JPH09229796A - Capacitance-type pressure sensor - Google Patents

Capacitance-type pressure sensor

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Publication number
JPH09229796A
JPH09229796A JP5687296A JP5687296A JPH09229796A JP H09229796 A JPH09229796 A JP H09229796A JP 5687296 A JP5687296 A JP 5687296A JP 5687296 A JP5687296 A JP 5687296A JP H09229796 A JPH09229796 A JP H09229796A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
diaphragm
pressure sensor
electrode
type pressure
capacitance
Prior art date
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Pending
Application number
JP5687296A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideki Tanigami
英樹 谷上
Satoshi Nakao
悟志 中尾
Kiyoyuki Tanaka
清之 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hokuriku Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Hokuriku Electric Industry Co Ltd
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Publication date
Application filed by Hokuriku Electric Industry Co Ltd filed Critical Hokuriku Electric Industry Co Ltd
Priority to JP5687296A priority Critical patent/JPH09229796A/en
Publication of JPH09229796A publication Critical patent/JPH09229796A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a capacitance-type pressure sensor whose configuration is simple, which is not affected by a temperature change, and whose measuring accuracy is high. SOLUTION: The capacitance-type pressure sensor is provided with a diaphragm 24 to which the pressure of a fluid is applied, a first electrode 22 which is formed on the rear surface of the diaphragm 24 so as to be a plane, a base board 28 as an insulator which is formed by keeping a constant interval from the diaphragm 24, and a second electrode 26 which is formed on the surface of the base board 26 and which is formed so as to face the first electrode 22 in the same manner. The thickness in the peripheral edge part of the diaphragm 24 is formed to be thicker than the thickness in the central part.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、流体圧力をダイ
ヤフラムに導いてその歪を静電容量の変化として検出
し、圧力の値を電気的に得る静電容量型圧力センサに関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrostatic capacitance type pressure sensor that guides fluid pressure to a diaphragm, detects its distortion as a change in electrostatic capacitance, and electrically obtains a pressure value.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、一般に静電容量型圧力センサは、
図2に示すように、セラミックス等の非導電性の円板状
の薄板からなり裏面側の中央部に円板状の第一電極2が
形成されたダイヤフラム4と、これと平行に対面するよ
うに第二電極6が形成されたベース基板8とからなるも
のである。そして、第一電極2と第二電極6との間隔
は、ダイヤフラム4及びベース基板8の周縁部に設けら
れたガラスフリットから成る封着剤9により、10〜数
十μm程度の一定の間隔に保持されている。ダイヤフラ
ム4及びベース基板8の両者間は、上記間隔を空けて周
縁部が気密状態に接合されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, capacitance type pressure sensors are generally
As shown in FIG. 2, the diaphragm 4 is made of a non-conductive disc-shaped thin plate such as ceramics, and the disc-shaped first electrode 2 is formed in the central portion on the back surface side. And a base substrate 8 on which the second electrode 6 is formed. The gap between the first electrode 2 and the second electrode 6 is set to a constant gap of about 10 to several tens of μm by the sealing agent 9 made of glass frit provided on the peripheral portions of the diaphragm 4 and the base substrate 8. Is held. Both the diaphragm 4 and the base substrate 8 are airtightly bonded to each other with the above-mentioned interval therebetween.

【0003】この静電容量型圧力センサは、図2に示す
ように、金属製のケース10内に収容され、金属製のケ
ース10の測定圧導入孔11側にダイヤフラム4が面
し、そのダイヤフラム4の周縁部が、バックアップリン
グ12により支持されている。さらに、測定圧導入孔1
1を気密状態に封止するOリング14がバックアップリ
ング12の内側に設けられている。金属製のケース10
の開口部は金属製のキャップ部材16が、内部のセンサ
ががたつかないように且つOリング14の気密状態が確
実となるようにカシメられて固定されている。
As shown in FIG. 2, this capacitance type pressure sensor is housed in a metal case 10, and a diaphragm 4 faces the measurement pressure introducing hole 11 side of the metal case 10 and the diaphragm is provided. The periphery of 4 is supported by the backup ring 12. Furthermore, the measurement pressure introducing hole 1
An O-ring 14 that seals 1 in an airtight state is provided inside the backup ring 12. Metal case 10
The metal cap member 16 is caulked and fixed to the opening so that the internal sensor does not rattle and the O-ring 14 is securely airtight.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術の場
合、センサのダイヤフラム4に接したOリング14が周
囲の温度変化により膨張収縮し、ダイヤフラム4に歪み
を生じさせ、静電容量の変化となってあらわれ、測定誤
差を生じさせるという問題があった。
In the case of the above-mentioned conventional technique, the O-ring 14 in contact with the diaphragm 4 of the sensor expands and contracts due to a change in ambient temperature, causing the diaphragm 4 to be distorted and changing the capacitance. However, there is a problem that a measurement error occurs.

【0005】この発明は、上記従来の技術の問題点に鑑
みて成されたもので、簡単な構成で、温度変化による影
響がなく、測定精度が高い静電容量型圧力センサを提供
することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a capacitance type pressure sensor having a simple configuration, which is not affected by temperature changes and has high measurement accuracy. To aim.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】この発明は、流体の圧力
が印加されるアルミナ等のセラミックスやジルコニア、
シリコン、水晶等の絶縁体のダイヤフラムと、このダイ
ヤフラムの裏面に平面的に印刷または真空蒸着等により
形成された第一電極と、上記ダイヤフラムと一定間隔を
隔てて対面して設けられたアルミナまたはジルコニア等
の絶縁体のベース基板と、このベース基板の表面に形成
され、上記第一電極と対面して同様に設けられた第二電
極とからなり、上記ダイヤフラムの周縁部の厚さを中央
部の厚さよりも厚く形成した静電容量型圧力センサであ
る。
The present invention is directed to ceramics such as alumina or zirconia to which a fluid pressure is applied,
A diaphragm made of an insulator such as silicon or quartz, a first electrode formed on the back surface of this diaphragm by planar printing or vacuum deposition, and alumina or zirconia provided facing the diaphragm at a constant interval. An insulating base substrate, and a second electrode formed on the surface of the base substrate and facing the first electrode in the same manner as above. It is a capacitance type pressure sensor formed thicker than the thickness.

【0007】さらに、円筒状の金属製ケースと、このケ
ース内の一方の端部に設けられた圧力導入部とを有し、
このケース内に上記静電容量型圧力センサを収容し、こ
の圧力導入部に面して上記ダイヤフラムが位置し、上記
ダイヤフラムの周縁部に気密用のOリングが当接し、上
記圧力導入部の周縁部と上記ダイヤフラムの内側とその
外部空間とをシールしているものである。また、上記ダ
イヤフラムの周縁部は、圧力が印加される表面側に凸に
なって全周に渡って厚さが厚く形成されているものであ
る。
Further, it has a cylindrical metal case and a pressure introducing portion provided at one end of the case.
The capacitance type pressure sensor is housed in this case, the diaphragm is located facing the pressure introducing portion, and the airtight O-ring is in contact with the peripheral edge portion of the diaphragm, and the peripheral edge of the pressure introducing portion. The portion, the inner side of the diaphragm and the outer space thereof are sealed. Further, the peripheral portion of the diaphragm is convex toward the surface to which the pressure is applied and is formed thick over the entire circumference.

【0008】この発明の静電容量型圧力センサは、ダイ
ヤフラムの周縁部にOリングからの力が作用しても、こ
のOリングが当接している部分を中央部と比較して厚く
形成し、ダイヤフラムの歪みが生じないようにし、Oリ
ングからの力が上記第一、第二電極間距離の変化となっ
て現れないようにしたものである。
According to the capacitance type pressure sensor of the present invention, even if the force from the O-ring acts on the peripheral portion of the diaphragm, the portion in contact with the O-ring is formed thicker than the central portion, The diaphragm is prevented from being distorted so that the force from the O-ring does not appear as a change in the distance between the first and second electrodes.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下この発明の実施形態について
図面に基づいて説明する。図1はこの発明の一実施形態
を示すもので、この実施形態の静電容量型圧力センサ2
0は、流体の圧力が印加されるアルミナ製の円形のダイ
ヤフラム24を有している。このダイヤフラム24は、
例えば厚さが0.2〜0.6mm程度に形成されてい
る。ダイヤフラム24の裏面には、平面的に円形に形成
された第一電極22が設けられている。第一電極22
は、金、銀、又は銀パラジウム等の導電性ペーストによ
り印刷形成されたものや、真空蒸着により形成されたも
のである。さらに、ダイヤフラム24と一定間隔を隔て
て対面して、アルミナ製の円形のベース基板28が設け
られている。このベース基板28の表面には、第一電極
22と対面して同様の方法により形成された第二電極2
6が設けられている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. A capacitance type pressure sensor 2 of this embodiment is shown in FIG.
Reference numeral 0 has a circular diaphragm 24 made of alumina to which a fluid pressure is applied. This diaphragm 24
For example, the thickness is formed to be about 0.2 to 0.6 mm. On the back surface of the diaphragm 24, the first electrode 22 formed in a circular shape in plan view is provided. First electrode 22
Are those formed by printing with a conductive paste such as gold, silver, or silver palladium, or those formed by vacuum evaporation. Further, a circular base substrate 28 made of alumina is provided so as to face the diaphragm 24 at a constant interval. The second electrode 2 formed on the surface of the base substrate 28 so as to face the first electrode 22 by a similar method.
6 are provided.

【0010】第一電極22と第二電極26との間隔は、
ダイヤフラム24及びベース基板28の周縁部に設けら
れたガラスフリットから成る封着剤29により、10〜
数十μm程度の一定の間隔に保持されている。ダイヤフ
ラム24及びベース基板28の両者間は、上記間隔を空
けて周縁部が気密状態に接合されている。この封着剤2
9には、ダイヤフラム24とベース基板28との間を一
定間隔に形成するために、例えば中に一定の大きさのセ
ラミックビーズ等が混合されているものである。また、
この封着剤29による封着部は、図1に示すように、内
側封着部29aを有し、基準容量用電極27間の間隔が
変化しないように形成されている。
The distance between the first electrode 22 and the second electrode 26 is
By the sealing agent 29 made of glass frit provided on the peripheral portions of the diaphragm 24 and the base substrate 28,
It is held at regular intervals of about several tens of μm. The peripheral edge portion of the diaphragm 24 and the base substrate 28 are joined to each other in an airtight state with the above-mentioned interval. This sealing agent 2
In FIG. 9, in order to form the diaphragm 24 and the base substrate 28 at a constant interval, for example, ceramic beads having a predetermined size are mixed therein. Also,
As shown in FIG. 1, the sealing portion with the sealing agent 29 has an inner sealing portion 29a and is formed so that the interval between the reference capacitance electrodes 27 does not change.

【0011】また、ダイヤフラム24の周縁部は、中央
部の厚さよりも厚く形成された厚肉部24aとなってい
る。そして、静電容量型圧力センサ20は、図1に示す
ように、金属製の円筒状のケース30内に収容され、金
属製のケース30の圧力導入部である測定圧導入孔31
側にダイヤフラム24が面している。ダイヤフラム24
の周縁部の厚肉部24aは、バックアップリング32に
より支持され、さらに、測定圧導入孔31を気密状態に
封止するOリング34が当接している。また、金属製の
ケース30の開口部には金属製のキャップ部材36が装
着され、内部のセンサ20ががたつかないように且つO
リング34の気密状態が確実となるようにケース30に
カシメられて固定されている。
Further, the peripheral portion of the diaphragm 24 is a thick portion 24a formed thicker than the thickness of the central portion. As shown in FIG. 1, the capacitance type pressure sensor 20 is housed in a metal cylindrical case 30 and has a measurement pressure introducing hole 31 which is a pressure introducing portion of the metal case 30.
The diaphragm 24 faces the side. Diaphragm 24
The thick-walled portion 24a of the peripheral edge portion is supported by the backup ring 32, and the O-ring 34 that seals the measurement pressure introducing hole 31 in an airtight state is in contact therewith. A metallic cap member 36 is attached to the opening of the metallic case 30 to prevent the internal sensor 20 from rattling.
The ring 34 is crimped and fixed to the case 30 so as to ensure the airtight state of the ring 34.

【0012】ダイヤフラム24の厚肉部24aは、Oリ
ング34が位置する部分であって封着材29が設けられ
た範囲に形成されていれば良く、また第一電極22と対
面しない外側周縁であって圧力測定に影響しない範囲で
も良い。さらに、凹レンズ状に周縁部が厚く、中央部が
薄く形成されたダイヤフラム24の形状でも良い。
The thick-walled portion 24a of the diaphragm 24 has only to be formed in a portion where the O-ring 34 is located and in which the sealing material 29 is provided, and is an outer peripheral edge which does not face the first electrode 22. It may be in a range that does not affect pressure measurement. Further, the diaphragm 24 may have a concave lens shape with a thick peripheral portion and a thin central portion.

【0013】この実施形態の静電容量型圧力センサの組
立方法は、第一,第二電極22,26を、印刷や真空蒸
着等により、ダイヤフラム24及びベース基板28に各
々形成する。そして、このダイヤフラム24及びベース
基板28を対面させ、封着剤29を介してその封着剤2
9を加熱溶融して封着する。この後、センサ20をケー
ス30内に挿入する。挿入に際して、バックアップリン
グ32とOリング34をケース30内に予め挿入してお
き、センサ20のダイヤフラム24を測定圧導入孔31
のOリング34側にして挿入する。そして、キャップ部
材36をケース30に装着し、センサ20のダイヤフラ
ム24をOリング34に気密状態に押し付け、ケース3
0の開口部周縁をかしめて、キャップ部材36を確実に
固定する。
In the method of assembling the electrostatic capacitance type pressure sensor of this embodiment, the first and second electrodes 22 and 26 are formed on the diaphragm 24 and the base substrate 28 by printing, vacuum deposition or the like. Then, the diaphragm 24 and the base substrate 28 are made to face each other, and the sealing agent 2 is interposed via the sealing agent 29.
9 is heat-melted and sealed. After that, the sensor 20 is inserted into the case 30. At the time of insertion, the backup ring 32 and the O-ring 34 are previously inserted into the case 30, and the diaphragm 24 of the sensor 20 is inserted into the measurement pressure introducing hole 31.
Insert it on the O-ring 34 side. Then, the cap member 36 is attached to the case 30, and the diaphragm 24 of the sensor 20 is pressed against the O-ring 34 in an airtight state.
The cap member 36 is securely fixed by caulking the peripheral edge of the opening of 0.

【0014】この実施形態の静電容量型圧力センサ20
によれば、ダイヤフラム24の周縁部に厚肉部24aが
形成され、Oリング34に当接する部分の強度が高く、
Oリング34の熱歪みの影響がなく、温度変化による測
定誤差を生じさせないものである。
The capacitance type pressure sensor 20 of this embodiment
According to this, the thick portion 24a is formed in the peripheral portion of the diaphragm 24, and the strength of the portion contacting the O-ring 34 is high,
There is no influence of thermal strain of the O-ring 34, and a measurement error due to a temperature change does not occur.

【0015】尚、この発明の静電容量型圧力センサは、
上記の実施形態に限定されるものではなく、ダイヤフラ
ムの周縁部の厚肉部は、連続的なものでも良く、階段状
に形成されたものでも良い。さらに、基準容量用電極が
形成された部分の近傍にまで厚肉部を形成することによ
り、基準容量の圧力による変化や誤差を少なくすること
ができる。
The capacitance type pressure sensor of the present invention is
The thickness of the peripheral portion of the diaphragm is not limited to the above-described embodiment, and may be continuous or stepwise. Further, by forming the thick portion even near the portion where the reference capacitance electrode is formed, it is possible to reduce changes and errors in the reference capacitance due to pressure.

【0016】[0016]

【発明の効果】この発明の静電容量型圧力センサは、ダ
イヤフラムの周縁部が中央部よりも厚肉に形成され、外
部からの力に対して歪みが生じにくく、温度変化等によ
り外部の部材からの力による測定誤差を生じないもので
ある。
According to the capacitance type pressure sensor of the present invention, the peripheral portion of the diaphragm is formed thicker than the central portion, distortion is less likely to occur due to an external force, and an external member due to temperature change or the like. It does not cause measurement error due to force from.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の第一実施形態の静電容量型圧力セン
サをケースに取り付けた状態の縦断面図である。
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing a state in which a capacitance type pressure sensor according to a first embodiment of the present invention is attached to a case.

【図2】従来の技術の静電容量型圧力センサをケースに
取り付けた状態の縦断面図である。
FIG. 2 is a vertical cross-sectional view showing a state in which a conventional capacitive pressure sensor is attached to a case.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2,22 第一電極 4,24 ダイヤフラム 6,26 第二電極 8,28 ベース基板 10,30 ケース 14,34 Oリング 20 静電容量型圧力センサ 24a 厚肉部 2,22 First electrode 4,24 Diaphragm 6,26 Second electrode 8,28 Base substrate 10,30 Case 14,34 O-ring 20 Capacitive pressure sensor 24a Thick portion

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 流体の圧力が印加されるダイヤフラム
と、このダイヤフラムの裏面に平面的に形成された第一
電極と、上記ダイヤフラムと一定間隔を隔てて対面して
設けられた絶縁体のベース基板と、このベース基板の表
面に形成され、上記第一電極と対面して同様に設けられ
た第二電極とを有し、上記ダイヤフラムの周縁部の厚さ
を中央部の厚さよりも厚く形成した静電容量型圧力セン
サ。
1. A base substrate made of an insulator, which is provided with a diaphragm to which a fluid pressure is applied, a first electrode which is formed flat on the back surface of the diaphragm, and which faces the diaphragm at a constant interval. And a second electrode that is formed on the surface of the base substrate and is similarly provided so as to face the first electrode, and the thickness of the peripheral portion of the diaphragm is made thicker than the thickness of the central portion. Capacitance type pressure sensor.
【請求項2】 筒状のケースと、このケース内の一方の
端部に設けられた圧力導入部とを有し、このケース内に
上記静電容量型圧力センサが収容され、この圧力導入部
に面して上記ダイヤフラムが位置し、上記ダイヤフラム
の周縁部に気密用のOリングが当接し、上記圧力導入部
の周縁部と上記ダイヤフラムの内側とその外部空間とを
シールしているものである請求項1記載の静電容量型圧
力センサ。
2. A cylindrical case, and a pressure introducing section provided at one end of the case, wherein the capacitance type pressure sensor is housed in the case, and the pressure introducing section is provided. The diaphragm is positioned facing to, and an airtight O-ring is in contact with the peripheral edge of the diaphragm to seal the peripheral edge of the pressure introducing portion, the inside of the diaphragm and the outer space thereof. The capacitance type pressure sensor according to claim 1.
【請求項3】 上記ダイヤフラムの周縁部が、圧力が印
加される表面側に凸になって全周に渡って厚さが厚く形
成されているものである請求項1又は2記載の静電容量
型圧力センサ。
3. The capacitance according to claim 1, wherein a peripheral portion of the diaphragm is formed so as to be convex on a surface side to which pressure is applied and has a large thickness over the entire circumference. Type pressure sensor.
JP5687296A 1996-02-20 1996-02-20 Capacitance-type pressure sensor Pending JPH09229796A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001267400A (en) * 2000-03-16 2001-09-28 Kyocera Corp Wafer support

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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