(57)【要約】【課題】感圧素子とダイヤフラムとの接合強度が維持されつつ、小型化された圧力センサーの提供。【解決手段】圧力センサー１は、振動片部１３と振動片部１３の両端に接続される一対の基部１４とを有する双音叉素子１５と、双音叉素子１５の一対の基部１４が接合部材４０を介して接合される一対の支持部２３を有するダイヤフラム層２０と、を備え、各支持部２３の搭載面２４に、段差部２５が設けられ、各支持部２３と各基部１４とが、搭載面２４と一方の主面１１との間で接合され、更に各段差部２５の側壁２６と、側壁２６に対向する基部１４の側壁１８との間で接合されていることを特徴とする。【選択図】図１
2010164500.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感圧部と該感圧部の両端に接続される一対の基部とを有する感圧素子と、
前記感圧素子の一対の前記基部が接合部材を介して接合される一対の支持部を有するダイヤフラムと、を備え、
各前記支持部と各前記基部との互いに対向する対向面の少なくともいずれか一方に、段差部が設けられ、
各前記支持部と各前記基部とが、各前記対向面の間で接合され、更に各前記段差部の側壁と、該側壁に対向する前記支持部または前記基部の側壁との間で接合されていることを特徴とする圧力センサー。
【請求項２】
請求項１に記載の圧力センサーにおいて、各前記段差部の前記側壁の延在方向が、前記感圧素子の各前記基部を互いに結んだ方向と交差する方向であることを特徴とする圧力センサー。
【請求項３】
請求項１または２に記載の圧力センサーにおいて、各前記段差部の前記側壁及び該側壁と対向する各前記支持部または各前記基部の前記側壁には、平面視において、一方に切り欠き部が形成され、他方に前記切り欠き部に沿って突起部が形成されていることを特徴とする圧力センサー。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の圧力センサーにおいて、各前記基部の前記対向面の各前記支持部と接合される部分に、前記基部の厚み方向に貫通する貫通孔または袋孔が形成され、前記貫通孔内または前記袋孔内に、前記接合部材が入り込んでいることを特徴とする圧力センサー。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の圧力センサーにおいて、各前記段差部が、各前記対向面の少なくともいずれか一方に、別部材を接合することにより設けられていることを特徴とする圧力センサー。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の圧力センサーにおいて、前記感圧素子及び前記ダイヤフラムが、水晶基板を基材としていることを特徴とする圧力センサー。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の圧力センサーにおいて、前記感圧部が、少なくとも一以上の柱状ビームから構成されていることを特徴とする圧力センサー。
【請求項８】
感圧部と該感圧部の両端に接続される一対の基部とを有する感圧素子と、
前記感圧素子の一対の前記基部が接合部材を介して接合される一対の支持部を有するダイヤフラムと、を備え、
各前記支持部と各前記基部との互いに対向する対向面の少なくともいずれか一方に、段差部が設けられた圧力センサーの製造方法であって、
各前記支持部と各前記基部とを、各前記対向面の間で接合するとともに、各前記段差部の側壁と、該側壁に対向する各前記支持部または各前記基部の側壁との間で接合する工程を有することを特徴とする圧力センサーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感圧素子を用いた圧力センサーに関し、特にダイヤフラムを備えて構成された圧力センサー及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ダイヤフラムと、容器と、ダイヤフラムに設けられた支持部に搭載された双音叉振動子（以下、双音叉素子という）などの感圧素子とを有して構成された圧力センサーが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
上記圧力センサーは、外部から加わる圧力によるダイヤフラムの変位を、感圧素子に伝達する構造であることから、圧力の検出感度を良好に維持または向上させるために、ダイヤフラムの支持部から感圧素子までの間の伝達損失を極力抑制する必要がある。
加えて、上記圧力センサーは、搭載される機器の小型化の進展により、更なる小型化が要請されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３３３４５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記圧力センサーは、ダイヤフラムに設けられた支持部の平坦な搭載面に、感圧素子の基部の平坦な対向面が、接合部材を介して接合されている（例えば、特許文献１の図１参照）。
この構成により、上記圧力センサーは、支持部と感圧素子との接合部における伝達損失を抑制するために、両者の接合強度を所定のレベルに設定する必要があることから、接合部の接合面積を所定のレベルの接合強度が確保できる面積以上にしておく必要がある。
このことから、上記圧力センサーは、支持部の平面サイズ及び感圧素子の基部の平面サイズを、両者の接合強度に起因する制約に伴い、所定のサイズ以下に小さくできないことにより、更なる小型化が極めて困難であるという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記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、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］本適用例にかかる圧力センサーは、感圧部と該感圧部の両端に接続される一対の基部とを有する感圧素子と、前記感圧素子の一対の前記基部が接合部材を介して接合される一対の支持部を有するダイヤフラムと、を備え、各前記支持部と各前記基部との互いに対向する対向面の少なくともいずれか一方に、段差部が設けられ、各前記支持部と各前記基部とが、各前記対向面の間で接合され、更に各前記段差部の側壁と、該側壁に対向する前記支持部または前記基部の側壁との間で接合されていることを特徴とする。
【０００７】
これによれば、圧力センサーは、各支持部と各基部との互いに対向する対向面の少なくともいずれか一方に、段差部が設けられている。そして、圧力センサーは、各支持部と各基部とが、各対向面の間で接合され、更に各段差部の側壁と、この側壁に対向する各支持部または各基部の側壁との間で接合されている。
【０００８】
このことから、圧力センサーは、従来のような各支持部と各基部とが各対向面の間だけで接合されている場合と比較して、各段差部の側壁とこの側壁に対向する各支持部または各基部の側壁との間でも接合されている分、各支持部と各基部との接合強度を維持したまま、各支持部と各基部との各対向面における接合面積を、小さくすることができる。
これにより、圧力センサーは、上記従来構成の圧力センサーと比較して、各支持部と各基部との接合強度を維持したまま、各支持部及び各基部の平面サイズを小さくできることから、更なる小型化を図ることが可能となる。
【０００９】
［適用例２］上記適用例にかかる圧力センサーは、各前記段差部の前記側壁の延在方向が、前記感圧素子の各前記基部を互いに結んだ方向と交差する方向であることが好ましい。
【００１０】
これによれば、圧力センサーは、各段差部の側壁の延在方向が、感圧素子の各基部を互いに結んだ方向と交差する方向である。
このことから、圧力センサーは、外部から加わる圧力によるダイヤフラムの変位が、感圧素子に伝達される際に、感圧素子の各基部を互いに結んだ方向における接合部材の弾性変形などに起因する各基部の位置ずれを、各段差部の側壁と、この側壁に対向する各支持部または各基部の側壁とがストッパーになることによって抑制できる。
これにより、圧力センサーは、圧力の検出感度を向上させることができる。
【００１１】
また、圧力センサーは、感圧素子を搭載する際に、各段差部の側壁と、この側壁に対向する各支持部または各基部の側壁とによって、各基部を互いに結んだ方向における感圧素子の位置決めができる。
【００１２】
［適用例３］上記適用例にかかる圧力センサーは、各前記段差部の前記側壁及び該側壁と対向する各前記支持部または各前記基部の前記側壁には、平面視において、一方に切り欠き部が形成され、他方に前記切り欠き部に沿って突起部が形成されていることが好ましい。
【００１３】
これによれば、圧力センサーは、平面視において、側壁の一方に切り欠き部が形成され、他方に切り欠き部に沿って突起部が形成されていることから、側壁が一直線状に形成されている場合と比較して、側壁の接合長さが長くなる。
したがって、圧力センサーは、側壁が一直線状に形成されている場合と比較して、側壁同士の接合強度が向上する。
【００１４】
［適用例４］上記適用例にかかる圧力センサーは、各前記基部の前記対向面の各前記支持部と接合される部分に、前記基部の厚み方向に貫通する貫通孔または袋孔が形成され、前記貫通孔内または前記袋孔内に、前記接合部材が入り込んでいることが好ましい。
【００１５】
これによれば、圧力センサーは、各基部の貫通孔内または袋孔内に、接合部材が入り込んでいることから、接合部材の投錨効果によって各基部の対向面に沿った方向における接合強度が向上する。
【００１６】
［適用例５］上記適用例にかかる圧力センサーは、各前記段差部が、各前記対向面の少なくともいずれか一方に、別部材を接合することにより設けられていることが好ましい。
【００１７】
これによれば、圧力センサーは、各段差部が、各対向面の少なくともいずれか一方に、別部材を接合することにより設けられていることから、各対向面が平坦でよくなり、各対向面の形成が容易となる。
【００１８】
［適用例６］上記適用例にかかる圧力センサーは、前記感圧素子及び前記ダイヤフラムが、水晶基板を基材としていることが好ましい。
【００１９】
これによれば、圧力センサーは、感圧素子及びダイヤフラムが水晶基板を基材としていることから、感圧素子及びダイヤフラムの熱膨張率が略同一である。このことから、圧力センサーは、周囲の温度変化に伴う両者の伸縮が発生した際に、両者の伸縮の度合いが略同一であることにより、両者の伸縮の差に起因する応力の発生が殆どない。
これにより、圧力センサーは、周囲の温度変化に起因する感度、精度などの特性の変化を抑制できる。
【００２０】
［適用例７］上記適用例にかかる圧力センサーは、前記感圧部が、少なくとも一以上の柱状ビームから構成されていることが好ましい。
【００２１】
これによれば、圧力センサーは、感圧素子の感圧部が、少なくとも一以上の柱状ビームから構成されていることから、他の感圧素子と比較して、圧力の検出精度が高い特性を有し、圧力センサーの精度を向上させることができる。
【００２２】
［適用例８］本適用例にかかる圧力センサーの製造方法は、感圧部と該感圧部の両端に接続される一対の基部とを有する感圧素子と、前記感圧素子の一対の前記基部が接合部材を介して接合される一対の支持部を有するダイヤフラムと、を備え、各前記支持部と各前記基部との互いに対向する対向面の少なくともいずれか一方に、段差部が設けられた圧力センサーの製造方法であって、各前記支持部と各前記基部とを、各前記対向面の間で接合するとともに、各前記段差部の側壁と、該側壁に対向する各前記支持部または各前記基部の側壁との間で接合する工程を有することを特徴とする。
【００２３】
これによれば、圧力センサーの製造方法は、各支持部と各基部とを、各対向面の間で接合するとともに、各段差部の側壁と、この側壁に対向する支持部または基部の側壁との間で接合する工程を有している。
このことから、圧力センサーの製造方法は、従来のような各支持部と各基部とを各対向面の間だけで接合する場合と比較して、各段差部の側壁とこの側壁に対向する支持部または基部の側壁との間でも接合している分、各支持部と各基部との接合強度を維持したまま、各支持部と各基部との各対向面における接合面積を、小さくすることができる。
【００２４】
これにより、圧力センサーの製造方法は、上記従来構成の圧力センサーと比較して、各支持部と各基部との接合強度を維持したまま、各支持部及び各基部の平面サイズを小さくして、更なる小型化を実現した圧力センサーを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、圧力センサー及び圧力センサーの製造方法の実施形態について、図面を参照して説明する。
（実施形態）
図１は、本実施形態の圧力センサーの概略構成を示す模式図である。図１（ａ）は、展開斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線での断面図である。なお、展開斜視図では、便宜的に接合部材を省略してある。
【００２６】
図１に示すように、圧力センサー１は、感圧素子層１０と、感圧素子層１０の一方の主面１１側を覆うダイヤフラムとしてのダイヤフラム層２０と、感圧素子層１０の他方の主面１２側を覆うベース層３０と、を備えている。
圧力センサー１は、上記各層が、平面視において輪郭が互いに重なり合うように積層されることにより、略直方体形状に形成されている。
【００２７】
圧力センサー１の各層は、複数個取りが可能なウエハー状の水晶基板を基材として、フォトエッチング、サンドブラストなどの加工方法により所定の形状に形成されている。なお、圧力センサー１の製造方法については後述する。
【００２８】
感圧素子層１０は、感圧部としての互いに略平行な角柱状の一対の振動片部（柱状ビーム）１３と、振動片部１３の両端に接続される一対の略矩形の基部１４とを有する感圧素子としての双音叉素子１５と、双音叉素子１５を囲む略矩形の枠部１６と、枠部１６と双音叉素子１５の各基部１４とを接続する各一対の梁状の腕部１７とを有している。
感圧素子層１０は、平面視において外形形状が略矩形に形成され、各構成要素の厚みが略同一に形成されている。なお、双音叉素子１５の図示しない電極は、腕部１７を介して枠部１６に引き出されている。
【００２９】
ダイヤフラム層２０は、平面視において外形形状が略矩形に形成されている。
そして、ダイヤフラム層２０は、感圧素子層１０の一方の主面１１側を覆うように配置されている。
ダイヤフラム層２０は、外部からの圧力を受けて撓む凹部２１と、凹部２１を囲む外周枠部２２と、双音叉素子１５の一対の基部１４に対向する位置に、凹部２１から感圧素子層１０側に突出し、双音叉素子１５の各基部１４が接合部材４０を介して接合される一対の支持部２３と、を有している。
【００３０】
ダイヤフラム層２０は、双音叉素子１５の各基部１４の対向面としての一方の主面１１に対向する対向面としての各支持部２３の搭載面２４に、段差部２５が設けられている。
ダイヤフラム層２０は、各段差部２５に搭載面２４と略直交する側壁２６が形成されている。各側壁２６は、双音叉素子１５の各基部１４を互いに結んだ方向と交差する方向に延在している。
なお、各段差部２５の側壁２６間の距離は、双音叉素子１５の各基部１４における各側壁２６に対向する各側壁１８間の距離より僅かに長くなっている。
また、各側壁２６は、双音叉素子１５の各基部１４の側壁１８に沿うように形成されている。なお、各側壁２６の高さは、双音叉素子１５の各基部１４の各側壁１８の高さに、接合部材４０の厚みを加えた高さと略等しくなっている。
【００３１】
圧力センサー１は、ダイヤフラム層２０の各支持部２３と双音叉素子１５の各基部１４とが、各支持部２３の搭載面２４と、双音叉素子１５の各基部１４の一方の主面１１との間で接合部材４０を介して接合され、更に各支持部２３の段差部２５の側壁２６と、双音叉素子１５の各基部１４の側壁１８との間で接合部材４０を介して接合されている。
これにより、圧力センサー１は、双音叉素子１５の振動片部１３と、ダイヤフラム層２０の凹部２１との間に空間が形成されている。
なお、ダイヤフラム層２０の外周枠部２２は、感圧素子層１０の枠部１６と接合部材４０を介して接合されている。
なお、接合部材４０には、例えば低融点ガラスやエポキシ系接着剤、等の接合手段を用いることができ、それらの接合手段は水晶の熱膨張率に近似する材料から構成されることが好ましい。
【００３２】
ベース層３０は、平面視において外形形状が略矩形に形成されている。ベース層３０は、感圧素子層１０側に双音叉素子１５との間に空間を形成するための凹部３１が形成されている。
そして、ベース層３０は、感圧素子層１０の他方の主面１２側を覆うように配置され、凹部３１を囲む外周枠部３２が感圧素子層１０の枠部１６と接合部材４０を介して接合されている。
【００３３】
なお、感圧素子層１０の腕部１７は、ダイヤフラム層２０、ベース層３０のいずれにも接合されておらず、フリーな状態になっている。
【００３４】
上記の構成により、圧力センサー１は、ダイヤフラム層２０と双音叉素子１５の振動片部１３との間、及び双音叉素子１５とベース層３０との間に空間が形成された状態で、双音叉素子１５の各基部１４が、ダイヤフラム層２０の各支持部２３に接合されている。
これにより、圧力センサー１は、双音叉素子１５が各支持部２３間に架け渡された状態となっている。
【００３５】
以上のように構成された圧力センサー１は、内部が気密に封止され、真空状態に保持されており、絶対圧を検出する圧力センサーとなっている。
【００３６】
ここで、圧力センサー１の基本動作について、図面を参照して概略を説明する。
図２は、圧力センサーの基本動作を説明する模式断面図である。
圧力センサー１は、ベース層３０側が外部機器の搭載面５０などに搭載されるように構成されている。また、圧力センサー１は、外部からの圧力を双音叉素子１５の振動片部１３の共振周波数の変化によって検出する構成となっている。
【００３７】
図２に示すように、圧力センサー１は、外部からの圧力を受けるとダイヤフラム層２０の凹部２１が、２点鎖線で示すように矢印Ｂ方向に撓む（以下、変位するともいう）。
このとき、圧力センサー１は、このダイヤフラム層２０の凹部２１の撓みにより、ダイヤフラム層２０の各支持部２３が、互いの間隔が広がる矢印Ｃ方向に変位する。
これにより、各支持部２３間に架け渡された状態で接合されている双音叉素子１５は、矢印Ｃ方向に引張力が加わり変位する。
これにより、双音叉素子１５は、例えば、巻き上げられた弦楽器の弦のように、振動片部１３の共振周波数が高くなる方に変化する。
【００３８】
なお、外部からの圧力が内部の真空状態より低い圧力の場合には、圧力センサー１は、ダイヤフラム層２０の凹部２１が、破線で示すように矢印Ｄ方向に撓み、各支持部２３が、互いの間隔が狭まる矢印Ｅ方向に変位する。
これにより、双音叉素子１５は、矢印Ｅ方向に圧縮力が加わって変位し、例えば、巻き戻された弦楽器の弦のように、振動片部１３の共振周波数が低くなる方に変化する。
【００３９】
圧力センサー１は、この共振周波数の変化を検出している。外部からの圧力は、この検出された共振周波数の変化の割合に応じて、ルックアップテーブルなどによって定められた数値に変換することで導出される。
【００４０】
ここで、圧力センサー１は、ダイヤフラム層２０の各支持部２３と双音叉素子１５の各基部１４とが、各支持部２３の搭載面２４（以下、対向面ともいう）と、各基部１４の一方の主面１１（以下、対向面ともいう）との間で接合部材４０を介して接合され、更に各支持部２３の段差部２５の側壁２６と、各基部１４の側壁１８との間で接合部材４０を介して接合されている。
【００４１】
このことから、圧力センサー１は、従来のような各支持部２３と各基部１４とが各対向面２４，１１の間だけで接合されている場合と比較して、各段差部２５の側壁２６と各基部１４の側壁１８との間でも接合されている分、各支持部２３と各基部１４との接合強度を維持したまま、各支持部２３と各基部１４との各対向面２４，１１における接合面積を、小さくすることができる。
【００４２】
これにより、圧力センサー１は、上記従来構成の圧力センサーと比較して、各支持部２３と各基部１４との接合強度を維持したまま、各支持部２３及び各基部１４の平面サイズを小さくできることから、更なる小型化を図ることが可能となる。
【００４３】
また、圧力センサー１は、外部から加わる圧力によるダイヤフラム層２０の凹部２１の矢印Ｄ方向の変位が、双音叉素子１５に伝達される際に、双音叉素子１５の各基部１４を互いに結んだ方向における接合部材４０の弾性変形などに起因する各基部１４の矢印Ｃ方向の位置ずれを、各段差部２５の側壁２６がストッパーとなることによって抑制できる。
これにより、圧力センサー１は、圧力の検出感度を向上させることができる。
【００４４】
なお、圧力センサー１は、ダイヤフラム層２０と双音叉素子１５との間、及び双音叉素子１５とベース層３０との間に空間が形成されていることから、ダイヤフラム層２０が撓んだ際の、上記構成要素間の干渉が回避されている。
【００４５】
ここで、圧力センサー１の製造方法の一例について、図面を参照して概略を説明する。
図３は、圧力センサーの製造方法を工程順に示す模式断面図である。なお、図３の２点鎖線は、圧力センサーを個別に分轄する際の分轄線を表している。
【００４６】
［ダイヤフラム層準備工程］
まず、図３（ａ）に示すように、フォトエッチング、サンドブラストなどの加工方法により、上述した形状に形成した複数個取りのウエハー状のダイヤフラム層２０を、作業台などに載置する。
【００４７】
［感圧素子層接合工程］
ついで、図３（ｂ）に示すように、ダイヤフラム層２０の各支持部２３の搭載面２４、各支持部２３の段差部２５の側壁２６、外周枠部２２の感圧素子層１０に対向する面に、接合部材４０を塗布する。
ついで、フォトエッチング、サンドブラストなどの加工方法により、上述した形状に形成した複数個取りのウエハー状の感圧素子層１０を、ダイヤフラム層２０に重ねて各構成要素を接合部材４０を介してダイヤフラム層２０の各構成要素に接合する。
詳述すると、感圧素子層１０の双音叉素子１５の各基部１４の一方の主面１１を、ダイヤフラム層２０の各支持部２３の搭載面２４に接合するとともに、各基部１４の側壁１８を、各支持部２３の段差部２５の側壁２６に接合する。また、感圧素子層１０の枠部１６の一方の主面１１を、ダイヤフラム層２０の外周枠部２２の対向する面に接合する。
【００４８】
［ベース層接合工程］
ついで、図３（ｃ）に示すように、感圧素子層１０の枠部１６の他方の主面１２に、接合部材４０を塗布する。
ついで、フォトエッチング、サンドブラストなどの加工方法により、上述した形状に形成した複数個取りのウエハー状のベース層３０を、凹部３１が感圧素子層１０に対向するように感圧素子層１０に重ね、ベース層３０の外周枠部３２を、感圧素子層１０の枠部１６の他方の主面１２に、接合部材４０を介して接合する。
【００４９】
［ダイシング工程］
ついで、図３（ｄ）に示すように、各層を積層し接合してできた複数個取りのウエハー状の圧力センサー１を、図示しないダイシング装置などの切断手段を用いて、切断することにより個別に分轄する。
これにより、図１に示すような、圧力センサー１が得られる。
【００５０】
上述したように、本実施形態の圧力センサー１は、ダイヤフラム層２０の各支持部２３と感圧素子層１０の双音叉素子１５の各基部１４とが、各支持部２３の搭載面２４と、各基部１４の一方の主面１１との間で接合部材４０を介して接合され、更に各支持部２３の段差部２５の側壁２６と、各基部１４の側壁１８との間で接合部材４０を介して接合されている。
【００５１】
このことから、圧力センサー１は、従来のような各支持部２３と各基部１４とが各対向面２４，１１の間だけで接合されている場合と比較して、各段差部２５の側壁２６と各基部１４の側壁１８との間でも接合されている分、各支持部２３と各基部１４との接合強度を維持したまま、各支持部２３と各基部１４との各対向面２４，１１における接合面積を、小さくすることができる。
【００５２】
これにより、圧力センサー１は、上記従来構成の圧力センサーと比較して、各支持部２３と各基部１４との接合強度を維持したまま、各支持部２３及び各基部１４の平面サイズを小さくできることから、更なる小型化を図ることが可能となる。
【００５３】
また、圧力センサー１は、外部から加わる圧力によるダイヤフラム層２０の凹部２１の矢印Ｄ方向の変位が、双音叉素子１５に伝達される際に、双音叉素子１５の各基部１４を互いに結んだ方向における接合部材４０の弾性変形などに起因する各基部１４の矢印Ｃ方向の位置ずれを、各段差部２５の側壁２６がストッパーとなることによって抑制できる。
これにより、圧力センサー１は、圧力の検出感度を向上させることができる。
【００５４】
また、圧力センサー１は、感圧素子が、二つの振動片部１３を感圧部とする双音叉素子１５であることから、他の感圧素子と比較して、圧力の検出精度が高い特性を有し、圧力センサー１の精度を向上させることができる。
【００５５】
また、圧力センサー１は、各層が水晶基板を基材としていることから、各層の熱膨張率が略同一である。このことから、圧力センサー１は、周囲の温度変化に伴う各層の伸縮が発生した際に、各層の伸縮の度合いが略同一であることにより、各層の伸縮の差に起因する応力の発生が殆どない。
これにより、圧力センサー１は、周囲の温度変化に起因する感度、精度などの特性の変化を抑制できる。
【００５６】
また、圧力センサー１の製造方法は、ダイヤフラム層２０の各支持部２３と双音叉素子１５の各基部１４とを、各支持部２３の搭載面２４と各基部１４の一方の主面１１との間で接合するとともに、各支持部２３の段差部２５の側壁２６と、各基部１４の側壁１８との間で接合する工程を有している。
このことから、圧力センサー１の製造方法は、従来のような各支持部２３と各基部１４とを各対向面２４，１１の間だけで接合する場合と比較して、各段差部２５の側壁２６と各基部１４の側壁１８との間でも接合している分、各支持部２３と各基部１４との接合強度を維持したまま、各支持部２３と各基部１４との各対向面２４，１１における接合面積を、小さくすることができる。
【００５７】
これにより、圧力センサー１の製造方法は、上記従来構成の圧力センサーと比較して、各支持部２３と各基部１４との接合強度を維持したまま、各支持部２３及び各基部１４の平面サイズを小さくして、更なる小型化を実現した圧力センサー１を、製造することができる。
【００５８】
ここで、上記実施形態の変形例について図面を参照して説明する。
（変形例１）
図４は、変形例１の圧力センサーの概略構成を示す模式図である。図４（ａ）は、展開斜視図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＦ−Ｆ線での断面図である。なお、展開斜視図では、便宜的に接合部材を省略してある。また、上記実施形態との共通部分については、同一符号を付して説明を省略し、上記実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００５９】
図４に示すように、変形例１の圧力センサー１０１は、感圧素子層１１０の双音叉素子１５の各基部１４の側壁１８に、平面視において、切り欠き部１１９が形成されている。そして、圧力センサー１０１は、ダイヤフラム層１２０の各支持部２３の段差部２５の側壁２６に、切り欠き部１１９に沿って突起部１２７が形成されている。
【００６０】
これによれば、圧力センサー１０１は、平面視において、各基部１４の側壁１８に、切り欠き部１１９が形成され、各段差部２５の側壁２６に切り欠き部１１９に沿って突起部１２７が形成されていることから、各側壁１８，２６が一直線状に形成されている場合と比較して、各側壁１８，２６の接合長さが長くなる。
したがって、圧力センサー１０１は、各側壁１８，２６が一直線状に形成されている場合と比較して、側壁１８と側壁２６との接合強度が向上する。
なお、圧力センサー１０１は、切り欠き部１１９が側壁２６に形成され、突起部１２７が側壁１８に形成されていてもよい。
【００６１】
（変形例２）
図５は、変形例２の圧力センサーの概略構成を示す模式図である。図５（ａ）は、展開斜視図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＧ−Ｇ線での断面図である。なお、展開斜視図では、便宜的に接合部材を省略してある。また、上記実施形態との共通部分については、同一符号を付して説明を省略し、上記実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００６２】
図５に示すように、変形例２の圧力センサー２０１は、感圧素子層２１０の双音叉素子１５の各基部１４の一方の主面１１における、ダイヤフラム層２０の各支持部２３の搭載面２４と接合される部分に、各基部１４の厚み方向に貫通する貫通孔２０９が形成されている。
そして、圧力センサー２０１は、各基部１４の貫通孔２０９内に、接合部材４０が入り込んでいる。
【００６３】
これによれば、圧力センサー２０１は、各基部１４の貫通孔２０９内に、接合部材４０が入り込んでいることから、接合部材４０の投錨効果によって各基部１４の一方の主面１１に沿った方向における接合強度が向上する。
なお、圧力センサー２０１は、感圧素子層２１０の双音叉素子１５の各基部１４の一方の主面１１における、ダイヤフラム層２０の各支持部２３の搭載面２４と接合される部分に、貫通孔２０９に代えて、基部１４を貫通しない袋孔が形成されていてもよい。
【００６４】
（変形例３）
図６は、変形例３の圧力センサーの概略構成を示す模式図である。図６（ａ）は、展開斜視図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＨ−Ｈ線での断面図である。なお、展開斜視図では、便宜的に接合部材を省略してある。また、上記実施形態との共通部分については、同一符号を付して説明を省略し、上記実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００６５】
図６に示すように、変形例３の圧力センサー３０１は、ダイヤフラム層３２０の各支持部２３の段差部３２５が、各支持部２３の搭載面２４に、別部材を接合することにより設けられている。
各段差部３２５の側壁３２６は、各支持部２３の搭載面２４に略直交し、感圧素子層１０の双音叉素子１５の各基部１４の側壁１８に対向するように形成されている。
別部材としては、例えば、金属などを用いて、予め金属薄膜を形成しておいた搭載面２４にバンプ接合する構成などが考えられる。
【００６６】
これによれば、圧力センサー３０１は、各段差部３２５が、各支持部２３の搭載面２４に、別部材を接合することにより設けられていることから、搭載面２４が平坦でよくなり、搭載面２４の形成が容易となる。
【００６７】
（変形例４）
図７は、変形例４の圧力センサーの概略構成を示す模式図である。図７（ａ）は、展開斜視図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＩ−Ｉ線での断面図である。なお、展開斜視図では、便宜的に接合部材を省略してある。また、上記実施形態との共通部分については、同一符号を付して説明を省略し、上記実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００６８】
図７に示すように、変形例４の圧力センサー４０１は、ダイヤフラム層４２０の各支持部２３の段差部４２５が、上記実施形態とは反対側である各支持部２３が互いに対向する側に形成されている。
そして、各段差部４２５は、双音叉素子１５の各基部１４の振動片部１３側の側壁１８ａに、側壁４２６が対向するように、各支持部２３の搭載面２４の両角に角柱状に設けられている。
【００６９】
そして、圧力センサー４０１は、ダイヤフラム層４２０の各支持部２３と感圧素子層１０の双音叉素子１５の各基部１４とが、各支持部２３の搭載面２４と、各基部１４の一方の主面１１との間で接合部材４０を介して接合され、更に各支持部２３の各段差部４２５の側壁４２６と、各基部１４の各側壁１８ａとの間で接合部材４０を介して接合されている。
【００７０】
これによれば、圧力センサー４０１は、双音叉素子１５の各基部１４の振動片部１３側の各側壁１８ａに、各段差部４２５の側壁４２６が対向するように設けられている。
このことから、圧力センサー４０１は、外部から加わる圧力によるダイヤフラム層４２０の凹部２１の矢印Ｂ方向の変位が、双音叉素子１５に伝達される際に、双音叉素子１５の各基部１４を互いに結んだ方向における接合部材４０の弾性変形などに起因する各基部１４の矢印Ｅ方向の位置ずれを、各段差部４２５の側壁４２６がストッパーとなることによって抑制できる。
これにより、圧力センサー４０１は、圧力の検出感度を向上させることができる。
【００７１】
（変形例５）
図８は、変形例５の圧力センサーの概略構成を示す模式図である。図８（ａ）は、展開斜視図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＪ−Ｊ線での断面図である。なお、展開斜視図では、便宜的に接合部材を省略してある。また、上記実施形態及び変形例４との共通部分については、同一符号を付して説明を省略し、上記実施形態及び変形例４と異なる部分を中心に説明する。
【００７２】
図８に示すように、変形例５の圧力センサー５０１は、上記実施形態と変形例４とを組み合わせたものである。
これにより、圧力センサー５０１は、双音叉素子１５の基部１４を、各基部１４を互いに結んだ方向と交差する方向に沿って挟持するように、段差部２５及び段差部４２５がダイヤフラム層５２０の各支持部２３の搭載面２４に設けられている。
【００７３】
そして、圧力センサー５０１は、ダイヤフラム層５２０の各支持部２３と感圧素子層１０の双音叉素子１５の各基部１４とが、各支持部２３の搭載面２４と、各基部１４の一方の主面１１との間で接合部材４０を介して接合されている。
更に、圧力センサー５０１は、各支持部２３の段差部２５の側壁２６と、各基部１４の側壁１８ａとの間で接合部材４０を介して接合され、各支持部２３の各段差部４２５の側壁４２６と、各基部１４の各側壁１８ａとの間で接合部材４０を介して接合されている。
【００７４】
これによれば、圧力センサー５０１は、双音叉素子１５の各基部１４が、段差部２５及び段差部４２５によって、各基部１４を互いに結んだ方向と交差する方向に沿って挟持されている。
このことから、圧力センサー５０１は、外部から加わる圧力によるダイヤフラム層５２０の凹部２１の矢印Ｂ方向の変位が、双音叉素子１５に伝達される際に、双音叉素子１５の各基部１４を互いに結んだ方向における接合部材４０の弾性変形などに起因する各基部１４の矢印Ｅ方向の位置ずれを、各段差部４２５の側壁４２６がストッパーとなることによって抑制できる。
【００７５】
加えて、圧力センサー５０１は、外部から加わる圧力によるダイヤフラム層５２０の凹部２１の矢印Ｄ方向の変位が、双音叉素子１５に伝達される際に、双音叉素子１５の各基部１４を互いに結んだ方向における接合部材４０の弾性変形などに起因する各基部１４の矢印Ｃ方向の位置ずれを、各段差部２５の側壁２６がストッパーとなることによって抑制できる。
これらにより、圧力センサー５０１は、圧力の検出感度を向上させることができる。
【００７６】
また、圧力センサー５０１は、各基部１４と各支持部２３との側壁における接合面積が増えることから、接合強度を維持したまま、一方の主面１１と搭載面２４との接合面積を減らすことができる。
したがって、圧力センサー５０１は、一方の主面１１及び搭載面２４の平面サイズをより小さくできることから、更に小型化できる。
【００７７】
（変形例６）
図９は、変形例６の圧力センサーの概略構成を示す模式図である。図９（ａ）は、展開斜視図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＫ−Ｋ線での断面図である。なお、展開斜視図では、便宜的に接合部材を省略してある。また、上記実施形態との共通部分については、同一符号を付して説明を省略し、上記実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００７８】
図９に示すように、変形例６の圧力センサー６０１は、各段差部６０８が、感圧素子層６１０の双音叉素子１５の各基部１４の一方の主面１１に設けられている。
各段差部６０８は、ダイヤフラム層６２０の各支持部２３間の互いに対向する側壁６２６に、側壁６０７が対向するように、各基部１４の振動片部１３側に設けられている。
【００７９】
そして、圧力センサー６０１は、ダイヤフラム層６２０の各支持部２３と感圧素子層６１０の双音叉素子１５の各基部１４とが、各支持部２３の搭載面２４と、各基部１４の一方の主面１１との間で接合部材４０を介して接合され、更に各基部１４の段差部６０８の側壁６０７と、各支持部２３の側壁６２６との間で接合部材４０を介して接合されている。
【００８０】
これによれば、圧力センサー６０１は、ダイヤフラム層６２０の各支持部２３間の互いに対向する側壁６２６に、各段差部６０８の側壁６０７が対向するように設けられている。
このことから、圧力センサー６０１は、外部から加わる圧力によるダイヤフラム層６２０の凹部２１の矢印Ｄ方向の変位が、双音叉素子１５に伝達される際に、双音叉素子１５の各基部１４を互いに結んだ方向における接合部材４０の弾性変形などに起因する各基部１４の矢印Ｃ方向の位置ずれを、各段差部６０８の側壁６０７がストッパーとなることによって抑制できる。
これにより、圧力センサー６０１は、圧力の検出感度を向上させることができる。
【００８１】
また、圧力センサー６０１は、各段差部６０８が双音叉素子１５の各基部１４に設けられていることから、ダイヤフラム層６２０の各支持部２３の搭載面２４が平坦でよくなり、搭載面２４の形成が容易となる。
【００８２】
（変形例７）
図１０は、変形例７の圧力センサーの概略構成を示す模式図である。図１０（ａ）は、展開斜視図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＬ−Ｌ線での断面図である。なお、展開斜視図では、便宜的に接合部材を省略してある。また、上記実施形態との共通部分については、同一符号を付して説明を省略し、上記実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００８３】
図１０に示すように、変形例７の圧力センサー７０１は、各段差部７０８が、感圧素子層７１０の双音叉素子１５の各基部１４の一方の主面１１に設けられている。
各段差部７０８は、ダイヤフラム層７２０の各支持部２３間における互いに対向する側壁の反対側の側壁７２６に、側壁７０７が対向するように、各基部１４における振動片部１３側の反対側に設けられている。
【００８４】
そして、圧力センサー７０１は、ダイヤフラム層７２０の各支持部２３と感圧素子層７１０の双音叉素子１５の各基部１４とが、各支持部２３の搭載面２４と、各基部１４の一方の主面１１との間で接合部材４０を介して接合され、更に各基部１４の段差部７０８の側壁７０７と、各支持部２３の側壁７２６との間で接合部材４０を介して接合されている。
【００８５】
これによれば、圧力センサー７０１は、ダイヤフラム層７２０の各支持部２３間における互いに対向する側壁の反対側の側壁７２６に、各段差部７０８の側壁７０７が対向するように設けられている。
このことから、圧力センサー７０１は、外部から加わる圧力によるダイヤフラム層７２０の凹部２１の矢印Ｂ方向の変位が、双音叉素子１５に伝達される際に、双音叉素子１５の各基部１４を互いに結んだ方向における接合部材４０の弾性変形などに起因する各基部１４の矢印Ｅ方向の位置ずれを、各段差部７０８の側壁７０７がストッパーとなることによって抑制できる。
これにより、圧力センサー７０１は、圧力の検出感度を向上させることができる。
【００８６】
また、圧力センサー７０１は、各段差部７０８が双音叉素子１５の各基部１４に設けられていることから、ダイヤフラム層７２０の各支持部２３の搭載面２４が平坦でよくなり、搭載面２４の形成が容易となる。
【００８７】
（変形例８）
図１１は、変形例８の圧力センサーの概略構成を示す模式図である。図１１（ａ）は、展開斜視図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＭ−Ｍ線での断面図である。なお、展開斜視図では、便宜的に接合部材を省略してある。また、上記実施形態及び変形例６，７との共通部分については、同一符号を付して説明を省略し、上記実施形態及び変形例６，７と異なる部分を中心に説明する。
【００８８】
図１１に示すように、変形例８の圧力センサー８０１は、変形例６と変形例７とを組み合わせたものである。
これにより、圧力センサー８０１は、ダイヤフラム層８２０の各支持部２３を、各支持部２３を互いに結んだ方向と交差する方向に沿って挟持するように、段差部６０８と段差部７０８とが、感圧素子層８１０の各基部１４の一方の主面１１に設けられている。
【００８９】
そして、圧力センサー８０１は、ダイヤフラム層８２０の各支持部２３と感圧素子層８１０の双音叉素子１５の各基部１４とが、各支持部２３の搭載面２４と、各基部１４の一方の主面１１との間で接合部材４０を介して接合されている。
更に、圧力センサー８０１は、各基部１４の段差部６０８の側壁６０７と、各支持部２３の側壁６２６との間で接合部材４０を介して接合され、各基部１４の段差部７０８の側壁７０７と、各支持部２３の側壁７２６との間で接合部材４０を介して接合されている。
【００９０】
これによれば、圧力センサー８０１は、ダイヤフラム層８２０の各支持部２３が、段差部６０８及び段差部７０８によって、各支持部２３を互いに結んだ方向と交差する方向に沿って挟持されている。
このことから、圧力センサー８０１は、外部から加わる圧力によるダイヤフラム層８２０の凹部２１の矢印Ｂ方向の変位が、双音叉素子１５に伝達される際に、双音叉素子１５の各基部１４を互いに結んだ方向における接合部材４０の弾性変形などに起因する各基部１４の矢印Ｅ方向の位置ずれを、各段差部７０８の側壁７０７がストッパーとなることによって抑制できる。
【００９１】
加えて、圧力センサー８０１は、外部から加わる圧力によるダイヤフラム層８２０の凹部２１の矢印Ｄ方向の変位が、双音叉素子１５に伝達される際に、双音叉素子１５の各基部１４を互いに結んだ方向における接合部材４０の弾性変形などに起因する各基部１４の矢印Ｃ方向の位置ずれを、各段差部６０８の側壁６０７がストッパーとなることによって抑制できる。
これらにより、圧力センサー８０１は、圧力の検出感度を向上させることができる。
【００９２】
また、圧力センサー８０１は、各基部１４と各支持部２３との側壁における接合面積が増えることから、接合強度を維持したまま、一方の主面１１と搭載面２４との接合面積を減らすことができる。
したがって、圧力センサー８０１は、一方の主面１１及び搭載面２４の平面サイズをより小さくできることから、更に小型化できる。
【００９３】
また、圧力センサー８０１は、各段差部６０８，７０８が双音叉素子１５の各基部１４に設けられていることから、ダイヤフラム層８２０の各支持部２３の搭載面２４が平坦でよくなり、搭載面２４の形成が容易となる。
【００９４】
（変形例９）
図１２は、変形例９の圧力センサーの概略構成を示す模式図である。図１２（ａ）は、展開斜視図であり、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）のＮ−Ｎ線での断面図である。なお、展開斜視図では、便宜的に接合部材を省略してある。また、上記実施形態及び変形例６との共通部分については、同一符号を付して説明を省略し、上記実施形態及び変形例６と異なる部分を中心に説明する。
【００９５】
図１２に示すように、変形例９の圧力センサー９０１は、上記実施形態と変形例６とを組み合わせたものである。
これにより、圧力センサー９０１は、ダイヤフラム層９２０の各支持部２３と感圧素子層９１０の双音叉素子１５の各基部１４とが、各支持部２３の搭載面２４と、各基部１４の一方の主面１１との間で接合部材４０を介して接合されている。
更に、圧力センサー９０１は、各基部１４の段差部６０８の側壁６０７と、各支持部２３の側壁６２６との間で接合部材４０を介して接合され、各支持部２３の段差部２５の側壁２６と、各基部１４の側壁１８との間で接合部材４０を介して接合されている。
【００９６】
これによれば、圧力センサー９０１は、各基部１４と各支持部２３との側壁における接合面積が増えることから、接合強度を維持したまま、一方の主面１１と搭載面２４との接合面積を減らすことができる。
したがって、圧力センサー９０１は、一方の主面１１及び搭載面２４の平面サイズをより小さくできることから、更に小型化できる。
【００９７】
（変形例１０）
図１３は、変形例１０の圧力センサーの概略構成を示す模式図である。図１３（ａ）は、展開斜視図であり、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）のＰ−Ｐ線での断面図である。なお、展開斜視図では、便宜的に接合部材を省略してある。また、上記実施形態及び変形例４，７との共通部分については、同一符号を付して説明を省略し、上記実施形態及び変形例４，７と異なる部分を中心に説明する。
【００９８】
図１３に示すように、変形例１０の圧力センサー１００１は、変形例４と変形例７とを組み合わせたものである。
これにより、圧力センサー１００１は、ダイヤフラム層１０２０の各支持部２３と感圧素子層１０１０の双音叉素子１５の各基部１４とが、各支持部２３の搭載面２４と、各基部１４の一方の主面１１との間で接合部材４０を介して接合されている。
更に、圧力センサー１００１は、各基部１４の段差部７０８の側壁７０７と、各支持部２３の側壁７２６との間で接合部材４０を介して接合され、各支持部２３の段差部４２５の側壁４２６と、各基部１４の側壁１８ａとの間で接合部材４０を介して接合されている。
【００９９】
これによれば、圧力センサー１００１は、各基部１４と各支持部２３との側壁における接合面積が増えることから、接合強度を維持したまま、一方の主面１１と搭載面２４との接合面積を減らすことができる。
したがって、圧力センサー１００１は、一方の主面１１及び搭載面２４の平面サイズをより小さくできることから、更に小型化できる。
【０１００】
なお、上記実施形態及び各変形例では、各層の基材を水晶基板としたが、これに限定するものではなく、感圧素子層（１０など）を除き、熱膨張率が水晶基板に近似するガラス基板、セラミック基板などを用いてもよい。
また、感圧素子層（１０など）の基材は、水晶基板に限定するものではなく、タンタル酸リチウム基板、ニオブ酸リチウム基板などでもよい。
【０１０１】
また、上記実施形態及び各変形例では、圧力センサー（１など）の感圧素子を双音叉素子１５としたが、これに限定するものではなく、図１４に示すような感圧素子を用いてもよい。
図１４は、他の実施形態の圧力センサーの概略構成を示す模式展開斜視図である。なお、上記実施形態との共通部分については、同一符号を付して説明を省略し、上記実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【０１０２】
図１４に示すように、圧力センサー１１０１は、感圧部としての振動片部１１１３が一つである柱状ビームからなる（シングルビームともいう）音叉素子１１１５が、感圧素子として感圧素子層１１１０に形成されている。
これにより、圧力センサー１１０１は、上記実施形態の圧力センサー１と同様に、圧力の変化に伴う音叉素子１１１５の共振周波数の変化により、外部からの圧力を検出することができる。
【０１０３】
なお、上記実施形態及び各変形例、他の実施形態では、双音叉素子１５、音叉素子１１１５が腕部１７により枠部１６と接続されていたが、これに限定するものではなく、双音叉素子１５、音叉素子１１１５が単体で形成されていてもよい。
この場合には、双音叉素子１５、音叉素子１１１５を各支持部２３の搭載面２４へ接合する際に、各段差部（２５など）が、各基部１４の側壁（１８など）のストッパーとなり、各基部１４を互いに結んだ方向における、双音叉素子１５、音叉素子１１１５の位置決めの機能を果たすことができる。
【０１０４】
なお、上記変形例では、双音叉素子１５の各基部１４の段差部（６０８など）が各基部１４の一方の主面１１からダイヤフラム層（６２０など）側に突出して設けられていたが、これに限定するものではない。双音叉素子１５の各基部１４の段差部（６０８など）は、一方の主面１１の一部がベース層３０側に凹むことにより設けられてもよい。
また、各段差部（２５など）は、延在方向が、上記実施形態及び各変形例、他の実施形態の延在方向と交差する各基部１４を互いに結んだ方向に沿うように設けられてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本実施形態の圧力センサーの概略構成を示す模式図。
【図２】圧力センサーの基本動作を説明する模式断面図。
【図３】圧力センサーの製造方法を工程順に示す模式断面図。
【図４】変形例１の圧力センサーの概略構成を示す模式図。
【図５】変形例２の圧力センサーの概略構成を示す模式図。
【図６】変形例３の圧力センサーの概略構成を示す模式図。
【図７】変形例４の圧力センサーの概略構成を示す模式図。
【図８】変形例５の圧力センサーの概略構成を示す模式図。
【図９】変形例６の圧力センサーの概略構成を示す模式図。
【図１０】変形例７の圧力センサーの概略構成を示す模式図。
【図１１】変形例８の圧力センサーの概略構成を示す模式図。
【図１２】変形例９の圧力センサーの概略構成を示す模式図。
【図１３】変形例１０の圧力センサーの概略構成を示す模式図。
【図１４】他の実施形態の圧力センサーの概略構成を示す模式展開斜視図。
【符号の説明】
【０１０６】
１…圧力センサー、１０…感圧素子層、１１…対向面としての一方の主面、１２…他方の主面、１３…感圧部としての振動片部、１４…基部、１５…感圧素子としての双音叉素子、１６…枠部、１７…腕部、１８…側壁、２０…ダイヤフラムとしてのダイヤフラム層、２１…凹部、２２…外周枠部、２３…支持部、２４…対向面としての搭載面、２５…段差部、２６…側壁、３０…ベース層、３１…凹部、３２…外周枠部、４０…接合部材。
【図１】
2010164500.tif 000003
【図２】
2010164500.tif 000004
【図３】
2010164500.tif 000005
【図４】
2010164500.tif 000006
【図５】
2010164500.tif 000007
【図６】
2010164500.tif 000008
【図７】
2010164500.tif 000009
【図８】
2010164500.tif 000010
【図９】
2010164500.tif 000011
【図１０】
2010164500.tif 000012
【図１１】
2010164500.tif 000013
【図１２】
2010164500.tif 000014
【図１３】
2010164500.tif 000015
【図１４】
2010164500.tif 000016