JP2002318166A - Electrostatic capacity type vacuum sensor - Google Patents

Electrostatic capacity type vacuum sensor

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JP2002318166A
JP2002318166A JP2001122847A JP2001122847A JP2002318166A JP 2002318166 A JP2002318166 A JP 2002318166A JP 2001122847 A JP2001122847 A JP 2001122847A JP 2001122847 A JP2001122847 A JP 2001122847A JP 2002318166 A JP2002318166 A JP 2002318166A
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JP
Japan
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pressure
elastic structure
elastic
fixed electrode
vacuum sensor
Prior art date
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Application number
JP2001122847A
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Japanese (ja)
Inventor
Haruzo Miyashita
治三 宮下
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Canon Anelva Corp
Original Assignee
Anelva Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrostatic capacity type vacuum sensor allowing the change of a measuring pressure region without changing the thickness of an elastic structure part of a diaphragm electrode and allowing the measuring pressure region of a pressure sensor to be accurately set in a relatively high pressure range without reducing the size of a fixed electrode or the diaphragm electrode. SOLUTION: The purpose is accomplished by this electrostatic capacitance type vacuum sensor wherein a projecting structure formed of an insulating material is erected on the elastic structure of the diaphragm electrode and/or the fixed electrode facing to the elastic structure so that the area of the elastic structure surrounded by plural adjacent projecting structures in the projecting structure can be set to a predetermined size.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、電子部品や半導
体製造品の製造に用いられる真空装置内の圧力を測定す
る真空センサに関し、特に、測定可能な圧力範囲を容易
に変更して製造でき、また、測定可能圧力範囲が広帯域
化されている静電容量型真空センサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vacuum sensor for measuring a pressure in a vacuum device used for manufacturing electronic parts and semiconductor products, and more particularly, to a vacuum sensor capable of easily changing a measurable pressure range. Further, the present invention relates to a capacitance type vacuum sensor having a measurable pressure range broadened.

【0002】[0002]

【従来の技術】電子部品や半導体製品を製造する過程に
おいては、真空装置内で薄膜を形成したり或いはエッチ
ングするプロセスは不可欠である。この際に、真空装置
内圧力は一定に保たれながらプロセスが進められるのが
普通であり、真空装置内の圧力測定手段としては静電容
量型真空センサがしばしば用いられる。
2. Description of the Related Art In the process of manufacturing electronic parts and semiconductor products, a process of forming or etching a thin film in a vacuum apparatus is indispensable. At this time, the process is usually carried out while the pressure in the vacuum device is kept constant, and a capacitance type vacuum sensor is often used as a pressure measuring means in the vacuum device.

【0003】静電容量型真空センサは、内部に空間を隔
てて弾性構造(変形を起こす可動部分)を有するダイヤ
フラム電極と、剛性構造上の固定電極とを対向させて配
置し、外部から前記ダイヤフラム電極に気体圧力が加わ
ったときに前記ダイヤフラム電極の弾性構造が弾性変形
することにより、前記ダイヤフラム電極と前記固定電極
との間の静電容量が変化することを利用して、前記気体
の圧力を測定するものである。
A capacitance type vacuum sensor has a diaphragm electrode having an elastic structure (a movable part that causes deformation) separated by a space inside, and a fixed electrode on a rigid structure, which is arranged to face each other. When the gas pressure is applied to the electrode, the elastic structure of the diaphragm electrode is elastically deformed, and the pressure of the gas is changed by utilizing the change in the capacitance between the diaphragm electrode and the fixed electrode. It is to be measured.

【0004】図8に従来の静電容量型真空センサの一例
を示す。従来の静電容量型真空センサは、センサ内部に
基準圧力となる部屋(基準圧力室1)を備えている。基
準圧力室1は真空装置2の内部空間に連通する領域3
と、弾性構造4及び剛性構造14とからなるダイヤフラ
ム電極5で仕切られている。このダイヤフラム電極5に
対向して固定電極6が剛性構造である絶縁基板10上に
配置されている。基準圧力室1内にはゲッタ11が配置
されており、これによって基準圧力室1内部に残留する
ガスが吸着され、基準圧力室1内部の圧力が、測定下限
圧力と同程度或いはそれ以下の低い圧力で封止されてい
る。
FIG. 8 shows an example of a conventional capacitive vacuum sensor. A conventional capacitance vacuum sensor has a room (reference pressure chamber 1) that becomes a reference pressure inside the sensor. The reference pressure chamber 1 has a region 3 communicating with the internal space of the vacuum device 2.
And a diaphragm electrode 5 composed of an elastic structure 4 and a rigid structure 14. The fixed electrode 6 is disposed on the insulating substrate 10 having a rigid structure so as to face the diaphragm electrode 5. A getter 11 is disposed in the reference pressure chamber 1, whereby gas remaining in the reference pressure chamber 1 is adsorbed, and the pressure in the reference pressure chamber 1 is as low as or lower than the measurement lower limit pressure. Sealed with pressure.

【0005】基準圧力室1と真空装置2の内部空間に連
通する領域3との間に圧力差があると、弾性隔膜からな
るダイヤフラム電極5は圧力差に比例して変位する。こ
の変位によって、ダイヤフラム電極5と固定電極6間の
静電容量が変化するが、ダイヤフラム電極5と固定電極
6間の静電容量の変化量は圧力変化量に比例する。そこ
で、導線8を通してこの電気情報(静電容量の変化量)
を電気回路7に伝え、静電容量を電圧あるいは電流に変
換してセンサ外に出力することで、真空装置2の内部空
間に連通する領域3の気体圧力を測定することができ
る。
When there is a pressure difference between the reference pressure chamber 1 and the region 3 communicating with the internal space of the vacuum device 2, the diaphragm electrode 5 made of an elastic diaphragm is displaced in proportion to the pressure difference. This displacement changes the capacitance between the diaphragm electrode 5 and the fixed electrode 6, and the amount of change in the capacitance between the diaphragm electrode 5 and the fixed electrode 6 is proportional to the amount of pressure change. Therefore, the electric information (the amount of change in the capacitance) through the conductor 8
Is transmitted to the electric circuit 7, and the capacitance is converted into a voltage or a current and output outside the sensor, whereby the gas pressure in the region 3 communicating with the internal space of the vacuum device 2 can be measured.

【0006】しかしながら、ダイヤフラム電極5の弾性
構造4の変位量は全圧力領域に渡って基準圧力室1と真
空装置2の内部空間に連通する領域3との間の圧力差に
比例する訳ではない。実際には、弾性構造4の変位量が
ある一定値を越えたり、或いは弾性構造4が固定電極6
に接した時点で正確な圧力測定は不可能となる。
However, the amount of displacement of the elastic structure 4 of the diaphragm electrode 5 is not proportional to the pressure difference between the reference pressure chamber 1 and the region 3 communicating with the internal space of the vacuum device 2 over the entire pressure region. . In practice, the amount of displacement of the elastic structure 4 exceeds a certain value, or the elastic structure 4
Accurate pressure measurement becomes impossible at the point of contact.

【0007】また、基準圧力室1と真空装置2の内部空
間に連通する領域3との間の圧力差が微少である場合に
は弾性構造4の変位量も少ないため、電気回路7ではそ
の圧力差の測定が不可能となり、下限側にも測定限界が
存在する。これらの理由により、一般的な静電容量型真
空センサの圧力測定範囲は2〜3桁程度である。
When the pressure difference between the reference pressure chamber 1 and the region 3 communicating with the internal space of the vacuum device 2 is very small, the displacement of the elastic structure 4 is small, so that the electric circuit 7 uses the pressure. The difference cannot be measured, and the lower limit also has a measurement limit. For these reasons, the pressure measurement range of a general capacitive vacuum sensor is about two to three digits.

【0008】したがって、3桁以上の広帯域に渡る圧力
を測定するためには複数の静電容量型真空センサを使用
する必要があった。
Therefore, in order to measure pressure over a wide band of three digits or more, it was necessary to use a plurality of capacitive vacuum sensors.

【0009】一方、図9は2つの弾性構造を持ったダイ
ヤフラム電極5を有する静電容量型真空センサをマイク
ロマシン技術によって作製した従来例(K.Hatanaka,D.
Y.Sim,K.Minami and M.Esashi, Technical Digest of 1
3th Sensor Symposium, pp.37-40(1995) )を示すもの
である。この従来例においても、ダイヤフラム電極5は
弾性構造12、13と剛性構造14からなり、弾性構造
12、13はいずれもその厚さが5μmであるが、大き
さは弾性構造12が2mm角、弾性構造13が4mm角
となっている。また剛性構造14は厚さ200μmで弾
性構造12、13を支持する役目をしている。このダイ
ヤフラム電極5は絶縁基板10と真空中で接合されてお
り、この接合によって真空センサ内部には個々の弾性構
造12、13用に二つの基準圧力室1、1が形成されて
いる。ゲッタ11、11は各基準圧力室1、1内部に残
留するガスを吸着して基準圧力室1、1内部を常に高真
空に保っている。また弾性構造12に対向した部分の絶
縁基板10上には固定電極15、弾性構造13に対向し
た部分には固定電極16が形成されており、二つの固定
電極15、16の大きさは、それぞれ弾性構造12、1
3の大きさに対応している。
On the other hand, FIG. 9 shows a conventional example in which a capacitance type vacuum sensor having a diaphragm electrode 5 having two elastic structures is manufactured by a micromachine technique (K. Hatanaka, D. et al.
Y.Sim, K.Minami and M.Esashi, Technical Digest of 1
3th Sensor Symposium, pp. 37-40 (1995)). Also in this conventional example, the diaphragm electrode 5 is made up of elastic structures 12 and 13 and a rigid structure 14, and each of the elastic structures 12 and 13 has a thickness of 5 μm. The structure 13 is 4 mm square. The rigid structure 14 has a thickness of 200 μm and serves to support the elastic structures 12 and 13. The diaphragm electrode 5 is joined to the insulating substrate 10 in a vacuum. By this joining, two reference pressure chambers 1 and 1 are formed in the vacuum sensor for the respective elastic structures 12 and 13. The getters 11, 11 adsorb the gas remaining in each of the reference pressure chambers 1, 1 and always maintain the inside of the reference pressure chambers 1, 1 at a high vacuum. Further, a fixed electrode 15 is formed on the portion of the insulating substrate 10 facing the elastic structure 12 and a fixed electrode 16 is formed on the portion facing the elastic structure 13. The size of the two fixed electrodes 15 and 16 is Elastic structure 12, 1
3 corresponds to the size.

【0010】ここで弾性構造12、13に外部から加わ
る気体圧力と基準圧力室1、1との間に圧力差があると
その圧力差に応じて弾性構造12、13が変位し、弾性
構造12、13とそれに対向した固定電極15、16と
の間の静電容量の変化から気体の圧力を測定することが
できる。
Here, if there is a pressure difference between the gas pressure externally applied to the elastic structures 12, 13 and the reference pressure chambers 1, 1, the elastic structures 12, 13 are displaced in accordance with the pressure difference, and the elastic structures 12, 13 are displaced. , 13 and the fixed electrodes 15, 16 opposed thereto, the pressure of the gas can be measured from the change in capacitance.

【0011】ところで弾性構造12、13は大きさが異
なるために、同じ気体圧力に対してもその変位量は異な
る。実際には弾性構造の大きさが大きいほど低い圧力に
対して敏感に弾性構造は変位し、したがって低い気体圧
力領域に対して測定感度を持つ真空センサが形成され
る。
Since the elastic structures 12 and 13 have different sizes, their displacement amounts are different even at the same gas pressure. In fact, the larger the size of the elastic structure, the more sensitively the elastic structure is displaced to a low pressure, thus forming a vacuum sensor having a measurement sensitivity in a low gas pressure region.

【0012】つまり図9に示した従来例の静電容量型真
空センサにおいては、2mm角の弾性構造12で測定さ
れる圧力領域は100〜10,000Pa、4mm角の
弾性構造13で測定される圧力領域は1〜100Pa程
度であり、総合的に1〜10,000Paの四桁に渡る
圧力領域の測定が可能である。
That is, in the conventional capacitance type vacuum sensor shown in FIG. 9, the pressure range measured by the elastic structure 12 of 2 mm square is measured by the elastic structure 13 of 100 to 10,000 Pa and 4 mm square. The pressure range is about 1 to 100 Pa, and it is possible to measure the pressure range over four digits of 1 to 10,000 Pa in total.

【0013】また、この従来例のマイクロマシン技術に
よる静電容量型真空センサにおいて、例えば、ダイヤフ
ラム電極5の厚さが5μm、ダイヤフラム電極5と固定
電極15、16との間の距離が4μmと狭く形成されて
いると、大気圧(100,000Pa)の様に高い圧力
では弾性構造12、13の変位量が大きく、これらの弾
性構造は固定電極15、16に押さえつけられた状態に
なってしまう。すなわち、このような場合には、大気圧
付近における正確な静電容量、つまり圧力を測定するこ
とは不可能である。
Further, in the conventional capacitance type vacuum sensor based on micromachine technology, for example, the thickness of the diaphragm electrode 5 is 5 μm, and the distance between the diaphragm electrode 5 and the fixed electrodes 15 and 16 is as narrow as 4 μm. In such a case, the displacement of the elastic structures 12 and 13 is large at a high pressure such as the atmospheric pressure (100,000 Pa), and these elastic structures are pressed by the fixed electrodes 15 and 16. That is, in such a case, it is impossible to accurately measure the capacitance near the atmospheric pressure, that is, the pressure.

【0014】この場合、弾性構造12、13の大きさを
小さくすれば弾性構造12、13の変位量は減少し、大
気圧付近での圧力測定も理論的には可能となる。しか
し、実際には弾性構造12、13及びこれに対応する固
定電極15、16の大きさが小さくなったことによっ
て、静電容量の値そのものと、圧力変化によって生ずる
静電容量の変化値が小さくなってしまう。その結果、静
電容量の測定が困難となるために、圧力測定の精度を落
とさずに大気圧付近の圧力を測定できる静電容量型真空
センサを実現するのは難しい。
In this case, if the size of the elastic structures 12 and 13 is reduced, the amount of displacement of the elastic structures 12 and 13 is reduced, and pressure measurement near the atmospheric pressure is theoretically possible. However, in practice, since the sizes of the elastic structures 12 and 13 and the corresponding fixed electrodes 15 and 16 are reduced, the capacitance value itself and the capacitance change value caused by the pressure change are reduced. turn into. As a result, it becomes difficult to measure the capacitance, and it is difficult to realize a capacitance-type vacuum sensor that can measure a pressure near the atmospheric pressure without lowering the accuracy of the pressure measurement.

【0015】一方、図8に示した従来の静電容量型真空
センサにおいて、測定可能な圧力範囲を変更するために
は、弾性構造4の厚さを変更する。つまり弾性構造4を
厚くすれば圧力に対する弾性構造4の変位量は減少する
ため、測定可能な圧力範囲を高い方にシフトさせること
ができる。しかし、弾性構造4の厚さを変更するにはそ
の製造プロセスや、弾性構造4と組み合わされる部品等
の厚さ寸法等の変更が必要となり、製造プロセスの複雑
化やコストの上昇、部品数の増加、設計変更に要する時
間や労力の増大を招くことになる。
On the other hand, in the conventional capacitive vacuum sensor shown in FIG. 8, in order to change the measurable pressure range, the thickness of the elastic structure 4 is changed. That is, if the elastic structure 4 is made thicker, the amount of displacement of the elastic structure 4 with respect to pressure is reduced, so that the measurable pressure range can be shifted to a higher direction. However, changing the thickness of the elastic structure 4 requires a change in the manufacturing process and the thickness dimensions of the parts and the like combined with the elastic structure 4, which complicates the manufacturing process, increases the cost, and reduces the number of parts. This leads to an increase in the time and labor required for the increase and the design change.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】静電容量型真空センサ
において、ダイヤフラム電極の弾性構造が圧力に比例し
て変形する圧力領域は限られているため、単一の弾性構
造で広い圧力範囲を測定することができる静電容量型真
空センサを実現するのは困難である。
In a capacitive vacuum sensor, the pressure region in which the elastic structure of the diaphragm electrode is deformed in proportion to the pressure is limited, so that a wide pressure range can be measured with a single elastic structure. It is difficult to realize a capacitance-type vacuum sensor that can perform the measurement.

【0017】一般に静電容量型真空センサを設計する場
合、センサが測定する圧力領域に合わせてダイヤフラム
電極の弾性構造部を適当な厚さに設定する。例えば低い
圧力に敏感に反応する静電容量型真空センサを実現する
場合には、ダイヤフラム電極の弾性構造の厚さを比較的
薄くし、僅かな圧力でもダイヤフラムが変位しやすいよ
うにすればよい。逆に高い圧力を測定するための静電容
量型真空センサを実現するためには、ダイヤフラム電極
の弾性構造部を厚くし、ダイヤフラムが圧力に対してあ
る程度変位しにくいようにすればよい。しかし、単一の
弾性構造によって圧力を測定する限りその圧力測定範囲
は2〜3桁程度であることには変わりはない。
Generally, when designing a capacitance type vacuum sensor, the elastic structure of the diaphragm electrode is set to an appropriate thickness in accordance with the pressure range measured by the sensor. For example, in the case of realizing a capacitance type vacuum sensor that responds sensitively to low pressure, the thickness of the elastic structure of the diaphragm electrode may be made relatively thin so that the diaphragm can be easily displaced even with a slight pressure. Conversely, in order to realize a capacitance-type vacuum sensor for measuring a high pressure, the elastic structure of the diaphragm electrode may be made thicker so that the diaphragm is less likely to be displaced by pressure. However, as long as the pressure is measured by a single elastic structure, the pressure measurement range is still about two to three digits.

【0018】また、静電容量型真空センサの測定圧力領
域はダイヤフラム電極の弾性構造部の大きさ(面積)を
変えることによっても変更可能である。つまり弾性構造
部の大きさ(面積)を大きくすれば圧力に対する弾性構
造部の変位量は増加し、その結果比較的低い圧力に対し
て測定領域を持つ静電容量型真空センサを製造すること
ができる。また逆に、弾性構造部の大きさ(面積)を小
さくすれば圧力に対する弾性構造部の変位量は減少し、
その結果比較的高い圧力に対して測定領域を持つ静電容
量型真空センサを作ることができる。特にマイクロマシ
ン技術を用いれば、一つの基板上に同一構造体を形成す
ることは容易に行うことができる。つまりこの技術によ
れば、プロセス数を増やすことなく様々な大きさの弾性
構造体を一つの基板上に同時に形成することが可能とな
り、それらの大きさの異なる弾性構造体が異なった領域
の圧力測定を行うようにセンサの構造を設計すれば、単
一のセンサでありながらより広い圧力領域の測定が可能
となる。
The measurement pressure area of the capacitance type vacuum sensor can be changed by changing the size (area) of the elastic structure of the diaphragm electrode. In other words, if the size (area) of the elastic structure is increased, the displacement of the elastic structure with respect to the pressure increases, and as a result, it is possible to manufacture a capacitive vacuum sensor having a measurement area for a relatively low pressure. it can. Conversely, if the size (area) of the elastic structure is reduced, the amount of displacement of the elastic structure with respect to pressure decreases,
As a result, a capacitance type vacuum sensor having a measurement area for a relatively high pressure can be manufactured. In particular, if the micromachine technology is used, the same structure can be easily formed over one substrate. In other words, according to this technology, it is possible to simultaneously form elastic structures of various sizes on a single substrate without increasing the number of processes, and the elastic structures having different sizes are subject to pressure in different regions. If the structure of the sensor is designed so as to perform the measurement, it is possible to measure a wider pressure range while using a single sensor.

【0019】しかしながら一方で、高い圧力領域を測定
する目的で弾性構造の大きさを小さくした場合には、静
電容量そのものの値が小さくなる上に、圧力に対する変
位量も少なくなるために微少な静電容量検出技術が要求
されることになり、その結果従来のように2〜3桁の圧
力範囲での測定は困難となる。
On the other hand, when the size of the elastic structure is reduced for the purpose of measuring a high pressure region, the value of the capacitance itself is reduced, and the amount of displacement with respect to the pressure is reduced. A capacitance detection technique is required, and as a result, it is difficult to perform measurement in a pressure range of two to three digits as in the related art.

【0020】逆に弾性構造部の大きさ(面積)をそのま
まにしておき、弾性構造の厚さを厚くすることによって
高い圧力に対して測定可能な弾性構造を真空センサ内部
に形成し、従来の厚さの弾性構造と併用して広い圧力測
定範囲を持った静電容量型真空センサを製造する場合に
は、異なった厚さの弾性構造を同一基板上に形成するこ
とになる。しかしそのためには厚さの異なる弾性構造を
形成するための個々のプロセスが必要があり、マイクロ
マシン技術の利点を生かすことができなくなるという問
題がある。
Conversely, the size (area) of the elastic structure portion is kept as it is, and the elastic structure that can be measured under a high pressure is formed inside the vacuum sensor by increasing the thickness of the elastic structure. When manufacturing a capacitive vacuum sensor having a wide pressure measurement range in combination with an elastic structure having a different thickness, elastic structures having different thicknesses are formed on the same substrate. However, this requires individual processes for forming the elastic structures having different thicknesses, and there is a problem that the advantages of the micromachine technology cannot be utilized.

【0021】そこで、本発明は、ダイヤフラム電極の弾
性構造部の厚さを変更する必要なしに測定圧力領域の変
更が可能であって、また、固定電極やダイヤフラム電極
の大きさ(面積)を小さくする必要なしに、高い精度
で、圧力センサの測定圧力領域を比較的高い圧力に設定
可能な静電容量型真空センサを提供することを目的とし
ている。
Therefore, according to the present invention, the measurement pressure region can be changed without changing the thickness of the elastic structure of the diaphragm electrode, and the size (area) of the fixed electrode or the diaphragm electrode is reduced. An object of the present invention is to provide a capacitance-type vacuum sensor capable of setting a measurement pressure region of a pressure sensor to a relatively high pressure with high accuracy without having to perform the measurement.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
この発明が提案する静電容量型真空センサは、ダイヤフ
ラム電極における弾性構造の固定電極に対向している
面、又は固定電極の弾性構造に対向している面の一方、
あるいは両方の面の上に、絶縁体からなる突起構造が、
当該突起構造の中の隣接する突起構造によって囲まれる
面積があらかじめ定められている大きさになるように立
設されていることを特徴とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, a capacitance type vacuum sensor proposed by the present invention is provided on a surface of a diaphragm electrode which faces an elastic electrode having an elastic structure or an elastic structure of the fixed electrode. One of the facing surfaces,
Or, on both surfaces, a projection structure made of an insulator,
The projection structure is characterized in that the projection structure is erected so that an area surrounded by an adjacent projection structure has a predetermined size.

【0023】ここで、内部に空間を隔てて対向配置され
ているダイヤフラム電極と固定電極との間の間隔は、前
記突起構造の高さより大きいようにすることもできる
し、前記突起構造の高さに等しいようにすることもでき
る。
Here, the distance between the diaphragm electrode and the fixed electrode, which are opposed to each other with a space therebetween, may be larger than the height of the protrusion structure, or may be higher than the height of the protrusion structure. Can be equal to

【0024】例えば、内部に空間を隔てて対向配置され
ているダイヤフラム電極と固定電極との間の間隔が、前
記突起構造の高さに等しい大きさとされている場合、す
なわち、真空センサが動作する全圧力領域に渡って、ダ
イヤフラム電極における弾性構造上に立設されている突
起構造の頂点側が、対向する固定電極に常に接してい
る、あるいは固定電極上に立設されている突起構造の頂
点側が対向する弾性構造に常に接しているように各部の
寸法調整されて製造されている場合を考える。
For example, when the distance between the diaphragm electrode and the fixed electrode which are opposed to each other with a space therebetween is equal to the height of the projection structure, that is, the vacuum sensor operates. Over the entire pressure region, the vertex side of the projection structure standing on the elastic structure in the diaphragm electrode is always in contact with the opposing fixed electrode, or the vertex side of the projection structure standing on the fixed electrode is It is assumed that each part is manufactured with its dimensions adjusted so as to always contact the opposing elastic structure.

【0025】この場合、弾性構造自体はそれ全体として
ある程度の大きさ(面積)を持ってはいるが、弾性構造
に加わる圧力が上昇しても、前記突起構造が存在する部
分の弾性構造は圧力に応じて変位することができず、そ
れ以外の弾性構造部のみ、すなわち、突起構造の中の隣
接する複数の突起構造によって囲まれる面積によって区
画される微小な弾性構造部のみが変位する。
In this case, although the elastic structure itself has a certain size (area) as a whole, even if the pressure applied to the elastic structure increases, the elastic structure in the portion where the projection structure exists has a pressure. , And only the other elastic structure portions, that is, only the minute elastic structure portions defined by the area surrounded by a plurality of adjacent protrusion structures in the protrusion structures are displaced.

【0026】そして、その変位量は、突起構造の中の隣
接する複数の突起構造によって囲まれる面積に等しい大
きさを持った微小な弾性構造の変位量と同程度である一
方、弾性構造全体と固定電極との間の静電容量は、突起
構造の中の隣接する複数の突起構造によって囲まれる面
積に等しい大きさを持った微小な弾性構造が多数並列配
置されたものと同等と見なすことができる。
The amount of displacement is substantially the same as the amount of displacement of a minute elastic structure having a size equal to the area surrounded by a plurality of adjacent protruding structures in the protruding structure. The capacitance between the fixed electrode and the fixed electrode can be considered to be equivalent to a large number of micro elastic structures arranged in parallel with the area equal to the area surrounded by a plurality of adjacent protrusion structures in the protrusion structure. it can.

【0027】ここで、絶縁体からなる突起構造は、当該
突起構造の中の隣接する複数の突起構造によって囲まれ
る面積があらかじめ定められている大きさになるように
立設されているので、当該突起構造の中の隣接する複数
の突起構造によって囲まれる面積に等しい大きさを持っ
た微小な弾性構造がどの程度の圧力でどの程度変形する
のかはあらかじめ把握されている。
Here, the protrusion structure made of an insulator is erected so that the area surrounded by a plurality of adjacent protrusion structures in the protrusion structure becomes a predetermined size. It is known in advance how much pressure and how much a minute elastic structure having a size equal to the area surrounded by a plurality of adjacent protrusion structures in the protrusion structure is deformed.

【0028】つまり、どの程度の圧力でどの程度変形す
るかあらかじめ把握されている小さい弾性構造が多数並
列に配列された静電容量型真空センサとなっているため
に、高い圧力領域に対して動作しながらも、弾性構造の
全体と固定電極から形成される静電容量および、圧力変
化によって生ずる容量変化量は全体の総和となり、測定
に支障の無い程度に大きな値となるのである。
That is, since the capacitance type vacuum sensor has a large number of small elastic structures, which are grasped in advance as to how much pressure is deformed and how much, is arranged in parallel, it operates in a high pressure region. However, the capacitance formed by the entire elastic structure and the fixed electrode, and the capacitance change amount caused by the pressure change are the total of the whole, and are large values that do not hinder the measurement.

【0029】このように、本発明の静電容量型真空セン
サにおいては、ダイヤフラム電極における弾性構造は、
高い圧力領域に対して動作可能な小さな面積(大きさ)
の微小な弾性構造が多数並列配置された構造となるの
で、弾性構造そのものの大きさ(面積)を小さくしなく
ても、静電容量型真空センサをマイクロマシン技術によ
って作製することにより、突起構造の中の隣接する複数
の突起構造によって囲まれる個々の微小な弾性構造の面
積(大きさ)を所望のサイズとし、測定可能な圧力範囲
が変更された静電容量型真空センサを容易に作製するこ
とができ、なおかつ、前記個々の微小な弾性構造の面積
(大きさ)を小さくすることによって、圧力センサの測
定圧力領域を、前記のように、圧力変化によって生ずる
容量変化量を測定に支障の無い程度に大きな値としなが
ら、高い圧力領域に設定することができる。
As described above, in the capacitance type vacuum sensor of the present invention, the elastic structure of the diaphragm electrode is
Small area (size) operable for high pressure area
Since a large number of micro elastic structures are arranged in parallel, it is possible to fabricate a capacitance type vacuum sensor by micromachine technology without reducing the size (area) of the elastic structure itself. To easily manufacture a capacitance-type vacuum sensor in which the area (size) of each minute elastic structure surrounded by a plurality of adjacent protrusion structures inside is set to a desired size and the measurable pressure range is changed. In addition, by reducing the area (size) of each of the minute elastic structures, the measurement pressure region of the pressure sensor can be changed as described above so that the capacitance change amount caused by the pressure change can be measured. It can be set to a high pressure range while having a value as large as possible.

【0030】次に、内部に空間を隔てて対向配置されて
いるダイヤフラム電極と固定電極との間の間隔が、前記
突起構造の高さより大きい場合、すなわち、十分に低い
圧力においては弾性構造の変位量が少なく、弾性構造体
上の突起構造が固定電極に接することがない、あるいは
固定電極上の突起構造が弾性構造体に接することがない
ように真空センサ内部の寸法が設定されて作製されてい
る場合を考える。
Next, when the distance between the diaphragm electrode and the fixed electrode, which are opposed to each other with a space therebetween, is larger than the height of the projection structure, that is, when the pressure is sufficiently low, the displacement of the elastic structure is reduced. The size of the inside of the vacuum sensor is set and manufactured so that the amount is small and the projection structure on the elastic structure does not contact the fixed electrode, or the projection structure on the fixed electrode does not contact the elastic structure. Think about it.

【0031】この場合、弾性構造上に立設されている突
起構造が固定電極に接する、あるいは固定電極上に立設
されている突起構造が弾性構造に接する圧力以下の範囲
では、弾性構造の全体は、突起構造が立設されている配
列間隔とは無関係に、単一の弾性構造として変位する。
そこで、低い圧力に対して感度を有する圧力センサとし
て動作することが可能になる。
In this case, the entire elastic structure is in a range below the pressure at which the protruding structure erected on the elastic structure contacts the fixed electrode or the pressure at which the protruding structure erected on the fixed electrode contacts the elastic structure. Is displaced as a single elastic structure irrespective of the arrangement interval in which the protrusion structures are erected.
Thus, it becomes possible to operate as a pressure sensor having sensitivity to low pressure.

【0032】そして、弾性構造上に立設されている突起
構造が固定電極に接する、あるいは固定電極上に立設さ
れている突起構造が弾性構造に接する圧力以上の範囲で
は、前述したように、どの程度の圧力でどの程度変形す
るかあらかじめ把握されている小さい弾性構造が多数並
列に配列された静電容量型真空センサとなるので、圧力
変化によって生ずる容量変化量を測定に支障の無い程度
に大きな値としながら、高い圧力領域に対して動作する
ことができる。
As described above, in the range above the pressure at which the protruding structure provided on the elastic structure comes into contact with the fixed electrode, or the pressure at which the protruding structure provided on the fixed electrode comes into contact with the elastic structure, Since the capacitance-type vacuum sensor is composed of a number of small elastic structures that are preliminarily grasped at what pressure and how much deformation, they are arranged in parallel. It is possible to operate in a high pressure region while having a large value.

【0033】そこで、圧力変化によって生ずる容量変化
量を測定に支障の無い程度に大きな値としつつ、低い圧
力に対して感度を有する圧力センサでありながら、高い
圧力領域に対して動作する静電容量型真空センサを提供
することができる。
Therefore, the capacitance change amount caused by the pressure change is set to a large value that does not hinder the measurement, and the capacitance sensor that operates in a high pressure region while being sensitive to a low pressure is used. Type vacuum sensor can be provided.

【0034】前述した本発明の静電容量型真空センサに
おいて、前記ダイヤフラム電極が備えている弾性構造は
それぞれ大きさが異なる複数の弾性構造からなるように
することができる。例えば、それぞれ面積が異なる弾性
構造部分において、異なる圧力領域の圧力を測定できる
ように、各弾性構造の面積を所定の比率で順次異なる大
きさにすることによって、広範囲に渡る圧力測定を可能
にすることができる。
In the above-mentioned capacitance type vacuum sensor of the present invention, the elastic structure provided in the diaphragm electrode may be constituted by a plurality of elastic structures having different sizes. For example, by making the area of each elastic structure sequentially different at a predetermined ratio so that the pressure in different pressure regions can be measured in the elastic structure portions having different areas, pressure measurement over a wide range can be performed. be able to.

【0035】更に、ダイヤフラム電極が備えている弾性
構造がそれぞれ大きさが異なる複数の弾性構造からなる
ようにすると共に、弾性構造の固定電極に対向する面の
上に立設される突起構造の中の隣接する複数の突起構造
によって囲まれる面積(この面積は、どの程度の圧力で
どの程度変形するのかあらかじめ把握されている大きさ
=面積となっているものである)をそれぞれ異ならせる
ことによって、広い圧力領域を測定可能であって、なお
かつ、その広い圧力領域の中で、正確な圧力を測定する
ことができない領域が生じないようにすることができ
る。
Further, the elastic structure provided in the diaphragm electrode is made up of a plurality of elastic structures having different sizes, and the elastic structure of the projecting structure which stands on the surface of the elastic structure facing the fixed electrode. The area surrounded by a plurality of adjacent protrusion structures (the area is a size that is known in advance as to how much pressure is deformed and how much it is equal to the area) is made different from each other, It is possible to measure a wide pressure region, and prevent a region in which accurate pressure cannot be measured from occurring in the wide pressure region.

【0036】なお、前記の本発明の静電容量型真空セン
サにおいて、突起構造は、弾性構造の固定電極に対向し
ている面、又は固定電極の弾性構造に対向している面の
一方、あるいは両方の面の上に、複数個の突起構造がそ
れぞれ独立して立設されている構造、あるいは、複数の
突条が交差するように立設されている構造とすることが
できる。
In the above-mentioned capacitance type vacuum sensor of the present invention, the projection structure is one of a surface of the elastic structure facing the fixed electrode, a surface of the fixed electrode facing the elastic structure, or A structure in which a plurality of protrusion structures are independently erected on both surfaces, or a structure in which a plurality of protrusions are erected so as to intersect with each other can be adopted.

【0037】[0037]

【発明実施の形態】この発明の好ましい実施形態を図1
乃至図7を参照して説明する。
FIG. 1 shows a preferred embodiment of the present invention.
This will be described with reference to FIGS.

【0038】図1にある本発明の静電容量型真空センサ
は、例えば半導体製造プロセス技術を応用して作製され
たものであり、圧力検出部(主に、図中の絶縁基板10
と剛性構造14を合わせた構造体)の大きさは数mm〜
数10mm程度、厚さは1.5mm程度である。
The capacitance type vacuum sensor of the present invention shown in FIG. 1 is manufactured by applying, for example, a semiconductor manufacturing process technology, and includes a pressure detecting section (mainly an insulating substrate 10 in the figure).
And the rigid structure 14) have a size of several mm to
The thickness is about several tens mm and the thickness is about 1.5 mm.

【0039】この静電容量型真空センサは、真空装置2
のゲージポートやフランジポート9取り付けられ、真空
装置2内部の圧力測定を行うために使用される。
This capacitance type vacuum sensor is a vacuum device 2
The gauge port and the flange port 9 are attached, and are used for measuring the pressure inside the vacuum apparatus 2.

【0040】静電容量型真空センサのダイヤフラム電極
5は、弾性構造4を備えており、この弾性構造4と剛性
構造14とからなるものである。基準圧力室1は、ダイ
ヤフラム電極5と、固定電極6が形成されている剛性構
造の絶縁基板10とに挟まれた領域で、高真空圧力に封
止されている。ゲッタ11はこの基準圧力室1内部に残
留するガスを吸着し、内部圧力を常に高真空に保つ働き
をする。
The diaphragm electrode 5 of the capacitance type vacuum sensor has an elastic structure 4, and is composed of the elastic structure 4 and the rigid structure 14. The reference pressure chamber 1 is sealed at a high vacuum pressure in a region sandwiched between the diaphragm electrode 5 and the rigid structure insulating substrate 10 on which the fixed electrode 6 is formed. The getter 11 functions to adsorb the gas remaining in the reference pressure chamber 1 and always keep the internal pressure at a high vacuum.

【0041】図1図示の静電容量型真空センサは、内部
に空間を隔てて対向配置されているダイヤフラム電極5
と固定電極6との間の間隔が、弾性構造4上に立設され
ている絶縁体からなる突起構造17の高さに等しいよう
にされているものであり、突起構造17の頂点側は、対
向する固定電極6と常に接するようにその高さが調整さ
れている。
The capacitance-type vacuum sensor shown in FIG. 1 has a diaphragm electrode 5 which is disposed facing the inside with a space therebetween.
The distance between the fixed electrode 6 and the fixed electrode 6 is set to be equal to the height of the protrusion structure 17 made of an insulator standing upright on the elastic structure 4. The height of the fixed electrode 6 is adjusted so as to always be in contact with the opposed fixed electrode 6.

【0042】突起構造17は、図2(a)図示のよう
に、複数個の突起構造17a、17b、17c、17d
等がそれぞれ独立して立設されている構造、あるいは、
図2(b)図示のように、突条の形態とされている複数
個の突起構造17e、17f、17g、17h等が互い
に交差するように立設されている構造とすることができ
る。
As shown in FIG. 2A, the projection structure 17 includes a plurality of projection structures 17a, 17b, 17c, and 17d.
Etc. are independently erected, or
As shown in FIG. 2B, a plurality of protrusion structures 17e, 17f, 17g, 17h, etc. in the form of protrusions may be provided so as to intersect each other.

【0043】図2(a)は、複数の突起構造17a、1
7b、17c、17d等が一個ずつ独立してダイヤフラ
ム電極5の弾性構造4上に立設されている一例を示すも
のであり、四角錐や円錐などの突起構造(図示の場合
は、四角錐の突起構造)が個々に島状に分離されて立設
されている。そして、突起構造17の中の隣接する複数
の突起構造17a、17b、17c、17dによって囲
まれる面積は、あらかじめ定められた大きさ(面積)、
すなわち、この微小な面積からなる弾性構造4aがどの
程度の圧力でどの程度変形するのかあらかじめ把握され
ている大きさ(面積)となっている。
FIG. 2A shows a plurality of projection structures 17a, 1
7b, 17c, 17d, etc., are shown as examples in which one by one is independently erected on the elastic structure 4 of the diaphragm electrode 5, and a projection structure such as a quadrangular pyramid or a cone (in the illustrated case, (Projection structures) are individually erected in the form of islands. The area surrounded by a plurality of adjacent protrusion structures 17a, 17b, 17c, and 17d in the protrusion structure 17 has a predetermined size (area),
That is, the elastic structure 4a having a small area has a size (area) which is grasped in advance as to how much pressure and how much the elastic structure 4a is deformed.

【0044】図2(b)は、突条の形態とされている複
数個の突起構造17e、17f、17g、17h等が互
いに交差するように立設され、全体として、複数の突条
が交差して格子状の突起構造とされているものである。
ここでも、突起構造17の中の隣接する複数の突起構造
17e、17f、17g、17hによって囲まれる面積
は、あらかじめ定められた大きさ(面積)、すなわち、
この微小な面積の弾性構造14aがどの程度の圧力でど
の程度変形するのかあらかじめ把握されている大きさ
(面積)となっている。
FIG. 2 (b) shows a plurality of protrusions 17e, 17f, 17g, 17h, etc., which are in the form of a ridge, which are erected so as to intersect with each other. Thus, a lattice-like projection structure is formed.
Also in this case, the area surrounded by a plurality of adjacent projection structures 17e, 17f, 17g, and 17h in the projection structure 17 has a predetermined size (area), that is,
The elastic structure 14a having a small area has a size (area) which is grasped in advance as to how much pressure and how much the elastic structure 14a is deformed.

【0045】図1において、真空装置2の内部空間に連
通する領域3(この領域の圧力は真空装置2の内部圧力
にほぼ等しい)の圧力が変化すると、それに応じてダイ
ヤフラム電極5の一部である弾性構造4を押す力も変化
し、その圧力に応じて、弾性構造4とそれに対向して配
置された固定電極6との距離は変化する。
In FIG. 1, when the pressure in a region 3 communicating with the internal space of the vacuum device 2 (the pressure in this region is substantially equal to the internal pressure of the vacuum device 2) changes, a part of the diaphragm electrode 5 responds accordingly. The force that presses a certain elastic structure 4 also changes, and the distance between the elastic structure 4 and the fixed electrode 6 arranged opposite to it changes according to the pressure.

【0046】その結果、ダイヤフラム電極5と固定電極
6との間の静電容量も変化することになる。そこで、導
線8を通して両電極間の静電容量を電気回路7で検知
し、それを電圧や電流に換算して真空センサ外に出力す
ることによって真空装置2の内部空間に連通する領域3
の圧力を測定することが可能となる。
As a result, the capacitance between the diaphragm electrode 5 and the fixed electrode 6 also changes. Therefore, the capacitance between the two electrodes is detected by the electric circuit 7 through the conducting wire 8 and converted into a voltage or a current and output to the outside of the vacuum sensor to thereby output the region 3 communicating with the internal space of the vacuum device 2.
Can be measured.

【0047】ここで圧力に対する弾性構造4の変位の様
子と、ダイヤフラム電極5と固定電極6との間の静電容
量について図3(a)乃至図3(d)、図4に基づいて
説明する。図3(a)乃至図3(d)は図1に示した本
発明の実施例において、弾性構造4が真空装置2の内部
空間に連通する領域3の圧力に対して変位する様子を示
した図であり、説明に不用な部分は省略してある。図4
はダイヤフラム電極5と固定電極6の間の静電容量が圧
力に対して変化する特性を示した図である。
Here, the state of displacement of the elastic structure 4 with respect to the pressure and the capacitance between the diaphragm electrode 5 and the fixed electrode 6 will be described with reference to FIGS. 3 (a) to 3 (d) and FIG. . FIGS. 3A to 3D show how the elastic structure 4 is displaced by the pressure in the region 3 communicating with the internal space of the vacuum device 2 in the embodiment of the present invention shown in FIG. It is a diagram, and portions unnecessary for description are omitted. FIG.
FIG. 4 is a diagram showing a characteristic in which the capacitance between the diaphragm electrode 5 and the fixed electrode 6 changes with pressure.

【0048】弾性構造4に加わる圧力が低い場合、弾性
構造4の変位量は少なく、弾性構造4はほぼ平坦な状態
である(図3(a))。このときのダイヤフラム電極5
と固定電極6の間の静電容量を圧力対静電容量特性の原
点に設定する(図4中a点)。
When the pressure applied to the elastic structure 4 is low, the amount of displacement of the elastic structure 4 is small, and the elastic structure 4 is almost flat (FIG. 3A). Diaphragm electrode 5 at this time
The capacitance between the electrode and the fixed electrode 6 is set as the origin of the pressure-capacitance characteristics (point a in FIG. 4).

【0049】ここで、弾性構造4に外部から圧力が加わ
ると弾性構造4はそれに応じて変位しようとするが、突
起構造17が柱となるため、弾性構造4は、突起構造1
7の配列間隔単位で、すなわち、突起構造の中の隣接す
る突起構造17a、17b、17c、17d等によって
囲まれる面積に等しい大きさを持った微小な弾性構造4
a、4b、4c等ごとに変位する(図3(b))。
Here, when pressure is applied to the elastic structure 4 from the outside, the elastic structure 4 tends to be displaced accordingly. However, since the projection structure 17 becomes a column, the elastic structure 4
7, a minute elastic structure 4 having a size equal to the area surrounded by the adjacent protrusion structures 17a, 17b, 17c, 17d, etc. in the protrusion structure.
a, 4b, 4c, etc. (FIG. 3 (b)).

【0050】そして、このとき、ダイヤフラム電極5と
固定電極6の間の静電容量は、突起構造17の配列間隔
に等しい大きさの弾性構造、すなわち突起構造17の中
の隣接する突起構造17a、17b、17c、17d等
によって囲まれる面積に等しい大きさを持った微小な弾
性構造4a、4b、4c等と、それぞれの微小な弾性構
造4a、4b、4c等に対向する固定電極6の間の静電
容量が、多数並列に配列された状態と等価となる。そこ
で、微小な弾性構造4a、4b、4c等とこれらに対向
する固定電極6の間の静電容量の全総和がダイヤフラム
電極5と固定電極6間の静電容量として検出される。し
たがって圧力に対する静電容量変化量は大きな値として
検出される(図4中b点)。
At this time, the capacitance between the diaphragm electrode 5 and the fixed electrode 6 is an elastic structure having a size equal to the arrangement interval of the protrusion structures 17, that is, the adjacent protrusion structures 17 a in the protrusion structures 17. Between the small elastic structures 4a, 4b, 4c, etc., having a size equal to the area surrounded by 17b, 17c, 17d, etc., and the fixed electrodes 6 facing the respective minute elastic structures 4a, 4b, 4c, etc. The capacitance is equivalent to a state in which many are arranged in parallel. Then, the total sum of the capacitances between the minute elastic structures 4a, 4b, 4c and the like and the fixed electrode 6 facing them is detected as the capacitance between the diaphragm electrode 5 and the fixed electrode 6. Therefore, the capacitance change amount with respect to the pressure is detected as a large value (point b in FIG. 4).

【0051】更に圧力が増加すると弾性構造4の変位量
も更に増加し(図3(c))、静電容量変化量も増加す
る(図4中c点)。しかし圧力がある一定値を越えると
弾性構造4の変位量も大きくなるものの(図3
(d))、圧力対静電容量特性は直線性を失ってしまう
(図4中d点)。通常、真空センサとして使用する場合
は図4中a〜cの範囲の領域を使用する。
When the pressure further increases, the displacement amount of the elastic structure 4 further increases (FIG. 3C), and the capacitance change amount also increases (point c in FIG. 4). However, when the pressure exceeds a certain value, the displacement of the elastic structure 4 also increases (see FIG. 3).
(D)), the pressure-capacitance characteristics lose linearity (point d in FIG. 4). Usually, when used as a vacuum sensor, an area in the range of a to c in FIG. 4 is used.

【0052】ところで、図4中c点に相当する最大測定
圧力限界は突起構造17の配列間隔に依存する。例えば
弾性構造4を厚さ7μmの単結晶シリコンとした場合、
弾性構造4aが正方形であって、突起構造17の配列間
隔(図2(a)中、突起構造17aと17bとの間隔、
突起構造17aと17cとの間隔)がそれぞれ0.6m
mであれば、最大測定圧力限界は大気圧(100,00
0Pa)程度、それぞれ3mmであれば、最大測定圧力
限界は300Pa程度となる。
Incidentally, the maximum measurement pressure limit corresponding to the point c in FIG. 4 depends on the arrangement interval of the projection structures 17. For example, when the elastic structure 4 is a single-crystal silicon having a thickness of 7 μm,
The elastic structure 4a has a square shape, and the arrangement interval of the protrusion structures 17 (the distance between the protrusion structures 17a and 17b in FIG.
The distance between the projection structures 17a and 17c) is 0.6 m, respectively.
m, the maximum measured pressure limit is the atmospheric pressure (100,00
0 Pa) and 3 mm each, the maximum measurement pressure limit is about 300 Pa.

【0053】図8に示した従来の静電容量型真空センサ
では、測定圧力領域を変える場合には弾性構造4の厚さ
を変えることによって対応するが、図9に示した二つの
弾性構造を持つ従来の静電容量型真空センサでは、弾性
構造12、13は製造プロセス上同時に作られているた
めにその厚さを相互に異なるものとして測定圧力領域を
変えることは不可能である。したがって弾性構造12、
13の大きさを変えることによって測定圧力領域を制御
している。しかしながら一方で、高い圧力領域を検出す
ためには弾性構造の大きさを小さくすることになるが、
その場合には静電容量の値自体が小さくなる上に圧力変
化による静電容量の変化量も減少し、正確な圧力測定は
困難となる。
In the conventional capacitive vacuum sensor shown in FIG. 8, when the measurement pressure range is changed, the thickness is changed by changing the thickness of the elastic structure 4. However, the two elastic structures shown in FIG. In the conventional capacitance type vacuum sensor having the same, since the elastic structures 12 and 13 are formed simultaneously in the manufacturing process, it is impossible to change the measurement pressure region by making the thicknesses thereof different from each other. Therefore, the elastic structure 12,
The measurement pressure range is controlled by changing the size of 13. However, on the other hand, in order to detect a high pressure region, the size of the elastic structure is reduced,
In that case, the capacitance itself becomes small and the amount of change in the capacitance due to the pressure change also decreases, making accurate pressure measurement difficult.

【0054】一方、図1に示した本発明の実施例では、
突起構造17の配列間隔を変えることによって、すなわ
ち、突起構造17の中の隣接する突起構造17a、17
b、17c、17d等によって囲まれる微小な弾性構造
4a、4b、4c等の面積を変えることによって、真空
センサの測定圧力領域を変更できる。
On the other hand, in the embodiment of the present invention shown in FIG.
By changing the arrangement interval of the protrusion structures 17, that is, adjacent protrusion structures 17a, 17
The measurement pressure region of the vacuum sensor can be changed by changing the area of the minute elastic structures 4a, 4b, 4c and the like surrounded by b, 17c, 17d and the like.

【0055】つまり弾性構造4全体の大きさ(面積)を
小さくしなくても、突起構造17の配列間隔を狭くし、
突起構造17の中の隣接する突起構造17a、17b、
17c、17d等によって囲まれる微小な弾性構造4a
等の面積を狭くすることによって、真空センサの測定圧
力領域を比較的高い圧力の領域に変更できる。そして、
このようにしても、弾性構造4全体で考えれば、微小な
弾性構造4a等が多数並列配置された構造であるので、
圧力変化によって生ずる容量変化量を測定に支障の無い
程度に保つことができる。
That is, even if the size (area) of the entire elastic structure 4 is not reduced, the arrangement interval of the protrusion structures 17 can be reduced.
Adjacent protrusion structures 17a, 17b among the protrusion structures 17;
Fine elastic structure 4a surrounded by 17c, 17d, etc.
By reducing the area such as the above, the measurement pressure area of the vacuum sensor can be changed to a relatively high pressure area. And
Even in this case, considering the elastic structure 4 as a whole, it is a structure in which many minute elastic structures 4a and the like are arranged in parallel.
The amount of change in capacity caused by the change in pressure can be kept to a level that does not hinder measurement.

【0056】むしろ、逆に、弾性構造4全体を大きくし
ても、突起構造17の配列間隔を保ってさえおけば、す
なわち、突起構造17の中の隣接する突起構造17a、
17b、17c、17d等によって囲まれる微小な弾性
構造4a、4b、4c等の面積が保たれるように突起構
造17(17a、17b、17c、17d等)を立設さ
せておけば、測定可能な圧力領域を変えずに、静電容量
及び圧力変化による静電容量の変化量を更に増やすこと
ができ、より精度の高い圧力測定が可能な静電容量型真
空センサを実現することができる。
On the contrary, conversely, even if the entire elastic structure 4 is enlarged, as long as the arrangement interval of the protrusion structures 17 is maintained, that is, the adjacent protrusion structures 17a in the protrusion structures 17,
Measurement is possible if the protrusion structures 17 (17a, 17b, 17c, 17d, etc.) are erected so that the area of the minute elastic structures 4a, 4b, 4c, etc. surrounded by 17b, 17c, 17d, etc. is maintained. The capacitance and the amount of change in capacitance due to pressure change can be further increased without changing the pressure range, and a capacitance-type vacuum sensor capable of measuring pressure with higher accuracy can be realized.

【0057】前記のように、弾性構造4の大きさ(面
積)を変えることなしに、突起構造17の配列間隔を変
える、あるいは、突起構造17の配列間隔を保ちつつ、
弾性構造4全体を大きくすることは、静電容量型真空セ
ンサをマイクロマシン技術によって作製する場合、容易
に行うことができる。そこで、測定可能な圧力領域が異
なる静電容量型真空センサを容易に製造することができ
る。
As described above, without changing the size (area) of the elastic structure 4, the arrangement interval of the projection structures 17 is changed, or the arrangement interval of the projection structures 17 is maintained.
Enlarging the entire elastic structure 4 can be easily performed when a capacitance type vacuum sensor is manufactured by a micromachine technology. Therefore, it is possible to easily manufacture a capacitance type vacuum sensor having different measurable pressure regions.

【0058】図5は本発明の他の実施例を示したもので
ある。図5中、図1で説明した各要素と実質的に同一の
要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
FIG. 5 shows another embodiment of the present invention. 5, elements substantially the same as the elements described in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0059】図5図示の静電容量型真空センサは、内部
に空間を隔てて対向配置されているダイヤフラム電極5
と固定電極6との間の間隔が、弾性構造24、34上に
立設されている絶縁体からなる突起構造17の高さより
大きくなっている点が図1図示の実施形態のものと相違
している。
The capacitance-type vacuum sensor shown in FIG. 5 has a diaphragm electrode
1 is different from that of the embodiment shown in FIG. 1 in that the distance between the electrode and the fixed electrode 6 is larger than the height of the projecting structure 17 made of an insulator standing upright on the elastic structures 24 and 34. ing.

【0060】そこで、図5図示の静電容量型真空センサ
では、真空装置2の内部空間に連通する領域3の圧力が
十分低く、ダイヤフラム電極5の弾性構造24、34が
変位せずほぼ平坦である状態では、突起構造17は固定
電極6に接触していない。
Therefore, in the capacitive vacuum sensor shown in FIG. 5, the pressure in the region 3 communicating with the internal space of the vacuum device 2 is sufficiently low, and the elastic structures 24 and 34 of the diaphragm electrode 5 are substantially flat without displacement. In one state, the projection structure 17 is not in contact with the fixed electrode 6.

【0061】更に、図5図示の静電容量型真空センサ
は、ダイヤフラム電極5が備えている弾性構造が、それ
ぞれ大きさが異なる複数の弾性構造24、34からなる
ものである点が図1図示の実施形態のものと相違してい
る。図5中、剛性構造14、14で支持されている右側
の弾性構造24の大きさ(面積)の方が、剛性構造1
4、14で支持されている左側の弾性構造34の大きさ
(面積)より小さくなっている。
Further, the capacitance type vacuum sensor shown in FIG. 5 is different from FIG. 1 in that the elastic structure provided in the diaphragm electrode 5 comprises a plurality of elastic structures 24 and 34 having different sizes. This is different from the embodiment. In FIG. 5, the size (area) of the right elastic structure 24 supported by the rigid structures 14 is the rigid structure 1.
It is smaller than the size (area) of the left elastic structure 34 supported by 4 and 14.

【0062】図6(a)乃至図6(d)は図5に示した
実施例の一つの弾性構造24が圧力に対して変位する様
子を示した図であり、図7(a)はそのときのダイヤフ
ラム電極5と固定電極6間の静電容量変化の様子を示し
た特性図である。
FIGS. 6 (a) to 6 (d) are views showing a state in which one elastic structure 24 of the embodiment shown in FIG. 5 is displaced by pressure, and FIG. FIG. 9 is a characteristic diagram showing a state of a change in capacitance between the diaphragm electrode 5 and the fixed electrode 6 at the time.

【0063】まず、真空装置2の内部空間に連通する領
域3の圧力が非常に小さい場合には、弾性構造24の変
位量は非常に小さく、弾性構造24はほぼ平坦な状態と
なる(図6(a))。そしてこのときのダイヤフラム電
極5と固定電極6の間の静電容量を圧力対静電容量特性
の原点とする(図7(a)中a点)。
First, when the pressure in the region 3 communicating with the internal space of the vacuum device 2 is very small, the amount of displacement of the elastic structure 24 is very small, and the elastic structure 24 is almost flat (FIG. 6). (A)). Then, the capacitance between the diaphragm electrode 5 and the fixed electrode 6 at this time is set as the origin of the pressure-capacitance characteristic (point a in FIG. 7A).

【0064】次に圧力が徐々に上昇すると弾性構造24
は変位していき(図6(b))、静電容量は圧力に対し
て比例して増加して行く(図7(a)中bで示した領
域)。更に圧力が上昇すると突起構造17の先端が固定
電極6に接触し始め、これによって容量の変化量は減少
し始め、この状態は弾性構造24上に形成された突起構
造17のほぼ全てが固定電極6に接する(図6(c))
まで続き、この間、圧力対静電容量特性は直線性を失う
(図7(a)中cで示した領域)。
Next, when the pressure gradually increases, the elastic structure 24
Are displaced (FIG. 6B), and the capacitance increases in proportion to the pressure (the area indicated by b in FIG. 7A). When the pressure further increases, the tip of the projection structure 17 starts to contact the fixed electrode 6, whereby the amount of change in capacitance starts to decrease, and this state means that almost all of the projection structure 17 formed on the elastic structure 24 is fixed. 6 (Fig. 6 (c))
During this time, the pressure-capacitance characteristics lose linearity (the area indicated by c in FIG. 7A).

【0065】しかしその後更に圧力を上昇させると、図
1から図4の実施例で示したように複数の突起構造17
の配列間隔に等しい大きさの小さな静電容量センサを多
数並列に結合させたのと同等の振る舞いをしながら静電
容量は変化するため、結局圧力対静電容量特性は再び直
線性を示し(図7(a)中dで示した領域)、この部分
から正確な圧力測定が可能となる。
However, when the pressure is further increased thereafter, as shown in the embodiment of FIGS.
Since the capacitance changes while acting in the same manner as connecting a large number of small capacitance sensors having the same size as the arrangement interval in parallel, the pressure-capacitance characteristics eventually show linearity again ( An area indicated by d in FIG. 7A) can accurately measure pressure from this part.

【0066】しかしながらこの方式では、図7(a)中
cで示した領域のように一時的に正確な圧力を測定する
ことができない範囲が発生する。
However, in this method, a range in which an accurate pressure cannot be measured temporarily occurs, such as a region indicated by c in FIG. 7A.

【0067】そこで図5に示した様に、一つの静電容量
型真空センサ内部に大きさの異なる複数の弾性構造2
4、34を設けておく。また、それぞれの弾性構造2
4、34の上に配列間隔の異なる突起構造17、17を
設けておく(図5図示の実施例では、図中左側の弾性構
造34の上に立設されている突起構造の配列間隔の方
が、図中右側の弾性構造24の上に立設されている突起
構造の配列間隔より大きい)。
Therefore, as shown in FIG. 5, a plurality of elastic structures 2 having different sizes are accommodated in one capacitive vacuum sensor.
4 and 34 are provided. In addition, each elastic structure 2
Protrusions 17 and 17 having different arrangement intervals are provided on the upper and lower sides 4 and 34 (in the embodiment shown in FIG. 5, the arrangement intervals of the projection structures standing on the elastic structure 34 on the left side in FIG. Is larger than the arrangement interval of the protrusion structures standing on the elastic structure 24 on the right side in the figure).

【0068】例えば、ここでは図5中の弾性構造34、
24の大きさを表示するA、Bの寸法、突起構造の配列
間隔を表示するC、Dの寸法を、A=5mm、B=4m
m、C=2.5mm、D=0.6mmとし、弾性構造3
4、24のいずれにおいても、隣接する突起構造によっ
て囲まれる面は正方形であるとすると、図7(b)に示
したようにそれぞれの弾性構造から圧力対静電容量特性
が得られる。
For example, here, the elastic structure 34 in FIG.
The dimensions of A and B indicating the size of 24, the dimensions of C and D indicating the arrangement interval of the projection structure are A = 5 mm, B = 4 m
m, C = 2.5 mm, D = 0.6 mm, elastic structure 3
In any of 4 and 24, assuming that the surface surrounded by the adjacent protruding structures is a square, pressure-capacitance characteristics can be obtained from the respective elastic structures as shown in FIG. 7B.

【0069】これらは弾性構造24、34の大きさや突
起構造17の配列間隔が異なるために、図7(a)中の
cで示した様な正確な圧力を測定することができない領
域が現れる圧力は異なる。つまり、図7(b)中のAで
は10−2〜10−1Pa、Bでは10−1〜10
a、Cでは10〜10Pa、Dでは10〜10
Paの圧力領域を正確に測定することが可能であり、全
体で10−2〜10Paの広範囲に渡る圧力の測定が
可能となる。
These are the sizes and protrusions of the elastic structures 24 and 34.
Since the arrangement intervals of the raised structures 17 are different, in FIG.
Area where accurate pressure cannot be measured as shown in c.
The pressure at which the zone appears differs. That is, at A in FIG.
Is 10-2-10-110 for Pa and B-1-101P
a, 10 for C1-10310 for Pa and D3-10 5
It is possible to accurately measure the pressure range of Pa
10 in the body-2-105Measurement of pressure over a wide range of Pa
It becomes possible.

【0070】すなわち、図5図示のように、面積が異な
る弾性構造24、34の上に立設されている突起構造の
中の隣接する複数の突起構造によって囲まれる面積を、
弾性構造24の上に立設されている突起構造の中の隣接
する複数の突起構造によって囲まれる面積と、弾性構造
34の上に立設されている突起構造の中の隣接する複数
の突起構造によって囲まれる面積とでそれぞれ相違する
ようにしておくことによって、広い圧力領域を測定可能
であって、なおかつ、その広い圧力領域の中で、正確な
圧力を測定することができない領域が生じないようにす
ることができる。
That is, as shown in FIG. 5, the area surrounded by a plurality of adjacent protrusion structures among the protrusion structures erected on the elastic structures 24 and 34 having different areas is as follows.
The area surrounded by a plurality of adjacent protrusion structures among the protrusion structures erected on the elastic structure 24 and the plurality of adjacent protrusion structures among the protrusion structures erected on the elastic structure 34 By making them different from each other by the area surrounded by, it is possible to measure a wide pressure region, and furthermore, in such a wide pressure region, there is no region where accurate pressure cannot be measured. Can be

【0071】以上説明したとおり、図5図示の静電容量
型真空センサによれば、内部に空間を隔てて対向配置さ
れているダイヤフラム電極5と固定電極6との間の間隔
を、弾性構造上に立設されている絶縁体からなる突起構
造の高さより大きくしておくことによって、測定すべき
圧力が非常に小さくて、弾性構造上に立設されている突
起構造の頂点側が対向する固定電極に接していない時点
での圧力測定を行うことができる。また、圧力が上昇
し、弾性構造上に立設されている突起構造の頂点側が対
向する固定電極に接触して以降は、図1〜図4を用いて
説明したように、隣接する突起構造によって囲まれる微
小な面積の弾性構造が多数並列設置されている圧力セン
サとして、比較的高い圧力領域まで圧力測定を行うこと
ができる。そこで、低い圧力領域から、比較的高い圧力
領域まで測定可能な圧力領域を広げることができる。
As described above, according to the capacitance type vacuum sensor shown in FIG. 5, the distance between the diaphragm electrode 5 and the fixed electrode 6 which are opposed to each other with a space therebetween is set to an elastic structure. By setting the height to be greater than the height of the projection structure made of an insulator, the pressure to be measured is very small, and the top of the projection structure standing on the elastic structure faces the fixed electrode. The pressure measurement at the time when it is not in contact with can be performed. Further, after the pressure is increased and the apex side of the protrusion structure erected on the elastic structure comes into contact with the opposing fixed electrode, as described with reference to FIGS. As a pressure sensor in which a large number of elastic structures having a small area to be surrounded are installed in parallel, pressure measurement can be performed up to a relatively high pressure region. Thus, a measurable pressure region can be expanded from a low pressure region to a relatively high pressure region.

【0072】また、図5図示の静電容量型真空センサの
ように、ダイヤフラム電極5が備えている弾性構造がそ
れぞれ大きさが異なる複数の弾性構造24、34からな
るようにすることによって、例えば、それぞれ面積が異
なる弾性構造部分において、異なる圧力領域の圧力を測
定できるように、各弾性構造の面積を所定の比率で、順
次異なる大きさにすることによって、それぞれの弾性構
造24、34で正確に測定できる圧力領域を順次相違さ
せ、広範囲に渡る圧力測定を可能にすることができる。
これは、内部に空間を隔てて対向配置されているダイヤ
フラム電極と固定電極の間の間隔が、突起構造の高さと
等しい場合(図1図示の実施形態)、突起構造の高さよ
り大きい場合(図5図示の実施形態)のいずれにも採用
し得るものである。
Further, as in the capacitance type vacuum sensor shown in FIG. 5, the elastic structure of the diaphragm electrode 5 is made up of a plurality of elastic structures 24 and 34 having different sizes. In order to measure the pressures in the different pressure regions in the elastic structure portions having different areas, the respective elastic structures 24 and 34 are accurately formed by sequentially arranging the areas of the respective elastic structures at predetermined ratios to have different sizes. The pressure range that can be measured can be sequentially changed to enable pressure measurement over a wide range.
This is because when the distance between the diaphragm electrode and the fixed electrode, which are opposed to each other with a space therebetween, is equal to the height of the protrusion structure (the embodiment shown in FIG. 1), or is larger than the height of the protrusion structure (FIG. 1). 5 embodiment).

【0073】更に、ダイヤフラム電極5が備えている弾
性構造がそれぞれ大きさが異なる複数の弾性構造24、
34からなるようにすると共に、弾性構造の固定電極に
対向する面の上に立設される突起構造の中の隣接する複
数の突起構造によって囲まれる面積(この面積は、どの
程度の圧力でどの程度変形するのかあらかじめ把握され
ている大きさ=面積となっているものである)をそれぞ
れ異ならせることによって、広い圧力領域を測定可能で
あって、なおかつ、その広い圧力領域の中で、正確な圧
力を測定することができない領域が生じないようにする
ことができる。
Further, the elastic structures of the diaphragm electrode 5 are different from each other in size.
34 and an area surrounded by a plurality of adjacent protrusion structures among the protrusion structures standing on the surface of the elastic structure facing the fixed electrode (this area is The degree of deformation is a magnitude that has been grasped in advance and the area is an area), so that a wide pressure region can be measured. An area where the pressure cannot be measured can be prevented.

【0074】以上添付図面を参照して本発明の好ましい
実施形態を説明したが、本発明はかかる実施形態に限定
されるものではなく、特許請求の範囲の記載から把握さ
れる技術的範囲において種々の形態に変更可能である。
Although the preferred embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to such embodiments, and various modifications may be made within the technical scope understood from the appended claims. It can be changed to the form.

【0075】例えば、図1、図2(a)、(b)、図5
の実施形態では、いずれもダイヤフラム電極5における
弾性構造4、24、34の固定電極6に対向している面
の上に絶縁体からなる突起構造が立設されていたが、こ
れとは逆に、固定電極6の弾性構造4、24、34に対
向している面の上に絶縁体からなる突起構造が立設され
ている構造とすることもできる。また、突起構造の中の
隣接する複数の突起構造によって囲まれる面積が、どの
程度の圧力でどの程度変形するのかあらかじめ把握され
ている大きさであれば十分であるので、弾性構造4、2
4、34の固定電極6に対向している面の上と、固定電
極6の弾性構造4、24、34に対向している面の上と
の双方に、絶縁体からなる突起構造が立設されている構
造とすることもできる。いずれの構造もマイクロマシン
技術を用いて容易に製造することが可能である。
For example, FIGS. 1, 2 (a), (b), and FIG.
In the first embodiment, the projection structure made of an insulator is provided upright on the surface of the diaphragm electrode 5 facing the fixed electrode 6 of the elastic structure 4, 24, 34. Alternatively, a structure in which a protrusion structure made of an insulator is provided upright on a surface of the fixed electrode 6 facing the elastic structures 4, 24, 34 may be employed. Further, it is sufficient if the area surrounded by a plurality of adjacent protrusion structures in the protrusion structures is large enough to grasp in advance how much pressure and how much deformation will occur.
Projection structures made of an insulator are provided on both the surface of the fixed electrode 6 facing the fixed electrode 6 and the surface of the fixed electrode 6 facing the elastic structure 4, 24, 34. The structure can also be used. Either structure can be easily manufactured using micromachine technology.

【0076】[0076]

【発明の効果】本発明によれば、静電容量型真空センサ
の固定電極やダイヤフラム電極の大きさを変えることな
く、ダイヤフラム電極の弾性構造上及び/又は固定電極
上に形成した突起構造の配列間隔を変えるだけで、真空
センサの測定圧力領域を変更することができる。
According to the present invention, the arrangement of the projection structure formed on the elastic structure of the diaphragm electrode and / or on the fixed electrode without changing the size of the fixed electrode or the diaphragm electrode of the capacitance type vacuum sensor. The measurement pressure range of the vacuum sensor can be changed only by changing the interval.

【0077】また、弾性構造上及び/又は固定電極上に
形成される突起構造の隣接する突起構造によって囲まれ
る面積(大きさ)を小さくすることによって、圧力セン
サの測定圧力領域を比較的高い圧力に設定する場合にお
いても、固定電極やダイヤフラム電極全体の大きさは小
さくする必要がないので、これらの電極が形成する静電
容量の値や、圧力によって変化する静電容量の変化量も
小さくなることもない。そこで、比較的高い圧力領域
で、しかも高い精度での圧力測定が可能である。
Further, by reducing the area (size) surrounded by the protrusion structure adjacent to the protrusion structure formed on the elastic structure and / or the fixed electrode, the measurement pressure area of the pressure sensor can be relatively high. In the case of setting as well, it is not necessary to reduce the size of the fixed electrode and the diaphragm electrode as a whole, so that the value of the capacitance formed by these electrodes and the amount of change in the capacitance that changes due to pressure are also reduced. Not even. Thus, pressure measurement can be performed in a relatively high pressure range and with high accuracy.

【0078】一方、圧力センサの測定圧力領域を変更す
る場合においても、弾性構造部の厚さを変更する必要が
ないために、真空センサ内部の各部の厚さ寸法や公差を
考慮しながら設計変更する必要が無く、むしろ突起構造
の配列間隔を変更するだけで様々な測定圧力領域に対応
した静電容量型真空センサを製造することができるため
に、他の部分の製造プロセスは全て共通化でき、その結
果、製造プロセスの単純化、製造コストの低減、部品数
の削減、設計変更のための時間や労力の低減が可能であ
る等の効果がある。
On the other hand, even when the measurement pressure range of the pressure sensor is changed, it is not necessary to change the thickness of the elastic structure portion, so that the design change is performed in consideration of the thickness dimensions and tolerances of each portion inside the vacuum sensor. It is not necessary to do this, but rather, it is possible to manufacture capacitance-type vacuum sensors corresponding to various measurement pressure regions simply by changing the arrangement interval of the projection structure. As a result, there are effects such as simplification of the manufacturing process, reduction of the manufacturing cost, reduction of the number of parts, and reduction of time and labor for design change.

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

【図1】 本発明の好ましい実施例を表す図。FIG. 1 is a diagram illustrating a preferred embodiment of the present invention.

【図2】 図1図示の本発明の静電容量型真空センサに
採用されている突起構造を説明する図であって、(a)
は、個々が独立して弾性構造上に立設されている複数の
突起構造を説明する斜視図、(b)は、複数の突条が交
差するように弾性構造上に立設されている複数の突起構
造を説明する斜視図。
FIGS. 2A and 2B are diagrams for explaining a projection structure adopted in the capacitance type vacuum sensor of the present invention shown in FIG. 1; FIG.
Is a perspective view illustrating a plurality of projection structures each independently standing on the elastic structure, and (b) is a plurality of projection structures standing on the elastic structure such that a plurality of protrusions intersect. FIG.

【図3】 図1図示の本発明の静電容量型真空センサの
弾性構造の変位の様子を示す図であって、(a)は弾性
構造に加わる圧力が低い場合、(b)は弾性構造に外部
から圧力が加わって微小な弾性構造ごとに変位が生じ始
めた場合、(c)は弾性構造に外部から加わる圧力が増
加し弾性構造の変位量が増加した場合、(d)は更に強
い圧力が加わって弾性構造の変位量が更に増加した場合
である。
3A and 3B are diagrams showing a state of displacement of an elastic structure of the capacitive vacuum sensor of the present invention shown in FIG. 1, wherein FIG. 3A shows a case where pressure applied to the elastic structure is low, and FIG. (C) shows a case where displacement starts to occur for each minute elastic structure due to external pressure applied to the elastic structure, and (d) shows a case where the amount of displacement of the elastic structure increases due to an increase in the pressure applied to the elastic structure from the outside. This is the case where the amount of displacement of the elastic structure further increases due to the application of pressure.

【図4】 図1図示の本発明の静電容量型真空センサに
おける圧力対静電容量特性を表す図。
FIG. 4 is a diagram showing pressure-capacitance characteristics in the capacitance-type vacuum sensor of the present invention shown in FIG. 1;

【図5】 本発明の他の好ましい実施例を表す図。FIG. 5 is a diagram showing another preferred embodiment of the present invention.

【図6】 図5図示の本発明の静電容量型真空センサの
弾性構造の変位の様子を示す図であって、(a)は弾性
構造に加わる圧力が低い場合、(b)は弾性構造に外部
から圧力が加わって弾性構造に変位が生じ始めた場合、
(c)は弾性構造に外部から加わる圧力が増加し、弾性
構造上の突起構造のほぼ全てが固定電極に接した状態、
(d)は更に強い圧力が加わって微小な弾性構造ごとの
変位量が大きくなった場合である。
6A and 6B are views showing the state of displacement of an elastic structure of the capacitance type vacuum sensor of the present invention shown in FIG. 5, wherein FIG. 6A shows a case where the pressure applied to the elastic structure is low, and FIG. If the elastic structure begins to be displaced by external pressure,
(C) shows a state in which the pressure applied to the elastic structure from the outside increases, and almost all of the protrusion structures on the elastic structure are in contact with the fixed electrode;
(D) is a case where a stronger pressure is applied to increase the displacement amount for each minute elastic structure.

【図7】(a)図5図示の本発明の静電容量型真空セン
サの一つの弾性構造に関するダイヤフラム電極と固定電
極間の静電容量変化の様子を示した特性図。 (b)図5図示の本発明の静電容量型真空センサにおけ
る圧力対静電容量特性を表す図。
7A is a characteristic diagram showing a state of a change in capacitance between a diaphragm electrode and a fixed electrode regarding one elastic structure of the capacitance type vacuum sensor of the present invention shown in FIG. 5; FIG. 6B is a diagram showing pressure versus capacitance characteristics in the capacitance type vacuum sensor of the present invention shown in FIG.

【図8】 従来の静電容量型真空センサを表す図。FIG. 8 is a diagram showing a conventional capacitance vacuum sensor.

【図9】 従来の他の静電容量型真空センサを表す図。FIG. 9 is a diagram showing another conventional capacitance vacuum sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基準圧力室 2 真空装置 3 真空装置の内部空間に連通する領域 4 弾性構造 5 ダイヤフラム電極 6 固定電極 7 電気回路 8 導線 9 センサケース 10 絶縁基板 11 ゲッタ 12 大きさが2mm角の弾性構造 13 大きさが4mm角の弾性構造 14 剛性構造 15 固定電極 16 固定電極 17 突起構造 17a、17b、17c、17d 独立した突起構造 17e、17f、17g、17h 突条が交差している
突起構造
REFERENCE SIGNS LIST 1 reference pressure chamber 2 vacuum device 3 region communicating with the internal space of vacuum device 4 elastic structure 5 diaphragm electrode 6 fixed electrode 7 electric circuit 8 conductive wire 9 sensor case 10 insulating substrate 11 getter 12 elastic structure having a size of 2 mm square 13 size 4 mm square elastic structure 14 Rigid structure 15 Fixed electrode 16 Fixed electrode 17 Projection structure 17a, 17b, 17c, 17d Independent projection structure 17e, 17f, 17g, 17h Projection structure where projections intersect

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 内部に空間を隔てて弾性構造を有するダ
イヤフラム電極と、剛性構造上の固定電極とを対向させ
て配置し、外部から前記ダイヤフラム電極に気体圧力が
加わったときに前記ダイヤフラム電極の弾性構造が弾性
変形することにより、前記ダイヤフラム電極と前記固定
電極との間の静電容量が変化することを利用して、前記
気体の圧力を測定する原理の静電容量型真空センサにお
いて、 前記弾性構造の固定電極に対向している面、又は前記固
定電極の弾性構造に対向している面の一方、あるいは両
方の面の上に、絶縁体からなる突起構造が、当該突起構
造の中の隣接する突起構造によって囲まれる面積があら
かじめ定められている大きさになるように立設されてい
ることを特徴とする静電容量型真空センサ。
A diaphragm electrode having an elastic structure and a fixed electrode on a rigid structure are arranged to face each other with a space therebetween, and when a gas pressure is applied to the diaphragm electrode from the outside, the diaphragm electrode is connected to the fixed electrode. The capacitance type vacuum sensor of the principle of measuring the pressure of the gas by utilizing the change in the capacitance between the diaphragm electrode and the fixed electrode due to the elastic deformation of the elastic structure, A projection structure made of an insulator is provided on one or both surfaces of the surface facing the fixed electrode of the elastic structure, or the surface facing the elastic structure of the fixed electrode, in the projection structure. An electrostatic capacitance type vacuum sensor, wherein an area surrounded by an adjacent protrusion structure is provided upright so as to have a predetermined size.
【請求項2】 内部に空間を隔てて対向配置されている
ダイヤフラム電極と固定電極との間の間隔は、前記突起
構造の高さに等しいことを特徴とする請求項1記載の静
電容量型真空センサ。
2. The electrostatic capacitance type according to claim 1, wherein the distance between the diaphragm electrode and the fixed electrode, which are opposed to each other with a space therebetween, is equal to the height of the projection structure. Vacuum sensor.
【請求項3】 内部に空間を隔てて対向配置されている
ダイヤフラム電極と固定電極との間の間隔は、前記突起
構造の高さより大きいことを特徴とする請求項1記載の
静電容量型真空センサ。
3. A capacitance type vacuum as set forth in claim 1, wherein a distance between a diaphragm electrode and a fixed electrode which are disposed to face each other with a space therebetween is larger than a height of said projection structure. Sensor.
【請求項4】 前記ダイヤフラム電極が備えている弾性
構造はそれぞれ大きさが異なる複数の弾性構造からなる
ものであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか
一項記載の静電容量型真空センサ。
4. The electrostatic capacitance type according to claim 1, wherein the diaphragm electrode includes a plurality of elastic structures having different sizes. Vacuum sensor.
【請求項5】 前記突起構造は、弾性構造の固定電極に
対向している面、又は固定電極の弾性構造に対向してい
る面の一方、あるいは両方の面の上に、複数個の突起構
造がそれぞれ独立して立設されているものであることを
特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項記載の静電容
量型真空センサ。
5. The projection structure according to claim 1, wherein the projection structure includes a plurality of projection structures on one or both of a surface of the elastic structure facing the fixed electrode and a surface of the fixed electrode facing the elastic structure. The capacitance type vacuum sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein each of them is independently erected.
【請求項6】 前記突起構造は、弾性構造の固定電極に
対向している面、又は固定電極の弾性構造に対向してい
る面の一方、あるいは両方の面の上に、複数の突条が交
差するように立設されているものであることを特徴とす
る請求項1乃至4のいずれか一項記載の静電容量型真空
センサ。
6. The projection structure has a plurality of ridges on one or both of a surface of the fixed electrode facing the fixed electrode and a surface of the fixed electrode facing the elastic structure. The capacitance type vacuum sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein the capacitance type vacuum sensor is set up so as to intersect.
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