JP3370810B2 - 静電容量型圧力センサ - Google Patents

静電容量型圧力センサ

Info

Publication number
JP3370810B2
JP3370810B2 JP02585895A JP2585895A JP3370810B2 JP 3370810 B2 JP3370810 B2 JP 3370810B2 JP 02585895 A JP02585895 A JP 02585895A JP 2585895 A JP2585895 A JP 2585895A JP 3370810 B2 JP3370810 B2 JP 3370810B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fixed electrode
capacitance
movable electrode
pressure sensor
electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP02585895A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH08201204A (ja
Inventor
正博 佐藤
Original Assignee
エヌイーシートーキン株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by エヌイーシートーキン株式会社 filed Critical エヌイーシートーキン株式会社
Priority to JP02585895A priority Critical patent/JP3370810B2/ja
Publication of JPH08201204A publication Critical patent/JPH08201204A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3370810B2 publication Critical patent/JP3370810B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、シリコン基板と絶縁基
板上に電極を形成し、前記の各々の電極面を対向させて
構成した静電容量型圧力センサに関する。 【0002】 【従来の技術】この種の静電容量型圧力センサとして、
一般に、図3に示す圧力センサが知られている。図3
(a)はキャップをはずして内部構造を露出させて示す
外観斜視図であり、図3(b)は断面図である。 【0003】シリコン基板10には、圧力に応じて変形
する可動電極として機能するダイアフラム部11が形成
され、ガラス基板20上には固定電極21が形成されて
いる。シリコン基板10とガラス基板20とはその一部
が接合されており、これによってダイアフラム部11の
下側にはキャビティー部12が形成されることになる。 【0004】シリコン基板10及びガラス基板20によ
ってセンサチップ30が構成され、ガラス基板20は、
ベース部材としての台座40上に接着される。台座40
にはリード端子44、45が設けられている。 【0005】ガラス基板20および台座40のそれぞれ
に、大気圧導入用貫通孔31、および43が形成されて
おり、これら二つの大気圧導入孔31、43は連通して
いる。 【0006】センサチップ30には、固定電極引き出し
用横穴13が設けられ、これをくぐって前記固定電極2
1が固定電極引き出しパターン22を通してキャビティ
ー部12の外に引き出される。ダイアフラム部11であ
る可動電極は、シリコン基板10をガラス基板上に設け
られた可動電極パット23に圧着することにより、キャ
ビティー部12の外に取り出される。固定電極引き出し
パターン22、および可動電極パット23と、リード端
子44、および45とは、それぞれリードワイヤー3
3、および34によって電気的に接続されている。 【0007】その後、キャビティー部12とセンサチッ
プ外部のキャップ内領域47とを隔離するため、横穴1
3は封止剤32によって封止される。そして、台座40
と被測定圧導入孔42を設けたカバー部材としてのキャ
ップ41とは、ハーメチックシールによってシールされ
る。 【0008】以上、構造について説明したが、以下に動
作原理を説明する。静電容量型圧力センサの動作原理
は、可動電極を兼ねたダイアフラム部11に圧力が加わ
ると、可動電極であるダイアフラム部11が変形し、ダ
イアフラム部11と対向する固定電極21間のギャップ
の変化が起こり、ギャップの変化により静電容量が変化
する。ダイアフラム部11と固定電極21間の静電容量
をCsとしたときの関係式は、Cs=ε A/dであ
り、ここで、εは空気の誘電率、Aは電極面積、dは電
極間ギャップを表す。また、加えた圧力と電極間ギャッ
プとの間には、一定の相関関係があるので、静電容量の
変化から圧力を検出することができる。 【0009】 【発明が解決しようとする課題】従来の静電容量型圧力
センサでは、図4の等価回路に示すように、センサチッ
プ30内には、可動電極として機能するダイアフラム部
11と固定電極21で構成された被検出圧力によって変
化する静電容量Cs(理想的な静電容量)のほかに、可
動電極として機能するダイアフラム部11および固定電
極21の周辺部より回り込む、被検出圧力によって変化
する寄生容量Cssp、及び固定電極の引き出しパター
ン22等により発生する被検出圧力によって変化しない
寄生容量Cspが存在する。ここで、前記Csは、数p
Fと微小であるため、センサチップ全体の静電容量のう
ち、寄生容量Cssp及びCspのしめる割合が高くな
り、Csの逆数特性(Csの逆数と被測定圧との比例関
係)を用いる場合に直線性を低下させる欠点を有してい
た。 【0010】本発明の技術的課題は、かかる欠点を除去
するため、前述の各寄生容量を抑制し、出力特性の直線
性の良好な静電容量型圧力センサを提供することであ
る。 【0011】 【課題を解決するための手段】本発明は、圧力の変化に
応じて変形する可動電極が形成されたシリコン基板と、
該可動電極を外部に取り出す可動電極パットと、前記可
動電極とギャップを介して対向する固定電極と、該固定
電極を外部に取り出す固定電極引き出しパターンとが形
成され、前記シリコン基板と部分的に接合する絶縁基板
とから構成され、前記ギャップの変化に伴う静電容量の
変化により前記圧力を検出する静電容量型圧力センサに
おいて、前記固定電極の周辺部及び前記固定電極引き出
しパターンと前記可動電極パットとの間に導体膜を設け
るとともに、前記固定電極引き出しパターン上に絶縁膜
を介して導体膜を設けたことを特徴とする静電容量型圧
力センサである。即ち、可動電極パットにより外部に取
り出すようにされているシリコン基板に形成されたダイ
アフラム状の可動電極と、固定電極引き出しパターンに
より外部に取り出すようにされているガラスのような絶
縁基板に設けられた固定電極とを、対向してコンデンサ
を形成するように、前記のシリコン基板と絶縁基板を接
合して構成し、先のコンデンサの静電容量が被測定圧力
によって変化することを利用した静電容量型圧力センサ
の固定電極の周辺部に導体膜を設けて、測定精度に悪影
響を及ぼす固定電極の周辺部より回り込んで発生する寄
生容量を抑える。 【0012】また、固定電極の引き出しパターン上に絶
縁膜を介して導体膜を設けて寄生容量の発生を抑える。 【0013】さらに、固定電極引き出しパターンと可動
電極パットとの間に導体膜を設けて寄生容量の発生を抑
える。 【0014】 【作用】固定電極の周辺部に導体膜を配置することによ
り寄生容量Cssp(図2参照)を、固定電極引き出し
パターン上および固定電極引き出しパターンと可動電極
パットの間に導体膜を配置することにより寄生容量Cs
p(図2参照)を、それぞれを抑制することができる。 【0015】これを図2に示す等価回路により図1を参
照して説明すると、導体膜24とリードワイヤ35を通
して電気的に接続されたリード端子46は、GNDある
いは回路上の安定電位に接続することにより、センサチ
ップ30内に発生する各寄生容量Cssp、Cspを小
さく抑制することができる。つまり、センサチップ内に
並列に存在する各寄生容量を減少させることにより、良
好な直線性の出力特性を得ることができる。 【0016】 【実施例】以下に、本発明に係る静電容量型圧力センサ
の実施例について、図面に基づき説明する。 【0017】図1は、本発明の静電容量型圧力センサの
概要図及びセンサチップの展開図であり、図1(a)は
キャップをはずした状態で示す斜視図、図1(b)は断
面図、図1(c)はセンサチップを示す斜視図、図1
(d)は(c)図のA−A断面図である。ここで従来と
同一のものに対しては図3と同一の符号を付している。 【0018】シリコン基板10には、圧力に応じて変形
する可動電極として機能するダイアフラム部11が形成
され、ガラス基板20上には固定電極21が形成されて
いる。 【0019】シリコン基板10とガラス基板20とはそ
の一部において接合されており、これによってダイアフ
ラム部11の下側には図1(b)に示すように、キャビ
ティー部12が形成されることになる。 【0020】シリコン基板10とガラス基板20よりな
るセンサチップ30には、固定電極引き出し用横穴13
が設けられ、これによって前記固定電極21が固定電極
引き出しパターン22を通してキャビティー部12の外
に引き出される。 【0021】ダイアフラム部11である可動電極は、図
1(c)に示すように、シリコン基板10を通しガラス
基板上に設けられた可動電極パット23と圧着されキャ
ビティー部12の外に取り出される。 【0022】また、可動電極として機能するダイアフラ
ム部11と固定電極21の周辺部より回り込む被検出圧
力によって変化する寄生容量Cssp、及び固定電極の
引き出しパターン22等により発生する被検出圧力によ
って変化しない寄生容量Cspを抑制するガードとし
て、図1(c)の斜線で示したように固定電極21の周
辺部、固定電極引き出しパターン部22上、及び固定電
極引き出しパターン部と可動電極パット部23との間に
導体膜24が配置されている。 【0023】固定電極引き出しパターン22と導体膜2
4との間には、図1(d)に示すように、固定電極引き
出しパターン22と導体膜24を電気的に隔離するため
絶縁膜25が配置されている。 【0024】センサチップ30は、ベース部材としての
台座40上に接着される。台座40にはリード端子4
4、45、46が設けられており、リード端子44、4
5、46とガラス基板20上の固定電極21、前記固定
電極パット23、及び前記導体膜24は、リードワイヤ
ー33、34、35によって各端子に電気的に接続され
ている。 【0025】ガラス基板20および台座40のそれぞれ
に、大気圧導入用貫通孔31および43が形成されてお
り、これら二つの大気圧導入孔31と、43は連通して
いる。 【0026】キャビティー部12とセンサチップ外部の
キャップ内領域47とを隔離するため、横穴13は封止
剤32によって封止される。そして、台座40と被測定
圧導入孔42を設けたカバー部材としてのキャップ41
とは、ハーメチックシールによってシールされる。 【0027】 【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、固定電極の周辺部、固定電極引き出しパターン部
上、及び固定電極引き出しパターン部と固定電極パット
部との間に導体膜を配置することにより、センサチップ
内に発生する各寄生容量を抑制することができる。 【0028】つまり、センサチップの理想的なセンサ静
電容量と並列に存在する各寄生容量を減少させることに
より、良好な直線性の出力特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の静電容量型圧力センサの概要図及び展
開図、図1(a)はキャップをはずした外観斜視図、図
1(b)は断面図、図1(c)はセンサチップを示す斜
視図、図1(d)は(c)図のA−A断面図。 【図2】本発明の静電容量型圧力センサチップの等価回
路。 【図3】従来の静電容量型圧力センサの概要図、図3
(a)はキャップをはずした外観斜視図、図3(b)は
断面図。 【図4】従来の静電容量型圧力センサチップの等価回
路。 【符号の説明】 10 シリコン基板 11 ダイアフラム部(可動電極) 12 キャビティー部 13 固定電極引き出し用横穴 20 ガラス基板 21 固定電極 22 固定電極引き出しパターン 23 可動電極パット 24 導体膜 25 絶縁膜 30 センサチップ 31 大気圧導入孔 32 封止剤 33、34、35 リードワイヤー 40 台座 41 キャップ 42 被測定圧導入孔 43 大気圧導入孔 44、45、46 リード端子 47 キャップ内領域 Cssp 被検出圧力によって変化する寄生容量 Csp 被検出圧力によって変化しない寄生容量 Cs 被検出圧力によって変化する静電容量

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 圧力の変化に応じて変形する可動電極
    形成されたシリコン基板と、該可動電極を外部に取り出
    す可動電極パットと、前記可動電極とギャップを介して
    対向する固定電極と、該固定電極を外部に取り出す固定
    電極引き出しパターンとが形成され、前記シリコン基板
    と部分的に接合する絶縁基板とから構成され、前記ギャ
    ップの変化に伴う静電容量の変化により前記圧力を検出
    する静電容量型圧力センサにおいて、前記固定電極の周
    辺部及び前記固定電極引き出しパターンと前記可動電極
    パットとの間に導体膜を設けるとともに、前記固定電極
    引き出しパターン上に絶縁膜を介して導体膜を設けたこ
    とを特徴とする静電容量型圧力センサ。
JP02585895A 1995-01-20 1995-01-20 静電容量型圧力センサ Expired - Fee Related JP3370810B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP02585895A JP3370810B2 (ja) 1995-01-20 1995-01-20 静電容量型圧力センサ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP02585895A JP3370810B2 (ja) 1995-01-20 1995-01-20 静電容量型圧力センサ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH08201204A JPH08201204A (ja) 1996-08-09
JP3370810B2 true JP3370810B2 (ja) 2003-01-27

Family

ID=12177527

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP02585895A Expired - Fee Related JP3370810B2 (ja) 1995-01-20 1995-01-20 静電容量型圧力センサ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3370810B2 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6016355A (en) * 1995-12-15 2000-01-18 Veridicom, Inc. Capacitive fingerprint acquisition sensor
US6049620A (en) 1995-12-15 2000-04-11 Veridicom, Inc. Capacitive fingerprint sensor with adjustable gain
US6246566B1 (en) 1999-02-08 2001-06-12 Amkor Technology, Inc. Electrostatic discharge protection package and method

Also Published As

Publication number Publication date
JPH08201204A (ja) 1996-08-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100486322B1 (ko) 반도체압력센서
US6445565B1 (en) Capacitive moisture sensor and fabrication method for capacitive moisture sensor
KR20000057142A (ko) 마이크로 공학 센서
US5561247A (en) Pressure sensor
CN111351608A (zh) 用于电容式压力传感器设备的微机械构件
KR20010032103A (ko) 마이크로-기계적 차압 감응 장치
JP3399688B2 (ja) 圧力センサ
JP3370810B2 (ja) 静電容量型圧力センサ
CN116134625A (zh) 压力传感器构造、压力传感器装置及压力传感器构造的制造方法
JP4539413B2 (ja) 静電容量型センサの構造
JP3409980B2 (ja) 半導体圧力センサ
JPH06323939A (ja) 静電容量式センサ
JPH11258089A (ja) 半導体圧力センサ
JPH0894468A (ja) 静電容量型圧力センサ
JPH0735767A (ja) 静電容量型半導体加速度センサ及び半導体圧力センサ
JP3516011B2 (ja) 静電容量型圧力センサ及びパッケージング構造
JPH116778A (ja) 真空センサ及び真空センサの製造方法
JPH10213505A (ja) 圧力センサ
JPH06102127A (ja) 圧力・差圧伝送器
JPH0835983A (ja) 静電容量式加速度センサ
JPH095189A (ja) 静電容量型圧力センサ
JPH08128909A (ja) 静電容量型圧力センサ
JPH10318866A (ja) 静電容量型圧力センサ
JPH11258094A (ja) 静電容量型圧力センサ
JPH09119877A (ja) 静電容量型圧力センサ

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees