • G01L19/0084Electrical connection means to the outside of the housing
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00Details 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
    • G01L19/14Housings
    • G01L19/148Details about the circuit board integration, e.g. integrated with the diaphragm surface or encapsulation

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 3、発明の詳細な説明 [産業上の利用分野] 本発明は圧力検出器に関し、特に小型でかつ組付けも容
易な圧力検出器に関する。
[従来の技術] 第9図には従来の圧力検出器の一例を示し、検出器は筒
状ハウジング3−を有し、先端部外周のネジ部3a”で
圧力室壁に固定される。ハウシング3−の筒内には上端
閉鎖のセンシングボデー2−が保持せしめており、該セ
ンシングボデー2−は上端面中心部を薄肉として受圧ダ
イヤフラム21−となすとともに該ダイヤフラム21−
の上面には歪ゲージ素子4−が接合しである。
歪ゲージ素子4−はその周囲に配したリング状ターミナ
ル板5−の電極にワイヤ線41−で接続され、歪ゲージ
素子4−の出力信号は上記ターミナル板5−、リード線
6−およびコネクタ7−を経て外部へ取り出される。
[発明が解決しようとする問題点] ところで、上記従来構造の圧力検出器において、受圧感
度を向上せしめるために受圧ダイヤフラム21−の面積
拡大を図ると、いきおいセンシングボデー2′の径を大
きくする必要があって設置スペースの確保が困難になる
という問題を生じる。
特に受圧ダイヤフラム21′をハウジング3−先端部に
設けることを考えると、圧力空壁に大きな取付開口を設
ける必要があり、シール性の低下を招来する。
さらに、上述の構造ではセンシングボデー2′を精度良
く工作してハウジング3−内に嵌装する必要があるため
、製作組付けに手間取るという問題点もあった。
本発明はかかる問題点に鑑み、受圧感度に優れるととも
に、ハウジングの小型化が可能であり、かつ製作組付け
も容易な圧力検出器を提供することを目的とする。
[問題点を解決するための手段] 本発明の構成を第1図で説明すると、検出器は筒状ハウ
ジング2を有し、圧力室内に臨むハウジング2の先端部
開口には、先端閉鎖のセラミック製筒状センシングボデ
ー1が気密的に保持せしめである。上記センシングボデ
ー1は側壁の一部を薄肉となしてこれを受圧ダイヤフラ
ム13(第5図)となし、受圧ダイヤフラム13の内側
面に歪ゲージ素子4を接合固定しである。
[作用、効果] 上記構造によれば、受圧ダイヤフラム13はハウジング
2の軸に平行に配設しであるから、受圧感度向上のため
にその受圧面積を拡大し大型化してもハウジング2の径
は大きくする必要がなく、したがって検出器全体がコン
パクトにできるとともに取付開口の拡大によるシール性
の低下等の問題も生じない。
センシングボデー1および受圧ダイヤフラム13をセラ
ミックの一体成形で製作したから、製作取付けの手間は
要さず、しかも従来の如きセンシングボデーの高精度加
工の手間も要さない。
[実施例] 第1図には圧力検出器の全体構造を示す。上端部を大径
とした筒状ハウジング2には本体外周に取付用ネジ部2
aが形成しである。上記ハウジング2内には下端開口近
くにセンシングボデー1が設けてあり、該センシングボ
デー1はハウジング2の内周壁に固定したシール板3に
支持せしめである。その詳細を第2図、第3図に示す。
図において、シール板3は厚内の金属円板であり、ハウ
ジング2の先端開口内の段付部に当接ぜしめて全周溶接
により固定しておる。シール板3には中心に四角形の取
付穴が設けられ、これに四角柱のセンシングボデー1の
やや小径とした上半部を挿通して挿通部外筒をシール板
3に接合固定しである。接合構造は、第4図に示す如く
、センシングボデー1側よりMo等のメタライズ層81
、Ni無電解メッキ層82、およびN1電解メッキ層8
3を形成し、該メッキ層83をActろう付(プ層84
によりシール板3に接合する。
センシングボデー1の構造を第5図、第6図に示す。セ
ンシングボデー1は耐熱性に優れかつ強度の大きなセラ
ミックより構成され、本実施例では窒化珪素(Si3N
4)セラミックを使用している。センシングボデー1は
厚肉板状のホルダ部材11とカバ一部材12とを衝合接
合したもので、接合構造は、第7図に示す如く、上記両
部材11.12側より順次MO等のメタライズ層85、
Ni無電解メッキ層86、Ni電解メッキ層87を形成
し、メッキ層87同士を八〇ろう付は層88で接合する
ホルダ部材11には外面中央より下方に凹所111が形
成され、この部分で肉厚を薄クシて受圧ダイヤフラム1
3としである。ホルダ部材拘1の外面上半部は段付きに
薄肉としてシール板3(第2図)への取付時の位置決め
用凹所112としておる。カバ一部材12には衝合面に
縦長の凹所121が形成され、該凹所121は上方へ開
放している。カバ一部材12の外面上半部には位置決め
用凹所122が形成しておる。
カバ一部材12の凹所121に対向するホルダ部材11
の内側面には受圧ダイヤフラム13の直上に半導体歪ゲ
ージ素子4が設けておる。すなわち、第8図において、
上記ダイヤフラム13の中心部には歪ゲージ素子4A、
4Cが形成され、周縁部には歪ゲージ素子4B、4Dが
形成しである。
これら歪ゲージ素子4A〜4Dは、ダイヤフラム面に低
圧CVD等により多結晶シリコン層を形成し、該シリコ
ン層にボロン(B)等の不純物をドープしたものである
。歪ゲージ素子4A〜4Dは蒸着等により形成したAρ
リード電極41.42.43.44により互いに接続さ
れてフルブリッジ回路を構成しており、各リード電極4
1〜44は上方へ延びて、ホルダ部材11の上端部に設
けた端子45(第5図)に至っている。端子45は導電
性ペーストを焼結したものである。
上記各端子45にはリードピン51が半田付は接続され
、各リードピン51はハウジング2内を上方へ延びて(
第1図)ハウジング上端部内に設けたターミナル板52
のリード電極(回路)に接続されている。ターミナル板
52の上方にはり一ドピン53に支持せしめてセラミッ
ク基板54が配設してあり、該基板54には信号処理回
路が形成されてこれは上記リードピン53によりターミ
ナル板52上の上記リード電極に導通している。
ハウジング2の上方開口に覆着されたカバ一体55の中
心にはリード線56が挿通してあり、該リード線56は
上記信号処理回路に接続しである。
受圧ダイヤフラム13に圧力が印加されるとダイヤフラ
ム13はこれに応じて変形し、変形歪に応じた抵抗変化
が歪ゲージ素子4A、4Cに生じる。しかして、信号処
理回路を経て測定圧に応じた出力信号が取り出される。
上記構造の圧力検出器によれば、受圧ダイヤフラム13
をハウジング2の軸方向に配したから、ダイヤフラム1
3の受圧感度を増大せしめるためにこれを大型化しても
ハウジング2の径を大きくする必要はなく、検出器全体
がコンパクトになる。
これに伴ない、取付穴拡大に伴なうシール性の悪化も避
けられ得る。
センシングボテ−1をセラミック焼結体となしてその一
部に受圧ダイヤフラム13を形成したから、高精度の機
械加工の手間や受圧ダイヤフラムの取付は等の手間を要
しない。また、受圧ダイヤフラム13に設けた歪ゲージ
素子4A〜4Dより直接ハウジング2の軸方向へリード
電極41〜44を延出できるから、ワイヤポンディング
線を使用することなく簡便な接続が可能である。
本実施例では受圧ダイヤフラムを耐熱性かつ強度の大き
いSi3N4セラミックで構成するとともに、該セラミ
ック上に不純物をドープした多結晶シリコンよりなる半
導体歪ゲージ素子4A〜4Dを形成したから、PN接合
部のリーク電流の発生という問題を生じることなく高温
下での高圧測定を高感度に行なうことができる。
センシングボデー1は必ずしもハウジング2内に収納す
る必要はないが、破損を防止する点ではこの方が好まし
い。
センシングボデー1のセラミック材としては他にAg2
O3、SiC等が使用でき、導電性セラミックを使用す
る場合には、SiO2等の絶縁膜を形成した上に歪ゲー
ジ素子4A〜4Dの多結晶シリコン層を形成する。
半導体歪ゲージ素子の形成は、多結晶シリコン層の一部
にレーザを照射して再結晶により単結晶化し、これに不
純物をドープして形成するいわゆるレーザ再結晶法によ
っても良い。
【図面の簡単な説明】
第1図は圧力検出器の全体断面図、第2図はハウジング
先端部の拡大断面図、第3図はハウジング先端部の開口
の正面図で、第2図のB矢視図、第4図はセンシングボ
デーの固定部拡大断面図で、第2図のA部拡大図、第5
図はセンシングボデーの全体断面図、第6図はセンシン
グボデーの全体側面図で、第5図のC矢視図、第7図は
センシングボデーの接合部拡大断面図で、第5図のD部
拡大図、第8図はホルダ部材の要部拡大裏面図で、第5
図のE矢視図、第9図は従来例を示す圧力検出器の全体
断面図である。 ]・・・・・・センシングボデー 11・・・・・・ホルダ部材 12・・・・・・カバ一部材 13・・・・・・受圧ダイヤフラム 2・・・・・・ハウジング 3・・・・・・シール板 4.4A、4B、4C14D・・・・・・半導体歪ゲー
ジ素子 第1図 第2図 す 第3図 第4図 第5図     第6図 第9図

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)圧力室壁に固定されて先端部を圧力室内に臨まし
    めた筒状ハウジングには、上記先端部の開口に先端閉鎖
    のセラミック製筒状センシングボデーを気密的に保持せ
    しめ、該センシングボデーは側壁の一部を薄肉となして
    これを受圧ダイヤフラムとなし、受圧ダイヤフラムの内
    側面に歪ゲージ素子を接合固定したことを特徴とする圧
    力検出器。
  2. (2)上記センシングボデーを上記ハウジング先端部の
    開口内に位置せしめ、ハウジング内を横切ってこれに密
    嵌したシール板に取付穴を設けて該取付穴に上記センシ
    ングボデーの基端部を貫設し、基端部外周を気密的に上
    記取付穴に接合固定した特許請求の範囲第1項記載の圧
    力検出器。
  3. (3)上記センシングボデーを耐熱性かつ強度の大きい
    セラミック材で構成し、上記受圧ダイヤフラムのダイヤ
    フラム面に、不純物をドープした多結晶シリコン層を形
    成してこれを半導体歪ゲージ素子となした特許請求の範
    囲第1項記載の圧力検出器。
  4. (4)上記セラミック材としてSi_3N_4、Al_
    2O_3、ないしSiCを使用した特許請求の範囲第3
    項記載の圧力検出器。
  5. (5)上記受圧ダイヤフラムを耐熱性かつ強度の大きい
    セラミック板で構成し、受圧ダイヤフラムのダイヤフラ
    ム面に多結晶シリコン層を形成するとともにその一部を
    レーザにより単結晶化してこれに不純物をドープして半
    導体歪ゲージ素子となした特許請求の範囲第1項記載の
    圧力検出器。
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