(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方向を長手方向とし、前記長手方向の一端（２１）が固定端とされていると共に前記一端（２１）と反対側の他端（２２）が自由端とされており、薄肉のダイヤフラム（２４）が形成されていると共に前記ダイヤフラム（２４）にブリッジ回路を構成する第１〜第４ピエゾ抵抗素子（２５ａ〜２５ｄ）が形成されたセンサ部（１０）と、
前記センサ部（１０）の前記一端（２１）を固定する支持部材（４０）と、を有し、
前記ダイヤフラム（２４）は、外形輪郭線が前記長手方向と垂直に交差する一辺（２４ａ）を前記一端（２１）側に有し、前記一辺である第１辺（２４ａ）と、第２〜第４辺（２４ｂ〜２４ｄ）を有する多角形状とされており、前記長手方向を第１方向、当該長手方向と垂直な方向を第２方向とすると、前記第１〜第４辺（２４ａ〜２４ｄ）のうち相対する第１辺（２４ａ）と第３辺（２４ｃ）とは前記第２方向と平行とされていると共に相対する第２辺（２４ｂ）と第４辺（２４ｄ）とは前記第１方向と平行とされており、前記第１辺（２４ａ）が前記固定端（２１）側に位置しており、
前記第１、第３ピエゾ抵抗素子（２５ａ、２５ｃ）は、前記ダイヤフラム（２４）のうち前記第３辺（２４ｃ）の中央部に隣接して形成され、前記第２ピエゾ抵抗素子（２５ｂ）は前記ダイヤフラム（２４）のうち前記第２辺（２４ｂ）の中央部に隣接して形成され、前記第４ピエゾ抵抗素子（２５ｄ）は前記ダイヤフラム（２４）のうち前記第４辺（２４ｄ）の中央部に隣接して形成されており、
前記センサ部（１０）は、主表面が（００１）面とされたシリコン基板（２０）を有する直方体形状とされ、前記シリコン基板（２０）に前記ダイヤフラム（２４）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】
一方向を長手方向とし、前記長手方向の一端（２１）が固定端とされていると共に前記一端（２１）と反対側の他端（２２）が自由端とされており、薄肉のダイヤフラム（２４）が形成されていると共に前記ダイヤフラム（２４）にブリッジ回路を構成する第１〜第４ピエゾ抵抗素子（２５ａ〜２５ｄ）が形成されたセンサ部（１０）と、
前記センサ部（１０）の前記一端（２１）を固定する支持部材（４０）と、を有し、
前記ダイヤフラム（２４）は、外形輪郭線が前記長手方向と垂直に交差する一辺（２４ａ）を前記一端（２１）側に有し、前記一辺である第１辺（２４ａ）と、第２〜第４辺（２４ｂ〜２４ｄ）を有する多角形状とされており、前記長手方向を第１方向、当該長手方向と垂直な方向を第２方向とすると、前記第１〜第４辺（２４ａ〜２４ｄ）のうち相対する第１辺（２４ａ）と第３辺（２４ｃ）とは前記第２方向と平行とされていると共に相対する第２辺（２４ｂ）と第４辺（２４ｄ）とは前記第１方向と平行とされており、前記第１辺（２４ａ）が前記固定端（２１）側に位置しており、
前記第１〜第４ピエゾ抵抗素子（２５ａ〜２５ｄ）は、前記ダイヤフラム（２４）のうち前記第３辺（２４ｃ）に隣接して形成され、前記第２ピエゾ抵抗素子（２５ｂ）を挟んで前記第１ピエゾ抵抗素子（２５ａ）と前記第３ピエゾ抵抗素子（２５ｃ）とが直列接続されていると共に前記第４ピエゾ抵抗素子（２５ｄ）を挟んで前記第１ピエゾ抵抗素子（２５ａ）と前記第３ピエゾ抵抗素子（２５ｃ）が直列接続されており、
前記第１、第３ピエゾ抵抗素子（２５ａ、２５ｃ）は、前記ダイヤフラム（２４）に圧力が印加されたときに抵抗値が変化する部分が前記第１方向に延設されており、前記第２、第４ピエゾ抵抗素子（２５ｂ、２５ｄ）は、前記ダイヤフラム（２４）に圧力が印加されたときに抵抗値が変化する部分が第２方向に延設されており、
前記センサ部（１０）は、主表面が（００１）面とされたシリコン基板（２０）を有する直方体形状とされ、前記シリコン基板（２０）に前記ダイヤフラム（２４）が形成されていることを特徴とする圧力センサ。
【請求項３】
一方向を長手方向とし、前記長手方向の一端（２１）が固定端とされていると共に前記一端（２１）と反対側の他端（２２）が自由端とされており、薄肉のダイヤフラム（２４）が形成されていると共に前記ダイヤフラム（２４）にブリッジ回路を構成する第１〜第４ピエゾ抵抗素子（２５ａ〜２５ｄ）が形成されたセンサ部（１０）と、
前記センサ部（１０）の前記一端（２１）を固定する支持部材（４０）と、を有し、
前記ダイヤフラム（２４）は、外形輪郭線が前記長手方向と垂直に交差する一辺（２４ａ）を前記一端（２１）側に有し、前記一辺である第１辺（２４ａ）と、第２〜第４辺（２４ｂ〜２４ｄ）を有する多角形状とされており、前記長手方向を第１方向、当該長手方向と垂直な方向を第２方向とすると、前記第１〜第４辺（２４ａ〜２４ｄ）のうち相対する第１辺（２４ａ）と第３辺（２４ｃ）とは前記第２方向と平行とされていると共に相対する第２辺（２４ｂ）と第４辺（２４ｄ）とは前記第１方向と平行とされており、前記第１辺（２４ａ）が前記固定端（２１）側に位置しており、
前記第１、第３ピエゾ抵抗素子（２５ａ、２５ｃ）は、前記ダイヤフラム（２４）のうち中央部に形成され、前記第２、前記第４ピエゾ抵抗素子（２５ｂ、２５ｄ）は前記ダイヤフラム（２４）のうち前記第３辺（２４ｃ）の中央部に隣接して形成されており、
前記センサ部（１０）は、主表面が（０１１）面とされたシリコン基板（２０）を有する直方体形状とされ、前記シリコン基板（２０）に前記ダイヤフラム（２４）が形成されていることを特徴とする圧力センサ。
【請求項４】
前記ダイヤフラム（２４）は、（前記第２方向の長さ）／（前記第１方向の長さ）の比をアスペクト比とすると、前記アスペクト比が１以上とされていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の圧力センサ。
【請求項５】
一方向を長手方向とし、前記長手方向の一端（２１）が固定端とされていると共に前記一端（２１）と反対側の他端（２２）が自由端とされており、薄肉のダイヤフラム（２４）が形成されていると共に前記ダイヤフラム（２４）にブリッジ回路を構成する第１〜第４ピエゾ抵抗素子（２５ａ〜２５ｄ）が形成されたセンサ部（１０）と、
前記センサ部（１０）の前記一端（２１）を固定する支持部材（４０）と、を有し、
前記ダイヤフラム（２４）は、外形輪郭線が円形状とされており、
前記第１、第３ピエゾ抵抗素子（２５ａ、２５ｃ）は、前記長手方向と平行であって前記ダイヤフラム（２４）の中心を通る直線が前記ダイヤフラム（２４）の前記外形輪郭線と交差する交点のうち前記自由端側の交点に隣接して形成され、前記第２ピエゾ抵抗素子（２５ｂ）は、前記長手方向と垂直となる方向であって前記ダイヤフラム（２４）の中心を通る直線が前記ダイヤフラム（２４）の前記外形輪郭線と交差する交点の一方に隣接して形成され、前記第４ピエゾ抵抗素子（２５ｄ）は、前記長手方向と垂直となる方向であって前記ダイヤフラム（２４）の中心を通る直線が前記ダイヤフラム（２４）の前記外形輪郭線と交差する交点の他方に隣接して形成され、
前記センサ部（１０）は、主表面が（００１）面とされたシリコン基板（２０）を有する直方体形状とされ、前記シリコン基板（２０）に前記ダイヤフラム（２４）が形成されていることを特徴とする圧力センサ。
【請求項６】
前記ダイヤフラム（２４）は、前記長手方向の長さより当該長手方向と垂直方向の長さが長くなる楕円形状とされていることを特徴とする請求項５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、ピエゾ抵抗素子が形成されたセンサ部が支持部材に片持ち支持されてなる圧力センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ダイヤフラムを有すると共にこのダイヤフラムにブリッジ回路を構成するピエゾ抵抗素子が形成されたセンサ部と、このセンサ部を片持ち支持する支持部材とを有する圧力センサが開示されている（例えば、特許文献１参照）。図１５は、従来の圧力センサの平面図である。
【０００３】
図１５に示されるように、上記圧力センサは、センサ部１０は直方体形状とされていると共に長手方向の一端に固定端２１を有しており、当該固定端２１が支持部材４０に接合されて片持ち支持されている。また、センサ部１０は、（００１）面を主表面とするシリコン基板２０を用いて構成され、このシリコン基板２０にダイヤフラム２４が形成されている。なお、センサ部１０の長手方向は[１１０]方向と平行な方向とされている。
【０００４】
ダイヤフラム２４は、外形輪郭線が第１〜第４辺２４ａ〜２４ｄを有する正方形状とされ、相対する第１、第３辺２４ａ、２４ｃが[−１１０]方向と平行とされていると共に相対する第２、第４辺２４ｂ、２４ｄが[１１０]方向と平行とされており、第１辺２４ａが固定端２１側に位置するように形成されている。このようなダイヤフラム２４では、圧力が印加されると第１〜第４辺２４ａ〜２４ｄの中央部が歪みやすいため、歪みが印加されると抵抗値が変化する第１〜第４ピエゾ抵抗素子２５ａ〜２５ｄは第１〜第４辺２４ａ〜２４ｄの中央部と隣接する部分にそれぞれ形成されている。
【０００５】
上記圧力センサでは、センサ部１０が支持部材４０に片持ち支持されているため、センサ部１０の裏面全体が支持部材４０に接合されている場合と比較して、外部温度が変化したときにダイヤフラム２４に生じる熱応力を低減することができ、圧力検出精度が低下することを抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３５０２６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記圧力センサでは、外部温度が変化したときに、ダイヤフラム２４に生じる熱応力を低減することができるものの、完全に無くすことはできない。この場合、ダイヤフラム２４のうち固定端２１に近い部分には大きな熱応力が生じ、ダイヤフラム２４のうち固定端２１から遠い部分には固定端２１側より小さな熱応力が生じる。具体的には、ダイヤフラム２４のうち固定端２１側に位置する第１辺２４ａの中央部に最も大きな熱応力が生じる。そして、上記圧力センサでは、第１辺２４ａの中央部に隣接して第１ピエゾ抵抗２５ａが形成されている。
【０００８】
このため、外部温度が変化したときに第１〜第４ピエゾ抵抗素子２５ａ〜２５ｄには異なる熱応力が印加されることになり、第１〜第４ピエゾ抵抗素子２５ａ〜２５ｄに印加される熱応力の差分がノイズ（オフセット）として出力され、圧力検出精度が低下してしまうという問題がある。特に、第１辺２４ａの中央部に隣接して形成された第１ピエゾ抵抗素子２５ａには大きな熱応力が印加されることになり、他の第２〜第４ピエゾ抵抗素子２５ｂ〜２５ｄとの抵抗値の変化の差が大きい。
【０００９】
なお、上記では、（００１）面を主表面とするシリコン基板２０を有するセンサ部１０を用いて構成された圧力センサを例に挙げて説明したが、例えば、（０１１）面を主表面とするシリコン基板２０を有するセンサ部１０を用いて圧力センサを構成した場合も同様である。
【００１０】
本発明は上記点に鑑みて、センサ部を片持ち支持してなる圧力センサにおいて、外部温度の変化によって、圧力の検出精度が低下することを抑制することができる圧力センサ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】
【００１１】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、ダイヤフラム（２４）は、外形輪郭線が長手方向と垂直に交差する一辺（２４ａ）を一端（２１）側に有し、一辺である第１辺（２４ａ）と、第２〜第４辺（２４ｂ〜２４ｄ）を有する多角形状とされており、長手方向を第１方向、当該長手方向と垂直な方向を第２方向とすると、第１〜第４辺（２４ａ〜２４ｄ）のうち相対する第１辺（２４ａ）と第３辺（２４ｃ）とは第２方向と平行とされていると共に相対する第２辺（２４ｂ）と第４辺（２４ｄ）とは第１方向と平行とされており、第１辺（２４ａ）が固定端（２１）側に位置している。そして、第１、第３ピエゾ抵抗素子（２５ａ、２５ｃ）は、ダイヤフラム（２４）のうち第３辺（２４ｃ）の中央部に隣接して形成され、第２ピエゾ抵抗素子（２５ｂ）はダイヤフラム（２４）のうち第２辺（２４ｂ）の中央部に隣接して形成され、第４ピエゾ抵抗素子（２５ｄ）はダイヤフラム（２４）のうち第４辺（２４ｄ）の中央部に隣接して形成されており、センサ部（１０）は、主表面が（００１）面とされたシリコン基板（２０）を有する直方体形状とされ、シリコン基板（２０）にダイヤフラム（２４）が形成されていることを特徴としている。
【００１２】
このような圧力センサでは、ダイヤフラム（２４）は、一端（２１）側に一辺（２４ａ）を有する外形とされているため、外部温度が変化したときに一辺（２４ａ）の中点周りの領域（中央部）に最も大きな熱応力が生じることになるが、ピエゾ抵抗素子（２５ａ〜２５ｄ）は一辺（２４ａ）の中点周りの領域外に形成されている。このため、外部温度が変化したときに最も大きな熱応力が生じる部分にピエゾ抵抗素子（２５ａ〜２５ｄ）が形成されている従来の圧力センサと比較して、各ピエゾ抵抗素子（２５ａ〜２５ｄ）に印加される熱応力の差分を低減することができ、圧力検出精度が低下することを抑制することができる。
【００１３】
さらに、このような圧力センサでは、ブリッジ回路から出力された検出信号を増幅回路で所定倍に増幅し、増幅した増幅信号に基づいて圧力が測定される。このため、各ピエゾ抵抗素子（２５ａ〜２５ｄ）に印加される熱応力の最大値の絶対値が大きい程、増幅した増幅信号の誤差が大きくなる。しかしながら、請求項１に記載の圧力センサでは、ピエゾ抵抗素子（２５ａ〜２５ｄ）を一辺（２４ａ）の中点周りの領域外に形成しているため、外部温度が変化したときにピエゾ抵抗素子（２５ａ〜２５ｄ）に印加される熱応力の最大値の絶対値も小さくすることができる。したがって、さらに、圧力検出精度が低下することを抑制することができる。
【００１６】
また、シリコン基板（２０）の主表面が（００１）面とされているため、ダイヤフラム（２４）に圧力が印加されたときに第１〜第４辺（２４ａ〜２４ｄ）の中央部が歪みやすくなる。このため、従来の圧力センサと比較して、感度をほぼ維持しつつ、圧力検出精度が低下することを抑制することができる。
【００１７】
また、請求項２に記載の発明のように、シリコン基板（２０）を主表面が（００１）面であるものとし、第１〜第４ピエゾ抵抗素子（２５ａ〜２５ｄ）をダイヤフラム（２４）のうち第３辺（２４ｃ）に隣接して形成し、第２ピエゾ抵抗素子（２５ｂ）を挟んで第１ピエゾ抵抗素子（２５ａ）と第３ピエゾ抵抗素子（２５ｃ）とを直列接続すると共に第４ピエゾ抵抗素子（２５ｄ）を挟んで第１ピエゾ抵抗素子（２５ａ）と第３ピエゾ抵抗素子（２５ｃ）とを直列接続する。そして、第１、第３ピエゾ抵抗素子（２５ａ、２５ｃ）をダイヤフラム（２４）に圧力が印加されたときに抵抗値が変化する部分が第１方向に延設されたものとし、第２、第４ピエゾ抵抗素子（２５ｂ、２５ｄ）をダイヤフラム（２４）に圧力が印加されたときに抵抗値が変化する部分が第２方向に延設されたものとすることができる。
【００１８】
このような圧力センサでは、第１〜第４ピエゾ抵抗素子（２５ａ〜２５ｄ）が固定端（２１）より最も遠くなる第３辺（２４ｃ）に隣接して形成されている。このため、第１〜第４ピエゾ抵抗素子（２５ａ〜２５ｄ）に印加される熱応力の差を低減することができ、さらに圧力検出精度が低下することを抑制することができる。
【００１９】
また、請求項３に記載の発明のように、シリコン基板（２０）を主表面が（０１１）面であるものとし、第１、第３ピエゾ抵抗素子（２５ａ、２５ｃ）をダイヤフラム（２４）のうち中央部に形成し、第２、第４ピエゾ抵抗素子（２５ｂ、２５ｄ）をダイヤフラム（２４）のうち第３辺（２４ｃ）の中央部に隣接して形成することができる。
【００２０】
さらに、請求項４に記載の発明のように、ダイヤフラム（２４）を、（第２方向の長さ）／（第１方向の長さ）の比をアスペクト比としたとき、アスペクト比を１以上とすることができる。このような圧力センサでは、外部温度が変化したとき、ダイヤフラム（２４）に生じる熱応力そのものを低減することができ、圧力検出精度が低下することを抑制することができる。
【００２１】
また、請求項５に記載の発明では、ダイヤフラム（２４）の外形輪郭線が円形状とされ、第１、第３ピエゾ抵抗素子（２５ａ、２５ｃ）は、長手方向と平行であってダイヤフラム（２４）の中心を通る直線がダイヤフラム（２４）の外形輪郭線と交差する交点のうち自由端側の交点に隣接して形成され、第２ピエゾ抵抗素子（２５ｂ）は、長手方向と垂直となる方向であってダイヤフラム（２４）の中心を通る直線がダイヤフラム（２４）の外形輪郭線と交差する交点の一方に隣接して形成され、第４ピエゾ抵抗素子（２５ｄ）は、長手方向と垂直となる方向であってダイヤフラム（２４）の中心を通る直線がダイヤフラム（２４）の外形輪郭線と交差する交点の他方に隣接して形成され、センサ部（１０）は、主表面が（００１）面とされたシリコン基板（２０）を有する直方体形状とされ、シリコン基板（２０）にダイヤフラム（２４）が形成されていることを特徴としている。
【００２２】
このように、本発明は、ダイヤフラム（２４）の外形輪郭線が円形状である場合にも適用することができる。
【００２３】
この場合、請求項６に記載の発明のように、ダイヤフラム（２４）は、センサ部（１０）の長手方向の長さより当該長手方向と垂直方向の長さが長くなる楕円形状とすることができる。このような圧力センサでは、請求項４に記載の発明と同様に、ダイヤフラム（２４）に生じる熱応力そのものを低減することができ、圧力検出精度が低下することを抑制することができる。
【００２６】
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】
【００２７】
【図１】（ａ）は本発明の第１施形態における圧力センサの平面図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ断面図である。
【図２】ブリッジ回路の回路図である。
【図３】外部温度が１５０℃であるときのダイヤフラムに生じる熱応力を示すシミュレーション結果である。
【図４】外部温度が−４０℃であるときのダイヤフラムに生じる熱応力を示すシミュレーション結果である。
【図５】本発明の第２施形態におけるダイヤフラムの平面図である。
【図６】本発明の第３施形態における圧力センサの平面図である。
【図７】（ａ）はダイヤフラムのアスペクト比が１より小さいセンサ部の平面図、（ｂ）および（ｃ）は外部温度が１５０℃であるときにダイヤフラムに生じる熱応力を示すシミュレーション結果である。
【図８】（ａ）はダイヤフラムのアスペクト比が１であるセンサ部の平面図、（ｂ）および（ｃ）は外部温度が１５０℃であるときにダイヤフラムに生じる熱応力を示すシミュレーション結果である。
【図９】（ａ）はダイヤフラムのアスペクト比が１より大きいセンサ部の平面図、（ｂ）および（ｃ）は外部温度が１５０℃であるときにダイヤフラムに生じる熱応力を示すシミュレーション結果である。
【図１０】本発明の第４実施形態における圧力センサの平面図である。
【図１１】本発明の他の実施形態におけるセンサ部の断面構成を示す図である。
【図１２】本発明の他の実施形態におけるダイヤフラムの平面図である。
【図１３】本発明の他の実施形態におけるダイヤフラムに生じる熱応力を示すシミュレーション結果である。
【図１４】本発明の他の実施形態におけるダイヤフラムの平面図である。
【図１５】従来の圧力センサの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。図１（ａ）は本実施形態の圧力センサの平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）中のＡ−Ａ断面図である。
【００２９】
図１に示されるように、圧力センサは、センサ部１０と、樹脂材料等を用いて構成され、センサ部１０を片持ち支持する支持部材４０とを有する構成とされている。
【００３０】
センサ部１０は、シリコン基板２０とガラス基板等の台座３０とを有して構成され、一方向を長手方向とする直方体形状とされており、長手方向の一端が固定端２１とされていると共に当該一端と反対側の他端が自由端２２とされている。そして、固定端２１が接着剤等の接合部材５０を介して支持部材４０に接合されている。すなわち、センサ部１０は支持部材４０に片持ち支持されている。なお、本実施形態における長手方向とは、[１１０]方向である。
【００３１】
シリコン基板２０は、直方体形状とされており、本実施形態では主表面が（００１）面とされ、主表面では[１１０]軸および[−１１０]軸が直交した状態で存在している。そして、このシリコン基板２０には、固定端２１側より自由端２２側に表面から異方性エッチング等されることにより構成された断面が台形形状の凹部２３が形成されており、この凹部２３に伴って薄肉部となった部分によりダイヤフラム２４が構成されている。ダイヤフラム２４を自由端２２側に形成するのは、ダイヤフラム２４を固定端２１側に形成した場合と比較して、外部温度が変化したときにダイヤフラム２４に生じる熱応力が小さくなるためである。
【００３２】
また、シリコン基板２０の裏面には、ガラス基板やシリコン基板等で構成される直方体形状の台座３０が接合されており、台座３０のうち凹部２３の底面と対向する領域には凹部３１が形成されている。そして、この凹部３１とシリコン基板２０により圧力基準室２６が形成されている。本実施形態では、この圧力基準室２６が真空圧とされているが、例えば、大気圧とされていてもよい。
【００３３】
ダイヤフラム２４は、本実施形態では、外形輪郭線（図１（ａ）中の破線で示した線）が〈１１０〉方向と平行となる第１〜第４辺２４ａ〜２４ｂを有して構成され、平面形状が正方形状とされている。具体的には、第１〜第４辺２４ａ〜２４ｄのうち相対する第１辺２４ａと第３辺２４ｃとが[−１１０]方向と平行とされており、相対する第２辺２４ｂと第４辺２４ｄとが[１１０]方向と平行とされている。そして、ダイヤフラム２４は、第１辺２４ａが固定端２１側に位置するように形成されている。なお、本実施形態では、[１１０]方向が本発明の第１方向に相当し、[−１１０]方向が本発明の第２方向に相当している。
【００３４】
また、ダイヤフラム２４上には、応力によって抵抗値が変動する第１〜第４ピエゾ抵抗素子２５ａ〜２５ｄがホイートストンブリッジ（フルブリッジ）回路を構成するように形成されている。具体的には、第１〜第４ピエゾ抵抗素子２５ａ〜２５ｄは、ダイヤフラム２４のうち第１辺２４ａの中点周りの領域外に形成されている。つまり、第１〜第４ピエゾ抵抗素子２５ａ〜２５ｄは、第１辺２４ａの中点近傍を除く領域に形成されており、第１辺２４ａの中点に接しないように形成されている。言い換えると、第１〜第４ピエゾ抵抗素子２５ａ〜２５ｄは、外部温度が変化したとき、ダイヤフラム２４に最も大きい熱応力が生じる部分を除く領域に形成されている。
【００３５】
本実施形態では、第１、第３ピエゾ抵抗素子２５ａ、２５ｃが第３辺２４ｃの中央部に隣接して形成され、第２ピエゾ抵抗素子２５ｂが第２辺２４ｂの中央部に隣接して形成され、第４ピエゾ抵抗素子２５ｄが第４辺２４ｄの中央部に隣接して形成されている。すなわち、第１〜第４ピエゾ抵抗素子２５ａ〜２５ｄは、全体としてダイヤフラム２４のうち自由端２２側に形成されている。第１〜第４ピエゾ抵抗素子２５ａ〜２５ｄを第２〜第４辺２４ｂ〜２４ｄの中央部に隣接して形成するのは、上記のように、シリコン基板２０の主表面を（００１）面とした場合には、ダイヤフラム２４に圧力が印加されたときに第２〜第４辺２４ｂ〜２４ｄの中央部が歪みやすいためである。
【００３６】
図２は、ブリッジ回路の回路図である。図２に示されるように、本実施形態では、第１〜第４ピエゾ抵抗素子２５ａ〜２５ｄは、第１ピエゾ抵抗素子２５ａが第２、第４ピエゾ抵抗素子２５ｂ、２５ｄと直列接続されており、第３ピエゾ抵抗素子２５ｃが第２、第４ピエゾ抵抗素子２５ｂ、２５ｄと直列されて４辺形の閉回路を形成している。なお、図２中では、第１、第３ピエゾ抵抗素子２５ａ、２５ｃと重ねて記載した紙面下側に向かう矢印は、ダイヤフラム２４に圧力が印加されたときに抵抗値が減少することを示しており、第２、第４ピエゾ抵抗素子２５ｂ、２５ｄと重ねて記載した紙面上側に向かう矢印は、ダイヤフラム２４に圧力が印加されたときに抵抗値が増加することを示している。
【００３７】
なお、第１〜第４ピエゾ抵抗素子２５ａ〜２５ｄは、例えば、拡散等により形成された抵抗とされ、直線が繰り返し折り返された折れ線形状とされている。そして、第１〜第４ピエゾ抵抗素子２５ａ〜２５ｄは、本実施形態では、ダイヤフラム２４に応力が印加されたときに抵抗値が変化する方向を長手方向とした折れ線形状とされており、当該長手方向は[１１０]方向とされている。すなわち、本実施形態では、長手方向に延設された部分が抵抗値が変化する部分となる。
【００３８】
次に、外部温度が変化したときにダイヤフラム２４に生じる熱応力について説明する。図３は、外部温度が１５０℃であるときにダイヤフラム２４に生じる熱応力を示すシミュレーション結果であり、（ａ）は従来の圧力センサにおけるダイヤフラム２４の応力分布図、（ｂ）は本実施形態の圧力センサにおけるダイヤフラム２４の応力分布図、（ｃ）はダイヤフラム２４のうち第１〜第４ピエゾ抵抗素子２５ａ〜２５ｄの形成領域に生じる応力の平均値を示す図である。また、図４は、外部温度が−４０℃であるときにダイヤフラム２４に生じる熱応力を示すシミュレーション結果であり、（ａ）は従来の圧力センサにおけるダイヤフラム２４の応力分布図、（ｂ）は本実施形態の圧力センサにおけるダイヤフラム２４の応力分布図、（ｃ）はダイヤフラム２４のうち第１〜第４ピエゾ抵抗素子２５ａ〜２５ｄの形成領域に生じる熱応力の平均値を示す図である。なお、従来の圧力センサとは、上記図１５で示されるように、第１〜第４辺２４ａ〜２４ｄの中央部に隣接して第１〜第４ピエゾ抵抗素子２５ａ〜２５ｄがそれぞれ形成された圧力センサのことである。
【００３９】
また、図３（ａ）、（ｂ）および図４（ａ）、（ｂ）では、濃淡によってダイヤフラム２４に生じる熱応力を示しており、濃度が薄くなるほどピエゾ抵抗効果に寄与する部分の引張応力が大きいことを示し、濃度が濃くなるほどピエゾ抵抗効果に寄与する成分の圧縮応力が大きいことを示している。そして、図３（ｃ）および図４（ｃ）では、実線棒グラフが従来の圧力センサにおける第１〜第４ピエゾ抵抗素子２５ａ〜２５ｄの形成領域に生じる熱応力を示し、破線棒グラフが本実施形態の圧力センサにおける第１〜第４ピエゾ抵抗素子２５ａ〜２５ｄの形成領域に生じる熱応力を示している。棒グラフは、左から順に８つ並んでいるが、左端に位置する２つの棒グラフが第１ピエゾ抵抗素子２５ａの形成領域に生じる平均応力を示し、左から２番目に位置する２つの棒グラフが第２ピエゾ抵抗素子２５ｂの形成領域に生じる平均応力を示し、左から３番目に位置する２つの棒グラフが第３ピエゾ抵抗素子２５ｃの形成領域に生じる平均応力を示し、右端に位置する２つの棒グラフが第４ピエゾ抵抗素子２５ｄの形成領域に生じる平均応力を示している。
【００４０】
図３および図４に示されるように、外部温度が１５０℃または−４０℃の場合には、センサ部１０が湾曲等するためダイヤフラム２４に熱応力が生じる。このとき、ダイヤフラム２４のうち固定端２１に最も近い第１辺２４ａの中点周りの領域、つまり中央部に生じる熱応力が最も大きくなり、熱応力はその部分から放射状に広がって小さくなっていく。
【００４１】
そして、従来の圧力センサでは、第１〜第４辺２４ａ〜２４ｄのそれぞれの中央部に隣接して第１〜第４ピエゾ抵抗素子２５ａ〜２５ｄが形成されているため、外部温度が変化したとき、第１辺２４ａの中央部に隣接して形成された第１ピエゾ抵抗素子２５ａには第２〜第４ピエゾ抵抗素子２５ｂ〜２５ｄと比較して、大きな熱応力が印加される。言い換えると、第１ピエゾ抵抗素子２５ａは、ダイヤフラム２４のうち最も大きな熱応力が生じる部分に形成されている。
【００４２】
これに対し、本実施形態では、第１ピエゾ抵抗素子２５ａを、第３ピエゾ抵抗素子２５ｃと共に第３辺２４ｃの中央部に隣接して形成しているため、第１ピエゾ抵抗素子２５ａに印加される熱応力を第３ピエゾ抵抗素子２５ｃに印加される熱応力とほぼ同じにすることができる。すなわち、本実施形態の圧力センサでは、外部温度が１５０℃または−４０℃に変化したとき、従来の圧力センサと比較して、第１〜第４ピエゾ抵抗素子２５ａ〜２５ｄに印加される熱応力の差を低減することができる。このため、圧力検出精度が低下することを抑制することができる。
【００４３】
また、上記構成の圧力センサは、ブリッジ回路から出力された検出信号を増幅回路で所定倍に増幅し、増幅した増幅信号に基づいて圧力が測定される。このため、第１〜第４ピエゾ抵抗素子２５ａ〜２５ｄに印加される熱応力の最大値が大きい程増幅信号の誤差が大きくなる。しかしながら、本実施形態では、第１〜第４ピエゾ抵抗素子２５ａ〜２５ｄを第１辺２４ａの中点周りの領域外に形成しているため、外部温度が変化したときに第１〜第４ピエゾ抵抗素子２５ａ〜２５ｄに印加される熱応力の最大値の絶対値も小さくすることができる。すなわち、例えば、外部温度が１５０℃であるときには、従来の圧力センサでは、第１ピエゾ抵抗素子２５ａに印加される３ＭＰａが応力の最大値となるが、本実施形態の圧力センサでは、第２、第４ピエゾ抵抗素子２５ｂ、２５ｄに印加される１．８ＭＰａが応力の最大値となる。したがって、増幅した増幅信号の誤差を低減することができ、圧力検出精度が低下することをさらに抑制することができる。
【００４４】
以上説明したように、本実施形態の圧力センサでは、第１、第３ピエゾ抵抗素子２５ａ、２５ｃを第３辺２４ｃの中央部に隣接して形成し、第２ピエゾ抵抗素子２５ｂを第２辺２４ｂの中央部に隣接して形成し、第４ピエゾ抵抗素子２５ｄを第４辺２４ｄの中央部に隣接して形成している。このため、外部温度の変化によってダイヤフラム２４に熱応力が生じたとき、ダイヤフラム２４における最も大きな熱応力が生じる部分に第１〜第４ピエゾ抵抗素子２５ａ〜２５ｄを形成していないため、第１〜第４ピエゾ抵抗素子２５ａ〜２５ｄに印加される熱応力の差を低減することができ、圧力検出精度が低下することを抑制することができる。
【００４５】
さらに、ダイヤフラム２４における最も大きな熱応力が生じる部分に第１〜第４ピエゾ抵抗素子２５ａ〜２５ｄを形成していないため、第１〜第４ピエゾ抵抗素子２５ａ〜２５ｄに印加される熱応力の絶対値の最大値を低減することができる。したがって、増幅した増幅信号の誤差を低減することができ、圧力検出精度が低下することをさらに抑制することができる。
【００４６】
すなわち、例えば、第１〜第４ピエゾ抵抗素子２５ａ〜２５ｄを第１辺２４ａの中央部に隣接して形成することにより、外部温度が変化したときに各ピエゾ抵抗素子２５ａ〜２５ｄに印加される熱応力の差を低減することも考えられるが、この圧力センサでは、印加される熱応力が大きくなって増幅信号の誤差が大きくなる。これに対し、本実施形態では、増幅信号の誤差を抑制しつつ、圧力検出精度が低下することを抑制することができる。
【００４７】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態の圧力センサは、第１実施形態に対して第２、第４ピエゾ抵抗素子２５ｂ、２５ｄを形成する場所を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。図５は、本実施形態におけるダイヤフラム２４の平面図である。
【００４８】
図５に示されるように、第１〜第４ピエゾ抵抗素子２５ａ〜２５ｄは、それぞれ互いに隣接して形成されていると共に第３辺２４ｃに隣接して形成されている。そして、第２ピエゾ抵抗素子２５ｂは第１ピエゾ抵抗素子２５ａを挟んで第３ピエゾ抵抗素子２５ｃと反対側に形成されており、第４ピエゾ抵抗素子２５ｄは第３ピエゾ抵抗素子２５ｃを挟んで第１ピエゾ抵抗素子２５ａと反対側に形成されている。
【００４９】
この場合は、ダイヤフラム２４に測定媒体から圧力が印加されたとき、第１〜第４ピエゾ抵抗素子２５ａ〜２５ｄが全て第３辺２４ｃに隣接して形成されているため、第１〜第４ピエゾ抵抗素子２５ａ〜２５ｄには同符号の応力が印加されることになる。すなわち、第１〜第４ピエゾ抵抗素子２５ａ〜２５ｄには、引っ張り応力または圧縮応力のうち同じ応力が印加されることになる。このため、図２に示すブリッジ回路から出力を発現させるために、本実施形態では、第１、第３ピエゾ抵抗素子２５ａ、２５ｃの長手方向を[１１０]方向とし、第２、第４ピエゾ抵抗素子２５ｂ、２５ｄの長手方向を[−１１０]方向としている。すなわち、第１、第３ピエゾ抵抗素子２５ａ、２５ｃの長手方向と、第２、第４ピエゾ抵抗素子２５ｂ、２５ｄの長手方向とが直交するようにしている。なお、図５中の第１〜第４ピエゾ抵抗素子２５ａ〜２５ｄに示した矢印は、長手方向の向きを示している。
【００５０】
このような圧力センサでは、第１〜第４ピエゾ抵抗素子２５ａ〜２５ｄがそれぞれ第３辺２４ｃに隣接して形成されているため、上記第１実施形態と比較して、外部温度が変化したときに第１〜第４ピエゾ抵抗素子２５ａ〜２５ｄに印加される熱応力の差をさらに低減することができる。また、上記第１実施形態と比較して、第２、第４ピエゾ抵抗素子２５ｂ、２５ｄが固定端２１からさらに離れた位置に形成されているため、外部温度が変化したときに第１〜第４ピエゾ抵抗素子２５ａ〜２５ｄに印加される熱応力の最大値の絶対値を低減することができる。したがって、上記第１実施形態と比較して、外部温度が変化したときにさらに圧力検出精度が低下することを抑制することができる。
【００５１】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態の圧力センサは、第２実施形態に対してダイヤフラム２４の形状を変更したものであり、その他に関しては第２実施形態と同様であるため、説明を省略する。図６は、本実施形態における圧力センサの平面図である。
【００５２】
図６に示されるように、ダイヤフラム２４は、（[−１１０]方向の長さ）／（[１１０]方向の長さ）の比をアスペクト比とすると、アスペクト比が１より大きくなる矩形状とされている。このような圧力センサでは、外部温度が変化したとき、ダイヤフラム２４に生じる熱応力そのものを低減することができ、圧力検出精度が低下することを抑制することができる。
【００５３】
図７（ａ）はダイヤフラム２４のアスペクト比が１より小さいセンサ部１０の平面図、図８（ａ）はダイヤフラム２４のアスペクト比が１であるセンサ部の平面図、図９（ａ）はダイヤフラム２４のアスペクト比が１より大きいセンサ部の平面図である。図７（ｂ）、（ｃ）〜図９（ｂ）、（ｃ）は、外部温度が１５０℃であるときのダイヤフラム２４に生じる熱応力を示すシミュレーション結果であり、図７〜図９において、（ｂ）は（ａ）中のＡ方向に沿って熱応力をシミュレーションした結果であり、（ｃ）は（ａ）中のＢ方向に沿って熱応力をシミュレーションした結果である。
【００５４】
なお、図７（ｂ）、（ｃ）〜図９（ｂ）、（ｃ）では、丸が[１１０]方向の熱応力、四角が[−１１０]方向の熱応力、三角がピエゾ抵抗効果に寄与する熱応力（図中では単に寄与応力と示す）を示している。また、図７（ａ）〜図９（ａ）では、第１〜第４ピエゾ抵抗素子２５ａ〜２５ｄは省略して示してある。
【００５５】
図８に示されるように、アスペクト比が１であるダイヤフラム２４を基準とすると、図９に示されるように、アスペクト比が１より大きいダイヤフラム２４では、ピエゾ抵抗効果に寄与する熱応力が減少しているが、図７に示されるように、アスペクト比が１より小さいダイヤフラム２４ではピエゾ抵抗効果に寄与する熱応力が増加している。
【００５６】
これは、以下の理由であると考えられる。すなわち、センサ部１０は、[１１０]方向を長手方向とする直方体形状とされており、固定端２１が支持部材４０に固定されているため、外部温度が変化したときに、[−１１０]方向を軸として湾曲しやすくなる。すなわち、自由端２２が鉛直方向に変位しやすくなる。また、ダイヤフラム２４はアスペクト比に応じて湾曲しやすくなる方向が変わり、アスペクト比が１より大きい場合には[１１０]方向を軸として湾曲しやすくなり、アスペクト比が１より小さい場合には[−１１０]方向を軸として湾曲しやすくなる。
【００５７】
つまり、アスペクト比が１以下とされているダイヤフラム２４では、外部温度が変化したとき、センサ部１０が湾曲しやすい方向とダイヤフラム２４の湾曲しやすい方向とが同じ方向になり、ダイヤフラム２４に生じる熱応力が大きくなる。これに対しアスペクト比が１より大きくされているダイヤフラム２４では、センサ部１０の湾曲しやすい方向とダイヤフラム２４の湾曲しやすい方向とが交差するため、アスペクト比が１以下とされている圧力センサと比較して、ダイヤフラム２４に生じる熱応力そのものを低減することができる。
【００５８】
したがって、本実施形態では、ダイヤフラム２４に生じる熱応力そのものを低減することができ、さらに圧力検出精度が低下することを抑制することができる。なお、本実施形態では、第１〜第４ピエゾ抵抗素子２５ａ〜２５ｄが第３辺２４ｃに隣接して形成されている例について説明したが、上記第１実施形態のように、第２ピエゾ抵抗素子２５ｂが第２辺２４ｂの中央部に隣接して形成されていると共に第４ピエゾ抵抗素子２５ｄが第４辺２４ｄの中央部に隣接して形成されていてもよい。
【００５９】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態の圧力センサは、第１実施形態に対してシリコン基板２０の主表面の面方位を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。図１０は、本実施形態における圧力センサの平面図である。
【００６０】
図１０に示されるように、本実施形態のシリコン基板２０は、主表面が（０１１）面とされており、主表面には[０１−１]軸および[１００]軸が直交した状態で存在している。このように、主表面が（０１１）面であるシリコン基板２０を用いた場合には、ダイヤフラム２４に測定媒体から圧力が印加されたとき、中心から[０１−１]軸方向に沿って中央領域と周辺領域とで大きな差がでることになる。したがって、本実施形態では、第１、第３ピエゾ抵抗素子２５ａ、２５ｃがダイヤフラム２４の中央部に配置されており、第２、第４ピエゾ抵抗素子２５ｂ、２５ｄが第３辺２４ｃの中央部に隣接して形成されている。
【００６１】
このように、シリコン基板２０として主表面が（０１１）面である基板を用いても、上記第１実施形態と同様に、第１〜第４ピエゾ抵抗素子２５ａ〜２５ｄが第１辺２４ａの中点周りの領域外に形成されているため、外部温度が変化したときに圧力検出精度が低下することを抑制することができる。
【００６２】
（他の実施形態）
上記各実施形態では、センサ部１０の固定端２１を支持部材４０に接合部材５０を介して固定する例について説明したが、例えば、センサ部１０の固定端２１を樹脂封止して支持部材４０に固定してもよい。
【００６３】
また、上記各実施形態では、センサ部１０は、裏面に凹部２３が形成されたシリコン基板２０と、当該シリコン基板２０の裏面に接合される台座３０とを有するものを例に挙げて説明したが、例えば、センサ部１０は次のような構成とされていてもよい。図１１は、他の実施形態におけるセンサ部１０の断面構成を示す図である。
【００６４】
図１１（ａ）に示されるように、シリコン基板２０の裏面から断面が台形となる凹部２３を形成してダイヤフラム２４を構成してもよい。また、図１１（ｂ）に示されるように、図１１（ａ）の変形例として、凹部２３は断面が矩形であってもよい。そして、図１１（ｃ）に示されるように、シリコン基板２０を薄膜化すると共に台座３０に凹部３１を形成し、シリコン基板２０のうち凹部３１と対向する領域にダイヤフラム２４を構成してもよい。さらに、図１１（ｄ）に示されるように、図１（ｂ）の変形例として、シリコン基板２０の表面から形成した凹部２３の断面が矩形状となるようにしてもよい。また、図１１（ｅ）に示されるように、センサ部１０をシリコン基板２０のみで構成し、シリコン基板２０の内部に圧力基準室２６を構成する空洞部２７を形成するようにしてもよい。このシリコン基板２０は、例えば、シリコンで構成された基板の表面に凹部を形成した後、ＬＰＣＶＤ法等により凹部を閉塞するように基板上にエピタキシャル層を形成することにより、凹部により空洞部２７が構成されて製造される。
【００６５】
さらに、上記第１、第２実施形態では、ダイヤフラム２４として正方形状のものを例に挙げて説明したが、ダイヤフラム２４の形状はこれに限定されるものではない。図１２は、他の実施形態におけるダイヤフラム２４の拡大平面図である。
【００６６】
図１２（ａ）に示されるように、ダイヤフラム２４は、第１〜第４辺２４ａ〜２４ｄを有し、さらに、第１辺２４ａと第２辺２４ｂとを結ぶ第５辺２４ｅ、第２辺２４ｂと第３辺２４ｃとを結ぶ第６辺２４ｆ、第３辺２４ｃと第４辺２４ｄとを結ぶ第７辺２４ｇ、第４辺２４ｄと第１辺２４ａとを結ぶ第８辺２４ｈを有する八角形状とされていてもよい。この場合、例えば、上記第１実施形態と同様に、第１、第３ピエゾ抵抗素子２５ａ、２５ｃを第３辺２４ｃに隣接して形成し、第２ピエゾ抵抗素子２５ｂを第２辺２４ｂの中央部に隣接して形成し、第４ピエゾ抵抗素子２５ｄを第４辺２４ｄの中央部に隣接して形成することができる。
【００６７】
さらに、図１２（ｂ）に示されるように、ダイヤフラム２４は、第１〜第４辺２４ａ〜２４ｄを有し、第１辺２４ａが第３辺２４ｃより短くされた台形形状とされていてもよい。また、特に図示しないが、第３辺２４ｃが第１辺２４ａより短くされた台形形状とされていてもよい。この場合、例えば、上記第２実施形態と同様に、第１〜第４ピエゾ抵抗素子２５ａ〜２５ｄを第３辺２４ｃと隣接して形成することができる。なお、上記第１実施形態と同様に、第２辺２４ｂの中央部と隣接する位置に第２ピエゾ抵抗素子２５ｂを形成すると共に第４辺２４ｄの中央部と隣接する位置に第４ピエゾ抵抗素子２５ｄを形成してもよい。
【００６８】
また、図１２（ｃ）に示されるように、ダイヤフラム２４は円形状とされていてもよい。この場合、 [１１０]方向と平行であってダイヤフラム２４の中心を通る直線がダイヤフラム２４の外形を構成する外形輪郭線と交差する交点のうち、固定端２１側に位置する交点周りの領域外に第１〜第４ピエゾ抵抗素子２５ａ〜２５ｄを形成することができる。すなわち、外部温度が変化したときには、ダイヤフラム２４のうち最も固定端２１に近い部分に最も大きな熱応力が生じるため、この部分を除く領域に第１〜第４ピエゾ抵抗素子２５ａ〜２５ｄを形成することができる。
【００６９】
具体的には、図１２（ｃ）では、ダイヤフラム２４の中心より自由端２２側に第１、第３ピエゾ抵抗素子２５ａ、２５ｃを形成し、中心を通る[−１１０]軸上であって、中心より[−１１０]方向側に第２ピエゾ抵抗素子２５ｂを形成し、中心より[１−１０]方向側に第４ピエゾ抵抗素子２５ｄを形成している。
【００７０】
さらに、図１２（ｄ）に示されるように、ダイヤフラム２４は、第１〜第３辺２４ａ〜２４ｃを有すると共に固定端２１側に頂角２６を有し、第２辺２４ｂが[−１１０]方向と平行となる三角形状とされていてもよい。図１３は、他の実施形態におけるダイヤフラムに生じる熱応力を示すシミュレーション結果であり、（ａ）は外部温度が１５０℃であるときのシミュレーション結果、（ｂ）は外部温度が−４０℃であるときのシミュレーション結果である。図１３に示されるように、外部温度が１５０℃または−４０℃の場合には、ダイヤフラム２４のうち頂角２６周りの領域に最も大きな熱応力が生じている。このため、図１２（ｄ）に示されるように、第１〜第４ピエゾ抵抗素子２５ａ〜２５ｄをダイヤフラム２４のうち頂角２６周りの領域に形成することができ、例えば、上記第２実施形態と同様に、第２辺２４ｂに隣接して形成することができる。
【００７１】
以上図１２に示されるダイヤフラム２４を備えた圧力センサでは、[１１０]方向や[−１１０]方向と非平行な辺を有するため、［−１１０］方向や［１１０］方向を軸として湾曲しにくくなる。このため、センサ部１０の湾曲しやすい方向とダイヤフラム２４の湾曲しやすい方向とが異なり、上記第３実施形態のように、ダイヤフラム２４に生じる熱応力そのものを低減することができる。
【００７２】
なお、図１２では、第１〜第４ピエゾ抵抗素子２５ａ〜２５ｄを形成する位置に関しては一例を示したにすぎず、第１〜第４ピエゾ抵抗素子２５ａ〜２５ｄは外部温度が変化したときにダイヤフラム２４に最も大きな熱応力が生じる部分を除く領域に形成されていれば、従来の圧力センサと比較して、検出精度が低下することを抑制することができる。
【００７３】
また、上記第３実施形態では、ダイヤフラム２４としてアスペクト比が１より大きい矩形状のものを例に挙げて説明したが、ダイヤフラム２４の形状はこれに限定されるものではない。図１４は他の実施形態におけるダイヤフラム２４の拡大平面図である。
【００７４】
図１４（ａ）に示されるように、図１２（ａ）に示した八角形状のダイヤフラム２４において、アスペクト比が１以上となるようにすることができる。この場合、第１〜第４ピエゾ抵抗素子２５ａ〜２５ｄを第３辺２４ｃに隣接して形成することができる。また、図１４（ｂ）に示されるように、図６に示したダイヤフラム２４において、第１〜第４辺２４ａ〜２４ｄを繋ぐ各角部に丸みを持たせた略矩形状とすることもできる。さらに、図１４（ｃ）に示されるように、図１２（ｃ）に示したダイヤフラム２４において、アスペクト比が１以上となる楕円形状とすることができる。この場合、第１〜第４ピエゾ抵抗素子２５ａ〜２５ｄは、ダイヤフラム２４の中心より自由端２２側に配置することができる。
【００７５】
なお、図１２および図１４では、シリコン基板２０の主表面が（００１）面である場合について説明したが、図１２および図１４に示したダイヤフラム２４の形状は主表面が（０１１）面であるシリコン基板２０についても適用可能である。この場合は、例えば、上記第４実施形態と同様に、第１〜第４ピエゾ抵抗素子２５ａ〜２５ｄのうち、第１、第３ピエゾ抵抗素子２５ａ、２５ｃをダイヤフラム２４の中央部に形成することができる。
【００７６】
さらに、上記各実施形態では、ダイヤフラム２４にホイートストンブリッジ（フルブリッジ）回路を構成する第１〜第４ピエゾ抵抗素子２５ａ〜２５ｄが形成されている例について説明したが、例えば、ダイヤフラム２４にハーフブリッジ回路を構成する第１、第２ピエゾ抵抗素子２５ａ、２５ｂのみが形成されていてもよい。
【００７７】
そして、上記各実施形態では、第１〜第４ピエゾ抵抗素子２５ａ〜２５ｄは、ダイヤフラム２４に応力が印加されたときに抵抗値が変化する方向を長手方向としたものを例に挙げて説明したが、例えば、ダイヤフラム２４に応力が印加されたときに抵抗値が変化する方向を短手方向とする折り返し形状とされていてもよい。また、第１〜第４ピエゾ抵抗２５ａ〜２５ｄは、折れ線形状とされていなくてもよく、例えば、直線とされていてもよい。
【符号の説明】
【００７８】
１０            センサ部
２０            シリコン基板
２１            固定端
２２            自由端
２３            凹部
２４            ダイヤフラム
２４ａ〜２４ｄ  第１〜第４辺
２５ａ〜２５ｄ  第１〜第４ピエゾ抵抗素子
３０            台座
４０            支持部材
５０            接合部材
【図１】
0005304807.tif 000002
【図２】
0005304807.tif 000003
【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】
0005304807.tif 000008
【図８】
0005304807.tif 000009
【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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