(57)【要約】【課題】消費電力を低減し、圧力の測定精度を向上させることができる圧力検出装置を提供する。【解決手段】圧力検出装置は、圧力に応じて発振周波数が変化する振動子と、前記振動子を発振させ、前記圧力に対応する周波数の信号を出力する第１の発振回路と、ＡＴカット水晶振動子と、前記ＡＴカット水晶振動子を発振させ、基準クロック信号を出力する第２の発振回路と、前記第１の発振回路から出力された信号の周期に基づいたゲート期間における前記基準クロック信号をレシプロカル・カウント方式にて計測する計測手段と、前記振動子または前記振動子の周囲の温度を検出する温度検出手段とを備え、前記計測手段の計測値の周波数温度特性には、前記ＡＴカット水晶振動子の周波数温度特性と前記振動子の周波数温度特性とが加味されており、前記計測手段の周波数温度特性を補償する第１の補正値を求めるための第１の近似多項式の係数が記憶された記憶手段を備える。【選択図】図７
2011221007.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力に応じて発振周波数が変化する振動子と、
前記振動子を発振させ、前記圧力に対応する周波数の信号を出力する第１の発振回路と、
ＡＴカット水晶振動子と、
前記ＡＴカット水晶振動子を発振させ、基準クロック信号を出力する第２の発振回路と、
前記第１の発振回路から出力された信号の周期に基づいたゲート期間における前記基準クロック信号をレシプロカル・カウント方式にて計測する計測手段と、
前記振動子または前記振動子の周囲の温度を検出する温度検出手段とを備え、
前記計測手段の計測値の周波数温度特性には、前記ＡＴカット水晶振動子の周波数温度特性と前記振動子の周波数温度特性とが加味されており、
前記計測手段の周波数温度特性を補償する第１の補正値を求めるための第１の近似多項式の係数が記憶された記憶手段を備えることを特徴とする圧力検出装置。
【請求項２】
前記第１の補正値は、前記温度検出手段の検出結果および前記第１の近似多項式に基づいて求められた値であり、
前記第１の補正値で前記計測手段の計測値を補正する第１の補正手段を備える請求項１に記載の圧力検出装置。
【請求項３】
前記記憶手段には、第２の近似多項式の係数が記憶されており、
前記第２の近似多項式に基づき、前記第１の補正値で補正された前記計測値を更に補正する第２の補正手段を備え、
前記第２の近似多項式は、前記第２の補正手段で補正された結果の値と、前記圧力とが比例関係を有するように、前記第１の補正値で補正された前記計測値を更に補正するためのものである請求項１または２に記載の圧力検出装置。
【請求項４】
前記第１の近似多項式の次数は、３次以上である請求項１ないし３のいずれかに記載の圧力検出装置。
【請求項５】
前記第２の近似多項式の次数は、３次以上である請求項１ないし４のいずれかに記載の圧力検出装置。
【請求項６】
前記ＡＴカット水晶振動子は、密閉された空間に配置されている請求項１ないし５のいずれかに記載の圧力検出装置。
【請求項７】
前記振動子は、双音叉型振動子である請求項１ないし６のいずれかに記載の圧力検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ダイヤフラムと、容器と、そのダイヤフラムに設けた支持部に搭載された双音叉型振動子（感圧素子）とから構成される圧力センサーが開示されている。
このような構成の圧力センサーでは、受圧面に加わった圧力により可撓性を有するダイヤフラムが変形し、双音叉型振動子の２本の振動ビームに引張り応力（伸長応力）または圧縮応力が作用し、その引張り応力または圧縮応力に対応して変化する双音叉型振動子の発振周波数（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。
【０００３】
これら圧力センサーにおいて、感圧素子に水晶を基材とした双音叉型振動子を用いる場合、水晶基板はＺ板と呼ばれるＺ軸に対して垂直に切り出した水晶ウェーハーを一般的に用いる。
ここで、双音叉型振動子の周波数温度特性について着目すると、双音叉型振動子の周波数温度特性は、音叉型振動子の周波数温度特性と同等であり、音叉振動子の周波数温度特性とカットアングルとの関係について、特許文献２に記載されているように、水晶基板の切断角度は、ＸＹ平面（Ｚ板）をＸ軸回りにθ（θは、０〜±１５°、１５〜２５°、３０〜６０°等）回転したものであり、それによって作られる双音叉型振動子は屈曲振動により振動し、その周波数温度特性を示すグラフは２次曲線となることが知られている。
【０００４】
この周波数温度特性は、常温付近を頂点とした２次曲線となるので、常温付近での温度による周波数変動が小さいことを特徴としている。
また、圧力の検出において、前記双音叉型振動子の周波数温度特性を補償するために、温度センサーを設け、その温度センサーからの情報に基づいて、補正を行っている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００５】
また、圧力センサーにおいて、双音叉型振動子の発振周波数を測定するには、基準クロック信号を出力する基準周波数源が必要であり、この基準周波数源の精度が、圧力の測定精度を左右するので、その基準周波数源としては、ＡＴカット水晶振動素子と温度補償用ＩＣとで構成された温度補償型水晶発振器（以下、「ＴＣＸＯ」と言う）等の高精度発振器を用いるのが一般的である。
【０００６】
また、周波数を測定する際のカウント方式として、特許文献３および４に記載されているようなレシプロカル・カウント方式を採用している場合がある。すなわち、感圧素子である双音叉型振動子を発振させる発振回路から出力される信号の複数周期分のゲート期間を設定し、そのゲート期間おいて、基準クロック発振器から出力された基準クロック信号をカウントし、そのカウント値に基づいて、前記発振回路から出力される信号の周波数を求め、その周波数を圧力値に変換することで、圧力を測定する。これにより、圧力の測定に要する時間を短縮することができる。
【０００７】
しかしながら、このような圧力センサーでは、基準クロック発振器の基準クロック信号の周波数が測定精度に大きく影響し、その基準クロック信号に誤差があると、ゲート期間における基準クロック信号のカウント値が適正値からずれてしまい、圧力の測定精度が低下するという問題がある。また、基準クロック発振器の基準クロック信号の周波数は、圧力が一定の場合でも、温度が変化すると、それに応じて変化してしまうので、圧力の測定精度は、さらに低下する。
【０００８】
このため、圧力センサーの基準クロック発振器としては、温度補償用ＩＣを有するＴＣＸＯ等の高精度発振器が用いられている。
基準クロック発振器として、ＴＣＸＯを用いる場合、例えば、ＴＣＸＯの基準クロック信号の周波数の常温偏差が±２ｐｐｍ（通信用ＴＣＸＯの一般的な値）である場合、圧力センサーの測定誤差は、±４Ｐａとなる（圧力センサーの感度：５００ｐｐｍ／ｋＰａの場合）。
【０００９】
また、例えば、ＴＣＸＯの基準クロック信号の周波数の温度変動による偏差が±１ｐｐｍである場合、圧力センサーの測定誤差は、さらに、±２Ｐａ増大し、合計で±６Ｐａとなる。
そして、圧力センサーを小型化する場合は、圧力センサーの圧力に対する周波数感度（感度）が低下するので、基準クロック信号の誤差による圧力の測定精度への影響は、さらに大きくなる。
【００１０】
例えば、圧力センサーの感度が、５００ｐｐｍ／ｋＰａから１００ｐｐｍ／ｋＰａになると、前記常温偏差に基づく測定誤差および温度変動による偏差に基づく測定誤差は、それぞれ、５倍になる。
また、ＴＣＸＯは、温度補償用ＩＣを有しているので、その温度補償用ＩＣでの消費電力が高く、このため圧力センサー全体での消費電力が高いという欠点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００７−３２７９２２号公報
【特許文献２】特開２００５−１９７９４６号公報
【特許文献３】特許第３９３１１２４号公報
【特許文献４】特許第２７４２６４２号公報
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】水晶双音叉振動子を用いた高精度圧力センサー（２００９年５月１４日  第３８回ＥＭシンポジウム  エプソントヨコム論文）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、消費電力を低減し、圧力の測定精度を向上させることができる圧力検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
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、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
［適用例１］
本発明の圧力検出装置は、圧力に応じて発振周波数が変化する振動子と、
前記振動子を発振させ、前記圧力に対応する周波数の信号を出力する第１の発振回路と、
ＡＴカット水晶振動子と、
前記ＡＴカット水晶振動子を発振させ、基準クロック信号を出力する第２の発振回路と、
前記第１の発振回路から出力された信号の周期に基づいたゲート期間における前記基準クロック信号をレシプロカル・カウント方式にて計測する計測手段と、
前記振動子または前記振動子の周囲の温度を検出する温度検出手段とを備え、
前記計測手段の計測値の周波数温度特性には、前記ＡＴカット水晶振動子の周波数温度特性と前記振動子の周波数温度特性とが加味されており、
前記計測手段の周波数温度特性を補償する第１の補正値を求めるための第１の近似多項式の係数が記憶された記憶手段を備えることを特徴とする。
これにより、振動子の周波数温度特性およびＡＴカット水晶振動子の周波数温度特性の両方を補償することができるので、圧力の測定精度を向上させることができる。
【００１５】
また、第１の近似多項式を用いて、振動子の周波数温度特性とＡＴカット水晶振動子の周波数温度特性とを込みの状態で補償することができるので、振動子の周波数温度特性とＡＴカット水晶振動子の周波数温度特性とをそれぞれ個別に補償する場合に比べて、演算処理や制御を簡素化することができる。
また、基準クロック発振器として温度補償用ＩＣを有するＴＣＸＯを用いる場合に比べて、消費電力を低くすることができる。
【００１６】
また、ＡＴカット水晶振動子は、音叉型振動子や双音叉型振動子に比べて発振周波数（共振周波数）が高く、そのＡＴカット水晶振動子を発振させて基準クロック信号を生成し、レシプロカル・カウント方式を用いて前記基準クロック信号をカウントし、圧力を求めるので、圧力の測定に要する時間を短縮することができる。
また、圧力検出装置の外部から前記第１の近似多項式を読み出し、温度検出手段の検出結果に基づいて、計測手段の計測値の周波数温度特性の補正を外部で行うことが可能となるので、圧力検出装置の回路規模を小さくして消費電力を軽減することが可能になる。
【００１７】
［適用例２］
本発明の圧力検出装置では、前記第１の補正値は、前記温度検出手段の検出結果および前記第１の近似多項式に基づいて求められた値であり、
前記第１の補正値で前記計測手段の計測値を補正する第１の補正手段を備えることが好ましい。
これにより、圧力検出装置において計測手段の計測値の周波数温度特性の補正を行うことができる。
【００１８】
［適用例３］
本発明の圧力検出装置では、前記記憶手段には、第２の近似多項式の係数が記憶されており、
前記第２の近似多項式に基づき、前記第１の補正値で補正された前記計測値を更に補正する第２の補正手段を備え、
前記第２の近似多項式は、前記第２の補正手段で補正された結果の値と、前記圧力とが比例関係を有するように、前記第１の補正値で補正された前記計測値を更に補正するためのものであることが好ましい。
これにより、振動子の圧力周波数特性を補償することができるので、測定精度をさらに向上させることができる。
【００１９】
［適用例４］
本発明の圧力検出装置では、前記第１の近似多項式の次数は、３次以上であることが好ましい。
ＡＴカット水晶振動子の周波数温度特性を示すグラフは３次曲線となるので、これにより、第１の近似多項式の次数を２次以下にする場合に比べて、測定精度を高くすることができる。
【００２０】
［適用例５］
本発明の圧力検出装置では、前記第２の近似多項式の次数は、３次以上であることが好ましい。
これにより、第２の近似多項式の次数を２次以下にする場合に比べて、測定精度を高くすることができる。
【００２１】
［適用例６］
本発明の圧力検出装置では、前記ＡＴカット水晶振動子は、密閉された空間に配置されていることが好ましい。
これにより、ＡＴカット水晶振動子への圧力変動による影響を防止することができ、測定精度を向上させることができる。
［適用例７］
本発明の圧力検出装置では、前記振動子は、双音叉型振動子であることが好ましい。
これにより、圧力に対する周波数感度を高め、高精度な圧力検出装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の圧力検出装置を圧力センサーに適用した場合の第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のセンサーチップの平面図である。
【図３】図２に示すセンサーチップの断面図（図２中Ａ−Ａ線断面図）である。
【図４】図３に示すセンサーチップの圧電振動片層の平面図である。
【図５】図３に示すセンサーチップの双音叉型圧電振動片の斜視図である。
【図６】センサーチップの作動を説明する断面図である。
【図７】図１に示す圧力センサーの回路構成を示すブロック図である。
【図８】図１に示す圧力センサーにおけるレシプロカル・カウント方式を説明するためのタイミングチャートである。
【図９】図１に示す圧力センサーにおける基準クロック信号のカウント値の補正を説明するためのグラフである。
【図１０】図１に示す圧力センサーにおける基準クロック信号のカウント値の補正を説明するためのグラフである。
【図１１】図１に示す圧力センサーの制御動作を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の圧力検出装置を圧力センサーに適用した場合の第２実施形態を示す断面図である。
【図１３】本発明の圧力検出装置を圧力センサーに適用した場合の第３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】
【００２３】
以下、本発明の圧力検出装置を添付図面に示す好適な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、本発明の圧力検出装置を圧力センサーに適用した場合の第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のセンサーチップの平面図、図３は、図２に示すセンサーチップの断面図（図２中Ａ−Ａ線断面図）、図４は、図３に示すセンサーチップの圧電振動片層の平面図、図５は、図３に示すセンサーチップの双音叉型圧電振動片の斜視図、図６は、センサーチップの作動を説明する断面図、図７は、図１に示す圧力センサーの回路構成を示すブロック図、図８は、図１に示す圧力センサーにおけるレシプロカル・カウント方式を説明するためのタイミングチャート、図９および図１０は、それぞれ、図１に示す圧力センサーにおける基準クロック信号のカウント値の補正を説明するためのグラフ、図１１は、図１に示す圧力センサーの制御動作を示すフローチャートである。
【００２４】
なお、以下では、図１、図３、図７中の上側を「上」、下側を「下」として説明を行う（図１２および図１３も同様）。また、以下では、図１に示すように、圧力センサーの平面視にて、互いに直交する２つの軸をＸ軸およびＹ軸とし、Ｘ軸およびＹ軸のそれぞれの軸に直交する軸をＺ軸とする。また、Ｘ軸に平行な方向を「Ｘ軸方向」と言い、Ｙ軸に平行な方向を「Ｙ軸方向」と言い、Ｚ軸に平行な方向を「Ｚ軸方向」と言う（他の図についても同様）。Ｘ軸方向はセンサーチップの長手方向に一致し、Ｙ軸方向はセンサーチップの短手方向と一致する。
また、図１では、センサーチップ、ＡＴカット水晶振動子およびＩＣチップ等、一部は、摸式的に示されている（図１２および図１３も同様）。
また、図１では、各ワイヤー、各配線、各電極および各端子等の図示は、省略されている（図１２および図１３も同様）。
【００２５】
図１に示す圧力センサー（圧力検出装置）１は、圧力を検出するセンサー（装置）である。なお、本発明では、検出する圧力には、例えば、気体、液体（流動体）、紛体および固体等のそれぞれから加わる圧力や力が含まれる。
図１に示すように、圧力センサー１は、パッケージ２と、パッケージ２内に収納されたセンサーチップ（センサー素子）３、ＡＴカット水晶振動子（厚みすべり振動子）１１およびＩＣチップ１２等を有している。以下、圧力センサー１が有する各構成について、順次詳細に説明する。
【００２６】
パッケージ２の平面視形状（ＸＹ平面における形状）は、Ｘ軸方向を長手とする長方形である。なお、パッケージ２の平面視形状としては、これに限定されず、例えば円形、正方形、五角形以上の多角形、異形等であってもよい。
パッケージ２は、ベース（本体）２１とリッド（蓋体）２２とを接合して構成されている。ベース２１とリッド２２との接合方法としては、特に限定されず、例えばエポキシ系の接着剤等を用いて接合することができる。その他、ベース２１およびリッド２２の構成材料等によっては、陽極接合や、直接接合等の各種接合方法を用いることもできる。
【００２７】
ベース２１は、平板状をなしており、ベース２１の上側のその中央部には、凹部２１１が形成されている。この凹部２１１は、３段に形成されている。
ベース２１の構成材料としては特に限定されないが、例えば、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア等の酸化物セラミックス、窒化珪素、窒化アルミ、窒化チタン等の窒化物セラミックス等の各種セラミックスや、ポリエチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、アクリル系樹脂、ＡＢＳ樹脂、エポキシ樹脂等の各種樹脂材料などの絶縁性材料であることが好ましい。これにより、優れた機械的強度を有するパッケージ２を得ることができる。また、ベース２１に設けられた図示しない一対の電極を簡単に絶縁することができる。
【００２８】
ベース２１に形成された一対の電極（導電部）は、パッケージ２の内外を電気的に接続する機能を有している。この一対の電極を介してＩＣチップ１２と外部の装置等とを電気的に接続することができる。
このような各電極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】
リッド２２は、平板状の上壁２２１と、上壁２２１の縁部から下方に向って立設する枠状の枠部２２２とを有し、箱状（枡状）をなしている。リッド２２は、ベース２１上に設けられており、ベース２１により、リッド２２の開口が塞がれている。これにより、ベース２１およびリッド２２の内壁で囲まれた空間（キャビティ）Ｓ１が形成される。また、リッド２２には、パッケージ２の内外、すなわち圧力センサー１の外部と空間Ｓ１とを連通する貫通孔２２３が形成されている。これにより、圧力センサー１の外部および空間Ｓ１の圧力を等しく保つことができる。
【００３０】
リッド２２の構成材料としては、特に限定されず、例えば、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア等の酸化物セラミックス、窒化珪素、窒化アルミ、窒化チタン等の窒化物セラミックス等の各種セラミックスや、ポリエチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、アクリル系樹脂、ＡＢＳ樹脂、エポキシ樹脂等の各種樹脂材料や、鉄、銅、アルミニウム等の各種金属材料（合金を含む）等が挙げられる。
【００３１】
また、ベース２１の凹部２１１上には、シームリング１４を介してリッド（蓋体）１３が接合され、リッド１３により、凹部２１１の開口が塞がれている。これにより、リッド１３、シームリング１４およびベース２１の内壁で囲まれた空間（キャビティ）Ｓ２が形成される。
この空間Ｓ２は、密閉、すなわち、気密に封止されている。また、空間Ｓ２は、真空状態であるか、または空間Ｓ２に、ヘリウムガスが充填されていることが好ましい。この空間Ｓ２には、ＡＴカット水晶振動子１１およびＩＣチップ１２がそれぞれ収納されるので、これにより、ＡＴカット水晶振動子１１への圧力変動による影響を防止することができ、圧力の測定精度を向上させることができる。
【００３２】
リッド１３の構成材料としては、特に限定されず、例えば、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア等の酸化物セラミックス、窒化珪素、窒化アルミ、窒化チタン等の窒化物セラミックス等の各種セラミックスや、ポリエチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、アクリル系樹脂、ＡＢＳ樹脂、エポキシ樹脂等の各種樹脂材料や、鉄、銅、アルミニウム等の各種金属材料（合金を含む）等が挙げられる。
【００３３】
また、ベース２１とシームリング１４とリッド１３との接合方法としては、特に限定されず、例えば、溶接等の各種接合方法を用いることができる。
また、空間Ｓ２を真空状態とするには、例えば、真空状態（真空の環境下）でリッド１３、シームリング１４およびベース２１を接合する方法や、ベース２１に貫通孔をあけておき、常圧下でリッド１３、シームリング１４およびベース２１を接合した後、前記貫通孔を介して空間Ｓ２を真空状態とし、貫通孔に充填物（例えば金錫ＡｕＳｎ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。なお、空間Ｓ２にヘリウムガスを充填する場合も同様である。
【００３４】
また、ＩＣチップ１２は、パッケージ２内に搭載されている。具体的には、ＩＣチップ１２は、パッケージ２の空間Ｓ２に収納されており、接着剤４３によってベース２１の凹部２１１の底側から１段目の部位（最も深い部位）２１２に固定されている。接着剤４３としては、ＩＣチップ１２をパッケージ２に接合することができれば特に限定されず、例えば、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。
また、ＩＣチップ１２には、センサーチップ３の感圧素子である後述する双音叉型圧電振動片（双音叉型振動子）８およびＡＴカット水晶振動子１１が、それぞれ、図示しないワイヤー等の配線により、電気的に接続されている。なお、ＩＣチップ１２については、後で詳述する。
【００３５】
また、図１に示すように、ＡＴカット水晶振動子１１は、パッケージ２内に搭載されている。具体的には、ＡＴカット水晶振動子１１は、パッケージ２の空間Ｓ２にパッケージ２の内壁、ＩＣチップ１２、シームリング１４およびリッド１３等の他の部材と接触しないように収納されており、そのＡＴカット水晶振動子１１の端部は、接着剤４２によってベース２１の凹部２１１の底側から３段目の部位（最も浅い部位）２１３に固定されている。接着剤４２としては、ＡＴカット水晶振動子１１をパッケージ２に接合することができれば特に限定されず、例えば、エポキシ系、ポリイミド系、シリコーン系等の接着剤を用いることができる。
【００３６】
このＡＴカット水晶振動素子は、ＩＣチップ１２の発振回路１０２に電気的に接続されている。
また、センサーチップ３は、感圧素子として、感圧部に生じる内部応力（引張り応力や圧縮応力）に応じて発振周波数（共振周波数）が変化する振動子である双音叉型圧電振動片（双音叉型振動子）８を有しており、パッケージ２内に搭載されている。具体的には、センサーチップ３は、パッケージ２の空間Ｓ１にパッケージ２の内壁およびリッド１３と接触しないように収納されており、接着剤４１によってリッド１３に固定されている。接着剤４１としては、センサーチップ３をパッケージ２に接合することができれば特に限定されず、例えば、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。
【００３７】
図２に示すように、センサーチップ３の平面視形状（ＸＹ平面における形状）は、Ｘ軸方向を長手とする長方形である。このような形状のセンサーチップ３は、その長手方向が、パッケージ２の長手方向と一致するようにパッケージ２内に載置されている。これにより、パッケージ２の空間Ｓ１を効率的に用いることができ、圧力センサー１の小型化を図ることができる。
【００３８】
図３に示すように、センサーチップ３は、ダイヤフラム５と、圧電振動片層６と、基台７とを有しており、これらを図３中上側から順に積層することにより構成されている。また、センサーチップ３は、圧電振動片層６および基台７がダイヤフラム５からＸ軸方向に突出した突出部３１を有している。
ダイヤフラム５、圧電振動片層６および基台７は、それぞれ水晶で構成されている。このように、ダイヤフラム５、圧電振動片層６および基台７を互いに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電振動片本体６１の不本意な反りや撓みを抑制することができ、圧力の測定精度を向上させることができる。センサーチップ３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もできる。また、圧電振動片層６を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センサーチップ３を得ることができる。
【００３９】
ダイヤフラム５と圧電振動片層６および圧電振動片層６と基台７は、それぞれ、例えば低融点ガラスやエポキシ系の接着剤等を用いて接合されている。これにより、各部材を強固に接合することができる。また、これらを陽極接合や直接接合を用いて接合してもよい。
ダイヤフラム５は、外部からの圧力（図３では上方からの圧力）を受けることにより変形する可撓性を有する薄肉部５１と、この薄肉部５１の周囲に形成された枠部５２とを有している。すなわち、ダイヤフラム５は、その下面の縁部を除く中央部に開放する凹部を有し、底面が薄肉な箱状（枡状）をなしているとも言える。
【００４０】
また、ダイヤフラム５は、薄肉部５１の下面（基台７側の面）に形成された一対の支持部５３、５４を有している。一対の支持部５３、５４には、圧電振動片層６が有する後述する圧電振動片本体６１（双音叉型圧電振動片８）が固定されている。
このようなダイヤフラム５と対向して基台７が設けられている。基台７は、板状の基部７１と、基部７１の縁部から立設した枠部７２とを有している。すなわち、基台７は、上面の縁部を除く中央部に開放する凹部を有する箱状（枡状）をなしているとも言える。そして、基台７に形成された前記凹部が、ダイヤフラム５に形成された前記凹部と対向することにより空間Ｓ３が形成され、この空間Ｓ３内に、双音叉型圧電振動片８が収納されている。
【００４１】
空間Ｓ３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８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Ｓ３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５、圧電振動片層６および基台７を接合する方法や、基台７に貫通孔をあけておき、常圧下でダイヤフラム５、圧電振動片層６および基台７を接合した後、前記貫通孔を介して空間Ｓ３を真空状態とし、貫通孔に充填物（例えば金錫ＡｕＳｎ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。
【００４２】
このような基台７とダイヤフラム５に狭持されるように圧電振動片層６が設けられている。図４に示すように、圧電振動片層６は、圧電振動片本体６１と、圧電振動片本体６１の周囲を囲むように設けられた枠状の枠部６２と、圧電振動片本体６１と枠部６２とを連結する４本の連結部６３１、６３２、６３３、６３４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および基部６１１、６１２を連結する双音叉型の振動部６１３で構成されている。振動部６１３は、間隔を隔てて互いに平行にかつＸ軸方向に延在する長手形状の２本の振動ビーム（柱状ビーム）６１３ａ、６１３ｂを有している。このように２本の振動ビーム６１３ａ、６１３ｂを備えることにより、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センサーチップ３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。
【００４３】
この圧電振動片本体６１は、基部６１１、６１２でダイヤフラム５の支持部５３、５４に固定されている。基部６１１、６１２と支持部５３との固定方法としては、特に限定されず、例えば低融点ガラスやエポキシ系の接着剤等を用いて接合することができる。
枠部６２は、圧電振動片本体６１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。
【００４４】
４本の連結部６３１〜６３４のうちの連結部６３１、６３２は、圧電振動片本体６１の基部６１１と枠部６２とを連結し、連結部６３３、６３４は、基部６１２と枠部６２とを連結している。また、これら４本の連結部６３１〜６３４は、それぞれ、Ｙ軸方向に延在するように設けられている。なお、連結部の数や延在方向としては、圧電振動片本体６１を枠部６２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６１１、６１２に対して１本または３本以上の連結部が形成されていてもよい。
【００４５】
以上、ダイヤフラム５、圧電振動片層６および基台７の構成（形状）について説明したが、これらの外形形状は、それぞれ、例えば、フォトリソグラフィ技法とドライエッチングやウエットエッチング等の各種エッチング法とを用いて一枚の水晶平板から形成することができる。
圧電振動片本体６１には、図５に示すような一対の励振電極９１、９２が形成されており、圧電振動片本体６１と一対の励振電極９１、９２とで双音叉型圧電振動片８が構成されている。双音叉型圧電振動片８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８を用いたセンサーチップ３は、優れた圧力検知能力を発揮することができる。
【００４６】
一対の励振電極９１、９２は、双音叉型圧電振動片８の振動モードが双音叉型圧電振動片８の中心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。
図５（Ａ）は、双音叉型圧電振動片８を基台７側から見た斜視図であり、図５（Ｂ）〜（Ｄ）は、それぞれ、双音叉型圧電振動片８の断面図である。図５（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、励振電極９１は、振動ビーム６１３ａ、６１３ｂ上に形成された複数の電極片９１１と、基部６１１に形成された引き出し電極９１２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９２も、振動ビーム６１３ａ、６１３ｂ上に形成された複数の電極片９２１と、基部６１２に形成された引き出し電極９２２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９１２、９２２は、それぞれ、圧電振動片層６の基台７側の面に形成されている。
【００４７】
電極片９１１、９２１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と振動ビーム６１３ｂとで配置が逆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８を振動させることができる。
【００４８】
励振電極９１は、連結部６３１および枠部６２上に形成された配線を介して突出部３１に形成された端子９５に電気的に接続されている。端子９５は、導電性を有するワイヤー９７および図示しない配線によってＩＣチップ１２と電気的に接続されている。
また、励振電極９２は、連結部６３４および枠部６２上に形成された配線を介して突出部３１に形成された端子９６に電気的に接続されている。端子９６は、導電性を有するワイヤー９８および図示しない配線によってＩＣチップ１２と電気的に接続されている。
励振電極９１、９２、端子９５、９６および前記配線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、前述したベース２１に形成された一対の電極と同様の構成材料を用いることができる。
【００４９】
圧力センサー１（センサーチップ３）は、図６（ａ）に示すような圧力がダイヤフラム５の受圧面に加わると、図６（ｂ）に示すように、２つの支持部５３、５４の下面（双音叉型圧電振動片８との接合面）が拡開するようにダイヤフラム５の薄肉部５１が撓む。薄肉部５１の撓みによって、支持部５３、５４に固定された双音叉型圧電振動片８にも曲げ方向の力が加えられると共に、一対の支持部５３、５４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。すなわち、双音叉型圧電振動片８に引張り応力（伸長応力）が生じる。双音叉型圧電振動片８は、振動部６１３の振動ビーム６１３ａ、６１３ｂに引っ張り応力が付与されると発振周波数（共振周波数）が高くなる特性を有しているため、圧力センサー１（センサーチップ３）に付与された圧力の大きさは、後述するように、双音叉型圧電振動片８の発振周波数を検出し、その発振周波数の検出値に基づいて導き出すことができる。なお、双音叉型圧電振動片８に圧縮応力が生じた場合は、双音叉型圧電振動片８の発振周波数は、減少する。
【００５０】
ここで、圧力センサー１に付与された圧力の大きさは、前記発振周波数のみならず、その発振周波数と一定の関係を有する値、例えば、その発振における周期や、後述するゲート期間における基準クロック信号のカウンター１０４によるカウント値（計測値）等が挙げられる。なお、本実施形態では、前記カウント値に基づいて圧力を求めるようになっている。
なお、感圧素子である振動子としては、双音叉型圧電振動片８に限定されず、圧力に応じて発振周波数（共振周波数）が変化する振動子、すなわち、引張り応力（伸長応力）、圧縮応力によって発振周波数が変化する振動子であればよく、その他、例えば、音叉型振動子、ＡＴ振動子やＳＡＷ共振子、等を用いることができる。
【００５１】
次に、ＩＣチップ１２について説明する。
図７に示すように、ＩＣチップ１２は、双音叉型圧電振動片８を発振させ、双音叉型圧電振動片８がダイヤフラムの受圧面で受圧した圧力に対応する周波数の信号を出力する発振回路（第１の発振回路）１０１と、ＡＴカット水晶振動子１１を発振させ、基準クロック信号を出力する発振回路（第２の発振回路）１０２と、ゲート期間を作成するゲート回路１０３と、カウンター１０４と、制御部（制御手段）１０５と、双音叉型圧電振動片８または双音叉型圧電振動片８の周囲の温度を検出する温度センサー（温度検出手段）１０６と、記憶部（記憶手段）１０７とを有している。
【００５２】
この圧力センサー１では、圧力を測定（検出）する際は、発振回路１０１により、双音叉型圧電振動片８を励振する（発振させ）とともに、発振回路１０１により、ＡＴカット水晶振動子１１を励振し（発振させ）、基準クロック信号を生成する。発振回路１０２から出力された信号（以下、「検出信号」とも言う）および発振回路１０２から出力された基準クロック信号は、それぞれ、ゲート回路１０３に入力される。なお、基準クロック信号の周波数は、既知である。
【００５３】
ゲート回路１０３は、圧力測定（圧力検出）において、レシプロカル・カウント方式により基準クロック信号をカウント（計測）するに当たり、ゲート期間を設定する。すなわち、検出信号は、ゲート回路１０３に入力され、ゲート回路１０３は、その検出信号の周期に基づいて、ゲート期間を設定し、そのゲート期間を示すタイミング信号をカウンター１０４に出力する。図８に示すように、このゲート期間は、検出信号の周期の複数倍（複数周期分）に設定される。
【００５４】
基準クロック信号は、ゲート回路１０３に入力され、ゲート回路１０３からカウンター１０４に入力される。
カウンター１０４は、圧力測定においてレシプロカル・カウント方式によりゲート期間における基準クロック信号をカウント（計測）する（図８参照）。この基準クロック信号のカウント値（計測値）は、制御部１０５に入力される。なお、ゲート回路１０３およびカウンター１０４により、計測手段が構成される。
制御部１０５は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するマイクロコンピューター等で構成され、圧力センサー１における各種の演算処理や圧力センサー１全体の制御等を行う。
【００５５】
具体的には、制御部１０５は、圧力測定の際、ゲート期間における基準クロック信号のカウンター１０４によるカウント値（以下、単に「基準クロック信号のカウント値」とも言う）に基づいて、双音叉型圧電振動片８が受圧した圧力を求める。この際は、後述する第１の近似多項式および第２の近似多項式を用いて、補正を行う。なお、制御部１０５により、圧力算出手段、第１の補正手段、第２の補正手段の主機能が達成される。
温度センサー１０６は、双音叉型圧電振動片８または双音叉型圧電振動片８の周囲の温度を検出するものである。本実施形態では、この温度センサー１０６により、パッケージ２内の温度、すなわち、双音叉型圧電振動片８の周囲の温度を検出する。検出した温度の情報は、制御部１０５に入力され、前記補正において用いられる。
【００５６】
記憶部１０７は、各種の情報、例えば、データ、演算式、テーブル、プログラム等が記憶される記憶媒体を有しており、この記憶媒体は、例えば、ＲＡＭ等の揮発性メモリー、ＲＯＭ等の不揮発性メモリー、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリー等の書き換え可能（消去、書き換え可能）な不揮発性メモリー等、各種半導体メモリー（ＩＣメモリー）等で構成される。この記憶部１０７には、後述する第１の近似多項式および第２の近似多項式等の圧力測定に用いる各演算式が記憶される。なお、第１の近似多項式および第２の近似多項式について、それぞれ、各係数を記憶するようにしてもよい。
【００５７】
記憶部１０７における書き込み（記憶）、書き換え、消去、読み出し等の制御は、制御部１０５によりなされる。
ここで、双音叉型圧電振動片８およびＡＴカット水晶振動子１１は、それぞれ、温度に応じてその発振周波数（共振周波数）が変化する周波数温度特性を有している。
そこで、この圧力センサー１では、制御部１０５において、圧力測定の際は、双音叉型圧電振動片８の周波数温度特性およびＡＴカット水晶振動子１１の周波数温度特性を補償するため、温度センサー１０６により検出された温度の検出値に基づいて、基準クロック信号のカウント値を補正する。この補正では、ＡＴカット水晶振動子１１の周波数温度特性および双音叉型圧電振動片８の周波数温度特性を補償する、基準クロック信号のカウント値の第１の補正値と、双音叉型圧電振動片８の温度（温度センサー１０６により検出された温度）との関係を示す第１の近似多項式を用いる。すなわち、補正の際は、まず、温度センサー１０６により検出された温度に基づいて、第１の近似多項式により、第１の補正値を求め、第１の補正値により、前記基準クロック信号のカウント値を補正する。
【００５８】
第１の近似多項式は、双音叉型圧電振動片８の周波数温度特性のみでなく、ＡＴカット水晶振動子１１の周波数温度特性も加味したものであるので、双音叉型圧電振動片８の周波数温度特性とＡＴカット水晶振動子１１の周波数温度特性とをそれぞれ個別に補償する場合に比べて、演算処理や制御を簡素化することができる。
また、第１の近似多項式の次数は、特に限定されないが、３次以上であることが好ましく、４次以上であることがより好ましく、４〜６次であることがさらに好ましい。
【００５９】
その理由は、双音叉型圧電振動片８の周波数温度特性を示すグラフは２次曲線となるので、第１の近似多項式の次数は、２次以上が好ましく、また、ＡＴカット水晶振動子１１の周波数温度特性を示すグラフは３次曲線となるので、第１の近似多項式の次数は、３以上が好ましく、この両者を考慮すると、第１の近似多項式の次数は、３次以上が好ましい。これにより、圧力の測定精度をさらに向上させることができる。
【００６０】
第１の近似多項式の各係数は、予め、測定および計算で求められ、記憶部１０７に記憶される。なお、第１の近似多項式については、後で詳述する。
また、双音叉型圧電振動片８（センサーチップ３）が受圧した圧力と、検出信号の周波数との関係（双音叉型圧電振動片８の圧力周波数特性）を示すグラフ、すなわち、双音叉型圧電振動片８が受圧した圧力と、基準クロック信号のカウント値との関係を示すグラフは、直線にはならない。換言すれば、双音叉型圧電振動片８が受圧した圧力と検出信号の周波数、すなわち、双音叉型圧電振動片８が受圧した圧力と基準クロック信号のカウント値とは、比例関係を有していない。
【００６１】
そこで、この圧力センサー１では、制御部１０５において、第２の近似多項式により前記第１の補正値で補正された基準クロック信号のカウント値を更に補正する（双音叉型圧電振動片８の圧力周波数特性を補償する）。この第２の近似多項式は、更に補正された基準クロック信号のカウント値と、双音叉型圧電振動片８が受圧した圧力とが比例関係を有するように、前記第１の補正値で補正された基準クロック信号のカウント値を補正するためのものである。これにより、圧力の測定精度をさらに向上させることができる。この第２の近似多項式の各係数は、予め、測定および計算で求められ、記憶部１０７に記憶される。なお、第２の近似多項式については、後で詳述する。
【００６２】
また、第２の近似多項式の次数は、特に限定されないが、３次以上であることが好ましく、４次以上であることがより好ましく、４〜６次であることがさらに好ましい。
その理由は、双音叉型圧電振動片８の圧力周波数特性には、２次の成分が含まれており、その２次の成分を除去するには、第２の近似多項式の次数は、２以上が好ましく、そして、より精度の高い補正を行うため、３次以上が好ましい。これにより、圧力の測定精度をさらに向上させることができる。
【００６３】
次に、基準クロック信号のカウント値の補正について説明する。なお、ここでは、第１の近似多項式の次数および第２の近似多項式の次数がそれぞれ３次の場合について説明する。
まず、検出信号の周波数ｆｐと温度Ｔとの関係を示すグラフは、図９（ａ）のようになり、基準クロック信号の周波数ｆｍｃｌｋと温度Ｔとの関係を示すグラフは、図９（ｂ）のようになる。
【００６４】
また、ゲート期間と温度Ｔとの関係を示すグラフは、図９（ｃ）のようになり、基準クロック信号の周期と温度Ｔとの関係を示すグラフは、図９（ｄ）のようになる。
また、ゲート期間と温度Ｔとの関係を示すグラフと、基準クロック信号の周期と温度Ｔとの関係を示すグラフとを重ねると、図９（ｅ）のようになる。
また、基準クロック信号のカウント値Ｆｏｕｔと温度Ｔとの関係を示すグラフは、図１０（ｆ）の実線で示される。
このカウント値Ｆｏｕｔは、第１の補正および第２の補正を行っていないものであり、双音叉型圧電振動片８が受圧した圧力をＰ、温度をＴとしたとき、下記（１）式で表わされる。
Ｆｏｕｔ＝ｅ・Ｔ３＋ｆ・Ｔ２＋ｇ・Ｔ＋ｈ＋Δ（Ｐ）  ・・・（１）
【００６５】
なお、Δ（Ｐ）は、圧力に依存する項、ｈは、圧力および温度に依存しない項、「ｅ・Ｔ３＋ｆ・Ｔ３＋ｇ・Ｔ３」の各項は、それぞれ、温度に依存する項であり、ｅ、ｆ、ｇは、それぞれ、係数である。
第１の近似多項式ｆ（Ｔ）は、カウント値Ｆｏｕｔから、「ｅ・Ｔ３＋ｆ・Ｔ２＋ｇ・Ｔ」の各項に相当する値を差し引くために用いるものであり、グラフ上に表わすと、図１０（ｆ）の破線で示される。
【００６６】
この第１の近似多項式ｆ（Ｔ）は、下記（２）式で表わされる。
ｆ（Ｔ）＝−ｅ・Ｔ３−ｆ・Ｔ２−ｇ・Ｔ  ・・・（２）
また、カウント値Ｆｏｕｔを第１の補正値で補正してなるカウント値Ｆｏｕｔαを表す式は、（１）式に（２）式を加算してなる「ｈ＋Δ（Ｐ）」であり、グラフ上に表わすと、図１０（ｆ）の一点鎖線で示される。
【００６７】
なお、前記（２）式の各係数ｅ、ｆ、ｇ、ｈは、それぞれ、各圧力センサー１毎に、予め、測定および計算で求め、記憶部１０７に記憶する。各係数ｅ、ｆ、ｇ、ｈは、例えば、下記のようにして求めることができる。
まず、一定の圧力下で、温度を４点以上振り、それぞれ、カウント値Ｆｏｕｔを測定する。そして、各温度と、各カウント値Ｆｏｕｔと、（１）式とを用いて、例えば、最小２乗法等により、（２）式の各係数ｅ、ｆ、ｇ、ｈをそれぞれ求める。
【００６８】
また、カウント値Ｆｏｕｔαと圧力Ｐとの関係を示すグラフは、図１０（ｇ）の実線で示される。
このカウント値Ｆｏｕｔαは、第１の補正値による第１の補正を行い、第２の補正を行っていないものであり、双音叉型圧電振動片８が受圧した圧力をＰとしたとき、下記（３）式で表わされる。
Ｆｏｕｔα＝ｈ＋Δ（Ｐ）・・・（３）
【００６９】
ここで、カウント値Ｆｏｕｔαには圧力依存項Δ（Ｐ）が含まれている。
そこで、以下の第２の近似多項式を用いてカウント値Fｏｕｔαを更に補正したＦｏｕｔβを求める。
Ｆｏｕｔβ＝ｋ・（Ｆｏｕｔα）３＋ｌ・（Ｆｏｕｔα）２＋ｍ・（Ｆｏｕｔα）＋ｎ・・・（４）
但し、ｋ、ｌ、ｍ、ｎ：補正定数
【００７０】
なお、このＦｏｕｔβと双音叉型圧電振動片８が受圧した圧力Ｐとの間に比例関係を持たせることを目的として（４）式を導入している。
次に、下記（５）式により、（４）式で求めたＦｏｕｔβを圧力に換算する。
Ｐ＝ｑ・Ｆｏｕｔβ・・・（５）
但し、ｑ：変換定数。
【００７１】
（４）式（第２の近似多項式）は、カウント値Ｆｏｕｔαの圧力Ｐに対する特性の直線性を改善するために用いるものであり、グラフ上に表わすと、図１０（ｇ）の一点鎖線に相当する。
なお、前記（４）式の各係数ｋ、ｌ、ｍおよび定数ｎは、それぞれ、各圧力センサー１毎に、予め、測定および計算で求め、記憶部１０７に記憶する。各係数ｋ、ｌ、ｍおよび定数ｎは、例えば、下記のようにして求めることができる。
【００７２】
まず、一定の温度下で、圧力を４点以上振り、それぞれ、カウント値Ｆｏｕｔを測定する。そして、カウント値Ｆｏｕｔαを求め、各圧力と、各カウント値Ｆｏｕｔαと、（４）式とを用いて、例えば、最小２乗法等により、前記（４）式の各係数ｋ、ｌ、ｍおよび定数ｎをそれぞれ求める。
次に、図１１に示すフローチャートに基づいて、圧力センサー１が圧力を検出する際の作用について説明する。なお、ここでは、第１の近似多項式の次数および第２の近似多項式の次数がそれぞれ３次の場合について説明する。
【００７３】
まず、カウンター１０４により、ゲート期間における基準クロック信号をカウントし、そのカウント値Ｆｏｕｔを求める（ステップＳ１０１）。
次いで、温度センサー１０６により、双音叉型圧電振動片８の周囲の温度を検出する（ステップＳ１０２）。なお、ステップＳ１０１とステップＳ１０２とは、いずれを先に実行してもよい。
【００７４】
次いで、第１の補正値を求め、その第１の補正値で、基準クロック信号のカウント値Ｆｏｕｔを補正する（ステップＳ１０３）。このステップＳ１０３では、まず、前記（２）式に検出した温度を代入し、第１の補正値を求める。そして、カウント値Ｆｏｕｔに第１の補正値を加算する。これにより、カウント値Ｆｏｕｔを第１の補正値で補正してなるカウント値Ｆｏｕｔαが得られる。
【００７５】
次いで、ステップＳ１０４で求めたカウント値Ｆｏｕｔαを第２の近似多項式で補正する（ステップＳ１０４）。このステップＳ１０４では、まず、前記（４）式にステップＳ１０３で求めたカウント値Ｆｏｕｔαを代入し、Ｆｏｕｔβを求める。
次いで、前記（５）式にカウント値Ｆｏｕｔβを代入し、圧力Ｐを求める（ステップＳ１０５）。
【００７６】
以上説明したように、この圧力センサー１によれば、双音叉型圧電振動片８の周波数温度特性およびＡＴカット水晶振動子１１の周波数温度特性の両方を補償することができるので、圧力の測定精度を向上させることができる。
また、第１の近似多項式を用いて、双音叉型圧電振動片８の周波数温度特性とＡＴカット水晶振動子１１の周波数温度特性とを込みの状態で補償することができるので、双音叉型圧電振動片８の周波数温度特性とＡＴカット水晶振動子１１の周波数温度特性とをそれぞれ個別に補償する場合に比べて、演算処理や制御を簡素化することができる。
【００７７】
また、基準クロック発振器として温度補償用ＩＣを有するＴＣＸＯを用いる場合に比べて、消費電力を低くすることができる。
また、ＡＴカット水晶振動子１１は、音叉型振動子や双音叉型振動子に比べて発振周波数（共振周波数）が高く、そのＡＴカット水晶振動子１１を発振させて基準クロック信号を生成し、レシプロカル・カウント方式を用いて前記基準クロック信号をカウントし、圧力を求めるので、圧力の測定に要する時間を短縮することができる。
【００７８】
なお、レシプロカル・カウント方式における基準クロック信号の発生源として、音叉型振動子や双音叉型振動子を用いる場合は、信号を逓倍化する回路が必要であり、その場合は、その回路を作動させる電力が必要となり、消費電力が増大する。これに対し、この圧力センサー１では、比較的周波数が高いＡＴカット水晶振動子１１を用いるので、信号を逓倍化する回路は不要であり、これにより、消費電力を低減することができる。
【００７９】
なお、圧力Ｐの算出方法は、前記の方法には限定されず、例えば、下記のようにして行ってもよい。
すなわち、前記（１）式から、直接、周波数温度特性および圧力周波数特性を補償していない状態の圧力Ｐａの換算式を求め、求めた圧力Ｐａの換算式から、２次および３次の項をキャンセルするように補正を行うようにしてもよい。なお、下記（６）式は、周波数温度特性を補償した状態の圧力Ｐｂの換算式であり、（７）式は、周波数温度特性および圧力周波数特性を補償した状態の圧力Ｐの換算式である。
Ｐｂ＝ｈ１＋ｋ１・Ｆｏｕｔ３＋ｌ１・Ｆｏｕｔ２＋ｍ１・Ｆｏｕｔ  ・・・（６）
Ｐ＝ｈ１＋ｍ１・Ｆｏｕｔ  ・・・（７）
【００８０】
なお、以上説明した実施形態においては，ＩＣチップ１２に制御部１０５、記憶部１０７が内蔵され、カウンター１０４のカウント値Ｆｏｕｔの補正と圧力の算出を圧力センサー１の内部で実行するものとして説明したが、本願発明にあってはこれに限らず。カウンター１０４のカウント値Ｆｏｕｔの補正と圧力の算出の処理を圧力センサー１の外部で実行するようにしても良い。
【００８１】
例えば、制御部１０５の機能の一部（補正と圧力の算出）と記憶部１０７を外部装置側に備えるようにして、カウンター１０４のカウント値Ｆｏｕｔの補正と圧力の算出を外部装置側において実行するようにしても良い。
或いは、制御部１０５の機能の一部（補正と圧力の算出）を外部装置側に備えさせ、ＩＣチップ１２側に記憶部１０７を備えるようにしても良い。すなわち、記憶部１０７に記憶された第１の近似多項式の係数、或いは第１の近似多項式及び第２の近似多項式の係数を外部装置側から読み出し、外部装置側でカウンター１０４のカウント値Ｆｏｕｔの補正と圧力の算出を実行するようにしても良い。このようにすれば、圧力センサー１内部において補正と圧力の算出を行うための処理回路が不要になり、ＩＣチップ１２の回路規模が小さくなり消費電力も軽減され、コストダウンを図ることが可能になる。
【００８２】
＜第２実施形態＞
図１２は、本発明の圧力検出装置を圧力センサーに適用した場合の第２実施形態を示す断面図である。
以下、第２実施形態について、前述した第１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。
【００８３】
図１２に示すように、第２実施形態の圧力センサー１では、ベース２１の下側のその中央部に、凹部２１１が形成されている。
また、ベース２１の凹部２１１の底側から３段目の部位２１３には、シームリング１６を介してリッド（蓋体）１５が接合され、リッド１５により、凹部２１１の開口が塞がれている。これにより、リッド１５、シームリング１６およびベース２１の内壁で囲まれた空間（キャビティ）Ｓ４が形成される。
【００８４】
この空間Ｓ４は、第１実施形態における空間Ｓ２と同様に、密閉、すなわち、気密に封止されている。また、空間Ｓ４は、真空状態であるか、または空間Ｓ４に、ヘリウムガスが充填されていることが好ましい。
リッド１５の構成材料としては、特に限定されず、例えば、第１実施形態におけるリッド１３と同様の構成材料を用いることができる。
【００８５】
また、ＩＣチップ１２は、パッケージ２内に搭載されている。具体的には、ＩＣチップ１２は、パッケージ２の空間Ｓ４に収納されており、接着剤４３によってベース２１の凹部２１１の底側から１段目の部位２１２に固定されている。
また、ＡＴカット水晶振動子１１は、パッケージ２内に搭載されている。具体的には、ＡＴカット水晶振動子１１は、パッケージ２の空間Ｓ４にパッケージ２の内壁、ＩＣチップ１２、シームリング１６およびリッド１５等の他の部材と接触しないように収納されており、そのＡＴカット水晶振動子１１の端部は、接着剤４４によってベース２１の凹部２１１の底側から２段目の部位２１４に固定されている。接着剤４４としては、ＡＴカット水晶振動子１１をパッケージ２に接合することができれば特に限定されず、例えば、第１実施形態における接着剤４２と同様のものを用いることができる。
【００８６】
また、センサーチップ３は、パッケージ２内に搭載されている。具体的には、センサーチップ３は、パッケージ２の空間Ｓ１にパッケージ２の内壁と接触しないように収納されており、接着剤４１によってベース２１に固定されている。
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。
【００８７】
＜第３実施形態＞
図１３は、本発明の圧力検出装置を圧力センサーに適用した場合の第３実施形態を示す断面図である。
以下、第３実施形態について、前述した第１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。
【００８８】
図１３に示すように、第３実施形態の圧力（押圧力）センサー１ｂは、圧力センサー本体１０ｂと、その圧力センサー本体１０ｂを収納するパッケージ（第２のパッケージ）２０とを有している。
圧力センサー本体１０ｂの構造は、前述した第１実施形形態の圧力センサー１の構造と同様である。また、制御については、圧力センサー１は、気圧を求めるものであるのに対し、圧力センサー本体１０ｂは、最終的には、パッケージ２０に加わる力（押圧力）を求めるものである点が異なっている。
【００８９】
また、パッケージ２０は、ベース（本体）２０１と、変形可能なリッド（蓋体）２０２とを接合して構成され、パッケージ２０内は、密閉（気密に封止）されている。圧力センサー１ｂは、パッケージ２０内の底壁に固定されている。また、圧力センサー本体１０ｂの側部および上部と、パッケージ２０との間には、それぞれ、隙間が形成されている。特に、圧力センサー本体１０ｂの上部とパッケージ２０との間に隙間が形成さていることにより、測定の際、パッケージ２０の上部が押圧されたとき、そのパッケージ２０の上部が圧力センサー本体１０ｂの上部に当接してしまうことを防止することができ、測定精度の低下を防止することができる。
【００９０】
次に、圧力センサー１ｂの作用について説明する。
まず、例えば、手指等で圧力センサー１ｂのパッケージ２０のリッド２０２の上壁２０３が下方に押圧されると、そのパッケージ２０のリッド２０２の上壁２０３は、下方が凸となるように湾曲し、パッケージ２０内の圧力が上昇する。圧力センサー本体１０ｂにおいては、前述した圧力センサー１と同様にして、各補正を行って、パッケージ２０内の圧力を求め、その圧力に基づいて、パッケージ２０のリッドを押圧した押圧力を求める。
【００９１】
なお、前記パッケージ２０内の圧力と押圧力との関係を示す検量線（例えば、演算式、テーブル等）は、予め、実験的に求められ、記憶部１０７に記憶されている。
以上のような第３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。
なお、パッケージ２のリッド２２およびパッケージ２０を省略し、例えば、手指等で、直接、ダイヤフラム５が押圧されるように構成してもよい。
【００９２】
また、第３実施形態は、第２実施形態にも適用することができる。
以上、本発明の圧力検出装置を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれ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、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。
また、本発明は、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。
【符号の説明】
【００９３】
１‥‥圧力センサー  １ｂ‥‥圧力センサー  ２、２０‥‥パッケージ  ２１‥‥ベース  ２１１‥‥凹部  ２１２‥‥１段目の部位  ２１３‥‥３段目の部位  ２１４‥‥２段目の部位  ２２‥‥リッド  ２２１‥‥上壁  ２２２‥‥枠部  ２２３‥‥貫通孔  ３‥‥センサーチップ  ３１‥‥突出部  ４１、４２、４３、４４‥‥接着剤  ５‥‥ダイヤフラム  ５１‥‥薄肉部  ５２‥‥枠部  ５３、５４‥‥支持部  ６‥‥圧電振動片層  ６１‥‥圧電振動片本体  ６１１、６１２‥‥基部  ６１３‥‥振動部  ６１３ａ、６１３ｂ‥‥振動ビーム  ６２‥‥枠部  ６３１、６３２、６３３、６３４‥‥連結部  ７‥‥基台  ７１‥‥基部  ７２‥‥枠部  ８‥‥双音叉型圧電振動片  ９１、９２‥‥励振電極  ９１１、９２１‥‥電極片  ９１２、９２２‥‥引き出し電極  ９５、９６‥‥端子  ９７、９８‥‥ワイヤー  １０ｂ‥‥圧力センサー本体  １１‥‥ＡＴカット水晶振動子  １２‥‥ＩＣチップ  １３、１５‥‥リッド  １４、１６‥‥シームリング  ２０１‥‥ベース  ２０２‥‥リッド  ２０３‥‥上壁  １０１、１０２‥‥発振回路  １０３‥‥ゲート回路  １０４‥‥カウンター  １０５‥‥制御部  １０６‥‥温度センサー  １０７‥‥記憶部  Ｓ１〜Ｓ４‥‥空間  Ｓ１０１〜Ｓ１０５‥‥ステップ
【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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【図１２】
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【図１３】
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