(57)【要約】【課題】ラム波式センシングデバイス１０にて圧力検出感度の低下を抑制する。【解決手段】ラム波式センシングデバイス１０は、ダイアフラム構造体２０、およびデバイスチップ３０を備える。デバイスチップ３０は、ダイアフラム構造体４０および１対の櫛歯状電極５０ａ、５０ｂから構成されている。そして、デバイスチップ３０の共振周波数の変化を検出することにより、ダイアフラム２１を通してダイアフラム４４の裏面側に加わる圧力を検出する。ダイアフラム４１には、１対の櫛歯状電極５０ａ、５０ｂに対してラム波の伝搬方向に垂直な方向にスリット４６ａ、４６ｂが設けられている。スリット４６ａ、４６ｂがラム波伝搬方向に垂直な方向の応力がデバイス領域４５に作用することを妨げることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電材料から構成されている第１ダイアフラム（４１）と、前記第１ダイアフラムの裏面側に形成されて前記第１ダイアフラムに対して反対側に開口する空所（４４）と、前記第１ダイアフラムの周囲をその裏面側から支える支持部（４２）とを備える第１ダイアフラム構造体（４０）と、前記第１ダイアフラムの表面側にて噛みあうように配置されている１対の櫛歯状電極（５０ａ、５０ｂ）とを備えるデバイスチップ（３０）と、
前記デバイスチップを表面側に搭載してなる第２ダイアフラム（２１）と、前記第２ダイアフラムの周囲をその裏面側から支える支持部（２２）とを備える第２ダイアフラム構造体（２０）とを備え、
前記１対の櫛歯状電極の間に印加される交流電圧によってラム波が前記ダイアフラムを一方向に伝搬するようになっており、
前記デバイスチップは、前記第２ダイアフラムを通して加わる力を検出するようになっており、
前記第１ダイアフラムのうち前記１対の櫛歯状電極が配置されるデバイス領域（４５）に対して前記ラム波の伝搬方向に垂直な方向にスリット（４６ａ、４６ｂ）が設けられていることを特徴とするラム波式センシングデバイス。
【請求項２】
前記第１ダイアフラムは、圧縮応力を有するものであり、
前記第１ダイアフラムの前記１対の櫛歯状電極を搭載する領域（４５）以外の他の領域に配置されて引っ張り応力を有する膜（８０ａ、８０ｂ、８０ｃ）を備え、
前記第１ダイアフラムのうち前記他の領域では、前記圧縮応力に基づく座屈が前記引っ張り応力によって解除されていることを特徴とする請求項１記載のラム波式センシングデバイス。
【請求項３】
圧電材料から構成されている第１ダイアフラム（４１）と、前記第１ダイアフラムの裏面側に形成されて前記第１ダイアフラムに対して反対側に開口する空所（４４）と、前記第１ダイアフラムの周囲をその裏面側から支える支持部（４２）とを備える第１ダイアフラム構造体（４０）と、前記第１ダイアフラムの表面側にて噛みあうように配置されている１対の櫛歯状電極（５０ａ、５０ｂ）とを備えるデバイスチップ（３０）と、
前記デバイスチップを表面側に搭載してなる第２ダイアフラム（２１）と、前記第２ダイアフラムの周囲をその裏面側から支える支持部（２２）とを備える第２ダイアフラム構造体（２０）とを備え、
前記１対の櫛歯状電極の間に印加される交流電圧によってラム波が前記ダイアフラムを一方向に伝搬するようになっており、
前記デバイスチップは、前記第２ダイアフラムを通して加わる力を検出するようになっており、
前記第１ダイアフラムは、圧縮応力が作用するものであり、
前記第１ダイアフラムのうち前記１対の櫛歯状電極が配置されるデバイス領域（４５）に対して前記ラム波の伝搬方向の両側に配置されて、かつ引っ張り応力が作用する第１、第２の膜（８０ａ、８０ｂ）を備え、
前記第１ダイアフラムのうち前記第１、第２の膜および前記１対の櫛歯状電極が配置される第１領域（４８）では、前記圧縮応力に基づく座屈が前記引っ張り応力によって解除されて、前記第１ダイアフラムのうち前記第１領域以外の第２領域（４９ａ、４９ｂ）には、座屈が残っていることを特徴とするラム波式センシングデバイス。
【請求項４】
圧電材料から構成されている第１ダイアフラム（４１）と、前記第１ダイアフラムの裏面側に形成されて前記第１ダイアフラムに対して反対側に開口する空所（４４）と、前記第１ダイアフラムの周囲をその裏面側から支える支持部（４２）とを備える第１ダイアフラム構造体（４０）と、前記第１ダイアフラムの表面側にて噛みあうように配置されている１対の櫛歯状電極（５０ａ、５０ｂ）とを備えるデバイスチップ（３０）と、
前記デバイスチップを表面側に搭載してなる第２ダイアフラム（２１）と、前記第２ダイアフラムの周囲をその裏面側から支える支持部（２２）とを備える第２ダイアフラム構造体（２０）とを備え、
前記１対の櫛歯状電極の間に印加される交流電圧によってラム波が前記ダイアフラムを一方向に伝搬するようになっており、
前記デバイスチップは、前記第２ダイアフラムを通して加わる力を検出するようになっており、
前記第１ダイアフラムは、圧縮応力が作用するものであり、
前記第１ダイアフラムのうち前記１対の櫛歯状電極が配置されるデバイス領域（４５）に対して前記ラム波の伝搬方向に垂直な方向の両側に配置されて、かつ引っ張り応力が作用する第１、第２の膜（８０ａ、８０ｂ）を備え、
前記第１ダイアフラムのうち前記第１、第２の膜および前記１対の櫛歯状電極が配置される第１領域（４８）では、前記圧縮応力に基づく座屈が前記引っ張り応力によって解除されて、前記第１ダイアフラムのうち前記第１領域以外の第２領域（４９ｃ、４９ｄ）には、座屈が残っていることを特徴とするラム波式センシングデバイス。
【請求項５】
圧電材料から構成されている第１ダイアフラム（４１）と、前記第１ダイアフラムの裏面側に形成されて前記第１ダイアフラムに対して反対側に開口する空所（４４）と、前記第１ダイアフラムの周囲をその裏面側から支える支持部（４２）とを備える第１ダイアフラム構造体（４０）と、前記第１ダイアフラムの表面側にて噛みあうように配置されている１対の櫛歯状電極（５０ａ、５０ｂ）とを備えるデバイスチップ（３０）と、
前記デバイスチップを表面側に搭載してなる第２ダイアフラム（２１）と、前記第２ダイアフラムの周囲をその裏面側から支える支持部（２２）とを備える第２ダイアフラム構造体（２０）とを備え、
前記１対の櫛歯状電極の間に印加される交流電圧によってラム波が前記ダイアフラムを一方向に伝搬するようになっており、
前記デバイスチップは、前記第２ダイアフラムを通して加わる力を検出するようになっており、
前記第１ダイアフラムは、引張り応力が作用するものであり、
前記第１ダイアフラムのうち前記１対の櫛歯状電極が配置されるデバイス領域（４５）に対して前記ラム波の伝搬方向に垂直な方向の両側に配置されて、かつ圧縮応力が作用する第１、第２の膜（８０ｃ、８０ｄ）を備え、
前記第１ダイアフラムのうち前記第１、第２の膜が配置される領域（４９ａ、４９ｂ）には、前記圧縮応力によって座屈が与えられていることを特徴とするラム波式センシングデバイス。
【請求項６】
圧電材料から構成されている第１ダイアフラム（４１）と、前記第１ダイアフラムの裏面側に形成されて前記第１ダイアフラムに対して反対側に開口する空所（４４）と、前記第１ダイアフラムの周囲をその裏面側から支える支持部（４２）とを備える第１ダイアフラム構造体（４０）と、前記第１ダイアフラムの表面側にて噛みあうように配置されている１対の櫛歯状電極（５０ａ、５０ｂ）とを備えるデバイスチップ（３０）と、
前記デバイスチップを表面側に搭載してなる第２ダイアフラム（２１）と、前記第２ダイアフラムの周囲をその裏面側から支える支持部（２２）とを備える第２ダイアフラム構造体（２０）とを備え、
前記１対の櫛歯状電極の間に印加される交流電圧によってラム波が前記ダイアフラムを一方向に伝搬するようになっており、
前記デバイスチップは、前記第２ダイアフラムを通して加わる力を検出するようになっており、
前記第１ダイアフラムは、引張り応力が作用するものであり、
前記第１ダイアフラムのうち前記１対の櫛歯状電極が配置されるデバイス領域（４５）に対して前記ラム波の伝搬方向の両側に配置されて、かつ圧縮応力が作用する第１、第２の膜（８０ｃ、８０ｄ）を備え、
前記第１ダイアフラムのうち前記第１、第２の膜が配置される領域（４９ａ、４９ｂ）には、前記圧縮応力によって座屈が与えられていることを特徴とするラム波式センシングデバイス。
【請求項７】
前記第１ダイアフラムは、その厚み方向から視て長方形に形成されており、
前記ラム波の伝搬方向に平行である両辺がそれぞれ短辺になるように前記第１ダイアフラムが形成されていることを特徴とする請求項３または５に記載のラム波式センシングデバイス。
【請求項８】
前記第１ダイアフラムは、その厚み方向から視て長方形に形成されており、
前記ラム波の伝搬方向に平行である両辺がそれぞれ長辺になるように前記第１ダイアフラムが形成されていることを特徴とする請求項４または６に記載のラム波式センシングデバイス。
【請求項９】
圧電材料から構成されている第１ダイアフラム（４１）と、前記第１ダイアフラムの周囲をその裏面側から支える支持部（２５）と、前記第１ダイアフラムの裏面側に形成されて前記第１ダイアフラムの表面側に開口部（４６ａ、４６ｂ）を通して開口する空所（４４ａ）とを備え第１ダイアフラム構造体（４０Ａ）と、前記第１ダイアフラムの表面上にて噛みあうように配置されている１対の櫛歯状電極（５０ａ、５０ｂ）とを備えるデバイスチップ（３０）を備え、
前記１対の櫛歯状電極の間に印加される交流電圧によってラム波が前記第１ダイアフラムを一方向に伝搬するようになっており、
前記デバイスチップは、前記第１ダイアフラムに加わる力を検出するようになっており、
前記第１ダイアフラムのうち前記１対の櫛歯状電極が配置されるデバイス領域（４５）に対して前記ラム波の伝搬方向に垂直な方向にスリット（４６ａ、４６ｂ）が設けられていることを特徴とするラム波式センシングデバイス。
【請求項１０】
前記第１ダイアフラムは、圧縮応力を有するものであり、
前記第１ダイアフラムの前記１対の櫛歯状電極を搭載する領域以外の他の領域に配置されて引っ張り応力を有する膜（８０ａ、８０ｂ、８０ｃ）を備え、
前記第１ダイアフラムのうち前記他の領域では、前記圧縮応力に基づく座屈が前記引っ張り応力によって解除されていることを特徴とする請求項９に記載のラム波式センシングデバイス。
【請求項１１】
圧電材料から構成されている第１ダイアフラム（４１）と、前記第１ダイアフラムの周囲をその裏面側から支える支持部（２５）と、前記第１ダイアフラムの裏面側に形成されて前記第１ダイアフラムの表面側に開口部（９０ａ、９０ｂ、９０ｃ、９０ｄ）を通して開口する空所（４４ａ）とを備える第１ダイアフラム構造体（４０Ａ）と、前記第１ダイアフラムの表面上にて噛みあうように配置されている１対の櫛歯状電極（５０ａ、５０ｂ）とを備えるデバイスチップ（３０）を備え、
前記１対の櫛歯状電極の間に印加される交流電圧によってラム波が前記第１ダイアフラムを一方向に伝搬するようになっており、
前記デバイスチップは、前記第１ダイアフラムに加わる力を検出するようになっており、
前記第１ダイアフラムは、圧縮応力が作用するものであり、
前記第１ダイアフラムのうち前記１対の櫛歯状電極が配置されるデバイス領域（４５）に対して前記ラム波の伝搬方向の両側に配置されて、かつ引っ張り応力が作用する第１、第２の膜（８０ａ、８０ｂ）を備え、
前記第１ダイアフラムのうち前記第１、第２の膜および前記１対の櫛歯状電極が配置される第１領域（４８）では、前記圧縮応力に基づく座屈が前記引っ張り応力によって解除されて、前記第１ダイアフラムのうち前記第１領域以外の第２領域（４９ａ、４９ｂ）には、座屈が残っていることを特徴とするラム波式センシングデバイス。
【請求項１２】
圧電材料から構成されている第１ダイアフラム（４１）と、前記第１ダイアフラムの周囲をその裏面側から支える支持部（２５）と、前記第１ダイアフラムの裏面側に形成されて前記第１ダイアフラムの表面側に開口部（９０ａ、９０ｂ、９０ｃ、９０ｄ）を通して開口する空所（４４ａ）とを備える第１ダイアフラム構造体（４０Ａ）と、前記第１ダイアフラムの表面上にて噛みあうように配置されている１対の櫛歯状電極（５０ａ、５０ｂ）とを備えるデバイスチップ（３０）を備え、
前記１対の櫛歯状電極の間に印加される交流電圧によってラム波が前記第１ダイアフラムを一方向に伝搬するようになっており、
前記デバイスチップは、前記第１ダイアフラムに加わる力を検出するようになっており、
前記第１ダイアフラムは、圧縮応力が作用するものであり、
前記第１ダイアフラムのうち前記１対の櫛歯状電極が配置されるデバイス領域（４５）に対して前記ラム波の伝搬方向に垂直な方向の両側に配置されて、かつ引っ張り応力が作用する第１、第２の膜（８０ａ、８０ｂ）を備え、
前記第１ダイアフラムのうち前記第１、第２の膜および前記１対の櫛歯状電極が配置される第１領域（４８）では、前記圧縮応力に基づく座屈が前記引っ張り応力によって解除されて、前記第１ダイアフラムのうち前記第１領域以外の第２領域（４９ｃ、４９ｄ）には、座屈が残っていることを特徴とするラム波式センシングデバイス。
【請求項１３】
圧電材料から構成されている第１ダイアフラム（４１）と、前記第１ダイアフラムの周囲をその裏面側から支える支持部（２５）と、前記第１ダイアフラムの裏面側に形成されて前記第１ダイアフラムの表面側に開口部（９０ａ、９０ｂ、９０ｃ、９０ｄ）を通して開口する空所（４４ａ）とを備える第１ダイアフラム構造体（４０Ａ）と、前記第１ダイアフラムの表面上にて噛みあうように配置されている１対の櫛歯状電極（５０ａ、５０ｂ）とを備えるデバイスチップ（３０）を備え、
前記１対の櫛歯状電極の間に印加される交流電圧によってラム波が前記第１ダイアフラムを一方向に伝搬するようになっており、
前記デバイスチップは、前記第１ダイアフラムに加わる力を検出するようになっており、
前記第１ダイアフラムは、引張り応力が作用するものであり、
前記第１ダイアフラムのうち前記１対の櫛歯状電極が配置されるデバイス領域（４５）に対して前記ラム波の伝搬方向に垂直な方向の両側に配置されて、かつ圧縮応力が作用する第１、第２の膜（８０ｃ、８０ｄ）を備え、
前記第１ダイアフラムのうち前記第１、第２の膜が配置される領域（４９ａ、４９ｂ）には、前記圧縮応力によって座屈が与えられていることを特徴とするラム波式センシングデバイス。
【請求項１４】
圧電材料から構成されている第１ダイアフラム（４１）と、前記第１ダイアフラムの周囲をその裏面側から支える支持部（２５）と、前記第１ダイアフラムの裏面側に形成されて前記第１ダイアフラムの表面側に開口部（９０ａ、９０ｂ、９０ｃ、９０ｄ）を通して開口する空所（４４ａ）とを備える第１ダイアフラム構造体（４０Ａ）と、前記第１ダイアフラムの表面上にて噛みあうように配置されている１対の櫛歯状電極（５０ａ、５０ｂ）とを備えるデバイスチップ（３０）を備え、
前記１対の櫛歯状電極の間に印加される交流電圧によってラム波が前記第１ダイアフラムを一方向に伝搬するようになっており、
前記デバイスチップは、前記第１ダイアフラムに加わる力を検出するようになっており、
前記第１ダイアフラムは、引張り応力が作用するものであり、
前記第１ダイアフラムのうち前記１対の櫛歯状電極が配置されるデバイス領域（４５）に対して前記ラム波の伝搬方向の両側に配置されて、かつ圧縮応力が作用する第１、第２の膜（８０ｃ、８０ｄ）を備え、
前記第１ダイアフラムのうち前記第１、第２の膜が配置される領域（４９ａ、４９ｂ）には、前記圧縮応力によって座屈が与えられていることを特徴とするラム波式センシングデバイス。
【請求項１５】
前記ダイアフラムは、その厚み方向から視て長方形に形成されており、
前記ラム波の伝搬方向に平行である両辺がそれぞれ短辺になるように前記ダイアフラムが形成されていることを特徴とする請求項１１または１３に記載のラム波式センシングデバイス。
【請求項１６】
前記ダイアフラムは、その厚み方向から視て長方形に形成されており、
前記ラム波の伝搬方向に平行である両辺がそれぞれ長辺になるように前記ダイアフラムが形成されていることを特徴とする請求項１２または１４に記載のラム波式センシングデバイス。
【請求項１７】
前記第１ダイアフラムの表面側から前記第１ダイアフラム構造の内部にエッチャントを供給するための前記開口部としてのエッチングウィンドウ（９０ａ、９０ｂ、９０ｃ、９０ｄ）が前記第１ダイアフラムに開口しており、
前記空所は、前記エッチングウィンドウを通して供給されるエッチャントを用いて前記第１ダイアフラム構造を構成する部材をエッチングすることにより、形成されたものであり、
前記エッチングウィンドウは、前記第１ダイアフラムのうち前記１対の櫛歯状電極が配置されるデバイス領域（４５）に対して前記ラム波の伝搬方向両側の領域以外の他の領域に配置されていることを特徴とする請求項１１または１３に記載のラム波式センシングデバイス。
【請求項１８】
前記第１ダイアフラムの表面側から前記第１ダイアフラム構造の内部にエッチャントを供給するための前記開口部としてのエッチングウィンドウ（９０ａ、９０ｂ、９０ｃ、９０ｄ）が前記第１ダイアフラムに開口しており、
前記空所は、前記エッチングウィンドウを通して供給されるエッチャントを用いて前記第１ダイアフラム構造を構成する部材をエッチングすることにより、形成されたものであり、
前記エッチングウィンドウは、前記第１ダイアフラムのうち前記１対の櫛歯状電極が配置されるデバイス領域（４５）に対して前記ラム波の伝搬方向に垂直な方向両側の領域以外の他の領域に配置されていることを特徴とする請求項１２または１４に記載のラム波式センシングデバイス。
【請求項１９】
前記デバイスチップを表面側に搭載してなる第２ダイアフラム（２１）と、前記第２ダイアフラムの周囲をその裏面側から支える支持部（２２）とを備える第２ダイアフラム構造体（２０）を備えることを特徴とする請求項９ないし１８のいずれか１つに記載のラム波式センシングデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラム波式センシングデバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ラム波式センシングデバイスでは、ＡＬＮ等の圧電材料から構成されたダイアフラムと、ダイアフラム上に配置されている櫛歯状電極とを備え、櫛歯状電極に印加される交流電圧によってダイアフラムに励起されるラム波を利用して、ダイアフラムで受圧される圧力を検出するものがある（特許文献１および非特許文献１参照）。
【０００３】
このものにおいて、ラム波式センシングデバイスを共振器として作用させる。そして、ダイアフラムが圧力を受けると、ダイアフラムがたわみ変形して、櫛歯状電極を構成する１対の櫛歯部の間の間隔が変化する。これに伴い、共振器の共振周波数が変化する。この共振周波数の変化量を検出することにより、ダイアフラム２で受圧される圧力を検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許５１３８２４６号明細書
【非特許文献１】Lamb wave resonant pressure micro-sensor utilizing a thin-film aluminium nitride membrane  Author(s):Anderas E, Katardjiev I, Yantchev VSource:JOURNAL OF MICROMECHANICS AND MICROENGINEERING Volume: 21   Issue: 8   Article Number: 085010   DOI: 10.1088/0960-1317/21/8/085010 Published: AUG 2011
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本願発明者が、上記ラム波式センシングデバイスについて鋭意検討した結果、以下の問題が生じることがわかった。
【０００６】
図１４、図１５に、本願発明者が検討したラム波式センシングデバイス１を示す。図１４はラム波式センシングデバイス１の上面図であり、図１５はラム波式センシングデバイス１の側面図である。
【０００７】
ラム波式センシングデバイス１は、圧電材料から構成されたダイアフラム２と、ダイアフラム２上に配置されている櫛歯状電極３とから構成されている。ラム波式センシングデバイス１が共振器をなすように構成されており、上述のラム波式センシングデバイスと同様に、共振周波数の変化によって応力を検出する。
【０００８】
具体的には、ラム波式センシングデバイス１のダイアフラム２の裏面が圧力Ｐ（図１５参照）を受圧したとき、ダイアフラム２が撓み変形する。このとき、ダイアフラム２の表面には、径方向および周方向に応力が作用し、ダイアフラム２の中心に対してほぼ同心円状に応力分布が形成される。なお、表面は、ダイアフラム２の厚み方向一方側（図１５中上側）に形成されている面であり、裏面は、ダイアフラム２の厚み方向他方側（図１５中下側）に形成されている面である。
【０００９】
そして、上記応力は、ラム波の伝搬方向の応力成分Ｐ１と、ラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力成分Ｐ２とに分けることができる。したがって、ダイアフラム２が受圧したときの共振周波数変化は、以下の数式（１）（２）のように、櫛歯状電極３の間隔の変化と、ラム波の伝搬方向の応力による音速変化と、ラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力による音速変化のそれぞれによる共振周波数変化量が合算されたものとなる。
【００１０】
ｆ＝ｖ／２Ｌ・・・・・（１）
Δｆ／ｆ＝ΔＬ／Ｌ＋ΔＶ１／Ｖ＋ΔＶ２／Ｖ・・・・・（２）
Ｌは櫛歯電極の間隔、Ｖはラム波の音速（伝搬速度）、ΔＶ１はラム波の伝搬方向の応力による音速変化、ΔＶ２はラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力による音速変化であり、Δｆ、ΔＬは、それぞれ、ｆ、Ｌの変化量である。
【００１１】
しかし、ダイアフラム材料、伝搬方向、ラム波モードなどによって、ラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力Ｐ２による音速変化による共振周波数の変化方向が、ラム波の伝搬方向の応力Ｐ１による音速変化と櫛歯電極間隔の変化とによる共振周波数の変化方向とは、逆の関係となる場合がある。この場合、ラム波の伝搬方向に垂直な方向での応力Ｐ２による音速変化が、櫛歯状電極３の間隔の変化による共振周波数の変化量と、ラム波の伝搬方向での応力Ｐ１による音速変化によっての共振周波数の変化量とを打ち消す方向に働いてしまい、ラム波式センシングデバイス１の圧力検出感度が低下してしまうことがわかった。
【００１２】
具体的には、受圧面に対する反対側のダイアフラム２の表面上の応力は、ダイアフラム２の厚さがある程度以上ある場合、ラム波の伝搬方向の応力Ｐ１と、ラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力Ｐ２とは、ダイアフラム２の全域において、どちらも引張り応力になる。
【００１３】
ラム波の伝搬方向での引張り応力Ｐ１によって、櫛歯状電極３の間隔は広がることになり共振周波数は低下する。さらに、ラム波の伝搬方向での引張り応力Ｐ１によってラム波の伝搬方向の音速は低くなる方向に変化することによっても、共振周波数は低下する場合がある。一方、ラム波の伝搬方向に垂直な方向での引張り応力Ｐ２によってラム波の伝播方向の音速は高くなる方向に変化し、共振周波数が高くなる場合がある。このため、共振周波数変化が打ち消されてしまい、応力検出感度が低下してしまう。
【００１４】
また、ここでは、圧力の検出方法として、ラム波式センシングデバイス１を共振器として用い、共振周波数の変化より圧力を検出する場合を例として説明したが、ラム波式センシングデバイス１をフィルタ素子として用い、遅延時間の変化から圧力を検出する場合においても、同様の問題が生じる。これは、上述の通り、ラム波の伝搬方向での応力Ｐ１による音速変化と、ラム波の伝搬方向に垂直な方向での応力Ｐ２による音速変化とが互いに逆方向に変化する関係だからである。
【００１５】
本発明は上記点に鑑みて、検出感度の低下を抑制するようにしたラム波式センシングデバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、圧電材料から構成されている第１ダイアフラム（４１）と、第１ダイアフラムの裏面側に形成されて第１ダイアフラムに対して反対側に開口する空所（４４）と、第１ダイアフラムの周囲をその裏面側から支える支持部（４２）とを備える第１ダイアフラム構造体（４０）と、第１ダイアフラムの表面側にて噛みあうように配置されている１対の櫛歯状電極（５０ａ、５０ｂ）とを備えるデバイスチップ（３０）と、
デバイスチップを表面側に搭載してなる第２ダイアフラム（２１）と、第２ダイアフラムの周囲をその裏面側から支える支持部（２２）とを備える第２ダイアフラム構造体（２０）とを備え、１対の櫛歯状電極の間に印加される交流電圧によってラム波がダイアフラムを一方向に伝搬するようになっており、デバイスチップは、第２ダイアフラムを通して加わる力を検出するようになっており、
第１ダイアフラムのうち１対の櫛歯状電極が配置されるデバイス領域（４５）に対してラム波の伝搬方向に垂直な方向にスリット（４６ａ、４６ｂ）が設けられていることを特徴とする。
【００１７】
請求項１に記載の発明によれば、第１ダイアフラムのうちデバイス領域に対してラム波の伝搬方向に垂直な方向にスリットが設けられている。このため、第１ダイアフラムのうちデバイス領域にラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力が作用することを低減することができる。したがって、デバイスチップにおいて圧力検出感度の低下を抑制することができる。これにより、圧力検出感度の低下を抑制するようにしたラム波式センシングデバイスを提供することができる。
【００１８】
ここで、第１ダイアフラムの表面は、第１ダイアフラムのうち厚み方向の一方側に形成されている面であり、第１ダイアフラムの裏面は、第１ダイアフラムのうち厚み方向の他方側に形成されている面である。第２ダイアフラムの表面は、第２ダイアフラムのうち厚み方向の一方側に形成されている面であり、第２ダイアフラムの裏面は、第２ダイアフラムのうち厚み方向の他方側に形成されている面である。また、スリットは第１ダイアフラムに形成されている切れ目である。
【００１９】
請求項３に記載の発明では、圧電材料から構成されている第１ダイアフラム（４１）と、第１ダイアフラムの裏面側に形成されて第１ダイアフラムに対して反対側に開口する空所（４４）と、第１ダイアフラムの周囲をその裏面側から支える支持部（４２）とを備える第１ダイアフラム構造体（４０）と、第１ダイアフラムの表面側にて噛みあうように配置されている１対の櫛歯状電極（５０ａ、５０ｂ）とを備えるデバイスチップ（３０）と、デバイスチップを表面側に搭載してなる第２ダイアフラム（２１）と、第２ダイアフラムの周囲をその裏面側から支える支持部（２２）とを備える第２ダイアフラム構造体（２０）とを備え、１対の櫛歯状電極の間に印加される交流電圧によってラム波がダイアフラムを一方向に伝搬するようになっており、デバイスチップは、第２ダイアフラムを通して加わる力を検出するようになっており、第１ダイアフラムは、圧縮応力が作用するものであり、第１ダイアフラムのうち１対の櫛歯状電極が配置されるデバイス領域（４５）に対してラム波の伝搬方向の両側に配置されて、かつ引っ張り応力が作用する第１、第２の膜（８０ａ、８０ｂ）を備え、第１ダイアフラムのうち第１、第２の膜および１対の櫛歯状電極が配置される第１領域（４８）では、圧縮応力に基づく座屈が引っ張り応力によって解除されて、第１ダイアフラムのうち第１領域以外の第２領域（４９ａ、４９ｂ）には、座屈が残っていることを特徴とする。
【００２０】
請求項３に記載の発明によれば、第１ダイアフラムのうち第１領域以外の第２領域には、座屈が残っている。このため、ラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力によって第２領域の座屈量が増加、或いは減少して、ラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力が第２領域に吸収される。したがって、第１ダイアフラムのうちデバイス領域にラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力が作用することを低減することができる。このため、デバイスチップにおいて圧力検出感度の低下を抑制することができる。これにより、圧力検出感度の低下を抑制するようにしたラム波式センシングデバイスを提供することができる。
【００２１】
請求項４に記載の発明では、圧電材料から構成されている第１ダイアフラム（４１）と、第１ダイアフラムの裏面側に形成されて第１ダイアフラムに対して反対側に開口する空所（４４）と、第１ダイアフラムの周囲をその裏面側から支える支持部（４２）とを備える第１ダイアフラム構造体（４０）と、第１ダイアフラムの表面側にて噛みあうように配置されている１対の櫛歯状電極（５０ａ、５０ｂ）とを備えるデバイスチップ（３０）と、デバイスチップを表面側に搭載してなる第２ダイアフラム（２１）と、第２ダイアフラムの周囲をその裏面側から支える支持部（２２）とを備える第２ダイアフラム構造体（２０）とを備え、１対の櫛歯状電極の間に印加される交流電圧によってラム波がダイアフラムを一方向に伝搬するようになっており、デバイスチップは、第２ダイアフラムを通して加わる力を検出するようになっており、第１ダイアフラムは、圧縮応力が作用するものであり、第１ダイアフラムのうち１対の櫛歯状電極が配置されるデバイス領域（４５）に対してラム波の伝搬方向に垂直な方向の両側に配置されて、かつ引っ張り応力が作用する第１、第２の膜（８０ａ、８０ｂ）を備え、第１ダイアフラムのうち第１、第２の膜および１対の櫛歯状電極が配置される第１領域（４８）では、圧縮応力に基づく座屈が引っ張り応力によって解除されて、第１ダイアフラムのうち第１領域以外の第２領域（４９ｃ、４９ｄ）には、座屈が残っていることを特徴とする。
【００２２】
請求項４に記載の発明によれば、第１ダイアフラムのうち第１領域以外の第２領域には、座屈が残っている。このため、ラム波の伝搬方向の応力によって第２領域の座屈量が増加、或いは減少して、ラム波の伝搬方向の応力が第２領域に吸収される。したがって、第１ダイアフラムのうちデバイス領域にラム波の伝搬方向の応力が作用することを低減することができる。このため、デバイスチップにおいて圧力検出感度の低下を抑制することができる。これにより、圧力検出感度の低下を抑制するようにしたラム波式センシングデバイスを提供することができる。
【００２３】
請求項５に記載の発明では、圧電材料から構成されている第１ダイアフラム（４１）と、第１ダイアフラムの裏面側に形成されて第１ダイアフラムに対して反対側に開口する空所（４４）と、第１ダイアフラムの周囲をその裏面側から支える支持部（４２）とを備える第１ダイアフラム構造体（４０）と、第１ダイアフラムの表面側にて噛みあうように配置されている１対の櫛歯状電極（５０ａ、５０ｂ）とを備えるデバイスチップ（３０）と、デバイスチップを表面側に搭載してなる第２ダイアフラム（２１）と、第２ダイアフラムの周囲をその裏面側から支える支持部（２２）とを備える第２ダイアフラム構造体（２０）とを備え、１対の櫛歯状電極の間に印加される交流電圧によってラム波がダイアフラムを一方向に伝搬するようになっており、デバイスチップは、第２ダイアフラムを通して加わる力を検出するようになっており、第１ダイアフラムは、引張り応力が作用するものであり、第１ダイアフラムのうち１対の櫛歯状電極が配置されるデバイス領域（４５）に対してラム波の伝搬方向に垂直な方向の両側に配置されて、かつ圧縮応力が作用する第１、第２の膜（８０ｃ、８０ｄ）を備え、第１ダイアフラムのうち第１、第２の膜が配置される領域（４９ａ、４９ｂ）には、圧縮応力によって座屈が与えられていることを特徴とする。
【００２４】
請求項５に記載の発明によれば、第１ダイアフラムのうち第１、第２の膜が配置される領域には、座屈が生じている。このため、ラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力によって上記領域の座屈量が増加、或いは減少して、ラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力が上記領域に吸収される。したがって、第１ダイアフラムのうちデバイス領域にラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力が作用することを低減することができる。このため、デバイスチップにおいて圧力検出感度の低下を抑制することができる。これにより、圧力検出感度の低下を抑制するようにしたラム波式センシングデバイスを提供することができる。
【００２５】
請求項６に記載の発明では、圧電材料から構成されている第１ダイアフラム（４１）と、第１ダイアフラムの裏面側に形成されて第１ダイアフラムに対して反対側に開口する空所（４４）と、第１ダイアフラムの周囲をその裏面側から支える支持部（４２）とを備える第１ダイアフラム構造体（４０）と、第１ダイアフラムの表面側にて噛みあうように配置されている１対の櫛歯状電極（５０ａ、５０ｂ）とを備えるデバイスチップ（３０）と、デバイスチップを表面側に搭載してなる第２ダイアフラム（２１）と、第２ダイアフラムの周囲をその裏面側から支える支持部（２２）とを備える第２ダイアフラム構造体（２０）とを備え、１対の櫛歯状電極の間に印加される交流電圧によってラム波がダイアフラムを一方向に伝搬するようになっており、デバイスチップは、第２ダイアフラムを通して加わる力を検出するようになっており、第１ダイアフラムは、引張り応力が作用するものであり、第１ダイアフラムのうち１対の櫛歯状電極が配置されるデバイス領域（４５）に対してラム波の伝搬方向の両側に配置されて、かつ圧縮応力が作用する第１、第２の膜（８０ｃ、８０ｄ）を備え、第１ダイアフラムのうち第１、第２の膜が配置される領域（４９ａ、４９ｂ）には、圧縮応力によって座屈が与えられていることを特徴とする。
【００２６】
請求項６に記載の発明によれば、第１ダイアフラムのうち第１、第２の膜が配置される領域には、座屈が生じている。このため、ラム波の伝搬方向の応力によって上記領域の座屈量が増加、或いは減少して、ラム波の伝搬方向の応力が上記領域に吸収される。したがって、第１ダイアフラムのうちデバイス領域にラム波の伝搬方向の応力が作用することを低減することができる。このため、デバイスチップにおいて圧力検出感度の低下を抑制することができる。これにより、圧力検出感度の低下を抑制するようにしたラム波式センシングデバイスを提供することができる。
【００２７】
請求項９に記載の発明では、圧電材料から構成されている第１ダイアフラム（４１）と、第１ダイアフラムの周囲をその裏面側から支える支持部（２５）と、第１ダイアフラムの裏面側に形成されて第１ダイアフラムの表面側に開口部（４６ａ、４６ｂ）を通して開口する空所（４４ａ）とを備え第１ダイアフラム構造体（４０Ａ）と、第１ダイアフラムの表面上にて噛みあうように配置されている１対の櫛歯状電極（５０ａ、５０ｂ）とを備えるデバイスチップ（３０）を備え、１対の櫛歯状電極の間に印加される交流電圧によってラム波が第１ダイアフラムを一方向に伝搬するようになっており、デバイスチップは、第１ダイアフラムに加わる力を検出するようになっており、第１ダイアフラムのうち１対の櫛歯状電極が配置されるデバイス領域（４５）に対してラム波の伝搬方向に垂直な方向にスリット（４６ａ、４６ｂ）が設けられていることを特徴とする。
【００２８】
請求項９に記載の発明によれば、第１ダイアフラムのうちデバイス領域に対してラム波の伝搬方向に垂直な方向にスリットが設けられている。このため、第１ダイアフラムのうちデバイス領域にラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力が作用することを低減することができる。したがって、デバイスチップにおいて圧力検出感度の低下を抑制することができる。これにより、圧力検出感度の低下を抑制するようにしたラム波式センシングデバイスを提供することができる。
【００２９】
請求項１１に記載の発明では、圧電材料から構成されている第１ダイアフラム（４１）と、第１ダイアフラムの周囲をその裏面側から支える支持部（２５）と、第１ダイアフラムの裏面側に形成されて第１ダイアフラムの表面側に開口部（９０ａ、９０ｂ、９０ｃ、９０ｄ）を通して開口する空所（４４ａ）とを備える第１ダイアフラム構造体（４０Ａ）と、第１ダイアフラムの表面上にて噛みあうように配置されている１対の櫛歯状電極（５０ａ、５０ｂ）とを備えるデバイスチップ（３０）を備え、１対の櫛歯状電極の間に印加される交流電圧によってラム波が第１ダイアフラムを一方向に伝搬するようになっており、デバイスチップは、第１ダイアフラムに加わる力を検出するようになっており、第１ダイアフラムは、圧縮応力が作用するものであり、第１ダイアフラムのうち１対の櫛歯状電極が配置されるデバイス領域（４５）に対してラム波の伝搬方向の両側に配置されて、かつ引っ張り応力が作用する第１、第２の膜（８０ａ、８０ｂ）を備え、第１ダイアフラムのうち第１、第２の膜および１対の櫛歯状電極が配置される第１領域（４８）では、圧縮応力に基づく座屈が引っ張り応力によって解除されて、第１ダイアフラムのうち第１領域以外の第２領域（４９ａ、４９ｂ）には、座屈が残っていることを特徴とする。
【００３０】
請求項１１に記載の発明によれば、第１ダイアフラムのうち第１領域以外の第２領域には、座屈が残っている。このため、ラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力によって第２領域の座屈量が増加、或いは減少して、ラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力が第２領域に吸収される。したがって、第１ダイアフラムのうちデバイス領域にラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力が作用することを低減することができる。このため、デバイスチップにおいて圧力検出感度の低下を抑制することができる。これにより、圧力検出感度の低下を抑制するようにしたラム波式センシングデバイスを提供することができる。
【００３１】
請求項１２に記載の発明では、圧電材料から構成されている第１ダイアフラム（４１）と、第１ダイアフラムの周囲をその裏面側から支える支持部（２５）と、第１ダイアフラムの裏面側に形成されて第１ダイアフラムの表面側に開口部（９０ａ、９０ｂ、９０ｃ、９０ｄ）を通して開口する空所（４４ａ）とを備える第１ダイアフラム構造体（４０Ａ）と、第１ダイアフラムの表面上にて噛みあうように配置されている１対の櫛歯状電極（５０ａ、５０ｂ）とを備えるデバイスチップ（３０）を備え、１対の櫛歯状電極の間に印加される交流電圧によってラム波が第１ダイアフラムを一方向に伝搬するようになっており、デバイスチップは、第１ダイアフラムに加わる力を検出するようになっており、第１ダイアフラムは、圧縮応力が作用するものであり、第１ダイアフラムのうち１対の櫛歯状電極が配置されるデバイス領域（４５）に対してラム波の伝搬方向に垂直な方向の両側に配置されて、かつ引っ張り応力が作用する第１、第２の膜（８０ａ、８０ｂ）を備え、第１ダイアフラムのうち第１、第２の膜および１対の櫛歯状電極が配置される第１領域（４８）では、圧縮応力に基づく座屈が引っ張り応力によって解除されて、第１ダイアフラムのうち第１領域以外の第２領域（４９ｃ、４９ｄ）には、座屈が残っていることを特徴とする。
【００３２】
請求項１２に記載の発明によれば、第１ダイアフラムのうち第１領域以外の第２領域には、座屈が残っている。このため、ラム波の伝搬方向の応力によって第２領域の座屈量が増加、或いは減少して、ラム波の伝搬方向の応力が第２領域に吸収される。したがって、第１ダイアフラムのうちデバイス領域にラム波の伝搬方向の応力が作用することを低減することができる。このため、デバイスチップにおいて圧力検出感度の低下を抑制することができる。これにより、圧力検出感度の低下を抑制するようにしたラム波式センシングデバイスを提供することができる。
【００３３】
請求項１３に記載の発明では、圧電材料から構成されている第１ダイアフラム（４１）と、第１ダイアフラムの周囲をその裏面側から支える支持部（２５）と、第１ダイアフラムの裏面側に形成されて第１ダイアフラムの表面側に開口部（９０ａ、９０ｂ、９０ｃ、９０ｄ）を通して開口する空所（４４ａ）とを備える第１ダイアフラム構造体（４０Ａ）と、第１ダイアフラムの表面上にて噛みあうように配置されている１対の櫛歯状電極（５０ａ、５０ｂ）とを備えるデバイスチップ（３０）を備え、１対の櫛歯状電極の間に印加される交流電圧によってラム波が第１ダイアフラムを一方向に伝搬するようになっており、デバイスチップは、第１ダイアフラムに加わる力を検出するようになっており、第１ダイアフラムは、引張り応力が作用するものであり、第１ダイアフラムのうち１対の櫛歯状電極が配置されるデバイス領域（４５）に対してラム波の伝搬方向に垂直な方向の両側に配置されて、かつ圧縮応力が作用する第１、第２の膜（８０ｃ、８０ｄ）を備え、第１ダイアフラムのうち第１、第２の膜が配置される領域（４９ａ、４９ｂ）には、圧縮応力によって座屈が与えられていることを特徴とする。
【００３４】
請求項１３に記載の発明によれば、第１ダイアフラムのうち第１、第２の膜が配置される領域には、座屈が生じている。このため、ラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力によって上記領域の座屈量が増加、或いは減少して、ラム波の伝搬方向の応力が上記領域に吸収される。したがって、第１ダイアフラムのうちデバイス領域にラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力が作用することを低減することができる。このため、デバイスチップにおいて圧力検出感度の低下を抑制することができる。これにより、圧力検出感度の低下を抑制するようにしたラム波式センシングデバイスを提供することができる。
【００３５】
請求項１４に記載の発明では、圧電材料から構成されている第１ダイアフラム（４１）と、第１ダイアフラムの周囲をその裏面側から支える支持部（２５）と、第１ダイアフラムの裏面側に形成されて第１ダイアフラムの表面側に開口部（９０ａ、９０ｂ、９０ｃ、９０ｄ）を通して開口する空所（４４ａ）とを備える第１ダイアフラム構造体（４０Ａ）と、第１ダイアフラムの表面上にて噛みあうように配置されている１対の櫛歯状電極（５０ａ、５０ｂ）とを備えるデバイスチップ（３０）を備え、１対の櫛歯状電極の間に印加される交流電圧によってラム波が第１ダイアフラムを一方向に伝搬するようになっており、デバイスチップは、第１ダイアフラムに加わる力を検出するようになっており、第１ダイアフラムは、引張り応力が作用するものであり、第１ダイアフラムのうち１対の櫛歯状電極が配置されるデバイス領域（４５）に対してラム波の伝搬方向の両側に配置されて、かつ圧縮応力が作用する第１、第２の膜（８０ｃ、８０ｄ）を備え、第１ダイアフラムのうち第１、第２の膜が配置される領域（４９ａ、４９ｂ）には、圧縮応力によって座屈が与えられていることを特徴とする。
【００３６】
請求項１４に記載の発明によれば、第１ダイアフラムのうち第１、第２の膜が配置される領域には座屈が生じている。このため、ラム波の伝搬方向の応力によって上記領域の座屈量が増加、或いは減少して、ラム波の伝搬方向の応力が上記領域に吸収される。したがって、第１ダイアフラムのうちデバイス領域にラム波の伝搬方向の応力が作用することを低減することができる。このため、デバイスチップにおいて圧力検出感度の低下を抑制することができる。これにより、圧力検出感度の低下を抑制するようにしたラム波式センシングデバイスを提供することができる。
【００３７】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１実施形態におけるラム波式センシングデバイスの側面図である。
【図２】第１実施形態におけるラム波式センシングデバイスの上面図である。
【図３】第１実施形態におけるラム波式センシングデバイスの製造工程を示す図である
【図４】第１実施形態の変形例におけるラム波式センシングデバイスの側面図である。
【図５】第１実施形態の変形例におけるラム波式センシングデバイスの製造工程を示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態におけるラム波式センシングデバイスの上面図である。
【図７】本発明の第３実施形態におけるラム波式センシングデバイスの上面図である。
【図８】本発明の第４実施形態におけるラム波式センシングデバイスの上面図である。
【図９】本発明の第５実施形態におけるラム波式センシングデバイスの上面図である。
【図１０】本発明の第６実施形態におけるラム波式センシングデバイスの上面図である。
【図１１】本発明の第７実施形態におけるラム波式センシングデバイスの上面図である。
【図１２】本発明の第８実施形態におけるラム波式センシングデバイスの上面図である。
【図１３】本発明の第９実施形態におけるラム波式センシングデバイスの上面図である。
【図１４】本発明の課題を説明するための図である。
【図１５】本発明の課題を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
【００４０】
（第１実施形態）
図１、図２に本発明のラム波式センシングデバイス１０の第１実施形態を示す。
【００４１】
本実施形態のラム波式センシングデバイス１０は、ダイアフラム構造体２０、およびデバイスチップ３０を備える。
【００４２】
ダイアフラム構造体２０は、金属材料からなるものであって、ダイアフラム２１、および支持部２２から構成されている。ダイアフラム２１は、薄膜状に形成されている。支持部２２は、ダイアフラム２１の面方向の周囲に配置されてダイアフラム２１をその裏面側から支持する。つまり、支持部２２は、ダイアフラム２１の周囲をその裏面側から支持することになる。ダイアフラム２１の裏面側には、空所２４が形成されている。空所２４は、ダイアフラム２１に対して反対側に開口している。空所２４は、支持部２２によって囲まれるように形成されている。なお、ダイアフラム２１の表面は、ダイアフラム２１の厚み方向一方側に形成されている面であり、ダイアフラム２１の裏面は、ダイアフラム２１の厚み方向他方側に形成されている面である。
【００４３】
デバイスチップ３０は、ダイアフラム構造体２０のダイアフラム２１の表面上に配置されている。デバイスチップ３０は、ダイアフラム構造体４０および一対の櫛歯状電極５０ａ、５０ｂを備える。ダイアフラム構造体４０は、ダイアフラム４１、および支持部４２から構成されている。ダイアフラム４１は、窒化アルミニウム（ＡＬＮ）等の圧電材料からなる薄膜部材である。
【００４４】
支持部４２は、ダイアフラム４１の面方向の周囲に配置されてダイアフラム４１をその裏面側から支持する。つまり、支持部４２は、ダイアフラム４１の面方向をその裏面側から支持することになる。ダイアフラム４１の裏面側には、空所４４が形成されている。空所４４は、ダイアフラム４１に対して反対側に開口している。空所４４は、支持部４２によって囲まれるように形成されている。
【００４５】
本実施形態では、ダイアフラム２１の厚み寸法は、デバイスチップ３０のダイアフラム４１よりも厚み寸法が大きくなっている。これにより、デバイスチップ３０が直接受圧する場合に比べて、より高い圧力の受圧、測定が可能になる。
【００４６】
一対の櫛歯状電極５０ａ、５０ｂは、ダイアフラム４１の表面４１ａ上に配置されている。ダイアフラム４１の表面４１ａは、ダイアフラム４１の厚み方向一方側に形成されている面であり、ダイアフラム４１の裏面は、ダイアフラム４１の厚み方向他方側に形成されている面である。一対の櫛歯状電極５０ａ、５０ｂは、それぞれ櫛歯状に形成されて互いに噛み合うように配置されている。
【００４７】
具体的には、櫛歯状電極５０ａは、それぞれ平行に延びる複数の櫛歯部５１ａと、複数の櫛歯部５１ａの一端側に接続されている支持部５２ａとを備える。櫛歯状電極５０ｂは、それぞれ平行に延びる複数の櫛歯部５１ｂと、複数の櫛歯部５１ａの他端側に接続されている支持部５２ｂとを備える。複数の櫛歯部５１ａ、５１ｂが互いに噛み合うように形成されている。複数の櫛歯部５１ａ、５１ｂの延出方向は互いに平行になっている。
【００４８】
本実施形態では、一対の櫛歯状電極５０ａ、５０ｂの間に交流電圧を印加されることにより、後述するように、ラム波がダイアフラム４１に励起されてダイアフラム４１を一定方向に伝搬する。ラム波の伝搬方向は、複数の櫛歯部５１ａ、５１ｂが並ぶ方向（すなわち、複数の櫛歯部５１ａ、５１ｂの延出方向に垂直な方向）である。
【００４９】
一対の櫛歯状電極５０ａ、５０ｂには、それぞれ引き出し配線７０ａ、７０ｂは接続されている。引き出し配線７０ａは、櫛歯状電極５０ａに対してラム波の伝搬方向に垂直な方向一方側（図示右側）に配置されている。引き出し配線７０ａは、櫛歯状電極５０ａ側からラム波の伝搬方向の一方側（図２中上側）に延びるように配置されている。引き出し配線７０ｂは、櫛歯状電極５０ｂに対してラム波の伝搬方向に垂直な方向他方側（図示左側）に配置されている。引き出し配線７０ｂは、櫛歯状電極５０ｂ側からラム波の伝搬方向の他方側（図２中下側）に延びるように配置されている。
【００５０】
本実施形態では、ダイアフラム４１には、スリット４６ａ、４６ｂが設けられている。スリット４６ａ、４６ｂは、ラム波の伝搬方向に垂直な方向からデバイス領域４５を挟むように配置されている。デバイス領域４５は、ダイアフラム４１のうち櫛歯状電極５０ａ、５０ｂが搭載される領域である。スリット４６ａは、デバイス領域４５に対してラム波の伝搬方向に垂直な方向の一方側（図中右側）に配置されている。スリット４６ｂは、デバイス領域４５に対してラム波の伝搬方向に垂直な方向の他方側（図中左側）に配置されている。スリット４６ａ、４６ｂは、ラム波の伝搬方向に延出し、かつダイアフラム４１のうち表面４１ａおよび裏面の間が貫通するように形成されている切れ目である。
【００５１】
次に、本実施形態のラム波式センシングデバイス１０の製造方法について図３を参照して説明する。
【００５２】
まず、第１の工程で、シリコンからなる基板６０の表面上に蒸着やスパッタリング等の方法で圧電膜６１を形成する（図３（ａ）参照）。圧電膜６１は、圧電材料から薄膜状に形成されているものである。
【００５３】
次の第２の工程で、フォトリソグラフィによって圧電膜６１をパターンニングして圧電膜６１にスリット４６ａ、４６ｂを形成する（図３（ｂ）参照）。
【００５４】
例えば、圧電膜６１の表面にフォトレジスト６２を塗布する。この塗布されたフォトレジスト６２のうち所定領域を露光する。そして、フォトレジスト６２および圧電膜６１をエッチングする。このため、フォトレジスト６２のうち露光箇所と圧電膜６１のうち露光箇所に対応する領域とがそれぞれ溶解されてスリット４６ａ、４６ｂが圧電膜６１に形成される。
【００５５】
なお、本実施形態のエッチングとしては、エッチャント（腐食剤）として塩素系ガスを使用するドライエッチングやウェットエッチングを用いることができる。
【００５６】
次の第３の工程で、圧電膜６１の表面上のフォトレジスト６２を除去して、アルミニウム（ＡＬ）、銅（Ｃｕ）、Ａｕ（金）等の導電性金属からなる電極層５１を圧電膜６１の表面に形成する（図３（ｃ）参照）。
【００５７】
次の第４の工程で、フォトリソグラフィによって電極層５１をパターンニングして圧電膜６１上に一対の櫛歯状電極５０ａ、５０ｂを形成する（図３（ｄ）参照）。
【００５８】
図３（ｄ）では、電極層５１のエッチング後に、櫛歯状電極５０ａ、５０ｂの上側にフォトレジスト６３が残留した状態を示している。
【００５９】
なお、電極層５１のパターンニングにおいても、エッチングとしては、ドライエッチングやウェットエッチングを用いることができる。エッチング材（エッチャント）としては、電極層５１の材料に適したものを用いる。
【００６０】
次の第５の工程で、一対の櫛歯状電極５０ａ、５０ｂおよび圧電膜６１の上側に支持部材６４を固定する（図３（ｅ）参照）。
【００６１】
具体的には、櫛歯状電極５０ａ、５０ｂの上側に残留したフォトレジスト６３を除去する。さらに圧電膜６１の上側にフォトレジスト６５を塗布する。この塗布されたフォトレジスト６５の上側に支持材６６を配置する。このとき、フォトレジスト６５が櫛歯状電極５０ａ、５０ｂおよび圧電膜６１と支持材６６との間を接合することになる。
【００６２】
次の第６の工程で、基板６０においてデバイス領域４５に該当する裏面の部位をエッチングにより除去する。このことにより、基板６０のうちデバイス領域４５に該当する部位において裏面側に開口する空所４４が形成されている。つまり、ダイアフラム４１裏面側において空所４４を囲むように支持部４２が形成されることになる。これに加えて、フォトレジスト６５および支持材６６を除去する。これにより、デバイスチップ３０が完成することになる（図３（ｆ）参照）。その後、デバイスチップ３０をダイアフラム構造体２０のダイアフラム２１の表面側に固定する。このことにより、ラム波式センシングデバイス１０が完成する。
【００６３】
次に、本実施形態の作動について説明する。
【００６４】
本実施形態のデバイスチップ３０は、上述の課題の欄で説明したラム波式センシングデバイス１と同様の原理により、デバイスチップ３０を共振器として作動させて、ダイアフラム４１が受けた圧力を検出するものである。
【００６５】
具体的には、一対の櫛歯状電極５０ａ、５０ｂに測定装置（図示省略）を接続して、測定装置から櫛歯状電極５０ａ、５０ｂの間に交流電圧を出力するとともに、測定装置が、デバイスチップ３０の共振周波数の変化を検出することにより、ダイアフラム４１が受けた圧力を検出する。
【００６６】
ここで、測定装置から櫛歯状電極５０ａ、５０ｂの間に交流電圧を出力することに伴って、ダイアフラム２１にラム波が励起してこのラム波がダイアフラム２１を一方向に伝搬する。
【００６７】
そして、デバイスチップ３０がダイアフラム構造体２０のダイアフラム２１を介して図１中矢印Ｐの如く圧力を受圧すると、ダイアフラム４１に等方的に応力が作用する。このとき、スリット４６ａ、４６ｂがラム波伝搬方向に垂直な方向から応力がデバイス領域４５に作用することを妨げることができる。
【００６８】
以上説明した本実施形態によれば、ラム波式センシングデバイス１０は、ダイアフラム構造体２０、およびデバイスチップ３０を備える。ダイアフラム構造体２０は、ダイアフラム２１と、ダイアフラム２１の周囲をその裏面側から支える支持部２２とを備える。デバイスチップ３０は、ダイアフラム構造体４０および１対の櫛歯状電極５０ａ、５０ｂから構成されている。ダイアフラム構造体４０は、圧電材料から構成されているダイアフラム４１と、ダイアフラム４１の周囲をその裏面側から支える支持部４２とを備える。１対の櫛歯状電極５０ａ、５０ｂは、ダイアフラム４１の表面４１ａ上にて噛みあうように配置されている。１対の櫛歯状電極５０ａ、５０ｂの間に印加される交流電圧によってラム波がダイアフラム４１を一方向に伝搬するようになっている。１対の櫛歯状電極に接続される測定装置がデバイスチップ３０の共振周波数の変化を検出することにより、ダイアフラム２１を通してダイアフラム４４の裏面側に加わる圧力を検出する。ダイアフラム４１には、１対の櫛歯状電極５０ａ、５０ｂに対してラム波の伝搬方向に垂直な方向にそれぞれスリット４６ａ、４６ｂが設けられている。
【００６９】
したがって、スリット４６ａ、４６ｂがラム波伝搬方向に垂直な方向の応力がデバイス領域４５に作用することを妨げることができる。このため、圧力検出感度の低下の原因である、ラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力Ｐ２がデバイス領域４５に作用することを低減することができる。したがって、デバイスチップ３０において圧力検出感度の低下を抑制することができる。これにより、圧力検出感度の低下を抑制するようにしたラム波式センシングデバイス１０を提供することができる。
【００７０】
本実施形態では、ダイアフラム構造体２０の表面側にデバイスチップ３０が配置されている。このため、ダイアフラム構造体２０を用いなく、デバイスチップ３０で圧力を検出する場合に比べて、高い圧力を検出することができる。この場合、ダイアフラム構造体２０のダイアフラム２１の厚み寸法を検出対象の圧力レンジに合わせて調整することにより、圧力を適切に検出することができる。
【００７１】
なお、特開２０１０−１６９６０７号公報では、ＳＡＷチップをダイアフラムに接着する際に接着面を部分的とすることを提案している。この方法は、ラム波式センシングデバイスにも適用できるが、接着面積の低下は信頼性の低下につながる。また接着面を局所に限定するためには工程が複雑になりコスト増加につながる。これに対して、本実施形態のラム波式センシングデバイス１０では、このような問題が生じない。
【００７２】
（変形例）
上記第１実施形態では、デバイスチップ３０において、ダイアフラム４１に対して反対側に開口する空所４４を備えるダイアフラム構造体４０を用いた例について説明したが、これに代えて、本変形例では、デバイスチップ３０において空所４４ａをスリット４６ａ、４６ｂを通してダイアフラム４１の表面４１ａ側に開口するダイアフラム構造体４０Ａを用いる例について説明する。
【００７３】
図４に本変形例のラム波式センシングデバイス１０の側面図を示す。本変形例のラム波式センシングデバイス１０は、ダイアフラム構造体２０、およびデバイスチップ３０を備える。図４において、図１と同一の符号は、同一のものを示し、その説明を省略する。
【００７４】
本変形例のデバイスチップ３０は、ダイアフラム構造体４０Ａおよび一対の櫛歯状電極５０ａ、５０ｂを備える。ダイアフラム構造体４０Ａは、空所４０ａを備える。ダイアフラム構造体４０Ａの空所４４ａは、裏面側に開口するように形成されていない。ダイアフラム構造体４０Ａのうち空所４４ａに対して表面４１ａ側には、ダイアフラム４１が形成される。ダイアフラム構造体４０Ａのうちダイアフラム４１以外の部分は、ダイアフラム４１を支持する支持部２５を構成する。つまり、ダイアフラム構造体４０Ａのうちダイアフラム４１の裏面側でダイアフラム４１と支持部２５との間に空所４４ａが形成されている。ダイアフラム４１の表面４１ａ側には、上記第１実施形態と同様に、開口部としてのスリット４６ａ、４６ｂが設けられている。スリット４６ａ、４６ｂは、空所４４ａに連通している。このことにより、空所４４ａは、スリット４６ａ、４６ｂを通してダイアフラム４１の表面４１ａ側に開口することになる。
【００７５】
次に、本変形例のラム波式センシングデバイス１０の製造方法について図５を参照して説明する。
【００７６】
まず、第１の工程では、上記第１実施形態と同様に、基板６０の表面上に圧電膜６１を形成する（図５（ａ）参照）。
【００７７】
次の第２の工程で、蒸着やスパッタリング等の方法で電極層５１を圧電膜６１の表面に形成する（図５（ｂ）参照）。電極層５１は、アルミニウム（ＡＬ）、銅（Ｃｕ）、Ａｕ（金）等の導電性金属からなるものである。
【００７８】
次の第３の工程で、フォトリソグラフィによって電極層５１をパターンニングして圧電膜６１上に一対の櫛歯状電極５０ａ、５０ｂを形成する（図５（ｃ）参照）。
【００７９】
図５（ｃ）では、電極層５１のエッチング後に、櫛歯状電極５０ａ、５０ｂの上側にフォトレジスト６３が残留した状態を示している。なお、電極層５１のパターンニングにおいても、エッチングとしては、ドライエッチングやウェットエッチングを用いることができる。エッチャントとしては、電極層５１の材料に適したものを用いる。
【００８０】
次の第４の工程において、上記第３の工程（図５（ｃ）参照）で櫛歯状電極５０ａ、５０ｂの上側に残留したフォトレジスト６３を除去する。これに加えて、圧電膜６１および一対の櫛歯状電極５０ａ、５０ｂを覆うようにフォトレジスト６４を塗布する。さらに、フォトリソグラフィによってフォトレジスト６４をパターンニングしてフォトレジスト６４にスリット４７ａ、４７ｂを形成する（図５（ｄ）参照）。
【００８１】
次の第５の工程において、圧電膜６１をエッチングしてスリット４６ａ、４６ｂを形成する（図５（ｅ）参照）。スリット４６ａは、スリット４７ａに連通し、かつスリット４６ｂは、スリット４７ｂに連通している。エッチングとしては、エッチャント（腐食剤）として塩素系ガスを使用するドライエッチングやウェットエッチングを用いることができる。エッチャントとしては、圧電膜６１の材料に適したものを用いる。
【００８２】
次の第６の工程において、ドライエッチングにより基板６０に空所４４ａを形成する。
【００８３】
具体的には、エッチャント（腐食剤）としてＸｅＦ２ガスをスリット４７ａ、４６ａおよびスリット４７ｂ、４６ｂを通して基板６０の内部に供給する。つまり、基板６０に対してその表面側からエッチャントを供給してエッチングする。このとき、スリット４６ａ、４６ｂは、基板６０の内部にエッチャントを供給するためにエッチングウィンドウを構成する。このように基板６０の内部に供給されるエッチャントによって空所４４ａが形成される（図５（ｆ）参照）。
【００８４】
次の第７の工程において、フォトレジスト６４を除去する。これにより、デバイスチップ３０が完成することになる（図５（ｇ）参照）。その後、デバイスチップ３０をダイアフラム構造体２０のダイアフラム２１の表面側に固定する。このことにより、ラム波式センシングデバイス１０が完成する。
【００８５】
以上のように構成される本実施形態では、上記第１実施形態と同様に、デバイスチップ３０を共振器として作動させて、ダイアフラム４１が受けた圧力を検出するものである。
【００８６】
具体的には、一対の櫛歯状電極５０ａ、５０ｂに測定装置（図示省略）を接続して、測定装置から櫛歯状電極５０ａ、５０ｂの間に交流電圧を出力する。これに伴って、ダイアフラム２１にラム波が励起してこのラム波がダイアフラム２１を伝搬する。
【００８７】
このとき、測定装置によってデバイスチップ３０の共振周波数の変化を検出することにより、ダイアフラム４１が受けた圧力を検出する。ここで、デバイスチップ３０がダイアフラム構造体２０のダイアフラム２１を介して図４中矢印Ｐの如く圧力を受圧すると、ダイアフラム４１の表面４１ａに等方的に応力が作用する。このとき、スリット４６ａ、４６ｂがラム波伝搬方向に垂直な方向から応力がデバイス領域４５に作用することを妨げることができる。このため、圧力検出感度の低下の原因である、ラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力Ｐ２がデバイス領域４５に作用することを低減することができる。したがって、上記第１実施形態と同様に、デバイスチップ３０において圧力検出感度の低下を抑制することができる。
【００８８】
上記変形例では、スリット４６ａ、４６ｂをエッチングウィンドウとして用いた例について説明したが、スリット４６ａ、４６ｂだけは不十分な場合、スリット４６ａ、４６ｂ以外にエッチングウィンドウを別に設けてもよい。
【００８９】
（第２実施形態）
上記第１実施形態では、ダイアフラム４１のスリット４６ａ、４６ｂによってラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力Ｐ２がデバイス領域４５に作用することを低減した例について説明したが、これに代えて、本実施形態では、ダイアフラム４１のうち座屈した領域によってラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力Ｐ２がデバイス領域４５に作用することを低減する例について説明する。
【００９０】
本実施形態のラム波式センシングデバイス１０では、デバイスチップ３０においてダイアフラム４１のスリット４６ａ、４６ｂに代えて引張り応力膜８０ａ、８０ｂが設けられている。図６に本実施形態におけるラム波式センシングデバイス１０のデバイスチップ３０の上面図を示す。
【００９１】
本実施形態のダイアフラム４１は、圧縮応力が作用する圧電膜から構成されている。なお、圧電膜に圧縮応力を持たせることは、スパッタリング等により圧電膜を形成する際の成膜条件を調整することにより、可能である。
【００９２】
引張り応力膜８０ａ、８０ｂは、ダイアフラム４１のうち表面４１ａに配置されている。引張り応力膜８０ａ、８０ｂは、ダイアフラム４１のうちデバイス領域４５に対してラム波の伝搬方向（図６中上下方向）の両側に配置されている。デバイス領域４５は、ダイアフラム４１のうち一対の櫛歯状電極５０ａ、５０ｂが配置される領域である。引張り応力膜８０ａ、８０ｂは、引張り応力が作用する薄膜であって、LPCVD（Low Pressure CVD）法により成膜されるＳｉ３Ｎ４を用いることができる。
【００９３】
本実施形態では、ダイアフラム４１のうち厚み方向（つまり、紙面手前側）から視た形状が長方形である。当該長方形は、ラム波の伝搬方向（図中上下方向）に延びる辺を短辺とし、ラム波の伝搬方向に垂直な方向（図中左右方向）に延びる辺を長辺としている。
【００９４】
本実施形態では、引き出し配線７０ａ、７０ｂは、それぞれラム波の伝搬方向（図中左右方向）に垂直な方向に延びるように配置されている。
【００９５】
このように構成される本実施形態のデバイスチップ３０では、ダイアフラム４１に引張り応力膜８０ａ、８０ｂによってラム波の伝搬方向のみに引張り応力が付加される。このことにより、ダイアフラム４１のうち、引張り応力膜８０ａ、８０ｂおよび一対の櫛歯状電極５０ａ、５０ｂが配置されている領域４８（図中一点鎖線で囲まれる領域）では、座屈が解除されて、領域４８以外の領域４９ａ、４９ｂではそれぞれ座屈が残る。ダイアフラム４１のうち領域４９ａは、領域４８に対してラム波の伝搬方向に垂直な方向の一方側（図中左側）の領域である。ダイアフラム４１のうち領域４９ｂは、領域４８に対してラム波の伝搬方向に垂直な方向の他方側（図中右側）の領域である。
【００９６】
これにより、ダイアフラム４１では、ラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力Ｐ２によって領域４９ａ、４９ｂの座屈量が増加、或いは減少して、ラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力Ｐ２が領域４９ａ、４９ｂに吸収される。したがって、上記第１実施形態と同様に、ラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力Ｐ２がデバイス領域４５に作用することを低減することができる。したがって、デバイスチップ３０において圧力検出感度の低下を抑制することができる。
【００９７】
本実施形態では、ダイアフラム４１のうち厚み方向（つまり、紙面手前側）から視た形状が、ラム波の伝搬方向に延びる辺を短辺とし、ラム波の伝搬方向に垂直な方向に延びる辺を長辺とする長方形である。このため、ダイアフラム４１のうち厚み方向（つまり、紙面手前側）から視た形状が、ラム波の伝搬方向に延びる辺を長辺とし、ラム波の伝搬方向に垂直な方向に延びる辺を短辺とする長方形になる場合に比べて、ダイアフラム４１のうち領域４９ａ、４９ｂが占める割合が大きくなる。したがって、ラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力Ｐ２を領域４９ａ、４９ｂで確実に吸収するといった効果を得られる。
【００９８】
本実施形態では、長辺の長さと短辺の長さとの比率（＝長辺の長さ／短辺の長さ）を大きくするほど、ダイアフラム４１のうち領域４９ａ、４９ｂが占める割合が大きくなり、上記効果が大きくなる。
【００９９】
本実施形態では、ダイアフラム４１のスリット４６ａ、４６ｂが設けられていない。このため、引き出し配線７０ａ、７０ｂの配置の自由度が大きくなり、引き出し配線７０ａ、７０ｂの幅方向の寸法を大きくしやすい。
【０１００】
（第３実施形態）
上記第２実施形態では、ラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力Ｐ２がデバイス領域４５に作用することを低減する例について説明したが、これに代えて、本実施形態では、ラム波の伝搬方向の応力Ｐ１がデバイス領域４５に作用することを低減する例について説明する。
【０１０１】
図７に本実施形態におけるラム波式センシングデバイス１０のデバイスチップ３０の上面図を示す。本実施形態と上記第２実施形態とでは、主に、引張り応力膜８０ａ、８０ｂの配置が相違する。このため、引張り応力膜８０ａ、８０ｂの配置以外の説明については簡素化する。
【０１０２】
本実施形態では、引張り応力膜８０ａ、８０ｂは、ダイアフラム４１のうち表面４１ａに配置されている。引張り応力膜８０ａ、８０ｂは、ダイアフラム４１のうちデバイス領域４５に対してラム波の伝搬方向に垂直な方向の（図６中左右方向）の両側に配置されている。
【０１０３】
このように構成される本実施形態のデバイスチップ３０では、ダイアフラム４１に引張り応力膜８０ａ、８０ｂによってラム波の伝搬方向に垂直な方向のみに引張り応力が付加される。このことにより、ダイアフラム４１のうち、引張り応力膜８０ａ、８０ｂおよび一対の櫛歯状電極５０ａ、５０ｂが配置されている領域４８（図中一点鎖線で囲まれる領域）では、座屈が解除されて、領域４８以外の領域４９ｃ、４９ｄではそれぞれ座屈が残る。ダイアフラム４１のうち領域４９ｃは、領域４８に対してラム波の伝搬方向の一方側（図中上側）の領域である。ダイアフラム４１のうち領域４９ｄは、領域４８に対してラム波の伝搬方向の他方側（図中下側）の領域である。
【０１０４】
これにより、ダイアフラム４１では、ラム波の伝搬方向の応力Ｐ１によって領域４９ｃ、４９ｄの座屈量が増加、或いは減少して、ラム波の伝搬方向の応力Ｐ１が領域４９ｃ、４９ｄに吸収される。したがって、ラム波の伝搬方向の応力Ｐ１がデバイス領域４５に作用することを低減することができる。
【０１０５】
ここで、ラム波の伝搬方向に垂直な方向での応力Ｐ２による音速変化が、櫛歯状電極３の間隔の変化による共振周波数の変化量と、ラム波の伝搬方向での応力Ｐ１による音速変化によっての共振周波数の変化量とを打ち消すことが、圧力検出感度の低下の原因である、
したがって、上述の如く、ラム波の伝搬方向の応力Ｐ１がデバイス領域４５に作用することを低減することにより、デバイスチップ３０において圧力検出感度の低下を抑制することができる。
【０１０６】
本実施形態では、ダイアフラム４１のうち厚み方向（つまり、紙面手前側）から視た形状が、ラム波の伝搬方向に延びる辺を長辺とし、ラム波の伝搬方向に垂直な方向に延びる辺を短辺とする長方形である。このため、ダイアフラム４１のうち厚み方向（つまり、紙面手前側）から視た形状が、ラム波の伝搬方向に延びる辺を短辺とし、ラム波の伝搬方向に垂直な方向に延びる辺を長辺とする長方形になる場合に比べて、ダイアフラム４１のうち領域４９ｃ、４９ｄが占める割合が大きくなる。したがって、ラム波の伝搬方向の応力Ｐ１を領域４９ｃ、４９ｄで確実に吸収するといった効果を得られる。
【０１０７】
（第４実施形態）
上記第２実施形態では、ダイアフラム４１として圧縮応力が作用するものを用いた例について説明したが、これに代えて、本実施形態では、ダイアフラム４１として引張り応力が作用するものを用いた例について説明する。
【０１０８】
図８に本実施形態におけるラム波式センシングデバイス１０のデバイスチップ３０の上面図を示す。
【０１０９】
本実施形態のデバイスチップ３０では、ダイアフラム４１は、圧縮応力が作用する圧電膜ではなく、引張り応力が作用する圧電膜から構成されている。本実施形態のデバイスチップ３０では、ダイアフラム４１の表面４１ａには、引張り応力膜８０ａ、８０ｂに代えて、圧縮応力膜８０ｃ、８０ｄが配置されている。本実施形態では、ダイアフラム４１および圧縮応力膜８０ｃ、８０ｄを除く他の構成は、上記第３実施形態と同じであるため、その説明は省略する。
【０１１０】
一対の櫛歯状電極５０ａ、５０ｂは、ダイアフラム４１の表面４１ａのうち中央部に配置されている。圧縮応力膜８０ｃは、ダイアフラム４１の表面４１ａのうち一対の櫛歯状電極５０ａ、５０ｂが配置されるデバイス領域４５に対してラム波伝搬方向に垂直な方向の一方側（図中左側）に配置されている。圧縮応力膜８０ｄは、ダイアフラム４１の表面４１ａのうちデバイス領域４５に対してラム波伝搬方向に垂直な方向の他方側（図中右側）に配置されている。
【０１１１】
本実施形態では、ダイアフラム４１のうち厚み方向（つまり、紙面手前側）から視た形状は、ラム波の伝搬方向（図中上下方向）に延びる辺を短辺とし、ラム波の伝搬方向に垂直な方向（図中左右方向）に延びる辺を長辺とする長方形である。
【０１１２】
このように構成される本実施形態のデバイスチップ３０では、ダイアフラム４１に圧縮応力膜８０ｃ、８０ｄによってラム波の伝搬方向のみに圧縮応力が付加される。このことにより、ダイアフラム４１のうち圧縮応力膜８０ｃ、８０ｄが配置される領域４９ａ、４９ｂには、圧縮応力膜８０ｃ、８０ｄの圧縮応力によって座屈が与えられる。ダイアフラム４１のうち領域４９ａ、４９ｂ以外の領域４９ｇでは、座屈が生じていない。
【０１１３】
これにより、上記第２実施形態と同様、ダイアフラム４１では、ラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力Ｐ２によって領域４９ａ、４９ｂの座屈量が増加、或いは減少して、ラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力Ｐ２が領域４９ａ、４９ｂに吸収される。したがって、ラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力Ｐ２がデバイス領域４５に作用することを低減することができる。このため、デバイスチップ３０において圧力検出感度の低下を抑制することができる。
【０１１４】
本実施形態では、ダイアフラム４１のうち厚み方向（つまり、紙面手前側）から視た形状が、ラム波の伝搬方向に延びる辺を短辺とし、ラム波の伝搬方向に垂直な方向に延びる辺を長辺とする長方形である。このため、ダイアフラム４１のうち領域４９ａ、４９ｂが占める割合が大きくなる。したがって、ラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力Ｐ２を領域４９ａ、４９ｂで確実に吸収するといった効果を得られる。
【０１１５】
（第５実施形態）
上記第３実施形態では、ダイアフラム４１として圧縮応力が作用するものを用いた例について説明したが、これに代えて、本実施形態では、ダイアフラム４１として引張り応力が作用するものを用いた例について説明する。
【０１１６】
図９に本実施形態におけるラム波式センシングデバイス１０のデバイスチップ３０の上面図を示す。
【０１１７】
本実施形態のデバイスチップ３０では、ダイアフラム４１は、圧縮応力が作用する圧電膜ではなく、引張り応力が作用する圧電膜から構成されている。本実施形態のデバイスチップ３０では、ダイアフラム４１の表面４１ａには、引張り応力膜８０ａ、８０ｂに代えて、圧縮応力膜８０ｃ、８０ｄが配置されている。本実施形態では、ダイアフラム４１および圧縮応力膜８０ｃ、８０ｄを除く他の構成は、上記第３実施形態と同じであるため、その説明は省略する。
【０１１８】
一対の櫛歯状電極５０ａ、５０ｂは、ダイアフラム４１の表面４１ａのうち中央部に配置されている。圧縮応力膜８０ｃは、ダイアフラム４１の表面のうち一対の櫛歯状電極５０ａ、５０ｂが配置されるデバイス領域４５に対してラム波の伝搬方向の一方側（図中上側）に配置されている。圧縮応力膜８０ｄは、ダイアフラム４１の表面４１ａのうちデバイス領域４５に対してラム波の伝搬方向の他方側（図中下側）に配置されている。
【０１１９】
本実施形態では、ダイアフラム４１のうち厚み方向（つまり、紙面手前側）から視た形状は、ラム波の伝搬方向（図中上下方向）に延びる辺を長辺とし、ラム波の伝搬方向に垂直な方向（図中左右方向）に延びる辺を短辺とする長方形である。
【０１２０】
このように構成される本実施形態のデバイスチップ３０では、ダイアフラム４１に圧縮応力膜８０ｃ、８０ｄによってラム波の伝搬方向のみに圧縮応力が付加される。このことにより、ダイアフラム４１のうち圧縮応力膜８０ｃ、８０ｄが配置される領域４９ｃ、４９ｄには、圧縮応力膜８０ｃ、８０ｄの圧縮応力によって座屈が与えられる。ダイアフラム４１のうち領域４９ｃ、４９ｄ以外の領域４９ｇでは、座屈が生じていない。
【０１２１】
これにより、上記第３実施形態と同様、ダイアフラム４１では、ラム波の伝搬方向の応力Ｐ１によって領域４９ｃ、４９ｄの座屈量が増加、或いは減少して、ラム波の伝搬方向の応力Ｐ１が領域４９ｃ、４９ｄに吸収される。したがって、ラム波の伝搬方向の応力Ｐ１がデバイス領域４５に作用することを低減することができる。したがって、デバイスチップ３０において圧力検出感度の低下を抑制することができる。
【０１２２】
本実施形態では、ダイアフラム４１のうち厚み方向（つまり、紙面手前側）から視た形状が、ラム波の伝搬方向に延びる辺を長辺とし、ラム波の伝搬方向に垂直な方向に延びる辺を短辺とする長方形である。このため、ダイアフラム４１のうち領域４９ｃ、４９ｄが占める割合が大きくなる。したがって、ラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力Ｐ２を領域４９ｃ、４９ｄで確実に吸収するといった効果を得られる。
【０１２３】
（第６実施形態）
上記第２実施形態では、デバイスチップ３０を構成するダイアフラム構造体４０として、空所４４がダイアフラム４１に対して反対側に開口しているダイアフラム構造体を用いた例について説明したが、これに代えて、本実施形態では、次のような構造のダイアフラム構造体を用いてデバイスチップ３０を構成する。
【０１２４】
すなわち、本実施形態では、デバイスチップ３０を構成するダイアフラム構造体として、上記第１実施形態の変形例におけるダイアフラム構造体４０Ａ（図４参照）と同様に空所４４ａが開口部を通してダイアフラム４１の表面４１ａ側に開口したダイアフラム構造体を用いる。本実施形態では、デバイスチップ３０を構成するダイアフラム構造体以外の構成は、上記第１実施形態の変形例と同様であるため、その説明を省略する。
【０１２５】
図１０に本実施形態におけるラム波式センシングデバイス１０のデバイスチップ３０の上面図を示す。
【０１２６】
本実施形態においてデバイスチップ３０には、ダイアフラム４１の表面４１ａ側に開口するエッチングウィンドウ９０ａ、９０ｂ、９０ｃ、９０ｄが設けられている。
【０１２７】
エッチングウィンドウ９０ａ、９０ｂ、９０ｃ、９０ｄは、デバイスチップ３０を構成するダイアフラム構造体の内部に空所４４ａ（図１０中省略）を形成する際にダイアフラム構造体の内部にエッチャントを供給する開口部である。このため、空所４４ａは、エッチングウィンドウ９０ａ、９０ｂ、９０ｃ、９０ｄを通してダイアフラム４１の表面４１ａ側に開口する。エッチングウィンドウ９０ａ、９０ｂ、９０ｃ、９０ｄは、ダイアフラム４１のうち、領域４８以外の領域４９ａ、４９ｂに開口する。領域４８は、ダイアフラム４１のうち引張り応力膜８０ａ、８０ｂおよび一対の櫛歯状電極５０ａ、５０ｂが配置されている領域である。これにより、ダイアフラム４１の表面４１ａのうちデバイス領域４５に対してラム波の伝搬方向の領域を除いた領域に、エッチングウィンドウ９０ａ、９０ｂ、９０ｃ、９０ｄを配置されている。
【０１２８】
以上説明した本実施形態では、エッチングウィンドウ９０ａ、９０ｂ、９０ｃ、９０ｄの開口部は、ダイアフラム４１の表面４１ａのうちデバイス領域４５に対してラム波の伝搬方向の領域を除いた領域に配置されている。
【０１２９】
例えば、エッチングウィンドウ９０ａ、９０ｂ、９０ｃ、９０ｄの開口部は、ダイアフラム４１の表面４１ａのうちデバイス領域４５に対してラム波の伝搬方向に配置すると、エッチングウィンドウ９０ａ、９０ｂ、９０ｃ、９０ｄがラム波伝搬方向の応力をデバイス領域４５に作用することを妨げることになる。したがって、デバイスチップ３０において圧力検出感度が低下する。
【０１３０】
これに対して、本実施形態では、エッチングウィンドウ９０ａ、９０ｂ、９０ｃ、９０ｄの開口部は、ダイアフラム４１の表面４１ａのうちデバイス領域４５に対してラム波の伝搬方向の領域を除いた領域に配置されている。したがって、エッチングウィンドウ９０ａ、９０ｂ、９０ｃ、９０ｄがラム波伝搬方向の応力をデバイス領域４５に作用することを妨げることはない。よって、デバイスチップ３０において圧力検出感度が低下することを未然に防ぐことができる。
【０１３１】
（第７実施形態）
上記第２実施形態では、ダイアグラム４１のうちデバイス領域４５に対してラム波の伝搬方向の両側に引張り応力膜８０ａ、８０ｂを配置した例について説明したが、これに代えて、本実施形態では、ダイアグラム４１のうちデバイス領域４５を除く領域に引張り応力膜を配置してもよい。
【０１３２】
図１１に本実施形態におけるラム波式センシングデバイス１０のデバイスチップ３０の上面図を示す。
【０１３３】
本実施形態におけるラム波式センシングデバイス１０のデバイスチップ３０には、図６の引張り応力膜８０ａ、８０ｂに代えて引張り応力膜８０ｃが設けられている。引張り応力膜８０ｃは、ダイアグラム４１のうちデバイス領域４５を囲むように形成されている。
【０１３４】
例えば、ダイアグラム４１を構成する圧電薄膜の応力制御は必ずしも容易でない場合がある。圧電薄膜の圧電特性などの必要な特性を優先した場合、膜応力を（弱い）引っ張りにすることは必ずしも容易ではない場合がある。圧電薄膜の膜応力が圧縮応力にならざるを得なかった場合、図１１のように引張り応力膜８０ｃをダイアグラム４１に付加することでダイアグラム４１の座屈を解消することができる。そして、スリット４６ａ、４６ｂを設けることで、ラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力成分Ｐ２がデバイス領域４５に作用することを避けることができる。つまり、横音弾性効果を避けることができる。
【０１３５】
ここで、引張り応力膜８０ａをデバイス領域４５にまで付加すると、ラム波の伝搬特性が劣化する場合がある。図１１のように引張り応力膜８０ｃをデバイス領域４５の周辺領域に付加するだけで十分に座屈を避けることができる。
【０１３６】
（第８実施形態）
上記第７実施形態では、ダイアグラム４１のうちデバイス領域４５を除く領域に引張り応力膜８０ｃを配置した例について説明したが、これに代えて、本実施形態では、ダイアグラム４１のうちデバイス領域４５に対してラム波の伝搬方向の両側に引張り応力膜８０ａ、８０ｂを配置してもよい。
【０１３７】
図１２に本実施形態におけるラム波式センシングデバイス１０のデバイスチップ３０の上面図を示す。
【０１３８】
本実施形態のラム波式センシングデバイス１０と上記第７実施形態のラム波式センシングデバイス１０とは、引張り応力膜の配置が異なるだけで、その他の構成は、同一であるため、その説明は省略する。
【０１３９】
（第９実施形態）
上記第１〜第８の実施形態では、ダイアフラム４１の裏面に受けた圧力に応じてデバイスチップ３０の共振周波数が変化することで圧力を検出した例について説明したが、これに代えて、本実施形態では、ダイアフラム４１の裏面に受けた圧力に応じてラム波の伝搬経路も変化することを利用して圧力を検出する例について説明する。
【０１４０】
図１３に本実施形態のラム波式センシングデバイス１０のデバイスチップ３０の上面図を示す。
【０１４１】
本実施形態では、デバイスチップ３０をフィルタ素子として機能させるために、デバイスチップ３０には、一対の櫛歯状電極５０ａ、５０ｂに加えて、一対の櫛歯状電極５０ｃ、５０ｄが設けられている。一対の櫛歯状電極５０ａ、５０ｂと一対の櫛歯状電極５０ｃ、５０ｄとは、ダイアフラム４１の表面４１ａのうち引張り応力膜８０ａ、８０ｂの間に配置されている。一対の櫛歯状電極５０ａ、５０ｂと一対の櫛歯状電極５０ｃ、５０ｄとは互いにラム波の伝搬方向が一致するように配置されている。引張り応力膜８０ａ、８０ｂは、一対の櫛歯状電極５０ａ、５０ｂおよび一対の櫛歯状電極５０ｃ、５０ｄに対してラム波の伝搬方向両側に配置されている。
【０１４２】
なお、一対の櫛歯状電極５０ａ、５０ｂと一対の櫛歯状電極５０ｃ、５０ｄとは同一のものであるが、説明の便宜上、区別をつけるために、互いに相違する符号を付けている。
【０１４３】
このように構成される本実施形態では、一対の櫛歯状電極５０ａ、５０ｂを、ラム波を送信する送信側の櫛歯状電極として機能させる。一対の櫛歯状電極５０ｃ、５０ｄを、ラム波を受信する受信側の櫛歯状電極として機能させる。
【０１４４】
ここで、ダイアフラム４１の裏面に受けた圧力に応じてラム波の伝搬経路も変化するため、一対の櫛歯状電極５０ａ、５０ｂから一対の櫛歯状電極５０ｃ、５０ｄに伝搬するラム波の伝搬時間（すなわち、遅延時間）が変化する。そこで、ラム波の伝搬時間の変化によってダイアフラム４１の裏面に受けた圧力を検出することができる。
【０１４５】
この場合、共振周波数の変化で圧力を検出する場合と同様にラム波の伝搬路長の変化とラム波の伝搬方向での引張り応力Ｐ１の変化とラム波の伝搬方向に垂直な方向での引張り応力Ｐ２の変化とが起因して、ラム波の伝搬時間の変化が打ち消される場合がある。
【０１４６】
そこで、上記第２実施形態と同様に引張り応力膜８０ａ、８０ｂを設けて、ダイアフラム４１のうち領域４９ａ、４９ｂに座屈を残して、ラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力Ｐ２を領域４９ａ、４９ｂに吸収される。したがって、デバイスチップ３０において圧力検出感度の低下を抑制することができる。
【０１４７】
（他の実施形態）
上記第１、２実施形態では、ダイアフラム４１に２つのスリット４６ａ、４６ｂを設けた例について説明したが、これに代えて、スリット４６ａ、４６ｂのうち一方をダイアフラム４１に設けてもよい。つまり、ダイアフラム４１のうちデバイス領域４５のうちラム波の伝搬方向に垂直な方向一方側にだけ、スリットを設けてもよい。
【０１４８】
上記第１実施形態の変形例では、ダイアフラム構造体２０およびデバイスチップ３０から構成されるラム波式センシングデバイス１０を用いた例について説明したが、これに代えて、ダイアフラム構造体２０を用いることなく、デバイスチップ３０だけでラム波式センシングデバイス１０を構成してもよい。
【０１４９】
これは、デバイスチップ３０を構成するダイアフラム構造体４０Ａでは、ダイアフラム４１は圧力を支持部２５を通して裏面側から受ける。このため、ダイアフラム４１に圧力Ｐが直接印加することがなくなり、ダイアフラム４１に比べて厚みが大きい支持部２５がダイアフラム２１と同様な作用をするからである。
【０１５０】
上記第１実施形態の変形例では、デバイスチップ３０としては、ダイアフラム４１の裏面側から加わる圧力を検出する場合に限らず、ダイアフラム４１の表面４１ａ側から加わる圧力を検出してもよい。上記第１実施形態の変形例の場合、ダイアフラム４１の表面４１ａにはスリット４６ａ、４６ｂが開いているため、ダイアフラム４１の表面４１ａ側から圧力を印加しても、ダイアフラム４１にその圧力は印加されない。かつ、支持部２５やダイアフラム２１が圧力を受けて変形するため、ダイアフラム４１としては、裏面側（図４中下側）から圧力が印加される場合と同様にセンシング動作をする。
【０１５１】
同様に、上記第１の実施形態では、デバイスチップ３０としては、ダイアフラム４１の裏面側から加わる圧力を検出する場合に限らず、ダイアフラム４１の表面４１ａ側から加わる圧力を検出してもよい。これは、上記第１の実施形態では、ダイアフラム４１の表面４１ａにはスリット４６ａ、４６ｂが開いているため、ダイアフラム４１の表面４１ａ側から圧力を印加しても、上記第１実施形態の変形例の場合と同様に作動するからである。
【０１５２】
上記第２、３、４、５、７、８、９の実施形態では、デバイスチップ３０を構成するダイアフラム構造体として、裏面側に開口する空所２４を有するダイアフラム構造体４０を用いた例について説明したが、これに代えて、デバイスチップ３０を構成するダイアフラム構造体としては、上記変形例と同様、ダイアフラム４１の表面４１ａ側に開口部を通して開口する空所４４ａを有するダイアフラム構造体４０Ａを用いてもよい。
【０１５３】
このように上記第２、３、４、５、７、８、９の実施形態において、ダイアフラム４１の表面４１ａ側に開口部を通して開口する空所４４ａを有するダイアフラム構造体４０Ａを用いた場合には、デバイスチップ３０をダイアフラム構造体２０に搭載してラム波式センシングデバイス１０を構成してもよい。或いは、ダイアフラム構造体２０を採用することなく、デバイスチップ３０だけでラム波式センシングデバイス１０を構成してもよい。
【０１５４】
上記第２、３の実施形態では、ダイアフラム４１の表面４１ａ側に引張り応力膜８０ａ、８０ｂを配置した例について説明したが、これに代えて、ダイアフラム４１の裏面側に引張り応力膜８０ａ、８０ｂを配置してもよい。
【０１５５】
上記第４、５の実施形態では、ダイアフラム４１の表面４１ａ側に引張り応力膜８０ｃ、８０ｄを配置した例について説明したが、これに代えて、ダイアフラム４１の裏面側に引張り応力膜８０ｃ、８０ｄを配置してもよい。
【０１５６】
上記第６実施形態では、引張り応力膜８０ａ、８０ｂをデバイス領域４５に対してラム波伝搬方向の両側に配置したデバイスチップ３０において、ダイアフラム４１の表面４１ａのうちデバイス領域４５に対してラム波の伝搬方向の領域を除いた領域に、エッチングウィンドウ９０ａ、９０ｂ、９０ｃ、９０ｄを配置した例について説明したが、これに代えて、次のようにしてもよい。
【０１５７】
すなわち、上記第３実施形態と同様、引張り応力膜８０ａ、８０ｂをデバイス領域４５に対してラム波伝搬方向に垂直方向の両側に配置したデバイスチップ３０において、ダイアフラム４１のうちデバイス領域４５に対してラム波の伝搬方向に垂直な方向の領域を除いた領域に、エッチングウィンドウ９０ａ、９０ｂ、９０ｃ、９０ｄを配置する。例えば、ダイアフラム４１の表面４１ａのうちデバイス領域４５に対してラム波の伝搬方向に、エッチングウィンドウ９０ａ、９０ｂ、９０ｃ、９０ｄを配置する。
【０１５８】
さらに、上記第４の実施形態において、上記第１の実施形態の変形例と同様に、ダイアフラム４１の表面４１ａ側に開口部を通して開口する空所４４ａを有するダイアフラム構造体４０Ａを用いてデバイスチップ３０を構成する場合には、上記第６実施形態と同様に、ダイアフラム４１のうちデバイス領域４５に対してラム波の伝搬方向の領域を除いた他の領域に、開口部としてのエッチングウィンドウ９０ａ、９０ｂ、９０ｃ、９０ｄを配置してもよい。
【０１５９】
上記第５の実施形態において、上記第１の実施形態の変形例と同様にダイアフラム４１の表面４１ａ側に開口部を通して開口する空所４４ａを有するダイアフラム構造体４０Ａを用いてデバイスチップ３０を構成する場合に、ダイアフラム４１のうちデバイス領域４５に対してラム波の伝搬方向に垂直な方向の領域を除いた他の領域に、開口部としてのエッチングウィンドウ９０ａ、９０ｂ、９０ｃ、９０ｄを配置してもよい。
【０１６０】
上記第９実施形態では、一対の櫛歯状電極５０ａ、５０ｂを送信側の櫛歯状電極として機能させる一方、一対の櫛歯状電極５０ｃ、５０ｄを、ラム波を受信する受信側の櫛歯状電極として機能させる例について説明したが、これに代えて、一対の櫛歯状電極５０ａ、５０ｂから送信されるラム波を一対の櫛歯状電極５０ｃ、５０ｄによって反射させ、この反射されるラム波を一対の櫛歯状電極５０ａ、５０ｂによって受信させる反射遅延デバイスを構成してもよい。
【０１６１】
上記第９実施形態では、上記第２実施形態におけるラム波式センシングデバイス１０の形態を共振器型からフィルタ型に変形した例について説明したが、同様の変形を上記第２実施形態以外の全ての各実施形態に適用してもよい。
【０１６２】
例えば、上記第９実施形態において、次の（１）、（２）、（３）、（４）のようにしてもよい。
【０１６３】
（１）ダイアフラム４１に、引張り応力膜８０ａ、８０ｂではなく、上記第１実施形態のスリット４６ａ、４６ｂを構成する。
【０１６４】
（２）ダイアフラム４１において、上記第３実施形態と同様に、デバイス領域４５に対してラム波の伝搬方向に垂直な方向の両側に引張り応力膜８０ａ、８０ｂを配置する。
【０１６５】
（３）上記第４実施形態と同様に、引張り応力が作用する圧電膜からダイアフラム４１を構成し、ダイアフラム４１において、デバイス領域４５に対してラム波の伝搬方向に垂直な方向の両側に圧縮応力膜８０ｃ、８０ｄを配置する。
【０１６６】
（４）上記第５実施形態と同様に、引張り応力が作用する圧電膜からダイアフラム４１を構成し、ダイアフラム４１において、デバイス領域４５に対してラム波の伝搬方向の両側に圧縮応力膜８０ｃ、８０ｄを配置する。
【０１６７】
上記第１〜９実施形態では、ラム波式センシングデバイス１０に加わる圧力を検出した例について説明したが、これに代えて、ラム波式センシングデバイス１０に加わる荷重を検出してもよい。
【０１６８】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。
【符号の説明】
【０１６９】
１０        ラム波式センシングデバイス
２０        ダイアフラム構造体
３０        デバイスチップ
４０        ダイアフラム構造体
４１        ダイアフラム
４５        デバイス領域
５０ａ、５０ｂ      櫛歯状電極
７０ａ、７０ｂ      引き出し配線
４６ａ、４６ｂ      スリット
８０ａ、８０ｂ      引張り応力膜
８０ｃ、８０ｄ      圧縮応力膜
【図１】
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【図２】
2015090357.tif 000004
【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】
2015090357.tif 000009
【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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【図１４】
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【図１５】
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