压力传感器及受压单元制造技术

本发明专利技术的目的在于提供压力传感器及受压单元，能够在不使挠性部的弯曲灵敏度劣化的情况下抑制膜片的振动。本发明专利技术的压力传感器（１０）具有：感压元件，其具有感压部和与该感压部的两端连接的一对基部（３６）；受压单元，其在一个主面上具有受压面（４３），并在该受压面背侧的另一个主面上设置有一对支撑部（４５），一对支撑部（４５）覆盖上述感压元件的一个主面侧并分别支撑上述感压元件的上述一对基部（３６），其特征在于，上述受压单元在相对于通过上述另一个主面的中心并朝上述一对支撑部（４５）的排列方向延伸的第１假想线、以及通过上述中心并朝与上述第１假想线垂直的方向延伸的第２虚拟线中的至少任意一个假想线呈线对称的位置上具有厚壁部（５０）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术特别涉及将压电元件用作压力检测元件的压力传感器及受压单元。
技术介绍
作为由膜片(di即hragm)和双音叉振动片构成的压力传感器，公开有专利文献1 和2，其中，膜片作为具有接受被测定压力而弯曲的挠性部的受压单元，双音叉振动片作为 支撑固定在该膜片的支撑部上的感压元件。 对于专利文献1公开的压力传感器而言，当受到压力的膜片发生了弯曲时，由该 弯曲引起的力经由上述支撑部而传递到双音叉振子，使上述双音叉振子也发生弯曲，由此 在振子的振动臂(梁)方向上产生弹力作用。通过由该弹力作用产生的内部应力，使双音 叉振子的谐振频率发生变化。可以通过将该谐振频率的变化转换成压力变化来检测压力变 动。 上述感压元件具有感压部和连接在感压部两 端的一对基部，将力的检测方向设定 为检测轴，感压元件的上述一对基部的排列方向与上述检测轴成平行关系。对于双音叉型 压电振子而言，梁(beam)的延伸方向与检测轴成平行关系。 但是存在这样的问题当膜片的弯曲增大时，弯曲成圆弧状的膜片的中央部接触 到双音叉振动片，导致双方发生损伤等。 因此，在专利文献2中，为了解决该问题，如图9所示在膜片1的中央区域设置厚 壁部2，从而即使在膜片1的弯曲变大时，膜片1的弯曲也不会导致膜片1的中央区域变形 成圆弧状。由此，能够防止膜片1的中央部3接触到双音叉振动片4。 专利文献1日本特开2004-132913号公报 专利文献2日本特开2007-327992号公报 这里，如专利文献1所述，在膜片的厚度均匀的情况下，当双音叉振动片的振动经 由支撑部向膜片传递时，膜片自身开始振动，膜片的固有频率耦合到双音叉振子的谐振频 率中。此时存在如下问题当膜片的固有振动的谐振频率接近双音叉振子的谐振频率时，膜 片的谐振频率在双音叉振子的谐振频率附近作为复谐振、乱真而出现，导致从与双音叉振 子电连接的振荡电路振荡产生的频率发生变动。 此外，双音叉振子的振动状态可以由CI值来表示。图10(1)是表示CI值与压力 之间的关系的曲线图。(2)是示意性地表示膜片的平面状振动状态的图。如(1)所示，当压 力(kPa)发生变化时，存在在特定压力下CI (k-ohm)发生变化的位置(点A等)。在CI值 发生变化的位置(CI值异常点，即发生了 Dip的位置)，膜片的振动十分剧烈。 [(Km] 接下来，(2)表示发生了Dip的压力30(kPa)的点A和未发生Dip的压力lOO(kPa) 的点B处的矩形的膜片的振动状态。对于存在Dip的点A情况，观测到膜片中央部的振动 较大，与此相对，对于不存在Dip的点B的情况，与点A相比观测到膜片中央部的振动较小。 根据以上检验结果可推断出，在压力测定环境下，在压力发生变动的过程中，如图 11(1)所示，在未发生Dip的压力下，不会由于压力变化而导致双音叉振动片的谐振频率发生移动。但是，如(2)所示，在发生了Dip的压力下，由于双音叉振动片的谐振频率接近膜 片的频率而导致频率发生偏移和变动。 因此，像用手指触压振动的弦乐器的弦时抑制了振动那样，可以期待专利文献2 所公开的如下效果，即为了防止上述挠性部发生弯曲时上述中央部的变形，在上述中央部 设置厚壁部，由此来抑制膜片的谐振。 这里，在为了抑制膜片振动而在膜片上配置厚壁部时，本专利技术人对膜片的挠性部 的灵敏度与厚壁部的配置场所之间的相关关系进行了仿真，结果认识到，对于专利文献2 所示的在膜片中央部配置厚壁部的结构而言，存在挠性部的弯曲灵敏度损失变大的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，为了解决上述现有技术的问题，提供一种能够在不使挠性部 的弯曲灵敏度劣化的情况下抑制膜片的振动的压力传感器及受压单元。 本专利技术是为了解决上述课题的至少一部分而完成的，可以作为以下方式或应用例 来实现。[应用例1] 一种压力传感器，该感压传感器具有感压元件，其具有感压部和与 该感压部的两端连接的一对基部；以及受压单元，其在一个主面上具有受压面，并在该受压 面背侧的另一个主面上设置有一对支撑部，所述一对支撑部覆盖上述感压元件的一个主面 侧，并且分别支撑上述感压元件的上述一对基部，该压力传感器的特征在于，上述受压单元 在相对于第1假想线和第2假想线中的至少任意一个假想线呈线对称的位置上具有厚壁 部，其中，所述第1假想线通过所述另一个主面的中心并朝上述一对支撑部的排列方向延 伸，所述第2假想线通过上述中心并朝与上述第1假想线垂直的方向延伸。 由此，具有抑制受压单元振动的效果的厚壁部形成在相对于第1假想线和第2假 想线中的至少任意一个假想线呈线对称的位置上，其中，第1假想线通过另一个主面的中 心并朝一对支撑部的排列方向延伸，第2假想线通过上述中心并朝与第1假想线垂直的方 向延伸。因此，抑制了Dip，同时不会使受压单元的弯曲灵敏度劣化。[应用例2]根据应用例l所述的压力传感器，其特征在于，上述厚壁部一体形成在上述受压单元的上述一个主面和上述另一个主面中的至少任意一个主面上。 由此，能够与受压单元的制造工序一起形成厚壁部，能够縮短简化厚壁部的制造工序。[应用例3]根据应用例l所述的压力传感器，其特征在于，上述厚壁部形成为粘结在上述受压单元的上述一个主面和上述另一个主面中的至少任意一个主面上。 由此，能够与受压单元的厚度无关地调整厚壁部的厚度。此外，可以在受压单元的制造后，在后续工序中形成厚壁部。[应用例4] 一种受压单元，该受压单元在一个主面上具有受压面，在该受压面背 侧的另一个主面上设置有一对支撑部，所述一对支撑部分别支撑与感压元件的两端连接的 一对基部，该受压单元的特征在于，该受压单元在相对于第1假想线和第2假想线中的至少 任意一个假想线呈线对称的位置上具有厚壁部，其中，所述第1假想线通过所述另一个主 面的中心并朝上述一对支撑部的排列方向延伸，所述第2假想线通过上述中心并朝与上述 第l假想线垂直的方向延伸。 由此，具有抑制受压单元振动的效果的厚壁部形成在相对于第1假想线和第2假 想线中的至少任意一个假想线呈线对称的位置上，其中，第1假想线通过另一个主面的中 心并朝一对支撑部的排列方向延伸，第2假想线通过上述中心并朝与第1假想线垂直的方 向延伸。因此，抑制了 Dip，同时不会使受压单元的弯曲灵敏度劣化。附图说明图1是本专利技术的压力传感器的分解立体图。图2是压力传感器的剖视图。图3是本专利技术的受压单元的俯视图。图4是膜片的曲率的说明图。图5是膜片的曲率微分的说明图。图6是压力传感器用膜片的厚壁部的变形例的俯视图。图7是厚壁部的说明图。图8是对厚壁部进行局部放大的剖视图。图9是表示现有压力传感器的概略结构的图。图10是表示CI值与压力的关系的图。图11是表示振动强度与频率的关系的图。标号说明1、膜片；2、厚壁部；3、中央部；4、双音叉振动片；10、压力传感器；20、基板；22、凹部；24、端面；30、带框振子；31、压电振动片；32、框状部；34、35、振动臂；36、基部；38、连接 部；40、膜片；41、挠性部；42、周缘部；43、受压面；44、密闭侧主面；45、支撑部；50、厚壁部； 51、切槽；60、粘结部件。具体实施例方式下面参照附图对本专利技术的压力传感器及受压单元的实施方式进行详细说明。图l 是本专利技术的压力传感器的分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压力传感器，该感压传感器具有：感压元件，其具有感压部和与该感压部的两端连接的一对基部；以及受压单元，其在一个主面上具有受压面，并在该受压面背侧的另一个主面上设置有一对支撑部，所述一对支撑部覆盖上述感压元件的一个主面侧，并且分别支撑上述感压元件的上述一对基部，该压力传感器的特征在于，上述受压单元在相对于第１假想线和第２假想线中的至少任意一个假想线呈线对称的位置上具有厚壁部，其中，所述第１假想线通过所述另一个主面的中心并朝上述一对支撑部的排列方向延伸，所述第２假想线通过上述中心并朝与上述第１假想线垂直的方向延伸。

【技术特征摘要】
JP 2008-10-16 2008-267501;JP 2009-7-30 2009-177797一种压力传感器，该感压传感器具有感压元件，其具有感压部和与该感压部的两端连接的一对基部；以及受压单元，其在一个主面上具有受压面，并在该受压面背侧的另一个主面上设置有一对支撑部，所述一对支撑部覆盖上述感压元件的一个主面侧，并且分别支撑上述感压元件的上述一对基部，该压力传感器的特征在于，上述受压单元在相对于第1假想线和第2假想线中的至少任意一个假想线呈线对称的位置上具有厚壁部，其中，所述第1假想线通过所述另一个主面的中心并朝上述一对支撑部的排列方向延伸，所述第2假想线通过上述中心并朝与上述第1假想线垂...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐藤健太，
申请(专利权)人：爱普生拓优科梦株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]