JPH0666658A - 静電容量型圧力センサ - Google Patents
静電容量型圧力センサInfo
- Publication number
- JPH0666658A JPH0666658A JP4238887A JP23888792A JPH0666658A JP H0666658 A JPH0666658 A JP H0666658A JP 4238887 A JP4238887 A JP 4238887A JP 23888792 A JP23888792 A JP 23888792A JP H0666658 A JPH0666658 A JP H0666658A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrodes
- pair
- space
- pressure sensor
- electrode pair
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 温度など外乱の影響や浮遊容量の影響を受け
にくい静電容量型圧力センサを提供すること。 【構成】 シリコンウエハ2とガラス基板3との間に測
定空間6とは別の空間7を形成し、この空間7内に測定
電極対14と全く同一形状、同一寸法の参照電極対15
を設けている。
にくい静電容量型圧力センサを提供すること。 【構成】 シリコンウエハ2とガラス基板3との間に測
定空間6とは別の空間7を形成し、この空間7内に測定
電極対14と全く同一形状、同一寸法の参照電極対15
を設けている。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、静電容量型圧力センサ
に関する。
に関する。
【0002】
【従来の技術】シリコンウエハを用いた圧力センサの場
合、ダイヤフラムの変位を見るためにダイヤフラム上の
拡散抵抗の変化を利用したり、静電容量の変化を利用し
たりする方法がある。このうち、拡散抵抗の変化を利用
した半導体式の圧力センサが広く普及しているが、この
種の圧力センサは、拡散抵抗自身が温度により大きく変
化すること、抵抗の圧力による変化率が小さいこと、他
の要因による歪みの影響を受けるなど、高感度化を行う
上で種々の問題点がある。これに対し、静電容量の変化
を利用する圧力センサの場合は、信号の変化率が大きい
こと、容量の温度依存性が前記拡散抵抗式の圧力センサ
に比べて少ないことなどの理由により、高感度化、高精
度化が容易になると言われている。
合、ダイヤフラムの変位を見るためにダイヤフラム上の
拡散抵抗の変化を利用したり、静電容量の変化を利用し
たりする方法がある。このうち、拡散抵抗の変化を利用
した半導体式の圧力センサが広く普及しているが、この
種の圧力センサは、拡散抵抗自身が温度により大きく変
化すること、抵抗の圧力による変化率が小さいこと、他
の要因による歪みの影響を受けるなど、高感度化を行う
上で種々の問題点がある。これに対し、静電容量の変化
を利用する圧力センサの場合は、信号の変化率が大きい
こと、容量の温度依存性が前記拡散抵抗式の圧力センサ
に比べて少ないことなどの理由により、高感度化、高精
度化が容易になると言われている。
【0003】前記静電容量型圧力センサの場合、ダイヤ
フラムを形成したシリコンとガラスとを陽極接合によっ
て貼り合わせる。この場合、シリコンとガラスとの間に
僅かな空間ができるように、両者のうちのいずれか一方
を予め例えば数μm程度浅くエッチングしておき、前記
空間内におけるシリコンウエハとガラス基板の表面に金
属層などによって電極をそれぞれ形成し、コンデンサと
なしている。このように構成された静電容量型圧力セン
サは、半導体式の圧力センサに比べて外乱の影響を受け
にくい。
フラムを形成したシリコンとガラスとを陽極接合によっ
て貼り合わせる。この場合、シリコンとガラスとの間に
僅かな空間ができるように、両者のうちのいずれか一方
を予め例えば数μm程度浅くエッチングしておき、前記
空間内におけるシリコンウエハとガラス基板の表面に金
属層などによって電極をそれぞれ形成し、コンデンサと
なしている。このように構成された静電容量型圧力セン
サは、半導体式の圧力センサに比べて外乱の影響を受け
にくい。
【0004】しかしながら、前記シリコンとガラスにお
ける熱膨張係数の違いのため、温度変化によってダイヤ
フラムに歪みが生じて電極間距離が変化したり、電極間
に存在している媒体の誘電率が温度によって変化した
り、容量測定のための発振回路に使用している抵抗やC
−MOSのシュレショールド電圧が温度によって変化し
て発振周波数が異なってきたりする。このような理由に
より、静電容量型圧力センサが必ずしも外乱の影響を受
けない訳ではない。
ける熱膨張係数の違いのため、温度変化によってダイヤ
フラムに歪みが生じて電極間距離が変化したり、電極間
に存在している媒体の誘電率が温度によって変化した
り、容量測定のための発振回路に使用している抵抗やC
−MOSのシュレショールド電圧が温度によって変化し
て発振周波数が異なってきたりする。このような理由に
より、静電容量型圧力センサが必ずしも外乱の影響を受
けない訳ではない。
【0005】そこで、従来においては、圧力によって変
化する電極対、すなわち、測定電極対とは別に、参照電
極対を形成し、測定電極対の容量と参照電極対の容量と
を比較するようにしていた。
化する電極対、すなわち、測定電極対とは別に、参照電
極対を形成し、測定電極対の容量と参照電極対の容量と
を比較するようにしていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
静電容量型圧力センサにおいては、参照電極対が測定電
極対の周囲を囲むようにして設けられたり、ダイヤフラ
ムの存在しない部分にごく小さく設けられているだけで
あった。このため、リニアリティが必ずしもよくなかっ
たり、参照電極対の容量が測定電極対の容量と大きく異
なるために、寄生容量の大きさの寄与率が異なってきた
り、特に、温度が変化すると、測定電極対の容量と参照
電極対の容量との比が異なってくる。
静電容量型圧力センサにおいては、参照電極対が測定電
極対の周囲を囲むようにして設けられたり、ダイヤフラ
ムの存在しない部分にごく小さく設けられているだけで
あった。このため、リニアリティが必ずしもよくなかっ
たり、参照電極対の容量が測定電極対の容量と大きく異
なるために、寄生容量の大きさの寄与率が異なってきた
り、特に、温度が変化すると、測定電極対の容量と参照
電極対の容量との比が異なってくる。
【0007】このように、従来の静電容量型圧力センサ
においては、測定電極対の容量と参照電極対の容量の大
きさが異なるため、必ずしも温度などの外乱影響をキャ
ンセルしてなく、より精度のよい結果を得るには、処理
回路上において温度補正を行わなければならなかった。
においては、測定電極対の容量と参照電極対の容量の大
きさが異なるため、必ずしも温度などの外乱影響をキャ
ンセルしてなく、より精度のよい結果を得るには、処理
回路上において温度補正を行わなければならなかった。
【0008】本発明は、上述の事柄に留意してなされた
もので、その目的とするところは、温度など外乱の影響
や浮遊容量の影響を受けにくい静電容量型圧力センサを
提供することにある。
もので、その目的とするところは、温度など外乱の影響
や浮遊容量の影響を受けにくい静電容量型圧力センサを
提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る静電容量型圧力センサは、シリコンウ
エハとガラス基板との間に測定空間とは別の空間を形成
し、この空間内に測定電極対と全く同一形状、同一寸法
の参照電極対を設けている。
め、本発明に係る静電容量型圧力センサは、シリコンウ
エハとガラス基板との間に測定空間とは別の空間を形成
し、この空間内に測定電極対と全く同一形状、同一寸法
の参照電極対を設けている。
【0010】
【作用】測定電極対と参照電極対とにおける形状および
寸法が全く同一であるから、測定電極対における誘電
率、シリコン−ガラスの膨張、歪み、浮遊容量の変化な
ど温度によって変化するファクターをキャンセルでき
る。また、前記両電極対における浮遊容量が等しくなる
ように設計することができ、その影響を低減できる。
寸法が全く同一であるから、測定電極対における誘電
率、シリコン−ガラスの膨張、歪み、浮遊容量の変化な
ど温度によって変化するファクターをキャンセルでき
る。また、前記両電極対における浮遊容量が等しくなる
ように設計することができ、その影響を低減できる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例を、図面を参照しなが
ら説明する。図1(A),(B)は、本発明に係る静電
容量型圧力センサ、特に、絶対圧測定用のセンサ1のチ
ップ構造を示している。図において、2はシリコンウエ
ハで、その上面には、適宜の間隔をおいてエッチングに
よって形成された底部3,4が平ら(非エッチング部分
5と平行)で、適宜の深さを有する窪み6,7が適宜の
間隔をおいて形成されている。そして、前記底部3,4
には、同一形状、同一寸法の電極8,9が形成されてい
る。10は適宜の厚さを有するダイヤフラムで、一方の
電極8の裏面側のシリコンウエハ2を異方性エッチング
することによって形成されている。
ら説明する。図1(A),(B)は、本発明に係る静電
容量型圧力センサ、特に、絶対圧測定用のセンサ1のチ
ップ構造を示している。図において、2はシリコンウエ
ハで、その上面には、適宜の間隔をおいてエッチングに
よって形成された底部3,4が平ら(非エッチング部分
5と平行)で、適宜の深さを有する窪み6,7が適宜の
間隔をおいて形成されている。そして、前記底部3,4
には、同一形状、同一寸法の電極8,9が形成されてい
る。10は適宜の厚さを有するダイヤフラムで、一方の
電極8の裏面側のシリコンウエハ2を異方性エッチング
することによって形成されている。
【0012】11は前記シリコンウエハ2の窪み6,7
側に例えば陽極接合によって貼り合わせられるガラス基
板である。このガラス基板11の前記電極8,9に対応
する部分には、電極8,9と同一形状、同一寸法の電極
12,13が形成されている。従って、シリコンウエハ
2とガラス基板11とを貼り合わせることにより、シリ
コンウエハ2の窪み6,7(以下、空間6,7と云う)
内には、電極8と12、9と13とからなる互いに同一
形状、同一寸法の2つの電極対(コンデンサ)14,1
5、すなわち、測定電極対14と参照電極対15とが形
成されることになる。
側に例えば陽極接合によって貼り合わせられるガラス基
板である。このガラス基板11の前記電極8,9に対応
する部分には、電極8,9と同一形状、同一寸法の電極
12,13が形成されている。従って、シリコンウエハ
2とガラス基板11とを貼り合わせることにより、シリ
コンウエハ2の窪み6,7(以下、空間6,7と云う)
内には、電極8と12、9と13とからなる互いに同一
形状、同一寸法の2つの電極対(コンデンサ)14,1
5、すなわち、測定電極対14と参照電極対15とが形
成されることになる。
【0013】このように形成された静電容量型圧力セン
サ1においては、ダイヤフラム10が矢印で示される圧
力を受けることにより変形し、これによって、測定電極
対14における電極間距離が変化する。
サ1においては、ダイヤフラム10が矢印で示される圧
力を受けることにより変形し、これによって、測定電極
対14における電極間距離が変化する。
【0014】図2は、本発明に係る静電容量型圧力セン
サ1を用いたときにおける信号処理回路の構成例を示
し、この図において、16,17は前記測定電極対1
4、参照電極対15にそれぞれ接続される発振回路であ
る。18は両発振回路16,17の出力を比較する比較
回路で、参照電極対15側の信号がキャンセルされる。
19は比較回路18の出力である周波数信号を電圧信号
に変換するF/V変換回路、20はゼロ・スパン調整回
路である。
サ1を用いたときにおける信号処理回路の構成例を示
し、この図において、16,17は前記測定電極対1
4、参照電極対15にそれぞれ接続される発振回路であ
る。18は両発振回路16,17の出力を比較する比較
回路で、参照電極対15側の信号がキャンセルされる。
19は比較回路18の出力である周波数信号を電圧信号
に変換するF/V変換回路、20はゼロ・スパン調整回
路である。
【0015】なお、前記図2の構成に代えて、発振回路
16,17の出力をそれぞれF/V変換した後、変換後
の電圧信号を比較するように構成してもよい。
16,17の出力をそれぞれF/V変換した後、変換後
の電圧信号を比較するように構成してもよい。
【0016】本発明は、上記絶対圧用のセンサに限られ
るものではなく、ゲージ圧測定用のセンサにも適用でき
る。
るものではなく、ゲージ圧測定用のセンサにも適用でき
る。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の静電容量
型圧力センサは、測定電極対と参照電極対とにおける形
状および寸法が全く同一であるから、測定電極対におけ
る誘電率、シリコン−ガラスの膨張、歪み、浮遊容量の
変化など温度によって変化するファクターをキャンセル
できる。また、前記両電極対における浮遊容量が等しく
なるように設計することができ、その影響を低減でき
る。従って、温度など外乱の影響や浮遊容量の影響を受
けにくく、圧力を精度よく測定できる。さらに、構造が
簡単であるから、安価に製造できる。
型圧力センサは、測定電極対と参照電極対とにおける形
状および寸法が全く同一であるから、測定電極対におけ
る誘電率、シリコン−ガラスの膨張、歪み、浮遊容量の
変化など温度によって変化するファクターをキャンセル
できる。また、前記両電極対における浮遊容量が等しく
なるように設計することができ、その影響を低減でき
る。従って、温度など外乱の影響や浮遊容量の影響を受
けにくく、圧力を精度よく測定できる。さらに、構造が
簡単であるから、安価に製造できる。
【図1】(A)は本発明に係る静電容量型圧力センサの
要部を示す平面図、(B)はその縦断面図である。
要部を示す平面図、(B)はその縦断面図である。
【図2】前記静電容量型圧力センサを用いたときにおけ
る信号処理回路の構成の一例を示す図である。
る信号処理回路の構成の一例を示す図である。
1…静電容量型圧力センサ、2…シリコンウエハ、3…
ガラス基板、6…空間、7…別の空間、8,9,12,
13…電極、10…ダイヤフラム、14…測定電極対、
15…参照電極対。
ガラス基板、6…空間、7…別の空間、8,9,12,
13…電極、10…ダイヤフラム、14…測定電極対、
15…参照電極対。
Claims (1)
- 【請求項1】 ダイヤフラムを形成したシリコンウエハ
とガラス基板とを、両者の間に僅かな空間ができるよう
に接合し、この空間内におけるシリコンウエハとガラス
基板の表面に電極をそれぞれ設けて測定電極対を形成
し、この測定電極対における静電容量に基づいて圧力を
測定するようにした静電容量型圧力センサにおいて、前
記シリコンウエハとガラス基板との間に前記空間とは別
の空間を形成し、この空間内に前記測定電極対と全く同
一形状、同一寸法の参照電極対を設けたことを特徴とす
る静電容量型圧力センサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4238887A JPH0666658A (ja) | 1992-08-15 | 1992-08-15 | 静電容量型圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4238887A JPH0666658A (ja) | 1992-08-15 | 1992-08-15 | 静電容量型圧力センサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0666658A true JPH0666658A (ja) | 1994-03-11 |
Family
ID=17036745
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4238887A Pending JPH0666658A (ja) | 1992-08-15 | 1992-08-15 | 静電容量型圧力センサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0666658A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6874367B2 (en) * | 2002-05-01 | 2005-04-05 | Sensonor Asa | Pressure sensor |
JP2005315890A (ja) * | 2004-04-29 | 2005-11-10 | Robert Bosch Gmbh | マイクロメカニカルセンサおよびその製造方法 |
JP2006521553A (ja) * | 2003-03-22 | 2006-09-21 | ホリバ ステック, インコーポレイテッド | 低いヒステリシスを提供するために、張力下の、比較的厚いフラッシュダイアフラムを有するキャパシタンス圧力計 |
US7270009B2 (en) | 2005-02-10 | 2007-09-18 | Canon Anelva Technix Corporation | Diaphragm type pressure sensor |
JP2008039778A (ja) * | 2006-08-02 | 2008-02-21 | Air Products & Chemicals Inc | 流体圧力を監視する方法及び装置 |
JP2009257916A (ja) * | 2008-04-16 | 2009-11-05 | Oki Semiconductor Co Ltd | 静電容量型圧力センサ及び静電容量の補償信号の提供方法 |
-
1992
- 1992-08-15 JP JP4238887A patent/JPH0666658A/ja active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6874367B2 (en) * | 2002-05-01 | 2005-04-05 | Sensonor Asa | Pressure sensor |
JP2006521553A (ja) * | 2003-03-22 | 2006-09-21 | ホリバ ステック, インコーポレイテッド | 低いヒステリシスを提供するために、張力下の、比較的厚いフラッシュダイアフラムを有するキャパシタンス圧力計 |
JP2011237448A (ja) * | 2003-03-22 | 2011-11-24 | Horiba Stec Inc | 低いヒステリシスを提供するために、張力下の、比較的厚いフラッシュダイアフラムを有するキャパシタンス圧力計 |
JP2005315890A (ja) * | 2004-04-29 | 2005-11-10 | Robert Bosch Gmbh | マイクロメカニカルセンサおよびその製造方法 |
US7270009B2 (en) | 2005-02-10 | 2007-09-18 | Canon Anelva Technix Corporation | Diaphragm type pressure sensor |
JP2008039778A (ja) * | 2006-08-02 | 2008-02-21 | Air Products & Chemicals Inc | 流体圧力を監視する方法及び装置 |
JP2009257916A (ja) * | 2008-04-16 | 2009-11-05 | Oki Semiconductor Co Ltd | 静電容量型圧力センサ及び静電容量の補償信号の提供方法 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |