KR100409045B1 - structure for vacuum sensor for capacitance - Google Patents
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Abstract
본 발명은 크기를 확대하지 않고 구성되는 부품과 가공공정과 조립이 간단해지고 절연체로 사용되는 알루미나 대신에 고순도인 유리를 사용함으로 인하여 절연체의 형성방법을 다르게 함으로 인하여 가공성이 쉽고 제조원가도 낮으며 전극면을 구면으로 하여 정전 용량값을 안정시켜주는 진공센서의 간극을 조정에 관한 것이다.According to the present invention, the process is easy and the manufacturing cost is low, and the electrode surface is simplified due to the different method of forming the insulator due to the use of high purity glass instead of the alumina used as the insulator. It relates to adjusting the gap of the vacuum sensor that stabilizes the capacitance value with a spherical surface.
따라서 본 발명에 따른 커패시턴스 진공센서에 의하면, 절연체를 센서 하우징(sensor housing)과 일체로 만들어짐으로 인하여 전극판을 만들어 주는 방법을 진공 증착 방법으로 함으로 인해 전극판 재질을 진공 증착이 가능한 모든 재질로 사용할 수 있도록 하였으며, 절연체의 면을 평면에서 구면으로 하여 정전 용량값을 안정화시켜주는 것이 가능하며 제조원가와 부품수의 삭감이 가능하며 이로 인하여 작업공정이 줄고, 공정의 안정성의 향상과 수율의 향상을 도모하는 것이 가능하다.Therefore, according to the capacitance vacuum sensor according to the present invention, the electrode plate material is made of any material capable of vacuum deposition due to the vacuum deposition method of making the electrode plate by making the insulator integral with the sensor housing. It is possible to use it, and it is possible to stabilize the capacitance value by making the surface of the insulator flat and spherical, and it is possible to reduce the manufacturing cost and the number of parts, thereby reducing the work process, improving the stability of the process and improving the yield. It is possible to plan.
Description
본원발명은 커패시턴스 진공 센서의 간극조정 구조에 관한 것으로 종래의 기술은 진공센서의 절연체를 알루미나(Al₂O₃)로 하여 생산 원가가 높고 가공 공정이 많으며, 전극판을 몰리브덴(Mo)로 하여 메탈라이징(metalizing)방식으로 되어 있어서, 원가 상승의 요인이 되는 구조로 되어 있고, 전극을 별도로 분리 설치 사용함으로 인하여 원가상승의 주원인이 되었고, 제조공정이 까다로와 여러 가지 불리한 점이 있었다.The present invention relates to a gap adjusting structure of a capacitance vacuum sensor, and the related art uses alumina (Al₂O₃) as the insulator of the vacuum sensor to produce a high production cost and a large number of processing processes. ), Which has a structure that causes a cost increase, and the separate installation and use of electrodes has become a major cause of the cost increase, and the manufacturing process is difficult and has various disadvantages.
또한, 절연체의 단부에 구형이 아닌 평면 구조로 되어있어 다이아프램의 변동에 불안전하게 수축되어 불안전한 요인이 있었다.In addition, the end portion of the insulator has a non-spherical planar structure, which causes unsafe contraction due to fluctuations in the diaphragm.
진동판과 전극사이에 간격조정을 위하여 절연체인 알루미나(Al₂O₃)와 센서 하우징(sensor housing)사이에 간격조정 링을 사용하여 간격을 조정하여 정전용량 값을 조절하게 하는 방식을 가진 구조로 되어 있어서 많은 공정이 필요하며, 이에 따라서 원가가 상승하는 문제와 안정도 및 신뢰도가 떨어지는 문제가 있었다,In order to adjust the gap between the diaphragm and the electrode, there is a structure in which the capacitance value is adjusted by adjusting the gap between the alumina (Al₂O₃), which is an insulator, and the sensor housing, to adjust the capacitance value. This is necessary, and accordingly, there is a problem of rising cost and a problem of low stability and reliability.
따라서, 본원 발명은 크기를 확대하지 않고 구성되는 부품과 가공공정과 조립이 간단해지고 절연체로 사용되는 알루미나(Al₂O₃) 대신에 고순도인 유리를 사용함으로 인하여 절연체의 형성방법을 다르게 함으로 인하여 가공성이 쉽고 제조원가도 낮으며 절연체의 단부에 전극면을 구면으로 하여 정전 용량값을 안정시켜주는 진공센서를 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention is easy to process and easy to manufacture by changing the method of forming the insulator by using a glass of high purity instead of the alumina (Al₂O₃) used as an insulator and the components, processing process and assembly is not expanded the size An object of the present invention is to provide a vacuum sensor having a low value and stabilizing a capacitance value by forming an electrode surface at an end portion of an insulator.
도 1은 진공센서의 세부 구성도,1 is a detailed configuration diagram of a vacuum sensor,
도 2는 1도의 진공센서의 부품 조립도,2 is a component assembly diagram of the vacuum sensor of 1 degree;
도 3은 진공 센서의 절연체 구성도,3 is an insulator configuration diagram of a vacuum sensor,
도 4는 진공 센서의 전극판과 감지 다이아프램과의 간격도,4 is an interval diagram of an electrode plate of a vacuum sensor and a sensing diaphragm;
도 5은 전극판의 단면도이다.5 is a cross-sectional view of the electrode plate.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
1 : 전극 2 : 센서 하우징1 electrode 2 sensor housing
3 : 유리 절연체 4 : 감지 다이아프램3: glass insulator 4: sensing diaphragm
5,11 : 진공포트 6 : 전극판5,11 vacuum port 6: electrode plate
7 : 센서 바디 8,12 : 세라믹7: sensor body 8,12: ceramic
9 : 게터(getter) 10 : 버플9: getter 10: baffle
상기한 목적을 달성하기 위한 본원 발명의 진공센서는 러프 진공범위에 쓸 수 있는 진공 센서이고, 센서의 모델에 따라 상대적인 진공, 절대적인 진공을 측정할 수 있고, 센서장치는 진공이 측정되는 기체로 한쪽면이 노출되고 팽창력이 있는 금속진동판인 다이아프램(diaphram)으로 되어 있으며, 절대적인 진공을 측정할 경우, 다른 기준면은 고진공 기준공동(cavity)에 설치된 전극으로 되어 있다.The vacuum sensor of the present invention for achieving the above object is a vacuum sensor that can be used in the rough vacuum range, it is possible to measure the relative vacuum, absolute vacuum, depending on the model of the sensor, the sensor device is one side of the gas is measured vacuum The diaphragm is a metal vibrating plate with exposed surface and expandability, and when the absolute vacuum is measured, the other reference plane is an electrode installed in a high vacuum reference cavity.
그리고, 측정된 기체의 구성에 관계없이 진동판은 압력변화와 함께 움직이기 때문에 진동판과 인접한 전극사이의 정전용량(capacitance) 값의 변화가 발생한다.In addition, since the diaphragm moves with the pressure change regardless of the configuration of the gas, a change in capacitance value occurs between the diaphragm and the adjacent electrode.
또한, 진동판 움직임이 주파수 변화특성으로 변환한다. 역으로 주파수 변화는 진공압력으로 표현되며 센서장치는 저팽창 합금(low expansion alloy) 및 고순도 유리 일체로 구성되어 있다.In addition, the diaphragm movement is converted into a frequency change characteristic. On the contrary, the frequency change is expressed by vacuum pressure, and the sensor device is composed of a low expansion alloy and a high purity glass unit.
재질은 고순도 유리를 센서 하우징에 직접 접합하는 방식으로 유리 성형로에서 유리를 용해하여 스틸과 유리를 접합하는 방식으로 스틸과 절연체 유리를 일체화시켜 고진공 상태에서도 흠이 없는 조건으로 접합하며, 전극판은 구면으로 가공된 면에 두 개의 콘덴서 판을 만들어주는 공정으로 진공 증착 방법으로 코팅처리하여 전극면을 만들어주며, 진공증착 방식으로 코팅함으로 인하여 다양한 재질이 가능하며, 사용가능한 재질로는 알루미늄, 구리, 아연, 등이 사용가능하다.The material is a method of directly bonding high purity glass to the sensor housing and melting glass in a glass forming furnace to bond steel and glass to integrate steel and insulator glass so that they can be bonded in flawless conditions even under high vacuum conditions. It is a process to make two capacitor plates on the surface processed by spherical surface, and it makes electrode surface by coating by vacuum deposition method. Various materials are possible by coating by vacuum deposition method. Available materials include aluminum, copper, Zinc, and the like can be used.
센서 하우징에 접합된 고순도 유리를 구면가공 전용기로 가공하여 구면값을 미리 만들어 주어 고정된 값을 얻을 수 있음으로 균일한 작업이 가능하고, 구면으로 제작됨으로 진동판과 동일한 모양으로 판에 변형이 이루어지므로 인해 동일 단면적에 정전용량값을 크게 얻을 수 있어 항상 동일하고 안정된 정전용량값을 제공받을 수 있으며, 전극은 콘덴서 막과 일체화되어, 저항값을 전달하여 주는 역할을 해야 하며, 유리를 용해, 접합하는 과정에서 미리 고정하여 접촉불량이나 단선을 미리 제거할 수 있는 완벽한 구조로 구성되어 있다.Since high purity glass bonded to the sensor housing is processed with a spherical processing dedicated machine, the spherical value can be made in advance so that a fixed value can be obtained and uniform work is possible. Due to the large capacitance value in the same cross-sectional area, it is possible to always receive the same and stable capacitance value, and the electrode should be integrated with the condenser film to transfer the resistance value. It is composed of perfect structure that can be fixed in advance to eliminate contact defects or disconnection in advance.
여기서 본 발명의 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
첨부한 도 1은 진공센서(vacuum sensor)의 세부 구성도로, 주요 구성 성분으로는, 전극(1), 센서 하우징(2), 유리 절연체(3), 감지 다이아프램(sensing diaphram) (4), 진공포트(vacuum port)(5,11), 전극판(6), 센서 바디(7), 세라믹(8,12), 게터(getter)(9), 버플(10)등이 있다.1 is a detailed configuration diagram of a vacuum sensor, and main components include an electrode 1, a sensor housing 2, a glass insulator 3, a sensing diaphram 4, Vacuum ports 5, 11, electrode plates 6, sensor bodies 7, ceramics 8, 12, getters 9, baffles 10, and the like.
배큠 포트는 (5)와 (11)의 2개로 되어 있으며 그 사이에 감지 다이아프램과 전극이 설치되어 있으며, 진공 센서 바디에 결합되어 있고, 전극판이 절연체에 증착되어 있으며 다이아프램(4)와 전극(1)이 알루미나(Al₂O₃)로 된 세라믹 소재로 사용되고 있으며, 진동판의 변화에 의하여 정전용량값이 변화되며, 진동판 움직임이 주파수 변화특성으로 변환하고, 주파수 변화는 진공압력으로 표현되며 센서장치는 저팽창 합금(low expansion alloy) 및 고순도 유리 일체로 구성되어 있다.There are two vacuum ports, (5) and (11), between which a sensing diaphragm and an electrode are installed, which are coupled to a vacuum sensor body, an electrode plate is deposited on an insulator, and a diaphragm (4) and an electrode. (1) is used as a ceramic material of alumina (Al₂O₃), the capacitance value is changed by the change of the diaphragm, the diaphragm movement is converted into the frequency change characteristic, the frequency change is expressed by the vacuum pressure, and the sensor device is low It consists of a low expansion alloy and a high purity glass body.
도 2는 진공센서(vacuum sensor)의 부품 조립도로 진공센서의 각 부품의 구조를 분해하여 도시한 도면이다.FIG. 2 is an exploded view illustrating the structure of each component of a vacuum sensor in a component assembly diagram of a vacuum sensor.
도 3은 진공 센서의 절연체 구성도로 한쪽 배큠 포트(5)가 센서 하우징(sensor housing)(2)에 조립되고 전극(1)이 센서 하우징(2)를 통하여 유리 절연체(3)을 거쳐 전극판에 접착되어 있는 구조이다.3 is an insulator configuration of a vacuum sensor, in which one back port 5 is assembled to a sensor housing 2, and an electrode 1 passes through a glass insulator 3 through a sensor housing 2 to an electrode plate. It is a bonded structure.
도 4는 진공 센서의 전극판과 감지 다이아프램과의 간격도로, 센서 하우징에 접합된 고순도의 유리를 구면 가공 전용기로 가공하여 구면값을 미리 만들어주어 고정된 값을 얻을 수 있어 균일한 작업이 가능하고, 전극은 콘덴서막과 일체화되어 저항값을 전달하며, 미리 고정하여 접촉불량이나 단선을 제거하는 것이 가능하며, 유리 절연체(3)의 한쪽 단면이 구형으로 되어 감지 다이아프램과의 사이 역시 구형으로 되어 감지다이아프램이 변화할 경우 절연체(3)의 구형모양으로 동일하게 변화함으로써 안정된 △d에 의한 정전용량의 변화로 인하여 안정된 정전 용량값을 얻을 수 있는 다이아프램과 콘덴서 막의 간격 조정 구조도이다.Figure 4 is a gap between the electrode plate and the sensing diaphragm of the vacuum sensor, by processing the high-purity glass bonded to the sensor housing with a spherical processing dedicated machine to make a spherical value in advance to obtain a fixed value can be uniform work The electrode is integrated with the condenser film to transmit a resistance value, and can be fixed in advance to remove contact defects or disconnection. One end surface of the glass insulator 3 is spherical so that the electrode is also spherical. When the sensing diaphragm changes, the diaphragm and the condenser film gap adjustment structure diagram can be obtained by changing the same in the spherical shape of the insulator 3, so that a stable capacitance value can be obtained due to the change in capacitance due to the stable Δd.
도 5는 진공 센서의 절연체 단면도다.5 is an insulator cross-sectional view of the vacuum sensor.
도 6은 전극판의 단면도로, 절연체 B가 전극판을 A와 B 부분으로 분할되게 진공 증착되어 있으며, 절연체인 고순도 유리를 센서 하우징에 직접 접합하는 방식으로 유리 성형로에서 유리를 용해하여 스틸과 유리를 접합하는 방식으로 스틸과 절연체 유리를 일체화시켜 고진공 상태에서도 흠이 없는 조건으로 접합하며, 전극판은 구면으로 가공된 면에 두 개의 콘덴서 판을 만들어주는 공정으로 진공 증착 방법으로 코팅하여 전극면을 만들어주며, 진공증착 방식으로 코팅함으로 인하여 다양한 재질이 가능하며, 사용가능한 재질로는 알루미늄, 구리, 아연, 등이 사용가능하다.6 is a cross-sectional view of an electrode plate, insulator B is vacuum-deposited to divide the electrode plate into A and B portions, and the glass is melted in a glass forming furnace by directly bonding the insulator high purity glass to the sensor housing. Integrating steel and insulator glass by bonding glass together to bond under flawless conditions even under high vacuum conditions.The electrode plate is a process of making two capacitor plates on a spherically processed surface. It can make a variety of materials by coating by vacuum deposition method, and available materials are aluminum, copper, zinc, etc. are available.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 커패시턴스 진공센서에 의하면, 절연체를 센서 하우징(sensor housing)과 일체로 만들어짐으로 인하여 전극판을 만들어 주는 방법을 진공 증착 방법으로 함으로 인해 전극판 재질을 진공 증착이 가능한 모든 재질로 사용할 수 있도록 하였으며, 절연체의 면을 평면에서 구면으로 하여 정전 용량값을 안정화시켜주는 것이 가능하며 제조원가와 부품수의 삭감이 가능하며 이로 인하여 작업공정이 줄고, 공정의 안정성의 향상과 수율의 향상을 도모하는 것이 가능하다.As described above, according to the capacitance vacuum sensor according to the present invention, the electrode plate material is vacuum-deposited by the method of making the electrode plate by the vacuum deposition method because the insulator is made integral with the sensor housing. It can be used with all possible materials, and it is possible to stabilize the capacitance value by making the surface of the insulator from a plane to a spherical surface, and it is possible to reduce the manufacturing cost and the number of parts, thereby reducing the work process and improving the stability of the process. It is possible to improve the yield.
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