【手続補正書】
【提出日】平成22年3月17日(2010.3.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動部と該振動部の両端に接続される一対の基部とを有する圧電振動素子と、
可撓性を有し、一方の主面上に前記一対の基部の夫々が接合された一対の台座部を有するダイヤフラムと
を備えた圧力センサ用の感圧素子であって、
前記ダイヤフラムは、前記主面が矩形状に形成され、
前記一対の台座部は、前記主面の中央部を挟むように配置され、前記中央部に向かうに従って、その向う方向と直交する方向の幅の寸法を小さくするよう形成されている
ことを特徴とする感圧素子。
【請求項２】
前記一対の台座部は、互いに、前記中央部側の内側縁部が略平行であることを特徴とする請求項１に記載の感圧素子。
【請求項３】
前記一対の台座部の前記中央部側と反対側の外側縁部と、該外側縁部に対向する前記ダイヤフラムの周縁部とは、略平行であることを特徴とする請求項１または２に記載の感圧素子。
【請求項４】
前記台座部の前記中央部側の内側縁部における幅の寸法は、該内側縁部と対向する前記基部の幅の寸法と、同等以上であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の感圧素子。
【請求項５】
前記ダイヤフラムの周縁部は前記圧電振動素子を囲む枠状部と接合され、
前記枠状部と前記基部とは接続部を介して一体的に形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の感圧素子。
【請求項６】
前記接続部の前記枠状部と前記基部とをつなぐ方向は、前記一対の基部を結ぶ方向と交差していることを特徴とする請求項５に記載の感圧素子。
【請求項７】
前記ダイヤフラムは、前記一方の主面と反対側の他方の主面の中央部に、凸部が形成されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の感圧素子。
【請求項８】
両端に一対の基部を有する圧電振動素子を枠状部で囲み、前記圧電振動素子と前記枠状部とが接続されている枠付き振動子の形状を複数形成した振動子用ウエハと、一方の主面に前記一対の基部の夫々を接合する一対の台座部を有し、周縁部を固定するようにした可撓性を有するダイヤフラムの形状を複数形成したダイヤフラム用ウエハとを、それぞれ別々に用意する準備工程と、
前記台座部と前記基部、及び前記枠状部と前記周縁部を、それぞれ接合するようにして、前記ダイヤフラム用ウエハと前記振動子用ウエハとを接合する接合工程と、
感圧素子毎となるように個片化するダイシング工程と
を含んでおり、
前記準備工程では、
複数の前記枠付き振動子の形状を形成する際、前記枠付き振動子毎の全体外形を略矩形状に形成し、
複数の前記ダイヤフラムの形状を形成する際、各前記ダイヤフラムについて、その全体外形を略矩形状に形成し、かつ、前記一対の台座部を前記主面の中央部を挟むように形成すると共に、前記中央部に向かうに従って、その向う方向と直交する幅方向の寸法を小さくするように形成する
ことを特徴とする圧力センサ用感圧素子の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
上記目的は、第１の発明にあっては、振動部と該振動部の両端に接続される一対の基部とを有する圧電振動素子と、可撓性を有し、一方の主面上に前記一対の基部の夫々が接合された一対の台座部を有するダイヤフラムとを備えた圧力センサ用の感圧素子であって、前記ダイヤフラムは、前記主面が矩形状に形成され、前記一対の台座部は、前記主面の中央部を挟むように配置され、前記中央部に向かうに従って、その向う方向と直交する方向の幅の寸法を小さくするよう形成されている感圧素子により達成される。
好ましくは、第２の発明は、第１の発明の構成において、前記一対の台座部は、互いに、前記中央部側の内側縁部が略平行であることを特徴とする。
好ましくは、第３の発明は、第１または第２の発明の構成において、前記一対の台座部の前記中央部側と反対側の外側縁部と、該外側縁部に対向する前記ダイヤフラムの周縁部とは、略平行であることを特徴とする。
好ましくは、第４の発明は、第１ないし第３の発明のいずれかの構成において、前記台座部の前記中央部側の内側縁部における幅の寸法は、該内側縁部と対向する前記基部の幅の寸法と、同等以上であることを特徴とする。
好ましくは、第５の発明は、第１ないし第４の発明のいずれかの構成において、前記ダイヤフラムの周縁部は前記圧電振動素子を囲む枠状部と接合され、前記枠状部と前記基部とは接続部を介して一体的に形成されていることを特徴とする。
好ましくは、第６の発明は、第５の発明の構成において、前記接続部の前記枠状部と前記基部とをつなぐ方向は、前記一対の基部を結ぶ方向と交差していることを特徴とする。
好ましくは、第７の発明は、第１ないし第６の発明のいずれかの構成において、前記ダイヤフラムは、前記一方の主面と反対側の他方の主面の中央部に、凸部が形成されていることを特徴とする。
また、上記目的は、第８の発明にあっては、両端に一対の基部を有する圧電振動素子を枠状部で囲み、前記圧電振動素子と前記枠状部とが接続されている枠付き振動子の形状を複数形成した振動子用ウエハと、一方の主面に前記一対の基部の夫々を接合する一対の台座部を有し、周縁部を固定するようにした可撓性を有するダイヤフラムの形状を複数形成したダイヤフラム用ウエハとを、それぞれ別々に用意する準備工程と、前記台座部と前記基部、及び前記枠状部と前記周縁部を、それぞれ接合するようにして、前記ダイヤフラム用ウエハと前記振動子用ウエハとを接合する接合工程と、感圧素子毎となるように個片化するダイシング工程とを含んでおり、前記準備工程では、複数の前記枠付き振動子の形状を形成する際、前記枠付き振動子毎の全体外形を略矩形状に形成し、複数の前記ダイヤフラムの形状を形成する際、各前記ダイヤフラムについて、その全体外形を略矩形状に形成し、かつ、前記一対の台座部を前記主面の中央部を挟むように形成すると共に、前記中央部に向かうに従って、その向う方向と直交する幅方向の寸法を小さくするように形成する圧力センサ用感圧素子の製造方法により達成される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
そして、以下を上記発明の適用例とすることができる。
[適用例１]
振動腕の両端に基部を有する圧電振動片と、前記両端の基部の夫々が接合された台座部を有すると共に、周縁部が固定されるようにした薄板状のダイヤフラムとを備えた圧力センサ用の感圧素子であって、前記ダイヤフラムは、全体外形が略長方形又は略正方形に形成されており、前記台座部は、前記ダイヤフラムの中央部を挟んだ両側に配置され、前記中央部に向かうに従って、その向かう方向と直交する幅方向の寸法を小さくするように形成されている感圧素子。
この構成によれば、感圧素子用のダイヤフラムは、圧電振動片の両端部にある基部の夫々が接合される台座部を有するため、このダイヤフラムが圧力を受けて撓むことで、台座部を介して圧電振動片が変形し、これにより周波数が変化して圧力を感知することができる。
また、このダイヤフラムは、その全体外形が略長方形又は略正方形に形成されているため、一枚のウエハから効率よく複数のダイヤフラムを形成することができる。
さらに、このように、円形のダイヤフラムと比較して理想的に撓むことが不得意な四角形状のダイヤフラムにした場合であっても、台座部は、ダイヤフラムの中央部を挟んだ両側に配置され、中央部に向かうに従って、その向かう方向と直交する幅方向に沿った寸法を小さくするように形成されている。そうすると、ダイヤフラムは、中央部に向かうに従って撓み易くなるため、圧力を受けた場合、中央部に向かうほど変位量が大きくなる。したがって、中央部を挟んで両側に配置された台座部に基部が接合された圧電振動片は変形し易くなる。
かくして、ダイヤフラムを効率よく形成でき、かつ、感度よく圧力を測定できる圧力センサ用感圧素子を提供することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
[適用例２]
適用例１の構成において、前記両側の台座部は、互いに、前記中央部側の内側縁部が略平行であることを特徴とする。
この点、適用例１では、中央部を挟んで両側に配置された台座部は、中央部に向かうに従って幅寸法が小さくなっている。このため、この所定の剛性を有する台座部の縁部がガイドとなって、ダイヤフラムは折り目をつけるかのように規制されながら撓むことになる。そして、適用例２では、両側の台座部は、互いに、中央部側の内側縁部が略平行であるため、ダイヤフラムが中央部を挟んで幅方向に捩れて撓まないように有効にガイドすることになる。したがって、圧電振動片は、幅方向に捩られることを有効に防止しながら、両側の台座部を結ぶ方向に沿ってストレスをかけられて、圧力の検出精度を高めることができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
[適用例３]
適用例１または２の構成において、前記台座部の前記中央部側と反対側の外側縁部と、この外側縁部の近傍における前記ダイヤフラムの周縁部とは、略平行であることを特徴とする。
この構成によれば、台座部の中央部側と反対側の外側縁部と、この外側縁部の近傍におけるダイヤフラムの周縁部とは略平行である。したがって、ダイヤフラムは、外側縁部と周縁部との間で、捩れを有効に防止しながら滑らかに撓むため、感度を高めることができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
[適用例４]
適用例２の構成において、前記台座部の前記内側縁部は、前記圧電振動片の基部の前記内側縁部と対向した部分に対応する幅方向の寸法と、同等以上の寸法であることを特徴とする。
この構成によれば、台座部の内側縁部は、圧電振動片の基部の内側縁部と対向した部分に対応する幅方向の寸法と、同等以上の寸法である。なお、ここにいう幅方向の寸法とは、外側縁部から内側縁部に向かう方向と直交する方向を意味する。したがって、圧電振動片の基部の内側縁部に対応する部分が、台座部の内側縁部に接合されず浮いてしまうような状態がなくなり、ダイヤフラムが撓んだ際、圧電振動片の幅方向の捩れを防止して、圧力の検出精度を高めることができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
[適用例５]
適用例１ないし４のいずれかの構成において、前記ダイヤフラムの周縁部は前記圧電振動片を囲む枠状部と接合され、前記枠状部と前記圧電振動片の基部とは接続部を介して一体的に形成されていることを特徴とする。
この構成によれば、ダイヤフラムの周縁部は圧電振動片を囲む枠状部と接合され、枠状部と圧電振動片の基部とは接続部を介して一体的に形成されているため、圧電振動片をウエハから個片化せず、複数の圧電振動片の外形が形成されているウエハと、複数のダイヤフラムの外形が形成されているウエハとを積層して、圧電振動片をダイヤフラムの台座部に接合することができ、生産性を高めることができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
[適用例６]
適用例５の構成において、前記接続部は、前記圧電振動片の両端の基部どうしを結ぶ方向に、厚み方向に貫通した貫通孔が設けられていることを特徴とする。
この構成によれば、接続部は、圧電振動片の両端の基部どうしを結ぶ方向に、厚み方向に貫通した貫通孔が設けられているため、圧電振動片の両端の基部どうしを結ぶ方向の撓みを接続部が阻害してしまう事態を防止して、圧力の検出感度を高めることができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
[適用例７]
適用例１ないし６のいずれかの構成において、前記ダイヤフラムは、前記中央部であって、前記台座部が配置された面と反対側の面に、剛性を高める剛性部が形成されていることを特徴とする。
この構成によれば、ダイヤフラムは、中央部に剛性を高める剛性部が形成されているため、この剛性部の領域では撓み難くなる。したがって、中央部と圧電振動片との接触を防止して、ストレスを受けて変化する圧電振動片の周波数をさらに変えてしまう恐れを有効に防止できる。また、この剛性部は台座部が配置された面と反対側の面に形成されているため、剛性部が凸部で形成されていた場合であっても、圧電振動片と剛性部とが接触してしまう恐れも防止できる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
[適用例８]
適用例１ないし７のいずれかの構成において、前記ダイヤフラムの周縁部は、可撓性を阻害する部分が配置されていない領域の厚みに比べて大きな厚みを有する枠状となっていることを特徴とする。
この構成によれば、ダイヤフラムの周縁部は、可撓性を阻害する部分が配置されていない領域の厚みに比べて大きな厚みを有する枠状となっている。したがって、ダイヤフラムの周縁部の強度を向上させ、例えば、適用例６のように圧電振動片を囲む枠状部とダイヤフラムの周縁部とが接合される場合、接合の際の応力でダイヤフラムが割れてしまう等の危険性を回避することができる。また、例えば、ダイヤフラムの周縁部と凹状の蓋体の開口端面とを接合して、該凹状の内側に圧電振動片を収容するような感圧素子を形成する場合は、蓋体の凹状を深く形成しなくても圧電振動片を収容することができ、蓋体の凹状を形成するエッチング時間を短縮して生産性を高めることができる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
[適用例９]
両端に基部を有する圧電振動片を枠状部で囲み、前記圧電振動片と前記枠状部とが接続されている枠付き振動子の形状を複数形成した振動子用ウエハと、前記圧電振動片の基部を接合する台座部を有し、周縁部を固定するようにした薄板状のダイヤフラムの形状を複数形成したダイヤフラム用ウエハとを、それぞれ別々に用意する準備工程と、前記台座部と前記基部、及び前記枠状部と前記周縁部を、それぞれ接合するようにして、前記ダイヤフラム用ウエハと前記振動子用ウエハとを接合する接合工程と、感圧素子毎となるように個片化するダイシング工程とを含んでおり、前記準備工程では、複数の前記枠付き振動子の形状を形成する際、前記枠付き振動子毎の全体外形を略長方形又は略正方形に形成し、複数の前記ダイヤフラムの形状を形成する際、各前記ダイヤフラムについて、その全体外形を略長方形又は略正方形に形成し、かつ、前記台座部を前記ダイヤフラムの中央部を挟んだ両側に形成すると共に、前記中央部に向かうに従って、その向かう方向と直交する幅方向の寸法を小さくするように形成する圧力センサ用感圧素子。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
適用例９の構成によれば、感圧素子の製造方法は、両端に基部を有する圧電振動片を囲む枠状部を有する枠付き振動子の形状を複数形成した振動子用ウエハと、圧電振動片の基部を接合する台座部を有し、周縁部を固定するようにした薄板状のダイヤフラムの形状を複数形成したダイヤフラム用ウエハとを、それぞれ別々に用意する準備工程と、台座部と基部、及び枠状部と周縁部を、それぞれ接合するようにして、ダイヤフラム用ウエハと振動子用ウエハとを接合する接合工程とを含んでいる。したがって、個片化した圧電振動片を複数のダイヤフラムの台座部に接合するような製造方法ではなく、振動子用ウエハとダイヤフラム用ウエハとを積層して、圧電振動片をダイヤフラムの台座部に接合することができ、生産性を高めることができる。
また、準備工程では、各枠付き振動子や各ダイヤフラムの全体外形を略長方形又は略正方形に形成しているため、ウエハから無駄なく複数の枠付き振動子及びダイヤフラムを形成することができる。
さらに、このように、円形のダイヤフラムと比較して理想的に撓むことが不得意な四角形状のダイヤフラムにした場合であっても、準備工程では、各ダイヤフラムについて、台座部をダイヤフラムの中央部を挟んだ両側に形成すると共に、中央部に向かうに従って、その向かう方向と直交する幅方向の寸法を小さくするように形成する。したがって、ダイヤフラムは、適用例１と同様に、中央部に向かうほど変位量が大きくなるため、中央部を挟んで両側に配置した台座部に基部を接合した圧電振動片は変形し易くなる。
かくして、ダイヤフラムを効率よく形成でき、かつ、感度よく圧力を測定できる圧力センサ用感圧素子の製造方法を提供することができる。