(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の面上に、平坦面を有する第一のコンデンサ電極を支持する、実質上電気絶縁性のセラミック材料からなる支持構造体と、
第一の面上に、平坦面を有する第二のコンデンサ電極を支持する実質上電気絶縁性の材料からなるダイヤフラムとを備えており、
第一および第二のコンデンサ電極が互いに対向して配置され、かつ第一および第二のコンデンサ電極の平坦面が、第一及び第二のコンデンサ電極間の距離が変化したときに静電容量が変化する電気的コンデンサを形成すべく、互いから相対的に小さい距離をおいて配置された、圧力センサ用のセンサ要素において、
第一の導電層が支持構造体に取り囲まれて配置され、第一の導電層はその両側が支持構造体の対向する内面に対して配置され、該対向する内面は、電気絶縁性のセラミック材料からなる支持プレート及び電気絶縁性のセラミック材料からなる遮蔽プレートに形成され、支持プレートは相対的に厚く、遮蔽プレートは支持プレートよりも薄く、第一の導電層が支持プレートと遮蔽プレートとの間に配置され、支持プレート、遮蔽プレートおよび第一の導電層が協働して支持構造体を形成しており、
第一の導電層が第一のコンデンサ電極の平坦面に平行であり、
第一の導電層は、該第一の導電層の内部領域に対向して配置された第一のコンデンサ電極よりも、かなり広い延長部を有しており、
第一の導電層は、電気的接地に接続されることを目的としたものであるか、電気的接地に接続するように構成されており、
第一の導電層は、支持構造体上に配置された第一のコンデンサ電極からの距離がダイヤフラムの厚さ以下であり、その結果、第一のコンデンサ電極の近くに配置されて、第一のコンデンサ電極の電気的環境が極めて均一になることを特徴とする、前記センサ要素。
【請求項２】
電気絶縁性のセラミック材料が、ガラスセラミック材料であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のセンサ要素。
【請求項３】
ダイヤフラムの第一の面に平行なダイヤフラムの第二の面上に配置され、かつ電気的接地に接続されることを目的としたものであるか、電気的接地に接続するように構成された、第二の導電層を特徴とする請求の範囲第１項に記載のセンサ要素。
【請求項４】
支持構造体内の第一の導電層から支持構造体上に配置された第一のコンデンサ電極までの距離が、ダイヤフラムの第二の導電層からダイヤフラム上に配置された第二のコンデンサ電極までの距離と同じ程度の大きさを有するか、またはそれよりも小さいことを特徴とする請求の範囲第３項に記載のセンサ要素。
【請求項５】
電気絶縁材料からなる強化要素であって、該強化要素の周縁において延びるエッジにおける領域に沿って、ダイヤフラムの外側の第二の面の周縁における領域に取り付けられた、前記電気絶縁材料の強化要素を特徴とする請求の範囲第１項に記載のセンサ要素。
【請求項６】
強化要素の周縁で延び、強化要素がダイヤフラムに取り付けられる、強化要素のエッジの領域の幅が、ダイヤフラムが支持構造体に取り付けられる領域の幅よりもかなり大きいことを特徴とする請求の範囲第５項に記載のセンサ要素。
【請求項７】
強化要素の周縁で延び、強化要素がダイヤフラムに取り付けられる、強化要素のエッジの領域の幅が、ダイヤフラムが支持構造体に取り付けられる領域の幅の二倍であることを特徴とする請求の範囲第５項に記載のセンサ要素。
【請求項８】
強化要素が、プレート形主要部分と該プレート形主要部分のエッジのところに配置された環状突出部とを有する支持プレートであり、該環状突出部の上面がダイヤフラムに取り付けられることを特徴とする請求の範囲第５項に記載のセンサ要素。
【請求項９】
強化要素が、ダイヤフラムに取り付けられる環状平坦面を有する支持リングであることを特徴とする請求の範囲第５項に記載のセンサ要素。
【請求項１０】
内面と外面とを有するプレートの形をした電気絶縁材料の支持構造体を製造するステップと、
支持構造体の内面上に、平坦面を有する導電材料の第一のコンデンサ電極を配置または付着するステップと、
内面と外面とを有するプレートの形をした電気絶縁材料のダイヤフラムを製造するステップと、
ダイヤフラムの内面上に、平坦面を有する導電材料の第二のコンデンサ電極を付着するまたは取り付けるステップと、
第一及び第二のコンデンサ電極が互いに対向して配置されるように、かつ第一および第二のコンデンサ電極の平坦面が、第一及び第二のコンデンサ電極間の距離が変化したときに静電容量が変化する電気的コンデンサを形成すべく、互いから相対的に小さい距離をおいて配置されるように、支持構造体とダイヤフラムとを互いに接合するステップとを含むセンサ要素を製造する方法において、
支持構造体を製造する際に、該支持構造体を電気絶縁性のセラミック材料の二つの部分から製造するステップであって、該二つの部分が支持プレートおよび遮蔽プレートであり、支持プレートは相対的に厚く、遮蔽プレートが支持プレートよりもかなり薄いものであるステップと、
支持プレートおよび遮蔽プレートを互いに接合するステップであって、
第一の導電層が、遮蔽プレートに取り付けられる第一のコンデンサ電極の平坦面に対して平行に配置され、
第一の導電層が第一のコンデンサ電極よりもかなり広い延長部を有し、
第一のコンデンサ電極が第一の導電層の内部領域に対向して配置され、
第一の導電層は、遮蔽プレート上に配置された第一のコンデンサ電極からの距離がダイヤフラムの厚さ以下であり、その結果、第一のコンデンサ電極の近くに配置されて、第一のコンデンサ電極の電気的環境が極めて均一になるように、
支持プレートと遮蔽プレートとの間に配置される第一の導電層を組み込んで取り囲むべく、支持プレートおよび遮蔽プレートを互いに接合するステップとを含むことを特徴とする、前記方法。
【請求項１１】
支持構造体を製造する際に、該支持構造体が、電気絶縁性のガラスセラミック材料から製造されることを特徴とする請求の範囲第１０項に記載の方法。
【請求項１２】
第二の導電層をダイヤフラムの外面上に配置することを特徴とする請求の範囲第１０項に記載の方法。
【請求項１３】
支持構造体を製造する際に、支持プレートおよび遮蔽プレート間に配置された第一の導電層から、遮蔽プレート上に配置された第一のコンデンサ電極までの距離が、ダイヤフラムに取り付けられた第二の導電層から、ダイヤフラムに取り付けられた第二のコンデンサ電極までの距離以下となるように、支持構造体が作られることを特徴とする請求の範囲第１２項に記載の方法。
【請求項１４】
環状プレートまたは環状突出部を有するプレートの形を有して電気絶縁材料から作られた強化要素を、ダイヤフラムの外面の周縁における領域に取り付けることを特徴とする請求の範囲第１０項に記載の方法。
【請求項１５】
強化要素を取り付ける際、強化要素の周縁で延び、強化要素がダイヤフラムに取り付けられる、強化要素のエッジの領域の幅を、ダイヤフラムが支持構造体に取り付けられる領域の幅よりもかなり大きくなるようにすることを特徴とする請求の範囲第１４項に記載の方法。
【請求項１６】
強化要素を取り付ける際、強化要素の周縁で延び、強化要素がダイヤフラムに取り付けられる、強化要素のエッジの領域の幅を、ダイヤフラムが支持構造体に取り付けられる領域の幅の二倍にすることを特徴とする請求の範囲第１４項に記載の方法。
【請求項１７】
強化要素を製造する際に、プレート形主要成分と該プレート形主要部分のエッジのところに配置された環状突出部またはリッジとを有する支持プレートをなす形状を、強化要素に与え、
強化要素を、該強化要素の環状突出部またはリッジの上面でダイヤフラムに取り付けることを特徴とする請求の範囲第１４項に記載の方法。
【請求項１８】
強化要素を製造する際に、環状形状を強化要素に与え、
強化要素を該環状要素の環状平坦面でダイヤフラムに取り付けることを特徴とする請求の範囲第１４項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、各種の流体（気体ならびに液体）から導出される圧力を測定するための圧力トランスデューサ（transducer）またはセンサ、およびそのような圧力トランスデューサまたはセンサを製造する方法に関する。
発明の背景および技術の観点
膨張／ひずみセンサまたは容量性センサとして構成されたセラミックスをベースとする圧力センサ用のセンサ要素は、従来どおり、様々なセラミック材料を含む。その場合、酸化アルミニウムをベースとするセラミックスが使用されることが多いが、ガラスセラミックスも使用される。そのようなセンサの使用に関するいくつかの問題があり、それらのいくつかについて第１図および第２ａ図から第２ｄ図を参照しながら以下に説明する。
セラミックス、例えばガラスセラミックスをベースとする従来型の容量性センサ要素１を第１図の断面図に示す。センサ要素は、一方の面上にその周縁のところに配置された環状突出部またはプラットフォーム（platform）５を含むプレート３の形をした厚いハウス部分１を含む。環状突出部のところに、薄いプレート７すなわち圧力ダイヤフラム（diaphragm）が取り付けられている。このように、ダイヤフラムはハウス部分１よりもかなり薄い厚さを有する。ハウス部分３およびダイヤフラム７は、それらの内部の中央部分において、対向する面、すなわちそれぞれ薄い層の形をした導電領域９および１１を担持する。これらの領域は、通常、同じ構成を有し、かつ互いに小さい距離をおいて互いに対向して配置される。その形成されたコンデンサ内で二つの導電領域９、１１上の対向する面間の距離を変化させると、コンデンサは変化する容量を有することになる。これは適切な電子回路によって容易に検出される。最適に設計されたセンサ要素の場合、容量または簡単な形でそこから導出される何らかの関数、例えば容量の逆数は、例えば形成されたコンデンサ内のプレートの距離の線形関数になる。したがって、センサ要素を圧力測定に使用でき、したがって、対応する形で、電子的に検出された容量または簡単な形でそこから導出される他の何らかの量は、ダイヤフラム７に作用する圧力に比例する。しかしながら、線形挙動からの偏差（deviation）は常に存在し、それについて以下に説明する。
線形関数が存在するまたは存在するだろうという前提は、互いに平行な二つの平坦な導電プレート間の容量の理論に基づく。しかしながら、第１図による圧力センサの場合、可動ダイヤフラム７、したがってその上に配置された電極プレートまたは電極領域１１は、ダイヤフラムがハウス３とダイヤフラム７の間に形成されたチャンバ上の圧力から逸する外部圧力を受けた場合、やや曲がった形状を有することになる。したがって、その場合、形成されたプレートコンデンサ内の電極９、１１は平坦でなく、また互いに平行でない。この偏向（deflection）効果は、数値的に計算することができ、一般に、ハウス内に取り付けられたセンサ要素を有する完成／最終圧力センサにおいてはあまり重要ではない。しかしながら、必要な場合、この効果は電子的な形で補償することができる。
出力信号の線形依存性の前提およびダイヤフラムに作用する圧力についての他の基本的条件は、ダイヤフラムの偏差または偏向の大きさが付加した圧力に比例することである。これは、ダイヤフラムの平衡位置からの偏差が小さい場合に妥当である。ただし、平衡位置または静止位置とは、その二つの面上で圧力の大きさが等しい場合のダイヤフラムの状態である。しかしながら、静止位置からの偏向がより大きい場合、偏向は、圧力に比例しなくなるが、理想的な比例をする場合にもたらされるものよりも小さい。ダイヤフラムの偏向は、例えば「Large Deflection Theory，ＬＤＴ」などの理論によって近似的に計算するなど、様々な方法で計算することができる。この非線形効果は、有限の圧力範囲についてダイヤフラムの寸法決定が正確であり、かつ圧力の尺度である電気量を検出する電子回路の分解能が十分であれば除去することができる。実際、この効果は、特に非常に薄いダイヤフラムにおいて現れる。これは、厚いダイヤフラム（ダイヤフラムの厚さは偏向の高さに対して考える）では、それが非線形偏向範囲に達する前に破壊するためである。
しかしながら、上記で検討したところによれば、容量性センサ要素の非線形挙動からの偏差の主要な原因は、様々な種類の浮遊容量（stray capacitance）である。コンデンサプレートのエッジにおけるエッジ効果、ならびに他の導電面およびコンデンサ電極に隣接する領域に関する静電容量（capacitance）がある。したがって、これらの効果によって生じるセンサ要素からの出力信号の線形挙動からの偏差は、一般に精密圧力センサのユーザによって容認されうる偏差から明確に外れる。様々な浮遊容量の影響は、複雑であり、異なる種類の関数、すなわち定数関数、線形関数、指数関数など様々な種類の非線形関数の組合せ（例えば和）として記述することができる。
浮遊容量の影響は、それらが線形挙動からの偏差の最大値に影響を及ぼすことと、センサの測定範囲にわたって様々な形状を有する偏差曲線（deviation curve）に影響を及ぼすことに分類できる。線形挙動からの偏差の様々な形態を第２ａ図、第２ｂ図、第２ｃ図および第２ｄ図に示す。偏差は、値０（静止位置に対応する）と、測定範囲の上限を示すＦＳ（＝「Full Scale」）によって示される値との間の付加した圧力の関数として示される。デジタル動作プロセッサの場合、当然、これらの様々な偏差を補償することができるが、より頑丈なタイプのより簡単な電子部品の場合、補償手順において困難がもたらされる。
出力信号の線形挙動からの偏差に重畳すべき所望の補償信号は、入力信号の通常位置、例えば圧力の通常位置からの偏差の多項式として記述することができる。より簡単な電子回路の場合、補償信号内の項は二次項まで達成できる。標準型の電子部品を使用する場合、より高い次数を有する関数を使用することはより困難である。そのような高々二次項を有する線形補償では、偏差曲線が対称である場合、かなり有利である。第２ａ図を参照せよ。偏差の最大値は、補償関数内の定数を調節することによって調節できる。しかしながら、実際は、一般に、最大偏差の値が大きいと曲線の非対称も大きくなり、また線形挙動からの偏差が第２ａ図の通り対称である場合、補償された出力信号内にＳ字形を有する偏差がもたらされる。第２ｄ図と比較せよ。しかしながら、この効果は、より理論的な性質のものであることがほとんどであり、一般に圧力センサのユーザには見えない。
出力信号の入力信号の線形依存性からの偏差の曲線の大きさおよび形状は、センサ要素を様々な形で設計することによって影響を受ける。従来技術では、センサハウス部分およびダイヤフラム部分を、その外面上に配置された導電層すなわち遮蔽層で被覆し、遮蔽層を接地に接続する。層の材料は、金、白金、銀、銀と白金の合金、窒化チタン、スズインジウム酸化物などである。米国出願ＵＳ−Ａ４９３５８４１号に開示されている圧力センサでは、プレート形ハウス部分の通常平坦な外面に、測定コンデンサ内のハウス部分の内面に被覆された電極から小さい距離をおいて配置された底面を有する中央配置リセス（recess）が設けられている。また、このリセス内に外側接地導電層を被覆し、ハウス部分のコンデンサ電極のまわりの電気状態をより均一にしている。その結果、大きさならびに形状に関して、出力信号の線形挙動からの偏差がもたらされる。
しかしながら、ハウス部分内のそのような中央配置リセスを設けた場合、センサ要素は強度の低下を受け、リセスの底部における領域は、第二のフレキシブルダイヤフラムをも形成する。この第二のフレキシブルダイヤフラムは、例えば、測定すべき圧力の付加が一方の面のみである位置、すなわち、圧力が測定ダイヤフラムにのみ作用するような位置にセンサ要素を取り付けた場合、外部圧力変化の影響を受ける。したがって、この第二のダイヤフラムは、周囲の圧力変化、すなわち大気から影響を受ける。その場合、この第二のダイヤフラムの動きは、センサ要素の機能に不正確さをもたらす。不正確な動きは、当然、ハウス部分の厚さの異なる部分間の接続領域または転送領域において破裂が生じることによっても起こる。
外部大気圧の変化に対するこの感受性は、正常な状態では小さく、時間がたつにつれてかなり拡大する。通常、ユーザはそれは見ることができない。非常に悪い天候と関連して発生する極めて低い外部圧力の場合、センサ要素に対する直接の影響がもたらされる。リセスの機械的弱体化効果は、リセスに小さい円筒形プレートの形をした栓（plug）を詰めることによって大幅に除去できる。この栓は、適切な接合材料によって、ガラスセラミックスの場合は細かく砕かれたガラスを含むペーストによってリセス内に取り付けられる。それにより、センサ要素のハウス部分は機械的に安定化する。しかしながら、そのようなセンサ要素は、複雑な製造手順を有し、依然としてリセスにおいて破裂の徴候を含んでいる。
ドイツ出願明細書ＤＥ−Ａ１  ４１３６９９５号（Offenlegungsschrift）には容量性センサ要素が記載されている。第５図に示される実施形態では、その動きが検出されるダイヤフラム４の内面に、導電遮蔽層９を薄膜方法によって被覆する。次いで、この層の内面上に、ダイヤフラム電極７、７’のキャリヤまたはサポートとして働く薄い誘電体層１０を付着する。したがって、可動部分はかなり複雑な成層構造によって構成される。その場合、成層構造は、弾性に関して、したがって温度が変化した場合、動きに関して様々な特性を示す。その結果、検出された量は、予側を行うことが困難な温度依存性を有することになる。また、温度依存性は、長時間にわたって測定セルのゼロ安定度（zero stability）に悪影響を及ぼす。
発明の説明
本発明の目的は、高い線形性を有する、すなわち出力信号が入力信号、すなわちセンサに働く圧力に高度に比例する圧力センサを提供することである。
本発明の他の目的は、センサ要素内内に組み込まれたコンデンサプレートの電気的環境が高度に均一である容量性タイプの圧力センサを提供することである。
本発明の他の目的は、十分な安定度および強度を有し、かつ測定圧力がセンサの一方の面に働き、大気圧がその他方の面に働くように取付／載置した場合に、その出力信号に大きな影響を及ぼすことなく、大気圧の大きい変化に耐えられるセンサ要素を含む圧力センサを提供することである。
本発明の他の目的は、圧力センサ内に組み込まれたセンサ要素がかなり簡単な方法で製造できる高い精度を有する圧力センサを提供することである。
本発明の他の目的は、測定ダイヤフラムが、センサ要素内のハウスへの均一な安定化取付／固定が可能な圧力センサ用のセンサ要素を提供することである。
本発明の他の目的は、浮遊容量の影響が最小であり、かつセンサ要素からの出力信号についての線形挙動からの可能な変化が、所望の形状に調節／適合できる容量性センサ要素を含む圧力センサを提供することである。
本発明の他の目的は、高い精度を有する圧力センサが得られる、圧力センサ内に組み込まれた容量性センサ要素を製造する方法を提供することである。
上記の目的は本発明によって達成される。本発明のより詳細な特徴および特性は、添付の請求の範囲から明らかである。
圧力センサ用のセンサ要素は、上記で検討したところによれば、従来どおり、内面上に平坦面を有する第一のコンデンサ電極を含む厚い安定なハウス部分を含む。さらに、圧力を測定すべき媒体に当たるようになされた外面を有するダイヤフラムが設けられる。外面上には、電気接地に接続されるようになされた第一の導電層が配置される。ダイヤフラムの対向する内面には、平坦面を有するコンデンサ電極が設けられる。コンデンサ電極は、互いに小さい距離をおいて互いに対向して配置され、電極間の距離が変化するとその静電容量が変化する電気的コンデンサを形成する。一般に、種々の面は互いに平行であり、ハウス部分およびダイヤフラムは、その外側エッジと実質上同じ外形または形状を有するプレートとして、特に同じ直径を有する円形プレートとして構成される。
さらに、それがその両側でハウス部分の材料または部分によって囲まれるようにハウス部分の内側に配置され、かつ第一のコンデンサ電極に平行な、少なくともその平坦面に平行な第二の導電層が設けられる。第二の導電層は、層および第一のコンデンサ電極の表面に対して垂直に見た場合に、第一のコンデンサ電極よりもかなり広い延長部を有しかつこの電極を囲む領域を構成する。したがって、この方向から見た場合、電極のエッジまたは電極の周縁から導電層のエッジまで距離は、少なくとも電極の直径または最大寸法ほどの大きさになり、好ましくはそれよりも大きく、例えばこの最大寸法の二倍から三倍になる。したがって、コンデンサ電極は、第一の層と同様に電気接地に接続されるようになされた第二の導電層の内部領域に実質上対向して設置される。
ハウス部分内の第二の導電層からハウス部分上に配置されたコンデンサ電極までの距離は、ダイヤフラム上の第一の導電層からダイヤフラム上に配置されたコンデンサ電極までの距離と同じ程度の大きさか、またはそれよりも小さいことが有利であり、コンデンサ電極のまわりの電気的状態をより均一にするために、それよりも実質上小さくてもよい。
ハウス部分は、センサ要素が受けるどんな圧力差に対しても偏向しないように、十分な安定度を有する必要がある。これは、ハウス部分をより厚い支持プレートおよびより薄い遮蔽プレートから構成し、それらの間に第二の導電層を配置することによって達成される。
ハウス部分の異なる担持／支持部品およびダイヤフラムの種々の担持／支持部品は、セラミック材料、特にガラスセラミックスから作成することが好ましい。後者を使用する場合、ガラス接合部（joint）によって互いに接続される。
薄い測定ダイヤフラムを有する低圧用の圧力センサでは、ダイヤフラムの外面上に、カウンタプレート（counterplate）またはカウンタリング（counterring）の形をした超過部分が配置されている場合、その周縁において突出するかまたはそのエッジのところに配置された部分が、適切な材料の接合部、例えばガラス接合部として薄いダイヤフラムに接合されることが有利である。その場合、カウンタプレートは、圧力を測定すべき媒体からの圧力が測定ダイヤフラム自体に達し、影響を及ぼすように、スルーホール（through hole）を具備する。この種類のカウンタ部分を備えることにより、測定ダイヤフラムが、周縁に配置されたその部分により均一に取付／固定できる。カウンタプレートまたはカウンタリングは、薄いダイヤフラムを安定させ、センサ要素を使用した場合にそれが破壊される危険を少なくする。
【図面の簡単な説明】
本発明について、非限定的実施形態と関連して、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
第１図は、従来の圧力センサ要素の断面図である。
第２ａ図、第２ｂ図、第２ｃ図および第２ｄ図は、出力信号の線形挙動からの偏差の代表的な曲線形状である。
第３図は、浮遊容量からの影響が小さい圧力センサを提供する種々の部分の断面図である。
第４図は、内部遮蔽層の電気接続がなされた第３図のセンサ要素の領域の部分断面図である。
第５図および第６図は、種々の支持要素によって補強された第３図に従うセンサ要素部分を示す図である。
好ましい実施形態の説明
第３図には、ガラスセラミックスをベースとする精密タイプの圧力センサ用のセンサ要素の種々の部分が断面で示されている。ただし、これらの部分は、最終接合の前に、接合領域内のガラス材料を溶解するために炉内で加熱することによって互いの上に配置される。ここで、厚いハウス部分３’は、より厚い上部支持プレート１３とより薄い遮蔽プレート１５の二つの別個の円形セラミックプレートを含む。遮蔽プレート１５の一方の面には、その内面上の中央に、上述のように、薄い導電層の形をした一方のコンデンサ電極９が配置されている。遮蔽プレートの対向する他方の面には、面全体わたって広がり、かつ遮蔽プレートの役目をし、かつ接地導体に電気的に接続される導電層１７が設けられる。以下の説明を参照せよ。遮蔽層１７の上には、細かく砕かれた一般に有機物の結合剤によって保持されたガラス材料を含む接合層１８が設けられる。また、電気遮蔽層１７を具備する遮蔽プレート１５の表面と対向する対応する接合層１９が、より厚い支持プレート１３の表面上に設けられる。
円形ダイヤフラム７は、従来どおり、測定すべき圧力範囲に適合する厚さを有するように設計されており、中央において、その面の一方の面上に、第二のコンデンサ電極１１を構成する薄い層で被覆され、他方の面全体にわたって、薄い導電性遮蔽層２１で被覆される。遮蔽層２１も接地導体に接続される。
また、コンデンサ電極１１を具備する遮蔽プレート１５の端部の外側エッジにおいて、ガラス接合部を形成するガラス材料を含む領域２２が配置される。この領域２２は、軸方向において小さい延長部を有する円筒形リングの形状を有する。この延長部または高さは、ガラス接合部を加熱／形成した後、それぞれコンデンサ電極９および１１を支持または担持する遮蔽プレート１５の面とダイヤフラム７の面の間に所望の距離ができるように、一定の長さに正確に調節され、設置される。
上記のように、第３図に示される種々の部分は、適度の圧縮負荷のもとで炉内に配置され、加熱され、次いでガラス接合領域、すなわちそれぞれ遮蔽プレート１５の面全体および支持プレート１３の面全体にわたって設けた接合領域１８ならびに１９内の材料、および遮蔽プレート上の領域２２をつくり出す環状距離内の材料が溶解し、その結果有機結合剤が蒸発するか、または少なくともその大部分が消失または退去する。したがって、センサ要素１’は集積ユニットとして形成される。
遮蔽層１７および２１は、電子薄膜回路を製造する場合と同様に、従来の方法で付着されたまたは取り付けられた金の膜を含む。遮蔽層１７、２１は、１μｍまたはそれ以下の程度の大きさの代表的な厚さを有する。遮蔽プレート１５と支持プレート１３の間の接合層はそれぞれ５μｍ程度の厚みを有する。また、電極９、１１、および図には示されていない適切な印刷導体パターンから形成されたその接続部は、それぞれ電極９、１１が配置されている面上に、同じ周知の方法によって付着または被覆される。面全体にわたる接合領域１７、１９を形成する材料はそれぞれ、ドットまたはパターンの形で付着される。すなわち、最初にガラス材料を付着した場合に、ガラス材料のない領域またはチャネルが形成されるように付着される。それにより最終加熱の際に揮発性物質の退去または消失が促進され、したがってガスまたはその他の物質の封入物は形成されない。設計が適切でありかつ加熱プロセス中の温度が適切であれば、これらの層１７および１９によってつくり出された接合は、封入キャビティのない実質上均一なものが得られる。
完成したセンサ要素１’では、内側遮蔽層１７は、接地導体と容易に電気接触することができる位置には配置されないが、そのためには特別の配置が必要である。これを第４図に詳細に示す。したがって、スルーホール２３が上部支持プレート１３内に設けられる。このホールは、これらのプレートの二つの広い面間に延びる。遮蔽プレート１５のガラス接合領域１８内のこのホール２３の開口または口に対応する狭い領域内に、遮蔽プレート１５上の遮蔽層１７と導電性接触するはんだスズ２５が設けられる。したがって、すべてのアセンブリを圧縮および加熱する前に、上述したように、各部分を互いに対向して配置し、あるいはその端部に配置された２９のところに示される何らかの支持材料を有するホール２３内に電気導体２７を下方に導入する。ガラス接合領域を加熱または燃焼する場合、はんだスズは溶解し、電気導体２７と導電性接触するようになる。その場合、導体２７は接地される。
遮蔽プレート１５内のセラミックベース材料の厚さは、ダイヤフラム７の厚さと同じ程度の大きさを有するが、多くの場合、第３図に示されるようにより小さい。支持プレート１３上の接合層１９は、第４図に示されるように省略できる。ただし、遮蔽プレート１５と支持プレート１３の間のガラス接合部をつくり出すために、遮蔽プレート１５上の接合層１８のみが設けられる。
コンデンサプレート９および１１の近傍における電気的状態を均等または一様にするために、遮蔽プレートを非常に小さい厚さを有するように設計することが一層有利である。安定度は、上部支持プレート１３によってもたらされる。このようにして、浮遊容量の影響を最小にすることができ、さらに、出力信号の線形挙動からの残りの偏差を所望の形状に適合または調節することができる。したがって、複雑な補償電子部品を使用せずに構成され、かつ簡単な規格電子部品のみを含む圧力センサ内にセンサ要素を組み込むことができ、これによりセンサ要素、ハウジングまたはケーシング（図示せず）および関連する駆動電子部品を含む圧力センサ全体について、コストが低下しかつ電流消費が低下する。
非常に低い圧力を測定するのに使用される薄いダイヤフラムの場合、薄いダイヤフラムの周縁部分に強化（reinforcement）要素を取り付けることによって、ダイヤフラムをさらに強化することができる。これは、センサ要素内に含まれる各部分が第３図と同じ方法で示されている第５図および第６図に概略的に示されている。したがって、ハウス部分３’から背けられ、かつ圧力を測定すべき媒体に対向するダイヤフラム７の側に、その広い面の一方の上の周縁に環状突出部３２を有し、かつプレート３１のより中央に配置された内部領域内にスルーホール３３をさらに含むプレート３１の形をした強化要素が設けられる。カウンタプレート３１は、適切な材料、例えばそのセンサ要素１’の他の部分と同じガラスセラミック材料でできており、その場合、適切なガラスセラミック材料によってダイヤフラム上の遮蔽層２１に接合される。また、強化要素は、第５図に従うカウンタプレート３１上の環状突出部３２に対応する第６図に従う環状要素３１’によっても構成することができる。
次に、センサ要素を製造する場合の種々のステップについて手短に説明する。ガラスセラミックスなど電気絶縁材料の二つのプレート形部分、すなわちより厚い外側支持プレートと薄い遮蔽プレートとからハウス部分を製造し、ハウス部分の内側面である一方の面上に、すなわち薄い遮蔽プレートの内側に、適切なパターンの形で、導電材料を普通の薄膜方法などによって付着して、平坦面を有する第一のコンデンサ電極を形成する。主として同じ電気絶縁材料からプレートの形をしたダイヤフラムを製造し、その一方の面上、すなわち内面上に、同じく導電材料を適切なパターンの形で取付または付着して、同じく平坦面を有する第二のコンデンサ電極を形成する。コンデンサ電極が、互いに対向して配置され、互いに小さい距離をおいて配置されたそれらの平坦面を有し、その結果電極間の距離、特にその平坦面間の距離が変化した場合に、その静電容量が変化する電気的コンデンサが形成されるように、ハウス部分とダイヤフラムを互いに接合する。ハウス部分を構成する二つの部分を互いに接合し、次いで、それらの間に導電層を配置する。導電層は、それが第一のコンデンサ電極の平坦面に対して平行に延び、さらに第一のコンデンサ電極よりもかなり広い延長部を有するように配置する必要がある。第一のコンデンサ電極は、導電層がコンデンサ電極を囲むように、実質上導電層の中央配置内部領域のところにまたはそれに対向して配置する。追加の電気遮蔽のために、ダイヤフラムの外面上に、さらに導電層を配置できる。さらに、ダイヤフラムを安定させるために、環状プレートまたは環状突出部を有するプレートの形をした電気絶縁材料から作成した強化要素をダイヤフラムの外側の周縁のところの領域に取り付けることができる。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図２ｄ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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