JP2008017261A - 音叉型圧電振動片、センサ発振回路および音叉型圧電振動片の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】振動片に加わる力にかかわらず発振する音叉型圧電振動片、センサ発振回路および音叉型圧電振動片の製造方法を提供する。
【解決手段】音叉型圧電振動片１０は、複数の振動腕１２と基部１４を備えている。振動腕１２は、互いに並列に配置されており、基端側が基部１４に接続している。そして音叉型圧電振動片１０は、励振電極１６を振動腕１２に設けるとともに、マウント電極１８を基部１４に設けている。このような音叉型圧電振動片１０の基部１４に薄膜抵抗２２ａを設けている。この薄膜抵抗２２ａは、複数ある励振電極１６のうちのいずれか１つと導通している。そして基部１４には、薄膜抵抗２２ａに対向した部分に孔部２４を設けてある。
【選択図】図１

Description

本発明は、音叉型圧電振動片、センサ発振回路および音叉型圧電振動片の製造方法に関するものである。

音叉型圧電振動片を備えた発振回路は、例えば音叉型圧電振動片、インバータおよびドレイン抵抗で発振ループを形成し、インバータに帰還抵抗を並列接続するとともに、音叉型圧電振動片に負荷容量コンデンサを接続した構成になっている。このような発振回路は、音叉型圧電振動片に電気信号を加えて屈曲振動させると、発振ループに電流（ループ電流）が流れて発振する。なおドレイン抵抗はループ電流を制限し、負性抵抗を調整する等のために設けられている。そして発振回路は、音叉型圧電振動片の発振周波数に応じた周波数の信号を出力する。このため発振回路から出力される信号の周波数を読み取ることで圧力等の物理量を測定できる。

なお特許文献１は、音叉型圧電振動片を用いた圧力測定方法について開示している。
特開平４−９３７３５号公報

音叉型圧電振動片は屈曲振動するので、気体中よりも真空中の方が発振させ易い。このため音叉型圧電振動片をパッケージ内に搭載して振動子として利用する場合は、このパッケージ内を真空にしている。また音叉型圧電振動片を利用して圧力等を測定する場合でも、大気圧から負圧の範囲となる測定環境に音叉型圧電振動片を配置して発振させている。すなわち音叉型圧電振動片を正圧で発振させていない。

図５は音叉型圧電振動片を正圧で発振させた場合の圧力の関係を示すグラフである。すなわち図５（Ａ）は基準周波数からの周波数のずれ量（ｄＦ／Ｆ）と圧力との関係を示すグラフであり、図５（Ｂ）はクリスタルインピーダンス（ＣＩ）値と圧力との関係を示すグラフである。そして図５（Ａ）からわかるように、音叉型圧電振動片の発振周波数は、圧力が高くなるほど低周波数側へずれていく。また図５（Ｂ）からわかるように、圧力が高くなるほどＣＩ値も高くなる。このため音叉型圧電振動片を配置した測定環境の圧力が高くなるとループ電流が小さくなって発振ループのゲインが小さくなるから、発振が起こり難くなる。そして、さらに圧力が高くなると発振が停止してしまう。このような理由から、音叉型圧電振動片を正圧で発振させていない。

また特許文献１に記載された発明では、圧力をかけた音叉型圧電振動片はＣＩ値が高くなるので、複雑な回路を構成して音叉型圧電振動片を発振させている。そして圧力変化で大幅にＣＩ値が変化しても、安定な発振を得るようにした回路としているが、フィードバックを含めた全体構成が複雑になり、コストがかかる。

本発明は、振動片に加わる力にかかわらず発振する音叉型圧電振動片、センサ発振回路および音叉型圧電振動片の製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る音叉型圧電振動片は、圧電基体から形成された基部と、基部と一体に形成され、互いに平行に延伸する一対の振動腕と、基部に設けられた薄膜抵抗とを備えたことを特徴としている。そして音叉型圧電振動片の前述した基部には、一対のマウント電極と、薄膜抵抗用マウント電極とが形成されており、一対のマウント電極のそれぞれと接続された励振電極が、一対の振動腕のそれぞれに形成され、薄膜抵抗の一端は、一対のマウント電極のいずれか一方に接続され、薄膜抵抗の他端は、薄膜抵抗用マウント電極に接続されていることを特徴としている。励振電極と薄膜抵抗が接続しているので、音叉型圧電振動片の屈曲振動の周波数変化によって薄膜抵抗に流れる電流を変えることができる。これにより薄膜抵抗の温度を変えることができるので、自動的に抵抗値を変えることができる。

また本発明に係る音叉型圧電振動片は、基部における薄膜抵抗に対向した部分に孔部を設けたことを特徴としている。これにより薄膜抵抗の熱が音叉型圧電振動片に伝わり難くなるので、熱慣性の小さな薄膜抵抗が得られる。

本発明に係るセンサ発振回路は、前述した音叉型圧電振動片と、この音叉型圧電振動片を発振させる発振段とを接続したことを特徴としている。音叉型圧電振動片のＣＩ値が変わったとしても、音叉型圧電振動片と発振段で形成される発振ループに流れる電流が変化し、薄膜抵抗の温度が変わる。これにより薄膜抵抗の抵抗値も変わるので負性抵抗を調整でき、発振ループのゲインを一定にできる。すなわちセンサ発振回路は、音叉型圧電振動片に加わる力にかかわらず発振できる。また音叉型圧電振動片に薄膜抵抗を搭載したことにより、音叉型圧電振動片を備えるセンサ発振回路を小型化できる。

また本発明に係るセンサ発振回路は、センサ素子となる圧電振動片と、この圧電振動片に接続し、前記音叉型圧電振動片に加わる力の圧力変化に起因して抵抗値が変わる抵抗素子と、この圧電振動片および抵抗素子に接続し、圧電振動片を発振させるインバータを備えた発振段とで発振ループを形成したことを特徴としている。音叉型圧電振動片に加わる力が変化するとＣＩ値も変わるとともに、抵抗素子の抵抗値も変わる。これにより負性抵抗を調整できるので、音叉型圧電振動片に加わる力が変化しても、発振ループのゲインを一定にできる。すなわちセンサ発振回路は、音叉型圧電振動片に加わる力の大きさにかかわらず発振できる。またセンサ発振回路は、抵抗素子の抵抗値を自動調整できるので、１個のインバータを用いる簡単な回路構成にできる。

そして前述した抵抗素子は薄膜抵抗であることを特徴としている。薄膜抵抗は、これに流れる電流が大きくなると温度が上昇し、電流が小さくなると温度が下降する。そして薄膜抵抗の抵抗値は、これの温度が上昇すると高くなり、温度が下降すると低くなる。すなわち薄膜抵抗は、発振ループに流れる電流変化によって抵抗値を可変できる。よって薄膜抵抗を備えるセンサ発振回路は、音叉型圧電振動片に加わる力に応じて薄膜抵抗の抵抗値を自動的に可変できるので、発振ループのゲインを一定にして、発振を維持できる。

また前述した音叉型圧電振動片は複数の振動腕と基部とを備え、前述した薄膜抵抗は基部に設けられるとともに、前記振動腕に設けた励振電極のうちのいずれか一つと導通したことを特徴としている。音叉型圧電振動片に薄膜抵抗を搭載したことにより、音叉型圧電振動片を備えるセンサ発振回路を小型化できる。

また前述した抵抗素子は、外部圧力の変化によって変形するダイヤフラムと、このダイヤフラムに設けられ、外部圧力の上昇に伴って電流が減少するピエゾ抵抗体とを備えたことを特徴としている。なお抵抗素子は、音叉型圧電振動片の近傍に配置してある。ピエゾ抵抗体は、ダイヤフラムの変形に伴って形状が変化するので抵抗値が変わる。これにより前述した抵抗素子は、測定箇所の圧力変化に応じて抵抗値を変えることができる。そしてセンサ発振回路は、音叉型圧電振動片に加わる力の圧力変化に応じて抵抗素子の抵抗値を自動的に可変できるので、発振ループのゲインを一定にして、発振を維持できる。

本発明に係る音叉型圧電振動片の製造方法は、圧電基板の表面に薄膜抵抗を形成し、振動腕および基部の形状に倣うマスクを圧電基板の表面に形成し、振動腕および基部の形状に倣うとともに、薄膜抵抗に対向する部分が開口するマスクを圧電基板の裏面に形成し、圧電基板をエッチングして、振動腕および基部の形状と孔部を形成し、マスクを取り除いた後、励振電極およびマウント電極を振動腕および基部のそれぞれに形成するとともに、薄膜抵抗を介して励振電極とマウント電極とを接続する導通パターンを形成することを特徴としている。

これにより基部に薄膜抵抗を備えた音叉型圧電振動片が得られる。そして音叉型圧電振動片に薄膜抵抗を搭載したことにより、音叉型圧電振動片を備えるセンサ発振回路を小型化できる。また励振電極と薄膜抵抗が接続しているので、音叉型圧電振動片の屈曲振動の周波数変化によって薄膜抵抗に流れる電流を変えることができる。これにより薄膜抵抗の温度を変えることができるので、自動的に抵抗値を変えることができる。

本発明に係る音叉型圧電振動片、センサ発振回路および音叉型圧電振動片の製造方法の実施形態について説明する。なお本発明は、音叉型圧電振動片に加わる力に応じて発振ループのゲインを自動的に調整できるようにしたものである。この構成にするために、音叉型圧電振動片が配置される環境の圧力変化に起因して抵抗値が変わる抵抗素子を発振ループに設けている。以下に、具体的な実施形態を説明する。

図１は音叉型圧電振動片の平面図である。また図２は、図１のＡ−Ａ線における断面図である。図１に示すように、音叉型圧電振動片１０は、圧電基体から形成された振動腕１２を２本平行に配置しつつ、それぞれの基端側を圧電基体から形成された基部１４に接続した形状を有している。なおこの形状は、水晶などの圧電体ウエハをエッチング加工することによって、形成される。そして励振電極１６が各振動腕１２に設けてあり、またマウント電極１８が基部１４に設けてある。マウント電極１８は、音叉型圧電振動片１０を保持部（図示せず）に搭載するときに、この保持部との接合箇所になる。そしてマウント電極１８は、励振電極１６と１対１に導通した第１マウント電極１８ａを２つ備えるとともに、導通パターン２０を介して一方の第１マウント電極１８ａに接続した第２マウント電極（薄膜抵抗用マウント電極）１８ｂを備えている。なお導通パターン２０の一部は断線しており、この断線箇所に抵抗素子２２を設けることで、一方の第１マウント電極１８ａと第２マウント電極１８ｂを導通している。

この抵抗素子２２は熱慣性の小さな抵抗であり、具体的には薄膜抵抗２２ａである。薄膜抵抗２２ａは僅かな電流の変化でも温度が変化し、また温度の上昇に伴って抵抗値が高くなる正特性を有している。そして薄膜抵抗２２ａに対向している部分（導通パターン２０が断線している部分）、すなわち基部１４における薄膜抵抗２２ａの下側の部分に孔部２４を設けている。この孔部２４は、図２に示すように、基部１４の上面から下面まで貫通している。

図３はセンサ発振回路４０の説明図である。ここで図３（Ａ）は音叉型圧電振動片の素子回路図であり、図３（Ｂ）はセンサ発振回路の回路図である。前述した音叉型圧電振動片１０は、一方の励振電極１６に薄膜抵抗２２ａが接続しているので、これの素子回路図は図３（Ａ）に示すように、音叉型圧電振動片１０と薄膜抵抗２２ａが直列接続した構成になる。

そしてセンサ発振回路４０は、図３（Ｂ）に示すように、薄膜抵抗２２ａを備えた音叉型圧電振動片１０に、この振動片１０を発振させる発振段３０が接続した構成である。具体的には、発振段３０は、インバータ３２、ドレイン抵抗Ｒｄ、負荷容量コンデンサ３４、帰還抵抗Ｒｆおよび出力端子３６を備えている。そしてセンサ発振回路４０は、薄膜抵抗２２ａを備えた音叉型圧電振動片１０、インバータ３２およびドレイン抵抗Ｒｄで発振ループ３８を形成し、インバータ３２に帰還抵抗Ｒｆが並列接続するとともに、音叉型圧電振動片１０に負荷容量コンデンサ３４が接続した構成である。さらにセンサ発振回路４０は、発振ループ３８に出力端子３６が接続している。なお負荷容量コンデンサ３４は、音叉型圧電振動片１０の一方に接続するドレインコンデンサＣｄと、他方に接続するゲートコンデンサＣｇとを備えている。また図３（Ｂ）では薄膜抵抗２２ａとドレイン抵抗Ｒｄが直列接続しているが、実施形態によっては薄膜抵抗２２ａとドレイン抵抗Ｒｄが並列接続してもよい。また出力端子３６の後段に検出部（図示せず）が設けてあればよい。この検出部は、センサ発振回路４０からの出力信号を入力して周波数を測定し、様々な物理量の測定を行う構成であればよい。

そして前述した音叉型圧電振動片１０やセンサ発振回路４０を次のようにして使用する。なお以下では、音叉型圧電振動片１０やセンサ発振回路４０を用いて、圧力を測定する例を説明する。まず音叉型圧電振動片１０を前記保持部に搭載しておく。前記保持部は、音叉型圧電振動片１０を支持するものであり、表面に回路パターンを有している。そして導電性接着剤を用いて前記回路パターンとマウント電極１８を接合することにより、音叉型圧電振動片１０を前記保持部に固着している。なお、このとき音叉型圧電振動片１０は外部に露出しているので、正圧や大気圧、負圧のところで屈曲振動することになる。そして前記回路パターンを発振ループ３８に接続して、センサ発振回路４０を形成する。

次に、音叉型圧電振動片１０を圧力測定箇所に配置して発振させる。すなわち音叉型圧電振動片１０を屈曲振動させると、ループ電流が流れて発振する。そして、この発振時における圧力測定箇所の圧力がはじめから高かった場合（正圧の場合）や、前記圧力測定箇所の圧力が高くなった場合（正圧になった場合）は、図５（Ｂ）に示すようにＣＩ値が高くなり、ループ電流が小さくなる。このため薄膜抵抗２２ａに流れるループ電流が小さいので薄膜抵抗２２ａの温度が低くなり、これに伴って抵抗値が小さくなる。すなわち薄膜抵抗２２ａは、音叉型圧電振動片１０に加わる力（圧力）に起因して抵抗値が変わる。そしてドレイン抵抗Ｒｄの抵抗値は変わらないが、薄膜抵抗２２ａの抵抗値が小さくなるので、発振ループ３８全体の抵抗値が小さくなる。よってＣＩ値が高くなるが、発振ループ３８全体の抵抗値が小さくなるので、発振ループ３８のゲインが一定に保たれて発振を維持する。

これに対し、発振時における圧力測定箇所の圧力がはじめから低かった場合や、圧力測定箇所の圧力が低くなった場合は、図５（Ｂ）に示すようにＣＩ値も低くなり、ループ電流が大きくなる。そして薄膜抵抗２２ａは、ループ電流の増加に伴って温度が高くなり、抵抗値も大きくなる。すなわち薄膜抵抗２２ａは、音叉型圧電振動片１０に加わる力（圧力）に起因して抵抗値が変わる。そしてドレイン抵抗Ｒｄの抵抗値は変わらないが、薄膜抵抗２２ａの抵抗値が大きくなるので、発振ループ３８全体の抵抗値が大きくなる。よってＣＩ値が低くなるが、発振ループ３８全体の抵抗値が大きくなるので、発振ループ３８のゲインが一定に保たれて発振を維持する。

そして、このような動作をするセンサ発振回路４０の出力端子３６を介して、音叉型圧電振動片１０の発振周波数に応じた周波数の信号（出力信号）が後段の前記検出部に入力する。前記検出部は出力信号を入力すると周波数を測定し、その周波数に対応した圧力を求める。

次に、音叉型圧電振動片１０の製造方法について説明する。音叉型圧電振動片１０は、圧電体ウエハの状態で形成することにより１度に複数製造することができる。以下では、圧電体ウエハの状態から音叉型圧電振動片１０を形成する形態について説明するが、圧電体ウエハを切断して得た圧電基板の状態から音叉型圧電振動片１０を形成する形態も同様な工程になる。

まず圧電体ウエハの表面における各音叉型圧電振動片１０が形成される箇所に、薄膜抵抗２２ａを形成する。なお薄膜抵抗２２ａは、音叉型圧電振動片１０の基部１４となる部分に形成される。この薄膜抵抗２２ａは、例えばスパッタ等の成膜法により形成できるので、厚さを高精度に制御できる。この後、圧電体ウエハの表面および裏面にマスク（第１マスク）を形成する。この第１マスクは、音叉型圧電振動片１０（振動腕１２および基部１４）の外形に倣い、この振動片１０が形成される部分を覆っているレジスト膜である。また第１マスクは、圧電体ウエハの裏面において、薄膜抵抗２２ａに対向する位置が開口している。この開口は、音叉型圧電振動片１０の基部１４に設けられる孔部２４を形成するためのものである。そして圧電体ウエハをエッチング液に浸漬して、音叉型圧電振動片１０の外形と孔部２４を形成する。この後、第１マスクを除去する。なおエッチングにより音叉型圧電振動片１０と孔部２４を形成するときは、音叉型圧電振動片１０を支持するフレームも同時に形成しておく。

次に、音叉型圧電振動片１０に金属膜を形成した後、励振電極１６、マウント電極１８および導通パターン２０を形成するための第２マスクを前記金属膜上に形成する。すなわち第２マスクは、励振電極１６、マウント電極１８および導通パターン２０を形成する部分を覆っている。そして第２マスクに覆われていない部分の金属膜をエッチングで除去して、励振電極１６、マウント電極１８および導通パターン２０を形成する。この後、第２マスクを除去する。

なお導通パターン２０は、薄膜抵抗２２ａと基部１４との間にくるよう形成してもよい。すなわち薄膜抵抗２２ａと基部１４の間に位置する導通パターン２０を部分的に予め形成しておき、その後に薄膜抵抗２２ａを形成してもよい。これにより図２に示す形態となる。

これにより前記フレームに支持された音叉型圧電振動片１０が得られる。そして音叉型圧電振動片１０を前記フレームから折り取れば個別化できる。

以上説明したように、音叉型圧電振動片１０の励振電極１６と薄膜抵抗２２ａが接続しているので、屈曲振動の周波数変化によって薄膜抵抗２２ａに流れる電流を変えることができる。これにより薄膜抵抗２２ａの温度を変えることができるので、自動的に抵抗値を変えることができる。この薄膜抵抗２２ａの厚みは成膜により正確に制御できるので、ばらつきの小さな薄膜抵抗２２ａが得られる。そして音叉型圧電振動片１０は薄膜抵抗２２ａを基部１４に搭載し、薄膜抵抗２２ａが対向している部分に孔部２４を設けているので、熱慣性の小さな薄膜抵抗２２ａが得られる。また薄膜抵抗２２ａを基部１４に搭載することにより、音叉型圧電振動片１０を備えるセンサ発振回路４０を小型化できる。

またセンサ発振回路４０は、前記圧力測定箇所の圧力が変化してＣＩ値が変わったとしても、これに応じてループ電流が変わり、薄膜抵抗２２ａの温度も変わる。したがって薄膜抵抗２２ａの抵抗値が変わるので、発振ループ３８のゲインを一定に保つことができる。すなわちセンサ発振回路４０は、音叉型圧電振動片１０に加わる力にかかわらず発振できる。そしてセンサ発振回路４０で圧力センサを形成した場合は、音叉型圧電振動片１０が配置される環境の圧力が正圧、大気圧、負圧であったとしても、測定を行える。またセンサ発振回路４０は、薄膜抵抗２２ａを備えた音叉型圧電振動片１０を用いることにより、１個のインバータ３２を用いる簡単な回路構成にできる。

なおセンサ発振回路４０に音叉型圧電振動片１０と薄膜抵抗２２ａを別々に設けても、前述した実施形態と同様の作用、効果を得ることができる。そしてセンサ発振回路４０に音叉型圧電振動片１０と薄膜抵抗２２ａを別々に設けた構成にすると、従来からある音叉型圧電振動片を利用した場合でも前述した実施形態と同様の作用と効果が得られる。

また抵抗素子２２は薄膜抵抗２２ａに限定されることはなく、圧力ダイヤフラムを用いた抵抗素子２２であってもよい。図４は圧力ダイヤフラムを用いた抵抗素子の概略断面図である。抵抗素子２２は、外部圧力によって変形するダイヤフラム５０を備えている。具体的には、ダイヤフラム５０はガラス製の基台５２を有し、この基台５２の上面に感圧部５４を接合している。感圧部５４には、その下面の中央部分に凹部５６を設けてある。すなわち感圧部５４は、中央部が周縁部に比べて薄くなった薄肉部５８を有している。そして凹部５６と基台５２で囲まれる空間を真空または気体で満たしている。また抵抗素子２２は、複数のピエゾ抵抗体（図示せず）を備えている。これらのピエゾ抵抗体は、感圧部５４に設けた薄肉部５８に配設してある。

そしてピエゾ抵抗体は、圧力が加わると（変形すると）これに応じた抵抗値となる。このため圧力ダイヤフラム５０を用いた抵抗素子２２は、外部の圧力が高くなって感圧部５４が基台５２に向けて凹になったときに、ピエゾ抵抗体が変形して抵抗値が小さくなる一方、外部の圧力が低くなって感圧部５４が外側に向けて凸になったときに、ピエゾ抵抗体が変形して抵抗値が高くなる。

このような圧力ダイヤフラム５０を用いた抵抗素子２２は、センサ発振回路４０の発振ループ３８に接続している。そして、この抵抗素子２２、音叉型圧電振動片１０および発振段３０を接続してセンサ発振回路４０を構成した場合、音叉型圧電振動片１０の近傍に圧力ダイヤフラム５０を配置しておく。すなわち圧力測定箇所に音叉型圧電振動片１０と圧力ダイヤフラム５０を配置する。

そして、このようなセンサ発振回路４０を用いて圧力を測定する形態を以下に例示する。まずセンサ発振回路４０を発振させると、この発振時における圧力測定箇所の圧力がはじめから高かった場合や、前記圧力測定箇所の圧力が高くなった場合はＣＩ値が高くなるのに対し、圧力ダイヤフラム５０の感圧部５４が凹になってピエゾ抵抗体の抵抗値が低くなる。すなわち圧力ダイヤフラム５０を用いた抵抗素子２２は、音叉型圧電振動片１０の近傍に配設されているので、音叉型圧電振動片１０に加わる力（圧力）に起因して抵抗値が変わる。そしてドレイン抵抗Ｒｄの抵抗値は変わらないが、ピエゾ抵抗体の抵抗値が小さくなるので、発振ループ３８全体の抵抗値が小さくなる。よって発振ループ３８のゲインが一定に保たれて、センサ発振回路４０は発振を維持する。

他方、発振時における圧力測定箇所の圧力がはじめから低かった場合や、圧力測定箇所の圧力が低くなった場合はＣＩ値が低くなるのに対して、圧力ダイヤフラム５０の感圧部５４が凸になってピエゾ抵抗体の抵抗値が大きくなる。すなわち圧力ダイヤフラム５０を用いた抵抗素子２２は、音叉型圧電振動片１０の近傍に配設されているので、音叉型圧電振動片１０に加わる力（圧力）に起因して抵抗値が変わる。このためドレイン抵抗Ｒｄの抵抗値は変わらないが、ピエゾ抵抗体の抵抗値が大きくなるので、発振ループ３８全体の抵抗値が大きくなる。よって発振ループ３８のゲインが一定に保たれて、センサ発振回路４０は発振を維持する。

このような動作をするセンサ発振回路４０の出力端子３６を介して、音叉型圧電振動片１０の発振周波数に応じた周波数の信号（出力信号）が後段の前記検出部に入力する。前記検出部は出力信号を入力して周波数を測定すると、その周波数に対応した圧力を求める。

以上説明したように、ダイヤフラム５０にピエゾ抵抗体を設けた抵抗素子２２を音叉型圧電振動片１０に接続したので、音叉型圧電振動片１０に加わる力に応じてピエゾ抵抗体の抵抗値を自動的に変えることができ、またセンサ発振回路４０の発振ループ３８のゲインを一定に保って発振を維持できる。またセンサ発振回路４０は、１個のインバータ３２を用いる簡単な回路構成にできる。さらに音叉型圧電振動片１０の発振周波数を利用して物理量を測定しているので、分解能の高い高精度な測定を行える。

なお前述した実施形態や変形例では、センサ発振回路４０で圧力を測定する場合を例にして説明したが、本発明はこれらの形態に限定されるものでない。すなわち本発明に係る音叉型圧電振動片１０やセンサ発振回路４０は、屈曲振動の変化（音叉型圧電振動片１０の発振周波数の変化）を測定して、被検出物質の検出や物理量を得るセンサに適用できる。このためガスセンサやガス粘性センサを始めとして様々なセンサに応用することができる。

音叉型圧電振動片の平面図である。 音叉型圧電振動片の断面図である。 センサ発振回路の説明図である。 圧力ダイヤフラムを用いた抵抗素子の概略断面図である。 音叉型圧電振動片を正圧で発振させた場合の圧力の関係を示すグラフである。

符号の説明

１０………音叉型圧電振動片、１２………振動腕、１４………基部、１６………励振電極、１８………マウント電極、２０………導通パターン、２２………抵抗素子、２４………孔部、３０………発振段、３２………インバータ、３８………発振ループ、４０………センサ発振回路、５０………ダイヤフラム、Ｒｄ………ドレイン抵抗。

Claims (8)

1. 圧電基体から形成された基部と、
   前記基部と一体に形成され、互いに平行に延伸する一対の振動腕と、
   前記基部に設けられた薄膜抵抗とを備え、
   前記基部には、一対のマウント電極と、薄膜抵抗用マウント電極とが形成されており、
   前記一対のマウント電極のそれぞれと接続された励振電極が、前記一対の振動腕のそれぞれに形成され、
   前記薄膜抵抗の一端は、前記一対のマウント電極のいずれか一方に接続され、
   前記薄膜抵抗の他端は、前記薄膜抵抗用マウント電極に接続されていることを特徴とする音叉型圧電振動片。
2. 前記基部における前記薄膜抵抗に対向した部分に孔部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の音叉型圧電振動片。
3. 請求項１または２に記載の音叉型圧電振動片と、前記音叉型圧電振動片を発振させる発振段とを接続したことを特徴とするセンサ発振回路。
4. センサ素子となる音叉型圧電振動片と、
   前記音叉型圧電振動片に接続し、前記音叉型圧電振動片に加わる力の圧力変化に起因して抵抗値が変わる抵抗素子と、
   前記音叉型圧電振動片および前記抵抗素子に接続し、前記音叉型圧電振動片を発振させるインバータを備えた発振段と、
   で発振ループを構成したことを特徴とするセンサ発振回路。
5. 前記抵抗素子は薄膜抵抗であることを特徴とする請求項４に記載のセンサ発振回路。
6. 前記音叉型圧電振動片は複数の振動腕と基部とを備え、
   前記薄膜抵抗は前記基部に設けられるとともに、前記振動腕に設けた励振電極のうちのいずれか一つと導通したことを特徴とする請求項５に記載のセンサ発振回路。
7. 前記抵抗素子は、
   外部圧力の変化によって変形するダイヤフラムと、
   前記ダイヤフラムに設けられ、外部圧力の上昇に伴って電流が減少するピエゾ抵抗体と、
   を備えたことを特徴とする請求項４に記載のセンサ発振回路。
8. 圧電基板の表面に薄膜抵抗を形成し、
   振動腕および基部の形状に倣うマスクを前記圧電基板の表面に形成し、
   前記振動腕および前記基部の形状に倣うとともに、前記薄膜抵抗に対向する部分が開口するマスクを前記圧電基板の裏面に形成し、
   前記圧電基板をエッチングして、前記振動腕および前記基部の形状と孔部とを形成し、
   前記マスクを取り除いた後、励振電極およびマウント電極を前記振動腕および前記基部のそれぞれに形成するとともに、前記薄膜抵抗を介して前記励振電極と前記マウント電極とを接続する導通パターンを形成する、
   ことを特徴とする音叉型圧電振動片の製造方法。

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