JPH10170376A - Capacitive pressure sensor - Google Patents
Capacitive pressure sensorInfo
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- JPH10170376A JPH10170376A JP33331796A JP33331796A JPH10170376A JP H10170376 A JPH10170376 A JP H10170376A JP 33331796 A JP33331796 A JP 33331796A JP 33331796 A JP33331796 A JP 33331796A JP H10170376 A JPH10170376 A JP H10170376A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】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 between opposed 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一
般に図4および図5に示す圧力センサが知られている。
図4は圧力センサの断面図であり、図5は圧力センサの
上部封止筐体43を除いた状態の外観斜視図である。2. Description of the Related Art A pressure sensor shown in FIGS. 4 and 5 is generally known as this type of capacitance type pressure sensor.
FIG. 4 is a cross-sectional view of the pressure sensor, and FIG. 5 is an external perspective view of the pressure sensor without the upper sealing housing 43.
【0003】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。図示のようにシリ
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、ダイアフラム部11の下側にはキャビティー部
12が形成されている。The silicon substrate 10 has a diaphragm 11 that is deformed in response to pressure, and the glass substrate 20 has a fixed electrode 21 formed thereon. As shown, the silicon substrate 10 and the glass substrate 20 are joined at a part thereof, and a cavity 12 is formed below the diaphragm 11.
【0004】これらシリコン基板10及びガラス基板2
0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によってケースとしての下部封止
筐体41上に接着されている。また、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に大気圧導入用、または被測定
圧力と比較する圧力を導入する為の通路42が形成され
ている。下部封止筐体41には、モールド成型時に一緒
に作成されたボンディングパッド51,52,53が配
置されている。ガラス基板20の上面には固定電極21
を引き出したボンディングパッド23と、ダイアフラム
部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。The silicon substrate 10 and the glass substrate 2
0 constitutes the sensor chip 30, and the sensor chip 30 is adhered to the lower sealing housing 41 as a case by the glass substrate 20. In addition, the sensor chip 30
A passage 42 for introducing atmospheric pressure or for introducing a pressure to be compared with a measured pressure is formed in the lower sealing housing 41 in which the glass substrate 20 and the sensor chip 30 are arranged. Bonding pads 51, 52, and 53 formed together during molding are arranged in the lower sealing housing 41. The fixed electrode 21 is provided on the upper surface of the glass substrate 20.
And a bonding pad 22 from which the movable electrode 13 formed on the diaphragm portion 11 is drawn.
【0005】ボンディングパッド22,23は各々は信
号処理回路71に形成されたボンディングパッド24,
25にリード線61,62によって接続される。The bonding pads 22 and 23 are respectively formed on the bonding pads 24 and 23 formed on the signal processing circuit 71.
25 is connected by lead wires 61 and 62.
【0006】また、信号処理回路71には、入出力パッ
ド26,27,28が形成されており、これらボンディ
ングパッド26,27,28は、下部封止筐体41に植
設されたリード端子51,52,53からリード線8
3,84,85によって接続されている。The signal processing circuit 71 has input / output pads 26, 27, 28 formed thereon, and these bonding pads 26, 27, 28 are connected to the lead terminals 51 implanted in the lower sealing housing 41. , 52, 53 to lead wire 8
3, 84, 85.
【0007】そして、下部封止筐体41と被測定圧力導
入の為の導入路(穴)44を設けた上部封止筐体43と
は超音波溶着等によってシールされる。[0007] The lower sealed housing 41 and the upper sealed housing 43 provided with an introduction path (hole) 44 for introducing a measured pressure are sealed by ultrasonic welding or the like.
【0008】図示の従来型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。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。In the illustrated conventional capacitance type pressure sensor, when pressure is applied to the diaphragm 11, the diaphragm 11 is deformed according to the magnitude of the pressure. The deformation of the diaphragm 11 causes the movable electrode 13 and the fixed electrode 21
Will change. Here, c = ξ (A / d) between the movable electrode 13 and the fixed electrode 21.
There is a relationship. Here, c: capacitance, Δ: dielectric constant of air, A: electrode area, d: gap between electrodes.
【0009】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、さらに、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 since there is a certain correlation between the pressure and the gap between the electrodes, the pressure is detected by detecting the capacitance. You can know.
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の静電
容量形圧力センサでは、図6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C
sは、1,2pFと微小であり、センサチップ30及び
信号処理回路71を封止筐体に配置し、センサチップ3
0のボンディングパッド22,23を信号処理回路71
のボンディングパッド24,25とをリード線61,6
2によって接続する。By the way, in the conventional capacitance type pressure sensor, as shown in an equivalent circuit of FIG.
The capacitance C of the sensor chip that changes according to the detected pressure
s is as small as 1 or 2 pF, and the sensor chip 30 and the signal processing circuit 71 are arranged in a sealed housing, and the sensor chip 3
0 to the signal processing circuit 71.
Bonding pads 24 and 25 with lead wires 61 and 6
Connect by two.
【0011】しかしながら、ボンディングパッド22,
23,24,25及びリード線61,62及び信号処理
回路71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、導体91を介して構成される静電容量C
d1、Cd2、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、センサチップの静電容量の逆数
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, the bonding pads 22,
When an external conductor 91 approaches the wiring patterns 23, 24, 25, the lead wires 61, 62 and the signal processing circuit 71, the capacitance C formed via the conductor 91 is reduced.
It becomes a parasitic capacitance existing in parallel with d1, Cd2, and the capacitance Cs of the sensor chip, and has a drawback that the linearity is reduced when the reciprocal characteristic of the capacitance of the sensor chip is used.
【0012】また、周辺の外部導体の接近距離が変化し
た場合には、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 peripheral external conductor changes, the parasitic capacitance changes and the sensor output becomes unstable.
【0013】そこで、本発明の技術的課題(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、入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。Therefore, the technical problem (object) of the present invention is as follows.
An object of the present invention is to provide a capacitance-type pressure sensor which suppresses a parasitic capacitance formed by a conductor approaching an outer periphery of a sensor, has good linearity of input / output characteristics, and has small output fluctuation due to the influence of the external conductor.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】本発明によれば、封止筐
体と、この封止筐体内に収納され電極部が形成された第
1の基板および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の基板から成り、前記ダイアフラム部お
よび前記電極部が互いに対向してギャップを形成するよ
うに構成されたセンサチップと、このセンサチップにボ
ンディングワイヤを介して接続されるボンディングパッ
トが形成され、前記ダイアフラム部の変形を電気信号と
して処理する信号処理回路と、前記封止筐体に植設され
前記信号処理回路と接続するための入出力用リード端子
とを備えた圧力センサにおいて、前記封止筐体は、導電
性を有する樹脂材料を使用したことを特徴とする静電容
量型圧力センサが得られる。According to the present invention, a sealed housing, a first substrate housed in the sealed housing on which an electrode portion is formed, and a diaphragm portion deformable in response to pressure are formed. And a bonding pad connected to the sensor chip via a bonding wire. The sensor chip includes a second substrate, and the diaphragm portion and the electrode portion are opposed to each other to form a gap. A pressure sensor comprising a signal processing circuit for processing the deformation of the diaphragm as an electric signal, and an input / output lead terminal implanted in the sealed housing and connected to the signal processing circuit. As the sealed housing, a capacitance type pressure sensor using a conductive resin material is obtained.
【0015】[0015]
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態による静電容
量型圧力センサでは、センサチップと信号処理回路とを
収納するケースは、導電性を有する樹脂材料で成型され
てどり、ケースをガードとして用いる。すなわち、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
を抑制するものである。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In a capacitance type pressure sensor according to an embodiment of the present invention, a case accommodating a sensor chip and a signal processing circuit is molded from a conductive resin material and guards the case. Used as That is, the capacitance generated between the conductor outside the case and the wiring inside the case is suppressed.
【0016】本発明の実施の形態による静電容量型圧力
センサを以下の実施例において図面に基づき説明する。A capacitance type pressure sensor according to an embodiment of the present invention will be described in the following examples with reference to the drawings.
【0017】[0017]
【実施例】本発明の静電容量型圧力センサは、ケースと
しての下・上部封止筐体41,43にシリコン基板10
およびガラス基板20を収納している。シリコン基板1
0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。図示のようにシリコン基板10とガラス基板2
0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。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A capacitance type pressure sensor according to the present invention comprises a silicon substrate 10 on lower and upper sealed housings 41 and 43 as cases.
And a glass substrate 20. Silicon substrate 1
At 0, a diaphragm portion 11 that is deformed in response to pressure is formed, and a fixed electrode 21 is formed on a glass substrate 20. As shown, a silicon substrate 10 and a glass substrate 2
0 is joined at a part thereof, so that the cavity portion 12
Is formed.
【0018】これらシリコン基板10及びガラス基板2
0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。また、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に大気圧導入用、または被測定圧力と比較する
圧力を導入する為の通路42が形成されている。下部封
止筐体41は、モールド成型時に一緒に作成された絶縁
体部分45を備え、リード端子51,52,53が植設
・配置されている。ガラス基板20の上面には固定電極
21を引き出したボンディングパッド23と、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。These silicon substrate 10 and glass substrate 2
0 constitutes the sensor chip 30, and the sensor chip 30 is adhered on the lower sealing housing 41 by the glass substrate 20. Further, a passage 42 for introducing atmospheric pressure or for introducing a pressure to be compared with a measured pressure is formed in the glass substrate 20 constituting the sensor chip 30 and the lower sealing housing 41 in which the sensor chip 30 is disposed. I have. The lower sealing housing 41 includes an insulator portion 45 formed together during molding, and lead terminals 51, 52, and 53 are implanted and 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.
【0019】ボンディングパッド22,23の各々は信
号処理回路71に形成されたボンディングパッド24,
25にリード線(ボンディングワイヤー)61,62に
よって接続される。Each of the bonding pads 22 and 23 is connected to a bonding pad 24 formed on the signal processing circuit 71.
25 are connected by lead wires (bonding wires) 61 and 62.
【0020】また、信号処理回路71には、入出力用ボ
ンディングパッド26,27,28が形成されている。
これら入出力用パッド26,27,28は、下部封止筐
体41の絶縁体部分45に植設されたリード端子51,
52,53と入出力用リード線83,84,85を介し
て接続されている。The signal processing circuit 71 has input / output bonding pads 26, 27, and 28 formed thereon.
These input / output pads 26, 27, 28 are connected to the lead terminals 51,
52, 53 are connected via input / output lead wires 83, 84, 85.
【0021】そして、下部封止筐体41と被測定圧力導
入の為の導入路(穴)44を設けた上部封止筐体43と
は超音波溶着等によってシールされる。Then, the lower sealed casing 41 and the upper sealed casing 43 provided with an introduction path (hole) 44 for introducing a measured pressure are sealed by ultrasonic welding or the like.
【0022】封止筐体41,43は、導電性を有する樹
脂材料による成型品であり、回路のGNDあるいは回路
の安定電位に接続することによって、封止筐体41,4
3の外部周辺に接近する導体91とケース内部の配線間
に発生する静電容量を抑制する為のガードとする。The sealing casings 41 and 43 are molded products made of a conductive resin material, and are connected to the GND of the circuit or to a stable potential of the circuit to thereby form the sealing casings 41 and 4.
3 is a guard for suppressing the capacitance generated between the conductor 91 approaching the outer periphery and the wiring inside the case.
【0023】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
性で安定な入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 capacitance of the sensor chip, stable input / output characteristics with good linearity can be obtained.
【0024】従って、図3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、ボンディングパッド22,23,24,25
及びリード線61,62及び信号処理回路71の配線パ
ターン周辺に、発生する静電容量Cdを小さく抑制する
ことができる。Accordingly, as shown in the equivalent circuit of FIG. 3, the capacitance Cs of the sensor chip which varies with the pressure to be detected.
In parallel with the bonding pads 22, 23, 24, 25
Further, the capacitance Cd generated around the wiring patterns of the lead wires 61 and 62 and the signal processing circuit 71 can be suppressed to be small.
【0025】[0025]
【発明の効果】以上、説明したように、本発明の静電容
量型圧力センサによれば、センサチップと信号処理回路
を導電性を有する樹脂材料で成型されたケースに収納
し、ケースをガードとして用いることにより、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。As described above, according to the capacitance type pressure sensor of the present invention, the sensor chip and the signal processing circuit are housed in a case molded of a conductive resin material, and the case is guarded. As a result, the capacitance generated between the conductor outside the case and the wiring inside the case can be suppressed.
【0026】この結果、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良好な直線性で安定な
入出力特性を得ることができる。As a result, good linearity and stable input / output characteristics for reducing the parasitic capacitance existing in parallel with the capacitance of the sensor chip can be obtained.
【図1】本発明の静電容量型圧力センサによる一実施例
の断面図である。FIG. 1 is a sectional view of an embodiment of a capacitance type pressure sensor of the present invention.
【図2】図1の静電容量型圧力センサの上部封止筐体4
3を除いた外観斜視図である。FIG. 2 is an upper sealed housing 4 of the capacitance type pressure sensor of FIG.
It is an external appearance perspective view except 3.
【図3】本発明の静電容量型圧力センサの等価回路であ
る。FIG. 3 is an equivalent circuit of the capacitance type pressure sensor of the present invention.
【図4】従来の静電容量型圧力センサの断面図である。FIG. 4 is a sectional view of a conventional capacitance type pressure sensor.
【図5】図4の従来の静電容量型センサの上部封止筐体
43を除いた外観図である。5 is an external view of the conventional capacitance type sensor of FIG. 4 excluding an upper sealing case 43. FIG.
【図6】図4および図5の従来の静電容量型圧力センサ
の等価回路である。6 is an equivalent circuit of the conventional capacitance type pressure sensor of FIGS. 4 and 5. FIG.
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 22,23,24,25,26,27,28 ボンデ
ィングパッド 30 センサチップ 41 下部封止筐体 42 通路 43 上部封止筐体 44 導入路(穴) 45 絶縁体部分 51,52,53 リード端子 61,62 リード線(ボンディングワイヤ) 71 信号処理回路 83,84,85 入出力用リード線DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Silicon substrate 11 Diaphragm part 12 Cavity part 13 Movable electrode 20 Glass substrate 21 Fixed electrode 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 Bonding pad 30 Sensor chip 41 Lower sealed housing 42 Passage 43 Upper sealed housing Body 44 Introducing path (hole) 45 Insulator part 51, 52, 53 Lead terminal 61, 62 Lead wire (bonding wire) 71 Signal processing circuit 83, 84, 85 I / O lead wire
Claims (2)
電極部が形成された第1の基板および圧力に応じて変形
するダイアフラム部が形成された第2の基板から成り、
前記ダイアフラム部および前記電極部が互いに対向して
ギャップを形成するように構成されたセンサチップと、
このセンサチップにボンディングワイヤを介して接続さ
れるボンディングパットが形成され、前記ダイアフラム
部の変形を電気信号として処理する信号処理回路と、前
記封止筐体に植設され前記信号処理回路と接続するため
の入出力用リード端子とを備えた圧力センサにおいて、
前記封止筐体は、導電性を有する樹脂材料を使用したこ
とを特徴とする静電容量型圧力センサ。A first substrate which is housed in the sealed housing, on which an electrode portion is formed, and a second substrate on which a diaphragm portion which is deformed in response to pressure is formed;
A sensor chip configured such that the diaphragm portion and the electrode portion face each other to form a gap,
A bonding pad connected to the sensor chip via a bonding wire is formed, a signal processing circuit for processing the deformation of the diaphragm portion as an electric signal, and a signal processing circuit implanted in the sealing housing and connected to the signal processing circuit. Pressure sensor with input and output lead terminals for
A capacitance type pressure sensor, wherein the sealing housing is made of a conductive resin material.
において、前記封止筐体は、絶縁体部分を備え、この絶
縁体部分に前記入出力用リード端子を植設したことを特
徴とする静電容量型圧力センサ。2. The capacitance type pressure sensor according to claim 1, wherein the sealing housing includes an insulator portion, and the input / output lead terminal is implanted in the insulator portion. Capacitance type pressure sensor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33331796A JPH10170376A (en) | 1996-12-13 | 1996-12-13 | Capacitive pressure sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33331796A JPH10170376A (en) | 1996-12-13 | 1996-12-13 | Capacitive pressure sensor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10170376A true JPH10170376A (en) | 1998-06-26 |
Family
ID=18264765
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP33331796A Withdrawn JPH10170376A (en) | 1996-12-13 | 1996-12-13 | Capacitive pressure sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10170376A (en) |
-
1996
- 1996-12-13 JP JP33331796A patent/JPH10170376A/en not_active Withdrawn
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040302 |