压力传感器制造技术

本发明专利技术为检测压力波动的压力传感器(1)，具备与传感器本体的腔的内部和外部的压力差对应地挠曲变形的悬臂(4)、以及在悬臂的基端部(4a)形成的臂内间隙(21)。基端部在平面视图中沿与连结基端部和顶端部(4b)的第一方向(L1)正交的第二方向(L2)被通过臂内间隙划分为第一支撑部(22)及第二支撑部(23)。在第一及第二支撑部的一部分设置的掺杂层(24)形成第一位移检测部(25)及第二位移检测部(26)。第一及第二位移检测部与第一及第二支撑部相比，沿第二方向的长度短。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及压力传感器。本申请基于在日本于2014年3月13日申请的日本特愿2014-050553号来主张优先权，并将其内容援引于此。
技术介绍
一直以来，作为检测压力波动的压力传感器，例如，已知具备以下部件的压力传感器(例如，参照专利文献1)：在内部具有空隙部的基板、构成空隙部内壁的一部分的膜片部、以及设于膜片部表面的压电电阻体等压敏元件。根据该压力传感器，压敏元件的电阻与因外部压力引起的膜片部的变形的大小对应地变化。其结果，上述压力传感器能够基于在压敏元件产生的电压变化来检测作用于膜片部的压力。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2009-264905号公报。
技术实现思路
专利技术要解决的课题然而，上述现有技术所涉及的压力传感器由于通过对压电电阻体等压敏元件始终通电来检测在压敏元件产生的电压变化，故存在电力消耗增多的问题。另外，由于存在在设于膜片表面上的多个相邻的压敏元件之间产生漏电电流的风险，故期望减少漏电电流的发生。本专利技术是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供能够减少压力检测所伴随的电力消耗，并且能够抑制漏电电流的发生的压力传感器。用于解决问题的方案(1)本专利技术的一个方式所涉及的压力传感器是检测压力波动的压力传感器，具备：中空的传感器本体，其在内部形成腔，且具有将所述腔与外部连通的连通开口；以及悬臂，其在顶端部为自由端，且基端部由所述传感器本体支撑的单侧支撑状态下以堵塞所述连通开口的方式配置，且与所述腔和所述传感器本体的外部的压力差对应地挠曲变形，在所述基端部，形成构成所述连通开口的一部分的间隙，所述基端部在平面视图中在与连结所述基端部和所述顶端部的第一方向正交的第二方向上由所述间隙划分为多个分支部，所述多个分支部中的至少任一个具备位移检测部，所述位移检测部基于电阻值变化来检测与所述悬臂的挠曲变形对应的位移，该电阻值变化对应于该位移，所述位移检测部的沿所述第二方向的长度比所述分支部的沿所述第二方向的长度短。(2)所述位移检测部还可以由压电电阻构成，在所述第一方向上，所述基端部侧的部位的电阻值比所述顶端部侧的部位的电阻值大。(3)所述位移检测部还可以具备通过划分部而被沿所述第二方向电气地划分的多个分支检测部，所述划分部具有比该位移检测部大的电阻值，所述分支检测部相互以环绕所述划分部的外侧的方式电连接。(4)所述划分部还可以是构成所述连通开口的一部分的检测部间隙。(5)所述分支检测部还可以分别连接于不同的电极。(6)还可以具备：与所述多个分支检测部相同形状的多个参照部，其具备与所述悬臂相同材质及相同形状的臂部、形成于所述臂部且与所述多个分支部相同形状的多个形状部、以及在所述多个形状部中的至少任一个设置的压电电阻；以及信号输出部，其输出与所述多个分支检测部中的各个和所述多个参照部中的各个之差对应的信号。(7)所述位移检测部还可以由压电电阻构成，所述压电电阻以沿所述第一方向的长度比沿所述第二方向的长度短的方式形成。(8)还可以是所述位移检测部在所述多个分支部之中至少个别地设于邻接的两个分支部，设于所述两个分支部的所述位移检测部彼此串联地电连接。(9)还可以是所述位移检测部在所述多个分支部之中至少个别地设于邻接的两个分支部，设于所述两个分支部的所述位移检测部彼此被相互电气地断开。专利技术效果(1)根据本专利技术，与位移检测部和多个分支部在第二方向(即宽度方向)上具有相同长度(宽度)的情况相比，能够使位移检测部的电阻值变大。由此，能够减少对位移检测部施加既定电压的情况下的电流即消耗电力。另外，在由间隙划分的多个分支部中的各个具备位移检测部的情况下，能够抑制在第二方向上相邻的位移检测部之间的漏电的发生，以提高检测精度。(2)根据本专利技术，例如，通过使位移检测部的基端部侧的部位为比顶端部侧的部位小的形状等，使基端部侧的部位的电阻值比顶端部侧的部位的电阻值大(高)。由此，能够减少对位移检测部施加既定电压的情况下的电流即消耗电力。而且，由于使与顶端部侧的部位相比应力集中大的基端部侧的部位的电阻值较大，故能够使悬臂的位移所伴随的位移检测部的通电路径整体的电阻值变化增大，以提高检测灵敏度。(3)根据本专利技术，基于相互以环绕划分部外侧(外周)的方式电连接的分支检测部的通电路径的电阻值是通过将相互的分支检测部的电阻值合计而获得的。由此，与位移检测部未被划分为多个分支检测部的情况相比，能够使用于检测悬臂位移的有效电阻值变大，能够提高检测灵敏度并且减少消耗电力。(4)根据本专利技术，能够容易地形成电阻值比位移检测部大的划分部。而且，由于在第二方向上相邻的分支检测部之间具备检测部间隙，故能够抑制相邻的分支检测部之间的漏电的发生，以提高检测精度。(5)根据本专利技术，由于多个分支检测部分别连接于不同的电极，故能够例如使用惠斯通电桥电路等来合计地检测悬臂的位移所伴随的多个分支检测部各自的电阻值变化，能够提高检测灵敏度。(6)根据本专利技术，能够抵消因寄生于压力传感器的静电电容及布线电容等的变化、以及温度变化等环境变化引起的灵敏度波动，能够精度较好地进行压力波动的检测。(7)根据本专利技术，由于能够使位移检测部与第一方向相比在第二方向上较长，故能够沿悬臂挠曲变形时的弯折线来配置位移检测部。从而，能够将位移检测部配置在悬臂的挠曲变形时应力容易集中的位置，故能够进一步提高检测灵敏度。而且，能够使位移检测部整体随着悬臂的挠曲变形而歪曲，因而能够有效地提高检测灵敏度。而且，由于能够使位移检测部的沿第一方向的长度变短，故能够容易使电阻值变大(变高)，能够谋求低消耗电力化。(8)根据本专利技术，由于将位移检测部彼此串联地连接，故能够使整体的电阻值进一步变大。从而，能够进一步提高检测灵敏度，并且能够谋求进一步的低消耗电力化。(9)根据本专利技术，由于位移检测部彼此被相互电气地断开，故能够例如使用惠斯通电桥电路等来合计地检测各自的电阻值变化。从而，能够提高检测灵敏度。附图说明图1是示出本专利技术的第一实施方式所涉及的压力传感器的构成的平面图；图2是沿着图1所示的A-A线的压力传感器的截面图；图3是将图1所示的压力传感器的悬臂的基端部周边的构成放大示出的平面图；图4是图1所示的压力传感器的检测电路的构成图；图5是示出图1所示的压力传感器的输出信号的一例的图，是示出与外部气压和内部气压的对应关系的一例对应的传感器输出的图；图6是使用沿着图1所示的A-A线的截面图示出图1所示的压力传感器的动作的一例的图，是示出从外部气压和内部气压相同的状态开始，经由外部气压与内部气压相比上升的状态，且过渡至外部气压和内部气压变得平衡的状态的情况下的前述三个状态的图；图7是示出本专利技术的第一实施方式的第一变形例所涉及的压力传感器的构成的平面图；图8是示出本专利技术的第一实施方式的第二变形例所涉及的压力传感器的构成的平面图；图9是示出本专利技术的第一实施方式的第三变形例所涉及的压力传感器的构成的平面图；图10是示出本专利技术的第一实施方式的第四变形例所涉及的压力传感器的构成的平面图；图11是示出本专利技术的第一实施方式的第五变形例所涉及的压力传感器的构成的平面图；图12是示出本专利技术的第一实施方式的第六变形例所涉及的压力传感器的构成的平面图；图13是本专利技术的第一实施方式的第六变形例所涉及的压力传感器的检测电路的构成图；图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种检测压力波动的压力传感器，具备：中空的传感器本体，其在内部形成腔，且具有将所述腔与外部连通的连通开口；以及悬臂，其在顶端部为自由端，且基端部由所述传感器本体支撑的单侧支撑状态下以堵塞所述连通开口的方式配置，且与所述腔和所述传感器本体的外部的压力差对应地挠曲变形，在所述基端部，形成构成所述连通开口的一部分的间隙，所述基端部在平面视图中在与连结所述基端部和所述顶端部的第一方向正交的第二方向上由所述间隙划分为多个分支部，所述多个分支部中的至少任一个具备位移检测部，所述位移检测部基于电阻值变化来检测与所述悬臂的挠曲变形对应的位移，该电阻值变化对应于该位移，所述位移检测部的沿所述第二方向的长度比所述分支部的沿所述第二方向的长度短。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.13 JP 2014-0505531. 一种检测压力波动的压力传感器，具备：中空的传感器本体，其在内部形成腔，且具有将所述腔与外部连通的连通开口；以及悬臂，其在顶端部为自由端，且基端部由所述传感器本体支撑的单侧支撑状态下以堵塞所述连通开口的方式配置，且与所述腔和所述传感器本体的外部的压力差对应地挠曲变形，在所述基端部，形成构成所述连通开口的一部分的间隙，所述基端部在平面视图中在与连结所述基端部和所述顶端部的第一方向正交的第二方向上由所述间隙划分为多个分支部，所述多个分支部中的至少任一个具备位移检测部，所述位移检测部基于电阻值变化来检测与所述悬臂的挠曲变形对应的位移，该电阻值变化对应于该位移，所述位移检测部的沿所述第二方向的长度比所述分支部的沿所述第二方向的长度短。2.根据权利要求1所述的压力传感器，所述位移检测部由压电电阻构成，在所述第一方向上，所述基端部侧的部位的电阻值比所述顶端部侧的部位的电阻值大。3.根据权利要求1所述的压力传感器，所述位移检测部具备通过划分部而被沿所述第二方向电气地划分的多个分支检测部，所述划分部具有比该位移...

【专利技术属性】
技术研发人员：下山勋，松本洁，高桥英俊，阮明勇，内山武，大海学，筱原阳子，须田正之，
申请(专利权)人：精工电子有限公司，国立大学法人东京大学，
类型：发明
国别省市：日本;JP