JPS6135323A

JPS6135323A - 容量性圧力検出器製造方法

Info

Publication number: JPS6135323A
Application number: JP12284785A
Authority: JP
Inventors: アリ・レート
Original assignee: Vaisala Oy
Current assignee: Vaisala Oy
Priority date: 1984-06-07
Filing date: 1985-06-07
Publication date: 1986-02-19
Also published as: SE8502709L; US4597027A; IT8512516A0; FI871604A0; FI871604A; FI77328C; NO852284L; BR8502717A; JPH0585857B2; IT1186893B; FR2565687B1; DE3520064A1; DE3520064C2; GB8513788D0; NL8501639A; GB2159957A; FI77328B; SE8502709D0; FR2565687A1; FI842307A

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。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の技術分野］本発明は、月ヨカを容量の変化Ｃ検出する容量性圧力検
出器及びその製造方法に関覆る。

［従来技術及びその問題点］従来技術に関しては、以下のものを参照されたい。

（１）シー・ニス・サンダ（Ｃ，Ｓ、　５ａｎｄｅｒ　
）　。

ジエイ・り゛ブリュ・カヌーティ（Ｊ、Ｗ。

Ｋｎｕｔｔｉ　）　、ジエイ・ディー・マインドルのＶ
ｏｌ　　ＥＤ−２７（１９Ｐ、、○）　　Ｎｏ、５゜第
９２７頁乃至第９３０頁（２）米国時Ｗ［第４．２６１．０８’６月明細川（３
）米国時Ｗ［第１１．３８６．４．５３号明細出（４−
）米国特許第４，３８４，８９９月明細沈１ｂ）米国特
許第４．．４０５．９７０号明細出（６）米国″￥を訂
第３．３９７．２７８号明細占引例（１）には、引例（
６）の方法によってｎいに接着されているシリコンの弾
力性素子とガラス板とから成る絶対圧力の容量性検出器
が開示されている。

上記弾性六子とりｊラス板との間には、該検出器の真空
カプセルとし゛Ｃ機能力る空洞がある。上記弾性素子と
、」−記ガラス板トに置かれた金属フィルムどの間には
、１カに依存する容量が生成される。

［−記載ラス板上に置かれた上記金属フィルムに対する
電気的イ＾接続は、拡散によって上記シリコン中に作成
され且つ上記弾性素子の導電率とは異なるタイプの導電
率を有している導体によって、該検出器の外部から得ら
れる。この検出器の主な欠点（５〕１．１記拡散された
導体とに記弾性素子との間に高い温度依存性のデプレッ
ション容量が形成されること（あり、こイ１は該検出器
の１ニア′力依存性容吊に影響を及ばη。該検出器の相
対活力が減少し、その温度依存か増大する。

引例（２＞、　（３）及び（４−）では、前述と同様の
圧力検出器の’＋ｒｌｊ　造が開示されている。しかし
ながら、その配線は異なっている。配線は、ガラス中に
開けられた、内側か金属コートされた孔を通して成され
る。核化は、その中への溶融金属（半田）により埋めら
れる。しかしながら、上記孔のシーリングは、大仔牛産
に於いて成し遂げるためには、むしろ不便でおる。

引例（５）では、シリコンで作られた支持板及び弾性素
子が、薄いガラス・フィルムによって互いに「接着」さ
れ、スパッタリング又は真空蒸着によって作られる検出
器が開示されている。上記ガラス・フィルムの厚さによ
っ−Ｃ１上記コンデンザ板間の距離もまたコントロール
される。製造１．（料がほとんど全くシリコンであるこ
とが、該検出器構造の良好な態様である。それは、良好
な）届度安定度を保証する。しかしながら、上記カラス
接合に関する浮遊容量が、該検出器の特性をスポイルす
る。前記方法による上記ガラスの厚さく、１．最大１０
〃ｍであり、その容量は２ｐｍのエア・ギャップに相当
する。従って、上記接合ゾーンの役割は、該検出器の上
記エリアが非常に大ぎくなりれば、該検出器の容量を左
右する。

上記引例（５）に於いてはまた、高いガラス壁が前記二
つのシリコン片を分離する構造も開示されている。その
場合には、浮遊容量の問題はない。しかしなから、コン
デンサのエア・キャップの寸法粘Ｙｑは、低いだろう。

「発明の目的］本発明は上記の点に鑑みて成されたもので、全く新奇な
タイプの容量・１（１汀−力検出器及びその製）；ｂ方
法を提供することを目的とする。

［発明の概要］本発明は、切削可能な口つ導電性の物質１例えばシリコ
ンの基板上に、絶縁物質２例えばガラスが溶解されＩＩ
　造されるというアイデアに基づいている。そのため、
−上記絶縁層の厚さは、該基板中に提供されたリセス上
の方が他の部分上よりも厚い。上記絶縁層（及び部分的
に基板）が、フレーム層の最上部と上記絶縁層の残りの
部分とか一様の平面を形成するように研がれる時、上記
基板の底面から上面に伸び目一つその上端で絶縁層によ
つ（取囲まれる電気的な通路が提供される。上記電気的
通路を通って、上記電気的通路を通る孔を切削覆ること
によって、（；（械的＜’に通孔を作ることが可能であ
る。

［発明の実施例］以下図面を参照し−Ｃ本発明の一実施例を説明する。基
板のシリコン部１は、典型的にほぼ１．３ｍｍの厚さの
シリコ１ン・ディスクで作られる。他の１法は、典型的
にほぼ５　Ｘ　６　ｎｕｎ２で゛ある。リセス５は、そ
の深さが２００μ〃ｌであるように従来のシリコン・マ
イクロ技術を使用して作られる。中央に残る平頂丘（メ
ザ）型ゾーン６のエリアは、はぼ５ｍｍ２であり、それ
が該検出器の一方のコンデンサ板を形成する。圧力感知
弾性素子３が、他方のコンデンサ板を形成する。これは
、密封して上記基板に取付けられるが、しかし同時にそ
れは電気的に上記基板から絶縁されねばなら４【い。こ
の目的のために、はぼ３００ｐｍのガラス層２が、第２
図に示されるように上記シリコン部］上に溶かされる。

該ガラスのためのそのようなガラスの晶質は、熱膨張率
がシリコンのそれに近く選択される。そのため、温度の
変動による最終的な基板の変形量は、最小でおる。ざら
に、ガラスの誘電率は、温度に依存して強くなるべきＣ
゛はない。そのＪ：うなカラスは、例えばコーニング（
Ｃｏｒｎｉｎｇ）７７４０．７０７０．及びシＥｌ　ッ
ｌ〜（５ｃｈｏｔｔ　）８２’４８Ｃある。溶解の後、
上記ガラスは、レベル△まで研がれＣ小がり、そのため
ト記平頂丘６の頂部もまＪこ覆われない。ここで、その
表面が、十記弾′１ノ１索子３かガラス２′に、例えば
陽極ボンディングによっ（取付しづられることができる
ように良く研磨される。電気的なコンタク１〜は、従来
の方法によって、十記弾性索子３と基板１，２′とに作
られる。本発明はそれだけで、絶対検出器のため、及び
もし孔４が第５図に示された方法で支持板中に作られる
ならば、差動検出器のために、適当である。

上記基板１．２′　は、前述の方法で製造された。

例えば７．６ｃｍの直径を有するＪ、り大きな板から、
ソーイングすることによって作られる。上記研がれた面
△−トのシリコン・エリアは、適当な位置に外部コンタ
ク１〜を取付ける目的のために、従来の方法によって金
属コー１〜されることができる。上記孔４は下から又は
上からエツチングされることができ、その直径は、上記
平頂目部６の頂部の１ノイズが、この例の場合では、は
ぼ２　ｍｍ　Ｘ　２　ｎｍｒ　′ｃ゛あるのに対しＣ１
必要に応じて１０乃〒３００　ｔｉｍ”Ｃあることかで
きる。

該検出器の（オ料はむしろ、シリコン及びホウ珪゛酸が
、■ガラスＣあることが好ましい。該検出器は、圧力感
知コンデンサの板か真Ｙ：！カプセル内に買かれ、旧つ
測定されるべき媒体と接触しＣいないような方法で、構
成されている。

上記基板の構成のために、上記真空カプセル内のコンデ
ンサ板間の容量は、該検出器の外側から測定されること
ができる。故に、該検出器の容量の温度依存は、低くさ
れることができる。

即ち、この発明によって以下のような効果を奏すること
ができる。

まず、弾性素子と塞板のシリコン部との間の奇生容量が
、該検出器容量より遥かに低い基板が得られる。さらに
、該奇生容量の温度依存【ｊ、低い。

第２に、密封して閉じられており、且つ温度の変動の結
果としてのその変形が小さい、！３仮が得られる。

第３に、上記基板は、数μｍのコンデンザ板間の間隔が
、上記弾゛１１１素子に応じて決定され、従って正確４
￥＼１法で作られることができる。

第４に、上記基板に最も近いコンデンザ板が、どのよう
な付加的な動作もなしに真空チェンバの外側に、電気的
に構成されることかできる。

第５に、大量生産に非常に向く基板が得られる。

なａ３、本発明は上記実施例に限定されるものではない
。もし必要ならば、上記鋳造されるべき物質と上記基板
との間の不所望の化学反応を妨げるために、スパッタリ
ング、デポジツデイング等により、ト記基板十に、絶縁
層（図示せず）を形成することができる。上記不所望の
反応の結果としては、例えば、上記鋳）青された物質中
に、気泡が形成されるかもしれない。上記絶縁層は、例
えば１０乃至１００１ｍの厚さの、例えばＳｉＯ２又は
Ｓｉ　：ｌ　Ｎ４層であることができる。勿論、この層
は、上記電気的４丁通路の位置から研がれる。

［発明の効果］以上）小べたように本発明によれば、全く新奇４１タイ
プの容量性圧力検出器及びその製造方法を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は切削可能な導電性４Ａ料で作られた基板ブラン
クの断面図、第２図は絶縁材料の層が鋳造された時の基
板を示す断面図、第３図はその上面が研がれた而にされ
た時の基板を示す断面図、第４図は切削可能な材料で作
られたカプセルが密封して取付けられた時の基板を示す
断面図、第５図は機械的通孔の完全に導電性の部分が切
削された基板を示す断面図である。１・・・基板のシリコン部、２，２′・・・ガラス層、
３・・・弾性素子、４・・・孔、５・・・リセス、６・
・・平頂丘（メサ）型ゾーン、６′・・・］］ンデン′
リー板Ａ・・・研がれた面のレベル。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）その上面に第１のコンデンサ・ディスクを含む導
電材料製の基板と、上面を有し且つ上記第１のコンデン
サ・ディスクを取囲む電気絶縁層と、第２のコンデンサ
・ディスクを該第２のコンデンサ・ディスクと上記第１
のコンデンサ・ディスクとの間にチャンバが形成される
ように含んで上記電気絶縁層の上記上面に密封して固着
される導電性弾性板状部材とを具備する容量性圧力検出
器に於いて、上記電気絶縁層は、上記基板に形成された
第１のリセス中に、上記基板の上面と上記電気絶縁層の
上面とが実質上同一平面にあり、且つ上記チャンバが上
記板状部材の上記第１のコンデンサ・ディスクと対向す
る側中に第２のリセスとして実質上形成されるように、
形成されることを特徴とする容量性圧力検出器。
（２）導電性基板、該基板から所定の距離を置いて配置
された導電性板状部材、及び容量性チャンバが上記基板
と上記部材との間に形成されるように上記基板と上記部
材とに共に密封して固着された電気絶縁層を有する容量
性圧力検出器の製造方法で、上記基板の一方の側中に少
なくとも一つのリセスを切削することと、それが上記基
板の上記切削された側を覆うように上記基板の上記切削
された側の上に溶解状態の電気絶縁物質の層を塗布する
ことと、上記層を硬化させることと、少なくとも一つの
絶縁層部により取囲まれた上記基板の少なくとも一つの
導電性平頂丘（メサ）部を有する実質上平らな面を得る
ために創造された方法で上記基板の表面の物質を除去す
ることとにより容量性圧力検出器を製造する容量性圧力
検出器製造方法。
（３）上記切削されるべき基板として、シリコン基板が
使用されることを特徴とする特許請求の範囲第２項に記
載の容量性圧力検出器製造方法。
（４）上記絶縁物質として、ガラスが使用されることを
特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の容量性圧力検
出器製造方法。
（５）上記絶縁物資の層は、上記基板の上記切削された
側上に鋳造（カスト）されることを特徴とする特許請求
の範囲第２項に記載の容量性圧力検出器製造方法。
（６）上記絶縁物資の層は、上記基板の上記切削された
側上に溶かされることを特徴とする特許請求の範囲第２
項に記載の容量性圧力検出器製造方法。
（７）上記絶縁物資の層が、上記基板を完全に覆うこと
を特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の容量性圧力
検出器製造方法。
（８）上記切削、例えばエッチングにより、上記平頂丘
部を貫通する機械的通孔が作られることを特徴とする特
許請求の範囲第２項に記載の容量性圧力検出器製造方法
。