JPH08159901A - 静電容量型圧力センサとその製造方法 - Google Patents

静電容量型圧力センサとその製造方法

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JPH08159901A
JPH08159901A JP32389194A JP32389194A JPH08159901A JP H08159901 A JPH08159901 A JP H08159901A JP 32389194 A JP32389194 A JP 32389194A JP 32389194 A JP32389194 A JP 32389194A JP H08159901 A JPH08159901 A JP H08159901A
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JP
Japan
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diaphragm
base substrate
electrode
sealing agent
pressure sensor
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Pending
Application number
JP32389194A
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English (en)
Inventor
Satoshi Nakao
悟志 中尾
Toshio Tate
敏夫 舘
Kazuo Nomura
和雄 野村
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.)
Hokuriku Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Hokuriku Electric Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な工程で、正確なギャップ形成を可能に
し、測定精度も高くする。 【構成】 流体の圧力が印加されるアルミナ等のダイア
フラム11と、このダイアフラム11の裏面に平面的に
印刷または真空蒸着等により形成された第一電極13
と、ダイアフラム11と一定間隔を隔てて対面して設け
られたアルミナ等の絶縁体のベース基板12と、このベ
ース基板12の表面に形成された第二電極14とを有す
る。ダイアフラム11とベース基板12とを接合する封
着剤15をギャップ形成材を含まないものにして、ベー
ス基板12の所定位置に所定の厚さで塗布し、この後、
封着剤15が塗布されたベース基板12を封着剤15が
溶融する温度で仮焼成する。仮焼成したベース基板12
とダイアフラム11とを互いに位置合わせして重ね合わ
せる。この後、ベース基板12の自重のみが封着剤15
にかかった状態で本焼成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、流体圧力をダイアフ
ラムに導いてその歪を静電容量の変化として検出し、圧
力の値を電気的に得る静電容量型圧力センサとその製造
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の静電容量型圧力センサは、特開昭
57−97422号公報や特公平6−52212号公報
に開示されているように、セラミックス等の非導電性の
円板状の薄板からなり裏面側の中央部に円板状の第一電
極が形成されたダイアフラムと、これと平行に対面する
ように第二電極が形成されたベース基板とからなるもの
である。そして、第一電極と第二電極との間隔は、ダイ
アフラム及びベース基板の周縁部に設けられたガラスフ
リットから成る封着剤により、10〜数十μm程度の一
定の間隔に設定されている。そして、ダイアフラム及び
ベース基板の両者が、上記間隔を空けて周縁部が接合さ
れている。
【0003】この静電容量型圧力センサの製造方法は、
ダイアフラムとベース基板とを封着剤により接合する際
に、その間隔を一定にするために、ビーズ等のギャップ
形成剤を混合した封着剤を用いて、焼成時に荷重を加え
ながら焼成しているものであった。さらに、この焼成時
には、荷重を加えているために、ダイアフラムとベース
基板間で位置ずれが生じやすく、位置ずれ防止用の治具
を必要としていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術の場
合、荷重を加えるための重りを乗せてダイアフラムとベ
ース基板との接合時の焼成を行うため、この重りは通常
ダイアフラムより大きくその重りによる焼成スペースを
必要とし、さらに、この重りにより焼成時の熱が奪わ
れ、焼成時のスペース効率及び熱効率が悪いという問題
があった。また、その重りの取扱も面倒なものであっ
た。さらに、10μm以下のギャップを高精度に形成す
るギャップ形成材は、比較的高価であり、コストアップ
の原因となるものであった。また、位置ずれ防止用の治
具や位置センサ等の装置も複雑となり、しかも高精度に
位置決めすることは、高温中で焼成するものであること
からきわめて困難なものであった。さらに、封着剤の仮
焼成を行わずに、荷重をかけた状態で、ダイアフラムと
ベース基板とを接合し焼成を行うと、図5に示すよう
に、封着剤の境界線で、封着剤が不規則にはみ出し、封
着部の境界線がきれいに形成されないものであった。従
って、図6に示すように、ダイアフラムが圧力による撓
む際に、個々のセンサ毎に封着剤のはみ出し方が異な
り、ダイアフラムの撓み方がばらつき、これによる静電
容量変化の測定値にばらつきを生じさせていた。
【0005】この発明は、上記従来の技術の問題点に鑑
みて成されたもので、簡単な工程で、正確なギャップ形
成が可能な静電容量型圧力センサとその製造方法を提供
することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明は、流体の圧力
が印加されるアルミナ等のセラミックスやジルコニア、
シリコン、水晶等の絶縁体のダイアフラムと、このダイ
アフラムの裏面に平面的に印刷または真空蒸着等により
形成された第一電極と、上記ダイアフラムと一定間隔を
隔てて対面して設けられたアルミナまたはジルコニア等
の絶縁体のベース基板と、このベース基板の表面に形成
され、上記第一電極と対面して同様に設けられた第二電
極とを有し、上記ダイアフラムとベース基板とを接合す
る封着剤であってガラスビーズ等の一定の径のギャップ
形成材を含まないガラスフリット等の封着材が上記ダイ
アフラムとベース基板との間の所定位置に、仮焼成後の
厚さが5〜100μm程度の厚さで形成されて成る静電
容量型圧力センサである。
【0007】この発明は、流体の圧力が印加されるアル
ミナ等のセラミックスやジルコニア、シリコン、水晶等
の絶縁体のダイアフラムと、このダイアフラムの裏面に
平面的に印刷または真空蒸着等により形成された第一電
極と、上記ダイアフラムと一定間隔を隔てて対面して設
けられたアルミナまたはジルコニア等の絶縁体のベース
基板と、このベース基板の表面に形成され、上記第一電
極と対面して同様に設けられた第二電極とを有し、上記
ダイアフラムとベース基板とを接合する封着剤を上記ベ
ース基板の所定位置に所定の厚さで塗布し、この後封着
剤が塗布されたベース基板を封着剤が溶融する温度で仮
焼成し、仮焼成したベース基板と上記ダイアフラムとを
互いに位置合わせして重ね合わせ、上記ダイアフラムま
たはベース基板の自重のみが上記封着剤にかかった状態
で本焼成する静電容量型圧力センサの製造方法である。
【0008】さらにこの発明は、封着剤の塗布厚を測定
し、本焼成後のダイアフラムとベース基板間の間隔を予
測して、上記封着剤の塗布厚を設定するものである。さ
らに、上記仮焼成と本焼成は、ほぼ同一の温度及び焼成
時間等の条件で行うものである。
【0009】
【作用】この発明の静電容量型圧力センサの製造方法
は、ダイアフラムとベース基板の封着に際して、封着剤
の膜厚を制御し、封着剤を仮焼成し、自重以外の荷重を
かけずに焼成したので、きわめて狭いダイアフラムとベ
ース基板間の間隙であっても正確に設定することがで
き、しかも、仮焼成により封着剤の境界線がきれいに封
着部に形成され、ダイアフラムの圧力による撓みに対し
て、個々のセンサ毎の封着剤のはみ出しによる測定値の
ばらつきを生じさせないものである。
【0010】
【実施例】以下この発明の実施例について図面に基づい
て説明する。図1〜図4はこの発明の一実施例を示すも
ので、この実施例の静電容量型圧力センサ10は、流体
の圧力が印加されるアルミナ製の円形のダイアフラム1
1を有している。このダイアフラム11は、例えば厚さ
が0.2〜2.0mm程度に形成され、測定圧は200
kg/cm2程度までのものである。ダイアフラム11
の裏面には、平面的に円形に形成された第一電極13が
設けられている。第一電極13は、金、銀、又は銀パラ
ジウム等の導電性ペーストにより印刷形成されたもの
や、真空蒸着により形成されたものである。さらに、ダ
イアフラム11と一定間隔を隔てて対面して、アルミナ
製の円形のベース基板12が設けられている。このベー
ス基板12の表面には、第一電極13と対面して同様の
方法により形成された第二電極14が設けられている。
【0011】ベース基板12側の第二電極14の外側縁
部には、この第二電極14に接続される端子接続部17
が延長されて形成され、端子接続部17の先端部中央に
端子孔18がベース基板12を貫通して形成されてい
る。また、ベース基板12には、第一電極13に接続さ
れる端子の端子孔19も、この周縁部に同様に形成され
ている。
【0012】ダイアフラム11とベース基板12とは、
その周縁部にガラスビーズ等のギャップ形成材を含まな
いガラスフリット等の封着剤15が設けられ、第一電極
13と第二電極14とが、例えば5〜100μm程度の
間隔で、一般的には10〜30μmの範囲内で所定の間
隔を隔てて対面し、その内部空間が気密状態に形成され
ている。ここで、この電極間の間隔は、5μm以下で
は、電極13,14が加圧時に接触してショートする恐
れがあり、100μm以上の間隔では静電容量が小さ過
ぎるので、上記範囲が好ましいものである。また、この
封着剤15による封着部は、図1、図2に示すように、
内側封着部15aと外側封着部15bとからなり、さら
に、この間にも、封着剤15を点在させて、強力且つ確
実に接合するように形成されている。また、内側封着部
15aには、所々切り取られた切り欠き部15cが形成
されている。外側封着部15bは、ダイアフラム11と
ベース基板12の周縁部全周を覆い、連続した形状でダ
イアフラム11とベース基板12間の空間部を、密閉状
態になるように形成されている。
【0013】封着剤15による内側封着部15a及び外
側封着部15b間には、端子挿通孔18,19が位置し
ている。端子挿通孔18,19は、封着剤15により、
内側封着部15aと外側封着部15b間に形成された二
対の隔離壁21,22によって、内側封着部15a及び
外側封着部15b間の空間部と隔離されている。
【0014】この実施例の静電容量型圧力センサの製造
方法は、第一,第二電極13,14を、印刷や真空蒸着
等により、ダイアフラム11及びベース基板12に各々
形成する。そして、ダイアフラム11とベース基板12
とを接合する封着剤15を、ベース基板12の所定位置
に所定の厚さで塗布する。このとき、封着剤15の厚さ
を、焼成後の所望の電極間間隔にあわせて調整する。電
極間間隔は上記の範囲内で所望の間隔に設定するもので
あり、調整方法は、仮焼成後の封着剤15の厚さを測定
し、本焼成後のダイアフラム11とベース基板12間の
間隔を、従前の焼成結果から予測して、封着剤15の塗
布厚を設定するものである。また、仮焼成前の封着材1
5の塗布厚を測定して焼成後の電極間間隔を予測し、調
整するようにしても良い。
【0015】そして、塗布後、封着剤15を120℃〜
150℃の温度で10〜60分間乾燥させる。この後、
封着剤15が塗布されたベース基板12を封着剤15が
溶融する温度である500℃〜1000℃程度の温度で
仮焼成する。仮焼成時間は、焼成炉中で、ピーク温度で
30分程度、昇温降温時間を加えると3時間程度であ
る。そして、仮焼成したベース基板12とダイアフラム
11とを互いに位置合わせして重ね合わせる。このと
き、ダイアフラム11を下にして、その上にベース基板
12の封着剤15が下になるようにして重ね合わせる。
この状態で、ダイアフラム11には、ベース基板12の
自重のみが仮焼成された封着剤15にかかった状態に
し、本焼成する。本焼成は、上記仮焼成と同じ温度及び
時間の条件で行う。
【0016】この後、ダイアフラム11とベース基板1
2間の内部空間が冷却した後、端子孔18,19に導電
性ペーストと共に各々端子を挿入し、各電極と電気的に
接続させるものである。
【0017】この実施例の静電容量型圧力センサとその
製造方法によれば、きわめて狭いダイアフラム11とベ
ース基板12間のギャップであっても、ギャップ形成材
を含まない封着剤15の塗布厚を制御することにより、
正確に設定することができる。しかも、図3に示すよう
に、仮焼成により封着剤15の境界線16がきれいに封
着部15aに形成され、ダイアフラム11の圧力による
撓みに対して、個々のセンサ毎の封着剤15のはみ出し
による測定値のばらつきを生じさせない。従って、図4
に示すように、個々のセンサの初期状態のオフセット容
量C0に対して、フルスケール容量とオフセット容量と
の差である容量変化量ΔCは、その両者の相関性が良く
なり、後の信号処理において、補正等が容易に可能であ
り、正確な測定可能とするものである。
【0018】尚、この発明の静電容量型圧力センサは、
上記の実施例に限定されるものではなく、製造時に、ダ
イアフラムを上にして、本焼成行っても良いものであ
り、上記封着材は、ダイアフラム側に所定の厚さで塗布
しても良い。さらに、ベース基板に端子孔の他、通気孔
を設けたものでも良い。
【0019】
【発明の効果】この発明の静電容量型圧力センサとその
製造方法は、焼成時にダイアフラムやベース基板に余計
なものがなく、焼成時のスペース効率及び焼成熱効率が
良いものである。さらに、ダイアフラムとベース基板間
の間隔が極めて狭いものであっても、ギャップ形成材を
用いることなく、その間隔を融着剤の塗布厚の制御で容
易且つ正確に設定可能なものである。さらに、封着剤の
封着境界線が均一にきれいに形成されるので、ダイアフ
ラムの撓みにばらつきがなく、センサの測定値の精度を
高いものににすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例の静電容量型圧力センサの
封着剤及び電極パターン図である。
【図2】この実施例の静電容量型圧力センサの図1にお
けるA−A線での断面図である。
【図3】この実施例の静電容量型圧力センサの封着パタ
ーンを示すスケッチである。
【図4】この実施例の静電容量型圧力センサの各センサ
毎のオフセット容量C0と所定圧力下での容量変化量Δ
Cのばらつきを示すグラフである。
【図5】従来の技術の静電容量型圧力センサの封着パタ
ーンを示すスケッチである。
【図6】従来の技術の静電容量型圧力センサの各センサ
毎のオフセット容量C0と所定圧力下での容量変化量Δ
Cのばらつきを示すグラフである。
【符号の説明】
10 静電容量型圧力センサ 11 ダイアフラム 12 ベース基板 13 第一電極 14 第二電極 15 封着剤 15a 内側封着部 15b 外側封着部 16 境界線

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 流体の圧力が印加される絶縁体のダイア
    フラムと、このダイアフラムの裏面に平面的に形成され
    た第一電極と、上記ダイアフラムと一定間隔を隔てて対
    面して設けられた絶縁体のベース基板と、このベース基
    板の表面に形成され、上記第一電極と対面して同様に設
    けられた第二電極とを有し、上記ダイアフラムとベース
    基板とを接合する封着剤であってギャップ形成材を含ま
    ない封着材が、上記ダイアフラムとベース基板との間の
    所定位置に、仮焼成後の厚さが5〜100μm程度の厚
    さで形成されて成る静電容量型圧力センサ。
  2. 【請求項2】 流体の圧力が印加される絶縁体のダイア
    フラムと、このダイアフラムの裏面に平面的に形成され
    た第一電極と、上記ダイアフラムと一定間隔を隔てて対
    面して設けられた絶縁体のベース基板と、このベース基
    板の表面に形成され、上記第一電極と対面して同様に設
    けられた第二電極を有し、上記ダイアフラムとベース基
    板とを接合する封着剤を上記ダイアフラムまたはベース
    基板の所定位置に所定の厚さで塗布し、この後封着剤が
    塗布された上記ダイアフラムまたはベース基板を、上記
    封着剤が溶融する温度で仮焼成し、この仮焼成後上記ダ
    イアフラムと上記ベース基板とを互いに位置合わせして
    重ね合わせ、上記ダイアフラムまたはベース基板の自重
    のみが上記封着剤にかかった状態で本焼成する静電容量
    型圧力センサの製造方法。
  3. 【請求項3】 上記封着剤の厚さを測定し、本焼成後の
    ダイアフラムとベース基板間の間隔を予測して、上記封
    着剤の塗布厚を設定する請求項2記載の静電容量型圧力
    センサの製造方法。
  4. 【請求項4】 上記仮焼成と本焼成は、ほぼ同一条件で
    行うものである請求項2記載の静電容量型圧力センサの
    製造方法。
JP32389194A 1994-11-30 1994-11-30 静電容量型圧力センサとその製造方法 Pending JPH08159901A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009522550A (ja) * 2005-12-31 2009-06-11 コーニング インコーポレイテッド マイクロリアクターガラスダイヤフラムセンサ

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009522550A (ja) * 2005-12-31 2009-06-11 コーニング インコーポレイテッド マイクロリアクターガラスダイヤフラムセンサ

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