JPS6114532A - 圧力センサの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、超精密圧力測定に使用される圧力センサの製
造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

圧力センサには、第４図に示すように、そのベース１の
表面に、微小間隔に設定した真空間隙（表面凹部）３を
介して薄板状の石英ガラスからなる受圧板２を貼設する
とともに、その真空間隙３を挟むセンサベース１と受圧
板２とに、固定電極４と可変位電極５とを対設してなる
構造のものがある。すなわち、この構造に係るものでは
、その受圧板２に外圧が作用すると、該受圧板２が内面
の可変位電極５と共に変位して、真空間隙３の容量ある
いは間隔が圧力に応じて変化することを利用するように
したものであって、具体的には、固定電極４と可変位電
極５との間の静電容量の変化や間隔変化による共振周波
数の変化を電気的に検出し−て圧力を精密測定できるよ
うにしている。

しかして、従来この種構成、原理にもとづく圧力センサ
をつくる場合では、必要な加工を施したベース１に別体
の受圧板２を接着して貼設するようにするのが通例であ
る。しかし、接着剤を介し貼着するようにすると、その
貼着面Ａで不可避に接着ひずみを生じ、圧力センサの高
感度化が阻害されるという不都合がある。つまり、セン
サの感九時において、受圧板２の感圧面がほぼ完全弾′
硅体として変形するのに対し、その接着剤の部分は変形
のヒステリシスを描イことになるためである。

また、他の製造方法として、ベース１に受圧板２を溶融
接合することも行なわれている。しかし、この方法では
手数百度の高温下で受圧板２を溶融して接合することに
なるため、その貼着面Ａに熱収縮で大きな熱ひずみを生
ずることになり、また加熱時に受圧板２の内面にコーテ
ィングしである電極５を蒸発飛散せしめるという不都合
も生じている。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、かかる事情に着目してなされたものであって
、既述に特定した圧力センサの製造方法として、上記の
ような接着ひずみ等のトラブルを蒙らず非常に高感度の
圧力センサをつくり出すことが容易に可能となり、しか
もその製造工程やコストにも何ら特別のものを必要とし
ない、従来に比類無い画期的方法を提供しようとするも
のである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、センサベースに石英ガラス製受圧板を貼着す
るにさいし、Ｓｔのアルコキシドを有機溶媒に溶解せし
めてなる溶液をその貼着面に塗布して両者を接着するよ
うにしたことを特徴としている。

［作用］ すなわち、本発明の製造方法によれば、加水分解、焼成
の段階を経て最終的に受圧板と同質の石英ガラスを生成
するところのＳｉのアルコキシドを溶質とする溶液を接
着剤として用い、該接着剤を介して受圧板をセンサベー
スに接着することにより、少なくともその接着層を受圧
板と均質一体のものとして接着するものである。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

才ず、第１図に図示するように１表面に所定の表面凹部
３を凹設したセンサベースｌと薄板状に成形した受圧板
２とを準備する。ここに、ベース１はシリコン（Ｓｌ）
または石英ガラス（Ｓｉ０２　）からなる一方、受圧板
２は所定の石英ガラス（ＳｉＯ？）からなる。そして、
ベース１の表面凹部３の底部と受圧板２の内面とに、各
々前述の固定電極４と可変位電極５とを金属コーティン
グして設けている。

しかして、受圧板２を所定の位置でベース１に貼着する
にさいし、その貼着面Ａに当るベース１側の表面に、以
下に詳述するような溶液の薄膜層（接着剤層）６を塗布
する。すなわち、この溶液は５ｉ（ＯＲ）＋　　で表わ
されるＳｉのアルコキシドをエタノール等の有機溶媒に
溶解せしめてなるもので、これに必要に応じ加水分解用
の氷および触媒用の酸または墳墓を加えたものである。

今、本発明に供するその好適な溶液配合例を掲げると、
次の通りである。

ケイ酸エチル、Ｓｉ　（ＯＣ２Ｈ５）４１　ｍｏｌ水（
Ｈ２０）　　　　　　　２４ｍｏｌ塩酸（ＨＣＬ）　　
　　　　　　　　０．０３ｍｏ　Ｉ工））　／　−ル（
０２ＨｙＯＨ）　　　　　２００　ｍｌ、なお、この混
合溶液は例えば８０℃で１時間還流して均一化した後、
使用に供する。

さて、ベース１の貼着面Ａにかかる薄膜層６として塗布
した溶液は、下記のような反応式で加水分解される。そ
こで、第２図に示す如く、受圧板２と共に溶液を塗布し
たベース１を真空加熱炉８に収容して、例えば、１２０
℃程度の温度で乾燥すると、前記溶液の薄膜層６は水酸
化ケイ素からなるゲル状の薄膜層７に変化する。

−Ｓ’讐（ＯＣｚ　Ｈ５）４二＝　＋ｓ、ｏ　Ｓｉ（０
Ｈ）４”　’　ＣＬ　ＨｑＯＨ↑この状態で、受圧板２
をベース１の貼着面Ａに真空中で接合し、第３図に示す
如く、さらに適宜の加圧手段（おもり）９で＃Ｄｆｉ−
しつつ、可及的低い温度、即ち約６００℃で焼成する。

すると、前記水酸化ケイ素からなる薄膜層７はさらに下
記のように熱分解し、最終的に受圧板２と同質の石英ガ
ラスの接着層１０となって、受圧板２とベース１とを一
体に結合する。

５ｉ（ＯＨり蟻ＳｉＯ・＋２）１１°↑以−Ｊ−のよう
な製造方法にしたがえば、第４図に示す先に述べた構成
の圧力センサが容易に得られることになる。そして、特
にこの方法で得られる圧力センサでは、その受圧板２が
ベースｌとの貼着面Ａにおいて同質の石英ガラスの接着
層１０を介し接合し少なくとも受圧板２と接着層１０と
が完全に均質一体化されるため（ベースｌが石英ガラス
からなるときは王者が均質一体化されるため）、従来の
ような例えば有機系接着剤の如き異種の接着剤を使用す
る場合の接着ひずみを蒙らず、またその焼成温度も上記
のように従来の溶融接合に比べて非常に低い温度も；抑
えられるから熱ひずみも小さいという構造との特徴が得
られることになる。このため、この種圧力センサでは接
着ひずみ等による構造上の測定誤差因子が有効に除去さ
れて、非常に感度の高いものとすることが可使である。

また、この方法ではその製造工程も従来の接着方法と別
設置わりないものであるし、むしろ溶融接合に比較する
と接合温度が遥かに低くて十分なものであるから製造コ
ストも廉価で足る。

以上、本発明の製造方法をその一実施例について説明し
たが、本発明で使用するＳｉのアルコキシド（Ｓｉ（Ｏ
Ｒ）＋　）溶液は勿論前記実施例の成分配合例のものに
限らず、その加水分解時間や接着層（ＳｉＯ１層）１０
の膜厚等の目的、使用条件に応じて調整可能である。本
発明者が知見したＳｉのアルコキシド（特にケイ酸エチ
ル）に対する有機溶媒等の好ましい配合割合は、次の如
くである。

５ｉ（ＱＣ２Ｈｑ’）４　　　　　　１　ｍｏｌＨ？　
０　　　　　　　２〜３０ｍｏｌＨＣＬ（ＮＨ４０Ｈ）
　　　　　　　　　　　０．０２〜０．２　　ｍａｔＣ
？　ＨｒＯＨ（Ｃ）Ｉ　ｘ　ＯＨ）膜厚に応じて調整な
お、Ｓｉのアルコキシドは大気中の水分を吸着させて自
然に加水分解させることも可能である。干して、使用条
件によって加水分解速度をあまり高める必要がないとき
には、必ずしも反応促進用の触媒を要しない。すなわち
　場合によっては、有機溶媒にＳｒのアルコキシドのみ
を溶解せしめた溶液を用いることも可能である。

なお、上記配合成分からなる溶液では、これをきわめて
薄い膜厚（ｐｍオーダー未満）のものとして塗布するこ
とが可能であって、それ故センサベース１に対する受圧
板２の接合にさいし、その組立誤差を無視できるものと
することができる有利性もある。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明はＳｉのアルコキシドを有機
溶媒に溶解せしめてなる溶液をその貼着面に塗布して石
英ガラス製受圧板をセンサベースに接着するようにした
ものであるから、接着層が受圧板と同質一体化して非常
に高感度の圧力検出特性を与えるひずみのない接合構造
を具備せしめることが可能である。まだ、その製造方法
自体も何ら特別のものを要せず、むしろ溶融接合に比較
すると低温接合が可能であるから製造コストダウンを図
れる利点をもつ。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図および第３図は、本発明の一実施例を示
す圧力センサの製造工程を示す各断面図である。第４図
は、上記工程で得られるところの圧力センサの構造を示
す断面図である。 し・・センサベース ２・・拳石英ガラス製受圧板 ３争Φ・真空間隙（表面凹部） ４・・９固定電極 ５・・拳可変位電極 ６・・・薄膜層（溶液） ７・拳舎薄膜層（ゲル） ８・・−真空加熱炉 ９・・・加圧手段 １０・・・接着層（ＳｉＯ？　） Ａ−串・貼着面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. センサベースに石英ガラス製受圧板を貼着するにさいし
   、Ｓｉのアルコキシドを有機溶媒に溶解せしめてなる溶
   液をその貼着面に塗布して両者を接着するようにしたこ
   とを特徴とする圧力センサの製造方法。