JPS6388418A - 圧力センサ及びその製造方法 - 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 本発明は圧力センサに係り、限定されないが特に自動車
エンジン中のシリンダ圧をモニタする圧力センサに関す
る。

従来の技術及び発明が解決しようとする問題点英国特許
出願１８５１２８７７＠及び英国特許出願第２１６８１
６０Ａ号にはエンジンのシリンダ圧をモニタするセンサ
が提案されている。しかし、腐蝕性環境下における数１
００バールに達する高圧力は安価で有効な装置を提供す
る上で実質的な問題を生じる。

例えば自動車エンジンのシリンダ中で圧力測定を行なう
場合、例えばシリコン圧力変換器などの感圧素子をシリ
ンダ中に生じる高温の腐蝕性ガスから保護する必要があ
る。

問題点を解決するための手段 本発明は例えば内燃エンジンの燃焼室中に生じる大気圧
を超える高圧力を感知する圧力センサであって、剛性の
筐体と、筺体中に設けられたセンサチップと、筐体の一
端を塞ぐ耐熱性かつ可撓性の蓋部材と、蓋部材とセンサ
チップとを結合して蓋部材に加わった力をセンサチップ
に伝達する力伝達部材とよりなり、該センサチップによ
り蓋部材に外側から加わった圧力に対応する出力信号を
得ることを特徴とする圧力センサを提供する。

実施例 以下、本発明になる自動車用エンジン燃焼室での使用に
適した圧力センサを図面を参照しながら説明する。

第１図は本発明を実施する簡単な方法を示す。

この実施例は腐蝕性の高温・高圧ガスに耐える材料より
形成された封止ダイヤフラムを使用する。

本発明ではいわゆる厚肉のシリコンチップ、すなわちエ
ツチングによって薄くされていないあるいは極くわずか
しかエツチングされていない非常に大きな剛性を有する
シリコンチップを非常に剛性の低いないし柔軟な要素す
なわちダイヤフラムないし膜に結合する。結合の際生じ
る機械的な狂いはダイヤフラムをあらかじめ反らせてお
くことで吸収できる。これはダイヤフラムの剛性が非常
に小さいため、圧力変換器上に加わる静的な力により生
じる誤差は無視し得るためである。

このセンサと同等な装置は曲げモードで動作する低剛性
シリコン要素に高剛性部材を平行に加えることにより見
かけの剛性を増加させることによっても形成できる。こ
の高剛性要素の追加により前記の圧力伝達シリコン要素
と同等な剛性が得られる。

第１図はシリコン圧力変換器２を高温の腐蝕性ガスから
遮蔽する例えばステンレススチール合金などの絶縁ダイ
ヤフラム１を有する圧力センサを概略的に示す。押し棒
を形成する熱″ａ敲部材３がダイヤフラム１と剛性ビー
ム４とを結合し、一方剛性ビーム４はシリコン圧力変換
器２に結合される。圧力変換器２はその表面上に圧抵抗
素子５及び６を担持し、このためシリコン圧力変換器２
が図示したように下方へ曲げられると圧抵抗素子が圧縮
される。従って、この圧力変換器を圧縮モード圧力変換
器と称する。

しんちゅうやステンレススチールよりなる筐体７には階
段状の肩７ａ及び７ｂが形成されそれぞれ圧力変換器及
び剛性ビームを支持する。ダイヤフラム１は筐体外周部
７Ｃ上に溶接される。

上記センサではビーム４と変換器２とを結合した構造が
有する剛性によりダイヤフラムのたわみがあらかじめ生
じるように設計されており、これにより機械的公差の影
響が減じられる。

明らかに、剛性要素は十分な剛性を有していさえすれば
ダイヤフラムであれ他の好都合な設計の部材であれかま
わない。重要なのはダイヤフラムに加わる圧力が最大で
ある場合にシリコン圧力変換器に加わる荷重がシリコン
に過大な応力を加えてこれを破壊しないようにすること
である。

第２図は本発明センサの別の実施例を示す。図中、同様
な部分には第１図と同一の符号を付してその説明を省略
する。第１図実施例との大きな相異は第２図の実施例で
は圧力変換器１２の下側と圧抵抗素子１５及び１６が設
けられていることで、圧力変換器１２が押し棒３及び４
ａよりなる組立体により曲げられた場合圧抵抗素子は引
張られる。

このため上記シリコン圧力変換器は張力モード圧力変換
器と称せられる。

第１図は圧抵抗素子に圧縮力が加わる圧力変換器を示し
ている。一方、第２図実施例では圧抵抗素子が下側に設
けられるため結線が容易になる（１５ａおよび１６ａ）
利点がある。

第３図及び第４図は第２図に概略的に示した圧力センサ
の断面図及び底面図である。遮蔽ダイヤフラム２１が筐
体２７に固定され、ダイヤフラム２１の下面が例えばス
テンレススチールなどの台底よりなる高剛性要素上に形
成されたスピゴット２４ａ上に固定されたセラミック熱
遮蔽層２３と係合する。

引張モードシリコン圧力変換器２２は高剛性要素２４の
下側でセラミックリング２９及びリング２９を押える折
返しラグ２４ｂにより保持される。

このラグ２４ｂは筐体２７の内側に螺入されるロックリ
ング２７ａにより圧縮されて所定形状に曲げられる。ラ
グ２４ｂがロックリング２７ａにより駆動されることに
より筐体２７中の全ての要素が上方へ駆動されダイヤフ
ラム２１に所定のたわみがあらかじめ与えられる。

センサからの出力信号はケーブル２８を介して取出され
る。

第４図の底面図中シリコン圧力変換器２２は破線で示さ
れている。セラミックリング２９にはメタリゼーション
パッド２２ａが形成され圧抵抗素子２５．２６からのリ
ード線が接続バッド２５ａ。

２６ａを介して接続される。圧抵抗素子２５゜２６の数
は合計で４である変換器上の４つの接続パッドに接続さ
れ、さらにリード線によりセラミックリング上のメタリ
ゼーションパッド２２ａに接続される。このセラミック
リング上のメタリゼーションパッドにはケーブル２８が
接続される。

第４図の底面図では図を児やすくするためロックリング
２７ａは除いて示しである。

第５図は第１図に示す圧縮モード圧力変換器の変形例を
示す。この圧力変換器はダイヤフラムとして低剛性ステ
ンレススチールディスク３１を使用し、このディスク３
１は他の実施例同様ステンレススチール製の管状筐体３
７に溶接されている。

ディスク３１はセラミックベース３４上に支持されてい
るシリコンチップ３２に機械的に結合されている。筐体
３７中の内孔内にはロッキングカラ一部材３７ａが例え
ば螺入により挿入・ロックされており、その結果熱遮蔽
押し棒３３が駆動されてディスク３１に当接する。熱遮
敲押し棒３３は耐熱材料よりなり、その中点にセンサ筐
体３７へ効果的に熱を逃して吸収させるサーマルシャン
ト部材４０が設けられることにより２つの部分に分割さ
れる。その結果、シリコンチップの温度はエンジン燃焼
室中の温度よりもはるかに低く保たれ、本実施例では１
４０℃を超えない。

シリコンチップ３２はシリコンチップ及びセラミックベ
ース上のメタリゼーショ部分を介してセラミックベース
３４中に固定されたピン３８に電気的に接続される。

第６図は圧抵抗素子３２ａを担持するシリコンチップ３
２を示す。圧抵抗索子３２ａは４本の接続トラック３５
を有しこれらはメタリゼーション部分を介してピン３８
に接続される。このシリコンチップは圧縮モードで動作
する。

このシリコンチップは長さが３ｍａｙ、高さが１Ｊ１１
゜厚さが０．４４．であり理論剛性値は１インチ当り１
ｘｌＯ’ボンドである。ディスクのたわみ苗はディスク
面に働いている圧力に変換することができる。下側から
０．１２５“の曲率半径を有する点荷重を受けるディス
クの剛性は２３ｘｌＯ３ボンド／インチであり、これは
シリコンチップ剛性の２．３％である。

Ｍ５図及び第６図に示す圧縮モード圧力センサを組立て
る場合、まずステンレススチールディスク３１がセンサ
筐体の周囲に沿って溶接される。

さらに、シリコンチップがセラミックベース３４上に組
立てられる。さらに熱遮蔽部材３３及びサーマルシャン
ト４ｏがセンサ筒体３７中に取付けられる。次にセラミ
ックベース３４が筺体３７中に取付けられ、さらに油圧
ラムを用いてロッキングカラ一部材３７ａがセラミック
ベース３４の背後に圧入される。この作業中、ステンレ
ススチールディスク３１前面のたわみがモニタされ、デ
ィスクが所定のたわみを生じるまでカラ一部材３７ａの
圧入が継続される。本実施例ではディスク面上における
１０００分の１インチの予備たわみにより２２．５ボン
ドの荷重゛がシリコンチップ上に生じる。

これにより、シリコンチップが安全にたわむことのでき
る全だ、わみ量の３３％に相当するたわみが生じる。８
０バールないし１２００ｐｓｉの動作圧によりシリコン
チップはさらにたわみ、全たわみｍの約３７％に達する
たわみがさらに発生する。余裕として残った３０％のた
わみは例えば１５０パールないし２２００ｐｓ　ｉに達
する過大な圧力が加わった場合にシリコンチップを保護
するためのものである。

動作圧に起因して生じるステンレススチールディスクに
あらかじめ与えられたたわみ量の減少により２％以下の
小さな誤差が生じることがある。

しかし、ディスク及びシリコンチップの特性が十分にリ
ニアであるとすると誤差の与える影響は圧抵抗素子のホ
イートストンブリッジ構成により出力される出力電圧変
化の約２％の減少として現れるだけである。

ディスクに与えられる予備的なたわみは（ａ）セラミッ
クベースの筐体内での位置決めの誤差：及び（ｂ）動作
温度範囲にかけるセラミック、シリコンチップ、熱遮蔽
部材及び筐体の熱膨張の不適合に起因して生じる誤差を
除くためのものである。

第７図を参照するに、ステンレススチールディスク４１
がステンレススチール管状筐体４７上に溶接される。熱
遮蔽押し棒４３はサーマルシャント５０を担持し、この
サーマルシャント５０は通気孔５０ａを有する。シリコ
ンチップ４２は曲げモードで動作しその下側に引張モー
ドで動作する圧抵抗素子を担持する。シリコンチップ４
２は剛性ディスク４４上に固定される。セラミックリン
グ４９及び４９ａが剛性ディスク４９を挟持し、一方リ
ング４９．４９ａ及びディスク４４は一端にサーマルシ
ャント５０を担持するスペーサ５１と筐体４７中の内孔
内に螺入されるロッキングカラ一部材４７ａとの間で保
持される。ロッキングカラ一部材４７ａを本体４７の内
孔中に螺入することにより筐体内の全組立体が押し棒４
３を介してディスク４１を押し、これによりディスク４
１に所定のたわみがあらかじめ与えられる。

シリコンリング４９中に形成された凹部４９の中にはプ
リント回路基板５２が保持され、プリント回路基板５２
上の導体トラックは出力端子４８とチップ４２の下側の
圧抵抗要素とを接続する。

シリコンチップ４２はシリコンリング４９とシリコンチ
ップ４２を直接に支持する中間リング４９ｂとの間にて
ばねにより弾性力を加えるざらにばねワッシャ５３によ
り剛性ディスク４４の下側に締着される。

シリコンチップ４２はエツチングをされていない圧力変
換器であり、ひずみゲージが形成させているシリコン面
を点荷重を加えることによりたわませた場合約１５ボン
ドの荷重の範囲までなら非常に直線性の良い応答を生じ
る。従って押し棒４３は実質的に点荷重を加える。セラ
ミックリング４９ｂは荷重を分散させるワッシャとして
作用しシリコンチップ４２を受入れるための四角形の凹
部が形成されている。

図示したように、ステンレススチールディスク４１は筐
体４７を塞ぎ、さらに裏当てワッシャ４７ｂが設けられ
、ディスク４１及びワッシャ４７ｂがいずれも筐体に同
時に溶接される。これにより、溶接の際のステンレスス
チールディスク４１の変形が最小になる。環状プリント
回路基板５２とシリコンチップのメタリゼーション部と
め間の配線は筐体４７の底を通って行なわれる。圧縮モ
ードセンサの場合と同じく低剛性のステンレススチール
ディスクがセンサ筐体の一端を塞ぎ、熱遮蔽部材とサー
マルシャントとがディスクをカプセルへ結合する作用を
する。

ロッキングカラー４７ａはあるいは筐体４７中に圧入し
てもよく、これによりステンレススチールディスクの前
面を強制的にたわませることも可能である。

本実施例ではシリコンチップの剛性が１１×１０４ボン
ド／インチと計算されるがこの値は先の実施例の圧縮モ
ード装置における値よりも小さい。従って補強要素を追
加することにより剛性値を３５ｘｌＯ’まで高めた。こ
のモードではシリコンチップのたわみが増大するので動
作圧に起因してステンレススチールディスクにあらかじ
め与えられていたたわみが減少し７．６％の誤差が生じ
る。この場合は剛性ディスク４１の剛性を減少させるこ
とによりこの誤差をほとんど除去することができる。

動作圧が１２００ｇ５ｉの領域における有用なたわみは
シリコンチップの可能な全たわみ岳の３７％であり、た
わみの損失量は圧縮モード圧力センサの場合と同程度で
ある。

第８図は本発明の別の概略化した実施例を示す。

図示のセンサはステンレススチール製管状筐体６０を有
しその外側にはねじ溝６１が形成しである。筐体６０は
環状外周リム６２を有しその上にステンレススチール製
一体ダイヤフラム又はベローズ６３が固定される。この
ベローズ６３はその後部に拡大部６３ａを有し、この拡
大部６３ａが筐体６０上に形成されたリム６２に適合し
てかぶせられる。さらにこの拡大部６３ａの後縁部がリ
ム６２の後縁部で折り返され環状溝部６２ａ中に折り込
まれる。このベローズは円筒形状をしたスペーサ部分６
３ｂと円筒形状の縮径部分６３ｃとを有し、この縮径部
分６３Ｃは断熱性材料より形成されたあるいは少なくと
もシリコンチップ６５への熱伝導が極めて少ない材料よ
りなる押し棒６４をしっかりと囲んで保持する。押し棒
６４は先端部６４ａに球面が形成されておりチップ６５
との間で効果的な点接触を形成する。

チップ６５は曲げモードにて支持台６６及び６７の間で
動作をする。チップへの結線は本体６０中の通路６８．
６９を通って導入される。また管状のプラスデック製ロ
ック部材６ｏが通路６８．６９中に延在する管状延長部
７１及び７２を有し、これにより通路６８．６９の金属
壁から導出されるリードＩ２７３が絶縁される。ロック
部材７０はケーブル外被７６を筐体６０中の内孔７７内
に保持するための刻み７４及び７５を有する。

筐体６０の内孔７７に沿って細い溝よりなる通路７８が
形成されベローズ６３内の空間と外界とを結ぶ。これに
より、例えば温度変化などが生じてもベローズ内に圧力
が加わることが防止される。

チップ６５は厚いエツチングされていないチップであり
その前面６５ｂ上に接続パッド６５ａを有し、この接続
バッド６５ａはチップ中に拡散して形成されたひずみゲ
ージ素子に接続される。

ベローズ６３特にベローズ６３に加わる外圧に応じて軸
方向へ動くベローズ６３の端部８０゜８１．８２は押し
棒６４の先端がチップに押しあてられた場合にベローズ
に所定のあらかじめ加えられるたわみが正しく生じるよ
うに精密に注意深く調整される必要がある。

センサを組立てる際、チップが支持台上に取付けられ、
ケーブルがロック部材と共に挿入され、ケーブルからの
裸のリード線７３がパッド６５ａに接続される。次いで
ベローズが押し棒６４と共にリム６２上に取付けられさ
らにそのリム部分６３ａが溝部６２ａ内へ折返される。

拡散形成されたひずみゲージ素子は引張りモードで動作
しまたホイートストンブリッジを形成するように接続さ
れる。

ブリッジの−の対角線上に入力電圧（支流又は直流）が
加えられ他の対角線を結ぶ出力電圧を測定することによ
り圧力が測定される。

上記実施例の測定範囲はＯ〜１２００ｐｓｉであり、ま
た周波数応答は５〜８ｋＨ２，動作温度は　　−ｂ である。

シリコンチップは単一の圧抵抗素子でもよいが完全なブ
リッジ、すなわちブリッジを形成する４つの圧抵抗素子
よりなる回路としてもよい。

第９図に示す高圧力センサは中央部に可動域９０Ａを有
するステンレススチール製ダイヤフラム９０よりなり、
この中央可動域９０Ａは固定された環状外周部９０Ｂに
波形支持領域９０Ｃを介して接続される。このダイヤフ
ラム９０は打抜き及び圧印加工により製造することがで
きる。外周部分９０Ｂは筐体９１のリム９０Ｂに溶接さ
れる。

筐体９１は小径内孔部９１Ｃと大径内孔部９１Ｄとの間
に階段部９１Ｂを有する。リム９１Ａ及び溶接部は第９
Ａ図にわかりやすく示されている。

ステンレススチール製押し棒９２の一端９２Ａには荷重
分散用部材９３が溶接されて筐体９１中に適合・挿入さ
れる。その際、荷重分散用部材９３はダイヤフラムの下
側に波形域９０Ｇにより画成された領域内に適合する。

押し棒９２は外端部９２Ｂにおいて案内部材９４の内孔
９４Ａ内を案内される。この案内部材９４は押し棒が挿
入された後大径内孔９１Ｄの方向から内孔９１Ｃ内に押
し込まれ、その際傾斜した環状固定領域９４Ｂが内孔９
１Ｇの壁面にくい込む。

変換器取付部９５はステンレススチール管よりなり筐体
９１の内孔９１Ｄ中に押し込まれる。取付部９５は挿入
の際、押し棒の端部９２Ｂが変換器９６に当接すること
によりダイヤフラム９０が所定のたわみを生じる位置に
おいて溶接される。

取付部９５は筐体９１の薄肉部９１Ｅを介して位置９７
でスポット溶接される。

取付部は第９Ｂ図に示すように正方形凹部９５Ａを有し
この中にエツチングされたシリコンひずみゲージ変換器
９６が適合する。このシリコンひずみゲージ変換器９６
は４つのひずみゲージ９８を含み、これらがそれぞれリ
ード線によって４つの出力ビン９９に接続されている。

ビン９９の形を第１０Ａ図に示す。ビンはしんちゅうよ
りなりｒＤＪ字形のヘッド９９Ａを有する。シリコン変
換器９６は取付部９５及びビン９９から変換器の下をそ
の側面にまで延在して達する絶縁層１００により絶縁さ
れる。この絶縁Ｗ！Ｊ１ｏｏを第９Ｃ図に概略的に示す
。

ビン９９は第１０Ｃ図に詳細に示す管状セラミック絶縁
体１０７により保持される。

第１０８図は取付部９５の外観図であり変換器出力ビン
及び絶縁体を除いて示しである。取付部９５には４つの
対称的に１ｍ１２ｎして形成された内孔９５Ｂが形成さ
れておりこの中にビン９つを保持する絶縁管１０１が収
められる。ｒＤＪ字形ヘッドの平坦な側面は絶縁Ｆ３１
００を介して変換器９６のそれぞれの縁部にあてられる
。

出力ワイヤ１０２はそれぞれのビン９９から内孔９５Ｂ
を通ってさらに取付部９５の内孔９５Ｃに沿って延在す
る。

ひずみゲージ素子９８は第１１図に示すブリッジ構成に
接続され、図中に各素子の鋳型的な抵抗値をキロオーム
単位で示した。圧力が１２００ｐｓｉの場合、端子Ａ及
びＢの間に印加した５ボルトの直流電圧により端子Ｃ及
びＤの間に約１６０１１Ｖの直流出力が現れる。入力電
圧及び出力電圧がいずれも直流であるため本発明による
圧力センサは様々なエンジン制御装置及び他の高圧力感
知装置に対して応用することができる。

また、筐体９１の上部の径は約６馴であるが下部の径は
約８．５Ｍであり、このためエンジンのシリンダヘッド
中にねじにより固定することが容易にできる。従って、
本発明によるセンサを既存のエンジンの既存のホーバー
ヘッドバルブギヤとエンジンシリンダの間の比較的小さ
い螺条孔に挿入することが可能である。

すなわち、本発明により、既存のエンジンにほとんど改
造なしに取付・使用できる製造が簡単で高出力を与える
小形の圧力センサが得られる。

押し棒９２は径が１Ｊｗしがなく従って軽量であるが同
時にダイヤフラムに加わる力を伝達するに十分な強度を
有し、また効果的な熱遮蔽部材として作用する。このセ
ンサは力を効果的に測定する。

シリコン変換器９６は第９図に示すように下側がエツチ
ングされており、その結果このエツチング部分９６Ｂが
変換器外周部９６Ａにより支持される。この様子を第９
Ｄ図に示す。第９Ｄ図は変換器を切る断面図である。第
９Ｄ図に示すようにひずみゲージ９８は最大の曲げを受
ける部分である部分９６Ｂ上の部分９６Ｂと支持外周部
９６Ａとが接続される位置に取付けられる。エツチング
される深さは極（わずかである。図示した実施例ではチ
ップの厚さは０．４２０ａｍである。チップの径は約５
ａｌ＋でありエツチング部分の径は約２　ｍ　、またエ
ツチング部分の厚さは約０．３８．である。このような
少量のエツチングでもエツチング領域の端部に形成され
る段部の直上に形成される部分９６Ａと９６Ｂとの接続
部において曲げが十分に生じる。このように、シリコン
チップは有効な厚肉の変！！！Ｉ器として作用し、先に
説明した実施例と同様なダイヤフラム９０に所定のたわ
みがあらかじめ与えられる。このダイヤフラム９０は一
体支持領域９０Ｇにより弾力性要素とされている。

変換器９６とわずかにエツチングすることによっても第
１１図の離間した支持部６６．６７と同一の効果を得る
ことができる。ただし、この場合エツチング作業をシリ
コンチップ中に注入・形成されているひずみゲージと正
確に合致するように行える利点が得られ、後で狂いが生
じることはない。このエツチングの位置を正確に合致さ
せることは高感度圧力センサを得るのに必須であるのが
見出された。

第１２図は第１１図に示すブリッジ回路の端子Ａ及びＢ
の間に４．５■の電圧を加えた場合の圧力対電圧を示す
グラフである。図中のゼロ点オフセットは先に説明した
あらかじめ加えられたたわみに起因する。

第１３図は負荷が加わった状態で運転している内燃エン
ジンの−のシリンダ中の動作工程中の圧力を本発明によ
る圧力センサにより感知した結果を示すグラフである。

図示の動作は上死点（ＴＤＣ）の１５＃前から始り、圧
力が立上り始めるところで点火が始まり、最大圧力が生
じる直前にＴＤＣに達する。最大圧力が発生した後に生
じている圧力の変動はノッキングをあられす。図中の動
作はＴＤＣ後約４０°の時点まで延在する。本発明によ
る圧力センサはまたノッキングをピックアップするのみ
ならず、曲線の下側の領域の面積を求めることもできる
。従って電子υＩｆ２１１装置を用いてノッキングが最
小になりかつ面積が最大になるように燃料供給】及び供
給タイミングを調整することが可能になる。

第１４図は第９図〜第１３図に示す実施例中の圧力セン
サの製造過程を示す図である。まず筐体９１が形成され
る（第１４Ａ図）。次いでヱ体９１に蓋部材（ダイヤフ
ラム９０）が溶接される（第１４Ｂ図）。次いで第１４
Ｃ図の過程で筐体９１が治具中で反転されヘッド９２Ａ
を備えた押し棒９２が挿入される。次いで案内部９４が
押込まれる（第１４０図）。Ｒ後に変換器取付部５が圧
力抵抗素子の出力をモニタしつつラムにより押込まれる
（矢印Ｒ）。圧抵抗素子の出力が所定値（例えば２５ａ
＋Ｖ）に達したのがメータＭ上で検出されるとラムが停
止され、位置９７で溶接がなされてこのあらかじめ与え
られる所定のたわみが固定される。

変換器上の径１１１Ｗの棒が加える１５１ボンドの力に
より変換器に約１／１０００インチのたわみが生じる。

すなわち変換器の剛性は大よそ上記のようなたわみを生
じる値になっている。

要約すると、本発明は曲げモードで動作する厚肉シリコ
ンチップ（６５）と、ベローズである可撓性弾性蓋部材
と、ベローズからチップへ力を伝達する断熱性押し棒と
よりなる自動車エンジンの燃焼室用の圧力センサを提供
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は圧抵抗素子に圧縮ひずみが作用する本発明一実
施例による曲げモード厚肉シリコン圧力センサの概略図
、第２図は圧抵抗素子に張力ひずみが作用する本発明に
よるシリコン圧力センサの第２実施例の概略図、第３図
は剛性が強化された別の実施例を示す図、第４図は第３
図の圧力センサの底面図、第５図は圧縮モード変換器を
備えた圧力センサの実施例を示す図、第６図は第５図の
変換器チップを示す図、第７図は剛性強化変換器を備え
た曲げモード圧力センサの別の実施例を示す図、第８図
は肉厚シリコンチップ変換器を備えた曲げモード圧力セ
ンサのさらに別の実施例を示す図、第９図は本発明によ
る内燃エンジンの動作中のシリンダ圧を感知する圧力セ
ンサの軸方向に沿う断面図、第９Ａ図及び第９Ｃ図は第
９図の詳細を示す拡大図、第９Ｂ図はうインＸ−ｘに沿
う第９図の横断面図、第１０Ａ、１０Ｂ及び１０Ｃ図は
第９図実施例の詳細を示す拡大図、第１１図は第９図実
施例で使用するひずみゲージ素子のブリッジ接続を示す
回路図、第１２図は第９図〜第１１図に示す圧力センサ
の圧力／出力電圧曲線、第１３図は第９図〜第１１図に
示す圧力センサを使用した圧力／行程曲線の例を示す図
、第１４図は第９図〜第１３図の製造段階を示す図であ
る。 １．２１．９０・・・ダイヤフラム、２・・・圧力変換
器、３．４ａ、３３．４３．６４．９２・・・押し棒、
４・・・剛性ビーム、５．６・・・圧抵抗素子、７，２
７゜４７、６０．９１−・・筐体、７ａ、７ｂ・・−Ｅ
ｌ、１２゜２２・・・圧力変換器、１５．１６・・・圧
抵抗素子、２３・・・熱遮蔽層、２４・・・高剛性要素
、２４ａ・・・スピゴット、２４ｂ・・・ラグ、２５．
２６・・・圧抵抗器、２７ａ・・・ロックリング、２８
・・・ケーブル、２９・・・セラミックリング、２２ａ
・・・メタリゼーションパッド、２５ａ、２６ａ・・・
接続パッド、３１・・・ステンレススチールディスク、
３２．４２．６５・・・シリコンチップ、３７・・・管
状筐体、３７ａ・・・ロッキングカラ一部材、３８・・
・ビン、４６．５０・・・サーマルシャント、４１・・
・ディスク、４４・・・剛性ディスク、４７ａ・・・ロ
ッキングカラー、４８．１０２・・・出力ワイヤ、４９
．４９ａ、４９ｂ・・・リング、５１・・・スペーサ、
５２・・・プリント回路基板、５３・・・ワッシャ、６
１・・・ねじ溝、６２．９１Ａ・・・リム、６２ａ・・
・環状溝部、６３・・・ベローズ、６３ａ・・・拡大部
、６５ａ・・・接続パッド、６６．６７・・・支持台、
６８．６９・・・通路、７０・・・ロック部材、７１゜
７２・・・管状延在部、７３・・・リード線、７４．７
５・・・刻み、７７．９５Ｂ、９５Ｃ・・・内孔、８０
゜８１．８２・・・１部、９０Ａ・・・可動域、９０Ｂ
・・・外周部（リム）、９０Ｃ・・・支持領域、９１Ｂ
・・・階段部、９１Ｃ・・・小径内孔部、９１Ｄ・・・
大径内孔部、９２Ａ・・・押し棒の一端、９３・・・荷
重分散部材、９４・・・案内部材、９４△・・・案内部
材内孔、９４Ｂ・・・案内部材固定領域、９５・・・変
換器取付部、９５Ａ・・・凹部、９６・・・ひずみゲー
ジ変換器、９６Ａ・・・変換器外周部、９６Ｂ・・・エ
ツチング部分、９７・・・位置、９８・・・ひずみゲー
ジ、９９・・・出力ビン、１００・・・絶Ｑ層、１０１
・・・絶縁管。 心＠都 手続ネＩｎ正書 昭和６２年　７月２４日 住　所　イギリス国　ロンドン　ダブリューシー２７−
ル３エイチエー　マルトラパーズ　ストリート　１０番
地名　称　　エステイ−シー　ピーエルシー代表者　マ
ーク　チャールズ　デニス ４、代理人 住　所　〒１０２　　東京都千代田区麹町５丁目７番地
６、　補正の対象 図面。 ７、補正の内容 図面の浄書（内容に変更なし）を別紙のとおり補充する
。 手続ネ甫正りけ（方式） ％式％ 住　所　イギリス国　ロンドン　ダブリューシー２７−
ル３エイチエー　マルトラバーズ　ストリート　１０番
地名　称　　エステイ−シー　ビーエルシー代表者　マ
ーク　チャールズ　デニス ４、代理人 住　所　〒１０２　　東京都千代田区麹町５丁目７番地
６、補正の対象 明細書の図面の簡単な説明の欄。 ７、補正の内容 明細書中、第２７頁１６行記載の［第９Ａ図及び第９Ｃ
図］を「第９Ａ、第９Ｃ図及び第９Ｄ図」と補正する。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）　内燃エンジンの燃焼室中に生じる大気圧を超え
   る高圧力を感知する圧力センサであつて、剛性の筺体と
   、筺体中に設けられたセンサチツプと、筐体の一端を塞
   ぐ耐熱性かつ可撓性の蓋部材と、蓋部材とセンサチップ
   とを結合して蓋部材に加わった力をセンサチップに伝達
   する力伝達部材とよりなり、該センサチップにより蓋部
   材に外側から加わる圧力に対応する出力信号を得ること
   を特徴とする圧力センサ。
2. （２）　該チツプは曲げモードで動作するように構成さ
   れており、チツプ上に該出力信号を出力する引張モード
   又は圧縮モードで動作するひずみゲージ抵抗器が設けら
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   圧力センサ。
3. （３）　蓋部材はベローズであり筐体上への取付けの際
   後端縁部が筺体上の環状溝部中に折返されることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の圧力センサ。
4. （４）　所定のたわみを蓋部材にあらかじめ与える弾性
   要素を含む特許請求の範囲第１項記載の圧力センサ。
5. （５）　該弾性要素は蓋部材と一体に形成される特許請
   求の範囲第４項記載の圧力センサ。
6. （６）　蓋部材は一体形成された環状波形部を有し、こ
   の環状波形部によりダイヤフラムと弾性要素とが支持さ
   れまた蓋部材にあらかじめたわみを加えることが可能に
   なることを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の圧力
   センサ。
7. （７）　該力伝達部材は棒と、棒とダイヤフラムの間に
   設けらるディスク状部材とよりなり、該ディスク状部材
   は該環状波形部内の主要部分においてダイヤフラムを支
   持することを特徴とする特許請求の範囲第６項記載の圧
   力センサ。
8. （８）　蓋部材は比較的高い剛性を有するセンサチツプ
   と比較して比較的低い剛性を有することを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の圧力センサ。
9. （９）　互いに嵌合した第１及び第２の筺体部分よりな
   り、第１の筺体部分は可撓性感圧要素及び押し棒組立体
   を支持し、第２の筺体部分は変換器を支持し、該変換器
   は該感圧要素の比較的低い剛性に対して比較的高い剛性
   を有し、該第１及び第２の筺体部分を結合するこにより
   押し棒が感圧要素と変換器の間で力を伝達しまた感圧要
   素に加わる永久的な弾性的たわみが決定されることを特
   徴とする圧力センサ。
10. （１０）　感圧要素及び押し棒組立体を支持する第１の
    筺体部分を形成し、低い剛性を有する該感圧要素よりも
    高い剛性を有する変換器を支持する第２の筺体部分を形
    成し、第１及び第２の筺体部分を互いに嵌合させて感圧
    要素に加わる力を変換器に押し棒を介して伝達し、さら
    に感圧要素に生じている永久的な弾性的たわみを決定す
    る段階よりなる圧力センサの製造方法。