KR940001481B1

KR940001481B1 - 정전용량식 압력차 검출기

Info

Publication number: KR940001481B1
Application number: KR1019900005182A
Authority: KR
Inventors: 미쯔루 다마이; 다다노리 유하라; 기미히로 나까무라; 가즈아끼 기따무라; 도시유끼 다까노; 떼이조 다까하마; 미끼히꼬 마쯔다; 신이찌 소오마
Original assignee: 후지덴끼가부시기가이샤; 나까오 다께시
Priority date: 1989-04-14
Filing date: 1990-04-14
Publication date: 1994-02-23
Also published as: GB2231159B; KR900016743A; DE4042411C2; JP2639159B2; JPH03175329A; DE4011734A1; DE4011734C2; BR9001722A; US5056369A; GB2231159A; DE4042410C2; GB9008565D0

Abstract

내용 없음.

Description

정전용량식 압력차 검출기

제1도는 본 발명의 제1실시예의 단면도.

제2도는 제1실시예에 의해 형성된 콘덴서의 모식도.

제3도(a) 내지 (f)도는 본 발명의 제1실시예를 제작하는 일련의 제작 공정도.

제4도는 본 발명의 제2실시예의 단면도.

제5도는 제1실시예를 장치한 압력차 검출장치의 단면도.

제6도는 종래의 압력차 검출장치의 단면도.

제7도는 종래의 압력차 검출장치에서 형성된 콘덴서의 모식도.

제8도는 종래의 압력차 검출장치의 콘덴서에 관한 등가회로도

제8(a)도는 정리전의 등가회로도.

제8(b)도는 정리된 후의 등가회로도.

제9도는 본 발명의 제3실시예의 단면도.

제10도는 제3실시예의 주요부분의 정면도.

제11도는 다른 실시예의 주요부분의 정면도.

제12도는 제3실시예의 압력차 검출기가 동작하는 경우의 주요부분을 도시한 단면 도.

제13도는 종래의 압력차 검출기가 동작하는 경우의 주요부분을 도시한 단면도.

제14도는 종래의 압력차 검출장치의 격막 고정전극 접촉면적 대 압력차의 특성도.

제15도는 본 발명의 제4실시예의 단면도.

제16도는 본 발명의 제4실시예를 장치한 압력차 검출장치의 단면도.

제17도는 본 발명의 제5실시예의 단면도.

제18도는 열응력에 대한 격막변위의 특성도.

제19도는 코디에라이트와 뮤라이트 재료의 비율에 대한 코디에라이트. 뮤라이트의 열팽창계수의 특성도.

제20도는 본 발명의 제6실시예의 각각의 양상에서 공통으로 사용되는 중요부재의 단면도.

제21도는 상기 중요부재의 정면도.

제22(a)도 내지 (g)도는 본 발명의 중요부재를 제작하기 위한 일련의 제작공정도.

제23도는 본 발명의 제6실시예의 단면도.

제24도는 본 발명에 의한 제6실시예의 1양상을 도시한 단면도.

제25도는 종래의 다른 압력차검출기의 단면도.

제26도는 제25도에 형성된 콘덴서의 등가회로도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10,41,100 : 격막(diaphragm) 11,16,42,44,45 : 글라스 접합부

12,17,121,171 : 제1도전성판 12a,12b,17a,17b : 홈

13,18,42,43,83,88 : 절연판 14,19 : 제2도전성판

15,20,85,86,151,200 : 고정전극 21,22,211,221 : 지지체

23,23,42a,43a,92 : 링형 또는 고리형홈 25,26,46,47,81 : 압력인도구멍

27,28 : 도체막 31,32,33,34,421,431 : 도체(층)

42b,43b,121b,171b : 베벨부 42c,43c : 평면부

50,82 : 검출기 51,71 : 원통체

52,72 : 절연실 53 : 절연체

54 : 금속파이프 55 : 부착판

56 : 캡 57,60,73 : 관통공

58,59 : 밀봉격막 61,62 : 수압실(水壓室)

63 : 밀봉단자 80 : 기판

91 : 격막칩(diaphragm chip) 93 : 변위부

94 : 접합부 101 : 실리콘웨이퍼

111 : 보호막 121a,171a,211a,221a : 단층부

A,B,C : 리드핀

본 발명은 정전용량식 압력차 검출기(Capacitive differential pressure detector)에 관한 것으로, 특히 가해지는 여러가지 압력중 하나가 대기압력이면 게이지압력 검출기로서 적합하고, 또 도입되는 여러가지 압력중 하나가 진공이면 절대압력 검출기로서 적합한 정전용량식 압력차 검출기에 관한 것이다.

제6도는 종래의 정전용량식 압력차 검출기의 구조를 도시한 단면도이다. 도시된바처럼 격막(10)의 양편에는 고정전극(15) 및 (20)이 각각 부착되어 있다. 고정전극(15)은 격막(10)에 대향배치된 제1도전성판(12)과, 제1도전성판(12)에 적합된 절연판(13) 및 절연판(13)에 접합된 제2도전성판(14)으로 구성되어 있다. 제1도전성판(12)과 제2도전성판(14)은 압력인도구멍(25)의 내주면에 피복된 도체막(27)에 의해 상호 전기 접속된다. 이 압력인도구멍(25)은 또 관통공으로서 작용한다.

고정전극(15)은 제1도전성판(12)을 둘러싸는 링(ring)형의 홈(23) 둘레에 배치되어 절연판(13)에 접합된 링형 또는 고리형 지지체(21)를 구비하고 있다. 이 지지체(21)는 소정두께의 글라스 접합부(11)를 통해 격막(10)에 연결된다. 제1도전성판(12)과 지지체(21)는 전기적으로 절연되어 있다. 지지체(21)는 절연재료 또는 도전성제료 어느것이나 다 좋다. 고정전극(15)을 관통하도록 형성된 압력인도구멍(25)은 고정전극(15)과 격막(10) 사이의 공극(29)속으로 압력 P1을 인도한다.

고정전극(20)의 구조는 상술한 바와 같은 고정전극(15)의 구조와 거의 유사하므로 필요한 부분만을 설명하기로 한다. 고정전극(20)을 관통하도록 형성된 압력인도구멍(26)은 고정전극(20)과 격막(10)사이의 공극(30)속으로 압력 P2를 인도한다.

격막(10)과 고정전극(15)에 의해 제1콘덴서가 형성되고, 이 콘덴서의 정전용량 Ca는 리드핀 A 및 C를 통하여 출력된다. 이와 유사하게 격막(10)과 고정전극(20)에 의해서는 제2콘덴서가 형성되고, 이 콘덴서의 정전용량 Cb는 리드핀 B 및 C를 통하여 출력된다.

압력 P1 및 P2가 격막(10)에 가해지면 그 압력차에 따라 격막(10)이 변위한다. 정전용량 Ca 및 Cb는 격막의 변위에 따라 변하므로, 그 정전용량의 차이에 기초하여 압력차를 측정할 수 있다.

제6도에 도시된 압력검출기는 각 압력 P1,P2를 받는 2개의 필폐 격막(도시되지 않음)에 의해 밀폐된 하우징 내부에 수용된다. 이 하우징에는 압력을 전달하는 비압축성 유체, 예를 들면 실리콘오일이 채워져 있다. 이러한 조건하에서는 공극(29),(30) 뿐아니라 압력인도구멍(25),(26)에도 실리콘오일이 채워진다.

제25도는 종래의 다른 정전용량식 압력차 검출기의 주요부를 도시한 단면도이다.

제26도는 제25도의 압력차 검출기의 콘덴서에 관한 등가회로이다. 제25도에서 (100A)는 실리콘으로 된 격막을 표시하며, (2A) 및 (3A)는 고정전극으로서 이들 고정전극 사이에 배치된 글라스 접합부(4A), (5A)에 의해 격막(100A)에 접합되어 있다. (8A)는 격막(100A)과 고정전극(2A) 사이의 공극이며, (9A)는 격막(100A)과 고정전극(3A) 사이의 공극이다. (6A)는 압력 P1을 공극(8A)속으로 인도하기 위하여 고정전극(2A)에 형성시킨 관통공이며, (7A)는 압력 P2를 공극(9A) 속으로 인도하기 위하여 고정전극(3A)에 형성시킨 관통공이다.

격막(100A)과 고정전극(2A)에 의해 제1콘덴서가 형성되고, 이 콘덴서의 정전용량 Ca는 리드핀(A),(C)를 통해 도출된다. 격막(100A)과 고정전극(3A)에 의해서는 제2콘덴서가 형성되며, 이 콘덴서의 정전용량 Cb는 리드핀(B),(C)를 통해 얻어진다. 제26도에서, Csa 및 Csb는 각각 글라스 접합부(4A)및 (5A)에서 형성된 콘덴서로 그 정전용량은 일정하다.

압력 P1,P2가 격막(100A)에 가해지면 압력차에 따라 격막이 변위하고, 이 격막의 변위에 따라 정전용량 Ca,Cb가 변화하므로 그 정전용량의 차이에 기초하여 압력차를 측정할 수 있다.

제25도에 도시된 압력검출기는 각 압력 P1,P2를 받는 2개의 밀폐 격막(도시되지 않음)에 의해 밀폐된 하우징 내부에 수용된다. 이 하우징에는 압력을 전달하는 비압축성유체, 예를 들면 실리콘오일이 채워져 있다. 이러한 조건하에서는 공극(8A),(9A) 및 압력인도구멍(6A),(7A)에도 실리콘 오일이 채워진다.

제7도는 제6도에 도시된 종래의 정전용량식 압력차 검출기의 격막(10)과 고정전극(20) 사이에 형성된 콘덴서의 모식도를 도시한 것이다. 제7도에 도시된 바처럼 격막(10)과 고정전극(20) 사이에는 총 4개의 콘덴서가 형성된다. 격막(10), 공극(30) 및 제1도전성판(17)에 의해 콘덴서가 형성되고 이 콘덴서의 정전용량은 Cb이다. 지지체(22), 절연판(18) 및 제2도전성판(19)에 의해 다른 콘덴서가 형성되고 이 콘덴서의 정전용량은 Csb이다. 격막(10), 링형의 홈(24), 절연판(18) 및 제2도전성판(19)에 의해 두개의 콘덴서가 형성되며, 이들의 정전용량은 Csb1, Csb2이다. 정전용량 Csb1은 홈(24)의 유전율에 좌우되며 정전용량 Csb2는 절연판(18)의 유전율에 좌우된다. 격막(10)과 지지체(22)는 정전용량을 취할 목적으로 사용되는 도체(33)에 의해 전기적으로 접속된다. 따라서 격막(10), 글라스 접합부(16) 및 지지체(22)로 된 구조는 콘덴서를 형성하지 않는다.

상술한 바처럼 고정전극(15)의 구조는 고정전극(20)의 구조와 동일한 구성으로 되며, 이들 전극은 거울에 비친 대칭방식으로 배치되어 있다. 상술한 바와 같은 정전용량의 구조적 모델은 고정전극(15)의 경우에도 꼭 들어맞는다. 고정전극(20)의 정전용량에 대응하는 고정전극(15)의 정전용량은 각 정전용량의 첨자 b 대신에 a를 교환하여 사용한 Ca,Csa,Csa1 및 Csa2이다. 그 결과 제6도에 도시된 압력 검출기의 정전용량은 제8도에 도시된 바와 같이 등가적으로 접속될 수 있다. A,B 및 C는 리드핀을 나타낸다. 리드핀 A와 C사이의 총정전용량을 C1, 각 리드핀 B,C 사이의 총정전용량을 C2로 하면,

식(2)를 고려해보자. 제6도에서 제1도전성판(17)의 면적을 Sb, 공극(30)의 유전율을 Eb, 공극(30)의 폭은 Tb라 하면 정전용량 Cb는 다음식으로 주어진다.

지지체(22)의 면적을 Ssb, 절연체(18)의 유전율을 Esb, 절연체(18)의 두께를 Tsb라 하면 정전용량 Csb는 다음식으로 주어진다.

링형으로 홈(24)의 면적을 Ssb1, 그 깊이를 Tsb1이라 하면 그 정전용량 Csb1과 Csb2는 다음과 같다.

일반적으로 Csb1, Csb2의 직렬정전용량은 설계상 Cb, Csb보다 훨씬 작게 설정되면 무시할 수 있다. 이것은 고정전극(15)에 있어서도 마찬가지이다. 이러한 조건하에서 제8(a)도에 도시된 회로는 제8(b)도에 도시된 것과 같이 표현할 수 있다. 또 식(1) 및 (2)는 다음과 같이 다시 쓸수 있다.

제6도에서 압력 P1과 P2의 차이가 격막(10)을 좌측으로 "D"만큼 변위시키면, 정전용량 Ca와 Cb는 다음과 같다.

Ea와 Eb는 공극(29)와 공극(30)의 유전율로서 Ea=Eb=E로 놓는다. Ta와 Tb는 격막이 제위치에 있을때 각 공극(29),(30)의 폭이므로 Ta=Tb=T라 놓는다. 그러면 식(9) 및 (10)을 다음과 같이 다시 쓸수 있다.

또 정전용량 Csa,Csb에 대해서는 Tsa=Ts, Esa=Esb=Es라 놓으면 식(7),(8)은 다음과 다시 쓸수 있다.

잘 알다시피 한쌍의 정전용량 C1,C2가 차동적으로 변화하면 격막의 변위 "D"에 비례하여 변하는 신호 F를 제공하는 식을 다음과 같이 얻을 수 있다.

Ca=Cb, (Csa-Csb)/(Ca+Cb)《 1이면 식(13),(14) 및 (15)로부터 다음식을 유도할 수 있다.

상기 식은 변위 "D"또는 압력차(P2-P1)에 비례하여 신호 F를 획득할 수 있다는 것을 보여준다.

Ca=Cb, Ca》Csb의 조건을 얻지 못한 경우에는 신호 F는 변위 "D" 또는 압력차(P2-P1)에 비례하지 않는다.

종래의 압력검출기를 도시한 제6도의 경우에 조건 Ca=Cb가 항상 유지되는 것은 아니다. 그 이유는 각 제1도전성판(12),(17)의 형상을 초음파가공 또는 연삭등에 의하여 기계적으로 가공하기 때문에 그 가공치수의 오차(일반적으로 50-100㎛) 또는 가공주변부등의 분열 및 부스러짐을 현재로는 피할 수 없기 때문이다. 결국 신호 F는 압력차 P(=P2-P1)에 비례하지 않는다.

압력차 P에 대한 F의 비례성을 유지하기 위하여 가공치수의 오차를 줄이는 것이 필수적이나, 가공원가를 상승시키므로 이것은 해결해야할 제1의 문제점이다.

다음으로 해결해야할 제2의 문제점은 다음과 같다. 제6도에 도시된 구조에서 한쪽의 압력인도구멍, 예를 들어 (25)를 통하여 격막(10)에 과도한 압력이 인도된 경우를 고려해보자. 이 경우에 격막(10)은 고정전극(20)과 접촉하여 격막의 변위를 격막(10)과 고정전극(20)이 접합하는 글라스 접합부(16)의 두께이하로 제한한다. 이러한 변위의 제한때문에 격막(10)은 과도한 압력으로부터 보호된다. 그런데 고정전극(20)의 제1도전성판(17)의 중앙부에는 기계적 가공으로 압력인도구멍(26)을 형성시킴으로 가공주변부가 부스러지거나 뾰족하게 될 가능성이 있어 고정전극이 격막과 접촉하게 되는 경우에 이 부분이 격막(10)을 손상시킨다. 특히 격막(10)이 실리콘과 같이 부숴지기 쉬운 재료로 된 경우에는 이 격막(10)이 파괴된다.

제3의 문제점은 다음과 같다. 제6도에 도시된 바와 같이 글라스 또는 알루미늄을 사용하여 지지체(21)에 격막(10)을 접합하는데 이들을 접합하는 경우에 격막(10)에 대면하는 지지체(21)의 면전체에 글라스 또는 알루미늄을 피복하고, 제1도전성판(12)과 격막(10)의 가동유효직경(인가된 압력에 따라 변위하는 격막영역의 직경), 즉 글라스 접합부(11)의 내경을 축방향으로 열치시킨다. 일반적으로 제1도전성판(12)을 기계가공하여 지지체(21)를 고정전극(15)상에 형성시키는데 이 기계가공에 의해 가공치수오차 및 균열이 생겨 지지체(21) 내경에 오차가 발생하고, 결국 격막(10)의 가동유효직경에 오차가 발생한다. 격막(10)의 가동유효직경을 "a", 그 두께를 "h"라 하면 압력차(P2-P1)에 기인한 격막의 변위 "D"는 다음과 같다.

여기에서 K는 영률(Young's modulus)과 포아손비(Poisson's ratio)를 사용하여 결정한 격막(10) 재료의 상수이다. 식(17)로부터 알 수 있는 바와 같이 가변유효면적 "a"의 기계가공오차는 변위 "D"를 야기시켜 가변유효직경 "a"에 대한 기계가공오차 "da"비의 대략 4배의 값으로 변경시킨다.

상술한 바처럼 지지체(21)의 내경 "b"은 격막의 가동유효직경 "a"와 동일한 것으로 고려하면 가동유효직경 "a"의 초차 "da"는 지지체(21)의 내경의 기계가공오차 "db"와 동일하다. 구체적인 수치를 사용하여 설명해보기로 한다.

a=b=7mm

da=db=0.2mm

의 경우를 생각해 보자. 이 가공오차 "db"는 내경을 기계가공하고 있기 때문에 통상의 가공오차 0.1mm이다. 가공오차를 포함하는 변위 "d1"과 포함되지 않는 변위 "D"의 비는 다음과 같다.

따라서 지지체(21) 내경 "b"의 가공오차 "db"에 기인한 변위 "D"의 상대오차는 약 12%이다. 이 수치는 지지체(21) 내경 "b"의 상대오차 2.86%의 약4배이다. 그렇기 때문에 가동 유효직경의 가공정밀도가 나쁘면 정전용량식 압력검출기의 정밀도에 변화를 일으키며, 바람직하지 못한 문제점을 발생시킨다.

상술한 바와 같은 종래의 압력검출기는 반응성이 느린 또다른 문제점을 가지고 있다. 과도한 압력이 갑자기 제거되면 격막의 변위는 압력의 제거를 신속하게 따라갈 수 없다. 즉 격막 변위의 반응이 나쁘다는 것이다.

제13도는 종래의 압력검출기가 동작하는 경우의 주요부분을 도시한 단면도이다. 압력인도구멍(25),(26)을 통하여 인도된 압력차(압력인도구멍(26)을 통해 인도된 압력이 압력인도구멍(25)를 통해 인도된 압력보다 훨씬큼) 때문에 격막(10)이 좌측으로 휘어지고, 격막의 좌측면은 도정성판(12)의 우측면과 접촉한다.

실리콘오일등의 봉입액이 완전히 비압축성이고, 격막(10)과 도전성판(12)의 각 표면이 완전히 평면으로 마무리 처리된 이상 조건하에서는 이들 표면이 서로 접촉하는 경우에도 그들사이의 경계면을 통하여 봉입액이 누설되지 않을 것이고, 격막 좌측면의 중심부가 휘어 압력인도구(25)의 우측 개구부를 막은 후에도 격막(10)은 더 휘어질 것이다. 따라서 격막(10)과 도전성판(12)의 접촉면적을 압력차가 증가하더라도 압력인도구멍(25)의 우측개구부보다 약간 더 큰 채로 유지된다.

제14도는 격막과 고정전극 사이의 접촉면적대 압력차에 대한 특성도이다. 이 도면에서 가로축은 압력차 P, 세로축은 접촉면적 S를 나타낸다. 도시된 바와 같이 압력차가 작은 경우에는 접촉면적 S는 0이다. 압력차 Pa에서 접촉면적은 압력인도구멍(25)의 우측개구부보다 약간 큰 Sa이다. 상술한 바와 같은 이상조건 하에서는 압력차 P가 더이상 증가하더라도 접촉면적 S는 일점쇄선으로 도시한 Sa에 유지된다. 실제로는 이상조건이 존재하지 않으므로 압력차 P가 증가함에 따라 접촉면적 S는 압력 Pa로부터 실선으로 도시한 바와 같이 증가한다.

따라서, 격막(10)에 과도한 압력차가 작용하는 상태에 있어서는 격막(10)과 도전성판(12)이 큰 면적으로 접촉한다. 이 과도한 압력이 갑자기 제거되면 격막(10)의 중앙부가 우측으로 변위하여 압력인도구멍(25)의 우측개구부의 봉쇄를 해제하고 압력인도구멍(25)을 통하여 인도된 압력이 격막(10)의 좌측면에 작용하여 격막(10)의 변위의 복귀를 용이하게 하여준다. 이와 같이 종래의 압력차 검출기에서는 격막(10)의 복귀가 과도한 압력의 급격한 제거나 감소에 신속하게 대응할 수 없었다. 즉 격막 변위의 반응이 나쁘거나 늦었다.

상술한 종래의 압력검출기는 또다른 문제점들을 갖는다.

압력차(=P2-P1)가 대단히 크면 고정전극(15)은 우측으로 휘거나 변위된다. 이 고정전극만의 변위에 따라 격막(10)과 각 고정전극(15),(20)사이의 정전용량이 변한다. 이 사실은 제6도에 도시된 종래의 압력차 검출기와 제5도에 도시된 압력차 검출기를 바꾸어보면 쉽게 이해할 수 있다. 제5도에서 좌측면(제6도에서는 고정전극(15)에 해당)에 참고번호로 표시하고 있지 않은 고정전극은 좌측으로부터 압력 P2를 받고, 우측으로부터는 압력 P1를 받는다. 제5도의 예는 본 발명의 제1실시예와 관련하여 상세히 후술하겠다.

압력차에 기인한 고정전극(15)의 변위 "De"와 상술한 변위 "D"가 동시에 발생한 상태에서는 격막(10)과 고정전극(15),(20) 사이의 정전용량 C1e, C2e는 다음과 같다.

정확하게 각 정전용량 C1e, C2e는 차동적으로 변화하지 않는다. 따라서, 식(15)를 사용하여 압력차신호 Fe를 계산한다.

식(6C)로부터 알 수 있는 바와 같이 "De"가 "D"에 비하여 무시할 수 있는 경우에는 압력차 신호 Fe는 압력차(=P2-P1)에 비례하지 않는다. 즉 압력차 신호 Fe는 선형성을 상실한다.

이하에서 상세히 설명하겠지만 종래의 정전용량식 압력차 검출기는 주변온도의 변화에 따라 검출기의 스팬(Span) 특성과 선형성에 해로운 즉, 검출기의 온도 특성이 악화되는 결점을 가지고 있다. 여기에서 스팬 특성은 압력차의 100% 변화폭에 정전용량의 변화폭, 즉 격막의 변화폭의 특성이다.

각 고정전극의 재질로는 열팽창계수가 다른 판형부재를 적층하여 형성시킨 일종의 바이메틸을 고려할 수 있다. 각 고정전극은 실리콘으로 된 제1, 제2도전성판과 제1도전성판과 제2도전성판 사이에 끼워진 코디에라이트(Cordierite)로 된 절연판의 3층 구조이다. 각 고정전극은 주변온도가 변하면 변형되어 주변부에 고착된 실리콘으로 된 격막에는 그 반경반향으로 응력과 이 응력이 발생한다. 이 응력에 기인하는 격막의 변위는 압력차에 의해 야기되는 격막의 원래의 변위에 기인한 압력차 신호의 선형성을 저해한다.

주변온도의 변화에 기인한 격막에서의 반경방향의 응력과 이 응력에 기인한 격막의 변위는 이하에서 상세히 설명한다.

제6도에서 종래의 각 고정전극(15),(20)의 합성열팽창계수 α는 다음과 같다.

여기에서 α1,α2는 각각 코디에라이트와 실리콘의 열팽창계수, E1,E2는 각각 코디에라이트와 실리콘의 영율, H1과 H2는 각각 코디에리이트와 실리콘층의 두께, H3는 지지체(21),(22)의 두께이다.

상기 식에서 K1,K2는 E1,E2,H1 및 H2에 의해 결정되는 상수이다. 또 A와 B는 다음과 같다.

이면 A=2.53×10-6/℃이다.

따라서, 주위온도의 변화가 DT일때에는 격막에서 발생하는 반경방향의 응력 "①"는 다음과 같다.

여기에서 E 및 ν는 각각 영율과 포아손비, Dα는 고정전극과 격막의 열팽창 계수의 차이다. 압력차가 격막에 가해질때 발생하는 반경방향의 응력 ①을 포함한 격막의 변위 W는 다음과 같다.

여기서 H와 R은 각각 격막의 두께와 반경이고 K는 E,ν,H 및 R에 의해 결정되는 상수이다.

식(3d)로부터 알수 있는 바와 같이 변위 W는 격막의 재료 및 치수를 포함하는 제1요소와, 반경방향의 응력을 포함하는 제2요소에 의해 결정된다. 또 미소한 압력차 P를 측정하기 위해서는 격막의 두께 H를 작게 할 필요가 있으며, 동시에 응력 ①이 양호한 감도의 압력차 측정을 저해한다.

제18도는 열응력 ①에 대한 값 W/G의 변화 특성도이다. 그래프에 그려진 데이타를 수집하기 위하여 0.1m, 3.2m의 수면계 압력하에서 측정을 하였다. 그래프에서 실선을 수면계 압력이 0.1m인 경우에 W/G의 변화를 나타내고, 점선은 수면계 압력이 3.2m인 경우의 W/G의 변화를 나타낸다. G는 가해진 압력차가 0인 경우에 격막과 고정전극 사이의 폭인 공극을 나타낸다.

특히 주변온도가 ±60℃(120℃의 범위)내에서 변화하는 경우에, 식(2d)는 열응력 "d"가 0/62kg/mm²만큼 변화한다는 것을 보여준다.

열응력의 변화에 기인한 격막변위에 관한 W/G는 0.1m의 수면계 압력에 대해서는 약 82%, 3.2m 수면계 압력에 대해서는 약 6%이다.

상술한 바와 같이 다른 종래의 압력차 검출기에서는 비록 명백히 설명하지는 않았지만 평판형으로 격막을 구성하였다. 이렇게 구성된 격막은 다음의 문제점을 갖는다.

(1) 격막이 높은 압력차에서 사용되고 있는 경우에는 주변의 글라스 접합에 의해 접합된 격막과 지지체 사이의 접합부의 내부 가장자리에 상당히 큰 압력이 발생하여 접합부 또는 격막을 파괴시킨다. 특히 격막이 실리콘등의 취성재료로 만들어진 경웬는 격막이 파괴될 가능성이 대단히 높다.

(2) 격막 특히 그 중심부가 압력을 받으면, 병진운동을 하지 않는다. 따라서, 압력의 변화에 기인한 정전용량의 변화는 보다 고차의 항을 가진다. 그때문에, 그항에 대한 보정이 어려워져 결국 압력검출의 정화도가 떨어진다.

(3) 압력검출기의 중량과 치수를 줄이기 위해서는 격막의 두께를 줄일 필요가 있는데, 이것은 압력검출기를 조립하기 어렵게 만든다. 특히 저압 및 낮은 압력차의 범위에서는 이러한 문제가 보다 심각하다.

종래의 상술한 문제점들을 극복하기 위한 본 발명의 제1목적은 과도한 압력이 격막에 가해지더라도 그 격막이 손상되지 않는 선형의 정밀한 정전용량식 압력검출기를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 제2의 목적은 과도한 압력차의 급격한 감소에 따른는 격막변위에 응답하는 정전용량식 압력차 검출기를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 제3의 목적은 압력차가 크더라도 양호한 선형성을 가지고 압력차 신호를 발생시키는 정전용량식 압력차 검출기를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 제4의 목적은 양호한 온도 특성을 갖는 정전용량식 압력차 검출기를 제공하기 위한 것이다. 특히, 압력차 신호의 스팬 특성과 선형성에 관하여 온도변화의 역효과를 최소화하는 정전용량식 압력차 검출기를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 제5의 목적은 과도한 압력이 가해졌을때 격막의 주변가장자리에 비교적 낮거나 과대하지 않은 응력을 가지는 정확하고도 또, 제작하기에 용이한 정전용량식 압력차 검출기를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 기타의 목적 및 이점은 이하의 설명에서 부분적으로 설명할 것이므로 일부는 이 설명으로부터 명확해지기도 할 것이나 본 발명의 실시예 의해 체득될수도 있을 것이다. 특히 청구범위에 기재된 요소 및 그 조합의 수단에 의하여 본 발명의 목적 및 이점을 실현하고 획득 할 수 있을 것이다.

본 발명의 제1목적을 달성하기 위하여 제1실시예에 따른 정전용량식 압력차 검출기를 준비한다. 본 발명에 의한 정전용량식 압력차 검출기는 양쪽면을 구비하는 격막과 상기 격막의 각면에 인접하게 배치시킨 고정전극들로 구성되며, 상기 각 고정전극은 격막의 각면의 중앙부에 인접한 제1도전성판과, 상기 제1도 전성판의 외주면으로부터 간격져 상기 격막의 주변 가장자리부에 접합시킨 고리형 지지체와, 상기 격막의 반대쪽면에서 상기 지지체와 상기 제1도전성판의 각 표면에 공통으로 접합시킨 절연판과, 상기 절연판의 다른쪽면에 접합하여 제1도전성판에 전기적으로 접속시킨 제2도전성판을 구비하고, 상기 제1, 제2도전성판과 절연판의 중앙부를 관통하는 압력인도구멍을 형성시키며, 상기 격막측의 상기 압력인도구멍의 주변부와, 상기 격막측의 상기 제1도전성판의 외주능선부 및 상기 격막측의 상기 지지체의 내주 능선부에 각각 단층부를 형성시킨다.

본 발명의 제2실시예에 따르는 정전용량식 압력차 검출기는 양쪽면을 구비하는 격막과, 상기 격막의 각면에 인접하게 배치시킨 고정전극들로 구성되며, 상기 각 고정전극은 그 중앙부를 관통하는 압력인도구멍과, 상기 격막측의 상기 압력인도구멍의 주변부에 형성시킨 단층부와, 상기 단층부에 인접하게 방사상 외측으로 격막의 표면과 평행하게 근접하여 비치시킨 절연재료로 된 고리형 중앙평면부와, 상기 중앙평면부에 인접하게 방사상 외측으로 형성시킨 고리형 홈과, 적어도 상기 중앙 평면부에 형성시켜 콘덴서 리드단자로서 사용하는 도전성막과, 상기 고리형 홈의 방사상 외측의 주변부에서 상기 격막과 전기적으로 절연하여 접합시킨 절연재로 된 고리형 지지체를 구비한다.

본 발명의 제3의 목적을 달성하기 위하여는 제3실시예에 따르는 정전용량식 압력차 검출기를 준비한다. 제3실시예에 의한 정전용량식 압력창쪽면을 구비하는 격막과, 상기 격막의 각면에 인접하게 배치시킨 고정전극들로 구성되며, 상기 각 고정전극은 그 중앙부를 관통하는 압력인도구멍과 상기 격막측의 표면에 형성시킨 하나 이상의 홈을 구비하고, 상기 하나이상의 홈은 상기 압력 인도구멍과 교차시킨다. 이 장치에서는 또 다른쪽의 고정전극으로부터 인도된 압력이 각 고정전극의 외면과 기판에 가해진다.

본 발명의 제4의 목적을 달성하기 위하여서는 제4실시예에 따르는 정전용량식 압력차 검출기를 준비한다. 제4실시예에 의한 정전용량식 압력차 검출기는 압력에 따라서 변위하는 격막과, 상기 격막의 양측에 배치된 압력인도구멍을 가지는 제1, 제2고정전극 사이에서 형성되는 콘덴서의 정전용량을 기초로하여 압력을 측정한다. 이 정전용량식 압력차 검출기는 상기 제1고정전극의 외측표면과 소정거리를 두고 그 주변 가장자리부에 접합한 압력인도구멍을 가지는 기판을 구비하여, 제2소정전극으로부터 인도된 압력을 동시에 상기 제1고정전극에 대향하는 상기 기판의 표면에 가해지게 한다.

본 발명의 제5의 목적을 달성하기 위하여는 제5실시예에 따르는 정전용량식 압력차 검출기를 준비한다.

제5실시예에 의한 정전용량식 압력차 검출기는 양쪽면을 구비하는 격막과, 상기 격막의 각면에 인접하게 배치시킨 고정전극들로 구성되며, 상기 각 고정전극은 상기 격막의 한쪽면의 중앙부에 인접하게 배치시켜 상기 격막과 그 열팽창 계수가 사실상 같은 재료로 제조된 제1도전성판과, 상기 제1도전성판의 외주면으로부터 간격을 두고 상기 격막의 주변 가장자리부에 접합한 고리형 지지체와, 상기 격막 반대쪽면에서 상기 지지체와 상기 제1도전성판의 각 표면에 접합하여 상기 제1도전성판과 그 열팽창계수가 사실상 같은 재료로 제조된 절연판과, 상기 절연판의 다른쪽면에 접합하여 제1도전성판에 전기적으로 접속시킨 제2도전성판을 구비한다.

본 발명의 제6의 목적을 달성하기 위하여는 제6실시예에 따르는 정전용량식 압력차 검출기를 준비한다.

제6실시예에 의한 정전용량식 압력차 검출기는 압력에 따라 변위하는 격막과 상기 격막의 양쪽에 배치한 압력인도구멍이 있는 제1, 제2고정전극으로 구성되며, 상기 격막은 중앙부에 위치하여 압력에 따라 주로 변위하는 변위부와 주변가장자리부에 위치하여 상기 각 고정전극으로부터 전기적으로 절연되어 접합하는 접합부 및 상기 접합부와 상기 변위부를 연결하는 폭이 이 변위부 직경의 1/2 내지 1/5이며, 두께는 이 변위부 두께의 1/2 이하인 고리형 가요부(annular flexivle part)를 구비하고 있다.

제1실시예에 의한 정전용량식 압력차 검출기에서, 격막측 지지체의 내주능선부에 형성시킨 단층부는 가동유효 직경을 정확히 결정한다. 격막측의 제1도전성판의 외주능선부와 격막측의 압력인도구멍의 주변부에 형성시킨 단층부는 서로 대면하는 격막과 제1도전성판의 면적을 정확히 결정한다. 그러므로, 과도한 압력이 가해져 격막이 제1도전성판과 접촉하더라도 격막이 손상되지 않는다.

제2실시예에 의한 정전용량식 압력차 검출기에서, 중앙 평면부의 방사상 외측으로 형성시킨 단층부는 격막의 가동유효 직경을 정확히 결정한다. 중앙부의 방사상 외측으로 형성시킨 단층부와 격막측의 압력인도구멍의 주변부에 형성시킨 단층부는 서로 대면하는 격막과 제1도전성판의 면적을 정확히 결정한다. 그러므로 과도한 압력이 가해져 격막이 제1도전성판과 접촉하더라도 격막은 손상되지 않는다.

제3실시예에 의한 정전용량식 압력차 검출기에서, 격막이 한쪽면의 일부가 과도한 압력에 의해 고정전극의 표면에 의해 눌러지면 고정전극을 통하여 인도된 압력 또한 압력인도구멍과 교차하는 홈을 통하여 격막에 가해진다. 격막표현에 가해진 압력은 변위된 격막의 복귀동작을 용이하게 하여 격막의 변위를 향상시킨다.

제4실시예에 의한 정전용량식 압력차 검출기에서 기판의 양면에 가해진 압력의 차이에 의해 기판이 변위한다. 그러나 각 고정전극의 양면에 가해진 압력이 등등하므로 기판이 변위하지 않는다. 따라서 격막과 각 고정전극에 의해 형성된 각 콘덴서의 정전용량은 정확히 차동적으로 변화한다.

제5실시예에 의한 정젼용량식 압력차 검출기에서 격막의 양쪽에 배치한 각 고정전극의 제1, 제2도전성판과 그들 사이에 끼운 각 절연판은 열팽창계수가 같거나 비슷한 재료로 만든다. 따라서 주변온도가 변하여도 격막에 반경방향의 응력이 발생하지 않고, 또 이 응력에 기인한 변위가 일어나지 않는다. 그러므로 주변 온도가 변하여도 압력차 신호의 스팬 특성과 선형성이 양호하게 유지된다.

제6실시예에서는 압력때문에 접합부의 내주 가장자리부에 발생하는 응력이 링형 가요부에 의해 감소하고, 압력을 받으면 변위부는 평행 이동적으로 변위한다. 또 격막의 원래 두께를 얇게 할 필요가 없다.

상술한 일반설명과 후수할 상세한 설명은 전형적이고 설명적인 것에 불과하며, 청구항에서처럼 본 발명을 제한하는 것은 아니다.

본 명세서에 포함되어 그 일부를 구성하고 있는 첨부도면은 본 발명의 몇 가지 실시예를 도시하며 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하기 위한 것이다.

이제 본 발명의 바람직한 실시예에 참고번호를 상세하게 부여하여 첨부도면에 도시한다. 가능하면 동일한 참고번호는 전도면을 통하여 동일 부분등을 인용하기 위하여 사용될 것이다.

본 발명에 의한 정전용량식 압력차 검출기의 제1실시예를 첨부도면을 참고로하여 상세히 설명한다.

제1도는 기본배열이 제6도에 도시한 종래의 검출기와 대체로 같은 정전용량식 압력차 검출기의 실시예를 도시한 단면도이다. 제1도에 도시된 바처럼 도전성판(121),(171)과 링형 또는 고리형 지지체(211),(221)는 격막(10)의 양쪽편에 배치시킨 고정전극(151),(200)에 각각 배치된다. 격막(10)측 도전성판(121)의 외주에지부에는 소정의 폭과 깊이로 단층부(121a)가 형성되고, 고정전극(151)의 압력인 도구멍의 테두리부에는 베벨부(121b)가 형성된다. 이와 유사하게 도전성판(171)은 도전성판(121)의 단층부(121a)와 같은 단층부(171a)를 가지며 압력인도구멍은 도전성판(121)의 베벨부(121b)와 같은 베벨부(171b)를 가진다. 링형 지지체(211)는 도전성판(121)을 둘러싸도록 배치되고, 지지체(211)에는 격막(10)과 도전성판(121) 이 면하는 내주에지부에 소정포과 깊이로 단층부(211a)가 되어있다. 지지체(211),(221)는 절연재료 또는 도전재료 어느것이라도 좋다.

격막(10)과 도전성판(121)은 제1콘덴서를 형성하고, 격막(10)과 도전성판(171)은 제2콘덴서를 형성하며, 이들 콘덴서의 정전용량은 리드핀 A와 C,B와 C를 사용하여 측정된다. 압력 P1및 P2가 격막(10)에 적용하면 격막은 변위하고 이 격막의 변위에 기초하여 인가된 압력차를 측정한다.

고정전극(151),(200)을 제작하는 방법을 제3도에 참고로하여 설명한다. 이들 고정전극을 제작하는 방법은 대략 서로 같으므로 한쪽 고정전극(151)의 제조방법만을 설명하기로 한다.

제3도에서는 3(a)도에 도시된 바처럼 우선 장방형의 실리콘 도전성판을 준비한다. 그다음에 제3(b)도에 도시된 바처럼 이 도전성판(35)위에 글라스 분말을 베이킹(/baking)하여 장방형의 절연판(13)을 접합시킨다. 그후 제3(c)도에 도시된 바처럼 단층부로 사용될 부분을 제외한 도전성판(35) 저면의 나머지 부분에 금 또는 알루미늄과 같은 금속을 부착시켜, 에칭(etching)중에 부식방지막으로 작용하는 금 또는 알루미늄막을 형성시킨다. 그리고 이 구조물을 에칭공정에 의해 소정깊이까지 단층부를 에칭한다.

제3(e)도에 도시된 바처럼 링형홈(23)은 초음파 가공에 의해 형성된다. 이 홈(23)은 절연판(13)까지 도달하기 때문에 도전성판(35)을 도전성판(121)과 지지체(211)로 분할한다. 그리고 초음파가공을 하여 압력인도구멍(25)를 형성시키고 제(f)도에 도시된 바처럼 압력인두구멍(25)의 내면에 도체막(27)을 입혀 고정전극(151)을 완성시킨다.

본 발명에 의한 정전용량식 압력차 검출기의 제1실시예의 정전용량을 설명하기로 한다. 제2도는 제1실시예에서 형성된 정전용량의 모식도이다. 도면에서 알 수 있는 바와같이 격막(10)과 고정전극(200) 사이에는 5개의 콘덴서가 형성된다. 이들 콘덴서에 대하여 이 정전용량식 압력검출기는 단층부(171a) (제1도 참조)와 격막(10) 사이의 정전용량 Cb1과 공극(30)을 사이에 둔 격막(10)과 도전성판(171) 사이의 정전용량 Cb3 및 베벨부(171b)와 격막(10) 사이의 정전용량 Cb2로 구성되는 격막(10)과 도전성판(171) 사이의 정전용량 Cbb(이것은 제7도의 콘덴서 Cb에 해당)을 제외하고는 종래의 검출기와 같다.

격막(10)과 도전성판(171)에 의해 형성된 정전용량 Caa 도 마찬가지이다.

따라서 정전용량 Caa와 Cbb를 수학적으로 표현하면 다음과 같다.

도전성판(171) 외주 에지부의 단층부(171a)면적을 Sb1, 그 깊이를 Tb1이라 하고, 압인도구멍(26) 테두리부의 베벨부(171b) 면적을 Sb2, 그 깊이를 Tb2라 하며, 도전성판(171)의 면적을 Sb3, 공극(30)의 폭을 Tb라 하고 또 격막(10)과 도전성판(171) 사이의 유전율을 Eb라 하면, 정전용량 Cb1,Cb2,Cb3는 다음과 같다.

식(19) 및 (20-(22)로 부터 다음식을 얻을 수 있다.

제2도에 도시된 바처럼 도전성판(171)의 외경을 D1, 외주에지부의 단층부의 제외한 직경을 D11, 입력인도구멍(26)의 베벨부 직경을 D12, 압력인도구멍(26)의 직경을 D0라 하면, 링형홈(24)과 압력인도구멍(26)가 초음파가공에 의해 형성될때 직경 D1과 D0는 필연적으로 가공오차(50-100㎛)를 포함하게 된다. 직경 D11과 D12는 예를들면 반도체 산업에서 통상 사용되는 광에칭 또는 에칭 공정에 의하여 윤곽을 그리기 때문에 그 가공오차는 1 또는 수마이크론의 범위내로 한정된다.

기계가공 오차를 "e"라 놓으면

여기서(D1-D1) > 2e이고, (D12-D0) > 2e이다. 상술한 바처럼 Sb1,Sb2는 기계가공오차를 포함하는 D1,D0 때문에 변동한다. Sb3는 직경 D11,D12를 기계가공하지 않고 만드는 방법이 사용되기 때문에 Sb1,Sb2에 비하면 실질적으로 변화하지 않는다. 정정용량 Cb1,Cb2는 정전용량 Cb3보다 훨씬 감소될 수 있다. 다른 도전성판(12)1에 있어서도 마찬가지이다.

이와같이 각 도전성판(121),(171)에 의하여 각 고정전극(151),(200)의 가공시에 발생하는 가공오차에 의한 영향을 극히 작게 할 수 있으므로 격막(10)과 각 도전성판(121),(171)에 의해 실질적으로 Caa=Cbb를 만족시키는 각 정전용량이 형성된다.

이 관계를 만족시키면 식(16)에 의해 표시된 특성을 얻을 수 있다. 제1도에 도시된 바처럼, 링형홈(23),(24) 및 압력인도구멍(25),(26)이 형성될때 발생되는 부스러기나 뾰족한 부분보다 각 단층부를 더 크게 할 수 있으므로, 과도한 압력이 가해져 격막(10)이 도전성판(121),(171)중의 어느 하나와 접촉하게 되더라도 부스러기나 뾰족한 부분에 의해 손상되지 않는다. 또 단층부를 형성시키기 위해 에칭공정을 하기 때문에 부스러기나 뾰족한 부분이 거의 형성되지 않아 격막(10)을 손상시키지 않는다.

상술한 실시예에서 단층부를 형성시키기 위해 에칭공정은 필요하면 폴리싱(Polishing)등으로 대체하여 사용할 수도 있다.

제1도에서 계단형의 베벨부는 오목형이기만 하면 다른 형태를 취할 수도 있다.

본 발명의 정전용량식 압력차 검출기의 제2실시예를 제4도를 참고로하여 설명한다.

제4도에서 고정전극으로서의 각 절연판(42),(43)은 각각 글라스 접합부 (44),(45)를 게재하여 격막(41)양편의 주변 가장자리부에 접합시킨다. 절연판(42)(43)은 동일한 구조를 가지므로 한쪽 절연판(42)만을 설명한다.

도시된 바처럼 압력인도구멍(46)은 절연판(42)의 중앙부분을 관통하도록 형성되고, 격막(41)과 대면하는 절연판(42)의 표면에는 평면부(4c)가 형성되며, 절연판(42)의 평면부(42c) 둘레에는 링형홈(42a)이 형성된다. 링형홈(42a) 외부의 절연판 부분은 절연판(42)의 외주 가장자리부에 해당한다. 격막(41)측에 있는 압력인도구멍의 테두리부에는 계단형 베벨부(42)가 형성되지만, 이 베벨부(42b)의 형상은 계단형으로 한정되는 것이 아니라 오목한 형태의 것이기만 하면 어떠한 것이라도 좋다.

도체층(421)을 평면부(42c), 베벨부(42b) 및 링형홈(42a) 부분에 피복하고 절연판(42) 외주의 테두리부와 글라스 접합부(44) 사이에 넣어 적층하고, 또 절연판(42)의 외주면에 적층한다. 절연판(42)의 외주면의 도체층은 리드핀 A와 함께 결합하여 정전용량 인출접점으로써 작용한다.

이 실시예에서 베벨부분(42b)과 링형홈(42a)은 제1도의 제1실시예에 도시된 베벨부(121b) 및 링형홈(121a),(211a)에 해당하므로 제1실시예의 베벨부와 비교할 수 있다.

또 절연판(43)에는 압력인도구멍(47), 베벨부(43b), 평면부(43c), 링형홈 (43a) 및 도체층(431)이 형성되며, 이들은 각각 절연판(42)의 압력인도구멍 (46), 베벨부(42b), 평면부(42c), 링형홈(42a) 및 도체층(421)에 해당된다. 공극(48) 및 (49)는 각각 격막(41)의 한쪽면과 평면부(42c) 사이 및 격막(42)의 다른쪽과 평면부(43c) 사이에 위치한다. 제1실시예에서처럼 압력차(P1-P2)는 리드핀 A와 C의 정전용량과 리드핀 B와 C의 정전용량을 기초로 하여 측정한다.

제5도는 제1실시예의 압력차 검출장치를 도시한 단면도이다. 제5도에서 (50)은 제1도에 도시된 정전용량식 압력차 검출기를 나타낸다. 이 검출기(50)를 저면이 구비된 원통체(51)의 절연실(52)에 수용하고 절연체(53)를 개재하여 금속파이프(54)에 결합한다. 이 금속파이프(54)는 부착판(55)에 용접으로 접합되고, 이 부착판(55)은 원통체(51)의 개구부에 용접으로 접합되며, 또 원통체(51)의 개구부에는 관통공(57)의 개구부에는 관통공(57)을 구비한 캡(56)이 용접되고, 이 캡(56)에는 밀봉격막(58)이 부착된다. 이 밀봉 격막(58)과 캡표면 사이에는 압력수용실(이하 수압실이라 함)(61)이 형성되고, 원통체(51)의 저면에는 관통공(60)이 형성된다. 밀봉격막(59)은 저면에 부착되어 그들사이에 수압실(62)이 형성되며, 원통체(51)의 측벽중의 하나에는 리드핀 A,B 및 C를 구비한 밀봉단자(63)가 설치된다.

밀봉격막(58),(59)사이에 형성된 공간은 절연실(52), 관통공(57),(60) 및 수압식(61),(62)을 포함하며, 실리콘 오일이 채워져 있다. 각 밀봉격막(58),(59)에 가해지는 압력은 실리콘오일을 통하여 격막에 전달된다.

본 발명에 의한 정전용량식 압력차 검출기의 제3실시예를 첨부도면을 참고로하여 상세히 설명한다.

제9도는 제3실시예의 단면도, 제10도는 제3실시예의 주요부분의 정면도이다. 제9도 및 제10도에서 제3실시예는 홈(12a),(17a)이 격막(10)과 대면하는 도전성판(12),(17)의 표면에 직경 방향으로 형성되어 있다는 점에서 제6도에 도시된 종래의 것과 다르다. 홈(12a),(17a)은 압력인도구멍(25),(26)과 교차하여 뻗어있다. 이 도면에서 제6도와 동일한 부분에는 동일한 부호를 사용한다.

제3실시예의 동작을 제12도를 참고로하여 상세히 설명한다. 도면에는 과도한 압력차가 인가될때 이동하여 도전성판(12)과 접촉하는 압력검출기의 격막(10)과 그 주변부를 상세히 보여주는 단면부가 도시되어 있다. 도면에서 격막(10)과 그 주변부를 상세히 보여주는 단면부가 도시되어 있다. 도면에서 격막(10) 좌측면의 중앙부분이 도전성판(12)의 우측면을 누르며 접촉하고 있다. 제13도의 종래의 것과는 다른 압력인도구멍(25)에 의하여 인도된 압력이 홈(12a)을 통하여 격막(10)의 좌측면에 가해진다. 격막(10) 좌측면에 압력이 작용하는 동시에 과도한 압력이 제거되면 격막(10)은 신속히 원래의 위치로 복귀된다. 즉 격막(10)은 양호한 반응으로 복귀한다. 격막(10) 변위에서 그 복귀동작 또는 복귀반응을 향상시키기 위하여는 가능한한 홈(12a)을 넓히는 것이 유리하다. 홈(12a)을 넓게하면 도전성판(2)의 표면이 비례적으로 감소하므로 도전성판(12)과 격막(10) 사이의 정전용량이 감소한다. 이것을 극복하기 위하여 격막(10) 변위의 반응성과 정전용량을 절충한다. 도전성판(17)에 있어서도 마찬가지이다.

제11도는 다른 실시예의 각 도전성판(12),(17)의 정면도를 도시한다. 이 실시예에서 홈(12a),(12b)은 도전성판의 표면에서 서로 직교하면서 직경방향으로 뻗고, 압력인도구멍(25)은 홈(12a)과 홈(12b)의 교차점에 위치한다. 도전성판(17)의 홈(17a),(17b) 및 압력인도구멍(26)도 상기한 바와같은 구멍으로 되어있다. 이러한 구조로 인해 인도된 압력이 격막의 다른 부위에 가해져 격막(10)의 복귀동작 및 복귀반응이 선행 실시예의 것보다 우세하다. 본 실시예에서는 십자홈에 기인하는 정전용량의 불리한 점이 존재하므로 특히, 설계상 반응성과 정전용량을 절출할 필요가 있다.

정전용량식 압력검출기의 제4실시예를 첨부도면을 참고로 하여 상세히 설명한다.

제15도는 제4실시예와 단면도이다. 본 실시예는 그 중앙부분에 압력인도구멍 (81)을 가지는 기판(80)을 글라스 접합부(42)를 개재하여 고정전극(15)에 포함된 도전성판(14)의 좌측면의 주변 가장자리부에 접합하고, 도전성판(14)과 기판(80)의 외주면에는 도체층(31) 대신에 도체층(34)을 피복한다는 점에서 제6도의 종래 기술과 다르다. 제15도에서 제6도와 동일한 부분에는 동일한 부호를 사용한다.

기판(80)은 절연체 또는 도체 어느것으로 만들어도 좋다. 본 실시예에서는 도전성판(14)과 같은 실리콘등의 도체를 사용하는데 그 이유는 제조가 용이하고 온도변화에 의한 영향을 방지하기 위해서이다. 글라스 결합부(42)는 A1-si 공융합금으로 만들수도 있다. 도체층(34)을 사용하면 기판(80)과 도전성판(14)이 동일한 전위가 된다.

제16도는 제4실시예를 조립한 압력차 검출장치의 단면도이다. 이 압력차 검출장치는 저면을 갖는 원통체(51) 대신에(71), 절연실(52) 대신에(72), 관통공(60) 대신에 (73)을 사용한다는 점에서 제5도에 도시된 장치와 다르다. 이 차이는 정전용량식 압력차 검출기(82)의 횡방향 치수가 제5도에 도시된 장치와 다르다. 이 차이는 정전용량식 압력차 검출기(82)의 횡방향 치수가 제5도의 검출기(50)보다 기판(80)길이 만큼 더 길기 때문에 발생한다.

이 실시예의 동작을 제15도를 주로 참고하고, 제16도를 보충적으로 참고하여 상세히 설명한다.

제15도에서, 좌측으로부터의 압력 P1에 대하여 우측으로부터 가해진 압력 P2가 훨씬 크다고 하면 압력 P2는 동시에 제16도에 도시된 바처럼 압력차 검출기(82)의 외주면에도 작용한다. 따라서 기판(80)의 좌측면에는 압력 P2가 동시에 그 우측면에는 압력 P1이 작용하게 되어 그 압력차(=P2-P1)에 의해 기판(80)은 우측으로 만곡하도록 변위한다. 이에대해, 고정전극(15),(20)에는 각 측에 작용하는 압력 P1,P2가 동일하게 되어 만곡 등의 변위가 발생하지 않는다.

결국 격막(10)과 각 고정전극(15),(20)에 의해 형성되는 정전용량은 정확하게 차동적으로 변화한다. 따라서, 압력검출기(82)로부터 발생한 압력차 신호는 식(15)에 따라 압력차의 변화에 비례하여 정확히 선형적으로 변화한다.

제5실시예를 첨부도면을 참고로하여 상세히 설명한다. 제17도는 본 실시예의 단면도이다. 제17도에서 각 고정전극(85),(86)을 구성하는 각 절연판(83),(88)은 열팽창계수가 다른 2개의 세라믹스를 혼합하고 베이칭하여 만든다. 이 합성 열팽창계수는 대략 실리콘의 열팽창계수와 같다. 그외의 부재는 상술한 바와같이 실질적으로 같은 부재이므로 같은 부재는 동일한 부호를 표시한다. 코디에라이트와 뮤라이트의 혼합비를 여러가지로 변화시켰다. 이 각종 혼합비에 대하여 혼합된 세라믹스의 열팽창계수와 실리콘의 열팽창계수 사이의 차이값을 수집하여 제19도에 도시하였다. 제19도에서 횡축은 뮤라이트의 비율(5), 종축은 혼합세라믹스의 열팽창계수와 실리콘의 열팽창계수의 차이를 나타낸다. 제19도에서 알 수 있는 바와같이 뮤라이트의 백분율 C가 50% 이상이면 그 차이 β는 ±10^-6/℃ 이하이다.

식(1d)로부터 α=2.71×10^-6/℃를, 식(2d)로부터는 β=0.43Kg/Cm^-2를 얻었다. 이 값과 식(3)을 이용하여 W/G를 구한다. 미소 압력차 측정용 0.1m 수면계 압력에서는 120℃에 대하여 47%였다. 이 값은 종래 검출기 82%의 대략 반이다.

제19도에서 뮤라이트 백분율 C가 80%이면 열팽창계수 β는 대략 0이다. 온도변화에 의한 영향은 이전경우에 비해 억제되므로 온도 특성이 향상된다.

제20도 및 21도는 제6실시예에 사용된 격막칩을 도시한 것이다. 제20도는 칩의 단면도이고, 제21도는 칩의 평면도이다. 제20도에서, (91)은 실리콘의 격막칩, (92)는 칩의 양면에 형성되어 대칭적으로 배치된 링형홈을 나타낸다. 이 홈(92)을 제외한 나머지 부분은 링형의 가요성 부분이다. (93)은 고정전극과 합동하여 콘덴서를 형성하는 변위부를 나타낸다. 이 부분은 압력을 받으면 평행이동적으로 변위한다. (94)는 글라스 접합에 의해 지지체(도시되지 않음)에 접합되는 접합부를 나타낸다. 칩(91)은 9mm×9mm의 규격을 가지며 원래의 칩은 사용범위에 따라 0.2mm-3mm 두께의 칩들로부터 선정되어 사용된다. 홈(92)의 규격은 사용범위에 따라 내경이 4.2mm, 외경 7.0mm 두께가 30㎛-1mm이다.

격막 제조공정을 제22(a)도 내지 22(g)도를 참고로하여 간단히 설명한다.

먼저 필요한 두께와 비저항의 실리콘웨이퍼(101)를 준비한다(제22도(2)). 실리콘웨이퍼(101)의 양면에 증찹법 또는 도포법으로 에칭 공정단계에서 사용되는 보호막(111)을 입히고(제22도(b)), 홈들이 형성된 보호분을 광에칭 또는 기계가공을 하여 제거한다(제22(c)도). 기계가공을 하는 경우에는 필요한 깊이까지 가공하고(제22(d)도), 그리고 습식에칭 또는 건식에칭을 하여 필요한 두께까지 잘라낸다(제22(e)도). 그 다음에 보호막을 제거하고(제22(f)도), 절단하여 격막칩(91)을 완성시킨다(제22(g)도).

제23도는 이와같이 형성시킨 격막을 상요한 정전용량식 압력차 검출기의 실시예를 도시한 단면도이다. 도면에서 (100)은 격막을 나타내며, 나머지 부분은 제25도의 것과 같다.

본 실시예에서 홈(92)의 내경은 4.2mm, 외경은 7.0mm, 격막(100)의 두께와 각 홈(92)에서 격막의 두께의 비는 3, 각 글라스 접합부(4A), (5A) 내주 가장자리에서의 최대응력은 각 홈(92)에서 발생되는 것의 대략 1/9이다. 본 발명자의 실험결과에 의하면 각 글라스 접합부(4A),(5A)의 단부의 실리콘의 최소 파괴 강도는 약 10Kgf/mm², 홈(92)의 최소 파괴강도는 100Kgf/mm²이다. 100Kgf/mm²는 실리콘 고유의 파괴강도와 같다. 따라서 각 글라스 접합부(4A),(5A)의 파괴강도는 실리콘 고유의 파괴강도의 약 10% 정도록 낮아진다는 것을 알 수 있다. 이 파괴강도의 저하 원인은 선행 공정단계에서의 실리콘웨이퍼 표면의 손상이나 글라스를 접합할대의 응력집중 때문에 생각해 볼 수 있다.

상술한 바와같이 두께비가 3이면, 각 글라스 접합부(4A),(5A) 단부 및 각 홈(92)의 최대응력과 파괴강도의 비가 잘 조화되므로 실리콘의 기계적 강도를 효과적으로 이용할 수 있다. 두께비가 보다 증가하면 글라스 접합부(4A) 및 (5A)는 기계적으로 결코 파괴되지 않는다. 따라서 이 경우에는 홈(92)의 강도만을 주의해야 할 필요가 있다.

실시예에서 처럼 홈(92)의 폭이 1.4mm, 두께비가 3인 경우에 고정전극(2A),(3A)와 대향하여 콘덴서를 형성시키는 격막(100)의 변위부 또는 중앙부의 운동은 대략 평행이동적이다. 특히, 격막이 압력을 받아 변위하는 경우에 변위부의 캠버는 격막(100)의 변위에 기인한 홈(92)의 변위의 10% 이하이다. 따라서 변위부의 운동은 평행이동에 가깝다. 홈(92)의 폭과 두께비를 크게하면 할수록 이 효과도 보다 더 커진다.

변위부는 홈(92)에 의해 한정되기 때문에 홈(92)을 에칭 등의 가공 정밀도가 높은 방법으로 형성시키면, 변위부의 면적을 고정밀도로 제작할 수 있다. 따라서 고정밀도를 가지게 제작한 변위부를 기초로하여 형성된 콘덴서는 그 정전용량이 균일하므로 압력차 검출기의 정밀도를 향상시킨다.

홈(92)을 형성시키기 위하여 광에칭 등의 고정밀도의 방법을 사용할 수 있으므로 형상, 크기, 축상의 일치도, 격막 양면의 대칭성 등이 탁월한 홈(92)을 제작할 수 있다. 따라서 평판형 격막에서는 나쁠수 밖에 없는 격막지지체의 위치정밀도가 현저하게 개선되어 검출기의 측정정밀도를 향상시켜 준다.

상기 실시예에서 처럼 검출기에 9mm의 정사각형 칩을 사용하는 경우를 고려해보자. 4.0mm H20 이하의 저압 또는 압력차 범위에서 격막이 평판형 격막이면 격막의 두께는 100㎛ 이하이다. 이러한 두께의 격막은 가공 및 취급이 모두 어렵다. 반면에 이 실시예의 격막이 사용되면 격막의 두께는 취급하기 용이한 200㎛ 이상도 가능하다. 이 특징은 검출기의 소형화에 크게 기여한다.

상시 실시예에서 각 홈(92)의 저면은 평면이나 이 부분의 적어도 일부분이 얇기만 하면 다른 어떤 형상을 취하여도 좋음이 분명하다.

제24도는 이러한 박막을 사용한 정전용량식 압력차 검출기의 다른 실시예를 도시한 단면도이다. 본 실시예는 선형실시예에 의해 발생한 검출신호의 선형성을 향상시키며 그 주된 구성을 설명하면 다음과 같다. 격막(100)과 고정전극(15)(20)은 전술한 실시예와 같은 것을 사용한다. 격막(100)의 한쪽면은 고정전극(15)의 도전성판(12)과 공극(29)을 둔채 대향하고 있다. 격막(100)의 다른쪽면은 고정전극(20)의 도전성판 (17)과 공극(30)을 둔채 대향하고 있다. 절연판(13)에 접합하여 도전성판 (12)을 둘러싸고 있는 지지체(21)는 격막(100)의 한쪽면에 접합되고, 절연판 (18)에 접합하여 도전성판(17)을 둘러싸고 있는 지지체(22)는 격막(100)의 다른쪽 면에 접합된다. (25) 및 (26)은 격막(100)에 압력 P1,P2를 인도하는 압력인도구멍이다. 압력인도구멍이 각 내면에는 각각 도체막(27),(28)을 피복한다. 이 도체막들은 도전성판 (12), (17)을 도전성판(14),(19)에 각각 전기접속시킨다.

이 격막(100)을 사용하는 실시예에 있어서 지지체(21),(22)가 고정전극 (15),(20)과 전기적으로 절연되어 있기 때문에 제26도의 등가회로에서와 같이 정전용량 Csa,Csb가 현저하게 감소되어 측정 정밀도를 크게 향상시킨다는 점에서 그 이점이 있다.

본 실시예의 나머지 부분은 전술한 실시예의 것들과 같다.

제1, 제2실시예는 다음과 같은 점에서 종래의 검출기보다 우수하다.

(1) 검출신호의 선형성이 양호하며, 측정 정밀도의 재현성이 탁월하다. 즉 측정치가 균일하다.

(2) 과도한 압력이 가해져 격막이 고정전극과 접촉하더라도 격막이 결코 손상되지 않는다.

(3) (1)과 관련하여 검출기의 제품 생산율이 높으므로 안정된 공급이 가능하다.

제3실시예에서, 격막의 한쪽표면이 부분적으로 과대한 압력차에 의해 고정전극의 표면에 눌려지면, 고정전극에 도입된 압력이 압력인도구멍과 교차하는 홈을 통하여 격막표면에 작용한다. 격막표면에 작용하는 이 압력은 과도한 압력이 제거될때의 격막변위의 복귀동작 또는 반응성을 촉진시킨다. 이것을 실행하기 위한 수단이 용이하므로 기술적으로 용이하게 실현할 수 있다.

제4실시예에서, 기판은 기판의 양측에 가해진 압력차에 따라 변위한다. 고정전극은 양측에 가해진 압력이 서로 같으므로 압력차에 기인하여 변위하지 않는다. 이 장치에서 격막과 고정전극에 의해 형성된 콘덴서의 정전용량은 정확히 차동적으로 변화한다. 본 발명의 제3실시예의 압력검출기는 용이하게 제작할 수 있다.

제4실시예에 따른면 비록 압력차가 크더라도 압력차에 대한 검출신호의 선형성은 양호하다. 또 그 구조가 간단하므로 값싸고 용이하게 제작할 수 있다.

제5실시예에서 격막과, 격막의 양쪽에 배치된 제1, 제2도전성판 및 그들 사이에 배치된 절연판은 열팽창계수가 같거나 거의 비슷한 재료로 만들어진다. 따라서 주변온도가 변하더라도 반경방향의 응력이 발생하지 않을뿐 아니라 이 응력에 기인한 어떠한 변위도 일어나지 않는다. 그러므로 압력차 신호의 스팬 특성과 선형성이 유지된다.

제5실시예에 따르면 스팬 특성과 선형성에 대한 주변온도의 영향은 최소가 된다. 이점에서 검출기의 온도특성은 향상된다.

제6실시예는 종래의 것에 비하여 다음과 같은 이점을 갖는다.

(1) 격막에 발생한 응력이 저하되어 기계적 파괴의 가능성이 줄어든다.

(2) 정확하고 균일한 측정치를 획득한다.

(3) 격막의 조립과 취급이 용이하다.

(4) 검출기의 소형화 경량화가 실현된다.

이상과 같이 여러 실시예에 대하여 설명하였지만 본 발명의 범위는 이것에 한정되지 않으며, 다음의 청구 범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 일탈하지 않고 이 분야의 통상의 기술자에 의해 여러가지 변경 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims

방사상으로 연장되는 양 방사형면을 갖는 격막(10)과, 한쌍의 고정전극(151,200)을 구비하는 정전용량식 압력차 검출기에 있어서, 상기 각 고정전극은 상기 격막(10)의 방사형면과 대향하는 방사형면을 가지면서, 중심부에 배치되어 내측단부에지에서 격막(10)과 연통하는 압력인도구멍(25,26)을 각각 갖는 최소한 한개 이상의 제1판(121,171)과, 상기 제1판(121,171)의 외주부 부근에 위치하여 상기 격막(10)의 방사형면과 접합하는 링형지지체(211,221)를 구비하고, 상기 최소한 한개 이상의 제1판(121,171)의 대향방사면중 하나는 상기 제1판(121,171)의 중심부에서 방사방향으로 이격되면서 이 중심부를 둘러싸는 링형체를 형성하는 제1링형요부(121a,171a : 121b,171b)를 가지고, 상기 링형체는 제1깊이, 및 이격된 내측에지와 외측에지에 의해 형성되는 제1폭을 가지며, 또 상기 최소한 한개 이상의 제1판(121,171)의 대향방사형면중 하나는 상기 내측에지와 외측에지 사이에 위치하면서 상기 제1폭 보다 작은 제2폭과 상기 제1깊이로부터 연장되는 제2깊이를 갖는 제2링형요부(23,24)를 구비하는 것을 특징으로 하는 정전용량식 압력차 검출기.
제1항에 있어서, 상기 고정전극(151,200)은 방사형면과 외주면을 갖는 제2판(14,19)과, 상기 최소한 한개 이상의 제1판(121,171)의 방사형면과 상기 제2판(14,19)의 방사형면 사이에 위치하여 이들 두 방사형면을 접합하는 방사형의 절연판(13,18)을 갖는 것을 특징으로 하는 정전용량식 압력차 검출기.
제2항에 있어서, 상기 제1판(121,171) 및 상기 제2판(14,19)은 도전성 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 정전용량식 압력차 검출기.
제2항에 있어서, 상기 제1판(121,171), 제2판(14,19) 및 절연판(13,18)은 실질적으로 동일한 열팽창계수를 갖는 것을 특징으로 하는 정전용량식 압력차 검출기.
제1항에 있어서, 상기 요부는 최소한 한개 이상의 제1판의 방사형면에 형성되면서 압력인도구멍(25,26)의 내측단부에지와 직교하는 최소한 한개 이상의 반경방향으로 뻗는 홈(12a,17a)을 구비하는 것을 특징으로 하는 정전용량식 압력차 검출기.
제5항에 있어서, 상기 최소한 한개 이상의 홈은 압력인도구멍(25,26)의 내측단부에지와 상호직교하는 복수개의 홈(12a,17a ; 12b,17b)인 것을 특징으로 하는 정전용량식 압력차 검출기.
제1항에 있어서, 상기 최소한 한개 이상의 제1판과 링형지지체는 격막(41)으로부터 전기적으로 절연되는 절연판(42,43)으로 이루어지고, 상기 요부는 상기 최소한 한개 이상의 제1판의 방사형면에서 상기 압력인도구멍의 상기 내측에지를 둘러싸는 링형요부(42b,43b)와 이 일형요부로부터 방사방향으로 이격되어 상기 최소한 한개 이상의 제1판에 형성되는 링형홈(42a,43a)을 구비하며, 상기 고정전극은 또한 상기 최소한 한개 이상의 제1판의 링형 중심부에 형성되는 도체박막(421,431)을 구비하는 것을 특징으로 하는 정전용량식 압력차 검출기.
제1항에 있어서, 상기 요부는 격막의 양측 방사면에 위치하여 중앙가요부를 규정하는 링형홈(92)을 포함하는 것을 특징으로 하는 정전용량식 압력차 검출기.
대향하는 양측면을 갖는 격막과, 상기 각 대향측면 부근에 배치되는 한쌍의 고정전극을 구비하는 정전용량식 압력차 검출기에 있어서, 상기 각 고정전극은 상기 격막(10)의 상기 대향측면 중 하나의 중심부근의 제1판(121,171)과, 상기 격막의 외주에지부에 연결되고, 상기 제1판의 주변단부면 주위에서 이단부면과 분리되어 배치되는 링형지지체(211,221)와 상기 격막과 마주하는 면의 반대편에 있는 상기 제1판의 면과 상기 링형지지체의 면에 접합되는 절연판(13,18)과, 상기 제1판 반대편에 있는 면상의 상기 절연판에 접합되면서 상기 제1판에 전기적으로 접속되는 제2판(14,19)을 구비하고, 상기 제1판, 상기 제2판 및 상기 절연판의 중심부를 관통하는 곳에는 압력인도구멍(25,26)이 배치되며, 상기 격막에 인접한 곳의 상기 압력인도구멍에서 그 개구에지부, 상기 격막에 더욱 인접한 상기 제1판의 외주에지부 및 상기 격막에 더욱 인접한 상기 지지체의 내주에지부는 모두 단층(121b,171b ; 121a,171a ; 211a,221a)인 것을 특징으로 하는 정전용량식 압력차 검출기.
제9항에 있어서, 상기 제1판 및 제2판은 도전가능한 것을 특징으로 하는 정전용량식 압력차 검출기.
양측면을 갖는 격막과, 상기 격막의 상기 양측면 부근에 배치되는 고정전극을 구비하는 정전용량식 압력차 검출기에 있어서, 상기 각 고정전극은 고정전극의 중심부를 관통하는 압력인도구멍(46,47)과, 상기 격막에 인접한 상기 압력인도구멍의 개구에지부에 형성되는 단층부(42b,43b)와 상기 단층부에 연속하여 방사상 외측으로 배치되는 동시에 상기 격막의 측면에 밀접하여 이 측면과 평행으로 위치하는 절연재의 링형평면중심부(42c,43c)와, 상기 평면중심부에 연속하여 방사상 외측으로 배치되는 링형홈(42a,43a)과, 최소한 상기 평면중심부에 형성되어 콘덴서 리드단자로 사용되는 도체박막(421,431)과, 상기 링형홈 외측의 방사방향의 주변부에서 상기 격막과는 전기적으로는 절연되면서 접속되는 절연재의 링형지지체를 구비하는 것을 특징으로 하는 정전용량식 압력차 검출기.
양측면을 갖는 격막과, 상기 격막의 상기 양측면 부근에 배치되는 고정전극을 구비하는 정전용량식 압력차 검출기에 있어서, 상기 각 고정전극(15,20)은 고정전극의 중심부를 관통하는 압력인도구멍(25,26)을 구비하며, 상기 각 고정전극은 상기 격막에 인접한 면에 형성되는 최소한 한개 이상의 홈(12a,17a)을 가지며, 상기 최소한 한개 이상의 홈은 상기 압력인도구멍과 직교하는 것을 특징으로 하는 정전용량식 압력차 검출기.
제12항에 있어서, 상기 격막에 인접한 상기 고정전극의 면에는 복수개의 홈(12a,17a ; 12b,17b)이 형성되며, 상기 각 홈은 상기 압력인도구멍과 직교하는 것을 특징으로 하는 정전용량식 압력차 검출기.
양측면을 갖는 격막과, 상기 격막의 상기 양측면 부근에 배치되는 고정전극을 구비하며, 정전용량에 따라 압력을 측정하는 정전용량식 압력차 검출기에 있어서, 상기 각 고정전극(85,86)은 상기 격막의 상기 양측면 중 하나의 중심부 부근에 배치되면서 상기 격막과 실질적으로 같은 열팽창계수를 갖는 제1판(12,17)과, 상기 격막의 외주에지부에 접속되고, 상기 제1판의 주변단부면 주위에서 이 단부면과 분리되어 배치되는 링형지지체(21,22)와, 상기 제1도전성판과 같은 열팽창계수를 갖는 절연판(83,88)과, 상기 절연판의 양측면중 상기 제1판이 접합되지 않은 쪽에 접합되면서 전기적으로 상기 제1판에 접속되는 제2판(14,19)을 구비하는 것을 특징으로 하는 정전용량식 압력차 검출기.
압력에 따라 변위하는 격막(91)과 상기 격막의 양측에 배치되는 압력인도구멍을 갖는 제1고정전극 및 제2고정전극의 각각 사이에 형성되는 콘덴서의 용량에 따라 압력을 측정하며, 상기 격막은 그 중심부에 위치하면서 상기 압력에 따라 변위하는 변위(93)부와, 그 주변에지부에 위치하고 상기 각 고정전극에 전기적으로는 절연되면서 접속되는 접합부(94)와, 폭이 상기 변위부의 직경의 1/2 내지 1/5이고, 두께가 상기 변위부의 1/2 이하이며, 상기 변위부와 상기 접합부를 결합하는 링형의 가요부를 구비하는 것을 특징으로 하는 정전용량식 압력차 검출기.
제15항에 있어서, 상기 고정전극에 위치하면서 상기 가요부에 대응하도록 형성하는 링형홈(23,24)을 구비하는 것을 특징으로 하는 정전용량식 압력차 검출기.
방사상으로 연장되는 방사형면을 갖는 격막(10)과, 고정극(15,20)을 구비하는 정전용량식 압력차 검출기에 있어서, 상기 고정전극은 제2방사형면과 상기 격막의 방사형면으로부터 이격되어 이면과 마주하는 제1방사형면과 상기 격막의 상기 방사형면과 상기 제1방사형면에 압력을 가하는 중앙에 배치된 압력인도구멍(25,26)을 갖는 최소한 한개 이상의 판과, 상기 최소한 한개 이상의 판으로부터 이격되어 이판과 마주하는 제1면과, 상기 전극의 상기 압력인도구멍(25,26)에 연통하도록 배치되어 상기 격막의 상기 방사형면에 압력을 가하는 동시에 상기 제1면과 상기 최소한 한개 이상의 상기 제2방사형면 모두에 압력을 가하기 위한 압력인도구멍(81)을 갖는 기판(80)을 구비하는 것을 특징으로 하는 정전용량식 압력차 검출기.