專利名稱：電容式壓力傳感器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電容式壓力傳感器，特別涉及非常適合測定不同的壓力測定區(qū)域的壓力的電容式壓力傳感器。
背景技術：
例如，在半導體芯片制造工藝中，廣泛使用在一部分由膜片做成的電容室內具有電容檢測部的結構的壓力傳感器(例如，參考作為專利文獻1的日本國特開2002-111011號公報)。
測定這樣的半導體芯片制造工藝過程中的或其它真空裝置的壓力的真空壓力傳感器具有兩個獨立的真空壓力傳感器大氣壓傳感器，其設置在真空室內，在送入或取出例如作為基材的硅晶片或作為產品的半導體芯片時，確認真空室內已成為大氣壓；真空壓力傳感器，其用于在CVD(Chemical Vapor Deposition，化學氣相沉積)等工藝中，測定流入真空室內的幾乎接近真空的工藝氣體的壓力。
并且，這樣的真空壓力傳感器一般在傳感器膜片的對壓力的靈敏度高的區(qū)域具有壓敏電容檢測部，同時，在對壓力的靈敏度低的區(qū)域具有基準電容檢測部，基準電容檢測部僅用于校正伴隨壓力傳感器周圍的溫度變化的、壓敏電容檢測部的輸出漂移。
日本國特開2002-111011號公報迄今為止的壓力傳感器，其可測定的壓力范圍分別受到限定。因此，為了在寬范圍內檢測壓力，必須設置多個壓力傳感器，以校正各壓力傳感器的測定范圍。進而，當單獨地設置多個壓力傳感器時，就會產生占用相應的設置空間的問題。
并且，上述問題并不僅僅是在測定接近真空的壓力的情況下出現(xiàn)的問題，例如，在輪胎制造裝置的加硫機中，要嚴格地測定接近大氣壓的壓力，同時，也要測定加硫機工作中的機械內部的非常高的壓力，在具有這樣的兩個不同的壓力測定區(qū)域的應用中，一般也會產生上述問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種電容式壓力傳感器，其整體被小型化，并且具有不同的壓力測定區(qū)域。
為解決上述課題，本發(fā)明的電容式壓力傳感器具有作為形成在電容室內的對置的區(qū)域中的電容檢測部的壓敏電容檢測部和基準電容檢測部，上述電容室至少一部分由膜片構成，上述壓敏電容檢測部形成于膜片的對壓力的靈敏度高的區(qū)域，上述基準電容檢測部形成于膜片的對壓力的靈敏度低的區(qū)域，其特征在于，上述電容式壓力傳感器獨立地檢測基準電容檢測部的信號輸出值。
通過將基準電容檢測部的輸出作為信號輸出值，獨立地進行檢測，既可以將該信號輸出值利用于壓力傳感器的被限定的窄的壓力測定區(qū)域中的準確的壓力測定，又可以利用于寬的壓力測定區(qū)域中的粗略的壓力測定。
此外，本發(fā)明的第二方面的電容式壓力傳感器，其特征在于，在第一方面的電容式壓力傳感器中，上述電容式壓力傳感器在基準電容檢測部的信號輸出值在一定的范圍內時，根據壓敏電容檢測部的信號輸出值、以及基準電容檢測部的信號輸出值，輸出與壓力對應的外部輸出值，并且，在基準電容檢測部的信號輸出值超過一定的范圍時，輸出規(guī)定的外部輸出值。
通過將基準電容檢測部的信號輸出值用于是否在壓敏電容檢測部的通常的壓力測定范圍之外的判斷中，可以消除在形成了壓敏電容檢測部的膜片的一部分區(qū)域落位的瞬間壓敏電容檢測部所產生的誤信號，可以準確地進行壓力測定。
此外，本發(fā)明的第三方面的電容式壓力傳感器，其特征在于，在第二方面所述的電容式壓力傳感器中，當上述基準電容檢測部的信號輸出值超過一定的范圍時，上述電容式壓力傳感器發(fā)出警報。
根據基準電容檢測部的信號輸出值，通過用警報來通知壓敏電容檢測部處于通常的壓力測定范圍外，可以只將通常壓力測定范圍內的測定值作為準確的測定值來利用。
此外，本發(fā)明的第四方面的電容式壓力傳感器，其特征在于，在第一至第三方面的任何一項所述的電容式壓力傳感器中，上述電容式壓力傳感器將基準電容檢測部的信號輸出值作為外部輸出值來輸出。
通過將以往只用于壓敏電容檢測部的溫度校正用的基準電容檢測部的信號輸出值作為外部輸出值來利用，從而，利用一個壓力傳感器，不僅能測定需要壓力測定精度的窄范圍的壓力，而且還可以測定不需要壓力測定精度的寬范圍的壓力，可以實現(xiàn)壓力傳感器的小型化。
此外，本發(fā)明的第五方面的電容式壓力傳感器，其特征在于，在第二方面所述的電容式壓力傳感器中，上述電容式壓力傳感器在基準電容檢測部的信號輸出值在一定的范圍內時，根據壓敏電容檢測部的信號輸出值、以及基準電容檢測部的信號輸出值，得到與壓力對應的外部輸出值，并且，在基準電容檢測部的輸出超過一定的范圍時，不是輸出如第二方面所述的規(guī)定的外部輸出值，而是把基準電容檢測部的信號輸出值作為外部輸出值而輸出。
由于對需要測定精度的窄的壓力范圍內的外部輸出值和不需要測定精度的寬的壓力范圍內的外部輸出值進行擇一的自動切換，因此，用戶可以唯一地利用壓力傳感器的外部輸出值，用戶就不用帶著迷惑地選擇超過通常的測定范圍而輸出的各個外部輸出值。


圖1是表示本發(fā)明的一個實施方式的電容式壓力傳感器的概略結構的剖面圖，表示通常測定范圍內的狀態(tài)的剖面圖(圖1(a))、表示傳感器膜片落底的瞬間的狀態(tài)的剖面圖(圖1(b))、以及表示傳感器膜片落底后的狀態(tài)的剖面圖(圖1(c))。
圖2是表示用于在本發(fā)明的一個實施方式的電容式壓力傳感器進行壓力測定時，進行溫度校正的檢測電路的圖。
圖3是表示本實施方式的檢測電路的圖。
圖4是分別表示在本實施方式的第1算法和第2算法中，施加到傳感器膜片上的壓力，與壓敏電容檢測部及基準電容檢測部的輸出之間的關系的圖。
圖5是分別表示在本實施方式的第3算法中，施加到傳感器膜片上的壓力，與壓敏電容檢測部及基準電容檢測部的輸出之間的關系的圖。
圖6是分別表示在本實施方式的第4算法中，施加到傳感器膜片上的壓力，與壓敏電容檢測部及基準電容檢測部的輸出之間的關系的圖。
圖7是表示本實施方式的電容式壓力傳感器的檢測電路的變形例的圖。
具體實施例方式
以下，對本發(fā)明的一個實施方式的電容式壓力傳感器1(以下，設為“壓力傳感器1”)進行說明。本發(fā)明的一個實施方式的壓力傳感器1如圖1所示，具有基底部11，其由作為氧化鋁(Al2O3)的單晶體的藍寶石構成；膜片12，其同樣由藍寶石構成；在由基底部11和膜片12形成的電容室13中對置地配置的壓敏電極111、121以及基準電極112、122。進而，壓力傳感器1被圖中雙點劃線表示的由藍寶石構成的蓋板15和由金屬的耐腐蝕材料構成的金屬板16支持。
此外，在基底部11和膜片12之間，如上述專利文獻1所述那樣，被直接接合。
在基底部11形成導通孔11b，其用于將電容室內部保持為真空，通過被設置在基底部外部的被稱為所謂吸氣劑(未圖示)的氣體吸附物質，可將電容室內部的壓力保持為真空。
在基底部11上，通過干式蝕刻形成有凹部11a，在該凹部11a的大致中央部，形成有壓敏電容檢測用電極111，其由金(Au)或鉑(Pt)構成，例如在平面視圖中為圓形。此外，與該電極111相分離地形成有例如在平面視圖中為環(huán)狀的基準電容檢測用電極112，以包圍該電極111的周圍。
另一方面，在膜片12的電容室側平面上，在與基底部11的壓敏電容檢測用電極111對置的位置，形成有膜片12的壓敏電容檢測用電極121，并且，在與基底部11的基準電容檢測用電極112對置的位置，形成有膜片12的基準電容檢測用電極122。
此外，這些在膜片12和基底部11上形成的電極111、112、121、122，通過未圖示的引線和電極焊盤，分別被電導出到傳感器外部。
進而，壓力傳感器1被由上述蓋板15和金屬板16構成的壓力隔板劃分為基底部外部和電容室內部的成為真空的基準壓力區(qū)域；以及被施加要測定的氣體的壓力的膜片外部的壓力施加區(qū)域。并且，在需要壓力傳感器1的壓力測定精度的使用范圍內，使膜片12的基準電容檢測部102所形成的區(qū)域不落位。
如上所述，壓敏電容檢測部101形成在膜片12的對壓力的靈敏度高的區(qū)域，由圓形電極對置的電容器構成，具有壓敏電容(靜電電容)CX。此外，基準電容檢測部102形成于上述電容器的外側即膜片12的對壓力的靈敏度低的區(qū)域，由環(huán)形電極對置的電容器構成，具有基準電容(靜電電容)CY。
并且，無論壓力傳感器1是用藍寶石等什么樣的材料構成，根據周圍的溫度，都會膨脹或收縮，因此，壓力傳感器的電極間的靜電電容發(fā)生變化，這樣，在一個膜片上形成兩個電容器，一邊進行特別的信號處理，一邊通過壓敏電容檢測部101和基準電容檢測部102兩方來進行壓力測定，在要求測定精度的微小壓力的測定中，可以消除由溫度變化引起的輸出誤差。并且，對該具體的輸出誤差的消除方法，將在后面敘述。
具有這樣的結構的壓力傳感器1以節(jié)省空間的方式設置在通常的半導體芯片制造工藝中的真空室內，其測定在關閉真空室的狀態(tài)下的半導體工藝氣體的壓力，亦即測定幾乎接近真空的范圍內的壓力，并且，測定在開放工藝室以將硅晶片放入該室內或者將硅芯片取出到外面等時，在該室內是否有與適合于此時的處理的大氣壓相當?shù)臍鈮骸?br> 并且，圖1(a)表示在關閉工藝室的狀態(tài)下，例如100Pa左右的微小壓力施加到壓力傳感器上的狀態(tài)。此外，圖1(b)表示在所述壓力傳感器1的膜片上，施加例如2,000Pa左右的壓力時的膜片的落位狀態(tài)。此外，圖1(c)表示在圖1(b)的狀態(tài)下，施加了更高壓力的狀態(tài)。
這樣，當施加了過大的壓力時，膜片12落位到對置的基底部11上，成為提高了耐破壞壓力的結構。
繼而，說明從壓敏電容檢測部101和基準電容檢測部102得到進行溫度校正、測定壓力所必需的信號輸出值V1、V2的檢測電路的一例。該檢測電路為如圖2所示的結構。此處，VSin表示對該電路的輸入信號(交流電流)，CX表示由壓敏電容檢測部101構成的電容器的電容，CY表示由基準電容檢測部102構成的電容器的電容。此外，CF表示電路上的電容器電容，Detector表示半波整流或全波整流電路。此外，LPF表示對整流后的電壓進行平均化的低通濾波器。
在該檢測電路中流過規(guī)定的交流電流。該交流電流經過電路上的電容器CF，電流被變換為電壓，成為正弦波電壓。進而，該交流電流通過Detector被全波整流或半波整流，成為直流電壓，通過LPF將該電壓平均化。進而，通過這些信號處理，得到基于各電容CX、CY的信號輸出值V1、V2。并且，此處所指的信號輸出值是指當壓力傳感器1進行壓力計測時內部使用的輸出值。
并且，在圖2所示的檢測電路的情況下，從該電路結構上，分別對信號輸出值V1、V2輸出與CX-CY、CX成比例的信號。這樣得到的V1、V2通過下述的運算，成為V1/V2，可以作為微小壓力時的準確的壓力測定值(外部輸出值)來利用。并且，此處所指的外部輸出值，是當壓力傳感器1進行壓力計測時，輸出到外部的輸出值。
V1V2=CX-CYCX]]>以下，對可以將V1/V2作為微小壓力時的準確的壓力測定值(外部輸出值)來利用的理由，進行說明。
本實施方式的壓力傳感器1，如上所述，是將因壓力而導致的電極間的變化作為電容的變化來進行檢測的壓力傳感器。如上所述，根據壓力而變化的壓敏電容檢測部101(壓敏電容CX)被配置在膜片的中央區(qū)域。并且，壓敏電容CX因為電極間的介電常數(shù)的變化或溫度變化引起的材料的熱膨脹系數(shù)，而具有誤差特性。因此，如上所述，為了校正誤差，在膜片的周邊區(qū)域，配置不隨壓力而變化的基準電容檢測部102(基準電容CY)。
此處，若將隨壓力而變化的這些電極間的間隔的變化量設為Δd，則各電容值分別由下式表示[數(shù)式2]CX=ϵ·Sd-Δd]]>[數(shù)式3]CY=ϵ·Sd]]>ε介電常數(shù)d電極間距離S電極面積進而，通過進行以下的計測，可以消除介電常數(shù)或溫度特性等的影響，可進行與電極間距離的變化，亦即消除了上述影響的狀態(tài)下的壓力的變化成比例的準確的計測。
CX-CYCX=ϵ·Sd-Δd-ϵ·Sdϵ·Sd-Δd=Δdd]]>亦即，從上述電路得到的信號輸出值V1、V2之比V1/V2與Δd/d是等價的，表示隨壓力而變化的電極間的間隔的狹窄程度，可以檢測出微小壓力測定時的準確的壓力。
并且，如上所述，代替只用(CX-CY)/CX來表示微小壓力值，構成計測(CX-CY)/(CX+CY)，或者(CX-CY)/CY，或者CX-CY，或者CX/CY的電路，也能夠消除介電常數(shù)或溫度特性的影響，準確地測定微小壓力。
繼而，根據圖3至圖6，對利用由上述電路結構得到外部輸出值的本實施方式的壓力傳感器的壓力檢測算法進行說明。
并且，當實施該算法時，由于必須得到基準電容檢測部102的信號輸出值，因此，在本實施方式中，利用在圖2所示的電路結構中還加入可得到輸出V3的電路的圖3所示的電路結構。在該檢測電路中，從該電路結構上，作為信號輸出值V3，可計測只與基準電容CY成比例的信號輸出值。對該只與CY成比例的信號輸出值V3的使用方法，在以下的算法中進行說明。
以下，按順序對檢測算法的第1算法至第4算法進行說明。作為第1算法，與由上述檢測電路進行的(CX-CY)/CX的計測同時，還始終進行基準電容CY的單獨的信號輸出值的計測。進而，在基準電容CY的信號輸出值如后所述，超過圖4所示的A點的情況下，不管壓敏電容CX的信號輸出值是通常的計測值的值，強制地將壓敏電容CX的信號輸出值固定在上限值(規(guī)定值)，將其作為外部輸出值來使用，從而能消除誤輸出。并且，也可以使用微處理器等用程序來實施該判斷，也可以模擬地根據比較器的輸出來驅動開關來實施該判斷。
所述的第1算法(伴隨壓敏電容檢測部的膜片落底的異常輸出防止算法)的具體內容，如以下所述。
首先，把基準電容CY的信號輸出值作為圖3所示的電路的V3進行計測，如有必要，進行校正運算。
若該信號輸出值小于等于A，通過上述的檢測電路，計測(CX-CY)/CX＝Δd/d，如有必要，一邊進行校正運算一邊輸出。亦即，將該Δd/d作為微小壓力的測定值來輸出。
此外，若該信號輸出值大于等于A，將壓敏電容CX的輸出固定在上限值，將該上限值作為外部輸出值來輸出。
圖4是對應于施加到壓力傳感器1上的壓力的大小，示出從這樣的壓力傳感器1的壓敏電容檢測部101得到的傳感器輸出、以及從基準電容檢測部102得到的傳感器輸出的圖。
如圖4的實線所示，在壓力為0Pa～150Pa的范圍中，壓敏電容檢測部101的信號輸出值根據作用在壓力傳感器1上的工藝氣體的壓力而上升，但在150Pa以上的壓力時，壓敏電容檢測部101的信號輸出值被固定在上限值，作為外部輸出值輸出(參考圖4中的實線)。
并且，本實施方式的情況下，形成壓敏電容檢測部121的膜片12的一部分區(qū)域在2,000Pa左右時落底，此時，不會產生如以往的壓敏電容檢測部的輸出那樣在該落底的壓力附近輸出暫時降低(參考圖4中的雙點劃線)的不良狀況，而是如實線所示，成為外部輸出值被固定在上限值的狀態(tài)，防止了膜片落底時的錯誤的外部輸出值的發(fā)生。
這樣，通過將基準電容檢測部102的信號輸出值用于是否在壓敏電容檢測部101的通常的壓力測定范圍外的判斷，可以消除形成了壓敏電容檢測部101的膜片12的一部分區(qū)域在落底的瞬間，壓敏電容檢測部101所產生的誤信號，可以進行準確的壓力測定。
此外，作為第2算法，如第1算法那樣，除了將壓敏電容CX的信號輸出值作為外部輸出值，固定在上限值上之外，還可以與此同時輸出警報信號。從而，用戶可以一下子判斷出壓敏電容檢測部101處于通常的測定范圍之外。
所述的第2算法(伴隨壓敏電容檢測部101的膜片落底的異常輸出防止+發(fā)出警報算法)的具體內容，如以下所述。
首先，計測基準電容CY的信號輸出值，如有必要，進行校正運算。此處，若該信號輸出值小于等于A，則通過上述檢測電路，計測(CX-CY)/CX＝Δd/d，如有必要，一邊進行校正運算，一邊將其作為外部輸出值而輸出。亦即，將該Δd/d作為微小壓力的測定值加以利用。此外，若該信號輸出值大于等于A，則作為壓敏電容CX的外部輸出值，輸出上限值，并且輸出警報信號。
在該第2算法中，在具有圖4所示的輸出特性的方面，與第1算法相同。亦即，在以下方面與第1算法相同根據從壓力傳感器1的壓敏電容檢測部101得到的信號輸出值、以及從基準電容檢測部102得到的信號輸出值，進行消除溫度的影響的信號處理，以及防止在膜片12的壓敏電容檢測部落底時的錯誤的外部輸出值的計測。但是，除了在0Pa～150Pa以上的壓力時，將壓敏電容檢測部101的信號輸出值作為外部輸出值固定在上限值上之外，還發(fā)出警報，在此方面與第1算法不同。
這樣，根據基準電容檢測部102的信號輸出值，利用警報通知壓敏電容檢測部101處于通常的壓力測定范圍以外，這樣可以只將通常壓力測定范圍內的外部輸出值作為準確的測定值來利用。
繼而，對第3算法進行說明。作為第3算法，通過使基準電容CY的信號輸出值超過A點來進行計測，從而把在該基準電容CY的信號輸出值超過A點之前所計測的基準電容CY的信號輸出值，原樣地作為外部輸出值來輸出。
所述第3算法(伴隨壓敏電容CX的膜片落底的異常防止+基準電容CY的輸出算法)的具體內容，如以下所述。
首先，計測基準電容CY的值，如有必要，進行校正運算。進而，若該信號輸出值小于等于A，則通過上述檢測電路，計測(CX-CY)/CX＝Δd/d，如有必要，進行校正運算，將其作為外部輸出值而輸出。進而，將該Δd/d作為微小壓力的測定值而輸出。
此外，若上述信號輸出值大于等于A，則輸出上限值，作為壓敏電容檢測部101的外部輸出值，并且，將基準電容檢測部102的信號輸出值作為外部輸出值而輸出。圖5是對應于施加到壓力傳感器1上的壓力的大小，示出從這樣的壓力傳感器1的壓敏電容檢測部101得到的傳感器輸出、以及從基準電容檢測部102得到的傳感器輸出的圖。
如圖5的實線所示，在壓力為0Pa～150Pa的范圍中，壓敏電容檢測部101的信號輸出值對應于作用在壓力傳感器1上的工藝氣體的壓力而上升，在150Pa以上的壓力時，保持壓敏電容檢測部101的信號輸出值被固定在上限值的狀態(tài)，作為外部輸出值而輸出。
并且，形成了壓敏電容檢測部121的膜片12的一部分區(qū)域在2,000Pa左右的壓力時落底，即使在該情況下，也不會如以往的壓敏電容檢測部那樣在落底的壓力附近產生傳感器輸出暫時降低(參考圖中的雙點劃線)的不良狀況，而是如實線所示，保持外部輸出值被固定在上限值的狀態(tài)，防止了膜片落底時的錯誤的外部輸出值的發(fā)生。
另一方面，基準電容檢測部102的信號輸出值在超過大氣壓100,000Pa之前的范圍內，根據作用在壓力傳感器1上的工藝氣體的壓力而上升，將該信號輸出值原樣地作為外部輸出值而輸出。并且，在壓力傳感器1的通常使用范圍之外、即超過大氣壓的范圍中，形成基準電容檢測部102的膜片12的一部分區(qū)域落底。
從而，可以計測寬范圍的壓力，可以用1個傳感器虛擬地起到兩個傳感器的作用，實現(xiàn)壓力傳感器的小型化。
并且，在上述的實施方式中，為了提高基準電容CY的測定精度，只要用微處理器等進行溫度校正或線性校正即可。
另一方面，作為第4算法，也可以利用如下方式，即當基準電容檢測部的計測值超過A點時，用微處理器等將通常的計測值自動地切換為通過基準電容檢測部102的計測求出的外部輸出值。
所述的第4算法(伴隨壓敏電容檢測部的膜片落底的異常防止+基準電容檢測部的輸出自動切換算法)的具體內容，如以下所述。
首先，計測基準電容CY，如有必要，進行校正運算。此處，若該信號輸出值小于等于A，則通過上述檢測電路，計測(CX-CY)/CX＝Δd/d，如有必要，進行校正運算，將其作為外部輸出值而輸出。亦即，將該Δd/d作為微小壓力的測定值。
此外，若基準電容CY的信號輸出值大于等于A，則只將基準電容CY的信號輸出值作為壓力傳感器1的外部輸出值而輸出。
圖6是對應于施加到壓力傳感器1上的壓力的大小，示出從這樣的壓力傳感器1的壓敏電容檢測部101得到的傳感器輸出、以及從基準電容檢測部102得到的傳感器輸出的圖。
如圖6的實線所示，在壓力為0Pa～150Pa的范圍中，壓敏電容檢測部101的信號輸出值根據作用在傳感器1上的工藝氣體的壓力而上升，在150Pa以上的壓力時，保持壓敏電容檢測部101的信號輸出值被固定在上限值的狀態(tài)，如圖中虛線所示，不輸出外部輸出值。
另一方面，基準電容檢測部102的信號輸出值在超過大氣壓100,000Pa之前的范圍內，根據作用在壓力傳感器1上的工藝氣體的壓力而上升，在壓力傳感器1的通常的使用范圍外即超過0Pa～150Pa的范圍中，代替不從壓敏電容檢測部101輸出外部輸出值的方式，將基準電容檢測部102的信號輸出值V3原樣地作為外部輸出值而輸出。
從而，對微小壓力范圍的計測，可以高精度地計測，并且，能在寬的壓力范圍內進行計測。此外，通過將基準電容檢測部102的信號輸出值A作為閾值，自動切換外部輸出值，從而可以得到唯一的外部輸出值，可以消除用戶對外部輸出值的選擇的迷惑。
并且，在上述實施方式中所說明的檢測電路，并不僅限于該電路結構，如以下變形例的電路結構，也可以實現(xiàn)上述第1算法至第4算法。
繼而，對上述實施方式的檢測電路的變形例進行說明。該變形例的檢測電路具有圖7所示的電路結構。并且，該檢測電路的各結構要素的名稱，由于與上述的檢測電路相同，此處省略其說明。
作為圖7的動作方法，通過將如下的輸入信號分時地輸入到壓敏電容檢測部和基準電容檢測部進行計測，求出對各輸入信號的各計測值。


然后，把以下的壓敏電容檢測部的信號輸出值V1和基準電容檢測部的信號輸出值V2之比，亦即準確地表示微小壓力時的壓力的Δd/d，作為外部輸出值而輸出。
V1V2=CX-CYCX]]>或者，為了更進一步排除電路的誤差要素，也可以如下述那樣進行計測，求出高精度的計測值。
V1-V3V2-V4=CX-CYCX]]>
這樣，在本變形例的檢測電路中，通過按如上所述運算通過分時得到的信號輸出值V1～V4，如式1(數(shù)式1)所示，可以求出外部輸出值Δd/d，可以進行壓力的準確測定。
除此之外，為了實施上述第1到第4算法，在上述分時計測的信號中加入以下的信號，來實施基準電容CY的單獨的計測。從而，在從上述的第1算法到第4算法中，可以將該基準電容CY單獨的信號輸出值V7作為外部輸出值來利用。


利用這樣的檢測電路的變形例，也可以根據上述第1算法至第4算法，進行壓力的測定。
如以上說明那樣，在以往的計測方式中，當施加過大壓力，使膜片落底時，雖然當然能夠防止傳感器的破壞，但卻不能進行計測。
此外，根據膜片變形的方法，由于落底時的機械動作原因，電容值成為異常值，存在雖然施加了壓力，卻輸出“未施加有壓力”這樣的誤信號的可能性。
亦即，由于膜片的形成壓敏電容檢測部的區(qū)域的落底，使通過相互分離而對置的電極的電容所測定的值突然變成電阻值，在膜片落底的瞬間，發(fā)出不知道到底是電阻值還是電容值的不恰當?shù)妮敵鲂盘?。從而，對于實際的壓力，有可能誤判斷為低壓力。為了對其采取對策，必須想辦法使得利用傳感器的結構不會產生誤信號，但這會成為成本上升的原因。
但是，通過利用本實施方式那樣的檢測電路或者其變形例，根據上述第1算法到第4算法，管理壓力傳感器的輸出，可以消除由于膜片的壓敏電容檢測部的形成區(qū)域的落底而導致的誤信號。
亦即，在本實施方式中具有如下的特征，即，即使膜片的壓敏電容檢測部的形成區(qū)域落底，配置在周邊部的基準電容檢測部的形成區(qū)域也不會落底，并且，雖然與壓敏電容檢測部相比，其移位小，但利用基準電容檢測部在寬的壓力范圍內具有靈敏度的特性，在以往的計測的基礎上，還同時實施基準電容CY的單獨的計測。
從而，雖然誤差稍大，但可以用1個壓力傳感器來提供比起通常的計測范圍寬得多的計測范圍(例如，通常的計測范圍的100倍等的壓力范圍)，沒有必要如以往那樣分別設置壓力傳感器。
此外，可以提供即使落底時存在異常動作，也不會輸出誤信號的可靠性高的壓力傳感器。
并且，在上述實施方式中，對由藍寶石構成的壓力傳感器進行了說明，但并不一定僅限于此，本發(fā)明也可以適用于例如由石英構成的壓力傳感器、或由陶瓷構成的壓力傳感器、由硅構成的壓力傳感器。
此外，在上述實施方式中，當基準電容檢測部102的信號輸出值變?yōu)锳以上時，把壓敏電容檢測部101的外部輸出值固定在上限值，但下述方式當然也應被包含在本發(fā)明的范圍內在壓敏電容檢測部的信號輸出值伴隨壓力的上升而變小的情況下，當基準電容檢測部的信號輸出值變化到A以上時，將壓敏電容檢測部的信號輸出值固定在下限值。
本發(fā)明的電容式壓力傳感器，作為其實施方式，對安裝在半導體工藝的真空室內的電容式壓力傳感器進行了說明，但作為該電容式壓力傳感器的安裝對象，并不僅限于這樣的真空室，例如，在下述等情況下的應用中均可廣泛地利用該電容式壓力傳感器如設置在輪胎制造工藝中的加硫機那樣，要高精度地測定大氣壓附近的壓力，并且在寬的壓力范圍內粗略地測定裝置工作中的裝置內的高壓力的情況，或如食品加工廠那樣，在食品的取出放入時，要準確地測定出壓力處于大氣壓附近，并且在食品加工時需要粗略地測定出工廠中處于高壓的情況。
權利要求
1.一種電容式壓力傳感器，該電容式壓力傳感器具有作為形成在電容室內的對置的區(qū)域中的電容檢測部的壓敏電容檢測部和基準電容檢測部，上述電容室至少一部分由膜片構成，上述壓敏電容檢測部形成于膜片的對壓力的靈敏度高的區(qū)域，上述基準電容檢測部形成于膜片的對壓力的靈敏度低的區(qū)域，其特征在于，上述電容式壓力傳感器獨立地檢測上述基準電容檢測部的信號輸出值。
2.如權利要求1所述的電容式壓力傳感器，其特征在于，上述電容式壓力傳感器在上述基準電容檢測部的信號輸出值在一定的范圍內時，根據上述壓敏電容檢測部的信號輸出值、以及基準電容檢測部的信號輸出值，輸出與壓力對應的外部輸出值，并且，在上述基準電容檢測部的信號輸出值超過一定的范圍時，輸出規(guī)定的外部輸出值。
3.如權利要求2所述的電容式壓力傳感器，其特征在于，當上述基準電容檢測部的信號輸出值超過一定的范圍時，上述電容式壓力傳感器發(fā)出警報。
4.如權利要求1至3中任一項所述的電容式壓力傳感器，其特征在于，上述電容式壓力傳感器將上述基準電容檢測部的信號輸出值作為外部輸出值而輸出。
5.如權利要求2所述的電容式壓力傳感器，其特征在于，上述電容式壓力傳感器在上述基準電容檢測部的信號輸出值在一定的范圍內時，根據上述壓敏電容檢測部的信號輸出值、以及基準電容檢測部的信號輸出值，得到與壓力對應的外部輸出值，并且，在上述基準電容檢測部的信號輸出值超過一定的范圍時，不輸出如權利要求2所述的規(guī)定的外部輸出值，而是把基準電容檢測部的信號輸出值作為外部輸出值而輸出。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電容式壓力傳感器。該電容式壓力傳感器(1)具有形成在至少一部分由膜片構成的電容室內的對置的區(qū)域中的電容檢測部，包括形成于膜片的對壓力的靈敏度高的區(qū)域的壓敏電容檢測部(101)，以及形成在膜片的對壓力的靈敏度低的區(qū)域的基準電容檢測部(102)，該電容式壓力傳感器(1)通過獨立地檢測基準電容檢測部(102)的信號輸出值，可使整體小型化，并且可靠性良好。
文檔編號G01L1/14GK1961204SQ20058001606
公開日2007年5月9日 申請日期2005年5月12日 優(yōu)先權日2004年5月19日
發(fā)明者吉川康秀, 石倉義之, 山口徹 申請人:株式會社山武