JPS5995434A - 圧力センサ− - Google Patents

圧力センサ−

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Publication number
JPS5995434A
JPS5995434A JP20576182A JP20576182A JPS5995434A JP S5995434 A JPS5995434 A JP S5995434A JP 20576182 A JP20576182 A JP 20576182A JP 20576182 A JP20576182 A JP 20576182A JP S5995434 A JPS5995434 A JP S5995434A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
diaphragm
pressure sensor
photoresist
etching
accuracy
Prior art date
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Pending
Application number
JP20576182A
Other languages
English (en)
Inventor
Hirochika Sato
弘親 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Instruments Inc
Original Assignee
Seiko Instruments Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Instruments Inc filed Critical Seiko Instruments Inc
Priority to JP20576182A priority Critical patent/JPS5995434A/ja
Publication of JPS5995434A publication Critical patent/JPS5995434A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0041Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/0042Constructional details associated with semiconductive diaphragm sensors, e.g. etching, or constructional details of non-semiconductive diaphragms

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は圧力センサーの構造に関丁Φ。
不発明の口重に、小型で刀1つ安価な圧力センサー會提
供することにある〇 最近、家−製品や回動車などにマイクロコンピュータ−
が導入されるようになっているが、それに伴ない各4j
センサーへの袂望がいろいろと強1つている。軸に圧力
センサは小型・安1曲なものが切望されている。その1
こめに、81基板上に抵抗増r形成し、反対力1らエツ
チングにエリダイヤフラム上杵つ1ξ半1.4体圧力セ
ンサが開発さR”している。
こしは圧力に16じて生じtc’R圧ダイヤフラムの変
形企ピエゾ抵仇の友化にエリ、咲出てるものである。
特徴として、バッチ処理で製造できる、周辺回路もモノ
リシックに果績できるなどがあるが、−髪補償回路が絶
対に必要で′D1つそのA世が大変に面倒であること、
外部の雰囲気の影響を受Qプや丁く隔離する必要のある
1こめに容器の構造に工大が必要であV)複雑となって
し19などの欠点があり、未だ民生用愼器にほわずかし
た用いられていない。
不発明は、家電製品や自動車などの民生城益に大量に組
み込まnること葡目ざして発条されたものであり、水晶
でダイヤフラム會形成するという新規な横這に関するも
のである。以下凶■とともに本発明を説明していく。
第1図は不発明の圧力センサーの製造方法ケ示しており
、1は水晶薄・仮、2V″IAu、Orなど7)>らな
る金!、劇模、3はフオトレジス)k表わ丁。さて第1
図(a)において水晶4仮1の両王囲に第−増目として
C1−X第二ノ曽目としてAuc)l厚膜2會蒸涜・ス
パッタなどの手法にエリ設ける。次にフォトレジスト3
i前記金h4 II・42上に塗布し、第1図(b)に
示す二うに路tt−現像にエリダイヤフラム慎域のフォ
トレジスト?除云r石。次に渠1図(C)のようにフォ
トレジスト5に復ゎれていないダイヤフラム穎域の金#
)4 k’ 2 ’Lフォトレジスト?マスクとしてエ
ツチングし麻云する。最段に第1図(d)で示すように
、?1」えばフッ融とフッ化アンモニウムの混合液で金
橋瑛2會マスクとしてエツチングしダイヤフラム5?形
成するのである。この除、ダイヤフラム5の厚みtμエ
ツチング時間国エリ太171=に管理できるが、史に積
度を上げるためには公知の計測手段、例えば光字計測に
工9t?測定し逐仄追い込んでゆけば艮い。
以上のように成形された水晶ダイヤフラム音用いた圧力
センサーの一災M ?llを第2図に示す。ここで圧力
センサー20μ、ダイヤフラム5が形成された水晶板1
と、水晶又はセラミック〃為らなる基似12、及び両者
を接層する非等α注接看剤13、史にダイヤフラム5と
羞仮12に互いに対向子べく形成されたAu膜(下地に
Or、第二増目としてAu膜の二層でも町、1o、11
とそれぞれ外部に引き出されたIQa、11aの夕を部
端子刀為ら成っている。な2ここでは悟号として電極1
0.11間に形成される靜′−谷蛍を用いている。
ここで載板12a水晶板1と熱膨鍛率が同じ楊枝で\〃
)つ慎械旧強願の彊いものが迷ばれる。−また外部端す
11aは、心愼映11刀1ら基・;収12に設け1ζス
ルーホールにエリ引き出さ扛ているが、他の外部端子1
0aのように接合部から引き出しても良いことに−う葦
でもない。
ここで接合材料13として非導或注按虐i;1が用いら
れているが導μ注でも刀為まわない。従って半田も可能
である。ただし、′睡億の外し引き出しは′電極IQ、
11同志導刈しないようにする必要がある。
このような圧力センサーは、第3図の工うな形 −でB
とうことかできる。j45図で、圧力センサー20の外
部′電極端子1Qa、11aにはリード端子zs、z6
がそnぞれ接続されており外部心気回路(図示せず)と
導逃している。圧力センサー20は電極端子IQa、1
1a、及び記2図に示した接合”J 13 ’に抹収す
る目的で通常の′祇子部品と同様佃廂モールド30でダ
イヤフラム以外七榎っている。以上の圧力センサーに圧
力測定子べき恢6斤のケーシング31に成づ創32によ
ってセットされる。
以上のように不発明に沖′誦にljG年な栴這で圧力セ
ンサーを提供できるという従2ζでに考えられないAl
1魚を有している。
ところで水晶の1慎として、 1、 優れ友デp性俸であること 2 父定ンよ材料であること 57ツば系の額でエッチング力l工できることの3点が
孕けら几るが、こ乳にエリ a、商いステイフネスとそ几に起因する高周波ンスボン
ス b、 艮好なヒステリシス特1生と再現任C0雰囲気の
影・+りを受けないので、むき出し構造が可能 α、バッチ処理が可能 という大きなメリットが存在することになる。従って第
1図から第3図で説明してきた本発明の圧力センサーで
は、上記aとbの項目刀)ら重積1毘、ご刀)ら小型・
女徊、d p>ら安11という特徴が見出せるであろう
本発明を更に詳ii’lBに説明する。第4図はダイヤ
プラム全周辺−疋の円板と児なしにノ勅合のダイヤフラ
ムの模式図であり、厚みt1直径2a、圧力qとしてい
る、さて、中心からの距fill ’L rとした時に
は、圧力qとダイヤフラムの1こゎみ蛍ω(r)の関係
は微小変形5111生理jni Ic Lり求めると人
のようになる。
・(・)=−□〔、−(勺・〕・ 64k        a ここで、E:ヤング率 シ:ボアソン比 (1)式から、ダイヤプラム径2a−2腿、水晶tZカ
ット(水晶板の法、尿がZ′肺−水晶の光学軸一方間に
半行なもの9とした時の圧力とたわみの関係?求めゐと
第5図のようになった。ここで最大1こわみとはダイヤ
プラム中心、即ちr=oでの1こわみω(0)?示して
いる、図において、イ11ロ、ハ二はそれぞnダイヤフ
ラム厚tが、6oμm。
80μ?n1100μm、2010μmの揚@を示して
いる、従って、測足対1禄の圧力レンジに応じて厚み寸
法ti通当に退べば艮いことがわ刀する。
第2図において、ダイヤフラム5と基似12に設けた電
・iり10,11間の静−容1璽とすると+11式から
求筐る圧力qにおけるたゎみ放ω(r)の関係を用いて
、 a’  rdr C=2π” o G−m(r)     ”’ ”・(
2)ここで、ε:ダイヤフラムと端板IB1の誘電率a
′:電恒牛径 G二圧力0における1ζゎみ霊 となる。ダイヤフラム径2a=2w+m、G=60μm
水晶は2カツト板とした時の関糸全第6図に示した。こ
こで、k、kl’;Iダイヤフラム厚℃=60μ771
.。
k’、 k’l”j t = 70 μmであること葡
示し、k、に’はダイヤフラム及び基板の対間する部分
の電極の半径が3 a / 1 [1(a :ダイヤフ
ラム径)のもの、k、に’は電極がダイヤフラムの周辺
部(′嶋協輻2 a / 10 )で対間しているもの
會そルぞル示し、第7図に一実施例葡図示しておい友。
凶刃≧ら、ダイヤフラムの中心近傍に屯’V=設けた場
合に、圧力と17 oの関係ば極めて艮い直線となるが
、周辺部に電極を設け1ζ場合には圧力に対し1 / 
cがほとんど変化のしないことが認められる。この事実
は、ダイヤフラム中央部と周辺部で形成される静電容量
をそれぞれ比奴することで容易にて各種要因(例えばダ
イヤフラムの形状・寸法や電極の形状・寸法)Il′i
:エリ化じた特注のCばらつきヶ取り除くことが’]’
HQであることを示し、水晶のもつ直線性と合わせて容
易に副硝娑化が狙えることを示している、当然、中心部
に設けた電極のみでも高積度なものは得られることに−
91でもない。
更1/CYAG(イツトリウム・アルミニウム・ガーネ
ット)レーザーの板長d91.06μmでは水晶は透明
なので、第2図の状慈で外〃)らYAGレーザー光によ
り内部の金属薄膜葡浴屏・隊云することで1極面瑣?変
えることが可Uになので、容易にゼロ調歪が行なえるた
めに沖富に虚厘注ににんでいることも人さな利点となっ
ている。
不発明の他の実施νす?第8′Aに示す。ここでに簡単
の1こめに、水晶板1と基板2、及び電極IQ。
11のみ示しである。第aAtグ下請」−極11が部分
区ヘスとなっており、上側電極は全面嶋毬となっていて
、第7凶とに逆になっている。
不発明の玩明では、ダイヤフラムと基板とで構成さ几る
空隙部の4−気について百及していな〃≧つたが、共生
でも大気圧に珠1これた雰囲気(N2又は空気などンで
も可能であり、本発明の何ら限定するところでにない。
以上本発明によれば、小型・軽重で刀1つ構這が間早な
ため安IIIIlな圧力センサー全提供することができ
る。史に、水晶自材の付つ愛れた直後性及び本発明の′
屯極構遺にエリ置祠度化が町目巨となる。
以上のように、本発明の効果rI絶大でありその工業的
1曲1直は而い。
【図面の簡単な説明】
第1図μ本発明の圧力センサーの製造方法7示す断面図
である。 第2図は本発明の圧力センサーの一実施νす會示す断面
図である。 第3図ば不発明の圧力センサーの匠用方法會説明する模
式図である、 第4図は本発明の詳細な説明するためのダイヤフラムの
模式図である。 第5図に本発明の詳細な説明するだめの圧力とダイヤフ
ラムの1こわみ量の関係?示すグラフである。 渠6図に本発明の詳細な説明するだめの圧力と静低容瀘
の関係會示すグラフである。 第7凶は本発明の圧力センサーの池の災施例?示す断面
図である。 第8凶は本発明の圧力センサーの他の実施例を示す断面
図であな。 1・・・水晶板 5・・・ダイヤフラム 12・・・基板 IQ、11・・・金槌膜 20・・・圧力センサ 以   上 出願人 株式会社第二謂工舎 代理人 弁理士埴土  務

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (11少なくとも水晶板からエッチングカロエに工って
    形成されたダイヤフラムと、前記水晶板ケ叉持する基板
    と、前記ダイヤフラム及び前記水晶板に設けられている
    金属薄膜とによって構成されていることに%徴とする圧
    力センサー。 (2、特許請求の範囲第1項において、ダイヤフラム及
    び基板に設けらnた′kL極のどちらか一万又は両方と
    も複数に分割されていることt有機とする圧力センサー
    、 (3)特許請求の範囲第2項において、分割きれた′I
    t極の一力はダイヤフラムの中央部、他方はダイヤプラ
    ムの周辺部に対応していることY # itとする圧力
    センサー。 (4)特許請求の範囲第1項において、レーザー光によ
    って金属薄膜を除去することでゼロ点調螢盆行なうよう
    にしたことt何機とする圧力センサ0 (5)  少なくとも水晶板77)I−)エツチング那
    工によって形成さn罠ダイヤフラムと、前記水晶板全叉
    狩する基板と、前記ダイヤフラム及び前記水晶板に設け
    られている金kA薄膜とによって構Jaされており、刀
    ≧つ前記ダイヤフラム部以外ぼ佃脂モールドで榎われて
    いることt時機とする圧力センサー。
JP20576182A 1982-11-24 1982-11-24 圧力センサ− Pending JPS5995434A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63104420U (ja) * 1986-12-26 1988-07-06
JPS63130512U (ja) * 1987-02-20 1988-08-26
JPS63176120U (ja) * 1987-06-26 1988-11-15
JPS6414216U (ja) * 1987-07-10 1989-01-25
FR2880987A1 (fr) * 2005-01-18 2006-07-21 Sagem Procede de gravure d'une galette en matiere cristalline

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FR2880987A1 (fr) * 2005-01-18 2006-07-21 Sagem Procede de gravure d'une galette en matiere cristalline

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