JPS6199383A - 容量式変位センサ - Google Patents
容量式変位センサInfo
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- JPS6199383A JPS6199383A JP22042684A JP22042684A JPS6199383A JP S6199383 A JPS6199383 A JP S6199383A JP 22042684 A JP22042684 A JP 22042684A JP 22042684 A JP22042684 A JP 22042684A JP S6199383 A JPS6199383 A JP S6199383A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/84—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by variation of applied mechanical force, e.g. of pressure
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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】
〔発明の利用分野〕
本発明は容量式変位センサに係り、特に温度の影響を受
けない静電容量式変位センサに関する。
けない静電容量式変位センサに関する。
温度による空気の誘電率の変化が少いことを利用し、ダ
イアフラム受圧面の反対側に金属薄膜電極を形成した容
量式圧力センサが一般に知られているが、とのセンサの
温度特性を改善する手段として特開昭５２−１１４３８
６号により、石英ダイアフラム面に環状電極と円状電極
がそれぞれ被着された２個の容量構成を有する圧力セン
サが提案されている。この圧力センサを有する容量式変
位センサの構造を第５図、第６図及び第７図により説明
する。ダイヤフラム１の内面には第６図に不用 すような共へ声属薄膠電極２が被着形成されており、こ
のダイヤフラム１は円環状のフリットガラス３を介して
ダイヤフラム１と同材料で形成された固定台４に固着さ
れている。この固定台４の前記ダイヤフラム１と対向す
る面には第７図に示すような、はぼ円環状の基準用金属
薄膜電極５と、はぼ円板状の測定用金属薄膜電極６とが
それぞれ被着形成されている。これらの電極２，５．６
にはそれぞれリード線７，８．９が接続されており、リ
ード線７は前記フリットガラス３及び固定台４に形成さ
れた貫通孔を通して４電性後着剤１０によシ接着固定さ
れ、リード線８，９は固定台４に形成された貫通孔を通
してそれぞれ接着剤１１゜１２により接着固定されてい
る。前記ダイヤフラム１と固定台４とは所定の電極間々
隙１３を保持して前記フリットガラス３を介して溶融接
着されており、この間隙１３と大気とは固定台４に形成
された貫通孔１４を介して導通している。
イアフラム受圧面の反対側に金属薄膜電極を形成した容
量式圧力センサが一般に知られているが、とのセンサの
温度特性を改善する手段として特開昭５２−１１４３８
６号により、石英ダイアフラム面に環状電極と円状電極
がそれぞれ被着された２個の容量構成を有する圧力セン
サが提案されている。この圧力センサを有する容量式変
位センサの構造を第５図、第６図及び第７図により説明
する。ダイヤフラム１の内面には第６図に不用 すような共へ声属薄膠電極２が被着形成されており、こ
のダイヤフラム１は円環状のフリットガラス３を介して
ダイヤフラム１と同材料で形成された固定台４に固着さ
れている。この固定台４の前記ダイヤフラム１と対向す
る面には第７図に示すような、はぼ円環状の基準用金属
薄膜電極５と、はぼ円板状の測定用金属薄膜電極６とが
それぞれ被着形成されている。これらの電極２，５．６
にはそれぞれリード線７，８．９が接続されており、リ
ード線７は前記フリットガラス３及び固定台４に形成さ
れた貫通孔を通して４電性後着剤１０によシ接着固定さ
れ、リード線８，９は固定台４に形成された貫通孔を通
してそれぞれ接着剤１１゜１２により接着固定されてい
る。前記ダイヤフラム１と固定台４とは所定の電極間々
隙１３を保持して前記フリットガラス３を介して溶融接
着されており、この間隙１３と大気とは固定台４に形成
された貫通孔１４を介して導通している。
上述の通シ構成された容量式変位セ／すのセンサ部をケ
ーシングなどで抱束せずに、単体の状態で周囲温度を変
えて静電容量の零点変化を測定すると、第８図に破線で
示す特性となり、初期静電基量は温度が高くなるに従っ
て増加する傾向にある。理論的には温度上昇によシ空気
の誘電率は低下する傾向にあるので、実測値とは逆にな
る。この原因は主に構造上の問題と考えられる。第５図
かられかるように、ダイヤフラム１は片面に金属薄膜電
極２が被着形成され２層になっているため、温度が上昇
するとダイヤフラム１と金属薄膜電極２との熱膨張係数
の差によってバイメタル作用が生じ、第５図に破線で示
したように変形して電極２と電極６との間の間隙が小さ
くなる。そのため、静電容量は電極間の距離に反比例す
るので増加することがわかる。
ーシングなどで抱束せずに、単体の状態で周囲温度を変
えて静電容量の零点変化を測定すると、第８図に破線で
示す特性となり、初期静電基量は温度が高くなるに従っ
て増加する傾向にある。理論的には温度上昇によシ空気
の誘電率は低下する傾向にあるので、実測値とは逆にな
る。この原因は主に構造上の問題と考えられる。第５図
かられかるように、ダイヤフラム１は片面に金属薄膜電
極２が被着形成され２層になっているため、温度が上昇
するとダイヤフラム１と金属薄膜電極２との熱膨張係数
の差によってバイメタル作用が生じ、第５図に破線で示
したように変形して電極２と電極６との間の間隙が小さ
くなる。そのため、静電容量は電極間の距離に反比例す
るので増加することがわかる。
この静電容量の変化量をダイヤフラム変位に換算するこ
とにより、前述の原因を以下に述べるように説明できる
。第９図にバイメタル効果を模式％式％ Ｐ、９８６ （１９８２）によれば、周辺支持の場合の
バイメタル効果による曲率半径ρ、は次式で与えられる
。
とにより、前述の原因を以下に述べるように説明できる
。第９図にバイメタル効果を模式％式％ Ｐ、９８６ （１９８２）によれば、周辺支持の場合の
バイメタル効果による曲率半径ρ、は次式で与えられる
。
ここで、ΔＴ：温度差、（α２−αｌ）：熱膨張係数差
ｍ＝ＹＩ／Ｙ、：ヤング率の比、ｍ＝ｈ、／ｈ２：板厚
の比、ｔ＝ｈＩ＋ｈ！ ’ダイヤフラム全体の厚さ 添数字１：電極、２：ダイヤフラム （１）式を用いて各温度における電極間の距離の変化量
を計算した結果を第８図に実線で示す。この計算値はバ
イメタルの周辺を支持した場合のものであるが、実際に
は周辺が固定されているので正確ではないが、周辺固定
の場合は周辺支持の場合より零点変化率は小さくなるの
で、いずれの場合でも電極間の距離は変化する可能性が
あり、このバイメタル作用が前述の温度変化によシ初期
静電容量が変化する主な原因と考えられる。このバイメ
タル作用の影響ヲ少くする手段としてダイアフラムの板
厚を厚くする方法があるが、ダイアフラムの板厚を厚く
するとダイアフラムの感度が悪くなるという欠点があっ
た。
ｍ＝ＹＩ／Ｙ、：ヤング率の比、ｍ＝ｈ、／ｈ２：板厚
の比、ｔ＝ｈＩ＋ｈ！ ’ダイヤフラム全体の厚さ 添数字１：電極、２：ダイヤフラム （１）式を用いて各温度における電極間の距離の変化量
を計算した結果を第８図に実線で示す。この計算値はバ
イメタルの周辺を支持した場合のものであるが、実際に
は周辺が固定されているので正確ではないが、周辺固定
の場合は周辺支持の場合より零点変化率は小さくなるの
で、いずれの場合でも電極間の距離は変化する可能性が
あり、このバイメタル作用が前述の温度変化によシ初期
静電容量が変化する主な原因と考えられる。このバイメ
タル作用の影響ヲ少くする手段としてダイアフラムの板
厚を厚くする方法があるが、ダイアフラムの板厚を厚く
するとダイアフラムの感度が悪くなるという欠点があっ
た。
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、温度の影響を受けない静雷容量式変位七
ンサを提供するにある。
するところは、温度の影響を受けない静雷容量式変位七
ンサを提供するにある。
本発明は少くとも一方が可動に構成された相対向する部
材のそれぞれの相対向する面に金属薄膜電極を形成し、
これら一対の部材間の距離の変化に基づく前記電極間の
容量の変化を検出して、該部材の変位を検出する容量式
変位センサの、前記可動部材の前記電極と反対側の面に
この電極とほぼ同質の材料からなる金属薄膜を形成した
ことを特徴とするものである。
材のそれぞれの相対向する面に金属薄膜電極を形成し、
これら一対の部材間の距離の変化に基づく前記電極間の
容量の変化を検出して、該部材の変位を検出する容量式
変位センサの、前記可動部材の前記電極と反対側の面に
この電極とほぼ同質の材料からなる金属薄膜を形成した
ことを特徴とするものである。
上述の構成によれば、可動部材と金属薄膜電極とによ２
て形成されるバイメタル作用がなくなυ温度の影響を受
けない容量式変位センサが得られる。
て形成されるバイメタル作用がなくなυ温度の影響を受
けない容量式変位センサが得られる。
〈発明の実施例〕
以下、本発明に係る容量式変位センサの一実施例を図面
を参照して説明する。
を参照して説明する。
第１図及び第２図に本発明の一実施例を示す。
該図において第５図、第６図および第７図に示す従来例
と同一または同等部分は同一符号にて示す。
と同一または同等部分は同一符号にて示す。
ダイヤフラム１と固定台４とは、所定の電極間々隙１３
ｆ、保持して円環状のフリットガラス３を介溶融接着さ
れており、固定台４上には中央部に圧力に感応する円板
状の金属薄膜電極６と、周辺部に圧力に感応しない円環
状の金属薄膜電極５が形成されておシ、これらの電極５
．６に対向する位置のダイヤフラム１の内面には円板状
の金属薄膜電極２が形成され、２つの容量が構成されて
いることは従来例と同様である。またリード線７，８９
及び貫通孔１４も゛従来例と同様に設けられている。本
発明の特徴はダイヤフラム１の外面にも、内面に被着形
成された電極２と整合する位置にほぼ同じ外径のダミー
の薄膜１５が同一材質で被着形成されていることである
。
ｆ、保持して円環状のフリットガラス３を介溶融接着さ
れており、固定台４上には中央部に圧力に感応する円板
状の金属薄膜電極６と、周辺部に圧力に感応しない円環
状の金属薄膜電極５が形成されておシ、これらの電極５
．６に対向する位置のダイヤフラム１の内面には円板状
の金属薄膜電極２が形成され、２つの容量が構成されて
いることは従来例と同様である。またリード線７，８９
及び貫通孔１４も゛従来例と同様に設けられている。本
発明の特徴はダイヤフラム１の外面にも、内面に被着形
成された電極２と整合する位置にほぼ同じ外径のダミー
の薄膜１５が同一材質で被着形成されていることである
。
上記のように構成された本実施例の作用について以下に
説明する。センナ部上面から圧力ｐが加えられるとダイ
ヤフラム１が変形し、それに伴なって電極間々Ｉ！１１
１３が挾〈な夛その間の静電容量Ｃが増加する。この静
電容ｉｃを測定することによってダイヤフラム１の変位
量を検出する。このときにダイヤフラム１０両面に薄膜
電極２，１５がそれぞれ被着形成されてい名ため、周囲
の温度変化によるダイヤフラム１と薄膜［極２．１ｓ。
説明する。センナ部上面から圧力ｐが加えられるとダイ
ヤフラム１が変形し、それに伴なって電極間々Ｉ！１１
１３が挾〈な夛その間の静電容量Ｃが増加する。この静
電容ｉｃを測定することによってダイヤフラム１の変位
量を検出する。このときにダイヤフラム１０両面に薄膜
電極２，１５がそれぞれ被着形成されてい名ため、周囲
の温度変化によるダイヤフラム１と薄膜［極２．１ｓ。
熱膨張係数差は互いに打ち消し合い、バイメタル作用が
なくなって電極間間隙１３は何等温度影響を受けず、初
期静電容量の変化は生じない。このときの温度変化に対
する零点変化率の関係の実測値を第８図に一点鎖線で示
す。
なくなって電極間間隙１３は何等温度影響を受けず、初
期静電容量の変化は生じない。このときの温度変化に対
する零点変化率の関係の実測値を第８図に一点鎖線で示
す。
第３図及び第４図に本発明の他の実施例を示す。
第３図に示す実施例は２枚のダイヤフラム１６゜１７′
５ｒフリツトガラス１８で溶融接着し、これらの間に形
成された中空部１９ｔ−基準王室とする絶対圧基準型の
センサ部である。これらの相対向するダイヤフラム１６
．１７の各面には前述の実施例と同様にそれぞれ薄膜電
極２０．２１及び２２が形成されており、ダイヤフラム
１６．１７の外側の面にはそれぞれダミーの薄膜２３．
２４が被着形成されている。本実施例においてダミー薄
膜２３．２４がない場合は、周囲温度が変化すると２枚
のダイヤプラム１６．１７はそれぞれ薄膜電極２１．２
２及び２０との熱膨張係数差によって、バイメタル作用
が生じる。このときの中空部１９の変化量は第１の実施
例の場合の約２倍となる。
５ｒフリツトガラス１８で溶融接着し、これらの間に形
成された中空部１９ｔ−基準王室とする絶対圧基準型の
センサ部である。これらの相対向するダイヤフラム１６
．１７の各面には前述の実施例と同様にそれぞれ薄膜電
極２０．２１及び２２が形成されており、ダイヤフラム
１６．１７の外側の面にはそれぞれダミーの薄膜２３．
２４が被着形成されている。本実施例においてダミー薄
膜２３．２４がない場合は、周囲温度が変化すると２枚
のダイヤプラム１６．１７はそれぞれ薄膜電極２１．２
２及び２０との熱膨張係数差によって、バイメタル作用
が生じる。このときの中空部１９の変化量は第１の実施
例の場合の約２倍となる。
従って第３図に示したようにダミーの薄膜２３゜２４を
被着形成すれば、その効果は特に大きくなる。
被着形成すれば、その効果は特に大きくなる。
第４図は、被測定荷重Ｗｔ−可動部材２５に加えて、こ
のときに生ずる機械的変位を静電容量の変化として検出
するようにした変位変換器への応用例の要部を示したも
のである。可動部材２５は間隙２６を保持し台２７に固
着されている。台２７には薄膜電極２８が、可動部材２
５には薄膜電極２９がそれぞれ対向して被着形成されて
おシ、可動部材２５の薄膜電極２９と反対側の面にはダ
ミーの薄膜３０が被着形成されている。この場合もダミ
ーの薄膜３０の効果によって可動部材２５は、温度変化
によるバイメタル作用は阻止されるので、温度影響の少
ない容量式変位変換器が提供される。
のときに生ずる機械的変位を静電容量の変化として検出
するようにした変位変換器への応用例の要部を示したも
のである。可動部材２５は間隙２６を保持し台２７に固
着されている。台２７には薄膜電極２８が、可動部材２
５には薄膜電極２９がそれぞれ対向して被着形成されて
おシ、可動部材２５の薄膜電極２９と反対側の面にはダ
ミーの薄膜３０が被着形成されている。この場合もダミ
ーの薄膜３０の効果によって可動部材２５は、温度変化
によるバイメタル作用は阻止されるので、温度影響の少
ない容量式変位変換器が提供される。
上述のとおシ、本発明によれば、ダイヤフラムの内面に
被着された薄膜電極板に整合する位置の外面に、はぼ同
じ外形と材質でダミーの薄膜を形成したものであるから
、ダイヤスラムと薄膜電極板との熱膨張係数差によるバ
イメタル作用がなくなり、温度影響による初期静電容量
変化のない容量式変位センナが得られるようになったの
で、その効果は大である。
被着された薄膜電極板に整合する位置の外面に、はぼ同
じ外形と材質でダミーの薄膜を形成したものであるから
、ダイヤスラムと薄膜電極板との熱膨張係数差によるバ
イメタル作用がなくなり、温度影響による初期静電容量
変化のない容量式変位センナが得られるようになったの
で、その効果は大である。
第１図は本発明に係る容量式変位センサの一実施例を示
す平面図、第２図は第１図のＡ−Ａ断面図、第３図及び
第４図は本発明の他の実施例を示すそれぞれ断面図及び
斜視図、第５図は従来の容量式変位センナを示す断面図
、第６図は第５図の平面図、第７図は第５図のＢ−Ｂ矢
視図、第８図は温度と零点変化率との関係を示す従来例
と本発明の一実施例による実測値及び計算値、第９図は
バイメタル作用を示す模式図である。 １・・・ダイヤプラム、２，５．６・・・薄膜電極、３
・・・フリットガラス、４・・・固定台、１３・・・電
極間々隙、 ′察１ 区 第２図 第３図 第４５２１ 第 ５閃 ＃ｂｍ ｚ７ｓ 栴８ｆ２１ 第９回
す平面図、第２図は第１図のＡ−Ａ断面図、第３図及び
第４図は本発明の他の実施例を示すそれぞれ断面図及び
斜視図、第５図は従来の容量式変位センナを示す断面図
、第６図は第５図の平面図、第７図は第５図のＢ−Ｂ矢
視図、第８図は温度と零点変化率との関係を示す従来例
と本発明の一実施例による実測値及び計算値、第９図は
バイメタル作用を示す模式図である。 １・・・ダイヤプラム、２，５．６・・・薄膜電極、３
・・・フリットガラス、４・・・固定台、１３・・・電
極間々隙、 ′察１ 区 第２図 第３図 第４５２１ 第 ５閃 ＃ｂｍ ｚ７ｓ 栴８ｆ２１ 第９回
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、少くとも一方が可動である相対向する部材のそれぞ
れの相対向する面に金属薄膜電極を形成し、これら一対
の部材間の距離の変位に基づく容量の変化によつて、該
部材の変位を検出する容量式変位センサにおいて、前記
相対向する部材のうち可動部材の前記金属薄膜電極が形
成された面と反対側の面に、該金属薄膜電極とほぼ同質
の材料からなる金属薄膜を形成したことを特徴とする容
量式変位センサ。 ２、前記可動部材はダイアフラムであることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の容量式変位センサ。 ３、前記可動部材は梁であることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の容量式変位センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22042684A JPS6199383A (ja) | 1984-10-22 | 1984-10-22 | 容量式変位センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22042684A JPS6199383A (ja) | 1984-10-22 | 1984-10-22 | 容量式変位センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6199383A true JPS6199383A (ja) | 1986-05-17 |
Family
ID=16750925
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22042684A Pending JPS6199383A (ja) | 1984-10-22 | 1984-10-22 | 容量式変位センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6199383A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6325982A (ja) * | 1986-07-18 | 1988-02-03 | Nissan Motor Co Ltd | 半導体圧力変換装置の製造方法 |
| JP2003130745A (ja) * | 2001-10-25 | 2003-05-08 | Kyocera Corp | 圧力検出装置用パッケージ |
| JP2006275961A (ja) * | 2005-03-30 | 2006-10-12 | Yamagata Prefecture | 半導体センサおよびその製造方法 |
| JP2008171772A (ja) * | 2007-01-15 | 2008-07-24 | Calsonic Kansei Corp | 車両用メータ装置 |
| JP2016223940A (ja) * | 2015-06-01 | 2016-12-28 | 日本電波工業株式会社 | センサ素子、物理センサ、及びセンサ素子の製造方法 |
| JP2017067500A (ja) * | 2015-09-28 | 2017-04-06 | 富士電機株式会社 | 加速度補正データ算出装置及び加速度センサの製造方法 |
-
1984
- 1984-10-22 JP JP22042684A patent/JPS6199383A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6325982A (ja) * | 1986-07-18 | 1988-02-03 | Nissan Motor Co Ltd | 半導体圧力変換装置の製造方法 |
| JP2003130745A (ja) * | 2001-10-25 | 2003-05-08 | Kyocera Corp | 圧力検出装置用パッケージ |
| JP2006275961A (ja) * | 2005-03-30 | 2006-10-12 | Yamagata Prefecture | 半導体センサおよびその製造方法 |
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| JP2016223940A (ja) * | 2015-06-01 | 2016-12-28 | 日本電波工業株式会社 | センサ素子、物理センサ、及びセンサ素子の製造方法 |
| JP2017067500A (ja) * | 2015-09-28 | 2017-04-06 | 富士電機株式会社 | 加速度補正データ算出装置及び加速度センサの製造方法 |
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