JPS6273131A - 圧力検出器 - 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、例えば油圧あるいはガス圧などの高圧（例え
ば５０ｋｇ１０ｊ以上）を検出するのに好適な構造を有
する圧力検出器に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に高い圧力を検出する場合には、金属箔歪ゲージを
用いた圧力計を用いる。金属箔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。

このため、従来、高圧を検出するために、第５図に゛そ
の取付け状態を示す要部縦断面図に示すように、ハウジ
ング１の内部にセンシングボディ２を収納し、このセン
シングボディ２の圧力導入部の終端に薄肉部２を形成し
、この薄肉部２Ｃの圧力導入側の反対側に半導体チップ
（３）と密着固定することにより半導体基板の耐圧を向
上させることが考えられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

第５図に示す従来の圧力検出器においては、被検出体４
０にワッシャ３０を介してハウジング１のネジ化により
ネジ締め付けして圧力検出器を取り付けた時に、矢印Ｆ
に示すような力がかかり、半導体チップ３に圧縮応力が
かかり、この圧縮応力は締め方によって絶対値が変化し
、安定した圧力検出を行うことが難しいという問題点が
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、センシングボディの圧力導入部の終端に薄肉
部を形成し、この薄肉部の圧力導入側の反対側に半導体
チップを密着してセンシング部とし、このセンシング部
と取り付け部との間に隙間を設けたものである。

〔作用〕

薄肉部により半導体チップの耐圧が向上して高圧を検出
することができ、取り付け時の歪が半導体チップにかか
ることなく安定した圧力検出を行うことができる。

〔実施例〕

以下、本発明を図に示す実施例について説明する。

第１図は、本発明になる圧力検出器の一実施例の構成を
示す要部縦断面図で、１はハウジングであり、このハウ
ジング１にはネジ化１１が形成されており図示してない
被検出体に取り付けられるようになっている。２は前記
ハウジング１の内部に設けられたセンシングボディで、
内側は空洞となっており、その端部中央に薄肉部２Ｃが
形成されている。そしてハウジング１の段部１ｂとセン
シングボディ２の段部２ｂとは接触固定され、センシン
グボディ２の外周側のハウジング１の内周側の間に隙間
２ｅが形成されている。ま々ハウジング１の端部１ａと
センシングボディ２の端部２ａとは電気溶接等により密
着固定されている。３はセンシングボディ２の薄肉部２
Ｃに固定された半導体チップである。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３とセラミック基牟反
４のペーストを接続している。６はセラミック基板４の
ペースト部に固定されたポストである。

７はハウジング１に打込み固定しであるスペーサ、８は
Ｏリング、９はコネクタ、１０はボスト６とコネクタ９
の電極を接続するリード線である。第２図は前記センシ
ングボディ２の詳細を示す断面図で、センシングボディ
２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２ｃとしである。薄肉部２Ｃ
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２ｃ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Ｓ　Ｕ　Ｓとし、１０００　ｋｇ／ｃｔの
保証を得るのにＤ＝２．０龍、ｔ＝０．６ｍｍあるいは
Ｄ＝１．０鰭、ｔ＝Ｑ、３ｆｌとする。）第３図は半導
体チップ３の取り付け状態についての詳細図で、第３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ボロンを拡散させたものであり、
歪ゲージの配置は第３図（Ａ）に示すように３１．３２
は半導体チップ３の中央に、３３．３４は半導体チップ
３の端に配置する。

半導体チップ３は第３図（Ｂ）に示すように薄肉部２Ｃ
が半導体チップの中央にくるように接着剤１００により
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３図（Ｃ）に示す
ようにブリッジを構成するように半導体チップ３上に電
気的に結線されている。　次に、上記構成になる本発明
圧力検出器の作動について説明する。センシングボディ
２の内側に圧力が印加されると薄肉部２Ｃ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
方歪ゲージ３３．３４には応力が加わらないので抵抗値
は変化しない。圧力が印加される以前の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＋ΔＲとすると、第３図（
Ｃ）図示の端子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＋Δ））
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。

また、センシングボディ２とハウジング１は、下端部近
傍のハウジング１の段部１ｂにセンシングボディ２の段
部２ｂが支えられており、両者の上半分の部分は互いに
接触していない。したがって、本圧力検出器と被検出部
に取り付けた場合のネジ締め付けトルクはセンシングボ
ディ２の上部には直接かからないので、取付け時の歪が
半導体チップ３にかからず、安定した圧力検出が行なえ
る。

第４図は、本発明になる圧力検出器の他の実施例の構成
を示す要部縦断面図で、センシングボディ２の下部外周
側に取付け用ネジ山２２を形成し、ハウジング１をセン
シングボディ２の上面に設けてあり、薄肉部２Ｃの下部
には水平方向に切り込みを設は前記ネジ山２２の径より
も小さい直径のくぼみ部２ｄとなっている。その他の構
成は第１図図示の第１実施例の構成と同じである。本実
施例において、薄肉部２ｃの下部に設けたくぼみ部２ｄ
によって、取り付け時の締め付けトルクがくぼみ２ｄよ
り上部に伝わらず、締め付け時に半導体チップ３に歪が
かからない。

〔発明の効果〕

上述のよテに、本発明になる圧力検出器においては、被
検出流体（液体あるいは気体）に面する部分の一部を薄
肉部分とすることにより、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高圧力を検出し、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
るという効果があり、しかも、取り付け部とセンシング
部との間には隙間が設けられており、取り付け時の締め
付けトルクがダイヤフラム部には伝わらないようにしで
あるので、取付け時のオフセットが無く、安定して圧力
の検出を行うことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる圧力検出器の一実施例の構成を示
す要部縦断面図、第２図は第１図図示の本発明圧力検出
器におけるセンシングボディの詳細を示す縦断面図、第
３図（Ａ）は第１図図示の本発明圧力検出器における半
導体チップと歪ゲージを示す半導体チップ上面図、第３
図（Ｂ）は同じ（半導体チップと薄肉部を示す部分縦断
面図、第３図（Ｃ）は同じく歪ゲージ回路図、第４図は
本発明になる圧力検出器の他の実施例の構成を示す要部
縦断面図、第５図は従来の圧力検出器を被検出体に取り
付けた状態を示す要部縦断面模式図である。 １・・・ハウジング、２・・・センシングボディ、ｌｂ
・・・ハウジングの段部、２ｂ・・・センシングボディ
の段部、ｌａ・・・ハウジングの端部、２ａ・・・セン
シングボディの端部、２ｃ・・・薄肉部、３・・・半導
体チップ（センシング部）、２ｅ・・・隙間、２ｄ・・
・くぼみ部、４・・・セラミック基板、’　３１，３２
，３３．３４・・・歪ゲージ、５・・・ワイヤ、６・・
・ボスト　９・・・コネクタ、１１．２２・・・ネジ山
（取り付け部）。 代理人弁理士　　岡　部　　　隆 第２図 Ｊ’／ （Ｃ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　圧力導入部の終端が薄肉部（２ｃ）となっているセン
   シングボディ（２）と、この薄肉部（２ｃ）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（３）と、この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（
   ９）と、前記センシングボディ（２）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（１）とを有し
   、取り付け部（１１）とセンシング部（３）との間に隙
   間（２ｅ）を設けたことを特徴とする圧力検出器。