JPH10293079A - 圧力センサの特性測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 機械的応力の発生を抑え、高精度かつ高効率
で特性測定のできる圧力センサの特性測定装置を提供す
る。 【解決手段】 圧力センサ本体１内のダイアフラム１６
のたわみに応じて出力される電気信号を外部に取り出す
ようにした圧力センサの圧力特性を測定するための特性
測定装置であって、圧力配管２４から分岐された複数の
配管端末４１を有し、配管端末４１の先端部には注射針
４２を具備する圧力印加治具４と、内部が中空で圧力導
入管１７に嵌合する嵌合部５１を具備するゴム製キャッ
プ５とを有してなり、嵌合部５１を圧力導入管１７に嵌
合させ、注射針４２をゴム製キャップ５に差し込み、圧
力配管２４から配管端末４１、注射針４２、ゴム製キャ
ップ５及び圧力導入管１７を介して圧力センサ本体１に
圧力を導入し、導入した圧力により生じたダイアフラム
１６のたわみに応じて発生した電気信号を外部端子１８
から取り出すようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧力センサの圧力
特性を測定する特性測定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ダイアフラム構造を有する圧力センサチ
ップは、ピエゾ効果を利用したものであり、図２に示す
ように、シリコン基板からなる半導体基板１１の表面に
はピエゾ抵抗１２、フィールド酸化膜１３、シリコン窒
化膜１４及びピエゾ抵抗１２から電極を取り出すための
電極配線１５が形成されており、裏面側は異方性エッチ
ング技術により半導体基板１１を異方性エッチングし、
ダイアフラム１６が形成されている。そして、これらを
カバーで覆って圧力センサ本体をなす。この圧力センサ
本体と後述の圧力導入管及び電極配線１５に接続された
外部端子とで圧力センサが構成される。１９は電極配線
１５とオーミックに接続する電極パッドである。この圧
力センサの動作原理は、ダイアフラム１６が圧力を受け
てたわむと、ピエゾ抵抗１２にはたわみ量に応じた応力
が発生する。この応力に応じてピエゾ抵抗１２の抵抗値
が変化し、これを電気信号の変化として検知するもので
ある。

【０００３】この圧力センサの特徴としては、シリコン
を用いているので、従来のブルドン管式のものと比較し
て小型で高感度である点や、再現性が良く、信頼性も高
いという点があげられる。

【０００４】このような圧力センサの圧力特性を測定す
るための測定設備は、一般的には、圧力発生器、定電圧
電源または定電流電源、電圧計または電流計、恒温層及
びこれらを自動制御するためのコントローラ等で構成さ
れている。そして、測定すべき圧力センサを、圧力を印
加するための圧力印加治具に組み込み、圧力センサから
圧力特性を示す信号を外部に出力するための出力取出し
部とともに恒温層の中に入れて、所定の温度状態での諸
特性を測定する。

【０００５】ここで、図３に示すように、圧力印加治具
２は、アルミ等の金属製で、内部に中空部２１を有し、
中空部２１とつながり、圧力センサ本体１内のダイアフ
ラム１６に圧力を導入する圧力導入管１７に対応した複
数の圧力導入孔２２を有している。出力取出し部として
は、配線基板３に複数のＩＣソケット３１を装着したも
のを用いる。

【０００６】配線基板３のＩＣソケット３１に、測定す
べき圧力センサの電気信号を外部へ取り出すための外部
端子１８を、圧力導入管１７が配線基板３側と逆方向を
向くようにして差し込み、次に、圧力導入孔２２に圧力
導入管１７が嵌まるようにして圧力印加治具２を装着す
る。この時、配線基板３と圧力印加治具２との間のスペ
ーサとしてのストッパー３２を両者間に介在させる。ス
トッパー３２は予め配線基板３に固定されており、圧力
印加治具２とストッパー３２とはネジ２３により固定す
る。圧力印加治具２には、圧力配管２４が設けられてお
り、圧力配管２４から中空部２１を介して圧力が圧力導
入孔２２に導入され、更には、圧力導入管１７を介して
圧力センサ本体１内のダイアフラム１６に導入されるよ
うになっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような圧力センサの圧力特性測定方法にあっては、圧力
センサの圧力導入管１７と圧力印加治具２の圧力導入孔
２２との間に水平方向の位置ずれが発生した場合に、圧
力導入管１７に圧力印加治具２により水平方向を主とし
た応力が加わる。この応力が圧力センサ本体１内のダイ
アフラム１６に加わり、圧力特性が変化してしまう。さ
らに、１つの圧力印加治具２で複数の圧力センサの特性
測定をするように、圧力印加治具２が一体型に形成され
ているので、１つの圧力センサの位置ずれが全体のずれ
となり、他の圧力センサにも応力がかかることになる。

【０００８】さらには、複数のネジ２３により圧力印加
治具２を固定していた場合に、ネジ２３の締め付けトル
クにばらつきがあると、圧力印加治具２にわずかな傾き
や反りが生じ、圧力センサの圧力導入管１７に、前記と
同様の応力が加わり、圧力特性の変動が起こるという問
題があった。

【０００９】また、別の問題としては、温度特性測定等
の温度特性は圧力センサの特性項目の中で重要な項目の
１つであるが、この温度特性測定の効率が悪いというこ
とがあげられる。つまり、一体型の圧力印加治具２で多
数の圧力センサを同時に測定するためには、圧力印加治
具２の容積が大きくなり、その熱容量が増大してしまう
のである。その上、測定すべき圧力センサは、配線基板
３と圧力印加治具２とストッパー３２とにより密閉され
た状態となっているので、雰囲気温度を変化させて圧力
特性を測定しようとしても、圧力センサの温度が変化す
るのに時間がかかり、測定の効率が悪くなるのである。

【００１０】本発明は、上記の点に鑑みてなしたもので
あり、その目的とするところは、機械的応力の発生を抑
え、高精度かつ高効率で特性測定のできる圧力センサの
特性測定装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
圧力センサ本体と、該圧力センサ本体内のダイアフラム
に圧力を導入する圧力導入管と、前記ダイアフラムのた
わみに応じて出力される電気信号を外部に取り出す外部
端子とを有してなる圧力センサの圧力特性を測定するた
めの特性測定装置であって、圧力配管から分岐された複
数の配管端末を有し、該配管端末の先端部には注射針を
具備する圧力印加治具と、内部が中空で前記圧力導入管
に嵌合する嵌合部を具備するゴム製キャップとを有して
なり、該ゴム製キャップの嵌合部を前記圧力導入管に嵌
合させ、前記圧力印加治具の配管端末の注射針を前記ゴ
ム製キャップに差し込み、前記圧力配管から配管端末、
注射針、ゴム製キャップ及び圧力導入管を介して圧力セ
ンサ本体に圧力を導入し、導入した圧力により生じたダ
イアフラムのたわみに応じて発生した電気信号を前記外
部端子から取り出すようにしたことを特徴とするもので
ある。

【００１２】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記ゴム製キャップの圧力導入管との嵌合
部に対して前記注射針を差し込む面側の面積を大きくし
たことを特徴とするものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
を図面に基づき説明する。図１は、本発明の実施の形態
の一例に係る圧力センサの特性測定装置の断面状態を示
す模式図である。本実施形態の圧力センサの特性測定装
置は、圧力配管２４から複数の配管端末４１を分岐形成
し、配管端末４１の先端部には注射針４２を具備してな
る圧力印加治具４と、内部が中空で圧力導入管１７に嵌
合する嵌合部５１を具備するゴム製キャップ５とを有し
てなる。ゴム製キャップ５の嵌合部５１は、筒状になっ
ており、内径は圧力センサの圧力導入管１７の外径と略
等しくしてある。図１（ａ）のように、ゴム製キャップ
５の嵌合部５１を圧力導入管１７に差し込むことによ
り、ゴム製キャップ５を圧力センサ本体１に装着する。

【００１４】本実施形態の圧力センサの特性測定装置に
より特性測定を行う場合には、まず、配線基板３上に設
置されたソケット３１に外部端子１８を差し込むことに
より配線基板３に固定した圧力センサ本体１に対して、
図１（ｂ）に示すように、ゴム製キャップ５の嵌合部５
１を圧力導入管１７に嵌合させることにより、ゴム製キ
ャップ５を圧力導入管１７に装着する。この状態で、圧
力配管２４から圧力印加治具４の配管端末４１及び注射
針４２を介して圧力を導入し加圧したり、あるいは減圧
したりすると、その圧力は圧力センサの圧力導入管１７
を介して圧力センサ本体１内のダイアフラム１６に印加
される。ダイアフラム１６に印加される圧力に応じて外
部端子１８から出力される電気信号を外部端子１８を介
して取り出すことにより、圧力特性の測定を行うことが
できるのである。

【００１５】本実施形態によれば、圧力配管２４からの
加圧あるいは減圧に際し、弾性を有するゴム製キャップ
５に注射針４２を差し込むことにより行っているので、
圧力センサ本体１に加わる機械的応力により圧力センサ
本体１が変動してもゴム製キャップ５の弾性により吸収
され、機械的応力は緩和される。また、圧力センサ本体
１が圧力印加治具４と配線基板３等により密閉されるこ
とがなくなるので、圧力センサ本体１は、恒温槽内の雰
囲気に直接さらされる。従って、恒温槽内の雰囲気温度
を変化させて圧力特性を測定しようとした場合、雰囲気
温度の変化に追随して圧力センサの温度が変化するの
で、特性測定の効率が悪くなることはない。

【００１６】また、本実施形態のように、ゴム製キャッ
プ５の注射針４２を差し込む面の面積を大きくしておけ
ば、注射針４２の差し込みが容易になる。

【００１７】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明によ
れば、圧力センサ本体と、該圧力センサ本体内のダイア
フラムに圧力を導入する圧力導入管と、前記ダイアフラ
ムのたわみに応じて出力される電気信号を外部に取り出
す外部端子とを有してなる圧力センサの圧力特性を測定
するための特性測定装置であって、圧力配管から分岐さ
れた複数の配管端末を有し、該配管端末の先端部には注
射針を具備する圧力印加治具と、内部が中空で前記圧力
導入管に嵌合する嵌合部を具備するゴム製キャップとを
有してなり、該ゴム製キャップの嵌合部を前記圧力導入
管に嵌合させ、前記圧力印加治具の配管端末の注射針を
前記ゴム製キャップに差し込み、前記圧力配管から配管
端末、注射針、ゴム製キャップ及び圧力導入管を介して
圧力センサ本体に圧力を導入し、導入した圧力により生
じたダイアフラムのたわみに応じて発生した電気信号を
前記外部端子から取り出すようにしたので、圧力配管と
圧力センサとの間で位置ずれ等が発生しても、機械的応
力は前記ゴム製キャップの弾性により吸収されることに
なり機械的応力の発生を抑え、さらに、圧力センサ本体
が恒温槽内の雰囲気に直接さらされることになり、高精
度かつ高効率で特性測定のできる圧力センサの特性測定
装置が提供できた。

【００１８】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の発明において、前記ゴム製キャップの圧力導入管と
の嵌合部に対して前記注射針を差し込む面側の面積を大
きくしたので、前記注射針のゴム製キャップへの差し込
みが容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る圧力センサの特性測
定装置の概略構成の断面状態を示す模式図である。

【図２】圧力センサチップの断面を示す模式図である。

【図３】従来の圧力センサの特性測定装置の概略構成を
示す模式図である。

【符号の説明】

１ 圧力センサ本体 ３ 配線基板 ４ 圧力印加治具 ５ ゴム製キャップ １６ ダイアフラム １７ 圧力導入管 １８ 外部端子 ２４ 圧力配管 ３１ ソケット ４１ 配管端末 ４２ 注射針 ５１ 嵌合部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧力センサ本体と、該圧力センサ本体内
   のダイアフラムに圧力を導入する圧力導入管と、前記ダ
   イアフラムのたわみに応じて出力される電気信号を外部
   に取り出す外部端子とを有してなる圧力センサの圧力特
   性を測定するための特性測定装置であって、圧力配管か
   ら分岐された複数の配管端末を有し、該配管端末の先端
   部には注射針を具備する圧力印加治具と、内部が中空で
   前記圧力導入管に嵌合する嵌合部を具備するゴム製キャ
   ップとを有してなり、該ゴム製キャップの嵌合部を前記
   圧力導入管に嵌合させ、前記圧力印加治具の配管端末の
   注射針を前記ゴム製キャップに差し込み、前記圧力配管
   から配管端末、注射針、ゴム製キャップ及び圧力導入管
   を介して圧力センサ本体に圧力を導入し、導入した圧力
   により生じたダイアフラムのたわみに応じて発生した電
   気信号を前記外部端子から取り出すようにしたことを特
   徴とする圧力センサの特性測定装置。
2. 【請求項２】 前記ゴム製キャップの圧力導入管との嵌
   合部に対して前記注射針を差し込む面側の面積を大きく
   したことを特徴とする請求項１記載の圧力センサの特性
   測定装置。