FI77328B - Kapacitiv tryckgivare. - Google Patents

Kapacitiv tryckgivare. Download PDF

Info

Publication number
FI77328B
FI77328B FI871604A FI871604A FI77328B FI 77328 B FI77328 B FI 77328B FI 871604 A FI871604 A FI 871604A FI 871604 A FI871604 A FI 871604A FI 77328 B FI77328 B FI 77328B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
layer
insulating material
sensor according
silicon
bushing
Prior art date
Application number
FI871604A
Other languages
English (en)
Other versions
FI871604A0 (fi
FI871604A (fi
FI77328C (fi
Inventor
Ari Lehto
Original Assignee
Vaisala Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vaisala Oy filed Critical Vaisala Oy
Priority to FI871604A priority Critical patent/FI77328C/fi
Publication of FI871604A0 publication Critical patent/FI871604A0/fi
Publication of FI871604A publication Critical patent/FI871604A/fi
Publication of FI77328B publication Critical patent/FI77328B/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI77328C publication Critical patent/FI77328C/fi

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K14/00Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • C07K14/435Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans
    • C07K14/745Blood coagulation or fibrinolysis factors
    • C07K14/755Factors VIII, e.g. factor VIII C (AHF), factor VIII Ag (VWF)
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0041Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/0072Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance
    • G01L9/0073Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance using a semiconductive diaphragm
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/43Electric condenser making
    • Y10T29/435Solid dielectric type

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Gastroenterology & Hepatology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)
  • Pens And Brushes (AREA)
  • Diaphragms For Electromechanical Transducers (AREA)

Description

77328
Kapasitiivinen paineanturi Tämän keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen kapasitiivinen paineanturi. Tällaiseen paineanturiin voi liittyä joko sähköinen, hermeettinen läpivienti tai esim. nesteitä tai kaasuja varten tarkoitettu mekaaninen läpivienti .
Tekniikan tason osalta viitataan seuraaviin julkaisuihin: [1] C.S. Sander, J.W. Knutti, J.D. Meindl, IEEE Transactions on Elektron Devices Voi. ED-27 (1980) No. 5, pp. 927-930 [2] US-patenttijulkaisu 4.261.086 [3] US-patenttijulkaisu 4.386.453 [4] US-patenttijulkaisu 4.384.899 [5] US-patenttijulkaisu 4.405.970 [6] US-patenttijulkaisu 3.397.278
Julkaisussa [1] on esitetty kapasitiivinen absoluuttipaine-..." anturi, joka koostuu piitä olevasta elastisesta elementistä ;.-_r ja lasilevystä, jotka on liitetty toisiinsa viitteen [6] menetelmällä. Elastisen elementin ja lasilevyn väliin jää onkalo, joka toimii anturin tyhjökapselina. Elastisen elementin ja lasilevyllä olevan metallikalvon väliin syntyy paineesta riippuva kapasitanssi. Lasilevyllä olevaan metal-likalvoon saadaan sähköinen yhteys anturin ulkopuolelta piihin diffusoimalla valmistetun, johtavuustyypiltään elastisen elementin tyypistä poikkeavan johtimen välityksellä. Anturin suuri epäkohta on diffusoidun johtimen ja elastisen elementin välille syntyvä suuri ja lämpötilasta voimakkaasti riippuva tyhjennysaluekapasitanssi, joka tulee anturin paineesta riippuvan kapasitanssin rinnalle. Anturin suhteellinen dynamiikka pienenee ja lämpötilariippuvuus kasvaa.
Viitteissä [2], [3] ja [4] on kuvattu edellisen kaltainen paineanturirakenne. Läpiviennin toteutus on kuitenkin 2 77328 erilainen. Se tehdään lasiin poratun reiän kautta, joka on sisältä metalloitu. Reikä suljetaan sulattamalla siihen metallia (juotetta). Läpiviennillä ei ole parasiittisia ominaisuuksia. Reikien suljenta on kuitenkin hankalahko toteuttaa massatuotannossa.
Viitteessä [5] on kuvattu anturi, jossa piistä tehdyt tuki-levyt ja elastinen elementti "liimataan" toisiinsa ohuella lasikalvolla, joka on valmistettu sputteroimalla tai tyhjö-höyrystämällä. Lasikalvon paksuudella säädetään myös konden-saattorilevyjen välimatka. Anturirakenteen hyvä puoli on, että valmistusmateriaali on lähes kokonaan piitä. Se takaa hyvän lämpötilastabiiliuden. Lasiliitokseen liittyvät haja-kapasitanssit kuitenkin pilaavat anturin ominaisuudet. Mainituilla menetelmillä voi lasin paksuus olla korkeintaan 10 ym, mikä vastaa kapasitanssiltaan 2 ym:n ilmarakoa. Lii-tosalueen osuus on siis dominoiva anturin kapasitanssissa, ellei anturin pinta-ala ole hyvin suuri.
Viitteessä [5] on myös esitetty rakenne, jossa korkea lasiseinä erottaa mainitut kaksi piikappaletta. Hajakapasitans-siongelmaa ei silloin ole. Kondensaattorin ilmaraon mitta-tarkkuus tulee kuitenkin olemaan huono.
Tämän keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä kuvatussa tunnetussa tekniikassa esiintyvät haitat ja saada aikaan aivan uudentyyppinen kapasitiivinen paineanturi.
Keksinnön mukainen paineanturi voidaan valmistaa siten, että työstettävää ja johtavaa ainetta, esim. piitä, olevan rungon päälle sulatetaan tai valetaan eristävää ainetta, esim. lasia, oleva kerros. Tällöin eristekerroksen paksuus on rungon pinnassa olevien syvennysten kohdalla suurempi kuin muissa kohdissa runkoa. Kun eristekerros (ja runkokerros osittai-sesti) hiotaan niin, että runkokerroksen ylimmät osat ja eristekerroksen jäljelle jääneet osat muodostavat yhteisen tasomaisen pinnan, saadaan aikaan runkokerroksen alapinnasta yläpintaan ulottuva sähköinen läpivienti, joka on yläpääs- n 3 77328 tään eristekerroksen ympäröimä. Sähköisen läpiviennin kautta voidaan tarvittaessa tehdä mekaaninen läpivienti työstämällä reikä sähköisen läpiviennin läpi.
Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle paineanturille tunnusomaista on se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.
Keksinnön avulla savutetaan mm. seuraavat edut: - Ei synny parasiittista pn-liitosta (vrt. viite [1]).
- Ei ole hankalaa reikien täyttöä (vrt. viitteet [2], [3], [4]).
- Ei ole suurta rinnakkaiskapasitanssia liitosalueen kautta (vrt. viite [5]).
- Läpivienti saadaan hermeettiseksi.
- Läpiviennin muoto voi olla mielivaltainen.
- Läpivienti on massatuotantokelpoinen.
- Hiottua ja kiillotettua pintaa voidaan edelleen työstää mikromekaanisesti.
Keksintöä ryhdytään seuraavassa lähemmin tarkastelemaan oheisen kaaviollisen piirustuksen mukaisen suoritusesimer-kin avulla.
Kuvio 1 esittää työstettävästä, johtavasta aineesta valmistetun rungon poikkileikkausta.
Kuvio 2 esittää kuvion 1 mukaista runkoa, jonka päälle on valettu eristävää ainetta oleva kerros.
Kuvio 3 esittää kuvion 2 mukaista rakennetta sen jälkeen, kun sen yläpinta on hiottu tasaiseksi.
Kuvio 4 esittää kuvion 3 mukaista rakennetta, jonka päälle on hermeettisesti liitetty työstettävästä aineesta valmistettu kapseli.
Kuvio 5 esittää kuvion 3 mukaista rakennetta, jonka kokonaisuudessaan johtavan osan läpi on työstetty mekaaninen läpivienti .
4 77328
Esimerkkitapauksessa lähdetään liikkeelle n. 7,6 cm läpimitaltaan ja 0,5...1,0 mm paksuudeltaan olevasta kiekosta, so-pivimmin piikiekosta. Tähän kiekkoon työstetään sinänsä tunnetuilla mikromekaanisilla keinoilla syvennyksiä 5. Kiekon päälle sulatetaan tai valetaan sopiva eriste 2, esim. lasi (Corning 7070, 7740 tai Schott 8248), kuvion 2 mukaisesti. Lopuksi lasi hiotaan ja kiillotetaan pitkin kuvion 2 linjaa A kuvion 3 mukaiseksi. Tällöin vähäinen osa piikerroksesta samalla hioutuu pois.
Eristekerroksella 2' varustettu, kiillotettu ja hiottu kiekko jaetaan sitten sahaamalla siruiksi 1, 2', jotka koostuvat johtavasta rungosta 1, jonka yläpinnassa A on eristäviä alueita 2' (kuvio 3). Näiden sirujen 1, 2' koko on n. 5 mm x 5 mm.
Kiillotettuun lasipintaan A voidaan hermeettisesti kiinnittää esim. kuvion 4 mukainen piikapseli 3 käyttäen anodista bondausta. Piirungon 1 läpimenevä osa 6' toimii tässä sähköisenä läpivientinä.
Sähkömekaaninen läpivienti 4 tehdään työstämällä sopiva reikä 4 osan 6' läpi esim. kuvion 5 mukaisesti. Hiotulla pinnalla A olevat piialueet voidaan metalloida tunnetuilla menetelmillä ulkopuolisten sähköjohtimien kiinnittämiseksi sopiviin paikkoihin. Reikä voidaan syövyttää alhaalta tai ylhäältä, ja sen läpimitta voi aina tarpeen mukaan olla 10...300 ym, kun sähköinen läpivienti yläosastaan esimerkkitapauksessa on n. 2 mm x 2 mm.
Keksinnön puitteissa voidaan ajatella edellä kuvatusta suoritusesimerkistä poikkeaviakin ratkaisuja. Niinpä rungon päälle voidaan tarvittaessa sputteroimalla, kasvattamalla tms. tavalla aikaansaada (ei-esitetty) eristekerros estämään ei-toivottuja kemiallisia reaktioita valettavan aineen ja rungon välillä. Tällaisten reaktioiden tuloksena voi syntyä esim. kuplia valettavaan aineeseen. Eristekerros voi olla esim. jokin metallointi, Si02“ tai Si3N4~kerros, paksuudel-
II
5 77328 taan esim. 10 - 100 nm. Tämä kerros hiotaan luonnollisesti sähköisten läpivientien kohdalta pois.

Claims (6)

6 77328
1. Kapasitiivinen paineanturi, joka käsittää - sähköä johtavaa ainetta olevan levymäisen rungon (1), jonka ainakin toiselle puolelle on työstetty ainakin yksi sähköistä läpivientiä (6') ympäröivä syvennys (5), - syvennykseen (5) sovitetun, sähköisesti eristävää ainetta olevan kerroksen (2') ja - eristävää ainetta olevan kerroksen (2') pintaan hermeettisesti kiinnitetyn piikapselin (3), tunnettu siitä, että eristävää ainetta olevan kerroksen (2') pinta on olennaisesti samassa tasossa levymäisen rungon (1) syvennyksen (2') puoleisen pinnan kanssa.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen anturi, tunnettu siitä, että levymäinen runko (1) on valmistettu piistä.
3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen anturi, tunnettu siitä, että eristävä aine (2) on lasia.
4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen anturi, tunnettu siitä, että eristävää ainetta oleva kerros (2) on valettu tukilevyn (1) päälle.
5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen anturi, tunnettu siitä, että eristävää ainetta oleva kerros (2) on sulatettu tukilevyn (1) päälle.
6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen anturi, tunnettu siitä, että kerroksella (2') ja rungolla (1) on yhteinen tasopinta, joka on saatu aikaan poistamalla materiaalia sekä kerroksen (2') että rungon (1) alkuperäisistä pinnoista esim. hiomalla. Il
FI871604A 1984-06-07 1987-04-13 Kapacitiv tryckgivare. FI77328C (fi)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI871604A FI77328C (fi) 1984-06-07 1987-04-13 Kapacitiv tryckgivare.

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI842307 1984-06-07
FI842307A FI842307A (fi) 1984-06-07 1984-06-07 Foerfarande foer aostadkommande av genomfoering i en mikromekanisk konstruktion.
FI871604A FI77328C (fi) 1984-06-07 1987-04-13 Kapacitiv tryckgivare.
FI871604 1987-04-13

Publications (4)

Publication Number Publication Date
FI871604A0 FI871604A0 (fi) 1987-04-13
FI871604A FI871604A (fi) 1987-04-13
FI77328B true FI77328B (fi) 1988-10-31
FI77328C FI77328C (fi) 1989-02-10

Family

ID=8519220

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI842307A FI842307A (fi) 1984-06-07 1984-06-07 Foerfarande foer aostadkommande av genomfoering i en mikromekanisk konstruktion.
FI871604A FI77328C (fi) 1984-06-07 1987-04-13 Kapacitiv tryckgivare.

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI842307A FI842307A (fi) 1984-06-07 1984-06-07 Foerfarande foer aostadkommande av genomfoering i en mikromekanisk konstruktion.

Country Status (11)

Country Link
US (1) US4597027A (fi)
JP (1) JPS6135323A (fi)
BR (1) BR8502717A (fi)
DE (1) DE3520064C2 (fi)
FI (2) FI842307A (fi)
FR (1) FR2565687B1 (fi)
GB (1) GB2159957B (fi)
IT (1) IT1186893B (fi)
NL (1) NL8501639A (fi)
NO (1) NO852284L (fi)
SE (1) SE8502709L (fi)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI84401C (fi) * 1987-05-08 1991-11-25 Vaisala Oy Kapacitiv tryckgivarkonstruktion.
FI872049A (fi) * 1987-05-08 1988-11-09 Vaisala Oy Kondensatorkonstruktion foer anvaendning vid tryckgivare.
GB8718639D0 (en) * 1987-08-06 1987-09-09 Spectrol Reliance Ltd Capacitive pressure sensors
FI78784C (fi) * 1988-01-18 1989-09-11 Vaisala Oy Tryckgivarkonstruktion och foerfarande foer framstaellning daerav.
FI893874A (fi) * 1989-08-17 1991-02-18 Vaisala Oy Kontaktfoersedd givare med skiktstruktur samt foerfarande foer utfoerande av kontakteringen.
US5479827A (en) * 1994-10-07 1996-01-02 Yamatake-Honeywell Co., Ltd. Capacitive pressure sensor isolating electrodes from external environment
JP3319912B2 (ja) * 1995-06-29 2002-09-03 株式会社デンソー 半導体センサ用台座およびその加工方法
WO2002073684A1 (de) 2001-03-14 2002-09-19 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur strukturierung eines aus glasartigen material bestehenden flächensubstrats
JP2006170893A (ja) * 2004-12-17 2006-06-29 Alps Electric Co Ltd 静電容量型圧力センサ
JP4585426B2 (ja) * 2005-10-31 2010-11-24 アルプス電気株式会社 静電容量型圧力センサ
JP4773821B2 (ja) * 2005-12-26 2011-09-14 アルプス電気株式会社 静電容量型圧力センサ及びその製造方法
EP2377809A1 (en) * 2010-04-16 2011-10-19 SensoNor Technologies AS Method for Manufacturing a Hermetically Sealed Structure
US9309105B2 (en) * 2014-03-06 2016-04-12 Infineon Technologies Ag Sensor structure for sensing pressure waves and ambient pressure

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2438592A (en) * 1942-12-08 1948-03-30 Victor S Johnson Electrical condenser
US2868894A (en) * 1955-09-14 1959-01-13 Theodore J Schultz Miniature condenser microphone
US3634727A (en) * 1968-12-03 1972-01-11 Bendix Corp Capacitance-type pressure transducer
JPS581551B2 (ja) * 1977-12-20 1983-01-11 株式会社日立製作所 半導体圧力変換器
JPS54138384A (en) * 1978-04-19 1979-10-26 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor pressure converter
US4360955A (en) * 1978-05-08 1982-11-30 Barry Block Method of making a capacitive force transducer
JPS5516228A (en) * 1978-07-21 1980-02-04 Hitachi Ltd Capacity type sensor
DE2938205A1 (de) * 1979-09-21 1981-04-09 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Kapazitiver druckgeber und auswerteeinrichtung hierfuer
US4332000A (en) * 1980-10-03 1982-05-25 International Business Machines Corporation Capacitive pressure transducer
JPS57190242A (en) * 1981-05-20 1982-11-22 Hitachi Ltd Pressure sensor
US4405970A (en) * 1981-10-13 1983-09-20 United Technologies Corporation Silicon-glass-silicon capacitive pressure transducer
US4415948A (en) * 1981-10-13 1983-11-15 United Technologies Corporation Electrostatic bonded, silicon capacitive pressure transducer
US4424713A (en) * 1982-06-11 1984-01-10 General Signal Corporation Silicon diaphragm capacitive pressure transducer
GB2130435B (en) * 1982-10-27 1986-10-15 Tokyo Shibaura Electric Co Semiconductor strain sensor and method for manufacturing the same

Also Published As

Publication number Publication date
FI842307A (fi) 1985-12-08
DE3520064C2 (de) 1996-04-18
DE3520064A1 (de) 1985-12-12
GB2159957A (en) 1985-12-11
FI871604A0 (fi) 1987-04-13
US4597027A (en) 1986-06-24
NO852284L (no) 1985-12-09
NL8501639A (nl) 1986-01-02
FR2565687B1 (fr) 1987-03-27
JPS6135323A (ja) 1986-02-19
GB2159957B (en) 1988-01-20
SE8502709D0 (sv) 1985-05-31
FI871604A (fi) 1987-04-13
SE8502709L (sv) 1985-12-08
GB8513788D0 (en) 1985-07-03
IT8512516A0 (it) 1985-06-05
FI77328C (fi) 1989-02-10
FR2565687A1 (fr) 1985-12-13
BR8502717A (pt) 1986-02-12
FI842307A0 (fi) 1984-06-07
JPH0585857B2 (fi) 1993-12-09
IT1186893B (it) 1987-12-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI75426B (fi) Absoluttryckgivare.
FI77328B (fi) Kapacitiv tryckgivare.
FI78784C (fi) Tryckgivarkonstruktion och foerfarande foer framstaellning daerav.
KR100413789B1 (ko) 고진공 패키징 마이크로자이로스코프 및 그 제조방법
US5559290A (en) Capacitance type accelerometer
US4701826A (en) High temperature pressure sensor with low parasitic capacitance
RU2371378C2 (ru) Микромеханический компонент и способ его изготовления
CN107416760B (zh) 倒置装配可应力释放的mems芯片封装结构制作方法
EP0156757A2 (en) Capacitive pressure sensor with low parasitic capacitance
KR20090105930A (ko) 캡슐화 모듈, 캡슐화 모듈 제조 방법 및 이의 사용
US20010001550A1 (en) Integral stress isolation apparatus and technique for semiconductor devices
FI81915B (fi) Kapacitiv accelerationsgivare och foerfarande foer framstaellning daerav.
KR20050109551A (ko) 글래스-실리콘 mems 공정에서의 매립형 전자 피드스루시스템 및 방법
JPH07335908A (ja) 運動センサーを製造する方法
JPH02290525A (ja) 低誘電ドリフト容量型圧力センサ
CN107478862A (zh) 一种基于金金键合的石英振梁加速度计敏感芯片
CA2182180A1 (en) A capacitive pressure sensor having a reduced area dielectric spacer
KR20050010038A (ko) 미세 기계 구성요소 및 대응 제조 방법
HU223540B1 (hu) Eljárás rezgő szerkezetű giroszkóp előállítására
JP2728237B2 (ja) 静電容量式加速度センサ
US8243414B2 (en) Electrostatic device for damping a mechanical vibration movement of a resonant moving object
Wilner A high performance, variable capacitance accelerometer
CN110568220B (zh) 一种抗干扰耐过载mems加速度计
KR20000030966A (ko) 고진공 패키징 마이크로자이로스코프 및 그 제조 방법
JPS5927233A (ja) 差圧伝送器

Legal Events

Date Code Title Description
MA Patent expired

Owner name: VAISALA OY