JP2011220722A - 圧力センサー - Google Patents
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Abstract
【課題】製造が簡単で歩留まりが高く、かつ機械的強度に優れた圧力センサーを提供すること。
【解決手段】圧力センサー１は、パッケージ２にセンサーチップ３を搭載してなる。センサーチップ３は、平面視形状が矩形をなし、下面３２には、互いに離間した第１の接合部３２１、第２の接合部３２２および第３の接合部３２３が設定されている。第１の接合部３２１は、下面３２が有する４つの角部のうちの１つの角部に設定され、第２の接合部３２２は、第１の接合部３２１が設定された角部とＹ軸方向に隣り合う角部に設定され、第３の接合部３２３は、Ｘ軸方向の第１、第２の接合部３２１、３２２と反対側の端部でかつＹ軸方向の中央部に設定されている。また、下面３２のＸ軸方向の長さをＬｘとし、Ｙ軸方向の長さをＬｙとしたとき、Ｌｙ／Ｌｘが、０．６以上１．０以下である。
【選択図】図６
【解決手段】圧力センサー１は、パッケージ２にセンサーチップ３を搭載してなる。センサーチップ３は、平面視形状が矩形をなし、下面３２には、互いに離間した第１の接合部３２１、第２の接合部３２２および第３の接合部３２３が設定されている。第１の接合部３２１は、下面３２が有する４つの角部のうちの１つの角部に設定され、第２の接合部３２２は、第１の接合部３２１が設定された角部とＹ軸方向に隣り合う角部に設定され、第３の接合部３２３は、Ｘ軸方向の第１、第２の接合部３２１、３２２と反対側の端部でかつＹ軸方向の中央部に設定されている。また、下面３２のＸ軸方向の長さをＬｘとし、Ｙ軸方向の長さをＬｙとしたとき、Ｌｙ／Ｌｘが、０．６以上１．０以下である。
【選択図】図６
Description
本発明は、圧力センサーに関する。
従来から、圧力センサーとして、受圧部を構成する薄肉部および当該薄肉部の周囲に形成された厚肉部で構成されたダイヤフラム層と、例えば双音叉型の圧電振動片が作り込まれた圧電振動片層と、基台とが積層して構成されたものが知られている（例えば特許文献１参照）。
このような構成の圧力センサーでは、加わった圧力によりダイヤフラムが変形するとともに圧電振動片が変形し、圧電振動片の変形の度合いに対応して変化する圧電振動片の共振周波数を検知することにより、加わった圧力の大きさを検出する。
このような構成の圧力センサーでは、加わった圧力によりダイヤフラムが変形するとともに圧電振動片が変形し、圧電振動片の変形の度合いに対応して変化する圧電振動片の共振周波数を検知することにより、加わった圧力の大きさを検出する。
ここで、通常、圧力センサーは、破損防止や搭載容易性などの観点から接着剤を用いてパッケージ内に固定されている。例えば特許文献１では、圧力センサーに形成された一対の端子が圧力センサーの長手方向の一端部に並んで設けられているため、各端子の下方に位置する２箇所を接着剤を用いてパッケージに固定する。端子の下方を接着剤で固定するのは、例えば、パッケージに形成された電極とセンサーチップに形成された前記端子とをワイヤボンディングにより接続する工程を簡単かつ確実に行うためである。
しかしながら、このような固定位置では、圧力センサーを片持ち支持することとなるため、圧力センサーに衝撃が加わると圧力センサーの自由端側が振動し、圧力センサーがパッケージから離脱したり、圧力センサーがパッケージに衝突することで破壊したりするおそれがある。
このようなおそれを無くすために、例えば、圧力センサーの前記２箇所を接着剤でパッケージに固定するとともに、前記２箇所を結ぶ線分上からなるべく離間した箇所をさらに接着剤で固定する方法が考えられる。このような方法によれば、圧力センサーが３点で支持されることとなり、前述の問題を解消することができるが、代わりに次の問題が発生する。
このようなおそれを無くすために、例えば、圧力センサーの前記２箇所を接着剤でパッケージに固定するとともに、前記２箇所を結ぶ線分上からなるべく離間した箇所をさらに接着剤で固定する方法が考えられる。このような方法によれば、圧力センサーが３点で支持されることとなり、前述の問題を解消することができるが、代わりに次の問題が発生する。
通常、パッケージは、絶縁性および機械的強度等の観点からセラミックや樹脂等で構成されている。一方の圧力センサーは、優れた分解能等の観点から水晶で構成されている。このように、接着剤を介して固定されたパッケージおよび圧力センサーが互いに熱膨張率の異なる材料で構成されていると、パッケージの熱膨張と圧力センサーの熱膨張が相殺されず、その結果、圧力センサー（特に圧電振動片）に歪み応力が加わる。このように、検知対象である圧力以外の応力が圧電振動片に加わると、圧力センサーが受けた圧力の大きさを正確に検知することができなくなる。
そこで、従来から、前述のような熱膨張に起因した圧力値のズレを補正する方法が知られている。しかしながら、熱膨張により圧力センサーに加わる歪み応力（熱膨張により生じる圧電振動片の共振周波数のズレ）は、センサーチップの形状（平面視形状）および３つの接着剤の配設位置によって大きく異なる。そのため、これらの要素を高精度に設定しなければ、前述したような補正を行っても、圧力センサーが受けた圧力の大きさを正確に検知することができなくなる。
このように、３つ接着剤を用いる固定方法では、製造に求められる精度が高くなることによる製造の困難化と、歩留まりの低下とが問題となる。
このように、３つ接着剤を用いる固定方法では、製造に求められる精度が高くなることによる製造の困難化と、歩留まりの低下とが問題となる。
本発明の目的は、製造が簡単で歩留まりが高く、かつ機械的強度に優れた圧力センサーを提供することにある。
本発明は、上述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］
本発明の圧力センサーは、パッケージの内部にセンサーチップを搭載してなる圧力センサーであって、
前記センサーチップの平面視形状は、矩形であり、
前記センサーチップの一方の主面には、互いに離間した第１の接合部、第２の接合部および第３の接合部が設定されており、前記第１の接合部、前記第２の接合部および前記第３の接合部が、それぞれ、第１の接着剤、第２の接着剤および第３の接着剤によって前記パッケージに接合されることにより、前記センサーチップが前記パッケージに固定されており、
前記センサーチップの平面視にて、前記主面の１つの辺に平行な軸をＸ軸とし、前記Ｘ軸に直交する軸をＹ軸としたとき、前記第１の接合部は、前記主面が有する４つの角部のうちの１つの角部に設定され、前記第２の接合部は、前記主面が有する４つの角部のうちの前記第１の接合部が設定された角部と前記Ｙ軸方向に隣り合う角部に設定され、前記第３の接合部は、前記Ｘ軸方向の前記第１の接合部および前記第２の接合部と反対側の端部でかつＹ軸方向の中央部に設定されており、
前記主面の前記Ｘ軸方向の長さをＬｘとし、前記Ｙ軸方向の長さをＬｙとしたとき、Ｌｙ／Ｌｘが、０．６以上１．０以下であることを特徴とする。
これにより、製造が簡単で歩留まりが高く、かつ機械的強度に優れた圧力センサーを提供することができる。さらには、熱膨張（熱撓み）により生じる圧電振動片の共振周波数のズレがほとんど生じない。
［適用例１］
本発明の圧力センサーは、パッケージの内部にセンサーチップを搭載してなる圧力センサーであって、
前記センサーチップの平面視形状は、矩形であり、
前記センサーチップの一方の主面には、互いに離間した第１の接合部、第２の接合部および第３の接合部が設定されており、前記第１の接合部、前記第２の接合部および前記第３の接合部が、それぞれ、第１の接着剤、第２の接着剤および第３の接着剤によって前記パッケージに接合されることにより、前記センサーチップが前記パッケージに固定されており、
前記センサーチップの平面視にて、前記主面の１つの辺に平行な軸をＸ軸とし、前記Ｘ軸に直交する軸をＹ軸としたとき、前記第１の接合部は、前記主面が有する４つの角部のうちの１つの角部に設定され、前記第２の接合部は、前記主面が有する４つの角部のうちの前記第１の接合部が設定された角部と前記Ｙ軸方向に隣り合う角部に設定され、前記第３の接合部は、前記Ｘ軸方向の前記第１の接合部および前記第２の接合部と反対側の端部でかつＹ軸方向の中央部に設定されており、
前記主面の前記Ｘ軸方向の長さをＬｘとし、前記Ｙ軸方向の長さをＬｙとしたとき、Ｌｙ／Ｌｘが、０．６以上１．０以下であることを特徴とする。
これにより、製造が簡単で歩留まりが高く、かつ機械的強度に優れた圧力センサーを提供することができる。さらには、熱膨張（熱撓み）により生じる圧電振動片の共振周波数のズレがほとんど生じない。
［適用例２］
本発明の圧力センサーでは、前記第１の接合部、前記第２の接合部および前記第３の接合部は、それぞれ、円形状であることが好ましい。
これにより、圧力センサーの製造の容易化を図ることができる。
［適用例３］
本発明の圧力センサーでは、前記第１の接合部、前記第２の接合部および前記第３の接合部の直径は、それぞれ、２００μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましい。
これにより、センサーチップの下面と第１、第２および第３の接着剤との接着面積を十分広くすることができ、センサーチップをパッケージにより確実に固定することができる。
本発明の圧力センサーでは、前記第１の接合部、前記第２の接合部および前記第３の接合部は、それぞれ、円形状であることが好ましい。
これにより、圧力センサーの製造の容易化を図ることができる。
［適用例３］
本発明の圧力センサーでは、前記第１の接合部、前記第２の接合部および前記第３の接合部の直径は、それぞれ、２００μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましい。
これにより、センサーチップの下面と第１、第２および第３の接着剤との接着面積を十分広くすることができ、センサーチップをパッケージにより確実に固定することができる。
［適用例４］
本発明の圧力センサーでは、前記第１の接合部、前記第２の接合部および前記第３の接合部は、互いに直径が同じであることが好ましい。
これにより、センサーチップに局所的に応力が加わるのを防止することができ、圧力センサーは、より優れた機械的強度を得ることができる。
本発明の圧力センサーでは、前記第１の接合部、前記第２の接合部および前記第３の接合部は、互いに直径が同じであることが好ましい。
これにより、センサーチップに局所的に応力が加わるのを防止することができ、圧力センサーは、より優れた機械的強度を得ることができる。
［適用例５］
本発明の圧力センサーでは、前記センサーチップは、ダイヤフラムと、該ダイヤフラムと対向配置された基台と、前記ダイヤフラムに固定され、前記Ｘ軸方向に延在する少なくとも１つの振動アームを備える圧電振動片とを有し、前記ダイヤフラム、前記基台および前記圧電振動片のうちの少なくとも前記基台が水晶で構成され、
前記パッケージは、前記第１の接着剤、前記第２の接着剤および前記第３の接着剤を介して前記センサーチップが接合された板状の基部を有し、前記基部がセラミックスで構成されていることが好ましい。
これにより、線膨張率の違いから生じる圧電振動片本体の不本意な反りや撓みを抑制することができ、圧力センサーの検知精度を向上させることができる。また、圧電振動片層を水晶で構成することにより、優れた温度特性および振動特性を有するセンサーチップを得ることができる。
本発明の圧力センサーでは、前記センサーチップは、ダイヤフラムと、該ダイヤフラムと対向配置された基台と、前記ダイヤフラムに固定され、前記Ｘ軸方向に延在する少なくとも１つの振動アームを備える圧電振動片とを有し、前記ダイヤフラム、前記基台および前記圧電振動片のうちの少なくとも前記基台が水晶で構成され、
前記パッケージは、前記第１の接着剤、前記第２の接着剤および前記第３の接着剤を介して前記センサーチップが接合された板状の基部を有し、前記基部がセラミックスで構成されていることが好ましい。
これにより、線膨張率の違いから生じる圧電振動片本体の不本意な反りや撓みを抑制することができ、圧力センサーの検知精度を向上させることができる。また、圧電振動片層を水晶で構成することにより、優れた温度特性および振動特性を有するセンサーチップを得ることができる。
［適用例６］
本発明の圧力センサーでは、前記基台の厚さは、２００μｍ以上であることが好ましい。
これにより、基台の厚みに依存したセンサーチップの熱歪みを防止することができる。
［適用例７］
本発明の圧力センサーでは、前記センサーチップの前記主面には、前記圧電振動片が有する一対の励振電極と電気的に接続された一対の端子が形成されており、
前記パッケージの前記基部には、前記パッケージの内外を電気的に接続し得る一対の導電部が形成されており、
前記第１の接着剤、前記第２の接着剤および前記第３の接着剤のうちの少なくとも前記第１の接着剤および前記第２の接着剤が導電性を有しており、
前記第１の接着剤によって前記一対の端子のうちの一方の前記端子と前記一対の導電部のうちの一方の前記導電部とを導通し、前記第２の接着剤によって、他方の前記端子と他方の前記導電部とを導通することが好ましい。
これにより、圧力センサーの部品点数の削減や製造の容易化を図ることができる。
本発明の圧力センサーでは、前記基台の厚さは、２００μｍ以上であることが好ましい。
これにより、基台の厚みに依存したセンサーチップの熱歪みを防止することができる。
［適用例７］
本発明の圧力センサーでは、前記センサーチップの前記主面には、前記圧電振動片が有する一対の励振電極と電気的に接続された一対の端子が形成されており、
前記パッケージの前記基部には、前記パッケージの内外を電気的に接続し得る一対の導電部が形成されており、
前記第１の接着剤、前記第２の接着剤および前記第３の接着剤のうちの少なくとも前記第１の接着剤および前記第２の接着剤が導電性を有しており、
前記第１の接着剤によって前記一対の端子のうちの一方の前記端子と前記一対の導電部のうちの一方の前記導電部とを導通し、前記第２の接着剤によって、他方の前記端子と他方の前記導電部とを導通することが好ましい。
これにより、圧力センサーの部品点数の削減や製造の容易化を図ることができる。
［適用例８］
本発明の圧力センサーでは、前記圧電振動片は、双音叉型をなしていることが好ましい。
これにより、優れた圧力検知能力を発揮することのできる圧電振動片が得られる。
［適用例９］
本発明の圧力センサーでは、前記主面の前記Ｘ軸方向の長さは、４．０ｍｍ以上６．５ｍｍ以下であることが好ましい。
これにより、センサーチップの分解能を高く維持しつつ、センサーチップの小型化を図ることができる。
本発明の圧力センサーでは、前記圧電振動片は、双音叉型をなしていることが好ましい。
これにより、優れた圧力検知能力を発揮することのできる圧電振動片が得られる。
［適用例９］
本発明の圧力センサーでは、前記主面の前記Ｘ軸方向の長さは、４．０ｍｍ以上６．５ｍｍ以下であることが好ましい。
これにより、センサーチップの分解能を高く維持しつつ、センサーチップの小型化を図ることができる。
［適用例１０］
本発明の圧力センサーでは、前記第１の接着剤、前記第２の接着剤および前記第３の接着剤の厚さは、それぞれ、４０μｍ以上６０μｍ以下であることが好ましい。
これにより、圧力センサーの信頼性を確保しつつ、圧力センサーの小型化を図ることができる。
本発明の圧力センサーでは、前記第１の接着剤、前記第２の接着剤および前記第３の接着剤の厚さは、それぞれ、４０μｍ以上６０μｍ以下であることが好ましい。
これにより、圧力センサーの信頼性を確保しつつ、圧力センサーの小型化を図ることができる。
以下、本発明の圧力センサーを添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の圧力センサーの第１実施形態を示す断面図、図２は、図１に示す圧力センサーが有するセンサーチップの平面図、図３は、図２に示すセンサーチップの断面図（図２中Ａ−Ａ線断面図）、図４は、図３に示すセンサーチップが有する圧電振動片層の平面図、図５は、図３に示すセンサーチップが有する双音叉型圧電振動片の斜視図、図６は、センサーチップの固定箇所を示す平面図、図７は、センサーチップの作動を説明する断面図である。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の圧力センサーの第１実施形態を示す断面図、図２は、図１に示す圧力センサーが有するセンサーチップの平面図、図３は、図２に示すセンサーチップの断面図（図２中Ａ−Ａ線断面図）、図４は、図３に示すセンサーチップが有する圧電振動片層の平面図、図５は、図３に示すセンサーチップが有する双音叉型圧電振動片の斜視図、図６は、センサーチップの固定箇所を示す平面図、図７は、センサーチップの作動を説明する断面図である。
なお、以下の説明では、図１、図３、図７中の上側を「上」、下側を「下」と言う。また、以下では、図１に示すように、圧力センサーの平面視にて、互いに直交する２つの軸をＸ軸およびＹ軸とし、Ｘ軸およびＹ軸のそれぞれの軸に直交する軸をＺ軸とする。また、Ｘ軸に平行な方向を「Ｘ軸方向」と言い、Ｙ軸に平行な方向を「Ｙ軸方向」と言い、Ｚ軸に平行な方向を「Ｚ軸方向」と言う（他の図についても同様）。
図１に示す圧力センサー１は、パッケージ２と、パッケージ２に収容されたセンサーチップ（センサー素子）３とを有している。以下、圧力センサー１が有する各構成について、順次詳細に説明する。
図１に示す圧力センサー１は、パッケージ２と、パッケージ２に収容されたセンサーチップ（センサー素子）３とを有している。以下、圧力センサー１が有する各構成について、順次詳細に説明する。
（パッケージ）
パッケージ２の平面視形状（ＸＹ平面における形状）は、矩形である。なお、以下では、説明の便宜上、パッケージの平面視にて、図１中横方向へ延びる一対の辺に平行な軸をＸ軸とし、図１中縦方向へ延びる一対の辺に平行な軸をＹ軸として説明する。
ただし、パッケージ２の平面視形状としては、これに限定されず、例えば円形、五角形以上の多角形、異形等であってもよい。
パッケージ２の平面視形状（ＸＹ平面における形状）は、矩形である。なお、以下では、説明の便宜上、パッケージの平面視にて、図１中横方向へ延びる一対の辺に平行な軸をＸ軸とし、図１中縦方向へ延びる一対の辺に平行な軸をＹ軸として説明する。
ただし、パッケージ２の平面視形状としては、これに限定されず、例えば円形、五角形以上の多角形、異形等であってもよい。
図１に示すように、パッケージ２は、ベース（本体）２１とリッド（蓋体）２２とを接合して構成されている。ベース２１とリッド２２との接合方法としては、特に限定されず、例えばシリコーン系、エポキシ系の接着剤等を用いて接合することができる。その他、ベース２１およびリッド２２の構成材料等によっては、陽極接合や、直接接合等の各種接合方法を用いることもできる。
ベース２１は、平板状の底部（基部）２１１と、底部２１１の縁部から立設する枠状の枠部２１２とを有し、箱状（枡上）をなしている。
ベース２１の構成材料としては特に限定されないが、例えば、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア等の酸化物セラミックス、窒化珪素、窒化アルミ、窒化チタン等の窒化物セラミックス等の各種セラミックスや、ポリエチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、アクリル系樹脂、ＡＢＳ樹脂、エポキシ樹脂等の各種樹脂材料などの絶縁性材料であることが好ましい。これらの中でも、ベース２１の構成材料としては各種セラミックスが好ましい。これにより、優れた機械的強度を有するパッケージ２を得ることができる。また、ベース２１に設けられた一対の電極２３、２４を簡単に絶縁することができる。
ベース２１の構成材料としては特に限定されないが、例えば、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア等の酸化物セラミックス、窒化珪素、窒化アルミ、窒化チタン等の窒化物セラミックス等の各種セラミックスや、ポリエチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、アクリル系樹脂、ＡＢＳ樹脂、エポキシ樹脂等の各種樹脂材料などの絶縁性材料であることが好ましい。これらの中でも、ベース２１の構成材料としては各種セラミックスが好ましい。これにより、優れた機械的強度を有するパッケージ２を得ることができる。また、ベース２１に設けられた一対の電極２３、２４を簡単に絶縁することができる。
ベース２１は、例えば、次のようにして製造することができる。まず、アルミナやシリカなどの原料粉末を有機溶剤および樹脂バインダーとともにシート状に成形してセラミックグリーンシート（以下、「グリーンシート」とも言う）と用意する。例えば、グリーンシートにアルミナを用いる場合には、酸化アルミニウム粉末にマグネシア、シリカ、カルシア等の焼結助剤を適当量加えた粉末に、ジオクチフタレート等の可塑剤、アクリル樹脂等のバインダーおよびトルエン、キシレン、アルコール類等の溶剤を加え、十分に混練して脱泡し、粘度２０００〜４００００ｃｐｓのスラリーを作製し、ドクターブレード法等によって焼成した後、所望の厚み、例えば、０．１２ｍｍになるようにシート状に乾燥させた後、所望の大きさの矩形状に切断することにより得られる。
次いで、グリーンシートを複数枚積層し、この状態で焼成することにより、ベース２１が得られる。
ベース２１の底部２１１に形成された一対の電極（導電部）２３、２４は、パッケージ２の内外を電気的に接続する機能を有している。一対の電極２３、２４は、底部２１１の上面（パッケージ２の内面）に形成された内部電極２３１、２４１と、底部２１１の下面（パッケージ２の外面）に形成された外部電極２３２、２４２と、底部２１１に形成された貫通孔に導電性の部材を充填することにより形成された導電スルーホール２３３、２４３とを有しており、導電スルーホール２３３、２４３を介して、内部電極２３１、２４１と外部電極２３２、２４２とが電気的に接続されている。
ベース２１の底部２１１に形成された一対の電極（導電部）２３、２４は、パッケージ２の内外を電気的に接続する機能を有している。一対の電極２３、２４は、底部２１１の上面（パッケージ２の内面）に形成された内部電極２３１、２４１と、底部２１１の下面（パッケージ２の外面）に形成された外部電極２３２、２４２と、底部２１１に形成された貫通孔に導電性の部材を充填することにより形成された導電スルーホール２３３、２４３とを有しており、導電スルーホール２３３、２４３を介して、内部電極２３１、２４１と外部電極２３２、２４２とが電気的に接続されている。
このような各電極２３、２４の構成材料としては、実質的に導電性を有していれば特に限定されず、例えば、金、銀、銅、アルミニウムまたはこれらを含む合金等の金属材料、カーボンブラック等の炭素系材料、ポリアセチレン、ポリフルオレンまたはこれらの誘導体等の電子導電性高分子材料、ポリビニルアルコール、ポリカーボネート等のマトリックス樹脂中に、ＮａＣｌ、Ｃｕ（ＣＦ３ＳＯ３）２等のイオン性物質を分散させたイオン導電性高分子材料、インジウム酸化物（ＩＯ）、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）等の導電性酸化物材料のような各種導電性材料が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
リッド２２は、平板状をなし、ベース２１の開口を塞ぐように設けられている。これにより、ベース２１およびリッド２２の内壁で囲まれた空間（キャビティ）Ｓ１が形成される。また、リッド２２には、パッケージ２の内外、すなわち圧力センサー１の外部と空間Ｓ１とを連通する貫通孔２２１が形成されている。これにより、圧力センサー１の外部および空間Ｓ１の圧力を等しく保つことができる。
リッド２２の構成材料としては、特に限定されず、例えば、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア等の酸化物セラミックス、窒化珪素、窒化アルミ、窒化チタン等の窒化物セラミックス等の各種セラミックスや、ポリエチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、アクリル系樹脂、ＡＢＳ樹脂、エポキシ樹脂等の各種樹脂材料や、鉄、銅、アルミニウム等の各種金属材料（合金を含む）等が挙げられる。また、リッド２２は、前述したベース２１と同様にして製造することができる。
以上、パッケージ２の構成について詳細に説明した。
以上、パッケージ２の構成について詳細に説明した。
（センサーチップ）
図１に示すように、センサーチップ３は、パッケージ２内に搭載されている。具体的には、センサーチップ３は、パッケージ２の空間Ｓ１にパッケージ２の内壁と接触しないように収容されており、かつ、３つの接着剤すなわち第１の接着剤４１、第２の接着剤４２および第３の接着剤４３によってパッケージ２の底部２１１に固定されている。
図１に示すように、センサーチップ３は、パッケージ２内に搭載されている。具体的には、センサーチップ３は、パッケージ２の空間Ｓ１にパッケージ２の内壁と接触しないように収容されており、かつ、３つの接着剤すなわち第１の接着剤４１、第２の接着剤４２および第３の接着剤４３によってパッケージ２の底部２１１に固定されている。
図２に示すように、センサーチップ３の平面視形状（ＸＹ平面における形状）は、矩形であり、４辺のうちの一方の対向する一対の辺がＸ軸と平行であり、他方の対向する一対の辺がＹ軸と平行である。
センサーチップ３の大きさ（ＸＹ平面でのサイズ）は、Ｘ軸方向の長さＬｘとＹ軸方向の長さＬｙの比（Ｌｙ／Ｌｘ）が０．６以上１．０以下となるように設計されている。このような形状（アスペクト比）とすれば、３つの接着剤４１、４２、４３（すなわち３つの接合部３２１、３２２、３２３）を後述するような配置とすることにより、圧力センサー１は、製造が簡単で歩留まりが高く、機械的強度にも優れ、さらには後述する双音叉型圧電振動片８の熱歪みによる共振周波数変化を抑制することができる。
センサーチップ３の大きさ（ＸＹ平面でのサイズ）は、Ｘ軸方向の長さＬｘとＹ軸方向の長さＬｙの比（Ｌｙ／Ｌｘ）が０．６以上１．０以下となるように設計されている。このような形状（アスペクト比）とすれば、３つの接着剤４１、４２、４３（すなわち３つの接合部３２１、３２２、３２３）を後述するような配置とすることにより、圧力センサー１は、製造が簡単で歩留まりが高く、機械的強度にも優れ、さらには後述する双音叉型圧電振動片８の熱歪みによる共振周波数変化を抑制することができる。
また、センサーチップ３のＸ軸方向の長さＬｘが４．０ｍｍ以上６．５ｍｍ以下程度であるのが好ましい。これにより、センサーチップ３の分解能を高く維持しつつ、センサーチップ３の小型化を図ることができる。特に、センサーチップ３のＸ軸方向の長さＬｘが４．０ｍｍ以上６．５ｍｍ以下である場合には、後述する実施例から判るように、（Ｌｙ／Ｌｘ）が０．６以上１．０以下のいずれかの点で、熱歪みによる双音叉型圧電振動片８の共振周波数のズレを０（ゼロ）にすることができる。そのため、双音叉型圧電振動片８の熱歪みによる共振周波数変化をより効果的に抑制することができる。
このようなセンサーチップ３は、図３に示すように、ダイヤフラム５と、圧電振動片層６と、基台７とを有しており、これらを図３中上側から順に積層することにより構成されている。また、センサーチップ３は、圧電振動片層６および基台７がダイヤフラム５からＸ軸方向に突出した突出部３１を有している。
このようなセンサーチップ３は、図３に示すように、ダイヤフラム５と、圧電振動片層６と、基台７とを有しており、これらを図３中上側から順に積層することにより構成されている。また、センサーチップ３は、圧電振動片層６および基台７がダイヤフラム５からＸ軸方向に突出した突出部３１を有している。
ダイヤフラム５、圧電振動片層６および基台７は、それぞれ水晶で構成されている。このように、ダイヤフラム５、圧電振動片層６および基台７を互いに同一の材料で構成することにより、線膨張率の違いから生じる圧電振動片本体６１の不本意な反りや撓みを抑制することができ、圧力センサー１の検知精度を向上させることができる。センサーチップ３の不本意な反りや撓み、およびこれらに起因するクラックの発生等を抑制することもできる。また、圧電振動片層６を水晶で構成することにより、優れた温度特性および振動特性を有するセンサーチップ３を得ることができる。
ダイヤフラム５と圧電振動片層６および圧電振動片層６と基台７は、それぞれ、例えば低融点ガラスやエポキシ系の接着剤等を用いて接合されている。これにより、各部材を強固に接合することができる。
ダイヤフラム５は、外部からの圧力（図３では上方からの圧力）を受けることにより変形する薄肉部５１と、この薄肉部５１の周囲に形成された枠部５２とを有している。すなわち、ダイヤフラム５は、その下面の縁部を除く中央部に開放する凹部を有し、底面が薄肉な箱状（枡状）をなしているとも言える。
ダイヤフラム５は、外部からの圧力（図３では上方からの圧力）を受けることにより変形する薄肉部５１と、この薄肉部５１の周囲に形成された枠部５２とを有している。すなわち、ダイヤフラム５は、その下面の縁部を除く中央部に開放する凹部を有し、底面が薄肉な箱状（枡状）をなしているとも言える。
また、ダイヤフラム５は、薄肉部５１の下面（基台７側の面）に形成された一対の支持部５３、５４を有している。一対の支持部５３、５４には、圧電振動片層６が有する後述する圧電振動片本体６１（双音叉型圧電振動片８）が固定されている。
このようなダイヤフラム５と対向して基台７が設けられている。基台７は、板状の基部７１と、基部７１の縁部から立設した枠部７２とを有している。すなわち、基台７は、上面の縁部を除く中央部に開放する凹部を有する箱状（枡状）をなしているとも言える。そして、基台７に形成された前記凹部が、ダイヤフラム５に形成された前記凹部と対向することにより空間Ｓ２が形成され、この空間Ｓ２内に、双音叉型圧電振動片８が収容されている。
このようなダイヤフラム５と対向して基台７が設けられている。基台７は、板状の基部７１と、基部７１の縁部から立設した枠部７２とを有している。すなわち、基台７は、上面の縁部を除く中央部に開放する凹部を有する箱状（枡状）をなしているとも言える。そして、基台７に形成された前記凹部が、ダイヤフラム５に形成された前記凹部と対向することにより空間Ｓ２が形成され、この空間Ｓ２内に、双音叉型圧電振動片８が収容されている。
基部７１の厚さとしては、特に限定されないが、２００μｍ以上であるのが好ましい。これにより、基部７１の厚みに依存したセンサーチップ３の熱歪みを防止することができる。そのため、温度特性のより優れたセンサーチップ３を得ることができる。基部７１の厚さの上限値としては特に限定されないが、センサーチップ３の大型化を防止する観点から、８００μｍ以下程度であるのが好ましい。
空間Ｓ２は、真空状態であるのが好ましい。これにより、双音叉型圧電振動片８のＣＩ（Ｃｒｙｓｔａｌ Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）値を低下させ、周波数安定性を向上させることができる。空間Ｓ２を真空状態とするには、例えば、真空状態（真空の環境下）でダイヤフラム５、圧電振動片層６および基台７を接合する方法や、基台７に貫通孔をあけておき、常圧下でダイヤフラム５、圧電振動片層６および基台７を接合した後、前記貫通孔を介して空間Ｓ２を真空状態とし、貫通孔に充填物（例えば金錫ＡｕＳや金ゲルマＡｕＧｅ等）を充填し封止する方法などが挙げられる。
このような基台７とダイヤフラム５に狭持されるように圧電振動片層６が設けられている。図４に示すように、圧電振動片層６は、圧電振動片本体６１と、圧電振動片本体６１の周囲を囲むように設けられた枠状の枠部６２と、圧電振動片本体６１と枠部６２とを連結する４本の連結部６３１、６３２、６３３、６３４とを有している。このような圧電振動片層６は、一対の対角線の交点に対する回転体形状をなしている。
圧電振動片本体６１は、互いに離間して設けられた一対の基部６１１、６１２および基部６１１、６１２を連結する双音叉型の振動部６１３で構成されている。振動部６１３は、間隔を隔てて互いに平行にかつＸ軸方向に延在する長手形状の２本の振動ビーム６１３ａ、６１３ｂを有している。このように２本の振動ビーム６１３ａ、６１３ｂを備えることにより、振動部６１３の振動漏れ等を抑制することができ、優れた分解能を発揮するセンサーチップ３を得ることができる。なお、振動ビームの数としては、本実施形態のような２本に限定されず、１本であっても、３本以上であってもよい。
この圧電振動片本体６１は、基部６１１、６１２でダイヤフラム５の支持部５３、５４に固定されている。基部６１１、６１２と支持部５３、５４との固定方法としては、特に限定されず、例えば低融点ガラスやエポキシ系の接着剤等を用いて接合することができる。
枠部６２は、圧電振動片本体６１の周囲を囲むように設けられており、その内形および外形ともに矩形をなしている。
枠部６２は、圧電振動片本体６１の周囲を囲むように設けられており、その内形および外形ともに矩形をなしている。
４本の連結部６３１〜６３４のうちの連結部６３１、６３２は、圧電振動片本体６１の基部６１１と枠部６２とを連結し、連結部６３３、６３４は、基部６１２と枠部６２とを連結している。また、これら４本の連結部６３１〜６３４は、それぞれ、Ｙ軸方向に延在するように設けられている。なお、連結部の数や延在方向としては、圧電振動片本体６１を枠部６２に連結することができれば特に限定されず、例えば、各基部６１１、６１２に対して１本または３本以上の連結部が形成されていてもよい。
以上、ダイヤフラム５、圧電振動片層６および基台７の構成（形状）について説明したが、これらの外形形状は、それぞれ、例えば、フォトリソグラフィ技法とドライエッチングやウエットエッチング等の各種エッチング法とを用いて一枚の水晶平板から形成することができる。
以上、ダイヤフラム５、圧電振動片層６および基台７の構成（形状）について説明したが、これらの外形形状は、それぞれ、例えば、フォトリソグラフィ技法とドライエッチングやウエットエッチング等の各種エッチング法とを用いて一枚の水晶平板から形成することができる。
圧電振動片本体６１には、図５に示すような一対の励振電極９１、９２が形成されており、圧電振動片本体６１と一対の励振電極９１、９２とで双音叉型圧電振動片８が構成されている。双音叉型圧電振動片８は、伸張・圧縮応力に対する感度が良好であり、感圧素子としての分解能が優れている。そのため、このような双音叉型圧電振動片８を用いたセンサーチップ３は、優れた圧力検知能力を発揮することができる。
一対の励振電極９１、９２は、双音叉型圧電振動片８の振動モードが双音叉型圧電振動片８の中心軸に対して対称なモードで振動するように配置されている。
一対の励振電極９１、９２は、双音叉型圧電振動片８の振動モードが双音叉型圧電振動片８の中心軸に対して対称なモードで振動するように配置されている。
図５（Ａ）は、双音叉型圧電振動片８を基台７側から見た斜視図であり、図５（Ｂ）〜（Ｄ）は、それぞれ、双音叉型圧電振動片８の断面図である。図５（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、励振電極９１は、振動ビーム６１３ａ、６１３ｂ上に形成された複数の電極片９１１と、基部６１１に形成された引き出し電極９１２とを有しており、これらが電気的に接続されている。これと同様に、励振電極９２も、振動ビーム６１３ａ、６１３ｂ上に形成された複数の電極片９２１と、基部６１２に形成された引き出し電極９２２とを有し、これらが電気的に接続されている。なお、引き出し電極９１２、９２２は、それぞれ、圧電振動片層６の基台７側の面に形成されている。
電極片９１１、９２１は、振動ビーム６１３ａ、６１３ｂの長手方向および周方向のそれぞれの方向について交互に位置するように形成されており、かつ、振動ビーム６１３ａと振動ビーム６１３ｂとで配置が逆となるように形成されている。このような電極配置とすることにより、効率的に前述の振動モードで双音叉型圧電振動片８を振動させることができる。
励振電極９１は、連結部６３１および枠部６２上に形成された図示しない配線を介して枠部６２上に形成された端子９３に電気的に接続されている。端子９３は、導電スルーホール９７を介してセンサーチップ３の下面３２に形成された端子９５に電気的に接続されている。さらに、端子９５は、後述するように、第１の接着剤４１によってパッケージ２に形成された内部電極２３１と電気的に接続されている。これにより、励振電極９１および外部電極２３２が電気的に接続され、励振電極９１が圧力センサー１の外部へ引き出される。なお、導電スルーホール９７は、枠部６２の上面とセンサーチップ３の下面３２とを貫通する貫通孔に、ペースト状の金属材料（例えば、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、等の高融点金属材料）を充填することにより得られる。
同様に、励振電極９２は、連結部６３１および枠部６２上に形成された図示しない配線を介して枠部６２上に形成された端子９４に電気的に接続されている。端子９４は、導電スルーホール９８を介してセンサーチップ３の下面３２に形成された端子９６に電気的に接続されている。さらに、端子９６は、後述するように、第２の接着剤４２によってパッケージ２に形成された内部電極２４１と電気的に接続されている。これにより、励振電極９２および外部電極２４２が電気的に接続され、励振電極９２が圧力センサー１の外部へ引き出される。
励振電極９１、９２、端子９３、９４、９５、９６および前記配線の構成材料としては、実質的に導電性を有していれば特に限定されず、例えば、前述した電極２３、２４と同様の構成材料を用いることができる。
以上、センサーチップ３の構成について詳細に説明した。
励振電極９１、９２、端子９３、９４、９５、９６および前記配線の構成材料としては、実質的に導電性を有していれば特に限定されず、例えば、前述した電極２３、２４と同様の構成材料を用いることができる。
以上、センサーチップ３の構成について詳細に説明した。
このようなセンサーチップ３は、前述したように、第１の接着剤４１、第２の接着剤４２および第３の接着剤４３を介してパッケージ２の底部２１１に接合（固定）されている。
第１の接着剤４１、第２の接着剤４２および第３の接着剤４３は、互いに同じものであり導電性を有している。そして、第１の接着剤４１は、内部電極２３１および端子９５に接触するように設けられており、第２の接着剤４２は、内部電極２４１および端子９６に接触するように設けられている。なお、第３の接着剤４３は、端子９５、９６のいずれにも接触せずに設けられている。
第１の接着剤４１、第２の接着剤４２および第３の接着剤４３は、互いに同じものであり導電性を有している。そして、第１の接着剤４１は、内部電極２３１および端子９５に接触するように設けられており、第２の接着剤４２は、内部電極２４１および端子９６に接触するように設けられている。なお、第３の接着剤４３は、端子９５、９６のいずれにも接触せずに設けられている。
これにより、３つの接着剤４１、４２、４３によってセンサーチップ３を底部２１１に固定するとともに、第１の接着剤４１によって端子９５と内部電極２３１を、第２の接着剤４２によって端子９６と内部電極２４１を、それぞれ、電気的に接続することができる。そのため、圧力センサー１の部品点数の削減を図ることができるとともに、製造の容易化を図ることができる。
なお、第３の接着剤４３は、第１の接着剤４１および第２の接着剤４２のように導通を取る役目を有していないが、第３の接着剤４３を第１の接着剤４１および第２の接着剤４２と同一の接着剤とすることにより、圧力センサー１の構成の簡易化を図ることができる。
このような第１の接着剤４１、第２の接着剤４２および第３の接着剤４３としては、それぞれ、特に限定されないが、例えば、金属フィラー（銀粉、銅粉等の金属微粒子）やカーボンファイバー等の導電性粒子を混合したシリコーン系、エポキシ系、ポリイミド系等の接着剤を用いることができる。
このような第１の接着剤４１、第２の接着剤４２および第３の接着剤４３としては、それぞれ、特に限定されないが、例えば、金属フィラー（銀粉、銅粉等の金属微粒子）やカーボンファイバー等の導電性粒子を混合したシリコーン系、エポキシ系、ポリイミド系等の接着剤を用いることができる。
図６は、センサーチップ３の下面（一方の主面、底部２１１側の面）３２を示した平面図である。センサーチップ３の下面３２（なお、下面３２の端子９５、９６が形成されている領域では、端子９７、９８の下面を「下面３２」と言う。）には、パッケージ搭載時に、第１の接着剤４１と接触する第１の接合部３２１、第２の接着剤４２と接触する第２の接合部３２２および第３の接着剤４３と接触する第３の接合部３２３が設定されている。すなわち、センサーチップ３は、第１の接合部３２１にて第１の接着剤４１を介して底部２１１に接合され、第２の接合部３２２にて第２の接着剤４２を介して底部２１１に接合され、第３の接合部３２３にて第３の接着剤４３を介して底部２１１に接合されている。
第１の接着剤４１、第２の接着剤４２および第３の接着剤４３の厚さとしては、特に限定されないが、４０μｍ以上６０μｍ以下程度であるのが好ましく、５０μｍ程度であるのがより好ましい。これにより、センサーチップ３とパッケージ２（底部２１１）との接触を防止することができるとともに、圧力センサー１の厚さを抑えることができる。すなわち、圧力センサー１の信頼性を確保しつつ、圧力センサー１の小型化を図ることができる。
次いで、３つの接合部３２１、３２２、３２３について説明する。
図６に示すように、第１の接合部３２１は、下面３２が有する４つの角部のうちの同図中右上に位置する角部に設定されている。また、第２の接合部３２２は、同図中右下に位置する角部に設定されている。すなわち、第２の接合部３２２は、下面３２が有する４つの角部のうちの第１の接合部３２１が設定された角部とＹ軸方向に隣り合う角部に設定されている。なお、第１の接合部３２１と第２の接合部３２２の中心同士を結ぶ線分は、Ｙ軸と平行となっている。また、第３の接合部３２３は、Ｘ軸方向の第１、第２の接合部３２１、３２２と反対側の端部（縁部）でかつＹ軸方向の中央に設定されている。
図６に示すように、第１の接合部３２１は、下面３２が有する４つの角部のうちの同図中右上に位置する角部に設定されている。また、第２の接合部３２２は、同図中右下に位置する角部に設定されている。すなわち、第２の接合部３２２は、下面３２が有する４つの角部のうちの第１の接合部３２１が設定された角部とＹ軸方向に隣り合う角部に設定されている。なお、第１の接合部３２１と第２の接合部３２２の中心同士を結ぶ線分は、Ｙ軸と平行となっている。また、第３の接合部３２３は、Ｘ軸方向の第１、第２の接合部３２１、３２２と反対側の端部（縁部）でかつＹ軸方向の中央に設定されている。
第１の接合部３２１、第２の接合部３２２および第３の接合部３２３の形状は、それぞれ、円形である。これにより、第１の接着剤４１、第２の接着剤４２および第３の接着剤４３の塗布が簡単となる。その結果、圧力センサー１の製造のさらなる容易化を図ることができる。なお、第１の接合部３２１、第２の接合部３２２および第３の接合部３２３の形状は、それぞれ、円形に限定されず、例えば楕円形、正方形、三角形等であってもよい。
第１の接合部３２１、第２の接合部３２２および第３の接合部３２３の直径は、それぞれ、特に限定されないが、２００μｍ以上５００μｍ以下程度であるのが好ましい。これにより、センサーチップ３の下面３２と、３つの接着剤４１、４２、４３との接着面積を十分大きくすることができ、センサーチップ３を底部２１１により強固に固定することができる。
また、第１の接合部３２１、第２の接合部３２２および第３の接合部３２３の直径は、互いに同じであるのが好ましい。これにより、熱膨張による応力が３つの接合部３２１、３２２、３２３から均等にセンサーチップ３に加わるため、センサーチップ３に局所的に応力が加わるのを防止することができる。そのため、圧力センサー１は、より優れた機械的強度を得ることができる。
以上のような構成の圧力センサー１は、次のようにして圧力を検知する。
以上のような構成の圧力センサー１は、次のようにして圧力を検知する。
圧力センサー１（センサーチップ３）は、図７（ａ）に示すような圧力が加わると、図７（ｂ）に示すように、２つの支持部５３、５４の下面（双音叉型圧電振動片８との接合面）が拡開するようにダイヤフラム５の薄肉部５１が撓む。薄肉部５１の撓みによって、支持部５３、５４に固定された双音叉型圧電振動片８にも曲げ方向の力が加えられると共に、一対の支持部５３、５４の拡開に伴う引っ張り（長手方向に向けた延び）の力が加えられる。双音叉型圧電振動片８は、振動部６１３の振動ビーム６１３ａ、６１３ｂに引っ張りの応力が付与されると発振周波数が高くなる特性を有しているため、圧力センサー１（センサーチップ３）に付与された圧力の大きさは、図示しない検知部によって、双音叉型圧電振動片８の発振周波数の変化量を検知し、検知された発振周波数の変化量に基づいて導き出すことができる。
このように、圧力センサー１では、双音叉型圧電振動片８の変形に伴う共振周波数の変化に基づいて加わった圧力の大きさを検知している。そのため、圧力センサー１では、圧力以外の応力（外力）によって双音叉型圧電振動片８が変形してしまうと、加わった圧力の大きさを正確に検知することができなくなるという問題がある。そして、圧力以外に双音叉型圧電振動片８に加わりうる応力として、圧力センサー１の熱膨張により発生する応力が考えられる。
環境温度の変化等により、圧力センサー１に熱が加わると、パッケージ２およびセンサーチップ３がそれぞれ膨張するが、パッケージ２とセンサーチップ３とでは、構成材料の違いから膨張率が互いに異なる。このような熱膨張率の異なる２つの部材（パッケージ２およびセンサーチップ３）が第１の接着剤４１、第２の接着剤４２および第３の接着剤４３によって接合されているため、センサーチップ３には、パッケージ２の熱膨張によって生じた応力が加わる。
このような応力がセンサーチップ３に加わった場合には、前記応力によって双音叉型圧電振動片８に検知対象である圧力以外の応力が加わり、それにより双音叉型圧電振動片８が不本意に変形して共振周波数が変化し、前述したように圧力センサー１の信頼性が低下する。そこで、従来では、検知した圧力を環境温度に応じて補正する手段を設けて信頼性の低下を防止している。
しかしながら、熱膨張によりセンサーチップ３に加わる応力（すなわち双音叉型圧電振動片８の共振周波数のズレ）は、センサーチップの形状（特に、平面視でのアスペクト比）や、第１の接合部３２１、第２の接合部３２２および第３の接合部３２３の配置によって大きくことなり、センサーチップの形状や、接合部３２１〜３２３の配設位置を高精度に制御しなければ、前記補正手段を有していても、正確に補正することができず、圧力センサー１に加わった圧力を正確に検知することができない。
そこで、本発明の圧力センサーでは、センサーチップ３の形状（平面視形状：アスペクト比）と、第１の接合部３２１、第２の接合部３２２および第３の接合部３２３の配置とを前述のように規定することにより、センサーチップ３の（Ｌｙ／Ｌｘ）が０．６以上１．０以下の間で所望の値から多少ずれても、熱膨張によりセンサーチップ３に加わる応力（双音叉型圧電振動片８の共振周波数）に大きな差異を生じなくしている。
これにより、センサーチップ３の製造が容易となることによる圧力センサー１の製造の容易化と、歩留まりの向上とを図ることができる。さらには、熱歪みによる双音叉型圧電振動片８の共振周波数のズレを抑制することもできる。
また、下面３２内において、第１の接合部３２１と第２の接合部とがＹ軸方向に大きく離間しているとともに、第１、第２の接合部３２１、３２２の中心同士を結んだ線分に対して、第３の接合部３２３がＸ軸方向に大きく離間しているため、センサーチップ３を安定してパッケージ２に固定することができる。そのため、機械的強度に優れた圧力センサー１を得ることができる。
また、下面３２内において、第１の接合部３２１と第２の接合部とがＹ軸方向に大きく離間しているとともに、第１、第２の接合部３２１、３２２の中心同士を結んだ線分に対して、第３の接合部３２３がＸ軸方向に大きく離間しているため、センサーチップ３を安定してパッケージ２に固定することができる。そのため、機械的強度に優れた圧力センサー１を得ることができる。
＜第２実施形態＞
次に、本発明の圧力センサーの第２実施形態について説明する。
図８および図９は、それぞれ、本発明の第２実施形態に係る圧力センサーが有するセンサーチップの断面図である。
以下、第２実施形態の圧力センサーについて、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
次に、本発明の圧力センサーの第２実施形態について説明する。
図８および図９は、それぞれ、本発明の第２実施形態に係る圧力センサーが有するセンサーチップの断面図である。
以下、第２実施形態の圧力センサーについて、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本発明の第２実施形態にかかる圧力センサーは、センサーチップの形状と、一対の励振電極の引き出し方が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、図８および図９にて、前述した第１実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
図８および図９に示すように、本実施形態の圧力センサー１Ａが有するセンサーチップ３Ａは、ダイヤフラム５に対して圧電振動片層６および基台７が突出して形成された突出部３１を有している。この突出部３１の上面には、励振電極９１、９２から引き出された端子９３、９４が形成されている。また、端子９３は、導電性を有するワイヤ９９１によって内部電極２３１と電気的に接続されている。同様に、端子９４は、導電性を有するワイヤ９９２によって内部電極２４１と電気的に接続されている。これにより、励振電極９１、９２および外部電極２３２、２４２が電気的に接続され、励振電極９１、９２が圧力センサー１の外部へ引き出される。
このような実施形態では、３つの接合部３２１〜３２３の設定は、センサーチップ３Ａに下面３２の突出部３１に含まれる部分を除いて設定される。すなわち、下面３２のうちダイヤフラム５と重なり合っている領域内にて、３つの接合部３２１〜３２３を設定する。
図８および図９に示すように、本実施形態の圧力センサー１Ａが有するセンサーチップ３Ａは、ダイヤフラム５に対して圧電振動片層６および基台７が突出して形成された突出部３１を有している。この突出部３１の上面には、励振電極９１、９２から引き出された端子９３、９４が形成されている。また、端子９３は、導電性を有するワイヤ９９１によって内部電極２３１と電気的に接続されている。同様に、端子９４は、導電性を有するワイヤ９９２によって内部電極２４１と電気的に接続されている。これにより、励振電極９１、９２および外部電極２３２、２４２が電気的に接続され、励振電極９１、９２が圧力センサー１の外部へ引き出される。
このような実施形態では、３つの接合部３２１〜３２３の設定は、センサーチップ３Ａに下面３２の突出部３１に含まれる部分を除いて設定される。すなわち、下面３２のうちダイヤフラム５と重なり合っている領域内にて、３つの接合部３２１〜３２３を設定する。
以上のような第２実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
以上、本発明の圧力センサーを、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、他の任意の構成物や、工程が付加されていてもよい。
以上、本発明の圧力センサーを、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、他の任意の構成物や、工程が付加されていてもよい。
次に、本発明の具体的実施例について説明する。しかしながら、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
１．圧力センサーの製造
以下のようにして圧力センサーを製造した。
＜実施例１＞
（Ａ）センサーチップの作製
（Ａ−１）ダイヤフラムの作成
まず、Ｘカットで切り出された水晶基板（熱膨張係数：１３．５ｐｐｍ／℃）を容易した。次いで、この水晶基板の一方の面に、真空蒸着によってＳｉＯ２膜を形成した。次いで、ＳｉＯ２膜を枠部および一対の支持部の形状に対応するようにパターニングした。次いで、ＳｉＯ２膜を介して水晶基板をエッチングし、その後ＳｉＯ２膜を削除した。これによりダイヤフラムを得た。得られたダイヤフラムの長さ（Ｘ軸方向の長さ）×幅（Ｙ軸方向の長さ）×厚さ（Ｚ軸方向の長さ）は、４．２ｍｍ×３．４ｍｍ×０．９ｍｍであった。また、薄肉部の厚さは、０．０５ｍｍであった。また、枠部の幅（Ｘ軸方向に延在する部分のＹ軸方向の長さ、Ｙ軸方向に延在する部分のＸ軸方向の長さ）は、０．３ｍｍであった。
１．圧力センサーの製造
以下のようにして圧力センサーを製造した。
＜実施例１＞
（Ａ）センサーチップの作製
（Ａ−１）ダイヤフラムの作成
まず、Ｘカットで切り出された水晶基板（熱膨張係数：１３．５ｐｐｍ／℃）を容易した。次いで、この水晶基板の一方の面に、真空蒸着によってＳｉＯ２膜を形成した。次いで、ＳｉＯ２膜を枠部および一対の支持部の形状に対応するようにパターニングした。次いで、ＳｉＯ２膜を介して水晶基板をエッチングし、その後ＳｉＯ２膜を削除した。これによりダイヤフラムを得た。得られたダイヤフラムの長さ（Ｘ軸方向の長さ）×幅（Ｙ軸方向の長さ）×厚さ（Ｚ軸方向の長さ）は、４．２ｍｍ×３．４ｍｍ×０．９ｍｍであった。また、薄肉部の厚さは、０．０５ｍｍであった。また、枠部の幅（Ｘ軸方向に延在する部分のＹ軸方向の長さ、Ｙ軸方向に延在する部分のＸ軸方向の長さ）は、０．３ｍｍであった。
（Ａ−２）圧電振動片層の作製
まず、Ｘカットで切り出された水晶基板（熱膨張係数：１３．５ｐｐｍ／℃）を容易した。次いで、この水晶基板の一方の面に、真空蒸着によってＳｉＯ２膜を形成した。次いで、ＳｉＯ２膜を圧電振動片本体、枠部および各連結部の形状に対応するようにパターニングした。次いで、ＳｉＯ２膜を介して水晶基板をエッチングし、その後ＳｉＯ２膜を削除した。これにより圧電振動片層を得た。得られた圧電振動片層の長さ（Ｘ軸方向の長さ）×幅（Ｙ軸方向の長さ）×厚さ（Ｚ軸方向の長さ）は、４．２ｍｍ×３．４ｍｍ×０．１ｍｍであった。
まず、Ｘカットで切り出された水晶基板（熱膨張係数：１３．５ｐｐｍ／℃）を容易した。次いで、この水晶基板の一方の面に、真空蒸着によってＳｉＯ２膜を形成した。次いで、ＳｉＯ２膜を圧電振動片本体、枠部および各連結部の形状に対応するようにパターニングした。次いで、ＳｉＯ２膜を介して水晶基板をエッチングし、その後ＳｉＯ２膜を削除した。これにより圧電振動片層を得た。得られた圧電振動片層の長さ（Ｘ軸方向の長さ）×幅（Ｙ軸方向の長さ）×厚さ（Ｚ軸方向の長さ）は、４．２ｍｍ×３．４ｍｍ×０．１ｍｍであった。
次いで、得られた圧電振動片層の枠部に形成された各貫通孔にペースト状のタングステン（Ｗ）を充填し導電スルーホールを形成した。次いで、圧電振動片層の表面に、真空蒸着によりニッケルと金の積層体で構成される金属薄膜を形成した。金属薄膜の膜圧（平均膜厚）は、６０μｍであった。次いで、真空蒸着によって金属薄膜上にＳｉＯ２膜を形成し、ＳｉＯ２膜を励振電極、端子およびこれらを接続する配線の形状に対応するようにパターニングした。次いで、ＳｉＯ２膜を介して金属膜をエッチングし、その後ＳｉＯ２膜を削除した。
（Ａ−３）基台の作製
まず、Ｘカットで切り出された水晶基板（熱膨張係数：１３．５ｐｐｍ／℃）を容易した。次いで、この水晶基板の一方の面に、真空蒸着によってＳｉＯ２膜を形成した。次いで、ＳｉＯ２膜を枠部の形状に対応するようにパターニングした。次いで、ＳｉＯ２膜を介して水晶基板をエッチングし、その後ＳｉＯ２膜を削除した。これにより、基台を得た。得られた基台の長さ（Ｘ軸方向の長さ）×幅（Ｙ軸方向の長さ）×厚さ（Ｚ軸方向の長さ）は、４．２ｍｍ×３．４ｍｍ×０．４ｍｍであった。また、基台の基部の厚さは、０．３ｍｍであった。
まず、Ｘカットで切り出された水晶基板（熱膨張係数：１３．５ｐｐｍ／℃）を容易した。次いで、この水晶基板の一方の面に、真空蒸着によってＳｉＯ２膜を形成した。次いで、ＳｉＯ２膜を枠部の形状に対応するようにパターニングした。次いで、ＳｉＯ２膜を介して水晶基板をエッチングし、その後ＳｉＯ２膜を削除した。これにより、基台を得た。得られた基台の長さ（Ｘ軸方向の長さ）×幅（Ｙ軸方向の長さ）×厚さ（Ｚ軸方向の長さ）は、４．２ｍｍ×３．４ｍｍ×０．４ｍｍであった。また、基台の基部の厚さは、０．３ｍｍであった。
次いで、基台に形成された各貫通孔にペースト状のタングステン（Ｗ）を充填し導電スルーホールを形成した。次いで、基体の下面に、真空蒸着によりニッケルと金の積層体で構成される金属薄膜を形成した。金属薄膜の膜圧（平均膜厚）は、６０μｍであった。次いで、真空蒸着によって金属薄膜上にＳｉＯ２膜を形成し、ＳｉＯ２膜を端子の形状に対応するようにパターニングした。次いで、ＳｉＯ２膜を介して金属膜をエッチングし、その後ＳｉＯ２膜を削除した。
（Ａ−４）接合
ダイヤフラムの枠部および支持部と、基台の枠部とに、スクリーン印刷法により、焼成温度が４００℃の低融点ガラスを形成した（この際、圧電振動片層の導電スルーホールと、基台の導電性スルーホールとの電気的接続が阻害されないように低融点ガラスを形成する）。次いで、ダイヤフラム、圧電振動片層および基台を突き合わせて圧力を加えた状態で上記温度で焼成することにより、これら３つの部材を接着封止した。これにより、センサーチップを得た。なお、得られたセンサーチップの低融点ガラスで構成された一対の接着層の厚さは、それぞれ、３０μｍであった。
ダイヤフラムの枠部および支持部と、基台の枠部とに、スクリーン印刷法により、焼成温度が４００℃の低融点ガラスを形成した（この際、圧電振動片層の導電スルーホールと、基台の導電性スルーホールとの電気的接続が阻害されないように低融点ガラスを形成する）。次いで、ダイヤフラム、圧電振動片層および基台を突き合わせて圧力を加えた状態で上記温度で焼成することにより、これら３つの部材を接着封止した。これにより、センサーチップを得た。なお、得られたセンサーチップの低融点ガラスで構成された一対の接着層の厚さは、それぞれ、３０μｍであった。
（Ｂ）パッケージの作成
（Ｂ−１）ベースの作製
複数のセラミックシート（セラミックグリーンシート）を用意し、これらを積層した状態で焼成することにより箱状のベースを得た。得られたベースの長さ（Ｘ軸方向の長さ）×幅（Ｙ軸方向の長さ）×厚さ（Ｚ軸方向の長さ）は、１０ｍｍ×１０ｍｍ×１．５ｍｍであった。また、得られたベースの底部の厚さは、０．３ｍｍであった。また、得られたベースの熱膨張係数は、７．５ｐｐｍ／℃であった。
（Ｂ−１）ベースの作製
複数のセラミックシート（セラミックグリーンシート）を用意し、これらを積層した状態で焼成することにより箱状のベースを得た。得られたベースの長さ（Ｘ軸方向の長さ）×幅（Ｙ軸方向の長さ）×厚さ（Ｚ軸方向の長さ）は、１０ｍｍ×１０ｍｍ×１．５ｍｍであった。また、得られたベースの底部の厚さは、０．３ｍｍであった。また、得られたベースの熱膨張係数は、７．５ｐｐｍ／℃であった。
（Ｂ−２）電極の形成
次いで、ベースの基部に設けられた各スルーホールにペースト状の銀（Ａｇ）を充填し固化し連通部を得た。次いで、連通部に接触するようにアルミニウム（Ａｌ）からなる金属薄膜を形成し、内部電極および外部電極を得た。これによりベースにパッケージの内外を導通する一対の電極が形成された。
次いで、ベースの基部に設けられた各スルーホールにペースト状の銀（Ａｇ）を充填し固化し連通部を得た。次いで、連通部に接触するようにアルミニウム（Ａｌ）からなる金属薄膜を形成し、内部電極および外部電極を得た。これによりベースにパッケージの内外を導通する一対の電極が形成された。
（Ｂ−３）リッドの作製
前述のベースの作製で用いたセラミックシートを複数用意し、これらを積層した状態で焼成した。次いで、焼成物に貫通孔を形成し、板状のリッドを得た。得られたリッドの長さ（Ｘ軸方向の長さ）×幅（Ｙ軸方向の長さ）×厚さ（Ｚ軸方向の長さ）は、１０ｍｍ×１０ｍｍ×０．１ｍｍであった。また、得られたリッドの熱膨張係数は、７．５ｐｐｍ／℃であった。
前述のベースの作製で用いたセラミックシートを複数用意し、これらを積層した状態で焼成した。次いで、焼成物に貫通孔を形成し、板状のリッドを得た。得られたリッドの長さ（Ｘ軸方向の長さ）×幅（Ｙ軸方向の長さ）×厚さ（Ｚ軸方向の長さ）は、１０ｍｍ×１０ｍｍ×０．１ｍｍであった。また、得られたリッドの熱膨張係数は、７．５ｐｐｍ／℃であった。
（Ｃ）センサーチップのパッケージへの搭載
（Ｃ−１）
まず、ベースの底部の内面の３箇所に導電性のポリイミド系接着剤を塗布した。各接着剤の熱膨張係数は、２０ｐｐｍ／℃であった。次いで、これら３つの接着剤上にセンサーチップを基台の底部が接触するように搭載した後、各接着剤を硬化することにより、センサーチップをベースに搭載した。硬化した状態での各接着剤の厚さは、５０μｍであった。
（Ｃ−１）
まず、ベースの底部の内面の３箇所に導電性のポリイミド系接着剤を塗布した。各接着剤の熱膨張係数は、２０ｐｐｍ／℃であった。次いで、これら３つの接着剤上にセンサーチップを基台の底部が接触するように搭載した後、各接着剤を硬化することにより、センサーチップをベースに搭載した。硬化した状態での各接着剤の厚さは、５０μｍであった。
図１０に示すように、各接着剤との接触により形成されるセンサーチップの３つの接合部は、それぞれ、直径５００μｍの円形状であった。
また、３つの接合部のうちの１つの接合部（第１の接合部）は、センサーチップの下面の図８中右上に位置する角部に設けられており、当該角部を形成する２つの辺と第１の接合部の中心との離間距離Ｌ１、Ｌ２は、それぞれ３００μｍであった。
また、３つの接合部のうちの１つの接合部（第１の接合部）は、センサーチップの下面の図８中右上に位置する角部に設けられており、当該角部を形成する２つの辺と第１の接合部の中心との離間距離Ｌ１、Ｌ２は、それぞれ３００μｍであった。
また、残りの２つの接合部のうちの１つの接合部（第２の接合部）は、センサーチップの下面の図８中右下に位置する角部に設けられており、当該角部を形成する２つの辺と第１の接合部の中心との離間距離Ｌ３、Ｌ４は、それぞれ３００μｍであった。
また、残り１つの接合部（第３の接合部）は、下面のＸ軸方向の左側（第１、第２の接合部と反対側の）端部でかつＹ軸方向の中央に中心が位置するように設けられており、その中心と右側端部を形成する辺との離間距離Ｌ５は、３００μｍであった。
次いで、エポキシ系の接着剤を介してベースとリッドとを接合した。
以上のようにして、圧力センサーを得た。
また、残り１つの接合部（第３の接合部）は、下面のＸ軸方向の左側（第１、第２の接合部と反対側の）端部でかつＹ軸方向の中央に中心が位置するように設けられており、その中心と右側端部を形成する辺との離間距離Ｌ５は、３００μｍであった。
次いで、エポキシ系の接着剤を介してベースとリッドとを接合した。
以上のようにして、圧力センサーを得た。
＜実施例２＞
ダイヤフラムの長さ×幅を、４．２ｍｍ×３．６ｍｍとし、圧電振動片層の長さ×幅を、４．２ｍｍ×３．６ｍｍとし、基台の長さ×幅を４．２ｍｍ×３．６ｍｍとした以外は、前記実施例１と同様にして、実施例２の圧力センサーを得た。
＜実施例３＞
ダイヤフラムの長さ×幅を、４．２ｍｍ×３．８ｍｍとし、圧電振動片層の長さ×幅を、４．２ｍｍ×３．８ｍｍとし、基台の長さ×幅を４．２ｍｍ×３．８ｍｍとした以外は、前記実施例１と同様にして、実施例３の圧力センサーを得た。
ダイヤフラムの長さ×幅を、４．２ｍｍ×３．６ｍｍとし、圧電振動片層の長さ×幅を、４．２ｍｍ×３．６ｍｍとし、基台の長さ×幅を４．２ｍｍ×３．６ｍｍとした以外は、前記実施例１と同様にして、実施例２の圧力センサーを得た。
＜実施例３＞
ダイヤフラムの長さ×幅を、４．２ｍｍ×３．８ｍｍとし、圧電振動片層の長さ×幅を、４．２ｍｍ×３．８ｍｍとし、基台の長さ×幅を４．２ｍｍ×３．８ｍｍとした以外は、前記実施例１と同様にして、実施例３の圧力センサーを得た。
＜実施例４＞
ダイヤフラムの長さ×幅を、４．２ｍｍ×４．０ｍｍとし、圧電振動片層の長さ×幅を、４．２ｍｍ×４．０ｍｍとし、基台の長さ×幅を４．２ｍｍ×４．０ｍｍとした以外は、前記実施例１と同様にして、実施例４の圧力センサーを得た。
＜実施例５＞
ダイヤフラムの長さ×幅を、４．２ｍｍ×４．２ｍｍとし、圧電振動片層の長さ×幅を、４．２ｍｍ×４．２ｍｍとし、基台の長さ×幅を４．２ｍｍ×４．２ｍｍとした以外は、前記実施例１と同様にして、実施例５の圧力センサーを得た。
ダイヤフラムの長さ×幅を、４．２ｍｍ×４．０ｍｍとし、圧電振動片層の長さ×幅を、４．２ｍｍ×４．０ｍｍとし、基台の長さ×幅を４．２ｍｍ×４．０ｍｍとした以外は、前記実施例１と同様にして、実施例４の圧力センサーを得た。
＜実施例５＞
ダイヤフラムの長さ×幅を、４．２ｍｍ×４．２ｍｍとし、圧電振動片層の長さ×幅を、４．２ｍｍ×４．２ｍｍとし、基台の長さ×幅を４．２ｍｍ×４．２ｍｍとした以外は、前記実施例１と同様にして、実施例５の圧力センサーを得た。
＜実施例６＞
ダイヤフラムの長さ×幅を、６．３ｍｍ×４．０ｍｍとし、圧電振動片層の長さ×幅を、６．３ｍｍ×４．０ｍｍとし、基台の長さ×幅を６．３ｍｍ×４．０ｍｍとした以外は、前記実施例１と同様にして、実施例６の圧力センサーを得た。
＜実施例７＞
ダイヤフラムの長さ×幅を、６．３ｍｍ×４．５ｍｍとし、圧電振動片層の長さ×幅を、６．３ｍｍ×４．５ｍｍとし、基台の長さ×幅を６．３ｍｍ×４．５ｍｍとした以外は、前記実施例１と同様にして、実施例７の圧力センサーを得た。
ダイヤフラムの長さ×幅を、６．３ｍｍ×４．０ｍｍとし、圧電振動片層の長さ×幅を、６．３ｍｍ×４．０ｍｍとし、基台の長さ×幅を６．３ｍｍ×４．０ｍｍとした以外は、前記実施例１と同様にして、実施例６の圧力センサーを得た。
＜実施例７＞
ダイヤフラムの長さ×幅を、６．３ｍｍ×４．５ｍｍとし、圧電振動片層の長さ×幅を、６．３ｍｍ×４．５ｍｍとし、基台の長さ×幅を６．３ｍｍ×４．５ｍｍとした以外は、前記実施例１と同様にして、実施例７の圧力センサーを得た。
＜実施例８＞
ダイヤフラムの長さ×幅を、６．３ｍｍ×５．０ｍｍとし、圧電振動片層の長さ×幅を、６．３ｍｍ×５．０ｍｍとし、基台の長さ×幅を６．３ｍｍ×５．０ｍｍとした以外は、前記実施例１と同様にして、実施例８の圧力センサーを得た。
＜実施例９＞
ダイヤフラムの長さ×幅を、６．３ｍｍ×５．５ｍｍとし、圧電振動片層の長さ×幅を、６．３ｍｍ×５．５ｍｍとし、基台の長さ×幅を６．３ｍｍ×５．５ｍｍとした以外は、前記実施例１と同様にして、実施例９の圧力センサーを得た。
ダイヤフラムの長さ×幅を、６．３ｍｍ×５．０ｍｍとし、圧電振動片層の長さ×幅を、６．３ｍｍ×５．０ｍｍとし、基台の長さ×幅を６．３ｍｍ×５．０ｍｍとした以外は、前記実施例１と同様にして、実施例８の圧力センサーを得た。
＜実施例９＞
ダイヤフラムの長さ×幅を、６．３ｍｍ×５．５ｍｍとし、圧電振動片層の長さ×幅を、６．３ｍｍ×５．５ｍｍとし、基台の長さ×幅を６．３ｍｍ×５．５ｍｍとした以外は、前記実施例１と同様にして、実施例９の圧力センサーを得た。
＜実施例１０＞
ダイヤフラムの長さ×幅を、６．３ｍｍ×６．０ｍｍとし、圧電振動片層の長さ×幅を、６．３ｍｍ×６．０ｍｍとし、基台の長さ×幅を６．３ｍｍ×６．０ｍｍとした以外は、前記実施例１と同様にして、実施例１０の圧力センサーを得た。
＜実施例１１＞
ダイヤフラムの長さ×幅を、６．３ｍｍ×６．３ｍｍとし、圧電振動片層の長さ×幅を、６．３ｍｍ×６．３ｍｍとし、基台の長さ×幅を６．３ｍｍ×６．３ｍｍとした以外は、前記実施例１と同様にして、実施例１１の圧力センサーを得た。
ダイヤフラムの長さ×幅を、６．３ｍｍ×６．０ｍｍとし、圧電振動片層の長さ×幅を、６．３ｍｍ×６．０ｍｍとし、基台の長さ×幅を６．３ｍｍ×６．０ｍｍとした以外は、前記実施例１と同様にして、実施例１０の圧力センサーを得た。
＜実施例１１＞
ダイヤフラムの長さ×幅を、６．３ｍｍ×６．３ｍｍとし、圧電振動片層の長さ×幅を、６．３ｍｍ×６．３ｍｍとし、基台の長さ×幅を６．３ｍｍ×６．３ｍｍとした以外は、前記実施例１と同様にして、実施例１１の圧力センサーを得た。
＜比較例１＞
ダイヤフラムの長さ×幅を、４．２ｍｍ×２．５ｍｍとし、圧電振動片層の長さ×幅を、４．２ｍｍ×２．５ｍｍとし、基台の長さ×幅を４．２ｍｍ×２．５ｍｍとした以外は、前記実施例１と同様にして、比較例１の圧力センサーを得た。
＜比較例２＞
ダイヤフラムの長さ×幅を、４．２ｍｍ×２．３ｍｍとし、圧電振動片層の長さ×幅を、４．２ｍｍ×２．３ｍｍとし、基台の長さ×幅を４．２ｍｍ×２．３ｍｍとした以外は、前記実施例１と同様にして、比較例２の圧力センサーを得た。
ダイヤフラムの長さ×幅を、４．２ｍｍ×２．５ｍｍとし、圧電振動片層の長さ×幅を、４．２ｍｍ×２．５ｍｍとし、基台の長さ×幅を４．２ｍｍ×２．５ｍｍとした以外は、前記実施例１と同様にして、比較例１の圧力センサーを得た。
＜比較例２＞
ダイヤフラムの長さ×幅を、４．２ｍｍ×２．３ｍｍとし、圧電振動片層の長さ×幅を、４．２ｍｍ×２．３ｍｍとし、基台の長さ×幅を４．２ｍｍ×２．３ｍｍとした以外は、前記実施例１と同様にして、比較例２の圧力センサーを得た。
＜比較例３＞
ダイヤフラムの長さ×幅を、６．３ｍｍ×３．８ｍｍとし、圧電振動片層の長さ×幅を、６．３ｍｍ×３．８ｍｍとし、基台の長さ×幅を６．３ｍｍ×３．８ｍｍとした以外は、前記実施例１と同様にして、比較例３の圧力センサーを得た。
＜比較例４＞
ダイヤフラムの長さ×幅を、６．３ｍｍ×３．３ｍｍとし、圧電振動片層の長さ×幅を、６．３ｍｍ×３．３ｍｍとし、基台の長さ×幅を６．３ｍｍ×３．３ｍｍとした以外は、前記実施例１と同様にして、比較例４の圧力センサーを得た。
＜比較例５＞
ダイヤフラムの長さ×幅を、６．３ｍｍ×２．８ｍｍとし、圧電振動片層の長さ×幅を、６．３ｍｍ×２．８ｍｍとし、基台の長さ×幅を６．３ｍｍ×２．８ｍｍとした以外は、前記実施例１と同様にして、比較例５の圧力センサーを得た。
ダイヤフラムの長さ×幅を、６．３ｍｍ×３．８ｍｍとし、圧電振動片層の長さ×幅を、６．３ｍｍ×３．８ｍｍとし、基台の長さ×幅を６．３ｍｍ×３．８ｍｍとした以外は、前記実施例１と同様にして、比較例３の圧力センサーを得た。
＜比較例４＞
ダイヤフラムの長さ×幅を、６．３ｍｍ×３．３ｍｍとし、圧電振動片層の長さ×幅を、６．３ｍｍ×３．３ｍｍとし、基台の長さ×幅を６．３ｍｍ×３．３ｍｍとした以外は、前記実施例１と同様にして、比較例４の圧力センサーを得た。
＜比較例５＞
ダイヤフラムの長さ×幅を、６．３ｍｍ×２．８ｍｍとし、圧電振動片層の長さ×幅を、６．３ｍｍ×２．８ｍｍとし、基台の長さ×幅を６．３ｍｍ×２．８ｍｍとした以外は、前記実施例１と同様にして、比較例５の圧力センサーを得た。
２．評価
各実施例および各比較例について、それぞれ、環境温度の変化によって生じる双音叉型圧電振動片の熱歪みによる共振周波数の変化を測定した。具体的には、まず、圧力が１気圧に維持されたキャビティ内に、各実施例および各比較例の圧力センサーを配置した。次いで、圧力センサーを駆動し、双音叉型圧電振動片の共振周波数の検知を開始した。次いで、キャビティ内の温度を変化させ、２３℃での双音叉型圧電振動片の共振周波数と、４３℃での双音叉型圧電振動片の共振周波数とを測定した。そして、２３℃での双音叉型圧電振動片の共振周波数と、４３℃での双音叉型圧電振動片の共振周波数との差異から１℃当たりの双音叉型圧電振動片の共振周波数の変化を算出した。これらの測定結果を、以下の表１に示す。
各実施例および各比較例について、それぞれ、環境温度の変化によって生じる双音叉型圧電振動片の熱歪みによる共振周波数の変化を測定した。具体的には、まず、圧力が１気圧に維持されたキャビティ内に、各実施例および各比較例の圧力センサーを配置した。次いで、圧力センサーを駆動し、双音叉型圧電振動片の共振周波数の検知を開始した。次いで、キャビティ内の温度を変化させ、２３℃での双音叉型圧電振動片の共振周波数と、４３℃での双音叉型圧電振動片の共振周波数とを測定した。そして、２３℃での双音叉型圧電振動片の共振周波数と、４３℃での双音叉型圧電振動片の共振周波数との差異から１℃当たりの双音叉型圧電振動片の共振周波数の変化を算出した。これらの測定結果を、以下の表１に示す。
表１から明らかなように、実施例１〜実施例５の間では、センサーチップの形状（Ｌｙ／Ｌｘ）が変化しても、双音叉型圧電振動子の共振周波数の変化が小さいのに対して、これら実施例に対応する比較例１、比較例２では、センサーチップの形状（Ｌｙ／Ｌｘ）が変化すると双音叉型圧電振動子の共振周波数が大きく変化しているのが判った。また、実施例１〜実施例５の間では、熱膨張熱（熱撓み）による双音叉型圧電振動片の共振周波数の変化が絶対値で１ｐｐｍ／℃以下と極めて小さいのに対して、これら実施例に対応する比較例１、比較例２では、熱膨張熱（熱撓み）による双音叉型圧電振動片の共振周波数の変化が絶対値で７ｐｐｍ／℃以上と極めて大きいことが判った。
同様に、実施例６〜実施例１１の間では、センサーチップの形状（Ｌｙ／Ｌｘ）が変化しても、双音叉型圧電振動子の共振周波数の変化が小さいのに対して、これら実施例に対応する比較例３〜比較例５の間では、センサーチップの形状（Ｌｙ／Ｌｘ）が変化すると双音叉型圧電振動子の共振周波数が大きく変化しているのが判った。また、実施例６〜実施例１１の間では、熱膨張熱（熱撓み）による双音叉型圧電振動片の共振周波数の変化が絶対値で１．３ｐｐｍ／℃以下と極めて小さいのに対して、これら実施例に対応する比較例３〜比較例５では、熱膨張熱（熱撓み）による双音叉型圧電振動片の共振周波数の変化が絶対値で２．０ｐｐｍ／℃以上と大きいことが判った。
なお、各実施例の圧力センサーについて、ダイヤフラムの厚さ、圧電振動片層の厚さ、圧電振動片本体の形状（振動ビームの長さ等）、接着剤の種類を変えても各実施例と同様の効果が得られた。
なお、各実施例の圧力センサーについて、ダイヤフラムの厚さ、圧電振動片層の厚さ、圧電振動片本体の形状（振動ビームの長さ等）、接着剤の種類を変えても各実施例と同様の効果が得られた。
１、１Ａ‥‥圧力センサー ２‥‥パッケージ ２１‥‥ベース（本体） ２１１‥‥底部（基部） ２１２‥‥枠部 ２２‥‥リッド（蓋体） ２２１‥‥貫通孔 ２３、２４‥‥電極 ２３１、２４１‥‥内部電極 ２３２、２４２‥‥外部電極 ２３３、２４３‥‥導電スルーホール ３、３Ａ‥‥センサーチップ ３１‥‥突出部 ３２‥‥下面 ３２１‥‥第１の接合部 ３２２‥‥第２の接合部 ３２３‥‥第３の接合部 ４１‥‥第１の接着剤 ４２‥‥第２の接着剤 ４３‥‥第３の接着剤 ５‥‥ダイヤフラム ５１‥‥薄肉部 ５２‥‥枠部 ５３、５４‥‥支持部 ６‥‥圧電振動片層 ６１‥‥圧電振動片本体 ６１１、６１２‥‥基部 ６１３‥‥振動部 ６１３ａ、６１３ｂ‥‥振動ビーム ６２‥‥枠部 ６３１、６３２、６３３、６３４‥‥連結部 ７‥‥基台 ７１‥‥基部 ７２‥‥枠部 ８‥‥双音叉型圧電振動片 ９１、９２‥‥励振電極 ９１１、９２１‥‥電極片 ９１２、９２２‥‥引き出し電極 ９３、９４、９５、９６‥‥端子 ９７、９８‥‥導電スルーホール ９９１、９９２‥‥ワイヤ Ｓ１、Ｓ２‥‥空間
Claims (10)
- パッケージの内部にセンサーチップを搭載してなる圧力センサーであって、
前記センサーチップの平面視形状は、矩形であり、
前記センサーチップの一方の主面には、互いに離間した第１の接合部、第２の接合部および第３の接合部が設定されており、前記第１の接合部、前記第２の接合部および前記第３の接合部が、それぞれ、第１の接着剤、第２の接着剤および第３の接着剤によって前記パッケージに接合されることにより、前記センサーチップが前記パッケージに固定されており、
前記センサーチップの平面視にて、前記主面の１つの辺に平行な軸をＸ軸とし、前記Ｘ軸に直交する軸をＹ軸としたとき、前記第１の接合部は、前記主面が有する４つの角部のうちの１つの角部に設定され、前記第２の接合部は、前記主面が有する４つの角部のうちの前記第１の接合部が設定された角部と前記Ｙ軸方向に隣り合う角部に設定され、前記第３の接合部は、前記Ｘ軸方向の前記第１の接合部および前記第２の接合部と反対側の端部でかつＹ軸方向の中央部に設定されており、
前記主面の前記Ｘ軸方向の長さをＬｘとし、前記Ｙ軸方向の長さをＬｙとしたとき、Ｌｙ／Ｌｘが、０．６以上１．０以下であることを特徴とする圧力センサー。 - 前記第１の接合部、前記第２の接合部および前記第３の接合部は、それぞれ、円形状である請求項１に記載の圧力センサー。
- 前記第１の接合部、前記第２の接合部および前記第３の接合部の直径は、それぞれ、２００μｍ以上５００μｍ以下である請求項２に記載の圧力センサー。
- 前記第１の接合部、前記第２の接合部および前記第３の接合部は、互いに直径が同じである請求項２または３に記載の圧力センサー。
- 前記センサーチップは、ダイヤフラムと、該ダイヤフラムと対向配置された基台と、前記ダイヤフラムに固定され、前記Ｘ軸方向に延在する少なくとも１つの振動アームを備える圧電振動片とを有し、前記ダイヤフラム、前記基台および前記圧電振動片のうちの少なくとも前記基台が水晶で構成され、
前記パッケージは、前記第１の接着剤、前記第２の接着剤および前記第３の接着剤を介して前記センサーチップが接合された板状の基部を有し、前記基部がセラミックスで構成されている請求項１ないし４のいずれかに記載の圧力センサー。 - 前記基台の厚さは、２００μｍ以上である請求項５に記載の圧力センサー。
- 前記センサーチップの前記主面には、前記圧電振動片が有する一対の励振電極と電気的に接続された一対の端子が形成されており、
前記パッケージの前記基部には、前記パッケージの内外を電気的に接続し得る一対の導電部が形成されており、
前記第１の接着剤、前記第２の接着剤および前記第３の接着剤のうちの少なくとも前記第１の接着剤および前記第２の接着剤が導電性を有しており、
前記第１の接着剤によって前記一対の端子のうちの一方の前記端子と前記一対の導電部のうちの一方の前記導電部とを導通し、前記第２の接着剤によって、他方の前記端子と他方の前記導電部とを導通する請求項５または６に記載の圧力センサー。 - 前記圧電振動片は、双音叉型をなしている請求項５ないし７のいずれかに記載の圧力センサー。
- 前記主面の前記Ｘ軸方向の長さは、４．０ｍｍ以上６．５ｍｍ以下である請求項１ないし８のいずれかに記載の圧力センサー。
- 前記第１の接着剤、前記第２の接着剤および前記第３の接着剤の厚さは、それぞれ、４０μｍ以上６０μｍ以下である請求項１ないし９のいずれかに記載の圧力センサー。
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