[發(fā)明專利]壓力傳感器芯片

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310479851.4
• 申請(qǐng)日: 2013-10-14
• 公開（公告）號(hào): CN103728086A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 德田智久;瀨戶祐希
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 阿自倍爾株式會(huì)社
• 主分類號(hào): G01L13/00
• 分類號(hào): G01L13/00;G01L13/06
• 代理公司: 上海市華誠律師事務(wù)所 31210
• 代理人: 肖華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具有使其周邊部與隔膜的一個(gè)面以及另一個(gè)面面對(duì)面并接合的第一以及第二保持構(gòu)件的壓力傳感器芯片。

背景技術(shù)

以往，作為工業(yè)用的差壓變送器（信號(hào)變換器），使用裝入了壓力傳感器芯片的差壓變送器，該壓力傳感器芯片采用了輸出與壓力差相應(yīng)的信號(hào)的傳感器隔膜。這種差壓變送器的結(jié)構(gòu)為，通過作為壓力傳遞介質(zhì)的封入液將施加至高壓側(cè)以及低壓側(cè)的受壓隔膜的各測(cè)量壓力，引導(dǎo)至傳感器隔膜的一個(gè)面以及另一個(gè)面，檢測(cè)出該傳感器隔膜的變形作為例如電阻應(yīng)變儀的電阻值變化，將該電阻值變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并取出。

這種差壓變送器例如被用于通過檢測(cè)出石油精煉設(shè)備中的高溫反應(yīng)塔等儲(chǔ)存被測(cè)量流體的密封罐內(nèi)的上下兩位置的壓差來測(cè)量液面高度的時(shí)候等。

圖5中示出了現(xiàn)有的差壓變送器的概要結(jié)構(gòu)。該差壓變送器100將具有傳感器隔膜（未圖示）的壓力傳感器芯片1裝入儀器殼體2而構(gòu)成。壓力傳感器芯片1的傳感器隔膜由硅、玻璃等構(gòu)成，在形成為薄板狀的隔膜的表面上形成有電阻應(yīng)變儀。儀器殼體2由金屬制的主體部3和傳感器部4構(gòu)成，在主體部3的側(cè)面設(shè)有一對(duì)成為受壓部的阻擋隔膜（受壓隔膜）5a、5b，傳感器部4中裝入有壓力傳感器芯片1。

在儀器殼體2中，在被裝入傳感器部4中的壓力傳感器芯片1和設(shè)于主體部3上的阻擋隔膜5a、5b之間，通過由大直徑的中心隔膜6隔離的壓力緩沖室7a、7b分別連通，在連接壓力傳感器芯片1和阻擋隔膜5a、5b的連通路徑8a、8b中封入有硅油等壓力傳遞介質(zhì)9a、9b。

此外，需要硅油等壓力介質(zhì)的原因是為了防止測(cè)量介質(zhì)中的異物附著到傳感器隔膜上，使傳感器隔膜不被腐蝕，因此需要將具有耐腐蝕性的受壓隔膜與具有應(yīng)力（壓力）靈敏度的傳感器隔膜分離。

在該差壓變送器100中，如圖6的(a)示意性地示出的穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的動(dòng)作形態(tài)那樣，阻擋隔膜5a上外加有來自加工過程的第一測(cè)量壓力Pa，阻擋隔膜5b上外加有來自加工過程的第二測(cè)量壓力Pb。由此，阻擋隔膜5a、5b位移，該外加的壓力Pa、Pb通過由中心隔膜6隔離的壓力緩沖室7a、7b，通過壓力傳遞介質(zhì)9a、9b，分別被引導(dǎo)至壓力傳感器芯片1的傳感器隔膜的一個(gè)面以及另一個(gè)面。其結(jié)果，壓力傳感器芯片1的傳感器隔膜將呈現(xiàn)與該被引導(dǎo)的壓力Pa、Pb的壓差ΔP相當(dāng)?shù)奈灰啤?/p>

對(duì)此，例如，當(dāng)阻擋隔膜5a上施加過大壓力Pover時(shí)，如圖6的(b)所示，阻擋隔膜5a將大幅位移，中心隔膜6為了吸收過大壓力Pover而隨之位移。并且，阻擋隔膜5a將著底于儀器殼體2的凹部10a的底面（過大壓力保護(hù)面），如果該位移被限制的話，通過阻擋隔膜5a的向傳感器隔膜的該程度以上的壓差ΔP的傳遞將被阻止。在阻擋隔膜5b上施加過大壓力Pover的情況下，也與在阻擋隔膜5a上施加過大壓力Pover的情況一樣，阻擋隔膜5b將著底于儀器殼體2的凹部10b的底面（過大壓力保護(hù)面），如果該位移被限制的話，通過阻擋隔膜5b的向傳感器隔膜的其程度以上的壓差ΔP的傳遞將被阻止。其結(jié)果，因外加過大壓力Pover而引起的壓力傳感器芯片1的破損、即壓力傳感器芯片1上的傳感器隔膜的破損被防止于未然。

在該差壓變送器100中，因?yàn)槭箖x器殼體2含有壓力傳感器芯片1，所以能夠保護(hù)壓力傳感器芯片1使其免于暴露在過程流體等外部腐蝕環(huán)境中。但是，因?yàn)椴捎玫氖蔷哂杏糜谙拗浦行母裟?和阻擋隔膜5a、5b的位移的凹部10a、10b，通過這些來保護(hù)壓力傳感器芯片1使其免于遭受過大壓力Pover的結(jié)構(gòu)，所以無法避免其形狀的大型化。

因此，提出了在壓力傳感器芯片上設(shè)有第一擋塊構(gòu)件以及第二擋塊構(gòu)件作為保持構(gòu)件，通過使該第一擋塊構(gòu)件以及第二擋塊構(gòu)件的凹部與傳感器隔膜的一個(gè)面以及另一個(gè)面對(duì)峙，來阻止外加過大壓力時(shí)的傳感器隔膜過度的位移，由此來防止傳感器隔膜破損·破壞的結(jié)構(gòu)（例如，參見專利文獻(xiàn)1）。

圖7中示出了采用專利文獻(xiàn)1所示的結(jié)構(gòu)的壓力傳感器芯片的概略。在該圖中，11-1為傳感器隔膜，11-2以及11-3為將傳感器隔膜11-1夾持并接合的第一以及第二擋塊構(gòu)件，11-4以及11-5為與擋塊構(gòu)件11-2以及11-3接合的基座。擋塊構(gòu)件11-1、11-2和基座11-4、11-5由硅、玻璃等構(gòu)成。