JPH0395425A

JPH0395425A - 半導体差圧測定装置

Info

Publication number: JPH0395425A
Application number: JP23349189A
Authority: JP
Inventors: Toshio Aga; 阿賀　敏夫
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1989-09-08
Filing date: 1989-09-08
Publication date: 1991-04-19

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】く産業上の利用分野〉本発明は、過大圧によるヒステリシス特性が良好で、小
形化し得る半導体差圧測定装置に関するものである。

く従来の技術〉第５図は従来より一般に使用されている従来例の構成説
明図である。

図において、ｌは金属よりなるブロック状の本体である。

２は本体１に設けられた内部室である。

３は、内部室２を二つの測定室４．５に分け、移動電極
として機能する測定タイアアフラムである。

６，７は測定タイアアフラム３に対向して内部室２の壁
に絶縁材８，９を介して、それぞれ設けられた固定電極
である。

１１．１２は本体１の両外叫面に設けられ本体１とシー
ル室１３．１４を構成する波形状のシルダイアフラムで
ある。

１５．１６はシールダイアフラム１２に対向して本体１
の側面に設けられた波形状のパックアップネストである
。

１７．１８はシール室１３．１４と測定室４５とを連通
ずる連通孔である。

１９．２１は測定室４．５と連通孔１７．１８とシール
室１３．１４とで構成される二個の室にそれぞれ充填さ
れた非圧縮性の封入液体である。

この場合は、シリコンオイルか用いられている。

以上の禍戒において、本ｆ＊１の図の左右から、測定圧
力Ｐ＋　，Ｐ２が加わると、測定ダイアフラム３は測定
圧力ｐ，−ｐ２の差圧によって変位する；測定ダイアフ
ラム３の変位によって、固定電［ｉ６．７と測定ダイア
フラム３との静電容量が差動的に変化し、差圧に対応し
た電気信号出力が得られる。

く発明が解決しようとする課題〉しかしながら、この様な装置においては、過大圧か加わ
った場合には、（１）シールダイアフラム１１，１２をパックアップネ
スト１５．１６に接触着座させて、一定以上の圧力がセ
ンサ部分に加わらないようにする。

（２）測定タイアフラム３を、対向する面に接触着座さ
せる方法かある。

しかしながら（１）の方法では、シールタイアフラム１１．１２をバ
ックアッグネスト１５．１６に接触＠座させるので、ヒ
ステリシスが大きく発生する。どうしても寸法が大きく
なる。

（２）の方法では、測定タイアフラム３を直接痛めるの
で、どうしても、対向する面の製作にコス１〜が掛かっ
てしまう。

本発明は、この問題点を解決するものである。

本発明の目的は、過大圧によるヒステリシス特性が良好
で、小形化し得る半導体差圧測定装置を提供するにある
。

く課題を解決するための手段〉この目的を達成するために、本発明は、シリコン材より
なる測定タイアフラムの一方の面側に設けられた第１の
測定室に第１の測定圧か加えられ他方の面叫に設けられ
た第２の測定室に第２の測３定圧が加えられ差圧が測定される半導体差圧測定装置に
おいて、前記第１の測定室あるいは第２の測定室の少なくとも一
方に接続して設けられカラスよりなるブロック状の保護
本体と該保護本体内に設けられた内部室と該内部室を測
定圧が入力される入力室と前記第１の測定室あるいは第
２の測定室に連通され測定圧が出力される出力室とに分
けるシリコンダイアフラムとからなる過大圧保護機構を
具備したことを特徴とする半導体差圧測定装置を構成し
たものである。

く作用〉以上の構成において、本体の左右から、測定圧力か加わ
ると、測定ダイアフラム３は測定圧力の差圧によって変
位する。測定タイアフラムの変位によって、差圧に対応
した電気信号出力が得られる。

過大圧が加わった場合には、過大圧保護機構のシリコン
タイアフラムか出力室の壁に接触して、測定圧か過大圧
保護機楕から出力され差圧センサ４本体に入力されるのを肋止する。

以下、実施例に基つき詳細に説明する。

く実施例〉第１図は本発明の一実施例の要部構成説明図である。

図において、３０はシリコンタイアフラム３１、第１の測定室３３、
ピエゾ抵抗素子３５、第２の測定室３６からなる差圧セ
ンサ本体である。

シリコンタイアフラム３１は、この場合は、第１のシリ
コン基板３２に設けられ第１測定室３３を横戒する凹部
３４により、第１のシリコン基板３２に形成されている
。

ピエゾ抵抗素子３５は、シリコンダイアフラム３１に設
けられている。

第１の測定室３３には、第１の測定圧Ｐ，が加えられる
。

第２の測定室３６は、ダイアフラム３１の他方の面叫に
設けられ、カラス材よりなり、リング状のスペーサ３７
と第２の基板３８とにより構成され、第２の測定圧Ｐ２
か加えられる。

４０は、第１の測定室３３あるいは第２の測定室３６に
連通して設けられた過大圧保護機構である，過大圧保護１１１ｍ４０は、保護本体４１、内部室４２
、シリコンダイアフラム４３、入力室４４、出力室４５
とからなる。

保護本体４１はブロック状のカラスよりなる。

内部室４２は、保護本体４１内に設けられている。

シリコンダイアフラム４３は、内部室４２を測定圧が入
力される入力室４４と第１の測定室３３あるいは第２の
測定室３６に連通され測定圧が出力される出力室４５と
に分ける。

５０は、差圧センサ本体３０と過大圧保Ｍ１ａ構４０と
を内蔵する本体ボディである。

５１．５２は、本体ボディ５０の測面に設けられ、本体
ボディ５０とシール室５３．５４を構成するシールタイ
アフラムである。

なお、本体ボディ５０は、無くても良い事は勿論である
。

また、この場合、シリコン板とガラス板，ガラス板と金
属材との間は陽極接合か用いられていが、低融点ガラス
接合等でも良く、要するに接合出来ればよい。

６１はシール室５３と入力室４４とを連通ずる連通孔で
ある。

６２は出力室４５と第２の測定室３６とを連通ずる連通
孔である。

６３は第１の測定室３３と出力室４５とを連通ずる連通
孔である。

６４は入力室４４とシール室５４とを連通ずる連通孔で
ある。

１０１，１０２，１０３，１０４はシール室５３，５４
、入力室４４、出力室４５、第１，第２測定室３３．３
６、連通孔６１，６２，６３．６４とで構成される４個
の室に満たされる封入液である。この場合は、シリコン
オイルが用いられている。

以上の構成において、本体ポディ５０の図の左７右から、測定圧力ＰＩ，Ｐ２が加わると、測定タイアフ
ラム３１は測定圧力ｐ，−ｐ２の差圧によって変位する
。測定タイアフラム３１の変位によって、ピエゾ抵抗素
子３５より差圧に対応した電気信号出力が得られる，過大圧か加わった場合には、過大圧保護機′＃Ｉ４０の
シリコンタイアフラム４３が出力室４５の壁に接触して
、測定圧か過大圧保護機構４０から出力され差圧センサ
本体３０に入力されるのを防止する。

この結果、（１）シリコンタイアフラム４３が、出力室４５のカラ
ス壁に着座する事により、過大圧が差圧センサ本体３０
に伝達されるのを防止しているので、過大圧に基づくヒ
ステリシスか、金属ダイアフラムを使用した過大圧保護
機構に比して、小さいものか得られる。実験によれば、
１５０％のオーバーレンジの場合、シリコンダイアフラ
ムを使用した過大圧保護機構においては０．０２％程度
、金属タイアフラムを使用した過大圧保護機構におい８ては０．１％程度であった。

（２）シリコンの微細加工技術を利用出来るので、装置
全体を極めて小形化出来る。

（３）過大圧保護機横４０は、シンプルな′Ｗｉ造であ
るので、連結パイプ等を必要とせす、封入液か少なくて
済むので、温度特性が良好である。

第２図、第３図、第４図は本発明の他の実施例の娶部構
戒説明図である。

本実施例では、過大圧か一方のみにしか作用しない場合
に、過大圧が作用する側のみに、過大圧保護機構を設け
たものである。

〈発明の効果〉以上説明したように、本発明は、シリコン材よりなる測
定タイアフラムの一方の面側に設けられた第１の測定室
に第１の測定圧か加えられ、他方の面側に設けられた第
２の測定室に第２の測定圧が加えられ差圧が測定される
半導体差圧測定装置において、前記第１の測定室あるいは第２の測定室の少なくとも一
方に接続して設けられカラスよりなるブロック状の保護
本体と該保護本体内に設けられた内部室と該内部室を測
定圧が入力される入力室と前記第１の測定室あるいは第
２の測定室に連通され測定圧が出力される出力室とに分
けるシリコンダイアフラムとからなる過大圧保護機構を
具備したことを特徴とする半導体差圧測定装置を構成し
２た。

この結果、（１）シリコンタイアフラム４３か、出力室４５のガラ
ス壁に着座する事により、過大圧か差圧センサ本体３０
に伝達されるのを防止しているので、過大圧に基づくヒ
ステリシスか、金属ダイアフラムを使用した過大圧保護
機構に比して、小さいものが得られる。実験によれば、
１５０％のオーバレンジの場合、シリコンダイアフラム
を使用した過大圧保護機構においては０，０２％程度、
金属ダイアフラムを使用した過大圧保護機構においては
０．１％程度であった。

（３）過大圧保護機ＷＪ４０は、シンプルな構造である
ので、連結パイプ等を必要とせす、封入液か少なくて済
むので、温度特性か良好である。

従って、本発明によれは、過大圧によるヒステリシス特
性か良好で、小形化し得る半導体差圧測定装置を実現す
ることかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の要部横戒説明図、第２図，
第３図，第４図は本発明の他の実施例の要部槽成説明図
、第５図は従来より一般に使用されている従来例の構成
説明図である。３０・・・差圧センサ本体、３１・・・シリコンタイア
フラム、３２・・・第１のシリコン基板、３３・・・第
１測定室、３４・・・凹部、３５・・・ピエゾ抵抗素子
、３６・・・第２の測定室、３７・・・スペーサー、３
８・・・第２のシリコン基板、４０・・・過大圧保護機
楢、４１・・・保護本体、４２・・・内部室、４３・・
・シリコンダイアフラム、４４・・・入力室、５０・・
・木体ボデイ、５１，５２・・・シールダイアフラム、
５３．５４・・・シル室、６１，６２，６３．６４・・
・連通孔、１０１１１　２１，１０２，１０３，１０４・・・封入液。

Claims

【特許請求の範囲】シリコン材よりなる測定ダイアフラムの一方の面側に設
けられた第１の測定室に第１の測定圧が加えられ、他方
の面側に設けられた第２の測定室に第２の測定圧が加え
られ差圧が測定される半導体差圧測定装置において、前記第１の測定室あるいは第２の測定室の少なくとも一
方に接続して設けられガラスよりなるブロック状の保護本体と該保護本体内に設けられた内部室と該内部室を測定圧が入力される入力室と前記第１の測定
室あるいは第２の測定室に連通され測定圧が出力される
出力室とに分けるシリコンダイアフラムとからなる過大圧保護機構を具備したことを特徴とする半
導体差圧測定装置。