压力传感器制造技术

本发明专利技术提供一种压力传感器，其能够改善引起测量误差的带电的问题和异物堆积的问题。压敏电极(104)由配置在压力室(103)的中央部的中央部分(141)和从中央部分(141)向远离中心部的方向呈放射状地延伸的多个叶片部(142)构成，参考电极(105)由配置在压力室(103)的周缘部的周缘部分(151)和从周缘部分(151)起的多个突入部分(152)构成。多个突入部分(152)配置成进入多个叶片部(142)之间的区域的状态，多个叶片部(142)和多个突入部分(152)配置成咬合的状态。

Pressure sensor

【技术实现步骤摘要】
压力传感器
本专利技术涉及通过检测静电电容的变化来测量压力的压力传感器。
技术介绍
在静电电容式的隔膜真空计等压力传感器中，将包含膜片(隔膜)的传感器芯片安装在供测定对象的气体流动的配管等之上，将受到压力的膜片的挠曲量即位移转换为静电电容值，并根据静电电容值输出压力值。该压力传感器由于气体种类依赖性小，因此以半导体设备为代表，在工业用途中被广泛使用(参照专利文献1)。如图5所示，上述隔膜真空计等压力传感器的传感器芯片具备：基台401，其由绝缘体构成；膜片402，其由支承部401a支承在基台401上，在可动区域402a与基台401分离地配置，由在可动区域402a能够向基台401的方向位移的绝缘体构成，并且承受来自测定对象的压力；以及气密室403，其形成在可动区域402a中的膜片402与基台401之间。各部分由蓝宝石构成。另外，具备：可动压敏电极404，其形成于膜片402的可动区域402a；以及固定压敏电极405，其与可动压敏电极404对置地形成在基台401上。另外，具备：可动参考电极406，其在膜片402的可动区域402a上形成于可动压敏电极404的周围；以及固定参考电极407，其与可动参考电极406对置地形成在固定压敏电极405的周围的基台401上。在如上那样构成的传感器芯片中，由可动压敏电极404和固定压敏电极405形成电容。如果膜片402由于与外部的压力差而使中央部向基台401的方向或反方向位移，则可动压敏电极404与固定压敏电极405的间隔发生变化，从而它们之间的电容发生变化。如果检测出该电容变化，就能够检测出膜片402所受到的压力。另外，在可动参考电极406与固定参考电极407之间也形成电容。只是，由于可动参考电极406设置在离支承部401a近的位置，因此膜片402的翘曲所引起的位移量比配置在更靠近中央部的可动压敏电极404小。因此，通过以固定参考电极407与可动参考电极406之间的电容变化为基准来捕捉固定压敏电极405与可动压敏电极404之间的电容变化，能够抑制膜片402的位移量的偏差而进行检测。但是，在由绝缘体构成膜片、基台的情况下，在压敏电极与参考电极之间会露出绝缘体的表面。该区域在传感器工作中通过带电而使库仑力作用于隔膜。在利用上述的压力传感器测量绝对压力的情况下，由于膜片、基台的表面暴露在真空中，因此成为带电电荷难以泄漏的状况。在测定低压范围等需要高灵敏度的情况下，由于膜片非常薄，因此由于上述库仑力的影响，容易成为传感器输出的误差原因。在由绝缘材料构成膜片、基台，并且例如它们的表面电阻在1014Ω/□以上的情况下，如果压敏电极与参考电极的间隔宽，则绝缘体表面的露出面积多，容易因彼此的表面的接近、接触或交流驱动等而带电。其结果，由带电产生的库仑力作用于膜片。这里，相对于参考电极的内径与压敏电极的外径的比例的上述静电引力大小如图6B所示那样变化。图6B表示膜片的厚度不同的两个压力传感器的结果，黑四边形为黑圆的厚度的0.8倍。从图6B可知，内径与外径的比例越接近1，换言之，压敏电极与参考电极的间隔越小，静电引力的大小越小。因此，如图6A所示，使压敏电极501与参考电极502的间隔在规定的范围内变窄，使得它们之间的区域不容易带电，或者即使带电，电荷也会提前泄漏。另外，虽然根据上述压敏电极与参考电极的间隔来确定两个电极间的表面电阻值，但只要设计间隔的最小值，使得时间常数τ与测量时施加于电极的交流电压的周期相比足够大即可。在将压敏电极与参考电极之间的电阻设为R、将静电电容设为C、进而将测量电压的交流的振动周期设为T(振动频率f的倒数)时，优选RC＞＞T。另一方面，已知在膜片表面的副产物堆积成为传感器输出误差产生的原因，但现在为了对其进行检测而监视压力传感器的零点电容值。构成为，在该值超过某个阈值的情况下，从测量电路发出警报。伴随该警报发出，终端用户自身进行判断，复位压力传感器的零点并进行调整。但是，在超过了可调整范围的情况下，不能进行该操作。例如，降低在半导体制造工序等中的真空测量误差的增大这样的不良情况是特别重要的，要求进一步的改善。与此相对，如图7A所示，通过增大压敏电极601的外径与参考电极602的内径之差，从而如图7B所示，明确了相对于没有异物堆积在膜片表面的情况下的正常的压力灵敏度的值，由异物堆积引起的输出变化的占比小(＝SN比大)。另外，图7B中也表示膜片的厚度不同的两个压力传感器的结果，黑四边形是黑圈的厚度的0.8倍。另外，这是将从压敏电极测量的压敏电容值与从参考电极测量的参考电容值的差分用作传感器输出的构成的情况。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利第3339565号公报
技术实现思路
[专利技术要解决的问题]然而，如上所述，对于带电的问题，减小压敏电极的外径与参考电极的内径的差来减小压敏电极与参考电极的间隔，但对于异物堆积，则增大压敏电极的外径与参考电极的内径的差。因此，简单来说，针对带电问题的对策和针对异物堆积的对策为相反的关系。本专利技术是为了解决上述那样的问题而完成的，其目的在于，使得能够应对带电的问题和异物堆积的问题这两者。[用于解决问题的技术手段]本专利技术的压力传感器具备：基台，其由绝缘体构成；受压部，其由支承部支承在基台上，在可动区域与基台分离地配置，由在可动区域能够向基台的方向或反方向位移的绝缘体构成，并承受来自测定对象的压力；压力室，其形成在可动区域中的受压部与基台之间；压敏电极，其在压力室的内部相互对置地形成在受压部的可动区域以及基台的各自之上；以及参考电极，其在压力室的内部相互对置地形成在受压部的可动区域以及基台之上的各自的未形成压敏电极的区域，受压部的可动区域以及基台上的至少一方的压敏电极由配置在压力室的中央部的中央部分和从中央部分向远离中心部的方向呈放射状地延伸的多个叶片部构成，受压部的可动区域以及基台上的至少一方的参考电极由配置在压力室的周缘部的周缘部分和配置成从周缘部分进入多个叶片部之间的区域的状态的多个突入部分构成，多个叶片部和多个突入部分配置成咬合的状态。在上述压力传感器中，受压部的可动区域以及基台上的双方的压敏电极由中央部分和多个叶片部构成，受压部的可动区域以及基台上的双方的参考电极由周缘部分和多个突入部分构成。在上述压力传感器中，也可以是，受压部的可动区域以及基台上的一方的压敏电极由中央部分和多个叶片部构成，受压部的可动区域以及基台上的一方的参考电极由周缘部分和多个突入部分构成，受压部的可动区域以及基台上的另一方的压敏电极以及参考电极一体地形成。在上述压力传感器中，可以是，多个叶片部以及多个突入部分在周向上以相等的间隔形成。在上述压力传感器中，可以是，压敏电极以及参考电极旋转对称地形成。在上述压力传感器中，可以是，多个叶片部和多个突入部分的各自为相互相等的面积。在上述压力传感器中，多个叶片部以及多个突入部分各自设置有偶数个。在上述压力传感器中，中央部分形成为圆形形状。在上述压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压力传感器，其特征在于，具备：/n基台，其由绝缘体构成；/n受压部，其由支承部支承在所述基台上，在可动区域与所述基台分离地配置，由在所述可动区域能够向所述基台的方向或反方向位移的绝缘体构成，并承受来自测定对象的压力；/n压力室，其形成在所述可动区域中的所述受压部与所述基台之间；/n压敏电极，其在所述压力室的内部相互对置地形成在所述受压部的所述可动区域以及所述基台的各自之上；以及/n参考电极，其在所述压力室的内部相互对置地形成在所述受压部的所述可动区域以及所述基台之上的各自的未形成所述压敏电极的区域，/n所述受压部的所述可动区域以及所述基台上的至少一方的所述压敏电极由配置在所述压力室的中央部的中央部分和从所述中央部分向远离中心部的方向呈放射状地延伸的多个叶片部构成，/n所述受压部的所述可动区域以及所述基台上的至少一方的所述参考电极由配置在所述压力室的周缘部的周缘部分和配置成从所述周缘部分进入所述多个叶片部之间的区域的状态的多个突入部分构成，/n所述多个叶片部和所述多个突入部分配置成咬合的状态。/n

【技术特征摘要】
20180910 JP 2018-1686991.一种压力传感器，其特征在于，具备：
基台，其由绝缘体构成；
受压部，其由支承部支承在所述基台上，在可动区域与所述基台分离地配置，由在所述可动区域能够向所述基台的方向或反方向位移的绝缘体构成，并承受来自测定对象的压力；
压力室，其形成在所述可动区域中的所述受压部与所述基台之间；
压敏电极，其在所述压力室的内部相互对置地形成在所述受压部的所述可动区域以及所述基台的各自之上；以及
参考电极，其在所述压力室的内部相互对置地形成在所述受压部的所述可动区域以及所述基台之上的各自的未形成所述压敏电极的区域，
所述受压部的所述可动区域以及所述基台上的至少一方的所述压敏电极由配置在所述压力室的中央部的中央部分和从所述中央部分向远离中心部的方向呈放射状地延伸的多个叶片部构成，
所述受压部的所述可动区域以及所述基台上的至少一方的所述参考电极由配置在所述压力室的周缘部的周缘部分和配置成从所述周缘部分进入所述多个叶片部之间的区域的状态的多个突入部分构成，
所述多个叶片部和所述多个突入部分配置成咬合的状态。


2.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，
所述受压部的所述可动区域以及所述基台上的双方的所述压敏电极由所述中央部分和所述多个叶片部构成，
所述受压部的所述可动区域以及所述基台上的双方的所述参考电极由所述周缘部分和所述多个突入部分构成...

【专利技术属性】
技术研发人员：添田将，石原卓也，关根正志，
申请(专利权)人：阿自倍尔株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP