JPH01321332A - 圧力変換器 - 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〕 本発明は電気式力および／または歪センサ−、特に圧力
センサーとして用いられる圧力変換器に関する。

更に詳しくは、上記圧力変換器の主要部は測定しようと
する力または圧力により弾性変形するとともに厚膜また
は薄膜抵抗から成る少なくとも１つのピエゾ抵抗感知素
子を付着した支持体を有し、該支持体に上記少なくとも
１つのピエゾ抵抗感知素子と接続した導電手段を設けて
該導電手段を給電および処理回路手段と接続可能に構成
される。

〔技術背景〕

従来、上記形式の、特に圧力センサーとして使用される
圧力変換器において、ピエゾ抵抗素子は例えばセラミッ
ク材料から形成された薄厚シートの片面にシルクスクリ
ーン印刷方法で付着される。

次いで、このシートは、例えばセラミ／り材料から形成
された２つの硬質半割殻間に固着される。

これら２つの半割膜は１つのカプセルを形成し、それら
の一方は一般に圧力を検出しようとする環境と接続する
開口を有する。

上記従来形式の変換器またはセンサーは、例えばオーブ
ン内で硬化されるガラス質マスチック材料を用いて互い
に接若しなければならない複数の部分、上記シート、半
割膜等を有する。また、この種の公知のセンサーにおい
て、ピエゾ抵抗素子と外部給電および処理回路との接続
は、該ピエゾ抵抗素子を担う変形性シートおよびカプセ
ルを形成している半割膜のうちの少なくとも一方にそれ
ぞれ、例えばシルクスクリーン印刷法により導電ストリ
ップを付着せしめて行われる。このような半割膜の導電
ストリップとピエゾ抵抗素子を担うシートの導電ストリ
ップとの接続には、例えば該半割膜に設けた金属めっき
穴を用いる等の特殊な器具および加工操作が要求される
。

上述したように、従来形式のセンサーは一般に構成が複
雑かつ製作コストか高価である。

〔解決しようとする課題〕

本発明の目的は上述した形式の電気式変換器またはセン
サーであって、従来形式のものよりも構成部品点数が少
なくかつ非常に小型、軽量であり、製作コストがより安
価な圧力変換器またはセンサーを提供することにある。

〔構　成〕

上記目的を達成するために、本発明の電気式力および／
または歪変換器またはセンサー（本明細書において圧力
変換器という）は、 支持体を一方の面に凹所を設けた硬質支持板から形成し
、該凹所の底壁面部の肉厚を薄くして測定しようとする
力または圧力の作用下で弾性変形可能とする一方、該支
持体の他方の面における上記凹所の底壁面部に対応する
部分に少なくとも１つのピエゾ抵抗感知素子を付着する
とともに該他方の面に導電手段を付着して構成したこと
を特徴とする。

本発明の変換器において、支持体は単一体、即ち硬質板
とされ、測定しようとする力または圧力により弾性変形
する部材が凹所の底壁面部とされる。このようにして本
発明の変換器の構造が非常に簡略化される。更に、各ピ
エゾ抵抗素子並びにこれらの抵抗素子を電源および／ま
たは処理回路と接続する導電ストリップは単一の面、即
ち硬質板の凹所が形成された面と対向する面にシルクス
クリーン印刷法により付着される。

本発明の圧力変換器のさらに別の特徴および利点は、非
限定的に単に例示する添付図面についての詳細な説明か
ら明らかになろう。

〔実施例〕

第１図において、特に圧力センサーとして適用出来る本
発明の圧力変換器は、例えばセラミック材料から作成さ
れた硬質支持板または基板１を有する。特に第２図から
明らかなように、支持板ｌの一方の面１ａに凹所２か形
成され、該凹所２の底壁面部２ａが薄厚とされかつ測定
しようとする力または圧力の作用下で弾性変形可能とさ
れる。

上記支持板ｌは例えば１．５〜３ｍｍの厚さを有する。

凹所２の底壁面部２ａの肉厚は例えば１５０〜２００μ
（ミクロン）とされる。

上記凹所２は好ましくは円柱形またはその断面が底壁面
部２ａに向って漸減する略円錐台形とされる。

上記実施例において、図示するように支持板ｌの他方の
面１ｂにシルクスクリーン印刷法により一ピエゾ抵抗素
子として機能する４つの厚膜または薄膜抵抗Ｒが付着さ
れる。これらの抵抗Ｒは互いに接続されて、例えばホイ
ートストンブリッジ回路を形成している。また、同様に
してシルクスクリーン印刷法により各抵抗Ｒ間の接続部
に支持板ｌの面１ｂに付着させた導電ストリップＣが形
成される。

上記各抵抗Ｒは第１図中点線で囲んで示す領域ｌｃに付
着される。該領域１ｃは凹所２の底壁面部２ａに対応す
る部分である。このようにして底壁面部２ａは弾性変形
部材として作用し、測定しようとする力または圧力に応
じて各抵抗Ｒを歪ませ、よってそれらの抵抗値を変化さ
せる。

これらの抵抗Ｒは第１図中符号３を付して示す処理回路
３と接続される。この処理回路３は各抵抗Ｒを設けよう
とする支持板１の面１ｂに、例えばハイブリ・ノド回路
技術により形成すると有利である。各抵抗Ｒと処理回路
３とはシルクスクリーン印刷法により付着された導電ス
トリップＣを介して接続される。

処理回路３は４つの抵抗Ｒから形成されたブリッジ回路
の２つの対向結節点間の電圧を増幅する、例えば演算増
幅器を含んでいる。

処理回路３は第１図に示すように別の導電ストリップＤ
を介して当該変換器の外部回路とか電源に接続するよう
にしてもよい。

第１図および第２図に示す変換器は開放凹所２を有し、
このようにして例えば相対圧力を測定するようにされる
。所定の環境における相対圧力を測定するには、該環境
に、例えば凹所２の口部に圧力嵌めまたはその他の固定
方式で一端部を固定するようにした小形チューブを介し
て凹所２と接続するようにする。

絶対圧力を測定するには、上記変換器は第３図に示すよ
うに変形する。この変形例において、支持板１もまた凹
所２を有するが、該凹所２の開口径より小さな寸法の貫
通孔２ｂを有する。この貫通孔２ｂは閉鎖され、例えば
錫滴の付着等により密封される。

このようにして、支持板１に気密封止されたキャビティ
５が形成される。このキャビティ５を公知の方法で真空
状態にすれば、当該変換器は、絶対圧力の測定を行うこ
とが出来る。

〔効　果〕

本発明の圧力変換器またはセンサーはつぎのような優れ
た利点を有する。

第１に、変換器が一体的に形成され、例えばモールディ
ングまたは焼結法により簡単に製作することが出来る。

従来形式のものにおけるような装着および接着作業を必
要としない。

第２に、単に１つの面、即ち支持板ｌの一面ｌｂに全て
のシルクスクリーン印刷操作を実施することが出来る。

更に、変換器全体の寸法および重量を著しく低減するこ
とが出来、当該変換器の製造が簡単かつ製作コストを安
価なものにすることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の圧力変換器の斜視図、第２図は第１図
のｕ−ｕ線断面図、 第３図は本発明のもう１つの実施例の圧力変換器の第２
図と同様の断面図である。 ｌ・・・硬質支持板、２・・・凹所、２ａ・・・底壁面
部、２ｂ・・・貫通孔、３・・・処理回路、４・・・錫
、５・・・キャビティ、Ｒ・・・抵抗（ピエゾ抵抗素子
）、Ｃ，Ｄ・・・導電ストリップ。 特許出願人　マレリ・オートロ二カ・ソシェタ・ベル・
アチオニ 代理人　弁理士　青白　葆　ほか１名

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、測定しようとする力または圧力により弾性変形する
   とともに厚膜または薄膜抵抗から成る少なくとも１つの
   ピエゾ抵抗感知素子を付着した支持体を有し、該支持体
   に上記少なくとも１つのピエゾ抵抗感知素子と接続した
   導電手段を設けて導電手段を給電および処理回路手段と
   接続可能にした圧力変換器において、 上記支持体は一方の面に凹所を設けた硬質支持板から形
   成し、該凹所の底壁面部の肉厚を薄くして測定しようと
   する力または圧力の作用下で弾性変形可能とする一方、
   該支持体の他方の面における上記凹所の底壁面部に対応
   する部分に少なくとも１つのピエゾ抵抗感知素子を付着
   するとともに該他方の面に導電手段を付着して構成した
   ことを特徴とする圧力変換器。 ２、凹所に開口を設けて相対圧力を測定可能とした、第
   １項記載の圧力変換器。 ３、凹所が実質的に円柱形である、第２項記載の圧力変
   換器。 ４、凹所が底壁面部に向かって断面積を漸減する実質的
   に円錐台形または角錐台形である、第２項記載の圧力変
   換器。 ５、凹所の開口を気密封止手段により閉鎖して支持体の
   肉厚部に真空化可能な閉鎖キャビティを形成し、絶対圧
   力の測定を可能とした、第１項記載の圧力変換器。 ６、支持体に給電および／または少なくとも１つのピエ
   ゾ抵抗感知素子からの信号の処理回路手段を設け、該回
   路手段を上記少なくとも１つのピエゾ抵抗感知素子が付
   着された支持体面に取り付けた、第１項〜第５項のいず
   れかに記載の圧力変換器。 ７、回路手段がハイブリッド回路技術により形成される
   、第６項記載の圧力変換器。