JPH09210825A - 圧力センサ - Google Patents
圧力センサInfo
- Publication number
- JPH09210825A JPH09210825A JP3891796A JP3891796A JPH09210825A JP H09210825 A JPH09210825 A JP H09210825A JP 3891796 A JP3891796 A JP 3891796A JP 3891796 A JP3891796 A JP 3891796A JP H09210825 A JPH09210825 A JP H09210825A
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- JP
- Japan
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- cavity
- hole
- pressure
- sensor
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 センサ用キャビテイ部に塵埃等が侵入するこ
とによる特性劣化が起こらないようにした信頼性の高い
ゲージ圧測定用の静電容量型圧力センサを供すること。 【解決手段】 センサ用キャビテイ５を構成する絶縁基
板３に設けられた大気導入用の貫通孔８と、この絶縁基
板３に接合して設けられた第２のキャビテイ１８の薄膜
部１７を介して、台座７に設けた大気導入用貫通孔１４
とを連通させる。
とによる特性劣化が起こらないようにした信頼性の高い
ゲージ圧測定用の静電容量型圧力センサを供すること。 【解決手段】 センサ用キャビテイ５を構成する絶縁基
板３に設けられた大気導入用の貫通孔８と、この絶縁基
板３に接合して設けられた第２のキャビテイ１８の薄膜
部１７を介して、台座７に設けた大気導入用貫通孔１４
とを連通させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ゲージ圧測定用静
電容量型圧力センサに関する。
電容量型圧力センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のゲージ圧測定用の静電容量型圧力
センサとして、一般に、図２に示す圧力センサが知られ
ている。図２に示す従来の静電容量型圧力センサは、シ
リコン基板１には圧力に応じて変形する可動電極として
機能するダイヤフラム部２を有しており、絶縁基板とし
てのガラス基板３上には、固定電極４が形成されてい
る。シリコン基板１とガラス基板３とは、その一部が接
合しており、これによって、ダイヤフラム部２の下側に
は、センサ用キャビテイ部５が形成される。
センサとして、一般に、図２に示す圧力センサが知られ
ている。図２に示す従来の静電容量型圧力センサは、シ
リコン基板１には圧力に応じて変形する可動電極として
機能するダイヤフラム部２を有しており、絶縁基板とし
てのガラス基板３上には、固定電極４が形成されてい
る。シリコン基板１とガラス基板３とは、その一部が接
合しており、これによって、ダイヤフラム部２の下側に
は、センサ用キャビテイ部５が形成される。
【０００３】これらシリコン基板１及びガラス基板３
は、ベース部材としての台座７上に接着されている。台
座７には、リード端子９が設けられており、リード端子
９とガラス基板上の固定電極４とは、リードワイヤ１０
によって、電気的に接続されている。ガラス基板３及び
台座７のそれぞれに、大気導入用貫通孔８及び１４が形
成されており、これら二つの大気導入用貫通孔８，１４
は連通している。
は、ベース部材としての台座７上に接着されている。台
座７には、リード端子９が設けられており、リード端子
９とガラス基板上の固定電極４とは、リードワイヤ１０
によって、電気的に接続されている。ガラス基板３及び
台座７のそれぞれに、大気導入用貫通孔８及び１４が形
成されており、これら二つの大気導入用貫通孔８，１４
は連通している。
【０００４】シリコン基板１とガラス基板３よりなるセ
ンサチップ６には、固定電極引き出し用横穴１５が設け
られ、これによって、固定電極４がキャビテイ部５の外
に引き出される。キャビテイ部５とセンサチップ外部の
キャップ内領域２０とを隔離するため、横穴１５は封止
剤１１によって封止される。台座７と被測定圧力導入用
貫通穴１２を設けたカバー部材としてのキャップ１３と
は、超音波溶着によってシールされる。
ンサチップ６には、固定電極引き出し用横穴１５が設け
られ、これによって、固定電極４がキャビテイ部５の外
に引き出される。キャビテイ部５とセンサチップ外部の
キャップ内領域２０とを隔離するため、横穴１５は封止
剤１１によって封止される。台座７と被測定圧力導入用
貫通穴１２を設けたカバー部材としてのキャップ１３と
は、超音波溶着によってシールされる。
【０００５】次に、以上により構成された静電容量型圧
力センサの動作原理を説明する。被測定圧力導入用貫通
穴１２を通して、圧力伝達物質により圧力が伝達され
て、可動電極として機能するダイヤフラム部２に圧力が
加わると、ダイヤフラム部２は圧力に対応して変形す
る。ダイヤフラム部２の変形によって、可動電極として
のダイヤフラム部２と固定電極４との間のギャップが変
化することになる。ここで、可動電極としてのダイヤフ
ラム部２と固定電極４とで形成される静電容量は、ｃ＝
ξ（Ａ／ｄ）の関係がある。ここで、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。
力センサの動作原理を説明する。被測定圧力導入用貫通
穴１２を通して、圧力伝達物質により圧力が伝達され
て、可動電極として機能するダイヤフラム部２に圧力が
加わると、ダイヤフラム部２は圧力に対応して変形す
る。ダイヤフラム部２の変形によって、可動電極として
のダイヤフラム部２と固定電極４との間のギャップが変
化することになる。ここで、可動電極としてのダイヤフ
ラム部２と固定電極４とで形成される静電容量は、ｃ＝
ξ（Ａ／ｄ）の関係がある。ここで、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。
【０００６】従って、ダイヤフラム部２と固定電極４間
の電極間ギャップの変化によって、静電容量が変化する
ことにより、更に、被測定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。
の電極間ギャップの変化によって、静電容量が変化する
ことにより、更に、被測定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。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】静電容量型圧力センサ
は、固定電極と可動電極とのギャップにより、静電容量
を形成する機構になっているので、このギャップに塵埃
等の不純物が侵入すると、特性が大きく変化し、測定精
度劣化の原因になる。従来の静電容量型圧力センサで
は、ガラス基板と台座を連通する大気導入用の貫通孔が
設けられているため、この大気導入用の貫通孔を通って
コンデンサを形成する固定電極と可動電極の間のセンサ
用キャビテイ部に、ほこり、塵埃等が侵入することによ
り、特性劣化を起こすといった欠点があった。
は、固定電極と可動電極とのギャップにより、静電容量
を形成する機構になっているので、このギャップに塵埃
等の不純物が侵入すると、特性が大きく変化し、測定精
度劣化の原因になる。従来の静電容量型圧力センサで
は、ガラス基板と台座を連通する大気導入用の貫通孔が
設けられているため、この大気導入用の貫通孔を通って
コンデンサを形成する固定電極と可動電極の間のセンサ
用キャビテイ部に、ほこり、塵埃等が侵入することによ
り、特性劣化を起こすといった欠点があった。
【０００８】そこで、本発明の目的は、シリコン基板と
ガラス基板との間に形成されるキャビテイ部に塵埃が侵
入するという問題を解決した、高信頼性の静電容量型圧
力センサを提供することである。
ガラス基板との間に形成されるキャビテイ部に塵埃が侵
入するという問題を解決した、高信頼性の静電容量型圧
力センサを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】圧力により変形する可動
電極として機能するダイヤフラム部を有するシリコン基
板と固定電極が形成された絶縁基板とのそれぞれの電極
を対向させて、前記シリコン基板と前記絶縁基板を接合
してセンサ用キャビテイ部を内包するセンサチップを構
成し、このセンサチップを大気導入用貫通孔を有するベ
ース部材（台座）に固定する一方、被測定圧力導入用貫
通穴を有するカバー部材を覆設し、前記シリコン基板に
設けられた圧力伝達物質により伝えられた圧力により変
形する可動電極としてのダイヤフラム部と、前記絶縁基
板上に形成された固定電極とにより構成されたコンデン
サの静電容量が、被測定圧力により変化することを利用
した静電容量型圧力センサにおいて、前記絶縁基板に設
けられた貫通孔とつながる第二のキャビテイと第二のダ
イヤフラム部を持つシリコン基板を前記絶縁基板と接合
し、被測定圧力導入側と大気導入側との両方にダイヤフ
ラムを有する２重ダイヤフラム構造とする。
電極として機能するダイヤフラム部を有するシリコン基
板と固定電極が形成された絶縁基板とのそれぞれの電極
を対向させて、前記シリコン基板と前記絶縁基板を接合
してセンサ用キャビテイ部を内包するセンサチップを構
成し、このセンサチップを大気導入用貫通孔を有するベ
ース部材（台座）に固定する一方、被測定圧力導入用貫
通穴を有するカバー部材を覆設し、前記シリコン基板に
設けられた圧力伝達物質により伝えられた圧力により変
形する可動電極としてのダイヤフラム部と、前記絶縁基
板上に形成された固定電極とにより構成されたコンデン
サの静電容量が、被測定圧力により変化することを利用
した静電容量型圧力センサにおいて、前記絶縁基板に設
けられた貫通孔とつながる第二のキャビテイと第二のダ
イヤフラム部を持つシリコン基板を前記絶縁基板と接合
し、被測定圧力導入側と大気導入側との両方にダイヤフ
ラムを有する２重ダイヤフラム構造とする。
【００１０】センサ用キャビテイにつながる絶縁基板に
設けられた大気導入用の貫通孔と連通する第二のキャビ
テイを有するように接合されたシリコン基板の薄膜部
（第二のダイヤフラム部）が、台座の大気導入用貫通孔
側からの大気の圧力に応じて大気の圧力と平衡するまで
変形する。このようにして、基準圧として作用し、被測
定圧力の検出を可能とする。同時に、大気側から侵入す
る塵埃等を第二のダイヤフラム部が遮断するので、信頼
性の高いゲージ圧を検出することができる。
設けられた大気導入用の貫通孔と連通する第二のキャビ
テイを有するように接合されたシリコン基板の薄膜部
（第二のダイヤフラム部）が、台座の大気導入用貫通孔
側からの大気の圧力に応じて大気の圧力と平衡するまで
変形する。このようにして、基準圧として作用し、被測
定圧力の検出を可能とする。同時に、大気側から侵入す
る塵埃等を第二のダイヤフラム部が遮断するので、信頼
性の高いゲージ圧を検出することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、実施例により本発明の具体
的な実施の形態について図面に基づいて詳述する。
的な実施の形態について図面に基づいて詳述する。
【００１２】（実施例１）図１は、本発明の実施例であ
る静電容量型圧力センサの構造を示す断面図である。図
１に示す静電容量型圧力センサは、シリコン基板１には
圧力により変形する可動電極としてのダイヤフラム部２
が形成され、ガラス基板３上には固定電極４が形成され
ている。シリコン基板１とガラス基板３とは、その一部
において、陽極接合により接合されており、これによっ
て、ダイヤフラム部２の下側には、センサキャビテイ５
が形成されている。また、別に、シリコン基板１６を、
薄膜部１７で閉ざされるように異方性エッチングにより
キャビテイ（第二のキャビテイ）１８を作製する。製作
方法は、具体的には、シリコン基板１６の薄膜を形成す
る部分に、膜厚に相当する厚さだけ高濃度のボロン拡散
を行い、次に、ボロン拡散した側の反対側から、マスキ
ングにより作製された面により異方性エッチングを行
い、高濃度ボロン拡散された部分でエッチングが止まる
ようにして薄膜部（第二のダイヤフラム部）１７を形成
する。次いで、ガラス基板３のセンサキャビティの背面
側とシリコン基板１６のキャビテイ１８の開口した側の
面を陽極接合により接合する。このようにして、シリコ
ン基板１及びガラス基板３によって構成されたセンサチ
ップ６に、キャビテイ１８を形成したシリコン基板１６
を接合したチップを台座７上に接着する。台座７には、
リード端子９、大気導入用貫通孔１４を設けており、リ
ード端子９と固定電極４は、リードワイヤ１０によって
電気的に接続されている。
る静電容量型圧力センサの構造を示す断面図である。図
１に示す静電容量型圧力センサは、シリコン基板１には
圧力により変形する可動電極としてのダイヤフラム部２
が形成され、ガラス基板３上には固定電極４が形成され
ている。シリコン基板１とガラス基板３とは、その一部
において、陽極接合により接合されており、これによっ
て、ダイヤフラム部２の下側には、センサキャビテイ５
が形成されている。また、別に、シリコン基板１６を、
薄膜部１７で閉ざされるように異方性エッチングにより
キャビテイ（第二のキャビテイ）１８を作製する。製作
方法は、具体的には、シリコン基板１６の薄膜を形成す
る部分に、膜厚に相当する厚さだけ高濃度のボロン拡散
を行い、次に、ボロン拡散した側の反対側から、マスキ
ングにより作製された面により異方性エッチングを行
い、高濃度ボロン拡散された部分でエッチングが止まる
ようにして薄膜部（第二のダイヤフラム部）１７を形成
する。次いで、ガラス基板３のセンサキャビティの背面
側とシリコン基板１６のキャビテイ１８の開口した側の
面を陽極接合により接合する。このようにして、シリコ
ン基板１及びガラス基板３によって構成されたセンサチ
ップ６に、キャビテイ１８を形成したシリコン基板１６
を接合したチップを台座７上に接着する。台座７には、
リード端子９、大気導入用貫通孔１４を設けており、リ
ード端子９と固定電極４は、リードワイヤ１０によって
電気的に接続されている。
【００１３】ガラス基板３に設けられた大気導入用貫通
孔８は、シリコン基板１６に設けられたキャビテイ１８
と連通し、シリコン基板１６の薄膜部１７を介して、台
座７側の大気導入用貫通孔１４と連通している。従っ
て、センサキャビテイ５側の密封された空間の圧力と大
気圧の圧力が一致するまで、薄膜部１７がたわみ、大気
圧伝達媒体として作用する。センサキャビテイ５は、シ
リコン基板１６の薄膜部１７により大気から遮断されて
いるので、ダイヤフラム部２のセンサキャビテイ側の面
には、大気側の塵埃や湿度が遮断され、信頼性の高いも
のになる。
孔８は、シリコン基板１６に設けられたキャビテイ１８
と連通し、シリコン基板１６の薄膜部１７を介して、台
座７側の大気導入用貫通孔１４と連通している。従っ
て、センサキャビテイ５側の密封された空間の圧力と大
気圧の圧力が一致するまで、薄膜部１７がたわみ、大気
圧伝達媒体として作用する。センサキャビテイ５は、シ
リコン基板１６の薄膜部１７により大気から遮断されて
いるので、ダイヤフラム部２のセンサキャビテイ側の面
には、大気側の塵埃や湿度が遮断され、信頼性の高いも
のになる。
【００１４】固定電極２１をセンサキャビテイ５から外
部に引き出すための横穴１５は、封止剤１１によって封
止されている。そして、台座７と被測定用貫通穴１２を
設けたキャップ１３とは、超音波溶接機によってシール
される。
部に引き出すための横穴１５は、封止剤１１によって封
止されている。そして、台座７と被測定用貫通穴１２を
設けたキャップ１３とは、超音波溶接機によってシール
される。
【００１５】
【発明の効果】本発明により、可動電極部と固定電極部
との間のセンサ用キャビテイ部に塵埃等の侵入を防止し
ながら大気圧を伝達することができるため、特性劣化の
起こりにくい、信頼性の高いゲージ圧測定用の静電容量
型圧力センサを提供することができる。
との間のセンサ用キャビテイ部に塵埃等の侵入を防止し
ながら大気圧を伝達することができるため、特性劣化の
起こりにくい、信頼性の高いゲージ圧測定用の静電容量
型圧力センサを提供することができる。
【図１】本発明の実施例にかかる静電容量型圧力センサ
の構造例を示す断面図。
の構造例を示す断面図。
【図２】従来の静電容量型圧力センサの構造を示す断面
図。
図。
１，１６ シリコン基板 ２ ダイヤフラム部 ３ ガラス基板（絶縁基板） ４ 固定電極 ５ （センサ）キャビテイ ６ センサチップ ７ 台座（ベース部材） ８ （大気導入用）貫通孔（ガラス基板側） ９ リード端子 １０ リードワイヤ １１ 封止剤 １２ （被測定圧力導入用）貫通穴 １３ キャップ（カバー部材） １４ （大気導入用）貫通孔（台座側） １５ （固定電極引き出し用）横穴 １７ 薄膜部（第二のダイヤフラム部） １８ （第二の）キャビテイ ２０ キャップ内領域
Claims (1)
- 【請求項１】 圧力により変形する可動電極として機能
するダイヤフラム部を有するシリコン基板と、一部に貫
通孔を有する固定電極が形成された絶縁基板とのそれぞ
れの電極を所定の距離をおいて対向配置させ、前記シリ
コン基板と前記絶縁基板を接合してコンデンサを形成
し、前記絶縁基板の貫通孔とつながる空洞を持つシリコ
ン基板を前記絶縁基板と接合して構成したことを特徴と
する静電容量型圧力センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3891796A JPH09210825A (ja) | 1996-01-31 | 1996-01-31 | 圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3891796A JPH09210825A (ja) | 1996-01-31 | 1996-01-31 | 圧力センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09210825A true JPH09210825A (ja) | 1997-08-15 |
Family
ID=12538573
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3891796A Pending JPH09210825A (ja) | 1996-01-31 | 1996-01-31 | 圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09210825A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107941409A (zh) * | 2017-10-19 | 2018-04-20 | 南京大学 | 一种基于纳米粒子点阵的电阻式气体压力计 |
| CN114264403A (zh) * | 2021-12-03 | 2022-04-01 | 北京晨晶精仪电子有限公司 | 真空规颗粒阻挡结构 |
-
1996
- 1996-01-31 JP JP3891796A patent/JPH09210825A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107941409A (zh) * | 2017-10-19 | 2018-04-20 | 南京大学 | 一种基于纳米粒子点阵的电阻式气体压力计 |
| CN114264403A (zh) * | 2021-12-03 | 2022-04-01 | 北京晨晶精仪电子有限公司 | 真空规颗粒阻挡结构 |
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