JPH11201846A - 半導体圧力検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体圧力検出装置において、キャップとベ
ース部材との溶接や外部荷重によってベース部材に生じ
る応力を有効に低減する。 【解決手段】 薄肉状の受圧部２ａに生じる歪応力を検
出し得る半導体センサ素子２と、該半導体センサ素子２
を接合支持する台座３と、該台座３を接合支持するベー
ス部材４と、該ベース部材４に溶接接合されてこれら各
要素４，３及び２を覆うキャップ部材１１とを備え、圧
力室９に作用する流体圧力を半導体センサ素子２によっ
て検出するようにした半導体圧力検出装置１であって、
上記ベース部材４は、所定厚さの本体部４ａとその外周
部に一体形成された薄肉のつば部４ｂとを有し、該つば
部４ｂにキャップ部材１１の開口端のつば部１１ｃが溶
接接合されており、ベース部材４のつば部４ｂの厚さＴ
ｂは、キャップ部材１１のつば部１１ｃの厚さＴｃに略
等しいか若しくはそれ以下に設定されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体圧力検出
装置、特に、薄肉状の受圧部に生じる歪応力を検出し得
る半導体センサ素子を検出素子に用いた半導体圧力検出
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、圧力検出装置の一種として、半導
体のピエゾ抵抗効果を利用し、薄肉化されたダイアフラ
ム状の受圧部に生じる歪応力を検出し得る半導体センサ
素子（以下、適宜、単にセンサ素子と略称する。）を検
出素子に用いたものが知られている（例えば、特開昭６
３−１９６８２６号公報参照）。かかるタイプのセンサ
素子を用いることにより、上記受圧部に作用する圧力の
大きさ及び／又は変化を歪応力の大きさ及び／又は変化
として高精度で検出し、これを電気信号に変換して出力
することができる。

【０００３】尚、このような半導体圧力検出装置では、
ゲージ抵抗を有する上記半導体センサ素子に加えて、該
センサ素子の電気的特性を調整するための抵抗回路等の
種々の周辺回路が必要とされるが、近年では、これら周
辺回路等をセンサ素子自体に取り込んで集積化する傾向
がある。この場合、半導体センサ素子のサイズ（特に平
面サイズ）は、上記周辺回路等が別設の基板に形成され
ている場合に比べて大きくなり、これに伴って、センサ
素子を支持する部品（後述する台座およびベース部材）
のサイズも不可避的に大きくなる。

【０００４】図９は、従来例に係る半導体圧力検出装置
（以下、適宜、単に圧力検出装置あるいは装置と略称す
る。）の基本構成を示す縦断面説明図である。この図に
示すように、本従来例に係る圧力検出装置１０１では、
中央部分に薄肉化されたダイアフラム状の受圧部１０２
ａを有するシリコン（Ｓｉ）単結晶製の半導体センサ素
子１０２と、該センサ素子１０２を接合支持するシリコ
ン製の台座１０３と、該台座１０３を接合支持する金属
製のベース部材１０４とを備えている。該ベース部材１
０４には、圧力導入パイプ１０５が接合されている。
尚、上記半導体センサ素子１０２には、ゲージ抵抗に加
えて、センサ素子１０２の電気的特性を調整するための
抵抗回路等の周辺回路が組み込まれて集積化されてい
る。従って、センサ素子１０２並びにこれを支持するた
めの台座１０３及びベース部材１０４のサイズ（特に平
面サイズ）は、周辺回路等を別設の基板上に形成したも
のに比べてかなり大きくなっている。

【０００５】上記ベース部材１０４は、その上面側に台
座１０３を接合支持する本体部１０４ａと、その外周側
に設けられた薄肉のつば部１０４ｂとを有している。こ
のつば部１０４ｂは、本体部１０４ａの外周部分をプレ
ス装置で圧縮成形することにより、該本体部４ａに一体
形成したものである。このベース部材１０４のつば部１
０４ｂに、金属製のキャップ１１１の開口端に設けられ
たつば部１１１ｃが接合されている。ベース部材１０４
の本体部１０４ａには、その厚さ方向に挿通する複数の
リード線１１３が固定されている。各リード線１１３
は、例えば金（Ａｕ）製のワイヤ１１２を介してセンサ
素子１０２に電気的に接続されている。また、上記台座
１０３は、環状の溝１０３ｇを挟んで対向する一対の取
付板１０３ａ,１０３ｂを備えており、上部取付板１０
３ｂの上面にセンサ素子１０２が接合される一方、下部
取付板１０３ａの下面がベース部材１０４の本体部１０
４ａの上面に接合されている。

【０００６】上記センサ素子１０２と台座１０３、およ
び該台座１０３とベース部材１０４とは、それぞれ所謂
ダイボンディング法で接合されることにより、気密およ
び液密にシールされている。そして、ベース部材１０４
の下面に圧力導入パイプ１０５を接合することにより、
該圧力導入パイプ５の内部通路と、ベース部材１０４お
よび台座１０３の中心部にそれぞれ設けられた圧力導入
孔とが順次連なり、センサ素子１０２の受圧部１０２ａ
を含む内壁と台座１０３の上面との間に形成された圧力
室１０９に、流体が導かれるようになっている。尚、上
記センサ素子１０２，台座１０３及びベース部材１０４
で構成されるユニット体の外表面とキャップ１１１の内
壁面とで形成される空間部が真空室１１０を構成してい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な圧力検出装置１０１では、最終的な組立工程でキャッ
プ１１１のつば部１１１ｃとベース部材１０４のつば部
１０４ｂとが溶接によって接合されるが、この溶接に伴
ってベース部材１０４の本体部１０４ａの表面に生じる
歪応力のために、シリコン製の台座１０３にクラックＣ
ｒ（図９における破線曲線参照）が発生して真空室１１
０の真空度が低下する、あるいは、クラックＣｒの発生
に至らないまでも、センサ素子１０２に溶接歪の影響が
加わって圧力特性が変動し、検出精度が低下するという
問題があった。上記つば部１０４ｂ,１１１ｃどうしの
溶接によってベース部材１０４の表面に生じる歪は、ベ
ース部材のサイズが大きくなるほど大きくなる。したが
って、半導体センサ素子１０２に周辺回路が組み込まれ
ている場合には、これに伴ってベース部材１０４の平面
サイズが大きくなっているので、ベース部材１０４の溶
接歪の問題がより顕著に現れることになる。

【０００８】この問題に関して、本願発明者は、鋭意研
究を重ねた結果、ベース部材１０４の本体部の表面に生
じる歪はベース部材の中央部分で最大となるが、その歪
量はベース部材１０４のつば部１０４ｂが薄いほど小さ
く、特に、その厚さがキャップ１１１のつば部１１１ｃ
の厚さに略等しいか若しくはそれ以下の場合には、上記
溶接歪の影響が非常に小さくて済むことを見出した。た
だし、上記両つば部１１１ｃ,１０４ｂの厚さに関し
て、キャップ１１１のつば部１１１ｃはキャップ１１１
と一体形成されるので、その厚さの設定範囲はキャップ
１１１自体の厚さによって制約され、また、ベース部材
１０４のつば部１０４ｂも、本体部１０４ａの外周部分
を圧縮成形して一体形成されるので、このつば部１０４
ｂを薄くする場合、本体部１０４ａの厚さとの肉厚比に
より制限を受けることになる。

【０００９】また、上記ベース部材１０４は、圧力検出
装置１０１の要部（台座１０３及びセンサ素子１０２）
を支持する基本となる部品であり、上述のような溶接に
よる熱応力のみならず、外部から加わる荷重による応力
も直接に負担する必要がある。従って、その剛性（特
に、台座１０３を接合支持する部分の剛性）を高めるこ
とは、圧力検出装置の耐久性を向上させる上で重要であ
る。

【００１０】この発明は、上記技術的課題に鑑みてなさ
れたもので、キャップとベース部材との溶接や外部荷重
によってベース部材に生じる応力を有効に低減できる半
導体圧力検出装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】このため、本願の第１の
発明に係る半導体圧力検出装置は、薄肉状の受圧部に生
じる歪応力を検出し得る半導体センサ素子と、該半導体
センサ素子を接合支持する台座と、該台座を接合支持す
るベース部材と、該ベース部材に溶接接合されてベース
部材，上記台座および半導体センサ素子を覆うキャップ
部材とを備え、上記半導体センサ素子により、その受圧
部を含む内壁と台座のセンサ素子支持面との間に形成さ
れた圧力室に作用する流体圧力を検出するようにした半
導体圧力検出装置であって、上記ベース部材は、所定厚
さの本体部と、該本体部の外周部に一体的に形成された
薄肉のつば部とを有し、該つば部に上記キャップ部材の
開口端に設けられたつば部が溶接接合されており、上記
ベース部材のつば部の厚さが、上記キャップ部材のつば
部の厚さに略等しいか若しくはそれ以下に設定されてい
ることを特徴としたものである。

【００１２】また、本願の第２の発明に係る半導体圧力
検出装置は、薄肉状の受圧部に生じる歪応力を検出し得
る半導体センサ素子と、該半導体センサ素子を接合支持
する台座と、該台座を接合支持するベース部材と、該ベ
ース部材に溶接接合されてベース部材，上記台座および
半導体センサ素子を覆うキャップ部材とを備え、上記半
導体センサ素子により、その受圧部を含む内壁と台座の
センサ素子支持面との間に形成された圧力室に作用する
流体圧力を検出するようにした半導体圧力検出装置であ
って、上記ベース部材は、所定厚さの本体部と、該本体
部の外周部に一体的に形成された薄肉のつば部とを有
し、該つば部に上記キャップ部材の開口端に設けられた
つば部が溶接接合されており、上記ベース部材には、上
記台座との接合部よりも外側に環状の溝部が設けられて
いることを特徴としたものである。

【００１３】更に、本願の第３の発明に係る半導体圧力
検出装置は、上記第２の発明に係る半導体圧力検出装置
において、上記溝部は、上記ベース部材のつば部に設け
られていることを特徴としたものである。

【００１４】また更に、本願の第４の発明に係る半導体
圧力検出装置は、上記第２の発明に係る半導体圧力検出
装置において、上記溝部は、上記ベース部材の本体部の
台座支持面に設けられていることを特徴としたものであ
る。

【００１５】また更に、本願の第５の発明に係る半導体
圧力検出装置は、薄肉状の受圧部に生じる歪応力を検出
し得る半導体センサ素子と、該半導体センサ素子を接合
支持する台座と、該台座を接合支持するベース部材とを
備えるとともに、該ベース部材および上記台座にそれぞ
れ設けられた圧力導入孔を介して、上記半導体センサ素
子の受圧部を含む内壁と台座のセンサ素子支持面との間
に形成された圧力室に流体が導かれるように構成され、
該圧力室に作用する流体圧力を上記半導体センサ素子に
より検出するようにした半導体圧力検出装置であって、
上記ベース部材の圧力導入孔の断面サイズは、上記台座
の圧力導入孔の断面サイズよりも小さく設定されている
ことを特徴としたものである。

【００１６】また更に、本願の第６の発明に係る半導体
圧力検出装置は、薄肉状の受圧部に生じる歪応力を検出
し得る半導体センサ素子と、該半導体センサ素子を接合
支持する台座と、該台座を接合支持するベース部材と、
該ベース部材の反台座側に接合された圧力導入パイプと
を備えるとともに、該圧力導入パイプと上記ベース部材
および台座にそれぞれ設けられた圧力導入孔とを介し
て、上記半導体センサ素子の受圧部を含む内壁と台座の
センサ素子支持面との間に形成された圧力室に流体が導
かれるように構成され、該圧力室に作用する流体圧力を
上記半導体センサ素子により検出するようにした半導体
圧力検出装置であって、上記台座のベース部材に対する
接合部は、上記圧力導入パイプのベース部材に対する接
合部の外周よりも内側に位置していることを特徴とした
ものである。

【００１７】また更に、本願の第７の発明に係る半導体
圧力検出装置は、上記第６の発明に係る半導体圧力検出
装置において、上記圧力導入パイプのベース部材に接合
される接合端部は、圧力導入パイプの本体部よりも拡径
されていることを特徴としたものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面に基づいて詳細に説明する。 実施の形態１．まず、図１に示す本発明の第１の実施の
形態に係る半導体圧力検出装置１（以下、適宜、単に圧
力検出装置あるいは装置と略称する。）について説明す
る。図１は本実施の形態に係る圧力検出装置１の縦断面
説明図である。この図に示すように、上記圧力検出装置
１は、薄肉化されたダイアフラム状の受圧部２ａを中央
部分に有する半導体センサ素子２（以下、適宜、単にセ
ンサ素子と略称する。）と、該センサ素子２を接合支持
する台座３と、該台座３を接合支持する金属製のベース
部材４とを備えている。これら３つの構成要素２,３及
び４は、順に積み重ねられた接合状態でユニット体（セ
ンサユニット）を構成している。このセンサユニット
は、下端開口部がベース部材４の外周部に接合された金
属製のキャップ１１によって覆われている。また、上記
ベース部材４の下面側には、圧力室９内にその圧力を検
出すべき流体を導入するための圧力導入パイプ５が、例
えばロウ付け（ロウ付け部Ｗｐ）により接合されてい
る。

【００１９】上記ベース部材４は、その上面側に台座３
を接合支持する本体部４ａ（板厚：Ｔａ）と、その外周
側に設けられた薄肉（板厚：Ｔｂ）のつば部４ｂとを有
している。このつば部４ｂは、本体部４ａの外周部分を
プレス装置で圧縮成形することにより、該本体部４ａに
一体形成したものである。このつば部４ｂにキャップ１
１の下端開口部に形成されたつば部１１ｃ（板厚：Ｔ
ｃ）が接合されている。この両つば部４ｂ,１１ｃは、
例えば真空中での溶接によって接合される。本実施の形
態では、ベース部材４のつば部４ｂの厚さ（Ｔｂ）がキ
ャップ１１のつば部１１ｃの厚さ（Ｔｃ）に略等しいか
若しくはそれ以下に設定されている。このキャップ１１
のつば部１１ｃの厚さ（Ｔｃ）は、キャップ１１の成形
加工上の理由から、その最小値が０.２５〜０.３ｍｍと
なるため、ベース部材４のつば部４ｂの厚さ（Ｔｂ）
は、０.２５〜０.３ｍｍに設定することが好ましい。

【００２０】尚、ベース部材４の本体部４ａには、その
厚さ方向に挿通する複数のリード線１３が固定されてい
る。各リード線１３は、例えば金（Ａｕ）製のワイヤ１
２を介してセンサ素子２に電気的に接続されている。ま
た、ベース部材４の本体部４ａの中心部には厚さ方向に
貫通する圧力導入孔４ｈが設けられている。上記台座３
は、例えばシリコン製で、環状の溝３ｇを挟んで対向す
る一対の取付板３ａ,３ｂを備えており、上部取付板３
ｂの上面にセンサ素子２が接合される一方、下部取付板
３ａの下面がベース部材４の本体部４ａの上面に接合さ
れている。なお、上記各取付板３ａ,３ｂは、好ましく
は平面視で矩形状に形成されている。また、台座３の中
心部には厚さ方向に貫通する圧力導入孔３ｈが設けられ
ている。

【００２１】上記半導体センサ素子２は、従来から良く
知られているように、半導体のピエゾ抵抗効果を利用し
て歪応力を検出することにより圧力の大きさ及び／又は
変化を検出するもので、本実施の形態では、例えばシリ
コン（Ｓｉ）単結晶製のダイアフラム式のものが用いら
れている。すなわち、上記センサ素子２は、例えば平面
視で矩形状の板材として構成され、上述のように、その
中央部分に薄膜ダイアフラム状の受圧部１２ａが形成さ
れている。この受圧部２ａの周囲には取付基部２ｂが設
けられている。この取付基部２ｂの下端面が台座３の上
部取付板３ｂの上面に接合されている。

【００２２】上記センサ素子２の取付基部２ｂと台座３
の上部取付板３ｂ、および該台座３の下部取付板３ａと
ベース部材４の本体部４ａとは、それぞれ所謂ダイボン
ディング法で接合されることにより、気密および液密に
シールされている。そして、ベース部材４の下面に圧力
導入パイプ５をロウ付けすることにより、該圧力導入パ
イプ５の内部通路５ｈ，ベース部材４の圧力導入孔４ｈ
および台座３の圧力導入孔３ｈが順次連なり、センサ素
子２の受圧部２ａを含む内壁と台座３の上面との間に形
成された圧力室９に、その圧力を検出すべき流体が導か
れるようになっている。尚、上記センサ素子２，台座３
及びベース部材４で構成されるセンサユニットの外表面
とキャップ１１の内壁面とで形成される空間部が真空室
１０を構成しており、該真空室１０の内部圧力が、圧力
室９内の圧力を検出する際の基準圧力となる。

【００２３】本実施の形態では、より好ましくは、上記
半導体センサ素子２に、歪応力を検出するためのゲージ
抵抗に加えて、例えばセンサ素子２の電気的特性を調整
するための抵抗回路を含む周辺回路などが組み込まれて
集積化されている。したがって、センサ素子２自体、並
びにこれを支持するための台座３及びベース部材４のサ
イズ（特に平面サイズ）は、上記周辺回路などを別設の
基板上に形成したものに比べて大きくなっている。上記
センサ素子２の受圧部２ａに生じた歪応力（つまり圧力
室９に作用する圧力）は電気信号に変換され、こうして
得られた電気信号が、ワイヤ１２及びリード線１３を介
して外部に出力されるようになっている。尚、この半導
体センサ素子２は、従来公知のものと同様のものである
ので、その構造および作動等についてのより詳細な説明
および図示は省略する。

【００２４】以上のように構成された半導体圧力検出装
置１について、ベース部材４のつば部４ｂとキャップ１
１のつば部１１ｃを溶接した際、この溶接に伴ってベー
ス部材４に生じる歪量が最大となる中央部分（具体的に
は、本体部４ａの圧力導入孔４ｈの周縁部近傍）の歪量
を計測する試験を行った。この試験では、本体部４ａの
厚さ（Ｔａ）が約１.２ｍｍでつば部４ｂの厚さ（Ｔ
ｂ）が約０.３ｍｍの、本実施の形態に係るサンプル
（本発明実施例１）と、本体部４ａの厚さ（Ｔａ）が約
１.５ｍｍでつば部４ｂの厚さ（Ｔｂ）が約０.５ｍｍ
の、従来例に係るサンプル（従来例）と、厚さ寸法（Ｔ
ａ,Ｔｂ）が従来例と同じで、後述するようにベース部
材に溝部が設けられたサンプル（本発明実施例２）の、
３種類のサンプルを用いた。尚、ベース部材のつば部と
本体部との厚さの比（Ｔｂ／Ｔａ）の値は、本発明実施
例１の場合は約１／４であり、本発明実施例２及び従来
例の場合には約１／３であった。また、ベース部材の外
径寸法は約１４.７ｍｍであった。一方、上記キャップ
部材１１のつば部１１ｃの厚さ（Ｔｃ）は、より好まし
くはその本体部分の板厚とほぼ等しく、約０.２８ｍｍ
であった。すなわち、本発明実施例１の場合、ベース部
材４のつば部４ｂの厚さ（Ｔｂ＝約０.３ｍｍ）は、上
記キャップ部材１１のつば部１１ｃの厚さ（Ｔｃ）に略
等しくなるように設定されている。そして、各サンプル
について、本体部４ａの圧力導入孔４ｈの周縁部近傍に
歪ゲージを貼り付け、溶接中における最大歪および溶接
後の残留歪を測定した。試験結果は、表１に示す通りで
あった。

【００２５】

【表１】

【００２６】表１から明らかなように、本発明実施例１
の場合、従来例に比べて、溶接時の最大歪および溶接後
の残留歪が共に小さく、特に残留歪は極めて小さくなっ
ている。これは、ベース部材４のつば部４ｂの厚さ（Ｔ
ｂ）とキャップ部材１１のつば部１１ｃの厚さ（Ｔｃ）
との関係について、従来例ではＴｂ（約０.５ｍｍ）が
Ｔｃ（約０.２８ｍｍ）よりもかなり大きく設定されて
いる（Ｔｂ／Ｔｃ＝約１.８となる）のに対して、本発
明実施例１の場合には、Ｔｂ（約０.３ｍｍ）がＴｃ
（約０.２８ｍｍ）に略等しくなるように設定されてい
る（Ｔｂ／Ｔｃ＝約１.０７となる）ことにより、上記
溶接に伴ってベース部材４の本体部４ａに生じる熱変形
が、ベース部材４のつば部４ｂが変形することによって
効果的に吸収されるためである

【００２７】以上のように、本実施の形態によれば、ベ
ース部材４の本体部４ａと一体的に形成されたつば部４
ｂの厚さ（Ｔｂ）が、上記キャップ部材１１のつば部１
１ｃの厚さ（Ｔｃ）に略等しく設定されているので、両
つば部４ｂ,１１ｃどうしの溶接接合に伴ってベース部
材４の本体部４ａに生じる熱変形を、当該ベース部材４
のつば部４ｂが変形することによって効果的に吸収する
ことができる。この結果、溶接によるベース部材４の本
体部４ａの表面に生じる歪量を低減して、溶接歪による
台座３の割れや真空室１０の真空度の低下等の不具合の
発生を有効に防止することができるのである。

【００２８】尚、上記本発明実施例１では、ベース部材
４のつば部４ｂの厚さＴｂがキャップ部材１１のつば部
１１ｃの厚さＴｃに略等しくなっていたが、Ｔｂの値を
Ｔｃとの比較においてより小さく（Ｔｃ以下に）設定す
ることにより、上記溶接に伴うベース部材本体部４ａの
熱変形に対する吸収効果について、本発明実施例１の場
合と同等もしくはそれ以上の効果が得られるものと考え
られる。このベース部材４のつば部４ｂの厚さＴｂをよ
り薄く製作することについては、ベース部材４をプレス
装置で圧縮成形する際の成形条件を更に工夫することに
より、あるいは、この成形後につば部４ｂを例えば切削
等で加工する加工工程を設けることにより、更にはベー
ス部材４の成形方法自体を変更することなどにより達成
可能である。

【００２９】実施の形態２．次に、本発明の第２の実施
の形態に係る半導体圧力検出装置について説明する。
尚、以下の説明において、上記第１の実施の形態におけ
る場合と同じものには同一の符号を付し、それ以上の説
明は省略する。また、以下の実施の形態では、それぞれ
に対応する図面中で、圧力検出装置の要部のみが示さ
れ、キャップ１１あるいは更にセンサ素子２の図示が省
略されているが、実際には第１の実施の形態における場
合と同様のキャップ１１及びセンサ素子２が設けられて
いる。この第２の実施の形態に係る圧力検出装置では、
図２にその要部を示すように、ベース部材２４には上記
台座３との接合部よりも外側に環状の溝部２４ｇが設け
られている。尚、この第２の実施の形態に係る圧力検出
装置は、上記表１において本発明実施例２で表されたも
のである。

【００３０】上記第１の実施の形態の場合、ベース部材
４のつば部４ｂの厚さ（Ｔｂ）をキャップ部材１１のつ
ば部１１ｃの厚さ（Ｔｃ）に略等しいか若しくはそれ以
下に設定するものであるが、ベース部材４のつば部４ｂ
は、本体部４ａの外周部分を圧縮成形して一体形成され
る関係上、その厚さ（Ｔｂ）を薄くする場合、本体部４
ａの厚さ（Ｔａ）との肉厚比により制限を受けることに
なる。したがって、上記第１の実施の形態では、ベース
部材４のつば部４ｂの厚さ（Ｔｂ）を０.３ｍｍとする
ために、本体部４ａの厚さ（Ｔａ）を従来例に比べて若
干薄く（１.５ｍｍから１.２ｍｍに）している。このた
め、ベース部材４の本体部４ａ自体の剛性はそれだけ低
くなる。

【００３１】本第２の実施の形態は、ベース部材４の本
体部４ａの厚さ（Ｔａ）を従来例と同じ厚さ（１.５ｍ
ｍ）に維持したままで、溶接によるベース部材４の本体
部４ａの表面に生じる歪量を低減せんとするものであ
る。上記溝部２４ｇは、その深さが、例えば０.２５ｍ
ｍに設定され、具体的には、上記つば部２４ｂの例えば
付け根部分（本体部２４ａとの境界部分でキャップ１１
のつば部１１ｃとの接合部と干渉しない部位）に形成さ
れており、ベース部材２４のつば部２４ｂとキャップ１
１のつば部１１ｃとが溶接された際には、ベース部材２
４の本体部２４ａの台座３との接合部に生じる熱変形
を、当該ベース部材２４の（つまり、つば部２４ｂの）
溝部２４ｇよりも外側部分が変形することによって効果
的に吸収することができる。

【００３２】すなわち、上記表１の試験結果（本発明実
施例２）から良く分かるように、溶接時の最大歪につい
ては従来例と同じ値で効果は認められないが、溶接後の
残留歪については、第１の実施の形態（本発明実施例
１）には及ばないものの、従来例に比べて大幅に低減さ
れており、明確な効果が認められる。特に、この場合、
溝部２４ｇはベース部材２４の薄いつば部２４ｂに設け
られているので、本体部２４ａに設ける場合に比べて、
より効果的に熱変形を吸収できる。

【００３３】また、この場合、第１の実施の形態におけ
る場合に比べて、ベース部材２４の本体部２４ａの厚さ
が厚いので、ベース部材２４自体の剛性を高く維持する
ことができる。すなわち、圧力導入パイプ５にその垂直
方向から荷重が作用した場合、ベース部材２４の中央部
表面に生じる応力σとベース部材２４の板厚ｔとの関係
は、次式で表される。 σ∝１／ｔ³ … 従って、本実施の形態では、ベース部材２４の板厚を
１.５ｍｍに維持したことにより、圧力導入パイプ５に
同じ大きさの垂直荷重が作用しても、ベース部材２４の
中央部表面に生じる応力σは、第１の実施の形態の場合
に比べて、約半分程度となり、外部荷重の作用に対する
剛性が高められていることが分かる。

【００３４】以上、説明したように、本実施の形態によ
れば、ベース部材２４には台座３との接合部よりも外側
に環状の溝部２４ｇが設けられているので、両つば部２
４ｂ，１１ｃどうしの溶接接合に伴ってベース部材２４
の台座３との接合部に生じる熱変形を、当該ベース部材
２４の溝部２４ｇよりも外側部分が変形することによっ
て効果的に吸収することができる。この結果、溶接によ
るベース部材２４の台座３との接合部に生じる歪量を低
減して、該接合部に対する溶接歪の悪影響を回避するこ
とができるのである。

【００３５】特に、上記溝部２４ｇはベース部材２４の
つば部２４ｂに設けられているので、両つば部２４ｂ，
１１ｃどうしの溶接接合に伴ってベース部材２４の台座
３との接合部に生じる熱変形を、当該ベース部材２４の
つば部２４ｂの溝部２４ｇよりも外側部分が変形するこ
とにより、一層効果的に吸収することができる。

【００３６】実施の形態３．図３は、本発明の第３の実
施の形態に係る半導体圧力検出装置の要部を示してい
る。この第３の実施の形態では、ベース部材３４の本体
部３４ａに環状の溝部３４ｇが設けられている。この溝
部３４ｇは、具体的には、上記本体部３４ａの上面、つ
まり、本体部３４ａの台座支持面に形成されている。こ
の場合にも、ベース部材３４とキャップ１１のつば部ど
うしの溶接接合に伴ってベース部材３４の本体部３４ａ
の台座３との接合部に生じる熱変形を、当該ベース部材
３４の本体部３４ａの溝部３４ｇよりも外側部分が変形
することによって効果的に吸収することができる。この
実施の形態は、ベース部材のつば部に溝部を設けること
が、スペース的に困難な場合などに特に有効である。

【００３７】実施の形態４．次に、本発明の第４の実施
の形態について説明する。尚、この第４の実施の形態を
含めて、以下の実施の形態においては、より好ましく
は、第１の実施の形態における場合と同様に、ベース部
材のつば部の厚さが、キャップ部材１１のつば部の厚さ
に略等しいか若しくはそれ以下に設定されており、第１
の実施の形態と同様の効果を併せて奏することができ
る。この第４の実施の形態に係る圧力検出装置では、図
４にその要部を示すように、ベース部材４４の圧力導入
孔４４ｈの断面サイズ（直径Ｈｂ４）が上記台座３の圧
力導入孔３ｈの断面サイズ（直径Ｈｓ４）よりも小さく
設定されている。すなわち、本実施の形態によれば、通
常、溶接による熱変形や外部荷重がベース部材４４に加
わった場合にベース部材４４に生じる歪量が最大となる
ベース部材４４の中央部、つまり圧力導入孔４４ｈの周
縁部が、ベース部材４４と台座３との接合部内に存在す
ることがなくなり、溶接による熱変形や外部荷重の悪影
響を低減することができるのである。尚、この場合にお
いて、上記ベース部材４４の圧力導入孔４４ｈの断面サ
イズ（直径Ｈｂ４）は、圧力流体中のゴミや異物等によ
る詰まりを回避するために、その最小値として０.５ｍ
ｍ程度は確保し、例えば０.５〜１.５ｍｍ程度とするこ
とが望ましい。

【００３８】実施の形態５．図５は、本発明の第５の実
施の形態に係る半導体圧力検出装置の要部を示してい
る。この第５の実施の形態では、台座５３の特に下部取
付板５３ａの平面サイズ（一辺の最大サイズＤｓ５）が
小さく設定されている。これにより、台座５３のベース
部材５４の本体部５４ａに対する接合部が、圧力導入パ
イプ５のベース部材５４に対する接合部の外周（外径サ
イズＤｐ５）よりも内側、つまり、圧力導入パイプ５が
接合されることによって剛性が高められた部分の内側に
位置している。従って、ベース部材５４と台座５３との
接合部に対する溶接による熱変形や外部荷重の悪影響を
低減することができるのである。この実施の形態は、圧
力導入パイプ５の外径を大きくすることができない場合
などに特に有効である。

【００３９】実施の形態６．図６は、本発明の第６の実
施の形態に係る半導体圧力検出装置の要部を示してい
る。この第６の実施の形態では、上記第５の実施の形態
とは逆に、台座３の下部取付板３ａの平面サイズ（一辺
の最大サイズＤｓ６）はそのままで、圧力導入パイプ６
５の外径（Ｄｐ６）が大きく設定されている。これによ
り、台座３のベース部材６４の本体部６４ａに対する接
合部が、圧力導入パイプ６５のベース部材６４に対する
接合部の外周（外径サイズＤｐ６）よりも内側、つま
り、圧力導入パイプ６５が接合されることによって剛性
が高められた部分の内側に位置しており、上記第５の実
施の形態と同様の効果を奏することができる。

【００４０】実施の形態７．図７は、本発明の第７の実
施の形態に係る半導体圧力検出装置の要部を示してい
る。この第７の実施の形態では、圧力導入パイプ７５の
ベース部材７４に接合される接合端部７５ｂがフランジ
状に形成され、圧力導入パイプ７５の本体部７５ａより
も拡径されている。これにより、台座３のベース部材７
４の本体部に対する接合部が、圧力導入パイプ７５のベ
ース部材７４に対する接合部の外周（外径サイズＤｂ
７）よりも内側、つまり、圧力導入パイプ７５が接合さ
れることによって剛性が高められた部分の内側に位置し
ており、上記第５の実施の形態と同様の効果を奏するこ
とができる。特に、この場合、圧力導入パイプ７５の本
体部７５ａ（外径Ｄａ７）を特に大径にすることなく、
上記台座３のベース部材７４に対する接合部を圧力導入
パイプ７５のベース部材７４に対する接合部の外周より
も内側に位置させることができる。

【００４１】実施の形態８．図８は、本発明の第８の実
施の形態に係る半導体圧力検出装置の要部を示してい
る。この第８の実施の形態では、圧力導入パイプ８５の
ベース部材８４に接合される接合端部８５ｂが、圧力導
入パイプ８５の本体部８５ａよりも拡径されている。こ
れにより、台座３のベース部材８４の本体部に対する接
合部が、圧力導入パイプ８５のベース部材８４に対する
接合部の外周（外径サイズＤｂ８）よりも内側、つま
り、圧力導入パイプ８５が接合されることによって剛性
が高められた部分の内側に位置しており、上記第５の実
施の形態と同様の効果を奏することができる。特に、こ
の場合、上記第７の実施の形態における場合と同様に、
圧力導入パイプ８５の本体部８５ａ（外径Ｄａ８）を特
に大径にすることなく、上記台座３のベース部材８４に
対する接合部を圧力導入パイプ８５のベース部材８４に
対する接合部の外周よりも内側に位置させることができ
る。

【００４２】尚、本発明は、以上の実施態様に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、
種々の改良あるいは設計上の変更が可能であることは言
うまでもない。

【００４３】

【発明の効果】本願の請求項１の発明に係る半導体圧力
検出装置によれば、上記ベース部材の本体部と一体的に
形成されたつば部の厚さが、上記キャップ部材のつば部
の厚さに略等しいか若しくはそれ以下に設定されている
ので、両つば部どうしの溶接接合に伴ってベース部材の
本体部に生じる熱変形を、当該ベース部材のつば部が変
形することによって効果的に吸収することができる。こ
の結果、溶接によるベース部材の本体部に生じる歪量を
低減して、溶接歪による台座の割れや真空室の真空度の
低下等の不具合の発生を有効に防止することができる。

【００４４】また、本願の請求項２の発明に係る半導体
圧力検出装置によれば、上記ベース部材には上記台座と
の接合部よりも外側に環状の溝部が設けられているの
で、両つば部どうしの溶接接合に伴ってベース部材の台
座との接合部に生じる熱変形を、当該ベース部材の溝部
よりも外側部分が変形することによって効果的に吸収す
ることができる。この結果、溶接によるベース部材の台
座との接合部に生じる歪量を低減して、該接合部に対す
る溶接歪の悪影響を回避することができる。

【００４５】更に、本願の請求項３の発明に係る半導体
圧力検出装置によれば、基本的には、請求項２に係る発
明と同様の効果を奏することができる。特に、上記溝部
はベース部材のつば部に設けられているので、両つば部
どうしの溶接接合に伴ってベース部材の台座との接合部
に生じる熱変形を、当該ベース部材のつば部の溝部より
も外側部分が変形することにより、一層効果的に吸収す
ることができる。

【００４６】また更に、本願の請求項４の発明に係る半
導体圧力検出装置によれば、基本的には、請求項２に係
る発明と同様の効果を奏することができる。特に、上記
溝部は上記ベース部材の本体部の台座支持面に設けられ
ているので、両つば部どうしの溶接接合に伴ってベース
部材の本体部の台座との接合部に生じる熱変形を、当該
ベース部材の本体部の溝部よりも外側部分が変形するこ
とによって効果的に吸収することができる。

【００４７】また更に、本願の請求項５の発明に係る半
導体圧力検出装置によれば、上記ベース部材の圧力導入
孔の断面サイズが上記台座の圧力導入孔の断面サイズよ
りも小さく設定されているので、通常、溶接による熱変
形や外部荷重がベース部材に加わった場合にベース部材
に生じる歪量が最大となる圧力導入孔の周縁部が、ベー
ス部材と台座との接合部内に存在することがなくなり、
溶接による熱変形や外部荷重の悪影響を低減することが
できる。

【００４８】また更に、本願の請求項６の発明に係る半
導体圧力検出装置によれば、上記台座のベース部材に対
する接合部は、上記圧力導入パイプのベース部材に対す
る接合部の外周よりも内側、つまり、圧力導入パイプが
接合されることによって剛性が高められた部分の内側に
位置することとなるので、ベース部材と台座との接合部
に対する溶接による熱変形や外部荷重の悪影響を低減す
ることができる。

【００４９】また更に、本願の請求項７の発明に係る半
導体圧力検出装置によれば、基本的には、請求項６に係
る発明と同様の効果を奏することができる。特に、上記
圧力導入パイプのベース部材に接合される接合端部は、
圧力導入パイプの本体部よりも拡径されているので、該
圧力導入パイプの本体部を特に大径にすることなく、上
記台座のベース部材に対する接合部を圧力導入パイプの
ベース部材に対する接合部の外周よりも内側に位置させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施の形態に係る半導体圧力
検出装置の縦断面説明図である。

【図２】 本発明の第２の実施の形態に係る半導体圧力
検出装置の要部を示す縦断面説明図である。

【図３】 本発明の第３の実施の形態に係る半導体圧力
検出装置の要部を示す縦断面説明図である。

【図４】 本発明の第４の実施の形態に係る半導体圧力
検出装置の要部を示す縦断面説明図である。

【図５】 本発明の第５の実施の形態に係る半導体圧力
検出装置の要部を示す縦断面説明図である。

【図６】 本発明の第６の実施の形態に係る半導体圧力
検出装置の要部を示す縦断面説明図である。

【図７】 本発明の第７の実施の形態に係る半導体圧力
検出装置の要部を示す縦断面説明図である。

【図８】 本発明の第８の実施の形態に係る半導体圧力
検出装置の要部を示す縦断面説明図である。

【図９】 従来例に係る半導体圧力検出装置の縦断面説
明図である。

【符号の説明】

１ 半導体圧力検出装置、２ 半導体センサ素子、２ａ
受圧部、３,５３台座、３ｈ 台座の圧力導入孔、４,
２４,３４,４４,５４,６４,７４,８４ ベース部材、４
ａ,２４ａ,３４ａ,５４ａ,６４ａ ベース部材の本体
部、４ｂ,２４ｂ ベース部材のつば部、４ｈ ベース
部材の圧力導入孔、５,６５,７５,８５ ９ 圧力室、
１１ キャップ、圧力導入パイプ、２４ｇ,３４ｇ 溝
部、７５ａ,８５ａ 圧力導入パイプの本体部、７５ｂ,
８５ｂ 圧力導入パイプの接合端部、Ｔｂ ベース部材
のつば部の厚さ、Ｔｃ キャップのつば部の厚さ。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 薄肉状の受圧部に生じる歪応力を検出し
   得る半導体センサ素子と、該半導体センサ素子を接合支
   持する台座と、該台座を接合支持するベース部材と、該
   ベース部材に溶接接合されてベース部材，上記台座およ
   び半導体センサ素子を覆うキャップ部材とを備え、上記
   半導体センサ素子により、その受圧部を含む内壁と台座
   のセンサ素子支持面との間に形成された圧力室に作用す
   る流体圧力を検出するようにした半導体圧力検出装置で
   あって、 上記ベース部材は、所定厚さの本体部と、該本体部の外
   周部に一体的に形成された薄肉のつば部とを有し、該つ
   ば部に上記キャップ部材の開口端に設けられたつば部が
   溶接接合されており、上記ベース部材のつば部の厚さ
   が、上記キャップ部材のつば部の厚さに略等しいか若し
   くはそれ以下に設定されていることを特徴とする半導体
   圧力検出装置。
2. 【請求項２】 薄肉状の受圧部に生じる歪応力を検出し
   得る半導体センサ素子と、該半導体センサ素子を接合支
   持する台座と、該台座を接合支持するベース部材と、該
   ベース部材に溶接接合されてベース部材，上記台座およ
   び半導体センサ素子を覆うキャップ部材とを備え、上記
   半導体センサ素子により、その受圧部を含む内壁と台座
   のセンサ素子支持面との間に形成された圧力室に作用す
   る流体圧力を検出するようにした半導体圧力検出装置で
   あって、 上記ベース部材は、所定厚さの本体部と、該本体部の外
   周部に一体的に形成された薄肉のつば部とを有し、該つ
   ば部に上記キャップ部材の開口端に設けられたつば部が
   溶接接合されており、上記ベース部材には、上記台座と
   の接合部よりも外側に環状の溝部が設けられていること
   を特徴とする半導体圧力検出装置。
3. 【請求項３】 上記溝部は、上記ベース部材のつば部に
   設けられていることを特徴とする請求項２記載の半導体
   圧力検出装置。
4. 【請求項４】 上記溝部は、上記ベース部材の本体部の
   台座支持面に設けられていることを特徴とする請求項２
   記載の半導体圧力検出装置。
5. 【請求項５】 薄肉状の受圧部に生じる歪応力を検出し
   得る半導体センサ素子と、該半導体センサ素子を接合支
   持する台座と、該台座を接合支持するベース部材とを備
   えるとともに、該ベース部材および上記台座にそれぞれ
   設けられた圧力導入孔を介して、上記半導体センサ素子
   の受圧部を含む内壁と台座のセンサ素子支持面との間に
   形成された圧力室に流体が導かれるように構成され、該
   圧力室に作用する流体圧力を上記半導体センサ素子によ
   り検出するようにした半導体圧力検出装置であって、 上記ベース部材の圧力導入孔の断面サイズは、上記台座
   の圧力導入孔の断面サイズよりも小さく設定されている
   ことを特徴とする半導体圧力検出装置。
6. 【請求項６】 薄肉状の受圧部に生じる歪応力を検出し
   得る半導体センサ素子と、該半導体センサ素子を接合支
   持する台座と、該台座を接合支持するベース部材と、該
   ベース部材の反台座側に接合された圧力導入パイプとを
   備えるとともに、該圧力導入パイプと上記ベース部材お
   よび台座にそれぞれ設けられた圧力導入孔とを介して、
   上記半導体センサ素子の受圧部を含む内壁と台座のセン
   サ素子支持面との間に形成された圧力室に流体が導かれ
   るように構成され、該圧力室に作用する流体圧力を上記
   半導体センサ素子により検出するようにした半導体圧力
   検出装置であって、 上記台座のベース部材に対する接合部は、上記圧力導入
   パイプのベース部材に対する接合部の外周よりも内側に
   位置していることを特徴とする半導体圧力検出装置。
7. 【請求項７】 上記圧力導入パイプのベース部材に接合
   される接合端部は、圧力導入パイプの本体部よりも拡径
   されていることを特徴とする請求項６記載の半導体圧力
   検出装置。