JPH06258163A - 複数枚のラミネートで構成された基体を有する圧力センサー並びに同センサーの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】安価なテストフォ−マットを有する、ダイヤフ
ラムを使用した圧力センサ−、並びに、この様な圧力セ
ンサ−の製造方法、を提供する。 【構成】圧力センサ−サブアセンブリ−１８は、複数枚
のラミネ−トを積層接合して形成したセラミック基体２
０上に取付けられたソリッドステ−ト圧力感知体２２を
有する。この圧力感知体２２には電気信号接点２２ａが
設けてあり、この接点は、基体２０に取付けたコネクタ
−ピン２４と電気的に接続されている。製造方法として
は、複数個のサブアセンブリ−を一枚状の基体構造に形
成することが可能であり、その後でこれらのサブアセン
ブリ−を個々に切り離すことができる。これらのサブア
センブリ−は切り離し前にテスト、分類してもよいし、
も或は、切り離し後にそうしてもよい。テスト後、各サ
ブアセンブリ−をハウジングに組付ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧力に対して反応する
ダイヤフラムを使用した圧力センサ−並びにその製造方
法に関するものであり、特に、センサ−ダイヤフラムを
備えたソリッドステ−ト圧力感知体を有するセンサ−サ
ブアセンブリ−とその組立て方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】典型的な圧力感知体は、外部に開口した
流体室の上に、薄いシリコンダイヤフラムを取付けてい
る。圧力振動によってダイヤフラムは流体室の中へ或は
反対側へ振れる。この振れは電気的パラメ−タ−（典型
的な場合にあっては、キャパシタンスや抵抗）を変化さ
せる。この変化は測定して圧力反応情報に変換できる。
ソリッドステ−ト圧力感知体を苛酷な環境で使用する場
合には、この感知体が測定（される）流体と直接接触し
ないよう、同感知体を取り囲んで保護する必要がある。
この為に従来使用されているハウジングとしては、たと
えば、圧力感知ダイヤフラムを測定流体から隔て流体圧
力が変化すると振れるフレキシブルな隔離ダイヤフラム
で覆われたメタルベ−スを使用したものがある。このハ
ウジングの中には、隔離ダイヤフラムとセンサ−ダイヤ
フラムの間に、非腐食性で不活性の流体が満たされてお
り、この流体が、測定圧力をセンサ−ダイヤフラムに伝
える。圧力感知体から圧力センサ−の外部接点へ信号を
運ぶ導電体が気密シ−ルを貫通してハウジングの外部へ
出ている。このシ−ルは、典型的な場合にあっては、メ
タルベ−スにガラスと金属を接着する接着剤を使用して
個々の接点ごとに別個に形成される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来、圧力感知体のテ
ストはハウジング内への組付け後に行われている。しか
しながら、この場合、もしテストの結果たとえば圧力感
知体或は同感知体に対する接続に欠陥が有る事が判明す
ると、材料、労力が無駄に消費されてしまう。

【０００４】

【課題を解決する為の手段】そこで、本発明は上記の従
来技術の問題点を解決すべく、安価なテストフォ−マッ
トを有する、ダイヤフラムを使用した圧力センサ−、並
びに、この様な圧力センサ−の製造方法、を提供する。
圧力感知体としては、高性能のシリコンダイヤフラムを
使用した物を使用できる。圧力センサ−サブアセンブリ
−は、複数枚のラミネ−トを積層接合した基体を有し、
この基体にソリッドステ−ト圧力感知体が取付けてあ
る。この圧力感知体はセンサ−ダイヤフラムを有してお
り、同圧力感知体のどちら側も、他方の側に加わる圧力
と比較テストすべき圧力で刺激することができる。典型
的な形態にあっては、基体を貫通する圧力通路が、圧力
感知体のダイヤフラムの一方の側に形成されている流体
室と連通している。上記基体としては、少なくとも２枚
のセラミックシ−トを積層接合した物を使用するのが望
ましい。即ち、各セラミックシ−トに電気的接続用の貫
通穴と圧力通路としての貫通穴とをあけ、電気的接続用
の貫通穴の中に導電体を形成し、密閉された電気的フィ
−ドスル−接続とする。そしてシ−トを積層し接着す
る。そして、上記導電体にコネクタ−ピンを接続する。
そして、基体に、柔軟性を備えた接着剤層を形成し、こ
の接着剤層によってソリッドステ−ト圧力感知体を基体
に取付ける。この感知体上の接点と上記導電体に導線を
接続する。また、典型的な場合にあっては、ダイヤフラ
ムの振れを容量性或は抵抗（たとえば圧抵抗）方法によ
って測定する為の回路を圧力感知体に設ける。

【０００５】

【作用】この様な構造にあっては、上記製造段階を終え
れば、いつでもサブアセンブリ−のテストを行える。即
ち、幾つかのテスト圧力に対し圧力感知体が電気的にど
う反応するかのテストを行うことができる。本発明の、
このサブアセンブリ−は色々な圧力感知用途で使用され
る時のままの状態で販売することができる。また、もし
圧力感知体が機械的に妨害された場合（たとえば偶然に
変形したり他の応力を生じたりした場合）でも圧力感知
体は偽信号を発生してしまう恐れが殆どない。また、本
発明によれば、基体を構成する各基体層に就いて、複数
個のサブアセンブリ−を製造するに足る大きさの一枚の
セラミックシ−トを使用することにより、多数のサブア
センブリ−を同時製造することができる。これらのシ−
トに貫通穴をあけてそこに導電体を形成し全体を積層接
合すれば、複数のサブアセンブリ−用の大きな基体がで
きあがる。本発明の一つの望ましい方法として、上記シ
−トとして、グリ−ンセラミックシ−トを使用する。で
きあがった大きな基体に溝を彫って、この溝を個々のサ
ブアセンブリ−の境界とする。そして基体を焼成する。
次にコネクタ−ピンを取付け、シリコン製感知体を接着
剤層で取付け、そして、必要な電気的接続を行う。これ
で複数のセンサ−サブアセンブリ−の同時製造が完了で
ある。本発明によれば、上記製造時点に至るまでに基体
を損傷してしまう恐れがないからサブアセンブリ−の機
能テストに好都合である。上記の様に複数のサブアセン
ブリ−を同時製造したら、次に、個々の基体を上記の溝
部分で互いに切り離す。あるいは個々の基体の切り離し
をもっと早い時点で行ってもよい。たとえば、焼成前で
あって、圧力感知体を基体に取付けた後、に行うことが
できる。個々に切り離し、テストしたサブアセンブリ−
を、従来同様メタルベ−スを有するハウジングに組付け
る。基体に取付けたコネクタ−ピンを上記ベ−スの貫通
穴に通し、ハウジング外部の電気装置に接続することが
できる。サブアセンブリ−をハウジングに固着取付けす
るシ−ラントは基体とハウジングベ−スの間を気密に密
閉する。また、典型的な場合にあっては、流体をハウジ
ングの中に満たした後で隔離ダイヤフラムでハウジング
を密閉する。かくして、この隔離ダイヤフラムに外部か
ら加わる圧力がハウジング内の圧力感知体に伝えられ
る。

【０００６】

【実施例】次に、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１に本発明の圧力センサ−１０を示した。この
センサ−はハウジング１２を有する。符号１４はこのハ
ウジングの本体を指す。同本体１４は隔離ダイヤフラム
１６で閉じられ、圧力センサ−サブアセンブリ−１８を
備えている。図示の、このサブアセンブリ−１８は、３
枚のセラミクスラミネ−ト５２、５４、５６で構成され
た基体２０を備え、この基体に、センサ−ダイヤフラム
２３を有するソリッドステ−ト感知体２２が取付けられ
ている。基体２０からは電気コネクタ−ピン２４が突出
している。これらのピン２４は外部装置と電気的に接続
されるようになっている。図示の上記ハウジング本体１
４には、内部に、圧力通路２６が形成されており、流体
がこの通路２６を経由してダイヤフラム２３の下側へ至
る。同本体１４には、更に、複数の内部通路３０が、中
心線２８と平行に、形成されている。これらの各通路３
０をコネクタ−ピン２４が通っている。また、本体１４
は、隔壁の役割を果たす床部（底部）１４ｂと、側壁１
４ｃとを、有している。この床部１４ｂと側壁１４ｃと
で、流体スペ−ス３２を形成している。この流体スペ−
ス３２は、できれば、圧力通路２６の軸がその中心とな
るように形成するのが望ましい。サブアセンブリ−１８
は、接着力を有するシ−ラント３４によって、本体１４
の床部１４ｂの平らな表面に接合されている。上記コネ
クタ−ピン２４はこの床部１４ｂを通って上記通路３０
の中へ突出している。これらのピン２４は通路３０の中
心を通っており、かくして、これらのピン２４は通路３
０の壁部に対して電気的に絶縁されている。この電気的
絶縁の為には、更に、ピン２４に絶縁スリ−ブ（図示省
略）をかぶせてもよいし、その他の手段を講じてもよ
い。上記シ−ラント３４はサブアセンブリ−１８を床部
１４ｂに対して気密に固着している。上記基体２０には
センサ−圧力通路３６が形成されている（図１、図
２）。この圧力通路３６は、その下に位置する、ハウジ
ング本体１４の圧力通路２６と連通していて、両通路を
流体が通る。また、圧力通路３６は、前記感知体２２の
内部に形成されている流体室３８とも連通している。ハ
ウジング本体１４の前記側壁１４ｃは、床部１４ｂの上
に、前記の流体スペ−ス３２を形成している。この側壁
１４ｃの上端に前記ダイヤフラム１６が取付けられてい
てハウジング１２を密閉している。流体スペ−ス３２に
は不活性の流体（図示せず）が満たされており、ダイヤ
フラム１６に外部から圧力が加わると、この流体がその
圧力を圧力感知体２２のダイヤフラム２３に伝える。そ
うすると、このダイヤフラム２３は、ダイヤフラム１６
に加わった圧力と流体室３８の中の圧力との差に応じて
振れる。この図１のセンサ−１０を使用して測定できる
のは、差圧とゲ−ジ圧である。即ち、差圧を測定する時
は、第２の圧力を、圧力通路２６、３６を経てダイヤフ
ラム２３に加える。ゲ−ジ圧測定の時は、圧力通路２
６、３６は大気と連通したままにしておく。更にもう一
つの用途として、両通路２６、３６を密閉するか或は取
り除いてしまえば、ダイヤフラム１６に外部から加わ
り、流体スペ−ス３２内の流体によって圧力感知体２２
の上端に伝えられる絶対圧力、を測定することができ
る。図２に示した通り、サブアセンブリ−１８において
は、既述の基体２０の上に既述のソリッドステ−ト感知
体２２が取付けてある。基体２０には、圧力通路３６の
ほかにも、縦穴を複数貫通させてあり、これらの縦穴の
中に導電体４２が設けてある。この導電体４２は、基体
２０の下面から下に突出しているコネクタ−ピン２４
を、導電パッド２４ａを介して、基体２０上に形成され
た導電材４４に、接続している。符号４６は、一端が導
電材４４に、他端が圧力感知体２２上に設けられた接点
２２ａに、接続された導線を指す。この様な電気的接続
により、圧力感知体２２を、ピン２４により、電子デ−
タ収集装置その他の電気的装置に接続することができ
る。感知体２２は、接着剤４８（典型的な場合にあって
は、柔軟性の有る接着剤）で基体２０に固着されてい
る。圧力通路３６は接着剤４８（接着剤の層）を貫通し
て既述の流体室３８と連通している。また、図示の圧力
感知体２２は、シリコンを材質とする箱体を逆様にした
もので、その側壁は全体が途切れなく形成されており、
その下端が接着剤層４８によって基体２０に固着されて
いる。また、この感知体２２の中央部分は厚みが他の部
分より薄く、この中央部分がセンサ−ダイヤフラム２３
を形成している。従って、既述の流体室３８は、この箱
形の圧力感知体２２によって形成されているものであ
り、同流体室３８は、接着剤層４８の存在により、流体
スペ−ス３２内の圧力の影響を被らない。圧力感知体２
２の中央部の上面に、つまり、ダイヤフラム２３上に、
複数の電気エレメント２２ｂが設けてある。ダイヤフラ
ム２３が圧力によって振れると、この電気エレメントが
その振れを検出することができる。このエレメントとし
ては、ひとつ又はそれ以上のコンデンサ−板を形成する
ひとつ又はそれ以上の導電フィルムを使用してもよい
し、或は、圧抵抗形のものを使用してもよい。この電気
エレメントは感知体２２上の接点２２ａに接続されてい
る。図３、４は、図１、２のサブアセンブリ−１８の組
立て方法を示している。まず組立て第１段階５８ａにお
いて、未焼成の（つまり、生の）セラミクスから、３枚
のラミネ−ト５２、５４、５６を取る。そして、各ラミ
ネ−トに、圧力通路３６用の穴と、のちほど導電体４２
をその中に形成すべき穴４２ａを、あける。次の段階５
８ｂでは、上記の穴４２ａの中に導電材料を充填する。
典型的な場合において、この導電材料として、耐火金属
インキ（超硬合金インキ）を使用する。かくして導電体
４２の一部分を形成する。次に、第３段階５８ｃにおい
て、一番上のラミネ−ト５２上に導電材４４を形成す
る。方法としては、たとえばシルクスクリ−ニングを行
うことができる。そして、一番下のラミネ−ト５６の底
面に導電パッド２４ａを形成する。導電材４４の場合と
同様、たとえばシルクスクリ−ニングでこのパッドを形
成することができる。このパッドはのちほどコネクタ−
ピン２４に接続する。更に、同じく第３段階５８ｃにお
いて、一番上のラミネ−ト５２上に導電シ−リングパッ
ド６０を形成する。このパッド６０は、導電材４４の周
囲に途切れなく形成する。このパッド６０は、段階５８
ｊの説明で述べるように、テスト機構を載せる為の物で
ある。従って、これはテスト用の物であるから、これを
形成するしないは、任意である。次の段階５８ｄでは、
未焼成のラミネ−ト５２、５４、５６を、それらの穴が
上下揃うように、互いに重ね合わせて接着させ、必要な
圧力を加えながら全体を焼成する。かくして、３枚のラ
ミネ−トが合体した一体構造（つまり、基体２０）を形
成すると共に、穴４２ａの中に充填した導電材料が穴４
２ａに接着するに至らしめる。但し、この様にラミネ−
トを接着、焼成する前に、図示の様に、一番上のラミネ
−ト５２の上面と一番下のラミネ−ト５６の底面に、溝
６２を彫ることができる。この溝６２は、複数の基体２
０が連接状態で完成した時に、個々に切り離す境界部分
になる。次の段階５８ｅでは、コネクタ−ピン２４を基
体２０の底面に取付ける。即ち、コネクタ−ピン２４を
導電パッド２４ａにろう付けする。ピン２４はかくして
中心線２８と平行に組付けられ、雌接触子と機械的、電
気的に接続すべき雄コネクタ−ピンとして機能する。次
に、段階５８ｆ（図３）で、各基体２０上に、柔軟性の
有る接着剤４８を塗布する。方法としてはステンシルを
使用するのが望ましい。以下この接着剤４８を「接着剤
層４８」とも呼ぶ。次に、段階５８ｇで、接着剤層４８
の上にソリッドステ−ト圧力感知体２２を載せて押し付
ける。そうすると、接着剤層４８は圧力を加えられるの
で基体２０に一層密着し、基体２０と接着剤層４８の間
からの空気の侵入が一層防止される。しかしながら、接
着剤４８は柔軟性を有するため、もし基体２０に応力が
生じたり基体２０が変形したりしても、接着剤４８がそ
れを吸収してしまい、それを感知体２２に伝えない。こ
のように感知体２２は外部応力の影響を受けないので、
偽信号を発生する恐れがない。つまり、基体２０の変
形、応力はダイヤフラム２３には伝わらないのである。
次の段階５８ｈにおいて、以上のようにして形成した複
数のサブアセンブリ−を（溝６２部分で）互いに切り離
す。そして次の段階５８ｉにおいて、導線４６を、感知
体２２の接点２２ａと基体２０の導電材４４とに、接続
する。これで各サブアセンブリ−１８が完成する。次
に、完成した各サブアセンブリ−１８を、段階５８ｊに
おいて、テストする。即ち、サブアセンブリ−１８にテ
スト圧力を加えた場合に、同サブアセンブリ−１８がど
んな電気信号を出力するかテストする。図示のテストで
は、サブアセンブリ−１８を下部テスト機構６６にはめ
込む。このテスト機構６６は、サブアセンブリ−１８の
圧力通路３６と連通する通路６６ａを備えている。この
通路６６ａは基準テスト圧力（たとえば周囲圧力）に接
続する。またテスト機構６６は、外部テスト装置（図示
せず）に接続される電気コンセント６６ｂを備えてお
り、サブアセンブリ−１８をテスト機構にはめ込む、と
は、そのコネクタ−ピン２４を同コンセント６６ｂには
め込む（接続する）、という意味である。次に、サブア
センブリ−１８の基体２０上に形成した導電シ−リング
パッド６０にＯリング状のシ−ル６８ａをあてがい、こ
のシ−ルに上部テスト機構６８を載せる。この上部テス
ト機構６８は、その中央に通路が形成されており、この
通路を通して、温度を調節されたテスト圧力が供給さ
れ、感知体２２に加えられる。かくして両テスト機構６
６、６８はサブアセンブリ−１８のダイヤフラム２３に
テスト差圧並びに温度を加える。その結果サブアセンブ
リ−１８がどんな電気的反応を示すかを、コンセント６
６ｂを通じて接続された外部テスト装置によってモニタ
−する。この段階５８ｊのテストは、サブアセンブリ−
１８を図１のハウジング１２に取付ける前に行う。従っ
て、このテストの結果欠陥が有ると判明したサブアセン
ブリ−１８は捨ててしまう、或は、加工し直すことがで
きる。また、このテストによって実際に測定された性能
（たとえば感度）に応じてサブアセンブリ−１８を分類
し、個々のサブアセンブリ−１８をどのハウジングに取
付けるかを、この性能に応じて決めることができる。さ
て、段階５８ｊのテスト結果が満足できるものであれば
そのサブアセンブリ−１８を図１のハウジング１２に、
次の様にして、取付ける。即ち、シ−ラント３４をハウ
ジング床部１４表面に塗布する。そして、サブアセンブ
リ−１８の圧力通路３６がハウジング１２の圧力通路２
６と縦の一本の通路を形成し、コネクタ−ピン２４がハ
ウジング１２の通路３０の中に、どこにもつかえないよ
うに差し込まれるように、そのようにサブアセンブリ−
１８を位置させた上で、同アセンブリ−１８をシ−ラン
トに固着する。かくしてサブアセンブリ−１８がハウジ
ング１２に組付けられる。次に、流体スペ−ス３２の中
に圧縮不能の液体を満たし、そして、ダイヤフラム１６
を所定位置に取付ける。これでセンサ−１０が完成す
る。ところで、グリ−ンセラミックシ−トを備えた半導
体ＩＣ用の気密パッケ−ジの製造技術分野の熟練者であ
れば理解できる通り、上記の組立て方法の幾つかの手順
を変更することができる。たとえば、図示の方法では段
階５８ｈで複数のサブアセンブリ−１８を互いに切り離
したが、この切り離しの時点を変更することができる。
また、導線４６の取付け、並びに、上記テストを、上記
切り離し作業の前に行うことも可能である。図５は図
３、４の組立て段階の幾つかを要約的に示している。但
し、図５は、３枚のラミネ−トを接合して形成した、全
体が一枚の基体に、複数のサブアセンブリ−１８を同時
組立てする時の連続する幾つかの段階を示しているもの
であるが、互いに製造段階の異なるものがある。この様
な図５の製造方法は、こういうやり方も可能であるとい
う意味で説明の為に図示したのであって、実際の典型的
な製造方法としては、全体が一枚の基体上で組立てられ
るサブアセンブリ−１８は、すべて、同じ作業が行われ
るものであり、どの時点でも同じ製造段階にあるのが普
通である。特に、図５の基体２０−１、２０−２は図３
の組立て段階５８ｆが既に済んでいる。つまり、基体が
完成しており、コネクタ−ピン２４も取付け済みであ
る。基体２０−４、２０−５、２０−６は、段階５８ｆ
に従って、接着剤層４８がシルクスクリ−ニング又はス
テンシルで形成されている。これらの基体並びに基体２
０−３において、接着剤層４８は、いずれも、圧力通路
３６を上から塞がないように形成されている。しかし、
こうした配慮は普通は必要でない。何故かと言うと、も
しシルクスクリ−ニング或はステンシルによって塗布さ
れた接着剤４８が圧力通路３６を塞いでしまったとして
も、わずかの圧力が加わるだけでその圧力が、通路３６
を塞いでいる接着剤部分を吹き飛ばしてしまうからであ
る。しかしながら、図示の通り、基体２０−３では、接
着剤層４８は、圧力通路３６を塞がないように、且つ、
基体２０−４等の場合とはちがった形状に、形成されて
いる。基体２０−７、２０−８は５８ｇ、５８ｈの両段
階が済んでいる。基体２０−９、２０−１０は組立て最
終段階５８ｉが完了している。また、図５において、既
述の溝６２が彫られており、この溝部分で個々のサブ基
体２０を互いに切り離せばよい。溝６２は、できれば、
段階５８ｄにおいて、全体を接着した後、焼成前に、彫
るのが望ましい。図６は本発明の別のセンサ−サブアセ
ンブリ−７０を示している。このサブアセンブリ−７０
は、複数枚のセラミックラミネ−トが接合されて形成さ
れた基体７２を備えている。この基体７２は床部と側壁
を持っている。そしてこの床部と側壁で流体スペ−ス１
０２を形成している。上記床部にはソリッドステ−ト圧
力感知体７４が固着されている。基体７２を構成するラ
ミネ−トは５枚である。即ち、ほぼ同一の矩形を成す下
の３枚のラミネ−ト７６、７８、８０と、その上の２枚
のラミネ−ト８２、８４である。図７に明瞭に示してあ
る通り、圧力感知体７４は下の３枚のラミネ−トの中央
部分に取付けられている。上の２枚８２、８４は下の３
枚と外形寸法は同じである。そして上の２枚は、それぞ
れが、矩形の中央スペ−スを備えている。従って上の２
枚が感知体７４を取り囲む恰好になっていると同時に流
体スペ−ス１０２を取り囲む壁体を構成している。一番
上のラミネ−ト８４の中央スペ−スは２番目のラミネ−
ト８２の中央スペ−スより大きく、従って、上の２枚が
段差を作っている。セラミック基体７２において、複数
の導電体８６が一番下のラミネ−ト７６の底面から一番
上のラミネ−ト８２の上面に至っている。即ち、これら
の導電体８６はラミネ−ト７６、７８、８０、８２に貫
通してあけた穴を通っている。そして、各導電体８６
は、垂直方向で揃っていない、つまり、一本の直線状通
路を形成しない２つの通路８６ａ、８６ｂを通ってい
る。つまり、図示の通り、通路８６ｂは、流体スペ−ス
１０２を基準として、通路８６ａよりも外側に位置して
いる。しかしながら、この様にずれている上下の導電体
部分は、符号８６ｃで示した個所を走る、つまり、横方
向に走る薄い中間導電体部分によって、互いに接続され
ている。従って、導電体８６は、上下の通路８６ａ、８
６ｂを通る導電体部分と中間８６ｃを走る導電体部分と
で構成されているわけである。この様に導電体が基体の
中の別の通路を通るという構造は、基体７２に対する上
部の接続と下部の接続を別個に行うことができるという
利点をもたらす。基体７２の底面には導電材９２が配置
されている。この導電材９２は導電体８６と接触してい
る。雄コネクタ−ピン９４が同導電材９２に電気的に接
触した状態で基体７２に取付けられている。取付け方法
としてはろう付けが適当である。また、上から２枚目の
ラミネ−トの上面にも導電材９６が形成されている。こ
の各導電材９６は、導電体８６の上端と電気的に接触し
ており、２枚目のラミネ−トの、外部へ露出した表面上
に取付けられているから、外部から手で触れることがで
きる。この導電体８６と、感知体７４上の接点７４ａ
は、導線９８で接続されている。この導線９８は、感知
体７４上に設けられた圧抵抗又は容量性回路エレメント
（図示省略）をコネクタ−ピン９４に電気的に接続する
ものである。感知体７４としては図１の感知体２２と同
一の物を使用してよい。感知体７４は基体７２の床部に
柔軟性の有る接着剤により接着されている。感知体７４
の流体スペ−ス１０２と基体７２の床部との間に形成さ
れている流体室１０５はラミネ−ト７６、７８、８０を
通る圧力通路１０４と連通している。符号８８はこの連
通の中心線である。この図６のサブアセンブリ−７０は
図３、４と同様の方法で組み立てるのが望ましい。特
に、５枚の（サイズの大きな）ラミネ−ト、つまり５枚
のグリ−ンセラミックシ−ト、に穴をあけることにより
複数のサブアセンブリ−７０を同時形成できる。そし
て、圧力通路１０４を形成すべき穴以外の穴に導電性イ
ンクを充填する。次に、８６ｃの部分と９２、９６の部
分に導電材料をコ−ティングする。更に、一番上のラミ
ネ−ト８４に導電性シ−リング材１０６をコ−ティング
してもよい。 次に５枚のラミネ−トを重ね合せ接着
し、溝１０８を彫る。そして、全体を焼成すれば、５層
から成る一体構造の基体７２ができあがると同時に各層
の導電体部分が電気的に接続されて途切れのない導電体
８６が形成される。こうして基体７２が完成したら、次
に、コネクタ−ピン９４を取付ける。そして次に、基体
７２の中間層８０の上面に接着剤１００を塗布する。そ
こで、次に、圧力感知体７４を接着剤１００に固着す
る。そして、導線９８の一端を基体７２の導電材９６
に、その他端を感知体７４の接点７４ａに接続する。こ
れで各サブアセンブリ−７０は完成であり、機能テスト
を行うことができる。個々のサブアセンブリ−７０を互
いに切り離す作業はテスト前又は後、どちらの時点で行
ってもよい。切り離す時は、溝１０８の部分で切り離
す。テストは図４の段階５８ｊと同様の方法で行うこと
ができる。機能テストの結果が満足できるものであれ
ば、そのサブアセンブリ−７０を、図７に示した様にセ
ンサ−ハウジング１１２に取付ける。これで圧力センサ
−１１１の完成である。図示のハウジング１１２の本体
１１４は中央に流体スペ−スを有している。この本体１
１４は、典型的な場合にあっては、ステンレス又はステ
ンレスと同様の材質のものとする。また、本体１１４は
隔壁の役割を果たす床部１１４ａを有し、この床部１１
４ａにサブアセンブリ−７０が接着剤１１５によって接
合してある。この接着剤１１５が基体７２の底面を床部
１１４ａに気密に固着している。床部１１４ａにはコネ
クタ−通路１１６が形成してあり、コネクタ−ピン９４
が同通路を通っている。また中央に、サブアセンブリ−
７０の通路１０４と連通する圧力通路１１８が形成され
ている。従って、圧力通路１１８、１０４と流体室１０
５は互いに連通している。ハウジング本体１１４の上端
に隔離ダイヤフラム１２２が気密に取付けてある。この
ダイヤフラム１２２は、ハウジング１１２内の、サブア
センブリ−７０を取り囲む流体スペ−ス、に満たされた
液体１２４を上から密閉している。以上本発明の２種類
のセンサ−、つまり図１のセンサ−１０と図７のセンサ
−１１１を説明したが、いずれのセンサ−の場合も、基
体（２０、７２）は半導体ＩＣ製造で使用されている、
同じグリ−ンセラミック材料を材質としている。この材
質の一例を挙げれば、クアズ・エレクトロニクス・パッ
ケ−ジ・カンパニ−（テネシ−州チャッタヌガ）が販売
している、「９２％アルミナセラミック／ＡＳＴ Ｄ−
２４４２１のタイプ１」と表示された製品がそれであ
る。また両センサ−のソリッドステ−ト圧力感知体（２
２、７４）としては、ザ・フォックスボロ・カンパニ−
の販売する「シリ−ズ８４０圧力トランスミッタ−」に
取付けられているシリコンセンサ−チップ（これは１９
９１年３月２８日に出願された米国特許願第６７６，９
１４号で説明されている）を使用することができる。ま
た、図１、２の実施例の接着剤４８並びに図６、７の実
施例の接着剤１００としては、ジェネラル・エレクトリ
ック・カンパニ−が販売している室温硬化ゴム系接着剤
（フルオロシリコンゴムＮｏ．ＦＳＬ７２１０）を使用
できる。また、図１のシ−ラント３４（これはサブアセ
ンブリ−１８をハウジング本体１４に接合する）並びに
図７の接着剤１１５（これはサブアセンブリ−７０をハ
ウジング本体１１４に接合する）としては、エイブルス
テイック・ラボラトリ−ズ（カリフォルニア州ランチョ
・ドウミンゲイス）が販売している「エイブルフィルム
５５０−２−００４」を使用することができる。サブア
センブリ−並びにセンサ−全体の構造、組立ての為の他
の材質、方法としては従来のものを使用することが可能
である。以上の説明から、本発明は本発明の目的を効果
的に達成するものである事が理解されよう。その目的の
一つは、圧力センサ−と、ハウジングの中に組付けるこ
との出来る機能的且つテスト可能のセンサ−サブアセン
ブリ−の組立て方法とを、比較的低コストで提供するこ
とである。更に、本発明の圧力センサ−並びにその製造
方法は、高性能で構造の頑丈な圧力センサ−を、製造段
階並びに構造エレメント上の効率を以て、提供するもの
である。最後に、既述のセンサ−構造並びに組立て方法
は、本発明範囲を逸脱することなく、周知の方法並びに
材質の中で変更可能である。従って、以上の実施例の説
明で述べ図面に示した物は、すべて、例示的なものであ
り、限定的な意味合いのものではない。

【０００７】

【発明の効果】上述の通り、本発明によれば、ダイヤフ
ラム式圧力センサ−サブアセンブリ−をハウジングへの
組付け前にテストできる。更に、多数のサブアセンブリ
−の同時製造が可能である。従って、本発明は、圧力セ
ンサ−サブアセンブリ−の低コスト製造を可能ならし
め、しかも、製造されるサブアセンブリ−は高性能であ
る。また、こうして製造したサブアセンブリ−は、従来
技術の様に高価で脆いガラスと金属の接着を行わずと
も、圧力的に密閉されるハウジングに容易に最終組付け
できる。また、本発明によれば、ソリッドステ−ト圧力
感知体を、柔軟性を備えた接着剤によってセラミック基
体に固着取付けすることにより、同接着剤が気密シ−リ
ングの効果を発揮すると共に、もし基体が機械的に妨害
された場合（たとえば基体が変形したり他の応力を生じ
たりした場合）でも、圧力感知体がその妨害の影響を被
らないように同感知体を充分保護することができる。従
って同感知体が偽信号を発生する恐れが殆どないのであ
る。更に本発明のもう一つの効果は、圧力感知体と、こ
の感知体を取付ける基体とを、全く同一でないにしても
同様の材質で形成できる点である。従って、圧力感知体
と基体の熱膨張係数を全く同一ではないにしても似た様
な熱膨張係数にすることが可能である。この様な材質の
一例はシリコンである。つまり、たとえば、圧力感知体
も基体もシリコンで形成することが可能である。このた
め、基体と圧力感知体がもし熱膨張或は収縮の差を生じ
るとしても、それはほんのわずかでしかない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としての圧力センサ−の一部
切取り斜視図である。

【図２】図１のセンサ−に設けられているサブアセンブ
リ−の拡大斜視図である。

【図３】図２のサブアセンブリ−の組立て並びにテスト
段階を示す図である。

【図４】図３に続く段階を示す図である。

【図５】複数のサブアセンブリ−の同時組立てを示す図
である。

【図６】本発明の別のセンサ−サブアセンブリ−を示す
図である。

【図７】図６のサブアセンブリ−を備えたセンサ−の断
面図である。

【符号の説明】

１０、１１１ 圧力センサ− １２、１１２ ハウジング １４、１１４ ハウジング本体 １６、１２２ 隔離ダイヤフラム １８、７０ センサ−サブアセンブリ− ２０、７２ 基体 ２２、７４ 圧力感知体 ２２ａ、７４ａ 電気接点 ２３ センサ−ダイヤフラム ２４、９４ コネクタ−ピン ３２、１０２ 流体スペ−ス ３４ シ−ラント ３６、１１８ 圧力通路 ３８、１０５ 流体室 ４２、８６ 導電体 ４４、９２ 導電材 ４６、９８ 導線 ４８、１００、１１５ 接着剤層 ５２、５４、５６、７６、７８、８０、８２、８４ ラ
ミネ−ト

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】下記（Ａ）〜（Ｄ）の要素を含み、下記
   （Ｅ）（Ｆ）の事項を特徴とする圧力センサ−： （Ａ）複数の基体層が積層接合されて構成された基体で
   あって、内部に、圧力的に密閉された複数の貫通穴があ
   けられており、これらの各貫通穴の中に導電体が、同貫
   通穴の上端から下端へ至るように、設けられている基
   体。 （Ｂ）上記基体の一面上に形成された接着層。 （Ｃ）上記基体の上記一面と反対の側で上記導電体に接
   続されている電気コネクタ−であって、相手方の電気コ
   ネクタ−と取り外し可能に接続できると共に交換可能で
   もある電気コネクタ−。 （Ｄ）センサ−ダイヤフラムと、上記導電体に電気的に
   接続された電気接点とを備え、これらの電気接点におい
   て、上記ダイヤフラムの振れに応じて電気信号を発生さ
   せる圧力感知体であって、上記接着層によって上記基体
   の上記一面に接合されている圧力感知体。 （Ｅ）上記圧力感知体は上記センサ−ダイヤフラムの一
   面と上記基体との間に流体室を形成している。 （Ｆ）上記センサ−ダイヤフラムは、同ダイヤフラム
   の、上記一面とは反対側の面に対する圧力と、上記流体
   室内の圧力との差に応じて、振れる。
2. 【請求項２】下記（Ａ）（Ｂ）の要素を更に含む請求項
   １に記載の圧力センサ−： （Ａ）前記基体と前記圧力感知体とのアセンブリ−を取
   り囲むハウジングであって、同ハウジングの外部から前
   記電気コネクタ−に手で触れ得る様に同電気コネクタ−
   を通している複数の貫通穴が内部に形成されているハウ
   ジング。 （Ｂ）前記基体の、前記一面とは反対側の面、を上記ハ
   ウジングの内面に気密に固着していると共に上記ハウジ
   ングの上記貫通穴を密閉している圧力密閉手段。
3. 【請求項３】前記複数の基体層が平らな表面を持ってお
   り、この表面上において前記接着層が前記圧力感知体を
   接着取付けしている請求項１に記載の圧力センサ−。
4. 【請求項４】前記接着層は、柔軟性を備えた接着剤、エ
   ポキシ樹脂又ははんだであって、同接着層が前記圧力感
   知体を前記基体に固着取付けしている請求項１に記載の
   圧力センサ−。
5. 【請求項５】前記接着層は前記基体の前記一面にステン
   シルを使用して施された、柔軟性を備えた接着剤である
   請求項１に記載の圧力センサ−。
6. 【請求項６】前記基体は少なくとも３つの基体層で構成
   され、このうち最上層を構成する基体層が窪みを形成し
   ており、この窪みの中に前記接着層並びに前記圧力感知
   体が設けられている請求項１に記載の圧力センサ−。
7. 【請求項７】前記接着層は前記窪みの中に施された柔軟
   性を有する接着剤である請求項６に記載の圧力センサ
   −。
8. 【請求項８】前記基体が前記流体室と連通する圧力通路
   を備えている請求項１に記載の圧力センサ−。
9. 【請求項９】ハウジングが、電気的接続の為に同ハウジ
   ングの外部から前記電気コネクタ−に手で触れること事
   を妨げることなく前記基体と前記圧力感知体を取囲んで
   おり、上記ハウジングは、前記圧力通路と連通する貫通
   路が内部に形成された床部を有する事を特徴とする請求
   項８に記載の圧力センサ−。
10. 【請求項１０】前記基体は、その前記一面からこの面と
    は反対側の面へ貫通する圧力通路を有し、前記圧力感知
    体はこの圧力通路と連通しており、従って、前記センサ
    −ダイヤフラムは、前記基体の上記一面に加わった圧力
    と上記圧力通路内の圧力との差に応じて振れる請求項１
    に記載の圧力センサ−。
11. 【請求項１１】前記基体は複数枚のセラミックシ−トが
    積層接合された物であり、前記圧力感知体はシリコンを
    材質とする請求項１に記載の圧力センサ−。
12. 【請求項１２】ハウジングとサブアセンブリ−を備えた
    圧力センサ−であって、同サブアセンブリ−をテストす
    るフォ−マットとして最少限のテストフォ−マットしか
    必要とせず、同テスト実施後に上記サブアセンブリ−を
    上記ハウジングに組付けて組立てられるようにしてお
    り、構成要素として下記（Ａ）〜（Ｄ）の要素を含み、
    下記（Ｅ）の事項を特徴とする圧力センサ−： （Ａ）複数の基体層が積層接合されて構成されたセラミ
    ック基体であって、内部に、圧力通路が貫通しており、
    この圧力通路の中に、同圧力通路の一端から他端へ至る
    導電体が設けられ、同圧力通路部分を除いては圧力的に
    密閉されているセラミック基体。 （Ｂ）上記基体の一面上に形成された接着層。 （Ｃ）上記基体の上記一面と反対の側で上記導電体に接
    続されている電気コネクタ−であって、相手方の電気コ
    ネクタ−と取り外し可能に接続できると共に交換可能で
    もある電気コネクタ−。 （Ｄ）センサ−ダイヤフラムと、上記導電体に電気的に
    接続された複数の電気接点とを備え、これらの電気接点
    において、上記ダイヤフラムの振れに応じて電気信号を
    発生させるソリッドステ−ト圧力感知体であって、上記
    基体の上記一面に上記接着層によって接着されているソ
    リッドステ−ト圧力感知体。 （Ｅ）上記基体の上記一面に加わる圧力と上記圧力通路
    内の圧力との差に対する上記圧力感知体の電気的反応の
    テストを、サブアセンブリ−をハウジングに組付ける前
    に、上記電気コネクタ−で実施することが可能である。
13. 【請求項１３】下記（Ａ）〜（Ｄ）の段階を含む圧力セ
    ンサ−製造方法： （Ａ）複数の基体層が積層接合されて構成された基体で
    あって、内部に、気密の貫通路が複数本形成されてお
    り、これらの貫通路の中に、同貫通路の一端から他端へ
    至る導電体が設けられている基体、を用意する。 （Ｂ）上記基体の一面上に接着層を形成する。 （Ｃ）相手方の電気コネクタ−と取り外し可能に接続で
    きると共に交換可能でもある電気コネクタ−を、上記基
    体の、上記一面とは反対の側に、取付ける。 （Ｄ）センサ−ダイヤフラムと、上記導電体に電気的に
    接続された複数の電気接点とを備え、これらの電気接点
    において、上記センサ−ダイヤフラムの振れに応じて電
    気信号を発生させる圧力感知体を、上記接着層によっ
    て、上記基体の上記一面に接合する。
14. 【請求項１４】前記複数の基体層は各々がセラミックシ
    −トであり、前記圧力感知体がシリコンを材質とする事
    を特徴とする請求項１３に記載の圧力センサ−製造方
    法。
15. 【請求項１５】更に下記（Ａ）（Ｂ）の段階を含む請求
    項１３に記載の圧力センサ−製造方法： （Ａ）下記（ｉ）（）の手順によって、一枚の未焼成
    セラミックシ−トから、複数のセンサ−サブアセンブリ
    −用の各基体層を同時に形成する； （ｉ）上記未焼成セラミックシ−トに複数の貫通穴をあ
    け、これらの貫通穴の中に前記導電体の構成部分を形成
    する。 （）上記シ−トを互いに積層接合し上記導電体構成部
    分を互いに接続することにより、前記導電体が内部に貫
    通形成された前記基体を、複数個、並んだ状態で形成す
    る。 （Ｂ）上記複数個の基体を互いに切り離す。
16. 【請求項１６】前記セラミックシ−トを互いに積層接着
    し、全体に対し、個々のセンサ−サブアセンブリ−の境
    界を定める溝を彫り、そして、全体を焼成することによ
    り、これらのセラミックシ−トを接合すると共に各導電
    体構成部分を接続する段階を更に含む請求項１５に記載
    の圧力センサ−製造方法。
17. 【請求項１７】更に下記（Ａ）〜（Ｃ）の段階を含む請
    求項１３に記載の圧力センサ−製造方法： （Ａ）前記圧力感知体と前記基体との間に流体室を形成
    する。 （Ｂ）上記基体に、上記流体室と連通する圧力通路を貫
    通形成する。 （Ｃ）前記接着層形成段階において、前記圧力通路が同
    接着層によって妨害されないようにする。
18. 【請求項１８】下記（Ａ）〜（Ｆ）の段階を含む圧力セ
    ンサ−製造方法： （Ａ）複数の基体層が積層接合されて構成されたセラミ
    ック基体であって、内部に、圧力通路が貫通しており、
    この圧力通路の中に、同圧力通路の一端から他端へ至る
    導電体が設けられ、同圧力通路部分を除いては圧力的に
    密閉されているセラミック基体を用意する。 （Ｂ）上記基体の一面上に接着層を形成する。 （Ｃ）相手方の電気コネクタ−と取り外し可能に接続で
    きると共に交換可能でもある電気コネクタ−を、上記基
    体の上記一面とは反対の側でで、上記導電体に接続す
    る。 （Ｄ）センサ−ダイヤフラムと、上記導電体に電気的に
    接続された複数の電気接点とを備え、これらの電気接点
    において、同ダイヤフラムの振れに応じて電気信号を発
    生させるソリッドステ−ト圧力感知体を、上記接着層に
    よって、上記基体の上記一面に接着する。 （Ｅ）上記基体の上記一面に加わる圧力と上記圧力通路
    内の圧力との差に対する上記圧力感知体の電気的反応
    を、上記電気コネクタ−においてテストする。 （Ｆ）上記圧力感知体と上記電気コネクタ−とを有する
    上記基体をハウジングの中に組付ける。