(57)【要約】【課題】線形な圧力−共振周波数特性を有する圧力センサモジュールを提供する。【解決手段】圧力センサモジュール１は、厚み滑り振動モードのＡＴカット水晶振動子２とそれに並列に接続された圧力センサ３とを備える。圧力センサは、気密に接合した上側基板４と下側基板５間に画定される真空チャンバ内に、上側基板のダイヤフラム６下面の第１電極９と下側基板上面の誘電体膜１２で被覆した第２電極１１とから構成されるコンデンサの静電容量が、外部圧力でダイヤフラムが撓む際に第１電極と誘電体膜とが接触する面積により、該圧力に関して指数関数的に変化する。水晶振動子は対数関数的な負荷容量−周波数変化特性を有するので、これらの組合せによって圧力センサモジュールの並列共振周波数と外部圧力との間に線形関係をもたせることができる。【選択図】図１
2008064515.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚み滑り振動モードのＡＴカット水晶振動子と、該水晶振動子に並列に接続された圧力センサとを備え、
前記圧力センサが、ダイヤフラム及びその下面に形成した第１電極を有する絶縁材料の上側基板と、第２電極及びその上に積層した誘電体膜を有する絶縁材料の下側基板とを備え、前記下側基板と前記上側基板とが、それらの間に真空に封止されるチャンバを画定しかつ前記チャンバ内で前記誘電体膜と前記第１電極とを僅かな間隙をもって対向配置するように、一体にかつ気密に接合され、前記第１及び／又は第２電極が、前記ダイヤフラムが外部から圧力を受けて撓むことにより前記誘電体膜に接触する前記第１電極と前記第２電極間の静電容量が前記圧力に関して指数関数的に変化するように形成されていることを特徴とする圧力センサモジュール。
【請求項２】
その並列共振周波数Ｆが、前記ＡＴカット水晶振動子の電気的等価回路において並列容量をＣ０、直列容量をＣ１、直列インダクタンスをＬ１、直列抵抗をＲ１とし、前記圧力センサの前記静電容量をＣｌとしたとき、
ｋ・Ｆ＝（Ｃ１＋Ｃ０＋Ｃｌ）１／２／Ｃ１（Ｃ０＋Ｃｌ）  （ｋ：比例定数）
で表され、外部圧力Ｐとの間に、Ｆ＝−ａＰ＋ｂ  （ａ＞０，ｂ＞０）の線形関係を有することを特徴とする請求項１に記載の圧力センサモジュール。
【請求項３】
前記ダイヤフラムが前記圧力により撓む際に、前記ダイヤフラムの中心位置を中心として前記第１電極と前記誘電体膜とが接触し得る矩形領域を画定し、前記矩形領域の対角線とその対向する一対の辺とにより囲まれる無電極領域を前記圧力センサの前記第１及び／又は第２電極に設けることにより、前記圧力センサの静電容量が前記圧力に関して指数関数的に変化するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の圧力センサモジュール。
【請求項４】
前記矩形領域の対角線を該矩形領域の中心を通る曲線とし、前記曲線と前記矩形領域の対向する一対の辺とにより前記無電極領域が画定されることを特徴とする請求項３に記載の圧力センサモジュール。
【請求項５】
前記ダイヤフラムが前記圧力により撓む際に、前記ダイヤフラムの中心位置を中心として前記第１電極と前記誘電体膜とが接触し得る矩形領域を画定し、それぞれに同じ長さ及び幅を有し、かつ前記矩形領域の幅方向又は長手方向に延長し、前記長手方向又は幅方向に平行に配置された複数の直線状の無電極部を前記圧力センサの前記第１及び／又は第２電極に設け、前記無電極部相互の離隔距離を前記中心位置から前記長手方向又は幅方向の両側に向けて漸次増加させることにより、前記圧力センサの静電容量が前記圧力に関して指数関数的に変化するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の圧力センサモジュール。
【請求項６】
前記ダイヤフラムが前記圧力により撓む際に、前記ダイヤフラムの中心位置を中心として前記第１電極と前記誘電体膜とが接触し得る矩形領域を画定し、それぞれに同じ幅を有し、かつ前記矩形領域の幅方向又は長手方向に延長し、前記長手方向又は幅方向に等間隔で平行に配置された複数の直線状の無電極部を前記圧力センサの前記第１及び／又は第２電極に設け、前記無電極部の長さを前記中心位置から前記長手方向又は幅方向の両側に向けて漸次減少させることにより、前記圧力センサの静電容量が前記圧力に関して指数関数的に変化するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の圧力センサモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力によるダイヤフラムの撓み量に対応した静電容量の変化を利用して圧力を測定する静電容量型圧力センサと水晶共振子とを組み合わせた圧力センサモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、印加する圧力により変形するダイヤフラムと固定された電極とを狭い間隙をもって対向配置し、ダイヤフラムと電極間の静電容量の変化から圧力を測定する静電容量型の圧力センサが知られている。特に、タッチモード式の静電容量型圧力センサは、印加圧力に関する静電容量の出力特性における優れた直線性及び高い耐圧性を発揮することから、自動車タイヤの空気圧センサなど、様々な用途への利用が提案されている。
【０００３】
タッチモード式圧力センサは、例えばシリコン基板にダイヤフラムを形成しかつこれにボロンなどの不純物をドーピングして可動電極とし、これに対向する固定電極をガラス基板上に形成しかつその上に誘電体膜を形成し、ダイヤフラムと誘電体膜間の隙間を真空に封止して構成される（特許文献１，２を参照）。また、水晶基板にダイヤフラムを形成することにより、その厚みを高精度に制御して加工し、検出精度及び弾性変形の繰り返し再現性を向上させた圧力センサが知られている（特許文献３を参照）。
【０００４】
図１１は、かかる従来のタッチモード式圧力センサにおける、印加圧力に対する静電容量の変化を示している。静電容量は、ダイヤフラムが誘電体膜に接触する前の未接触領域Ａではほとんど変化せず、圧力Ｐ0 でダイヤフラムが誘電体膜との接触を開始する接触初期領域Ｂで急激に上昇する。その後、静電容量は圧力Ｐ1 ，Ｐ2 間の領域Ｃにおいて圧力に関して概ね直線的に変化し、圧力Ｐ2 を超えると飽和してそれ以上増加しなくなる。一般に、この直線的な領域Ｃを測定可能な圧力範囲として使用している。出力特性の直線性は、ダイヤフラムの形状と関係があり、ダイヤフラムの厚さと隙間の幅を最適化する必要があるとされている（非特許文献１を参照）。
【０００５】
そこで、電極の平面形状により出力特性の直線性を向上させる様々な工夫が提案されている。例えば、圧力に対する静電容量の直線領域を広げて、測定範囲を広げるために、ガラス基板に形成される電極をその長手方向寸法が幅方向中心から幅方向に向けて漸次増加する形状とし、ダイヤフラムが電極と接触する面積の増加率を圧力増加に対して一定にした圧力センサがある（特許文献４を参照）。更に、電極のダイヤフラムの初期接触領域と対向した部分に切欠き部を設け、測定に寄与しない浮遊容量を低減し、低容量で高感度を実現する圧力センサ（特許文献５を参照）が知られている。また、ダイヤフラムと対向する電極に分割領域を設けてコンデンサの電極面積を変化させ、センサ出力を調整できるようにした圧力センサ（特許文献６を参照）が知られている。
【０００６】
更に、導電性の金属材からなる基台の表面に、その中心から外方に向けてダイヤフラムとの空隙が縮まるような窪み部を形成し、該窪み部上に電極部と絶縁層とを形成することにより、ダイヤフラムが撓む際に電極部との空隙を一定の変化率で安定に変化させ、それにより静電容量も一定に安定して変化するようにし、電極の接触面積を工夫することなく飽和領域をなくしてダイナミックレンジを広げた圧力センサが開発されている（特許文献７を参照）。また、固定電極を覆う絶縁層上に突出部をダイヤフラムに向けて形成して、ダイヤフラムの絶縁層と接触する部分と固定電極間の距離を増加させ、又は固定電極の中央部に切欠き部を形成して、ダイヤフラムと対向する固定電極の対向面積を少なくし、測定開始圧に対する静電容量を低くして測定範囲内での変化量を増やした圧力センサが提案されている（例えば、特許文献８を参照）。
【０００７】
また最近は、このような圧力センサを動力車のタイヤの中に配置し、測定したタイヤ内部の圧力を無線送信する測定値送信機が知られている（例えば、特許文献９を参照）。この測定値送信機の１つの実施例は、供給される２つの高調波周波数の差により励起する水晶からなる共振器又は弾性表面波共振器を備えている。その共振周波数が容量性圧力センサにより変更されると、その周波数変化をアンテナから受信した測定受信機によりタイヤ圧が測定される。
【０００８】
【非特許文献１】山本敏外、「タッチモード容量型圧力センサ」、フジクラ技報、２００１年１０月、第１０１号、ｐ．７１〜７４
【特許文献１】特表平１０−５０９２４１号公報
【特許文献２】特開２００２−２１４０５８号公報
【特許文献３】特開２００５−３２６２９０号公報
【特許文献４】特開２００２−１９５９０３号公報
【特許文献５】特開２００２−２２１４６０号公報
【特許文献６】特開２００２−２２１４６１号公報
【特許文献７】特開２００５−８３８０１号公報
【特許文献８】特開２００５−２３３８７７号公報
【特許文献９】特表２０００−５１７０７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述したように静電容量型の圧力センサにおいて、出力特性の直線性を向上させるために固定電極の平面形状を複雑にパターニングしたり、固定電極側に窪みや突出部を形成することは、製造工程が複雑で高い加工精度を得ることが困難である。
【００１０】
また、上記特許文献９は、測定値送信機から出力される周波数が圧力に対して線形に変化するかについて何ら言及していない。一般に水晶の共振周波数は負荷容量の変化により変動するが、その変化量はカット面角度によって異なる特性を示す。そのため、特許文献９記載の測定値送信機において、線形な出力特性を有する圧力センサを採用しても、水晶から出力される共振周波数が圧力の変化に対して線形性を発揮するとは限らない。
【００１１】
他方、ＡＴカット水晶板からなる厚み滑り振動モードの水晶振動子は、温度特性に優れているだけでなく、負荷容量の変化に対して並列共振周波数が対数関数的に変化することが分かっている。本願発明者は、このＡＴカット水晶振動子の特徴に着目して、本発明を案出するに至ったものである。
【００１２】
そこで本発明の目的は、圧力の変化に対して線形な出力特性を発揮し得る圧力センサモジュールを提供することにある。更に本発明は、かかる圧力センサモジュールに使用する静電容量型圧力センサの電極の形状が容易にパターニングできるものであることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明によれば、上記目的を達成するために、厚み滑り振動モードのＡＴカット水晶振動子と、それに並列に接続された圧力センサとを備え、該圧力センサが、ダイヤフラム及びその下面に形成した第１電極を有する絶縁材料の上側基板と、第２電極及びその上に積層した誘電体膜を有する絶縁材料の下側基板とを備え、下側基板と上側基板とが、それらの間に真空に封止されるチャンバを画定しかつ該チャンバ内で誘電体膜と第１電極とを僅かな間隙をもって対向配置するように、一体にかつ気密に接合され、ダイヤフラムが外部から圧力を受けて撓むことにより前記誘電体膜に接触する第１電極と第２電極間の静電容量が前記圧力に関して指数関数的に変化するように、第１及び／又は第２電極を形成した圧力センサモジュールが提供される。
【００１４】
上述したように対数関数的な負荷容量−周波数変化特性を有する厚み滑り振動モードのＡＴカット水晶振動子と指数関数的な圧力−静電容量特性を有する圧力センサとを組み合わせることによって、圧力センサモジュールの並列共振周波数と外部圧力との間に線形関係をもたせることができる。
【００１５】
特に、ＡＴカット水晶振動子の電気的等価回路において並列容量をＣ０、直列容量をＣ１、直列インダクタンスをＬ１、直列抵抗をＲ１とし、圧力センサの前記静電容量をＣｌとしたとき、圧力センサモジュールの並列共振周波数Ｆが、
ｋ・Ｆ＝（Ｃ１＋Ｃ０＋Ｃｌ）１／２／Ｃ１（Ｃ０＋Ｃｌ）  （ｋ：比例定数）
で表され、外部圧力Ｐとの間に、Ｆ＝−ａＰ＋ｂ  （ａ＞０，ｂ＞０）で表される線形関係を有するように構成する。これにより、圧力センサモジュールの出力特性は、圧力の変化に対する高い線形性を発揮することができる。
【００１６】
或る実施例では、ダイヤフラムが外部圧力により撓む際に、ダイヤフラムの中心位置を中心として第１電極と誘電体膜とが接触し得る矩形領域を画定し、矩形領域の対角線とその対向する一対の辺とにより囲まれる無電極領域を圧力センサの第１及び／又は第２電極に設けることにより、圧力センサの静電容量が外部圧力に関して指数関数的に変化するように構成することができる。このような電極形状は、比較的容易にかつ高い加工精度をもってパターニングすることができる。
【００１７】
別の実施例では、前記矩形領域の対角線を該矩形領域の中心を通る曲線に湾曲させ、この曲線と矩形領域の対向する一対の辺とにより画定される無電極領域を圧力センサの第１及び／又は第２電極に設けることができる。これにより、圧力センサモジュール１の出力特性がより線形となるように、圧力センサの静電容量を、水晶振動子の特性に対応してより好ましい指数関数的な特性を示すように調整することができる。
【００１８】
また、或る実施例では、ダイヤフラムが外部圧力により撓む際に、ダイヤフラムの中心位置を中心として第１電極と誘電体膜とが接触し得る矩形領域を画定し、それぞれに同じ長さ及び幅を有し、かつ該矩形領域の幅方向又は長手方向に延長し、長手方向又は幅方向に平行に配置された複数の直線状の無電極部を圧力センサの第１及び／又は第２電極に設け、これら無電極部の相互の離隔距離を中心位置から長手方向又は幅方向の両側に向けて漸次増加させることにより、圧力センサの静電容量が外部圧力に関して指数関数的に変化するように構成することができる。
【００１９】
このようなパターンに第１及び／又は第２電極を形成することによって、前記矩形領域に占める電極膜の面積が大きくなるので、圧力の変化に対する静電容量の変化幅を大きくすることができる。
【００２０】
更に、別の実施例では、ダイヤフラムが外部圧力により撓む際に、ダイヤフラムの中心位置を中心として第１電極と誘電体膜とが接触し得る矩形領域を画定し、それぞれに同じ幅を有し、かつ矩形領域の幅方向又は長手方向に延長し、長手方向又は幅方向に等間隔で平行に配置された複数の直線状の無電極部を圧力センサの前記第１及び／又は第２電極に設け、無電極部の長さを前記中心位置から長手方向又は幅方向の両側に向けて漸次減少させることにより、圧力センサの静電容量が外部圧力に関して指数関数的に変化するようにした構成することができる。
【００２１】
このように第１及び／又は第２電極をより単純なパターンにすることによって、同様に前記矩形領域に占める電極膜の面積を大きくして圧力の変化に対する静電容量の変化幅を大きくできるだけでなく、より簡単にかつ高い加工精度で形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に、本発明の好適実施例について添付図面を参照しつつ詳細に説明する。尚、説明を簡単にするため、同一又は類似の構成要素には同じ参照符号を付すこととする。
図１（Ａ）は、本発明による圧力センサモジュールの基本的な構成を示している。圧力センサモジュール１は、厚み滑り振動モードのＡＴカット水晶振動子２と、それに並列に接続された静電容量型の圧力センサ３とを備える。ＡＴカット水晶振動子２は、従来から良く知られるように、ＡＴカット水晶チップの両面に１対の励振電極を形成したもので、図１（Ｂ）にその電気的等価回路が示されている。本実施例において、水晶振動子２と圧力センサ３とは別個に製造されかつ電気的配線により一体に組み立てられる。別の実施例では、両者を１つの構造体に一体に組み込むこともできる。
【００２３】
圧力センサ３は、印加される圧力に対して静電容量が指数関数的に変化する特性を有する。図２（Ａ）、（Ｂ）は、圧力センサ３の好適な実施例の構成を概略的に示している。本実施例の圧力センサ３は、それぞれ絶縁材料からなりかつ一体に接合された矩形の上側基板４と下側基板５とを備える。本実施例において、上側基板４はＡＴカット板などの水晶で形成され、下側基板５はソーダガラスやパイレックスガラスなどのガラス材料、又は水晶、セラミックで形成される。別の実施例では、上側基板４にシリコンやパイレックスガラス、ソーダガラスなどのガラス材料を用いることもできる。上側基板４と下側基板５とを異なる材料で形成する場合には、それらの熱膨張率が互いに同等又は近似するように選択することが好ましい。
【００２４】
上側基板４は、図２（Ａ）に示すように矩形のダイヤフラム６を有する。ダイヤフラム６は、上側基板４の上下両面を例えばウエットエッチングして凹部７，８を形成することにより、図２（Ｂ）に示すように一定の厚さに薄肉化される。ダイヤフラム６は、要求される圧力感度に応じて薄く又は厚く形成することができ、水晶の場合には１０μｍ以下まで薄くすることができる。ダイヤフラム６の下面には、図３に示すように矩形の第１電極９が形成されている。更に上側基板４の下面には、その一方の側辺に向けて第１電極９から凹所６の一方の側辺を超えて配線１０が引き出されている。
【００２５】
本実施例の下側基板５は、幅方向に上側基板４と同じ寸法及び長手方向に該上側基板よりも長い寸法を有する。下側基板５の上面には、図４に示すように、ダイヤフラム６の第１電極９と対向する矩形の第２電極１１が形成されている。第２電極１１上には、誘電体膜１２が一定の厚さで積層されている。誘電体膜１２は、例えばガラス材料をスパッタリングすることにより形成することができる。前記誘電体膜には、ガラス以外に例えばＳｉＯ2やセラミックスなどの絶縁材料を用いることができる。更に下側基板５上面には、第２電極１１から上側基板４の配線１０とは反対側の側辺に向けて外部への接続電極１３が引き出されている。上側基板４の配線１０と同じ側には、第２電極１１から分離した別の接続電極１４が接続電極１３とは反対側の側辺に向けて形成されている。
【００２６】
第２電極１１は、ダイヤフラム６が外部からの圧力により撓んで第１電極９と誘電体膜１２とが接触するとき、該圧力に関して前記第１及び第２電極間の静電容量が指数関数的に増加するように形成される。本実施例では、ダイヤフラム６の中心位置に対応する中心点１１ａを中心とする矩形の領域１５を、所望の圧力測定範囲において第１電極９と誘電体膜１２とが接触する範囲と仮定し、その中心点１１ａを通る対角線１５ａ，１５ａと図中上下の対向する各辺１５ｂ，１５ｂとにより囲まれた三角形状の無電極領域１６を第２電極１１に設ける。別の実施例では、領域１５の対向する左右の各辺と前記対角線とにより、無電極領域を画定することができる。
【００２７】
第１及び第２電極９，１１並びに接続電極１３，１４は、それぞれ例えばＡｌ膜やＡｌ合金などの導電性金属材料を蒸着やスパッタリングなどで成膜しかつこれをパターニングすることにより形成される。配線１０は、例えばＣｒ／Ａｕ膜またはＣｒ／Ｎｉ／Ａｕ膜で形成され、同様にこれらの導電性金属材料を蒸着やスパッタリングなどで成膜しかつこれをパターニングすることにより形成される。
【００２８】
上側基板４と下側基板５とは、図１に示すように、下側基板５の長手方向両端に接続電極１３，１４が露出しかつ上側電極４下面の配線１０と下側電極５上面の対応する接続電極１４とが電気的に接続されるように、例えば陽極接合や熱圧着、金属接合のような公知の様々な手法により一体に接合される。これにより、圧力センサ３内部には、ダイヤフラム６と下側基板５との間に、真空に封止された厚さ一定の狭い隙間が画定される。ダイヤフラム６は、外部から作用する圧力により撓み、その大きさに対応して中心位置から放射方向外向きに第１電極９と誘電体膜１２との接触面積が拡大する。
【００２９】
図５は、圧力センサ３における外部圧力と、第１電極９と第２電極１１とで構成されるコンデンサの静電容量との関係を実線で示している。同図には、比較のために、下側基板の第２電極に無電極領域を設けない従来の圧力センサにおける圧力と静電容量との関係を破線で示す。従来技術に関連して上述した図１１と同様に、圧力Ｐ0 は第１電極９が誘電体膜１２に接触し始めたときの圧力、圧力Ｐ1 は接触初期状態から従来技術における直線的関係を開始する圧力、圧力Ｐ2 は直線的関係が終了する圧力である。本実施例では、第２電極１１を上述したように形成したことにより、圧力Ｐ0 Ｐ2 間において前記第１及び第２電極間の静電容量が指数関数的に増加する。
【００３０】
ＡＴカット水晶振動子２は、図６に示すように、その負荷容量（並列容量）に関して共振周波数の変化量が対数関数的に変化する。この特性は、水晶振動子２に使用する前記ＡＴカット水晶チップの厚さなどの設計条件により調整することができる。図１（Ｂ）に示すように、ＡＴカット水晶振動子２の電気的等価回路においてその並列容量をＣ０、直列容量をＣ１、直列インダクタンスをＬ１、直列抵抗をＲ１とし、圧力センサ３の静電容量をＣｌとすると、圧力センサモジュール１の並列共振周波数Ｆは次式で表される。
ｋ・Ｆ＝（Ｃ１＋Ｃ０＋Ｃｌ）１／２／Ｃ１（Ｃ０＋Ｃｌ）  （ｋ：比例定数）
【００３１】
圧力センサモジュール１は、図５の指数関数的な圧力−静電容量特性を有する圧力センサ３と、図６の対数関数的な負荷容量−周波数変化特性を有する水晶振動子２とを並列に接続することにより、その並列共振周波数Ｆと外部圧力Ｐとの間に、図７に示すように
Ｆ＝−ａＰ＋ｂ  （ａ＞０，ｂ＞０）
で表される線形関係を得ることができる。従って、本発明によれば、このように圧力の変化に対して線形な出力特性を発揮する圧力センサモジュール１が得られる。しかも、圧力センサ３の第２電極１１は、比較的簡単な電極形状を有するので、容易にかつ高い加工精度をもってパターニングすることができる。
【００３２】
圧力センサ３の下側基板５の第２電極１１は、図４以外の様々な形状に形成することができる。図８は、図４の第２電極１１の変形例を示している。この変形例では、同様にダイヤフラム６の第１電極９が接触し得る矩形の領域１５において、その中心点１１ａを通る対角線１５ａ´，１５ａ´を直線ではなく、電極側に凸状の湾曲した曲線としている。そして、同様にこれらの対角線と図中上下の各辺１５ｂ，１５ｂとにより画定される略三角形状の無電極領域１６´を第２電極１１に設けている。第２電極１１をこのような形状にパターニングすることにより、圧力センサモジュール１の出力特性がより線形となるように、水晶振動子２の負荷容量−周波数変化特性に対応して、圧力センサ３をより好ましい指数関数的な圧力−静電容量特性に調整することができる。
【００３３】
図９の第２電極１１は、図４及び図８とは異なるパターンの電極形状を有する。この実施例では、それぞれに同じ長さ及び幅を有し、下側基板５の幅方向に延長しかつ長手方向に平行に配置された複数の直線状の無電極部２０が第２電極１１に設けられている。これらの無電極部２０は、ダイヤフラム６の第１電極９が接触し得る矩形の領域１５内において、中心点１１ａから長手方向の両側に向けて相互の離隔距離を漸次増加させて、好ましくは指数関数的に増加させるように配置する。別の実施例では、無電極部を下側基板５の長手方向に延長しかつ幅方向に平行に配置することができる。
【００３４】
これにより、同様にダイヤフラム６が外部からの圧力により撓んで第１電極９と誘電体膜１２とが接触する際に、該圧力に関して前記第１及び第２電極間の静電容量を指数関数的に増加させることができる。更に、このようなパターンに第２電極１１を形成することによって、図４及び図８の実施例よりも第２電極１１の領域１５に占める電極膜の面積を増大させ、圧力の変化に対する静電容量の変化幅を大きくすることができる。
【００３５】
図１０は、図９の第２電極１１の変形例を示している。この変形例では、それぞれに同じ幅を有し、下側基板５の幅方向に延長しかつ長手方向に等間隔で平行に配置された複数の直線状無電極部２１が第２電極１１に設けられている。別の実施例では、無電極部を下側基板５の長手方向に延長しかつ幅方向に平行に配置することができる。
【００３６】
これらの無電極部２１は、同様にダイヤフラム６の第１電極９が接触し得る矩形の接触領域１５内において、その長さが中心点１１ａから長手方向の両側に向けて漸次減少するように設ける。本実施例では、中央の無電極部２１の両端と最も外側の無電極部２１の両端を結ぶ直線２２上に他の無電極部２１の両端が位置するように配設する。別の実施例では、中央の無電極部２１の両端と最も外側の無電極部２１の両端を曲線で結び、該曲線上に他の無電極部２１の両端が位置するように配設することもできる。
【００３７】
これにより、同様にダイヤフラム６が外部からの圧力により撓んで第１電極９と誘電体膜１２とが接触する際に、該圧力に関して前記第１及び第２電極間の静電容量を指数関数的に増加させることができる。更に、図９の場合と同様に、このようなパターンに第２電極１１を形成することによって、図４及び図８の実施例よりも第２電極１１の領域１５に占める電極膜の面積を増大させ、圧力の変化に対する静電容量の変化幅を大きくすることができる。しかも、本実施例の第２電極１１は、そのパターンが図９の場合よりも単純でより簡単にかつ高い加工精度で形成することができる。
【００３８】
以上、本発明の好適な実施例について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に様々な変形・変更を加えて実施することができる。例えば、上記実施例では、下側基板の第２電極ではなく、上側基板の第１電極に無電極領域を設けることにより、又は第１及び第２電極双方に無電極領域を設けることにより、同様に外部圧力に対して静電容量を指数関数的に変化させることができる。また、前記第２電極の形状は上記実施例に限定されるものでなく、水晶振動子の特性に対応した指数関数的な圧力−静電容量特性が得られる限り、様々に変更することができる。更に、従来から知られた様々な構造の静電容量型圧力センサを、同様に本発明に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】（Ａ）図は本発明による圧力センサモジュールの基本的構成を示す回路図、（Ｂ）図はそれに使用する水晶振動子の電気的等価回路図。
【図２】（Ａ）図は図１の圧力センサの実施例を示す平面図、（Ｂ）図はそのII−II線における断面図。
【図３】圧力センサの上側基板を示す下面図。
【図４】圧力センサの下側基板を示す平面図。
【図５】圧力センサにおける圧力と静電容量との関係を示す線図。
【図６】図１の水晶振動子における負荷容量と周波数変化量との関係を示す線図。
【図７】図１の圧力センサモジュールにおける圧力と共振周波数との関係を示す線図。
【図８】第２電極の形状の変形例を示す平面図。
【図９】第２電極の形状の別の実施例を示す平面図。
【図１０】第２電極の形状の変形例を示す平面図。
【図１１】従来の圧力センサにおける圧力と静電容量との関係を示す線図。
【符号の説明】
【００４０】
１…圧力センサモジュール、２…水晶振動子、３…圧力センサ、４…上側基板、５…下側基板、６…ダイヤフラム、７，８…凹部、９…第１電極、１０…配線、１１…第２電極、１２…誘電体膜、１３，１４…接続電極、１５…領域、１５ａ，１５ａ´…対角線、１５ｂ…辺、１６，１６´…無電極領域、２０，２１…無電極部、２２…直線。
【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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