圧力センサダイ

プロダクトオーバービュー圧力センサダイ – 圧力測定方法

NTC Elements

絶対圧・ゲージ圧・差圧の測定ができる高精度なピエゾ抵抗型圧力センサは、幅広い用途に活用されています。
産業用機器や設備では、圧力センサから出力されたデータを使用することで、油圧や空気圧機械操作を効率的に行うだけでなく、製造業の新しい基準であるインダストリー4.0に対応できます。
自動車分野では、燃費向上や有害な排気ガスの削減を求める動きが高まり、長期的安定性を持つ、高精度のセンサが求められています。媒体耐性に加え、圧力センサに耐寒性を求めるアプリケーションもありますが、最も重要なことは、長期にわたり信頼性のある信号を出力することです。
いずれのアプリケーションにおいても、圧力ダイの諸特性に求められる要件は年々厳しくなっており、昨今はすでにダイレベルから特別な設計が要求される傾向にあります。TDKの圧力センサ製品ポートフォリオは、高感度・高性能化と小型化の両立に重点を置いた構成となっています。加えて、媒体耐性や扱いやすさにとくに配慮した製品を取り揃えています。

ピエゾ抵抗型圧力センシングの各種方法

ピエゾ抵抗型圧力センシングの各種方法
絶対圧
 
ゲージ圧   差圧
 

ピエゾ抵抗型圧力センサの測定

ピエゾ抵抗型圧力センサの測定

絶対圧測定―前面受圧型

真空下でガラス台座をシリコン基板に接合し、基準真空室を形成。圧力センサダイのチップ前面の活性領域が測定媒体と接する。

表1 : 絶対圧測定―前面受圧型
           
タイプ C32 C43 C33 C39
外形寸法 1.65 x 1.65 x 1.1 mm³1.65 x 1.65 x 1.1 mm³ 1.0 x 1.0 x 0.4 mm³ 0.65 x 0.65 x 0.24 mm³
媒体 乾性・非刺激性ガス乾性・非刺激性ガス 乾性・非刺激性ガス 乾性・非刺激性ガス
圧力範囲 0 … 1.0 to 0 … 40 bar0 … 10 to 0 …40 bar 0 … 1.2 to 0 … 10 bar 1.2 bar
使用温度範囲 -40 °C to 135 °C-40 °C to 135 °C -40 °C to 135 °C -40 °C to 135 °C
特長
  • 全周囲ボンディングパッド配置
  • 優れた長期安定性
  • 高い信号安定性

→高い抵抗温度係数(特注対応)

  • 高い破裂圧力の最適化
  • 優れた長期安定性
  • 高い信号安定性

→高い抵抗温度係数(特注対応)

  • 優れた長期安定性
  • 高い信号安定性
  • 小型化設計
  • 狭感度交差
  • 高い信号安定性
  • 小型化設計
チップ断面図

絶対圧測定―背面受圧型

非刺激性ガスおよび流体向けに、前面にガラスキャップを追加し基準室を設けた。
媒体の圧力は背面の導入孔から伝えられる。

表2 : 絶対圧測定―背面受圧型
タイプ C32 C38 C44
外形寸法 1.65 x 1.65 x 1.5 mm³ 1.65 x 1.65 x 1.5 mm³ 1.65 x 1.65 x 1.1 mm³
媒体 非刺激性ガスおよび流体 非刺激性ガスおよび流体 非刺激性ガスおよび流体
圧力範囲 0 … 0.4 to 0 … 25 bar 0 … 10 to 0 … 40 bar 0 … 10 to 0 … 40 bar
使用温度範囲 -40 °C to 135 °C -40 °C to 135 °C -40 °C to 135 °C
特長
  • 湿性媒体測定用途向け
  • 優れた長期安定性
  • 高い信号安定性
  • 湿性媒体測定用途向け
  • 高い加圧限界
  • 片側のみボンディングパッド配置によるダイツーダイ の直接ワイヤボンディング
  • 優れた長期安定性
  • 湿性媒体測定用途向け
  • 高い破裂圧力の最適化
  • 優れた長期安定性
  • 高い信号安定性
チップ断面図
特殊特性 →はんだ付け可能 →はんだ付け可能 →はんだ付け可能

ゲージ圧および差圧測定

ゲージ圧測定・差圧測定は、前面と背面の圧力の差で測定する。前面の圧力が背圧よりも高いと、出力信号の正の変化となって現れる。反対に、背圧のほうが高いと、出力信号の負の変化となって現れる。

表3 : ゲージ圧および差圧測定
タイプ C35 C32 C38 C43
外形寸法 2.05 x 2.05 x 1.2 mm³ 1.65 x 1.65 x 1.1 mm³ 1.65 x 1.65 x 1.1 mm³ 1.65 x 1.65 x 1.1 mm³
媒体 非刺激性ガスおよび流体 非刺激性ガスおよび流体 非刺激性ガスおよび流体 非刺激性ガスおよび流体
圧力範囲 0 … 0.1 bar 0 … 0.4 to 0 … 25 bar 0 … 10 to 0 … 40 bar 0 … 10 to 0 … 40 bar
使用温度範囲 -40 °C to 150 °C -40 °C to 135 °C -40 °C to 135 °C -40 °C to 135 °C
特長
  • 多様なワイヤボンディングオプション(全周囲ワイヤボンディングおよびダイツーダイ ワイヤボンディング)
  • 狭感度交差

→高い抵抗温度係数(特注対応)

  • 全周囲ボンディングパッド配置
  • 優れた長期安定性
  • 高い信号安定性

→耐高温および腐食安定性に優れた金のボンディングパッド

  • 片側のみボンディングパッド配置によるダイツーダイの直接ワイヤボンディング
  • 優れた長期安定性
  • 高い信号安定性
  • 高い破裂圧力の最適化
  • 優れた長期安定性
  • 高い信号安定性

→高い抵抗温度係数(特注対応)

チップ断面図
特殊特性  

→耐高温および腐食安定性に優れた金のボンディングパッド

   

圧力センサダイのアプリケーション

表4 : 圧力センサダイのアプリケーション
  C32 C33 C35 C38 C39 C43 C44
  前面絶対圧 背面絶対圧 ゲージ圧/差圧 前面絶対圧 ゲージ圧/差圧 背面絶対圧 ゲージ圧/差圧 前面絶対圧 前面絶対圧 ゲージ圧/差圧 背面絶対圧
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産業機器
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