JP2813721B2 - 容量型圧力センサ - Google Patents
容量型圧力センサInfo
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Description
した容量型圧力センサに関し、特に、ゲージ圧測定用の
容量型圧力センサに関する。
て抵抗の変化を測定する圧力センサに比べて感度が良
い。 ここで、特に、微圧を測定する場合においては、容量
型圧力センサの基準圧室の被測定圧力を受ける感圧ダイ
ヤフラム部側と反対側から大気圧又は基準圧を導入した
ゲージ圧型の容量型圧力センサが用いられている。 上記ゲージ圧型の容量型圧力センサは、第3図にその
平面図、第4図に第3図のIV−IV線に沿った縦断面図が
示されている。 その構成は、先ず、単結晶シリコンから成る一方の半
導体基板31に微細加工を施して例えば、角形の感圧ダイ
ヤフラム部32を形成する。 そして、その半導体基板31に電極33及び電極間の容量
から圧力値を求めるための回路部34等が半導体製造技術
を用いて形成され集積化されている。 次に、他方の例えば、パイレックスガラスから成るガ
ラス基板41に大気圧又は基準圧を導入する穴部45を設け
た後、スパッタリング法により電極43及びその接続端子
部44等を形成する。 そして、半導体基板31とガラス基板41とを接合するこ
とにより、対向する電極33,43を有する基準圧室35が形
成されたゲージ圧型の容量型圧力センサ30となる。 尚、48は外部に信号を取り出す信号線であり、その信
号線48は半導体基板31に形成された回路部34と導電性接
着剤49等を介して接続されている。 ここで、一般に、容量Cは、 (ε:誘電率,A:電極面積,d:電極間隔) で求められる。 上記ゲージ圧型の容量型圧力センサ30においては、半
導体基板31に形成された感圧ダイヤフラム部32が被測定
圧力Pによりたわむことにより、対向した電極33,43間
の電極間隔dが変化し、容量Cに変化が生じることによ
りその圧力が測定される。
述のようにその基準圧室35が穴部45を介して大気等開放
であるためその環境雰囲気中のガス組成や温度・湿度に
左右されて容量Cに誤差を生じ易い。 つまり、基準圧室35内に存在するガス等の組成により
誘電率εが異なり、その誘電率εは温度・湿度によって
も変動するので、(1)式における容量Cが変化し、ゲ
ージ圧型の容量型圧力センサ30の零点及び感度が変化し
てしまうという問題があった。 本発明は、上記の課題を解決するための成されたもの
であり、その目的とするところは、基準圧室内のガス等
の誘電率の変化を検出し、感度等の補正を行うことによ
り高精度なゲージ圧型の容量型圧力センサを提供するこ
とである。
一方の基板は半導体で構成され、相互に接合された2つ
の基板と、両基板の接合部に形成され、大気圧又は基準
圧を与える基準圧媒体が導入され、測定圧の基準値を与
える微小ギャップの基準圧室と、その基準圧室の対向す
る両面に形成された電極と、一方の電極に平行に一方の
基板に形成され被測定圧力を受ける感圧ダイヤフラム部
と、基準圧室の感圧ダイヤフラム部側と反対側から基準
圧媒体を導入する穴部とを有し、電極間の容量により圧
力を測定する容量型圧力センサにおいて、電極の平面方
向で該電極の周囲に基準圧室を微小ギャップと同じに拡
張し、被測定圧力を受ける感圧ダイヤフラム部の影響を
受けないように形成され、測定された容量により基準圧
室内に導入される基準圧媒体の誘電率を検出できる補正
室と、補正室の微小ギャップの対向する両面で電極の周
囲に形成された補正電極とを備え、電極間の測定された
容量を、補正電極で測定された容量から求めた誘電率を
用いて基準誘電率における容量に補正し、その補正容量
から圧力を求めるようにしたことを特徴とする。
をその微小ギャップと同じに拡張され形成されており、
その補正室は被測定圧力を受ける感圧ダイヤフラム部の
影響を受けない剛体部となる。 そして、補正電極は上記補正室の微小ギャップの対向
する両面で上記電極の周囲に形成される。 このように構成されることにより、基準圧室と補正室
とは同一雰囲気中に存在することになる。 そして、補正室に形成された補正電極によって測定さ
れる容量は被測定圧力の影響を受けることはなく、単に
基準圧室に導入されるガス等の誘電率による影響のみを
受ける。この補正電極によって求められた容量から誘電
率εを求めて、基準誘電率ε0に対する比r=ε/ε0
が求められる。 そして、その比rによって、圧力測定用の電極で測定
された容量CmをC=Cm/rで補正すれば基準誘電率ε0に
換算した容量Cを求めることができる。そして、その補
正された容量Cから圧力換算すれば、正確な圧力が測定
される。
図である。そして、第2図は第1図のII−II線に沿った
縦断面図である。 第1図及び第2図を参照して本発明の容量型圧力セン
サ10を説明する。 11は被測定圧力Pを受ける感圧ダイヤフラム部12を形
成した上に電極13を形成した単結晶シリコンから成る半
導体基板である。その半導体基板11上には電極13の形成
と同様に半導体製造技術を用いて一体的に回路部14が形
成されている。そして、電極13は図略の接続端子部を介
して回路部14と接続されている。 又、21は上記電極13に対向した電極23を形成した他方
の例えばパイレックスガラス等から成るガラス基板であ
る。そして、そのガラス基板21の電極23のほぼ中央に穴
部25が設けられている。 そして、第2図に示されたように、半導体基板11とガ
ラス基板21が接合されることにより、容量型圧力センサ
10の基準圧室15が形成される。 更に、本発明の容量型圧力センサ10においては、上記
電極13,23の平面方向でその電極13,23の周囲に上記基準
圧室15が拡張された補正室16が形成される。 そして、その補正室16の微小ギャップの対向する両面
で電極13,23の周囲には補正電極17,27が形成されてい
る。 又、電極13,23及び補助電極17,27は、接合された後に
おいては、接続端子部24等を介してそれぞれ回路部14と
接続される。 そして、28は信号を取り出すための信号線であり、信
号線28は導電性接着剤29等を介して回路部14と接続され
ている。 このように構成された容量型圧力センサ10において
は、被測定圧力Pを感圧ダイヤフラム部12に受けるとそ
の感圧ダイヤフラム部12がたわむことにより、基準圧室
15で対向している電極13と電極23との間隔が変化し、そ
の容量が変化する。 ところが、上記電極13,23が対向した微小ギャップか
ら成る基準圧室15の周りに形成された補正室16で対向し
ている補正電極17と補正電極27との間隔は、補正室16自
身が剛体であるので、感圧ダイヤフラム部12が被測定圧
力Pを受けてもたわむことがなく変化しない。 そして、穴部25を介して基準圧室15と補正室16とは同
じ環境雰囲気中に存在する。 従って、基準圧室15の対向した電極13,23の容量から
求めた圧力値に対して、補正室16の対向した電極17,27
の容量から求めた圧力値により、環境雰囲気中に存在す
るガス等の組成による誘電率εの違い、又、温度・湿度
による誘電率εの変動を補正でき、高精度なゲージ圧型
の容量型圧力センサが提供できる。
を微小ギャップと同じに拡張し、被測定圧力を受ける感
圧ダイヤフラム部の影響を受けないように形成され、測
定された容量により基準圧室内に導入される基準圧媒体
の誘電率を検出できる補正室と、補正室の微小ギャップ
の対向する両面で電極の周囲に形成された補正電極とを
備え、電極間の測定された容量を、補正電極で測定され
た容量から求めた誘電率を用いて基準誘電率における容
量に補正し、その補正容量から圧力を求めるようにして
いる。従って、基準圧室に導入される基準圧媒体の誘電
率による測定圧力への影響が排除されることになり、基
準圧室の基準圧媒体の種類、温度等に依存しない真空等
の基準誘電率に基づく測定圧力が得られる。この結果、
圧力センサの使用環境に影響されない正確な圧力の測定
が可能となる。
ンサを示した平面図。第2図は第1図のII−II線に沿っ
た縦断面図。第3図は従来の容量型圧力センサを示した
平面図。第4図は第3図のIV−IV線に沿った縦断面図で
ある。 10……容量型圧力センサ、11……半導体基板 12……感圧ダイヤフラム部、13,23……電極 15……基準圧室、16……補正室 17,27……補正電極、21……ガラス基板 25……穴部
Claims (1)
- 【請求項1】少なくとも一方の基板は半導体で構成さ
れ、相互に接合された2つの基板と、前記両基板の接合
部に形成され、大気圧又は基準圧を与える基準圧媒体が
導入され、測定圧の基準値を与える微小ギャップの基準
圧室と、その基準圧室の対向する両面に形成された電極
と、一方の電極に平行に一方の基板に形成され被測定圧
力を受ける感圧ダイヤフラム部と、前記基準圧室の前記
感圧ダイヤフラム部側と反対側から前記基準圧媒体を導
入する穴部とを有し、前記電極間の容量により圧力を測
定する容量型圧力センサにおいて、 前記電極の平面方向で該電極の周囲に前記基準圧室を前
記微小ギャップと同じに拡張し、前記被測定圧力を受け
る前記感圧ダイヤフラム部の影響を受けないように形成
され、測定された容量により前記基準圧室内に導入され
る前記基準圧媒体の誘電率を検出できる補正室と、 前記補正室の微小ギャップの対向する両面で前記電極の
周囲に形成された補正電極とを備え、 前記電極間の測定された容量を、前記補正電極で測定さ
れた容量から求めた誘電率を用いて基準誘電率における
容量に補正し、その補正容量から圧力を求めるようにし
たことを特徴とする容量型圧力センサ。
Priority Applications (1)
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JP2036812A Expired - Fee Related JP2813721B2 (ja) | 1990-02-16 | 1990-02-16 | 容量型圧力センサ |
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Cited By (1)
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---|---|---|---|---|
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JP3489563B2 (ja) * | 1998-03-16 | 2004-01-19 | 株式会社日立製作所 | 容量型圧力センサ |
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JP5521971B2 (ja) * | 2010-10-20 | 2014-06-18 | 株式会社デンソー | センサ装置 |
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1990
- 1990-02-16 JP JP2036812A patent/JP2813721B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JP2016526170A (ja) * | 2013-06-04 | 2016-09-01 | 株式会社村田製作所 | 改良された圧力センサー構造 |
JP2017122722A (ja) * | 2013-06-04 | 2017-07-13 | 株式会社村田製作所 | 改良された圧力センサー構造 |
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