JPH10206264A - 圧力センサ - Google Patents

圧力センサ

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JPH10206264A
JPH10206264A JP1287397A JP1287397A JPH10206264A JP H10206264 A JPH10206264 A JP H10206264A JP 1287397 A JP1287397 A JP 1287397A JP 1287397 A JP1287397 A JP 1287397A JP H10206264 A JPH10206264 A JP H10206264A
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JP
Japan
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pressure
fluid
sensor chip
sensor
chip
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP1287397A
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English (en)
Inventor
Naohiro Taniguchi
直博 谷口
Masami Hori
正美 堀
Atsushi Ishigami
敦史 石上
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 センサチップを侵すような材質の測定流体で
あっても圧力測定ができながら、このようにする場合
に、測定圧力をセンサチップに伝達するゲルを使用する
場合の問題を回避し、かつ、センサチップの自己診断も
容易におこなえるようにする。 【解決手段】 内蔵のセンサチップ1に対してケーシン
グ5に形成された圧力導入口2から測定流体圧力を波及
させて圧力検出をおこなう圧力センサである。圧力導入
口2の内部にセンサチップ1に接触させてチップ保護流
体3を充填させ、チップ保護流体3の外方にチップ保護
流体3を封止する外部圧力伝達部材6を充填している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内蔵のセンサチッ
プに対してケーシングに形成された圧力導入口から測定
流体圧力を波及させ、センサチップにかかる圧力に起因
する抵抗変化を電気信号に変換して流体の圧力を測定す
る圧力センサに関し、詳しくは、センサチップを侵すよ
うな材質の測定流体であっても圧力測定ができながら、
このようにする場合に、測定圧力をセンサチップに伝達
するゲル状体を使用する場合の問題を回避し、かつ、セ
ンサチップの自己診断も容易におこなえるようにしよう
とする技術に係るものである。
【0002】
【従来の技術】従来、内蔵のセンサチップ1に対してケ
ーシングに形成された圧力導入口2から測定流体圧力を
波及させ、センサチップ1にかかる圧力に起因する抵抗
変化を電気信号に変換して流体の圧力を測定する圧力セ
ンサは、図5に示すように、測定流体を直接、センサチ
ップ1に触れさせるから、シリコン樹脂系のセンサチッ
プ1を侵す材質の測定流体に対しては使用することがで
きないものである。
【0003】そこで、図6に示すように、圧力導入口2
の略全域にゲル状体4を充填して、このゲル状体4に圧
力流体を波及させ、ゲル状体4を介してセンサチップ1
に測定圧力を波及させ、圧力測定をおこなう圧力センサ
が提案されている。ところが、このようにゲル状体4を
介して圧力流体をセンサチップ1に波及させる構成のも
のにおいては、液体からゲル状態に硬化する時の収縮に
よる応力がセンサチップ1に影響を及ぼし、オフセット
(零点修正)がずれたり、また、温度変化によるゲル状
体4の収縮がセンサチップ1に影響を及ぼし、やはり、
オフセットがずれ、作業環境の温度変化を受けやすいと
いう問題があった。
【0004】更に、上述の従来の構成のものにおいて
は、センサチップ1が損傷されているか否かの自己診断
ができないものとなっていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような問
題を解消しようとするものであり、センサチップを侵す
ような材質の測定流体であっても圧力測定ができなが
ら、このようにする場合に、測定圧力をセンサチップに
伝達するゲル状体を使用する場合の上述の問題を回避す
ることができ、かつセンサチップの自己診断がおこなえ
る圧力センサを提供することを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明において
は、内蔵のセンサチップ1に対してケーシング5に形成
された圧力導入口2から測定流体圧力を波及させて圧力
検出をおこなう圧力センサであって、圧力導入口2の内
部にセンサチップ1に接触させてチップ保護流体3を充
填させ、チップ保護流体3の外方にチップ保護流体3を
封止する外部圧力伝達部材6を充填して成ることを特徴
とするものである。
【0007】請求項2の発明においては、チップ保護流
体3がフッ素系オイルであり、外部圧力伝達部材6がゲ
ル状体4であることを特徴とするものである。請求項3
の発明においては、チップ保護流体3が磁性流体7であ
ることを特徴とするものである。請求項4の発明におい
ては、外部圧力伝達部材6がリング状の永久磁石8であ
り、リング状の永久磁石8の内部に磁性流体7が保持さ
れていることを特徴とするものである。
【0008】請求項1の構成においては、測定流体はセ
ンサチップ1には直接触れることがなくて、センサチッ
プ1を侵すような圧力流体であっても圧力測定がおこな
えながら、外部圧力伝達部材6の奥部でセンサチップ1
に触れる部分にはチップ保護流体3が封止されていて、
圧力伝達で、チップ保護流体3が漏れるのを阻止するこ
とができ、例えば、ゲル状体4のみを使用する場合に、
温度変化によるゲル状体4の収縮がセンサチップ1に影
響を及ぼしたり、また、オフセットがずれたり、作業環
境の温度変化がセンサチップ1に大きく影響を与えるの
を回避することができ、良好な圧力測定をおこなうこと
ができる。
【0009】請求項2の構成においては、請求項1の作
用に加えて、チップ保護流体3のフッ素系オイルは不活
性で、センサチップ1の腐蝕を抑制することができ、セ
ンサチップ1との間で良好な電気的絶縁が図れ、フッ素
系オイルはゲル状体4に比べて比重が大きく、両者が混
じることがなく、所期通りの機能を長期にわたって奏す
ることができる。
【0010】請求項3の構成においては、請求項1又は
請求項2の作用に加えて、外部磁界によってセンサチッ
プ1の破断を確認することが可能となり、センサチップ
1の自己診断をおこなえる。請求項4の構成において
は、請求項1又は請求項3の作用に加えて、外部圧力伝
達部材6をゲル状体4にするものに比べて、リング状の
永久磁石8なので、外部圧力伝達部材6の組込みが容易
となる。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の第1実施形態を図1乃至
図3に基づいて以下に説明する。10は基台で、絶縁性
の樹脂により、開口端部29を有して略四角状の有底筒
状に形成され、内部に収容空間が設けられる。12はガ
ラス台座で、パイレックスガラス等のガラスにより、略
四角形の筒状に形成され、軸孔13が設けられ、その軸
孔13の軸と直交した一面が蒸着又はスバッタ等でもっ
て金属でメタライズされている。
【0012】15は圧力導入管で、コバール又はFeN
i合金等の金属により、円筒状に形成され、測定対象で
ある流体を圧力を持って導入する圧力導入孔16が設け
られ、その圧力導入孔16の軸に対して直交した一方直
交面が、圧力導入孔16の軸と軸孔13の軸との互いの
軸を合わせて、半田でもってガラス台座12の一面と接
合されている。
【0013】1はセンサチップで、シリコン半導体によ
り、略中央部に形成されたシリコンダイヤフラム21上
にピエゾ抵抗(図示せず)を配置することによって歪み
ゲージが形成され、ガラス台座12の軸孔13がシリコ
ンダイヤフラム21に位置するよう、直流の高電圧を印
加する陽極接合でもってガラス台座12の他面に接合さ
れて、流体の圧力を電気信号に変換する。このようなセ
ンサチップ1は周知の構成のものである。
【0014】5はケーシングで、ステンレス等の金属に
より、図1に示すように、筒状に形成され、中心位置に
は挿通孔23が設けられ、挿通孔23の一方側にその挿
通孔23に通じた同心円状の段を有した凹部24を設け
て六角ボルト状に形成され、圧力導入菅15が挿通孔2
3に挿通され保持されて、基台10が凹部24に収容さ
れる。9はOリングである。
【0015】端子25は、基台10に固着されて、基台
10の収容空間に配された内部端子26と外部に配され
折曲形成された外部端子27とを有し、内部端子26が
センサチップ1に設けられた電極(図示せず)とワイヤ
ボンディングでもって電気的に接続されている。プリン
ト基板28は、回路が形成されたセラミック基板によ
り、ケーシング5の凹部24に固定されるとともに、外
部端子27が挿通され半田付けされることによって、セ
ンサチップ1と電気的に接続される。端子ブロック30
は、コネクタ用端子30aを同時成形して形成され、コ
ネクタ用端子30aがプリント基板28を介して端子2
5と連続される。
【0016】コネクタ31は、合成樹脂により、角筒状
の着脱部31aと、その着脱部31aの外形よりも大き
な径の円筒状の台座部31bとを有して形成され、台座
部31bがケーシング5の凹部24に嵌挿され、このと
き端子ブロック30のコネクタ用端子30aが着脱部3
1aの筒内に突出して導出される。このように構成され
た圧力センサの動作を説明する。圧力導入管15の圧力
導入孔16及びガラス台座12の軸孔13の互いの軸を
合わせて、ガラス台座12の一面14が圧力導入管15
の一方直交面32に半田でもって半田接合されているの
で、圧力導入孔16と軸孔13とが連通する。この状態
で、気体又は液体の圧力測定する流体は、高い圧力を持
って圧力導入管15の圧力導入孔16に導入される。
【0017】このとき、センサチップ1が、ガラス台座
12の軸孔13を遮蔽するようガラス台座12と陽極接
合でもって気密接合されて、かつ圧力導入管15がガラ
ス台座12と半田接合されている。したがって、流体は
圧力導入管15の外周部を介して外部へ漏れることな
く、その圧力をセンサチップ1に負荷する。流体の圧力
がセンサチップ1に負荷されると、センサチップ1に形
成されたシリコンダイヤフラム21が、流体の圧力と大
気圧との差に比例して撓む。そして、そのシリコンダイ
ヤフラム21上に形成されたピエゾ抵抗の抵抗値が撓み
の大きさに比例して変化し、この抵抗値を電気信号とし
て端子25に出力し、プリント基板28に設けられた増
幅素子(図示せず)で増幅して、コネクタ用端子30a
に出力して、流体の圧力を測定する。
【0018】ここで、第1の実施の形態においては、図
1に示すように、ケーシング5の圧力導入口2の内部
で、圧力導入管15の内部及びその近傍に、センサチッ
プ1に接触させてチップ保護流体3(図において点々で
示している)を充填させてある。チップ保護流体3の外
方に外部圧力伝達部材6(図において斜線で示してい
る)を充填し、チップ保護流体3を封止している。チッ
プ保護流体3がフッ素系オイルであり、外部圧力伝達部
材6がゲル状体(ゲル)4である。フッ素系オイルは、
アウジモント株式会社製のFOMBLIN(商標)Y0
4を使用するものであるが他のものでもよい。上記アウ
ジモント株式会社製のFOMBLIN(商標)Y04
は、以下の代表特性値のものである。
【0019】 平均分子量 1.500a.m.u(測定方法:MAN ZP29/24) 動粘度(20℃) 38cSt (測定方法:ASTM D445) 動粘度(40℃) 15cSt (測定方法:ASTM D445) 動粘度(100℃)3.2cSt (測定方法:ASTM D445) 粘度指数 50 (測定方法:ASTM D2270) 流動点 −58℃ (測定方法:ASTM D97) 重量損失(120℃)20% (測定方法:ASTM D972) 重量損失(149℃) − (測定方法:ASTM D972) 重量損失(204℃) − (測定方法:ASTM D972) 密度(20℃) 1.87g/cm2 (測定方法:ASTM D891) 表面張力(20℃)21dyne/cm(測定方法:ASTM D1331) 屈折率 1.294 (測定方法:MAN PF29/3) このように、請求項1の実施の形態においては、圧力導
入口2の内部にセンサチップ1に接触させてチップ保護
流体3を充填させ、チップ保護流体3の外方にチップ保
護流体3を封止する外部圧力伝達部材6を充填してい
て、測定流体はセンサチップ1には直接触れることがな
くて、センサチップ1を侵すような圧力流体であっても
圧力測定がおこなえるのである。更に、ゲル状体4のみ
を使用する場合に、温度変化によるゲル状体4の収縮が
センサチップ1に影響を及ぼしたり、また、オフセット
がずれたり、作業環境の温度変化がセンサチップ1に大
きく影響を与えるのを回避することができ、良好な圧力
測定をおこなうことができるのである。
【0020】請求項2の実施の形態においては、チップ
保護流体3が上記フッ素系オイルであり、外部圧力伝達
部材6がゲル状体4であって、フッ素系オイルは不活性
で、センサチップ1の腐蝕を抑制することができ、セン
サチップ1との間で良好な電気的絶縁が図れ、フッ素系
オイルはゲル状体4に比べて比重が大きく、両者が混じ
ることがなく、所期通りの機能を長期にわたって奏する
ことができるのである。
【0021】請求項3の実施の形態においては、図4に
示すように、チップ保護流体3を磁性流体7としたもの
であり、この磁性流体7に外部磁界を作用させること
で、センサチップ1の破断を確認することが可能とな
り、センサチップ1の自己診断がおこなえるのである。
請求項4の実施の形態においては、図4に示すように、
チップ保護流体3を磁性流体7とし、外部圧力伝達部材
6をリング状の永久磁石8にしたものである。このリン
グ状の永久磁石8にて磁性流体7を保持するのであり、
外部圧力伝達部材6をゲル状体4にするものに比べて、
リング状の永久磁石8なので、組込みが容易となるので
ある。
【0022】
【発明の効果】請求項1の発明においては、内蔵のセン
サチップに対してケーシングに形成された圧力導入口か
ら測定流体圧力を波及させて圧力検出をおこなう圧力セ
ンサであって、圧力導入口の内部にセンサチップに接触
させてチップ保護流体を充填させ、チップ保護流体の外
方にチップ保護流体を封止する外部圧力伝達部材を充填
しているから、測定流体はセンサチップには直接触れる
ことがなくて、センサチップを侵すような圧力流体であ
っても圧力測定がおこなえながら、外部圧力伝達部材の
奥部でセンサチップに触れる部分にはチップ保護流体が
充填されて封止されていて、圧力伝達で、チップ保護流
体が漏れるのを阻止することができ、例えば、ゲル状体
のみを使用する場合に、温度変化によるゲル状体の収縮
がセンサチップに影響を及ぼしたり、オフセットがずれ
たり、作業環境の温度変化がセンサチップに大きく影響
を与えるのを回避することができ、良好が圧力測定をお
こなうことができるという利点がある。
【0023】請求項2の発明においては、チップ保護流
体がフッ素系オイルであり、外部圧力伝達部材がゲル状
体であるから、請求項1の効果に加えて、チップ保護流
体のフッ素系オイルは不活性で、センサチップの腐蝕を
抑制することができ、センサチップとの間で良好な電気
的絶縁が図れ、フッ素系オイルはゲル状体に比べて比重
が大きく、両者が混じることがなく、所期通りの機能を
長期にわたって奏することができるという利点がある。
【0024】請求項3の発明においては、チップ保護流
体が磁性流体であるから、請求項1の効果に加えて、外
部磁界によってセンサチップの破断を確認することが可
能となり、センサチップの自己診断をおこなるという利
点がある。請求項4の発明においては、外部圧力伝達部
材がリング状の永久磁石であるから、外部圧力伝達部材
をゲル状体にするものに比べて、リング状の永久磁石な
ので、組込みが容易となるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態を示す断面図である。
【図2】(a)は正面図、(b)は背面図、(c)は部
分断面図である。
【図3】部分概略断面図である。
【図4】他の実施例の部分斜視図である。
【図5】従来例の断面図である。
【図6】他の従来例の断面図である。
【符号の説明】
1 センサチップ 2 圧力導入口 3 チップ保護流体 4 ゲル状体 5 ケーシング 6 外部圧力伝達部材 7 磁性流体 8 永久磁石

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内蔵のセンサチップに対してケーシング
    に形成された圧力導入口から測定流体圧力を波及させて
    圧力検出をおこなう圧力センサであって、圧力導入口の
    内部にセンサチップに接触させてチップ保護流体を充填
    させ、チップ保護流体の外方にチップ保護流体を封止す
    る外部圧力伝達部材を充填して成ることを特徴とする圧
    力センサ。
  2. 【請求項2】 チップ保護流体がフッ素系オイルであ
    り、外部圧力伝達部材がゲル状体であることを特徴とす
    る請求項1記載の圧力センサ。
  3. 【請求項3】 チップ保護流体が磁性流体であることを
    特徴とする請求項1又は請求項2記載の圧力センサ。
  4. 【請求項4】 外部圧力伝達部材がリング状の永久磁石
    であり、リング状の永久磁石の内部に磁性流体が保持さ
    れていることを特徴とする請求項1又は請求項3記載の
    圧力センサ。
JP1287397A 1997-01-27 1997-01-27 圧力センサ Withdrawn JPH10206264A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6651508B2 (en) 2000-11-27 2003-11-25 Denso Corporation Pressure sensor having semiconductor sensor chip
JP2010002198A (ja) * 2008-06-18 2010-01-07 Denso Corp 圧力センサの製造方法
JP2013019781A (ja) * 2011-07-12 2013-01-31 Denso Corp 圧力センサおよび圧力センサの取り付け構造
CN104897341A (zh) * 2015-03-20 2015-09-09 西北工业大学 底层隔板式流体壁面剪应力传感器的可控变温模拟加载系统

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Legal Events

Date Code Title Description
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20040406