JPH08201204A - 静電容量型圧力センサ - Google Patents
静電容量型圧力センサInfo
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- JPH08201204A JPH08201204A JP7025858A JP2585895A JPH08201204A JP H08201204 A JPH08201204 A JP H08201204A JP 7025858 A JP7025858 A JP 7025858A JP 2585895 A JP2585895 A JP 2585895A JP H08201204 A JPH08201204 A JP H08201204A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 各寄生容量を抑制し、出力特性の直線性の良
好な静電容量型圧力センサを供する。 【構成】 ガラス基板２０上の固定電極２１周辺部、固
定電極引き出しパターン２２上、および固定電極引き出
しパターンと可動電極引き出しパット２３の間に導体膜
２４を設ける。
好な静電容量型圧力センサを供する。 【構成】 ガラス基板２０上の固定電極２１周辺部、固
定電極引き出しパターン２２上、および固定電極引き出
しパターンと可動電極引き出しパット２３の間に導体膜
２４を設ける。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、シリコン基板と絶縁基
板上に電極を形成し、前記の各々の電極面を対向させて
構成した静電容量型圧力センサに関する。
板上に電極を形成し、前記の各々の電極面を対向させて
構成した静電容量型圧力センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の静電容量型圧力センサとして、
一般に、図３に示す圧力センサが知られている。図３
（ａ）はキャップをはずして内部構造を露出させて示す
外観斜視図であり、図３（ｂ）は断面図である。
一般に、図３に示す圧力センサが知られている。図３
（ａ）はキャップをはずして内部構造を露出させて示す
外観斜視図であり、図３（ｂ）は断面図である。
【０００３】シリコン基板１０には、圧力に応じて変形
する可動電極として機能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。シリコン基板１０とガラス基板２０とはその一部
が接合されており、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。
する可動電極として機能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。シリコン基板１０とガラス基板２０とはその一部
が接合されており、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。
【０００４】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、ガラス基板２０は、
ベース部材としての台座４０上に接着される。台座４０
にはリード端子４４、４５が設けられている。
ってセンサチップ３０が構成され、ガラス基板２０は、
ベース部材としての台座４０上に接着される。台座４０
にはリード端子４４、４５が設けられている。
【０００５】ガラス基板２０および台座４０のそれぞれ
に、大気圧導入用貫通孔３１、および４３が形成されて
おり、これら二つの大気圧導入孔３１、４３は連通して
いる。
に、大気圧導入用貫通孔３１、および４３が形成されて
おり、これら二つの大気圧導入孔３１、４３は連通して
いる。
【０００６】センサチップ３０には、固定電極引き出し
用横穴１３が設けられ、これをくぐって前記固定電極２
１が固定電極引き出しパターン２２を通してキャビティ
ー部１２の外に引き出される。ダイアフラム部１１であ
る可動電極は、シリコン基板１０をガラス基板上に設け
られた可動電極パット２３に圧着することにより、キャ
ビティー部１２の外に取り出される。固定電極引き出し
パターン２２、および可動電極パット２３と、リード端
子４４、および４５とは、それぞれリードワイヤー３
３、および３４によって電気的に接続されている。
用横穴１３が設けられ、これをくぐって前記固定電極２
１が固定電極引き出しパターン２２を通してキャビティ
ー部１２の外に引き出される。ダイアフラム部１１であ
る可動電極は、シリコン基板１０をガラス基板上に設け
られた可動電極パット２３に圧着することにより、キャ
ビティー部１２の外に取り出される。固定電極引き出し
パターン２２、および可動電極パット２３と、リード端
子４４、および４５とは、それぞれリードワイヤー３
３、および３４によって電気的に接続されている。
【０００７】その後、キャビティー部１２とセンサチッ
プ外部のキャップ内領域４７とを隔離するため、横穴１
３は封止剤３２によって封止される。そして、台座４０
と被測定圧導入孔４２を設けたカバー部材としてのキャ
ップ４１とは、ハーメチックシールによってシールされ
る。
プ外部のキャップ内領域４７とを隔離するため、横穴１
３は封止剤３２によって封止される。そして、台座４０
と被測定圧導入孔４２を設けたカバー部材としてのキャ
ップ４１とは、ハーメチックシールによってシールされ
る。
【０００８】以上、構造について説明したが、以下に動
作原理を説明する。静電容量型圧力センサの動作原理
は、可動電極を兼ねたダイアフラム部１１に圧力が加わ
ると、可動電極であるダイアフラム部１１が変形し、ダ
イアフラム部１１と対向する固定電極２１間のギャップ
の変化が起こり、ギャップの変化により静電容量が変化
する。ダイアフラム部１１と固定電極２１間の静電容量
をＣｓとしたときの関係式は、Ｃｓ＝ε Ａ／ｄであ
り、ここで、εは空気の誘電率、Ａは電極面積、ｄは電
極間ギャップを表す。また、加えた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ので、静電容量の
変化から圧力を検出することができる。
作原理を説明する。静電容量型圧力センサの動作原理
は、可動電極を兼ねたダイアフラム部１１に圧力が加わ
ると、可動電極であるダイアフラム部１１が変形し、ダ
イアフラム部１１と対向する固定電極２１間のギャップ
の変化が起こり、ギャップの変化により静電容量が変化
する。ダイアフラム部１１と固定電極２１間の静電容量
をＣｓとしたときの関係式は、Ｃｓ＝ε Ａ／ｄであ
り、ここで、εは空気の誘電率、Ａは電極面積、ｄは電
極間ギャップを表す。また、加えた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ので、静電容量の
変化から圧力を検出することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】従来の静電容量型圧力
センサでは、図４の等価回路に示すように、センサチッ
プ３０内には、可動電極として機能するダイアフラム部
１１と固定電極２１で構成された被検出圧力によって変
化する静電容量Ｃｓ（理想的な静電容量）のほかに、可
動電極として機能するダイアフラム部１１および固定電
極２１の周辺部より回り込む、被検出圧力によって変化
する寄生容量Ｃｓｓｐ、及び固定電極の引き出しパター
ン２２等により発生する被検出圧力によって変化しない
寄生容量Ｃｓｐが存在する。ここで、前記Ｃｓは、数ｐ
Ｆと微小であるため、センサチップ全体の静電容量のう
ち、寄生容量Ｃｓｓｐ及びＣｓｐのしめる割合が高くな
り、Ｃｓの逆数特性（Ｃｓの逆数と被測定圧との比例関
係）を用いる場合に直線性を低下させる欠点を有してい
た。
センサでは、図４の等価回路に示すように、センサチッ
プ３０内には、可動電極として機能するダイアフラム部
１１と固定電極２１で構成された被検出圧力によって変
化する静電容量Ｃｓ（理想的な静電容量）のほかに、可
動電極として機能するダイアフラム部１１および固定電
極２１の周辺部より回り込む、被検出圧力によって変化
する寄生容量Ｃｓｓｐ、及び固定電極の引き出しパター
ン２２等により発生する被検出圧力によって変化しない
寄生容量Ｃｓｐが存在する。ここで、前記Ｃｓは、数ｐ
Ｆと微小であるため、センサチップ全体の静電容量のう
ち、寄生容量Ｃｓｓｐ及びＣｓｐのしめる割合が高くな
り、Ｃｓの逆数特性（Ｃｓの逆数と被測定圧との比例関
係）を用いる場合に直線性を低下させる欠点を有してい
た。
【００１０】本発明の技術的課題は、かかる欠点を除去
するため、前述の各寄生容量を抑制し、出力特性の直線
性の良好な静電容量型圧力センサを提供することであ
る。
するため、前述の各寄生容量を抑制し、出力特性の直線
性の良好な静電容量型圧力センサを提供することであ
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】可動電極パットにより外
部に取り出すようにされているシリコン基板に形成され
たダイアフラム状の可動電極と、固定電極引き出しパタ
ーンにより外部に取り出すようにされているガラスのよ
うな絶縁基板に設けられた固定電極とを、対向してコン
デンサを形成するように、前記のシリコン基板と絶縁基
板を接合して構成し、先のコンデンサの静電容量が被測
定圧力によって変化することを利用した静電容量型圧力
センサの固定電極の周辺部に導体膜を設けて、測定精度
に悪影響を及ぼす固定電極の周辺部より回り込んで発生
する寄生容量を抑える。
部に取り出すようにされているシリコン基板に形成され
たダイアフラム状の可動電極と、固定電極引き出しパタ
ーンにより外部に取り出すようにされているガラスのよ
うな絶縁基板に設けられた固定電極とを、対向してコン
デンサを形成するように、前記のシリコン基板と絶縁基
板を接合して構成し、先のコンデンサの静電容量が被測
定圧力によって変化することを利用した静電容量型圧力
センサの固定電極の周辺部に導体膜を設けて、測定精度
に悪影響を及ぼす固定電極の周辺部より回り込んで発生
する寄生容量を抑える。
【００１２】また、固定電極の引き出しパターン上に絶
縁膜を介して導体膜を設けて寄生容量の発生を抑える。
縁膜を介して導体膜を設けて寄生容量の発生を抑える。
【００１３】さらに、固定電極引き出しパターンと可動
電極パットとの間に導体膜を設けて寄生容量の発生を抑
える。
電極パットとの間に導体膜を設けて寄生容量の発生を抑
える。
【００１４】
【作用】固定電極の周辺部に導体膜を配置することによ
り寄生容量Ｃｓｓｐ（図２参照）を、固定電極引き出し
パターン上および固定電極引き出しパターンと可動電極
パットの間に導体膜を配置することにより寄生容量Ｃｓ
ｐ（図２参照）を、それぞれを抑制することができる。
り寄生容量Ｃｓｓｐ（図２参照）を、固定電極引き出し
パターン上および固定電極引き出しパターンと可動電極
パットの間に導体膜を配置することにより寄生容量Ｃｓ
ｐ（図２参照）を、それぞれを抑制することができる。
【００１５】これを図２に示す等価回路により図１を参
照して説明すると、導体膜２４とリードワイヤ３５を通
して電気的に接続されたリード端子４６は、ＧＮＤある
いは回路上の安定電位に接続することにより、センサチ
ップ３０内に発生する各寄生容量Ｃｓｓｐ、Ｃｓｐを小
さく抑制することができる。つまり、センサチップ内に
並列に存在する各寄生容量を減少させることにより、良
好な直線性の出力特性を得ることができる。
照して説明すると、導体膜２４とリードワイヤ３５を通
して電気的に接続されたリード端子４６は、ＧＮＤある
いは回路上の安定電位に接続することにより、センサチ
ップ３０内に発生する各寄生容量Ｃｓｓｐ、Ｃｓｐを小
さく抑制することができる。つまり、センサチップ内に
並列に存在する各寄生容量を減少させることにより、良
好な直線性の出力特性を得ることができる。
【００１６】
【実施例】以下に、本発明に係る静電容量型圧力センサ
の実施例について、図面に基づき説明する。
の実施例について、図面に基づき説明する。
【００１７】図１は、本発明の静電容量型圧力センサの
概要図及びセンサチップの展開図であり、図１（ａ）は
キャップをはずした状態で示す斜視図、図１（ｂ）は断
面図、図１（ｃ）はセンサチップを示す斜視図、図１
（ｄ）は（ｃ）図のＡ−Ａ断面図である。ここで従来と
同一のものに対しては図３と同一の符号を付している。
概要図及びセンサチップの展開図であり、図１（ａ）は
キャップをはずした状態で示す斜視図、図１（ｂ）は断
面図、図１（ｃ）はセンサチップを示す斜視図、図１
（ｄ）は（ｃ）図のＡ−Ａ断面図である。ここで従来と
同一のものに対しては図３と同一の符号を付している。
【００１８】シリコン基板１０には、圧力に応じて変形
する可動電極として機能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。
する可動電極として機能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。
【００１９】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の下側には図１（ｂ）に示すように、キャビ
ティー部１２が形成されることになる。
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の下側には図１（ｂ）に示すように、キャビ
ティー部１２が形成されることになる。
【００２０】シリコン基板１０とガラス基板２０よりな
るセンサチップ３０には、固定電極引き出し用横穴１３
が設けられ、これによって前記固定電極２１が固定電極
引き出しパターン２２を通してキャビティー部１２の外
に引き出される。
るセンサチップ３０には、固定電極引き出し用横穴１３
が設けられ、これによって前記固定電極２１が固定電極
引き出しパターン２２を通してキャビティー部１２の外
に引き出される。
【００２１】ダイアフラム部１１である可動電極は、図
１（ｃ）に示すように、シリコン基板１０を通しガラス
基板上に設けられた固定電極パット２３と圧着されキャ
ビティー部１２の外に取り出される。
１（ｃ）に示すように、シリコン基板１０を通しガラス
基板上に設けられた固定電極パット２３と圧着されキャ
ビティー部１２の外に取り出される。
【００２２】また、可動電極として機能するダイアフラ
ム部１１と固定電極２１の周辺部より回り込む被検出圧
力によって変化する寄生容量Ｃｓｓｐ、及び固定電極の
引き出しパターン２２等により発生する被検出圧力によ
って変化しない寄生容量Ｃｓｐを抑制するガードとし
て、図１（ｃ）の斜線で示したように固定電極２１の周
辺部、固定電極引き出しパターン部２２上、及び固定電
極引き出しパターン部と可動電極パット部２３との間に
導体膜２４が配置されている。
ム部１１と固定電極２１の周辺部より回り込む被検出圧
力によって変化する寄生容量Ｃｓｓｐ、及び固定電極の
引き出しパターン２２等により発生する被検出圧力によ
って変化しない寄生容量Ｃｓｐを抑制するガードとし
て、図１（ｃ）の斜線で示したように固定電極２１の周
辺部、固定電極引き出しパターン部２２上、及び固定電
極引き出しパターン部と可動電極パット部２３との間に
導体膜２４が配置されている。
【００２３】固定電極引き出しパターン２２と導体膜２
４との間には、図１（ｄ）に示すように、固定電極引き
出しパターン２２と導体膜２４を電気的に隔離するため
絶縁膜２５が配置されている。
４との間には、図１（ｄ）に示すように、固定電極引き
出しパターン２２と導体膜２４を電気的に隔離するため
絶縁膜２５が配置されている。
【００２４】センサチップ３０は、ベース部材としての
台座４０上に接着される。台座４０にはリード端子４
４、４５、４６が設けられており、リード端子４４、４
５、４６とガラス基板２０上の固定電極２１、前記固定
電極パット２３、及び前記導体膜２４は、リードワイヤ
ー３３、３４、３５によって各端子に電気的に接続され
ている。
台座４０上に接着される。台座４０にはリード端子４
４、４５、４６が設けられており、リード端子４４、４
５、４６とガラス基板２０上の固定電極２１、前記固定
電極パット２３、及び前記導体膜２４は、リードワイヤ
ー３３、３４、３５によって各端子に電気的に接続され
ている。
【００２５】ガラス基板２０および台座４０のそれぞれ
に、大気圧導入用貫通孔３１および４３が形成されてお
り、これら二つの大気圧導入孔３１と、４３は連通して
いる。
に、大気圧導入用貫通孔３１および４３が形成されてお
り、これら二つの大気圧導入孔３１と、４３は連通して
いる。
【００２６】キャビティー部１２とセンサチップ外部の
キャップ内領域４７とを隔離するため、横穴１３は封止
剤３２によって封止される。そして、台座４０と被測定
圧導入孔４２を設けたカバー部材としてのキャップ４１
とは、ハーメチックシールによってシールされる。
キャップ内領域４７とを隔離するため、横穴１３は封止
剤３２によって封止される。そして、台座４０と被測定
圧導入孔４２を設けたカバー部材としてのキャップ４１
とは、ハーメチックシールによってシールされる。
【００２７】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、固定電極の周辺部、固定電極引き出しパターン部
上、及び固定電極引き出しパターン部と固定電極パット
部との間に導体膜を配置することにより、センサチップ
内に発生する各寄生容量を抑制することができる。
ば、固定電極の周辺部、固定電極引き出しパターン部
上、及び固定電極引き出しパターン部と固定電極パット
部との間に導体膜を配置することにより、センサチップ
内に発生する各寄生容量を抑制することができる。
【００２８】つまり、センサチップの理想的なセンサ静
電容量と並列に存在する各寄生容量を減少させることに
より、良好な直線性の出力特性を得ることができる。
電容量と並列に存在する各寄生容量を減少させることに
より、良好な直線性の出力特性を得ることができる。
【図１】本発明の静電容量型圧力センサの概要図及び展
開図、図１（ａ）はキャップをはずした外観斜視図、図
１（ｂ）は断面図、図１（ｃ）はセンサチップを示す斜
視図、図１（ｄ）は（ｃ）図のＡ−Ａ断面図。
開図、図１（ａ）はキャップをはずした外観斜視図、図
１（ｂ）は断面図、図１（ｃ）はセンサチップを示す斜
視図、図１（ｄ）は（ｃ）図のＡ−Ａ断面図。
【図２】本発明の静電容量型圧力センサチップの等価回
路。
路。
【図３】従来の静電容量型圧力センサの概要図、図３
（ａ）はキャップをはずした外観斜視図、図３（ｂ）は
断面図。
（ａ）はキャップをはずした外観斜視図、図３（ｂ）は
断面図。
【図４】従来の静電容量型圧力センサチップの等価回
路。
路。
１０ シリコン基板 １１ ダイアフラム部（可動電極） １２ キャビティー部 １３ 固定電極引き出し用横穴 ２０ ガラス基板 ２１ 固定電極 ２２ 固定電極引き出しパターン ２３ 可動電極パット ２４ 導体膜 ２５ 絶縁膜 ３０ センサチップ ３１ 大気圧導入孔 ３２ 封止剤 ３３、３４、３５ リードワイヤー ４０ 台座 ４１ キャップ ４２ 被測定圧導入孔 ４３ 大気圧導入孔 ４４、４５、４６ リード端子 ４７ キャップ内領域 Ｃｓｓｐ 被検出圧力によって変化する寄生容量 Ｃｓｐ 被検出圧力によって変化しない寄生容量 Ｃｓ 被検出圧力によって変化する静電容量
Claims (3)
- 【請求項１】 可動電極パットにより外部に取り出され
るシリコン基板に形成された可動電極と、固定電極引き
出しパターンにより外部に取り出される絶縁基板に設け
られた固定電極とを対向させて、前記シリコン基板と絶
縁基板を接合して構成した静電容量型圧力センサにおい
て、前記固定電極の周辺部に導体膜を設けたことを特徴
とする静電容量型圧力センサ。 - 【請求項２】 前記固定電極引き出しパターン上に絶縁
膜を介して導体膜を設けたことを特徴とする請求項１記
載の静電容量型圧力センサ。 - 【請求項３】 前記固定電極引き出しパターンと前記可
動電極パットとの間に導体膜を設けることを特徴とする
請求項１または２記載の静電容量型圧力センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02585895A JP3370810B2 (ja) | 1995-01-20 | 1995-01-20 | 静電容量型圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02585895A JP3370810B2 (ja) | 1995-01-20 | 1995-01-20 | 静電容量型圧力センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08201204A true JPH08201204A (ja) | 1996-08-09 |
| JP3370810B2 JP3370810B2 (ja) | 2003-01-27 |
Family
ID=12177527
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02585895A Expired - Fee Related JP3370810B2 (ja) | 1995-01-20 | 1995-01-20 | 静電容量型圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3370810B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0779497A3 (en) * | 1995-12-15 | 1998-03-04 | Lucent Technologies Inc. | Fingerprint acquisition sensor |
| US6246566B1 (en) | 1999-02-08 | 2001-06-12 | Amkor Technology, Inc. | Electrostatic discharge protection package and method |
| US6538456B1 (en) | 1995-12-15 | 2003-03-25 | Veridicom, Inc. | Capacitive fingerprint sensor with adjustable gain |
-
1995
- 1995-01-20 JP JP02585895A patent/JP3370810B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0779497A3 (en) * | 1995-12-15 | 1998-03-04 | Lucent Technologies Inc. | Fingerprint acquisition sensor |
| US6538456B1 (en) | 1995-12-15 | 2003-03-25 | Veridicom, Inc. | Capacitive fingerprint sensor with adjustable gain |
| US6246566B1 (en) | 1999-02-08 | 2001-06-12 | Amkor Technology, Inc. | Electrostatic discharge protection package and method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3370810B2 (ja) | 2003-01-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |