JPH0727645A - Capacitive pressure sensor - Google Patents

Capacitive pressure sensor

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Publication number
JPH0727645A
JPH0727645A JP5195596A JP19559693A JPH0727645A JP H0727645 A JPH0727645 A JP H0727645A JP 5195596 A JP5195596 A JP 5195596A JP 19559693 A JP19559693 A JP 19559693A JP H0727645 A JPH0727645 A JP H0727645A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
diaphragm
pressure
substrate
pressure sensor
diaphragms
Prior art date
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Pending
Application number
JP5195596A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshiyuki Ishikura
義之 石倉
Shigeo Kimura
重夫 木村
Takashi Kihara
隆 木原
Homare Masuda
誉 増田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Azbil Corp
Original Assignee
Azbil Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Azbil Corp filed Critical Azbil Corp
Priority to JP5195596A priority Critical patent/JPH0727645A/en
Publication of JPH0727645A publication Critical patent/JPH0727645A/en
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 結露や塵埃等の問題も含めた大気環境の変化
に影響されることがなく、また大気圧変動に起因する計
測誤差も少なく、微圧から高圧までの圧力レンジを精度
よく検出する。 【構成】 第1の基板1と第1のダイヤフラム20の間
に第1の基準室15を、第2の基板4と第2のダイヤフ
ラム24との間に第2の基準室16を、第1のダイヤフ
ラム20と第2のダイヤフラム24の間に第3のダイヤ
フラム25を介在させ、これらダイヤフラムの可動部を
第1,第2の連結部28,29によって連結する。第1
の基準室15内の第1の基板1に固定電極3を配設し、
第1のダイヤフラム20に可動電極7を固定電極3に対
向して配設する。第1,第2の基準室15,16を真空
にする。第1,第3のダイヤフラム20,25の間の空
間を第1圧力導入室26として、測定圧力P1 を導入
し、第2,第3のダイヤフラム24,25の間の空間を
第2圧力導入室27として大気開放する(圧力P0 )。
(57) [Summary] [Purpose] The pressure range from low pressure to high pressure is not affected by changes in the atmospheric environment, including problems such as condensation and dust, and there are few measurement errors due to atmospheric pressure fluctuations. Is accurately detected. A first reference chamber 15 is provided between a first substrate 1 and a first diaphragm 20, and a second reference chamber 16 is provided between a second substrate 4 and a second diaphragm 24. The third diaphragm 25 is interposed between the diaphragm 20 and the second diaphragm 24, and the movable parts of these diaphragms are connected by the first and second connecting parts 28 and 29. First
The fixed electrode 3 is arranged on the first substrate 1 in the reference chamber 15 of
The movable electrode 7 is disposed on the first diaphragm 20 so as to face the fixed electrode 3. A vacuum is applied to the first and second reference chambers 15 and 16. The space between the first and third diaphragms 20 and 25 is used as the first pressure introducing chamber 26, the measurement pressure P1 is introduced, and the space between the second and third diaphragms 24 and 25 is made into the second pressure introducing chamber. The atmosphere is opened as 27 (pressure P0).

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は静電容量式圧力センサに
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a capacitance type pressure sensor.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、圧力計等に用いられる圧力セ
ンサとしては種々のものが知られており、その一つに図
11に示すダイヤフラムの変位を静電容量変化として検
出するようにした静電容量式圧力センサがある。これを
同図に基づいて概略説明すると、1はパイレックスガラ
スで形成された第1の基板で、この第1の基板1の下面
中央部には適宜深さの凹陥部2が形成されており、また
この凹陥部2内には固定電極3が配設されている。4は
シリコン等で形成された第2の基板で、この第2の基板
4はエッチングにより下面中央部を除去されることによ
り圧力に感応する薄肉円板状のダイヤフラム6を備え、
またこのダイヤフラム6の表面には可動電極7が前記固
定電極3に対向して埋め込み形成されている。そして、
第1,第2の基板1,4は互いに重ね合わされて周縁部
を陽極接合によって一体的に接合されることにより、セ
ンサ素子を形成している。なお、8は接合部、9は凹陥
部2に大気圧(P0 )を導入する大気圧導入孔である。
2. Description of the Related Art Conventionally, various types of pressure sensors used in pressure gauges and the like have been known. One of them is a static pressure sensor which detects displacement of a diaphragm shown in FIG. 11 as a capacitance change. There is a capacitance type pressure sensor. This will be schematically described with reference to FIG. 1. Reference numeral 1 is a first substrate made of Pyrex glass, and a concave portion 2 having an appropriate depth is formed in a central portion of a lower surface of the first substrate 1, Further, a fixed electrode 3 is arranged in the recess 2. Reference numeral 4 denotes a second substrate formed of silicon or the like. The second substrate 4 is provided with a thin disk-shaped diaphragm 6 that is sensitive to pressure by removing the central portion of the lower surface by etching.
A movable electrode 7 is embedded and formed on the surface of the diaphragm 6 so as to face the fixed electrode 3. And
The first and second substrates 1 and 4 are superposed on each other and their peripheral portions are integrally joined by anodic bonding to form a sensor element. Reference numeral 8 is a joining portion, and 9 is an atmospheric pressure introducing hole for introducing atmospheric pressure (P0) into the recess 2.

【0003】このような構成において、ダイヤフラム6
の裏面側に測定圧力P1 を印加し、凹陥部2に大気圧P
0 を印加すると、この時の差圧(P1 −P0 )に応じて
ダイヤフラム6が変位して固定電極3と可動電極7のギ
ャップGを変化させる(この場合は狭くなる)。そのた
め、固定電極3と可動電極7とで構成されるコンデンサ
の静電容量が変化し、これを電気信号として取り出すこ
とにより、測定圧力P1 を検出することができる。
In such a structure, the diaphragm 6
The measured pressure P1 is applied to the back side of the
When 0 is applied, the diaphragm 6 is displaced according to the pressure difference (P1 -P0) at this time, and the gap G between the fixed electrode 3 and the movable electrode 7 is changed (in this case, narrowed). Therefore, the capacitance of the capacitor composed of the fixed electrode 3 and the movable electrode 7 changes, and the measured pressure P1 can be detected by extracting this as an electric signal.

【0004】しかしながら、このような従来の静電容量
式圧力センサにおいては凹陥部2が大気開放されている
ので環境の変化により影響を受け易く、測定誤差を生じ
るという欠点があった。すなわち、大気の湿度等の環境
の変化が発生した場合、凹陥部2内の空気の誘電率が湿
度等の変化により変化し、これによってコンデンサ容量
値が変化し、測定誤差を生じる。
However, in such a conventional electrostatic capacitance type pressure sensor, since the concave portion 2 is open to the atmosphere, it is easily affected by a change in environment and has a drawback that a measurement error occurs. That is, when the environment such as the humidity of the atmosphere changes, the dielectric constant of the air in the recess 2 changes due to the change of the humidity and the like, which changes the capacitance value of the capacitor and causes a measurement error.

【0005】そこでこのような問題を解決するものとし
て、湿度等の環境変化により発生する誤差要因を取り除
くためにリファレンスコンデンサを設けた静電容量式圧
力センサが提案されている(特開昭63−308529
号公報等)。この静電容量式圧力センサは、測定圧力に
応じて容量値が変化するセンシングコンデンサと、測定
圧力が変化しても容量値が変化しないリファレンスコン
デンサとを備え、センシングコンデンサとリファレンス
コンデンサとの両電極間ギャップにそれぞれ大気圧を導
入することにより、湿度等の環境変化により発生する誤
差要因を取り除くようにしたものである。このような構
成からなる静電容量式圧力センサにおいては湿度等の環
境変化により発生する誤差要因を取り除くことができる
という利点を有するものの、コンデンサ電極表面の結露
やコンデンサ電極内に微小な塵埃が侵入した場合の測定
誤差までは取り除くことができないという問題があっ
た。また、結露の発生は、圧力を測定する媒体の温度が
大気温度より低い場合等には避けられない現象であり、
塵埃の混入も大気圧導入孔が存在する以上避けられない
問題である。
Therefore, as a solution to such a problem, there has been proposed an electrostatic capacitance type pressure sensor provided with a reference capacitor in order to eliminate an error factor caused by environmental changes such as humidity (Japanese Patent Laid-Open No. 63-63). 308529
No. This capacitance type pressure sensor includes a sensing capacitor whose capacitance value changes according to the measured pressure, and a reference capacitor whose capacitance value does not change even when the measured pressure changes. Both electrodes of the sensing capacitor and the reference capacitor are provided. By introducing the atmospheric pressure into each of the gaps, an error factor caused by an environmental change such as humidity is removed. The capacitance type pressure sensor with such a structure has an advantage that error factors caused by environmental changes such as humidity can be eliminated, but dew condensation on the capacitor electrode surface or minute dust intrudes into the capacitor electrode. There was a problem that even the measurement error in the case of being unable to be removed. Also, the occurrence of dew condensation is an unavoidable phenomenon when the temperature of the medium for measuring pressure is lower than the atmospheric temperature,
The mixing of dust is also an unavoidable problem as long as the atmospheric pressure introducing hole exists.

【0006】静電容量式圧力センサにおいて、これらの
結露や塵埃の問題も含めた湿度等の環境の変化により発
生する誤差要因が完全に取り除けるセンサとして絶対圧
センサがある。この絶対圧センサは測定圧力の変化によ
り容量値が変化するコンデンサ電極間ギャップを大気か
ら隔絶すると共に、真空に保持して構成したもので、例
えば特開平4−9727号公報が知られている。この種
の絶対圧センサにあっては、コンデンサ電極間が真空に
保たれているため、電極の一方が設けられた(測定圧力
の変化に応じて変位する)ダイヤフラムが常に1Kg/
cm2 の圧力が印加されており、1Kg/cm2 の圧力
に応じて変位している。このため、1Kg/cm2 の圧
力に比べて微圧、例えば0.01Kg/cm2 程度以下
のレンジのセンサを実現しようとすると可動電極が設け
られたダイヤフラムの変位は非常に僅かであり、よって
容量値の変化も僅かであり精度のよい測定が非常に困難
になるという問題があった。また、大気圧変動に応じて
出力が変動し、その大きさは±0.05Kg/cm2
度はあり、大気圧変動以下の圧力レンジの圧力計測を行
う場合に非常に精度の高い大気圧センサにより補正しな
ければ0.01Kg/cm2 レンジ程度以下の測定圧力
の測定を高精度に行うことは非常に困難である。
In the electrostatic capacitance type pressure sensor, there is an absolute pressure sensor as a sensor capable of completely removing the error factors caused by environmental changes such as humidity including the problems of dew condensation and dust. This absolute pressure sensor is constructed by isolating the gap between the capacitor electrodes, the capacitance value of which changes according to the change of the measured pressure, from the atmosphere and keeping it in a vacuum. For example, JP-A-4-9727 is known. In this type of absolute pressure sensor, since the space between the capacitor electrodes is maintained in a vacuum, the diaphragm provided with one of the electrodes (displaced in response to a change in the measured pressure) is always 1 kg /
The pressure of cm 2 is applied, and it is displaced according to the pressure of 1 Kg / cm 2 . Therefore, 1Kg / Low pressure than the pressure of cm 2, for example, 0.01 kg / cm 2 about to realize a sensor of the following ranges to the displacement of the diaphragm which is movable electrode is provided is very small, thus There is a problem that the change of the capacitance value is small and accurate measurement becomes very difficult. Further, the output fluctuates according to the atmospheric pressure fluctuation, and the magnitude thereof is about ± 0.05 Kg / cm 2, which is a highly accurate atmospheric pressure sensor when measuring the pressure in the pressure range below the atmospheric pressure fluctuation. It is very difficult to measure the measurement pressure of 0.01 kg / cm 2 range or less with high accuracy without correction.

【0007】結露や塵埃等の問題を含めた湿度等の環境
変化により発生する誤差要因を完全に取り除けるセンサ
としてもう一つガスシールドセンサがある。このセンサ
は測定圧力に応じて容量値が変化するコンデンサ間が大
気と隔絶されてはいるが、真空ではなく、ガスを封入し
た点で絶対圧センサと異なっている。ガスシールドセン
サの特長は、コンデンサ間のガス圧を大気圧に近く設定
することが可能であり、絶対圧センサと異なり、電極の
一方が設けられた(測定圧力の変化に応じて変位する)
ダイヤフラムが測定圧力がない場合に圧力が殆ど印加さ
れていない状態が得られ、大気圧に比べて微圧レンジの
測定圧力に対しても大きな容量値変化を達成することが
可能である点である。一方、問題点は温度特性が非常に
大きく、複雑な温度補正が必要となることである。例え
ば温度が室温からプラス50°C変化すると、コンデン
サ間の圧力は約1.2倍になり、つまり50°Cの変化
に対し圧力換算で0.2Kg/cm2 程度の温度特性が
発生することになる。
There is another gas shield sensor as a sensor that can completely eliminate the error factors caused by environmental changes such as humidity including problems such as dew condensation and dust. Although this sensor is isolated from the atmosphere between the capacitors whose capacitance value changes according to the measured pressure, it differs from the absolute pressure sensor in that a gas is enclosed instead of a vacuum. The feature of the gas shield sensor is that the gas pressure between the capacitors can be set close to the atmospheric pressure, and unlike the absolute pressure sensor, one of the electrodes is provided (displaces according to changes in the measured pressure).
It is possible to obtain a state in which almost no pressure is applied to the diaphragm when there is no measurement pressure, and it is possible to achieve a large change in capacitance value with respect to the measurement pressure in the low pressure range compared to atmospheric pressure. . On the other hand, the problem is that the temperature characteristics are very large and complicated temperature correction is required. For example, when the temperature changes from room temperature by plus 50 ° C, the pressure between the capacitors becomes about 1.2 times, that is, a temperature characteristic of about 0.2 Kg / cm 2 in terms of pressure is generated with respect to the change of 50 ° C. become.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】このように従来の静電
容量式圧力センサにおいては、結露や塵埃等の問題も含
めた大気環境の変化の影響を受けない微圧から高圧まで
の圧力レンジのセンサを実現することは非常に困難であ
った。
As described above, in the conventional capacitance type pressure sensor, the pressure range from a slight pressure to a high pressure which is not affected by the change of the atmospheric environment including the problems such as dew condensation and dust. Realizing a sensor was very difficult.

【0009】そこで、本発明は上記したような点に鑑み
てなされたもので、その目的とするところは、結露や塵
埃等の問題も含めた大気環境の変化に影響されることな
く、かつ大気圧変動に起因する計測誤差も少なく、微圧
から高圧までの圧力レンジを計測可能にした静電容量式
圧力センサを提供することにある。
Therefore, the present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is not to be affected by changes in the atmospheric environment including problems such as dew condensation and dust, and to a large extent. An object of the present invention is to provide an electrostatic capacitance type pressure sensor capable of measuring a pressure range from a slight pressure to a high pressure, with little measurement error due to atmospheric pressure fluctuation.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第1の発明は、第1の基板とこの第1の基板と共に
第1の基準室を形成する第1のダイヤフラムと、第2の
基板とこの第2の基板と共に前記第1の基準室と対向し
前記第1の基準室の底面積と略等しい第2の基準室を形
成する第2のダイヤフラムと、第1,第2のダイヤフラ
ム間の空間を仕切りこれらダイヤフラムと共に底面積の
略等しい第1,第2圧力導入室を形成する第3のダイヤ
フラムと、前記第1の基準室内の前記第1の基板に配設
された固定電極と、この固定電極に対向して前記第1の
ダイヤフラムに配設された可動電極と、前記第1,第3
のダイヤフラムの可動部を互いに連結する第1の連結部
と、前記第2,第3のダイヤフラムの可動部を互いに連
結する第2の連結部とを備え、前記第1,第2の基準室
は真空に保持されて、第1,第2圧力導入室と大きさが
異なり、前記第1の連結部と第2の連結部は略等しい底
面積を有し、前記可動電極は前記第1,第2の連結部と
略等しいか小さく形成され、かつ可動電極は第1の連結
部に対応して第1のダイヤフラムの連結部側とは反対側
の面に配設されて固定電極と正対しているものである。
第2の発明は、第1の発明において、第2の基準室内の
第2の基板に固定電極を配設すると共に、この可動電極
に対応して第2のダイヤフラムに可動電極を配設したも
のである。第3の発明は、第1または第2の発明におい
て、第1,第2の基板、第1,第2,第3のダイヤフラ
ムは同一の絶縁材料で形成されているものである。第4
の発明は、第1または第2の発明において、第1の基板
がパイレックスガラスで形成され、第1,第2,第3の
ダイヤフラムがシリコンで形成されているものである。
In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention relates to a first substrate, a first diaphragm that forms a first reference chamber together with the first substrate, and a second diaphragm. A second diaphragm that faces the first reference chamber together with the substrate and the second substrate to form a second reference chamber that is substantially equal to the bottom area of the first reference chamber; and first and second diaphragms. A third diaphragm that divides the space between them to form first and second pressure introducing chambers having substantially the same bottom area together with these diaphragms; and a fixed electrode arranged on the first substrate in the first reference chamber. A movable electrode disposed on the first diaphragm so as to face the fixed electrode, and the first and third movable electrodes.
A first connecting portion connecting the movable portions of the diaphragm to each other and a second connecting portion connecting the movable portions of the second and third diaphragms to each other, and the first and second reference chambers are The first and second pressure introducing chambers are held in a vacuum and have different sizes, the first connecting portion and the second connecting portion have substantially equal bottom areas, and the movable electrode has the first and second movable portions. The movable electrode is formed to be approximately equal to or smaller than the second connecting portion, and the movable electrode is disposed on the surface of the first diaphragm opposite to the connecting portion side so as to face the fixed electrode. There is something.
According to a second invention, in the first invention, a fixed electrode is provided on the second substrate in the second reference chamber, and a movable electrode is provided on the second diaphragm corresponding to the movable electrode. Is. A third invention is the same as the first or second invention, wherein the first and second substrates and the first, second and third diaphragms are made of the same insulating material. Fourth
According to the invention of 1), in the first or second invention, the first substrate is made of Pyrex glass, and the first, second, and third diaphragms are made of silicon.

【0011】[0011]

【作用】第1の発明において、第1の基準室は真空であ
るため湿度等の環境変化によっては電極間の誘電率が変
化しない。また固定電極および可動電極は第1のダイヤ
フラムによって保護されているので、使用雰囲気中に塵
埃等があっても、また結露雰囲気中で使用しても圧力計
測に影響されない。通常は第1の基準室が封止されてい
ると、大気圧の変動により静電容量値が変化する。特に
1Kg/cm2 以下の低圧レンジの測定の場合には大気
圧変動は非常に大きな測定誤差になってしまう。しか
し、本発明においては、例えば大気圧が上昇して(圧力
P1 ,P0 が同時に同じ増分で上昇して)も、第1,第
2の基準室の底面積が略等しく、また連結部の底面積も
略等しいので、第1,第2のダイヤフラムの可動部の面
積は等しくなっており、また、第1,第2圧力導入室の
底面積が等しいので、ダイヤフラム一体可動部は殆ど変
位せず、大気圧の変動に対する誤差が殆どない。第2の
発明において、圧力センサチップ構造が対称構造となっ
ているので、圧力無印加時(圧力P1 ,P0 が等しい場
合)の静電容量値の経時変化に起因する圧力計測誤差が
発生し難い。
In the first aspect of the invention, since the first reference chamber is a vacuum, the dielectric constant between the electrodes does not change due to environmental changes such as humidity. Further, since the fixed electrode and the movable electrode are protected by the first diaphragm, the pressure measurement is not affected even when dust or the like is present in the use atmosphere or when the use is performed in the dew condensation atmosphere. Normally, when the first reference chamber is sealed, the capacitance value changes due to fluctuations in atmospheric pressure. Especially in the case of measurement in a low pressure range of 1 kg / cm 2 or less, atmospheric pressure fluctuation causes a very large measurement error. However, in the present invention, for example, even if the atmospheric pressure rises (pressures P1 and P0 rise at the same time at the same time), the bottom areas of the first and second reference chambers are substantially equal to each other, and the bottom of the connecting portion is the same. Since the areas are substantially the same, the areas of the movable parts of the first and second diaphragms are the same, and since the bottom areas of the first and second pressure introducing chambers are the same, the diaphragm integral movable part hardly displaces. There is almost no error due to atmospheric pressure fluctuation. In the second invention, since the pressure sensor chip structure has a symmetrical structure, it is difficult for a pressure measurement error to occur due to a change with time of the electrostatic capacitance value when no pressure is applied (when the pressures P1 and P0 are equal). .

【0012】[0012]

【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて
詳細に説明する。図1は本発明に係る静電容量式圧力セ
ンサの一実施例を示す断面図である。なお、図中11と
同一構成部材のものに対しては同一符号をもって示す。
同図において、第1の基板1はパイレックスガラス、サ
ファイア等で形成されて下面中央に適宜深さの凹陥部2
を有し、この凹陥部2の内底面に固定電極3が配設され
ている。また、第1の基板1の下面には前記凹陥部2を
気密に覆う第1のダイヤフラム20が外周部を固定され
て配置され、これによって第1の基準室15を作製して
おり、このダイヤフラム20の中央部、すなわち変形可
能な可動部20aの上面に可動電極7が前記固定電極3
に対応して配設されている。固定電極3と可動電極7は
略同一の大きさを有し、所定の間隔を保って互いに正対
している。前記第1の基準室15は真空に保持されてい
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the embodiments shown in the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a capacitance type pressure sensor according to the present invention. It should be noted that the same reference numerals are given to the same components as 11 in the drawing.
In the figure, the first substrate 1 is made of Pyrex glass, sapphire, or the like, and has a concave portion 2 having an appropriate depth at the center of the lower surface.
The fixed electrode 3 is disposed on the inner bottom surface of the recess 2. In addition, a first diaphragm 20 that hermetically covers the recessed portion 2 is arranged on the lower surface of the first substrate 1 so that the outer peripheral portion is fixed, whereby a first reference chamber 15 is produced. The movable electrode 7 is provided on the center portion of the movable electrode 20, that is, on the upper surface of the deformable movable portion 20a.
It is arranged corresponding to. The fixed electrode 3 and the movable electrode 7 have substantially the same size, and face each other with a predetermined interval. The first reference chamber 15 is kept in vacuum.

【0013】第2の基板4は、シリコン、パイレックス
ガラス、サファイア等によって形成され、上面中央に適
宜深さの凹陥部23が形成されており、この凹陥部を第
2のダイヤフラム24によって気密に覆い、これによっ
て第2の基準室16を作製している。凹陥部23は、前
記第1の基板1の凹陥部2と略同一の大きさで底面積が
略等しく、真空に保持されている。前記第1のダイヤフ
ラム20と第2のダイヤフラム24との間には第3のダ
イヤフラム25が外周部を固定されて配設されており、
このダイヤフラム25によって第1,第2のダイヤフラ
ム20,24間の空間を2つの室、すなわち第1,第2
圧力導入室26,27に仕切っている。第1圧力導入室
26には測定圧力P1 が導入され、第2圧力導入室27
には大気圧P0 が導入されるようになっている。
The second substrate 4 is made of silicon, Pyrex glass, sapphire, or the like, and has a recess 23 having an appropriate depth formed at the center of the upper surface. The recess is airtightly covered by the second diaphragm 24. Thus, the second reference chamber 16 is produced. The recess 23 has substantially the same size as the recess 2 of the first substrate 1 and a substantially equal bottom area, and is held in vacuum. A third diaphragm 25 is disposed between the first diaphragm 20 and the second diaphragm 24 with its outer peripheral portion fixed,
With this diaphragm 25, the space between the first and second diaphragms 20 and 24 is divided into two chambers, namely, the first and second chambers.
The pressure introducing chambers 26 and 27 are partitioned. The measurement pressure P1 is introduced into the first pressure introducing chamber 26, and the second pressure introducing chamber 27
Atmospheric pressure P0 is introduced into.

【0014】第1,第2および第3のダイヤフラム2
0,24,25の可動部20a,24a,25aは、中
央部が第1,第2の連結部28,29によって互いに連
結されることにより、同方向に連動して変位する。第1
の連結部28と第2の連結部29は略同一の大きさで、
底面積が略等しく、また前記固定電極3,可動電極7と
略同一かもしくはこれら電極より大きく形成されてい
る。また、第1の連結部28と第2の連結部29は第3
のダイヤフラム25を挟んで互いに正対するよう、第
1,第2のダイヤフラム20,24にそれぞれ一体に設
けられている。これら連結部28,29および可動電極
7は、可動電極7が連結部28,29からはみ出さない
ように、中心を互いに一致させて形成されている。ま
た、第1圧力導入室26と第2圧力導入室27の底面積
は略等しく、第1圧力導入室26の底面積は第1の基準
室15の底面積より広く形成されている。なお、第1,
第2,第3のダイヤフラム20,24,25は、すべて
同一の材料、例えばシリコン、サファイア等によって形
成されている。
First, second and third diaphragms 2
The movable parts 20a, 24a, 25a of 0, 24, 25 are displaced in conjunction with each other in the same direction when the central parts are connected to each other by the first and second connecting parts 28, 29. First
The connecting portion 28 and the second connecting portion 29 have substantially the same size,
The bottom areas are substantially the same, and are substantially the same as or larger than the fixed electrode 3 and the movable electrode 7. In addition, the first connecting portion 28 and the second connecting portion 29 are the third
The first and second diaphragms 20 and 24 are integrally provided so as to face each other with the diaphragm 25 interposed therebetween. The connecting portions 28 and 29 and the movable electrode 7 are formed with their centers aligned with each other so that the movable electrode 7 does not protrude from the connecting portions 28 and 29. Further, the bottom areas of the first pressure introducing chamber 26 and the second pressure introducing chamber 27 are substantially equal to each other, and the bottom area of the first pressure introducing chamber 26 is formed wider than the bottom area of the first reference chamber 15. Note that the first
The second and third diaphragms 20, 24, 25 are all made of the same material, such as silicon or sapphire.

【0015】このような構成からなる静電容量式圧力セ
ンサにおいて、第1,第2圧力導入室26,27に測定
圧力P1 と大気圧P0 をそれぞれ導入し、第1のダイヤ
フラム20の可動部20aの底面積をA1 、第2のダイ
ヤフラム24の可動部24aの底面積をA1 、第3のダ
イヤフラム25の可動部25aの底面積をA3 および連
結部28,29の底面積をBとすると、第1のダイヤフ
ラム20にはP1 ×(A1 −B)の基板1側に変位する
力が、第2のダイヤフラム24にはP0 ×(A1 −B)
の基板4側に変位する力が、第3のダイヤフラム25に
は(P1 −P0)×(A3 −B)の基板4側に変位する
力が作用し、トータルとして(P1 −P0 )×(A3 −
A1 )の力が基板4側に各連結部で連結されたダイヤフ
ラム可動部全体を一体として変位させる。そのため、固
定電極3と可動電極7とで構成されるコンデンサの静電
容量が変化し、これを電気信号として取り出すことによ
り、測定圧力P1 を検出することができる。
In the capacitance type pressure sensor having such a structure, the measurement pressure P1 and the atmospheric pressure P0 are introduced into the first and second pressure introducing chambers 26 and 27, respectively, and the movable portion 20a of the first diaphragm 20 is moved. Is A1, the bottom area of the movable portion 24a of the second diaphragm 24 is A1, the bottom area of the movable portion 25a of the third diaphragm 25 is A3, and the bottom areas of the connecting portions 28 and 29 are B. The first diaphragm 20 has a force P1 x (A1 -B) which is displaced toward the substrate 1 side, and the second diaphragm 24 has a force P0 x (A1 -B).
The force displacing to the substrate 4 side of (P1 −P0) × (A3 −B) acts on the third diaphragm 25, and the total force is (P1 −P0) × (A3 −
The force of (A1) displaces the whole diaphragm movable part connected to the substrate 4 side by each connecting part as a unit. Therefore, the capacitance of the capacitor composed of the fixed electrode 3 and the movable electrode 7 changes, and the measured pressure P1 can be detected by extracting this as an electric signal.

【0016】かくしてこのような静電容量式圧力センサ
にあっては、第1,第2の基準室15,16が真空に保
持されているため湿度等の環境が変化しても固定電極3
と可動電極7間の誘電率が変化せず、またこれら固定電
極3および可動電極7は第1のダイヤフラム20によっ
て保護されているので、塵埃等が付着するおそれもな
く、また結露雰囲気中で使用しても圧力計測に影響を受
けず、したがって、精度よく圧力を検出することができ
る。
Thus, in such a capacitance type pressure sensor, since the first and second reference chambers 15 and 16 are held in vacuum, the fixed electrode 3 is maintained even if the environment such as humidity changes.
The dielectric constant between the movable electrode 7 and the movable electrode 7 does not change, and since the fixed electrode 3 and the movable electrode 7 are protected by the first diaphragm 20, there is no danger of dust or the like adhering to the fixed electrode 3 and the movable electrode 7. However, the pressure measurement is not affected, and therefore the pressure can be accurately detected.

【0017】ここで、通常第1,第2の基準室15,1
6が封止されていると、大気圧P0の変動により静電容
量値が変化する。特に1Kg/cm2 以下の低圧レン
ジの測定の場合には大気圧変動は非常に大きな測定誤差
になってしまう。しかし、本発明においては、例えば大
気圧が上昇して(圧力P1 ,P0 が同時に同じ増分で上
昇して)も、第1,第2の基準室15,16の底面積が
略等しく、また連結部28,29の底面積も略等しいの
で、第1,第2のダイヤフラム20,24の受圧部の面
積は等しくなっており、また、第1圧力導入室26と第
2圧力導入室27の底面積も略等しいので、第3のダイ
ヤフラム25の上下で受圧部の面積も等しくなってお
り、これらダイヤフラムの一体可動部、すなわち連結部
28,29は殆ど変位せず、大気圧の変動による誤差の
発生を防止することができる。
Here, usually the first and second reference chambers 15 and 1
When 6 is sealed, the capacitance value changes due to the fluctuation of the atmospheric pressure P0. Especially in the case of measurement in a low pressure range of 1 kg / cm 2 or less, atmospheric pressure fluctuation causes a very large measurement error. However, in the present invention, for example, even if the atmospheric pressure rises (the pressures P1 and P0 rise at the same time at the same time), the bottom areas of the first and second reference chambers 15 and 16 are substantially equal, and they are connected. Since the bottom areas of the portions 28 and 29 are also substantially equal, the areas of the pressure receiving portions of the first and second diaphragms 20 and 24 are equal, and the bottoms of the first pressure introducing chamber 26 and the second pressure introducing chamber 27 are also the same. Since the areas are substantially the same, the areas of the pressure receiving portions are the same above and below the third diaphragm 25, and the integrally movable portions of these diaphragms, that is, the connecting portions 28 and 29 are hardly displaced, and the error due to the fluctuation of the atmospheric pressure is reduced. Occurrence can be prevented.

【0018】また、第1,第2の基板1,4,第1,第
2,第3のダイヤフラム20,24,25を全て同一の
材料(シリコン、サファイア等)で形成すると、異種材
料を用いて製作した場合に比べて製作時に発生する残留
応力を少なくすることができる。この残留応力の経時変
化は圧力計測の誤差要因となるため、できる限り少なく
することが望ましい。また、サファイア等の材料を用い
ることで寄生容量の発生を防止することもできる。
If the first and second substrates 1, 4, 1, 2 and 3 are made of the same material (silicon, sapphire, etc.), different materials are used. It is possible to reduce the residual stress generated at the time of manufacturing as compared with the case of manufacturing by. Since this change in residual stress over time causes an error in pressure measurement, it is desirable to reduce it as much as possible. Further, the use of a material such as sapphire can prevent the occurrence of parasitic capacitance.

【0019】図2〜図9は図1に示した静電容量式圧力
センサの製作工程を示す図である。静電容量式圧力セン
サは、例えば厚さ0.5mm程度の4インチ基板内に半
導体チップ同様多数製作されるが、その中の1つのセン
サチップの製作手順について主に説明する。図2は第1
工程を示す図で、第1の基板1の一方の面の中央にウエ
ットエッチング、ドライエッチング等の方法によって凹
陥部2を形成する。図3は第2工程を示す図で、凹陥部
2の底面中央に導電性薄膜を成膜、パターンイングし、
所定形状の固定電極3を形成する。この導電性薄膜の成
膜は、通常半導体プロセスで用いられているドライ成膜
であるCVD、真空蒸着、スパッタリング法などにより
形成することができる。図4は第3工程を示す図で、第
1のダイヤフラム20の一方の面の中央に導電部材をC
VD、真空蒸着、スパッタリング法などにより成膜、パ
ターンイングを行って所要形状の可動電極7を形成し、
その後固定電極3と可動電極を互いに対向させて第1の
基板1と第1のダイヤフラム20を真空中で接合もしく
は大気中で接合した後凹陥部2内を真空排気することに
より第1の基準室15を作製する。また、接合の方法と
しては材料の組み合わせにより、陽極接合、接着剤を介
した接合もしくは接合面を鏡面仕上げし異物を介さずに
重ね合わせす方法による接合等がある。図5は第4工程
を示す図で、第1のダイヤフラム20の表面を研磨して
所定の厚さとする。また、ウエットエッチング、ドライ
エッチング等の方法で薄くしてもよい。図6は第5工程
を示すもので、第1のダイヤフラム20の表面所定箇所
をウエットエッチング、ドライエッチング等の方法で薄
くし、第1圧力導入室26と第1の連結部28を同時に
製作する。図7は第6工程を示す図で、第3のダイヤフ
ラム25を第1のダイヤフラム20の表面に接合し、し
かる後第3のダイヤフラム25の表面を研磨して所定の
厚さとする。また、ウエットエッチング、ドライエッチ
ング等の方法で薄くしてもよい。図8は第7工程を示す
図で、上記第1〜第6工程により凹陥部23が形成され
た第2の基板4に第2のダイヤフラム24を真空中で接
合し第2の基準室16を作製し、第2のダイヤフラム2
4を研磨等の方法によって所定の厚さにした後、更に第
2のダイヤフラム24の表面所定箇所をウエットエッチ
ング、ドライエッチング等の方法で薄くして第2圧力導
入室27と第2の連結部29を同時に製作する。この場
合は、固定電極と可動電極の形成を必要としない。図9
は第8工程を示す図で、図7および図8に示す2つのセ
ンサチップ構造体30,31を図9に示すように互いに
重ね合わせて第2のダイヤフラム24と第3のダイヤフ
ラム25を接合し、もってセンサチップの製造を終了す
る。このように、本発明に係る静電容量式圧力センサに
あっては、半導体プロセスと同様に基板内に多数のセン
サチップを同時に製作することができるので、同じ品質
のチップの大量生産が可能である。このことは低コスト
化にもつながる。
2 to 9 are views showing a manufacturing process of the capacitance type pressure sensor shown in FIG. A large number of electrostatic capacitance type pressure sensors are manufactured in the same manner as semiconductor chips in a 4-inch substrate having a thickness of about 0.5 mm, and the manufacturing procedure of one sensor chip among them will be mainly described. Figure 1 is the first
In the figures showing the steps, a recess 2 is formed in the center of one surface of the first substrate 1 by a method such as wet etching or dry etching. FIG. 3 is a view showing a second step, in which a conductive thin film is formed and patterned in the center of the bottom surface of the recessed portion 2,
The fixed electrode 3 having a predetermined shape is formed. The conductive thin film can be formed by a dry film forming method which is usually used in a semiconductor process, such as CVD, vacuum evaporation, or sputtering. FIG. 4 is a view showing the third step, in which a conductive member is provided at the center of one surface of the first diaphragm 20 with a conductive member
The movable electrode 7 having a required shape is formed by performing film formation and patterning by VD, vacuum deposition, sputtering method, etc.
Thereafter, the fixed electrode 3 and the movable electrode are opposed to each other to bond the first substrate 1 and the first diaphragm 20 in a vacuum or in the atmosphere, and then the interior of the recess 2 is evacuated to evacuate the first reference chamber. Create 15. Further, as a joining method, there are anodic joining, joining with an adhesive, or joining with a method of laminating the joined surfaces with a mirror finish and without interposing foreign matter, depending on the combination of materials. FIG. 5 shows the fourth step, in which the surface of the first diaphragm 20 is polished to a predetermined thickness. Further, it may be thinned by a method such as wet etching or dry etching. FIG. 6 shows a fifth step, in which a predetermined portion of the surface of the first diaphragm 20 is thinned by a method such as wet etching or dry etching to simultaneously manufacture the first pressure introducing chamber 26 and the first connecting portion 28. . FIG. 7 is a diagram showing the sixth step, in which the third diaphragm 25 is joined to the surface of the first diaphragm 20 and then the surface of the third diaphragm 25 is polished to a predetermined thickness. Further, it may be thinned by a method such as wet etching or dry etching. FIG. 8 is a view showing a seventh step, in which the second diaphragm 24 is bonded in vacuum to the second substrate 4 in which the concave portion 23 is formed by the first to sixth steps, and the second reference chamber 16 is formed. Fabricate and second diaphragm 2
4 is made to have a predetermined thickness by a method such as polishing, and then a predetermined portion on the surface of the second diaphragm 24 is made thinner by a method such as wet etching or dry etching to make the second pressure introducing chamber 27 and the second connecting portion. 29 are manufactured at the same time. In this case, it is not necessary to form the fixed electrode and the movable electrode. Figure 9
Is a diagram showing an eighth step. The two sensor chip structures 30 and 31 shown in FIGS. 7 and 8 are overlapped with each other as shown in FIG. 9 to bond the second diaphragm 24 and the third diaphragm 25. Therefore, the manufacturing of the sensor chip is completed. As described above, in the capacitance type pressure sensor according to the present invention, since a large number of sensor chips can be simultaneously manufactured in the substrate similarly to the semiconductor process, mass production of chips of the same quality is possible. is there. This also leads to cost reduction.

【0020】図10は本発明の他の実施例を示す断面図
である。この実施例は、第1の基板1と第1のダイヤフ
ラム20に第1の固定電極3と第1の可動電極7を配設
し、第2の基板4と第2のダイヤフラム24に第2の固
定電極33と第2の可動電極34を配設し、第3のダイ
ヤフラム25を挟んで上下対称な構造としたものであ
る。その他の構成は図1に示した上記実施例と同様であ
る。
FIG. 10 is a sectional view showing another embodiment of the present invention. In this embodiment, the first fixed electrode 3 and the first movable electrode 7 are provided on the first substrate 1 and the first diaphragm 20, and the second fixed electrode 3 and the first movable electrode 7 are provided on the second substrate 4 and the second diaphragm 24. The fixed electrode 33 and the second movable electrode 34 are disposed, and the third diaphragm 25 is sandwiched between them, and the structure is vertically symmetrical. Other configurations are similar to those of the above-described embodiment shown in FIG.

【0021】このような構成においては第1の固定電極
3と第1の可動電極7からなる静電容量値が増加する場
合、第2の固定電極33と第2の可動電極34からなる
静電容量値は減少し、その差を検出することで、見かけ
上の感度が増大するという利点を有する。また、圧力セ
ンサチップ構造が第3のダイヤフラム25を挟んで上下
対称な構造となっているので、圧力無印加時(圧力P1
,P0 が等しい場合)の静電容量値の経時変化に起因
する圧力計測誤差が発生し難いという利点を有する。
In such a structure, when the capacitance value of the first fixed electrode 3 and the first movable electrode 7 increases, the electrostatic capacitance of the second fixed electrode 33 and the second movable electrode 34 increases. The capacitance value is reduced, and detecting the difference has the advantage of increasing the apparent sensitivity. Further, since the pressure sensor chip structure has a vertically symmetrical structure with the third diaphragm 25 sandwiched therebetween, no pressure is applied (pressure P1
, P0 are equal to each other), there is an advantage that a pressure measurement error due to a change in capacitance value with time is unlikely to occur.

【0022】このような静電容量式圧力センサの製作に
際しては、図2〜図6に示した工程と同様の工程によっ
て第2の基板4と第2のダイヤフラム24に固定電極3
3と可動電極34をそれぞれ設けたセンサチップ構造体
を製作し、これを図7に示すセンサチップ構造体に重ね
合わせて接合すればよい。
When manufacturing such a capacitance type pressure sensor, the fixed electrode 3 is attached to the second substrate 4 and the second diaphragm 24 by the same steps as those shown in FIGS.
3 and the movable electrode 34 are respectively provided, and the sensor chip structure may be manufactured, and the sensor chip structure shown in FIG.

【0023】なお、上記実施例においてはセンサチップ
および第1,第2の基準室15,16の形状して略正方
形に形成した場合について説明したが、本発明はこれに
何ら特定されるものではなく、長方形でもその他の適宜
形状でも同様の効果が得られる。
In the above embodiment, the case where the sensor chip and the first and second reference chambers 15 and 16 are formed in a substantially square shape has been described, but the present invention is not limited to this. Instead, the same effect can be obtained with a rectangular shape or another appropriate shape.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る静電容
量式圧力センサによれば、結露や塵埃等の問題も含めた
大気環境の変化に影響されることがなく、また大気圧変
動に起因する計測誤差も少なく、微圧から高圧までの圧
力レンジを精度よく検出することができ、センサの測定
精度および耐久性を向上させることができる。
As described above, according to the capacitance type pressure sensor of the present invention, it is not affected by the change of the atmospheric environment including the problem of dew condensation, dust, etc. The resulting measurement error is small, the pressure range from low pressure to high pressure can be accurately detected, and the measurement accuracy and durability of the sensor can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る静電容量式圧力センサの一実施例
を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a capacitance type pressure sensor according to the present invention.

【図2】静電容量式圧力センサの製作手順を説明するた
めの図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining a manufacturing procedure of the capacitance type pressure sensor.

【図3】静電容量式圧力センサの製作手順を説明するた
めの図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining a manufacturing procedure of the capacitance type pressure sensor.

【図4】静電容量式圧力センサの製作手順を説明するた
めの図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining a manufacturing procedure of the capacitance type pressure sensor.

【図5】静電容量式圧力センサの製作手順を説明するた
めの図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining a manufacturing procedure of the capacitance type pressure sensor.

【図6】静電容量式圧力センサの製作手順を説明するた
めの図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining a manufacturing procedure of the capacitance type pressure sensor.

【図7】静電容量式圧力センサの製作手順を説明するた
めの図である。
FIG. 7 is a diagram for explaining a manufacturing procedure of the capacitance type pressure sensor.

【図8】静電容量式圧力センサの製作手順を説明するた
めの図である。
FIG. 8 is a diagram for explaining a manufacturing procedure of the capacitance type pressure sensor.

【図9】静電容量式圧力センサの製作手順を説明するた
めの図である。
FIG. 9 is a diagram for explaining a manufacturing procedure of the capacitance type pressure sensor.

【図10】本発明の他の実施例を示す断面図である。FIG. 10 is a sectional view showing another embodiment of the present invention.

【図11】静電容量式圧力センサの従来例を示す断面図
である。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a conventional example of a capacitance type pressure sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 第1の基板 2 凹陥部 3 固定電極 4 第2の基板 6 ダイヤフラム 7 可動電極 8 接合部 9 圧力導入孔 15 第1の基準室 16 第2の基準室 20 第1のダイヤフラム 23 凹陥部 24 第2のダイヤフラム 25 第3のダイヤフラム 26 第1圧力導入室 27 第2圧力導入室 28 第1の連結部 29 第2の連結部 1 1st board | substrate 2 concave part 3 fixed electrode 4 2nd board 6 diaphragm 7 movable electrode 8 joint part 9 pressure introduction hole 15 1st reference chamber 16 2nd reference chamber 20 1st diaphragm 23 concave part 24 24th 2 diaphragm 25 3rd diaphragm 26 1st pressure introduction chamber 27 2nd pressure introduction chamber 28 1st connection part 29 2nd connection part

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【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成5年9月14日[Submission date] September 14, 1993

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】請求項2[Name of item to be corrected] Claim 2

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【手続補正2】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0010[Correction target item name] 0010

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第1の発明は、第1の基板とこの第1の基板と共に
第1の基準室を形成する第1のダイヤフラムと、第2の
基板とこの第2の基板と共に前記第1の基準室と対向し
前記第1の基準室の底面積と略等しい第2の基準室を形
成する第2のダイヤフラムと、第1,第2のダイヤフラ
ム間の空間を仕切りこれらダイヤフラムと共に底面積の
略等しい第1,第2圧力導入室を形成する第3のダイヤ
フラムと、前記第1の基準室内の前記第1の基板に配設
された固定電極と、この固定電極に対向して前記第1の
ダイヤフラムに配設された可動電極と、前記第1,第3
のダイヤフラムの可動部を互いに連結する第1の連結部
と、前記第2,第3のダイヤフラムの可動部を互いに連
結する第2の連結部とを備え、前記第1,第2の基準室
は真空に保持されて、第1,第2圧力導入室と大きさが
異なり、前記第1の連結部と第2の連結部は略等しい底
面積を有し、前記可動電極は前記第1,第2の連結部と
略等しいか小さく形成され、かつ可動電極は第1の連結
部に対応して第1のダイヤフラムの連結部側とは反対側
の面に配設されて固定電極と正対しているものである。
第2の発明は、第1の発明において、第2の基準室内の
第2の基板に固定電極を配設すると共に、この固定電極
に対応して第2のダイヤフラムに可動電極を配設したも
のである。第3の発明は、第1または第2の発明におい
て、第1,第2の基板、第1,第2,第3のダイヤフラ
ムは同一の絶縁材料で形成されているものである。第4
の発明は、第1または第2の発明において、第1の基板
がパイレックスガラスで形成され、第1,第2,第3の
ダイヤフラムがシリコンで形成されているものである。
In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention relates to a first substrate, a first diaphragm that forms a first reference chamber together with the first substrate, and a second diaphragm. A second diaphragm that faces the first reference chamber together with the substrate and the second substrate to form a second reference chamber that is substantially equal to the bottom area of the first reference chamber; and first and second diaphragms. A third diaphragm that divides the space between them to form first and second pressure introducing chambers having substantially the same bottom area together with these diaphragms; and a fixed electrode arranged on the first substrate in the first reference chamber. A movable electrode disposed on the first diaphragm so as to face the fixed electrode, and the first and third movable electrodes.
A first connecting portion connecting the movable portions of the diaphragm to each other and a second connecting portion connecting the movable portions of the second and third diaphragms to each other, and the first and second reference chambers are The first and second pressure introducing chambers are held in a vacuum and have different sizes, the first connecting portion and the second connecting portion have substantially equal bottom areas, and the movable electrode has the first and second movable portions. The movable electrode is formed to be approximately equal to or smaller than the second connecting portion, and the movable electrode is disposed on the surface of the first diaphragm opposite to the connecting portion side so as to face the fixed electrode. There is something.
According to a second invention, in the first invention, a fixed electrode is provided on the second substrate in the second reference chamber, and a movable electrode is provided on the second diaphragm corresponding to the fixed electrode. Is. A third invention is the same as the first or second invention, wherein the first and second substrates and the first, second and third diaphragms are made of the same insulating material. Fourth
According to the invention of 1), in the first or second invention, the first substrate is made of Pyrex glass, and the first, second, and third diaphragms are made of silicon.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 増田 誉 神奈川県藤沢市川名一丁目12番2号 山武 ハネウエル株式会社藤沢工場内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Masaru Masuda 1-12-2 Kawana, Fujisawa, Kanagawa Yamatake Honeywell Co., Ltd. Fujisawa Plant

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1の基板とこの第1の基板と共に第1
の基準室を形成する第1のダイヤフラムと、第2の基板
とこの第2の基板と共に前記第1の基準室と対向し前記
第1の基準室の底面積と略等しい第2の基準室を形成す
る第2のダイヤフラムと、第1,第2のダイヤフラム間
の空間を仕切りこれらダイヤフラムと共に底面積の略等
しい第1,第2圧力導入室を形成する第3のダイヤフラ
ムと、前記第1の基準室内の前記第1の基板に配設され
た固定電極と、この固定電極に対向して前記第1のダイ
ヤフラムに配設された可動電極と、前記第1,第3のダ
イヤフラムの可動部を互いに連結する第1の連結部と、
前記第2,第3のダイヤフラムの可動部を互いに連結す
る第2の連結部とを備え、 前記第1,第2の基準室は真空に保持されて、第1,第
2圧力導入室と大きさが異なり、 前記第1の連結部と第2の連結部は略等しい底面積を有
し、 前記可動電極は前記第1,第2の連結部と略等しいか小
さく形成され、かつ可動電極は第1の連結部に対応して
第1のダイヤフラムの連結部側とは反対側の面に配設さ
れて固定電極と正対していることを特徴とする静電容量
式圧力センサ。
1. A first substrate and a first substrate together with the first substrate.
A first diaphragm forming a reference chamber, a second substrate, and a second reference chamber that faces the first reference chamber together with the second substrate and that is substantially equal to the bottom area of the first reference chamber. The second diaphragm to be formed and a third diaphragm that partitions the space between the first and second diaphragms to form first and second pressure introducing chambers having substantially equal bottom areas together with these diaphragms, and the first reference. The fixed electrode arranged on the first substrate in the chamber, the movable electrode arranged on the first diaphragm facing the fixed electrode, and the movable portions of the first and third diaphragms are mutually arranged. A first connecting portion for connecting,
A second connecting portion that connects the movable portions of the second and third diaphragms to each other, and the first and second reference chambers are held in a vacuum to have a size larger than that of the first and second pressure introducing chambers. However, the first connecting portion and the second connecting portion have substantially the same bottom area, the movable electrode is formed to be substantially equal to or smaller than the first and second connecting portions, and the movable electrode is An electrostatic capacitance type pressure sensor, which is disposed on a surface of the first diaphragm opposite to the connecting portion side and faces the fixed electrode in correspondence with the first connecting portion.
【請求項2】 請求項1記載の静電容量式圧力センサに
おいて、第2の基準室内の第2の基板に固定電極を配設
すると共に、この可動電極に対応して第2のダイヤフラ
ムに可動電極を配設したことを特徴とする静電容量式圧
力センサ。
2. The capacitance type pressure sensor according to claim 1, wherein a fixed electrode is provided on the second substrate in the second reference chamber, and the fixed electrode is movable to the second diaphragm corresponding to the movable electrode. An electrostatic capacitance type pressure sensor having electrodes.
【請求項3】 請求項1又は2記載の静電容量式圧力セ
ンサにおいて、第1,第2の基板、第1,第2,第3の
ダイヤフラムは同一の絶縁材料で形成されていることを
特徴とする静電容量式圧力センサ。
3. The capacitance type pressure sensor according to claim 1, wherein the first and second substrates and the first, second and third diaphragms are made of the same insulating material. Characteristic capacitance type pressure sensor.
【請求項4】 請求項1又は2記載の静電容量式圧力セ
ンサにおいて、第1の基板がパイレックスガラスで形成
され、第1,第2,第3のダイヤフラムがシリコンで形
成されていることを特徴とする静電容量式圧力センサ。
4. The capacitance type pressure sensor according to claim 1, wherein the first substrate is made of Pyrex glass, and the first, second and third diaphragms are made of silicon. Characteristic capacitance type pressure sensor.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997042477A1 (en) * 1996-05-03 1997-11-13 Thomas Bilger Micromechanical pressure and force sensor
WO2002027803A1 (en) * 2000-09-29 2002-04-04 Yamatake Corporation Pressure sensor and method for manufacturing pressure sensor

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