Source: https://patents.google.com/patent/JPH06300650A/en
Timestamp: 2018-05-21 13:09:16
Document Index: 192384273

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JPH06300650A - Capacitive pressure sensor - Google Patents
JPH06300650A
JPH06300650A JP10725493A JP10725493A JPH06300650A JP H06300650 A JPH06300650 A JP H06300650A JP 10725493 A JP10725493 A JP 10725493A JP 10725493 A JP10725493 A JP 10725493A JP H06300650 A JPH06300650 A JP H06300650A
JP10725493A
JP2748079B2 (en )
Homare Masuda
誉 増田
隆 木原
重夫 木村
義之 石倉
PURPOSE: To allow highly accurate measurement of pressure over a wide pressure range by measuring the pressure difference in the form of variation of capacitance due to variation of the gap between a movable electrode and a fixed electrode formed at opposing diaphragm parts thereby suppressing the error caused by the fluctuation in the atmospheric environment and atmospheric pressure.
CONSTITUTION: The pressure sensor is set such that the measuring pressures P1 (e.g. atmospheric pressure) and P2 of environments 1 and 2 are applied, respectively, to diaphragm parts 2, 3. If P1>P2, the gap part within a cavity 9 between the diaphragm parts 2, 3 coupled through a plurality of posts 4 is displaced integrally depending on the pressure difference. Consequently, the gap between a movable electrode 8 and a fixed electrode 7 varies to cause variation in the capacitance of a capacitic structure constituted of the electrodes 7, 8 thus allowing measurement of pressure P2. Since the cavity 9 is evacuated or encapsulated with gas, permittivity is kept constant regardless of temperature variation and the pressure can be measured with no influence of dust particle.
【産業上の利用分野】本発明は、被測定圧力の変化を静電容量的に検出するダイアフラム構造の静電容量式圧力センサに関するものである。 The present invention relates to relates to a capacitive pressure sensor diaphragm structure for detecting a change of the measured pressure capacitively.
【従来の技術】従来、この種の静電容量式圧力センサとしては、図１８に断面で示すように凹部内に固定電極３ Conventionally, as a capacitive pressure sensor of this type, fixed electrodes 3 in the recess as shown in cross section in FIG. 18
１が形成されたパイレックスなどからなるカバーガラス３２と、表面側の凹部内に可動電極３３が形成されたシリコンウエハ３４とをその電極面を対向配置させてその周辺部分を陽極接合による接合部３５により接合させてダイアフラム部Ｄを構成したセンサ素子３６が提案されている。 A cover glass 32 made of 1 is formed Pyrex, joint 35 and its peripheral portion of the silicon wafer 34 in which the movable electrode 33 is formed in a recess in the surface side is disposed opposite the electrode surface by anodic bonding sensor element 36 constitute a diaphragm portion D by bonding it has been proposed by. なお、Ｐ１が測定圧力、Ｐ２が大気圧である。 Incidentally, P1 is the measured pressure, P2 is the atmospheric pressure.
【０００３】このように構成される静電容量式圧力センサは、測定圧力Ｐ１が増加すると、ダイアフラム部Ｄが変形し、固定電極３１と可動電極３３との間のギャップＧが変化し（この場合は狭くなり）、固定電極３１と可動電極３３とで構成されるコンデンサの容量値が変化し、この容量値を測定することにより、測定圧力Ｐ１を検出することができる。 [0003] The capacitive pressure sensor configured to, when the measured pressure P1 increases, the diaphragm portion D is deformed, the gap G between the fixed electrode 31 and movable electrode 33 changes (in this case the narrower than), the capacitance of the capacitor constituted by the fixed electrode 31 and movable electrode 33 changes, by measuring this capacitance value, it is possible to detect the measured pressure P1.
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このように構成された静電容量式圧力センサは、大気圧の湿度等の環境の変化が発生した場合、固定電極３１と可動電極３３との間のギャップＧ内の空気の誘電率が湿度などの変化に対応して変化し、これによって測定圧力以外の要因によりコンデンサ容量値が変化するという誤差要因が存在する。 [SUMMARY OF THE INVENTION However, capacitive pressure sensor constructed in this manner, if the change in the environment such as humidity of the atmospheric pressure is generated, between the fixed electrode 31 and the movable electrode 33 dielectric constant of air is changed in response to changes such as humidity in the gap G, thereby the error factor of the capacitor capacitance value changes are present due to factors other than the measured pressure.
【０００５】このような問題を解決したものとしては、 [0005] as having to solve such a problem,
湿度等の環境の変化により発生する誤差要因を取り除くためにレファレンスコンデンサを設けた静電容量式圧力センサが提案されている（特開昭６３−３０８５２９号公報）。 Capacitive pressure sensor having a reference capacitor to remove the error factors caused by environmental changes such as humidity has been proposed (JP 63-308529 JP). この静電容量式圧力センサは、測定圧力に応じて容量値が変化するセンシングコンデンサと、測定圧力が変化しても容量値が変化しないレファレンスコンデンサとを有して構成されており、センシングコンデンサとレファレンスコンデンサとの両電極間ギャップは同一の大気が導入されるため、湿度等の環境の変化により発生する誤差要因を取り除くことができる。 The capacitive pressure sensor includes a sensing capacitor capacitance value changes in response to the measured pressure, also the measurement pressure changes are constructed and a reference capacitor capacitance value does not change, and the sensing capacitor both the inter-electrode gap between the reference capacitor for the same air is introduced, it is possible to remove the error factors caused by environmental changes such as humidity.
【０００６】しかしながら、このように構成された静電容量式圧力センサは、コンデンサ電極表面の結露やコンデンサ電極内への微小な塵の混入が発生した場合の誤差要因を取り除くことができないという問題があった。 However, such capacitive pressure sensor constructed is impossible to remove the error factors in the case of incorporation of fine dust to the condensation and the capacitor electrode in the capacitor electrode surface has occurred there were. また、結露の発生は、圧力を測定する媒体の温度が大気温度より低い場合等には避けられない現象であり、塵の混入も大気圧用の圧力導入穴が存在する以上避けられない問題であった。 Further, occurrence of condensation is a phenomenon in which the temperature of the medium for measuring the pressure can not be avoided in such cases lower than the atmospheric temperature, with even mixing of dust inevitably more existing pressure introducing hole for atmospheric pressure problems there were. したがってこれらの問題は、圧力計測の誤差発生の原因となり、高精度で信頼性の高い圧力計測が不可能となるなどの問題があった。 Accordingly These problems cause errors occur in the pressure measurement, there is a problem such that reliable pressure measurement with high accuracy becomes impossible.
【０００７】したがって本発明は、前述した従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、結露および塵の問題を含めた大気環境の変化に影響されることなく、かつ大気圧の変動に起因する誤差がほとんど発生されることなく、しかも異種材料接合界面の残留応力の計時変化に起因する圧力計測誤差の少ない微圧から高圧までの圧力レンジを静電容量的に計測可能とした静電容量式圧力センサを提供することにある。 [0007] Accordingly, the present invention has been made to solve the conventional problems described above, and an object without being affected by changes in the atmospheric environment, including condensation and dust problems, and atmospheric pressure without error caused is almost occur variations in, moreover possible to measure from less finely pressure of the pressure measurement error caused by the change with time of different materials bonded interface residual stress pressure range to the high pressure capacitively and to provide a capacitive pressure sensors.
【課題を解決するための手段】このような目的を達成するために本発明は、ほぼ枠状に形成されたダイアフラム支持部を少なくとも一方に有し、かつ外部とは隔離された空洞部を介して対向配置された第１のダイアフラム部および第２のダイアフラム部と、この第１のダイアフラム部と第２のダイアフラム部との対向面に連結され、かつ空洞部を介して第１のダイアフラム部と第２のダイアフラム部とを支持固定する複数の柱と、第１のダイアフラム部および第２のダイアフラム部の対向面のいずれか一方の面に形成された可動電極と、空洞部内に可動電極と対向し、かつ複数の柱とは接触せずにほぼ平行に支持固定された固定電極とを備え、第１のダイアフラム部と第２のダイアフラム部との間の空洞部内において可動電極と固定電極との Means for Solving the Problems The present invention to achieve the above object, substantially has a frame shape formed diaphragm supporting portion on at least one, and through a cavity which is isolated from the outside a first diaphragm and a second diaphragm arranged opposite Te, the a first diaphragm coupled to the surface facing the second diaphragm portion, and a first diaphragm portion through the hollow portion a plurality of pillars for supporting and fixing the second diaphragm portion, and a movable electrode formed on one surface either of the opposing surfaces of the first diaphragm and the second diaphragm portion, the movable electrode and the counter in the cavity and, and the plurality of pillars and a fixed electrode that is substantially parallel to the supporting fixed without contacting, the movable electrode and the fixed electrode in the cavity between the first diaphragm portion and the second diaphragm portion にコンデンサ構造を形成したものである。 It is obtained by forming a capacitor structure.
【作用】本発明においては、測定圧力（例えば大気圧） [Action] In the present invention, the measured pressure (e.g. atmospheric pressure)
Ｐ１が第１のダイアフラム部に印加され、測定圧力Ｐ２ P1 is applied to the first diaphragm, the measured pressure P2
が第２のダイアフラム部に印加されるようにセットすることによって測定圧力Ｐ１と測定圧力Ｐ２とに圧力差が発生すると、第１のダイアフラム部および第２のダイアフラム部と複数の柱とが一体となって変位し、可動電極と固定電極との間の空洞部の間隙寸法が変化し、可動電極と固定電極とで構成されるコンデンサ構造の容量値が変化し、この容量値を測定することで測定圧力を知ることができる。 There the pressure difference between the measured pressure P1 and the measured pressure P2 by setting as applied to the second diaphragm portion is generated, the first diaphragm and the second diaphragm portion and a plurality of pillars To integrally become displaced, and gap size change in the cavity between the movable electrode and the fixed electrode, the capacitance of the capacitor structure configured with the movable electrode and the fixed electrode is changed, by measuring this capacitance value the measured pressure can be known.
【実施例】以下、図面を用いて本発明に実施例を詳細に説明する。 EXAMPLES Hereinafter, Examples of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. （実施例１）図１は、本発明による静電容量式圧力センサの一実施例による構成を示す図であり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ′線方向の断面図であり、図１（ｃ）はその動作を説明する断面図である。 (Example 1) FIG. 1 is a diagram showing a configuration according to an embodiment of the capacitive pressure sensor according to the present invention, FIG. 1 (a) is a plan view, FIG. 1 (b) FIGS. 1 (a) it is a cross-sectional view of line B-B 'direction, Fig. 1 (c) are sectional views for explaining the operation thereof. 図１（ａ）および図１（ｂ）において、１はほぼ枠体状に形成されたダイアフラム支持部、２，３はこのダイアフラム支持部１の両端開口端部にそれぞれ閉塞するように形成されたそれぞれ薄肉状の第１のダイアフラム部および第２のダイアフラム部である。 In FIGS. 1 (a) and 1 (b), 1 is a diaphragm support part formed substantially frame-like, 2 and 3 are formed so as to close both ends open end of the diaphragm supporting portion 1 each is a first diaphragm and a second diaphragm portion of the thin-walled.
【００１１】また、４はダイアフラム支持部１内で対向する第１のダイアフラム部２と第２のダイアフラム部３ [0011] 4 the first diaphragm portion 2 and the second diaphragm portion 3 facing in the diaphragm supporting portion 1
との対向面を多数個所にわたって連結して固定された複数の柱であり、これらの複数の柱４およびダイアフラム支持部１は、第２のダイアフラム部３と一体的に形成されて第１のダイアフラム部２に対して接合材を用いずに陽極接合により密着固定される構成となっている。 A plurality of posts which are fixedly connected over many locations the opposing surfaces of the, the plurality of pillars 4 and the diaphragm supporting portion 1, the second diaphragm portion 3 integrally formed with a first diaphragm It is configured to be tightly fixed by anodic bonding without using a bonding material with respect to part 2. なお、これらのダイアフラム支持部１，第１のダイアフラム部２および第２のダイアフラム部３は、例えばサファイア基板により形成されており、複数の柱４およびダイアフラム支持部１と第１のダイアフラム部２とは、サファイアの融点未満の温度においてサファイア基板同志を直接張り合わせることによって接合されて密着固定される構造となっている。 Note that these diaphragms supporting portion 1, the first diaphragm portion 2 and the second diaphragm portion 3 is formed of, for example, by the sapphire substrate, and a plurality of pillars 4 and the diaphragm supporting portion 1 first diaphragm 2 has a structure that is closely fixed are joined by laminating a sapphire substrate comrades direct at temperatures below the sapphire melting point.
【００１２】また、５，６はダイアフラム支持部１の内壁面に第１のダイアフラム部２および第２のダイアフラム部３にそれぞれ対向して支持固定された第１の固定電極支持板および第２の固定電極支持板、７はこの第１の固定電極支持板５と第２の固定電極支持板６との間に挟持されて形成された導電性薄膜からなる固定電極である。 Further, 5 and 6 are first fixed electrode supporting plate and a second that is respectively opposed to the support fixed to the first diaphragm portion 2 and the second diaphragm portion 3 on the inner wall surface of the diaphragm supporting portion 1 the fixed electrode supporting plate, 7 is a fixed electrode composed of a conductive thin film formed is sandwiched between the first fixed electrode supporting plate 5 and the second fixed electrode support plate 6. この固定電極７は薄膜で形成されており、第１の固定電極支持板５と第２の固定電極支持板６との間に挟持されて固定電極部を構成している。 The fixed electrode 7 is formed by a thin film constitutes a fixed electrode portion is sandwiched between the first fixed electrode supporting plate 5 and the second fixed electrode support plate 6. また、この固定電極部のダイアフラム支持部１への固定構造は、ダイアフラム支持部１の内壁に第１の固定電極支持板５および第２ The fixing structure of the diaphragm support part 1 of the stationary electrode portion is first fixed to an inner wall of the diaphragm supporting portion 1 electrode supporting plate 5 and the second
の固定電極支持板６の成膜時の内壁への回り込み成膜などにより形成される。 It is formed like a wraparound film formation on the inner wall at the time of film formation of the fixed electrode support plate 6. また、８は第２のダイアフラム部３の底面に固定電極７と対向して形成された導電性薄膜からなる可動電極である。 Also, 8 is a movable electrode made of a conductive thin film formed so as to face the fixed electrode 7 on the bottom surface of the second diaphragm portion 3.
【００１３】なお、第１の固定電極支持板５および第２ [0013] Note that the first fixed electrode supporting plate 5 and the second
の固定電極支持板６も前述と同様に例えばサファイアなどにより形成されている。 The fixed electrode supporting plate 6 is also formed by a similarly e.g. sapphire as described above. また、第２の固定電極支持板６と可動電極８との間のギャップＧはサブμｍ程度であり、この可動電極８と固定電極７とが対向する電極間の間隔は約１μｍ程度である。 Further, the gap G between the second fixed electrode supporting plate 6 and the movable electrode 8 is about sub [mu] m, distance between electrodes and the movable electrode 8 and the fixed electrode 7 are opposed is approximately 1 [mu] m. したがってこれらの可動電極８および固定電極７は、約１μｍ程度の電極間間隔を介して対向配置されてコンデンサ構造が形成され、容量式のセンサ素子が構成されている。 Therefore, these movable electrodes 8 and the fixed electrode 7, a capacitor structure is formed by oppositely arranged with an electrode spacing of about 1 [mu] m, capacitive sensor element is formed. さらにこのコンデンサ構造が形成されたダイアフラム支持部１内は、外部環境と隔離されて完全に密封されたキャビティ９が形成されており、このキャビティ９内には真空またはガスが封入される構造となっている。 Further the capacitor structure diaphragm supporting portion 1 which is formed, it is formed a cavity 9 that is completely sealed is isolated from the external environment, in this cavity 9 has a structure in which vacuum or gas is sealed ing.
【００１４】このように構成された静電容量式圧力センサは、環境１の測定圧力（例えば大気圧）Ｐ１が第１のダイアフラム部２に印加され、環境２の測定圧力Ｐ２が第２のダイアフラム部２に印加されるようにセットする。 [0014] capacitive pressure sensor constructed in this manner, the measured pressure (e.g. atmospheric pressure) P1 of the environment 1 is applied to the first diaphragm portion 2, the measured pressure P2 of the environment 2 second diaphragm set to be applied to the part 2. ここで測定圧力Ｐ１＞測定圧力Ｐ２の場合には、図１（ｃ）に示すように第１のダイアフラム部２に測定圧力Ｐ１が印加され、測定圧力Ｐ１と測定圧力Ｐ２とに圧力差が発生すると、柱４で連結されている第１のダイアフラム部２と第２のダイアフラム部３との間のキャビティ９内の間隙部分が圧力差に応じて一体となって変位し、これに伴って第２のダイアフラム部３に形成されている可動電極８も一体となって変位する。 In the case of where the measured pressure P1> measured pressure P2 is the first diaphragm portion 2 to the measured pressure P1 is applied as shown in FIG. 1 (c), a pressure difference is generated in the measured pressure P1 and the measured pressure P2 then, it displaced together gap portion in the cavity 9 between the first diaphragm portion 2 and the second diaphragm portion 3 which is connected with the pillar 4 in response to the pressure differential, the connection with this movable electrode 8 formed on the second diaphragm section 3 is also displaced together. これによって可動電極８と固定電極７との間の電極間間隔が変化し、 This inter-electrode gap between the fixed electrode 7 and the movable electrode 8 is changed,
可動電極８と固定電極７とで構成されるコンデンサ構造の容量値が変化するので、この容量値を測定することで測定圧力の計測が可能となる。 Since the capacitance of the capacitor structure configured with the movable electrode 8 and the fixed electrode 7 is changed, the measurement of the measured pressure becomes possible by measuring this capacitance value.
【００１５】このような構成によれば、キャビティ９内は真空またはガスが封入される構造となっているため、 According to this structure, since the cavity 9 has a structure in which vacuum or gas is sealed,
湿度等の環境が変化しても、可動電極８と固定電極７との間の誘電率は変化しないことになる。 Be varied environment such as humidity, the dielectric constant between the movable electrode 8 and the fixed electrode 7 will not change. また、使用雰囲気の塵や埃があっても、圧力計測に影響がないことは自明である。 Moreover, even if dust and dirt using atmosphere, it is obvious that there is no effect on the pressure measurement. さらに結露雰囲気で使用しても圧力計測に影響がないことも自明である。 It is obvious there is no effect on the pressure measurement is also used in further condensation atmosphere. したがって湿度等の環境の変化に起因する誤差が殆ど発生しない。 Therefore errors due to environmental changes such as humidity hardly occurs.
【００１６】また、通常は、キャビティ９内が封止されていると、大気圧の変動により、測定容量値が変化する。 [0016] Normally, when the cavity 9 is sealed, due to fluctuations in atmospheric pressure, measured capacitance value changes. 特に１Ｋｇ／ｃｍ -2程度以下の低圧力レンジの測定の場合には、大気圧変動は極めて大きな測定誤差になってしまう。 Especially in the case of 1Kg / cm -2 order following measuring low pressure range, the change in atmospheric pressure becomes very large measurement error. しかしながら、このような構成によれば、例えば大気圧が上昇して第１のダイアフラム部２および第２のダイアフラム部３を押しつぶそうという力が作用しても、多数本の柱４があるため、殆ど変形できず、大気圧の変動に対する誤差の発生が殆どない。 However, according to such a configuration, for example, even if the atmospheric pressure is a force that will crush the first diaphragm portion 2 and the second diaphragm portion 3 raised, because of the large number of posts 4 can not be hardly deformed, little occurrence of an error to changes in atmospheric pressure. したがって大気圧による影響が殆どない。 Therefore, there is almost no influence of the atmospheric pressure.
【００１７】さらにこのような構成によれば、圧力センサチップの主構成材料がサファイアガラス等の同一材料であり、かつチップ内の接合（第１のダイアフラム部２ [0017] Further according to this structure, the main constituent material of the pressure sensor chip are the same material, such as sapphire glass, and bonding the chip (first diaphragm 2
とダイアフラム支持部１との接合）が異種材料である接着材を使用していないため、チップ製作時に接合界面に応力の残留がなく、よって異種材料の接合の場合に発生する接合界面の残留応力の経時変化に起因する圧力計測誤差が発生し難い。 Since the bonding between the diaphragm supporting part 1) it does not use an adhesive which is different materials, there is no residual stress at the bonding interface during the chip fabrication, thus the residual stress at the bonding interface which occurs when bonding different materials pressure measurement errors due to aging hardly occurs in. したがって圧力計測誤差の経時変化が小さいなる。 Thus change over time in pressure measurement error is small.
【００１８】また、このような構成によれば、半導体プロセスと同様に基板内多数のチップ製作できるため、同じ品質のチップの大量生産が可能となり、低コスト化が可能となる。 [0018] According to this structure, since it many chips fabricated similarly the substrate and the semiconductor process, it is possible to mass-produce the same quality of chips, the cost can be reduced. したがって信頼性の高いチップの量産化が可能となる。 Thus mass production of highly reliable chip is possible.
【００１９】（実施例２）図２は、本発明による静電容量式圧力センサの他の実施例による構成を示す図であり、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ [0019] (Embodiment 2) FIG. 2 is a diagram showing a configuration according to another embodiment of the capacitive pressure sensor according to the present invention, FIG. 2 (a) is a plan view, FIG. 2 (b) Fig. B of 2 (a)
−Ｂ′線方向の断面図であり、図２（ｃ）はその動作を説明する断面図である。 -B 'line is a sectional view in a direction, FIG. 2 (c) are sectional views for explaining the operation thereof. 前述の図１と同一部分には同一符号を付してある。 The Figure 1 and identical parts of the previously described figures are given the same reference numerals. 図２（ａ）および図２（ｂ）において、実施例１と異なる点は、薄肉状の第１のダイアフラム部２の外面側には、第１のダイアフラム部２と対向する面に断面が凹状となる第１のギャップ１１ａおよびこの第１のギャップ１１ａに環境１と連通する溝状の圧力導入穴１１ｂがそれぞれ形成された過大保護機構としてのストッパ１１がその第１のギャップ１１ａ側を対向させ、接着配置されて設けられている。 In FIGS. 2 (a) and 2 (b), differs from the first embodiment, the thin-walled first outer surface of the diaphragm portion 2 of the cross section to the first diaphragm portion 2 and the opposing surfaces is concave It is opposed to the first gap 11a side thereof stopper 11 as a first gap 11a and the first over-protection mechanism grooved pressure introducing hole 11b which communicates with the environment 1 is formed respectively on the gap 11a to be is provided to be bonded positioned.
【００２０】また、同様に薄肉状の第２のダイアフラム部３の外面側には、第２のダイアフラム部３と対向する面に断面が凹状となる第２のギャップ１２ａおよびこの第２のギャップ１２ａに環境２と連通する溝状の圧力導入穴１２ｂがそれぞれ形成された過大保護機構としてのストッパ１２がその第２のギャップ１２ａ側を対向させ、接着配置されて設けられている。 Further, similarly to the outer surface side of the second diaphragm portion 3 thin-walled, the second gap 12a and the second gap 12a whose cross section on a surface facing the second diaphragm portion 3 is concave environment 2 and communicating with the groove-shaped pressure introducing hole 12b has the stopper 12 as excessive protection mechanism formed respectively are opposed to the second gap 12a side, provided is bonded disposed.
【００２１】このような構成においては、環境１の測定圧力（例えば大気圧）Ｐ１が第１の圧力導入穴１１ｂから第１のギャップ１１ａ内に導入されて第１のダイアフラム部２に印加され、環境２の測定圧力Ｐ２が第２の圧力導入穴１２ｂから第２のギャップ１２ａ内に導入されて第２のダイアフラム部２に印加されて前述した実施例１と同様に測定圧力Ｐ１と測定圧力Ｐ２とに圧力差が発生すると、図２（ｃ）に示すように柱４で連結されている第１のダイアフラム部２と第２のダイアフラム部３との間のキャビティ９内の間隙部分が圧力差に応じて一体となって変位すし、これによって可動電極８と固定電極７との間の電極間間隔が変化し、可動電極８と固定電極７とで構成されるコンデンサ構造の容量値が変化するので、この容量値を [0021] In such a configuration, the measured pressure (e.g., atmospheric) environment 1 P1 is applied to the first diaphragm portion 2 is introduced from the first pressure introducing hole 11b in the first gap 11a, environmental 2 measured pressure P2 is a second similarly measured pressure as in example 1 described above is applied to the second diaphragm 2 is introduced into the second gap 12a from the pressure introducing hole 12b P1 and the measured pressure P2 When bets pressure difference is generated in the gap portion pressure differential in the cavity 9 between the first diaphragm portion 2 and the second diaphragm portion 3 which is connected with the pillar 4 as shown in FIG. 2 (c) displacement sushi together, whereby the inter-electrode spacing between the fixed electrode 7 and the movable electrode 8 changes, the capacitance of the capacitor structure configured with the movable electrode 8 and the fixed electrode 7 is changed in accordance with the since, this capacitance value 定することで測定圧力の計測が可能となる。 It is possible to measure the measured pressure by the constant.
【００２２】このような構成によれば、第１のダイアフラム部２および第２のダイアフラム部３の外面側にそれぞれストッパ１１およびストッパ１２を設けたことにより、両方向からの過大圧力の印加に対して第１のダイアフラム部２および第２のダイアフラム部３が機械的に保護されるので、信頼性を向上させることができる。 According to such a configuration, by providing the stopper 11 and the stopper 12, respectively on the outer surface side of the first diaphragm portion 2 and the second diaphragm portion 3, with respect to the application of excessive pressure from both directions since the first diaphragm portion 2 and the second diaphragm portion 3 is mechanically protected, thereby improving the reliability. 特に１００ｍｍＨ 2 Ｏレンジ程度の微圧レンジでの測定においては過大圧力保護機構が必要であることから、その効果が極めて大である。 From it is necessary overpressure protection mechanisms, particularly in the measurement in the fine pressure range of about 100 mm H 2 O range, the effect is very large.
【００２３】（実施例３）図３は、本発明による静電容量式圧力センサのさらに他の実施例による構成を示す図であり、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は図３（ａ） [0023] (Embodiment 3) FIG. 3 is a diagram further illustrating a configuration according to another embodiment of the capacitive pressure sensor according to the present invention, FIG. 3 (a) is a plan view, FIG. 3 (b) Figure 3 (a)
のＢ−Ｂ′線方向の断面図であり、前述の図２と同一部分には同一符号を付してある。 It is a cross-sectional view of line B-B 'direction, in FIG. 2 the same parts as described above are denoted by the same reference numerals. 同図において、実施例２ In the figure, Example 2
と異なる点は、固定電極７が第１の固定電極支持板５と第２の固定電極支持板６とで挟持された固定電極部のダイアフラム支持部１への固定構造および第１のストッパ１１の第１のギャップ１１ａ′，第２のストッパ１２の第２のギャップ１２ａ′の相対的な大きさが異なっている。 Differs from, the fixed electrode 7 of the first fixed electrode supporting plate 5 and the second fixed electrode support plate of the fixed electrode portion that is sandwiched between the 6 into the diaphragm supporting portion 1 fixed structure and the first stopper 11 the first gap 11a ', a second gap 12a of the second stopper 12' relative sizes of different.
【００２４】すなわち固定電極７が第１の固定電極支持板５と第２の固定電極支持板６とで挟持された固定電極部の固定構造は、図示したように第２のダイアフラム部３の底面周辺部に形成されている残留犠牲層１３上に支持固定されている。 [0024] That fixing structure of the fixed electrode portion fixed electrode 7 is sandwiched between the first fixed electrode supporting plate 5 and the second fixed electrode supporting plate 6, the bottom surface of the second diaphragm portion 3 as shown It is supported fixed on the residual sacrificial layer 13 formed in the peripheral portion. また、第１のギャップ１１ａ′および第２のギャップ１２ａ′がキャビィティ９の全表面積よりも小さくして形成され、断面で見て残留犠牲層１３ The first gap 11a 'and the second gap 12a' is formed to be smaller than the total surface area of ​​Kyabyiti 9, the residual sacrificial layer when viewed in cross-section 13
の内側になる大きさで形成されている。 It is formed with a size consisting of the inside of. したがって第１ Therefore, the first
のダイアフラム部２および第２のダイアフラム部３の可動部は、断面で見て第１のギャップ１１ａ′および第２ The movable portion of the diaphragm portion 2 and the second diaphragm portion 3, the first gap 11a 'and the second in cross-sectional view
のギャップ１２ａ′内の範囲となる。 The range of the gap 12a 'of.
【００２５】このような構成によれば、固定電極部を第２のダイアフラム部３の底面周辺部に形成されている残留犠牲層１３上に支持固定させたことにより、固定電極部のダイアフラム支持部２への固定面積が大きくなるので、機械的な固定強度が大きくなり、固定電極部が強固に支持固定されることになる。 According to this structure, by which is supported fixed to the fixed electrode portion on the second diaphragm portion 3 of the bottom surface near the residual sacrificial layer is formed on the portion 13, the diaphragm supporting portion of the fixed electrode portion since the fixed area of ​​the 2 increases, mechanical fixing strength is increased, fixed electrode is to be firmly supported and fixed.
【００２６】（実施例４）図４は、本発明による静電容量式圧力センサの他の実施例による構成を示す図であり、図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＢ [0026] (Embodiment 4) FIG. 4 is a diagram showing a configuration according to another embodiment of the capacitive pressure sensor according to the present invention, FIG. 4 (a) is a plan view, FIG. 4 (b) FIG. 4 B of (a)
−Ｂ′線方向の断面図であり、前述の図２と同一部分には同一符号を付してある。 -B 'line is a sectional view in a direction, in FIG. 2 the same parts as described above are denoted by the same reference numerals. 同図において、実施例２と異なる点は、固定電極７が第１の固定電極支持板５と第２ In the figure, the second embodiment differs from, the fixed electrode 7 and the first fixed electrode supporting plate 5 second
の固定電極支持板６とで挟持された固定電極部のダイアフラム支持部２への固定構造および第１のストッパ１１ Fixed structure and the first stopper 11 of the fixed electrode supporting plate of the fixed electrode portion that is sandwiched between the 6 diaphragm support 2
の第１のギャップ１１ａ′，第２のストッパ１２の第２ Second first gap 11a ', a second stopper 12
のギャップ１２ａ′の相対的な大きさが異なっている。 The relative size of the gap 12a 'is different.
【００２７】すなわち固定電極部のダイアフラム支持部１への固定構造は、図示したようにダイアフラム支持部１の底面周辺部に密着して形成されて支持固定されている。 [0027] That structure for fixing the diaphragm supporting portion 1 of the fixed electrode portion is supported and fixed is formed in close contact with the bottom peripheral portion of the diaphragm supporting portion 1 as shown. また、第１のストッパ１１の第１のギャップ１１ In addition, the first gap 11 of the first stopper 11
ａ′および第２のストッパ１２の第２のギャップ１２ The second gap of a 'and the second stopper 12 12
ａ′がキャビィティ９の全表面積よりも小さくして形成され、断面で見て固定電極部の周辺がキャビィティ９の底面周辺部に密着している部分の内側になる大きさで形成されている。 a 'is formed to be smaller than the total surface area of ​​Kyabyiti 9, it is formed in the periphery of the fixed electrode portion as viewed in cross-section on the inside of a portion in close contact with the bottom periphery of Kyabyiti 9 size. したがって第１のダイアフラム部２および第２のダイアフラム部３の可動部は、断面で見て第１ Therefore the movable portion of the first diaphragm portion 2 and the second diaphragm portion 3, a in cross-sectional view 1
のギャップ１１ａ′および第２のギャップ１２ａ′内の範囲となる。 A gap 11a 'and the second gap 12a' ranges within.
【００２８】このような構成においても、固定電極部が前述した実施例３とほぼ同等の補強構造が得られ、前述と全く同様な効果が得られる。 [0028] In such a configuration, fixed electrode is substantially the same reinforcing structure obtained in Example 3 described above is obtained exactly the same effect as described above.
【００２９】（実施例５）図５は、本発明による静電容量式圧力センサの他の実施例による構成を示す図であり、図５（ａ）は平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＢ [0029] (Embodiment 5) FIG. 5 is a diagram showing a configuration according to another embodiment of the capacitive pressure sensor according to the present invention, FIG. 5 (a) is a plan view, FIG. 5 (b) FIG. 5 B of (a)
【００３０】すなわち固定電極部のダイアフラム支持部１への固定構造は、図示したように第２のダイアフラム部３の底面周辺部に段差１４を設け、この段差１４上に固定電極部の周辺部が密着して形成されて支持固定されている。 [0030] That structure for fixing the diaphragm supporting portion 1 of the fixed electrode portion, as shown a step 14 provided on the bottom surface peripheral portion of the second diaphragm section 3, the peripheral portion of the fixed electrode portion on the step 14 is It is supported fixedly formed in close contact with. また、第１のストッパ１１の第１のギャップ１ In addition, the first gap 1 of the first stopper 11
１ａ′および第２のストッパ１２の第２のギャップ１２ Second gap 1a 'and the second stopper 12 12
ａ′の相対的な大きさは、第１のギャップ１１ａ′および第２のギャップ１２ａ′がキャビィティ９よりも小さく、キャビィティ９の段差１４の内側になる大きさで形成されている。 a 'relative sizes of the first gap 11a' and the second gap 12a 'is smaller than Kyabyiti 9, it is formed in a size that is inside the step 14 of Kyabyiti 9. したがって第１のダイアフラム部２および第２のダイアフラム部３の可動部は、断面で見て第１ Therefore the movable portion of the first diaphragm portion 2 and the second diaphragm portion 3, a in cross-sectional view 1
【００３１】このような構成においても、前述した実施例３とほぼ同等の固定電極部の補強構造が得られ、前述と全く同様な効果が得られる。 [0031] In such a configuration, substantially reinforcing structure comparable fixed electrode portion is obtained as in Example 3 described above is obtained exactly the same effect as described above.
【００３２】（実施例６）図６は、本発明による静電容量式圧力センサの他の実施例による構成を示す図であり、図６（ａ）は平面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＢ [0032] (Embodiment 6) FIG. 6 is a diagram showing a configuration according to another embodiment of the capacitive pressure sensor according to the present invention, FIGS. 6 (a) is a plan view, FIG. 6 (b) Fig. of 6 (a) B
【００３３】すなわち固定電極部のダイアフラム支持部１への固定構造は、図示したようにキャビィティ９の周辺部に配置されている複数本の柱４の側面に固定電極部が接合されて支持固定されている。 [0033] That structure for fixing the diaphragm supporting portion 1 of the fixed electrode portion is supported and fixed stationary electrode portion plural sides of the column 4 are disposed on the periphery of the Kyabyiti 9 as shown is bonded ing. また、第１のストッパ１１の第１のギャップ１１ａ′および第２のストッパ１２の第２のギャップ１２ａ′の相対的な大きさは、第１のギャップ１１ａ′および第２のギャップ１２ａ′がキャビィティ９よりも小さく、固定電極部が接合している複数本の柱４の内側になる大きさで形成されている。 The first relative size of the gap 11a 'and the second gap 12a of the second stopper 12' of the first stopper 11, the first gap 11a 'and the second gap 12a' is Kyabyiti less than 9, and is formed in a size fixed electrode is inside of the plurality of pillars 4 which are joined.
したがって第１のダイアフラム部２および第２のダイアフラム部３の可動部は、断面で見て第１のギャップ１１ Therefore the movable portion of the first diaphragm portion 2 and the second diaphragm portion 3, the first gap 11 as viewed in cross-section
ａ′および第２のギャップ１２ａ′内の範囲となる。 The a 'and a second gap 12a' ranges within.
【００３４】このような構成においても、前述した実施例３とほぼ同等の固定電極部の補強構造が得られ、前述と全く同様な効果が得られる。 [0034] In such a configuration, substantially reinforcing structure comparable fixed electrode portion is obtained as in Example 3 described above is obtained exactly the same effect as described above.
【００３５】（実施例７）図７は、本発明による静電容量式圧力センサの他の実施例による構成を示す図であり、図７（ａ）は平面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＢ [0035] (Embodiment 7) FIG. 7 is a diagram showing a configuration according to another embodiment of the capacitive pressure sensor according to the present invention, FIGS. 7 (a) is a plan view, FIG. 7 (b) Fig. 7 B of (a)
−Ｂ′線方向の断面図であり、前述の図２と同一部分には同一符号を付してある。 -B 'line is a sectional view in a direction, in FIG. 2 the same parts as described above are denoted by the same reference numerals. 同図において、実施例２と異なる点は、可動電極８の固定構造が異なっている。 In the figure differs from the second embodiment is different from the fixed structure of the movable electrode 8.
【００３６】すなわち可動電極８の固定構造は、図示したようにキャビィティ９中央部において、柱４の側面に可動電極８が接合されて固定されている。 [0036] That fixing structure of the movable electrode 8, the Kyabyiti 9 central As illustrated, the movable electrode 8 is fixedly joined to the side surface of the column 4.
【００３７】このような構成においては、第１のダイアフラム部２および第２のダイアフラム部３にそれぞれ圧力Ｐ１および圧力Ｐ２が印加された場合のダイアフラム部可動部の変位は、中心部が最大であるため、図示したように第１のダイアフラム部２および第２のダイアフラム部３の中心部の複数本の柱４の側面に可動電極８を接合することで計測感度（圧力変化に対する容量値の変化）をさらに大きくすることができる。 [0037] In such a configuration, the displacement of the diaphragm portion movable unit when the first diaphragm portion 2 and the second, respectively the pressure in the diaphragm portion 3 P1 and the pressure P2 is applied, the center portion is at maximum Therefore, the measurement sensitivity by bonding the movable electrode 8 on the side surfaces of the plurality of pillars 4 in the center of the first diaphragm portion 2 and the second diaphragm portion 3 as shown (change in the capacitance value with respect to pressure change) it is possible to further increase.
【００３８】このような構成によれば、前述した実施例２の効果に加えて高感度の圧力計測が可能となる。 [0038] According to such a configuration, it is possible to pressure measurement of high sensitivity in addition to the effect of Embodiment 2 described above.
【００３９】図８〜図１７は、図２に示す静電容量式圧力センサの製造方法の一実施例を説明する各工程の断面図である。 [0039] FIGS. 8 17 is a cross-sectional view of each step of explaining an embodiment of a method for manufacturing a capacitive pressure sensor shown in FIG. まず、図８に示すように少なくとも一方の面が鏡面仕上げされた板厚の比較的厚い第１のサファイア基板２１にウェットエッチング，ドライエッチングまたは研削などの方法により穴加工を行い、鏡面仕上げされた一方の面に第２のギャップ１２ａとしての所定形状の凹部２１ａおよび第２の圧力導入穴１２ｂとしての溝２ First, a hole drilling in relatively thick first sapphire substrate 21 in which at least one surface of the plate thickness is mirror-finished as shown in FIG. 8 wet etching, by a method such as dry etching or grinding, is mirror-finished groove 2 as concave 21a and the second pressure introduction hole 12b having a predetermined shape as a second gap 12a on one surface
１ｂをそれぞれ形成して第２のストッパ１２を製作する。 1b the fabricating second stopper 12 formed respectively. この場合、第１のサファイア基板２１の鏡面（以下、各工程で説明する全てのサファイア基板の鏡面も含む）は、表面粗さＲａ＜１ｎｍ程度のものである。 In this case, the mirror surface of the first sapphire substrate 21 (hereinafter, also includes a mirror of all the sapphire substrate as described in each step) are those surface roughness Ra <about 1 nm.
【００４０】次に図９に示すように表面側に凹部２１ａ [0040] Then the recess 21a on the surface side as shown in FIG. 9
および溝２１ｂが形成された第１のサファイア基板２１ And first sapphire substrate 21 where the groove 21b is formed
上に少なくとも一方の面が鏡面仕上げされた板厚の比較的厚い第２のサファイア基板２２をその鏡面側を対向させて直接接合により張り合わせる。 At least one surface of laminating by bonding directly to face the mirror side a relatively thick second sapphire substrate 22 of thickness that is mirror-finished on. この場合、第１のサファイア基板２１の鏡面と第２のサファイア基板２２の鏡面との面同志をクラス１０以下程度のクリーンな雰囲気中で接着剤を使用せずに室温で張り合わせる。 In this case, bonded together at room temperature without the use of adhesives and the mirror surface of the first sapphire substrate 21 faces each other with the mirror surface of the second sapphire substrate 22 in a clean atmosphere of the degree class 10 or less. その後、２００〜１３００℃程度の熱処理を行うことにより、強固に接合される。 Thereafter, by performing heat treatment at about 200-1,300 ° C., it is firmly bonded. なお、この熱処理は大気中，真空中または不活性ガス雰囲気中で行っても良い。 Incidentally, the heat treatment atmosphere may be performed in a vacuum or in an inert gas atmosphere.
【００４１】また、第１のサファイア基板２１と第２のサファイア基板２２との接合は、接合面に一方または両方にガラス層を設けて室温で貼り合わせ、その後、１０ Further, the first sapphire substrate 21 bonded to the second of the sapphire substrate 22 is bonded at room temperature the glass layer provided on one or both joint surface, then 10
０℃〜２００℃程度に加熱して接合しても良い。 Heated to about 0 ° C. to 200 DEG ° C. may be joined. また、 Also,
一方の接合面にシリコン薄膜を、他方の接合面にパイレックス薄膜をそれぞれ形成し、陽極接合により接合しても良い。 The silicon thin film on one of the bonding surfaces, Pyrex thin film is formed respectively on the other joint surface, it may be bonded by anodic bonding.
【００４２】次に図１０に示すように凹部２１ａおよび溝２１ｂが形成されていない第２のサファイア基板２２ [0042] Then no recesses 21a and grooves 21b are formed as shown in FIG. 10 the second sapphire substrate 22
の反対側の外面を所定の厚さに研磨する。 Polishing the other side of the outer surface of a predetermined thickness. この場合、第２のサファイア基板２２の研磨は、ウェットエッチング，ドライエッチングまたは研削などの方法で行っても良いが、この研磨面は鏡面であることが必要である。 In this case, the polishing of the second sapphire substrate 22, wet etching may be performed by a method such as dry etching or grinding, this polished surface is required to be a mirror surface.
【００４３】次に図１１に示すようにこの第２のサファイア基板２２の表面にウェットエッチングまたはドライエッチング法により、複数の柱４およびキャビィテイ９ [0043] Then by wet etching or dry etching method to the surface of this second sapphire substrate 22 as shown in FIG. 11, a plurality of pillars 4 and Kyabyitei 9
を同時に形成する。 At the same time to form.
【００４４】次に図１２に示すように第２のサファイア基板２２のキャビィテイ９の底面に導電性薄膜を成膜し、パターニングを行って所用形状の可動電極８を形成する。 [0044] then deposited a conductive thin film on the bottom of Kyabyitei 9 of the second sapphire substrate 22 as shown in FIG. 12, a movable electrode 8 of Shoyo shape by patterning. この導電性薄膜の成膜は、通常の半導体プロセスで用いられているドライ成膜であるＣＶＤ，真空蒸着， Deposition of the conductive thin film, CVD is a dry deposition which is commonly used in semiconductor processes, vacuum deposition,
スパッタリング法などにより形成することができる。 It can be formed by sputtering or the like. 次キャビィテイ９の底面に形成された可動電極８上にＣＶ CV on the movable electrode 8 formed on the bottom surface of the next Kyabyitei 9
Ｄ，真空蒸着またはスパッタリング法などにより前述した残留犠牲層１３となる第１の犠牲層２３を積層形成する D, and laminated a first sacrificial layer 23 composed of the residual sacrificial layer 13 described above by a vacuum deposition or sputtering
【００４５】次に図１３に示すように第１の犠牲層２３ [0045] Then, as shown in FIG. 13 the first sacrificial layer 23
上に同一の方法により前述した第２の固定電極支持板６ Second fixed electrode supporting plate described above by the same method above 6
としての第１の絶縁層２４をＣＶＤ，真空蒸着，スパッタリング法などにより積層形成した後、この第１の絶縁層２４上にＣＶＤ，真空蒸着，スパッタリング法などにより導電性薄膜を成膜し、パターンニングを行って固定電極パターン２５を形成する。 After laminating formed by a first CVD insulating layer 24, vacuum deposition, sputtering as, CVD, vacuum deposition, a conductive thin film by sputtering is deposited on the first insulating layer 24, the pattern performing training to form the fixed electrode pattern 25. この場合、この固定電極パターン２５は第２のサファイア基板２２のキャビィテイ９の底面に形成されている可動電極８と対向する部分に形成する。 In this case, the fixed electrode patterns 25 are formed on the portion facing the movable electrode 8 formed on the bottom surface of Kyabyitei 9 of the second sapphire substrate 22. 引き続き、この固定電極パターン２５上に前述した方法と同一の方法により第１の固定電極支持板５としての第２の絶縁層２６を積層形成する。 Subsequently, the stacked form the second insulating layer 26 as a first fixed electrode support plate 5 by the method same as the method described above on the fixed electrode pattern 25.
【００４６】次に図１４に示すように第２のサファイア基板２２のキャビィテイ９内に形成された第１の絶縁層２４，固定電極パターン２５および第２の絶縁層２６からなる積層構造を、各柱４の周辺部分をウェットエッチングまたはドライエッチング法によって除去し、犠牲層エッチング用穴としての開口部２７を形成する。 [0046] Next the first insulating layer 24 formed on Kyabyitei 9 of the second sapphire substrate 22 as shown in FIG. 14, a multilayer structure composed of the fixed electrode patterns 25 and the second insulating layer 26, the the peripheral portion of the pillar 4 is removed by wet etching or dry etching to form an opening 27 as well sacrificial layer etching.
【００４７】次に図１５に示すようにこの犠牲層エッチング用開口部２７からウェットエッチング法により第２ [0047] Then the second by wet etching from the sacrificial layer etching opening 27 as shown in FIG. 15
のサファイア基板２２の底面に形成されている第１の犠牲層２３を除去する。 Removing the first sacrificial layer 23 formed on the bottom surface of the sapphire substrate 22. この場合、固定電極パターン２５ In this case, the fixed electrode patterns 25
は、第２のサファイア基板２２のキャビィテイ９の周辺部に第１の絶縁層２４および第２の絶縁層２６が成膜時に接合されているため、第１の犠牲層２３の除去後には図示したように第１の絶縁層２４と第２の絶縁層２６との間に挟持されて浮いた構造となる。 Since the first insulating layer 24 and the second insulating layer 26 is bonded during film formation at the periphery of Kyabyitei 9 of the second sapphire substrate 22, after removal of the first sacrificial layer 23 shown as it will be clamped by floating structure between the first insulating layer 24 and the second insulating layer 26.
【００４８】次に図１６に示すように前述した図８〜図１０で説明した方法と同様な方法により少なくとも一方の面が鏡面仕上げされた板厚の比較的厚い第３のサファイア基板２８にウェットエッチング，ドライエッチングまたは研削などの方法により穴加工を行い、鏡面仕上げされた一方の面に第１のギャップ１１ａとしての所定形状の凹部２８ａおよび第１の圧力導入穴１１ｂとしての溝部２８ｂをそれぞれ形成して第１のストッパー１１をする。 [0048] Next wet in FIGS. 8 to at least one surface is relatively thick plate thickness is mirror-finished by the same method as described in 10 the third sapphire substrate 28 described above, as shown in FIG. 16 respectively etching performs hole drilling by a method such as dry etching or grinding, a groove 28b as concave 28a and the first pressure introduction hole 11b having a predetermined shape as the first gap 11a on one surface which is mirror-finished the first stopper 11 in. 引き続き、この凹部２８ａおよび溝部２８ｂが形成された第３のサファイア基板２８の表面に少なくとも一方の面が鏡面仕上げされた板厚の比較的薄い第４のサファイア基板２９を前述した方法と同一の直接接合などの方法により張り合わせて第１のダイアフラム支持部２ Subsequently, a third direct at least one surface on the surface of the sapphire substrate 28 is the same as the method described above a relatively thin fourth sapphire substrate 29 of thickness that is mirror-finished in that the recess 28a and the groove 28b is formed the first diaphragm by bonding by a method such as joining support 2
【００４９】次に図１７に示すように図１５で形成した第２のサファイア基板２２の表面側に図１６で形成した第４のサファイア基板２９の表面側を対向させ、前述した直接接合などの方法により張り合わせることにより、 [0049] Next is opposed surface side of the fourth of the sapphire substrate 29 formed in FIG. 16 to the surface side of the second of the sapphire substrate 22 formed in FIG. 15 as shown in Figure 17, such as direct bonding described above by bonded together by the method,
前述の図２に示したような容量式センサ構造が完成される。 Capacitive sensor structure as shown in FIG. 2 described above is completed.
【００５０】このような製造方法によれば、第１のダイアフラム部２と第２のダイアフラム部３とが同一部材で形成することができるので、容量式センサ素子が簡単かつ容易に製作できる。 [0050] According to such a manufacturing method, it is possible to the first diaphragm portion 2 and the second diaphragm portion 3 is formed in the same member, capacitive sensor element can be simply and easily manufactured.
【００５１】なお、前述した実施例においては、ダイアフラム支持部１，第１のダイアフラム部２，第２のダイアフラム部３および柱４などからなるチップ構造をサファイアを用いて形成した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばシリコン， [0051] In the embodiment described above, the diaphragm supporting portion 1, the first diaphragm portion 2, a case has been described in which the tip structure made of the second diaphragm portion 3 and a column 4 is formed using a sapphire the present invention is not limited thereto, for example, silicon,
パイレックス，石英ガラスなどの電気絶縁性を有する異種材料を用いても同様に構成することができる。 Pyrex, even with different materials having electrical insulation properties such as quartz glass can be similarly configured.
【００５２】この場合、第１のダイアフラム部２と第２ [0052] in this case, the first of the diaphragm part 2 the second
のダイアフラム部３との接合は、シリコンとパイレックスとの場合は陽極接合などにより、石英ガラス同志の場合は前述したサファイア同志の接合と同様な直接貼り合わせなどにより、また、材料を選ばない接合法としては、低融点ガラスなどを接着層として用いる接合などがある。 The bonding of the diaphragm portion 3, the anodic bonding in the case of silicon and Pyrex, due similar direct bonding and bonding of sapphire comrades described above in the case of quartz glass comrades, The bonding method agnostic material the, or the like joining the like low-melting glass as an adhesive layer.
【００５３】また、前述した実施例においては、チップ構造をサファイアを用いて形成したが、異種材料で構成した場合でも、構造が同一であれば、本発明に属する。 [0053] In the embodiment described above has formed the tip structure with a sapphire, even when configured in different materials, if the structure is the same, belongs to the present invention.
この場合、同一材料であることの利点である接合界面の残留応力の経時変化に起因する圧力計測誤差が発生しないという効果以外は前述と同様の効果が得られる。 In this case, other than the effect of the pressure measurement error due to the aging of the residual stress in the bonding interface is an advantage of being the same material does not occur the same effect as described above can be obtained.
【００５４】また、前述した実施例においては、固定電極７を支持する固定電極部を第１の固定電極支持板５と第２の固定電極支持板６とにより構成したが、第１の固定電極支持板５および第２の固定電極支持板６のいずれか一方で構成しても前述と同様の効果が得られる。 [0054] In the embodiment described above, it is constituted by a fixed electrode portion for supporting the fixed electrode 7 and the first fixed electrode supporting plate 5 and the second fixed electrode supporting plate 6, the first fixed electrode It is constituted by either one of the support plate 5 and the second fixed electrode supporting plate 6 the same effect as described above can be obtained.
【００５５】また、前述した実施例においては、固定電極部を薄膜プロセスで形成した場合について説明したが、サファイア基板または石英ガラス基板を研磨などの方法により薄く研磨して形成しても前述と同様な効果が得られる。 [0055] Further, in the embodiment described above, although the fixed electrode portion has been described as being formed by a thin film process, similar to the above be formed by polishing thinned by a method such as polishing a sapphire substrate or a quartz glass substrate such effects can be obtained.
【００５６】また、前述した実施例においては、チップ構造をほぼ正方形状に形成した場合について説明したが、長方形または丸形などの他の形状で構成しても前述と同様な効果が得られる。 [0056] In the embodiment described above has been described as being formed in a substantially square shape and tip structure, be formed of other shapes, such as rectangular or round same effect as described above can be obtained.
【００５７】また、前述した実施例においては、キャビティの形状をほぼ正方形状に形成した場合について説明したが、長方形または丸形などの他の形状で構成しても前述と同様な効果が得られる。 [0057] Further, in the embodiment described above has described the case of forming the shape of the cavity in the substantially square shape, it is formed of other shapes, such as rectangular or round obtain the same effect as described above .
【００５８】また、前述した実施例においては、柱の形状をほぼ正方形の角柱体で形成した場合について説明したが、長方形または丸形などの柱体または筒体など他の形状で構成しても前述と同様な効果が得られる。 [0058] In the embodiment described above has described the case of forming the shape of pillars substantially square prismatic body, be formed by other shapes such as pillar or tubular body, such as rectangular or round above and the same effect can be obtained.
【００５９】また、前述した実施例においては、柱の数および配置を１種類の場合について説明したが、柱の数は本実施例より増減させても前述と同様な効果が得られる。 [0059] In the embodiment described above, the description has been given of the one the number and arrangement of posts, the number of pillars be increased or decreased from the present embodiment is obtained the same effect as described above.
結露および塵を含む大気環境の変化に影響されることなく、かつ大気圧力の変動に起因する誤差がほとんど発生することなく、しかも異種材料接合界面の残留応力の経時変化に起因する圧力形成測誤差の少ない、微圧から高圧までの圧力レンジを計測可能となるとともに高精度で信頼性の高い圧力計測が可能となるなどの極めて優れた効果が得られる。 Condensation and without being affected by changes in atmospheric environment, including dust and without errors due to variations in atmospheric pressure is mostly generated, moreover measuring pressure formed due to aging of different materials bonded interface residual stress error less, excellent effects such as high pressure measurement reliability with high accuracy with the pressure range allows measurement of a micro-pressure to a high pressure is possible is obtained.
【図１】本発明による静電容量式圧力センサの一実施例による構成を示す図である。 Is a diagram showing a configuration according to an embodiment of the capacitive pressure sensor according to the invention; FIG.
【図２】本発明による静電容量式圧力センサの他の実施例による構成を示す図である。 Is a diagram showing a configuration according to another embodiment of the capacitive pressure sensor according to the invention, FIG.
【図３】本発明による静電容量式圧力センサのさらに他の実施例による構成を示す図である。 Is a diagram further illustrating a configuration according to another embodiment of the capacitive pressure sensor according to the present invention; FIG.
【図４】本発明による静電容量式圧力センサの他の実施例による構成を示す図である。 Is a diagram showing a configuration according to another embodiment of the capacitive pressure sensor according to the present invention; FIG.
【図５】本発明による静電容量式圧力センサの他の実施例による構成を示す図である。 Is a diagram showing a configuration according to another embodiment of the capacitive pressure sensor according to the present invention; FIG.
【図６】本発明による静電容量式圧力センサの他の実施例による構成を示す図である。 6 is a diagram showing a configuration according to another embodiment of the capacitive pressure sensor according to the present invention.
【図７】本発明による静電容量式圧力センサの他の実施例による構成を示す図である。 7 is a diagram showing a configuration according to another embodiment of the capacitive pressure sensor according to the present invention.
【図８】図２に示す静電容量式圧力センサの製造方法の一実施例を説明する工程の一断面図である。 8 is an sectional view of a process for explaining an embodiment of a capacitive pressure method for manufacturing a sensor shown in FIG.
【図９】図８に引き続く工程の断面図である。 9 is a cross-sectional view of a step subsequent to FIG.
【図１０】図９に引き続く工程の断面図である。 Is a cross-sectional view illustrating a process subsequent to FIG. 10 FIG.
【図１１】図１０に引き続く工程の断面図である。 11 is a cross-sectional view of a subsequent step in FIG.
【図１２】図１１に引き続く工程の断面図である。 It is a cross-sectional view of FIG. 12 subsequent to FIG. 11 step.
【図１３】図１２に引き続く工程の断面図である。 13 is a cross-sectional view of a subsequent step in FIG.
【図１４】図１３に引き続く工程の断面図である。 14 is a cross-sectional view of a subsequent step in FIG.
【図１５】図１４に引き続く工程の断面図である。 It is a cross-sectional view of FIG. 15 subsequent to FIG. 14 step.
【図１６】図１５に引き続く工程の断面図である。 16 is a cross-sectional view of a step subsequent to FIG. 15.
【図１７】図１６に引き続く工程の断面図である。 17 is a cross-sectional view of a step subsequent to FIG. 16.
【図１８】従来の静電容量式圧力センサの構成を説明する断面図である。 18 is a cross-sectional view illustrating a structure of a conventional capacitive pressure sensor.
１ ダイアフラム支持部 ２ 第１のダイアフラム部 ３ 第２のダイアフラム部 ４ 柱 ５ 第１の固定電極支持板 ６ 第２の固定電極支持板 ７ 固定電極 ８ 可動電極 ９ キャビィテイ １１ 第１のストッパ １１ａ 第１のギャップ １１ａ′ 第１のギャップ １２ 第２のストッパ １１ａ 第２のギャップ １１ａ′ 第２のギャップ １２ 残留犠牲層 １３ 段差 Ｐ１ 測定圧力 Ｐ２ 測定圧力 Ｇ ギャップ 1 the diaphragm supporting portion 2 first diaphragm portion 3 and the second diaphragm portion 4 poster 5 first fixed electrode supporting plate 6 and the second fixed electrode support plate 7 fixed electrode 8 movable electrode 9 Kyabyitei 11 first first stopper 11a gap 11a 'first gap 12 and the second stopper 11a second gap 11a' second gap 12 remaining sacrificial layer 13 step P1 measured pressure P2 measured pressure G gap
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 増田 誉 神奈川県藤沢市川名一丁目12番２号 山武 ハネウエル株式会社藤沢工場内 ────────────────────────────────────────────────── ─── of the front page continued (72) inventor Homare Masuda Fujisawa, Kanagawa Prefecture Kawana chome 12th No. 2 Yamatake Honeywell Co., Ltd. Fujisawa in the factory
【請求項１】 ほぼ枠状に形成されたダイアフラム支持部を少なくとも一方に有し、かつ外部とは隔離された空洞部を介して対向配置された第１のダイアフラム部および第２のダイアフラム部と、 前記第１のダイアフラム部と第２のダイアフラム部との対向面に連結され、かつ前記空洞部を介して前記第１のダイアフラム部と第２のダイアフラム部とを支持固定する複数の柱と、 前記第１のダイアフラム部および第２のダイアフラム部の対向面のいずれか一方の面に形成された可動電極と、 前記空洞部内に前記可動電極と対向し、かつ前記複数の柱とは接触せずにほぼ平行に支持固定された固定電極と、を備え、 前記第１のダイアフラム部と第２のダイアフラム部との間の前記空洞部内において前記可動電極と固定電極との間にコンデンサ 1. A has a diaphragm support part formed substantially in a frame shape on at least one, and the first diaphragm and the second diaphragm portion which are oppositely arranged with a cavity which is isolated from the outside a plurality of pillars for supporting and fixing the said first diaphragm and the second diaphragm section and the and the first diaphragm portion is connected to the surface facing the second diaphragm portion, and through the cavity, said first diaphragm and the second diaphragm portion movable electrode formed on one side of the opposing faces of, the aforementioned movable electrode and the counter in the cavity, and not in contact with the plurality of posts capacitor between the movable electrode and the fixed electrode in substantially parallel to the support fixed stationary electrode comprises, in said cavity between said first diaphragm and the second diaphragm portion 造を形成したことを特徴とする静電容量式圧力センサ。 Capacitive pressure sensor, characterized in that the formation of the granulation.
【請求項２】 請求項１において、前記第１のダイアフラム部および第２のダイアフラム部はサファイア基板からなり、前記空洞部がサファイア基板同志を対向して密着接合されることにより形成されたことを特徴とする静電容量式圧力センサ。 2. The method of claim 1, said first diaphragm and the second diaphragm portion comprises a sapphire substrate, wherein the cavity is formed by being closely bonded to face sapphire substrate comrades capacitive pressure sensor characterized.
【請求項３】 請求項１において、前記固定電極は薄膜状に形成されることを特徴とする静電容量式圧力センサ。 3. The method of claim 1, capacitive pressure sensors, wherein the fixed electrode is formed as a thin film.
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