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JP3967788B2 - Capacitive pressure sensor - Google Patents
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は静電容量の変化により圧力値を測定する静電容量型圧力センサに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
静電容量型圧力センサとして、ベース基板上に間隔をあけて形成された環状の主容量電極及び主容量電極の外側に形成された円弧状の基準容量電極と、ダイアフラム基板上に形成された対向電極とが対向するように、ベース基板とダイアフラム基板とを絶縁製材料からなる接合パターンを介して接合したものが知られている。この種の静電容量型圧力センサでは、外部から圧力が加えられてダイアフラム基板が撓み、主容量電極と対向電極との間の間隔が変化することにより、主容量電極と対向電極との間の静電容量が変化する。この静電容量型圧力センサを用いて圧力を測定する場合には、主容量電極と対向電極との間で変化する静電容量と、基準容量電極と対向電極との間の基準静電容量とに基づいて圧力の値を算出する。しかしながら、このような静電容量型圧力センサでは、圧力がダイアフラム基板に加えられると、わずかではあるが基準容量電極と対向電極との間の間隔が変化して、基準容量電極と対向電極との間の基準静電容量も変化する。そのため、圧力値の測定精度を高めることには限界があった。
【0003】
そこで、本発明者は図7の概略断面図に示すように、基準容量電極101の外側に位置して基準容量電極101の周囲を囲む第1のパターン102と、主容量電極103と基準容量電極101との間に位置して基準容量電極101と対向電極104との間におけるベース基板105とダイアフラム基板106との間の間隔が変化するのを抑制する第2のパターン107とを有する接合パターンを用いることを提案した(特願平7−218777号)。なお、図7は、主容量電極103のリード線部108の位置において静電容量型圧力センサを切断した断面を示す概略図であり、環状の主容量電極103と主容量電極103から圧力センサの外部に延びるリード線部108とは破線Lで区分されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
図7の構成の静電容量型圧力センサを実際に製造して特性を調べたとろこ、この圧力センサの感度が理論値よりも低いことが分かった。そしてその原因を探求した結果、接合パターンの第2のパターン107が主容量電極103のリード線部108と交差することにより圧力センサの感度が低下することに原因があることが分かった。圧力センサの感度即ち主容量の感度は、(ある圧力における静電容量の変化量ΔCn)/(初期値Co)と定義される。この初期値は、圧力が加わっていない状態における主容量電極103と対向電極104との間の発生する主容量Cmと、リード線部108と対向電極104との間の発生する容量Cxとの和(Cm+Cx)とみなすことができる。しかしながら第2のパターン107を形成するガラス材料のような絶縁材料は誘電率が高いため、第2のパターン107がリード線部108と交差する部分では、容量Cxが大きくなり、その結果上記感度の式の分母が大きくなって圧力センサの感度は低下するのである。
【0005】
本発明の目的は、圧力センサの感度が低下するのを抑制できる静電容量型圧力センサを提供することにある。
【0006】
本発明の他の目的は、感度の低下を抑制することができて、しかも第2のパターンの内側のガス抜きを行える静電容量型圧力センサを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、主容量電極と、この主容量電極に接続されたリード線部と、主容量電極の外側に形成された基準容量電極と、この基準容量電極に接続されたリード線部とが一方の面に形成されたベース基板と、主容量電極、リード線部及び基準容量電極と所定の間隔をあけて対向する対向電極を一方の面に備えたダイアフラム基板と、ベース基板とダイアフラム基板との間に配置されて両基板を接合するとともに所定の間隔を形成する絶縁性材料からなる接合パターンとからなり、接合パターンが基準容量電極の外側に位置して基準容量電極の周囲を囲む第1のパターンと主容量電極と基準容量電極との間に位置して基準容量電極と対向電極との間におけるベース基板とダイアフラム基板との間の間隔が変化するのを抑制する第2のパターンとを有している静電容量型圧力センサを改良の対象にする。
【0008】
本発明では、主容量電極に接続されたリード線部と交差しないように第2のパターンを形成する。このように構成すると、リード線部と対向電極とが誘電率の高い第2のパターンを介して対向する部分がなくなり、リード線部と対向電極との間の容量Cxを小さくできて、圧力センサの感度の低下を抑制できる。
【0009】
主容量電極は環状に形成し、基準容量電極は主容量電極に接続されたリード線部と交差しないように円弧状に形成することができる。また、接合パターンは、ガラスを主成分とする絶縁製材料により形成することができる。この場合、第2のパターンは主容量電極に接続されたリード線部が第2のパターンと接触しないように通る切欠き部を備えた一部切り欠き付きの環状形状に形成すればよい。このようにすれば、第2のパターンの切欠き部は、第2のパターンの内側のガス抜き通路を兼ねることができる。このような通路がないと、ダイアフラム部に圧力が加わったときのダイアフラム部の変形度合いが悪くなる。
【0010】
主容量電極に接続されたリード線部の幅寸法は、基準容量電極に接続されたリード線部の幅寸法よりも小さくするのが好ましい。第2のパターンとリード線部とが交差しないことにより、容量Cxは小さくなるが、更に対向電極と対向するリード線部の幅寸法を小さくすると容量Cxは更に小さくなる。したがって感度が更に上がる。しかしながら、幅寸法が小さくなり過ぎると、リード線部の抵抗が大きくなって、主静電容量とリード線部の抵抗値とにより定まるtanδが必要以上に大きくなりすぎてエネルギー損失が大きくなる。そのため、リード線部の幅寸法は、tanδが必要以上に大きくなりすぎない程度に小さく設定する必要がある。具体的には、主容量電極に接続されたリード線部の幅寸法を0.4〜0.6mmとすると、感度を上げることができて、しかもtanδを大きくし過ぎることがない。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の一例を図面を参照して詳細に説明する。図1(A)及び(B)は本発明の実施の形態の一例の静電容量型圧力センサの平面図及び側面図であり、図2は本実施例の静電容量型圧力センサの断面を概略的に表した図である。これらの図に示すように、本実施例の静電容量型圧力センサは、ベース基板1とダイアフラム基板2とが接合パターン3を介して結合された構造を有している。なお、接合パターン3の厚みは極めて薄いため、図2の概略図では、接合パターン3の厚み寸法及びベース基板1とダイアフラム基板2との間の寸法を誇張して描いている。
【0012】
ベース基板1は、セラミックスにより形成されており、側部にカット端面1aを有する円柱に近い形状を有している。ベース基板1のダイアフラム基板2と対向する面と反対の表面1b上には、信号回路(図示せず)が形成されている。ベース基板1のダイアフラム基板2と対向する面には、図3の平面図に詳細に示すように主容量電極4及び基準容量電極5が径方向に間隔をあけて形成されている。主容量電極4は、Auペースト(金ペースト)を用いてスクリーン印刷により形成されており、厚みが0.7μmで円環状の形状を有している。主容量電極4の一部はリード線部6により主容量電極端子7に電気的に接続されている。リード線部6の幅寸法は、基準容量電極5に接続されたリード線部8の幅寸法(1mm)よりも小さく、しかも、主容量電極4と対向電極10との間の主静電容量とリード線部6の抵抗分を含む抵抗値とにより定まるtanδが、必要以上に大きくなり過ぎない程度に設定されており、この例ではリード線部6は0.4〜0.6mmの幅寸法を有している。また、リード線部6は5.4mmの長さ寸法を有している。
【0013】
リード線部6及び主容量電極端子7は主容量電極4を形成するときにAuペーストを用いて同時に形成されている。主容量電極4の中心の空隙部Sは、主容量電極4と対向電極10との間の静電容量をダイアフラム基板2に加わる圧力に応じてより正確に比例変化させる役割と、ダイアフラム基板2が強く加圧されても対向電極10が主容量電極4と接触して短絡するのを防ぐ役割とを果している。基準容量電極5は、主容量電極4と同様にAuペーストを用いてスクリーン印刷により形成されており、その厚みは0.7μmである。基準容量電極5は、リード線部6と交差しないように主容量電極4と同心的に該主容量電極4を部分的に囲む円弧形状を有している。基準容量電極5の一端はリード線部8により基準容量電極端子9に接続されている。基準容量電極端子9も基準容量電極5を形成するときに同時に形成される。なお実際には、主容量電極4、基準容量電極5、リード線部6,8、主容量電極端子7及び基準容量電極端子9のパターンは同時に形成される。主容量電極端子7及び基準容量電極端子9は、ベース基板1のカット端面1aに形成された接続部C1 ,C2 を通してベース基板1の表面1bに形成された信号回路に電気的に接続されている(図1)。
【0014】
ダイアフラム基板2はセラミックスにより形成されており、厚み0.46mmの円板形状を有している。ダイアフラム基板2のベース基板1と対向する面には、図4の平面図に詳細に示すように対向電極10が形成されている。対向電極10は、Auペーストを用いてスクリーン印刷により形成されており、その厚みは0.7μmである。この対向電極10は、ベース基板1に形成された主容量電極4、リード線部6及び基準容量電極5と所定の間隔をあけて対向するように円形に形成されている。対向電極10の一部から接続用端子11が突出している。対向電極10及び接続用端子11は一回のスクリーン印刷により同時に形成する。この接続用端子11は、ベース基板1のカット端面1aに形成された接続部C3 を通してベース基板1の表面1bに形成された信号回路に電気的に接続されている(図1)。
【0015】
接合パターン3は、ガラスを主成分とする絶縁材料(接合材料)により形成されており、10〜15μmの厚みを有している。この接合パターン3は、図5の平面図に詳細に示すように、第1のパターン12と第2のパターン13とを有している。第1のパターン12は基準容量電極5の外側に位置して基準容量電極5の周囲を囲み且つ2つのリード線部6,8と交差するように、ベース基板1の輪郭に沿った形状に形成されている。また、第1のパターン12は、内径部12aと外径部12bとが複数の接続パターン部12c…により連結された形状に形成されている。このような形状にすると接合パターンを形成する際に接合パターン内にボイド(クラック)が発生するのを防ぐことができる。
【0016】
第2のパターン13は、主容量電極4と基準容量電極5との間に位置して基準容量電極5と対向電極10との間におけるベース基板1とダイアフラム基板2との間の間隔が変化するのを抑制している。第2のパターン13は主容量電極5に接続されたリード線部6が第2のパターン13と接触しないように通る切欠き部13aを備えた一部切り欠き付きの環状形状を有している。切欠き部13aは、第2のパターン13の内側のガス抜き通路を兼ねている。図2及びガラス封着材料パターン3´(接合パターン3と同じ形状のパターン)とリード線部6との交差部を示している図6に示すように、切欠き部13aを設けると、リード線部6と対向電極10とが誘電率の高い接合パターン3を介して対向する部分がなくなり、リード線部6と対向電極10との間の容量を小さくでき、圧力センサの感度の低下を抑制できる。
【0017】
本実施例の静電容量型圧力センサは次のようにして製造した。まず、ベース基板1のダイアフラム基板2と対向する面(対向面)に主容量電極4、基準容量電極5、リード線部6,8、主容量電極端子7及び基準容量電極端子9のパターンを形成する。次にベース基板1の対向面上にマスクを施して、図6に示すように、スクリーン印刷により溶融したガラス封着材料を用いてガラス封着材料パターン3´を形成する。そして、このガラス封着材料パターン3´を介して対向電極10を形成したダイアフラム基板2をベース基板1の上に重ね合わせ、全体を炉に入れてガラス封着材料パターン3´を溶融させてベース基板1とダイアフラム基板2とを接合して静電容量型圧力センサを完成した。
【0018】
次に実施例1,2と比較例1,2の静電容量型圧力センサを用意して、各静電容量型圧力センサの初期値及び感度を測定した。ここで、実施例1は前述した本実施例の静電容量型圧力センサである。また、実施例2はリード線部6の幅寸法を基準容量電極5に接続されたリード線部8と同じ幅寸法(1mm)とし、その他は本実施例の静電容量型圧力センサと同じ構造を有する静電容量型圧力センサである。また、比較例1の静電容量型圧力センサは、切欠き部13aを設けずに、リード線部6の幅寸法を基準容量電極5に接続されたリード線部8と同じ幅寸法(1mm)とし、その他は本実施例の静電容量型圧力センサと同じ構造を有する静電容量型圧力センサである。また、比較例2の静電容量型圧力センサは、切欠き部13aを設けず、その他は本実施例の静電容量型圧力センサと同じ構造を有する静電容量型圧力センサである。表1は、その測定結果を示している。
【0019】
【表1】

Figure 0003967788
本表より、実施例1,2の静電容量型圧力センサは、比較例1,2の静電容量型圧力センサに比べて初期値を小さくして感度を高められるのが分る。特にリード線部6の幅寸法を小さくしただけの比較例2の静電容量型圧力センサは、比較例1の静電容量型圧力センサに比べれば感度を高められるものの、実施例1,2の静電容量型圧力センサと比べると感度が低いのが分る。
【0020】
なお本実施例では、接合パターン3をガラス封着パターンにより形成したが、接合パターン3はセラミックス,樹脂等により形成することができる。また、第1のパターン12と第2のパターン13とを別々の材質により形成してもよい。
また、本実施例では、リード線部6の幅寸法を基準容量電極5に接続されたリード線部8の幅寸法よりも小さくしたが、リード線部6の幅寸法を任意に選択した寸法に設定しても構わない。
【0021】
【発明の効果】
本発明によれば、主容量電極に接続されたリード線部と交差しないように第2のパターンを形成するので、リード線部と対向電極とが誘電率の高い第2のパターンを介して対向する部分がなくなり、リード線部と対向電極との間の容量を小さくでき、コンデンサ感度の低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 (A)及び(B)は本実施例の静電容量型圧力センサの平面図及び側面図である。
【図2】 本実施例の静電容量型圧力センサの概略断面図である。
【図3】 本実施例の静電容量型圧力センサのベース基板を示す平面図である。
【図4】 本実施例の静電容量型圧力センサのダイアフラム基板を示す平面図である。
【図5】 本実施例の静電容量型圧力センサの接合パターンを示す平面図である。
【図6】 本実施例の静電容量型圧力センサを製造する際のガラス封着材料パターンを示す平面図である。
【図7】 従来の静電容量型圧力センサの概略断面図である。
【符号の説明】
1 ベース基板
2ダイアフラム基板
3 接合パターン
4 主容量電極
5 基準容量電極
6,8 リード線部
10 対向電極
12 第1のパターン
13 第2のパターン
13a 切欠き部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a capacitance type pressure sensor that measures a pressure value by a change in capacitance.
[0002]
[Prior art]
As a capacitance type pressure sensor, an annular main capacitance electrode formed on the base substrate with an interval, an arc-shaped reference capacitance electrode formed on the outer side of the main capacitance electrode, and an opposing formed on the diaphragm substrate A substrate in which a base substrate and a diaphragm substrate are bonded via a bonding pattern made of an insulating material so that the electrodes face each other is known. In this type of capacitive pressure sensor, pressure is applied from the outside, the diaphragm substrate is bent, and the distance between the main capacitor electrode and the counter electrode changes, so that the gap between the main capacitor electrode and the counter electrode is changed. The capacitance changes. When measuring pressure using this capacitance type pressure sensor, the capacitance that changes between the main capacitance electrode and the counter electrode, and the reference capacitance between the reference capacitance electrode and the counter electrode, The pressure value is calculated based on However, in such a capacitance type pressure sensor, when a pressure is applied to the diaphragm substrate, the distance between the reference capacitance electrode and the counter electrode changes slightly, and the reference capacitance electrode and the counter electrode are changed. The reference capacitance in between also changes. For this reason, there is a limit to increasing the measurement accuracy of the pressure value.
[0003]
Therefore, as shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 7, the inventor has a first pattern 102 that is located outside the reference capacitance electrode 101 and surrounds the reference capacitance electrode 101, a main capacitance electrode 103, and a reference capacitance electrode. A bonding pattern having a second pattern 107 that is located between the reference capacitor electrode 101 and the counter electrode 104 and that suppresses a change in the distance between the base substrate 105 and the diaphragm substrate 106. It was proposed to use (Japanese Patent Application No. 7-218777). FIG. 7 is a schematic diagram showing a cross section of the capacitive pressure sensor at the position of the lead wire portion 108 of the main capacitance electrode 103. The annular main capacitance electrode 103 and the main capacitance electrode 103 are connected to the pressure sensor. The lead wire portion 108 extending outward is divided by a broken line L.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
When the capacitance type pressure sensor having the configuration of FIG. 7 was actually manufactured and the characteristics were examined, it was found that the sensitivity of the pressure sensor was lower than the theoretical value. As a result of searching for the cause, it has been found that the sensitivity of the pressure sensor is lowered when the second pattern 107 of the bonding pattern intersects the lead wire portion 108 of the main capacitance electrode 103. The sensitivity of the pressure sensor, that is, the sensitivity of the main capacitance is defined as (capacitance change ΔCn at a certain pressure) / (initial value Co). This initial value is the sum of the main capacitance Cm generated between the main capacitance electrode 103 and the counter electrode 104 and the capacitance Cx generated between the lead wire portion 108 and the counter electrode 104 when no pressure is applied. It can be regarded as (Cm + Cx). However, since an insulating material such as a glass material forming the second pattern 107 has a high dielectric constant, the capacitance Cx increases at the portion where the second pattern 107 intersects the lead wire portion 108, and as a result, the above sensitivity is achieved. The denominator of the equation increases and the sensitivity of the pressure sensor decreases.
[0005]
The objective of this invention is providing the electrostatic capacitance type pressure sensor which can suppress that the sensitivity of a pressure sensor falls.
[0006]
Another object of the present invention is to provide a capacitance type pressure sensor that can suppress a decrease in sensitivity and that can vent the gas inside the second pattern.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a main capacitance electrode, a lead wire portion connected to the main capacitance electrode, a reference capacitance electrode formed outside the main capacitance electrode, and a lead wire portion connected to the reference capacitance electrode. A base substrate formed on the surface of the substrate, a diaphragm substrate provided on one surface with a counter electrode facing the main capacitor electrode, the lead wire portion, and the reference capacitor electrode at a predetermined interval, and the base substrate and the diaphragm substrate And a bonding pattern made of an insulating material which is disposed between the two substrates and forms a predetermined interval. The bonding pattern is located outside the reference capacitance electrode and surrounds the reference capacitance electrode. A second pattern which is located between the pattern, the main capacitor electrode and the reference capacitor electrode and suppresses a change in the distance between the base substrate and the diaphragm substrate between the reference capacitor electrode and the counter electrode; Directed to the improved capacitive pressure sensor being.
[0008]
In the present invention, the second pattern is formed so as not to cross the lead wire portion connected to the main capacitor electrode. With this configuration, there is no portion where the lead wire portion and the counter electrode are opposed to each other via the second pattern having a high dielectric constant, and the capacitance Cx between the lead wire portion and the counter electrode can be reduced. The decrease in sensitivity can be suppressed.
[0009]
The main capacitance electrode can be formed in an annular shape, and the reference capacitance electrode can be formed in an arc shape so as not to cross the lead wire portion connected to the main capacitance electrode. The bonding pattern can be formed of an insulating material mainly composed of glass. In this case, the second pattern may be formed in an annular shape with a notch provided with a notch portion through which the lead wire portion connected to the main capacitor electrode does not come into contact with the second pattern. If it does in this way, the notch part of the 2nd pattern can serve as the gas vent passage inside the 2nd pattern. Without such a passage, the degree of deformation of the diaphragm portion when pressure is applied to the diaphragm portion is deteriorated.
[0010]
The width dimension of the lead wire portion connected to the main capacitance electrode is preferably smaller than the width dimension of the lead wire portion connected to the reference capacitance electrode. Since the second pattern and the lead wire portion do not cross each other, the capacitance Cx is reduced. However, if the width dimension of the lead wire portion facing the counter electrode is further reduced, the capacitance Cx is further reduced. Therefore, sensitivity further increases. However, if the width dimension becomes too small, the resistance of the lead wire portion increases, and tan δ determined by the main capacitance and the resistance value of the lead wire portion becomes excessively larger than necessary, resulting in an increase in energy loss. Therefore, it is necessary to set the width dimension of the lead wire portion so small that tan δ does not become larger than necessary. Specifically, when the width dimension of the lead wire portion connected to the main capacitance electrode is 0.4 to 0.6 mm, the sensitivity can be increased and tan δ is not excessively increased.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1A and 1B are a plan view and a side view of a capacitive pressure sensor as an example of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the capacitive pressure sensor of the present embodiment. It is the figure represented roughly. As shown in these drawings, the capacitive pressure sensor of the present embodiment has a structure in which a base substrate 1 and a diaphragm substrate 2 are coupled via a bonding pattern 3. Since the thickness of the bonding pattern 3 is extremely thin, the thickness of the bonding pattern 3 and the dimension between the base substrate 1 and the diaphragm substrate 2 are exaggerated in the schematic diagram of FIG.
[0012]
The base substrate 1 is made of ceramics and has a shape close to a cylinder having a cut end face 1a on the side. A signal circuit (not shown) is formed on the surface 1b of the base substrate 1 opposite to the surface facing the diaphragm substrate 2. As shown in detail in the plan view of FIG. 3, the main capacitor electrode 4 and the reference capacitor electrode 5 are formed on the surface of the base substrate 1 facing the diaphragm substrate 2 with a radial interval. The main capacitance electrode 4 is formed by screen printing using Au paste (gold paste), and has a circular shape with a thickness of 0.7 μm. A part of the main capacitance electrode 4 is electrically connected to the main capacitance electrode terminal 7 by a lead wire portion 6. The width dimension of the lead wire portion 6 is smaller than the width dimension (1 mm) of the lead wire portion 8 connected to the reference capacitance electrode 5, and the main capacitance between the main capacitance electrode 4 and the counter electrode 10 is The tan δ determined by the resistance value including the resistance of the lead wire portion 6 is set so as not to be excessively large. In this example, the lead wire portion 6 has a width dimension of 0.4 to 0.6 mm. Have. The lead wire portion 6 has a length dimension of 5.4 mm.
[0013]
The lead wire portion 6 and the main capacitor electrode terminal 7 are simultaneously formed using Au paste when the main capacitor electrode 4 is formed. The gap S in the center of the main capacitance electrode 4 has a role of changing the electrostatic capacitance between the main capacitance electrode 4 and the counter electrode 10 more accurately in proportion to the pressure applied to the diaphragm substrate 2, and the diaphragm substrate 2 Even if it is strongly pressed, it plays a role of preventing the counter electrode 10 from coming into contact with the main capacitance electrode 4 and short-circuiting. The reference capacitance electrode 5 is formed by screen printing using Au paste in the same manner as the main capacitance electrode 4 and has a thickness of 0.7 μm. The reference capacity electrode 5 has an arc shape that partially surrounds the main capacity electrode 4 concentrically with the main capacity electrode 4 so as not to intersect the lead wire portion 6. One end of the reference capacitance electrode 5 is connected to the reference capacitance electrode terminal 9 by a lead wire portion 8. The reference capacitance electrode terminal 9 is also formed at the same time when the reference capacitance electrode 5 is formed. In practice, the patterns of the main capacitor electrode 4, the reference capacitor electrode 5, the lead wire portions 6 and 8, the main capacitor electrode terminal 7, and the reference capacitor electrode terminal 9 are formed simultaneously. The main capacitor electrode terminal 7 and the reference capacitor electrode terminal 9 are electrically connected to a signal circuit formed on the surface 1b of the base substrate 1 through connection portions C1 and C2 formed on the cut end surface 1a of the base substrate 1. (FIG. 1).
[0014]
Diaphragm substrate 2 is made of ceramics and has a disk shape with a thickness of 0.46 mm. On the surface of the diaphragm substrate 2 facing the base substrate 1, a counter electrode 10 is formed as shown in detail in the plan view of FIG. The counter electrode 10 is formed by screen printing using Au paste and has a thickness of 0.7 μm. The counter electrode 10 is formed in a circular shape so as to face the main capacitor electrode 4, the lead wire portion 6 and the reference capacitor electrode 5 formed on the base substrate 1 with a predetermined interval. A connection terminal 11 protrudes from a part of the counter electrode 10. The counter electrode 10 and the connection terminal 11 are formed simultaneously by a single screen printing. The connection terminal 11 is electrically connected to a signal circuit formed on the surface 1b of the base substrate 1 through a connection portion C3 formed on the cut end surface 1a of the base substrate 1 (FIG. 1).
[0015]
The bonding pattern 3 is formed of an insulating material (bonding material) mainly composed of glass, and has a thickness of 10 to 15 μm. The bonding pattern 3 has a first pattern 12 and a second pattern 13 as shown in detail in the plan view of FIG. The first pattern 12 is formed in a shape along the outline of the base substrate 1 so as to be located outside the reference capacitance electrode 5 so as to surround the reference capacitance electrode 5 and cross the two lead wire portions 6 and 8. Has been. Moreover, the 1st pattern 12 is formed in the shape where the inner diameter part 12a and the outer diameter part 12b were connected by the some connection pattern part 12c .... With such a shape, it is possible to prevent the occurrence of voids (cracks) in the bonding pattern when the bonding pattern is formed.
[0016]
The second pattern 13 is located between the main capacitance electrode 4 and the reference capacitance electrode 5 and the distance between the base substrate 1 and the diaphragm substrate 2 between the reference capacitance electrode 5 and the counter electrode 10 changes. Is suppressed. The second pattern 13 has an annular shape with a notch provided with a notch portion 13a through which the lead wire portion 6 connected to the main capacitor electrode 5 does not come into contact with the second pattern 13. . The cutout portion 13 a also serves as a gas vent passage inside the second pattern 13. As shown in FIG. 2 and FIG. 6 showing the intersection of the glass sealing material pattern 3 ′ (pattern having the same shape as the bonding pattern 3) and the lead wire portion 6, the lead wire is provided. The portion where the portion 6 and the counter electrode 10 face each other via the bonding pattern 3 having a high dielectric constant is eliminated, the capacity between the lead wire portion 6 and the counter electrode 10 can be reduced, and the decrease in sensitivity of the pressure sensor can be suppressed. .
[0017]
The capacitance type pressure sensor of this example was manufactured as follows. First, a pattern of the main capacitor electrode 4, the reference capacitor electrode 5, the lead wire portions 6 and 8, the main capacitor electrode terminal 7 and the reference capacitor electrode terminal 9 is formed on the surface (facing surface) of the base substrate 1 facing the diaphragm substrate 2. To do. Next, a mask is applied on the opposite surface of the base substrate 1, and a glass sealing material pattern 3 'is formed using a glass sealing material melted by screen printing, as shown in FIG. Then, the diaphragm substrate 2 on which the counter electrode 10 is formed is overlapped on the base substrate 1 through the glass sealing material pattern 3 ', and the whole is put in a furnace to melt the glass sealing material pattern 3'. The substrate 1 and the diaphragm substrate 2 were joined to complete a capacitive pressure sensor.
[0018]
Next, the capacitive pressure sensors of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 were prepared, and the initial value and sensitivity of each capacitive pressure sensor were measured. Here, the first embodiment is the capacitance type pressure sensor of the present embodiment described above. In the second embodiment, the width of the lead wire portion 6 is set to the same width (1 mm) as that of the lead wire portion 8 connected to the reference capacitor electrode 5, and the other structures are the same as those of the capacitive pressure sensor of the present embodiment. It is an electrostatic capacitance type pressure sensor which has. Further, in the capacitance type pressure sensor of Comparative Example 1, the width dimension of the lead wire portion 6 is the same as that of the lead wire portion 8 connected to the reference capacitance electrode 5 without providing the notch portion 13a (1 mm). The others are capacitive pressure sensors having the same structure as the capacitive pressure sensor of this embodiment. Further, the capacitive pressure sensor of Comparative Example 2 is a capacitive pressure sensor having the same structure as the capacitive pressure sensor of the present embodiment, except that the notch portion 13a is not provided. Table 1 shows the measurement results.
[0019]
[Table 1]
Figure 0003967788
From this table, it can be seen that the capacitance type pressure sensors of Examples 1 and 2 can be improved in sensitivity by reducing the initial value as compared with the capacitance type pressure sensors of Comparative Examples 1 and 2. In particular, the capacitance type pressure sensor of Comparative Example 2 in which only the width of the lead wire portion 6 is reduced can increase the sensitivity as compared with the capacitance type pressure sensor of Comparative Example 1, but the capacitance pressure sensor of Examples 1 and 2 can be improved. It can be seen that the sensitivity is low compared to the capacitive pressure sensor.
[0020]
In this embodiment, the bonding pattern 3 is formed of a glass sealing pattern, but the bonding pattern 3 can be formed of ceramics, resin, or the like. Further, the first pattern 12 and the second pattern 13 may be formed of different materials.
Further, in this embodiment, the width dimension of the lead wire portion 6 is made smaller than the width dimension of the lead wire portion 8 connected to the reference capacitance electrode 5, but the width dimension of the lead wire portion 6 is arbitrarily selected. You can set it.
[0021]
【The invention's effect】
According to the present invention, the second pattern is formed so as not to intersect with the lead wire portion connected to the main capacitor electrode, so that the lead wire portion and the counter electrode face each other through the second pattern having a high dielectric constant. Therefore, the capacitance between the lead wire portion and the counter electrode can be reduced, and the decrease in capacitor sensitivity can be suppressed.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B are a plan view and a side view of a capacitive pressure sensor according to the present embodiment.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a capacitive pressure sensor according to the present embodiment.
FIG. 3 is a plan view showing a base substrate of the capacitive pressure sensor of the present embodiment.
FIG. 4 is a plan view showing a diaphragm substrate of the capacitive pressure sensor of the present embodiment.
FIG. 5 is a plan view showing a bonding pattern of the capacitive pressure sensor according to the present embodiment.
FIG. 6 is a plan view showing a glass sealing material pattern when manufacturing the capacitive pressure sensor of this example.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a conventional capacitive pressure sensor.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Base substrate 2 Diaphragm substrate 3 Joining pattern 4 Main capacity electrode 5 Reference capacity electrodes 6, 8 Lead wire part 10 Opposite electrode 12 First pattern 13 Second pattern 13a Notch

Claims (3)

主容量電極と、該主容量電極に接続されたリード線部と、前記主容量電極の外側に形成された基準容量電極と、前記基準容量電極に接続されたリード線部とが一方の面に形成されたベース基板と、
前記主容量電極、前記リード線部及び前記基準容量電極と所定の間隔をあけて対向する対向電極を一方の面に備えたダイアフラム基板と、
前記ベース基板と前記ダイアフラム基板との間に配置されて両基板を接合するとともに前記所定の間隔を形成する絶縁性材料からなる接合パターンとからなり、
前記接合パターンが前記基準容量電極の外側に位置して前記基準容量電極の周囲を囲む第1のパターンと、前記主容量電極と前記基準容量電極との間に位置して前記基準容量電極と前記対向電極との間における前記ベース基板と前記ダイアフラム基板との間の間隔が変化するのを抑制する第2のパターンとを有しており、
前記主容量電極に接続された前記リード線部に接続される主容量電極端子が前記一方の面上において前記第2のパターンの外側に形成されている静電容量型圧力センサであって、
前記第2のパターンが前記主容量電極に接続された前記リード線部と前記一方の面上において交差しないように形成されていることを特徴とする静電容量型圧力センサ。
A main capacitance electrode, a lead wire portion connected to the main capacitance electrode, a reference capacitance electrode formed outside the main capacitance electrode, and a lead wire portion connected to the reference capacitance electrode on one surface A formed base substrate;
A diaphragm substrate provided on one surface with a counter electrode facing the main capacitor electrode, the lead wire portion and the reference capacitor electrode at a predetermined interval;
It is disposed between the base substrate and the diaphragm substrate, and includes a bonding pattern made of an insulating material that bonds the two substrates and forms the predetermined interval.
The junction pattern is located outside the reference capacitance electrode and surrounds the reference capacitance electrode, and the junction pattern is located between the main capacitance electrode and the reference capacitance electrode. A second pattern for suppressing a change in a distance between the base substrate and the diaphragm substrate between the counter electrode and the counter electrode ;
A capacitance type pressure sensor in which a main capacitance electrode terminal connected to the lead wire portion connected to the main capacitance electrode is formed outside the second pattern on the one surface ,
The capacitance-type pressure sensor, wherein the second pattern is formed so as not to intersect the lead wire portion connected to the main capacitance electrode on the one surface .
環状の主容量電極と、該主容量電極に接続されたリード線部と、前記主容量電極の外側に形成され前記リード線部と交差しないように形成された円弧状の基準容量電極と、前記基準容量電極に接続されたリード線部とが一方の面に形成されたセラミックス製のベース基板と、
前記主容量電極、前記リード線部及び前記基準容量電極と所定の間隔をあけて対向する対向電極を一方の面に備えたセラミックス製のダイアフラム基板と、
前記ベース基板と前記ダイアフラム基板との間に配置されて両基板を接合するとともに前記所定の間隔を形成するガラスを主成分とする絶縁製材料からなる接合パターンとからなり、
前記接合パターンが前記基準容量電極の外側に位置して前記基準容量電極の周囲を囲み且つ2つの前記リード線部と交差する第1のパターンと、前記主容量電極と前記基準容量電極との間に位置して前記基準容量電極と前記対向電極との間における前記ベース基板と前記ダイアフラム基板との間の間隔が変化するのを抑制する第2のパターンとを有しており、
前記主容量電極に接続された前記リード線部に接続される主容量電極端子が前記一方の面上において前記第2のパターンの外側に形成されている静電容量型圧力センサであって、
前記第2のパターンは前記主容量電極に接続された前記リード線部が前記第2のパターンと接触しないように通る切欠き部を備えた一部切り欠き付きの環状形状を有しており、且つ前記第2のパターンが前記主容量電極に接続された前記リード線部と前記一方の面上において交差しないように形成されていることを特徴とする静電容量型圧力センサ。
An annular main capacitance electrode, a lead wire portion connected to the main capacitance electrode, an arc-shaped reference capacitance electrode formed outside the main capacitance electrode so as not to intersect the lead wire portion, and A ceramic base substrate having a lead wire portion connected to the reference capacitance electrode formed on one surface;
A ceramic diaphragm substrate provided on one surface with a counter electrode facing the main capacitor electrode, the lead wire portion, and the reference capacitor electrode at a predetermined interval;
It is arranged between the base substrate and the diaphragm substrate, and is composed of a bonding pattern made of an insulating material mainly composed of glass that bonds the two substrates and forms the predetermined interval.
The junction pattern is located outside the reference capacitance electrode, surrounds the periphery of the reference capacitance electrode, and intersects the two lead wires, and between the main capacitance electrode and the reference capacitance electrode And a second pattern that suppresses a change in the distance between the base substrate and the diaphragm substrate between the reference capacitance electrode and the counter electrode ,
A capacitance type pressure sensor in which a main capacitance electrode terminal connected to the lead wire portion connected to the main capacitance electrode is formed outside the second pattern on the one surface ,
The second pattern has an annular shape with a notch provided with a notch portion through which the lead wire portion connected to the main capacitance electrode does not come into contact with the second pattern, The capacitive pressure sensor is characterized in that the second pattern is formed so as not to intersect the lead wire portion connected to the main capacitance electrode on the one surface .
前記主容量電極に接続された前記リード線部の幅寸法は、前記基準容量電極に接続された前記リード線部の幅寸法よりも小さいことを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載の静電容量型圧力センサ。  3. The width dimension of the lead wire portion connected to the main capacitor electrode is smaller than the width dimension of the lead wire portion connected to the reference capacitor electrode. 4. Capacitive pressure sensor.
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