CN106716094B - 压力传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明为具备以下部分的压力传感器(1):具有空腔的传感器主体(2)、具有杆主体(20)和杆支承部(21A、21B)并且根据空腔与传感器主体(2)的外部的压力差进行弯曲变形的悬臂(3)、以及基于形成于杆主体(20)的主体电阻部(31)和形成于杆支承部(21A、21B)的杆电阻部(32)的电阻值变化来对悬臂(3)的移位进行检测的移位检测部(4)。在杆支承部(21A)形成有划分槽(40),所述划分槽将杆电阻部(32)划分为与检测电极(35)串联电连接的第一电阻部(32a)和位于与第一电阻部(32a)相比靠相邻的其他的杆支承部(21B)的第二电阻部(32b)。杆支承部(21A、21B)的第一电阻部(32a)经由经由了主体电阻部(31)的第一路径(S1)和经由了第二电阻部(32b)的第二路径S2的并联路径与检测电极(35)电连接。
Description
技术领域
本发明涉及压力传感器。
本申请基于在2014年10月6日向日本申请的特愿2014-205890号要求优先权,并将其内容引用于此。
背景技术
以往,作为对压力变动进行检测的压力传感器(差压传感器),例如已知有具备以下部分的压力传感器(参照专利文献1):具有通气孔的收纳容器、被配设在收纳容器内并且具有透孔或凹部的基板、以及在透孔内或凹部内以能振动的方式被基板单臂支承的压电元件。
根据该压力传感器,压电元件根据经由通气孔传导到收纳容器内的压力的变动和延迟地追踪于该压力的变动的透孔或凹部内部的压力的差压的大小来进行振动。其结果是,压力传感器能够基于在压电元件中产生的电压变化来对传导到收纳容器中的压力变动进行检测。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平4-208827号公报。
发明内容
发明要解决的课题
可是,上述以往的压力传感器的检测灵敏度根据压电元件的形状、透孔或凹部的容积、在透孔或凹部与外气之间出入的流量等来决定,特别是容易被压电元件的形状较大地左右。可是,压电元件为在压电体的两个表面具备电极膜等的双面电极构造,因此,在其构造上,难以确保厚度增加的大的变形量。因此,难以使谐振频率降低并使灵敏度增大,难以在例如1Hz以下等低频带中确保期望的灵敏度。
本发明是考虑到这样的情况而完成的,其目的在于提供一种能够高精度地进行压力变动的检测并且能够高灵敏度地检测压力变动的压力传感器。
用于解决课题的方案
(1)本发明的压力传感器的特征在于,具备:中空的传感器主体,在内部形成有空腔,并且,形成有将所述空腔的内部与外部连通的连通开口;悬臂,具有杆主体、和将所述杆主体与所述传感器主体连接并且以单臂状态支承所述杆主体的多个杆支承部,并且,被配置为覆盖所述连通开口,并且,根据所述空腔与所述传感器主体的外部的压力差进行弯曲变形;以及移位检测部,具有形成于所述传感器主体的检测电极、形成于所述杆主体的主体电阻部和形成于所述杆支承部的杆电阻部,并且,基于所述主体电阻部和所述杆电阻部的电阻值变化来对所述悬臂的移位进行检测,在所述杆支承部形成有划分部,所述划分部将所述杆电阻部划分为与所述检测电极串联电连接的第一电阻部和位于与该第一电阻部相比靠相邻的其他的所述杆支承部的第二电阻部,并且,将所述第一电阻部与所述第二电阻部电切断,所述第一电阻部经由经由了所述主体电阻部的第一路径和经由了所述第二电阻部的第二路径的并联路径与所述检测电极电连接。
根据本发明的压力传感器,当传感器外部的压力发生变动时,在空腔的内部与外部之间产生压力差,悬臂根据该压力差进行弯曲变形。在该变形后,与时间的经过一起,压力传递介质通过悬臂与连通开口的间隙(缝隙)在空腔的内部与外部之间流动,因此,空腔的内部与外部的压力逐渐变为均衡状态。因此,悬臂的弯曲逐渐变小,最终恢复变形为原本的状态。因此,通过移位检测部对悬臂的移位(弯曲移位)进行检测,由此,能够根据其检测结果来对压力变动进行检测。
具体地,移位检测部基于形成于杆主体的主体电阻部和形成于杆支承部的杆电阻部的电阻值变化来对悬臂的移位进行检测。此时,杆电阻部被划分部划分为第一电阻部和第二电阻部。而且,第一电阻部经由经由了主体电阻部的第一路径和经由了第二电阻部的第二路径的并联路径与检测电极电连接。
因此,移位检测部基于第一路径的电阻值变化和第二路径的电阻值变化来对悬臂的移位进行检测。
可是,悬臂以在单臂状态下支撑杆主体的多个杆支承部为中心进行弯曲变形,因此,多个杆支承部与杆主体相比积极地进行移位。因此,较大地有助于灵敏度的应力感测部位为杆支承部中的第一电阻部和第二电阻部。与此相对地,杆主体中的主体电阻部为向灵敏度的有助度(贡献度)小的应力感测部位。
因此,在通过划分部将杆电阻部划分为第一电阻部和第二电阻部之后,将第一电阻部经由第一路径和第二路径的并联路径与检测电极电连接,由此,能够使向灵敏度的贡献度小的主体电阻部的影响尽可能地小并积极地利用较大地有助于灵敏度的第二电阻部。
也就是说,通过构成并联路径,从而降低检测电极间的电阻,能够相对于在检测电极间的总电阻而提高第一电阻部的电阻比率,因此,能够提高灵敏度。
因此,能够高灵敏度地对悬臂的移位进行检测。由此,能够做成能够提高传感器灵敏度并且能够高精度地进行压力变动的检测的高性能的压力传感器。其结果是,即使为例如1Hz以下的低频带的压力变动,也能够高灵敏度地进行检测,能够降低能够检测的下限频率。
(2)所述划分部被分别形成于相邻的所述杆支承部,相邻的所述杆支承部的所述第一电阻部彼此在通过所述第一路径和所述第二路径的并联路径彼此电连接的状态下与所述检测电极电连接也可,所述第一路径经由了所述主体电阻部,所述第二路径经由了所述第二电阻部和所述悬臂的基端部侧。
在该情况下,移位检测部基于第一路径的电阻值变化(一个杆支承部的第一电阻部、主体电阻部、以及另一个杆支承部的第一电阻部的电阻值变化)和第二路径的电阻值变化(一个杆支承部的第一电阻部和第二电阻部以及另一个杆支承部的第一电阻部和第二电阻部的电阻值变化)来对悬臂的移位进行检测。
像这样,通过第一路径和第二路径这2个并联路径将相邻的杆支承部的第一电阻部彼此电连接,由此,能够使向灵敏度的贡献度小的主体电阻部的影响尽可能地小并积极地利用较大地有助于灵敏度的第二电阻部。也就是说,通过像这样构成并联路径,从而降低检测电极间的电阻,能够相对于在检测电极间的总电阻而提高第一电阻部的电阻比率,因此,能够提高灵敏度。
特别地,通过第一路径和第二路径的并联路径将相邻的杆支承部的第一电阻部彼此电连接,因此,能够利用这些两个路径的设计面向灵敏度提高来选择多种手法。
例如,通过利用第二路径侧的设计来使与检测电极串联连接的第一电阻部的影响尽可能地大,从而相对于在检测电极间的总电阻而提高第一电阻部的电阻比率,由此,能够提高灵敏度。或者,通过利用第一路径侧的设计来提高主体电阻部的电阻值,从而使较大地有助于灵敏度的第二电阻部的影响更大,使将第一电阻部彼此电连接的并联路径部分的灵敏度变高,其结果是,能够提高检测电极间的整体的灵敏度。
像这样,能够面向灵敏度提高来选择多种手法,因此,能够提高设计的自由度,能够做成容易用于各种用途的压力传感器。
(3)所述划分部也可以划分所述第一电阻部和所述第二电阻部,以使沿着所述杆支承部的支承宽度的所述第一电阻部的第一宽度与沿着所述杆支承部的支承宽度的所述第二电阻部的第二宽度相比为宽度窄。
在该情况下,能够使第一电阻部的电阻值比第二电阻部的电阻值大,因此,能够相对于在检测电极间的总电阻而进一步提高与检测电极串联连接的第一电阻部的电阻比率。因此,能够更加提高传感器灵敏度。
(4)所述划分部为在所述杆电阻部形成为槽状的划分槽也可。
在该情况下,在形成例如杆电阻部之后,通过槽加工等形成划分槽,由此,能够在可靠地电切断的状态下容易地形成第一电阻部和第二电阻部。因此,容易更高效率地制造压力传感器。
(5)在所述第二电阻部形成有电阻率比所述第一电阻部小的导体也可。
在该情况下,能够使第二电阻部的电阻值比第一电阻部的电阻值小,因此,能够使第一电阻部的电阻值相对地变大,相对于在检测电极间的总电阻而进一步提高第一电阻部的电阻比率。因此,能够进一步提高传感器灵敏度。
(6)在所述主体电阻部形成有使该主体电阻部的电阻增大的电阻增大部也可。
在该情况下,能够使杆主体中的主体电阻部的电阻值变大,因此,与第一路径相比能够更优先利用第二路径,能够使较大地有助于灵敏度的第二电阻部的影响更大。由此,能够使例如将第一电阻部彼此电连接的并联路径部分的灵敏度变高,能够提高检测电极间的整体的灵敏度。其结果是,能够进一步提高传感器灵敏度。
(7)所述电阻增大部为在所述主体电阻部形成为槽状并且被形成为使在所述主体电阻部中流动的电流的输电距离增大的槽部也可。
在该情况下,能够增大在前述主体电阻部中流动的电流的输电距离,因此,能够使主体电阻部的电阻值相应地变大。此外,在形成例如主体电阻部之后,能够通过槽加工等来容易地形成槽部,因此,容易提高压力传感器的制造效率。
(8)所述电阻增大部为在所述主体电阻部形成为槽状并且被形成为对在所述主体电阻部中流动的电流的流动进行妨碍的槽部也可。
在该情况下,能够对在前述主体电阻部中流动的电流的流动进行妨碍,因此,能够使主体电阻部的电阻值相应地变大。此外,在形成例如主体电阻部之后,能够通过槽加工等来容易地形成槽部,因此,容易提高压力传感器的制造效率。
(9)所述电阻增大部为绝缘层也可。
在该情况下,不需要对主体电阻部通过例如机械的加工来实施电阻增大用的槽加工或孔加工,只要利用半导体制造技术等来形成绝缘层即可,因此,能够防止由于机械的加工造成的悬臂的刚性降低,容易为更高品质的压力传感器。此外,由于不需要机械的加工,所以能够提高压力传感器的制造效率。
(10)在所述悬臂的基端部侧设置有:在相邻的所述杆支承部之间形成的基端电阻部、以及对所述基端电阻部的电阻进行调整的电阻调整部也可。
在该情况下,能够调整基端电阻部的电阻(电阻值),因此,能够调整较大地有助于灵敏度的第二电阻部的电阻比率。因此,例如以使与检测电极串联电连接的第一电阻部的影响变大的方式进行调整,能够提高第一电阻部相对于在检测电极间的总电阻的电阻比率来提高传感器灵敏度。或者,以使第二电阻部32b的影响变大的方式进行调整,也能够提高第二路径整体的灵敏度来提高检测电极间的整体的灵敏度。
像这样,能够对在例如通过第一路径和第二路径这2个并联路径彼此电连接的第一电阻部彼此间的整体的电阻值进行调整。因此,能够不仅进行灵敏度调整而且进行针对例如移位检测部所具有的电桥电路的平衡调整等。
(11)具备参考部,所述参考部被配置为向所述传感器主体的外部露出,并且,形成有参考电阻部,所述移位检测部基于所述主体电阻部和所述杆电阻部的电阻值变化与所述参考电阻部的电阻值变化的差分来对所述悬臂的移位进行检测也可。
在该情况下,能够将起因于温度变化等环境变化或振动等干扰的灵敏度变动抵消,能够更高精度地进行压力变动的检测。
发明效果
根据本发明的压力传感器,能够高精度地进行压力变动的检测,并且,能够高灵敏度地检测压力变动。
附图说明
图1是示出本发明的第一实施方式的图,并且,是压力传感器的平面图。
图2是沿着图1所示的A-A线的压力传感器的剖面图。
图3是沿着图1所示的B-B线的压力传感器的剖面图。
图4是图1所示的压力传感器中的各电阻的连接电路结构图。
图5是图1所示的检测电路的结构图。
图6是示出图1所示的压力传感器的输出信号的一个例子的图,并且,是示出外气压与内气压的关系以及与该关系对应的传感器输出的图。
图7A是示出图1所示的压力传感器的工作的一个例子的图,并且,是示出外气压和内气压相同的状态下的压力传感器的状态的图。
图7B是示出图1所示的压力传感器的工作的一个例子的图,并且,是示出外气压比内气压上升时的压力传感器的状态的图。
图7C是示出图1所示的压力传感器的工作的一个例子的图,并且,是示出外气压和内气压为平衡状态时的压力传感器的状态的图。
图8是示出本发明的第二实施方式的图,并且,是压力传感器的平面图。
图9是示出本发明的第三实施方式的图,并且,是压力传感器的平面图。
图10是沿着图9所示的C-C线的压力传感器的剖面图。
图11是示出本发明的第四实施方式的图,并且,是压力传感器的平面图。
图12是示出本发明的第四实施方式的变形例的压力传感器的平面图。
图13是示出本发明的第四实施方式的另一变形例的压力传感器的平面图。
图14是示出本发明的第四实施方式的又一变形例的压力传感器的平面图。
图15是示出本发明的第五实施方式的图,并且,是压力传感器的平面图。
图16是沿着图15所示的D-D线的压力传感器的剖面图。
图17是图15所示的检测电路的结构图。
图18是示出本发明的第六实施方式的图,并且,是压力传感器的平面图。
图19是图18所示的压力传感器中的各电阻的连接电路结构图。
图20是示出本发明的第七实施方式的图,并且,是压力传感器的平面图。
图21是示出本发明的第八实施方式的图,并且,是压力传感器的平面图。
图22是图21所示的压力传感器中的各电阻的连接电路结构图。
图23是示出本发明的第九实施方式的图,并且,是压力传感器的平面图。
图24是图23所示的压力传感器中的各电阻的连接电路结构图。
具体实施方式
(第一实施方式)
以下,参照附图来对本发明的压力传感器的第一实施方式进行说明。
如图1~3所示,本实施方式的压力传感器1为对规定的频带的压力变动进行检测的传感器,被配置于压力传递介质(例如空气等气体)所存在的空间等来使用。
压力传感器1具备:利用例如SOI基板5来形成的具有长方体状的外形的传感器主体2、使顶端部3a为自由端并且单臂支承基端部3b的悬臂3、以及对悬臂3的移位(弯曲移位)进行检测的移位检测部4。
再有,在本实施方式中,将压力传感器1的沿着厚度方向的悬臂3侧叫做上方,将其相反的一侧叫做下方,在压力传感器1的平面视中将纵向(长尺寸方向)称为L1(以下为纵向L1),在压力传感器1的平面视中将与纵向L1正交的横向(短尺寸方向)称为L2(以下为横向L2)。
此外,SOI基板5为将硅支承层5a、硅氧化膜等具有电绝缘性的氧化层5b和硅活性层5c热贴合后的基板。
传感器主体2由例如SOI基板5中的硅支承层5a形成。具体地,传感器主体2被形成为具有底壁部2a和周壁部2b并且向上方开口的中空的有底筒状。传感器主体2的内部空间作为空腔(cavity)(空气室)10发挥作用,向上方开口的部分作为将空腔10的内部和外部连通的连通开口11发挥作用。
氧化层5b在传感器主体2的周壁部2b的开口端缘上遍及整个圆周(wholecircumference)形成为环状。硅活性层5c被形成在氧化层5b上以使从上方堵住传感器主体2。在该硅活性层5c形成有在厚度方向上贯通该硅活性层5c的平面视コ形状(C形状)的缝隙12。由此,在硅活性层5c形成有环状的框部13和悬臂3。
上述缝隙12被形成于在平面视中位于连通开口11的内侧的区域内(与空腔10的内部连通的区域内),其缝隙宽度G为例如几百nm~几十μm的微小宽度。
悬臂3为基端部3b经由框部13与传感器主体2中的周壁部2b的开口端的内侧整体地连接并且使顶端部3a为自由端的悬臂梁构造,被配置为覆盖连通开口11。
再有,框部13在氧化层5b上遍及整个圆周形成为环状,并且,与周壁部2b相比向悬臂3侧突出,以使一部分覆盖连通开口11。由此,框部13的一部分覆盖连通开口11。
对悬臂3详细地进行说明。
悬臂3具备杆(lever)主体20、以及以单臂状态支承该杆主体20的2个杆支承部21A、21B。而且,悬臂3以基端部3b为中心根据空腔10的内部与外部的压力差(即,由能够经由缝隙12在空腔10的内部与外部之间流通的压力传递介质造成的压力的差)进行弯曲变形。
在悬臂3的基端部3b形成有在厚度方向上贯通该悬臂3的平面视コ形状(C形状)的辅助缝隙22。该辅助缝隙22在悬臂3的基端部3b中被配置在压力传感器1的横向L2的中央部。由此,悬臂3为以基端部3b为中心容易进行弯曲变形的构造。
2个杆支承部21A、21B被配置为夹着辅助缝隙22在横向L2上排列,将杆主体20与框部13连接,并且,以单臂状态支承杆主体20。因此,悬臂3以这些杆支承部21A、21B为中心进行弯曲变形。
再有,2个杆支承部21A、21B的沿着横向L2的支承宽度相等。因此,在悬臂3进行弯曲变形时,作用于一个杆支承部21A的每单位面积的应力与作用于另一个杆支承部21B的每单位面积的应力相等。
在形成有上述的悬臂3和框部13的硅活性层5c遍及硅活性层5c的整个表面形成有压电电阻(电阻元件)30。该压电电阻30通过利用离子注入法或扩散法等各种方法掺杂(doping)例如磷等掺杂剂(杂质)来形成。
压电电阻30之中形成于杆主体20的部分作为电阻值根据杆主体20的弯曲量发生变化的主体电阻部31发挥作用。此外,压电电阻30之中形成于杆支承部21A、21B的部分作为电阻值根据杆支承部21A、21B的弯曲量发生变化的杆电阻部32发挥作用。进而,压电电阻30之中形成在悬臂3的基端部3b侧即2个杆支承部21A、21B之间的部分作为基端电阻部33发挥作用。
进而,在压电电阻30的上表面形成有由电阻率比压电电阻30小的导电性材料(例如AU等)构成的检测电极35。该检测电极35在平面视中被形成为包围悬臂3的框状,被配置在框部13的上方。
再有,优选的是,在压电电阻30和检测电极35的上表面包覆未图示的绝缘膜来作为保护膜,由此,防止与外部的电接触。
在杆支承部21A、21B形成有将上述杆电阻部32划分为第一电阻部32a和第二电阻部32b并且将这些第一电阻部32a与第二电阻部32b电切断的划分槽(划分部)40。
在此,对形成于一个杆支承部21A的划分槽40详细地进行说明。
划分槽40被配置于杆支承部21A中的横向L2的中央部分,被形成为沿着纵向L1延伸的直线状。此时,划分槽40被形成为从杆支承部21A中的纵向L1的中间部朝向悬臂3的基端部3b呈直线状地延伸,并且,到达到传感器主体2的侧方以使在横向L2上分割检测电极35。
由于像这样形成划分槽40,所以,杆电阻部32在横向L2上被划分而被电切断为上述第一电阻部32a以及位于与第一电阻部32a相比靠另一个杆支承部21B的上述第二电阻部32b。
此外,在杆支承部21A中的横向L2的中央部分配置有划分槽40,因此,沿着横向L2的第一电阻部32a的第一宽度W1和沿着横向L2的第二电阻部32b的第二宽度W2为相等的尺寸。
再有,在图示的例子中,划分槽40为到达氧化层5b的深度。但是,并不限于该情况,例如在厚度方向上贯通悬臂3也可。总之,优选的是,形成划分槽40直到至少到达氧化层5b的深度。进而,划分槽40与杆支承部21A中的纵向L1的中间部相比还朝向杆主体20侧延伸也可。
关于另一个杆支承部21B,也与上述同样地形成有划分槽40。因此,另一个杆支承部21B中的杆电阻部32通过划分槽40被电切断为第一电阻部32a以及位于与第一电阻部32a相比靠一个杆支承部21A的第二电阻部32b。
可是,形成于2个杆支承部21A、21B的划分槽40被形成为到达到传感器主体2的侧方以使如上述那样分别在横向L2上分割检测电极35。因此,检测电极35以夹着这些划分槽40的方式在横向L2上被电切断。
检测电极35之中位于一个杆支承部21A中的第一电阻部32a侧的部分作为串联地电连接于第一电阻部32a的第一检测电极35A发挥作用。此外,检测电极35之中位于另一个杆支承部21B中的第一电阻部32a侧的部分作为串联地电连接于第一电阻部32a的第二检测电极35B发挥作用。
此外,在框部13中,在位于悬臂3的顶端部3a侧的部分形成有将第一检测电极35A与第二检测电极35B电切断的电极槽41。该电极槽41被形成为遍及缝隙12与传感器主体2的侧方之间沿着纵向L1延伸的直线状,为例如到达氧化层5b的深度。
基于主体电阻部31和杆电阻部32的电阻值变化来对悬臂3的移位进行检测的检测电路50连接于像这样电切断后的第一检测电极35A和第二检测电极35B。
由此,当通过检测电路50向第一检测电极35A和第二检测电极35B间施加规定电压时,起因于该电压施加的电流从第一检测电极35A经由一个杆支承部21A的第一电阻部32a和另一个杆支承部21B的第一电阻部32a流向第二检测电极35B。
因此,检测电路50能够将在第一检测电极35A和第二检测电极35B间的整体的电阻值R的变化取出为根据悬臂3的移位(伴随着弯曲变形的移位)发生变化的电输出信号(传感器信号)。因此,能够基于该输出信号来对悬臂3的移位进行检测,能够对压力变动进行检测。
因此,上述的检测电极35、主体电阻部31、杆电阻部32和检测电路50作为移位检测部4发挥作用,所述移位检测部4基于在第一检测电极35A和第二检测电极35B间的电阻值R的电阻值变化来对悬臂3的移位进行检测。
特别地,2个杆支承部21A、21B中的杆电阻部32分别被划分为第一电阻部32a和第二电阻部32b。
因此,如图4所示,2个杆支承部21A、21B的第一电阻部32a彼此利用经由了主体电阻部31的第一路径S1与经由了第二电阻部32b和基端电阻部33的第二路径S2的并联路径来彼此电连接。
因此,在第一检测电极35A和第二检测电极35B间的上述电阻值R由下述的式1表示。
再有,当着眼于一个杆支承部21A中的第一电阻部32a时,也为经由第一路径S1和第二路径S2的并联路径电连接于第一检测电极35A与第二检测电极35B之间的状态。关于另一个杆支承部21B中的第一电阻部32a也是同样的。
[数式1]
。
在式1中,R1示出一个杆支承部21A中的第一电阻部32a的电阻值。R2示出一个杆支承部21A中的第二电阻部32b的电阻值。R3示出另一个杆支承部21B中的第二电阻部32b的电阻值。R4示出另一个杆支承部21B中的第一电阻部32a的电阻值。R5示出主体电阻部31的电阻值。R6示出基端电阻部33的电阻值。
再有,杆支承部21A、21B中的第一电阻部32a与第一检测电极35A和第二检测电极35B串联连接,因此,根据式1可知,当电阻值(R1、R4)发生变化时,容易对整体的电阻值R的变化较大地造成影响。
上述检测电路50如图5所示那样具备:电桥电路(bridge circuit)(惠斯登电桥电路(Wheatstone bridge circuit))51、基准电压产生电路52、以及工作放大电路53。
电桥电路51将使悬臂3整体的传感器电阻55和第一固定电阻56串联连接的分支边以及使第二固定电阻57和第三固定电阻58串联连接的分支边与基准电压产生电路52并联连接。
再有,传感器电阻55的电阻值为上述的电阻值R。各固定电阻56、57、58的电阻值分别为电阻值Rb、Rc、Rd。
在电桥电路51中,传感器电阻55与第一固定电阻56的连接点(中点电压E1)连接于工作放大电路53的反相输入端子(-端子),第二固定电阻57与第三固定电阻58的连接点(中点电压E2)连接于工作放大电路53的非反相输入端子(+端子)。
基准电压产生电路52对电桥电路51施加规定的基准电压Vcc。工作放大电路53对中点电压E1与中点电压E2之间的电位差进行检测,使用规定放大率将该电位差放大并输出。该电压差为与电阻值R的变化对应的值即基于悬臂3的移位的值。
(压力传感器的工作)
接着,对利用上述的压力传感器1来对压力变动进行检测的情况进行说明。
首先,在如图6所示的时刻t1以前的期间A那样空腔10的外部的压力(以下,称为外气压Pout)与空腔10的内部的压力(以下,称为内气压Pin)的压力差为零的情况下,如图7A所示那样,悬臂3不会弯曲变形。由此,从检测电路50输出的输出信号(传感器信号)为规定值(例如零)。
然后,当如图6所示的时刻t1以后的期间B那样例如外气压Pout呈台阶状地上升时,在空腔10的外部与内部之间产生压力差,因此,悬臂3如图7B所示那样朝向空腔10的内部弯曲变形。
于是,根据悬臂3的弯曲变形,在形成于杆主体20的主体电阻部31和形成于杆支承部21A、21B的杆电阻部32产生变形,由此,整体的电阻值R发生变化,因此,如图6所示那样输出信号增大。
进而,在外气压Pout的上升以后,压力传递介质经由缝隙12从空腔10的外部向内部流动,因此,如图6所示那样,内气压Pin与时间的经过一起以比外气压Pout晚同时并且比外气压Pout的变动缓和的响应上升。
由此,内气压Pin逐渐接近外气压Pout,因此,空腔10的外部与内部的压力开始变为均衡状态,悬臂3的弯曲逐渐变小,如图6所示那样,输出信号逐渐降低。
然后,当内气压Pin与外气压Pout相等时,如图7C所示那样,悬臂3的弯曲变形被解除而恢复到原本的状态,如图6所示的时刻t2以后的期间C那样,输出信号再次为规定值(例如零)。
像这样,通过移位检测部4对基于悬臂3的移位的输出信号的变动进行监控,由此,能够对压力变动进行检测。
特别地,能够利用SOI基板5的硅活性层5c来通过半导体工艺技术来形成悬臂3,因此,与以往的压电元件相比容易薄型化(例如几十~几百nm)。因此,能够高精度地进行微小的压力变动的检测。
进而,在本实施方式的压力传感器1中,如图4所示那样,2个杆支承部21A、21B的第一电阻部32a彼此利用第一路径S1和第二路径S2这2个并联路径来彼此电连接。
因此,移位检测部4基于第一路径S1的电阻值变化(式1中的R1、R4、R5的电阻值变化)和第二路径S2的电阻值变化(式1中的R1、R2、R3、R4、R6的电阻值变化)来对悬臂3的移位进行检测。
可是,悬臂3以2个杆支承部21A、21B为中心进行弯曲变形,因此,这些2个杆支承部21A、21B与杆主体20相比积极地进行移位。因此,较大地有助于灵敏度的应力感测部位为杆支承部21A、21B中的第一电阻部32a和第二电阻部32b。与此相对地,杆主体20中的主体电阻部31为向灵敏度的有助度(贡献度)小的应力感测部位。
再有,悬臂3的基端部3b更难以进行弯曲变形,因此,基端电阻部33为向灵敏度的有助度(贡献度)更小的应力感测部位。
因此,利用第一路径S1和第二路径S2这2个并联路径将2个杆支承部21A、21B的第一电阻部32a彼此电连接,由此,使向灵敏度的贡献度低的主体电阻部31的影响尽可能地小,并且,能够积极地利用对灵敏度较大地做出贡献的第二电阻部32b。
也就是说,能够相对于在第一检测电极35A和第二检测电极35B间的总电阻(电阻值R)而提高第一电阻部32a(电阻值R1、R4)的电阻比率来提高两个检测电极35A、35B间的灵敏度。或者,使第二电阻部32b(电阻值R2、R3)的影响变大,由此,能够提高将第一电阻部32a彼此电连接的并联路径部分的灵敏度而结果是提高两个检测电极35A、35B间的灵敏度。
因此,能够提高灵敏度即电阻变化率ΔR/R(ΔR为电阻变化量),能够高灵敏度地对悬臂3的移位进行检测。由此,能够做成能够提高传感器灵敏度来能够高精度地进行压力变动的检测的高性能的压力传感器1。
其结果是,即使为例如1Hz以下的低频带的压力变动,也能够高灵敏度地进行检测,能够降低能够检测的下限频率。
进而,利用第一路径S1和第二路径S2这2个并联路径将2个杆支承部21A、21B的第一电阻部32a彼此电连接,因此,能够利用这些两个路径S1、S2的设计面向灵敏度提高来选择多种手法。
例如,通过利用第二路径S2侧的设计来使与第一检测电极35A和第二检测电极35B串联连接的第一电阻部32a的影响尽可能地大,从而相对于在两个检测电极35A、35B间的总电阻(电阻值R)而提高第一电阻部32a的电阻比率,由此,能够提高灵敏度。
或者,通过利用第一路径S1侧的设计来提高主体电阻部31的电阻值(R5),从而使较大地有助于灵敏度的第二电阻部32b的影响更大,使将第一电阻部32a彼此电连接的并联路径部分的灵敏度变高。由此,能够提高两个检测电极35A、35B间的整体的灵敏度。
像这样,能够面向灵敏度提高来选择多种手法,因此,能够提高设计的自由度,能够做成容易用于各种用途的压力传感器1。
根据以上的情况,根据本实施方式的压力传感器1,能够为高性能的传感器,所述高性能的传感器能够高精度地进行压力变动的检测并且能够降低能够检测的下限频率且能够高灵敏度地对低频带的压力变动进行检测。
而且,本实施方式的压力传感器1能够使上述的作用效果起作用,因此,能够应用于以下的各种用途。
例如,能够应用于汽车用导航装置。在该情况下,能够利用例如压力传感器1来对基于高低差的气压差进行检测,因此,能够正确地判别高架道路和高架下道路并反映到导航结果中。
此外,也能够应用于便携式用导航装置。在该情况下,能够利用例如压力传感器1来对基于高低差的气压差进行检测,因此,能够正确地判别用户位于建筑物内的哪层并反映到导航结果中。
进而,能够对室内的气压变化进行检测,因此,也能够应用于例如建筑物或汽车的防盗装置。特别地,即使为1Hz以下的频带的压力变动,也能够高灵敏度地进行检测,因此,即使为基于门或拉门的开关等的压力变动,也能够进行检测,对于防盗装置等的应用是优选的。
(第二实施方式)
接着,参照附图来对本发明的第二实施方式进行说明。再有,在该第二实施方式中,对与第一实施方式中的结构要素相同的部分标注相同的附图标记并省略其说明。
如图8所示那样,在本实施方式的压力传感器60中,划分槽40划分第一电阻部32a和第二电阻部32b,以使第一电阻部32a的第一宽度W1与第二电阻部32b的第二宽度W2相比为宽度窄。
根据像这样构成的压力传感器60,能够使第一电阻部32a的电阻值(R1、R4)比第二电阻部32b的电阻值(R2、R3)大,因此,能够相对于在第一检测电极35A和第二检测电极35B间的总电阻(电阻值R)而进一步提高与第一检测电极35A和第二检测电极35B串联连接的第一电阻部32a的电阻比率。
因此,能够更加提高传感器灵敏度,并且,能够谋求低功耗化。
(第三实施方式)
接着,参照附图来对本发明的第三实施方式进行说明。再有,在该第三实施方式中,对与第一实施方式中的结构要素相同的部分标注相同的附图标记并省略其说明。
如图9和图10所示那样,在本实施方式的压力传感器70中,在第二电阻部32b上形成有电阻率比第一电阻部32a小的导体71。在图示的例子中,导体71为从电阻率比压电电阻30小的检测电极35向第二电阻部32b上延伸的导体图案。
但是,并不限定于该情况,使用与检测电极35不同的材料来形成导体71也可。
根据像这样构成的压力传感器70,能够使第二电阻部32b的电阻值(R2、R3)比第一电阻部32a的电阻值(R1、R4)小,因此,能够使第一电阻部32a的电阻值(R1、R4)相对地变大。
因此,能够相对于在第一检测电极35A和第二检测电极35B间的总电阻(电阻值R)而进一步提高与这些第一检测电极35A和第二检测电极35B串联连接的第一电阻部32a的电阻比率。因此,能够更加提高传感器灵敏度。
(第四实施方式)
接着,参照附图来对本发明的第四实施方式进行说明。再有,在该第四实施方式中,对与第一实施方式中的结构要素相同的部分标注相同的附图标记并省略其说明。
如图11所示那样,在本实施方式的压力传感器80中,在形成于杆主体20的主体电阻部31形成有使该主体电阻部31的电阻增大的槽部(电阻增大部)81。
槽部81被配置于杆主体20中的横向L2的中央部,被形成为沿着纵向L1延伸的直线状。此时,槽部81的一个端部连接于辅助缝隙22,槽部81的另一个端部相对于缝隙12分离。
因此,在主体电阻部31中流动的电流如图11所示的箭头那样以绕过槽部81的方式流动,因此,距离相应地变长。因此,能够使主体电阻部31的电阻值(R5)进一步变大。
再有,槽部81例如以到达氧化层5b的程度的深度来形成。但是,并不限于该情况,以贯通杆主体20的方式形成槽部81也可。
根据像这样构成的压力传感器80,能够使主体电阻部31的电阻值(R5)更大,因此,与第一路径S1相比能够更优先利用第二路径S2,能够使较大地有助于灵敏度的第二电阻部32b的影响更大。
由此,能够使将第一电阻部32a彼此电连接的并联路径部分的灵敏度变高,能够提高第一检测电极35A和第二检测电极35B间的灵敏度。其结果是,能够更加提高传感器灵敏度,并且,能够谋求低功耗化。
再有,槽部81的数量或形成位置并不限定于上述的情况。例如,如图12所示那样在横向L2上空开间隔平行地配置2个槽部81也可。
在图示的例子中,2个槽部81的两个端部被配置为相对于辅助缝隙22和缝隙12的哪一个都分离。即使在该情况下,2个槽部81也妨碍在主体电阻部31中流动的电流的流动(图12所示的箭头),因此,能够使主体电阻部31的电阻值(R5)更大。因此,能够使同样的作用效果起作用。
进而,作为使主体电阻部31的电阻增大的手段,并不限于如上述的槽部81那样需要机械的加工的部分。
例如,如图13所示那样,在主体电阻部31设置成为绝缘层(电绝缘区域)的非掺杂部(电阻增大部)82也可。再有,为了容易观察附图,对非掺杂部82施加阴影线(hatching)。
在图示的例子中,非掺杂部82被形成为在横向L2上具有长轴的平面视椭圆状,并且,沿着横向L2的长度被形成为比悬臂3的宽度长。此外,非掺杂部82被配置于杆主体20中的纵向L1的中央部分。
由此,在主体电阻部31中流动的电流如图13所示的箭头那样以穿过辅助缝隙22与非掺杂部82之间的狭小部分的方式流动。
因此,即使为该情况,也能够利用非掺杂部82来妨碍在主体电阻部31中流动的电流的流动,因此,能够使主体电阻部31的电阻值(R5)更大,能够使同样的作用效果起作用。
特别地,在该情况下,不需要如槽部81那样进行机械的加工,在形成例如压电电阻30时,能够通过仅选择并区分掺杂的区域和不掺杂的区域的简便的作业来形成非掺杂部82,因此,能够高效率地制造压力传感器80。进而,不需要机械的加工,因此,能够防止悬臂3的刚性降低,容易为更高品质的压力传感器80。
再有,非掺杂部82的形状并不限定于上述的情况,例如如图14所示那样形成为与辅助缝隙22相接也可。
在该情况下,在主体电阻部31中流动的电流如图14所示的箭头那样以绕过非掺杂部82的方式流动,因此,能够使距离相应地变长。因此,能够同样地使主体电阻部31的电阻值(R5)更大。
(第五实施方式)
接着,参照附图来对本发明的第五实施方式进行说明。再有,在该第五实施方式中,对与第一实施方式中的结构要素相同的部分标注相同的附图标记并省略其说明。
如图15和图16所示那样,本实施方式的压力传感器90除了第一实施方式中的压力传感器1之外还具备参考(reference)用传感器91。
利用例如与压力传感器1共同的SOI基板5来与压力传感器1整体地形成参考用传感器91。再有,参考用传感器91以与压力传感器1大致相同的外形形状来形成,并且,被形成为与压力传感器1在纵向L1上相连。而且,在图示的例子中,压力传感器1和参考用传感器91被形成为相对于沿着横向L2的假想面M对称配置。
但是,并不限于该情况,也可以自由地变更压力传感器1和参考用传感器91的配置关系。
压力传感器1具有空腔10,与此相对地,参考用传感器91不具有空腔10。但是,虽然不具有空腔10的方面不同,但是,参考用传感器91同样地具有空腔10以外的压力传感器1的各结构构件。
即,在参考用传感器91中的硅活性层5c和氧化层5b同样地形成有缝隙12、辅助缝隙22和检测电极35,并且,形成有与压力传感器1的压电电阻30相同的参考用的压电电阻(参考电阻部)92。
由此,参考用传感器91具有形成有压电电阻92的参考部93。
参考部93利用缝隙12和辅助缝隙22而在平面视中具有与压力传感器1的悬臂3同样的外形形状。但是,参考用传感器91不具有空腔10,因此,参考部93不是杆而是硅支承层5a、氧化层5b和硅活性层5c整体化后的构造。再有,参考部93为上表面向外部露出的状态,因此,受到例如温度等周围环境的影响。
此外,在该参考部93中,与悬臂3同样地形成有划分槽40,由此,同样地具备压力传感器1所具有的各电阻部(第一电阻部32a、第二电阻部32b、基端电阻部33、主体电阻部31)。
由于如上述那样构成,所以,根据本实施方式的压力传感器90,取得压力传感器1的传感器输出与参考用传感器91的传感器输出的差分,由此,能够消除温度等周围环境的影响,能够仅得到起因于外电压Pout(外部压力)的变动的输出。
具体地,本实施方式的移位检测部4具备检测电路95,所述检测电路95具备图17所示的电桥电路96。
电桥电路96将使压力传感器1整体的传感器电阻55和参考用传感器91整体的传感器电阻97串联连接的分支边以及使第二固定电阻57和第三固定电阻58串联连接的分支边与基准电压产生电路52并联连接。
再有,传感器电阻97的电阻值与悬臂3同样地为电阻值R。
电桥电路96具有如上述那样将压力传感器1和参考用传感器91串联连接的电路部分,因此,该电路中的中点电压E1为与压力传感器1中的传感器电阻55的电阻值和参考用传感器91中的传感器电阻97的电阻值的差分对应的电压。
工作放大电路53输出中点电压E1与中点电压E2之间的电位差,但是,中点电压E2的电压由于由固定电阻决定所以为固定电压。
因此,中电电压E1的变动量为中点电压E1与中点电压E2之间的电位差而出现,因此,能够基于来自工作放大电路53的输出来高精度地对温度等周围环境的影响被消除后的外气压Pout的变动进行检测。因此,能够更高精度地对期望的频带的压力变动进行检测。
(第六实施方式)
接着,参照附图来对本发明的第六实施方式进行说明。再有,在该第六实施方式中,对与第一实施方式中的结构要素相同的部分标注相同的附图标记并省略其说明。
如图18所示那样,在本实施方式的压力传感器100中,仅在一个杆支承部21A形成有划分槽40,在另一个杆支承部21B不形成划分槽40。由此,一个杆支承部21A和另一个杆支承部21B不是共同的构造,为非对称的构造。
由于在一个杆支承部21A形成有划分槽40,所以,通过划分槽40将杆电阻部32划分为与第一检测电极35A串联电连接的第一电阻部32a以及位于靠另一个杆支承部21B的第二电阻部32b。
与此相对地,由于在另一个杆支承部21B不形成划分槽40,所以,杆电阻部32的整体电连接于第二检测电极35B。
再有,由于在另一个杆支承部21B不形成划分槽40,所以,一个杆支承部21A中的第二电阻部32b为电连接于第二检测电极35B的状态。
因此,当着眼于一个杆支承部21A中的第一电阻部32a时,该第一电阻部32a经由第一路径S1和第二路径S2的并联路径电连接于第一检测电极35A和第二检测电极35B之间,所述第一路径S1经由了主体电阻部31和另一个杆支承部21B中的杆电阻部32,所述第二路径S2经由了一个杆支承部21A中的第二电阻部32b。
因此,在第一检测电极35A和第二检测电极35B间的整体的电阻值R由下述的式2表示。再有,在式2中,R11示出另一个杆支承部21B中的杆电阻部32整体的电阻值。
[数式2]
。
即使为像这样构成的压力传感器100,也能够与第一实施方式同样地提高检测电极35间的灵敏度,能够使同样的作用效果起作用。
特别地,由于在另一个杆支承部21B不形成划分槽40,所以能够相应地提高杆支承部21B的刚性,能够使悬臂3遍及长期更稳定地弯曲变形。因此,能够进一步提高压力传感器100的工作的可靠性。
进而,能够谋求在另一个杆支承部21B不形成划分槽40的量的结构的简化,并且,制造工艺变得容易。因此,能够牵涉到成品率的提高,而且,也牵涉到制造效率的提高。
(第七实施方式)
接着,参照附图来对本发明的第七实施方式进行说明。再有,在该第七实施方式中,对与第六实施方式中的结构要素相同的部分标注相同的附图标记并省略其说明。
如图20所示那样,在本实施方式的压力传感器110中,划分槽40划分第一电阻部32a和第二电阻部32b,以使一个杆支承部21A中的第一电阻部32a的第一宽度W1与第二电阻部32b的第二宽度W2相比为宽度窄。
根据像这样构成的压力传感器110,与第二实施方式同样地,能够使第一电阻部32a的电阻值(R1)比第二电阻部32b的电阻值(R2)大,因此,能够相对于在第一检测电极35A和第二检测电极35B间的总电阻(电阻值R)而进一步提高第一电阻部32a的电阻比率。
因此,能够使主体电阻部31(R5)的影响变小,能够更加提高传感器灵敏度。
(第八实施方式)
接着,参照附图来对本发明的第八实施方式进行说明。再有,在该第八实施方式中,对与第一实施方式中的结构要素相同的部分标注相同的附图标记并省略其说明。
如图21所示那样,本实施方式的压力传感器120除了2个杆支承部21A、21B之外还新具备1个杆支承部21C,具备合计3个的杆支承部21A、21B、21C。
新的杆支承部21C被配置于悬臂3中的横向L2的中央部。由此,该杆支承部21C被配置在杆支承部21A与杆支承部21B之间。
此外,辅助缝隙22形成有2个,分别配置在新的杆支承部21C与杆支承部21A之间以及新的杆支承部21C与杆支承部21B之间。由此,3个杆支承部21A、21B、21C被配置为以夹着辅助缝隙22的方式在横向L2上排列成一列。再有,3个杆支承部21A、21B、21C的沿着横向L2的支承宽度彼此相等。
在新的杆支承部21C与杆支承部21A、21B同样地形成有划分槽40。因此,新的杆支承部21C中的杆电阻部32被划分槽40划分为位于靠杆支承部21A的第三电阻部32c以及位于靠杆支承部21B的第四电阻部32d。
再有,形成于新的杆支承部21C的划分槽40被形成为到达到传感器主体2的侧方,以使在横向L2上分割检测电极35。因此,压电电阻30之中形成于杆支承部21A、21B之间的基端电阻部33被划分槽40划分为位于靠杆支承部21A的第一基端电阻部33a以及位于靠杆支承部21B的第二基端电阻部33b。
因此,杆支承部21A中的第二电阻部32b经由第一基端电阻部33a电连接于第三电阻部32c。同样地,杆支承部21B中的第二电阻部32b经由第二基端电阻部33b电连接于第四电阻部32d。
进而,本实施方式的主体电阻部31伴随着形成新的杆支承部21C而具备第一主体电阻部31a和第二主体电阻部31b。
第一主体电阻部31a将杆支承部21A中的第一电阻部32a与新的杆支承部21C中的第三电阻部32c电连接。第二主体电阻部31b将杆支承部21B中的第一电阻部32a与新的杆支承部21C中的第四电阻部32d电连接。
因此,本实施方式的压力传感器120如图22所示那样具备电路结构,所述电路结构将在杆支承部21A与新的杆支承部21C之间形成的并联电路和在杆支承部21B与新的杆支承部21C之间形成的并联电路串联连接。
也就是说,杆支承部21A、21B的第一电阻部32a彼此通过第一路径S1以及第二路径S2的并联路径来彼此电连接,所述第一路径S1经由了第一主体电阻部31a和第二主体电阻部31b,所述第二路径S2经由了杆支承部21A中的第二电阻部32b、第一基端电阻部33a、第三电阻部32c、第二基端电阻部33b、第四电阻部32d和杆支承部21B中的第二电阻部32b。
因此,在本实施方式中,在第一检测电极35A和第二检测电极35B间的整体的电阻值R由下述的式3表示。
[数式3]
。
再有,在式3中,R1~R4与第一实施方式相同。R5示出第一主体电阻部31a的电阻值。R6示出第一基端电阻部33a的电阻值。R7示出第三电阻部32c的电阻值。R8示出第四电阻部32d的电阻值。R9示出第二主体电阻部31b的电阻值。R10示出第二基端电阻部33b的电阻值。
根据像这样构成的压力传感器120,在相对于第一实施方式进行比较的情况下,为进一步追加了并联电路的电路结构,因此,能够使第一路径S1和第二路径S2的路径长度变长。因此,在不使传感器灵敏度降低的情况下容易谋求进一步的功耗化。
(第九实施方式)
接着,参照附图来对本发明的第九实施方式进行说明。再有,在该第九实施方式中,对与第一实施方式中的结构要素相同的部分标注相同的附图标记并省略其说明。
如图23和图24所示那样,本实施方式的压力传感器130具备对位于杆支承部21A、21B之间的基端电阻部33的电阻进行调整的调整膜(电阻调整部)131。
调整膜131被配置在悬臂3的基端部3b侧即杆支承部21A与杆支承部21B之间,成为检测电极35的一部分。该调整膜131为能够通过例如激光照射等对任意的区域进行微调(trimming)的膜。
当向第一检测电极35A与第二检测电极35B之间施加施加电压时,起因于电压施加的电流从杆支承部21A的第二电阻部32b经由作为压电电阻30的一部分的基端电阻部33和调整膜131流向杆支承部21B中的第二电阻部32b。
因此,通过对调整膜131进行微调,从而能够变更在基端电阻部33中流动的电流的流动容易度,结果是,能够调整基端电阻部33的电阻值(R6)。
因此,在本实施方式中,在第一检测电极35A和第二检测电极35B间的整体的电阻值R能够由下述的式4表示,能够使基端电阻部33的电阻值(R6)为可变。
[数式4]
。
再有,在图示的例子中,以在横向L2上空开间隔线状地微调调整膜131的4处的情况为例子。此外,在传感器主体2形成有沿着横向L2延伸的线状的连结槽132,以使将形成于杆支承部21A的划分槽40和形成于杆支承部21B的划分槽40相接。由此,能够将调整膜131的范围设定为期望的尺寸。但是,也可以不形成连结槽132。
根据像这样构成的压力传感器130,能够利用调整膜131来调整基端电阻部33的电阻值(R6),因此,能够调整较大地有助于灵敏度的第二电阻部32b的电阻比率。因此,例如以使与检测电极35串联电连接的第一电阻部32a的影响变大的方式进行调整,能够提高第一电阻部32a相对于在检测电极35间的总电阻(电阻值R)的电阻比率来提高传感器灵敏度。或者,以使第二电阻部32b的影响变大的方式进行调整,也能够提高第二路径S2整体的灵敏度来提高检测电极35间的整体的灵敏度。
因此,能够对在通过第一路径S1和第二路径S2的并联路径彼此电连接的第一电阻部32a彼此间的整体的电阻值R进行调整,能够不仅进行灵敏度调整而且进行针对例如移位检测部4所具有的电桥电路51的平衡调整等。
再有,预先变更压电电阻30之中相当于基端电阻部33的部分的掺杂浓度自身,即使为稍微对例如调整膜131进行微调的情况,也能够有效地进行电阻值(R6)的调整也可。由此,能够实质上扩大微调可能范围,容易在更广的范围中容易地进行电阻值调整。
再有,上述的实施方式出示为例子,不意图限定发明的范围。这些实施方式能够通过其他的各种方式来实施,能够在不偏离发明的主旨的范围内进行各种省略、替换、变更。
这些实施方式或其变形与被包含在发明的范围或主旨内同样地被包含在权利要求书所记载的发明和其均等的范围内。
再有,在上述各实施方式中,将具有2个杆支承部21A、21B的悬臂3举出为例子进行了说明,但是,杆支承部21A、21B的数量并不限定于2个,如第八实施方式那样具备3个也可,进而具备多个(例如4个或6个等)也可。
特别地,在具备4个以上的偶数个杆支承部的情况下,也能够构成为:在至少彼此相邻的杆支承部中,第一电阻部彼此通过第一路径和第二路径这2个并联路径来电连接。
产业上的可利用性
根据本发明,能够高精度地进行压力变动的检测,并且,能够高灵敏度地检测压力变动。因此,具有产业上的可利用性。
附图标记的说明
S1…第一路径
S2…第二路径
W1…第一宽度
W2…第二宽度
1、60、70、80、90、100、110、120、130…压力传感器
2…传感器主体
3…悬臂
4…移位检测部
10…空腔
11…连通开口
20…杆主体
21A、21B…杆支承部
31…主体电阻部
32…杆电阻部
32a…第一电阻部
32b…第二电阻部
33…基端电阻部
35…检测电极
40…划分槽(划分部)
71…导体
81…槽部(电阻增大部)
82…非掺杂部(电阻增大部)
92…压电电阻(参考用电阻部)
93…参考部
131…调整膜(电阻调整部)。
Claims (11)
1.一种压力传感器,其特征在于,具备:
中空的传感器主体,在内部形成有空腔,并且,形成有将所述空腔的内部与外部连通的连通开口;
悬臂,具有杆主体、和将所述杆主体与所述传感器主体连接并且以单臂状态支承所述杆主体的多个杆支承部,并且,被配置为覆盖所述连通开口,并且,根据所述空腔与所述传感器主体的外部的压力差进行弯曲变形;以及
移位检测部,具有形成于所述传感器主体的检测电极、形成于所述杆主体的主体电阻部和形成于所述杆支承部的杆电阻部,并且,基于所述主体电阻部和所述杆电阻部的电阻值变化来对所述悬臂的移位进行检测,
在所述杆支承部形成有划分部,所述划分部将所述杆电阻部划分为与所述检测电极串联电连接的第一电阻部和位于与该第一电阻部相比靠相邻的其他的所述杆支承部的第二电阻部,并且,将所述第一电阻部与所述第二电阻部电切断,
所述第一电阻部经由经由了所述主体电阻部的第一路径和经由了所述第二电阻部的第二路径的并联路径与所述检测电极电连接。
2.根据权利要求1所述的压力传感器,其特征在于,
所述划分部被分别形成于相邻的所述杆支承部,
相邻的所述杆支承部的所述第一电阻部彼此在通过所述第一路径和所述第二路径的并联路径彼此电连接的状态下与所述检测电极电连接,所述第一路径经由了所述主体电阻部,所述第二路径经由了所述第二电阻部和所述悬臂的基端部侧。
3.根据权利要求1或2所述的压力传感器,其特征在于,
所述划分部划分所述第一电阻部和所述第二电阻部,以使沿着所述杆支承部的支承宽度的所述第一电阻部的第一宽度与沿着所述杆支承部的支承宽度的所述第二电阻部的第二宽度相比为宽度窄。
4.根据权利要求1或2所述的压力传感器,其特征在于,
所述划分部为在所述杆电阻部形成为槽状的划分槽。
5.根据权利要求1或2所述的压力传感器,其特征在于,
在所述第二电阻部形成有电阻率比所述第一电阻部小的导体。
6.根据权利要求1或2所述的压力传感器,其特征在于,
在所述主体电阻部形成有使该主体电阻部的电阻增大的电阻增大部。
7.根据权利要求6所述的压力传感器,其特征在于,
所述电阻增大部为在所述主体电阻部形成为槽状并且被形成为使在所述主体电阻部中流动的电流的输电距离增大的槽部。
8.根据权利要求6所述的压力传感器,其特征在于,
所述电阻增大部为在所述主体电阻部形成为槽状并且被形成为对在所述主体电阻部中流动的电流的流动进行妨碍的槽部。
9.根据权利要求6所述的压力传感器,其特征在于,
所述电阻增大部为绝缘层。
10.根据权利要求1或2所述的压力传感器,其特征在于,
在所述悬臂的基端部侧设置有:在相邻的所述杆支承部之间形成的基端电阻部、以及对所述基端电阻部的电阻进行调整的电阻调整部。
11.根据权利要求1或2所述的压力传感器,其特征在于,
具备参考部,所述参考部被配置为向所述传感器主体的外部露出,并且,形成有参考电阻部,
所述移位检测部基于所述主体电阻部和所述杆电阻部的电阻值变化与所述参考电阻部的电阻值变化的差分来对所述悬臂的移位进行检测。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
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