JP4511216B2 - Pressure sensor module - Google Patents

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Description

本発明は、圧力の変動を検出して所定の電気信号を送信する圧力センサモジュールに関する。   The present invention relates to a pressure sensor module that detects a change in pressure and transmits a predetermined electrical signal.

従来、気体や液体などの圧力の変動を検出し、圧力変動データを外部に送信する圧力センサモジュールが用いられている。   2. Description of the Related Art Conventionally, pressure sensor modules that detect pressure fluctuations such as gas and liquid and transmit pressure fluctuation data to the outside have been used.

このような圧力センサモジュールとしては、圧力センサと発振回路とを備え、圧力センサで検出した圧力変動データを外部へ送信する構成のものが知られている(例えば、特許文献1参照。)。   As such a pressure sensor module, one having a pressure sensor and an oscillation circuit and transmitting pressure fluctuation data detected by the pressure sensor to the outside is known (for example, see Patent Document 1).

かかる従来の圧力センサモジュールにおいて、圧力センサとしてはセラミックパッケージからなる静電容量型のセンサ素子(例えば、特許文献2参照。)が用いられ、この圧力センサに圧力が印加されることにより得られた圧力変動データと、弾性表面波素子からなる共振子の共振周波数に基づいて発振する基準信号としての電気信号とを変調して生成した送信信号をアンテナより出力するものであり、例えばタイヤ内の空気圧を監視する装置として用いられる。
特開2003−303388号公報 特開2003−315190号公報
In such a conventional pressure sensor module, a capacitance type sensor element (for example, see Patent Document 2) made of a ceramic package is used as the pressure sensor, and the pressure sensor is obtained by applying pressure to the pressure sensor. A transmission signal generated by modulating pressure fluctuation data and an electrical signal as a reference signal that oscillates based on the resonance frequency of a resonator composed of a surface acoustic wave element is output from an antenna. It is used as a device for monitoring.
JP 2003-303388 A JP 2003-315190 A

しかしながら、上述した圧力センサモジュールは、セラミックパッケージからなる圧力センサと、基準信号を発振する発振回路に接続されている弾性表面波素子からなる共振子とが、それぞれ別の材料からなるために個別の部品として搭載されており、このような従来の圧力センサモジュールでは、搭載する部品点数が多くなるので、モジュールの軽量・小型化を図ることが困難であるという問題点を有していた。   However, since the pressure sensor module described above includes a pressure sensor made of a ceramic package and a resonator made of a surface acoustic wave element connected to an oscillation circuit that oscillates a reference signal. Since such a conventional pressure sensor module has a large number of parts to be mounted, it has been difficult to reduce the weight and size of the module.

このような問題点を解決するために、本出願人は特願2003−431559において、一主面に凹部が形成されているセンサ基板上で、凹部の形成領域内に、圧電体及びインターデジタルトランスデューサを含む圧力検出用弾性表面波素子を、凹部の形成領域外に、圧電体及びインターデジタルトランスデューサを含む参照用弾性表面波素子を設けたセンサ素子と、圧力検出用弾性表面波素子の共振周波数に基づいて所定周波数の電気信号を発振する第1の発振回路と、参照用弾性表面波素子の共振周波数に基づいて所定周波数の電気信号を発振する第2の発振回路と、第1の発振回路からの電気信号と第2の発振回路からの電気信号とを比較して変換信号を生成するとともに、この変換信号を出力するコンパレータと、コンパレータからの変換信号と第2の発振回路からの電気信号とを変調して外部に出力する変調回路とを備えてなる圧力センサモジュールを提案した。   In order to solve such problems, the applicant of Japanese Patent Application No. 2003-431559 has a piezoelectric substrate and an interdigital transducer in a recess formation region on a sensor substrate having a recess formed on one main surface. The surface acoustic wave element for pressure detection including the sensor element provided with the surface acoustic wave element for reference including the piezoelectric body and the interdigital transducer outside the formation region of the recess, and the resonance frequency of the surface acoustic wave element for pressure detection A first oscillation circuit that oscillates an electrical signal of a predetermined frequency based on the first oscillation circuit, a second oscillation circuit that oscillates an electrical signal of a predetermined frequency based on the resonance frequency of the surface acoustic wave element for reference, and a first oscillation circuit And an electric signal from the second oscillation circuit to generate a converted signal, and a comparator that outputs the converted signal and a comparator Proposed a pressure sensor module comprising a modulation circuit for outputting an electrical signal from the converted signal and a second oscillator circuit to the outside modulation.

この圧力センサモジュールによれば、参照用弾性表面波素子を圧力検出用弾性表面波素子と同一のセンサ基板上に設けており、参照用弾性表面波素子の共振周波数に基づいて発振する電気信号を、圧力検出用弾性表面波素子の共振周波数に基づいて発振する電気信号と比較して変換信号を生成するために用いるとともに、この変換信号と変調する基準信号としても用いたことから、搭載する部品点数が少なくなり、圧力センサモジュールの軽量・小型化を図ることが可能となるというものである。   According to this pressure sensor module, the surface acoustic wave element for reference is provided on the same sensor substrate as the surface acoustic wave element for pressure detection, and an electric signal that oscillates based on the resonance frequency of the surface acoustic wave element for reference is generated. Since it is used to generate a conversion signal in comparison with an electric signal that oscillates based on the resonance frequency of the surface acoustic wave element for pressure detection, it is also used as a reference signal to be modulated with this conversion signal. The number of points is reduced, and the pressure sensor module can be reduced in weight and size.

しかしながらこの圧力センサモジュールにおいては、参照用弾性表面波素子を圧力検出用弾性表面波素子と同一のセンサ基板上に設けていることから、例えば参照用弾性表面波素子と圧力検出用弾性表面波素子とを近接して配置してセンサ基板を小型化した場合などにおいて、互いの反射器で反射しきれなかった漏れ進行波が参照用弾性表面波素子あるいは圧力検出用弾性表面波素子の進行波と干渉して、正確な圧力測定が困難となることがあるという危険性を有していた。   However, in this pressure sensor module, since the surface acoustic wave element for reference is provided on the same sensor substrate as the surface acoustic wave element for pressure detection, for example, the surface acoustic wave element for reference and the surface acoustic wave element for pressure detection When the sensor substrate is miniaturized by placing them close to each other, the leakage traveling wave that could not be reflected by the reflectors is the traveling wave of the surface acoustic wave element for reference or the surface acoustic wave element for pressure detection. There was a risk that interference could make accurate pressure measurement difficult.

本発明は上記課題に鑑み案出されたもので、その目的は、基準信号を発振する発振回路に接続される共振子を圧力センサと一体化させることにより圧力センサモジュールを小型化した場合においても、漏れ進行波と同一のセンサ基板上に設けた参照用弾性表面波素子あるいは圧力検出用弾性表面波素子の進行波との干渉を抑えることができ、正確な圧力測定のできる圧力センサモジュールを提供することにある。   The present invention has been devised in view of the above-described problems, and the object of the present invention is to reduce the size of the pressure sensor module by integrating the resonator connected to the oscillation circuit that oscillates the reference signal with the pressure sensor. Provides a pressure sensor module that can suppress interference with the surface acoustic wave element for reference or the surface acoustic wave element for pressure detection provided on the same sensor substrate as the leakage traveling wave, and can perform accurate pressure measurement There is to do.

本発明の圧力センサモジュールは、面に凹部が形成されているセンサ基板の下面の前記凹部直下の前記凹部の形成領域内に、圧電体及びインターデジタルトランスデューサを含む圧力検出用弾性表面波素子、前記凹部の形成領域外に、圧電体及びインターデジタルトランスデューサを含む参照用弾性表面波素子がそれぞれ設けられたセンサ素子と、前記圧力検出用弾性表面波素子の共振周波数に基づいて所定周波数の電気信号を発振する第1の発振回路と、前記参照用弾性表面波素子の共振周波数に基づいて所定周波数の電気信号を発振する第2の発振回路と、前記第1の発振回路からの電気信号と前記第2の発振回路からの電気信号とを比較して変換信号を生成するとともに、該変換信号を出力するコンパレータと、コンパレータからの前記変換信号前記第2の発振回路からの電気信号を変調して外部に出力する変調回路と、を備えてなる圧力センサモジュールにおいて、前記圧力検出用弾性表面波素子の共振周波数をfr 、反共振周波数をfa とし、前記参照用弾性表面波素子の共振周波数をfr 、反共振周波数をfa としたときに、fa <fr またはfa <fr となるように、それぞれの周波数を異ならせたことを特徴とするものである。 The pressure sensor module of the present invention, the lower surface of the sensor substrate recess in the upper surface is formed, the recess forming region directly below the recess, piezoelectric and pressure sensing SAW element including a interdigital transducer but outside formation region of the recess, and the sensor element the reference SAW element including a piezoelectric body and interdigital transducers are provided respectively with a predetermined frequency based on a resonance frequency of said pressure sensing SAW element A first oscillation circuit that oscillates an electrical signal; a second oscillation circuit that oscillates an electrical signal having a predetermined frequency based on a resonance frequency of the surface acoustic wave element for reference; and an electrical signal from the first oscillation circuit and the with second by comparing the electrical signal from the oscillation circuit for generating a conversion signal, a comparator for outputting the converted signal, said comparator A modulation circuit for outputting to the outside by modulating the electrical signal from said second oscillation circuit in said converted signal et, the pressure sensor module comprising equipped with a resonant frequency of the pressure sensing SAW element fr 2, the anti-resonance frequency is fa 2, fr 3 the resonance frequency of the reference SAW element, when the anti-resonance frequency is fa 3, fa 2 <fr 3 or fa 3 <fr 2 become as In addition, each frequency is different.

また、本発明の圧力センサモジュールは、上記構成において、前記第1の発振回路、前記第2の発振回路、前記コンパレータ及び前記変調回路が単一のICチップ上に集積されており、このICチップと前記センサ素子とが共通の支持基板上に搭載されていることを特徴とするものである。   In the pressure sensor module of the present invention, the first oscillation circuit, the second oscillation circuit, the comparator, and the modulation circuit are integrated on a single IC chip in the above configuration. And the sensor element are mounted on a common support substrate.

本発明の圧力センサモジュールによれば、圧力検出用弾性表面波素子の共振周波数と参照用弾性表面波素子の共振周波数とを異ならせたことから、圧力検出用弾性表面波素子と参照用弾性表面波素子とを同一のセンサ基板上に形成した場合においても、漏れ進行波と参照用弾性表面波素子あるいは圧力検出用弾性表面波素子の進行波とが干渉することはないので、圧力測定を正確に行なうことができる。   According to the pressure sensor module of the present invention, since the resonance frequency of the surface acoustic wave element for pressure detection is different from the resonance frequency of the surface acoustic wave element for reference, the surface acoustic wave element for pressure detection and the surface acoustic wave for reference Even when the wave element is formed on the same sensor substrate, the leakage traveling wave does not interfere with the traveling wave of the surface acoustic wave element for reference or the surface acoustic wave element for pressure detection. Can be done.

また、本発明の圧力センサモジュールによれば、上記構成において、第1の発振回路、第2の発振回路、コンパレータ及び変調回路が単一のICチップ上に集積されており、このICチップとセンサ素子とが共通の支持基板上に搭載されている場合には、ICチップとセンサ素子とを共通の支持基板上に搭載することによって圧力センサモジュールをより軽量化・小型化することが可能となる。   According to the pressure sensor module of the present invention, in the above configuration, the first oscillation circuit, the second oscillation circuit, the comparator, and the modulation circuit are integrated on a single IC chip. When the element is mounted on a common support substrate, the pressure sensor module can be further reduced in weight and size by mounting the IC chip and the sensor element on the common support substrate. .

以下、本発明の圧力センサモジュールを添付の図面に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, a pressure sensor module of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図1は本発明の一実施形態にかかる圧力センサモジュール10の断面図であり、図2は図1の圧力センサモジュール10に使用されるセンサ素子20の斜視図である。そして圧力センサモジュール10は、主にセンサ素子20と支持基板6、封止材4、ICチップ12、アンテナ13とで構成されている。   FIG. 1 is a cross-sectional view of a pressure sensor module 10 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view of a sensor element 20 used in the pressure sensor module 10 of FIG. The pressure sensor module 10 mainly includes a sensor element 20, a support substrate 6, a sealing material 4, an IC chip 12, and an antenna 13.

センサ素子20を構成するセンサ基板1は、その上面に凹部5を有しており、その下面には、凹部5直下の凹部5形成領域内に圧力検出用弾性表面波素子2が設けられ、凹部5の形成領域外には参照用弾性表面波素子3が設けられている。   The sensor substrate 1 constituting the sensor element 20 has a concave portion 5 on its upper surface, and a pressure detecting surface acoustic wave element 2 is provided in the concave portion 5 formation region immediately below the concave portion 5 on its lower surface. A surface acoustic wave element 3 for reference is provided outside the formation region 5.

なお、圧力検出用弾性表面波素子2を凹部5直下の凹部5形成領域内に設けているのは、後述するように、圧力センサモジュール10に外部からの圧力が加わった際に圧力検出用弾性表面波素子2が形成された領域を変形し易くするためであり、この変形が大きい程圧力センサモジュール10の感度を高めることができる。 Note that the surface acoustic wave element 2 for pressure detection is provided in the concave portion 5 formation region immediately below the concave portion 5, as will be described later, when pressure is applied to the pressure sensor module 10 from the outside. This is to make it easier to deform the region where the surface wave element 2 is formed, and the greater the deformation, the higher the sensitivity of the pressure sensor module 10 .

このようなセンサ基板1の材料としては、圧力検出用弾性表面波素子2と一体的に形成することができ、外部からの圧力(図1の上方からの圧力)を受けると比較的容易に変形し得るものが好ましく、例えば、水晶、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、四硼酸リチウム等の単結晶圧電材料が好適に使用される。   As a material for such a sensor substrate 1, it can be formed integrally with the surface acoustic wave element 2 for pressure detection, and deforms relatively easily when subjected to external pressure (pressure from above in FIG. 1). Preferred are single crystal piezoelectric materials such as quartz, lithium niobate, lithium tantalate, and lithium tetraborate.

また、圧力検出用弾性表面波素子2は、例えば、圧電体とインターデジタルトランスデューサ2aとその両側に配される一対の反射器2bとで構成される弾性表面波素子から成り、インターデジタルトランスデューサ2aには、支持基板6の接続パッドに導電性接合材を介して接合される電極パッド7が接続されている。   The surface acoustic wave element 2 for pressure detection includes, for example, a surface acoustic wave element including a piezoelectric body, an interdigital transducer 2a, and a pair of reflectors 2b disposed on both sides thereof. The electrode pad 7 bonded to the connection pad of the support substrate 6 through the conductive bonding material is connected.

同様に参照用弾性表面波素子3も、圧電体とインターデジタルトランスデューサ3aとその両側に配される一対の反射器3bとで構成される弾性表面波素子から成り、インターデジタルトランスデューサ3aには、支持基板6の接続パッドに導電性接合材を介して接合される電極パッド7が接続されている。   Similarly, the surface acoustic wave element 3 for reference is also composed of a surface acoustic wave element composed of a piezoelectric body, an interdigital transducer 3a, and a pair of reflectors 3b arranged on both sides thereof. An electrode pad 7 bonded to the connection pad of the substrate 6 via a conductive bonding material is connected.

このような圧力検出用弾性表面波素子2及び参照用弾性表面波素子3を構成する圧電体の材質としては、例えば、センサ基板1と同様の材料、即ち、水晶、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、四硼酸リチウム等の圧電材料が用いられ、かかる圧電体の表面に、アルミニウムや金等の金属材料を従来周知のスパッタリング法や蒸着法等の薄膜形成技術、フォトリソグラフィー技術等を採用し、例えば2000Å程度の厚みにてパターン形成することによりインターデジタルトランスデューサ2a、3a及び反射器2b、3b等が形成される。   As a material of the piezoelectric body constituting the pressure detecting surface acoustic wave element 2 and the reference surface acoustic wave element 3, for example, the same material as the sensor substrate 1, that is, quartz, lithium niobate, lithium tantalate A piezoelectric material such as lithium tetraborate is used, and a metal material such as aluminum or gold is applied to the surface of the piezoelectric body using a well-known thin film forming technique such as sputtering or vapor deposition, photolithography technique, etc. Interdigital transducers 2a and 3a and reflectors 2b and 3b are formed by forming a pattern with a thickness of about 2000 mm.

なお、通常、圧力検出用弾性表面波素子2及び参照用弾性表面波素子3を構成する圧電体は、センサ基板1表面の一部が使用される。   Normally, a part of the surface of the sensor substrate 1 is used as the piezoelectric body constituting the pressure detecting surface acoustic wave element 2 and the reference surface acoustic wave element 3.

そして、上述したセンサ基板1の下面には、圧力検出用弾性表面波素子2及び参照用弾性表面波素子3を構成するインターデジタルトランスデューサ2a、3a及び反射器2b、3bを囲繞するようにして環状の接合用導体8が設けられている。この接合用導体8はインターデジタルトランスデューサ2a等と同様の金属材料から成り、その表面にはNiメッキやAuメッキ等が施され、後述する封止材4が接合されるようになっている。尚、接合用導体8は、先に述べたインターデジタルトランスデューサ2a等と同様の形成方法、例えば、薄膜形成技術やフォトリソグラフィー技術等を採用することによってセンサ基板1の下面に形成される。   The lower surface of the sensor substrate 1 has an annular shape surrounding the interdigital transducers 2a and 3a and the reflectors 2b and 3b constituting the surface acoustic wave element 2 for pressure detection and the surface acoustic wave element 3 for reference. The joining conductor 8 is provided. The joining conductor 8 is made of the same metal material as the interdigital transducer 2a and the like, and its surface is subjected to Ni plating, Au plating or the like, and a sealing material 4 described later is joined thereto. Note that the bonding conductor 8 is formed on the lower surface of the sensor substrate 1 by employing the same formation method as that of the interdigital transducer 2a described above, for example, a thin film formation technique, a photolithography technique, or the like.

一方、支持基板6には、十分な強度を有し、外部からの圧力を受けても変形しにくいといった機械的特性が求められ、例えば、ガラス−セラミック材料やセラミック材料を用いた多層回路基板等が好適に用いられる。   On the other hand, the support substrate 6 is required to have mechanical properties such as sufficient strength and being difficult to be deformed even when subjected to external pressure. For example, a multilayer circuit substrate using a glass-ceramic material or a ceramic material, etc. Are preferably used.

このような支持基板6の上面には、センサ基板1下面の電極パッド7に導電性接合材を介して電気的に接続される接続パッド(図示せず)と、センサ基板1下面の接合用導体8と対向する部位にこの接合用導体8に封止材4を介して接合される環状の接合用導体9が設けられている。   On the upper surface of the support substrate 6, a connection pad (not shown) that is electrically connected to the electrode pad 7 on the lower surface of the sensor substrate 1 via a conductive bonding material, and a bonding conductor on the lower surface of the sensor substrate 1. An annular bonding conductor 9 that is bonded to the bonding conductor 8 via the sealing material 4 is provided at a portion that faces 8.

また支持基板6の下面には、複数個の端子電極(図示せず)が形成されており、これらの端子電極は支持基板6やセンサ基板1の配線パターンやビアホール導体等(図示せず)を介してセンサ基板1下面の圧力検出用弾性表面波素子2及び参照用弾性表面波素子3等と電気的に接続される。   A plurality of terminal electrodes (not shown) are formed on the lower surface of the support substrate 6, and these terminal electrodes are used for wiring patterns, via-hole conductors, etc. (not shown) of the support substrate 6 and the sensor substrate 1. The surface acoustic wave element 2 for pressure detection, the surface acoustic wave element 3 for reference and the like on the lower surface of the sensor substrate 1 are electrically connected.

なお、このような支持基板6は、例えば、従来周知のグリーンシート積層法、具体的には、配線パターンやビアホール導体となる導体ペーストが所定パターンに印刷・塗布されたグリーンシートを複数枚、積層・圧着させた上、これらを一体焼成することによって製作される。   Such a support substrate 6 is formed by, for example, a conventionally known green sheet laminating method, specifically, laminating a plurality of green sheets obtained by printing and applying a wiring pattern or a conductor paste to be a via hole conductor in a predetermined pattern. -It is manufactured by pressure bonding and firing these together.

そして、上述したセンサ基板1と支持基板3との間には、圧力検出用弾性表面波素子2を囲繞するようにして環状の封止材4が介在されている。   An annular sealing material 4 is interposed between the sensor substrate 1 and the support substrate 3 so as to surround the surface acoustic wave element 2 for pressure detection.

封止材4は、例えば、半田やAu−Ni合金等の導体材料から成り、かかる封止材4を双方の基板(センサ基板1、支持基板6)の接合用導体8,9に対して接合させておくことにより、上述した圧力検出用弾性表面波素子2や参照用弾性表面波素子3等を、センサ基板1、支持基板6及び封止材4で囲まれる封止領域内で気密封止するようになっている。   The sealing material 4 is made of, for example, a conductor material such as solder or Au—Ni alloy, and the sealing material 4 is bonded to the bonding conductors 8 and 9 of both substrates (sensor substrate 1 and support substrate 6). By doing so, the above-described surface acoustic wave device 2 for pressure detection, the surface acoustic wave device 3 for reference, and the like are hermetically sealed in a sealing region surrounded by the sensor substrate 1, the support substrate 6, and the sealing material 4. It is supposed to be.

そして、このような封止領域の内部には、通常窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガスが充填され、これによって封止領域内に配置されるインターデジタルトランスデューサ等の酸化腐食等が有効に防止されるようになっている。   The inside of such a sealing region is usually filled with an inert gas such as nitrogen gas or argon gas, thereby effectively preventing oxidative corrosion of an interdigital transducer or the like disposed in the sealing region. It has come to be.

なお、このような封止材4として半田等の導体材料を用いる場合、これを支持基板6下面のグランド端子に接続させておけば、センサ素子20の使用時、封止材4はグランド電位に保持されることとなるため、封止材4によるシールド効果が期待でき、外部からの不要なノイズを封止材4でもって良好に遮断することができる。   In the case where a conductive material such as solder is used as the sealing material 4, if the conductive material is connected to the ground terminal on the lower surface of the support substrate 6, the sealing material 4 is set to the ground potential when the sensor element 20 is used. Therefore, the shielding effect by the sealing material 4 can be expected, and unnecessary noise from the outside can be well blocked by the sealing material 4.

また、センサ基板1の電極パッド7と支持基板6の接続パッドとを接続する導電性接合材としては、例えば、半田や導電性樹脂等が用いられる。なお、支持基板6の下面の端子電極には、後述する第1の発振回路、第2の発振回路、コンパレータ及び変換回路を集積したICチップ12、アンプ15及びアンテナ13が接続され、更に、これらを覆うように樹脂14がモールド形成されている。   Further, as the conductive bonding material for connecting the electrode pad 7 of the sensor substrate 1 and the connection pad of the support substrate 6, for example, solder, conductive resin, or the like is used. The terminal electrode on the lower surface of the support substrate 6 is connected to an IC chip 12, an amplifier 15 and an antenna 13 in which a first oscillation circuit, a second oscillation circuit, a comparator and a conversion circuit, which will be described later, are integrated. A resin 14 is molded so as to cover the surface.

このように、第1の発振回路、第2の発振回路、コンパレータ及び変調回路が単一のICチップ12上に集積されており、ICチップ12とセンサ素子とを共通の支持基板上に搭載することによって、圧力センサモジュール10を軽量化・小型化することが可能となる。 As described above, the first oscillation circuit, the second oscillation circuit, the comparator, and the modulation circuit are integrated on the single IC chip 12 , and the IC chip 12 and the sensor element are mounted on the common support substrate 6. By doing so, the pressure sensor module 10 can be reduced in weight and size.

そして、本発明の圧力センサモジュール10においては、センサ基板1上の圧力検出用弾性表面波素子2の共振周波数と参照用弾性表面波素子3の共振周波数とがそれぞれ異なる共振周波数となるように形成されている。また、このことが重要である。   In the pressure sensor module 10 of the present invention, the resonance frequency of the surface acoustic wave element 2 for pressure detection on the sensor substrate 1 and the resonance frequency of the surface acoustic wave element 3 for reference are different from each other. Has been. This is also important.

本発明の圧力センサモジュール10によれば、センサ基板1上の圧力検出用弾性表面波素子2の共振周波数と参照用弾性表面波素子3の共振周波数とをそれぞれ異ならせたことから、圧力検出用弾性表面波素子2と参照用弾性表面波素子3とを同一基板上に形成し小型化したとしても、漏れ進行波と参照用弾性表面波素子3あるいは圧力検出用弾性表面波素子2の進行波とが干渉することはないので、圧力測定を正確に行なうことができる。   According to the pressure sensor module 10 of the present invention, the resonance frequency of the surface acoustic wave element 2 for pressure detection on the sensor substrate 1 is different from the resonance frequency of the surface acoustic wave element 3 for reference. Even if the surface acoustic wave element 2 and the reference surface acoustic wave element 3 are formed on the same substrate and are reduced in size, the leakage traveling wave and the traveling wave of the reference surface acoustic wave element 3 or the pressure detecting surface acoustic wave element 2 are reduced. Does not interfere with each other, so that pressure measurement can be performed accurately.

なお、本発明の圧力センサモジュール10においては、圧力検出用弾性表面波素子2の共振周波数をfr、反共振周波数をfa、参照用弾性表面波素子3の共振周波数をfr、反共振周波数をfaとしたときに、
fa<fr (1)
または、
fa<fr (2)
となるように、それぞれの周波数を設定することが好ましい。
In the pressure sensor module 10 of the present invention, the resonance frequency of the surface acoustic wave element 2 for pressure detection is fr 2 , the antiresonance frequency is fa 2 , the resonance frequency of the reference surface acoustic wave element 3 is fr 3 , and antiresonance. When the frequency is fa 3 ,
fa 2 <fr 3 (1)
Or
fa 3 <fr 2 (2)
It is preferable to set the respective frequencies so that

圧力検出用弾性表面波素子2や参照用弾性表面波素子3等の圧電体は、図4に周波数−挿入損失の図で示すように、挿入損失が最小となる周波数である共振周波数(fr)と、挿入損失が最大となる周波数である反共振周波数(fa)とを有しており、fr<faという関係を有している。従って式(1)、(2)は、圧力検出用弾性表面波素子2の共振周波数frから反共振周波数をfaまでの周波数帯域(fr〜fa)と、参照用弾性表面波素子3の共振周波数をfrから反共振周波数faまでの周波数帯域(fr〜fa)とが重なり合わないように、それぞれの共振周波数および反共振周波数を設定することが好ましいことを意味している。 The piezoelectric bodies such as the pressure detecting surface acoustic wave element 2 and the reference surface acoustic wave element 3 have a resonance frequency (fr) which is a frequency at which the insertion loss is minimized, as shown in FIG. And an anti-resonance frequency (fa) which is a frequency at which the insertion loss is maximum, and has a relationship of fr <fa. Therefore, the expressions (1) and (2) are obtained by the frequency band (fr 2 to fa 2 ) from the resonance frequency fr 2 to the anti-resonance frequency fa 2 of the surface acoustic wave element 2 for pressure detection, and the surface acoustic wave element for reference. 3 of the resonance frequency from fr 3 so that the frequency band up to the anti-resonant frequency fa 3 and (fr 3 ~fa 3) do not overlap, meaning that it is preferable to set each of the resonance frequency and anti-resonance frequency ing.

なお、圧力検出用弾性表面波素子2の共振周波数をfrおよび反共振周波数faと、参照用弾性表面波素子3の共振周波数frおよび反共振周波数faとが、式(1)または式(2)を満たさない場合、すなわち圧力検出用弾性表面波素子2の共振周波数frから反共振周波数をfaまでの周波数帯域(fr〜fa)と、参照用弾性表面波素子3の共振周波数をfrから反共振周波数faまでの周波数帯域(fr〜fa)とが重なり合っていると、圧力検出用弾性表面波素子2の漏れ進行波がfr〜faの周波数帯域にスプリアスとなって現れて、あるいは参照用弾性表面波素子3の漏れ進行波がfr〜faの周波数帯域にスプリアスとなって現れて、圧力検出用弾性表面波素子2や参照用弾性表面波素子3の共振特性が乱れて正確な圧力測定が困難となることがある。従って、圧力検出用弾性表面波素子2の共振周波数をfr、反共振周波数をfa、参照用弾性表面波素子3の共振周波数をfr、反共振周波数をfaとしたときに、fa<fr、または、fa<frとなるように、それぞれの周波数を設定することが好ましい。 Note that the resonance frequency fr 2 and anti-resonance frequency fa 2 of the surface acoustic wave element 2 for pressure detection, and the resonance frequency fr 3 and anti-resonance frequency fa 3 of the reference surface acoustic wave element 3 are expressed by the following equation (1) or When the expression (2) is not satisfied, that is, the frequency band (fr 2 to fa 2 ) from the resonance frequency fr 2 to the anti-resonance frequency fa 2 of the surface acoustic wave element 2 for pressure detection, and the surface acoustic wave element 3 for reference If the frequency band (fr 3 to fa 3 ) from fr 3 to the anti-resonance frequency fa 3 overlaps, the leakage traveling wave of the surface acoustic wave element 2 for pressure detection has a frequency of fr 3 to fa 3 . Spurious appears in the band, or the leakage traveling wave of the surface acoustic wave element 3 for reference appears as spurious in the frequency band fr 2 to fa 2 , and the surface acoustic wave element 2 for pressure detection or the reference The resonance characteristics of the surface acoustic wave element 3 may be disturbed, making accurate pressure measurement difficult. Therefore, when the resonance frequency of the surface acoustic wave element 2 for pressure detection is fr 2 , the anti-resonance frequency is fa 2 , the resonance frequency of the reference surface acoustic wave element 3 is fr 3 , and the anti-resonance frequency is fa 3 , Each frequency is preferably set so that 2 <fr 3 or fa 3 <fr 2 .

た、図4において、横軸は周波数(単位はMHz)、縦軸は挿入損失(単位はdB)であり、圧力検出用弾性表面波素子2の共振特性の一例を点線で、参照用弾性表面波素子3の共振特性の一例を実線で示している。そして図4には、共振周波数(fr)が314.68MHz、反共振周波数(fa)が314.82MHzである参照用弾性表面波素子3の共振特性を示している。この場合、圧力検出用弾性表面波素子2の共振周波数frを、参照用弾性表面波素子3の反共振周波数(fa=314.82MHz)より高い周波数となるように設定すればよい。例えばセンサ基板1として水晶基板(STカット水晶、表面波音速V=3110m/s、規格化膜厚(H/λ)=2% H:金属材料の電極膜厚(μm) λ:波長(μm))を用いた場合の圧力検出用弾性表面波素子2と参照用弾性表面波素子3の具体的な素子設計は、圧力検出用弾性表面波素子2の共振周波数をfr>314.82MHzとすると、圧力検出用弾性表面波素子2の波長λ<9.879μm、インターデジタルトランスデューサ2aの電極指幅P<2.470μmとなる。また参照用弾性表面波素子3の共振周波数をfr=314.68MHzとすると、参照用弾性表面波素子3の波長λ=9.883μm、インターデジタルトランスデューサ2bの電極指幅P=2.471μmとなる。上記例ではfa<frの場合について説明したが、fa<frの場合においても同様に圧力検出用弾性表面波素子2の共振周波数frから反共振周波数をfaまでの周波数帯域(fr〜fa)と、参照用弾性表面波素子3の共振周波数をfrから反共振周波数faまでの周波数帯域(fr〜fa)とが重なり合わないように設定すればよい。 Also, in FIG. 4, the horizontal axis represents the frequency (the unit MHz), a vertical axis represents insertion loss (in dB), a dotted line an example of resonance characteristics of the pressure sensing SAW element 2, see elastic An example of the resonance characteristics of the surface acoustic wave element 3 is indicated by a solid line. FIG. 4 shows the resonance characteristics of the reference surface acoustic wave device 3 having a resonance frequency (fr 3 ) of 314.68 MHz and an anti-resonance frequency (fa 3 ) of 314.82 MHz. In this case, the resonance frequency fr 2 of the pressure detecting surface acoustic wave element 2 may be set to be higher than the anti-resonance frequency (fa 3 = 314.82 MHz) of the reference surface acoustic wave element 3. For example, a quartz substrate (ST cut quartz, surface wave velocity V = 3110 m / s, normalized film thickness (H / λ) = 2% H: electrode film thickness of metal material (μm) λ: wavelength (μm) ) Is used, the specific element design of the surface acoustic wave element for pressure detection 2 and the surface acoustic wave element for reference 3 is such that the resonance frequency of the surface acoustic wave element for pressure detection 2 is fr 2 > 314.82 MHz. The wavelength λ 2 <9.879 μm of the surface acoustic wave element 2 for pressure detection and the electrode finger width P 2 of the interdigital transducer 2a <2.470 μm. When the resonant frequency of the reference surface acoustic wave element 3 is fr 3 = 314.68 MHz, the wavelength of the reference surface acoustic wave element 3 λ 3 = 9.883 μm, the electrode finger width P 2 of the interdigital transducer 2b = 2. 471 μm. In the above example, the case of fa 3 <fr 2 has been described. Similarly, in the case of fa 2 <fr 3 , the frequency band from the resonance frequency fr 2 to the anti-resonance frequency of the surface acoustic wave element 2 for pressure detection is equal to fa 2. (Fr 2 to fa 2 ) and the resonant frequency of the reference surface acoustic wave element 3 may be set so that the frequency band (fr 3 to fa 3 ) from fr 3 to the antiresonant frequency fa 3 does not overlap. .

また、図5はセンサ基板1として水晶基板を用いた場合の、弾性表面波素子の周波数温度特性を示す。なお、図5において、横軸は温度(単位は℃)、縦軸は周波数の変化率(単位はppm)である。この図に示すような水晶基板に代表される周波数温度特性が2次曲線を示す単結晶圧電材料を用いる場合には、圧力検出用弾性表面波素子2と参照用弾性表面波素子3の共振周波数(fr)差が大きくなると、圧力検出用弾性表面波素子2の周波数温度特性の頂点温度と参照用弾性表面波素子3の周波数温度特性の頂点温度との差が大きくなり正確な圧力測定が困難となるため、好ましくない。   FIG. 5 shows the frequency-temperature characteristics of the surface acoustic wave element when a quartz substrate is used as the sensor substrate 1. In FIG. 5, the horizontal axis represents temperature (unit: ° C.), and the vertical axis represents frequency change rate (unit: ppm). When a single crystal piezoelectric material whose frequency temperature characteristic represented by a quartz substrate as shown in this figure has a quadratic curve is used, the resonance frequency of the surface acoustic wave element 2 for pressure detection and the surface acoustic wave element 3 for reference is used. When the difference (fr) increases, the difference between the apex temperature of the frequency temperature characteristic of the surface acoustic wave element 2 for pressure detection and the apex temperature of the frequency temperature characteristic of the reference surface acoustic wave element 3 increases, and accurate pressure measurement is difficult. Therefore, it is not preferable.

一般的に頂点温度を有する単結晶圧電材料においては、単結晶圧電材料のカット角とインターデジタルトランスデューサ等を形成する金属材料の電極膜厚の規格化膜厚(H/λ)との関係により頂点温度が決定される。ここでHは金属材料の電極膜厚(μm)、λは波長(μm)である。ところが本発明のように圧力検出用弾性表面波素子2と参照用弾性表面波素子3の共振周波数を異ならせた場合は圧力検出用弾性表面波素子2と参照用弾性表面波素子3とではλが異なるので、金属材料の電極膜厚を同一とすると規格化膜厚(H/λ)が異なるため周波数温度特性の頂点温度も異なることとなる。この関係から圧力検出用弾性表面波素子2と参照用弾性表面波素子3の共振周波数の共振周波数差が大きくなると双方の規格化膜厚差も大きくなり、その結果として双方の周波数温度特性の頂点温度差も大きくなる。   In general, a single crystal piezoelectric material having a peak temperature has a peak due to the relationship between the cut angle of the single crystal piezoelectric material and the normalized film thickness (H / λ) of the electrode film thickness of the metal material forming the interdigital transducer or the like. The temperature is determined. Here, H is the electrode film thickness (μm) of the metal material, and λ is the wavelength (μm). However, when the resonant frequencies of the pressure detecting surface acoustic wave element 2 and the reference surface acoustic wave element 3 are made different as in the present invention, the pressure detecting surface acoustic wave element 2 and the reference surface acoustic wave element 3 have λ. Therefore, if the electrode film thickness of the metal material is the same, the normalized film thickness (H / λ) is different, and the apex temperature of the frequency temperature characteristic is also different. From this relationship, when the resonance frequency difference between the resonance frequency of the surface acoustic wave element 2 for pressure detection and the surface acoustic wave element 3 for reference increases, the difference in the normalized film thickness also increases. As a result, the peak of both frequency temperature characteristics The temperature difference also increases.

よって、以上より本発明の圧力センサモジュール10における圧力検出用弾性表面波素子2と参照用弾性表面波素子3の形成に当たっては、圧力検出用弾性表面波素子2の共振周波数frから反共振周波数をfaまでの周波数帯域(fr〜fa)と、参照用弾性表面波素子3の共振周波数をfrから反共振周波数faまでの周波数帯域(fr〜fa)とが重なり合わないように、それぞれの共振周波数および反共振周波数を設定するとともに、水晶基板等の周波数温度特性が2次曲線を示す単結晶圧電材料を用いる場合には圧力検出用弾性表面波素子2と参照用弾性表面波素子3の頂点温度差が大きくずれない範囲となるように例えば、頂点温度差±5℃以内となるように形成される。 Therefore, when forming the surface acoustic wave element 2 for pressure detection and the surface acoustic wave element 3 for reference in the pressure sensor module 10 of the present invention, the anti-resonance frequency is changed from the resonance frequency fr 2 of the surface acoustic wave element 2 for pressure detection. the frequency band up to fa 2 (fr 2 ~fa 2) , overlapping the frequency band of the resonance frequency of the reference SAW element 3 fr 3 to antiresonance frequency fa 3 (fr 3 ~fa 3) is In order to set each resonance frequency and anti-resonance frequency so that there is no single crystal piezoelectric material whose frequency temperature characteristic shows a quadratic curve, such as a quartz substrate, the surface acoustic wave element 2 for pressure detection and the reference For example, the surface temperature wave element 3 is formed so that the apex temperature difference is within a range of ± 5 ° C. so that the apex temperature difference does not deviate greatly.

ここで、頂点温度差が±5℃より大きくなると圧力検出用弾性表面波素子2と参照用弾性表面波素子3の周波数温度変化が圧力測定時の測定誤差となるため好ましくない。よって双方の頂点温度差が±5℃を超える場合には双方の規格化膜厚(H/λ)が同一となるように、金属材料の電極膜厚Hをプラズマエッチング等の金属膜エッチング技術を用いてエッチング加工することにより、参照用弾性表面波素子3と圧力用弾性表面波素子2が同一の規格化膜厚(H/λ)となるようにすれば良い。   Here, if the apex temperature difference is larger than ± 5 ° C., the frequency temperature change between the pressure detecting surface acoustic wave element 2 and the reference surface acoustic wave element 3 becomes a measurement error at the time of pressure measurement, which is not preferable. Therefore, when the apex temperature difference exceeds ± 5 ° C, the metal film etching technique such as plasma etching is applied to the electrode film thickness H of the metal material so that both normalized film thicknesses (H / λ) are the same. The reference surface acoustic wave element 3 and the pressure surface acoustic wave element 2 may be made to have the same normalized film thickness (H / λ) by etching using the same.

なお、圧力検出用弾性表面波素子2と参照用弾性表面波素子3とは、それぞれの進行波と漏れ進行波との干渉を防止するという観点からは、必ずしも隣接して配置する必要はない、すなわち進行波の進行方向に対し両者の位置がずれて配置されていても構わないが、小型化という観点からは、図1および図2に示すように両者を隣接して直列に配置することが好ましい。   Note that the surface acoustic wave element for pressure detection 2 and the surface acoustic wave element for reference 3 are not necessarily arranged adjacent to each other from the viewpoint of preventing interference between the traveling wave and the leakage traveling wave. That is, the positions of both may be shifted with respect to the traveling direction of the traveling wave, but from the viewpoint of miniaturization, they may be arranged adjacently in series as shown in FIGS. preferable.

次に、本実施形態にかかる圧力センサモジュールの回路構成について説明する。   Next, a circuit configuration of the pressure sensor module according to the present embodiment will be described.

圧力検出用弾性表面波素子2は、図3に示すように、その共振周波数に基づいて所定周波数の電気信号を発振する第1の発振回路と接続しており、この発振した電気信号をコンパレータに出力する。本実施形態の圧力検出用弾性表面波素子2は、センサ基板1の凹部5の直下領域(以下、肉薄部という。)に形成されているので、センサ基板1の上方より外部からの圧力が印加されると、圧力検出用弾性表面波素子2が圧力の強さに応じて上記肉薄部と共に変形し、その共振周波数を変化させることにより圧力変動を検出するようになっている。   As shown in FIG. 3, the surface acoustic wave element 2 for pressure detection is connected to a first oscillation circuit that oscillates an electric signal of a predetermined frequency based on the resonance frequency, and this oscillated electric signal is supplied to a comparator. Output. Since the surface acoustic wave element 2 for pressure detection according to the present embodiment is formed in a region immediately below the recess 5 of the sensor substrate 1 (hereinafter referred to as a thin portion), an external pressure is applied from above the sensor substrate 1. Then, the surface acoustic wave element 2 for pressure detection is deformed together with the thin portion according to the strength of the pressure, and the pressure fluctuation is detected by changing the resonance frequency.

参照用弾性表面波素子3は、図3に示すように、その共振周波数に基づいて所定周波数の電気信号を発振する第2の発振回路と接続しており、同じくこの発振した電気信号をコンパレータに出力する。また、参照用弾性表面波素子3は、その共振周波数に基づく出力信号を、圧力検出用弾性表面波素子2を構成するセンサ用弾性表面波素子の共振周波数に基づく出力信号と比較するためのものであり、かかる参照用弾性表面波素子3は凹部の形成領域外、即ち、センサ基板1の肉厚部に設けられているため、センサ基板1の上方より外部からの圧力が印加されても殆ど変形することはなく、圧力が印加されているか否かにかかわらず、第2の発振回路を介して所定周波数の電気信号を発振することができる。 As shown in FIG. 3, the surface acoustic wave element for reference 3 is connected to a second oscillation circuit that oscillates an electric signal having a predetermined frequency based on the resonance frequency, and this oscillated electric signal is also supplied to a comparator. Output. The reference surface acoustic wave element 3 is for comparing an output signal based on the resonance frequency with an output signal based on the resonance frequency of the surface acoustic wave element for sensors constituting the surface acoustic wave element 2 for pressure detection. Since the reference surface acoustic wave element 3 is provided outside the region where the recess 5 is formed, that is, in the thick portion of the sensor substrate 1, even if external pressure is applied from above the sensor substrate 1. Almost no deformation occurs, and an electric signal having a predetermined frequency can be oscillated through the second oscillation circuit regardless of whether or not pressure is applied.

そして本実施形態の圧力センサモジュールは、圧力検出用弾性表面波素子2と参照用弾性表面波素子3とは同一のセンサ基板1上に配置されているので、共振周波数の温度依存性は、双方の弾性表面波素子の共振周波数に基づく2つの電気信号をコンパレータで比較したときにキャンセルされ、コンパレータで比較された変換信号が温度補正されたものとなる。また、このとき双方の弾性表面波素子の共振周波数に基づく2つの電気信号をコンパレータで比較し変換信号を生成することにより、センサ基板1の上方より印加される外部からの圧力変動を検出するようになっている。即ち、双方の弾性表面波素子の素子設計上(初期)の共振周波数差と、圧力変動による双方の共振周波数差を比較することで圧力変動を検出している。   In the pressure sensor module of the present embodiment, the surface acoustic wave element 2 for pressure detection and the surface acoustic wave element 3 for reference are arranged on the same sensor substrate 1, and therefore the temperature dependence of the resonance frequency is both When the two electric signals based on the resonance frequency of the surface acoustic wave element are compared by the comparator, the signal is canceled, and the conversion signal compared by the comparator is temperature-corrected. At this time, the two electric signals based on the resonance frequencies of both surface acoustic wave elements are compared by a comparator to generate a converted signal, thereby detecting an external pressure fluctuation applied from above the sensor substrate 1. It has become. That is, the pressure fluctuation is detected by comparing the resonance frequency difference in the element design (initial) of both surface acoustic wave elements with the resonance frequency difference of both due to pressure fluctuation.

そして、コンパレータで比較して生成された変換信号、図3に示すように、上述した第2の発振回路からの電気信号変調回路によって変調され、得られた圧力変動データが、アンプ等により増幅されてアンテナ13から外部に出力されることとなり、かくして、本実施形態の圧力センサモジュール10は、気体や液体などの圧力の変動を検出した圧力変動データを送信する圧力センサモジュールとして機能するようになる。 Then, the conversion signal generated by comparing with a comparator, as shown in FIG. 3, the electrical signal from the second oscillating circuits described above is modulated by the modulation circuit, resulting pressure variation data, by an amplifier or the like It is amplified and output to the outside from the antenna 13. Thus, the pressure sensor module 10 of this embodiment functions as a pressure sensor module that transmits pressure fluctuation data that detects pressure fluctuations such as gas and liquid. become.

このように本実施形態の圧力センサモジュール10によれば、参照用弾性表面波素子3を圧力検出用弾性表面波素子2と同一のセンサ基板1上に設けており、参照用弾性表面波素子3の共振周波数に基づいて発振する電気信号を、圧力検出用弾性表面波素子2の共振周波数に基づいて発振する電気信号と比較して変換信号を生成するのに用いるとともに、該変換信号変調する信号としても用いたことから、搭載する部品点数が少なくなり、圧力センサモジュール10の軽量・小型化を図ることが可能となる。 As described above, according to the pressure sensor module 10 of the present embodiment, the reference surface acoustic wave element 3 is provided on the same sensor substrate 1 as the pressure detecting surface acoustic wave element 2, and the reference surface acoustic wave element 3 is provided. The electrical signal oscillated based on the resonance frequency of the pressure is used to generate a converted signal by comparing with the electrical signal oscillated based on the resonant frequency of the surface acoustic wave element 2 for pressure detection, and is modulated by the converted signal. that since also used as signal, fewer parts to be mounted is, it becomes possible to reduce the weight and miniaturization of the pressure sensor module 10.

尚、本発明は上述の実施形態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において種々の変更、改良が可能である。   In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, A various change and improvement are possible in the range which does not deviate from the summary of this invention.

例えば、上述した実施形態においては半田等の導体材料を用いて封止材4を形成するようにしたが、これに代えて、エポキシ樹脂等の封止性に優れた樹脂材料を用いて封止材4を形成するようにしても構わない。この場合、センサ基板1の下面や支持基板3の上面に接合用導体8,9等を設ける必要はない。また、封止材4を樹脂材料によって形成する場合、その中に金属微粒子等の導電性フィラを所定量添加して封止材4に導電性を付与した上、これを支持基板下面のグランド端子に電気的に接続させておくようにすれば、上述した実施形態と同様に、封止材4をシールド材として機能させることができ、封止領域内の圧力検出用弾性表面波素子2を外部からのノイズに影響されることなく安定して動作させることが可能となる。   For example, in the above-described embodiment, the sealing material 4 is formed using a conductor material such as solder. Instead, the sealing material 4 is sealed using a resin material having excellent sealing properties such as an epoxy resin. The material 4 may be formed. In this case, it is not necessary to provide the bonding conductors 8 and 9 on the lower surface of the sensor substrate 1 or the upper surface of the support substrate 3. Further, when the sealing material 4 is formed of a resin material, a predetermined amount of conductive filler such as metal fine particles is added therein to impart conductivity to the sealing material 4, and this is used as a ground terminal on the lower surface of the support substrate. As in the above-described embodiment, the sealing material 4 can function as a shield material, and the surface acoustic wave element 2 for pressure detection in the sealing region can be externally connected. It is possible to operate stably without being affected by noise from the.

本発明の一実施形態にかかる圧力センサモジュールの断面図である。It is sectional drawing of the pressure sensor module concerning one Embodiment of this invention. 図1の圧力センサモジュールに用いられるセンサ素子の斜視図である。It is a perspective view of the sensor element used for the pressure sensor module of FIG. 本発明の一実施形態にかかる圧力センサモジュールの回路構成を説明する図である。It is a figure explaining the circuit structure of the pressure sensor module concerning one Embodiment of this invention. 本発明の圧力センサモジュールに用いられるセンサ素子として水晶基板を用いた場合の参照用弾性表面波素子と圧力検出用弾性表面波素子の共振特性を示す周波数特性図である。It is a frequency characteristic figure which shows the resonance characteristic of the surface acoustic wave element for a reference and the surface acoustic wave element for pressure detection at the time of using a quartz substrate as a sensor element used for the pressure sensor module of the present invention. 本発明の圧力センサモジュールに用いられるセンサ素子として水晶基板を用いた場合の温度特性を示す周波数温度特性図である。It is a frequency temperature characteristic figure which shows the temperature characteristic at the time of using a quartz substrate as a sensor element used for the pressure sensor module of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・センサ基板
2・・・圧力検出用弾性表面波素子
2a・・・圧力検出用弾性表面波素子のインターデジタルトランスデューサ
2b・・・圧力検出用弾性表面波素子の反射器
3・・・参照用弾性表面波素子
3a・・・参照用弾性表面波素子のインターデジタルトランスデューサ
3b・・・参照用弾性表面波素子の反射器
4・・・封止材
5・・・凹部
6・・・支持基板
7・・・電極パッド
8,9・・・接合用導体
10・・・圧力センサモジュール
12・・・ICチップ
13・・・アンテナ
14・・・樹脂
15・・・アンプ
fr・・・圧力検出用弾性表面波素子の共振周波数
fa・・・圧力検出用弾性表面波素子の反共振周波数
fr・・・参照用弾性表面波素子の共振周波数
fa・・・参照用弾性表面波素子の反共振周波数
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Sensor substrate 2 ... Surface acoustic wave element for pressure detection 2a ... Interdigital transducer of surface acoustic wave element for pressure detection 2b ... Reflector of surface acoustic wave element for pressure detection 3 ... Surface acoustic wave element for reference 3a ... Interdigital transducer for surface acoustic wave element for reference 3b ... Reflector for surface acoustic wave element for reference 4 ... Sealing material 5 ... Recess 6 ... Support Substrate 7 ... Electrode pad 8,9 ... Conducting conductor 10 ... Pressure sensor module 12 ... IC chip 13 ... Antenna 14 ... Resin 15 ... Amplifier fr 2 ... Pressure Resonant frequency of surface acoustic wave element for detection fa 2 ... Anti-resonant frequency of surface acoustic wave element for pressure detection fr 3 ... Resonant frequency of surface acoustic wave element for reference fa 3 ... Surface acoustic wave element for reference Anti-community Frequency

Claims (2)

面に凹部が形成されているセンサ基板の下面の前記凹部直下の前記凹部の形成領域内に、圧電体及びインターデジタルトランスデューサを含む圧力検出用弾性表面波素子、前記凹部の形成領域外に、圧電体及びインターデジタルトランスデューサを含む参照用弾性表面波素子がそれぞれ設けられたセンサ素子と、
前記圧力検出用弾性表面波素子の共振周波数に基づいて所定周波数の電気信号を発振する第1の発振回路と、
前記参照用弾性表面波素子の共振周波数に基づいて所定周波数の電気信号を発振する第2の発振回路と、
前記第1の発振回路からの電気信号と前記第2の発振回路からの電気信号とを比較して変換信号を生成するとともに、該変換信号を出力するコンパレータと、
コンパレータからの前記変換信号前記第2の発振回路からの電気信号を変調して外部に出力する変調回路と、を備えてなる圧力センサモジュールにおいて、
前記圧力検出用弾性表面波素子の共振周波数をfr 、反共振周波数をfa とし、前記参照用弾性表面波素子の共振周波数をfr 、反共振周波数をfa としたときに、fa <fr またはfa <fr となるように、それぞれの周波数を異ならせたことを特徴とする圧力センサモジュール。
Of the lower surface of the sensor substrate recess in the upper surface is formed, the recess forming region directly below the recess, the pressure detecting surface acoustic wave element including a piezoelectric body and interdigital transducers formed outside the region of the recess to a sensor element for reference SAW element including a piezoelectric body and interdigital transducers are provided respectively,
A first oscillation circuit that oscillates an electric signal having a predetermined frequency based on a resonance frequency of the surface acoustic wave element for pressure detection;
A second oscillation circuit that oscillates an electric signal having a predetermined frequency based on a resonance frequency of the surface acoustic wave element for reference;
A comparator for generating a converted signal by comparing the electrical signal from the first oscillator circuit and the electrical signal from the second oscillator circuit, and outputting the converted signal;
A modulation circuit for outputting to the outside by modulating the electrical signal from said second oscillation circuit in the converted signal from the comparator, the pressure sensor module comprising comprise,
When the resonance frequency of the pressure detecting surface acoustic wave element is fr 2 , the anti-resonance frequency is fa 2 , the resonance frequency of the reference surface acoustic wave element is fr 3 , and the anti-resonance frequency is fa 3 , fa 2 Each pressure sensor module is characterized in that each frequency is different so that <fr 3 or fa 3 <fr 2 .
前記第1の発振回路、前記第2の発振回路、前記コンパレータ及び前記変調回路が単一のICチップ上に集積されており、該ICチップと前記センサ素子とが共通の支持基板上に搭載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モジュール。   The first oscillation circuit, the second oscillation circuit, the comparator, and the modulation circuit are integrated on a single IC chip, and the IC chip and the sensor element are mounted on a common support substrate. The pressure sensor module according to claim 1.
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