WO2017002306A1 - 圧力センサ - Google Patents

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WO2017002306A1
WO2017002306A1 PCT/JP2016/002679 JP2016002679W WO2017002306A1 WO 2017002306 A1 WO2017002306 A1 WO 2017002306A1 JP 2016002679 W JP2016002679 W JP 2016002679W WO 2017002306 A1 WO2017002306 A1 WO 2017002306A1
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membrane
sensor chip
sides
substrate
longitudinal direction
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PCT/JP2016/002679
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大野　和幸
浩嗣 橋本
Original Assignee
株式会社デンソー
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Publication date
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    • H10N30/30—Piezoelectric or electrostrictive devices with mechanical input and electrical output, e.g. functioning as generators or sensors
    • H10N30/304—Beam type
    • H10N30/306—Cantilevers

Definitions

  • This disclosure relates to a pressure sensor in which a sensor chip in which a piezoelectric element is formed on a membrane is cantilevered by a resin portion.
  • a physical quantity sensor including a sensor chip and a sealing member is known.
  • the sensor chip is formed with a sensing unit that outputs a sensor signal corresponding to a physical quantity.
  • the sealing member cantilever-supports the sensor chip by sealing a part of the sensor chip while exposing the sensing portion.
  • the sensor chip described in Patent Document 1 extends in the longitudinal direction, and one end thereof is covered with a sealing member.
  • a sensing unit is formed on the other end side of the sensor chip.
  • the present disclosure aims to provide a pressure sensor in which an increase in the physique of the sensor chip and a decrease in detection accuracy of a physical quantity (pressure) are suppressed.
  • the pressure sensor includes a sensor chip and a resin portion.
  • the sensor chip includes a membrane that extends in the longitudinal direction and whose length in the thickness direction orthogonal to the longitudinal direction is shorter than other portions, and a piezoelectric element provided on the membrane.
  • the resin part cantilever-supports the sensor chip.
  • the sensor chip has two end portions, one of the two ends is a support end that is covered and fixed by the resin portion, and the other of the two ends is opposite to the support end in the longitudinal direction. It is a free end that is an end. The free end is separated from the resin portion in the longitudinal direction, and the membrane is disposed at the free end away from the resin portion.
  • the shortest separation distance in the longitudinal direction between the portion of the resin portion covering the sensor chip and the membrane is equal to or longer than the length in the short direction perpendicular to the longitudinal direction and the thickness direction of the sensor chip.
  • the membrane When the separation distance is equal to or longer than the length (width) in the short direction of the sensor chip, the membrane is less likely to be distorted due to temperature change. Therefore, it is suppressed that the pressure detection accuracy decreases due to a temperature change.
  • the relationship between the separation distance and the lateral width at which the membrane is less likely to be distorted due to temperature changes has been clarified. Therefore, by determining the coverage of the sensor chip by the resin portion based on this relationship, it is possible to suppress distortion of the membrane without designing the sensor chip to be extremely long. As described above, an increase in the size of the sensor chip can be suppressed while suppressing the occurrence of distortion in the membrane.
  • FIG. 1 in order to clearly indicate the boundary between the support end 10a and the central portion 10c of the sensor chip 10 and the boundary between the free end 10b and the central portion 10c, the boundary is indicated by a one-dot chain line.
  • the center part 10c and the support end 10a are connected via the free end 10b.
  • the resin portion 40 is hatched to clarify the configuration.
  • the x direction corresponds to the longitudinal direction of the sensor chip 10
  • the y direction corresponds to the short direction of the sensor chip 10
  • the z direction corresponds to the thickness direction of the sensor chip 10.
  • the pressure sensor 100 detects the oil pressure of the engine. This engine oil flows in the pipe. The oil pressure changes dynamically, and this dynamically changing oil pressure is applied to the pressure sensor 100.
  • the pressure sensor 100 functions not only to detect the oil pressure but also to detect the oil temperature. The detection of these oil pressure and oil temperature will be described later.
  • the pressure sensor 100 includes a sensor chip 10, an inner lead 30, and a resin portion 40.
  • the sensor chip 10 has a rectangular parallelepiped shape extending in the x direction, and a support end 10 a thereof is supported by the inner lead 30 via an adhesive 31.
  • a connection portion between the sensor chip 10 and the inner lead 30 and a part of the central portion 10 c of the sensor chip 10 are covered with the resin portion 40.
  • the sensor chip 10 is cantilevered by the inner lead 30 and the resin portion 40, and the opposite end to the support end 10a is a free end 10b.
  • the sensor chip 10 is formed by directly connecting three substrates 11 to 13 extending in the x direction in a vacuum chamber.
  • the third substrate 13 is directly connected to one surface (first surface) 11a of the first substrate 11, and the second substrate 12 is directly connected to the opposite back surface (second surface) 11b.
  • Each of the substrates 11 to 13 is made of silicon, and silicon oxides 14 and 15 are formed on the boundary between the substrates 11 and 12 and on each boundary between the substrates 11 and 13.
  • a p diffusion layer 16 is formed on the surface layer of the first surface 11a of the first substrate 11.
  • the p diffusion layer 16 forms a wiring pattern and a piezoelectric element 20.
  • a through hole 12 a that penetrates in the z direction is formed on the free end 10 b side of the second substrate 12.
  • a recess 13a that is locally recessed in the z direction is formed on the free end 10b side of the third substrate 13, and a through electrode 13b that penetrates in the z direction is formed on the support end 10a side.
  • the third substrate 13 is directly connected to the one surface 11a so that the formation region of the one surface 11a where the piezoelectric element 20 is formed is surrounded (covered) by the recess 13a. To do. Thereby, a sealed space is formed by the recess 13 a and the formation region of the piezoelectric element 20. This sealed space is in a vacuum state. Further, the second substrate 12 is directly connected to the back surface 11b so that a projection region in which the formation region of the piezoelectric element 20 is projected in the z direction onto the back surface 11b is exposed to the outside through the through hole 12a.
  • the recess 13a, the formation region of the piezoelectric element 20 and the through hole 12a are arranged in the z direction, and the thickness of the sensor chip 10 is locally reduced in the formation region of the piezoelectric element 20.
  • the back surface 11b side of this locally thin portion (hereinafter referred to as membrane 11c) is in contact with engine oil. Therefore, when the oil pressure varies, the membrane 11c is distorted accordingly.
  • the projection area of the back surface 11b may contact the engine oil.
  • the three independent substrates 11 to 13 are not directly connected.
  • the third substrate is connected to an SOI substrate in which the first substrate 11 and the second substrate 12 are connected via the silicon oxide 14. 13 may be connected directly.
  • the p diffusion layer 16 and the non-penetrating through hole 12a are formed in the SOI substrate in advance, and the recess 13a and the penetrating electrode 13b are formed in the third substrate 13. Thereafter, the SOI substrate and the third substrate 13 are directly connected in the vacuum chamber. Thereby, the sensor chip 10 is formed.
  • the wiring pattern is formed on the first substrate 11.
  • This wiring pattern is electrically connected to the through electrode 13 b of the third substrate 13.
  • the through electrode 13b is electrically connected to a wiring 13c formed on the surface of the third substrate 13, and a wire 17 is connected to the wiring 13c.
  • This wire 17 is electrically connected to the processing circuit.
  • the wiring 13c is made of, for example, aluminum and is covered and protected by silicon nitride 13d. However, the portion of the wiring 13c connected to the wire 17 is exposed from the silicon nitride 13d.
  • the planar shape of the membrane 11c is an octagon.
  • the planar shape of the membrane 11c is determined by the shape of the opening end of the through hole 12a.
  • the planar shape of the membrane 11c includes two first sides 11d along the x direction, two second sides 11e along the y direction, and four third sides 11f inclined with respect to the x and y directions, respectively. Being done. Two first sides 11d are arranged in the y direction, and two second sides 11e are arranged in the x direction. The first side 11d and the second side 11e are connected via the third side 11f.
  • the membrane 11c is a regular octagon. Therefore, the lengths of the sides 11d to 11f are equal to each other.
  • each of the three types of sides 11d to 11f that define the planar shape of the membrane 11c is the central part of the side.
  • the most difficult part to bend is a connecting part (corner part) of two sides.
  • the membrane 11c is normally curved toward the sealed space in the z direction.
  • This curve is a curve in which the center of the membrane 11c is convex toward the sealed space.
  • the membrane 11c is curved so as to extend around the central axis passing through the center point of the membrane 11c in the z direction.
  • the edge portion of the membrane 11c (around the sides 11d to 11f) is curved so as to shrink in the radial direction extending radially from the center point of the membrane 11c.
  • the membrane 11c is further curved in the z direction in the same manner as described above.
  • piezoresistive effect elements 21 to 24 are formed as the piezoelectric element 20 on the membrane 11c. These four piezoresistive effect elements 21 to 24 have the same rate of change in resistance to the strain of the membrane 11c.
  • the piezoresistive effect elements 21 to 24 are formed at the most flexible center portions of the sides 11d and 11e. More specifically, the piezoresistive elements 21 and 24 are formed at the center of the first side 11d and are arranged in the y direction.
  • the piezoresistive elements 22 and 23 are formed at the center of the second side 11e and are arranged in the x direction.
  • the four piezoresistive effect elements 21 to 24 meander each other in the x direction, and the current flows in the x direction as a whole. Accordingly, the resistance values of the piezoresistive elements 21 to 24 change as the membrane 11c contracts or extends in the x direction. And the increase / decrease in the resistance value is opposite between the case of contraction and the case of expansion.
  • the piezoresistive effect elements 21 and 24 are formed along the first side 11d. In other words, the piezoresistive effect elements 21 and 24 are formed along a tangential direction along the x direction around the central axis of the membrane 11c. Therefore, as described above, when the membrane 11c is bent in the z direction, the piezoresistive elements 21 and 24 extend around the central axis of the membrane 11c.
  • the piezoresistive elements 22 and 23 are formed to be orthogonal to the second side 11e.
  • the piezoresistive effect elements 21 and 24 are formed on a virtual line along the x direction in the radiation direction. Therefore, as described above, when the membrane 11c is bent in the z direction, the piezoresistive elements 22 and 23 contract in the radial direction.
  • the piezoresistive effect elements 21 and 24 and the piezoresistive effect elements 22 and 23 contract and expand in directions opposite to each other with respect to the strain generated in the z direction of the membrane 11c. Therefore, the resistance changes between the piezoresistive effect elements 21 and 24 and the piezoresistive effect elements 22 and 23 in the reverse direction. For example, when the resistance value of the piezoresistive effect elements 21 and 24 increases, the resistance value of the piezoresistive effect elements 22 and 23 decreases.
  • two half-bridge circuits are constituted by these four piezoresistive effect elements 21 to 24, and they are connected to constitute one full-bridge circuit.
  • the first half-bridge circuit is configured by connecting piezoresistive elements 21 and 22 whose resistance changes are opposite to each other in series with a constant current circuit and a ground.
  • the piezoresistive effect elements 23 and 24 whose resistance changes are opposite to each other are connected in series with the constant current circuit and the ground to constitute a second half bridge circuit.
  • These two half-bridge circuits have a common constant current circuit and a common ground to form one full-bridge circuit.
  • the midpoint of the first half-bridge circuit (the midpoint of the piezoresistive effect elements 21 and 22) and the midpoint of the second half-bridge circuit (the midpoint of the piezoresistive effect elements 23 and 24) Connected to the input terminal.
  • the midpoint potential of the two half-bridge circuits is differentially amplified by the differential amplifier circuit 25, and an electric signal corresponding to the distortion generated in the membrane 11c is output.
  • the electrical signal may be output according to the oil pressure.
  • each of the piezoresistive effect elements 21 to 24 is electrically connected to the constant current circuit and the differential amplifier circuit 25 via the wiring pattern of the first substrate 11, the through electrode 13 b, the wiring 13 c, and the wire 17. .
  • the constant current circuit works so that a constant current flows regardless of the change in the combined resistance of the full bridge circuit.
  • the combined resistance of the full bridge circuit hardly changes with respect to the distortion generated in the membrane 11c, but changes according to the oil temperature. Therefore, the oil temperature can be detected based on a change in voltage generated by the constant current circuit so that a constant current flows. Such processing is performed by the processing circuit.
  • the through electrode 13 b, the wiring 13 c, and the wire 17 are formed on the support end 10 a of the sensor chip 10.
  • the adhesive 31 is applied to the surface opposite to the surface on which the wiring 13 c of the sensor chip 10 is disposed, and is mechanically connected to the inner lead 30 through the adhesive 31. All of the support end 10a and part of the central part 10c are covered with the resin part 40, and part of the central part 10c and all of the free end 10b are exposed to the outside from the resin part 40.
  • Resin portion 40 is an epoxy resin
  • adhesive 31 contains an epoxy resin. After fixing the sensor chip 10 to the inner lead 30 via the adhesive 31, it is put in a mold. Then, a molten resin portion 40 is provided in the cavity of the mold, thereby covering the adhesive 31 and the inner lead 30 together with the support end 10a and part of the central portion 10c. Thereafter, the resin part 40 is solidified by cooling the mold at a predetermined temperature. Thereby, the pressure sensor 100 is manufactured.
  • the sensor chip 10 and the resin part 40 of the pressure sensor 100 expand and contract.
  • the sensor chip 10 and the resin part 40 have different linear expansion coefficients. Therefore, when the environmental temperature changes, a thermal stress corresponding to the difference in linear expansion coefficient is generated in the sensor chip 10 and the resin portion 40. This thermal stress is applied to a part of the support end 10a and the center part 10c of the sensor chip 10 covered with the resin part 40. Then, distortion occurs in the support end 10a and a part of the central part 10c, and the distortion may be transmitted to the membrane 11c of the free end 10b through the central part 10c exposed from the resin part 40.
  • the resistance values of the piezoresistive effect elements 21 to 24 may fluctuate, and the electric signal (sensor signal) output from the differential amplifier circuit 25 may fluctuate.
  • the membrane 11c is distorted due to the thermal stress, which may cause the sensor signal to fluctuate. That is, the pressure detection accuracy may be reduced.
  • the distortion of the membrane 11c due to thermal stress increases as the environmental temperature decreases. However, it is only a part of the support end 10a and the central portion 10c that is directly distorted by the thermal stress, and the membrane 11c of the free end 10b away from the support end 10a via the central portion 10c exposed from the resin portion 40. And indirectly distorted.
  • the distortion generated in the sensor chip 10 due to thermal stress decreases as it goes from the support end 10a to the free end 10b. Therefore, by increasing the distance L between the covering portion of the sensor chip 10 in the resin portion 40 and the membrane 11c, the membrane 11c can be hardly distorted.
  • the shortest separation distance L in the x direction between the covering portion of the sensor chip 10 in the resin portion 40 and the membrane 11c is in the y direction of the sensor chip 10. It is longer than the length (width w).
  • FIGS. 4A to 4D show strains generated in the membrane 11c when the pressure sensor 100 is cooled to ⁇ 40 ° C.
  • FIG. The denser the hatching, the greater the amount of distortion in the x direction.
  • a symbol “+” and a symbol “ ⁇ ” shown on the scale indicating the distortion amount indicate a difference in the distortion direction in the x direction.
  • the symbol “+” is the direction from the membrane 11c to the support end 10a in the x direction, and the symbol “ ⁇ ” is the opposite direction.
  • the hatched (hatched) portion on the symbol “+” side indicates a state where the portion is pulled toward the support end 10 a supported by the resin portion 40. That is, the hatching on the symbol “+” side indicates that the sensor chip 10 is compressed.
  • the hatched portion on the symbol “ ⁇ ” side shows a state extending in a direction away from the support end 10 a supported by the resin portion 40. That is, the hatching (dot) on the symbol “ ⁇ ” side indicates that the sensor chip 10 is stretched.
  • FIG. 4A to 4D show the results of four experiments. 4A to 4D, the ratio L / w between the separation distance L and the lateral width w is different.
  • P shown in FIGS. 4A to 4D is a value indicating the amount of pressure converted by the sensor signal, and its unit is an arbitrary unit.
  • the pressure P 8.9 to 1.6.
  • the pressure P 0.0.
  • the pressure P 8.9.
  • the pressure P 4.7.
  • the pressure P 1.6.
  • FIG. 5 shows the relationship between the pressure P and the ratio L / w.
  • the solid line shown in FIG. 5 indicates the simulation result, and the white circle points indicate the experimental result.
  • the pressure P decreases as the ratio L / w increases.
  • the ratio L / w is larger than 0.8, the pressure P becomes 0.05% or less of the detection target pressure (detection target pressure order).
  • the ratio L / w is larger than 1.0, the pressure P becomes almost zero.
  • the ratio L / w is 1.0 to 2.3, the pressure P is almost zero.
  • the dotted line shown in FIG. 5 may indicate a range where the magnitude of the pressure P is 0.05% or ⁇ 0.05% of the detection target pressure.
  • the detection target pressure corresponds to the pressure (pressure order) of the detection target medium (engine oil). Therefore, when the pressure (pressure order) of the engine oil is 1000 kPa, for example, 0.05% is 0.5 kPa. This 0.05% is a value for guaranteeing the detection accuracy, and is a value that is appropriately changed according to the detection accuracy determined by the designer.
  • the separation distance L is greater than or equal to the lateral width w. Therefore, the membrane 11c is hardly distorted by thermal stress (temperature change), and the pressure detection accuracy is suppressed from being lowered by the temperature change.
  • the relationship between the separation distance L and the lateral width w at which distortion is unlikely to occur in the membrane 11c due to a temperature change is clarified from simulations and experiments conducted by the present inventors. Therefore, the range in which the sensor chip 10 is covered with the resin portion 40 is determined based on FIG. 5, thereby suppressing the increase in the physique of the sensor chip 10 while suppressing the distortion of the membrane 11 c due to the temperature change. it can.
  • the rigidity of the sensor chip was ensured, so that the membrane 11c was hardly distorted by thermal stress.
  • the sensor chip 10 is formed by directly bonding the substrates 11 to 13 made of silicon as shown in the present embodiment, the rigidity is not ensured. Therefore, depending on the value of the ratio L / w, the membrane 11c Distortion may occur. Therefore, as shown in this embodiment, even if the rigidity of the sensor chip 10 is not ensured, the membrane 11c is hardly distorted by setting the ratio L / w to 1.0 or more.
  • the sensor chip 10 can be formed using a silicon substrate that is cheaper than a glass pedestal made of special glass. As described above, it is possible to reduce the cost of the sensor chip 10 while preventing the membrane 11c from being distorted by the thermal stress.
  • the detection target of the pressure sensor 100 is not limited to the above example, and for example, the oil pressure of the transmission may be detected.
  • the detection target is not limited to a liquid such as oil, and a gas such as air can also be detected.
  • the piezoresistive effect elements 21 to 24 are arranged at the center of each of the sides 11d and 11e. More specifically, an example is shown in which the four piezoresistive effect elements 21 to 24 have the same arrangement when rotated 90 ° around the central axis passing through the central point of the membrane 11c in the z direction.
  • the arrangement of the four piezoresistive effect elements 21 to 24 is not limited to the above example.
  • the membrane 11c when the membrane 11c is not distorted due to thermal stress, only the strain caused by being pulled in the z-direction into the vacuum sealed space is generated in the membrane 11c.
  • the strain distribution is determined according to the shape of the membrane 11c.
  • the membrane 11c is a regular octagon
  • the planar shape of the membrane 11c is not limited to the above example, and for example, a regular square or a parallelogram can be adopted.
  • the four piezoresistive effect elements 21 to 24 are arranged at the center of the four sides that define the planar shape of the membrane 11c.
  • the piezoelectric element 20 has four piezoresistive effect elements 21 to 24, and a full bridge circuit is configured by these elements.
  • the piezoelectric element 20 may have two piezoresistive effect elements 21 and 22, and only the first half bridge circuit may be configured by these elements.

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Abstract

圧力センサは、センサチップ（１０）と、樹脂部（４０）と、を有する。センサチップは、長手方向に延び、長手方向に対して直交する厚さ方向の長さが他の部分より短いメンブレン（１１ｃ）と、メンブレンに設けられた圧電素子（２０）と、を備える。樹脂部は、センサチップを片持ち支持する。センサチップは樹脂部に被覆されるとともに固定される支持端（１０ａ）と、長手方向について支持端と反対の端部である自由端（１０ｂ）を有する。自由端は樹脂部と長手方向に離れており、メンブレンは樹脂部から離れた自由端に配置される。樹脂部におけるセンサチップを被覆する部位とメンブレンとの間の長手方向における最短の離間距離が、センサチップにおける長手方向と厚さ方向それぞれに直交する短手方向の長さ以上である。この圧力センサによると、メンブレンに歪みが生じるのを抑制しつつ、センサチップの体格の増大を抑制することができる。

Description

圧力センサ 関連出願の相互参照
　本出願は、当該開示内容が参照によって本出願に組み込まれた、２０１５年６月３０日に出願された日本特許出願２０１５－１３０９３１を基にしている。
　本開示は、メンブレンに圧電素子の形成されたセンサチップが樹脂部によって片持ち支持された圧力センサに関するものである。
　特許文献１に示されるように、センサチップと封止部材を備える物理量センサが知られている。センサチップには物理量に応じたセンサ信号を出力するセンシング部が形成されている。封止部材はセンシング部を露出させつつ、センサチップの一部を封止することでセンサチップを片持ち支持する。
特開２０１４－１０２２２５号公報
　特許文献１に記載のセンサチップは長手方向に延び、その一端側が封止部材によって被覆されている。またセンサチップの他端側にセンシング部が形成されている。温度が変化すると封止部材は膨張収縮し、その熱応力によってセンサチップに歪みが生じる。この歪みは封止部材から遠くなるほどに小さくなる。したがってセンサチップを適宜長くしてセンシング部を封止部材から遠ざけることで、歪みがセンシング部へ伝達することを抑制することができる。これにより物理量の検出精度の低下が抑制される。
　しかしながらセンサチップを長くしすぎると、それによってセンサチップの体格が増大するおそれがある。これとは逆にセンサチップを短くしすぎると、上記の歪みのセンシング部への伝達抑制が弱まるおそれがある。そのために物理量の検出精度の低下を効果的に抑制できなくなる場合がある。
　そこで本開示は上記点に鑑み、センサチップの体格の増大、および、物理量（圧力）の検出精度の低下それぞれが抑制された圧力センサを提供することを目的とする。
　本開示の一態様による圧力センサは、センサチップと、樹脂部と、を有する。センサチップは、長手方向に延び、長手方向に対して直交する厚さ方向の長さが他の部分より短いメンブレンと、メンブレンに設けられた圧電素子と、を備える。樹脂部は、センサチップを片持ち支持する。センサチップは２つの端部を有し、２つの端部のうち一方は樹脂部に被覆されるとともに固定される支持端であり、２つの端部のうち他方は長手方向について支持端と反対の端部である自由端である。自由端は樹脂部と長手方向に離れており、メンブレンは樹脂部から離れた自由端に配置される。樹脂部におけるセンサチップを被覆する部位とメンブレンとの間の長手方向における最短の離間距離が、センサチップにおける長手方向と厚さ方向それぞれに直交する短手方向の長さ以上である。
　離間距離がセンサチップの短手方向の長さ（横幅）以上の場合、温度変化によってメンブレンに歪みが生じがたくなる。したがって圧力の検出精度が温度変化によって低下することが抑制される。
　また、温度変化によってメンブレンに歪みが生じがたくなる離間距離と横幅の関係が明らかになった。そのため、この関係に基づいて樹脂部によるセンサチップの被覆範囲を定めることで、極端にセンサチップを長く設計しなくとも、メンブレンに歪みが生じるのを抑制することができる。以上により、メンブレンに歪みが生じるのを抑制しつつ、センサチップの体格の増大を抑制することができる。
圧力センサを示す断面図である。 圧力センサを示す上面図である。 フルブリッジ回路と差動増幅回路を示す回路図である。 メンブレンに生じる歪みと比率Ｌ／ｗの関係を示す図である。 メンブレンに生じる歪みと比率Ｌ／ｗの関係を示す図である。 メンブレンに生じる歪みと比率Ｌ／ｗの関係を示す図である。 メンブレンに生じる歪みと比率Ｌ／ｗの関係を示す図である。 メンブレンに生じる歪みと比率Ｌ／ｗの関係を示すグラフである。
　以下に、図面を参照しながら本開示を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
　以下、本開示をエンジンのオイル圧力の検出に適用した場合の実施形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
　図１～図５に基づいて本実施形態に係る圧力センサを説明する。なお図１ではセンサチップ１０の支持端１０ａと中央部１０ｃとの境界、および、自由端１０ｂと中央部１０ｃとの境界を明示するために、その境界を一点鎖線で示している。中央部１０ｃと支持端１０ａとは、自由端１０ｂを介して連結している。また図２では構成を明りょうとするため、樹脂部４０にハッチングを入れている。
　以下においては互いに直交の関係にある３方向を、ｘ方向、ｙ方向、ｚ方向と示す。ｘ方向がセンサチップ１０の長手方向に相当し、ｙ方向がセンサチップ１０の短手方向に相当し、ｚ方向がセンサチップ１０の厚さ方向に相当する。
　圧力センサ１００はエンジンのオイル圧力を検出する。このエンジンオイルはパイプ内を流動する。オイル圧力は動的に変化し、この動的に変化するオイル圧力が圧力センサ１００に印加される。圧力センサ１００はオイル圧力だけではなくオイル温度を検出する機能も果たす。これらオイル圧力とオイル温度の検出については後述する。
　図１に示すように圧力センサ１００は、センサチップ１０、インナリード３０、および、樹脂部４０を有する。センサチップ１０はｘ方向に延びた直方体形状を有し、その支持端１０ａが接着剤３１を介してインナリード３０に支持されている。そしてセンサチップ１０とインナリード３０との連結部位とセンサチップ１０の中央部１０ｃの一部が樹脂部４０によって被覆されている。この構成により、センサチップ１０はインナリード３０と樹脂部４０とによって片持ち支持され、支持端１０ａとは反対側が自由端１０ｂとなっている。
　センサチップ１０はｘ方向に延びた３つの基板１１～１３が真空室において直接接続されてなる。第１基板１１の一面（第１面）１１ａに第３基板１３が直接接続され、その反対側の裏面（第２面）１１ｂに第２基板１２が直接接続されている。基板１１～１３それぞれはシリコンから成り、基板１１，１２の境界、および、基板１１，１３の境界それぞれには酸化シリコン１４，１５が形成されている。
　図１に示すように第１基板１１の一面１１ａの表層にはｐ拡散層１６が形成されている。このｐ拡散層１６によって配線パターンと圧電素子２０とが形成されている。第２基板１２の自由端１０ｂ側にはｚ方向に貫通する貫通孔１２ａが形成されている。第３基板１３の自由端１０ｂ側には局所的にｚ方向にへこんだ凹部１３ａが形成され、支持端１０ａ側にはｚ方向に貫通する貫通電極１３ｂが形成されている。
　上記のように基板１１～１３を直接接続する際、一面１１ａのうち圧電素子２０が形成された形成領域が凹部１３ａによって囲まれる（覆われる）ように、一面１１ａに第３基板１３を直接接続する。これにより、凹部１３ａと圧電素子２０の形成領域とによって密閉空間が形成される。この密閉空間は真空状態となっている。また、圧電素子２０の形成領域を裏面１１ｂ上にｚ方向に投影した投影領域が貫通孔１２ａを介して外部に露出されるように、裏面１１ｂに第２基板１２を直接接続する。
　したがって、ｚ方向において凹部１３ａ、圧電素子２０の形成領域、および、貫通孔１２ａが並び、センサチップ１０の厚さが圧電素子２０の形成領域において局所的に薄くなる。この局所的に薄い箇所（以下、メンブレン１１ｃと示す）の裏面１１ｂ側がエンジンオイルと接触する。したがってオイル圧力が変動すると、それに応じてメンブレン１１ｃに歪みが生じる。裏面１１ｂの投影領域がエンジンオイルと接触してもよい。
　なお、上記したように３つの独立した基板１１～１３を全て直接接続せず、例えば、第１基板１１と第２基板１２とが酸化シリコン１４を介して接続されてなるＳＯＩ基板に第３基板１３を直接接続してもよい。この場合、予めＳＯＩ基板にｐ拡散層１６と未貫通の貫通孔１２ａを形成し、第３基板１３に凹部１３ａと貫通電極１３ｂを形成しておく。その後にＳＯＩ基板と第３基板１３とを真空室において直接接続する。これにより、センサチップ１０が形成される。
　上記したように第１基板１１には配線パターンが形成されている。この配線パターンは第３基板１３の貫通電極１３ｂと電気的に接続されている。そして貫通電極１３ｂは第３基板１３の表面に形成された配線１３ｃと電気的に接続され、この配線１３ｃにワイヤ１７が接続されている。このワイヤ１７は処理回路と電気的に接続されている。なお配線１３ｃは例えばアルミニウムから成り、窒化シリコン１３ｄによって被覆保護されている。ただし配線１３ｃにおけるワイヤ１７と接続される部位は窒化シリコン１３ｄから露出されている。
　図２に示すようにメンブレン１１ｃの平面形状は八角形を成している。このメンブレン１１ｃの平面形状は、貫通孔１２ａの開口端の形状によって定められる。メンブレン１１ｃの平面形状は、ｘ方向に沿う２つの第１辺１１ｄ，ｙ方向に沿う２つの第２辺１１ｅ、および、ｘ方向とｙ方向それぞれに対して傾斜する４つの第３辺１１ｆが連結されてなる。２つの第１辺１１ｄがｙ方向に並び、２つの第２辺１１ｅがｘ方向に並んでいる。そして第１辺１１ｄと第２辺１１ｅとが第３辺１１ｆを介して連結されている。本実施形態においてメンブレン１１ｃは正八角形を成している。そのため辺１１ｄ～１１ｆそれぞれの長さは互いに等しくなっている。
　メンブレン１１ｃの平面形状を画する３種類の辺１１ｄ～１１ｆそれぞれの最も撓みやすい部位は、その辺の中央部である。これとは反対に最も撓みがたい部位は、２つの辺の連結部位（角部）である。
　上記したようにメンブレン１１ｃの裏面１１ｂ側が外部に露出され、一面１１ａ側は凹部１３ａとともに真空状態の密閉空間を形成している。したがってオイル圧力が動的に変動しなくとも、メンブレン１１ｃは通常ｚ方向において密閉空間側に湾曲している。この湾曲は、メンブレン１１ｃの中心が密閉空間側に凸となる湾曲である。このためメンブレン１１ｃは、メンブレン１１ｃの中心点をｚ方向に貫く中心軸回りにおいて伸びるように湾曲する。またメンブレン１１ｃの縁部（辺１１ｄ～１１ｆの周囲）は、メンブレン１１ｃの中心点から放射状に延びる放射方向において縮むように湾曲する。オイル圧力が上昇するとメンブレン１１ｃは、上記と同様にしてさらにｚ方向に湾曲する。
　図２に示すようにメンブレン１１ｃには、圧電素子２０として４つのピエゾ抵抗効果素子２１～２４が形成されている。これら４つのピエゾ抵抗効果素子２１～２４はメンブレン１１ｃの歪に対する抵抗の変化率が互いに同一となっている。そしてピエゾ抵抗効果素子２１～２４は辺１１ｄ，１１ｅそれぞれの最も撓みやすい中央部に形成されている。より詳しく言えば、ピエゾ抵抗効果素子２１，２４は第１辺１１ｄの中央部に形成されてｙ方向に並んでいる。またピエゾ抵抗効果素子２２，２３は第２辺１１ｅの中央部に形成されてｘ方向に並んでいる。
　４つのピエゾ抵抗効果素子２１～２４はそれぞれｘ方向に蛇行して形成され、総体的にはｘ方向に電流が流動する。したがってピエゾ抵抗効果素子２１～２４それぞれの抵抗値は、メンブレン１１ｃがｘ方向に縮んだり延びたりすることで変化する。そしてその抵抗値の増減は、縮む場合と伸びる場合とで反対になっている。
　ピエゾ抵抗効果素子２１，２４は第１辺１１ｄに沿って形成されている。換言すれば、ピエゾ抵抗効果素子２１，２４はメンブレン１１ｃの中心軸回りのｘ方向に沿う接線方向に沿って形成されている。したがって上記したようにメンブレン１１ｃがｚ方向に湾曲すると、ピエゾ抵抗効果素子２１，２４はメンブレン１１ｃの中心軸回りにおいて伸びる。
　これに対してピエゾ抵抗効果素子２２，２３は第２辺１１ｅに直交するように形成されている。換言すれば、ピエゾ抵抗効果素子２１，２４は上記の放射方向におけるｘ方向に沿う仮想線上に形成されている。したがって上記したようにメンブレン１１ｃがｚ方向に湾曲すると、ピエゾ抵抗効果素子２２，２３は放射方向において縮む。
　以上により、ピエゾ抵抗効果素子２１，２４とピエゾ抵抗効果素子２２，２３とは、メンブレン１１ｃのｚ方向に生じる歪みに対して互いに逆方向に収縮と伸張をする。そのためにピエゾ抵抗効果素子２１，２４とピエゾ抵抗効果素子２２，２３とは、逆方向に抵抗変化する。例えばピエゾ抵抗効果素子２１，２４の抵抗値が増加する場合、ピエゾ抵抗効果素子２２，２３の抵抗値は減少する。
　図３に示すようにこれら４つのピエゾ抵抗効果素子２１～２４によって２つのハーフブリッジ回路が構成され、これらが連結されて１つのフルブリッジ回路が構成されている。より詳しく言えば、互いに抵抗変化が逆のピエゾ抵抗効果素子２１，２２が定電流回路およびグランドと直列接続されて第１ハーフブリッジ回路が構成されている。そして互いに抵抗変化が逆のピエゾ抵抗効果素子２３，２４が定電流回路およびグランドと直列接続されて第２ハーフブリッジ回路が構成されている。これら２つのハーフブリッジ回路は定電流回路とグランドとが共通とされ、１つのフルブリッジ回路が構成されている。以上の構成によりフルブリッジ回路の合成抵抗はメンブレン１１ｃに生じる歪みに対して変動しがたくなっている。この合成抵抗は主としてオイル温度に応じて変動する。しかしながら２つのハーフブリッジ回路の中点電位は、メンブレン１１ｃに生じる歪みに応じて変動する。
　第１ハーフブリッジ回路の中点（ピエゾ抵抗効果素子２１，２２の中点）と、第２ハーフブリッジ回路の中点（ピエゾ抵抗効果素子２３，２４の中点）とが差動増幅回路２５の入力端子に接続されている。これにより差動増幅回路２５にて２つのハーフブリッジ回路の中点電位が差動増幅され、メンブレン１１ｃに生じた歪みに応じた電気信号が出力される。電気信号は、オイル圧力に応じて出力されてもよい。
　なお定電流回路と差動増幅回路２５は、処理回路が有する。したがってピエゾ抵抗効果素子２１～２４それぞれは、第１基板１１の配線パターン、貫通電極１３ｂ、配線１３ｃ、および、ワイヤ１７を介して定電流回路や差動増幅回路２５と電気的に接続されている。
　定電流回路はフルブリッジ回路の合成抵抗の変化に依らずに一定電流を流すように働く。フルブリッジ回路の合成抵抗はメンブレン１１ｃに生じる歪みに対して変動しがたいが、オイル温度に応じて変化する。そのため定電流回路が一定電流を流すように生成する電圧の変化に基づいて、オイル温度を検出することができる。このような処理を処理回路が行う。
　図１に示すように貫通電極１３ｂ、配線１３ｃ、および、ワイヤ１７はセンサチップ１０の支持端１０ａに形成されている。そしてセンサチップ１０の配線１３ｃが配置される面とは反対の面に接着剤３１が塗布され、この接着剤３１を介してインナリード３０と機械的に連結されている。支持端１０ａの全てと中央部１０ｃの一部が樹脂部４０によって被覆され、中央部１０ｃの一部と自由端１０ｂの全てが樹脂部４０から外部に露出されている。
　樹脂部４０はエポキシ系樹脂であり、接着剤３１はエポキシ系樹脂を含有している。接着剤３１を介してセンサチップ１０をインナリード３０に固定した後、これを金型にいれる。そしてその金型のキャビティ内に溶融状態の樹脂部４０を設け、これによって支持端１０ａと中央部１０ｃの一部とともに接着剤３１とインナリード３０とを被覆する。この後に金型を所定温度冷却することで樹脂部４０を固化する。これにより圧力センサ１００が製造される。
　環境温度が変化すると、圧力センサ１００のセンサチップ１０や樹脂部４０は膨張収縮する。センサチップ１０と樹脂部４０とは互いに線膨張係数が異なる。そのために環境温度が変化すると、線膨張係数差に応じた熱応力がセンサチップ１０と樹脂部４０とに生じる。この熱応力が、樹脂部４０によって被覆されるセンサチップ１０の支持端１０ａと中央部１０ｃの一部に印加される。すると支持端１０ａと中央部１０ｃの一部に歪みが生じ、その歪みが樹脂部４０から露出された中央部１０ｃを介して自由端１０ｂのメンブレン１１ｃへと伝達される虞がある。これによりピエゾ抵抗効果素子２１～２４の抵抗値が変動し、差動増幅回路２５から出力される電気信号（センサ信号）が変動する虞がある。このように熱応力のためにメンブレン１１ｃに歪みが生じ、これによってセンサ信号が変動する虞がある。すなわち圧力の検出精度が低下する虞がある。
　熱応力によるメンブレン１１ｃの歪みは、環境温度が低くなるほどに大きくなる。しかしながら熱応力によって直接的に歪むのは支持端１０ａと中央部１０ｃの一部であり、そこからｘ方向に離れた自由端１０ｂのメンブレン１１ｃは、樹脂部４０から露出された中央部１０ｃを介して間接的に歪む。熱応力によってセンサチップ１０に生じる歪みは、支持端１０ａから自由端１０ｂへと向かうにつれて小さくなる。したがって樹脂部４０におけるセンサチップ１０の被覆部位とメンブレン１１ｃとの離間距離Ｌを長くすることで、メンブレン１１ｃに歪みを生じがたくすることができる。
　これに対して圧力センサ１００では、図１および図２に示すように樹脂部４０におけるセンサチップ１０の被覆部位とメンブレン１１ｃとのｘ方向における最短の離間距離Ｌが、センサチップ１０のｙ方向の長さ（横幅ｗ）よりも長くなっている。
　図４Ａ～図４Ｄに、圧力センサ１００を－４０℃まで冷却した際にメンブレン１１ｃに生じる歪みを示す。ハッチングが密である程、ｘ方向の歪み量が大きいことを示している。そして歪み量を示すスケールに示す記号”＋”と記号”－”は、ｘ方向における歪み方向の相違を示している。記号”＋”はｘ方向においてメンブレン１１ｃから支持端１０ａへと進む方向であり、記号”－”はその反対方向である。
　したがって記号”＋”側のハッチング（斜線）の施された部位は樹脂部４０によって支持されている支持端１０ａ側へと引っ張られた状態を示している。すなわち記号”＋”側のハッチングはセンサチップ１０に圧縮が生じていることを示している。これとは反対に記号”－”側のハッチングの施された部位は樹脂部４０によって支持されている支持端１０ａから離れる方向に延びた状態を示している。すなわち記号”－”側のハッチング（ドット）はセンサチップ１０に伸張が生じていることを示している。
　図４Ａ～４Ｄに４つの実験結果を示す。図４Ａ～４Ｄは離間距離Ｌと横幅ｗとの比率Ｌ／ｗが相違している。図４Ａは比率Ｌ／ｗ＝０．４の場合のメンブレン１１ｃの歪みを示している。図４Ｂは比率Ｌ／ｗ＝０．６の場合のメンブレン１１ｃの歪みを示している。図４Ｃは比率Ｌ／ｗ＝０．８の場合のメンブレン１１ｃの歪みを示している。図４Ｄは比率Ｌ／ｗ＝１．０の場合のメンブレン１１ｃの歪みを示している。
　比率Ｌ／ｗ＝０．４～０．８の場合、離間距離Ｌが横幅ｗよりも短いために熱応力によってメンブレン１１ｃに歪みが生じ、センサ信号が変動する。これは熱応力のためにピエゾ抵抗効果素子２１～２４に生じる歪み量やその方向が相違するためである。
　これに対して比率Ｌ／ｗ＝１．０の場合、離間距離Ｌが横幅ｗと等しいためにメンブレン１１ｃに熱応力によって歪みが生じがたく、センサ信号が変動しがたくなっている。これはピエゾ抵抗効果素子２１～２４に生じる歪みが、メンブレン１１ｃが真空状態の密閉空間へとｚ方向に引っ張られることだけによって生じ、熱応力によるｘ方向の歪みがなくなるからである。すなわち、ピエゾ抵抗効果素子２１～２４に生じる歪み量が同等となるためである。
　図４Ａ～図４Ｄに示すＰは、センサ信号によって換算される圧力量を示す値であり、その単位は任意単位である。比率Ｌ／ｗ＝０．４～０．８の場合、圧力Ｐ＝８．９～１．６となる。しかしながら比率Ｌ／ｗ＝１．０の場合、圧力Ｐ＝０．０となる。比率Ｌ／ｗ＝０．４の場合、圧力Ｐ＝８．９となる。比率Ｌ／ｗ＝０．６の場合、圧力Ｐ＝４．７となる。比率Ｌ／ｗ＝０．８の場合、圧力Ｐ＝１．６となる。
　図５に圧力Ｐと比率Ｌ／ｗとの関係を示す。図５に示す実線はシミュレーション結果を示し、白丸点は実験結果を示している。図５に示すように、比率Ｌ／ｗが大きくなるにしたがって圧力Ｐが低くなる。比率Ｌ／ｗが０．８よりも大きくなると圧力Ｐは被検出対象圧力（被検出対象圧力オーダー）の０．０５％以下になる。そして比率Ｌ／ｗが１．０よりも大きくなると圧力Ｐはほぼゼロになる。図５に示すように、比率Ｌ／ｗが１．０～２．３の場合に圧力Ｐはほぼゼロとなる。図５に示す点線は、圧力Ｐの大きさが、被検出対象圧力の０．０５％または－０．０５％である範囲を示してもよい。
　なお被検出対象圧力とは、被検出対象媒体（エンジンオイル）の圧力（圧力オーダー）に相当する。したがってエンジンオイルの圧力（圧力オーダー）が例えば１０００ｋＰａの場合、その０．０５％は０．５ｋＰａとなる。この０．０５％とは検出精度を保証するための値であり、設計者の定める検出精度によって適宜変更される値である。
　次に、本実施形態に係る圧力センサ１００の作用効果を説明する。離間距離Ｌは横幅ｗ以上となっている。したがって熱応力（温度変化）によってメンブレン１１ｃに歪みが生じがたく、圧力の検出精度が温度変化によって低下することが抑制される。
　また図５に示すように、温度変化によってメンブレン１１ｃに歪みが生じがたくなる離間距離Ｌと横幅ｗの関係が、本発明者の実施したシミュレーションと実験から明らかとなっている。そのため、樹脂部４０によってセンサチップ１０を被覆する範囲を図５に基づいて定めることで、温度変化によってメンブレン１１ｃに歪みが生じるのを抑制しつつ、センサチップ１０の体格の増大を抑制することができる。
　上記のようにセンサチップ１０のｘ方向の長さを極端に長くせずとも、熱応力によってメンブレン１１ｃに歪みが生じることを抑制できる。これによりセンサチップ１０が支持端１０ａを中心として、車両振動に応じて振動することが抑制される。またセンサチップ１０の自由端１０ｂに動的に印加されるオイル圧力によって、センサチップ１０に過度な応力が印加されることが抑制される。これによりセンサチップ１０の耐久性が低下することが抑制される。
　ところで本発明者がメンブレンの形成されたＳＯＩ基板とガラス台座とを陽極接合してセンサチップを製造したところ、センサチップの剛性が確保されるために熱応力によってメンブレン１１ｃに歪みが生じがたかった。これに対して、本実施形態で示したようにシリコンから成る基板１１～１３を直接接合してセンサチップ１０を形成したところ、剛性が確保されないため、比率Ｌ／ｗの値によってはメンブレン１１ｃに歪みが生じる場合がある。そこで本実施形態で示したように、センサチップ１０の剛性が確保されずとも、比率Ｌ／ｗを１．０以上とすることでメンブレン１１ｃに歪みを生じがたくしている。
　センサチップの剛性を確保するためにはガラス台座を用いるが、このガラス台座の生成には特殊なガラスを必要とする。これに対して本開示によればセンサチップ１０の剛性を確保せずともメンブレン１１ｃに歪みが生じることを抑制することができる。そしてセンサチップ１０を特殊なガラスから成るガラス台座よりも安価なシリコン基板を用いて形成することができる。以上により、熱応力によってメンブレン１１ｃに歪みが生じることを抑制しつつ、センサチップ１０の原価コストを下げることができる。
　以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上記した実施形態になんら制限されることなく、本開示の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
　本実施形態では圧力センサ１００がエンジンのオイル圧力を検出する例を示した。しかしながら圧力センサ１００の検出対象としては上記例に限定されず、例えばトランスミッションのオイル圧力を検出してもよい。もちろん、被検出対象としてはオイルなどの液体に限らず、空気などの気体を検出することもできる。
　本実施形態ではピエゾ抵抗効果素子２１～２４が辺１１ｄ，１１ｅそれぞれの中央部に配置される例を示した。より詳しく言うと、４つのピエゾ抵抗効果素子２１～２４が、メンブレン１１ｃの中心点をｚ方向に貫く中心軸周りに９０°回転すると同等の配置となる例を示した。しかしながら４つのピエゾ抵抗効果素子２１～２４の配置としては上記例に限定されない。
　図４Ｄに示すように、メンブレン１１ｃに熱応力による歪みが生じない場合、メンブレン１１ｃには真空状態の密閉空間へとｚ方向に引っ張られることに起因する歪みだけが生じる。そしてその歪みの分布はメンブレン１１ｃの形状に応じて決定される。本実施形態に示したようにメンブレン１１ｃが正八角形を成す場合、その正八角形の中心軸周りに９０°回転すると歪みの分布は同等となる。したがって密閉空間へとｚ方向に引っ張られることでメンブレン１１ｃに生じる歪みの分布が、メンブレン１１ｃの中心軸周りにθ°回転すると対称となる場合、ピエゾ抵抗効果素子２１～２４の配置としては、メンブレン１１ｃの中心軸周りにθ°×ｎ（ｎ＝自然数）回転すると同等となればいい。
　メンブレン１１ｃが正八角形である例を示した。しかしながらメンブレン１１ｃの平面形状としては上記例に限定されず、例えば正四角形や平行四辺形を採用することができる。この場合、４つのピエゾ抵抗効果素子２１～２４はメンブレン１１ｃの平面形状を画す４つの辺の中央部に配置される。
　本実施形態では圧電素子２０が４つのピエゾ抵抗効果素子２１～２４を有し、これらによってフルブリッジ回路が構成される例を示した。しかしながら圧電素子２０が２つのピエゾ抵抗効果素子２１，２２を有し、これらによって第１ハーフブリッジ回路が構成されるだけでもよい。
　本実施形態ではセンサチップ１０とは別に処理回路が形成された例を示した。しかしながらセンサチップ１０に処理回路が形成された構成を採用することもできる。
　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 (8)

  1. 　長手方向に延び、前記長手方向に対して直交する厚さ方向の長さが他の部分より短いメンブレン（１１ｃ）と、前記メンブレンに設けられた圧電素子（２０）と、を備えたセンサチップ（１０）と、
    　前記センサチップを片持ち支持する樹脂部（４０）と、を有し、
    　前記センサチップは２つの端部（１０ａ，１０ｂ）を有し、前記２つの端部のうち一方は前記樹脂部に被覆されるとともに固定される支持端（１０ａ）であり、前記２つの端部のうち他方は前記長手方向について前記支持端と反対の端部である自由端（１０ｂ）であり、
    　前記自由端は前記樹脂部と前記長手方向に離れており、
    　前記メンブレンは前記樹脂部から離れた前記自由端に配置され、
    　前記樹脂部における前記センサチップを被覆する部位と前記メンブレンとの間の前記長手方向における最短の離間距離が、前記センサチップにおける前記長手方向と前記厚さ方向それぞれに直交する短手方向の長さ以上である圧力センサ。
  2. 　前記センサチップは、第１面（１１ａ）上に前記圧電素子を有する第１基板（１１）、貫通孔（１２ａ）を有する第２基板（１２）、前記圧電素子を囲う凹部（１３ａ）を有する第３基板（１３）を有し、
    　前記第１基板の前記第１面の反対側の第２面（１１ｂ）に前記第２基板が直接接続され、
    　前記第１基板は、前記圧電素子が配置された前記第１面の形成領域と、前記形成領域を前記第２面に投影した投影領域と、を有し、
    　前記投影領域は前記貫通孔を介して外部に露出されており、
    　前記第１基板の前記第１面に前記第３基板が直接接続され、前記第１基板の前記形成領域が前記第３基板の前記凹部によって囲まれている請求項１に記載の圧力センサ。
  3. 　前記メンブレンは厚み方向において互いに対向する２つの面を有し、前記２つの面のうち１つは、前記投影領域における前記貫通孔を介して外部に露出された部位と相等しく、
    　前記メンブレンの平面形状は八角形を成している請求項２に記載の圧力センサ。
  4. 　前記メンブレンの前記平面形状を成す８つの辺（１１ｄ，１１ｅ，１１ｆ）の内、前記長手方向に沿う２つは第１辺（１１ｄ）と定義され、
    　前記メンブレンの平面形状を成す８つの辺（１１ｄ，１１ｅ，１１ｆ）の内、前記短手方向に沿う２つは第２辺（１１ｅ）と定義され、
    　前記メンブレンの平面形状を成す８つの辺（１１ｄ，１１ｅ，１１ｆ）の内、前記長手方向および前記短手方向それぞれに対して傾斜する４つは第３辺（１１ｆ）と定義され、
    　２つの前記第１辺が前記短手方向に並び、２つの前記第２辺が前記長手方向に並び、前記第１辺と前記第２辺とが、前記第３辺を介して連結されている請求項３に記載の圧力センサ。
  5. 　前記圧電素子は数のピエゾ抵抗効果素子を含み、
    　２つの前記第１辺と２つの前記第２辺それぞれの中央部に前記ピエゾ抵抗効果素子が配置されている請求項４に記載の圧力センサ。
  6. 　複数の前記ピエゾ抵抗効果素子は前記長手方向に電流が流れるように前記メンブレンに配置され、
    　２つの前記第１辺と２つの前記第２辺それぞれの中央部に配置される前記ピエゾ抵抗効果素子が２つのハーフブリッジ回路を構成し、
    　２つの前記ハーフブリッジ回路がフルブリッジ回路を構成している請求項５に記載の圧力センサ。
  7. 　２つの前記ハーフブリッジ回路それぞれの中点電位を差動増幅する差動増幅回路（２５）を有する請求項６に記載の圧力センサ。
  8. 　前記支持端と接着剤（３１）を介して機械的に連結されるインナリード（３０）を有し、
    　前記支持端とともに、前記接着剤と前記インナリードは前記樹脂部によって被覆されている請求項１～７いずれか１項に記載の圧力センサ。
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