JP2010210509A - 圧力センサ用容器、および圧力センサ - Google Patents

Abstract

【課題】正確に圧力を検出することができる圧力センサ用容器、および圧力センサを提供する。
【解決手段】圧力センサ用容器は、セラミックスからなる基体１と、セラミックスからなり、圧力が作用することによって変位するダイアフラム２と、基体１とダイアフラム２との間に設けられた感圧室１ａとを備え、基体１とダイアフラム２とは、感圧室１ａの周囲において、基体１およびダイアフラム２の少なくとも１つから溶出されたガラス質成分３ａ（接合部３）を介して全周にわたって連続的に接合されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、基体と、圧力が作用することによって変位するダイアフラムと、基体とダイアフラムとの間に設けられた感圧室とを備えた圧力センサ用容器、および圧力センサに関する。

従来、気体の圧力を検知するために用いられる圧力センサにおいて、この圧力センサの一部をなす圧力センサ用容器として、セラミックスからなるものが用いられていた。このセラミックスからなる圧力センサ用容器は、例えば、２つのセラミックス層間に焼失性物質を介在させ一体焼成することによって構成されるものがあった（例えば、特許文献１参照）。また、圧力センサ用容器は、セラミックスからなる基体とダイアフラムとが接合部材（例えば、銀と銅とを有する合金等の金属）によって接合されて構成されるものがあった（例えば、特許文献２参照）。さらに、圧力センサ用容器は、基体とダイアフラムとがガラスフリットによって接合されて構成されるものがあった（例えば、特許文献３参照）。

特開平４−１０６４４２号公報 特開２００３−２０７４０７号公報 特開２００２−３１０８３２号公報

しかしながら、特許文献１で示されている圧力センサ用容器は、例えば、複数個作製する場合、セラミックスが焼成される際に個々の圧力センサ用容器に収縮によるバラツキが生じ、個々の圧力センサ用容器内部の容積を所望の大きさにすることができない可能性があった。この場合、個々の圧力センサの静電容量のバラツキを補正して圧力を検出可能な特殊な素子を用いれば正確に圧力を検出することが可能となるが、一般の素子を用いた場合には正確に圧力を検出することはできなかった。

また、特許文献２で示されている圧力センサ用容器は、基体とダイアフラムとが、銀と銅とを有する合金等の金属からなる接合部材によって接合されているため、ダイアフラムに対して大きな圧力が加わることによって、接合部材の金属が塑性変形してしまう可能性があった。接合部材に塑性変形が生じると、圧力測定を繰り返した際に、正確に圧力を検出することができないという問題があった。

さらに、特許文献３で示されている圧力センサ用容器は、基体とダイアフラムとがガラスフリットによって接合されているため、接合部分の曲げ強度が弱くなり、接合部分にクラックが生じてしまう可能性があった。接合部分にクラックが生じると、正確に圧力を検出することができないという問題があった。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、正確に圧力を検出することができる圧力センサ用容器、および圧力センサに関する。

上記目的を達成するために本発明における圧力センサ用容器は、セラミックスからなる基体と、セラミックスからなり、圧力が作用することによって変位するダイアフラムと、前記基体と前記ダイアフラムとの間に設けられた感圧室とを備え、前記基体と前記ダイアフラムとは、前記感圧室の周囲において、前記基体および前記ダイアフラムの少なくとも１つから溶出されたガラス質成分を介して全周にわたって連続的に接合されている。

上記目的を達成するために本発明における圧力センサは、本発明に係る圧力センサ用容器と、圧力を検出するための電子部品とを備える。

本発明の圧力センサ用容器、および圧力センサは、正確に圧力を検出することができるという効果を奏する。

図１（ａ）は、第１の実施形態に係る圧力センサ用容器および圧力センサの一例を示す平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）中に示した切断線Ｘ−Ｘ´に沿って切断した断面図である。図１（ｃ）は、図１（ｂ）に示す圧力センサ用容器および圧力センサの一部を拡大した断面図である。 図２（ａ）および図２（ｂ）は、基体とダイアフラムとの接合部を拡大した断面図である。 図３は、第２の実施形態に係る圧力センサ用容器および圧力センサの一例を示す断面図である。 図４は、第３の実施形態に係る圧力センサ用容器および圧力センサの一例を示す断面図である。 図５は、第４の実施形態に係る圧力センサ用容器および圧力センサの一例を示す断面図である。 図６は、第５の実施形態に係る圧力センサ用容器および圧力センサの一例を示す断面図である。 図７は、第６の実施形態に係る圧力センサ用容器および圧力センサの一例を示す断面図である。 図８は、第７の実施形態に係る圧力センサ用容器および圧力センサにおけるダイアフラムの一例を示す断面図である。 図９は、第８の実施形態に係る圧力センサ用容器および圧力センサの一例を示す断面図である。 図１０は、第９の実施形態に係る圧力センサ用容器および圧力センサの一例を示す断面図である。 図１１は、変更例に係る圧力センサ用容器および圧力センサの一部を拡大した断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図１〜図１１を参照しながら説明する。

なお、図１〜図１１において、１は「基体」、１ａは「感圧室」、１ｂは「傾斜面」、１ｃは「スペーサ」、１ｄは「圧力調整用孔」、１ｅは「封止部」、１ｆは「突出部」、１ｇは「面取り部」、１ｈは「感圧室の底面」、１ｉは「気密室」、１ｊは「底板」、２は「ダイアフラム」、３は「接合部」、３ａは「ガラス質成分」、４は「電子部品」、５は「電気的接続手段」、６は「空洞部」、７は「貫通孔」、１１は「第１電極」、１２は「基体のセラミック粒子」、１３は「基体の粒界層」、２１は「第２電極」、２２は「ダイアフラムのセラミック粒子」、２３は「ダイアフラムの粒界層」である。

[実施の形態１]
図１（ａ）は、本実施形態に係る圧力センサ用容器および圧力センサの一例を示す平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）中に示した切断線Ｘ−Ｘ´に沿って切断した断面図である。図１（ｃ）は、図１（ｂ）に示す圧力センサ用容器および圧力センサの一部を拡大した断面図である。

本実施形態に係る圧力センサ用容器および圧力センサの基体１は、セラミックスからなる。セラミックスとしては、例えば、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）質焼結体やジルコニア（ＺｒＯ_２）質焼結体等が挙げられる。

アルミナ質焼結体の場合、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化珪素（ＳｉＯ_２）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）等の原料粉末に適当な有機バインダ、溶剤、可塑剤、分散剤等を混合添加してペースト状とし、ドクターブレード法やカレンダーロール法を採用することによって基体１またはダイアフラム２となるセラミックグリーンシート（セラミック生シート）が形成される。ここで、原料粉末に酸化珪素を含むので、アルミナ質焼結体となった際に、アルミナ質焼結体（具体的には、アルミナ質焼結体に存在する粒界層）に、ガラス質成分が含まれることになる。なお、セラミックスがジルコニア質焼結体からなる場合であっても、これと同様である。

ダイアフラム２は、セラミックスからなる。セラミックスとしては、例えば、アルミナ質焼結体やジルコニア質焼結体等が挙げられる。

基体１とダイアフラム２との間には、感圧室１ａが設けられている。感圧室１ａは、基体１となるセラミックスを凹状に形成することによって構成される。あるいは、感圧室１ａは、感圧室１ａの底面１ｈとなる底板１ｊと、感圧室１ａの側壁となるスペーサ１ｃとを接合することによって構成される。感圧室１ａが設けられることにより、ダイアフラム２に圧力が加わることによって、ダイアフラム２は感圧室１ａの底面１ｈ側に撓むことが可能となる。 ここで、好ましくは、基体１はセラミックグリーンシートを積層してなるのがよい。これにより、セラミックグリーンシートを所定形状で打ち抜いて積層することによって感圧室１ａを容易に形成することができる。また、基体１の内部に第１電極１１および第２電極２１と接続される内部配線を容易に形成することができ、配線の引き回しの自由度が高くなる。

また、好ましくは、図１（ａ）に示すように、平面視において感圧室１ａの形状が略円形状であるのがよい。この構成により、平面視においてダイアフラム２の角部が無くなることから、ダイアフラム２の感圧室１ａの外周部との接合部において応力分散され、ダイアフラム２に圧力が作用してもダイアフラム２の特定箇所に応力集中が生じ難く、割れやクラックの発生を抑制できる。

次に、基体１とダイアフラム２との接合方法について説明する。まず、基体１の上面およびダイアフラム２の下面の少なくとも１つの面を研磨して、基体１の上面を底面１ｈより所定の高さで、所定の平坦度および所定の表面粗さに仕上げ、ダイアフラム２の下面を所定の平坦度および所定の表面粗さに仕上げる。基体１の上面を所定の平坦度に仕上げることにより、感圧室１ａの容積を所定の容積とすることができる。また、基体１の上面およびダイアフラム２の下面の少なくとも１面を所定の表面粗さに仕上げることによって、基体１とダイアフラム２とを、基体１およびダイアフラム２の少なくとも１つから溶出されたガラス質成分３ａ（図２参照）によって、気密に接合することが可能となる。そして、基体１の上面にダイアフラム２を設置した状態で、基体１とダイアフラム２とをガラス質成分３ａが溶出する温度（例えば、１３００〜１４００℃）とされた高温炉に投入する。

炉内の雰囲気は、還元雰囲気や真空雰囲気等の雰囲気とされている。感圧室１ａの内部の圧力は、基体１とダイアフラム２とを接合する際の温度、雰囲気によって決定される。そのため、接合時の炉内の温度、雰囲気を調整することによって、感圧室１ａの内部の圧力を決定することができる。

図２に示すように、基体１とダイアフラム２との接合部３は、基体１およびダイアフラム２の少なくとも１つから溶出されたガラス質成分３ａからなる。また、接合部３は、感圧室１ａの周囲における、基体１およびダイアフラム２の全周にわたって連続的に設けられている。ここで、接合部３の厚みがおおよそ１００ｎｍ程度と非常に薄くなるため、接合部３は、基体１およびダイアフラム２と同様にセラミックスからなるものとみなすことができる。

すなわち、基体１とダイアフラム２とは、感圧室１ａの周囲において、基体１およびダイアフラム２の少なくとも１つから溶出されたガラス質成分３ａ（接合部３）を介して全周にわたって連続的に接合されているので、次のような効果がある。つまり、ダイアフラム２に対して大きな圧力が作用した場合であっても、接合部３が塑性変形するのを抑制できる。また、接合部３の曲げ強度が強くなるので、接合部３にクラックが生じることを抑制できる。これにより、正確に圧力を検出することができる圧力センサ用容器、および圧力センサを実現できる。

ここで、図２（ａ）に示すように、基体１とダイアフラム２とは、基体１中のセラミック粒子１２と、ダイアフラム２中の粒界層２３とが、粒界層２３から溶出されたガラス質成分３ａを介して接合されていることが好ましい。また、図２（ａ）に示すように、基体１とダイアフラム２とは、基体１中の粒界層１３と、ダイアフラム２中のセラミック粒子２２とが、粒界層１３から溶出されたガラス質成分３ａを介して接合されていることが好ましい。さらに、図２（ｂ）に示すように、基体１とダイアフラム２とは、基体１中の粒界層１３と、ダイアフラム２中の粒界層２３とが、基体１中の粒界層１３およびダイアフラム２中の粒界層２３から溶出されたガラス質成分３ａを介して接合されていることが好ましい。

すなわち、セラミック粒子１２，２２と粒界層２３，１３、あるいは粒界層１２，２３同士の接合により、セラミック粒子１２，２２同士の接合と比較して、基体１とダイアフラム２とをより強固に接合することが可能となる。これは、粒界層１２，２３にガラス質成分が含まれているからである。そのため、ダイアフラム２に対して大きな圧力が作用した場合であっても、接合部３が塑性変形するのをより抑制できる。また、接合部３の曲げ強度が強くなるので、接合部３にクラックが生じることをより抑制できる。 ここで、図１（ｂ）に示すように、感圧室１ａの気体の圧力の調整用として、感圧室１ａと外部とを接続するための圧力調整用孔１ｄを設けておいてもよい。これにより、基体１とダイアフラム２とを接合した後、圧力調整用孔１ｄから感圧室１ａ内部に所定の圧力の気体を注入または吸引し、圧力調整用孔１ｄを気密に塞ぐことによって、感圧室１ａの内部を所定の圧力の気体で満たすことができる。圧力調整用孔１ｄを気密に塞ぐ封止部１ｅの材料としては、例えば、ロウ材や半田等を用いればよい。

基体１とダイアフラム２とによって封止された感圧室１ａの内部は、真空または基準となる圧力の気体が充填されている。ここで、真空とは、標準大気圧より圧力が低い空間状態のことをいう。例えば、感圧室１ａ内部に１気圧の気体が充填されている場合、１気圧以上の圧力がダイアフラム２に加わることによって、ダイアフラム２が感圧室１ａの底面１ｈ側に撓むようになり、外部の圧力に応じたダイアフラム２の撓み量を得ることができる。

ここで、図１に示すように、感圧室１ａの底面１ｈに第１電極１１が形成されており、ダイアフラム２の感圧室１ａ側の面（ダイアフラム２の下面）に第２電極２１が形成されている。第１電極１１および第２電極２１は、メタライズ形成法や薄膜蒸着法によって形成されてなる導体層である。また、第１電極１１と第２電極２１とは、互いに対向するように配置されている。この構成により、静電容量型の圧力センサ用容器および圧力センサを実現することができる。

具体的には、ダイアフラム２が撓むことによって、第２電極２１が変位する。これにより、第１電極１１と第２電極２１との間の静電容量が変化し、この静電容量の変化を電子部品４で検出することにより、圧力の変化を検出することが可能となる。このため、第１電極１１および第２電極２１は、基体１の外側に引き回されるとともに、基体１の外側に実装された電子部品４に、ボンディングワイヤ等の電気的接続手段５を介して電気的に接続される。

なお、第１電極１１および第２電極２１は、どちらか一方の電極の面積を大きくしておくことが好ましい。このようにすると、基体１に対してダイアフラム２が所定の位置からずれて接合された場合であっても、第１電極１１と第２電極２１との間に生じる静電容量を所定の容量とすることができる。

第１電極１１および第２電極２１の引き回しは、図１（ｂ）に示すように、電子部品４との接続部以外は、基体１の表面に露出しないようにして基体１の内部を引き回すのがよい。このようにすると、第１電極１１および第２電極２１が外部に曝されることなく、第１電極１１および第２電極２１の腐食を抑制することができる。

また、図１（ａ）および図１（ｃ）に示すように、基体１の感圧室１ａに突出部１ｆを設けておくとともに、突出部１ｆの内面に第２電極２１の側面導体２１ｂを設けておき、かつ突出部１ｆに対応するように第２電極２１に延設部２１ａをおくことが好ましい。この構成により、感圧室１ａの底面１ｈを研磨して、感圧室１ａの底面１ｈを平坦にした後にスペーサ１ｃを接合する場合であっても、第１電極１１および第２電極２１を表面に露出させずに第２電極２１を引き回すことが可能となる。

また、基体１は、図１（ｂ）に示すように、感圧室１ａの底面１ｈとなる底板１ｊと、感圧室１ａの側壁となるスペーサ１ｃとが接合されることによって形成されていてもよい。すなわち、基体１とは別体で環状のスペーサ１ｃが設けられ、スペーサ１ｃが基体１に接合されていてもよい。この構成により、圧力センサ用容器を複数個作製する場合において、複数個の圧力センサ用容器の感圧室１ａの容積をスペーサ１ｃによりそれぞれ一定の容積（均一の容積）とすることができる。また、感圧室１ａの底面１ｈを研磨して、感圧室１ａの底面１ｈを平坦にした後に、スペーサ１ｃを接合することによって、より容積が一定な感圧室１ａを形成することができる。また、第１電極１１と第２電極２１との間に発生する静電容量のバラツキの発生を抑制することもできる。

スペーサ１ｃには、突出部１ｆ内面に側面導体２１ｂを予め設けておき、感圧室１ａの底面１ｈには側面導体２１ｂに対応する位置に、第２電極用パッド２１ｄを設けておく。側面導体２１ｂは、突出部１ｆの内面にメタライズ層となる金属ペーストを垂らすことによって形成すればよい。この構成により、基体１にスペーサ１ｃを接合した際に、側面導体２１ｂが第２電極用パッド２１ｄに接触し、側面導体２１ｂと第２電極用パッド２１ｄとが電気的に接続される。また、スペーサ１ｃにダイアフラム２を接合した際に、第２電極２１の延設部２１ａが側面導体２１ｂに接触し、延設部２１ａと側面導体２１ｂとが電気的に接続される。

なお、延設部２１ａと側面導体２１ｂは静電容量の変化を検出するための電極ではないため、第１電極１１と第２電極２１との間に発生する静電容量の変化量に影響を及ぼすことはない。また、延設部２１ａと側面導体２１ｂは、可能な限り静電容量に影響を及ぼすことのない位置に形成するのが好ましい。従って、延設部２１ａと側面導体２１ｂの厚み寸法にバラツキが生じていても構わない。そのため、延設部２１ａと側面導体２１ｂの厚みを所定寸法に仕上げる必要がなく、延設部２１ａと側面導体２１ｂの形成が容易となる。

さらに好ましくは、側面導体２１ｂの上側にＣ面やＲ面等からなる面取り部１ｇを設けておくとともに面取り部１ｇに側面導体２１ｂの凸部２１ｃを設けておくのがよい。この構成により、スペーサ１ｃにダイアフラム２を接合した際に、第２電極２１の延設部２１ａが凸部２１ｃに接触し、延設部２１ａと凸部２１ｃとが確実に電気的に接続されるようになり、第２電極２１と側面導体２１ｂとの電気的接続の作業性を向上させることができる。なお、図示しないが、側面導体２１ｂの下側にもＣ面やＲ面等からなる面取り部を設けておくとともに、側面導体２１ｂの凸部２１ｃを設けておくと、側面導体２１ｂと第２電極用パッド２１ｄとの電気的接続が確実になる。

以上のような圧力センサ用容器に、電子部品４を第１電極１１および第２電極２１に電気的に接続させることによって、静電容量型の圧力センサが構成される。このような圧力センサの構成により、第１電極１１および第２電極２１との間の静電容量の変化を電子部品４によって検出できる静電容量型の圧力センサとすることができる。

なお、基体１がセラミックスからなり、かつ接合部３がガラス質成分３ａからなることから、耐酸性と耐熱性に優れた圧力センサを実現できる。また、例えば、塩化水素（ＨＣｌ）、イオウ酸化物（ＳＯｘ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）等の酸化物の含まれる高温の燃焼廃ガス雰囲気においても、本実施形態に係る圧力センサを用いることができる。

[実施の形態２]
図３は、本実施形態に係る圧力センサ用容器および圧力センサの一例を示す断面図である。なお、図３において、図１と同様の機能を有する構成については、同じ参照符号を付記し、その詳細な説明を省略する。

すなわち、本実施形態に係る圧力センサ用容器および圧力センサは、基体１の上面に第１感圧室１ａ−１が設けられ、第１感圧室１ａ−１の上側に第２感圧室１ａ−２が設けられている。この構成において、まず、第２感圧室１ａ−２の上側に設けられたダイアフラム２が圧力を受けて底面１ｈ側に撓む。第２感圧室１ａ−２の上側に設けられたダイアフラム２が撓むことによって、第２感圧室１ａ−２内の圧力が高くなり、第１感圧室１ａ−１と第２感圧室１ａ−２との間に設けられたダイアフラム２が底面１ｈ側に撓む。

ここで、図３に示すように、第１感圧室１ａ−１内に第１電極１１および第２電極２１が設けられている。このため、第１電極１１、第２電極２１、および第１感圧室１ａ−１と第２感圧室１ａ−２との間に設けられたダイアフラム２が圧力検出部として機能することになる。すなわち、第１感圧室１ａ−１と第２感圧室１ａ−２との間に設けられたダイアフラム２は、第２感圧室１ａ−２を介して外部の圧力を間接的に受けることになることから、外部の圧力を直接受ける場合に比べて、受ける圧力を小さなものとすることができる。そのため、第１感圧室１ａ−１と第２感圧室１ａ−２との間に設けられたダイアフラム２は、小さな圧力変化に対しても感度の高いダイアフラム２を用いることが可能となり、大きな外部圧力の変化も高感度で検出可能な圧力センサを実現することができる。

なお、２つのダイアフラム２が同材質である場合、その厚みを変えることによって感度を変えることができる。すなわち、第２感圧室１ａ−２の上側に設けられたダイアフラム２を厚くして、第１感圧室１ａ−１と第２感圧室１ａ−２との間に設けられたダイアフラム２を薄くすればよい。また、２つのダイアフラム２を同じ厚みとして、２つのダイアフラム２の材質を変えることによって感度を変えることができる。この場合、例えば、第２感圧室１ａ−２の上側に設けられたダイアフラム２をアルミナ質焼結体で形成し、第１感圧室１ａ−１と第２感圧室１ａ−２との間に設けられたダイアフラム２をジルコニア質焼結体で形成する。ジルコニア質焼結体は、アルミナ質焼結体よりもヤング率が低いからである。

以上のように、本実施形態に係る圧力センサ用容器および圧力センサによれば、第２感圧室１ａ−２の上側に設けられたダイアフラム２に対して大きな圧力が作用した場合であっても、第１感圧室１ａ−１と第２感圧室１ａ−２との間に設けられたダイアフラム２の破損を抑制することができる。また、本実施形態に係る圧力センサ用容器および圧力センサによれば、感度よく正確に圧力を検出することができる。

[実施の形態３]
図４は、本実施形態に係る圧力センサ用容器および圧力センサの一例を示す断面図である。なお、図４において、図１と同様の機能を有する構成については、同じ参照符号を付記し、その詳細な説明を省略する。

すなわち、本実施形態に係る圧力センサ用容器および圧力センサは、感圧室１ａの上下に２つのダイアフラム２が設けられている。具体的には、本実施形態に係る圧力センサ用容器および圧力センサは、基体１と感圧室１ａとの間に貫通孔７によって外部に連通された空洞部６が設けられ、感圧室１ａの上下に２つのダイアフラム２が設けられている。この構成により、外部の圧力が変化すると上下２つのダイアフラム２ともに撓み量が変化する。そのため、１つのダイアフラム２を用いる場合と比較して、撓み量の変化が大きくなり、高感度の圧力センサを実現することができる。

なお、ダイアフラム２を設ける面は、上下面に限られることはなく、側面同士、上面と側面、あるいは下面と側面の組み合わせであってもよい。

[実施の形態４]
図５は、本実施形態に係る圧力センサ用容器および圧力センサの一例を示す断面図である。なお、図５において、図１と同様の機能を有する構成については、同じ参照符号を付記し、その詳細な説明を省略する。

すなわち、本実施形態に係る圧力センサ用容器および圧力センサは、基体１の上下面に２つの感圧室（第１感圧室１ａ−１および第２感圧室１ａ−２）が設けられている。この構成により、外部の圧力が変化すると、第１感圧室１ａ−１および第２感圧室１ａ−２の両方の容積が変化し、感圧室１ａが１箇所だけ設けられる場合に比べ、容積の変化量が大きくなる。そのため、高感度の圧力センサを実現することができる。

なお、感圧室は、２つに限らず、３つ以上設けられていてもよい。

[実施の形態５]
図６は、本実施形態に係る圧力センサ用容器および圧力センサの一例を示す断面図である。なお、図６において、図１と同様の機能を有する構成については、同じ参照符号を付記し、その詳細な説明を省略する。

すなわち、本実施形態に係る圧力センサ用容器および圧力センサは、感圧室１ａの側壁の内周部側面が傾斜面１ｂとなっている。具体的には、傾斜面１ｂは、図６（ａ）に示すように、感圧室１ａの底面１ｈに向かうに従って感圧室１ａの側壁の厚みが大きくなるように傾斜している面である。この構成により、ダイアフラム２に大きな圧力が作用して、ダイアフラム２が大きく撓もうとする際においても、図６（ｂ）に示すように、感圧室１ａの側壁の傾斜面１ｂにダイアフラム２が接触することにより、ダイアフラム２が大きく撓むのを抑制できる。そのため、ダイアフラム２が破損するのを抑制できる。

なお、傾斜面１ｂは、図６に示すように、直線状に傾斜していてもよいし、曲線状に傾斜していてもよい。また、感圧室１ａの底面１ｈは、図６に示すように、平板状となっていてもよいし、傾斜面１ｂ同士が底面１ｈで接続する、いわゆるＶ字状となっていてもよい。

[実施の形態６]
図７は、本実施形態に係る圧力センサ用容器および圧力センサの一例を示す断面図である。なお、図７において、図１と同様の機能を有する構成については、同じ参照符号を付記し、その詳細な説明を省略する。

すなわち、本実施形態に係る圧力センサ用容器および圧力センサにおける第１電極１１は、第２電極２１と対向する部位の一部が非形成部１１ａとなっている。この構成により、ダイアフラム２に大きな圧力が作用した場合であっても、ダイアフラム２の下面の第２電極２１を感圧室１ａの底面１ｈの非形成部１１ａに接触させることができるので、ダイアフラム２が破損するのを抑制できる。また、第１電極１１と第２電極２１とが電気的に短絡するのを防止できる。またこの構成により、ダイアフラム２の下面が感圧室１ａの底面１ｈに接触した状態で、さらにダイアフラム２を撓ませることが可能となり、圧力を検出することができる。この結果、検出範囲の広い圧力センサを実現することができる。

なお、図示しないが、第１電極１１に非形成部１１ａが設けられる代わりに第２電極２１に非形成部が設けられていてもよい。また、第１電極１１に非形成部１１ａが設けられるとともに第２電極２１に非形成部が設けられてもよい。

[実施の形態７]
図８は、本実施形態に係る圧力センサ用容器および圧力センサにおけるダイアフラム２の一例を示す断面図である。すなわち、本実施形態に係るダイアフラム２は、図８（ａ）に示すように、外周部が肉厚で、中央部が薄肉部２ａとなっている。すなわち、本実施形態に係るダイアフラム２は、外周部から中央部に向かうに従って厚みが薄くなっている。この構成により、ダイアフラム２に圧力が作用した際にダイアフラム２の略中央部の応力が分散し、かつ弾性変形し易くなる。このため、ダイアフラム２に大きな圧力が作用した場合であっても、ダイアフラム２が破損するのを抑制できる。

なお、図８（ｂ）に示すように、ダイアフラム２の感圧室１ａ側の面側から薄くなっていてもよい。また、図８（ｃ）に示すように、ダイアフラム２の上面側から薄くなっていてもよい。

[実施の形態８]
図９は、本実施形態に係る圧力センサ用容器および圧力センサの一例を示す断面図である。なお、図９において、図１と同様の機能を有する構成については、同じ参照符号を付記し、その詳細な説明を省略する。

すなわち、本実施形態に係る圧力センサ用容器および圧力センサは、感圧室１ａと連通する気密室１ｉが設けられており、この気密室１ｉ内に、例えば、圧力を検出するための電子部品４として、水晶振動子が設置されている。この構成により、ダイアフラム２が変位することによって、気密室１ｉ内の圧力が変化して、水晶振動子の単位時間当たりの振動数が変化する。すなわち、水晶振動子の振動数を読み取ることにより、圧力を検出することができる。

[実施の形態９]
図１０は、本実施形態に係る圧力センサ用容器および圧力センサの一例を示す断面図である。なお、図１０において、図１と同様の機能を有する構成については、同じ参照符号を付記し、その詳細な説明を省略する。

すなわち、本実施形態に係る圧力センサ用容器および圧力センサは、圧力の測定範囲が異なる２つ圧力センサ用容器を備えている。具体的には、厚みの異なるダイアフラム２を２つ備えることによって、各感圧室１ａの圧力の測定範囲を異ならせている。この構成により、圧力の測定範囲が異なる感圧室１ａを２つ備えていることから、圧力の測定範囲が広い圧力センサを実現することができる。

なお、圧力の測定範囲が異なる圧力センサ用容器は、２つに限らず、３つ以上設けられていてもよい。

なお、本発明は上述の実施形態１〜９に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内であれば種々の変更や実施の形態の組み合わせを施すことは何等差し支えない。

例えば、図１１に示すように、第２電極２１の側面導体２１ｂを、スペーサ１ｃの側面の上面側にのみ設けておくとともに、スペーサ１ｃの上面と下面との間に内部導体を引き回しておいてもよい。この場合、スペーサ１ｃの表面に露出する側面導体２１ｂの面積が少なくできるため、第１電極１１と内部導体との間に不要な容量が発生するのを抑制できる。また、基体１は種々の形状とすることができ、例えば、円柱、直方体、多面体等、種々の形状となし得る。

以上のように、本発明は、正確に圧力を検出することができる圧力センサ用容器、または圧力センサとして有用である。

１ 基体
１ａ 感圧室
１ｂ 傾斜面
１ｃ スペーサ
１ｄ 圧力調整用孔
１ｈ 底面
１ｊ 底板
２ ダイアフラム
３ 接合部
３ａ ガラス質成分
４ 電子部品
１１ 第１電極
１２ 基体のセラミック粒子
１３ 基体の粒界層
２１ 第２電極
２２ ダイアフラムのセラミック粒子
２３ ダイアフラムの粒界層

Claims (11)

1. セラミックスからなる基体と、
   セラミックスからなり、圧力が作用することによって変位するダイアフラムと、
   前記基体と前記ダイアフラムとの間に設けられた感圧室とを備え、
   前記基体と前記ダイアフラムとは、前記感圧室の周囲において、前記基体および前記ダイアフラムの少なくとも１つから溶出されたガラス質成分を介して全周にわたって連続的に接合されていることを特徴とする圧力センサ用容器。
2. 前記基体と前記ダイアフラムとは、前記基体中のセラミック粒子と、前記ダイアフラム中の粒界層とが、前記ダイアフラム中の粒界層から溶出されたガラス質成分を介して接合されている、請求項１に記載の圧力センサ用容器。
3. 前記基体と前記ダイアフラムとは、前記基体中の粒界層と、前記ダイアフラム中のセラミック粒子とが、前記基体中の粒界層から溶出されたガラス質成分を介して接合されている、請求項１に記載の圧力センサ用容器。
4. 前記基体と前記ダイアフラムとは、前記基体中の粒界層と、前記ダイアフラム中の粒界層とが、前記基体中の粒界層および前記ダイアフラム中の粒界層から溶出されたガラス質成分を介して接合されている、請求項１に記載の圧力センサ用容器。
5. 前記基体は、前記感圧室の底面となる底板と、前記感圧室の側壁となるスペーサとが接合されることによって形成される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の圧力センサ用容器。
6. 平面視において前記感圧室の形状が略円形状である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の圧力センサ用容器。
7. 前記感圧室の側壁の内周部側面が、前記感圧室の底面に向かうに従って前記側壁の厚みが大きくなるように傾斜している傾斜面である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の圧力センサ用容器。
8. 前記感圧室の底面に第１電極が形成されており、前記ダイアフラムの下面に第２電極が形成されており、かつ前記第１電極と前記第２電極とが対向するようにして配置されており、
   前記第１電極または前記第２電極には、前記第２電極または前記第１電極と対向する部位の一部に非形成部が設けられている、請求項１〜７のいずれか一項に記載の圧力センサ用容器。
9. 前記ダイアフラムは、外周部から中央部に向かうに従って厚みが薄くなっている、請求項１〜８のいずれか一項に記載の圧力センサ用容器。
10. 前記基体には、前記感圧室と外部とが連通される圧力調整用孔が設けられている、請求項１〜９のいずれか一項に記載の圧力センサ用容器。
11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載の圧力センサ用容器と、
    圧力を検出するための電子部品とを備えた、圧力センサ。
    
    

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