专利名称：双压力传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及利用两个传感器单元来检测两个被测量压力的双压力传感器。
背景技术：
作为测量两点间的被测量压力的双压力传感器，例如已知有日本特开平5-52691 号公报所公开的"半导体压力传感器"。该半导体压力传感器，在分别利用压敏薄膜芯片 (sensing diaphragm chips)单独检测两个被测量压力之后，通过对这些检测压力进行减 法运算来测量流体的压差。因此，该半导体压力传感器，除了两个压敏薄膜芯片以外，还具 备将这些芯片气密性地进行密封的气密容器、和配置在该气密容器内以共同设置各压敏 薄膜芯片的一个基座。气密容器的内部，对于两个压敏薄膜芯片形成共同的压力基准室。各 压敏薄膜芯片的输出通过端子从气密容器被取出到外部。在基座上设置有将被测量压力弓I 导到各压敏薄膜芯片的两根导压管。
发明内容
然而，上述的专利文献1记载的半导体压力传感器由引导被测量流体的两根导压
管、测量各测量压力的两个压敏薄膜芯片、搭载了各压敏薄膜芯片的一个基座、利用键合引
线与各压敏薄膜芯片电气连接的两个端子这许多部件构成。因此，由于部件件数较多因而
组装作业需要较长时间，因此存在传感器的组装作业性较低这样的问题。 另外，特别是由于两个压敏薄膜芯片共同设置在一个基座上，因此在任意一方的
压敏薄膜芯片因某种原因而破损的情况下，必须更换每个基座上两个芯片，换而言之必须
将传感器全体更换为新的。这意味着要废弃正常的压敏薄膜芯片因此是不经济的。另外单
独制造两根导压管，贯穿并安装于气密容器的盖部，因此存在要求气密性较高的安装的问题。 本发明是为了解决上述以往的问题所做出的，其目的在于提供一种削减部件件数 进行简化并且能够提高安装作业性、气密性的双压力传感器。 为了实现上述目的本发明涉及的双压力传感器，具备气密容器，其具有两个插通 孔并在内部形成压力基准室；两个压力传感器单元，它们并排设置在上述压力基准室内，检 测出两个被测量压力，上述两个压力传感器单元分别包括基座和压敏薄膜芯片，该压敏薄 膜芯片，通过分别被施加上述被测量压力而将薄膜的位移转换成电信号并分别检测上述被 测量压力，上述各压力传感器单元的基座包括基座主体，其分别具有小孔并且内部分别形 成连通路，以分别堵塞上述小孔的方式固定上述压敏薄膜芯片；压力导入部，其分别具有与 这些基座主体一体地突出设置并与上述连通孔连通的压力导入孔，一端分别从上述插通孔 突出到上述气密容器的外部，并通过上述连通路将各被测量压力分别引导至上述各压敏薄 膜芯片的薄膜。 在本发明中，由于将压力导入部与基座一体地设置，因此能够削减部件件数，能够 简化传感器并且容易进行传感器的组装作业，从而能够提高组装作业性。另外，压力导入
3部，由于无需固定于气密容器只通过密封部件插通于插通孔即可，因此也能够使压力导入 部和插通孔之间的密封构造简单并进行组装，从而能够提高生产性。 另外，由于两个压力传感器单元是各自独立的，在任一方的压力传感器单元发生 故障时，只将该压力传感器单元更换为新的压力传感器单元即可，而无需将双压力传感器 整个更换为新的。
图1A是本发明涉及的双压力传感器的主视图。
图IB是本发明涉及的双压力传感器的俯视图。
图1C是本发明涉及的双压力传感器的侧视图。
图2是图1B的II-II线剖视图。
图3是图2的III-III线剖视图。 图4是表示具备本发明涉及的双压力传感器的流量控制阀的一例的剖视图。
具体实施例方式
以下，基于附图所示的实施例详细地说明本发明。 在图1A 图1C、图2和图3中，双压力传感器1具备气密容器2 ;容纳在该气密 容器2内的两个压力传感器单元3A、3B ;基板4等。 气密容器2包括由合成树脂等形成且上方敞开的有底箱型的壳体7，和同样由合 成树脂等形成，气密性地覆盖壳体7的上方开口部的盖体8。气密容器2的内部，针对两个 压力传感器单元3A、3B形成共同的压力基准室9。壳体7由底板7a和沿着该底板7a的各 边一体地直立设置的4个侧板7b 7e而形成为正交的两条边的长度比大致为2比1的上 方敞开的矩形箱型。在壳体7的内部，两个压力传感器单元3A、3B相互紧连地并排设置。 在壳体7内部的各角部和相对置的长边侧的侧板7d、7e的内表面的长边方向的中央部，分 别一体地设置有将各压力传感器单元3A、3B定位防止移动的三棱柱状的定位用突出部10。 在底板7a上与各压力传感器单元3A、3B对应地形成有两个插通孔11a、llb。
盖体8形成为下表面具有凹陷部12的平板状，通过隔着省略了图示的密封部件而 螺栓固定在壳体7的上表面，由此气密性地密封壳体7的上表面开口部。在盖体8的中央 形成有用于将外部信号线13导出到外部的插通孔8a。另外，在盖体8的上表面中央，设置 有气密性阻塞插通孔8a并连接外部信号线13的一端的连接器部14。
压力传感器单元3A由基座15A、压敏薄膜芯片16A和输出修正电路17A构成。
基座15A由合成树脂一体地形成，由此由基座主体15A-1和在该基座主体15A-1 的下表面中央一体地突出设置的压力导入部15A-2构成。基座主体15A-1形成为与壳体7 的内部形状的一半大小大体一致的、俯视观察时为正方形的薄箱型。壳体7的内部形成有 连通路21a。在壳体7的上表面形成有用于将被测量压力P工引导至压敏薄膜芯片16A的小 孔22a。基座主体15A-1的四角部，被以45。的角度倾斜切掉以便与定位用突出部10的侧 面紧连。基座主体15A-l被形成得较大因此增大连通路21a的容积。增大连通路21a的容 积的理由在于，用于吸收被测量压力Pi的急剧的变动，防止因急剧的压力变动引起压敏薄 膜芯片16A的薄膜的破损。
压力导入部15A-2形成为圆筒状，下端部从壳体7的小孔11a向壳体外部突出。压 力导入部15A-2的内部，形成有压力导入孔23a，该压力导入孔23a通过基座主体15A-1的 连通路21a和小孔22a将被测量压力Pl引导到压敏薄膜芯片16A。 作为压敏薄膜芯片16A使用半导体压力传感器。因此，该压敏薄膜芯片16A具备 形成有薄壁的压敏部(薄膜)的半导体基板(硅)和扩散型应变片，其中该扩散型应变片 通过向该半导体基板中打入杂质或离子的技术而形成，并利用压电电阻效应来检测出薄膜 因被测量压力Pi引起的变形并将其转换为电信号。这样的压敏薄膜芯片16A，例如是通过 日本特开平06-213743号公报所公知的装置。压敏薄膜芯片16A被固定在基座主体15A-1 的上表面，从小孔22a将被测量压力&施加于薄膜的一个面上。在薄膜的另一个面上施加 作为基准压力的气密容器2内的压力。而且，压敏薄膜芯片16A，经由键合引线25a与基板 4的电路进行电连接。 输出修正电路17A，是具有省略了图示的测温电阻元件，并用于基于该测温电阻元 件的电阻值的变化对由压敏薄膜芯片16A检测出的被测量压力P工进行修正的电路。该电路 17A固定在基座主体15A-1的上表面，并通过键合引线26a与压敏薄膜芯片16A电连接。
由于压力传感器单元3B与压力传感器单元3A形成为相同构造，因此对于相同构 成部件、部分，将其数字的后缀"A"、"a"、"-l"分别置换成"B"、"b"、"-2"来表示，并省略其 说明。 由于这样的压力传感器单元3A和3B，在壳体7内相互紧连地并排设置，因此如图 3所示，基座15A和15B的基座主体15A-1、15B-1借助壳体内表面和定位用突出部10而被 定位。因此，基座主体15A-1、15B-1相互对置的侧面20a彼此接触，其余三个侧面20b 20d分别与壳体7的内表面接触。另外，基座主体15A-1、15B-1的底面与底板7a的内表面 接触。而且各基座15A、15B的压力导入部15A-2、15B-2，从底板7a的插通孔11a、llb经由 0形密封圈向壳体7的下方突出，并分别与导压管24A、24B连接。于是，当使两个基座主体 15A-1、15B-1的侧面20a彼此预先相互接触时，则能够使两个基座15A、15B的温度变得相 等。另外，各压力传感器单元3A、3B容纳在壳体7内被固定螺栓固定。
在键合弓I线25a、25b被键合后，基板4与压力传感器单元3A、3B —起容纳于壳体 7内并借助多个固定螺栓而固定于定位用突出部10，导线28与盖体8的连接器部14连接。
这样的双压力传感器1，如图4所示通过使之与流量控制阀100组合使用，从而能 够用于对在阀主体101内流动的流体102的流量进行测量。 在流量控制阀100的流路103内流动的流体102的流量Q，可以根据下述公式(1)
进行计算。公式(1)中的A是常数、Cv是由阀体的开度决定的流量系数、AP是流体的上游
侧和下游侧的压力差。 Q二A'Cv.(AP ….(l) 通常，由于流量控制阀100能够根据阀体104的开度来改变节流效果，因此与使用 了固定节流孔的差压式流量测量相比，能够进行范围较宽的流量的测量。另外由于获知流 量控制阀部的配管压力，因此除了测量流量以外，对于压力异常等的诊断也可以利用该信息。 当将双压力传感器1安装于流量控制阀100时，一个压力传感器单元3A的基座 15A的压力导入部15A-2，通过上游侧的流路50和导压管24A与流量控制阀100连接，由此
5从阀体104对压敏薄膜芯片16A的薄膜施加上游侧的被测量压力另一个压力传感器 单元3B的基座15B的压力导入部15B-2，通过下游侧的流路51和导压管24B与流量控制 阀100连接，由此从阀体104对压敏薄膜芯片16B的薄膜施加下游侧的被测量压力P2。因 此，各压敏传感器芯片16A、16B的薄膜，根据被施加的压力Pp P2而变形，由于该变形使扩 散型应变片的输出电压改变，由此测量压力P2。此时，气密容器2内的压力作为基准压 力被施加于薄膜，因此各压敏薄膜芯片16A、16B的输出电压为分别相当于被测量压力 P2的绝对压的输出电压。而且，各压敏薄膜芯片16A、16B的输出电压被输送到输出修正电 路17A、17B。输出修正电路17A、17B，在基于各个电路内的测温电阻元件的电阻值进行了温 度补偿后，经由外部信号线13将输出修正后的各个被测量压力PpP2输送到流量计算机构 61。而且，流量计算机构61根据接收到的输出修正后的各个被测量压力Pp P2计算出压差 AP(P「P》，并将该压差AP代入上述公式1进行运算处理，由此测量在流量控制阀100流 动的流体102的流量Q。另外，在图4中，60是检测阀体104的开度的阀开度检测机构、62 是阀轴、63是上游侧垫片、64是上游侧护圈(retainer) 、65是下游侧垫片、66是下游侧护 圈。 由这样的构造构成的双压力传感器l，在各基座15A、15B上分别一体地突出设置 有压力导入部15A-2、15B-2，因此能够削减部件件数。另外，如上述的日本特开平5-52691 号公报中记载的压力传感器那样，在用另外的部件制造压力导入部15A-2、15B-2的情况 下，需要定位于壳体7的下表面并气密性地进行固定，然而本发明的双压力传感器1是通过 0形密封圈等密封部件只将压力导入部15A-2、15B-2插通于插通孔lla、llb即可，因此压力 导入部15A-2、15B-2的安装作业容易，因而能够提高传感器的组装性。
另外，由于本发明的双压力传感器1，具备分别独立的两个压力传感器单元3A、 3B，因此即使在任意一方发生故障时，只将该发生了故障的压力传感器单元更换为新的即 可，而无需更换传感器整体，因此较为经济。
权利要求
一种双压力传感器，其特征在于，具备气密容器，其具有两个插通孔并且内部形成压力基准室；两个压力传感器单元，它们并排设置在上述压力基准室内，检测出两个被测量压力，上述两个压力传感器单元分别包括基座和压敏薄膜芯片，该压敏薄膜芯片通过分别被施加上述被测量压力而将薄膜的位移转换成电信号并分别检测上述被测量压力，上述各压力传感器单元的基座包括基座主体，其分别具有小孔并且内部分别形成连通路，以分别堵塞上述小孔的方式固定上述压敏薄膜芯片；压力导入部，其分别具有与这些基座主体一体地突出设置并与上述连通孔连通的压力导入孔，一端分别从上述插通孔突出到上述气密容器的外部，并通过上述连通路将各被测量压力分别引导至上述各压敏薄膜芯片的薄膜。
全文摘要
本发明提供一种双压力传感器，能够削减、简化双压力传感器(1)的部件件数并且提高组装作业性、气密性。双压力传感器(1)具备气密容器(2)；紧贴并容纳在该气密容器(2)内的两个压力传感器单元(3A、3B)；基板4等。压力传感器单元(3A、3B)具备两个基座(15A、15B)、两个压敏薄膜芯片(16A、16B)和输出修正电路(17A)。各压敏薄膜芯片(16A、16B)分别固定于基座(15A、15B)。基座(15A、15B)分别由内部形成连通路(21a、21b)的基座主体(15A-1、15B-1)、和与基座主体一体地突出设置的压力导入部(15A-2、15B-2)构成。各压力导入部(15A-2、15B-2)比形成于气密容器(2)的插通孔(11a、11b)更向外部突出。
文档编号G01L15/00GK101755197SQ20088002544
公开日2010年6月23日 申请日期2008年7月23日 优先权日2007年7月24日
发明者古谷元洋, 大谷秀雄 申请人:株式会社山武