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公開番号2025074775
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-14
出願番号2023185806
出願日2023-10-30
発明の名称圧力センサ
出願人横河電機株式会社
代理人弁理士法人酒井国際特許事務所
主分類G01L 19/04 20060101AFI20250507BHJP(測定;試験)
要約【課題】ダイヤフラムの高強度化、耐摩耗性の向上、耐腐食性の向上等を図りつつ、分解能の向上も図ることができる温度特性の優れた圧力センサを得ること。
【解決手段】圧力センサ1は、受圧面41に圧力を受けて変形するダイヤフラム部4と、ダイヤフラム部4の外周に一体に形成されてダイヤフラム部4よりも厚く形成されたリム部5と、を有する受圧体2と、受圧面41の裏面42に接合されてダイヤフラム部4のひずみを振動式ひずみゲージで検知する半導体基板3と、を備え、受圧体2はセラミックで形成されており、半導体基板3は、裏面42に対向して設けられた基部6と、基部6から裏面42に向けて突出するとともに裏面42に接合される接合面71を有する接合部7と、を有し、裏面42に垂直な方向から見た場合に基部6の面積よりも接合部7の面積のほうが小さい。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
受圧面に圧力を受けて変形するダイヤフラム部と、前記ダイヤフラム部の外周に一体に形成されて前記ダイヤフラム部よりも厚く形成されたリム部と、を有する受圧体と、
前記受圧面の裏面に接合されて前記ダイヤフラム部のひずみを検知する半導体基板と、を備え、
前記受圧体はセラミックで形成されており、
前記半導体基板は、前記裏面に対向して設けられた基部と、前記基部から前記裏面に向けて突出するとともに前記裏面に接合される接合面を有する接合部と、を有し、
前記半導体基板上に、少なくとも１つの振動式ひずみゲージが設けられており、
前記裏面に垂直な方向から見た場合に前記基部の面積よりも前記接合部の面積のほうが小さい圧力センサ。
続きを表示（約 620 文字）【請求項２】
前記基部および前記接合部はシリコンで形成されており、
前記基部および前記接合部の熱膨脹係数と前記受圧体の熱膨張係数との差が０℃から２００℃の範囲で２ｐｐｍ／℃以下である請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項３】
前記接合面の全体が前記ダイヤフラム部に接している請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項４】
前記接合面の一部が前記リム部に接している請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項５】
前記接合面は、直接接合か、または金属膜を介して前記裏面に接合されている請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項６】
前記受圧体は、前記ダイヤフラム部が設けられた領域において前記受圧面側が凹んでいる請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項７】
前記受圧体は、前記ダイヤフラム部が設けられた領域において前記裏面側が凹んでいる請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項８】
前記裏面に垂直な方向から見た場合に前記基部の形状が正方形である請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項９】
前記基部の辺長が前記ダイヤフラム部の外径よりも大きい請求項８に記載の圧力センサ。
【請求項１０】
前記裏面に垂直な方向から見た場合に前記基部の形状が円形である請求項１に記載の圧力センサ。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイヤフラムの受圧面に加わる圧力を測定する圧力センサに関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
主に流体である被測定体の圧力を測定する圧力センサが知られている。圧力センサは、ダイヤフラムを備える。ダイヤフラムは、被測定体から圧力が加えられる受圧面を有する。圧力センサは、受圧面に加えられた圧力によるダイヤフラムの変形量に基づいて圧力を測定する。このような圧力センサには、例えば特許文献１に示すように、金属でダイヤフラムが形成され、ダイヤフラムにピエゾ抵抗式のひずみゲージが貼り付けられたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開平１１－９４６６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
金属で形成されたダイヤフラムは、被測定体に異物が含まれていると、異物の衝突によって塑性変形してしまう。また、被測定体が酸性またはアルカリ性といった腐食性の流体であった場合には、金属で形成されたダイヤフラムが腐食してしまう場合がある。また、被測定体が水素である場合には、金属で形成されたダイヤフラムを透過したり、水素脆化によってダイヤフラムが脆くなったりしてしまう場合がある。
【０００５】
本発明は、ダイヤフラムの高強度化、耐摩耗性の向上、耐腐食性の向上等を図りつつ、分解能の向上も図ることができる圧力センサを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明にかかる圧力センサは、受圧面に圧力を受けて変形するダイヤフラム部と、ダイヤフラム部の外周に一体に形成されてダイヤフラム部よりも厚く形成されたリム部と、を有する受圧体と、受圧面の裏面に接合されてダイヤフラム部のひずみを振動式ひずみゲージで検知する半導体基板と、を備え、受圧体はセラミックで形成されており、半導体基板は、裏面に対向して設けられた基部と、基部から裏面に向けて突出するとともに裏面に接合される接合面を有する接合部と、を有し、半導体基板上に、少なくとも１つの振動式ひずみゲージが設けられており、裏面に垂直な方向から見た場合に基部の面積よりも接合部の面積のほうが小さい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の圧力センサによれば、ダイヤフラムの高強度化、耐摩耗性の向上、耐腐食性の向上等を図りつつ、分解能の向上も図ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
実施形態１にかかる圧力センサの断面図である。
図１に示す圧力センサを半導体基板側から見た図である。
実施形態１の第１の変形例にかかる圧力センサを半導体基板側から見た図である。
実施形態１の第２の変形例にかかる圧力センサを半導体基板側から見た図である。
実施形態１の第３の変形例にかかる圧力センサの断面図である。
図５に示す圧力センサを半導体基板側から見た図である。
実施形態１の第４の変形例にかかる圧力センサの断面図である。
実施形態１の第５の変形例にかかる圧力センサの断面図である。
実施形態１の第６の変形例にかかる圧力センサの断面図である。
実施形態１の第７の変形例にかかる圧力センサの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明の一実施形態にかかる圧力センサを、図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態により限定されるものではない。
【００１０】
〔実施形態１〕
図１は、実施形態１にかかる圧力センサの断面図である。図２は、図１に示す圧力センサを半導体基板側から見た図である。圧力センサ１は、受圧体２と、半導体基板３と、を備える。圧力センサ１は、主に流体である被測定体の圧力を測定する。
（【００１１】以降は省略されています）

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