JPH1019709A - 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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- JPH1019709A JPH1019709A JP17468496A JP17468496A JPH1019709A JP H1019709 A JPH1019709 A JP H1019709A JP 17468496 A JP17468496 A JP 17468496A JP 17468496 A JP17468496 A JP 17468496A JP H1019709 A JPH1019709 A JP H1019709A
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- Japan
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- cavity
- capacitance type
- pedestal
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 正確な圧力検出を行うことのできること。
【解決手段】 電極部１６が形成された第１の基板１２
と、圧力に応じて変形するダイアフラム部１３が形成さ
れた第２の基板１１とを有し、前記ダイアフラム部１３
と前記電極部１６とがギャップをおいて互いに対向する
関係となるようなキャビティー部１４を設けて前記第１
及び前記第２の基板１２、１１とが接合されたセンサチ
ップ１５を備え、前記キャビティー部内を密閉した密閉
部材３１を有している。
と、圧力に応じて変形するダイアフラム部１３が形成さ
れた第２の基板１１とを有し、前記ダイアフラム部１３
と前記電極部１６とがギャップをおいて互いに対向する
関係となるようなキャビティー部１４を設けて前記第１
及び前記第２の基板１２、１１とが接合されたセンサチ
ップ１５を備え、前記キャビティー部内を密閉した密閉
部材３１を有している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、静電容量型圧力セ
ンサに属し、特に、シリコン基板とガラス基板とにそれ
ぞれ電極を成形して各電極面を対向させてシリコン基板
とガラス基板とを接合した静電容量型圧力センサに属す
る。
ンサに属し、特に、シリコン基板とガラス基板とにそれ
ぞれ電極を成形して各電極面を対向させてシリコン基板
とガラス基板とを接合した静電容量型圧力センサに属す
る。
【０００２】
【従来の技術】一般に、この種の静電容量型圧力センサ
として、図２に示す圧力センサが知られている。図２に
示す圧力センサは静電容量型圧力センサであって、シリ
コン基板１１には、圧力に応じて変形するダイアフラム
部１３が形成され、ガラス基板１２上には固定電極１６
が形成されている。
として、図２に示す圧力センサが知られている。図２に
示す圧力センサは静電容量型圧力センサであって、シリ
コン基板１１には、圧力に応じて変形するダイアフラム
部１３が形成され、ガラス基板１２上には固定電極１６
が形成されている。
【０００３】シリコン基板１１とガラス基板１２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１３の下側にはキャビティー部１４が形成され
ることになる。これらシリコン基板１１及びガラス基板
１２によってセンサチップ１５が構成されている。
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１３の下側にはキャビティー部１４が形成され
ることになる。これらシリコン基板１１及びガラス基板
１２によってセンサチップ１５が構成されている。
【０００４】センサチップ１５はガラス基板１２によっ
て台座２３上に接着されている。また、センサチップ１
５を構成するガラス基板１２、及びセンサチップ１５が
配置された台座２３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ガラス基板１２を貫通し
た第１の通路１９及び台座２３を貫通した第２の通路２
０が形成されている。第１及び第２の通路１９，２０は
相互に連通している。台座２３には、モールド成型時に
一緒に作成されたリード端子２４が配置されており、リ
ード端子２４と固定電極１６とはリード線１８によって
電気的に接続されている。
て台座２３上に接着されている。また、センサチップ１
５を構成するガラス基板１２、及びセンサチップ１５が
配置された台座２３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ガラス基板１２を貫通し
た第１の通路１９及び台座２３を貫通した第２の通路２
０が形成されている。第１及び第２の通路１９，２０は
相互に連通している。台座２３には、モールド成型時に
一緒に作成されたリード端子２４が配置されており、リ
ード端子２４と固定電極１６とはリード線１８によって
電気的に接続されている。
【０００５】センサチップ１５には横穴が設けられ、こ
れによって固定電極１６が外部に引き出される。その
後、キャビティー部１４とセンサチップ外領域とを隔離
するため、横穴は封止材１７によって封止される。そし
て、台座２３と被測定圧力導入の為の圧入導入孔である
第３の通路２１を設けたカバー部材としてのモールド材
のキャップ部２２とは超音波溶着によってシールされ
る。
れによって固定電極１６が外部に引き出される。その
後、キャビティー部１４とセンサチップ外領域とを隔離
するため、横穴は封止材１７によって封止される。そし
て、台座２３と被測定圧力導入の為の圧入導入孔である
第３の通路２１を設けたカバー部材としてのモールド材
のキャップ部２２とは超音波溶着によってシールされ
る。
【０００６】図示の静電容量型圧力センサでは、ダイア
フラム部１３に圧力が加わると、キャビティー内圧力と
の圧力差の大きさに応じて可動電極を構成するダイアフ
ラム部１３が変形する。ダイアフラム部１３の変形によ
って、ダイアフラム部１３と固定電極１６との間のギャ
ップが変化することになる。ここで、ダイアフラム部１
３と固定電極１６との間には、ｃ＝ζ（Ａ／ｄ）の関係
がある。なお、ｃは静電容量、ζは空気の誘電率、Ａは
電極面積、ｄは電極間ギャップ幅である。
フラム部１３に圧力が加わると、キャビティー内圧力と
の圧力差の大きさに応じて可動電極を構成するダイアフ
ラム部１３が変形する。ダイアフラム部１３の変形によ
って、ダイアフラム部１３と固定電極１６との間のギャ
ップが変化することになる。ここで、ダイアフラム部１
３と固定電極１６との間には、ｃ＝ζ（Ａ／ｄ）の関係
がある。なお、ｃは静電容量、ζは空気の誘電率、Ａは
電極面積、ｄは電極間ギャップ幅である。
【０００７】従って、ギャップ幅の変化によって静電容
量が変化することになり、さらに、力とギャップとの間
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。
量が変化することになり、さらに、力とギャップとの間
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。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来の静電容量型圧力センサでは、検出する圧力によ
って変化する静電容量は、１２ｐＦから２ｐＦと微小
で、圧力差により測定しているので、キャビティー内圧
力の温度・湿度などの状態の影響を受けやすく、検出す
べき圧力以外の影響が大きく正確な圧力を検出すること
が不可能である問題点がある。
た従来の静電容量型圧力センサでは、検出する圧力によ
って変化する静電容量は、１２ｐＦから２ｐＦと微小
で、圧力差により測定しているので、キャビティー内圧
力の温度・湿度などの状態の影響を受けやすく、検出す
べき圧力以外の影響が大きく正確な圧力を検出すること
が不可能である問題点がある。
【０００９】また、キャビティー部１４内の圧力の湿度
によって固定電極部１６が腐食する危険性もあり、信頼
性も問題があった。
によって固定電極部１６が腐食する危険性もあり、信頼
性も問題があった。
【００１０】そこで、本発明の技術的課題は、キャビテ
ィー部１４内の圧力の温度・湿度などの状態の影響を受
けにくく、正確な圧力検出を行うことのできる静電容量
型圧力センサを提供することにある。
ィー部１４内の圧力の温度・湿度などの状態の影響を受
けにくく、正確な圧力検出を行うことのできる静電容量
型圧力センサを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、電極部
が形成されている第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ている第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もって
互いに対向する関係となるキャビティー部を設け、前記
第１及び前記第２の基板とが接合されたセンサチップを
備え、前記ダイアフラム部に加わる被測定圧力と前記キ
ャビティー部内の圧力との圧力差に応じて前記ギャップ
のギャップ幅を変化させて該ギャップ幅の変化による前
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
によって前記圧力差を検出するようにした静電容量型圧
力センサにおいて、前記キャビティー部内を密閉した密
閉部材を有していることを特徴とする静電容量型圧力セ
ンサが得られる。
が形成されている第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ている第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もって
互いに対向する関係となるキャビティー部を設け、前記
第１及び前記第２の基板とが接合されたセンサチップを
備え、前記ダイアフラム部に加わる被測定圧力と前記キ
ャビティー部内の圧力との圧力差に応じて前記ギャップ
のギャップ幅を変化させて該ギャップ幅の変化による前
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
によって前記圧力差を検出するようにした静電容量型圧
力センサにおいて、前記キャビティー部内を密閉した密
閉部材を有していることを特徴とする静電容量型圧力セ
ンサが得られる。
【００１２】
【作用】本発明では、キャビティー部内を膜によって密
閉した構造にしている。このように、大気圧等が直接キ
ャビティー部に入ることなく、膜を介して圧力を伝える
事により、キャビティー内圧力が温度・湿度などの状態
の影響を受けなくなり、正確な圧力検出を行うことが出
来る。
閉した構造にしている。このように、大気圧等が直接キ
ャビティー部に入ることなく、膜を介して圧力を伝える
事により、キャビティー内圧力が温度・湿度などの状態
の影響を受けなくなり、正確な圧力検出を行うことが出
来る。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下に本発明に係わる静電容量型
圧力センサの実施の形態例について図面に基づき説明す
る。なお、図２と同じ部分には同じ符号を付して一部の
説明を省略する。
圧力センサの実施の形態例について図面に基づき説明す
る。なお、図２と同じ部分には同じ符号を付して一部の
説明を省略する。
【００１４】図１は本発明の静電容量型圧力センサの一
実施の形態例を示す断面図である。図１に示すように、
静電容量型圧力センサは、固定電極（電極部）１６が形
成されている第１の基板（ガラス基板）１２と、圧力に
応じて変形するダイアフラム部１３が形成された第２の
基板（シリコン基板）１１とを有している。
実施の形態例を示す断面図である。図１に示すように、
静電容量型圧力センサは、固定電極（電極部）１６が形
成されている第１の基板（ガラス基板）１２と、圧力に
応じて変形するダイアフラム部１３が形成された第２の
基板（シリコン基板）１１とを有している。
【００１５】ダイアフラム部１３と固定電極１６とに
は、これらがギャップをもって互いに対向する関係とな
るキャビティー部１４が設けられている。第１の基板１
２及び第２の基板１１とはこれらを相互に接合されて構
成されているセンサチップ１５を備えている。
は、これらがギャップをもって互いに対向する関係とな
るキャビティー部１４が設けられている。第１の基板１
２及び第２の基板１１とはこれらを相互に接合されて構
成されているセンサチップ１５を備えている。
【００１６】ダイアフラム部１３は、前述したように、
被測定圧力により変形する可動電極を構成する。第２の
基板１１は、固定電極１６及び大気圧導入用または被測
定圧力の比較となる圧力を導入する穴を形成した第１の
通路１９を有する。
被測定圧力により変形する可動電極を構成する。第２の
基板１１は、固定電極１６及び大気圧導入用または被測
定圧力の比較となる圧力を導入する穴を形成した第１の
通路１９を有する。
【００１７】台座２３の底部２３ａに形成されている第
２の通路２０には、この第２の通路２０の途中を封止す
ることによってキャビティー部１４内を塞ぐよう密閉し
た密閉部材（膜）３１が設けられている。
２の通路２０には、この第２の通路２０の途中を封止す
ることによってキャビティー部１４内を塞ぐよう密閉し
た密閉部材（膜）３１が設けられている。
【００１８】ダイアフラム部１３は、前述したように、
被測定圧力により変形する可動電極を構成する。第２の
基板１１は、固定電極１６及び大気圧導入用または被測
定圧力の比較となる圧力を導入する穴を形成した第１の
通路１９を有する。第２の基板１１は、ダイアフラム部
１３及びその下に設けたキャビティー部１４を有する。
第１の基板１２と第２の基板１１とは、これらでセンサ
チップ１５を構成する。
被測定圧力により変形する可動電極を構成する。第２の
基板１１は、固定電極１６及び大気圧導入用または被測
定圧力の比較となる圧力を導入する穴を形成した第１の
通路１９を有する。第２の基板１１は、ダイアフラム部
１３及びその下に設けたキャビティー部１４を有する。
第１の基板１２と第２の基板１１とは、これらでセンサ
チップ１５を構成する。
【００１９】キャビティー部１４内の圧力は、台座２３
の底部２３ａを貫通した第２の通路２０を通して大気圧
をそのまま伝えるペットフィルム等の密閉部材３１を介
して大気圧を導入している。膜３１は、台座２３の底部
２３ａにシリコン接着剤等により取り付けられ、台座キ
ャップ部３２により固定されている。
の底部２３ａを貫通した第２の通路２０を通して大気圧
をそのまま伝えるペットフィルム等の密閉部材３１を介
して大気圧を導入している。膜３１は、台座２３の底部
２３ａにシリコン接着剤等により取り付けられ、台座キ
ャップ部３２により固定されている。
【００２０】密閉部材３１を台座２３取り付けるときは
不活性ガス窒素雰囲気中で行う等により、キャビティー
部１４中に、湿度等入らない状態で密閉部材３１を取り
付ける。センサチップ１５には、固定電極１６の引き出
しのために、第２の基板１１と第１の基板１２との間に
横穴が形成されている。
不活性ガス窒素雰囲気中で行う等により、キャビティー
部１４中に、湿度等入らない状態で密閉部材３１を取り
付ける。センサチップ１５には、固定電極１６の引き出
しのために、第２の基板１１と第１の基板１２との間に
横穴が形成されている。
【００２１】固定電極１６は、センサチップ１５の横穴
によって外部に引き出される。その後、キャビティー部
１４とセンサチップ１５の外領域とを隔離するため、横
穴は絶縁性の封止材１７によって封止される。前記リー
ド端子２４と前記固定電極１６はリード線１８により電
気的に接続されている。
によって外部に引き出される。その後、キャビティー部
１４とセンサチップ１５の外領域とを隔離するため、横
穴は絶縁性の封止材１７によって封止される。前記リー
ド端子２４と前記固定電極１６はリード線１８により電
気的に接続されている。
【００２２】尚、本発明の実施の形態例にかかる静電容
量型圧力センサの動作については、従来と同様であるの
で説明を省略するが、本発明の実施の形態例に係る静電
容量型圧力センサは、キャビティー部１４内を密閉部材
３１によって密閉した構造により、大気圧等が直接キャ
ビティー部１４に入ることなく、密閉部材３１を介して
圧力を伝えることにより、キャビティー部１４の内圧力
が温度・湿度などの状態の影響を受けなくなり、正確な
圧力検出を行うことが出来る。
量型圧力センサの動作については、従来と同様であるの
で説明を省略するが、本発明の実施の形態例に係る静電
容量型圧力センサは、キャビティー部１４内を密閉部材
３１によって密閉した構造により、大気圧等が直接キャ
ビティー部１４に入ることなく、密閉部材３１を介して
圧力を伝えることにより、キャビティー部１４の内圧力
が温度・湿度などの状態の影響を受けなくなり、正確な
圧力検出を行うことが出来る。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、キャ
ビティー部内を密閉部材によって密閉した構造にしてい
るため大気圧等が直接キャビティー部に入ることなく、
膜を介して圧力を伝える事により、キャビティー部の内
圧力の温度・湿度などの状態の影響を受けなくなり、正
確な圧力検出を行うことが出来る。
ビティー部内を密閉部材によって密閉した構造にしてい
るため大気圧等が直接キャビティー部に入ることなく、
膜を介して圧力を伝える事により、キャビティー部の内
圧力の温度・湿度などの状態の影響を受けなくなり、正
確な圧力検出を行うことが出来る。
【図１】本発明の静電容量型圧力センサの概要の一例を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図２】従来の静電容量型圧力センサの概要の一例を示
す断面図である。
す断面図である。
１１ 第２の基板 １２ 第１の基板 １３ ダイアフラム部 １４ キャビティー部 １５ センサチップ １６ 固定電極 １７ 封止材 １８ リード線 １９ 第１の通路 ２０ 第２の通路 ２１ 第３の通路 ２２ キャップ部 ２３ 台座 ２４ リード端子 ３１ 密閉部材 ３２ 台座キャップ部
Claims (3)
- 【請求項１】 電極部が形成されている第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ている
第２の基板とを有し、前記ダイアフラム部と前記電極部
とがギャップをもって互いに対向する関係となるキャビ
ティー部を設け、前記第１及び前記第２の基板とが接合
されたセンサチップを備え、前記ダイアフラム部に加わ
る被測定圧力と前記キャビティー部内の圧力との圧力差
に応じて前記ギャップのギャップ幅を変化させて該ギャ
ップ幅の変化による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差を検出するよ
うにした静電容量型圧力センサにおいて、前記キャビテ
ィー部内を密閉した密閉部材を有していることを特徴と
する静電容量型圧力センサ。 - 【請求項２】 前記第１の基板を設けた台座を有し、前
記第１の基板は前記電極部及び大気圧導入用もしくは被
測定圧力の比較となる圧力を導入する穴を形成した第１
の通路を有し、前記台座は、前記第１の通路に連通した
第２の通路を有し、前記密閉部材は前記第２の通路を塞
ぐよう前記台座に取り付けられ、台座キャップ部により
固定されている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】 前記密閉部材はフィルム形状の膜である
ことを特徴とする請求項１又は２記載の静電容量型圧力
センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17468496A JPH1019709A (ja) | 1996-07-04 | 1996-07-04 | 静電容量型圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17468496A JPH1019709A (ja) | 1996-07-04 | 1996-07-04 | 静電容量型圧力センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1019709A true JPH1019709A (ja) | 1998-01-23 |
Family
ID=15982893
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17468496A Withdrawn JPH1019709A (ja) | 1996-07-04 | 1996-07-04 | 静電容量型圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1019709A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012165536A1 (ja) | 2011-05-31 | 2012-12-06 | 独立行政法人科学技術振興機構 | センサにおける温度補償方法、該温度補償方法の演算プログラム、演算処理装置、及び、センサ |
| CN111982383A (zh) * | 2020-07-06 | 2020-11-24 | 厦门大学 | 一种差压接触式mems电容薄膜真空规 |
| CN112236659A (zh) * | 2018-04-09 | 2021-01-15 | 应美盛股份有限公司 | 可变形膜及其补偿结构 |
| US11225409B2 (en) | 2018-09-17 | 2022-01-18 | Invensense, Inc. | Sensor with integrated heater |
-
1996
- 1996-07-04 JP JP17468496A patent/JPH1019709A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012165536A1 (ja) | 2011-05-31 | 2012-12-06 | 独立行政法人科学技術振興機構 | センサにおける温度補償方法、該温度補償方法の演算プログラム、演算処理装置、及び、センサ |
| CN103597330A (zh) * | 2011-05-31 | 2014-02-19 | 独立行政法人科学技术振兴机构 | 传感器的温度补偿方法、该温度补偿方法的运算程序、运算处理装置、及传感器 |
| JPWO2012165536A1 (ja) * | 2011-05-31 | 2015-02-23 | 独立行政法人科学技術振興機構 | センサにおける温度補償方法、該温度補償方法の演算プログラム、演算処理装置、及び、センサ |
| CN112236659A (zh) * | 2018-04-09 | 2021-01-15 | 应美盛股份有限公司 | 可变形膜及其补偿结构 |
| CN112236659B (zh) * | 2018-04-09 | 2023-03-24 | 应美盛股份有限公司 | 可变形膜及其补偿结构 |
| US11225409B2 (en) | 2018-09-17 | 2022-01-18 | Invensense, Inc. | Sensor with integrated heater |
| CN111982383A (zh) * | 2020-07-06 | 2020-11-24 | 厦门大学 | 一种差压接触式mems电容薄膜真空规 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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