JPH06213925A - 静電容量型加速度センサ及び圧力センサ - Google Patents

静電容量型加速度センサ及び圧力センサ

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JPH06213925A
JPH06213925A JP2367593A JP2367593A JPH06213925A JP H06213925 A JPH06213925 A JP H06213925A JP 2367593 A JP2367593 A JP 2367593A JP 2367593 A JP2367593 A JP 2367593A JP H06213925 A JPH06213925 A JP H06213925A
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JP
Japan
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cover
substrate
electrode
movable electrode
pedestal
Prior art date
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Pending
Application number
JP2367593A
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English (en)
Inventor
Atsuko Yokoyama
敦子 横山
Masahiro Sugimoto
雅裕 杉本
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 静電容量型センサの加速度及び圧力の検出精
度を向上させること。 【構成】 基板10とカバー20との当接によって可動
電極41と固定電極42との間隔の精度が良くなる。ま
たカバー20の端部及び基板10が台座30に固定され
ているので、カバー20の端部と基板10が台座30を
介して連結される。このとき基板10とカバー20と
が、単に当接しているのみであるので、基板10とカバ
ー20との熱膨張係数の差があっても、温度が変化した
場合に、前記当接部分の両者の位置関係がずれるため、
前記当接部分に応力が生じない。またカバー20の外側
から可動電極側41へ第1通気路が形成され、台座の外
側から可動電極側41へ第2通気路が形成され、可動電
極41の両面に圧力差が生じるので、この圧力差によっ
て可動電極41が変位する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、静電容量型加速度セン
サ及び圧力センサに関するものであり、特に測定精度を
向上させた静電容量型加速度センサ及び圧力センサに関
するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の静電容量型加速度センサ及び圧力
センサにおいて、加速度や圧力を静電容量の変化量とし
て測定している。図4は静電容量型加速度センサの従来
例の断面構造を示す。図4においてシリコン基板50
は、溝52で区画された島状錘部55を有し、図示下面
側両端部53,54がガラス台座56の図示上面に固定
されている。またこの錘部55の図示上面に可動電極5
1が形成されている。ガラス基板60は、その図示下面
に固定電極61が固定され、更に図示下面側両端部6
2,63が前記シリコン基板50の図示上面の両端に固
定されている。このため加速度が前記錘部55に加わる
と、前記錘部55が変位するので、可動電極51が前記
錘部55とともに変位する。一方固定電極61は、ガラ
ス基板60に固定されているので、変位しない。このた
め可動電極51と固定電極61との間隔が変化するの
で、両電極51,61間の静電容量が前記間隔に反比例
するように変化する。
【0003】また実開昭60−31645号公報には、
静電容量型圧力センサの従来例が開示されている。図5
はこの静電容量型圧力センサの断面構造を示す。図5に
おいて、シリコン基板70は、図示上面に可動電極71
が形成され、図示下面の中央に凹部72が形成され、図
示下面が台座74に固定されている。なお台座74には
貫通孔75が形成されている。またガラスカバー80
は、その図示下面に固定電極81が固定され、図示下面
の溝82で区画された端部84,85が前記シリコン基
板70の図示上面に固定されている。なお86は、溝8
2で区画された島状部分である。更に前記ガラスカバー
80及び固定電極81にも貫通孔83が形成されてい
る。このため台座74の貫通孔75側の測定圧Pmとガ
ラスカバー80の貫通孔83側の基準圧Poとの差が変
動すると、両電極71,81の間隔が変化するので、こ
の間隔に反比例して両電極71,81による静電容量が
変化する。なお前記溝82の形状が、温度変化による前
記シリコン基板70とガラスカバー80との熱膨張差に
よる圧縮又は引張によって変化するので、温度変化によ
って前記静電容量の値が受ける影響を緩和することがで
きる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような静電容量型加速度センサにおいては、シリコン基
板50とガラス基板60とで熱膨張係数が異なるため
に、温度変化によって応力が発生する。また高温(30
0℃〜400℃)にてガラス基板60をシリコン基板5
0に固定してから室温に戻すときに、残留応力が生じ
る。これらの応力によって両電極51,61の間隔が変
化するので、加速度を正確に測定できない。また上述の
静電容量型圧力センサの構造のように、固定電極の周囲
の溝によって応力を緩和するものでは、ガラスカバー8
0の島状部分86が錘部として働き、固定電極81が加
速度によって変位してしまうため、加速度センサにこの
構造を適用することは適当でない。また圧力センサにお
いても、センサ自体が移動する場合には、上述のように
固定電極81が変位するため、やはり好ましくない。し
たがって、本発明の課題は、上述の従来例の欠点をなく
し、加速度と圧力とを正確に測定できる静電容量型加速
度センサ及び圧力センサを提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の構成の第1のものは、基板の一方の面に設
けられた可動電極と、この可動電極を覆う様に設けられ
たカバーと、このカバーの一面に前記可動電極に対向し
て設けられた固定電極とを備えた静電容量型センサにお
いて、前記基板とカバーとが当接し、前記カバーの端部
及び前記基板が台座に固定されている静電容量型加速度
センサである。また本発明の構成の第2のものは、基板
の一方の面に設けられた可動電極と、この可動電極を覆
う様に設けられたカバーと、このカバーの一面に前記可
動電極に対向して設けられた固定電極とを備えた静電容
量型センサにおいて、前記基板とカバーとが当接し、前
記カバーの端部及び前記基板が台座に固定され、前記カ
バーの外側から前記可動電極側へ第1通気路が形成さ
れ、前記台座の外側から前記可動電極側へ第2通気路が
形成されている静電容量型圧力センサである。
【0006】
【作用】上記構成の静電容量型加速度センサ及び圧力セ
ンサにおいて、可動電極が設けられた基板とカバーとの
当接によって可動電極と固定電極との間隔の精度を向上
させることができる。また前記カバーの端部及び基板が
台座に固定されているので、前記カバーの端部と基板が
前記台座を介して連結される。このとき前記基板とカバ
ーとが固定されていなくて、単に当接しているのみであ
るので、前記基板とカバーとの熱膨張係数の差があって
も、温度が変化した場合に、前記当接部分の両者の位置
関係がずれるため、前記当接部分に応力が生じない。こ
の結果前記可動電極と固定電極との間隔が応力により変
化することがないので、正確に加速度を測定できること
になる。また上記構成の静電容量型圧力センサにおいて
は、前記カバーの外側から前記可動電極側へ第1通気路
が形成され、前記台座の外側から前記可動電極側へ第2
通気路が形成されているため、前記可動電極の両側に圧
力差が生じる。この圧力差によって前記可動電極が変位
する。このため圧力を精度よく検出できる。
【0007】
【実施例】次に、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。図1は、本発明に係わる静電容量型加速度セ
ンサの第1実施例の断面構造を示す。図1において、本
例の静電容量型加速度センサの主要部は、基板10、カ
バー20、台座30及び電極40からなる。なお後述す
るように電極40は可動電極41及び固定電極42から
なる。基板10は平板状シリコンチップであり、その一
方の面(図示下面)11に環状溝部13が形成されてい
る。この溝部13によって薄くなっている部分が環状梁
部14であり、島状錘部15はこの梁部14の内側部分
である。なお錘部15の図示横断面は一辺が約3mmの正
方形である。また、環状支持部16は溝部13の外側部
分であり、梁部14を介して錘部15を支えている。支
持部16の前記一方の面11側端部161は、後述する
台座30の一方の面(図示上面)31に接合によって固
定されている。基板10の他方の面(図示上面)12の
うち前記錘部15部分に後述する可動電極41が形成さ
れている。なお基板10は、薄いガラス状パッシベーシ
ョンで覆われている。カバー20は、後述する側壁部2
4を有する平板状ガラス基板である。カバー20と後述
する台座30は、基板10の保護用カバーを兼ねてい
て、特に加速度による錘部15の過大な変位を防いでい
る。カバー20の内面(図示下面)21は階段状に形成
され、内面21の中央部22に後述する固定電極42が
固定されている。また内面21の周縁部23は前記支持
部16の他方の面12側端部162に当接している。側
壁部24は、カバー20の周縁部分に形成され、その先
端(図示下端)25は後述する台座30の一方の面(図
示上面)31に接合によって固定されている。側壁部2
4の図示上下方向の長さは約1mmである。また台座30
は、平板状シリコン基板であり、厚さ(図示上下方向の
長さ)が約500μm 、図示左右方向の長さが約10mm
である。電極40の可動電極41は平板状P型(又はN
型)高不純物濃度シリコン層であり、前記錘部15の加
速度による変位によって変位する。また固定電極42は
平板状白金(又は金)蒸着層であり、可動電極41に対
向している。両電極41,42の間隔は約数μm であ
る。
【0008】以上の構成により、カバー20の内面21
の周縁部23と基板10の支持部16の他方の面側端部
162とが当接しているので、この周縁部23と側壁部
24の先端25との間隔及び支持部16の一方の面11
側端部161と他方の面12側端部162との間隔の精
度が悪くても、カバー20の中央部22と周縁部23と
の間隔によって可動電極41と固定電極42との間隔が
決まるので、可動電極41と固定電極42との間隔の精
度を向上させることができる。また支持部16とカバー
20の内面21とが、接合ではなく単に当接しているの
みであるので、温度が変化した場合に支持部16とカバ
ー20との熱膨張係数の差によって、支持部16とカバ
ー20との位置関係がずれることがきるために、この当
接部分に応力が生じない。このため可動電極41と固定
電極42との間隔が応力によって変化することがないの
で、精度良く加速度を検出することができる。加速度を
検出する場合、上述のように加速度によって可動電極4
1が変位すると、両電極41、42の間隔が変化するの
で、両電極41、42間の静電容量が、両電極41,4
2の間隔に反比例して変化する。このため加速度の大き
さを前記静電容量の変化量として検出することができ
る。更に、基板10とカバー20とが当接しているのみ
で、固定されていないので、基板10の当接部分の前記
パッシベーションを取り除く必要がないため、基板10
の当接部分のシリコンが露出しない。
【0009】図2は本発明に係わる静電容量型圧力セン
サの第1実施例の断面構造を示す。図2において、基板
10aは、前記図1の基板10と同様のものであるが、
基板10の溝部13、梁部14及び錘部15がなく、ま
た環状支持部16の代わりに支持部16aが形成されて
いる。なお基板10aの一方の面(図示下面)11の中
央部分に圧力測定室17が形成されている。また圧力測
定のために、第1通気路用貫通孔26がカバー20の外
面27から内面21まで及び固定電極42を貫通するよ
うに形成されている。台座30において、その一方の面
(図示上面)31から他方の面(図示下面)32に貫通
し、前記圧力測定室17に連通している第2通気路用貫
通孔33が形成されている。更に、前記基板10aによ
り、前記第1通気路(カバー20の貫通孔26側部分)
と前記第2通気路(台座30の貫通孔33側部分)とが
気密に仕切られている。図2のその他の部分は、前記図
1に示すものと同じである。以上の構成によって、圧力
(例えば気圧)を検出する場合は、カバー20の貫通孔
26によってカバー20の外面27側の圧力が可動電極
41の図示上面に加わり、一方台座30の前記他方の面
32側の圧力が可動電極41の図示下面側(圧力測定室
17)に加わる。このため両圧力の差が可動電極41に
加わるので、可動電極41が変位する。この変位によっ
て可動電極41と固定電極42による静電容量が上述の
ように変化するので、前記両圧力の差が前記静電容量の
変化量として検出される。
【0010】図3は、本発明に係わる静電容量型加速度
センサの第2実施例の断面構造を示す。この第2実施例
は、前記第1実施例と比較して、基板10bの他方の面
12bの形状及びカバー20aの内面21aの形状が異
なるのみで、他の部分は前記第1実施例のものと同じで
ある。前記基板10bの図示上面12bに凹部12cが
エッチングにより形成されている。可動電極41はこの
凹部12cの底面12dに形成されている。また前記内
面21aは平坦であり、この内面21aに前記基板10
bの支持部16bの図示上面側端部162bが当接して
いる。この場合、カバー20aの構造が簡単になってい
る。また加速度の検出は前記第1実施例の場合と同じで
ある。更にこの場合においても、上述の図2と同様にカ
バー20a及び台座30に貫通孔を形成することによっ
て、静電容量型圧力センサを形成することがきる。
【0011】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の静
電容量型加速度センサ及び圧力センサによれば、温度が
変化しても加速度及び圧力を正確に検出することができ
る。また静電容量型加速度センサ及び圧力センサの耐湿
性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる静電容量型加速度センサの第1
実施例を示す断面図である。
【図2】本発明に係わる静電容量型圧力センサの第1実
施例を示す断面図である。
【図3】本発明に係わる静電容量型加速度センサの第2
実施例を示す断面図である。
【図4】従来例を示す断面図である。
【図5】他の従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
10,10a、10b 基板 20、20a カバー 21、21a カバーの内面 25 カバーの側壁部の先端 26 貫通孔 30 台座 33 貫通孔 40 電極 41 可動電極 42 固定電極

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板の一方の面に設けられた可動電極
    と、この可動電極を覆う様に設けられたカバーと、この
    カバーの一面に前記可動電極に対向して設けられた固定
    電極とを備えた静電容量型センサにおいて、 前記基板とカバーとが当接し、 前記カバーの端部及び前記基板が台座に固定されている
    ことを特徴とする静電容量型加速度センサ。
  2. 【請求項2】 基板の一方の面に設けられた可動電極
    と、この可動電極を覆う様に設けられたカバーと、この
    カバーの一面に前記可動電極に対向して設けられた固定
    電極とを備えた静電容量型センサにおいて、 前記基板とカバーとが当接し、 前記カバーの端部及び前記基板が台座に固定され、 前記カバーの外側から前記可動電極側へ第1通気路が形
    成され、 前記台座の外側から前記可動電極側へ第2通気路が形成
    されていることを特徴とする静電容量型圧力センサ。
JP2367593A 1993-01-18 1993-01-18 静電容量型加速度センサ及び圧力センサ Pending JPH06213925A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5623099A (en) * 1994-11-03 1997-04-22 Temic Telefunken Microelectronic Gmbh Two-element semiconductor capacitive acceleration sensor
US5677475A (en) * 1995-07-26 1997-10-14 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Acceleration sensor impact test method and apparatus

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