JPS6316240A - 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］ 本発明は圧力検出器に関し、特に高圧流体の圧力検出を
精度良く行ない得るとともに加工組付けの手間を要さな
い圧力検出器に関する。

［従来の技術］ 従来の圧力検出器の代表的構造を第９図に示す。

圧力検出器は筒状ハウジング２を有し、該ハウジング２
には小径の下半部外周にネジ部２ａが形成されて、該ネ
ジ部２ａにより測定すべき圧力室の室壁に設けた取付穴
に螺着固定される。上記ハウジング２の大径の本体内に
は熱膨張率の小さい金属よりなるセンシングボデー１−
が設けである。

センシングボデー１−は筒内を圧力導入路Ｐとした上端
開鎖の筒体で、厚肉板状の上端部をハウジング２内壁の
段付部に当接ぜしめ、筒状本体はハウジング２の下半部
内に挿通されて下端周縁をハウジング先端開口に溶接固
定しである。センシングボデー１−の上端部は中心を薄
肉として受圧ダイヤフラム１１としてあり、該ダイヤフ
ラム１１の上面には金属歪ゲージ３−が接合しておる。

歪ゲージ３−の出力信号はリードワイヤ３１を経て、ハ
ウジング２の上端開口に密嵌されたコネクタ４より取り
出される。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記構造の圧力検出器では、ハウジング２の気密性を保
証するためにこれとセンシングボデー１′の溶接を慎重
に行なう必要があり、またセンシングボデー１′も精度
良く加工する必要があって製作組付けに手間を要すると
いう問題があった。

さらに、金属歪ゲージ３−は出力感度が小さいため、信
号増幅およびこれに伴なうノイズ除去等で信号処理回路
が複雑になるという問題があった。

本発明はこれらの問題点を一挙に解決しようとするもの
で、製作組付けに手間を要することなく確実にハウジン
グの気密性が保たれ、しかも高感度の出力信号が得られ
る高圧測定用の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］ 第１図において、ハウジング２の先端部には圧力室とハ
ウジング２内を連通する圧力導入路２１が貫設され、該
圧力導入路２１の内端開口にはこれを塞ぐようにセンシ
ングボデー１が設けである。

センシングボデー１は上記内端開口に対向する部分を薄
肉として受圧ダイヤフラム１１となすとともに、内端開
口周縁にはＯリング５を設けてこれに上記センシングボ
デー１を気密的に圧接せしめである。そして、上記受圧
ダイヤフラム１１の内側面には半導体歪ゲージを形成し
た半導体チップ３が接合しである。

［作用、効果］ 上記構造の圧力検出器は、強度の大きい材料で構成した
センシングボデー１の一部を受圧ダイヤフラム１１とし
たから高圧測定用として好適に使用できるとともに、セ
ンシングボデー１をＯリング５を介してハウジング２の
内壁に圧接する構造としたから製作組付けに手間を要す
ることなく確実にハウジング２の気密性を保つことがで
きる。

さらに、受圧ダイヤフラム１１に半導体歪ゲージを形成
した半導体チップ３を一体に接合しているから、高感度
かつリニヤな出力信号を得ることができる。

［実施例］ 第１図において、検出器ハウジング２は異径の柱体であ
り、小径の下半部には外周にネジ部２ａが形成され、大
径の上半部外周は六角面としておる。ハウジング２の中
心には圧力導入路２１が貫通しており、その上端はハウ
ジング２上面の円形凹所２２内に開口している。上記凹
所２２の底面には上記圧力導入路２１の開口を囲むよう
に周状溝２３が形成され、該溝２３内にＯリング５が配
設しである。

上記凹所２２内には熱膨張率の小さいＦｅ−Ｎ１−Ｇｏ
系合金よりなる円板状センシングボデー１が挿置してあ
り、該センシングボデー１は上面外周部に当接する押え
リング６により上記Ｏリング５に圧接せしめられている
。押えリング６はその外周面のネジ部を上記凹所２２内
周のネジ部２２ａに螺合せしめである。上記センシング
ボデー１は圧力導入路２１に対向する中心部を薄肉とな
し受圧ダイヤフラム１１としである。

そして、受圧ダイヤフラム１１の上面には、第２図に示
す如く、ガラス層７１により半導体チップ３が接合しで
ある。上記ガラス１ｉ７１は酸化鉛を主成分とした非晶
質ガラスよりなり、フィラー粒径は平均２−０μｍで最
大でも２０μｍ以下である。ガラス層７１の厚みは２０
μｍ〜６０μｍとし、ガラス層７１を形成するセンシン
グボデー１の表面粗さは０．５μｍ〜３μｍである。

半導体チップ３はシリコン単結晶板よりなり、第３図に
示す如くチップ上の４ケ所にボロン（Ｂ）等の不純物を
ドープして半導体歪ゲージ３１．３２．３３．３４を形
成する。歪ゲージ３１．３３は受圧ダイヤフラム１１の
中心部直上に位置し、歪ゲージ３２．３４は受圧ダイヤ
フラム１１の周縁部直上に位置している。これら歪ゲー
ジ３１〜３４はチップ３上に形成した電極リード（図略
）により互いに接続されて、第４図に示す如きフルブリ
ッジ回路を構成している。

センシングポデー１上には上記半導体チップ３を囲んで
ターミナル板７２（第２図）が設けてあリ、上記歪ゲー
ジ３１〜３４はワイヤボンディング線７６により上記タ
ーミナル板７２上に形成した電極（回路）に接続しであ
る。半導体チップ３の上方には信号処理回路基板７３が
配設してあり、該基板７３はリードピン７４により上記
ターミナル板７２上に支持せしめられるとともに、信号
処理回路はリードピン７４を介してターミナル板７２の
上記電極に接続されている。

ハウジング２の上面外周縁には筒状カバー２４が接合さ
れ、該カバー２４の上方開口にはリードホルダ８１が密
嵌しておる。上記信号処理回路基板７３より延出するリ
ード線７５は上記リードホルダ８１を貫通して検出器外
へ延びている。なお、図中８２．８３はシール樹脂であ
り、８４はシールリングでおる。

上記構造の圧力検出器において、圧力導入路２１を経て
流体圧が受圧ダイヤフラム１１に作用すると、ダイヤフ
ラム１１は圧力に応じて変形し、変形歪に応じて歪ゲー
ジ３１〜３４の抵抗値が変化する。抵抗値変化は信号処
理回路を経てリード線７５により圧力信号として取り出
される。

本発明では受圧ダイヤフラム１］を強度の大きい材料で
構成したから、高圧に対しても破損することなく追従作
動し、しかも上記ダイヤフラム１１に、半導体歪ゲージ
３１〜３４を形成した半導体チップ３を一体に接合した
から高感度かつりニヤな出力信号を得ることができる。

ざらに、本発明においては、センシングポデー１をＯリ
ング５を介してハウジング２の内壁に圧接することによ
りハウジング２内の気密性を保つようにしたから、製作
組付けが容易でおる。特に本実施例ではセンシングボデ
ー１を平板状としたことにより、その製作工数を大幅に
低減できる。

半導体チップ３の接合部周囲のセンシングポデー１上面
に、第５図に示す如き一定深さの溝１２を形成すると、
センシングポデー１圧接時の歪が上記チップ３に伝達す
るのを有効に阻止できる。

第６図には本発明の伯の実施例を示す。図において、セ
ンシングポデー１ｔよ段付き異径の筒体としており、上
端開口は薄肉部で閉鎖して受圧ダイヤフラム１１となす
とともに受圧ダイヤフラム１］の上面には半導体歪ゲー
ジを形成した半導体チップ３が接合しである。センシン
グポデー１は、その軸心を圧力導入路２１に一致せしめ
て、大径の下半部をハウジング２の凹所２２内にｔｉｌ
ｌしてあり、センシングポデー１の開口縁と凹所２２底
面の圧力導入ロ２１開口縁の間にＯリング５が挿置しで
ある。

上記凹所２２の開口周縁にはかしめ用の立壁２５が形成
しており、該立壁２５を、図示の如くセンシングポデー
１の段付面上に折り曲げてこれを抑圧固定する。

かかる構造によっても上記実施例と同様の効果を奏する
上に、組付けはかしめによりさらに容易なものとなる。

この場合、かしめ時の歪が受圧ダイヤフラム１１に波及
しないように、第７図あるいは第８図に示す如く、かし
め部と受圧ダイヤフラム１１の間のセンシングボデー面
に周状の溝］２を形成すると良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す圧力検出器の全体
断面図、第２図はセンシングボデー取付部の拡大断面図
、第３図は半導体チップの平面図、第４図は半導体歪ゲ
ージの接続図、第５図は本発明の第２の実施例を示すセ
ンシングポデーの拡大断面図、第６図は本発明の第３の
実施例を示すセンシングボデー取付部の拡大断面図、第
７図、第８図はそれぞれ本発明の第４および第５の実施
例を示すセンシングポデーの拡大断面図、第９図は従来
例を示す圧力検出器の全体断面図で必る。 １・・・・・・センシングポデー １１・・・・・・受圧ダイヤフラム ２・・・・・・ハウジング ２１・・・・・・圧力導入路 ３・・・・・・半導体チップ ３１．３２．３３．３４・・・・・・半導体歪ゲージ５
・・・・・・０１ノング 第１図 ｖ、３図　　　　　　　　第４図 第５図 第６図 第７図　　　　　　　　、８゜ 第９図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧力室壁に固定され先端部を圧力室内に臨ましめ
   たハウジングには、上記先端部に圧力室とハウジング内
   を連通する圧力導入路を貫設するとともに該圧力導入路
   の内端開口にはこれを塞ぐように強度の大きい材料より
   なるセンシングボデーを設け、上記センシングボデーは
   上記内端開口に対向する部分を薄肉として受圧ダイヤフ
   ラムとなすとともに内端開口周縁にはＯリングを設けて
   これに上記センシングボデーを気密的に圧接せしめ、か
   つ上記受圧ダイヤフラムの内側面には半導体歪ゲージを
   形成した半導体チップを接合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Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金
   で構成した特許請求の範囲第１項記載の圧力検出器。