JPH08304201A - 圧力センサ素子とその圧力センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被測定気体中に含まれる水分を除去して経時
変化を小さくする。 【構成】 高吸水性樹脂を主体とする吸水部８ａ，８ｂ
と、表面に第一の電極１が形成された電気絶縁性材料を
有する固定基板２と、第二の電極３が表面に形成された
電気絶縁性弾性材料を有するダイアフラム４と、前記第
一の電極１と前記第二の電極３との少なくとも一方の周
縁部に形成したスペーサ５とを備え、前記第一の電極１
と前記第二の電極３とを対向配置しかつ前記スペーサ５
を介して前記固定基板２とダイアフラム４とを接合し、
被測定気体を前記吸水部８ａ，８ｂを経由して前記ダイ
アフラム４に導入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は圧力変化を、静電容量式
圧力センサにおいてはダイアフラムに設けられた電極の
静電容量変化や半導体式圧力センサにおいては抵抗体の
抵抗変化に変換し、さらに電気的出力に変換する小型・
高性能の静電容量式の圧力センサおよび半導体式の圧力
センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】静電容量式圧力センサは、圧力によって
ダイアフラムが変形し、電極間距離が変化することによ
って電極間に生ずる静電容量が変化することを利用した
ものである。従来の静電容量式圧力センサは、特開昭６
３−２９８１３０号公報に示すように、下部電極を形成
した基板上に加熱分解性物質をコーティングし、その上
に上部電極となる金属膜を形成する。真空中で加熱して
加熱分解性物質を微細孔から除去することで特定の間隔
を隔てた一対の電極を構成したものであり、微細孔から
気体の出入りがあった。

【０００３】また半導体式圧力センサは、拡散抵抗が表
面に形成されたシリコンのダイアフラムが圧力によって
変形すると、ピエゾ抵抗効果によって拡散抵抗が変化す
ることを利用したものである。従来の半導体式圧力セン
サは特開昭５７−５９３８９号公報に示すように、拡散
抵抗体を保護するためにゲル状の膜でセンサチップの表
面を被覆していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】静電容量式圧力センサ
のなかでも、被測定気体と大気圧との差圧（ゲージ圧）
を検知する圧力センサの場合、大気導入のための圧力導
入口から大気中の水分が拡散浸入して電極間の容量が変
化したり、電極間の微小なギャップで結露するという問
題点があった。

【０００５】また半導体式圧力センサも、大気中の水分
に含まれるアルカリイオンなどが拡散抵抗体の抵抗値を
変化させるのを防止するためにゲル状の膜をコーティン
グするが、このゲル状の膜によって歪が発生するという
問題点があった。

【０００６】本発明は、かかる従来の問題点を解消する
もので、高吸水性樹脂を有する吸水部を設けたことによ
り圧力センサの水分による経時変化を小さくすることを
目的としたものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、第１の課題解決の手段として、被測定気体
中に含まれた水分を除去するための高吸水性樹脂を主体
とする吸水部を設けたものである。

【０００８】また、第２の課題解決の手段として、高吸
水性樹脂を主体とし通気性を有した吸水部と、表面に第
一の電極が形成された電気絶縁性材料を有する固定基板
と、第二の電極が表面に形成された電気絶縁性弾性材料
を有するダイアフラムと、前記第一の電極と前記第二の
電極との少なくとも一方の周縁部に形成したスペーサと
を備え、前記第一の電極と前記第二の電極とを対向配置
しかつ前記スペーサを介して前記固定基板とダイアフラ
ムとを接合し、被測定気体を前記吸水部を経由して前記
ダイアフラムに導入するものである。

【０００９】また、第３の課題解決の手段として、高吸
水性樹脂を有する吸水部と、表面に第一の電極が形成さ
れた電気絶縁性材料を有する固定基板と、第二の電極が
表面に形成された電気絶縁性弾性材料を有するダイアフ
ラムと、前記第一の電極と前記第二の電極との少なくと
も一方の周縁部に形成したスペーサとを備え、前記第一
の電極と前記第二の電極とを対向配置しかつ前記スペー
サを介して前記固定基板とダイアフラムとを接合し、前
記吸水部を前記ダイアフラムの近傍に設けたものであ
る。

【００１０】また、第４の課題解決の手段として、高吸
水性樹脂を主体とし通気性を有した吸水部と、表面に第
一の電極が形成された電気絶縁性材料を有する固定基板
と、第二の電極が表面に形成された電気絶縁性弾性材料
を有するダイアフラムと、前記第一の電極と前記第二の
電極との少なくとも一方の周縁部に形成したスペーサと
を備え、前記第一の電極と前記第二の電極とを対向配置
しかつ前記スペーサを介して前記固定基板と前記ダイア
フラムとを接合し、被測定気体を前記吸水部を経由して
前記ダイアフラムに導入する圧力センサ素子と、圧力変
化によって生じた前記ダイアフラムと前記固定基板との
間の容量変化を電気信号に変換する変換手段とを備えた
ものである。

【００１１】また、第５の課題解決の手段として、高吸
水性樹脂を主体とする吸水部と、表面に第一の電極が形
成された電気絶縁性材料を有する固定基板と、第二の電
極が表面に形成された電気絶縁性弾性材料を有するダイ
アフラムと、前記第一の電極と前記第二の電極との少な
くとも一方の周縁部に形成したスペーサとを備え、前記
第一の電極と前記第二の電極とを対向配置しかつ前記ス
ペーサを介して前記固定基板と前記ダイアフラムとを接
合し、前記吸水部を前記ダイアフラムの近傍に設けた圧
力センサ素子と、圧力変化によって生じた前記ダイアフ
ラムと前記固定基板との間の容量変化を電気信号に変換
する変換手段とを備えたものである。

【００１２】また、第６の課題解決の手段として、高吸
水性樹脂を主体とし通気性を有した吸水部と、拡散抵抗
が表面に形成されたシリコンのダイアフラムと、前記拡
散抵抗に被測定媒体の圧力を伝える圧力導入口を有し前
記ダイアフラムと陽極接合して前記ダイアフラムを支持
する基台とを備え、被測定気体を前記吸水部を経由して
前記ダイアフラムに導入するようにしたものである。

【００１３】また、第７の課題解決の手段として、高吸
水性樹脂を主体とする吸水部と、拡散抵抗が表面に形成
されたシリコンのダイアフラムと、前記拡散抵抗に被測
定媒体の圧力を伝える圧力導入口を有し前記ダイアフラ
ムと陽極接合して前記ダイアフラムを支持する基台とを
備え、前記吸水部を前記ダイアフラムの近傍に設けたも
のである。

【００１４】また、第８の課題解決の手段として、高吸
水性樹脂を主体とし通気性を有した吸水部と、拡散抵抗
が表面に形成されたシリコンのダイアフラムと、前記拡
散抵抗に被測定媒体の圧力を伝える圧力導入口を有し前
記ダイアフラムと陽極接合して前記ダイアフラムを支持
する基台とを備え、被測定気体を前記吸水部を経由して
前記ダイアフラムに導入する圧力センサ素子と、圧力変
化によって生じた前記拡散抵抗の抵抗変化を電気信号に
変換する変換手段とを備えたものである。

【００１５】また、第９の課題解決の手段として、高吸
水性樹脂を主体とする吸水部と、拡散抵抗が表面に形成
されたシリコンのダイアフラムと、前記拡散抵抗に被測
定媒体の圧力を伝える圧力導入口を有し前記ダイアフラ
ムと陽極接合して前記ダイアフラムを支持する基台とを
備え、前記吸水部を前記ダイアフラムの近傍に設けた圧
力センサ素子と、圧力変化によって生じた前記拡散抵抗
の抵抗変化を電気信号に変換する変換手段とを備えたも
のである。

【００１６】

【作用】本発明は上記構成において、高吸水性樹脂を主
体とする吸水部を設けたことによって、被測定気体中に
含まれる水分を除去することができる。

【００１７】また、静電容量式の圧力センサ素子で被測
定気体を高吸水性樹脂を主体とし通気性を有した吸水部
を経由してダイアフラムに導入することで、圧力センサ
素子の経時変化を小さくすることができる。

【００１８】また、静電容量式の圧力センサ素子で高吸
水性樹脂を主体とする吸水部をダイアフラムの近傍に設
けたことで、圧力センサ素子の水分除去を効率よく長期
間可能にする。

【００１９】また、静電容量式の圧力センサで被測定気
体を高吸水性樹脂を主体とし通気性を有した吸水部を経
由してダイアフラムに導入することで、圧力センサ素子
の経時変化を小さくして電気信号変換時の経時変化を小
さくすることができる。

【００２０】また、静電容量式の圧力センサで高吸水性
樹脂を主体とする吸水部をダイアフラムの近傍に設けた
ことで、圧力センサ素子の水分除去を効率よく長期間可
能にして電気信号変換時の経時変化を小さくすることが
できる。

【００２１】また、半導体式の圧力センサ素子で被測定
気体を高吸水性樹脂を主体とし通気性を有した吸水部を
経由してダイアフラムに導入することで、圧力センサ素
子の経時変化を小さくすることができる。

【００２２】また、半導体式の圧力センサ素子で高吸水
性樹脂を主体とする吸水部をダイアフラムの近傍に設け
たことで、圧力センサ素子の水分除去を効率よく長期間
可能にする。

【００２３】また、半導体式の圧力センサで被測定気体
を高吸水性樹脂を主体とし通気性を有した吸水部を経由
してダイアフラムに導入することで、圧力センサ素子の
経時変化を小さくして電気信号変換時の経時変化を小さ
くすることができる。

【００２４】また、半導体式の圧力センサで高吸水性樹
脂を主体とする吸水部をダイアフラムの近傍に設けたこ
とで、圧力センサ素子の水分除去を効率よく長期間可能
にして電気信号変換時の経時変化を小さくすることがで
きる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００２６】図１において、表面に第一の電極１が形成
された電気絶縁性材料の固定基板２と、第二の電極３が
表面に形成された電気絶縁性弾性材料を有するダイアフ
ラム４と、第一の電極１と第二の電極３との少なくとも
一方の周縁部に形成したスペーサ５を備え、第一の電極
１と第二の電極３とを対向配置し、かつスペーサ５を介
して固定基板２とダイアフラム４とを接合してセンサ素
子を作製した。高吸水性樹脂を充填した吸水部を設けた
ケース６をシール部材７によりシーリングして、センサ
素子を気密性の高い容器に収納している。被測定気体を
高吸水性樹脂を主体とする吸水部８ａを経由してシール
部材７でシールされたダイアフラム４に導入し、またも
う一方の被測定気体を高吸水性樹脂を主体とする吸水部
８ｂを経由してシール部材７でシールされた固定基板２
の圧力導入口９を通してダイアフラム４に導入すると、
双方の圧力差に応じてダイアフラム４のたわみが発生す
る。このダイアフラム４のたわみによる固定基板２とダ
イアフラム４間の容量変化は変換手段である回路１０を
通すことで電気信号として外部に取り出される。

【００２７】ここで高吸水性樹脂を主体とする吸水部８
ａおよび８ｂは、吸水して膨脹しても被測定気体が通気
できる間隙が確保されるものが好ましく、例えば図１の
ような粒状のものあるいは図２のような繊維状のものや
繊維の間に粒状の樹脂を充填したものが好ましく、ポリ
アクリル酸塩系、ポリビニルアルコール系、イソブチレ
ン−無水マレイン酸共重合体系、ポリエーテル系などが
ある。また第二の電極３の形状は、図１のように測定用
電極（内側の電極）と参照用電極（外側の電極）とに分
離したものや、また第一の電極１のような全面電極でも
よい。

【００２８】図４において、センサ素子は拡散抵抗１１
が表面に形成されたシリコンのダイアフラム１２と、拡
散抵抗１１に被測定気体の圧力を伝える圧力導入口１３
を有し、ダイアフラム１２と陽極接合してダイアフラム
１２を支持する基台１４とを備えている。高吸水性樹脂
を充填した吸水部を設けたケース１５をシール部材１６
によりシーリングして、センサ素子を気密性の高い容器
に収納した。被測定気体を高吸水性樹脂を主体とする吸
水部１７ａを経由してシール部材１６でシールされたダ
イアフラム１２に導入し、またもう一方の被測定気体を
高吸水性樹脂を主体とする吸水部１７ｂを経由してシー
ル部材１６でシールされた基台１４の圧力導入口１３を
通してダイアフラム１２に導入すると、双方の圧力差に
応じたダイアフラム１２のたわみが発生する。このダイ
アフラム１２のたわみによる拡散抵抗１１の抵抗変化は
変換手段である回路１８を通すことで電気信号として外
部に取り出される。ここで高吸水性樹脂を主体とする吸
水部１７ａおよび１７ｂは、吸水して膨張しても被測定
気体が通気できる間隙が確保されるものが好ましく、例
えば図４のような粒状のものや図５のような繊維状のも
のを充填することが好ましい。

【００２９】（実施例１）固定基板２（厚み１．１ｍ
ｍ）およびダイアフラム４（厚み０．２５ｍｍ）とし
て、ホウケイ酸バリウムガラス板（ガラス転移点６３０
℃）を用意し、固定基板２とダイアフラム４に第一の電
極１と第二の電極３としてそれぞれ金レジネートをスク
リーン印刷法で２５μｍの厚みで形成し、脱脂・焼成し
て０．１μｍの厚みとした。図１のようにガラスの固定
基板２とほとんど同じ熱膨張係数をもつ低融点（軟化点
４７０℃）のガラスフリットをスクリーン印刷で約１２
μｍの厚みで固定基板２に印刷してスペーサ５を形成し
た。第一の電極１と第二の電極３とが対向するように配
置した状態で、加熱温度４８０℃、荷重０．２ｋｇ重、
加熱時間１０分の条件で荷重成形を行って、スペーサ５
を介して固定基板２とダイアフラム４とを一体接合した
センサ素子を作製した。

【００３０】図１のような粒状（粒径約１０〜２０００
μｍ）で、ポリアクリル酸塩系の高吸水性樹脂を充填し
た吸水部８ａ，８ｂを設けたケース６をシール部材７に
よりシーリングして、センサ素子を気密性の高い容器に
収納した。

【００３１】初期容量が５３．１８６ｐＦであったセン
サを温度６０℃、湿度９５％ＲＨの高温高湿試験を１０
０時間行うと５３．１８７ｐＦであり、ほとんど変化し
なかった。また初期容量が５３．２６３ｐＦであったセ
ンサを温度７０℃で１時間保持し、温度−３０℃で１時
間保持するのを１サイクルとするサイクル試験を１００
回繰り返すと５３．２６２ｐＦであり、ほとんど変化し
なかった。またセンサの測定用電極および参照用電極に
充放電回路を形成し、それぞれの容量の充電時間差に対
応したパルス出力を発生させる充放電時間検出型の検知
回路に接続し、同様の高温高湿試験とサイクル試験を行
った結果、出力電圧はほとんど変化しなかった。すなわ
ち、本発明の静電容量式の圧力センサは湿度に対して極
めて安定であるといえる。

【００３２】（実施例２）９６％アルミナを主体とする
固定基板２（厚み１．１ｍｍ）およびダイアフラム４
（厚み０．１５ｍｍ）を用意し、固定基板２とダイアフ
ラム４に第一の電極１と第二の電極３としてそれぞれ金
レジネートをスクリーン印刷法で２５μｍの厚みで形成
し、脱脂・焼成して０．１μｍの厚みとした。図２のよ
うに９６％アルミナの固定基板２とほとんど同じ熱膨張
係数をもつ低融点（軟化点５５５℃）のガラスフリット
をスクリーン印刷で約１２μｍの厚みで固定基板２にス
ペーサ５を形成した。第一の電極１と第二の電極３とを
対向するように配置した状態で、加熱温度５８０℃、荷
重０．２ｋｇ重、加熱時間１０分の条件で荷重成形を行
って、スペーサ５を介して固定基板２とダイアフラム４
とを一体接合したセンサ素子を作製した。

【００３３】図２のような繊維状（繊維長約５０〜３０
００μｍ）でポリアクリル酸塩系の高吸水性樹脂を充填
した吸水部８ａ，８ｂを設けたケース６をシール部材７
によりシーリングして、センサ素子を気密性の高い容器
に収納した。

【００３４】初期容量が６８．７０５ｐＦであったセン
サを温度６０℃、湿度９５％ＲＨの高温高湿試験を１０
０時間行うと６８．７０４ｐＦであり、ほとんど変化し
なかった。また初期容量が６８．７９６ｐＦであったセ
ンサを温度７０℃で１時間保持し、温度−３０℃で１時
間保持するのを１サイクルとするサイクル試験を１００
回繰り返すと６８．７９８ｐＦであり、ほとんど変化し
なかった。またセンサの測定用電極および参照用電極に
充放電回路を形成し、それぞれの容量の充電時間差に対
応したパルス出力を発生させる充放電時間検出型の検知
回路に接続し、同様の高温高湿試験とサイクル試験を行
った結果、出力電圧はほとんど変化しなかった。すなわ
ち、本発明の静電容量式の圧力センサは湿度に対して極
めて安定であるといえる。

【００３５】（実施例３）９６％アルミナを主体とする
固定基板２（厚み１．１ｍｍ）およびダイアフラム４
（厚み０．１５ｍｍ）を用意し、固定基板２とダイアフ
ラム４に第一の電極１と第二の電極３としてそれぞれ金
をスパッタ法で０．１μｍの厚みを形成した。図２のよ
うに９６％アルミナの固定基板２とほとんど同じ熱膨張
係数をもつ低融点（軟化点５７０℃）のガラスフリット
（ファイバ径１０μｍのガラスファイバを含有）をスク
リーン印刷で約１２μｍの厚みで固定基板２にスペーサ
５を形成した。第一の電極１と第二の電極３とが対向す
るように配置した状態で、加熱温度５８０℃、荷重０．
２ｋｇ重、加熱時間１０分の条件で荷重成形を行って、
スペーサ５を介して固定基板２とダイアフラム４とを一
体接合したセンサ素子を作製した。

【００３６】図３のような繊維状（繊維長約３００〜５
０００μｍ）でポリアクリル酸塩系の高吸水性樹脂粒子
（粒径約０．１〜３ｍｍ）を充填した吸水部８ａ，８ｂ
をダイヤフラム４の近傍に設けたケース６をシール部材
７によりシーリングして、センサ素子を気密性の高い容
器に収納した。

【００３７】初期容量が６６．６０２ｐＦであったセン
サを温度６０℃、湿度９５％ＲＨの高温高湿試験を１０
０時間行うと６６．６０１ｐＦであり、ほとんど変化し
なかった。また初期容量が６６．５９３ｐＦであったセ
ンサを温度７０℃で１時間保持し、温度−３０℃で１時
間保持するのを１サイクルとするサイクル試験を１００
回繰り返すと６６．５９４ｐＦであり、ほとんど変化し
なかった。またセンサの測定用電極および参照用電極に
発振回路を接続し、それぞれの発振回路の出力を比較す
る比較回路に接続し、参照用の信号をキャンセルした。
さらに比較回路の周波数信号を電圧信号に変換する周波
数／電圧変換回路に接続して所定の電圧出力に変換し、
同様の高温高湿試験とサイクル試験を行った結果、出力
電圧はほとんど変化しなかった。すなわち、本発明の静
電容量式の圧力センサは湿度に対して極めて安定である
といえる。

【００３８】（実施例４）ｎ型のシリコン基板にボロン
を高濃度に拡散させた拡散抵抗１１を形成し、シリコン
基板の裏面からＫＯＨ−アルコール系の異方性エッチン
グ液でエッチングして厚み約２５μｍの薄いダイアフラ
ム１２を形成した。ダイアフラム１２を、被測定気体の
圧力を伝える圧力導入口１３を有した基台１４と陽極接
合したセンサ素子を作製した。

【００３９】図４のような粒状（粒径約１０〜２０００
μｍ）でポリビニルアルコール系の高吸水性樹脂を充填
した吸水部１７ａ，１７ｂを設けたケース１５をシール
部材１６によりシーリングして、センサ素子を気密性の
高い容器に収納した。

【００４０】温度６０℃、湿度９５％ＲＨの高温高湿試
験を１００時間行うとシリコンのピエゾ抵抗の変化は
０．０４Ωであり、ほとんど変化しなかった。また温度
７０℃で１時間保持し、温度−３０℃で１時間保持する
のを１サイクルとするサイクル試験を１００回繰り返す
とシリコンのピエゾ抵抗の変化は０．０５Ωであり、ほ
とんど変化しなかった。またセンサのピエゾ抵抗を用い
てブリッジ回路を構成し、これを定電圧源で駆動する回
路に接続して所定の電圧出力に変換し、同様の高温高湿
試験とサイクル試験を行った結果、出力電圧はほとんど
変化しなかった。すなわち、本発明の静電容量式の圧力
センサは湿度に対して極めて安定であるといえる。

【００４１】（実施例５）ｎ型のシリコン基板にボロン
を高濃度に拡散させた拡散抵抗１１を形成し、シリコン
基板の裏面からＫＯＨ−アルコール系の異方性エッチン
グ液でエッチングして厚み約２５μｍの薄いダイアフラ
ム１２を形成した。ダイアフラム１２を、被測定気体の
圧力を伝える圧力導入口１３を有した基台１４と陽極接
合したセンサ素子を作製した。

【００４２】図５のような繊維状（繊維長約５０〜３０
００μｍ）でポリビニルアルコール系の高吸水性樹脂を
充填した吸水部１７ａ，１７ｂを設けたケース１５をシ
ール部材１６によりシーリングして、センサ素子を気密
性の高い容器に収納した。

【００４３】温度６０℃、湿度９５％ＲＨの高温高湿試
験を１００時間行うとシリコンのピエゾ抵抗の変化は
０．０４Ωであり、ほとんど変化しなかった。また温度
７０℃で１時間保持し、温度−３０℃で１時間保持する
のを１サイクルとするサイクル試験を１００回繰り返す
とシリコンのピエゾ抵抗の変化は０．０３Ωであり、ほ
とんど変化しなかった。またセンサのピエゾ抵抗を用い
てブリッジ回路を構成し、これを定電圧源で駆動する回
路に接続して所定の電圧出力に変換し、同様の高温高湿
試験とサイクル試験を行った結果、出力電圧はほとんど
変化しなかった。すなわち、本発明の静電容量式の圧力
センサは湿度に対して極めて安定であるといえる。

【００４４】（実施例６）ｎ型のシリコン基板にボロン
を高濃度に拡散させた拡散抵抗１１を形成し、シリコン
基板の裏面からＫＯＨ−アルコール系の異方向エッチン
グ液でエッチングして厚み約２５μｍの薄いダイアフラ
ム１２を形成した。ダイアフラム１２を、被測定気体の
圧力を伝える圧力導入口１３を有した基台１４と陽極接
合したセンサ素子を作製した。

【００４５】図６のような繊維状（繊維長約５０〜３０
００μｍ）でポリビニルアルコール系の高吸水性樹脂を
充填した吸水部１７ａ，１７ｂをダイヤフラム１２の近
傍に設けたケース１５をシール部材１６によりシーリン
グして、センサ素子を気密性の高い容器に収納した。

【００４６】温度６０℃、湿度９５％ＲＨの高温高湿試
験を１００時間行うとシリコンのピエゾ抵抗の変化は
０．０７Ωであり、ほとんど変化しなかった。また温度
７０℃で１時間保持し、温度−３０℃で１時間保持する
のを１サイクルとするサイクル試験を１００回繰り返す
とシリコンのピエゾ抵抗の変化は０．０７Ωであり、ほ
とんど変化しなかった。またセンサのピエゾ抵抗を用い
てブリッジ回路を構成し、これを定電圧源で駆動する回
路に接続して所定の電圧出力に変換し、同様の高温高湿
試験とサイクル試験を行った結果、出力電圧はほとんど
変化しなかった。すなわち、本発明の静電容量式の圧力
センサは湿度に対して極めて安定であるといえる。

【００４７】（比較例１）固定基板２（厚み１．１ｍ
ｍ）およびダイアフラム４（厚み０．２５ｍｍ）とし
て、ホウケイ酸バリウムガラス板（ガラス転移点６３０
℃）を用意し、固定基板２とダイアフラム４に第一の電
極１と第二の電極３としてそれぞれ金レジネートをスク
リーン印刷法で２５μｍの厚みで形成し、脱脂・焼成し
て０．１μｍの厚みとした。図１のようにガラスの固定
基板２とほとんど同じ熱膨張係数をもつ低融点（軟化点
４７０℃）のガラスフリットをスクリーン印刷で約１２
μｍの厚みで固定基板２に印刷してスペーサ５を形成し
た。第一の電極１と第二の電極３とを対向するように配
置した状態で、加熱温度４８０℃、荷重０．２ｋｇ重、
加熱時間１０分の条件で荷重成形を行って、スペーサ５
を介して固定基板２とダイアフラム４とを一体接合した
センサ素子を作製した。

【００４８】図７のようにセンサ素子に直接被測定気体
が当たるようにした。初期容量が５５．０３５ｐＦであ
ったセンサを温度６０℃、湿度９５％ＲＨの高温高湿試
験を１００時間行うと５７．９１４ｐＦと大きく変化し
た。また初期容量が５３．２９４ｐＦであったセンサを
温度７０℃で１時間保持し、温度−３０℃で１時間保持
するのを１サイクルとするサイクル試験を１００回繰り
返すと５８．５２１ｐＦであり、大きく変化した。また
センサの測定用電極および参照用電極に充放電回路を形
成し、それぞれの容量の充電時間差に対応したパルス出
力を発生させる充放電時間検出型の検知回路に接続し、
同様の高温高湿試験とサイクル試験を行った結果、出力
電圧１３ｍＶ変化した。

【００４９】（比較例２）ｎ型のシリコン基板にボロン
を高濃度に拡散させた拡散抵抗１１を形成し、シリコン
基板の裏面からＫＯＨ−アルコール系の異方性エッチン
グ液でエッチングして厚み約２５μｍの薄いダイアフラ
ム１２を形成した。ダイアフラム１２を、被測定気体の
圧力を伝える圧力導入口１３を有した基台１４と陽極接
合したセンサ素子を作製した。

【００５０】図８のように、センサ素子に直接被測定気
体が当たるようにした。温度６０℃、湿度９５％ＲＨの
高温高湿試験を１００時間行うとシリコンのピエゾ抵抗
の変化は１．５２Ωであり、大きく変化した。また温度
７０℃で１時間保持し、温度−３０℃で１時間保持する
のを１サイクルとするサイクル試験を１００回繰り返す
とシリコンのピエゾ抵抗の変化は０．９２Ωであり、大
きく変化した。またセンサのピエゾ抵抗を用いてブリッ
ジ回路を構成し、これを定電圧源で駆動する回路に接続
して所定の電圧出力に変換し、同様の高温高湿試験とサ
イクル試験を行った結果、出力電圧は大きく変化した。

【００５１】なお本発明の圧力センサにおいて、各種材
料（高吸水性樹脂、ダイアフラム、固定基板、電極、ス
ペーサ、スペーサ層等）、作製および試験条件（温度、
時間、圧力、雰囲気等）、センサ形状（吸収部の配置、
吸収部の形状、シール部材の形状、シール方法等）、回
路構成等は本実施例に限定されるものではない。

【００５２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は高吸水性樹脂を主体とする吸水部を設けたことによっ
て、被測定気体中に含まれる水分を除去することができ
る。

【００５３】また、静電容量式の圧力センサ素子で被測
定気体を高吸水性樹脂を主体とし通気性を有した吸水部
を経由してダイアフラムに導入することで、圧力センサ
素子の経時変化を小さくすることができる。

【００５４】また、静電容量式の圧力センサ素子で高吸
水性樹脂を主体とする吸水部をダイアフラムの近傍に設
けたことで、圧力センサ素子の水分除去を効率よく長期
間可能にする。

【００５５】また、静電容量式の圧力センサで被測定気
体を高吸水性樹脂を主体とし通気性を有した吸水部を経
由してダイアフラムに導入することで、圧力センサ素子
の経時変化を小さくして電気信号変換時の経時変化を小
さくすることができる。

【００５６】また、静電容量式の圧力センサで高吸水性
樹脂を主体とする吸水部をダイアフラムの近傍に設けた
ことで、圧力センサ素子の水分除去を効率よく長期間可
能にして電気信号変換時の経時変化を小さくすることが
できる。

【００５７】また、半導体式の圧力センサ素子で被測定
気体を高吸水性樹脂を主体とし通気性を有した吸水部を
経由してダイアフラムに導入することで、圧力センサ素
子の経時変化を小さくすることができる。

【００５８】また、半導体式の圧力センサ素子で高吸水
性樹脂を主体とする吸水部をダイアフラムの近傍に設け
たことで、圧力センサ素子の水分除去を効率よく長期間
可能にする。

【００５９】また、半導体式の圧力センサで被測定気体
を高吸水性樹脂を主体とし通気性を有した吸水部を経由
してダイアフラムに導入することで、圧力センサ素子の
経時変化を小さくして電気信号変換時の経時変化を小さ
くすることができる。

【００６０】また、半導体式の圧力センサで高吸水性樹
脂を主体とする吸水部をダイアフラムの近傍に設けたこ
とで、圧力センサ素子の水分除去を効率よく長期間可能
にして電気信号変換時の経時変化を小さくすることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の静電容量式の圧力セン
サの断面図

【図２】本発明の第２の実施例の静電容量式の圧力セン
サの断面図

【図３】本発明の第３の実施例の静電容量式の圧力セン
サの断面図

【図４】本発明の第４の実施例の半導体式の圧力センサ
の断面図

【図５】本発明の第５の実施例の半導体式の圧力センサ
の断面図

【図６】本発明の第６の実施例の半導体式の圧力センサ
の断面図

【図７】従来の比較例１の静電容量式の圧力センサの断
面図

【図８】従来の比較例２の半導体式の圧力センサの断面
図

【符号の説明】

１ 第一の電極 ２ 固定基板 ３ 第二の電極 ４，１２ ダイアフラム ５ スペーサ ８ａ，８ｂ，１７ａ，１７ｂ 吸水部 １０，１８ 変換手段（回路） １１ 拡散抵抗 １３ 圧力導入口 １４ 基台

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定気体中に含まれた水分を除去する
   ための高吸水性樹脂を有する吸水部を設けた圧力センサ
   素子。
2. 【請求項２】 高吸水性樹脂を主体とし通気性を有した
   吸水部と、表面に第一の電極が形成された電気絶縁性材
   料を有する固定基板と、第二の電極が表面に形成された
   電気絶縁性弾性材料を有するダイアフラムと、前記第一
   の電極と前記第二の電極との少なくとも一方の周縁部に
   形成したスペーサとを備え、前記第一の電極と前記第二
   の電極とが対向配置しかつ前記スペーサを介して前記固
   定基板とダイアフラムとを接合し、被測定気体を前記吸
   水部を経由して前記ダイアフラムに導入する静電容量式
   の圧力センサ素子。
3. 【請求項３】 高吸水性樹脂を主体とする吸水部と、表
   面に第一の電極が形成された電気絶縁性材料を有する固
   定基板と、第二の電極が表面に形成された電気絶縁性弾
   性材料を有するダイアフラムと、前記第一の電極と前記
   第二の電極との少なくとも一方の周縁部に形成したスペ
   ーサとを備え、前記第一の電極と前記第二の電極とが対
   向配置しかつ前記スペーサを介して前記固定基板とダイ
   アフラムとを接合し、前記吸水部を前記ダイアフラム近
   傍に設けた静電容量式の圧力センサ素子。
4. 【請求項４】 高吸水性樹脂を主体とし通気性を有した
   吸水部と、表面に第一の電極が形成された電気絶縁性材
   料を有する固定基板と、第二の電極が表面に形成された
   電気絶縁性弾性材料を有するダイアフラムと、前記第一
   の電極と前記第二の電極との少なくとも一方の周縁部に
   形成したスペーサとを備え、前記第一の電極と前記第二
   の電極とが対向配置しかつ前記スペーサを介して前記固
   定基板と前記ダイアフラムとを接合し、被測定気体を前
   記吸水部を経由して前記ダイアフラムに導入する圧力セ
   ンサ素子と、圧力変化によって生じた前記ダイアフラム
   と前記固定基板との間の容量変化を電気信号に変換する
   変換手段とを備えた静電容量式の圧力センサ。
5. 【請求項５】 高吸水性樹脂を主体とする吸水部と、表
   面に第一の電極が形成された電気絶縁性材料を有する固
   定基板と、第二の電極が表面に形成された電気絶縁性弾
   性材料を有するダイアフラムと、前記第一の電極と前記
   第二の電極との少なくとも一方の周縁部に形成したスペ
   ーサとを備え、前記第一の電極と前記第二の電極とを対
   向配置しかつ前記スペーサを介して前記固定基板と前記
   ダイアフラムとを接合し、前記吸水部を前記ダイアフラ
   ム近傍に設けた圧力センサ素子と、圧力変化によって生
   じた前記ダイアフラムと前記固定基板との間の容量変化
   を電気信号に変換する変換手段とを備えた静電容量式の
   圧力センサ。
6. 【請求項６】 高吸水性樹脂を主体とし通気性を有した
   吸水部と、拡散抵抗が表面に形成されたシリコンのダイ
   アフラムと、前記拡散抵抗に被測定気体の圧力を伝える
   圧力導入口を有し前記ダイアフラムと陽極接合して前記
   ダイアフラムを支持する基台とを備え、被測定気体を前
   記吸水部を経由して前記ダイアフラムに導入する半導体
   式の圧力センサ素子。
7. 【請求項７】 高吸水性樹脂を主体とした吸水部と、拡
   散抵抗が表面に形成されたシリコンのダイアフラムと、
   前記拡散抵抗に被測定気体の圧力を伝える圧力導入口を
   有し前記ダイアフラムと陽極接合して前記ダイアフラム
   を支持する基台とを備え、前記吸水部を前記ダイアフラ
   ム近傍に設けた半導体式の圧力センサ素子。
8. 【請求項８】 高吸水性樹脂を主体とし通気性を有した
   吸水部と、拡散抵抗が表面に形成されたシリコンのダイ
   アフラムと、前記拡散抵抗に被測定気体の圧力を伝える
   圧力導入口を有し前記ダイアフラムと陽極接合して前記
   ダイアフラムを支持する基台とを備え、被測定気体を前
   記吸水部を経由して前記ダイアフラムに導入する圧力セ
   ンサ素子と、圧力変化によって生じた前記拡散抵抗の抵
   抗変化を電気信号に変換する変換手段とを備えた半導体
   式の圧力センサ。
9. 【請求項９】 高吸水性樹脂を主体とする吸水部と、拡
   散抵抗が表面に形成されたシリコンのダイアフラムと、
   前記拡散抵抗に被測定気体の圧力を伝える圧力導入口を
   有し前記ダイアフラムと陽極接合して前記ダイアフラム
   を支持する基台とを備え、前記吸水部を前記ダイアフラ
   ム近傍に設けた圧力センサ素子と、圧力変化によって生
   じた前記拡散抵抗の抵抗変化を電気信号に変換する変換
   手段とを備えた半導体式の圧力センサ。