JPS58132638A - 静電容量式差圧伝送器 - Google Patents
静電容量式差圧伝送器Info
- Publication number
- JPS58132638A JPS58132638A JP1490282A JP1490282A JPS58132638A JP S58132638 A JPS58132638 A JP S58132638A JP 1490282 A JP1490282 A JP 1490282A JP 1490282 A JP1490282 A JP 1490282A JP S58132638 A JPS58132638 A JP S58132638A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pressure
- diaphragm
- sides
- pressure receiving
- fixed
- 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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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
- G01L9/0072—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance
- G01L9/0073—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance using a semiconductive diaphragm
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、差圧によるダイヤフラムの変位を静電容量の
変化として検出する静電容量式差圧伝送器に係り、特に
ダイヤプラムとして多層シリコン板を用いるようＫし丸
ものである。
変化として検出する静電容量式差圧伝送器に係り、特に
ダイヤプラムとして多層シリコン板を用いるようＫし丸
ものである。
静電容量式差圧伝送器は、圧力差を可動電極でダイヤフ
ラムの変位として検知し、これを両面に設けられた固定
電極との間に生じる静電容量の変化として検出するもの
である。このためダイヤフラムは黴少な圧力差に応動じ
なければならないことからその厚みを極めて薄（（０，
０５■ぐらい）する必要がある。ダイヤフラムに印加さ
れる圧力とダイヤプラムの変位の関係にヒステリシスが
あってはならず、ダイヤフラムは可逆性を有することが
要求される。このヒステリシスを小さくするためダイヤ
フラムを強く引張った状態で固定しなければならない。
ラムの変位として検知し、これを両面に設けられた固定
電極との間に生じる静電容量の変化として検出するもの
である。このためダイヤフラムは黴少な圧力差に応動じ
なければならないことからその厚みを極めて薄（（０，
０５■ぐらい）する必要がある。ダイヤフラムに印加さ
れる圧力とダイヤプラムの変位の関係にヒステリシスが
あってはならず、ダイヤフラムは可逆性を有することが
要求される。このヒステリシスを小さくするためダイヤ
フラムを強く引張った状態で固定しなければならない。
この引張応力は数１０Ｋｆ／■２に達する。又固定電極
と可動電極たるダイヤフラムとの間隙は、センサとして
の感度を向上させるために小さい方がよい。
と可動電極たるダイヤフラムとの間隙は、センサとして
の感度を向上させるために小さい方がよい。
このようなダイヤフラムに課される条件を満たすために
ダイヤプラムとしてシリコン単結晶を用いることが提案
されている。シリコンダイヤプラムは金属ダイヤプラム
に比べ弾性にとみ圧力差に対する応動性がよく、所謂ベ
コ付ＩｆＡ象が少ないのでヒステリシスも少ない。
ダイヤプラムとしてシリコン単結晶を用いることが提案
されている。シリコンダイヤプラムは金属ダイヤプラム
に比べ弾性にとみ圧力差に対する応動性がよく、所謂ベ
コ付ＩｆＡ象が少ないのでヒステリシスも少ない。
ところが、このような優れた特性を有するシリコンダイ
ヤフラムを用いてもその固定の仕方が万全でなければ差
圧伝送器としての優れた性能は発揮できない。即ち、シ
リコンダイヤプラムは、極めて砿少な間隙（数μｍ）の
中に約１００ Ｋ１７１ｍ２の高靜圧罠耐えるよう挟持
固定されなければならないという技術課題があった。具
体的にはシリコンダイヤフラムを用いた差圧伝送器にあ
っても（金属ダイヤフラムにおいても同様であるが）。
ヤフラムを用いてもその固定の仕方が万全でなければ差
圧伝送器としての優れた性能は発揮できない。即ち、シ
リコンダイヤプラムは、極めて砿少な間隙（数μｍ）の
中に約１００ Ｋ１７１ｍ２の高靜圧罠耐えるよう挟持
固定されなければならないという技術課題があった。具
体的にはシリコンダイヤフラムを用いた差圧伝送器にあ
っても（金属ダイヤフラムにおいても同様であるが）。
各電極からのリード線の取シ出し方法に難があった。
本発明は、上記課題を解決するため罠なされたものであ
り、シリコンダイヤプラムを用いた差圧伝送器において
、気密性を保持しつつ、砿少な間隙からのリード線の塩
９出しを容易にし、シリコンダイヤフラムの有する優れ
た特性を十分発揮できる高精度な差圧伝送器を提供する
ことを目的とする。
り、シリコンダイヤプラムを用いた差圧伝送器において
、気密性を保持しつつ、砿少な間隙からのリード線の塩
９出しを容易にし、シリコンダイヤフラムの有する優れ
た特性を十分発揮できる高精度な差圧伝送器を提供する
ことを目的とする。
この目的のため本発明は、例えばＮＰＮ層を有する多層
シリコン板の両面中央のＮ５１層をエツチングにより取
シ除いてＰ型層を露出させ、このＰ型層を受圧層たるダ
イヤフラムとしたことを第１の特徴とする。そして残余
のＮｉ１１層をダイヤプラムの固定層とし、Ｐ型受圧層
とＮ型固定層に逆バイアス電圧を印加することにより両
者の電気的絶縁を行うようにしたことを第２の特徴とす
る。
シリコン板の両面中央のＮ５１層をエツチングにより取
シ除いてＰ型層を露出させ、このＰ型層を受圧層たるダ
イヤフラムとしたことを第１の特徴とする。そして残余
のＮｉ１１層をダイヤプラムの固定層とし、Ｐ型受圧層
とＮ型固定層に逆バイアス電圧を印加することにより両
者の電気的絶縁を行うようにしたことを第２の特徴とす
る。
以下本発明の実施例を図面を用いて説明する。
ｗｉ１図は本発明に用いるダイヤスラムを示す図である
。多層シリコン板１の両面中央のＮ型層をエツチングに
より取り除きＰ型費圧部２および凹部３．３′を形成す
る。残余のＮｌ１層４，４′は伝送器にダイヤプラムを
組み込７）固定する場合の固定部である。Ｐ盟受圧部Ｃ
受圧ダイヤフラム）２とＮ型固定部４．４′には図示し
ないが逆バイアス電圧を印加し電気的絶縁を行う。切欠
部５は、後述のリード線を取り出すための電極を取シ付
けるためのものである。受圧凹部６，６′は後述する圧
力導入口に対応して受圧するために設けられている。
。多層シリコン板１の両面中央のＮ型層をエツチングに
より取り除きＰ型費圧部２および凹部３．３′を形成す
る。残余のＮｌ１層４，４′は伝送器にダイヤプラムを
組み込７）固定する場合の固定部である。Ｐ盟受圧部Ｃ
受圧ダイヤフラム）２とＮ型固定部４．４′には図示し
ないが逆バイアス電圧を印加し電気的絶縁を行う。切欠
部５は、後述のリード線を取り出すための電極を取シ付
けるためのものである。受圧凹部６，６′は後述する圧
力導入口に対応して受圧するために設けられている。
＠２図は、第１図に示す構造のダイヤプラムを差圧伝送
器に組み込んだ実施例を示す図である。
器に組み込んだ実施例を示す図である。
筐体７０両側面には一対のシールダイヤフラム８゜８′
、圧力導入口９，９′が設けられ封入油１０゜１０′が
封入されている。中央部には一対のセンサ台１１．１１
’が設けられ第１図で説明した受圧ダイヤフラム２を挾
持する構成となっている。
、圧力導入口９，９′が設けられ封入油１０゜１０′が
封入されている。中央部には一対のセンサ台１１．１１
’が設けられ第１図で説明した受圧ダイヤフラム２を挾
持する構成となっている。
センサ台ＩＬ １１’の受圧ダイヤフラム２に対向す
る面には固定電極１２．１２’が設けられている。固定
電極１２．１２’は約１μｍの厚みでスバツ゛）リング
法などによりセ／す台２に被着されている。凹部３，３
′は前述の通り多層シリコン板１アルカリエツチングに
よ）形成された間隙であり、数μｍから数十μｍの深さ
を有する。
る面には固定電極１２．１２’が設けられている。固定
電極１２．１２’は約１μｍの厚みでスバツ゛）リング
法などによりセ／す台２に被着されている。凹部３，３
′は前述の通り多層シリコン板１アルカリエツチングに
よ）形成された間隙であり、数μｍから数十μｍの深さ
を有する。
固定電極１２．１２’の一端は固定部４．４′の一部に
接触している。固定部４．４′はセンサ台１１．１１’
に陽極接合法などにより固着されている。センサ台１１
．１１’はシリコンダイヤフラム２と近似した熱膨張本
を有する絶縁材料で構成することが望ましい。固定電極
１２．１２’が接触している固定部４．４’ Ｋはリー
ド１ｉ１３゜１４が接続されている。固定部４に設けら
れた切欠ｓ５には電極パット１５がＰａ受圧ダイヤフラ
ム２と接触するよう設けられリード線１６により外部と
接続される。本実施例では筺体７とセンサ台１１．１１
’との関にはわずかな隙間１７゜１７′が設けられ、封
入油１０．１０’が満たされている。左右の封入油１０
．１０’はＱ ＩＪ ７グ１８によりシールされ左右独
立の油富が形成されている。
接触している。固定部４．４′はセンサ台１１．１１’
に陽極接合法などにより固着されている。センサ台１１
．１１’はシリコンダイヤフラム２と近似した熱膨張本
を有する絶縁材料で構成することが望ましい。固定電極
１２．１２’が接触している固定部４．４’ Ｋはリー
ド１ｉ１３゜１４が接続されている。固定部４に設けら
れた切欠ｓ５には電極パット１５がＰａ受圧ダイヤフラ
ム２と接触するよう設けられリード線１６により外部と
接続される。本実施例では筺体７とセンサ台１１．１１
’との関にはわずかな隙間１７゜１７′が設けられ、封
入油１０．１０’が満たされている。左右の封入油１０
．１０’はＱ ＩＪ ７グ１８によりシールされ左右独
立の油富が形成されている。
このように構成された差圧伝送器の動作は次の通りであ
る。
る。
左右のシールダイヤフラム８，８′に印加された圧力は
圧力導入口９．９′から受圧ダイヤフラム２の受圧凹部
６，６’に４＃ｔかれ、左右の圧力差は受圧ダイヤフラ
ム２を左右に変位させる。この受圧ダイヤフラム２の変
位が可動電極として働き固定電極１２．１２’との間の
容量変化として外部に取り出される。
圧力導入口９．９′から受圧ダイヤフラム２の受圧凹部
６，６’に４＃ｔかれ、左右の圧力差は受圧ダイヤフラ
ム２を左右に変位させる。この受圧ダイヤフラム２の変
位が可動電極として働き固定電極１２．１２’との間の
容量変化として外部に取り出される。
本実施例において固定電極１２は固定部４を連絡橋どし
てリード線１２によシ外部と接続されて匹る。同様に固
定電極１２′は固定部４′を連絡橋としてリード線１４
により外部と接続されている。又、受圧ダイヤフラム２
は電極バット１５を介してリード線１６により外部と接
続されている。
てリード線１２によシ外部と接続されて匹る。同様に固
定電極１２′は固定部４′を連絡橋としてリード線１４
により外部と接続されている。又、受圧ダイヤフラム２
は電極バット１５を介してリード線１６により外部と接
続されている。
前二１の通り受圧ダイヤフラム２はＰ型シリコンであり
固定部４．４′はＮ型シリコンよシなり１図示していな
いが両者には逆バイアス電圧が印加されているので電気
的に絶縁されている。従って本実施例によれば静電容量
の変化を外部に取り出すためのリード線１３，１４．１
６は全てセンナ台１１．１１’の外部でしかも筐体７の
端部で固定電極１２，１２’受圧ダイヤフラム２とそれ
ぞれ接続することが可能になる。これによりリード線を
センナ台内部まで引き込まれなければならない従来の構
成圧比べ、＃ｌ造が聞単になｐ、製造工程が容易になる
ばかシでなく受圧部の気密性を尚め差圧伝送器としての
性能を高めることができる。
固定部４．４′はＮ型シリコンよシなり１図示していな
いが両者には逆バイアス電圧が印加されているので電気
的に絶縁されている。従って本実施例によれば静電容量
の変化を外部に取り出すためのリード線１３，１４．１
６は全てセンナ台１１．１１’の外部でしかも筐体７の
端部で固定電極１２，１２’受圧ダイヤフラム２とそれ
ぞれ接続することが可能になる。これによりリード線を
センナ台内部まで引き込まれなければならない従来の構
成圧比べ、＃ｌ造が聞単になｐ、製造工程が容易になる
ばかシでなく受圧部の気密性を尚め差圧伝送器としての
性能を高めることができる。
本実施例ではセンサ台１２．１２’と筐体との１山にわ
ずかな隙間１７．１７’を設けたので、左右いずれか一
万に過負荷が加えられた場合でもセンサ台がこのわずか
な間隙を移動し、受圧ダイヤフラムの破壊を防止するこ
とが出来る。過負荷が解除された場合に間隙１７．１７
’に封入されている封入油によりセンサ台は元の状態に
復滞する。
ずかな隙間１７．１７’を設けたので、左右いずれか一
万に過負荷が加えられた場合でもセンサ台がこのわずか
な間隙を移動し、受圧ダイヤフラムの破壊を防止するこ
とが出来る。過負荷が解除された場合に間隙１７．１７
’に封入されている封入油によりセンサ台は元の状態に
復滞する。
陶、本実施例においては、シリコンダイヤフラムをＮＰ
Ｎの三層構造のものとして説明したが例えばＳｉ ５
ｌｏｚ ８１ ８１０ｘ Ｓｊの５層構造とし、８
ｉ０２をエツチングして凹部を形成するトキのストッパ
としてもよい。
Ｎの三層構造のものとして説明したが例えばＳｉ ５
ｌｏｚ ８１ ８１０ｘ Ｓｊの５層構造とし、８
ｉ０２をエツチングして凹部を形成するトキのストッパ
としてもよい。
以上説明したごとく本発明によれば、受圧ダイヤプラム
として優れた特性を有するシリコン板を効果的に使用す
ることを可能にし、受圧検知部の気密性を保持しつつ各
電極からのリード線の取り出しを容易圧することができ
、ひいては、差圧伝送器の精度を向上することができる
ものである。
として優れた特性を有するシリコン板を効果的に使用す
ることを可能にし、受圧検知部の気密性を保持しつつ各
電極からのリード線の取り出しを容易圧することができ
、ひいては、差圧伝送器の精度を向上することができる
ものである。
第１図は本発明の一実施例であるシリコンダイヤプラム
の構成を示す図、第２図は、第１図のシリコンダイヤフ
ラムを差圧伝送器に組み込んだ一実施例を示す図である
。 ｌ・・・多層シリコン板、２・・・受圧ダイヤフラム、
３゜３′・・・凹部、４・・・固定部、７・・・筐体、
８・・・シールダイヤフラム、９・・・圧力導入口、１
０・・・封入油。 １１・・・センサ台＋１２１１２’・・・固定電極。 第 １ ロ
の構成を示す図、第２図は、第１図のシリコンダイヤフ
ラムを差圧伝送器に組み込んだ一実施例を示す図である
。 ｌ・・・多層シリコン板、２・・・受圧ダイヤフラム、
３゜３′・・・凹部、４・・・固定部、７・・・筐体、
８・・・シールダイヤフラム、９・・・圧力導入口、１
０・・・封入油。 １１・・・センサ台＋１２１１２’・・・固定電極。 第 １ ロ
Claims (1)
- １、一対の固定電極と、骸固定電極の間に一定の間隙を
介して挾持されたシリコンダイヤプラムを有し、該ダイ
ヤ７２五の両面に印加される圧力差による該シリコンダ
イヤプラムの変位を静電容量の変化として取り出す静電
容量式差圧伝送器において、前記シリコンダイヤフラム
を少なくとも三ノーを有する多層基板の両面中央部に設
けられた凹部受圧ｌ−で形成し、該受圧層の両面周辺部
を骸受圧層を固定するための固定層とし、＃受圧層と該
固定層を電気的に絶縁する構成としたことを特徴とする
静電容量式差圧伝送器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1490282A JPS58132638A (ja) | 1982-02-03 | 1982-02-03 | 静電容量式差圧伝送器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1490282A JPS58132638A (ja) | 1982-02-03 | 1982-02-03 | 静電容量式差圧伝送器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58132638A true JPS58132638A (ja) | 1983-08-08 |
Family
ID=11873916
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1490282A Pending JPS58132638A (ja) | 1982-02-03 | 1982-02-03 | 静電容量式差圧伝送器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58132638A (ja) |
-
1982
- 1982-02-03 JP JP1490282A patent/JPS58132638A/ja active Pending
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