WO2014002150A1 - 圧力センサ - Google Patents

Abstract

　圧力センサは、ダイヤフラム（２４）上に第１～第４ゲージ抵抗（２５ａ～２５ｄ）が配置され、一端（２１）が固定されたセンサ部（１０）と、前記センサ部（１０）を固定する支持部材（４０）とを備える。前記ダイヤフラムには、第１対から第４対のピエゾ抵抗素子（２６ａ～２６ｈ）が配置される。各対の二つのピエゾ抵抗素子は、各々反対の抵抗値変化方向を有し、前記支持部材までの距離が互いに等しい。第３対と第４対の各ピエゾ抵抗素子は、前記第１対と第２対の各ピエゾ抵抗素子より前記支持部材までの距離が長い。各ゲージ抵抗は、対応する二つのピエゾ抵抗素子を直列に接続した合成抵抗からなり、当該二つのピエゾ抵抗素子は、同一の抵抗値変化方向を有する。

Description

圧力センサ 関連出願の相互参照

　本開示は、２０１１年１月２６日に出願された日本出願番号２０１１－１４２８４号と、２０１２年６月２９日に出願された日本出願番号２０１２－１４７８３４号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。

　本開示は、ピエゾ抵抗素子が形成されたセンサ部が支持部材に片持ち支持されてなる圧力センサに関するものである。

　従来より、ダイヤフラムを有すると共にこのダイヤフラムにブリッジ回路を構成する第１～第４ゲージ抵抗が形成され、圧力に応じたセンサ信号を出力するセンサ部と、このセンサ部を片持ち支持する支持部材とを有する圧力センサが開示されている（例えば、特許文献１参照）。

　図６に示されるように、上記圧力センサは、センサ部Ｊ１０は直方体形状とされていると共に長手方向の一端に固定端Ｊ２１を有しており、当該固定端Ｊ２１が支持部材Ｊ４０に接合されて片持ち支持されている。また、センサ部Ｊ１０は、（００１）面を主表面とするシリコン基板Ｊ２０を用いて構成され、このシリコン基板Ｊ２０にダイヤフラムＪ２４が形成されている。なお、センサ部Ｊ１０の長手方向は[１１０]方向と平行な方向とされている。

　ダイヤフラムＪ２４は、外形輪郭線が第１～第４辺Ｊ２４ａ～Ｊ２４ｄを有する正方形状とされ、相対する第１、第３辺Ｊ２４ａ、Ｊ２４ｃが[－１１０]方向と平行とされていると共に相対する第２、第４辺Ｊ２４ｂ、Ｊ２４ｄが[１１０]方向と平行とされており、第１辺Ｊ２４ａが固定端Ｊ２１側に位置するように形成されている。このようなダイヤフラムＪ２４では、圧力が印加されると第１～第４辺Ｊ２４ａ～Ｊ２４ｄの中央部が歪みやすいため、歪みが印加されると抵抗値が変化する第１～第４ゲージ抵抗Ｊ２５ａ～Ｊ２５ｄは第１～第４辺Ｊ２４ａ～Ｊ２４ｄの中央部と隣接する部分にそれぞれ形成されている。

　上記圧力センサでは、センサ部Ｊ１０が支持部材Ｊ４０に片持ち支持されているため、センサ部Ｊ１０の裏面全体が支持部材Ｊ４０に接合されている場合と比較して、外部温度が変化したときにダイヤフラムＪ２４に生じる熱応力を低減することができる。つまり、第１～第４ゲージ抵抗Ｊ２５ａ～Ｊ２５に印加される熱応力を低減することができる。

　しかしながら、上記圧力センサでは、外部温度が変化したときに、第１～第４ゲージ抵抗Ｊ２５ａ～Ｊ２５ｄに印加される熱応力を低減することができるものの、完全に無くすことはできない。この場合、ダイヤフラムＪ２４のうち固定端Ｊ２１に近い部分には大きな熱応力が生じ、ダイヤフラムＪ２４のうち固定端Ｊ２１から遠い部分には固定端Ｊ２１側より小さな熱応力が生じる。

　つまり、第１ゲージ抵抗Ｊ２５ａに大きな熱応力が印加され、第３ゲージ抵抗Ｊ２５ｃに小さな熱応力が印加される。このため、外部温度が変化したときに第１～第４ゲージ抵抗Ｊ２５ａ～Ｊ２５ｄには異なる熱応力が印加されることになり、センサ信号が温度に対して非線形となってしまう（図１０参照）。この場合、外部回路等にてセンサ信号の温特補正を行うことが可能であるが、センサ信号が温度に対して非線形な信号であると温特補正が複雑になってしまう。

　なお、上記では、（００１）面を主表面とするシリコン基板Ｊ２０を有するセンサ部Ｊ１０を用いて構成された圧力センサを例に挙げて説明したが、例えば、（０１１）面を主表面とするシリコン基板Ｊ２０を有するセンサ部Ｊ１０を用いて圧力センサを構成した場合も同様である。

　さらに、上記圧力センサでは、センサ部Ｊ１０が支持部材Ｊ４０に片持ち支持されているため、センサ部Ｊ１０の裏面全体が支持部材Ｊ４０に接合されている場合と比較して、外部温度が変化したときにダイヤフラムＪ２４に生じる熱応力を低減することができ、圧力検出精度が低下することを抑制することができる。

　しかしながら、上記圧力センサでは、外部温度が変化したときに、ダイヤフラムＪ２４に生じる熱応力を低減することができるものの、完全に無くすことはできない。この場合、ダイヤフラムＪ２４のうち固定端Ｊ２１に近い部分には大きな熱応力が生じ、ダイヤフラムＪ２４のうち固定端Ｊ２１から遠い部分には固定端Ｊ２１側より小さな熱応力が生じる。具体的には、ダイヤフラムＪ２４のうち固定端Ｊ２１側に位置する第１辺Ｊ２４ａの中央部に最も大きな熱応力が生じる。そして、上記圧力センサでは、第１辺Ｊ２４ａの中央部に隣接して第１ピエゾ抵抗Ｊ２５ａが形成されている。

　このため、外部温度が変化したときに第１～第４ピエゾ抵抗素子Ｊ２５ａ～Ｊ２５ｄには異なる熱応力が印加されることになり、第１～第４ピエゾ抵抗素子Ｊ２５ａ～Ｊ２５ｄに印加される熱応力の差分がノイズ（オフセット）として出力され、圧力検出精度が低下してしまうという問題がある。特に、第１辺Ｊ２４ａの中央部に隣接して形成された第１ピエゾ抵抗素子Ｊ２５ａには大きな熱応力が印加されることになり、他の第２～第４ピエゾ抵抗素子Ｊ２５ｂ～Ｊ２５ｄとの抵抗値の変化の差が大きい。

特開２００２－３５０２６０号公報

　本開示は、センサ部を片持ち支持してなる圧力センサにおいて、センサ信号が非線形となることを抑制することができる圧力センサを提供することを目的とする。

　本開示の第一の態様において、圧力センサは、一方向を長手方向とし、前記長手方向の一端が固定端とされていると共に前記一端と反対側の他端が自由端とされており、薄肉のダイヤフラムと、前記ダイヤフラムにブリッジ回路を構成する複数のピエゾ抵抗素子が配置されたセンサ部と、前記センサ部の前記一端を固定する支持部材と、を有する。前記ダイヤフラムは、前記長手方向と垂直に交差する外形輪郭線の第１辺を有する形状を有する。前記第１辺は、前記一端側に配置されている。前記複数のピエゾ抵抗素子は、前記ダイヤフラムの前記一辺の中点周りの領域以外の所定の領域に配置されている。

　このような圧力センサでは、ダイヤフラムは、一端側に一辺を有する外形とされているため、外部温度が変化したときに一辺の中点周りの領域（中央部）に最も大きな熱応力が生じることになるが、ピエゾ抵抗素子は一辺の中点周りの領域外に形成されている。このため、外部温度が変化したときに最も大きな熱応力が生じる部分にピエゾ抵抗素子が形成されている従来の圧力センサと比較して、各ピエゾ抵抗素子に印加される熱応力の差分を低減することができ、圧力検出精度が低下することを抑制することができる。

　さらに、このような圧力センサでは、ブリッジ回路から出力された検出信号を増幅回路で所定倍に増幅し、増幅した増幅信号に基づいて圧力が測定される。このため、各ピエゾ抵抗素子に印加される熱応力の最大値の絶対値が大きい程、増幅した増幅信号の誤差が大きくなる。しかしながら、上記の圧力センサでは、ピエゾ抵抗素子を一辺の中点周りの領域外に形成しているため、外部温度が変化したときにピエゾ抵抗素子に印加される熱応力の最大値の絶対値も小さくすることができる。したがって、さらに、圧力検出精度が低下することを抑制することができる。

　本開示の第二の態様において、圧力センサは、一方向を長手方向とし、前記長手方向の一端が固定端とされていると共に前記一端と反対側の他端が自由端とされており、薄肉のダイヤフラムと、前記ダイヤフラムにブリッジ回路を構成する複数のピエゾ抵抗素子が配置されたセンサ部と、前記センサ部の前記一端を固定する支持部材と、を有する。前記ダイヤフラムは、円形状の外形輪郭線を有する。前記長手方向と平行であって前記ダイヤフラムの中心を通る直線は、前記ダイヤフラムの前記外形輪郭線と、２交点で交差する。前記複数のピエゾ抵抗素子は、前記固定端側に位置する交点の周りの領域以外の所定の領域に形成されている。

　このような圧力センサでは、各ピエゾ抵抗素子に印加される熱応力の差分を低減することができ、圧力検出精度が低下することを抑制することができる。

　さらに、このような圧力センサでは、外部温度が変化したときにピエゾ抵抗素子に印加される熱応力の最大値の絶対値も小さくすることができる。したがって、さらに、圧力検出精度が低下することを抑制することができる。

　本開示の第三の態様において、圧力センサは、一方向を長手方向とし、前記長手方向の一端が固定端とされていると共に前記一端と反対側の他端が自由端とされており、薄肉のダイヤフラムと、前記ダイヤフラムにブリッジ回路を構成する複数のピエゾ抵抗素子が配置されたセンサ部と、前記センサ部の前記一端を固定する支持部材と、を有する。前記ダイヤフラムは、三角形状を有する外形輪郭線を持つ。三角形状は、頂角と第１～第３辺とを有する。前記頂角は、前記一端側に配置される。前記複数のピエゾ抵抗素子は、前記頂角周りの領域以外の所定の領域に形成されている。

　このような圧力センサでは、各ピエゾ抵抗素子に印加される熱応力の差分を低減することができ、圧力検出精度が低下することを抑制することができる。

　さらに、このような圧力センサでは、外部温度が変化したときにピエゾ抵抗素子に印加される熱応力の最大値の絶対値も小さくすることができる。したがって、さらに、圧力検出精度が低下することを抑制することができる。

　本開示の第四の態様において、圧力センサは、一方向を長手方向とし、前記長手方向の一端が固定端とされていると共に前記一端と反対側の他端が自由端とされており、薄肉のダイヤフラムと、前記ダイヤフラムにブリッジ回路を構成する第１～第４ゲージ抵抗が配置されたセンサ部と、前記センサ部の前記一端を固定する支持部材と、を備える。前記ダイヤフラムには、第１対から第４対のピエゾ抵抗素子が配置される。各ピエゾ抵抗素子は、印加される力に応じて抵抗値が増大したり、減少する方向を示す抵抗値変化方向を有する。各対の二つのピエゾ抵抗素子は、各々反対の抵抗値変化方向を有する。第１対は、第１ピエゾ抵抗素子と第５ピエゾ抵抗素子からなり、第２対は、第２ピエゾ抵抗素子と第６ピエゾ抵抗素子からなり、第３対は、第３ピエゾ抵抗素子と第７ピエゾ抵抗素子からなり、第４対は、第４ピエゾ抵抗素子と第８ピエゾ抵抗素子からなる。第１対と第２対の各ピエゾ抵抗素子は、前記支持部材までの距離が互いに等しい。第３対と第４対の各ピエゾ抵抗素子は、前記第１対と第２対の各ピエゾ抵抗素子より前記支持部材までの距離が長く、かつ前記支持部材までの距離が互いに等しい。前記第１ゲージ抵抗は、前記第１ピエゾ抵抗素子と第８ピエゾ抵抗素子を直列に接続した合成抵抗からなり、前記第１ピエゾ抵抗素子と第８ピエゾ抵抗素子は、同一の抵抗値変化方向を有する。前記第２ゲージ抵抗は、前記第２ピエゾ抵抗素子と第７ピエゾ抵抗素子を直列に接続した合成抵抗からなり、前記第２ピエゾ抵抗素子と第７ピエゾ抵抗素子は、同一の抵抗値変化方向を有する。前記第３ゲージ抵抗は、前記第３ピエゾ抵抗素子と第６ピエゾ抵抗素子を直列に接続した合成抵抗からなり、前記第３ピエゾ抵抗素子と第６ピエゾ抵抗素子は、同一の抵抗値変化方向を有する。前記第４ゲージ抵抗は、前記第４ピエゾ抵抗素子と第５ピエゾ抵抗素子を直列に接続した合成抵抗からなり、前記第４ピエゾ抵抗素子と第５ピエゾ抵抗素子は、同一の抵抗値変化方向を有する。

　上記の圧力センサにおいて、第１～第４ゲージ抵抗は、それぞれ大きな熱応力が印加されるピエゾ抵抗素子と、小さな熱応力が印加されるピエゾ抵抗素子とが直列接続された合成抵抗にて構成されている。このため、ダイヤフラムに熱応力が生じた場合、第１～第４ゲージ抵抗に印加される熱応力の大きさの差を低減することができる。したがって、第１～第４ゲージ抵抗の熱応力に起因する抵抗値変化の大きさの差を低減することができ、センサ信号が非線形となることを抑制することができる。

　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は、本開示の第１施形態における圧力センサの平面図であり、 図２は、図１中のII－II線に沿った断面図であり、 図３は、第１～第４ゲージ抵抗が構成するブリッジ回路の回路図であり、 図４は、図１に示すダイヤフラムの拡大図であり、 図５（ａ）は第１ピエゾ抵抗素子を示す図であり、図５（ｂ）は第５ピエゾ抵抗素子を示す図であり、 図６は、従来の圧力センサの平面図であり、 図7は、図６に示す第１～第４ゲージ抵抗が構成するブリッジ回路の回路図であり、 図８は、図６中のVIII－VIII線に沿った応力分布を示す図であり、 図９は、図６に示す第１～第４ゲージ抵抗の抵抗値変化を示す図であり、 図１０は、従来の圧力センサのセンサ信号と温度との関係を示す図であり、 図１１は、図３に示す第１～第４ゲージ抵抗の抵抗値変化を示す図であり、 図１２は、図１に示す圧力センサのセンサ信号と温度との関係を示す図であり、 図１３（ａ）は本開示の第２実施形態におけるダイヤフラムの平面図であり、図１３（ｂ）は図１３（ａ）中のＢ方向に沿って熱応力をシミュレーションした結果であり、図１３（ｃ）は図１３（ａ）中のＣ方向に沿って熱応力をシミュレーションした結果であり、 図１４（ａ）はアスペクト比が１であるダイヤフラムの平面図であり、図１４（ｂ）は図１４（ａ）中のＤ方向に沿って熱応力をシミュレーションした結果であり、図１４（ｃ）は図１４（ａ）中のＥ方向に沿って熱応力をシミュレーションした結果であり、 図１５（ａ）はアスペクト比が１より小さいダイヤフラムの平面図であり、図１５（ｂ）は図１５（ａ）中のＦ方向に沿って熱応力をシミュレーションした結果であり、図１５（ｃ）は図１５（ａ）中のＧ方向に沿って熱応力をシミュレーションした結果であり、 図１６は、本開示の第３実施形態におけるダイヤフラムの平面図であり、 図１７（a）から図１７(e)は、本開示の他の実施形態におけるセンサ部の断面図であり、 図１８（a）から図１８（ｄ）は、本開示の他の実施形態におけるダイヤフラムの平面図であり、 図１９（a）から図１９（ｃ）は、本開示の他の実施形態におけるダイヤフラムの平面図であり、 図２０（ａ）は本開示の第４施形態における圧力センサの平面図であり、図２０（ｂ）は図２０（ａ）中のＸＸＢ－ＸＸＢ断面図であり、 図２１は、ブリッジ回路の回路図であり、 図２２は、外部温度が１５０℃であるときのダイヤフラムに生じる熱応力を示すシミュレーション結果であり、 図２３は、外部温度が－４０℃であるときのダイヤフラムに生じる熱応力を示すシミュレーション結果であり、 図２４は、本開示の第５施形態におけるダイヤフラムの平面図であり、 図２５は、本開示の第６施形態における圧力センサの平面図であり、 図２６（ａ）はダイヤフラムのアスペクト比が１より小さいセンサ部の平面図であり、図２６（ｂ）および図２６（ｃ）は外部温度が１５０℃であるときにダイヤフラムに生じる熱応力を示すシミュレーション結果であり、 図２７（ａ）はダイヤフラムのアスペクト比が１であるセンサ部の平面図であり、図２７（ｂ）および図２７（ｃ）は外部温度が１５０℃であるときにダイヤフラムに生じる熱応力を示すシミュレーション結果であり、 図２８（ａ）はダイヤフラムのアスペクト比が１より大きいセンサ部の平面図であり、図２８（ｂ）および図２８（ｃ）は外部温度が１５０℃であるときにダイヤフラムに生じる熱応力を示すシミュレーション結果であり、 図２９は、本開示の第７実施形態における圧力センサの平面図であり、 図３０は、本開示の他の実施形態におけるセンサ部の断面構成を示す図であり、 図３１は、本開示の他の実施形態におけるダイヤフラムの平面図である。 図３２は、本開示の他の実施形態におけるダイヤフラムに生じる熱応力を示すシミュレーション結果であり、 図３３は、本開示の他の実施形態におけるダイヤフラムの平面図である。

　（第１実施形態）
　本開示の第１実施形態について説明する。図１および図２に示されるように、圧力センサは、センサ部１０と、樹脂材料等を用いて構成され、センサ部１０を片持ち支持する支持部材４０とを有する構成とされている。

　センサ部１０は、シリコン基板２０とガラス基板等の台座３０とを有して構成され、一方向を長手方向とする直方体形状とされており、長手方向の一端が固定端２１とされていると共に当該一端と反対側の他端が自由端２２とされている。そして、固定端２１が接着剤等の接合部材５０を介して支持部材４０に接合されている。すなわち、センサ部１０は支持部材４０に片持ち支持されている。なお、センサ部１０の長手方向とは、[１１０]方向に沿った方向のことである。

　シリコン基板２０は、直方体形状とされており、本実施形態では主表面が（００１）面とされ、主表面では[１１０]軸および[－１１０]軸が直交した状態で存在している。そして、このシリコン基板２０には、固定端２１側より自由端２２側に表面から異方性エッチング等されることにより構成された断面が台形形状の凹部２３が形成されており、この凹部２３に伴って薄肉部となった部分によりダイヤフラム２４が構成されている。

　ダイヤフラム２４を自由端２２側に形成するのは、ダイヤフラム２４を固定端２１側に形成した場合と比較して、外部温度が変化したときにダイヤフラム２４に生じる熱応力が小さくなるためである。

　ダイヤフラム２４は、本実施形態では、外形輪郭線（図１（ａ）中の破線で示した線）が〈１１０〉方向と平行となる第１～第４辺２４ａ～２４ｂを有して構成され、平面形状が正方形状とされている。具体的には、第１～第４辺２４ａ～２４ｄのうち相対する第１辺２４ａと第３辺２４ｃとが[－１１０]方向と平行とされており、相対する第２辺２４ｂと第４辺２４ｄとが[１１０]方向と平行とされている。そして、ダイヤフラム２４は、第１辺２４ａが固定端２１側に位置するように形成されている。

　また、ダイヤフラム２４は、シリコン基板２０の中心を通り、［１１０］方向に延びる軸が当該ダイヤフラム２４の中心を通るように形成されている。言い換えると、ダイヤフラム２４は、シリコン基板２０の中心を通る［１１０］軸を基準として対称形状とされている。

　なお、本実施形態では、[１１０]方向が本開示の第１方向に相当し、[－１１０]方向が本開示の第２方向に相当している。

　そして、ダイヤフラム２４上には、応力によって抵抗値が変動する第１～第４ゲージ抵抗２５ａ～２５ｄが図３に示されるようにホイートストンブリッジ回路（以下では、単にブリッジ回路という）を構成するように形成されている。以下に、第１～第４ゲージ抵抗２５ａ～２５ｄについて具体的に説明する。

　第１～第４ゲージ抵抗２５ａ～２５ｄは、第１～第８ピエゾ抵抗素子２６ａ～２６ｈを用いて構成されており、第１～第８ピエゾ抵抗素子２６ａ～２６ｄは、図４に示されるように、印加される力に応じて抵抗値の増減が反対となる２つのピエゾ抵抗素子を組として組毎にダイヤフラム２４に形成されている。

　本実施形態では、第１、第５ピエゾ抵抗素子２６ａ、２６ｅが第１組、第２、第６ピエゾ抵抗素子２６ｂ、２６ｆが第２組、第３、第７ピエゾ抵抗素子２６ｃ、２６ｇが第３組、第４、第８ピエゾ抵抗素子２６ｄ、２６ｈが第４組とされている。そして、ダイヤフラム２４のうち第２辺２４ｂの中央部に隣接して第１組の第１、第５ピエゾ抵抗素子２６ａ、２６ｅが形成されていると共に、第４辺２４ｄの中央部に隣接して第２組の第２、第６ピエゾ抵抗素子２６ｂ、２６ｆが形成されており、これら２組のピエゾ抵抗素子２６ａ、２６ｅ、２６ｂ、２６ｆは支持部材４０までの距離が互いに等しくされている。また、ダイヤフラム２４のうち第３辺２４ｃの中央部に隣接して第３、第４組の第３、第４、第７、第８ピエゾ抵抗素子２６ｃ、２６ｇ、２６ｄ、２６ｈが支持部材４０までの距離が互いに等しくされた状態で形成されている。

　言い換えると、本実施形態の第１～第８ピエゾ抵抗素子２６ａ～２６ｈは、ダイヤフラム２４のうち第１辺２４ａの中点周りの領域外に形成されているともいえる。つまり、第１～第８ピエゾ抵抗素子２６ａ～２６ｈは、第１辺２４ａの中点近傍を除く領域に形成されており、第１辺２４ａの中点に接しないように形成されている。すなわち、第１～第８ピエゾ抵抗素子２６ａ～２６ｈは、外部温度が変化したとき、ダイヤフラム２４に最も大きな熱応力が生じる部分を除く領域に形成されている。換言すると、第１～第８ピエゾ抵抗素子２６ａ～２６ｈは、全体としてダイヤフラム２４のうち自由端２２側に形成されている。

　なお、第１～第８ピエゾ抵抗素子２６ａ～２６ｈを第２～第４辺２４ｂ～２４ｄの中央部に隣接して形成するのは、上記のように、シリコン基板２０の主表面を（００１）面とした場合には、ダイヤフラム２４に圧力が印加されたときに第２～第４辺２４ｂ～２４ｄの中央部が歪みやすいためである。

　このような第１～第８ピエゾ抵抗素子２６ａ～２６ｈは、一方向に延設された直線部分がその端部で繰り返し折り返された折れ線形状とされ、同じ大きさとされている。具体的には、第１～第４ピエゾ抵抗素子２６ａ～２６ｄは、［－１１０］方向に延設された直線部分を有し、第５～第８ピエゾ抵抗素子２６ｅ～２６ｈは、［１１０］方向に延設された直線部分を有している。このため、第１、第２、第７、第８ピエゾ抵抗素子２６ａ、２６ｂ、２６ｇ、２６ｈは、ダイヤフラム２４に生じる力に応じて抵抗値が増加し、第３～第６ピエゾ抵抗素子２６ｃ～２６ｆは、ダイヤフラム２４に生じる力に応じて抵抗値が減少する。

　また、第１～第８ピエゾ抵抗素子２６ａ～２６ｈは、抵抗値を決定する直線部分を囲む領域Ａが正方形状とされている。つまり、図５に示されるように、第１、第５ピエゾ抵抗素子２６ａ、２６ｅを例に挙げて説明すると、第１、第５ピエゾ抵抗素子２６ａ、２６ｅは９０°回転させることによって一致する形状とされており、同じ感度を有するものとされている。

　そして、上記のように構成された第１～第８ピエゾ抵抗素子２６ａ～２６ｈにて第１～第４ゲージ抵抗２５ａ～２５ｂが構成されている。具体的には、図３に示されるように、第１ゲージ抵抗２５ａは第１ピエゾ抵抗素子２６ａと第８ピエゾ抵抗素子２６ｈとが直列接続されて構成され、第２ゲージ抵抗２５ｂは第２ピエゾ抵抗素子２６ｂと第７ピエゾ抵抗素子２６ｇとが直列接続されて構成されている。また、第３ゲージ抵抗２５ｃは第３ピエゾ抵抗素子２６ｃと第６ピエゾ抵抗素子２６ｆとが直列接続されて構成され、第４ゲージ抵抗２５ｄは第４ピエゾ抵抗素子２６ｄと第５ピエゾ抵抗素子２６ｅとが直列接続されて構成されている。

　すなわち、第１～第４ゲージ抵抗２５ａ～２５ｄは、第１、第２組における１つのピエゾ抵抗素子と、第３、第４組のうち第１、第２組における１つのピエゾ抵抗素子と印加される力に応じた抵抗値の増減の符号が同じとなる１つのピエゾ抵抗素子と、が直列接続された合成抵抗にて構成されている。

　そして、本実施形態では、第２、第３ゲージ抵抗２５ｂ、２５ｃの共通接続点から定電流が供給され、第１、第３ゲージ抵抗２５ａ、２５ｃの共通接続点および第２、第４ゲージ抵抗２５ｂ、２５ｄの共通接続点の電位差から圧力の検出が行われるようになっている。

　なお、第１～第８ピエゾ抵抗素子２６ａ～２６ｈは、それぞれシリコン基板２０に形成された拡散配線やシリコン基板２０上に形成された金属配線等の図示しない配線を介して電気的に接続される。この場合、配線はダイヤフラム２４の内部に形成されていてもよいし、ダイヤフラム２４の外部に形成されていてもよい。

　また、図３中では、第１、第２ゲージ抵抗２５ａ、２５ｂと重ねて記載した紙面上側に向かう矢印は、ダイヤフラム２４に力が印加されたときに抵抗値が増加することを示しており、第３、第４ゲージ抵抗２５ｃ、２５ｄと重ねて記載した紙面下側に向かう矢印は、ダイヤフラム２４に力が印加されたときに抵抗値が減少することを示している。

　そして、図２に示されるように、このようなシリコン基板２０の裏面には、ガラス基板やシリコン基板等で構成される直方体形状の台座３０が接合されており、台座３０のうち凹部２３の底面と対向する領域には凹部３１が形成されている。そして、この凹部３１とシリコン基板２０により圧力基準室２７が形成されている。本実施形態では、この圧力基準室２７が真空圧とされているが、例えば、大気圧とされていてもよい。

　以上が本実施形態における圧力センサの構成である。次に、上記センサ部１０に熱応力が印加されたときのセンサ信号について、従来の圧力センサと比較しつつ説明する。

　まず、従来の圧力センサについて説明する。従来の圧力センサでは、図６および図７に示されるように、ダイヤフラムＪ２４は、本実施形態のダイヤフラム２４と同じ形状とされ、第１～第４ゲージ抵抗Ｊ２５ａ～Ｊ２５ｄはブリッジ回路を構成するように第１～第４辺Ｊ２４ａ～Ｊ２４ｄの中央部に隣接して形成されている。

　そして、ダイヤフラムＪ２４に熱応力が生じた場合、図８に示されるように、熱応力は第１辺Ｊ２４ａ側（固定端２１側）が最も大きくなり、第３辺Ｊ２４ｃ側（自由端２２側）に向かって次第に小さくなる。このため、第１～第４ゲージ抵抗Ｊ２５ａ～Ｊ２５ｄの抵抗値変化は、図９に示されるように、第１ゲージ抵抗Ｊ２５ａの抵抗値の変化の大きさ（ΔＲａ）が第２、第４ゲージ抵抗Ｊ２５ｂ、Ｊ２５ｄの抵抗値の変化の大きさ（ΔＲｂ）より大きくなり、第２、第４ゲージ抵抗Ｊ２５ｂ、Ｊ２５ｄの抵抗値の変化の大きさ（ΔＲｂ）が第３ゲージ抵抗Ｊ２５ｃの抵抗値の変化の大きさ（ΔＲｃ）より大きくなる。そして、第１ゲージ抵抗Ｊ２５ａの抵抗値Ｒａは次式で示される。

　（数１）Ｒａ＝Ｒ－ΔＲａ
　なお、Ｒは基準抵抗値であり、抵抗値変化の大きさとは絶対値のことである。また、第２、第４ゲージ抵抗Ｊ２５ｂ、Ｊ２５ｄの抵抗値Ｒｂ、Ｒｄは次式で示される。

　（数２）Ｒｂ＝Ｒｄ＝Ｒ＋ΔＲｂ
　そして、第３ゲージ抵抗Ｊ２５ｃの抵抗値Ｒｃは次式で示される。

　（数３）Ｒｃ＝Ｒ－ΔＲｃ
　このため、従来の圧力センサから出力されるセンサ信号は次式となる。

　（数４）
 

 
 
 
　したがって、従来の圧力センサでは、センサ信号が図１０に示されるように温度に対して非線形となる。

　これに対し、本実施形態では、第１組の第１、第５ピエゾ抵抗素子２６ａ、２６ｅを第２辺２４ｂの中央部に隣接して形成し、第２組の第２、第６ピエゾ抵抗素子２６ｂ、２６ｆを第４辺２４ｄの中央部に隣接して形成しているため、第１、第２組の第１、第５、第２、第６ピエゾ抵抗素子２６ａ、２６ｅ、２６ｂ、２６ｆに印加される熱応力がほぼ同じになる。また、第３、第４組の第３、第７、第４、第８ピエゾ抵抗素子２６ｃ、２６ｇ、２６ｄ、２６ｆを第３辺２４ｃの中央部に隣接して形成しているため、第３、第７、第４、第８ピエゾ抵抗素子２６ｃ、ｇ２６、２６ｄ、２６ｆに印加される熱応力がほぼ同じとなる。

　そして、第１～第４ゲージ抵抗２５ａ～２５ｄは、上記のように、第１～第８ピエゾ抵抗素子２６ａ～２６ｈが適宜直列接続された合成抵抗にて構成されている。つまり、第１～第４ゲージ抵抗２５ａ～２５ｄは、抵抗値変化の大きさが大きい第１、第２、第５、第６ピエゾ抵抗素子２６ａ、２６ｂ、２６ｅ、２６ｆと、抵抗値変化の大きさが小さい第３、第４、第７、第８ピエゾ抵抗素子２６ｃ、２６ｄ、２６ｇ、２６ｈとが直列接続されて構成されている。このため、ダイヤフラム２４に熱応力が生じると、第１～第４ゲージ抵抗２５ａ～２５ｂは、図１１に示されるように、抵抗値変化の大きさがほぼ同じΔＲとなる。したがって、センサ信号は次式となる。

　（数５）ΔＶ＝ΔＲ・Ｉ
　このため、本実施形態の圧力センサでは、センサ信号が図１２に示されるように温度に対して非線形となることを抑制することできる。なお、ここでは、ブリッジ回路に定電流を供給するものを例に挙げて説明したが、ブリッジ回路に定電圧を供給するものも同様の結果となる。

　以上説明したように、本実施形態の圧力センサでは、第１～第４ゲージ抵抗２５ａ～２５ｄは、第１～第８ピエゾ抵抗素子２６ａ～２６ｈを適宜直列に接続した合成抵抗にて構成されている。このため、ダイヤフラム２４に熱応力が生じた場合、第１～第４ゲージ抵抗２５ａ～２５ｄに印加される熱応力の大きさの差を低減することができる。したがって、第１～第４ゲージ抵抗２５ａ～２５ｄの熱応力に起因する抵抗値変化の差を低減することができ、センサ信号が非線形となることを抑制することができる。また、センサ信号が非線形となることを抑制することができるため、外部回路にて温特補正を行う際に、温度補償抵抗等を備えるのみで温特補正を行うことができ、温特補正を行う際の演算が複雑になることを抑制することができる。

　さらに、ダイヤフラム２４は、シリコン基板２０の中心を通る［１１０］軸を基準として対称形状とされている。このため、ダイヤフラム２４に熱応力が生じた場合、第１、第５ピエゾ抵抗素子２６ａ、２６ｅに印加される熱応力と、第２、第６ピエゾ抵抗素子２６ｂ、２６ｆに印加される熱応力との差を小さくすることができる。

　また、本実施形態では、第１～第８ピエゾ抵抗素子２６ａ～２６ｈは、ダイヤフラム２４のうち第１辺２４ａの中点周りの領域外に形成されている。このため、センサ信号が非線形となることをさらに抑制することができる。

　すなわち、上記のように第１～第４ゲージ抵抗２５ａ～２５ｄを構成することによってセンサ信号が非線形となることを抑制することができるが、例えば、第１、第５ピエゾ抵抗素子２６ａ、２６ｅが[１１０]方向に並んで配置されているため、第１ピエゾ抵抗素子２６ａと第５ピエゾ抵抗素子２６ｅとに印加される熱応力が僅かに異なる。このため、第１～第８ピエゾ抵抗素子２６ａ～２６ｈをダイヤフラム２４に最も熱応力が印加される第１辺２４ａの中点周りの領域外に形成することにより、第１～第８ピエゾ抵抗素子２６ａ～２６ｈに印加される熱応力の大きさ自体を小さくすることができる。つまり、第１～第８ピエゾ抵抗素子２６ａ～２６ｈに印加される熱応力の大きさの差を小さくすることができ、第１～第４ゲージ抵抗２５ａ～２５ｄに印加される熱応力の大きさの差を小さくすることができる。このため、さらにセンサ信号が非線形となることを抑制することができる。

　さらに、本実施形態では、ダイヤフラム２４は、シリコン基板２０のうち自由端２２側に形成されている。このため、シリコン基板２０のうちダイヤフラム２４と支持部材４０との間で支持部材４０から印加される熱応力を緩和することができ、ダイヤフラム２４に生じる熱応力自体を小さくすることができる。

　（第２実施形態）
　本開示の第２実施形態について説明する。本実施形態の圧力センサは、第１実施形態に対してダイヤフラム２４の形状を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。

　図１３（a）から図１３（c）に示されるように、ダイヤフラム２４は、（[－１１０]方向の長さ）／（[１１０]方向の長さ）の比をアスペクト比とすると、アスペクト比が１より大きくなる矩形状とされている。このような圧力センサでは、外部温度が変化したとき、ダイヤフラム２４に生じる熱応力そのものを小さくすることができる。つまり、第１～第４ゲージ抵抗２５ａ～２５ｄに印加される熱応力自体を小さくすることができる。

　すなわち、図１４（a）から図１４（c）に示されるように、アスペクト比が１であるダイヤフラム２４を基準とすると、図１３（a）から図１３（c）に示されるように、アスペクト比が１より大きいダイヤフラム２４では、ピエゾ抵抗効果に寄与する熱応力が減少しているが、図１５（a）から図１５（c）に示されるように、アスペクト比が１より小さいダイヤフラム２４ではピエゾ抵抗効果に寄与する熱応力が増加している。

　なお、図１３（ｂ）、（ｃ）～図１５（ｂ）、（ｃ）では、丸が[１１０]方向の熱応力、四角が[－１１０]方向の熱応力、三角がピエゾ抵抗効果に寄与する熱応力（図中では単に寄与応力と示す）を示している。また、図１３（ｂ）、（ｃ）～図１５（ｂ）、（ｃ）は、外部温度が１５０℃であるときのシミュレーション結果である。

　これは、以下の理由であると考えられる。すなわち、センサ部１０は、[１１０]方向を長手方向とする直方体形状とされており、固定端２１が支持部材４０に固定されているため、外部温度が変化したときに、[－１１０]方向を軸として湾曲しやすくなる。すなわち、自由端２２が鉛直方向に変位しやすくなる。また、ダイヤフラム２４はアスペクト比に応じて湾曲しやすくなる方向が変わり、アスペクト比が１より大きい場合には[１１０]方向を軸として湾曲しやすくなり、アスペクト比が１より小さい場合には[－１１０]方向を軸として湾曲しやすくなる。

　つまり、アスペクト比が１以下とされているダイヤフラム２４では、外部温度が変化したとき、センサ部１０が湾曲しやすい方向とダイヤフラム２４の湾曲しやすい方向とが同じ方向になり、ダイヤフラム２４に生じる熱応力が大きくなる。これに対しアスペクト比が１より大きくされているダイヤフラム２４では、センサ部１０の湾曲しやすい方向とダイヤフラム２４の湾曲しやすい方向とが交差するため、アスペクト比が１以下とされている圧力センサと比較して、ダイヤフラム２４に生じる熱応力そのものが小さくなる。

　したがって、本実施形態では、ダイヤフラム２４に生じる熱応力そのものを小さくすることができ、さらにセンサ信号が非線形となることを抑制することができる。

　（第３実施形態）
　本開示の第３実施形態について説明する。本実施形態の圧力センサは、第１実施形態に対してシリコン基板２０の主表面の面方位を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。

　図１６に示されるように、本実施形態のシリコン基板２０は、主表面が（０１１）面とされており、主表面には[０１－１]軸および[１００]軸が直交した状態で存在している。このように、主表面が（０１１）面であるシリコン基板２０を用いた場合には、ダイヤフラム２４に測定媒体から圧力が印加されたとき、中心から[０１－１]軸方向に沿って中央領域と周辺領域とで大きな差がでることになる。

　したがって、本実施形態では、ダイヤフラム２４のうち中央部に第１組の第１、第５ピエゾ抵抗素子２６ａ、２６ｅおよび第２組の第２、第６ピエゾ抵抗素子２６ｂ、２６ｆが形成されている。

　このように、シリコン基板２０として主表面が（０１１）面である基板を用いても、上記第１実施形態と同様に、第１～第４ゲージ抵抗２５ａ～２５ｄが第１～第８ピエゾ抵抗素子２６ａ～２６ｈを適宜直列に接続した合成抵抗にて構成されていれば同様の効果を得ることができる。

　（他の実施形態）
　上記各実施形態では、センサ部１０の固定端２１を支持部材４０に接合部材５０を介して固定する例について説明したが、例えば、センサ部１０の固定端２１を樹脂封止して支持部材４０に固定してもよい。

　また、上記各実施形態において、第１、第２組の第１、第２、第５、第６ピエゾ抵抗素子２６ａ、２６ｂ、２６ｅ、２６ｆをダイヤフラム２４のうち第１辺２４ａの中央部に隣接して形成し、第３、第４組の第３、第４、第７、第８ピエゾ抵抗素子２６ｃ、２６ｄ、２６ｇ、２６ｈをダイヤフラム２４のうち第３辺２４ｃの中央部に隣接して形成してもよい。同様に、第１組の第１、第５ピエゾ抵抗素子２６ａ、２６ｅをダイヤフラム２４のうち第２辺２４ｂの中央部に隣接して形成すると共に第２組の第２、第６ピエゾ抵抗素子２６ｂ、２６ｆをダイヤフラム２４のうち第４辺２４ｄの中央部に隣接して形成し、第３、第４組の第３、第４、第７、第８ピエゾ抵抗素子２６ｃ、２６ｄ、２６ｇ、２６ｈをダイヤフラム２４のうち第１辺２４ａの中央部に隣接して形成してもよい。

　さらに、上記各実施形態では、センサ部１０は、表面に凹部２３が形成されたシリコン基板２０と、当該シリコン基板２０の裏面に接合される台座３０とを有するものを例に挙げて説明したが、例えば、センサ部１０は次のような構成とされていてもよい。

　図１７（ａ）に示されるように、シリコン基板２０の裏面から断面が台形となる凹部２３を形成してダイヤフラム２４を構成してもよい。また、図１７（ｂ）に示されるように、図１７（ａ）の変形例として、凹部２３は断面が矩形であってもよい。そして、図１７（ｃ）に示されるように、シリコン基板２０を薄膜化すると共に台座３０に凹部３１を形成し、シリコン基板２０のうち凹部３１と対向する領域にダイヤフラム２４を構成してもよい。さらに、図１７（ｄ）に示されるように、第１実施形態の変形例としてシリコン基板２０の表面から形成した凹部２３の断面が矩形状となるようにしてもよい。また、図１７（ｅ）に示されるように、センサ部１０をシリコン基板２０のみで構成し、シリコン基板２０の内部に圧力基準室２７を構成する空洞部２８を形成するようにしてもよい。このシリコン基板２０は、例えば、シリコンで構成された基板の表面に凹部を形成した後、ＬＰＣＶＤ法等により凹部を閉塞するように基板上にエピタキシャル層を形成することにより、凹部により空洞部２８が構成されて製造される。

　さらに、上記第１、第３実施形態では、ダイヤフラム２４として正方形状のものを例に挙げて説明したが、ダイヤフラム２４の形状はこれに限定されるものではない。

　例えば、図１８（ａ）に示されるように、ダイヤフラム２４は、第１～第４辺２４ａ～２４ｄを有し、さらに、第１辺２４ａと第２辺２４ｂとを結ぶ第５辺２４ｅ、第２辺２４ｂと第３辺２４ｃとを結ぶ第６辺２４ｆ、第３辺２４ｃと第４辺２４ｄとを結ぶ第７辺２４ｇ、第４辺２４ｄと第１辺２４ａとを結ぶ第８辺２４ｈを有する八角形状とされていてもよい。また、図１８（ｂ）に示されるように、ダイヤフラム２４は、第１～第４辺２４ａ～２４ｄを有し、第１辺２４ａが第３辺２４ｃより短くされた台形形状とされていてもよい。なお、特に図示しないが、第３辺２４ｃが第１辺２４ａより短くされた台形形状とされていてもよい。

　そして、図１８（ｃ）に示されるように、ダイヤフラム２４は円形状とされていてもよい。この場合、 [１１０]方向と平行であってダイヤフラム２４の中心を通る直線がダイ
ヤフラム２４の外形を構成する外形輪郭線と交差する交点のうち、固定端２１側に位置する交点周りの領域外に第１～第８ピエゾ抵抗素子２６ａ～２６ｈを形成することができる。すなわち、外部温度が変化したときには、ダイヤフラム２４のうち最も固定端２１に近い部分に最も大きな熱応力が生じるため、この部分を除く領域に第１～第８ピエゾ抵抗素子２６ａ～２６ｈを形成することができる。

　さらに、図１８（ｄ）に示されるように、ダイヤフラム２４は、第１～第３辺２４ａ～２４ｃを有すると共に固定端２１側に頂角２４ｉを有し、第２辺２４ｂが[－１１０]方向と平行となる三角形状とされていてもよい。この場合、ダイヤフラム２４のうち頂角２４ｉ周りの領域に最も大きな熱応力が生じるため、この部分を除く領域に第１～第８ピエゾ抵抗素子２６ａ～２６ｈを形成することができる。

　また、上記第２実施形態では、ダイヤフラム２４としてアスペクト比が１より大きい矩形状のものを例に挙げて説明したが、ダイヤフラム２４の形状はこれに限定されるものではない。

　図１９（ａ）に示されるように、図１８（ａ）に示した八角形状のダイヤフラム２４において、アスペクト比が１以上となるようにすることができる。また、図１９（ｂ）に示されるように、図１８（ａ）に示したダイヤフラム２４において、第１～第４辺２４ａ～２４ｄを繋ぐ各角部に丸みを持たせた略矩形状とすることもできる。さらに、図１９（ｃ）に示されるように、図１８（ｃ）に示したダイヤフラム２４において、アスペクト比が１以上となる楕円形状とすることができる。

　これら図１８（a）から図１８（ｄ）および図１９（a）から図１９（ｃ）に示されるようなダイヤフラム２４としても、上記のように、第１～第４ゲージ抵抗２５ａ～２５ｄを第１～第８ピエゾ抵抗素子２６ａ～２６ｈを適宜直列に接続した合成抵抗にて構成し、第１～第４ゲージ抵抗２５ａ～２５ｄに印加される熱応力の大きさの差を小さくすることにより、上記各実施形態と同様の効果を得ることができる。

　なお、図１８（a）から図１８（ｄ）および図１９（a）から図１９（ｃ）では、シリコン基板２０の主表面が（００１）面である場合について説明したが、図１８（a）から図１８（ｄ）および図１９（a）から図１９（ｃ）に示したダイヤフラム２４の形状は主表面が（０１１）面であるシリコン基板２０についても適用可能である。この場合は、例えば、上記第３実施形態と同様に、ダイヤフラム２４のうち中央部に第１組の第１、第５ピエゾ抵抗素子２６ａ、２６ｅおよび第２組の第２、第６ピエゾ抵抗素子２６ｂ、２６ｆを形成すればよい。
（第４実施形態）
　本開示の第４実施形態について説明する。図２０（ａ）は本実施形態の圧力センサの平面図、図２０（ｂ）は図２０（ａ）中のＸＸＢ-ＸＸＢ断面図である。

　図２０に示されるように、圧力センサは、センサ部１１０と、樹脂材料等を用いて構成され、センサ部１１０を片持ち支持する支持部材１４０とを有する構成とされている。

　センサ部１１０は、シリコン基板１２０とガラス基板等の台座１３０とを有して構成され、一方向を長手方向とする直方体形状とされており、長手方向の一端が固定端１２１とされていると共に当該一端と反対側の他端が自由端１２２とされている。そして、固定端1２１が接着剤等の接合部材1５０を介して支持部材１４０に接合されている。すなわち、センサ部１１０は支持部材１４０に片持ち支持されている。なお、本実施形態における長手方向とは、[１１０]方向である。

　シリコン基板１２０は、直方体形状とされており、本実施形態では主表面が（００１）面とされ、主表面では[１１０]軸および[－１１０]軸が直交した状態で存在している。そして、このシリコン基板１２０には、固定端１２１側より自由端１２２側に表面から異方性エッチング等されることにより構成された断面が台形形状の凹部１２３が形成されており、この凹部１２３に伴って薄肉部となった部分によりダイヤフラム１２４が構成されている。ダイヤフラム１２４を自由端１２２側に形成するのは、ダイヤフラム１２４を固定端１２１側に形成した場合と比較して、外部温度が変化したときにダイヤフラム１２４に生じる熱応力が小さくなるためである。

　また、シリコン基板１２０の裏面には、ガラス基板やシリコン基板等で構成される直方体形状の台座１３０が接合されており、台座１３０のうち凹部１２３の底面と対向する領域には凹部１３１が形成されている。そして、この凹部１３１とシリコン基板１２０により圧力基準室１２６が形成されている。本実施形態では、この圧力基準室１２６が真空圧とされているが、例えば、大気圧とされていてもよい。

　ダイヤフラム１２４は、本実施形態では、外形輪郭線（図２０（ａ）中の破線で示した線）が〈１１０〉方向と平行となる第１～第４辺１２４ａ～１２４ｂを有して構成され、平面形状が正方形状とされている。具体的には、第１～第４辺１２４ａ～１２４ｄのうち相対する第１辺１２４ａと第３辺１２４ｃとが[－１１０]方向と平行とされており、相対する第２辺１２４ｂと第４辺１２４ｄとが[１１０]方向と平行とされている。そして、ダイヤフラム１２４は、第１辺１２４ａが固定端１２１側に位置するように形成されている。なお、本実施形態では、[１１０]方向が本開示の第１方向に相当し、[－１１０]方向が本開示の第２方向に相当している。

　また、ダイヤフラム１２４上には、応力によって抵抗値が変動する第１～第４ピエゾ抵抗素子１２５ａ～１２５ｄがホイートストンブリッジ（フルブリッジ）回路を構成するように形成されている。具体的には、第１～第４ピエゾ抵抗素子１２５ａ～１２５ｄは、ダイヤフラム１２４のうち第１辺１２４ａの中点周りの領域外に形成されている。つまり、第１～第４ピエゾ抵抗素子１２５ａ～１２５ｄは、第１辺１２４ａの中点近傍を除く領域に形成されており、第１辺１２４ａの中点に接しないように形成されている。言い換えると、第１～第４ピエゾ抵抗素子１２５ａ～１２５ｄは、外部温度が変化したとき、ダイヤフラム１２４に最も大きい熱応力が生じる部分を除く領域に形成されている。

　本実施形態では、第１、第３ピエゾ抵抗素子１２５ａ、１２５ｃが第３辺１２４ｃの中央部に隣接して形成され、第２ピエゾ抵抗素子１２５ｂが第２辺１２４ｂの中央部に隣接して形成され、第４ピエゾ抵抗素子１２５ｄが第４辺１２４ｄの中央部に隣接して形成されている。すなわち、第１～第４ピエゾ抵抗素子１２５ａ～１２５ｄは、全体としてダイヤフラム１２４のうち自由端１２２側に形成されている。第１～第４ピエゾ抵抗素子１２５ａ～１２５ｄを第２～第４辺１２４ｂ～１２４ｄの中央部に隣接して形成するのは、上記のように、シリコン基板１２０の主表面を（００１）面とした場合には、ダイヤフラム１２４に圧力が印加されたときに第２～第４辺１２４ｂ～１２４ｄの中央部が歪みやすいためである。

　図２１は、ブリッジ回路の回路図である。図２１に示されるように、本実施形態では、第１～第４ピエゾ抵抗素子１２５ａ～１２５ｄは、第１ピエゾ抵抗素子１２５ａが第２、第４ピエゾ抵抗素子１２５ｂ、１２５ｄと直列接続されており、第３ピエゾ抵抗素子１２５ｃが第２、第４ピエゾ抵抗素子１２５ｂ、１２５ｄと直列されて４辺形の閉回路を形成している。なお、図２１中では、第１、第３ピエゾ抵抗素子１２５ａ、１２５ｃと重ねて記載した紙面下側に向かう矢印は、ダイヤフラム１２４に圧力が印加されたときに抵抗値が減少することを示しており、第２、第４ピエゾ抵抗素子１２５ｂ、１２５ｄと重ねて記載した紙面上側に向かう矢印は、ダイヤフラム１２４に圧力が印加されたときに抵抗値が増加することを示している。

　なお、第１～第４ピエゾ抵抗素子１２５ａ～１２５ｄは、例えば、拡散等により形成された抵抗とされ、直線が繰り返し折り返された折れ線形状とされている。そして、第１～第４ピエゾ抵抗素子１２５ａ～１２５ｄは、本実施形態では、ダイヤフラム１２４に応力が印加されたときに抵抗値が変化する方向を長手方向とした折れ線形状とされており、当該長手方向は[１１０]方向とされている。すなわち、本実施形態では、長手方向に延設された部分が抵抗値が変化する部分となる。

　次に、外部温度が変化したときにダイヤフラム１２４に生じる熱応力について説明する。図２２（ａ）から図２２（ｃ）は、外部温度が１５０℃であるときにダイヤフラム１２４に生じる熱応力を示すシミュレーション結果であり、図２２（ａ）は従来の圧力センサにおけるダイヤフラムＪ２４の応力分布図、図２２（ｂ）は本実施形態の圧力センサにおけるダイヤフラム１２４の応力分布図、図２２（ｃ）はダイヤフラム１２４のうち第１～第４ピエゾ抵抗素子１２５ａ～１２５ｄの形成領域に生じる応力の平均値を示す図である。また、図２３（ａ）から図２３（ｃ）は、外部温度が－４０℃であるときにダイヤフラム１２４に生じる熱応力を示すシミュレーション結果であり、図２３（ａ）は従来の圧力センサにおけるダイヤフラムＪ２４の応力分布図、図２３（ｂ）は本実施形態の圧力センサにおけるダイヤフラム１２４の応力分布図、図２３（ｃ）はダイヤフラム１２４のうち第１～第４ピエゾ抵抗素子１２５ａ～１２５ｄの形成領域に生じる熱応力の平均値を示す図である。なお、従来の圧力センサとは、上記図６で示されるように、第１～第４辺Ｊ２４ａ～Ｊ２４ｄの中央部に隣接して第１～第４ピエゾ抵抗素子Ｊ２５ａ～Ｊ２５ｄがそれぞれ形成された圧力センサのことである。

　また、図２２（ａ）、図２２（ｂ）および図２３（ａ）、図２３（ｂ）では、濃淡によってダイヤフラム１２４に生じる熱応力を示しており、濃度が薄くなるほどピエゾ抵抗効果に寄与する部分の引張応力が大きいことを示し、濃度が濃くなるほどピエゾ抵抗効果に寄与する成分の圧縮応力が大きいことを示している。そして、図２２（ｃ）および図２３（ｃ）では、実線棒グラフが従来の圧力センサにおける第１～第４ピエゾ抵抗素子１２５ａ～１２５ｄの形成領域に生じる熱応力を示し、破線棒グラフが本実施形態の圧力センサにおける第１～第４ピエゾ抵抗素子１２５ａ～１２５ｄの形成領域に生じる熱応力を示している。棒グラフは、左から順に８つ並んでいるが、左端に位置する２つの棒グラフが第１ピエゾ抵抗素子１２５ａの形成領域に生じる平均応力を示し、左から２番目に位置する２つの棒グラフが第２ピエゾ抵抗素子１２５ｂの形成領域に生じる平均応力を示し、左から３番目に位置する２つの棒グラフが第３ピエゾ抵抗素子１２５ｃの形成領域に生じる平均応力を示し、右端に位置する２つの棒グラフが第４ピエゾ抵抗素子１２５ｄの形成領域に生じる平均応力を示している。

　図２２（ａ）から図２３（ｃ）に示されるように、外部温度が１５０℃または－４０℃の場合には、センサ部１１０が湾曲等するためダイヤフラム１２４に熱応力が生じる。このとき、ダイヤフラム１２４のうち固定端１２１に最も近い第１辺１２４ａの中点周りの領域、つまり中央部に生じる熱応力が最も大きくなり、熱応力はその部分から放射状に広がって小さくなっていく。

　そして、従来の圧力センサでは、第１～第４辺Ｊ２４ａ～Ｊ２４ｄのそれぞれの中央部に隣接して第１～第４ピエゾ抵抗素子Ｊ２５ａ～Ｊ２５ｄが形成されているため、外部温度が変化したとき、第１辺Ｊ２４ａの中央部に隣接して形成された第１ピエゾ抵抗素子Ｊ２５ａには第２～第４ピエゾ抵抗素子Ｊ２５ｂ～Ｊ２５ｄと比較して、大きな熱応力が印加される。言い換えると、第１ピエゾ抵抗素子Ｊ２５ａは、ダイヤフラムＪ２４のうち最も大きな熱応力が生じる部分に形成されている。

　これに対し、本実施形態では、第１ピエゾ抵抗素子１２５ａを、第３ピエゾ抵抗素子１２５ｃと共に第３辺１２４ｃの中央部に隣接して形成しているため、第１ピエゾ抵抗素子１２５ａに印加される熱応力を第３ピエゾ抵抗素子１２５ｃに印加される熱応力とほぼ同じにすることができる。すなわち、本実施形態の圧力センサでは、外部温度が１５０℃または－４０℃に変化したとき、従来の圧力センサと比較して、第１～第４ピエゾ抵抗素子１２５ａ～１２５ｄに印加される熱応力の差を低減することができる。このため、圧力検出精度が低下することを抑制することができる。

　また、上記構成の圧力センサは、ブリッジ回路から出力された検出信号を増幅回路で所定倍に増幅し、増幅した増幅信号に基づいて圧力が測定される。このため、第１～第４ピエゾ抵抗素子１２５ａ～１２５ｄに印加される熱応力の最大値が大きい程増幅信号の誤差が大きくなる。しかしながら、本実施形態では、第１～第４ピエゾ抵抗素子１２５ａ～１２５ｄを第１辺１２４ａの中点周りの領域外に形成しているため、外部温度が変化したときに第１～第４ピエゾ抵抗素子１２５ａ～１２５ｄに印加される熱応力の最大値の絶対値も小さくすることができる。すなわち、例えば、外部温度が１５０℃であるときには、従来の圧力センサでは、第１ピエゾ抵抗素子１２５ａに印加される３ＭＰａが応力の最大値となるが、本実施形態の圧力センサでは、第２、第４ピエゾ抵抗素子１２５ｂ、１２５ｄに印加される１．８ＭＰａが応力の最大値となる。したがって、増幅した増幅信号の誤差を低減することができ、圧力検出精度が低下することをさらに抑制することができる。

　以上説明したように、本実施形態の圧力センサでは、第１、第３ピエゾ抵抗素子１２５ａ、１２５ｃを第３辺１２４ｃの中央部に隣接して形成し、第２ピエゾ抵抗素子１２５ｂを第２辺１２４ｂの中央部に隣接して形成し、第４ピエゾ抵抗素子１２５ｄを第４辺１２４ｄの中央部に隣接して形成している。このため、外部温度の変化によってダイヤフラム１２４に熱応力が生じたとき、ダイヤフラム１２４における最も大きな熱応力が生じる部分に第１～第４ピエゾ抵抗素子１２５ａ～１２５ｄを形成していないため、第１～第４ピエゾ抵抗素子１２５ａ～１２５ｄに印加される熱応力の差を低減することができ、圧力検出精度が低下することを抑制することができる。

　さらに、ダイヤフラム１２４における最も大きな熱応力が生じる部分に第１～第４ピエゾ抵抗素子１２５ａ～１２５ｄを形成していないため、第１～第４ピエゾ抵抗素子１２５ａ～１２５ｄに印加される熱応力の絶対値の最大値を低減することができる。したがって、増幅した増幅信号の誤差を低減することができ、圧力検出精度が低下することをさらに抑制することができる。

　すなわち、例えば、第１～第４ピエゾ抵抗素子１２５ａ～１２５ｄを第１辺１２４ａの中央部に隣接して形成することにより、外部温度が変化したときに各ピエゾ抵抗素子１２５ａ～１２５ｄに印加される熱応力の差を低減することも考えられるが、この圧力センサでは、印加される熱応力が大きくなって増幅信号の誤差が大きくなる。これに対し、本実施形態では、増幅信号の誤差を抑制しつつ、圧力検出精度が低下することを抑制することができる。

　（第５実施形態）
　本開示の第５実施形態について説明する。本実施形態の圧力センサは、第４実施形態に対して第２、第４ピエゾ抵抗素子１２５ｂ、１２５ｄを形成する場所を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。図２４は、本実施形態におけるダイヤフラム１２４の平面図である。

　図２４に示されるように、第１～第４ピエゾ抵抗素子１２５ａ～１２５ｄは、それぞれ互いに隣接して形成されていると共に第３辺１２４ｃに隣接して形成されている。そして、第２ピエゾ抵抗素子１２５ｂは第１ピエゾ抵抗素子１２５ａを挟んで第３ピエゾ抵抗素子１２５ｃと反対側に形成されており、第４ピエゾ抵抗素子１２５ｄは第３ピエゾ抵抗素子１２５ｃを挟んで第１ピエゾ抵抗素子１２５ａと反対側に形成されている。

　この場合は、ダイヤフラム１２４に測定媒体から圧力が印加されたとき、第１～第４ピエゾ抵抗素子１２５ａ～１２５ｄが全て第３辺１２４ｃに隣接して形成されているため、第１～第４ピエゾ抵抗素子１２５ａ～１２５ｄには同符号の応力が印加されることになる。すなわち、第１～第４ピエゾ抵抗素子１２５ａ～１２５ｄには、引っ張り応力または圧縮応力のうち同じ応力が印加されることになる。このため、図２１に示すブリッジ回路から出力を発現させるために、本実施形態では、第１、第３ピエゾ抵抗素子１２５ａ、１２５ｃの長手方向を[１１０]方向とし、第２、第４ピエゾ抵抗素子１２５ｂ、１２５ｄの長手方向を[－１１０]方向としている。すなわち、第１、第３ピエゾ抵抗素子１２５ａ、１２５ｃの長手方向と、第２、第４ピエゾ抵抗素子１２５ｂ、１２５ｄの長手方向とが直交するようにしている。なお、図２４中の第１～第４ピエゾ抵抗素子１２５ａ～１２５ｄに示した矢印は、長手方向の向きを示している。

　このような圧力センサでは、第１～第４ピエゾ抵抗素子１２５ａ～１２５ｄがそれぞれ第３辺１２４ｃに隣接して形成されているため、上記第１実施形態と比較して、外部温度が変化したときに第１～第４ピエゾ抵抗素子１２５ａ～１２５ｄに印加される熱応力の差をさらに低減することができる。また、上記第１実施形態と比較して、第２、第４ピエゾ抵抗素子１２５ｂ、１２５ｄが固定端１２１からさらに離れた位置に形成されているため、外部温度が変化したときに第１～第４ピエゾ抵抗素子１２５ａ～１２５ｄに印加される熱応力の最大値の絶対値を低減することができる。したがって、上記第１実施形態と比較して、外部温度が変化したときにさらに圧力検出精度が低下することを抑制することができる。

　（第６実施形態）
　本開示の第６実施形態について説明する。本実施形態の圧力センサは、第５実施形態に対してダイヤフラム１２４の形状を変更したものであり、その他に関しては第５実施形態と同様であるため、説明を省略する。図２５は、本実施形態における圧力センサの平面図である。

　図２５に示されるように、ダイヤフラム１２４は、（[－１１０]方向の長さ）／（[１１０]方向の長さ）の比をアスペクト比とすると、アスペクト比が１より大きくなる矩形状とされている。このような圧力センサでは、外部温度が変化したとき、ダイヤフラム１２４に生じる熱応力そのものを低減することができ、圧力検出精度が低下することを抑制することができる。

　図２６（ａ）はダイヤフラム１２４のアスペクト比が１より小さいセンサ部１１０の平面図、図２７（ａ）はダイヤフラム１２４のアスペクト比が１であるセンサ部の平面図、図２８（ａ）はダイヤフラム１２４のアスペクト比が１より大きいセンサ部の平面図である。図２６（ｂ）、図２６（ｃ）～図２８（ｂ）、図２８（ｃ）は、外部温度が１５０℃であるときのダイヤフラム１２４に生じる熱応力を示すシミュレーション結果であり、図２６（ａ）～図２８（ｃ）において、図２６（ｂ）－図２８（ｂ）は図２６（ａ）から図２８（ａ）中のＸ方向に沿って熱応力をシミュレーションした結果であり、図２６（ｃ）から図２８（ｃ）は図２６（ａ）から図２８（ａ）中のＹ方向に沿って熱応力をシミュレーションした結果である。

　なお、図２６（ｂ）、図２６（ｃ）～図２８（ｂ）、図２８（ｃ）では、丸が[１１０]方向の熱応力、四角が[－１１０]方向の熱応力、三角がピエゾ抵抗効果に寄与する熱応力（図中では単に寄与応力と示す）を示している。また、図２６（ａ）～図２８（ａ）では、第１～第４ピエゾ抵抗素子１２５ａ～１２５ｄは省略して示してある。

　図２７（ａ）から図２７（ｃ）に示されるように、アスペクト比が１であるダイヤフラム１２４を基準とすると、図２８（ａ）から図２８（ｃ）に示されるように、アスペクト比が１より大きいダイヤフラム１２４では、ピエゾ抵抗効果に寄与する熱応力が減少しているが、図２６（ａ）から図２６（ｃ）に示されるように、アスペクト比が１より小さいダイヤフラム１２４ではピエゾ抵抗効果に寄与する熱応力が増加している。

　これは、以下の理由であると考えられる。すなわち、センサ部１１０は、[１１０]方向を長手方向とする直方体形状とされており、固定端１２１が支持部材１４０に固定されているため、外部温度が変化したときに、[－１１０]方向を軸として湾曲しやすくなる。すなわち、自由端１２２が鉛直方向に変位しやすくなる。また、ダイヤフラム１２４はアスペクト比に応じて湾曲しやすくなる方向が変わり、アスペクト比が１より大きい場合には[１１０]方向を軸として湾曲しやすくなり、アスペクト比が１より小さい場合には[－１１０]方向を軸として湾曲しやすくなる。

　つまり、アスペクト比が１以下とされているダイヤフラム１２４では、外部温度が変化したとき、センサ部１１０が湾曲しやすい方向とダイヤフラム１２４の湾曲しやすい方向とが同じ方向になり、ダイヤフラム１２４に生じる熱応力が大きくなる。これに対しアスペクト比が１より大きくされているダイヤフラム１２４では、センサ部１１０の湾曲しやすい方向とダイヤフラム１２４の湾曲しやすい方向とが交差するため、アスペクト比が１以下とされている圧力センサと比較して、ダイヤフラム１２４に生じる熱応力そのものを低減することができる。

　したがって、本実施形態では、ダイヤフラム１２４に生じる熱応力そのものを低減することができ、さらに圧力検出精度が低下することを抑制することができる。なお、本実施形態では、第１～第４ピエゾ抵抗素子１２５ａ～１２５ｄが第３辺１２４ｃに隣接して形成されている例について説明したが、上記第１実施形態のように、第２ピエゾ抵抗素子１２５ｂが第２辺１２４ｂの中央部に隣接して形成されていると共に第４ピエゾ抵抗素子１２５ｄが第４辺１２４ｄの中央部に隣接して形成されていてもよい。

　（第７実施形態）
　本開示の第７実施形態について説明する。本実施形態の圧力センサは、第４実施形態に対してシリコン基板１２０の主表面の面方位を変更したものであり、その他に関しては第４実施形態と同様であるため、説明を省略する。図２９は、本実施形態における圧力センサの平面図である。

　図２９に示されるように、本実施形態のシリコン基板１２０は、主表面が（０１１）面とされており、主表面には[０１－１]軸および[１００]軸が直交した状態で存在している。このように、主表面が（０１１）面であるシリコン基板１２０を用いた場合には、ダイヤフラム１２４に測定媒体から圧力が印加されたとき、中心から[０１－１]軸方向に沿って中央領域と周辺領域とで大きな差がでることになる。したがって、本実施形態では、第１、第３ピエゾ抵抗素子１２５ａ、１２５ｃがダイヤフラム１２４の中央部に配置されており、第２、第４ピエゾ抵抗素子１２５ｂ、１２５ｄが第３辺１２４ｃの中央部に隣接して形成されている。

　このように、シリコン基板１２０として主表面が（０１１）面である基板を用いても、上記第４実施形態と同様に、第１～第４ピエゾ抵抗素子１２５ａ～１２５ｄが第１辺１２４ａの中点周りの領域外に形成されているため、外部温度が変化したときに圧力検出精度が低下することを抑制することができる。

　（他の実施形態）
　上記各実施形態では、センサ部１１０の固定端１２１を支持部材１４０に接合部材１５０を介して固定する例について説明したが、例えば、センサ部１１０の固定端１２１を樹脂封止して支持部材１４０に固定してもよい。

　また、上記各実施形態では、センサ部１１０は、裏面に凹部１２３が形成されたシリコン基板１２０と、当該シリコン基板１２０の裏面に接合される台座１３０とを有するものを例に挙げて説明したが、例えば、センサ部１１０は次のような構成とされていてもよい。図３０（ａ）から図３０（ｅ）は、他の実施形態におけるセンサ部１１０の断面構成を示す図である。

　図３０（ａ）に示されるように、シリコン基板１２０の裏面から断面が台形となる凹部１２３を形成してダイヤフラム１２４を構成してもよい。また、図３０（ｂ）に示されるように、図３０（ａ）の変形例として、凹部１２３は断面が矩形であってもよい。そして、図３０（ｃ）に示されるように、シリコン基板１２０を薄膜化すると共に台座１３０に凹部１３１を形成し、シリコン基板１２０のうち凹部１３１と対向する領域にダイヤフラム１２４を構成してもよい。さらに、図３０（ｄ）に示されるように、図２０（ｂ）の変形例として、シリコン基板１２０の表面から形成した凹部１２３の断面が矩形状となるようにしてもよい。また、図３０（ｅ）に示されるように、センサ部１１０をシリコン基板１２０のみで構成し、シリコン基板１２０の内部に圧力基準室１２６を構成する空洞部１２７を形成するようにしてもよい。このシリコン基板１２０は、例えば、シリコンで構成された基板の表面に凹部を形成した後、ＬＰＣＶＤ法等により凹部を閉塞するように基板上にエピタキシャル層を形成することにより、凹部により空洞部１２７が構成されて製造される。

　さらに、上記第１、第２実施形態では、ダイヤフラム１２４として正方形状のものを例に挙げて説明したが、ダイヤフラム１２４の形状はこれに限定されるものではない。図３１（ａ）から図３１（ｄ）は、他の実施形態におけるダイヤフラム１２４の拡大平面図である。

　図３１（ａ）に示されるように、ダイヤフラム１２４は、第１～第４辺１２４ａ～１２４ｄを有し、さらに、第１辺１２４ａと第２辺１２４ｂとを結ぶ第５辺１２４ｅ、第２辺１２４ｂと第３辺１２４ｃとを結ぶ第６辺１２４ｆ、第３辺１２４ｃと第４辺１２４ｄとを結ぶ第７辺１２４ｇ、第４辺１２４ｄと第１辺１２４ａとを結ぶ第８辺１２４ｈを有する八角形状とされていてもよい。この場合、例えば、上記第４実施形態と同様に、第１、第３ピエゾ抵抗素子１２５ａ、１２５ｃを第３辺１２４ｃに隣接して形成し、第２ピエゾ抵抗素子１２５ｂを第２辺１２４ｂの中央部に隣接して形成し、第４ピエゾ抵抗素子１２５ｄを第４辺１２４ｄの中央部に隣接して形成することができる。

　さらに、図３１（ｂ）に示されるように、ダイヤフラム１２４は、第１～第４辺１２４ａ～１２４ｄを有し、第１辺１２４ａが第３辺１２４ｃより短くされた台形形状とされていてもよい。また、特に図示しないが、第３辺１２４ｃが第１辺１２４ａより短くされた台形形状とされていてもよい。この場合、例えば、上記第５実施形態と同様に、第１～第４ピエゾ抵抗素子１２５ａ～１２５ｄを第３辺１２４ｃと隣接して形成することができる。なお、上記第１実施形態と同様に、第２辺１２４ｂの中央部と隣接する位置に第２ピエゾ抵抗素子１２５ｂを形成すると共に第４辺１２４ｄの中央部と隣接する位置に第４ピエゾ抵抗素子１２５ｄを形成してもよい。

　また、図３１（ｃ）に示されるように、ダイヤフラム１２４は円形状とされていてもよい。この場合、 [１１０]方向と平行であってダイヤフラム１２４の中心を通る直線がダイヤフラム１２４の外形を構成する外形輪郭線と交差する交点のうち、固定端１２１側に位置する交点周りの領域外に第１～第４ピエゾ抵抗素子１２５ａ～１２５ｄを形成することができる。すなわち、外部温度が変化したときには、ダイヤフラム１２４のうち最も固定端１２１に近い部分に最も大きな熱応力が生じるため、この部分を除く領域に第１～第４ピエゾ抵抗素子１２５ａ～１２５ｄを形成することができる。

　具体的には、図３１（ｃ）では、ダイヤフラム１２４の中心より自由端１２２側に第１、第３ピエゾ抵抗素子１２５ａ、１２５ｃを形成し、中心を通る[－１１０]軸上であって、中心より[－１１０]方向側に第２ピエゾ抵抗素子１２５ｂを形成し、中心より[１－１０]方向側に第４ピエゾ抵抗素子１２５ｄを形成している。

　さらに、図３１（ｄ）に示されるように、ダイヤフラム１２４は、第１～第３辺１２４ａ～１２４ｃを有すると共に固定端１２１側に頂角１２６を有し、第２辺１２４ｂが[－１１０]方向と平行となる三角形状とされていてもよい。図３２（ａ）から図３２（ｂ）は、他の実施形態におけるダイヤフラムに生じる熱応力を示すシミュレーション結果であり、図３２（ａ）は外部温度が１５０℃であるときのシミュレーション結果、図３２（ｂ）は外部温度が－４０℃であるときのシミュレーション結果である。図３２（ａ）から図３２（ｂ）に示されるように、外部温度が１５０℃または－４０℃の場合には、ダイヤフラム１２４のうち頂角１２６周りの領域に最も大きな熱応力が生じている。このため、図３１（ｄ）に示されるように、第１～第４ピエゾ抵抗素子１２５ａ～１２５ｄをダイヤフラム１２４のうち頂角１２６周りの領域に形成することができ、例えば、上記第５実施形態と同様に、第２辺１２４ｂに隣接して形成することができる。

　以上図３１（ａ）から図３１（ｄ）に示されるダイヤフラム１２４を備えた圧力センサでは、[１１０]方向や[－１１０]方向と非平行な辺を有するため、［－１１０］方向や［１１０］方向を軸として湾曲しにくくなる。このため、センサ部１１０の湾曲しやすい方向とダイヤフラム１２４の湾曲しやすい方向とが異なり、上記第６実施形態のように、ダイヤフラム１２４に生じる熱応力そのものを低減することができる。

　なお、図３１（ａ）から図３１（ｄ）では、第１～第４ピエゾ抵抗素子１２５ａ～１２５ｄを形成する位置に関しては一例を示したにすぎず、第１～第４ピエゾ抵抗素子１２５ａ～１２５ｄは外部温度が変化したときにダイヤフラム１２４に最も大きな熱応力が生じる部分を除く領域に形成されていれば、従来の圧力センサと比較して、検出精度が低下することを抑制することができる。

　また、上記第６実施形態では、ダイヤフラム１２４としてアスペクト比が１より大きい矩形状のものを例に挙げて説明したが、ダイヤフラム１２４の形状はこれに限定されるものではない。図３３（ａ）から図３３（ｃ）は他の実施形態におけるダイヤフラム１２４の拡大平面図である。

　図３３（ａ）に示されるように、図３１（ａ）に示した八角形状のダイヤフラム１２４において、アスペクト比が１以上となるようにすることができる。この場合、第１～第４ピエゾ抵抗素子１２５ａ～１２５ｄを第３辺１２４ｃに隣接して形成することができる。また、図３３（ｂ）に示されるように、図２５に示したダイヤフラム１２４において、第１～第４辺１２４ａ～１２４ｄを繋ぐ各角部に丸みを持たせた略矩形状とすることもできる。さらに、図３３（ｃ）に示されるように、図３１（ｃ）に示したダイヤフラム１２４において、アスペクト比が１以上となる楕円形状とすることができる。この場合、第１～第４ピエゾ抵抗素子１２５ａ～１２５ｄは、ダイヤフラム１２４の中心より自由端１２２側に配置することができる。

　なお、図３１および図３３（ａ）から図３３（ｃ）では、シリコン基板１２０の主表面が（００１）面である場合について説明したが、図３１および図３３（ａ）から図３３（ｃ）に示したダイヤフラム１２４の形状は主表面が（０１１）面であるシリコン基板１２０についても適用可能である。この場合は、例えば、上記第７実施形態と同様に、第１～第４ピエゾ抵抗素子１２５ａ～１２５ｄのうち、第１、第３ピエゾ抵抗素子１２５ａ、１２５ｃをダイヤフラム１２４の中央部に形成することができる。

　さらに、上記各実施形態では、ダイヤフラム１２４にホイートストンブリッジ（フルブリッジ）回路を構成する第１～第４ピエゾ抵抗素子１２５ａ～１２５ｄが形成されている例について説明したが、例えば、ダイヤフラム１２４にハーフブリッジ回路を構成する第１、第２ピエゾ抵抗素子１２５ａ、１２５ｂのみが形成されていてもよい。

　そして、上記各実施形態では、第１～第４ピエゾ抵抗素子１２５ａ～１２５ｄは、ダイヤフラム１２４に応力が印加されたときに抵抗値が変化する方向を長手方向としたものを例に挙げて説明したが、例えば、ダイヤフラム１２４に応力が印加されたときに抵抗値が変化する方向を短手方向とする折り返し形状とされていてもよい。また、第１～第４ピエゾ抵抗１２５ａ～１２５ｄは、折れ線形状とされていなくてもよく、例えば、直線とされていてもよい。

　本開示は、下記の態様を有する。

　本開示の第一の態様において、圧力センサは、一方向を長手方向とし、前記長手方向の一端が固定端とされていると共に前記一端と反対側の他端が自由端とされており、薄肉のダイヤフラムと、前記ダイヤフラムにブリッジ回路を構成する第１～第４ゲージ抵抗が配置されたセンサ部と、前記センサ部の前記一端を固定する支持部材と、を備える。前記ダイヤフラムには、第１対から第４対のピエゾ抵抗素子が配置される。各ピエゾ抵抗素子は、印加される力に応じて抵抗値が増大したり、減少する方向を示す抵抗値変化方向を有する。各対の二つのピエゾ抵抗素子は、各々反対の抵抗値変化方向を有する。第１対は、第１ピエゾ抵抗素子と第５ピエゾ抵抗素子からなり、第２対は、第２ピエゾ抵抗素子と第６ピエゾ抵抗素子からなり、第３対は、第３ピエゾ抵抗素子と第７ピエゾ抵抗素子からなり、第４対は、第４ピエゾ抵抗素子と第８ピエゾ抵抗素子からなる。第１対と第２対の各ピエゾ抵抗素子は、前記支持部材までの距離が互いに等しい。第３対と第４対の各ピエゾ抵抗素子は、前記第１対と第２対の各ピエゾ抵抗素子より前記支持部材までの距離が長く、かつ前記支持部材までの距離が互いに等しい。前記第１ゲージ抵抗は、前記第１ピエゾ抵抗素子と第８ピエゾ抵抗素子を直列に接続した合成抵抗からなり、前記第１ピエゾ抵抗素子と第８ピエゾ抵抗素子は、同一の抵抗値変化方向を有する。前記第２ゲージ抵抗は、前記第２ピエゾ抵抗素子と第７ピエゾ抵抗素子を直列に接続した合成抵抗からなり、前記第２ピエゾ抵抗素子と第７ピエゾ抵抗素子は、同一の抵抗値変化方向を有する。前記第３ゲージ抵抗は、前記第３ピエゾ抵抗素子と第６ピエゾ抵抗素子を直列に接続した合成抵抗からなり、前記第３ピエゾ抵抗素子と第６ピエゾ抵抗素子は、同一の抵抗値変化方向を有する。前記第４ゲージ抵抗は、前記第４ピエゾ抵抗素子と第５ピエゾ抵抗素子を直列に接続した合成抵抗からなり、前記第４ピエゾ抵抗素子と第５ピエゾ抵抗素子は、同一の抵抗値変化方向を有する。

　上記の圧力センサにおいて、第１～第４ゲージ抵抗は、それぞれ大きな熱応力が印加されるピエゾ抵抗素子と、小さな熱応力が印加されるピエゾ抵抗素子とが直列接続された合成抵抗にて構成されている。このため、ダイヤフラムに熱応力が生じた場合、第１～第４ゲージ抵抗に印加される熱応力の大きさの差を低減することができる。したがって、第１～第４ゲージ抵抗の熱応力に起因する抵抗値変化の大きさの差を低減することができ、センサ信号が非線形となることを抑制することができる（図１２）。

　代案として、前記ダイヤフラムは、前記長手方向と垂直に交差する外形輪郭線の第１辺を有する形状を有してもよい。当該第１辺は、前記一端側に配置されている。各ピエゾ抵抗素子は、前記ダイヤフラムの、前記第１辺の中点周りの領域以外の所定の領域に配置されている。この場合、第１～第８ピエゾ抵抗素子に印加される熱応力自体を小さくすることができ、センサ信号が非線形となることをさらに抑制することができる。

　代案として、前記センサ部は、シリコン基板を有し、また、直方体形状を有してもよい。前記ダイヤフラムは、前記シリコン基板に配置される。前記ダイヤフラムは、第１辺と第２～第４辺を有する外形輪郭線を持った多角形状である。前記長手方向は第１方向と定義され、当該長手方向と垂直な方向は第２方向と定義される。相対する第１辺と第３辺は、前記第２方向と平行であり、相対する第２辺と第４辺とが前記第１方向と平行である。前記第１辺が前記固定端側に位置している。

　さらに、代案として、前記シリコン基板は主表面が（００１）面とされてもよい。前記第１対のピエゾ抵抗素子が、前記ダイヤフラムの前記第２辺の中央部に隣接して形成される。前記第２対のピエゾ抵抗素子が、前記ダイヤフラムの前記第４辺の中央部に隣接して形成される。前記第３対および第４対のピエゾ抵抗素子が、前記ダイヤフラムの前記第３辺の中央部に隣接して形成されている。

　代案として、前記シリコン基板は主表面が（０１１）面とされてもよい。前記第１対および第２対のピエゾ抵抗素子は、前記ダイヤフラムの中央部に形成されている。前記第３対および前記第４対のピエゾ抵抗素子は、前記ダイヤフラムの前記第３辺の中央部に隣接して形成されている。

　代案として、前記第1辺の長さと前記第２辺の長さの比は、アスペクト比と定義される。前記アスペクト比は、１以上である。この場合、ダイヤフラムに生じる熱応力自体を小さくすることができ、第１～第８ピエゾ抵抗素子に印加される熱応力自体を小さくすることができる。このため、センサ信号が非線形となることをさらに抑制することができる。

　代案として、前記ダイヤフラムは、前記センサ部の中心を通り、長手方向と平行な軸に対して、対称であってもよい。

　代案として、各ピエゾ抵抗素子は、直線部分と当該直線部分の端部を折り返した折り返し部分とを有する折れ線形状とされてもよい。重なり合う前記直線部分によって囲まれる領域は、正方形状とされている。各ピエゾ抵抗素子の領域は、同一の大きさである。

　本開示の第二の態様において、圧力センサは、一方向を長手方向とし、前記長手方向の一端が固定端とされていると共に前記一端と反対側の他端が自由端とされており、薄肉のダイヤフラムと、前記ダイヤフラムにブリッジ回路を構成する複数のピエゾ抵抗素子が配置されたセンサ部と、前記センサ部の前記一端を固定する支持部材と、を有する。前記ダイヤフラムは、前記長手方向と垂直に交差する外形輪郭線の第１辺を有する形状を有する。前記第１辺は、前記一端側に配置されている。前記複数のピエゾ抵抗素子は、前記ダイヤフラムの前記一辺の中点周りの領域以外の所定の領域に配置されている。

　このような圧力センサでは、ダイヤフラムは、一端側に一辺を有する外形とされているため、外部温度が変化したときに一辺の中点周りの領域（中央部）に最も大きな熱応力が生じることになるが、ピエゾ抵抗素子は一辺の中点周りの領域外に形成されている。このため、外部温度が変化したときに最も大きな熱応力が生じる部分にピエゾ抵抗素子が形成されている従来の圧力センサと比較して、各ピエゾ抵抗素子に印加される熱応力の差分を低減することができ、圧力検出精度が低下することを抑制することができる。

　さらに、このような圧力センサでは、ブリッジ回路から出力された検出信号を増幅回路で所定倍に増幅し、増幅した増幅信号に基づいて圧力が測定される。このため、各ピエゾ抵抗素子に印加される熱応力の最大値の絶対値が大きい程、増幅した増幅信号の誤差が大きくなる。しかしながら、上記の圧力センサでは、ピエゾ抵抗素子を一辺の中点周りの領域外に形成しているため、外部温度が変化したときにピエゾ抵抗素子に印加される熱応力の最大値の絶対値も小さくすることができる。したがって、さらに、圧力検出精度が低下することを抑制することができる。

　代案として、前記センサ部は、シリコン基板を有し、また、直方体形状を有してもよい。前記ダイヤフラムは、前記シリコン基板に形成されている。前記ダイヤフラムは、前記第１辺と第２～第４辺を有する外形輪郭線を持った多角形状である。前記長手方向は第１方向と定義され、当該長手方向と垂直な方向は第２方向と定義される。相対する第１辺と第３辺は、前記第２方向と平行であり、相対する第２辺と第４辺は、前記第１方向と平行である。前記第１辺が前記固定端側に位置している。

　さらに、前記シリコン基板は主表面が（００１）面とされてもよい。前記複数のピエゾ抵抗素子は、第１から第４ピエゾ抵抗素子を有する。前記第１、第３ピエゾ抵抗素子は前記ダイヤフラムの前記第３辺の中央部に隣接して形成される。前記第２ピエゾ抵抗素子は前記ダイヤフラムの前記第２辺の中央部に隣接して形成される。前記第４ピエゾ抵抗素子は前記ダイヤフラムの前記第４辺の中央部に隣接して形成されている。

　このような圧力センサでは、シリコン基板の主表面が（００１）面とされているため、ダイヤフラムに圧力が印加されたときに第１～第４辺の中央部が歪みやすくなる。このため、従来の圧力センサと比較して、感度をほぼ維持しつつ、圧力検出精度が低下することを抑制することができる。

　代案として、前記シリコン基板は主表面が（００１）面とされてもよい。前記複数のピエゾ抵抗素子は、第１から第４ピエゾ抵抗素子を有する。前記第１～第４ピエゾ抵抗素子は、前記ダイヤフラムの前記第３辺に隣接して配置される。前記第２ピエゾ抵抗素子を挟んで前記第１ピエゾ抵抗素子と前記第３ピエゾ抵抗素子とが直列接続されている。前記第４ピエゾ抵抗素子を挟んで前記第１ピエゾ抵抗素子と前記第３ピエゾ抵抗素子が直列接続されている。前記第１、第３ピエゾ抵抗素子は、前記ダイヤフラムに圧力が印加されたときに抵抗値が変化する抵抗値変化部を有する。前記第１、第３ピエゾ抵抗素子の抵抗値変化部は、前記第１方向に延設されている。前記第２、第４ピエゾ抵抗素子は、前記ダイヤフラムに圧力が印加されたときに抵抗値が変化する抵抗値変化部を有する。前記第２、第４ピエゾ抵抗素子の抵抗値変化部は、第２方向に延設されている。

　このような圧力センサでは、第１～第４ピエゾ抵抗素子が固定端より最も遠くなる第３辺に隣接して形成されている。このため、第１～第４ピエゾ抵抗素子に印加される熱応力の差を低減することができ、さらに圧力検出精度が低下することを抑制することができる。

　代案として、前記シリコン基板は主表面が（０１１）面とされてもよい。前記複数のピエゾ抵抗素子は、第１から第４ピエゾ抵抗素子を有する。前記第１、第３ピエゾ抵抗素子は前記ダイヤフラムの中央部に形成される。前記第２、前記第４ピエゾ抵抗素子は前記ダイヤフラムの前記第３辺の中央部に隣接して形成されている。

　代案として、前記第1辺の長さと前記第２辺の長さの比は、アスペクト比と定義される。前記アスペクト比は、１以上であってもよい。

　このような圧力センサでは、外部温度が変化したとき、ダイヤフラムに生じる熱応力そのものを低減することができ、圧力検出精度が低下することを抑制することができる。

　本開示の第三の態様において、圧力センサは、一方向を長手方向とし、前記長手方向の一端が固定端とされていると共に前記一端と反対側の他端が自由端とされており、薄肉のダイヤフラムと、前記ダイヤフラムにブリッジ回路を構成する複数のピエゾ抵抗素子が配置されたセンサ部と、前記センサ部の前記一端を固定する支持部材と、を有する。前記ダイヤフラムは、円形状の外形輪郭線を有する。前記長手方向と平行であって前記ダイヤフラムの中心を通る直線は、前記ダイヤフラムの前記外形輪郭線と、２交点で交差する。前記複数のピエゾ抵抗素子は、前記固定端側に位置する交点の周りの領域以外の所定の領域に形成されている。

　このような圧力センサでは、各ピエゾ抵抗素子に印加される熱応力の差分を低減することができ、圧力検出精度が低下することを抑制することができる。

　さらに、このような圧力センサでは、外部温度が変化したときにピエゾ抵抗素子に印加される熱応力の最大値の絶対値も小さくすることができる。したがって、さらに、圧力検出精度が低下することを抑制することができる。

　代案として、前記ダイヤフラムの前記外形輪郭線は、前記長手方向の長さより当該長手方向と垂直方向の長さが長い、楕円形状とされてもよい。

　このような圧力センサでは、ダイヤフラムに生じる熱応力そのものを低減することができ、圧力検出精度が低下することを抑制することができる。

　本開示の第四の態様において、圧力センサは、一方向を長手方向とし、前記長手方向の一端が固定端とされていると共に前記一端と反対側の他端が自由端とされており、薄肉のダイヤフラムと、前記ダイヤフラムにブリッジ回路を構成する複数のピエゾ抵抗素子が配置されたセンサ部と、前記センサ部の前記一端を固定する支持部材と、を有する。前記ダイヤフラムは、三角形状を有する外形輪郭線を持つ。三角形状は、頂角と第１～第３辺とを有する。前記頂角は、前記一端側に配置される。前記複数のピエゾ抵抗素子は、前記頂角周りの領域以外の所定の領域に形成されている。

　このような圧力センサでは、各ピエゾ抵抗素子に印加される熱応力の差分を低減することができ、圧力検出精度が低下することを抑制することができる。

　さらに、このような圧力センサでは、外部温度が変化したときにピエゾ抵抗素子に印加される熱応力の最大値の絶対値も小さくすることができる。したがって、さらに、圧力検出精度が低下することを抑制することができる。

　本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims (17)

1. 　一方向を長手方向とし、前記長手方向の一端（２１、１２１）が固定端とされていると共に前記一端（２１、１２１）と反対側の他端（２２、１２２）が自由端とされており、薄肉のダイヤフラム（２４、１２４）と、前記ダイヤフラム（２４、１２４）にブリッジ回路を構成する複数のピエゾ抵抗素子（２６ａ～２６ｈ、１２５ａ～１２５ｄ）が配置されたセンサ部（１０、１１０）と、
   　前記センサ部（１０、１１０）の前記一端（２１、１２１）を固定する支持部材（４０、１４０）と、を有し、
   　前記ダイヤフラム（２４、１２４）は、前記長手方向と垂直に交差する外形輪郭線の第１辺（２４ａ、１２４ａ）を有する形状を有し、
   　前記第１辺（２４ａ、１２４ａ）は、前記一端側に配置されており、
   　前記複数のピエゾ抵抗素子（２６ａ～２６ｈ、１２５ａ～１２５ｄ）は、前記ダイヤフラム（２４、１２４）の前記一辺（２４ａ、１２４ａ）の中点周りの領域以外の所定の領域に配置されている圧力センサ。
2. 　前記センサ部（１０、１１０）は、シリコン基板（２０、１２０）を有し、また、直方体形状を有し、
   　前記ダイヤフラム（２４、１２４）は、前記シリコン基板（２０、１２０）に形成されており、
   　前記ダイヤフラム（２４、１２４）は、前記第１辺（２４ａ、１２４ａ）と第２～第４辺（２５ｂ～２４ｄ、１２４ｂ～１２４ｄ）を有する外形輪郭線を持った多角形状であり、
   　前記長手方向は第１方向と定義され、当該長手方向と垂直な方向は第２方向と定義され、
   　相対する第１辺（２４ａ、１２４ａ）と第３辺（２４ｃ、１２４ｃ）は、前記第２方向と平行であり、相対する第２辺（２４ｂ、１２４ｂ）と第４辺（２４ｄ、１２４ｄ）は、前記第１方向と平行であり、
   　前記第１辺（２４ａ、１２４ａ）が前記固定端側に位置している請求項１に記載の圧力センサ。
3. 　前記シリコン基板（１２０）は主表面が（００１）面とされ、
   　前記複数のピエゾ抵抗素子（１２５ａ～１２５ｄ）は、第１から第４ピエゾ抵抗素子（１２５ａ～１２５ｄ）を有し、
   　前記第１、第３ピエゾ抵抗素子（１２５ａ、１２５ｃ）は前記ダイヤフラム（１２４）の前記第３辺（１２４ｃ）の中央部に隣接して形成され、
   　前記第２ピエゾ抵抗素子（１２５ｂ）は前記ダイヤフラム（１２４）の前記第２辺（１２４ｂ）の中央部に隣接して形成され、
   　前記第４ピエゾ抵抗素子（１２５ｄ）は前記ダイヤフラム（１２４）の前記第４辺（１２４ｄ）の中央部に隣接して形成されている請求項２に記載の圧力センサ。
4. 　前記シリコン基板（１２０）は主表面が（００１）面とされ、
   　前記複数のピエゾ抵抗素子（１２５ａ～１２５ｄ）は、第１から第４ピエゾ抵抗素子（１２５ａ～１２５ｄ）を有し、
   　前記第１～第４ピエゾ抵抗素子（２５ａ～１２５ｄ）は、前記ダイヤフラム（１２４）の前記第３辺（１２４ｃ）に隣接して配置され、
   　前記第２ピエゾ抵抗素子（１２５ｂ）を挟んで前記第１ピエゾ抵抗素子（１２５ａ）と前記第３ピエゾ抵抗素子（１２５ｃ）とが直列接続されており、
   　前記第４ピエゾ抵抗素子（１２５ｄ）を挟んで前記第１ピエゾ抵抗素子（１２５ａ）と前記第３ピエゾ抵抗素子（１２５ｃ）が直列接続されており、
   　前記第１、第３ピエゾ抵抗素子（１２５ａ、１２５ｃ）は、前記ダイヤフラム（１２４）に圧力が印加されたときに抵抗値が変化する抵抗値変化部を有し、
   　前記第１、第３ピエゾ抵抗素子（１２５ａ、１２５ｃ）の抵抗値変化部は、前記第１方向に延設されており、
   　前記第２、第４ピエゾ抵抗素子（１２５ｂ、１２５ｄ）は、前記ダイヤフラム（１２４）に圧力が印加されたときに抵抗値が変化する抵抗値変化部を有し、
   　前記第２、第４ピエゾ抵抗素子（１２５ｂ、１２５ｄ）の抵抗値変化部は、第２方向に延設されている請求項２に記載の圧力センサ。
5. 　前記シリコン基板（１２０）は主表面が（０１１）面とされ、
   　前記複数のピエゾ抵抗素子（１２５ａ～１２５ｄ）は、第１から第４ピエゾ抵抗素子（１２５ａ～１２５ｄ）を有し、
   　前記第１、第３ピエゾ抵抗素子（１２５ａ、１２５ｃ）は前記ダイヤフラム（１２４）の中央部に形成され、
   　前記第２、前記第４ピエゾ抵抗素子（１２５ｂ、１２５ｄ）は前記ダイヤフラム（１２４）の前記第３辺（１２４ｃ）の中央部に隣接して形成されている請求項２に記載の圧力センサ。
6. 　前記第1辺（２４ａ）の長さと前記第２辺（２４ｂ）の長さの比は、アスペクト比と定義され、
   　前記アスペクト比は、１以上である請求項２ないし５のいずれか１つに記載の圧力センサ。
7. 　一方向を長手方向とし、前記長手方向の一端（２１、１２１）が固定端とされていると共に前記一端（２１、１２１）と反対側の他端（２２、１２２）が自由端とされており、薄肉のダイヤフラム（２４、１２４）と、前記ダイヤフラム（２４、１２４）にブリッジ回路を構成する複数のピエゾ抵抗素子（２６ａ～２６ｈ、１２５ａ～１２５ｄ）が配置されたセンサ部（１０、１１０）と、
   　前記センサ部（１０、１１０）の前記一端（２１、１２１）を固定する支持部材（４０、１４０）と、を有し、
   　前記ダイヤフラム（２４、１２４）は、円形状の外形輪郭線を有し、
   　前記長手方向と平行であって前記ダイヤフラム（２４、１２４）の中心を通る直線は、前記ダイヤフラム（２４、１２４）の前記外形輪郭線と、２交点で交差し、
   　前記複数のピエゾ抵抗素子（２６ａ～２６ｄ、１２５ａ～１２５ｄ）は、前記固定端側に位置する交点の周りの領域以外の所定の領域に形成されている圧力センサ。
8. 　前記ダイヤフラム（２４、１２４）の前記外形輪郭線は、前記長手方向の長さより当該長手方向と垂直方向の長さが長い、楕円形状とされている請求項７に記載の圧力センサ。
9. 　一方向を長手方向とし、前記長手方向の一端（２１、１２１）が固定端とされていると共に前記一端（２１、１２１）と反対側の他端（２２、１２２）が自由端とされており、薄肉のダイヤフラム（２４、１２４）と、前記ダイヤフラム（２４、１２４）にブリッジ回路を構成する複数のピエゾ抵抗素子（２６ａ～２６ｈ、１２５ａ～１２５ｄ）が配置されたセンサ部（１０、１１０）と、
   　前記センサ部（１０、１１０）の前記一端（２１、１２１）を固定する支持部材（４０、１４０）と、を有し、
   　前記ダイヤフラム（２４、１２４）は、三角形状を有する外形輪郭線を持ち、
   　三角形状は、頂角（２４ｉ、１２６）と第１～第３辺（２４ａ～２４ｃ、１２４ａ～１２４ｃ）とを有し、
   　前記頂角（２４ｉ、１２６）は、前記一端側に配置され、
   　前記複数のピエゾ抵抗素子（２６ａ～２６ｈ、１２５ａ～１２５ｄ）は、前記頂角（２４ｉ、１２６）周りの領域以外の所定の領域に形成されている圧力センサ。
10. 　一方向を長手方向とし、前記長手方向の一端（２１）が固定端とされていると共に前記一端と反対側の他端（２２）が自由端とされており、薄肉のダイヤフラム（２４）と、前記ダイヤフラムにブリッジ回路を構成する第１～第４ゲージ抵抗（２５ａ～２５ｄ）が配置されたセンサ部（１０）と、
    　前記センサ部（１０）の前記一端（２１）を固定する支持部材（４０）と、を備え、
    　前記ダイヤフラム（２４）には、第１対から第４対のピエゾ抵抗素子（２６ａ～２６ｈ）が配置され、
    　各ピエゾ抵抗素子（２６ａ～２６ｈ）は、印加される力に応じて抵抗値が増大したり、減少する方向を示す抵抗値変化方向を有し、
    　各対の二つのピエゾ抵抗素子（２６ａ～２６ｈ）は、各々反対の抵抗値変化方向を有し、
    　第１対は、第１ピエゾ抵抗素子（２６ａ）と第５ピエゾ抵抗素子（２６ｅ）からなり、第２対は、第２ピエゾ抵抗素子（２６ｂ）と第６ピエゾ抵抗素子（２６ｆ）からなり、第３対は、第３ピエゾ抵抗素子（２６ｃ）と第７ピエゾ抵抗素子（２６ｇ）からなり、第４対は、第４ピエゾ抵抗素子（２６ｄ）と第８ピエゾ抵抗素子（２６ｈ）からなり、
    　第１対と第２対の各ピエゾ抵抗素子（２６ａ、２６ｂ、２６ｅ、２６ｆ）は、前記支持部材（４０）までの距離が互いに等しく、
    　第３対と第４対の各ピエゾ抵抗素子（２６ｃ、２６ｄ、２６ｇ、２６ｈ）は、前記第１対と第２対の各ピエゾ抵抗素子（２６ａ、２６ｂ、２６ｅ、２６ｆ）より前記支持部材（４０）までの距離が長く、かつ前記支持部材（４０）までの距離が互いに等しく、
    　前記第１ゲージ抵抗（２５ａ）は、前記第１ピエゾ抵抗素子（２６ａ）と第８ピエゾ抵抗素子（２６ｈ）を直列に接続した合成抵抗からなり、前記第１ピエゾ抵抗素子（２６ａ）と第８ピエゾ抵抗素子（２６ｈ）は、同一の抵抗値変化方向を有し、
    　前記第２ゲージ抵抗（２５ｂ）は、前記第２ピエゾ抵抗素子（２６ｂ）と第７ピエゾ抵抗素子（２６ｇ）を直列に接続した合成抵抗からなり、前記第２ピエゾ抵抗素子（２６ｂ）と第７ピエゾ抵抗素子（２６ｇ）は、同一の抵抗値変化方向を有し、
    　前記第３ゲージ抵抗（２５ｃ）は、前記第３ピエゾ抵抗素子（２６ｃ）と第６ピエゾ抵抗素子（２６ｆ）を直列に接続した合成抵抗からなり、前記第３ピエゾ抵抗素子（２６ｃ）と第６ピエゾ抵抗素子（２６ｆ）は、同一の抵抗値変化方向を有し、
    　前記第４ゲージ抵抗（２５ｄ）は、前記第４ピエゾ抵抗素子（２６ｄ）と第５ピエゾ抵抗素子（２６ｅ）を直列に接続した合成抵抗からなり、前記第４ピエゾ抵抗素子（２６ｄ）と第５ピエゾ抵抗素子（２６ｅ）は、同一の抵抗値変化方向を有する圧力センサ。
11. 　前記ダイヤフラム（２４）は、前記長手方向と垂直に交差する外形輪郭線の第１辺（２４ａ）を有する形状を有し、
    　当該第１辺（２４ａ）は、前記一端側に配置されており、
    　各ピエゾ抵抗素子（２６ａ～２６ｈ）は、前記ダイヤフラム（２４）の、前記第１辺（２４ａ）の中点周りの領域以外の所定の領域に配置されている請求項１0に記載の圧力センサ。
12. 　前記センサ部（１０）は、シリコン基板（２０）を有し、また、直方体形状を有し、
    　前記ダイヤフラム（２４）は、前記シリコン基板（２０）に配置され、
    　前記ダイヤフラム（２４）は、第１辺と第２～第４辺（２４ｂ～２４ｄ）を有する外形輪郭線を持った多角形状であり、
    　前記長手方向は第１方向と定義され、当該長手方向と垂直な方向は第２方向と定義され、
    　相対する第１辺（２４ａ）と第３辺（２４ｃ）は、前記第２方向と平行であり、相対する第２辺（２４ｂ）と第４辺（２４ｄ）とが前記第１方向と平行であり、
    　前記第１辺（２４ａ）が前記固定端側に位置している請求項１１に記載の圧力センサ。
13. 　前記シリコン基板（２０）は主表面が（００１）面とされ、
    　前記第１対のピエゾ抵抗素子（２６ａ、２６ｅ）が、前記ダイヤフラム（２４）の前記第２辺（２４ｂ）の中央部に隣接して形成され、
    　前記第２対のピエゾ抵抗素子（２６ｂ、２６ｆ）が、前記ダイヤフラム（２４）の前記第４辺（２４ｄ）の中央部に隣接して形成され、
    　前記第３対および第４対のピエゾ抵抗素子（２６ｃ、２６ｄ、２６ｇ、２６ｈ）が、前記ダイヤフラム（２４）の前記第３辺（２４ｃ）の中央部に隣接して形成されている請求項１２に記載の圧力センサ。
14. 　前記シリコン基板（２０）は主表面が（０１１）面とされ、
    　前記第１対および第２対のピエゾ抵抗素子（２６ａ、２６ｂ、２６ｅ、２６ｆ）は、前記ダイヤフラム（２４）の中央部に形成され、
    　前記第３対および前記第４対のピエゾ抵抗素子（２６ｃ、２６ｄ、２６ｇ、２６ｈ）は、前記ダイヤフラム（２４）の前記第３辺（２４ｃ）の中央部に隣接して形成されている請求項１２に記載の圧力センサ。
15. 　前記第1辺（２４ａ）の長さと前記第２辺（２４ｂ）の長さの比は、アスペクト比と定義され、
    　前記アスペクト比は、１以上である請求項１２ないし１４のいずれか１つに記載の圧力センサ。
16. 　前記ダイヤフラム（２４）は、前記センサ部（１０）の中心を通り、長手方向と平行な軸に対して、対称である請求項１０ないし１５のいずれか１つに記載の圧力センサ。
17. 　各ピエゾ抵抗素子（２６ａ～２６ｈ）は、直線部分と当該直線部分の端部を折り返した折り返し部分とを有する折れ線形状とされ、
    　重なり合う前記直線部分によって囲まれる領域（Ａ）は、正方形状とされており、
    　各ピエゾ抵抗素子（２６ａ～２６ｈ）の領域（Ａ）は、同一の大きさである請求項１０ないし１６のいずれか１つに記載の圧力センサ。
     
     

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