JPH01114731A - 半導体圧力トランスデューサ - Google Patents
半導体圧力トランスデューサInfo
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- JPH01114731A JPH01114731A JP27242087A JP27242087A JPH01114731A JP H01114731 A JPH01114731 A JP H01114731A JP 27242087 A JP27242087 A JP 27242087A JP 27242087 A JP27242087 A JP 27242087A JP H01114731 A JPH01114731 A JP H01114731A
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Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
Ｃ産業上の利用分野〕
本発明は、半導体圧カドランスデューサに係り、とくに
、半導体のピエゾ効果を利用して流体の圧力測定を行う
半導体圧カドランスデューサに関する。
、半導体のピエゾ効果を利用して流体の圧力測定を行う
半導体圧カドランスデューサに関する。
近年、高精度マイクロコンピュータの採用によって装置
、システムの高度な自動化、多機能化が一般化しつつあ
る。この高度な自動化には、制御。
、システムの高度な自動化、多機能化が一般化しつつあ
る。この高度な自動化には、制御。
計測の対象となる物理量を電気信号に変換する信較性、
精度、量産性などの点で優れたセンサ（トランスデユー
サ）が必要となる。圧力センサとしては、機構部を有す
る差動トランス型、可変容量型、金属細線ストレンゲー
ジなどがあるが、一長一短があり必ずしもこの傾向にマ
ツチしたものではない。
精度、量産性などの点で優れたセンサ（トランスデユー
サ）が必要となる。圧力センサとしては、機構部を有す
る差動トランス型、可変容量型、金属細線ストレンゲー
ジなどがあるが、一長一短があり必ずしもこの傾向にマ
ツチしたものではない。
近時において、開発、量産化がなされている半導体圧カ
ドランスデューサは、これらの機械式圧カドランスデュ
ーサの短所を補ったもので、コンピユータ化に最も合致
した圧カドランスデューサである。
ドランスデューサは、これらの機械式圧カドランスデュ
ーサの短所を補ったもので、コンピユータ化に最も合致
した圧カドランスデューサである。
この半導体圧カドランスデューサは、ダイアフラムとス
トレンゲージが一体化したものである。
トレンゲージが一体化したものである。
その構造はシリコン単結晶により受圧用ダイアフラムが
つくられ、その一部にボロン等の不純物が熱拡散されひ
ずみ抵抗が形成されている。
つくられ、その一部にボロン等の不純物が熱拡散されひ
ずみ抵抗が形成されている。
このひずみ抵抗は、抵抗増加領域と減少領域にそれぞれ
２本対称にうまく拡散されている。この４本のひずみ抵
抗は、ホイストンブリッジ形に接続され定電流電源で励
起されている。
２本対称にうまく拡散されている。この４本のひずみ抵
抗は、ホイストンブリッジ形に接続され定電流電源で励
起されている。
シリコンダイアフラムは、エツチングなどにより凹形に
くり抜かれ、圧力が加わると薄い部分（シリコン厚膜）
が変形し、この変形に応じてひずみ抵抗の抵抗値が変化
し、ブリッジ回路により圧力に比例した電気信号が取り
出せるようになっている。
くり抜かれ、圧力が加わると薄い部分（シリコン厚膜）
が変形し、この変形に応じてひずみ抵抗の抵抗値が変化
し、ブリッジ回路により圧力に比例した電気信号が取り
出せるようになっている。
上述した従来の半導体圧カドランスデューサは、圧力検
知媒体としてシリコン厚膜を用いているため、微少圧力
を検知し、感度を高めるためには、ダイアフラム面積が
一様であれば、膜厚を薄く形成しなければならない。ま
た、膜厚を一様とすればダイアフラム面積を大きくしな
ければならない。
知媒体としてシリコン厚膜を用いているため、微少圧力
を検知し、感度を高めるためには、ダイアフラム面積が
一様であれば、膜厚を薄く形成しなければならない。ま
た、膜厚を一様とすればダイアフラム面積を大きくしな
ければならない。
一般に出力感度は膜厚の二乗に反比例するとされている
ため、面積拡大よりも膜厚を薄くする方が効率的である
が、凡そ２０μｍ以下の膜をエツチシグエ法により得る
ことは、製造的に困難である。
ため、面積拡大よりも膜厚を薄くする方が効率的である
が、凡そ２０μｍ以下の膜をエツチシグエ法により得る
ことは、製造的に困難である。
因に膜厚を２０μｍとしたとき、１ｋｇ／ｃｄの空気圧
で１５０ｍＶ程度の出力が得られるが、数ｇ／ ｃ４の
圧力を検出するためには、ダイアフラムの膜厚を５μｍ
とし且つ面積を４倍にしなければならず、この場合、得
られる出力は高々数十ｍＶ程度である。
で１５０ｍＶ程度の出力が得られるが、数ｇ／ ｃ４の
圧力を検出するためには、ダイアフラムの膜厚を５μｍ
とし且つ面積を４倍にしなければならず、この場合、得
られる出力は高々数十ｍＶ程度である。
以上のように単にダイアフラムの設計定数の変更のみで
感度の格段の向上を実現することは、製造性および薄膜
化による信頼性の低下という面において問題があり、困
難なものとなっている。
感度の格段の向上を実現することは、製造性および薄膜
化による信頼性の低下という面において問題があり、困
難なものとなっている。
本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、とく
に、出力感度の飛躍的向上を図ることにより、更に高精
度な圧力測定が可能で且つ信頼性の高い半導体圧カドラ
ンスデューサを提供することを、その目的とする。
に、出力感度の飛躍的向上を図ることにより、更に高精
度な圧力測定が可能で且つ信頼性の高い半導体圧カドラ
ンスデューサを提供することを、その目的とする。
本発明では、断面コ字状のケース本体と、このケース本
体の開口部に係合し中央部に流体導入ポートを有するケ
ースカバーと、ケース本体の底部中央部分に装着された
受圧用の第１のダイアフラムとを備え、ケース本体の底
面に平行に周辺部を当該ケース本体の側壁に係着した第
２のダイアフラムを張設し、この第２のダイアフラムと
第１のダイアフラムの間にこれらに直交する方向で柱状
突起を配設し、この柱状突起の一端を第２のダイアフラ
ムの中心部に固着するとともに、他端を前記第１のダイ
アフラム上に配設する、という構成を採っている。これ
によって、前述した目的の達成を意図している。
体の開口部に係合し中央部に流体導入ポートを有するケ
ースカバーと、ケース本体の底部中央部分に装着された
受圧用の第１のダイアフラムとを備え、ケース本体の底
面に平行に周辺部を当該ケース本体の側壁に係着した第
２のダイアフラムを張設し、この第２のダイアフラムと
第１のダイアフラムの間にこれらに直交する方向で柱状
突起を配設し、この柱状突起の一端を第２のダイアフラ
ムの中心部に固着するとともに、他端を前記第１のダイ
アフラム上に配設する、という構成を採っている。これ
によって、前述した目的の達成を意図している。
以下、本発明の一実施例を第１図に基づいて説明する。
この第１図の実施例は、断面コ字状のケース本体１と、
このケース本体ｌの第１図における上部開口部に係合し
て、蓋の役目をするケースカバー２とを俯えている。こ
のケースカバー２の中央部外側（第１図の上側）には柱
状部２ａが上方向に突設されている。この柱状部２ａの
中心部には軸方向の貫孔２ｂが貫けられ、これにより被
測定流体を導入するための流体導入ポート７が形成され
ている。
このケース本体ｌの第１図における上部開口部に係合し
て、蓋の役目をするケースカバー２とを俯えている。こ
のケースカバー２の中央部外側（第１図の上側）には柱
状部２ａが上方向に突設されている。この柱状部２ａの
中心部には軸方向の貫孔２ｂが貫けられ、これにより被
測定流体を導入するための流体導入ポート７が形成され
ている。
ケース本体１の底部中央部分には窪み部１ａが設けられ
、その中央にはガラス部材からなる台座８を介して受圧
用の第１のダイアフラムとしてのシリコンダイアフラム
３が装着されている。
、その中央にはガラス部材からなる台座８を介して受圧
用の第１のダイアフラムとしてのシリコンダイアフラム
３が装着されている。
このシリコンダイアフラム３は、エツチングなどにより
中央部がくり抜かれ凹形に形成されている。また、この
シリコンダイアフラム３は前述した従来例と同様に、所
定の位置に熱拡散された不純物により形成されたひずみ
抵抗（図示せず）を備えている。
中央部がくり抜かれ凹形に形成されている。また、この
シリコンダイアフラム３は前述した従来例と同様に、所
定の位置に熱拡散された不純物により形成されたひずみ
抵抗（図示せず）を備えている。
ケース本体Ｉには、リード端子１１，１１．・・・・・
・が一体的にモールディングされており、このリード端
子１１，１１．・・・・・・はボンディングワイヤ１２
．１２．・・・・・・を介して前述したひずみ抵抗（図
示せず）と電気的に導通している。
・が一体的にモールディングされており、このリード端
子１１，１１．・・・・・・はボンディングワイヤ１２
．１２．・・・・・・を介して前述したひずみ抵抗（図
示せず）と電気的に導通している。
ガラス製の台座８の中心部及びそれに対応する部分のケ
ース本体１には、共通に貫通する大気圧貫通穴１０が穿
設されている。
ース本体１には、共通に貫通する大気圧貫通穴１０が穿
設されている。
シリコンダイアフラム３と対向して、第２のダイアフラ
ムとしてのプラスチック製ダイアフラム４が、その周辺
部に設けられた溝状係止部４ａをケース本体１の開口端
に設けられた突状係止部１ｂに嵌合した状態で、ケース
１の底面と平行に張設されている。このプラスチック製
ダイアフラム４の中央には穴４ｂが設けられ、一端（第
１図における下端）が円錐状に形成された柱状突起５の
他端部（上端部）が挿入されており、接着剤等で固着さ
れている。本実施例においてはこの柱状突起５は固着保
持される前は、その軸方向に摺動可能な構造となってお
り、組立てに際し、この位置を適当に調整することによ
り、シリコンダイアフラム３及びプラスチック製ダイア
フラム４の撓みが±０の初期位置を確保できるようにな
っている。
ムとしてのプラスチック製ダイアフラム４が、その周辺
部に設けられた溝状係止部４ａをケース本体１の開口端
に設けられた突状係止部１ｂに嵌合した状態で、ケース
１の底面と平行に張設されている。このプラスチック製
ダイアフラム４の中央には穴４ｂが設けられ、一端（第
１図における下端）が円錐状に形成された柱状突起５の
他端部（上端部）が挿入されており、接着剤等で固着さ
れている。本実施例においてはこの柱状突起５は固着保
持される前は、その軸方向に摺動可能な構造となってお
り、組立てに際し、この位置を適当に調整することによ
り、シリコンダイアフラム３及びプラスチック製ダイア
フラム４の撓みが±０の初期位置を確保できるようにな
っている。
更に、プラスチック製ダイアフラム４の第１図における
上方には、前述したケースカバー２が嵌合され、ケース
本体１とケースカバー２とによりプラスチック製ダイア
フラム４が挾持された状態となっている。プラスチック
製ダイアフラム４の上方部分には、導入された流体の圧
力をプラスチック製ダイアフラム４に等分布に加えるた
めの圧力室６（中空部）が形成されている。
上方には、前述したケースカバー２が嵌合され、ケース
本体１とケースカバー２とによりプラスチック製ダイア
フラム４が挾持された状態となっている。プラスチック
製ダイアフラム４の上方部分には、導入された流体の圧
力をプラスチック製ダイアフラム４に等分布に加えるた
めの圧力室６（中空部）が形成されている。
次に、上記実施例に全体的動作について説明する。
シリコンゴムなどのフレキシブルチューブ（図示せず）
を通して導入ポート７により被測定流体が圧力室６エ内
に導入されると、この被測定流体は圧力室内に充満し、
プラスチック製ダイアフラム４の第１図における上部表
面に等分布の圧力を付加する。このため、圧力を付加さ
れたプラスチック製ダイアフラム４は、圧力に見合う撓
みを生じ、とくにその中央部に最大撓みを生じ、柱状突
起５を介しシリコンダイアフラム３に一点集中荷重を付
与する。この結果、シリコンダイアフラム３は撓みシリ
コンのピエゾ抵抗効果により、前述した従来例と同様に
ホイートストンブリッジに構成された抵抗値に不整合が
生じ、この不整合が出力として検出される。
を通して導入ポート７により被測定流体が圧力室６エ内
に導入されると、この被測定流体は圧力室内に充満し、
プラスチック製ダイアフラム４の第１図における上部表
面に等分布の圧力を付加する。このため、圧力を付加さ
れたプラスチック製ダイアフラム４は、圧力に見合う撓
みを生じ、とくにその中央部に最大撓みを生じ、柱状突
起５を介しシリコンダイアフラム３に一点集中荷重を付
与する。この結果、シリコンダイアフラム３は撓みシリ
コンのピエゾ抵抗効果により、前述した従来例と同様に
ホイートストンブリッジに構成された抵抗値に不整合が
生じ、この不整合が出力として検出される。
以上説明したように、本実施例においては、圧力室６内
に導入した空気等の流体の圧力を、受圧用のシリコンダ
イアフラム３に比較して格段広い面積を有するプラスチ
ック製ダイアフラム４に等分布力として作用させ、これ
により、該プラスチック製ダイアフラム４が撓むのを利
用して、柱状突起５を介してシリコンダイアフラム３に
一点集中荷重を加えるようになっている。
に導入した空気等の流体の圧力を、受圧用のシリコンダ
イアフラム３に比較して格段広い面積を有するプラスチ
ック製ダイアフラム４に等分布力として作用させ、これ
により、該プラスチック製ダイアフラム４が撓むのを利
用して、柱状突起５を介してシリコンダイアフラム３に
一点集中荷重を加えるようになっている。
このため、従来例と比較してより微小な流体の圧力を検
出することができる。また、柱状突起を摺動自在の構造
としたことにより、プラスチック製ダイアフラム４とシ
リコンダイアフラム３間の寸法の組立てバラツキを吸収
出来、各ダイアフラムの撓みが±０の初期位置を確保で
きる、という利点がある。
出することができる。また、柱状突起を摺動自在の構造
としたことにより、プラスチック製ダイアフラム４とシ
リコンダイアフラム３間の寸法の組立てバラツキを吸収
出来、各ダイアフラムの撓みが±０の初期位置を確保で
きる、という利点がある。
本発明は、以上のように構成され機能するので、これに
よると、周辺部をケース本体の側壁１こ係着した第２の
ダイアフラムをケース本体の底面に平行に張設し、この
第２のダイアフラムの中心部に先端が受圧用の第１のダ
イアフラム上に配設された柱状突起を直交方向に装着し
たことから、第２のダイアフラムの面全体に加わる圧力
に起因して柱状突起の作用により受圧用の第１のダイア
フラムに集中荷重が加わる。これがため、極く微小な流
体の圧力であっても検出することができ、これにより出
力感度の飛躍的向上を実現できる。
よると、周辺部をケース本体の側壁１こ係着した第２の
ダイアフラムをケース本体の底面に平行に張設し、この
第２のダイアフラムの中心部に先端が受圧用の第１のダ
イアフラム上に配設された柱状突起を直交方向に装着し
たことから、第２のダイアフラムの面全体に加わる圧力
に起因して柱状突起の作用により受圧用の第１のダイア
フラムに集中荷重が加わる。これがため、極く微小な流
体の圧力であっても検出することができ、これにより出
力感度の飛躍的向上を実現できる。
従って、従来にない高精度な圧力測定が可能で、且つ信
顧性の高い優れた半導体圧カドランスデューサを提供す
ることが出来る。
顧性の高い優れた半導体圧カドランスデューサを提供す
ることが出来る。
第１図は本発明の一実施例を示す一部省略した断面図で
ある。 ■・・・・・・ケース本体、２・・・・・・ケースカバ
ー、３・・・・・・第１のダイアフラムとしてのシリコ
ンダイアフラム、４・・・・・・第２のダイアフラムと
してのプラスチック製ダイアフラム、５・・・・・・柱
状突起、７・・・・・・流体導入ポート。 特許出願人 日 本 電 気 株式会社第１因
ある。 ■・・・・・・ケース本体、２・・・・・・ケースカバ
ー、３・・・・・・第１のダイアフラムとしてのシリコ
ンダイアフラム、４・・・・・・第２のダイアフラムと
してのプラスチック製ダイアフラム、５・・・・・・柱
状突起、７・・・・・・流体導入ポート。 特許出願人 日 本 電 気 株式会社第１因
Claims (1)
- （１）、断面コ字状のケース本体と、このケース本体の
開口部に係合し中央部に流体導入ポートを有するケース
カバーと、前記ケース本体の底部中央部分に装着された
受圧用の第１のダイアフラムとを備え、 前記ケース本体の底面に平行に、周辺部を当該ケース本
体の側壁に係着した第２のダイアフラムを張設し、 この第２のダイアフラムと前記第１のダイアフラムの間
にこれらに直交する方向で柱状突起を配設し、この柱状
突起の一端を前記第２のダイアフラムの中心部に固着す
るとともに、他端を前記第１のダイアフラム上に配設し
たことを特徴とする半導体圧力トランスデューサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27242087A JPH01114731A (ja) | 1987-10-28 | 1987-10-28 | 半導体圧力トランスデューサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27242087A JPH01114731A (ja) | 1987-10-28 | 1987-10-28 | 半導体圧力トランスデューサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01114731A true JPH01114731A (ja) | 1989-05-08 |
Family
ID=17513662
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27242087A Pending JPH01114731A (ja) | 1987-10-28 | 1987-10-28 | 半導体圧力トランスデューサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01114731A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04299103A (ja) * | 1991-03-28 | 1992-10-22 | Ube Ind Ltd | ブロー成形機のパリソン肉厚制御方法および装置 |
| JPH0533044U (ja) * | 1991-10-07 | 1993-04-30 | 理化工業株式会社 | 圧力センサ |
| JP2000513447A (ja) * | 1996-06-28 | 2000-10-10 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | プリント配線板の実装表面へ実装するための圧力センサ装置 |
-
1987
- 1987-10-28 JP JP27242087A patent/JPH01114731A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04299103A (ja) * | 1991-03-28 | 1992-10-22 | Ube Ind Ltd | ブロー成形機のパリソン肉厚制御方法および装置 |
| JPH0533044U (ja) * | 1991-10-07 | 1993-04-30 | 理化工業株式会社 | 圧力センサ |
| JP2000513447A (ja) * | 1996-06-28 | 2000-10-10 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | プリント配線板の実装表面へ実装するための圧力センサ装置 |
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