(57)【要約】【課題】  伝達手段の長さを大きくせずに、出力感度の大きい小型な圧力センサを提供することを目的とするものである。【解決手段】  第１の膜３２と第２の膜３３とを接続するとともに互いに並設するように設けられた第１の伝達手段３４ａおよび第２の伝達手段３４ｂを設けたため、第１の伝達手段３４ａと第２の伝達手段３４ｂとを互いに別の電位とすることが出来ることとなり、その結果、第１の検出手段３７、第２の検出手段３９、第３の検出手段４０および第４の検出手段４１とにより、ブリッジ回路を構成することが出来る。これにより、伝達手段の長さを大きくすることなく、出力信号の感度が大きくなる構成としたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板に懸架されるように設けられた第１の膜および第２の膜と、前記第１の膜と第２の膜とを接続するとともに互いに並設するように設けられた一対の伝達手段と、前記一対の伝達手段の各々を前記基板に第１の膜および第２の膜の面に平行な軸の周りに回転可能にヒンジ留めする少なくとも一対のヒンジ留め部と、一端を前記基板における固定手段に固定されるとともに他端を前記伝達手段に固定された少なくとも４つの検出手段とからなる圧力センサ。
【請求項２】
前記検出手段は前記伝達手段の内側にある請求項１記載の圧力センサ。
【請求項３】
基板と、前記基板に懸架されるように設けられた膜と、前記膜の一方側と接続された第１の伝達手段と、前記膜の他方側と接続された第２の伝達手段と、前記第１の伝達手段を前記基板に膜と平行な軸の周りに回転可能にヒンジ留めする第１のヒンジ留め部と、前記第２の伝達手段を前記基板に膜と平行な軸の周りに回転可能にヒンジ留めする第２のヒンジ留め部と、一端を前記基板における第１の固定手段に固定されるとともに他端を前記第１の伝達手段に固定された第１の検出手段と、一端を前記基板における第２の固定手段に固定されるとともに他端を前記第１の伝達手段に固定された第２の検出手段と、一端を前記基板における第３の固定手段に固定されるとともに他端を前記第２の伝達手段に固定された第３の検出手段と、一端を前記基板における第４の固定手段に固定されるとともに他端を前記第２の伝達手段に固定された第４の検出手段とからなる圧力センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、各種制御機器や自動車エンジン制御、サスペンション制御などに使用される圧力センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
以下、従来の圧力センサについて、図面を参照しながら説明する。
【０００３】
図８は従来の圧力センサの上面図、図９は同圧力センサの側断面図である。
【０００４】
１は基板である。２は第１の膜である。３は第２の膜で、前記第1の膜２と第２の膜３とは前記基板１に懸架されている。４は伝達手段で、この伝達手段４は第１の膜２と第２の膜３とを接続している。５は第１のヒンジ留め部で、この第１のヒンジ留め部５の一端を前記基板１に設けられた第１の固定手段６に固定させるとともに、他端を前記伝達手段４に固定させている。７は第２のヒンジ留め部で、この第２のヒンジ留め部７の一端を前記基板１に設けられた第２の固定手段８に固定させるとともに、他端を前記伝達手段４に固定させている。そして、前記伝達手段４はヒンジ留め部５を軸として回転可能に支持されている。９は歪検出素子からなる第１の検出手段で、この第１の検出手段９は一端を前記伝達手段４と接続し、他端を前記基板３１における第３の固定手段１０と接続している。１１は歪検出素子からなる第２の検出手段で、この第２の検出手段１１は一端を前記伝達手段４と接続し、他端を前記基板１における第４の固定手段１２と接続している。
【０００５】
そして、前記第３の固定手段１０、第１の検出手段９、伝達手段４、第２の検出手段１１および第４の固定手段１２とによりハーフブリッジ回路（図示せず）を構成している。このハーフブリッジ回路（図示せず）により、第１の検出手段９および第２の検出手段１１の抵抗値の変化を処理回路（図示せず）により、出力電圧に変換し、被圧力検出物質（図示せず）に加わっている圧力を検出する信号を出力するものであった。
【０００６】
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第９５２８８９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１の圧力センサにおいては、圧力センサの出力感度を上げることを目的として、検出素子を４つにしてブリッジ回路を構成しようとしても、伝達手段４が１つであるため、ハーフブリッジ回路でしか機能できないため、出力信号の感度を向上させるには、伝達手段４の長さを大きくすることが必要となる。その結果、圧力センサが大型化してしまうという課題を有していた。
【０００９】
本開示の目的は、伝達手段の長さを大きくすることなく、出力感度が大となる小型な圧力センサを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本開示の一態様の圧力センサは、 基板と、前記基板に懸架されるように設けられた第
１の膜および第２の膜と、前記第１の膜と第２の膜とを接続するとともに互いに並設するように設けられた一対の伝達手段と、前記一対の伝達手段の各々を前記基板に第１の膜および第２の膜の面に平行な軸の周りに回転可能にヒンジ留めする一対のヒンジ留め部と、一端を前記基板における固定手段に固定されるとともに他端を前記伝達手段に固定された少なくとも４つの検出手段とからなる。
【００１１】
本開示の一態様の圧力センサは、 基板と、前記基板に懸架されるように設けられた膜と、前記膜の一方側と接続された第１の伝達手段と、前記膜の他方側と接続された第２の伝達手段と、前記第１の伝達手段を前記基板に膜と平行な軸の周りに回転可能にヒンジ留めする第１のヒンジ留め部と、前記第２の伝達手段を前記基板に膜と平行な軸の周りに回転可能にヒンジ留めする第２のヒンジ留め部と、一端を前記基板における第１の固定手段に固定されるとともに他端を前記第１の伝達手段に固定された第１の検出手段と、一端を前記基板における第２の固定手段に固定されるとともに他端を前記第１の伝達手段に固定された第２の検出手段と、一端を前記基板における第３の固定手段に固定されるとともに他端を前記第２の伝達手段に固定された第３の検出手段と、一端を前記基板における第４の固定手段に固定されるとともに他端を前記第２の伝達手段に固定された第４の検出手段とからなる。
【発明の効果】
【００１２】
本開示によれば、伝達手段の長さを大きくしなくても、出力感度が大となる小型な圧力センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本開示の実施形態１における圧力センサの上面図
【図２】同圧力センサのＡ-Ｂ-Ｃ-Ｄ-Ｅ-Ｆ線側断面図
【図３】同圧力センサのＧ-Ｈ-Ｉ-Ｊ-Ｋ-Ｌ線側断面図
【図４】同圧力センサにおける回路図
【図５】本開示の実施形態１における同圧力センサの動作状態を示す側断面図
【図６】本開示の実施形態２における圧力センサの上面図
【図７】本開示の実施形態３における圧力センサの上面図
【図８】従来の圧力センサの上面図
【図９】従来の圧力センサの側断面図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（実施形態１）
以下、実施形態１に係る圧力センサの概要について図面を参照しながら説明する。
【００１５】
図１は本開示の実施形態１における圧力センサの上面図、図２は同圧力センサのＡ-Ｂ-Ｃ-Ｄ-Ｅ-Ｆ線側断面図、図３は同圧力センサのＧ-Ｈ-Ｉ-Ｊ-Ｋ-Ｌ線側断面図、図４は同圧力センサの回路図である。
【００１６】
図１〜図４において、３１は基板である。３２は第１の膜である。３３は第２の膜で、前記第1の膜３２と第２の膜３３とは前記基板３１に懸架されている。３４ａは第１の伝達手段で、この第１の伝達手段３４ａは前記第１の膜３２と第２の膜３３との一方側とを接続している。３４ｂは第２の伝達手段で、この第２の伝達手段３４ｂは前記第１の伝達手段３４ａと並設して設けられるとともに、前記第１の膜３２と第２の膜３３との他方側とを接続している。
【００１７】
３５ａは一対の第１のヒンジ留め部で、この第１のヒンジ留め部３５ａの一端を前記基板３１の第１の内側固定手段３６ａに固定させるとともに、他端を前記第１の伝達手段３
４ａに固定させている。そして、第１の伝達手段３４ａは第１のヒンジ留め部３５ａを軸として回転可能に支持されている。３５ｂは一対の第２のヒンジ留め部で、この第２のヒンジ留め部３５ｂの一端を前記基板３１の第２の内側固定手段３６ｂに固定させるとともに、他端を前記第２の伝達手段３４ｂに固定させている。そして、前記第２の伝達手段３４ｂは、前記第１の伝達手段３４ａと同様に、第２のヒンジ留め部３５ｂを軸として回転可能に支持されている。
【００１８】
３７は歪検出素子からなる第１の検出手段で、この第１の検出手段３７は一端を前記第１の伝達手段３４ａと接続し、他端を前記基板３１における外側固定手段３８と接続している。３９は歪検出素子からなる第２の検出手段で、この第２の検出手段３９は一端を前記第１の伝達手段３４ａと接続し、他端を前記基板３１における外側固定手段３８と接続している。４０は歪検出素子からなる第３の検出手段で、この第３の検出手段４０は一端を前記第２の伝達手段３４ｂと接続し、他端を前記基板３１における外側固定手段３８と接続している。４１は歪検出素子からなる第４の検出手段で、この第４の検出手段４１は一端を前記第２の伝達手段３４ｂと接続し、他端を前記基板３１における外側固定手段３８と接続している。
【００１９】
そして、前記第１の検出手段３７、第２の検出手段３９、第３の検出手段４０および第４の検出手段４１とにより、図４に示すブリッジ回路を構成している。このブリッジ回路により、４つの検出手段から出力される歪による出力電圧を外部に出力して、圧力を検出するものである。
【００２０】
以上のように構成された本開示の一実施形態における圧力センサについて、次にその動作を説明する。
【００２１】
図５は本開示の実施形態１における圧力センサが動作する状態を示す側断面図である。
【００２２】
図５において、例えば、圧力被検出物質（図示せず）のうち、第１の膜３２側の圧力が増加して、第２の膜３３側の圧力が減少する場合を考える。前記第１の膜３２は上方に向かって変形し、第２の膜３３は下方に向かって変形する。そうすると、第１の膜３２と第２の膜３３をつなぐ第１の伝達手段３４ａおよび第２の伝達手段３４ｂは各々第１のヒンジ留め部３５ａおよび第２のヒンジ留め部３５ｂを軸として反時計周りに回転する。その第１の伝達手段３４ａおよび第ん２お伝達手段３４ｂの回転は、第１の検出手段３７、第２の検出手段３９、第３の検出手段４０および第４の検出手段４１に応力として伝わり、その歪により抵抗値が変化する。この抵抗値の変化を図４に示すブリッジ回路により、出力電圧に変換し、被検出物質（図示せず）に加わっている圧力の差を検出する信号として、出力するものである。
【００２３】
この態様によれば、第１の膜３２と第２の膜３３とを接続するとともに互いに並設するように設けられた第１の伝達手段３４ａおよび第２の伝達手段３４ｂを設けたため、第１の伝達手段３４ａと第２の伝達手段３４ｂとを互いに別の電位とすることが出来ることとなり、その結果、第１の検出手段３７、第２の検出手段３９、第３の検出手段４０および第４の検出手段４１とにより、ブリッジ回路を構成することが出来る。これにより、伝達手段の長さを大きくすることなく、出力信号の感度を向上させることが可能となる。
【００２４】
（実施形態２）
以下、本開示の実施形態２における圧力センサについて図面を参照しながら説明する。
【００２５】
図６は本開示の実施形態２における圧力センサの上面図である。
【００２６】
図６において、５１は基板である。５２は第１の膜で、５３は第２の膜で、この第1の膜５２と第２の膜５３は前記基板５１に懸架されている。５４ａは第１の伝達手段で、この第１の伝達手段５４ａは前記第１の膜３２と第２の膜３３との一方側とを接続している。５４ｂは第２の伝達手段で、この第２の伝達手段５４ｂは前記第１の伝達手段３４ａと並設して設けられるとともに、前記第１の膜３２と第２の膜３３との他方側とを接続している。
【００２７】
５５ａは第１のヒンジ留め部で、このヒンジ留め部５５ａの一端は外方に向かって突出した状態で前記基板５１の第１の固定手段５６ａに固定されているとともに、他端を前記第１の伝達手段５４ａに固定されている。そして、第１の伝達手段５４ａは第１のヒンジ留め部５５ａを軸として回転可能となっている。
【００２８】
５５ｂは第２のヒンジ留め部で、この第２のヒンジ留め部５５ｂの一端は外方に向かって突出した状態で前記基板５１の第２の固定手段５６ｂに固定されているとともに、他端を前記第２の伝達手段５４ｂに固定されている。そして、第２の伝達手段５４ｂは第２のヒンジ留め部５５ｂを軸として回転可能となっている。
【００２９】
５７は歪検出素子からなる第１の検出手段で、この第１の検出手段５７は一端を前記第１の伝達手段５４ａと接続し、他端を前記基板５１における固定手段５８と接続している。５９は歪検出素子からなる第２の検出手段で、この第２の検出手段５９は一端を前記第１の伝達手段５４ａと接続し、他端を前記基板５１における固定手段５８と接続している。６０は歪検出素子からなる第３の検出手段で、この第３の検出手段６０は一端を前記第２の伝達手段５４ｂと接続し、他端を前記基板５１における固定手段５８と接続している。６１は歪検出素子からなる第４の検出手段で、この第４の検出手段６１は一端を前記第２の伝達手段５４ｂ接続し、他端を前記基板５１における固定手段５８と接続している。すなわち、第１の検出手段５７と第２の検出手段５９を一直線上に構成するとともに、第３の検出手段６０と第４の検出手段６１を一直線上に構成するように配置しているものである。
【００３０】
この態様によれば、第１の検出手段５７、第２の検出手段５９、第３の検出手段６０および第４の検出手段６１は前記第１の伝達手段５４ａおよび第２の伝達手段５４ｂの内側にあるため、各々の検出手段の距離が近いことになり、Ｓｉウェハとして製造する過程での抵抗値のバラツキを低減することができる。
【００３１】
なお、本開示の実施形態２における圧力センサにおいては、図６に示すように、２対の検出手段を一直線上に配置したが、２対の検出手段を一直線上でない配置にしても良いものである。
【００３２】
（実施形態３）
以下、本開示の実施形態３における圧力センサについて図面を参照しながら説明する。
【００３３】
図７は本開示の実施形態３における圧力センサの上面図である。
図７において、７１は基板である。７２は膜で、この膜７２は前記基板７１に懸架されている。７３は第１の伝達手段で、この第１の伝達手段７３は前記膜７２の一方側と接続されている。７４は第２の伝達手段で、この第２の伝達手段７４は前記第１の伝達手段７３と相対するように、膜７２の他方側と接続されている。
【００３４】
７５ａは一対の第１のヒンジ留め部で、この第１のヒンジ留め部７５ａの一端を前記基板３１の第１の内側固定手段７６ａに固定させるとともに、他端を前記第１の伝達手段７３に固定させている。そして、第１の伝達手段７３は第１のヒンジ留め部７５ａを軸とし
て回転可能に支持されている。７５ｂは一対の第２のヒンジ留め部で、この第２のヒンジ留め部７５ｂの一端を前記基板７１の第２の内側固定手段７６ｂに固定させるとともに、他端を前記第２の伝達手段７４に固定させている。そして、前記第２の伝達手段７４は、前記第１の伝達手段７３と同様に、第２のヒンジ留め部７５ｂを軸として回転可能に支持されている。
【００３５】
７７は歪検出素子からなる第１の検出手段で、この第１の検出手段７７は一端を前記第１の伝達手段７３と接続し、他端を前記基板７１における第１の固定手段７８ａと接続している。７９は歪検出素子からなる第２の検出手段で、この第２の検出手段７９は一端を前記第２の伝達手段７４と接続し、他端を前記基板３１における第２の固定手段７８ｂと接続している。８０は歪検出素子からなる第３の検出手段で、この第３の検出手段８０は一端を前記第１の伝達手段７３と接続し、他端を前記基板７１における第３の固定手段７８ｃと接続している。８１は歪検出素子からなる第４の検出手段で、この第４の検出手段８１は一端を前記第２の伝達手段７４と接続し、他端を前記基板３１における第４の固定手段７８ｄと接続している。
【００３６】
そして、前記第１の検出手段７７、第２の検出手段７９、第３の検出手段８０および第４の検出手段８１とにより、図４に示すブリッジ回路を構成している。このブリッジ回路により、４つの検出手段から出力される歪による出力電圧を外部に出力して、膜７２に外部より作用する圧力を検出するものである。
【００３７】
この態様によれば、前記膜７２の一方側と接続された第１の伝達手段７３と、前記膜７２の他方側と接続された第２の伝達手段７４とを設けたため、第１の伝達手段７３と第２の伝達手段７４とを互いに別の電位とすることが出来ることとなり、その結果、第１の検出手段７７、第２の検出手段７９、第３の検出手段８０および第４の検出手段８１とにより、ブリッジ回路を構成することが出来る。これにより、伝達手段の長さを大きくすることなく、出力信号の感度を向上させることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本開示の圧力センサは、伝達手段の長さを大きくせずに、出力感度の大きい小型な圧力センサを提供することができるという効果を有するものであり、各種制御機器や自動車エンジン制御、サスペンション制御などに使用される圧力センサに関するものとして有用なものである。
【符号の説明】
【００３９】
３１、５１、７１  基板
３２、５２  第１の膜
３３、５３  第２の膜
３４ａ、３４ｂ、５４ａ、５４ｂ  伝達手段
３５ａ、３５ｂ、５５ａ、５５ｂ  ヒンジ留め部
３８、５６ａ、５６ｂ   固定手段
３７、５７、７７  第１の検出手段
３９、５９、７９  第２の検出手段
４０、６０、８０  第３の検出手段
４１、６１、８１  第４の検出手段
７２  膜
７３  第１の伝達手段
７４  第２の伝達手段
７５ａ  第１のヒンジ留め部
７５ｂ  第２のヒンジ留め部
７８ａ  第１の固定手段
７８ｂ  第２の固定手段
７８ｃ  第３の固定手段
７８ｄ  第４の固定手段
【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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