JPH073310Y2 - 半導体差圧測定装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は、装置の感度変化を自動補正することが出来る
半導体差圧測定装置に関するものである。

〈従来の技術〉 第７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、 １は半導体よりなるセンサチップである。

11は、センサチップ１に設けられ、センサチップ１に、
ダイアフラム12を形成する凹部である。

13はダイアフラム12に設けられられた半導体歪みゲージ
である。

２はセンサチップ１に一面が固定され凹部11と第１測定
室21を構成する基板である。

22は基板２を貫通し第１測定室21に連通する貫通孔であ
る。

３は基板２の他面に一端が接続され、貫通孔22と連通し
他端から一方の測定圧が導入されるパイプである。

４は、パイプ３が固定されるベースである。

５はベース４に一端が固定され、ベース４とセンサチッ
プ１と第２測定室51を構成するボディである。

52は、ボディ５の他端に設けられた凹部である。

６は、ボディ５に設けられ凹部52と接液室61を構成する
接液ダイアフラムである。

53はボディ５に設けられ第２測定室51と接液室61を連通
する連通孔である。

501は第２測定室51と接液室61と連通孔53とを満たす封
入液である。

62は接液ダイアフラム６を覆うカバーである。

以上の構成において、パイプ３に測定圧P1が加わり、接
液ダイアフラム６に測定圧P2が加わると、ダイアフラム
12に測定圧P1と測定圧P2との差圧が加わり、この差圧は
半導体歪みゲージ13により検出される。

〈考案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、半導体歪みゲ
ージ13の感度が、不純物イオンの影響や、シリコンダイ
アフラム12がセンサチップ１と基板２との接合状態の変
化の影響を受ける事により、徐々に変化する。

このため、時々、正確な入力を印加して、いわゆる校正
を行うことになるが、正確な入力が得られない場合に
は、校正を行うことができない。

本考案は、この問題点を解決するものである。

本考案の目的は、装置の感度変化を自動補正することが
出来る半導体差圧測定装置を提供するにある。

〈課題を解決するための手段〉 この目的を達成するために、本考案は、半導体よりなる
センサチップと、該センサチップに設けられセンサチッ
プにダイアフラムを形成する凹部と、前記ダイアフラム
に設けられられた半導体歪みゲージと、前記センサチッ
プに一面が固定され前記凹部と第１測定室を構成する基
板と、該基板を貫通し前記第１測定室に連通する貫通孔
と、前記基板の他面に一端が接続され前記貫通孔と連通
し他端から一方の測定圧が導入されるパイプと、該パイ
プが固定されるベースと、該ベースに一端が固定され該
ベースと前記センサチップと第２測定室を構成するボデ
ィと、該ボディの他端に設けられた凹部と、前記ボディ
に設けられた該凹部と接液室を構成し他方の測定圧を受
圧する接液ダイアフラムと、前記ボディに設けられ前記
第２測定室と前記接液室とを連通する連通孔と、前記ボ
ディに設けられた内部空所、該内部空所を２個の室に分
けるバイモルフ型の圧電ダイアフラムと、前記内部空所
と前記第２測定室と前記接液室とを連結する連結孔と、
前記内部空所と前記第２測定室と前記接液室と前記連通
孔と前記連結孔とを満たす封入液とを具備してなる半導
体差圧測定装置を構成したものである。

〈作用〉 以上の構成において、パイプに一方の測定圧が加わり、
接液ダイアフラムに他方の測定圧が加わると、ダイアフ
ラムに一方の測定圧と他方の測定圧との差圧が加わり、
この差圧は半導体歪みゲージにより検出される。

しかして、装置の校正時には圧電ダイアフラムに、交流
電圧を印加すると、圧電ダイアフラムは一面側が伸び他
面側が縮み、全体として屈曲変位する。

この圧電ダイアフラムの屈曲変位にともない、封入液が
移動し、ダイアフラムが圧力を受ける。、この圧力は、
封入液の密度と、連結孔から吐出する封入液の速度に依
存する。圧電ダイアフラムに印加する電圧と周波数の圧
電ダイアフラム駆動条件と、ダイアフラムの受ける圧力
の関係をあらかじめ求めておけば、半導体差圧測定装置
の感度を校正することが出来る。

以下、実施例に基づき詳細に説明する。

〈実施例〉 第１図は本考案の一実施例の要部構成説明図である。

図において、第７図と同一記号の構成は同一機能を表わ
す。

以下、第７図と相違部分のみ説明する。

81はボディ５に設けられた内部空所である。

82は内部空所81を２個の室に分けるバイモルフ型の圧電
ダイアフラムである。

83は内部空所81と第２測定室51と接液室61とを連結する
連結孔である。

84は内部空所81と第２測定室51と接液室61と連通孔53と
連結孔83とを満たす封入液である。

以上の構成において、パイプ３に一方の測定圧P1が加わ
り、接液ダイアフラム６に他方の測定圧P2が加わると、
ダイアフラム12に一方の測定圧P1と他方の測定圧P2との
差圧が加わり、この差圧は半導体歪みゲージ13により検
出される。

しかして、装置の校正時には圧電ダイアフラム82に、第
２図に示す如く、交流電圧を印加すると、圧電ダイアフ
ラム82は一面側が伸び他面側が縮み、全体として屈曲変
位する。

この圧電ダイアフラム82の屈曲変位にともない、封入液
84が移動し、ダイアフラム12が圧力を受ける。、第３図
に加圧状態になる場合を示す。第４図に、ダイアフラム
12が受ける動圧の状態を示す。このピーク ツウ ピー
クの値＋Ｐ−−ｐを検出する。

この圧力は、封入液84の密度と、連結孔83から吐出する
封入液84の速度に依存する。圧電ダイアフラム82に印加
する電圧と周波数の圧電ダイアフラム駆動条件と、ダイ
アフラム12の受ける圧力の関係をあらかじめ求めておけ
ば、半導体差圧測定装置の感度を校正することが出来
る。第５図に駆動周波数ｆ＝foHzの場合の一例を示す。

この結果、 （１）校正用の入力圧力を印加しなくても、感度の校正
が出来る。

（２）マイクロプロセッサ等と組合せることにより、容
易に自動化が出来る。

（３）また、接液ダイアフラム６の破損も検出すること
とが出来る。

（４）圧電素子の電圧−電位特性には、ヒステリシスが
生じ易いが、圧電ダイアフラム82は封入液84中にあり、
封入液84のバイパス通路53が設けられているので、圧電
ダイアフラム82にヒステリシスがあっても、ゼロ点のシ
フトにはならない。

第６図に本半導体差圧測定装置を自動校正出来るように
構成する場合の一システム例を示す。

図において、91は本半導体差圧測定装置、92は圧電ダイ
アフラム82駆動部、93は圧力変換部、94は制御部であ
る。

なお、前述の実施例においては、測定圧の差圧を測定す
る差圧測定装置について説明したが、一方の測定圧を基
準圧とし、圧力計として使用しても良いことは勿論であ
る。

〈考案の効果〉 以上説明したように、本考案は、半導体よりなるセンサ
チップと、該センサチップに設けられセンサチップにダ
イアフラムを形成する凹部と、前記ダイアフラムに設け
られられた半導体歪みゲージと、前記センサチップに一
面が固定され前記凹部と第１測定室を構成する基板と、
該基板を貫通し前記第１測定室に連通する貫通孔と、前
記基板の他面に一端が接続され前記貫通孔と連通し他端
から一方の測定圧が導入されるパイプと、該パイプが固
定されるベースと、該ベースに一端が固定され該ベース
と前記センサチップと第２測定室を構成するボディと、
該ボディの他端に設けられた凹部と、前記ボディに設け
られ該凹部と接液室を構成し、他方の測定圧を受圧する
接液ダイアフラムと前記ボディに設けられ前記第２測定
室と前記接液室とを連通する連通孔と、前記ボディに設
けられた内部空所、該内部空所を２個の室に分けるバイ
モルフ型の圧電ダイアフラムと、前記内部空所と前記第
２測定室と前記接液室とを連結する連結孔と、前記内部
空所と前記第２測定室と前記接液室と前記連通孔と前記
連結孔とを満たす封入液とを具備してなる半導体差圧測
定装置を構成した。

この結果、 （１）校正用の入力圧力を印加しなくても、感度の校正
が出来る。

（２）マイクロプロセッサ等と組合せることにより、容
易に自動化が出来る。

（３）また、接液ダイアフラムの破損も検出することと
が出来る。

（４）圧電素子の電圧−電位特性には、ヒステリシスが
生じ易いが、圧電ダイアフラムは封入液中にあり、封入
液のバイパス通路が設けられているので、圧電ダイアフ
ラムにヒステリシスがあっても、ゼロ点のシフトにはな
らない。

従って、本考案によれば、装置の感度変化を自動補正す
ることが出来る半導体差圧測定装置を実現することが出
来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の要部構成説明図、第２図は
第１図の要部構成説明図、第３図乃至第５図は第１図の
動作説明図、第６図に本半導体差圧測定装置を自動校正
出来るように構成する場合の一システム例、第７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。 １…センサチップ、11…凹部、12…ダイアフラム、13…
半導体歪みゲージ、２…基板、21…第１測定室、22…貫
通孔、３…パイプ、４…ベース、５…ボディ、51…第２
測定室、52…凹部、53…連通孔、６…接液ダイアフラ
ム、61…接液室、62…カバー、81…内部空所、82…圧電
ダイアフラム、83…連結孔、84…封入液、91…本半導体
差圧測定装置、92…圧電ダイアフラム駆動部、93…圧力
変換部、94…制御部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体よりなるセンサチップと、該センサ
   チップに設けられセンサチップにダイアフラムを形成す
   る凹部と、前記ダイアフラムに設けられられた半導体歪
   みゲージと、前記センサチップに一面が固定され前記凹
   部と第１測定室を構成する基板と、該基板を貫通し前記
   第１測定室に連通する貫通孔と、前記基板の他面に一端
   が接続され前記貫通孔と連通し他端から一方の測定圧が
   導入されるパイプと、該パイプが固定されるベースと、
   該ベースに一端が固定され該ベースと前記センサチップ
   と第２測定室を構成するボディと、該ボディの他端に設
   けられた凹部と、前記ボディに設けられ該凹部と接液室
   を構成し他方の測定圧を受圧する接液ダイアフラムと、
   前記ボディに設けられ前記第２測定室と前記接液室とを
   連通する連通孔と、前記ボディに設けられた内部空所、
   該内部空所を２個の室に分けるバイモルフ型の圧電ダイ
   アフラムと、前記内部空所と前記第２測定室と前記接液
   室とを連結する連結孔と、前記内部空所と前記第２測定
   室と前記接液室と前記連通孔と前記連結孔とを満たす封
   入液とを具備してなる半導体差圧測定装置。