(57)【要約】【課題】信頼性の高い圧力センサーを提供すること。【解決手段】圧力センサー１は、圧電振動片本体３１、圧電振動片本体３１の周囲を囲むように設けられた枠部３２および圧電振動片本体３１と枠部３２とを連結する連結部３３を有する圧電振動片層３と、圧電振動片層３の一方の主面側を覆うダイヤフラム２と、圧電振動片層３の他方の主面側を覆う基台４とを有する。ダイヤフラム２および圧電振動片層３の枠部３２は、第１の金属膜６１を介して接合され、基台４および圧電振動片層３の枠部３２は、第２の金属膜６２を介して接合されている。第１、第２の金属膜６１、６２は、それぞれ、圧電振動片本体３１に形成された励振電極５１、５２を圧力センサーの外部に引き出すための引き出し配線の少なくとも一部を兼ねている。【選択図】図１
2011154010.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動部と該振動部の両端に接続される一対の基部とを有する圧電振動片本体、前記圧電振動片本体の周囲を囲むように設けられた枠状の枠部および前記基部と前記枠部とを連結する連結部を有する圧電振動片層と、前記圧電振動片層の一方の主面側を覆うダイヤフラムと、前記圧電振動片層の他方の主面側を覆う基台とを有する圧力センサーであって、
前記ダイヤフラムおよび前記圧電振動片層の前記枠部は、第１の金属膜を介して接合され、前記基台および前記圧電振動片層の前記枠部は、第２の金属膜を介して接合されており、
前記第１の金属膜および前記第２の金属膜は、それぞれ、前記圧電振動片本体に形成され、前記振動部を振動させるための一対の励振電極を圧力センサーの外部に引き出すための引き出し配線の少なくとも一部を兼ねていることを特徴とする圧力センサー。
【請求項２】
前記第１の金属膜は、前記一対の励振電極の一方の励振電極の前記引き出し配線を兼ねており、前記第２の金属膜は、他方の励振電極の前記引き出し配線を兼ねている請求項１に記載の圧力センサー。
【請求項３】
前記第１の金属膜および前記第２の金属膜は、それぞれ、枠状に形成されている請求項１または２に記載の圧力センサー。
【請求項４】
前記第１の金属膜および前記第２の金属膜は、前記圧電振動片層の厚さ方向に重ならないように形成されている請求項１ないし３のいずれかに記載の圧力センサー。
【請求項５】
前記第１の金属膜および前記第２の金属膜のうちの一方の金属膜は、前記枠部の外側の縁部に沿って形成されており、他方の金属膜は、前記枠部の内側の縁部に沿って形成されている請求項４に記載の圧力センサー。
【請求項６】
前記第１の金属膜は、前記枠部の前記ダイヤフラム側の面に設けられた第１の圧電振動片層側金属膜と前記ダイヤフラムの表面に設けられたダイヤフラム側金属膜とを接合することにより形成され、
前記第２の金属膜は、前記枠部の前記基台側の面に設けられた第２の圧電振動片層側金属膜と前記基台の表面に設けられた基台側金属膜とを接合することにより形成される請求項１ないし５のいずれかに記載の圧力センサー。
【請求項７】
前記圧電振動片本体は、双音叉型をなしている請求項１ないし６のいずれかに記載の圧力センサー。
【請求項８】
前記ダイヤフラム、前記基台および前記圧電振動片層は、それぞれ、水晶で構成されている請求項１ないし７のいずれかに記載の圧力センサー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力センサーに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、圧力センサーとして、ダイヤフラムに双音叉型圧電振動片を接合した構成が知られている。このような構成の圧力センサーでは、加わった圧力によりダイヤフラムとともに双音叉型圧電振動子が変形し、この変形の度合いに対応して変化する双音叉型圧電振動片の共振周波数を測定することにより、圧力センサーに加わった圧力の大きさを検出する（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
圧力センサーは、特許文献１に示されているように、ダイヤフラムと双音叉型圧電振動片が形成された層（以下、「振動片層」とも言う）と基台とをこの順に積層し、ダイヤフラムと基台とで画成される空間（真空状態とされた空間）に双音叉型圧電振動片を収容するように構成されている。
振動片層は、双音叉型圧電振動片と、この周囲を囲むように形成された枠状の支持部と、双音叉型振動片と支持部とを連結する複数の連結部とで構成されており、支持部の一方の面が接着剤を介してダイヤフラムと気密的に接合され、他方の面が接着剤を介して基台と気密的に接合されている。接着剤としては、低融点ガラスやエポキシ系の接着剤が用いられる。
【０００４】
ここで、双音叉型圧電振動片は、水晶等の圧電材料で構成された振動部と、振動部に形成された励振電極とを有している。励振電極は、連結部および支持部の表面に形成された配線を介して圧力センサーの外部へ引き出される。そのため、特許文献１の圧力センサーでは、励振電極を外部へ引き出すための配線が、ダイヤフラムと振動片層との接合部および基台と振動片層との接合部の少なくとも一方を跨ぐような構造となる。このように、配線が接合部を跨いでしまうと、その部分の接合強度が低下したり、その部分から気体が侵入し、双音叉型圧電振動片が収容された空間の真空状態を保つことができなくなったりし、圧力センサーの信頼性が低下するという問題が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−６８８８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、信頼性の高い圧力センサーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の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、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
［適用例１］
本発明の圧力センサーは、振動部と該振動部の両端に接続される一対の基部とを有する圧電振動片本体、前記圧電振動片本体の周囲を囲むように設けられた枠状の枠部および前記基部と前記枠部とを連結する連結部を有する圧電振動片層と、前記圧電振動片層の一方の主面側を覆うダイヤフラムと、前記圧電振動片層の他方の主面側を覆う基台とを有する圧力センサーであって、
前記ダイヤフラムおよび前記圧電振動片層の前記枠部は、第１の金属膜を介して接合され、前記基台および前記圧電振動片層の前記枠部は、第２の金属膜を介して接合されており、
前記第１の金属膜および前記第２の金属膜は、それぞれ、前記圧電振動片本体に形成され、前記振動部を振動させるための一対の励振電極を圧力センサーの外部に引き出すための引き出し配線の少なくとも一部を兼ねていることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い圧力センサーを提供することができる。
【０００８】
［適用例２］
本発明の圧力センサーでは、前記第１の金属膜は、前記一対の励振電極の一方の励振電極の前記引き出し配線を兼ねており、前記第２の金属膜は、他方の励振電極の前記引き出し配線を兼ねていることが好ましい。
これにより、一方の励振電極の前記引き出し配線と、他方の励振電極の前記引き出し配線とを簡単に絶縁することができる。
【０００９】
［適用例３］
本発明の圧力センサーでは、前記第１の金属膜および前記第２の金属膜は、それぞれ、枠状に形成されていることが好ましい。
これにより、第１の金属膜によって、ダイヤフラムと圧電振動片層とを、その全周にわたって接合することができ、ダイヤフラムと圧電振動片層との間に隙間を生じさせることなく、これらを気密的に接合することができる。また、第２の金属膜によって、圧電振動片層と基台とを、その全周にわたって接合することができ、圧電振動片層と基台との間に隙間を生じさせることなく、これらを気密的に接合することができる。
【００１０】
［適用例４］
本発明の圧力センサーでは、前記第１の金属膜および前記第２の金属膜は、前記圧電振動片層の厚さ方向に重ならないように形成されていることが好ましい。
これにより、圧力センサーのフィギュアオブメリットの低下が防止される。
［適用例５］
本発明の圧力センサーでは、前記第１の金属膜および前記第２の金属膜のうちの一方の金属膜は、前記枠部の外側の縁部に沿って形成されており、他方の金属膜は、前記枠部の内側の縁部に沿って形成されていることが好ましい。
これにより、簡単な構成で、第１の金属膜と第２の金属膜とを厚さ方向に重ならないように配置することができる。
【００１１】
［適用例６］
本発明の圧力センサーでは、前記第１の金属膜は、前記枠部の前記ダイヤフラム側の面に設けられた第１の圧電振動片層側金属膜と前記ダイヤフラムの表面に設けられたダイヤフラム側金属膜とを接合することにより形成され、
前記第２の金属膜は、前記枠部の前記基台側の面に設けられた第２の圧電振動片層側金属膜と前記基台の表面に設けられた基台側金属膜とを接合することにより形成されることが好ましい。
これにより、ダイヤフラムと圧電振動片層および圧電振動片層と基台を、それぞれ、強固に接合することができる。
【００１２】
［適用例７］
本発明の圧力センサーでは、前記圧電振動片本体は、双音叉型をなしていることが好ましい。
これにより、優れた圧力検知能力を発揮することができる。
［適用例８］
本発明の圧力センサーでは、前記ダイヤフラム、前記基台および前記圧電振動片層は、それぞれ、水晶で構成されていることが好ましい。
これにより、線膨張率の違いから生じるパッケージの反りや撓み、およびこれらに起因するクラックの発生等を抑制することができる。また、線膨張率の違いから生じる圧電振動片の反りや撓みを抑制することができ、圧力センサーの検知精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の圧力センサーの第１実施形態を示す断面図である。
【図２】図１に示す圧力センサーが有する圧電振動片層を示す斜視図である。
【図３】図１に示す圧力センサーが有する双音叉型圧電振動片を示す図（斜視図および断面図）である。
【図４】図１に示す圧力センサーの部分拡大断面図である。
【図５】図１に示す圧力センサーが有する第１の金属膜を示す斜視図である。
【図６】図１に示す圧力センサーが有する第２の金属膜を示す斜視図である。
【図７】図１に示す圧力センサーの作動を説明する断面図である。
【図８】図１に示す圧力センサーの製造方法を説明する断面図である。
【図９】図１に示す圧力センサーの製造方法を説明する断面図である。
【図１０】圧力センサーの第２実施形態を示す断面図である。
【図１１】図１０に示す圧力センサーの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の圧力センサーを添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の圧力センサーの第１実施形態を示す断面図、図２は、図１に示す圧力センサーが有する圧電振動片層を示す斜視図、図３は、図１に示す圧力センサーが有する双音叉型圧電振動片を示す図（斜視図および断面図）、図４は、図１に示す圧力センサーの部分拡大断面図、図５は、図１に示す圧力センサーが有する第１の金属膜を示す斜視図、図６は、図１に示す圧力センサーが有する第２の金属膜を示す斜視図、図７は、図１に示す圧力センサーの作動を説明する断面図、図８および図９は、それぞれ、図１に示す圧力センサーの製造方法を説明する断面図である。なお、以下の説明では、図１、図４、図８および図９中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
【００１５】
図１に示す圧力センサー１は、ダイヤフラム２と、圧電振動片層３と、基台４とを有しており、これらが図１中上側から順に積層している。また、圧力センサー１は、ダイヤフラム２と圧電振動片層３との間に介在し、これらを接合する第１の金属膜６１と、圧電振動片層３と基台４との間に介在し、これらを接合する第２の金属膜６２とを有している。
本実施形態では、圧力センサー１は、その平面視形状が矩形であるが、圧力センサー１の平面視形状としてはこれに限定されず、例えば、円形や五角形以上の多角形等であってもよい。
【００１６】
以下、圧力センサー１の各構成について順次詳細に説明する。
ダイヤフラム２は、外部からの圧力（図１では上方からの圧力）を受けることにより変形する薄肉部２１と、この薄肉部２１の周囲に形成された枠部２２とを有している。すなわち、ダイヤフラム２は、その下面の縁部を除く中央部に開放する凹部を有し、底面が薄肉な箱型をなしているとも言える。また、薄肉部２１の下面（基台４側の面）には、一対の支持部２３が互いに離間して形成されている。これら一対の支持部２３には、圧電振動片層３が有する後述する双音叉型圧電振動片７が固定されている。
【００１７】
このようなダイヤフラム２と対向するように、基台４が設けられている。基台４は、板状の基部４１と、基部４１の縁部から立設した枠部４２とを有している。すなわち、基台４は、上面の縁部を除く中央部に開放する凹部を有する箱型をなしているとも言える。そして、基台４に形成された前記凹部が、ダイヤフラム２に形成された前記凹部と対向することにより空間Ｓが形成され、この空間Ｓ内に、双音叉型圧電振動片７が収容されている。
【００１８】
空間Ｓは、真空状態であるのが好ましい。これにより、双音叉型圧電振動片７のＣＩ（Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）値を低下させ、周波数安定性を向上させることができる。空間Ｓを真空状態とするには、例えば、真空状態（真空の環境下）でダイヤフラム２、圧電振動片層３および基台４を接合する方法や、基台４に貫通孔をあけておき、常圧下でダイヤフラム２、圧電振動片層３および基台４を接合した後、前記貫通孔を介して空間Ｓを真空状態とし、貫通孔に充填物（例えば金錫ＡｕＳや金ゲルマＡｕＧｅ等）を充填し封止する方法などが挙げられる。
【００１９】
ダイヤフラム２および基台４の構成材料としては、特に限定されず、それぞれ、例えば、石英ガラス、無アルカリガラス等の各種ガラス、水晶等の結晶性材料等を用いることができるが、互いに同じ材料で構成されていることが好ましい。さらには、ダイヤフラム２および基台４の構成材料としては、圧電振動片本体３１の構成材料と同一の材料を用いることが好ましい。すなわち、本実施形態では、ダイヤフラム２および基台４は、それぞれ、水晶で構成されているのが好ましい。
【００２０】
このように、ダイヤフラム２と基台４とを同一の材料で構成することにより、線膨張率の違いから生じる圧力センサー１の不本意な反りや撓み、およびこれらに起因するクラックの発生等を抑制することができる。また、ダイヤフラム２および基台４を圧電振動片本体３１と同一の材料で構成することにより、前述と同様に、線膨張率の違いから生じる圧電振動片本体３１の反りや撓みを抑制することができ、圧力センサー１の検知精度を向上させることができる。
【００２１】
図２に示すように、ダイヤフラム２と基台４との間に介在する圧電振動片層３は、圧電振動片本体３１と、圧電振動片本体３１の周囲を囲むように設けられた枠状の枠部３２と、圧電振動片本体３１と枠部３２とを連結する複数（４本）の連結部３３とで構成されている。これらのうち、圧電振動片本体３１は、空間Ｓ内に収容されるように設けられており、枠部３２は、ダイヤフラム２の枠部２２と基台４の枠部４２とに狭持されるように設けられている。
【００２２】
圧電振動片本体３１は、互いに離間して設けられた一対の基部３１１、３１２および基部３１１、３１２を連結する双音叉型の振動部３１３で構成されている。このような形状の圧電振動片本体３１は、各基部３１１、３１２がダイヤフラム２の一対の支持部２３に固定されている。基部３１１、３１２と支持部２３との固定方法としては、特に限定されず、例えば接着剤を用いて接合することができる。
【００２３】
振動部３１３は、間隔を隔てて互いに平行に延在する長手形状の２本の振動ビーム３１３ａ、３１３ｂを有している。このように２本の振動ビーム３１３ａ、３１３ｂを備えることにより、振動部３１３の振動漏れ等を抑制することができ、優れた分解能を発揮する圧力センサー１を得ることができる。なお、振動ビームの数としては、本実施形態のような２本に限定されず、１本であっても、３本以上であってもよい。
【００２４】
図３に示すように、このような圧電振動片本体３１には、一対の励振電極５１、５２が形成されており、圧電振動片本体３１と励振電極５１、５２とで双音叉型圧電振動片７が構成されている。双音叉型圧電振動片７は、伸張・圧縮応力に対する感度が良好であり、感圧素子としての分解能が優れている。そのため、このような双音叉型圧電振動片７を用いた圧力センサー１は、優れた圧力検知能力を発揮することができる。
枠部３２は、圧電振動片本体３１の周囲を囲むように設けられており、その内形および外形ともに矩形をなしている。そして、枠部３２の上面が第１の金属膜６１を介してダイヤフラム２の枠部２２の下面（頂面）と接合されており、下面が第２の金属膜６２を介して基台４の枠部４２の上面（頂面）と接合されている。
【００２５】
また、枠部３２は、ダイヤフラム２および基台４から突出し、圧力センサー１の外部に露出する突出部３２３を有している。そして、この突出部３２３の上面（ダイヤフラム２側の面）には、一対の端子１１０、１２０が形成されている。これら端子１１０、１２０は、例えば、励振電極５１、５２に交番電圧を印加する電圧印加手段（電源）や、これを含む回路に接続される。
【００２６】
連結部３３は、圧電振動片本体３１と枠部３２とを連結している。これにより、枠部３２に圧電振動片本体３１が支持される。また、連結部３３は、基部３１１、３１２をそれぞれ両側から支持するように計４本形成されている。また、これら４本の連結部３３は、それぞれ、圧電振動片本体３１の振動部３１３（振動ビーム３１３ａ、３１３ｂ）の延在方向に直交する方向に延在するように形成されている。ただし、連結部３３の数や延在方向としては、圧電振動片本体３１を枠部３２に連結することができれば特に限定されず、例えば、各基部３１１、３１２に対して１本または３本以上の連結部３３が形成されていてもよく、また、連結部３３が振動部３１３の延在方向に平行な方向に延在していてもよい。
このような圧電振動片本体３１、枠部３２および各連結部３３は、フォトグラフィ技法とウエットエッチング等の各種エッチング法を用いて１枚の平板から一体的に形成することができる。
【００２７】
圧電振動片層３（すなわち、圧電振動片本体３１、枠部３２および各連結部３３）の構成材料としては、圧電特性を有する材料であれば特に限定されないが、水晶であることが好ましい。水晶で構成することにより、優れた温度特性および振動特性を有する圧電振動片本体３１（双音叉型圧電振動片７）を得ることができる。圧電振動片層３を水晶基板で構成する場合、その水晶基板として、例えば、いわゆるＸカットと呼ばれるカット角で切り出された水晶基板を用いることができる。
【００２８】
次いで、圧電振動片本体３１に形成された励振電極５１、５２について説明する。
一対の励振電極５１、５２は、図２中の点線で示すように、双音叉型圧電振動片７の振動モードが双音叉型圧電振動片７の中心軸Ｊ（振動ビーム３１３ａ、３１３ｂの延在方向と略平行な軸）に対して対称なモードで振動するように配置されている。
具体的には、図３（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、励振電極５１は、振動ビーム３１３ａ、３１３ｂ上に形成された複数の電極片５１１と、基部３１１に形成された引き出し電極５１２とを有しており、これらが電気的に接続されている。これと同様に、励振電極５２も、振動ビーム３１３ａ、３１３ｂ上に形成された複数の電極片５２１と、基部３１２に形成された引き出し電極５２２とを有し、これらが電気的に接続されている。なお、引き出し電極５１２、５２２は、それぞれ、圧電振動片層３の基台４側の面に形成されている。
【００２９】
電極片５１１、５２１は、振動ビーム３１３ａ、３１３ｂの長手方向および周方向のそれぞれの方向について交互に位置するように形成されており、かつ、振動ビーム３１３ａと振動ビーム３１３ｂとで配置が逆（対称）となるように形成されている。このような電極配置とすることにより、効率的に、前述の振動モードで双音叉型圧電振動片７を振動させることができる。
【００３０】
励振電極５１、５２の構成材料としては、実質的に導電性を有していれば特に限定されず、例えば、金、銀、銅、アルミニウムまたはこれらを含む合金等の金属材料、カーボンブラック等の炭素系材料、ポリアセチレン、ポリフルオレンまたはこれらの誘導体等の電子導電性高分子材料、ポリビニルアルコール、ポリカーボネート等のマトリックス樹脂中に、ＮａＣｌ、Ｃｕ（ＣＦ３ＳＯ３）２等のイオン性物質を分散させたイオン導電性高分子材料、インジウム酸化物（ＩＯ）、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）等の導電性酸化物材料のような各種導電性材料が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００３１】
ダイヤフラム２と圧電振動片層３の間には、第１の金属膜６１が介在しており、この第１の金属膜６１によって、ダイヤフラム２と圧電振動片層３とが接合されている。同様に、圧電振動片層３と基台４との間には、第２の金属膜６２が介在しており、この第２の金属膜６２によって、圧電振動片層３と基台４とが接合されている。このように、ダイヤフラム２と圧電振動片層３および圧電振動片層３と基台４をそれぞれ金属膜を介して接合することにより、ダイヤフラム２と圧電振動片層３および圧電振動片層３と基台４の接合強度に優れかつ空間Ｓの気密性が確保された、すなわち信頼性の高い圧力センサー１を得ることができる。
【００３２】
以下、第１の金属膜６１および第２の金属膜６２について説明する。
第１の金属膜６１は、ダイヤフラム２の枠部２２の下面（基台４側の面）と、圧電振動片層３の枠部３２の上面（ダイヤフラム２側の面）との間に介在している。このような第１の金属膜６１は、枠状をなしており、枠部２２、３２の全周にわたって形成されている。これにより、第１の金属膜６１によって、ダイヤフラム２と圧電振動片層３とを、その全周にわたって接合することができ、ダイヤフラム２と圧電振動片層３との間に隙間を生じさせることなく、これらを気密的に接合することができる。また、第１の金属膜６１は、枠部２２、３２の幅方向全域にわたって形成されているため、第１の金属膜６１と枠部２２、３２との接触面積を大きくすることができ、ダイヤフラム２と圧電振動片層３とを強固に接合することができる。
【００３３】
これと同様に、第２の金属膜６２は、圧電振動片層３の枠部３２の下面と、基台４の枠部４２上面との間に介在している。このような第２の金属膜６２は、枠状をなしており、枠部３２、４２の全周にわたって形成されている。これにより、第２の金属膜６２によって、圧電振動片層３と基台４とを、その全周にわたって接合することができ、圧電振動片層３と基台４との間に隙間を生じさせることなく、これらを気密的に接合することができる。また、第２の金属膜６２は、枠部３２、４２の幅方向全域にわたって形成されているため、第２の金属膜６２と枠部３２、４２との接触面積を大きくすることができ、圧電振動片層３と基台４とを強固に接合することができる。
このように、第１、第２の金属膜６１、６２を用いてダイヤフラム２、圧電振動片層３および基台４を接合することにより、これら３つの部材を強固に接合することができるとともに、空間Ｓの気密性（すなわち空間Ｓの真空状態）を確保することができる。
【００３４】
第１、第２の金属膜６１、６２の構成材料としては、特に限定されないが、金、銀、銅、アルミニウム、クロムまたはこれらを含む合金等の金属材料が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
本実施形態では、図４に示すように、第１の金属膜６１は、３つの金属層６１１、６１２、６１３が上側（ダイヤフラム２側）から積層して構成されている。金属層６１１は、ダイヤフラム２の枠部２２の下面に接触して形成され、金属層６１３は、圧電振動片層３の枠部３２の上面に接触して形成され、金属層６１２は、金属層６１１、６１３の間に形成させている。そして、例えば、これら３つの金属層６１１〜６１３のうちの金属層６１１、６１３がクロムで構成され、金属層６１２が金で構成されている。第１の金属膜６１をこのような構成とすることにより、後述する圧力センサー１の製造方法で説明するように、ダイヤフラム２と圧電振動片層３との接合強度を向上させることができるとともに、圧力センサー１の製造が容易となる。なお、第２の金属膜６２についても、第１の金属膜６１と同様の構成となっている。
【００３５】
図５は、圧電振動片層３のダイヤフラム２側の面を示す平面図である。同図に示すように、第１の金属膜６１は、基部３１１と接続する連結部３３に形成された配線８１を介して励振電極５１の引き出し電極５１２と電気的に接続されている。また、第１の金属膜６１は、枠部３２の突出部３２３に形成された配線８２を介して端子１１０に電気的に接続されている。これにより、圧力センサー１の内部に形成された励振電極５１と、圧力センサー１の外部に露出する端子１１０とが、第１の金属膜６１および配線８１、８２で構成された引き出し配線９１を介して電気的に接続される。すなわち、第１の金属膜６１は、ダイヤフラム２と圧電振動片層３を接合する接合部材として機能するとともに、励振電極５１を圧力センサー１の外部に引き出すための引き出し配線９１の少なくとも一部を兼ねていると言える。
【００３６】
図６は、圧電振動片層３の基台４側の面を示す平面図である。同図に示すように、第２の金属膜６２は、基部３１２と接続する連結部３３に形成された配線８３を介して励振電極５２の引き出し電極５２２と電気的に接続されている。また、第２の金属膜６２は、枠部３２の突出部３２３に形成された配線８４を介して端子１２０に電気的に接続されている。これにより、圧力センサー１の内部に形成された励振電極５２と、圧力センサー１の外部に露出する端子１２０とが第２の金属膜６２および配線８３、８４で構成された引き出し配線９２を介して電気的に接続される。すなわち、第２の金属膜６２は、圧電振動片層３と基台４を接合する接合部材として機能するとともに、励振電極５２を圧力センサー１の外部に引き出すための引き出し配線９２の少なくとも一部を兼ねていると言える。
【００３７】
このように、第１、第２の金属膜６１、６２が、励振電極５１、５２の引き出し配線９１、９２の一部を兼ねることにより、信頼性の高い圧力センサー１を得ることができる。具体的に説明すれば、例えば、第１の金属膜６１とは別に、ダイヤフラム２と圧電振動片層３との間に励振電極５１を圧力センサー１の外部へ引き出すための引き出し配線を形成した場合、引き出し配線が第１の金属膜６１を跨ぐか、あるいは第１の金属膜６１が引き出し配線を跨ぐかしなければ、引き出し配線を圧力センサー１の外部に引き出すことができない。そして、引き出し配線と第１の金属膜６１とが交差した部位で段差が生じ、この段差によって、ダイヤフラム２と圧電振動片層３との接合強度が低下したり、空間の気密性が確保できなかったりする（第２の金属膜６２についても同様である）。これに対して、本実施形態では、第１の金属膜６１が引き出し配線９１の一部を兼ねているため、前述のような段差が生じ得ず、従って、ダイヤフラム２と圧電振動片層３との接合強度を十分に確保することができ、かつ空間Ｓの気密性を確保することができる。そのため、信頼性の高い圧力センサー１を得ることができる。
【００３８】
また、本実施形態では、圧電振動片層３によって互いに絶縁された第１、第２の金属膜６１、６２のうちの第１の金属膜６１を励振電極５１の引き出し配線９１として利用し、第２の金属膜６２を励振電極５２の引き出し配線９２として利用しているため、引き出し配線９１、９２を確実に絶縁することができる。そのため、圧力センサー１の誤作動を防止することができる。
【００３９】
このような圧力センサー１は、次のようにして圧力を検知する。すなわち、圧力センサー１は、図７（ａ）に示すような圧力が加わると、図７（ｂ）に示すように、２つの支持部２３の下面（双音叉型圧電振動片７との接合面）が拡開するようにダイヤフラム２の薄肉部２１が撓む。薄肉部２１の撓みによって、支持部２３に固定された双音叉型圧電振動片７にも曲げ方向の力が加えられると共に、一対の支持部２３の拡開に伴う引っ張り（長手方向に向けた延び）の力が加えられる。双音叉型圧電振動片７は、振動部３１３の振動ビーム３１３ａ、３１３ｂに引っ張りの応力が付与されると発振周波数が高くなる特性を有しているため、圧力センサー１に付与された圧力の大きさは、図示しない検知部によって、双音叉型圧電振動片７の発振周波数の変化量を検知し、検知された発振周波数の変化量に基づいて導き出すことができる。
【００４０】
次いで、圧力センサー１の製造方法について図８および図９に基づいて説明する。
まず、図８（ａ）に示すように、フォトグラフィ技法とエッチング法を用いて、水晶の平板を所望の外形形状となるように処理し、ダイヤフラム２、圧電振動片層３および基台４をそれぞれ得る。
次いで、図８（ｂ）に示すように、ダイヤフラム２の枠部２２の下面に、クロムで構成された金属層６１１を形成したのち、この金属層６１１上に金で構成された金属層６１２ａを形成する。これにより、ダイヤフラム２の枠部２２の下面にダイヤフラム側金属膜６３が得られる。これら金属層６１１、６１２ａの形成は、蒸着等により行うことができる。これと同様に、基台４の枠部４２の上面にも、クロムで構成された金属層６２３および金で構成された金属層６２２ｂを形成する。これにより、枠部４２の上面に基台側金属膜６６が得られる。
【００４１】
一方、圧電振動片層３には、まず、その全域にクロムで構成された金属層と、金で構成された金属層とを積層して形成し、次いで、フォトグラフィ技法とエッチング法を用いて、励振電極５１、５２、端子１１０、１２０および引き出し配線９１、９２（その一部）を一体的に形成する。これにより、圧電振動片層３の枠部３２の上面（ダイヤフラム２側の面）には、クロムで構成された金属層６１３と、金で構成された金属層６１２ｂとが形成され、下面（基台４側の面）には、クロムで構成された金属層６２１と、金で構成された金属層６２２ａとが形成される。その結果、枠部３２の上面には第１の圧電振動片層側金属膜６４が、下面には第２の圧電振動片層側金属膜６５がそれぞれ得られる。
なお、ダイヤフラム側金属膜６３、基台側金属膜６６、第１の圧電振動片層側金属膜６４および第２の圧電振動片層側金属膜６５は、クロムで構成された金属膜と金で構成された金属膜とを積層して構成されているが、これらの構成は特に限定されず、例えば、金で構成された金属膜のみで構成されていてもよい。
【００４２】
次いで、ダイヤフラム２に形成した金属層６１２ａの表面および圧電振動片層３に形成した金属層６１２ｂの表面をプラズマ処理し、金属層６１２ａ、６１２ｂの表面（接合界面）をそれぞれ活性化状態とする。すなわち、金属層６１２ａ、６１２ｂの表面に付着した有機物や酸化膜などの付着物をエッチングにより除去し、金属層６１２ａ、６１２ｂの表面にそれぞれ活性な金属原子のダングリングボンドを形成する。ここで、金属層６１２ａ、６１２ｂを、共に金で構成することにより、付着物の再付着が抑制され、優れた強度で金属層６１２ａ、６１２ｂを接合することができる。
【００４３】
次いで、ダイヤフラム２の各支持部２３に接着剤２００を塗布した後、図９（ａ）に示すように、１０−５Ｔｏｒｒ以上の低真空化または大気中で、かつ室温以上１８０℃以下の環境下で、金属層６１２ａ、６１２ｂの表面（接合界面）同士を衝合させて加圧することにより、金属層６１２ａ、６１２ｂ同士を固相のまま接合する。これにより、金属層６１２ａ、６１２ｂが一体化して金属層６１２となり、金属層６１１、６１２、６１３で構成された第１の金属膜６１が得られるとともに、この第１の金属膜６１を介してダイヤフラム２と圧電振動片層３とが強固に接合される。
また、各支持部２３に塗布された接着剤によって、圧電振動片本体３１の基部３１１、３１２が一対の支持部２３に固定される。
【００４４】
次いで、図９（ｂ）に示すように、圧電振動片層３と基台４とを、ダイヤフラム２と圧電振動片層３との接合と同様の方法を用いて接合する。すなわち、圧電振動片層３に形成された金属層６２２ａの表面および基台４に形成された金属層６２２ｂの表面をプラズマ処理により活性化した後、これら金属層６２２ａ、６２２ｂの表面同士を衝合させて加圧することにより金属層６２２ａ、６２２ｂ同士を固相のまま接合する。これにより、金属層６２２ａ、６２２ｂが一体化して金属層６２２となり、金属層６２１、６２２、６２３で構成された第２の金属膜６２が得られるとともに、この第２の金属膜６２を介して圧電振動片層３と基台４とが接合される。
次いで、基台４に予め形成された貫通孔（図示せず）を介して空間Ｓを真空とし、前記貫通孔を埋める。
以上の工程により、圧力センサー１が得られる。
【００４５】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の圧力センサーの第２実施形態について説明する。
図１０は、圧力センサーの第２実施形態を示す断面図、図１１は、図１０に示す圧力センサーの平面図である。
以下、第２実施形態の圧力センサーについて、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【００４６】
本発明の第２実施形態にかかる圧力センサーは、第１の金属膜６１Ａおよび第２の金属膜６２Ａの配置が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、図１１、図１２にて、前述した第１実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。また、図１２では、説明の便宜上、ダイヤフラム２、励振電極５１、５２および配線８１〜８４の図示を省略している。
【００４７】
図１０に示すように、第１の金属膜６１Ａは、ダイヤフラム２と圧電振動片層３との間に介在し、これらを接合している。また、第２の金属膜６２Ａは、圧電振動片層３と基台４との間に介在し、これらを接合している。本実施形態の圧力センサー１Ａでは、このような第１の金属膜６１Ａと第２の金属膜６２Ａとが、圧力センサー１の厚さ方向に重ならないように形成されている。すなわち、第１の金属膜６１Ａと第２の金属膜６２Ａとが、圧電振動片層３を介して対向しないように形成されている。これにより、第１の金属膜６１Ａと第２の金属膜６２Ａとの間に、静電容量が発生してしまうのを防止または抑制することができる。そのため、圧力センサー１のフィギュアオブメリットの低下が防止され、双音叉型圧電振動片７の発振余裕度の低下を防止することができる。
【００４８】
本実施形態では、第１の金属膜６１Ａを枠部３２（枠部２２）の内周に沿って形成し、第２の金属膜６２Ａを枠部３２（枠部４２）の外周に沿って形成することにより、第１の金属膜６１Ａと第２の金属膜６２Ａとが圧力センサー１Ａの厚さ方向に重ならないようにしている。このような構成によれば、比較的簡単に、第１の金属膜６１Ａと第２の金属膜６２Ａとが圧力センサー１Ａの厚さ方向に重ならないようにすることができる。なお、これとは逆に、第１の金属膜６１を枠部３２の外周に沿って形成し、第２の金属膜６２を枠部３２の内周に沿って形成してもよい。
【００４９】
以上のような第２実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
以上、本発明の圧力センサーを、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、他の任意の構成物や、工程が付加されていてもよい。また、前述した各実施形態を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１、１Ａ……圧力センサー  ２……ダイヤフラム  ２１……薄肉部  ２２……枠部  ２３……支持部  ３……圧電振動片層  ３１……圧電振動片本体  ３１１、３１２……基部  ３１３……振動部  ３１３ａ、３１３ｂ……振動ビーム  ３２……枠部  ３２３……突出部  ３３……連結部  ４……基台  ４１……基部  ４２……枠部  ５１、５２……励振電極  ５１１、５２１……電極片  ５１２、５２２……引き出し電極  ６１、６１Ａ……第１の金属膜  ６１１、６１２、６１２ａ、６１２ｂ、６１３……金属層  ６２、６２Ａ……第２の金属膜  ６２１、６２２、６２２ａ、６２２ｂ、６２３……金属層  ６３……ダイヤフラム側金属膜  ６４……第１の圧電振動片層側金属膜  ６５……第２の圧電振動片層側金属膜  ６６……基台側金属膜  ７……双音叉型圧電振動片  ８１、８２、８３、８４……配線  ９１、９２……引き出し配線  １１０、１２０……端子  ２００……接着剤  Ｓ……空間  Ｊ……中心軸
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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