JP6921774B2 - 薄膜圧力センサ - Google Patents
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本発明は、基礎円から引き出され、インボリュート曲線の形状を有する第一のセンサ部と、前記基礎円の前記第一のセンサ部が引き出された部分と180°反対側の該基礎円の部分から引き出され、前記第一のセンサ部と180°対向するインボリュート曲線の形状を有する第二のセンサ部と、を備え、前記インボリュート曲線の形状は、所定の幅を有する前記第一のセンサ部及び前記第二のセンサ部の線幅内に前記インボリュート曲線が収まるように形成されている薄膜圧力センサを提供する。
図1は本発明の薄膜圧力センサの一実施形態を説明するための説明図である。図1に示すように、薄膜圧力センサ1は、基礎円2から引き出され、インボリュート曲線の形状を有する第一のセンサ部3を備える。また、薄膜圧力センサ1は、基礎円2の第一のセンサ部3が引き出された部分と180°反対側の基礎円2の部分から引き出され、第一のセンサ部3と180°対向するインボリュート曲線の形状を有する第二のセンサ部4を備える。インボリュート曲線の形状は、所定の幅を有する第一のセンサ部3及び第二のセンサ部4の線幅内にインボリュート曲線が収まるように形成されている。これら第一のセンサ部3及び第二のセンサ部4の一端は、いずれもつなぎとしての基礎円2を介してつながれている。また、第一のセンサ部3及び第二のセンサ部4の他端(基礎円2と接続されていない端)は、いずれもそれぞれ別のパッド(不図示)に接続される。以下では、このようにインボリュート曲線の形状を有するセンサ部を備える薄膜圧力センサをインボリュート型センサとも言う。
x=b{cosθ+θsinθ}
y=b{sinθ−θcosθ}
(式中、bは基礎円2の半径[mm]、θは媒介変数である。)
上記したように、本実施形態の薄膜圧力センサ1においては、第一のセンサ部3及び第二のセンサ部4がインボリュート曲線の形状を有しているため、半円のセンサ部を2つつなげた半円型センサより、センサ部のセンサ長を増加させた際の面積増加を低減できる。具体的には、本実施形態のようなインボリュート曲線の形状を有するセンサ部を2つ備えるインボリュート型センサの場合、センサ部のセンサ長を2倍にしても、センサの面積は約2.8倍に抑えることができる。従って、半円型センサと同じサイズのセンサを製作する場合、センサの抵抗値が大きくなるため、リード線の抵抗値等の影響を低減することができる。また、半円型センサと同じ抵抗値のセンサを製作する場合、センサを小型化できることから単位面積当たりのセンサ設置数を増加することができ、圧力の計測精度を向上させることができる。
図2はインボリュート型センサ、アルキメデス型センサ、及び半円型センサにおける抵抗値と誤差要因Δとの関係を示すグラフである。図2中、斜線で囲まれる領域は、この領域内の関係を有するセンサは抵抗値が低いために、薄膜圧力センサとしての使用ができないことを意味している。図2に示されるように、半円型センサ及びインボリュート型センサは、上述したように誤差要因Δが一定であることから、センサの抵抗値にかかわらず、誤差要因Δは一定となる。ただし、上述した通り、インボリュート型センサの誤差要因Δは半円型センサの誤差要因Δよりも小さい。
図4は本発明の薄膜圧力センサを設置する回路の一例を示す回路図であり、いわゆるホイートストンブリッジが形成された回路である。図4に示すように、まず、4つの抵抗を有するホイートストンブリッジ回路のうち、3つの抵抗として特定の抵抗値を有する抵抗Rを設置する。そして、残り1つの抵抗として本発明の薄膜圧力センサを適用し、図4中の点線で囲まれた領域に設置することができる。
2 基礎円
3 (第一の)センサ部
4 (第二の)センサ部
Claims (3)
- 基礎円から引き出され、インボリュート曲線の形状を有する第一のセンサ部と、
前記基礎円の前記第一のセンサ部が引き出された部分と180°反対側の該基礎円の部分から引き出され、前記第一のセンサ部と180°対向するインボリュート曲線の形状を有する第二のセンサ部と、
を備え、
前記インボリュート曲線の形状は、所定の幅を有する前記第一のセンサ部及び前記第二のセンサ部の線幅内に前記インボリュート曲線が収まるように形成されていることを特徴とする薄膜圧力センサ。 - 前記薄膜圧力センサは、金属で形成されていることを特徴とする請求項1に記載の薄膜圧力センサ。
- 前記薄膜圧力センサは、スパッタリング膜であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の薄膜圧力センサ。
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