JP3339565B2 - 圧力センサ - Google Patents
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- electrode
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- pressure sensor
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/12—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in capacitance, i.e. electric circuits therefor
-
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- G01—MEASURING; TESTING
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- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
- G01L9/0072—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance
- G01L9/0075—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance using a ceramic diaphragm, e.g. alumina, fused quartz, glass
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、静電容量の変化
を検出することで圧力を計測する圧力センサに関する。
を検出することで圧力を計測する圧力センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】静電容量を検出することで圧力を検出す
る容量式の圧力センサチップがある。この圧力センサチ
ップは、所定の空間を備えた基板と、その基板の空間上
に配置されたダイヤフラムとから筐体が構成され、その
基板に配置された固定電極と、ダイヤフラムに固定され
た可動電極とを備えている。ここで、ダイヤフラムが圧
力を受けて変形することで、可動電極と固定電極の間隔
が変化してその間の静電容量が変化する。その静電容量
の変化に基づき、ダイヤフラムの受けた圧力が測定でき
る。このような圧力センサチップにおいて、筐体を構成
している基板及びダイヤフラムに、サファイア（人造コ
ランダム）を用いたものが提案されている。サファイア
を筐体に用いることで、測定対象が腐食性を有している
物流体であっても、その物流体を直接ダイヤフラムに受
けてその圧力を測定することが可能となる。
る容量式の圧力センサチップがある。この圧力センサチ
ップは、所定の空間を備えた基板と、その基板の空間上
に配置されたダイヤフラムとから筐体が構成され、その
基板に配置された固定電極と、ダイヤフラムに固定され
た可動電極とを備えている。ここで、ダイヤフラムが圧
力を受けて変形することで、可動電極と固定電極の間隔
が変化してその間の静電容量が変化する。その静電容量
の変化に基づき、ダイヤフラムの受けた圧力が測定でき
る。このような圧力センサチップにおいて、筐体を構成
している基板及びダイヤフラムに、サファイア（人造コ
ランダム）を用いたものが提案されている。サファイア
を筐体に用いることで、測定対象が腐食性を有している
物流体であっても、その物流体を直接ダイヤフラムに受
けてその圧力を測定することが可能となる。
【０００３】図４は、そのような圧力センサチップの構
成を示す斜視図（ａ）および平面図（ｂ）である。この
圧力センサチップは、まず、基台４０１の主表面中央部
に容量室４０１ａが形成されている。また、この容量室
４０１ａを取り巻くリム部４０１ｂ主表面には、ダイヤ
フラム４０２が接合されている。この、ダイヤフラム４
０２により、容量室４０１ａは密閉空間とされている。
そして、基台４０１およびダイヤフラム４０２は、サフ
ァイアから形成されている。
成を示す斜視図（ａ）および平面図（ｂ）である。この
圧力センサチップは、まず、基台４０１の主表面中央部
に容量室４０１ａが形成されている。また、この容量室
４０１ａを取り巻くリム部４０１ｂ主表面には、ダイヤ
フラム４０２が接合されている。この、ダイヤフラム４
０２により、容量室４０１ａは密閉空間とされている。
そして、基台４０１およびダイヤフラム４０２は、サフ
ァイアから形成されている。
【０００４】また、基台４０１の容量室４０１ａには、
固定電極４０３が固定されて配置されている。また、ダ
イヤフラム４０２の容量室４０１ａ側には、固定電極４
０３に対向して可動電極４０４が固定されている。この
可動電極４０４は、ダイヤフラム４０２のほぼ中央部に
配置されている。また、ダイヤフラム４０２の容量室４
０１ａ側に、固定電極４０３に対向して参照電極４０５
が固定されている。この参照電極４０５は、固定電極４
０３を取り巻くように配置されている。また、例えば、
可動電極４０４は、容量室４０１ａの周辺部において、
基台４０１を貫通して配置されているピン４０６に接続
している。
固定電極４０３が固定されて配置されている。また、ダ
イヤフラム４０２の容量室４０１ａ側には、固定電極４
０３に対向して可動電極４０４が固定されている。この
可動電極４０４は、ダイヤフラム４０２のほぼ中央部に
配置されている。また、ダイヤフラム４０２の容量室４
０１ａ側に、固定電極４０３に対向して参照電極４０５
が固定されている。この参照電極４０５は、固定電極４
０３を取り巻くように配置されている。また、例えば、
可動電極４０４は、容量室４０１ａの周辺部において、
基台４０１を貫通して配置されているピン４０６に接続
している。
【０００５】以上のように構成された圧力センサチップ
では、固定電極４０３と可動電極４０４とでコンデンサ
ーが形成された状態となっている。そして、ダイヤフラ
ム４０２が外部より圧力を受けてその中央部が基台４０
１方向に反れば、固定電極４０３と可動電極４０４との
間隔が変化するため、その間の容量が変化する。そし
て、その容量変化を、例えばピン４０６などを介して検
出すれば、ダイヤフラム４０２に受けた圧力を検出する
ことができる。
では、固定電極４０３と可動電極４０４とでコンデンサ
ーが形成された状態となっている。そして、ダイヤフラ
ム４０２が外部より圧力を受けてその中央部が基台４０
１方向に反れば、固定電極４０３と可動電極４０４との
間隔が変化するため、その間の容量が変化する。そし
て、その容量変化を、例えばピン４０６などを介して検
出すれば、ダイヤフラム４０２に受けた圧力を検出する
ことができる。
【０００６】ところで、ダイヤフラム４０２に設けた参
照電極４０５と固定電極４０３との間にも容量が形成さ
れている。ただし、参照電極４０５は、リム部４０１ｂ
に近い所に設けられているため、ダイヤフラム４０２の
反りによる変位量は、中央部に配置された可動電極４０
４より小さいものとなる。ここで、容量室４０１ａ内の
空気は、湿度によって誘電率が変化する。そしてその変
化により、これら電極間に発生する容量も変化すること
になる。しかし、固定電極４０３と参照電極４０５との
間の容量変化を基準として固定電極４０３と可動電極４
０４との間の容量変化をとらえれば、容量室４０１ａの
空気の誘電率が変化しても、ダイヤフラム４０２の変位
量はばらつき無く検出できるようになる。
照電極４０５と固定電極４０３との間にも容量が形成さ
れている。ただし、参照電極４０５は、リム部４０１ｂ
に近い所に設けられているため、ダイヤフラム４０２の
反りによる変位量は、中央部に配置された可動電極４０
４より小さいものとなる。ここで、容量室４０１ａ内の
空気は、湿度によって誘電率が変化する。そしてその変
化により、これら電極間に発生する容量も変化すること
になる。しかし、固定電極４０３と参照電極４０５との
間の容量変化を基準として固定電極４０３と可動電極４
０４との間の容量変化をとらえれば、容量室４０１ａの
空気の誘電率が変化しても、ダイヤフラム４０２の変位
量はばらつき無く検出できるようになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述した基板やダイヤ
フラムに用いるサファイアは、価格の面や入手がし易い
などのことにより、主表面がＲ面である基板を使用する
ことになる。サファイア結晶のＲ面は、図５に示すよう
に、Ｃ面とは５７．６°の状態となっている面である。
このＲ面が横に見える状態で、引き上げ法（ＥＦＧ法：
Edgi-defined Film-fed Growth Method ）により結晶成
長させると、ある程度大きな面積の板状の結晶が比較的
容易に得られる。これに対して、例えば、Ｃ軸方向に引
き上げて結晶成長させると、あまり大口径のインゴット
が得られないので、Ｃ面大きな板状の結晶を得ること
は、現段階では非常に困難である。
フラムに用いるサファイアは、価格の面や入手がし易い
などのことにより、主表面がＲ面である基板を使用する
ことになる。サファイア結晶のＲ面は、図５に示すよう
に、Ｃ面とは５７．６°の状態となっている面である。
このＲ面が横に見える状態で、引き上げ法（ＥＦＧ法：
Edgi-defined Film-fed Growth Method ）により結晶成
長させると、ある程度大きな面積の板状の結晶が比較的
容易に得られる。これに対して、例えば、Ｃ軸方向に引
き上げて結晶成長させると、あまり大口径のインゴット
が得られないので、Ｃ面大きな板状の結晶を得ること
は、現段階では非常に困難である。
【０００８】その、より安価に入手できるＲ面平面のサ
ファイア基板は、ヤング率や熱膨張率などの物性に異方
性が存在している。このため、主表面がＲ面となってい
るサファイアのウエハ２枚を接合した場合、それぞれの
ウエハの面の軸方向が一致しないと、ウエハの接合体は
反りを生じることになる。この反りの発生状態には、上
述したＲ面内の軸方向依存性がある。これは、Ｒ面ウエ
ハにおける温度による物性の変化が、ある軸方向には大
きく、ある軸方向には小さいためと考えられる。
ファイア基板は、ヤング率や熱膨張率などの物性に異方
性が存在している。このため、主表面がＲ面となってい
るサファイアのウエハ２枚を接合した場合、それぞれの
ウエハの面の軸方向が一致しないと、ウエハの接合体は
反りを生じることになる。この反りの発生状態には、上
述したＲ面内の軸方向依存性がある。これは、Ｒ面ウエ
ハにおける温度による物性の変化が、ある軸方向には大
きく、ある軸方向には小さいためと考えられる。
【０００９】ここで、上述した圧力センサにおけるダイ
ヤフラムの温度変化（温度上昇）時の反り状態を図６に
示す。なお、サファイアからなるダイヤフラムと基台と
は、それぞれの鏡面研磨面を合わせ、これを加熱するこ
とで、より強固に貼り合わせたものである。そして、こ
のダイヤフラムと基台とは、互いのＣ軸投影面方向が約
１０°ずれた状態で貼り合わせてある。図６において、
黒丸はダイヤフラムのＣ軸投影方向の線上における反り
量を示し、白丸は一方のダイヤフラムのＣ軸投影方向よ
り４５°の線上における反り量を示し、白抜きの三角は
ダイヤフラムのＣ軸投影方向より９０°の線上における
反り量を示し、塗りつぶした四角はダイヤフラムのＣ軸
投影方向より−４５°の線上における反り量を示してい
る。なお、それぞれの線は、全てダイヤフラムの中心を
通るものである。
ヤフラムの温度変化（温度上昇）時の反り状態を図６に
示す。なお、サファイアからなるダイヤフラムと基台と
は、それぞれの鏡面研磨面を合わせ、これを加熱するこ
とで、より強固に貼り合わせたものである。そして、こ
のダイヤフラムと基台とは、互いのＣ軸投影面方向が約
１０°ずれた状態で貼り合わせてある。図６において、
黒丸はダイヤフラムのＣ軸投影方向の線上における反り
量を示し、白丸は一方のダイヤフラムのＣ軸投影方向よ
り４５°の線上における反り量を示し、白抜きの三角は
ダイヤフラムのＣ軸投影方向より９０°の線上における
反り量を示し、塗りつぶした四角はダイヤフラムのＣ軸
投影方向より−４５°の線上における反り量を示してい
る。なお、それぞれの線は、全てダイヤフラムの中心を
通るものである。
【００１０】また、図６では、横軸にダイヤフラムの中
央部を０とし、それより右方向に正、左方向に負の値で
中央部からの反り量の測定点の距離を示している。ま
た、縦軸の反り量は、正規化した値である。このよう
に、サファイアのＲ面基板からなるダイヤフラムは、軸
をずらして（例えば約１０°）サファイアのＲ面基板か
らなる基台と貼り合わせると、温度変化により反りが発
生してしまう。その反りは、例えば、ダイヤフラムのＣ
軸投影方向より４５°または−４５°の線上で最大とな
っている。この反りは、ダイヤフラム中心とその端部と
の中間の領域で最大となっている。
央部を０とし、それより右方向に正、左方向に負の値で
中央部からの反り量の測定点の距離を示している。ま
た、縦軸の反り量は、正規化した値である。このよう
に、サファイアのＲ面基板からなるダイヤフラムは、軸
をずらして（例えば約１０°）サファイアのＲ面基板か
らなる基台と貼り合わせると、温度変化により反りが発
生してしまう。その反りは、例えば、ダイヤフラムのＣ
軸投影方向より４５°または−４５°の線上で最大とな
っている。この反りは、ダイヤフラム中心とその端部と
の中間の領域で最大となっている。
【００１１】その反りの発生は、より変形しやすいダイ
ヤフラムに発生することになるが、このように、基台と
ダイヤフラムとを重ねて固定するときそれぞれのＣ軸投
影方向の向きが異なっていると、圧力を受けなくても、
ダイヤフラムに反りが発生してしまうことになる。すな
わち、サファイアによる従来の圧力センサでは、圧力を
受けなくても温度が変化すれば、圧力を受けたように検
出信号を出力してしまうことになる。そして、そのずれ
は少しでも発生していれば、ダイヤフラムの温度による
反りは発生してしまう。また、基台とダイヤフラムとの
ずれを全くない状態とすることは簡単にはできない。
ヤフラムに発生することになるが、このように、基台と
ダイヤフラムとを重ねて固定するときそれぞれのＣ軸投
影方向の向きが異なっていると、圧力を受けなくても、
ダイヤフラムに反りが発生してしまうことになる。すな
わち、サファイアによる従来の圧力センサでは、圧力を
受けなくても温度が変化すれば、圧力を受けたように検
出信号を出力してしまうことになる。そして、そのずれ
は少しでも発生していれば、ダイヤフラムの温度による
反りは発生してしまう。また、基台とダイヤフラムとの
ずれを全くない状態とすることは簡単にはできない。
【００１２】この発明は、以上のような問題点を解消す
るためになされたものであり、Ｒ面サファイア基板から
形成した容量室を備えた基板上に、やはりＲ面サファイ
ア基板から形成したダイヤフラムを接合して容量式の圧
力センサを構成する場合、基板とダイヤフラムとのＣ軸
投影方向の向きが異なっても、圧力を精度良く検出でき
るようにすることを目的とする。
るためになされたものであり、Ｒ面サファイア基板から
形成した容量室を備えた基板上に、やはりＲ面サファイ
ア基板から形成したダイヤフラムを接合して容量式の圧
力センサを構成する場合、基板とダイヤフラムとのＣ軸
投影方向の向きが異なっても、圧力を精度良く検出でき
るようにすることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】この発明の圧力センサ
は、主表面をＲ面としたサファイアからなる基台と、そ
の基台主表面上に配置された主表面をＲ面としたサファ
イアからなるダイヤフラムと、基台に形成された凹部か
らなりダイヤフラムで覆われた容量室と、その容量室底
部に配置された固定電極と、容量室内部において固定電
極に対向してダイヤフラムに固定された可動電極とを備
え、可動電極および固定電極の少なくとも一方または両
方がダイヤフラム主表面の中心を通過するＣ軸投影方向
の線上に配置されその線上に延在して形成されているよ
うにした。このように構成したので、基台のＣ軸投影方
向とダイヤフラムのＣ軸投影方向とがずれていても、ダ
イヤフラムの固定電極と可動電極との対向している領域
では、温度変化があっても反りがほとんど発生しない。
は、主表面をＲ面としたサファイアからなる基台と、そ
の基台主表面上に配置された主表面をＲ面としたサファ
イアからなるダイヤフラムと、基台に形成された凹部か
らなりダイヤフラムで覆われた容量室と、その容量室底
部に配置された固定電極と、容量室内部において固定電
極に対向してダイヤフラムに固定された可動電極とを備
え、可動電極および固定電極の少なくとも一方または両
方がダイヤフラム主表面の中心を通過するＣ軸投影方向
の線上に配置されその線上に延在して形成されているよ
うにした。このように構成したので、基台のＣ軸投影方
向とダイヤフラムのＣ軸投影方向とがずれていても、ダ
イヤフラムの固定電極と可動電極との対向している領域
では、温度変化があっても反りがほとんど発生しない。
【００１４】また、この発明の圧力センサは、主表面を
Ｒ面としたサファイアからなる基台と、その基台主表面
上に配置された主表面をＲ面としたサファイアからなる
ダイヤフラムと、基台に形成された凹部からなりダイヤ
フラムで覆われた容量室と、その容量室底部に配置され
た固定電極と、容量室内部において固定電極に対向して
ダイヤフラムに固定された可動電極とを備え、可動電極
および固定電極の少なくとも一方または両方がダイヤフ
ラム主表面の中心を通過するＣ軸投影方向と垂直な線上
に配置されその線上に延在して形成されているようにし
た。このように構成したので、基台のＣ軸投影方向とダ
イヤフラムのＣ軸投影方向とがずれていても、ダイヤフ
ラムの固定電極と可動電極との対向している領域では、
温度変化があっても反りがほとんど発生しない。
Ｒ面としたサファイアからなる基台と、その基台主表面
上に配置された主表面をＲ面としたサファイアからなる
ダイヤフラムと、基台に形成された凹部からなりダイヤ
フラムで覆われた容量室と、その容量室底部に配置され
た固定電極と、容量室内部において固定電極に対向して
ダイヤフラムに固定された可動電極とを備え、可動電極
および固定電極の少なくとも一方または両方がダイヤフ
ラム主表面の中心を通過するＣ軸投影方向と垂直な線上
に配置されその線上に延在して形成されているようにし
た。このように構成したので、基台のＣ軸投影方向とダ
イヤフラムのＣ軸投影方向とがずれていても、ダイヤフ
ラムの固定電極と可動電極との対向している領域では、
温度変化があっても反りがほとんど発生しない。
【００１５】また、この発明の圧力センサは、主表面を
Ｒ面としたサファイアからなる基台と、その基台主表面
上に配置された主表面をＲ面としたサファイアからなる
ダイヤフラムと、基台に形成された凹部からなりダイヤ
フラムで覆われた容量室と、その容量室底部に配置され
た固定電極と、容量室内部において固定電極に対向して
ダイヤフラムに固定された可動電極とを備え、可動電極
および固定電極の少なくとも一方または両方がダイヤフ
ラム主表面の中心を通過するＣ軸投影方向とそれに垂直
な２つの線上に配置されその２つの線の方向にそれぞれ
延在する十字形状に形成されているようにした。このよ
うに構成したので、基台のＣ軸投影方向とダイヤフラム
のＣ軸投影方向とがずれていても、ダイヤフラムの可動
電極と可動電極との対向している２つの線上の領域で
は、温度変化があっても反りがほとんど発生しない。
Ｒ面としたサファイアからなる基台と、その基台主表面
上に配置された主表面をＲ面としたサファイアからなる
ダイヤフラムと、基台に形成された凹部からなりダイヤ
フラムで覆われた容量室と、その容量室底部に配置され
た固定電極と、容量室内部において固定電極に対向して
ダイヤフラムに固定された可動電極とを備え、可動電極
および固定電極の少なくとも一方または両方がダイヤフ
ラム主表面の中心を通過するＣ軸投影方向とそれに垂直
な２つの線上に配置されその２つの線の方向にそれぞれ
延在する十字形状に形成されているようにした。このよ
うに構成したので、基台のＣ軸投影方向とダイヤフラム
のＣ軸投影方向とがずれていても、ダイヤフラムの可動
電極と可動電極との対向している２つの線上の領域で
は、温度変化があっても反りがほとんど発生しない。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下この発明の実施の形態を図を
参照して説明する。 実施の形態１ はじめに、この発明の第１の実施の形態における圧力セ
ンサについて説明する。図１は、この実施の形態１にお
ける圧力センサを構成している圧力センサチップの一部
構成を示す斜視図および平面図である。この圧力センサ
チップは、容量室１０１ａを備えた基台１０１とダイヤ
フラム１０２とから構成されている。ダイヤフラム１０
２は、容量室１０１ａを取り巻くリム部１０１ｂ主表面
に接合されている。この、ダイヤフラム１０２により、
容量室１０１ａは密閉空間とされている。そして、基台
１０１およびダイヤフラム１０２は、Ｒ面サファイア基
板より形成されている。また、ダイヤフラム１０２は、
基台１０１に対して、おおよそ（±１５°以内）軸を合
わせて接合されている。
参照して説明する。 実施の形態１ はじめに、この発明の第１の実施の形態における圧力セ
ンサについて説明する。図１は、この実施の形態１にお
ける圧力センサを構成している圧力センサチップの一部
構成を示す斜視図および平面図である。この圧力センサ
チップは、容量室１０１ａを備えた基台１０１とダイヤ
フラム１０２とから構成されている。ダイヤフラム１０
２は、容量室１０１ａを取り巻くリム部１０１ｂ主表面
に接合されている。この、ダイヤフラム１０２により、
容量室１０１ａは密閉空間とされている。そして、基台
１０１およびダイヤフラム１０２は、Ｒ面サファイア基
板より形成されている。また、ダイヤフラム１０２は、
基台１０１に対して、おおよそ（±１５°以内）軸を合
わせて接合されている。
【００１７】また、基台１０１の容量室１０１ａには、
固定電極１０３が固定されて配置されている。また、ダ
イヤフラム１０２の容量室１０１ａ側には、固定電極１
０３に対向して可動電極１０４が固定されている。この
可動電極１０４は、その中心がダイヤフラム１０２のほ
ぼ中央部となるように配置されている。そして、この実
施の形態１では、図１（ｂ）に示すように、可動電極１
０４は、サファイアからなるダイヤフラム１０２上で、
そのＣ軸投影面方向に延在している長方形に形成されて
いるようにした。また、ダイヤフラム１０２の容量室１
０１ａ側には、固定電極１０３に対向して参照電極１０
５が固定されている。この参照電極１０５は、可動電極
１０４を取り巻くように配置されている。
固定電極１０３が固定されて配置されている。また、ダ
イヤフラム１０２の容量室１０１ａ側には、固定電極１
０３に対向して可動電極１０４が固定されている。この
可動電極１０４は、その中心がダイヤフラム１０２のほ
ぼ中央部となるように配置されている。そして、この実
施の形態１では、図１（ｂ）に示すように、可動電極１
０４は、サファイアからなるダイヤフラム１０２上で、
そのＣ軸投影面方向に延在している長方形に形成されて
いるようにした。また、ダイヤフラム１０２の容量室１
０１ａ側には、固定電極１０３に対向して参照電極１０
５が固定されている。この参照電極１０５は、可動電極
１０４を取り巻くように配置されている。
【００１８】また、可動電極１０４は、容量室１０１ａ
の周辺部において、配線１０４ａを介して基台１０１を
貫通して配置されているピン１０６に接続している。同
様に、参照電極１０５も、容量室１０１ａの周辺部にお
いて、配線１０５ａを介して基台１０１を貫通して配置
されているピンに接続している。なお、そのピンは、図
示していない。また、固定電極１０３も、容量室１０１
ａの周辺部において、配線１０３ａを介して基台１０１
を貫通して配置されているピンに接続している。なお、
そのピンも図示していない。それら配線およびピンを介
して、各電極は外部と電気的な接続をとるようにしてい
る。
の周辺部において、配線１０４ａを介して基台１０１を
貫通して配置されているピン１０６に接続している。同
様に、参照電極１０５も、容量室１０１ａの周辺部にお
いて、配線１０５ａを介して基台１０１を貫通して配置
されているピンに接続している。なお、そのピンは、図
示していない。また、固定電極１０３も、容量室１０１
ａの周辺部において、配線１０３ａを介して基台１０１
を貫通して配置されているピンに接続している。なお、
そのピンも図示していない。それら配線およびピンを介
して、各電極は外部と電気的な接続をとるようにしてい
る。
【００１９】以上のように構成された圧力センサチップ
では、固定電極１０３と可動電極１０４とでコンデンサ
ーが形成された状態となっている。そして、ダイヤフラ
ム１０２が外部より圧力を受けてその中央部が基台１０
１方向に反れば、固定電極１０３と可動電極１０４との
間隔が変化するため、その間の容量が変化する。そし
て、その容量変化を、例えばピン１０６などを介して電
圧などの変化として検出すれば、ダイヤフラム１０２に
受けた圧力を検出することができる。
では、固定電極１０３と可動電極１０４とでコンデンサ
ーが形成された状態となっている。そして、ダイヤフラ
ム１０２が外部より圧力を受けてその中央部が基台１０
１方向に反れば、固定電極１０３と可動電極１０４との
間隔が変化するため、その間の容量が変化する。そし
て、その容量変化を、例えばピン１０６などを介して電
圧などの変化として検出すれば、ダイヤフラム１０２に
受けた圧力を検出することができる。
【００２０】そして、この実施の形態１では、可動電極
１０４は、ダイヤフラム１０２上で、そのダイヤフラム
１０２主表面の中心を通過するＣ軸投影方向の線上に固
定され、その線上に延在して形成されているようにし
た。ここでは、可動電極１０４をその線方向に長い長方
形とした。前述したように、ダイヤフラム１０２は、場
合によっては温度変化により反りを発生する。この反り
は、図６にも示したように、互いの軸方向をずらして
（図６では約１０°の場合）２枚のサファイア基板を貼
り合わせると、温度変化により発生してしまう。その反
りは、例えば、一方の基板のＣ軸投影方向より４５°ま
たは−４５°の線上で最大となっている。この反りは、
ダイヤフラム中心とその端部との中間の領域で最大とな
っている。そして、この実施の形態１の場合、基台１０
１が一方の基板であり、ダイヤフラム１０２がそれに貼
り合わされる他方の基板となる。
１０４は、ダイヤフラム１０２上で、そのダイヤフラム
１０２主表面の中心を通過するＣ軸投影方向の線上に固
定され、その線上に延在して形成されているようにし
た。ここでは、可動電極１０４をその線方向に長い長方
形とした。前述したように、ダイヤフラム１０２は、場
合によっては温度変化により反りを発生する。この反り
は、図６にも示したように、互いの軸方向をずらして
（図６では約１０°の場合）２枚のサファイア基板を貼
り合わせると、温度変化により発生してしまう。その反
りは、例えば、一方の基板のＣ軸投影方向より４５°ま
たは−４５°の線上で最大となっている。この反りは、
ダイヤフラム中心とその端部との中間の領域で最大とな
っている。そして、この実施の形態１の場合、基台１０
１が一方の基板であり、ダイヤフラム１０２がそれに貼
り合わされる他方の基板となる。
【００２１】従って、サファイアからなる基台１０１に
やはりサファイアからなるダイヤフラム１０２を固定す
る場合においても、それぞれのＣ軸投影方向が完全に一
致しなければ、その反りは発生する。しかしながら、そ
の反りは、図５にも示したように、ダイヤフラムの中央
部を通過するＣ軸投影方向の線上では発生していない。
また、Ｃ軸投影方向より９０°の線上では、あまり発生
していない。従って、ダイヤフラム１０２主表面の中央
部を通るＣ軸投影方向の線上でも、その反りはほとんど
発生しないことになる。そして、この実施の形態１で
は、長方形状の可動電極１０４を、長手方向がそのＣ軸
投影方向の線上に重なるようにダイヤフラム１０２に形
成した。
やはりサファイアからなるダイヤフラム１０２を固定す
る場合においても、それぞれのＣ軸投影方向が完全に一
致しなければ、その反りは発生する。しかしながら、そ
の反りは、図５にも示したように、ダイヤフラムの中央
部を通過するＣ軸投影方向の線上では発生していない。
また、Ｃ軸投影方向より９０°の線上では、あまり発生
していない。従って、ダイヤフラム１０２主表面の中央
部を通るＣ軸投影方向の線上でも、その反りはほとんど
発生しないことになる。そして、この実施の形態１で
は、長方形状の可動電極１０４を、長手方向がそのＣ軸
投影方向の線上に重なるようにダイヤフラム１０２に形
成した。
【００２２】すなわち、この実施の形態１によれば、上
述した温度によるダイヤフラム１０２の反りがほとんど
発生しない領域に、可動電極１０４が固定されているこ
とになる。従って、この実施の形態１によれば、たと
え、基台１０１とダイヤフラム１０２とが、そのＣ軸投
影方向が完全に一致しない状態で互いに固定されていて
も、可動電極１０４と固定電極１０３との間隔が、温度
変化が発生してもほとんど変化しないものとなる。
述した温度によるダイヤフラム１０２の反りがほとんど
発生しない領域に、可動電極１０４が固定されているこ
とになる。従って、この実施の形態１によれば、たと
え、基台１０１とダイヤフラム１０２とが、そのＣ軸投
影方向が完全に一致しない状態で互いに固定されていて
も、可動電極１０４と固定電極１０３との間隔が、温度
変化が発生してもほとんど変化しないものとなる。
【００２３】なお、可動電極１０４は、Ｃ軸投影方向の
長さ（長辺）とそれに直交する方の長さ（短辺）とを比
較した場合、長辺より短辺の方が短ければよい。また、
上述では、可動電極１０４を、ダイヤフラム１０２主表
面の中心を通過するＣ軸投影方向の線上に配置されその
線上に延在して形成されているようにしたが、これに限
るものではない。固定電極を、ダイヤフラム主表面の中
心を通過するＣ軸投影方向の線上に配置されその線上に
延在して形成されているようにしても良い。
長さ（長辺）とそれに直交する方の長さ（短辺）とを比
較した場合、長辺より短辺の方が短ければよい。また、
上述では、可動電極１０４を、ダイヤフラム１０２主表
面の中心を通過するＣ軸投影方向の線上に配置されその
線上に延在して形成されているようにしたが、これに限
るものではない。固定電極を、ダイヤフラム主表面の中
心を通過するＣ軸投影方向の線上に配置されその線上に
延在して形成されているようにしても良い。
【００２４】上述した圧力センサでは、固定電極１０３
と可動電極１０４との間の容量の変化を検出するように
している。ここで、固定電極を、ダイヤフラム主表面の
中心を通過するＣ軸投影方向の線上に配置されその線上
に延在して形成されているようにすれば、可動電極との
間の容量は、その固定電極上にだけ形成されることにな
る。従って、この場合においても、固定電極と可動電極
との間の容量は、ダイヤフラムの温度変化により発生す
る反りの影響を受けにくい箇所に形成される。従って、
固定電極の方を、ダイヤフラム主表面の中心を通過する
Ｃ軸投影方向の線上に配置されその線上に延在して形成
されているようにしても良い。また、当然ながら、固定
電極および可動電極の両方を、ダイヤフラム主表面の中
心を通過するＣ軸投影方向の線上に配置されその線上に
延在して形成されているようにしても良い。
と可動電極１０４との間の容量の変化を検出するように
している。ここで、固定電極を、ダイヤフラム主表面の
中心を通過するＣ軸投影方向の線上に配置されその線上
に延在して形成されているようにすれば、可動電極との
間の容量は、その固定電極上にだけ形成されることにな
る。従って、この場合においても、固定電極と可動電極
との間の容量は、ダイヤフラムの温度変化により発生す
る反りの影響を受けにくい箇所に形成される。従って、
固定電極の方を、ダイヤフラム主表面の中心を通過する
Ｃ軸投影方向の線上に配置されその線上に延在して形成
されているようにしても良い。また、当然ながら、固定
電極および可動電極の両方を、ダイヤフラム主表面の中
心を通過するＣ軸投影方向の線上に配置されその線上に
延在して形成されているようにしても良い。
【００２５】ところで、ダイヤフラム１０２に設けた参
照電極１０５と固定電極１０３との間にも容量が形成さ
れている。ただし、参照電極１０５は、リム部１０１ｂ
に近いところに設けられているため、ダイヤフラム１０
２の反りによる変位量は、中央部に配置された可動電極
１０４より小さいものとなる。ここで、容量室１０１ａ
内の空気は、湿度によって誘電率が変化する。そしてそ
の変化により、これら電極間に発生する容量も変化する
ことになる。しかし、固定電極１０３と参照電極１０５
との間の容量変化を基準として固定電極１０３と可動電
極１０４との間の容量変化をとらえれば、容量室１０１
ａの空気の誘電率が変化しても、ダイヤフラム１０２の
変位量はばらつき無く検出できるようになる。
照電極１０５と固定電極１０３との間にも容量が形成さ
れている。ただし、参照電極１０５は、リム部１０１ｂ
に近いところに設けられているため、ダイヤフラム１０
２の反りによる変位量は、中央部に配置された可動電極
１０４より小さいものとなる。ここで、容量室１０１ａ
内の空気は、湿度によって誘電率が変化する。そしてそ
の変化により、これら電極間に発生する容量も変化する
ことになる。しかし、固定電極１０３と参照電極１０５
との間の容量変化を基準として固定電極１０３と可動電
極１０４との間の容量変化をとらえれば、容量室１０１
ａの空気の誘電率が変化しても、ダイヤフラム１０２の
変位量はばらつき無く検出できるようになる。
【００２６】実施の形態２ 次に、この発明の第２の実施の形態における圧力センサ
について説明する。前述したように、例えば図１におい
て、参照電極１０５を用いることにより、容量室１０１
ａ内の空気の湿度変化による誘電率変化の影響を抑制す
るようにしている。ここで、参照電極１０５は、容量室
１０１ａ内において、なるべく外周部に固定した方がよ
い。ダイヤフラム１０２が圧力を受けて変形する領域
は、容量室１０１ａ上の部分であるため、リム部１０１
ｂ近傍ではダイヤフラム１０２はほとんど変形しないか
らである。
について説明する。前述したように、例えば図１におい
て、参照電極１０５を用いることにより、容量室１０１
ａ内の空気の湿度変化による誘電率変化の影響を抑制す
るようにしている。ここで、参照電極１０５は、容量室
１０１ａ内において、なるべく外周部に固定した方がよ
い。ダイヤフラム１０２が圧力を受けて変形する領域
は、容量室１０１ａ上の部分であるため、リム部１０１
ｂ近傍ではダイヤフラム１０２はほとんど変形しないか
らである。
【００２７】しかしながら、ダイヤフラム１０２におい
てリム部１０１ｂと接する箇所ぎりぎりに参照電極１０
５を形成すると、ダイヤフラム１０２と基台１０１（リ
ム部１０１ｂ）とを接合させるときにそれらの位置関係
が少しでもずれると、その間に参照電極１０５が挾まれ
てしまう。そして、ダイヤフラム１０２とリム部１０１
ｂとの間に参照電極１０５などが挟まれた状態となる
と、ダイヤフラム１０２とリム部１０１ｂとを接合でき
なくなる。従って、参照電極１０５は、前述した図１に
も示したように、容量室１０１ａ内において、その外周
端よりある程度内側に配置させるようにしている。
てリム部１０１ｂと接する箇所ぎりぎりに参照電極１０
５を形成すると、ダイヤフラム１０２と基台１０１（リ
ム部１０１ｂ）とを接合させるときにそれらの位置関係
が少しでもずれると、その間に参照電極１０５が挾まれ
てしまう。そして、ダイヤフラム１０２とリム部１０１
ｂとの間に参照電極１０５などが挟まれた状態となる
と、ダイヤフラム１０２とリム部１０１ｂとを接合でき
なくなる。従って、参照電極１０５は、前述した図１に
も示したように、容量室１０１ａ内において、その外周
端よりある程度内側に配置させるようにしている。
【００２８】一方、可動電極１０４を例えば金属膜から
構成した場合、サファイアからなるダイヤフラム１０２
とは、熱膨張係数が異なる。この場合、可動電極１０４
の方が熱膨張係数が大きくなる。従って、ダイヤフラム
１０２と可動電極１０４との間においても、温度変化に
より反りが発生することになる。ここで、その温度変化
による反りは、ダイヤフラム１０２が薄いほど顕著にな
る。これに対して、ダイヤフラム１０２が厚いほど、可
動電極１０４との間の反りはあまり発生しなくなり、前
述した基台１０１との間の面方位のずれによる反りが大
きくなる。そこで、この実施の形態２では、低い圧力を
検出する場合に用いるなど、サファイアからなるダイヤ
フラムが薄い場合における上述したダイヤフラムと可動
電極との間に温度変化により発生する反りを、以下に示
すことにより解消するようにした。
構成した場合、サファイアからなるダイヤフラム１０２
とは、熱膨張係数が異なる。この場合、可動電極１０４
の方が熱膨張係数が大きくなる。従って、ダイヤフラム
１０２と可動電極１０４との間においても、温度変化に
より反りが発生することになる。ここで、その温度変化
による反りは、ダイヤフラム１０２が薄いほど顕著にな
る。これに対して、ダイヤフラム１０２が厚いほど、可
動電極１０４との間の反りはあまり発生しなくなり、前
述した基台１０１との間の面方位のずれによる反りが大
きくなる。そこで、この実施の形態２では、低い圧力を
検出する場合に用いるなど、サファイアからなるダイヤ
フラムが薄い場合における上述したダイヤフラムと可動
電極との間に温度変化により発生する反りを、以下に示
すことにより解消するようにした。
【００２９】まず、この実施の形態２における圧力セン
サの構成について説明する。図２は、この実施の形態２
における圧力センサを構成している圧力センサチップの
一部構成を示す斜視図および平面図である。この圧力セ
ンサチップも、やはり、容量室２０１ａを備えた基台２
０１とダイヤフラム２０２とから構成されている。その
ダイヤフラム２０２は、容量室２０１ａを取り巻くリム
部２０１ｂ主表面に接合されている。この、ダイヤフラ
ム２０２により、容量室２０１ａは密閉空間とされてい
る。そして、基台２０１およびダイヤフラム２０２は、
Ｒ面サファイア基板より形成されている。
サの構成について説明する。図２は、この実施の形態２
における圧力センサを構成している圧力センサチップの
一部構成を示す斜視図および平面図である。この圧力セ
ンサチップも、やはり、容量室２０１ａを備えた基台２
０１とダイヤフラム２０２とから構成されている。その
ダイヤフラム２０２は、容量室２０１ａを取り巻くリム
部２０１ｂ主表面に接合されている。この、ダイヤフラ
ム２０２により、容量室２０１ａは密閉空間とされてい
る。そして、基台２０１およびダイヤフラム２０２は、
Ｒ面サファイア基板より形成されている。
【００３０】また、基台２０１の容量室２０１ａには、
固定電極２０３が固定されて配置されている。また、ダ
イヤフラム２０２の容量室２０１ａ側には、固定電極２
０３に対向して、例えば金等の金属からなる可動電極２
０４が固定されている。この可動電極２０４は、その中
心がダイヤフラム２０２のほぼ中央部となるように配置
されている。そして、図２（ｂ）に示すように、可動電
極２０４は、サファイアからなるダイヤフラム２０２上
で、そのダイヤフラム２０２主表面の中心を通過するＣ
軸投影方向の線上に配置され、その線上に延在して形成
されているようにした。また、この可動電極２０４は、
その線方向に長い長方形とした。
固定電極２０３が固定されて配置されている。また、ダ
イヤフラム２０２の容量室２０１ａ側には、固定電極２
０３に対向して、例えば金等の金属からなる可動電極２
０４が固定されている。この可動電極２０４は、その中
心がダイヤフラム２０２のほぼ中央部となるように配置
されている。そして、図２（ｂ）に示すように、可動電
極２０４は、サファイアからなるダイヤフラム２０２上
で、そのダイヤフラム２０２主表面の中心を通過するＣ
軸投影方向の線上に配置され、その線上に延在して形成
されているようにした。また、この可動電極２０４は、
その線方向に長い長方形とした。
【００３１】また、可動電極２０４は、容量室２０１ａ
の周辺部において、配線２０４ａを介して基台２０１を
貫通して配置されているピン２０６に接続している。ま
た、固定電極２０３も、容量室２０１ａの周辺部におい
て、配線２０３ａを介して基台２０１を貫通して配置さ
れているピンに接続している。なお、そのピンは図示し
ていない。それら配線およびピンを介して、各電極は外
部と電気的な接続をとるようにしている。
の周辺部において、配線２０４ａを介して基台２０１を
貫通して配置されているピン２０６に接続している。ま
た、固定電極２０３も、容量室２０１ａの周辺部におい
て、配線２０３ａを介して基台２０１を貫通して配置さ
れているピンに接続している。なお、そのピンは図示し
ていない。それら配線およびピンを介して、各電極は外
部と電気的な接続をとるようにしている。
【００３２】そして、この実施の形態２においても、固
定電極２０３と可動電極２０４とでコンデンサーが形成
された状態となっている。そして、ダイヤフラム２０２
が外部より圧力を受けてその中央部が基台２０１方向に
反れば、固定電極２０３と可動電極２０４との間隔が変
化するため、その間の容量が変化する。そして、その容
量変化を、例えばピン２０６を介して電圧変化などとし
て検出すれば、ダイヤフラム２０２に受けた圧力を検出
することができる。そして、この実施の形態２でも、可
動電極２０４は、ダイヤフラム２０２上で、そのＣ軸投
影面方向に延在している長方形に形成されているように
したので、基台２０１とダイヤフラム２０２の間の面方
位が多少ずれていても、温度変化により可動電極２０４
と固定電極２０３との距離が変化することが抑制されて
いる。
定電極２０３と可動電極２０４とでコンデンサーが形成
された状態となっている。そして、ダイヤフラム２０２
が外部より圧力を受けてその中央部が基台２０１方向に
反れば、固定電極２０３と可動電極２０４との間隔が変
化するため、その間の容量が変化する。そして、その容
量変化を、例えばピン２０６を介して電圧変化などとし
て検出すれば、ダイヤフラム２０２に受けた圧力を検出
することができる。そして、この実施の形態２でも、可
動電極２０４は、ダイヤフラム２０２上で、そのＣ軸投
影面方向に延在している長方形に形成されているように
したので、基台２０１とダイヤフラム２０２の間の面方
位が多少ずれていても、温度変化により可動電極２０４
と固定電極２０３との距離が変化することが抑制されて
いる。
【００３３】そして、この実施の形態２では、例えば、
ダイヤフラム２０２の面のＣ軸投影方向より時計回転方
向に４５°の線上に、参照電極２０５ａ，２０５ｂを固
定するようにした。なお、この参照電極２０５ａ，２０
５ｂは、配線２０５ｃにより互いに接続されている。ま
た、それらは、容量室２０１ａの周辺部において、配線
２０５ｄを介して基台２０１を貫通して配置されている
ピンに接続している。なお、そのピンは図示していな
い。そして、その配線２０５ｄおよびピンを介して、参
照電極２０５ａ，２０５ｂは外部と電気的な接続をとる
ようにしている。加えて、この実施の形態２では、固定
電極２０３を、主に、可動電極２０４および参照電極２
０５ａ，２０５ｂに対向する領域に存在する形状とし
た。
ダイヤフラム２０２の面のＣ軸投影方向より時計回転方
向に４５°の線上に、参照電極２０５ａ，２０５ｂを固
定するようにした。なお、この参照電極２０５ａ，２０
５ｂは、配線２０５ｃにより互いに接続されている。ま
た、それらは、容量室２０１ａの周辺部において、配線
２０５ｄを介して基台２０１を貫通して配置されている
ピンに接続している。なお、そのピンは図示していな
い。そして、その配線２０５ｄおよびピンを介して、参
照電極２０５ａ，２０５ｂは外部と電気的な接続をとる
ようにしている。加えて、この実施の形態２では、固定
電極２０３を、主に、可動電極２０４および参照電極２
０５ａ，２０５ｂに対向する領域に存在する形状とし
た。
【００３４】ここで、基台２０１のＣ軸投影方向とダイ
ヤフラム２０２のＣ軸投影方向とが完全に一致していな
い場合、ダイヤフラム２０２の面のＣ軸投影方向より時
計回転方向に４５°の線上では、ダイヤフラム２０２の
反りは基台２０１方向の変化となる。一方、可動電極２
０４は金属なので、その熱膨張係数はサファイアからな
るダイヤフラム２０２より大きい。このため、ダイヤフ
ラム２０２の可動電極２０４形成部分では、温度の上昇
とともに、基台２０１方向に反るように変形していく。
従って、ダイヤフラム２０２のＣ軸投影方向より時計回
転方向に４５°の線上と、ダイヤフラム２０２の可動電
極２０４形成部分とは、温度上昇にともなって同一方向
に反ることになる。すなわち、この実施の形態２によれ
ば、温度の変化により、可動電極２０４も参照電極２０
５ａ，２０５ｂも同一の方向に移動することになる。
ヤフラム２０２のＣ軸投影方向とが完全に一致していな
い場合、ダイヤフラム２０２の面のＣ軸投影方向より時
計回転方向に４５°の線上では、ダイヤフラム２０２の
反りは基台２０１方向の変化となる。一方、可動電極２
０４は金属なので、その熱膨張係数はサファイアからな
るダイヤフラム２０２より大きい。このため、ダイヤフ
ラム２０２の可動電極２０４形成部分では、温度の上昇
とともに、基台２０１方向に反るように変形していく。
従って、ダイヤフラム２０２のＣ軸投影方向より時計回
転方向に４５°の線上と、ダイヤフラム２０２の可動電
極２０４形成部分とは、温度上昇にともなって同一方向
に反ることになる。すなわち、この実施の形態２によれ
ば、温度の変化により、可動電極２０４も参照電極２０
５ａ，２０５ｂも同一の方向に移動することになる。
【００３５】このように、この実施の形態２によれば、
参照電極２０５ａ，２０５ｂと可動電極２０４とが、温
度変化により、ダイヤフラム２０２平面の法線方向にお
いて同一方向に移動する。この結果、たとえ温度変化が
あっても、参照電極２０５ａ，２０５ｂと可動電極２０
４との固定電極２０３に対する相対的な位置関係の変化
を抑制することができる。特に、ダイヤフラム２０２の
面のＣ軸投影方向より時計回転方向に４５°の線上で、
参照電極参照電極２０５ａ，２０５ｂの中心からの距離
を調整することで、それらの相対位置関係が温度変化が
あってもほとんど変化しない状態とすることが可能とな
る。
参照電極２０５ａ，２０５ｂと可動電極２０４とが、温
度変化により、ダイヤフラム２０２平面の法線方向にお
いて同一方向に移動する。この結果、たとえ温度変化が
あっても、参照電極２０５ａ，２０５ｂと可動電極２０
４との固定電極２０３に対する相対的な位置関係の変化
を抑制することができる。特に、ダイヤフラム２０２の
面のＣ軸投影方向より時計回転方向に４５°の線上で、
参照電極参照電極２０５ａ，２０５ｂの中心からの距離
を調整することで、それらの相対位置関係が温度変化が
あってもほとんど変化しない状態とすることが可能とな
る。
【００３６】なお、上記実施の形態２では、可動電極２
０４を金などの金属から構成するようにしたが、これを
シリコンから構成するようにしても良い。このように、
可動電極２０４をシリコンから構成する場合、その熱膨
張係数はサファイアより小さいものとなる。このよう
に、サファイアより熱膨張係数の小さい材料で可動電極
を構成する場合、参照電極は、ダイヤフラム主表面のＣ
軸投影方向より反時計回転方向に４５°の線上に配置す
ればよい。この場合、可動電極も参照電極も、温度上昇
とともに基台と反対の方向に移動するようになる。
０４を金などの金属から構成するようにしたが、これを
シリコンから構成するようにしても良い。このように、
可動電極２０４をシリコンから構成する場合、その熱膨
張係数はサファイアより小さいものとなる。このよう
に、サファイアより熱膨張係数の小さい材料で可動電極
を構成する場合、参照電極は、ダイヤフラム主表面のＣ
軸投影方向より反時計回転方向に４５°の線上に配置す
ればよい。この場合、可動電極も参照電極も、温度上昇
とともに基台と反対の方向に移動するようになる。
【００３７】また、上記実施の形態２では、固定電極２
０３を、主に、可動電極２０４および参照電極２０５
ａ，２０５ｂに対向する領域に存在する形状としたが、
これに限るものではない。この実施の形態２において
も、前述した実施の形態１と同様に、固定電極を円形状
に形成しても良い。ただし、この実施の形態２の固定電
極の形状とすることで、固定電極と各配線との間の容量
による検出誤差を抑制することができる。
０３を、主に、可動電極２０４および参照電極２０５
ａ，２０５ｂに対向する領域に存在する形状としたが、
これに限るものではない。この実施の形態２において
も、前述した実施の形態１と同様に、固定電極を円形状
に形成しても良い。ただし、この実施の形態２の固定電
極の形状とすることで、固定電極と各配線との間の容量
による検出誤差を抑制することができる。
【００３８】ところで、上記実施の形態１，２では、可
動電極をダイヤフラムの中心を通過するＣ軸投影方向の
線上に配置し、その形状はＣ軸投影方向に延在する長方
形としたが、これに限るものではない。その長方形の長
手方向が、ダイヤフラム主表面において、Ｃ軸投影方向
に垂直な方向となるように可動電極を配置するようにし
ても良い。なお、この場合、可動電極はＣ軸投影方向に
垂直で容量室の中心を通る線上に配置する。また、図３
の平面図に示すように、Ｃ軸投影方向とそれに垂直な方
向との２方向に延在する十字形状の可動電極３０４を用
いるようにしても良い。なお、図３において、他の符号
は図１と同様である。
動電極をダイヤフラムの中心を通過するＣ軸投影方向の
線上に配置し、その形状はＣ軸投影方向に延在する長方
形としたが、これに限るものではない。その長方形の長
手方向が、ダイヤフラム主表面において、Ｃ軸投影方向
に垂直な方向となるように可動電極を配置するようにし
ても良い。なお、この場合、可動電極はＣ軸投影方向に
垂直で容量室の中心を通る線上に配置する。また、図３
の平面図に示すように、Ｃ軸投影方向とそれに垂直な方
向との２方向に延在する十字形状の可動電極３０４を用
いるようにしても良い。なお、図３において、他の符号
は図１と同様である。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように、この発明では、主
表面をＲ面としたサファイアからなる基台と、その基台
主表面上に配置された主表面をＲ面としたサファイアか
らなるダイヤフラムと、基台に形成された凹部からなり
ダイヤフラムで覆われた容量室と、その容量室底部に配
置された固定電極と、容量室内部において固定電極に対
向してダイヤフラムに固定された可動電極とを備え、可
動電極および固定電極の少なくとも一方または両方が、
ダイヤフラム主表面の中心を通過するＣ軸投影方向の線
上に配置されその線上に延在して形成されているように
した。また、可動電極および固定電極の少なくとも一方
または両方が、ダイヤフラム主表面の中心を通過するＣ
軸投影方向と垂直な線上に配置されその線上に延在して
形成されているようにした。また、可動電極および固定
電極の少なくとも一方または両方が、ダイヤフラム主表
面の中心を通過するＣ軸投影方向とそれに垂直な２つの
線上に配置されその２つの線の方向にそれぞれ延在する
十字形状に形成されているようにした。
表面をＲ面としたサファイアからなる基台と、その基台
主表面上に配置された主表面をＲ面としたサファイアか
らなるダイヤフラムと、基台に形成された凹部からなり
ダイヤフラムで覆われた容量室と、その容量室底部に配
置された固定電極と、容量室内部において固定電極に対
向してダイヤフラムに固定された可動電極とを備え、可
動電極および固定電極の少なくとも一方または両方が、
ダイヤフラム主表面の中心を通過するＣ軸投影方向の線
上に配置されその線上に延在して形成されているように
した。また、可動電極および固定電極の少なくとも一方
または両方が、ダイヤフラム主表面の中心を通過するＣ
軸投影方向と垂直な線上に配置されその線上に延在して
形成されているようにした。また、可動電極および固定
電極の少なくとも一方または両方が、ダイヤフラム主表
面の中心を通過するＣ軸投影方向とそれに垂直な２つの
線上に配置されその２つの線の方向にそれぞれ延在する
十字形状に形成されているようにした。
【００４０】このように構成したので、基台のＣ軸投影
方向とダイヤフラムのＣ軸投影方向とがずれていても、
ダイヤフラムの固定電極と可動電極との対向している領
域では、温度変化があっても反りがほとんど発生しな
い。従って、温度変化があっても、容量を発生する可動
電極と固定電極との間隔変化が抑制されるので、Ｒ面サ
ファイア基板から形成した容量室を備えた基板上に、や
はりＲ面サファイア基板から形成したダイヤフラムを接
合して容量式の圧力センサを構成する場合、基板とダイ
ヤフラムとのＣ軸投影方向の向きが異なっても、圧力を
精度良く検出できるようになる。
方向とダイヤフラムのＣ軸投影方向とがずれていても、
ダイヤフラムの固定電極と可動電極との対向している領
域では、温度変化があっても反りがほとんど発生しな
い。従って、温度変化があっても、容量を発生する可動
電極と固定電極との間隔変化が抑制されるので、Ｒ面サ
ファイア基板から形成した容量室を備えた基板上に、や
はりＲ面サファイア基板から形成したダイヤフラムを接
合して容量式の圧力センサを構成する場合、基板とダイ
ヤフラムとのＣ軸投影方向の向きが異なっても、圧力を
精度良く検出できるようになる。
【図１】 実施の形態１における圧力センサを構成して
いる圧力センサチップの一部構成を示す斜視図および平
面図である。
いる圧力センサチップの一部構成を示す斜視図および平
面図である。
【図２】 実施の形態２における圧力センサを構成して
いる圧力センサチップの一部構成を示す斜視図および平
面図である。
いる圧力センサチップの一部構成を示す斜視図および平
面図である。
【図３】 この発明の他の形態における圧力センサを構
成している圧力センサチップの一部構成を示す平面図で
ある。
成している圧力センサチップの一部構成を示す平面図で
ある。
【図４】 従来よりある圧力センサを構成している圧力
センサチップの一部構成を示す斜視図および平面図であ
る。
センサチップの一部構成を示す斜視図および平面図であ
る。
【図５】 サファイア結晶の状態を模式的に示す斜視図
である。
である。
【図６】 従来よりあるサファイアによる圧力センサの
温度変化（温度上昇）時のダイヤフラムの反り状態を示
す分布図である。
温度変化（温度上昇）時のダイヤフラムの反り状態を示
す分布図である。
１０１…基台、１０１ａ…容量室、１０１ｂ…リム部、
１０２…ダイヤフラム、１０３…固定電極、１０４…可
動電極、１０５…参照電極、１０６…ピン、１０３ａ，
１０４ａ，１０５ａ…配線。
１０２…ダイヤフラム、１０３…固定電極、１０４…可
動電極、１０５…参照電極、１０６…ピン、１０３ａ，
１０４ａ，１０５ａ…配線。
Claims (8)
- 【請求項１】 主表面をＲ面としたサファイアからなる
基台と、 その基台主表面上に配置された主表面をＲ面としたサフ
ァイアからなるダイヤフラムと、 前記基台に形成された凹部からなり前記ダイヤフラムで
覆われた容量室と、 その容量室底部に配置された固定電極と、 前記容量室内部において前記固定電極に対向して前記ダ
イヤフラムに固定された可動電極とを備え、 前記可動電極および固定電極のいずれか一方が前記ダイ
ヤフラム主表面の中心を通過するＣ軸投影方向の線上に
配置されその線上に延在して形成されたことを特徴とす
る圧力センサ。 - 【請求項２】 請求項１記載の圧力センサにおいて、 前記可動電極と固定電極の両方が前記ダイヤフラム主表
面の中心を通過するＣ軸投影方向の線上に配置されその
線上に延在して形成されたことを特徴とする圧力セン
サ。 - 【請求項３】 主表面をＲ面としたサファイアからなる
基台と、 その基台主表面上に配置された主表面をＲ面としたサフ
ァイアからなるダイヤフラムと、 前記基台に形成された凹部からなり前記ダイヤフラムで
覆われた容量室と、 その容量室底部に配置された固定電極と、 前記容量室内部において前記固定電極に対向して前記ダ
イヤフラムに固定された可動電極とを備え、 前記可動電極および固定電極のいずれか一方が前記ダイ
ヤフラム主表面の中心を通過するＣ軸投影方向と垂直な
線上に配置されその線上に延在して形成されたことを特
徴とする圧力センサ。 - 【請求項４】 請求項３記載の圧力センサにおいて、 前記可動電極と固定電極の両方が前記ダイヤフラム主表
面の中心を通過するＣ軸投影方向と垂直な線上に配置さ
れその線上に延在して形成されたことを特徴とする圧力
センサ。 - 【請求項５】 主表面をＲ面としたサファイアからなる
基台と、 その基台主表面上に配置された主表面をＲ面としたサフ
ァイアからなるダイヤフラムと、 前記基台に形成された凹部からなり前記ダイヤフラムで
覆われた容量室と、その容量室底部に配置された固定電
極と、 前記容量室内部において前記固定電極に対向して前記ダ
イヤフラムに固定された可動電極とを備え、 前記可動電極および固定電極のいずれか一方が前記ダイ
ヤフラム主表面の中心を通過するＣ軸投影方向とそれに
垂直な２つの線上に配置されその２つの線の方向にそれ
ぞれ延在する十字形状に形成されたことを特徴とする圧
力センサ。 - 【請求項６】 請求項５記載の圧力センサにおいて、 前記可動電極と固定電極の両方が前記ダイヤフラム主表
面の中心を通過するＣ軸投影方向とそれに垂直な２つの
線上に配置されその２つの線の方向にそれぞれ延在する
十字形状に形成されたことを特徴とする圧力センサ。 - 【請求項７】 請求項１〜６いずれか１項記載の圧力セ
ンサにおいて、 前記容量室内に面したダイヤフラム上の前記可動電極周
囲に配置された参照電極を備えたことを特徴とする圧力
センサ。 - 【請求項８】 請求項７記載の圧力センサにおいて、 前記参照電極は、前記ダイヤフラム主表面の中心を通過
するＣ軸投影方向と４５°の線上に配置されたことを特
徴とする圧力センサ。
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|---|---|---|---|
| JP27577898A JP3339565B2 (ja) | 1998-09-29 | 1998-09-29 | 圧力センサ |
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| US6578435B2 (en) | 1999-11-23 | 2003-06-17 | Nt International, Inc. | Chemically inert flow control with non-contaminating body |
| AU2629901A (en) | 2000-01-06 | 2001-07-16 | Rosemount Inc. | Grain growth of electrical interconnection for microelectromechanical systems (mems) |
| US6508129B1 (en) | 2000-01-06 | 2003-01-21 | Rosemount Inc. | Pressure sensor capsule with improved isolation |
| US6561038B2 (en) | 2000-01-06 | 2003-05-13 | Rosemount Inc. | Sensor with fluid isolation barrier |
| US6520020B1 (en) | 2000-01-06 | 2003-02-18 | Rosemount Inc. | Method and apparatus for a direct bonded isolated pressure sensor |
| JP2001356062A (ja) * | 2000-06-13 | 2001-12-26 | Yamatake Corp | 容量式圧力センサ |
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-
1999
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