JPH036433A - Capacitance-type pressure transducer - Google Patents

Capacitance-type pressure transducer

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JPH036433A
JPH036433A JP14071789A JP14071789A JPH036433A JP H036433 A JPH036433 A JP H036433A JP 14071789 A JP14071789 A JP 14071789A JP 14071789 A JP14071789 A JP 14071789A JP H036433 A JPH036433 A JP H036433A
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JP
Japan
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diaphragm
pressure
electrode
capacitance
substrate
Prior art date
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Pending
Application number
JP14071789A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Fumio Kaize
海瀬 文男
Naohiko Maruno
尚彦 丸野
Seiichi Yokoyama
誠一 横山
Shigemitsu Ogawa
重光 小川
Sosuke Tsuchiya
宗典 土屋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nagano Keiki Seisakusho KK
Original Assignee
Nagano Keiki Seisakusho KK
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Filing date
Publication date
Application filed by Nagano Keiki Seisakusho KK filed Critical Nagano Keiki Seisakusho KK
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Publication of JPH036433A publication Critical patent/JPH036433A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To improve the precision in detection of pressure by providing an insulating plate opposite to a diaphragm on the base side and by forming a fixed electrode on the insulating plate. CONSTITUTION:By applying a pressure to be measured onto a diaphragm 10 from outside, the diaphragm 10 is displaced by the pressure, a space between the diaphragm 10 and a fixed electrode 20 on an insulating plate 21 changes, and an electrostatic capacity between them changes in accordance with the pressure applied. Accordingly, the pressure applied onto the diaphragm 10 can be measured by connecting electrode terminals 24 and 25 to the diaphragm 10 or a surface plate 11 operating as a moving electrode and to the electrode 20 respectively and by measuring the electrostatic capacity between them. Herein the electrode 20 is formed in the shape of the insulating plate 21 disposed in a measuring chamber 16 and is made opposite at prescribed spacing to the diaphragm 10. Since there is no interposition of a part causing a large electrostatic capacity not contributing to measurement between the electrode 20 and the diaphragm 10, on the occasion, the electrostatic capacity measured can be made to show a change in pressure between the electrode 20 and the diaphragm 10 exclusively, and thus highly-precise pressure measurement can be executed.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野] 本発明は、加えられる圧力に応して静電容量が変化する
静電容量型圧力変換器に係り、流体圧力や接触圧力の測
定などに利用できる。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a capacitance pressure transducer whose capacitance changes depending on applied pressure, and is suitable for measuring fluid pressure and contact pressure. Available.

〔背景技術〕[Background technology]

従来より、管路や容器内の流体圧力や部材どうしの接触
圧力等を測定する際には、様々な形式の圧力センサが利
用されている。このうち、静電容量型圧力変換器は、加
えられた圧力に応じた変形量を静電容量の変化として検
出するものであり、構造が簡単で小型化できるうえ測定
精度が高いため、近年盛んに利用されている。
Conventionally, various types of pressure sensors have been used to measure fluid pressure in pipes and containers, contact pressure between members, and the like. Among these, capacitive pressure transducers detect the amount of deformation according to applied pressure as a change in capacitance, and have become popular in recent years because they have a simple structure, can be miniaturized, and have high measurement accuracy. It is used for.

このような静電容量型圧力変換器の一例として、第5図
に示すような静電容量型圧力センサ50が知られている
As an example of such a capacitive pressure transducer, a capacitive pressure sensor 50 as shown in FIG. 5 is known.

同図において、シリコン製の表面板51は、一方の面に
、エツチング技術等により加工された中央部厚肉形状の
ダイアフラム52が形成されている。
In the figure, a silicone surface plate 51 has a diaphragm 52 formed on one side thereof with a thick central portion processed by an etching technique or the like.

表面板51にはシリコン酸化膜や低融点ガラス等からな
る接合層54を介し、シリコン製基板53が積層されて
いる。表面板51および基板53に用いられるシリコン
は、いずれも導電性の高い低抵抗率のシリコンであり、
接合層54は表面板51と基板53との絶縁機能を有し
ている。
A silicon substrate 53 is laminated on the surface plate 51 via a bonding layer 54 made of a silicon oxide film, low melting point glass, or the like. The silicon used for the surface plate 51 and the substrate 53 are both highly conductive and low resistivity silicon.
The bonding layer 54 has an insulating function between the surface plate 51 and the substrate 53.

ダイアフラム52と基板53との間隙には測定室55が
形成されている。この測定室55は、基板53に形成さ
れたスルーホール56により背圧を外部に逃がすように
構成され、ダイアフラム52は外部がらの圧力に応じて
厚み方向に変位し、基板53との間の間隔が変化する。
A measurement chamber 55 is formed in the gap between the diaphragm 52 and the substrate 53. This measurement chamber 55 is configured to release back pressure to the outside through a through hole 56 formed in the substrate 53, and the diaphragm 52 is displaced in the thickness direction according to external pressure, and the distance between the diaphragm 52 and the substrate 53 is changes.

従って、表面板51を移動電極としかつ基板53を固定
電極とし、それぞれ電極端子57、58で各りの間の静
電容量を測定すれば、その値は外部からの圧力によるダ
イアフラム52の変位に応じて変化することになり、得
られた静電容量に基づいてダイアフラム52に加えられ
た圧力を計測することができる。
Therefore, if the surface plate 51 is used as a moving electrode and the substrate 53 is used as a fixed electrode, and the capacitance between them is measured using the electrode terminals 57 and 58, the value will depend on the displacement of the diaphragm 52 due to external pressure. The pressure applied to the diaphragm 52 can be measured based on the obtained capacitance.

一方、第6図には他の形式の静電容量型圧力センサ60
が示されている。
On the other hand, FIG. 6 shows another type of capacitive pressure sensor 60.
It is shown.

同図において、この静電容量型圧力センサ6oは、シリ
コン製ダイアフラム62を有する表面板61に積層され
る基板63に絶縁材料を用いたものである。
In the figure, this capacitive pressure sensor 6o uses an insulating material for a substrate 63 laminated on a surface plate 61 having a silicon diaphragm 62.

この基板63のダイアフラム62側の中央部には固定電
極69が配置され、この固定電極69はスルーボール6
6を通って外部へ延びる導電パターン69八、を介して
電極端子68に接続されている。従って、この電極端子
68と表面板61側の電極端子67との間の静電容量、
すなわちダイアフラム62と固定電極69との間隔に応
じた静電容量を検出することにより加えられる圧力を測
定できる。
A fixed electrode 69 is arranged in the center of the substrate 63 on the diaphragm 62 side, and this fixed electrode 69 is connected to the through ball 62.
It is connected to the electrode terminal 68 via a conductive pattern 698, which extends outward through the electrode terminal 68. Therefore, the capacitance between this electrode terminal 68 and the electrode terminal 67 on the surface plate 61 side,
That is, the applied pressure can be measured by detecting the capacitance depending on the distance between the diaphragm 62 and the fixed electrode 69.

[発明が解決しようとする課題] ところで、前記第5図に示した静電容量型圧力センサ5
0では、移動電極である表面板51と固定電極である基
板53との間に介装された絶縁性を有する接合層54が
薄くかつ誘電率が大きいため、この部分に発生する容量
(いわゆる寄生容量)が本来の圧力測定に寄与するダイ
アフラム52と基板53との間の容量に対して極めて大
きくなる。つまり、電極端子57.58間すなわち表面
板51と基板53との間の静電容量全体としてみると、
加えられた圧力に応じた静電容量の変化の割合が小さく
なり圧力の測定精度が悪くなるという問題がある。
[Problems to be Solved by the Invention] By the way, the capacitive pressure sensor 5 shown in FIG.
0, the insulating bonding layer 54 interposed between the surface plate 51, which is a moving electrode, and the substrate 53, which is a fixed electrode, is thin and has a large dielectric constant, so the capacitance (so-called parasitic The capacitance (capacitance) becomes extremely large compared to the capacitance between the diaphragm 52 and the substrate 53 that contributes to the original pressure measurement. In other words, considering the entire capacitance between the electrode terminals 57 and 58, that is, between the surface plate 51 and the substrate 53,
There is a problem in that the rate of change in capacitance in response to applied pressure becomes small, resulting in poor pressure measurement accuracy.

これに対し、前記第6図に示した静電容量型圧力センサ
60では、ダイアフラム62と固定電極69との間隔部
分に圧力測定に寄与しない静電容量等がほとんど無いた
め精度の高い測定が可能となる。
On the other hand, in the capacitive pressure sensor 60 shown in FIG. 6, there is almost no capacitance that does not contribute to pressure measurement in the space between the diaphragm 62 and the fixed electrode 69, so highly accurate measurement is possible. becomes.

しかし、積層されるシリコン製ダイアフラム62と絶縁
材料製基板63とが異種材料となるため、熱膨張率の差
により温度変化による歪が発生し、同じ材料を使用した
場合に比べてセンサの温度特性が悪くなるという問題が
あった。
However, since the laminated silicon diaphragm 62 and insulating material substrate 63 are made of different materials, the difference in thermal expansion coefficients causes distortion due to temperature changes, and the temperature characteristics of the sensor are different from those when the same materials are used. The problem was that it got worse.

本発明の目的は、測定精度が高くかつ温度特性が良好な
静電容量型圧力変換器を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a capacitive pressure transducer with high measurement accuracy and good temperature characteristics.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明は、ダイアフラムを有するシリコン製の表面板に
シリコン製の基板を積層し、この基板とダイアプラムと
の間に測定室を形成するとともに、前記基板の測定室内
側に所定間隔でダイアフラムに対向された絶縁板を配置
し、この絶縁板のダイアフラム側表面に少なくとも1つ
の固定電極を設けて静電容量型圧力変換器を構成したも
のである。
In the present invention, a silicon substrate is laminated on a silicon surface plate having a diaphragm, and a measurement chamber is formed between the substrate and the diaphragm. A capacitive pressure transducer is constructed by arranging an insulating plate and providing at least one fixed electrode on the surface of the insulating plate on the diaphragm side.

ここで、表面板および基板の材料としては、通常半導体
素子等に用いられる低抵抗率のシリコンの薄板等を利用
すればよい。
Here, as the material for the surface plate and the substrate, a thin plate of low resistivity silicon, which is normally used for semiconductor devices, etc., may be used.

また、表面板にダイアフラムを形成するにあたっては、
エツチング等により表面板の所定部分を加工除去してダ
イアフラムとする方法等が採用できる。
In addition, when forming a diaphragm on the surface plate,
A method can be adopted in which a predetermined portion of the surface plate is processed and removed by etching or the like to form a diaphragm.

さらに、基板とダイアフラムとの間に測定室を形成する
にあたっては、ダイアフラム部分の凹部等を利用すれば
よく、必要に応じて基板側にも凹部を形成し、積層され
た際に絶縁板を収容するのに十分な空間が確保されれば
よい。
Furthermore, when forming a measurement chamber between the substrate and the diaphragm, it is sufficient to use a recess in the diaphragm part, and if necessary, a recess can also be formed on the substrate side to accommodate the insulating plate when stacked. As long as there is enough space to do so.

また、ダイアフラムの背圧を解消するために、測定室を
外部に開放させる貫通孔やスルーホールを適宜基板等に
形成してもよく、絶縁板に設けた固定電極に外部からの
接続を行うために、絶縁板の表面に一端が固定電極に接
続されかつ他端が前記貫通孔を通して外部から接触可能
な位置まで延長されたリードパターンを設けてもよい。
In addition, in order to eliminate the back pressure of the diaphragm, a through hole or a through hole may be formed in the substrate, etc., to open the measurement chamber to the outside. Furthermore, a lead pattern may be provided on the surface of the insulating plate, one end of which is connected to the fixed electrode, and the other end of which extends through the through hole to a position where it can be contacted from the outside.

この時、絶縁板に設けた固定電極やリードパターンは、
表面板や基板のシリコン部分に接触しないようにして、
これらのシリコン部分とは電気的に絶縁状態とする。
At this time, the fixed electrodes and lead patterns provided on the insulating plate are
Be careful not to touch the silicon part of the top plate or substrate.
It is electrically insulated from these silicon parts.

〔作用] このような本発明においては、外部から測定すべき圧力
をダイアフラムに加えることにより、ダイアフラムは圧
力によって変位し、ダイアフラムと絶縁材料上の固定電
極との間隔が変化し、これらの間の静電容量が加えられ
た圧力に応して変化する。従って、移動電極となるダイ
アフラムないし表面板と固定電極とに各々電極端子を接
続して各々の間の静電容量を測定することによりダイア
フラムに加えられた圧力が測定できる。
[Operation] According to the present invention, by applying a pressure to be measured from the outside to the diaphragm, the diaphragm is displaced by the pressure, and the distance between the diaphragm and the fixed electrode on the insulating material changes, and the distance between them changes. Capacitance changes in response to applied pressure. Therefore, the pressure applied to the diaphragm can be measured by connecting electrode terminals to the diaphragm or surface plate serving as the moving electrode and the fixed electrode and measuring the capacitance between them.

ここで、固定電極は測定室内に配置された絶縁板状に形
成されてダイアフラムに所定間隔で対向されており、固
定電極とダイアフラムとの間に測定に寄与しない大きな
静電容量を生じる部位の介在がないため、測定される静
電容量が専ら固定電極とダイアフラムとの間の圧力変化
を表すものとすることができ、高精度の圧力測定が可能
となる。
Here, the fixed electrode is formed in the shape of an insulating plate placed in the measurement chamber and is opposed to the diaphragm at a predetermined interval, and there is no intervening part between the fixed electrode and the diaphragm that produces a large capacitance that does not contribute to measurement. Therefore, the measured capacitance can exclusively represent the pressure change between the fixed electrode and the diaphragm, allowing highly accurate pressure measurement.

また、ダイアフラムを設けた表面板と、この表面板に積
層される基板とには、それぞれ同じシリコン等を用いる
ことにより、各々の熱膨張率を一致させて温度に伴う歪
み等を低減させている。また、この時、絶縁板は表面板
と接合することなく、基板の一部に固定されるため、絶
縁板と基板との熱膨張率の差により生しる温度変化に伴
う歪みはダイアフラムにほとんど伝わらない。これによ
り温度特性が良好に維持される。
In addition, by using the same silicon, etc. for the surface plate with the diaphragm and the substrate laminated to this surface plate, the thermal expansion coefficients of each are made to match, reducing distortions caused by temperature. . In addition, at this time, the insulating plate is fixed to a part of the board without being bonded to the top plate, so the diaphragm suffers almost no distortion due to temperature changes caused by the difference in thermal expansion coefficient between the insulating board and the board. It doesn't get across. This maintains good temperature characteristics.

従って、本発明の静電容量型圧力変換器においては、高
精度の圧力測定と良好な温度特性とを同時に満足するこ
とができ、これにより前記目的が達成される。
Therefore, in the capacitive pressure transducer of the present invention, highly accurate pressure measurement and good temperature characteristics can be satisfied at the same time, thereby achieving the above object.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described based on the drawings.

第1図および第2図には本発明に基づく静電容量型圧力
センサ1が示されている。
1 and 2 show a capacitive pressure sensor 1 according to the invention.

図において、表面板11は結晶面<100>を主平面と
するシリコンウェハによる板材であり、裏面の中央部に
はエツチングにより凹部12が形成されている。この凹
部12により表面板11の中央部は薄肉化され、当該薄
肉部分によりダイアフラム10が構成されている。
In the figure, a front plate 11 is a silicon wafer plate having a <100> crystal plane as its main plane, and a recess 12 is formed in the center of the back surface by etching. The central portion of the surface plate 11 is thinned by the recess 12, and the diaphragm 10 is constituted by the thin portion.

表面板11の凹部12側には、ガラス等を用いた薄い接
合層13を介して基板14が積層されている。
A substrate 14 is laminated on the concave portion 12 side of the surface plate 11 with a thin bonding layer 13 made of glass or the like interposed therebetween.

この基板14は、表面板11と同様に結晶面<100>
を主平面とするシリコンウェハを用いたものであり、表
面板11と積層される側にはエツチングにより表面板1
1の凹部12に対応した凹部15が設けられている。こ
のため、積層された表面板11と基板14との間には、
凹部12および15により空間が形成され、この間隔部
分には基板14とダイアフラム10とに囲われた測定室
16が構成されている。
Similar to the surface plate 11, this substrate 14 has a crystal plane <100>
This device uses a silicon wafer with a main plane of
A recess 15 corresponding to the recess 12 of No. 1 is provided. Therefore, there is a gap between the laminated top plate 11 and the substrate 14.
A space is formed by the recesses 12 and 15, and a measurement chamber 16 surrounded by the substrate 14 and the diaphragm 10 is configured in this space.

また、基板14に形成された凹部の底面にはエツチング
により十字型の梁17を残すように4つの貫通部18が
形成されており、これらの各貫通部18により測定室1
6は外部に開放されている。
Further, four through parts 18 are formed by etching on the bottom surface of the recess formed in the substrate 14 so as to leave a cross-shaped beam 17, and each of these through parts 18 connects the measurement chamber 1.
6 is open to the outside.

一方、基板14の梁17には、凹部15内に納まるよう
な適当な大きさのガラス製の絶縁板21が、低融点ガラ
ス等の接合層22を介して固定されている。
On the other hand, an insulating plate 21 made of glass having an appropriate size to fit within the recess 15 is fixed to the beam 17 of the substrate 14 via a bonding layer 22 made of low melting point glass or the like.

この絶縁板21は、基板14と表面板11との積層に伴
って測定室16内に収容され、ダイアフラム10に一定
の間隔で対向配置されるものであり、ダイアフラム10
との間は接合層22の厚みを調整することにより所定の
間隔となるように構成されている。
This insulating plate 21 is accommodated in the measurement chamber 16 as the substrate 14 and the surface plate 11 are laminated, and is arranged opposite to the diaphragm 10 at a constant interval.
By adjusting the thickness of the bonding layer 22, a predetermined distance is maintained between the two.

ここで、絶縁板21のダイアフラム10側表面には固定
電極20が蒸着によって形成され、その一部はリードパ
ターン23に連続されている。このリードパターン23
は、絶縁板21の裏面まで回り込むように延長され、先
端を貫通部18を通して外部から接触可能な位置に配置
されており、当該先端には固定側電極端子24が形成さ
れている。これらの固定電極20、リードパターン23
、固定側電極端子24は各々基板14と電気的に絶縁さ
れている。
Here, a fixed electrode 20 is formed by vapor deposition on the surface of the insulating plate 21 on the diaphragm 10 side, and a part of the fixed electrode 20 is continuous with the lead pattern 23 . This lead pattern 23
is extended so as to wrap around the back surface of the insulating plate 21, and its tip is disposed at a position where it can be contacted from the outside through the through portion 18, and a fixed side electrode terminal 24 is formed at the tip. These fixed electrodes 20 and lead patterns 23
, the fixed side electrode terminals 24 are each electrically insulated from the substrate 14.

なお、表面板11の表面には移動側電極端子25が0 形成され、この電極端子25は表面板11を通してダイ
アフラム10と電気的に導通されている。従って、これ
らの電極端子24.25間の静電容量を測定することに
よりダイアフラム10と固定電極20との間の静電容量
が測定可能である。
Note that a moving side electrode terminal 25 is formed on the surface of the surface plate 11, and this electrode terminal 25 is electrically connected to the diaphragm 10 through the surface plate 11. Therefore, by measuring the capacitance between these electrode terminals 24 and 25, the capacitance between the diaphragm 10 and the fixed electrode 20 can be measured.

このように構成された本実施例においては、計測すべき
圧力をダイアフラム10の表面に加えるとともに、固定
側電極端子24にリード線26を介して図示しない静電
容量検出器の一方の極を接続し、その他方の極をリード
線27を介して移動側電極端子25に接続し、ダイアフ
ラム10と固定電極20との間の静電容量を測定する。
In this embodiment configured as described above, the pressure to be measured is applied to the surface of the diaphragm 10, and one pole of a capacitance detector (not shown) is connected to the fixed side electrode terminal 24 via the lead wire 26. Then, the other pole is connected to the movable electrode terminal 25 via the lead wire 27, and the capacitance between the diaphragm 10 and the fixed electrode 20 is measured.

この際、ダイアフラム10は表面側から加えられた圧力
と裏面(測定室16)側の圧力との差圧に応じて撓みを
生じ、固定電極20に対する間隔が変化する。この間隔
の変化に伴ってダイアフラム10と固定電極20との間
の静電容量が変化し、その値は固定側および移動側の電
極端子24.25に接続された静電容量検出器により測
定される。
At this time, the diaphragm 10 bends depending on the pressure difference between the pressure applied from the front side and the pressure on the back side (measurement chamber 16), and the distance from the fixed electrode 20 changes. As this distance changes, the capacitance between the diaphragm 10 and the fixed electrode 20 changes, and its value is measured by capacitance detectors connected to the fixed and moving electrode terminals 24 and 25. Ru.

従って、予め既知の圧力に対応する静電容量の値を測定
しておき、静電容量の測定値と加える圧力との関係を確
定しておけば、測定された静電容量に基づいて計測すべ
き圧力を算出することができる。
Therefore, if you measure the capacitance value corresponding to a known pressure in advance and determine the relationship between the measured capacitance value and the applied pressure, you can make measurements based on the measured capacitance. The power pressure can be calculated.

このような本実施例によれば、固定側および移動側の電
極端子24.25から取り出されるダイアフラム10と
固定電極20との間の静電容量により、ダイアプラム1
0に加えられた圧力を正確に計測することができる。
According to this embodiment, the diaphragm 1
It is possible to accurately measure the pressure applied to zero.

また、ダイアフラム10と固定電極20との間には圧力
測定に係りなく検出される静電容量(寄生容量)の生じ
る部位がほとんど介在しないため、固定側および移動側
の電極端子24.25から取り出される静電容量は、専
ら圧力測定に寄与するダイアフラム10と固定電極20
との間の静電容量となりる。
Moreover, since there is almost no part between the diaphragm 10 and the fixed electrode 20 where electrostatic capacitance (parasitic capacitance) is generated, which is detected regardless of pressure measurement, The capacitance generated is caused by the diaphragm 10 and the fixed electrode 20, which contribute exclusively to pressure measurement.
This is the capacitance between.

従って、他の静電容量により擾乱されることもなく、ダ
イアフラム10に加えられた圧力の微妙な変化も確実に
検出することができ、高精度の圧力測定を行うことがで
きる。
Therefore, even subtle changes in the pressure applied to the diaphragm 10 can be reliably detected without being disturbed by other capacitances, and highly accurate pressure measurement can be performed.

さらに、ダイアフラム10を有する表面板11と基1 2 仮14とを、それぞれ同じ材質(シリコン)としたため
、各々における温度変化による影響も同じとなる。従っ
て、環境温度の変化に伴って歪み等が発生する可能性を
小さく抑えることができ、多様な測定環境においても安
定した計測動作を確保することができ、温度特性を良好
に維持することができる。
Furthermore, since the surface plate 11 having the diaphragm 10 and the base 1 2 temporary 14 are made of the same material (silicon), the effects of temperature changes on each are also the same. Therefore, it is possible to reduce the possibility of distortion etc. occurring due to changes in the environmental temperature, ensure stable measurement operation even in a variety of measurement environments, and maintain good temperature characteristics. .

なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、
以下に示すような変形をも含むものである。
Note that the present invention is not limited to the above embodiments,
It also includes the following modifications.

すなわち、前記実施例においては、表面板11に凹部1
2を設け、基板14に凹部15を設けておき、これらの
表面板11および基板14を積層した際に凹部12)1
5により測定室16を形成したが、凹部12または凹部
15の何れかの深さを大きくとって他方を浅くあるいは
省略してもよく、要するに、表面板11に測定すべき圧
力によって変位するダイアフラム10を形成するととも
に、このダイアフラム1oに対向される絶縁板21およ
び固定電極20を収容可能な測定室16を形成するとい
うことである。
That is, in the embodiment described above, the recess 1 is formed in the surface plate 11.
2 is provided, and a recess 15 is provided in the substrate 14, and when the surface plate 11 and the substrate 14 are stacked, the recess 12) 1
5 to form the measurement chamber 16, the depth of either the recess 12 or the recess 15 may be increased and the other may be made shallower or omitted. In short, the diaphragm 10 that is displaced by the pressure to be measured on the surface plate 11 At the same time, a measurement chamber 16 that can accommodate an insulating plate 21 and a fixed electrode 20 facing the diaphragm 1o is formed.

第3図には、本発明の他の実施例が示されている。図に
おいて、表面板11Aには凹部12Aが形成され、この
凹部12A は周辺部12Bが深いのに対し、中央部1
2Cが浅く形成されている。従って、表面板11Aに形
成されるダイアフラム10^は周辺部が肉薄だが中央部
が比較的肉厚とされている。一方、基板14側および固
定電極20等の構成は前記実施例と同様ある。このよう
な実施例によれば、前記実施例と同様な効果が得られる
ほか、ダイアフラム10Aの周辺部が肉薄であるため、
加えられる圧力に対して変位を大きくできるとともに、
中央部が肉厚で固定電極20に対し、平行に接近するた
め、ダイアフラム1〇への変位に伴う静電容量の変化を
大きくすることができ、より微小な圧力まで測定するこ
とができる。なお、ダイアフラム10^と固定電極20
との間隔が絶縁板21および接合層22の厚さを適当に
設定することによって調整できることは前記実施例と同
様である。
Another embodiment of the invention is shown in FIG. In the figure, a recess 12A is formed in the surface plate 11A, and the recess 12A has a deep peripheral part 12B, while a central part 12A has a deep recess 12A.
2C is formed shallowly. Therefore, the diaphragm 10^ formed on the surface plate 11A is thin at the periphery, but relatively thick at the center. On the other hand, the configurations of the substrate 14 side, fixed electrode 20, etc. are the same as in the previous embodiment. According to such an embodiment, in addition to obtaining the same effects as the above-mentioned embodiment, since the peripheral portion of the diaphragm 10A is thin,
In addition to being able to increase displacement in response to applied pressure,
Since the central portion is thick and approaches the fixed electrode 20 in parallel, it is possible to increase the change in capacitance due to displacement to the diaphragm 10, and it is possible to measure even minute pressures. In addition, the diaphragm 10^ and the fixed electrode 20
As in the previous embodiment, the distance between the two electrodes can be adjusted by appropriately setting the thicknesses of the insulating plate 21 and the bonding layer 22.

また、前記各実施例では表面板11と基板14との間に
ガラス等の接合層13を介在させたが、センサ3 4 1は絶縁板21により固定電極20と基板14との絶縁
が確保されているので、接合層を介さない直接接合を用
いてもよい。
Further, in each of the embodiments described above, a bonding layer 13 made of glass or the like is interposed between the surface plate 11 and the substrate 14, but in the sensor 341, insulation between the fixed electrode 20 and the substrate 14 is ensured by the insulating plate 21. Therefore, direct bonding without intervening a bonding layer may be used.

さらに、絶縁板21に形成する固定電極20ないしリー
ドパターン23、固定側電極端子24、および表面板1
1に形成する移動側電極端子25の形状や位置等は前記
実施例の形態に限られるものではなく、実施にあたって
適宜変更してもよい。さらに、電極構成は前述のような
固定側および移動側の2極に限らず、各々に測定電極と
参照電極を設LJで誤差補正を行うように構成してもよ
い。
Furthermore, the fixed electrode 20 or lead pattern 23 formed on the insulating plate 21, the fixed side electrode terminal 24, and the surface plate 1
The shape, position, etc. of the moving side electrode terminal 25 formed in 1 are not limited to the form of the above embodiment, and may be changed as appropriate in implementation. Further, the electrode configuration is not limited to the two poles on the fixed side and the movable side as described above, but may be configured such that a measurement electrode and a reference electrode are respectively provided to perform error correction at LJ.

第4図は、前記実施例における絶縁板21状の電極パタ
ーンの異なる例である。この実施例は、前記実施例と同
様な表面板11(図示省略)、基板14、ダイアフラム
10(図示省略)および絶縁板21を備えるが、絶縁板
21に形成された固定側の電極構造が異なるものである
。すなわち、図において、絶縁板21の表面には、内側
に測定電極20^が形成されるとともに、周囲に参照電
極20Bが形成されており、各々は絶縁板21を貫通す
るスルーポール23A、 23Bを通して裏面の電極に
接続されている。従って、各々によりダイアフラム10
との間の静電容量を検出可能であり、これらの各電極2
0^、20Bからの出力の差分をとる等の周知の補正手
法を用いることにより、ノイズ成分や温度誤差を相殺す
る等により一層正確な測定が可能となる。
FIG. 4 shows a different example of the electrode pattern of the insulating plate 21 in the above embodiment. This embodiment includes a surface plate 11 (not shown), a substrate 14, a diaphragm 10 (not shown), and an insulating plate 21 similar to those of the previous embodiment, but the structure of the fixed side electrode formed on the insulating plate 21 is different. It is something. That is, in the figure, on the surface of the insulating plate 21, a measuring electrode 20^ is formed on the inside, and a reference electrode 20B is formed around the periphery. Connected to the electrode on the back side. Therefore, each diaphragm 10
It is possible to detect the capacitance between each of these electrodes 2
By using a well-known correction method such as taking the difference between the outputs from 0^ and 20B, more accurate measurements can be made by canceling out noise components and temperature errors.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上に説明したように、本発明の静電容量型圧力変換器
によれば、基板側にダイアフラムと対向する1!!縁板
を設け、この絶縁板上に固定電極を形成したため、ダイ
アフラムと検出電極との間の寄生容量の影響をほとんど
無くずことができ、圧力検出精度を向上させることがで
きるとともに、ダイアフラムを形成する表面板と基板と
を同し材料としたため、各々に他の材料を用いた場合よ
りも温度特性を良好にすることができ、センサの安定性
を向上させることができる。
As explained above, according to the capacitance type pressure transducer of the present invention, the 1! ! By providing an edge plate and forming fixed electrodes on this insulating plate, it is possible to almost eliminate the influence of parasitic capacitance between the diaphragm and the detection electrode, improving pressure detection accuracy, and forming a diaphragm. Since the surface plate and the substrate are made of the same material, the temperature characteristics can be made better than when different materials are used for each, and the stability of the sensor can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

5 6 第1図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第2図は前
記実施例を示す底面図、第3図は本発明の他の実施例を
示す縦断面図、第4図は本発明のさらに他の実施例を示
す絶縁板の平面図、第5図は従来例を示す縦断面図、第
6図は他の従来例を示す縦断面図である。 1・・・静電容量型圧力センサ、10・・・ダイアフラ
ム、11・・・表面板、12・・・凹部、13・・・接
合層、14・・・基板、15・・・凹部、16・・・測
定室、20・・・固定電極、21・・・絶縁板、22・
・・接合層、23・・・リードパターン、24・・・固
定側電極端子、25・・・移動側電極端子。
5 6 Fig. 1 is a longitudinal sectional view showing one embodiment of the present invention, Fig. 2 is a bottom view showing the embodiment, Fig. 3 is a longitudinal sectional view showing another embodiment of the invention, and Fig. 4. 5 is a plan view of an insulating plate showing still another embodiment of the present invention, FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a conventional example, and FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing another conventional example. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Capacitance type pressure sensor, 10... Diaphragm, 11... Surface plate, 12... Recessed part, 13... Bonding layer, 14... Substrate, 15... Recessed part, 16 ...Measurement chamber, 20...Fixed electrode, 21...Insulating plate, 22...
... Bonding layer, 23... Lead pattern, 24... Fixed side electrode terminal, 25... Moving side electrode terminal.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ダイアフラムを形成せしめたシリコン製の表面板
にシリコン製の基板を積層し、この基板とダイアフラム
との間に測定室を形成するとともに、前記基板の測定室
内側に所定間隔でダイアフラムに対向された絶縁板を配
置し、この絶縁板のダイアフラム側表面に少なくとも1
つの固定電極を設けた
(1) A silicon substrate is laminated on a silicon surface plate on which a diaphragm is formed, a measurement chamber is formed between this substrate and the diaphragm, and a measurement chamber is formed on the inside of the measurement chamber of the substrate, facing the diaphragm at a predetermined interval. A diaphragm-side insulating plate is placed on the diaphragm side surface of the insulating plate.
Two fixed electrodes were installed.
(2)特許請求の範囲第1項において、前記シリコン製
基板の何れかに前記測定室内外を連通させる少なくとも
1つの貫通部を形成したことを特徴とする静電容量型圧
力変換器。
(2) The capacitive pressure transducer according to claim 1, characterized in that at least one through portion is formed in any one of the silicon substrates to communicate the inside and outside of the measurement chamber.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015152457A (en) * 2014-02-14 2015-08-24 オムロン株式会社 Capacitive pressure sensor and input device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2015152457A (en) * 2014-02-14 2015-08-24 オムロン株式会社 Capacitive pressure sensor and input device

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