(57)【要約】気圧センサ（１００）は、基層（１０２）、センサ層（１１０）、および基準層（１２０）を含む。基層は、入口（１０６）と基層上の取付面（１０８）とに間の通路（１０４）を有する。センサ層は、絶縁ボンド（１１４）によって取付面に接着され、導電性ダイアフラム（１１６）を含む。基準層は、基準真空キャビティ（１２２）を形成するためにセンサ層上に取付けられる。基準層は、圧力検出コンデンサを形成するために、基準真空キャビティを横切って導電性ダイアフラムと向き合う導電性表面（１２４）を含む。
2005524848.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力を受けるように適合化された導入口と基層上の取付面との通路を取り囲む基層と、
前記取付面に絶縁ボンドで接合された第１面を有し、通路に整列された導電性ダイアフラムを含んでいるセンサ層と、
前記センサ層上に取り付けられて導電性ダイアフラムの直線上にある基準真空キャビティを形成し、基準真空コンデンサを横切って導電性ダイアフラムと向き合って圧力検出コンデンサを形成する導電性表面を含む基準層とからなる圧力センサ。
【請求項２】
前記絶縁ボンドがガラスフリット層を備えていることを特徴とする請求項１の圧力センサ。
【請求項３】
前記導電性ダイアフラムが酸化層を備えていることを特徴とする請求項１の圧力センサ。
【請求項４】
過圧力条件に於いて導電性表面が前記酸化層を支持することを特徴とする請求項３の圧力センサ。
【請求項５】
前記センサ層がさらに前記導電性ダイアフラムを取り囲む第２面上の第１絶縁層を含んでおり、前記基準層がさらに前記第１絶縁層に接着された第２絶縁層を含んでいることを特徴とする請求項１の圧力センサ。
【請求項６】
前記第２絶縁層がマスクされた形状を形成するようにマスクされており且つ前記基準層もまた前記第２絶縁層に対向した第３絶縁層をも含んでおり、この第３絶縁層は前記第２絶縁層と実質的に同じマスク形状にマスクされることを特徴とする請求項５の圧力センサ。
【請求項７】
前記基準層と前記センサ層が珪素を含んでおり且つ前記第１および第２絶縁層がニ酸化珪素を含んでいて互いに融解接着されていることを特徴とする請求項５の圧力センサ。
【請求項８】
前記基準層がパイレックス（登録商標）ガラスを備えており且つセンサ層に陽極接着されていることを特徴とする請求項１の圧力センサ。
【請求項９】
前記センサ層上に配置され且つ圧力検出コンデンサに接続された第１電気的ボンディング・パッドをさらに備えていることを特徴とする請求項１の圧力センサ。
【請求項１０】
圧力検出コンデンサに接続された第２電気的ボンディング・パッドをさらに備えていることを特徴とする請求項９の圧力センサ。
【請求項１１】
前記第１電気的ボンディング・パッドがセンサ層と電気的に接触しており、また前記第２電気的ボンディング・パッドが前記センサ層上の熱分解酸化絶縁チャネル上に配置され且つ前記導電性表面と電気的に接触していることを特徴とする請求項１０の圧力センサ。
【請求項１２】
前記センサ層がさらに前記基準真空キャビティから前記絶縁ボンドまで伸びた第２の通路を備えていることを特徴とする請求項１の圧力センサ。
【請求項１３】
前記第２通路がレーザードリル穴であることを特徴とする請求項１２の圧力センサ。
【請求項１４】
前記基準真空キャビティが前記レーザードリル穴に至る袋小路を含んだ形状であることを特徴とする請求項１３の圧力センサ。
【請求項１５】
前記袋小路が少なくとも９０度の回転角を含んでいることを特徴とする請求項１４の圧力センサ。
【請求項１６】
前記基準層が前記センサ層と向き合う溝を少なくとも一つ含んでいることを特徴とする請求項１の圧力センサ。
【請求項１７】
前記基準層が前記導電性ダイアフラムと向き合うメサを含んでいることを特徴とする請求項１の圧力センサ。
【請求項１８】
前記センサ層が前記基準層を超えて伸びる棚部分を含んでおり、少なくとも１個の電気的ボンディング・パッドがその棚部分上に配置されていることを特徴とする請求項１の圧力センサ。
【請求項１９】
前記圧力センサが少なくとも０．９から１．１気圧の動作範囲を持つ気圧センサであることを特徴とする請求項１の圧力センサ。
【請求項２０】
気圧センサを含んでいるゲージ圧伝送器であって、前記気圧センサが、
圧力を受けるように適合化された入口とその基層上の取付面との間の通路を取り囲む基層と、
通路に整列された導電性ダイアフラムを含んでいるセンサ層で、絶縁ボンドにより前記取付面に接着された第１面を有するセンサ層と、
前記導電性ダイアフラムに整列された基準真空キャビティを形成するよう前記センサ層上に取付けられ、圧力検出コンデンサを形成するよう前記基準真空キャビティを横切る前記導電性ダイアフラムと向き合う導電性表面を含んでいる基準層とを備えていることを特徴とするゲージ圧伝送器。
【請求項２１】
前記入口に接着された気圧ポートを有する伝送器筐体をさらに備えていることを特徴とする請求項２０のゲージ圧伝送器。
【請求項２２】
前記気圧ポート内に配置された多孔テフロン（登録商標）栓をさらに備えていることを特徴とする請求項２１のゲージ圧伝送器。
【請求項２３】
プロセス圧センサと、
前記プロセス圧センサおよび気圧センサに結合され、プロセス圧と気圧の差を計算する変換回路をさらに備えていることを特徴とする請求項２０のゲージ圧伝送器。
【請求項２４】
前記変換回路がシグマ・デルタのアナログからデジタルへの変換器を備えていることを特徴とする請求項２３のゲージ圧伝送器。
【請求項２５】
前記変換回路が前記プロセス圧センサからの読み取り値を補償し、また前記気圧センサからの読み取り値を補償し、且つプロセス圧の読み取り値から補償済みの気圧の読み取り値を差し引くことにより差を計算することを特徴とする請求項２３のゲージ圧伝送器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は気圧センサに関する。特に、本発明は工業用ゲージ圧力伝送器に使用することができる気圧センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
工業用伝送器の用途では、圧力検出用として代表的には静電容量型のセンサが使用される。静電容量型のセンサは高精度且つ再現可能に作ることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
２つの絶対圧力センサ出力に基づく差圧を電子的に計算するゲージ伝送器では、引き算プロセスで誤差が導入されるのを防ぐためセンサの精度と再現性が特に重要である。気圧の範囲はごく限定されていて、通常は０．９から１．１気圧、また気圧検出用として比較的低コストの絶対圧センサを使用することが望まれる。しかしながら、低コストの絶対圧センサはプロセス流体センサに見られる精度と再現性を備えていないことが多い。これら低コストのセンサは電子式引き算プロセスで望ましくない誤差を導入する可能性を持つ。
【０００４】
気圧センサは、低コストで製造でき且つ限定的な気圧範囲で高い再現性を備える必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
基層とセンサ層と基準層とからなる圧力センサを開示する。基層は圧力を受取るのに適した入口と基層上の取付面との間の通路を取り囲む。
【０００６】
センサ層は絶縁ボンドで取付面に接着された第1面を持つ。センサ層は通路に整列された導電性ダイアフラムを含んでいる。
【０００７】
基準層は導電性ダイアフラムに整列される基準真空キャビティを形成するようにセンサ層上に取付けられる。基準層は圧力検出コンデンサを形成するように基準真空キャビティを横切って導電性ダイアフラムと向き合う導電性表面を含んでいる。
【０００８】
本発明を特徴付けるこれら及びその他の種々の特徴ならびに利点は、以下の明細を読むことにより且つ関連の図面を見ることにより明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
ゲージ圧伝送器はタンクに貯蔵された流体の量を測定するのに使用されることが多い。ゲージ圧伝送器はゲージ圧、あるいは表現を変えれば、検出された液圧と検出された気圧の差を示す伝送器出力を提供する電子回路を含んでいる。ゲージ圧伝送器はタンクの底近くにある開口部に接続されるプロセス圧の入口を備えている。ゲージ圧伝送器はまた、大気に開放されている大気の入口またはガス抜き口も備えている。タンク内の流体レベルは既知の数式を使用して伝送器のゲージ圧から計算することができる。
【００１０】
ゲージ圧伝送器はプロセス圧と大気圧の両方に連結される１個の差圧センサを使用して構成することができる。代案として、１個は液圧を検出する絶対圧センサともう１個は大気圧を検出する絶対圧センサの２個の絶対圧センサを使用することができる。２個の絶対圧センサを使用する場合、伝送器内の回路が２つのセンサ出力に基づき電子的に圧力差（ゲージ圧）を計算する。
【００１１】
工業用伝送器の用途では静電容量型センサが圧力検出のために普通は使用される。静電容量型センサは高精度及び繰返し可能に作ることができる。２つの絶対圧センサ出力に基づいて差圧を電子的に計算するゲージ伝送器では、引き算プロセスでの誤差の導入を避けるのにセンサの再現性が特に重要である。気圧の範囲はごく限定されていて、普通０．９から１．１気圧、また気圧検出用として比較的低コストの絶対圧センサを使用することが望ましい。しかしながら、低コストの絶対圧センサはプロセス流体センサに見られる再現性を備えていないことが多い。これらの低コストセンサは電子式引き算プロセスに好ましくない誤差を導入する可能性を持つ。
【００１２】
下記の図１から図１１に示すように、低コストで製造でき且つ限定的な気圧範囲で高い再現性をもつ気圧センサが提供される。気圧センサは、マスキング、ドーピング、エッチング、薄膜溶着及び類似のものなど、微細構造製造法（マイクロシステム技術（ＭＳＴ）とも呼ばれる）の選択された既知のプロセスで簡便にバッチ製造することができる。これらの既知のプロセスには集積回路の製造から応用された多くのものが含まれる。
【００１３】
図１は多層で構成され且つ簡便にバッチ製造することのできる圧力センサ１００を示す。圧力センサ１００は入口１０６と基層上の取付面１０８との間の通路１０４を取り囲む基層１０２を含んでいる。入口１０６はゲージ伝送器容器の外から大気圧Ｐを供給する穴（図１０に示すように）を取り囲むゲージ伝送器容器の内面に接着するように構成されている。
【００１４】
圧力センサ１００はまた取付面１０８に絶縁ボンド１１４で接着される第１面１１２をもつセンサ層１１０も含んでいる。センサ層１１０は圧力Ｐを受取るため通路１０４に整列される導電性ダイアフラム１１６を含んでいる。
【００１５】
圧力センサ１００は、導電性ダイアフラム１１６に整列される基準真空キャビティ１２２を形成するためセンサ層１１０上に取付けられる基準層１２０を含んでいる。基準層１２０は、圧力検出コンデンサを形成するため基準真空キャビティ１２２を横切って導電性ダイアフラム１１６と向き合う導電性表面１２４を含んでいる。基準層１２０は充分な厚みを有するので、その基準層１２０はセンサ１００の周りの気圧変動により実質的に曲がったり偏向することはない。基準層１２０は、少し突き出し且つ導電性ダイアフラム１１６と向き合うメサ１２１を含むのが望ましい。メサ１２１は真空キャビティ１２２内のコンデンサ・プレート間に希望する空間を備えるように選択される高さを持つ。メサ１２１の高さは接着層１２６、１３０の厚みを是正するように選択することができる。メサ１２１に加えて、またはメサ１２１の代案として、第２メサ１２３をコンデンサ空間を制御するようにセンサ層１１０上に備えることができる。
【００１６】
導電性ダイアフラム１１６は第１コンデンサ電極又はプレートとして働く。導電性表面１２４は第２コンデンサ電極又はプレートとして働く。真空キャビティ１２２はほぼ平行なコンデンサ・プレート間の空間を提供する。コンデンサ・プレート間のこの空間はダイアフラムが圧力Ｐにより偏向されるにつれて変動する。絶縁ボンド１１４は基層１０２からの電気的絶縁を提供し、且つガラスフリット層を備えるのが望ましい。
【００１７】
センサ層１１０はさらに第２面１２８上の導電性ダイアフラム１１６を取り囲む第１絶縁層１２６を含んでいる。基準層１２０は第１絶縁層１２６に接着された第２絶縁層１３０を含んでいる。一つの望ましい配列では、基準層１２０とセンサ層１１０は珪素を含み、また第１及び第２絶縁層１２６、１３０は成長ニ酸化珪素を含みまた互いに溶融接着される。層１１０、１２０内の珪素はドープされ且つ導電性である。絶縁層１２６、１３０は圧力検出コンデンサが短絡しないようにセンサ層１１０の導電性部分を基準層１２０から絶縁する。
【００１８】
第１電気的ボンディング・パッド１３２はセンサ層上に配置される。ボンディング・パッド１３２はセンサ層１１０に電気的に接触し且つ接続され、またよって圧力検出コンデンサのプレート又は電極への一接点を提供する。第２電気的ボンディング・パッド１３４は基準層１２０上の導電性表面１２４に電気的に接触し且つ接続され、またよって圧力検出コンデンサの他のプレート又は電極への接点を提供する。
【００１９】
一つの望ましい配列では、センサ層１１０は基準層１２０を超えて伸びる一方の側に棚部分１１１を含んでおり、またその棚部分に少なくとも１個の電気的ボンディング・パッドが配置される。この棚部分１１１の配列はボンド線１３３の接続のためのアクセスを容易にし、またボンド線１３３から導電性ダイアフラム１１６への応力伝達を減少するようにボンド・パッド１３２を導電性ダイアフラム１１６から引き離すことを可能にする。
【００２０】
一つの望ましい配列では、センサ層１１０はさらに基準真空キャビティ１２２から絶縁ボンド１１４まで伸びた第２通路１３６を備えている。基準層１２０とセンサ層１１０が互いに接着されたあとで、基層１０２が真空中のセンサ層１１０に接着される。絶縁ボンド又はフリット１１４は、基準真空キャビティ１２２に恒常的に真空を備えるように第２通路１３６を封止する。第２通路１３６はレーザー・ドリル穴であることが望ましい。
【００２１】
圧力センサ１００は約０．９から１．１の標準気圧の動作範囲をもつ気圧センサとして使用するよう経済的に製造することができる。
【００２２】
図２は図１に示された圧力センサ１００と同様の圧力センサ１５０を示すが、但し、圧力センサ１５０は陽極ボンド１８０を介してセンサ層１６０に陽極接着された絶縁ガラスである基準層１７０を含んでいる。
【００２３】
図２に於いて、基層１５２は圧力Ｐを受取る入口１５６と基層１５２上の取付面１５８との間の通路１５４を取り囲む。
【００２４】
センサ層１６０は絶縁ボンド１６４により取付面１５８に接着される第１面１６２を有する。センサ層１６０は通路１５４に整列された導電性ダイアフラム１６６を含んでいる。絶縁ボンド１６４はガラスフリット層を備えるのが望ましい。
【００２５】
基準層１７０は、導電性ダイアフラム１６６に整列する基準真空キャビティ１７２を形成するようにセンサ層１６０上に取付けられる。基準層１７０は、圧力検出コンデンサを形成するように基準真空キャビティ１７２を横切って導電性ダイアフラム１６６と向き合う導電性表面１７４を含んでいる。基準層１７０の嵩はパイレックス（登録商標）ガラスを備えるのが望ましく、また導電性表面１７４はニクロム溶着部を備えるのが望ましい。基準層１７０はパイレックス（登録商標）を珪素に接着するための既知の陽極接着技術を使用してセンサ層１６０に陽極接着される。陽極接着の完了後に、センサは少量のガラスフリット１８３で基準真空キャビティ１７２を封止するために真空中で加熱される。ガラスフリット１８３は、導電性表面１７４から第１電気的ボンディング・パッド１８４まで電気的フィードスルーを許容するように基準層に切込まれた小さいチャネルを充填する。
【００２６】
第１電気的ボンディング・パッド１８４は、圧力検出コンデンサの第２プレート又は電極を構成する導電性表面１７４に接続する電導層１８９に溶着される。第１電気的ボンディング・パッド１８４と導電性の層１８９はセンサ層１６０上の絶縁チャネル１８５上に配置される。電導層１８９は金属ブリッジ１８７を介した導電性表面１７４との電気的接点である。
【００２７】
第２電気的ボンディング・パッド１８２はセンサ層１６０上に配置され、またよって圧力検出コンデンサの１プレート又は電極を構成する導電性ダイアフラム１６６に接続する。第２電気的ボンディング・パッド１８２はセンサ層１６０と電気的に接続している。
【００２８】
ボンディング・パッド１８２、１８４はアルミニウムで構成するのが望ましい。絶縁チャネル１８５は熱分解酸化物で構成するのが望ましい。金属ブリッジ１８７、電導層１８９及び導電性表面１７４はすべてニクロムで構成するのが望ましい。センサ層１６０は基準層１７０を超えて伸びる棚部分１６１を含んでおりまた電気的ボンディング・パッド１８２、１８４はその棚部分に配置される。
【００２９】
圧力センサ１５０は約０．９〜１．１気圧の動作範囲を持つ気圧センサであるのが望ましい。
【００３０】
図３〜図４は図１に示されている圧力センサ１００のような静電容量型絶対圧力センサの導電性ダイアフラム１１６の２つの異なる実施例の詳細な断面図を示す。図３〜図４には縮尺が書かれていないが、しかしある種の特徴をより良く図示するための拡張された垂直縮尺で描かれている。また、図３〜図４は過圧力条件中の導電性ダイアフラム１１６の図示である。過圧力条件とは圧力Ｐが圧力センサの公称測定範囲を超えるような条件である。過圧力条件下では導電性ダイアフラム１１６はその公称の平坦な形状（点線１９４、１９６で図示）から偏向して基準層１２０の導電性表面１２４によりかかり、支持される。図３〜図４に於いて、酸化層１９０はダイアフラム表面上に形成される。これに加えて、図４では追加の酸化層１９２が導電性表面１２４上に形成されている。酸化層１９０、１９２は導電性表面１２４が過圧力条件中に導電性ダイアフラム１１６に短絡するのを防止する。導電性ダイアフラム１１６は超過圧力条件中は支持されるので破壊されず、また酸化層１９０、１９２が超過圧力条件中の短絡を防止する。
【００３１】
図５〜９図９は図１に示された圧力センサ１００と同様のものを示すが、但し圧力センサ２００はいくつかの追加の特徴を含んでいる。特に、休止静電容量を減少するのに使用されるグルーブ２０１が含まれている。極限温度での性能補強を備えるため、追加のマスクされた絶縁層２０３を含むことができる。レーザードリルの残滓の動きを軽減するため、袋小路形の通路（図６）を基準真空キャビティ１２２と第２通路１３６との間に追加することができる。
【００３２】
図５は多層に形成され且つマスキング、ドーピング、エッチング、薄膜溶着及び類似のものなど既知の微細構造製造法（ミクロシステム技術（ＭＳＴ）とも呼ばれる）を使用して簡便にバッチ製造することのできる圧力センサ２００を示す。図５に示された圧力センサ２００は図１に示された圧力センサ１００と同様である。図１で使用された参照数字と同じである図５で使用されている参照数字は同じか又は同様の機能として扱う。
【００３３】
図５では、圧力センサ２００は複数グルーブ２０１（図９でも３７２、３７４、３７６、３７８として示されている）を含んでいる。
【００３４】
一つの好ましい実施の形態では、第２絶縁層１３０がマスクされた形状を取るようにマスクされ且つ基準層１２０が第２絶縁層１３０に向かい合う第３絶縁層２０３も含んでいる。第３絶縁層２０３は第２絶縁層１３０と実質的に同じ形状にマスクされる。第３絶縁層２０３は第２絶縁層１３０に整列される。温度変化につれて、第１と第３絶縁層２０３、１３０は基準層１２０の嵩材料の膨張とは異なる比率で膨張する。膨張率の差が基準層１２０内に応力を生成するが、但し、２つの実質的に同一の層２０３、１３０からの応力は相殺するように働く。実質的に同じようにマスクされた形状でマスクするこの特徴は図８〜図９と関連して下記により詳細に説明される。
【００３５】
もう一つの好ましい実施の形態では、薄い酸化層２１７がセンサ層１１０上に設けられる。酸化層２１７は図３〜図４に示された酸化層１９０と同様でありまた過圧力条件中の短絡を防止する。
【００３６】
図６〜図９は図５に示されたセンサ２００の製造に使用される種々のマスクを示す。センサ２００の右側と左側を識別するため図５には参照記号Ｌ（左）とＲ（右）が含まれている。図６から図９には、図５のセンサ２００に関連して種々のマスクの方向を指示するためそれらに相当する参照記号ＬとＲが含まれている。図６〜図９に示されているマスクは図５に示された種々の特徴の形状に関する追加の詳細を提供する。図６〜図９のマスクは一つのセンサの製造のための説明的なものである。技術に習熟した者には１個のセンサがウェハ上で他の多くのセンサと一緒にバッチ製造してから切断できることが理解されよう。バッチ製造の場合、図６〜図９に示された個々のマスクは普通ウェハ全体を完成するのに充分な大きさのマスク上の規則正しい配列内で繰返される。
【００３７】
図６は図５に示された第２層１１０の第２面（上表面）用のマスク３００を示す。マスク３００は裸（不酸化）珪素の相当する形状の表面用に備えられるほぼ四辺形の領域３０２を含んでいる。第１電気的ボンディング・パッド１３２は後でこの裸珪素領域３０２上に溶着される。マスク３００はまた、導電性ダイアフラム１１６の上に重なり且つまた領域３０４に隣接する袋小路領域３０６も定義する領域３０４も含んでいる。袋小路領域３０６は第２通路１３６と基準真空キャビティ１２２との間に開放パスを提供する。マスク３００は、導電性ダイアフラム領域３０４と袋小路領域３０６とを取り囲む第１絶縁層１２６を定義する不規則な形状の領域３０８を含んでいる。
【００３８】
図７は図５に示されたセンサ層１１０の底表面用のマスク３２０を示す。マスク３２０は、ダイアフラム１１６を形成するよう珪素の（１００）配向結晶面上に異方性エッチングされるべき領域を定義する領域３２２を含んでいる。マスク３２０はまた、酸化状態に置かれる領域３２４と代表的にはレーザードリル穴である第２通路１３６用の場所を定義する領域３２６とを含んでいる。
【００３９】
図８は図５に示された基準層１２０の上表面用のマスク３４０を示す。マスク３４０はマスクされる絶縁層２０３を定義する領域３４２を含んでいる。マスク３４０はまた、第２電気的ボンディング・パッド１３４を定義する領域３４６を囲む領域３４４も含んでいる。
【００４０】
図９は図５に示された基準層１２０の底表面用のマスク３６０を示す。マスク３６０は異方性エッチングされたグルーブを定義する領域３６２、３６４、３６６を含んでいる。これらの異方性エッチングされたグルーブは、バッチ製造のセンサ２００が複数センサのウェハから簡便に切り離されるよう応力集中用の線３６８を提供する。図５に於いて、基準層１２０の切離し部分は点線で示されている。
【００４１】
マスク３６０はまた、図５に示されたグルーブ２０１など異方性エッチングされるグルーブを定義する領域３７２、３７４、３７６、３７８、３８０、３８２も含んでいる。これらのグルーブはセンサ層１１０の表面と基準層１２０との間の距離を増大する。基準層１２０はセンサ層１１０と向き合うようなグルーブを含んでいる。距離の増大は静電容量型圧力センサの“休止静電容量”を減少する。休止静電容量とはセンサが休止時、あるいは換言すれば、偏向されないときのセンサの静電容量の値である。休止静電容量は圧力変化に無反応であり、またよって通常の測定範囲での静電容量が変化する割合を不利に減少させる傾向がある。グルーブにより休止静電容量を減少することは圧力センサ２００とともに使用される電子回路を簡素化する。
【００４２】
マスク３６０はまた、メサ１２１形成のエッチング停止層を定義する領域３８４を含んでいる。マスク３６０はさらに第２絶縁層１３０を定義する領域３８６を含んでいる。図８の領域３４２がマスクされた第２絶縁層２０３を定義していること、また温度の変動中に機械的応力の分離を提供するため互いに整列された実質的に同じ形状をもつよう、図９の領域３８６が絶縁層１３０を定義しているのがわかる。
【００４３】
マスク３６０はまた、図６の袋小路領域３０６に整列する袋小路領域３８７を含んでいる。よって、基準真空キャビティ１２２は、典型的にはレーザードリル穴である第２通路１３６に至る袋小路を備えるような形状になる。
【００４４】
一つの好ましい実施の形態では、袋小路領域３８７は図示されているように少なくとも９０度の回転角３８８を含んでいる。
【００４５】
図１０は気圧センサ４０２を備えたゲージ圧伝送器４００の部分的に切離した図を示す。気圧センサ４０２は全体的に図１〜図９に関連して上述したように構成することができる。ゲージ圧伝送器４００は、変換回路を備えたプリント回路基板４０８にリード線４０６により接続される気圧センサ４０２を収納する筐体４０４を含んでいる。プリント回路基板４０８上の変換回路は図１１と関連して下記により詳細に説明される。
【００４６】
ゲージ圧伝送器４００はまた、プリント回路基板４０８上の変換回路にリード線４１２により接続されるプロセス圧センサ４１０も含んでいる。プロセス圧センサ４１０はプロセス圧の導入口４３４でプロセス圧を検出する絶対圧センサである。
【００４７】
プリント回路基板４０８上の変換回路はリード線４１４上のゲージ圧を表す電気的出力を生成する。リード線４１４は、封止されたフィードスルーとしても働く端子ブロック４１５に接続する。筐体４０４は電子部品区画４１８を現場配線区画４２０から分離する障壁４１６付きの２区画筐体である。区画４１８、４２０のそれぞれが対応するねじ込みカバー４３０、４３２により密封される。ケーブル４２２は端子ブロック４１５を遠隔場所にあるプロセス制御装置（図示されていない）に接続する。電気的出力は遠隔測定とも呼ばれる長距離送信用に構成されており、また普通端子ブロック４１５での出力はゲージ伝送器４００用の通電のすべてを供給する４−２０ｍＡ工業プロセス制御ループなどの標準形式である。４−２０ｍＡ工業プロセス制御ループはＨａｒｔプロトコルなどの標準工業形式での重畳信号を含んでも良い。また代案として、端子ブロック４１５での出力はファンデーション・フィールドバス（Foundation Fieldbus）、プロフィバス(Profibus)及び類似のものなどの工業標準のフィールドバスでもよい。
【００４８】
伝送器筐体４０４は筐体４０４を取り囲む大気に開放された気圧ポート４２４を含んでいる。気圧センサ４０２の導入口は気圧ポートの上の伝送器の内側に接着される。気圧ポート４２４は気圧ポート４２４内に配置された多孔テフロン（登録商標）栓４２６を備えるのが望ましい。多孔テフロン（登録商標）栓４２６は気圧ポート４２４内に水が入るのを防止する。気圧センサ４０２はチタニウム‐ニッケル‐ゴールドか又はクロム‐ニッケル‐ゴールドなどの３金属ボンド４２８を使用して筐体４０４に接着するのが望ましい。３金属ボンドは例えばウィルコックス（Willcox）らの米国特許５，６９５，５９０  により知られている。
【００４９】
図１１は図１０のゲージ圧伝送器４００の典型的なブロック図である。プロセス圧センサ４１０はリード線４１２沿いに変換回路４５２内のシグマ・デルタ回路４５０に結合される。気圧センサ４０２はリード線４０６沿いに変換回路４５２内のシグマ・デルタ回路４５０に結合される。
【００５０】
シグマ・デルタ回路４５０は線４５４沿いの未補償のプロセス圧を表すデジタル信号をプロセス圧補償回路４５６に供給する。シグマ・デルタ回路４５０は線４５８沿いの未補償の気圧を表すデジタル信号を気圧補償回路４６０に供給する。プロセス圧補償回路４５６は線４６６沿いの補償済みのプロセス圧を表す出力を差計算回路４６８に供給する。気圧補償回路４６０は線４７０上の補償済みの気圧を表す出力を差計算回路４６８に供給する。差計算回路４６８は補償済みプロセス圧とゲージ圧４１４の正確な指示である補償済み気圧との差を計算する。回路４５６、４６０により行なわれる補償はゲインと直線性の補償を含んでいる。
【００５１】
一つの好ましい実施の形態では、変換回路はまたシグマ・デルタ回路４５０に結合された温度センサ４７５も含んでいる。この好ましい実施の形態では、シグマ・デルタ回路４５０は温度を表す出力を両方の補償回路４５６、４６０に供給する。補償回路４５６、４６０は温度変化についても追加的に補償する。
【００５２】
一つの好ましい実施の形態では、補償回路４５６、４６０及び差計算回路４６８はゲージ圧伝送器４００内に組込まれたマイクロプロセッサ・システムの部分として実現される。
【００５３】
シグマ・デルタ回路４５０はシグマ・デルタ型のアナログ−デジタル変換回路であるのが望ましい。変換回路４５２はプロセス圧センサからの読み取り値を補償し、また気圧センサからの読み取り値を補償し、且つプロセス圧の読み取り値から補償済みの気圧読み取り値を差し引くことにより差を計算する。
【００５４】
本発明は好ましい実施の形態を参照しつつ説明されたが、技術に習熟した作業者は発明の精神と範囲を逸脱することなく形態と細部に変更を加えることができることを認めるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】静電容量型絶対圧センサの第1の実施例の断面図を示す。
【図２】静電容量型絶対圧センサの第2の実施例の断面図を示す。
【図３】静電容量型絶対圧センサの第1ダイアフラムの詳細な断面図を示す。
【図４】静電容量型絶対圧センサの第２ダイアフラムの詳細な断面図を示す。
【図５】静電容量型絶対圧センサの第３の実施例の断面図を示す。
【図６】図５に示されたセンサ層の上表面用のマスクを示す。
【図７】図５に示されたセンサ層の底表面用のマスクを示す。
【図８】図５に示された基準層の上表面用のマスクを示す。
【図９】図５に示された基準層の底表面用のマスクを示す。
【図１０】ゲージ圧伝送器の部分的に切離した図を示す。
【図１１】ゲージ圧伝送器のブロック図を示す。
【符号の説明】
【００５６】
１００…… 圧力センサ
１０２……基層
１０４……通路
１０６……入口
１０８……取付面
１１０……センサ層
１１１……棚部分
１１２……第１面
１１４……絶縁ボンド（フリット）
１１６……導電性ダイアフラム
１２０……基準層
１２１……メサ
１２２……基準真空キャビティ
１２３……第２メサ
１２４……導電性表面
１２６……第１絶縁層
１２８……第２面
１３０……第２絶縁層
１３２……第１電気的ボンディング・パッド
１３３……ボンド線
１３４……第２電気的ボンディング・パッド
１３６……第２通路
【図１】
2005524848.tif 000003
【図２】
2005524848.tif 000004
【図３】
2005524848.tif 000005
【図４】
2005524848.tif 000006
【図５】
2005524848.tif 000007
【図６】
2005524848.tif 000008
【図７】
2005524848.tif 000009
【図８】
2005524848.tif 000010
【図９】
2005524848.tif 000011
【図１０】
2005524848.tif 000012
【図１１】
2005524848.tif 000013
【国際調査報告】
2005524848.tif 000014
2005524848.tif 000015
2005524848.tif 000016
2005524848.tif 000017
2005524848.tif 000018