JPH02264839A - 差動容量型圧力センサ及びその対過圧力保護方法 - Google Patents
差動容量型圧力センサ及びその対過圧力保護方法Info
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- JPH02264839A JPH02264839A JP2000194A JP19490A JPH02264839A JP H02264839 A JPH02264839 A JP H02264839A JP 2000194 A JP2000194 A JP 2000194A JP 19490 A JP19490 A JP 19490A JP H02264839 A JPH02264839 A JP H02264839A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
-
- G—PHYSICS
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- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
- G01L9/0072—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance
- G01L9/0073—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance using a semiconductive diaphragm
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- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
この発明は、静電容量変動を利用して圧力変動を検出す
る圧力センサに係り、より詳細には、負荷される圧力の
変化により湾曲変位するシリコンオン−シリコン（ｓｉ
ｌｉｃｏｎ−ｏｎ−ｓｉｌｉｃｏｎ）型ダイヤフラムを
用いてセンサ容量を変化させ、この静電容量変化により
負荷された圧力を測定する圧力センサに関する。また、
さらに詳細には、この発明は、上記圧力センサが、ジェ
ットエンジン又は自動重用エンジンの排気システム内に
おいてバツクファイヤによる過圧力を負荷されたとき、
又は爆発性ガスの点火時において過圧力を負荷されたと
き、又は他の状況において瞬間的な過圧力を負荷された
ときに、これを保護するための機能を有する圧力センサ
に関する。
る圧力センサに係り、より詳細には、負荷される圧力の
変化により湾曲変位するシリコンオン−シリコン（ｓｉ
ｌｉｃｏｎ−ｏｎ−ｓｉｌｉｃｏｎ）型ダイヤフラムを
用いてセンサ容量を変化させ、この静電容量変化により
負荷された圧力を測定する圧力センサに関する。また、
さらに詳細には、この発明は、上記圧力センサが、ジェ
ットエンジン又は自動重用エンジンの排気システム内に
おいてバツクファイヤによる過圧力を負荷されたとき、
又は爆発性ガスの点火時において過圧力を負荷されたと
き、又は他の状況において瞬間的な過圧力を負荷された
ときに、これを保護するための機能を有する圧力センサ
に関する。
［従来の技術］
容量型圧力センサは、従来より知られており、航空宇宙
技術等をはじめ他の多くの分野において用いられている
。これらの分野においては、通常、センサを相当に小型
化することが要求されており、例えば、約８ミリメータ
四方（８ｍｍ ｘ ８ｍｍ）程度のものが要求され
ている。このように小型なセンサとして、シリコンから
成る容量型圧カドランスデューサが知られている。
技術等をはじめ他の多くの分野において用いられている
。これらの分野においては、通常、センサを相当に小型
化することが要求されており、例えば、約８ミリメータ
四方（８ｍｍ ｘ ８ｍｍ）程度のものが要求され
ている。このように小型なセンサとして、シリコンから
成る容量型圧カドランスデューサが知られている。
米国特許第３，６３４，７２７号に開示されるシリコン
容量型圧カドランスデューサにおいては、中心に開口部
を有する一対の導電性シリコンプレ−トが共晶金属ボン
ドにより接続されている。シリコンプレートは、負荷さ
れる流体圧力により湾曲して上記開口部間の容量を変化
させ、圧力の大きさを示す容量信号を生起する。従って
、この種の圧カドランスデューサは、負荷される圧力に
よりダイヤフラムとして機能するシリコンプレートをた
わませ、この流体圧力の関数としてのシリコンプレート
のたわみにより、シリコンプレート間の距離を変化させ
、シリコンプレートを可変コンデンサの電極板として機
能させることにより負荷される圧力を測定するように構
成されている。
容量型圧カドランスデューサにおいては、中心に開口部
を有する一対の導電性シリコンプレ−トが共晶金属ボン
ドにより接続されている。シリコンプレートは、負荷さ
れる流体圧力により湾曲して上記開口部間の容量を変化
させ、圧力の大きさを示す容量信号を生起する。従って
、この種の圧カドランスデューサは、負荷される圧力に
よりダイヤフラムとして機能するシリコンプレートをた
わませ、この流体圧力の関数としてのシリコンプレート
のたわみにより、シリコンプレート間の距離を変化させ
、シリコンプレートを可変コンデンサの電極板として機
能させることにより負荷される圧力を測定するように構
成されている。
容債型圧カセンサ又はトランスデユーサの他の例として
、本件出願人所有に係る米国特許第４゜５３０．０２９
号、同第４，５１７．６２２号、同第４，５１３．３４
８号、同第４，４６７．３９４号、同第４，４６３，３
３６号、同第４．４１５．９４８号及び同第４，４０５
，９７０号等に開示された構成のものがあり、上記シリ
コン圧力センサ又はトランスデユーサの他の構成もまた
開示されている。
、本件出願人所有に係る米国特許第４゜５３０．０２９
号、同第４，５１７．６２２号、同第４，５１３．３４
８号、同第４，４６７．３９４号、同第４，４６３，３
３６号、同第４．４１５．９４８号及び同第４，４０５
，９７０号等に開示された構成のものがあり、上記シリ
コン圧力センサ又はトランスデユーサの他の構成もまた
開示されている。
小さな差圧を測定できる圧力センサを提供することは、
特定の分野、例えば、航空宇宙技術等の分野において極
めて重要な課題である。しかしながら、センサに大きな
過圧が負荷される状況下において小さな差圧を静電容量
変化として検出して周波数出力を正確に生起することは
極めて困難なことであると同時に極めて重要なことであ
る。従って、センサがジェットエンジン又は自動車用エ
ンジンの排気システム内におけるパックファイヤ、爆発
性ガスの点火、又は他の高圧力下に配されて大きな過圧
力を負荷される場合には、センサを特別な構成とするこ
とが必要とある。
特定の分野、例えば、航空宇宙技術等の分野において極
めて重要な課題である。しかしながら、センサに大きな
過圧が負荷される状況下において小さな差圧を静電容量
変化として検出して周波数出力を正確に生起することは
極めて困難なことであると同時に極めて重要なことであ
る。従って、センサがジェットエンジン又は自動車用エ
ンジンの排気システム内におけるパックファイヤ、爆発
性ガスの点火、又は他の高圧力下に配されて大きな過圧
力を負荷される場合には、センサを特別な構成とするこ
とが必要とある。
［発明が解決しようとする課題］
そこで、本発明の目的は、大きな過圧力が瞬間的に負荷
される状況下においても使用可能な差動容量型圧力セン
サを提供することにある。
される状況下においても使用可能な差動容量型圧力セン
サを提供することにある。
［課題を解決するための手段］
上記及び上記以外の目的を達成するために、本発明の第
１の構成によれば、 差動容量型圧力センサであって、 測定される第１の圧力が導入される圧力ポートを有する
第１の導電性シリコンベースと、該第１の導電性シリコ
ンベースの前記圧力ポートに対向する外側面を有し、該
外側面に負荷される前記第１の圧力の変化に応じて湾曲
変位可能であるとともに、導電性、可撓性及゛び弾性を
有する第１のシリコンダイヤフラムと、 前記第１のシリコンベースと前記第１のシリコンダイヤ
フラム間に配されて、前記第１のシリコンベースと前記
第１のシリコンダイヤフラムを連結する外壁を形成する
非導電性の第１のスペーサと、 測定される第２の圧力が導入される圧力ポートを有する
第２の導電性シリコンベースと、該第２の導電性シリコ
ンベースの前記圧力ポートに対向する外側面を有し、該
外側面に負荷される前記第２の圧力の変化に応じて湾曲
変位可能であるとともに、導電性、可撓性及び弾性を有
する第２のシリコンダイヤフラムと、 前記第２のシリコンベースと前記第２のシリコンダイヤ
フラム間に配されて、前記第２のシリコンベースと前記
第２のシリコンダイヤフラムを連結する外壁を形成する
非導電性の第２のスペーサと、 前記第１及び第２のシリコンダイヤフラム間に配されて
、前記第１及び第２のシリコンダイヤフラムを相互に所
定距離離間して平行に配するように連結する非導電性の
第３のスペーサとから成り、該第３のスペーサと前記第
１及び第２のシリコンダイヤフラムにより真空排気され
た基準室が画成されるとともに、 前記圧力ポートを介して前記第１及び第２のシリコンダ
イヤフラムの前記外側面に負荷される前記第１及び第２
の圧力の変化により前記第１及び第２のシリコンダイヤ
フラムが湾曲変位し、これにより前記センサの静電容量
が変化し、前記第１及び第２のシリコンダイヤフラムの
少なくとも一方に過圧力が負荷されたときに、該一方の
シリコンダイヤフラムが他方のシリコンダイヤフラムに
当接し、これにより、前記一方のシリコンダイヤフラム
に所定値を越える剛性が付与され、前記他方のシリコン
ダイヤフラムが前記一方のシリコンダイヤフラムに対し
て支持手段として機能するように構成される、 ことを特徴とする差動容量型圧力センサが提供される。
１の構成によれば、 差動容量型圧力センサであって、 測定される第１の圧力が導入される圧力ポートを有する
第１の導電性シリコンベースと、該第１の導電性シリコ
ンベースの前記圧力ポートに対向する外側面を有し、該
外側面に負荷される前記第１の圧力の変化に応じて湾曲
変位可能であるとともに、導電性、可撓性及゛び弾性を
有する第１のシリコンダイヤフラムと、 前記第１のシリコンベースと前記第１のシリコンダイヤ
フラム間に配されて、前記第１のシリコンベースと前記
第１のシリコンダイヤフラムを連結する外壁を形成する
非導電性の第１のスペーサと、 測定される第２の圧力が導入される圧力ポートを有する
第２の導電性シリコンベースと、該第２の導電性シリコ
ンベースの前記圧力ポートに対向する外側面を有し、該
外側面に負荷される前記第２の圧力の変化に応じて湾曲
変位可能であるとともに、導電性、可撓性及び弾性を有
する第２のシリコンダイヤフラムと、 前記第２のシリコンベースと前記第２のシリコンダイヤ
フラム間に配されて、前記第２のシリコンベースと前記
第２のシリコンダイヤフラムを連結する外壁を形成する
非導電性の第２のスペーサと、 前記第１及び第２のシリコンダイヤフラム間に配されて
、前記第１及び第２のシリコンダイヤフラムを相互に所
定距離離間して平行に配するように連結する非導電性の
第３のスペーサとから成り、該第３のスペーサと前記第
１及び第２のシリコンダイヤフラムにより真空排気され
た基準室が画成されるとともに、 前記圧力ポートを介して前記第１及び第２のシリコンダ
イヤフラムの前記外側面に負荷される前記第１及び第２
の圧力の変化により前記第１及び第２のシリコンダイヤ
フラムが湾曲変位し、これにより前記センサの静電容量
が変化し、前記第１及び第２のシリコンダイヤフラムの
少なくとも一方に過圧力が負荷されたときに、該一方の
シリコンダイヤフラムが他方のシリコンダイヤフラムに
当接し、これにより、前記一方のシリコンダイヤフラム
に所定値を越える剛性が付与され、前記他方のシリコン
ダイヤフラムが前記一方のシリコンダイヤフラムに対し
て支持手段として機能するように構成される、 ことを特徴とする差動容量型圧力センサが提供される。
また、本発明の第二の構成によれば、
測定される第１の圧力が導入される圧力ポートを有する
第１の導電性シリコンベースと、前記第１の圧力が負荷
される外側面を有し、該外側面に負荷される前記第１の
圧力の変化に応じて湾曲変位可能な第１の導電性シリコ
ンダイヤフラムと、 前記第１のシリコンベースと前記第１のシリコンダイヤ
フラムとを連結する非導電性の第１のスペーサと、 前記第１のシリコンダイヤフラムの前記外側面と反対側
の面と関連して形成される真空排気された基準室とを有
し、 前記第１のシリコンダイヤフラムが前記外側面に負荷さ
れる前記第１の圧力の変化により湾曲変位することによ
り、その静電容量が変化する差動容量型圧力センサの対
過圧力保護方法であって、測定される第２の圧力が導入
される圧力ポートを有する第２の導電性シリコンベース
を設ける工程と、 前記第２のシリコンベースの前記圧力ポートに対向する
外側面を有し、該外側面に負荷される前記第２の圧力の
変化に応じて湾曲変位可能な第２の導電性シリコンダイ
ヤフラムを設ける工程と、前記第２のシリコンベースと
前記第２のシリコンダイヤフラム間に配されて、前記第
２のシリコンベースと前記第２のシリコンダイヤフラム
を連結する外壁を形成する非導電性の第２のスペーサを
設ける工程と、 前記第１及び第２のシリコンダイヤフラム間に配されて
、前記第１及び第２のシリコンダイヤフラムを相互に所
定距離離間して平行に配するように連結するとともに、
前記第１及び第２のシリコンダイヤフラムと協働して真
空排気された基準室を画成する非導電性の第３のスペー
サを設ける工程と、 首記圧カポートを介して前記第１及び第２のシリコンダ
イヤフラムの前記外側面に負荷される前記第１及び第２
の圧力の変化により前記第１及び第２のシリコンダイヤ
フラムを湾曲変位させ、これにより前記センサの静電容
量を変化させる工程と、 前記第１及び第２のシリコンダイヤフラムの少なくとも
一方に過圧力が負荷されたときに、該一方のシリコンダ
イヤフラムが他方のシリコンダイヤフラムに当接し、こ
れにより、前記一方のシリコンダイヤフラムに所定値を
越える剛性を付与し、前記他方のシリコンダイヤフラム
を前記一方のシリコンダイヤフラムに対して支持手段と
して機能させる工程とから構成される、 ことを特徴とする差動容量型圧力センサの対過圧力保護
方法が提供される。
第１の導電性シリコンベースと、前記第１の圧力が負荷
される外側面を有し、該外側面に負荷される前記第１の
圧力の変化に応じて湾曲変位可能な第１の導電性シリコ
ンダイヤフラムと、 前記第１のシリコンベースと前記第１のシリコンダイヤ
フラムとを連結する非導電性の第１のスペーサと、 前記第１のシリコンダイヤフラムの前記外側面と反対側
の面と関連して形成される真空排気された基準室とを有
し、 前記第１のシリコンダイヤフラムが前記外側面に負荷さ
れる前記第１の圧力の変化により湾曲変位することによ
り、その静電容量が変化する差動容量型圧力センサの対
過圧力保護方法であって、測定される第２の圧力が導入
される圧力ポートを有する第２の導電性シリコンベース
を設ける工程と、 前記第２のシリコンベースの前記圧力ポートに対向する
外側面を有し、該外側面に負荷される前記第２の圧力の
変化に応じて湾曲変位可能な第２の導電性シリコンダイ
ヤフラムを設ける工程と、前記第２のシリコンベースと
前記第２のシリコンダイヤフラム間に配されて、前記第
２のシリコンベースと前記第２のシリコンダイヤフラム
を連結する外壁を形成する非導電性の第２のスペーサを
設ける工程と、 前記第１及び第２のシリコンダイヤフラム間に配されて
、前記第１及び第２のシリコンダイヤフラムを相互に所
定距離離間して平行に配するように連結するとともに、
前記第１及び第２のシリコンダイヤフラムと協働して真
空排気された基準室を画成する非導電性の第３のスペー
サを設ける工程と、 首記圧カポートを介して前記第１及び第２のシリコンダ
イヤフラムの前記外側面に負荷される前記第１及び第２
の圧力の変化により前記第１及び第２のシリコンダイヤ
フラムを湾曲変位させ、これにより前記センサの静電容
量を変化させる工程と、 前記第１及び第２のシリコンダイヤフラムの少なくとも
一方に過圧力が負荷されたときに、該一方のシリコンダ
イヤフラムが他方のシリコンダイヤフラムに当接し、こ
れにより、前記一方のシリコンダイヤフラムに所定値を
越える剛性を付与し、前記他方のシリコンダイヤフラム
を前記一方のシリコンダイヤフラムに対して支持手段と
して機能させる工程とから構成される、 ことを特徴とする差動容量型圧力センサの対過圧力保護
方法が提供される。
［作 用］
本発明においては、第１及び第２のシリコンダイヤフラ
ムの少なくとも一方に過圧力が負荷されたときに、該一
方のシリコンダイヤフラムが他方のシリコンダイヤフラ
ムに当接する。この結果、他方のシリコンダイヤフラム
が一方のシリコンダイヤフラムに対して支持手段として
機能することとなる。
ムの少なくとも一方に過圧力が負荷されたときに、該一
方のシリコンダイヤフラムが他方のシリコンダイヤフラ
ムに当接する。この結果、他方のシリコンダイヤフラム
が一方のシリコンダイヤフラムに対して支持手段として
機能することとなる。
［実 施 例］
本発明の実施例に係る差動容量型圧力センサの構成及び
その作動内容の理解を容易にするために、従来の単動セ
ンサにつき第１Ａ図を参照して説明する。
その作動内容の理解を容易にするために、従来の単動セ
ンサにつき第１Ａ図を参照して説明する。
第１Ａ図は、従来のシリコン−ガラス−シリコン型の単
動センサ又はトランスデユーサ１０を示している。ホウ
ケイ酸ガラスより形成される誘電体スペーサ１６がシリ
コンダイヤフラム１１及びシリコンベース１２間に配さ
れている。
動センサ又はトランスデユーサ１０を示している。ホウ
ケイ酸ガラスより形成される誘電体スペーサ１６がシリ
コンダイヤフラム１１及びシリコンベース１２間に配さ
れている。
第１Ａ図に示すように、この単動センサ１０は、その外
形において略直方体形状を有する一方、その内部におけ
る作動印形状は円形又は円筒形であることか好ましい。
形において略直方体形状を有する一方、その内部におけ
る作動印形状は円形又は円筒形であることか好ましい。
単動センサ１０は、略正方形の適切にドープ処理された
導電性且っ可撓性のシリコンダイヤフラム１１と、その
下方に位置する適切にドープ処理された導電性のシリコ
ン基板１２とを有し、シリコンダイヤフラム１１及びシ
リコン基板１２間に非導電性の誘電体スペーサ１３が配
されている。また、シリコンダイヤフラムｌｌ、シリコ
ン基板１２及び誘電体スペーサ１３間には、真空排気さ
れ気密状態に保持された基準室１４が画成されている。
導電性且っ可撓性のシリコンダイヤフラム１１と、その
下方に位置する適切にドープ処理された導電性のシリコ
ン基板１２とを有し、シリコンダイヤフラム１１及びシ
リコン基板１２間に非導電性の誘電体スペーサ１３が配
されている。また、シリコンダイヤフラムｌｌ、シリコ
ン基板１２及び誘電体スペーサ１３間には、真空排気さ
れ気密状態に保持された基準室１４が画成されている。
基準室■４内は、通常、ゼロバキューム（ｚｅｒｏ
ｖａｃｕｕｍ）に設定されるが、より高い基準圧値に設
定してもよい。
ｖａｃｕｕｍ）に設定されるが、より高い基準圧値に設
定してもよい。
尚、基準室１４内が上記基準圧値に保持されているとき
、シリコンダイヤフラム１１はシリコン基板Ｉ２に対し
て平行となり、両者の間隔は、通常、２マイクロメータ
（ｍｉｃｒｏｍｅｔｅｒ）に設定される。
、シリコンダイヤフラム１１はシリコン基板Ｉ２に対し
て平行となり、両者の間隔は、通常、２マイクロメータ
（ｍｉｃｒｏｍｅｔｅｒ）に設定される。
尚、図に示す寸法は、実際の寸法を示すものではなく、
例えば、最大測定荷重５０ｐｓ ｉの圧力センサの場合
、誘電体スペーサ１３又はその壁面１６の厚さは、通常
、９マイクロメータであり、一方、シリコンダイヤフラ
ム１１の厚さは、通常、ｏ、ｏｏｓインチであり、シリ
コン基板１２の厚さは、通常、０．０５０インチである
。
例えば、最大測定荷重５０ｐｓ ｉの圧力センサの場合
、誘電体スペーサ１３又はその壁面１６の厚さは、通常
、９マイクロメータであり、一方、シリコンダイヤフラ
ム１１の厚さは、通常、ｏ、ｏｏｓインチであり、シリ
コン基板１２の厚さは、通常、０．０５０インチである
。
シリコン基板１２の上面中央には、円形の突出台部１２
λが形成されており、この突出台部１２Ａは、略円筒形
状の基準室Ｉ４内に突出している。
λが形成されており、この突出台部１２Ａは、略円筒形
状の基準室Ｉ４内に突出している。
尚、突出台部１２Ａの上面には、図示しない絶縁性ガラ
ス薄膜が被覆されている。この絶縁性ガラスｉｌｆ模の
厚さは、通常、０．５マイクロメータと非常に薄いため
、圧力センサ１０の寄生容量に殆ど影響を与えない。尚
、この絶縁性ガラス薄膜は、センサ１０の製造工程にお
いて、誘電体スペーサ１３をシリコン基板１２に取り付
けた後に突出台部１２Ａ上に被覆される。
ス薄膜が被覆されている。この絶縁性ガラスｉｌｆ模の
厚さは、通常、０．５マイクロメータと非常に薄いため
、圧力センサ１０の寄生容量に殆ど影響を与えない。尚
、この絶縁性ガラス薄膜は、センサ１０の製造工程にお
いて、誘電体スペーサ１３をシリコン基板１２に取り付
けた後に突出台部１２Ａ上に被覆される。
このような構成において、圧力センサ１０の周囲圧力が
変化すると、シリコンダイヤフラム！１の上面１７にこ
の圧力変化が作用してシリコンダイヤフラム１１の下方
への湾曲変位積を変化させ、可変コンデンサの極板とし
て機能するシリコンダイヤフラム１１及びシリコン基板
１２間のスペースを変化させる。この結果、センサ１０
の静電容量が変化し、この容量変化に基づいて負荷され
た圧力値及びその変化値を測定することができる。
変化すると、シリコンダイヤフラム！１の上面１７にこ
の圧力変化が作用してシリコンダイヤフラム１１の下方
への湾曲変位積を変化させ、可変コンデンサの極板とし
て機能するシリコンダイヤフラム１１及びシリコン基板
１２間のスペースを変化させる。この結果、センサ１０
の静電容量が変化し、この容量変化に基づいて負荷され
た圧力値及びその変化値を測定することができる。
導線又は電極１８Ａ及び１８Ｂがシリコンダイヤフラム
１１及びシリコン基板■２にそれぞれ接続されており、
これらの導線又は電極を介して、センサ１０を公知の測
定回路に接続することにより、圧力変化ｍの関数として
の容墳変化量が測定される。即ち、周囲圧力が変化する
と、シリコンダイヤフラム！■の湾曲変位Ｍが変化し、
シリコンダイヤフラム１１及びシリコン基板１２間の静
電容量が変化し、この結果、負荷された圧力値が測定可
能な電子信号に変換されることとなる。上述のように、
基準室１４内の圧力が上記基準圧力に保持されている場
合には、通常、シリコンダイヤフラム１１の下面と突出
台部１２Ａの上面との間隙は２マイクロメータとなるよ
うに設定されており、周囲圧力が上昇するにともないシ
リコンダイヤフラム１１が突出台部１２Ａに向かって湾
曲変位するに充分なスペースを確保している。
１１及びシリコン基板■２にそれぞれ接続されており、
これらの導線又は電極を介して、センサ１０を公知の測
定回路に接続することにより、圧力変化ｍの関数として
の容墳変化量が測定される。即ち、周囲圧力が変化する
と、シリコンダイヤフラム！■の湾曲変位Ｍが変化し、
シリコンダイヤフラム１１及びシリコン基板１２間の静
電容量が変化し、この結果、負荷された圧力値が測定可
能な電子信号に変換されることとなる。上述のように、
基準室１４内の圧力が上記基準圧力に保持されている場
合には、通常、シリコンダイヤフラム１１の下面と突出
台部１２Ａの上面との間隙は２マイクロメータとなるよ
うに設定されており、周囲圧力が上昇するにともないシ
リコンダイヤフラム１１が突出台部１２Ａに向かって湾
曲変位するに充分なスペースを確保している。
誘電体スペーサ１３の半径方向に亘る幅は、その厚さを
上述のように９マイクロメータとした場合、０．０３６
インチとすることが一般的である。
上述のように９マイクロメータとした場合、０．０３６
インチとすることが一般的である。
一方、この場合、突出台部１２Ａに被覆される絶縁性ガ
ラス薄膜の厚さは、上述のように、０，５マイクロメー
タに設定される。突出台１１ ２Ａのシリコン基板１２
’上面からの厚さは、６．５マイクロメータに設定され
ており、一方、その直径は０．１５０インチに設定され
ている。
ラス薄膜の厚さは、上述のように、０，５マイクロメー
タに設定される。突出台１１ ２Ａのシリコン基板１２
’上面からの厚さは、６．５マイクロメータに設定され
ており、一方、その直径は０．１５０インチに設定され
ている。
通常、シリコンダイヤフラム１１及びシリコン基板Ｉ２
の形状は正方形とされるが、図に示すように、電気接点
を設けるためにその角部を割愛してもよい。上記正方形
の対角線の長さは、通常、０．２６０インチに設定され
、一方、誘電体スペーサ１３の内径は、０．１９０イン
チに設定される。尚、誘電体スペーサ１３の壁面１６の
形状は、シリコンダイヤフラムＩｆ又はシリコン基板Ｉ
２の対応壁面と整合するように構成してもよいが、誘電
体スペーサ１３を円環形状としてもよい。
の形状は正方形とされるが、図に示すように、電気接点
を設けるためにその角部を割愛してもよい。上記正方形
の対角線の長さは、通常、０．２６０インチに設定され
、一方、誘電体スペーサ１３の内径は、０．１９０イン
チに設定される。尚、誘電体スペーサ１３の壁面１６の
形状は、シリコンダイヤフラムＩｆ又はシリコン基板Ｉ
２の対応壁面と整合するように構成してもよいが、誘電
体スペーサ１３を円環形状としてもよい。
連結部材１８がガラスプレート２０を介してシリコンダ
イヤフラムｌ！の上面１７に接合されており、この連結
部材１８には圧力ポート１９が形成されている。測定さ
れる圧力は、この圧力ポートを介してシリコンダイヤフ
ラム１１と連絡する。
イヤフラムｌ！の上面１７に接合されており、この連結
部材１８には圧力ポート１９が形成されている。測定さ
れる圧力は、この圧力ポートを介してシリコンダイヤフ
ラム１１と連絡する。
一方、センサ１０は、適用される対象に応じて適切な方
法にて装着される。
法にて装着される。
次に、本発明の実施例である差動容量型圧力センサにつ
いて第１図を参照して説明する。
いて第１図を参照して説明する。
シリコン−オン−シリコン型の差動容量型圧力センサ１
１０は、略円筒形状に構成されており、対向して配され
た２枚のシリコンダイヤフラム１１１Ａ及び１１ＩＢを
備えている。シリコンダイヤフラム１１ＩＡ及び１１Ｉ
Ｂは、相互に独立して機能するように配されており、各
シリコンダイヤフラムは、可撓性、弾性及び導電性を有
している。シリコンダイヤフラム１１ＩＡ及び１１１Ｂ
は、その周縁部において静電結合により固定されており
、また、シリコンダイヤフラム１１ＩＡは導電性のシリ
コンベース１１２Ａ及び圧力ポート１１９Ａを有してお
り、一方、シリコンダイヤフラム１１ＩＢは導電性のシ
リコンベース１１２Ｂ及び圧力ポート１１９Ｂを有して
いる。ここで、少なくともベース１１２Ａ及び１１２Ｂ
は導電性のシリコンにより形成することが好ましい。真
空排気された気密状態の基準室１１４が両シリコンダイ
ヤフラム１１ＩＡ及び１１１８間に形成されており、こ
の基準室１１４内は、通常、ゼロバキューム（完全真空
）に設定されるが、より高い基準圧値に設定してもよい
。両シリコンダイヤフラム１１１Ａ及び１１１８間の距
離は、圧力ポート１１９Ａ及び１１９Ｂにおける圧力が
とらにゼロバキューム（ｐｔ＝ｐ２＝ｏ）で基準室１１
４内の基準圧力と同一であるか、他の圧力値であって基
準室内の基準圧力と同一である場合には、通常、２マイ
クロメータとなるように設定されている。
１０は、略円筒形状に構成されており、対向して配され
た２枚のシリコンダイヤフラム１１１Ａ及び１１ＩＢを
備えている。シリコンダイヤフラム１１ＩＡ及び１１Ｉ
Ｂは、相互に独立して機能するように配されており、各
シリコンダイヤフラムは、可撓性、弾性及び導電性を有
している。シリコンダイヤフラム１１ＩＡ及び１１１Ｂ
は、その周縁部において静電結合により固定されており
、また、シリコンダイヤフラム１１ＩＡは導電性のシリ
コンベース１１２Ａ及び圧力ポート１１９Ａを有してお
り、一方、シリコンダイヤフラム１１ＩＢは導電性のシ
リコンベース１１２Ｂ及び圧力ポート１１９Ｂを有して
いる。ここで、少なくともベース１１２Ａ及び１１２Ｂ
は導電性のシリコンにより形成することが好ましい。真
空排気された気密状態の基準室１１４が両シリコンダイ
ヤフラム１１ＩＡ及び１１１８間に形成されており、こ
の基準室１１４内は、通常、ゼロバキューム（完全真空
）に設定されるが、より高い基準圧値に設定してもよい
。両シリコンダイヤフラム１１１Ａ及び１１１８間の距
離は、圧力ポート１１９Ａ及び１１９Ｂにおける圧力が
とらにゼロバキューム（ｐｔ＝ｐ２＝ｏ）で基準室１１
４内の基準圧力と同一であるか、他の圧力値であって基
準室内の基準圧力と同一である場合には、通常、２マイ
クロメータとなるように設定されている。
尚、基準室内を完全真空としたときには、シリコンダイ
ヤフラム１ｌＩＡ、１１１Ｂの厚さを非常に薄く（例え
ば、最大測定圧力０．１ｐｓｉの圧力センサの場合、０
．００１インチ）設定することにより、絶対圧力Ｏに近
い、即ち非常に小さい差圧を測定することが可能である
。例えば、本出願人所有の米国特許第４，５１７，６２
２号に開示されたオシレータ回路を用いることにより、
０．０Ｏ１ｐｓ＋の差圧を測定することができる。
ヤフラム１ｌＩＡ、１１１Ｂの厚さを非常に薄く（例え
ば、最大測定圧力０．１ｐｓｉの圧力センサの場合、０
．００１インチ）設定することにより、絶対圧力Ｏに近
い、即ち非常に小さい差圧を測定することが可能である
。例えば、本出願人所有の米国特許第４，５１７，６２
２号に開示されたオシレータ回路を用いることにより、
０．０Ｏ１ｐｓ＋の差圧を測定することができる。
また、周囲圧力が高い状況において小さな差圧を測定す
る場合には、基準室内を真空排気せずに、測定される周
囲圧力の範囲内の値を基準室内の圧力として設定するこ
とが好ましい。
る場合には、基準室内を真空排気せずに、測定される周
囲圧力の範囲内の値を基準室内の圧力として設定するこ
とが好ましい。
円環形状のガラスサポータ１１６Ａがシリコンダイヤフ
ラムｌ １ 、Ｉ Ａ及びそのシリコンベース１Ｊ２Ａ
間に配されており、また、円環形状のガラスサポータ１
１６Ｂがシリコンダイヤフラム１１１Ｂ及びそのシリコ
ンベース１１２Ｂ間に配されており、同様に、円環形状
のガラスサポータｌ！６Ｃが両シリコンダイヤフラム１
１ＩＡ及び１１１Ｂ間に配されている。各ガラスサポー
タの高さ又は厚さは、６マイクロメータに設定される。
ラムｌ １ 、Ｉ Ａ及びそのシリコンベース１Ｊ２Ａ
間に配されており、また、円環形状のガラスサポータ１
１６Ｂがシリコンダイヤフラム１１１Ｂ及びそのシリコ
ンベース１１２Ｂ間に配されており、同様に、円環形状
のガラスサポータｌ！６Ｃが両シリコンダイヤフラム１
１ＩＡ及び１１１Ｂ間に配されている。各ガラスサポー
タの高さ又は厚さは、６マイクロメータに設定される。
尚、図から明らかなように、両シリコンダイヤフラム１
１１Ａ、１１ＩＢ及びガラスサポータ１１６Ｃにより基
準室＋１４が画成され、気密状態に保持される。
１１Ａ、１１ＩＢ及びガラスサポータ１１６Ｃにより基
準室＋１４が画成され、気密状態に保持される。
第１Ａ図に示す導線又は電極１８Ａ及び１８Ｂと同様の
導線又は電極がシリコンダイヤフラム１１１Ａ及び１１
ＩＢ並びにシリコンベース１１２Ａ及び１１２Ｂに接続
されており、これによりセンサ１１０を適切な測定回路
に接続し、シリコンダイヤフラム１１ＩＡ及びシリコン
ベース１１２Ａ間、並びにシリコンダイヤフラム１１Ｉ
Ｂ及びシリコンベース１１２Ｂ間のそれぞれの静電容量
変化を測定する。尚、この場合、容量変化は、対応する
導入圧力ＰＩ及びＰ２の逆関数となる。さらにまた、両
シリコンダイヤフラム１１ＩＡ及び１１１Ｂ間の容量変
化も測定される。即ち、導入圧力Ｐ１及びＰ２の変化は
対応する圧力ポート１１９Ａ及び１１９Ｂを介してシリ
コンダイヤフラム１１ＩＡ及び１１ＩＢの圧力作用面！
１７Ａ及び１１７Ｂに作用し、対応するシリコンダイヤ
フラムを湾曲変位させる。この結果、両シリコンダイヤ
フラム間の静電容量、並びに、シリコンダイヤフラム１
１１Ａ及び１１ＩＢと対応するシリコンベース１１２Ａ
及び１１２Ｂ間の容量が変化し、負荷された圧力ＰＩ及
びＰ２がそれぞれ測定可能な電子信号に変換される。こ
のようにして、導入圧力ＰＩ及びＰ２の差圧による容量
変化が、両シリコンダイヤフラム１１ＩＡ及び１１１８
間、シリコンダイヤフラム１１ＩＡ及びシリコンベース
１１２Ａ間、そして、シリコンダイヤフラム１１１Ｂ及
びシリコンベース１１２Ｂ間において測定される。
導線又は電極がシリコンダイヤフラム１１１Ａ及び１１
ＩＢ並びにシリコンベース１１２Ａ及び１１２Ｂに接続
されており、これによりセンサ１１０を適切な測定回路
に接続し、シリコンダイヤフラム１１ＩＡ及びシリコン
ベース１１２Ａ間、並びにシリコンダイヤフラム１１Ｉ
Ｂ及びシリコンベース１１２Ｂ間のそれぞれの静電容量
変化を測定する。尚、この場合、容量変化は、対応する
導入圧力ＰＩ及びＰ２の逆関数となる。さらにまた、両
シリコンダイヤフラム１１ＩＡ及び１１１Ｂ間の容量変
化も測定される。即ち、導入圧力Ｐ１及びＰ２の変化は
対応する圧力ポート１１９Ａ及び１１９Ｂを介してシリ
コンダイヤフラム１１ＩＡ及び１１ＩＢの圧力作用面！
１７Ａ及び１１７Ｂに作用し、対応するシリコンダイヤ
フラムを湾曲変位させる。この結果、両シリコンダイヤ
フラム間の静電容量、並びに、シリコンダイヤフラム１
１１Ａ及び１１ＩＢと対応するシリコンベース１１２Ａ
及び１１２Ｂ間の容量が変化し、負荷された圧力ＰＩ及
びＰ２がそれぞれ測定可能な電子信号に変換される。こ
のようにして、導入圧力ＰＩ及びＰ２の差圧による容量
変化が、両シリコンダイヤフラム１１ＩＡ及び１１１８
間、シリコンダイヤフラム１１ＩＡ及びシリコンベース
１１２Ａ間、そして、シリコンダイヤフラム１１１Ｂ及
びシリコンベース１１２Ｂ間において測定される。
ここで、シリコンダイヤフラム１１ＩＡ及び１１１Ｂの
一方に対応する圧力ポートを介して過圧力が負荷された
と仮定すると、当該シリコンダイヤフラムは湾曲してた
わみ、他の一方のシリコンダイヤフラムと当接する。こ
の結果、一対のシリコンダイヤフラムを上述のように構
成することにより、シリコンダイヤフラムが１枚の場合
に比して数倍の剛性を得ることが可能となる。
一方に対応する圧力ポートを介して過圧力が負荷された
と仮定すると、当該シリコンダイヤフラムは湾曲してた
わみ、他の一方のシリコンダイヤフラムと当接する。こ
の結果、一対のシリコンダイヤフラムを上述のように構
成することにより、シリコンダイヤフラムが１枚の場合
に比して数倍の剛性を得ることが可能となる。
圧力ポート１１９Ａ及び１１９Ｂのシリコンダイヤフラ
ム側には、対応するシリコンダイヤフラムに向かう突出
部＋ １５Ａ及び１１５Ｂが形成されている。各突出部
の先端と対応するシリコンダイヤフラムとの距離は、両
シリコンダイヤフラム１１１Ａ及び１１１Ｂ間の距離と
同−又は若干長く設定される。この突出部１１５Ａ及び
１１５Ｂは対応するシリコンダイヤフラムのストッパと
して機能し、この結果、一対のシリコンダイヤフラムの
剛性をさらに高めることが可能となり、選択されたシリ
コンダイヤフラムの厚さに対応する公称範囲を越える圧
力に対しても耐えることが可能となる。
ム側には、対応するシリコンダイヤフラムに向かう突出
部＋ １５Ａ及び１１５Ｂが形成されている。各突出部
の先端と対応するシリコンダイヤフラムとの距離は、両
シリコンダイヤフラム１１１Ａ及び１１１Ｂ間の距離と
同−又は若干長く設定される。この突出部１１５Ａ及び
１１５Ｂは対応するシリコンダイヤフラムのストッパと
して機能し、この結果、一対のシリコンダイヤフラムの
剛性をさらに高めることが可能となり、選択されたシリ
コンダイヤフラムの厚さに対応する公称範囲を越える圧
力に対しても耐えることが可能となる。
尚、上記ストッパ１１５Ａ及び１１５Ｂは、対応するシ
リコンベース又は圧力ポートを放電機械加工、エツチン
グ又は他の適切な方法により加工することにより形成す
ることができる。また、環状ガラスサポータ１１６Ａ、
Ｂ、Ｃは、ホウケイ酸ガラスにより形成することが可能
であり、その厚さは、静電結合において一般的に用いら
れている約６乃至９マイクロメータとすることが好まし
い。シリコンダイヤフラム１１ＩＡ及び１１ＩＢ上の主
要部＋１１ＡＡ及び１１ＩＢＡは、シリコン部材を反復
して酸化処理し、この反復される酸化処理工程間におい
て酸化物をエツチングする方法、又は、シリコン部材を
エツチングする方法、又は、所定の大きさのシリコン部
材を上記主要部においてシリコンダイヤフラムに接着し
て複合構造とする方法等により形成することが可能であ
る。
リコンベース又は圧力ポートを放電機械加工、エツチン
グ又は他の適切な方法により加工することにより形成す
ることができる。また、環状ガラスサポータ１１６Ａ、
Ｂ、Ｃは、ホウケイ酸ガラスにより形成することが可能
であり、その厚さは、静電結合において一般的に用いら
れている約６乃至９マイクロメータとすることが好まし
い。シリコンダイヤフラム１１ＩＡ及び１１ＩＢ上の主
要部＋１１ＡＡ及び１１ＩＢＡは、シリコン部材を反復
して酸化処理し、この反復される酸化処理工程間におい
て酸化物をエツチングする方法、又は、シリコン部材を
エツチングする方法、又は、所定の大きさのシリコン部
材を上記主要部においてシリコンダイヤフラムに接着し
て複合構造とする方法等により形成することが可能であ
る。
尚、略円筒形状のセンサ１１０の内径は、例えば、０．
１９０インチとし、各圧力ポート＋１９Ａ、１１９Ｂの
内径は０．０７５インチに設定する。また、各ストッパ
１１５Ａ、１１５Ｂの対応するシリコンダイヤフラム方
向への突出長さを０６００５インチとし、その外径を０
．１２５インチに設定する。さらにまた、各ストッパ１
１５Ａ。
１９０インチとし、各圧力ポート＋１９Ａ、１１９Ｂの
内径は０．０７５インチに設定する。また、各ストッパ
１１５Ａ、１１５Ｂの対応するシリコンダイヤフラム方
向への突出長さを０６００５インチとし、その外径を０
．１２５インチに設定する。さらにまた、各ストッパ１
１５Ａ。
１１５Ｂの先端と対応するシリコンダイヤフラムとの距
離は、例えば、２マイクロメータに設定する。これらの
寸法は、いずれも−例を示すものであり、状況に応じて
種々の変更が可能である。
離は、例えば、２マイクロメータに設定する。これらの
寸法は、いずれも−例を示すものであり、状況に応じて
種々の変更が可能である。
尚、図においては、シリコンダイヤフラム１１ＩＡ及び
１１１Ｂが水平に配されているように示しであるが、シ
リコンダイヤフラム１１ＩＡ及び１１１Ｂは垂直に配す
ることも可能であるし、また、水平方向に対して鋭角に
配することも可能である。この場合、関連部材の配置関
係も同様に変更することが可能であることは言うまでも
ない。
１１１Ｂが水平に配されているように示しであるが、シ
リコンダイヤフラム１１ＩＡ及び１１１Ｂは垂直に配す
ることも可能であるし、また、水平方向に対して鋭角に
配することも可能である。この場合、関連部材の配置関
係も同様に変更することが可能であることは言うまでも
ない。
以上、本発明を実施例に基づいて説明してきたが、本発
明は、上記実施例の構成に限定されるものではなく、本
発明の要旨の範囲に含まれる全ての変形、変更を含むも
のであり、従って、特許請求の範囲に記載した要件を満
足する全ての構成は本発明に含まれるものである。
明は、上記実施例の構成に限定されるものではなく、本
発明の要旨の範囲に含まれる全ての変形、変更を含むも
のであり、従って、特許請求の範囲に記載した要件を満
足する全ての構成は本発明に含まれるものである。
例えば、シリコンダイヤフラム１１ＩＡ、１１１Ｂ間の
ガラススペーサ１１６Ｃにエツチングに上り流路を形成
し、これに制御バルブを備えた圧力ポートを取り付ける
ことにより、基準室内の圧力を変えることが可能である
。基準室内の圧力を制御することにより、例えば、最大
差圧０．１ｐｓｉ測定用のシリコンダイヤフラムを用い
て、広範囲の周囲圧力を測定することが可能となる。ま
た、シリコンダイヤフラム１１ＩＡ、１１ＩＢの剛性、
即ち、負荷される圧力に対する応答性は同一に設定する
ことが好ましいが、これを異なる値に設定しコンピュー
タ等により較正処理を行うように構成することも可能で
ある。
ガラススペーサ１１６Ｃにエツチングに上り流路を形成
し、これに制御バルブを備えた圧力ポートを取り付ける
ことにより、基準室内の圧力を変えることが可能である
。基準室内の圧力を制御することにより、例えば、最大
差圧０．１ｐｓｉ測定用のシリコンダイヤフラムを用い
て、広範囲の周囲圧力を測定することが可能となる。ま
た、シリコンダイヤフラム１１ＩＡ、１１ＩＢの剛性、
即ち、負荷される圧力に対する応答性は同一に設定する
ことが好ましいが、これを異なる値に設定しコンピュー
タ等により較正処理を行うように構成することも可能で
ある。
［効 果］
本発明においては、第１及び第２のシリコンダイヤフラ
ムの少なくとも一方に過圧力が負荷されたときに、該一
方のシリコンダイヤフラムが他方のシリコンダイヤフラ
ムに当接し、この結果、他方のシリコンダイヤフラムが
一方のシリコンダイヤフラムに対して支持手段として機
能することになるため、シリコンダイヤフラムの湾曲変
位量が所定限界値を越えて損壊することを防止すること
が可能となる。
ムの少なくとも一方に過圧力が負荷されたときに、該一
方のシリコンダイヤフラムが他方のシリコンダイヤフラ
ムに当接し、この結果、他方のシリコンダイヤフラムが
一方のシリコンダイヤフラムに対して支持手段として機
能することになるため、シリコンダイヤフラムの湾曲変
位量が所定限界値を越えて損壊することを防止すること
が可能となる。
第１図は、本発明の実施例に基づく差動容量型圧力セン
サを示す断面図であり、第１Ａ図は、従来の単動容量型
圧力センサを示す斜視図である。 １１０ 、、、差動容量型圧力センサ１１１Ａ
、、、 シリコンダイヤフラム Ｂ Ａ Ｂ Ａ Ｂ ６Δ Ｂ Ｃ Ａ Ｂ シリコンダイヤフラム シリコンベース シリコンベース 基準室 ストッパ ストッパ スペーサ スペーサ スペーサ 圧力ポート 圧力ポート
サを示す断面図であり、第１Ａ図は、従来の単動容量型
圧力センサを示す斜視図である。 １１０ 、、、差動容量型圧力センサ１１１Ａ
、、、 シリコンダイヤフラム Ｂ Ａ Ｂ Ａ Ｂ ６Δ Ｂ Ｃ Ａ Ｂ シリコンダイヤフラム シリコンベース シリコンベース 基準室 ストッパ ストッパ スペーサ スペーサ スペーサ 圧力ポート 圧力ポート
Claims (14)
- （１）差動容量型圧力センサであって、 測定される第１の圧力が導入される圧力ポートを有する
第１の導電性シリコンベースと、該第１の導電性シリコ
ンベースの前記圧力ポートに対向する外側面を有し、該
外側面に負荷される前記第１の圧力の変化に応じて湾曲
変位可能であるとともに、導電性、可撓性及び弾性を有
する第１のシリコンダイヤフラムと、 前記第１のシリコンベースと前記第１のシリコンダイヤ
フラム間に配されて、前記第１のシリコンベースと前記
第１のシリコンダイヤフラムを連結する外壁を形成する
非導電性の第１のスペーサと、 測定される第２の圧力が導入される圧力ポートを有する
第２の導電性シリコンベースと、該第２の導電性シリコ
ンベースの前記圧力ポートに対向する外側面を有し、該
外側面に負荷される前記第２の圧力の変化に応じて湾曲
変位可能であるとともに、導電性、可撓性及び弾性を有
する第２のシリコンダイヤフラムと、 前記第２のシリコンベースと前記第２のシリコンダイヤ
フラム間に配されて、前記第２のシリコンベースと前記
第２のシリコンダイヤフラムを連結する外壁を形成する
非導電性の第２のスペーサと、 前記第１及び第２のシリコンダイヤフラム間に配されて
、前記第１及び第２のシリコンダイヤフラムを相互に所
定距離離間して平行に配するように連結する非導電性の
第３のスペーサとから成り、 該第３のスペーサと前記第１及び第２のシリコンダイヤ
フラムにより真空排気された基準室が画成されるととも
に、 前記圧力ポートを介して前記第１及び第２のシリコンダ
イヤフラムの前記外側面に負荷される前記第１及び第２
の圧力の変化により前記第１及び第２のシリコンダイヤ
フラムが湾曲変位し、これにより前記センサの静電容量
が変化し、 前記第１及び第２のシリコンダイヤフラムの少なくとも
一方に過圧力が負荷されたときに、該一方のシリコンダ
イヤフラムが他方のシリコンダイヤフラムに当接し、こ
れにより、前記一方のシリコンダイヤフラムに所定値を
越える剛性が付与され、前記他方のシリコンダイヤフラ
ムが前記一方のシリコンダイヤフラムに対して支持手段
として機能するように構成される、 ことを特徴とする差動容量型圧力センサ。 - （２）少なくとも前記他方のシリコンダイヤフラムの前
記外側面の中心部に近接離間してストッパが設けられて
おり、これにより、前記一方のシリコンダイヤフラムの
所定値を越える湾曲変位が禁止されるように構成される
ことを特徴とする請求項（１）に記載の差動容量型圧力
センサ。 - （３）前記ストッパは、対応する前記シリコンダイヤフ
ラムの前記外側面から、前記所定距離よりも大きい距離
だけ離間して配されることを特徴とする請求項（２）に
記載の差動容量型圧力センサ。 - （４）前記差動容量型圧力センサは、略円筒形状を有す
ることを特徴とする請求項（１）乃至（３）のいずれか
に記載の差動容量型圧力センサ。 - （５）前記第１乃至第３のスペーサは、それぞれ円環形
状を有することを特徴とする請求項（１）乃至（４）の
いずれかに記載の差動容量型圧力センサ。 - （６）前記第１及び第２のシリコンダイヤフラム並びに
前記第１及び第２のシリコンベースは、それぞれ個別に
電気的に接続されており、前記第１及び第２のシリコン
ダイヤフラム間の静電容量の変化、及び前記第１及び第
２のシリコンダイヤフラムの少なくとも一方とこれに対
応するシリコンベース間の静電容量の変化が電気的に測
定されることを特徴とする請求項（１）乃至（５）のい
ずれかに記載の差動容量型圧力センサ。 - （７）前記基準室内の圧力が基準値のとき、前記所定距
離は約２マイクロメータであることを特徴とする請求項
（１）乃至（６）のいずれかに記載の差動容量型圧力セ
ンサ。 - （８）前記センサがエンジンの排気システム内に設けら
れており、前記第１及び第２のシリコンダイヤフラムの
一方が前記排気システムの排気ガス圧を負荷される一方
、他方のシリコンダイヤフラムが大気圧を負荷されるこ
とを特徴とする請求項（１）乃至（７）に記載の差動容
量型圧力センサ。 - （９）前記所定距離は、前記一方のシリコンダイヤフラ
ムが前記排気システム内においてバックファイアによる
過圧力を負荷されたときに、前記第１及び第２のシリコ
ンダイヤフラムが当接するように充分に短く設定されて
いることを特徴とする請求項（８）に記載の差動容量型
圧力センサ。 - （１０）測定される第１の圧力が導入される圧力ポート
を有する第１の導電性シリコンベースと、前記第１の圧
力が負荷される外側面を有し、該外側面に負荷される前
記第１の圧力の変化に応じて湾曲変位可能な第１の導電
性シリコンダイヤフラムと、 前記第１のシリコンベースと前記第１のシリコンダイヤ
フラムとを連結する非導電性の第１のスペーサと、 前記第１のシリコンダイヤフラムの前記外側面と反対側
の面と関連して形成される真空排気された基準室とを有
し、 前記第１のシリコンダイヤフラムが前記外側面に負荷さ
れる前記第１の圧力の変化により湾曲変位することによ
り、その静電容量が変化する差動容量型圧力センサの対
過圧力保護方法であって、測定される第２の圧力が導入
される圧力ポートを有する第２の導電性シリコンベース
を設ける工程と、 前記第２のシリコンベースの前記圧力ポートに対向する
外側面を有し、該外側面に負荷される前記第２の圧力の
変化に応じて湾曲変位可能な第２の導電性シリコンダイ
ヤフラムを設ける工程と、前記第２のシリコンベースと
前記第２のシリコンダイヤフラム間に配されて、前記第
２のシリコンベースと前記第２のシリコンダイヤフラム
を連結する外壁を形成する非導電性の第２のスペーサを
設ける工程と、 前記第１及び第２のシリコンダイヤフラム間に配されて
、前記第１及び第２のシリコンダイヤフラムを相互に所
定距離離間して平行に配するように連結するとともに、
前記第１及び第２のシリコンダイヤフラムと協働して真
空排気された基準室を画成する非導電性の第３のスペー
サを設ける工程と、 前記圧力ポートを介して前記第１及び第２のシリコンダ
イヤフラムの前記外側面に負荷される前記第１及び第２
の圧力の変化により前記第１及び第２のシリコンダイヤ
フラムを湾曲変位させ、これにより前記センサの静電容
量を変化させる工程と、 前記第１及び第２のシリコンダイヤフラムの少なくとも
一方に過圧力が負荷されたときに、該一方のシリコンダ
イヤフラムが他方のシリコンダイヤフラムに当接し、こ
れにより、前記一方のシリコンダイヤフラムに所定値を
越える剛性を付与し、前記他方のシリコンダイヤフラム
を前記一方のシリコンダイヤフラムに対して支持手段と
して機能させる工程とから構成される、 ことを特徴とする差動容量型圧力センサの対過圧力保護
方法。 - （１１）前記第１及び第２のシリコンダイヤフラム間の
静電容量の変化、及び前記第１及び第２のシリコンダイ
ヤフラムの少なくとも一方とこれに対応する前記シリコ
ンベース間の静電容量の変化を測定する工程を含むこと
を特徴とする請求項（１０）に記載の差動容量型圧力セ
ンサの対過圧力保護方法。 - （１２）少なくとも前記他方のシリコンダイヤフラムの
前記外側面の中心部に近接離間してストッパを設ける工
程を含み、これにより、前記一方のシリコンダイヤフラ
ムの所定値を越える湾曲変位を禁止することを特徴とす
る請求項（１０）又は（１１）に記載の差動容量型圧力
センサの対過圧力保護方法。 - （１３）前記センサをエンジンの排気システム内に設け
、前記第１及び第２のシリコンダイヤフラムの一方に前
記排気システムの排気ガス圧を負荷し、他方のシリコン
ダイヤフラムに大気圧を負荷する工程を含むことを特徴
とする請求項（１０）乃至（１２）のいずれかに記載の
差動容量型圧力センサの対過圧力保護方法。 - （１４）前記一方のシリコンダイヤフラムにバックファ
イアによる過圧力が負荷されたときに、前記第１及び第
２のシリコンダイヤフラムが相互に当接するように、前
記所定距離を充分に短く設定する工程を含むことを特徴
とする請求項（１３）に記載の差動容量型圧力センサの
対過圧力保護方法。
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