JP2852593B2 - Capacitive pressure sensor - Google Patents

Capacitive pressure sensor

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JP2852593B2
JP2852593B2 JP7646493A JP7646493A JP2852593B2 JP 2852593 B2 JP2852593 B2 JP 2852593B2 JP 7646493 A JP7646493 A JP 7646493A JP 7646493 A JP7646493 A JP 7646493A JP 2852593 B2 JP2852593 B2 JP 2852593B2
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sapphire substrate
pressure sensor
electrode
sapphire
pressure
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重夫 木村
隆 木原
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、被測定媒体の圧力の変
化を計測する静電容量式圧力センサに係わり、特にその
静電容量式圧力センサを構成するチップ構造に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a capacitance type pressure sensor for measuring a change in pressure of a medium to be measured, and more particularly to a chip structure of the capacitance type pressure sensor.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に静電容量式センサにおいては、セ
ンシング容量部を形成する一対の電極間に発生する寄生
容量を最小に抑えるため、少なくとも一方の基板に絶縁
材料を用いることが必要とされている。
2. Description of the Related Art In general, in a capacitance type sensor, it is necessary to use an insulating material for at least one of the substrates in order to minimize a parasitic capacitance generated between a pair of electrodes forming a sensing capacitance portion. I have.

【0003】従来、この種の静電容量式圧力センサとし
ては、図5に断面で示すように固定電極1を有するパイ
レックスからなるカバーガラス2と、表裏面に凹部を形
成し表面側の凹部内に可動電極3を設けたシリコンウエ
ハ4とをその両電極面をギャップGを介して対向配置さ
せ、その周辺部分を陽極接合による接合部5により接合
して構成されたダイアフラム構造の静電容量式圧力セン
サが提案されている(特開平1−253627号)。
Conventionally, as a capacitance type pressure sensor of this type, a cover glass 2 made of Pyrex having a fixed electrode 1 as shown in a cross section in FIG. And a silicon wafer 4 provided with a movable electrode 3 are disposed so that both electrode surfaces are opposed to each other with a gap G therebetween, and the peripheral portion thereof is joined by a joining portion 5 formed by anodic bonding. A pressure sensor has been proposed (JP-A-1-253627).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来の静電容量式圧力センサは、カバーガラス2とシ
リコンウエハ4とが異種材料で構成されており、パイレ
ックスとシリコンとは熱膨張率は近いが、同じではな
く、また、熱膨張率の温度特性も同じでないため、接合
時に残留応力が生じ、この残留応力がダイアフラムの変
位量に影響を与えるという問題があった。また、この残
留応力の値は、使用時に経時変化するために精度劣化を
招くという問題があった。
However, in the above-mentioned conventional capacitive pressure sensor, the cover glass 2 and the silicon wafer 4 are made of different materials, and Pyrex and silicon have similar thermal expansion coefficients. However, they are not the same, and the temperature characteristics of the coefficient of thermal expansion are not the same, so that there is a problem that residual stress is generated at the time of joining, and this residual stress affects the displacement amount of the diaphragm. In addition, there is a problem that the value of the residual stress changes with time during use, thereby deteriorating accuracy.

【0005】また、前述した従来の静電容量式圧力セン
サは、カバーガラス2とシリコンウエハ4とが異種材料
で構成されることから、使用時に温度変化があると、熱
膨張率の差により接合部5に熱応力が生じ、この熱応力
がダイアフラムの変位量に影響を与え、大きな温度特性
が生じてしまうという問題があった。
Further, in the above-mentioned conventional capacitance type pressure sensor, since the cover glass 2 and the silicon wafer 4 are made of different materials, if the temperature changes during use, they are bonded due to a difference in thermal expansion coefficient. There is a problem that a thermal stress is generated in the portion 5 and the thermal stress affects a displacement amount of the diaphragm, resulting in a large temperature characteristic.

【0006】さらに前述した従来の静電容量式圧力セン
サを構成するシリコンウエハ4は、弱アルカリなどで容
易に腐食されるため、液体の圧力を直接計測する場合に
液体の種類にかなり制限されるという問題があった。
Further, since the silicon wafer 4 constituting the above-mentioned conventional capacitance type pressure sensor is easily corroded by a weak alkali or the like, when directly measuring the pressure of the liquid, the type of the liquid is considerably limited. There was a problem.

【0007】したがって従来構造の静電容量式圧力セン
サは、そのパッケージを構成する基板材料およびその基
板間接合部の残留応力に左右され、高精度でしかも信頼
性の高い圧力計測に悪影響をおよぼすという問題があっ
た。
Therefore, the capacitance type pressure sensor of the conventional structure is affected by the residual stress of the substrate material constituting the package and the joint between the substrates, and adversely affects highly accurate and highly reliable pressure measurement. There was a problem.

【0008】したがって本発明は、前述した従来の課題
を解決するためになされたものであり、その目的は、基
板材料および基板間接合部の残留応力などに左右される
ことなく、高精度で量産性に優れかつ信頼性の高い圧力
計測を可能にした静電容量式圧力センサを提供すること
にある。
Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and its object is to mass-produce with high accuracy without being influenced by the substrate material and the residual stress at the junction between the substrates. An object of the present invention is to provide a capacitance-type pressure sensor which has excellent reliability and enables highly reliable pressure measurement.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明は、空洞が少なくとも一方に窪みが設け
られた第1のサファイア基板と第2のサファイア基板と
が対向して密着接合されることにより形成するものであ
る。
In order to achieve the above object, the present invention provides a first sapphire substrate and a second sapphire substrate, each having a cavity at least one of which is provided with a depression, facing and closely contacting each other. It is formed by performing.

【0010】[0010]

【作用】本発明においては、第1のサファイア基板と、
第2のサファイア基板とがシール材を不要としてサファ
イア同志の物理化学的な結合力により直接的に密着して
接合される。
According to the present invention, a first sapphire substrate;
The second sapphire substrate is directly adhered to and joined to the second sapphire substrate by the physicochemical bonding force of the sapphire without using a sealing material.

【0011】[0011]

【実施例】以下、図面を用いて本発明に実施例を詳細に
説明する。図1は本発明による静電容量式圧力センサの
一実施例による構成を示す図であり、図1(a)は平面
図,図1(b)はその断面図である。同図において、サ
ファイア基板11は、その表面側中央部に全体形状がほ
ぼ正方形で断面が凹状となる深さの浅い凹部12が形成
されており、この凹部12内の底部には導電性膜からな
る第1の電極としての可動電極13が形成されて可動ダ
イアフラム構造が構成されている。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment of a capacitive pressure sensor according to the present invention. FIG. 1 (a) is a plan view and FIG. 1 (b) is a sectional view thereof. In the figure, a sapphire substrate 11 is formed with a shallow concave portion 12 having a substantially square shape and a concave cross section in the center of the front surface side, and a conductive film at the bottom in the concave portion 12. A movable electrode 13 is formed as a first electrode to form a movable diaphragm structure.

【0012】また、この第2のサファイア基板14は、
この第1のサファイア基板11と同一材料からなり、そ
の表面側中央部に全体形状がほぼ正方形の導電性膜から
なる第2の電極としての固定電極15が形成されてい
る。そして可動電極13が形成されたサファイア基板1
1と、固定電極15が形成されたサファイア基板14と
が凹部12を介してそれぞれ両電極形成面を対向させて
配置し、その周辺部分が接合材を用いることなく、サフ
ァイア同志の直接接合により密着されて固定され、圧力
センサチップ構造が構成されている。
Further, the second sapphire substrate 14
A fixed electrode 15 is formed as a second electrode made of the same material as that of the first sapphire substrate 11 and formed of a conductive film having a substantially square shape as a whole in a central portion on the surface side. And the sapphire substrate 1 on which the movable electrode 13 is formed
1 and the sapphire substrate 14 on which the fixed electrode 15 is formed are disposed with the two electrode forming surfaces facing each other via the concave portion 12, and the peripheral portions thereof are adhered to each other by direct bonding of sapphire without using a bonding material. To form a pressure sensor chip structure.

【0013】この場合、サファイア基板11とサファイ
ア基板14との接合部となる基板表面は、表面荒さRa
が約10Å程度以下の平坦な鏡面を有して形成されてお
り、サファイア基板11と、サファイア基板14とを室
温において対向配置させて張り合わせ、200〜110
0℃程度まで加熱することにより、サファイア同志が物
理化学的な結合力によって密着され、強固に接合される
ことになる。
In this case, the surface of the substrate serving as a joint between the sapphire substrate 11 and the sapphire substrate 14 has a surface roughness Ra.
Is formed to have a flat mirror surface of about 10 ° or less, and a sapphire substrate 11 and a sapphire substrate 14 are opposed to each other at room temperature and bonded to each other.
By heating to about 0 ° C., the sapphires are brought into close contact with each other by physicochemical bonding force, and are firmly joined.

【0014】このような構成において、可動電極13が
形成されたサファイア基板11が圧力に応じて変位す
る。したがって圧力の変化に対応して変化するサファイ
ア基板11の可動電極13と、サファイア基板14の固
定電極15との間の静電容量を測定することにより圧力
の計測が行われる。
In such a configuration, the sapphire substrate 11 on which the movable electrode 13 is formed is displaced according to the pressure. Therefore, the pressure is measured by measuring the capacitance between the movable electrode 13 of the sapphire substrate 11 and the fixed electrode 15 of the sapphire substrate 14 which change in response to the change in pressure.

【0015】このような構成によると、サファイア基板
11と、サファイア基板14とが同種の材料であり、か
つ接合材を用いずに物理化学的な結合力によって密着し
て接合されているため、サファイア基板11と、サファ
イア基板14との接合が使用温度以上で行われた後、使
用温度に冷却されても、残留応力の発生が殆どなくな
る。
According to such a configuration, the sapphire substrate 11 and the sapphire substrate 14 are made of the same kind of material, and are closely bonded by a physicochemical bonding force without using a bonding material. After the joining of the substrate 11 and the sapphire substrate 14 is performed at a temperature higher than the operating temperature, even if the substrate 11 is cooled to the operating temperature, almost no residual stress is generated.

【0016】また、使用温度の変化があってもサファイ
ア基板11と、サファイア基板14とが同種の材料であ
るため、接合に起因する圧力センサの温度特性に悪影響
をおよぼさなくなる。したがって高精度でしかも信頼性
の高い圧力センサを製作することができる。
Further, even if there is a change in the operating temperature, the sapphire substrate 11 and the sapphire substrate 14 are made of the same kind of material, so that the temperature characteristics of the pressure sensor caused by the bonding are not adversely affected. Therefore, a highly accurate and highly reliable pressure sensor can be manufactured.

【0017】また、サファイアは、シリコンやパイレッ
クスと比較して優れた耐食性を持つため、シリコンやパ
イレックスでは使用できない液体、例えば弱アルカリ液
などの圧力も直接測定が可能となる。
Since sapphire has better corrosion resistance than silicon and Pyrex, it is possible to directly measure the pressure of a liquid that cannot be used with silicon or Pyrex, for example, a weak alkaline liquid.

【0018】また、静電容量式圧力センサの基板部とし
てサファイア基板を用いたことにより、前述した効果に
加えて基板接合時の位置合わせを、基板上方から肉眼ま
たは光学顕微鏡を用いて容易に行うことができ、生産性
を大幅に向上させることができる。
Further, since the sapphire substrate is used as the substrate of the capacitance type pressure sensor, in addition to the above-described effects, the alignment at the time of bonding the substrate can be easily performed from above the substrate by using the naked eye or an optical microscope. And productivity can be greatly improved.

【0019】また、サファイア基板11およびサファイ
ア基板14は、接合材を用いずに接合可能な表面荒さの
殆どないウエハの入手が比較的容易であり、容易に高精
度な圧力センサを構成することが可能である。
Further, as for the sapphire substrate 11 and the sapphire substrate 14, it is relatively easy to obtain a wafer having almost no surface roughness that can be bonded without using a bonding material, and it is possible to easily constitute a high-precision pressure sensor. It is possible.

【0020】図2は、本発明による静電容量式圧力セン
サの他の実施例による構成を示す図で図2(a)は平面
図,図2(b)はその断面図であり、前述の図と同一部
分には同一符号を付してある。同図において、サファイ
ア基板11に形成される可動電極13は、センシング容
量部13aとその周辺部にレファレンス容量部13bと
を有して構成されている。
FIGS. 2A and 2B show a configuration of another embodiment of the capacitance type pressure sensor according to the present invention. FIG. 2A is a plan view and FIG. The same parts as those in the drawings are denoted by the same reference numerals. In the figure, a movable electrode 13 formed on a sapphire substrate 11 includes a sensing capacitor 13a and a reference capacitor 13b around the sensing capacitor 13a.

【0021】このような構成においても前述と同様な効
果が得られるとともに、センシング容量部13aとその
周辺部にレファレンス容量部13bとの差により、圧力
以外の外乱および雑音などが相殺され、高精度な圧力測
定が可能となる。
In such a configuration, the same effect as described above can be obtained, and due to the difference between the sensing capacitance portion 13a and the reference capacitance portion 13b in the peripheral portion, disturbances other than pressure, noise, and the like are canceled out, and high accuracy is achieved. Pressure measurement becomes possible.

【0022】次に図1で説明した静電容量式圧力センサ
の製造方法について説明する。図3は、静電容量式圧力
センサの製造方法の一実施例を説明する工程の断面図で
ある。同図において、まず、図3(a)に示すように少
なくとも対向配置されて接合される周辺部分の表面が鏡
面研磨されたサファイア基板11を準備する。
Next, a method of manufacturing the capacitance type pressure sensor described with reference to FIG. 1 will be described. FIG. 3 is a cross-sectional view of a process for explaining one embodiment of a method of manufacturing a capacitance type pressure sensor. In the figure, first, as shown in FIG. 3A, a sapphire substrate 11 is prepared in which at least the surface of a peripheral portion to be opposed and joined is mirror-polished.

【0023】次に図3(b)に示すようにこのサファイ
ア基板11の中央部分にドライエッチング法により、凹
部12を形成する。
Next, as shown in FIG. 3B, a concave portion 12 is formed in a central portion of the sapphire substrate 11 by a dry etching method.

【0024】次に図3(c)に示すようにサファイア基
板11の凹部12内にCVD法,スパッタリング法また
は真空蒸着法などにより導電性薄膜を被着形成して可動
電極13を成膜する。
Next, as shown in FIG. 3C, a conductive thin film is formed in the concave portion 12 of the sapphire substrate 11 by CVD, sputtering or vacuum evaporation to form the movable electrode 13.

【0025】次に図3(d)に示すように少なくとも対
向配置されて接合される周辺部分の表面が鏡面研磨され
たサファイア基板14を準備する。
Next, as shown in FIG. 3D, a sapphire substrate 14 is prepared in which at least the surface of a peripheral portion which is arranged to be opposed and joined is mirror-polished.

【0026】次に図3(e)に示すようにこのサファイ
ア基板14の中央部分にCVD法,スパッタリング法ま
たは真空蒸着法などにより導電性薄膜を被着形成して固
定電極15を成膜する。
Next, as shown in FIG. 3E, a fixed electrode 15 is formed by depositing a conductive thin film on the central portion of the sapphire substrate 14 by a CVD method, a sputtering method or a vacuum evaporation method.

【0027】次に図3(f)に示すように可動電極13
が形成されたサファイア基板13と固定電極15が形成
されたサファイア基板14とを接合材を用いずにクリー
ンな雰囲気中において室温付近で電極形成面を対向させ
て張り合わせ、200〜1100℃程度の高温雰囲気中
で熱処理を行って接合を強固にする。
Next, as shown in FIG.
The sapphire substrate 13 on which the fixed electrodes 15 are formed and the sapphire substrate 13 on which the electrode is formed are bonded together in a clean atmosphere without using a bonding material, with the electrode forming surfaces facing each other at around room temperature. Heat treatment is performed in an atmosphere to strengthen the bonding.

【0028】次に図3(g)に示すようにサファイア基
板13の接合されていない表面側を研磨し、このサファ
イア基板13を圧力レンジに応じた所定の厚さに研削加
工して完成する。
Next, as shown in FIG. 3 (g), the unbonded surface side of the sapphire substrate 13 is polished, and the sapphire substrate 13 is finished by grinding to a predetermined thickness corresponding to the pressure range.

【0029】なお、前述した実施例においては、サファ
イア基板11およびサファイア基板14の形状を、正方
形とした場合について説明したが、本発明はこれに限定
されるものではなく、長方形,多角形,円形あるいは楕
円形などの各種の形状に形成しても良い。
In the above-described embodiment, the case where the shapes of the sapphire substrate 11 and the sapphire substrate 14 are square has been described. However, the present invention is not limited to this. Alternatively, it may be formed in various shapes such as an ellipse.

【0030】また、前述した実施例においては、凹部1
2および可動電極13,固定電極15の形状を、正方形
とした場合について説明したが、本発明はこれに限定さ
れるものではなく、長方形,多角形,円形あるいは楕円
形などの各種の形状に形成して良いことは言うまでもな
い。
In the above-described embodiment, the recess 1
2 and the case where the shapes of the movable electrode 13 and the fixed electrode 15 are square are described. However, the present invention is not limited to this, and may be formed into various shapes such as a rectangle, a polygon, a circle, or an ellipse. Needless to say, it is good.

【0031】また、前述した実施例において、サファイ
ア基板11とサファイア基板14との間に設けた凹部1
2内には、例えば真空,空気あるいはその他の封入物を
収納して用いても良い。
Further, in the above-described embodiment, the concave portion 1 provided between the sapphire substrate 11 and the sapphire substrate 14 is provided.
For example, vacuum, air, or other enclosures may be stored and used in 2.

【0032】図4は、本発明による静電容量式圧力セン
サのさらに他の実施例による構成を示す図である。同図
において、21は第1のサファイア基板であり、この第
1のサファイア基板21の下面側には、断面が凹状とな
る深さの浅い凹部22が形成されており、この凹部22
内の底面には導電性膜からなる固定電極23が形成され
ている。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a capacitance type pressure sensor according to still another embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 21 denotes a first sapphire substrate. On the lower surface side of the first sapphire substrate 21, a shallow concave portion 22 having a concave cross section is formed.
A fixed electrode 23 made of a conductive film is formed on the inner bottom surface.

【0033】また、この第1のサファイア基板21の溝
22の底面には固定電極23の電極取り出し孔21aが
外部に貫通して形成され、この電極取り出し孔21aの
内面には固定電極23のリード部23aが一体形成され
るとともに第1のサファイア基板21の上面に引き出さ
れて固定電極取り出し端子23bが形成されている。さ
らにこの第1のサファイア基板21には、図4(b)に
下斜め方向から見た斜視図で示すように上記凹部22が
大気圧に連通する大気圧導入孔21bが設けられてい
る。
An electrode take-out hole 21a for the fixed electrode 23 is formed in the bottom surface of the groove 22 of the first sapphire substrate 21 so as to penetrate the outside. A lead of the fixed electrode 23 is provided in the inner surface of the electrode take-out hole 21a. The portion 23a is integrally formed and is drawn out to the upper surface of the first sapphire substrate 21 to form a fixed electrode extraction terminal 23b. Further, the first sapphire substrate 21 is provided with an atmospheric pressure introducing hole 21b in which the concave portion 22 communicates with the atmospheric pressure as shown in a perspective view as viewed obliquely from below in FIG. 4B.

【0034】また、この第1のサファイア基板21の凹
部22が形成された下面側には、この凹部22を塞ぐよ
うに第2のサファイア基板24が配置され、この第2の
サファイア基板14の固定電極23と対向する上面側に
は可動電極25およびこの可動電極25の取り出し端子
25aが形成されている。この場合、この第2のサファ
イア基板24は、第1のサファイア基板21よりも板厚
を薄くして形成され、可動ダイアフラム構造が構成され
る。
On the lower surface of the first sapphire substrate 21 where the recess 22 is formed, a second sapphire substrate 24 is disposed so as to cover the recess 22, and the second sapphire substrate 14 is fixed. A movable electrode 25 and a terminal 25a for taking out the movable electrode 25 are formed on the upper surface side facing the electrode 23. In this case, the second sapphire substrate 24 is formed to be thinner than the first sapphire substrate 21 to form a movable diaphragm structure.

【0035】また、この第2のサファイア基板24の下
面側には、図4(c)に斜め上方からみた斜視図で示す
ように断面が凹状となる深さの浅い測定圧力印加凹部2
6が形成されるとともにこの凹部26の外気と連通する
測定圧力導入孔27aおよび圧力印加凹部27bが設け
られた第3のサファイア基板27が配置されている。ま
た、この第3のサファイア基板27の下面側には、測定
圧力導入孔27aに連通する開口28aを設けた台座2
8が配置されている。
On the lower surface side of the second sapphire substrate 24, as shown in a perspective view as viewed obliquely from above in FIG.
6, a third sapphire substrate 27 provided with a measurement pressure introducing hole 27a communicating with the outside air of the concave portion 26 and a pressure applying concave portion 27b is provided. A pedestal 2 having an opening 28a communicating with the measurement pressure introducing hole 27a is provided on the lower surface of the third sapphire substrate 27.
8 are arranged.

【0036】そして第1のサファイア基板21と、第2
のサファイア基板24と、第3のサファイア基板27と
の各周辺接合部がサファイア同志の直接接合により密着
されて固定され、容量式圧力センサチップのパッケージ
構造が構成されている。
Then, the first sapphire substrate 21 and the second
The respective peripheral joints between the sapphire substrate 24 and the third sapphire substrate 27 are closely adhered and fixed by direct joining of the sapphire, thereby forming a package structure of the capacitive pressure sensor chip.

【0037】このような構成において、可動電極25が
形成された第2のサファイア基板24からなる可動ダイ
アフラム構造が測定導入孔27aから導入された圧力に
応じて変位する。したがって圧力の変化に対応して変化
する第2のサファイア基板24の可動電極25と、第1
のサファイア基板21の固定電極23との間に形成され
たギャップGの静電容量を測定することにより圧力の計
測が行われる。
In such a configuration, the movable diaphragm structure including the second sapphire substrate 24 on which the movable electrode 25 is formed is displaced according to the pressure introduced from the measurement introduction hole 27a. Therefore, the movable electrode 25 of the second sapphire substrate 24, which changes in response to the change in pressure,
The pressure is measured by measuring the capacitance of the gap G formed between the sapphire substrate 21 and the fixed electrode 23.

【0038】このような構成によれば、測定導入孔27
aから導入される測定媒体は、第2のサファイア基板2
4および第3のサファイア基板27のみに接触構造とな
るので、各固定電極23および可動電極25などの腐食
され易い電極材料とは接触しないため、各種の気体,液
体および水蒸気などの測定媒体の圧力計測が可能とな
る。
According to such a configuration, the measurement introduction hole 27
The measurement medium introduced from a is the second sapphire substrate 2
Since it has a contact structure only with the fourth and third sapphire substrates 27, it does not come into contact with easily corroded electrode materials such as the fixed electrode 23 and the movable electrode 25, so that the pressure of the measurement medium such as various gases, liquids, and water vapors is increased. Measurement becomes possible.

【0039】また、このような構成によれば、可動ダイ
アフラム構造と、センサチップが取り付けられる例えば
ステンレス製金属管などの本体との接合個所が離れてい
るため、可動ダイアフラム構造が受けるセンサチップ
と、本体との接合個所に発生する残留応力の影響が小さ
くなるので、残留応力に起因する誤差の影響が極めて少
なくなる。
In addition, according to such a configuration, since the movable diaphragm structure and the main body such as a stainless steel tube to which the sensor chip is attached are separated from each other, the sensor chip received by the movable diaphragm structure is separated from the movable diaphragm structure. Since the influence of the residual stress generated at the joint portion with the main body is reduced, the influence of the error due to the residual stress is extremely reduced.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
第1のサファイア基板および第2のサファイア基板の同
一材料で圧力センサチップ構造を構成したことにより、
製作時に接合部に生じる残留応力および使用時に生じる
熱応力に起因する誤差が発生し難くなる。また、第1の
サファイア基板と第2のサファイア基板とを接着材を介
さずにサファイア基板同志を接合したことにより、サブ
ミクロンのギャップのコントロールが可能となるので、
容量式圧力センサに適用した場合に第1のサファイア基
板と第2のサファイア基板と対向間に制御性の極めて良
い計測コンデンサギャップ間隔が得られる。したがって
高精度で信頼性の高い圧力計測が可能となるなどの極め
て優れた効果が得られる。また、静電容量式圧力センサ
チップのパッケージ構造を第1のサファイア基板および
第2のサファイア基板の同一材料で構成したことによ
り、これらのサファイア基板は極めて高い耐食性を有し
ていることから、各種の気体,液体および水蒸気などの
測定媒体に直接的に接触することが可能となるので、従
来、センサチップの表面をシリコンオイルで覆っていた
封入液を使用せずに全ての測定媒体の圧力を計測できる
圧力センサが得られる。
As described above, according to the present invention,
By forming the pressure sensor chip structure with the same material of the first sapphire substrate and the second sapphire substrate,
Errors due to residual stress generated at the joint during manufacturing and thermal stress generated during use are less likely to occur. In addition, since the first sapphire substrate and the second sapphire substrate are joined to each other without using an adhesive, a submicron gap can be controlled.
When applied to a capacitive pressure sensor, a measurement capacitor gap with extremely good controllability can be obtained between the first sapphire substrate and the second sapphire substrate. Therefore, extremely excellent effects such as high-precision and highly reliable pressure measurement can be obtained. Further, since the package structure of the capacitive pressure sensor chip is made of the same material for the first sapphire substrate and the second sapphire substrate, these sapphire substrates have extremely high corrosion resistance. Since it is possible to directly contact the measurement medium such as gas, liquid, and water vapor, the pressure of all the measurement mediums can be reduced without using the sealing liquid that conventionally covered the surface of the sensor chip with silicon oil. A measurable pressure sensor is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による静電容量式圧力センサの一実施例
による構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a capacitance type pressure sensor according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明による静電容量式圧力センサの他の実施
例による構成を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of another embodiment of the capacitance type pressure sensor according to the present invention.

【図3】図1に示す静電容量式圧力センサの製造方法の
一例を説明する工程の断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a step illustrating an example of a method for manufacturing the capacitance-type pressure sensor shown in FIG.

【図4】本発明による静電容量式圧力センサのさらに他
の実施例による構成を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a capacitance type pressure sensor according to still another embodiment of the present invention.

【図5】従来の静電容量式圧力センサの構成を示す断面
図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a configuration of a conventional capacitance type pressure sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 サファイア基板 12 凹部 13 可動電極 13a センシング容量部 13b レファレンス容量部 14 サファイア基板 15 固定電極 21 第1のサファイア基板 21a 電極取り出し孔 21b 大気圧導入孔 22 凹部 23 固定電極 23a リード部 23b 固定電極取り出し端子 24 第2のサファイア基板 25 可動電極 25a 可動電極取り出し孔 26 測定圧力印加凹部 27 第3のサファイア基板 27a 測定圧力導入孔 27b 圧力印加凹部 28 台座 28a 開口 31 第1のサファイア基板 32 凹部 33 第2のサファイア基板 33a 大気圧導入孔 33b 電極取り出し端子 34 歪ゲージ 35 台座 REFERENCE SIGNS LIST 11 sapphire substrate 12 concave portion 13 movable electrode 13 a sensing capacitance portion 13 b reference capacitance portion 14 sapphire substrate 15 fixed electrode 21 first sapphire substrate 21 a electrode extraction hole 21 b atmospheric pressure introduction hole 22 concave portion 23 fixed electrode 23 a lead portion 23 b fixed electrode extraction terminal 24 second sapphire substrate 25 movable electrode 25a movable electrode take-out hole 26 measurement pressure application recess 27 third sapphire substrate 27a measurement pressure introduction hole 27b pressure application recess 28 pedestal 28a opening 31 first sapphire substrate 32 recess 33 second Sapphire substrate 33a Atmospheric pressure introduction hole 33b Electrode extraction terminal 34 Strain gauge 35 Pedestal

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−163514(JP,A) 特開 昭62−259475(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01L 9/12──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-59-163514 (JP, A) JP-A-62-259475 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) G01L 9/12

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 2枚の平行平板電極が空洞内に対向配置
されて形成された静電容量式圧力センサにおいて、 前記空洞が少なくとも一方に窪みが設けられた第1のサ
ファイア基板と第2のサファイア基板とが対向して密着
接合されることにより形成されたことを特徴とする静電
容量式圧力センサ。
1. A capacitance type pressure sensor having two parallel plate electrodes arranged in a cavity so as to face each other, wherein the cavity has a first sapphire substrate provided with a recess in at least one of the first and second sapphire substrates. An electrostatic capacitance type pressure sensor formed by opposing and closely contacting a sapphire substrate.
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