JPH0196523A - 圧力センサ装置 - 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） 本発明は圧力センサ装置において、小型で被測定体に着
脱が容易な、圧力センサ装置の構造に関するものである
。

（従来の技術） 半導体や金属に歪を加えると大きな抵抗を示すというピ
エゾ効果を利用した歪ゲージを用いて、各種のセンサが
開発されている。

このような圧力センサには、銅ニツケル合金などの金属
歪ゲージを金属またはその他の材質のダイヤフラムに接
着する接着型とシリコンなどの単結晶ダイヤフラムに、
拡散抵抗を設けて歪ゲージにする拡散型とがあった。

第３図に接着型の圧力センサの一例を示す。

上下に凹部を設けたダイヤフラム部２は、歪ゲージ形成
面の上部に外部接続用端子１６を取り付けたハーメチッ
クシール２１を接着しており、また、受圧面側が、圧力
導入部５を設けている支持台６に溶接されている。

そして、歪ゲージ形成面には、銅ニッケル等の金属から
なる歪ゲージ１１が接着され、歪ゲージを覆うように樹
脂等でパッシベーション１３が形成されている。更に、
歪ゲージは、リード線２０と外部接続用端子１６とを介
して、外部回路（図示せず）へ電気的に接続されている
。

第４図に、拡散型の圧力センサの一例を示す。

単結晶シリコンをエツチング、して凹部を設けたダイヤ
フラム部２は、圧力導入部５を設けている支持台６に接
着剤を用いて接着され、この支持台６には、歪ゲージ１
１・を保護する保護キャップ２２が溶接等により取り付
けられている。

そして、歪ゲージ形成面に、選択的に不純物が拡散され
歪ゲージ１１が形成されている。更に、歪ゲージ１１は
、配線１２と、ボンディングワイヤ１７と、外部接続用
端子１６とを介して外部回路（図示せず）へ電気的に接
続されている。また、外部接続用端子１７用の孔２３は
ハーメチックシール２１により外気から気密に封止され
ている。

（発明が解決しようとする問題点） 第３図に示した接着型の圧力センサにおいては、歪ゲー
ジ１１に金属ゲージを用いるために、ゲージ率が小さい
、そのため、歪ゲージの出力信号が弱く、増刷回路に特
性のよいものが要求され、コストが高くなってしまう。

また、歪ゲージ１１をダイヤフラム部２に接着剤を用い
て接着しているため、一定圧力で加圧している間に出力
が変化してしまったり、接着剤を介しているために温度
係数が悪化したり、接着剤のはがれという問題もあった
。

さらに、歪ゲージの抵抗値を確保するために、金属ゲー
ジの大きさをかなり大きくしなくてはならず、小型化は
、既に限界に近く、現状以上の小型化は難しい。

一方、第４図に示した拡散型の圧力センサは、ダイヤフ
ラム部２を支持台６に接着剤を用いて接着しているので
、その接着は、剥がれ等の問題により、難しく、歩留り
を悪くし、さらに、大きな圧力を計測するには、接着強
度が低いため不向きである。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、小型で
、晴度がよく、ダイヤフラム部と支持台との間に接着剤
を用いることのない圧力センサ装置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） 本発明は、上記目的のために、受圧面の裏側に薄膜でセ
ンサ部が設けられているダイヤフラム部と、ねじ頭部と
、ねじ部と、圧力導入部とが一体となっている圧力セン
サ装置を提供する。

（作用） 上記手段により、センサ部とダイヤフラム部そして、ダ
イヤフラム部と支持台との間に接着剤は存在しないので
、接着剤の剥がれ等の問題は解決される。

また、センサ部は、薄膜で設けられているため、小型で
しかもゲージ率が極めて高い圧力センサ装置を得ること
ができる。

（実施例） 以下、図面に従って本発明を説明する。

第１図は、本発明の圧力センサ装置の断面図である。

受圧面の裏側で薄膜でセンサ部ｌを設けているダイヤフ
ラム部２と、ねじ頭部３と、ねじ部４と、圧力導入部５
とが一体となり、例えばステンレスなどで形成されてい
る。

第２図にセンサ部の製造工程を示し、説明する。

始めに第２図（ａ）Ｃ示すように、ダイヤフラム部２の
上面に酸化シリコン膜を用いた絶縁膜１０を介して、プ
ラズマＣＶＤ法で、多結晶シリコン膜を積層し、フォト
リソグラフィでパタニングし、歪ゲージ１１を形成する
。

次に第２図（ｂ）に示すように、アルミニウム膜を蒸着
し、配＆ｉ１２パターンを形成し、続いて、パッシベー
ション１３として、センサ部ｌを覆うようにしてプラズ
マＣＶＤ法で窒化シリコン膜を積層する。

そして第２図（Ｃ）に示すように、セラミ・２でり作製
されたシールキャップ１４をパッジベージラン１３を覆
うようにして接着等を用いて接着する。シールキャップ
１４には、表面に′あらかじめ、配線１５と、外部接続
用端子１６が形成されている。

更に第２図（ｄ）に示すように、ボンディングワイヤ１
７を用いて、配線１２と配線１５とを接続する。

最後に、第２図（ｅ）に示すように、リング１８をダイ
ヤフラム部２の外周に接着剤等で接着し、その内部にボ
ッティング樹脂１９を充填し、センサ部ｌを外気より保
護する。

以上の説明のようにして製造された圧力センサの歪ゲー
ジ１０は配線１２と、ボンディングワイヤ１７と、配線
１５と、外部接続用端子１６とを介して、外部回路（図
示せず）に接続されている。

本発明の圧力センサ装置は、図１　（ｂ）に示すように
被測定体９にねじ部を設けておくことにより、直接容易
に着脱可能で取り付けることができ、鉄鋼やプラント等
のプロセス制御用、産業機械の制御用や、ＦＡ用等、幅
広い用途がある。

尚、ダイヤフラム部２とねじ頭部４は、溶接等によって
連続させてもよい。

（発明の効果） 以上、説明してきたように、本発明の圧力センサ装置に
は次のような効果がある。

（ａ）センサ部１とダイヤフラム部２と、ねじ頭部３と
、ねじ部４と、圧力導入部５が一体となっていて、接着
剤を用いないため、耐久性及び精度を向上させることが
できる。

（ｂ）また、上記の構造により、被測定体にねじ部を設
けておくことにより、直接、容易に着脱可能で取り付け
ることが可能である。

（Ｃ）センサ部ｌは薄膜で形成されているため、本発明
の圧力センサ装置は極めて小型である。

（ｄ）歪ゲージ１１は、薄膜半導体、例えば多結晶シリ
コン薄膜を用いているため、ゲージ率が良く、また精度
が良い。よって、外部回路に、コストがかからず安価で
あり、歪ゲージｌｌ自体も小型である。

以上のような理由により、耐久性があり、小型で、精度
が良、り、また、安価であり、さらに、被測定体に取り
つけ、取りはずし容易な、圧力センサ装置を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図の（ａ）は、本発明圧力センサ装置の断面図、（
ｂ）は同センサの取り付は７第２図は、同、製造工程図 第３図は、従来の接着型圧力センサの断面図第４図は、
従来の拡散型圧力センサの断面図１−−−−−−−−−
センサ部 ２−−−−−−・・−ダイヤフラム部 ３−−−−−−−−ねじ頭部 ４−−−−−−−−−−ねじ部 ５−−−−−−−−一圧力導入部 出願人　　株式会社　小松製作所

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　受圧面の裏側に薄膜でセンサ部が設けられているダイ
   ヤフラム部と、ねじ頭部と、ねじ部と圧力導入部とが一
   体となっている圧力センサ装置。