JP5187529B2 - 圧力センサー - Google Patents

Description

本発明は、感圧素子、及びダイアフラムを用いた圧力センサーに関し、特に異種材料を組み合わせたことによる圧力センサーの圧力測定値の温度変化による誤差、及びダイアフラムの重力による撓みによって生じる圧力測定値の誤差を減少させる技術に関する。

従来から、水圧計、気圧計、差圧計などとして圧電振動素子を感圧素子として使用した圧力センサーが知られている。前記圧電振動素子は、例えば、板状の圧電基板上に電極パターンが形成され、力の検出方向に検出軸を設定しており、前記検出軸の方向に圧力が加わると、前記圧電振動子の共振周波数が変化し、前記共振周波数の変化から圧力を検出する。特許文献１において第１の従来技術に係る圧力センサーが開示されている。図２１に第１の従来技術に係る圧力センサーを示す。第１の従来技術に係る圧力センサー２０１は、内部に真空、又は不活性な雰囲気を備えた気密ケース２０２と、気密ケース２０２の対向する第１及び第２の壁面２０３、２０４にそれぞれ貫通形成された第１の圧力入力口２０３ａおよび第２の圧力入力口２０４ａと、第１の壁面２０３に一端開口を固定されると共に第１の圧力入力口２０３ａと連通する軸孔を備えた円筒型の第１のベローズ２１０と、第２の壁面２０４に一端開口を固定されると共に第２の圧力入力口２０４ａと連通する軸孔を備え、且つ第１のベローズ２１０と直列状に配置された円筒型の第２のベローズ２１１と、第１及び第２のベローズ２１０、２１１の各他端２１０ａ、２１１ａ同士の間に固定配置される振動素子接着台座２１５と、振動素子接着台座２１５によって支持された薄板状の圧電振動素子２２０と、第２ベローズ２１１を間に挟んで圧電振動子２２０と対向する位置に配置された圧電補強板２２１と、圧電振動素子上の電極パターンと導通した発振回路２３０と、を備えている。圧電振動素子２２０は、第２の壁面２０４に一端を固定されると共に他端を振動素子接着台座２１５に固定されている。圧電補強板２２１は、第２の壁面２０４と振動素子接着台座２１５とによって両端部を固定されている。また振動素子接着台座２１５と気密ケース２０２の内壁は補強板用バネで固定されＸ軸方向の衝撃に対する耐久性を高めている。

圧電振動素子２２０は、例えば水晶基板に電極を形成した構成を備えている。振動素子接着台座２１５は、両ベローズ２１０、２１１の他端部２１０ａ、２１１ａによって挟まれた状態で固定される基部２１５ａと、基部２１５ａの外周から第２の壁面へ向けて突出した支持片２１５ｂを備えており、圧電振動素子２２０と圧電補強板２２１の他端部をいずれも支持片２１５ｂに接続されている。

各圧力入力口２０３ａ、２０４ａは各ベローズ２１０、２１１内部の軸孔と連通する一方で、各ベローズ内の軸孔同士は振動素子接着台座２１５の基部２１５ａによって非連通状態に保持されている。従って、両圧力入力口２０３ａ、２０４ａから入力される圧力Ｐ１、Ｐ２の圧力差によるベローズの伸縮によって振動素子接着台座２１５の位置はベローズの軸方向に進退する。振動素子接着台座２１５に一端を固定され他端を第２の壁面２０４に固定された圧電振動素子２２０は、振動素子接着台座２１５から伝達される圧力によって軸方向への機械的応力を受けて変形し、固有の共振周波数が変動する。即ち、気密ケース２０２の適所に気密状態で配置した発振回路２３０と圧電振動素子２２０を構成する圧電基板上の励振電極とを接続した状態で、励振電極に通電することによって圧電基板を励振させ、この時の出力周波数に基づいて圧力Ｐ１、或いはＰ２を算出する。

第１の従来技術に係る圧力センサー２０１によれば、圧力Ｐ１が第１の圧力入力口２０３ａに入力された際に、当該圧力に応じた力が圧電振動素子２２０と圧電補強板２２１に加わる。圧電補強板２２１の存在によって、圧電振動素子２２０には長辺方向（水晶振動素子の場合は図中のＹ軸方向）からの力だけが加わることになり、圧電振動素子本来の圧力―周波数特性が２次曲線を示すこととなる。従って、圧力Ｐ１に応じて圧電振動素子２２０の共振周波数は直線的に変化し、高精度な圧力センサー２０１を得ることができる。

また特許文献２においては、第２の従来技術に係る圧力センサー３００が開示されている。図２２に第２の従来技術に係る圧力センサー３００を示す。第２の従来技術に係る圧力センサー３００は金属薄膜からなる電極３０７とそれを覆うように形成された誘電体膜３０８を設けた基体３０６上に、圧力に応じて変形可能な、導電性を有するダイアフラム３０９を設けたシリコン構造体３０５を、ダイアフラム３０９と電極３０７が対向しかつダイアフラム３０９と誘電体膜３０８間に隙間３１０を持たせた状態で接合して構成されている。この構成により、ダイアフラム３０９が圧力を受けて誘電体膜３０８と接触する接触面積の変化による静電容量の変化を検出することによりその圧力を検出することができる。

特開２００７−５７３９５号公報 特開２００２−２１４０５８号公報

しかしながら、特許文献１の発明において、圧電振動素子２２０と気密ケース２０２は線膨張係数を一致させることが難しい。よって温度が変化すると圧電振動子に掛かる応力が変化することになり、この温度変化による応力変化は圧力測定値の誤差となる。もっとも特許文献１においては、圧力測定値の線膨張係数の影響を受けにくくするためにベローズを用いているが、ベローズでは線膨張係数の影響を完全に零にすることはできない。

また特許文献２の発明において、ダイアフラム３０９は、地球の重力により基体３０６に近づく方向に力を受ける。また圧力センサー３００の上下をひっくり返して設置すれば、ダイアフラム３０９は地球の重力により、基体３０６から引き離される方向に力が働く。よって、本来は気体や液体の圧力だけを目的とする圧力センサー３００であるが、設置姿勢により圧力測定値に誤差が発生することになる。

そこで、本発明は上記問題点に着目し、異なった線膨張係数の材料を用いることにより生じる圧力測定値の誤差、または重力加速度の掛かりかたの変化によって発生する圧力測定値の誤差を低減した高精度な圧力センサーを提供することを目的とする。

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、以下の適用例として実現することが可能である。
［適用例１］可撓部と前記可撓部の外側に配置されている周縁領域とを備え、一方の面が受圧面である受圧手段と、前記受圧手段の前記一方の面の裏であって他方の面側にて封止されている開口部を備えているハウジングと、第１の基部と第２の基部とを有し、前記第１の基部と前記第２の基部との間に感圧部を備えていると共に、前記第１の基部と前記第２の基部との並ぶ方向が前記受圧手段の変位方向と平行となるように前記受圧手段に立設している感圧素子と、前記第２の基部から前記感圧部を挟むように前記第１の基部の側に向かって延在している一対の支持板と、を有し、前記第１の基部は、前記受圧面の裏側であって前記可撓部の中央領域に固定されており、前記第２の基部は、前記支持板を介して、前記ハウジングの内壁に固定されていることを特徴とする圧力センサー。

上記構成により、感圧素子の検出軸方向の一端にある第１の基部は、外部からの圧力によって変位するダイアフラムの中央領域に接続され、前記一端の反対側の他端にある第２の基部は、接続手段を介して、ハウジングに固定され外部からの圧力によっても変位しないダイアフラムの周縁領域に接続される。よって、外部からの圧力により感圧素子が圧縮応力を受ける絶対圧を測定する圧力センサーとなる。また感圧素子の両端がダイアフラムに接続されるため、感圧素子の材料と、ハウジングの材料の違いによる線膨張係数の不一致に起因する温度変化に伴う圧量測定値の誤差を回避することができる。

また上記構成により、感圧素子の第１の基部は、外部からの圧力によって変位するダイアフラムの中央領域に接続され、第２の基部は接続手段を介して、第１の基部に対向するハウジングの内壁、すなわち外部からの圧力によっても変位しないハウジングの内壁であってそのダイアフラム側に接続される。よって、感圧素子の第２の基部はハウジングのダイアフラム側に接続されるため、上述の線膨張係数の不一致による問題はほとんど無く、もしくはまったく無く、また感圧素子は剛性の高いハウジングに固定され、感圧素子とハウジングとの間で剛性を獲得するため、ダイアフラムから感圧素子への力の伝達が確実に得られ感度の安定した圧力センサーとなる。

また、感圧素子が支持板側に曲がることはないので、感圧素子が検出軸方向以外の方向に動くことが阻止でき、感圧素子の検出軸方向の感度を向上させることができ、高精度な圧力センサーとなる。

［適用例２］前記第１の基部は、前記可撓部の中央に設けられた固定部に接続されていることを特徴とする適用例１に記載の圧力センサー。
これにより、感圧素子を可撓部に容易に固定できるとともに、感圧素子の第２の基部側が、感圧素子及び支持板が形成する主面の法線方向に曲がることは無いので、感圧素子が検出軸方向以外の方向に動くことが阻止でき、感圧素子の検出軸方向の感度を向上させることができ、高精度な圧力センサーとなる。

［適用例３］前記第１の基部は、補強部を介して前記支持板に接続されていることを特徴とする適用例１または２に記載の圧力センサー。
これにより、感圧素子及び支持板を一体で形成する場合、感圧素子が実装時等に折れることを回避できるので、歩留まりを向上させ、圧力センサーのコストダウンを図ることができる。

［適用例４］前記受圧手段に接続され、ウエイトを用いて、梃子の原理により前記受圧手段が受ける重力と反対方向の力を前記受圧手段に掛ける反力生成部を有することを特徴とする適用例１乃至３のいずれか１例に記載の圧力センサー。

これにより、受圧手段が受ける重力による変位に伴う応力がウエイトにより相殺される。よって感圧素子は上述の受圧手段から応力を受けることがないので、重力加速度の掛かりかたの変化によって発生する圧力測定値の誤差を低減した高精度な圧力センサーとなる。

［適用例５］前記反力生成部は、前記感圧素子を挟んで一対に配置されていることを特徴とする適用例４に記載の圧力センサー。これにより感圧素子の重力バランスが保たれ、圧力センサーの測定誤差の傾斜角依存性が改善される。さらに一対の反力生成部が感圧素子に掛ける検出軸方向以外の応力が相殺されるため、より高精度な圧力センサーとなる。

［適用例６］前記ウエイト表面には、金属膜が配設されていることを特徴とする適用例４または５に記載の圧力センサー。これによりウエイトの構築後、金属膜を配設することになるので、ウエイト側の重量を調節する機会が増えるとともに、適切な量の金属膜を配設することによりウエイト側の重量の微調整を行い、ウエイトと受圧手段とのバランス調整を容易に行うことができる。さらに金属膜の配設後、金属膜を剥ぎ取ることが可能なので、ウエイト側の重量の調整する機会がさらに増えると共に、金属膜はレーザ等で剥ぎ取ることが可能なので、ハウジングもしくはダイアフラムがレーザを透過する材料であれば、圧力センサーの構築後においてもウエイト側の重量の調整が可能となるため、圧力センサーの歩留まりが向上する。

［適用例７］前記ハウジングは、金属絞り加工により一体成型されていることを特徴とする適用例１乃至３のいずれか１例に記載の圧力センサー。
適用例１乃至３におけるハウジングは、受圧手段の周縁領域及びハウジングの受圧手段側の側面以外に上述の構成要素との接点を持たないため、ハウジングを一体で形成することができ、構成及び製造工程が簡略化されるため、コストダウンを図ることができる。

［適用例８］前記ハウジングは、前記開口部に対向して配置されている第２開口部を有し、前記第２開口部は第２受圧手段で封止されているとともに、
前記受圧手段及び前記第２受圧手段は、力伝達シャフトを介して接続されていることを特徴とする適用例１乃至６のいずれか１例に記載の圧力センサー。

これにより受圧手段側の圧力が高い場合は、感圧素子は圧縮応力を受け、第２受圧手段側の圧力が高い場合は、感圧素子は伸長応力を受けることになる。よって、適用例１乃至６の絶対圧を測定する圧力センサーを、相対圧を測定可能な圧力センサーにすることができる。

第１実施形態に係る圧力センサーの斜視図である。 第1実施形態に係る圧力センサーの断面図である。 第１実施形態に係るダイアフラムをプレス加工する場合の工程を示す図である。 第１実施形態に係るダイアフラムをフォトリソ・エッチング加工する場合の工程を示す図である。 ダイアフラムのフォトリソ・エッチング加工の変形例である。 第１実施形態に係る感圧素子等のフォトリソ・エッチング加工の工程を示す図である。 第１実施形態に係る構成する個片のパターニングを示す図である。 第２実施形態に係る圧力センサーの斜視図である。 第２実施形態に係る圧力センサーの断面図及び変形例である。 第３実施形態に係る圧力センサーの断面図である。 第３実施形態に係る感圧素子等のフォトリソ・エッチング加工の工程を示す図である。 第４実施形態に係る圧力センサーの断面図である。 第５実施形態に係る圧力センサーの斜視図である。 第５実施形態に係る圧力センサーの断面図である。 第５実施形態に係る圧力センサーの変形例である。 第５実施形態に係るダイアフラムをプレス加工する場合の模式図である。 第５実施形態に係るダイアフラムをフォトリソ・エッチング加工する場合の模式図である。 第５実施形態に係る圧力センサーの実装時の模式図である。 第５実施形態に係る圧力センサーの実装変形例である。 受圧手段の変形例である。 第１の従来技術に係る圧力センサーの模式図である。 第２の従来技術に係る圧力センサーの模式図である。

以下、本発明に係る圧力センサーを図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。

第１実施形態に係る圧力センサーの斜視図を図１（ＸＺ面を断面とする）に、断面図を図２（図２（ａ）はＸＺ面を断面とし、図２（ｂ）はＹＺ面を断面とする）に示す。なお、図１、２に示されるＸＹＺは直交座標系を形成しており、以後用いられる図についても同様とする。第１実施形態に係る圧力センサー１０は、ハウジング１２、受圧手段となるダイアフラム２４、感圧素子４０、接続手段となる接続部材４２、補強部４６（図１では記載を省略）を有し、ハウジング１２内部が真空封止され、真空を基準とした絶対圧を測定する圧力センサーである。

ハウジング１２は、内部を真空に封止して後述の各構成要素を収容するものである。これにより圧力センサー１０は、感圧素子のＱ値を高め、安定した共振周波数を確保することができるので、圧力センサー１０の長期安定性を確保することができる。

ハウジング１２は、円形のフランジ部１４、円形のハーメ端子部１６、支持シャフト１８、円筒形の側面部２０を有する。フランジ部１４及びハーメ端子部１６の互いに対向する面の所定位置には支持シャフト１８を嵌め込むダボ穴１４ａ、１６ａが形成されている。またダボ穴１４ａ及びダボ穴１６ａは互いに対向する位置に形成されている。よってダボ穴１４ａ、１６ａに支持シャフト１８を嵌め込むことによりフランジ部１４とハーメ端子部１６とは支持シャフト１８を介して接続される。支持シャフト１８は、一定の剛性を有し、±Ｚ方向に長手方向を有する棒状の部材であって、ハウジング１２の内部に配置され、支持シャフト１８の一端がフランジ部１４のダボ穴１４ａに、他端がハーメ端子部１６のダボ穴１６ａにそれぞれ嵌め込まれることにより、フランジ部１４、支持シャフト１８、およびハーメ端子部１６との間で一定の剛性を獲得する。なお支持シャフト１８は複数本用いられるが、各ダボ穴の位置の設計に従って任意に配置される。

側面部２０は、ハウジング１２の側面を封止するものであり、フランジ部１４の内側の外周１４ｂ、及びハーメ端子部１６の外周１６ｂ（外周１４ｂと同じ直径）に接続する。フランジ部１４、ハーメ端子部１６、側面部２０はステンレス等の金属で形成することが好ましく、支持シャフト１８は一定の剛性を有し熱膨張係数の小さいセラミック等を用いることが好ましい。
ハーメ端子部１６は、中心に円形の開口部２２を有し、開口部２２には、開口部２２を封止するようにダイアフラム２４が接続されている。

ダイアフラム２４はハウジング１２の外部に面した一方の主面が受圧面となっており、前記受圧面が被測定圧力環境の圧力を受けて撓み変形する可撓部を有し、当該可撓部がハウジング１２内部側に撓み変形することにより感圧素子４０に圧縮力或いは引張り力を伝達するものである。またダイアフラム２４は、外部からの圧力によって変位する中央領域２４ａと、前記中央領域２４ａの外周にあり、外部からの圧力により撓み変形する可撓領域２４ｂとから構成される前記可撓部と、前記可撓部の外側、即ち前記可撓領域２４ｂの外周にあり、ハーメ端子部１４に形成された開口部２２の内壁に接合して固定される周縁領域２４ｃを有している。ダイアフラム２４の中央領域２４ａであって、受圧面の反対側の面には後述の感圧素子の長手方向（検出軸方向）の一端と接続される。さらに中央領域２４ａであって、受圧面の反対面には固定部２６が接着剤等で接着され、固定部２６に後述の感圧素子４０の一端（第１の基部４０ａ）接着剤等を介して固定する。さらに、ダイアフラム２４の周縁領域２４ｃであって、受圧面の反対面には一対の固定部２８が接着剤等で接続され、固定部２８は後述の接続部材４２の上端部４２ｃに対応する間隔で形成され、上端部４２ｃを接着剤等を介して固定する。なお固定部２６、固定部２８はダイアフラム２４と同一材料であることが望ましい。

ダイアフラム２４の材質は、ステンレスのような金属やセラミックなどの耐腐食性に優れたものがよく、また、水晶のような単結晶体やその他の非結晶体でもよい。金属で形成する場合は、金属母材をプレス加工して形成してもよい。

ダイアフラム２４を金属で形成する場合は、ダイアフラム２４の可撓領域２４ｂに対応する波型の同心円形状に対応する凹部（不図示）を有する一対のプレス板（不図示）により金属母材（不図示）の両面からプレスすればよい。

図３（ａ）〜（ｅ）にダイアフラムを金属で形成する場合の模式図を示す。なお図３（ｅ）は図３（ｄ）の底面図である。感圧素子４０の振動によりダイアフラム２４が振動することを抑制するため、ダイアフラム２４の中央領域２４ａを他の領域に比べて厚く形成するとよい。この場合は、金属母材３０を用意し（図３（ａ））、中央領域２４ａを残してハーフエッチングを行い（図３（ｂ））、中央領域２４ａ、可撓領域２４ｂ、周縁領域２４ｃの形状の対応した一対のプレス板（不図示）によりエッチングされた金属母材３０をプレスすることによりダイアフラム２４が形成される（図３（ｃ））。その後固定部２６、２８をそれぞれダイアフラム２４の所定位置に接着剤等により接着する（図３（ｄ）、図３（ｅ））。

図４にダイアフラムを水晶で形成する場合の模式図を示す。ダイアフラム２４を水晶で形成する場合は、同様にフォトリソ・エッチング加工により形成することが好適である。この場合は、材料となる母基板３２を用意し、母基板３２の表面にポジ型のフォトレジスト３４を塗布する（図４（ａ））、中央領域２４ａ、可撓領域２４ｂ、周縁領域（不図示）の配置及び形状に対応したフォトマスク３６を用いて露光し、前記フォトレジスト３４を感光させる（図４（ｂ））、現像を行い感光したフォトレジスト３４ａを除去する（図４（ｃ））、母基板３２が露出した領域をハーフエッチングすることにより中央領域２４ａ、可撓領域２４ｂ、周縁領域（不図示）を一体で形成し（図４（ｄ））、フォトレジスト３４を剥離する（図４（ｅ））ことによりダイアフラム２４が形成される。

さらにダイアフラム２４のフォトリソ・エッチング加工の変形例として図５（ａ）に示すように可撓領域２４ｂを片面のみのエッチング加工により行うことも好適であり、また図５（ｂ）に示すように可撓領域２４ｂの表裏で互いに対向する位置においてエッチング加工を行うことも好適である。

なお、ダイアフラム２４は、液体やガス等により腐食しないように、外部に露出する表面をコーティングしてもよい。例えば、金属製のダイアフラムであれば、ニッケルの化合物をコーティングしてもよいし、ダイアフラムが水晶のような圧電結晶体であれば珪素をコーティングすればよい。

図１、図２に示すように、ハウジング１２の外側に面したダイアフラム２４の周縁領域２４ｃにはハーメチック端子３８が取り付けられている。ハーメチック端子３８は、ハーメチック端子３８の先端部３８ａと固定部２８との間隔が後述の接続部材（感圧素子）の厚みと同程度となって、接続部材を固定部２８と先端部３８ａとで挟み込むことが可能な位置に取り付けられる。このハーメチック端子３８は、後述の感圧素子の電極部とハウジング外部にある感圧素子の発振回路（不図示）とを電気的に接続することができる。

感圧素子４０は、水晶、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム等の圧電材料により形成することができる。感圧素子４０は感圧部と感圧部の両端に接続された一対の基部とを有し、力の検出方向を検出軸として設定し、感圧素子４０の前記一対の基部の並ぶ方向は前記検出軸と平行関係にある。双音叉型圧電振動子の場合は、振動腕として機能する梁（ビーム）の延びる方向と検出軸とが平行関係となっている。

双音叉型振動子は、感圧部となる振動腕４０ｃの両端部に固定端となる一対の基部（第１の基部４０ａ、第２の基部４０ｂ）を有し、この２つの基部の間に２つの振動ビーム（振動腕４０ｃ）が形成されている。双音叉型振動子は、その感圧部（振動腕４０ｃ）である前記２つの振動ビームに引張り応力（伸長応力）或いは圧縮応力が印加されると、その共振周波数が印加される応力にほぼ比例して変化するという特性がある。

感圧素子４０は、その長手方向、すなわち第１の基部４０ａと第２の基部４０ｂとが並ぶ方向をダイアフラム２４の変位方向と同軸または平行になるように配置し、その変位方向を検出軸としている。感圧素子４０の第１の基部４０ａは固定部２６に固定されるととともにダイアフラム２４の中央領域２４ａに当接し、振動腕４０ｃを挟んで第１の基部４０ａの反対側にある第２の基部４０ｂは後述の接続部材４２と一体に形成されている。なお第１の基部４０ａを固定部２６に固定することにより、感圧素子４０を可撓部の中央領域２４ａに容易に固定できるととともに、感圧素子４０及び後述の接続部材４２の第２の基部４０ｂ側が、感圧素子４０の及び接続部材４２が形成する主面の法線方向（±Ｙ方向）に曲がることは無いので、感圧素子４０が検出軸方向以外の方向に動くことが阻止でき、感圧素子４０の検出軸方向の感度を向上させることができ、高精度な圧力センサー１０となる。

感圧素子４０は上述の発振回路（不図示）と電気的に接続され、発振回路（不図示）から供給される交流電圧により、固有の共振周波数で振動するものである。そして感圧素子４０は、その長手方向から伸長応力または圧縮応力を受けることにより共振周波数が変動する。特に双音叉型圧電振動片は、厚みすべり振動子などに比べて、伸長・圧縮応力に対する共振周波数の変化が極めて大きく共振周波数の可変幅が大きいので、わずかな圧力差を検出するような分解能力に優れる圧力センサーにおいては好適である。双音叉型圧電振動子は、伸長応力を受けると振動腕（振動部）の振幅幅が小さくなるので共振周波数が高くなり、圧縮応力を受けると振動腕（振動部）の振幅幅が大きくなるので共振周波数は低くなる。本実施形態では絶対圧を測定するため圧縮応力のみを受けることになる。

また本実施形態（以下の実施形態においても同様）においては２つの振動ビームを有する感圧部のみならず、一本の振動ビーム（シングルビーム）からなる感圧部を適用することができる。感圧部（振動腕４０ｃ）をシングルビームにより構成すると、長手方向（検出軸方向）から同一の応力を受けた場合、その変位が２倍になるため、双音叉の場合よりさらに高感度な圧力センサーとすることができる。なお、双音叉型またはシングルビーム型の圧電振動子の圧電基板としては温度特性に優れた水晶が望ましい。

接続部材４２は、感圧素子４０の長手方向（検出軸方向）の一端にある第１の基部４０ａと反対側の他端にある第２の基部４０ｂ（ダイアフラム２４と直接に接続していない基部）と、ダイアフラム２４の周縁領域２４ｃに配置された固定部２８とを接続する部材である。接続部材４２は感圧素子４０を挟んで対称に一対に形成されている。すなわち接続部材４２は全体としてＵ字型に形成され、Ｕ字の鞍４２ａにおいて感圧素子４０の第２の基部４０ｂが一体となり、Ｕ字を構成する一対の支持板４２ｂの上端部４２ｃを固定部２８に接続するとともに、上端部４２ｃが周縁領域２４ｃに当接した形となる。また接続部材４２には感圧素子４０の振動腕４０ｃに形成された励振電極（不図示）から延びた引き出し配線４２ｄが設けられ、引き出し配線４２ｄは前記上端部４２ｃにまで延び、さらにハーメチック端子の先端部３８ａに当接もしくは近接する位置まで延びて形成される。そして引き出し配線４２ｄと先端部３８ａとは導電性接着剤４４により接着され、互いに電気的に接続される。これにより、ハウジング１２外部にある感圧素子４０の発振回路（不図示）からの配線（不図示）と、引き出し配線４２ｄとを電気的に接続することができ、感圧素子４０と発振回路（不図示）は電気的に接続され、発振回路（不図示）から交流電圧が振動腕４０ｃの励振電極（不図示）に印加され、振動腕４０ｃは所定の共振周波数にて振動することができる。

また感圧素子４０の第１の基部４０ａ近傍と接続部材４２の上端部４２ｃ近傍とは補強部４６によって連結されている。補強部４６は感圧素子４０が製造時及び実装時に折れることを防止するためのものであり、感圧素子４０の応力に対する変位を妨げないように感圧素子４０及び接続部材４２よりも細く設計され、さらに鉤型に設計することによりバネ性を持たせている。この補強部４６は実装時等における感圧素子４０の破損の防止を目的としたものであるため、図１に示すように実装後は折り取っても良い。
感圧素子４０、接続部材４２、及び補強部４６がそれぞれ水晶で形成されている場合、これらをフォトリソ・エッチング加工により一体として製造することが好適である。

図６に第１実施形態における感圧素子等のフォトリソ・エッチング加工の工程図を示す。感圧素子４０、接続部材４２、及び補強部４６をフォトリソ・エッチング加工により一体で形成する場合、まず図６に示すように、［１］材料となる母基板４８を用意し、母基板４８の表面にポジ型のフォトレジスト５０を塗布する（図６（ａ））、［２］感圧素子４０、接続部材４２、及び補強部４６の配置及び形状に対応したフォトマスク５２を用いて露光し（図６（ｂ））、［３］フォトレジスト５０を感光させる（図６（ｃ））、［４］現像を行い感光したフォトレジスト５０ａを除去する（図６（ｄ））、［５］母基板４８が露出した領域に対して母基板４８を貫通させるまでエッチングすることにより感圧素子４０、接続部材４２、及び補強部４６を一体で形成する（図６（ｅ））、［６］フォトレジストを剥離する（図６（ｆ））、というように工程［１］〜［６］からなるプロセスを経ることになる。

さらに感圧素子４０、接続部材４２、及び補強部４６を大量に製造する場合には、図７に示すように母基板５４上に、並列に並べられたフレーム５６と、フレーム５６に形成された複数の折り取り部５８と、感圧素子４０、接続部材４２、及び補強部４６を所定の配置に並べて形成され、折り取り部５８に接続された複数の個片６０に対応したパターニングを施し、前記パターニングを残して母基板５４をエッチングし、折り取り部５８を破断させることによりフレーム５６から個片６０を折り取る作業を行えばよい。

圧力センサー１０の組み立ては、まずハーメ端子部１６に取り付けられたダイアフラム２４の所定位置にハーメチック端子３８を取り付け、ダイアフラム２４の受圧面の反対側の面の中央領域２４ａの所定位置に固定部２６を接続し、周縁領域２４ｃの所定位置に固定部２８を接続する。そして、フランジ部１４とハーメ端子部３８とを支持シャフト１８を介して接続する。さらに感圧素子４０、接続部材４２、及び補強部４６が一体となった状態の個片６０を用いて、感圧素子４０の第１の基部４０ａをダイアフラム２４のハウジング１２内側の中央領域２４ａに固定された固定部２６に接続し、接続部材４２の２つの上端部４２ｃをダイアフラム２４のハウジング１２内側の周縁領域２４ｃに固定された固定部２８に接続し、ハーメチック端子３８の先端部３８ａと接続部材４２の引き出し配線とを導電性接着剤で接着する。接着後、補強部４６を折り取ってもよい。最後に、真空チャンバ内で側面部２０をフランジ部の外周１４ｂ及びハーメ端子部１６の外周１６ａに接着する、あるいは側面部２０を外周１４ｂ、外周１６ｂに接着したのち、フランジ部１４に形成した真空封止穴１４ｄ、または側面部２０に形成した真空封止孔（不図示）から空気を吸引して封止することにより第１実施形態に係る圧力センサー１０が構築される。

上述のように構築された圧力センサー１０において、感圧素子４０の検出軸方向の一端にある第１の基部４０ａは、外部からの圧力によって変位する固定部２６（中央領域２４ａ）に接続され、前記第１の基部４０ａの反対側の他端にある第２の基部４０ｂは接続部材４２を介して、外部からの圧力によっても変位しない固定部２８（周縁領域２４ｃ）に接続される。よって、外部からの圧力により感圧素子４０が圧縮応力を受ける絶対圧を測定する圧力センサー１０となる。また感圧素子４０の両端がダイアフラム２４側に接続されるため、感圧素子４０の材料と、ハウジング１２の材料の違いによる線膨張係数の不一致に起因する温度変化に伴う圧量測定値の誤差を回避することができる。

また接続手段である接続部材４２は、第２の基部４０ｂから感圧部である振動腕４０ｃを挟むように延在された一対の支持板４２ｂを有している。これにより、感圧素子４０がダイアフラム２４から応力を受けても接続部材４２側（±Ｘ方向）に曲がることはないので、感圧素子４０が検出軸方向以外の方向に動くことが阻止でき、感圧素子４０の検出軸方向の感度を向上させることができ、高精度な圧力センサー１０となる。

さらに、感圧素子４０の一端である第１の基部４０ａは補強部４６を介して接続部材４２と接続される。これにより、感圧素子４０及び接続部材４２を一体で形成する場合、感圧素子４０が実装時等に折れることを回避できるので、歩留まりを向上させ、圧力センサー１０のコストダウンを図ることができる。

第２実施形態に係る圧力センサーを図８、図９に示す。図８は斜視図、図９は断面図である。第２実施形態に係る圧力センサー７０は、感圧素子に第１実施形態同様の接続部材が接続される点では共通するが、第１の基部４０ａに対向するハウジング１２の内壁（側面部２０）に接続する、すなわちＵ字の接続部材４２の上端部４２ｃがハウジング１２のダイアフラム側に接続されている構成である。なお第２実施形態では効果が類似する以下の３つの態様が挙げられる。

まずは、図８、図９（ａ）に示すように、ハウジング１２の内壁、即ち側面部２０の内壁のダイアフラム側の所定位置に固定部７２を一対取り付け、固定部７２に接続部材４２の上端部４２ｃが接続され、そしてダイアフラム２４の受圧面の反対面の中央領域２４ａには第１実施形態で用いられた固定部２６に替わって第２接続部材７４が接続され、感圧素子４０の第１の基部４０ａは第２接続部材７４に接着剤等により接着されることにより、第１の基部４０ａが第２接続部材７４を介して中央領域２４ａに接続された構成が挙げられる。つぎに図９（ｂ）に示すように、感圧素子７６の第１の基部７６ａを長手方向（±Ｚ方向、検出軸方向に）に延長させ、または接続部材７８の支持板７８ｂを感圧素子７６の長手方向の寸法よりも短くすることにより、上端部７８ｃを側面部２０の内壁に取り付けられた固定部７２に接続し、さらに第１の基部７６ａを第１実施形態と同様に固定部２６を介して中央領域２４ａに接続する構成が挙げられる。さらに図９（ｃ）に示すように、ダイアフラム８０の中央領域８０ａをハウジング１２の内側に凹ませた形状にし、その底部の下面と感圧素子４０の第１の基部４０ａとを第１実施形態同様に固定部２６を介して接続した構成が挙げられる。

いずれの態様においても、ハーメチック端子８２は側面部２０の外壁から先端部８２ａを挿通する態様で取り付けられ、先端部８２ａが上端部にまで延びた引き出し配線７８ｄと当接するように取り付けられる。そして先端部８２ａと配引き出し配線７８ｄとは導電性接着剤４４により接着され、互いに電気的に接続される。これにより、感圧素子４０、７６は、それぞれ引き出し配線４２ｄ、７８ｄ、及びハーメチック端子８２を介してハウジング１２外部にある発振回路（不図示）と電気的に接続することができる。なお、図８に示すように、支持シャフト１８が、ハーメチック端子８２と干渉しないように、フランジ部１４のダボ穴１４ａ、ハーメ端子部１６のダボ穴１６ａの位置決め、即ち支持シャフト１８の位置決めを行う。

第２実施形態に係る圧力センサー７０の組み立ては、まず側面部２０の内側の所定位置に固定部７２を接着剤等により接続し、フランジ部１４のダボ穴１４ａに支持シャフトを接続し、フランジ部の厚肉の領域の外周１４ｂと側面部２０とを接着剤等により接続する。そして、接続部材４２、７８の上端部４２ｃ、７８ｃを固定部７２に接着剤等で接続する。図９（ａ）の場合は、ダイアフラム２４の中央領域２４ａに第２接続部材７４を接着剤等により接続し、感圧素子４０の第１の基部４０ａの所定位置に第２接続部材７４と接触する面に接着剤を塗布し、そしてハーメ端子部１４を支持シャフト１８に嵌め込んで接続することにより第１の基部４０ａと第２接続部材７４とが接続される。図９（ｂ）の場合は、ダイアフラム２４の中央領域２４ａの所定位置に固定部２６を接着剤等により接続し、感圧素子７６の第１の基部７６ａの固定部２６と接触する面に接着剤を塗布し、ハーメ端子部１４を支持シャフト１８に嵌め込んで接続することにより第１の基部７６ａと固定部２６とが接続される。図９（ｃ）の場合は、ダイアフラム８０の中央領域８０ａの所定位置に固定部２６を接着剤等により接続し、感圧素子４０の第１の基部４０ａの固定部２６と接触する面に接着剤を塗布し、ハーメ端子部１４を支持シャフト１８に嵌め込んで接続することにより第１の基部４０ａと固定部２６とが接続される。なお、真空封止の手順は第１実施形態と同様なので説明を省略する。

図９（ａ）における第２接続部材７４の材料を感圧素子４０と同一材料とすると図９（ａ）の構成は図９（ｂ）の構成とほぼ同一となる。図９（ａ）において、第２接続部材７４と支持シャフト１８及びハーメ端子部１６の材料が異なる場合は、両者の線膨張係数の相違により、第２接続部材７４の中央領域２４ａと第１の基部４０ａとの±Ｚ方向の隙間に相当する部分と、支持シャフト１８及びハーメ端子部１６で形成され前記隙間と同じ寸法の厚みで±Ｚ方向で同じ位置にある領域７５と、の間で温度変化に伴う膨張・収縮量に差が生じて、圧力測定値に誤差が生じることが考えられる。しかし、第２接続部材７４の厚みは設計変更により小さくすることができる。よって線膨張係数の互いに異なる異種材料に起因する温度変化に伴う感圧素子に掛かる検出軸方向の応力の変化はほとんど生じない。さらに第２接続部材７４が支持シャフト１８及びハーメ端子部１６と同一材料である場合には前記膨張・収縮量の差は生じない。図９（ｃ）の構成では、ダイアフラム８０の中央領域８０ａに形成された凹部８１の深さに比例して凹部８１と領域７５との間で温度変化に伴う膨張・収縮量に差が生じて、圧力測定値の誤差が大きくなっていくことが考えられるが、上述同様、凹部８１の深さを小さくすることにより線膨張係数の互いに異なる異種材料に起因する温度変化に伴う感圧素子に掛かる検出軸方向の応力の変化はほとんど生じない。そして上端部４２ｃ、７８ｃは、それぞれ一定の剛性を有し、側面部２０に取り付けられた固定部２８に固定されているため、感圧素子４０、７６及び、接続部材４２、７８はハウジング１２との間で一定の剛性を獲得することになり、検出軸方向の変位を確実に捉えることができる。

よって第２実施形態によれば、感圧素子４０、７６の検出軸方向の一端である第１の基部４０ａ、７６ａは、外部からの圧力によって変位するダイアフラム２４、８０の中央領域２４ａ、８０ａに接続され、前記一端の反対側の他端にある第２の基部４０ｂ、８２ｂは接続部材４２、７８を介して、外部からの圧力によっても変位しないハウジング１２のダイアフラム側（側面部２０）に接続される。よって、外部からの圧力により感圧素子４０、７６が圧縮応力を受ける絶対圧を測定する圧力センサー７０となる。また感圧素子４０、７６はハウジング１２のダイアフラム側に接続されるため、上述の線膨張係数の不一致による問題はほとんど無く、もしくはまったく無く、また感圧素子４０、７６は剛性の高いハウジング１２（側面部２０）に固定され、感圧素子４０、７６とハウジング１２との間で剛性を獲得するため、ダイアフラム２４、８０から感圧素子４０、８６への力の伝達が確実に得られ感度の安定した圧力センサー７０となる。

第３実施形態に係る圧力センサーを図１０に示す。第３実施形態に係る圧力センサー９０は、基本的な構造は第１実施形態（第２実施形態）と同様であるが、ダイアフラム９２に接続され、ウエイト９６を用いて、梃子の原理によりダイアフラム９２が受ける重力と反対方向の力をダイアフラム９２に掛ける反力生成部９４を有している。図１０においては第１実施形態に適用したものを図示している。反力生成部９４は、図１０に示すように、力点９４ｂにウエイト９６を配置し、作用点９４ｃを感圧素子９８の第１端部９８ａ（若しくはダイアフラム９２の中央領域９２ａ）に接続し、支点９４ａを接続部材１００に形成された突起１００ａとして突起１００ａに保持されたシーソー構造である。このとき、第１実施形態における補強部４６の一部が反力生成部９４及びウエイト９６に置き換わり、残りの補強部４６ａがウエイト９６と接続部材１００とを接続していると見ることができる。

第１実施形態と同様に、反力生成部９４及びウエイト９６は、感圧素子９８、接続部材１００、及び補強部４６ａとともに一体で形成することができる。
図１１に第３実施形態におけるフォトリソ・エッチング加工の工程図を示す。感圧素子９８、接続部材１００、補強部４６ａ、反力生成部９４、及びウエイト９６をフォトリソ・エッチング加工により一体で形成する場合、まず図１１（ａ）に示すように、［１］材料となる母基板１０２を用意し、母基板１０２の表面にポジ型のフォトレジスト１０４を塗布する（図１１（ａ））、［２］感圧素子９８、接続部材１００、補強部４６ａ、反力生成部９４、及びウエイト９６の配置及び形状に対応したフォトマスク１０６を用いて露光し（図１１（ｂ））、［３］前記フォトレジスト１０４を感光させる（図１１（ｃ））、［４］現像を行い感光したフォトレジスト１０４ａを除去する（図１１（ｄ））、［５］母基板１０２が露出した領域において母基板１０２を貫通させるまでエッチングすることにより感圧素子９８、接続部材１００、補強部４６ａ、反力生成部９４、及びウエイト９８を一体で形成する（図１１（ｅ））、［６］フォトレジスト１０４を剥離する（図１１（ｆ））、というように工程［１］〜［６］なるプロセスを経ることになる。またこれらを大量に製造する場合には、感圧素子９８、接続部材１００、補強部４６ａ、反力生成部９４、及びウエイト９６が所定の配置で一体となった個片（不図示）に対応したフォトレジストを母基板（不図示）上にパターニングして、第１実施形態と同様の方法（図７参照）により、前記個片を個片化すればよい。

ダイアフラム９２の外面（受圧面）が上向きの場合は、ダイアフラム９２が受ける重力によりダイアフラム９２の可撓領域９２ｂが撓み変形をし、中央領域９２ａがハウジング１２内部側に変位して感圧素子９８に圧縮応力を与え、逆にダイアフラム９２の外面が下向きの場合は、中央領域９２ａがハウジング１２の外部側に変位して感圧素子９８に伸長応力を与えることになる。

一方、反力生成部９４は、ウエイト９６が受ける重力による力を支点９４ａを介して反転させ、ダイアフラム９２に伝達することができる。このときウエイト９６は、ウエイト９６が支点９４ａに与える慣性モーメントと、ダイアフラム９２が支点９４ａに与える慣性モーメントとが一致してシーソー構造の反力生成部９４が支点９４ａにおいて釣り合う状態となるようにその大きさ（重量）が設計されている。これにより、ダイアフラム９２が受ける重力による撓み変形の応力がウエイト９６により相殺される。よって感圧素子９８はダイアフラム９２が受ける重力による撓み変形の応力を受けることがないので、重力加速度の掛かりかたの変化によって発生する圧力測定値の誤差を低減した高精度な圧力センサー９０となる。

さらに、ウエイト９６表面には、Ａｕ等の金属膜１０８が配設することができる。これによりウエイト９６の構築後、金属膜１０８を配設することになるので、ウエイト９６側の重量を調節する機会が増えるとともに、適切な量の金属膜１０８を配設することによりウエイト９６側の重量の微調整を行い、ウエイト９６とダイアフラム９２のバランス調整を容易に行うことができる。さらに金属膜１０８の配設後、金属膜１０８を剥ぎ取ることが可能なので、ウエイト９６側の重量の調整する機会がさらに増えると共に、金属膜１０８はレーザ等で剥ぎ取ることが可能なので、ハウジング１２もしくはダイアフラム９２がレーザを透過する材料であれば、圧力センサー９０の構築後においてもウエイト９６側の重量の調整が可能となるため、圧力センサー９０の歩留まりが向上する。なお、第３実施形態は、第１実施形態、及び第２実施形態と構造上干渉することがないので、第３実施形態は、第１実施形態及び第２実施形態に適用することができる。

第４実施形態に係る圧力センサー１１０を図１２に示す。第４実施形態に係る圧力センサー１１０は、ハウジング１１２内部の構成要素は第１実施形態乃至第３実施形態と同様であるが、ハウジング１１２が金属絞り加工により一体成型されている。

ハウジング１１２の材料としては、図１２（ａ）に示すように、パイプ１１４が先端領域１１４ａにおいて、その内径、及び外形が拡張された構造のものが用いられる。前記先端領域１１４ａの開口部１１４ｂを、前記構成要素を取り付けたダイアフラム１１６で封止し、パイプ１１４の先端領域１１４ａの反対側から真空引きを行う。そして図１２（ｂ）に示すように、板金加工によりパイプ１１４をつぶしてパイプ１１４の経路を封止することにより、前記先端領域１１４ａがハウジング１１２となる。第４実施形態は、第１実施形態乃至第３実施形態に適用することができる。このとき第２実施形態における固定部７２は先端領域１１４ａの内壁の開口部側に取り付けることになる。第１実施形態乃至第３実施形態において、ハウジング１２は、ダイアフラム２４（８０）の周縁領域２４ｃ及びハウジング１２のダイアフラム２４（８０）側の側面（側面部２０）以外に上述の構成要素との接点を持たないため、第４実施形態に示すようにハウジング１１２を一体で形成することができ、構成及び製造工程が簡略化されるため、コストダウンを図ることができる。

第５実施形態に係る圧力センサー１２０を図１３（斜視図）、図１４（図１４（ａ）、図１４（ｂ）ともに断面図）に示す。第５実施形態に係る圧力センサー１２０は、ハウジング内部の構成要素（感圧素子、接続部材）は第１実施形態乃至第３実施形態と同様であるが、絶対圧を測定する第１実施形態乃至第３実施形態とは異なり、第５実施形態は相対圧を測定可能な圧力センサーとなる。ここでは第１実施形態に本実施形態を適用したもので説明するが、第２実施形態及び第３実施形態に対しても適用できる。

ハウジング１２を構成するハーメ端子部１６の開口部２２には受圧手段となる第１ダイアフラム１２６が取り付けられている。そしてフランジ部１２２は、ハーメ端子部１６の開口部２２に対向して形成された第２開口部１２４を有し、第２開口部１２４は第２受圧手段となる第２ダイアフラム１２８で封止されるとともに、第１ダイアフラム１２６及び第２ダイアフラム１２８は、力伝達シャフト１３０を介して接続された構成を有する。第１ダイアフラム１２６は、外部からの圧力によって変位する中央領域１２６ａと、前記中央領域１２６ａの外周にあり、外部からの圧力により撓み変形する可撓領域１２６ｂと、前記可撓領域１２６ｂの外周にあり、ハーメ端子部１６の開口部２２と接合する周縁領域１２６ｃを有している。同様に、第２ダイアフラム１２８は、外部からの圧力によって変位する中央領域１２８ａと、前記中央領域１２８ａの外周にあり、外部からの圧力により撓み変形する可撓領域１２８ｂと、前記可撓領域１２８ｂの外周にあり、フランジ部１２２の第２開口部１２４と接合する周縁領域１２８ｃを有している。

力伝達シャフト１３０はハウジング１２の内部に配設され、長手方向の一端１３０ａが第１ダイアフラム１２６の中央領域１２６ａに接続され、前記一端１３０ａの反対側の他端１３０ｂが第２ダイアフラム１２８の中央領域１２８ａに接続される。力伝達シャフト１３０は円柱形の形をしているが、力伝達シャフト１３０と感圧素子４０及び接続部材４２等が干渉しないように、力伝達シャフト１３０と接続部材４２等が当接する箇所にはザグリ１３０ｃが形成されている。よって力伝達シャフト１３０は第２ダイアフラム１２８側では断面は円柱形であるが、第１ダイアフラム１２６側では断面は半円形となる。このとき、第１実施形態等で用いられる固定部２６を第１ダイアフラム１２６に接続する必要はなく、感圧素子４０の第１の基部４０ａをザグリ１３０ｃに接続するとともに、第１の基部４０ａを中央領域１２６ａに当接させる。その際、感圧素子４０の振動腕４０ｃがザグリ１３０ｃと干渉しないように、感圧素子４０の第１の基部４０ａとザグリ１３０ｃとをスペーサ１３２を介して接続する。

また、図１５（図１５（ａ）、図１５（ｂ）ともに断面図）に示すように、第１ダイアフラム１２６及び第２ダイアフラム１２８に接続され、力伝達シャフト１３０より細身の力伝達シャフト１３４と、力伝達シャフト１３４が貫通して力伝達シャフト１３４に接続され、感圧素子４０の第１の基部４０ａを固定する力伝達部１３６と、を有する構成としても良い。この場合、力伝達シャフト１３４の一端１３４ａが第１ダイアフラム１２６の中央領域１２６ａに接続され、一端１３４ａの反対側の他端１３４ｂが第２ダイアフラム１２８の中央領域１２８ａに接続される。そして力伝達シャフト１３４にはザグリを形成する必要がないので製造が容易となる。

第１ダイアフラム１２６及び第２ダイアフラム１２８を金属で形成する場合は、第１実施形態と同様に、金属母材（不図示）に波型の同心円形状を有する一対のプレス板（不図示）により金属母材の両面からプレスすればよい。図１６に金属で形成した第１ダイアフラム及び第２ダイアフラムの模式図を示す。一対のプレス板（不図示）の一方の中心に凸部（不図示）を形成し、プレス板（不図示）の他方の中心に凹部（不図示）を形成しておくことにより、各ダイアフラムの中心には凸部１２６ｄ、１２８ｄが形成される。この凸部１２６ｄ、１２８ｄは力伝達シャフト１３０、１３４の両端に形成された凹部１３０ｃ、１３４ｃに嵌め込まれる。この場合、凸部１２６ｄ、１２８ｄは凹部１３０ｃ、１３４ｃに低融点ガラスや無機系接着剤等の接着手段を用いて接着固定すれば、第１ダイアフラム１２６及び第２ダイアフラム１２８と力伝達シャフト１３０、１３４とが連動して稼動する際に、凸部１２６ｄ、１２８ｄと凹部１３０ｃ、１３４ｃとの接続部がズレることによって、伝達されるべき力が漏洩し圧力検出精度が劣化するといった問題を防止することができる。

また第１ダイアフラム１２６及び第２ダイアフラム１２８を水晶で形成する場合は、第１実施形態と同様にフォトリソ・エッチング加工により形成する。図１７（ａ）に水晶で形成した第１ダイアフラム及び第２ダイアフラムの模式図を示す。第１ダイアフラム１２６及び第２ダイアフラム１２８の製造工程は図４に示すダイアフラム２４の製造工程と同様であるが、第１ダイアフラム１２６及び第２ダイアフラム１２８には中央領域１２６ａ、１２８ａにおいて力伝達シャフト１３０、１３４を嵌め込む凹部１２６ｄ、１２８ｄを有する。よって図４（ｂ）に示す工程［２］おいて、凹部に対応するフォトマスク（不図示）を用いてフォトレジスト３４を露光し、図４（ｃ）に示す工程［３］において感光したフォトレジスト３４ａを除去することにより、第１ダイアフラム１２６及び第２ダイアフラム１２８を形成することができる。また図５（ａ）、図５（ｂ）に示されたダイアフラム２４の形状に対応して、第１ダイアフラム１２６及び第２ダイアフラム１２８をそれぞれ図１７（ｂ）、図１７（ｃ）の形状に形成することもできる。

力伝達シャフト１３０（１３４）は一端１３０ａ（１３４ａ）及び他端１３０ｂ（１３４ｂ）との間で力を確実に互いに伝達する必要があるため、一定の剛性を有する必要がある。さらに力伝達シャフト１３０（１３４）はハウジング１２を構成する支持シャフト１８と同じ材料であることが望ましい。これにより、力伝達シャフト１３０（１３４）と支持シャフト１８の線膨張係数の違いに起因した、温度変化に伴う感圧素子４０の検出軸方向の両者の膨張・収縮量に差が生じなくなり、第１ダイアフラム１２６、及び第２ダイアフラム１２８に掛かる力伝達シャフト１３０（１３４）からの力が温度変化に関わらず一定に保たれるため、圧力センサー１２０の感度が温度によって変動することを防止できる。

上述の構成することにより、第１ダイアフラム１２６側の圧力が高い場合は、力伝達シャフト１３０、１３４が第２ダイアフラム１２８の中央領域１２８ａをハウジング１２の外側に押し出す動きをするとともに、感圧素子４０は圧縮応力を受ける。一方、第２ダイアフラム１２８側の圧力が高い場合は、力伝達シャフト１３０、１３４が第１ダイアフラム１２６の中央領域１２６ａをハウジング１２の外側に押し出す動きをするとともに、感圧素子４０は伸長応力を受けることになる。よって、第１実施形態乃至第３実施形態に係る圧力センサー１０、７０、８０を、相対圧が測定可能な圧力センサー１２０にすることができる。

さらに、第５実施形態においては、図１８に示すような圧力センサー用のケース１３８に実装することが好適である。円筒形のケース１３８は、一端がフランジ部１２２の薄肉領域の外周１２２ｃと同程度の寸法を有しハウジング１２のフランジ部１２２側から導入する導入口１４０ａを有し、他端がフランジ部１２２を止めるとともに開口部１４０ｄを形成するリング状のストッパー１４０ｂが設けられた第１部材１４０と、ストッパー１４０ｂと同心円状に配置され、ストッパー１４０ｂとフランジ部１２２との間に挟みこまれるＯリング１４２（図１３参照）と、第１部材１４０の開口部１４０ａに形成された雌ネジ部１４０ｃと螺合する雄ネジ部１４４ａを有し、雄ネジ部１４４ａを雌ネジ部１４０ｃに螺合させつつフランジ部１４をＯリング１４２に押し付け、ケース１３８において導入口１４０ａと開口部１４０ｄとをＯリング１４２により空間的に分離させる第２部材１４４と、を有する。これにより第２部材１４４を第１部材１４０にねじ込むだけで圧力センサー１２０の取り付けを行うことができ、フランジ部１２２側の被測定環境側とハーメ端子部１６側の測定環境側との空間的遮断を容易にかつ確実に行うことができる。

また図１９に示すようにフランジ部１４６に雄ネジ部１４６ａを設け、第１部材１４０に雌ネジ部１４０ｅを設け、雄ネジ部１４６ａと雌ネジ部１４０ｅとを螺合させることにより、フランジ部１４６側の被測定環境側とハーメ端子部１４８側の測定環境側との空間的遮断を行う構成としてもよい。なお螺合時において、雄ネジ部１４６ａにはシールテープを巻き、雄ネジ部１４６ａと雌ネジ部１４０ｅとの間の空気や液体等のリークを防ぐと良い。同様にハーメ端子部１４８にも雌ネジ部１４８ａを設け、雌ネジ部１４８ａに螺合する雄ネジを有するコネクター（不図示）を接続する構成としてもよい。

なお、第５実施形態を第３実施形態に適用する場合、ウエイト９６が支点９４ａに与える慣性モーメントが、第１ダイアフラム１２６、及び第２ダイアフラム１２８が受ける重力による撓み変形に係る応力と力伝達シャフト１３０、１３４が受ける重力による荷重との合力が支点９４ａに与える慣性モーメントと一致するように、ウエイト９６の重量を調整する必要がある。

またいずれの実施形態においても、受圧手段はダイアフラムを前提として述べてきたがこれに限定されず、受圧手段としてベローズ１５０を用いることができる。図２０に第１実施形態に受圧手段としてベローズ１５０を適用した変形例を示す。ベローズ１５０は外部の圧力により変位する中央領域１５０ａと、中央領域の外周に接続され外部の圧力により伸縮するか可撓領域１５０ｂと、可撓領域１５０ｂの外周に接続され開口部２２に接続する周縁領域１５０ｃとを有する。ダイアフラム２４は温度変化により中央領域２４ａの変位は変化しないが、ベローズ１５０は温度変化によりその伸縮方向の変位が変化する。そのため、温度変化に伴う圧力誤差を抑制する効果はダイアフラムほど大きくはないが、用途に応じて受圧手段の形状を変更することができる。

１０………圧力センサー、１２………ハウジング、１４………フランジ部、１６………ハーメ端子部、１８………支持シャフト、２０………側面部、２２………開口部、２４………ダイアフラム、２４ａ………中央領域、２４ｂ………可撓領域、２４ｃ………周縁領域、２６………固定部、２８………固定部、３０………金属母材、３２………母基板、３４………フォトレジスト、３６………フォトマスク、３８………ハーメチック端子、４０………感圧素子、４２………接続部材、４４………導電性接着剤、４６………補強部、４８………母基板、５０………フォトレジスト、５２………フォトマスク、５４………母基板、５６………フレーム、５８………折り取り部、６０………個片、６０………圧力センサー、７２………固定部、７４………第２接続部材、７６………感圧素子、７８………接続部材、８０………ダイアフラム、８２………ハーチック端子、９０………圧力センサー、９２………ダイアフラム、９４………反力生成部、９６………ウエイト、９８………感圧素子、１００………接続部材、１０２………母基板、１０４………フォトレジスト、１０６………フォトマスク、１０８………金属膜、１１０………圧力センサー、１１２………ハウジング、１１４………パイプ、１１６………ダイアフラム、１２０………圧力センサー、１２２………フランジ部、１２４………第２開口部、１２６………第１ダイアフラム、１２８………第２ダイアフラム、１３０………力伝達シャフト、１３２………スペーサ、１３４………力伝達シャフト、１３６………力伝達部、１３８………ケース、１４０………第１部材、１４２………Ｏリング、１４４………第２部材、１４６………フランジ部、１４８………ハーメ端子部、１５０………ベローズ、２０１………圧力センサー、２０２………気密ケース、２０３………壁面、２０３ａ………圧力入力口、２０４………壁面、２０４ａ………圧力入力口、２１０………第１のベローズ、２１１………第２のベローズ、２１５………振動素子接着台座、２２０………圧電振動素子、２３０………発振回路、２５０………補強板用バネ、３００………圧力センサー、３０５………シリコン構造体、３０６………基体、３０７………電極、３０８………誘電体膜、３０９………ダイアフラム、３１０………隙間。

Claims (8)

1. 可撓部と前記可撓部の外側に配置されている周縁領域とを備え、一方の面が受圧面である受圧手段と、
   前記受圧手段の前記一方の面の裏であって他方の面側にて封止されている開口部を備えているハウジングと、
   第１の基部と第２の基部とを有し、前記第１の基部と前記第２の基部との間に感圧部を備えていると共に、前記第１の基部と前記第２の基部との並ぶ方向が前記受圧手段の変位方向と平行となるように前記受圧手段に立設している感圧素子と、
   前記第２の基部から前記感圧部を挟むように前記第１の基部の側に向かって延在している一対の支持板と、
   を有し、
   前記第１の基部は、前記受圧面の裏側であって前記可撓部の中央領域に固定されており、
   前記第２の基部は、前記支持板を介して、前記ハウジングの内壁に固定されていることを特徴とする圧力センサー。
2. 前記第１の基部は、
   前記可撓部の中央に設けられた固定部に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。
3. 前記第１の基部は、
   補強部を介して前記支持板に接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の圧力センサー。
4. 前記受圧手段に接続され、ウエイトを用いて、梃子の原理により前記受圧手段が受ける重力と反対方向の力を前記受圧手段に掛ける反力生成部を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の圧力センサー。
5. 前記反力生成部は、前記感圧素子を挟んで一対に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の圧力センサー。
6. 前記ウエイト表面には、金属膜が配設されている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。
7. 前記ハウジングは、金属絞り加工により一体成型されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の圧力センサー。
8. 前記ハウジングは、前記開口部に対向して配置されている第２開口部を有し、前記第２開口部は第２受圧手段で封止されているとともに、
   前記受圧手段及び前記第２受圧手段は、力伝達シャフトを介して接続されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の圧力センサー。