JP2001083030A - Electrostatic capacity type pressure sensor - Google Patents
Electrostatic capacity type pressure sensorInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、一方の基板に形成
された電極部及び他方の基板に形成されたダイアフラム
部とが空洞部を介して対向するセンサチップを備えた静
電容量型圧力センサに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a capacitance type pressure sensor having a sensor chip in which an electrode portion formed on one substrate and a diaphragm portion formed on the other substrate face each other via a cavity. About.
【0002】[0002]
【従来の技術】図3に、水位センサとして静電容量型圧
力センサを用いる一例の断面図を示し、図4に、静電容
量型圧力センサの一例の外観斜視図を示し、図5に、静
電容量型圧力センサの一例の断面図(図4のB−B’)
を示す。2. Description of the Related Art FIG. 3 is a cross-sectional view of an example using a capacitance type pressure sensor as a water level sensor, FIG. 4 is an external perspective view of an example of a capacitance type pressure sensor, and FIG. Sectional drawing of an example of a capacitance type pressure sensor (BB 'of FIG. 4)
Is shown.
【0003】図3に示すように、水位センサとして静電
容量型圧力センサを用いる時は、容器11の底面に静電
容量型圧力センサ12を設けて、水量に対応した大きさ
で、水が容器底面に及ぼす圧力を静電容量型圧力センサ
で検出し、圧力を水位に変換して水位を測定する。As shown in FIG. 3, when a capacitance type pressure sensor is used as a water level sensor, a capacitance type pressure sensor 12 is provided on the bottom surface of a container 11 so that water having a size corresponding to the amount of water is supplied. The pressure applied to the container bottom is detected by a capacitance type pressure sensor, and the pressure is converted to a water level to measure the water level.
【0004】図4、図5に示すように、静電容量型圧力
センサは、第1の基板であるガラス基板14上に固定電
極18が形成され、第2の基板であるシリコンを基板1
3に、圧力に応じて変形するダイアフラム部16が形成
されている。As shown in FIGS. 4 and 5, in the capacitance type pressure sensor, a fixed electrode 18 is formed on a glass substrate 14 as a first substrate, and silicon as a second substrate is
3, a diaphragm portion 16 that is deformed in response to pressure is formed.
【0005】シリコン基板13とガラス基板14とは、
その一部において接合されており、これによって、ダイ
アフラム部16の下側には、空洞部17が形成されてい
る。これらシリコン基板13及びガラス基板14によっ
て、センサチップ15が構成され、センサチップ15
は、ガラス基板14によってケース24上に接着されて
いる。[0005] The silicon substrate 13 and the glass substrate 14
A part thereof is joined, whereby a cavity 17 is formed below the diaphragm 16. The silicon substrate 13 and the glass substrate 14 constitute a sensor chip 15, and the sensor chip 15
Is adhered on the case 24 by the glass substrate 14.
【0006】また、センサチップ15を構成するガラス
基板14及びセンサチップ15が配置されたケース24
に大気圧導入用、または被測定圧力と比較する圧力を導
入するための貫通孔21及び22が形成されている。Further, a glass substrate 14 constituting the sensor chip 15 and a case 24 on which the sensor chip 15 is disposed
Are formed with through holes 21 and 22 for introducing atmospheric pressure or for introducing a pressure to be compared with the measured pressure.
【0007】ケース24には、モールド成型時に一体に
作製されたリード端子25が配置されており、リード端
子25と固定電極18とは、リード線20によって電気
的に接続されている。[0007] A lead terminal 25 integrally formed at the time of molding is arranged in the case 24, and the lead terminal 25 and the fixed electrode 18 are electrically connected by a lead wire 20.
【0008】センサチップ15には、横穴(図示せず)
が設けられ、これによって固定電極18が電気的に外部
に引き出される。The sensor chip 15 has a horizontal hole (not shown).
Is provided, whereby the fixed electrode 18 is electrically drawn to the outside.
【0009】空洞部17とセンサチップ外領域とを隔離
するため、横穴は封止剤19によって封止されている。
そして、ケース24に、センサチップ15を圧力が伝達
するように、穴を空けてあるシールド板26で覆い、被
測定圧力導入のためにシリコーンオイル27をケース2
4に入れて、膜28の張ってあるモールド材のキャップ
23とは超音波溶着によってシールされている。In order to isolate the cavity 17 from the area outside the sensor chip, the lateral hole is sealed with a sealant 19.
Then, the sensor chip 15 is covered with a perforated shield plate 26 so that pressure is transmitted to the case 24, and silicone oil 27 is introduced into the case 2 to introduce a measured pressure.
4 and sealed with the cap 23 of the molding material on which the film 28 is stretched by ultrasonic welding.
【0010】シリコン基板13には、空洞部17を形成
する凹部分(深さ10ミクロン以下に設定する)が、あ
らかじめエッチングにより形成されている。In the silicon substrate 13, a concave portion (having a depth of 10 μm or less) for forming the cavity 17 is formed by etching in advance.
【0011】センサチップは、シリコン基板13とガラ
ス基板14を陽極接合により一体化した後、シリコン基
板13をエッチングすることにより、シリコン基板13
にダイアフラム部16を形成し、完成させている。The sensor chip is formed by integrating the silicon substrate 13 and the glass substrate 14 by anodic bonding, and then etching the silicon substrate 13 to form the silicon substrate 13.
The diaphragm portion 16 is formed on the substrate to complete it.
【0012】上記した工程は、量産上複数のセンサチッ
プを同時に生産するために、複数のセンサチップが平面
状に連なったウェハの状態で進められる。The above-described steps are performed in a state of a wafer in which a plurality of sensor chips are arranged in a plane in order to simultaneously produce a plurality of sensor chips for mass production.
【0013】エッチング(ダイアフラム形成)後は、水
洗と真空オーブンでの乾燥を繰り返して、空洞部内を十
分洗浄し、複数のセンサチップが平面状に連なったウエ
ハを粘着性樹脂シートに張り、ダイシングして、それぞ
れのセンサチップ単体に切り分ける。After the etching (diaphragm formation), washing with water and drying in a vacuum oven are repeated to sufficiently clean the inside of the cavity, and a wafer in which a plurality of sensor chips are connected in a plane is pasted on an adhesive resin sheet and diced. To separate each sensor chip.
【0014】また、ダイシング後も、水洗と乾燥をし
て、センサチップができあがる。Further, after dicing, washing and drying are performed to complete a sensor chip.
【0015】図5に示す静電容量型圧力センサでは、膜
28に圧力が加わると、シリコンオイルを介してダイア
フラム部16に圧力が加わり、空洞内圧力との圧力差の
大きさに応じて可動電極を構成するダイアフラム部16
が変形する。In the capacitance type pressure sensor shown in FIG. 5, when a pressure is applied to the membrane 28, a pressure is applied to the diaphragm 16 via the silicon oil, and the diaphragm 16 is movable according to the magnitude of the pressure difference from the pressure in the cavity. Diaphragm part 16 constituting an electrode
Is deformed.
【0016】ダイアフラム部16の変形によって、ダイ
アフラム部16と固定電極18との間のギャップが変化
することになる。The deformation of the diaphragm 16 changes the gap between the diaphragm 16 and the fixed electrode 18.
【0017】ここで、ダイアフラム部16と固定電極1
8との間には、c=ξ(A/d)の関係がある。なお、
cは静電容量、ξは空気の誘電率、Aは電極面積、dは
電極間ギャップ幅である。Here, the diaphragm 16 and the fixed electrode 1
8 has a relationship of c = ξ (A / d). In addition,
c is the capacitance, ξ is the dielectric constant of air, A is the electrode area, and d is the gap width between the electrodes.
【0018】従って、ギャップ幅の変化によって静電容
量が変化することになり、さらに、圧力とギャップとの
間には一定の相関関係があるから、静電容量を検出する
ことによって圧力を知ることができる。Therefore, the capacitance changes due to the change in the gap width. Further, since there is a certain correlation between the pressure and the gap, it is necessary to know the pressure by detecting the capacitance. Can be.
【0019】[0019]
【発明が解決しようとする課題】上述したように、水位
センサとして静電容量型圧力センサを用いる場合、被測
定圧力を膜を通じてシリコーンオイルを介して、センサ
チップのダイアフラム部に、圧力を伝えセンシングさせ
ている。しかし、従来の静電容量型圧力センサでは、シ
リコーンオイルを介したり、センサチップを覆うように
シールド板が必要になっており、大型、複雑化して、価
格的にも高くなるという問題がある。As described above, when a capacitance type pressure sensor is used as the water level sensor, the pressure to be measured is transmitted to the diaphragm portion of the sensor chip via the silicone oil through the membrane and sensed. Let me. However, in the conventional capacitance type pressure sensor, a shield plate is required through silicone oil or so as to cover the sensor chip, and there is a problem that the size and size are complicated and the price is high.
【0020】本発明は、このような問題点を解決すべく
なされたもので、小型化で、安価な静電容量型圧力セン
サを提供することにある。The present invention has been made in order to solve such problems, and it is an object of the present invention to provide a compact and inexpensive capacitive pressure sensor.
【0021】[0021]
【課題を解決するための手段】本発明は、電極部が形成
された第1の基板と、圧力に応じて変形するダイアフラ
ム部が形成された第2の基板とを有し、前記ダイアフラ
ム部と前記電極部とが空洞部を介して互いに対向するよ
うに前記第1及び前記第2の基板とが接合されたセンサ
チップを備えた静電容量型圧力センサにおいて、ベロー
ズを介して圧力を伝達する静電容量型圧力センサであ
る。According to the present invention, there is provided a first substrate on which an electrode portion is formed, and a second substrate on which a diaphragm portion deformed in response to pressure is formed. In an electrostatic capacitance type pressure sensor including a sensor chip in which the first and second substrates are bonded so that the electrode portion faces each other via a hollow portion, pressure is transmitted through a bellows. This is a capacitance type pressure sensor.
【0022】また、本発明は、前記ベローズが浮遊容量
のシールド板と封止用キャップとを兼ねていることを上
記の静電容量型圧力センサである。Further, the present invention is the above-mentioned electrostatic capacitance type pressure sensor, wherein the bellows also serves as a shield plate of a floating capacitance and a sealing cap.
【0023】また、本発明は、前記ベローズが金属から
なる上記の静電容量型圧力センサである。Further, the present invention is the above-mentioned capacitance type pressure sensor, wherein the bellows is made of metal.
【0024】[0024]
【発明の実施の形態】以下に、本発明に係わるベローズ
がシールド機能を兼ねている静電容量型圧力センサの実
施の形態を、図1、図2を用いて説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a capacitance type pressure sensor according to the present invention in which a bellows also has a shielding function will be described with reference to FIGS.
【0025】図1に、本発明のベローズがシールド機能
を兼ねている静電容量型圧力センサの一例の外観斜視図
を示し、図2に、本発明のステンレスのベロースがシー
ルド機能を兼ねている静電容量型圧力センサの一例の断
面図(図1のA−A’)を示す。FIG. 1 shows an external perspective view of an example of a capacitance type pressure sensor in which the bellows of the present invention also has a shielding function, and FIG. 2 shows a stainless steel bellows of the present invention also having a shielding function. FIG. 2 shows a cross-sectional view (AA ′ of FIG. 1) of an example of a capacitance type pressure sensor.
【0026】基本的な構成は、図5に示されている従来
例の静電容量型圧力センサと同様である。The basic structure is the same as that of the conventional capacitance type pressure sensor shown in FIG.
【0027】本実施の形態では、図1、図2に示すよう
に、ケース43にステンレスのベロース42をシール接
着する。In this embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, a stainless steel bellows 42 is sealingly bonded to a case 43.
【0028】ベローズ42に、圧力が加わると空気を介
して、ダイアフラム部35に圧力が加わり、空洞内圧力
との圧力差の大きさに応じて可動電極を構成するダイア
フラム部35が変形する。When pressure is applied to the bellows 42, pressure is applied to the diaphragm 35 via air, and the diaphragm 35 constituting the movable electrode is deformed according to the magnitude of the pressure difference from the pressure in the cavity.
【0029】従って、ギャップ幅の変化によって 静電
容量が変化することになり、さらに圧力とギャップの間
には一定の相関関係があるから、静電容量を検出するこ
とによって圧力を知ることができる。Therefore, the capacitance changes due to the change in the gap width, and since there is a certain correlation between the pressure and the gap, the pressure can be known by detecting the capacitance. .
【0030】なお、この実施の形態では、ベローズの材
質としてステンレスをあげているが、電気伝導性の良い
金属があれば、これに限らず、外周からの浮遊容量をシ
ールド除去する能力を備えた材質であれば良い。In this embodiment, stainless steel is used as the material of the bellows. However, if a metal having good electric conductivity is used, the present invention is not limited to this. Any material may be used.
【0031】更に又、本実施の形態では、ステンレスベ
ローズで封止された内側を空気としているが、従来通り
シリコーンオイル等の圧力伝達媒体を封入しても良いこ
とはいうまでもない。Further, in the present embodiment, the inside sealed with stainless steel bellows is air, but it goes without saying that a pressure transmission medium such as silicone oil may be sealed as in the conventional case.
【0032】[0032]
【発明の効果】本発明によれば、ステンレスのベローズ
により圧力を伝達することにより、ベローズがシールド
機能を兼ねている小型で、安価な静電容量型圧力センサ
を提供することができる。According to the present invention, by transmitting the pressure by the stainless steel bellows, it is possible to provide a small and inexpensive capacitive pressure sensor in which the bellows also has a shielding function.
【図1】本発明のベローズがシールド機能を兼ねている
静電容量型圧力センサの一例を示す外観斜視図。FIG. 1 is an external perspective view showing an example of a capacitance type pressure sensor in which a bellows of the present invention also has a shielding function.
【図2】本発明のベローズがシールド機能を兼ねている
静電容量型圧力センサの一例を示す図1のA−A断面
図。FIG. 2 is an AA sectional view of FIG. 1 showing an example of a capacitance type pressure sensor in which the bellows of the present invention also has a shielding function.
【図3】水位センサとして静電容量型圧力センサを用い
る一例を示す断面図。FIG. 3 is a sectional view showing an example in which a capacitance type pressure sensor is used as a water level sensor.
【図4】静電容量型圧力センサを用いる一例を示す外観
斜視図。FIG. 4 is an external perspective view showing an example using a capacitance type pressure sensor.
【図5】静電容量型圧力センサを用いる一例を示す図4
のB−B断面図。FIG. 5 shows an example using a capacitance type pressure sensor.
BB sectional drawing of FIG.
11 容器 12 静電容量型圧力センサ 13 シリコン基板 15 センサチップ 16 ダイアフラム部 17 空洞部 18 固定電極 19 封止材 20 リード線 21 貫通孔 22 貫通孔 23 キャップ 24 ケース 25 リード端子 26 シールド板 27 シリコーンオイル 28 膜 31 静電容量型圧力センサ 32 シリコン基板 33 ガラス基板 34 センサチップ 35 ダイアフラム部 36 空洞部 37 固定電極 38 封止材 39 リード線 40 貫通孔 41 貫通孔 42 ベローズ 43 ケース 44 リード端子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Container 12 Capacitance type pressure sensor 13 Silicon substrate 15 Sensor chip 16 Diaphragm part 17 Hollow part 18 Fixed electrode 19 Sealant 20 Lead wire 21 Through hole 22 Through hole 23 Cap 24 Case 25 Lead terminal 26 Shield plate 27 Silicone oil 28 film 31 capacitance type pressure sensor 32 silicon substrate 33 glass substrate 34 sensor chip 35 diaphragm portion 36 cavity portion 37 fixed electrode 38 sealing material 39 lead wire 40 through hole 41 through hole 42 bellows 43 case 44 lead terminal
Claims (3)
に応じて変形するダイアフラム部が形成された第2の基
板とを有し、前記ダイアフラム部と前記電極部とが空洞
部を介して互いに対向するように前記第1及び前記第2
の基板とが接合されたセンサチップを備えた静電容量型
圧力センサにおいて、ベローズを介して圧力を伝達する
ことを特徴とする静電容量型圧力センサ。A first substrate on which an electrode portion is formed; and a second substrate on which a diaphragm portion that is deformed in response to pressure is formed, wherein the diaphragm portion and the electrode portion form a hollow portion. The first and the second so as to face each other
A pressure sensor having a sensor chip joined to a substrate and transmitting pressure via a bellows.
封止用キャップとを兼ねていることを特徴とする請求項
1記載の静電容量型圧力センサ。2. The capacitance-type pressure sensor according to claim 1, wherein the bellows serves as both a shield plate for a floating capacitance and a sealing cap.
とする請求項1または2記載の静電容量型圧力センサ。3. The capacitance type pressure sensor according to claim 1, wherein the bellows is made of metal.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26182099A JP2001083030A (en) | 1999-09-16 | 1999-09-16 | Electrostatic capacity type pressure sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP26182099A JP2001083030A (en) | 1999-09-16 | 1999-09-16 | Electrostatic capacity type pressure sensor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2001083030A true JP2001083030A (en) | 2001-03-30 |
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ID=17367192
Family Applications (1)
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JP26182099A Pending JP2001083030A (en) | 1999-09-16 | 1999-09-16 | Electrostatic capacity type pressure sensor |
Country Status (1)
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1999
- 1999-09-16 JP JP26182099A patent/JP2001083030A/en active Pending
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