JPH0727646A - 容量式差圧センサ - Google Patents
容量式差圧センサInfo
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- JPH0727646A JPH0727646A JP6160721A JP16072194A JPH0727646A JP H0727646 A JPH0727646 A JP H0727646A JP 6160721 A JP6160721 A JP 6160721A JP 16072194 A JP16072194 A JP 16072194A JP H0727646 A JPH0727646 A JP H0727646A
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- G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
- G01L9/0042—Constructional details associated with semiconductive diaphragm sensors, e.g. etching, or constructional details of non-semiconductive diaphragms
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 製造が容易かつ経済的で、圧力を測定する媒
体に対して感応せず、同時に高い分解度と良好な感度を
示す容量式差圧センサを提供する。 【構成】 本発明の容量式差圧センサは、第１の圧力を
受ける第１のチャンバを形成する手段と、第２の圧力を
受ける第２のチャンバを形成する手段と、基準体積を構
成し、第１と第２のチャンバからそれぞれの膜で遊離さ
れた第３のチャンバを形成する手段とを含み、更にそれ
ぞれ一対の電極を有する２つのコンデンサを含み、各々
の対の電極の１つを膜の１つと関連させて膜が受ける圧
力の作用下でコンデンサの容量の変化をもたらし、電極
は第３のチャンバの壁部分に並び、対の電極はセンサの
構成のベースを形成する共通基板の面上に設ける。
体に対して感応せず、同時に高い分解度と良好な感度を
示す容量式差圧センサを提供する。 【構成】 本発明の容量式差圧センサは、第１の圧力を
受ける第１のチャンバを形成する手段と、第２の圧力を
受ける第２のチャンバを形成する手段と、基準体積を構
成し、第１と第２のチャンバからそれぞれの膜で遊離さ
れた第３のチャンバを形成する手段とを含み、更にそれ
ぞれ一対の電極を有する２つのコンデンサを含み、各々
の対の電極の１つを膜の１つと関連させて膜が受ける圧
力の作用下でコンデンサの容量の変化をもたらし、電極
は第３のチャンバの壁部分に並び、対の電極はセンサの
構成のベースを形成する共通基板の面上に設ける。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は容量式差圧センサに関
し、特にそれぞれコンデンサの可動アーマチュアを構成
する２つの変形可能膜からなる容量式差圧センサに関す
る。
し、特にそれぞれコンデンサの可動アーマチュアを構成
する２つの変形可能膜からなる容量式差圧センサに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】米国特許 4,879,627号から半導体材料な
どの材料で微小加工技術で得られる容量式差圧センサが
既に知られている。一般に円筒形のそのようなセンサ
は、変形可能でスペーサリングによりその周辺の縁で結
合した２つの対向する電導シリコン膜からなる。膜はこ
のように互いに離し、ほとんどゼロ圧力の閉じた基準体
積を限定している。２つの膜はそれぞれ２つの更なるス
ペーサリングを通して２つの型わくと関連している。各
々の型わくは関連した膜に向かって開出している第１の
端部とパイプを接続することのできる第２の端部とを含
むダクトを有してその中心に設けた導電ベースを含み、
膜を有する型わくのベースはそれぞれ圧力に感応する２
つのコンデンサのアーマチュアを形成する。
どの材料で微小加工技術で得られる容量式差圧センサが
既に知られている。一般に円筒形のそのようなセンサ
は、変形可能でスペーサリングによりその周辺の縁で結
合した２つの対向する電導シリコン膜からなる。膜はこ
のように互いに離し、ほとんどゼロ圧力の閉じた基準体
積を限定している。２つの膜はそれぞれ２つの更なるス
ペーサリングを通して２つの型わくと関連している。各
々の型わくは関連した膜に向かって開出している第１の
端部とパイプを接続することのできる第２の端部とを含
むダクトを有してその中心に設けた導電ベースを含み、
膜を有する型わくのベースはそれぞれ圧力に感応する２
つのコンデンサのアーマチュアを形成する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この種のセンサの欠点
は、媒体がコンデンサのギャップに浸透するということ
である。媒体の誘電定数はかくして測定コンデンサの容
量に影響を与え、出力信号は媒体の特性に依存するよう
になる。別の欠点はそのようなセンサの形成では、要素
（特に測定コンデンサのギャップの厚さを決定するスペ
ーサリング）の間で異なる要素の調節と組立の観点から
遵守しなければならない幾何学的なパラメータ故に複雑
で、コストがかかるということである。他には、そのよ
うなセンサでは、外部圧力が高ければ高いほど、コンデ
ンサのアーマチュアは互いに分離し、容量がそのギャッ
プの厚さに逆比例するので、センサの感度の低下をもた
らす。
は、媒体がコンデンサのギャップに浸透するということ
である。媒体の誘電定数はかくして測定コンデンサの容
量に影響を与え、出力信号は媒体の特性に依存するよう
になる。別の欠点はそのようなセンサの形成では、要素
（特に測定コンデンサのギャップの厚さを決定するスペ
ーサリング）の間で異なる要素の調節と組立の観点から
遵守しなければならない幾何学的なパラメータ故に複雑
で、コストがかかるということである。他には、そのよ
うなセンサでは、外部圧力が高ければ高いほど、コンデ
ンサのアーマチュアは互いに分離し、容量がそのギャッ
プの厚さに逆比例するので、センサの感度の低下をもた
らす。
【０００４】従って本発明の主要な目的は製造が容易か
つ経済的で、圧力を測定する媒体に対して感応せず、同
時に高い分解度と良好な感度を示す容量式差圧センサを
提供することで上述の従来技術の欠点を克服することで
ある。
つ経済的で、圧力を測定する媒体に対して感応せず、同
時に高い分解度と良好な感度を示す容量式差圧センサを
提供することで上述の従来技術の欠点を克服することで
ある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】このため、本発明は、第
１の圧力を受ける第１のチャンバを形成する手段と、第
２の圧力を受ける第２のチャンバを形成する手段と、基
準体積を構成し、第１と第２のチャンバからそれぞれの
膜で遊離された第３のチャンバを形成する手段とを含
み、更にそれぞれ一対の電極を有する２つのコンデンサ
を含み、各々の対の電極の１つを膜の１つと関連させて
膜が受ける圧力の作用下でコンデンサの容量の変化をも
たらすセンサであって、その電極の一方が第３のチャン
バの壁部分に並び、対の電極の他方がセンサの構成のベ
ースを形成する共通基板の面上に設けることを特徴とす
る容量式差圧センサを有する。
１の圧力を受ける第１のチャンバを形成する手段と、第
２の圧力を受ける第２のチャンバを形成する手段と、基
準体積を構成し、第１と第２のチャンバからそれぞれの
膜で遊離された第３のチャンバを形成する手段とを含
み、更にそれぞれ一対の電極を有する２つのコンデンサ
を含み、各々の対の電極の１つを膜の１つと関連させて
膜が受ける圧力の作用下でコンデンサの容量の変化をも
たらすセンサであって、その電極の一方が第３のチャン
バの壁部分に並び、対の電極の他方がセンサの構成のベ
ースを形成する共通基板の面上に設けることを特徴とす
る容量式差圧センサを有する。
【０００６】
【作用】それらの特性により、コンデンサのギャップの
寸法を、特に半導体材料に対して微細加工技術により形
成する場合に、容易に厚さを制御することのできる１つ
のスペーサで決定することができる。更に本発明のセン
サの構造により、測定コンデンサのギャップを圧力を測
定する媒体から遊離して後者の性質が測定に決して影響
を与えないようにすることができる。更に、そのような
特性により、平面タイプのセンサを形成することがで
き、言い替えれば圧力の測定を基板の面の同一側から行
うことができ、コンデンサの接続をセンサの同一側から
有利に確立することができる。
寸法を、特に半導体材料に対して微細加工技術により形
成する場合に、容易に厚さを制御することのできる１つ
のスペーサで決定することができる。更に本発明のセン
サの構造により、測定コンデンサのギャップを圧力を測
定する媒体から遊離して後者の性質が測定に決して影響
を与えないようにすることができる。更に、そのような
特性により、平面タイプのセンサを形成することがで
き、言い替えれば圧力の測定を基板の面の同一側から行
うことができ、コンデンサの接続をセンサの同一側から
有利に確立することができる。
【０００７】
【実施例】図１は本発明の容量式差圧センサの第１の実
施例の分解斜視図で、以下ではそれをセンサと称し参照
数字（１）で示す。図１は図２を同時に参照することで
理解が容易になる。しかし図は互いに関して要素の正確
な相対的な寸法を示しておらず、分かりやすくするため
高度に誇張していることに留意することが重要である。
そのようなセンサの寸法を示すと、一般に６×３×１ｍ
ｍ3 である。
施例の分解斜視図で、以下ではそれをセンサと称し参照
数字（１）で示す。図１は図２を同時に参照することで
理解が容易になる。しかし図は互いに関して要素の正確
な相対的な寸法を示しておらず、分かりやすくするため
高度に誇張していることに留意することが重要である。
そのようなセンサの寸法を示すと、一般に６×３×１ｍ
ｍ3 である。
【０００８】センサ１は一般に第１と第２のチャンバ
４、６を形成した上部プレート２と、それぞれチャンバ
４、６と関連した２つの可動膜８、10と、膜及び下部プ
レート14と共に第３のチャンバ16を形成するスペーサ手
段12とからなる。第１及び第２のチャンバ４、６はそれ
ぞれＰ１、Ｐ２の第１と第２の圧力を受けるようにした
入力ダクトで形成する。図２から分かるように、圧力入
力ダクト４、６は、それぞれ断面が異なる第１の部分1
8、20及び第２の部分22、24からなる。それぞれ外圧コ
ネクタ（図示せず）と関連した第１の部分18、20はそれ
ぞれが膜８、10と関連させられる。第１の部分の面積は
第２の部分の面積より小さく、また膜の面積は第２の部
分の面積よりわずかに大きい。上部プレート２は上記構
成からなり、膜の周辺に載せる。
４、６を形成した上部プレート２と、それぞれチャンバ
４、６と関連した２つの可動膜８、10と、膜及び下部プ
レート14と共に第３のチャンバ16を形成するスペーサ手
段12とからなる。第１及び第２のチャンバ４、６はそれ
ぞれＰ１、Ｐ２の第１と第２の圧力を受けるようにした
入力ダクトで形成する。図２から分かるように、圧力入
力ダクト４、６は、それぞれ断面が異なる第１の部分1
8、20及び第２の部分22、24からなる。それぞれ外圧コ
ネクタ（図示せず）と関連した第１の部分18、20はそれ
ぞれが膜８、10と関連させられる。第１の部分の面積は
第２の部分の面積より小さく、また膜の面積は第２の部
分の面積よりわずかに大きい。上部プレート２は上記構
成からなり、膜の周辺に載せる。
【０００９】図示では、上部プレート２はガラスで形成
する。当業者には上部プレートを他の適切な材料を選択
でき、例えば金属で形成できることが自明であろう。膜
８、10は厚さの薄いタブレットの形を有し、本実施例で
は後に詳細に述べる過程に従ってシリコンなどの半導体
材料で形成する。第３のチャンバ16はスペーサ手段12内
に形成された２つの開口部30、32で形成された２つの空
洞26、28からなる。開口部30、32は互いに近接してお
り、スペーサ手段12の部分34で分離している。空洞26、
28は、基板14の表面40に構成したくぼみで形成されたダ
クト34で連通されている。空洞を分離している部分34の
間隔はダクトの長さより狭い。このダクト36は説明の過
程で示す理由により細管の形で設ける。
する。当業者には上部プレートを他の適切な材料を選択
でき、例えば金属で形成できることが自明であろう。膜
８、10は厚さの薄いタブレットの形を有し、本実施例で
は後に詳細に述べる過程に従ってシリコンなどの半導体
材料で形成する。第３のチャンバ16はスペーサ手段12内
に形成された２つの開口部30、32で形成された２つの空
洞26、28からなる。開口部30、32は互いに近接してお
り、スペーサ手段12の部分34で分離している。空洞26、
28は、基板14の表面40に構成したくぼみで形成されたダ
クト34で連通されている。空洞を分離している部分34の
間隔はダクトの長さより狭い。このダクト36は説明の過
程で示す理由により細管の形で設ける。
【００１０】本実施例で、膜８、10は電気的に互いに絶
縁され、スペーサ手段12は二酸化シリコンなどの絶縁材
料で形成され、基板14はドープ化シリコンなどの導電材
料で形成されている。膜８、10、スペーサ手段12、表面
40はそれぞれ二つのコンデンサＣ１、Ｃ２の第１の電
極、ギャップの厚さを決めるスペーサ及び第２電極を形
成する。そのコンデンサの容量は膜が受ける圧力の作用
により変化する。本実施例の表面40はコンデンサＣ１、
Ｃ２に共通の電極として作用することを留意する。コン
デンサＣ１、Ｃ２のギャップの厚さはこのようにスペー
サ手段12の厚さにより決定される。それに関連して、セ
ンサの感度は同時にギャップの厚さと膜の厚さに依るこ
とに留意する。膜の表面の面積を示すと約４ｍｍ2 でそ
の厚さは５から 100μｍの間で変化し、スペーサ手段12
は約２μｍである。
縁され、スペーサ手段12は二酸化シリコンなどの絶縁材
料で形成され、基板14はドープ化シリコンなどの導電材
料で形成されている。膜８、10、スペーサ手段12、表面
40はそれぞれ二つのコンデンサＣ１、Ｃ２の第１の電
極、ギャップの厚さを決めるスペーサ及び第２電極を形
成する。そのコンデンサの容量は膜が受ける圧力の作用
により変化する。本実施例の表面40はコンデンサＣ１、
Ｃ２に共通の電極として作用することを留意する。コン
デンサＣ１、Ｃ２のギャップの厚さはこのようにスペー
サ手段12の厚さにより決定される。それに関連して、セ
ンサの感度は同時にギャップの厚さと膜の厚さに依るこ
とに留意する。膜の表面の面積を示すと約４ｍｍ2 でそ
の厚さは５から 100μｍの間で変化し、スペーサ手段12
は約２μｍである。
【００１１】図１から分かるように、切欠き42をスペー
サ手段12に設けている。そのような切欠き42により共通
電極40と外部処理回路（図示せず）の入力の間の接触を
確立することができる。同様に各々の膜はその周辺から
延長し、膜８、10と外部処理回路の他の入力の間の電気
接触を確立することを目的とした舌状部分44、46を有し
ている。
サ手段12に設けている。そのような切欠き42により共通
電極40と外部処理回路（図示せず）の入力の間の接触を
確立することができる。同様に各々の膜はその周辺から
延長し、膜８、10と外部処理回路の他の入力の間の電気
接触を確立することを目的とした舌状部分44、46を有し
ている。
【００１２】第３のチャンバ16（即ち空洞26、28とダク
ト36）は製造時に決められる基準圧力と称する圧力に気
体が満たされている。これに関して及び動作の領域を確
定するため、第３のチャンバ16は動作圧力、すなわち圧
力Ｐ１、Ｐ２よりも大きい圧力で閉じる。膜８、10を実
質的に第３のチャンバ16の外側に向けて変形、維持して
変動を測定することが望ましい。膜８、10の変位の大き
さを制限することが特に重要である。そのため第３のチ
ャンバ16の体積を小さくする必要がある。そのような第
３のチャンバ16を満たす媒体は、上述のように気体か液
体とすることができる。
ト36）は製造時に決められる基準圧力と称する圧力に気
体が満たされている。これに関して及び動作の領域を確
定するため、第３のチャンバ16は動作圧力、すなわち圧
力Ｐ１、Ｐ２よりも大きい圧力で閉じる。膜８、10を実
質的に第３のチャンバ16の外側に向けて変形、維持して
変動を測定することが望ましい。膜８、10の変位の大き
さを制限することが特に重要である。そのため第３のチ
ャンバ16の体積を小さくする必要がある。そのような第
３のチャンバ16を満たす媒体は、上述のように気体か液
体とすることができる。
【００１３】センサは均衡の原理にしたがって機能す
る。膜８、10が受ける外部圧力Ｐ１、Ｐ２が等しい場
合、膜８、10の変位は同一で、コンデンサＣ１、Ｃ２の
間の容量の差はそれらの寸法は同一なのでゼロとなる。
他方、異なる外部圧力Ｐ１、Ｐ２があると、膜８、10の
１つは基板に近付き、他方はそれから離れ、コンデンサ
Ｃ１、Ｃ２の間の容量の差を生じるようになる。そのよ
うな容量差は次に処理回路により測定、解読してＰ１、
Ｐ２間の圧力差を示すことができる。
る。膜８、10が受ける外部圧力Ｐ１、Ｐ２が等しい場
合、膜８、10の変位は同一で、コンデンサＣ１、Ｃ２の
間の容量の差はそれらの寸法は同一なのでゼロとなる。
他方、異なる外部圧力Ｐ１、Ｐ２があると、膜８、10の
１つは基板に近付き、他方はそれから離れ、コンデンサ
Ｃ１、Ｃ２の間の容量の差を生じるようになる。そのよ
うな容量差は次に処理回路により測定、解読してＰ１、
Ｐ２間の圧力差を示すことができる。
【００１４】この後者の場合、２つの空洞はそこで異な
る体積を持ち、第３のチャンバ16内に含まれる気体ない
し液体は細管ダクト36を流れて膜８、10に働く基準圧力
を等しくする。気体ないし液体の流量は細管ダクト36の
寸法の関数であり、後者はその結果、センサの時定数に
影響を与える。
る体積を持ち、第３のチャンバ16内に含まれる気体ない
し液体は細管ダクト36を流れて膜８、10に働く基準圧力
を等しくする。気体ないし液体の流量は細管ダクト36の
寸法の関数であり、後者はその結果、センサの時定数に
影響を与える。
【００１５】図３、５を参照して上述した本発明のセン
サの第１の実施例を得る方法を説明する。この過程では
一対の半導体プレートから複数のセンサを同時に得るこ
とができるが、説明を簡明にするため、説明や図面では
１つだけのセンサを示す。例えばセンサを形成するプレ
ート（図示せず）は軽くドープしたシリコンからできて
おり、結晶方位＜１００＞を示す。図３は、膜８、10及
びスペーサ手段12を形成する第１の要素50と、基板を形
成する第２の要素52を示している。要素50はその表面の
第１の表面54に酸化雰囲気下で炉で要素50の例えば熱酸
化により形成した２酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）の層56を
含み、要素50の第２の表面58は前もって保護しておく。
変形実施例によると層56は化学的ないし物理的気相蒸着
（ＣＶＤないしＰＶＤ）により形成できることができる
ことが理解されよう。
サの第１の実施例を得る方法を説明する。この過程では
一対の半導体プレートから複数のセンサを同時に得るこ
とができるが、説明を簡明にするため、説明や図面では
１つだけのセンサを示す。例えばセンサを形成するプレ
ート（図示せず）は軽くドープしたシリコンからできて
おり、結晶方位＜１００＞を示す。図３は、膜８、10及
びスペーサ手段12を形成する第１の要素50と、基板を形
成する第２の要素52を示している。要素50はその表面の
第１の表面54に酸化雰囲気下で炉で要素50の例えば熱酸
化により形成した２酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）の層56を
含み、要素50の第２の表面58は前もって保護しておく。
変形実施例によると層56は化学的ないし物理的気相蒸着
（ＣＶＤないしＰＶＤ）により形成できることができる
ことが理解されよう。
【００１６】要素52はダクト36を形成するために構成す
る。そのため、要素52の第１の表面60にフォトレジスト
（図示せず）の層を蓄積してレジスト層をマスク（図示
せず）を通して露出し、ダクト36を形成するレジスト層
の一部だけを露出し、露出部分を除去し、要素52のカバ
ーしていない部分をエッチングしてダクト36を形成し、
次にレジスト層の残りの部分を除去するようにする。レ
ジストを除去する作業は例えば適切な溶剤を用いるなど
の周知の方法で行うことができる。要素のエッチング作
業はプラスマで達成することができる。変形実施例では
エッチング作業は湿りエッチングで行うことができる。
る。そのため、要素52の第１の表面60にフォトレジスト
（図示せず）の層を蓄積してレジスト層をマスク（図示
せず）を通して露出し、ダクト36を形成するレジスト層
の一部だけを露出し、露出部分を除去し、要素52のカバ
ーしていない部分をエッチングしてダクト36を形成し、
次にレジスト層の残りの部分を除去するようにする。レ
ジストを除去する作業は例えば適切な溶剤を用いるなど
の周知の方法で行うことができる。要素のエッチング作
業はプラスマで達成することができる。変形実施例では
エッチング作業は湿りエッチングで行うことができる。
【００１７】図４では、図１から分かるように開口部3
0、32と切欠き42を含むプレートの形を有するスペーサ
手段12を形成するための層56を構成する段階を示す。こ
の構成に付いて、過程は図３の要素52の構成に関して述
べたものと、用いるマスクが異なることとＳｉＯ2 をエ
ッチングしなければならないが、シリコンと反応しては
ならないエッチング溶剤が異なることを除いて同一であ
る。マスクを通した層56のエッチング作業はフッ酸（Ｈ
Ｆ）の溶剤を用いた化学的方法で行うことができる。層
56が形成され、組み合わせる表面の適切な準備に続い
て、２つの要素50、52を表面60が層56に直面するように
配置する。
0、32と切欠き42を含むプレートの形を有するスペーサ
手段12を形成するための層56を構成する段階を示す。こ
の構成に付いて、過程は図３の要素52の構成に関して述
べたものと、用いるマスクが異なることとＳｉＯ2 をエ
ッチングしなければならないが、シリコンと反応しては
ならないエッチング溶剤が異なることを除いて同一であ
る。マスクを通した層56のエッチング作業はフッ酸（Ｈ
Ｆ）の溶剤を用いた化学的方法で行うことができる。層
56が形成され、組み合わせる表面の適切な準備に続い
て、２つの要素50、52を表面60が層56に直面するように
配置する。
【００１８】組み合わせる２つの表面の準備は、例えば
「ＲＣＡ」という名称（Ｎ゜31、p31、1970年） の刊行
物に記載されているような洗浄からなる。２つの要素5
0、52を作製すると、それらの後者の組合せ（図示せ
ず）を「溶融結合」過程として一般に知られる過程によ
り行う。第１段階では、適切に作製したウエハを基準圧
力を決める所定の圧力下で共に器械的にわずかにプレス
する。第２段階で、２つの要素50、52を約1000゜Ｃの温
度に事前に加熱した炉に導入して２つの要素の永久機密
シールを得る。
「ＲＣＡ」という名称（Ｎ゜31、p31、1970年） の刊行
物に記載されているような洗浄からなる。２つの要素5
0、52を作製すると、それらの後者の組合せ（図示せ
ず）を「溶融結合」過程として一般に知られる過程によ
り行う。第１段階では、適切に作製したウエハを基準圧
力を決める所定の圧力下で共に器械的にわずかにプレス
する。第２段階で、２つの要素50、52を約1000゜Ｃの温
度に事前に加熱した炉に導入して２つの要素の永久機密
シールを得る。
【００１９】組合せを完了すると、要素50の薄膜化を行
う。これを行うため、この要素の第２の表面58を所定の
厚さＥを得るまでエッチングされる。この場合、その厚
さは膜８、10の所望の厚さとなる。図５は薄膜化して膜
８、10を形成した要素50の構成を示している。薄膜化し
た要素50を構成する手順は、図３の要素52の構成に関し
て上述したものと同一であるが、唯一の違いは使用する
マスクで、各々の膜８、10の形状をその接触舌状部分4
4、46で形成可能にしなければならない。
う。これを行うため、この要素の第２の表面58を所定の
厚さＥを得るまでエッチングされる。この場合、その厚
さは膜８、10の所望の厚さとなる。図５は薄膜化して膜
８、10を形成した要素50の構成を示している。薄膜化し
た要素50を構成する手順は、図３の要素52の構成に関し
て上述したものと同一であるが、唯一の違いは使用する
マスクで、各々の膜８、10の形状をその接触舌状部分4
4、46で形成可能にしなければならない。
【００２０】形成した基板14、スペーサ手段12、膜８、
10からなるセンサ１の部分62を次に、上部プレート２を
形成することを目的とし、膜８、10とそれぞれ関連した
第１と第２の圧力入力ダクト４、６を先に形成した第３
の要素（図示せず）と組み合わせる。部分62の第３の要
素との組合せは、例えばこの第３の要素の性質にしたが
って溶接ないし接着で行う。次に組み合わせたプレート
を切断する最終作業の過程でセンサを互いに分離するこ
とができる。
10からなるセンサ１の部分62を次に、上部プレート２を
形成することを目的とし、膜８、10とそれぞれ関連した
第１と第２の圧力入力ダクト４、６を先に形成した第３
の要素（図示せず）と組み合わせる。部分62の第３の要
素との組合せは、例えばこの第３の要素の性質にしたが
って溶接ないし接着で行う。次に組み合わせたプレート
を切断する最終作業の過程でセンサを互いに分離するこ
とができる。
【００２１】図６、７に全般に参照数字70で示した本発
明のセンサの第２の実施例を示す。同図で図１−５に示
すものと同一の要素は同一参照数字で示している。第１
の実施例と異なり、基板14’は絶縁材料から形成し（こ
の場合はガラス）、基板と関連した電極72、74をこの後
者の表面76上にもって来るようにする。そのような電極
72、74は互いに絶縁し、それぞれ処理回路（図示せず）
との接触を確立するための舌状部分78、80を有する２つ
のタブレットを形成するためマスク（図示せず）を通し
てアルミニウムなどの金属から真空下で例えば蒸着で形
成する。
明のセンサの第２の実施例を示す。同図で図１−５に示
すものと同一の要素は同一参照数字で示している。第１
の実施例と異なり、基板14’は絶縁材料から形成し（こ
の場合はガラス）、基板と関連した電極72、74をこの後
者の表面76上にもって来るようにする。そのような電極
72、74は互いに絶縁し、それぞれ処理回路（図示せず）
との接触を確立するための舌状部分78、80を有する２つ
のタブレットを形成するためマスク（図示せず）を通し
てアルミニウムなどの金属から真空下で例えば蒸着で形
成する。
【００２２】更に第１の実施例では一方の膜８、10と他
方のスペーサ手段12はそれぞれ導電体と絶縁材料で形成
し、第３のチャンバ16を形成している２つの空洞26、28
を接続しているダクト36は基板14の表面40に形成した
が、２つの膜８’、10’、スペーサ手段12’、第３のチ
ャンバ16’の体積はすべて上部プレート２と基板14の間
に挿入した１つの導電性の中間プレート82で形成してい
る。中間プレート82は、図６ｂから分かるように、その
裏面に膜８’、10’を形成する２つの円形空洞84、86を
有する。空洞84、86は、後者と基板14’の上面76により
第３のチャンバ16’を形成するダクト36’により連結さ
れている。膜８’、10’はこのように中間プレート82に
より電気的に接続され、それによりセンサの一対のコン
デンサＣ１’、Ｃ２’の共通の電極を形成し、他の２つ
の電極72、74はメタライゼーションにより形成する。
方のスペーサ手段12はそれぞれ導電体と絶縁材料で形成
し、第３のチャンバ16を形成している２つの空洞26、28
を接続しているダクト36は基板14の表面40に形成した
が、２つの膜８’、10’、スペーサ手段12’、第３のチ
ャンバ16’の体積はすべて上部プレート２と基板14の間
に挿入した１つの導電性の中間プレート82で形成してい
る。中間プレート82は、図６ｂから分かるように、その
裏面に膜８’、10’を形成する２つの円形空洞84、86を
有する。空洞84、86は、後者と基板14’の上面76により
第３のチャンバ16’を形成するダクト36’により連結さ
れている。膜８’、10’はこのように中間プレート82に
より電気的に接続され、それによりセンサの一対のコン
デンサＣ１’、Ｃ２’の共通の電極を形成し、他の２つ
の電極72、74はメタライゼーションにより形成する。
【００２３】中間プレート82と電極72、74により形成さ
れた共通電極間の短絡を回避するため、各々の膜８’、
10’の表面は実質的に対向する電極72、74の表面よりも
大きくし、また、空洞84、86に連通し、舌状部分78、80
の幅より実質的に広い幅を有する通路溝88、90をそれぞ
れの舌状部分に面して設けている。そのような溝88、90
は製造過程の終わりにセンサを閉じるときに充填ダクト
としての役割をする。
れた共通電極間の短絡を回避するため、各々の膜８’、
10’の表面は実質的に対向する電極72、74の表面よりも
大きくし、また、空洞84、86に連通し、舌状部分78、80
の幅より実質的に広い幅を有する通路溝88、90をそれぞ
れの舌状部分に面して設けている。そのような溝88、90
は製造過程の終わりにセンサを閉じるときに充填ダクト
としての役割をする。
【００２４】中間プレート82は、次のようにして得るこ
とができる。中間プレート82の面は周知の方法で得られ
るマスクを通してエッチングを行い、ダクト36’の空洞
84、86と通路88、90の形状を形成することで構成する。
中間プレート82を得ることができれば、その構成した面
を基板14’に向けて組み合わせる。基板との組合わせ
は、例えば陽極溶接し、次にプレートの薄膜化を後者の
非構成面を所望の厚さが得られるまでエッチングして行
う。最終段階では、通路溝88、90を溶融ガラスないし適
切な接着剤を用いて閉塞して所望の圧力で閉じる。
とができる。中間プレート82の面は周知の方法で得られ
るマスクを通してエッチングを行い、ダクト36’の空洞
84、86と通路88、90の形状を形成することで構成する。
中間プレート82を得ることができれば、その構成した面
を基板14’に向けて組み合わせる。基板との組合わせ
は、例えば陽極溶接し、次にプレートの薄膜化を後者の
非構成面を所望の厚さが得られるまでエッチングして行
う。最終段階では、通路溝88、90を溶融ガラスないし適
切な接着剤を用いて閉塞して所望の圧力で閉じる。
【００２５】当業者には本発明は説明した実施例に限定
されず、他の実施例も考えられることが理解されよう。
特に第１の実施例の導電基板14を第２の実施例の基板1
4’で置き換えることが予測できる。
されず、他の実施例も考えられることが理解されよう。
特に第１の実施例の導電基板14を第２の実施例の基板1
4’で置き換えることが予測できる。
【００２６】
【発明の効果】以上の特性により、コンデンサのギャッ
プの寸法は、特に半導体材料に対して微細加工技術によ
り形成する場合に容易に厚さを制御することのできる１
つのスペーサにより決定することができる。更に本発明
のセンサの構造により、測定コンデンサのギャップを圧
力を測定する媒体から遊離して後者の性質が測定に決し
て影響を与えないようにすることができる。更に、その
ような特性により、平面タイプのセンサを形成すること
ができ、言い替えれば圧力の測定を基板の面の同一側か
ら行うことができ、コンデンサの接続をセンサの同一側
から有利に確立することができる。
プの寸法は、特に半導体材料に対して微細加工技術によ
り形成する場合に容易に厚さを制御することのできる１
つのスペーサにより決定することができる。更に本発明
のセンサの構造により、測定コンデンサのギャップを圧
力を測定する媒体から遊離して後者の性質が測定に決し
て影響を与えないようにすることができる。更に、その
ような特性により、平面タイプのセンサを形成すること
ができ、言い替えれば圧力の測定を基板の面の同一側か
ら行うことができ、コンデンサの接続をセンサの同一側
から有利に確立することができる。
【図１】 本発明の容量式差圧センサの第１の実施例の
分解斜視図である。
分解斜視図である。
【図２】 図１の線ＩＩ−ＩＩに沿った略断面図であ
る。
る。
【図３】 その製造過程中の異なる段階で見られる圧力
センサの線ＩＩ−ＩＩに沿った略断面図である。
センサの線ＩＩ−ＩＩに沿った略断面図である。
【図４】 その製造過程中の異なる段階で見られる圧力
センサの線ＩＩ−ＩＩに沿った略断面図である。
センサの線ＩＩ−ＩＩに沿った略断面図である。
【図５】 その製造過程中の異なる段階で見られる圧力
センサの線ＩＩ−ＩＩに沿った略断面図である。
センサの線ＩＩ−ＩＩに沿った略断面図である。
【図６】 本発明の容量式差圧センサの第２の実施例の
分解斜視図と下面図である。
分解斜視図と下面図である。
【図７】 図６ａの線VII−VIIに沿った略断面図であ
る。
る。
【符号の説明】 １ センサ、 ２ 上部プレート、 ４、６
チャンバ、 ８、10可動膜、 12 スペーサ手段、
14 下部プレート、 16 第３チャンバ。
チャンバ、 ８、10可動膜、 12 スペーサ手段、
14 下部プレート、 16 第３チャンバ。
Claims (1)
- 【請求項１】 第１の圧力を受ける第１のチャンバを
構成する手段と、第２の圧力を受ける第２のチャンバを
構成する手段と、基準体積を構成し、前記第１と第２の
チャンバからそれぞれの膜で遊離された第３のチャンバ
を構成する手段とを含み、更にそれぞれ一対の電極を有
する２つのコンデンサを含み、各々の対の電極の１つを
前記膜の１つと関連させて前記膜が受ける圧力の作用下
でコンデンサの容量の変化をもたらす容量式差圧センサ
において、前記電極が前記第３のチャンバの壁部分に沿
って並び、前記対の電極の各々の他の電極はセンサの構
成のベースを形成する共通基板の面上に設けたことを特
徴とする容量式差圧センサ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH01911/93A CH688745A5 (fr) | 1993-06-25 | 1993-06-25 | Capteur de pression différentielle de type capacitif. |
| CH01911/93-8 | 1993-06-25 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0727646A true JPH0727646A (ja) | 1995-01-31 |
Family
ID=4221481
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6160721A Pending JPH0727646A (ja) | 1993-06-25 | 1994-06-21 | 容量式差圧センサ |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0639761A1 (ja) |
| JP (1) | JPH0727646A (ja) |
| CH (1) | CH688745A5 (ja) |
| FI (1) | FI943048A (ja) |
| NO (1) | NO942410L (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11295176A (ja) * | 1998-04-14 | 1999-10-29 | Nagano Keiki Co Ltd | 差圧センサ |
| JP2004340576A (ja) * | 2003-03-17 | 2004-12-02 | Kyocera Corp | 圧力検出装置用パッケージ |
| JP2008008762A (ja) * | 2006-06-29 | 2008-01-17 | Denso Corp | 圧力センサ |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19750131C2 (de) * | 1997-11-13 | 2002-06-13 | Infineon Technologies Ag | Mikromechanische Differenzdrucksensorvorrichtung |
| WO2000036385A1 (de) * | 1998-12-15 | 2000-06-22 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren zum erzeugen einer mikromechanischen struktur für ein mikro-elektromechanisches element |
| US7273763B1 (en) * | 1998-12-15 | 2007-09-25 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. | Method of producing a micro-electromechanical element |
| EP1128175A1 (en) * | 2000-02-23 | 2001-08-29 | Ethniko Kentro Erevnas Fisikon Epistimon "Dimokritos" | Long-term stable capacitive pressure sensor made with self-aligned process |
| IL151277A0 (en) | 2000-02-23 | 2003-04-10 | Nat Ct Scient Res Demokritos | Capacitive pressure-responsive devices and their fabrication |
| DE10249238B4 (de) * | 2002-10-23 | 2006-09-21 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Sensorchip für einen Differenzdrucksensor mit beidseitigem Überlastschutz |
| FR2905461B1 (fr) * | 2006-08-31 | 2010-09-24 | Peuvedic Jean Marc Le | Dispositif de mesure des differences de pression dans des fluides. |
| ITUD20130145A1 (it) * | 2013-11-06 | 2015-05-07 | Eliwell Controls S R L Con Unico S Ocio | Sensore digitale di pressione per un elettrodomestico ed elettrodomestico provvisto di detto sensore |
| DE102014119407A1 (de) * | 2014-12-22 | 2016-06-23 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Differenzdrucksensor und Differenzdruckmessaufnehmer mit einem solchen Differenzdrucksensor |
| CN112897450B (zh) * | 2021-01-19 | 2022-11-11 | 北京遥测技术研究所 | 一种mems绝压式压力传感器及其加工方法 |
Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| JPS61500633A (ja) * | 1983-12-09 | 1986-04-03 | ロ−ズマウント インコ． | 圧力変換器 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4445383A (en) * | 1982-06-18 | 1984-05-01 | General Signal Corporation | Multiple range capacitive pressure transducer |
| DE3404262A1 (de) * | 1983-03-09 | 1984-09-13 | Fuji Electric Co., Ltd., Kawasaki | Kapazitiver messfuehler |
| US4730496A (en) * | 1986-06-23 | 1988-03-15 | Rosemount Inc. | Capacitance pressure sensor |
| US4879627A (en) * | 1988-12-30 | 1989-11-07 | United Technologies Corporation | Differential capacitive pressure sensor with over-pressure protection |
| DE4132391C1 (en) * | 1991-09-26 | 1992-10-01 | Siemens Ag, 8000 Muenchen, De | Pressure difference measurement transducer - has two electrically conducting diaphragms separated by insulating plate and has strain gauge connected to evaluation circuitry |
-
1993
- 1993-06-25 CH CH01911/93A patent/CH688745A5/fr not_active IP Right Cessation
-
1994
- 1994-06-15 EP EP94109142A patent/EP0639761A1/fr not_active Withdrawn
- 1994-06-21 JP JP6160721A patent/JPH0727646A/ja active Pending
- 1994-06-23 FI FI943048A patent/FI943048A/fi unknown
- 1994-06-24 NO NO942410A patent/NO942410L/no not_active Application Discontinuation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61500633A (ja) * | 1983-12-09 | 1986-04-03 | ロ−ズマウント インコ． | 圧力変換器 |
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| JPH11295176A (ja) * | 1998-04-14 | 1999-10-29 | Nagano Keiki Co Ltd | 差圧センサ |
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| JP2008008762A (ja) * | 2006-06-29 | 2008-01-17 | Denso Corp | 圧力センサ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CH688745A5 (fr) | 1998-02-13 |
| EP0639761A1 (fr) | 1995-02-22 |
| FI943048A (fi) | 1994-12-26 |
| NO942410L (no) | 1994-12-27 |
| NO942410D0 (ja) | 1994-06-24 |
| FI943048A0 (fi) | 1994-06-23 |
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