JP2014085234A - 圧力センサー素子、電子機器および移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】感圧素子を気密封止し高い検出信頼性を有する圧力センサー素子を提供する。
【解決手段】圧力センサー素子１００は、基台３と、基台３との間に内部空間ｓを形成し、圧力を感知する受圧面１５に第１金属配線４を有しているダイヤフラム１と、２つの支持部２１２に挟まれている振動腕２１１を含み、支持部２１２が内部空間ｓの側でダイヤフラム１に接続されていて、振動腕２１１に配置されている励振電極２１３が支持部２１２へ延出している第２金属配線５を有している感圧素子２１と、を備え、ダイヤフラム１の第１金属配線４と第２金属配線５とが容量結合している、ことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、検出信頼性の高い圧力センサー素子と、この圧力センサー素子を搭載した電子機器および移動体と、に関する。

従来の圧力センサー素子は、特許文献１に例示されている圧力センサーのように、振動部および振動部の両端にそれぞれ位置する一対の基部を有する圧電振動片本体と、圧電振動片本体の周囲を囲んでいる枠部および該枠部と基部とを連結している連結部を有する圧電振動片層と、圧電振動片層の一方の主面側を覆うダイヤフラムと、圧電振動片層の他方の主面側を覆う基台と、を備えている。また、ダイヤフラムと圧電振動片層の枠部とは第１の金属膜を介して接合され、基台と圧電振動片層の枠部とは第２の金属膜を介して接合されている。このような構成の圧力センサーは、ダイヤフラムおよび基台が、圧電振動片層の枠部を挟むようにして、第１の金属膜および第２の金属膜で接合されることにより、真空等の状態で気密性を保持することが可能な内部空間を備え、この内部空間に圧電振動片本体が収容される形態である。

これにより、ダイヤフラムと圧電振動片層との接合強度、および圧電振動片層と基台との接合強度が確保され且つ内部空間の気密性も確保された、圧力センサーを得ることが可能になった。

特開２０１１−１５４０１０号公報

しかし、従来の技術では、第１の金属膜および第２の金属膜が、圧電振動片本体に形成されている励振電極を圧力センサーの外部側に引き出すための、引き出し配線の一部を兼ねているため、気密性を重視して第１金属膜および第２金属膜を選定することができなかった。そのため、従来の技術は、ダイヤフラムおよび圧電振動片層の振動により、第１金属膜または第２金属膜の部分における気密性が長期的に保てない場合がある、という課題を有していた。

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、以下の適用例または形態として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例に係る圧力センサー素子は、基台と、前記基台との間に内部空間を形成し、受圧面側に第１金属配線を有しているダイヤフラムと、２つの支持部に挟まれている振動腕を含み、前記支持部が前記内部空間側で前記ダイヤフラムに接続されていて、前記振動腕に配置されている励振電極が前記支持部へ延出している第２金属配線を有している感圧素子と、を備え、前記第１金属配線と前記第２金属配線とが容量結合している、ことを特徴とする。

本適用例の圧力センサー素子によれば、感圧素子は、振動腕が２つの支持部に挟まれた状態で、基台とダイヤフラムとで形成される内部空間に支持されていて、これら支持部が内部空間の側でダイヤフラムと接続している。つまり、ダイヤフラムの受圧面が圧力を受けて変形するとダイヤフラムと接続している支持部の位置も変位し、支持部に挟まれている振動腕は、引っ張り応力等が付与され屈曲する。この場合、内部空間は、振動腕の正確な振動維持のため真空等の気密状態であることが好ましい。そして、ダイヤフラムの受圧面には、第１金属配線が設けられ、振動腕には、振動腕を振動させるための励振電極および励振電極から支持部へ延出している第２金属配線が設けられている。ここで、第１金属配線と第２金属配線とは、ダイヤフラムを介していわゆる容量結合をしている。そのため、内部空間側の第２金属配線と内部空間に対して外部側に位置する第１金属配線とは、内部空間を形成している基台およびダイヤフラム等の接合部分を通ることなく、接続されている。即ち、基台およびダイヤフラム等の接合部は、従来のように引き出し配線の一部を兼ねていないため、気密性を重視して接合することが可能となった。これにより、圧力センサー素子は、振動腕を収容する内部空間の気密性を長期的に維持することができ、圧力センサーとしての長期信頼性の向上が図れる。

［適用例２］上記適用例に記載の圧力センサー素子において、前記ダイヤフラムは、厚肉部と前記厚肉部よりも板厚の小さい薄肉部とを有し、前記内部空間側へ突出している前記厚肉部に前記支持部が接続されている、ことが好ましい。

この構成によれば、ダイヤフラムは、振動腕を挟んでいる支持部がダイヤフラムの厚肉部の位置に接続している構成である。この場合、厚肉部は、受圧面と反対側の面から内部空間へ突出している。これにより、振動腕は、ダイヤフラムの厚肉部以外の面から離反して支持されることになり、受圧面の変形に応じて引っ張り応力等が付与される際に、ダイヤフラムの面等が干渉して屈曲が妨げられるような事態を確実に排除することが可能である。

［適用例３］上記適用例に記載の圧力センサー素子において、前記第１金属配線と前記第２金属配線と、および前記厚肉部とが平面視で重なっている、ことが好ましい。

この構成によれば、第１金属配線は、ダイヤフラムにおける厚肉部の受圧面側に形成されていて、第２金属配線は、励振電極から支持部へ延出し、さらに支持部が接続されている厚肉部にも形成されている。つまり、第１金属配線と第２金属配線とは、厚肉部を挟んだ配置であり、平面視するとそれぞれが互いに重なった状態になっている。この場合、第１金属配線と第２金属配線とは、厚肉部を介し平面視で重なった形態で容量結合することになり、この重なりにより結合による容量を大きくすることが可能である。これにより、圧力センサー素子は、容量結合の増加に伴って振動腕の発振可能な領域を広げることができ、発振調整もやり易くなる。

［適用例４］上記適用例に記載の圧力センサー素子において、前記第１金属配線と前記第２金属配線と、および前記薄肉部とが平面視で重なっている、ことが好ましい。

この構成によれば、第１金属配線は、ダイヤフラムにおける薄肉部の受圧面側に形成されていて、第２金属配線は、励振電極から支持部へ延出し、さらに薄肉部にも形成されている。つまり、第１金属配線と第２金属配線とは、薄肉部を挟んだ配置であり、平面視するとそれぞれが重なった状態になっている。この場合、第１金属配線と第２金属配線とは、薄肉部を介し平面視で重なった形態で容量結合することになり、例えば厚肉部を介して容量結合した場合に比べて近距離の配置となり、結合による容量をより大きくすることが可能である。

［適用例５］上記適用例に記載の圧力センサー素子において、前記第１金属配線と前記第２金属配線とが、前記厚肉部および前記薄肉部と平面視で重なっている、ことが好ましい。

この構成によれば、第１金属配線は、ダイヤフラムにおける厚肉部および薄肉部に対する受圧面側に形成されていて、第２金属配線は、励振電極から支持部へ延出し、さらに厚肉部および厚肉部から連続してつながって薄肉部にまで形成されている。つまり、第１金属配線と第２金属配線とは、厚肉部および薄肉部を挟んだ配置であり、平面視するとそれぞれが重なった状態になっている。この場合、第１金属配線と第２金属配線とは、例えば厚肉部または薄肉部のみを介して容量結合した場合に比べて結合する面積が広くなり、結合による容量をさらに大きくすることが可能である。

［適用例６］上記適用例に記載の圧力センサー素子において、前記第２金属配線は、前記厚肉部と前記薄肉部とが同時に形成された、ことが好ましい。

この構成によれば、第１金属配線は、ダイヤフラムにおける厚肉部および薄肉部に対する受圧面側に形成されている。そして、第２金属配線は、励振電極から支持部へ延出し、さらに厚肉部および薄肉部の同時形成可能な領域に形成されている。このように形成されている第２金属配線は、例えば蒸着加工で形成する場合等において、斜め方向等の１方向からの同時形成即ち１回の加工で、厚肉部が立設する方向に沿う立設面を含む厚肉部および薄肉部へ形成することが可能である。一方、第２金属配線を厚肉部の任意の立設面および当該立設面から連続する薄肉部に形成するには、少なくとも２回以上の加工を経なければならない場合がある。ここで、第１金属配線と第２金属配線とは、厚肉部および薄肉部を挟んだ配置であり、平面視するとそれぞれが重なった状態になっている。この場合、第１金属配線と第２金属配線とは、同時加工で効率良く形成することが可能でありながら、例えば厚肉部または薄肉部のみを介して容量結合した場合に比べて結合する面積を広くすることができ、結合による容量を大きくすることが可能である。

［適用例７］本適用例に係る電子機器は、上記適用例に記載の圧力センサー素子を搭載していることを特徴とする。

本適用例の電子機器によれば、上記適用例の圧力センサー素子を搭載していて、圧力センサー素子は、第１金属配線と第２金属配線とが容量結合していることにより、内部空間を形成する基台とダイヤフラムとの接合部の電気的導通が不要であり、内部空間の気密性を確実に維持することが可能である。このような電子機器は、圧力センサー素子における感圧素子の振動腕を収容する内部空間の気密性を長期に維持でき、機器としての特性および信頼性の向上を図ることが可能である。

［適用例８］本適用例に係る移動体は、上記適用例に記載の圧力センサー素子を搭載していることを特徴とする。

本適用例の移動体によれば、上記適用例の圧力センサー素子を搭載していて、圧力センサー素子は、第１金属配線と第２金属配線とが容量結合していることにより、内部空間を形成する基台とダイヤフラムとの接合部の電気的導通が不要であり、内部空間の気密性を長期に維持することが可能である。移動体は、このような圧力センサー素子により、移動状態や姿勢等の把握が確実にでき、安全で安定した移動をすることが可能である。

（ａ）本発明の実施形態１に係る圧力センサー素子の構成を示す断面図、（ｂ）圧力センサー素子における容量結合を示す模式図。 圧力センサー素子の構成を分解して示す斜視図。 感圧素子を示す斜視図。 （ａ）圧力センサー素子への圧力付加を示す断面図、（ｂ）圧力が付加された圧力センサー素子を示す断面図。 本発明の実施形態２に係る圧力センサー素子の構成を示す断面図。 本発明の実施形態３に係る圧力センサー素子の構成を示す断面図。 本発明の実施形態４に係る圧力センサー素子の構成を示す断面図。 （ａ）圧力センサー素子を搭載しているパーソナルコンピューターを示す斜視図、（ｂ）圧力センサー素子を搭載している携帯電話を示す斜視図、（ｃ）圧力センサー素子を搭載している移動体を示す斜視図。

以下、本発明の圧力センサー素子、並びに圧力センサー素子を搭載している電子機器および移動体について、その好適な構成例を添付図面に基づいて説明する。
（実施形態１）

図１（ａ）は、本発明の実施形態１に係る圧力センサー素子の構成を示す断面図であり、図１（ｂ）は、圧力センサー素子における容量結合を示す模式図である。図１（ａ）は、圧力センサー素子１００が実装基板７にボンディングワイヤー９で実装された状態を示している。また、図２は、圧力センサー素子の構成を分解して示す斜視図である。図３は、感圧素子を示す斜視図である。まず、図１（ａ）の断面図および図２の斜視図を参照して、圧力センサー素子１００の構成を説明する。

圧力センサー素子１００は、ダイヤフラム１と、振動層部２と、基台３と、を順に積層して備えている構成である。ダイヤフラム１は、振動層部２の側に設けられている凹部１１と、凹部１１を形成するためにダイヤフラム１の外周に沿って立設している枠部１４と、凹部１１と反対側に位置する面でありダイヤフラム１に付加される圧力を感知するための受圧面１５と、受圧面１５と凹部１１とに挟まれ板状をなしている薄肉部１３と、薄肉部１３から凹部１１の側へ立設して２箇所に設けられている厚肉部１２と、を有している。さらに、ダイヤフラム１は、厚肉部１２の立設する方向と同方向から見た平面視において、四角形状をなして立設している厚肉部１２の端面と重なって設けられ、さらに厚肉部１２の位置からダイヤフラム１の外周まで延在する形態で受圧面１５に設けられている、２つの第１金属配線４を有している。

また、振動層部２は、板状の形態をなしていて、ダイヤフラム１の枠部１４と平面視で合同形状である枠部２２と、平面視で四角形状の厚肉部１２のそれぞれに対向するように設けられている２つの支持部２１２および支持部２１２の厚肉部１２に対向する面に設けられている第２金属配線５を有する感圧素子２１と、感圧素子２１の支持部２１２のそれぞれを挟むように２本ずつ枠部２２から伸びて支持部２１２と枠部２２とを連結している連結部２３と、を有している。

感圧素子２１は、図３に示すように、２本の連結部２３を介して枠部２２（図２）に連結している２つの支持部２１２と、２つの支持部２１２に挟まれている一対の振動腕２１１と、を有している。振動腕２１１のそれぞれには、振動腕２１１を励振させるための励振電極２１３が配置されている。この励振電極２１３の構成は、既知であるため、詳細な図示および説明を省略する。そして、感圧素子２１は、励振電極２１３からさらに支持部２１２の方向へ延出し支持部２１２のダイヤフラム１側の面に形成されている第２金属配線５を有している。つまり、感圧素子２１の支持部２１２は、内部空間ｓの側でダイヤフラム１に接続されていると言える。なお、振動腕２１１は、一対に限定される構成ではなく、１本であっても、３本以上であっても良い。

そして、図１（ａ）および図２に戻って、基台３は、振動層部２の側に設けられている凹部３１と、凹部３１を形成するために基台３の外周に沿って立設しダイヤフラム１の枠部１４とで振動層部２の枠部２２を挟んで積層している枠部３２と、を有している。つまり、ダイヤフラム１の凹部１１と基台３の凹部３１とは内部空間ｓを形成し、この場合内部空間ｓがほぼ真空に封止されていて、封止された内部空間ｓに感圧素子２１が収容されている。このような内部空間ｓに収容されている振動腕２１１は、そのＣＩ（Ｃｒｙｓｔａｌ Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）値を低下させて、周波数の安定性を向上させることができる。

また、圧力センサー素子１００は、実装基板７に実装される場合、その一例として、基台３を実装基板７の側に配置し、ダイヤフラム１の第１金属配線４と実装基板７の実装配線８とが金属ワイヤーであるボンディングワイヤー９によって電気的に接続されている構成である。これにより、圧力センサー素子１００は、２本のボンディングワイヤー９で実装基板７上に吊られた形態で実装されている。

このような構成の圧力センサー素子１００において、感圧素子２１を含む振動層部２は、水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、ホウ酸リチウム、チタン酸バリウム等の圧電性材料で形成されていることが好ましく、ダイヤフラム１および基台３は、石英ガラスや無アルカリガラス等の各種ガラス、水晶等で形成されていることが好ましい。ここで、ダイヤフラム１、振動層部２および基台３が互いに同じ材料で構成されていれば、積層後に線膨張率の違いから生じることのある圧力センサー素子１００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ができる。

そこで、圧力センサー素子１００では、これらダイヤフラム１、振動層部２および基台３をそれぞれ一枚の水晶平板から形成している。その形成方法としては、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技法と、を用いている。そして、ダイヤフラム１と振動層部２との接合、および振動層部２と基台３との接合は、水晶と線膨張率が近いバナジウム系の低融点ガラス（不図示）を用いて、内部空間ｓを真空に封止できるように真空雰囲気下で行われる。なお、ダイヤフラム１、振動層部２、基台３の接合は、低融点ガラスに替えて、各種接着剤を用いても良い。

また、圧力センサー素子１００において、ダイヤフラム１の受圧面１５に設けられている第１金属配線４および振動層部２の支持部２１２に設けられている第２金属配線５は、水晶との密着性が良好なクロム（Ｃｒ）を蒸着またはスパッタリングにより成膜し、その上に電気抵抗が低く酸化し難い金（Ａｕ）を成膜することにより形成されている。なお、第１金属配線４および第２金属配線５は、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で形成することもできる。

これら第１金属配線４および第２金属配線５は、図１（ｂ）に示すように、ダイヤフラム１と振動層部２とが接合されると、支持部２１２に形成されている第２金属配線５は、ダイヤフラム１側の面、即ち厚肉部１２における立設している端面と接合した状態になっている。つまり、第２金属配線５は、厚肉部１２を挟んで第１金属配線４と平面視で重なっている配置であり、これにより第１金属配線４と第２金属配線５とが容量結合していることになる。そして、感圧素子２１の振動腕２１１は、励振電極２１３に駆動信号（交番電圧）が印加されると振動するが、この励振電極２１３には、第１金属配線４と第２金属配線５とが容量結合する厚肉部１２の容量結合部ｃを介して駆動信号が印加される。

即ち、駆動信号の印加経路は、図示していない発振回路から実装基板７の実装配線８を経て、以下順に、実装基板７に接続しているボンディングワイヤー９、ボンディングワイヤー９に接続している受圧面１５の第１金属配線４、第１金属配線に容量結合している第２金属配線５、第２金属配線５に接続している励振電極２１３（図３）、となっている。このような経路で励振電極２１３へ印加された駆動信号により、振動腕２１１が振動する。ここで、容量結合におけるインピーダンスは、容量および印加される駆動信号（交番電圧）の周波数に逆比例する。そのため、水晶の振動腕２１１のように高周波の駆動信号を印加できる場合には、容量結合ではない従来の引き出し配線による駆動信号の印加と比べてもほぼ同様なインピーダンスとすることができる知見が得られていて、振動腕２１１は、従来とほぼ同様な振動特性を有することができる。なお、図１（ｂ）では、容量結合部ｃを模式的にコンデンサーの表示形態で表している。以下の図においても、同様に容量結合部ｃを模式的に表している。

このような圧力センサー素子１００は、次のようにして圧力を検知する。図４（ａ）は、圧力センサー素子への圧力付加を示す断面図、図４（ｂ）は、圧力が付加された圧力センサー素子を示す断面図である。圧力センサー素子１００は、図４（ａ）に示すような圧力がダイヤフラム１の受圧面１５に加わると、図４（ｂ）に示すように、ダイヤフラム１の薄肉部１３が感圧素子２１の側へ撓み、ダイヤフラム１の厚肉部１２における第２金属配線５との接合面が拡開する。これに伴い、ダイヤフラム１の厚肉部１２と第２金属配線５を介して接続している感圧素子２１の支持部２１２のそれぞれが拡開し、これら支持部２１２の拡開により振動腕２１１が長手方向に延びて引っ張りの応力が加えられる。振動腕２１１に引っ張りの応力が付与されると、振動腕２１１は、発振周波数が高くなる特性を有しているため、振動腕２１１の発振周波数の変化量を検知すれば、検知された発振周波数の変化量に基づいて、圧力センサー素子１００に付与された圧力の大きさを導き出すことができる。

以上述べたように、圧力センサー素子１００は、ダイヤフラム１と振動層部２との接合、および振動層部２と基台３との接合が、従来のように引き出し配線の一部を兼ねた接合ではないため、内部空間ｓの気密性のみを重視して、例えば低融点ガラスにより接合することが可能となった。これにより、圧力センサー素子１００は、振動腕２１１を含む感圧素子２１を収容する内部空間ｓの気密性を長期間にわたって維持することができ、圧力センサーとしての長期信頼性を向上することができるようになった。

また、圧力センサー素子１００は、感圧素子２１がダイヤフラム１から内部空間ｓへ立設している厚肉部１２に接続していて、ダイヤフラム１から離反した状態で配置されている。そのため、感圧素子２１に引っ張りの応力等が付与される際に、振動腕２１１とダイヤフラム１が干渉するようなこと等を確実に回避できる。

さらに、圧力センサー素子１００は、第１金属配線４と第２金属配線５とが厚肉部１２を挟んで平面視で重なった状態になっている。平面視で重なっていることにより、第１金属配線と第２金属配線とは、容量結合における容量を大きくすることができる。これにより、圧力センサー素子１００は、振動腕２１１の発振可能な領域を広げることができ、発振調整もやり易くなる。
（実施形態２）

次に、圧力センサー素子の他の好適な構成例について説明する。図５は、本発明の実施形態２に係る圧力センサー素子の構成を示す断面図である。実施形態２における圧力センサー素子２００は、実施形態１における圧力センサー素子１００と比べて、容量結合の形態が異なっている。従って、実施形態１と異なっている部分以外は、実施形態１と同符号を用いて説明する。

圧力センサー素子２００は、ダイヤフラム１と、振動層部２と、基台３と、を順に積層して備えている。ダイヤフラム１は、受圧面１５と、薄肉部１３と、凹部１１と、枠部１４と、厚肉部１２と、を有している。また、振動層部２は、枠部２２と、感圧素子２１と、連結部２３と、を有し、基台３は、凹部３１と、枠部３２と、を有している。

そして、図５に示すように、圧力センサー素子２００は、第１金属配線４Ａおよび第２金属配線５Ａを備えている。第２金属配線５Ａは、感圧素子２１における支持部２１２の厚肉部１２に対向する面に設けられている支持部配線５１と、厚肉部１２における支持部配線５１に対向する端面から厚肉部１２の枠部１４に近い側に位置し立設方向に沿う立設面および当該立設面と枠部１４との間の凹部１１にかけて連続して設けられているダイヤフラム配線５２Ａと、を有している。これに対し第１金属配線４Ａは、ダイヤフラム配線５２Ａの凹部１１に形成されている部分と薄肉部１３を挟んで対向して配置され、さらにダイヤフラム１の外周まで延在する形態で受圧面１５に設けられている。つまり、第１金属配線４Ａは、ダイヤフラム１の薄肉部１３および第２金属配線５Ａのダイヤフラム配線５２Ａと平面視で重なっている構成である。

この場合、圧力センサー素子２００は、圧力センサー素子１００の場合（図１）と同様にボンディングワイヤー９によって実装基板７へ実装される。また、第２金属配線５Ａは、蒸着またはスパッタリングにより成膜されるが、２つの厚肉部１２の成膜されるべき立設面がそれぞれ反対方向を向いているため、蒸着またはスパッタリングを行う方向を変えて少なくとも２回行うことが望ましい。なお、凹部１１に形成されるダイヤフラム配線５２Ａは、図示のように、厚肉部１２から枠部１４に至るまで形成されているが、この形態に限定されず、厚肉部１２から厚肉部１２と枠部１４との間の任意の位置まで形成されている形態等であっても良い。

このような圧力センサー素子２００は、第１金属配線４Ａと第２金属配線５Ａとが、薄肉部１３において平面視すると、それぞれが重なった状態になっている。つまり、第１金属配線４Ａと第２金属配線５Ａとは薄肉部１３を介し容量結合していて、薄肉部１３が容量結合部ｃである。これにより、実施形態１における圧力センサー素子１００のように厚肉部１２を介して容量結合した場合に比べると、第１金属配線４Ａと第２金属配線５Ａとの距離がより近い配置となり、結合による容量をより大きくすることができる。従って、圧力センサー素子２００は、振動腕２１１の発振可能な領域をより広げることができ、発振調整もより容易になる。
（実施形態３）

次に、圧力センサー素子の他の好適な構成例について説明する。図６は、本発明の実施形態３に係る圧力センサー素子の構成を示す断面図である。実施形態３における圧力センサー素子３００は、実施形態１または実施形態２における圧力センサー素子１００，２００と比べて、容量結合の形態が異なっている。従って、他実施形態と異なっている部分以外は、同符号を用いて説明する。

圧力センサー素子３００は、ダイヤフラム１と、振動層部２と、基台３と、を順に積層して備えている。ダイヤフラム１は、受圧面１５と、薄肉部１３と、凹部１１と、枠部１４と、厚肉部１２と、を有している。また、振動層部２は、枠部２２と、感圧素子２１と、連結部２３と、を有し、基台３は、凹部３１と、枠部３２と、を有している。

そして、図６に示すように、圧力センサー素子３００は、第１金属配線４Ｂおよび第２金属配線５Ｂを備えている。第２金属配線５Bは、感圧素子２１における支持部２１２の厚肉部１２に対向する面に設けられている支持部配線５１と、厚肉部１２における支持部配線５１に対向する端面から厚肉部１２の枠部１４側の立設面および枠部１４と反対側の立設面に設けられ、さらに当該立設面のそれぞれから枠部１４方向または枠部１４と反対方向の凹部１１へ連続して設けられているダイヤフラム配線５２Ｂと、を有している。

これに対し第１金属配線４Ｂは、ダイヤフラム配線５２Ｂと厚肉部１２および薄肉部１３を挟んで対向して配置されている形態で、受圧面１５に設けられている。つまり、第１金属配線４Bは、ダイヤフラム１の厚肉部１２および薄肉部１３を介してダイヤフラム配線５２Bと平面視で重なっている構成である。この場合、圧力センサー素子３００は、圧力センサー素子１００の場合（図１）と同様にボンディングワイヤー９によって実装基板７へ実装される。

このような圧力センサー素子３００は、第１金属配線４Bと第２金属配線５Ｂとが、厚肉部１２および薄肉部１３において平面視すると、それぞれが重なった状態になっている。つまり、第１金属配線４Ｂと第２金属配線５Ｂとは薄肉部１３および薄肉部１３を介し容量結合していて、厚肉部１２と薄肉部１３とが共に容量結合部ｃである。これにより、実施形態１における圧力センサー素子１００のように厚肉部１２のみを介して容量結合した場合や実施形態２における圧力センサー素子２００のように薄肉部１３のみを介して容量結合した場合に比べると、結合する面積が広くなり、結合による容量をさらに大きくすることができる。従って、圧力センサー素子３００は、振動腕２１１の発振可能な領域をさらに広げることができ、発振調整もより一層容易になる。
（実施形態４）

次に、圧力センサー素子の他の好適な構成例について説明する。図７は、本発明の実施形態４に係る圧力センサー素子の構成を示す断面図である。実施形態４における圧力センサー素子４００は、実施形態１、実施形態２、実施形態３における圧力センサー素子１００，２００，３００と比べて、容量結合の形態が異なっている。従って、他実施形態と異なっている部分以外は、同符号を用いて説明する。

圧力センサー素子４００は、ダイヤフラム１と、振動層部２と、基台３と、を順に積層して備えている。ダイヤフラム１は、受圧面１５と、薄肉部１３と、凹部１１と、枠部１４と、厚肉部１２と、を有している。また、振動層部２は、枠部２２と、感圧素子２１と、連結部２３と、を有し、基台３は、凹部３１と、枠部３２と、を有している。

そして、図７に示すように、圧力センサー素子４００は、第１金属配線４Ｃおよび第２金属配線５Ｃを備えている。第２金属配線５Ｃの一方は、感圧素子２１における支持部２１２の厚肉部１２に対向する面に設けられている支持部配線５１と、厚肉部１２における支持部配線５１に対向する端面から厚肉部１２の枠部１４側の立設面および当該立設面と枠部１４との間の凹部１１にかけて連続して設けられているダイヤフラム配線５２Ｃと、を有している。また、他方の第２金属配線５Ｃは、感圧素子２１における支持部２１２の厚肉部１２に対向する面に設けられている支持部配線５１と、厚肉部１２における支持部配線５１に対向する端面から厚肉部１２の枠部１４と反対側の立設面および当該立設面から枠部１４と反対方向の凹部１１にかけて連続して設けられているダイヤフラム配線５２Ｃと、を有している。

これに対し第１金属配線４Ｃは、ダイヤフラム配線５２Ｃの厚肉部１２に形成されている部分と厚肉部１２を挟んで対向すると共に、ダイヤフラム配線５２Ｃの凹部１１に形成されている部分と薄肉部１３を挟んで対向して配置され、さらにダイヤフラム１の外周まで延在する形態で受圧面１５に設けられている。第１金属配線４Ｃは、ダイヤフラム１の厚肉部１２および薄肉部１３を介してダイヤフラム配線５２Ｃと平面視で重なっている構成である。この場合、薄肉部１３の第２金属配線５Ｃは、厚肉部１２と同時に、例えば斜め方向等からの１回の蒸着加工等で形成することができる領域である。

このような圧力センサー素子４００は、圧力センサー素子１００の場合（図１）と同様にボンディングワイヤー９によって実装基板７へ実装される。そして、第１金属配線４Ｃと第２金属配線５Ｃとが、平面視すると、それぞれが重なった状態になっている。これにより、圧力センサー素子４００は、第１金属配線４Ｃと第２金属配線５Ｃとが１回の蒸着加工等で同時に効率良く形成することができることに加え、容量結合する面積が広くなり、結合による容量を大きくすることができる。
（電子機器）

次に、本発明の圧力センサー素子１００，２００，３００，４００のいずれかを搭載した電子機器について説明する。説明では、圧力センサー素子１００を例示している。図８（ａ）は、圧力センサー素子を搭載しているパーソナルコンピューターを示す斜視図、図８（ｂ）は、圧力センサー素子を搭載している携帯電話を示す斜視図である。

図８（ａ）に示すパーソナルコンピューター５００は、キーボード５０１と、キーボード５０１を備えた本体部５０２と、表示ユニット５０３と、により構成されている。表示ユニット５０３は、本体部５０２に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。このような構成のパーソナルコンピューター５００には、アプリケーションに対応して外圧や操作時の押圧等を検出することや、表示ユニット５０３の開閉の角度を検知するための圧力センサー素子１００が内蔵されていて、圧力センサー素子１００が長期にわたってパーソナルコンピューター５００の携帯時における振動や衝撃等にも耐えて、圧力検出等の信頼性を維持することができる。

また、図８（ｂ）に示す携帯電話機６００は、複数の操作ボタン６０１と、受話口６０２と、送話口６０３と、アンテナ（不図示）とを備えている。操作ボタン６０１と受話口６０２との間には、表示部６０４が配置されている。このような構成の携帯電話機６００には、外圧や操作時の押圧等を検出するための圧力センサー素子１００が内蔵されていて、高度や気圧変化等が確認できると共に、圧力センサー素子１００が携帯電話機６００の携帯時の振動や衝撃等にも耐えて、圧力検出等の信頼性を維持することができる。
（移動体）

そして、図８（ｃ）は、圧力センサー素子を搭載している移動体を示す斜視図である。図８（ｃ）に示す移動体７００は、例えば自動車等が該当する。この場合、自動車である移動体７００は、圧力センサー素子１００を備え、加速度や傾斜等を検出できるように構成されている。移動体７００において、圧力センサー素子１００は、車体７０１に搭載されている電子制御ユニット（ＥＣＵ：electronic control unit）７０３に内蔵されている。電子制御ユニット７０３は、圧力センサー素子１００が車体７０１の加速度や傾斜等を検出することにより、移動状態や姿勢等を把握し、タイヤ７０２等の制御を的確に行うことができる。これにより、移動体７００は、安全で安定した移動をすることができる。なお、圧力センサー素子１００は、移動体７００に備えられているナビゲーションシステム等に搭載されていても良い。

以上説明した圧力センサー素子、電子機器および移動体は、各実施形態における形態に限定されるものではなく、次に挙げる変形例のような形態であっても、実施形態と同様な効果が得られる。

（変形例１）圧力センサー素子１００，２００，３００，４００において、感圧素子２１は、枠部２２および連結部２３と共に振動層部２を形成している状態で厚肉部１２に接合しているが、感圧素子２１の部分のみを単独で厚肉部１２に接合した構成であっても良い。こうすれば、圧力センサー素子１００，２００，３００，４００の組み立てにおける位置合わせ等が難しくなるが、ダイヤフラム１と基台３とを直接接合でき、内部空間ｓの気密性を維持した接合がより容易になる。

（変形例２）圧力センサー素子１００，２００，３００，４００は、ダイヤフラム１に設けられている厚肉部１２が感圧素子２１の支持部２１２と接続しているが、この厚肉部１２は、感圧素子２１の支持部２１２の側に設けられている構成であっても良い。

（変形例３）圧力センサー素子１００，２００，３００，４００は、既述したパーソナルコンピューター５００、携帯電話機６００、および移動体７００に搭載される以外に、その機能に応じて、例えば、ディジタルスチルカメラ、インクジェット式吐出装置、テレビ、ビデオカメラ、ビデオレコーダ、カーナビゲーション装置、電子手帳、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワークステーション、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、魚群探知機、各種測定機器・計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシミュレーター等にも搭載可能である。

１…ダイヤフラム、２…振動層部，３…基台、４，４Ａ，４B，４C…第１金属配線、５，５Ａ，５B，５C…第２金属配線、１１…凹部、１２…厚肉部、１３…薄肉部、１５…受圧面、２１…感圧素子、５１…支持部配線、５２Ａ，５２B，５２C…ダイヤフラム配線、１００…圧力センサー素子、２００…圧力センサー素子、２１１…振動腕、２１２…支持部、２１３…励振電極、３００…圧力センサー素子、４００…圧力センサー素子、ｓ…内部空間、ｃ…容量結合部。

Claims (8)

1. 基台と、
   前記基台との間に内部空間を形成し、受圧面側に第１金属配線を有しているダイヤフラムと、
   ２つの支持部に挟まれている振動腕を含み、前記支持部が前記内部空間側で前記ダイヤフラムに接続されていて、前記振動腕に配置されている励振電極が前記支持部へ延出している第２金属配線を有している感圧素子と、を備え、
   前記第１金属配線と前記第２金属配線とが容量結合している、ことを特徴とする圧力センサー素子。
2. 前記ダイヤフラムは、厚肉部と前記厚肉部よりも板厚の小さい薄肉部とを有し、前記内部空間側へ突出している前記厚肉部に前記支持部が接続されている、ことを特徴とする請求項１に記載の圧力センサー素子。
3. 前記第１金属配線と前記第２金属配線と、および前記厚肉部とが平面視で重なっている、ことを特徴とする請求項２に記載の圧力センサー素子。
4. 前記第１金属配線と前記第２金属配線と、および前記薄肉部とが平面視で重なっている、ことを特徴とする請求項２に記載の圧力センサー素子。
5. 前記第１金属配線と前記第２金属配線とが、前記厚肉部および前記薄肉部と平面視で重なっている、ことを特徴とする請求項２に記載の圧力センサー素子。
6. 前記第２金属配線は、前記厚肉部と前記薄肉部とが同時に形成された、ことを特徴とする請求項４または５に記載の圧力センサー素子。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の圧力センサー素子を搭載していることを特徴とする電子機器。
8. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の圧力センサー素子を搭載していることを特徴とする移動体。

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