CN105637335B - 压力传感器以及压力检测装置 - Google Patents

Abstract

压力传感器具备固定部、被多个支承梁支承于固定部的环状振子、设置于固定部并沿环状振子的振动方向隔着间隙地配置的多个电极、以及形成于环状振子以及电极的相互对置的面的任一方的驻极体薄膜。

Description

压力传感器以及压力检测装置

技术领域

本发明涉及利用了气体的粘性阻力的压力传感器以及具备压力传感器的压力检测装置。

背景技术

以往，作为小型的压力传感器，公知有专利文献1所记载的膜片式的压力传感器。膜片式压力传感器将施加于膜片的表背两面的压力差检测为膜片的变形，在施加有过大的压力的情况下，存在膜片损伤的问题。

作为消除上述的膜片式压力传感器的缺点的压力传感器，提出利用了气体的粘性阻力的压力传感器(参照专利文献2)。该压力传感器使可动梳齿相对于固定梳齿振动，并利用梳齿之间的气体的粘性阻力对压力进行检测。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-47193号公报

专利文献2：日本专利第4696244号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，在专利文献2所记载的压力传感器中，作为驱动机构使用梳齿驱动机构，但除了驱动用的交流电压之外，还需要使用直流电源对驱动电极与可动电极之间施加较高的直流偏置电压。因此，存在难以低功耗化的问题。另外，在梳齿驱动机构中，由于在使可动梳齿电极相对于固定梳齿电极插拔的方向进行驱动，所以无法利用阻尼效果更高的压膜阻尼。因此，在专利文献2所记载的压力传感器中，为了利用压膜阻尼，而与梳齿驱动机构区别地设置产生压膜阻尼的阻尼机构，通过梳齿驱动机构对其进行驱动。因此，存在压力传感器本身大型化的缺点。

用于解决课题的方法

根据本发明的第一方式，压力传感器具备：固定部；环状振子，其被多个支承梁支承于固定部；多个电极，它们设置于固定部并在上述环状振子的振动方向上与该环状振子隔开间隙地配置；以及驻极体薄膜，其形成于环状振子以及电极的相互对置的面的任一方。

根据本发明的第二方式，在第一方式的压力传感器的基础上，优选环状振子的形状为圆环。

根据本发明的第三方式，在第一方式或第二方式的压力传感器的基础上，优选支承梁对环状振子的成为振动的节点的部分进行支承，多个电极配置为与环状振子的成为振动的腹点的部分对置。

根据本发明的第四方式，对于具备第一方式至第三方式中任一方式的压力传感器的压力检测装置而言，设置于压力传感器的多个电极具有两个以上的驱动用电极和一个以上的检测用电极，上述压力检测装置具备对驱动用电极施加交流电压的电源以及对检测用电极产生的伴随着环状振子的振动的电压信号进行检测并输出基于该电压信号的压力信息的压力计算部。

根据本发明的第五方式，在第四方式的压力检测装置的基础上，电源将预定的频率范围的交流电压施加于驱动用电极，压力计算部将在共振状态下检测出的电压信号的电平与在非共振状态下检测出的电压信号的电平的差输出为压力信息。

根据本发明的第六方式，压力检测装置具备：第一方式至第三方式中任一方式的压力传感器；电源，其对多个电极施加交流电压；以及压力计算部，其对包括施加有交流电压的压力传感器的机电耦合系统的导纳进行检测并输出基于该检测值的压力信息。

本发明的效果如下。

根据本发明，与以往的粘性阻力式压力传感器相比，能够实现低功耗化。

附图说明

图1是表示本发明的压力传感器的一个实施方式的立体图。

图2是压力传感器2的俯视图。

图3是表示环形振子21与驱动电极22b的对置部分的剖视图。

图4是对环形振子21的振动进行说明的图。

图5是对压膜阻尼进行说明的图。

图6是表示压力检测装置的一个实施方式的框图。

图7是表示增益特性的图。

图8是表示增益差与压力的关系的图。

图9是对压力传感器2的制造方法的第一工序进行说明的图。

图10是对压力传感器2的制造方法的第二工序以及第三工序进行说明的图。

图11是对压力传感器2的制造方法的第四工序以及第五工序进行说明的图。

图12是对压力传感器2的制造方法的第六工序以及第七工序进行说明的图。

图13是对压力传感器2的制造方法的第八工序以及第九工序进行说明的图。

图14是对压力传感器2的制造方法的第十工序以及第十一工序进行说明的图。

图15是表示驻极体薄膜制造条件的一个例子的图。

图16是表示采用了导纳检测方式的情况下的压力检测装置101的图。

图17是表示采用了导纳检测方式的情况下的压力传感器102的结构的图。

图18是表示环形振子的其他的例子的图。

图19是表示压力传感器103的结构的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1、图2是表示本发明的压力传感器的一个实施方式的图。图1是压力传感器的立体图，图2是俯视图。如后所述，压力传感器2形成为使用MEMS(Micro Electro Mechanical Systems：微机电系统)制造技术。

压力传感器2具备基体20、环形振子21、驱动电极22a、22b以及检测电极23a、23b。在基体20形成有圆形的贯通孔24。圆环状的环形振子21配置于贯通孔24上，被四个横梁210固定于基体20。在各横梁210形成有用于连接布线的焊盘211。

在环形振子21的外周侧隔着间隙G以与环形振子21的外周侧面对置的方式配置有驱动电极22a、22b以及检测电极23a、23b。驱动电极22a、22b以将环形振子21夹持于之间的配置形成于基体20上。驱动电极22a、22b的侧面隔着间隙G与环形振子21的侧面对置。在各驱动电极22a、22b形成有用于连接布线的焊盘221、222。

相同地，检测电极23a、23b以将环形振子21夹持于之间的配置形成于基体20上，它们的侧面隔着间隙G与环形振子21的侧面分别对置。在检测电极23a、23b形成有用于连接布线的焊盘231、232。驱动电极22a、22b与检测电极23a、23b成为绕环形振子21的中心偏移角度90度的配置。

在本实施方式的压力传感器2中，在电极22a、22b、23a、23b的侧面(即，与环形振子21对置的面)形成有驻极体薄膜。图3是图2的标注附图标记B的部分的剖视图，即，环形振子21与驱动电极22b的对置部分的剖视图。

如后所述，在由Si形成的环形振子21以及驱动电极22b的表面形成有含有钾离子的SiO₂膜200，进一步实施B-T处理(Bias Temperature procedure)，由此能够使电极侧的SiO₂膜200(由点划线200e表示的区域)驻极体化。在被驻极体化的SiO₂膜200中，在与环形振子21对置的面分布有钾离子201。以下，将该被驻极体化的SiO₂膜200称为驻极体薄膜200e。另一方面，在环形振子21的侧面通过驻极体薄膜200e的电场而感应有负电荷。

例如，在将间隙G的尺寸设定为2μm时，通过驻极体薄膜200e能够获得约1×10⁸V/m的电场强度。即，在环形振子21与电极22a、22b、23a、23b之间产生约200V的电位差。

(环形振子的驱动)

在本实施方式的压力传感器2中，对驱动电极22a、22b施加交流电压，产生图4所示的振动。图4所示的振动示出了环形振子21的两次振动模式，环形振子21与驱动电极22a、22b的间隙变窄的图4(a)所示的状态(称为第一椭圆形状)以及环形振子21与驱动电极22a、22b的间隙变宽的图4(b)所示的状态(称为第二椭圆形状)周期性地重复。上述的横梁210分别连接于两次振动模式的振动的节点(固定点)N的部分。

如图4所示，为了对环形振子21进行静电驱动而使其激振，需要对驱动电极22a、22b施加交流电压与称为偏置电压的直流电压。直流的偏置电压进行使机械系统与电气系统耦合的动作，表示该耦合的力系数(force factor)在偏置电压越高时越大。力系数示出了环形振子21的振动时的电能与机械能之间的能量转换的程度。作为压力传感器，为了使环形振子21激振，还取决于环形振子21的直径尺寸、宽度尺寸、间隙尺寸等，但需要施加200～300V左右的偏置电压。

在上述的以往的压力检测装置中，是使用直流电源与交流电源从外部施加偏置电压以及交流电压的结构，但在本实施方式中，是在电极侧形成驻极体薄膜200e，由此施加偏置电压的结构。此外，也可以在环形振子侧形成驻极体薄膜。如上形成驻极体薄膜，从而不需要从外部施加直流电压，在与以往的利用粘性阻力的压力传感器相比的情况下，能够实现低功耗化。

(压力检测原理)

此处，对本实施方式的压力传感器2的压力检测进行说明。如图4所示，被激振的环形振子21以被横梁210支承的四处为固定点在第一椭圆形状与第二椭圆形状之间反复变形。此时，通过环形振子21与驱动电极22a、22b以及检测电极23a、23b之间的流体(在该情况下为气体)，对环形振子21的振动作用压膜阻尼。

所谓压膜阻尼是在面与面之间的流体被挤压时以及面与面分离时导入流体时作用的阻尼作用。该阻尼作用由两个成分构成，一个是与速度成比例的成分亦即机械阻力(Viscous damping)，另一个是与位移成比例的成分亦即弹簧阻力(Elastic damping)。在图4所示的例子中，在驱动电极22a、22b以及检测电极23a、23b的全部的位置(四处)C产生压膜阻尼效果。

上述的机械阻力成分以及弹簧阻力成分通过解析地解开雷诺方程而获得。例如，如图5所示，在假定面积A(＝L×w)的平板相对于固定面向y方向位移的模型的情况下，等温条件下的(线性化)雷诺方程如下式(1)来表示。边界条件成为式(2)。Δp为压力的微小变化量，p_a为周围压力的时间平均，u为平板的振动方向的位移，h₀为间隙尺寸(非振动时)。

[数学式1]

若通过使用了格林函数的解法解析地解开式(1)，则机械阻力r_f成为下式(3)，弹簧阻力k_f成为下式(4)。此外，在式(3)、(4)中，r＝w/L，σ为挤压数，ω为环形振子的角振动数。挤压数σ使用流体的粘度μ并由下式(5)表示。

[数学式2]

此处，在将环形振子21与驱动电极22a、22b以及检测电极23a、23b的间隙尺寸设为h时，克努森数K_n成为下式(6)。能够使用该克努森数K_n，并通过在下式(7)表示的压膜阻尼的有效粘度μ_eff置换式(5)的流体的粘度(属性值)μ，从而该情况下的挤压数σ_eff成为下式(8)。

[数学式3]

式(6)所包含的平均自由行程λ与流体的压力p成反比例，因此由式(8)表示的挤压数σ_eff取决于压力p。即，明确若压力p变化，则由式(3)表示的机械阻力也与由式(4)表示的弹簧阻力一同变化。其结果，压力p的变化对环形振子21的振动状态产生影响。在式(3)、(4)的任一个均包括面积A，面积A越大，阻尼效果越大。在图4所示的例子中，环形振子21的外侧面的除了固定点之外的大部分隔着间隙G与驱动电极22a、22b以及检测电极23a、23b对置，因此能够将压力变化有效地捕捉为阻尼的变化。

图6是表示具备上述的压力传感器2的压力检测装置1的简要结构的框图。压力检测装置1具备压力传感器2、驱动部3以及检测部4。设置于驱动部3的交流电源31对压力传感器2的驱动电极22a、22b施加交流电压。该交流电压也输入检测部4。压力传感器2的检测电极23a、23b连接于检测部4。压力传感器2的振动环形21形成接地电位。

若从交流电源31对驱动电极22a、22b施加交流电压，则环形振子21被静电驱动而振动。若环形振子21振动，则在检测电极23a、23b产生与该振动对应的交流电压信号。被检测电极23a、23b检测出的交流电压信号输入至检测部4。在检测部4中，计算被检测电极23a、23b检测出的交流电压信号与从交流电源31输入的交流电压信号的比亦即增益。

图7是表示增益特性的图，纵轴是增益(dB)，横轴是施加的交流电压的频率(kHz)。此外，此处通过交流电源31施加了4V_P-P的交流电压。在图7中，示出了使气体(空气)的压力(绝对压)变化为10kPa(线L1)、40kPa(线L2)、100kPa(线L3)、190kPa(线L4)、400kPa(线L5)、700kPa(线L6)、1MPa(线L7)时的增益特性的变化。

若将各共振峰值(由圆圈表示)相比，则明确压力最低的10kPa时的共振峰值最大，共振峰值伴随着压力增高而缩小。即，压力越高，压膜阻尼的振动能量的散逸越大。图7所示的共振峰值在驻极体薄膜200e的带电量越大时越大，另外在间隙G越来越窄时越尖锐，从而能够以更高灵敏度捕捉压力变化。

图8表示增益差与压力的关系。所谓增益差是图7的共振时的增益与510kHz时的增益的差。如图8所示，明确压力与增益差存在恒定的关系，示出了能够通过一个压力传感器2对大气压以下的压力区域(真空区域)、大气压附近的压力区域、比大气压高的压力区域的各区域进行压力计测。

(压力传感器2的制造方法)

接下来，参照图9～图14的工序图对压力传感器2的制造方法的一个例子进行说明。在本实施方式中，对SOI(Silicon on Insulator：绝缘体上硅)晶片进行加工，从而形成压力传感器2。首先，准备图9(a)所示的SOI晶片500。SOI晶片500是由成为基体基板的Si层(以下称为处理层)501、构成中间层的SiO₂层(以下称为BOX层(Buried Oxide：埋氧层))502以及构成上层的Si层(以下称为设备层)503构成的三层构造的基板。此处，使用了处理层501的厚度为400μm、BOX层502的厚度为2μm、设备层503的厚度为30μm的SOI晶片500。

在图9(b)所示的第一工序中，通过LPCVD，在SOI晶片500的设备层503的上表面使Si₃N₄膜504成膜。该Si₃N₄膜504用于在后述的SiO₂膜形成时防止焊盘形成区域的氧化。

在图10(a)所示的第二工序中，通过光刻形成用于将Si₃N₄膜504图案成形为焊盘形状的光致抗蚀图案505a、505b。光致抗蚀图案505a是与环形振子21的焊盘211对应的图案，光致抗蚀图案505b是与电极22a、22b以及23a、23b的焊盘221、222、231、232对应的图案。

在图10(b)所示的第三工序中，通过在掩模使用了光致抗蚀图案505a、505b的RIE(Reactive Ion Etching：反应离子刻蚀)对Si₃N₄膜504进行蚀刻，将Si₃N₄膜504图案成形为焊盘形状。其结果，在设备层503上形成焊盘形状的Si₃N₄膜图案504a、504b。

在图11(a)所示的第四工序中，通过光刻形成用于将设备层503图案成形为电极22a、22b、23a、23b以及环形振子21的形状的光致抗蚀图案506a～506e。光致抗蚀图案506a～506d是与电极22a、22b、23a、23b对应的图案，光致抗蚀图案506e是与环形振子21对应的图案。

在图11(b)所示的第五工序中，通过使用光致抗蚀图案506a～506e的Deep RIE(深反应离子刻蚀)，对设备层503进行蚀刻直至到达BOX层(SiO₂)502。其结果，如图12(a)所示，在BOX层(SiO₂)502上形成有Si的电极图案503a～503d以及环形振子图案503e。

在图12(a)所示的第六工序中，除去光致抗蚀图案506a～506e。在图12(b)所示的第七工序中，在SOI晶片的背面侧，即处理层501的表面通过真空蒸镀使掩模用的Al膜507成膜。

在图13(a)所示的第八工序中，通过光刻形成光致抗蚀图案508。在图13(b)所示的第九工序中，将光致抗蚀图案508使用为掩模对Al膜507进行蚀刻，形成掩模图案507a(参照图14(a))。该掩模图案507a是用于形成贯通孔24(参照图2)的掩模图案。

在图14(a)所示的第十工序中，在除去掩模图案507a上的光致抗蚀图案508后，通过使用了掩模图案507a的Deep RIE，将处理层501蚀刻至到达BOX层(SiO₂)502。其结果，在处理层501形成圆形剖面的贯通孔24。在图14(b)所示的第十一工序中，使用BHF(缓冲氢氟酸)进行BOX层502的蚀刻，除去露出的部分的BOX层502。就BOX层502而言，仅被处理层501与设备层503夹持的区域未被蚀刻而将其残留。其结果，被横梁210支承的环形振子21形成于贯通孔24的上方。

(驻极体薄膜的形成)

如上述那样，若在SOI晶片上形成压力传感器2，则当在焊盘上形成氧化保护用的Si₃N₄膜图案504a、504b的状态下，形成驻极体薄膜。作为驻极体薄膜的形成方法，公知有通过电晕放电而产生的离子将电荷积蓄于绝缘膜的电晕放电法、利用通过软X射线照射而产生的离子的方法等，但在本实施方式中，使用含有钾离子的硅氧化膜的驻极体薄膜制造技术而形成驻极体薄膜200e。含有钾离子的硅氧化膜的驻极体薄膜制造技术详细地记载于非专利文献：“SiO₂Electret Generated by Potassium Ions on a Comb-Drive Actuator(通过钾离子在梳状驱动器上产生的SiO₂驻极体)”Applied Physics Express(应用物理快报)4(2011)、专利文献：日本特开2013-13256号公报等。该驻极体薄膜制造技术适用于在窄间隙的侧壁形成驻极体薄膜的情况。

作为形成驻极体薄膜200e的工序，具有在由SOI晶片形成的压力传感器2的表面形成含有钾离子的硅氧化膜的工序以及通过B-T处理对含有钾离子的硅氧化膜进行驻极体化的工序。首先，对形成含有钾离子的硅氧化膜的工序进行说明。如上所述，若在SOI晶片上形成环形振子21、电极22a、22b、23a、23b等，则将该SOI晶片放入氧化炉，代替在通常的热氧化中使用的H₂O的发泡，使KOH水溶液发泡而进行热氧化。其结果，在除了形成有上述的Si₃N₄膜504的区域之外的压力传感器2的表面整体形成有内置钾离子的SiO₂层200(参照图3)。

接下来，对形成的含有钾离子的SiO₂层200的所希望的区域实施B-T处理，而形成驻极体薄膜200e。在本实施方式中，在电极22a、22b、23a、23b的与环形振子21对置的侧面形成驻极体薄膜200e。在B-T处理中，将SOI晶片加热至钾离子能够移动的温度，并且，对电极22a、22b、23a、23b与环形振子21之间施加用于使钾离子移动的电压。具体而言，将形成驻极体薄膜的一侧的电极22a、22b、23a、23b连接于接地侧，将环形振子21连接于直流电压源的正侧。而且，在保持电压施加状态预定时间后，在降低温度后使电压施加停止。

其结果，钾离子201向形成于电极22a、22b、23a、23b的含有钾离子的SiO₂层200的与环形振子21对置的面移动，以该区域带正电的方式被驻极体化(参照图3)。另一方面，在与电极22a、22b、23a、23b对置的环形振子21侧的面通过驻极体薄膜的电场感应有负电荷。如上所述，在间隙G的尺寸为2μm时，由驻极体薄膜获得约1×10⁸V/m的电场强度。此外，环形振子21的外径为900μm。图15表示驻极体薄膜制造条件的一个例子。

在上述的实施方式中，形成与驱动电极22a、22b区别地设置检测电极23a、23b，将增益差检测为压力信息的结构，但作为压力信息，不限定于此。例如，也可以以共振峰值成为预定值的方式对交流电压进行调整，将该调整量设为压力信息。在该情况下，预先将调整量与压力值的关系准备为图表。也如根据图7明确的那样，增益成为峰值的频率因压力而变化，因此也能够将峰值频率使用为压力信息。

再者，如上述的日本专利第4696244号公报所记载的发明那样，也可以将导纳(具体而言，为导纳Y的绝对值|Y|)检测为压力信息。图16表示采用了导纳检测方式的情况下的压力检测装置101，图17表示该情况下的压力传感器102的结构。

如图17所示，在导纳检测方式中，省略检测电极23a、23b，仅将驱动电极22a、22b设置为电极。其他的结构与图2所示的压力传感器2相同。如图16所示，从交流电源31对驱动电极22a、22b施加交流电压，通过检测部4对导纳值|Y|进行检测。详细说明记载于日本专利第4696244号公报，因此此处省略，但能够将压力变化检测为导纳值|Y₀|的变化。

此外，在图17所示的结构中，省略检测电极23a、23b，但也能够将图2所示的结构的压力传感器2应用为导纳检测方式的压力检测装置101的压力传感器。在该情况下，检测电极23a、23b未连接于检测部4，而使用为产生压膜阻尼的构成要素之一。因此，在检测电极23a、23b既可以形成驻极体薄膜200e，也可以不形成驻极体薄膜200e。在该情况下，即使在检测电极23a、23b与环形振子21之间也产生压膜阻尼效果，因此具有能够在环形振子21的大致整周产生压膜阻尼的优点。

[变形例]

图18、图19是表示压力传感器的变形例的图。在上述的压力传感器2、102中，将环形振子21的形状形成圆环状，但不限定于圆环状，也可以为图18(a)或者图18(b)所示的形状。图18(a)所示的环形振子21A具有椭圆环状。该椭圆环状为两次振动模式的环形振子21的形状，且为与图4(b)所示的第二椭圆形状相同的形状。若对驱动电极22a、22b施加交流电压，则环形振子21A在反复实现图4所示的第二椭圆形状与第一椭圆形状的两次振动模式下振动。

图18(b)所示的环形振子21B的形状具有与环形振子21在三次的振动模式下振动的情况下的形状相同的形状。外形形状具有大致三角形状，凸状部分绕轴以120度间距配置。在与凸状部分对置的位置配置有检测电极23a～23c，驱动电极22a～22c配置在相对于检测电极23a～23c绕逆时针方向偏移60度的位置。若对驱动电极22a～22c施加交流电压，则环形振子21B振动为反复实现由实线表示的状态与由虚线表示的状态。驱动电极22a～22c成为与由虚线表示的状态的凸状部分对置的配置。此外，检测电极的个数可以是1～3的任一个。

此外，在图18(a)的结构中，横梁210与图2的情况相同地连接于两次振动模式的节点的位置。另外，图18(b)的情况也在三次的振动模式的节点的位置D连接横梁(未图示)。三次的振动模式的共振频率比两次振动模式的情况高。

如上所述，相对于环形振子21隔着间隙G配置的电极22a～22c、23a～23c作为电极发挥功能，并且作为用于产生压膜阻尼的部件发挥功能。但是，如将上述的图2的压力传感器2应用于导纳检测方式的情况下的检测电极23a、23b那样，也可以与电极区别地配置产生压膜阻尼的功能特殊化的部件。

另外，如图19所示的压力传感器103那样，也可以在环形振子21的内周侧配置阻尼生成用部件25。该情况下的间隙尺寸设定为与驱动电极22a、22b的间隙尺寸相同。在图19中，以与环形振子21的内周的一部分对置的方式配置阻尼生成用部件25，但也可以配置为遍布环形振子21的内周侧的整周对置。另外，若为环形振子21的振动方向的面(即内周侧或者外周侧的侧面)，亦即与驱动电极、检测电极未对置的侧面对置的位置，则即便为任意的位置，也能够配置阻尼生成用部件25，总计的对置面积越大，压膜阻尼效果越大。

另外，也可以与图2所示的结构的情况相反地在环形振子21的内周侧设置电极22a、22b、23a、23b。

如以上说明的那样，例如如图2所示，本实施方式的压力传感器具备作为固定部的基体20、被多个横梁210支承于基体20的环形振子21、设置于基体20并沿环形振子21的振动方向隔着间隙G配置的多个电极22a、22b、23a、23b、以及形成于多个电极22a、22b、23a、23b的与环形振子21对置的面的驻极体薄膜200e。此外，驻极体薄膜200e只要形成于环形振子21以及多个电极22a、22b、23a、23b的相互对置的面的任一方即可。

在如上构成的压力传感器中，能够对驻极体薄膜200e给予更高的直流偏置电压，仅对驱动电极22a、22b从外部施加交流电压，便能够使环形振子21容易地激振。因此，与从外部电源施加直流电压的结构的以往的压力传感器相比，能够实现省电力化。并且，能够在电极22a、22b、23a、23b与环形振子21之间产生压膜阻尼，因此能够高灵敏度地检测压力，从而也能够实现压力传感器的小型化。因此，最适合应用于要求省电力化以及小型化的压力传感器，例如轮胎气压监视器用的压力传感器等。并且，在具备上述的环形振子21的压力传感器中，如图7所示，共振频率非常高，因此不容易受来自外部的噪声的影响，从而在耐噪声性能方面优越。

此外，优选横梁210对成为环形振子21的振动的节点的部分进行支承，电极22a、22b、23a、23b配置为与成为环形振子21的振动的腹点的部分对置。

如图6所示，在压力传感器2设置两个驱动电极22a、22b与两个检测电极23a、23b，通过交流电源31对驱动电极22a、22b施加交流电压，通过检测部4对检测电极23a、23b产生的伴随着环形振子21的振动的电压信号进行检测，从检测部4输出基于该电压信号的压力信息，从而能够对配置有压力传感器2的区域的压力进行检测。此外，检测电极的个数也可以为一个。

例如，在图7的频率510kHz～516kHz的范围内扫描从交流电源31输出的交流电压的频率，并构成为作为压力信息从检测部4输出在共振状态下检测出的电压信号的电平与在非共振状态(例如，施加频率510Hz的交流电压的状态)下检测出的电压信号的电平的差。在压力与上述差(增益差)之间存在图8所示的关系，因此能够根据上述差求得压力。例如，也可以作为图表在检测部4预先存储图8所示的对应关系，并作为压力信息从检测部4输出使用上述差与图表而获得的压力。

另外，如图16所示，多个电极也可以由驱动电极22a、22b构成，对该驱动电极22a、22b施加交流电压，对包括施加有交流电压的压力传感器2的机电耦合系统的导纳进行检测，从检测部4输出基于该检测值的压力信息(例如，导纳Y的绝对值|Y|)。

上述的各实施方式也可以分别单独或者组合地使用。那是因为能够单独或者相乘地起到各个实施方式中的效果。另外，只要不损害本发明的特征，则本发明并不限定于上述实施方式。

作为引用文献此处引用接下来的优先权基础申请的公开内容。

日本专利申请2013年第222151号(2013年10月25日申请)

符号说明

1、101—压力检测装置；2、102、103—压力传感器；20—基体；21、21A、21B—环形振子；22a、22b—驱动电极；23a、23b—检测电极；200e—驻极体薄膜；201—钾离子；210—横梁；G—间隙。

Claims (6)

1.一种压力传感器，其特征在于，具备：

固定部；

环状振子，其被多个支承梁支承于上述固定部；

多个电极，它们设置于上述固定部并在上述环状振子的振动方向上与该环状振子隔开间隙地配置；以及

驻极体薄膜，其形成于上述环状振子以及上述电极的相互对置的面的任一方，

上述支承梁对上述环状振子在至少两次的振动模式之间反复变形时的成为振动的节点的部分进行支承。

2.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，

上述环状振子的形状为圆环。

3.根据权利要求1或2所述的压力传感器，其特征在于，

上述多个电极配置为与上述环状振子的成为振动的腹点的部分对置。

4.一种压力检测装置，其特征在于，

具备权利要求1～3中任一项所述的压力传感器，

设置于上述压力传感器的多个电极具有两个以上的驱动用电极和一个以上的检测用电极，

上述压力检测装置还具备：

电源，其对上述驱动用电极施加交流电压；以及

压力计算部，其对上述检测用电极产生的伴随着上述环状振子的振动的电压信号进行检测，并输出基于该电压信号的压力信息。

5.根据权利要求4所述的压力检测装置，其特征在于，

上述电源将预定的频率范围的交流电压施加于上述驱动用电极，

上述压力计算部将在共振状态下检测出的上述电压信号的电平与在非共振状态下检测出的上述电压信号的电平的差作为上述压力信息而输出。

6.一种压力检测装置，其特征在于，具备：

权利要求1～3中任一项所述的压力传感器；

电源，其对上述多个电极施加交流电压；以及

压力计算部，其对包括施加有上述交流电压的上述压力传感器的机电耦合系统的导纳进行检测，并输出基于其检测值的压力信息。