JPH06160222A - 静電容量式圧力検出器 - Google Patents

静電容量式圧力検出器

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JPH06160222A
JPH06160222A JP31008192A JP31008192A JPH06160222A JP H06160222 A JPH06160222 A JP H06160222A JP 31008192 A JP31008192 A JP 31008192A JP 31008192 A JP31008192 A JP 31008192A JP H06160222 A JPH06160222 A JP H06160222A
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JP
Japan
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substrate
metal
composite member
electrodes
electrode
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Pending
Application number
JP31008192A
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English (en)
Inventor
Hitoshi Oyama
仁 尾山
Masahiro Kume
昌宏 粂
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.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高圧を高精度で検出することが可能な静電容
量式圧力検出器を提供する。 【構成】 複合部材基板3は、金属基板2に対向配置さ
れ、この複合部材基板3の金属電極5と金属基板2が所
定の距離だけ離される。この距離を設定するために、複
合部材基板3の絶縁性基板4の周縁と金属基板2間にス
ペーサ(図示せず)が挿入され、この状態で、絶縁性基
板4の下面の周縁の金属層と金属基板2間がAuSn等
の低融点のろう材6によって接合される。これにより、
金属基板2を一方の電極とし、複合部材基板3の金属電
極5を他方の電極とするコンデンサが形成される。さら
に、検出部用カバー7を被せて、この上に回路基板8を
配設し、この後に回路用カバー11を被せる。金属基板
2の下方に圧力が加わると、この金属基板2が撓んで、
金属電極5と金属基板2間の静電容量が変化するので、
この静電容量の変化に基づいて、その圧力を検出するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、平面状の一対の電極
を対向配置し、これらの電極のうちの一方に加わった圧
力を該各電極間の静電容量の変化に基づいて検出する静
電容量式圧力検出器に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の静電容量式圧力検出器と
しては、例えば特開昭59−148842号公報に記載
のものがある。ここでは、図4に示すように、アルミナ
基板101およびアルミナダイヤフラム102にそれぞ
れの電極103,104を形成し、これらの電極10
3,104を所定の距離だけ離して対向配置し、この状
態でアルミナ基板101とアルミナダイヤフラム102
間を低融点ガラス105および高融点ガラス106によ
って封着している。このアルミナダイヤフラム102に
対して圧力が加えられると、各電極103,104間の
距離が変化して、この間の静電容量が変化するので、こ
の静電容量の変化に基づいて、アルミナダイヤフラム1
02に対して加えられた圧力を検出することができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の圧力検出器では、圧力を受ける部位、つまりアルミ
ナダイヤフラムが脆い材質であることから、この部位の
破損を招き易く、このために高い圧力を検出することが
できなかった。例えば自動車のブレーキの油圧や、サス
ペンションの油圧は、100kgf/cm2 以上の高圧
に達することがあるので、これらの圧力の検出には適さ
なかった。
【0004】そこで、この発明の課題は、高圧を高精度
で検出することが可能な静電容量式圧力検出器を提供す
ることにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、第1の発明においては、一対の電極のうちの一方の
電極となり、検出すべき圧力を受ける金属基板と、この
金属基板に対向配置される複合部材基板とを備え、この
複合部材基板は、前記一対の電極のうちの他方の電極と
なる金属電極を中央に配し、この金属電極の外周を絶縁
性基板によって支持してなる。
【0006】また、第2の発明においては、一対の電極
のうちの一方の電極となり、検出すべき圧力を受ける金
属基板と、この金属基板に対向配置される複合部材基板
とを備え、この複合部材基板は、前記一対の電極のうち
の他方の電極となる金属電極を中央に配し、この金属電
極の外周を絶縁性基板によって支持し、この絶縁性基板
の外周に金属枠を配してなり、この複合部材基板の外周
の金属枠と該金属基板間をろう材によって接合してい
る。
【0007】さらに、第3の発明においては、検出すべ
き圧力を受ける金属基板と、この金属基板に対向配置さ
れる複合部材基板とを備え、前記金属基板には、一対の
電極のうちの一方の電極となる薄膜電極が絶縁層を介し
て配設され、また前記複合部材基板は、前記一対の電極
のうちの他方の電極となる金属電極を中央に配し、この
金属電極の外周を絶縁性基板によって支持し、この絶縁
性基板の外周に金属枠を配してなり、この複合部材基板
の外周の金属枠と該金属基板間をろう材によって接合し
ている。
【0008】
【作用】第1の発明によれば、複合部材基板と金属基板
を対向配置しているので、複合部材基板の中央の金属電
極と金属基板間に静電容量が形成される。この静電容量
は、金属基板によって圧力が受けられ、この金属基板が
撓むと、変化する。したがって、この静電容量の変化に
基づいて、金属基板によって受けられた圧力を検出する
ことができる。しかも、この金属基板は、高圧に耐える
ので、高い圧力を検出することが可能になる。
【0009】また、第2の発明によれば、複合部材基板
の外周には、金属枠が配されているので、この金属枠と
金属基板間をろう材によって接合して、複合部材基板と
金属基板を対向配置することができる。
【0010】さらに、第3の発明によれば、複合部材基
板と金属基板を対向して配置しているので、複合部材基
板の中央の金属電極と金属基板の薄膜電極間に静電容量
が形成される。この静電容量は、金属基板によって圧力
が受けられると、変化する。このため、この圧力を静電
容量の変化に基づいて検出することができる。また、こ
の静電容量を形成する金属電極と薄膜電極は、複合部材
基板の外周の金属枠と金属基板によって磁気シールド並
びに静電シールドされるので、検出誤差が小さくなる。
【0011】
【実施例】以下、この発明の実施例を添付図面を参照し
て説明する。
【0012】図1は、第1の発明に係わる圧力検出器の
一実施例を示している。同図において、金属ブロック1
は、例えばS45C(JISの名称)と称する鋼からな
り、その下側には、穴が形成され、これにより薄くされ
た部位が金属基板2となっている。この金属基板2は、
検出すべき圧力を下方から受け、この圧力に応じて撓
む。
【0013】一方、複合部材基板3は、絶縁性基板4の
中央に金属ブロック1と同一の材質の金属電極5を嵌着
したものであり、この絶縁性基板4の下面の周縁には、
メタライズ加工によって金属層(図示せず)が形成され
ている。この絶縁性基板4の材質としては、金属ブロッ
ク1と略同一の膨張係数を有するものが選択され、例え
ば軟質ガラスが適用される。したがって、この複合部材
基板3は、金属ブロック1と略同一の膨張係数を保有す
ることとなる。
【0014】この複合部材基板3は、金属基板2に対向
配置され、この複合部材基板3の金属電極5と金属基板
2が所定の距離だけ離される。例えば、その間隙は、1
0〜100μmであり、この間隙を設定するために、複
合部材基板3の絶縁性基板4の周縁と金属基板2間にス
ペーサ(図示せず)が挿入される。この状態で、絶縁性
基板4の下面周縁の金属層と金属基板2間がAuSn等
の低融点のろう材6によって接合される。これにより、
金属基板2を一対の電極のうちの一方の電極とし、複合
部材基板3の金属電極5を他方の電極とするコンデンサ
が形成されることとなる。
【0015】ここで、先に述べたように複合部材基板3
が金属ブロック1と略同一の熱膨張係数を有しているの
で、複合部材基板3の周縁と金属基板2間の接合に際
し、これらの基板に対して熱応力が作用しても、この熱
応力は、極めて小さく、このために両者間の接合が容易
となる。また、この接合の後にも、残留応力が非常に小
さいので、耐久性並びに信頼性が極めて高い。
【0016】なお、金属基板2を電極とする場合には、
ろう材による接合が必要不可欠であり、図4に示した従
来の検出器のようにガラス材による接合を適用すること
はできない。これは、ガラス材による接合温度が高いこ
と、ガラス材と金属との熱膨張率の差が大きいこと等に
起因し、この点に関しては、本願発明の出願人が先に出
願した特願平4−99548号に詳述されている。
【0017】こうして金属基板2上に複合部材基板3が
接合されると、検出部用カバー7を被せて、この上に回
路基板8を配設する。このとき、金属基板2と回路基板
8の回路間は、絶縁性基板4の孔4aを通る引出し線9
を介して接続され、また金属電極5と回路基板8の回路
間は、引き出し線10を介して接続される。この後、回
路用カバー11を被せて、回路基板8の回路に接続され
ているライン12を回路用カバー11から導出する。
【0018】さて、このような構成の圧力検出器におい
て、例えば金属基板2の受圧範囲の半径を4mmとし、
この受圧範囲での金属基板2の厚みを1mmとすると、
200kgf/cm2 の圧力が金属基板2に加わったと
きに、この金属基板2が10μm程度撓んだ。また、複
合部材基板3の金属電極5の半径を2mmとし、この金
属電極5と金属基板2の間隙を30μmに設定すると、
これらの間の静電容量の初期値が数pFとなり、200
kgf/cm2 の圧力に対して略1pFの変化が得られ
た。この静電容量の変化を例えばブリッジ回路によって
検出し、この静電容量の変化に基づいて金属基板2に加
わった圧力を導き出すことができる。したがって、金属
基板2によって圧力を受ける構造にしたことから、高い
圧力の検出が可能になったと言える。
【0019】図2は、第2の発明に係わる圧力検出器の
一実施例を部分的に示している。ここでは、図1に示し
た検出器における複合部材基板3の代わりに、複合部材
基板21を用いている。この複合部材基板21は、外側
が金属枠22であり、この金属枠22の内側に軟質ガラ
スを圧縮充填して絶縁性基板23を形成し、この絶縁性
基板23の中央に金属電極24を嵌着して構成される。
ここで、金属枠22の材質は、例えばS45Cであり、
金属電極24の材質は、例えばFeNi系の合金であ
る。また、この絶縁性基板23を形成する軟質ガラスと
しては、熱膨張係数9×α(ただし、αは、10のマイ
ナス6乗)のものが適用される。このような材質の選択
により、複合部材基板21の平均的な熱膨張係数が金属
基板2に適用されているS45C材と略同一になる。
【0020】この複合部材基板21は、金属基板2上に
配置され、金属電極24が金属基板2から所定の距離だ
け離れた状態で、金属枠22と金属基板2間がAuSn
等のろう材6によって接合される。したがって、図1に
示した検出器のように絶縁性基板の下面の周縁に金属層
を形成する必要がない。
【0021】図3は、第3の発明に係わる圧力検出器の
一実施例を部分的に示している。この実施例の圧力検出
器では、図2に示した検出器における金属基板2上に絶
縁層31を形成し、この絶縁層31上に金属薄膜電極3
2を積層している。絶縁層31は、厚みが数μmのSi
2 膜であり、金属薄膜電極32は、Au等の導電性材
料である。
【0022】この金属薄膜電極32は、金属基板2に代
わって、一対の電極のうちの一方の電極となるものであ
り、絶縁性基板23の孔23aを通る引き出し線33を
介して回路に接続される。したがって、ここでは、金属
薄膜電極32と複合部材基板21の金属電極24間の静
電容量を検出することとなる。
【0023】このような金属枠22の中央に位置する金
属電極24と、金属基板2上の金属薄膜電極32を備え
るコンデンサを形成した場合、このコンデンサが金属枠
22と金属基板2によってほぼ囲まれる状態となるの
で、このコンデンサが磁気シールド並びに静電シールド
されることとなる。これにより、このコンデンサの静電
容量の検出誤差が小さくなり、金属基板2に加わった圧
力を正確に検出することができる。
【0024】
【効果】以上説明したように、この発明に係わる静電容
量式圧力検出器によれば、金属基板によって圧力を受け
ているので、高い圧力を検出することができる。また、
複合部材基板における少なくとも外周の金属枠の熱膨張
係数を金属基板と略同一にしているので、これらの金属
枠と金属基板間をろう材によって接合することが容易に
なり、かつ耐久性並びに信頼性が向上する。さらに、一
対の電極のうちの一方の電極を複合部材基板の金属枠の
中央に配置するとともに、他方の電極を金属基板上に絶
縁層を介して形成すれば、これらの電極からなるコンデ
ンサがシールドされた状態となるので、これにより検出
精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の発明に係わる圧力検出器の一実施例を示
す断面図
【図2】第2の発明に係わる圧力検出器の一実施例を部
分的に示す断面図
【図3】第3の発明に係わる圧力検出器の一実施例を部
分的に示す断面図
【図4】従来の圧力検出器を例示する断面図
【符号の説明】
1 金属ブロック 2 金属基板 3,21 複合部材基板 4,23 絶縁性基板 5,24 金属電極 6 ろう材 7 検出部用カバー 8 回路基板 11 回路用カバー 22 金属枠 31 絶縁層 32 金属薄膜電極

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 平面状の一対の電極を所定の距離だけ離
    して対向配置し、これらの電極のうちの一方の電極によ
    って圧力を受け、この圧力を該各電極間の静電容量の変
    化に基づいて検出する静電容量式圧力検出器において、 前記各電極のうちの一方の電極となり、検出すべき圧力
    を受ける金属基板と、この金属基板に対向配置される複
    合部材基板とを備え、 この複合部材基板は、前記各電極のうちの他方の電極と
    なる金属電極を中央に配し、この金属電極の外周を絶縁
    性基板によって支持してなる静電容量式圧力検出器。
  2. 【請求項2】 平面状の一対の電極を所定の距離だけ離
    して対向配置し、これらの電極のうちの一方の電極によ
    って圧力を受け、この圧力を該各電極間の静電容量の変
    化に基づいて検出する静電容量式圧力検出器において、 前記各電極のうちの一方の電極となり、検出すべき圧力
    を受ける金属基板と、この金属基板に対向配置される複
    合部材基板とを備え、 この複合部材基板は、前記各電極のうちの他方の電極と
    なる金属電極を中央に配し、この金属電極の外周を絶縁
    性基板によって支持し、この絶縁性基板の外周に金属枠
    を配してなり、 この複合部材基板の外周の金属枠と前記金属基板間をろ
    う材によって接合した静電容量式圧力検出器。
  3. 【請求項3】 前記複合部材基板の外周の金属枠の熱膨
    張係数は、前記金属基板のものと略同一である請求項2
    に記載の静電容量式圧力検出器。
  4. 【請求項4】 平面状の一対の電極を所定の距離だけ離
    して対向配置し、これらの電極のうちの一方の電極によ
    って圧力を受け、この圧力を該各電極間の静電容量の変
    化として検出する静電容量式圧力検出器において、 検出すべき圧力を受ける金属基板と、この金属基板に対
    向配置される複合部材基板とを備え、 前記金属基板には、前記各電極のうちの一方の電極とな
    る薄膜電極が絶縁層を介して配設され、 前記複合部材基板は、前記各電極のうちの他方の電極と
    なる金属電極を中央に配し、この金属電極の外周を絶縁
    性基板によって支持し、この絶縁性基板の外周に金属枠
    を配してなり、 この複合部材基板の外周の金属枠と前記金属基板間をろ
    う材によって接合した静電容量式圧力検出器。
  5. 【請求項5】 前記複合部材基板の外周の金属枠の熱膨
    張係数は、前記金属基板のものと略同一である請求項4
    に記載の静電容量式圧力検出器。
JP31008192A 1992-11-19 1992-11-19 静電容量式圧力検出器 Pending JPH06160222A (ja)

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