JPH03239938A - 容量型圧力センサ - Google Patents

容量型圧力センサ

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JPH03239938A
JPH03239938A JP3681290A JP3681290A JPH03239938A JP H03239938 A JPH03239938 A JP H03239938A JP 3681290 A JP3681290 A JP 3681290A JP 3681290 A JP3681290 A JP 3681290A JP H03239938 A JPH03239938 A JP H03239938A
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electrodes
correction
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Mineo Ishikawa
峰男 石川
Tomiki Sakurai
桜井 止水城
Yukihiko Fukaya
深谷 幸彦
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Japan Science and Technology Agency
Toyoda Koki KK
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Research Development Corp of Japan
Toyoda Koki KK
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
本発明は、電極が形成された基板同士を接合して形成し
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。
【従来技術】
従来、一般に、容量型圧力センサは歪ゲージ等を用いて
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rV−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、 C−ε                      
      (1)(ε:誘電率、A:電極面積、d:
ii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。
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このゲージ圧型の容量型圧力センサ30は上
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
してしまうという間頴があった。 本発明は、上記の課題を解決するために成されたもので
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。
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための発明の構成は、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、微小ギャップ
の測定圧の基準値を与える基準王室と、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
反対側から大気等を導入する穴部とを有し、前記電極間
の容量の変化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ノ、部の影響を受けない
ように形成された補正室と、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
とを備えたことを特徴とする。
【作用】
補正室は電極の平面方向でその電極の周囲に基準圧室を
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々により、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ε。に対する比「−ε/ε。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C8をC=C,/rで補正すれば基準誘電率ε
。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。
【実施例】
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。 第1図は本発明に係る容量型圧力センサを示した平面図
である。そして、第2図は第1図のH−■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1
3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がら成るガラス基板
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は倍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1o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I5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。
【発明の効果】
本発明は、電極の平面方向でその電極の周囲に基準圧室
をその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
た補正室と、その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た補正電極とを備えている
ので、従来と同様の製造工程にて作成でき、上記基準圧
室の電極と上記補正室の補正電極とは穴部を介して同じ
環境雰囲気中に存在し、補正室の補正電極により正確な
誘電率の変化を検出することができるため、極めて高精
度の容量型圧力センサとなる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の具体的な一実施例に係る容量型圧力セ
ンサを示した平面図。第2図は第1図の■−■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。 0 12 5 17゜ 5 容量型圧カセンサ 11 半導体基板 感圧ダイヤフラム部 13.23  電極基準圧室 1
6 補正室 27 補正電極 21 ガラス基板 穴部

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 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、
    微小ギャップの測定圧の基準値を与える基準圧室と、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大気等を導入する穴部とを有し
    、前記電極間の容量の変化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
    された補正室と、 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 を備えたことを特徴とする容量型圧力センサ。
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