JPH116780A - 静電容量型圧力センサ - Google Patents
静電容量型圧力センサInfo
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- JPH116780A JPH116780A JP17644397A JP17644397A JPH116780A JP H116780 A JPH116780 A JP H116780A JP 17644397 A JP17644397 A JP 17644397A JP 17644397 A JP17644397 A JP 17644397A JP H116780 A JPH116780 A JP H116780A
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- heater
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 測定誤差が無く、信頼性の高い静電容量型圧
力センサを提供する。 【解決手段】 絶縁基板であるガラス基板２０上の固定
電極２１周辺部にヒータ（薄膜導体膜）２４を設け、ヒ
ータ２４に微小電力を常時供給し、固定電極２１周辺部
の温度を室温より高く保持して静電容量型圧力センサ内
の大気の結露を防止することにより測定誤差と短絡の無
い静電容量型圧力センサを得る。
力センサを提供する。 【解決手段】 絶縁基板であるガラス基板２０上の固定
電極２１周辺部にヒータ（薄膜導体膜）２４を設け、ヒ
ータ２４に微小電力を常時供給し、固定電極２１周辺部
の温度を室温より高く保持して静電容量型圧力センサ内
の大気の結露を防止することにより測定誤差と短絡の無
い静電容量型圧力センサを得る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、住宅関連機器およ
び産業用機器に用いられる流体の圧力検出に用いられる
静電容量型圧力センサに関する。
び産業用機器に用いられる流体の圧力検出に用いられる
静電容量型圧力センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の静電容量型圧力センサとして、
一般に、図２に例示する圧力センサが知られている。図
２（ａ）は、キャップをはずした従来の静電容量型圧力
センサの内部を示す外観斜視図であり、図２（ｂ）は、
静電容量型圧力センサのＡ−Ａ［図２（ｄ）］断面図、
図２（ｃ）は、静電容量型圧力センサのセンサチップ３
０の構造を示す分解図、図２（ｄ）は、静電容量型圧力
センサの外観斜視図である。
一般に、図２に例示する圧力センサが知られている。図
２（ａ）は、キャップをはずした従来の静電容量型圧力
センサの内部を示す外観斜視図であり、図２（ｂ）は、
静電容量型圧力センサのＡ−Ａ［図２（ｄ）］断面図、
図２（ｃ）は、静電容量型圧力センサのセンサチップ３
０の構造を示す分解図、図２（ｄ）は、静電容量型圧力
センサの外観斜視図である。
【０００３】図２に例示する従来の静電容量型圧力セン
サでは、シリコン基板１０に、差圧に応じて変形する可
動電極として機能するダイアフラム部１１が形成され、
絶縁基板であるガラス基板２０上に固定電極２１が形成
されている。
サでは、シリコン基板１０に、差圧に応じて変形する可
動電極として機能するダイアフラム部１１が形成され、
絶縁基板であるガラス基板２０上に固定電極２１が形成
されている。
【０００４】図２に示すように、シリコン基板１０とガ
ラス基板２０とは、シリコン基板１０の外周部において
接合されており、これによって、ダイアフラム部１１の
下側には、キャビティ部１２が形成される。
ラス基板２０とは、シリコン基板１０の外周部において
接合されており、これによって、ダイアフラム部１１の
下側には、キャビティ部１２が形成される。
【０００５】前記シリコン基板１０と前記ガラス基板２
０よりなるセンサチップ３０には、固定電極引き出し用
横穴１３が設けられ、横穴を通して、前記固定電極２１
が固定電極引き出し用導体パターン２２を経てキャビテ
ィ部１２の外に電気的に引き出される。
０よりなるセンサチップ３０には、固定電極引き出し用
横穴１３が設けられ、横穴を通して、前記固定電極２１
が固定電極引き出し用導体パターン２２を経てキャビテ
ィ部１２の外に電気的に引き出される。
【０００６】ダイアフラム部１１を有するシリコン基板
１０は、ガラス基板２０上に設けられた可動電極パット
２３に圧接され、可動電極であるダイアフラム部部１１
は、キャビティ部１２の外に電気的に取り出される。
１０は、ガラス基板２０上に設けられた可動電極パット
２３に圧接され、可動電極であるダイアフラム部部１１
は、キャビティ部１２の外に電気的に取り出される。
【０００７】そして、センサチップ３０は、ベース部材
としての台座４０上に接着される。台座４０には、リー
ド端子４４、４５が設けられており、リード端子４４と
ガラス基板２０上の固定電極２１とは、固定電極引き出
し用パターン２２を経てリードワイヤ３３によって、リ
ード端子４５と可動電極パット２３とは、リードワイヤ
３４によって、電気的に接続されている。
としての台座４０上に接着される。台座４０には、リー
ド端子４４、４５が設けられており、リード端子４４と
ガラス基板２０上の固定電極２１とは、固定電極引き出
し用パターン２２を経てリードワイヤ３３によって、リ
ード端子４５と可動電極パット２３とは、リードワイヤ
３４によって、電気的に接続されている。
【０００８】ガラス基板２０および台座４０のそれぞれ
に、大気導入用貫通孔３１および４３が形成されてお
り、これら二つの大気導入用貫通孔３１、４３は連通さ
れている。キャビティ部１２とセンサチップ外部のキャ
ップ内領域４７とを隔離するため、横穴１３は封止材３
２によって封止される。そして、台座４０と被測定流体
導入用貫通孔４２を設けたカバー部材としてのキャップ
４１とは、ハーメチックシールによって接着およびシー
ルされる。
に、大気導入用貫通孔３１および４３が形成されてお
り、これら二つの大気導入用貫通孔３１、４３は連通さ
れている。キャビティ部１２とセンサチップ外部のキャ
ップ内領域４７とを隔離するため、横穴１３は封止材３
２によって封止される。そして、台座４０と被測定流体
導入用貫通孔４２を設けたカバー部材としてのキャップ
４１とは、ハーメチックシールによって接着およびシー
ルされる。
【０００９】静電容量形圧力センサの動作原理は、前記
可動電極を兼ねたダイアフラム部１１に差圧が加わる
と、前記可動電極であるダイアフラム部１１が変形し、
前記ダイアフラム部１１と対向する固定電極２１間のギ
ャップの変化が起こり、ギャップの変化により静電容量
も変化する。前記ギャップと、ダイアフラム部１１と固
定電極２１間の静電容量Ｃｓの関係式は（１）式で表さ
れる。
可動電極を兼ねたダイアフラム部１１に差圧が加わる
と、前記可動電極であるダイアフラム部１１が変形し、
前記ダイアフラム部１１と対向する固定電極２１間のギ
ャップの変化が起こり、ギャップの変化により静電容量
も変化する。前記ギャップと、ダイアフラム部１１と固
定電極２１間の静電容量Ｃｓの関係式は（１）式で表さ
れる。
【００１０】 Ｃｓ＝ε（Ａ／ｄ） ・・・・・・・・・ （１） ε：空気の誘電率 Ａ：電極面積 ｄ：電極間ギャップ
【００１１】また、差圧とギャップとの間には一定の相
関関係があり、ダイアフラム部１１の片側の流体の圧力
は既知なので、静電容量の変化から被測定流体の圧力を
検出することができる。
関関係があり、ダイアフラム部１１の片側の流体の圧力
は既知なので、静電容量の変化から被測定流体の圧力を
検出することができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】従来の静電容量型圧力
センサでは、大気導入用貫通孔３１、４３より導入した
大気中に含まれる水分が温度の変化等で結露することに
より、可動電極であるダイアフラム部１１と固定電極２
１間にある空気の誘電率が変化することにより、測定誤
差が生ずる他、ダイアフラム部１１と固定電極２１が短
絡する恐れもあるといった欠点を有していた。
センサでは、大気導入用貫通孔３１、４３より導入した
大気中に含まれる水分が温度の変化等で結露することに
より、可動電極であるダイアフラム部１１と固定電極２
１間にある空気の誘電率が変化することにより、測定誤
差が生ずる他、ダイアフラム部１１と固定電極２１が短
絡する恐れもあるといった欠点を有していた。
【００１３】そこで、本発明の課題は、かかる欠点を除
去するため、測定誤差が無く、信頼性の高い静電容量型
圧力センサを提供することである。
去するため、測定誤差が無く、信頼性の高い静電容量型
圧力センサを提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、絶縁基板であるガラス基板上の固定電極
周辺部にヒータを設け、前記ヒータに微小電力を常時供
給し、固定電極周辺部の温度を室温より高く保持して静
電容量型圧力センサ内の大気の結露を防止することによ
り測定誤差と短絡の無い静電容量型圧力センサを得よう
とするものである。
決するために、絶縁基板であるガラス基板上の固定電極
周辺部にヒータを設け、前記ヒータに微小電力を常時供
給し、固定電極周辺部の温度を室温より高く保持して静
電容量型圧力センサ内の大気の結露を防止することによ
り測定誤差と短絡の無い静電容量型圧力センサを得よう
とするものである。
【００１５】即ち、本発明は、絶縁基板上の固定電極周
辺部にヒータを設けた静電容量型圧力センサである。
辺部にヒータを設けた静電容量型圧力センサである。
【００１６】さらに、本発明は、前記ヒータは薄膜の導
体膜よりなる上記の静電容量型圧力センサである。
体膜よりなる上記の静電容量型圧力センサである。
【００１７】また、本発明は、前記ヒータは薄膜の窒化
シリコン膜より上記の静電容量型圧力センサである。
シリコン膜より上記の静電容量型圧力センサである。
【００１８】また、本発明は、前記ヒータは炭化シリコ
ンよりなる上記の静電容量型圧力センサである。
ンよりなる上記の静電容量型圧力センサである。
【００１９】また、本発明は、前記ヒータはサーミスタ
よりなる上記の静電容量型圧力センサである。
よりなる上記の静電容量型圧力センサである。
【００２０】さらに、本発明は、前記サーミスタは正特
性を有する上記の静電容量型圧力センサである。
性を有する上記の静電容量型圧力センサである。
【００２１】さらに、本発明は、前記ガラス基板上の少
なくとも２箇所に、前記ヒータと前記センサチップの外
部との電気的接続をする引き出し用導体パターンを設け
た上記の静電容量型圧力センサである。
なくとも２箇所に、前記ヒータと前記センサチップの外
部との電気的接続をする引き出し用導体パターンを設け
た上記の静電容量型圧力センサである。
【００２２】さらに、本発明は、前記引き出し用導体パ
ターンと電気的に接続されたリード端子を設けた上記の
静電容量型圧力センサである。
ターンと電気的に接続されたリード端子を設けた上記の
静電容量型圧力センサである。
【００２３】
【発明の実施の形態】センサチップの絶縁基板上のキャ
ビティ部内にヒータを設け、前記ヒータに引き出し用導
体パターンおよびリード端子を介して、微小電力を常時
供給し、キャビティ部内を常に一定温度に保つように
し、周囲の湿度及び温度の変化が発生した場合において
も、キャビティ部内での結露の発生を防止する。
ビティ部内にヒータを設け、前記ヒータに引き出し用導
体パターンおよびリード端子を介して、微小電力を常時
供給し、キャビティ部内を常に一定温度に保つように
し、周囲の湿度及び温度の変化が発生した場合において
も、キャビティ部内での結露の発生を防止する。
【００２４】
【実施例】以下に、本発明の静電容量型圧力センサの実
施例について、図を用いて説明する。
施例について、図を用いて説明する。
【００２５】本発明の静電容量型圧力センサの構成等
は、図２を用いて説明した従来の技術とほぼ同様のた
め、詳細の説明を省略し、相違点のみ説明する。
は、図２を用いて説明した従来の技術とほぼ同様のた
め、詳細の説明を省略し、相違点のみ説明する。
【００２６】図１（ａ）は、本発明の静電容量型圧力セ
ンサのキャップをはずして内部を示す斜視図であり、図
１（ｂ）は、本発明のセンサチップの構造を示す分解斜
視図である。
ンサのキャップをはずして内部を示す斜視図であり、図
１（ｂ）は、本発明のセンサチップの構造を示す分解斜
視図である。
【００２７】図１に示すように、ガラス基板２０には、
キャビティ部内の固定電極２１の周辺部に蒸着、スパッ
タ等により形成した薄膜導体膜２４が設けられている。
シリコン基板１０には、横穴１４、１５が設けられ、横
穴１４、１５を通して薄膜導体膜２４が薄膜導体膜引き
出し用導体パターン２５、２６を経てキャビティ部の外
部に電気的に接続される。
キャビティ部内の固定電極２１の周辺部に蒸着、スパッ
タ等により形成した薄膜導体膜２４が設けられている。
シリコン基板１０には、横穴１４、１５が設けられ、横
穴１４、１５を通して薄膜導体膜２４が薄膜導体膜引き
出し用導体パターン２５、２６を経てキャビティ部の外
部に電気的に接続される。
【００２８】上記センサチップ３０は、リード端子４
４、４５、４６、４７が設けられた台座４０上に接着さ
れる。そして、リード端子４６、４７と薄膜導体膜２４
とは薄膜導体膜引き出し用パターン２５、２６およびリ
ードワイヤ３５、３６を介して、リード端子４４と固定
電極２１とは固定電極引き出し用パターン２２およびリ
ドワイヤ３３を介して、リード端子４５と可動電極パッ
ト２３とはリードワイヤ３４を介して、それぞれ電気的
に接続されている。
４、４５、４６、４７が設けられた台座４０上に接着さ
れる。そして、リード端子４６、４７と薄膜導体膜２４
とは薄膜導体膜引き出し用パターン２５、２６およびリ
ードワイヤ３５、３６を介して、リード端子４４と固定
電極２１とは固定電極引き出し用パターン２２およびリ
ドワイヤ３３を介して、リード端子４５と可動電極パッ
ト２３とはリードワイヤ３４を介して、それぞれ電気的
に接続されている。
【００２９】薄膜導体膜２４の幅は１０μｍ、厚さは
０.４μｍ、長さは延長で５ｍｍにした。
０.４μｍ、長さは延長で５ｍｍにした。
【００３０】上記センサの使用時には、リード端子４
６、４７間に、電源５０を用いて、通電することによ
り、２０ｍＷの微小電力を投入し、前記薄膜導体膜２４
を加熱し、キャビティ部１２内が常時室温プラス３℃の
一定温度に保った。従って、周囲の湿度、温度の変化に
よる、可動電極であるダイアフラム部１１と固定電極２
１間の誘電率の変化がなく、測定誤差がすくない、キャ
ビティ部１２内の結露の発生もない静電容量型圧力セン
サが得られた。
６、４７間に、電源５０を用いて、通電することによ
り、２０ｍＷの微小電力を投入し、前記薄膜導体膜２４
を加熱し、キャビティ部１２内が常時室温プラス３℃の
一定温度に保った。従って、周囲の湿度、温度の変化に
よる、可動電極であるダイアフラム部１１と固定電極２
１間の誘電率の変化がなく、測定誤差がすくない、キャ
ビティ部１２内の結露の発生もない静電容量型圧力セン
サが得られた。
【００３１】本実施例において、ヒータとして薄膜導体
膜を用いたが、ヒータとして窒化シリコン膜を用いて
も、また炭化シリコンを用いても、その効果に変わりは
なかった。また、ヒータとして正特性サーミスタを用
い、微小電力の供給に定電圧電源を用いたときは、さら
に良好な結果が得られた。
膜を用いたが、ヒータとして窒化シリコン膜を用いて
も、また炭化シリコンを用いても、その効果に変わりは
なかった。また、ヒータとして正特性サーミスタを用
い、微小電力の供給に定電圧電源を用いたときは、さら
に良好な結果が得られた。
【００３２】
【発明の効果】本発明によれば、測定誤差が無く、信頼
性の高い静電容量型圧力センサが得られる。
性の高い静電容量型圧力センサが得られる。
【図１】本発明の静電容量型圧力センサを示す図。図１
（ａ）は本発明の静電容量型圧力センサのキャップをは
ずして内部を示す斜視図、図１（ｂ）は、本発明のセン
サチップの構造を示す分解斜視図。
（ａ）は本発明の静電容量型圧力センサのキャップをは
ずして内部を示す斜視図、図１（ｂ）は、本発明のセン
サチップの構造を示す分解斜視図。
【図２】従来の静電容量型圧力センサを説明する図。図
２（ａ）はキャップをはずして静電容量型圧力センサの
内部を示す斜視図、図２（ｂ）はＡ−Ａ［図２（ｄ）］
断面図、図２（ｃ）は、静電容量型圧力センサのセンサ
チップ３０部の構造を示す図、図２（ｄ）は静電容量型
圧力センサの外観斜視図。
２（ａ）はキャップをはずして静電容量型圧力センサの
内部を示す斜視図、図２（ｂ）はＡ−Ａ［図２（ｄ）］
断面図、図２（ｃ）は、静電容量型圧力センサのセンサ
チップ３０部の構造を示す図、図２（ｄ）は静電容量型
圧力センサの外観斜視図。
【符号の説明】 ２ （本発明に係わる）ガラス基板 ３ （本発明に係わる）センサチップ １０ シリコン基板 １１ ダイアフラム部 １２ キャビティ部 １３ （固定電極引き出し用）横穴 １４，１５ （薄膜導体膜引き出し用）横穴 ２０ ガラス基板 ２１ 固定電極 ２２ （固定電極引き出し用）導体パターン ２３ 可動電極パット ２４ 薄膜導体膜 ２５，２６ （薄膜導体膜引き出し用）導体パターン ３０ センサチップ ３１ （ガラス基板に設けた大気導入用）貫通孔 ３２ 封止材 ３３，３４，３５，３６ リードワイヤ ４０ 台座 ４１ キャップ ４２ （被測定流体導入用）貫通孔 ４３ （台座に設けた大気導入用）貫通孔 ４４，４５ リード端子 ４６，４７ （本発明の）リード端子 ５０ 電源
Claims (8)
- 【請求項１】 固定電極が形成された絶縁基板と、差圧
に応じて変形するダイアフラム部が形成されたシリコン
基板とを有し、前記ダイアフラム部と前記固定電極とが
ギャップをおいて互いに対抗するように前記絶縁基板と
前記シリコン基板とが接合されてキャビティ部を形成す
る圧力センサチップを備え、前記ダイアフラム部の両側
にある流体の差圧に応じて前記ギャップ長を変化させて
該ギャップ長の変化による前記ダイアフラム部と前記固
定電極間の静電容量の変化によって圧力を検出する静電
容量型圧力センサにおいて、前記絶縁基板上の前記固定
電極周辺部にヒータを設けたことを特徴とする静電容量
型圧力センサ。 - 【請求項２】 前記ヒータは薄膜の導体膜よりなること
を特徴とする請求項１記載の静電容量型圧力センサ。 - 【請求項３】 前記ヒータは薄膜の窒化シリコン膜より
なることを特徴とする請求項１または２記載の静電容量
型圧力センサ。 - 【請求項４】 前記ヒータは炭化シリコンよりなること
を特徴とする請求項１または２記載の静電容量型圧力セ
ンサ。 - 【請求項５】 前記ヒータはサーミスタよりなることを
特徴とする請求項１または２記載の静電容量型圧力セン
サ。 - 【請求項６】 前記サーミスタは正特性を有することを
特徴とする請求項５記載の静電容量型圧力センサ。 - 【請求項７】 前記ガラス基板上の少なくとも２箇所
に、前記ヒータと前記センサチップの外部との電気的接
続をする引き出し用導体パターンを設けたことを特徴と
する請求項１ないし７のいずれかに記載の静電容量型圧
力センサ。 - 【請求項８】 前記引き出し用導体パターンと電気的に
接続されたリード端子を設けたことを特徴とする請求項
１ないし７のいずれかに記載の静電容量型圧力センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17644397A JPH116780A (ja) | 1997-06-16 | 1997-06-16 | 静電容量型圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17644397A JPH116780A (ja) | 1997-06-16 | 1997-06-16 | 静電容量型圧力センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH116780A true JPH116780A (ja) | 1999-01-12 |
Family
ID=16013801
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17644397A Pending JPH116780A (ja) | 1997-06-16 | 1997-06-16 | 静電容量型圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH116780A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2362716A (en) * | 2000-01-06 | 2001-11-28 | Rosemount Inc | Capacitive pressure sensing with moving dielectric |
| JPWO2008105144A1 (ja) * | 2007-02-28 | 2010-06-03 | 株式会社山武 | センサ、センサの温度制御方法及び異常回復方法 |
-
1997
- 1997-06-16 JP JP17644397A patent/JPH116780A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2362716A (en) * | 2000-01-06 | 2001-11-28 | Rosemount Inc | Capacitive pressure sensing with moving dielectric |
| GB2362716B (en) * | 2000-01-06 | 2004-01-14 | Rosemount Inc | Capacitive pressure sensing with moving dielectric |
| JPWO2008105144A1 (ja) * | 2007-02-28 | 2010-06-03 | 株式会社山武 | センサ、センサの温度制御方法及び異常回復方法 |
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