圧力センサ装置
【課題】センサが高温となるように構成される圧力センサ装置において、センサと回路部とを接続する構造体の耐熱性、機械的強度、電磁シールド性を高める。
【解決手段】外部から導入されるガスの圧力を検出するセンサ３０と、センサ３０を加熱するヒータと、センサ３０及びヒータを収容するパッケージ１０と、センサ３０で検出した検出出力に基づいてガスの圧力を表す出力信号を発生する回路部７０と、回路部７０を収容する回路収容部７１と、を備える圧力センサ装置１である。パッケージ１０と回路収容部７１とを別々の筐体で構成するとともに接続構造体９０を介して離隔配置する。接続構造体９０は、パッケージ１０内のセンサ３０と回路収容部７１内の回路部７０とを接続する電極リードピン４１と、電極リードピン４１の外周を覆う絶縁パイプ８１と、絶縁パイプ８１の外周を覆うコイルばね８２と、を有する。
【解決手段】外部から導入されるガスの圧力を検出するセンサ３０と、センサ３０を加熱するヒータと、センサ３０及びヒータを収容するパッケージ１０と、センサ３０で検出した検出出力に基づいてガスの圧力を表す出力信号を発生する回路部７０と、回路部７０を収容する回路収容部７１と、を備える圧力センサ装置１である。パッケージ１０と回路収容部７１とを別々の筐体で構成するとともに接続構造体９０を介して離隔配置する。接続構造体９０は、パッケージ１０内のセンサ３０と回路収容部７１内の回路部７０とを接続する電極リードピン４１と、電極リードピン４１の外周を覆う絶縁パイプ８１と、絶縁パイプ８１の外周を覆うコイルばね８２と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力センサ装置に関し、特に、真空に近い圧力を測定するのに適したダイアフラム構造を有するとともにセンサが高温となるように構成される圧力センサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体を製造するプラズマエッチング装置やスパッタ装置等の製造装置において、真空チャンバの真空度を測定するために静電容量式の圧力センサ装置が用いられている。このような圧力センサ装置は、ガスの種類によっては、ダイアフラム面への凝着によってその撓み量が変化しセンサ部分が誤動作する場合がある。このため、このような誤動作を防止すべく、センサ部分が高温となるように構成したものが提供されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ここで、特許文献１に記載されている従来の圧力センサ装置は、外部のチャンバのガスの圧力を感知する静電容量式のセンサと、このセンサを所定の動作温度の加熱するヒータと、センサで感知したキャパシタンスの値から外部のチャンバのガスの圧力を表す出力信号を発生させる回路部と、センサ及びヒータ並びに回路部を収容するケースと、を備えている。そして、このような従来の圧力センサ装置のケースは、センサ及びヒータを収容するセンサ収容部と、回路部を収容する回路収容部と、これら各収容部を間仕切りかつヒータで発生した熱が回路収容部に伝熱することを防止する伝熱防止部と、を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１５５５００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、前記した特許文献１に記載された従来の圧力センサ装置は、センサ収容部と回路収容部とを同一ケース内に設けているため、ケース内で複雑な断熱構造及び放熱構造を必要とし、コストアップとなる。また、４００℃以上の高温用のヒータを採用するためには、ケース内のセンサ収容部と回路収容部との間の距離を十分に確保する必要があり、これに伴ってケースが大型化してしまう。
【０００６】
そこで、このような問題を解決するために、センサと回路部とを別個のケースに収納して離隔させ、これらをケーブル等で接続するという手段が考えられる。
【０００７】
ところが、センサと回路部とを単純にケーブルで接続した場合、特にセンサに接続される端部では、接続作業時に引っ張られたり、４００℃以上の高熱に耐えられない虞があったり、電磁シールドが十分に補償されなかったりする可能性がある。このため、センサと回路部とを別個のケースに収納して離隔させる場合には、耐熱性、機械的強度、電磁シールド性等に優れた接続手段を新たに提案する必要があった。
【０００８】
本発明は、かかる状況に鑑みてなされたものであり、センサが（例えば３００〜４５０℃程度の）高温となるように構成される圧力センサ装置において、センサと回路部とを接続する構造体の耐熱性、機械的強度、電磁シールド性を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る圧力センサ装置は、外部から導入されるガスの圧力を検出するセンサと、センサを所定の動作温度に加熱するヒータと、センサ及びヒータを収容するパッケージと、センサで検出した検出出力に基づいてガスの圧力を表す出力信号を発生する回路部と、回路部を収容する回路収容部と、を備える圧力センサ装置であって、パッケージと回路収容部とは別々の筐体で構成されるとともに接続構造体を介して離隔配置され、接続構造体は、パッケージ内のセンサと回路収容部内の回路部とを接続する導線と、導線の外周を覆う絶縁部材と、絶縁部材の外周を覆う弾性部材と、を有するものである。
【００１０】
かかる構成を採用すると、パッケージ（センサ収容部）と回路収容部とが別々の筐体で構成されて離隔配置されているため、従来の一体型の圧力センサ装置が必要としていた装置内の特殊な断熱・放熱構造が不要となり、パッケージと回路収容部を現場の環境に応じて、柔軟に設置することができる。また、パッケージと回路収容部とを接続する接続構造体は、パッケージ内のセンサと回路収容部内の回路部とを接続する導線と、この導線の外周を覆う絶縁部材と、この絶縁部材の外周を覆う弾性部材と、を有しているため、高い機械的強度や弾性を有するものとなる。また、このような接続構造体は、放熱部材や電磁シールド部材としても機能する。従って、簡易な構成でありながら、機械的強度、耐熱性、電磁シールド性を高めることができ、圧力センサ装置の信頼性を向上させることができる。
【００１１】
前記圧力センサ装置において、絶縁材料で構成された複数個の管状部材を導線の長さ方向に積層することにより絶縁部材を構成することができる。
【００１２】
かかる構成を採用すると、絶縁材料で構成された複数個の管状部材を導線の長さ方向に積層して絶縁部材を構成することにより、接続構造体の可撓性を一層高めることができる。また、複数個の管状部材を積層することにより、任意の長さの接続構造体を形成することができる。
【００１３】
また、前記圧力センサ装置において、コイルばねで弾性部材を構成することができる。
【００１４】
かかる構成を採用すると、弾性部材をコイルばねで構成するため、装置の製造が容易となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、センサが高温となるように構成される圧力センサ装置において、センサと回路部とを接続する構造体の耐熱性、機械的強度、電磁シールド性を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第一実施形態に係る圧力センサ装置の断面図である。
【図２】本発明の第二実施形態に係る圧力センサ装置の断面図である。
【図３】本発明の第三実施形態に係る圧力センサ装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下では、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１８】
＜第一実施形態＞
まず、図１を用いて、本発明の第一実施形態に係る圧力センサ装置１について説明する。本実施形態に係る圧力センサ装置１は、図１に示すように、パッケージ１０、パッケージ１０内に収容された台座プレート２０、同じくパッケージ１０内に収容され台座プレート２０に接合されたセンサ３０、パッケージ１０に直接取付けられパッケージ１０内外を導通接続する複数の電極リード部４０、センサ３０で検出した検出出力に基づいてガスの圧力を表す出力信号を発生する回路部７０、等を備えている。また、台座プレート２０は、パッケージ１０の内壁から離隔しており、支持ダイアフラム５０のみを介してパッケージ１０に支持されている。
【００１９】
パッケージ１０は、ロアハウジング１１、アッパハウジング１２及びカバー１３から構成されている。ロアハウジング１１及びアッパハウジング１２は耐食性の金属であるインコネルから構成され、カバー１３はガラスに近い熱膨張率を有するコバールで構成されており、それぞれ溶接により接合されている。なお、パッケージ１０内には、センサ１０を所定の動作温度に加熱する（図示されていない）ヒータが配置されている。
【００２０】
ロアハウジング１１は、径の異なる円筒体を連結した形状を備える部材であり、その大径部１１ａは支持ダイアフラム５０との接合部を有し、その小径部１１ｂは被測定流体が流入する圧力導入部１０Ａを形成している。なお、大径部１１ａと小径部１１ｂとの結合部にはバッフル１１ｃが形成され、バッフル１１ｃの周囲には周方向所定の間隔で圧力導入孔１１ｄが形成されている。バッフル１１ｃは、圧力導入部１０Ａからプロセスガスなどの被測定流体を後述するセンサ３０に直接到達させずに迂回させる役目を果たすものであり、センサ３０にプロセスガスの成分やプロセスガス中の不純物が堆積するのを防止するようになっている。
【００２１】
アッパハウジング１２は、略円筒体形状を有する部材であり、カバー１３、支持ダイアフラム５０、台座プレート２０及びセンサ３０とともに、パッケージ１０内に真空の基準真空室１０Ｂを形成している。基準真空室１０Ｂは、センサ３０によって、プロセスガスが導入される領域（圧力導入部１０Ａ）と隔てられている。基準真空室１０Ｂには、いわゆる（図示されていない）ゲッターと呼ばれる気体吸着物質が設けられており、真空度を維持している。また、アッパハウジング１２の支持ダイアフラム取付け側には、周方向適所にストッパ１２ａが突出形成されている。ストッパ１２ａは、被測定流体の急激な圧力上昇により台座プレート２０が過度に変移するのを規制する役目を果たしている。
【００２２】
カバー１３は、所定厚さを有する上面視円形状の板状部材であり、その中央部には複数の電極リード挿通孔１３ａが形成されている。電極リード挿通孔１３ａには電極リード部４０が埋め込まれており、電極リード部４０と電極リード挿通孔１３ａとの間は、封着用ガラスで構成されるハーメチックシール部６０によって気密的に封止されている。
【００２３】
支持ダイアフラム５０は、パッケージ１０の形状に合わせた外形形状を有するインコネルの薄板からなり、周囲縁部は上述したロアハウジング１１とアッパハウジング１２の縁部に挟まれて溶接等により接合されている。支持ダイアフラム５０の厚さは、例えば本実施形態の場合数十ミクロンであって、各台座プレート２１・２２より充分薄い厚さとなっている。また、支持ダイアフラム５０の中央部分には、センサ３０に圧力を導くための圧力導入孔５０ａが形成されている。支持ダイアフラム５０の両面には、支持ダイアフラム５０とパッケージ１０の接合部から周方向全体にわたってある程度隔間した位置に酸化アルミニウムの単結晶体であるサファイアからなる薄いリング状のロア台座プレート（第１の台座プレート）２１と、アッパ台座プレート（第２の台座プレート）２２と、が接合されている。
【００２４】
各台座プレート２１・２２は、支持ダイアフラム５０の厚さに対して上述の通り十分に厚くなっており、かつ支持ダイアフラム５０を両台座プレート２１・２２でいわゆるサンドイッチ状に挟み込む構造を有している。これによって、支持ダイアフラム５０と台座プレート２０の熱膨張率の違いによって発生する熱応力でこの部分が反るのを防止している。また、アッパ台座プレート２２には、酸化アルミニウムの単結晶体であるサファイアでできた上面視矩形状のセンサ３０が、酸化アルミニウムベースの接合材を介して接合されている。
【００２５】
センサ３０は、上面視で１ｃｍ角以下の大きさを有し四角角型の薄板からなるスペーサ３１と、スペーサ３１に接合されかつ圧力の印加に応じてひずみが生じるセンサダイアフラム３２と、センサダイアフラム３２に接合して真空の容量室（リファレンス室）３０Ａを形成するセンサ台座３３と、を有している。また、真空の容量室３０Ａと基準真空室１０Ｂとは、センサ台座３３の適所に穿設された図示しない連通孔を介して、略同一の真空度を保っている。なお、スペーサ３１、センサダイアフラム３２及びセンサ台座３３はいわゆる直接接合によって互いに接合され、一体化したセンサ３０を構成している。
【００２６】
また、センサ３０の容量室３０Ａには、センサ台座３３の凹み部３３ａに金又は白金等の導体でできた固定電極３３ｂ・３３ｃが形成されているとともに、これと対向するセンサダイアフラム３２の表面上に金又は白金等の導体でできた可動電極３２ｂ・３２ｃが形成されている。また、センサ３０の上面には、金又は白金からなるコンタクトパッド３５・３６が形成され、これらの固定電極３３ｂ・３３ｃと可動電極３２ｂ・３２ｃはコンタクトパッド３５・３６と図示しない配線によって接続されている。
【００２７】
電極リード部４０は、電極リードピン４１と、金属製のシールド４２と、を備えている。電極リードピン４１は、金属製のシールド４２にガラスなどの絶縁性材料からなるハーメチックシール部４３によってその中央部分が埋設され、電極リードピン４１の両端部間で気密状態を保っている。電極リードピン４１の一端は、センサ３０に電気的に接続されている。また、電極リードピン４１の他端は、カバー１３の挿通孔１３ａを介してパッケージ１０の外部に露出し、回路部７０に接続されている。なお、シールド４２とカバー１３との間にも、上述の通りハーメチックシール部６０が介在している。また、電極リードピン４１の一端には、導電性を有するコンタクトバネ４５・４６が接続されている。コンタクトバネ４５・４６は、圧力導入部１０Ａからプロセスガスなどの被測定流体が急に流れ込むことで発生する急激な圧力上昇により支持ダイアフラム５０が若干変移しても、コンタクトバネ４５・４６の付勢力がセンサ３０の測定精度に影響を与えない程度の十分な柔らかさを有している。
【００２８】
回路部７０は、１枚又は複数の基板から構成されており、回路収容部７１に収容されている。本実施形態においては、図１に示すように、センサ３０を収容するセンサ収容部としてのパッケージ１０と、回路部７０を収容する回路収容部７１と、は別々の筐体で構成されている。また、これらパッケージ１０及び回路収容部７１は、所定長を有する接続構造体９０を介して離隔配置されている。接続構造体９０の長さ（パッケージ１０と回路収容部７１との間の距離）は、パッケージ１０や回路収容部７１のサイズ、センサ３０の加熱温度、圧力センサ装置１の配置態様等に応じて適宜設定することができる。
【００２９】
接続構造体９０は、電極リード部４０と、電極リード部４０に接続される延長シールド部８０と、から構成されている。電極リード部４０は、前記したとおり電極リードピン４１及び金属製のシールド４２を有している。電極リードピン４１は、パッケージ１０内のセンサ３０と回路収容部７１内の回路部７０とを接続する導線であり、金属製のシールド４２よりも外部へと長く延在している。延長シールド部８０は、電極リード部４０のシールド４２から露出した電極リードピン４１の外周を覆う絶縁パイプ８１と、絶縁パイプ８１の外周を覆うコイルばね８２と、から構成されている。
【００３０】
電極リードピン４１は、耐熱性を有する金属（例えば、インコネルＸ７５０等の耐熱性ニッケル合金、ハステロイ、ＳＵＳ３１０Ｓ等の耐熱性ステンレス）から構成されている。絶縁パイプ８１は、絶縁材料（例えば、アルミナや石英ガラス等）で構成された絶縁部材であり、電極リードピン４１とコイルばね８２とを絶縁する機能を果たす。本実施形態における絶縁パイプ８１は、その内部に電極リードピン４１を通す貫通孔８１ａを有する長尺円筒状に形成されている。コイルばね８２は、耐熱性を有する金属（例えば、インコネルＸ７５０等の耐熱性ニッケル合金、ハステロイ、ＳＵＳ３１０Ｓ等の耐熱性ステンレス）から構成された弾性部材であり、延長シールド部８０に弾性や可撓性を付与する機能を果たす。コイルばね８２は、引張コイルばねでも圧縮コイルばねでも何れでもよく、その巻き数や間隔は適宜設定することができる。
【００３１】
延長シールド部８０を構成する絶縁パイプ８１は、電極リード部４０を構成するシールド４２の端部に当接されるか、又は接着剤等により接合される。また、コイルばね８２は、レーザ溶接や抵抗溶接等の各種溶接方式、各種機械的結合方式、嵌め込み等により、絶縁パイプ８１に固定される。
【００３２】
続いて、本実施形態に係る圧力センサ装置１の作用について説明する。なお、本実施形態においては、圧力センサ装置１を例えば半導体製造装置の適当な場所に取付け、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）などの半導体製造プロセス中において、プロセスガスの真空に近い微小圧力（以下、「微圧」とする）を測定する際における圧力センサ装置１の作用について説明することとする。
【００３３】
プロセスガスは、圧力センサ装置１の圧力導入部１０Ａから圧力導入孔１１ｄを介してパッケージ１０内に流入する。この際、プロセスガスの急激な流入が生じても、バッフル１１ｃと圧力導入孔１１ｄを介してプロセスガスを迂回させてパッケージ１０内に流入させるので、センサダイアフラム３２にプロセスガスが直接当たることがない。そのため、センサダイアフラム３２にプロセスガスの成分やプロセスガスに含まれる不純物の再堆積を防止できる。
【００３４】
なお、プロセスガスが微圧であっても、センサ３０の容量室内は真空のため、センサダイアフラム３２が撓んで、センサ３０の固定電極３３ｂ・３３ｃと可動電極３２ｂ・３２ｃとの間隔が変化する。これによって、固定電極３３ｂ・３３ｃと可動電極３２ｂ・３２ｃで構成されたコンデンサの容量値が変化する。かかる容量値の変化を電極リード部４０によって圧力センサ装置１の外部に取り出すことにより、プロセスガスの微圧を測定することができる。
【００３５】
一方、本実施形態において、圧力センサ装置１は半導体製造プロセスに設置されており、プロセスガスは高温であるため、半導体製造装置へのプロセスガスの流入前と流入後とで圧力センサ装置１が取付けられた部分に大きな熱的変化が生じる。また、センサ３０自身も、ヒータにより（例えば最大２００℃程度まで）加熱して使うので熱的変化が生じる。さらに、装置製作時の受圧部製作工程（最終封止工程）においては約３００℃の加熱が必要となるため、パッケージ１０内に収容される部品には大きな熱的変化が生じる。この点、本実施形態における圧力センサ装置１の場合、パッケージ１０と回路収容部７１とが別々の筐体で構成されて離隔配置されているため、従来の一体型の圧力センサ装置が必要としていた装置内の特殊な断熱・放熱構造が不要となり、パッケージ１０と回路収容部７１を現場の環境に応じて、柔軟に設置することができる。
【００３６】
以上説明した実施形態に係る圧力センサ装置１においては、パッケージ１０（センサ収容部）と回路収容部７１とが別々の筐体で構成されて離隔配置されているため、パッケージ１０と回路収容部７１を現場の環境に応じて、柔軟に設置することができる。また、パッケージ１０と回路収容部７１とを接続する接続構造体９０は、パッケージ１０内のセンサ３０と回路収容部７１内の回路部７０とを接続する電極リードピン４１と、電極リードピン４１の外周を覆う絶縁パイプ８１と、絶縁パイプ８１の外周を覆うコイルばね８２と、を有しているため、高い機械的強度や弾性を有するものとなる。また、このような接続構造体９０は、放熱部材や電磁シールド部材としても機能する。従って、簡易な構成でありながら、機械的強度、耐熱性、電磁シールド性を高めることができ、圧力センサ装置１の信頼性を向上させることができる。
【００３７】
＜第二実施形態＞
次に、図２を用いて、本発明の第二実施形態に係る圧力センサ装置１Ａについて説明する。本実施形態に係る圧力センサ装置１Ａは、第一実施形態に係る圧力センサ装置１の接続構造体（延長シールド部）の構成のみを変更したものであり、その他の構成については実質的に第一実施形態と共通である。このため、異なる構成を中心に説明することとし、共通する構成については第一実施形態と同様の符号を付して詳細な説明を省略することとする。
【００３８】
本実施形態に係る圧力センサ装置１Ａの接続構造体９０Ａは、電極リード部４０と、電極リード部４０に接続される延長シールド部８０Ａと、から構成されている。延長シールド部８０Ａは、電極リード部４０のシールド４２から露出した電極リードピン４１の外周を覆う管状構造体８１Ａと、絶縁パイプ８１の外周を覆うコイルばね８２と、から構成されている。
【００３９】
電極リードピン４１及びコイルばね８２は、第一実施形態のものと実質的に同一であるので、説明を省略する。管状構造体８１Ａは、第一実施形態の絶縁パイプ８１と同様の長尺円筒状の絶縁部材であり、絶縁材料（例えば、アルミナや石英ガラス等）で構成された複数個の短尺管状部材８１Ａｂを電極リードピン４１の長さ方向に積層して構成したものである。管状構造体８１Ａは、このように複数個の短尺管状部材８１Ａｂから構成されているため、高い可撓性を有するものとなる。管状構造体８１Ａの内部には、電極リードピン４１を通す貫通孔８１Ａａが形成される。
【００４０】
以上説明した実施形態に係る圧力センサ装置１Ａにおいても、パッケージ１０（センサ収容部）と回路収容部７１とが別々の筐体で構成されて離隔配置されているため、パッケージ１０と回路収容部７１を現場の環境に応じて、柔軟に設置することができる。また、パッケージ１０と回路収容部７１とを接続する接続構造体９０Ａは、パッケージ１０内のセンサ３０と回路収容部７１内の回路部７０とを接続する電極リードピン４１と、電極リードピン４１の外周を覆う管状構造体８１Ａと、管状構造体８１Ａの外周を覆うコイルばね８２と、を有しているため、高い機械的強度や弾性を有するものとなる。また、このような接続構造体９０Ａは、放熱部材や電磁シールド部材としても機能する。従って、簡易な構成でありながら、機械的強度、耐熱性、電磁シールド性を高めることができ、圧力センサ装置１Ａの信頼性を向上させることができる。
【００４１】
また、以上説明した実施形態に係る圧力センサ装置１Ａにおいては、絶縁材料で構成された複数個の短尺管状部材８１Ａｂを電極リードピン４１の長さ方向に積層して管状構造体８１Ａを構成することにより、接続構造体９０Ａの可撓性を一層高めることができる。また、複数個の短尺管状部材８１Ａｂを積層することにより、任意の長さの接続構造体９０Ａを形成することができる。
【００４２】
＜第三実施形態＞
次に、図３を用いて、本発明の第三実施形態に係る圧力センサ装置１Ｂについて説明する。本実施形態に係る圧力センサ装置１Ｂは、第一実施形態に係る圧力センサ装置１の接続構造体（延長シールド部）の構成のみを変更したものであり、その他の構成については実質的に第一実施形態と共通である。このため、異なる構成を中心に説明することとし、共通する構成については第一実施形態と同様の符号を付して詳細な説明を省略することとする。
【００４３】
本実施形態に係る圧力センサ装置１Ｂの接続構造体９０Ｂは、電極リード部４０と、電極リード部４０に接続される延長シールド部８０Ｂと、から構成されている。延長シールド部８０Ｂは、電極リード部４０のシールド４２から露出した電極リードピン４１の外周を覆う管状構造体８１Ｂと、絶縁パイプ８１の外周を覆うコイルばね８２と、から構成されている。
【００４４】
電極リードピン４１及びコイルばね８２は、第一実施形態のものと実質的に同一であるので、説明を省略する。管状構造体８１Ｂは、第一実施形態の絶縁パイプ８１と同様の長尺円筒状の絶縁部材であり、絶縁材料（例えば、アルミナや石英ガラス等）で構成された複数個の短尺管状部材８１Ｂｂを電極リードピン４１の長さ方向に積層して構成したものである。管状構造体８１Ｂの内部には、電極リードピン４１を通す貫通孔８１Ｂａが形成されることとなる。本実施形態における短尺管状部材８１Ｂｂは、図３に示すように、一方の端部が先細の凸状に形成され、他方の端部がこの凸状端部を嵌め込むことができるような凹状に形成されている。管状構造体８１Ｂは、このような形状の短尺管状部材８１Ｂｂを複数個嵌め合わせて構成しているため、高い可撓性を有するものとなる。
【００４５】
以上説明した実施形態に係る圧力センサ装置１Ｂにおいても、パッケージ１０（センサ収容部）と回路収容部７１とが別々の筐体で構成されて離隔配置されているため、パッケージ１０と回路収容部７１を現場の環境に応じて、柔軟に設置することができる。また、パッケージ１０と回路収容部７１とを接続する接続構造体９０Ｂは、パッケージ１０内のセンサ３０と回路収容部７１内の回路部７０とを接続する電極リードピン４１と、電極リードピン４１の外周を覆う管状構造体８１Ｂと、管状構造体８１Ｂの外周を覆うコイルばね８２と、を有しているため、高い機械的強度や弾性を有するものとなる。また、このような接続構造体９０Ｂは、放熱部材や電磁シールド部材としても機能する。従って、簡易な構成でありながら、機械的強度、耐熱性、電磁シールド性を高めることができ、圧力センサ装置１Ｂの信頼性を向上させることができる。
【００４６】
また、以上説明した実施形態に係る圧力センサ装置１Ｂにおいては、絶縁材料で構成された複数個の短尺管状部材８１Ｂｂを電極リードピン４１の長さ方向に積層して管状構造体８１Ｂを構成することにより、接続構造体９０Ｂの可撓性を一層高めることができる。また、複数個の短尺管状部材８１Ｂｂを積層することにより、任意の長さの接続構造体９０Ｂを形成することができる。
【００４７】
なお、以上の各実施形態においては、支持ダイアフラム５０はインコネルでできていたが、必ずしもこれに限定されず、ステンレスやコバールなどの耐食性金属でできていても良い。また、台座プレート２０やセンサ３０はサファイアできていたが、必ずしもこの材質に限定されず、シリコンやアルミナ、シリコンカーバイド、又は石英などでできていても良い。また、コンタクトパッド３５・３６と電極リード部４０との接続部はいわゆるコンタクトバネ４５・４６の形態で構成されていたが、十分な可撓性を有すれば必ずしもこれに限定されず、板バネのような形態であっても良い。さらには、電極リード部４０とコンタクトパッド３５・３６を十分に柔らかい導電ワイヤで繋いでいても良い。また、センサ３０、台座プレート２０、電極リード部４０、パッケージ１０の形状は上述の実施形態に限定されるものでないことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００４８】
１・１Ａ・１Ｂ…圧力センサ装置
１０…パッケージ
３０…センサ
４１…電極リードピン（導線）
７０…回路部
７１…回路収容部
８１…絶縁パイプ（絶縁部材）
８１Ａ・８１Ｂ…管状構造体（絶縁部材）
８１Ａｂ・８１Ｂｂ…短尺管状部材
８２…コイルばね（弾性部材）
９０・９０Ａ・９０Ｂ…接続構造体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力センサ装置に関し、特に、真空に近い圧力を測定するのに適したダイアフラム構造を有するとともにセンサが高温となるように構成される圧力センサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体を製造するプラズマエッチング装置やスパッタ装置等の製造装置において、真空チャンバの真空度を測定するために静電容量式の圧力センサ装置が用いられている。このような圧力センサ装置は、ガスの種類によっては、ダイアフラム面への凝着によってその撓み量が変化しセンサ部分が誤動作する場合がある。このため、このような誤動作を防止すべく、センサ部分が高温となるように構成したものが提供されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ここで、特許文献１に記載されている従来の圧力センサ装置は、外部のチャンバのガスの圧力を感知する静電容量式のセンサと、このセンサを所定の動作温度の加熱するヒータと、センサで感知したキャパシタンスの値から外部のチャンバのガスの圧力を表す出力信号を発生させる回路部と、センサ及びヒータ並びに回路部を収容するケースと、を備えている。そして、このような従来の圧力センサ装置のケースは、センサ及びヒータを収容するセンサ収容部と、回路部を収容する回路収容部と、これら各収容部を間仕切りかつヒータで発生した熱が回路収容部に伝熱することを防止する伝熱防止部と、を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１５５５００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、前記した特許文献１に記載された従来の圧力センサ装置は、センサ収容部と回路収容部とを同一ケース内に設けているため、ケース内で複雑な断熱構造及び放熱構造を必要とし、コストアップとなる。また、４００℃以上の高温用のヒータを採用するためには、ケース内のセンサ収容部と回路収容部との間の距離を十分に確保する必要があり、これに伴ってケースが大型化してしまう。
【０００６】
そこで、このような問題を解決するために、センサと回路部とを別個のケースに収納して離隔させ、これらをケーブル等で接続するという手段が考えられる。
【０００７】
ところが、センサと回路部とを単純にケーブルで接続した場合、特にセンサに接続される端部では、接続作業時に引っ張られたり、４００℃以上の高熱に耐えられない虞があったり、電磁シールドが十分に補償されなかったりする可能性がある。このため、センサと回路部とを別個のケースに収納して離隔させる場合には、耐熱性、機械的強度、電磁シールド性等に優れた接続手段を新たに提案する必要があった。
【０００８】
本発明は、かかる状況に鑑みてなされたものであり、センサが（例えば３００〜４５０℃程度の）高温となるように構成される圧力センサ装置において、センサと回路部とを接続する構造体の耐熱性、機械的強度、電磁シールド性を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る圧力センサ装置は、外部から導入されるガスの圧力を検出するセンサと、センサを所定の動作温度に加熱するヒータと、センサ及びヒータを収容するパッケージと、センサで検出した検出出力に基づいてガスの圧力を表す出力信号を発生する回路部と、回路部を収容する回路収容部と、を備える圧力センサ装置であって、パッケージと回路収容部とは別々の筐体で構成されるとともに接続構造体を介して離隔配置され、接続構造体は、パッケージ内のセンサと回路収容部内の回路部とを接続する導線と、導線の外周を覆う絶縁部材と、絶縁部材の外周を覆う弾性部材と、を有するものである。
【００１０】
かかる構成を採用すると、パッケージ（センサ収容部）と回路収容部とが別々の筐体で構成されて離隔配置されているため、従来の一体型の圧力センサ装置が必要としていた装置内の特殊な断熱・放熱構造が不要となり、パッケージと回路収容部を現場の環境に応じて、柔軟に設置することができる。また、パッケージと回路収容部とを接続する接続構造体は、パッケージ内のセンサと回路収容部内の回路部とを接続する導線と、この導線の外周を覆う絶縁部材と、この絶縁部材の外周を覆う弾性部材と、を有しているため、高い機械的強度や弾性を有するものとなる。また、このような接続構造体は、放熱部材や電磁シールド部材としても機能する。従って、簡易な構成でありながら、機械的強度、耐熱性、電磁シールド性を高めることができ、圧力センサ装置の信頼性を向上させることができる。
【００１１】
前記圧力センサ装置において、絶縁材料で構成された複数個の管状部材を導線の長さ方向に積層することにより絶縁部材を構成することができる。
【００１２】
かかる構成を採用すると、絶縁材料で構成された複数個の管状部材を導線の長さ方向に積層して絶縁部材を構成することにより、接続構造体の可撓性を一層高めることができる。また、複数個の管状部材を積層することにより、任意の長さの接続構造体を形成することができる。
【００１３】
また、前記圧力センサ装置において、コイルばねで弾性部材を構成することができる。
【００１４】
かかる構成を採用すると、弾性部材をコイルばねで構成するため、装置の製造が容易となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、センサが高温となるように構成される圧力センサ装置において、センサと回路部とを接続する構造体の耐熱性、機械的強度、電磁シールド性を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第一実施形態に係る圧力センサ装置の断面図である。
【図２】本発明の第二実施形態に係る圧力センサ装置の断面図である。
【図３】本発明の第三実施形態に係る圧力センサ装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下では、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１８】
＜第一実施形態＞
まず、図１を用いて、本発明の第一実施形態に係る圧力センサ装置１について説明する。本実施形態に係る圧力センサ装置１は、図１に示すように、パッケージ１０、パッケージ１０内に収容された台座プレート２０、同じくパッケージ１０内に収容され台座プレート２０に接合されたセンサ３０、パッケージ１０に直接取付けられパッケージ１０内外を導通接続する複数の電極リード部４０、センサ３０で検出した検出出力に基づいてガスの圧力を表す出力信号を発生する回路部７０、等を備えている。また、台座プレート２０は、パッケージ１０の内壁から離隔しており、支持ダイアフラム５０のみを介してパッケージ１０に支持されている。
【００１９】
パッケージ１０は、ロアハウジング１１、アッパハウジング１２及びカバー１３から構成されている。ロアハウジング１１及びアッパハウジング１２は耐食性の金属であるインコネルから構成され、カバー１３はガラスに近い熱膨張率を有するコバールで構成されており、それぞれ溶接により接合されている。なお、パッケージ１０内には、センサ１０を所定の動作温度に加熱する（図示されていない）ヒータが配置されている。
【００２０】
ロアハウジング１１は、径の異なる円筒体を連結した形状を備える部材であり、その大径部１１ａは支持ダイアフラム５０との接合部を有し、その小径部１１ｂは被測定流体が流入する圧力導入部１０Ａを形成している。なお、大径部１１ａと小径部１１ｂとの結合部にはバッフル１１ｃが形成され、バッフル１１ｃの周囲には周方向所定の間隔で圧力導入孔１１ｄが形成されている。バッフル１１ｃは、圧力導入部１０Ａからプロセスガスなどの被測定流体を後述するセンサ３０に直接到達させずに迂回させる役目を果たすものであり、センサ３０にプロセスガスの成分やプロセスガス中の不純物が堆積するのを防止するようになっている。
【００２１】
アッパハウジング１２は、略円筒体形状を有する部材であり、カバー１３、支持ダイアフラム５０、台座プレート２０及びセンサ３０とともに、パッケージ１０内に真空の基準真空室１０Ｂを形成している。基準真空室１０Ｂは、センサ３０によって、プロセスガスが導入される領域（圧力導入部１０Ａ）と隔てられている。基準真空室１０Ｂには、いわゆる（図示されていない）ゲッターと呼ばれる気体吸着物質が設けられており、真空度を維持している。また、アッパハウジング１２の支持ダイアフラム取付け側には、周方向適所にストッパ１２ａが突出形成されている。ストッパ１２ａは、被測定流体の急激な圧力上昇により台座プレート２０が過度に変移するのを規制する役目を果たしている。
【００２２】
カバー１３は、所定厚さを有する上面視円形状の板状部材であり、その中央部には複数の電極リード挿通孔１３ａが形成されている。電極リード挿通孔１３ａには電極リード部４０が埋め込まれており、電極リード部４０と電極リード挿通孔１３ａとの間は、封着用ガラスで構成されるハーメチックシール部６０によって気密的に封止されている。
【００２３】
支持ダイアフラム５０は、パッケージ１０の形状に合わせた外形形状を有するインコネルの薄板からなり、周囲縁部は上述したロアハウジング１１とアッパハウジング１２の縁部に挟まれて溶接等により接合されている。支持ダイアフラム５０の厚さは、例えば本実施形態の場合数十ミクロンであって、各台座プレート２１・２２より充分薄い厚さとなっている。また、支持ダイアフラム５０の中央部分には、センサ３０に圧力を導くための圧力導入孔５０ａが形成されている。支持ダイアフラム５０の両面には、支持ダイアフラム５０とパッケージ１０の接合部から周方向全体にわたってある程度隔間した位置に酸化アルミニウムの単結晶体であるサファイアからなる薄いリング状のロア台座プレート（第１の台座プレート）２１と、アッパ台座プレート（第２の台座プレート）２２と、が接合されている。
【００２４】
各台座プレート２１・２２は、支持ダイアフラム５０の厚さに対して上述の通り十分に厚くなっており、かつ支持ダイアフラム５０を両台座プレート２１・２２でいわゆるサンドイッチ状に挟み込む構造を有している。これによって、支持ダイアフラム５０と台座プレート２０の熱膨張率の違いによって発生する熱応力でこの部分が反るのを防止している。また、アッパ台座プレート２２には、酸化アルミニウムの単結晶体であるサファイアでできた上面視矩形状のセンサ３０が、酸化アルミニウムベースの接合材を介して接合されている。
【００２５】
センサ３０は、上面視で１ｃｍ角以下の大きさを有し四角角型の薄板からなるスペーサ３１と、スペーサ３１に接合されかつ圧力の印加に応じてひずみが生じるセンサダイアフラム３２と、センサダイアフラム３２に接合して真空の容量室（リファレンス室）３０Ａを形成するセンサ台座３３と、を有している。また、真空の容量室３０Ａと基準真空室１０Ｂとは、センサ台座３３の適所に穿設された図示しない連通孔を介して、略同一の真空度を保っている。なお、スペーサ３１、センサダイアフラム３２及びセンサ台座３３はいわゆる直接接合によって互いに接合され、一体化したセンサ３０を構成している。
【００２６】
また、センサ３０の容量室３０Ａには、センサ台座３３の凹み部３３ａに金又は白金等の導体でできた固定電極３３ｂ・３３ｃが形成されているとともに、これと対向するセンサダイアフラム３２の表面上に金又は白金等の導体でできた可動電極３２ｂ・３２ｃが形成されている。また、センサ３０の上面には、金又は白金からなるコンタクトパッド３５・３６が形成され、これらの固定電極３３ｂ・３３ｃと可動電極３２ｂ・３２ｃはコンタクトパッド３５・３６と図示しない配線によって接続されている。
【００２７】
電極リード部４０は、電極リードピン４１と、金属製のシールド４２と、を備えている。電極リードピン４１は、金属製のシールド４２にガラスなどの絶縁性材料からなるハーメチックシール部４３によってその中央部分が埋設され、電極リードピン４１の両端部間で気密状態を保っている。電極リードピン４１の一端は、センサ３０に電気的に接続されている。また、電極リードピン４１の他端は、カバー１３の挿通孔１３ａを介してパッケージ１０の外部に露出し、回路部７０に接続されている。なお、シールド４２とカバー１３との間にも、上述の通りハーメチックシール部６０が介在している。また、電極リードピン４１の一端には、導電性を有するコンタクトバネ４５・４６が接続されている。コンタクトバネ４５・４６は、圧力導入部１０Ａからプロセスガスなどの被測定流体が急に流れ込むことで発生する急激な圧力上昇により支持ダイアフラム５０が若干変移しても、コンタクトバネ４５・４６の付勢力がセンサ３０の測定精度に影響を与えない程度の十分な柔らかさを有している。
【００２８】
回路部７０は、１枚又は複数の基板から構成されており、回路収容部７１に収容されている。本実施形態においては、図１に示すように、センサ３０を収容するセンサ収容部としてのパッケージ１０と、回路部７０を収容する回路収容部７１と、は別々の筐体で構成されている。また、これらパッケージ１０及び回路収容部７１は、所定長を有する接続構造体９０を介して離隔配置されている。接続構造体９０の長さ（パッケージ１０と回路収容部７１との間の距離）は、パッケージ１０や回路収容部７１のサイズ、センサ３０の加熱温度、圧力センサ装置１の配置態様等に応じて適宜設定することができる。
【００２９】
接続構造体９０は、電極リード部４０と、電極リード部４０に接続される延長シールド部８０と、から構成されている。電極リード部４０は、前記したとおり電極リードピン４１及び金属製のシールド４２を有している。電極リードピン４１は、パッケージ１０内のセンサ３０と回路収容部７１内の回路部７０とを接続する導線であり、金属製のシールド４２よりも外部へと長く延在している。延長シールド部８０は、電極リード部４０のシールド４２から露出した電極リードピン４１の外周を覆う絶縁パイプ８１と、絶縁パイプ８１の外周を覆うコイルばね８２と、から構成されている。
【００３０】
電極リードピン４１は、耐熱性を有する金属（例えば、インコネルＸ７５０等の耐熱性ニッケル合金、ハステロイ、ＳＵＳ３１０Ｓ等の耐熱性ステンレス）から構成されている。絶縁パイプ８１は、絶縁材料（例えば、アルミナや石英ガラス等）で構成された絶縁部材であり、電極リードピン４１とコイルばね８２とを絶縁する機能を果たす。本実施形態における絶縁パイプ８１は、その内部に電極リードピン４１を通す貫通孔８１ａを有する長尺円筒状に形成されている。コイルばね８２は、耐熱性を有する金属（例えば、インコネルＸ７５０等の耐熱性ニッケル合金、ハステロイ、ＳＵＳ３１０Ｓ等の耐熱性ステンレス）から構成された弾性部材であり、延長シールド部８０に弾性や可撓性を付与する機能を果たす。コイルばね８２は、引張コイルばねでも圧縮コイルばねでも何れでもよく、その巻き数や間隔は適宜設定することができる。
【００３１】
延長シールド部８０を構成する絶縁パイプ８１は、電極リード部４０を構成するシールド４２の端部に当接されるか、又は接着剤等により接合される。また、コイルばね８２は、レーザ溶接や抵抗溶接等の各種溶接方式、各種機械的結合方式、嵌め込み等により、絶縁パイプ８１に固定される。
【００３２】
続いて、本実施形態に係る圧力センサ装置１の作用について説明する。なお、本実施形態においては、圧力センサ装置１を例えば半導体製造装置の適当な場所に取付け、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）などの半導体製造プロセス中において、プロセスガスの真空に近い微小圧力（以下、「微圧」とする）を測定する際における圧力センサ装置１の作用について説明することとする。
【００３３】
プロセスガスは、圧力センサ装置１の圧力導入部１０Ａから圧力導入孔１１ｄを介してパッケージ１０内に流入する。この際、プロセスガスの急激な流入が生じても、バッフル１１ｃと圧力導入孔１１ｄを介してプロセスガスを迂回させてパッケージ１０内に流入させるので、センサダイアフラム３２にプロセスガスが直接当たることがない。そのため、センサダイアフラム３２にプロセスガスの成分やプロセスガスに含まれる不純物の再堆積を防止できる。
【００３４】
なお、プロセスガスが微圧であっても、センサ３０の容量室内は真空のため、センサダイアフラム３２が撓んで、センサ３０の固定電極３３ｂ・３３ｃと可動電極３２ｂ・３２ｃとの間隔が変化する。これによって、固定電極３３ｂ・３３ｃと可動電極３２ｂ・３２ｃで構成されたコンデンサの容量値が変化する。かかる容量値の変化を電極リード部４０によって圧力センサ装置１の外部に取り出すことにより、プロセスガスの微圧を測定することができる。
【００３５】
一方、本実施形態において、圧力センサ装置１は半導体製造プロセスに設置されており、プロセスガスは高温であるため、半導体製造装置へのプロセスガスの流入前と流入後とで圧力センサ装置１が取付けられた部分に大きな熱的変化が生じる。また、センサ３０自身も、ヒータにより（例えば最大２００℃程度まで）加熱して使うので熱的変化が生じる。さらに、装置製作時の受圧部製作工程（最終封止工程）においては約３００℃の加熱が必要となるため、パッケージ１０内に収容される部品には大きな熱的変化が生じる。この点、本実施形態における圧力センサ装置１の場合、パッケージ１０と回路収容部７１とが別々の筐体で構成されて離隔配置されているため、従来の一体型の圧力センサ装置が必要としていた装置内の特殊な断熱・放熱構造が不要となり、パッケージ１０と回路収容部７１を現場の環境に応じて、柔軟に設置することができる。
【００３６】
以上説明した実施形態に係る圧力センサ装置１においては、パッケージ１０（センサ収容部）と回路収容部７１とが別々の筐体で構成されて離隔配置されているため、パッケージ１０と回路収容部７１を現場の環境に応じて、柔軟に設置することができる。また、パッケージ１０と回路収容部７１とを接続する接続構造体９０は、パッケージ１０内のセンサ３０と回路収容部７１内の回路部７０とを接続する電極リードピン４１と、電極リードピン４１の外周を覆う絶縁パイプ８１と、絶縁パイプ８１の外周を覆うコイルばね８２と、を有しているため、高い機械的強度や弾性を有するものとなる。また、このような接続構造体９０は、放熱部材や電磁シールド部材としても機能する。従って、簡易な構成でありながら、機械的強度、耐熱性、電磁シールド性を高めることができ、圧力センサ装置１の信頼性を向上させることができる。
【００３７】
＜第二実施形態＞
次に、図２を用いて、本発明の第二実施形態に係る圧力センサ装置１Ａについて説明する。本実施形態に係る圧力センサ装置１Ａは、第一実施形態に係る圧力センサ装置１の接続構造体（延長シールド部）の構成のみを変更したものであり、その他の構成については実質的に第一実施形態と共通である。このため、異なる構成を中心に説明することとし、共通する構成については第一実施形態と同様の符号を付して詳細な説明を省略することとする。
【００３８】
本実施形態に係る圧力センサ装置１Ａの接続構造体９０Ａは、電極リード部４０と、電極リード部４０に接続される延長シールド部８０Ａと、から構成されている。延長シールド部８０Ａは、電極リード部４０のシールド４２から露出した電極リードピン４１の外周を覆う管状構造体８１Ａと、絶縁パイプ８１の外周を覆うコイルばね８２と、から構成されている。
【００３９】
電極リードピン４１及びコイルばね８２は、第一実施形態のものと実質的に同一であるので、説明を省略する。管状構造体８１Ａは、第一実施形態の絶縁パイプ８１と同様の長尺円筒状の絶縁部材であり、絶縁材料（例えば、アルミナや石英ガラス等）で構成された複数個の短尺管状部材８１Ａｂを電極リードピン４１の長さ方向に積層して構成したものである。管状構造体８１Ａは、このように複数個の短尺管状部材８１Ａｂから構成されているため、高い可撓性を有するものとなる。管状構造体８１Ａの内部には、電極リードピン４１を通す貫通孔８１Ａａが形成される。
【００４０】
以上説明した実施形態に係る圧力センサ装置１Ａにおいても、パッケージ１０（センサ収容部）と回路収容部７１とが別々の筐体で構成されて離隔配置されているため、パッケージ１０と回路収容部７１を現場の環境に応じて、柔軟に設置することができる。また、パッケージ１０と回路収容部７１とを接続する接続構造体９０Ａは、パッケージ１０内のセンサ３０と回路収容部７１内の回路部７０とを接続する電極リードピン４１と、電極リードピン４１の外周を覆う管状構造体８１Ａと、管状構造体８１Ａの外周を覆うコイルばね８２と、を有しているため、高い機械的強度や弾性を有するものとなる。また、このような接続構造体９０Ａは、放熱部材や電磁シールド部材としても機能する。従って、簡易な構成でありながら、機械的強度、耐熱性、電磁シールド性を高めることができ、圧力センサ装置１Ａの信頼性を向上させることができる。
【００４１】
また、以上説明した実施形態に係る圧力センサ装置１Ａにおいては、絶縁材料で構成された複数個の短尺管状部材８１Ａｂを電極リードピン４１の長さ方向に積層して管状構造体８１Ａを構成することにより、接続構造体９０Ａの可撓性を一層高めることができる。また、複数個の短尺管状部材８１Ａｂを積層することにより、任意の長さの接続構造体９０Ａを形成することができる。
【００４２】
＜第三実施形態＞
次に、図３を用いて、本発明の第三実施形態に係る圧力センサ装置１Ｂについて説明する。本実施形態に係る圧力センサ装置１Ｂは、第一実施形態に係る圧力センサ装置１の接続構造体（延長シールド部）の構成のみを変更したものであり、その他の構成については実質的に第一実施形態と共通である。このため、異なる構成を中心に説明することとし、共通する構成については第一実施形態と同様の符号を付して詳細な説明を省略することとする。
【００４３】
本実施形態に係る圧力センサ装置１Ｂの接続構造体９０Ｂは、電極リード部４０と、電極リード部４０に接続される延長シールド部８０Ｂと、から構成されている。延長シールド部８０Ｂは、電極リード部４０のシールド４２から露出した電極リードピン４１の外周を覆う管状構造体８１Ｂと、絶縁パイプ８１の外周を覆うコイルばね８２と、から構成されている。
【００４４】
電極リードピン４１及びコイルばね８２は、第一実施形態のものと実質的に同一であるので、説明を省略する。管状構造体８１Ｂは、第一実施形態の絶縁パイプ８１と同様の長尺円筒状の絶縁部材であり、絶縁材料（例えば、アルミナや石英ガラス等）で構成された複数個の短尺管状部材８１Ｂｂを電極リードピン４１の長さ方向に積層して構成したものである。管状構造体８１Ｂの内部には、電極リードピン４１を通す貫通孔８１Ｂａが形成されることとなる。本実施形態における短尺管状部材８１Ｂｂは、図３に示すように、一方の端部が先細の凸状に形成され、他方の端部がこの凸状端部を嵌め込むことができるような凹状に形成されている。管状構造体８１Ｂは、このような形状の短尺管状部材８１Ｂｂを複数個嵌め合わせて構成しているため、高い可撓性を有するものとなる。
【００４５】
以上説明した実施形態に係る圧力センサ装置１Ｂにおいても、パッケージ１０（センサ収容部）と回路収容部７１とが別々の筐体で構成されて離隔配置されているため、パッケージ１０と回路収容部７１を現場の環境に応じて、柔軟に設置することができる。また、パッケージ１０と回路収容部７１とを接続する接続構造体９０Ｂは、パッケージ１０内のセンサ３０と回路収容部７１内の回路部７０とを接続する電極リードピン４１と、電極リードピン４１の外周を覆う管状構造体８１Ｂと、管状構造体８１Ｂの外周を覆うコイルばね８２と、を有しているため、高い機械的強度や弾性を有するものとなる。また、このような接続構造体９０Ｂは、放熱部材や電磁シールド部材としても機能する。従って、簡易な構成でありながら、機械的強度、耐熱性、電磁シールド性を高めることができ、圧力センサ装置１Ｂの信頼性を向上させることができる。
【００４６】
また、以上説明した実施形態に係る圧力センサ装置１Ｂにおいては、絶縁材料で構成された複数個の短尺管状部材８１Ｂｂを電極リードピン４１の長さ方向に積層して管状構造体８１Ｂを構成することにより、接続構造体９０Ｂの可撓性を一層高めることができる。また、複数個の短尺管状部材８１Ｂｂを積層することにより、任意の長さの接続構造体９０Ｂを形成することができる。
【００４７】
なお、以上の各実施形態においては、支持ダイアフラム５０はインコネルでできていたが、必ずしもこれに限定されず、ステンレスやコバールなどの耐食性金属でできていても良い。また、台座プレート２０やセンサ３０はサファイアできていたが、必ずしもこの材質に限定されず、シリコンやアルミナ、シリコンカーバイド、又は石英などでできていても良い。また、コンタクトパッド３５・３６と電極リード部４０との接続部はいわゆるコンタクトバネ４５・４６の形態で構成されていたが、十分な可撓性を有すれば必ずしもこれに限定されず、板バネのような形態であっても良い。さらには、電極リード部４０とコンタクトパッド３５・３６を十分に柔らかい導電ワイヤで繋いでいても良い。また、センサ３０、台座プレート２０、電極リード部４０、パッケージ１０の形状は上述の実施形態に限定されるものでないことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００４８】
１・１Ａ・１Ｂ…圧力センサ装置
１０…パッケージ
３０…センサ
４１…電極リードピン（導線）
７０…回路部
７１…回路収容部
８１…絶縁パイプ（絶縁部材）
８１Ａ・８１Ｂ…管状構造体（絶縁部材）
８１Ａｂ・８１Ｂｂ…短尺管状部材
８２…コイルばね（弾性部材）
９０・９０Ａ・９０Ｂ…接続構造体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から導入されるガスの圧力を検出するセンサと、前記センサを所定の動作温度に加熱するヒータと、前記センサ及び前記ヒータを収容するパッケージと、前記センサで検出した検出出力に基づいて前記ガスの圧力を表す出力信号を発生する回路部と、前記回路部を収容する回路収容部と、を備える圧力センサ装置であって、
前記パッケージと前記回路収容部とは別々の筐体で構成されるとともに接続構造体を介して離隔配置され、
前記接続構造体は、前記パッケージ内の前記センサと前記回路収容部内の前記回路部とを接続する導線と、前記導線の外周を覆う絶縁部材と、前記絶縁部材の外周を覆う弾性部材と、を有するものである、
圧力センサ装置。
【請求項２】
前記絶縁部材は、絶縁材料で構成された複数個の管状部材を前記導線の長さ方向に積層して構成したものである、
請求項１に記載の圧力センサ装置。
【請求項３】
前記弾性部材は、コイルばねで構成したものである、
請求項１又は２に記載の圧力センサ装置。
【請求項１】
外部から導入されるガスの圧力を検出するセンサと、前記センサを所定の動作温度に加熱するヒータと、前記センサ及び前記ヒータを収容するパッケージと、前記センサで検出した検出出力に基づいて前記ガスの圧力を表す出力信号を発生する回路部と、前記回路部を収容する回路収容部と、を備える圧力センサ装置であって、
前記パッケージと前記回路収容部とは別々の筐体で構成されるとともに接続構造体を介して離隔配置され、
前記接続構造体は、前記パッケージ内の前記センサと前記回路収容部内の前記回路部とを接続する導線と、前記導線の外周を覆う絶縁部材と、前記絶縁部材の外周を覆う弾性部材と、を有するものである、
圧力センサ装置。
【請求項２】
前記絶縁部材は、絶縁材料で構成された複数個の管状部材を前記導線の長さ方向に積層して構成したものである、
請求項１に記載の圧力センサ装置。
【請求項３】
前記弾性部材は、コイルばねで構成したものである、
請求項１又は２に記載の圧力センサ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−２１１８６９（Ｐ２０１２−２１１８６９Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７８４７８（Ｐ２０１１−７８４７８）
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００００６６６６）アズビル株式会社 (1,808)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００００６６６６）アズビル株式会社 (1,808)
【Ｆターム（参考）】
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