JPH08193903A - Capacitive pressure sensor - Google Patents
Capacitive pressure sensorInfo
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- JPH08193903A JPH08193903A JP2614395A JP2614395A JPH08193903A JP H08193903 A JPH08193903 A JP H08193903A JP 2614395 A JP2614395 A JP 2614395A JP 2614395 A JP2614395 A JP 2614395A JP H08193903 A JPH08193903 A JP H08193903A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、対向した電極面の静電
容量の変化を検出する静電容量型圧力センサに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a capacitance type pressure sensor for detecting a change in capacitance of opposing electrode surfaces.
【0002】[0002]
【従来の技術】この種の静電容量型圧力センサとして、
図3に示すような圧力センサが一般に知られている。図
3において、シリコン基板10には圧力に応じて変形す
るダイアフラム部11が形成され、ガラス基板20の上
には固定電極21が形成されている。2. Description of the Related Art As this type of capacitance type pressure sensor,
A pressure sensor as shown in FIG. 3 is generally known. In FIG. 3, a diaphragm portion 11 that deforms according to pressure is formed on a silicon substrate 10, and a fixed electrode 21 is formed on a glass substrate 20.
【0003】又、シリコン基板10とガラス基板20と
は、その一部において接合されており、これによって、
ダイアフラム部11の下側にはキャビティー部12が形
成されることになる。Further, the silicon substrate 10 and the glass substrate 20 are joined at a part thereof, whereby
The cavity 12 is formed below the diaphragm 11.
【0004】これらのシリコン基板10及びガラス基板
20によって、センサチップ30が構成され、センサチ
ップ30はガラス基板20によって下部封止筐体41上
に接着されている。A sensor chip 30 is constituted by the silicon substrate 10 and the glass substrate 20, and the sensor chip 30 is bonded onto the lower sealing casing 41 by the glass substrate 20.
【0005】又、センサチップ30を構成するガラス基
板20、及びセンサチップ30が配置された下部封止筐
体41に、大気圧導入のための、又は被測定圧力と比較
する圧力を導入するための通路となる貫通孔42が形成
されている。Further, in order to introduce a pressure for introducing atmospheric pressure, or for introducing a pressure to be compared with the measured pressure, into the glass substrate 20 constituting the sensor chip 30 and the lower sealed casing 41 in which the sensor chip 30 is arranged. A through hole 42 that serves as a passage is formed.
【0006】下部封止筐体41には、モールド成形時に
一緒に作製されたリード端子51,52が配置されてい
る。In the lower sealed casing 41, lead terminals 51 and 52, which are produced together at the time of molding, are arranged.
【0007】ガラス基板20の上面には、前記固定電極
21を引き出したボンディングパッド23と、前記ダイ
アフラム11に形成した可動電極13を引き出したボン
ディングパッド22が形成されている。On the upper surface of the glass substrate 20, there are formed a bonding pad 23 from which the fixed electrode 21 is drawn out and a bonding pad 22 from which the movable electrode 13 formed on the diaphragm 11 is drawn out.
【0008】前記リード端子52と前記ボンディングパ
ッド23とは、リード線61によって電気的に接続さ
れ、前記リード端子51とボンディングパッド22と
は、リード線62で接続されている。The lead terminal 52 and the bonding pad 23 are electrically connected by a lead wire 61, and the lead terminal 51 and the bonding pad 22 are connected by a lead wire 62.
【0009】そして、下部封止筐体41と被測定圧力導
入のための圧力導入路44を設けた上部封止筐体43と
は、超音波溶着によってシールされている。The lower sealed casing 41 and the upper sealed casing 43 provided with a pressure introducing passage 44 for introducing the measured pressure are sealed by ultrasonic welding.
【0010】図3の静電容量型圧力センサでは、ダイア
フラム部11に圧力が加わると、圧力の大きさに応じて
ダイアフラム部11が変形する。ダイアフラム部11の
変形によって、可動電極13と固定電極21との間のギ
ャップが変化することになる。In the capacitance type pressure sensor of FIG. 3, when pressure is applied to the diaphragm portion 11, the diaphragm portion 11 is deformed according to the magnitude of the pressure. Due to the deformation of the diaphragm portion 11, the gap between the movable electrode 13 and the fixed electrode 21 changes.
【0011】ここで、可動電極13と固定電極21との
間には、c=ξ(A/d)の関係がある。なお、c:静
電容量、ξ:空気の誘電率、A:電極面積、d:電極間
ギャップである。Here, there is a relationship of c = ξ (A / d) between the movable electrode 13 and the fixed electrode 21. In addition, c: capacitance, ξ: dielectric constant of air, A: electrode area, d: gap between electrodes.
【0012】従って、電極間ギャップの変化によって静
電容量が変化することになり、更に、圧力と電極間ギャ
ップとの間には一定の相関関係があるから、静電容量を
検出することによって、圧力を知ることができる。Therefore, the capacitance changes due to the change in the gap between the electrodes, and further, since there is a certain correlation between the pressure and the gap between the electrodes, by detecting the capacitance, You can know the pressure.
【0013】該静電容量を電圧出力に変換する信号処理
回路基板81に、前記リード端子51,52を接続して
静電容量型圧力センサを構成する。The lead terminals 51 and 52 are connected to a signal processing circuit board 81 for converting the electrostatic capacity into a voltage output to form an electrostatic capacity type pressure sensor.
【0014】[0014]
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の静電容
量型圧センサでは、図4の等価回路に示すように、被検
出圧力によって変化するセンサチップの静電容量Cs
は、1,2pFと微小であり、センサチップを封止筐体
に配置し、前記センサチップの出力端子と接続されたリ
ード端子51,52を信号処理回路基板81と接続する
が、前記リード端子51,52、前記信号処理回路基板
81の配線パターン周辺に、外部の導体91が接近した
場合には、この導体91を介して構成される静電容量C
d1,Cd2が、前記センサチップの静電容量Csと並列
に存在する寄生容量となり、前記センサチップの静電容
量Csの逆数特性を用いる場合に、直線性を低下させる
欠点を有していた。However, in the conventional capacitance type pressure sensor, as shown in the equivalent circuit of FIG. 4, the capacitance Cs of the sensor chip, which changes depending on the pressure to be detected.
Is as small as 1 and 2 pF, the sensor chip is arranged in a sealed casing, and the lead terminals 51 and 52 connected to the output terminal of the sensor chip are connected to the signal processing circuit board 81. 51, 52, when the outer conductor 91 approaches the periphery of the wiring pattern of the signal processing circuit board 81, the capacitance C formed through the conductor 91.
d1 and Cd2 are parasitic capacitances that exist in parallel with the electrostatic capacitance Cs of the sensor chip, and have a drawback that the linearity is lowered when the inverse characteristic of the electrostatic capacitance Cs of the sensor chip is used.
【0015】又、周辺の外部導体等の接近距離が変化し
た場合には、前記寄生容量が変化し、センサ出力が不安
定になる欠点を有していた。Further, when the approach distance of the outer conductor or the like in the periphery changes, the parasitic capacitance also changes, and the sensor output becomes unstable.
【0016】本発明の目的は、センサの外部周辺に接近
した導体により構成される寄生容量を抑制し、出力特性
の直線性が良好で、外部導体の影響による出力変動が小
さい静電容量型圧力センサを提供することにある。An object of the present invention is to suppress the parasitic capacitance formed by a conductor close to the outer periphery of the sensor, to have a good output characteristic linearity, and to reduce the output fluctuation due to the influence of the outer conductor. To provide a sensor.
【0017】[0017]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、電極部が形成された第1の基板と、圧力
に応じて変形するダイアフラム部が形成された第2の基
板とを有し、前記ダイアフラム部と前記電極部とがギャ
ップをおいて互いに対向する関係となるように前記第1
及び第2の基板とを接合してセンサチップを形成し、前
記ダイアフラム部に加わる圧力に応じて前記ギャップの
幅を変化させて、該ギャップの幅の変化に伴う前記ダイ
アフラム部と前記電極部との間の静電容量の変化によっ
て前記圧力を検出するように構成し、前記センサチップ
の電極出力端子を接続するリード端子を具備した封止筐
体に前記センサチップを配置し、前記リード端子を信号
処理回路に接続し、前記封止筐体を樹脂ケースに収納し
てなる圧力センサにおいて、表面を金属めっき処理した
樹脂ケースに前記封止筐体及び前記信号処理回路を収納
してなることを特徴とする静電容量型圧力センサであ
る。In order to achieve the above object, the present invention provides a first substrate having an electrode portion and a second substrate having a diaphragm portion which deforms in response to pressure. The first diaphragm so that the diaphragm portion and the electrode portion are opposed to each other with a gap.
And a second substrate to form a sensor chip, the width of the gap is changed according to the pressure applied to the diaphragm, and the diaphragm and the electrode are changed in accordance with the change of the width of the gap. Is configured to detect the pressure by a change in capacitance between the sensor chip, the sensor chip is arranged in a sealed housing having a lead terminal for connecting the electrode output terminal of the sensor chip, the lead terminal In a pressure sensor connected to a signal processing circuit and housing the sealed housing in a resin case, the sealed housing and the signal processing circuit are housed in a resin case whose surface is metal-plated. It is a characteristic electrostatic capacity type pressure sensor.
【0018】[0018]
【作用】センサチップを配置した封止筐体と信号処理回
路を、ケース表面を金属めっき処理した樹脂ケースに収
納し、該金属めっきをガードとし用いることにより、ケ
ース外部の導体とケース内部の配線間に発生する静電容
量を抑制することができる。[Function] The sealed casing in which the sensor chip is arranged and the signal processing circuit are housed in a resin case whose surface is metal-plated, and the metal plating is used as a guard, whereby the conductor outside the case and the wiring inside the case Capacitance generated between them can be suppressed.
【0019】つまり、センサチップの静電容量と並列に
存在する寄生容量を減少させることにより、良好な直線
性で安定な出力特性を得ることができる。That is, by reducing the parasitic capacitance existing in parallel with the electrostatic capacitance of the sensor chip, it is possible to obtain stable output characteristics with good linearity.
【0020】[0020]
【実施例】以下に、本発明の静電容量型圧力センサにつ
いて、図面に基づき説明する。図1は、本発明の静電容
量型圧力センサの斜視図、及び断面図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A capacitance type pressure sensor of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view and a cross-sectional view of a capacitance type pressure sensor of the present invention.
【0021】図1に示すように、シリコン基板10には
圧力に応じて変形するダイアフラム部11が形成され、
ガラス基板20上には固定電極21が形成されている。As shown in FIG. 1, a silicon substrate 10 is provided with a diaphragm portion 11 which is deformable in response to pressure.
A fixed electrode 21 is formed on the glass substrate 20.
【0022】又、シリコン基板10とガラス基板20と
は、その一部において接合されており、これによって、
ダイアフラム部11の下側にはキャビティー部12が形
成されることになる。Further, the silicon substrate 10 and the glass substrate 20 are joined at a part thereof, whereby
The cavity 12 is formed below the diaphragm 11.
【0023】これらのシリコン基板10及びガラス基板
20によって、センサチップ30が構成され、センサチ
ップ30はガラス基板20によって下部封止筐体41上
に接着されている。A sensor chip 30 is constituted by the silicon substrate 10 and the glass substrate 20, and the sensor chip 30 is bonded onto the lower sealed casing 41 by the glass substrate 20.
【0024】又、センサチップ30を構成するガラス基
板20、及びセンサチップ30が配置された下部封止筐
体41に、大気圧導入のための、又は被測定圧力と比較
する圧力を導入するための通路である貫通孔42が形成
されている。In order to introduce a pressure for introducing atmospheric pressure, or for introducing a pressure to be compared with the measured pressure, into the glass substrate 20 constituting the sensor chip 30 and the lower sealed casing 41 in which the sensor chip 30 is arranged. A through hole 42, which is a passage of, is formed.
【0025】下部封止筐体41には、モールド成形時に
一緒に作製されたリード端子51,52が配置されてい
る。ガラス基板20の上面には、前記固定電極21を引
き出したボンディングパッド23と、前記ダイアフラム
11に形成した可動電極13を引き出したボンディング
パッド22が形成されている。In the lower sealed casing 41, lead terminals 51 and 52, which are produced together at the time of molding, are arranged. On the upper surface of the glass substrate 20, a bonding pad 23 from which the fixed electrode 21 is drawn and a bonding pad 22 from which the movable electrode 13 formed on the diaphragm 11 is drawn are formed.
【0026】前記リード端子52と前記ボンディングパ
ッド23とは、リード線61によって電気的に接続さ
れ、前記リード端子51とボンディングパッド22と
は、リード線62で接続されている。The lead terminal 52 and the bonding pad 23 are electrically connected by a lead wire 61, and the lead terminal 51 and the bonding pad 22 are connected by a lead wire 62.
【0027】なお、下部封止筐体41と被測定圧力導入
のための圧力導入路44を設けた上部封止筐体43と
は、超音波溶着によってシールされている。The lower sealed casing 41 and the upper sealed casing 43 provided with a pressure introducing passage 44 for introducing the measured pressure are sealed by ultrasonic welding.
【0028】前記センサチップの静電容量を電圧出力に
変換する信号処理回路基板81に、前記リード端子5
1,52が接続されている。The lead terminal 5 is provided on the signal processing circuit board 81 for converting the electrostatic capacity of the sensor chip into a voltage output.
1, 52 are connected.
【0029】前記封止筐体41,43及び前記信号処理
回路基板81を、表面を金属めっきした樹脂ケース71
に収納し、該金属めっき72をGND、あるいは回路上
の安定電位に接続することによって、前記ケース71の
外部周辺に接近する導体91と前記ケース71の内部の
配線との間に発生する静電容量を抑制するためのガード
とする。A resin case 71 whose surface is metal-plated with the sealed casings 41 and 43 and the signal processing circuit board 81.
And the metal plating 72 is connected to GND or a stable potential on the circuit, so that electrostatic generated between the conductor 91 approaching the outer periphery of the case 71 and the wiring inside the case 71. Use as a guard to suppress the capacity.
【0030】従って、図2の等価回路に示すように、被
検出圧力によって変化するセンサチップの静電容量Cs
と並列に、前記ケース71の外部周辺に接近する導体9
1と前記ケース71の内部の配線との間に発生する静電
容量である寄生容量を小さく抑制することができる。Therefore, as shown in the equivalent circuit of FIG. 2, the capacitance Cs of the sensor chip, which changes depending on the pressure to be detected.
The conductor 9 that approaches the outer periphery of the case 71 in parallel with
It is possible to suppress the parasitic capacitance, which is an electrostatic capacitance generated between the wiring 1 and the wiring inside the case 71, to be small.
【0031】[0031]
【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、センサの外部周辺に接近した導体により構成される
寄生容量を抑制し、出力特性の直線性が良好で、外部導
体の影響による出力変動が小さい静電容量型圧力センサ
を提供することができた。As described above, according to the present invention, the parasitic capacitance formed by the conductor close to the outer periphery of the sensor is suppressed, the linearity of the output characteristic is good, and the influence of the outer conductor is exerted. It was possible to provide a capacitance type pressure sensor with small output fluctuation.
【図1】本発明の静電容量型圧力センサの一実施例を示
す斜視図、及び断面図。図1(a)は斜視図、図1
(b)は断面図。FIG. 1 is a perspective view and a cross-sectional view showing an embodiment of a capacitance type pressure sensor of the present invention. 1A is a perspective view, FIG.
(B) is a sectional view.
【図2】本発明の静電容量型圧力センサの等価回路図。FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the capacitance type pressure sensor of the present invention.
【図3】従来の静電容量型圧力センサの構造例を示す斜
視図、及び断面図。図3(a)は斜視図、図3(b)は
断面図。3A and 3B are a perspective view and a cross-sectional view showing a structural example of a conventional capacitance type pressure sensor. 3A is a perspective view and FIG. 3B is a sectional view.
【図4】従来の静電容量型圧力センサの等価回路図。FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of a conventional capacitive pressure sensor.
10 シリコン基板 11 ダイアフラム部 12 キャビティー部 13 可動電極 20 ガラス基板 21 固定電極 22,23 ボンディングパッド 30 センサチップ 41 (下部)封止筐体 42 貫通孔 43 (上部)封止筐体 44 圧力導入路 51,52 リード端子 61,62 リード線 71,73 (樹脂)ケース 72 金属めっき 81 信号処理回路基板 91 導体 Cs センサチップの静電容量 Cd1,Cd2 外部の導体を介して構成される静電容
量 VOVT 出力電圧10 Silicon Substrate 11 Diaphragm Section 12 Cavity Section 13 Movable Electrode 20 Glass Substrate 21 Fixed Electrodes 22, 23 Bonding Pad 30 Sensor Chip 41 (Lower) Sealing Housing 42 Through Hole 43 (Upper) Sealing Housing 44 Pressure Introducing Path 51,52 Lead terminal 61,62 Lead wire 71,73 (resin) case 72 Metal plating 81 Signal processing circuit board 91 Conductor Cs Capacitance of sensor chip Cd1, Cd2 Capacitance V via external conductor V OVT output voltage
Claims (1)
に応じて変形するダイアフラム部が形成された第2の基
板とを有し、前記ダイアフラム部と前記電極部とがギャ
ップをおいて互いに対向する関係となるように前記第1
及び第2の基板とを接合してセンサチップを形成し、前
記ダイアフラム部に加わる圧力に応じて前記ギャップの
幅を変化させて、該ギャップの幅の変化に伴う前記ダイ
アフラム部と前記電極部との間の静電容量の変化によっ
て前記圧力を検出するように構成し、前記センサチップ
の電極出力端子を接続するリード端子を具備した封止筐
体に前記センサチップを配置し、前記リード端子を信号
処理回路に接続し、前記封止筐体を樹脂ケースに収納し
てなる圧力センサにおいて、表面を金属めっき処理した
樹脂ケースに前記封止筐体及び前記信号処理回路を収納
してなることを特徴とする静電容量型圧力センサ。1. A first substrate on which an electrode portion is formed, and a second substrate on which a diaphragm portion that deforms in response to pressure is formed, wherein the diaphragm portion and the electrode portion have a gap. The first so that they have a relationship of facing each other.
And a second substrate to form a sensor chip, the width of the gap is changed according to the pressure applied to the diaphragm, and the diaphragm and the electrode are changed in accordance with the change of the width of the gap. Is configured to detect the pressure by a change in capacitance between the sensor chip, the sensor chip is arranged in a sealed housing having a lead terminal for connecting the electrode output terminal of the sensor chip, the lead terminal In a pressure sensor connected to a signal processing circuit and housing the sealed housing in a resin case, the sealed housing and the signal processing circuit are housed in a resin case whose surface is metal-plated. Characteristic capacitance type pressure sensor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2614395A JPH08193903A (en) | 1995-01-19 | 1995-01-19 | Capacitive pressure sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2614395A JPH08193903A (en) | 1995-01-19 | 1995-01-19 | Capacitive pressure sensor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08193903A true JPH08193903A (en) | 1996-07-30 |
Family
ID=12185330
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2614395A Pending JPH08193903A (en) | 1995-01-19 | 1995-01-19 | Capacitive pressure sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08193903A (en) |
-
1995
- 1995-01-19 JP JP2614395A patent/JPH08193903A/en active Pending
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