KR102160498B1 - 압력 센서 칩 - Google Patents

압력 센서 칩 Download PDF

Info

Publication number
KR102160498B1
KR102160498B1 KR1020190083287A KR20190083287A KR102160498B1 KR 102160498 B1 KR102160498 B1 KR 102160498B1 KR 1020190083287 A KR1020190083287 A KR 1020190083287A KR 20190083287 A KR20190083287 A KR 20190083287A KR 102160498 B1 KR102160498 B1 KR 102160498B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ring
sensor diaphragm
pressure
shaped
holding member
Prior art date
Application number
KR1020190083287A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20200011359A (ko
Inventor
도모히사 도쿠다
히로후미 도조
노조미 기다
Original Assignee
아즈빌주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 아즈빌주식회사 filed Critical 아즈빌주식회사
Publication of KR20200011359A publication Critical patent/KR20200011359A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102160498B1 publication Critical patent/KR102160498B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L27/00—Testing or calibrating of apparatus for measuring fluid pressure
    • G01L27/002—Calibrating, i.e. establishing true relation between transducer output value and value to be measured, zeroing, linearising or span error determination
    • G01L27/005—Apparatus for calibrating pressure sensors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L13/00—Devices or apparatus for measuring differences of two or more fluid pressure values
    • G01L13/06—Devices or apparatus for measuring differences of two or more fluid pressure values using electric or magnetic pressure-sensitive elements
    • 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
    • G01L19/06—Means for preventing overload or deleterious influence of the measured medium on the measuring device or vice versa
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L13/00—Devices or apparatus for measuring differences of two or more fluid pressure values
    • G01L13/02—Devices or apparatus for measuring differences of two or more fluid pressure values using elastically-deformable members or pistons as sensing elements
    • G01L13/025—Devices or apparatus for measuring differences of two or more fluid pressure values using elastically-deformable members or pistons as sensing elements using diaphragms
    • 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
    • G01L19/0092—Pressure sensor associated with other sensors, e.g. for measuring acceleration or temperature
    • 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
    • G01L19/06—Means for preventing overload or deleterious influence of the measured medium on the measuring device or vice versa
    • G01L19/0618—Overload 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
    • G01L19/14—Housings
    • G01L19/147—Details about the mounting of the sensor to support or covering means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L7/00—Measuring the steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by mechanical or fluid pressure-sensitive elements
    • G01L7/02—Measuring the steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by mechanical or fluid pressure-sensitive elements in the form of elastically-deformable gauges
    • G01L7/08—Measuring the steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by mechanical or fluid pressure-sensitive elements in the form of elastically-deformable gauges of the flexible-diaphragm type
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/0042—Constructional details associated with semiconductive diaphragm sensors, e.g. etching, or constructional details of non-semiconductive diaphragms
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/0042—Constructional details associated with semiconductive diaphragm sensors, e.g. etching, or constructional details of non-semiconductive diaphragms
    • G01L9/0048—Details about the mounting of the diaphragm to its support or about the diaphragm edges, e.g. notches, round shapes for stress relief
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/0051—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance
    • G01L9/0052—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance of piezoresistive elements
    • G01L9/0054—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance of piezoresistive elements integral with a semiconducting diaphragm

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)

Abstract

본 발명은, 센서 다이어프램이 스토퍼에 착저(着底)한 후의 센서 다이어프램의 이상 변형을 억제하는 것을 목적으로 한다.
스토퍼의 곡면형 오목부에 홈 패턴 영역(#1)과 홈 패턴 무영역(#2)을 마련한다. 홈 패턴 무영역(#2)은, 센서 다이어프램의 스토퍼의 곡면형 오목부로의 착저시, 센서 다이어프램이 밀착되는 링형의 제1 영역(#21)과, 링형의 벽의 내벽면(1-5a)과 링형의 제1 영역(#21) 사이에 위치하는 링형의 제2 영역(#22)으로 분리된다. 이것에 의해, 제1 영역(#21)을 밀봉 영역으로 하고, 제2 영역(#22)을 밀봉 영역으로 하여, 링형의 벽의 내벽면(1-5a) 측의 공간에 잔존하는 압력 전달 매체가 밀봉 영역(#22)에 밀봉되고, 센서 다이어프램의 이상 변형이 억제된다.

Description

압력 센서 칩{PRESSURE SENSOR CHIP}
본 발명은, 한쪽 면 및 다른 쪽 면에 받는 압력차에 따른 신호를 출력하는 센서 다이어프램을 이용한 압력 센서 칩, 예컨대 압력을 받아 변위되는 박판형의 다이어프램 상에 왜곡 저항 게이지를 형성하고, 다이어프램에 형성된 왜곡 저항 게이지의 저항값 변화로부터 다이어프램에 가해진 압력을 검출하는 압력 센서 칩에 관한 것이다.
종래부터, 공업용 차압 센서로서, 한쪽 면 및 다른 쪽 면에 받는 압력차에 따른 신호를 출력하는 센서 다이어프램을 이용한 압력 센서 칩을 내장한 차압 센서가 이용되고 있다.
이 차압 센서는, 고압측 및 저압측의 수압(受壓) 다이어프램에 가해지는 유체압을, 실리콘 오일 등의 압력 전달 매체[비압축성 액체(봉입액)]에 의해 센서 다이어프램의 한쪽 면 및 다른 쪽 면으로 유도하여, 그 센서 다이어프램의 왜곡을, 예컨대 왜곡 저항 게이지의 저항값 변화로서 검출하고, 이 저항값 변화를 전기 신호로 변환하여 취출하도록 구성되어 있다.
도 7에, 차압 센서에 내장된 압력 센서 칩의 요부의 구성을 도시한다(예컨대, 특허문헌 1 참조). 이 압력 센서 칩(1)은, 센서 다이어프램(1-1)과, 제1 유지 부재(1-2)와, 제2 유지 부재(1-3)를 구비하고 있다.
이 압력 센서 칩(1)에 있어서, 제1 유지 부재(1-2)와 제2 유지 부재(1-3)는 센서 다이어프램(1-1)을 사이에 두고 접합되어 있다. 또한, 센서 다이어프램(1-1)은, 실리콘에 의해 구성되며, 박판형으로 형성된 다이어프램의 표면에 왜곡 저항 게이지(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 유지 부재(1-2, 1-3)도 실리콘에 의해 구성되어 있다.
이 압력 센서 칩(1)에 있어서, 유지 부재(1-2)에는 오목부(1-2a)가 형성되고, 이 오목부(1-2a)의 주연부(1-2b)를 센서 다이어프램(1-1)의 한쪽 면(1-1a)에 대면시켜, 유지 부재(1-2)가 센서 다이어프램(1-1)의 한쪽 면(1-1a)에 접합되어 있다. 유지 부재(1-3)에는 오목부(1-3a)가 형성되고, 이 오목부(1-3a)의 주연부(1-3b)를 센서 다이어프램(1-1)의 다른 쪽 면(1-1b)에 대면시켜, 유지 부재(1-3)가 센서 다이어프램(1-1)의 다른 쪽 면(1-1b)에 접합되어 있다.
유지 부재(1-2)의 오목부(1-2a)는, 센서 다이어프램(1-1)의 변위에 따른 곡면(비구면)으로 되어 있고, 그 꼭대기부에 압력 도입 구멍(도압공)(1-2c)이 형성되어 있다. 유지 부재(1-3)의 오목부(1-3a)는, 평평한 면으로 되어 있고, 그 꼭대기부에 압력 도입 구멍(도압공)(1-3c)이 형성되어 있다.
이 압력 센서 칩(1)에서는, 유체압(PL)이 실리콘 오일 등의 압력 전달 매체를 통해 유지 부재(1-2)의 도압공(1-2c)을 지나, 센서 다이어프램(1-1)의 한쪽 면(1-1a)에 인가된다. 또한, 유체압(PH)이 실리콘 오일 등의 압력 전달 매체를 통해 유지 부재(1-3)의 도압공(1-3c)을 지나, 센서 다이어프램(1-1)의 다른 쪽 면(1-1b)에 인가된다.
이 압력 센서 칩(1)에서는, PH가 고압측의 유체압, PL이 저압측의 유체압으로 정해져 있고, 제1 유지 부재(1-2)의 곡면형 오목부(1-2)가 유체압(PH)이 과대해졌을 때의 스토퍼의 역할을 수행한다. 즉, 센서 다이어프램(1-1)의 다른 쪽 면(1-1b)에 과대압이 인가되어 센서 다이어프램(1-1)이 변위되었을 때, 그 변위면 전체가 유지 부재(1-2)의 오목부(1-2a)의 곡면에 의해 막아 내어진다. 이하, 유지 부재(1-2)를 스토퍼라고도 부른다.
이것에 의해, 센서 다이어프램(1-1)의 다른 쪽 면(1-1b)에 과대압이 인가되었을 때의 과도한 변위가 저지되고, 센서 다이어프램(1-1)의 주연부에 응력 집중이 생기지 않도록 하여, 과대압의 인가에 의한 센서 다이어프램(1-1)의 본의 아닌 파괴를 효과적으로 막아, 그 과대압 보호 동작 압력(내압)을 높이는 것이 가능해진다.
이 압력 센서 칩(1)에서는, 스토퍼(1-2)의 오목부(1-2a)의 곡면(비구면)의 형상이 이상 설계 형상에서 벗어나 버렸을 경우, 내부에 봉입되는 압력 전달 매체가 착저(着底)한 센서 다이어프램(1-1)과 스토퍼(1-2)의 곡면형 오목부(1-2a) 사이에 남겨질 가능성이 있다. 이 경우, 압력 전달 매체가 도피할 곳이 없기 때문에, 센서 다이어프램(1-1)이 이상 변형되고, 그것에 따른 과대한 응력이 발생하여, 출력 이상이나, 센서 다이어프램(1-1)의 파괴로 이어져 버릴 우려가 있다.
또한, 센서 다이어프램(1-1)의 착저 후에도 차압을 올리고, 그 후 차압을 내린 경우, 착저한 차압에 의해 박리되는 것이 이상적이지만, 착저한 후에는, 착저측의 수압 면적은 도압공(1-2c)의 개구 면적이 되기만 하므로, 착저압에 의해 박리되지 않고, 나아가서는 사용압까지 내려가도 박리되지 않을 가능성이 있다.
또한, 압력 전달 매체를 봉입할 때에, 센서 다이어프램(1-1)의 에지로 가면 갈수록 갭이 작아지기 때문에, 압력 전달 매체의 봉입이 곤란해지고, 미봉입 개소가 생기게 되면 압력 손실로 이어질 우려가 있다.
그래서, 센서 다이어프램(1-1)의 이상 변형을 회피하는 것을 목적으로 하여, 또한 센서 다이어프램(1-1)의 박리성이나 압력 전달 매체의 봉입성을 향상시키는 것을 목적으로 하여, 스토퍼(1-2)의 곡면형 오목부(1-2a)에, 복수의 볼록부(기둥)(2)(도 8 참조)를 이산적으로 형성하고, 이 복수의 볼록부(2)와 볼록부(2) 사이의 통로로서 홈(3)을 형성하는 것이 고안되어 있다(예컨대, 특허문헌 2 참조).
[특허문헌 1] 일본 특허 제3847281호 공보 [특허문헌 2] 일본 특허 공개 제2017-106812호 공보
그러나, 이러한 구조의 압력 센서 칩(1)에서는, 스토퍼(1-2)와 센서 다이어프램(1-1)과의 접합부(도 8에 있어서 점선으로 둘러싼 부분)의 각도가 날카로운 예각이 된다. 이 때문에, 스토퍼(1-2)와 센서 다이어프램(1-1)과의 접합부의 예각으로 이어지는 1점(각도 0에 가까운 점)에 응력이 집중하고, 파괴 인성이 매우 낮아, 저압(유체압(PL))에 의한 센서 다이어프램(1-1)의 스토퍼(1-2)와는 반대측으로의 약간의 변형이어도, 파괴에 이르게 될 우려가 있다.
또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 스토퍼(1-2)의 주연부(1-2b)에 링형의 벽(1-5)을 설치하고, 이 링형의 벽(1-5)의 내벽면(1-5a)을 센서 다이어프램(1-1)과 스토퍼(1-2)의 곡면형 오목부(1-2a)로 둘러싸이는 공간(1-4)을 향하게 하는 것을 생각할 수 있다. 도 10에, 스토퍼(1-2)를 링형의 벽(1-5)의 하면측에서 본 도면을 도시한다.
이와 같이 하면, 스토퍼(1-2)와 센서 다이어프램(1-1)과의 접합부(도 9에 있어서 점선으로 둘러싼 부분)에 전체 둘레에 걸쳐 단차(아주 미소한 단차)(h)가 형성되게 되고, 이 단차(h)에 의해 응력이 분산되게 된다. 즉, 단차(h) 내에 응력의 분산점이 복수 생기게 된다. 이것에 의해, 스토퍼(1-2)와 센서 다이어프램(1-1)과의 접합부의 파괴 인성(靭性)이 높아져서, 센서 다이어프램(1-1)의 스토퍼 반대측 변형시의 강도가 확보된다.
그러나, 이러한 단차(h)를 형성하면, 스토퍼(1-2)의 곡면형 오목부(1-2a)의 형상 편차가 있었을 경우, 과대압 인가시에 센서 다이어프램(1-1)이 스토퍼(1-2)에 착저한 후(도 11 참조), 스토퍼(1-2)의 곡면형 오목부(1-2a)의 주연부의 홈(3)이나 단차(h) 내로 압력 전달 매체(4)가 도피해 들어가기 때문에, 센서 다이어프램(1-1)의 둘레면이 오목부(1-2a)의 비구면 형상을 따라 이상 변형을 일으켜, 내압이 열화되어 버린다고 하는 문제가 발생한다.
본 발명은, 이러한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 스토퍼와 센서 다이어프램과의 접합부의 파괴 인성을 높여, 저압에 의한 센서 다이어프램의 약간의 변형으로 파괴에 이르게 될 우려가 없고, 또한 센서 다이어프램이 스토퍼에 착저한 후의 센서 다이어프램의 이상 변형을 억제하는 것이 가능한 압력 센서 칩을 제공하는 것에 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 압력차에 따른 신호를 출력하는 센서 다이어프램(1-1)과, 센서 다이어프램의 한쪽 면(1-1a)에 그 주연부(1-2b)를 대면시켜 접합되고, 센서 다이어프램의 한쪽 면으로 제1 측정압(PL)을 유도하는 제1 도압공(1-2c)을 갖는 제1 유지 부재(1-2)와, 센서 다이어프램의 다른 쪽 면(1-1b)에 그 주연부(1-3b)를 대면시켜 접합되며, 센서 다이어프램의 다른 쪽 면으로 제2 측정압(PH)을 유도하는 제2 도압공(1-3c)을 갖는 제2 유지 부재(1-3)를 구비한 압력 센서 칩(1)에 있어서, 제1 유지 부재(1-2)는, 센서 다이어프램 다른 쪽 면에 과대압이 인가되었을 때의 상기 센서 다이어프램의 과도한 변위를 저지하는 그 센서 다이어프램의 변위에 따른 곡면형의 오목부(1-2a)를 구비하고, 제1 유지 부재(1-2)의 주연부(1-2b)에는, 센서 다이어프램과 제1 유지 부재의 곡면형 오목부로 둘러싸이는 공간(1-4)에 그 내벽면(1-5a)이 면하는 링형의 벽(1-5)이 설치되며, 제1 유지 부재(1-2)의 곡면형 오목부(1-2a)에는, 복수의 볼록부(2)와 볼록부(2) 사이의 통로로서 제1 도압공으로 연통하는 홈(3)이 형성된 홈 패턴 영역(#1)과, 이 홈 패턴 영역을 둘러싸는 링형의 홈 패턴 무영역(#2)이 마련되고, 홈 패턴 무영역(#2)은, 센서 다이어프램의 제1 유지 부재의 곡면형 오목부로의 착저시에, 센서 다이어프램이 밀착되는 링형의 제1 영역(#21)과, 링형의 벽의 내벽면과 링형의 제1 영역 사이에 위치하는 링형의 제2 영역(#22)으로 분리되며, 링형의 제1 영역을 밀봉 영역으로 하고, 링형의 제2 영역을 밀봉 영역으로 하여, 링형의 벽의 내벽면측의 공간(5)에 잔존하는 압력 전달 매체(4)가 밀봉 영역(#22)에 밀봉되는 것을 특징으로 한다.
이 발명에 따르면, 제1 유지 부재(스토퍼)의 주연부에 링형의 벽을 설치함으로써, 이 링형의 벽의 내벽면이 센서 다이어프램과 제1 유지 부재의 곡면형 오목부로 둘러싸이는 공간을 향해, 스토퍼와 센서 다이어프램과의 접합부에 전체 둘레에 걸쳐 단차(아주 미소한 단차)가 형성된다. 본 발명에서는, 이 단차에 의해 스토퍼와 센서 다이어프램과의 접합부에 가해지는 응력이 분산되기 때문에, 즉 응력의 분산점이 단차 내에 복수 생기기 때문에, 스토퍼와 센서 다이어프램과의 접합부의 파괴 인성이 높아져서, 센서 다이어프램의 스토퍼 반대측 변형시의 강도가 확보된다.
또한, 본 발명에 있어서, 제1 유지 부재(스토퍼)의 곡면형 오목부에는, 복수의 볼록부와 볼록부 사이의 통로로서 홈이 형성된 홈 패턴 영역과, 이 홈 패턴 영역을 둘러싸는 링형의 홈 패턴 무영역이 마련되어 있다. 센서 다이어프램의 스토퍼의 곡면형 오목부로의 착저시, 링형의 홈 패턴 무영역은, 센서 다이어프램이 밀착되는 링형의 제1 영역과, 링형의 벽의 내벽면과 링형의 제1 영역 사이에 위치하는 링형의 제2 영역으로 분리된다. 이것에 의해, 링형의 제1 영역을 밀봉 영역으로 하고, 링형의 제2 영역을 밀봉 영역으로 하여, 링형의 벽의 내벽면측의 공간에 잔존하는 압력 전달 매체가 밀봉 영역에 밀봉된다. 이 경우, 밀봉되는 압력 전달 매체는 적어, 밀봉된 압력 전달 매체의 압축분밖에 센서 다이어프램은 변형할 수 없다.
또한, 상기 설명에서는, 일례로서, 발명의 구성요소에 대응하는 도면상의 구성요소를, 괄호를 붙인 참조 부호에 의해 나타내고 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 제1 유지 부재(스토퍼)의 주연부에 링형의 벽을 설치하도록 하였기 때문에, 스토퍼와 센서 다이어프램과의 접합부에 전체 둘레에 걸쳐 단차(아주 미소한 단차)가 형성되고, 이 단차에 의해 스토퍼와 센서 다이어프램과의 접합부에 가해지는 응력이 분산되게 된다. 이것에 의해, 스토퍼와 센서 다이어프램과의 접합부의 파괴 인성이 높아져서, 센서 다이어프램의 스토퍼 반대측 변형시의 강도가 확보되고, 저압에 의한 센서 다이어프램의 약간의 변형으로 파괴에 이르게 될 우려를 없애는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명에 따르면, 제1 유지 부재(스토퍼)의 곡면형 오목부에, 복수의 볼록부와 볼록부 사이의 통로로서 제1 도압공으로 연통하는 홈이 형성된 홈 패턴 영역과, 이 홈 패턴 영역을 둘러싸는 링형의 홈 패턴 무영역을 마련하고, 센서 다이어프램의 스토퍼의 곡면형 오목부로의 착저시, 링형의 홈 패턴 무영역이, 센서 다이어프램이 밀착되는 링형의 제1 영역과, 링형의 벽의 내벽면과 링형의 제1 영역 사이에 위치하는 링형의 제2 영역으로 분리되는 것으로 하며, 링형의 제1 영역을 밀봉 영역으로 하고, 링형의 제2 영역을 밀봉 영역으로 하여, 링형의 벽의 내벽면측의 공간에 잔존하는 압력 전달 매체를 밀봉 영역에 밀봉하도록 하였기 때문에, 밀봉된 압력 전달 매체의 압축분밖에 변형되지 않도록 하여, 센서 다이어프램이 스토퍼에 착저한 후의 센서 다이어프램의 이상 변형을 억제하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명에 따른 압력 센서 칩의 일 실시형태의 개략을 나타낸 도면이다.
도 2는 이 압력 센서 칩에 있어서의 스토퍼를 링형의 벽의 하면측에서 본 도면이다.
도 3은 이 압력 센서 칩에 있어서의 센서 다이어프램과 스토퍼를 발췌하여 나타낸 도면이다.
도 4는 스토퍼의 곡면형 오목부에 센서 다이어프램이 착저한 상태를 나타낸 도면이다.
도 5는 센서 다이어프램의 착저시에 링형의 홈 패턴 무영역이 밀봉 영역과 밀봉 영역으로 분리된 상태를 나타낸 도면이다.
도 6은 스토퍼의 주연부에 링형의 벽을 별체로서 설치하도록 한 예를 나타낸 도면이다.
도 7은 종래의 압력 센서 칩의 요부의 구성을 나타낸 도면이다.
도 8은 이 압력 센서 칩의 스토퍼의 곡면형 오목부에 복수의 볼록부를 설치함으로써 그 볼록부와 볼록부 사이에 홈을 형성한 예를 나타낸 도면이다.
도 9는 도 8에 도시된 예에 있어서 스토퍼의 주연부에 링형의 벽을 설치하 도록 한 예를 나타낸 도면이다.
도 10은 도 9에 도시된 예에 있어서 스토퍼를 링형의 벽의 하면측에서 본 도면이다.
도 11은 도 9에 도시된 예에 있어서 스토퍼의 곡면형 오목부에 센서 다이어프램이 착저한 상태를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 상세히 설명한다.
도 1은 이 발명에 따른 압력 센서 칩의 일 실시형태의 개략을 나타낸 도면이다. 동(同) 도면에 있어서, 도 7과 동일한 부호는 도 7을 참조하여 설명한 구성요소와 동일하거나 동등한 구성요소를 나타내고, 그 설명은 생략한다.
또한, 이하에서는, 도 7에 도시된 종래의 압력 센서 칩(1)과 구별하기 위해서, 본 실시형태의 압력 센서 칩(1)을 부호 1A로 나타내고, 종래의 압력 센서 칩(1)을 부호 1B로 나타낸다.
본 실시형태의 압력 센서 칩(1A)에서는, 스토퍼(1-2)의 주연부(1-2b)에, 링형의 벽(1-5)을 일체적으로 설치하고 있다. 도 2에, 스토퍼(1-2)를 링형의 벽(1-5)의 하면측에서 본 도면을 도시한다.
이 링형의 벽(1-5)은, 그 하면이 센서 다이어프램(1-1)의 주연부(1-1c)에 접합되어 있다. 또한, 이 링형의 벽(1-5)의 내벽면(1-5a)은, 센서 다이어프램(1-1)과 스토퍼(1-2)의 곡면형 오목부(1-2a)로 둘러싸이는 공간(1-4)을 향해 있다. 또한, 이 링형의 벽(1-5)의 내벽면(1-5a)의 각도(θ)는(도 3 참조), 즉 링형의 벽(1-5)과 센서 다이어프램(1-1)의 주연부(1-1c)와의 접합면(S)에 대한 각도(θ)는, 90°로 되어 있다.
또한, 본 실시형태의 압력 센서 칩(1A)에서는, 스토퍼(1-2)의 곡면형 오목부(1-2a)에, 복수의 볼록부(2)와 볼록부(2) 사이의 통로로서 홈(3)이 형성된 홈 패턴 영역(#1)과, 이 홈 패턴 영역(#1)을 둘러싸는 링형의 홈 패턴 무영역(#2)을 마련하고 있다. 즉, 스토퍼(1-2)의 곡면형 오목부(1-2a)에 있어서, 홈 패턴 영역(#1)에는 홈(3)이 형성되어 있지만, 홈 패턴 영역(#1)과 링형의 벽(1-5)의 내벽면(1-5a) 사이의 어느 일정한 영역(#2)에는 홈(3)은 형성되어 있지 않다.
본 실시형태의 압력 센서 칩(1A)에서는, 스토퍼(1-2)의 주연부(1-2b)에 설치된 링형의 벽(1-5)의 내벽면(1-5a)이 센서 다이어프램(1-1)과 스토퍼(1-2)의 곡면형 오목부(1-2a)로 둘러싸이는 공간(1-4)을 향해, 스토퍼(1-2)와 센서 다이어프램(1-1)과의 접합부(도 3에 있어서 점선으로 둘러싼 부분)에 전체 둘레에 걸쳐 단차(아주 미소한 단차)(h)가 형성된다.
본 실시형태의 압력 센서 칩(1A)에서는, 이 단차(h)에 의해 스토퍼(1-2)와 센서 다이어프램(1-1)과의 접합부에 가해지는 응력이 분산되기 때문에, 즉 단차(h) 내에 응력의 분산점이 복수 생기기 때문에, 스토퍼(1-2)와 센서 다이어프램(1-1)과의 접합부의 파괴 인성이 높아져서, 센서 다이어프램(1-1)의 스토퍼 반대측 변형시의 강도가 확보된다. 이것에 의해, 저압(유체압(PL))에 의한 센서 다이어프램(1-1)의 약간의 변형으로 파괴에 이르게 될 우려를 없앨 수 있게 된다.
또한, 본 실시형태의 압력 센서 칩(1A)에서는, 스토퍼(1-2)의 곡면형 오목부(1-2a)에, 복수의 볼록부(2)와 볼록부(2) 사이의 통로로서 홈(3)이 형성된 홈 패턴 영역(#1)과, 이 홈 패턴 영역(#1)을 둘러싸는 링형의 홈 패턴 무영역(#2)이 마련되어 있다.
센서 다이어프램(1-1)의 스토퍼(1-2)의 곡면형 오목부(1-2a)로의 착저시(도 4 참조), 링형의 홈 패턴 무영역(#2)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 센서 다이어프램(1-1)이 밀착되는 링형의 제1 영역(#21)과, 링형의 벽(1-5)의 내벽면(1-5a)과 링형의 제1 영역(#21) 사이에 위치하는 링형의 제2 영역(#22)으로 분리된다.
이것에 의해, 본 실시형태의 압력 센서 칩(1A)에서는, 센서 다이어프램(1-1)의 스토퍼(1-2)의 곡면형 오목부(1-2a)로의 착저시, 링형의 제1 영역(#21)을 밀봉 영역으로 하고, 링형의 제2 영역(#22)을 밀봉 영역으로 하여, 링형의 벽(1-5)의 내벽면(1-5a) 측의 공간(내벽면측의 공간)(5)에 잔존하는 압력 전달 매체(4)가 밀봉 영역(#22)에 밀봉된다.
본 실시형태의 압력 센서 칩(1A)에 있어서, 스토퍼(1-2)의 곡면형 오목부(1-2a)의 형상(비구면 형상)은, 밀봉 영역(#22) 이외에는, 단차(h)가 있는 상태에서 센서 다이어프램(1-1)의 변형에 따른 형상으로 되어 있다. 또한, 스토퍼(1-2)는, 착저 후의 센서 다이어프램(1-1)의 발생 응력이, 소망의 내압치까지, 파괴 강도를 초과하는 일이 없는 형상으로 되어 있다.
이와 같이 하여, 링형의 벽(1-5)의 내벽면(1-5a) 측의 공간(5)에 잔존하는 압력 전달 매체(4)가 밀봉 영역(#22)에 밀봉되지만, 이 밀봉 영역(#22)에 밀봉되는 압력 전달 매체(4)는 적어, 밀봉된 압력 전달 매체(4)의 압축분밖에 센서 다이어프램(1-1)은 변형할 수 없다. 예컨대, 잔존하는 압력 전달 매체(4)의 10% 정도의 변형밖에 없다. 이것에 의해, 센서 다이어프램(1-1)이 스토퍼(1-2)에 착저한 후의 센서 다이어프램(1-1)의 이상 변형이 억제되게 된다.
또한, 전술한 실시형태에서는, 링형의 벽(1-5)의 내벽면(1-5a)의 각도(θ)를 90°로 하였지만, 90°에 한정되지 않고, 120°로 하거나 하여도 좋다. 링형의 벽(1-5)의 내벽면(1-5a)의 각도(θ)는, 90° 이상으로 하는 것이 바람직하지만, 45°로 하거나, 60°로 하거나 하여도 좋다.
또한, 전술한 실시형태에서는, 스토퍼(1-2)의 주연부(1-2b)에 링형의 벽(1-5)을 일체적으로 설치하도록 하였지만, 스토퍼(1-2)의 주연부(1-2b)에 링형의 벽(1-5)을 별체로서 설치하도록 하여도 좋다(도 6 참조).
또한, 전술한 실시형태에서는, 센서 다이어프램(1-1)과 제2 유지 부재(1-3)를 별체로 하고 있지만, 센서 다이어프램(1-1)과 제2 유지 부재(1-3)를 일체로 한 구조로 하여도 좋다. 본 발명의 권리 범위에는, 이러한 센서 다이어프램(1-1)과 제2 유지 부재(1-3)의 일체 구조도 포함되는 것이다.
[실시형태의 확장]
이상, 실시형태를 참조하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 상기한 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 구성이나 상세에는, 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 당업자가 이해할 수 있는 여러 가지 변경을 할 수 있다.
1 : 압력 센서 칩 1-1 : 센서 다이어프램
1-1a : 한쪽 면 1-1b : 다른 쪽 면
1-1c : 주연부 1-2 : 제1 유지 부재(스토퍼)
1-2a : 오목부 1-2b : 주연부
1-2c : 압력 도입 구멍(도압공) 1-3 : 제2 유지 부재
1-3a : 오목부 1-3b : 주연부
1-3c : 압력 도입 구멍(도압공) 1-4 : 공간
1-5 : 링형의 벽 1-5a : 내벽면
S : 접합면 2 : 볼록부
3 : 홈 4 : 압력 전달 매체
5 : 공간(내벽면측의 공간) #1 : 홈 패턴 영역
#2 : 홈 패턴 무영역 #21 : 링형의 제1 영역(밀봉 영역)
#22 : 링형의 제2 영역(밀봉 영역)

Claims (4)

  1. 압력차에 따른 신호를 출력하는 센서 다이어프램과, 상기 센서 다이어프램의 한쪽 면에 그 주연부를 대면시켜 접합되고, 상기 센서 다이어프램의 한쪽 면으로 제1 측정압을 유도하는 제1 도압공(導壓孔)을 갖는 제1 유지 부재와, 상기 센서 다이어프램의 다른 쪽 면에 그 주연부를 대면시켜 접합되며, 상기 센서 다이어프램의 다른 쪽 면으로 제2 측정압을 유도하는 제2 도압공을 갖는 제2 유지 부재를 구비한 압력 센서 칩에 있어서,
    상기 제1 유지 부재는,
    상기 센서 다이어프램의 다른 쪽 면에 과대압이 인가되었을 때의 상기 센서 다이어프램의 과도한 변위를 저지하는 그 센서 다이어프램의 변위에 따른 곡면형의 오목부를 구비하고,
    상기 제1 유지 부재의 주연부에는,
    상기 센서 다이어프램과 상기 제1 유지 부재의 곡면형 오목부로 둘러싸이는 공간에 그 내벽면이 면하는 링형의 벽이 설치되며,
    상기 제1 유지 부재의 곡면형 오목부에는,
    복수의 볼록부와 볼록부 사이의 통로로서 상기 제1 도압공으로 연통하는 홈이 형성된 홈 패턴 영역과, 이 홈 패턴 영역을 둘러싸는 링형의 홈 패턴 무영역이 마련되고,
    상기 홈 패턴 무영역은,
    상기 센서 다이어프램의 상기 제1 유지 부재의 곡면형 오목부로의 착저(着底)시에,
    상기 센서 다이어프램이 밀착되는 링형의 제1 영역과,
    상기 링형의 벽의 내벽면과 상기 링형의 제1 영역 사이에 위치하는 링형의 제2 영역으로 분리되며,
    상기 링형의 제1 영역을 밀봉 영역으로 하고, 상기 링형의 제2 영역을 밀봉 영역으로 하여, 상기 링형의 벽의 내벽면측의 공간에 잔존하는 압력 전달 매체가 상기 밀봉 영역에 밀봉되는
    것을 특징으로 하는 압력 센서 칩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 링형의 벽은,
    상기 제1 유지 부재에 일체적으로 설치되어 있는
    것을 특징으로 하는 압력 센서 칩.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 링형의 벽은,
    상기 제1 유지 부재와는 별체로서 설치되어 있는
    것을 특징으로 하는 압력 센서 칩.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 링형의 벽의 내벽면의 각도는,
    상기 링형의 벽과 상기 센서 다이어프램의 주연부와의 접합면에 대하여 45° 이상으로 되어 있는
    것을 특징으로 하는 압력 센서 칩.
KR1020190083287A 2018-07-24 2019-07-10 압력 센서 칩 KR102160498B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018138741A JP7021020B2 (ja) 2018-07-24 2018-07-24 圧力センサチップ
JPJP-P-2018-138741 2018-07-24

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200011359A KR20200011359A (ko) 2020-02-03
KR102160498B1 true KR102160498B1 (ko) 2020-09-28

Family

ID=69179128

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190083287A KR102160498B1 (ko) 2018-07-24 2019-07-10 압력 센서 칩

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11181431B2 (ko)
JP (1) JP7021020B2 (ko)
KR (1) KR102160498B1 (ko)
CN (1) CN110779654B (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113503808B (zh) * 2021-07-23 2023-04-07 深圳瑞湖科技有限公司 一种适用于曲面形变检测的压力感应结构

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4501051A (en) 1981-05-11 1985-02-26 Combustion Engineering, Inc. High accuracy differential pressure capacitive transducer and methods for making same
KR101460878B1 (ko) 2012-03-14 2014-11-13 아즈빌주식회사 압력 센서칩
JP2017106812A (ja) 2015-12-10 2017-06-15 アズビル株式会社 圧力センサチップ

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5749830A (en) * 1980-09-10 1982-03-24 Hitachi Ltd Transmitting device for pressure difference
US4458537A (en) * 1981-05-11 1984-07-10 Combustion Engineering, Inc. High accuracy differential pressure capacitive transducer
JPH081468Y2 (ja) * 1990-06-14 1996-01-17 横河電機株式会社 差圧測定装置
JPH056344U (ja) * 1991-07-10 1993-01-29 横河電機株式会社 差圧測定装置
JPH06229859A (ja) * 1993-02-02 1994-08-19 Fujitsu Ltd 薄膜圧力センサとその製造方法
JP3847281B2 (ja) 2003-08-20 2006-11-22 株式会社山武 圧力センサ装置
JP4658627B2 (ja) 2005-01-27 2011-03-23 京セラ株式会社 圧力検出装置用パッケージおよび圧力検出装置並びに圧力検出装置用パッケージの製造方法
JP6002010B2 (ja) * 2012-11-20 2016-10-05 アズビル株式会社 圧力センサチップ
JP2014102169A (ja) * 2012-11-20 2014-06-05 Azbil Corp 圧力センサチップ
JP6058986B2 (ja) * 2012-11-29 2017-01-11 アズビル株式会社 差圧センサ
JP6034818B2 (ja) * 2014-03-04 2016-11-30 アズビル株式会社 圧力センサチップ
DE102014102973A1 (de) 2014-03-06 2015-09-10 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Drucksensor
JP6034819B2 (ja) * 2014-03-31 2016-11-30 アズビル株式会社 圧力センサチップ
JP2017181147A (ja) * 2016-03-29 2017-10-05 セイコーエプソン株式会社 圧力センサー、高度計、電子機器および移動体

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4501051A (en) 1981-05-11 1985-02-26 Combustion Engineering, Inc. High accuracy differential pressure capacitive transducer and methods for making same
KR101460878B1 (ko) 2012-03-14 2014-11-13 아즈빌주식회사 압력 센서칩
JP2017106812A (ja) 2015-12-10 2017-06-15 アズビル株式会社 圧力センサチップ

Also Published As

Publication number Publication date
US20200033219A1 (en) 2020-01-30
CN110779654B (zh) 2021-07-06
KR20200011359A (ko) 2020-02-03
US11181431B2 (en) 2021-11-23
CN110779654A (zh) 2020-02-11
JP7021020B2 (ja) 2022-02-16
JP2020016507A (ja) 2020-01-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101460878B1 (ko) 압력 센서칩
KR102160498B1 (ko) 압력 센서 칩
JP6263255B2 (ja) 密封装置
KR101532147B1 (ko) 압력 센서 칩
US10401248B2 (en) Pressure sensor chip
EP2793010A2 (en) Pressure sensor
JP6034818B2 (ja) 圧力センサチップ
US7997584B2 (en) Piston ring for the piston of an internal combustion engine
JP2013064728A (ja) 圧力センサ
ATE323251T1 (de) Ringförmige dichtung
KR20200012730A (ko) 압력 센서 칩
US7373827B2 (en) High-pressure sensor with sealing system
US4593713A (en) Measurement coupling
CN110967140B (zh) 变送器法兰
WO2014012496A1 (en) Sealing device in a valve and a valve with the same
CN103453960B (zh) 流量计
US2934237A (en) Safety pressure relief device
KR102434353B1 (ko) 압력 센서
RU2569465C1 (ru) Предохранительное мембранное устройство
CN209800720U (zh) 密封圈
CN212748182U (zh) 一种金属环垫密封性试验装置
JP2012180899A (ja) シール構造
JPS5841456B2 (ja) 圧力伝送器
US20160123826A1 (en) Fluid-filled pressure sensor assembly capable of higher pressure environments
JP2015172542A (ja) 圧力伝送装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant