圧力センサ
【課題】圧力センサの気密性を向上させることができるとともに、圧力センサの構造および製造工程を簡易にすることができる圧力センサを提供する。
【解決手段】本発明の圧力センサ１において、ダイヤフラム２の内面２ａに固着された振動子３を囲繞する環状の第１の電極４が形成される。第１の電極４の内側には結合電極５が形成される。これら第１の電極４および結合電極５は振動子３に接続される。また、この結合電極５はダイヤフラム２の外面２ｂにある第２の電極６と静電結合している。そのため、凹凸のない第１の電極４の表面を環状接合面として筐体７をダイヤフラム２に陽極接合することができる。
【解決手段】本発明の圧力センサ１において、ダイヤフラム２の内面２ａに固着された振動子３を囲繞する環状の第１の電極４が形成される。第１の電極４の内側には結合電極５が形成される。これら第１の電極４および結合電極５は振動子３に接続される。また、この結合電極５はダイヤフラム２の外面２ｂにある第２の電極６と静電結合している。そのため、凹凸のない第１の電極４の表面を環状接合面として筐体７をダイヤフラム２に陽極接合することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力センサに係り、特に、直接式のＴＰＭＳ（タイヤ・プレッシャ・モニタリング・システム）に好適に利用できる圧力センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧力センサは様々な場所や装置に用いられている。例えば、自動車のタイヤの空気圧を測定する直接式のＴＰＭＳにおいては、圧力センサをタイヤに内蔵して空気圧を直接測定するために圧力センサが用いられている。
【０００３】
従来の圧力センサ１０１Ａ、１０１Ｂは、その一例として、図４または図５に示すように、ダイヤフラム１０２、振動子１０３、引出電極１０４、１０５および筐体１０７を備えている。振動子１０３としては、一定幅を有する平面視直線状の水晶振動子またはＳＡＷ（Surface Acoustic Wave：表面弾性波）フィルタが選択されており、弾性変形するダイヤフラム１０２の内面１０２ａにその振動子１０３が貼付けられている。
【０００４】
また、この振動子１０３の両端には圧力センサ１０１Ａ、１０１Ｂに併設される無線受信回路または加速度センサその他の回路（図示せず）と接続するための引出電極１０４、１０５が接続されている。この引出電極１０４、１０５は、図４に示すようにダイヤフラム１０２の内面１０２ａにおいて振動子１０３の両端からダイヤフラム１０２の外縁まで引き延ばすか、図５に示すように柱状配線１１１およびビア・ホール１１２を介して振動子１０３の両端から筐体１０７の内部を介して引き延ばすことにより形成されている。
【０００５】
そして、図４または図５に示すように、振動子１０３が温度変化および湿度変化の影響を受けないようにするため、平板状の底面部１０８と円形貫通孔１０９ａを有する側壁部１０９とを接合させて得た容器状の筐体１０７が振動子１０３を封入するようにダイヤフラム１０２と接合されている（特許文献１を参照）。
【０００６】
この従来の圧力センサ１０１Ａ、１０１Ｂが自動車のタイヤ（図示せず）に内蔵されている場合、そのタイヤの空気圧に変化が生じると空気圧の変化に応じて圧力センサ１０１Ａ、１０１Ｂのダイヤフラム１０２が弾性変形し、それに伴って振動子１０３に圧力が加えられるので、振動子１０３の発振周波数もしくは共振周波数が変化する。この振動子１０３の周波数変化を電気信号に変換することにより、タイヤ外部の無線送受信回路はタイヤの空気圧の変化を測定することができる。
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２０８０４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図４に示すように、従来の圧力センサ１０１Ａに係る引出電極１０４、１０５をダイヤフラム１０２の内面１０２ａにおいて振動子１０３の両端からダイヤフラム１０２の外縁まで引き延ばす場合、ダイヤフラム１０２と筐体１０７との接合面（図４の斜線部）の一部に引出電極１０４、１０５が存在してしまう。そのため、接合面に凹凸が形成されてしまうので、ダイヤフラム１０２と筐体１０７との気密性を高めることが困難であるという問題があった。
【０００９】
また、図５に示すように、従来の圧力センサ１０１Ｂに係る引出電極１０４、１０５を柱状配線１１１およびビア・ホール１１２を介して振動子１０３の両端から筐体１０７の外部に引き延ばす場合、図４に示す圧力センサ１０１Ａには存在しない柱状配線１１１およびビア・ホール１１２を形成しなければならない。そのため、圧力センサ１０１Ｂの構造およびその製造工程が複雑となるので、圧力センサ１０１Ｂの製造コストが上昇してしまうという問題があった。また、圧力センサ１０１Ｂの構造が複雑になると故障に対する圧力センサ１０１Ｂの信頼性も低下してしまうという問題もあった。
【００１０】
さらに、引出電極１０４、１０５の引出方法にかかわらず、通常、ダイヤフラム１０２および筐体１０７は同一材料（例えばガラス）を用いて形成されているので、ダイヤフラム１０２と筐体１０７との接合手段として気密信頼性の高い陽極接合を用いることができないという問題があった。ここで、陽極接合以外の接合手段の一例としては低融点ガラス接合が挙げられるが、低融点ガラス接合は接合対象のガラス量の制御が難しいという難点を有している。そのため、圧力センサ１０１Ａ、１０１Ｂの気密性が低下してその測定精度に悪影響を与えてしまうおそれがあるという問題があった。
【００１１】
そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、圧力センサの気密性を向上させることができるとともに、圧力センサの構造および製造工程を簡易にすることができる圧力センサを提供することを本発明の目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前述した目的を達成するため、本発明の圧力センサは、その第１の態様として、弾性変形するダイヤフラムの一方の面に固着されている振動子と、ダイヤフラムの一方の面において振動子を囲繞する環状に形成されているとともに、振動子の一端に接続されている第１の電極と、ダイヤフラムの一方の面において第１の電極に係る環の内側に形成されているとともに、振動子の他端に接続されている結合電極と、ダイヤフラムの一方の面と対向する他方の面において結合電極と対向することにより結合電極と電気的に結合している第２の電極と、ダイヤフラムに接合されたときに振動子を密封する容器状に形成されているとともに、第１の電極の表面を環状接合面として第１の電極を介してダイヤフラムに接合されている筐体とを備えていることを特徴としている。
【００１３】
本発明の第１の態様の圧力センサによれば、第１の電極を環状に形成してその表面を筐体との接合面としているので、ダイヤフラムと筐体との接合面を平滑な環状にすることができる。また、従来の引出電極となる第１の電極、結合電極および第２の電極はダイヤフラムの互いに対向している一方の面および他方の面のいずれかに形成されているため、柱状配線およびビア・ホールなどの立体形状の配線を形成するよりも容易にそれらを形成することができる。
【００１４】
本発明の第２の態様の圧力センサは、第１の態様の圧力センサにおいて、第１の電極は、金属を用いて形成されており、筐体における第１の電極との接合面は、ガラスを用いて形成されており、筐体は、第１の電極の表面と筐体における第１の電極との接合面とを陽極接合することより、ダイヤフラムに接合されていることを特徴としている。
【００１５】
本発明の第２の態様の圧力センサによれば、ダイヤフラムと筐体とを陽極接合することにより、接着剤による接合その他の陽極接合以外の接合方法よりも圧力センサの気密性を高めることができる。
【００１６】
本発明の第３の態様の圧力センサは、第１または第２の態様の圧力センサにおいて、ダイヤフラムは、ＳｉＯ２を用いて形成されており、振動子は、ＳｉＯ２を用いて形成された水晶振動子であることを特徴としている。
【００１７】
本発明の第３の態様の圧力センサによれば、ダイヤフラムと振動子との材質が同一になることから、ダイヤフラムと振動子との熱膨張係数が同等になる。これにより、ダイヤフラムまたは振動子のどちらか一方のみが熱膨張により大きくひずみ、振動子から得られる電気信号に悪影響を及ぼしてしまうことを少なくすることができる。
【００１８】
本発明の第４の態様の圧力センサは、第１または第２の態様の圧力センサにおいて、前記ダイヤフラムおよび前記筐体は、ＳｉＯ２を用いて形成されており、前記振動子は、ＳｉＯ２を用いて形成された水晶振動子であることを特徴としている。
【００１９】
本発明の第４の態様の圧力センサによれば、ダイヤフラムおよび筐体ならびに振動子がすべて同一材質になることから、ダイヤフラムおよび筐体ならびに振動子の熱膨張係数が同等になる。これにより、ダイヤフラム、筐体または振動子のいずれか一方のみが熱膨張により大きくひずみ、圧力センサの気密性に悪影響を及ぼすことを少なくすることができる。
【００２０】
本発明の第５の態様の圧力センサは、第１から第４のいずれか１の態様の圧力センサにおいて、筐体は、蓋となる底面部および振動子よりも大きく第１の電極に係る環よりも小さな貫通孔を有する側壁部を別個に形成し、底面部の周縁から側壁部が起立するように底面部および側壁部を接合することにより、有底穴を有する容器状に形成されていることを特徴としている。
【００２１】
本発明の第５の態様の圧力センサによれば、例えば２枚の平板のうちの一方のみに貫通孔を形成してそれらを接合することにより筐体を形成することができるので、底面部および側壁部を一体に形成して筐体を製造するよりも筐体および圧力センサの製造工程を簡易にすることができる。
【００２２】
本発明の第６の態様の圧力センサは、第１から第５のいずれか１の態様の圧力センサにおいて、第２の電極は、ダイヤフラムの他方の面において少なくとも振動子、第１の電極および結合電極のすべてと対向する１枚の平板状に形成されている接地電極であることを特徴としている。
【００２３】
本発明の第６の態様の圧力センサによれば、振動子、第１の電極および結合電極のすべてが接地電極となる第２の電極により覆われており、それらを外来ノイズから電気的に遮断することができるので、圧力センサから得られる電気信号を外来ノイズから保護することができる。また、結合電極は第２の電極に覆われていることから、結合電極と第２の電極との対向面積が結合電極の面積と等しくなるため、結合電極と第２の電極との静電容量を最大限に大きくすることができる。
【００２４】
本発明の第７の態様の圧力センサは、第１から第６のいずれか１の態様の圧力センサにおいて、前記筐体の外面のすべてもしくは一部を覆う接地電極を有していることを特徴としている。
【００２５】
本発明の第７の態様の圧力センサによれば、接地電極がシールド効果を示すことにより、振動子、第１の電極および結合電極を外来ノイズから電気的に遮断することができるので、圧力センサから得られる電気信号を外来ノイズから保護することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の圧力センサによれば、第１の電極を環状に形成することによりダイヤフラムと筐体との接合面を平滑な環状にしているので、圧力センサの気密性を向上させることができる。また、第１の電極、結合電極および第２の電極を平面形状にしてそれらの構造および形成を容易にしているので、圧力センサの構造および製造工程を簡易にすることができる。これにより、圧力センサの測定精度および信頼性が向上するとともに、その製造コストが低廉なものとなるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図１および図２を用いて、本発明の圧力センサをその一実施形態により説明する。ここで、図１は本実施形態の圧力センサ１の分解斜視図を示しており、図２は図１の２−２矢視平面図を示している。また、図１および図２における斜線領域は、筐体７とダイヤフラム２との接合面を示している。
【００２８】
本実施形態の圧力センサ１は、図１および図２に示すように、ダイヤフラム２、振動子３、第１の電極４、結合電極５、第２の電極６および筐体７を備えている。
【００２９】
ダイヤフラム２は、図１および図２に示すように、外気圧の変化に応じて弾性変形する材料を用いて平板状（例えば図１および図２に示すような矩形平板状）に形成されている。本実施形態における弾性変形する材料としては、振動子３および筐体７に対する熱膨張の整合性の観点から、ＳｉＯ２が選択されている。
【００３０】
振動子３は、図１および図２に示すように、ダイヤフラム２の内面（一方の面）２ａに固着されている。この振動子３としては、水晶振動子、ＳＡＷフィルタその他の加圧により入力信号の周波数を変化させる素子を選択することができる。本実施形態の振動子３としては、ダイヤフラム２および筐体７に対する熱膨張の整合性の観点から、水晶振動子（ＳｉＯ２）が選択されている。
【００３１】
第１の電極４は、図１および図２に示すように、ダイヤフラム２の内面２ａにおいて振動子３を囲繞する環状（例えば図１および図２に示すような円環状）にスパッタ形成もしくはめっき形成されている。また、この第１の電極４は、その内側に固着された振動子３の一端３ａに接続されている。第１の電極４に用いる材料としては、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕなどの良好な導電性を有する金属が用いられている。さらに、図１に示すように、この第１の電極４を圧力センサ１の外部にある他の回路（図示せず）に接続させるため、引き出しパターン４ａが第１の電極４から筐体７の側壁部９の１つの角に設けられた切り欠き部９ｂ側まで引き延ばされている。
【００３２】
結合電極５は、図１および図２に示すように、ダイヤフラム２の内面２ａであって第１の電極４に係る円環の内側の面において、コ状開口部５ａを有する平滑な円形状にスパッタ形成もしくはめっき形成されている。この結合電極５に係るコ状開口部５ａの内部には振動子３が配置させており、その振動子３の他端３ｂに結合電極５が接続されている。結合電極５に用いる材料としては、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕなどの良好な導電性を有する金属が用いられている。
【００３３】
なお、結合電極５がコ状開口部５ａを有する円形状に形成される理由は、振動子３の他端３ｂ以外の部分に結合電極５を接触させず、かつ、第１の電極４に係る円環の内側の面において結合電極５の面積を最大限に大きくするためである。そのため、本実施形態の結合電極５の形状については、その形状がコ状開口部５ａを有する円形状以外の他の形状となることを否定するものではない。
【００３４】
第２の電極６は、図１および図２に示すように、ダイヤフラム２の内面２ａと対向する他方の面、すなわちダイヤフラム２の外面２ｂにスパッタ形成もしくはめっき形成されており、結合電極５と対向することにより結合電極５と電気的に結合（静電容量結合）している。この第２の電極６の形状としては、少なくとも、結合電極５と対向する平板状に形成されていればよい。本実施形態の第２の電極６は、図２に示すように、結合電極５の他に、振動子３および第１の電極４のすべてと対向する１枚の広い平板状に形成されているとともに、接地電極となっている。この１枚の平板形は、図２に示すように矩形であっても良いし、図示はしないが矩形を除く多角形や円形であってもよい。
【００３５】
筐体７は、ダイヤフラム２に接合されたときに振動子３を密封するような容器状に形成されている。本実施形態の筐体７においては、図１に示すように、別個に形成された底面部８および側壁部９を有している。底面部８は矩形平板状に形成されており、蓋の役割を果たす。側壁部９は底面部８と同じ大きさの矩形平板に振動子３よりも大きく第１の電極４に係る環よりも小さな貫通孔９ａを形成した形状になっており、スペーサの役割を果たす。この側壁部９は、前述の通り、１つの角に切り欠き部９ｂを有している。そして、底面部８および側壁部９を底面部８の周縁から側壁部９が起立するように接合する。これにより、本実施形態の筐体７は有底穴７ａを有する容器状に形成されている。
【００３６】
ここで、これら底面部８および側壁部９に用いる材料としては、ダイヤフラム２および振動子３と同様、熱膨張の整合性の観点からＳｉＯ２が選択されている。また、これら底面部８および側壁部９の接合としては、低融点ガラス接合、接着剤による接合または陽極接合が用いられる。陽極接合が選択された場合、ＳｉＯ２を用いて形成された底面部８と側壁部９との接合面のいずれか一方の接合面に、陽極接合に必要な金属製のダミー電極をスパッタ形成もしくはめっき形成しておく。
【００３７】
また、この筐体７は、第１の電極４の表面を環状接合面として第１の電極４を介してダイヤフラム２に接合されている。筐体７における第１の電極４との接合部となる筐体７の側壁部９は貫通孔９ａを有する矩形平板状に形成されており、矩形平板状のダイヤフラム２の内面２ａに形成された第１の電極４は平滑な表面を有しているので、筐体７とダイヤフラム２との接合面はともに平滑となる。これらの平滑な接合面を接合するために本発明の圧力センサ１としては接着剤による接合その他の様々な接合手段を採用することができるが、本実施形態の圧力センサ１においては、筐体７の側壁部９の表面がＳｉＯ２（ガラス）であり、第１の電極４が金属であることを利用して、筐体７の接合面（側壁部９の接合面）と第１の電極４の表面とを陽極接合することより、筐体７がダイヤフラム２に接合されている。
【００３８】
さらに、本実施形態の筐体７においては、図１に示すように、底面部８の外面の全てを覆うことにより筐体７の外面の一部を覆う接地電極１０が平板状に形成されている。この接地電極１０は、第２の電極６と同様、少なくとも振動子３、第１の電極４および結合電極５のすべてと対向するように形成されていることが好ましい。
【００３９】
次に、図１から図３を用いて、本実施形態の圧力センサ１の作用を説明する。ここで、図３は本実施形態の圧力センサ１の等価回路図を示している。
【００４０】
本実施形態の圧力センサ１は、図１および図２に示すように、弾性変形するダイヤフラム２の内面２ａに振動子３が固着されている。また、図２および図３に示すように、この振動子３の一端３ａには第１の電極４が接続されており、振動子３の他端３ｂには結合電極５が接続されている。この結合電極５は、ダイヤフラム２の外面２ｂに形成された第２の電極６と電気的に結合している。
【００４１】
結合電極５と第２の電極６との結合容量２１については、例えば圧力センサ１の大きさに依存して１ｐＦ程度になってしまうこともあるため、大きな値を望むことはできない場合もある。しかし、振動子３の内部直列容量３ｃは数ｆＦ程度であり、大きな値を期待することができない場合の結合容量の１／１００〜１／１０００倍程度にしかならない。そのため、結合電極５と第２の電極６との電気的結合を十分に実現することできる。
【００４２】
また、図３に示すように、第１の電極４と第２の電極６との間に寄生容量２０が発生してしまうが、この寄生容量２０は従来の圧力センサ１０１に係る振動子１０３の並列共振周波数を調整するために振動子１０３と並列に設けられていた外部の並列容量（図示せず）と回路上等価になる。そのため、寄生容量２０は振動子３の並列共振周波数に悪影響を及ぼすことはない。以上より、第１の電極４および第２の電極６は引出電極としての役割を果たす。
【００４３】
そして、ダイヤフラム２の外気圧に変化が生じた場合、ダイヤフラム２に弾性変形が生じ、それに伴ってダイヤフラム２の内面２ａに固着された振動子３に圧力が加えられるので、振動子３の発振周波数もしくは共振周波数が変化する。この振動子３の周波数変化によって、ダイヤフラム２の外気圧変化を測定することができる。
【００４４】
ここで、圧力センサ１の測定子となる振動子３は湿度変化の影響を受けやすい。つまり、圧力センサ１の測定精度は圧力センサ１の気密性に依存する。そのため、図１および図２に示すように、第１の電極４を環状に形成するとともに、第１の電極の内側に形成された結合電極５を第２の電極６に電気的に結合させている。これにより、結合電極５および第２の電極６の存在にかかわらず、振動子３を囲繞する平滑の閉じた環状に第１の電極４を形成することができる。この第１の電極４の表面を環状接合面とし、第１の電極４を介して筐体７をダイヤフラム２に接合することにより、ダイヤフラム２と筐体７との接合面から凹凸を排除することができるので、圧力センサ１の気密性を高めることができる。
【００４５】
また、本実施形態の圧力センサ１は、第１の電極４が金属を用いて形成されており、筐体７における第１の電極４との接合面（側壁部９におけるダイヤフラム２との対向面）はＳｉＯ２（ガラス）を用いて形成されている。これら第１の電極４の表面と筐体７における第１の電極４との接合面とを陽極接合することより、本実施形態の筐体７はダイヤフラム２に接合されている。陽極接合を用いることにより、接着剤を介することなく第１の電極４と筐体７とを接合することができるため、接着剤により接合部分にわずかな隙間が生じてしまうおそれも排除することができる。つまり、陽極接合を採用することにより、接着剤による接合その他の陽極接合以外の接合方法よりも圧力センサ１の気密性を高めることができる。
【００４６】
さらに、本実施形態の圧力センサ１においては、その気密性の向上のほか、圧力センサ１の測定性能を低下させてしまうような振動子３、ダイヤフラム２および筐体７に係る熱膨張のズレを防止している。つまり、本実施形態の圧力センサ１においては、振動子３に水晶振動子（ＳｉＯ２）を選択し、その振動子３の材質に整合させてダイヤフラム２および筐体７にＳｉＯ２を用いている。これにより、振動子３、ダイヤフラム２および筐体７の材質が同一となり、それらの熱膨張係数が同等になるため、振動子３、ダイヤフラム２または筐体７のいずれか１個の部材のみが熱膨張により大きくひずみ、振動子３から得られる電気信号に悪影響を及ぼしてしまうことを少なくすることができる。
【００４７】
ここで、ダイヤフラム２は平板状に形成されるため、ダイヤフラム２をＳｉＯ２を用いて形成することはさほど困難なことではない。しかし、筐体７は容器状に形成する必要があるため、中空半球状やコップ状など採用する筐体７の形状によってはＳｉＯ２を用いて筐体７を形成することが困難な場合もある。そこで、本実施形態の圧力センサ１においては、図１に示すように、矩形平板状の底面部８および貫通孔９ａを有する矩形平板状の側壁部９を別個に形成して接合することにより、有底穴７ａを有する容器状に筐体７を形成している。これにより、ＳｉＯ２を用いて形成された矩形平板のうちの一方のみに貫通孔９ａを形成した後にそれらを接合して筐体７を形成することができるので、例えば中空半球状に底面部８および側壁部９を一体形成した筐体を製造するよりも、筐体７および圧力センサ１の製造工程を簡易にすることができる。
【００４８】
また、本実施形態の圧力センサ１においては、外来ノイズの混入および不要な静電容量の形成についても対策されている。つまり、本実施形態の圧力センサ１においては、第２の電極６がダイヤフラム２の外面２ｂにおいて少なくとも振動子３、第１の電極４および結合電極５のすべてと対向する１枚の平板状の接地電極となっている。振動子３、第１の電極４および結合電極５のすべてが接地電極となる第２の電極６により覆われていることになるため、それらを外来ノイズから電気的に遮断することができる。
【００４９】
また、第２の電極６により振動子３、第１の電極４および結合電極５のすべてが電気的に遮断されているので、振動子３、第１の電極４または結合電極５が外部の他の回路に配設された回路要素（図示せず）と不要な静電容量を形成することもない。そのため、圧力センサ１から得られる電気信号を外来ノイズの混入および不要な静電容量の形成から保護することができる。
【００５０】
さらに、振動子３、第１の電極４および結合電極５のすべてを第２の電極６により覆うことにより、結合電極５の全面は第２の電極６に覆われていることになる。そのため、結合電極５と第２の電極６との対向面積が結合電極５の面積と等しくなるため、結合電極５と第２の電極６との静電容量を最大限に大きくすることができる。
【００５１】
なお、第２の電極６についてはスパッタにより薄膜形成することができるため、第２の電極６がダイヤフラム２に与える圧力精度への影響はほとんど無視することができる。
【００５２】
そのうえ、本実施形態の圧力センサ１においては、底面部８の外面のすべてに接地電極１０が形成されている。第２の電極６と同様、振動子３、第１の電極４および結合電極５のすべてが筐体７の接地電極１０により覆われるため、圧力センサ１から得られる電気信号を外来ノイズの混入および不要な静電容量の形成から保護することができる。
【００５３】
すなわち、本実施形態の圧力センサ１によれば、圧力センサ１の内部の気密性が高まるので、振動子３が外部の影響を受けずに正確な電気信号を送信することができる。また、筐体７、ダイヤフラム２および振動子３の熱膨張ひずみを等しくしているので、圧力センサ１に対して熱膨張による悪影響を緩和することができる。さらに、接地された第２の電極６および接地電極１０をダイヤフラム２および筐体７の外面に配設しているので、外来ノイズや不要な静電容量の形成を排除することができる。これらの作用により、圧力センサ１の測定精度を向上させることができるという効果を奏する。
【００５４】
また、本実施形態の圧力センサ１によれば、第１の電極４、結合電極５および第２の電極６を平面形状にしてそれらの構造および形成を容易にしている。そのため、従来の圧力センサ１０１Ｂのように立体形状の柱状配線１１１およびビア・ホール１１２を形成する必要がないので（図４参照）、圧力センサ１の構造および製造工程を簡易にすることができる。これにより、圧力センサ１の製造コストが低廉なものとなるという効果を奏する。
【００５５】
なお、本発明は、前述した実施形態などに限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。
【００５６】
例えば、他の実施形態の圧力センサにおいては、製造コストを下げるため、ダイヤフラム２および振動子３にＳｉＯ２と同程度の熱膨張係数のガラスを用いて形成し、筐体７にＳｉＯ２よりも低廉な非導電性材料を用いて形成しても良い。
【００５７】
また、筐体７が中空半球状やコップ状に一体形成されている場合、その接地電極１０はその筐体７の外面のすべてを覆うように形成されていることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の圧力センサの一実施形態を示す分解斜視図
【図２】図１の２−２矢視平面図
【図３】本実施形態の圧力センサを示す等価回路図
【図４】従来の圧力センサの一例を示す分解斜視図
【図５】従来の圧力センサの他の一例を示す縦断面図
【符号の説明】
【００５９】
１ 圧力センサ
２ ダイヤフラム
３ 振動子
４ 第１の電極
５ 結合電極
６ 第２の電極
７ 筐体
８ 底面部
９ 側壁部
９ａ 貫通孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力センサに係り、特に、直接式のＴＰＭＳ（タイヤ・プレッシャ・モニタリング・システム）に好適に利用できる圧力センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧力センサは様々な場所や装置に用いられている。例えば、自動車のタイヤの空気圧を測定する直接式のＴＰＭＳにおいては、圧力センサをタイヤに内蔵して空気圧を直接測定するために圧力センサが用いられている。
【０００３】
従来の圧力センサ１０１Ａ、１０１Ｂは、その一例として、図４または図５に示すように、ダイヤフラム１０２、振動子１０３、引出電極１０４、１０５および筐体１０７を備えている。振動子１０３としては、一定幅を有する平面視直線状の水晶振動子またはＳＡＷ（Surface Acoustic Wave：表面弾性波）フィルタが選択されており、弾性変形するダイヤフラム１０２の内面１０２ａにその振動子１０３が貼付けられている。
【０００４】
また、この振動子１０３の両端には圧力センサ１０１Ａ、１０１Ｂに併設される無線受信回路または加速度センサその他の回路（図示せず）と接続するための引出電極１０４、１０５が接続されている。この引出電極１０４、１０５は、図４に示すようにダイヤフラム１０２の内面１０２ａにおいて振動子１０３の両端からダイヤフラム１０２の外縁まで引き延ばすか、図５に示すように柱状配線１１１およびビア・ホール１１２を介して振動子１０３の両端から筐体１０７の内部を介して引き延ばすことにより形成されている。
【０００５】
そして、図４または図５に示すように、振動子１０３が温度変化および湿度変化の影響を受けないようにするため、平板状の底面部１０８と円形貫通孔１０９ａを有する側壁部１０９とを接合させて得た容器状の筐体１０７が振動子１０３を封入するようにダイヤフラム１０２と接合されている（特許文献１を参照）。
【０００６】
この従来の圧力センサ１０１Ａ、１０１Ｂが自動車のタイヤ（図示せず）に内蔵されている場合、そのタイヤの空気圧に変化が生じると空気圧の変化に応じて圧力センサ１０１Ａ、１０１Ｂのダイヤフラム１０２が弾性変形し、それに伴って振動子１０３に圧力が加えられるので、振動子１０３の発振周波数もしくは共振周波数が変化する。この振動子１０３の周波数変化を電気信号に変換することにより、タイヤ外部の無線送受信回路はタイヤの空気圧の変化を測定することができる。
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２０８０４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図４に示すように、従来の圧力センサ１０１Ａに係る引出電極１０４、１０５をダイヤフラム１０２の内面１０２ａにおいて振動子１０３の両端からダイヤフラム１０２の外縁まで引き延ばす場合、ダイヤフラム１０２と筐体１０７との接合面（図４の斜線部）の一部に引出電極１０４、１０５が存在してしまう。そのため、接合面に凹凸が形成されてしまうので、ダイヤフラム１０２と筐体１０７との気密性を高めることが困難であるという問題があった。
【０００９】
また、図５に示すように、従来の圧力センサ１０１Ｂに係る引出電極１０４、１０５を柱状配線１１１およびビア・ホール１１２を介して振動子１０３の両端から筐体１０７の外部に引き延ばす場合、図４に示す圧力センサ１０１Ａには存在しない柱状配線１１１およびビア・ホール１１２を形成しなければならない。そのため、圧力センサ１０１Ｂの構造およびその製造工程が複雑となるので、圧力センサ１０１Ｂの製造コストが上昇してしまうという問題があった。また、圧力センサ１０１Ｂの構造が複雑になると故障に対する圧力センサ１０１Ｂの信頼性も低下してしまうという問題もあった。
【００１０】
さらに、引出電極１０４、１０５の引出方法にかかわらず、通常、ダイヤフラム１０２および筐体１０７は同一材料（例えばガラス）を用いて形成されているので、ダイヤフラム１０２と筐体１０７との接合手段として気密信頼性の高い陽極接合を用いることができないという問題があった。ここで、陽極接合以外の接合手段の一例としては低融点ガラス接合が挙げられるが、低融点ガラス接合は接合対象のガラス量の制御が難しいという難点を有している。そのため、圧力センサ１０１Ａ、１０１Ｂの気密性が低下してその測定精度に悪影響を与えてしまうおそれがあるという問題があった。
【００１１】
そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、圧力センサの気密性を向上させることができるとともに、圧力センサの構造および製造工程を簡易にすることができる圧力センサを提供することを本発明の目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前述した目的を達成するため、本発明の圧力センサは、その第１の態様として、弾性変形するダイヤフラムの一方の面に固着されている振動子と、ダイヤフラムの一方の面において振動子を囲繞する環状に形成されているとともに、振動子の一端に接続されている第１の電極と、ダイヤフラムの一方の面において第１の電極に係る環の内側に形成されているとともに、振動子の他端に接続されている結合電極と、ダイヤフラムの一方の面と対向する他方の面において結合電極と対向することにより結合電極と電気的に結合している第２の電極と、ダイヤフラムに接合されたときに振動子を密封する容器状に形成されているとともに、第１の電極の表面を環状接合面として第１の電極を介してダイヤフラムに接合されている筐体とを備えていることを特徴としている。
【００１３】
本発明の第１の態様の圧力センサによれば、第１の電極を環状に形成してその表面を筐体との接合面としているので、ダイヤフラムと筐体との接合面を平滑な環状にすることができる。また、従来の引出電極となる第１の電極、結合電極および第２の電極はダイヤフラムの互いに対向している一方の面および他方の面のいずれかに形成されているため、柱状配線およびビア・ホールなどの立体形状の配線を形成するよりも容易にそれらを形成することができる。
【００１４】
本発明の第２の態様の圧力センサは、第１の態様の圧力センサにおいて、第１の電極は、金属を用いて形成されており、筐体における第１の電極との接合面は、ガラスを用いて形成されており、筐体は、第１の電極の表面と筐体における第１の電極との接合面とを陽極接合することより、ダイヤフラムに接合されていることを特徴としている。
【００１５】
本発明の第２の態様の圧力センサによれば、ダイヤフラムと筐体とを陽極接合することにより、接着剤による接合その他の陽極接合以外の接合方法よりも圧力センサの気密性を高めることができる。
【００１６】
本発明の第３の態様の圧力センサは、第１または第２の態様の圧力センサにおいて、ダイヤフラムは、ＳｉＯ２を用いて形成されており、振動子は、ＳｉＯ２を用いて形成された水晶振動子であることを特徴としている。
【００１７】
本発明の第３の態様の圧力センサによれば、ダイヤフラムと振動子との材質が同一になることから、ダイヤフラムと振動子との熱膨張係数が同等になる。これにより、ダイヤフラムまたは振動子のどちらか一方のみが熱膨張により大きくひずみ、振動子から得られる電気信号に悪影響を及ぼしてしまうことを少なくすることができる。
【００１８】
本発明の第４の態様の圧力センサは、第１または第２の態様の圧力センサにおいて、前記ダイヤフラムおよび前記筐体は、ＳｉＯ２を用いて形成されており、前記振動子は、ＳｉＯ２を用いて形成された水晶振動子であることを特徴としている。
【００１９】
本発明の第４の態様の圧力センサによれば、ダイヤフラムおよび筐体ならびに振動子がすべて同一材質になることから、ダイヤフラムおよび筐体ならびに振動子の熱膨張係数が同等になる。これにより、ダイヤフラム、筐体または振動子のいずれか一方のみが熱膨張により大きくひずみ、圧力センサの気密性に悪影響を及ぼすことを少なくすることができる。
【００２０】
本発明の第５の態様の圧力センサは、第１から第４のいずれか１の態様の圧力センサにおいて、筐体は、蓋となる底面部および振動子よりも大きく第１の電極に係る環よりも小さな貫通孔を有する側壁部を別個に形成し、底面部の周縁から側壁部が起立するように底面部および側壁部を接合することにより、有底穴を有する容器状に形成されていることを特徴としている。
【００２１】
本発明の第５の態様の圧力センサによれば、例えば２枚の平板のうちの一方のみに貫通孔を形成してそれらを接合することにより筐体を形成することができるので、底面部および側壁部を一体に形成して筐体を製造するよりも筐体および圧力センサの製造工程を簡易にすることができる。
【００２２】
本発明の第６の態様の圧力センサは、第１から第５のいずれか１の態様の圧力センサにおいて、第２の電極は、ダイヤフラムの他方の面において少なくとも振動子、第１の電極および結合電極のすべてと対向する１枚の平板状に形成されている接地電極であることを特徴としている。
【００２３】
本発明の第６の態様の圧力センサによれば、振動子、第１の電極および結合電極のすべてが接地電極となる第２の電極により覆われており、それらを外来ノイズから電気的に遮断することができるので、圧力センサから得られる電気信号を外来ノイズから保護することができる。また、結合電極は第２の電極に覆われていることから、結合電極と第２の電極との対向面積が結合電極の面積と等しくなるため、結合電極と第２の電極との静電容量を最大限に大きくすることができる。
【００２４】
本発明の第７の態様の圧力センサは、第１から第６のいずれか１の態様の圧力センサにおいて、前記筐体の外面のすべてもしくは一部を覆う接地電極を有していることを特徴としている。
【００２５】
本発明の第７の態様の圧力センサによれば、接地電極がシールド効果を示すことにより、振動子、第１の電極および結合電極を外来ノイズから電気的に遮断することができるので、圧力センサから得られる電気信号を外来ノイズから保護することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の圧力センサによれば、第１の電極を環状に形成することによりダイヤフラムと筐体との接合面を平滑な環状にしているので、圧力センサの気密性を向上させることができる。また、第１の電極、結合電極および第２の電極を平面形状にしてそれらの構造および形成を容易にしているので、圧力センサの構造および製造工程を簡易にすることができる。これにより、圧力センサの測定精度および信頼性が向上するとともに、その製造コストが低廉なものとなるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図１および図２を用いて、本発明の圧力センサをその一実施形態により説明する。ここで、図１は本実施形態の圧力センサ１の分解斜視図を示しており、図２は図１の２−２矢視平面図を示している。また、図１および図２における斜線領域は、筐体７とダイヤフラム２との接合面を示している。
【００２８】
本実施形態の圧力センサ１は、図１および図２に示すように、ダイヤフラム２、振動子３、第１の電極４、結合電極５、第２の電極６および筐体７を備えている。
【００２９】
ダイヤフラム２は、図１および図２に示すように、外気圧の変化に応じて弾性変形する材料を用いて平板状（例えば図１および図２に示すような矩形平板状）に形成されている。本実施形態における弾性変形する材料としては、振動子３および筐体７に対する熱膨張の整合性の観点から、ＳｉＯ２が選択されている。
【００３０】
振動子３は、図１および図２に示すように、ダイヤフラム２の内面（一方の面）２ａに固着されている。この振動子３としては、水晶振動子、ＳＡＷフィルタその他の加圧により入力信号の周波数を変化させる素子を選択することができる。本実施形態の振動子３としては、ダイヤフラム２および筐体７に対する熱膨張の整合性の観点から、水晶振動子（ＳｉＯ２）が選択されている。
【００３１】
第１の電極４は、図１および図２に示すように、ダイヤフラム２の内面２ａにおいて振動子３を囲繞する環状（例えば図１および図２に示すような円環状）にスパッタ形成もしくはめっき形成されている。また、この第１の電極４は、その内側に固着された振動子３の一端３ａに接続されている。第１の電極４に用いる材料としては、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕなどの良好な導電性を有する金属が用いられている。さらに、図１に示すように、この第１の電極４を圧力センサ１の外部にある他の回路（図示せず）に接続させるため、引き出しパターン４ａが第１の電極４から筐体７の側壁部９の１つの角に設けられた切り欠き部９ｂ側まで引き延ばされている。
【００３２】
結合電極５は、図１および図２に示すように、ダイヤフラム２の内面２ａであって第１の電極４に係る円環の内側の面において、コ状開口部５ａを有する平滑な円形状にスパッタ形成もしくはめっき形成されている。この結合電極５に係るコ状開口部５ａの内部には振動子３が配置させており、その振動子３の他端３ｂに結合電極５が接続されている。結合電極５に用いる材料としては、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕなどの良好な導電性を有する金属が用いられている。
【００３３】
なお、結合電極５がコ状開口部５ａを有する円形状に形成される理由は、振動子３の他端３ｂ以外の部分に結合電極５を接触させず、かつ、第１の電極４に係る円環の内側の面において結合電極５の面積を最大限に大きくするためである。そのため、本実施形態の結合電極５の形状については、その形状がコ状開口部５ａを有する円形状以外の他の形状となることを否定するものではない。
【００３４】
第２の電極６は、図１および図２に示すように、ダイヤフラム２の内面２ａと対向する他方の面、すなわちダイヤフラム２の外面２ｂにスパッタ形成もしくはめっき形成されており、結合電極５と対向することにより結合電極５と電気的に結合（静電容量結合）している。この第２の電極６の形状としては、少なくとも、結合電極５と対向する平板状に形成されていればよい。本実施形態の第２の電極６は、図２に示すように、結合電極５の他に、振動子３および第１の電極４のすべてと対向する１枚の広い平板状に形成されているとともに、接地電極となっている。この１枚の平板形は、図２に示すように矩形であっても良いし、図示はしないが矩形を除く多角形や円形であってもよい。
【００３５】
筐体７は、ダイヤフラム２に接合されたときに振動子３を密封するような容器状に形成されている。本実施形態の筐体７においては、図１に示すように、別個に形成された底面部８および側壁部９を有している。底面部８は矩形平板状に形成されており、蓋の役割を果たす。側壁部９は底面部８と同じ大きさの矩形平板に振動子３よりも大きく第１の電極４に係る環よりも小さな貫通孔９ａを形成した形状になっており、スペーサの役割を果たす。この側壁部９は、前述の通り、１つの角に切り欠き部９ｂを有している。そして、底面部８および側壁部９を底面部８の周縁から側壁部９が起立するように接合する。これにより、本実施形態の筐体７は有底穴７ａを有する容器状に形成されている。
【００３６】
ここで、これら底面部８および側壁部９に用いる材料としては、ダイヤフラム２および振動子３と同様、熱膨張の整合性の観点からＳｉＯ２が選択されている。また、これら底面部８および側壁部９の接合としては、低融点ガラス接合、接着剤による接合または陽極接合が用いられる。陽極接合が選択された場合、ＳｉＯ２を用いて形成された底面部８と側壁部９との接合面のいずれか一方の接合面に、陽極接合に必要な金属製のダミー電極をスパッタ形成もしくはめっき形成しておく。
【００３７】
また、この筐体７は、第１の電極４の表面を環状接合面として第１の電極４を介してダイヤフラム２に接合されている。筐体７における第１の電極４との接合部となる筐体７の側壁部９は貫通孔９ａを有する矩形平板状に形成されており、矩形平板状のダイヤフラム２の内面２ａに形成された第１の電極４は平滑な表面を有しているので、筐体７とダイヤフラム２との接合面はともに平滑となる。これらの平滑な接合面を接合するために本発明の圧力センサ１としては接着剤による接合その他の様々な接合手段を採用することができるが、本実施形態の圧力センサ１においては、筐体７の側壁部９の表面がＳｉＯ２（ガラス）であり、第１の電極４が金属であることを利用して、筐体７の接合面（側壁部９の接合面）と第１の電極４の表面とを陽極接合することより、筐体７がダイヤフラム２に接合されている。
【００３８】
さらに、本実施形態の筐体７においては、図１に示すように、底面部８の外面の全てを覆うことにより筐体７の外面の一部を覆う接地電極１０が平板状に形成されている。この接地電極１０は、第２の電極６と同様、少なくとも振動子３、第１の電極４および結合電極５のすべてと対向するように形成されていることが好ましい。
【００３９】
次に、図１から図３を用いて、本実施形態の圧力センサ１の作用を説明する。ここで、図３は本実施形態の圧力センサ１の等価回路図を示している。
【００４０】
本実施形態の圧力センサ１は、図１および図２に示すように、弾性変形するダイヤフラム２の内面２ａに振動子３が固着されている。また、図２および図３に示すように、この振動子３の一端３ａには第１の電極４が接続されており、振動子３の他端３ｂには結合電極５が接続されている。この結合電極５は、ダイヤフラム２の外面２ｂに形成された第２の電極６と電気的に結合している。
【００４１】
結合電極５と第２の電極６との結合容量２１については、例えば圧力センサ１の大きさに依存して１ｐＦ程度になってしまうこともあるため、大きな値を望むことはできない場合もある。しかし、振動子３の内部直列容量３ｃは数ｆＦ程度であり、大きな値を期待することができない場合の結合容量の１／１００〜１／１０００倍程度にしかならない。そのため、結合電極５と第２の電極６との電気的結合を十分に実現することできる。
【００４２】
また、図３に示すように、第１の電極４と第２の電極６との間に寄生容量２０が発生してしまうが、この寄生容量２０は従来の圧力センサ１０１に係る振動子１０３の並列共振周波数を調整するために振動子１０３と並列に設けられていた外部の並列容量（図示せず）と回路上等価になる。そのため、寄生容量２０は振動子３の並列共振周波数に悪影響を及ぼすことはない。以上より、第１の電極４および第２の電極６は引出電極としての役割を果たす。
【００４３】
そして、ダイヤフラム２の外気圧に変化が生じた場合、ダイヤフラム２に弾性変形が生じ、それに伴ってダイヤフラム２の内面２ａに固着された振動子３に圧力が加えられるので、振動子３の発振周波数もしくは共振周波数が変化する。この振動子３の周波数変化によって、ダイヤフラム２の外気圧変化を測定することができる。
【００４４】
ここで、圧力センサ１の測定子となる振動子３は湿度変化の影響を受けやすい。つまり、圧力センサ１の測定精度は圧力センサ１の気密性に依存する。そのため、図１および図２に示すように、第１の電極４を環状に形成するとともに、第１の電極の内側に形成された結合電極５を第２の電極６に電気的に結合させている。これにより、結合電極５および第２の電極６の存在にかかわらず、振動子３を囲繞する平滑の閉じた環状に第１の電極４を形成することができる。この第１の電極４の表面を環状接合面とし、第１の電極４を介して筐体７をダイヤフラム２に接合することにより、ダイヤフラム２と筐体７との接合面から凹凸を排除することができるので、圧力センサ１の気密性を高めることができる。
【００４５】
また、本実施形態の圧力センサ１は、第１の電極４が金属を用いて形成されており、筐体７における第１の電極４との接合面（側壁部９におけるダイヤフラム２との対向面）はＳｉＯ２（ガラス）を用いて形成されている。これら第１の電極４の表面と筐体７における第１の電極４との接合面とを陽極接合することより、本実施形態の筐体７はダイヤフラム２に接合されている。陽極接合を用いることにより、接着剤を介することなく第１の電極４と筐体７とを接合することができるため、接着剤により接合部分にわずかな隙間が生じてしまうおそれも排除することができる。つまり、陽極接合を採用することにより、接着剤による接合その他の陽極接合以外の接合方法よりも圧力センサ１の気密性を高めることができる。
【００４６】
さらに、本実施形態の圧力センサ１においては、その気密性の向上のほか、圧力センサ１の測定性能を低下させてしまうような振動子３、ダイヤフラム２および筐体７に係る熱膨張のズレを防止している。つまり、本実施形態の圧力センサ１においては、振動子３に水晶振動子（ＳｉＯ２）を選択し、その振動子３の材質に整合させてダイヤフラム２および筐体７にＳｉＯ２を用いている。これにより、振動子３、ダイヤフラム２および筐体７の材質が同一となり、それらの熱膨張係数が同等になるため、振動子３、ダイヤフラム２または筐体７のいずれか１個の部材のみが熱膨張により大きくひずみ、振動子３から得られる電気信号に悪影響を及ぼしてしまうことを少なくすることができる。
【００４７】
ここで、ダイヤフラム２は平板状に形成されるため、ダイヤフラム２をＳｉＯ２を用いて形成することはさほど困難なことではない。しかし、筐体７は容器状に形成する必要があるため、中空半球状やコップ状など採用する筐体７の形状によってはＳｉＯ２を用いて筐体７を形成することが困難な場合もある。そこで、本実施形態の圧力センサ１においては、図１に示すように、矩形平板状の底面部８および貫通孔９ａを有する矩形平板状の側壁部９を別個に形成して接合することにより、有底穴７ａを有する容器状に筐体７を形成している。これにより、ＳｉＯ２を用いて形成された矩形平板のうちの一方のみに貫通孔９ａを形成した後にそれらを接合して筐体７を形成することができるので、例えば中空半球状に底面部８および側壁部９を一体形成した筐体を製造するよりも、筐体７および圧力センサ１の製造工程を簡易にすることができる。
【００４８】
また、本実施形態の圧力センサ１においては、外来ノイズの混入および不要な静電容量の形成についても対策されている。つまり、本実施形態の圧力センサ１においては、第２の電極６がダイヤフラム２の外面２ｂにおいて少なくとも振動子３、第１の電極４および結合電極５のすべてと対向する１枚の平板状の接地電極となっている。振動子３、第１の電極４および結合電極５のすべてが接地電極となる第２の電極６により覆われていることになるため、それらを外来ノイズから電気的に遮断することができる。
【００４９】
また、第２の電極６により振動子３、第１の電極４および結合電極５のすべてが電気的に遮断されているので、振動子３、第１の電極４または結合電極５が外部の他の回路に配設された回路要素（図示せず）と不要な静電容量を形成することもない。そのため、圧力センサ１から得られる電気信号を外来ノイズの混入および不要な静電容量の形成から保護することができる。
【００５０】
さらに、振動子３、第１の電極４および結合電極５のすべてを第２の電極６により覆うことにより、結合電極５の全面は第２の電極６に覆われていることになる。そのため、結合電極５と第２の電極６との対向面積が結合電極５の面積と等しくなるため、結合電極５と第２の電極６との静電容量を最大限に大きくすることができる。
【００５１】
なお、第２の電極６についてはスパッタにより薄膜形成することができるため、第２の電極６がダイヤフラム２に与える圧力精度への影響はほとんど無視することができる。
【００５２】
そのうえ、本実施形態の圧力センサ１においては、底面部８の外面のすべてに接地電極１０が形成されている。第２の電極６と同様、振動子３、第１の電極４および結合電極５のすべてが筐体７の接地電極１０により覆われるため、圧力センサ１から得られる電気信号を外来ノイズの混入および不要な静電容量の形成から保護することができる。
【００５３】
すなわち、本実施形態の圧力センサ１によれば、圧力センサ１の内部の気密性が高まるので、振動子３が外部の影響を受けずに正確な電気信号を送信することができる。また、筐体７、ダイヤフラム２および振動子３の熱膨張ひずみを等しくしているので、圧力センサ１に対して熱膨張による悪影響を緩和することができる。さらに、接地された第２の電極６および接地電極１０をダイヤフラム２および筐体７の外面に配設しているので、外来ノイズや不要な静電容量の形成を排除することができる。これらの作用により、圧力センサ１の測定精度を向上させることができるという効果を奏する。
【００５４】
また、本実施形態の圧力センサ１によれば、第１の電極４、結合電極５および第２の電極６を平面形状にしてそれらの構造および形成を容易にしている。そのため、従来の圧力センサ１０１Ｂのように立体形状の柱状配線１１１およびビア・ホール１１２を形成する必要がないので（図４参照）、圧力センサ１の構造および製造工程を簡易にすることができる。これにより、圧力センサ１の製造コストが低廉なものとなるという効果を奏する。
【００５５】
なお、本発明は、前述した実施形態などに限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。
【００５６】
例えば、他の実施形態の圧力センサにおいては、製造コストを下げるため、ダイヤフラム２および振動子３にＳｉＯ２と同程度の熱膨張係数のガラスを用いて形成し、筐体７にＳｉＯ２よりも低廉な非導電性材料を用いて形成しても良い。
【００５７】
また、筐体７が中空半球状やコップ状に一体形成されている場合、その接地電極１０はその筐体７の外面のすべてを覆うように形成されていることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の圧力センサの一実施形態を示す分解斜視図
【図２】図１の２−２矢視平面図
【図３】本実施形態の圧力センサを示す等価回路図
【図４】従来の圧力センサの一例を示す分解斜視図
【図５】従来の圧力センサの他の一例を示す縦断面図
【符号の説明】
【００５９】
１ 圧力センサ
２ ダイヤフラム
３ 振動子
４ 第１の電極
５ 結合電極
６ 第２の電極
７ 筐体
８ 底面部
９ 側壁部
９ａ 貫通孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性変形するダイヤフラムの一方の面に固着されている振動子と、
前記ダイヤフラムの一方の面において前記振動子を囲繞する環状に形成されているとともに、前記振動子の一端に接続されている第１の電極と、
前記ダイヤフラムの一方の面において前記第１の電極に係る環の内側に形成されているとともに、前記振動子の他端に接続されている結合電極と、
前記ダイヤフラムの一方の面と対向する他方の面において前記結合電極と対向することにより前記結合電極と電気的に結合している第２の電極と、
前記ダイヤフラムに接合されたときに前記振動子を密封する容器状に形成されているとともに、前記第１の電極の表面を環状接合面として前記第１の電極を介して前記ダイヤフラムに接合されている筐体と
を備えていることを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】
前記第１の電極は、金属を用いて形成されており、
前記筐体における前記第１の電極との接合面は、ガラスを用いて形成されており、
前記筐体は、前記第１の電極の表面と前記筐体における前記第１の電極との接合面とを陽極接合することより、前記ダイヤフラムに接合されている
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】
前記ダイヤフラムは、ＳｉＯ２を用いて形成されており、
前記振動子は、ＳｉＯ２を用いて形成された水晶振動子である
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の圧力センサ。
【請求項４】
前記ダイヤフラムおよび前記筐体は、ＳｉＯ２を用いて形成されており、
前記振動子は、ＳｉＯ２を用いて形成された水晶振動子である
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の圧力センサ。
【請求項５】
前記筐体は、蓋となる底面部および前記振動子よりも大きく前記第１の電極に係る環よりも小さな貫通孔を有する側壁部を別個に形成し、前記底面部の周縁から前記側壁部が起立するように前記底面部および前記側壁部を接合することにより、有底穴を有する容器状に形成されている
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の圧力センサ。
【請求項６】
前記第２の電極は、前記ダイヤフラムの他方の面において少なくとも前記振動子、前記第１の電極および前記結合電極のすべてと対向する１枚の平板状に形成されている接地電極である
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の圧力センサ。
【請求項７】
前記筐体は、前記筐体の外面のすべてもしくは一部を覆う接地電極を有している
ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の圧力センサ。
【請求項１】
弾性変形するダイヤフラムの一方の面に固着されている振動子と、
前記ダイヤフラムの一方の面において前記振動子を囲繞する環状に形成されているとともに、前記振動子の一端に接続されている第１の電極と、
前記ダイヤフラムの一方の面において前記第１の電極に係る環の内側に形成されているとともに、前記振動子の他端に接続されている結合電極と、
前記ダイヤフラムの一方の面と対向する他方の面において前記結合電極と対向することにより前記結合電極と電気的に結合している第２の電極と、
前記ダイヤフラムに接合されたときに前記振動子を密封する容器状に形成されているとともに、前記第１の電極の表面を環状接合面として前記第１の電極を介して前記ダイヤフラムに接合されている筐体と
を備えていることを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】
前記第１の電極は、金属を用いて形成されており、
前記筐体における前記第１の電極との接合面は、ガラスを用いて形成されており、
前記筐体は、前記第１の電極の表面と前記筐体における前記第１の電極との接合面とを陽極接合することより、前記ダイヤフラムに接合されている
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】
前記ダイヤフラムは、ＳｉＯ２を用いて形成されており、
前記振動子は、ＳｉＯ２を用いて形成された水晶振動子である
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の圧力センサ。
【請求項４】
前記ダイヤフラムおよび前記筐体は、ＳｉＯ２を用いて形成されており、
前記振動子は、ＳｉＯ２を用いて形成された水晶振動子である
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の圧力センサ。
【請求項５】
前記筐体は、蓋となる底面部および前記振動子よりも大きく前記第１の電極に係る環よりも小さな貫通孔を有する側壁部を別個に形成し、前記底面部の周縁から前記側壁部が起立するように前記底面部および前記側壁部を接合することにより、有底穴を有する容器状に形成されている
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の圧力センサ。
【請求項６】
前記第２の電極は、前記ダイヤフラムの他方の面において少なくとも前記振動子、前記第１の電極および前記結合電極のすべてと対向する１枚の平板状に形成されている接地電極である
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の圧力センサ。
【請求項７】
前記筐体は、前記筐体の外面のすべてもしくは一部を覆う接地電極を有している
ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の圧力センサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−１２８７２４（Ｐ２００８−１２８７２４Ａ）
【公開日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３１１６６４（Ｐ２００６−３１１６６４）
【出願日】平成１８年１１月１７日（２００６．１１．１７）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月１７日（２００６．１１．１７）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
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