JPH10501887A - 安定化圧力センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 圧力センサ用の容量性センサ要素（１’）は、ガラスセラミック材料など電気絶縁材料をベースとするハウス部分（３’）を含み、ハウス部分（３’）は、内面上に、一方のコンデンサプレート（９）を有する。対向するコンデンサプレート（１１）は、電気絶縁材料のダイヤフラム（７）の一方の面に取り付けられる。ダイヤフラム（７）は、その他方の面上に、接地に接続されるようになされた導電性遮蔽層（２１）を有する。コンデンサプレート（９、１１）は、プレート間の距離が変化した場合にその静電容量が変化する電気的コンデンサを形成する。第二の導電遮断層（１７）は、遮蔽プレート（１５）と厚い支持プレート（１３）の間の、一方のコンデンサプレートからある距離のところでハウス部分（３’）内の材料によって囲まれ、かつ横方向においてこのプレートよりもかなり広い延長部を有する。また、この層（１７）は、接地に接続されるようになされている。この内部接地面（１７）をコンデンサプレート（９、１１）の近くに配置することによって、それらに浮遊容量の影響を小さくするために均一な電気的環境を確実にする。さらに、厚い支持プレート（１３）はハウス部分に十分な機械安定度を与える。

Description

【発明の詳細な説明】 安定化圧力センサ 技術分野 本発明は、各種の流体（気体ならびに液体）から導出される圧力を測定するた めの圧力トランスデューサ（transducer）またはセンサ、およびそのような圧力 トランスデューサまたはセンサを製造する方法に関する。 発明の背景および技術の観点 膨張／ひずみセンサまたは容量性センサとして構成されたセラミックスをベー スとする圧力センサ用のセンサ要素は、従来どおり、様々なセラミック材料を含 む。その場合、酸化アルミニウムをベースとするセラミックスが使用されること が多いが、ガラスセラミックスも使用される。そのようなセンサの使用に関する いくつかの問題があり、それらのいくつかについて第１図および第２ａ図から第 ２ｄ図を参照しながら以下に説明する。 セラミックス、例えばガラスセラミックスをベースとする従来型の容量性セン サ要素１を第１図の断面図に示す。センサ要素は、一方の面上にその周縁のとこ ろに配置された環状突出部またはプラットフォーム（platform）５を含むプレー ト３の形 をした厚いハウス部分１を含む。環状突出部のところに、薄いプレート７すなわ ち圧力ダイヤフラム（diaphragm）が取り付けられている。このように、ダイヤ フラムはハウス部分１よりもかなり薄い厚さを有する。ハウス部分３およびダイ ヤフラム７は、それらの内部の中央部分において、対向する面、すなわちそれぞ れ薄い層の形をした導電領域９および１１を担持する。これらの領域は、通常、 同じ構成を有し、かつ互いに小さい距離をおいて互いに対向して配置される。そ の形成されたコンデンサ内で二つの導電領域９、１１上の対向する面間の距離を 変化させると、コンデンサは変化する容量を有することになる。これは適切な電 子回路によって容易に検出される。最適に設計されたセンサ要素の場合、容量ま たは簡単な形でそこから導出される何らかの関数、例えば容量の逆数は、例えば 形成されたコンデンサ内のプレートの距離の線形関数になる。したがって、セン サ要素を圧力測定に使用でき、したがって、対応する形で、電子的に検出された 容量または簡単な形でそこから導出される他の何らかの量は、ダイヤフラム７に 作用する圧力に比例する。しかしながら、線形挙動からの偏差（deviation）は 常に存在し、それについて以下に説明する。 線形関数が存在するまたは存在するだろうという前提は、互いに平行な二つの 平坦な導電プレート間の容量の理論に基づく。しかしながら、第１図による圧力 センサの場合、可動ダイヤフラム７、したがってその上に配置された電極プレー トまたは電極領域１１は、ダイヤフラムがハウス３とダイヤフラム７の間に形成 されたチャンバ上の圧力から逸する外部圧力を受けた場合、やや曲がった形状を 有することになる。したがって、その場合、形成されたプレートコンデンサ内の 電極９、１１は平坦でなく、また互いに平行でない。この偏向（deflection）効 果は、数値的に計算することができ、一般に、ハウス内に取り付けられたセンサ 要素を有する完成／最終圧力センサにおいてはあまり重要ではない。しかしなが ら、必要な場合、この効果は電子的な形で補償することができる。 出力信号の線形依存性の前提およびダイヤフラムに作用する圧力についての他 の基本的条件は、ダイヤフラムの偏差または偏向の大きさが付加した圧力に比例 することである。これは、ダイヤフラムの平衡位置からの偏差が小さい場合に妥 当である。ただし、平衡位置または静止位置とは、その二つの面上で圧力の大き さが等しい場合のダイヤフラムの状態である。しかしな がら、静止位置からの偏向がより大きい場合、偏向は、圧力に比例しなくなるが 、理想的な比例をする場合にもたらされるものよりも小さい。ダイヤフラムの偏 向は、例えば「Large Deflection Theory，ＬＤＴ」などの理論によって近似的 に計算するなど、様々な方法で計算することができる。この非線形効果は、有限 の圧力範囲についてダイヤフラムの寸法決定が正確であり、かつ圧力の尺度であ る電気量を検出する電子回路の分解能が十分であれば除去することができる。実 際、この効果は、特に非常に薄いダイヤフラムにおいて現れる。これは、厚いダ イヤフラム（ダイヤフラムの厚さは偏向の高さに対して考える）では、それが非 線形偏向範囲に達する前に破壊するためである。 しかしながら、上記で検討したところによれば、容量性センサ要素の非線形挙 動からの偏差の主要な原因は、様々な種類の浮遊容量（stray capacitance）で ある。コンデンサプレートのエッジにおけるエッジ効果、ならびに他の導電面お よびコンデンサ電極に隣接する領域に関する静電容量（capacitance）がある。 したがって、これらの効果によって生じるセンサ要素からの出力信号の線形挙動 からの偏差は、一般に精密圧力センサの ユーザによって容認されうる偏差から明確に外れる。様々な浮遊容量の影響は、 複雑であり、異なる種類の関数、すなわち定数関数、線形関数、指数関数など様 々な種類の非線形関数の組合せ（例えば和）として記述することができる。 浮遊容量の影響は、それらが線形挙動からの偏差の最大値に影響を及ぼすこと と、センサの測定範囲にわたって様々な形状を有する偏差曲線（deviation curv e）に影響を及ぼすことに分類できる。線形挙動からの偏差の様々な形態を第２ ａ図、第２ｂ図、第２ｃ図および第２ｄ図に示す。偏差は、値０（静止位置に対 応する）と、測定範囲の上限を示すＦＳ(＝「Full Scale」)によって示される値 との間の付加した圧力の関数として示される。デジタル動作プロセッサの場合、 当然、これらの様々な偏差を補償することができるが、より頑丈なタイプのより 簡単な電子部品の場合、補償手順において困難がもたらされる。 出力信号の線形挙動からの偏差に重畳すべき所望の補償信号は、入力信号の通 常位置、例えば圧力の通常位置からの偏差の多項式として記述することができる 。より簡単な電子回路の場合、補償信号内の項は二次項まで達成できる。標準型 の電子部品を使用する場合、より高い次数を有する関数を使用すること はより困難である。そのような高々二次項を有する線形補償では、偏差曲線が対 称である場合、かなり有利である。第２ａ図を参照せよ。偏差の最大値は、補償 関数内の定数を調節することによって調節できる。しかしながら、実際は、一般 に、最大偏差の値が大きいと曲線の非対称も大きくなり、また線形挙動からの偏 差が第２ａ図の通り対称である場合、補償された出力信号内にＳ字形を有する偏 差がもたらされる。第２ｄ図と比較せよ。しかしながら、この効果は、より理論 的な性質のものであることがほとんどであり、一般に圧力センサのユーザには見 えない。 出力信号の入力信号の線形依存性からの偏差の曲線の大きさおよび形状は、セ ンサ要素を様々な形で設計することによって影響を受ける。従来技術では、セン サハウス部分およびダイヤフラム部分を、その外面上に配置された導電層すなわ ち遮蔽層で被覆し、遮蔽層を接地に接続する。層の材料は、金、白金、銀、銀と 白金の合金、窒化チタン、スズインジウム酸化物などである。米国出願ＵＳ−Ａ ４９３５８４１号に開示されている圧力センサでは、プレート形ハウス部分の通 常平坦な外面に、測定コンデンサ内のハウス部分の内面に被覆された電極から小 さい距離をおいて配置された底面を有する中央配置リセス（recess）が設けられ ている。また、このリセス内に外側接地導電層を被覆し、ハウス部分のコンデン サ電極のまわりの電気状態をよい均一にしている。その結果、大きさならびに形 状に関して、出力信号の線形挙動からの偏差がもたらされる。 しかしながら、ハウス部分内のそのような中央配置リセスを設けた場合、セン サ要素は強度の低下を受け、リセスの底部における領域は、第二のフレキシブル ダイヤフラムをも形成する。この第二のフレキシブルダイヤフラムは、例えば、 測定すべき圧力の付加が一方の面のみである位置、すなわち、圧力が測定ダイヤ フラムにのみ作用するような位置にセンサ要素を取り付けた場合、外部圧力変化 の影響を受ける。したがって、この第二のダイヤフラムは、周囲の圧力変化、す なわち大気から影響を受ける。その場合、この第二のダイヤフラムの動きは、セ ンサ要素の機能に不正確さをもたらす。不正確な動きは、当然、ハウス部分の厚 さの異なる部分間の接続領域または転送領域において破裂が生じることによって も起こる。 外部大気圧の変化に対するこの感受性は、正常な状態では小さく、時間がたつ につれてかなり拡大する。通常、ユーザはそ れを見ることができない。非常に悪い天候と関連して発生する極めて低い外部圧 力の場合、センサ要素に対する直接の影響がもたらされる。リセスの機械的弱体 化効果は、リセスに小さい円筒形プレートの形をした栓（plug）を詰めることに よって大幅に除去できる。この栓は、適切な接合材料によって、ガラスセラミッ クスの場合は細かく砕かれたガラスを含むペーストによってリセス内に取り付け られる。それにより、センサ要素のハウス部分は機械的に安定化する。しかしな がら、そのようなセンサ要素は、複雑な製造手順を有し、依然としてリセスにお いて破裂の徴候を含んでいる。 ドイツ出願明細書ＤＥ−Ａ１ ４１３６９９５号（Offenlegungsschrift）に は容量性センサ要素が記載されている。第５図に示される実施形態では、その動 きが検出されるダイヤフラム４の内面に、導電遮蔽層９を薄膜方法によって被覆 する。次いで、この層の内面上に、ダイヤフラム電極７、７’のキャリヤまたは サポートとして働く薄い誘電体層１０を付着する。したがって、可動部分はかな り複雑な成層構造によって構成される。その場合、成層構造は、弾性に関して、 したがって温度が変化した場合、動きに関して様々な特性を示す。その 結果、検出された量は、予測を行うことが困難な温度依存性を有することになる 。また、温度依存性は、長時間にわたって測定セルのゼロ安定度（zero stabili ty）に悪影響を及ぼす。 発明の説明 本発明の目的は、高い線形性を有する、すなわち出力信号が入力信号、すなわ ちセンサに働く圧力に高度に比例する圧力センサを提供することである。 本発明の他の目的は、センサ要素内内に組み込まれたコンデンサプレートの電 気的環境が高度に均一である容量性タイプの圧力センサを提供することである。 本発明の他の目的は、十分な安定度および強度を有し、かつ測定圧力がセンサ の一方の面に働き、大気圧がその他方の面に働くように取付／載置した場合に、 その出力信号に大きな影響を及ぼすことなく、大気圧の大きい変化に耐えられる センサ要素を含む圧力センサを提供することである。 本発明の他の目的は、圧力センサ内に組み込まれたセンサ要素がかなり簡単な 方法で製造できる高い精度を有する圧力センサを提供することである。 本発明の他の目的は、測定ダイヤフラムが、センサ要素内の ハウスへの均一な安定化取付／固定が可能な圧力センサ用のセンサ要素を提供す ることである。 本発明の他の目的は、浮遊容量の影響が最小であり、かつセンサ要素からの出 力信号についての線形挙動からの可能な変化が、所望の形状に調節／適合できる 容量性センサ要素を含む圧力センサを提供することである。 本発明の他の目的は、高い精度を有する圧力センサが得られる、圧力センサ内 に組み込まれた容量性センサ要素を製造する方法を提供することである。 上記の目的は本発明によって達成される。本発明のより詳細な特徴および特性 は、添付の請求の範囲から明らかである。 圧力センサ用のセンサ要素は、上記で検討したところによれば、従来どおり、 内面上に平坦面を有する第一のコンデンサ電極を含む厚い安定なハウス部分を含 む。さらに、圧力を測定すべき媒体に当たるようになされた外面を有するダイヤ フラムが設けられる。外面上には、電気接地に接続されるようになされた第一の 導電層が配置される。ダイヤフラムの対向する内面には、平坦面を有するコンデ ンサ電極が設けられる。コンデンサ電極は、互いに小さい距離をおいて互いに対 向して配置され、 電極間の距離が変化するとその静電容量が変化する電気的コンデンサを形成する 。一般に、種々の面は互いに平行であり、ハウス部分およびダイヤフラムは、そ の外側エッジと実質上同じ外形または形状を有するプレートとして、特に同じ直 径を有する円形プレートとして構成される。 さらに、それがその両側でハウス部分の材料または部分によって囲まれるよう にハウス部分の内側に配置され、かつ第一のコンデンサ電極に平行な、少なくと もその平坦面に平行な第二の導電層が設けられる。第二の導電層は、層および第 一のコンデンサ電極の表面に対して垂直に見た場合に、第一のコンデンサ電極よ りもかなり広い延長部を有しかつこの電極を囲む領域を構成する。したがって、 この方向から見た場合、電極のエッジまたは電極の周縁から導電層のエッジまで 距離は、少なくとも電極の直径または最大寸法ほどの大きさになり、好ましくは それよりも大きく、例えばこの最大寸法の二倍から三倍になる。したがって、コ ンデンサ電極は、第一の層と同様に電気接地に接続されるようになされた第二の 導電層の内部領域に実質上対向して配置される。 ハウス部分内の第二の導電層からハウス部分上に配置された コンデンサ電極までの距離は、ダイヤフラム上の第一の導電層からダイヤフラム 上に配置されたコンデンサ電極までの距離と同じ程度の大きさか、またはそれよ りも小さいことが有利であり、コンデンサ電極のまわりの電気的状態をより均一 にするために、それよりも実質上小さくてもよい。 ハウス部分は、センサ要素が受けるどんな圧力差に対しても偏向しないように 、十分な安定度を有する必要がある。これは、ハウス部分をより厚い支持プレー トおよびより薄い遮蔽プレートから構成し、それらの間に第二の導電層を配置す ることによって達成される。 ハウス部分の異なる担持／支持部品およびダイヤフラムの種々の担持／支持部 品は、セラミック材料、特にガラスセラミックスから作成することが好ましい。 後者を使用する場合、ガラス接合部（joint）によって互いに接続される。 薄い測定ダイヤフラムを有する低圧用の圧力センサでは、ダイヤフラムの外面 上に、カウンタプレート（counterplate）またはカウンタリング（counterring ）の形をした超過部分が配置されている場合、その周縁において突出するかまた はそのエッジのところに配置された部分が、適切な材料の接合部、例えば ガラス接合部として薄いダイヤフラムに接合されることが有利である。その場合 、カウンタプレートは、圧力を測定すべき媒体からの圧力が測定ダイヤフラム自 体に達し、影響を及ぼすように、スルーホール（through hole）を具備する。こ の種類のカウンタ部分を備えることにより、測定ダイヤフラムが、周縁に配置さ れたその部分により均一に取付／固定できる。カウンタプレートまたはカウンタ リングは、薄いダイヤフラムを安定させ、センサ要素を使用した場合にそれが破 壊される危険を少なくする。 図面の簡単な説明 本発明について、非限定的実施形態と関連して、添付の図面を参照しながら詳 細に説明する。 第１図は、従来の圧力センサ要素の断面図である。 第２ａ図、第２ｂ図、第２ｃ図および第２ｄ図は、出力信号の線形挙動からの 偏差の代表的な曲線形状である。 第３図は、浮遊容量からの影響が小さい圧力センサを提供する種々の部分の断 面図である。 第４図は、内部遮蔽層の電気接続がなされた第３図のセンサ要素の領域の部分 断面図である。 第５図および第６図は、種々の支持要素によって補強された第３図に従うセン サ要素部分を示す図である。 好ましい実施形態の説明 第３図には、ガラスセラミックスをベースとする精密タイプの圧力センサ用の センサ要素の種々の部分が断面で示されている。ただし、これらの部分は、最終 接合の前に、接合領域内のガラス材料を溶解するために炉内で加熱することによ って互いの上に配置される。ここで、厚いハウス部分３’は、より厚い上部支持 プレート１３とより薄い遮蔽プレート１５の二つの別個の円形セラミックプレー トを含む。遮蔽プレート１５の一方の面には、その内面上の中央に、上述のよう に、薄い導電層の形をした一方のコンデンサ電極９が配置されている。遮蔽プレ ートの対向する他方の面には、面全体わたって広がり、かつ遮蔽プレートの役目 をし、かつ接地導体に電気的に接続される導電層１７が設けられる。以下の説明 を参照せよ。遮蔽層１７の上には、細かく砕かれた一般に有機物の結合剤によっ て保持されたガラス材料を含む接合層１８が設けられる。また、電気遮蔽層１７ を具備する遮蔽プレート１５の表面と対向する対応する接合層１９が、より厚い 支持プレート１３の表面上に設けら れる。 円形ダイヤフラム７は、従来どおり、測定すべき圧力範囲に適合する厚さを有 するように設計されており、中央において、その面の一方の面上に、第二のコン デンサ電極１１を構成する薄い層で被覆され、他方の面全体にわたって、薄い導 電性遮蔽層２１で被覆される。遮蔽層２１も接地導体に接続される。 また、コンデンサ電極１１を具備する遮蔽プレート１５の端部の外側エッジに おいて、ガラス接合部を形成するガラス材料を含む領域２２が配置される。この 領域２２は、軸方向において小さい延長部を有する円筒形リングの形状を有する 。この延長部または高さは、ガラス接合部を加熱／形成した後、それぞれコンデ ンサ電極９および１１を支持または担持する遮蔽プレート１５の面とダイヤフラ ム７の面の間に所望の距離ができるように、一定の長さに正確に調節され、設置 される。 上記のように、第３図に示される種々の部分は、適度の圧縮負荷のもとで炉内 に配置され、加熱され、次いでガラス接合領域、すなわちそれぞれ遮蔽プレート １５の面全体および支持プレート１３の面全体にわたって設けた接合領域１８な らびに１９内の材料、および遮蔽プレート上の領域２２をつくり出す 環状距離内の材料が溶解し、その結果有機結合剤が蒸発するか、または少なくと もその大部分が消失または退去する。したがって、センサ要素１’は集積ユニッ トとして形成される。 遮蔽層１７および２１は、電子薄膜回路を製造する場合と同様に、従来の方法 で付着されたまたは取り付けられた金の膜を含む。遮蔽層１７、２１は、１μｍ またはそれ以下の程度の大きさの代表的な厚さを有する。遮蔽プレート１５と支 持プレート１３の間の接合層はそれぞれ５μｍ程度の厚みを有する。また、電極 ９、１１、および図には示されていない適切な印刷導体パターンから形成された その接続部は、それぞれ電極９、１１が配置されている面上に、同じ周知の方法 によって付着または被覆される。面全体にわたる接合領域１７、１９を形成する 材料はそれぞれ、ドットまたはパターンの形で付着される。すなわち、最初にガ ラス材料を付着した場合に、ガラス材料のない領域またはチャネルが形成される ように付着される。それにより最終加熱の際に揮発性物質の退去または消失が促 進され、したがってガスまたはその他の物質の封入物は形成されない。設計が適 切でありかつ加熱プロセス中の温度が適切であれば、これらの層１７および１９ によってつくり出された接合は、封 入キャビティのない実質上均一なものが得られる。 完成したセンサ要素１’では、内側遮蔽層１７は、接地導体と容易に電気接触 することができる位置には配置されないが、そのためには特別の配置が必要であ る。これを第４図に詳細に示す。したがって、スルーホール２３が上部支持プレ ート１３内に設けられる。このホールは、これらのプレートの二つの広い面間に 延びる。遮蔽プレート１５のガラス接合領域１８内のこのホール２３の開口また は口に対応する狭い領域内に、遮蔽プレート１５上の遮蔽層１７と導電性接触す るはんだスズ２５が設けられる。したがって、すべてのアセンブリを圧縮および 加熱する前に、上述したように、各部分を互いに対向して配置し、あるいはその 端部に配置された２９のところに示される何らかの支持材料を有するホール２３ 内に電気導体２７を下方に導入する。ガラス接合領域を加熱または燃焼する場合 、はんだスズは溶解し、電気導体２７と導電性接触するようになる。その場合、 導体２７は接地される。 遮蔽プレート１５内のセラミックベース材料の厚さは、ダイヤフラム７の厚さ と同じ程度の大きさを有するが、多くの場合、第３図に示されるようにより小さ い。支持プレート１３上の接 合層１９は、第４図に示されるように省略できる。ただし、遮蔽プレート１５と 支持プレート１３の間のガラス接合部をつくり出すために、遮蔽プレート１５上 の接合層１８のみが設けられる。 コンデンサプレート９および１１の近傍における電気的状態を均等または一様 にするために、遮蔽プレートを非常に小さい厚さを有するように設計することが 一層有利である。安定度は、上部支持プレート１３によってもたらされる。この ようにして、浮遊容量の影響を最小にすることができ、さらに、出力信号の線形 挙動からの残りの偏差を所望の形状に適合または調節することができる。したが って、複雑な補償電子部品を使用せずに構成され、かつ簡単な規格電子部品のみ を含む圧力センサ内にセンサ要素を組み込むことができ、これによりセンサ要素 、ハウジングまたはケーシング（図示せず）および関連する駆動電子部品を含む 圧力センサ全体について、コストが低下しかつ電流消費が低下する。 非常に低い圧力を測定するのに使用される薄いダイヤフラムの場合、薄いダイ ヤフラムの周縁部分に強化（reinforcement）要素を取り付けることによって、 ダイヤフラムをさらに強化す ることができる。これは、センサ要素内に含まれる各部分が第３図と同じ方法で 示されている第５図および第６図に概略的に示されている。したがって、ハウス 部分３’から背けられ、かつ圧力を測定すべき媒体に対向するダイヤフラム７の 側に、その広い面の一方の上の周縁に環状突出部３２を有し、かつプレート３１ のより中央に配置された内部領域内にスルーホール３３をさらに含むプレート３ １の形をした強化要素が設けられる。カウンタプレート３１は、適切な材料、例 えばそのセンサ要素１’の他の部分と同じガラスセラミック材料でできており、 その場合、適切なガラスセラミック材料によってダイヤフラム上の遮蔽層２１に 接合される。また、強化要素は、第５図に従うカウンタプレート３１上の環状突 出部３２に対応する第６図に従う環状要素３１’によっても構成することができ る。 次に、センサ要素を製造する場合の種々のステップについて手短に説明する。 ガラスセラミックスなど電気絶縁材料の二つのプレート形部分、すなわちより厚 い外側支持プレートと薄い遮蔽プレートとからハウス部分を製造し、ハウス部分 の内側面である一方の面上に、すなわち薄い遮蔽プレートの内側に、適切なパタ ーンの形で、導電材料を普通の薄膜方法などによって 付着して、平坦面を有する第一のコンデンサ電極を形成する。主として同じ電気 絶縁材料からプレートの形をしたダイヤフラムを製造し、その一方の面上、すな わち内面上に、同じく導電材料を適切なパターンの形で取付または付着して、同 じく平坦面を有する第二のコンデンサ電極を形成する。コンデンサ電極が、互い に対向して配置され、互いに小さい距離をおいて配置されたそれらの平坦面を有 し、その結果電極間の距離、特にその平坦面間の距離が変化した場合に、その静 電容量が変化する電気的コンデンサが形成されるように、ハウス部分とダイヤフ ラムを互いに接合する。ハウス部分を構成する二つの部分を互いに接合し、次い で、それらの間に導電層を配置する。導電層は、それが第一のコンデンサ電極の 平坦面に対して平行に延び、さらに第一のコンデンサ電極よりもかなり広い延長 部を有するように配置する必要がある。第一のコンデンサ電極は、導電層がコン デンサ電極を囲むように、実質上導電層の中央配置内部領域のところにまたはそ れに対向して配置する。追加の電気遮蔽のために、ダイヤフラムの外面上に、さ らに導電層を配置できる。さらに、ダイヤフラムを安定させるために、環状プレ ートまたは環状突出部を有するプレートの形をした電気絶縁材料 から作成した強化要素をダイヤフラムの外側の周縁のところの領域に取り付ける ことができる。

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】 確実にする。さらに、厚い支持プレート（１３）はハウ ス部分に十分な機械安定度を与える。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．第一の面上に、平坦面を有する第一のコンデンサ電極を含む実質上電気絶縁 性の材料のハウス部分と、 第一の面上に、平坦面を有する第二のコンデンサ電極を含む実質上電気絶縁性 の材料のダイヤフラムと、 互いに対向して配置され、かつ互いに小さい距離をおいて配置されたそれらの 平坦面を有し、電極間の距離が変化した場合にその静電容量が変化する電気的コ ンデンサとを含む圧力センサ用のセンサ要素において、 ハウス部分によって包囲されるように配置され、特にその両側でハウス部分内 の対向する内面に配置され、 第一のコンデンサ電極の平坦面に平行であり、 その内部領域に実質上対向して配置された第一の電極よりもかなり広い延長部 を有し、 電気的接地に接続されるようになされた導電層を特徴とするセンサ要素。 ２．第一の面に平行なダイヤフラムの第二の面上に配置され、かつ電気的接地に 接続されるようになされた他の導電層を特徴 とする請求の範囲第１項に記載のセンサ要素。 ３．ハウス部分内の導電層からハウス部分上に配置された第一のコンデンサ電極 までの距離が、ダイヤフラムの導電層からダイヤフラム上に配置された第二のコ ンデンサ電極での距離と同じ程度の大きさを有するか、またはそれよりも小さい ことを特徴とする請求の範囲第２項に記載のセンサ要素。 ４．ハウス部分内の導電層からハウス部分上に配置された第一のコンデンサ電極 までの距離が、ダイヤフラムの厚さと比較して小さく、その結果第一のコンデン サ電極の近くに配置されて、その電気的環境が高度に均一になることを特徴とす る請求の範囲第１項から第３項のいずれか一項に記載のセンサ要素。 ５．ハウス部分が、電気絶縁材料のより厚い支持プレートと、電気絶縁材料のよ り薄い遮蔽プレート、およびそれらの間に配置された導電層を含むことを特徴と する請求の範囲第１項から第４項のいずれか一項に記載のセンサ要素。 ６．その周縁において延びるエッジにおける領域に沿って、ダイヤフラムの外側 の周縁における領域に取り付けられた電気絶縁材料の強化要素を特徴とする請求 の範囲第１項から第５項のいずれか一項に記載のセンサ要素。 ７．強化要素が、プレート形主要部分を有する支持プレートと、そのエッジのと ころに配置され、上面がその上でダイヤフラムに取り付けられる環状突出部とを 含むことを特徴とする請求の範囲第６項に記載のセンサ要素。 ８．強化要素が、環状平坦面がその上でダイヤフラムに取り付けられる支持リン グを含むことを特徴とする請求の範囲第６項に記載のセンサ要素。 ９．電気絶縁材料が、セラミック材料、特にガラスセラミック材料であることを 特徴とする請求の範囲第１項から第８項のいずれか一項に記載のセンサ要素。 １０．実質上電気絶縁性の材料のハウス部分と、 ダイヤフラムの内側のダイヤフラムのエッジにおいてハウス部分に取り付けら れた実質上電気絶縁性の材料のダイヤフラムと、 ダイヤフラムに当たる外部圧力の影響を受けた場合に変化する電気的に検出可 能な量を含むまたは生成する手段とを含む圧力センサ用のセンサ要素において、 その周縁のところに配置されたエッジにおける領域に沿って、ダイヤフラムの 外側の周縁における領域において、特にダイヤ フラムがハウス部分に取り付けられる領域に対向して取り付けられた電気絶縁材 料の強化要素を特徴とするセンサ要素。 １１．強化要素が、プレート形主要部分を有する支持プレートと、そのエッジの ところに配置され、上面がその上でダイヤフラムに取り付けられる環状突出部と を含むことを特徴とする請求の範囲第１０項に記載のセンサ要素。 １２．強化要素が、環状平坦面がその上でダイヤフラムに取り付けられる支持リ ングを含むことを特徴とする請求の範囲第１０項に記載のセンサ要素。 １３．内面と外面とを有するプレートの形をした電気絶縁材料のハウス部分を製 造するステップと、 内面上に、平坦面を有する導電材料の第一のコンデンサ電極を配置または付着 するステップと、 内面と外面とを有するプレートの形をした電気絶縁材料のダイヤフラムを製造 するステップと、 内面上に、平坦面を有する導電材料の第二のコンデンサ電極を配置または付着 するステップと、 コンデンサ電極が互いに対向して配置され、互いに小さい距離をおいて配置さ れたそれらの平坦面を有し、電極間の距離が 変化した場合にその静電容量が変化する電気的コンデンサが形成されるように、 ハウス部分とダイヤフラムを互いに接合するステップとを含むセンサ要素を製造 する方法において、 ハウス部分を製造する際に、それを電気絶縁材料の二つの部分から製造するス テップと、 次いで 導電層が一方の部分に取り付けられた第一のコンデンサ電極の平坦面に対して 平行に配置され、 導電層が第一のコンデンサ電極よりもかなり広い延長部を有し、 第一のコンデンサ電極が導電層の内部領域に実質上対向して配置されるように 、 その二つの部分の間に配置された導電層を含む、その二つの部分を互いに接合 するステップとを含むことを特徴とする方法。 １４．導電層をダイヤフラムの外面上に配置することを特徴とする請求の範囲第 １３項に記載の方法。 １５．ハウス部分を製造する際に、ハウス部分内の導電層からハウス部分上に配 置された第一のコンデンサ電極までの距離が、ダイヤフラムに取り付けられた導 電層から、ダイヤフラムに取 り付けられた第二のコンデンサ電極までの距離と実質上等しいか、またはそれよ りも小さくなるように、ハウス部分を配置することを特徴とする請求の範囲第１ ４項に記載の方法。 １６．ハウス部分を製造する際に、ハウス部分内の導電層からハウス部分上に配 置された第一のコンデンサ電極までの距離が、ダイヤフラムの厚さと比較して小 さくなるように、第一のコンデンサ電極をその上に配置する部分に小さい厚さを 与えることを特徴とする請求の範囲第１３項から第１５項のいずれか一項に記載 の方法。 １７．環状プレートまたは環状突出部を有するプレートの形を有する電気絶縁材 料から作成した強化要素を、ダイヤフラムの外面の周縁における領域に取り付け ることを特徴とする請求の範囲第１３項から第１６項のいずれか一項に記載の方 法。 １８．実質上電気絶縁性の材料からハウス部分を製造するステップと、 実質上電気絶縁性の材料からダイヤフラムを製造するステップと、 ダイヤフラムとハウス部分を、ダイヤフラムの内側または内面のところおよび ダイヤフラムの外側エッジのところに互いに 取り付けるステップと、 ハウス部分またはダイヤフラムあるいはハウス部とダイヤフラムの両方上に、 ハウス部分に取り付けられたダイヤフラムに当たる外部圧力の影響を受けた場合 に変化する電気的に検出可能な量を含む手段あるいは生成する手段を備えるステ ップとを含む圧力センサ用のセンサ要素を製造する方法において、 電気絶縁材料の強化要素を製造するステップと、 ダイヤフラムの外側の周縁における領域において、特にダイヤフラムがハウス 部分に取り付けられる領域に対向して配置された領域において、強化要素をダイ ヤフラムの外面に取り付けるステップとを特徴とする方法。 １９．強化要素を製造する際に、プレート形主要部分を有する支持プレートと、 そのエッジのところに配置された環状突出部またはリッジを含む形状を強化要素 に与えるステップと、 強化要素をその突出部またはリッジの上面でダイアフラムに取付けるステップ とを特徴とする請求の範囲第１８項に記載の方法。 ２０．強化要素を製造する際に、環状形状を強化要素に与えるステップと、 強化要素の環状平坦面において強化要素をダイヤフラムに取り付けるステップ を特徴とする請求の範囲第１８項に記載の方法。