JP2001083030A - 静電容量型圧力センサ - Google Patents
静電容量型圧力センサInfo
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- JP2001083030A JP2001083030A JP26182099A JP26182099A JP2001083030A JP 2001083030 A JP2001083030 A JP 2001083030A JP 26182099 A JP26182099 A JP 26182099A JP 26182099 A JP26182099 A JP 26182099A JP 2001083030 A JP2001083030 A JP 2001083030A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 小型で安価な静電容量型圧力センサを提供す
ること。 【解決手段】 ダイアフラム部３５を有するシリコン基
板３２と固定電極３７を有するガラス基板３３とが空洞
部３６を介して接合されてなり、外周の浮遊容量をシー
ルドすると同時に、キャップ機能も合せ持った金属製の
ベローズ４２を具備する。
ること。 【解決手段】 ダイアフラム部３５を有するシリコン基
板３２と固定電極３７を有するガラス基板３３とが空洞
部３６を介して接合されてなり、外周の浮遊容量をシー
ルドすると同時に、キャップ機能も合せ持った金属製の
ベローズ４２を具備する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一方の基板に形成
された電極部及び他方の基板に形成されたダイアフラム
部とが空洞部を介して対向するセンサチップを備えた静
電容量型圧力センサに関する。
された電極部及び他方の基板に形成されたダイアフラム
部とが空洞部を介して対向するセンサチップを備えた静
電容量型圧力センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】図３に、水位センサとして静電容量型圧
力センサを用いる一例の断面図を示し、図４に、静電容
量型圧力センサの一例の外観斜視図を示し、図５に、静
電容量型圧力センサの一例の断面図（図４のＢ−Ｂ’）
を示す。
力センサを用いる一例の断面図を示し、図４に、静電容
量型圧力センサの一例の外観斜視図を示し、図５に、静
電容量型圧力センサの一例の断面図（図４のＢ−Ｂ’）
を示す。
【０００３】図３に示すように、水位センサとして静電
容量型圧力センサを用いる時は、容器１１の底面に静電
容量型圧力センサ１２を設けて、水量に対応した大きさ
で、水が容器底面に及ぼす圧力を静電容量型圧力センサ
で検出し、圧力を水位に変換して水位を測定する。
容量型圧力センサを用いる時は、容器１１の底面に静電
容量型圧力センサ１２を設けて、水量に対応した大きさ
で、水が容器底面に及ぼす圧力を静電容量型圧力センサ
で検出し、圧力を水位に変換して水位を測定する。
【０００４】図４、図５に示すように、静電容量型圧力
センサは、第１の基板であるガラス基板１４上に固定電
極１８が形成され、第２の基板であるシリコンを基板１
３に、圧力に応じて変形するダイアフラム部１６が形成
されている。
センサは、第１の基板であるガラス基板１４上に固定電
極１８が形成され、第２の基板であるシリコンを基板１
３に、圧力に応じて変形するダイアフラム部１６が形成
されている。
【０００５】シリコン基板１３とガラス基板１４とは、
その一部において接合されており、これによって、ダイ
アフラム部１６の下側には、空洞部１７が形成されてい
る。これらシリコン基板１３及びガラス基板１４によっ
て、センサチップ１５が構成され、センサチップ１５
は、ガラス基板１４によってケース２４上に接着されて
いる。
その一部において接合されており、これによって、ダイ
アフラム部１６の下側には、空洞部１７が形成されてい
る。これらシリコン基板１３及びガラス基板１４によっ
て、センサチップ１５が構成され、センサチップ１５
は、ガラス基板１４によってケース２４上に接着されて
いる。
【０００６】また、センサチップ１５を構成するガラス
基板１４及びセンサチップ１５が配置されたケース２４
に大気圧導入用、または被測定圧力と比較する圧力を導
入するための貫通孔２１及び２２が形成されている。
基板１４及びセンサチップ１５が配置されたケース２４
に大気圧導入用、または被測定圧力と比較する圧力を導
入するための貫通孔２１及び２２が形成されている。
【０００７】ケース２４には、モールド成型時に一体に
作製されたリード端子２５が配置されており、リード端
子２５と固定電極１８とは、リード線２０によって電気
的に接続されている。
作製されたリード端子２５が配置されており、リード端
子２５と固定電極１８とは、リード線２０によって電気
的に接続されている。
【０００８】センサチップ１５には、横穴（図示せず）
が設けられ、これによって固定電極１８が電気的に外部
に引き出される。
が設けられ、これによって固定電極１８が電気的に外部
に引き出される。
【０００９】空洞部１７とセンサチップ外領域とを隔離
するため、横穴は封止剤１９によって封止されている。
そして、ケース２４に、センサチップ１５を圧力が伝達
するように、穴を空けてあるシールド板２６で覆い、被
測定圧力導入のためにシリコーンオイル２７をケース２
４に入れて、膜２８の張ってあるモールド材のキャップ
２３とは超音波溶着によってシールされている。
するため、横穴は封止剤１９によって封止されている。
そして、ケース２４に、センサチップ１５を圧力が伝達
するように、穴を空けてあるシールド板２６で覆い、被
測定圧力導入のためにシリコーンオイル２７をケース２
４に入れて、膜２８の張ってあるモールド材のキャップ
２３とは超音波溶着によってシールされている。
【００１０】シリコン基板１３には、空洞部１７を形成
する凹部分（深さ１０ミクロン以下に設定する）が、あ
らかじめエッチングにより形成されている。
する凹部分（深さ１０ミクロン以下に設定する）が、あ
らかじめエッチングにより形成されている。
【００１１】センサチップは、シリコン基板１３とガラ
ス基板１４を陽極接合により一体化した後、シリコン基
板１３をエッチングすることにより、シリコン基板１３
にダイアフラム部１６を形成し、完成させている。
ス基板１４を陽極接合により一体化した後、シリコン基
板１３をエッチングすることにより、シリコン基板１３
にダイアフラム部１６を形成し、完成させている。
【００１２】上記した工程は、量産上複数のセンサチッ
プを同時に生産するために、複数のセンサチップが平面
状に連なったウェハの状態で進められる。
プを同時に生産するために、複数のセンサチップが平面
状に連なったウェハの状態で進められる。
【００１３】エッチング（ダイアフラム形成）後は、水
洗と真空オーブンでの乾燥を繰り返して、空洞部内を十
分洗浄し、複数のセンサチップが平面状に連なったウエ
ハを粘着性樹脂シートに張り、ダイシングして、それぞ
れのセンサチップ単体に切り分ける。
洗と真空オーブンでの乾燥を繰り返して、空洞部内を十
分洗浄し、複数のセンサチップが平面状に連なったウエ
ハを粘着性樹脂シートに張り、ダイシングして、それぞ
れのセンサチップ単体に切り分ける。
【００１４】また、ダイシング後も、水洗と乾燥をし
て、センサチップができあがる。
て、センサチップができあがる。
【００１５】図５に示す静電容量型圧力センサでは、膜
２８に圧力が加わると、シリコンオイルを介してダイア
フラム部１６に圧力が加わり、空洞内圧力との圧力差の
大きさに応じて可動電極を構成するダイアフラム部１６
が変形する。
２８に圧力が加わると、シリコンオイルを介してダイア
フラム部１６に圧力が加わり、空洞内圧力との圧力差の
大きさに応じて可動電極を構成するダイアフラム部１６
が変形する。
【００１６】ダイアフラム部１６の変形によって、ダイ
アフラム部１６と固定電極１８との間のギャップが変化
することになる。
アフラム部１６と固定電極１８との間のギャップが変化
することになる。
【００１７】ここで、ダイアフラム部１６と固定電極１
８との間には、ｃ＝ξ（Ａ／ｄ）の関係がある。なお、
ｃは静電容量、ξは空気の誘電率、Ａは電極面積、ｄは
電極間ギャップ幅である。
８との間には、ｃ＝ξ（Ａ／ｄ）の関係がある。なお、
ｃは静電容量、ξは空気の誘電率、Ａは電極面積、ｄは
電極間ギャップ幅である。
【００１８】従って、ギャップ幅の変化によって静電容
量が変化することになり、さらに、圧力とギャップとの
間には一定の相関関係があるから、静電容量を検出する
ことによって圧力を知ることができる。
量が変化することになり、さらに、圧力とギャップとの
間には一定の相関関係があるから、静電容量を検出する
ことによって圧力を知ることができる。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、水位
センサとして静電容量型圧力センサを用いる場合、被測
定圧力を膜を通じてシリコーンオイルを介して、センサ
チップのダイアフラム部に、圧力を伝えセンシングさせ
ている。しかし、従来の静電容量型圧力センサでは、シ
リコーンオイルを介したり、センサチップを覆うように
シールド板が必要になっており、大型、複雑化して、価
格的にも高くなるという問題がある。
センサとして静電容量型圧力センサを用いる場合、被測
定圧力を膜を通じてシリコーンオイルを介して、センサ
チップのダイアフラム部に、圧力を伝えセンシングさせ
ている。しかし、従来の静電容量型圧力センサでは、シ
リコーンオイルを介したり、センサチップを覆うように
シールド板が必要になっており、大型、複雑化して、価
格的にも高くなるという問題がある。
【００２０】本発明は、このような問題点を解決すべく
なされたもので、小型化で、安価な静電容量型圧力セン
サを提供することにある。
なされたもので、小型化で、安価な静電容量型圧力セン
サを提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】本発明は、電極部が形成
された第１の基板と、圧力に応じて変形するダイアフラ
ム部が形成された第２の基板とを有し、前記ダイアフラ
ム部と前記電極部とが空洞部を介して互いに対向するよ
うに前記第１及び前記第２の基板とが接合されたセンサ
チップを備えた静電容量型圧力センサにおいて、ベロー
ズを介して圧力を伝達する静電容量型圧力センサであ
る。
された第１の基板と、圧力に応じて変形するダイアフラ
ム部が形成された第２の基板とを有し、前記ダイアフラ
ム部と前記電極部とが空洞部を介して互いに対向するよ
うに前記第１及び前記第２の基板とが接合されたセンサ
チップを備えた静電容量型圧力センサにおいて、ベロー
ズを介して圧力を伝達する静電容量型圧力センサであ
る。
【００２２】また、本発明は、前記ベローズが浮遊容量
のシールド板と封止用キャップとを兼ねていることを上
記の静電容量型圧力センサである。
のシールド板と封止用キャップとを兼ねていることを上
記の静電容量型圧力センサである。
【００２３】また、本発明は、前記ベローズが金属から
なる上記の静電容量型圧力センサである。
なる上記の静電容量型圧力センサである。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下に、本発明に係わるベローズ
がシールド機能を兼ねている静電容量型圧力センサの実
施の形態を、図１、図２を用いて説明する。
がシールド機能を兼ねている静電容量型圧力センサの実
施の形態を、図１、図２を用いて説明する。
【００２５】図１に、本発明のベローズがシールド機能
を兼ねている静電容量型圧力センサの一例の外観斜視図
を示し、図２に、本発明のステンレスのベロースがシー
ルド機能を兼ねている静電容量型圧力センサの一例の断
面図（図１のＡ−Ａ’）を示す。
を兼ねている静電容量型圧力センサの一例の外観斜視図
を示し、図２に、本発明のステンレスのベロースがシー
ルド機能を兼ねている静電容量型圧力センサの一例の断
面図（図１のＡ−Ａ’）を示す。
【００２６】基本的な構成は、図５に示されている従来
例の静電容量型圧力センサと同様である。
例の静電容量型圧力センサと同様である。
【００２７】本実施の形態では、図１、図２に示すよう
に、ケース４３にステンレスのベロース４２をシール接
着する。
に、ケース４３にステンレスのベロース４２をシール接
着する。
【００２８】ベローズ４２に、圧力が加わると空気を介
して、ダイアフラム部３５に圧力が加わり、空洞内圧力
との圧力差の大きさに応じて可動電極を構成するダイア
フラム部３５が変形する。
して、ダイアフラム部３５に圧力が加わり、空洞内圧力
との圧力差の大きさに応じて可動電極を構成するダイア
フラム部３５が変形する。
【００２９】従って、ギャップ幅の変化によって 静電
容量が変化することになり、さらに圧力とギャップの間
には一定の相関関係があるから、静電容量を検出するこ
とによって圧力を知ることができる。
容量が変化することになり、さらに圧力とギャップの間
には一定の相関関係があるから、静電容量を検出するこ
とによって圧力を知ることができる。
【００３０】なお、この実施の形態では、ベローズの材
質としてステンレスをあげているが、電気伝導性の良い
金属があれば、これに限らず、外周からの浮遊容量をシ
ールド除去する能力を備えた材質であれば良い。
質としてステンレスをあげているが、電気伝導性の良い
金属があれば、これに限らず、外周からの浮遊容量をシ
ールド除去する能力を備えた材質であれば良い。
【００３１】更に又、本実施の形態では、ステンレスベ
ローズで封止された内側を空気としているが、従来通り
シリコーンオイル等の圧力伝達媒体を封入しても良いこ
とはいうまでもない。
ローズで封止された内側を空気としているが、従来通り
シリコーンオイル等の圧力伝達媒体を封入しても良いこ
とはいうまでもない。
【００３２】
【発明の効果】本発明によれば、ステンレスのベローズ
により圧力を伝達することにより、ベローズがシールド
機能を兼ねている小型で、安価な静電容量型圧力センサ
を提供することができる。
により圧力を伝達することにより、ベローズがシールド
機能を兼ねている小型で、安価な静電容量型圧力センサ
を提供することができる。
【図１】本発明のベローズがシールド機能を兼ねている
静電容量型圧力センサの一例を示す外観斜視図。
静電容量型圧力センサの一例を示す外観斜視図。
【図２】本発明のベローズがシールド機能を兼ねている
静電容量型圧力センサの一例を示す図１のＡ−Ａ断面
図。
静電容量型圧力センサの一例を示す図１のＡ−Ａ断面
図。
【図３】水位センサとして静電容量型圧力センサを用い
る一例を示す断面図。
る一例を示す断面図。
【図４】静電容量型圧力センサを用いる一例を示す外観
斜視図。
斜視図。
【図５】静電容量型圧力センサを用いる一例を示す図４
のＢ−Ｂ断面図。
のＢ−Ｂ断面図。
１１ 容器 １２ 静電容量型圧力センサ １３ シリコン基板 １５ センサチップ １６ ダイアフラム部 １７ 空洞部 １８ 固定電極 １９ 封止材 ２０ リード線 ２１ 貫通孔 ２２ 貫通孔 ２３ キャップ ２４ ケース ２５ リード端子 ２６ シールド板 ２７ シリコーンオイル ２８ 膜 ３１ 静電容量型圧力センサ ３２ シリコン基板 ３３ ガラス基板 ３４ センサチップ ３５ ダイアフラム部 ３６ 空洞部 ３７ 固定電極 ３８ 封止材 ３９ リード線 ４０ 貫通孔 ４１ 貫通孔 ４２ ベローズ ４３ ケース ４４ リード端子
Claims (3)
- 【請求項１】 電極部が形成された第１の基板と、圧力
に応じて変形するダイアフラム部が形成された第２の基
板とを有し、前記ダイアフラム部と前記電極部とが空洞
部を介して互いに対向するように前記第１及び前記第２
の基板とが接合されたセンサチップを備えた静電容量型
圧力センサにおいて、ベローズを介して圧力を伝達する
ことを特徴とする静電容量型圧力センサ。 - 【請求項２】 前記ベローズが浮遊容量のシールド板と
封止用キャップとを兼ねていることを特徴とする請求項
１記載の静電容量型圧力センサ。 - 【請求項３】 前記ベローズが金属からなることを特徴
とする請求項１または２記載の静電容量型圧力センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26182099A JP2001083030A (ja) | 1999-09-16 | 1999-09-16 | 静電容量型圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26182099A JP2001083030A (ja) | 1999-09-16 | 1999-09-16 | 静電容量型圧力センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001083030A true JP2001083030A (ja) | 2001-03-30 |
Family
ID=17367192
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26182099A Pending JP2001083030A (ja) | 1999-09-16 | 1999-09-16 | 静電容量型圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001083030A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102636301A (zh) * | 2012-04-28 | 2012-08-15 | 无锡永阳电子科技有限公司 | 一种粘贴传感器芯片的方法 |
| KR20130087426A (ko) | 2012-01-27 | 2013-08-06 | 가부시키가이샤 와코무 | 정전용량방식 압력센싱 반도체 디바이스 |
| EP2624104A2 (en) | 2012-02-06 | 2013-08-07 | Wacom Co., Ltd. | Position indicator |
| CN104101456A (zh) * | 2013-04-11 | 2014-10-15 | 苏州敏芯微电子技术有限公司 | 压力传感器介质隔离封装结构 |
| CN110608842B (zh) * | 2018-06-15 | 2021-07-02 | 苹果公司 | 水检测压力传感器 |
| CN114348952A (zh) * | 2022-03-16 | 2022-04-15 | 东南大学 | 一种mems压力传感器封装结构 |
-
1999
- 1999-09-16 JP JP26182099A patent/JP2001083030A/ja active Pending
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9117933B2 (en) | 2012-01-27 | 2015-08-25 | Wacom Co., Ltd. | Capacitive pressure sensing semiconductor device |
| EP2631625A2 (en) | 2012-01-27 | 2013-08-28 | Wacom Co., Ltd. | Capacitive pressure sensing semiconductor device |
| KR20130087426A (ko) | 2012-01-27 | 2013-08-06 | 가부시키가이샤 와코무 | 정전용량방식 압력센싱 반도체 디바이스 |
| US8841735B2 (en) | 2012-01-27 | 2014-09-23 | Wacom Co., Ltd. | Capacitive pressure sensing semiconductor device |
| US9702778B2 (en) | 2012-02-06 | 2017-07-11 | Wacom Co., Ltd. | Position indicator |
| KR20130090833A (ko) | 2012-02-06 | 2013-08-14 | 가부시키가이샤 와코무 | 위치지시기 |
| EP2624104A2 (en) | 2012-02-06 | 2013-08-07 | Wacom Co., Ltd. | Position indicator |
| US9063025B2 (en) | 2012-02-06 | 2015-06-23 | Wacom Co., Ltd. | Position indicator |
| US9778123B2 (en) | 2012-02-06 | 2017-10-03 | Wacom Co., Ltd. | Position indicator |
| US10101228B2 (en) | 2012-02-06 | 2018-10-16 | Wacom Co., Ltd. | Position indicator |
| CN102636301A (zh) * | 2012-04-28 | 2012-08-15 | 无锡永阳电子科技有限公司 | 一种粘贴传感器芯片的方法 |
| CN104101456A (zh) * | 2013-04-11 | 2014-10-15 | 苏州敏芯微电子技术有限公司 | 压力传感器介质隔离封装结构 |
| CN110608842B (zh) * | 2018-06-15 | 2021-07-02 | 苹果公司 | 水检测压力传感器 |
| US11525752B2 (en) | 2018-06-15 | 2022-12-13 | Apple Inc. | Water detecting pressure sensors |
| CN114348952A (zh) * | 2022-03-16 | 2022-04-15 | 东南大学 | 一种mems压力传感器封装结构 |
| CN114348952B (zh) * | 2022-03-16 | 2022-05-20 | 东南大学 | 一种mems压力传感器封装结构 |
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