(57)【要約】圧力変換器の基準チャンバ内に基準圧力を容易に生成する方法および装置。圧力変換器は筐体とカバーとを有し、筐体は基準チャンバと開口とを形成している。溶融可能な封止材料がカバーと筐体のうちの少なくとも一方の上に配置されている。装置は、第１位置と第２位置との間を回転可能な圧力チャンバと、圧力チャンバに接続された圧力源と、開口近くで変換器に取り付け可能な案内部と、封止材料を溶融するのに十分な高温度まで圧力チャンバを選択的に加熱するための加熱器とを含んでいる。カバーは、案内部の内部空間内に位置している。案内部は開口近くで変換器に取り付けられている。変換器とカバーと案内部は圧力チャンバ内に配置され、圧力チャンバは第１位置まで回転し、圧力チャンバ内に圧力源によって圧力が生成される。基準圧力が基準チャンバ内に生成された後、圧力チャンバは第２の位置まで回転する。圧力チャンバが第２の位置まで回転すると、重力によってカバーが空間内で開口の方に移動する。その後、加熱器が圧力チャンバを加熱して封止材料を溶融する。冷却すると、封止材料は、変換器の基準チャンバ内に基準圧力を封止するシールを形成する。【選択図】      図４Ａ
2008516231.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容量型圧力変換器アセンブリの基準チャンバ内に基準圧力を生成する方法であって、
開口を有する圧力変換器アセンブリを設けることと、
開口カバーを設けることと、
前記開口を取り囲む封止領域と、前記開口カバーの封止領域のうち少なくとも一方の上に封止材料を置くことと、
案内部によって形成される空間内に前記開口カバーを配置することと、
前記開口に隣接する前記変換器アセンブリの一部に前記案内部を結合することと、
前記圧力変換器アセンブリと、前記開口カバーと前記案内部とを筐体の圧力チャンバ内に配置し、前記開口によって、前記圧力変換器アセンブリの前記基準チャンバと前記筐体の前記圧力チャンバとの間に流体通路が設けられることと、
前記圧力チャンバ内に圧力を生成することと、
重力によって前記開口カバーが前記開口の方向に移動するように、前記変換器アセンブリと前記案内部とを回転させることと、
前記封止材料を融解することと、
前記封止材料を冷却させることと、
を含む方法。
【請求項２】
前記変換器アセンブリは絶対圧を測定することができ、前記圧力チャンバ内に生成される前記圧力は真空圧である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記圧力は１０−８トール以下にほぼ等しい、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記基準チャンバと流体連通しているゲッター素子を活性化することをさらに備える、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記開口はチューブによって形成され、前記開口カバーは前記チューブの一端を封止する、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記変換器アセンブリはゲージ圧力を測定することができる、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記空間内に摺動可能な重量体を設けることをさらに含み、前記開口カバーは前記摺動可能な重量体と前記開口との間に位置している、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記筐体を第１の温度にさらし、それによって前記変換器アセンブリ内に含まれる少なくともいくつかの汚染物質を蒸発させることと、
前記筐体を前記第１の温度より高い第２の温度にさらし、前記封止材料を融解することと、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
容量型圧力変換器アセンブリの基準チャンバ内に基準圧力を容易に生成する装置であって、
気密圧力チャンバを形成する圧力筐体であって、上部筐体と下部筐体と圧力口と回転ピンとを備える圧力筐体と、
支持アセンブリであって、前記圧力筐体の前記回転ピンを収容できる孔を有する支持ブラケットを備える支持アセンブリと、
閉鎖遠位端と開放近位端とそれらの間に延びる内部空洞とを有する案内枠と、
を含み、
開口と基準チャンバとを有する圧力変換器アセンブリが、前記圧力筐体の前記圧力チャンバ内に固定され、
開口カバーが前記案内枠の前記近位端の近くの前記内部空洞内に配置され、
前記開口によって、前記圧力変換器アセンブリの前記基準チャンバと前記筐体の前記圧力チャンバとの間に流体通路が設けられ、
封止材料が、前記開口を取り囲む封止領域および前記開口カバーの封止領域のうちの少なくとも一方の上に配置され、
前記案内枠の近位端は、前記開口と隣接する前記変換器アセンブリの一部に結合することができ、
圧力源に接続される圧力ラインが前記圧力口に連結され、
前記圧力源は、前記圧力ラインと前記圧力口を介して前記圧力チャンバ内の圧力状態を生成することができ、
前記回転ピンが前記孔と係合すると、前記圧力筐体は第１の位置から第２の位置まで回転することができ、
前記圧力筐体が前記第１の位置にある場合、前記開口カバーと前記開口との間には間隙が存在し、前記圧力筐体が前記第２の位置まで回転すると、前記開口カバーは前記開口の方向に移動する、装置。
【請求項１０】
前記内部空洞内に前記案内枠の前記遠位端の近くに置かれた重量体をさらに含む、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記案内枠の前記内部空洞は、円筒容積を形成し、前記重量体は高密度高温材料から構成されているボールである、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記高密度高温材料は、炭化タングステンまたは窒化ケイ素のいずれかである、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記変換器アセンブリの前記開口は、チューブによって形成され、前記案内枠の前記内部円筒容積は、前記チューブの一部を収容する寸法とされている、請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
前記支持アセンブリは、上部支持体と下部支持体をさらに含み、
前記圧力筐体の一部は、前記圧力筐体が前記第１の位置にあるとき、前記下部支持体上に置かれ、前記圧力筐体の一部は、前記圧力筐体が前記第２の位置にあるとき、前記上部支持体上に置かれる、請求項９に記載の装置。
【請求項１５】
前記圧力筐体は、前記圧力筐体を前記第１の位置から前記第２の位置に回転させるのに使用可能なケーブルをさらに含む、請求項９に記載の装置。
【請求項１６】
前記圧力筐体の前記回転位置を制御するために、前記圧力筐体に連結可能なアクチュエータモータとアクチュエータロッドとをさらに含む、請求項９に記載の装置。
【請求項１７】
前記案内枠は、前記近位端と前記遠位端との間に位置する孔を有している、請求項９に記載の装置。
【請求項１８】
前記案内枠は締め付けネジを有し、この締め付けネジは、前記開口と隣接する前記変換器アセンブリの前記一部に前記案内枠を結合する前記近位端の近くに位置している、請求項９に記載の装置。
【請求項１９】
容量型圧力変換器アセンブリの基準チャンバ内に基準圧力を容易に生成する装置であって、
気密真空チャンバを形成する真空筐体であって、上部筐体と下部筐体と真空口と回転ピンとを備える真空筐体と、
支持アセンブリであって、前記圧力筐体の前記回転ピンを収容することができる孔を有する支持ブラケットを備える支持アセンブリと、
閉鎖遠位端と開放近位端とこれらの間に延びる内部空洞とを有する案内部と、
を含み、
開口と基準チャンバとを有する圧力変換器アセンブリが、前記真空筐体の前記真空チャンバ内に固定され、
開口カバーが前記内部空洞内に前記案内部の前記近位端の近くに配置され、
前記開口によって、前記圧力変換器アセンブリの前記基準チャンバと前記筐体の前記真空チャンバとの間に流体通路が設けられ、
封止材料が、前記開口を取り囲む封止領域および前記開口カバーの封止領域のうちの少なくとも一方の上に配置され、
前記案内部の近位端が、前記開口と隣接する前記変換器アセンブリの一部に結合され、
真空源に接続される真空ラインが前記真空口に連結され、前記真空源は、前記真空ラインと前記真空口を介して前記真空チャンバ内の真空圧力状態を生成することができ、
前記回転ピンは前記孔と係合し、前記真空筐体は第１の位置から第２の位置まで回転することができ、
前記真空筐体が前記第１の位置にある場合、前記開口カバーと前記開口との間には間隙が存在し、前記圧力筐体が前記第２の位置まで回転すると、前記開口カバーは前記開口の方向に移動する、装置。
【請求項２０】
重量体をさらに含み、前記重量体は、前記内部空洞内に前記案内部の前記遠位端の近くに置かれている、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記重量体はボールであり、前記変換器アセンブリの前記開口は、チューブによって形成され、前記案内部の前記内部空洞は、前記チューブの少なくとも一部を収容する寸法とされている円筒容積を形成している、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記ボールは、高密度高温材料から構成されている、請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記高密度高温材料は炭化タングステンまたは窒化ケイ素のいずれかである、請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記支持アセンブリは、上部支持体と下部支持体とをさらに含み、
前記真空筐体の一部は、前記圧力筐体が前記第１の位置にあるとき、前記下部支持体上に置かれ、前記真空筐体の一部は、前記圧力筐体が前記第２の位置にあるとき、前記上部支持体上に置かれている、請求項１９に記載の装置。
【請求項２５】
前記圧力筐体は、前記真空筐体を前記第１の位置から前記第２の位置まで回転させるのに使用可能なケーブルをさらに含む、請求項１９に記載の装置。
【請求項２６】
圧力変換器を構成するのに用いられる装置であり、前記変換器は筐体とカバーとを有し、前記筐体は基準チャンバと開口とを形成し、融解可能な封止材料が前記カバーと前記筐体のうちの少なくとも一方の上に置かれる、装置であって、
チャンバであって、第１の位置と第２の位置との間を回転可能であり、前記変換器を収容するのに十分な大きさのチャンバと、
前記チャンバに接続されている真空ポンプであって、前記チャンバ内に真空を生成することができる真空ポンプと、
前記チャンバ内に配置されている案内部であって、前記開口近くで前記変換器に取り付けられることができ、前記カバーを収容するのに十分な大きさの内部空間を形成し、前記チャンバが前記第１の位置にあるとき、重力によって前記カバーは前記空間内で前記開口から離れる方向に移動し、前記チャンバが前記第２の位置にあるとき、重力によって前記カバーは前記空間内で前記開口の方向に移動する、案内部と、
前記封止材料を溶融するのに十分高い温度まで、前記チャンバを選択的に加熱する加熱器と、
を含む装置。
【請求項２７】
前記空間内に配置されている重量体をさらに含み、
前記カバーは前記開口と前記重量体との間に配置されている、請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
前記重量体はボールである、請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
前記重量体は、炭化タングステンおよび窒化ケイ素のうち少なくとも一方でできている、請求項２７に記載の装置。
【請求項３０】
前記チャンバを前記第１の位置と前記第２の位置との間で回転させるために前記チャンバに結合されているケーブルをさらに含む、請求項２６に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容量型圧力変換器に関する。より詳細には、本発明は、容量型圧力変換器アセンブリのチャンバ内に基準圧力を生成するための、改良された方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１Ａは、組み立て後の従来の容量型圧力変換器アセンブリ１０の断面図を示す。図１Ｂは、図１Ａの上部筐体４０とダイヤフラム５６と下部筐体６０の分解組立図である。簡単に言えば、容量型圧力変換器アセンブリ１０は、内部空洞を形成する本体を含んでいる。比較的薄く、柔軟性のあるセラミックダイヤフラム５６によって、内部空洞が第１封止内部チャンバ５２と第２封止内部チャンバ５４とに分割されている。以下に詳細に述べるとおり、ダイヤフラム５６は、チャンバ５２、５４の圧力差に応じて、ダイヤフラム５６が湾曲、移動または変形するように取り付けられている。変換器アセンブリ１０は、ダイヤフラムの湾曲度を表すパラメータを提供し、したがってこのパラメータは、チャンバ５２、５４間の圧力差を間接的に表す。圧力差を表す、変換器アセンブリ１０によって提供されるパラメータは、ダイヤフラム５６と、上部筐体４０に配置された１つまたは複数の導体との間の静電容量である。
【０００３】
容量型圧力変換器アセンブリ１０は、セラミックの上部筐体４０とセラミックの下部筐体６０とを含んでいる。上部筐体４０は、一般に、上から見ると円筒形をしており、上面４１と、中心下面４７と、下面４２ａを有する環状肩部４２と、中心下面４７と環状肩部４２との間に位置する環状チャネル４３とを形成している。環状肩部４２の下面４２ａは、中心下面４７と実質的に同一平面上にある。上部筐体は、さらに、上側から下側に筐体４０を貫通して延びる開口（または通路）４８を形成している。金属導体４６が下面４７の中央部上に配置されている。
【０００４】
ダイヤフラム５６は、一般に、上面５７と、反対側の下面５９とを有する円形の薄いダイヤフラムである。金属導体５８が、ダイヤフラム５６の上面５７の中央部に配置されている。ダイヤフラム５６と上部筐体４０とは、上部筐体４０の導体４６がダイヤフラム５６の導体５８と対向して置かれるように配置されている。ダイヤフラム５６は、高温気密シール（またはジョイント）７０によって上部筐体４０に結合されている。シール７０は、上部筐体４０の環状肩部４２の下面４２ａと、ダイヤフラム５６の面５７の対応する環状部分との間に位置している。封止されると、上部筐体４０、シール７０およびダイヤフラム５６によって、基準チャンバ５２が形成される。基準圧力が生成され、基準チャンバ５２内で維持される。開口４８が、基準チャンバ５２への入口または入口路を提供する。
【０００５】
一般には円形形状の下部筐体６０は、中心開口６４と、上面６２ａを有する上向きに突出した環状肩部６２とを形成している。下部筐体６０の肩部６２の上面６２ａは、高温気密シール（またはジョイント）７６によってダイヤフラム５６の下面５９の対応する部分と結合されている。シール７６は、シール７０と同様の方法で置かれ、組み込むことができる。封止されると、下部筐体６０とシール７６とダイヤフラム５６の面５９によって、プロセスチャンバ５４が形成される。
【０００６】
入口通路６８を有する圧力管６６は、例えば、入口通路６８が下部筐体６０の開口６４と位置合わせされるように、シールによって下部筐体６０に結合される。したがって、プロセスチャンバ５４は、開口６４と入口通路６８とを介して、外部環境と流体連通される。作動中、容量型圧力変換器アセンブリ１０は、この外部環境の圧力を測定する。
【０００７】
容量型圧力変換器アセンブリ１０の導体４６、５８は、可変コンデンサＣの平行板を形成する。周知のように、Ｃ＝Ａεｒε０／ｄであって、Ｃは２枚の平行板の間の静電容量であり、Ａは平行板間の共通面積であり、ε０は真空の誘電率であり、εｒは平行板を分離する材料の比誘電率であり（例えば、真空の場合εｒ＝１）、ｄは平行板間の軸方向の距離（すなわち、平行板の法線に沿って測定された平行板間の距離）である。したがって、コンデンサＣによって与えられる静電容量は、導体４６と導体５８との間の軸方向の距離の関数である。チャンバ５２、５４間の圧力差の変化に応じて、ダイヤフラム５６が上下に移動または湾曲するため、コンデンサＣによって与えられる静電容量も変化する。いずれの時点であっても、コンデンサＣによって与えられる静電容量は、チャンバ５２、５４間の瞬時圧力差を表している。公知の電気回路（例えば、コンデンサＣによって与えられる静電容量の関数である共振周波数によって特徴付けられる「タンク」回路）を用いて、コンデンサＣによって与えられる静電容量を測定し、圧力差を表す電気信号を生成することができる。導体４６、５８は、例えば金または銅などの広範囲の導体材料から構成することができ、公知の薄膜もしくは厚膜プロセスまたは他の公知の製造方法によって製造することができる。薄膜プロセスが利用される場合、導体４６、４８の厚みは、例えば約１μｍであってもよい。
【０００８】
ダイヤフラム５６は合酸化アルミニウムから作製されることが多い。しかし、セラミックの単結晶酸化物材料など他のセラミック材料を用いてもよい。セラミック構成部品を有する静電容量センサが、米国特許第５，９２０，０１５号および第６，１２２，９７６号で開示されている。
【０００９】
上述のとおり、チャンバ５２、５４間の圧力差の変化によって、ダイヤフラム５６は湾曲し、それによって導体４６と導体５８との間の間隙が変化する。間隙の変化を測定することによって、圧力差を測定することができる。しかし、間隙は、圧力とは無関係な要因によって影響を受けることもある。例えば、間隙は、温度変化によって影響を受ける可能性がある。変換器アセンブリ１０の構成部品は、それぞれが特有の熱膨張係数を有する多種多様な材料から作製することができるため、周囲環境における温度変化によって、ダイヤフラム５６は導体４６に接近または離れる方向に移動する可能性がある。好都合な点は、温度変化による間隙の変化は、圧力差の変化による間隙の変化とは異なる特性を有する。周囲環境温度の変化によって生じる間隙の変化を補償するために、上部筐体４０の下面４７上に、導体４６と隣接して配置された第２の導体（図示せず）を含むことが知られている。このような実施形態では、導体４６、５８は可変コンデンサＣ１の平行板を形成し、導体５８と第２導体は可変コンデンサＣ２の平行板を形成する。２つのコンデンサＣ１、Ｃ２を公知の方法で使用して、温度変化に対する変換器の感度を低減することができる。
【００１０】
上部筐体４０は、下面４７とこの上に置かれたいずれかの導体とが、チャンバ５２、５４内の圧力が等しいときに導体５８（すなわち、ダイヤフラム５６）によって形成された面と平行な面に置かれるように位置合わせされている。上述のとおり、導体４６、５８によって形成される静電容量は、これらの対向する導体間に存在する間隙（すなわち、軸方向の距離）に依存している。比較的小さい（例えば、０．０００４インチ（１０〜１２μｍ）程度）間隙は、一部は、シール７０の厚さと、上部筐体４０の形状および構成（例えば、下面４２ａが平面から外れる量、すなわち、もしあるとすれば、下面４７に対するずれ）に左右される。
【００１１】
作動においては、容量型圧力変換器アセンブリ１０は、一般に、絶対圧力変換器として用いられる。この形態では、基準チャンバ５２は、実質的ゼロ圧力、例えば１０−８トール未満まで排気され、その後、基準チャンバ５２は封止される。その後、基準圧力はベースラインとなり、このベースラインからプロセスチャンバ５４内の圧力が決定される。基準チャンバ５２内を実質的ゼロ圧力で維持するために、変換器アセンブリ１０は、チューブ８０とカバー８２と保持ワイヤ８６とスクリーン８８とゲッター素子８４とを含んでいる。図１Ａおよび図１Ｂに示されるとおり、スクリーン８８は、チューブ８０の中空部分内でゲッター素子８４を支持し、一方、保持ワイヤ８６はゲッター素子８４をスクリーン８８に押し付けて保持している。チューブ８０の中空部分は、上部筐体４０の開口４８の上方に置かれ、これによりゲッター素子８４は基準チャンバ５２と流体連通する。スクリーン８８はさらに、ゲッター素子８４を支持することに加えて、ダイヤフラム５６の作動に悪影響を与える粒子が基準チャンバ５２内に通過することを防いでいる。
【００１２】
チューブ８０の底端部は、高温気密シール９２によって開口４８回りで上部筐体４０の上面４１に結合されている。一方、カバー８２は、低温気密シール９４によってチューブ８０の上端部に結合されている。シール９２、９４および上部筐体４０の肩部４２とダイヤフラム５６との間に位置するシール７０は全て、基準チャンバ５２内に生成される基準圧力の維持を支援している。高温シール９２は高温のガラス材料で構成され、一方低温シール９４は低温ガラス材料で構成されている。高温シール９２を形成するために、高温のガラス材料が、チューブ８０の底端部、面４１の対応する封止領域またはこの両方の上に付着される。高温のガラス材料が融解され、上部筐体４０の上面４１に垂直な力がチューブ８０と上部筐体４０との間に加わり、その後、高温のガラス材料が冷却され（すなわち凝固され）て、高温気密シール９２が形成される。低温シール９４は、同様に、チューブ８０の上端部と、カバー８２の対応する封止領域との間に形成される。高温シール９２の高温ガラス材料の融解温度は、低温シール９４の低温ガラス材料の融解温度よりも高い。異なる融解温度を得るために、シール９２、９４のガラス材料は異なる材料から構成されるか、または共通の材料で量が異なっていてもよい。高温シール９２の融解温度は、高温シール７０、７６の融解温度よりも高く、高温シール７０、７６の融解温度は、低温シール９４の融解温度よりも高い。
【００１３】
ゲッター素子８４は、活性化されると、封止された基準チャンバ５２内に存在するあらゆる気体不純物も効果的に吸収するように作用する材料から構成されている。したがって、活性化すると、ゲッター素子８４は、長時間（例えば、１０年間以上）、基準圧力を超高真空レベルで維持するのに役立つ。
【００１４】
超高真空圧、すなわち実質的ゼロ圧力は、好都合で有用な基準圧力であるが、他の基準圧力を用いることもできる。基準圧力がチャンバ５２内に生成された後、圧力チューブ６６を流体源（図示せず）に接続して、この流体の圧力を測定することができる。このように圧力チューブ６６を結合することにより、圧力が測定される流体をプロセスチャンバ５４（およびダイヤフラム５６の下面５９）に送る。ダイヤフラム５６の中心が、チャンバ５２、５４間の圧力差に応じて上下に移動または湾曲し、これによってコンデンサＣの静電容量が変化する。コンデンサＣの瞬時静電容量はダイヤフラム５６の位置を表すため、変換器アセンブリ１０は、チャンバ５２内に生成された基準圧力を基準にしたチャンバ５４内の圧力を測定することができる。
【００１５】
容量型圧力変換器アセンブリ１０の精度は、基準チャンバ５２内の基準圧力を生成および維持できる精度に依存する。言い換えると、基準チャンバ５２内の実際の圧力が意図および設計された基準圧力からずれると、容量型圧力変換器アセンブリ１０の性能はそれに応じて低下する。
【００１６】
基準チャンバ５２内の基準圧力を生成することと、ゲッター素子８４を活性化することと、チューブ８０に対してカバー８２を封止することとの各ステップは、一般的には、容量型圧力変換器アセンブリ１０を製造する際に実行される最後の数ステップである。したがって、上部筐体４０を高温シール７０でダイヤフラム５６に結合することと、下部筐体６０を高温シール７６でダイヤフラム５６に結合することと、圧力チューブ６６を開口６４回りで下部筐体６０に結合することと、および（スクリーン８８、ゲッター素子８４および保持ワイヤ８６を有する）チューブ８０を、高温シール９２で開口４８回りの上部筐体４０の面４１に結合することとの各ステップは、通常、基準圧力が生成される前にすでに完了されているはずである。
【００１７】
基準チャンバ５２内に基準圧力を生成するために、基準チャンバ５２は、典型的には、バーンアウトおよび排気プロセスを受け、その後、カバー８２がチューブ８０に対して封止される。基準チャンバ５２は、基準チャンバ５２を形成する内側面（基準チャンバ５２と流体連通されるカバー８２、チューブ８０、筐体４０の面を含む）を加熱することによって「バーンアウト」され、チャンバ５２は、基準チャンバ５２を超高真空で吸引することによって「排気」される。バーンアウト熱によって、これらの内側面に存在し得る、揮発物や水分といった汚染物質が蒸発する。一方、排気真空は蒸発した汚染物質と気体とを基準チャンバ５２から外部に吸引する。カバー８２はチューブ８０にまだ封止されていないため、汚染物質と気体とは基準チャンバ５２と開口４８とチューブ８０の中空部分とから外に吸引される。バーンアウトおよび排気プロセスが完了し、真空圧が維持されている間に、カバー８２は低温シール９４でチューブ８０に封止されて、基準チャンバ５２内に基準圧力を生成する。
【００１８】
図２Ａおよび図２Ｂは、容量型圧力変換器アセンブリ１０の基準チャンバ５２内に基準圧力を生成するために用いられる、従来の方法および装置を示している。図２Ａは、バーンアウトおよび排気プロセス全体を示している。一方、図２Ｂは、カバー８２がチューブ８０の上端部上で封止されるプロセス全体を示している。装置は、内部真空チャンバ９５を形成する真空筐体９３を含んでいる。図２Ａを参照すると、低温封止材料９４ａが、チューブ８０の上端部上に置かれる。半完成品の変換器アセンブリ１０、すなわちカバー８２がチューブ８０にまだ封止されていない変換器アセンブリが、その後、真空チャンバ９５内に置かれる。［明瞭化のために、圧力チューブ６６は図２Ａ、図２Ｂおよびそれ以降の他の図面のいくつかから省略されている。ただし、圧力チューブ６６は、一般には、アセンブリが真空チャンバ９５内に置かれる前には下部筐体６０に結合されている。］変換器アセンブリ１０が真空チャンバ９５内に置かれた後、真空筐体９３はオーブン（図示せず）内に置かれ、真空源（図示せず）が真空チャンバ９５に結合され、基準チャンバ５２のバーンアウトおよび排気プロセスが開始される。２０時間以上続く可能性があるバーンアウトおよび排気プロセスの間、変換器アセンブリ１０は約２５０℃の温度まで加熱され、１０−８トール（またはそれ未満）程度の超高真空圧が真空チャンバ９５内に生成される。図２Ａにおいて、基準チャンバ５２（および開口４８とチューブ８０）のバーンアウトおよび排気は、基準チャンバ５２から開口４８を通過して上方に、チューブ８０の先端部を通過して上方に延びる矢印によって示されている。
【００１９】
基準チャンバ５２のバーンアウトおよび排気が完了した後、カバー８２は低温シール９４によってチューブ８０に結合される。カバー８２は、基準チャンバ５２内の真空を保つために、真空筐体９３を開けずに、チューブ８０に取り付けられ、封止される。したがって、図２Ａにおいて見られるように、バーンアウトおよび排気プロセスが開始される前に、カバー８２は、真空筐体９３の真空チャンバ９５内に貫通するロッド９６の端部に取り付けられる。バーンアウトおよび排気プロセスが完了すると、ロッド９６を動かすことにより、カバー８２が、チューブ８０の上端部に配置された低温封止材料９４ａと接触するようにすることができる。
【００２０】
低温シール９４を形成する低温封止材料９４ａは、バーンアウトおよび排気プロセス中には融解しない。すなわち、バーンアウト温度は、一般に、低温封止材料９４ａの融解温度以下に設定される。さらに、バーンアウトおよび排気プロセスは、変換器アセンブリ１０内ですでに形成されたシール（例えば、高温シール７０、７６、９２）に損傷を与えてはならない。したがって、バーンアウト温度はこれらのシールの融解温度を超えてはならない。
【００２１】
高温運動用シール９９（例えば、ガスケット）が、真空筐体９３の、ロッド９６が真空筐体９３を貫通する場所に置かれる。高温運動用シール９９は、ロッドを自由に上下運動できるようにすると同時に、真空筐体９３の真空チャンバ９５内に存在する圧力を維持する役割を果たす。
【００２２】
バーンアウトおよび排気プロセスを開始する前に、カバー８２が、低温シール９８によってロッド９６の端部に取り付けられる。低温シール９８の融解温度（すなわち融点）は、低温封止材料９４ａの融解温度よりも低く、バーンアウト温度よりも高いため、バーンアウトおよび排気プロセス中には融解しない。ロッド９６は、高温運動用シール９９を貫通して延び、カバー８２と共に、変換器アセンブリ１０のチューブ８０に位置合わせされる。
【００２３】
次に図２Ｂを参照すると、バーンアウトおよび排気プロセスが完了した後、真空チャンバ９５内の圧力が維持される間に、ロッド９６／カバー８２は、カバー８２が低温封止材料９４ａと接触するまで下げられる。その後、真空チャンバ９５内の温度が上昇する（オーブンの指示のとおりに）ことによって、低温封止材料９４ａが融解する。また、この温度上昇によって、低温シール９８が融解し、ゲッター素子８４を活性化させる。カバー８２とチューブ８０との間で低温気密シール９４を形成するために、真空チャンバ９５内の温度は、低温封止材料９４ａが凝固するまで低下する。一方で、低温シール９８が十分に融解し、ロッド９６が引っ張られて変換器アセンブリ１０から離される。低温シール９４が形成されると（したがって基準チャンバ５２内の基準圧力が生成されると）、真空チャンバ９５内の温度は周囲温度まで下がり、その後、真空源が外され、組み立てられた変換器アセンブリ１０が真空筐体９３から取り出される。
【００２４】
図３は、図２Ａおよび図２Ｂの装置および方法の、従来のバーンアウト、排気および封止プロセスを、より詳細に示している。図３では、プロセスフローのｘ軸は時間を表し、ｙ軸は摂氏温度を表している。バーンアウトおよび排気プロセスを開始する前に、プロセスフローのステップＡでは、カバー８２が低温シール９８を介してロッド９６に取り付けられ、変換器アセンブリ１０とカバー８２とロッド９６とが真空チャンバ９５内に置かれている（図２Ａ）。ステップＡ→Ｂの間、真空チャンバ９５内の温度は２５０℃のバーンアウト温度まで上がり、圧力は１０−８トールの排気圧まで下がる。ステップＡ→Ｂは３時間で終了する。バーンアウト温度と排気圧が達成された（ステップＢ）後、ステップＢ→Ｃで、基準チャンバ５２は２０時間でバーンアウトされ、排気される。ステップＣに到達する直前に、ロッド９６とカバー８２が下げられて、カバー８２がチューブ８０の上端部上に配置された低温封止材料９４ａと接触する。バーンアウトおよび排気ステップが完了すると（ステップＣ）、ステップＣ→Ｄで、真空チャンバ９５内の温度は４７５℃まで上昇し、これによって、低温封止材料９４ａと低温シール９８とが融解する。ステップＣ→Ｄは３時間続く。その後、ステップＤ→Ｅで、真空チャンバ９５は４７５℃で３０分間維持されて、低温封止材料９４ａと低温シール９８とが十分に融解されことを保証する。その後、ステップＥ→Ｆで、真空チャンバ９５内の温度は２時間に亘って４００℃まで下げられ、これによって、低温封止材料９４ａが凝固し、低温気密シール９４が形成される。低温シール９８の融点は４００℃以下であり、したがって、低温シール９８はステップＥ→Ｆの間、融解状態を維持する。ステップＦに到達する直前に、ロッド９６は持ち上げられ、カバー８２から離れる（図２Ｂ）。最後に、真空チャンバ９５内の温度および圧力が４時間に亘って周囲環境状態にまでされ、ステップＦ→Ｇで、組み立てられた圧力変換器アセンブリ１０が、真空筐体９３の真空チャンバ９５から取り出される。図３で示されているとおり、従来のバーンアウト、排気および封止プロセスは、３２時間半で終了することができる。
【００２５】
上述の方法および装置では、必ずしも確実に、正確な基準圧力が容量型圧力変換器アセンブリ１０の基準チャンバ５２内に生成されているとは限らない。例えば、ロッド９６および高温運動用シール９９を利用する真空筐体９３内で、１０−８トール（またはそれ未満）程度の超高真空を生成および維持することは極めて難しい。この理由は、高温運動用シール９９があるために、真空筐体９３の圧力の完全性が損なわれる傾向にあるためである。また、ロッド作動はめ合わせプロセスの間、カバー８２とチューブ８０の位置および向きを正確に制御することは難しく、また費用を要する。カバー８２が、はめ合わせプロセス中に、チューブ８０に対して適切に位置合わせまたは方向付けされていない場合、低温シール９４の完全性が損なわれる恐れがあり、または低温シール９４が完全に失敗する可能性もある。
【００２６】
したがって、容量型圧力変換器アセンブリの基準チャンバ内の基準圧力を正確に生成する方法および装置の必要性が存在する。
【特許文献１】米国特許第５，９２０，０１５号
【特許文献２】米国特許第６，１２２，９７６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
本発明は、容量型圧力変換器アセンブリの基準チャンバ内の基準圧力を正確に生成する方法および装置に関する。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
圧力変換器は、カバーと、基準チャンバと開口とを形成する筐体とを含んでいる。溶融可能な封止材料が、カバーおよび筐体のうち少なくとも１つの上に配置されている。装置は、第１位置と第２位置との間で回転可能な圧力チャンバと、開口近くで変換器に取り付け可能な案内部とを含んでいる。案内部は内部空間を形成している。ケーブルを用いて第１位置と第２位置との間で圧力チャンバを回転させることができる。アクチュエータモータとアクチュエータロッドとを交互に用いて、圧力チャンバを回転させることができる。圧力チャンバに接続された圧力源によって、圧力チャンバ内に所望の圧力を生成すると同時に、加熱器（例えばオーブン）によって圧力チャンバを十分高い温度まで選択的に加熱して、封止材料を融解することができる。
【００２９】
カバーが案内部の空間内に位置合わせされ、案内部が開口近くで変換器に取り付けられる。変換器、カバーおよび案内部は圧力チャンバ内に配置され、圧力チャンバが第１位置に回転し、圧力が圧力源を介して圧力チャンバ内に生成され、チャンバが加熱されて不要な材料を焼き出しする。基準圧力が基準チャンバ内に生成された後、圧力チャンバが第２位置まで回転し、第２位置では、重力でカバーが空間内の開口に向かって動く。その後、加熱器が圧力チャンバを加熱して、封止材料を融解する。冷却すると、封止材料は、変換器の基準チャンバ内の基準圧力を封止するシールを形成する。
【００３０】
装置は、案内部の空間内に配置された、ボールなどの重量体を含んでもよい。
【００３１】
案内部と回転可能な圧力チャンバとを有する装置を利用することによって、本発明の方法および装置は、基準チャンバの封止プロセス中にカバーを正確に位置合わせし、方向を決めることができる。さらに、本発明の方法および装置は、圧力チャンバ内の圧力を維持するために高温運動用シールを用いる必要がない。
【００３２】
本発明のさまざまな目的、特徴および利点は、以下の図面と合わせて考慮する場合、本発明の以下の詳細な説明を参照して、十分に理解することができる。図面では、同様の参照符号は同様の構成要素を特定している。以下の図面は、単に例示を目的とするだけであって、本発明を限定するものではない。本発明の権利範囲は、以下の特許請求の範囲で記載されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
本発明は、容量型圧力変換器アセンブリの基準チャンバ内に基準圧力を正確に生成する方法および装置に関する。本発明は、変換器アセンブリのバーンアウトおよび排気プロセスを容易にするために、真空チャンバ内に超高真空を生成することができ、基準チャンバの封止プロセス中に、開口カバーの送り出しおよびはめ合わせを制御することができる。さらに、本発明は高温運動用シールを用いずに、真空チャンバ内に超高真空を維持できる。
【００３４】
図４Ａは、本発明により構成された例示的な装置１００の側面図を示している。図４Ｂは、装置１００の正面図を示している。装置１００は、真空筐体１１０と支持アセンブリ１２０とから構成されている。真空筐体１１０は内部真空チャンバを形成し、これについては以下に詳細に説明する。バーンアウト、排気および封止される容量型圧力変換器アセンブリ１０が、真空筐体１１０の内部真空チャンバ内に固定されている。支持アセンブリ１２０は、容量型圧力変換器アセンブリ１０がバーンアウト、排気および封止されるとき、真空筐体１１０を支持し、より詳細には、真空筐体１１０とこの中に配置された容量型圧力変換器アセンブリ１０とを、これらの処理ステップが実行されている間に、回転させることができる。
【００３５】
真空筐体１１０は、金属下部フランジ１１２と金属上部筐体１１４とを含んでいる。真空筐体１１０はまた、上部筐体１１４に結合された左右ピン１３６と、真空ライン１３８の一端に接続される真空口（図示せず）とを含んでいる。真空ライン１３８の他端は、超高真空を吸引する真空ポンプ（図示せず）に接続されている。ピン１３６は回転軸２４０を形成し、回転軸２４０によって、真空筐体１１０は、支持アセンブリ１２０で支持されているときに、回転することができる。真空口は左のピン１３６近く、すなわち回転軸２４０近くに位置しているため、真空ライン１３８は、筐体１１０が回転する際の移動および湾曲が最小限となる。真空筐体１１０はまた、下部フランジ１１２の後部に接続された一端を有するケーブル（またはワイヤ）１１６を含んでいる。真空筐体１１０が支持アセンブリ１２０内に、すなわちピン１３６によって、保持される場合、ケーブル１１６を操作して、真空筐体１１０を前方の斜め下の位置（図７Ａおよび図７Ｂ）、および後方の直立位置（図８Ａおよび図８Ｂ）に回転させることができる。
【００３６】
支持アセンブリ１２０は、基底部１２６と左右支持ブラケット１３２と２つの下部支持体１２２と２つの上部支持体１２４とを含んでいる。支持ブラケット１３２と下部支持体１２２と上部支持体１２４とは全て、基底部１２６の面上に取り付けられている。基底部１２６は、前方端部、後方端部および対向する側方端部を含んでいる。図４Ａおよび図４Ｂで明らかなとおり、支持ブラケット１３２は、基底部１２６の対向する側方端部の近くに位置し、上部支持体１２４は、基底部１２６の後方端部の近くで支持ブラケット１３２の内側に位置している。一方、下部支持体１２２は、基底部１２６の前方端部の近くで上部支持体１２４の内側に位置している。各支持ブラケット１３２は、ピン１３６を収容できるスロッド（または孔）１３４を有している。各下部支持体１２２は遠位端１２２ａを有し、各上部支持体１２４は遠位端１２４ａを有している。真空筐体１１０は、上部筐体１１４のピン１３６を支持ブラケット１３２のスロット１３４内にはめ込むことによって支持アセンブリ１２０に保持されている。スロット１３４に溝を付け、調整することにより、ピン１３６を収容して、真空筐体１１０の搭載と取り外しを容易にすることができる。
【００３７】
容量型圧力変換器アセンブリ１０が真空筐体１１０内に配置され、真空筐体１１０が支持アセンブリ１２０に保持された後、装置１００はオーブン（図示せず）内に置かれ、真空ライン１３８が真空口に接続される。ケーブル１１６をオーブンの外にある地点で操作するために、ケーブル１１６の反対側の端部は、支持ブラケット１３２の間で、オーブンに設けられたアクセス口を通って出るように引き回されている。
【００３８】
以下により詳細に説明するとおり、真空筐体１１０が直立の位置にあるとき（図４Ａおよび図４Ｂに示されているように）、真空筐体１００の下部フランジ１１２は上部支持体１２４の遠位端１２４ａの上にある。しかし、真空筐体１１０が前方に回転すると（図７Ａおよび図７Ｂに示されているように）、上部筐体１１４は下部支持体１２２の遠位端１２２ａ上に置かれるようになる。
【００３９】
真空筐体１１０の断面側面図を描いた図５は、装置１００のいくつかの追加の構成部品を示し、容量型圧力変換器アセンブリ１０がどのように真空筐体１１０内で固定されているか示している。図５で明らかなとおり、真空筐体１１０は、バーンアウト、排気および封止される変換器アセンブリ１０を固定する銅のセンサ支持体２１０も含んでいる。変換器アセンブリ１０は、ネジ（図示せず）を締め付けることによってセンサ支持体２１０に固定でき、または変換器アセンブリ１０をセンサ支持体２１０に一時的に固定するのに適する広範囲の他の種類の固定手段によって、センサ支持体２１０に固定することができる。センサ支持体２１０に固定される変換器アセンブリ１０は、通常、チューブ８０の上端部とカバー８２の対応する封止面上に置かれる低温封止材料９４ａを有している。
【００４０】
装置１００は、円筒形の案内アセンブリ３００とボール３２０と銅ウール３３０とをさらに含んでいる。ボール３２０は案内アセンブリ３００の中空部分内に配置されている。以下により詳細に説明するとおり、案内アセンブリ３００は、チューブ８０に一時的に結合され、ボール３２０と共に、封止プロセス中に、カバー８２をチューブ８０の上端部に向かって案内する。ボール３２０は、例えば、炭化タングステンまたは窒化ケイ素など、高温高密度の材料で構成されている。案内アセンブリ３００と上部筐体１１４との間に配置される銅ウール３３０によって、上部筐体１１４と案内アセンブリ３００と変換器アセンブリ１０との間に熱伝導経路が形成される。
【００４１】
変換器アセンブリ１０がセンサ支持体２１０内に固定された後、センサ支持体２１０は下部フランジ１１２に結合され、ボール３２０と案内アセンブリ３００と銅ウール３３０とが取り付けられ、その後、下部フランジ１１２が上部筐体１１４に結合される。組み立て後、下部フランジ１１２と上部筐体１１４とは内部真空チャンバ２００を形成する。
【００４２】
真空チャンバ２００の気密を保証するために、一時的な気密銅シールが、下部フランジ１１２と上部筐体１１０との間に設けられる。真空口（図示せず）によって、真空ライン１３８と真空チャンバ２００とが流体連通する。バーンアウト、排気および封止ステップ中に、外部真空ポンプは、真空ライン１３８と真空口とを介して、超高真空圧まで真空チャンバ２００を排気する。
【００４３】
図６Ａは、円筒形の案内アセンブリ３００をより詳細に示し、一方、図６Ｂは、案内アセンブリ３００の断面図と、ボール３２０が案内アセンブリ３００の中空部分内にどのように配置されているかを示している。円筒形案内アセンブリ３００は、閉鎖遠位端３１２と開放近位端３１４とを有する中空の円筒形内部空間３１６を形成している。ボール３２０は、案内アセンブリ３００の空間３１６内に置かれ、案内アセンブリ３００の向きによって、案内アセンブリ３００の遠位端３１２と近位端３１４の方向またはそこから離れる方向に自由に動くことができる。空間３１６内のボール３２０が過度に横方向に動くこと（すなわち、遠位端３１２と近位端３１４との間に引かれた線に垂直に動くこと）を防ぐために、ボール３２０の直径は空間３１６の直径寸法にほぼ一致している。すなわち、ボール３２０の直径は空間３１６の直径よりもわずかに小さい。例示的な一実施形態においては、例えば、ボール３２０の直径は０．５０００±．０００１インチであり、空間３１６の直径は０．５０５±．００２インチである。ボール３２０と空間３６１の直径は、バーンアウトおよび排気プロセス中に生じるすべての熱膨張効果を考慮して、適切なサイズに作られている。
【００４４】
案内アセンブリ３００の内部空間３１６はまた、空間３１６内に一時的に配置されるカバー８２およびチューブ８０を収容するサイズに構成されている。チューブ８０およびカバー８２は、通常、同一の半径方向寸法を有している。したがって、空間３１６の半径方向寸法は、カバー８２とチューブ８０の半径方向寸法よりもわずかに大きくなるように形成されている。
【００４５】
円筒形の案内アセンブリ３００は、案内アセンブリ３００全体に半径方向に配置された一連の孔３１０と、案内アセンブリ３００の近位端の近くに配置された一連の締め付けネジ３１８とをさらに含んでいる。締め付けネジ３１８は、バーンアウト、排気および封止ステップ中に、案内アセンブリ３００を（その中に配置されたボール３２０と共に）チューブ８０に一時的に固定するために用いられる。孔３１０は、案内アセンブリ３００の内部空間３１６と真空チャンバ２００との間の流体通路となる。したがって、バーンアウトおよび排気ステップ中、すなわち、カバー８２がチューブ８０にまだ封止されていないときには、基準チャンバ５２と真空チャンバ２００との間に、開口４８とチューブ８０の中空部と孔３１０とを介した流体通路が存在する。
【００４６】
図７Ａは、装置１００の真空筐体１１０と案内アセンブリ３００とボール３２０とがバーンアウトおよび排気プロセス中にどのような向きになるかを示す側面図である。図７Ｂは、図７Ａのチューブ８０とカバー８２と組立案内部３００とボール３２０の向きおよび配置をより正確に描いた拡大側面図を示している。先に記載したとおり、変換器アセンブリ１０をセンサ支持体２１０内に固定する前に、低温封止材料９４ａがチューブ８０の上端部とカバー８２の対応する封止領域上に置かれている。変換器アセンブリ１０がセンサ支持体２１０内に固定され、真空チャンバ２００が支持アセンブリ１２０内に封止および固定された後、真空筐体１１０は、真空筐体１１０が下部支持体１２２の遠位端１２２ａ上に置かれるようになるまで、反時計方向、すなわち前方に回転する（図７Ａに示すとおり）。遠位端１２２ａの位置は、筐体１１０が回転すると、案内アセンブリ３００の内部空間３１６内に位置するボール３２０とカバー８２とが、チューブ８０から離れて案内アセンブリ３００の遠位端３１２の方向に移動するような位置とされる。したがって、真空筐体１１０を十分に回転させることによって、カバー８２とチューブ８０との間の間隙（すなわち流体通路）がバーンアウトおよび排気プロセス中に存在することを保証できる。変換器アセンブリ１０が所望のバーンアウト温度まで上げられ、吸引されて真空チャンバ２００内に超高真空圧が生成されると、変換器アセンブリ１０のバーンアウトおよび排気処理が開始される。図７Ｂの矢印で示されているとおり、変換器アセンブリ１０の基準チャンバ５２は、汚染物質と気体を、開口４８（図示せず）とチューブ８０と案内アセンブリ３００の孔３１０とを通して、アセンブリ１０を出て真空チャンバ２００内に吸引することによって排気する。汚染物質および気体は、その後、外部の真空ポンプによって、真空口と真空ライン１３８を通して、真空チャンバ３００からさらに吸引される。
【００４７】
ケーブル１１６を操作して、真空筐体１１０を反時計回りに回転させることができる。例えば、真空筐体１１０に荷重を掛けることにより、ケーブル１１６がたるむと、真空筐体１１０が反時計回り、すなわち前方に回転するようにできる。
【００４８】
バーンアウトおよび排気プロセスが終了すると、基準チャンバ５２内の基準圧力は、カバー８２をチューブ８０に封止することによってチャンバ内に密封される。図８Ａは、装置１００の真空筐体１１０と案内アセンブリ３００とボール３２０とがカバー封止プロセス中にどの方向に向いているかを示す側面図である。図８Ｂは、図８Ａのチューブ８０とカバー８２と案内アセンブリ３００とボール３２０の向きと配置をより正確に描いた拡大側面図を示している。カバー８２をチューブ８０上で封止するために、装置１００の真空筐体１１０は、下部フランジ１１２の後方に取り付けられたケーブル１１６を引っ張ることによって、時計回りの方向、すなわち後方に直立位置まで回転する（図８Ａに示されるとおり）。滑車輪または他のタイプの装置もしくは案内部などのケーブル案内（図示せず）を利用して、ケーブル１１６の操作を容易にできる。真空筐体１１０が直立位置まで引っ張られると、真空筐体１１０の下部フランジ１１２は支持アセンブリ１２０の上部支持体１２４の遠位端１２４ａ上に置かれる。直立位置は正確に垂直である必要はない。代わりに、真空筐体１１０が回転すると、わずかに後方に傾くように、上部支持体１２４の遠位端１２４ａの位置を決めることが好都合である。これにより、ケーブル１１６の引張りがゆるむ場合に、真空筐体１１０が前方の下部支持体１２２の遠位端１２２ａの方向に不注意により回転する可能性が少なくなる。
【００４９】
真空筐体１１０が直立位置まで回転すると、重力によってボール３２０が案内アセンブリ３００の近位端３１４の方向に動き、これによってカバー８２がチューブ８２と係合し、より詳細には、カバー８２の底側に配置された低温封止材料９４ａがチューブ８０の上端部上に配置された低温封止材料９４ａと接合するようになる。したがって、この位置にあるとき、ボール３２０の重量とカバー８２の重量によって、低温封止材料９４ａの接触面領域でカバー８２とチューブ８０との間に接触力が与えられる。カバー８２をチューブ８０上で封止するために、すなわち低温シール９４を形成するために、超高真空が真空チャンバ２００内に維持されている間に、オーブン内の温度が上昇され、低温封止材料９４ａの２つの層を融解し、共に融合させる。この温度上昇はまた、チューブ８０内に配置されたゲッター素子８４を活性化する役割を果たす。低温封止材料９４ａの層が十分に融解し、共に融合した後、温度は低温封止材料９４ａの融点以下まで下がり、冷却すると、低温気密シール９４がカバー８２とチューブ８０との間に形成される（図８Ｂ）。基準チャンバ５２と外部環境、すなわち真空チャンバ２００との間に存在する最後の流体通路を閉鎖することによって、シール９４が形成されると、基準チャンバ５２内に基準圧力が生成される。
【００５０】
シール９４が形成されると、オーブンと真空ポンプは電源を遮断され、完成した変換器アセンブリ１０が真空筐体１１０から取り出され、案内アセンブリとボール３２０が変換器アセンブリ１０から取り外される。その後、装置１００は、別の変換器アセンブリ１０を処理するのに用いることができる。
【００５１】
装置１００は、複数の変換器アセンブリ１０を一度に処理するように構成できる。ケーブル１１６の代わりに、真空筐体１１０の回転方向を制御するために、有利には、アクチュエータモータ付きのアクチュエータロッド（複数可）を利用する。さらに、本明細書で記載した方法および装置は、絶対圧を測定し、ゲッター素子等を利用する変換器アセンブリ１０に関するが、本発明の方法および装置を使用して、さまざまゲージ型圧力変換器アセンブリの基準チャンバ内に基準圧力を生成することもできる。
【００５２】
図９は、本開示のバーンアウト、排気および封止プロセスをより詳細に示している。図９では、プロセスフローのｘ軸は時間を、ｙ軸は摂氏温度を表している。バーンアウトおよび排気ステップが開始される前に、プロセスフローのステップＡで、カバー８２とボール３２０と案内アセンブリ３０００と圧力変換器アセンブリ１０とが真空筐体１１０の真空チャンバ２００内に配置され、図７Ａおよび図７Ｂに示されるとおり、真空筐体１１０が反時計回り（前方）に回転する。ステップＡ→Ｂの間、３時間に亘って、真空チャンバ２００内の温度が２５０℃のバーンアウト温度まで上げられ、圧力が１０−８トールの排気圧まで下げられる。バーンアウト温度および排気圧が達成された（ステップＢ）後、基準チャンバ５２は、ステップＢ→Ｃで、２０時間、バーンアウトおよび排気される。ステップＣに到達する直前に、真空筐体１００は、図８Ａおよび図８Ｂに示すとおり、直立位置まで時計回り（後方）に回転する。直立位置まで回転すると、ボール３２０の移動によって、カバー８２はチューブ８０の方向に移動し、低温封止材料９４ａの２つの層が互いに接触するようになる。バーンアウトおよび排気ステップが完了する（ステップＣ）と、真空チャンバ２００内の温度は、ステップＣ→Ｄで４７５℃まで上げられ、これによって低温封止材料９４ａの２つの層が融解する。ステップＣ→Ｄは３時間続く。その後、真空チャンバ２００は、ステップＤ→Ｅで３０分間４７５℃に維持されて、低温封止材料９４ａの層が共に十分融解するのを保証する。最後に、４時間半に亘って、真空チャンバ２００内の温度および圧力が周囲状態に達し、その後、組み立て後の圧力変換器アセンブリ１０が、ステップＥ→Ｇで、真空筐体１１０の真空チャンバ２００から取り除かれる。
【００５３】
低温シール９８を融解状態に維持しながら低温シール９４を形成しなければならない、従来の方法の中間の温度低下部分を除去することによって（図３のステップＥ→Ｆ）、本開示のバーンアウト、排気および封止プロセスはわずか３１時間で完了することができる。したがって、基準チャンバ内に基準圧力を正確に生成することに加えて、本開示はまた、有利には、圧力変換器アセンブリ１０のバーンアウト、排気および封止プロセスを実行するのに必要な時間を短縮することもできる。
【００５４】
本発明の教示を組み入れたさまざまな実施形態が本明細書で詳細に示され、説明されてきたが、当業者であれば、これらの教示を組み入れた多くの他の変形実施形態を容易に考案することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１Ａ】従来の静電容量センサの断面図である。
【図１Ｂ】図１Ａの従来の静電容量センサの部分拡大断面図である。
【図２Ａ】容量型圧力変換器アセンブリの基準チャンバ内に基準圧力を生成するために用いられる従来の方法および装置を示す図である。
【図２Ｂ】容量型圧力変換器アセンブリの基準チャンバ内に基準圧力を生成するために用いられる従来の方法および装置を示す図である。
【図３】図２Ａおよび図２Ｂの従来の方法および装置による、変換器アセンブリの基準チャンバ内に基準圧力を生成するためのプロセスフローである。
【図４Ａ】容量型圧力変換器アセンブリの基準チャンバ内に基準圧力を生成するための、本発明により構成される装置の側面図である。
【図４Ｂ】図４Ａの装置の正面図である。
【図５】図４Ａおよび図４Ｂの装置の部分断面側面図であり、装置の内部構成部品を示し、圧力変換器アセンブリがどのように配置されているかを示す図である。
【図６Ａ】本発明により構成されるフレームアセンブリを示す図である。
【図６Ｂ】図６Ａのフレームアセンブリの断面図である。
【図７Ａ】本発明によって容量型圧力変換器アセンブリの基準チャンバ内に基準圧力を生成する例示的な方法の一ステップを示す図である。
【図７Ｂ】図７Ａのステップがどのように実行されるかをさらに示した拡大図である。
【図８Ａ】本発明によって容量型圧力変換器アセンブリの基準チャンバ内に基準圧力を生成する例示的な方法の別のステップを示す図である。
【図８Ｂ】図８Ａのステップがどのように実行されるかをさらに示した拡大図である。
【図９】本開示の方法および装置によって変換器アセンブリの基準チャンバ内に基準圧力を生成するためのプロセスフローである。
【図１Ａ】
2008516231.tif 000003
【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
2008516231.tif 000011
【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
2008516231.tif 000013
【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【国際調査報告】
2008516231.tif 000018
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