JP2011102772A - 圧力センサー - Google Patents

Abstract

【課題】製造が容易で、ダイアフラムの受圧感度を高めると共に、耐衝撃性も十分確保することを可能とする圧力センサーを提供することを目的としている。
【解決手段】本発明の圧力センサー１０は、ダイアフラム４０と、感圧素子となる枠付き振動子３０と、基板２０を積層し、前記感圧素子の圧電振動片３１を密閉する内部空間Ｓを形成して、前記ダイアフラム４０の撓みに基づく前記感圧素子の周波数変化から圧力を検出する圧力センサー１０であって、前記内部空間Ｓに前記ダイアフラム４０の破壊限界を超えた撓みを抑制するストッパーを備えたことを特徴としている。
【選択図】図１

Description

本発明は、特に圧力検出素子として圧電素子を用いた圧力センサーに係る。

被測定圧力を受圧して撓む可撓部を有する受圧手段としてのダイアフラムと、当該ダイアフラムの支持部に支持固定される感圧素子としての双音叉振動片とから構成される圧力センサーとして、特許文献１，２が開示されている。

特許文献１に開示されている圧力センサーは、圧力を受圧したダイアフラムが撓むと、その撓みに起因した力が前記支持部を介して双音叉振動子に伝達されて、前記双音叉振動子にも撓みが生じることによって、振動子の振動腕（ビーム）方向に伸縮作用が生じる。この伸縮作用によって生じた内部応力により双音叉振動子の共振周波数に変化が生じる。この共振周波数の変化を圧力の変化に変換することによる圧力変動を検出することができる。

前記感圧素子は、感圧部と感圧部の両端に接続された一対の基部とを有し、力の検出方向を検出軸として設定し、感圧素子の前記一対の基部の並ぶ方向は前記検出軸と平行関係にある。双音叉型圧電振動子の場合は、梁（ビーム）の延びる方向と検出軸とが平行関係になっている。

しかしながら、ダイアフラムの撓みが大きくなると、円弧状に撓んだダイアフラムの中央部が双音叉振動片に接触してしまい双方に損傷等が発生してしまう問題があった。
そこで、特許文献２において、この問題を解決するため、図８に示すようにダイアフラム１の中央領域に厚肉部２を設けることにより、ダイアフラム１の撓みが大きくなったときでもダイアフラム１の中央領域が円弧状に変形することなくダイアフラム１が撓むようにした。これによりダイアフラム１の中央部３が双音叉振動片４に接触することを防止できる。

特開２００４−１３２９１３号公報 特開２００７−３２７９２２号公報

しかしながら、三層構造の圧力センサーは、ダイアフラムの厚み方向の肉厚を薄くして撓み易くすることにより圧力の受圧感度を高めることができる一方で、受圧する圧力や外力からの衝撃に対して、単調に内部に生じる応力も増加するため、肉厚の薄いダイアフラムでは破壊限界となる圧力や耐衝撃性が低下することとなる。従って受圧感度の上限が規制を受けることになるという問題があった。特にダイアフラムの厚みに関しては、厳しく制限せざるを得なかった。

そこで本発明は、上記従来技術の問題点を解決するため、製造が容易で、ダイアフラムの受圧感度を高めると共に、耐衝撃性も十分確保することを可能とする圧力センサーを提供することを目的としている。

本発明は、上記の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
［適用例１］ダイアフラムと、感圧素子と、基板を積層し、前記感圧素子の振動片を密閉する内部空間を形成して、前記ダイアフラムの撓みに基づく前記感圧素子の周波数変化から圧力を検出する圧力センサーであって、前記内部空間に前記ダイアフラムの破壊限界を超えた撓みを抑制するストッパーを備えたことを特徴とする圧力センサー。

上記構成により、ダイアフラムの破壊限界を超える外力による撓みをストッパーで抑制することができる。従って破壊限界によって圧力センサーが破壊されることがなく、ダイアフラムの厚みを薄く形成することにより圧力の検出感度を向上させることができる。

［適用例２］前記ストッパーは、前記ダイアフラムの密閉側の主面の中心部から前記感圧素子に向かって突出した凸部と、前記ダイアフラムを平面視して前記凸部と重なる位置であって、前記感圧素子の枠状部から前記振動片の中心に向かって張り出され、前記ダイアフラムの破壊限界の外力が作用したとき前記凸部と接触する張り接触部と、からなることを特徴とする適用例１に記載の圧力センサー。

上記構成によるストッパーは、ダイアフラム及び感圧素子のエッチング加工等による形成と同時に形成することができる。従って他部品を用いることが無く、低コスト化を図ることができる。

［適用例３］前記ストッパーは、前記ダイアフラムの密閉側の主面から前記感圧素子に向かって延出された凸部と、前記基板の密閉側の主面から対向する前記凸部に向かって突出し、前記ダイアフラムの破壊限界の外力が作用したとき前記凸部と接触する接触部と、からなることを特徴とする適用例１に記載の圧力センサー。

上記構成によるストッパーは、ダイアフラム及び基板のエッチング加工等による形成と同時に形成することができる。従って他部品を用いることが無く、低コスト化を図ることができる。

［適用例４］前記ストッパーは、前記振動片の一方の基部から他方の基部へ前記振動片に沿って延出された張り部と、前記基板の密閉側の主面から対向する前記張り部の先端に向かって突出し、前記ダイアフラムの破壊限界の外力が作用したとき前記張り部と接触する接触部と、からなることを特徴とする適用例１に記載の圧力センサー。

上記構成によるストッパーは、感圧素子及び基板のエッチング加工等による形成と同時に形成することができる。従って他部品を用いることが無く、低コスト化を図ることができる。

［適用例５］前記ストッパーは、前記振動片の一方の基部から他方の基部へ前記振動片に沿って延出された第１の張り部と、前記基板の密閉側の主面から対向する前記第１の張り部の先端に向かって突出し、前記ダイアフラムの破壊限界の外力が作用したとき前記第１の張り部と接触する第１の接触部と、前記振動片の他方の基部から一方の基部へ前記振動片に沿って延出された第２の張り部と、前記基板の密閉側の主面から対向する前記第２の張り部の先端に向かって突出し、前記ダイアフラムの破壊限界の外力が作用したとき前記第２の張り部と接触する第２の接触部と、からなることを特徴とする適用例１に記載の圧力センサー。

上記構成によるストッパーは、感圧素子及び基板のエッチング加工等による形成と同時に形成することができる。従って他部品を用いることが無く、低コスト化を図ることができる。

［適用例６］前記張り部に形成した第１の電極と、前記第１の電極と対向すると共に、前記接触部に形成した第２の電極と、からなることを特徴とする適用例４に記載の圧力センサー。
上記構成により、ダイアフラムに破壊電界を越える外力が作用したことを検知することができる。

（Ａ）は第１実施形態の圧力センサーの基板の内側（凹部側）を上方から見た分解斜視図であり、（Ｂ）はダイアフラムの内側（支持部側）を上方から見た分解斜視図である。 第1実施形態の圧力センサーの断面図である。 （１）は第１実施形態の圧力センサーのダイアフラムの底面図を示し、（２）は枠付き振動子の平面図を示し、（３）は基板の平面図を示し、（４）は一対の凸部の中心を通る圧力センサーのＸ方向の断面図を示す。 （１）は第２実施形態の圧力センサーのダイアフラムの底面図を示し、（２）は枠付き振動子の平面図を示し、（３）は基板の平面図を示し、（４）は一対の支持部の中心を通る圧力センサーのＹ方向の断面図を示す。 （１）は第３実施形態の圧力センサーのダイアフラムの底面図を示し、（２）は枠付き振動子の平面図を示し、（３）は基板の平面図を示し、（４）は一対の支持部の中心を通る圧力センサーのＹ方向の断面図を示す。 （１）は第４実施形態の圧力センサーの枠付き振動子の平面図を示し、（２）は基板の平面図を示し、（３）は一対の支持部の中心を通る圧力センサーのＹ方向の断面図を示す。 （１）は第５実施形態の圧力センサーのダイアフラムの底面図を示し、（２）は枠付き振動子の平面図を示し、（３）は基板の平面図を示す。 従来の圧力センサーの説明図であり、（Ａ）は圧力センサーの断面図を示し、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ矢視図を示す。

本発明の圧力センサーの実施形態を添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。図１は第１実施形態の圧力センサーの分解斜視図であり、（Ａ）は基板の内側（凹部側）を上方から見た斜視図であり、（Ｂ）はダイアフラムの内側（支持部側）を上方から見た斜視図である。図２は第１実施形態の圧力センサーの断面図である。図３は第１実施形態の圧力センサーの説明図であり、同図（１）はダイアフラムの底面図を示し、同図（２）は枠付き振動子の平面図を示し、同図（３）は基板の平面図を示し、同図（４）は一対の凸部の中心を通る圧力センサーのＸ方向の断面図を示している。図示のように本発明の圧力センサー１０は、基板２０と、枠付き振動子３０と、ダイアフラム（受圧手段）４０とを有している。

なお本実施形態の基板２０と、枠付き振動子３０と、ダイアフラム（受圧手段）４０は熱膨張係数の差による温度特性の劣化などを考慮して、同質材料となる水晶基板を用いることができる。

基板２０は、枠付き振動子３０の圧電振動片３１を収容する内部空間Ｓを密封するためのパッケージ或いはリッドとしての役割を果たす部材である。基板２０は、図１又は図２に示すように、その内側に凹部２２が形成されており、この凹部２２の開口側の周縁の環状囲繞部となる端面２４に、枠付き振動子３０の枠状部３２と、ダイアフラム４０の枠部４２と順に積層して接合することで、凹部２２の内側が密封された内部空間Ｓとなる。

そして図１に示す基板２０の主面外形は、水晶結晶軸のＸ軸方向に並行して延びる２本の辺と水晶結晶軸のＹ方向に並行して延びる２本の辺とからなる略四角形状（すなわち略長方形）である。

感圧素子を構成する枠付き振動子３０は、枠状部３２及びこの枠状部３２と接続された圧電振動片３１及び張り接触部３３とを有している。そして枠付き振動子３０は、圧電材料として例えば水晶をエッチングして形成されている。また図１に示す枠状部３２の外形は、Ｘ軸方向に並行して延びる２本の辺とＹ軸方向に延びる２本の辺とからなる略矩形形状である。

圧電振動片３１は、本実施形態の場合、加えられた力に対して周波数の変化が大きく、圧力を感度よく検出できる振動片を用いている。図５に示すように振動片はＹ軸方向に長手方向が延びる振動腕３４と、この振動腕３４の長手方向の両端に接続され、振動腕３４と一列に並んだ２つの基部３６とを有している。振動子は、その感圧部（振動腕３４）である振動腕３４に引張り応力（伸長応力）あるいは圧縮応力が印加されると、その共振周波数が印加される応力にほぼ比例して変化するという特性を有している。

振動腕３４はＹ軸方向に細長く、その表面に設けられた励振電極（不図示）により駆動電圧を印加されて屈曲振動する部分であり、この部分にＹ軸方向に伸張及び／又は圧縮するようにストレス或いはテンションがかかると、周波数が変化する部分である。したがってその周波数変化を検知することで圧力変化を感知することができる。
圧電振動片３１は、力の検出方向を検出軸として設定し、圧電振動片３１の前記一対の基部３６の並ぶ方向は、前記検出軸と平行関係にある。

張り接触部３３は、振動腕３４の中心と直交する枠状部３２から振動腕３４に向かって所定間隔を開けて延出させた部材である。張り接触部３３の先端は、ダイアフラム４０を平面視して、後述する凸部４７と重なる位置に形成している。

枠状部３２は、基板２０の凹部２２とともに圧電振動片３１を収容する内部空間Ｓを形成する部材であり、かつ、ダイアフラム４０の枠部４２に積層し固定する部材である。具体的には、枠状部３２は少なくとも振動腕３４との間に空間を有しており、圧電振動片３１の両端の基部３６に接続部３８を介して連結されると共に、圧電振動片３１及び接続部３８と一体的に形成されている。すなわち、本実施形態の場合、枠状部３２、接続部３８と圧電振動片３１と張り接触部３３とは、１枚の水晶ウェハから、例えばフォトリソ技術とエッチング技法とを利用して形成されている。

接続部（梁）３８は基部３６よりも細い形状である。すなわち接続部３８は、基部３６とダイアフラム４０の支持部４５と接合した後は、振動腕３４の撓みを阻害するものとなるので存在しないほうが好ましく、このため本実施形態では、枠付き振動子３０とダイアフラム４０とを接合する際に、基部３６と支持部４５とを位置合わせして接合できる程度に細く形成している。

そして接続部３８は、一対の基部３６が結ぶ方向（Ｙ軸方向）、すなわち接続部３８と基部３６とからなる部分と、枠状部３２のＸ軸方向に延びる枠辺との間には、それらの厚み方向に貫通した貫通孔３８ａが設けられている。このように接続部３８を細く構成し、かつ貫通孔３８ａを設けた構成とすることにより、図２に示すように外部から被測定圧力Ｐをダイアフラム４０の受圧面４３で受圧したときに、圧電振動片３１の振動腕３４が一対の基部３６が並ぶ方向（Ｙ軸方向）へ伸縮し易くし、そのＹ軸方向への伸縮を接続部３８が阻害してしまう事態を防止することができる。

なお接続部３８は、各基部３６の幅方向（すなわち図の基部どうしを結ぶＹ軸方向と直交するＸ軸方向）の両端から、それぞれ幅方向に沿って、互いに離間するように延びて形成された梁としている。この梁は、Ｙ軸方向の撓みを阻害しないようにＹ軸方向の枠に対して交差している（図１では直交させた接続部３８を示している）。

このような梁の構成により枠付き振動子３０の構成（剛性）がＹ軸方向に沿った中心線を境に左右対称となる。そしてこのような左右対称の構成により、圧電振動子の撓み量がＹ軸方向に沿った中心線を境に左右均等となるので、ダイアフラム４０から圧電振動片３１に伝達された力を振動腕３４に等しく分配することができる。

ダイアフラム４０は外部と内部空間Ｓとを仕切って、外部から受けた圧力Ｐを圧電振動片３１に伝達する部材である。ダイアフラム４０は、微細な圧力Ｐを伝達できるように薄膜状の可撓部４１と、可撓部４１を囲む枠部４２を有している。またダイアフラム４０は、可撓部４１の受圧面４３の面とは反対側の密閉側の主面（他方の主面）４４に支持部４５と凸部４７を有している。
枠部４２は、薄肉の可撓部４１よりも厚肉に形成し、前述の枠付き振動子３０の枠状部３２と基板２０とを順に積層し接合している。

ダイアフラム４０は、枠部４２が枠付き振動子３０の枠状部３２を介して基板２０の開口側の端面２４と接合して固定されるようになっているため、枠状部３２の熱膨張係数と同様の熱膨張係数を有する材料で形成されている。
ここで本発明のダイアフラム４０は、図３（１）に示すように可撓部４１で最も変位量が大きい箇所を密閉側の主面４４の中心Ｃとしている。

支持部４５ａ，４５ｂは、前記密閉側の主面４４の中心Ｃを挟むように受圧面となる可撓部４１の密閉側の主面４４に一対形成している。支持部４５ａ，４５ｂは、圧電振動片３１の基部３６を接合する台座となる。支持部４５ａ，４５ｂにより支持固定された圧電振動子３１を密閉側の主面４４の中心Ｃを跨ぐように配置することにより、感圧部である振動腕３４に最も大きなストレスが作用し、圧力変動の検出感度を向上させることができる。

凸部４７（４７ａ、４７ｂ）は、前記密閉側の主面４４の中心Ｃを挟むと共に、支持台４５ａ、４５ｂを結ぶ直線と直交する方向（Ｘ方向）に一対形成している。凸部４７はダイアフラム４０を平面視して、前記張り接触部３３の先端と重なる位置に形成している。

次に上記構成による圧力センサー１０の製造方法は、ダイアフラム４０の支持部４５と感圧素子となる枠付き振動子３０の基部３６を接着剤などの接合部材で接合する。さらに枠付き振動子３０の枠状部３２を基板２０とダイアフラム４０とで挟んで接着剤などの接合部材で接合し三層構造としている。具体的に圧力センサー１０は、ダイアフラム４０と枠付き振動子３０と基板２０を、圧電振動片のカット角に合わせた材料、一例としてＺ軸に対して垂直に切り出したＺ板の水晶であって熱膨張係数αが略等しい材料を用いる。そして図２に示すように、ダイアフラム４０と枠付き振動子３０の間と、枠付き振動子３０と基板２０の間に接着部材６０として無機接着剤を用いる。これによりダイアフラム４０と枠付き振動子３０の間に所定間隔を開けて接合できると共に、硬化した後に所定の硬度が得られるため、ＣＩ値が良好となる。また接着部分の応力の緩和が少なくなり、経年劣化が少ない。或いはまた接着部材６０として熱膨張係数αをダイアフラム等の材質と合わせた接着剤を用いてもよい。これにより温度特性を良好にできる。

第１実施形態の圧力センサー１０のストッパーは、張り接触部３３ａ、３３ｂと凸部４７ａ、４７ｂから構成されており、図２に示すようなダイアフラム４０の可撓部４１に外部から圧力Ｐが作用すると、振動腕３４に引張り応力或いは圧縮応力が印加されて、周波数が印加される応力に略比例して変化する。また圧力Ｐが可撓部４１に作用すると、可撓部４１で最も変位量が大きい密閉側の主面４４の中心Ｃ付近に形成した凸部４７も枠付き振動子３０の張り接触部３３ａ、３３ｂへ接近する。そしてダイアフラム４０の破壊限界を超える外力が可撓部４１に作用すると、図３（４）に示すように凸部４７ａ、４７ｂが張り接触部３３ａ、３３ｂと接触してダイアフラム４０の撓みが抑制される。従って、ダイアフラム４０に破壊限界を超える外力が作用しても、ストッパーにより破壊限界を抑制することができダイアフラム４０が破壊されることがない。

次に第２実施形態の圧力センサーについて以下説明する。図４は第２実施形態の圧力センサーの説明図である。図４（１）はダイアフラムの底面図を示し、図４（２）は枠付き振動子の平面図を示し、図４（３）は基板の平面図を示し、図４（４）は一対の支持部の中心を通る圧力センサーのＹ方向の断面図を示している（圧電振動片を省略）。第２実施形態の圧力センサー１０ａと第１実施形態の圧力センサー１０と異なる構成は、第１実施形態の張り接触部に替えて接触部を形成した点である。その他の構成は、第１実施形態の構成と同一であり、その詳細な説明は省略する。

図示のように接触部２６は、基板２０の凹部２２に形成している。接触部２６（２６ａ、２６ｂ）はダイアフラム４０を平面視して凸部４７ａ、４７ｂと重なる位置に一対形成している。凹部２２に突出形成した接触部２６の高さは、ダイアフラム４０の破壊限界を超える外力が作用した時に凸部４７と接触する高さに設定している。

第２実施形態の圧力センサー１０ａのストッパーは、接触部２６ａ、２６ｂと凸部４７ａ、４７ｂから構成されており、ダイアフラム４０の破壊限界を超える外力が可撓部４１に作用すると、図４（４）に示すように凸部４７ａ、４７ｂが張り接触部２６ａ，２６ｂと接触してダイアフラム４０の撓みが抑制される。従って、ダイアフラム４０に破壊限界を超える外力が作用しても、ストッパーにより破壊限界を抑制することができダイアフラム４０が破壊されることがなく、ダイアフラム４０の厚みを薄く形成して、圧力の検出感度を向上させることができる。

次に第３実施形態の圧力センサーについて以下説明する。図５は第３実施形態の圧力センサーの説明図である。図５（１）はダイアフラムの底面図を示し、図５（２）は枠付き振動子の平面図を示し、図５（３）は基板の平面図を示し、図５（４）は一対の支持部の中心を通る圧力センサーのＹ方向の断面図を示している（圧電振動片を省略）。第３実施形態の圧力センサー１０ｂと第２実施形態の圧力センサー１０ａと異なる構成は、第２実施形態の凸部４７に替えて張り部３５を形成した点である。その他の構成は、第３実施形態の構成と同一であり、その詳細な説明は省略する。

図示のように一対の張り部３５ａ、３５ｂは、一方の基部３６ａから振動腕３４の伸びる方向とは交差方向（例えば垂直方向）であってそれぞれ相互に反対方向に延び、振動腕３４の延びる方向に屈曲してさらに他方の基部３６ｂへ延びている。そして張り部３５の先端は、ダイアフラム４０を平面視して、接触部２６と重なる位置まで延出されている。

第３実施形態の圧力センサー１０ｂのストッパーは、張り部３５ａ、３５ｂと接触部２６ａ、２６ｂから構成されており、ダイアフラム４０の可撓部４１に外部から圧力Ｐが作用すると、振動腕３４に引張り応力或いは圧縮応力が印加されて、周波数が印加される応力に略比例して変化する。また圧力Ｐが可撓部４１に作用すると、一対の支持部４５に接続する一対の基部３６を介して振動片３１も撓むが、張り部３５は先端が自由端であるため、ダイアフラム４０の撓みの影響を受けることがない。従ってダイアフラム４０の破壊限界を超える外力が可撓部４１に作用すると、図５（４）に示すように張り部３５の先端が接触部２６と接触してダイアフラム４０の撓みが抑制される。従って、ダイアフラム４０に破壊限界を超える外力が作用しても、ストッパーにより破壊限界を抑制することができダイアフラム４０が破壊されることがない。

次に第４実施形態の圧力センサーについて以下説明する。図６は第４実施形態の圧力センサーの説明図である。図６（１）は枠付き振動子の平面図を示し、図６（２）は基板の平面図を示し、図６（３）は一対の支持部の中心を通る圧力センサーのＹ方向の断面図を示している（圧電振動片を省略）。

第４実施形態の圧力センサー１０ｃは、ダイアフラム４０に破壊限界を超える外力が作用したとき第３実施形態の圧力センサー１０ｂの枠付き振動子３０及び基板２０にこの外力を検出可能な第１及び第２の電極を形成している。具体的に枠付き振動子３０は、基板２０と対向する側の主面に、枠状部３２の端子と、張り部３５の先端の端子と、枠状部３２の端子と張り部３５の先端の端子を電気的に接続する引き出し配線と、からなる第１の電極となる一対の張り部電極３５ｅ、３５ｆを形成している。一方、基板２０は、枠付き振動子３０と対抗する主面に、一対の接触部２６ａ，２６ｂ上に電気的に接続させた第２の電極となる接触部電極２６ｅを形成している。なお張り部電極３５ｅ，３５ｆの張り部３５の先端の端子と接触部電極２６ｅは、ダイアフラム４０を平面視して互いに重なる位置に形成している。

上記構成による第４実施形態の圧力センサー１０ｃによれば、図６（３）に示すようにダイアフラム４０の破壊限界を超える外力が可撓部４１に作用すると、張り部３５の先端が接触部２６と接触すると同時に、張り部電極３５ｅ（３６ｆ）も接触電極２６ｅと接触する。従ってダイアフラム４０の撓みが抑制されると共に、張り部電極３５ｅ（３５ｆ）が接触電極２６ｅと接触して電気的に接続され、破壊限界を超える外力が作用したことを検知することができる。

次に第５実施形態の圧力センサーについて以下説明する。図７は第５実施形態の圧力センサーの説明図である。図７（１）はダイアフラムの底面図を示し、図７（２）は枠付き振動子の平面図を示す、図７（３）は基板の平面図を示している。第５実施形態の圧力センサー１０ｄと第３実施形態の圧力センサー１０ｂと異なる構成は、第３実施形態の張り部３５と接触部２６をそれぞれ２つ形成した点である。その他の構成は、第３実施形態の構成と同一であり、その詳細な説明は省略する。

図示のように第１の張り部３５ａ、３５ｂは、一方の基部３６ａから振動腕３４の伸びる方向とは交差方向（例えば垂直方向）であってそれぞれ相互に反対方向に延び、振動腕３４の延びる方向に屈曲してさらに他方の基部３６ｂへ延びている。そして第１の張り部３５ａ、３５ｂの先端は、ダイアフラム４０を平面視して、第１の接触部２６ａ，２６ｂと重なる位置まで延出されている。

第２の張り部は３５ｃ、３５ｄは、他方の基部３６ｂから振動腕３４の伸びる方向とは交差方向（例えば垂直方向）であってそれぞれ相互に反対方向に延び、振動腕３４の延びる方向に屈曲してさらに他方の基部３６ａへ延びている。そして第２の張り部３５ｃ、３５ｄの先端は、ダイアフラム４０を平面視して、第２の接触部２６ｃ，２６ｄと重なる位置まで延出されている。

第１の接触部２６ａ、２６ｂは可撓部４１の中心Ｃ付近に形成し、第２の接触部２６ｃ、２６ｄは端面２４付近に形成している。
第５実施形態の圧力センサー１０ｂのストッパーは、第１及び第２の張り部３５ａ〜３５ｄと第１及び第２の接触部２６ａ〜２６ｄから構成されており、ダイアフラム４０の可撓部４１に外部から圧力Ｐが作用すると、振動腕３４に引張り応力或いは圧縮応力が印加されて、周波数が印加される応力に略比例して変化する。また圧力Ｐが可撓部４１に作用すると、一対の支持部４５に接続する一対の基部３６を介して圧電振動片３１も撓むが、可撓部４１で最も変位量が大きい中心Ｃに近い第１の張り部３５ａ，３５ｂの先端が最初に接触部２６ａ，２６ｂと接触し、ついで端面２４付近の第２の張り部３５ｃ、３５ｄが第２の接触部２６ｃ、２６ｄと段階的に接触する。そしてダイアフラム４０の破壊限界を超える外力が可撓部４１に作用すると、最初に第１の張り部３５ａ，３５ｂの先端が第１の接触部２６ａ，２６ｂと接触し、第２の張り部３５ｃ、３５ｄが第２の接触部２６ｃ、２６ｄと接触してダイアフラム４０の撓みが段階的に抑制される。従って、ダイアフラム４０に破壊限界を超える外力が作用しても、ダイアフラム４０が破壊されることがない。

このような本発明の圧力センサーによれば、ダイアフラムの破壊限界を超える外力による撓みをストッパーで抑制することができる。従って破壊限界によって圧力センサーが破壊されることがなく、ダイアフラムの厚みを薄く形成することにより圧力の検出感度を向上させることができる。

１………ダイアフラム、２………厚肉部、３………中央部、４………双音叉振動片、５………振動腕、１０………圧力センサー、２０………基板、２２………凹部、２４………端面、２６………接触部、３０………枠付き振動子、３１………圧電振動片、３２………枠状部、３３………張り接触部、３４………振動腕、３５………張り部、３６………基部、３８………接続部、４０………ダイアフラム、４１………可撓部、４２………枠部、４３………受圧面、４４………密閉側の主面、４５………支持部、４７………凸部、６０………接着部材。

Claims (6)

1. ダイアフラムと、感圧素子と、基板を積層し、前記感圧素子の振動片を密閉する内部空間を形成して、前記ダイアフラムの撓みに基づく前記感圧素子の周波数変化から圧力を検出する圧力センサーであって、
   前記内部空間に前記ダイアフラムの破壊限界を超えた撓みを抑制するストッパーを備えたことを特徴とする圧力センサー。
2. 前記ストッパーは、
   前記ダイアフラムの密閉側の主面の中心部から前記感圧素子に向かって突出した凸部と、
   前記ダイアフラムを平面視して前記凸部と重なる位置であって、前記感圧素子の枠部から前記振動片の中心に向かって張り出され、前記ダイアフラムの破壊限界の外力が作用したとき前記凸部と接触する張り接触部と、
   からなることを特徴とする請求項１に記載の圧力センサー。
3. 前記ストッパーは、
   前記ダイアフラムの密閉側の主面から前記感圧素子に向かって延出された凸部と、
   前記基板の密閉側の主面から対向する前記凸部に向かって突出し、前記ダイアフラムの破壊限界の外力が作用したとき前記凸部と接触する接触部と、
   からなることを特徴とする請求項１に記載の圧力センサー。
4. 前記ストッパーは、
   前記振動片の一方の基部から他方の基部へ前記振動片に沿って延出された張り部と、
   前記基板の密閉側の主面から対向する前記張り部の先端に向かって突出し、前記ダイアフラムの破壊限界の外力が作用したとき前記張り部と接触する接触部と、
   からなることを特徴とする請求項１に記載の圧力センサー。
5. 前記ストッパーは、
   前記振動片の一方の基部から他方の基部へ前記振動片に沿って延出された第１の張り部と、
   前記基板の密閉側の主面から対向する前記第１の張り部の先端に向かって突出し、前記ダイアフラムの破壊限界の外力が作用したとき前記第１の張り部と接触する第１の接触部と、
   前記振動片の他方の基部から一方の基部へ前記振動片に沿って延出された第２の張り部と、
   前記基板の密閉側の主面から対向する前記第２の張り部の先端に向かって突出し、前記ダイアフラムの破壊限界の外力が作用したとき前記第２の張り部と接触する第２の接触部と、
   からなることを特徴とする請求項１に記載の圧力センサー。
6. 前記張り部に形成した第１の電極と、
   前記第１の電極と対向すると共に、前記接触部に形成した第２の電極と、
   からなることを特徴とする請求項４に記載の圧力センサー。