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JP7834003B2 - Capacitive pressure sensor and method for manufacturing a capacitive pressure sensor - Google Patents
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JP7834003B2 - Capacitive pressure sensor and method for manufacturing a capacitive pressure sensor - Google Patents

Capacitive pressure sensor and method for manufacturing a capacitive pressure sensor

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JP7834003B2 JP2022159380A JP2022159380A JP7834003B2 JP 7834003 B2 JP7834003 B2 JP 7834003B2 JP 2022159380 A JP2022159380 A JP 2022159380A JP 2022159380 A JP2022159380 A JP 2022159380A JP 7834003 B2 JP7834003 B2 JP 7834003B2
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Description

本発明は、積層型のバッフルがコンパクトに溶接された静電容量型圧力センサおよびこの静電容量型圧力センサの製造方法に関する。 This invention relates to a capacitive pressure sensor in which a stacked baffle is compactly welded, and to a method for manufacturing this capacitive pressure sensor.

圧力を受けたダイアフラムのたわみ量、すなわち変位より圧力値を出力する圧力センサは、半導体設備をはじめ、工業用途で広く使用されている。半導体装置の製造においては、気相成長による様々な成膜装置や、ドライエッチング装置が用いられている。このような製造装置では、nm単位の厚さの薄膜を形成するため、処理室内の圧力やプロセスガスの分圧などを正確に制御しており、圧力を正確に計測することが重要となる。このような圧力の計測のために、圧力センサが用いられている。 Pressure sensors, which output pressure values from the deflection (displacement) of a diaphragm under pressure, are widely used in industrial applications, including semiconductor equipment. In the manufacturing of semiconductor devices, various thin-film deposition systems using vapor phase growth and dry etching systems are employed. In such manufacturing equipment, precise control of the pressure within the processing chamber and the partial pressure of the process gas is crucial for forming thin films with thicknesses in the nanometer range, making accurate pressure measurement essential. Pressure sensors are used for this purpose.

この種の圧力センサでは、プロセスガスなどの装置に用いられているガスに対する耐腐食性と共に、成膜などのプロセス中で発生する副生成物に対しても耐性が要求される。また、成膜プロセスでは、成膜室内壁、配管内壁、真空ポンプ内部、および圧力センサの受圧部であるダイアフラムなど、プロセスガスが通過する箇所には堆積物が発生し、様々な問題を起こす。
例えば、従来一般的に用いられている化学的気相成長法(CVD)に比較し、段差被覆性や膜質において優れているとして近年開発され、ゲート絶縁膜などの形成に用いられている原子層堆積法(ALD)がある。このALDは、特性上、原料ガスが通過する様々な箇所に原料ガスが付着しやすく、上述した無用な堆積が発生しやすい。圧力センサのダイアフラムにこのような無用な堆積が発生すると、よく知られているように、零点シフトや圧力感度の変化などをもたらし、正確な測定が阻害され、処理の結果に大きな影響を与える。
This type of pressure sensor requires corrosion resistance to gases used in the equipment, such as process gases, as well as resistance to by-products generated during processes such as film deposition. Furthermore, in film deposition processes, deposits accumulate in areas through which the process gas passes, such as the walls of the deposition chamber, the inner walls of the piping, the inside of the vacuum pump, and the diaphragm, which is the pressure-receiving part of the pressure sensor, causing various problems.
For example, there is atomic layer deposition (ALD), which has been developed in recent years and is used for forming gate insulating films and the like, as it offers superior step coverage and film quality compared to the conventionally used chemical vapor deposition (CVD). However, due to its characteristics, ALD tends to cause material gas to adhere to various points through which the material gas passes, leading to the unwanted deposition mentioned above. As is well known, if such unwanted deposition occurs on the diaphragm of a pressure sensor, it can cause zero-point shifts and changes in pressure sensitivity, hindering accurate measurements and significantly affecting the processing results.

上述したダイアフラムへの無用な堆積を防ぐため、例えば、成膜動作時などにおいて、各部分を例えば200℃程度に加熱している。また、バッフルなどによりプロセスガスがダイアフラムに至るまでの経路を複雑にし、無用な堆積を途中で捉えることで、ダイアフラムへの無用な堆積を防ぐ技術が提案されている。 To prevent unwanted deposition on the diaphragm, as mentioned above, various parts are heated to approximately 200°C during processes such as film deposition. Furthermore, techniques have been proposed to prevent unwanted deposition on the diaphragm by complicating the process gas path to the diaphragm using baffles or other means, thereby capturing unwanted deposition along the way.

無用な堆積を途中で捉えるバッフルを備えた従来の静電容量型圧力センサとしては、例えば特許文献1に記載されているものがある。特許文献1には、図13に示すように静電容量型圧力センサの一部が示されている。図13には、被測定流体が導入される流体室1を有するハウジング2と、流体室1内の被測定流体の圧力を検出するセンサチップ3と、流体室1内を被測定流体が導入される一端側とセンサチップ3が位置する他端側とに仕切るバッフル4とが描かれている。 Conventional capacitive pressure sensors equipped with baffles to detect unnecessary deposits along the way include, for example, those described in Patent Document 1. Patent Document 1 shows a part of a capacitive pressure sensor, as shown in Figure 13. Figure 13 depicts a housing 2 having a fluid chamber 1 into which the fluid to be measured is introduced, a sensor chip 3 for detecting the pressure of the fluid to be measured in the fluid chamber 1, and a baffle 4 that divides the fluid chamber 1 into one end where the fluid to be measured is introduced and the other end where the sensor chip 3 is located.

センサチップ3は、被測定流体の圧力を受けるダイアフラム3aを有し、ハウジング2に支持ダイアフラム5と、支持ダイアフラム5を挟む台座プレート6,7とを介して支持されている。
バッフル4は、多数の板状部品を重ねて一体化したもので、ハウジング2の円環状の取付座8に溶接された円環板状のベースプレート9と、ベースプレート9に重ねられた多数の円環板状の流路プレート10と、流路プレート10の上に重ねられて流路プレート10の中空部を塞ぐ円板上のトッププレート11とによって構成されている。
The sensor chip 3 has a diaphragm 3a that receives the pressure of the fluid to be measured, and is supported by the housing 2 via a support diaphragm 5 and base plates 6 and 7 that sandwich the support diaphragm 5.
The baffle 4 is made up of multiple plate-shaped parts stacked together, and consists of an annular plate-shaped base plate 9 welded to the annular mounting seat 8 of the housing 2, multiple annular plate-shaped flow path plates 10 stacked on the base plate 9, and a disc-shaped top plate 11 that is placed on top of the flow path plates 10 and closes the hollow portion of the flow path plates 10.

ベースプレート9は、外周部を取付座8に溶接することができるように、多数の流路プレート10より外径が大きくなるように形成されている。
流路プレート10は、内周部から外周部に延びる多数の流路12が形成されている。この流路12は、被測定流体が通ることにより堆積物が生成されるように形成されている。
このバッフル4を形成するためには、先ず多数の流路プレート10とトッププレート11を重ねて同一軸線上に位置付け、これらの部材を拡散接合によって互いに接合し、流路プレート組立体を形成する。次に、流路プレート組立体にベースプレート9を重ねてこれらを同一軸線上に位置付けて拡散接合によって互いに接合する。従来のバッフル4は、このように2回の拡散接合工程を経て製造されている。
The base plate 9 is formed to have a larger outer diameter than the numerous flow path plates 10 so that its outer circumference can be welded to the mounting seat 8.
The flow channel plate 10 has numerous flow channels 12 extending from the inner circumference to the outer circumference. These flow channels 12 are designed so that deposits are generated as the fluid to be measured passes through them.
To form this baffle 4, first, a number of flow path plates 10 and a top plate 11 are stacked and positioned on the same axis, and these components are joined to each other by diffusion bonding to form a flow path plate assembly. Next, a base plate 9 is stacked on the flow path plate assembly and these are positioned on the same axis and joined to each other by diffusion bonding. Conventional baffles 4 are manufactured through these two diffusion bonding processes.

このように構成された従来の静電容量型圧力センサにおいては、流体室1に導入された被測定流体が流路プレート10の流路12を通ってバッフル4を内周側から外周側に通過することにより、堆積物が流路プレート10に生成され、センサチップ3で堆積物が生成されることを防ぐことができる。 In this conventional capacitive pressure sensor configuration, the fluid to be measured, introduced into the fluid chamber 1, passes through the flow path 12 of the flow path plate 10 and through the baffle 4 from the inner circumference to the outer circumference. This prevents deposits from forming on the flow path plate 10 and thus prevents deposit formation on the sensor chip 3.

特開2015-34786号公報Japanese Patent Publication No. 2015-34786

バッフル4はプロセスガスなどの被測定流体がセンサチップ3のダイアフラム3aに至るまでの経路を複雑にし、無用な堆積物を途中で捉えることでダイアフラム3aへの無用な堆積を防ぐものであるため、バッフル4によって静電容量型圧力センサの寿命が左右されることになる。バッフル4の性能は、流路12の幅や形状、長さによって変わってしまうが、静電容量型センサの小型化に伴い、性能を落とさずに静電容量型圧力センサを小型化できるバッフルが要請されている。 The baffle 4 complicates the path of the fluid to be measured, such as process gas, to the diaphragm 3a of the sensor chip 3, preventing unnecessary deposits from accumulating on the diaphragm 3a by trapping them along the way. Therefore, the lifespan of the capacitive pressure sensor is affected by the performance of the baffle 4. The performance of the baffle 4 varies depending on the width, shape, and length of the flow path 12. However, with the miniaturization of capacitive sensors, there is a demand for a baffle that can miniaturize the capacitive pressure sensor without compromising performance.

また、従来のバッフル4は、静電容量型圧力センサのハウジング2に溶接するための溶接代を確保するために、ベースプレート9が他のプレート(流路プレート10、トッププレート11)より大きく形成されている。このように外径が異なる部品どうしを重ねて一度に拡散接合によって接合すると、加圧が不均一になり易く、バッフル4の品質が低下し易かった。このような不具合を解消するために、外径が同一の多数の流路プレート10とトッププレート11とを拡散接合で互いに接合して組立体を形成し、その後、この組立体にベースプレート9を重ねて拡散接合で互いに接合させることが行われている。この場合は、拡散接合が2工程必要になるという新たな問題が生じる。 Furthermore, in conventional baffles 4, the base plate 9 is formed larger than the other plates (flow channel plate 10, top plate 11) to secure welding allowance for welding to the housing 2 of the capacitive pressure sensor. When components with different outer diameters are stacked and joined at once by diffusion bonding, the pressure distribution tends to become uneven, easily degrading the quality of the baffle 4. To resolve this problem, a method is employed in which multiple flow channel plates 10 and top plate 11 with the same outer diameter are joined to each other by diffusion bonding to form an assembly, and then the base plate 9 is stacked on top of this assembly and joined to each other by diffusion bonding. However, this introduces a new problem: two diffusion bonding steps are required.

本発明の目的は、性能を落とさずに静電容量型圧力センサを更に小型化できるバッフルを提供することと、バッフルを1工程の拡散接合で簡単に製造することである。 The objectives of this invention are to provide a baffle that enables further miniaturization of capacitive pressure sensors without compromising performance, and to enable the easy manufacture of the baffle through a single-step diffusion bonding process.

この目的を達成するために本発明に係る静電容量型圧力センサは、被測定流体が導入される流体室を有するハウジングと、前記流体室内の被測定流体の圧力を検出するセンサチップと、前記流体室を被測定流体が導入される一端側と前記センサチップが位置する他端側とに仕切り、かつ被測定流体が通ることにより堆積物が生成される流路によって前記一端側と前記他端側とを連通するバッフルとを備え、前記バッフルは、円環板状に形成されるとともに、内周部と外周部とに開口して径方向に延びる多数の溝状の前記流路が形成され、厚み方向に積層されて互いに接合された多数の流路プレートと、円環板状に形成されて前記多数の流路プレートの積層方向の一端に接合されたベースプレートと、前記多数の流路プレートの積層方向の他端に接合されて前記流路プレートの中空部を閉塞するトッププレートとを備え、前記バッフルの外周部には、前記積層方向に延びる複数の溝が形成され、前記溝の長手方向の一端は前記ベースプレートによって塞がれているとともに他端は開放され、前記ベースプレートの前記溝に露出する部分が前記ハウジングに溶接されているものである。 To achieve this objective, the capacitive pressure sensor according to the present invention comprises a housing having a fluid chamber into which a fluid to be measured is introduced, a sensor chip for detecting the pressure of the fluid to be measured in the fluid chamber, and a baffle that divides the fluid chamber into one end into which the fluid to be measured is introduced and the other end into which the sensor chip is located, and connects the one end and the other end by a flow path through which deposits are generated as the fluid to be measured passes. The baffle is formed in the shape of an annular plate, and has numerous groove-shaped flow paths that open to the inner and outer circumferences and extend radially, and has a thickness The baffle comprises a plurality of flow path plates stacked and joined together in a specific direction, a base plate formed in an annular shape and joined to one end of the plurality of flow path plates in the stacking direction, and a top plate joined to the other end of the plurality of flow path plates in the stacking direction to close the hollow portion of the flow path plates. Multiple grooves extending in the stacking direction are formed on the outer circumference of the baffle, with one end of each groove closed by the base plate and the other end open. The portion of the base plate exposed to the grooves is welded to the housing.

本発明は、前記静電容量型圧力センサにおいて、前記流路プレートと、前記ベースプレートと、前記トッププレートとは、外径が一致するように形成されていてもよい。 In the present invention, the capacitive pressure sensor may be formed such that the flow path plate, the base plate, and the top plate have the same outer diameter.

本発明は、前記静電容量型圧力センサにおいて、前記バッフルが配置される前記流体室の内壁は、前記バッフルの外周面との間に予め定めた隙間が形成される周壁によって形成され、前記隙間は、前記溝状の前記流路の深さ以下であってもよい。 In the present invention, in the capacitive pressure sensor, the inner wall of the fluid chamber where the baffle is arranged is formed by a peripheral wall that has a predetermined gap between it and the outer surface of the baffle, and the gap may be less than or equal to the depth of the groove-shaped flow path.

本発明に係る静電容量型圧力センサの製造方法は、被測定流体が通ることにより堆積物が生成される流路を有する積層型のバッフルを形成するステップと、被測定流体が一端側に導入される流体室を有しかつ前記流体室内の被測定流体の圧力を検出するセンサチップが他端部側に設けられたハウジングに、前記一端側と他端側とが仕切られかつ前記一端側と前記他端側とが前記流路によって連通されるように前記バッフルを溶接するステップとを有し、前記バッフルを形成するステップは、円環板状に形成されたベースプレートと、円環板状に形成されるとともに、内周部と外周部とに開口して径方向に延びる多数の溝状の前記流路および外周部の複数の凹部が形成され、前記凹部の位置を合わせて厚み方向に積層された多数の流路プレートと、前記流路プレートの中空部を塞ぐ大きさの円板状に形成されるとともに外周部に複数の凹部が形成されたトッププレートとを、それぞれ外径が一致するように形成するステップと、前記ベースプレートと、多数の前記流路プレートと、前記トッププレートとをこの順序で積層して同一軸線上に位置付けるとともに、前記流路プレートの前記凹部および前記トッププレートの前記凹部の位置を合わせるステップと、前記ベースプレートと、多数の前記流路プレートと、前記トッププレートとが積層された状態で各部材どうしを拡散接合によって互いに接合するステップとによって実施してもよい。 The method for manufacturing a capacitive pressure sensor according to the present invention comprises the steps of forming a stacked baffle having a channel through which deposits are generated as the fluid to be measured passes, and welding the baffle to a housing having a fluid chamber into which the fluid to be measured is introduced at one end and a sensor chip for detecting the pressure of the fluid to be measured in the fluid chamber provided at the other end, such that the one end and the other end are separated and the one end and the other end are connected by the channel, wherein the step of forming the baffle comprises a base plate formed in the shape of an annular plate, and a plurality of groove-shaped channels formed in the shape of an annular plate, with openings on the inner and outer circumferences and extending radially, and a plurality of recesses on the outer circumference. The process may be carried out by the following steps: forming a plurality of flow path plates stacked in the thickness direction with the positions of the recesses aligned, and a top plate formed in the shape of a disc sized to close the hollow portion of the flow path plates and having a plurality of recesses formed on its outer circumference, so that their outer diameters match; stacking the base plate, the plurality of flow path plates, and the top plate in this order and positioning them on the same axis, and aligning the positions of the recesses of the flow path plates and the recesses of the top plate; and joining the members together by diffusion bonding while the base plate, the plurality of flow path plates, and the top plate are stacked.

本発明は、前記静電容量型圧力センサの製造方法において、前記ハウジングに前記バッフルを溶接するステップは、ベースプレートを前記ハウジングに重ねるステップと、前記バッフルの外周部に前記厚み方向に延びて一端が前記ベースプレートによって塞がれるように形成された複数の溝に順次レーザー光を通し、前記ベースプレートにおける前記溝の一端を塞ぐ部分にレーザー光を照射してこの部分を前記ハウジングに溶接するステップとによって実施してもよい。 The present invention relates to a method for manufacturing the capacitive pressure sensor, wherein the step of welding the baffle to the housing may be carried out by the steps of: placing the base plate on top of the housing; and sequentially passing laser light through a plurality of grooves formed on the outer circumference of the baffle, extending in the thickness direction and having one end closed by the base plate; and irradiating the portion of the base plate that closes one end of the grooves with laser light to weld this portion to the housing.

本発明は、前記静電容量型圧力センサの製造方法において、前記ベースプレートの前記溝を塞ぐ部分を前記ハウジングに溶接するステップでレーザー光を通す前記溝を選択する順序は、前記バッフルの軸心を挟んで位置する一方の前記溝と他方の前記溝とが交互に前記バッフルの周方向の位置を変えて選択される順序であってもよい。 The present invention relates to a method for manufacturing the capacitive pressure sensor, and the order in which the grooves through which laser light passes during the step of welding the portion of the base plate that closes the grooves to the housing may be an order in which one groove and the other groove, located on either side of the axis of the baffle, are alternately selected, changing their circumferential position on the baffle.

本発明によれば、バッフルの周囲に溶接代となるスペースが不要になるから、性能を落とさずに静電容量型圧力センサの更なる小型化が可能なバッフルを提供することができる。
また、バッフルを構成する多数の部材を外周面を基準にして同一軸線上に位置するように位置決めできるから、バッフルを1工程の拡散接合で簡単に製造することができる。
According to the present invention, since there is no need for welding space around the baffle, it is possible to provide a baffle that enables further miniaturization of the capacitive pressure sensor without compromising performance.
Furthermore, since the numerous components constituting the baffle can be positioned on the same axis with respect to the outer surface, the baffle can be easily manufactured in a single diffusion bonding process.

図1は、本発明に係る静電容量型圧力センサの断面図である。Figure 1 is a cross-sectional view of the capacitive pressure sensor according to the present invention. 図2は、バッフルのベースプレートを示す図である。Figure 2 shows the base plate of the baffle. 図3は、バッフルのトッププレートを示す図である。Figure 3 shows the top plate of the baffle. 図4は、バッフルの流路プレートを示す図である。Figure 4 shows the flow path plate of the baffle. 図5は、静電容量型圧力センサの要部を拡大して示す断面図である。Figure 5 is a cross-sectional view showing an enlarged view of the main part of a capacitive pressure sensor. 図6は、バッフルの分解斜視図である。Figure 6 is an exploded perspective view of the baffle. 図7は、静電容量型圧力センサの製造方法を説明するためのフローチャートである。Figure 7 is a flowchart illustrating the manufacturing method of a capacitive pressure sensor. 図8は、バッフルの製造方法を示す断面図である。Figure 8 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing the baffle. 図9は、バッフルの斜視図である。Figure 9 is a perspective view of the baffle. 図10は、バッフルを示す図である。Figure 10 shows a baffle. 図11は、バッフルをハウジングに載置した状態を示す斜視図である。Figure 11 is a perspective view showing the baffle placed on the housing. 図12は、レーザー溶接の溶接順序を説明するための平面図である。Figure 12 is a plan view illustrating the welding sequence of laser welding. 図13は、従来の静電容量型圧力センサの一部を示す断面図である。Figure 13 is a cross-sectional view showing a part of a conventional capacitive pressure sensor.

以下、本発明に係る静電容量型圧力センサおよび静電容量型圧力センサの製造方法の一実施の形態を図1~図11を参照して詳細に説明する。
図1に示す静電容量型圧力センサ21は、複数の部材を組み合わせて形成されたハウジング22の中にセンサチップ23やバッフル24などを収容して構成されている。
Hereinafter, an embodiment of the capacitive pressure sensor and the method for manufacturing the capacitive pressure sensor according to the present invention will be described in detail with reference to Figures 1 to 11.
The capacitive pressure sensor 21 shown in Figure 1 is constructed by housing a sensor chip 23, baffles 24, and other components within a housing 22 formed by combining multiple components.

ハウジング22は、図1において最も下に位置するロアハウジング25と、このロアハウジング25の上に重ねて溶接された円筒状のアッパハウジング26と、アッパハウジング26の開口端に溶接されてアッパハウジング26を閉塞するカバー27とによって形成されている。カバー27には信号伝達用の電極端子28が貫通している。
この実施の形態によるロアハウジング25は、円筒部25aの一端にフランジ部25bを設けた構造が採られている。ロアハウジング25の内部には、円筒部25aの他端(図1において下側)から被測定流体が導入される。
The housing 22 is formed by a lower housing 25 located at the bottom in Figure 1, a cylindrical upper housing 26 welded on top of the lower housing 25, and a cover 27 welded to the open end of the upper housing 26 to close it. Signal transmission electrode terminals 28 pass through the cover 27.
In this embodiment, the lower housing 25 has a structure in which a flange portion 25b is provided at one end of the cylindrical portion 25a. The fluid to be measured is introduced into the lower housing 25 from the other end of the cylindrical portion 25a (the lower side in Figure 1).

ロアハウジング25のアッパハウジング26が接続されるフランジ部25bには、径方向に並ぶ複数の機能部が設けられている。これらの機能部とは、円筒部25aの内周部に連なる円形凹部31と、円形凹部31の開口端から径方向の外側に延びる平坦な環状のバッフル取付座32と、バッフル取付座32より径方向の外側で円筒状に突設された円筒部33である。バッフル取付座32には、後述するバッフル24が溶接されている。図1に示すバッフル24は、内部の構造を省略して外形のみが分かるように描いてある。バッフル24の説明は後述する。 The flange portion 25b to which the upper housing 26 of the lower housing 25 is connected is provided with multiple functional parts arranged radially. These functional parts are a circular recess 31 connected to the inner circumference of the cylindrical portion 25a, a flat, annular baffle mounting seat 32 extending radially outward from the opening end of the circular recess 31, and a cylindrical portion 33 projecting cylindrically radially outward from the baffle mounting seat 32. A baffle 24, described later, is welded to the baffle mounting seat 32. The baffle 24 shown in Figure 1 is depicted with its external shape only, omitting its internal structure. The baffle 24 will be described later.

アッパハウジング26は、ロアハウジング25の円筒部33に溶接される円筒状の第1の筒体34と、第1の筒体との間に後述する支持ダイアフラム35が挟まれる状態で第1の筒体34に溶接された第2の筒体36とによって構成されている。第1の筒体34とロアハウジングの円筒部33は、バッフル24を囲む周壁37を構成している。周壁37は、バッフル24が配置される流体室38の内壁となる。この周壁37と後述するバッフル24の外周面との間には、図1および図5に示すように、予め定めた間隔dとなる隙間Sが形成されている。図1に示すバッフル24の破断位置は、図9においてバッフル24に描いたI-I線に沿う位置である。 The upper housing 26 is composed of a cylindrical first cylinder 34 welded to the cylindrical portion 33 of the lower housing 25, and a second cylinder 36 welded to the first cylinder 34 with a support diaphragm 35 (described later) sandwiched between them. The first cylinder 34 and the cylindrical portion 33 of the lower housing constitute a peripheral wall 37 surrounding the baffle 24. This peripheral wall 37 becomes the inner wall of the fluid chamber 38 where the baffle 24 is located. A gap S of predetermined interval d is formed between this peripheral wall 37 and the outer surface of the baffle 24 (described later), as shown in Figures 1 and 5. The rupture position of the baffle 24 shown in Figure 1 is along the line I-I drawn on the baffle 24 in Figure 9.

支持ダイアフラム35は、円環板状に形成されており、外周部が第1の筒体34と第2の筒体36とに挟まれてこれらの部材に溶接されている。支持ダイアフラム35の中央部には、台座プレート41とセンサチップ23とが支持ダイアフラム35を挟む状態で接合されている。支持ダイアフラム35と、台座プレート41と、センサチップ23とは、アッパハウジング26の内部を2室に仕切っている。このため、ハウジング22内には、ロアハウジング25の中空部から支持ダイアフラム35に至る流体室38と、支持ダイアフラム35とカバー27との間に形成された真空室42とが形成される。真空室42は、所定の真空度に減圧され、その真空状態を維持する構成が採られている。 The support diaphragm 35 is formed in an annular plate shape, and its outer circumference is sandwiched between the first cylindrical body 34 and the second cylindrical body 36 and welded to these members. A base plate 41 and a sensor chip 23 are joined to the center of the support diaphragm 35, sandwiching the diaphragm 35. The support diaphragm 35, the base plate 41, and the sensor chip 23 divide the inside of the upper housing 26 into two chambers. Therefore, within the housing 22, a fluid chamber 38 is formed, extending from the hollow portion of the lower housing 25 to the support diaphragm 35, and a vacuum chamber 42 is formed between the support diaphragm 35 and the cover 27. The vacuum chamber 42 is configured to be reduced to a predetermined vacuum level and to maintain that vacuum state.

流体室38の被測定流体は、台座プレート41に形成された貫通孔43を通ってセンサチップ23に導かれる。センサチップ23は、この被測定流体の圧力を受けるセンサダイアフラム23aを有し、被測定流体の圧力を静電容量に基づいて検出する構成のものである。センサチップ23が検出した静電容量のデータは、センサチップ23から導体44とカバー27の電極端子28とを介して図示していない測定回路に送られる。 The fluid to be measured in the fluid chamber 38 is guided to the sensor chip 23 through a through-hole 43 formed in the base plate 41. The sensor chip 23 has a sensor diaphragm 23a that receives the pressure of the fluid to be measured, and is configured to detect the pressure of the fluid based on capacitance. The capacitance data detected by the sensor chip 23 is sent from the sensor chip 23 to a measurement circuit (not shown) via a conductor 44 and the electrode terminals 28 of the cover 27.

バッフル24は、被測定流体として成膜用のガスを使用したときにガス中の成膜成分が消費されるようにバッフル24内で成膜させて堆積物を生成させるものである。ガス中の成膜成分がバッフル24で消費されることにより、センサチップ23で成膜が行われてセンサチップ23の性能が低下することを防ぐことができる。
この実施の形態によるバッフル24は、流体室38を被測定流体が導入される一端側の第1流体室38Aと、センサチップ23が位置する他端側の第2流体室38Bとに仕切っている。第1流体室38Aと第2流体室38Bとは、バッフル24内の後述する流路45(図5参照)によって連通されている。流路45は、被測定流体が通ることにより堆積物が生成される構成が採られている。流路45の説明は後述する。
The baffle 24 is designed to generate deposits by allowing film formation within the baffle 24 so that the film-forming components in the gas are consumed when a film-forming gas is used as the fluid to be measured. By consuming the film-forming components in the gas within the baffle 24, it is possible to prevent film formation from occurring on the sensor chip 23 and thus prevent a decrease in the performance of the sensor chip 23.
In this embodiment, the baffle 24 divides the fluid chamber 38 into a first fluid chamber 38A at one end into which the fluid to be measured is introduced, and a second fluid chamber 38B at the other end into which the sensor chip 23 is located. The first fluid chamber 38A and the second fluid chamber 38B are connected by a flow path 45 (see Figure 5), which will be described later, within the baffle 24. The flow path 45 is configured such that deposits are generated as the fluid to be measured passes through it. The flow path 45 will be described later.

バッフル24は、3種類の板状の部材を重ねて形成されている。3種類の板材とは、図2(A),(B)に示すベースプレート51と、図3(A),(B)に示すトッププレート52と、図4(A)~(D)に示す流路プレート53とである。図2(A)はベースプレート51の第1流体室38A側から見た底面図、図2(B)は図2(A)におけるII-II線断面図である。図3(A)はトッププレート52の第2流体室38B側から見た平面図、図3(B)は図3(A)におけるIII-III線断面図である。
図4(A)は流路プレート53の第1流体室38A側から見た底面図、図4(B)は流路プレート53の一部を拡大して示す底面図、図4(C)は流路プレート53の第2流体室38B側から見た平面図、図4(D)は図4(C)におけるIV-IV線断面図である。
The baffle 24 is formed by stacking three types of plate-like members. The three types of plate materials are the base plate 51 shown in Figures 2(A) and (B), the top plate 52 shown in Figures 3(A) and (B), and the flow path plate 53 shown in Figures 4(A) to (D). Figure 2(A) is a bottom view of the base plate 51 as seen from the first fluid chamber 38A side, and Figure 2(B) is a cross-sectional view taken along line II-II in Figure 2(A). Figure 3(A) is a plan view of the top plate 52 as seen from the second fluid chamber 38B side, and Figure 3(B) is a cross-sectional view taken along line III-III in Figure 3(A).
Figure 4(A) is a bottom view of the flow path plate 53 as seen from the first fluid chamber 38A side, Figure 4(B) is a bottom view showing an enlarged portion of the flow path plate 53, Figure 4(C) is a plan view of the flow path plate 53 as seen from the second fluid chamber 38B side, and Figure 4(D) is a cross-sectional view taken along line IV-IV in Figure 4(C).

ベースプレート51は、バッフル24の一端部を構成するプレートで、図2(A)に示すように厚み方向から見て円形に形成されている。ベースプレート51の中央部であって所定の径となる円形の領域には多数の貫通孔54が設けられている。このため、ベースプレート51は実質的に円環板状に形成されている。
このベースプレート51は、バッフル24の組立が完了した後にハウジングのバッフル取付座32に重ねられ、その外周部がバッフル取付座32に溶接されて固定される。この溶接を行う方法はレーザー溶接である。
The base plate 51 is a plate that forms one end of the baffle 24, and as shown in Figure 2(A), it is formed in a circular shape when viewed from the thickness direction. Numerous through holes 54 are provided in a circular area with a predetermined diameter in the central part of the base plate 51. For this reason, the base plate 51 is formed in a substantially annular plate shape.
This base plate 51 is placed on the baffle mounting seat 32 of the housing after the baffle 24 is assembled, and its outer circumference is welded to the baffle mounting seat 32 for fixation. This welding is performed by laser welding.

トッププレート52は、バッフル24の他端部を構成するプレートで、図3(A)に示すように厚み方向からみて円形に形成されている。トッププレート52の外径は、ベースプレート51および後述する流路プレート53の外径と等しい。トッププレート52の外周部には、トッププレート52の外周縁に連なる半円形の凹部55がトッププレート52の周方向に所定間隔をおいて並ぶように形成されている。これらの凹部55は、トッププレート52を周方向に8等分する位置にそれぞれ設けられている。 The top plate 52 is a plate that constitutes the other end of the baffle 24, and as shown in Figure 3(A), it is formed in a circular shape when viewed from the thickness direction. The outer diameter of the top plate 52 is equal to the outer diameter of the base plate 51 and the flow path plate 53, which will be described later. On the outer circumference of the top plate 52, semicircular recesses 55 are formed, which are arranged at predetermined intervals in the circumferential direction of the top plate 52 and are connected to the outer edge of the top plate 52. These recesses 55 are provided at positions that divide the top plate 52 into eight equal parts in the circumferential direction.

流路プレート53は、流路45を形成するためのプレートで、図4(A),(C)に示すように、厚み方向から見て中空部53aを有する円環状に形成されており、放射状に延びる多数の溝56が形成されている。流路プレート53の外径は、上述したベースプレート51およびトッププレート52の外径と同一である。また、流路プレート53の内径は、ベースプレート51の中央部に多数の貫通孔が設けられている円形領域の径と略同一である。
溝56は、流路プレート53の厚み方向の一方の面に深さが0.1mm程度で、流路プレート53の径方向に見たときの断面形状が矩形となるように形成されており、図4(B)に示すように、流路プレート53の内周部と外周部との間でジグザグ状に延びている。図4(B)においては、溝56の側壁となる部分にハッチングを施してある。この実施の形態によるハウジング22の周壁37とバッフル24との間の隙間Sの間隔dは、溝56の深さより短くなるように設定されている。
The flow path plate 53 is a plate for forming the flow path 45. As shown in Figures 4(A) and (C), it is formed in an annular shape with a hollow portion 53a when viewed from the thickness direction, and has numerous radially extending grooves 56. The outer diameter of the flow path plate 53 is the same as the outer diameter of the base plate 51 and top plate 52 described above. The inner diameter of the flow path plate 53 is approximately the same as the diameter of the circular area in the center of the base plate 51 where numerous through holes are provided.
The groove 56 is formed on one side of the flow path plate 53 in the thickness direction, with a depth of approximately 0.1 mm, and the cross-sectional shape when viewed in the radial direction of the flow path plate 53 is rectangular. As shown in Figure 4(B), it extends in a zigzag pattern between the inner and outer circumferences of the flow path plate 53. In Figure 4(B), hatching is applied to the side walls of the groove 56. In this embodiment, the gap S between the peripheral wall 37 of the housing 22 and the baffle 24, the spacing d, is set to be shorter than the depth of the groove 56.

溝56は、流路プレート53の一方の面にエッチングを施すことによって形成されている。溝56の一端は流路プレート53の内周面に開口し、他端は流路プレート53の外周面に開口している。この実施の形態によるバッフル24は、軸線方向の長さが所定の寸法となるような枚数だけ流路プレート53を厚み方向に積層して形成されている。溝56を有する複数の流路プレート53を積層することにより、溝56の開放部分が他の流路プレート53によって塞がれて流路45が形成される。 The groove 56 is formed by etching one surface of the flow channel plate 53. One end of the groove 56 opens to the inner circumferential surface of the flow channel plate 53, and the other end opens to the outer circumferential surface of the flow channel plate 53. In this embodiment, the baffle 24 is formed by stacking a number of flow channel plates 53 in the thickness direction such that the axial length is a predetermined dimension. By stacking multiple flow channel plates 53 having grooves 56, the open portions of the grooves 56 are blocked by other flow channel plates 53, forming a flow channel 45.

流路プレート53の外周部には、図4(A),(C)に示すように複数の凹部57が形成されている。これらの凹部57は、流路プレート53の厚み方向から見て流路プレート53の外周縁に連なる半円形に形成されている。この実施の形態による凹部57は、流路プレート53を周方向に8等分する位置にそれぞれ設けられている。流路プレート53の外周部は流路設計上影響が少ないから、この外周部に凹部57を形成したとしてもバッフル24の性能が低下することはない。 As shown in Figures 4(A) and (C), multiple recesses 57 are formed on the outer periphery of the flow path plate 53. These recesses 57 are formed in a semicircular shape, connected to the outer edge of the flow path plate 53 when viewed from the thickness direction. In this embodiment, the recesses 57 are provided at positions that divide the flow path plate 53 into eight equal parts in the circumferential direction. Since the outer periphery of the flow path plate 53 has little impact on the flow path design, forming recesses 57 on this outer periphery does not degrade the performance of the baffle 24.

この流路プレート53は、厚み方向に他の流路プレート53を重ねて多層の積層体61(図6参照)となる状態で使用される。多数の流路プレート53は、厚み方向に積層され、ベースプレート51およびトッププレート52とともに互いに接合されている。図6は、流路プレート53が積層されることを理解し易くするために個々の流路プレート53を重ねて描いてある積層体61を構成する各々の流路プレート53は、全ての流路プレート53が同一軸線上に位置し、外周部の凹部57が厚み方向から見て重なるように位置決めされている。このため、多数の流路プレート53からなる積層体61の外周部には、各々の流路プレート53の凹部57が流路プレート53の厚み方向に並ぶことによって8つの溝62が形成される。
このような積層体61を形成するためには、いわゆる拡散接合によって行う。流路プレート53の積層体61を形成する方法は後述する。
This flow channel plate 53 is used in a state where it is stacked on top of other flow channel plates 53 in the thickness direction to form a multilayer laminate 61 (see Figure 6). The numerous flow channel plates 53 are stacked in the thickness direction and joined together with the base plate 51 and the top plate 52. Figure 6 shows the individual flow channel plates 53 stacked on top of each other to make it easier to understand that the flow channel plates 53 are stacked. Each flow channel plate 53 that makes up the laminate 61 is positioned so that all flow channel plates 53 are on the same axis and the recesses 57 on the outer circumference overlap when viewed from the thickness direction. As a result, eight grooves 62 are formed on the outer circumference of the laminate 61 made up of numerous flow channel plates 53, as the recesses 57 of each flow channel plate 53 are aligned in the thickness direction of the flow channel plate 53.
To form such a laminate 61, a so-called diffusion bonding method is used. The method for forming the laminate 61 of the flow channel plate 53 will be described later.

次に、この実施の形態による静電容量型圧力センサ21の製造方法を図7に示すフローチャートを参照して説明する。静電容量型圧力センサ21を製造するためには、先ず、図7のフローチャートのステップS1において、バッフル24を形成する。
バッフル24を形成するためには、先ず、ベースプレート51と、トッププレート52と、多数の流路プレート53とをそれぞれ外径が一致するように形成する(ステップS1A)。そして、図8(A)に示すように、ベースプレート51と、多数の流路プレート53と、トッププレート52とを位置決め治具63にこの順序で積層する(ステップS1B)。図8(A),(B)は、製造方法が理解し易いように、各プレートの厚みを実際より厚く描いてある。
Next, the method for manufacturing the capacitive pressure sensor 21 according to this embodiment will be described with reference to the flowchart shown in Figure 7. In order to manufacture the capacitive pressure sensor 21, first, in step S1 of the flowchart in Figure 7, the baffle 24 is formed.
To form the baffle 24, first, the base plate 51, the top plate 52, and the numerous flow path plates 53 are formed so that their outer diameters match (step S1A). Then, as shown in Figure 8(A), the base plate 51, the numerous flow path plates 53, and the top plate 52 are stacked in this order on the positioning jig 63 (step S1B). In Figures 8(A) and (B), the thickness of each plate is depicted as thicker than it actually is to make the manufacturing method easier to understand.

位置決め治具63は、図8(B)に示すように、ベースプレート51と、多数の流路プレート53と、トッププレート52とを外周面を基準にして同一軸線上に位置付ける。また、このときには、流路プレート53の凹部57とトッププレート52の凹部55の位置を合わせ、全てのプレートにおいて凹部55,57を周方向の同一位置に位置付ける。 As shown in Figure 8(B), the positioning jig 63 positions the base plate 51, the numerous flow path plates 53, and the top plate 52 on the same axis with respect to their outer circumferential surfaces. At this time, the positions of the recesses 57 in the flow path plates 53 and the recesses 55 in the top plate 52 are aligned, so that the recesses 55 and 57 are positioned at the same circumferential position on all plates.

次いで、位置決め治具63を図示してない接合装置に装填して拡散接合を行う(ステップS1C)。拡散接合は、ベースプレート51と、多数の流路プレート53と、トッププレート52とを所定の温度に加熱しながら、これらの部材が軸線方向に押圧されて互いに密着する状態で実施される。この拡散接合により、ベースプレート51と、多数の流路プレート53と、トッププレート52とが積層された状態で各部材どうしが拡散接合によって互いに接合され、図9に示すようにバッフル24が完成する。
バッフル24が完成した状態においては、図10(A)に示すように、トッププレート52が流路プレート53に重ねられることにより、流路プレート53の中空部53aがトッププレート52によって閉塞される。
Next, the positioning jig 63 is loaded into a joining device (not shown) and diffusion bonding is performed (step S1C). Diffusion bonding is carried out while the base plate 51, the numerous flow path plates 53, and the top plate 52 are heated to a predetermined temperature, and these components are pressed together in the axial direction to bring them into close contact. Through this diffusion bonding, the base plate 51, the numerous flow path plates 53, and the top plate 52 are joined to each other by diffusion bonding in a stacked state, and the baffle 24 is completed as shown in Figure 9.
When the baffle 24 is completed, as shown in Figure 10(A), the top plate 52 is placed on top of the flow path plate 53, thereby closing the hollow portion 53a of the flow path plate 53 with the top plate 52.

バッフル24の外周部には、多数の流路プレート53の凹部57とトッププレート52の凹部55とからなる複数の溝62が形成されている。この溝62は、各プレートの積層方向に延びている。溝62の長手方向の一端は、図10(B)に示すように、ベースプレート51の溝62に露出する部分である蓋部51aによって塞がれている。溝の長手方向の他端は開放されている。 Multiple grooves 62 are formed on the outer circumference of the baffle 24, consisting of recesses 57 in the numerous flow path plates 53 and recesses 55 in the top plate 52. These grooves 62 extend in the stacking direction of each plate. One longitudinal end of the groove 62 is closed by a cover portion 51a, which is the portion of the base plate 51 exposed to the groove 62, as shown in Figure 10(B). The other longitudinal end of the groove is open.

バッフル24が完成した後、バッフル24をロアハウジング25に溶接する(ステップS2)
この溶接を行うにあたっては、先ず、バッフル24を図5に示すようにロアハウジング25のバッフル取付座32に重ねる(ステップS2A)。そして、ロアハウジング25の上方に図示していないレーザー溶接機のレーザー照射部を配置し、バッフル24の外周部に形成されている溝62に図11に示すようにレーザー光Lを照射する。このとき、溝62の一端を閉塞しているベースプレート51の蓋部51aにのみレーザー光Lが照射されるように、ビーム入射角がベースプレート51に対して90度に近くなるようにする。蓋部51aにレーザー光Lが照射されることにより、蓋部51aがロアハウジング25のバッフル取付座32に溶接される。
After the baffle 24 is completed, the baffle 24 is welded to the lower housing 25 (step S2).
To perform this welding, first, the baffle 24 is placed on the baffle mounting seat 32 of the lower housing 25 as shown in Figure 5 (step S2A). Then, the laser irradiation unit of a laser welding machine (not shown) is placed above the lower housing 25, and the laser beam L is irradiated onto the groove 62 formed on the outer circumference of the baffle 24 as shown in Figure 11. At this time, the beam incidence angle is set to be close to 90 degrees with respect to the base plate 51 so that the laser beam L is irradiated only onto the lid portion 51a of the base plate 51 which closes one end of the groove 62. When the lid portion 51a is irradiated with the laser beam L, the lid portion 51a is welded to the baffle mounting seat 32 of the lower housing 25.

このレーザー光Lは、8箇所の溝62に順次照射される。レーザー光Lを照射する溝62の順序は、バッフル24の軸心を挟んで位置する一方の溝62と他方の溝62とが交互にバッフル24の周方向の位置を変えて選択される順序である。すなわち、図12に示すように、先ず、バッフル24の第1の対角線A上に位置する第1の溝62Aと第2の溝62Bとにこの順序でレーザー光Lを通す。次に、第1の対角線L1とは直交する第2の対角線B上に位置する第3の溝62Cと第4の溝62Dとにこの順序でレーザー光Lを通す。その後、第2の対角線Bとは45度傾く第3の対角線C上に位置する第5の溝62Eと第6の溝62Fとにこの順序でレーザー光Lを通す。そして、第3の対角線L3とは直交する第4の対角線D上に位置する第7の溝62Gと第8の溝62Hとにこの順序でレーザー光Lを通す。 The laser beam L is sequentially irradiated into eight grooves 62. The order in which the laser beam L is irradiated into the grooves 62 is such that one groove 62 and the other groove 62, located on either side of the axis of the baffle 24, are alternately selected as they change their position in the circumferential direction of the baffle 24. That is, as shown in Figure 12, first, the laser beam L is passed through the first groove 62A and the second groove 62B, located on the first diagonal A of the baffle 24, in this order. Next, the laser beam L is passed through the third groove 62C and the fourth groove 62D, located on the second diagonal B which is perpendicular to the first diagonal L1, in this order. After that, the laser beam L is passed through the fifth groove 62E and the sixth groove 62F, located on the third diagonal C which is tilted at 45 degrees from the second diagonal B, in this order. Then, the laser beam L is passed through the seventh groove 62G and the eighth groove 62H, which are located on the fourth diagonal D, perpendicular to the third diagonal L3, in this order.

8箇所の溝62に上述した順序でレーザー光Lを通して溝62毎の蓋部51aをバッフル取付座32に溶接することにより、バッフル24の周方向の全域がバッフル取付座32に密着する状態でバッフル24がバッフル取付座32に溶接される(ステップS2B)。
このようにバッフル24をロアハウジング25に溶接した後、ロアハウジング25にアッパハウジング26を溶接し、ハウジングを組み立てる(ステップS3)。この工程においては、アッパハウジング26の第1の筒体34と第2の筒体36との間に支持ダイアフラム35を挟んで溶接するとともに、第1の筒体34をロアハウジング25の円筒部33に溶接する。支持ダイアフラム35には、予め台座プレート41とセンサチップ23とを接合させておく。
ロアハウジング25にアッパハウジング26を溶接した後、電極端子28を有するカバー27をアッパハウジング26に溶接する。このときには、センサチップ23と電極端子28とを導体44によって電気的に接続する。
By passing the laser beam L through the eight grooves 62 in the order described above and welding the cover portion 51a of each groove 62 to the baffle mounting seat 32, the baffle 24 is welded to the baffle mounting seat 32 so that the entire circumferential area of the baffle 24 is in close contact with the baffle mounting seat 32 (step S2B).
After welding the baffle 24 to the lower housing 25 in this manner, the upper housing 26 is welded to the lower housing 25 to assemble the housing (step S3). In this step, a support diaphragm 35 is welded between the first cylindrical body 34 and the second cylindrical body 36 of the upper housing 26, and the first cylindrical body 34 is welded to the cylindrical portion 33 of the lower housing 25. The base plate 41 and the sensor chip 23 are attached to the support diaphragm 35 in advance.
After welding the upper housing 26 to the lower housing 25, the cover 27 having electrode terminals 28 is welded to the upper housing 26. At this time, the sensor chip 23 and the electrode terminals 28 are electrically connected by a conductor 44.

このように構成された静電容量型圧力センサ21において、ハウジング22の第1流体室38Aに成膜用ガスなどの被測定流体が導入されると、この被測定流体は、図15中に矢印で示すように、バッフル24のベースプレート51に形成されている多数の貫通孔54に流入する。そして、この被測定流体は、バッフル24の中空部から多数の流路プレート53の流路45に入り、流路プレート53の外周部からバッフル24の外に出る。被測定流体が流路45を通過する途中で被測定流体に含まれる成膜成分によって流路45の壁面に生成物が付着し、堆積する。 In the capacitive pressure sensor 21 configured as described above, when the fluid to be measured, such as a film-forming gas, is introduced into the first fluid chamber 38A of the housing 22, this fluid flows into the numerous through-holes 54 formed in the base plate 51 of the baffle 24, as indicated by the arrows in Figure 15. This fluid then enters the flow channels 45 of the numerous flow channel plates 53 from the hollow portion of the baffle 24 and exits the baffle 24 from the outer circumference of the flow channel plates 53. As the fluid passes through the flow channels 45, film-forming components contained in the fluid cause products to adhere to and accumulate on the walls of the flow channels 45.

このため、バッフル24を通過した被測定流体は成膜成分が減少した状態になる。この被測定流体は、バッフル24とハウジング22の周壁37との間の隙間Sからバッフル24と支持ダイアフラム35および台座プレート41との間に入り、さらに、台座プレート41の貫通孔43を通ってセンサチップ23に導かれる。センサチップ23に接触する被測定流体は成膜成分が少ないため、センサチップ23に生成物が堆積することを防ぐことができる。 Therefore, the fluid being measured, after passing through the baffle 24, has a reduced film-forming component. This fluid enters the space between the baffle 24 and the peripheral wall 37 of the housing 22 through the gap S between the baffle 24 and the support diaphragm 35 and base plate 41, and is then guided to the sensor chip 23 through the through hole 43 of the base plate 41. Because the fluid being measured that comes into contact with the sensor chip 23 has a low film-forming component, it is possible to prevent the accumulation of products on the sensor chip 23.

この実施の形態によるバッフル24は、外周縁より径方向の内側でハウジング22に溶接されているから、従来必要であった溶接代となるスペースが不要になる。このため、従来と較べてこのスペースの分だけハウジング22を小型化できるから、性能を落とさずに静電容量型圧力センサの更なる小型化が可能なバッフルを提供することができる。 In this embodiment, the baffle 24 is welded to the housing 22 radially inward from its outer edge, eliminating the need for welding space that was previously required. Therefore, the housing 22 can be made smaller compared to conventional designs, enabling further miniaturization of the capacitive pressure sensor without compromising performance.

この実施の形態によるベースプレート51と、トッププレート52と、流路プレート53とは、外径が一致するように形成されている。このため、バッフル24の外周面とハウジング22の周壁37との間に環状の空間からなる通路を形成することができる。この通路の幅、すなわちバッフル24の外周面と周壁37との間の隙間Sは、バッフル24の軸線方向の一端から他端まで一定になる。このため、バッフル24の外周面から流出した被測定流体が円滑にセンサチップ23側に流れるようになる。 In this embodiment, the base plate 51, the top plate 52, and the flow path plate 53 are formed to have the same outer diameter. Therefore, an annular passage can be formed between the outer circumferential surface of the baffle 24 and the peripheral wall 37 of the housing 22. The width of this passage, i.e., the gap S between the outer circumferential surface of the baffle 24 and the peripheral wall 37, is constant from one end to the other in the axial direction of the baffle 24. Therefore, the fluid to be measured, flowing out from the outer circumferential surface of the baffle 24, flows smoothly towards the sensor chip 23.

この実施の形態において、バッフル24の外周面と周壁37との間の隙間Sは、流路プレート53の流路45の深さ以下である。このため、バッフル24から出た被測定流体に含まれる成膜成分が周壁37やバッフル24の外周面に接触し易くなる。この結果、周壁37やバッフル24の外周面に生成物が付着するから、センサチップ23に向かう被測定流体に含まれる成膜成分を更に減少させることができる。
また、バッフル24と周壁37との間の隙間Sが従来と較べて狭くなり、被測定流体がバッフル24の外周面に沿うように流れるために、バッフル24の流路45の出口とセンサチップ23との間の圧力伝達経路の長さが短くなる。このため、センサチップ23の応答性が向上する。
In this embodiment, the gap S between the outer surface of the baffle 24 and the peripheral wall 37 is less than or equal to the depth of the flow path 45 of the flow path plate 53. Therefore, the film-forming components contained in the fluid to be measured that exits from the baffle 24 are more likely to come into contact with the peripheral wall 37 and the outer surface of the baffle 24. As a result, the products adhere to the peripheral wall 37 and the outer surface of the baffle 24, further reducing the film-forming components contained in the fluid to be measured that flows toward the sensor chip 23.
Furthermore, the gap S between the baffle 24 and the peripheral wall 37 is narrower than in the conventional design, and the fluid to be measured flows along the outer surface of the baffle 24, thus shortening the length of the pressure transmission path between the outlet of the flow path 45 of the baffle 24 and the sensor chip 23. As a result, the responsiveness of the sensor chip 23 is improved.

この実施の形態による静電容量型圧力センサ21の製造方法は、積層型のバッフル24を形成するステップS1と、ハウジング22の流体室38が仕切られるようにバッフル24をハウジング22に溶接するステップS2とを有している。バッフル24を形成するステップS1は、ベースプレート51と、トッププレート52と、流路プレート53とを外径が一致するように形成するステップS1Aと、ベースプレート51と、多数の流路プレート53と、トッププレート52とを同一軸線上に位置するように積層して凹部55,57を合わせるステップS1Bと、ベースプレート51、多数の流路プレート53およびトッププレート52が積層された状態で各部材どうしを拡散接合によって互いに接合するステップS1Cとによって実施する。
このため、ベースプレート51と、多数の流路プレート53と、トッププレート52とからなるバッフル24を製造するにあたって拡散接合を行う回数は1回でよい。したがって、品質が高い積層型のバッフルを簡単に製造することができる。
The manufacturing method for the capacitive pressure sensor 21 according to this embodiment includes the steps of forming a stacked baffle 24 (step S1) and welding the baffle 24 to the housing 22 so that the fluid chamber 38 of the housing 22 is partitioned (step S2). The step of forming the baffle 24 (step S1) is carried out by forming a base plate 51, a top plate 52, and a flow path plate 53 so that their outer diameters match (step S1A), stacking the base plate 51, a number of flow path plates 53, and the top plate 52 so that they are located on the same axis and aligning the recesses 55 and 57 (step S1B), and joining the members together by diffusion bonding while the base plate 51, the number of flow path plates 53, and the top plate 52 are stacked.
Therefore, when manufacturing the baffle 24, which consists of a base plate 51, numerous flow path plates 53, and a top plate 52, diffusion bonding only needs to be performed once. Consequently, a high-quality laminated baffle can be easily manufactured.

この実施の形態において、ハウジングにバッフル24を溶接するステップは、ベースプレート51をハウジング22に重ねるステップS2Aと、バッフル24の外周部に形成されている複数の溝62に順次レーザー光Lを通し、ベースプレート51における溝62の一端を塞ぐ蓋部51aにレーザー光Lを照射してこの蓋部51aをハウジング22に溶接するステップS2Bとによって実施する。このため、ベースプレート51の狭く限られた部分である蓋部51aをレーザー溶接によって正確にバッフル取付座32に溶接することができる。この実施の形態のようにレーザービームの入射角をベースプレート51に対して90度に近くなるように設定することにより、トッププレート52や流路プレート53に形成する凹部55,57を小さくすることができるから、バッフル24の有効流路の範囲を可及的広くとることが可能になる。 In this embodiment, the step of welding the baffle 24 to the housing is performed by step S2A, which involves stacking the base plate 51 on the housing 22, and step S2B, which involves sequentially passing laser light L through a plurality of grooves 62 formed on the outer circumference of the baffle 24, and irradiating the cover portion 51a that closes one end of the grooves 62 in the base plate 51 with the laser light L to weld this cover portion 51a to the housing 22. Therefore, the cover portion 51a, which is a narrow and limited part of the base plate 51, can be accurately welded to the baffle mounting seat 32 by laser welding. By setting the incidence angle of the laser beam to be close to 90 degrees with respect to the base plate 51, as in this embodiment, the recesses 55 and 57 formed in the top plate 52 and the flow path plate 53 can be reduced, making it possible to maximize the effective flow path range of the baffle 24.

ベースプレート51の溝62を塞ぐ蓋部51aをハウジング22に溶接するステップS2Bでレーザー光Lを通す溝62の順序は、バッフル24の軸心を挟んで位置する一方の溝62と他方の溝62とが交互にバッフル24の周方向の位置を変えて選択される順序である。このため、バッフル24をバッフル取付座32に自重で載置しただけであっても、溶接後にベースプレート51の周方向の全域がバッフル取付座32に密着する。したがって、バッフル24のハウジング22への溶接を簡単にかつ精度良く行うことができる。 In step S2B, where the cover portion 51a that closes the groove 62 of the base plate 51 is welded to the housing 22, the order in which the laser beam L passes through the grooves 62 is such that one groove 62 and the other groove 62, positioned on either side of the axis of the baffle 24, are alternately selected, changing the circumferential position of the baffle 24. Therefore, even if the baffle 24 is simply placed on the baffle mounting seat 32 by its own weight, the entire circumferential area of the base plate 51 will be in close contact with the baffle mounting seat 32 after welding. Consequently, welding of the baffle 24 to the housing 22 can be performed easily and accurately.

21…静電容量型圧力センサ、22…ハウジング、23…センサチップ、24…バッフル、37…周壁、38…流体室、38A…第1流体室(一端側)、38B…第2流体室(他端側)、45…流路、51…ベースプレート、51a…蓋部、52…トッププレート、53…流路プレート、53a…中空部、62…溝、S…隙間、S1…バッフルを形成するステップ、S1B…ベースプレートと多数の流路プレートとトッププレートとを積層して凹部の位置を合わせるステップ、S1C…ベースプレートと多数の流路プレートとトッププレートとを拡散接合によって互いに接合するステップ、S2…バッフルを溶接するステップ、S2A…ベースプレートをハウジングに重ねるステップ、S2B…ベースプレートの蓋部をハウジングに溶接するステップ。 21…Capacitive pressure sensor, 22…Housing, 23…Sensor chip, 24…Baffle, 37…Peripheral wall, 38…Fluid chamber, 38A…First fluid chamber (one end), 38B…Second fluid chamber (other end), 45…Flow path, 51…Base plate, 51a…Lid, 52…Top plate, 53…Flow path plate, 53a…Hollow section, 62…Groove, S…Gap, S1…Step of forming the baffle, S1B…Step of stacking the base plate, multiple flow path plates, and top plate to align the recesses, S1C…Step of joining the base plate, multiple flow path plates, and top plate to each other by diffusion bonding, S2…Step of welding the baffle, S2A…Step of stacking the base plate on the housing, S2B…Step of welding the lid of the base plate to the housing.

Claims (6)

被測定流体が導入される流体室を有するハウジングと、
前記流体室内の被測定流体の圧力を検出するセンサチップと、
前記流体室を被測定流体が導入される一端側と前記センサチップが位置する他端側とに仕切り、かつ被測定流体が通ることにより堆積物が生成される流路によって前記一端側と前記他端側とを連通するバッフルとを備え、
前記バッフルは、
円環板状に形成されるとともに、内周部と外周部とに開口して径方向に延びる多数の溝状の前記流路が形成され、厚み方向に積層されて互いに接合された多数の流路プレートと、
円環板状に形成されて前記多数の流路プレートの積層方向の一端に接合されたベースプレートと、
前記多数の流路プレートの積層方向の他端に接合されて前記流路プレートの中空部を閉塞するトッププレートとを備え、
前記バッフルの外周部には、前記積層方向に延びる複数の溝が形成され、
前記溝の長手方向の一端は前記ベースプレートによって塞がれているとともに他端は開放され、
前記ベースプレートの前記溝に露出する部分が前記ハウジングに溶接されていることを特徴とする静電容量型圧力センサ。
A housing having a fluid chamber into which the fluid to be measured is introduced,
A sensor chip for detecting the pressure of the fluid to be measured in the fluid chamber,
The fluid chamber is divided into one end where the fluid to be measured is introduced and the other end where the sensor chip is located, and a baffle connects the one end and the other end by a flow path through which deposits are generated as the fluid to be measured passes.
The aforementioned baffle is
A number of channel plates are formed in an annular plate shape, with numerous groove-shaped channels extending radially and opening at the inner and outer circumferences, and are stacked in the thickness direction and joined to one another.
A base plate formed in the shape of an annular plate and joined to one end in the stacking direction of the numerous flow channel plates,
The system comprises a top plate joined to the other end of the aforementioned number of flow path plates in the stacking direction, which closes the hollow portion of the flow path plate.
Multiple grooves extending in the stacking direction are formed on the outer periphery of the baffle.
One end of the groove in the longitudinal direction is closed by the base plate, while the other end is open.
A capacitive pressure sensor characterized in that the portion of the base plate exposed to the groove is welded to the housing.
請求項1に記載の静電容量型圧力センサにおいて、
前記流路プレートと、前記ベースプレートと、前記トッププレートとは、外径が一致する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。
In the capacitive pressure sensor according to claim 1,
A capacitive pressure sensor characterized in that the flow path plate, the base plate, and the top plate are formed so that their outer diameters match.
請求項1に記載の静電容量型圧力センサにおいて、
前記バッフルが配置される前記流体室の内壁は、前記バッフルの外周面との間に予め定めた隙間が形成される周壁によって形成され、
前記隙間は、前記溝状の前記流路の深さ以下であることを特徴とする静電容量型圧力センサ。
In the capacitive pressure sensor according to claim 1,
The inner wall of the fluid chamber in which the baffle is arranged is formed by a peripheral wall that has a predetermined gap between it and the outer surface of the baffle.
A capacitive pressure sensor characterized in that the gap is less than or equal to the depth of the groove-shaped flow path.
被測定流体が通ることにより堆積物が生成される流路を有する積層型のバッフルを形成するステップと、
被測定流体が一端側に導入される流体室を有しかつ前記流体室内の被測定流体の圧力を検出するセンサチップが他端部側に設けられたハウジングに、前記一端側と他端側とが仕切られかつ前記一端側と前記他端側とが前記流路によって連通されるように前記バッフルを溶接するステップとを有し、
前記バッフルを形成するステップは、
円環板状に形成されたベースプレートと、
円環板状に形成されるとともに、内周部と外周部とに開口して径方向に延びる多数の溝状の前記流路および外周部の複数の凹部が形成され、前記凹部の位置を合わせて厚み方向に積層された多数の流路プレートと、
前記流路プレートの中空部を塞ぐ大きさの円板状に形成されるとともに外周部に複数の凹部が形成されたトッププレートとを、それぞれ外径が一致するように形成するステップと、
前記ベースプレートと、多数の前記流路プレートと、前記トッププレートとをこの順序で積層して同一軸線上に位置付けるとともに、前記流路プレートの前記凹部および前記トッププレートの前記凹部の位置を合わせるステップと、
前記ベースプレートと、多数の前記流路プレートと、前記トッププレートとが積層された状態で各部材どうしを拡散接合によって互いに接合するステップとによって実施することを特徴とする静電容量型圧力センサの製造方法。
The steps include forming a stacked baffle having a channel through which deposits are generated as the fluid to be measured passes,
The method includes the step of welding a baffle to a housing having a fluid chamber into which the fluid to be measured is introduced at one end, and a sensor chip for detecting the pressure of the fluid to be measured in the fluid chamber is provided at the other end, such that the one end and the other end are separated and the one end and the other end are in communication through the flow path,
The step of forming the baffle is,
A base plate formed in the shape of an annular plate,
A plurality of flow path plates are formed in an annular plate shape, with numerous groove-shaped flow paths extending radially and opening in the inner and outer circumferences, and multiple recesses in the outer circumference, and are stacked in the thickness direction with the positions of the recesses aligned.
The steps include forming a top plate that is shaped like a disc and has multiple recesses formed on its outer circumference, so that their outer diameters match, and the top plate is shaped to close the hollow portion of the flow channel plate,
The steps include stacking the base plate, the numerous flow path plates, and the top plate in this order and positioning them on the same axis, and aligning the positions of the recesses in the flow path plates and the recesses in the top plate,
A method for manufacturing a capacitive pressure sensor, characterized by the step of joining the components together by diffusion bonding while the base plate, a number of flow path plates, and the top plate are stacked.
請求項4に記載の静電容量型圧力センサの製造方法において、
前記ハウジングに前記バッフルを溶接するステップは、
ベースプレートを前記ハウジングに重ねるステップと、
前記バッフルの外周部に前記厚み方向に延びて一端が前記ベースプレートによって塞がれるように形成された複数の溝に順次レーザー光を通し、前記ベースプレートにおける前記溝の一端を塞ぐ部分にレーザー光を照射してこの部分を前記ハウジングに溶接するステップとによって実施することを特徴とする静電容量型圧力センサの製造方法。
In the method for manufacturing a capacitive pressure sensor according to claim 4,
The step of welding the baffle to the housing is,
The steps include: placing the base plate on the housing,
A method for manufacturing a capacitive pressure sensor, characterized by passing laser light sequentially through a plurality of grooves formed on the outer circumference of the baffle, extending in the thickness direction and having one end closed by the base plate, and irradiating the portion of the base plate that closes one end of the grooves with laser light and welding this portion to the housing.
請求項5に記載の静電容量型圧力センサの製造方法において、
前記ベースプレートの前記溝を塞ぐ部分を前記ハウジングに溶接するステップでレーザー光を通す前記溝の順序は、
前記バッフルの軸心を挟んで位置する一方の前記溝と他方の前記溝とが交互に前記バッフルの周方向の位置を変えて選択される順序であることを特徴とする静電容量型圧力センサの製造方法。
In the method for manufacturing a capacitive pressure sensor according to claim 5,
In the step of welding the portion of the base plate that closes the groove to the housing, the order of the grooves through which the laser light passes is:
A method for manufacturing a capacitive pressure sensor, characterized in that one groove and the other groove, which are positioned on either side of the axis of the baffle, are selected in an alternating order that changes the circumferential position of the baffle.
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