(57)【要約】【課題】ダイヤフラムの板厚の更なる薄型化により、高い感度を得られる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を囲む第１の枠部１６と、第１の枠部１６と各基部１４とを接続する腕部１７とを有する感圧素子層１０と、感圧素子層１０の一方の主面１１側を覆う平板状のダイヤフラム層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、ダイヤフラム層２０と感圧素子層１０との間に積層される支持部層４０と、を備え、支持部層４０が、感圧素子層１０の一対の基部１４に対向する位置で各基部１４を支持する一対の支持部４１と、一対の支持部４１を囲む第２の枠部４２と、第２の枠部４２と各支持部４１とを接続する梁部４３とを有し、支持部層４０の各支持部４１が、ダイヤフラム層２０に固定されている。【選択図】図１
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【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、前記感圧素子を囲む第１の枠部と、前記第１の枠部と各前記基部とを接続する腕部とを有する感圧素子層と、
前記感圧素子層の一方の主面側を覆う平板状のダイヤフラム層と、
前記感圧素子層の他方の主面側を覆うベース層と、
前記ダイヤフラム層と前記感圧素子層との間に積層される支持部層と、を備え、
前記支持部層は、前記感圧素子層の一対の前記基部に対向する位置で各前記基部を支持する一対の支持部と、一対の前記支持部を囲む第２の枠部と、前記第２の枠部と各前記支持部とを接続する梁部とを有し、
前記支持部層の各前記支持部が、前記ダイヤフラム層に固定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、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３】
請求項１または２に記載の圧力センサーにおいて、前記支持部層の前記梁部の平面形状が、波状に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または２に記載の圧力センサーにおいて、前記支持部層の前記梁部の平面形状が、クランク状に形成されて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、前記支持部層の一対の前記支持部が、それぞれ一つの前記梁部によって前記第２の枠部と接続さ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、前記各層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】
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、前記感圧素子を囲む第１の枠部と、前記第１の枠部と各前記基部とを接続する腕部とを有する感圧素子層と、
前記感圧素子層の一方の主面側を覆う平板状のダイヤフラム層と、
前記感圧素子層の他方の主面側を覆うベース層と、
前記ダイヤフラム層と前記感圧素子層との間に積層される支持部層と、を備え、
前記支持部層は、前記感圧素子層の一対の前記基部に対向する位置で各前記基部を支持する一対の支持部と、一対の前記支持部を囲む第２の枠部と、前記第２の枠部と各前記支持部とを接続する梁部とを有する圧力センサーの製造方法であって、
前記ダイヤフラム層を研磨加工によって形成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。
【請求項８】
請求項７に記載の圧力センサーの製造方法において、少なくとも何れかの層間を直接接合によって固定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、特許文献２、特許文献３参照）。
これらの圧力センサーは、ダイヤフラムの変位量を感圧素子に伝える構造であることから、受圧する被測定圧力に対するダイヤフラムの変位量が大きい方が、より高い感度を得ることができる。
この、受圧する被測定圧力に対するダイヤフラムの変位量を増やすためには、ダイヤフラムの板厚を薄くすることが必要となる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３３３４５２号公報
【特許文献２】特開２００７−３２７９２２号公報
【特許文献３】特開２００８−２４１２８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記各特許文献における圧力センサーのダイヤフラムは、薄肉部と、感圧素子を支持する支持部などの厚肉部とが一体で構成されていることから、厚肉で平板状の基板を用い、薄肉部を形成するための掘り込み加工が必要となる。
しかしながら、上記圧力センサーは、この掘り込み加工をする際に、下記のような問題が発生する虞がある。
【０００５】
（１）上記圧力センサーは、例えば、ダイヤフラムが水晶基板で形成されている場合、通常、フォトエッチングまたはサンドブラストにて掘り込み加工が行われる。
上記圧力センサーは、フォトエッチングにて掘り込み加工をする際に、水晶基板の有する結晶歪みに起因したエッチパイプ（エッチチャネル、エッチチューブ、エッチトンネルともいう）と称される針状の細孔が形成されることがある。
そして、上記圧力センサーは、このエッチパイプがダイヤフラムの薄肉部に形成されることによって、圧力センサー内が気密に封止されず、絶対圧検出に必要な真空状態を保持できないことがある。
【０００６】
（２）上記圧力センサーは、フォトエッチングに代えてサンドブラストにて掘り込み加工をする際に、サンドブラストにおける微粒子の高圧吹き付けによって、ダイヤフラムの薄肉部にクラックや割れなどが発生し、ダイヤフラムが破損することがある。
【０００７】
したがって、上記圧力センサーは、これらの問題を回避するために、ダイヤフラムの薄肉部の板厚を、これらの問題が発生する厚みより厚く設定する必要がある。
これにより、上記圧力センサーは、ダイヤフラムの薄肉部の板厚の更なる薄型化によってダイヤフラムの変位量を増やし、より高い感度を得ることが、ダイヤフラムの構成に起因する加工上の制約から、極めて困難であるという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。
【０００９】
［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、前記感圧素子を囲む第１の枠部と、前記第１の枠部と各前記基部とを接続する腕部とを有する感圧素子層と、前記感圧素子層の一方の主面側を覆う平板状のダイヤフラム層と、前記感圧素子層の他方の主面側を覆うベース層と、前記ダイヤフラム層と前記感圧素子層との間に積層される支持部層と、を備え、前記支持部層は、前記感圧素子層の一対の前記基部に対向する位置で各前記基部を支持する一対の支持部と、一対の前記支持部を囲む第２の枠部と、前記第２の枠部と各前記支持部とを接続する梁部とを有し、前記支持部層の各前記支持部が、前記ダイヤフラム層に固定されていることを特徴とする。
【００１０】
これによれば、圧力センサーは、感圧素子層の感圧素子の一対の基部が、支持部層の一対の支持部で支持され、一対の支持部が平板状のダイヤフラム層（ダイヤフラムと同義）に固定されている。
このことから、圧力センサーは、ダイヤフラム層が平板状であることにより、ダイヤフラム層の加工を、エッチパイプや微粒子の高圧吹き付けによるクラック、割れなどが回避可能な、例えば、研磨などの加工方法によって行うことができる。
【００１１】
これにより、圧力センサーは、上記の薄肉部と厚肉部とが一体で構成されている従来構成の圧力センサーと比較して、ダイヤフラム層の厚みを薄くすることが可能となることから、ダイヤフラム層の変位量を増やすことができる。
したがって、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、より高い感度を得ることができる。
また、圧力センサーは、ダイヤフラム層が平板状であり、加工が容易なことから、生産性が向上する。
【００１２】
［適用例２］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。
【００１３】
これによれば、圧力センサーは、感圧素子層の感圧部が、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。
【００１４】
［適用例３］上記適用例にかかる圧力センサーは、前記支持部層の前記梁部の平面形状が、波状に形成されていることが好ましい。
【００１５】
これによれば、圧力センサーは、支持部層の梁部の平面形状が、波状に形成されていることから、直線状に形成されている場合と比較して、梁部の長さが長くなる。
このことから、圧力センサーは、梁部の剛性が低下し、ダイヤフラム層の撓みに伴う支持部の変位に対する梁部による阻害が抑制される。これにより、圧力センサーは、梁部に起因する感圧素子の変位の阻害が抑制され、感度劣化を低減できる。
また、圧力センサーは、支持部層の梁部の平面形状が、波状に形成されていることから、受圧の際に梁部全体に応力が分散し、応力集中による梁部の破損などを低減できる。
【００１６】
［適用例４］上記適用例にかかる圧力センサーは、前記支持部層の前記梁部の平面形状が、クランク状に形成さ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、支持部層の梁部の平面形状が、クランク状に形成されていることから、直線状に形成されている場合と比較して、梁部の長さが長くなる。
このことから、圧力センサーは、梁部の剛性が低下し、ダイヤフラム層の撓みに伴う支持部の変位に対する梁部による阻害が抑制される。これにより、圧力センサーは、梁部に起因する感圧素子の変位の阻害が抑制され、感度劣化を低減できる。
また、圧力センサーは、支持部層の梁部の平面形状が、クランク状に形成されていることから、例えば、フォトエッチング加工の際のマスク作成が、上記の波状などと比較して容易となる。これにより、圧力センサーは、このマスクを用いて支持部層を安定的に量産製造することができる。
【００１８】
［適用例５］上記適用例にかかる圧力センサーは、前記支持部層の一対の前記支持部が、それぞれ一つの前記梁部によって前記第２の枠部と接続されていることが好ましい。
【００１９】
これによれば、圧力センサーは、支持部層の一対の支持部が、それぞれ一つの梁部によって第２の枠部と接続されていることから、二つ以上の梁部によって第２の枠部と接続されている場合と比較して、梁部の剛性がより低下し、支持部の変位の阻害が更に抑制される。
したがって、圧力センサーは、梁部に起因する感圧素子の変位の阻害が更に抑制され、感度劣化をより低減できる。
【００２０】
［適用例６］上記適用例にかかる圧力センサーは、前記各層が水晶基板を基材としていることが好ましい。
【００２１】
これによれば、圧力センサーは、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。
【００２２】
［適用例７］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、前記感圧素子を囲む第１の枠部と、前記第１の枠部と各前記基部とを接続する腕部とを有する感圧素子層と、前記感圧素子層の一方の主面側を覆う平板状のダイヤフラム層と、前記感圧素子層の他方の主面側を覆うベース層と、前記ダイヤフラム層と前記感圧素子層との間に積層される支持部層と、を備え、前記支持部層は、前記感圧素子層の一対の前記基部に対向する位置で各前記基部を支持する一対の支持部と、一対の前記支持部を囲む第２の枠部と、前記第２の枠部と各前記支持部とを接続する梁部とを有する圧力センサーの製造方法であって、前記ダイヤフラム層を研磨加工によって形成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、ダイヤフラム層を研磨加工によって形成する工程を有することから、例えば、フォトエッチング、サンドブラストなどの加工方法のような、エッチパイプや微粒子の高圧吹き付けによるクラック、割れなどが発生することなく、ダイヤフラム層を薄く形成できる。
更に、圧力センサーの製造方法は、ダイヤフラム層を従来のフォトエッチングによる工法から研磨加工による工法により形成したことによって、環境負荷物質であるエッチング溶液や有機溶剤であるフォトレジスト、フォトレジスト剥離溶液の使用を抑制したので、環境負荷の面から環境負荷を低減することができた。
【００２４】
［適用例８］上記適用例にかかる圧力センサーの製造方法は、少なくとも何れかの層間を直接接合によって固定する工程を有することが好ましい。
【００２５】
これによれば、圧力センサーの製造方法は、少なくとも何れかの層間を直接接合によって固定する工程を有することから、外部からダイヤフラム層に加わる圧力を、ダイヤフラム層から支持部層の各支持部に、効率よく伝達できる圧力センサーを製造可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
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。
【００２７】
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側を覆う平板状のダイヤフラム層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、ダイヤフラム層２０と感圧素子層１０との間に積層される支持部層４０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。
【００２８】
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、研磨、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。
【００２９】
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を囲む略矩形の第１の枠部１６と、第１の枠部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を介して第１の枠部１６に引き出されている。
【００３０】
ダイヤフラム層２０は、エッチパイプの形成や微粒子の高圧吹き付けによるクラック、割れなどが回避可能な研磨などの加工方法により、平面視において外形形状が略矩形で、薄い平板状に形成されている。
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。
【００３１】
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との隙間を確保するための凹部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の外周枠部３２が感圧素子層１０の第１の枠部１６と接合されている。
なお、ベース層３０は、剛性を高めるために他の各層よりも厚く形成されていることが好ましい。
【００３２】
支持部層４０は、感圧素子層１０の一対の基部１４に対向する位置で各基部１４を支持する一対の略矩形の支持部４１と、一対の支持部４１を囲む略矩形の第２の枠部４２と、第２の枠部４２と各支持部４１とを接続する各一対の梁部４３とを有している。
なお、各梁部４３は、各支持部４１を互いに結ぶ方向と交差する方向に沿うとともに、平面形状が波状に形成され、第２の枠部４２の側面と各支持部４１の側面とを接続している。
支持部層４０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。
【００３３】
支持部層４０は、ダイヤフラム層２０と感圧素子層１０との間に積層されている。
支持部層４０は、第２の枠部４２が、ダイヤフラム層２０と感圧素子層１０の第１の枠部１６とに接合され、各支持部４１が、ダイヤフラム層２０に、例えば直接接合によって固定されている。
また、支持部層４０は、各支持部４１が、双音叉素子１５の各基部１４と接合されることにより、各基部１４を支持している。なお、支持部層４０の各梁部４３は、ダイヤフラム層２０、感圧素子層１０のいずれにも固定させず、フリーな状態になっていることが好ましい。
【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との間、及び双音叉素子１５とベース層３０との間に隙間が確保された状態で、双音叉素子１５の各基部１４が、支持部層４０の各支持部４１を介してダイヤフラム層２０に固定されている。
これにより、圧力センサー１は、双音叉素子１５が各支持部４１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（受圧する被測定圧力と同義）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の撓みにより、ダイヤフラム層２０に固定されている各支持部４１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４１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が、破線で示すように矢印Ｄ方向に撓み、各支持部４１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が、従来のような薄肉部と厚肉部とが一体の構成と異なり、平板状であることから、加工上の制約が少なく、上記従来構成では採用できなかったダイヤフラム層２０の研磨加工が可能となっている。
これにより、圧力センサー１は、ダイヤフラム層２０が、上記従来構成の場合と比較して、より薄く形成されている。
このダイヤフラム層２０の薄型化により、圧力センサー１は、上記従来構成の場合と比較して、ダイヤフラム層２０が、より低い圧力から変位し始めるとともに、圧力の増減に対するダイヤフラム層２０の変位量も、より大きくなる。
【００４１】
このことから、圧力センサー１は、各支持部４１を介してダイヤフラム層２０に固定された双音叉素子１５に加わる引張力または圧縮力が増大し、共振周波数の変化の割合が大きくなる。したがって、圧力センサー１は、上記従来構成の場合と比較して、より高い感度を得ることができる。
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との間に隙間が確保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。
【００４２】
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。
【００４３】
［ダイヤフラム層準備工程］
まず、図３（ａ）に示すように、図示しない両面研磨加工装置などを用いて、所定の厚さまで平板状に研磨加工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。
【００４４】
［支持部層接合工程］
ついで、図３（ｂ）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支持部層４０を、ダイヤフラム層２０に重ねて、各支持部４１及び第２の枠部４２をダイヤフラム層２０に固定する。
この際、支持部層４０の各支持部４１及び第２の枠部４２を例えば直接接合により、ダイヤフラム層２０に接合し固定する。
【００４５】
なお、直接接合方法としては、例えば、支持部層４０の各支持部４１及び第２の枠部４２と、ダイヤフラム層２０との互いの対向面４４，４５，２１をプラズマ照射などにより親水化処理して表面を活性化させ、対向面４４，４５と対向面２１とを貼り合わせることで水素結合させる方法を用いることができる。
この際、支持部層４０の各梁部４３は、ダイヤフラム層２０に固定しないので、マスキングを施し、親水化処理を行わないようにする。
なお、直接接合は、上記以外の公知の方法で行ってもよい。
【００４６】
この直接接合により、圧力センサー１は、接合部材を介して接合した場合と比較して、接合部材による伝達損失がないことから、外部からダイヤフラム層２０に加わる圧力が、ダイヤフラム層２０から支持部層４０の各支持部４１に、効率よく伝達される。
【００４７】
［感圧素子層接合工程］
ついで、図３（ｃ）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感圧素子層１０を、支持部層４０に重ねて、感圧素子層１０の双音叉素子１５の各基部１４を、支持部層４０の各支持部４１に接合し、第１の枠部１６を第２の枠部４２に接合する。
なお、この接合には、例えば熱膨張率が水晶に近似する低融点ガラスを、接合部材として用いることが好ましい。
【００４８】
［ベース層接合工程］
ついで、図３（ｄ）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の第１の枠部１６に接合する。
なお、この接合には、例えば熱膨張率が水晶に近似する低融点ガラスを、接合部材として用いることが好ましい。
【００４９】
［ダイシング工程］
ついで、図３（ｅ）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、感圧素子層１０の双音叉素子１５の一対の基部１４が、支持部層４０の一対の支持部４１で支持され、一対の支持部４１が平板状のダイヤフラム層２０に固定されている。
このことから、圧力センサー１は、ダイヤフラム層２０が平板状であることにより、ダイヤフラム層２０の加工を、エッチパイプの形成や微粒子の高圧吹き付けによるクラック、割れなどが回避可能な研磨加工によって行うことができる。
【００５１】
これにより、圧力センサー１は、上述した従来構成の圧力センサーと比較して、ダイヤフラム層２０の厚みを薄くすることが可能となることから、ダイヤフラム層２０の変位量を増やすことができる。
したがって、圧力センサー１は、従来構成の圧力センサーと比較して、より高い感度を得ることができる。
また、圧力センサー１は、ダイヤフラム層２０が平板状であり、加工が容易なことから、生産性が向上する。
【００５２】
また、圧力センサー１は、感圧素子層１０の感圧素子が、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。
【００５３】
また、圧力センサー１は、支持部層４０の各梁部４３の平面形状が、波状に形成されていることから、直線状に形成されている場合と比較して、各梁部４３の長さが長くなる。
これにより、圧力センサー１は、各梁部４３の剛性が低下し、ダイヤフラム層２０の撓みに伴う各支持部４１の変位に対する各梁部４３による阻害が抑制される。したがって、圧力センサー１は、各梁部４３に起因する双音叉素子１５の変位の阻害が抑制され、感度劣化を低減できる。
また、圧力センサー１は、支持部層４０の各梁部４３の平面形状が、波状に形成されていることから、受圧の際に各梁部４３全体に応力が分散し、応力集中による各梁部４３の破損などを低減できる。
【００５４】
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。
【００５５】
また、圧力センサー１の製造方法は、ダイヤフラム層２０を研磨加工によって形成する工程を有することから、例えば、フォトエッチング、サンドブラストなどの加工方法のような、エッチパイプや微粒子の高圧吹き付けによるクラック、割れなどが発生することなく、ダイヤフラム層２０を薄く形成できる。
【００５６】
また、圧力センサー１の製造方法は、支持部層４０の各支持部４１を、例えば直接接合によってダイヤフラム層２０に固定する支持部層接合工程を有することから、外部からダイヤフラム層２０に加わる圧力が、ダイヤフラム層２０から支持部層４０の各支持部４１に、効率よく伝達される圧力センサー１を、製造することができる。
【００５７】
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。
【００５８】
図４に示すように、変形例１の圧力センサー１０１は、支持部層１４０の各支持部４１と第２の枠部４２とを接続する各梁部１４３の平面形状が、クランク状に形成されている。
このことから、圧力センサー１０１は、各梁部１４３が直線状に形成されている場合と比較して、各梁部１４３の長さが長くなる。
これにより、圧力センサー１０１は、各梁部１４３の剛性が低下し、ダイヤフラム層２０の撓みに伴う各支持部４１の変位に対する各梁部１４３による阻害が抑制される。したがって、圧力センサー１０１は、各梁部１４３に起因する双音叉素子１５の変位の阻害が抑制され、感度劣化を低減できる。
【００５９】
また、圧力センサー１０１は、支持部層１４０の各梁部１４３の平面形状が、クランク状に形成されていることから、例えば、フォトエッチング加工の際のマスク作成が、上記実施形態のような波状に形成されている場合と比較して容易となる。これにより、圧力センサー１０１は、このマスクを用いて支持部層１４０を、安定的に量産製造することができる。
なお、クランク部分は、一つの梁部１４３に対して１箇所に限定するものではなく、２箇所以上としてもよい。
【００６０】
（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。
【００６１】
図５に示すように、変形例２の圧力センサー２０１は、支持部層２４０の一対の支持部４１が、それぞれ一つの梁部２４３によって第２の枠部４２と接続されている。
各梁部２４３は、各支持部４１を互いに結ぶ方向に沿って、各支持部４１と第２の枠部４２とを接続するように形成されているが、支持部４１から第２の枠部４２へ至る経路中にクランクを設けることにより、各支持部４１を互いに結ぶ方向と交差する成分を梁部２４３に持たせている。
【００６２】
これによれば、圧力センサー２０１は、支持部層２４０の一対の支持部４１が、それぞれ一つのクランク状梁部２４３によって第２の枠部４２と接続されている。
これにより、圧力センサー２０１は、各梁部２４３の剛性が低下し、ダイヤフラム層２０の撓みに伴う各支持部４１の変位に対する各梁部２４３による阻害が抑制される。したがって、圧力センサー２０１は、各梁部２４３に起因する双音叉素子１５の変位の阻害が抑制され、感度劣化を低減できる。
【００６３】
なお、図５では、各梁部２４３の平面形状が、クランク状に形成されているが、上記実施形態のように、波状に形成されていてもよい。
これによれば、圧力センサー２０１は、各梁部２４３の平面形状が波状に形成されていることから、各梁部２４３の剛性が更に低下し、クランク状に形成されている場合と比較して、ダイヤフラム層２０の撓みに伴う各支持部４１の変位が、より阻害され難くなる。
したがって、圧力センサー２０１は、各梁部２４３に起因する双音叉素子１５の変位の阻害が更に抑制され、感度劣化をより低減ができる。
【００６４】
なお、上記変形例以外の梁部の形状として、図６の梁部の他のバリエーションを示す模式平面図に示すような形状を用いてもよい。
図６（ａ）に示すように、梁部３４３は、変形例２の梁部２４３を、各支持部４１を互いに結ぶ線に対して略対称になるように対にした形状である。
図６（ｂ）に示すように、梁部４４３は、第２の枠部４２の短辺側に近い各支持部４１の二つのコーナー部と、この各コーナー部に対して直近にある第２の枠部４２の内側コーナー部とをそれぞれ直線状に結んだ形状である。
【００６５】
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の圧電性を有する基板でもよい。
【００６６】
また、上記実施形態及び各変形例では、圧力センサー１，１０１，２０１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７に示すような感圧素子を用いてもよい。
図７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。
【００６７】
図７に示すように、圧力センサー３０１は、感圧部としての振動片部３１３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３１５が、感圧素子として感圧素子層３１０に形成されている。
これにより、圧力センサー３０１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３１５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。
【００６８】
また、上記実施形態では、ダイヤフラム層２０と支持部層４０との間のみを直接接合したが、これに限定するものではなく、各層間をすべて直接接合してもよい。
また、ダイヤフラム層２０と支持部層４０との接合に、例として直接接合を利用したが、これに限定するものではなく、低融点ガラスを用いた接合方法、アルコキシド、オルガノシロキシ基などを含む接合部材を用い、紫外線やプラズマ照射により接合する接合方法、金錫合金被膜などの金属被膜を接合部材に用いた共晶接合方法などを用いてもよい。また、これらの接合方法は、各層間すべてに適用してもよい。
なお、ダイヤフラム層２０と支持部層４０との接合は、各支持部４１とダイヤフラム層２０とを直接接合し、第２の枠部４２とダイヤフラム層２０とを他の接合方法で接合してもよい。
【００６９】
また、圧力センサー１の製造方法の工程順は、適宜入れ替えてもよい。上記工程順は、例えば、感圧素子層接合工程を、支持部層接合工程の前にしてもよい。なお、圧力センサー１の製造方法及び上記の接合方法のバリエーションは、圧力センサー１０１，２０１，３０１にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【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展開斜視図。
【図５】変形例２の圧力センサーの概略構成を示す模式展開斜視図。
【図６】梁部の他のバリエーションを示す模式平面図。
【図７】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】
【００７１】
１…圧力センサー、１０…感圧素子層、１１…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…第１の枠部、１７…腕部、２０…ダイヤフラム層、３０…ベース層、３１…凹部、３２…外周枠部、４０…支持部層、４１…支持部、４２…第２の枠部、４３…梁部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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