(57)【要約】【課題】製造方法の簡易化と信頼性が両立された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、薄肉部２１を有するダイヤフラム２を備えるパッケージ４と、ダイヤフラム２に設けられ、パッケージ４の内部から外部に引き出された一対の配線５１、５２と、パッケージ４内に収容され、圧電振動片本体６１と一対の電極６２、６３とを有する圧電振動片６と、圧電振動片６とダイヤフラム２との間に介在し、これらを接合する一対の導電性のバンプ７１、７２とを有している。バンプ７１は、電極６２と配線５１とを電気的に接続し、バンプ７２は、電極６３と配線５２とを電気的に接続するよう設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄肉部を有するダイヤフラムを備えるパッケージと、
前記ダイヤフラムに設けられ、前記パッケージの内部から外部に引き出された一対の配線と、
前記パッケージ内に収容され、圧電振動片本体と該圧電振動片本体に形成された一対の電極とを有する圧電振動片と、
前記圧電振動片と前記ダイヤフラムとの間に介在し、前記圧電振動片と前記ダイヤフラムと接合する一対の導電性のバンプとを有し、
前記一対のバンプのうちの一方の前記バンプは、前記一対の電極のうちの一方の前記電極と前記一対の配線のうちの一方の前記配線とを電気的に接続し、他方の前記バンプは、他方の前記電極と他方の前記配線とを電気的に接続するよう設けられていることを特徴とする圧力センサー。
【請求項２】
前記バンプは、導電性を有する接着剤で構成されている請求項１に記載の圧力センサー。
【請求項３】
前記接着剤には、ギャップ材が含まれている請求項２に記載の圧力センサー。
【請求項４】
前記バンプは、核と、該核の周囲を覆うように設けられた導電性を有する導電性部とを有している請求項１に記載の圧力センサー。
【請求項５】
前記ダイヤフラムは、前記薄肉部の周囲を囲むように形成された枠部を有し、
前記枠部は、所定方向に延在するとともに横断面形状がテーパ状をなす延在部を有し、
各前記配線は、前記延在部を跨ぐようにして形成されている請求項１ないし４のいずれかに記載の圧力センサー。
【請求項６】
前記ダイヤフラムは、前記薄肉部を介して対向する一対の前記延在部を有し、
前記一対の配線のうちの一方の前記配線は、前記一対の延在部のうちの一方の前記延在部を跨ぐようにして形成されており、他方の前記配線は、他方の前記延在部を跨ぐようにし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７】
前記一対の延在部の離間方向は、前記一対のバンプの離間方向と等しい請求項６に記載の圧力センサー。
【請求項８】
各前記配線は、該配線が接続された前記バンプに近い方の前記延在部を跨ぐようにして形成されている請求項６または７に記載の圧力センサー。
【請求項９】
前記圧電振動片は、双音叉型の振動片である請求項１ないし８のいずれかに記載の圧力センサー。
【請求項１０】
前記ダイヤフラムおよび前記振動片本体は、それぞれ、水晶で構成されている請求項１ないし９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、ダイヤフラムに例えば双音叉型圧電振動片をマウントしてなる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片が変形し、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、薄肉部を有するダイヤフラムおよびダイヤフラムと対向する基台を接合してなるパッケージと、パッケージ内に収容された圧電振動片とで構成されている。また、ダイヤフラムには、薄肉部からパッケージ内に向けて突出する一対の突起が形成されており、この突起に圧電振動片が固定されている。このように、突起を介して圧電振動片を固定することにより、圧力によってダイヤフラムが撓んだ際に、ダイヤフラムと圧電振動片とが接触するのを防止している。
【０００４】
このような特許文献１の圧力センサーでは、圧電振動片が有する励振電極に電圧を印加するために（すなわち励振電極を電源と接続するために）、前記励振電極をパッケージの外部に引き出す必要がある。この方法としては、特許文献１には記載されていないが、通常、電極に接続された配線をダイヤフラムの内面に這うように形成することにより、配線をパッケージの外部に引き出す方法が用いられる。また、このような配線を形成する方法としては、ダイヤフラムの表面に、金属膜を蒸着等により形成し、この金属膜をフォトグラフィ技法とエッチング法を用いて所望のパターンとすることにより形成する方法を用いることができる。
【０００５】
ここで、特許文献１の圧力センサーでは、励振電極をパッケージの外部に引き出すために、配線を少なくとも薄肉部の内面および突出部の側面に形成しなければならないが、これによって次のような問題点が発生する。すなわち、薄肉部の内面に対して突起の側面が直角であるため、薄肉部の内面および突起の側面に金属膜を均一に蒸着するには、例えば、ダイヤフラムの姿勢を変えて複数回の蒸着を行わなければならず、製造工程が煩雑化する。
【０００６】
また、配線の引き出し方法として、双音叉型圧電振動片と枠部とこれらを連結する梁とを１つの層で形成した圧電振動片層をダイヤフラムと基台との間に設け、この梁および枠部を介して配線を引き出す方法も知られている（例えば、特許文献２参照）。しかしながら、このような構成では、梁が「つっかえ棒」のような働きをしてしまい、双音叉型圧電振動片の感度（信頼性）が低下するという問題がある。
このように、従来の圧力センサーでは、製造方法の簡易化と信頼性の両立を図ることが困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−６８８８２号公報
【特許文献２】特開２００８−２４１２８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、製造方法の簡易化と信頼性が両立された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】
【０００９】
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、薄肉部を有するダイヤフラムを備えるパッケージと、
前記ダイヤフラムに設けられ、前記パッケージの内部から外部に引き出された一対の配線と、
前記パッケージ内に収容され、圧電振動片本体と該圧電振動片本体に形成された一対の電極とを有する圧電振動片と、
前記圧電振動片と前記ダイヤフラムとの間に介在し、前記圧電振動片と前記ダイヤフラムと接合する一対の導電性のバンプとを有し、
前記一対のバンプのうちの一方の前記バンプは、前記一対の電極のうちの一方の前記電極と前記一対の配線のうちの一方の前記配線とを電気的に接続し、他方の前記バンプは、他方の前記電極と他方の前記配線とを電気的に接続するよう設けられていることを特徴とする。
これにより、製造方法の簡易化と信頼性が両立された圧力センサーを提供することができる。
【００１０】
［適用例２］
本発明の圧力センサーでは、前記バンプは、導電性を有する接着剤で構成されていることが好ましい。
これにより、各バンプの構成が簡単となる。
［適用例３］
本発明の圧力センサーでは、前記接着剤には、ギャップ材が含まれていることが好ましい。
これにより、薄肉部と圧電振動片とを確実に離間させることができる。
［適用例４］
本発明の圧力センサーでは、前記バンプは、核と、該核の周囲を覆うように設けられた導電性を有する導電性部とを有していることが好ましい。
これにより、各バンプの構成が簡単となる。
【００１１】
［適用例５］
本発明の圧力センサーでは、前記ダイヤフラムは、前記薄肉部の周囲を囲むように形成された枠部を有し、
前記枠部は、所定方向に延在するとともに横断面形状がテーパ状をなす延在部を有し、
各前記配線は、前記延在部を跨ぐようにして形成されていることが好ましい。
これにより、各配線を簡単かつ確実に形成することができる。
【００１２】
［適用例６］
本発明の圧力センサーでは、前記ダイヤフラムは、前記薄肉部を介して対向する一対の前記延在部を有し、
前記一対の配線のうちの一方の前記配線は、前記一対の延在部のうちの一方の前記延在部を跨ぐようにして形成されており、他方の前記配線は、他方の前記延在部を跨ぐようにして形成されていることが好ましい。
これにより、一対の配線の過度な接近が防止され、一対の配線間の絶縁状態を確実に確保することができ、ショート等を防止することができる。
【００１３】
［適用例７］
本発明の圧力センサーでは、前記一対の延在部の離間方向は、前記一対のバンプの離間方向と等しいことが好ましい。
これにより、各配線の全長を短くすることができる。
［適用例８］
本発明の圧力センサーでは、各前記配線は、該配線が接続された前記バンプに近い方の前記延在部を跨ぐようにして形成されていることが好ましい。
これにより、各配線の全長を短くすることができる。
【００１４】
［適用例９］
本発明の圧力センサーでは、前記圧電振動片は、双音叉型の振動片であることが好ましい。
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１０］
本発明の圧力センサーでは、前記ダイヤフラムおよび前記振動片本体は、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】
【００１５】
【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ダイヤフラムを示す図（平面図および断面図）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作動を説明する断面図である。
【図５】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６】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７】本発明の圧力センサーの第２実施形態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
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ダイヤフラムを示す図（平面図および断面図）、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６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作動を説明する断面図、図５および図６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５および図６中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
【００１７】
図１に示す圧力センサー１は、ダイヤフラム２および基台３から構成されたパッケージ４と、パッケージ４の内外を電気的に接続する一対の引き出し配線（配線）５１、５２と、パッケージ４内に収容された双音叉型圧電振動片（圧電振動片）６と、ダイヤフラム２と双音叉型圧電振動片６とを接合する一対の導電性を有するバンプ７１、７２とを有している。このような圧力センサー１では、双音叉型圧電振動片６が有する一対の励振電極６２、６３がバンプ７１、７２を介して配線５１、５２と電気的に接続されており、これにより、励振電極６２１、６２２が圧力センサー１の外部に引き出されている。
本実施形態の圧力センサー１は、その平面視形状が矩形（長方形）である。ただし、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。
【００１８】
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状の枠部２２とを有している。すなわち、ダイヤフラム２は、その下面（基台３側の面）の縁部を除く中央部に開放する凹部を有し、その底面が薄肉である箱型をなしているとも言える。
【００１９】
図２（ａ）は、ダイヤフラム２を基台３側から見た平面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）中のＡ−Ａ線断面図である。同図に示すように、枠部２２は、基台３側へ突出するように形成されている。また、枠部２２は、ダイヤフラム２の平面視にて、第１の方向に延在する一対の第１の延在部２２１、２２３と、第１の方向と交差（本実施形態では直交）する第２の方向に延在する第２の延在部２２２、２２４の計４つの延在部が枠状に連結して構成されている。これら延在部２２１〜２２４のうち、第１の延在部２２１、２２３は、その横断面形状が矩形（長方形または正方形）をなしている。すなわち、延在部２２１、２２３は、その高さ方向（すなわち、ダイヤフラムの厚さ方向）において、その幅Ｗが一定となっている。一方の延在部２２２、２２４は、その横断面形状が台形をなしている。すなわち、延在部２２２、２２４は、ともに、その幅が基台３側（すなわち、図２（ｂ）中下側から上側）へ向けて漸減するようなテーパ状をなしている。
【００２０】
なお、本実施形態では、延在部２２２、２２４がテーパ状をなしているが、枠部２２の形状としては、これに限定されず、例えば、全ての延在部２２１〜２２４がテーパ状をなしていてもよく、１つの延在部のみがテーパ状をなしていてもよい。また、１つの延在部の一部にのみテーパ状の部分が形成されていてもよい。
また、このような形状（すなわち、テーパ状の延在部２２２、２２４を有する形状）のダイヤフラム２は、後述するように、Ｘカット（Ｘ軸に対して垂直にカットした）水晶平板（水晶素板）、Ｙカット水晶平板、Ｚカット水晶平板を用いることにより、簡単に得ることができる。
【００２１】
図１に示すように、このようなダイヤフラム２と対向するように、基台３が設けられている。基台３は、板状の基部３１と、基部３１の縁部から立設した枠部３２とを有している。すなわち、基台３は、上面（ダイヤフラム２側の面）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３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６が収容されている。
【００２２】
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６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および基台３を接合する方法や、基台３（基部３１）に貫通孔をあけておき、常圧下でダイヤフラム２および基台３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。
【００２３】
ダイヤフラム２および基台３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３の構成材料としては、双音叉型圧電振動片６が有する圧電振動片本体６１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３は、それぞれ、水晶で構成されているのが好ましい。
【００２４】
このように、ダイヤフラム２と基台３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３を圧電振動片本体６１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６１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。
【００２５】
以上のようなダイヤフラム２および基台３を互いの凹部が向き合うようにして接合することにより、パッケージ４が構成される。ダイヤフラム２と基台３との接合方法としては、特に限定されないが、低融点ガラスやエポキシ系等の接着剤を用いた方法、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、紫外線やプラズマを照射することにより接合する方法、金錫合金被膜などの金属被膜を介して接合する共晶接合方法、直接接合、陽極接合等の各種接合方法を用いることができる。
【００２６】
このようなパッケージ４には、パッケージの内外を電気的に接続する一対の引き出し配線５１、５２が形成されている。図２に示すように、引き出し配線５１は、薄肉部２１に形成された端子５１１を有しており、その端子５１１から延出し枠部２２の延在部２２２を跨ぐ（乗り越える）ようにして形成されている。一方、引き出し配線５２は、薄肉部２１に形成された端子５２１を有しており、その端子５２１から延出し枠部２２の延在部２２４を跨ぐ（乗り越える）ようにして形成されている。
このように、引き出し配線５１、５２をテーパ状の延在部２２２、２２４を跨ぐように形成することにより、引き出し配線５１、５２を簡単かつ確実に形成することができる。なお、引き出し配線５１、５２の形成方法については、後の製造方法の説明中にて述べる。
【００２７】
また、引き出し配線５１、５２を、異なる延在部２２２、２２４を跨ぐように形成することにより、引き出し配線５１、５２の過度な接近が防止され、引き出し配線５１、５２間の絶縁状態を確実に確保することができ、ショート等を防止することができる。
また、引き出し配線５１、５２は、端子５１１、５２１の離間方向が第２の延在部２２２、２２４の離間方向と同じとなるように形成されている。そして、引き出し配線５１は、第２の延在部２２２、２２４のうちの端子５１１に近い方の延在部２２２を跨ぐようにして形成されており、同様に、引き出し配線５２は、第２の延在部２２２、２２４のうちの端子５２１に近い方の延在部２２４を跨ぐようにして形成されている。引き出し配線５１、５２を、このように形成することにより、引き出し配線５１、５２の全長を短くすることができる。
【００２８】
引き出し配線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。
【００２９】
パッケージ４の内側（空間Ｓ）には、双音叉型圧電振動片６が収容されている。図３（ａ）に示すように、双音叉型圧電振動片６は、圧電振動片本体６１と、圧電振動片本体６１に形成された一対の励振電極（電極）６２、６３とを有している。
圧電振動片本体６１は、互いに離間して設けられた一対の基部６１１、６１２と、基部６１１、６１２を連結する双音叉型の振動部６１３とで構成されている。また、振動部６１３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６１３ａ、６１３ｂを有している。このように２本の振動ビーム６１３ａ、６１３ｂを有することにより、振動部６１３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（すなわちシングルビーム型圧電振動片）であっても、３本以上であってもよい。
このような形状の圧電振動片本体６１は、フォトリソ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。
【００３０】
また、圧電振動片本体６１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６１（双音叉型圧電振動片６）を得ることができる。圧電振動片本体６１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。
【００３１】
一対の励振電極６２、６３は、双音叉型圧電振動片６の振動モードが双音叉型圧電振動片６の中心軸Ｊ（振動ビーム６１３ａ、６１３ｂ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６２は、振動ビーム６１３ａ、６１３ｂ上に形成された複数の電極片６２１と、基部６１１に形成された引き出し電極６２２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６３も、振動ビーム６１３ａ、６１３ｂ上に形成された複数の電極片６３１と、基部６１２に形成された引き出し電極６３２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６２２、６３２は、それぞれ、圧電振動片本体６１のダイヤフラム２側の面に形成されている。
【００３２】
電極片６２１、６３１１は、振動ビーム６１３ａ、６１３ｂ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６１３ａ、６１３ｂ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６を振動させることができる。
【００３３】
励振電極６２、６３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。
このような構成（形状）の双音叉型圧電振動片６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、双音叉型圧電振動片６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。
【００３４】
以上、双音叉型圧電振動片６について詳細に説明したが、このような双音叉型圧電振動片６は、導電性を有する一対のバンプ７１、７２を介してダイヤフラム２の薄肉部２１に固定（固着）されている。
図１に示すように、バンプ７１は、双音叉型圧電振動片６の基部６１１とダイヤフラム２の薄肉部２１との間に介在して形成されており、基部６１１をダイヤフラム２に固定している。また、バンプ７１は、基部６１１に形成された引き出し電極６２２と、ダイヤフラム２に形成された端子５１１とに接触するように設けられている。これにより、導電性のバンプ７１を介して励振電極６２と引き出し配線５１とが電気的に接続される。すなわち、励振電極６２が、バンプ７１および引き出し配線５１によって圧力センサー１（パッケージ４）の外部に引き出される。
【００３５】
一方、バンプ７２は、双音叉型圧電振動片６の基部６１２とダイヤフラム２の薄肉部２１との間に介在して形成されており、基部６１２をダイヤフラム２に固定している。また、バンプ７２は、基部６１２に形成された引き出し電極６３２と、ダイヤフラム２に形成された端子５２１とに接触するように設けられている。これにより、導電性のバンプ７２を介して励振電極６３と引き出し配線５２とが電気的に接続される。すなわち、励振電極６３が、バンプ７２および引き出し配線５２によって圧力センサー１（パッケージ４）の外部に引き出される。
【００３６】
このように、本実施形態では、互いに十分に離間した（絶縁された）一対のバンプ７１、７２のうちのバンプ７１を励振電極６２と引き出し配線５１とを接続するのに用い、バンプ７２を励振電極６３と引き出し配線５２とを接続するのに用いているため、引き出し配線５１、５２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。
【００３７】
バンプ７１、７２は、例えば、導電性を有する接着剤で構成されている。導電性を有する接着剤としては、特に限定されないが、例えば、金属フィラー（銀粉、銅粉等の金属微粒子）やカーボンファイバー等の導電性粒子を混合したエポキシ系、ポリイミド系等の接着剤を用いることができる。このような接着剤によってバンプ７１、７２を構成することにより、バンプ７１、７２の構成および形成が簡単となる。そのため、圧力センサー１の製造が容易となる。さらには、双音叉型圧電振動片６とダイヤフラムとを強固に固定することができる。
【００３８】
特に、本実施形態では、バンプ７１、７２を構成する導電性の接着剤に、例えば金属製または樹脂性の微粒子からなるギャップ剤（図示せず）を混合している。これにより、バンプ７１、７２は、ダイヤフラム２の薄肉部２１と双音叉型圧電振動片６とを離間させるスペーサとして機能する。混合するギャップ剤の径（大きさ）としては、特に限定されず、あらかじめ設定されている薄肉部２１と双音叉型圧電振動片６との離間距離に応じて選択すればよい。
【００３９】
このように、薄肉部２１と双音叉型圧電振動片６とを離間配置することにより、後述するように（図４（ｂ）に示すように）、圧力を受けて薄肉部２１が撓んだ場合に、薄肉部２１が双音叉型圧電振動片６に接触してしまうのを効果的に防止することができる。その結果、圧力センサー１の精度を向上させることができる。
以上、圧力センサー１の構成について説明した。
【００４０】
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４（ａ）に示すような圧力が加わると、図４（ｂ）に示すように、２つのバンプ７１、７２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、バンプ７１、７２に固定された双音叉型圧電振動片６にも曲げ方向の力が加えられると共に、バンプ７１、７２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６は、振動部６１３（振動ビーム６１３ａおよび６１３ｂ）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６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。
【００４１】
次いで、圧力センサー１の製造方法について図５および図６に基づいて説明する。
まず、図５（ａ）に示すように、フォトリソグラフィ技法とウエット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および基台３を得る。
特に、ダイヤフラム２は、Ｘカット水晶平板（水晶素板）、Ｙカット水晶平板またはＺカット水晶平板を用いることにより、簡単に、前述したようなテーパ状をなす延在部２２２、２２４を形成することができる。具体的には、これらの水晶平板は、その結晶構造の異方性から、ウエットエッチングにより外形形状の形成を行うと、水晶平板の面方向と平行な一方向（図５では、矢印Ｙで示される方向）に直交する断面に、一定方向に傾斜を有するテーパ面が現れる性質を有している。このような水晶平板の性質を活かし、前記テーパ面を延在部２２２、２２４の側面として利用することにより、簡単に（エッチング後に更なる加工を行わずに）、ダイヤフラム２を所望の外形形状とすることができる。
また、上述した水晶平板以外のカット角で切り出された水晶平板でも、各種エッチング法により外形形状を形成したのち、例えばサンドブラスト加工を行うことによりテーパ状をなす延在部２２２、２２４を形成することができる。
【００４２】
次いで、ダイヤフラム２の下面に、クロムで構成された金属層を形成したのち、この金属層上に金で構成された金属層を形成する。これら金属層の形成は、蒸着等により行うことができる。次いで、これら金属層を、フォトグラフィ技法とウエットエッチング法を用いて所定パターンとすることにより、図５（ｂ）に示すように、引き出し配線５１、５２を形成する。
【００４３】
ここで、引き出し配線５１、５２が形成される延在部２２２、２２４の側面は、テーパ状をなし、薄肉部２１の厚さ方向に対して傾いているため、蒸着によってダイヤフラム２の表面に前記金属層を形成する際に、薄肉部２１の表面とともに、延在２２２、２２４の表面にも、十分な厚さの前記金属層を形成することができる。すなわち、ダイヤフラム２の姿勢を一定に保ったままで、ダイヤフラム２の表面の必要な箇所に、十分な厚さの前記金属層を形成することができるため、引き出し配線５１、５２の形成が容易となる。
【００４４】
次いで、図５（ｃ）に示すように、ダイヤフラム２の下面であって、引き出し配線５１、５２の端子５１１、５２１上に、それぞれ、導電性の接着剤を塗布しバンプ７１、７２を形成する。
次いで、図６（ａ）に示すように、予め製造しておいた双音叉型圧電振動片６を、励振電極６２の引き出し電極６２２がバンプ７１と接触し、励振電極６３の引き出し電極６３２がバンプ７２と接触するように、バンプ７１、７２上に載置する。次いで、バンプ７１、７２（導電性の接着剤）を硬化することにより、バンプ７１、７２を介して双音叉型圧電振動片６をダイヤフラム２に固定する。なお、これと同時に、励振電極６２、６３が、バンプ７１、７２を介して、引き出し配線５１、５２と電気的に接続される。
次いで、図６（ｂ）に示すように、図示しない接着剤を介して、ダイヤフラム２と基台３とを接合する。そして、必要に応じて、空間Ｓ内を真空状態とする。
以上の工程により、圧力センサー１が得られる。
【００４５】
このような構成の圧力センサー１では、引き出し配線５１、５２の形成や、バンプ７１、７２の形成が容易であり、簡単に励振電極６２、６３を圧力センサー１（パッケージ４）の外部に引き出すことができる。また、従来の用に、双音叉型圧電振動片６を支える梁が設けられていないため、双音叉型圧電振動片６の信頼性が向上する。すなわち、圧力センサー１によれば、製造方法の簡易化と信頼性を両立することができる。
【００４６】
＜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７は、圧力センサーの第２実施形態を示す断面図である。
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。
本発明の第２実施形態にかかる圧力センサーは、導電性のバンプの構成が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、図７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。
【００４７】
図７に示すように、本実施形態の圧力センサー１Ａでは、導電性のバンプ７１Ａ、７２Ａとして半田ボールを用いている。これにより、バンプ７１Ａ、７２Ａの構成が簡単となる。
バンプ７１Ａは、球状をなしている。また、バンプ７１Ａは、球状の核７１１Ａと、核７１１Ａの表面にコーティングされた半田（導電性部）７１２Ａとで構成されている。また、核７１１Ａは、半田７１２Ａの融点よりも高い融点を有している。核７１１Ａの構成材料としては、半田７１２Ａの融点より高い材料であれば、特に限定されず、例えば、金、銀、銅等の各種金属材料を用いることができる。このようなバンプ７１Ａと同様に、バンプ７２Ａも、球状の核７２１Ａと、核７２１Ａの表面にコーティングされた半田（導電性材料層）７２２Ａとで構成されている。
【００４８】
このようなバンプ７１Ａ、７２Ａを用いることにより、核７１１Ａ、７２１Ａにスペーサとしての機能を発揮させつつ、ダイヤフラム２と双音叉型圧電振動片６とを半田７１２Ａ、７２２Ａによって接合することができる。さらには、半田７１２Ａを介して励振電極６２と引き出し配線５１とを電気的に接続することができ、半田７２２Ａを介して励振電極６３と引き出し配線５２とを電気的に接続することができる。
【００４９】
バンプ７１Ａ、７２Ａを用いてダイヤフラム２と双音叉型圧電振動片６とを接合する方法（工程）としては、特に限定されない。例えば、まず、ダイヤフラム２に形成された端子５１１、５２１上にバンプ７１Ａ、７２Ａを載置した後、半田７１２Ａ、７２２Ａの融点以上かつ核７１１Ａ、７２１Ａの融点以下に加熱し、半田７１２Ａ、７２２Ａを溶融させることにより、バンプ７１Ａ、７２Ａと端子５１１、５２１とを接合する。次いで、バンプ７１Ａ、７２Ａ上に双音叉圧電振動片６を載置し、再び前述と同じように加熱し、半田７１２Ａ、７２２Ａを溶融させることにより、バンプ７１Ａ、７２Ａと双音叉圧電振動片６とを接合する。これにより、バンプ７１Ａ、７２Ａを介してダイヤフラム２と双音叉型圧電振動片６とを接合することができる。
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。
【００５０】
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】
【００５１】
１、１Ａ……圧力センサー  ２……ダイヤフラム  ２１……薄肉部  ２２……枠部  ２２１、２２３……第１の延在部  ２２２、２２４……第２の延在部  ３……基台  ３１……基部  ３２……枠部  ４……パッケージ  ５１、５２……引き出し配線  ５１１、５２１……端子  ６……双音叉型圧電振動片  ６１……圧電振動片本体  ６１１、６１２……基部  ６１３……振動部  ６２、６３……励振電極  ６２１、６３１……電極片  ６２２、６３２……引き出し電極  ６１３ａ、６１３ｂ……振動ビーム  ７１、７１Ａ、７２、７２Ａ……バンプ  ７１１Ａ、７２１Ａ……核  ７１２Ａ、７２２Ａ……半田  Ｓ……空間  Ｊ……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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