JP3205325B2 - 容量性圧力センサ及び容量性差圧センサ - Google Patents

容量性圧力センサ及び容量性差圧センサ

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JP3205325B2 JP2000082457A JP2000082457A JP3205325B2 JP 3205325 B2 JP3205325 B2 JP 3205325B2 JP 2000082457 A JP2000082457 A JP 2000082457A JP 2000082457 A JP2000082457 A JP 2000082457A JP 3205325 B2 JP3205325 B2 JP 3205325B2
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pressure sensor
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マリア シュミット エルケ
ヘグナー フランク
ヴェルテン トーマス
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エンヴェック メス− ウント レーゲルテヒニク ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー
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    • G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/0072—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance
    • G01L9/0075—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance using a ceramic diaphragm, e.g. alumina, fused quartz, glass

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、容量性圧力センサ
及び容量性差圧センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】通常はこのような圧力センサはセラミッ
ク、ガラス又は単結晶材料（例えばサフィア）から成る
基板及びセラミック、ガラス又は単結晶材料（例えばサ
フィア）から成るダイヤフラムを含み、このダイヤフラ
ムは基板をカバーし、このダイヤフラムとこのダイヤフ
ラムに面した基板の面との間に測定チャンバが形成され
るようにこの基板から間隔をおいて設けられる。
【０００３】基板とダイヤフラムの互いに面した面には
電極が設けられ、これらの電極のうちのそれぞれ互いに
対向配置された電極がコンデンサを形成し、これらの電
極は例えばスパッタリングによってデポジットされう
る。
【０００４】弾力性を有するダイヤフラムの上にこのダ
イヤフラムを変形するプロセス媒体の圧力が作用する
と、電極の間の間隔が変化し、この結果上記のコンデン
サのキャパシタンスが変化する。このキャパシタンス変
化は圧力を表す電気信号であり、この電気信号は評価電
子装置において後続処理される。
【０００５】よって、例えばＵＳ-Ａ５０５００３５に
は容量性圧力センサが記述されている。この容量性圧力
センサは次のものを含む。すなわち、第１の及び第２の
表面ならびに周面を有する酸化アルミニウムセラミック
から成る基板を含み、第１の表面の上に導電性材料から
なる第１の電極を含み、基板を貫通して第１の電極から
第２の表面に導かれる第１のスルーコネクションを含
み、酸化アルミニウムから成るダイヤフラムを含み、こ
のダイヤフラムは基板の上に接合材料によって接合箇所
に沿って固定されており、このダイヤフラムは第１の電
極に面した表面において第２の電極によって被覆されて
おり、この第２の電極は接合箇所を介して及びこの接合
箇所に接続された、第２の表面に導かれる第２のスルー
コネクションを介して接続されており、電極、スルーコ
ネクション及び接合材料はシルクスクリーン印刷法でデ
ポジットされた抵抗ペースト又は導電ペーストから成
る。
【０００６】２つの圧力の差、以下において差圧（diff
erential pressure）と呼ぶ、を測定するためには、通
常は各々の圧力に対して測定チャンバが使用される。こ
れらの測定チャンバは互いに空間的に及び機械的に接続
されており、それぞれ少なくとも１つの測定キャパシタ
ンスを備えている。このやり方で一方の測定チャンバに
作用する圧力と他方の測定チャンバに作用する圧力との
差に相応する電気信号を発生することが可能である。
【０００７】上記のシルクスクリーン印刷技術による電
極のデポジションも電極のスパッタデポジションも器具
に関して非常にコスト高である。というのも、後者は例
えば真空装置を必要とするからである。さらに、これら
両方の方法ではマスクを使用しなければならず、これら
のマスクによって電極の形式が決定される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の課題
は、電極をシルクスクリーン印刷法又はスパッタリング
とは別のやり方で製造する、容量性圧力センサ乃至は容
量性差圧センサを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題は、本発明にお
いて次の容量性圧力センサによって解決される。すなわ
ち、容量性圧力センサにおいて、この容量性圧力センサ
は次のものを含む、すなわち、第１の及び第２の表面な
らびに周面を有するセラミック、ガラス又は単結晶材料
から成る基板を含み、導電性材料からなるプレート状の
第１の電極を含み、このプレート状の第１の電極は、第
１の表面に形成される切欠部に第１の接合材料によっ
て、耐高圧に及び高真空気密に固定されており、基板を
貫通して第１の電極から第２の表面に又は周面に導かれ
るスルーコネクションを含み、セラミック、ガラス又は
単結晶材料から成るダイヤフラムを含み、このダイヤフ
ラムは基板の上に切欠部の外側に第２の接合材料によっ
て接合箇所に沿って固定されており、ダイヤフラムはそ
れ自体で第２の電極を形成するか又は第１の電極に面し
た表面において第２の電極によって被覆されており、こ
の第２の電極は接合箇所を貫通して接続されていること
によって解決される。
【００１０】上記課題は、本発明において次の容量性差
圧センサによって解決される。すなわち、容量性差圧セ
ンサにおいて、この容量性差圧センサは次のものを含
む、すなわち、第１の及び第２の表面ならびに周面を有
するセラミック、ガラス又は単結晶材料から成る第１の
基板を含み、導電性材料からなるプレート状の第１の電
極を含み、このプレート状の第１の電極は、第１の表面
に形成される第１の切欠部に第１の接合材料によって、
耐高圧に及び高真空気密に固定されており、第１の基板
を貫通して第１の電極から第２の表面に又は周面に導か
れる第１のスルーコネクションを含み、第１の及び第２
の表面ならびに周面を有するセラミック、ガラス又は単
結晶材料から成る第２の基板を含み、導電性材料からな
るプレート状の第２の電極を含み、このプレート状の第
２の電極は、第２の基板の第１の表面に形成される第２
の切欠部に第１の接合材料によって、耐高圧に及び高真
空気密に固定されており、第２の基板を貫通して第２の
電極から第２の基板の第２の表面に又は第２の基板の周
面に導かれる第２のスルーコネクションを含み、セラミ
ック、ガラス又は単結晶材料から成るダイヤフラムを含
み、このダイヤフラムは第１の基板の上に第１の切欠部
の外側に第２の接合材料によって第１の接合箇所に沿っ
て固定されており、このダイヤフラムは第２の基板の上
に第２の切欠部の外側に第２の接合材料によって第２の
接合箇所に沿って固定されており、このダイヤフラムは
それ自体で第３の電極を形成するか、又は第１の電極に
面した表面において第３の電極によって被覆されてお
り、この第３の電極は第１の接合箇所を貫通して接続さ
れており、このダイヤフラムは第２の電極に面した表面
において第４の電極によって被覆されており、この第４
の電極は第２の接合箇所を貫通して接続されていること
によって解決される。
【００１１】また、上記課題は、本発明の他の実施形態
において次の容量性差圧センサによって解決される。す
なわち、容量性差圧センサにおいて、この容量性差圧セ
ンサは次のものを含む、すなわち、第１の及び第２の表
面ならびに周面を有するセラミック、ガラス又は単結晶
材料から成る基板を含み、導電性材料からなるプレート
状の第１の電極を含み、このプレート状の第１の電極
は、第１の表面に形成される第１の切欠部に第１の接合
材料によって、耐高圧に及び高真空気密に固定されてお
り、導電性材料からなるプレート状の第２の電極を含
み、このプレート状の第２の電極は、第２の表面に形成
される第２の切欠部に第１の接合材料によって、耐高圧
に及び高真空気密に固定されており、基板を貫通して第
１の電極から周面に導かれる第１のスルーコネクション
を含み、基板を貫通して第２の電極から周面に導かれ
る、第１のスルーコネクションとは別個の第２のスルー
コネクションを含み、セラミック、ガラス又は単結晶材
料から成る第１のダイヤフラムを含み、この第１のダイ
ヤフラムは基板の上に第１の切欠部の外側に第２の接合
材料によって第１の接合箇所に沿って固定されており、
第１のダイヤフラムはそれ自体で第３の電極を形成する
か又は第１の電極に面した表面において第３の電極によ
って被覆されており、この第３の電極は第１の接合箇所
を貫通して接続されており、セラミック、ガラス又は単
結晶材料から成る第２のダイヤフラムを含み、この第２
のダイヤフラムは基板の上に第２の切欠部の外側に第２
の接合材料によって第２の接合箇所に沿って固定されて
おり、第２のダイヤフラムはそれ自体で第４の電極を形
成するか又は第２の電極に面した表面において第４の電
極によって被覆されており、この第４の電極は第２の接
合箇所を貫通して接続されていることによって解決され
る。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の有利な実施形態では、プ
レート状電極乃至は複数のプレート状電極は金属から成
り、この金属の熱膨張係数はセラミック乃至はガラス乃
至は単結晶材料の熱膨張係数に適合されている。
【００１３】本発明の有利な実施形態では、プレート状
電極乃至は複数のプレート状電極は導電性セラミック又
は導電性ガラスから成る。
【００１４】本発明の他の有利な実施形態では、導電性
セラミックはサーメットである。
【００１５】本発明の他の有利な実施形態では、導電性
セラミックは分散性セラミックである。
【００１６】本発明の他の有利な実施形態では、プレー
ト状電極乃至は複数のプレート状電極は炭化珪素、炭化
チタン、窒化チタン、二ホウ化チタン、二ケイ化モリブ
デン、炭化タングステン又は炭化ジルコニウムから成
る。
【００１７】本発明の他の有利な実施形態では、プレー
ト状電極乃至は複数のプレート状電極は第１の接合材料
なしで焼結されている。
【００１８】本発明の利点は次の点に存する。すなわ
ち、基板の（例えばスルーコネクション又はオイル充填
のための）孔部は、もはや冒頭に挙げた従来技術のよう
に耐高圧及び高真空気密である必要はない。さらに、基
板のこのような孔部の直径は従来技術の圧力センサ乃至
は差圧センサの場合よりも大きく選択でき、この結果、
これらの孔部は、比較的簡単に、例えばドライプレスに
よってこの基板の焼結されていない基板において製造す
ることができる。
【００１９】
【実施例】本発明を実施例に基づいて詳しく説明する。
この実施例は図面においてスケール通りには図示されて
いない。同一の部材は全ての図面で同一の参照符号を付
けた。わかりやすくするために、既述の参照符号は省略
されていることがある。
【００２０】図１には、概略的に断面図の形式で本発明
の第１の実施例に相応する容量性圧力センサ１０の基板
１が図示されている。この基板１は第１の表面１１及び
第２の表面１２ならびに周面１３を有する。
【００２１】導電性材料から成るプレート状の第１の電
極１４は第１の表面１１に形成された切欠部１５に接合
材料１６によって耐高圧に及び高真空気密に固定されて
いる。
【００２２】基板１を貫いて電極１４から第２の表面１
２までスルーコネクション１７が貫通している。このス
ルーコネクション１７によって電極１４は外部から電気
的にアクセスすることができる。表面１２の代わりにこ
のスルーコネクション１７は周面１３に導かれていても
よい。
【００２３】図２には、概略的に断面図の形式で容量性
圧力センサ１０のためのダイヤフラム２によって補完さ
れた図１の基板１が図示されている。このダイヤフラム
２は、基板１の上に切欠部１５の外部において接合箇所
１８に沿って第２の接合材料２６によって固定されてい
る。
【００２４】このダイヤフラム２はそれ自体で第２の電
極を形成するか又は第１の電極１４に面した表面におい
て第２の電極２４によって被覆されている。これら両方
のケースにおいて電極２４は接合箇所１８を貫通して接
続されているが、これは図２では図示されていない。従
って、電極２４は外部から電気的にアクセスでき、これ
らの電極１４、２４によって形成されるコンデンサは評
価電子装置に接続されうる。
【００２５】図３には、概略的に断面図の形式で、本発
明の第２の実施例による唯一のダイヤフラム２′及び２
つの基板１′、１″を有する容量性差圧センサ１０′が
図示されている。各基板１′乃至は１″はセラミック、
ガラス又は単結晶材料から成り、第１の表面１１′乃至
は１１″、第２の表面１２′乃至は１２″及び周面１
３′乃至は１３″を有する。
【００２６】導電性材料から成るプレート状の第１の電
極１４′は第１の表面１１′に形成された基板１′の切
欠部１５′に第１の接合材料１６′によって耐高圧に及
び高真空気密に固定されている。
【００２７】「耐高圧に（High-pressure-resistan
t）」とは、本発明の目的のために、接合部が５００ｂ
ａｒまでの圧力に耐えることができることを意味する。
「高真空気密に（high-vacuum-tight）」とは、本発明
の目的のために、接合部が１０-12ｂａｒの圧力を有す
る真空においても気密であることを意味する。
【００２８】基板１′を貫いて電極１４′から第２の表
面１２′までスルーコネクション１７′が貫通してい
る。このスルーコネクション１７′によって電極１４′
は外部から電気的にアクセスすることができる。表面１
２′の代わりにこのスルーコネクション１７′は周面１
３′に導かれていてもよい。
【００２９】導電性材料から成るプレート状の第２の電
極１４″は第１の表面１１″に形成された基板１″の切
欠部１５″に第１の接合材料１６′によって耐高圧に及
び高真空気密に固定されている。
【００３０】基板１″を貫いて電極１４″から第２の表
面１２″までスルーコネクション１７″が貫通してい
る。このスルーコネクション１７″によって電極１４″
は外部から電気的にアクセスすることができる。表面１
２″の代わりにこのスルーコネクション１７″は周面１
３″に導かれていてもよい。このスルーコネクション１
７″はスルーコネクション１７′と如何なる種類の電気
的接続も持たない。
【００３１】このダイヤフラム２′は、基板１′の上に
切欠部１５′の外部において接合箇所１８′に沿って第
２の接合材料２６′によって固定されている。
【００３２】このダイヤフラム２′は、それ自体で第３
の電極を形成するか又は第１の電極１４′に面した表面
において第３の電極３４及び第２の電極１４″に面した
表面において第４の電極４４によって被覆されている。
【００３３】このダイヤフラム２′がそれ自体で第３の
電極を形成する前者のケースでは、このダイヤフラム
２′は接合箇所１８′及び/又は接合箇所１８″を貫通
して接続されている。このダイヤフラム２′が第３の電
極３４及び第４の電極４４によって被覆されている後者
のケースでは、電極３４は接合箇所１８′を貫通して及
び電極４４は接合箇所１８″を貫通して接続されてい
る。従って、第３の電極乃至はこれらの電極３４、４４
は外部から電気的にアクセスすることができ、電極１
４′及び第３の電極乃至は電極１４″及び第３の電極乃
至は電極１４′、３４乃至は１４″、４４によって形成
されるコンデンサは評価電子装置に接続されうる。
【００３４】図４には、概略的に断面図の形式で、本発
明の第３の実施例による２つのダイヤフラム２″、２*
及び唯一の基板１*を有する容量性差圧センサが図示さ
れている。各基板１*は第１の表面１１*、第２の表面１
２*ならびに周面１３*を有する。
【００３５】導電性材料から成るプレート状の第１の電
極１４*は第１の表面１１*に形成された切欠部１５*に
第１の接合材料１６*によって耐高圧に及び高真空気密
に固定されている。
【００３６】導電性材料から成るプレート状の第２の電
極１４＃は第２の表面１２*に形成された切欠部１５＃
に第１の接合材料１６*によって耐高圧に及び高真空気
密に固定されている。
【００３７】基板１*を貫いて電極１４*から周面１３*
まで第１のスルーコネクション１７*が貫通しており、
さらに電極１４＃から周面１３*まで第２のスルーコネ
クション１７＃が貫通している。これらのスルーコネク
ション１７*及び１７＃によって電極１４*乃至は１４＃
は外部から電気的にアクセスすることができる。これら
両方のスルーコネクション１７*、１７＃は互いに電気
的に分離されている。
【００３８】第１のダイヤフラム２″は、基板１*の上
に切欠部１５*の外部において接合箇所１８*に沿って第
２の接合材料２６*によって固定されている。このダイ
ヤフラム２″は、それ自体で第３の電極を形成するか又
は第１の電極１４*に面した表面において第３の電極５
４によって被覆されている。これら両方のケースのいず
れにおいても、電極５４は接合箇所１８*を貫通して接
続されている。従って、電極５４は外部から電気的にア
クセスでき、これらの電極１４*、５４によって形成さ
れるコンデンサは評価電子装置に接続されうる。
【００３９】第２のダイヤフラム２*は、基板１*の上に
切欠部１５＃の外部において接合箇所１８＃に沿って接
合材料２６*によって固定されている。このダイヤフラ
ム２*は、それ自体で第４の電極を形成するか又は第２
の電極１４＃に面した表面において第４の電極６４によ
って被覆されている。これら両方のケースのいずれにお
いても、電極６４は接合箇所１８＃を貫通して接続され
ている。従って、電極６４は外部から電気的にアクセス
でき、これらの電極１４＃、６４によって形成されるコ
ンデンサは評価電子装置に接続されうる。
【００４０】本発明では、基板乃至は複数の基板がセラ
ミック（例えば９６重量％のＡｌ2Ｏ3を有する酸化アル
ミニウムセラミック）、ガラス又は単結晶材料から成
る。ダイヤフラム乃至は複数のダイヤフラムもこれらの
材料のうちの１つから成る。
【００４１】プレート状電極１４、１４′、１４″、１
４*、１４＃は金属から成り、この金属の熱膨張係数は
セラミックの乃至はガラスの熱膨張係数に適合されてい
る。これには例えばルテニウム、パラジウム、オスミウ
ム、白金、タングステン、モリブデン金属のうちの１つ
だけ又はこれらの金属の合金が適当である。
【００４２】基板１、１′、１″、１*の相応の切欠部
１５、１５′、１５″、１５*、１５＃にこのようなプ
レート状電極１４、１４′、１４″、１４*、１４＃を
耐高圧に及び高真空気密に固定するための第１の接合材
料１６、１６′、１６″、１６＃としては、金属ろう、
例えば活性硬ろう（active brazing solder）、導電性
接着剤、プラスチック又はガラスフリットが使用でき
る。
【００４３】プレート状電極１４、１４′、１４″、１
４*、１４＃は他方で導電性セラミック、とりわけサー
メット、分散性セラミック、炭化珪素、炭化チタン、窒
化チタン、二ホウ化チタン、二ケイ化モリブデン、炭化
タングステン又は炭化ジルコニウム又は導電性ガラスか
ら成る。
【００４４】サーメットはセラミックであり、このセラ
ミックの組織には金属微粒子が含まれている。分散性セ
ラミックの場合には、基本材料のマトリックスに、例え
ば酸化アルミニウムマトリックスに、他のセラミックの
微粒子、例えば炭化チタンが含まれている。
【００４５】このような電極は、プレート状金属電極１
４、１４′、１４″、１４*、１４＃において言及した
第１の接合材料１６、１６′、１６″、１６＃の代わり
に相応の切欠部１５、１５′、１５″、１５*、１５＃
に焼結される。ここでも電極材料の選択の際に基板材料
を顧慮してこれらの材料の互いにできるだけ等しい熱膨
張係数に注意するべきである。
【００４６】ダイヤフラム２、２′、２″、２*も同様
に上記の接合材料によって相応の基板に固定される。
【００４７】スルーコネクション１７、１７′、１
７″、１７*、１７＃は例えばそれぞれ所属の孔部に挿
入される又は焼結される金属ピンによって実現される。
しかし、これの代わりに、導電性プラスティックを使用
することもできる。
【００４８】この場合、それぞれのスルーコネクション
１７、１７′、１７″、１７*、１７＃が、もし存在す
るならば第１の接合材料１６、１６′、１６″、１６*
を貫通し、所属のプレート状電極１４、１４′、１
４″、１４*、１４＃の裏面においてほんの僅かにこの
所属のプレート状電極１４、１４′、１４″、１４*、
１４＃の中に入り込めば十分である。相応するダイヤフ
ラム電極に面したこの電極の表面にまで達する必要はな
い。この結果、この表面は不連続な箇所を持たない。
【００４９】本発明では次のことが前提とされる。すな
わち、プレート状電極１４、１４′、１４″、１４*、
１４＃は基板１、１′、１″、１*の所属の表面に、こ
の電極がはめ込まれた状態においてこの表面から突出し
ないようにはめ込まれていることが前提とされる。もし
そうでない場合には、電極の突出した部分は研磨して除
去される。
【００５０】図面に図示された実施例では、互いに対向
配置された電極の表面は平坦であり、前述の接合箇所乃
至は複数の接合箇所における各接合材料は、これらの所
属の電極が冒頭に挙げたコンデンサを形成できるよう
に、各ダイヤフラム２、２′、２″、２*と各基板１、
１′、１″、１*との間に予め設定され限定された間隔
を作り出すために使用される。
【００５１】通常はダイヤフラム２、２′、２″、２*
及び各基板１、１′、１″、１*はリング状に接合さ
れ、この結果、密封された気密なチャンバが形成され
る。このチャンバは接合中に真空にされ、この結果、絶
対圧力センサが形成される。
【００５２】相対圧力センサを製造するか又はセンサが
差圧センサである場合には、基板乃至は複数の基板にお
いてこのチャンバ乃至は複数のチャンバにまで達する各
孔部が設けられる。この結果、このチャンバは必要な場
合にはオイルで充填される。
【００５３】この場合、基板における相応の孔部の直径
は、プレート状電極における所属の孔部の直径よりも大
きくてよい。この結果、基板における孔部は容易にドラ
イプレスによって上記の基板に製造できる。しかし、プ
レート状電極における孔部もこのやり方で製造してもよ
い。
【００５４】ドライプレスによって基板に製造される孔
部の最小直径はこの基板の厚さのほぼ十分の一に等し
く、この電極の厚さはほぼ２ｍｍであるので、セラミッ
ク電極においてほぼ０.２ｍｍの直径の非常に微細な孔
部が製造される。
【００５５】この孔部とは別のこの基板の孔部には、使
用されるオイル量を低減するためにオイルに周囲を洗わ
れた充填材が挿入される。
【００５６】本発明は、平坦な表面を有する電極を有す
る圧力センサ又は差圧センサだけではなく、非平坦電極
表面を有する圧力センサ又は差圧センサにも適用可能で
ある。
【００５７】これらの圧力センサ乃至は差圧センサにお
いて重要なことは、各ダイヤフラムに面した基板の表面
が平坦に形成されているのではなく、ダイヤフラムベッ
ドとして凹面が設けられていることであり、従って、ダ
イヤフラムと基板とはリング状に互いに上下に設けられ
ならびに互いに接触しており、この重なり個所の外側で
は基板の周面まで接合されていることである。
【００５８】最大許容圧力の場合に、ダイヤフラムベッ
ドにはダイヤフラムが接触する。従って、このダイヤフ
ラムは許容圧力よりも大きな圧力における破裂から保護
されている。
【００５９】上記のダイヤフラムベッドを有する圧力セ
ンサ乃至は差圧センサにおける本発明の適用は次のよう
に行われる。すなわち、相応の切欠部１５、１５′、１
５″、１５*、１５＃にはめ込まれるプレート状電極１
４、１４′、１４″、１４*、１４＃の露出した表面に
おいてダイヤフラムベッドが例えば研磨によって形成さ
れる。さらに、ダイヤフラム２、２′、２″、２*と基
板１、１′、１″、１*とがようやく上記のリング状の
重なり箇所の外側において互いに接合される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例による容量性圧力センサ
の基板の概略的な断面図である。
【図２】容量性圧力センサのためのダイヤフラムによっ
て補完された図１の基板の概略的な断面図である。
【図３】本発明の第２の実施例による唯一のダイヤフラ
ム及び２つの基板を有する容量性差圧センサの概略的な
断面図である。
【図４】本発明の第３の実施例による２つのダイヤフラ
ム及び唯一の基板を有する容量性差圧センサの概略的な
断面図である。
【符号の説明】
１、１′、１″、１* 基板 ２、２′、２″、２* ダイヤフラム １０ 圧力センサ １０′、１０″ 差圧センサ １１、１１′、１１″、１１* 第１の表面 １２、１２′、１２″、１２* 第２の表面 １３、１３′、１３″、１３* 周面 １４、１４′、１４″、１４*、１４＃ プレート状電
極 １５、１５′、１５″、１５*、１５＃ 切欠部 １６、１６′、１６″、１６* 第１の接合材料 １７、１７′、１７″、１７*、１７＃ スルーコネク
ション １８、１８′、１８″、１８*、１８＃ 接合箇所 ２４、３４、４４、５４、６４ 電極 ２６、２６′、２６″、２６* 第２の接合材料
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 594204055 Ｃｏｌｍａｒｅｒ Ｓｔｒａｓｓｅ６, Ｄ−79576Ｗｅｉｌ ａｍ Ｒｈｅｉｎ, Ｇｅｒｍａｎｙ (72)発明者 アンドレアス ロスベルク ドイツ連邦共和国 バート ゼッキンゲ ン アルベルト−ゲルスバッハ アレー ５ (72)発明者 エルケ マリア シュミット ドイツ連邦共和国 ショプフハイム ヴ ァルシュトラーセ ５ (72)発明者 フランク ヘグナー ドイツ連邦共和国 レルラッハ クリシ ョナシュトラーセ 41 (72)発明者 トーマス ヴェルテン ドイツ連邦共和国 ヴェーア クロイツ マットシュトラーセ ３デー (56)参考文献 特開 平７−49277（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−5487（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−43225（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−300930（ＪＰ，Ａ) 米国特許4227419（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01L 9/12 G01L 13/06

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 容量性圧力センサ（１０）において、該
    容量性圧力センサ（１０）は次のものを含む、すなわ
    ち、 第１の及び第２の表面（１１、１２）ならびに周面（１
    ３）を有するセラミック、ガラス又は単結晶材料から成
    る基板（１）を含み、 導電性材料からなるプレート状の第１の電極（１４）を
    含み、 該プレート状の第１の電極（１４）は、前記第１の表面
    に形成される切欠部（１５）に第１の接合材料（１６）
    によって、耐高圧に及び高真空気密に固定されており、 前記基板（１）を貫通して前記第１の電極（１４）から
    前記第２の表面（１２）に又は前記周面（１３）に導か
    れるスルーコネクション（１７）を含み、 セラミック、ガラス又は単結晶材料から成るダイヤフラ
    ム（２）を含み、 該ダイヤフラム（２）は前記基板（１）の上に前記切欠
    部（１５）の外側に第２の接合材料（２６）によって接
    合箇所（１８）に沿って固定されており、 前記ダイヤフラム（２）はそれ自体で第２の電極を形成
    するか、 又は前記第１の電極（１４）に面した表面において第２
    の電極（２４）によって被覆されており、 該第２の電極（２４）は前記接合箇所（１８）を貫通し
    て接続されている、容量性圧力センサ（１０）。
  2. 【請求項２】 容量性差圧センサ（１０´）において、
    該容量性差圧センサ（１０´）は次のものを含む、すな
    わち、 第１の及び第２の表面（１１´、１２´）ならびに周面
    （１３´）を有するセラミック、ガラス又は単結晶材料
    から成る第１の基板（１´）を含み、 導電性材料からなるプレート状の第１の電極（１４´）
    を含み、 該プレート状の第１の電極（１４´）は、前記第１の表
    面に形成される第１の切欠部（１５´）に第１の接合材
    料（１６´）によって、耐高圧に及び高真空気密に固定
    されており、 前記第１の基板（１´）を貫通して前記第１の電極（１
    ４´）から前記第２の表面（１２´）に又は前記周面
    （１３´）に導かれる第１のスルーコネクション（１７
    ´）を含み、 第１の及び第２の表面（１１″、１２″）ならびに周面
    （１３″）を有するセラミック、ガラス又は単結晶材料
    から成る第２の基板（１″）を含み、 導電性材料からなるプレート状の第２の電極（１４″）
    を含み、 該プレート状の第２の電極（１４″）は、前記第２の基
    板（１″）の前記第１の表面（１１″）に形成される第
    ２の切欠部（１５″）に第１の接合材料（１６´）によ
    って、耐高圧に及び高真空気密に固定されており、 前記第２の基板（１″）を貫通して前記第２の電極（１
    ４″）から前記第２の基板（１″）の前記第２の表面
    （１２″）に又は前記第２の基板（１″）の前記周面
    （１３″）に導かれる第２のスルーコネクション（１
    ７″）を含み、 セラミック、ガラス又は単結晶材料から成るダイヤフラ
    ム（２´）を含み、 該ダイヤフラム（２´）は前記第１の基板（１´）の上
    に前記第１の切欠部（１５´）の外側に第２の接合材料
    （２６´）によって第１の接合箇所（１８´）に沿って
    固定されており、 前記ダイヤフラム（２´）は前記第２の基板（１″）の
    上に前記第２の切欠部（１５″）の外側に第２の接合材
    料（２６´）によって第２の接合箇所（１８″）に沿っ
    て固定されており、 前記ダイヤフラム（２´）はそれ自体で第３の電極を形
    成するか又は前記第１の電極（１４´）に面した表面に
    おいて第３の電極（３４）によって被覆されており、 該第３の電極（３４）は前記第１の接合箇所（１８´）
    を貫通して接続されており、 前記ダイヤフラム（２´）は前記第２の電極（１４″）
    に面した表面において第４の電極（４４）によって被覆
    されており、 該第４の電極（４４）は前記第２の接合箇所（１８″）
    を貫通して接続されている、容量性差圧センサ（１０
    ´）。
  3. 【請求項３】 容量性差圧センサ（１０″）において、
    該容量性差圧センサ（１０″）は次のものを含む、すな
    わち、 第１の及び第２の表面（１１*、１２*）ならびに周面
    （１３*）を有するセラミック、ガラス又は単結晶材料
    から成る基板（１*）を含み、 導電性材料からなるプレート状の第１の電極（１４*）
    を含み、 該プレート状の第１の電極（１４*）は、前記第１の表
    面に形成される第１の切欠部（１５*）に第１の接合材
    料（１６*）によって、耐高圧に及び高真空気密に固定
    されており、 導電性材料からなるプレート状の第２の電極（１４＃）
    を含み、 該プレート状の第２の電極（１４＃）は、前記第２の表
    面に形成される第２の切欠部（１５＃）に第１の接合材
    料（１６*）によって、耐高圧に及び高真空気密に固定
    されており、 前記基板（１*）を貫通して前記第１の電極（１４*）か
    ら前記周面（１３*）に導かれる第１のスルーコネクシ
    ョン（１７*）を含み、 前記基板（１*）を貫通して前記第２の電極（１４＃）
    から前記周面（１３*）に導かれる、前記第１のスルー
    コネクションとは別個の第２のスルーコネクション（１
    ７＃）を含み、 セラミック、ガラス又は単結晶材料から成る第１のダイ
    ヤフラム（２″）を含み、 該第１のダイヤフラム（２″）は前記基板（１*）の上
    に前記第１の切欠部（１５*）の外側に第２の接合材料
    （２６*）によって第１の接合箇所（１８*）に沿って固
    定されており、 前記第１のダイヤフラム（２″）はそれ自体で第３の電
    極を形成するか、 又は前記第１の電極（１４*）に面した表面において第
    ３の電極（５４）によって被覆されており、 該第３の電極（５４）は前記第１の接合箇所（１８*）
    を貫通して接続されており、 セラミック、ガラス又は単結晶材料から成る第２のダイ
    ヤフラム（２*）を含み、 該第２のダイヤフラム（２*）は前記基板（１*）の上に
    前記第２の切欠部（１５＃）の外側に第２の接合材料
    （２６*）によって第２の接合箇所（１８＃）に沿って
    固定されており、 前記第２のダイヤフラム（２*）はそれ自体で第４の電
    極を形成するか、 又は前記第２の電極（１４＃）に面した表面において第
    ４の電極（６４）によって被覆されており、 該第４の電極（６４）は前記第２の接合箇所（１８＃）
    を貫通して接続されている、容量性差圧センサ（１
    ０″）。
  4. 【請求項４】 プレート状電極（１４）乃至はプレート
    状電極（１４′、１４″、１４*、１４＃）は金属から
    成り、該金属の熱膨張係数はセラミックの乃至はガラス
    の乃至は単結晶材料の熱膨張係数に適合されていること
    を特徴とする請求項１から３のうちの１項記載の圧力セ
    ンサ乃至は差圧センサ。
  5. 【請求項５】 プレート状電極（１４）乃至はプレート
    状電極（１４′、１４″、１４*、１４＃）は導電性セ
    ラミック又は導電性ガラスから成ることを特徴とする請
    求項１から３のうちの１項記載の圧力センサ乃至は差圧
    センサ。
  6. 【請求項６】 導電性セラミックはサーメットであるこ
    とを特徴とする請求項５記載の圧力センサ乃至は差圧セ
    ンサ。
  7. 【請求項７】 導電性セラミックは分散性セラミックで
    あることを特徴とする請求項５記載の圧力センサ乃至は
    差圧センサ。
  8. 【請求項８】 プレート状電極（１４）乃至はプレート
    状電極（１４′、１４″、１４*、１４＃）は、炭化珪
    素、炭化チタン、窒化チタン、二ホウ化チタン、二ケイ
    化モリブデン、炭化タングステン又は炭化ジルコニウム
    から成ることを特徴とする請求項５項記載の圧力センサ
    乃至は差圧センサ。
  9. 【請求項９】 プレート状電極（１４）乃至はプレート
    状電極（１４′、１４″、１４*、１４＃）は第１の接
    合材料（１６、１６′、１６*）なしで焼結されること
    を特徴とする請求項５から８のうちの１項記載の圧力セ
    ンサ乃至は差圧センサ。
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