JPH06102116A - プロセス状態検出装置、及び半導体センサおよびその状態表示装置 - Google Patents
プロセス状態検出装置、及び半導体センサおよびその状態表示装置Info
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- JPH06102116A JPH06102116A JP4104261A JP10426192A JPH06102116A JP H06102116 A JPH06102116 A JP H06102116A JP 4104261 A JP4104261 A JP 4104261A JP 10426192 A JP10426192 A JP 10426192A JP H06102116 A JPH06102116 A JP H06102116A
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- G01L9/02—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 by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning
- G01L9/06—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 by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning of piezo-resistive devices
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Abstract
(57)【要約】
【目的】ワンチップ上に差圧，圧力（静圧），温度セン
サを有する複合機能形差圧センサにおいて、主歪センサ
である差圧センサの経時変化を検出する。 【構成】差圧を検出する差圧検出手段と温度を検出する
温度検出手段と静圧を検出する静圧検出手段とを単一チ
ップの半導体基板に具備する半導体チップにおいて、前
記差圧検出手段を２組以上組み込み、この２組以上の差
圧検出手段の差を取り出すことにより、センサの寿命を
予測するよう構成した複合機能形差圧センサ。 【効果】（１）センサの寿命予測が出来る。 （２）保守管理の工数を大幅に低減することが出来
る。。
サを有する複合機能形差圧センサにおいて、主歪センサ
である差圧センサの経時変化を検出する。 【構成】差圧を検出する差圧検出手段と温度を検出する
温度検出手段と静圧を検出する静圧検出手段とを単一チ
ップの半導体基板に具備する半導体チップにおいて、前
記差圧検出手段を２組以上組み込み、この２組以上の差
圧検出手段の差を取り出すことにより、センサの寿命を
予測するよう構成した複合機能形差圧センサ。 【効果】（１）センサの寿命予測が出来る。 （２）保守管理の工数を大幅に低減することが出来
る。。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はプロセスの物理状態を検
出するプロセス状態検出器に係り、特にプロセスの物理
状態を測定するセンサの経時変化を把握し、センサの寿
命を予測することができるプロセス状態検出器に関す
る。
出するプロセス状態検出器に係り、特にプロセスの物理
状態を測定するセンサの経時変化を把握し、センサの寿
命を予測することができるプロセス状態検出器に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来のプロセスの物理状態検出器はプロ
セス状態を精密に検出するために、半導体センサの基板
上にプロセスの特定の物理状態を測定する主センサ（例
えば差圧センサ）とその他の物理状態を測定する補償セ
ンサ（例えば、静圧，温度センサ）を設けて、実際のプ
ラントデータを検出する前に、主センサの出力特性と補
償センサの出力特性の関係を求めておき、実際のプロセ
スデータを測定した時に、主センサの出力を補償センサ
の出力で補正して、プロセスの物理状態を精密に検出す
るものであった。
セス状態を精密に検出するために、半導体センサの基板
上にプロセスの特定の物理状態を測定する主センサ（例
えば差圧センサ）とその他の物理状態を測定する補償セ
ンサ（例えば、静圧，温度センサ）を設けて、実際のプ
ラントデータを検出する前に、主センサの出力特性と補
償センサの出力特性の関係を求めておき、実際のプロセ
スデータを測定した時に、主センサの出力を補償センサ
の出力で補正して、プロセスの物理状態を精密に検出す
るものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】実際のプロセスの物理
状態の測定においては、検出装置は、プロセス処理を行
っているフィールドで使用されており、装置の半導体セ
ンサは変化の激しいプロセス状況で使用されるため、時
間経過と共にプロセスの物理状態を検出するそれぞれの
主センサおよび補償センサの特性に変化が起きてしまっ
ていたが、従来の装置ではこれらセンサの経時変化を解
出する手段を持っておらず、経時変化が起きてしまった
センサの出力でプロセス状態を求めてしまうことがあ
り、このため、センサから求めたプロセス状態と、実際
のプロセス状態が異なることに気がつかず、プロセス運
転に重大な支障を起こすことがあった。
状態の測定においては、検出装置は、プロセス処理を行
っているフィールドで使用されており、装置の半導体セ
ンサは変化の激しいプロセス状況で使用されるため、時
間経過と共にプロセスの物理状態を検出するそれぞれの
主センサおよび補償センサの特性に変化が起きてしまっ
ていたが、従来の装置ではこれらセンサの経時変化を解
出する手段を持っておらず、経時変化が起きてしまった
センサの出力でプロセス状態を求めてしまうことがあ
り、このため、センサから求めたプロセス状態と、実際
のプロセス状態が異なることに気がつかず、プロセス運
転に重大な支障を起こすことがあった。
【０００４】本発明は上記欠点を鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、プロセス状態を検出する
うえで問題となる、半導体センサの経時変化を検出する
プロセス状態検出装置を提供するものである。
で、その目的とするところは、プロセス状態を検出する
うえで問題となる、半導体センサの経時変化を検出する
プロセス状態検出装置を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のプロセス状態検出装置においては半導体セ
ンサにプロセスの物理状態に感応する第一の抵抗と、こ
のプロセスの物理状態に感応する第二の抵抗を設け、こ
れら第一の抵抗と第二の抵抗の抵抗値の差、又はこれら
の抵抗から求めたプロセスの物理状態の差を監視するこ
とにより、半導体センサの経時変化を検出するようにし
たものである。
に、本発明のプロセス状態検出装置においては半導体セ
ンサにプロセスの物理状態に感応する第一の抵抗と、こ
のプロセスの物理状態に感応する第二の抵抗を設け、こ
れら第一の抵抗と第二の抵抗の抵抗値の差、又はこれら
の抵抗から求めたプロセスの物理状態の差を監視するこ
とにより、半導体センサの経時変化を検出するようにし
たものである。
【０００６】
【作用】半導体センサ上にプロセスの物理状態を検出す
る第一の抵抗と、第二の抵抗を設けたことにより、これ
らの抵抗は検出目的とするプロセス状態の変化を含め、
外部から与えられる影響に対しては、同じ動きをし、同
じ抵抗変化を発生させる。
る第一の抵抗と、第二の抵抗を設けたことにより、これ
らの抵抗は検出目的とするプロセス状態の変化を含め、
外部から与えられる影響に対しては、同じ動きをし、同
じ抵抗変化を発生させる。
【０００７】しかし、これらのセンサ抵抗に経時変化が
生じた場合、抵抗に変化が生じ、あるいは接続された配
線を含めた合成抵抗に変化が生じる。
生じた場合、抵抗に変化が生じ、あるいは接続された配
線を含めた合成抵抗に変化が生じる。
【０００８】このため、基板上に設けられた第一の抵抗
と、第二の抵抗の抵抗値の差又はこれらの抵抗から求め
たプロセスの物理状態の差を検出することによって、半
導体センサに経時変化が起きているかを検出することが
できる。
と、第二の抵抗の抵抗値の差又はこれらの抵抗から求め
たプロセスの物理状態の差を検出することによって、半
導体センサに経時変化が起きているかを検出することが
できる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図を用いて説明す
る。
る。
【００１０】図１は本発明の一実施例のプロセス状態検
出装置の信号処理を示した図であり、本実施例では半導
体基板上のプロセス状態に感応する第一，第二の抵抗と
して、それぞれプロセスの差圧に感応する差圧センサを
備えた例を示している。
出装置の信号処理を示した図であり、本実施例では半導
体基板上のプロセス状態に感応する第一，第二の抵抗と
して、それぞれプロセスの差圧に感応する差圧センサを
備えた例を示している。
【００１１】プロセス流体の差圧は受圧部７０内に納め
られた半導体複合機能形センサ300に伝えられ、差圧に
応じて第一の差圧センサ３１０および第二の差圧センサ
340の抵抗値が変化し、この変化を電気信号として検出
して、Ａ／Ｄ変換回路３０５を通してマイクロプロセッ
サ６１に取り込む。半導体複合機能形センサ３００に
は、静圧センサ３２０と温度センサ３３０も形成されて
おり、静圧と温度の信号もＡ／Ｄ変換回路３０５を通し
てマイクロプロセッサ６１に取り込まれる。それぞれの
差圧センサの温度，静圧に関する特性を示したデータは
内蔵されているPROM350 に格納されており、これらの情
報を用いてマイクロプロセッサ０１により第１の差圧セ
ンサ３１０と第２の差圧センサ３４０の信号を補正する
ことによって、それぞれの差圧センサの信号から高精度
で温度，静圧特性の優れた出力を求めることができる。
られた半導体複合機能形センサ300に伝えられ、差圧に
応じて第一の差圧センサ３１０および第二の差圧センサ
340の抵抗値が変化し、この変化を電気信号として検出
して、Ａ／Ｄ変換回路３０５を通してマイクロプロセッ
サ６１に取り込む。半導体複合機能形センサ３００に
は、静圧センサ３２０と温度センサ３３０も形成されて
おり、静圧と温度の信号もＡ／Ｄ変換回路３０５を通し
てマイクロプロセッサ６１に取り込まれる。それぞれの
差圧センサの温度，静圧に関する特性を示したデータは
内蔵されているPROM350 に格納されており、これらの情
報を用いてマイクロプロセッサ０１により第１の差圧セ
ンサ３１０と第２の差圧センサ３４０の信号を補正する
ことによって、それぞれの差圧センサの信号から高精度
で温度，静圧特性の優れた出力を求めることができる。
【００１２】そして、本実施例の装置では、複合機能形
センサ３００より求めたプロセス状態に関する情報を、
直流電流（例えばＤＣ４〜２０ｍＡ）に変換して増幅部
８０の近くに設けた表示部６５に送ること、直流電流に
情報のデジタル信号を重畳して送ること、さらに図では
示していないが増幅部６０から直接に信号を送ることに
より表示することが可能である。
センサ３００より求めたプロセス状態に関する情報を、
直流電流（例えばＤＣ４〜２０ｍＡ）に変換して増幅部
８０の近くに設けた表示部６５に送ること、直流電流に
情報のデジタル信号を重畳して送ること、さらに図では
示していないが増幅部６０から直接に信号を送ることに
より表示することが可能である。
【００１３】また、デジタルＩ／Ｏ回路６３により直流
電流信号にデジタル信号を重畳して、外部に設けられた
監視制御装置と通信を行い、この装置によりプロセス状
態に関する情報を表示し、そしてこの装置から測定レン
ジなどパラメータの設定，変更，出力調整，入出力モニ
タ，自己診断などを行うことができる。
電流信号にデジタル信号を重畳して、外部に設けられた
監視制御装置と通信を行い、この装置によりプロセス状
態に関する情報を表示し、そしてこの装置から測定レン
ジなどパラメータの設定，変更，出力調整，入出力モニ
タ，自己診断などを行うことができる。
【００１４】図２は本発明の一実施例に使用される複合
機能形差圧センサ部の半導体基板部分の平面図であり、
図３はこの基板上に設けられた各センサ抵抗回路の回路
配線図を示したものである。
機能形差圧センサ部の半導体基板部分の平面図であり、
図３はこの基板上に設けられた各センサ抵抗回路の回路
配線図を示したものである。
【００１５】複合機能形差圧センサチップ１は（１０
０）面のｎ形単結晶シリコンであり、その一方の面のほ
ぼ中央に、円形の薄肉部１１を有する。この基板上の薄
肉部１１に基板のそれぞれの面から第１のプロセス圧力
と第２のプロセス圧力を印加することにより、前記薄肉
部１１は差圧に感応する起歪体となり、差圧検出用の感
圧ダイアフラムとして動作する。差圧感圧ダイアフラム
１１の上面には(100)面におけるピエゾ抵抗係数が最大
となる〈１１０〉軸方向に、第一の差圧センサであるＰ
形抵抗体（ゲージ抵抗）１１１〜１１４及び第二の差圧
センサであるＰ形抵抗体（ゲ−ジ抵抗）１２１〜１２４
がそれぞれ結晶軸に対して平行又は直角方向に熱拡散法
あるいはイオンプランティーション法により形成され
る。前記各抵抗体１１１〜１１４及び１２１〜１２４の
配置位置は、差圧印加時に差圧感圧ダイアフラム１１上
に発生する半径方向，同方向の歪が最大になる固定部近
傍に配置する。また、これらの抵抗の配置方向として
は、１１１及び１２１と１１３及び１２３を半径方向と
し、１１２及び１２２と１１４及び１２４を接線方向と
し、同じ配置方向を向いた抵抗体のそれぞれの一端を結
線して、それぞれの抵抗体の他端を検出端子に接続す
る。
０）面のｎ形単結晶シリコンであり、その一方の面のほ
ぼ中央に、円形の薄肉部１１を有する。この基板上の薄
肉部１１に基板のそれぞれの面から第１のプロセス圧力
と第２のプロセス圧力を印加することにより、前記薄肉
部１１は差圧に感応する起歪体となり、差圧検出用の感
圧ダイアフラムとして動作する。差圧感圧ダイアフラム
１１の上面には(100)面におけるピエゾ抵抗係数が最大
となる〈１１０〉軸方向に、第一の差圧センサであるＰ
形抵抗体（ゲージ抵抗）１１１〜１１４及び第二の差圧
センサであるＰ形抵抗体（ゲ−ジ抵抗）１２１〜１２４
がそれぞれ結晶軸に対して平行又は直角方向に熱拡散法
あるいはイオンプランティーション法により形成され
る。前記各抵抗体１１１〜１１４及び１２１〜１２４の
配置位置は、差圧印加時に差圧感圧ダイアフラム１１上
に発生する半径方向，同方向の歪が最大になる固定部近
傍に配置する。また、これらの抵抗の配置方向として
は、１１１及び１２１と１１３及び１２３を半径方向と
し、１１２及び１２２と１１４及び１２４を接線方向と
し、同じ配置方向を向いた抵抗体のそれぞれの一端を結
線して、それぞれの抵抗体の他端を検出端子に接続す
る。
【００１６】また、差圧感圧ダイヤフラム以外の厚肉部
には、静圧に感圧する抵抗体１５１〜１５４を形成し、
温度に感応する抵抗体１５５を形成して、これらを図３
に示すようなブリッジ回路に結線することにより大きな
差圧信号を得ることができる。差圧感圧ダイアフラム１
１の形状と肉厚は感応する差圧に応じて所望の形状と肉
厚に設定され、異方性ウェットエッチング，あるいはド
ライエッチングによって形成される。
には、静圧に感圧する抵抗体１５１〜１５４を形成し、
温度に感応する抵抗体１５５を形成して、これらを図３
に示すようなブリッジ回路に結線することにより大きな
差圧信号を得ることができる。差圧感圧ダイアフラム１
１の形状と肉厚は感応する差圧に応じて所望の形状と肉
厚に設定され、異方性ウェットエッチング，あるいはド
ライエッチングによって形成される。
【００１７】これにより差圧感圧ダイアフラム１１上の
抵抗体１１１〜１１４及び１２１〜１２４はダイアフラ
ムに発生する歪を受け、ピエゾ抵抗効果により抵抗が変
化するため、図３に示したような回路方式を採用すれば
端子５１２〜５１５及び端子５０４〜５０７からその変
化を信号として取り出すことができる。
抵抗体１１１〜１１４及び１２１〜１２４はダイアフラ
ムに発生する歪を受け、ピエゾ抵抗効果により抵抗が変
化するため、図３に示したような回路方式を採用すれば
端子５１２〜５１５及び端子５０４〜５０７からその変
化を信号として取り出すことができる。
【００１８】図４は本発明のプロセス状態検出装置で使
用される複合機能形センサの実装の支持体に一実施例を
示している。
用される複合機能形センサの実装の支持体に一実施例を
示している。
【００１９】複合機能形差圧センサチップ１は中空の固
定台２を介してハウジング４に取り付けらける。固定台
２は複合機能形差圧センサチップ１のハウジング４との
電気絶縁およびハウジング４との線膨張係数の相違によ
る熱歪の低減を考慮して、前記シリコンと線膨張係数の
近似したセラミックス（例えばＳｉＣ）が望ましいが、
入手不可能の場合はその材料選択時に前記シリコンとの
線膨張係数との相違を無視してもよい。固定台２のセン
サチップ１との接合面側には接合層２０を有する。２の
接合層は固定台２の接合表面を低融点ガラス等の酸化物
ソルダーでグレイズ化して形成するか、あるいは金属ソ
ルダー、あるいはＡｕ−Ｓｉ合金層又はＡｕの薄膜をス
パッタ法，あるいは蒸着法により形成することができ
る。または、有機質あるいは無機質のバインダーでも形
成できる。かかる接合層２０を固定台２のセンサチップ
１の接合面側に設けることにより、センサチップ１を、
低温で容易に接合できる。またその接合層は薄いので接
合歪の影響を極力低減できる。
定台２を介してハウジング４に取り付けらける。固定台
２は複合機能形差圧センサチップ１のハウジング４との
電気絶縁およびハウジング４との線膨張係数の相違によ
る熱歪の低減を考慮して、前記シリコンと線膨張係数の
近似したセラミックス（例えばＳｉＣ）が望ましいが、
入手不可能の場合はその材料選択時に前記シリコンとの
線膨張係数との相違を無視してもよい。固定台２のセン
サチップ１との接合面側には接合層２０を有する。２の
接合層は固定台２の接合表面を低融点ガラス等の酸化物
ソルダーでグレイズ化して形成するか、あるいは金属ソ
ルダー、あるいはＡｕ−Ｓｉ合金層又はＡｕの薄膜をス
パッタ法，あるいは蒸着法により形成することができ
る。または、有機質あるいは無機質のバインダーでも形
成できる。かかる接合層２０を固定台２のセンサチップ
１の接合面側に設けることにより、センサチップ１を、
低温で容易に接合できる。またその接合層は薄いので接
合歪の影響を極力低減できる。
【００２０】複合機能形差圧センサチップ１からの差
圧，静圧，温度の各信号はリード線１７および配線板５
を介して、ハウジング４に設けられたハーメチックシー
ル部４１の端子４２により外部にそれぞれ取り出され
る。
圧，静圧，温度の各信号はリード線１７および配線板５
を介して、ハウジング４に設けられたハーメチックシー
ル部４１の端子４２により外部にそれぞれ取り出され
る。
【００２１】ところで、差圧感圧ダイアフラム１１上の
抵抗体１１１〜１１４及び１２１〜１２４はダイアフラ
ムの上面と凹部１３の差圧により発生する歪を受け、ピ
エゾ抵抗効果により抵抗が変化するため、図３に示した
ような回路方式を採用すれば端子５０４〜５０７及び端
子５１２〜５１５からその信号を取り出すことができ
る。しかし、これらの抵抗体１１１〜１１４及び１２１
〜１２４は差圧感圧ダイアフラム１１の両面にかかる圧
力が等しいとき（静圧状態），または温度が変化したと
きにも感応してしまい、出力が変化する。前者の出力変
化を静圧によるゼロ点変化と呼び、後者の出力変化を温
度変化によるゼロ点変化と呼んでいる。温度変化時のゼ
ロ点変化は主に抵抗体１１１〜１１４及び１２１〜１２
４の各抵抗値のバラツキと、抵抗体の抵抗値は温度の関
数となっているためである。したがって、温度センサの
出力と差圧センサの出力との関係は明確に関係づけられ
るので補償も容易である。静圧印加時のゼロ点変化は、
主に、静圧印加時に発生する固定台２やハウジング４な
どのセンサチップ１以外の構成体より生じる歪によって
生じる。このゼロ点変化も、温度変化時のゼロ点変化と
同様に、静圧印加時の差圧センサのゼロ点変化と静圧セ
ンサの出力との関係を情報として前もって収集しておけ
ば、この情報に基づいて補償できる。また、静圧印加時
には前述のゼロ点変化以外に、その差圧感度も変化す
る。この変化をスパン変化と呼んでいる。この原因とし
て、通常センサチップ１は図１に示すように、センサチ
ップ１の厚肉部１２を有し、この厚肉部１２を介して固
定台２等に固着され、かつハウジング４に取り付けられ
ている。このとき、この厚肉部１２には静圧印加時に、
厚肉部の外形，内径の相違による歪が発生する。この歪
は前記差圧感圧ダイアフラム１１に伝搬するので、差圧
抵抗体１１１〜１１４及び１２１〜１２４の抵抗値を変
化させる。また、この歪は差圧測定時に感圧ダイアフラ
ム１１に発生する最大歪の５％〜５０％にも達する。か
かる高歪の状態において、差圧感圧ダイアフラム１１の
両面に差圧が発生すると、差圧感圧ダイアフラム１１は
差圧に感応して変形し、差圧抵抗体１１１〜１１４及び
１２１〜１２４には大きな抵抗変化が発生する。このと
きの変形過程において、前記の均一な大きな静圧歪が付
加されるので、差圧感圧ダイアフラムの歪分布は大気圧
下（静圧＝０）での歪分布とは異なる。すなわち、大気
圧下での差圧センサの出力と静圧下での差圧センサの出
力は相違してしまう。この出力変化（スパン変化）は前
述の如く、センサチップ１の単独状態でも生じるものと
推定される。。一方、前述のゼロ点変化は均一な歪分布
であるので発生しないものと推定される。また、センサ
チップ１の実装上は図１に示すように、必ず固定台２等
の付加物を具備させる必要あり、これらの付加物による
静圧印加時の歪の影響を受けるのでスパン変化はさらに
大きくなる。上述した複合機能形センサの主歪センサで
ある差圧センサのゼロ点変化，スパン変化は差圧計測上
大きな問題であり、特にスパン変化に関しては重要な問
題である。何故ならスパン変化は差圧計測上の精度に最
も関連しており、プラントの制御精度を左右してしま
う。また、感度を高めるため差圧感圧ダイアフラム１１
をより薄肉化した場合、反面スパン変化が大きくなるた
め、差圧感度を容易に精密には向上させることはできな
い。
抵抗体１１１〜１１４及び１２１〜１２４はダイアフラ
ムの上面と凹部１３の差圧により発生する歪を受け、ピ
エゾ抵抗効果により抵抗が変化するため、図３に示した
ような回路方式を採用すれば端子５０４〜５０７及び端
子５１２〜５１５からその信号を取り出すことができ
る。しかし、これらの抵抗体１１１〜１１４及び１２１
〜１２４は差圧感圧ダイアフラム１１の両面にかかる圧
力が等しいとき（静圧状態），または温度が変化したと
きにも感応してしまい、出力が変化する。前者の出力変
化を静圧によるゼロ点変化と呼び、後者の出力変化を温
度変化によるゼロ点変化と呼んでいる。温度変化時のゼ
ロ点変化は主に抵抗体１１１〜１１４及び１２１〜１２
４の各抵抗値のバラツキと、抵抗体の抵抗値は温度の関
数となっているためである。したがって、温度センサの
出力と差圧センサの出力との関係は明確に関係づけられ
るので補償も容易である。静圧印加時のゼロ点変化は、
主に、静圧印加時に発生する固定台２やハウジング４な
どのセンサチップ１以外の構成体より生じる歪によって
生じる。このゼロ点変化も、温度変化時のゼロ点変化と
同様に、静圧印加時の差圧センサのゼロ点変化と静圧セ
ンサの出力との関係を情報として前もって収集しておけ
ば、この情報に基づいて補償できる。また、静圧印加時
には前述のゼロ点変化以外に、その差圧感度も変化す
る。この変化をスパン変化と呼んでいる。この原因とし
て、通常センサチップ１は図１に示すように、センサチ
ップ１の厚肉部１２を有し、この厚肉部１２を介して固
定台２等に固着され、かつハウジング４に取り付けられ
ている。このとき、この厚肉部１２には静圧印加時に、
厚肉部の外形，内径の相違による歪が発生する。この歪
は前記差圧感圧ダイアフラム１１に伝搬するので、差圧
抵抗体１１１〜１１４及び１２１〜１２４の抵抗値を変
化させる。また、この歪は差圧測定時に感圧ダイアフラ
ム１１に発生する最大歪の５％〜５０％にも達する。か
かる高歪の状態において、差圧感圧ダイアフラム１１の
両面に差圧が発生すると、差圧感圧ダイアフラム１１は
差圧に感応して変形し、差圧抵抗体１１１〜１１４及び
１２１〜１２４には大きな抵抗変化が発生する。このと
きの変形過程において、前記の均一な大きな静圧歪が付
加されるので、差圧感圧ダイアフラムの歪分布は大気圧
下（静圧＝０）での歪分布とは異なる。すなわち、大気
圧下での差圧センサの出力と静圧下での差圧センサの出
力は相違してしまう。この出力変化（スパン変化）は前
述の如く、センサチップ１の単独状態でも生じるものと
推定される。。一方、前述のゼロ点変化は均一な歪分布
であるので発生しないものと推定される。また、センサ
チップ１の実装上は図１に示すように、必ず固定台２等
の付加物を具備させる必要あり、これらの付加物による
静圧印加時の歪の影響を受けるのでスパン変化はさらに
大きくなる。上述した複合機能形センサの主歪センサで
ある差圧センサのゼロ点変化，スパン変化は差圧計測上
大きな問題であり、特にスパン変化に関しては重要な問
題である。何故ならスパン変化は差圧計測上の精度に最
も関連しており、プラントの制御精度を左右してしま
う。また、感度を高めるため差圧感圧ダイアフラム１１
をより薄肉化した場合、反面スパン変化が大きくなるた
め、差圧感度を容易に精密には向上させることはできな
い。
【００２２】これらの問題を解決するため、一般的に
は、静圧を感知する静圧センサを補助センサとして同チ
ップ上に具備させ、この信号を利用して差圧センサのゼ
ロ点変化，スパン変化を積極的に補償する方法を採用し
ている。特に、静圧信号を得るために、固定台２との縦
弾性係数の差を利用している複合機能形センサでは、静
圧信号を得るためにその厚肉部１２に過大な曲げ歪を発
生させる。この曲げ歪は差圧感圧ダイアフラム１１に伝
搬し、差圧センサの出力に大きく干渉する。このため、
精度が高く、かつゼロ点変化の小さい差圧センサを得る
ためには、各温度，各静圧，各差圧点での差圧センサの
入出力関係を明確にする必要がある。この入出力関係を
確定するための情報量は非常に膨大であり、また、この
情報を得る過程において、特に、温度，静圧を変化させ
ながら、差圧センサの入出力特性の情報を採集する必要
がある。
は、静圧を感知する静圧センサを補助センサとして同チ
ップ上に具備させ、この信号を利用して差圧センサのゼ
ロ点変化，スパン変化を積極的に補償する方法を採用し
ている。特に、静圧信号を得るために、固定台２との縦
弾性係数の差を利用している複合機能形センサでは、静
圧信号を得るためにその厚肉部１２に過大な曲げ歪を発
生させる。この曲げ歪は差圧感圧ダイアフラム１１に伝
搬し、差圧センサの出力に大きく干渉する。このため、
精度が高く、かつゼロ点変化の小さい差圧センサを得る
ためには、各温度，各静圧，各差圧点での差圧センサの
入出力関係を明確にする必要がある。この入出力関係を
確定するための情報量は非常に膨大であり、また、この
情報を得る過程において、特に、温度，静圧を変化させ
ながら、差圧センサの入出力特性の情報を採集する必要
がある。
【００２３】図５に本発明の一実施例であるプロセス状
態検出器において、半導体複合機能形センサ３００に設
けられた、第１の差圧センサ３１０と第２の差圧センサ
340に使用される温度，静圧特性も含めた入出力特性デ
ータ（以下データマップと言う。）の作成方法を説明す
る。
態検出器において、半導体複合機能形センサ３００に設
けられた、第１の差圧センサ３１０と第２の差圧センサ
340に使用される温度，静圧特性も含めた入出力特性デ
ータ（以下データマップと言う。）の作成方法を説明す
る。
【００２４】半導体複合機能形センサ３００を実際にフ
ィールド使用する前に、このセンサを温度，静圧，差圧
を適当に変えられる環境下において、第一の差圧センサ
310,第二の差圧センサ３４０，静圧センサ３２０，温度
センサ３３０を含む半導体複合センサ３００を温度を−
４０〜１２０℃と変化させながら、さらに、静圧を０〜
１５０kg／cm2 、差圧を±１０００００mmＨ2Ｏ の範囲
で変化させながら、Ａ／Ｄ変換器３０５を介して、各セ
ンサの情報を製造ラインコンピュ−タ４１に収納する。
ィールド使用する前に、このセンサを温度，静圧，差圧
を適当に変えられる環境下において、第一の差圧センサ
310,第二の差圧センサ３４０，静圧センサ３２０，温度
センサ３３０を含む半導体複合センサ３００を温度を−
４０〜１２０℃と変化させながら、さらに、静圧を０〜
１５０kg／cm2 、差圧を±１０００００mmＨ2Ｏ の範囲
で変化させながら、Ａ／Ｄ変換器３０５を介して、各セ
ンサの情報を製造ラインコンピュ−タ４１に収納する。
【００２５】製造ラインコンピュ−タ４１では、この収
納した情報をもとに、第一の差圧センサ３１０の出力デ
ータを基に第一のデータマップ３７０と第二の差圧セン
サ３４０の出力データを基にした第二のデータマップ３
８０を作成し、PROM350 に書き込む。
納した情報をもとに、第一の差圧センサ３１０の出力デ
ータを基に第一のデータマップ３７０と第二の差圧セン
サ３４０の出力データを基にした第二のデータマップ３
８０を作成し、PROM350 に書き込む。
【００２６】PROM350 に収められたデータマップ３７
０，３８０は、図５に示したように、それぞれのセンサ
３１０，３４０が置かれた環境の温度，静圧状態毎に補
正されたセンサ出力が収められている。
０，３８０は、図５に示したように、それぞれのセンサ
３１０，３４０が置かれた環境の温度，静圧状態毎に補
正されたセンサ出力が収められている。
【００２７】図６に図５に示したデータマップ作成の詳
細な処理手順をフロチャートを用いて説明する。
細な処理手順をフロチャートを用いて説明する。
【００２８】半導体複合機能形センサ３００を、温度，
静圧，差圧の状態を変えることができる環境下におく
（ステップ２０００）。
静圧，差圧の状態を変えることができる環境下におく
（ステップ２０００）。
【００２９】この環境の温度を−４０℃から＋１２０℃
まで所定の温度毎に上げる（ステップ２００１）。
まで所定の温度毎に上げる（ステップ２００１）。
【００３０】この環境の温度を０kg／cm2 から１５０kg
／cm2 までの所定の静圧毎に上げる（ステップ２００
２）。
／cm2 までの所定の静圧毎に上げる（ステップ２００
２）。
【００３１】環境の差圧を−１０００mmＨ2Ｏ から＋１
０００mmＨ2Ｏ まで所定の差圧毎に上げる（ステップ２
００３）。
０００mmＨ2Ｏ まで所定の差圧毎に上げる（ステップ２
００３）。
【００３２】温度センサの各抵抗値を検出する（ステッ
プ２００４）。
プ２００４）。
【００３３】静圧センサの各抵抗値を検出する（ステッ
プ２００５）。
プ２００５）。
【００３４】第１の差圧センサの各抵抗値を検出する
（ステップ２００６）。
（ステップ２００６）。
【００３５】第２の差圧センサの各抵抗値を検出する
（ステップ２００７）。
（ステップ２００７）。
【００３６】環境の温度，静圧，差圧の値、および温度
センサ，静圧センサ，第１，第２の差圧センサの各抵抗
値を製造ラインコンピュータに入力する(ステップ２０
０８)。
センサ，静圧センサ，第１，第２の差圧センサの各抵抗
値を製造ラインコンピュータに入力する(ステップ２０
０８)。
【００３７】温度センサ，静圧センサ，第１の差圧セン
サの各抵抗値から第１のデータマップを算出する（ステ
ップ２００９）。
サの各抵抗値から第１のデータマップを算出する（ステ
ップ２００９）。
【００３８】ＰＲＯＭに第１のデータマップを記憶（ス
テップ２０１０）。
テップ２０１０）。
【００３９】温度センサ，静圧センサ，第２の差圧セン
サの各抵抗値から第２のデータマップを算出する（ステ
ップ２０１１）。
サの各抵抗値から第２のデータマップを算出する（ステ
ップ２０１１）。
【００４０】ＰＲＯＭに第２のデータマップを記憶（ス
テップ２０１２）。
テップ２０１２）。
【００４１】以上のデータマップの作成により、実際の
プロセス状態を検出した時に、第１の差圧センサ３１
０，第２の差圧センサ３４０からプロセスの差圧状態を
正確にそれぞれ測定することが可能になる。
プロセス状態を検出した時に、第１の差圧センサ３１
０，第２の差圧センサ３４０からプロセスの差圧状態を
正確にそれぞれ測定することが可能になる。
【００４２】図７に図２で示した第１の差圧センサのそ
れぞれの抵抗として、例えば抵抗１１２と、第２の差圧
センサのそれぞれの抵抗として、例えば抵抗１２２のデ
ータマップを作成した結果の差圧センサ出力に対する抵
抗値状態を比較したものである。
れぞれの抵抗として、例えば抵抗１１２と、第２の差圧
センサのそれぞれの抵抗として、例えば抵抗１２２のデ
ータマップを作成した結果の差圧センサ出力に対する抵
抗値状態を比較したものである。
【００４３】抵抗１１２と抵抗１２２はダイヤフラム１
１のほぼ等しい圧力影響を受ける位置にあるため、それ
ぞれの差圧出力を示す抵抗値はほぼ等しい値になる。
１のほぼ等しい圧力影響を受ける位置にあるため、それ
ぞれの差圧出力を示す抵抗値はほぼ等しい値になる。
【００４４】図８は第１，第２の差圧センサの抵抗を図
２の実施例の抵抗１１２，抵抗122と異なり、互いに等
しい圧力影響を受けない位置に形成した場合の、それぞ
れの差圧出力の抵抗値を示した例である。
２の実施例の抵抗１１２，抵抗122と異なり、互いに等
しい圧力影響を受けない位置に形成した場合の、それぞ
れの差圧出力の抵抗値を示した例である。
【００４５】図に示したように、それぞれの差圧出力を
示す抵抗値は等しい値を取らないが、これら２つの抵抗
の特性を、データマップを作成する過程において製造ラ
インコンピュータ４１に入力し、この特性をＰＲＯＭ３
５０に記憶することによって、それぞれの抵抗の出力か
らは、同一のプロセス状態を検出した時互いに等しい差
圧を示す出力を得ることが可能になる。
示す抵抗値は等しい値を取らないが、これら２つの抵抗
の特性を、データマップを作成する過程において製造ラ
インコンピュータ４１に入力し、この特性をＰＲＯＭ３
５０に記憶することによって、それぞれの抵抗の出力か
らは、同一のプロセス状態を検出した時互いに等しい差
圧を示す出力を得ることが可能になる。
【００４６】また、どちらかの抵抗が経時変化により抵
抗値が変わってしまった時、この変化した抵抗の特性は
前もって記憶しておいた特性と異なり変化するので、こ
の変化を検出して経時変化を起こした抵抗を特定でき
る。
抗値が変わってしまった時、この変化した抵抗の特性は
前もって記憶しておいた特性と異なり変化するので、こ
の変化を検出して経時変化を起こした抵抗を特定でき
る。
【００４７】なお、第１，第２の差圧センサのそれぞれ
の抵抗として、抵抗１１２と抵抗１２２の例について述
べたが、これ以外の抵抗についても前記に示したような
抵抗特性を前もって得ることが可能であり、回路の合成
抵抗（例えば抵抗１１１，１１２，１１３，１１４の合
成抵抗と抵抗１２１，１２２，１２３，１２４の合成抵
抗）の抵抗特性を前もって得ておくことも可能である。
の抵抗として、抵抗１１２と抵抗１２２の例について述
べたが、これ以外の抵抗についても前記に示したような
抵抗特性を前もって得ることが可能であり、回路の合成
抵抗（例えば抵抗１１１，１１２，１１３，１１４の合
成抵抗と抵抗１２１，１２２，１２３，１２４の合成抵
抗）の抵抗特性を前もって得ておくことも可能である。
【００４８】本発明の一実施例のプロセス状態検出器に
おいては、プロセス圧が印加された時は、図１に示すよ
うに、増幅部６０内のマイクロプロセッサ６１により、
第一の差圧センサ３１０，温度センサ３３０及び静圧セ
ンサ３２０の出力とPROM350内の第一のデータマップ３
７０を使って逆演算し、精度の高い、温度、静圧特性に
優れた出力を出すものであるが、同時に、第二の差圧セ
ンサ３４０と、温度センサ３３０及び静圧センサ３２０
の出力とPROM350 内の第二のデータマップ380を使って
逆演算した出力との差、あるいはセンサ抵抗のそれぞの
抵抗の差、例えば図３に示した本実施例に使用される２
組の差圧感応抵抗回路において、抵抗１１１と抵抗１２
１、あるいは抵抗１１２と抵抗１２２、あるいは抵抗１
１３と抵抗１２３、あるいは抵抗１１４と抵抗１２４の
各抵抗のいずれか又はそれぞれの差、さらにはそれぞれ
の抵抗による合成抵抗値の特性をＰＲＯＭ中の特性デー
タを用いてマイクロプロセッサ６１が計算することが可
能になる。
おいては、プロセス圧が印加された時は、図１に示すよ
うに、増幅部６０内のマイクロプロセッサ６１により、
第一の差圧センサ３１０，温度センサ３３０及び静圧セ
ンサ３２０の出力とPROM350内の第一のデータマップ３
７０を使って逆演算し、精度の高い、温度、静圧特性に
優れた出力を出すものであるが、同時に、第二の差圧セ
ンサ３４０と、温度センサ３３０及び静圧センサ３２０
の出力とPROM350 内の第二のデータマップ380を使って
逆演算した出力との差、あるいはセンサ抵抗のそれぞの
抵抗の差、例えば図３に示した本実施例に使用される２
組の差圧感応抵抗回路において、抵抗１１１と抵抗１２
１、あるいは抵抗１１２と抵抗１２２、あるいは抵抗１
１３と抵抗１２３、あるいは抵抗１１４と抵抗１２４の
各抵抗のいずれか又はそれぞれの差、さらにはそれぞれ
の抵抗による合成抵抗値の特性をＰＲＯＭ中の特性デー
タを用いてマイクロプロセッサ６１が計算することが可
能になる。
【００４９】このため、何らかの理由により、一方のセ
ンサの特性が経時変化により変化すると、前記第１の差
圧センサ３１０と、前記第２の差圧センサ３４０とでは
その抵抗値、あるいは出力が相違する。従って、これら
の値、出力値を比較する手段を備えることにより、セン
サ自身の時系列的な特性変化を把握することができる。
ンサの特性が経時変化により変化すると、前記第１の差
圧センサ３１０と、前記第２の差圧センサ３４０とでは
その抵抗値、あるいは出力が相違する。従って、これら
の値、出力値を比較する手段を備えることにより、セン
サ自身の時系列的な特性変化を把握することができる。
【００５０】本発明の一実施例におけるプロセス状態検
出装置において、各センサの出力を記憶装置のE2PROM62
に経時的に格納しており、このE2PROM62内の出力データ
状態を図９を用いて説明する。
出装置において、各センサの出力を記憶装置のE2PROM62
に経時的に格納しており、このE2PROM62内の出力データ
状態を図９を用いて説明する。
【００５１】図９よりE2PROM62の各センサ毎の出力差デ
ータは、第１の差圧センサ３１０と第２の差圧センサ３
４０のゼロ点を示すデータ，差圧出力を示すデータとも
Ｔ３時間で差を生じて、Ｔ４時間にその差が拡大する傾
向を示している。従って、複合機能形差圧センサ３００
は何らかの要因により変化しているものと推定すること
ができ、このプロセス状態検出器には保守が必要だとい
うことを示している。また、実施例では記憶装置にそれ
ぞれの出力データを収めた例を示したが、この出力デー
タを表示装置６５に表示し、更にはデジタルＩ／Ｏ６３
を用いて、出力データをデジタル信号に変換して、この
デジタル信号を直流信号に重畳して外部の装置に出力す
ることが可能である。
ータは、第１の差圧センサ３１０と第２の差圧センサ３
４０のゼロ点を示すデータ，差圧出力を示すデータとも
Ｔ３時間で差を生じて、Ｔ４時間にその差が拡大する傾
向を示している。従って、複合機能形差圧センサ３００
は何らかの要因により変化しているものと推定すること
ができ、このプロセス状態検出器には保守が必要だとい
うことを示している。また、実施例では記憶装置にそれ
ぞれの出力データを収めた例を示したが、この出力デー
タを表示装置６５に表示し、更にはデジタルＩ／Ｏ６３
を用いて、出力データをデジタル信号に変換して、この
デジタル信号を直流信号に重畳して外部の装置に出力す
ることが可能である。
【００５２】また、送るデータもそれぞれの出力データ
のみでなく、それぞれのセンサを構成する抵抗の値、そ
れぞれのセンサを構成する抵抗による合成抵抗値を送る
ことも可能である。
のみでなく、それぞれのセンサを構成する抵抗の値、そ
れぞれのセンサを構成する抵抗による合成抵抗値を送る
ことも可能である。
【００５３】図１０に本発明のプロセス状態検出器を、
プロセス状態を監視，制御する上位機器に接続した場合
のプロセス制御システムの一実施例を示す。
プロセス状態を監視，制御する上位機器に接続した場合
のプロセス制御システムの一実施例を示す。
【００５４】２線式伝送路４５０に接続されたプロセス
状態検出器９３０および９４０の経時変化状態は、シグ
ナルコンパレータ９１０を介してオペレータコンソール
900に接続することにより、プロセス現場から離れた場
所でも知ることができるようになる。またオペレーター
ズコンソール９００以外でも、２線式伝送路に接続され
たハンドルヘルドタイプ通信器９２０においてもプロセ
ス状態検出器の経時変化状態を検出することが可能にな
る。
状態検出器９３０および９４０の経時変化状態は、シグ
ナルコンパレータ９１０を介してオペレータコンソール
900に接続することにより、プロセス現場から離れた場
所でも知ることができるようになる。またオペレーター
ズコンソール９００以外でも、２線式伝送路に接続され
たハンドルヘルドタイプ通信器９２０においてもプロセ
ス状態検出器の経時変化状態を検出することが可能にな
る。
【００５５】図１１，図１２，図１３，図１４に図１０
のプロセス制御システムにおいて、オペレーターズコン
ソール９００に本発明のプロセス状態検出器の半導体セ
ンサの経時変化を表示した一実施例を示す。
のプロセス制御システムにおいて、オペレーターズコン
ソール９００に本発明のプロセス状態検出器の半導体セ
ンサの経時変化を表示した一実施例を示す。
【００５６】図１１はプロセス状態検出器のセンサに設
けられた第１，第２の差圧センサが検出した差圧を示す
データと、ゼロ点に関するデータを経時的に表示した例
であり、時間が経過するに従い、センサの経時変化が大
きくなっていくのを写している。
けられた第１，第２の差圧センサが検出した差圧を示す
データと、ゼロ点に関するデータを経時的に表示した例
であり、時間が経過するに従い、センサの経時変化が大
きくなっていくのを写している。
【００５７】図１２は複合機能形センサに第１，第２，
第３の差圧センサを設けた場合に、それぞれのセンサの
差圧を示すデータが経時経過と共に変化する状況を示し
たものである。複合機能形センサに複数のセンサを設け
ることにより、それらの出力状況をプロセスの監視者、
又はオペレーターズコンソール９００のプログラムされ
た制御手段が多数決で判定して、容易に特定のセンサの
経時変化が進んでいることが判定できるようになる。こ
の例では第１の差圧センサが経時変化を起こしている状
況を示している。
第３の差圧センサを設けた場合に、それぞれのセンサの
差圧を示すデータが経時経過と共に変化する状況を示し
たものである。複合機能形センサに複数のセンサを設け
ることにより、それらの出力状況をプロセスの監視者、
又はオペレーターズコンソール９００のプログラムされ
た制御手段が多数決で判定して、容易に特定のセンサの
経時変化が進んでいることが判定できるようになる。こ
の例では第１の差圧センサが経時変化を起こしている状
況を示している。
【００５８】図１３は複合機能形センサに、第１，第
２，第３の差圧センサを設けて、それぞれの差圧出力を
示すデータのある一時点における状況を示したものであ
り、このような表示からも各センサの経時変化をとらえ
ることが出来る。
２，第３の差圧センサを設けて、それぞれの差圧出力を
示すデータのある一時点における状況を示したものであ
り、このような表示からも各センサの経時変化をとらえ
ることが出来る。
【００５９】図１４は複合機能形センサに第１，第２の
差圧センサを設けて、それぞれの差圧センサ回路を構成
する抵抗回路、例えば図２に示した抵抗体１１２と抵抗
体１２２の抵抗値を測定して、これらの値を経時的に示
したものであり、時間と共にセンサの経時変化が大きく
なってくるのを示している。
差圧センサを設けて、それぞれの差圧センサ回路を構成
する抵抗回路、例えば図２に示した抵抗体１１２と抵抗
体１２２の抵抗値を測定して、これらの値を経時的に示
したものであり、時間と共にセンサの経時変化が大きく
なってくるのを示している。
【００６０】以上プロセス状態検出器のセンサの経時変
化をオペレーターズコンソール900に表示した例を示し
たが、これらの情報の表示装置はオペレーターズコンソ
ール９００に限られた事ではなく、ハンドルヘルドタイ
プの表示器９２０に、またプロセス状態検出器９３０自
身に表示装置を持たせることが可能であり、これらの表
示装置に示すデータもこれまでに示したような方法を任
意に組み合わせて表示する事が可能である、経時変化の
発生を表示するタイミングとしてはプロセス状態を監視
している時に、オペレータズコンソール９００のプログ
ラムされた制御手段があるセンサの経時変化の発生を検
出して、図１１のように表示装置に警報９０５を出し、
そのセンサの経時変化を示す表示を割り込みで出力する
こと、プロセスの監視人が指定して特定のプロセス状態
検出装置のセンサの経時変化を表示させること、所定の
経過時間毎に表示装置に表示させることが可能である。
化をオペレーターズコンソール900に表示した例を示し
たが、これらの情報の表示装置はオペレーターズコンソ
ール９００に限られた事ではなく、ハンドルヘルドタイ
プの表示器９２０に、またプロセス状態検出器９３０自
身に表示装置を持たせることが可能であり、これらの表
示装置に示すデータもこれまでに示したような方法を任
意に組み合わせて表示する事が可能である、経時変化の
発生を表示するタイミングとしてはプロセス状態を監視
している時に、オペレータズコンソール９００のプログ
ラムされた制御手段があるセンサの経時変化の発生を検
出して、図１１のように表示装置に警報９０５を出し、
そのセンサの経時変化を示す表示を割り込みで出力する
こと、プロセスの監視人が指定して特定のプロセス状態
検出装置のセンサの経時変化を表示させること、所定の
経過時間毎に表示装置に表示させることが可能である。
【００６１】また、本発明の一実施例では半導体複合機
能センサの差圧センサの経時変化を検出するために複数
の差圧感応抵抗を設けた例を示したが、本発明は静圧セ
ンサおよび温度センサの経時変化を検出するために、そ
れらを複数設けることに対しても適用できる。
能センサの差圧センサの経時変化を検出するために複数
の差圧感応抵抗を設けた例を示したが、本発明は静圧セ
ンサおよび温度センサの経時変化を検出するために、そ
れらを複数設けることに対しても適用できる。
【００６２】そして、半導体基板上に複数のセンサを配
置する場合にも、それぞれのセンサの特性を測定してセ
ンサ特性データマップを構成し、このセンサ特性データ
マップを介して経時変化を検出しているので、センサを
構成する各抵抗を等しいプロセス状態を検出する半導体
基板上の特定の位置に配置しなくても本発明のプロセス
状態検出装置を構成することができる。
置する場合にも、それぞれのセンサの特性を測定してセ
ンサ特性データマップを構成し、このセンサ特性データ
マップを介して経時変化を検出しているので、センサを
構成する各抵抗を等しいプロセス状態を検出する半導体
基板上の特定の位置に配置しなくても本発明のプロセス
状態検出装置を構成することができる。
【００６３】さらに、プロセス状態検出装置にプログラ
ムされたマイクロプロセッサ６１、またオペレーターズ
コンソール９００にプログラムされた制御手段を備える
ことにより、任意のタイミングでセンサの経時変化を検
出して、これらの変化率からセンサの寿命予測を行うこ
とができる。またあるセンサの経時変化が進んだ時は、
外部に対して警報を出し保守を促しながら、この経時変
化が進んだセンサ以外のセンサからプロセス状態を判断
することにより、保守を行うまでの間プロセス処理を止
めずに制御することが可能になる。
ムされたマイクロプロセッサ６１、またオペレーターズ
コンソール９００にプログラムされた制御手段を備える
ことにより、任意のタイミングでセンサの経時変化を検
出して、これらの変化率からセンサの寿命予測を行うこ
とができる。またあるセンサの経時変化が進んだ時は、
外部に対して警報を出し保守を促しながら、この経時変
化が進んだセンサ以外のセンサからプロセス状態を判断
することにより、保守を行うまでの間プロセス処理を止
めずに制御することが可能になる。
【００６４】尚、本発明の実施例ではプロセス状態検出
装置が備えた半導体センサの経時変化を検出するため
に、その半導体センサにプロセス状態を検出するセンサ
抵抗を複数個設けて、それらの出力状態を比較している
例を示したが、別な例としてプロセス状態検出装置に半
導体センサを複数個設け、これらのセンサからの出力を
比較することにより、それぞれの半導体センサの経時変
化を検出することも可能である。
装置が備えた半導体センサの経時変化を検出するため
に、その半導体センサにプロセス状態を検出するセンサ
抵抗を複数個設けて、それらの出力状態を比較している
例を示したが、別な例としてプロセス状態検出装置に半
導体センサを複数個設け、これらのセンサからの出力を
比較することにより、それぞれの半導体センサの経時変
化を検出することも可能である。
【００６５】
【発明の効果】以上本発明によれば、プロセス状態検出
器に使われる複合機能形センサの経時変化を知ることが
できるので、センサの寿命予測が可能になりプロセス状
態検出器の保守管理の工程を大幅に低減できるという効
果がある。
器に使われる複合機能形センサの経時変化を知ることが
できるので、センサの寿命予測が可能になりプロセス状
態検出器の保守管理の工程を大幅に低減できるという効
果がある。
【図１】本発明の一実施例のプロセス状態検出器の構成
図。
図。
【図２】本発明の一実施例のセンサ信号の処理構成図。
【図２】本発明の一実施例の複合機能形センサの平面
図。
図。
【図３】図３のセンサ回路図。
【図４】本発明の一実施例の複合機能形センサの実装
図。
図。
【図５】本発明の一実施例のセンサデータマップ作成方
法。
法。
【図６】センサデータマップの作成手順を示すフローチ
ャート。
ャート。
【図７】差圧に対する第１，第２のセンサ抵抗体の抵抗
状況の説明図。
状況の説明図。
【図８】別な実施例の第１，第２のセンサ抵抗体の抵抗
状況の説明図。
状況の説明図。
【図９】センサの経時変化状況説明図。
【図１０】本発明のプロセス状態検出器を使ったシステ
ム構成の一例。
ム構成の一例。
【図１１】センサの経時変化の表示の一実施例。
【図１２】センサの経時変化の表示の一実施例。
【図１３】センサの経時変化の表示の一実施例。
【図１４】センサの経時変化の表示の一実施例。
１…複合機能形差圧センサチップ、１１…差圧感圧ダイ
アフラム、１２…センサチップ厚肉部、１５…静圧感圧
ダイアフラム、１６…アルミ配線、１７…リード線、１
８…保護膜、４１…製造ラインコンピュータ、４１…ハ
ーメチックシール部、４２…ハーメチックシール端子、
６０…増幅部、６１…マイクロプロセッサ、６２…Ｅ2
ＰＲＯＭ 、６３…デジタルＩ／Ｏ、７０，２７０…受
圧部、111〜１１４…第一の差圧抵抗体、１２１〜１２
４…第二の差圧抵抗体、１５１〜１５４…静圧抵抗体、
１５５…感温抵抗、１８０…静圧の基準室、２００，30
0…半導体複合センサ、２０５，３０５…Ａ／Ｄ変換
器、２１０…差圧センサ、２２０，３２０…静圧セン
サ、２３０，３３０…温度センサ、２５０，３５０…Ｐ
ＲＯＭ、３１０…第一の差圧センサ、３４０…第二の差
圧センサ、３７０…第一の差圧センサのセンサマップ、
３８０…第二の差圧センサのセンサマップ、５０１〜５
１５…端子又はパッド、９００…オペレータズコンソー
ル、９１０…シグナルコンパレータ、９２０…ハンドヘ
ルドタイプ通信器、９３０，９４０…プロセス状態検出
装置。
アフラム、１２…センサチップ厚肉部、１５…静圧感圧
ダイアフラム、１６…アルミ配線、１７…リード線、１
８…保護膜、４１…製造ラインコンピュータ、４１…ハ
ーメチックシール部、４２…ハーメチックシール端子、
６０…増幅部、６１…マイクロプロセッサ、６２…Ｅ2
ＰＲＯＭ 、６３…デジタルＩ／Ｏ、７０，２７０…受
圧部、111〜１１４…第一の差圧抵抗体、１２１〜１２
４…第二の差圧抵抗体、１５１〜１５４…静圧抵抗体、
１５５…感温抵抗、１８０…静圧の基準室、２００，30
0…半導体複合センサ、２０５，３０５…Ａ／Ｄ変換
器、２１０…差圧センサ、２２０，３２０…静圧セン
サ、２３０，３３０…温度センサ、２５０，３５０…Ｐ
ＲＯＭ、３１０…第一の差圧センサ、３４０…第二の差
圧センサ、３７０…第一の差圧センサのセンサマップ、
３８０…第二の差圧センサのセンサマップ、５０１〜５
１５…端子又はパッド、９００…オペレータズコンソー
ル、９１０…シグナルコンパレータ、９２０…ハンドヘ
ルドタイプ通信器、９３０，９４０…プロセス状態検出
装置。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年１１月１日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のプロセス状態検出器の構成
図。
図。
【図２】本発明の一実施例の複合機能形センサの平面
図。
図。
【図３】センサ回路図。
【図４】本発明の一実施例の複合機能形センサの実装
図。
図。
【図５】本発明の一実施例のセンサデータマップ作成方
法。
法。
【図６】センサデータマップの作成手順を示すフローチ
ャート。
ャート。
【図７】差圧に対する第１，第２のセンサ抵抗体の抵抗
状況の説明図。
状況の説明図。
【図８】別な実施例の第１，第２のセンサ抵抗体の抵抗
状況の説明図。
状況の説明図。
【図９】センサの経時変化状況説明図。
【図１０】本発明のプロセス状態検出器を使ったシステ
ム構成の一例。
ム構成の一例。
【図１１】センサの経時変化の表示の一実施例。
【図１２】センサの経時変化の表示の一実施例。
【図１３】センサの経時変化の表示の一実施例。
【図１４】センサの経時変化の表示の一実施例。
【符号の説明】 １…複合機能形差圧センサチップ、１１…差圧感圧ダイ
アフラム、１２…センサチップ厚肉部、１５…静圧感圧
ダイアフラム、１６…アルミ配線、１７…リード線、１
８…保護膜、４１…製造ラインコンピュータ、４１…ハ
ーメチックシール部、４２…ハーメチックシール端子、
６０…増幅部、６１…マイクロプロセッサ、６２…Ｅ2
ＰＲＯＭ 、６３…デジタルＩ／Ｏ、７０，２７０…受
圧部、111〜１１４…第一の差圧抵抗体、１２１〜１２
４…第二の差圧抵抗体、１５１〜１５４…静圧抵抗体、
１５５…感温抵抗、１８０…静圧の基準室、２００，30
0…半導体複合センサ、２０５，３０５…Ａ／Ｄ変換
器、２１０…差圧センサ、２２０，３２０…静圧セン
サ、２３０，３３０…温度センサ、２５０，３５０…Ｐ
ＲＯＭ、３１０…第一の差圧センサ、３４０…第二の差
圧センサ、３７０…第一の差圧センサのセンサマップ、
３８０…第二の差圧センサのセンサマップ、５０１〜５
１５…端子又はパッド、９００…オペレータズコンソー
ル、９１０…シグナルコンパレータ、９２０…ハンドヘ
ルドタイプ通信器、９３０，９４０…プロセス状態検出
装置。
アフラム、１２…センサチップ厚肉部、１５…静圧感圧
ダイアフラム、１６…アルミ配線、１７…リード線、１
８…保護膜、４１…製造ラインコンピュータ、４１…ハ
ーメチックシール部、４２…ハーメチックシール端子、
６０…増幅部、６１…マイクロプロセッサ、６２…Ｅ2
ＰＲＯＭ 、６３…デジタルＩ／Ｏ、７０，２７０…受
圧部、111〜１１４…第一の差圧抵抗体、１２１〜１２
４…第二の差圧抵抗体、１５１〜１５４…静圧抵抗体、
１５５…感温抵抗、１８０…静圧の基準室、２００，30
0…半導体複合センサ、２０５，３０５…Ａ／Ｄ変換
器、２１０…差圧センサ、２２０，３２０…静圧セン
サ、２３０，３３０…温度センサ、２５０，３５０…Ｐ
ＲＯＭ、３１０…第一の差圧センサ、３４０…第二の差
圧センサ、３７０…第一の差圧センサのセンサマップ、
３８０…第二の差圧センサのセンサマップ、５０１〜５
１５…端子又はパッド、９００…オペレータズコンソー
ル、９１０…シグナルコンパレータ、９２０…ハンドヘ
ルドタイプ通信器、９３０，９４０…プロセス状態検出
装置。
Claims (21)
- 【請求項１】プロセスの物理状態に感応して変化する第
一の抵抗を有する半導体センサを備えたプロセス状態検
出装置において、前記プロセスの物理状態に感応する第
二の抵抗を前記半導体センサに設け、前記第一の抵抗と
第二の抵抗の抵抗値の差を監視する手段を備えたプロセ
ス状態検出装置。 - 【請求項２】請求項１のプロセス状態検出装置におい
て、前記第一の抵抗と前記第二の抵抗は前記プロセスに
発生した圧力差に感応することを特徴とするプロセス状
態検出装置。 - 【請求項３】請求項１のプロセス状態検出装置におい
て、前記第一の抵抗と前記第二の抵抗は前記プロセスに
発生した圧力に感応することを特徴とするプロセス状態
検出装置。 - 【請求項４】請求項１のプロセス状態検出装置におい
て、前記第一の抵抗と前記第二の抵抗は前記プロセスの
温度に感応することを特徴とするプロセス状態検出装
置。 - 【請求項５】請求項１のプロセス状態検出装置におい
て、前記第一の抵抗と第二の抵抗の抵抗値の差を、所定
の時間毎に測定することを特徴とするプロセス状態検出
装置。 - 【請求項６】請求項１のプロセス状態検出装置におい
て、前記第一の抵抗と第二の抵抗の抵抗値の差を、任意
のタイミングに測定することを特徴とするプロセス状態
検出装置。 - 【請求項７】請求項１のプロセス状態検出装置におい
て、前記第一の抵抗と第二の抵抗の抵抗値の差が、所定
の範囲を越えたとき信号を発することを特徴とするプロ
セス状態検出装置。 - 【請求項８】請求項１のプロセス状態検出装置におい
て、前記第一の抵抗と第二の抵抗の抵抗値の差が、時間
経過と共に広がる傾向のとき信号を発することを特徴と
するプロセス状態検出装置。 - 【請求項９】プロセスの物理状態に感応して変化する第
一の抵抗を有する半導体センサを備えたプロセス状態検
出装置において、前記プロセスの物理状態に感応する第
二の抵抗を前記半導体センサに設け、前記第一の抵抗の
抵抗値より前記プロセスの物理状態を求め、前記第二の
抵抗の抵抗値より前記プロセスの物理状態を求め、前記
第一の抵抗による前記プロセスの物理状態と前記第二の
抵抗による前記プロセスの物理状態の差を監視する手段
を備えたプロセス状態検出装置。 - 【請求項１０】プロセスの物理状態に感応して変化する
第一の抵抗を有する半導体センサを備えたプロセス状態
検出装置において、前記半導体センサに前記第一の抵抗
とは異なる抵抗を二つ以上設け、前記第一の抵抗及び前
記二つ以上の抵抗の抵抗値の差を監視する手段を備えた
プロセス状態検出装置。 - 【請求項１１】プロセスの物理状態に感応して変化する
第一の抵抗を有する半導体センサを備えたプロセス状態
検出装置において、前記半導体センサに前記第一の抵抗
とは異なる抵抗を二つ以上設け、前記第一の抵抗及び前
記二つ以上の抵抗の抵抗値より前記プロセスの物理状態
を求め、該求めたプロセスの物理状態のそれぞれの差を
監視する手段を備えたプロセス状態検出装置。 - 【請求項１２】請求項１１のプロセス状態検出装置にお
いて、前記第一の抵抗及び前記二つ以上の抵抗から求め
た前記プロセスの物理状態が異なるときは、これら複数
のプロセスの物理状態のうち、多数を占めるプロセスの
物理状態を前記プロセスの物理状態として特定する手段
を備えたことを特徴とするプロセス状態検出装置。 - 【請求項１３】プロセスの物理状態に感応して変化する
第一の抵抗を有する半導体センサにおいて、前記プロセ
スの物理状態と同一の物理状態に感応する第二の抵抗を
有することを特徴とする半導体センサ。 - 【請求項１４】プロセスの物理状態に感応して変化する
第一の抵抗と、外部への出力端子を備えた半導体センサ
において、前記プロセスの物理状態に感応する第二の抵
抗を備え、前記第一の抵抗の一端を前記第二の抵抗体の
一端と接続し、前記第一の抵抗の他端と前記第二の抵抗
の他端を、それぞれ異なる前記出力端子に接続したこと
を特徴とする半導体センサ。 - 【請求項１５】プロセスの圧力に感応するダイアフラム
を有する半導体センサにおいて、前記プロセスの圧力に
感応して変化する第一の抵抗と第二の抵抗を前記ダイア
フラムに設け、前記第一の抵抗と前記第二の抵抗はダイ
アフラムの半径方向を挾んだ対称の位置に設けたことを
特徴とする半導体センサ。 - 【請求項１６】プロセスの物理状態を該物理状態に感応
して変化する第一の抵抗を有する半導体センサで測定
し、該第一の抵抗の抵抗値を表示する半導体センサ状態
表示装置において、前記プロセスの物理状態に感応する
第二の抵抗を前記半導体センサに設け、該第二の抵抗の
抵抗値と、前記第一の抵抗の抵抗値の差を表示する手段
を設けたことを特徴とする半導体センサ状態表示装置。 - 【請求項１７】請求項１６の半導体センサ状態表示装置
において、前記第一の抵抗と第二の抵抗の抵抗値の差が
所定の範囲外になったとき、前記第一の抵抗の抵抗値
と、前記第二の抵抗の抵抗値の差を表示することを特徴
とする半導体センサ状態表示装置。 - 【請求項１８】請求項１６の半導体センサ状態表示装置
において、前記第一の抵抗と第二の抵抗の抵抗値の差が
所定の範囲外になったとき、信号を発することを特徴と
する半導体センサ状態表示装置。 - 【請求項１９】プロセスの物理状態を該物理状態に感応
して変化する第一の抵抗を有する半導体センサで測定
し、前記第一の抵抗の抵抗値から前記プロセスの物理状
態を求め、該求めたプロセスの物理状態を表示すること
からなるプロセス状態表示装置において、前記プロセス
の物理状態に感応する第二の抵抗を、前記半導体センサ
に設け、該第二の抵抗の抵抗値から前記プロセスの物理
状態を求め、前記第一の抵抗から求めた前記プロセスの
物理状態と、前記第二の抵抗から求めた前記プロセスの
物理状態の差を表示する手段を設けたことを特徴とする
プロセス状態表示装置。 - 【請求項２０】プロセスの物理状態を該物理状態に感応
して変化する第一の抵抗を有する半導体センサで測定
し、前記第一の抵抗の抵抗値から前記プロセスの物理状
態を求め、該求めたプロセスの物理状態を表示すること
からなるプロセス状態表示装置において、前記半導体セ
ンサに前記第一の抵抗とは異なる二つ以上の抵抗を設
け、該複数の抵抗の抵抗値から前記プロセスの物理状態
をそれぞれ求め、該求めたそれぞれのプロセスの物理状
態を表示することを特徴とするプロセス状態表示装置。 - 【請求項２１】プロセスの物理状態を検出する第一のプ
ロセス状態検出手段を有するプロセス状態検出器を備え
たプロセス状態検出システムにおいて、前記プロセスの
物理状態を検出する第二のプロセス状態検出手段を前記
プロセス状態検出器に備え、前記第一のプロセス状態検
出手段が検出した第一の検出出力と、前記第二のプロセ
ス状態検出手段が検出した第二の検出出力とを比較する
手段を設けたことを特徴とするプロセス状態検出システ
ム。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4104261A JP2783059B2 (ja) | 1992-04-23 | 1992-04-23 | プロセス状態検出装置、及び半導体センサおよびその状態表示装置 |
| US08/754,467 US5677493A (en) | 1992-04-23 | 1996-11-22 | Composite condition detection apparatus for detecting static pressure, differential pressure and temperature of a process |
| US08/769,385 US6016706A (en) | 1992-04-23 | 1996-12-19 | Process state detector, semiconductor sensor and display device for displaying a process state used therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4104261A JP2783059B2 (ja) | 1992-04-23 | 1992-04-23 | プロセス状態検出装置、及び半導体センサおよびその状態表示装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06102116A true JPH06102116A (ja) | 1994-04-15 |
| JP2783059B2 JP2783059B2 (ja) | 1998-08-06 |
Family
ID=14375992
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4104261A Expired - Lifetime JP2783059B2 (ja) | 1992-04-23 | 1992-04-23 | プロセス状態検出装置、及び半導体センサおよびその状態表示装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5677493A (ja) |
| JP (1) | JP2783059B2 (ja) |
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| JP2016508615A (ja) * | 2013-02-28 | 2016-03-22 | エム ケー エス インストルメンツインコーポレーテッドＭｋｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | 健全状態のリアルタイム監視および補償をする圧力センサ |
| WO2016084445A1 (ja) * | 2014-11-28 | 2016-06-02 | ローム株式会社 | センサネットワークシステムおよびその動作方法 |
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