JP2012063363A5 - - Google Patents

Description

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、基台と、圧力の変化に応じて変位するものであり前記変位方向と前記基台の面とが交差するように前記基台と対向しているダイヤフラムと、該ダイヤフラムの外周を包囲した状態で連結しており、前記ダイヤフラムよりも肉厚な周縁部と、を含み、断面形状において、前記ダイヤフラムの中央部から前記周縁部との連結部に向かって、前記ダイヤフラムの厚さが連続して漸増しており、前記連結部において、前記周縁部の内周壁が前記変位方向に向かって直線状に伸びていることを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載の圧力センサーにおいて、断面形状において、前記ダイヤフラムの何れか一方の面と前記周縁部の内周壁とが、前記連結部を頂点とした角を成していることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の圧力センサーにおいて、前記ダイヤフラムは、厚さが均一な領域を有していることを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れか一項に記載の圧力センサーにおいて、前記ダイヤフラムは、前記基台の面と対向する側の面が平坦面であることを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項１乃至４の何れか一項に記載の圧力センサーにおいて、前記ダイヤフラムと前記基台との間は気密空間であることを特徴とする。
請求項６の発明は、請求項１乃至５の何れか一項に記載の圧力センサーにおいて、前記基台及び前記ダイヤフラムは、圧電結晶材料からなることを特徴とする。
請求項７の発明は、請求項６に記載の圧力センサーにおいて、前記ダイヤフラムが水晶板からなり、前記水晶板の主面に対する法線が水晶結晶軸Ｚに対して０°以外の角度を成しており、前記ダイヤフラムは、前記水晶板をウェットエッチングによって薄く加工することにより得られることを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項６又は７に記載の圧力センサーにおいて、前記ダイヤフラムを構成する圧電結晶材料は、厚み滑りモードを有することを特徴とする。
請求項９の発明は、請求項６又は７に記載の圧力センサーにおいて、前記ダイヤフラムを構成する圧電結晶材料は、ＡＴカット水晶板であることを特徴とする。
請求項１０の発明は、請求項１乃至９の何れか一項に記載の圧力センサーにおいて、前記ダイヤフラムと前記基台とが接触するタッチモード容量圧力センサーであることを特徴とする。

本発明は、薄肉部の肉厚が全面に亘って均一厚ではなく、傾斜状に漸増したり、階段状に増大するように構成されており、また、本発明は、検出片の薄肉部の一端から所定幅の範囲を均一厚領域とし、該均一厚領域から薄肉部の他端に向かう範囲を均一厚領域よりも厚肉の増厚領域としているので、ダイヤフラムとしての薄肉部に厚味差部分が形成されることとなり、低圧力測定時には肉厚の薄い均一厚領域が機能し、高圧力測定時には肉厚の厚い増厚領域が機能し、トータルで圧力センサー感度の直線性を向上させることができる。
本発明では、まず、増厚領域は、薄肉部の肉厚がテーパー状をなし且つ直線的に漸増するため、厚さが連続的な傾斜構造となり、高圧力測定時には薄肉部の腰の強さを維持し、圧力センサー感度の直線性を向上できる。また、増厚領域は少なくとも一つの段差部を有した階段状の構成を有するため、高圧力測定時には薄肉部の腰の強さを維持し、圧力センサー感度の直線性を向上できる。
本発明では、検出片は、薄肉部の外周縁に厚肉環状部を一体化した構成を有するため、検出片の強度を高め、耐久性を向上することができる。
本発明では、検出片の薄肉部は、一方の面が平坦面であり、他方の面が傾斜面、或いは階段状であるため、平坦面を底板上面と対向配置することによって、均一ギャップの気密空間を形成することが可能となり、圧力センサーの性能を安定させることができる。
本発明では、前記検出片と前記基台とを同一種の圧電結晶材料から構成し、検出片の結晶軸と基台の結晶軸とを一致させたので、両者の熱膨張特性を厳密に一致させることができ、熱歪みによる影響を回避できる。

本発明では、基台は、凹陥部と、凹陥部外周を包囲する外枠とを有しており、この場合には外枠をスペーサとして検出片を搭載することができる。
本発明では、検出片が水晶材料から構成されているので、経年変化が少なく、機械変形による再現性が高い（ヒステリシスが少ない）。また、ダイヤフラムとしての薄肉部の肉厚を厳密に管理することが容易であり、個片毎に薄肉部の肉厚差のない均一板厚のダイヤフラムを得ることができる。
本発明では、水晶から成る検出片の主面に対する放線が水晶結晶軸Ｚに対して０°以外の角度をなしており、水晶板をウェットエッチングによって薄く加工した薄肉部を有するので、異方性エッチングを実現するための、検出片の材料を特定することができる。これにより、ウェットエッチングする際に、容易に薄肉部に傾斜面を形成することができる。
本発明では、検出片を構成する水晶板は、厚味すべりモードを有するので、厚さ管理が容易となる。
本発明では、検出片を構成する水晶板は、ＡＴカット水晶板であるので、上記と同等の効果を得ることができる。
本発明では、圧力センサーがタッチモード容量圧力センサーであるため、強い圧力が加わる環境での使用が可能となる。
本発明では、段差部は、薄肉部の基材上に金属層を付加することによって形成できるので、製造が容易である。

Claims (10)

1. 基台と、圧力の変化に応じて変位するものであり前記変位方向と前記基台の面とが交差するように前記基台と対向しているダイヤフラムと、前記ダイヤフラムの外周を包囲した状態で連結しており、前記ダイヤフラムよりも肉厚な周縁部と、を含み、
   断面形状において、前記ダイヤフラムの中央部から前記周縁部との連結部に向かって、前記ダイヤフラムの厚さが連続して漸増しており、前記連結部において、前記周縁部の内周壁が前記変位方向に向かって直線状に伸びていることを特徴とする圧力センサー。
2. 請求項１に記載の圧力センサーにおいて、
   断面形状において、前記ダイヤフラムのいずれか一方の面と前記周縁部の内周壁とが、前記連結部を頂点とした角を成していることを特徴とする圧力センサー。
3. 請求項１又は２に記載の圧力センサーにおいて、
   前記ダイヤフラムは、厚さが均一な領域を有することを特徴とする圧力センサー。
4. 請求項１乃至３の何れか一項に記載の圧力センサーにおいて、
   前記ダイヤフラムは、前記基台の面と対向する側の面が平坦面であることを特徴とする圧力センサー。
5. 請求項１乃至４の何れか一項に記載の圧力センサーにおいて、
   前記ダイヤフラムと前記基台との間は気密空間であることを特徴とする圧力センサー。
6. 請求項１乃至５の何れか一項に記載の圧力センサーにおいて、
   前記基台及び前記ダイヤフラムは、圧電結晶材料からなることを特徴とする圧力センサー。
7. 請求項６に記載の圧力センサーにおいて、
   前記ダイヤフラムが水晶板から成り、前記水晶板の主面に対する法線が水晶結晶軸Ｚに対して０°以外の角度を成しており、前記ダイヤフラムは前記水晶板をウェットエッチングによって薄く加工することにより得られることを特徴とする圧力センサー。
8. 請求項６又は７に記載の圧力センサーにおいて、
   前記ダイヤフラムを構成する圧電結晶材料は、厚みすべりモードを有することを特徴とする圧力センサー。
9. 請求項６又は７に記載の圧力センサーにおいて、
   前記ダイヤフラムを構成する圧電結晶材料は、ＡＴカット水晶板であることを特徴とする圧力センサー。
10. 請求項１乃至９の何れか一項に記載の圧力センサーにおいて、
    前記ダイヤフラムと前記基台とが接触するタッチモード容量圧力センサーであることを特徴とする圧力センサー。