(57)【要約】【課題】  温度ゼロ誤差が小さい圧力センサを実現する。【解決手段】  センサチップに設けられこのセンサチップに起歪部たるダイアフラムを構成する凹部と、前記センサチップの起歪部に設けられた圧力検出素子と、前記センサチップの一面に一面が接続され前記凹部と低圧側圧力導入室を構成するチップ支持体と、前記センサチップと前記チップ支持体の外側周囲に設けられた高圧側圧力導入室と、前記低圧側圧力導入室と前記高圧側圧力導入室のいずれか一方に設けられた封入液とを具備する圧力センサにおいて、  前記封入液により前記圧力検出素子に作用する歪を前記センサチップに接続され前記歪を打ち消すチップ支持体を具備したことを特徴とする圧力センサである。【選択図】                    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサチップに設けられこのセンサチップに起歪部たるダイアフラムを構成する凹部と、
前記センサチップの起歪部に設けられた圧力検出素子と、
前記センサチップの一面に一面が接続され前記凹部と低圧側圧力導入室を構成するチップ支持体と、
前記センサチップと前記チップ支持体の外側周囲に設けられた高圧側圧力導入室と、
前記低圧側圧力導入室と前記高圧側圧力導入室のいずれか一方に設けられた封入液と
を具備する圧力センサにおいて、
前記封入液により前記圧力検出素子に作用する歪を前記センサチップに接続され前記歪を打ち消すチップ支持体
を具備したことを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】
前記センサチップはシリコンからなり前記チップ支持体はガラスよりなること
を特徴とする請求項１記載の圧力センサ。
【請求項３】
前記ガラスは、パイレックス（登録商標）ガラスであること
を特徴とする請求項２記載の圧力センサ。
【請求項４】
前記封入液はシリコンオイルよりなること
を特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の圧力センサ。
【請求項５】
前記圧力検出素子は振動式圧力検出素子であることを
を特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の圧力センサ。
【請求項６】
前記封入液の液量を調節して前記封入液により前記圧力検出素子に作用する歪を減少するようにしたこと
を特徴とする請求項１記載の圧力センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度ゼロ誤差が小さい圧力センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
圧力センサに関連する先行技術文献としては次のようなものがある。
【特許文献１】実開平０４−１１６７４８号公報
【０００３】
図８は従来より一般に使用されている従来例の構成説明図、図９は図８の要部拡大説明図詳細図、図１０は図９の要部拡大説明図、図１１は図８の動作説明図、図１２は図８の動作説明図である。
振動形センサを圧力センサに使用した例である。
【０００４】
図において、１は半導体単結晶からなるセンサチツプである。
２は、センサチップ１に設けられた凹部３により形成され測定圧Ｐｍを受圧する測定ダイアフラムである。
【０００５】
４は測定ダイアフラム２に埋込み設けられた歪み検出センサで、振動子が使用されている。
５は封止用の半導体エピタキシャル成長層からなるシェルで、振動子４を測定ダイアフラム２に封止する。
【０００６】
６は、振動子４の周囲の、振動子４と、測定ダイアフラム２およびシェル５との間に設けられた真空室である。
【０００７】
振動子４は、図１１、図１２に示す如く、永久磁石７による磁場と、振動子４に接続された閉ループ自励発振回路とにより、振動子４の固有振動で発振するように構成されている。
永久磁石７は、ヨーク８，ヨークホルダ９，スペーサ１１を介して、振動子４に対向して配置されている。
なお、図１２に示す如く、振動子４はＨ形状が採用されている。
【０００８】
２１は、底部２２側にヨークホルダ９がすきま嵌めされ、振動子４の方向に底部２２が、ヨークホルダ９をスペーサ１１に押圧し、開口部２３側に支持体１２がすきま嵌めされ、開口縁部２４において支持体１２に溶接２５固定される弾性を有する断面Ｕ字形状のキャツプ体である。
【０００９】
キャップ体２１は、ヨークホルダ９と支持体１２に対して熱膨脹係数が近い材料からなり、振動子４と磁石７との相対位置を精度よく設定する。
２６は底部２２の中央部に設けられた孔である。
【００１０】
以上の構成において、測定ダイアフラム２に測定圧力Ｐｍが加わると、振動子４の軸カが変化し、固有振動数が変化するため、発振周波数の変化により測定圧カＰｍの測定が出来る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、図１３に示す如く、このような装置においては、以下の間題点がある。
一般に、測定ダイアフラム２のキャップ体２１で覆われた空間側には、封入液３１が封入されている、この場合は、シリコンオイルが封入されている。
一方、測定ダイアフラム２の凹部３側は、大気開放されている。
【００１２】
封入液３１が、周囲温度の変化等により膨張あるいは収縮すると、センサ４に歪みを与える。この状態を図１４のＡ線に示す。
一方、センサチツプ１と支持体１２の熱膨張係数の違いにより、周囲温度の変化等によりセンサ４に歪みを与える。この状態を図１４のＢ線に示す。
【００１３】
全体の温度変化によるゼロ点変動はＡ線+Ｂ線となる。この状態を図１４のＣ線に示す。
このようにゼロ点変動があるために、図１５に示す如く、振動子４をセンサチップ１上に２本形成し、差動演算することによりゼロ点変動の影響を小さくしている。
さらに、ゼロ点変動を小さくするために温度補正を行っている。
【００１４】
図１４のＡ，Ｂ線が温度変化に対して同じ方向のため、温度変化によるゼロ点変化は両方の和となって大きくなり、温度補正が必要となる。
差動演算により温度変化によるゼロ点変動を小さく出来るが、センサチップ上に検出素子が２個必要となり、小型化やコストダウンの障害となる。
しかし、検出素子が１本の場合は、組立て後に温度補正を行わないと、温度によるゼロ点変動を小さく出来ず、測定精度がよくならない。
【００１５】
本発明の目的は、上記の課題を解決するもので、温度ゼロ補正しなくても温度ゼロ誤差が小さく、温度ゼロ補正がないため、工程の簡略化やコストダウンが可能で、検出素子が２個から１個とできるため小型化、コストダウンが可能な圧力センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
このような課題を達成するために、本発明では、請求項１の圧力センサにおいては、
センサチップに設けられこのセンサチップに起歪部たるダイアフラムを構成する凹部と、前記センサチップの起歪部に設けられた圧力検出素子と、前記センサチップの一面に一面が接続され前記凹部と低圧側圧力導入室を構成するチップ支持体と、前記センサチップと前記チップ支持体の外側周囲に設けられた高圧側圧力導入室と、前記低圧側圧力導入室と前記高圧側圧力導入室のいずれか一方に設けられた封入液とを具備する圧力センサにおいて、
前記封入液により前記圧力検出素子に作用する歪を前記センサチップに接続され前記歪を打ち消すチップ支持体を具備したことを特徴とする。
【００１７】
本発明の請求項２の圧力センサにおいては、請求項１記載の圧力センサにおいて、
前記センサチップはシリコンからなり前記チップ支持体はガラスよりなることを特徴とする。
【００１８】
本発明の請求項３の圧力センサにおいては、請求項２記載の圧力センサにおいて、
前記ガラスは、パイレックス（登録商標）ガラスであることを特徴とする。
【００１９】
本発明の請求項４の圧力センサにおいては、請求項１乃至請求項３の何れかに記載の圧力センサにおいて、
前記封入液はシリコンオイルよりなることを特徴とする。
【００２０】
本発明の請求項５の圧力センサにおいては、請求項１乃至請求項４の何れかに記載の圧力センサにおいて、
前記圧力検出素子は振動式圧力検出素子であることを特徴とする。
【００２１】
本発明の請求項６の圧力センサにおいては、請求項１記載の圧力センサにおいて、
前記封入液の液量を調節して前記封入液により前記圧力検出素子に作用する温度歪を減少するようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、次のような効果がある。
構造的に温度ゼロ誤差が自動的に補正されるために温度ゼロ誤差が小さい圧力センサが得られる。
装置の組立て後に温度ゼロ補正を行わなくても、ある程度精度が良い圧力センサが得られ安価な圧力センサが得られる。
【００２３】
温度ゼロ補正を省略出来るため、工程の簡略化やコストダウンが可能な圧力センサが得られる。
検出素子が２個から１個に出来るため、小型化、コストダウンが可能な圧力センサが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例の要部構成説明図、
図２，図３は図１の動作説明図、図４は図１の効果説明図、図５は図１の具体例の説明図である。
【００２５】
チップ支持体４１は、封入液３１により圧力検出素子４に作用する温度歪を、センサチップ１との熱膨張係数の差により発生する歪により減少するようにされた材料からなる。
【００２６】
以上の構成において、封入液３１が温度変化等により膨張あるいは収縮すると、センサ４に歪みが加わる。この状態を図２のＡ線に示す。
一方、センサチップ１とチップ支持体４１の熱膨張係数の違いにより、周囲温度の変化等によりセンサ４に歪みを与える。この状態を図２のＢ線に示す。
【００２７】
このとき、センサチップ１との熱膨張係数の差により発生する歪が周囲温度の変化等に対してＡ線と逆の方向となるような特性を示す材料からなるチップ支持体４１を選ぶ。
周囲温度の変化等に対してＡ線とＢ線が逆の方向となるため、全体の特性はその和となり、キャンセルされる。この状態を図２のＣ線に示す。
【００２８】
また、Ａ線は封入液３１の量を調整することにより、図３に示す如く、ある範囲α内を任意に動かすことが出来る。従って、Ｂ線を最大限キャンセル出来るように封入液３１の量を調整する。
周囲の温度等が変化してもＡ線、Ｂ線が打ち消し合うため、温度ゼロ誤差が自動的にキャンセルされ、小さく出来る。
【００２９】
装置の組立て後に温度ゼロ補正を行わなくても、ある程度良好な精度の圧力センサが製作出来る。
温度ゼロ誤差が小いため、差動演算により誤差をキャンセルする必要がなく、検出素子が１個で良い。従って、装置の小型化が可能となる。
【００３０】
この結果、
構造的に温度ゼロ誤差が自動的に補正されるために温度ゼロ誤差が小さい圧力センサが得られる。
装置の組立て後に温度ゼロ補正を行わなくても、ある程度精度が良い圧力センサが得られ安価な圧力センサが得られる。
【００３１】
温度ゼロ補正を省略出来るため、工程の簡略化やコストダウンが可能な圧力センサが得られる。
検出素子が２個から１個に出来るため、小型化、コストダウンが可能な圧力センサが得られる。
【００３２】
図５は、本発明の周囲温度等の変化によるゼロ点変動の具体例による実験結果のグラフを示す説明図である。
図において、横軸は温度Ｔ（℃）、縦軸はゼロ点誤差（％）である。
図において、グラフＡ１は、チップ支持体４１に市販のガラスＡを用いた圧力センサの特性値を示す。
【００３３】
グラフＡ２は、チップ支持体４１に市販のガラスＡを用いた装置に封入液３１を封入した圧力センサの特性値を示す。
グラフＢ１は、チップ支持体４１に市販のガラスＢを用いた圧力センサの特性値を示す。
グラフＢ２は、チップ支持体４１に市販のガラスＢを用いた装置に封入液３１を封入した圧力センサの特性値を示す。
【００３４】
図５グラフのように、具体的には、温度補正なしで、グラフＡ２の圧力センサ圧力計では精度±0.8％（-25〜50℃）、グラフＢ２の圧力センサでは精度±0.2％（-25〜50℃）となり、４倍精度が改善される。
【００３５】
図６は、本発明の他の実施例の要部構成説明である。
本実施例においては、測定ダイアフラム２の凹部３側に、封入液５１が封入されている、この場合は、シリコンオイルが封入されている。
一方、測定ダイアフラム２のキャップ体２１で覆われた空間側は、大気開放されている。
チップ支持体６１は、封入液５１により圧力検出素子４に作用する温度歪を、センサチップ１との熱膨張係数の差により発生する歪により減少するようにされている。
【００３６】
以上の構成において、封入液５１が温度変化等により膨張あるいは収縮すると、センサ４に歪みが加わる。この状態を図７のＡ線に示す。
一方、センサチップ１とチップ支持体６１の熱膨張係数の違いにより、周囲温度の変化等によりセンサ４に歪みを与える。この状態を図７のＢ線に示す。
【００３７】
このとき、センサチップ１との熱膨張係数の差により発生する歪が周囲温度の変化等に対してＡ線と逆の方向となるような特性を示す材料からなるチップ支持体６１を選ぶ。
周囲温度の変化等に対してＡ線とＢ線が逆の方向となるため、全体の特性はその和となり、キャンセルされる。この状態を図７のＣ線に示す。
この結果、図１実施例と同様の効果が得られる。
【００３８】
なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。
したがって本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形をも含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施例の要部構成説明図である。
【図２】図１の動作説明図である。
【図３】図１の動作説明図である。
【図４】図１の効果説明図である。
【図５】図１の具体例の説明図である。
【図６】本発明の他の実施例の要部構成説明である。
【図７】図６の動作説明図である。
【図８】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９】図８の要部詳細説明図である。
【図１０】図９の要部詳細説明図である。
【図１１】図８の動作説明図である。
【図１２】図８の動作説明図である。
【図１３】従来より一般に使用されている他の従来例の構成説明図である。
【図１４】図１３の動作説明図である。
【図１５】図１３の要部詳細説明図である。
【符号の説明】
【００４０】
１      センサチップ
２      測定ダイアフラム
３      凹部
４      振動子
５      シェル
６      真空室
７      永久磁石
８      ヨーク
９      ヨークホルダ
１１    スペーサ
１２    支持体
２１    キャツプ体
２２    底部
２３    開口部
２４    開口縁部
２５    溶接
２６    孔
３１    封入液
４１    チップ支持体
５１    封入液
６１    チップ支持体
【図１】
2006250856.tif 000003
【図２】
2006250856.tif 000004
【図３】
2006250856.tif 000005
【図４】
2006250856.tif 000006
【図５】
2006250856.tif 000007
【図６】
2006250856.tif 000008
【図７】
2006250856.tif 000009
【図８】
2006250856.tif 000010
【図９】
2006250856.tif 000011
【図１０】
2006250856.tif 000012
【図１１】
2006250856.tif 000013
【図１２】
2006250856.tif 000014
【図１３】
2006250856.tif 000015
【図１４】
2006250856.tif 000016
【図１５】
2006250856.tif 000017