JPH08226858A - 静電容量型圧力センサ及びそれを用いた血圧計 - Google Patents
静電容量型圧力センサ及びそれを用いた血圧計Info
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- JPH08226858A JPH08226858A JP7056825A JP5682595A JPH08226858A JP H08226858 A JPH08226858 A JP H08226858A JP 7056825 A JP7056825 A JP 7056825A JP 5682595 A JP5682595 A JP 5682595A JP H08226858 A JPH08226858 A JP H08226858A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 シリコン基板とガラス基板との陽極接合時
に、ダイアフラムがガラス基板に固着するのを可及的に
なくした静電容量型の圧力センサを提供すること 【構成】 シリコン基板10の上に平板状のガラス基板
11を陽極接合により一体化している。シリコン基板の
所定位置にはダイアフラム15が形成され、それと対向
するガラス基板上には固定電極18が形成される。固定
電極の周囲のガラス基板表面11aには、ポリイミドか
らなる保護膜19が形成される。これにより、陽極接合
時にダイアフラムがガラス基板側に撓んだとしても、両
者間には保護膜が存在するため、直接接触しない。よっ
て不必要にダイアフラムとガラス基板とが陽極接合され
てしまうことがなくなる。
に、ダイアフラムがガラス基板に固着するのを可及的に
なくした静電容量型の圧力センサを提供すること 【構成】 シリコン基板10の上に平板状のガラス基板
11を陽極接合により一体化している。シリコン基板の
所定位置にはダイアフラム15が形成され、それと対向
するガラス基板上には固定電極18が形成される。固定
電極の周囲のガラス基板表面11aには、ポリイミドか
らなる保護膜19が形成される。これにより、陽極接合
時にダイアフラムがガラス基板側に撓んだとしても、両
者間には保護膜が存在するため、直接接触しない。よっ
て不必要にダイアフラムとガラス基板とが陽極接合され
てしまうことがなくなる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、静電容量型圧力センサ
及びそれを用いた血圧計に関するものである。
及びそれを用いた血圧計に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の静電容量型の圧力センサの一例を
示すと、図9に示すようになっている。同図に示すよう
に、シリコン基板1のほぼ中央を両面からエッチングを
行い所定量だけ除去することにより薄肉のダイアフラム
2を一体に形成する。このダイアフラム2の下面は可動
電極3が形成される。また、このシリコン基板1の下面
にはガラス基板4が陽極接合され一体化される。この接
合された状態でダイアフラム2の下側には、ガラス基板
4との間に所定の空間が形成され圧力室5となる。この
圧力室5内でダイアフラム2が厚さ方向に自由に変位で
きるようになっている。さらに、その圧力室5に対向す
るガラス基板4の上面の中央部分には固定電極6が形成
され、この固定電極6と、可動電極3とが微小なギャッ
プを隔てて対向配置される。
示すと、図9に示すようになっている。同図に示すよう
に、シリコン基板1のほぼ中央を両面からエッチングを
行い所定量だけ除去することにより薄肉のダイアフラム
2を一体に形成する。このダイアフラム2の下面は可動
電極3が形成される。また、このシリコン基板1の下面
にはガラス基板4が陽極接合され一体化される。この接
合された状態でダイアフラム2の下側には、ガラス基板
4との間に所定の空間が形成され圧力室5となる。この
圧力室5内でダイアフラム2が厚さ方向に自由に変位で
きるようになっている。さらに、その圧力室5に対向す
るガラス基板4の上面の中央部分には固定電極6が形成
され、この固定電極6と、可動電極3とが微小なギャッ
プを隔てて対向配置される。
【0003】係る構成からなるセンサの動作原理を簡単
に説明すると、例えばダイアフラム2の上面から測定対
象たるガス圧(測定圧力)が加えられると、導入された
ガス圧に応じてダイアフラムが厚さ方向に撓む(ガス圧
が大きいほど撓み量も大きい)。すると、可動電極3と
固定電極6間には、ギャップ並びに電極面積により決定
される静電容量が存在するので、上記のように可動電極
3が撓むと、両電極3,6間のギャップが小さくなり、
両電極3,6間に発生する静電容量も変化する(増加す
る)。よって、その変化量を検知することにより加えら
れたガス圧の大きさを知ることができる。
に説明すると、例えばダイアフラム2の上面から測定対
象たるガス圧(測定圧力)が加えられると、導入された
ガス圧に応じてダイアフラムが厚さ方向に撓む(ガス圧
が大きいほど撓み量も大きい)。すると、可動電極3と
固定電極6間には、ギャップ並びに電極面積により決定
される静電容量が存在するので、上記のように可動電極
3が撓むと、両電極3,6間のギャップが小さくなり、
両電極3,6間に発生する静電容量も変化する(増加す
る)。よって、その変化量を検知することにより加えら
れたガス圧の大きさを知ることができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、この種のセ
ンサでは、センサ特性に鑑みると静電容量をできるだけ
大きくした方が好ましい。そして、周知のごとく静電容
量は、電極面積に比例し電極間距離(ギャップ)に反比
例するので、装置の小型化を図るためには、ギャップを
小さくするのが良い。
ンサでは、センサ特性に鑑みると静電容量をできるだけ
大きくした方が好ましい。そして、周知のごとく静電容
量は、電極面積に比例し電極間距離(ギャップ)に反比
例するので、装置の小型化を図るためには、ギャップを
小さくするのが良い。
【0005】一方、固定電極6と可動電極3(シリコン
基板1)との短絡を防止するため並びに出力特性の直線
性を良好にするために、固定電極6は可動電極3よりも
小さく形成される。従って、固定電極6の周囲には、ガ
ラス基板4の表面が露出することになり、可動電極3と
対向する。従って、シリコン基板1とガラス基板4とを
陽極接合する際に両基板1,4間に印加する高い電圧
(数百V程度)により静電引力が発生し、その静電引力
によりダイアフラム2が撓んでガラス基板4側に引き寄
せられる(同図中破線で示す状態になる)。そして、ギ
ャップを小さくすると、ダイアフラム2が撓んだ時にダ
イアフラム(可動電極3)2と、固定電極6の周囲に露
出するガラス基板4とが接触されるおそれが高くなり、
そのように接触すると当該接触部位で陽極接合され、上
記撓んだ状態のままダイアフラム2がガラス基板4側に
固着されてしまい、不良品となる。
基板1)との短絡を防止するため並びに出力特性の直線
性を良好にするために、固定電極6は可動電極3よりも
小さく形成される。従って、固定電極6の周囲には、ガ
ラス基板4の表面が露出することになり、可動電極3と
対向する。従って、シリコン基板1とガラス基板4とを
陽極接合する際に両基板1,4間に印加する高い電圧
(数百V程度)により静電引力が発生し、その静電引力
によりダイアフラム2が撓んでガラス基板4側に引き寄
せられる(同図中破線で示す状態になる)。そして、ギ
ャップを小さくすると、ダイアフラム2が撓んだ時にダ
イアフラム(可動電極3)2と、固定電極6の周囲に露
出するガラス基板4とが接触されるおそれが高くなり、
そのように接触すると当該接触部位で陽極接合され、上
記撓んだ状態のままダイアフラム2がガラス基板4側に
固着されてしまい、不良品となる。
【0006】本発明は、上記した背景に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、上記した問題を解決
し、シリコン基板とガラス基板との陽極接合時に、ダイ
アフラムとガラス基板とが固着してしまうおそれを可及
的になくし、歩留まりの向上を図り、しかも、製造され
た製品が製造直後から所望の特性を発揮することができ
る静電容量型圧力センサ及びそれを用いた血圧計を提供
することにある。
もので、その目的とするところは、上記した問題を解決
し、シリコン基板とガラス基板との陽極接合時に、ダイ
アフラムとガラス基板とが固着してしまうおそれを可及
的になくし、歩留まりの向上を図り、しかも、製造され
た製品が製造直後から所望の特性を発揮することができ
る静電容量型圧力センサ及びそれを用いた血圧計を提供
することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明に係る静電容量型圧力センサでは、圧力
によって撓み量が変化するダイアフラムを設けたシリコ
ン基板と、固定電極を設けたガラス基板とを陽極接合さ
せて、前記ダイアフラムと前記固定電極とが対向した状
態で一体化するとともに、そのダイアフラムと、ガラス
基板表面との間で圧力室を形成し、前記ダイアフラムに
形成された可動電極と前記固定電極間の静電容量に基づ
いて圧力を検出するようにしてなる構造からなる圧力セ
ンサを前提とし、前記圧力室内の前記固定電極が未形成
の前記ガラス基板の表面部分または、その表面部分に対
向するダイアフラムの所定領域の少なくとも一方に、陽
極接合されにくい材質からなる保護膜を形成するように
した。
ために、本発明に係る静電容量型圧力センサでは、圧力
によって撓み量が変化するダイアフラムを設けたシリコ
ン基板と、固定電極を設けたガラス基板とを陽極接合さ
せて、前記ダイアフラムと前記固定電極とが対向した状
態で一体化するとともに、そのダイアフラムと、ガラス
基板表面との間で圧力室を形成し、前記ダイアフラムに
形成された可動電極と前記固定電極間の静電容量に基づ
いて圧力を検出するようにしてなる構造からなる圧力セ
ンサを前提とし、前記圧力室内の前記固定電極が未形成
の前記ガラス基板の表面部分または、その表面部分に対
向するダイアフラムの所定領域の少なくとも一方に、陽
極接合されにくい材質からなる保護膜を形成するように
した。
【0008】そして、この保護膜を絶縁性を有する材質
にて形成するとより好ましく、例えばポリイミドを使用
することができる。また、ダイアフラム側に形成する場
合には、シリコンを窒化処理または酸化処理することに
より形成される窒化膜または酸化膜を用いても良い。
にて形成するとより好ましく、例えばポリイミドを使用
することができる。また、ダイアフラム側に形成する場
合には、シリコンを窒化処理または酸化処理することに
より形成される窒化膜または酸化膜を用いても良い。
【0009】さらに、前記圧力室内のガラス基板表面に
おける前記固定電極の周囲に凹溝を形成し、その凹溝内
に前記保護膜を充填するようにするとなおよい。そし
て、前記保護膜が、前記固定電極全面または固定電極に
対向する前記ダイアフラムの中央部分にまで延長形成す
るようにしても良い。
おける前記固定電極の周囲に凹溝を形成し、その凹溝内
に前記保護膜を充填するようにするとなおよい。そし
て、前記保護膜が、前記固定電極全面または固定電極に
対向する前記ダイアフラムの中央部分にまで延長形成す
るようにしても良い。
【0010】
【作用】シリコン基板とガラス基板とを陽極接合し一体
化する際に、高電圧を印加し、それにともない生じる静
電引力によって、ダイアフラムがガラス基板側に引き寄
せられる。そして、両電極間のギャップを小さくしてい
くと、静電引力によりダイアフラムが撓むと、その先端
がガラス基板側と接触するおそれがある。しかし本発明
では、ガラス基板とダイアフラムとの間には上記保護膜
が存在するため、ダイアフラムとガラス基板が直接接触
せず、その結果、両者が接合することがなく、陽極接合
処理を終了して印加電圧をなくすとダイアフラムは元の
状態に戻る。
化する際に、高電圧を印加し、それにともない生じる静
電引力によって、ダイアフラムがガラス基板側に引き寄
せられる。そして、両電極間のギャップを小さくしてい
くと、静電引力によりダイアフラムが撓むと、その先端
がガラス基板側と接触するおそれがある。しかし本発明
では、ガラス基板とダイアフラムとの間には上記保護膜
が存在するため、ダイアフラムとガラス基板が直接接触
せず、その結果、両者が接合することがなく、陽極接合
処理を終了して印加電圧をなくすとダイアフラムは元の
状態に戻る。
【0011】保護膜として絶縁性能をさらに有する材質
で使用すると、製造を比較的ラフに行い、固定電極とシ
リコン基板との両方に接触したとしても、固定電極とシ
リコン基板とが導通することはなく、また固定電極を可
動電極に対して一回り小さくした状態を確実に保持でき
る。
で使用すると、製造を比較的ラフに行い、固定電極とシ
リコン基板との両方に接触したとしても、固定電極とシ
リコン基板とが導通することはなく、また固定電極を可
動電極に対して一回り小さくした状態を確実に保持でき
る。
【0012】また、保護膜を固定電極を覆うようにした
場合には、陽極接合時に生じる放電から電極が保護され
る。また、ガラス基板に凹溝を形成し、その凹溝内に保
護膜を充填形成すると、保護膜を比較的厚くしても電極
間のギャップを小さくすることができ、製造が容易に行
える。
場合には、陽極接合時に生じる放電から電極が保護され
る。また、ガラス基板に凹溝を形成し、その凹溝内に保
護膜を充填形成すると、保護膜を比較的厚くしても電極
間のギャップを小さくすることができ、製造が容易に行
える。
【0013】
【実施例】以下、本発明に係る静電容量型圧力センサ及
びそれを用いた血圧計の好適な実施例を添付図面を参照
にして詳述する。図1は本発明に係る静電容量型圧力セ
ンサの第1実施例を示している。同図に示すように、本
実施例では、シリコン基板10の上に平板状のガラス基
板11を陽極接合により一体化している。本実施例で
は、ガラス基板11の長さをシリコン基板10よりも短
くし、シリコン基板10の表面の一部が外部に露出する
ようにしている。そして、当該露出部分には、所定のメ
タルを蒸着させることにより電極取り出し用のパッド1
2を形成している。なお、このパッド12は、後述する
可動電極用と固定電極用に2個設けている。そして、こ
のパッド12に、ワイヤボンディングによりリード線が
接続され、図外の測定器に接続可能としている。
びそれを用いた血圧計の好適な実施例を添付図面を参照
にして詳述する。図1は本発明に係る静電容量型圧力セ
ンサの第1実施例を示している。同図に示すように、本
実施例では、シリコン基板10の上に平板状のガラス基
板11を陽極接合により一体化している。本実施例で
は、ガラス基板11の長さをシリコン基板10よりも短
くし、シリコン基板10の表面の一部が外部に露出する
ようにしている。そして、当該露出部分には、所定のメ
タルを蒸着させることにより電極取り出し用のパッド1
2を形成している。なお、このパッド12は、後述する
可動電極用と固定電極用に2個設けている。そして、こ
のパッド12に、ワイヤボンディングによりリード線が
接続され、図外の測定器に接続可能としている。
【0014】このシリコン基板10の中央部には、上下
両側からそれぞれ所定量ずつ除去されて薄肉のダイアフ
ラム15が形成されている。そして、ガラス基板11側
(図中では上側)は比較的底浅の凹部10aが形成さ
れ、反対側は比較的深い凹所10bが形成される。この
凹部10aは、例えばドライエッチングにより形成さ
れ、ガラス基板11との間で圧力室16を形成する。ま
た、凹所10bは、KOH溶液等を用いてウエットエッ
チングを行うことにより形成される。
両側からそれぞれ所定量ずつ除去されて薄肉のダイアフ
ラム15が形成されている。そして、ガラス基板11側
(図中では上側)は比較的底浅の凹部10aが形成さ
れ、反対側は比較的深い凹所10bが形成される。この
凹部10aは、例えばドライエッチングにより形成さ
れ、ガラス基板11との間で圧力室16を形成する。ま
た、凹所10bは、KOH溶液等を用いてウエットエッ
チングを行うことにより形成される。
【0015】そして、ダイアフラム15のガラス基板1
1側(凹部10aの底面)が可動電極17となる。ま
た、これに対応するガラス基板11の表面所定位置に
は、アルミニウムをスパッタリングして所定形状の固定
電極18が形成される。この固定電極18は、シリコン
基板10と導通するのを防ぐために、可動電極17より
も一回り小さく形成している。これにより、圧力室16
内のガラス基板11の表面は、その中心部分の所定領域
が固定電極16で覆われ、その周囲には固定電極未形成
領域11aとなる。また、この固定電極18の形成と同
時に、この固定電極18とパッド12を接続するための
配線パターン18aも同時に形成する。そして、可動電
極17と固定電極18は、所定のギャップ(凹部10a
の深さから電極の厚さを引いた距離)を隔てて対向し、
所定の引き出し用配線パターンを介して各パッド12に
接続される。なお、上記した各構成は、従来の静電容量
型圧力センサの構成と同様であるので、各部の詳細な説
明は省略する。
1側(凹部10aの底面)が可動電極17となる。ま
た、これに対応するガラス基板11の表面所定位置に
は、アルミニウムをスパッタリングして所定形状の固定
電極18が形成される。この固定電極18は、シリコン
基板10と導通するのを防ぐために、可動電極17より
も一回り小さく形成している。これにより、圧力室16
内のガラス基板11の表面は、その中心部分の所定領域
が固定電極16で覆われ、その周囲には固定電極未形成
領域11aとなる。また、この固定電極18の形成と同
時に、この固定電極18とパッド12を接続するための
配線パターン18aも同時に形成する。そして、可動電
極17と固定電極18は、所定のギャップ(凹部10a
の深さから電極の厚さを引いた距離)を隔てて対向し、
所定の引き出し用配線パターンを介して各パッド12に
接続される。なお、上記した各構成は、従来の静電容量
型圧力センサの構成と同様であるので、各部の詳細な説
明は省略する。
【0016】ここで本発明では、圧力室16内のガラス
基板11の表面のうち、固定電極18の周囲、すなわ
ち、上記未形成領域11aの表面に、保護膜19を形成
している。この保護膜19は、シリコンと陽極接合しな
い材質からなり、本例ではポリイミドを用いて形成し
た。また、ポリイミドのように絶縁性を有する材質で保
護膜を形成すると、その保護膜19が圧力室16内に存
在する未形成領域11aの全面に形成し、固定電極18
とシリコン基板10の両方に接触していても固定電極1
8とシリコン基板10との間の絶縁は保たれるので、係
る保護膜形成時のパターン精度を比較的ラフに行えるば
かりでなく、確実に未形成領域11aを覆うことができ
る。なお、同図(A)は、説明の便宜上ガラス基板11
を外す(二点鎖線で示す)とともに、固定電極18,保
護膜19を残した状態を図示している。
基板11の表面のうち、固定電極18の周囲、すなわ
ち、上記未形成領域11aの表面に、保護膜19を形成
している。この保護膜19は、シリコンと陽極接合しな
い材質からなり、本例ではポリイミドを用いて形成し
た。また、ポリイミドのように絶縁性を有する材質で保
護膜を形成すると、その保護膜19が圧力室16内に存
在する未形成領域11aの全面に形成し、固定電極18
とシリコン基板10の両方に接触していても固定電極1
8とシリコン基板10との間の絶縁は保たれるので、係
る保護膜形成時のパターン精度を比較的ラフに行えるば
かりでなく、確実に未形成領域11aを覆うことができ
る。なお、同図(A)は、説明の便宜上ガラス基板11
を外す(二点鎖線で示す)とともに、固定電極18,保
護膜19を残した状態を図示している。
【0017】係る構成にすると、所定形状に形成したシ
リコン基板10とガラス基板11とを陽極接合し一体化
する際に生じる静電引力によって、ダイアフラム15が
ガラス基板11側に引き寄せられても、ガラス基板11
との間には上記保護膜19が存在するため、ダイアフラ
ム15がガラス基板11に接触せず、その結果、両者1
1,15が接合し不良品となるおそれがない。
リコン基板10とガラス基板11とを陽極接合し一体化
する際に生じる静電引力によって、ダイアフラム15が
ガラス基板11側に引き寄せられても、ガラス基板11
との間には上記保護膜19が存在するため、ダイアフラ
ム15がガラス基板11に接触せず、その結果、両者1
1,15が接合し不良品となるおそれがない。
【0018】そして、陽極接合処理を終了して印加電圧
をなくすと、それにともない静電引力も消失するので、
ダイアフラム15は元の平坦な状態に戻る。この時、ダ
イアフラム15の撓んだ先端部分は保護膜19の平坦な
表面と接触しているだけであるので、静電引力の消失に
ともない自己が有する弾性復元力によって、他に引っ掛
かることなくスムーズに上記定常状態に戻る。
をなくすと、それにともない静電引力も消失するので、
ダイアフラム15は元の平坦な状態に戻る。この時、ダ
イアフラム15の撓んだ先端部分は保護膜19の平坦な
表面と接触しているだけであるので、静電引力の消失に
ともない自己が有する弾性復元力によって、他に引っ掛
かることなくスムーズに上記定常状態に戻る。
【0019】また、動作時(圧力検出時)には、固定電
極18の表面には保護膜19が形成されていないので、
湿度変化にともなう出力特性の変動が可及的に抑制でき
る。すなわち、保護膜としてポリイミドを用いると、そ
のポリイミドは湿度によって誘電率が変化する。従っ
て、比較対象の大気圧や測定対象のガスを内部に供給す
る構造とすると、その湿度変化により保護膜の誘電率が
変化する。しかし本実施例では両電極間に係る誘電率が
変動する保護膜が存在しないので、湿度変化に安定的と
なる。
極18の表面には保護膜19が形成されていないので、
湿度変化にともなう出力特性の変動が可及的に抑制でき
る。すなわち、保護膜としてポリイミドを用いると、そ
のポリイミドは湿度によって誘電率が変化する。従っ
て、比較対象の大気圧や測定対象のガスを内部に供給す
る構造とすると、その湿度変化により保護膜の誘電率が
変化する。しかし本実施例では両電極間に係る誘電率が
変動する保護膜が存在しないので、湿度変化に安定的と
なる。
【0020】図2は本発明の第2実施例を示している。
上記した第1実施例では、保護膜19を固定電極18の
周囲に形成したが、同図に示すように、本実施例では固
定電極18の上面も覆うようにして保護膜20を形成し
ている。そして本実施例でも保護膜20として、絶縁性
を有するポリイミドを用いて製造した。
上記した第1実施例では、保護膜19を固定電極18の
周囲に形成したが、同図に示すように、本実施例では固
定電極18の上面も覆うようにして保護膜20を形成し
ている。そして本実施例でも保護膜20として、絶縁性
を有するポリイミドを用いて製造した。
【0021】係る構成にしたことにより、電極表面の保
護がなされ、陽極接合時に発生する放電から電極を保護
でき、その放電発生に伴う電極のダメージを抑制でき
る。一方、このように電極17,18間に保護膜が存在
するため、上記実施例で説明したように湿度変化によっ
ても電極間の誘電率が変化してしまうので、より正確な
測定を行うためには、湿度による校正処理を行えば良
い。また、内部を真空にしダイアフラムの外側から測定
圧力が印加するようにした場合には、湿度変化の影響を
受けないので、係る構成をとっても良い。なお、その他
の構成並びに作用効果は上記した第1実施例と同様であ
るので、同一符号を付し、その説明を省略する。
護がなされ、陽極接合時に発生する放電から電極を保護
でき、その放電発生に伴う電極のダメージを抑制でき
る。一方、このように電極17,18間に保護膜が存在
するため、上記実施例で説明したように湿度変化によっ
ても電極間の誘電率が変化してしまうので、より正確な
測定を行うためには、湿度による校正処理を行えば良
い。また、内部を真空にしダイアフラムの外側から測定
圧力が印加するようにした場合には、湿度変化の影響を
受けないので、係る構成をとっても良い。なお、その他
の構成並びに作用効果は上記した第1実施例と同様であ
るので、同一符号を付し、その説明を省略する。
【0022】図3は本発明の第3実施例を示している。
同図に示すように、本実施例は上記した第1実施例を改
良したもので、固定電極18の周囲のガラス基板11の
所定部位に凹溝22を形成し、その凹溝22内にポリイ
ミドからなる保護膜23を充填形成している。この凹溝
22は、ガラス加工により固定電極18の周囲を囲むよ
うにして環状に形成される。
同図に示すように、本実施例は上記した第1実施例を改
良したもので、固定電極18の周囲のガラス基板11の
所定部位に凹溝22を形成し、その凹溝22内にポリイ
ミドからなる保護膜23を充填形成している。この凹溝
22は、ガラス加工により固定電極18の周囲を囲むよ
うにして環状に形成される。
【0023】係る構成にしたことにより、保護膜23の
ガラス基板11との接触面積が拡大するので接着強度も
増加し、剥離することなく確実に保護膜23が形成され
る。さらに保護膜23の形成精度の許容範囲が緩和さ
れ、製造しやすくなる。すなわち、ポリイミドの場合に
は、形成時の精度出しが低く膜厚がばらつく。従って、
設計値よりも非常に厚くなってしまった場合には、保護
膜23がダイアフラム15と接触または非常に近接して
しまうおそれがある。係る場合に、圧力がかかった場合
にダイアフラム15が膨らむ(固定電極18から離れ
る)構成の場合にはさほど問題がないが、固定電極18
側に近付くタイプとするとダイアフラム15が保護膜2
3に接触した後は撓みにくくなるので設計値通りに撓ま
ず、出力誤差を生じるおそれがある。しかし、本実施例
のように溝22を設けることにより、たとえ保護膜23
が厚くなったとしてもダイアフラム15に接触するおそ
れがなくなり、上記いずれのタイプの圧力さん差におい
ても所望の特性が得られる。
ガラス基板11との接触面積が拡大するので接着強度も
増加し、剥離することなく確実に保護膜23が形成され
る。さらに保護膜23の形成精度の許容範囲が緩和さ
れ、製造しやすくなる。すなわち、ポリイミドの場合に
は、形成時の精度出しが低く膜厚がばらつく。従って、
設計値よりも非常に厚くなってしまった場合には、保護
膜23がダイアフラム15と接触または非常に近接して
しまうおそれがある。係る場合に、圧力がかかった場合
にダイアフラム15が膨らむ(固定電極18から離れ
る)構成の場合にはさほど問題がないが、固定電極18
側に近付くタイプとするとダイアフラム15が保護膜2
3に接触した後は撓みにくくなるので設計値通りに撓ま
ず、出力誤差を生じるおそれがある。しかし、本実施例
のように溝22を設けることにより、たとえ保護膜23
が厚くなったとしてもダイアフラム15に接触するおそ
れがなくなり、上記いずれのタイプの圧力さん差におい
ても所望の特性が得られる。
【0024】なお、その他の構成並びに作用効果は上記
した各実施例と同様であるので、同一符号を付し、その
説明を省略する。また、このように凹溝を形成する構造
を採りつつ第2実施例のように固定電極を覆うように保
護膜を形成するようにしてももちろん良い。
した各実施例と同様であるので、同一符号を付し、その
説明を省略する。また、このように凹溝を形成する構造
を採りつつ第2実施例のように固定電極を覆うように保
護膜を形成するようにしてももちろん良い。
【0025】図4は本発明の第4実施例を示している。
同図に示すように、本実施例では上記した各実施例と相
違して、可動電極17側に保護膜25を形成している。
この保護膜25は、窒化膜から構成している。すなわ
ち、シリコン基板10に対し所定のドライエッチングを
行い凹部10aを形成後、その凹部10aの底面の可動
電極16の表面にP−CVDにより窒化膜を形成するこ
とにより製造する。なお、上記形成する保護膜25は、
ダイアフラムの全面に形成しても良く、或いはガラス基
板11が露出する未形成領域11aに対向する部分に形
成しても良い。
同図に示すように、本実施例では上記した各実施例と相
違して、可動電極17側に保護膜25を形成している。
この保護膜25は、窒化膜から構成している。すなわ
ち、シリコン基板10に対し所定のドライエッチングを
行い凹部10aを形成後、その凹部10aの底面の可動
電極16の表面にP−CVDにより窒化膜を形成するこ
とにより製造する。なお、上記形成する保護膜25は、
ダイアフラムの全面に形成しても良く、或いはガラス基
板11が露出する未形成領域11aに対向する部分に形
成しても良い。
【0026】係る構成にしても、シリコン基板10とガ
ラス基板11とを陽極接合し一体化する際に生じる静電
引力によって、ダイアフラム15がガラス基板11側に
引き寄せられるが、ガラス基板11との間には上記保護
膜25が存在するため、ダイアフラム15がガラス基板
11に接触せず、その結果、両者11,15が接合し不
良品となるおそれがない。
ラス基板11とを陽極接合し一体化する際に生じる静電
引力によって、ダイアフラム15がガラス基板11側に
引き寄せられるが、ガラス基板11との間には上記保護
膜25が存在するため、ダイアフラム15がガラス基板
11に接触せず、その結果、両者11,15が接合し不
良品となるおそれがない。
【0027】なお、上記した各実施例では、いずれも平
板状のガラス基板11を用い、圧力室16は、シリコン
基板10側に凹部10aを設けることにより形成した
が、本発明はこれに限ることなく、例えば図6に示すよ
うに、ガラス基板11′側に凹部11′bを形成し、そ
の凹部11′bの底面に固定電極18を形成し、シリコ
ン基板10′のガラス基板11′側は平坦にしても良
い。なお、その他の構成は第1実施例と同様であるの
で、同一符号を付しその説明を省略する。そして、この
図示の例では第1実施例に対する変形例を示したが、他
の実施例についても同様な構成を採ることができる。
板状のガラス基板11を用い、圧力室16は、シリコン
基板10側に凹部10aを設けることにより形成した
が、本発明はこれに限ることなく、例えば図6に示すよ
うに、ガラス基板11′側に凹部11′bを形成し、そ
の凹部11′bの底面に固定電極18を形成し、シリコ
ン基板10′のガラス基板11′側は平坦にしても良
い。なお、その他の構成は第1実施例と同様であるの
で、同一符号を付しその説明を省略する。そして、この
図示の例では第1実施例に対する変形例を示したが、他
の実施例についても同様な構成を採ることができる。
【0028】また、ダイアフラム15に対して加わるガ
ス圧は、外部(各図中下側)から加わるようにしても良
く、或いは、導入経路を設け係るガス圧を圧力室16内
に導き、ダイアフラム15の内側から加わるようにして
も良い。そして、外部から加わるようにした場合には構
成が簡略化されるという利点を生じる。また、内部から
加わるようにした場合には、ガス圧が加わるとダイアフ
ラム15はガラス基板11側から離れる方向に撓むの
で、両電極17,18間のギャップが狭くても測定可能
な圧力範囲が広くなるという利点を生じる。
ス圧は、外部(各図中下側)から加わるようにしても良
く、或いは、導入経路を設け係るガス圧を圧力室16内
に導き、ダイアフラム15の内側から加わるようにして
も良い。そして、外部から加わるようにした場合には構
成が簡略化されるという利点を生じる。また、内部から
加わるようにした場合には、ガス圧が加わるとダイアフ
ラム15はガラス基板11側から離れる方向に撓むの
で、両電極17,18間のギャップが狭くても測定可能
な圧力範囲が広くなるという利点を生じる。
【0029】そして、係る場合の導入経路としては、例
えば図6に示すようにガラス基板11に貫通孔26を形
成することにより対応できる。また、貫通孔26の圧力
室16側に開口は、図示のように固定電極18にしても
良く、或いは固定電極以外の部分(保護膜側或いは第4
実施例のようにシリコン基板側に保護膜を形成した場合
にはガラス基板表面)にしてももちろん良い。また、図
7に示すように、ガラス基板11に切欠部28を形成
し、その切欠部28を介して圧力室16内にガス圧を導
入するようにしても良いなど、種々変更実施が可能であ
る。
えば図6に示すようにガラス基板11に貫通孔26を形
成することにより対応できる。また、貫通孔26の圧力
室16側に開口は、図示のように固定電極18にしても
良く、或いは固定電極以外の部分(保護膜側或いは第4
実施例のようにシリコン基板側に保護膜を形成した場合
にはガラス基板表面)にしてももちろん良い。また、図
7に示すように、ガラス基板11に切欠部28を形成
し、その切欠部28を介して圧力室16内にガス圧を導
入するようにしても良いなど、種々変更実施が可能であ
る。
【0030】さらには、上記各実施例並びに変形例はい
ずれも1枚のシリコン基板とガラス基板からなる2層構
造のものに適用した例について説明したが、例えばガラ
ス基板を挟んで両側にシリコン基板を配置する3層構造
にしても良く、また電極や圧力室の形状も任意であり、
センサの基本構造としては種々の形態のものを使用する
ことができ、要は、固定電極の周囲に露出するガラス基
板表面と、それに対向するダイアフラムの部分の少なく
とも一方に所定の保護膜を形成すれば良い。
ずれも1枚のシリコン基板とガラス基板からなる2層構
造のものに適用した例について説明したが、例えばガラ
ス基板を挟んで両側にシリコン基板を配置する3層構造
にしても良く、また電極や圧力室の形状も任意であり、
センサの基本構造としては種々の形態のものを使用する
ことができ、要は、固定電極の周囲に露出するガラス基
板表面と、それに対向するダイアフラムの部分の少なく
とも一方に所定の保護膜を形成すれば良い。
【0031】また使用する保護膜としては、上記したポ
リイミドや窒化膜に限ることなく、ガラス基板上に形成
する材質としては各種の樹脂を使用することができ、ま
た、シリコン基板側に形成する場合には、窒化膜に替え
て酸化膜を設けても良く、陽極接合されないという条件
を満たしていれば(より好ましくは絶縁性を有する)、
その他種々の材質のものを使用することができる。さら
に、絶縁性を有していると、固定電極が保護膜を介して
シリコン基板と導通することがないので上記のように保
護膜成形(パターン)を比較的ラフに行うことができる
が、本発明ではこれに限ることなく金属などの絶縁性を
有しない材料で構成してもよい。但しその場合には固定
電極とシリコン基板との導通を回避するため、固定電極
とシリコン基板の少なくとも一方とは所定距離だけ離れ
るように保護膜を形成する必要がある。さらに、使用す
る材質が電極の機能を発揮する場合には、固定電極と接
続されることにより実質的に固定電極の面積が広がるの
で、少なくとも固定電極側とは非導通状態にすることで
ある。
リイミドや窒化膜に限ることなく、ガラス基板上に形成
する材質としては各種の樹脂を使用することができ、ま
た、シリコン基板側に形成する場合には、窒化膜に替え
て酸化膜を設けても良く、陽極接合されないという条件
を満たしていれば(より好ましくは絶縁性を有する)、
その他種々の材質のものを使用することができる。さら
に、絶縁性を有していると、固定電極が保護膜を介して
シリコン基板と導通することがないので上記のように保
護膜成形(パターン)を比較的ラフに行うことができる
が、本発明ではこれに限ることなく金属などの絶縁性を
有しない材料で構成してもよい。但しその場合には固定
電極とシリコン基板との導通を回避するため、固定電極
とシリコン基板の少なくとも一方とは所定距離だけ離れ
るように保護膜を形成する必要がある。さらに、使用す
る材質が電極の機能を発揮する場合には、固定電極と接
続されることにより実質的に固定電極の面積が広がるの
で、少なくとも固定電極側とは非導通状態にすることで
ある。
【0032】本発明の圧力センサは、血圧計などに用い
ることができる。図8は本発明による血圧計の概略構成
図であって、血圧計は本発明による静電容量型圧力セン
サ31、カフ32、ポンプ33やCPUからなる制御部
34などから構成されている。カフ32と圧力センサ3
1との間は導圧管35で接続されており、導圧管35に
はポンプ33が接続され、ポンプ33からカフ32に空
気を送ることができるように構成する。
ることができる。図8は本発明による血圧計の概略構成
図であって、血圧計は本発明による静電容量型圧力セン
サ31、カフ32、ポンプ33やCPUからなる制御部
34などから構成されている。カフ32と圧力センサ3
1との間は導圧管35で接続されており、導圧管35に
はポンプ33が接続され、ポンプ33からカフ32に空
気を送ることができるように構成する。
【0033】この血圧計で血圧を測定する場合には、ま
ずカフ32を被測定者の上腕部にまきつけ、キーボード
などの入力部36から必要に応じて被測定者の年齢や性
別などを入力し、血圧計をスタートする。制御部34は
入力部36からスタート信号を受信すると、制御弁38
を閉成し、ポンプ33を起動させてカフ32に所定の圧
力になるまで空気を送り出し、上腕部を締め付ける。カ
フ32に印加された圧力は圧力センサ31によって常に
検知されており、一定の圧力になると制御部34はポン
プ33を停止する。
ずカフ32を被測定者の上腕部にまきつけ、キーボード
などの入力部36から必要に応じて被測定者の年齢や性
別などを入力し、血圧計をスタートする。制御部34は
入力部36からスタート信号を受信すると、制御弁38
を閉成し、ポンプ33を起動させてカフ32に所定の圧
力になるまで空気を送り出し、上腕部を締め付ける。カ
フ32に印加された圧力は圧力センサ31によって常に
検知されており、一定の圧力になると制御部34はポン
プ33を停止する。
【0034】次いで制御部34は制御弁38を開き、徐
々にカフ32内に空気を抜いて減圧する。このとき、導
圧管35を介して圧力センサ31に印加される圧力は、
上腕部を流れる血流の圧力と相まって周期的に変化しな
がら小さくなる。したがって、導圧管35を介して圧力
センサ31に印加される圧力の変化を制御部34で検知
することによって、最高血圧や最低血圧並びに脈拍数を
求めることができる。
々にカフ32内に空気を抜いて減圧する。このとき、導
圧管35を介して圧力センサ31に印加される圧力は、
上腕部を流れる血流の圧力と相まって周期的に変化しな
がら小さくなる。したがって、導圧管35を介して圧力
センサ31に印加される圧力の変化を制御部34で検知
することによって、最高血圧や最低血圧並びに脈拍数を
求めることができる。
【0035】このようにして最低血圧が求められたら制
御部34は制御弁38を全開し、カフ32内の空気を大
気圧まで排出する。そして求められた最高血圧や最低血
圧などはディスプレイなどからなる出力部37に表示
し、あるいは入力された年齢などを参考にし、必要に応
じて異常値であることなどの注意を促すことができる。
御部34は制御弁38を全開し、カフ32内の空気を大
気圧まで排出する。そして求められた最高血圧や最低血
圧などはディスプレイなどからなる出力部37に表示
し、あるいは入力された年齢などを参考にし、必要に応
じて異常値であることなどの注意を促すことができる。
【0036】
【発明の効果】以上のように、本発明に係る静電容量型
圧力センサ及びそれを用いた血圧計では、圧力室内のシ
リコン基板(ダイアフラム)とガラス基板との保護膜が
形成されるので、陽極接合時に、ダイアフラムとガラス
基板とが固着してしまうおそれが可及的になくなる。よ
って、センサ並びに血圧計の製造時の歩留まりが向上す
る。
圧力センサ及びそれを用いた血圧計では、圧力室内のシ
リコン基板(ダイアフラム)とガラス基板との保護膜が
形成されるので、陽極接合時に、ダイアフラムとガラス
基板とが固着してしまうおそれが可及的になくなる。よ
って、センサ並びに血圧計の製造時の歩留まりが向上す
る。
【0037】また、保護膜として絶縁性能をさらに有す
る材質で使用した場合には(請求項2)、製造(パター
ン形状)を比較的ラフに行い、保護膜が固定電極とシリ
コン基板との両方に接触したとしても、固定電極とシリ
コン基板とが導通することはなく、またたとえば固定電
極を可動電極に対して一回り小さくしたような所望の状
態を確実に保持できる。よって、固定電極は可動電極よ
りも一回り小さい形状を保持できるので、出力特性の直
線性を維持できる。
る材質で使用した場合には(請求項2)、製造(パター
ン形状)を比較的ラフに行い、保護膜が固定電極とシリ
コン基板との両方に接触したとしても、固定電極とシリ
コン基板とが導通することはなく、またたとえば固定電
極を可動電極に対して一回り小さくしたような所望の状
態を確実に保持できる。よって、固定電極は可動電極よ
りも一回り小さい形状を保持できるので、出力特性の直
線性を維持できる。
【0038】また、保護膜を固定電極を覆うようにした
場合には(請求項3)、陽極接合時に生じる放電から電
極を保護でき、損傷することがなくなる。また、ガラス
基板に凹溝を形成し、その凹溝内に保護膜を充填形成た
場合には(請求項4)、保護膜を比較的厚くしても電極
間のギャップを小さくすることができ、センサ感度の向
上を図りつつ製造が容易に行える。
場合には(請求項3)、陽極接合時に生じる放電から電
極を保護でき、損傷することがなくなる。また、ガラス
基板に凹溝を形成し、その凹溝内に保護膜を充填形成た
場合には(請求項4)、保護膜を比較的厚くしても電極
間のギャップを小さくすることができ、センサ感度の向
上を図りつつ製造が容易に行える。
【0039】さらに、保護膜として窒化膜や酸化膜を使
用する場合には、所定の半導体プロセスによりシリコン
基板の所定部位を酸化させたり、窒化させたのすること
により簡単かつ高精度に製造できる。
用する場合には、所定の半導体プロセスによりシリコン
基板の所定部位を酸化させたり、窒化させたのすること
により簡単かつ高精度に製造できる。
【図1】本発明に係る静電容量型圧力センサの第1実施
例を示す図である。
例を示す図である。
【図2】本発明に係る静電容量型圧力センサの第2実施
例を示す図である。
例を示す図である。
【図3】本発明に係る静電容量型圧力センサの第3実施
例を示す図である。
例を示す図である。
【図4】本発明に係る静電容量型圧力センサの第4実施
例を示す図である。
例を示す図である。
【図5】本発明に係る静電容量型圧力センサの第1実施
例の変形例を示す図である。
例の変形例を示す図である。
【図6】本発明に係る静電容量型圧力センサの他の変形
例を示す図である。
例を示す図である。
【図7】本発明に係る静電容量型圧力センサの他の変形
例を示す図である。
例を示す図である。
【図8】本発明に係る血圧計の一実施例を示す図であ
る。
る。
【図9】従来例を示す図である。
10,10′ シリコン基板 11,11′ ガラス基板 15 ダイアフラム 16 圧力室 17 可動電極 18 固定電極 19,20,23 保護膜(ポリイミド) 22 凹溝 25 保護膜(窒化膜)
Claims (7)
- 【請求項1】 圧力によって撓み量が変化するダイアフ
ラムを設けたシリコン基板と、固定電極を設けたガラス
基板とを陽極接合させて、前記ダイアフラムと前記固定
電極とが対向した状態で一体化するとともに、そのダイ
アフラムと、ガラス基板表面との間で圧力室を形成し、 前記ダイアフラムに形成された可動電極と前記固定電極
間の静電容量に基づいて圧力を検出する静電容量型圧力
センサにおいて、 前記圧力室内の前記固定電極が未形成の前記ガラス基板
の表面部分または、その表面部分に対向するダイアフラ
ムの所定領域の少なくとも一方に、陽極接合されにくい
材質からなる保護膜を形成したことを特徴とする静電容
量型圧力センサ。 - 【請求項2】 前記保護膜が、絶縁性を有する材質から
なることを特徴とする請求項1に記載の静電容量型圧力
センサ。 - 【請求項3】 前記圧力室内のガラス基板表面における
前記固定電極の周囲に凹溝を形成し、 その凹溝内に前記保護膜を充填してなることを特徴とす
る請求項1または2に記載の静電容量型圧力センサ。 - 【請求項4】 前記保護膜が、前記固定電極全面または
固定電極に対向する前記ダイアフラムの中央部分にまで
延長形成したことを特徴とする請求項1〜3のいずれか
1項に記載の静電容量型圧力センサ。 - 【請求項5】 前記ガラス基板側に形成する保護膜が、
ポリイミドであることを特徴とする請求項1〜4のいず
れか1項に記載の静電容量型圧力センサ。 - 【請求項6】 前記ダイアフラムに形成する保護膜が、
窒化膜または酸化膜のいずれかであることを特徴とする
請求項1〜4のいずれか1項に記載の静電容量型圧力セ
ンサ。 - 【請求項7】 請求項1〜6のいずれか1項に記載の静
電容量型圧力センサを備えた血圧計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7056825A JPH08226858A (ja) | 1995-02-22 | 1995-02-22 | 静電容量型圧力センサ及びそれを用いた血圧計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7056825A JPH08226858A (ja) | 1995-02-22 | 1995-02-22 | 静電容量型圧力センサ及びそれを用いた血圧計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08226858A true JPH08226858A (ja) | 1996-09-03 |
Family
ID=13038163
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7056825A Withdrawn JPH08226858A (ja) | 1995-02-22 | 1995-02-22 | 静電容量型圧力センサ及びそれを用いた血圧計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08226858A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015169249A1 (zh) * | 2014-05-09 | 2015-11-12 | 无锡华润上华半导体有限公司 | 电容式压力传感器和其制作方法 |
-
1995
- 1995-02-22 JP JP7056825A patent/JPH08226858A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015169249A1 (zh) * | 2014-05-09 | 2015-11-12 | 无锡华润上华半导体有限公司 | 电容式压力传感器和其制作方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020507 |