KR102245528B1 - 압력 센서 - Google Patents

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마사시 세키네
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Abstract

대전에 의한 문제와 이물 퇴적에 의한 문제의 양자에 대응할 수 있도록 한다.
감압 전극(104)은, 압력실(103)의 중앙부에 배치된 중앙 부분(141)과, 중앙 부분(141)으로부터 중심부로부터 멀어지는 방향으로 방사형으로 연장된 복수의 날개부(142)로 구성하고, 참조 전극(105)은, 압력실(103)의 둘레 가장자리부에 배치된 둘레 가장자리 부분(151)과, 둘레 가장자리 부분(151)으로부터 복수의 돌입 부분(152)으로 구성한다. 복수의 돌입 부분(152)은, 복수의 날개부(142) 사이의 영역에 들어가는 상태로 배치하고, 복수의 날개부(142)와 복수의 돌입 부분(152)은, 교합하는 상태로 배치한다.

Description

압력 센서{PRESSURE SENSOR}
본 발명은 정전 용량의 변화를 검출함으로써 압력을 계측하는 압력 센서에 관한 것이다.
정전 용량식의 격막 진공계 등의 압력 센서는, 다이어프램(격막)을 포함하는 센서 칩을 측정 대상의 가스가 흐르는 배관 등에 부착하여, 압력을 받은 다이어프램의 휨량, 즉 변위를 정전 용량값으로 변환하고, 정전 용량값으로부터 압력값을 출력한다. 이 압력 센서는, 가스종 의존성이 적기 때문에, 반도체 설비을 비롯하여, 공업 용도로 널리 사용되고 있다(특허문헌 1 참조).
전술한 격막 진공계 등의 압력 센서의 센서 칩은, 도 5에 나타내는 바와 같이, 절연체로 이루어지는 베이스(401)와, 베이스(401) 상에 지지부(401a)에 의해 지지되어 가동 영역(402a)에서 베이스(401)와 이격하여 배치되고, 가동 영역(402a)에서 베이스(401)의 방향으로 변위 가능한 절연체로 이루어지고, 측정 대상으로부터의 압력을 받는 다이어프램(402)과, 가동 영역(402a)에 있어서의 다이어프램(402)과 베이스(401) 사이에 형성된 기밀실(403)을 구비한다. 각 부분은 사파이어로 구성되어 있다.
또한, 다이어프램(402)의 가동 영역(402a)에 형성된 가동 감압 전극(404)과, 베이스(401) 상에 가동 감압 전극(404)을 향하여 마주보고 형성된 고정 감압 전극(405)을 구비한다. 또한, 다이어프램(402)의 가동 영역(402a)에 있어서 가동 감압 전극(404)의 주위에 형성된 가동 참조 전극(406)과, 고정 감압 전극(405)의 주위의 베이스(401) 상에 형성되어, 가동 참조 전극(406)을 향하여 마주보고 형성된 고정 참조 전극(407)을 구비한다.
이상과 같이 구성된 센서 칩에서는, 가동 감압 전극(404)과 고정 감압 전극(405)으로 용량이 형성된다. 다이어프램(402)이 외부와의 압력차에 의해 중앙부가 베이스(401)의 방향 또는 역방향으로 변위하면, 가동 감압 전극(404)과 고정 감압 전극(405)의 간격이 변화하여, 이들 사이의 용량이 변화한다. 이 용량 변화를 검출하면, 다이어프램(402)이 받은 압력을 검출할 수 있다.
또한, 가동 참조 전극(406)과, 고정 참조 전극(407) 사이에도 용량이 형성된다. 단, 가동 참조 전극(406)은, 지지부(401a)에 가까운 곳에 마련되어 있기 때문에, 다이어프램(402)의 휨에 따른 변위량은, 보다 중앙부에 배치된 가동 감압 전극(404)보다 작다. 따라서, 고정 참조 전극(407)과 가동 참조 전극(406) 사이의 용량 변화를 기준으로 하여 고정 감압 전극(405)과 가동 감압 전극(404) 사이의 용량 변화를 파악함으로써, 다이어프램(402)의 변위량을 변동을 억제하여 검출할 수 있게 된다.
그런데, 다이어프램이나 베이스를 절연체로 구성한 경우, 감압 전극과 참조 전극 사이에는, 절연체의 표면이 노출되게 된다. 이 영역이 센서 가동 중에 대전함으로써 격막에 쿨롱력이 작용한다. 전술한 압력 센서로 절대압을 계측하는 경우는, 다이어프램이나 베이스의 표면이 진공에 노출되기 때문에, 대전 전하를 누설하기 어려운 상황이 된다. 저압 레인지를 측정하는 등 고감도를 필요로 하는 경우, 다이어프램이 매우 얇기 때문에, 전술한 쿨롱력의 영향에 의해, 센서 출력의 오차 요인이 되기 쉽다.
다이어프램이나 베이스를 절연 재료로 구성하고, 예컨대 이들의 표면 저항이 1014 Ω/□ 이상인 경우, 감압 전극과 참조 전극의 간격이 넓으면, 절연체 표면의 노출 면적이 많아, 서로의 표면의 접근이나 접촉 내지는 교류 구동 등으로 대전하기 쉽다. 이 결과, 다이어프램에 대전에 의한 쿨롱력이 작용한다. 여기서, 참조 전극의 내경과 감압 전극의 외경 간의 비율에 대한 전술한 정전 인력의 크기는, 도 6b에 나타내는 바와 같이 변화한다. 도 6b는 다이어프램의 두께가 상이한 2개의 압력 센서의 결과를 나타내고, 검정 사각은, 검정 동그라미의 두께의 0.8배로 한 것이다.
도 6a로부터 알 수 있듯이, 내경과 외경 간의 비율이 1에 가까울수록, 바꾸어 말하면 감압 전극과 참조 전극의 간격이 작을수록, 정전 인력의 크기가 작다. 이 때문에, 도 6a에 나타내는 바와 같이, 감압 전극(501)과 참조 전극(502)의 간격을 정해진 범위에서 좁게 하여, 이들 사이의 영역이, 용이하게 대전하지 않도록, 또는 대전하여도 전하가 조기에 누설되도록 하고 있다.
또한, 전술한 감압 전극과 참조 전극의 간격에 의해 2개의 전극 사이의 표면 저항값이 결정되지만, 계측 시에 전극에 인가되는 교류 전압의 주기보다 시정수(τ)가 충분히 커지도록 간격의 최소값을 설계하면 좋다. 감압 전극과 참조 전극 사이의 저항을 R, 정전 용량을 C, 또한 계측 전압의 교류의 진동 주기를 T[진동수(f)의 역수]로 하였을 때, RC≫T인 것이 바람직하다.
한편, 다이어프램 표면에의 부생성물 퇴적은, 센서 출력 오차 발생의 원인이 되는 것이 알려져 있는데, 현재 이것을 검지하기 위해 압력 센서의 제로점 용량값을 감시하고 있다. 이 값이 어떤 임계값을 넘은 경우에, 계측 회로로부터 알람이 발보(發報)되도록 구성되어 있다. 이 알람 발보에 따라, 엔드 유저 자신이 판단하여, 압력 센서의 제로점을 리셋하여 조정하고 있다. 단, 조정 가능 범위를 넘은 경우에, 이 조작은 불가능해진다. 예컨대, 반도체 제조 프로세스 등에서의 진공 계측 오차의 증대라고 하는 문제점 저감은 특히 중요하며, 한층 더 개선이 요구되고 있다.
이에 대하여, 도 7a에 나타내는 바와 같이, 감압 전극(601)의 외경과 참조 전극(602)과 내경의 차를 크게 함으로써, 도 7b에 나타내는 바와 같이, 다이어프램 표면에 대한 이물 퇴적이 없는 경우의 정상인 압력 감도의 값에 대하여, 이물 퇴적에 따른 출력 변화의 비율이 작은(=SN비가 큰) 것이 판명되어 있다. 또한, 도 7b에 있어서도, 다이어프램의 두께가 상이한 2개의 압력 센서의 결과를 나타내며, 검정 사각은, 검정 동그라미의 두께의 0.8배로 한 것이다. 또한, 이것은, 감압 전극으로부터 계측되는 감압 용량값과 참조 전극으로부터 계측되는 참조 용량값의 차분을 센서 출력으로서 이용하는 구성의 경우이다.
특허문헌 1: 일본 특허 제3339565호 공보
그러나, 전술한 바와 같이, 대전의 문제에 대해서는, 감압 전극의 외경과 참조 전극의 내경의 차를 작게 하여 감압 전극과 참조 전극의 간격을 작게 하고 있지만, 이물 퇴적에 대해서는, 감압 전극의 외경과 참조 전극과 내경의 차를 크게 하고 있다. 이 때문에, 단순하게는, 대전 문제에의 대책과 이물 퇴적에의 대책이, 상반하는 관계로 되어 있다.
본 발명은 이상과 같은 문제점을 해소하기 위해 이루어진 것이며, 대전에 의한 문제와 이물 퇴적에 의한 문제의 양자에 대응할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 압력 센서는, 절연체로 이루어지는 베이스와, 베이스 상에 지지부에 의해 지지되어 가동 영역에서 베이스와 이격하여 배치되며, 가동 영역에서 베이스의 방향 또는 역방향으로 변위 가능한 절연체로 이루어지고, 측정 대상으로부터의 압력을 받는 수압부와, 가동 영역에 있어서의 수압부와 베이스 사이에 형성된 압력실과, 압력실의 내부에서 수압부의 가동 영역 및 베이스 상의 각각에, 서로 마주보고 형성된 감압 전극과, 압력실의 내부에서 수압부의 가동 영역 및 베이스 상의 각각의, 감압 전극이 형성되지 않은 영역에서 서로 마주보고 형성된 참조 전극을 포함하고, 수압부의 가동 영역 및 베이스 상 중 적어도 한쪽의 감압 전극은, 압력실의 중앙부에 배치된 중앙 부분과, 중앙 부분으로부터 중심부로부터 멀어지는 방향으로 방사형으로 연장된 복수의 날개부로 구성되고, 수압부의 가동 영역 및 베이스 상 중 적어도 한쪽의 참조 전극은, 압력실의 둘레 가장자리부에 배치된 둘레 가장자리 부분과, 둘레 가장자리 부분으로부터 복수의 날개부 사이의 영역에 들어가는 상태로 배치된 복수의 돌입 부분으로 구성되고, 복수의 날개부와 복수의 돌입 부분은 교합(咬合)하는 상태로 배치되며, 상기 복수의 돌입 부분은 상기 중앙 부분의 외측 둘레를 따라 배치되어 있다.
상기 압력 센서에 있어서, 수압부의 가동 영역 및 베이스 상의 양방의 감압 전극은, 중앙 부분과, 복수의 날개부로 구성되고, 수압부의 가동 영역 및 베이스 상의 양방의 참조 전극은, 둘레 가장자리 부분과, 복수의 돌입 부분으로 구성되어 있다.
상기 압력 센서에 있어서, 수압부의 가동 영역 및 베이스 상 중 한쪽의 감압 전극은, 중앙 부분과, 복수의 날개부로 구성되고, 수압부의 가동 영역 및 베이스 상 중 한쪽의 참조 전극은, 둘레 가장자리 부분과, 복수의 돌입 부분으로 구성되고, 수압부의 가동 영역 및 베이스 상 중 다른쪽의 감압 전극 및 참조 전극은 일체로 형성되어 있도록 하여도 좋다.
상기 압력 센서에 있어서, 복수의 날개부 및 복수의 돌입 부분은 둘레 방향으로 등간격으로 형성되어 있으면 좋다.
상기 압력 센서에 있어서, 감압 전극 및 참조 전극은 회전 대칭으로 형성되어 있으면 좋다.
상기 압력 센서에 있어서, 복수의 날개부와 복수의 돌입 부분의 각각은 서로 같은 면적으로 되어 있으면 좋다.
상기 압력 센서에 있어서, 복수의 날개부 및 복수의 돌입 부분은 각각 짝수 마련되어 있다.
상기 압력 센서에 있어서, 중앙 부분은 원형상으로 형성되어 있다.
상기 압력 센서에 있어서, 날개부는 부채형으로 형성되어 있다.
상기 압력 센서에 있어서, 둘레 가장자리 부분은 원환형으로 형성되어 있다.
이상 설명한 것에 의해, 본 발명에 따르면, 대전에 의한 문제와 이물 퇴적에 의한 문제의 양자에 대응할 수 있다고 하는 우수한 효과가 얻어진다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 있어서의 압력 센서의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 2a는 본 발명의 실시형태에 있어서의 압력 센서의 일부 구성을 나타내는 평면도이다.
도 2b는 본 발명의 실시형태에 있어서의 압력 센서의 일부 구성을 나타내는 평면도이다.
도 2c는 본 발명의 실시형태에 있어서의 압력 센서의 일부 구성을 나타내는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태에 있어서의 다른 압력 센서의 일부 구성을 나타내는 평면도이다.
도 4는 본 발명의 실시형태에 있어서의 다른 압력 센서의 일부 구성을 나타내는 평면도이다.
도 5는 일반적인 압력 센서의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 6a는 압력 센서의 일부 구성을 나타내는 평면도이다.
도 6b는 참조 전극의 내경과 감압 전극의 외경 간의 비율에 대한 다이어프램에 작용하는 정전 인력의 변화를 나타내는 특성도이다.
도 7a는 압력 센서의 일부 구성을 나타내는 평면도이다.
도 7b는 참조 전극의 내경과 감압 전극의 외경 간의 비율에 대한 이물 퇴적의 영향의 변화를 나타내는 특성도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 있어서의 압력 센서에 대해서 도 1, 도 2a, 도 2b, 도 2c를 참조하여 설명한다. 이 압력 센서는, 베이스(101), 다이어프램(102), 압력실(103), 감압 전극(104), 참조 전극(105)을 구비한다.
수압부가 되는 다이어프램(102)은, 절연체로 이루어지는 베이스(101) 상에 지지부(101a)에 의해 지지되어 가동 영역(102a)에서 베이스(101)와 이격하여 배치되어 있다. 다이어프램(102)은, 가동 영역(102a)의 외측의 접합 영역(102b)에서, 지지부(101a)의 상면에 접합되어 있다. 또한, 다이어프램(102)은, 가동 영역(102a)에서 베이스(101)의 방향 또는 역방향으로 변위 가능하고, 측정 대상으로부터의 압력을 받는다. 이 예에서는, 다이어프램(102) 및 가동 영역(102a)은, 평면에서 보아 원형으로 형성하고 있다. 또한, 압력실(103)도, 평면에서 보아 대략 원형으로 하고 있다.
다이어프램(102)도, 베이스(101)와 마찬가지로 절연체로 구성되어 있다. 베이스(101) 및 다이어프램(102)은, 예컨대, 사파이어나 알루미나 세라믹으로 구성되어 있다. 또한, 다이어프램(102)과 지지부(101a)를 일체로 형성하고, 지지부(101a)의 하면을, 베이스(101)에 접합하는 구성으로 하여도 좋다.
가동 영역(102a)에 있어서의 다이어프램(102)과 베이스(101) 사이에 압력실(103)이 형성되고, 압력실(103)의 내부에, 감압 전극(104), 참조 전극(105)이 형성되어 있다. 감압 전극(104)과 참조 전극(105)은, 절연 분리되어 있다. 감압 전극(104)은, 감압 고정 전극(104a) 및 감압 가동 전극(104b)으로 구성되고, 이들이, 베이스(101) 및 다이어프램(102)의 가동 영역(102a) 상의 각각에, 서로 마주보고 형성되어 있다. 감압 고정 전극(104a)과 감압 가동 전극(104b)은, 예컨대, 평면에서 보아 동일한 형상으로 되어 있다. 또한, 감압 고정 전극(104a)과 감압 가동 전극(104b)은, 동일한 크기(면적)일 필요는 없다.
감압 가동 전극(104b)은, 다이어프램(102)의 가동 영역(102a)에 형성되어 있다. 감압 고정 전극(104a)은, 베이스(101) 상에 감압 가동 전극(104b)을 향하여 마주보고 형성되어 있다. 잘 알려져 있는 바와 같이, 정전 용량식의 압력 센서는, 감압 고정 전극(104a)과 감압 가동 전극(104b) 사이에 형성되는 용량의 변화에 의해, 다이어프램(102)의 수압 영역에서 받은 압력을 측정한다.
참조 전극(105)은, 참조 고정 전극(105a) 및 참조 가동 전극(105b)으로 구성되고, 이들이, 압력실(103)의 내부에서 다이어프램(102)의 가동 영역(102a) 및 베이스(101) 상의 각각의, 감압 전극(104)이 형성되지 않은 영역에서 서로 마주보고 형성되어 있다. 참조 고정 전극(105a)과 참조 가동 전극(105b)은, 예컨대, 평면에서 보아 동일한 형상으로 되어 있다. 또한, 참조 고정 전극(105a)과 참조 가동 전극(105b)은, 동일한 크기(면적)일 필요는 없다.
여기서, 도 2a에 나타내는 바와 같이, 감압 전극(104)[감압 고정 전극(104a), 감압 가동 전극(104b)의 각각]은, 압력실(103)의 중앙부에 배치된 중앙 부분(141)과, 중앙 부분(141)으로부터 중심부로부터 멀어지는 방향으로 방사형으로 연장된 복수의 날개부(142)로 구성되어 있다. 이 예에서는, 복수의 날개부(142)를, 둘레 방향으로 등간격으로 형성하고 있다. 또한, 이 예에서는, 평면에서 보아 원형의 다이어프램(102)[가동 영역(102a)]의 형상에 맞추어, 중앙 부분(141)은, 원형으로 형성하고, 날개부(142)는, 부채형으로 형성하고 있다.
또한, 도 2b에 나타내는 바와 같이, 참조 전극(105)[참조 고정 전극(105a), 참조 가동 전극(105b)의 각각]은, 압력실(103)의 둘레 가장자리부에 배치된 둘레 가장자리 부분(151)과, 둘레 가장자리 부분(151)으로부터 복수의 돌입 부분(152)으로 구성되어 있다. 이 예에서는, 복수의 돌입 부분(152)을, 둘레 방향으로 등간격으로 형성하고 있다. 또한, 둘레 가장자리 부분(151)은, 다이어프램(102)이나 가동 영역(102a)의 형상에 맞추어 원환형으로 형성하고 있다.
도 2c에 나타내는 바와 같이, 복수의 돌입 부분(152)은, 복수의 날개부(142) 사이의 영역에 들어가는 상태로 배치되고, 복수의 날개부(142)와 복수의 돌입 부분(152)은, 교합하는 상태로 배치되어 있다. 또한, 복수의 날개부(142)와 복수의 돌입 부분(152)의 각각은, 서로 같은 면적으로 되어 있으면 좋다. 참조 전극에 대한 감압 전극의 신호 비율의 조정이 용이해진다.
또한, 이 압력 센서는, 압력값 출력부(108)를 구비한다. 압력값 출력부(108)는, 참조 고정 전극(105a)과 참조 가동 전극(105b) 사이의 용량을 기준으로 하여, 다이어프램(102)의 휨(변위)에 따른 감압 고정 전극(104a)과 감압 가동 전극(104b) 사이의 용량 변화를 검출한다. 압력값 출력부(108)는, 검출한 용량 변화를, 설정되어 있는 센서 감도를 이용하여 압력값으로 변환하여 출력한다.
전술한 실시형태에 따르면, 감압 전극(104)의 복수의 날개부(142)와, 참조 전극(105)의 복수의 돌입 부분(152)을, 서로 얽힌 형상으로 하고 있기 때문에, 감압 전극(104)과 참조 전극(105) 사이의 차분에 있어서, 쌍방의 전극의 중간 영역 성분이 상쇄된다. 이 결과, 정전 인력의 영향을 저감할 수 있어, 압력 감도를 낮추는 일없이, 이물 퇴적에 의한 영향을 저감할 수 있게 된다.
또한, 상기에서는, 4개의 날개부(142) 및 4개의 돌입 부분(152)으로 구성하였지만, 이에 한정되는 것이 아니다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 먼저, 감압 전극은, 중앙 부분(241)으로부터 둘레 방향으로 등간격으로, 중심부로부터 멀어지는 방향으로 방사형으로 연장된 8개의 날개부(242)를 마련하는 형상으로 하여도 좋다. 또한, 참조 전극은, 둘레 가장자리 부분(251)으로부터 둘레 방향으로 등간격으로 배치된 8의 돌입 부분(252)을 마련하는 형상으로 하여도 좋다.
또한, 다이어프램(가동 영역)은, 평면에서 보아 원형에 한정되는 것이 아니며, 평면에서 보아 직사각형으로 하여도 좋고, 이 경우, 도 4에 나타내는 바와 같이, 먼저, 감압 전극은, 직사각 형상의 중앙 부분(341)으로부터 중심부로부터 멀어지는 방향으로 방사형으로 연장된 복수의 날개부(342)를 마련한 형상으로 하여도 좋다. 또한, 참조 전극은, 직사각형의 프레임형의 둘레 가장자리 부분(351)으로부터 복수의 돌입 부분(352)을 마련하도록 하여도 좋다. 이 경우에 있어서도, 복수의 돌입 부분(352)은, 복수의 날개부(342) 사이의 영역에 들어가는 상태로 배치되고, 복수의 날개부(342)와 복수의 돌입 부분(352)은, 교합하는 상태로 배치되어 있다. 이 예에 있어서, 날개부(342) 및 돌입 부분(352)의 각각은, 정방형으로 된 다이어프램의 중심과 정점을 통과하는 선에 대하여 선대칭의 형상으로 되어 있다.
또한, 어느 것에 있어서도, 감압 전극 및 참조 전극은, 회전 대칭으로 형성되어 있으면 좋다. 또한, 복수의 날개부 및 복수의 돌입 부분은, 각각 짝수 마련되어 있으면 좋다. 감압 전극 및 참조 전극이 형성된 다이어프램이, 다이어프램 중심에 대하여 균일하게 압력이 가해지고, 수압에 의해 다이어프램 중심에 대하여 균일하게 변형 가능한 상태로 되어 있으면 좋다.
또한, 전술한 실시형태에서는, 수압부의 가동 영역 및 베이스 상의 양방의 감압 전극을, 중앙 부분과, 복수의 날개부로 구성하고, 수압부의 가동 영역 및 베이스 상의 양방의 참조 전극을, 둘레 가장자리 부분과, 복수의 돌입 부분으로 구성하였지만, 이에 한정되는 것이 아니다. 수압부의 가동 영역 및 베이스 상 중 적어도 한쪽의 감압 전극을, 중앙 부분과 날개부로 구성하고, 수압부의 가동 영역 및 베이스 상 중 적어도 한쪽의 참조 전극을, 둘레 가장자리 부분과 복수의 돌입 부분으로 구성하면 좋다.
예컨대, 수압부의 가동 영역 및 베이스 상 중 한쪽의 감압 전극은, 중앙 부분과, 복수의 날개부로 구성하고, 수압부의 가동 영역 및 베이스 상 중 한쪽의 참조 전극은, 둘레 가장자리 부분과, 복수의 돌입 부분으로 구성하고, 수압부의 가동 영역 및 베이스 상 중 다른쪽의 감압 전극 및 참조 전극은, 일체로 형성되어 있도록 하여도 좋다.
이상에 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 감압 전극을 원형의 중앙 부분과 복수의 날개부로 구성하고, 참조 전극을 둘레 가장자리 부분과 복수의 돌입 부분으로 구성하고, 복수의 날개부와, 돌입 부분을, 서로 얽힌 형상으로 하였기 때문에, 대전에 의한 문제와 이물 퇴적에 의한 문제의 양자에 대응할 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 이상에 설명한 실시형태에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상 내에서, 당분야에 있어서 통상의 지식을 갖는 사람에 의해, 많은 변형 및 조합을 실시 가능한 것은 명백하다.
101…베이스, 101a…지지부, 102…다이어프램, 102a…가동 영역, 102b…접합 영역, 103…압력실, 104…감압 전극, 104a…감압 고정 전극, 104b…감압 가동 전극, 105…참조 전극, 105a…참조 고정 전극, 105b…참조 가동 전극, 108…압력값 출력부, 141…중앙 부분, 142…날개부, 151…둘레 가장자리 부분, 152…돌입 부분.

Claims (10)

  1. 절연체로 이루어지는 베이스와,
    상기 베이스 상에 지지부에 의해 지지되어 가동 영역에서 상기 베이스와 이격하여 배치되며, 상기 가동 영역에서 상기 베이스의 방향 또는 역방향으로 변위 가능한 절연체로 이루어지고, 측정 대상으로부터의 압력을 받는 수압부와,
    상기 가동 영역에 있어서의 상기 수압부와 상기 베이스 사이에 형성된 압력실과,
    상기 압력실의 내부에서 상기 수압부의 상기 가동 영역 및 상기 베이스 상의 각각에, 서로 마주보고 형성된 감압 전극과,
    상기 압력실의 내부에서 상기 수압부의 상기 가동 영역 및 상기 베이스 상의 각각의, 상기 감압 전극이 형성되지 않은 영역에서 서로 마주보고 형성된 참조 전극
    을 포함하고,
    상기 수압부의 상기 가동 영역 및 상기 베이스 상 중 적어도 한쪽의 상기 감압 전극은, 상기 압력실의 중앙부에 배치된 중앙 부분과, 상기 중앙 부분으로부터 중심부로부터 멀어지는 방향으로 방사형으로 연장된 복수의 날개부로 구성되고,
    상기 수압부의 상기 가동 영역 및 상기 베이스 상 중 적어도 한쪽의 상기 참조 전극은, 상기 압력실의 둘레 가장자리부에 배치된 둘레 가장자리 부분과, 상기 둘레 가장자리 부분으로부터 상기 복수의 날개부 사이의 영역에 들어가는 상태로 배치된 복수의 돌입 부분으로 구성되고,
    상기 복수의 날개부와 상기 복수의 돌입 부분은 교합(咬合)하는 상태로 배치되며,
    상기 복수의 돌입 부분은 상기 중앙 부분의 외측 둘레를 따라 배치되는 것을 특징으로 하는 압력 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수압부의 상기 가동 영역 및 상기 베이스 상의 양방의 상기 감압 전극은, 상기 중앙 부분과, 상기 복수의 날개부로 구성되고,
    상기 수압부의 상기 가동 영역 및 상기 베이스 상의 양방의 상기 참조 전극은, 상기 둘레 가장자리 부분과, 상기 복수의 돌입 부분으로 구성되는 것을 특징으로 하는 압력 센서.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 수압부의 상기 가동 영역 및 상기 베이스 상 중 한쪽의 상기 감압 전극은, 상기 중앙 부분과, 상기 복수의 날개부로 구성되고,
    상기 수압부의 상기 가동 영역 및 상기 베이스 상 중 한쪽의 상기 참조 전극은, 상기 둘레 가장자리 부분과, 상기 복수의 돌입 부분으로 구성되고,
    상기 수압부의 상기 가동 영역 및 상기 베이스 상 중 다른쪽의 상기 감압 전극 및 상기 참조 전극은 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 압력 센서.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 날개부 및 상기 복수의 돌입 부분은 둘레 방향으로 등간격으로 형성되는 것을 특징으로 하는 압력 센서.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 감압 전극 및 상기 참조 전극은 회전 대칭으로 형성되는 것을 특징으로 하는 압력 센서.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 날개부와 상기 복수의 돌입 부분의 각각은 서로 같은 면적으로 된 것을 특징으로 하는 압력 센서.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 날개부 및 상기 복수의 돌입 부분은 각각 짝수 마련되는 것을 특징으로 하는 압력 센서.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중앙 부분은 원형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 압력 센서.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 날개부는 부채형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 압력 센서.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 둘레 가장자리 부분은 원환형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 압력 센서.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114323355B (zh) * 2022-03-15 2022-06-03 季华实验室 用于电容薄膜规的压力测量系统、方法及电容薄膜规

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2569293B2 (ja) * 1993-07-24 1997-01-08 エンドレス ウント ハウザー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー 高い線形性を有する容量圧力センサ
JP2018115903A (ja) * 2017-01-17 2018-07-26 アズビル株式会社 圧力センサ

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4204244A (en) * 1978-01-23 1980-05-20 Motorola, Inc. Electromechanical pressure transducer
US4542436A (en) * 1984-04-10 1985-09-17 Johnson Service Company Linearized capacitive pressure transducer
JPH11258082A (ja) * 1998-03-11 1999-09-24 Yazaki Corp 三軸力センサ
JP3339565B2 (ja) 1998-09-29 2002-10-28 株式会社山武 圧力センサ
JP6002016B2 (ja) * 2012-11-30 2016-10-05 アズビル株式会社 静電容量型圧力センサ
CN103879949B (zh) * 2012-12-20 2016-05-04 财团法人工业技术研究院 具多重电极的微机电装置及其制作方法
JP6311341B2 (ja) * 2014-02-14 2018-04-18 オムロン株式会社 静電容量型圧力センサ及び入力装置
DE102014012918B4 (de) * 2014-09-05 2019-01-03 Heinz Plöchinger Dual-Kapazitäts-Manometer mit kleinem Messvolumen

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2569293B2 (ja) * 1993-07-24 1997-01-08 エンドレス ウント ハウザー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー 高い線形性を有する容量圧力センサ
JP2018115903A (ja) * 2017-01-17 2018-07-26 アズビル株式会社 圧力センサ

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