(57)【要約】【課題】小型化出来、安価な振動子を提供する。【解決手段】振動子の表面に設けられた抵抗体と、この抵抗体に電流を印加し前記振動子を励振させる励振手段と、前記抵抗体の抵抗値の変化から前記振動子の振動を検出する検出手段とを具備したことを特徴とする振動子である。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動子の表面に設けられた抵抗体と、
この抵抗体に電流を印加し前記振動子を励振させる励振手段と、
前記抵抗体の抵抗値の変化から前記振動子の振動を検出する検出手段と
を具備したことを特徴とする振動子。
【請求項２】
前記振動子はマイクロ加工技術により作製されたこと
を特徴とする請求項１記載の振動子。
【請求項３】
前記抵抗体は励振用抵抗体と検出用抵抗体とで構成されたこと
を特徴とする請求項１又は請求項２記載の振動子。
【請求項４】
前記振動子と前記抵抗体との間に設けられ前記振動子と前記抵抗体とを絶縁する第１の絶縁膜
を具備したことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の振動子。
【請求項５】
前記抵抗体の表面を覆って設けられ前記抵抗体の表面を絶縁する第２の絶縁膜を具備したことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の振動子。
【請求項６】
前記第２の絶縁膜の表面を覆って設けられ前記第２の絶縁膜を保護する保護膜を具備したことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の振動子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、小型化出来、安価な振動子に関するものである。
振動子には歪センサ、真空センサ、振動センサ、メカニカルフィルタ、超音波トランスデューサなどの幅広いアプリケーションがある。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、従来より一般に使用されている従来例の要部構成説明図で、例えぱ実開平４−１１６７４８号、考案の名称「振動形圧カ測定装置」に示されている（例えば、特許文献１参照。）。
図７は図６の要部拡大説明図詳細図、図８は図７の要部拡大説明図、図９は図６の動作説明図、図１０は図６の動作説明図である。
振動形センサを圧カ測定装置に使用した例である。
【０００３】
図において、１は半導体単結晶からなるセンサチツプである。
２は、センサチップ１に設けられた凹部３により形成され測定圧Ｐｍを受圧する測定ダイアフラムである。
【０００４】
４は測定ダイアフラム２に埋込み設けられた歪み検出センサで、振動子が使用されている。
５は封止用の半導体エピタキシャル成長層からなるシェルで、振動子４を測定ダイアフラム２に封止する。
【０００５】
６は、振動子４の周囲の、振動子４と、測定ダイアフラム２およびシェル５との間に設けられた真空室である。
【０００６】
振動子４は、図９、図１０に示す如く、永久磁石７による磁場と、振動子４に接続された閉ループ自励発振回路とにより、振動子４の固有振動で発振するように構成されている。
永久磁石７は、ヨーク８，ヨークホルダ９，スペーサ１１を介して、振動子４に対向して配置されている。
なお、図１０においては、振動子４はＨ形状が採用されている。
【０００７】
２１は、底部２２側にヨークホルダ９がすきま嵌めされ、振動子４の方向に底部２２が、ヨークホルダ９をスペーサ１１に押圧し、開口部２３側に支持体１２がすきま嵌めされ、開口縁部２４において支持体１２に溶接２５固定される弾性を有する断面Ｕ字形状のキャツプ体である。
【０００８】
キャップ体２１は、ヨークホルダ９と支持体１２に対して熱膨脹係数が近い材料からなり、振動子４と磁石７との相対位置を精度よく設定する。
２６は底部２２の中央部に設けられた孔である。
【０００９】
以上の構成において、測定ダイアフラム２に測定圧力Ｐｍが加わると、振動子４の軸カが変化し、固有振動数が変化するため、発振周波数の変化により測定圧カＰｍの測定が出来る。
【００１０】
【特許文献１】
特開平４−１１６７４８号（第４−５頁、図４、図６、図７）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この様な装置においては、振動子４の自励振のために振動子４に磁場を印加している。
振動子４の自励振のために磁石７が必要であり、コスト高の要因の一つとなっている。
また、磁石７が必要であるので、小型化が困難となる。
【００１２】
本発明の目的は、上記の課題を解決するもので、小型化出来、安価な振動子を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明では、請求項１記載の振動子においては、
振動子の表面に設けられた抵抗体と、この抵抗体に電流を印加し前記振動子を励振させる励振手段と、前記抵抗体の抵抗値の変化から前記振動子の振動を検出する検出手段とを具備したことを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項２においては、請求項１記載の振動子において、
前記振動子はマイクロ加工技術により作製されたことを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項３においては、請求項１又は請求項２記載の振動子において、
前記抵抗体は励振用抵抗体と検出用抵抗体とで構成されたことを特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項４においては、請求項１乃至請求項３の何れかに記載記載の振動子において、
前記振動子と前記抵抗体との間に設けられ前記振動子と前記抵抗体とを絶縁する第１の絶縁膜を具備したことを特徴とする。
【００１７】
本発明の請求項５においては、請求項１乃至請求項４の何れかに記載の振動子において、
前記抵抗体の表面を覆って設けられ前記抵抗体の表面を絶縁する第２の絶縁膜を具備したことを特徴とする。
【００１８】
本発明の請求項６においては、請求項１乃至請求項５の何れかに記載の振動子において、
前記第２の絶縁膜の表面を覆って設けられ前記第２の絶縁膜を保護する保護膜を具備したことを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。
図１は本発明の一実施例の要部構成説明図、図２は図１のｂ−ｂ断面図、図３は図１のａ−ａ断面図、図４は図１の要部拡大説明図、図５は図１の動作説明図である。
図において、図６と同一記号の構成は同一機能を表す。
以下、図６と相違部分のみ説明する。
【００２０】
抵抗体３１は、振動子４の表面に設けられてる。
この場合は、振動子４はマイクロ加工技術により作製され、ポリシリコンよりなり、両端固定梁が採用されている。
【００２１】
また、この場合は、抵抗体３１は、ポリシリコンよりなり、励振用抵抗体３１１と検出用抵抗体３１２とで構成されている。
抵抗体３１１，３１２は、両端固定梁振動子４の付け根部分の表面に、ポリシリコンの折り返し形状の抵抗体が形成されている。
【００２２】
図４に示す如く、第１の絶縁膜３２は、振動子４と抵抗体３１との間に設けられ、振動子４と抵抗体３１とを絶縁する。
この場合は、シリコン酸化膜よりなる。
【００２３】
第２の絶縁膜３３は、抵抗体３１の表面を覆って設けられ、抵抗体３１の表面を絶縁する。
この場合は、シリコン酸化膜よりなる。
第２の絶縁膜３３と第１の絶縁膜３２とは、この場合は、一体的に構成されている。
【００２４】
保護膜３４は、第２の絶縁膜３３の表面を覆って設けられ、第２の絶縁膜３３を保護する。
この場合は、ポリシリコンよりなる。
【００２５】
図５に示す如く、励振手段４１は、抵抗体３１１に電流を印加し、振動子４を励振させる。
検出手段４２は、抵抗体３１２の抵抗値の変化から、振動子４の振動を検出する。
【００２６】
以上の構成において、上記折り返し抵抗体３１１に電流を流すとジュール熱が発生する。
温度の上昇により、絶縁膜３２と振動子４の熱膨張係数差、またはポリシリコン抵抗体３１１と振動子４の温度差により歪が発生する。
【００２７】
バイアスを加えた交流電流をポリシリコン抵抗体３１１に流すと、電流の周波数と振動子４の共振周波数が一致したときに振幅が大きくなり励振できる。
一方、折り返し抵抗体３１２には直流電流を流しておく。
振動子４が共振して振幅が大きくなるとピエゾ抵抗効果により振動が検出できる。
【００２８】
この結果、
（１）磁石が不要となり、安価な振動子が得られる。
（２）磁石が存在しないので、小型化が容易な振動子が得られる。
【００２９】
（３）振動子４がマイクロ加工技術により作製されたので、極めて微細な振動子が容易に得られる。
【００３０】
（４）抵抗体３１は励振用抵抗体３１１と検出用抵抗体３１２とで構成されたので、一個の抵抗体で励振と振動検出を行うと、検出電圧の方が励振電圧よりも充分大きくないと振動の検出ができない。
【００３１】
励振用抵抗体３１１と検出用抵抗体３１２とを独立して形成することにより、励振電圧の検出回路への入力を防止することができ、振動子４の共振による信号のみを検出することが可能になる。
従って、より微弱な振動の検出が可能となる振動子が得られる。
【００３２】
（５）振動子４と抵抗体３１との間に設けられ、振動子４と抵抗体３１とを絶縁する第１の絶縁膜３２が設けられたので、振動子４がシリコンやポリシリコンなどのように導電性がある場合に、抵抗体３１に流れる電流が振動子４に漏れることを防止することができる振動子が得られる。
但し、振動子４が、例えば、ガラスやサファイアなどの絶縁体で出来ている場合は不要である。
【００３３】
（６）抵抗体３１の表面を覆って設けられ、抵抗体３１の表面を絶縁する第２の絶縁膜３３が設けられたので、振動子４を作製するプロセスにおいて、一般に、抵抗体３１を振動子４となる部分の表面に形成した後に、エッチングで振動子４を作製する場合が多い。
【００３４】
使用するエッチング手段と抵抗体３１、あるいは絶縁膜の材質によっては抵抗体３１が、振動子４のエッチング工程にて、ダメージを受ける場合がある。
その場合、抵抗体３１あるいは絶縁膜を、エッチング手段で保護膜３４で保護する必要があるが、保護膜３４が導電性を持つ場合には抵抗体３１に流れる電流が保護膜３４に漏れることを防止するために、抵抗体３１と保護膜３４の間に絶縁膜３３が必要になるからである。
即ち、製作上の信頼性を確保できる振動子が得られる。
【００３５】
（７）第２の絶縁膜３３の表面を覆って設けられ、第２の絶縁膜３３を保護する保護膜３４が設けられた。
振動子４を作製するプロセスにおいて、一般に抵抗体３１を振動子４となる部分の表面に形成した後に、エッチングで振動子４を作製する場合が多い。
【００３６】
使用するエッチング手段と抵抗体３１、あるいは絶縁膜の材質によっては抵抗体３１が振動子４のエッチング工程にダメージを受ける場合がある。
その場合、抵抗体３１あるいは絶縁膜を、エッチング手段で侵されない保護膜３４で保護する必要があるからである。
即ち、製作上の信頼性を確保できる振動子が得られる。
【００３７】
なお、前述の実施例においては、振動子４に付いて、ポリシリコンよりなると説明したが、これに限ることはなく、たとえば、単結晶シリコン、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜などなんであっても良く、要するに、励振されて振動するものであれば良い。
【００３８】
また、振動子４は、かならずしも両端固定梁だけでなく、ダイアフラムや片持ち梁構造でも良い。
【００３９】
なお、前述の実施例においては、第１の絶縁膜３２に付いて、シリコン酸化膜と説明したが、これに限ることはなく、たとえば、シリコン窒化膜、ノンドープポリシリコンなどであっても良く、要するに、抵抗が高い膜ならなんでもよいが、振動子４がシリコン酸化膜、シリコン窒化膜などの絶縁膜の場合は不要であることは勿論である。
【００４０】
第２の絶縁膜３３は、ポリシリコン抵抗体を絶縁するためのもので、たとえば、シリコン酸化膜が使用されている。
但し、振動子４の構成や使用される状況、例えば、使用されるプロセスによっては不要である。
【００４１】
保護膜３４は、たとえばフッ酸による犠牲層酸化膜エッチングで振動子４を作製する場合には、ポリシリコン抵抗体２１と振動子４の間の絶縁膜３２を保護するためのものである、たとえば、ポリシリコンが使用されている。
但し、振動子４の構成や使用される状況、例えば、使用されるプロセスによっては不要である。
【００４２】
なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。したがって本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形をも含むものである。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１によれば、次のような効果がある。
（１）磁石が不要となり、安価な振動子が得られる。
（２）磁石が存在しないので、小型化が容易な振動子が得られる。
【００４４】
本発明の請求項２によれば、次のような効果がある。
振動子はマイクロ加工技術により作製されたので、極めて微細な振動子が容易に得られる。
【００４５】
本発明の請求項３によれば、次のような効果がある。
抵抗体は励振用抵抗体と検出用抵抗体とで構成されたので、一個の抵抗体で励振と振動検出を行うと、検出電圧の方が励振電圧よりも充分大きくないと振動の検出ができない。
励振用抵抗体と検出用抵抗体とを独立して形成することにより、励振電圧の検出回路への入力を防止することができ、振動子の共振による信号のみを検出することが可能になる。
従って、より微弱な振動の検出が可能となる振動子が得られる。
【００４６】
本発明の請求項４によれば、次のような効果がある。
振動子と抵抗体との間に設けられ、振動子と抵抗体とを絶縁する第１の絶縁膜が設けられたので、振動子がシリコンやポリシリコンなどのように導電性がある場合に、抵抗体に流れる電流が振動子に漏れることを防止することができる振動子が得られる。
但し、振動子が、例えば、ガラスやサファイアなどの絶縁体で出来ている場合は不要である。
【００４７】
本発明の請求項５によれば、次のような効果がある。
抵抗体の表面を覆って設けられ、抵抗体の表面を絶縁する第２の絶縁膜が設けられたので、振動子を作製するプロセスにおいて、一般に、抵抗体を振動子となる部分の表面に形成した後に、エッチングで振動子を作製する場合が多い。
【００４８】
使用するエッチング手段と抵抗体、あるいは絶縁膜の材質によっては抵抗体が、振動子のエッチング工程にて、ダメージを受ける場合がある。
その場合、抵抗体あるいは絶縁膜を、エッチング手段で保護膜で保護する必要があるが、保護膜が導電性を持つ場合には抵抗体に流れる電流が保護膜に漏れることを防止するために、抵抗体と保護膜の間に絶縁膜が必要になるからである。
即ち、製作上の信頼性を確保できる振動子が得られる。
【００４９】
本発明の請求項６によれば、次のような効果がある。
第２の絶縁膜の表面を覆って設けられ、第２の絶縁膜を保護する保護膜が設けられた。
振動子を作製するプロセスにおいて、一般に抵抗体を振動子となる部分の表面に形成した後に、エッチングで振動子を作製する場合が多い。
【００５０】
使用するエッチング手段と抵抗体、あるいは絶縁膜の材質によっては抵抗体が振動子のエッチング工程にダメージを受ける場合がある。
その場合、抵抗体あるいは絶縁膜を、エッチング手段で侵されない保護膜で保護する必要があるからである。
即ち、製作上の信頼性を確保できる振動子が得られる。
【００５１】
従って、本発明によれば、小型化出来、安価な振動子を実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の要部構成説明図である。
【図２】図１のｂ−ｂ断面図である。
【図３】図１のａ−ａ断面図である。
【図４】図１の要部拡大説明図である。
【図５】図１の動作説明図である。
【図６】従来より一般に使用されている従来例の要部構成説明図である。
【図７】図６の要部拡大説明図である。
【図８】図７の要部拡大説明図である。
【図９】図６の動作説明図である。
【図１０】図６の動作説明図である。
【符号の説明】
１      センサチップ
２      測定ダイアフラム
３      凹部
４      振動子
５      シェル
６      真空室
７      永久磁石
８      ヨーク
９      ヨークホルダ
１１    スペーサ
１２    支持体
２１    キャツプ体
２２    底部
２３    開口部
２４    開口縁部
２５    溶接
２６    孔
３１    抵抗体
３１１  抵抗体
３１２  抵抗体
３２    第１の絶縁膜
３３    第２の絶縁膜
３４    保護膜
４１    励振手段
４２    検出手段
【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】
2004283676.tif 000009
【図８】
2004283676.tif 000010
【図９】
2004283676.tif 000011
【図１０】
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