压力传感器元件和具备该压力传感器元件的压力传感器模块制造技术

压力传感器模块的压力传感器元件具有：膜片，其具备导电性，当受到压力时变形；多个固定电极，所述多个固定电极分别具备与膜片相向的电极面；以及电介质膜，其设置在多个固定电极各自的电极面上。多个固定电极沿从膜片的中央朝向外侧的方向配置。

Pressure sensor element and pressure sensor module with the pressure sensor element

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】压力传感器元件和具备该压力传感器元件的压力传感器模块
本专利技术涉及一种用于测定气压等压力的压力传感器元件和使用该压力传感器元件的压力传感器模块。
技术介绍
以往以来，如专利文献1所记载的那样，已知一种静电电容式的压力传感器。特别是，专利文献1所记载的压力传感器被称作接触式压力传感器(touch-modetypepressuresensor)。接触式压力传感器具有受到压力而变形的膜片(membrane)、具备与膜片隔开间隔地相向的电极面的固定电极以及设置在电极面上的电介质层。另外，在专利文献1所记载的压力传感器的情况下，在电介质层的与膜片的中央部相向的表面部分形成有凹部(recess，凹处)。在这样的接触式压力传感器中，当对膜片的压力增加时，首先，由于膜片与电介质层之间的距离变短而膜片与固定电极之间的静电电容增加。在膜片与电介质层接触之后，当对膜片的压力进一步增加时，由于膜片与电介质层的接触面积增加而膜片与固定电极之间的静电电容增加。在专利文献1所记载的压力传感器的情况下，通过在电介质层形成凹部，避免对膜片的压力与静电电容之间的线性度在膜片与电介质层接触前和接触后之间大幅地变化。由此，专利文献1所记载的压力传感器具备高的测定精度。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2013-104797号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题然而，在专利文献1所记载的压力传感器的情况下，需要在固定电极的电极面上形成电介质层，之后局部地去除(蚀刻)电介质层来在该电介质层形成凹部。因此，形成于电介质层的凹部的形状容易产生加工的偏差。例如，凹部的深度、凹部的底面的平滑度等产生偏差。因此，膜片与固定电极之间的静电电容产生偏差，相对于对膜片的压力的变化产生的静电电容的变化的线性度也产生偏差。其结果是，可能无法得到期望的线性度，无法高精度地测定压力。因此，本专利技术的课题在于提供如下的压力传感器元件和具备该压力传感器元件的压力传感器模块，所述压力传感器元件关于相对于对膜片的压力的变化产生的该膜片与固定电极之间的静电电容的变化能够得到期望的线性度，由此能够高精度地测定压力。用于解决问题的方案为了解决上述技术课题，根据本专利技术的第一方式，提供一种压力传感器元件，该压力传感器元件具有：膜片，其具备导电性，当受到压力时变形；多个固定电极，所述多个固定电极分别具备与所述膜片相向的电极面；以及电介质膜，其设置在所述多个固定电极各自的电极面上，其中，所述多个固定电极沿从所述膜片的中央朝向外侧的方向配置。根据本专利技术的第二方式，提供第一方式的压力传感器元件，其中，所述多个固定电极包括与所述膜片的中央部相向的中央固定电极。根据本专利技术的第三方式，提供第二方式的压力传感器元件，其中，所述多个固定电极还包括包围所述中央固定电极的环状的外侧固定电极。根据本专利技术的第四方式，提供第一方式至第三方式中的任一方式的压力传感器元件，其中，具有浮动电极(floatelectrode)，所述浮动电极设置在所述多个固定电极中的相邻的固定电极之间，并且不与所述相邻的固定电极电连接。根据本专利技术的第五方式，提供一种用于测定压力的压力传感器模块，所述压力传感器模块具有压力传感器元件和传感器控制器，所述压力传感器元件具备：膜片，其具备导电性，当受到压力时变形；多个固定电极，所述多个固定电极分别具备与所述膜片相向的电极面；以及电介质膜，其设置在所述多个固定电极各自的电极面上，并且，所述多个固定电极沿从所述膜片的中央朝向外侧的方向配置，所述传感器控制器基于所述多个固定电极中的任一固定电极与所述膜片之间的静电电容来计算对所述膜片的压力，并将该计算值作为输出压力值输出至外部，其中，压力测定范围被划分为多个压力分区，在计算至少一个压力分区内的压力时，所述传感器控制器使用如下的固定电极：在该压力分区中，与其它固定电极的静电电容相比，该固定电极的静电电容相对于压力的变化更加线性地变化。根据本专利技术的第六方式，提供第五方式的压力传感器模块，其中，所述多个固定电极包括所述中央固定电极以及包围所述中央固定电极的环状的外侧固定电极，作为所述多个压力分区，包括：到所述膜片与所述中央固定电极接触的压力的第一压力分区；从所述膜片与所述中央固定电极接触的压力起至所述膜片与所述外侧固定电极接触的压力为止的第二压力分区；以及压力比所述膜片与所述外侧固定电极接触的压力高的第三压力分区，通过对所述静电电容使用校正式来计算所述输出压力值，在所述第一压力分区、所述第二压力分区以及所述第三压力分区的各压力分区中使用的所述校正式不同。专利技术的效果根据本专利技术，提供如下的压力传感器元件和具备该压力传感器元件的压力传感器模块，所述压力传感器元件关于相对于对膜片的压力的变化产生的、该膜片与固定电极之间的静电电容的变化能够得到期望的线性度，由此能够高精度地测定压力。附图说明图1是本专利技术的实施方式1所涉及的压力传感器模块的结构图。图2是示出多个固定电极的形状和布局的俯视图。图3是示出表示膜片与中央固定电极之间的静电电容的变化的压力-静电电容曲线以及表示膜片与外侧固定电极之间的静电电容的变化的压力-静电电容曲线的图。图4是示出在压力传感器模块的输出压力值的计算中使用的压力-静电电容曲线的一部分的图。图5是示出实际压力值与压力传感器模块的输出压力值之差的图。图6是示出本专利技术的实施方式2所涉及的压力传感器模块中的、配置在中央固定电极与外侧固定电极之间的浮动电极的俯视图。具体实施方式下面，参照附图来说明本专利技术的实施方式。(实施方式1)图1是本专利技术的实施方式1所涉及的压力传感器模块的结构的概要图。此外，图中所示的X-Y-Z是为了便于理解而设定的，并不限定本专利技术。X轴方向表示压力传感器模块的深度方向，Y轴方向表示宽度方向，Z轴表示厚度(高度)方向。如图1所示，本实施方式1所涉及的压力传感器模块10是静电电容式、特别是接触式的压力传感器模块，具有压力传感器元件20和传感器控制器50。如图1所示，压力传感器元件20具有：受到大气压等测定对象的压力而变形的膜片22；与该膜片22相向的多个固定电极24及26；以及设置在所述多个固定电极24及26上的电介质膜28。此外，在图中，Pin是测定对象的压力的实际值(实际压力值)，Pout是压力传感器模块10的压力的检测值(计算值)且是向外部输出的输出值(输出压力值)。另外，压力传感器元件20具有与膜片22电连接的膜片用端子30以及与固定电极24及26分别电连接的电极用端子32及34。压力传感器元件20的膜片22例如由导电性硅材料制成，由此具备弹性和导电性。另外，膜片22的外周缘由设置在基板36上的框状的隔离件38进行支承。并且，膜片22具备受压面22a，该受压面22a暴露在压力传感器模块10的外部，受到测定对象的压力。当受压面22a受到压力时，膜片22向与受压面相反的一侧、即固定电极侧发生弯曲变形。此外，膜片22也可以局部地具备导电性。例如，也可以是，与固定电极24及26相向的部分由导电性硅材料制成，其周缘部分由不同的弹性材料制成。固定电极24及26分别是例如由导电性多晶硅材料制成的导体，配置在隔离件38内且设置在基板36上。另外，固定电极24具备与膜片22相向的电极面24a。而且，固定电极26也具备与膜片22相向的电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压力传感器元件，具有：膜片，其具备导电性，当受到压力时变形；多个固定电极，所述多个固定电极分别具备与所述膜片相向的电极面；以及电介质膜，其设置在所述多个固定电极各自的电极面上，其中，所述多个固定电极沿从所述膜片的中央朝向外侧的方向配置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.20 JP 2016-2470551.一种压力传感器元件，具有：膜片，其具备导电性，当受到压力时变形；多个固定电极，所述多个固定电极分别具备与所述膜片相向的电极面；以及电介质膜，其设置在所述多个固定电极各自的电极面上，其中，所述多个固定电极沿从所述膜片的中央朝向外侧的方向配置。2.根据权利要求1所述的压力传感器元件，其特征在于，所述多个固定电极包括与所述膜片的中央部相向的中央固定电极。3.根据权利要求2所述的压力传感器元件，其特征在于，所述多个固定电极还包括包围所述中央固定电极的环状的外侧固定电极。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的压力传感器元件，其特征在于，还具有浮动电极，所述浮动电极设置在所述多个固定电极中的相邻的固定电极之间，并且不与所述相邻的固定电极电连接。5.一种压力传感器模块，用于测定压力，所述压力传感器模块具有压力传感器元件和传感器控制器，所述压力传感器元件具备：膜片，其具备导电性，当受到压力时变形；多个固定电极，所述多个固定电极分别具备与所述膜片相向的电极面；以及电介质膜...

【专利技术属性】
技术研发人员：滨崎良平，
申请(专利权)人：株式会社村田制作所，
类型：发明
国别省市：日本,JP