(57)【要約】【課題】ダイヤフラムの厚肉部の内側に連接された薄肉部内壁に設けた２つの突起によって応力感応素子を支持する構造の周波数変化型絶対圧センサにおいて、薄肉部外面に曲げ応力が加わった場合に両突起を拡開方向へ変形させて応力感応素子を引張り方向へ応答性よく変形させることができる感圧センサを提供する。【解決手段】基台２と、基台との間に気密空間Ｓを形成する変形領域１１、及び変形領域の外周縁を支持し且つ基台上面に接合される接合領域を有した弾性材料から成るダイヤフラム２と、ダイヤフラムの変形領域内壁に形成された素子搭載部１２によって支持された応力感応素子３０と、を備えた圧力センサ１であって、ダイヤフラムには、変形領域に加わる曲げ応力を各素子搭載部により支持された応力感応素子を軸方向へ伸張させる引張り応力に変換する応力変換部４０が形成されている。【選択図】図１
2008070240.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台と、該基台との間に気密空間を形成する変形領域、及び該変形領域の外周縁を支持し且つ該基台上面に接合される接合領域を有した弾性材料から成るダイヤフラムと、前記ダイヤフラムの変形領域内壁に形成された素子搭載部によって支持された応力感応素子と、を備えた圧力センサであって、
前記ダイヤフラムには、前記変形領域に加わる曲げ応力を前記各素子搭載部により支持された応力感応素子を軸方向へ伸張させる引張り応力に変換する応力変換部が形成されていることを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】
前記応力変換部は、前記各素子搭載部間を連接する内側連接部と、前記各素子搭載部と前記接合部間を連接する外側連接部と、を含み、前記内側連接部と前記外側連接部の高さ位置を異ならせるか、又は前記各素子搭載部の肉厚、或いは前記内側連接部の肉厚を前記外側連接部よりも薄くした構成を備えていることを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項３】
前記各素子搭載部は、前記変形領域内壁から前記気密空間内に突出する突起であり、前記応力変換部は、前記各突起間を連接する内側連接部下面の高さ位置を、前記各突起と前記接合部との間を連接する外側連接部下面の高さ位置よりも上方に設定した構成を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧力センサ。
【請求項４】
前記各素子搭載部は、前記変形領域内壁から前記気密空間内に突出する突起であり、前記応力変換部は、前記各突起の上面側に凹所を設けることにより各突起に相当するダイヤフラム部分の肉厚を薄肉化した構成を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧力センサ。
【請求項５】
前記各突起の肉厚と、前記突起間を連接する内側連接部の肉厚と、前記各突起と前記接合部間を連接する外側連接部の肉厚を略同等としたことを特徴とする請求項１又は２に記載の圧力センサ。
【請求項６】
前記内側連接部下面の高さ位置を、前記外側連接部下面の高さ位置よりも高く設定したことを特徴とする請求項５に記載の圧力センサ。
【請求項７】
前記素子搭載部は、前記変形領域の中央部を上方へ凹陥させることにより該凹陥部の両側縁部に形成された平坦面であることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧力センサ。
【請求項８】
前記応力感応素子は、双音叉型圧電振動子であることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の圧力センサ。
【請求項９】
前記ダイヤフラムを、前記圧電振動基板と同じ材料にて構成したことを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の圧力センサ。
【請求項１０】
前記圧電振動基板は、水晶であることを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載の圧力センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は絶対圧測定用のダイヤフラム式感圧センサの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より圧電振動素子（例えば、水晶振動素子）に応力を加えることによって共振周波数が変化する性質を利用した圧力センサが実用化されている。
【０００３】
特許文献１には、双音叉型振動素子と水晶で製作したダイヤフラムを兼ねたハウジングを有した周波数変化型の絶対圧測定用圧力センサが開示されている。即ち、図７はこの圧力センサの構造を示した概略断面図であり、この圧力センサ１００は、下側ダイヤフラム１０１の上面に設けた凹所１０１ａと、上側ダイヤフラム１１０の下面に設けた凹所１１０ａによって気密空間（真空室）Ｓを形成するように両ダイヤフラムの外周縁に位置する厚肉部１０５、１１５同士を接合すると共に、上側ダイヤフラムの凹所内に設けた２つの突起１１１により双音叉型振動素子（応力感応素子）１１７を支持し、更に上下のダイヤフラムの凹所間を図示しない力伝達用柱部により連結した構成を備えている。両ダイヤフラムの接合面には引出し導体膜１２０、１２１が配置されており、各引出し導体膜は双音叉型振動素子１１７を構成する複数の電極膜に対してワイヤ等の接続手段１２５を介して接続されている。
【０００４】
しかし、この従来例にあっては、上側ダイヤフラム１１０に曲げ応力Ｐが加わった際に、２つの突起１１１が拡開する方向Ａへ変形し難い構造となっている。換言すれば、曲げ応力Ｐを拡開方向Ａへの引張り応力に変換する機能が不十分である。その結果、突起間に支持された双音叉型振動素子の感度上昇に限界が生じるという問題があった。
これは、厚肉部１１５の内側に連接された薄肉部に設けた２つの突起１１１によって応力感応素子１１７を支持する構造であり、各突起１１１に相当するダイヤフラム部分の肉厚Ｔ１が突起と各厚肉部とを連接する外側連接部１１２の肉厚Ｔ２よりも厚いため、薄肉部に曲げ応力Ｐが加わった際に突起１１１よりも内側のダイヤフラム部分（内側連接部１１３）はほとんど変形せずに気密空間Ｓ側に押し出される（平行移動する）に過ぎないからである。
【０００５】
このように従来の圧力センサにあっては、振動素子１１７を支持する２つの突起１１１を含むダイヤフラムの薄肉部の変形応力を振動素子に対して効率的に伝搬させるための改良設計が困難であり、圧力センサ毎の感度にバラツキが生じ易かった。換言すれば、２つの突起１１１の両外側に位置するダイヤフラム部分（外側連接部）１１２は曲げ応力Ｐによっていち早く変形するが、２つの突起１１１間を連接する内側連接部１１３はＡ方向へ延び難く、両突起を破線で示すようにハ字状に拡開させるに足る大きな引張り応力を得にくいという問題があった。
【特許文献１】特開２００４−１３２９１３公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以上のように従来構造の周波数変化型の絶対圧センサにあっては、ダイヤフラムの厚肉部の内側に連接された薄肉部に設けた２つの突起によって応力感応素子を支持する構造であり、しかも各突起に相当するダイヤフラム部分の肉厚が突起と各厚肉部とを連接する外側連接部の肉厚よりも厚いため、薄肉部に曲げ応力が加わった際には外側連接部がいち早く変形する一方で、突起及び突起よりも内側部分には応力感応素子を引張り方向へ引き延ばすための十分な応力が発生しにくい、という問題があった。
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、ダイヤフラムの厚肉部の内側に連接された薄肉部内壁に設けた２つの素子搭載部によって応力感応素子を支持する構造の周波数変化型絶対圧センサにおいて、薄肉部外面に曲げ応力が加わった場合に両素子搭載部を拡開方向へ変形させて応力感応素子を引張り方向へ応答性よく変形させることができる感圧センサを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の圧力センサは、基台と、該基台との間に気密空間を形成する変形領域、及び該変形領域の外周縁を支持し且つ該基台上面に接合される接合領域を有した弾性材料から成るダイヤフラムと、前記ダイヤフラムの変形領域内壁に形成された素子搭載部によって支持された応力感応素子と、を備え、前記応力感応素子は、圧電振動基板と、該圧電振動基板面に形成された複数の励振電極膜と、該各励振電極膜から夫々圧電振動基板端縁に引き出されたリード電極膜と、を備え、前記基台と前記ダイヤフラムの接合領域との接合面に配置され且つ前記各リード電極膜と夫々導通した複数の引出し導体膜と、を備えた圧力センサであって、前記ダイヤフラムには、前記変形領域に加わる曲げ応力を前記各素子搭載部により支持された応力感応素子を軸方向へ伸張させる引張り応力に変換する応力変換部が形成されていることを特徴とする。
【０００８】
ダイヤフラム式の周波数変換型の絶対圧センサにおいては、ダイヤフラム外面に面方向への圧力が加わった時にダイヤフラムが撓み、ダイヤフラムに設けた素子搭載部により支持されている応力感応素子が撓みを起こして共振周波数を変化させることにより、上記圧力値を検出することができる。しかし、従来の圧力センサにあっては素子搭載部が拡開する方向へ応答性よく変形し得ないため、感度が上がらないという問題があった。このように感度を上昇させる上で限界が生じていた理由は、素子搭載部を含んだダイヤフラムの変形領域が厚肉なので、その素子搭載部の両側に位置する薄肉の支持部だけが撓み変形を起こし、肝心の変形領域が撓みを起こしにくいことに原因があった。
本発明では、変形領域に加わる曲げ応力を各素子搭載部により支持された応力感応素子を軸方向へ伸張させる引張り応力に変換する応力変換部を設けたので上記不具合を解消することができる。
【０００９】
また、本発明の圧力センサは、前記応力変換部は、前記各素子搭載部間を連接する内側連接部と、前記各素子搭載部と前記接合部間を連接する外側連接部と、を含み、前記内側連接部と前記外側連接部の高さ位置を異ならせるか、又は前記各素子搭載部の肉厚、或いは前記内側連接部の肉厚を前記外側連接部よりも薄くした構成を備えていることを特徴とする。
応力変換部としては、素子搭載部が外側へ拡開することによって応力感応素子をその軸方向へ伸張させる方向への引張り応力を発生させるようにした構成であれば、どのような構成であってもよい。
また、本発明の圧力センサは、前記各素子搭載部は、前記変形領域内壁から前記気密空間内に突出する突起であり、前記応力変換部は、前記各突起間を連接する内側連接部下面の高さ位置を、前記各突起と前記接合部との間を連接する外側連接部下面の高さ位置よりも上方に設定した構成を備えていることを特徴とする。
内側連接部と外側連接部の高さ位置に差異を設け、内側連接部の変形をより容易にしたので、感度を高めることが可能となる。
【００１０】
また、本発明の圧力センサは、前記各素子搭載部は、前記変形領域内壁から前記気密空間内に突出する突起であり、前記応力変換部は、前記各突起の上面側に凹所を設けることにより各突起に相当するダイヤフラム部分の肉厚を薄肉化した構成を備えていることを特徴とする。
突起としての素子搭載部の上側面に凹所を設けることにより突起を薄肉化して変形を容易化したものである。
また、本発明の圧力センサは、前記各突起の肉厚と、前記突起間を連接する内側連接部の肉厚と、前記各突起と前記接合部間を連接する外側連接部の肉厚を略同等としたことを特徴とする。
このように構成することにより、外側連接部に対する内側連接部の変形し易さを同等か、或いはそれ以上とすることができる。
【００１１】
また、本発明の圧力センサは、前記内側連接部下面の高さ位置を、前記外側連接部下面の高さ位置よりも高く設定したことを特徴とする。
各突起の肉厚と、内側連接部の肉厚と、外側連接部の肉厚を略同等としつつ、内側連接部を外側連接部よりも上方に配置したので、感度を更に高めることが可能となる。
また、本発明の圧力センサは、前記素子搭載部は、前記変形領域の中央部を上方へ凹陥させることにより該凹陥部の両側縁部に形成された平坦面であることを特徴とする。
素子搭載部は必ずしも突起である必要はなく、変形領域の中央部を上方にへこませることによって、該凹陥部の両側に形成される平坦面を素子搭載部としてもよい。
また、本発明の圧力センサは、前記応力感応素子は、双音叉型圧電振動子であることを特徴とする。
双音叉振動子は引張り応力に対する感度と圧縮感度が良好であり、高度計用、或いは深度計用の応力感応素子として使用した場合には分解能力が優れるために僅かな気圧差から高度差、深度差を知ることができる。
【００１２】
また、本発明の圧力センサは、前記ダイヤフラムを、前記圧電振動基板と同じ材料にて構成したことを特徴とする。
ダイヤフラムと圧電振動素子基板とを同じ材料にて構成することにより、部材間の熱膨張差に起因した感度のバラツキという不具合を防止できる。
また、本発明の圧力センサは、前記圧電振動基板は、水晶であることを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を図面に示した実施の形態により詳細に説明する。
図１（ａ）は本発明の一実施形態に係る周波数変化型の絶対圧測定用の圧力センサの構成を示す縦断面図であり、（ｂ）はダイヤフラムと基台の内側面を示す展開図である。
圧力センサ１は、ソーダガラス等の絶縁材料から成る基台２上に、単結晶材料としての弾性材料、例えば水晶、シリコン等から成るダイヤフラム１０を接合することにより基台上面とダイヤフラム下面との間に気密空間（真空空間）Ｓを形成すると共に、ダイヤフラム１０側によって圧電振動素子等の応力感応素子３０を支持することにより応力感応素子を気密空間Ｓ内に封止した構成を備えている。
基台２とダイヤフラム１０はハウジングを構成している。このハウジングの寸法は、例えば縦横寸法が５ｍｍ、厚みが１ｍｍ程度である。
【００１４】
圧力センサ１は、基台（絶縁基板）２と、基台２の上面に設けた凹所２ａとの間に気密空間Ｓを形成する変形領域（薄肉部）１１、及び変形領域１１の外周縁を一体的に支持し且つ基台上面に接合される接合領域（厚肉部＝接合部）２０を有した弾性材料から成るダイヤフラム１０と、ダイヤフラム１０の変形領域１１の内壁に形成された素子搭載部１２によって両端部を夫々支持された応力感応素子３０と、を備えている。ダイヤフラム１０はフォトリソ技術により製造可能であるため、バッチ処理による量産に適している。
応力感応素子３０は、水晶等の圧電材料から成る圧電振動基板と、圧電振動基板面に形成された図示しない複数の励振電極膜と、各励振電極膜から夫々圧電振動基板端縁に引き出された図示しないリード電極膜と、を備えた圧電振動素子である。この例では、応力感応素子３０として２本の振動ビームを平行に配置した双音叉型圧電振動素子を用いている。双音叉振動子は引張り応力に対する感度と圧縮感度が良好であり、高度計用、或いは深度計用の応力感応素子として使用した場合には分解能力が優れるために僅かな気圧差から高度差、深度差を知ることができる。
【００１５】
ダイヤフラムの製造においてはまず、水晶基板の両面に、エッチングする領域を開けたパターンのレジストや耐食性金属膜を形成する。次に、ウェットエッチングによって、水晶基板をハーフエッチングすることで、所望の厚さに形成する。また、ダイヤフラム１０を所望の形状にするため、レジストや耐食性金属膜のパターンを複数用いて２回以上に分けてエッチングを行っても良い。
以上のように、ダイヤフラム１０の変形領域１１を形成するが、内側連接部４１と、外側連接部４５のそれぞれの領域に、厚み方向に交流電界を印加して、共振周波数を測定することで、内側連接部４１と、外側連接部４５のそれぞれの領域の厚みを測定することが出来る。
【００１６】
さらに、ダイヤフラム１０として水晶を用い、Ｙ軸をＺ軸方向に約３５°傾けた軸を法線とする面をダイヤフラム１０の表面および裏面とすることで、厚みすべり振動モードによる共振周波数を測定することができる。また、厚みすべり振動モードは、振動もれが少なくエネルギーの閉じ込め効果があるため、電界を印加した内側連接部４１と、外側連接部４５のそれぞれの領域の厚みを正確に求めることができる。測定結果に基づいて、エッチング時間などのエッチング条件を調整することができる。
なお、ダミー基板用いてエッチングレートを測定し、エッチング時間を調整することもできるが、ダイヤフラム１０そのものを測定したほうが、製品のばらつきを抑えることができる。
【００１７】
双音叉型圧電振動素子の特性、即ち外力Ｆを加えたときの共振周波数は以下の如くである。
外力Ｆを２本の振動ビームに加えたときの共振周波数
2008070240.tif 000003
を求めると、
2008070240.tif 000004
但し  Ｋ：基本波モードによる定数（＝0.0458）で表され、断面２次モーメント
2008070240.tif 000005
より、（１）式は、次式のように変形することができる。
2008070240.tif 000006
但し
2008070240.tif 000007
2008070240.tif 000008
【００１８】
以上から双音叉振動子に作用する力Ｆを圧縮方向のとき負、引張り方向を正としたとき、力Ｆと共振周波数
2008070240.tif 000009
の関係は、図２に示すように力Ｆが圧縮で共振周波数
2008070240.tif 000010
が減少し、引張りでは増加する。また応力感度
2008070240.tif 000011
は振動ビームの
2008070240.tif 000012
の２乗に比例する。
ここでは、双音叉振動子を用いたが、引張・圧縮の力に応答するその他の素子を用いることもできる。
【００１９】
基台２の上面とダイヤフラム１０の接合領域２０との接合面には、引出し導体膜３５、３６が配置され、各引出し導体膜３５、３６はボンディングワイヤ（接続部材）３７を用いて応力感応素子３０上の各リード電極膜と導通されている。各引出し導体膜３５、３６は、図示しない発振回路と接続されている。応力感応素子３０は、外部からの応力Ｐによって軸方向への機械的応力を受けて変形し、固有の共振周波数を変動させる。ハウジング内の適所に気密状態で配置した発振回路と、応力感応素子３０を構成する圧電振動基板上の励振電極膜とを接続した状態で、励振電極膜に通電することによって圧電振動基板を励振させ、この時の出力周波数に基づいて応力Ｐの発生源である圧力を算出する。
基台２をガラス材料にて構成する場合には、水晶材料から成るダイヤフラム１０に対しては引出し導体膜３５、３６を介して陽極接合することができる。
【００２０】
本発明の特徴的な構成は、ダイヤフラム１０の変形領域１１内に、変形領域１１の外面に加わる曲げ応力Ｐを、各素子搭載部１２により支持された応力感応素子３０を軸方向へ伸張させる引張り応力に変換する応力変換部４０を形成した点にある。
応力変換部４０は、各素子搭載部１２間を連接する内側連接部４１と、各素子搭載部１２と各接合領域２０との間を連接する外側連接部４５と、を含んでいる。
応力変換部４０は、変形領域１１の外面に対してこれを圧縮変形させる曲げ応力Ｐが加わった場合に、内側連接部４１を図１（ａ）中に破線で示すように応答性よく弾性変形させて素子搭載部間距離を離間させるように作用する。両素子搭載部１２が略ハ字状に拡開することにより、各素子搭載部１２の端部間に固定された応力感応素子３０は引き延ばされる方向への応力を受けて共振周波数を変化させる。この共振周波数の変化を引出し導体３５、３６を介して接続された図示しない発振回路を介して測定することにより共振周波数の変化に応じた応力Ｐの圧力値を算出することができる。
ダイヤフラム１０の内側面には、図１（ｂ）に示すように接合領域２０に沿って形成された引出し導体膜３５と、スルーホール３６ａを介してダイヤフラム外面の電極と導通した引出し導体膜３６と、が配置されている。更に、破線で示した矩形の領域は基台２側の凹所２ａに対応しており、この領域内には素子搭載部１２が突設されている。
【００２１】
図１（ａ）の実施形態に係るダイヤフラムの特徴的な構成は、各素子搭載部１２が変形領域１１の内壁から気密空間Ｓ内に突出した突起であり、各素子搭載部１２間を連接する内側連接部４１下面の高さ位置ｈ１を、各突起と接合部との間を連接する外側連接部４５下面の高さ位置ｈ２よりも上方に設定した点にある。なお、本実施形態では内側連接部４１上面の高さ位置も、外側連接部４５上面の高さ位置よりも高くなっている。
即ち、図７に示した従来の圧力センサのダイヤフラムにおける外側連接部１１２の下面の高さ位置ｈ２’と、内側連接部１１３の下面の高さ位置ｈ１’は同等であり、しかも外側連接部１１２の上面と内側連接部１１３の上面の高さ位置も同等であるため、応力Ｐが加わった際に素子搭載部１１１と内側連接部１１３を十分に弾性変形させることが困難であった。
これに対して、本実施形態のダイヤフラム１０にあっては内側連接部４１下面の高さ位置と外側連接部４５下面の高さ位置を異ならせており、その結果として内側連接部４１上面の高さ位置と、外側連接部４５上面の高さ位置が異なっているため、応力Ｐが加わった際に内側連接部４１が下方（真空空間Ｓ側）へ変形し易くなり、各素子搭載部１２がハ字状に拡開し易くなるため、応力感応素子３０を引き延ばす方向への応力を応答性よく発生させて共振周波数を変化させることができる。従って、感度の高い圧力センサを得ることができる。
【００２２】
次に、図３（ａ）は本発明の他の実施形態に係る圧力センサの構成を示す断面図であり、図１の実施形態に係る圧力センサと同一の部分には同一符号を付して説明する。
この圧力センサ１は、変形領域１１の内壁から気密空間（真空空間）Ｓ内に突出した突起としての各素子搭載部１２に対応した変形領域の上面側部位に凹所１２ａを設けることにより各素子搭載部１２に相当するダイヤフラム部分の肉厚を薄肉化した構成が特徴的である。
このように構成することにより、内側連接部４１に上側から加わる応力Ｐによって内側連接部４１は破線で示すように下方へ撓みを起こし易くなり、その結果として突起としての各素子搭載部１２が外側へ拡開する方向へ変形し易くなる。このため、各素子搭載部１２の端部により支持された応力感応素子３０は伸張する方向への引張り力を受け、共振周波数を変化させる。
【００２３】
次に図３（ｂ）に示した圧力センサ１は図３（ａ）の圧力センサの変形例であり、内側連接部４１の高さ位置を、外側連接部４５の高さ位置よりも高く設定した構成を除けば図３（ａ）と同等である。この圧力センサ１においては、内側連接部４１の可動範囲が図３（ａ）の場合よりも広くなるため、各素子搭載部１２の拡開範囲も広くなり、その結果応力感応素子３０による検出感度を高めることが可能となる。
次に、図４に示した圧力センサ１は、一点鎖線で示した従来構造のダイヤフラムの変形領域の上面に広い範囲に亘って凹所１１ａを形成することにより、各素子搭載部１２と内側連接部４１と外側連接部４５の一部分に夫々対応するダイヤフラムの肉厚を薄くして応力Ｐに対する感度を高めた構成が特徴的である。
即ち、この実施形態では各素子搭載部１２を含む変形領域１１を所定の範囲に亘って薄肉化したので、内側連接部４１に上側から加わる応力Ｐによって内側連接部４１は破線で示すように下方へ撓みを起こし易くなり、その結果として突起としての各素子搭載部１２が外側へ拡開する方向へ変形し易くなる。このため、素子搭載部１２の端部により支持された応力感応素子３０は引張り方向へ伸張し易くなり、共振周波数を変化させ易くなる。
【００２４】
次に、図５に示した圧力センサ１は、突起としての各素子搭載部１２の肉厚と、各素子搭載部間を連接する内側連接部４１の肉厚と、各素子搭載部１２と接合領域２０との間を連接する外側連接部４５の肉厚を略同等となるように薄肉化することにより、応力Ｐに対する感度を高めた構成が特徴的である。
即ち、この実施形態では各素子搭載部１２を含む変形領域１１を所定の範囲に亘って均一肉厚で薄肉化したので、内側連接部４１に上側から加わる応力Ｐによって内側連接部４１は破線で示すように下方へ撓みを起こし易くなる、その結果として突起としての各素子搭載部１２が外側へ拡開する方向へ変形し易くなる。このため、素子搭載部１２の端部により支持された応力感応素子３０は引張り方向へ伸張し易くなり、共振周波数を変化させ易くなる。
なお、図５中に一点鎖線で示すように内側連接部４１の高さ位置を外側連接部４５の高さ位置よりも高く設定することにより、更に感度を高めることができる。
【００２５】
次に、図６に示した圧力センサ１は、素子搭載部１２を非突起状（平坦面状）にした構成が特徴的である。即ち、この実施形態に係る圧力センサ１は、変形領域１１の中央部を上方へ凹陥させることにより形成した凹陥部を内側連接部４１とし、内側連接部４１の両側縁部に形成された平坦面を素子搭載部１２とした構成が特徴的である。
この実施形態に係る圧力センサによれば、内側連接部４１に上側から加わる応力Ｐによって内側連接部４１は破線で示すように下方へ撓みを起こし易くなり、その結果として突起としての各素子搭載部１２が外側へ拡開する方向へ変形し易くなる。このため、素子搭載部１２の端部により支持された応力感応素子３０は引張り方向へ伸張し易くなり、共振周波数を変化させ易くなる。
なお、基台２をダイヤフラムと同材質の水晶材料から構成することにより、部材間の熱膨張係数差をなくして、温度差による圧力センサの特性の変動を防止することができる。
【００２６】
以上のように本発明の絶対圧測定用のダイヤフラム式圧力センサでは、ダイヤフラム１０を、基台２と接合される環状厚肉、且つ変形しにくい接合領域２０と、接合領域２０の内側に連接されて外部応力によって変形し易い変形領域１１とから構成し、変形領域１１と基台２との間に形成した気密空間Ｓに面した変形領域内壁に設けた２つの素子搭載部１２によって応力感応素子３０を支持した。変形領域１１には、素子搭載部１２間を連接する内側連接部４１と、各素子搭載部１２と各接合領域２０との間を連接する外側連接部４５を設けると共に、内側連接部４１の高さ位置を外側連接部の高さ位置よりも高く設定したり、突起状の素子搭載部の肉厚を薄くするように構成したので、変形領域の外側面に加わる厚み方向への応力により内側連接部４１がいち早く下方へ圧縮変形し、各素子搭載部１２を略ハ字状に拡開させることができる。この結果、両素子搭載部１２により保持された応力感応素子を伸張方向へ引っ張る応力も増大してその感度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】（ａ）は本発明の一実施形態に係る周波数変化型の絶対圧測定用の圧力センサの構成を示す縦断面図、（ｂ）はダイヤフラムと基台の内側面を示す展開図である。
【図２】双音叉振動子に作用する力Ｆを圧縮方向のとき負、引張り方向を正としたとき、力Ｆと共振周波数ｆFの関係を示す図である。
【図３】（ａ）は本発明の他の実施形態に係る圧力センサの構成を示す断面図、（ｂ）は（ａ）の圧力センサの変形例を示す断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る圧力センサの構成を示す縦断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係る圧力センサの構成を示す縦断面図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係る圧力センサの構成を示す縦断面図である。
【図７】従来例の圧力センサの構成、動作を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１…圧力センサ、２…基台、２ａ…凹所、１０…ダイヤフラム、１１…変形領域、１２…素子搭載部、１２ａ…凹所、２０…接合領域、３０…応力感応素子、３５、３６…導体膜、３６ａ…スルーホール、４０…応力変換部、４１…内側連接部、４２…外側連接部、４５…外側連接部
【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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