JPH0989699A - Capacitance-type absolute pressure sensor - Google Patents
Capacitance-type absolute pressure sensorInfo
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- JPH0989699A JPH0989699A JP25074395A JP25074395A JPH0989699A JP H0989699 A JPH0989699 A JP H0989699A JP 25074395 A JP25074395 A JP 25074395A JP 25074395 A JP25074395 A JP 25074395A JP H0989699 A JPH0989699 A JP H0989699A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、対向する電極間の
静電容量の変化を利用して測定流体の絶対圧力を検出す
る静電容量式絶対圧力センサに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a capacitance type absolute pressure sensor for detecting an absolute pressure of a measurement fluid by utilizing a change in capacitance between facing electrodes.
【0002】[0002]
【背景技術】従来より、対向する電極間の静電容量の変
化を利用して測定流体の圧力を検出する静電容量式の圧
力センサが用いられている。このような圧力センサに
は、測定流体の圧力を、大気圧との差(ゲージ圧)とし
て検出するものや、絶対圧力として検出するものがあ
る。2. Description of the Related Art Conventionally, a capacitance type pressure sensor has been used which detects the pressure of a measurement fluid by utilizing a change in capacitance between facing electrodes. Such pressure sensors include those that detect the pressure of the measurement fluid as a difference (gauge pressure) from the atmospheric pressure and those that detect it as an absolute pressure.
【0003】このうちゲージ圧を検出する圧力センサと
しては、本願出願人により既に提案されている特開平6
−288851号公報、特開平6−288852号公報
等に記載のものがある。このゲージ圧センサは、厚肉の
基板と、この基板に所定間隔を置いて対向配置された薄
肉の弾性ダイヤフラムとを備え、これらの基板と弾性ダ
イヤフラムとの対向面の各々に対向する電極が設けら
れ、弾性ダイヤフラムに加わる測定流体の圧力を前記電
極間の静電容量の変化により検出する構成となってい
る。また、センサ外部への電極の取り出しは、基板を貫
通するように電極取り出し用の基板穴を設け、この基板
穴の内壁面に設けられた基板内導通部により行われるよ
うになっている(いわゆるスルーホールの技術)。そし
て、基板と弾性ダイヤフラムとの間に形成された空間に
は、この基板穴の中心に形成された基板内通路を通して
外部の大気圧が導かれ、これによりゲージ圧が検出され
るようになっている。Of these, a pressure sensor for detecting a gauge pressure has already been proposed by the applicant of the present application, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-242242.
There are those described in JP-A-288851, JP-A-6-288852 and the like. This gauge pressure sensor is provided with a thick-walled substrate and a thin-walled elastic diaphragm opposed to the substrate at a predetermined interval, and electrodes facing each of the facing surfaces of the substrate and the elastic diaphragm are provided. The pressure of the measurement fluid applied to the elastic diaphragm is detected by the change in the capacitance between the electrodes. Further, the electrode is taken out of the sensor by providing a substrate hole for taking out the electrode so as to penetrate the substrate, and is carried out by an in-substrate conducting portion provided on an inner wall surface of the substrate hole (so-called). Through-hole technology). Then, the external atmospheric pressure is introduced into the space formed between the substrate and the elastic diaphragm through the passage in the substrate formed at the center of the substrate hole, whereby the gauge pressure is detected. There is.
【0004】このようなゲージ圧センサによれば、電極
の取り出しが基板を貫通する基板穴を通して行われるの
で、このような基板穴を設けずに電極の取り出しを行う
場合に比べ、つまり電極の外縁から外側に向かって延び
るように形成された導電路により電極の取り出しを行う
ような場合に比べ、対向電極間に走る電気力線を整然と
させることができ、正確な圧力の検出を行うことができ
る。According to such a gauge pressure sensor, the electrode is taken out through the substrate hole penetrating the substrate, so that the electrode is taken out without providing such a substrate hole, that is, the outer edge of the electrode. As compared with the case where the electrodes are taken out by a conductive path formed so as to extend from the outside toward the outside, the lines of electric force running between the opposing electrodes can be made more orderly and accurate pressure can be detected. .
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところが、前述した本
願出願人によるゲージ圧センサでは、基板と弾性ダイヤ
フラムとの間に形成された空間内に、基板穴の中心に形
成された基板内通路を通して外部の大気圧が導かれる構
成となっているため、ゲージ圧は精度よく検出できるも
のの、測定流体の絶対圧力を検出することはできないと
いう問題があった。つまり、絶対圧力測定においては、
大気圧の影響をなくすために、基板と弾性ダイヤフラム
との間に形成された空間を、外部の大気と遮断すること
が必要であった。However, in the above-mentioned gauge pressure sensor by the applicant of the present application, the inside of the substrate is formed through the passage in the substrate formed in the center of the hole in the space formed between the substrate and the elastic diaphragm. Since the atmospheric pressure is introduced, the gauge pressure can be accurately detected, but there is a problem that the absolute pressure of the measurement fluid cannot be detected. That is, in absolute pressure measurement,
In order to eliminate the influence of atmospheric pressure, it was necessary to block the space formed between the substrate and the elastic diaphragm from the outside atmosphere.
【0006】本発明の目的は、絶対圧力を精度よく測定
できる静電容量式絶対圧力センサを提供することにあ
る。An object of the present invention is to provide a capacitance type absolute pressure sensor capable of measuring absolute pressure with high accuracy.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は、板状の封止蓋
を設けて基板内通路の開口を塞ぐことにより前記目的を
達成しようとするものである。具体的には、本発明は、
厚肉の基板と、この基板に所定間隔を置いて対向配置さ
れた薄肉の弾性ダイヤフラムとを備え、これらの基板と
弾性ダイヤフラムとの対向面の各々に対向する電極が設
けられ、前記弾性ダイヤフラムに加わる圧力を前記電極
間の静電容量の変化により検出する静電容量式絶対圧力
センサであって、前記基板の電極設置面とは反対側の面
には、前記基板側電極用の電極端子および前記弾性ダイ
ヤフラム側電極用の電極端子が設けられ、これらの各電
極端子は、前記基板を貫通して設けられた基板穴の内壁
面に形成された基板内導通部により前記各電極にそれぞ
れ導通され、これらの各基板穴の中心には、各基板内導
通部により囲まれた基板内通路が形成され、前記基板の
電極端子設置面側には、前記各基板内通路の電極端子設
置面側の開口を塞ぐ板状の封止蓋が蓋接合部を介して設
けられ、この封止蓋により前記基板と前記弾性ダイヤフ
ラムとの間に形成された空間が外部の大気と遮断されて
いることを特徴とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is intended to achieve the above object by providing a plate-like sealing lid to close the opening of the in-substrate passage. Specifically, the present invention is
A thick-walled substrate and a thin-walled elastic diaphragm that are arranged to face each other at a predetermined interval are provided on the substrate, and electrodes facing each of the facing surfaces of the substrate and the elastic diaphragm are provided, and the elastic diaphragm is provided. A capacitance type absolute pressure sensor for detecting a pressure applied by a change in capacitance between the electrodes, wherein a surface opposite to an electrode installation surface of the substrate has an electrode terminal for the substrate side electrode and Electrode terminals for the elastic diaphragm side electrodes are provided, and each of these electrode terminals is electrically connected to each of the electrodes by an in-substrate conducting portion formed on an inner wall surface of a substrate hole provided through the substrate. In the center of each of these board holes, an in-board passage surrounded by each in-board conducting portion is formed, and on the electrode terminal installation surface side of the board, the electrode terminal installation surface side of each in-board passage is formed. Block the opening Provided through plate-shaped sealing lid a lid joint, and a space formed between the elastic diaphragm and the substrate is isolated from the outside atmosphere by the sealing lid.
【0008】このような本発明においては、基板内通路
の開口を塞ぐ封止蓋が設けられているので、この封止蓋
により基板と弾性ダイヤフラムとの間に形成された空間
およびこの空間と連通する基板内通路が外部の大気と遮
断され、測定流体の絶対圧力の検出が可能となる。ま
た、電極の取り出しが基板を貫通する基板穴を通して行
われるので、このような基板穴を設けずに電極の取り出
しを行う場合に比べ、対向電極間に走る電気力線を整然
とさせることができるため、精度のよい検出が行われる
ようになり、これらにより前記目的が達成される。In the present invention as described above, since the sealing lid for closing the opening of the in-substrate passage is provided, the space formed between the substrate and the elastic diaphragm by the sealing lid and the space communicating with this space. The passage inside the substrate is cut off from the outside atmosphere, and the absolute pressure of the measurement fluid can be detected. Further, since the electrode is taken out through the substrate hole penetrating the substrate, it is possible to make the lines of electric force running between the opposite electrodes orderly as compared with the case where the electrode is taken out without providing such a substrate hole. Therefore, the detection can be performed with high accuracy, and the above-mentioned objects can be achieved by these.
【0009】ここで、前記封止蓋、前記基板、および前
記弾性ダイヤフラムは、それぞれセラミック製とされ、
前記基板と前記弾性ダイヤフラムとの接合部、および前
記蓋接合部は、それぞれ少なくとも一部に低融点ガラス
を含み形成されていることが望ましい。Here, the sealing lid, the substrate, and the elastic diaphragm are each made of ceramic,
It is desirable that the joint between the substrate and the elastic diaphragm and the joint at least each include a low melting point glass.
【0010】このような構成とした場合には、封止蓋の
材料に基板や弾性ダイヤフラムと同じ材質のものが用い
られ、かつ、封止蓋と基板との接合を、基板と弾性ダイ
ヤフラムとの接合と同様に低融点ガラスを用いて行うの
で、封止蓋と基板との接合を、基板と弾性ダイヤフラム
との接合と同じ技術(印刷・焼成技術)を使って同じ工
程で同時に行うことが可能となり、作業効率の向上が図
られる。そして、低融点ガラスを用いて基板内通路が塞
がれるので、ハンダ付けやその他の方法で塞ぐ場合に比
べ、品質の向上が図られる。In such a structure, the same material as the substrate and the elastic diaphragm is used as the material of the sealing lid, and the sealing lid and the substrate are bonded to each other by the substrate and the elastic diaphragm. Since low melting point glass is used in the same way as bonding, it is possible to bond the sealing lid and the substrate simultaneously in the same process using the same technology (printing and firing technology) as the bonding of the substrate and the elastic diaphragm. Therefore, the work efficiency can be improved. Further, since the passage in the substrate is closed by using the low melting point glass, the quality can be improved as compared with the case where it is closed by soldering or another method.
【0011】また、前記封止蓋には、前記基板の電極端
子設置位置に対応する位置とは異なる位置に、前記封止
蓋を貫通する蓋穴が設けられ、この蓋穴の両側の開口近
傍には、蓋表側端子および蓋裏側端子が設けられ、これ
らの蓋表側端子と蓋裏側端子とは、前記蓋穴の内壁面に
形成された蓋内導通部により導通され、前記蓋裏側端子
は、前記電極端子に導通されていることが望ましい。Further, the sealing lid is provided with a lid hole penetrating the sealing lid at a position different from the position corresponding to the electrode terminal installation position on the substrate, and the openings near both sides of the lid hole are provided. The lid front side terminal and the lid back side terminal are provided, and these lid front side terminal and lid back side terminal are conducted by the in-lid conducting portion formed on the inner wall surface of the lid hole, and the lid back side terminal is It is desirable that the electrode terminals are electrically connected.
【0012】このように封止蓋に蓋穴を設けた場合にお
いては、対向電極間の静電容量の変化は、基板穴の内壁
面に形成された基板内導通部、基板の背面(電極設置面
とは反対側の面)の電極端子、蓋裏側端子、蓋内導通
部、蓋表側端子の順に伝わり、センサ外部に取り出され
る。このため、電極が封止蓋の表側の面に取り出される
ので、電極の取り出しにあたって、リード線等がセンサ
の側面から横方向に突出するようなことはなく、基板や
弾性ダイヤフラムの面積の範囲内で電極の取り出し経路
を確保できるため、センサの小型化が図られる。そし
て、封止蓋の表側の面に、蓋表側端子を含む電極パター
ンを形成し、この電極パターンに、静電容量を計測する
計測回路を内蔵するワンチップICを直接に搭載するこ
とが可能となり、このようにした場合には、センサの小
型化がより一層図られる。In the case where the sealing lid is provided with a cover hole as described above, a change in the capacitance between the opposing electrodes is caused by an in-substrate conducting portion formed on the inner wall surface of the substrate hole and the back surface of the substrate (electrode installation). The electrode terminal on the side opposite to the surface), the terminal on the rear side of the lid, the conductive portion in the lid, and the terminal on the front side of the lid are transmitted in this order and taken out of the sensor. Therefore, since the electrodes are taken out to the front surface of the sealing lid, the lead wires do not laterally protrude from the side surface of the sensor when the electrodes are taken out, and the area of the substrate or the elastic diaphragm is within the range. Since it is possible to secure a route for taking out electrodes, the sensor can be downsized. Then, an electrode pattern including the lid front side terminal is formed on the front side surface of the sealing lid, and a one-chip IC having a built-in measurement circuit for measuring the capacitance can be directly mounted on the electrode pattern. In this case, the size of the sensor can be further reduced.
【0013】また、蓋穴は、基板の電極端子設置位置に
対応する位置とは異なる位置に設けられているので、つ
まり基板穴と蓋穴とは一直線上に配置されていないの
で、基板の背面の電極端子と蓋裏側端子との間に蓋接合
部の一部を介在させておけば、基板内通路の開口が容易
かつ確実に塞がれる。Further, since the lid hole is provided at a position different from the position corresponding to the electrode terminal installation position of the substrate, that is, the substrate hole and the lid hole are not arranged in a straight line, the back surface of the substrate If a part of the lid joint portion is interposed between the electrode terminal and the terminal on the back side of the lid, the opening of the in-substrate passage can be easily and surely closed.
【0014】さらに、蓋内導通部は、基板穴の内壁面に
形成された基板内導通部と同様な形成方法、例えば、真
空チャックの真空を利用して吸引する方法で、容易に形
成可能である。但し、基板穴の基板内導通部とは、別な
方法で形成する場合も本発明に含まれるものとする。Furthermore, the in-cover conducting portion can be easily formed by the same forming method as the in-substrate conducting portion formed on the inner wall surface of the substrate hole, for example, a method of sucking by using the vacuum of a vacuum chuck. is there. However, the case where it is formed by a method different from the in-substrate conducting portion of the substrate hole is also included in the present invention.
【0015】なお、本発明は、このように封止蓋に蓋穴
を設けて電極を取り出す構成にすることが望ましいが、
このような構成に限定されるものではなく、例えば、基
板の背面上において、電極端子から基板の背面の端縁方
向に向かって延びる導電路を形成し、これによって電極
をセンサの側面側に取り出すような構成としてもよい。In the present invention, it is desirable that the sealing lid is provided with the cover hole to take out the electrode.
The configuration is not limited to such a configuration. For example, on the rear surface of the substrate, a conductive path extending from the electrode terminal toward the edge of the rear surface of the substrate is formed, and the electrode is taken out to the side surface side of the sensor. Such a configuration may be adopted.
【0016】また、本発明において、前記封止蓋に、前
記基板と前記弾性ダイヤフラムとの間に形成された空間
内の真空引きを行う真空引き用貫通孔を設け、この真空
引き用貫通孔を、前記蓋接合部の内部に形成された真空
引き用空間を介して前記基板内通路と連通し、かつ、真
空引き後に設けられた真空封じ部材により塞ぐようにし
てもよい。Further, in the present invention, the sealing lid is provided with a vacuuming through hole for performing vacuuming in a space formed between the substrate and the elastic diaphragm, and the vacuuming through hole is formed. It is also possible to communicate with the in-substrate passage through a vacuum drawing space formed inside the lid joint portion, and to close it with a vacuum sealing member provided after the vacuum drawing.
【0017】このように封止蓋に真空引き用貫通孔を設
けた場合には、封止蓋、基板、および弾性ダイヤフラム
を大気中で焼成して接合してから、真空引き用貫通孔お
よび基板内通路を通して基板と弾性ダイヤフラムとの間
の空間の真空引きを行い、その後、真空封じ部材により
真空引き用貫通孔を塞ぐことで、空間が確実に真空状態
に封じられる。このため、真空中で焼成しなくても真空
封じが行える。When the vacuum lid is provided with the through hole for evacuation, the lid, the substrate, and the elastic diaphragm are fired in the atmosphere to bond them, and then the through hole and the substrate for evacuation are provided. The space between the substrate and the elastic diaphragm is evacuated through the inner passage, and then the through hole for evacuation is closed by the vacuum sealing member, whereby the space is surely sealed in a vacuum state. Therefore, vacuum sealing can be performed without firing in vacuum.
【0018】なお、本発明は、このように封止蓋に真空
引き用貫通孔を設けた構成に限定されるものではなく、
封止蓋、基板、および弾性ダイヤフラムを真空中または
希薄空気中で焼成して接合することで真空封じまたは希
薄空気による封じを行った構成のものも本発明に含ま
れ、このような構成とした場合においても容易に真空封
じまたは希薄空気による封じが行える。It should be noted that the present invention is not limited to such a structure in which the vacuum lid is provided with the through hole for vacuuming.
The present invention also includes a configuration in which the sealing lid, the substrate, and the elastic diaphragm are fired in vacuum or in diluted air and bonded to each other to perform vacuum sealing or sealing with diluted air. Even in the case, vacuum sealing or sealing with diluted air can be easily performed.
【0019】[0019]
【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施形態を図面
に基づいて説明する。 [第一実施形態]図1から図7には、本発明の第一実施
形態に係る静電容量式の圧力変換素子10が示されてい
る。図1には、圧力変換素子10の全体的な断面図が示さ
れ、図7には、図1の部分的な拡大断面図が示されてい
る。図1において、圧力変換素子10は、絶対圧力センサ
の内部に装着され、測定流体の絶対圧力を検出するため
に、その圧力を電気的な出力信号に変換するものであ
り、通常、図示されないケース等で外側を覆われて使用
される。圧力変換素子10は、偏平な円柱状の外形の本体
10A を有し、この本体10A は、セラミック製の厚肉の基
板11と、セラミック製で測定流体の圧力により変形する
薄肉のダイヤフラム12と、基板11を挟んでダイヤフラム
12の反対側に設けられたセラミック製の板状の封止蓋70
とを備えている。基板11とダイヤフラム12とは接合部20
を介して互いに平行に所定間隔を置いて配置され、封止
蓋70と基板11とは蓋接合部80を介して互いに平行に配置
されている。また、基板11とダイヤフラム12との対向面
13, 14間には、リング状の接合部20に囲まれるように空
間30が形成されている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. [First Embodiment] FIGS. 1 to 7 show a capacitance type pressure conversion element 10 according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1 shows an overall sectional view of the pressure conversion element 10, and FIG. 7 shows a partially enlarged sectional view of FIG. In FIG. 1, a pressure conversion element 10 is mounted inside an absolute pressure sensor and converts the pressure into an electrical output signal in order to detect the absolute pressure of a fluid to be measured. It is used by covering the outside with etc. The pressure conversion element 10 is a flat columnar body
The main body 10A has a thick ceramic substrate 11, a thin diaphragm 12 made of ceramic that is deformed by the pressure of the measured fluid, and a diaphragm sandwiching the substrate 11.
Ceramic plate-like sealing lid 70 provided on the opposite side of 12
And The substrate 11 and the diaphragm 12 are joined to each other by a joint 20.
And the sealing lid 70 and the substrate 11 are arranged in parallel to each other with a lid joint portion 80 interposed therebetween. In addition, the facing surface of the substrate 11 and the diaphragm 12
A space 30 is formed between 13 and 14 so as to be surrounded by the ring-shaped joint portion 20.
【0020】基板11の対向面13には、図2にも示される
ように、中心部が抜けていない中実円形の中央電極31、
各リング状のリファレンス電極32およびシールド電極33
の合計三つの電極が設けられ、一方、ダイヤフラム12の
対向面14には、中実円形の共通電極34が設けられてい
る。これらの各電極31〜34の配置や形状は、本願出願人
により既に提案されている特開平6−288851号公
報、特開平6−288852号公報等に記載されたゲー
ジ圧センサと同様なものである。As shown in FIG. 2, on the facing surface 13 of the substrate 11, a central electrode 31 having a solid circular shape whose central portion is not removed,
Each ring-shaped reference electrode 32 and shield electrode 33
Are provided in total, while a solid circular common electrode 34 is provided on the facing surface 14 of the diaphragm 12. The arrangement and shape of each of these electrodes 31 to 34 are the same as those of the gauge pressure sensor described in JP-A-6-288851 and JP-A-6-288852 already proposed by the applicant of the present application. is there.
【0021】図2は、基板11およびダイヤフラム12をそ
れぞれ対向面13, 14側から見た状態の図である(接合部
20は形成されていない状態とする)。なお、図中のハッ
チングは断面を示すものではなく、説明上見やすくする
ために記載したものであり、後述する図6、図12にお
けるハッチングも同様である。基板11の対向面13におい
て、中央電極31は中実の円状に形成され、リファレンス
電極32は中央電極31を囲むように閉じた円環状(リング
状)に形成され、さらにその外側には、シールド電極33
がリファレンス電極32を囲むように閉じた円環状(リン
グ状)に形成されている。これらの中央電極31とリファ
レンス電極32との間隔S1およびリファレンス電極32とシ
ールド電極33との間隔S2は、例えば、各々 500μm程度
である。ダイヤフラム12の対向面14において、共通電極
34は中実の円状に形成され、その外径DCは、シールド電
極33の外径DSよりも大きくなっており、この共通電極34
のシールド電極33の外縁よりも外側に位置する部分は、
電極端子形成用の外縁部38となっている。また、基板11
の対向面13のシールド電極33の外側には、共通電極34の
外縁部38と導電ペースト等の導電剤25(図1参照)によ
り導通される接続用端子39が銀パラジウムペースト等の
導電性材料で形成されている。FIG. 2 is a view of the substrate 11 and the diaphragm 12 as seen from the facing surfaces 13 and 14 (joint portion).
20 is not formed yet). Note that the hatching in the drawings is not for showing a cross section, but is shown for the sake of clarity in explanation, and the hatching in FIGS. 6 and 12 described later is also the same. On the facing surface 13 of the substrate 11, the central electrode 31 is formed in a solid circular shape, the reference electrode 32 is formed in a closed annular shape (ring shape) so as to surround the central electrode 31, and further outside thereof, Shield electrode 33
Are formed in a closed annular shape (ring shape) so as to surround the reference electrode 32. The distance S1 between the central electrode 31 and the reference electrode 32 and the distance S2 between the reference electrode 32 and the shield electrode 33 are each about 500 μm, for example. On the opposite surface 14 of the diaphragm 12, the common electrode
34 is formed in a solid circular shape, and its outer diameter DC is larger than the outer diameter DS of the shield electrode 33.
The portion located outside the outer edge of the shield electrode 33 of
It is an outer edge portion 38 for forming an electrode terminal. Also, the substrate 11
On the outer side of the shield electrode 33 on the facing surface 13 of the common electrode 34, a connecting terminal 39 electrically connected to the outer edge portion 38 of the common electrode 34 by a conductive agent 25 such as a conductive paste (see FIG. 1) is made of a conductive material such as silver palladium paste. Is formed by.
【0022】図1に戻って、これらの各電極により、空
間30内に封じ込められた大気を誘電体とするか、若しく
は真空状態とされた空間30を挟んで配置された合計三つ
のコンデンサーが形成されている。すなわち、中央電極
31と共通電極34とにより静電容量CMのコンデンサー35、
リファレンス電極32と共通電極34とにより静電容量CRの
コンデンサー36、シールド電極33と共通電極34とにより
静電容量CSのコンデンサー37がそれぞれ形成されてい
る。これらの各コンデンサー35, 36, 37の電極間距離T
は、接合部20の厚みにより決定され、ダイヤフラム12に
圧力が作用しない状態で、例えば、50μm程度である。
また、ダイヤフラム12の対向面14とは反対側の面は、測
定流体の圧力が付加される受圧面16となっている。圧力
変換素子10は、このダイヤフラム12の受圧面16に作用す
る測定流体の圧力によりダイヤフラム12が撓んで各コン
デンサー35, 36, 37の電極間距離がその初期値Tより変
化し、これに伴って各静電容量CM, CR,CSが変化するこ
とを利用して測定流体の絶対圧力を検出するように構成
されている。Returning to FIG. 1, each of these electrodes forms a total of three capacitors using the atmosphere enclosed in the space 30 as a dielectric or sandwiching the vacuumed space 30. Has been done. Ie the central electrode
A capacitor 35 having a capacitance CM by 31 and the common electrode 34,
The reference electrode 32 and the common electrode 34 form a capacitor 36 having an electrostatic capacity CR, and the shield electrode 33 and the common electrode 34 form a capacitor 37 having an electrostatic capacity CS. Electrode distance T of each of these capacitors 35, 36, 37
Is determined by the thickness of the joint portion 20 and is, for example, about 50 μm in a state where no pressure acts on the diaphragm 12.
The surface of the diaphragm 12 opposite to the facing surface 14 is a pressure receiving surface 16 to which the pressure of the measurement fluid is applied. In the pressure conversion element 10, the diaphragm 12 bends due to the pressure of the measurement fluid acting on the pressure receiving surface 16 of the diaphragm 12, and the distance between the electrodes of the capacitors 35, 36, 37 changes from its initial value T. It is configured to detect the absolute pressure of the measurement fluid by utilizing the change in each capacitance CM, CR, CS.
【0023】封止蓋70の表側(図1中上側)の面71に
は、ワンチップIC60が搭載されている。このワンチッ
プIC60は、C−MOSのASIC(カスタムIC)で
あって各静電容量CM, CR, CSの変化を計測する計測回路
を内蔵している。また、封止蓋70の表側の面71には、こ
のワンチップIC60を直接に搭載するための電極パター
ン90が印刷形成されている。ワンチップIC60に内蔵さ
れた計測回路は、例えば、各コンデンサー35, 36の静電
容量CM, CRの和と差との比(CR−CM)/(CR+CM)等に
関連する出力信号を得ることができるようになってお
り、これにより空間30の誘電率の変化の影響が修正さ
れ、精度の良い計測が可能となっている。また、一番外
側のシールド電極33は、計測には使用されずに接地用と
されるか、若しくは一定電圧に保たれ、一番外側のコン
デンサー37の静電容量CSがセラミクスや低融点ガラス23
等の湿度変化による誘電率変化の影響を受けても計測に
は支障がないようになっており、これによっても精度の
良い計測が可能となっている。A one-chip IC 60 is mounted on a surface 71 on the front side (upper side in FIG. 1) of the sealing lid 70. The one-chip IC 60 is a C-MOS ASIC (custom IC) and has a built-in measuring circuit for measuring changes in the capacitances CM, CR, and CS. Further, an electrode pattern 90 for directly mounting the one-chip IC 60 is printed on the front surface 71 of the sealing lid 70. The measurement circuit built in the one-chip IC 60 can obtain an output signal related to, for example, the ratio (CR-CM) / (CR + CM) of the sum and difference of the capacitances CM and CR of the capacitors 35 and 36. The effect of the change in the dielectric constant of the space 30 is corrected by this, and accurate measurement is possible. Further, the outermost shield electrode 33 is not used for measurement and is used for grounding or is kept at a constant voltage, and the electrostatic capacitance CS of the outermost capacitor 37 has a ceramics or low melting point glass 23.
Even if it is affected by a change in the dielectric constant due to a change in humidity, the measurement will not be hindered, and this also enables accurate measurement.
【0024】図3には、電極パターン90の詳細構成が示
されている(ワンチップIC60を搭載する前の状態)。
電極パターン90は、基板11側の中央電極31の取り出し用
の蓋表側端子91、リファレンス電極32の取り出し用の蓋
表側端子92、シールド電極33の取り出し用の蓋表側端子
93、およびダイヤフラム12側の共通電極34の取り出し用
の蓋表側端子94を備え、これらの蓋表側端子91〜94はそ
れぞれスポット状に形成されている。各蓋表側端子91,
92, 93, 94には、回路パス101,102,103,104 が接続形成
され、その先端はワンチップIC60の足(ピン)の位置
に導かれている。なお、その他の三つのスポット状の蓋
表側端子95, 96, 97は、駆動電源および出力用の端子で
あり、これらにもワンチップIC60の足の位置に至る回
路パス105,106,107 が接続形成されている。FIG. 3 shows a detailed structure of the electrode pattern 90 (state before mounting the one-chip IC 60).
The electrode pattern 90 includes a cover front side terminal 91 for taking out the central electrode 31 on the substrate 11 side, a cover front side terminal 92 for taking out the reference electrode 32, and a cover front side terminal for taking out the shield electrode 33.
93 and a cover front side terminal 94 for taking out the common electrode 34 on the side of the diaphragm 12 are provided, and these cover front side terminals 91 to 94 are respectively formed in a spot shape. Front side terminal of each lid 91,
Circuit paths 101, 102, 103, 104 are connected and formed at 92, 93, 94, and the tip ends thereof are guided to the position of the foot (pin) of the one-chip IC 60. The other three spot-shaped lid-side terminals 95, 96, 97 are terminals for driving power supply and output, and circuit paths 105, 106, 107 reaching the foot position of the one-chip IC 60 are also connected to these terminals. .
【0025】図4には、封止蓋70の裏側(図1中下側)
の面72が示されている。但し、図4は、図3との対応関
係を明確化するため、左右を反転させて描かれている。
封止蓋70の裏側の面72には、封止蓋70の表側の面71に形
成された各蓋表側端子91, 92, 93, 94の丁度裏側に相当
する位置に蓋裏側端子111,112,113,114 が形成されてい
る。そして、これらの蓋表側端子91, 92, 93, 94と蓋裏
側端子111,112,113,114 とは、封止蓋70を貫通する蓋穴
121,122,123,124 の内壁面に形成された蓋内導通部131,
132,133,134 (図1参照)により導通されている(いわ
ゆるスルーホールの技術)。各蓋穴121 〜124 の中心に
は、蓋内通路が形成されている。なお、蓋表側端子95,
96, 97に対応して蓋穴125,126,127 が設けられ、ピンを
立てることができるようになっている。また、封止蓋70
には、導電剤25(図1参照)を挿入するための導電剤挿
入孔128 が封止蓋70を貫通して設けられ、この導電剤挿
入孔128 は、後述する基板穴48と同一直線上に配置され
ている。FIG. 4 shows the back side of the sealing lid 70 (lower side in FIG. 1).
The surface 72 is shown. However, in order to clarify the correspondence relationship with FIG. 3, FIG. 4 is drawn with left and right reversed.
On the back surface 72 of the sealing lid 70, the lid back side terminals 111, 112, 113, 114 are formed at positions just corresponding to the back sides of the lid front side terminals 91, 92, 93, 94 formed on the front side surface 71 of the sealing lid 70. Has been done. The lid front side terminals 91, 92, 93, 94 and the lid back side terminals 111, 112, 113, 114 are lid holes penetrating the sealing lid 70.
121,122,123,124 inside the lid conducting part 131 formed on the inner wall surface,
It is conducted by 132, 133, and 134 (see FIG. 1) (so-called through-hole technology). An in-lid passage is formed at the center of each lid hole 121-124. In addition, the lid front side terminal 95,
Corresponding to 96 and 97, lid holes 125, 126 and 127 are provided so that pins can be set up. Also, the sealing lid 70
Is provided with a conductive agent insertion hole 128 for inserting the conductive agent 25 (see FIG. 1) through the sealing lid 70, and the conductive agent insertion hole 128 is on the same straight line as a substrate hole 48 described later. It is located in.
【0026】図5には、基板11の背面15(対向面13とは
反対側の面)に印刷形成された接続用パターン40が示さ
れている。接続用パターン40は、基板11側の中央電極31
の取り出し用の電極端子41、リファレンス電極32の取り
出し用の電極端子42、シールド電極33の取り出し用の電
極端子43、およびダイヤフラム12側の共通電極34の取り
出し用の電極端子44を備え、これらの電極端子41〜44は
それぞれスポット状に形成されている。各電極端子41,
42, 43, 44には、四角形状の接続用端子141,142,143,14
4 に至る回路パス151,152,153,154 が接続形成されてい
る。各接続用端子141,142,143,144 は、封止蓋70の裏側
の面72に形成された蓋裏側端子111,112,113,114 に対向
する位置に設けられ、これらの蓋裏側端子111,112,113,
114 と接続用端子141,142,143,144 とは、導電ペースト
等の導電剤145 (図1参照)により導通されている。従
って、蓋穴121 〜124 は、電極端子41〜44の設置位置に
対応する位置とは異なる位置に設けられており、蓋穴12
1 〜124 と後述の基板穴45〜48とは、一直線上には配置
されていない。FIG. 5 shows a connection pattern 40 formed by printing on the back surface 15 of the substrate 11 (the surface opposite to the facing surface 13). The connection pattern 40 includes the central electrode 31 on the substrate 11 side.
An electrode terminal 41 for taking out the reference electrode 32, an electrode terminal 42 for taking out the reference electrode 32, an electrode terminal 43 for taking out the shield electrode 33, and an electrode terminal 44 for taking out the common electrode 34 on the diaphragm 12 side. The electrode terminals 41 to 44 are each formed in a spot shape. Each electrode terminal 41,
42, 43, 44 have rectangular connecting terminals 141, 142, 143, 14
Circuit paths 151, 152, 153, 154 leading to 4 are connected and formed. Each of the connection terminals 141, 142, 143, 144 is provided at a position facing the lid back side terminals 111, 112, 113, 114 formed on the back side surface 72 of the sealing lid 70, and these lid back side terminals 111, 112, 113,
114 and the connecting terminals 141, 142, 143, 144 are electrically connected by a conductive agent 145 (see FIG. 1) such as a conductive paste. Therefore, the lid holes 121 to 124 are provided at positions different from the positions corresponding to the installation positions of the electrode terminals 41 to 44.
1-124 and substrate holes 45-48 described later are not arranged on a straight line.
【0027】各電極端子41, 42, 43, 44は、図1に示す
ように、基板11を貫通するように設けられた基板穴45,
46, 47, 48に形成された基板内導通部51, 52, 53, 54に
より、中央電極31、リファレンス電極32、シールド電極
33、および接続用端子39(共通電極34に導通されるも
の)とそれぞれ導通されている(いわゆるスルーホール
の技術)。この際、各基板内導通部51, 52, 53, 54は各
基板穴45, 46, 47, 48の内壁面にそれぞれ設けられてお
り、各穴の中心には、基板内通路が形成されている。こ
のうち基板穴48内の基板内通路は、導電剤25の周囲の接
合部20により図1中下側の開口を塞がれ、残りの基板穴
45, 46, 47内の基板内通路は、詳細は後述する如く、封
止蓋70および蓋接合部80により図1中上側の開口を塞が
れている。As shown in FIG. 1, the electrode terminals 41, 42, 43, and 44 are provided with board holes 45, which are provided so as to penetrate the board 11.
The central electrode 31, the reference electrode 32, and the shield electrode are formed by the in-substrate conductive portions 51, 52, 53, 54 formed on 46, 47, 48.
33 and the connection terminal 39 (which is electrically connected to the common electrode 34) respectively (so-called through-hole technology). At this time, the in-board conductive portions 51, 52, 53, 54 are provided on the inner wall surfaces of the board holes 45, 46, 47, 48, respectively, and an in-board passage is formed at the center of each hole. There is. Among these, the in-substrate passage in the substrate hole 48 is closed by the joint portion 20 around the conductive agent 25 in the lower opening in FIG.
As will be described later in detail, the in-substrate passages in 45, 46, 47 are closed by the sealing lid 70 and the lid joint portion 80 in the upper opening in FIG.
【0028】図1に戻って、接合部20は、基板11側の各
電極31〜33(但し、シールド電極33の一部は覆われてい
ない)を覆うように基板11側に密着配置されたオーバー
コートガラス21と、このオーバーコートガラス21とダイ
ヤフラム12との間隔を調整するためにこれらの間に設け
られスペーサーとして機能するリング状の高融点ガラス
22と、オーバーコートガラス21とダイヤフラム12との間
であって高融点ガラス22の内周側および外周側周囲に配
置された低融点ガラス23とを含み構成されている。オー
バーコートガラス21は、シールド電極33と共通電極34と
の沿面距離を大きくし、沿面抵抗を増大させるために設
けられるとともに、これにより基板11側の各電極31〜33
とダイヤフラム12側の電極34との接触防止も図られてい
る。高融点ガラス22は、結晶化ガラス等であり、その厚
みを調整することで、基板11とダイヤフラム12との間
隔、つまりは電極間距離Tを所定の間隔に保つように設
けられている。圧力レンジの変更は、一般的にダイヤフ
ラム12の板厚の変更により行われるが、この高融点ガラ
ス22の厚み調整による電極間距離Tの変更でも行うこと
が可能となっている。低融点ガラス23は、非結晶化ガラ
ス等であり、その一部分には導電剤25の挿入用の空間が
設けられている。Returning to FIG. 1, the joint portion 20 is closely arranged on the substrate 11 side so as to cover the electrodes 31 to 33 on the substrate 11 side (however, a part of the shield electrode 33 is not covered). Overcoat glass 21, and a ring-shaped high-melting glass that is provided between the overcoat glass 21 and the diaphragm 12 to adjust the distance between them and functions as a spacer.
22 and a low melting point glass 23 arranged between the overcoat glass 21 and the diaphragm 12 and around the inner and outer peripheral sides of the high melting point glass 22. The overcoat glass 21 is provided in order to increase the creeping distance between the shield electrode 33 and the common electrode 34 and increase the creeping resistance, whereby the electrodes 31 to 33 on the substrate 11 side are provided.
It is also intended to prevent contact between the electrode and the electrode on the diaphragm 12 side. The high-melting-point glass 22 is a crystallized glass or the like, and its thickness is adjusted so that the distance between the substrate 11 and the diaphragm 12, that is, the inter-electrode distance T is maintained at a predetermined distance. The pressure range is generally changed by changing the plate thickness of the diaphragm 12, but it is also possible to change the interelectrode distance T by adjusting the thickness of the high melting point glass 22. The low melting point glass 23 is a non-crystallized glass or the like, and a space for inserting the conductive agent 25 is provided in a part thereof.
【0029】図6には、封止蓋70の裏側の面72に印刷さ
れた蓋接合部80が示されている。但し、図6は、図4の
場合と同様に、図3との対応関係を明確化するため、左
右を反転させて描かれている。蓋接合部80は、低融点ガ
ラスで形成され、封止蓋70の裏側の面72の外縁に沿う位
置に配置されるとともに、少なくとも蓋裏側端子111,11
2,113,114 (図4参照)の近傍位置および電極端子41〜
44(図5参照)の近傍位置にも配置されている。FIG. 6 shows the lid joint 80 printed on the back surface 72 of the sealing lid 70. However, as in the case of FIG. 4, FIG. 6 is drawn with the right and left reversed in order to clarify the correspondence with FIG. The lid joint portion 80 is formed of a low melting point glass, is arranged at a position along the outer edge of the back surface 72 of the sealing lid 70, and at least the lid back side terminals 111, 11 are provided.
Positions near 2,113,114 (see FIG. 4) and electrode terminals 41 to
It is also located near 44 (see FIG. 5).
【0030】蓋接合部80の内部には、蓋裏側端子111,11
2,113,114 の設置位置に対応する位置(蓋裏側端子111,
112,113,114 の図1中下側位置)に空間161,162,163,16
4が設けられ、これらの空間161 〜164 内には、蓋裏側
端子111 〜114 と接続用端子141 〜144 との導通用の導
電剤145 が挿入されるようになっている。従って、蓋接
合部80およびこれを用いて接合される封止蓋70により、
基板11側の各電極31, 32 ,33用の基板穴45, 46, 47内の
基板内通路の開口(背面15側の開口)が塞がれ、空間30
およびこれに連通する各基板穴45, 46, 47内の基板内通
路が封じられて外部の大気と遮断されている。また、蓋
接合部80の内部には、電極端子44の設置位置に対応する
位置(電極端子44の図1中上側位置)に空間168 が設け
られ、この空間168 を介して基板穴48と導電剤挿入孔12
8 とが一直線状に連通されるようになっている。さら
に、蓋接合部80の内部には、電極端子41〜43の設置位置
に対応する位置(電極端子41〜43の図1中上側位置)に
も空間を設けておいてもよく(但し、図1には、このよ
うな空間が既に図示されている)、このような空間を設
ける場合には、各基板穴45, 46, 47内の基板内通路の開
口を確実に塞ぐことができるように、空間の周囲の全周
に渡って蓋接合部80が配置されるようにしなければなら
ない。Inside the lid joint portion 80, terminals 111 and 11 on the back side of the lid are provided.
Positions corresponding to the installation positions of 2,113,114 (terminals 111,
Space 161,162,163,16 at 112,113,114 lower position in FIG. 1)
4 are provided, and a conductive agent 145 for electrical connection between the lid back side terminals 111 to 114 and the connection terminals 141 to 144 is inserted into these spaces 161-164. Therefore, by the lid joint portion 80 and the sealing lid 70 joined by using the lid joint portion 80,
The openings (openings on the rear surface 15 side) in the board inside the board holes 45, 46, 47 for the electrodes 31, 32, 33 on the board 11 side are closed, and the space 30
In addition, the in-substrate passages in the substrate holes 45, 46, 47 communicating with this are closed and isolated from the outside atmosphere. In addition, a space 168 is provided inside the lid joint portion 80 at a position corresponding to the installation position of the electrode terminal 44 (upper side position of the electrode terminal 44 in FIG. 1), and the space 168 is electrically connected to the substrate hole 48 through the space 168. Agent insertion hole 12
8 and 8 are connected in a straight line. Furthermore, inside the lid joint portion 80, a space may be provided at a position corresponding to the installation position of the electrode terminals 41 to 43 (upper side position of the electrode terminals 41 to 43 in FIG. 1) (however, not shown in FIG. 1 has already shown such a space). When such a space is provided, it is possible to surely close the opening of the in-substrate passage in each substrate hole 45, 46, 47. , The lid joint 80 must be arranged around the entire circumference of the space.
【0031】そして、以上に述べた構成により、基板11
側の中央電極31、リファレンス電極32、およびシールド
電極33は、基板内導通部51, 52, 53、電極端子41, 42,
43、回路パス151,152,153 、接続用端子141,142,143 、
導電剤145 、蓋裏側端子111,112,113 、蓋内導通部131,
132,133 、蓋表側端子91, 92, 93、回路パス101,102,10
3 の順にそれぞれ導通され、ワンチップIC60に至るよ
うになっている。一方、ダイヤフラム12側の共通電極34
は、その外縁部38から、導電剤25、接続用端子39、基板
内導通部54、電極端子44、回路パス154 、接続用端子14
4 、導電剤145 、蓋裏側端子114 、蓋内導通部134 、蓋
表側端子94、回路パス104 の順にそれぞれ導通され、ワ
ンチップIC60に至るようになっている。With the above-mentioned structure, the substrate 11
The central electrode 31, the reference electrode 32, and the shield electrode 33 on the side are the in-substrate conducting portions 51, 52, 53, the electrode terminals 41, 42,
43, circuit paths 151, 152, 153, connection terminals 141, 142, 143,
Conductive agent 145, lid back side terminals 111, 112, 113, in-lid conducting part 131,
132,133, lid front side terminals 91, 92, 93, circuit paths 101, 102, 10
Conduction is made in the order of 3 to reach the one-chip IC 60. On the other hand, the common electrode 34 on the diaphragm 12 side
From the outer edge portion 38, the conductive agent 25, the connection terminal 39, the in-board conductive portion 54, the electrode terminal 44, the circuit path 154, the connection terminal 14
4, the conductive agent 145, the lid back side terminal 114, the in-lid conducting portion 134, the lid front side terminal 94, and the circuit path 104 are electrically conducted in this order to reach the one-chip IC 60.
【0032】このような第一実施形態においては、以下
のようにして測定流体の絶対圧力を検出する。先ず、ダ
イヤフラム12の受圧面16に測定流体の圧力を作用させ、
ダイヤフラム12を空間30側に撓ませる。次に、このダイ
ヤフラム12の撓みに伴う各コンデンサー35, 36の電極間
距離の変化による各静電容量CM, CRの変化を、ワンチッ
プIC60に内蔵された計測回路で捉え、例えば、各コン
デンサー35, 36の静電容量CM, CRの和と差との比(CR−
CM)/(CR+CM)等に関連する出力信号を得る。そし
て、予めこの出力信号と受圧面16に作用する圧力との関
係のキャリブレーション等を行っておくことにより、検
出された出力信号に相当する測定流体の絶対圧力を得
る。In such a first embodiment, the absolute pressure of the measurement fluid is detected as follows. First, the pressure of the measurement fluid is applied to the pressure receiving surface 16 of the diaphragm 12,
The diaphragm 12 is bent toward the space 30. Next, the change in each capacitance CM, CR due to the change in the distance between the electrodes of each capacitor 35, 36 due to the deflection of the diaphragm 12 is detected by the measurement circuit built in the one-chip IC 60. Of the sum of the capacitances CM and CR of 36 and 36 and the difference (CR−
Get the output signal related to CM) / (CR + CM) etc. Then, by calibrating the relationship between the output signal and the pressure acting on the pressure receiving surface 16 in advance, the absolute pressure of the measurement fluid corresponding to the detected output signal is obtained.
【0033】以下、本第一実施形態に係る圧力変換素子
10の製造方法の一例を説明する。先ず、製造工程(1)
において、基板11、ダイヤフラム12、および封止蓋70を
適宜な素材、例えばアルミナセラミクス等により加工成
形する。アルミナは、代表的なファインセラミクス材料
であり、高融点で硬く、電気的絶縁性に優れている。基
板11の厚みは、通常4mm程度であり、ダイヤフラム12の
厚みは、測定する圧力の圧力レンジやダイヤフラム12の
有効径との関係等によっても異なるが、通常 0.2mm〜
1.0mm程度である。また、封止蓋70の厚みは、 0.5mm程
度とするが、特にこの数値に限定されるものではない。The pressure conversion element according to the first embodiment will be described below.
An example of the manufacturing method of 10 will be described. First, manufacturing process (1)
In, the substrate 11, the diaphragm 12, and the sealing lid 70 are processed and formed by using an appropriate material, for example, alumina ceramics. Alumina is a typical fine ceramics material, has a high melting point, is hard, and is excellent in electrical insulation. The thickness of the substrate 11 is usually about 4 mm, and the thickness of the diaphragm 12 is usually 0.2 mm though it varies depending on the pressure range of the pressure to be measured and the relationship with the effective diameter of the diaphragm 12.
It is about 1.0 mm. The thickness of the sealing lid 70 is about 0.5 mm, but the thickness is not particularly limited to this value.
【0034】次に、製造工程(2)において、基板11お
よびダイヤフラム12に各電極および接合部20を印刷およ
び焼成する。この印刷および焼成は、全てハイブリッド
IC(HIC)の製造技術および製造機械を用いて行う
ことができる。製造工程(2A)において、基板11の表
の面(対向面13)に図2に示すような配置で中央電極3
1、リファレンス電極32、シールド電極33の三つの各電
極および接続用端子39をスクリーン印刷する。印刷材料
は、銀パラジウムペースト等であり、連続炉により 700
〜900 ℃程度の温度で焼成する。焼成厚みは、 5〜10μ
m程度である。この際、各基板穴45〜48を真空チャック
の真空を利用して吸引しておき、印刷中の銀パラジウム
ペーストを内壁面を伝わらせるようにして各基板穴45〜
48の中に流し込む。Next, in the manufacturing step (2), each electrode and the joint portion 20 are printed and fired on the substrate 11 and the diaphragm 12. This printing and firing can all be performed using hybrid IC (HIC) manufacturing techniques and machines. In the manufacturing process (2A), the central electrode 3 is arranged on the front surface (opposing surface 13) of the substrate 11 as shown in FIG.
1, three electrodes of the reference electrode 32, the shield electrode 33, and the connection terminal 39 are screen-printed. The printing material is silver palladium paste, etc.
Bake at a temperature of about 900 ℃. Firing thickness is 5-10μ
m. At this time, the substrate holes 45 to 48 are sucked by using the vacuum of the vacuum chuck, and the silver palladium paste being printed is made to travel along the inner wall surface.
Pour into 48.
【0035】製造工程(2B)において、基板11の裏の
面(背面15)に図5に示すような配置で各電極端子41〜
44を含む接続用パターン40をスクリーン印刷する。印刷
材料は、製造工程(2A)と同一の銀パラジウムペース
トであり、焼成方法、焼成厚みも製造工程(2A)と同
様である。この際にも、製造工程(2A)と同様に、各
基板穴45〜48を真空チャックの真空を利用して吸引して
おき、印刷中の銀パラジウムペーストを内壁面を伝わら
せるようにして各基板穴45〜48の中に流し込む。この対
向面13側および背面15側からの真空吸引による流し込み
により、各基板穴45〜48には、内壁面にそれぞれ基板内
導通部51〜54が形成され、中心に基板内通路が形成され
る。In the manufacturing process (2B), the electrode terminals 41 to 41 are arranged on the back surface (rear surface 15) of the substrate 11 as shown in FIG.
Screen print connecting pattern 40 including 44. The printing material is the same silver-palladium paste used in the manufacturing step (2A), and the firing method and firing thickness are the same as those in the manufacturing step (2A). Also in this case, as in the manufacturing step (2A), the substrate holes 45 to 48 are sucked by using the vacuum of the vacuum chuck so that the silver-palladium paste being printed can be transmitted along the inner wall surface. Pour into board holes 45-48. By pouring by vacuum suction from the facing surface 13 side and the back surface 15 side, in-substrate conducting portions 51 to 54 are formed on the inner wall surfaces of the substrate holes 45 to 48, respectively, and an in-substrate passage is formed at the center. .
【0036】製造工程(2C)において、基板11の対向
面13にオーバーコートガラス21を印刷する。印刷材料
は、パシベーションガラス等であり、連続炉により700
〜900℃程度の温度で焼成する。焼成厚みは、20〜28μ
m程度である。製造工程(2D)において、オーバーコ
ートガラス21の上にスペーサーとして機能する高融点ガ
ラス22を印刷する。印刷材料は、ガラスペーストであ
り、連続炉により 700〜900 ℃程度の温度で焼成する。
焼成厚みは、20〜50μm程度であるが、センサの測定レ
ンジによりこの厚みは異なる。製造工程(2E)におい
て、さらにオーバーコートガラス21の上に、製造工程
(2D)で印刷した高融点ガラス22の内側および外側を
囲うような配置、換言すると高融点ガラス22の両側に跨
がった配置で接合用の低融点ガラス23を印刷し、乾燥さ
せる。この際、同時に基板穴48の対応位置に導電剤25の
挿入用の空間が形成されるように、この部分を除いたマ
スクで印刷を行う。印刷材料は、ガラスペーストであ
り、乾燥厚みは、20〜50μm程度であるが、センサの計
測レンジによりこの厚みは異なる。In the manufacturing process (2C), the overcoat glass 21 is printed on the facing surface 13 of the substrate 11. The printing material is passivation glass, etc.
Bake at a temperature of about 900 ℃. The firing thickness is 20-28μ
m. In the manufacturing process (2D), the high melting point glass 22 functioning as a spacer is printed on the overcoat glass 21. The printing material is glass paste, which is fired at a temperature of about 700-900 ° C in a continuous furnace.
The firing thickness is about 20 to 50 μm, but this thickness varies depending on the measurement range of the sensor. In the manufacturing process (2E), the overcoat glass 21 is further arranged so as to surround the inside and outside of the high-melting point glass 22 printed in the manufacturing process (2D), in other words, the glass is spread over both sides of the high-melting point glass 22. The low-melting glass 23 for bonding is printed in the arranged arrangement and dried. At this time, at the same time, printing is performed with a mask excluding this portion so that a space for inserting the conductive agent 25 is formed at a position corresponding to the substrate hole 48. The printing material is glass paste, and the dry thickness is about 20 to 50 μm, but this thickness varies depending on the measurement range of the sensor.
【0037】一方、製造工程(2F)において、ダイヤ
フラム12の対向面14に図2に示すような円状の共通電極
34を印刷する。印刷材料は、例えば金レジネートであ
り、連続炉により700 〜900 ℃程度の温度で焼成する。
焼成厚みは、 0.5〜 1μm程度である。製造工程(2
G)において、ダイヤフラム12の対向面14に、製造工程
(2E)で印刷した接合用の低融点ガラス23と同じ材料
を印刷し、乾燥させる。乾燥厚みは、20〜50μm程度で
あるが、センサの計測レンジにより異なる。なお、低融
点ガラス23は、次の製造工程(4)における焼成により
乾燥厚みに対して焼成後の厚みが大幅に減少してしまう
ため、その分を考慮した印刷が行われる。なお、製造工
程(2E)または製造工程(2G)のいずれか一方にお
ける低融点ガラス23の印刷を省略し、基板11側またはダ
イヤフラム12側の片方のみに低融点ガラス23を印刷して
接合を行う場合もある。On the other hand, in the manufacturing process (2F), a circular common electrode as shown in FIG. 2 is formed on the facing surface 14 of the diaphragm 12.
Print 34. The printing material is, for example, gold resinate, and is baked at a temperature of about 700 to 900 ° C. in a continuous furnace.
The calcined thickness is about 0.5 to 1 μm. Manufacturing process (2
In G), the same material as the low melting point glass 23 for bonding printed in the manufacturing process (2E) is printed on the facing surface 14 of the diaphragm 12 and dried. The dry thickness is about 20 to 50 μm, but it depends on the measurement range of the sensor. The low-melting-point glass 23 has a significantly reduced thickness after firing relative to the dry thickness due to firing in the next manufacturing step (4), and therefore printing is performed in consideration of that amount. It should be noted that the printing of the low melting point glass 23 in either the manufacturing step (2E) or the manufacturing step (2G) is omitted, and the low melting point glass 23 is printed only on one side of the substrate 11 side or the diaphragm 12 side for joining. In some cases.
【0038】また、製造工程(3)において、製造工程
(2)と並行して、封止蓋70の表裏面71, 72に各端子お
よび蓋接合部80を印刷および焼成する。この印刷および
焼成は、製造工程(2)と同様に、全てハイブリッドI
C(HIC)の製造技術および製造機械を用いて行うこ
とができる。製造工程(3A)において、封止蓋70の表
側の面71に図3に示すような配置で各蓋表側端子91〜94
を含む接続用パターン90をスクリーン印刷する。印刷材
料は、製造工程(2A)と同一の銀パラジウムペースト
であり、焼成方法、焼成厚みも製造工程(2A)と同様
である。この際、各蓋穴121 〜124 を真空チャックの真
空を利用して吸引しておき、印刷中の銀パラジウムペー
ストを内壁面を伝わらせるようにして各蓋穴121 〜124
の中に流し込む。In the manufacturing process (3), in parallel with the manufacturing process (2), the terminals and the lid joint portion 80 are printed and baked on the front and back surfaces 71 and 72 of the sealing lid 70. This printing and firing are all the same as in the manufacturing step (2).
It can be performed using the manufacturing technology and manufacturing machine of C (HIC). In the manufacturing process (3A), the front surface 71 of the sealing lid 70 is arranged as shown in FIG.
The connection pattern 90 including is printed on the screen. The printing material is the same silver-palladium paste used in the manufacturing step (2A), and the firing method and firing thickness are the same as those in the manufacturing step (2A). At this time, the lid holes 121 to 124 are sucked by using the vacuum of the vacuum chuck so that the silver-palladium paste being printed is transmitted to the inner wall surface.
Pour into.
【0039】製造工程(3B)において、封止蓋70の裏
側の面72に図4に示すような配置で各蓋裏側端子111 〜
114 をスクリーン印刷する。印刷材料は、製造工程(3
A)と同一の銀パラジウムペーストであり、焼成方法、
焼成厚みも製造工程(3A)と同様である。この際に
も、製造工程(3A)と同様に、各蓋穴121 〜124 を真
空チャックの真空を利用して吸引しておき、印刷中の銀
パラジウムペーストを内壁面を伝わらせるようにして各
蓋穴121 〜124 の中に流し込む。この封止蓋70の表側お
よび裏側からの真空吸引による流し込みにより、各蓋穴
121 〜124 には、内壁面にそれぞれ蓋内導通部131 〜13
4 が形成され、中心に蓋内通路が形成される。このよう
な蓋内導通部131 〜134 および蓋内通路の形成方法は、
前述した製造工程(2A)および(2B)の基板内導通
部51〜54および基板内通路の形成方法と同様である。In the manufacturing process (3B), the lid backside terminals 111 to 111 are arranged on the backside surface 72 of the sealing lid 70 as shown in FIG.
Screen print 114. The printing material is manufactured by the manufacturing process (3
The same silver-palladium paste as in A), the firing method,
The firing thickness is the same as in the manufacturing process (3A). Also at this time, similarly to the manufacturing step (3A), the lid holes 121 to 124 are sucked by utilizing the vacuum of the vacuum chuck, and the silver palladium paste being printed is made to travel along the inner wall surface. Pour into the lid holes 121-124. By pouring by vacuum suction from the front side and the back side of this sealing lid 70, each lid hole
121 to 124 have inner cover conducting parts 131 to 13 on the inner wall surface, respectively.
4 is formed, and a passage in the lid is formed in the center. Such a method for forming the in-lid conducting portions 131 to 134 and the in-lid passage is as follows.
This is the same as the method of forming the in-substrate conductive portions 51 to 54 and the in-substrate passage in the manufacturing steps (2A) and (2B) described above.
【0040】製造工程(3C)において、封止蓋70の裏
側の面72に図6に示すような配置で蓋接合部80を形成す
るための低融点ガラスを印刷し、乾燥させる。この際、
同時に蓋穴121 〜124 の対応位置に空間161 〜164 が形
成され、かつ、導電剤挿入孔128 の対応位置に空間168
が形成されるように、これらの部分を除いたマスクで印
刷を行う。印刷材料は、接合部20の形成用の低融点ガラ
ス23と同じガラスペーストであり、乾燥厚みは、30〜50
μm程度であるが、この数値に限定されるものではな
い。In the manufacturing process (3C), low-melting glass for forming the lid joint portion 80 is printed on the rear surface 72 of the sealing lid 70 in the arrangement shown in FIG. 6 and dried. On this occasion,
At the same time, spaces 161-164 are formed at the corresponding positions of the lid holes 121-124, and a space 168 is formed at the corresponding positions of the conductive agent insertion hole 128.
Printing is performed with a mask excluding these portions so that The printing material is the same glass paste as the low melting point glass 23 for forming the joint portion 20, and the dry thickness is 30 to 50.
Although it is about μm, it is not limited to this value.
【0041】続いて、製造工程(4)において、各対向
面13, 14が向かい合うように基板11とダイヤフラム12と
を合わせるとともに、基板11を挟んでダイヤフラム12の
反対側に配置されるようにして封止蓋70を基板11に合せ
る。そして、この状態で、接合部20の形成用の低融点ガ
ラス23および蓋接合部80の形成用の低融点ガラスを同時
に焼成してこれらの基板11、ダイヤフラム12、および封
止蓋70を同時に接合する。焼成温度は、約 600〜700 ℃
である。この際、真空中で焼成すると、空間30およびこ
れに連通する各基板穴45, 46, 47内の基板内通路は、真
空で封じられ、大気中で焼成すると、高温で大気圧が封
じられるので、常温では希薄空気となって封じられる。Then, in the manufacturing step (4), the substrate 11 and the diaphragm 12 are aligned so that the respective facing surfaces 13 and 14 face each other, and the substrate 11 and the diaphragm 12 are arranged on the opposite side of the diaphragm 12. The sealing lid 70 is fitted to the substrate 11. Then, in this state, the low melting point glass 23 for forming the joint portion 20 and the low melting point glass for forming the lid joint portion 80 are simultaneously fired to jointly bond the substrate 11, the diaphragm 12, and the sealing lid 70. To do. Baking temperature is about 600-700 ℃
It is. At this time, if the baking is performed in vacuum, the space 30 and the in-substrate passages in each of the substrate holes 45, 46, 47 communicating with the space 30 are closed in vacuum, and if baking in the air, the atmospheric pressure is closed at high temperature. , At room temperature, it is sealed as diluted air.
【0042】その後、製造工程(5)において、導電剤
挿入孔128 、空間168 、基板穴48内の基板内通路をこの
順に通して導電剤25をディスペンサ等で低融点ガラス23
の内部に形成された空間に挿入するとともに、各蓋穴12
1 〜124 内の蓋内通路を通して導電剤145 をディスペン
サ等で蓋接合部80の内部に形成された各空間161 〜164
内に挿入する。そして、これらの導電剤25および導電剤
145 を焼成し、共通電極34と基板11の背面15に設けられ
たその電極端子44との導通、および各蓋裏側端子111 〜
114 と各接続用端子141 〜144 との導通を行う。焼成
は、通常 600℃以下の温度で行う。Thereafter, in the manufacturing process (5), the conductive agent insertion hole 128, the space 168, and the in-substrate passage in the substrate hole 48 are passed in this order, and the conductive agent 25 is dispensed with a low melting point glass 23.
Insert it into the space formed inside the
Each of the spaces 161 to 164 in which the conductive agent 145 is formed inside the lid joint portion 80 with a dispenser or the like through the lid internal passages 1 to 124
Insert inside. Then, these conductive agent 25 and conductive agent
145 is fired to establish continuity between the common electrode 34 and its electrode terminal 44 provided on the back surface 15 of the substrate 11, and the terminals 111-
114 is electrically connected to each of the connection terminals 141 to 144. Firing is usually performed at a temperature of 600 ° C or lower.
【0043】最後に、製造工程(6)において、封止蓋
70の表側の面71の各回路パス101 〜104 の一端が集中す
る箇所、すなわちワンチップIC60の足の位置に相当す
る箇所に、ワンチップIC60の内部の計測回路を接続す
るためのピンをハンダ付けして立て、ここにワンチップ
IC60を搭載する。Finally, in the manufacturing process (6), the sealing lid is
Solder a pin for connecting the measurement circuit inside the one-chip IC60 to a position where one end of each of the circuit paths 101 to 104 on the front surface 71 of the 70 is concentrated, that is, a position corresponding to the position of the foot of the one-chip IC60. Attach it upright and mount the one-chip IC60 here.
【0044】このような第一実施形態によれば、次のよ
うな効果がある。すなわち、各基板穴45, 46, 47内の基
板内通路の開口を塞ぐ封止蓋70が設けられているので、
この封止蓋70により基板11と弾性ダイヤフラム12との間
に形成された空間30およびこの空間30と連通する各基板
穴45, 46, 47内の基板内通路を外部の大気と遮断でき、
測定流体の絶対圧力の検出を行うことができる。According to such a first embodiment, there are the following effects. That is, since the sealing lid 70 that closes the opening of the in-substrate passage in each of the substrate holes 45, 46, 47 is provided,
With this sealing lid 70, the space 30 formed between the substrate 11 and the elastic diaphragm 12 and the substrate passages in the substrate holes 45, 46, 47 communicating with this space 30 can be shut off from the outside atmosphere,
The absolute pressure of the measuring fluid can be detected.
【0045】また、封止蓋70、基板11、および弾性ダイ
ヤフラム12は、それぞれセラミック製とされ、封止蓋70
と基板11との接合(蓋接合部80の形成)を、基板11と弾性
ダイヤフラム12との接合(接合部20の形成)と同様に低
融点ガラスを用いて行うので、これらの接合を同じ工程
で同時に行うことができ(製造工程(4)参照)、作業
効率の向上を図ることができる。そして、低融点ガラス
を用いて各基板穴45, 46, 47内の基板内通路が塞がれる
ので、ハンダ付けやその他の方法で塞ぐ場合に比べ、品
質の向上を図ることができる。Further, the sealing lid 70, the substrate 11, and the elastic diaphragm 12 are made of ceramic, respectively.
Since the bonding between the substrate 11 and the substrate 11 (formation of the lid bonding portion 80) is performed using the low melting point glass similarly to the bonding between the substrate 11 and the elastic diaphragm 12 (formation of the bonding portion 20), these bonding are performed in the same step. Can be performed simultaneously (see the manufacturing process (4)), and work efficiency can be improved. Since the substrate passages in the substrate holes 45, 46, 47 are closed by using the low melting point glass, the quality can be improved as compared with the case where the passages are closed by soldering or another method.
【0046】さらに、各電極31〜34が封止蓋70の表側の
面71に取り出されるので、電極の取り出しにあたって、
リード線等がセンサの側面から横方向(図1中左右方
向)に突出するようなことはなく、基板11や弾性ダイヤ
フラム12の面積の範囲内で電極の取り出し経路を確保で
きるため、センサの小型化を図ることができる。Further, since each of the electrodes 31 to 34 is taken out to the front surface 71 of the sealing lid 70, when taking out the electrodes,
The lead wire does not project laterally (left and right in FIG. 1) from the side surface of the sensor, and the electrode lead-out path can be secured within the area of the substrate 11 and the elastic diaphragm 12. Can be realized.
【0047】そして、各電極31〜34が封止蓋70の表側の
面71に取り出されることから、封止蓋70の表側の面71に
蓋表側端子91〜94を含む電極パターン90を形成し、この
電極パターン90に、静電容量を計測する計測回路を内蔵
するワンチップIC60を直接に搭載することができるた
め、センサの小型化をより一層図ることができる。Since each of the electrodes 31 to 34 is taken out to the front surface 71 of the sealing lid 70, the electrode pattern 90 including the lid front terminals 91 to 94 is formed on the front surface 71 of the sealing lid 70. Since the one-chip IC 60 having the built-in measuring circuit for measuring the electrostatic capacity can be directly mounted on the electrode pattern 90, the sensor can be further downsized.
【0048】また、各蓋穴121 〜123 は、基板11の背面
15の各電極端子41〜43の設置位置に対応する位置とは異
なる位置に設けられているので、つまり各基板穴45〜47
と各蓋穴121 〜123 とは一直線上に配置されていないの
で、基板11の背面15の各電極端子41〜43と蓋裏側端子11
1 〜113 との間に蓋接合部80の一部を介在させておけば
(図7中のA部)、各基板穴45〜47内の基板内通路の開
口を容易かつ確実に塞ぐことができる。Further, the lid holes 121 to 123 are formed on the rear surface of the substrate 11.
Since it is provided at a position different from the position corresponding to the installation position of each of the 15 electrode terminals 41 to 43, that is, each substrate hole 45 to 47
And the lid holes 121 to 123 are not arranged in a straight line, the electrode terminals 41 to 43 on the rear surface 15 of the substrate 11 and the terminal 11
If a part of the lid joint portion 80 is interposed between the substrate holes 1 to 113 (portion A in FIG. 7), it is possible to easily and surely close the openings of the substrate passages in the substrate holes 45 to 47. it can.
【0049】さらに、蓋内導通部131 〜134 は、各基板
穴45〜48の内壁面に形成された基板内導通部51〜54と同
様な形成方法、例えば、真空チャックの真空を利用して
吸引する方法で、容易に形成することができる(製造工
程(3A)および(3B)参照)。Further, the in-lid conducting portions 131 to 134 are formed by the same method as the in-substrate conducting portions 51 to 54 formed on the inner wall surfaces of the substrate holes 45 to 48, for example, using the vacuum of a vacuum chuck. It can be easily formed by a suction method (see manufacturing steps (3A) and (3B)).
【0050】また、電極31〜34の取り出しが基板11を貫
通する基板穴45〜48を通して行われるので、このような
基板穴45〜48を設けずに電極の取り出しを行う場合に比
べ、対向電極間に走る電気力線を整然とさせることがで
きるため、精度のよい検出を行うことができる。Further, since the electrodes 31 to 34 are taken out through the substrate holes 45 to 48 penetrating the substrate 11, compared with the case where the electrodes are taken out without providing the substrate holes 45 to 48, the counter electrodes Since the lines of electric force that run in between can be made orderly, accurate detection can be performed.
【0051】そして、基板11側の電極を中央電極31、リ
ファレンス電極32、シールド電極33に三分割したので、
前述した本願出願人による特開平6−288851号公
報、特開平6−288852号公報等に記載のゲージ圧
センサの場合と同様に、精度のよい計測を行うことがで
きる。Since the electrode on the side of the substrate 11 is divided into the central electrode 31, the reference electrode 32, and the shield electrode 33,
As in the case of the gauge pressure sensor described in JP-A-6-288851 and JP-A-6-288852 by the applicant of the present application, accurate measurement can be performed.
【0052】[第二実施形態]図8から図12には、本
発明の第二実施形態に係る静電容量式の圧力変換素子20
0 が示されている。圧力変換素子200 は、封止蓋70に基
板11と弾性ダイヤフラム12との間に形成された空間30内
の真空引きを行うための真空引き用貫通孔201 が設けら
れていることと、蓋接合部80に真空引き用空間202 が設
けられていることを除いてその構成や作用等が前述した
第一実施形態と略同一である。従って、同一部分には同
じ符号を付して詳しい説明は省略し、異なる部分のみを
説明する。図8には、圧力変換素子200 の部分断面図が
示されている。また、図9には、封止蓋70の表側の面71
が示され、図10には、封止蓋70の裏側の面72が示さ
れ、図11には、基板11の背面15が示され、図12に
は、封止蓋70の裏側の面72に印刷された蓋接合部80が示
されている。図9〜図12は、前記第一実施形態の図3
〜図6に対応している。[Second Embodiment] FIGS. 8 to 12 show a capacitance type pressure conversion element 20 according to a second embodiment of the present invention.
0 is shown. The pressure conversion element 200 has a sealing lid 70 provided with a through hole 201 for vacuuming for vacuuming the space 30 formed between the substrate 11 and the elastic diaphragm 12, and a lid bonding. The configuration, action, etc. are substantially the same as those in the above-described first embodiment except that the vacuum drawing space 202 is provided in the portion 80. Therefore, the same portions are denoted by the same reference numerals, detailed description thereof will be omitted, and only different portions will be described. FIG. 8 shows a partial cross-sectional view of the pressure conversion element 200. Further, in FIG. 9, the front surface 71 of the sealing lid 70 is shown.
FIG. 10 shows the back surface 72 of the sealing lid 70, FIG. 11 shows the back surface 15 of the substrate 11, and FIG. 12 shows the back surface 72 of the sealing lid 70. The lid joint 80 is shown printed on. 9 to 12 are views of FIG. 3 of the first embodiment.
~ Corresponds to FIG.
【0053】図8において、封止蓋70には、封止蓋70を
貫通する真空引き用貫通孔201 が設けられている。この
真空引き用貫通孔201 は、シールド電極33の取り出し用
の基板穴47と一直線上に配置されない位置に設けられて
いる。真空引き用貫通孔201 の両側の開口近傍には、封
止蓋70の表側の面71に蓋表側端子203 (図9参照)が設
けられ、封止蓋70の裏側の面72に蓋裏側端子204 (図1
0参照)が設けられている。真空引き用貫通孔201 の内
壁面には、蓋内導通部205 が設けられ、真空引き用貫通
孔201 の中心には、真空引きの際に空間30内の大気が流
通する蓋内通路が形成されている。これらの蓋表側端子
203 、蓋裏側端子204 、および蓋内導通部205 は、前記
第一実施形態の蓋表側端子91〜94、蓋裏側端子111 〜11
4 、および蓋内導通部131 〜134 と同様な方法(いわゆ
るスルーホールの技術)で同時に形成することができ
る。In FIG. 8, the sealing lid 70 is provided with a vacuuming through hole 201 penetrating the sealing lid 70. The evacuation through-hole 201 is provided at a position not aligned with the substrate hole 47 for taking out the shield electrode 33. Near the openings on both sides of the through hole 201 for evacuation, a lid front side terminal 203 (see FIG. 9) is provided on the front side surface 71 of the sealing lid 70, and a back side terminal 72 is provided on the back side surface 72 of the sealing lid 70. 204 (Fig. 1
0) is provided. An in-lid conducting portion 205 is provided on the inner wall surface of the through hole for evacuation 201, and an in-lid passage through which the atmosphere in the space 30 flows during evacuation is formed at the center of the through hole for evacuation 201. Has been done. These cover front side terminals
203, the lid back side terminal 204, and the lid inside conduction portion 205 are the lid front side terminals 91 to 94 and the lid back side terminals 111 to 11 of the first embodiment.
4 and the in-lid conducting portions 131 to 134 can be simultaneously formed by the same method (so-called through-hole technique).
【0054】図8および図12において、蓋接合部80の
内部には、真空引き用貫通孔201 内の蓋内通路と基板穴
47内の基板内通路とを連通する細長い真空引き用空間20
2 が設けられている。図11において、基板11の背面15
には、電極端子43の近傍に四角形状の接続用端子206 が
設けられている。この接続用端子206 は、蓋裏側端子20
4 に対向する位置に設けられている(図8参照)。この
接続用端子206 は、前記第一実施形態の回路パス151 〜
154 および接続用端子141 〜144 と同時に形成すること
ができる。In FIG. 8 and FIG. 12, inside the lid joint portion 80, the passage inside the lid and the substrate hole inside the through hole 201 for evacuation are formed.
An elongated vacuum drawing space 20 that communicates with the substrate passage inside 47.
Two are provided. In FIG. 11, the back surface 15 of the substrate 11
A rectangular connection terminal 206 is provided in the vicinity of the electrode terminal 43. This connection terminal 206 is the terminal 20
It is provided at a position facing 4 (see FIG. 8). The connection terminals 206 are the circuit paths 151 to 151 of the first embodiment.
154 and the connecting terminals 141 to 144 can be formed simultaneously.
【0055】図8に戻って、真空引き用貫通孔201 内の
蓋内通路の一方の開口(封止蓋70の表側の開口)は、ハ
ンダ付けや接着剤等で形成された真空封じ部材208 によ
り塞がれている。また、真空封じ部材208 は、図8中二
点鎖線の如く、真空引き用貫通孔201 内の蓋内通路の他
方の開口(封止蓋70の裏側の開口)を塞ぐように設けて
もよい。そして、この二点鎖線の位置に設ける場合にお
いて、真空封じ部材208 をハンダ付けにより形成するも
のとすれば、蓋内導通部205 および接続用端子206 の存
在がハンダ付けに有効に機能する。なお、真空封じ部材
208 をハンダ付けではなく接着剤等とする場合には、蓋
表側端子203 、蓋裏側端子204 、蓋内導通部205 、およ
び接続用端子206 は、必ずしも必要なものではない。Returning to FIG. 8, one opening (the opening on the front side of the sealing lid 70) of the passage in the lid in the through hole 201 for evacuation is a vacuum sealing member 208 formed by soldering or an adhesive agent. It is blocked by. Further, the vacuum sealing member 208 may be provided so as to block the other opening (the opening on the back side of the sealing lid 70) of the passage in the lid inside the through hole 201 for evacuation, as indicated by the chain double-dashed line in FIG. . When the vacuum sealing member 208 is formed by soldering at the position of the two-dot chain line, the presence of the in-lid conducting portion 205 and the connecting terminal 206 effectively functions for soldering. Vacuum sealing member
When the adhesive 208 is used instead of soldering 208, the lid front side terminal 203, the lid back side terminal 204, the in-cover conducting portion 205, and the connecting terminal 206 are not always necessary.
【0056】このような第二実施形態においては、以下
のようにして圧力変換素子200 を製造する。先ず、前記
第一実施形態と同様にして、封止蓋70、基板11、および
弾性ダイヤフラム12を、蓋接合部80および接合部20を介
して接合する。この際、蓋接合部80および接合部20の焼
成は、大気中で行う。次に、空間30内の真空引きを行
い、空間30内の大気を、基板穴47内の基板内通路、真空
引き用空間202 、真空引き用貫通孔201 内の蓋内通路の
順に通して圧力変換素子200 の外部に引き出す。その
後、空間30内の真空引きが完了した時点で、真空状態の
中で真空封じ部材208 により真空引き用貫通孔201 内の
蓋内通路の開口を塞ぎ、空間30およびこれに連通された
基板穴45〜47内の基板内通路、真空引き用空間202 、真
空引き用貫通孔201 内の蓋内通路の真空封じを行う。In such a second embodiment, the pressure conversion element 200 is manufactured as follows. First, similarly to the first embodiment, the sealing lid 70, the substrate 11, and the elastic diaphragm 12 are joined via the lid joining portion 80 and the joining portion 20. At this time, the firing of the lid joint portion 80 and the joint portion 20 is performed in the atmosphere. Next, the space 30 is evacuated, and the atmosphere in the space 30 is pressurized by sequentially passing through the substrate internal passage in the substrate hole 47, the vacuum evacuation space 202, and the lid internal passage in the vacuum evacuation through hole 201. Pull it out of the conversion element 200. After that, when the evacuation of the space 30 is completed, the opening of the lid internal passage in the evacuation through-hole 201 is closed by the vacuum sealing member 208 in the vacuum state, and the space 30 and the substrate hole communicating with the space 30 are closed. The passages in the substrate in 45 to 47, the space 202 for evacuation, and the passage in the lid in the through hole 201 for evacuation are vacuum-sealed.
【0057】このような第二実施形態によれば、前記第
一実施形態と同様な効果に加えて、次のような効果が得
られる。すなわち、蓋接合部80および接合部20を真空中
で焼成しなくても空間30の真空封じを行うことができ
る。また、真空引き用貫通孔201 (蓋表側端子203 )
は、図9に示すように、ワンチップIC60の搭載位置を
外して設けられているので、ワンチップIC60を封止蓋
70の表側の面71に搭載した後に、真空引きを行うことが
できる。According to the second embodiment, in addition to the same effects as the first embodiment, the following effects can be obtained. That is, the space 30 can be vacuum-sealed without firing the lid joint portion 80 and the joint portion 20 in a vacuum. Also, through hole 201 for evacuation (terminal 203 on the lid side)
As shown in FIG. 9, since the mounting position of the one-chip IC60 is removed, the one-chip IC60 is sealed with a lid.
After mounting on the front surface 71 of 70, vacuuming can be performed.
【0058】また、本第二実施形態では、真空引き用貫
通孔201 および真空引き用空間202は、基板穴47内の基
板内通路と連通するように設けられているが、他の基板
穴45, 46内の基板内通路と連通するように設けられてい
てもよい。In the second embodiment, the through hole 201 for evacuation and the space 202 for evacuation are provided so as to communicate with the in-substrate passage in the substrate hole 47, but another substrate hole 45. , 46 may be provided so as to communicate with the in-substrate passage.
【0059】なお、本発明は前記各実施形態に限定され
るものではなく、本発明の目的を達成できる他の構成も
含み、例えば以下に示すような変形等も本発明に含まれ
るものである。すなわち、前記各実施形態では、基板11
側の電極は、中央電極31、リファレンス電極32、シール
ド電極33に三分割されていたが、本発明においては、基
板11側の電極は、必ずしもこのような分割構成になって
いる必要はなく、各電極31〜34の形状も前記各実施形態
の形状に限定されるものではない。しかし、前記各実施
形態の電極のような分割構成や形状としておくことが、
計測精度の向上を図るという点で好ましい。The present invention is not limited to the above-described embodiments, but includes other configurations that can achieve the object of the present invention, and the following modifications and the like are also included in the present invention. . That is, in each of the above embodiments, the substrate 11
The electrode on the side was divided into three, that is, the central electrode 31, the reference electrode 32, and the shield electrode 33, but in the present invention, the electrode on the side of the substrate 11 does not necessarily have such a divided structure, The shape of each of the electrodes 31 to 34 is not limited to the shape of each of the above embodiments. However, if the divided structure or shape like the electrode of each of the above-described embodiments is used,
This is preferable from the viewpoint of improving the measurement accuracy.
【0060】また、各電極31〜34の形成方法、あるいは
蓋接合部80や接合部20の形成方法等は、前記各実施形態
の製造工程に示された方法である必要はなく、例えば各
電極31〜34はスクリーン印刷ではなく、メッキ、エッチ
ング、スパッタリング等の通常用いられる他の手段によ
り形成してもよい。The method of forming each of the electrodes 31 to 34, the method of forming the lid joint portion 80 and the joint portion 20 does not have to be the method shown in the manufacturing process of each of the above-described embodiments. The elements 31 to 34 may be formed by other commonly used means such as plating, etching and sputtering, instead of screen printing.
【0061】さらに、本発明の封止蓋70や基板11やダイ
ヤフラム12の厚み、蓋接合部80や接合部20の厚み、各電
極31〜34の厚み、電極間距離等の数値は、前記各実施形
態に具体的に記載した数値に限定されるものではなく、
測定対象や測定環境等に応じて適宜決定すればよい。Further, numerical values such as the thickness of the sealing lid 70, the substrate 11 and the diaphragm 12 of the present invention, the thickness of the lid bonding portion 80 and the bonding portion 20, the thickness of each of the electrodes 31 to 34, and the distance between the electrodes are the same as those described above. It is not limited to the numerical values specifically described in the embodiment,
It may be appropriately determined according to the measurement target, the measurement environment, and the like.
【0062】[0062]
【発明の効果】以上に述べたように本発明によれば、基
板内通路の開口を塞ぐ封止蓋が設けられているので、こ
の封止蓋により基板と弾性ダイヤフラムとの間に形成さ
れた空間およびこの空間と連通する基板内通路を外部の
大気と遮断でき、測定流体の絶対圧力の検出を行うこと
ができるうえ、電極の取り出しが基板を貫通する基板穴
を通して行われるので、このような基板穴を設けずに電
極の取り出しを行う場合に比べ、対向電極間に走る電気
力線を整然とさせることができるため、精度のよい検出
を行うことができるという効果がある。As described above, according to the present invention, since the sealing lid for closing the opening of the in-substrate passage is provided, the sealing lid is formed between the substrate and the elastic diaphragm. Since the space and the passage in the substrate communicating with this space can be shielded from the outside atmosphere, the absolute pressure of the measurement fluid can be detected, and the electrode is taken out through the substrate hole penetrating the substrate. Compared with the case where the electrodes are taken out without providing the substrate holes, the lines of electric force running between the counter electrodes can be made more orderly, so that there is an effect that accurate detection can be performed.
【0063】また、封止蓋、基板、および弾性ダイヤフ
ラムをそれぞれセラミック製とし、基板と弾性ダイヤフ
ラムとの接合部および蓋接合部をそれぞれ少なくとも一
部に低融点ガラスを含み形成するようにした場合には、
封止蓋と基板との接合を、基板と弾性ダイヤフラムとの
接合と同じ技術(印刷・焼成技術)を使って同じ工程で
同時に行うことができるので、作業効率の向上を図るこ
とができるうえ、低融点ガラスを用いて基板内通路が塞
がれるので、ハンダ付けやその他の方法で塞ぐ場合に比
べ、品質の向上を図ることができるという効果がある。Further, in the case where the sealing lid, the substrate and the elastic diaphragm are made of ceramics respectively, and the joint portion and the lid joint portion of the substrate and the elastic diaphragm are formed to include low melting point glass in at least a part thereof, respectively. Is
Since the sealing lid and the substrate can be joined at the same time in the same process by using the same technique (printing and firing technique) as the joining of the substrate and the elastic diaphragm, the working efficiency can be improved. Since the in-substrate passage is closed using the low melting point glass, there is an effect that the quality can be improved as compared with the case where it is closed by soldering or another method.
【0064】また、封止蓋に蓋穴を設け、この蓋穴の両
側の開口近傍に、蓋表側端子および蓋裏側端子を設け、
これらの蓋表側端子と蓋裏側端子とを蓋内導通部により
導通し、蓋裏側端子を電極端子に導通した場合には、電
極を封止蓋の表側の面に取り出すことができるので、セ
ンサの小型化を図ることができるとともに、封止蓋の表
側の面に電極パターンを形成し、この電極パターンにワ
ンチップICを直接に搭載すれば、センサの小型化をよ
り一層図ることができるという効果がある。Further, a lid hole is provided in the sealing lid, and a lid front side terminal and a lid back side terminal are provided in the vicinity of openings on both sides of the lid hole,
When the lid front side terminal and the lid back side terminal are conducted by the conducting section in the lid, and the lid back side terminal is conducted to the electrode terminal, the electrode can be taken out to the front side surface of the sealing lid, so that the sensor It is possible to achieve miniaturization, and by forming an electrode pattern on the front surface of the sealing lid and directly mounting the one-chip IC on this electrode pattern, it is possible to further miniaturize the sensor. There is.
【0065】さらに、封止蓋に基板と弾性ダイヤフラム
との間に形成された空間内の真空引きを行う真空引き用
貫通孔を設け、この真空引き用貫通孔を、蓋接合部の内
部に形成された真空引き用空間を介して基板内通路と連
通し、かつ、真空引き後に設けられた真空封じ部材によ
り塞ぐようにした場合には、基板と弾性ダイヤフラムと
の間の空間を確実に真空状態に封じることができるう
え、真空中で焼成しなくても真空封じを行うことができ
るという効果がある。Further, the sealing lid is provided with a vacuuming through hole for performing vacuuming in the space formed between the substrate and the elastic diaphragm, and the vacuuming through hole is formed inside the lid joint portion. If the space between the substrate and the elastic diaphragm is communicated with the substrate internal passage through the created vacuuming space and is closed by the vacuum sealing member provided after vacuuming, ensure the vacuum state. In addition to being able to be sealed, it is possible to perform vacuum sealing without firing in vacuum.
【図1】本発明の第一実施形態の圧力変換素子の全体を
示す断面図。FIG. 1 is a sectional view showing an entire pressure conversion element according to a first embodiment of the present invention.
【図2】第一実施形態の各電極の配置形状を示す構成
図。FIG. 2 is a configuration diagram showing an arrangement shape of each electrode of the first embodiment.
【図3】第一実施形態の封止蓋の表側の面に形成された
電極パターンを示す構成図。FIG. 3 is a configuration diagram showing an electrode pattern formed on the front surface of the sealing lid of the first embodiment.
【図4】第一実施形態の封止蓋の裏側の面を示す構成
図。FIG. 4 is a configuration diagram showing a surface on the back side of the sealing lid of the first embodiment.
【図5】第一実施形態の基板の背面に形成された接続用
パターンを示す構成図。FIG. 5 is a configuration diagram showing a connection pattern formed on the back surface of the substrate of the first embodiment.
【図6】第一実施形態の封止蓋の裏側の面に印刷された
蓋接合部を示す構成図。FIG. 6 is a configuration diagram showing a lid joining portion printed on the back surface of the sealing lid of the first embodiment.
【図7】第一実施形態の圧力変換素子を示した図1の部
分断面図。FIG. 7 is a partial cross-sectional view of FIG. 1 showing the pressure conversion element according to the first embodiment.
【図8】本発明の第二実施形態の圧力変換素子の部分断
面図。FIG. 8 is a partial cross-sectional view of a pressure conversion element according to a second embodiment of the present invention.
【図9】第二実施形態の封止蓋の表側の面に形成された
電極パターンを示す構成図。FIG. 9 is a configuration diagram showing an electrode pattern formed on a front surface of a sealing lid according to a second embodiment.
【図10】第二実施形態の封止蓋の裏側の面を示す構成
図。FIG. 10 is a configuration diagram showing a back side surface of a sealing lid according to a second embodiment.
【図11】第二実施形態の基板の背面に形成された接続
用パターンを示す構成図。FIG. 11 is a configuration diagram showing a connection pattern formed on the back surface of the substrate of the second embodiment.
【図12】第二実施形態の封止蓋の裏側の面に印刷され
た蓋接合部を示す構成図。FIG. 12 is a configuration diagram showing a lid joint portion printed on the back surface of the sealing lid of the second embodiment.
10,200 圧力変換素子 11 基板 12 ダイヤフラム 13, 14 対向面 15 基板の背面(基板の電極設置面とは反対側の面) 20 接合部 23 低融点ガラス 30 空間 31 基板側電極である中央電極 32 基板側電極であるリファレンス電極 33 基板側電極であるシールド電極 34 弾性ダイヤフラム側電極である共通電極 41 基板側電極である中央電極用の電極端子 42 基板側電極であるリファレンス電極用の電極端子 43 基板側電極であるシールド電極用の電極端子 44 弾性ダイヤフラム側電極である共通電極用の電極端
子 45〜48 基板内通路が形成された基板穴 51〜54 基板内導通部 70 封止蓋 80 蓋接合部 91〜94 蓋表側端子 121 〜124 蓋穴 111 〜114 蓋裏側端子 131 〜134 蓋内導通部 201 真空引き用貫通孔 202 真空引き用空間 208 真空封じ部材10,200 Pressure conversion element 11 Substrate 12 Diaphragm 13, 14 Opposing surface 15 Rear surface of substrate (surface opposite to the electrode installation surface of the substrate) 20 Bonding portion 23 Low melting point glass 30 Space 31 Substrate side central electrode 32 Substrate side Reference electrode that is an electrode 33 Shield electrode that is a substrate-side electrode 34 Common electrode that is an elastic diaphragm-side electrode 41 Electrode terminal for the central electrode that is a substrate-side electrode 42 Electrode terminal for a reference electrode that is a substrate-side electrode 43 Substrate-side electrode Electrode terminal for shield electrode 44 Electrode terminal for common electrode that is elastic diaphragm side electrode 45 to 48 Board hole with board passage 51 to 54 Board conducting section 70 Sealing lid 80 Lid joint section 91 to 94 Lid front side terminal 121 to 124 Lid hole 111 to 114 Lid back side terminal 131 to 134 Inside lid lid 201 Through hole for vacuum evacuation 202 Space for vacuum evacuation 208 Vacuum sealing member
Claims (4)
いて対向配置された薄肉の弾性ダイヤフラムとを備え、
これらの基板と弾性ダイヤフラムとの対向面の各々に対
向する電極が設けられ、前記弾性ダイヤフラムに加わる
圧力を前記電極間の静電容量の変化により検出する静電
容量式絶対圧力センサであって、 前記基板の電極設置面とは反対側の面には、前記基板側
電極用の電極端子および前記弾性ダイヤフラム側電極用
の電極端子が設けられ、これらの各電極端子は、前記基
板を貫通して設けられた基板穴の内壁面に形成された基
板内導通部により前記各電極にそれぞれ導通され、これ
らの各基板穴の中心には、各基板内導通部により囲まれ
た基板内通路が形成され、 前記基板の電極端子設置面側には、前記各基板内通路の
電極端子設置面側の開口を塞ぐ板状の封止蓋が蓋接合部
を介して設けられ、この封止蓋により前記基板と前記弾
性ダイヤフラムとの間に形成された空間が外部の大気と
遮断されていることを特徴とする静電容量式絶対圧力セ
ンサ。1. A thick-walled substrate, and a thin-walled elastic diaphragm that is arranged facing the substrate at a predetermined interval,
An electrostatic capacity type absolute pressure sensor is provided with electrodes facing each of the facing surfaces of the substrate and the elastic diaphragm, and the pressure applied to the elastic diaphragm is detected by a change in electrostatic capacity between the electrodes. An electrode terminal for the substrate side electrode and an electrode terminal for the elastic diaphragm side electrode are provided on the surface of the substrate opposite to the electrode installation surface, and each of these electrode terminals penetrates through the substrate. An in-substrate conducting portion formed on the inner wall surface of the provided substrate hole conducts electricity to each of the electrodes, and an in-substrate passage surrounded by each in-substrate conducting portion is formed at the center of each of the substrate holes. A plate-like sealing lid that closes the opening of each of the substrate internal passages on the electrode terminal installation surface side is provided on the electrode terminal installation surface side of the substrate via a lid joint portion, and the substrate is provided by the sealing lid. And the elastic diaphragm Capacitive absolute pressure sensor, wherein a space formed between the arm is isolated from the outside atmosphere.
センサにおいて、前記封止蓋、前記基板、および前記弾
性ダイヤフラムは、それぞれセラミック製とされ、前記
基板と前記弾性ダイヤフラムとの接合部、および前記蓋
接合部は、それぞれ少なくとも一部に低融点ガラスを含
み形成されていることを特徴とする静電容量式絶対圧力
センサ。2. The capacitance type absolute pressure sensor according to claim 1, wherein the sealing lid, the substrate, and the elastic diaphragm are each made of ceramic, and a joint portion between the substrate and the elastic diaphragm. , And the lid joint part are formed by including a low melting point glass in at least a part thereof, respectively.
容量式絶対圧力センサにおいて、前記封止蓋には、前記
基板の電極端子設置位置に対応する位置とは異なる位置
に、前記封止蓋を貫通する蓋穴が設けられ、この蓋穴の
両側の開口近傍には、蓋表側端子および蓋裏側端子が設
けられ、これらの蓋表側端子と蓋裏側端子とは、前記蓋
穴の内壁面に形成された蓋内導通部により導通され、前
記蓋裏側端子は、前記電極端子に導通されていることを
特徴とする静電容量式絶対圧力センサ。3. The capacitance type absolute pressure sensor according to claim 1 or 2, wherein the sealing lid is provided at a position different from a position corresponding to an electrode terminal installation position of the substrate. A lid hole penetrating the stop lid is provided, and a lid front side terminal and a lid back side terminal are provided near openings on both sides of the lid hole, and these lid front side terminal and lid back side terminal are inside the lid hole. An electrostatic capacitance type absolute pressure sensor characterized in that it is conducted by an in-lid conducting portion formed on a wall surface, and the lid back side terminal is conducted to the electrode terminal.
した静電容量式絶対圧力センサにおいて、前記封止蓋に
は、前記基板と前記弾性ダイヤフラムとの間に形成され
た空間内の真空引きを行う真空引き用貫通孔が設けら
れ、この真空引き用貫通孔は、前記蓋接合部の内部に形
成された真空引き用空間を介して前記基板内通路と連通
され、かつ、真空引き後に設けられた真空封じ部材によ
り塞がれていることを特徴とする静電容量式絶対圧力セ
ンサ。4. The capacitance type absolute pressure sensor according to claim 1, wherein the sealing lid has a space inside the space formed between the substrate and the elastic diaphragm. An evacuating through hole for evacuating is provided, and the evacuating through hole is communicated with the in-substrate passage through an evacuating space formed inside the lid joint portion, and is evacuated. An electrostatic capacitance type absolute pressure sensor, which is closed by a vacuum sealing member provided later.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25074395A JP3461984B2 (en) | 1995-09-28 | 1995-09-28 | Capacitive absolute pressure sensor |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH0989699A true JPH0989699A (en) | 1997-04-04 |
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JP (1) | JP3461984B2 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002350266A (en) * | 2001-05-24 | 2002-12-04 | Kyocera Corp | Package for pressure detector |
JP2005134221A (en) * | 2003-10-29 | 2005-05-26 | Kyocera Corp | Package for pressure detection device |
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JP2016191637A (en) * | 2015-03-31 | 2016-11-10 | 長野計器株式会社 | Sensor module |
-
1995
- 1995-09-28 JP JP25074395A patent/JP3461984B2/en not_active Expired - Fee Related
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JP2016191637A (en) * | 2015-03-31 | 2016-11-10 | 長野計器株式会社 | Sensor module |
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