JPH10318866A - 静電容量型圧力センサ - Google Patents
静電容量型圧力センサInfo
- Publication number
- JPH10318866A JPH10318866A JP14717697A JP14717697A JPH10318866A JP H10318866 A JPH10318866 A JP H10318866A JP 14717697 A JP14717697 A JP 14717697A JP 14717697 A JP14717697 A JP 14717697A JP H10318866 A JPH10318866 A JP H10318866A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon substrate
- diaphragm
- substrate
- pressure sensor
- type pressure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 周囲温度の変化によるセンサ特性の温度変
動、特に感度の温度変動の小さい静電容量型圧力センサ
を提供する。 【解決手段】 静電容量型圧力センサにおいて、シリコ
ン基板１のダイアフラム部１１外周直近の外側に凹部１
３を形成した静電容量型圧力センサ。
動、特に感度の温度変動の小さい静電容量型圧力センサ
を提供する。 【解決手段】 静電容量型圧力センサにおいて、シリコ
ン基板１のダイアフラム部１１外周直近の外側に凹部１
３を形成した静電容量型圧力センサ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、住宅関連機器及び
産業用機器に用いられる流体の圧力検出に用いられる静
電容量型圧力センサに関する。
産業用機器に用いられる流体の圧力検出に用いられる静
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２、図３、図４に示す圧力センサが知られて
いる。図２は、静電容量型圧力センサチップのＢ−Ｂ
（図３）断面図、図３は、静電容量型圧力センサＡ−Ａ
（図４）断面図、また、図４は、静電容量型圧力センサ
の外観斜視図である。
一般に、図２、図３、図４に示す圧力センサが知られて
いる。図２は、静電容量型圧力センサチップのＢ−Ｂ
（図３）断面図、図３は、静電容量型圧力センサＡ−Ａ
（図４）断面図、また、図４は、静電容量型圧力センサ
の外観斜視図である。
【０００３】図２、図３、図４に例示するように、従来
の静電容量型圧力センサは、シリコン基板１０には、差
圧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、絶縁基板であるガラス基板２０上
には、固定電極２１、固定電極引きだしパターン（図示
せず）、固定電極引きだしパターンパット部（図示せ
ず）、および可動電極パット部（図示せず）が形成され
ている。
の静電容量型圧力センサは、シリコン基板１０には、差
圧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、絶縁基板であるガラス基板２０上
には、固定電極２１、固定電極引きだしパターン（図示
せず）、固定電極引きだしパターンパット部（図示せ
ず）、および可動電極パット部（図示せず）が形成され
ている。
【０００４】シリコン基板１０とガラス基板２０とは、
その外周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、キャビティ部１２が形成
され、その形状は、図２に示すように、ダイアフラム部
１１の外周部よりキャビティ部１２の外周部が外側に位
置するように配置され、ダイアフラム部１１のキャビテ
ィ部１２側には、キャビティ部１２に沿うように絶縁膜
２７が形成されている。前記可動電極パット部は、シリ
コン基板に圧着される。
その外周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、キャビティ部１２が形成
され、その形状は、図２に示すように、ダイアフラム部
１１の外周部よりキャビティ部１２の外周部が外側に位
置するように配置され、ダイアフラム部１１のキャビテ
ィ部１２側には、キャビティ部１２に沿うように絶縁膜
２７が形成されている。前記可動電極パット部は、シリ
コン基板に圧着される。
【０００５】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では、固定電極２１は、前記固定電
極引き出しパターン、前記固定電極引きだしパターンパ
ット部を通じて、キャビティ部１２の外側に電気的に接
続される。ダイアフラム部１１である可動電極は、シリ
コン基板１０を通じガラス基板２０上に設けられた固定
電極パットとの圧着により、キャビティ部１２の外に電
気的に接続される。
るセンサチップ３０では、固定電極２１は、前記固定電
極引き出しパターン、前記固定電極引きだしパターンパ
ット部を通じて、キャビティ部１２の外側に電気的に接
続される。ダイアフラム部１１である可動電極は、シリ
コン基板１０を通じガラス基板２０上に設けられた固定
電極パットとの圧着により、キャビティ部１２の外に電
気的に接続される。
【０００６】さらに、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４４，４５が設けられており、リード端子４４，
４５とガラス基板２０上の固定電極２１、前記固定電極
パットは、リードワイヤ３３，３４によって、各端子に
電気的に接続されている。そして、台座４０と被測定流
体圧導入孔４２を設けたカバー部材としてのキャップ４
１とは、ハーメチックシールによってシールされ、接着
される。
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が設けられており、リード端子４４，
４５とガラス基板２０上の固定電極２１、前記固定電極
パットは、リードワイヤ３３，３４によって、各端子に
電気的に接続されている。そして、台座４０と被測定流
体圧導入孔４２を設けたカバー部材としてのキャップ４
１とは、ハーメチックシールによってシールされ、接着
される。
【０００７】ガラス基板２０および台座４０のそれぞれ
に、大気圧導入孔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は連通されている。
キャビティ部１２とセンサチップ外部の台座内領域４７
とを隔離するため、センサチップ３０は、封止剤３２に
よって封止される。
に、大気圧導入孔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は連通されている。
キャビティ部１２とセンサチップ外部の台座内領域４７
とを隔離するため、センサチップ３０は、封止剤３２に
よって封止される。
【０００８】静電容量形圧力センサの動作原理は、前記
可動電極を兼ねたダイアフラム部１１に差圧が加わる
と、前記可動電極であるダイアフラム部１１が変形し、
前記ダイアフラム部１１と対向する固定電極２１間のギ
ャップは変化する。前記ギャップの変化により、ダイヤ
フラム部１１と固定電極２１間の静電容量は変化する。
前記ギャップと静電容量Ｃｓの関係式は（１）式で表さ
れる。
可動電極を兼ねたダイアフラム部１１に差圧が加わる
と、前記可動電極であるダイアフラム部１１が変形し、
前記ダイアフラム部１１と対向する固定電極２１間のギ
ャップは変化する。前記ギャップの変化により、ダイヤ
フラム部１１と固定電極２１間の静電容量は変化する。
前記ギャップと静電容量Ｃｓの関係式は（１）式で表さ
れる。
【０００９】Ｃｓ＝ε（Ａ／ｄ）・・・・・・・・・・（１） ε：空気の誘電率、Ａ：電極面積、ｄ：電極間ギャップ
【００１０】また、前記差圧と前記ギャップの間には、
一定の相関関係があり、静電容量の変化から、片側の圧
力は既知なので、被測定流体の圧力を検出することがで
きる。
一定の相関関係があり、静電容量の変化から、片側の圧
力は既知なので、被測定流体の圧力を検出することがで
きる。
【００１１】
【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、周囲温度の変化が発生した場合、センサを
構成するシリコンとガラスの熱膨張係数の違いにより発
生する応力が、直接ダイアフラム部に歪を与えるため、
周囲温度の変化によるセンサ特性の温度変動、特に感度
の温度変動が大きくなるといった欠点を有していた。
センサでは、周囲温度の変化が発生した場合、センサを
構成するシリコンとガラスの熱膨張係数の違いにより発
生する応力が、直接ダイアフラム部に歪を与えるため、
周囲温度の変化によるセンサ特性の温度変動、特に感度
の温度変動が大きくなるといった欠点を有していた。
【００１２】そこで、本発明の課題は、周囲温度の変化
によるセンサ特性の温度変動、特に感度の温度変動の小
さい静電容量型圧力センサを提供することである。
によるセンサ特性の温度変動、特に感度の温度変動の小
さい静電容量型圧力センサを提供することである。
【００１３】
【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絶縁基板と、絶縁膜
を有し差圧に応じて変形するダイアフラム部が形成され
たシリコン基板とを有し、前記ダイアフラム部と前記電
極部とが前記絶縁膜を介してギャップをおいて互いに対
向するように前記絶縁基板と前記シリコン基板とが接合
されたセンサチップを備え、前記ダイアフラム部の両側
にある流体の差圧に応じて前記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圧力を検出するよ
うにした静電容量型圧力センサにおいて、前記シリコン
基板の前記ダイアフラム部の外周面の絶縁基板と相対す
る面に、該シリコン基板と該絶縁基板に生じる応力歪を
吸収する凹部を有するものである。
成するために、電極部が形成された絶縁基板と、絶縁膜
を有し差圧に応じて変形するダイアフラム部が形成され
たシリコン基板とを有し、前記ダイアフラム部と前記電
極部とが前記絶縁膜を介してギャップをおいて互いに対
向するように前記絶縁基板と前記シリコン基板とが接合
されたセンサチップを備え、前記ダイアフラム部の両側
にある流体の差圧に応じて前記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圧力を検出するよ
うにした静電容量型圧力センサにおいて、前記シリコン
基板の前記ダイアフラム部の外周面の絶縁基板と相対す
る面に、該シリコン基板と該絶縁基板に生じる応力歪を
吸収する凹部を有するものである。
【００１４】本発明によれば、シリコン基板上のダイア
フラム部外周直近の外側に凹部を形成することにより、
周囲温度が変化した場合にシリコン基板とガラス基板の
熱膨張係数の違いにより発生する応力が凹部で吸収され
ため、ダイアフラム部への影響が緩和される。よって周
囲温度の変化によるセンサ特性の温度変動、特に、感度
の温度変動を小さくすることが出来る。
フラム部外周直近の外側に凹部を形成することにより、
周囲温度が変化した場合にシリコン基板とガラス基板の
熱膨張係数の違いにより発生する応力が凹部で吸収され
ため、ダイアフラム部への影響が緩和される。よって周
囲温度の変化によるセンサ特性の温度変動、特に、感度
の温度変動を小さくすることが出来る。
【００１５】
【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について、図面に基づき説明
する。本発明の静電容量型圧力センサの構成は、図２、
図３、図４を用いて説明した従来の技術と、ほぼ同様の
ため、詳細の説明を省略し、相違点のみを説明する。
型圧力センサの実施の形態について、図面に基づき説明
する。本発明の静電容量型圧力センサの構成は、図２、
図３、図４を用いて説明した従来の技術と、ほぼ同様の
ため、詳細の説明を省略し、相違点のみを説明する。
【００１６】図１は、本発明の静電容量型圧力センサチ
ップの断面斜視図である。図１に示すように、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
するダイアフラム部１１が、前記シリコン基板１を部分
的にエッチングすることにより形成され、ガラス基板２
０上には、固定電極２１が形成されている。
ップの断面斜視図である。図１に示すように、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
するダイアフラム部１１が、前記シリコン基板１を部分
的にエッチングすることにより形成され、ガラス基板２
０上には、固定電極２１が形成されている。
【００１７】シリコン基板１とガラス基板２０とは、外
周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、キャビティ部１２が形成され
る。シリコン基板１のダイアフラム部１１外周直近の外
側に凹部１３が形成されている。また、キャビティ部１
２の凹部１３の内側には、キャビティ部１２に沿った形
で絶縁膜２７が形成される。
周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、キャビティ部１２が形成され
る。シリコン基板１のダイアフラム部１１外周直近の外
側に凹部１３が形成されている。また、キャビティ部１
２の凹部１３の内側には、キャビティ部１２に沿った形
で絶縁膜２７が形成される。
【００１８】
【実施例】シリコン基板にマスキングを施してエッチン
グし、シリコン基板上に厚さ５μのダイアフラム部１１
を得た。また、シリコン基板１のダイアフラム部１１外
周直近の外側に、幅２０μ、深さ０.４μの凹部１３を
形成した。キャビティ部１２は、１.１ｍｍ×１.１ｍｍ
とし、ギャップ長は差圧の無い状態で３μとした。ま
た、絶縁膜２７の厚さは、０.３μである。上記のシリ
コン基板１を用いて圧力センサチップ３を得た。
グし、シリコン基板上に厚さ５μのダイアフラム部１１
を得た。また、シリコン基板１のダイアフラム部１１外
周直近の外側に、幅２０μ、深さ０.４μの凹部１３を
形成した。キャビティ部１２は、１.１ｍｍ×１.１ｍｍ
とし、ギャップ長は差圧の無い状態で３μとした。ま
た、絶縁膜２７の厚さは、０.３μである。上記のシリ
コン基板１を用いて圧力センサチップ３を得た。
【００１９】上記のセンサチップを用いた静電容量型圧
力センサの感度の温度変動は、０.０１％／℃であっ
た。また、同様の仕様で凹部１３を形成していない従来
の静電容量型圧力センサの感度の温度変動は、０.０８
％／℃であった。上記のようにして、感度の温度変動
が、従来の１／８の静電容量型圧力センサが得られた。
力センサの感度の温度変動は、０.０１％／℃であっ
た。また、同様の仕様で凹部１３を形成していない従来
の静電容量型圧力センサの感度の温度変動は、０.０８
％／℃であった。上記のようにして、感度の温度変動
が、従来の１／８の静電容量型圧力センサが得られた。
【００２０】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、周囲温度の変化によるセンサ特性の温度変動、特に
感度の温度変動の小さい静電容量型圧力センサが得られ
る。
ば、周囲温度の変化によるセンサ特性の温度変動、特に
感度の温度変動の小さい静電容量型圧力センサが得られ
る。
【図１】本発明の静電容量型圧力センサのセンサチップ
の断面斜視図。
の断面斜視図。
【図２】従来の静電容量型圧力センサのセンサチップの
Ｂ−Ｂ断面斜視図。
Ｂ−Ｂ断面斜視図。
【図３】従来の静電容量型圧力センサのＡ−Ａ断面図。
【図４】静電容量型圧力センサ外観斜視図。
１ （本発明の）シリコン基板 ３ （本発明の）圧力センサチップ １０ （従来の）シリコン基板 １１ ダイアフラム部（可動電極） １２ キャビティ部 １３ 凹部 ２０ ガラス基板 ２１ 固定電極 ２７ 絶縁膜 ３０ センサチップ ３１ 大気圧導入孔 ３２ 封止剤 ３３，３４ リードワイヤ ４０ 台座 ４１ キャップ ４２ 被測定流体圧導入孔 ４３ 大気圧導入孔 ４４，４５ リード端子 ４７ 台座内領域
Claims (1)
- 【請求項１】 電極部が形成された絶縁基板と、絶縁膜
を有し差圧に応じて変形するダイアフラム部が形成され
たシリコン基板とを有し、前記ダイアフラム部と前記電
極部とが前記絶縁膜を介してギャップをおいて互いに対
向するように前記絶縁基板と前記シリコン基板とが接合
されたセンサチップを備え、前記ダイアフラム部の両側
にある流体の差圧に応じて前記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圧力を検出するよ
うにした静電容量型圧力センサにおいて、前記シリコン
基板の前記ダイアフラム部の外周面の絶縁基板と相対す
る面に、該シリコン基板と該絶縁基板に生じる応力歪を
吸収する凹部を有する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 |
|---|---|---|---|
| JP14717697A JPH10318866A (ja) | 1997-05-20 | 1997-05-20 | 静電容量型圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14717697A JPH10318866A (ja) | 1997-05-20 | 1997-05-20 | 静電容量型圧力センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10318866A true JPH10318866A (ja) | 1998-12-04 |
Family
ID=15424309
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14717697A Pending JPH10318866A (ja) | 1997-05-20 | 1997-05-20 | 静電容量型圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10318866A (ja) |
-
1997
- 1997-05-20 JP JP14717697A patent/JPH10318866A/ja active Pending
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