JPH102822A - 容量型アルミナセラミック絶対圧センサーの製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 長時間の安定性が定められかつ長時間安定性
の種類である高精度の容量型アルミナセラミック絶対圧
センサーを物理的に製造する方法を得ること。 【解決手段】 １つの円板形の支持体に環状の第１金属
層および円形の第２金属層を備えさせ、さらに１つのダ
イヤフラムの表面上に第３電極を備えさせ、これら３つ
の電極に外部端子を備えさせ、支持体とダイヤフラムと
を、活性のロウ付け環の介在によって１つの室の形成下
に堅固に一緒に結合させるか、または支持体とダイヤフ
ラムとを、活性のロウ付け環の介在によって１つの室の
形成下に電極を有する相互に対向する面で外側端縁で一
緒になるように保護ガス中で堅固に結合させ、その後に
この室を排気する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、零点長時間安定性
の不足型の種類に属する容量型アルミナセラミック絶対
圧センサーを製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】米国特許第５００１５９５号明細書に
は、円板形のアルミナセラミック支持体の端縁に近い表
面上に第１電極として役立つ環状の第１金属層を備えさ
せ、かつ該表面の中央部で第２電極として役立つ円形の
第２金属層を備えさせ、この場合これらの電極は、互い
に絶縁されており、アルミナセラミックダイヤフラムの
表面上に第３電極として役立つもう１つの金属層を備え
させ、これら３つの電極に外部端子を備えさせ、活性ロ
ウ付け環の介在によって１つの室の形成下に電極を有す
る相互に対向する面でそのつど外側端縁で支持体とダイ
ヤフラムとを一緒に堅固に結合させ、この結果圧力セン
サーに対する外部圧力ｐの作用と関連して、実際に第１
電極と第３電極との間の圧力独立参照キャパシタンスＣ
_ｒおよび第２電極と第３電極との間の圧力依存キャパシ
タンスＣ_ｐを生じさせることからなる容量型アルミナセ
ラミック圧力センサーを製造する方法が記載されてい
る。

【０００３】通常、上記方法を用いて絶対圧センサーを
製造しようと意図する場合には、支持体およびダイヤフ
ラムは、活性ロウ付け環により真空中で一緒に堅固に結
合させることができるか、または最初に不活性ガス中で
一緒に堅固に結合させることができ、かつその後に室を
排気し、かつこの室を堅固に封止することができる。実
際にこの真空に対して常用の圧力値ｐ_０は、例えばｐ_０
＝３・１０^−４Ｐａ（＝３・１０^−６ミリバール）であ
る。

【０００４】このような絶対圧センサーの場合には、製
造者によって保証されるべき各容量型零点の長期安定性
に対して記載されるべき値に関連して次の問題となる立
場が存在する：零点は、絶対圧センサーの製造の間に発
生される真空によって惹起されかつ絶対圧センサーの内
部において支配している僅かな内部圧力が変化するに伴
ない変化するので、絶対圧センサーが材料および／また
は製造を理由に漏れを有し、即ち長時間に亘って徐々に
ではあっても内部圧力が上昇する場合には、いつでもこ
のような変化が起こる。

【０００５】従って、例えば２・１０^４Ｐａ（＝２００
ミリバール）の公称圧力に対して設計された絶対圧セン
サーを用いた場合には、１．６／１０^−１１Ｐａ・１／
ｓ（＝１．６・１０^−１３ミリバール・ｌ／ｓ）の漏れ
速度での漏れにより、絶対圧センサーの測定値幅に関連
して０．１％／ａの零点偏差を生じる；以下の測定値幅
の定義を参照のこと。

【０００６】従って、上記のように内部圧力が上昇する
ことは、一面で同時に絶対圧センサーの漏れの指標およ
び尺度となり、他面、製造後に最初に測定可能な零点の
値、即ち元来の値における相応する変化の指標および尺
度となる。

【０００７】本発明者らによって見い出されたように、
内部圧力の上昇に伴ない、零点の変化が存在するだけで
なく、零点の温度係数の変化も存在し、この結果、この
温度係数は、零点の長時間安定性の測定に役立つことが
できる。

【０００８】それ故に、本発明者らは、一面で零点の少
なくとも２つの値を測定するかまたは温度係数の少なく
とも２つの値、殊に上記の元来の各値の少なくとも２つ
の値および後の各値を測定し、かつこれらの２つの各値
を比較することによって、零点の長時間安定性を測定す
ることができることを見い出した。しかし、十分な待ち
時間は、元来の値と後の値との偏差を完全に測定するこ
とができるようにするために後の値が測定されるまで経
過しなければならない。

【０００９】従って、例えば保証すべき０．１％／ａ程
度の零点長時間安定性の場合には、０．１％の零点偏差
を測定することが可能になるまで、理論的には少なくと
も１年間（＝１ａ）待つことが必要であろう。実際に
は、前記偏差測定値と測定装置の測定の不確実さとを十
分に区別することができなければならないので、まさに
数年間である。しかし、このことは、貯蔵に対する生産
の割合をできるだけ低くするのと同様に通常合理的な生
産とは異なり受け入れることができるものではない（低
品質の生産）。

【００１０】従って、上記の常用の方法で物理的にセラ
ミック絶対圧センサーを製造することでは不十分であ
る。それというのも、この形状の場合に、保証すること
ができるセラミック絶対圧センサーの特性、ひいては精
度は、なお公知でなく；それ故に、前記形のセラミック
絶対圧センサーは、未だ市場で入手することは不可能で
ある。むしろ、市場で入手可能な製品としてのセラミッ
ク絶対圧センサーの製造は、長時間の安定性が定められ
かつ長時間安定性の種類に区分されることが必要であ
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明には、
前記に記載されたような課題が課された。

【００１２】

【課題を解決するための手段】ところで、本発明の目的
は、説明された意味において完成される、市場で入手可
能なセラミック絶対圧センサーの製造法を詳説すること
である。

【００１３】この目的のためには、本発明の第１の変法
は、１つの円板形の支持体に、該支持体の端縁に近い表
面上で第１電極として役立つ環状の第１金属層を備えさ
せ、かつこの表面の中央部で第２電極として役立つ円形
の第２金属層を備えさせ、この場合これらの電極は、互
いに絶縁されており、１つのダイヤフラムの表面上に第
３電極として役立つもう１つの金属層を備えさせ、これ
ら３つの電極に外部端子を備えさせ、支持体とダイヤフ
ラムとを、活性のロウ付け環の介在によって１つの室の
形成下に電極を有する相互に対向する面でそのつど外側
端縁で一緒になるように真空中で堅固に結合させるか、
または支持体とダイヤフラムとを、活性のロウ付け環の
介在によって１つの室の形成下に電極を有する相互に対
向する面でそのつど外側端縁で一緒になるように不活性
ガス中で堅固に結合させ、その後にこの室を排気し、こ
の結果絶対圧センサーに対する外部圧力ｐの作用に関連
して、実際に第１電極と第３電極との間の圧力独立参照
キャパシタンスＣ_ｒおよび第２電極と第３電極との間の
圧力依存キャパシタンスＣ_ｐを、使用者によって命令可
能な第１の温度値、殊に室温で真空下に等式ｃ＝（Ｃ_ｐ
−Ｃ_ｒ）／Ｃ_ｐ＝ｋ_１（ｐ−ｐ_０）＋ｋ_０によりｐ→０
に相応して生じさせることができ、前記式中、ｐ_０は、
室の内部に存在する真空圧力であり、ｋ_０，ｋ_１は、セ
ンサーに固有の定数であり、第１の零値ｃ_{ｎ １}＝ｋ_１ｐ
_０＝ｋ_０は、保証される零点測定誤差Ｆ_ｎを有する高精
度のキャパシタンス零点測定装置を用いて各絶対圧セン
サーについて測定されたものであり、第２の零値ｃ_{ｎ ２}
＝−ｋ_１ｐ_０′＋ｋ_０は、同じキャパシタンス零点測定
装置を用いて各絶対圧センサーについて測定されたもの
であり、１つのガスの圧力および／または温度を標準大
気条件、即ち室温、空気および標準圧力に関連して上昇
させるかまたは１つのガスを低い分子量を有する別のガ
スで代替するようにして１つのガス中で時間ｔの間、絶
対圧力センサーを貯蔵した後に、第１の零値と第２の零
値との差δｃ_ｎ＝ｃ_{ｎ １}−ｃ_{ｎ ２}＝−ｋ_１（ｐ_０＋
ｐ_０’）＝−ｋ_１δｐ_０を形成させ、各絶対圧センサー
の測定値幅ｃ_ｓｐによって除された差δｃ_ｎ＝−ｋ_１δ
ｐ_０である値δｃ_ｎ／ｃ_ｓｐを形成させ、かつ測定値幅
ｃ_ｓｐによって除された零点測定誤差Ｆ_ｎである値Ｆ_ｎ
／ｃ_ｓｐと比較し、零点長時間安定性の不足型の種類
を、前記値Ｆ_ｎ／ｃ_ｓｐを上廻る安全クリアランスで使
用者によって命令可能な最小値により形成させることを
特徴とする、測定値幅に言及される高精度の零点長時間
安定性の不足型の種類に区分される容量型アルミナセラ
ミック絶対圧センサーを製造する方法にある。

【００１４】更に、本発明の第２の変法は、１つの円板
形の支持体に、該支持体の端縁に近い表面上で第１電極
として役立つ環状の第１金属層を備えさせ、かつこの表
面の中央部で第２電極として役立つ円形の第２金属層を
備えさせ、この場合これらの電極は、互いに絶縁されて
おり、１つのダイヤフラムの表面上に第３電極として役
立つもう１つの金属層を備えさせ、これら３つの電極に
外部端子を備えさせ、支持体とダイヤフラムとを、活性
のロウ付け環の介在によって１つの室の形成下に電極を
有する相互に対向する面でそのつど外側端縁で一緒にな
るように真空中で堅固に結合させるか、または支持体と
ダイヤフラムとを、活性のロウ付け環の介在によって１
つの室の形成下に電極を有する相互に対向する面でその
つど外側端縁で一緒になるように保護ガス中で堅固に結
合させ、その後にこの室を排気し、この結果絶対圧セン
サーに対する外部圧力ｐの作用に関連して、実際に第１
電極と第３電極との間の圧力独立参照キャパシタンスＣ
_ｒおよびその第２電極と第３電極との間の圧力依存キャ
パシタンス比が、ｃ＝（Ｃ_ｐ−Ｃ_ｒ）／Ｃ_ｐ＝ｋ_１（ｐ
−ｐ_０）＋ｋ_０（式中、ｐ_０は、室の内部に存在する真
空圧力であり、ｋ_０，ｋ_１は、センサーに固有の定数で
ある）である第２電極と第３電極との間の圧力依存キャ
パシタンスＣ_ｐを、殊に一方が室温である使用者によっ
て命令可能な少なくとも２つの異なる温度Ｔ_１，Ｔ_２で
真空下にｐ→０に相応して生じさせることができ、零点
の温度係数Ｔｋ_ｃの第１の値Ｔｋ_ｃ１は、保証される温
度係数の測定誤差Ｆ_Ｔを有する高精度のキャパシタンス
零点温度係数測定装置を用いて各絶対圧センサーに対し
て等式Ｔｋ_ｃ１＝（Ｃ_ｐ２・Ｃ_ｒ１−Ｃ_ｐ１・Ｃ_ｒ２）
／｛Ｃ_ｐ２・Ｃ_ｐ１（Ｔ_２−Ｔ _１）｝_ｐ＝ｐ０により測
定されたものであり、零点の温度係数Ｔｋ_ｃの第２の値
Ｔｋ_ｃ２は、同じキャパシタンス零点温度係数測定装置
を用いて各絶対圧センサーに対して等式Ｔｋ_ｃ２＝（Ｃ
_ｐ２・Ｃ_ｒ１−Ｃ_ｐ１・Ｃ_ｒ２）／｛Ｃ_ｐ２・Ｃ
_ｐ１（Ｔ_２−Ｔ_１）｝_ｐ＝ｐ０により測定されたもので
あり、同じ温度の値Ｔ_１，Ｔ_２で１つのガスの圧力およ
び／または温度を標準大気条件、即ち室温、空気および
標準圧力に関連して上昇させるかまたは１つのガスを低
い分子量を有する別のガスで代替するようにして１つの
ガス中で時間ｔの間、絶対圧力センサーを貯蔵した後
に、温度係数δＴｋ_ｃ＝Ｔｋ_ｃ１−Ｔｋ_ｃ２の第１の値
と第２の値との差δＴｋ_ｃを形成させ、各絶対圧センサ
ーの測定値幅ｃ_ｓｐによって除された差δＴｋ_ｃ＝Ｔｋ
_ｃ１−Ｔｋ_ｃ２である値δＴｋ_ｃ／ｃ_ｓｐを形成させ、
かつ測定値幅ｃ_ｓｐによって除された温度係数測定誤差
Ｆ_Ｔである値Ｆ_Ｔ／ｃ_ｓｐと比較し、零点長時間安定性
の不足型の種類を、前記値Ｆ_Ｔ／ｃ_ｓｐを上廻る安全ク
リアランスで使用者によって命令可能な最小値により形
成させることを特徴とする、測定値幅に言及される高精
度の零点長時間安定性の不足型の種類に区分される容量
型アルミナセラミック絶対圧センサーを製造する方法に
ある。

【００１５】本発明の２つの変法のそれぞれの好ましい
実施態様によれば、第１電極と第２電極は、これらが実
際に同じ表面積を有するように使用される。

【００１６】本発明の１つの利点は、長時間の安定度の
数値を規定することができ、ひいては保証することがで
きることにある。もう１つの利点は、上記の待ち時間を
実質的に、例えば数週間減少させることができることに
ある。

【００１７】

【発明の実施の形態】ところで、本発明の２つの変法を
例示的な実施態様でよりいっそう詳細に説明することに
する。

【００１８】本発明の２つの変法は、殊に９６重量％の
純度を有する、それぞれアルミナから形成された既に予
備加工された円板状の支持体およびダイヤフラム、即ち
既に完成された焼結状態であるセラミック支持体および
セラミックダイヤフラムから開始される。支持体および
ダイヤフラムは、有利に円形で円柱状でありかつ同じ直
径を有している。

【００１９】更に、２つの変法は、相応する直径の既に
予備加工された活性のロウ付け環から開始され、この環
は、有利に例えば米国特許第５３３４３４４号明細書に
記載されたような三元ジルコニウム／ニッケル／チタン
合金の１つから形成されている。

【００２０】言葉での表現を簡易化するために、通常概
説すべき処理工程は、複数の絶対圧センサーを一回の生
産で行なうように進行するけれども、以下には、単独の
絶対圧センサーの製造について記載してある。

【００２１】第１電極として役立つ環状の第１金属層
は、支持体の端縁に近い支持体の１つの表面に施こさ
れ、第２の電極として役立つ環状の第２金属層は、これ
ら２つの電極が互いに電気的に絶縁されているように前
記表面の中央部に施こされる。

【００２２】第３電極として役立つもう１つの金属層
は、ダイヤフラムの表面に施こされ、実際にこの表面を
覆い、これら３つの電極には、外部端子が備えられてい
る。

【００２３】種々の適当な金属は、有利に前記目的のた
めに使用されることができ、種々の適当な方法は、例え
ば米国特許第５００１５９５号明細書、米国特許第５１
９４６９７号明細書、米国特許第５０５００３５号明細
書および米国特許第５５３９６１１号明細書の記載と同
様に使用されることができる。

【００２４】これまでに説明された方法で製造されかつ
適合された支持体およびこれまでに説明された方法で製
造されかつ適合されたダイヤフラムは、真空中かまたは
不活性ガス中で一緒に堅固に結合され、即ち活性のロウ
付け環の介在によって１つの室の形成下に電極を有する
相互に対向する面でそれぞれ外部端縁で一緒になるよう
に固定され；さらに不活性ガス中での方法の場合には、
室は、固定後に排気されなければならず、かつさらに堅
固に封止されなければならない。

【００２５】この処理工程後に、第１印象にすぎないけ
れども、絶対圧センサーは、電子構成成分として加工さ
れる。それ故に、専らこの意味において、”完成され
た”絶対圧センサーは、以下に述べるようなものであ
る。

【００２６】このような絶対圧センサーに対する外部圧
力ｐの作用は、実際に第１電極と第３電極との間の圧力
独立参照キャパシタンスＣ_ｒおよび第２電極と第３電極
との間の圧力依存キャパシタンスＣ_ｐを生じる。第３電
極は、これら２つのキャパシタンスと共通のものである
ので、キャパシタンス比ｃ＝（Ｃ_ｐ−Ｃ_ｒ）／Ｃ_ｐは、
例えば米国特許第５２１０５０１号明細書、米国特許第
５２５７２１０号明細書および米国特許第５４５１９４
０号明細書に記載されたような適当な測定回路により評
価することができる。

【００２７】また、これらの測定回路は、線形化のため
および例えば温度補償のための回路素子を有することが
でき、かつ例えばハイブリッド回路の形で絶対圧センサ
ーと構造的に集積される。

【００２８】以下に述べる測定法がこのような測定回路
を用いて測定するものではなく、補償されるキャパシタ
ンス零点測定誤差Ｆ_ｎを有する高精度のキャパシタンス
零点測定装置を用いてかまたは報奨されるキャパシタン
ス零点温度係数測定誤差Ｆ_Ｔを有する高精度のキャパシ
タンス零点温度係数測定装置を用いて評価される絶対圧
センサーで得られたキャパシタンスｃを直接に測定する
ものであることは、強調すべきことである。

【００２９】本発明の第１の変法によれば、使用者によ
って命令可能であるかまたは設定可能である第１の温度
の値、殊に室温（＝２０℃）で、真空下に、即ちｐ→０
（この場合、これはｐ≒０に相当する）で第１の零値ｃ
_ｎ１＝−ｋ_１ｐ_０＋ｋ_０をまず上記の等式ｃ＝（Ｃ_ｐ−
ｃ_ｒ）／Ｃ_ｐにより形成され、これは次のように記載す
ることもできる：ｃ＝ｋ_１（ｐ−ｐ_０）＋ｋ_０。この場
合、ｐ_０は、室の内部に存在する真空圧力であり、
ｋ_０，ｋ_１は、センサーに固有の定数である。

【００３０】絶対圧センサーの測定値幅ｃ_ｓｐを次のよ
うに定義することは、有利である： ｃ_ｓｐ＝｛（Ｃ_ｐ−Ｃ_ｒ）／Ｃ_ｐ｝_ｐ＝ｐｎ−｛（Ｃ_ｐ
−Ｃ_ｒ）／Ｃ_ｐ｝_ｐ＝０ 従って、換言すれば、測定値幅ｃ_ｓｐは、圧力値零と公
称圧力ｐｎの圧力値との間に位置する測定範囲であり、
この場合この圧力値は、絶対圧センサーに対して作用し
かつ測定されることができる。この場合、公称圧力ｐｎ
は、受け入れ可能な機能化が保証されるまでの製造者に
よって固定された圧力値である。測定値幅の典型的な値
は、ｃ_ｓｐ＝０．１５である。

【００３１】上記に定義された意味で”完成された”絶
対圧センサーが漏れを有する場合には、この絶対圧セン
サーの内部圧力は、多少とも強くやがて上昇し、元来の
真空は悪化する。

【００３２】こうして第１の測定の場合と同様のキャパ
シタンス零点測定装置により時間ｔ後に実施された第２
の測定は、該装置の零値ｃ_ｎ１から偏倚している第２の
零値ｃ_ｎ２＝−ｋ_１ｐ_０′＋ｋ_０を生じる。

【００３３】従って、これら２つの零値の間の差δｃ_ｎ
＝ｃ_ｎ１−ｃ_ｎ２＝−ｋ_１（ｐ_０＋ｐ_０′）＝−ｋ_１δ
ｐ_０は、漏れの１つの測定値である。

【００３４】例えば、＜０．１％／ａの零点長時間安定
性を保証することが可能であるべきである場合には、測
定値幅ｃ_ｓｐによって除された差δｃ_ｎ＝−ｋ_１の絶対
値は、大抵の場合に０．１％／ａと等しいものであるこ
とができ；従って、次のものが維持される：｜δ_ｃｎ／
ｃ_ｓｐ｜≦０．１％／ａ。

【００３５】上記した場合の２つの測定値が、殊に時間
ｔの開始時および終了時に高精度のキャパシタンス零点
測定装置の同じ零点測定誤差Ｆ_ｎによって影響を及ぼさ
れ、したがってキャパシタンス零点測定装置の製造者に
よって保証される零点測定誤差Ｆ_ｎが変化しないものと
仮定される。

【００３６】しかし、零点測定誤差Ｆ_ｎは、測定時間δ
ｃ_ｎ／ｃ_ｓｐとしての同程度の大きさを有し；したがっ
て、最初に述べた数年の時間の後にのみ時間δｃ_ｎ／ｃ
_ｓｐは、測定可能であるように零点測定誤差Ｆ_ｎと異な
る程大きくなり、即ち例えば少なくとも２・Ｆ_ｎと等し
くなる。

【００３７】

【実施例】本発明の第１の変法の次の処理過程は、前記
の極端な長時間を短縮するのに役立ち、即ちＦ_ｎに関連
して項δｃ_ｎ／ｃ_ｓｐの有意性が実際に早期に現れるよ
うにするのに役立つ。

【００３８】この目的のために、絶対圧センサーは、例
えば室温、空気および標準圧力である標準の大気圧条件
に関連して１つのガスの圧力および／または温度を上昇
させるかまたは該ガスを低い分子量を有する別のガスに
よって代替するようにして、例えばガスを含有する容器
中に閉じ込めることにより時間ｔの間１つのガス中に貯
蔵される。内部圧力中での変法は、時間ｔに直接に比例
するものである。

【００３９】空気の分子量に関連しての分子量の低量化
は、絶対圧センサーが貯蔵されるガスとしての水素また
はヘリウムを選択することによって達成することができ
る。これらのガスの分子量は空気の場合よりも低いの
で、これらのガスの分子は、空気よりも迅速に漏れ個所
を通って絶対圧センサーの室に到達し、その結果、これ
らのガスの真空は、よりいっそう迅速に悪化し、それ故
に項δｃ_ｎ／ｃ_ｓｐは、よりいっそう迅速に有意な値を
達成する。この場合、内部圧力中での変法は、分子量Ｍ
の平方根、即ちＭ^−１／２に反比例する。

【００４０】同じ効果は、周囲温度よりも高い温度Ｔで
貯蔵することから生じる。それというのも、この場合に
は、これらのガスの移動性が高いので、ガスの分子が迅
速に漏れ個所中に貫入し、したがって同様にこの結果室
中での真空の迅速な悪化をもたらすからである。この場
合、内部圧力中での変法は、温度Ｔの平方根Ｔ^１／２に
比例する。

【００４１】最後に、上昇したガス圧は、同様の効果を
もたらす。この場合、内部圧力中での変法は、圧力上昇
に直接に比例する。

【００４２】選択された限界条件をもっての貯蔵後に、
即ち時間ｔの終了時に、既述された第２の零値ｃ_ｎ２＝
−ｋ_１ｐ_０′＋ｋ_０は、各絶対圧センサーに対して測定
され、各絶対圧センサーに属する個々の値δｃ_ｎ／ｃ
_ｓｐは、形成される。このδｃ_ｎ／ｃ_ｓｐの値は、測定
値幅ｃ_ｓｐによって除されたキャパシタンス零点測定装
置の零点測定誤差Ｆ_ｎであるＦ_ｎ／ｃ_ｓｐの値と比較さ
れる。

【００４３】零点長時間安定性の不足型の種類は、前記
値Ｆ_ｎ／ｃ_ｓｐを上廻る安全クリアランスで使用者によ
って命令可能な最小値により形成される。この最小値
が、値Ｆ_ｎ／ｃ_ｓｐと同じ大きさで少なくとも２回、殊
に４回選択されることは、有利である。

【００４４】前記の不足型の種類は、最小値の整数倍に
よって互いに区別されることができる。こうして定義さ
れた不足型の種類の高度のものに属する絶対圧センサー
は、次第に悪化する零点長時間安定性を有している。

【００４５】本発明者らの研究および計算により示され
るように、零点を測定する場合に相対的な測定の不確定
性として以下に示された、測定幅に言及される測定の不
確定性は、次の要素ａ）、ｂ）、ｃ）およびｄ）： ａ）キャパシタンス零点測定装置の測定ホルダー中への
取付けおよび該測定ホルダーからの取出しを繰り返すこ
とによる相対的な測定の不確定性、 ｂ）周囲温度中での変動により相対的な測定の不確定
性、 ｃ）絶対圧センサーに対して測定ホルダー内部での実際
に極端に僅かであるがなお限定されている残留真空圧力
による相対的な測定の不確定性、および ｄ）キャパシタンス零点測定装置の無視できる相対的な
測定の不確定性 から構成されている。

【００４６】０．０９５％の最大値は、要素ａ）に対し
て測定されたものであり、０．０６５％の最大値は、要
素ｂ）に対して測定されてものであり、かつ０．０１５
％の最大値は、要素ｃ）に対して測定されたものであっ
た。従って、測定値幅に言及される測定の不確定性は、
理論的に最大で０．１８％として生じる。このことは、
まさに最大で０．１２％に達するにすぎない測定によっ
て確定された。

【００４７】本発明の第２の変法によれば、殊に一方が
室温である使用者によって命令可能な少なくとも２つの
異なる温度の値Ｔ_１，Ｔ_２で真空下に、即ちｐ→０（こ
の場合、これはｐ≒０に相当する）で、零点の温度係数
Ｔｋ_ｃの第１の値Ｔｋ_ｃ１は、最初に定められ、詳細に
は、Ｔｋ_ｃ１＝（Ｃ_ｐ２・Ｃ_ｒ１−Ｃ_ｐ１・Ｃ_ｒ２）／
｛Ｃ_ｐ２・Ｃ_ｐ１（Ｔ_２−Ｔ_１）｝_ｐ＝ｐ０で表わされ
る。この等式中で、係数の１、２は、２つの温度の値Ｔ
_１、Ｔ_２でそれぞれ測定された圧力の値Ｃ_ｐ、Ｃ_ｒを表
わす。

【００４８】ゲイ・リュサックの法則（Gay-Lussac's l
aw）によれば、温度変化がある場合には、絶対圧センサ
ーの温度依存内部圧力ｐ_０（Ｔ）：ｐ_０（Ｔ）＝｛１＋
α（Ｔ−Ｔ_０）｝・ｐ_０（Ｔ_０）が維持され、この場合
係数０は、参照温度、殊に室温に相応する値を表わし、
かつα≒０．００４Ｋ^−１は、ガスに対する立方での熱
膨張係数である。それ故に、この関数の勾配ｄｐ
_０（Ｔ）／ｄＴは次のとおりである：ｄｐ_０（Ｔ）／ｄ
Ｔ＝α・ｐ_０（Ｔ）。他面、零点ｃ＝ｋ_１（ｐ−ｐ_０）
＋ｋ_０の圧力依存性の上記関数の勾配ｄｃ（ｐ）／ｄｐ
が維持される：ｄｃ（ｐ）／ｄｐ＝−ｋ_１。

【００４９】漏れ絶対圧センサーで後の定数ｔ_２での温
度係数Ｔｋ_ｃ２の測定により次のものが生じる：Ｔｋ
_ｃ２＝Ｔｋ_ｃ１＋δＴｋ_ｃ。δＴｋ_ｃは、上記の２つの
等式ｄｐ_０（Ｔ）／ｄＴ＝α・ｐ_０（Ｔ）およびｄｃ
（ｐ）／ｄｐ＝−ｋ_１から生じる：δＴｋ_ｃ＝−ｋ_１・
α・δｐ。更に、上記に定義された測定値幅によって除
された相応する項は、次のものである：δＴｋ_ｃ／ｃ
_ｓｐ＝−（α・δｐ）・ｐｎ。

【００５０】αに０．００４Ｋ^−１を代入することによ
り、漏れによって惹起される内部圧力の０．１％の変動
に対してＴｋ_ｃ／ｃ_ｓｐ＝０．０４％・１００Ｋ＝４・
１０^−４％・Ｋ^−１を生じる。

【００５１】その結果として本発明の第２の変法の場合
には、同様に時間ｔの終了時に温度係数Ｔｋ_ｃは、改め
て同じキャパシタンス零点温度係数測定装置により測定
され、同様に第１の測定の場合と同様に少なくとも２つ
の温度の値Ｔ１、Ｔ２が測定され、したがって漏れ絶対
圧力センサーの場合には、このことにより上記の第１の
値Ｔｋ_ｃ２から偏倚した零点の温度係数の第２の値Ｔｋ
_ｃ２が生じる。第２の値は、次のように維持される： Ｔｋ_ｃ２＝（Ｃ_ｐ２／Ｃ_ｒ１＝Ｃ_ｐ１・Ｃ_ｒ２）／｛Ｃ
_ｐ２・Ｃ_ｐ１（Ｔ_２−Ｔ_１）｝_{ｐ＝ｐ０′}。

【００５２】例えば、＜０．１％／ａの零点長時間安定
性を保証することが可能であるべき場合には、測定値幅
ｃ_ｓｐによって除された差δＴｋ_ｃ＝Ｔｋ_ｃ１−Ｔｋ
_ｃ２の絶対値は、次のように示すことができる： ｜δＴｋ_ｃ／Ｃ_ｓｐ｜≦０．０４％／１００Ｋ。

【００５３】上記した場合、殊に時間ｔの開始時および
終了時での２回の測定は、高精度のキャパシタンス零点
温度係数測定装置の同じ温度係数の測定誤差Ｆ_Ｔによっ
て影響を及ぼされ、かつしたがってこの測定誤差Ｆ_Ｔは
一定のままであると推測される。

【００５４】しかし、この温度係数測定誤差Ｆ_Ｔは、測
定された項δＴｋ_ｃ／ｃ_ｓｐと同程度の大きさを有し；
それ故に、少なくとも１年間の開始時での上記の時間の
後にのみ、項δＴｋ_ｃ／Ｃ_ｓｐは、測定可能であるよう
に温度係数測定誤差Ｆ_Ｔとな異なる程度に大きくなり、
即ち例えば少なくとも２・Ｆ_Ｔに等しくなる。

【００５５】本発明の第２の変法の次の処理過程は、こ
の極端に永井時間を短縮するのに役立ち、即ちこの処理
過程は、実際に早期の場合に出現させるために、Ｆ_Ｔに
関連して有意なδＴｋ_ｃ／ｃ_ｓｐを可能にするために役
立つ。

【００５６】この目的のために、絶対圧センサーは、再
び、例えば室温、空気および標準圧力である標準の大気
圧条件に関連して１つのガスの圧力および／または温度
を上昇させるかまたは該ガスを低い分子量を有する別の
ガスによって代替するようにして、例えばガスを含有す
る容器中に閉じ込めることにより時間ｔの間１つのガス
中に貯蔵される。

【００５７】空気の分子量に関連しての分子量の低量化
は、絶対圧センサーが貯蔵されるガスとしての水素また
はヘリウムを選択することによって達成することができ
る。これらのガスの分子量は空気の場合よりも低いの
で、これらのガスの分子は、空気よりも迅速に漏れ個所
を通って絶対圧センサーの室に到達し、その結果、これ
らのガスの真空は、よりいっそう迅速に悪化し、それ故
に項δｃ_ｎ／ｃ_ｓｐは、よりいっそう迅速に有意な値を
達成する。

【００５８】同じ効果は、周囲温度よりも高い温度で貯
蔵することから生じる。それというのも、この場合に
は、これらのガスの移動性が高いので、ガスの分子が迅
速に漏れ個所中に貫入し、したがって同様に結果として
室中での真空の迅速な悪化をもたらす。

【００５９】選択された限界条件をもっての貯蔵後に、
即ち時間ｔの終了時に、零点の温度係数の第２の零値Ｔ
ｋ_ｃ２＝（Ｃ_ｐ２・Ｃ_ｒ１−Ｃ_ｐ１・Ｃ_ｒ２）／｛Ｃ
_ｐ２・Ｃ_ｐ１（Ｔ_２−Ｔ_１）｝_{ｐ＝ｐ０′}は、各絶対圧
センサーに対して測定され、各絶対圧センサーに属する
個々の値δＴｋ_ｃ／ｃ_ｓｐは、形成される。このδＴｋ
_ｃ／ｃ_ｓｐの値は、測定値幅ｃ_ｓｐによって除されたキ
ャパシタンス零点測定装置の温度係数測定誤差Ｆ_Ｔであ
るＦ_Ｔ／ｃ_ｓｐの値と比較される。

【００６０】零点長時間安定性の不足型の種類は、前記
値Ｆ_Ｔ／ｃ_ｓｐを上廻る安全クリアランスで使用者によ
って命令可能な最小値により再び形成される。この最小
値が、値Ｆ_Ｔ／ｃ_ｓｐと同じ大きさで少なくとも２回、
殊に４回選択されることは、有利である。

【００６１】前記の不足型の種類は、例えば最小値の整
数倍によって互いに区別されることができる。この場
合、こうして定義された不足型の種類の高度のものに属
する絶対圧センサーは、次第に悪化する零点長時間安定
性を有している。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測定値幅に言及される高精度の零点長時
   間安定性の不足型の種類に区分された容量型アルミナセ
   ラミック絶対圧センサーを製造する方法において、１つ
   の円板形の支持体に、該支持体の端縁に近い表面上で第
   １電極として役立つ環状の第１金属層を備えさせ、かつ
   この表面の中央部で第２電極として役立つ円形の第２金
   属層を備えさせ、この場合これらの電極は、互いに絶縁
   されており、１つのダイヤフラムの表面上に第３電極と
   して役立つもう１つの金属層を備えさせ、これら３つの
   電極に外部端子を備えさせ、支持体とダイヤフラムと
   を、活性のロウ付け環の介在によって１つの室の形成下
   に電極を有する相互に対向する面でそのつど外側端縁で
   一緒になるように真空中で堅固に結合させるか、または
   支持体とダイヤフラムとを、活性のロウ付け環の介在に
   よって１つの室の形成下に電極を有する相互に対向する
   面でそのつど外側端縁で一緒になるように保護ガス中で
   堅固に結合させ、その後にこの室を排気し、この結果絶
   対圧センサーに対する外部圧力ｐの作用に関連して、実
   際に第１電極と第３電極との間の圧力独立参照キャパシ
   タンスＣ_ｒおよび第２電極と第３電極との間の圧力依存
   キャパシタンスＣ_ｐを、使用者によって命令可能な第１
   の温度の値、殊に室温で真空下に等式ｃ＝（Ｃ_ｐ−
   Ｃ_ｒ）／Ｃ_ｐ＝ｋ_１（ｐ−ｐ_０）＋ｋ_０によりｐ→０に
   相応して生じさせることができ、前記式中、ｐ_０は、室
   の内部に存在する真空圧力であり、ｋ_０，ｋ_１は、セン
   サーに固有の定数であり、第１の零値ｃ_{ｎ １}＝ｋ_１ｐ_０
   ＝ｋ_０は、保証される零点測定誤差Ｆ_ｎを有する高精度
   のキャパシタンス零点測定装置を用いて各絶対圧センサ
   ーについて測定されたものであり、第２の零値ｃ_{ｎ ２}＝
   −ｋ_１ｐ_０’＋ｋ_０は、同じキャパシタンス零点測定装
   置を用いて各絶対圧センサーについて測定されたもので
   あり、１つのガスの圧力および／または温度を標準大気
   条件、即ち室温、空気および標準圧力に関連して上昇さ
   せるかまたは１つのガスを低い分子量を有する別のガス
   で代替するようにして１つのガス中で時間ｔの間、絶対
   圧力センサーを貯蔵した後に、第１の零値と第２の零値
   との差δｃ_ｎ＝ｃ_{ｎ １}−ｃ_{ｎ ２}＝−ｋ_１（ｐ_０＋
   ｐ_０′）＝−ｋ_１δｐ_０を形成させ、各絶対圧センサー
   の測定値幅ｃ_ｓｐによって除された差δｃ_ｎ＝−ｋ_１δ
   ｐ_０である値δｃ_ｎ／ｃ_ｓｐを形成させ、かつ測定値幅
   ｃ_ｓｐによって除された零点測定誤差Ｆ_ｎである値Ｆ_ｎ
   ／ｃ_ｓｐと比較し、零点長時間安定性の不足型の種類
   を、前記値Ｆ_ｎ／ｃ_ｓｐを上廻る安全クリアランスで使
   用者によって命令可能な最小値により形成させることを
   特徴とする、容量型アルミナセラミック絶対圧センサー
   の製造法。
2. 【請求項２】 測定値幅に言及される高精度の零点長時
   間安定性の不足型の種類に区分される容量型アルミナセ
   ラミック絶対圧センサーを製造する方法において、１つ
   の円板形の支持体に、該支持体の端縁に近い表面上で第
   １電極として役立つ環状の第１金属層を備えさせ、かつ
   この表面の中央部で第２電極として役立つ円形の第２金
   属層を備えさせ、この場合これらの電極は、互いに絶縁
   されており、１つのダイヤフラムの表面上に第３電極と
   して役立つもう１つの金属層を備えさせ、これら３つの
   電極に外部端子を備えさせ、支持体とダイヤフラムと
   を、活性のロウ付け環の介在によって１つの室の形成下
   に電極を有する相互に対向する面でそのつど外側端縁で
   一緒になるように真空中で堅固に結合させるか、または
   支持体とダイヤフラムとを、活性のロウ付け環の介在に
   よって１つの室の形成下に電極を有する相互に対向する
   面でそのつど外側端縁で一緒になるように保護ガス中で
   堅固に結合させ、その後にこの室を排気し、この結果絶
   対圧センサーに対する外部圧力ｐの作用に関連して、実
   際に第１電極と第３電極との間の圧力独立参照キャパシ
   タンスＣ_ｒおよびその第２電極と第３電極との間の圧力
   依存キャパシタンス比が、ｃ＝（Ｃ_ｐ−Ｃ_ｒ）／Ｃ_ｐ＝
   ｋ_１（ｐ−ｐ_０）＋ｋ_０（式中、ｐ_０は、室の内部に存
   在する真空圧力であり、ｋ_０，ｋ_１は、センサーに固有
   の定数である）である第２電極と第３電極との間の圧力
   依存キャパシタンスＣ_ｐを、殊に一方が室温である使用
   者によって命令可能な少なくとも２つの異なる温度
   Ｔ_１，Ｔ_２で真空下にｐ→０に相応して生じさせること
   ができ、零点の温度係数Ｔｋ_ｃの第１の値Ｔｋ_ｃ１は、
   保証される温度係数の測定誤差Ｆ_Ｔを有する高精度のキ
   ャパシタンス零点温度係数測定装置を用いて各絶対圧セ
   ンサーに対して等式Ｔｋ_ｃ１＝（Ｃ_ｐ２・Ｃ_ｒ１−Ｃ
   _ｐ１・Ｃ_ｒ２）／｛Ｃ_ｐ２・Ｃ_ｐ１（Ｔ_２−Ｔ_１）｝
   _ｐ＝ｐ０により測定されたものであり、零点の温度係数
   Ｔｋ_ｃの第２の値Ｔｋ_ｃ２は、同じキャパシタンス零点
   温度係数測定装置を用いて各絶対圧センサーに対して等
   式Ｔｋ_ｃ２＝（Ｃ_ｐ２・Ｃ_ｒ１−Ｃ_ｐ１・Ｃ_ｒ２）／
   ｛Ｃ_ｐ２・Ｃ_ｐ１（Ｔ_２−Ｔ_１）｝_ｐ＝ｐ０により測定
   されたものであり、同じ温度の値Ｔ_１，Ｔ_２で１つのガ
   スの圧力および／または温度を標準大気条件、即ち室
   温、空気および標準圧力に関連して上昇させるかまたは
   １つのガスを低い分子量を有する別のガスで代替するよ
   うにして１つのガス中で時間ｔの間、絶対圧力センサー
   を貯蔵した後に、温度係数δＴｋ_ｃ＝Ｔｋ_ｃ１−Ｔｋ
   _ｃ２の第１の値と第２の値との差δＴｋ_ｃを形成させ、
   各絶対圧センサーの測定値幅ｃ_ｓｐによって除された差
   δＴｋ_ｃ＝Ｔｋ_ｃ１−Ｔｋ_ｃ２である値δＴｋ_ｃ／ｃ
   _ｓｐを形成させ、かつ測定値幅ｃ_ｓｐによって除された
   温度係数測定誤差Ｆ_Ｔである値Ｆ_Ｔ／ｃ_ｓｐと比較し、
   零点長時間安定性の不足型の種類を、前記値Ｆ_Ｔ／ｃ
   _ｓｐを上廻る安全クリアランスで使用者によって命令可
   能な最小値により形成させることを特徴とする、容量型
   アルミナセラミック絶対圧センサーの製造法。
3. 【請求項３】 第１電極および第２電極を実際に同じ表
   面積を有するように使用する、請求項１記載の方法。
4. 【請求項４】 第１電極および第２電極を実際に同じ表
   面積を有するように使用する、請求項２記載の方法。