CN106062525A - 压力传感器 - Google Patents

Abstract

本发明为检测压力波动的压力传感器(1)，具备与传感器本体的腔的内部和外部的压力差对应地挠曲变形的悬臂(4)、以及在悬臂的基端部(4a)形成的臂内间隙(21)。基端部在平面视图中沿与连结基端部和顶端部(4b)的第一方向(L1)正交的第二方向(L2)被通过臂内间隙划分为第一支撑部(22)及第二支撑部(23)。在第一及第二支撑部的一部分设置的掺杂层(24)形成第一位移检测部(25)及第二位移检测部(26)。第一及第二位移检测部与第一及第二支撑部相比，沿第二方向的长度短。

Description

压力传感器

技术领域

本发明涉及压力传感器。

本申请基于在日本于2014年3月13日申请的日本特愿2014-050553号来主张优先权，并将其内容援引于此。

背景技术

一直以来，作为检测压力波动的压力传感器，例如，已知具备以下部件的压力传感器(例如，参照专利文献1)：在内部具有空隙部的基板、构成空隙部内壁的一部分的膜片部、以及设于膜片部表面的压电电阻体等压敏元件。

根据该压力传感器，压敏元件的电阻与因外部压力引起的膜片部的变形的大小对应地变化。其结果，上述压力传感器能够基于在压敏元件产生的电压变化来检测作用于膜片部的压力。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-264905号公报。

发明内容

发明要解决的课题

然而，上述现有技术所涉及的压力传感器由于通过对压电电阻体等压敏元件始终通电来检测在压敏元件产生的电压变化，故存在电力消耗增多的问题。另外，由于存在在设于膜片表面上的多个相邻的压敏元件之间产生漏电电流的风险，故期望减少漏电电流的发生。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供能够减少压力检测所伴随的电力消耗，并且能够抑制漏电电流的发生的压力传感器。

用于解决问题的方案

(1)本发明的一个方式所涉及的压力传感器是检测压力波动的压力传感器，具备：中空的传感器本体，其在内部形成腔，且具有将所述腔与外部连通的连通开口；以及悬臂，其在顶端部为自由端，且基端部由所述传感器本体支撑的单侧支撑状态下以堵塞所述连通开口的方式配置，且与所述腔和所述传感器本体的外部的压力差对应地挠曲变形，在所述基端部，形成构成所述连通开口的一部分的间隙，所述基端部在平面视图中在与连结所述基端部和所述顶端部的第一方向正交的第二方向上由所述间隙划分为多个分支部，所述多个分支部中的至少任一个具备位移检测部，所述位移检测部基于电阻值变化来检测与所述悬臂的挠曲变形对应的位移，该电阻值变化对应于该位移，所述位移检测部的沿所述第二方向的长度比所述分支部的沿所述第二方向的长度短。

(2)所述位移检测部还可以由压电电阻构成，在所述第一方向上，所述基端部侧的部位的电阻值比所述顶端部侧的部位的电阻值大。

(3)所述位移检测部还可以具备通过划分部而被沿所述第二方向电气地划分的多个分支检测部，所述划分部具有比该位移检测部大的电阻值，所述分支检测部相互以环绕所述划分部的外侧的方式电连接。

(4)所述划分部还可以是构成所述连通开口的一部分的检测部间隙。

(5)所述分支检测部还可以分别连接于不同的电极。

(6)还可以具备：与所述多个分支检测部相同形状的多个参照部，其具备与所述悬臂相同材质及相同形状的臂部、形成于所述臂部且与所述多个分支部相同形状的多个形状部、以及在所述多个形状部中的至少任一个设置的压电电阻；以及信号输出部，其输出与所述多个分支检测部中的各个和所述多个参照部中的各个之差对应的信号。

(7)所述位移检测部还可以由压电电阻构成，所述压电电阻以沿所述第一方向的长度比沿所述第二方向的长度短的方式形成。

(8)还可以是所述位移检测部在所述多个分支部之中至少个别地设于邻接的两个分支部，设于所述两个分支部的所述位移检测部彼此串联地电连接。

(9)还可以是所述位移检测部在所述多个分支部之中至少个别地设于邻接的两个分支部，设于所述两个分支部的所述位移检测部彼此被相互电气地断开。

发明效果

(1)根据本发明，与位移检测部和多个分支部在第二方向(即宽度方向)上具有相同长度(宽度)的情况相比，能够使位移检测部的电阻值变大。由此，能够减少对位移检测部施加既定电压的情况下的电流即消耗电力。

另外，在由间隙划分的多个分支部中的各个具备位移检测部的情况下，能够抑制在第二方向上相邻的位移检测部之间的漏电的发生，以提高检测精度。

(2)根据本发明，例如，通过使位移检测部的基端部侧的部位为比顶端部侧的部位小的形状等，使基端部侧的部位的电阻值比顶端部侧的部位的电阻值大(高)。由此，能够减少对位移检测部施加既定电压的情况下的电流即消耗电力。而且，由于使与顶端部侧的部位相比应力集中大的基端部侧的部位的电阻值较大，故能够使悬臂的位移所伴随的位移检测部的通电路径整体的电阻值变化增大，以提高检测灵敏度。

(3)根据本发明，基于相互以环绕划分部外侧(外周)的方式电连接的分支检测部的通电路径的电阻值是通过将相互的分支检测部的电阻值合计而获得的。由此，与位移检测部未被划分为多个分支检测部的情况相比，能够使用于检测悬臂位移的有效电阻值变大，能够提高检测灵敏度并且减少消耗电力。

(4)根据本发明，能够容易地形成电阻值比位移检测部大的划分部。而且，由于在第二方向上相邻的分支检测部之间具备检测部间隙，故能够抑制相邻的分支检测部之间的漏电的发生，以提高检测精度。

(5)根据本发明，由于多个分支检测部分别连接于不同的电极，故能够例如使用惠斯通电桥电路等来合计地检测悬臂的位移所伴随的多个分支检测部各自的电阻值变化，能够提高检测灵敏度。

(6)根据本发明，能够抵消因寄生于压力传感器的静电电容及布线电容等的变化、以及温度变化等环境变化引起的灵敏度波动，能够精度较好地进行压力波动的检测。

(7)根据本发明，由于能够使位移检测部与第一方向相比在第二方向上较长，故能够沿悬臂挠曲变形时的弯折线来配置位移检测部。从而，能够将位移检测部配置在悬臂的挠曲变形时应力容易集中的位置，故能够进一步提高检测灵敏度。而且，能够使位移检测部整体随着悬臂的挠曲变形而歪曲，因而能够有效地提高检测灵敏度。而且，由于能够使位移检测部的沿第一方向的长度变短，故能够容易使电阻值变大(变高)，能够谋求低消耗电力化。

(8)根据本发明，由于将位移检测部彼此串联地连接，故能够使整体的电阻值进一步变大。从而，能够进一步提高检测灵敏度，并且能够谋求进一步的低消耗电力化。

(9)根据本发明，由于位移检测部彼此被相互电气地断开，故能够例如使用惠斯通电桥电路等来合计地检测各自的电阻值变化。从而，能够提高检测灵敏度。

附图说明

图1是示出本发明的第一实施方式所涉及的压力传感器的构成的平面图；

图2是沿着图1所示的A-A线的压力传感器的截面图；

图3是将图1所示的压力传感器的悬臂的基端部周边的构成放大示出的平面图；

图4是图1所示的压力传感器的检测电路的构成图；

图5是示出图1所示的压力传感器的输出信号的一例的图，是示出与外部气压和内部气压的对应关系的一例对应的传感器输出的图；

图6是使用沿着图1所示的A-A线的截面图示出图1所示的压力传感器的动作的一例的图，是示出从外部气压和内部气压相同的状态开始，经由外部气压与内部气压相比上升的状态，且过渡至外部气压和内部气压变得平衡的状态的情况下的前述三个状态的图；

图7是示出本发明的第一实施方式的第一变形例所涉及的压力传感器的构成的平面图；

图8是示出本发明的第一实施方式的第二变形例所涉及的压力传感器的构成的平面图；

图9是示出本发明的第一实施方式的第三变形例所涉及的压力传感器的构成的平面图；

图10是示出本发明的第一实施方式的第四变形例所涉及的压力传感器的构成的平面图；

图11是示出本发明的第一实施方式的第五变形例所涉及的压力传感器的构成的平面图；

图12是示出本发明的第一实施方式的第六变形例所涉及的压力传感器的构成的平面图；

图13是本发明的第一实施方式的第六变形例所涉及的压力传感器的检测电路的构成图；

图14是示出本发明的第一实施方式的第七变形例所涉及的压力传感器的构成的平面图；

图15是沿着图14所示的B-B线的压力传感器的截面图；

图16是示出本发明的第一实施方式的第八变形例所涉及的压力传感器的构成的平面图；

图17是示出本发明的第二实施方式所涉及的压力传感器的构成的平面图；

图18是沿着图17所示的C-C线的压力传感器的截面图；

图19是示出本发明的第二实施方式的第一变形例所涉及的压力传感器的构成的平面图；

图20是示出本发明的第二实施方式的第二变形例所涉及的压力传感器的构成的平面图；

图21是本发明的第二实施方式的第二变形例所涉及的压力传感器的检测电路的构成图。

具体实施方式

(第一实施方式)

以下，参照附图说明本发明所涉及的压力传感器的第一实施方式。

本实施方式的压力传感器1是检测既定的频率频带的压力波动的传感器，且配置于存在适当的压力传递介质(例如，空气等气体、液体等)的空间等。

如图1及图2所示，压力传感器1例如为将SOI基板2和传感器本体3一体地固定的形状，具备在SOI基板2形成的悬臂4、以及与悬臂4连接以检测悬臂4的位移的检测部6。

SOI基板2是通过将硅支撑层2a、硅氧化膜等电气绝缘性的氧化层2b、以及硅活性层2c热粘合在一起而形成的。

传感器本体3为例如由树脂材料构成的中空的箱型形状。在传感器本体3的环状壁部3a的顶端(上端)，一体地固定有SOI基板2。

硅支撑层2a及氧化层2b形成为与壁部3a同样的环状。传感器本体3、硅支撑层2a、以及氧化层2b整体具有中空的箱型形状，且形成有作为腔10起作用的内部空间。传感器本体3、硅支撑层2a、及氧化层2b将与开口相当的部位作为将腔10的内部与外部连通的连通开口11。

悬臂4由SOI基板2的硅活性层2c形成。具体而言，悬臂4是以从平板状的硅活性层2c形成悬臂4和框部12的方式切出间隙13而形成的。

悬臂4是将顶端部4b作为自由端，且将基端部4a作为固定端的单侧支撑梁构造。基端部4a经由硅支撑层2a及氧化层2b而固定于传感器本体3的壁部3a。悬臂4以比由传感器本体3、硅支撑层2a、及氧化层2b形成的连通开口11的大小小的方式形成。

在本实施方式中，在压力传感器1的平面视图中，将连结悬臂4的基端部4a和顶端部4b的方向作为第一方向(以下称为第一方向L1)，且将与第一方向L1正交的方向作为第二方向(以下称为第二方向L2)。

此外，第一方向L1相当于压力传感器1的长度方向(进深方向)，第二方向L2相当于压力传感器1的宽度方向。

间隙13从悬臂4的顶端部4b朝基端部4a，且设于与腔10内部连通的区域。由此，间隙13以构成由传感器本体3、硅支撑层2a、及氧化层2b形成的连通开口11的一部分的方式(或者，以被连通开口11包含的方式)配置。

此外，如图2所示，上述腔10为除了该间隙13之外的部分被密闭的有底状的箱型空间，因而能够使压力传递介质仅经由间隙13向内外流动。

在此，在作为SOI基板2整体看的情况下，SOI基板2以堵塞传感器本体3的连通开口11的方式层叠且一体地固定于传感器本体3。在该SOI基板2之中，形成为与传感器本体3的壁部3a同样的环状的硅支撑层2a及氧化层2b与传感器本体3的壁部3a连续，且以将该壁部3a向上方延长的方式设置。而且，形成悬臂4的硅活性层2c以堵塞由传感器本体3、硅支撑层2a、及氧化层2b形成的连通开口11的方式配置。

由此，以形成悬臂4的方式设于硅活性层2c的间隙13以构成传感器本体3的连通开口11的一部分的方式(或者，以被连通开口11包含的方式)配置。

悬臂4能够通过将基端部4a作为固定端，且将顶端部4b作为自由端的单侧支撑梁构造而将基端部4a作为中心与腔10的内部和外部的压力差(即由能够经由间隙13在腔10的内部和外部之间流通的压力传递介质导致的压力之差)对应地挠曲变形。

此外，在框部12处在与连通开口11相比外侧的周缘部，在SOI基板2的硅活性层2c的表面上设有由Au等导电性材料形成的电极14。

电极14通过贯穿SOI基板2的硅活性层2c的两个间隙而由被电气地分离为第一电极14a以及第二电极14b。两个间隙例如为以从间隙13分支的方式形成的分支间隙13a、和与间隙13独立的电极间间隙15。

如图1以及图3所示，在悬臂4的基端部4a，形成有沿第一方向L1以既定的长度延伸的平面视图U字状的臂内间隙21。

臂内间隙21为沿厚度方向贯穿悬臂4的贯穿孔，与间隙13独立地，从基端部4a沿着第一方向L1朝向顶端部4b，设置直到与腔10的内部连通的区域内。即，臂内间隙21以构成传感器本体3的连通开口11的一部分的方式(或者，以被连通开口11包含的方式)形成。

臂内间隙21沿与第一方向L1正交的第二方向L2(即宽度方向)将悬臂4的基端部4a电气地划分为多个分支部，即，第一支撑部22及第二支撑部23。

第一及第二支撑部22、23位于悬臂4的第二方向L2的两端部侧。第一及第二支撑部22、23的第二方向L2的长度(宽度)W沿第一方向L1一定地形成。

在悬臂4中，在第一及第二支撑部22、23、和第一及第二支撑部22、23之间的区域的一部分，设有作为压电电阻起作用的掺杂层24。

在第一及第二支撑部22、23各自的一部分设置的掺杂层24形成有第一位移检测部25及第二位移检测部26。在第一及第二支撑部22、23之间区域的一部分设置的掺杂层24形成将第一及第二位移检测部25、26连接的连接部27。

在SOI基板2的硅活性层2c，通过离子注入法、扩散法等各种方法掺杂例如磷等掺杂剂(杂质)形成掺杂层24。

第一及第二位移检测部25、26被通过臂内间隙21而以在第二方向L2上间隔地相邻的方式划分。第一及第二位移检测部25、26的第二方向L2的长度(宽度)Wd沿第一方向L1一定地形成。

第一及第二位移检测部25、26的第二方向L2的长度(宽度)Wd与第一及第二支撑部22、23的第二方向L2的长度(宽度)W相比更小地形成。

第一及第二位移检测部25、26具备在基端部4a侧处与互不相同的第一电极14a及第二电极14b电连接的第一电极端部25a及第二电极端部26a。即，第一位移检测部25具备与第一电极14a电连接的第一电极端部25a，第二位移检测部26具备与第二电极14b电连接的第二电极端部26a。

第一及第二位移检测部25、26在顶端部4b侧经由连接部27相互电连接。

检测部6具备设于悬臂4的第一及第二位移检测部25、26。

第一及第二位移检测部25、26通过由设于悬臂4的掺杂层24引起的作为压电电阻的功能，检测与悬臂4的挠曲变形对应的位移。

压电电阻是电阻值与悬臂4的挠曲量(位移量)对应地变化的电阻元件。第一及第二位移检测部25、26以成为在第二方向L2上从两侧隔着臂内间隙21的对的方式配置，且经由连接部27相互电连接。由此，若通过后述的检测电路30在第一及第二电极14a、14b之间施加既定电压，则由该电压施加引起的电流从第一及第二位移检测部25、26中的一者以环绕臂内间隙21的方式流到另一者。

该电流的路径(电流路径)P的电阻值R能够记述为基于第一位移检测部25的掺杂层24的电阻值Ra、基于第二位移检测部26的掺杂层24的电阻值Rb、以及基于连接部27的掺杂层24的电阻值Rc之和，连接部27以环绕臂内间隙21的方式连接第一及第二位移检测部25、25之间。

该电阻值R通过基于掺杂层24的作为压电电阻的功能而与悬臂4的位移(挠曲变形)对应地变化，因而该电阻值R的变化与在腔10的内部和外部之间产生的压力差对应。

图4所示的检测电路30经由第一及第二电极14a、14b连接于第一及第二位移检测部25、26。检测电路30将与悬臂4的位移(挠曲变形)对应地变化的电流路径P的电阻值R的变化作为电输出信号取出。

如图4所示，检测电路30具备电桥电路31、基准电压发生电路32、和差动放大电路33。

电桥电路31例如为惠斯通电桥电路，第一及第二电阻部41、42串联连接构成的支路边、以及第三及第四电阻部43、44串联连接构成的支路边相对于基准电压发生电路32并联地连接。

第一电阻部41由在第一及第二电极端部25a、26a之间串联连接的第一位移检测部25、第二位移检测部26及连接部27构成。从而，第一电阻部41的电阻值R1为电流路径P的电阻值R。第二～第四电阻部42～44为固定电阻，具有各电阻值R2～R4。

在电桥电路31中，第一及第二电阻部41、42的连接点E1连接于差动放大电路33的反相输入端子。另外，第三及第四电阻部43、44的连接点E2连接于差动放大电路33的非反相输入端子。

基准电压发生电路32在电桥电路31的第一及第三电阻部41、43的连接点和第二及第四电阻部42、44的连接点之间施加既定的基准电压Vcc。

差动放大电路33检测电桥电路31的两个连接点E1、E2之间的电位差，并将该电位差以既定放大率放大并输出。该电位差为与电流路径P的电阻值R的变化对应的值。

以下，参照图5及图6说明在微小的压力波动作用于上述压力传感器1的情况下的压力传感器1的动作。

首先，如图5所示的时刻t1以前的期间A那样，在腔10外部的压力Pout(第一既定压力Pa)与腔10内部的压力Pin的压力差为零的情况下，如图6的上层图所示，悬臂4不挠曲变形。随之，从检测电路30输出的输出信号(传感器输出)为既定值(例如，零)。

而且，如图5所示的时刻t1以后的期间B那样，若外部的压力Pout增大，则在腔10的外部和内部之间产生压力差，因而如图6的中层图所示，悬臂4朝腔10内部挠曲变形。随之，与悬臂4的挠曲变形对应地，在作为压电电阻起作用的第一及第二位移检测部25、26产生歪曲，电流路径P的电阻值R变化，因而传感器输出增大。

而且，在外部的压力Pout的上升结束之后，压力传递介质经由间隙13从腔10的外部向内部流动。随之，内部的压力Pin随着时间的经过而比外部的压力Pout迟地，但以比外部的压力Pout的波动缓和的响应上升。其结果，内部的压力Pin慢慢地接近外部的压力Pout，因而压力在腔10的外部以及内部开始变为均衡状态，悬臂4的挠曲慢慢地变小，传感器输出慢慢地降低。

而且，如图5所示的时刻t2以后的期间C那样，若内部的压力Pin变得与外部的压力Pout(第二既定压力Pb)相等，则如图6的下层图所示，与压力差对应的悬臂4的挠曲变形消除，恢复至原来的状态，传感器输出再次变为既定值(例如，零)。

如上所述根据本实施方式的压力传感器1，第一及第二位移检测部25、26的沿第二方向L2的长度Wd比第一及第二支撑部22、23的沿第二方向L2的长度W短。从而，与第一及第二位移检测部25、26在宽度方向(第二方向L2)上与第一及第二支撑部22、23具有相同的长度(宽度)的情况相比，能够使第一及第二位移检测部25、26的电阻值Ra、Rb变大。由此，能够减少通过检测电路30对电流路径P施加既定电压的情况下的电流即消耗电力。

而且，由于具备将第一及第二位移检测部25、26在第二方向L2(即宽度方向)上进行划分的臂内间隙21，故能够抑制第一及第二位移检测部25、26之间的漏电的发生，以提高检测精度。

(第一实施方式的第一变形例)

在上述第一实施方式中，第一及第二位移检测部25、26的第二方向L2的长度(宽度)Wd沿第一方向L1一定地形成，但不限定于此。第一及第二位移检测部25、26还可以以在第一方向L1上，基端部4a侧的部位的电阻值比顶端部4b侧的部位的电阻值大的方式形成。

在该第一变形例所涉及的压力传感器1中，如图7所示，第一及第二位移检测部25、26的第二方向L2的长度(宽度)随着从连接部27朝向第一及第二电极端部25a、26a而以减少倾向变化。

根据该第一变形例，在第一及第二位移检测部25、26中，能够与顶端部4b侧的部位相比使应力集中更大的基端部4a侧的部位的电阻值大。由此，能够提高检测灵敏度，且减少通过检测电路30对电流路径P施加既定电压的情况下的电流即消耗电力。

此外，在第一变形例中，示出通过第一及第二位移检测部25、26的基于形状的设计来使基端部4a侧的部位的电阻值比顶端部4b侧的部位的电阻值大的例子。但是，不限定于该情况。

例如，还可以通过随着从连接部27去往第一及第二电极端部25a、26a，使第一及第二位移检测部25、26的厚度变化、使掺杂剂的掺杂密度变化，来使基端部4a侧的部位的电阻值比顶端部4b侧的部位的电阻值大。

(第一实施方式的第二变形例)

在上述第一实施方式中，第一及第二位移检测部25、26的第二方向L2的长度(宽度)Wd沿第一方向L1一定地形成，但不限定于此。第一及第二位移检测部25、26还可以具有使电阻值增大，并且使发热分散那样的形状。

在该第二变形例所涉及的压力传感器1中，如图8所示，在第一及第二位移检测部25、26中，第二方向L2的长度(宽度)短(细)的窄宽度部25b、26b沿第一方向L1断续地配置。

根据该第二变形例，能够通过设置窄宽度部25b、26b而使第一以及第二位移检测部25、26的电阻值变大。由此，能够减少通过检测电路30对电流路径P施加既定电压的情况下的电流即消耗电力。而且，由于多个窄宽度部25b、26b沿第一方向L1断续地配置，故能够防止电阻值增大所伴随的发热集中于一部分，以使发热分散。

(第一实施方式的第三变形例)

在上述第一实施方式中，第一位移检测部25由设于第一支撑部22的掺杂层24形成，第二位移检测部26由设于第二支撑部23的掺杂层24形成，但不限定于此。

第三变形例所涉及的压力传感器1如图9所示，具备在第一及第二支撑部22、23中的各个独立地设置的掺杂层241、242、在第一支撑部22形成的第一检测部51、和在第二支撑部23形成的第二检测部52。

第一检测部51具备由在第一支撑部22设置的掺杂层241形成的第一位移检测部251以及第二位移检测部261。第一及第二位移检测部251、261被通过不具有掺杂层241的硅活性层2c(即未形成掺杂层241而露出的硅活性层2c)以在第二方向L2上间隔地相邻的方式划分。

第一及第二位移检测部251、261具备在基端部4a侧处与互不相同的第一电极14a及短路电极14c电连接的第一及第二电极端部251a、261a。即，第一位移检测部251具备与第一电极14a电连接的第一电极端部251a，第二位移检测部261具备与短路电极14c电连接的第二电极端部261a。

第一及第二位移检测部251、261在顶端部4b侧经由连接部271相互电连接。

第二检测部52具备由在第二支撑部23设置的掺杂层242形成的第一位移检测部252及第二位移检测部262。第一及第二位移检测部252、262被通过不具有掺杂层242的硅活性层2c(即未形成掺杂层242而露出的硅活性层2c)以在第二方向L2上间隔地相邻的方式划分。

第一及第二位移检测部252、262具备在基端部4a侧处与互不相同的短路电极14c及第二电极14b电连接的第一及第二电极端部252a、262a。即，第一位移检测部252具备与短路电极14c电连接的第一电极端部252a，第二位移检测部262具备与第二电极14b电连接的第二电极端部262a。

第一及第二位移检测部252、262在顶端部4b侧经由连接部272相互电连接。

在该第三变形例的压力传感器1中，电极14通过贯穿SOI基板2的硅活性层2c的三个间隙而由被电气地分离为三个电极，即第一电极14a、第二电极14b以及短路电极14c。三个间隙例如为以从间隙13分支的方式形成的分支间隙13a、以及与间隙13独立的第一及第二电极间间隙15a、15b。

第一检测部51的第一电极端部251a连接于第一电极14a，第一检测部51的第二电极端部261a连接于短路电极14c。另外，第二检测部52的第一电极端部252a连接于短路电极14c，第二检测部52的第二电极端部262a连接于第二电极14b。即，第一检测部51的第二电极端部261a及第二检测部52的第一电极端部252a经由短路电极14c电连接。

第一检测部51的第一及第二位移检测部251、261通过连接部271而相互电连接，连接部271是由与第一支撑部22相比在顶端部4b侧的部位设置的掺杂层241形成的。另外，第二检测部52的第一及第二位移检测部252、262通过连接部272而相互电连接，连接部272是由与第二支撑部23相比在顶端部4b侧的部位设置的掺杂层242形成的。

若由此通过检测电路30在第一及第二电极14a、14b之间施加既定电压，则由该电压施加引起的电流从第一检测部51的第一位移检测部251、连接部271及第二位移检测部261经由短路电极14c流到第二检测部52的第一位移检测部252、连接部272及第二位移检测部262。该电流的路径(电流路径)的电阻值能够记述为第一检测部51的各电阻值Ra、Rb、Rc和第二检测部52的各电阻值Ra、Rb、Rc之和。

根据该第三变形例，通过在第一支撑部22具备第一及第二位移检测部251、261，在第二支撑部23具备第一及第二位移检测部252、262，能够使电流路径的电阻值变大。由此，能够提高检测灵敏度，并且能够减少消耗电力。

而且，第一及第二检测部51、52各自由在第一及第二支撑部22、23中的各个处独立地设置的掺杂层241、242构成，第一及第二检测部51、52经由短路电极14c而连接。

从而，不需要例如在第一及第二支撑部22、23之间绕过臂内间隙21以用于连接第一及第二检测部51、52的掺杂层。由此，能够使在电流路径的电阻值之中，对悬臂4的挠曲变形的检测有效的电阻值(即，第一及第二位移检测部25、26的电阻值)所占据的比例增大，能够提高检测灵敏度。

(第一实施方式的第四变形例)

在上述第三变形例中，还可以如图10所示的第四变形例所涉及的压力传感器1那样，通过第一电极间间隙15a来在第一检测部51中在第二方向L2上电气地划分第一及第二位移检测部251、261。

而且，还可以通过第二电极间间隙15b来在第二检测部52中在第二方向L2上电气地划分第一及第二位移检测部252、262。第一及第二电极间间隙15a、15b例如以沿第一方向L1去往悬臂4的顶端部4b侧的方式被延长。

在该第四变形例所涉及的压力传感器1中，第一及第二电极间间隙15a、15b在连通于腔10内部的区域处，以构成由传感器本体3、硅支撑层2a、及氧化层2b形成的连通开口11的一部分的方式(或者，以被连通开口11包含的方式)配置。

根据该第四变形例，由于具备第一及第二电极间间隙15a、15b，故能够抑制第一检测部51的第一及第二位移检测部251、261之间的漏电的发生、以及第二检测部52的第一及第二位移检测部252、262之间的漏电的发生，以提高检测精度。

(第一实施方式的第五变形例)

在上述第三变形例中，还可以如图11所示的第五变形例所涉及的压力传感器1那样，具备在第一支撑部22中电气地串联连接的多个第一检测部51(例如，三个第一检测部511、512、513)、以及在第二支撑部23中电气地串联连接的多个第二检测部52(例如，三个第二检测部521、522、523)。

在该第五变形例所涉及的压力传感器1中，在第一支撑部22中，三个第一检测部511、512、513隔着两个第一间隙531、532沿第二方向L2排列。

而且，第一检测部511的第一及第二位移检测部2511、2611例如由从第一电极间间隙15a分支的第一分支间隙551在第二方向L2上电气地划分，且在顶端部4b侧经由连接部2711而相互电连接。

第一检测部512的第一及第二位移检测部2512、2612例如由从第一电极间间隙15a分支的第一分支间隙552在第二方向L2上电气地划分，且在顶端部4b侧经由连接部2712而相互电连接。

第一检测部513的第一及第二位移检测部2513、2613例如由从第一电极间间隙15a分支的第一分支间隙553在第二方向L2上电气地划分，且在顶端部4b侧经由连接部2713而相互电连接。

而且，在第二方向L2上相邻的第一检测部511的第二位移检测部2611和第一检测部512的第一位移检测部2512通过短路电极141d而电连接，短路电极141d设置在在第二方向L2上相邻的第一分支间隙551、552之间。

在第二方向L2上相邻的第一检测部512的第二位移检测部2612和第一检测部513的第一位移检测部2513通过短路电极142d而电连接，短路电极142d设置在在第二方向L2上相邻的第一分支间隙552、553之间。

另外，在第二支撑部23中，三个第二检测部521、522、523隔着两个第二间隙541、542沿第二方向L2排列。而且，第二检测部521的第一及第二位移检测部2521、2621例如由从第二电极间间隙15b分支的第二分支间隙561在第二方向L2上电气地划分，且在顶端部4b侧经由连接部2721而相互电连接。

第二检测部522的第一及第二位移检测部2522、2622例如由从第二电极间间隙15b分支的第二分支间隙562在第二方向L2上电气地划分，且在顶端部4b侧经由连接部2722而相互电连接。

第二检测部523的第一及第二位移检测部2523、2623例如由从第二电极间间隙15b分支的第二分支间隙563在第二方向L2上电气地划分，且在顶端部4b侧经由连接部2723而相互电连接。

而且，在第二方向L2上相邻的第二检测部521的第二位移检测部2621和第二检测部522的第一位移检测部2522通过短路电极141e而电连接，短路电极141e设置在在第二方向L2上相邻的第二分支间隙561、562之间。

在第二方向L2上相邻的第二检测部522的第二位移检测部2622和第二检测部523的第一位移检测部2523通过短路电极142e而电连接，短路电极142e设置在在第二方向L2上相邻的第二分支间隙562、563之间。

此外，第一间隙531、532、第二间隙541、542、第一分支间隙551～553、以及第二分支间隙561～563是贯穿SOI基板2的硅活性层2c的贯穿孔。它们在连通于腔10内部的区域处以构成连通开口11一部分的方式(或者，以被连通开口11包含的方式)配置。

位于第二方向L2两端的第一检测部511的第一位移检测部2511及第二检测部523的第二位移检测部2623连接于第一及第二电极14a、14b。另外，隔着臂内间隙21在第二方向L2上相邻的第一检测部513的第二位移检测部2613及第二检测部521的第一位移检测部2521连接于短路电极14c。

由此，若通过检测电路30在第一及第二电极14a、14b之间施加既定电压，则由该电压施加引起的电流依次从第一检测部511、512、513经由短路电极14c流到第二检测部521、522、523。

该电流的路径(电流路径)的电阻值能够记述为三个第一检测部511、512、513的各电阻值Ra、Rb、Rc、以及三个第二检测部521、522、523的各电阻值Ra、Rb、Rc之和。

根据该第五变形例，通过在第一支撑部22具备多个第一检测部51(例如，三个第一检测部511、512、513)，在第二支撑部23具备多个第二检测部52(例如，三个第二检测部521、522、523)，能够使电流路径的电阻值变大。由此，能够提高检测灵敏度，并且能够减少消耗电力。

(第一实施方式的第六变形例)

在上述第三及第四变形例中，还可以如图12所示的第六变形例所涉及的压力传感器1那样，第一检测部51的第一及第二位移检测部251、261、以及第二检测部52的第一及第二位移检测部252、262连接于互不相同的四个电极。

在该第六变形例的压力传感器1中，电极14通过贯穿SOI基板2的硅活性层2c的四个间隙而由被电气地分离为四个电极，即第一及第二电极14a、14b、以及第三及第四电极14f、14g。

四个间隙例如为以从间隙13分支的方式形成的分支间隙13a、以及与间隙13独立的第一～第三电极间间隙15a、15b、15c。

在该第六变形例的压力传感器1中，如图13所示，在检测电路30的电桥电路31中，第一电阻部41由第一检测部51的第一位移检测部251、第二位移检测部261及连接部271构成。从而，第一电阻部41的电阻值R1为第一检测部51的各电阻值Ra、Rb、Rc之和。

另外，第四电阻部44由第二检测部52的第一位移检测部252、第二位移检测部262及连接部272构成。从而，第四电阻部44的电阻值R4为第二检测部52的各电阻值Ra、Rb、Rc之和。第二及第三电阻部42、43为固定电阻，具有各电阻值R2、R3。

根据该第六变形例，随着悬臂4的挠曲变形，在第一及第二检测部51、52中的各个中电阻值变化。若设第一检测部51的电阻值的变化量(即增加量)为第一变化量ΔR1，则由于第一检测部51连接于电桥电路31的电源侧(即基准电压发生电路32侧)，故连接点E1的电压与第一变化量ΔR1的增加量对应地降低。另一方面，若设第二检测部52的电阻值的变化量(即增加量)为第二变化量ΔR4，则由于第二检测部52连接于电桥电路31的接地侧，故连接点E2的电压与第二变化量ΔR4的增加量对应地增大。

由此，电桥电路31的两个连接点E1、E2之间的电位差为两个连接点E1、E2各自的电压变化的绝对值之和。由此，能够例如合计地检测悬臂4的挠曲变形所伴随的第一及第二检测部51、52各自的电阻值的变化，能够提高检测灵敏度。

(第一实施方式的第七变形例)

在上述第六变形例中，使电桥电路31的第二及第三电阻部42、43为固定电阻，但不限定于此。第二及第三电阻部42、43还可以由参照用传感器60构成，参照用传感器60是从第六变形例所涉及的压力传感器1省略腔10而获得的。

该第七变形例所涉及的压力传感器100如图14及图15所示，具备与上述第六变形例所涉及的压力传感器1相当的构成部、以及与在该第六变形例所涉及的压力传感器1中未形成腔10的构成相当的参照用传感器60。

压力传感器100是以使与第六变形例所涉及的压力传感器1相当的构成部和参照用传感器60以对称配置(例如，相对于假想的基准面S的面对称配置等)一体化的方式形成的。压力传感器100由一体地固定的SOI基板200及传感器本体300形成。

此外，在图14及图15所示的第七变形例所涉及的压力传感器100中，关于与上述第六变形例所涉及的压力传感器1相当的构成，为了方便，赋予在第六变形例所涉及的压力传感器1中使用的符号。关于参照用传感器60的构成，为了方便，赋予与在第六变形例所涉及的压力传感器1中使用的符号不同的符号。

参照用传感器60具备与悬臂4形成为相同形状的由硅活性层2c形成的臂部61、以及在臂部61中与第一及第二支撑部22、23具有相同形状的第一及第二形状部62、63。在第一及第二形状部62、63，设有作为压电电阻起作用的掺杂层24，且形成与第一及第二检测部51、52相同形状的第一及第二参照部64、65。

参照用传感器60具备与电极14相同形状的参照电极66。即，参照电极66具备与第一及第二电极14a、14b相同形状的第一及第二参照电极66a、66b。而且，参照电极66具备与第三及第四电极14f、14g相同形状的第三及第四参照电极66c、66d。

此外，在基于假想的基准面S的与第六变形例所涉及的压力传感器1相当的构成和参照用传感器60的构成的边界处，第三电极14f与第三参照电极66c连接，且第四电极14g与第四参照电极66d连接。

第一参照部64的两端部连接于第一及第三参照电极66a、66c。第二参照部65的两端部连接于第二及第四参照电极66b、66d。

在该第七变形例的压力传感器100中，在检测电路30的电桥电路31中，第二电阻部42由第一参照部64构成，第一参照部64经由第三电极14f以及第三参照电极66c连接于第一检测部51。

从而，第二电阻部42的电阻值R2与悬臂4未挠曲变形的状态下的第一检测部51的各电阻值Ra、Rb、Rc之和(即第一电阻部41的电阻值R1)相同。

第三电阻部43由第二参照部65构成，第二参照部65经由第四电极14g以及第四参照电极66d而连接于第二检测部52。从而，第三电阻部43的电阻值R3与悬臂4未挠曲变形的状态下的第二检测部52的各电阻值Ra、Rb、Rc之和(即第四电阻部44的电阻值R4)相同。

根据该第七变形例，通过设置参照用传感器60，能够抵消因寄生于压力传感器1的静电电容以及布线电容等的变化、以及温度变化等环境变化引起的灵敏度波动，能够精度较好地进行压力波动的检测。

(第一实施方式的第八变形例)

在上述第七变形例中，第三及第四参照电极66c、66d与第三及第四电极14f、14g连接，但不限定于此。

在第八变形例所涉及的压力传感器4中，如图16所示，在第三及第四电极14f、14g、和第三及第四参照电极66c、66d之间，具备贯穿硅活性层2c的第四电极间间隙15d。该第四电极间间隙15d将第三电极14f和第三参照电极66c电气地分离，并且将第四电极14g和第四参照电极66d电气地分离。

(第一实施方式的第九变形例)

此外，在上述各实施方式中，还可以在悬臂4中在将第一以及第二位移检测部25、26之间连接的连接部27的表面上设置由Au等导电性材料形成的布线部。

根据该第九变形例，能够通过设置布线部而使将第一及第二位移检测部25、26之间连接的区域的电阻值Rc变小。随之，相对于电流路径P的电阻值R，能够使与将第一及第二位移检测部25、26之间连接的区域相比，应力集中更大的第一及第二位移检测部25、26的电阻值Ra、Rb相对大。

由此，能够提高针对第一及第二位移检测部25、26的电阻值Ra、Rb的变化的检测灵敏度，能够精度较好地进行压力波动的检测。

(第二实施方式)

接着，参照附图说明本发明所涉及的压力传感器的第二实施方式。此外，在该第二实施方式中，对于与第一实施方式的构成要素相同的部分，附以相同的符号并省略其说明。

如图17及18所示，在本实施方式的压力传感器70中，第一位移检测部25及第二位移检测部26以与第一方向L1相比在第二方向上较长地延伸的方式形成。

第一位移检测部25以沿第一方向L1的长度Wd1比沿第二方向L2的长度Wd短的方式形成，且配置为靠近第一支撑部22的基端部4a。

此外，在该情况下，第一位移检测部25的沿第二方向L2的长度Wd也比第一支撑部22的沿第二方向L2的长度W短。

同样，第二位移检测部26以沿第一方向L1的长度Wd1比沿第二方向L2的长度Wd短的方式形成，且配置为靠近第二支撑部23的基端部4a。

此外，在该情况下，第二位移检测部26的沿第二方向L2的长度Wd也比第二支撑部23的沿第二方向L2的长度W短。

第一位移检测部25经由配置在第一位移检测部25与间隙13之间的第一连接电极71而电连接于第一电极14a，并且经由配置在第一位移检测部25与臂内间隙21之间的第二连接电极72而电连接于连接部27。

第一连接电极71例如为从第一电极14a沿第一方向L1延伸到第一支撑部22上的导体图案。但是，不限定于该情况，还可以用与第一电极14a不同的材料来形成第一连接电极71。

第二连接电极72形成在悬臂4上，并且以从第一支撑部22的基端部4a沿第一方向L1与第一支撑部22相比朝顶端部4b侧延伸的方式形成。此外，第二连接电极72例如用与第一电极14a相同的材料形成。

第二位移检测部26与第一位移检测部25同样，经由配置在第二位移检测部26与间隙13之间的第三连接电极73而电连接于第二电极14b，并且经由配置在第二位移检测部26与臂内间隙21之间的第四连接电极74而电连接于连接部27。

第三连接电极73例如为从第二电极14b沿第一方向L1延伸到第二支撑部23上的导体图案。但是，不限定于该情况，还可以用与第二电极14b不同的材料来形成第三连接电极73。

第四连接电极74形成在悬臂4上，并且以从第二支撑部23的基端部4a沿第一方向L1与第二支撑部23相比朝顶端部4b侧延伸的方式形成。此外，第四连接电极74例如用与第二电极14b相同的材料形成。

由于如此地构成，故第一位移检测部25及第二位移检测部26经由第二连接电极72、连接部27及第四连接电极74而串联地电连接。

此外，连接部27与第一位移检测部25及第二位移检测部26同样，沿第一方向L1的长度比沿第二方向L2的长度短地形成。但是，不限定于该情况，还可以与第一实施方式同样地与第二方向L2相比在第一方向L1上较长地形成。

根据如上所述地构成的压力传感器70，不仅能够实现与第一实施方式同样的作用效果，还能够实现以下的作用效果。

由于使第一位移检测部26及第二位移检测部26与第一方向L1相比在第二方向L2上较长，故能够沿着悬臂4挠曲变形时的弯折线来配置第一位移检测部25及第二位移检测部26。从而，能够将第一位移检测部25及第二位移检测部26配置在悬臂4的挠曲变形时应力容易集中的位置，故能够进一步提高检测灵敏度。

而且，能够使第一位移检测部25及第二位移检测部26整体随着悬臂4的挠曲变形而歪曲，因而能够有效地提高检测灵敏度。而且，由于能够使第一位移检测部25及第二位移检测部26的沿第一方向L1的长度Wd1变短，故能够容易使第一位移检测部25及第二位移检测部26的电阻值变大(变高)，能够谋求低消耗电力化。

另外，由于与第一实施方式同样，经由第二连接电极72、连接部27及第四连接电极74将第一位移检测部25及第二位移检测部26串联地电连接，故能够使整体的电阻值R为第一位移检测部25的电阻值Ra、第二位移检测部26的电阻值Rb、和连接部27的电阻值Rc之和。从而，能够容易使整体的电阻值R变大，能够提高检测灵敏度并且能够谋求低消耗电力化。

而且，在本实施方式的情况下，与第一实施方式相比，容易较小地形成第一位移检测部25、第二位移检测部26及连接部27，因而容易抑制向外部的露出。从而，这些第一位移检测部25、第二位移检测部26及连接部27难以从外部受到影响。因此，容易谋求检测精度的提高，所使用的掺杂剂也是少量即可。

(第二实施方式的第一变形例)

在第二实施方式中，虽然经由连接部27将第一位移检测部25及第二位移检测部26串联连接，但连接部27不是必须的构成。

例如，如图19所示，还可以经由第五连接电极75、短路电极14c及第六连接电极76将第一位移检测部25及第二位移检测部26串联地电连接。

短路电极14c通过第一电极间间隙15a及第二电极间间隙15b而被从第一电极14a及第二电极14b电气地断开。

第五连接电极75配置在第一位移检测部25与臂内间隙21之间，例如为从短路电极14c沿第一方向L1延伸到第一支撑部22上的导体图案。但是，不限定于该情况，还可以用与短路电极14b不同的材料来形成第五连接电极75。

第六连接电极76配置在第二位移检测部26与臂内间隙21之间，例如为从短路电极14c沿第一方向L1延伸到第二支撑部23上的导体图案。但是，不限定于该情况，还可以用与短路电极14c不同的材料来形成第六连接电极76。

在如此构成的压力传感器70的情况下，由于经由第五连接电极75、短路电极14c及第六连接电极76将第一位移检测部25及第二位移检测部26串联连接，故不需要图17所示的连接部27。

从而，能够使对悬臂4的挠曲变形的检测有效的电阻值(第一位移检测部25及第二位移检测部26的电阻值)所占据的比例增大，能够进一步提高检测灵敏度。

(第二实施方式的第二变形例)

在上述第一变形例中，虽然经由第五连接电极75、短路电极14c及第六连接电极76将第一位移检测部25及第二位移检测部26串联连接，但还可以将第一位移检测部25及第二位移检测部26相互电气地断开。

例如，如图20所示，还可以在将第一位移检测部25及第二位移检测部26相互电气地断开的基础上，电连接于互不相同的四个电极，即第一电极14a、第二电极14b、第三电极14f及第四电极14g。

第一电极14a、第二电极14b、第三电极14f及第四电极14g通过间隙13、第一电极间间隙15a、第二电极间间隙15b及第三电极间间隙15c而被电气地断开。

在如此构成的压力传感器70中，如图21所示，在检测电路30的电桥电路31中，第一电阻部41的电阻值R1为第一位移检测部25的电阻值，第四电阻部44的电阻值R4为第二位移检测部26的电阻值。第二电阻部42及第三电阻部43为固定电阻，具有各电阻值R2、R3。

从而，在该压力传感器70中，若设第一位移检测部25的电阻值的变化量(即增加量)为第一变化量ΔR1，则连接点E1的电压与第一变化量ΔR1的增加量对应地降低。另一方面，若设第二位移检测部26的电阻值的变化量(即增加量)为第二变化量ΔR4，则连接点E2的电压与第二变化量ΔR4的增加量对应地增大。

由此，电桥电路31的两个连接点E1、E2之间的电位差为两个连接点E1、E2各自的电压变化的绝对值之和。由此，能够合计地检测悬臂4的挠曲变形所伴随的第一位移检测部25及第二位移检测部26各自的电阻值的变化，能够提高检测灵敏度。

上述实施方式是作为例子示出的内容，而不意图限定发明的范围。这些实施方式还能够以其他各种方式实施，能够在不脱离发明主旨的范围内进行各种省略、置换、变更。这些实施方式、其变形与包含于发明的范围、主旨一样，也包含于权利要求书所记载的发明及其等同的范围。

产业上的利用可能性

根据本发明，能够降低压力检测所伴随的电力消耗，并且能够抑制漏电电流的发生。从而，具有产业上的利用可能性。

符号说明

L1 第一方向

L2 第二方向

W 第一及第二支撑部(分支部)的沿第二方向的长度

Wd 第一及第二位移检测部(位移检测部)的沿第二方向的长度

Wd1 第一及第二位移检测部(位移检测部)的沿第一方向的长度

1、70 压力传感器

3 传感器本体

4 悬臂

4a 悬臂的基端部

4b 悬臂的顶端部

6 检测部

10 腔

11 连通开口

12 框部

14a、14b 第一及第二电极(电极)

14f、14g 第三及第四电极(电极)

15a、15b 第一及第二电极间间隙(检测部间隙、划分部)

21 臂内间隙(间隙)

22、23 第一及第二支撑部(分支部)

24 掺杂层(压电电阻)

25、26 第一及第二位移检测部(位移检测部)

25a、26a 第一及第二电极端部

30 检测电路(信号输出部)

60 参照用传感器

61 臂部

62、63 第一及第二形状部(形状部)

64、65 第一及第二参照部(参照部)

251、252 第一位移检测部(分支检测部)

261、262 第二位移检测部(分支检测部)

551～553 第一分支间隙(检测部间隙、划分部)

561～563 第二分支间隙(检测部间隙、划分部)

2511～2513、2521～2523 第一位移检测部(分支检测部)

2611～2613、2621～2623 第二位移检测部(分支检测部)

Claims (9)

1. 一种检测压力波动的压力传感器，具备：

中空的传感器本体，其在内部形成腔，且具有将所述腔与外部连通的连通开口；以及

悬臂，其在顶端部为自由端，且基端部由所述传感器本体支撑的单侧支撑状态下以堵塞所述连通开口的方式配置，且与所述腔和所述传感器本体的外部的压力差对应地挠曲变形，

在所述基端部，形成构成所述连通开口的一部分的间隙，

所述基端部在平面视图中在与连结所述基端部和所述顶端部的第一方向正交的第二方向上由所述间隙划分为多个分支部，

所述多个分支部中的至少任一个具备位移检测部，所述位移检测部基于电阻值变化来检测与所述悬臂的挠曲变形对应的位移，该电阻值变化对应于该位移，

所述位移检测部的沿所述第二方向的长度比所述分支部的沿所述第二方向的长度短。

2.根据权利要求1所述的压力传感器，所述位移检测部由压电电阻构成，在所述第一方向上，所述基端部侧的部位的电阻值比所述顶端部侧的部位的电阻值大。

3.根据权利要求1所述的压力传感器，

所述位移检测部具备通过划分部而被沿所述第二方向电气地划分的多个分支检测部，所述划分部具有比该位移检测部大的电阻值，

所述分支检测部相互以环绕所述划分部的外侧的方式电连接。

4.根据权利要求3所述的压力传感器，所述划分部为构成所述连通开口的一部分的检测部间隙。

5.根据权利要求3或权利要求4所述的压力传感器，所述分支检测部分别连接于不同的电极。

6. 根据权利要求5所述的压力传感器，具备：

与所述多个分支检测部相同形状的多个参照部，其具备与所述悬臂相同材质及相同形状的臂部、形成于所述臂部且与所述多个分支部相同形状的多个形状部、以及在所述多个形状部中的至少任一个设置的压电电阻；以及

信号输出部，其输出与所述多个分支检测部中的各个和所述多个参照部中的各个之差对应的信号。

7.根据权利要求1所述的压力传感器，所述位移检测部由压电电阻构成，所述压电电阻以沿所述第一方向的长度比沿所述第二方向的长度短的方式形成。

8.根据权利要求7所述的压力传感器，

所述位移检测部在所述多个分支部之中至少个别地设于邻接的两个分支部，

设于所述两个分支部的所述位移检测部彼此串联地电连接。

9.根据权利要求7所述的压力传感器，

所述位移检测部在所述多个分支部之中至少个别地设于邻接的两个分支部，

设于所述两个分支部的所述位移检测部彼此被相互电气地断开。