JP2000234976A - 圧力センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体圧力センサチップの小形化することな
く圧力センサ全体の小形化を容易に図ることができるよ
うにする。 【解決手段】 圧力センサ１１は取付部１２と圧力導入
管部１３とを一体化して構成されている。圧力導入管部
１３には凹状の収納部１６が形成されており、その収納
部１６に支持台座１８に接合された半導体圧力センサチ
ップ１７が配設されている。半導体圧力センサチップ１
７の下面には圧力導入路１９を通じて圧力検出対象の気
体或いは液体が導かれており、半導体圧力センサチップ
１７は検出圧力を出力する。ここで、半導体圧力センサ
チップ１７はその面方向が取付部１２の面方向と直交す
る方向に沿うように圧力導入管部１３内に配設されてい
るので、半導体圧力センサチップ１７を取付部１２の面
方向に配設する構成に比較して、取付部１２ひいては圧
力センサ１１の小形化を図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧力導入管部から
流入した検出対象の気体或いは液体の圧力を検出する半
導体圧力センサチップを備えた圧力センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の圧力センサとして図２に示すも
のが供されている。この図２において、圧力センサ１
は、取付部２とセンサ本体部３とを一体化して構成され
ている。センサ本体部３は収納ケース４と圧力導入管部
５とを一体化してなる。収納ケース４には支持台座６に
接合された半導体圧力センサチップ７が取着されてお
り、圧力導入路８から導入された圧力を半導体圧力セン
サチップ７により検出するように構成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、圧力
センサの小形化、特に取付面積の縮小化が望まれてい
る。この場合、取付面積の縮小化には、取付部２の面方
向に沿って配設されている半導体圧力センサチップ７の
小形化が有効であることから、半導体圧力センサチップ
７の小形化が図られているものの、さらなる小形化は現
在の技術では限界に近付きつつあり、直ちに圧力センサ
の小形化という要望に応えることは困難であるのが実情
である。

【０００４】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、半導体圧力センサチップを小形化する
ことなく全体の小形化を容易に図ることができる圧力セ
ンサを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明によれ
ば、半導体圧力センサチップは、そのチップ面の面方向
が取付部の取付面方向と直交する方向に沿うようにして
圧力導入管部内に配設されているので、半導体圧力セン
サチップは取付部の取付面と直交する方向に沿うことに
なる。これにより、半導体圧力センサチップが取付部の
取付面方向に沿って配設されている構成に比較して、取
付部ひいては全体の小形化を図ることができる。

【０００６】請求項２の発明によれば、半導体圧力セン
サチップは圧力導入管部の外周面に形成された凹状の収
納部に配設されているので、半導体圧力センサチップを
圧力導入管部内に容易に配設することができる。この場
合、収納部は蓋部により気密に閉鎖されているので、半
導体圧力センサチップの収納空間部の基準圧力が変動し
てしまうことはない。

【０００７】請求項３の発明によれば、収納部の一端は
開放されているので、収納部が壁面で囲繞されている構
成に比較して、圧力導入管部の全長の短縮を図ることが
できる。この場合、収納部は蓋部と取付部とにより気密
に閉鎖されているので、半導体圧力センサチップの収納
空間部の基準圧力が変動してしまうことはない。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
１を参照して説明する。図１は、圧力センサを断面にし
て示している。この図１において、圧力センサ１１は、
取付部１２と圧力導入管部１３とを一体化して構成され
ている。

【０００９】取付部１２はフランジ状をなしており、そ
の図示下面には凹部１４が形成されていると共に、その
凹部１４を挟むようにして複数の取付孔１５が形成され
ている。

【００１０】圧力導入管部１３は取付部１２の凹部１４
に一体化されている。この圧力導入管部１３の外周面に
は一端が開放した凹状の収納部１６が形成されており、
その収納部１６に半導体圧力センサチップ１７が配設さ
れている。この半導体圧力センサチップ１７は、例えば
単結晶シリコン基板の中央部に、エッチングにより薄肉
なダイヤフラムを形成し、その上面に、例えば４個の拡
散ピエゾ抵抗体をブリッジ接続した検知回路を一体に設
けた周知構成であり、ダイヤフラムに作用する圧力を電
気信号に変換して出力するようになっている。この半導
体圧力センサチップ１７は、貫通孔１８ａを有する支持
台座１８の上面に気密に接合された状態で設けられてお
り、その支持台座１８が収納部１６の底面に接着剤によ
り気密に取着されている。

【００１１】圧力導入管部１３には当該圧力導入管部１
３の軸心に沿って圧力導入路１９が形成されており、こ
の圧力導入路１９の一端側が支持台座１８の貫通孔１８
ａに連通している。

【００１２】収納部１６の周縁部には段部２０が形成さ
れており、その段部２０において半導体圧力センサ１７
に隣接する部位には演算用チップ２１が実装されてお
り、この演算用チップ２１と半導体圧力センサチップ１
７とが図示しないボンディングワイヤで接続されてい
る。この演算用チップ２１には演算回路が形成されてお
り、半導体圧力センサチップ１７からの検知信号に基づ
いて演算回路が検出対象の圧力を示す圧力信号を演算し
て出力する。

【００１３】段部２０には例えばインサート成形により
電極２３が設けられており、その電極２３と演算用チッ
プ２１とがボンディングワイヤ２２により接続されてい
る。また、電極２３と導通された複数本のターミナル２
４が取付部１２を貫通して突出しており、これらのター
ミナル２４を介して演算用チップ２１で演算された圧力
信号が外部機器に出力されるようになっている。

【００１４】収納部１６は蓋部２５により閉鎖されてい
ると共に、収納部１６と蓋部２５とにより閉鎖された空
間部はさらに取付部１２により気密に閉鎖されており、
これにより、収納部１６、蓋部２５及び取付部１２によ
り形成された密閉空間部が基準圧力に設定されている。
この場合、これらの部材は超音波溶着、或いは熱溶着に
より気密に接合されている。

【００１５】尚、圧力導入管部１３の収納部１６に内蔵
された半導体圧力センサチップ１７及び演算用チップ２
１の上面部は、全体がシリコーンゲルにより覆われて防
湿性が確保されるようになっている。また、圧力導入管
部１３の外周部にはＯリング２６が装着されている。

【００１６】そして、上記構成の圧力センサ１１は、圧
力導入管部１３が図示しない取付対象に設けられた穴部
にＯリング２６により気密に挿入された状態で、取付部
１２の取付孔１５を通じてネジ止めすることにより取付
対象に装着され、その装着状態で圧力センサチップ１７
のダイヤフラムの下面側に圧力導入路１９を介して検出
対象の気体或いは液体が導かれるようになっている。

【００１７】上記圧力センサ１１を製造するには、半導
体圧力センサチップ１７を支持台座１８に気密に接合し
てから、その支持台座１８を圧力導入管部１３の収納部
１６に配置した状態で当該支持台座１８の周囲を接着剤
により気密に閉鎖すると共に、収納部１６の周縁部に位
置する段部２０に演算用チップ２１を実装する。

【００１８】続いて、半導体圧力センサチップ１７と演
算用チップ２１とを図示しないボンディングワイヤで接
続すると共に、演算用チップ２１と電極２３とをボンデ
ィングワイヤ２２で接続してから、各チップ１７，２１
の上面をシリコーンゲルで保護する。

【００１９】続いて、圧力導入管部１３の収納部１６を
蓋部２５で閉鎖した状態で熱溶着してから、圧力導入管
部１３に設けられているターミナル２４を取付部１２に
貫通させた状態で圧力導入管部１３と蓋部２５との当接
部位を例えば熱溶着する。これにより、収納部１６は密
閉空間部となり、その密閉空間部に半導体圧力センサチ
ップ１７が配設されることになる。

【００２０】そして、上記構成の圧力センサ１１の圧力
導入管部１３を取付対象部の穴部に挿入した状態で取付
部１２の取付孔１５を介してネジ止めする。この状態
で、圧力検出対象の気体或いは液体を穴部に供給する
と、圧力検出対象が圧力導入管部１３の先端側から圧力
導入路１９内に導入される。

【００２１】さて、圧力検出対象の気体或いは液体が圧
力導入路１９を介して半導体圧力センサチップ１７の下
面に導かれると、半導体圧力センサチップ１７のダイア
フラムの上面と下面との圧力差に応じて当該ダイアフラ
ムが撓み変形する。これにより、半導体圧力センサチッ
プ１７上に形成された検知回路をなす拡散ピエゾ抵抗体
の抵抗値が変化し、それに応じて検知回路からはダイア
フラムの撓み変形の度合いを示す信号が出力される。そ
して、演算回路は、検知回路から出力される信号に基づ
いて圧力検出対象の圧力を示す圧力信号を外部機器に出
力する。

【００２２】このような実施の形態によれば、半導体圧
力センサチップ１７をそのチップ面の面方向が取付部１
２の取付面方向と直交する方向に沿うように圧力導入管
部１３に内蔵したので、半導体圧力センサチップ１７の
チップ面の面方向を取付部１２の取付面方向と直交方向
に沿わせることができる。従って、取付部１２の横幅を
短縮化することができるので、半導体圧力センサチップ
１７の面方向が圧力センサの取付方向に沿って配置され
ている従来構成に比較して、圧力センサ１１の小形化を
図ることができる。

【００２３】しかも、圧力導入管部１３において従来何
も設けられていない部位に半導体圧力センサチップ１７
を設けるようにしたので、圧力導入管部１３の全長が大
幅に長くなることなく実施することができる。

【００２４】本発明は、上記実施の形態にのみ限定され
るものではなく、次のように変形または拡張できる。取
付部１２と圧力導入管部１３とを一体成形するようにし
てもよい。半導体圧力センサチップ１７と演算用チップ
２１とをユニット化した圧力センサユニットを圧力導入
管部１３に装着するようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態における圧力センサの縦
断面図

【図２】従来例を示す図１相当図

【符号の説明】

１１は圧力センサ、１２は取付部、１３は圧力導入管
部、１５は取付孔、１６は収納部、１７は半導体圧力セ
ンサチップ、１８は支持台座、１９は圧力導入路、２５
は蓋部である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 取付部と、この取付部に当該取付部の取
   付面方向と直交する方向に軸方向が沿うように一体化さ
   れた圧力導入管部と、この圧力導入管部から導入された
   圧力に応じた圧力信号を出力する半導体圧力センサチッ
   プとを備えた圧力センサにおいて、 前記半導体圧力センサチップは、そのチップ面の面方向
   が前記圧力導入管部の軸方向に沿うように前記圧力導入
   管部内に配設されていることを特徴とする圧力センサ。
2. 【請求項２】 前記半導体圧力センサチップは、前記圧
   力導入管部の外周面に形成された凹状の収納部に配設さ
   れ、 前記収納部が蓋部により気密に密閉されていることを特
   徴とする請求項１記載の圧力センサ。
3. 【請求項３】 前記収納部の一端は開放され、 前記収納部と前記蓋部とにより形成された空間部は前記
   取付部により気密に閉鎖されていることを特徴とする請
   求項２記載の圧力センサ。