JP2002310832A - 静電容量型圧力センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐熱性及び耐久性に優れた検出精度の高い静
電容量型圧力センサを提供する。 【解決手段】 固定基板２の上面にガラスフリット３を
介して可動基板４を設ける。固定基板２に形成する電極
を第１及び第２電極６及び７で構成し、各電極６，７に
は耐熱導電材料からなる配線パターン８，９を介して電
圧を印加可能とする。また、前記ガラスフリット３を高
融点ガラスで構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、静電容量型圧力セ
ンサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、静電容量型圧力センサとして、例
えば、図５に示す構成のものが公知である。この圧力セ
ンサでは、固定基板１００の上面に固定電極１０１が形
成されている。固定電極１０１には、固定基板１００を
貫通する端子１０２が電気接続されている。また、固定
基板１００の上面には、外周部に設けたガラスフリット
１０３を介して可動基板１０４が接合一体化され、ダイ
ヤフラム構造となっている。可動基板１０４の下面に
は、前記固定電極１０１に対向する可動電極１０５が形
成されている。可動電極１０５は、固定基板１００及び
ガラスフリット１０３を貫通する端子１０６によって電
気接続されている（特開平６−２０１５０３号公報、特
開平１０−２５３４７８号公報、特開平１１−９４６７
８号公報、特開平９−３０４２０８号公報等参照）。

【０００３】また、他の静電容量型圧力センサとして、
固定基板の上面に一対の固定電極をパターン形成するこ
とにより、寄生容量の増加を抑制するようにしたものが
公知である（特開平１０−９００９７号公報参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記圧
力センサでは、電極等が銅や金で構成されているため、
固定基板と可動基板の接合に利用するガラスフリットに
は、Ｐｂ等を含有する低融点（約４５０℃）のものを使
用する必要がある。このため、接合温度条件を高精度に
管理する必要が生じ、生産性が悪くコストアップを招来
する。また、前記ガラスフリットと、セラミックス等で
構成される可動基板との熱膨張係数の違いから、周囲温
度の変化により特性が変動しやすい。また、前記可動基
板はアルミナ等からなり、Ｈ_２，Ｈｅ等のガスが透過す
るため、使用期間を制限するか、表面にコーティングを
施す必要がある。

【０００５】そこで、本発明は、温度特性、耐熱性及び
耐久性に優れた検出精度の高い静電容量型圧力センサを
提供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するための手段として、固定基板の上面にガラスフリ
ットを介して可動基板を設け、該可動基板に作用する圧
力の変化を、可動基板の変位に伴う、前記両基板の対向
面に形成した電極間の静電容量の変化に基づいて検出す
るようにした静電容量型圧力センサにおいて、前記固定
基板に形成する電極を第１及び第２電極で構成し、各電
極には耐熱導電材料からなる配線パターンを介して電圧
を印加可能とすると共に、前記ガラスフリットを高融点
ガラスで構成したものである。

【０００７】この構成により、ガラスフリットによる固
定基板への可動基板の接合時、高精度な温度管理を不要
とすることができる。また、各構成部品間で熱膨張係数
がほぼ同一となり、周囲の温度変化に拘わらず、安定し
た特性を発揮させることができる。

【０００８】前記可動基板を高融点ガラスで構成する
と、ガスの透過を完全に遮断することができ、種々の雰
囲気内で使用可能となる点で好ましい。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施形態を添
付図面に従って説明する。

【００１０】図１は、本実施形態に係る静電容量型圧力
センサを示す。この圧力センサ１は、大略、固定基板２
上にガラスフリット３を介して可動基板４を配設した構
成である。

【００１１】固定基板２は、図２に示すように、円板状
のガラス基板５の上面に第１固定電極６及び第２固定電
極７を形成したものである。第１固定電極６は、固定基
板２の上面中心部に形成される円形状で、第１配線パタ
ーン８を介して下面側から電圧を印加可能となってい
る。第２固定電極７は、前記第１固定電極６の周囲に所
定間隔を有し、かつ、第１配線パターン８が接触しない
ように略Ｃ字形に形成され、第２配線パターン９を介し
て下面側から電圧を印加可能となっている。前記各電極
及び各配線パターン８，９は、Ｎｉ，Ｃｒ等の耐熱導電
材料を薄膜処理あるいはスクリーン印刷することにより
形成される。また、各電極６，７には、同一平面内に形
成される配線パターン８，９を介して電圧が印加される
ため、従来の端子を使用する場合のような寄生容量は発
生しにくい。

【００１２】ガラスフリット３には、高融点ガラス（例
えば、融点９００℃）が使用されている。

【００１３】可動基板４は、厚さ約１ｍｍの薄型円板状
のガラス基板１０の下面に、前記固定基板２の第１及び
第２固定電極７と対向する円形の可動電極１１を形成し
たものである。

【００１４】前記構成の圧力センサ１は、次のようにし
て形成する。

【００１５】まず、円板状のガラス基板５を形成し、そ
の表面に第１固定電極６及び第２固定電極７と、第１配
線パターン８及び第２配線パターン９とを形成する。こ
れらは、Ｎｉ，Ｃｒ等の耐熱導電材料を従来周知の薄膜
処理あるいはスクリーン印刷を施す等により簡単に形成
することができる。一方、薄肉円板状のガラス基板１０
の下面中央部に、円形の可動電極１１を形成する。そし
て、ガラスフリット３を介して固定基板２上に可動基板
４を接合一体化する。配線パターン８，９は耐熱性に優
れた材料からなるため、ガラスフリット３を接合に十分
な温度まで上昇させることができる。このため、接合時
の厳密な温度管理は不要で、固定基板２に可動基板４を
簡単に一体化することが可能となる。

【００１６】このようにして完成した圧力センサ１は、
図３に示す圧力検出器として気体や液体の流体圧力の検
出に利用される。この圧力検出器は、ケーシング１２内
に、前記圧力センサ１及び一対のプリント基板１３を保
持部材１４に保持した状態で収容した構成である。プリ
ント基板１３には、図４に示すように、ＣＲ発振回路１
５、Ｆ／Ｖ変換回路１６、及び増幅回路１７が形成され
ている。

【００１７】前記圧力検出器では、流体圧力に応じて可
動基板４が変位するので、次式に従って変化する圧力セ
ンサ１での静電容量を電気信号として出力することによ
り、流体圧力を検出する。

【００１８】

【数１】

【００１９】前記圧力センサ１を用いた圧力検出器によ
れば、圧力センサ１がガラスフリット３を含めてほぼ同
じ温度膨張係数を有する部品で構成されているので、流
体温度の高低に拘わらず、安定した特性を発揮し、適切
に流体圧力を検出する。

【００２０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、各電極に耐熱導電材料からなる配線パターン
を介して電圧を印加可能とすると共に、ガラスフリット
を高融点ガラスで構成したので、固定基板への可動基板
の接合時、厳密な温度管理が不要となり、作業性を向上
させることができる。また、構成部品の温度膨張係数に
差がなくなり、周囲の温度変化に拘わらず、安定した特
性を発揮させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本実施形態に係る静電容量型圧力センサの断
面図である。

【図２】 図１に示す固定基板の平面図である。

【図３】 図１に示す圧力センサを採用する圧力検出器
の断面図である。

【図４】 図３の圧力検出器のプリント基板に形成した
回路を示すブロック図である。

【図５】 従来例に係る静電容量型圧力センサの断面図
である。

【符号の説明】

１…圧力センサ ２…固定基板 ３…ガラスフリット ４…可動基板 ６…第１固定電極 ７…第２固定電極 ８…第１配線パターン ９…第２配線パターン １１…可動電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F055 AA40 BB20 CC02 DD07 EE25 GG11 GG49

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定基板の上面にガラスフリットを介し
   て可動基板を設け、該可動基板に作用する圧力の変化
   を、可動基板の変位に伴う、前記両基板の対向面に形成
   した電極間の静電容量の変化に基づいて検出するように
   した静電容量型圧力センサにおいて、 前記固定基板に形成する電極を第１及び第２電極で構成
   し、各電極には耐熱導電材料からなる配線パターンを介
   して電圧を印加可能とすると共に、前記ガラスフリット
   を高融点ガラスで構成したことを特徴とする静電容量型
   圧力センサ。
2. 【請求項２】 前記可動基板を高融点ガラスで構成した
   ことを特徴とする請求項１に記載の静電容量型圧力セン
   サ。