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专利名称：压力传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种压力传感器，其具备压敏元件以及隔板，并根据基于隔板的位移的、压敏元件的频率变化而对压力进行检测。
背景技术：
目前，作为水压计、气压计、差压计等，已知一种将压电振动元件用作压敏元件的压力传感器。在这种结构的压力传感器中，在板状的水晶基板上具备形成了能够激励振动的电极布线的压敏元件。并且，被构成为使力的检测方向与压敏元件的检测轴相一致。通过采用这种结构，通过向检测轴的配置方向施加力(压力)，从而由压敏元件激励的振动的共振频率发生变化。因此，通过将共振频率的变化转换成力，从而能够实现对所施加的压力的检测。作为以这种结构为基本的压力传感器，目前已知如在专利文献1、专利文献2中所公开的这种压力传感器。如图13所示，专利文献1中所公开的压力传感器100以气密壳体 102、第一波纹管104、第二波纹管106、压电振动元件108以及振荡电路110为基本而构成。 气密壳体102具有圆筒形的外壳，且内部设为真空或者惰性的气体环境。第一波纹管104 以及第二波纹管106分别以覆盖被形成在构成气密壳体102的外壳的一对端板上的贯穿孔 (压力输入口 112、114)的方式，被设置于气密壳体102内部。在第一波纹管104与第二波纹管106之间设置有振子接合基座116。被配置在根据从压力输入口 112、114施加的压力而进行伸缩的、第一波纹管104与第二波纹管106之间的振子接合基座116，根据第一波纹管104、第二波纹管106的伸缩而在端板之间进行移动。压电振动元件108被被配置于构成气密壳体102的某一个端板与振子接合基座116之间，并被构成为，共振频率根据随着振子接合基座116的移动所产生的应力而发生变化。振荡电路110与构成压电振动元件108的激励电极电连接，从而使压电振动元件108被激励，且实施对被激励的振动的检测。而且， 可以通过所检测出的振动的共振频率的变化，来实现对施加在第一波纹管104与第二波纹管106之间的压力的压差的检测。此外，如图14所示，专利文献2中所公开的压力传感器200以基体202、硅结构体 204为基本而构成。在基体202的主表面上具有由金属薄膜构成的电极206 ；以覆盖该电极206的方式而形成的电介质膜208。硅结构体204具有能够根据压力而变形的、具有导电性的隔板210，且以在使隔板210与电极206相对置时，在两者之间产生间隙212的方式，接合在基体202的主表面上。在这种结构的压力传感器200中，当隔板210受到压力而变形时，通过对由于与基体202的电介质膜208相接触的接触面积的变化而产生的、静电电容的变化进行检测，从而能够对被施加在隔板210上的压力进行检测。在专利文献1、2所公开的压力传感器中，分别能够检测出差压、绝对压力。但是， 在各个压力传感器中存在以下的结构上的问题。即，在专利文献1所公开的压力传感器中， 存在由于气密壳体与压电振动元件的线膨胀率不同而产生的检测压力的误差较大的问题。 此外，在专利文献2所公开的压力传感器中，存在由于因隔板的自重所产生的挠曲而产生检测压力的误差的问题。针对这种问题，本申请申请人提出了专利文献3中所示的压力传感器300，以作为能够抑制由于线膨胀率的不同或自重的影响而产生的误差，从而实现高精度的压力检测的压力传感器。如图15所示，专利文献3中公开的压力传感器300以压电振动元件302、收容该压电振动元件302的外壳304、以及设置于外壳304的一端的隔板306为基本而构成。 外壳304对与隔板306对置的另一端进行密封，从而使内部成为真空或惰性的气体环境。 隔板306被构成为，具备中央区域308、可挠区域310以及外周区域312，并且位于可挠区域 310的内周侧的中央区域308作为压敏部而发挥作用。压电振动元件302以在振动部314 和振动部314的两端具备一对基部为基本而构成。压电振动元件302被构成为，使第一基部316a与隔板306的中央区域308相连接，且使从第二基部316b延伸设置的连接部318与被设置于隔板306的外周区域312的密封端子320相连接，从而实现与外部的电导通。根据这种结构的压力传感器300，由于压电振动元件302的两端与隔板306相连接，因此能够抑制由于线膨胀系数的不同而产生的检测压力的误差。如果为专利文献3中公开的这种结构的压力传感器，确实能够抑制由于线膨胀率的不同而产生的检测压力的误差、或由于自重而导致的隔板的挠曲所产生的检测压力的误差，从而实现高精度的压力检测。但是，专利文献3中公开的压力传感器采用了以下结构， 艮口，压电振动元件和连接部形成于同一个平面上，从而将压电振动元件以所谓的悬臂状态固定在隔板上。由此，存在如下的倾向，即，对于与包含压电振动元件和连接部在内的同一个平面垂直的方向上的冲击的耐性降低。在先技术文献专利文献1 日本特开2007-57395号公报专利文献2 日本特开2002-214058号公报专利文献3 日本特开2010-48798号公报

发明内容
因此，在本发明中，目的在于，提供一种能够实现高精度的压力检测，且对于与压电振动元件的元件表面(平面方向)垂直的方向上的振动以及冲击的耐性较高的压力传感
ο本发明是为了解决上述课题的至少一部分而完成的，其可以作为下述应用例来实现。应用例1一种压力传感器，其特征在于，具备容器；受压单元，其密封所述容器的开口部， 并在受压部的外侧具有边缘部，且受到力而向所述容器的内侧或外侧进行位移；多个支承单元，其将一端固定于所述边缘部上，并使另一端从所述一端起以与所述受压单元的位移方向平行的方式延伸；压敏元件，其具有被固定于所述受压部上的第一基部，且从所述第一基部起以与所述受压单元的位移方向平行的方式配置第二基部；固定板，其具有用于固定所述压敏元件的所述第二基部的第一连接片；使所述第一连接片的两端向所述第一连接片的某一方主面侧延伸，并与所述支承单元的另一端相连接的第二连接片。通过上述结构，压敏元件的第二基部的接合面与支承单元的另一端的接合面成为不在同一个平面上的结构，并从某一方主面侧通过固定板以及支承单元而对压敏元件的第二基部进行支承。因此，通过使固定板以及支承单元作为挡板而发挥作用，从而能够抵抗与压敏元件的元件表面垂直的方向上的振动以及冲击等的外力。因此，能够提高对于压敏元件的元件表面的外力的耐冲击性。应用例2如应用例1所述的压力传感器，其特征在于，所述固定板具有第二连接片，所述第二连接片使所述第一连接片的一端向所述第一连接片的所述一方主面侧延伸，且使所述第一连接片的另一端向另一方主面侧而延伸，并与所述支承单元的另一端连接。通过上述结构，压敏元件的第二基部的接合面与支承单元的另一端的接合面成为不在同一个平面上的结构，并从一方主面侧以及另一方主面侧通过固定板以及支承单元而对压敏元件的第二基部进行支承。因此，通过使固定板以及支承单元作为挡板而发挥作用， 从而能够抵抗与压敏元件的元件表面垂直的方向上的振动以及冲击等的外力。因此，能够提高对于压敏元件的元件表面的外力的耐冲击性。应用例3如应用例1所述的压力传感器，其特征在于，所述固定板具有第二连接片，所述第二连接片使所述第一连接片的两端均向所述第一连接片的两方主面侧分别延伸，并与所述支承单元的另一端连接。通过上述结构，压敏元件的第二基部的接合面与支承单元的另一端的接合面成为不在同一个平面上的结构，并从两方主面侧通过固定板以及支承单元分别对压敏元件的第二基部的两端进行支承。因此，通过使固定板以及支承单元作为挡板而发挥作用，从而能够抵抗与压敏元件40的元件表面垂直的方向上的振动以及冲击等的外力。因此，能够提高对于压敏元件的元件表面的外力的耐冲击性。应用例4如应用例1至应用例3中任一例所述的压力传感器，其特征在于，所述容器具备与所述开口部对置形成的第二开口部，所述第二开口部被第二受压单元而密封，并且所述受压单元以及所述第二受压单元通过力传递轴而相连接。通过上述结构，当受压单元侧的压力较高时，压敏元件受到压缩应力，而当第二受压单元侧的压力较高时，压敏元件受到拉伸应力。由此，可得到能够测定相对压力的压力传感器。应用例5如应用例1至应用例4中任一例所述的压力传感器，其特征在于，所述压敏元件为 AT切割水晶振动片。通过上述结构，能够得到与音叉型压电振子相比频率较高，且测定时间较短的压力传感器。


图1为使第一实施方式所涉及的压力传感器的一部分露出的立体图。图2为表示第一实施方式所涉及的压力传感器的剖视图，其中，图2(a)为沿)(Z面切断的剖视图，图2(b)为沿XY面切断的剖视图。
图3为第一实施方式所涉及的压力传感器的改变例的说明图，其中，图3(a)为将改变例1沿XY面切断的剖视图，(b)为将改变例2沿XY面切断的剖视图。图4为使第二实施方式所涉及的压力传感器的一部分露出的立体图。图5为表示第二实施方式所涉及的压力传感器的剖视图，其中，图5(a)为沿)(Z面切断的剖视图，图5(b)为沿XY面切断的剖视图。图6为第二实施方式所涉及的压力传感器的改变例3的说明图。图7为使第三实施方式所涉及的压力传感器的一部分露出的立体图。图8为表示第三实施方式所涉及的压力传感器的剖视图，其中，图8 (a)为沿TL面切断的剖视图，图8(b)为沿XY面切断的剖视图。图9为第三实施方式所涉及的压力传感器的改变例的说明图，其中，图9(a)为将改变例4沿XY面切断的剖视图，图9 (b)为将改变例5沿XY面切断的剖视图。图10为使第四实施方式所涉及的压力传感器的一部分露出的立体图。图11为表示第四实施方式所涉及的压力传感器的剖视图，其中，图11(a)为沿XZ 面切断的剖视图，图11(b)为沿XY面切断的剖视图。图12为使第五实施方式所涉及的压力传感器的一部分露出的立体图。图13为在专利文献1中所公开的压力传感器的模式图。图14为在专利文献2中所公开的压力传感器的模式图。图15为在专利文献3中所公开的压力传感器的模式图。
具体实施例方式下面参照附图对本发明所涉及的压力传感器的实施方式进行详细说明。图1为使第一实施方式所涉及的压力传感器的一部分露出的立体图。图2中图示了第一实施方式所涉及的压力传感器的剖视图，其中，图2(a)为沿)(Z面切断的剖视图，图 2(b)为沿XY面切断的剖视图(除去外壳)。另外，在图1、图2中所示的CTZ形成直角坐标系，并且对于后文所使用的附图也同样适用。第一实施方式所涉及的压力传感器10以外壳12和隔板M作为容器，并在具备了该隔板M的容器的收纳空间内，具有压敏元件40、支承单元32、固定板34。而且，在例如将外壳12内部向大气开放时，压力传感器10能够用作以大气压为基准并从隔板M的外侧受到液压的液压传感器。而且，当对外壳12内部进行了真空密封时，压力传感器10能够用作以真空为基准的绝对压力传感器。外壳12具有圆形的凸缘部14、圆形的环部16、支承轴18、圆筒形的侧面部(侧壁部)20。凸缘部14具有外周部14a，其与圆筒形的侧面部(侧壁部)20的端部相接；内周部14b，其以和外周部1 呈同心圆状的方式被形成在外周部Ha上，并成为以具有与环部16相同直径的环状而突出的形状。环部16具有通过其内周边缘而形成的圆形的开口部 22，在开口部22上以封闭开口部22的方式而连接有隔板24，并且隔板M形成了外壳12的一部分。在凸缘部14的内周部14b以及环部16之间相互对置的面的预定位置处，形成有用于嵌入支承轴18的孔14c、16a。而且，孔14c以及孔16a被形成在相互对置的位置上。 由此，通过将支承轴18嵌入到孔14c、16a中，从而使凸缘部14和环部16经由支承轴18而被连接在一起。支承轴18为具有一定的刚性，并以士Z方向为长度方向的棒状的部件，且被配置在由外壳12和隔板对所构成的容器的内部，通过使支承轴18的一端嵌入到凸缘部 14的孔Hc中，且使另一端嵌入到环部16的孔16a中，从而在凸缘部14、支承轴18以及环部16之间获得了一定的刚性。并且，虽然使用了多个支承轴18，但是可以根据各个孔的位置的设计而任意地进行配置。此外，在凸缘部14上安装有密封端子(未图示)。该密封端子沈能够通过导线 (未图示)而将后文叙述的压敏元件40的电极部(未图示)与IC(集成电路，未图示)电连接，其中，所述IC为，用于使压敏元件40发生振荡的构件，被安装于外壳12的外部面上， 或者在外壳12的外部以远离外壳12的方式而配置。另外，当作为上述的液压传感器而使用时，在凸缘部14上形成有大气导入口 14d，从而能够使外壳12内部向大气开放。通过使侧面部20的两端分别与凸缘部14的内周部14b的外周、以及被隔板M堵住了开口部22 的环部16的外周16b相连接，从而使所述容器被密封。凸缘部14、环部16、侧面部20优选由不锈钢等的金属形成，支承轴18优选使用具有一定的刚性且热膨胀系数较小的陶瓷等。隔板M以面向外壳12的外部的一侧主面作为受压面，并具有通过所述受压面受到被测定压力环境(例如液体)的压力而发生挠曲变形的可挠部，通过该可挠部以向外壳 12的内部侧或外部侧(Z轴方向)发生位移的方式而进行挠曲变形，从而向压敏元件40传递沿着Z轴的压缩力或拉力。而且，隔板M具有中央部Ma，其通过来自外部的压力而发生位移；可挠部Mb，其位于所述中央部Ma的外周，并以使所述中央部2 能够位移的方式通过来自外部的压力而进行挠曲变形；边缘部Mc，其位于所述可挠部Mb的外侧、即所述可挠部24b的外周，并被接合固定在形成于环部16上的开口部22的内壁上。另外，在理想情况下，边缘部2 即使受到压力也不会发生位移，而中央部2 即使受到压力也不发生位移。在隔板M的中央部2 处，且在受压面的相反一侧的面上，连接有后文叙述的压敏元件40的长度方向(检测轴方向)上的一端(第一基部40a)。隔板M的材质可以为如不锈钢这种金属或陶瓷等具有优异的耐腐蚀性的材料。例如，当通过金属来形成隔板M时， 只需通过对金属母材进行冲压加工来形成即可。另外，为使隔板M不会被液体或气体等腐蚀，也可以通过耐腐蚀性的膜来涂敷隔板M露出于外部的表面。例如，在为金属制的隔板时，则可以涂敷镍的化合物。在隔板M的中央部2 上连接有第一支承座30，且在边缘部 24c上连接有后文叙述的支承单元32。被连接在中央部2 上的第一支承座30与压敏元件40的第一基部40a相连接。另外，第一实施方式中的第一支承座30由与作为受压单元的隔板M相同性质的材料、即如不锈钢这种金属或陶瓷等具有优异的耐腐蚀性的材料形成。压敏元件40具有作为压敏部的振动臂40c、和被形成于振动臂40c的两端的第一基部40a和第二基部40b，并由水晶、铌酸锂、钽酸锂等的压电材料形成。第一基部40a与第一支承座30的侧面相连接，并抵接于中央部Ma。而且，第二基部40b与后文叙述的固定板34的第一连接片36相连接。而且，在压敏元件40的振动臂40c上形成有激励电极(未图示)，并具有与激励电极(未图示)电连接的电极部(未图示)。由此，将压敏元件40的长度方向(Z轴方向)、即第一基部40a和第二基部40b排列的方向配置成，与隔膜M的位移方向(Z轴方向)同轴或者平行，并且压敏元件40的位移方向成为检测轴方向。而且，由于压敏元件40通过第一支承座30以及固定板34而被固定，因而压敏元件40即使受到由于隔板M的位移而产生的力，也不会向检测轴方向以外的方向弯曲，因此能够阻止压敏元件40向检测轴方向以外的方向运动的情况，从而抑制压敏元件40在检测轴方向上的灵敏度的下降。压敏元件40经由密封端子(未图示)以及导线(未图示)而与IC(未图示)电连接，并通过由IC(未图示)所供给的交流电压而以固有的共振频率进行振动。而且，压敏元件40通过从其长度方向(Z轴方向)受到伸长应力或者压缩应力，从而其共振频率发生改变。在本实施方式中，作为形成压敏部的振动臂40c，能够应用双音叉型振子。双音叉型振子具有如下的特性，即，当在作为振动臂40c的所述两个振动梁上施加牵拉应力(伸长应力)或者压缩应力时，其共振频率以与所施加的应力大致成比例的方式而变化。而且，由于双音叉型压电振子与厚度剪切振子等相比，共振频率相对于伸长以及压缩应力的变化极大从而共振频率的可变幅度较大，因此，在如对微小的压力差进行检测这种的、具有优异的分解能力的压力传感器中为优选。双音叉型压电振子在受到伸长应力时振动臂的共振频率将升高，而在受到压缩应力时振动臂的共振频率将降低。而且，在本实施方式中，不仅可以适用具有两个柱状的振动梁的压敏部，也可以适用由一根振动梁(单梁)构成的压敏部。当将压敏部(振动臂40c)构成为单梁型的振子时，在从长度方向(检测轴方向)受到相同的应力的情况下，由于其位移变成两倍，从而与双音叉的情况相比，能够获得灵敏度更高的压力传感器。另外，在上述的压电材料中，作为用于双音叉型或者单梁型的压电振子的压电基板的材料，能够使用具有优异温度特性的水晶。支承单元32为，为了对压敏元件40的第二基部40b进行支承，而被设定成与压敏元件40具有相同的长度的支承棒。支承单元32由与压敏元件40相同的材料、即水晶、铌酸锂、钽酸锂等的压电材料形成。支承单元32为了以压敏元件40的第二基部40b为中心而对称(以H面为中心而线性对称)地从两端进行支承，从而使用了多根(在本实施方式中为两根)。支承单元32将一端32a以相对于隔膜M的边缘部2 交叉的方式进行固定， 且使另一端32b从一端3 起以与压敏元件40的位移方向(Z轴方向)平行的方式延伸， 并将另一端32b固定于后文叙述的固定板34的第二连接片38上。支承单元32的一端32a 被接合并固定于从隔板M的边缘部2 起直立设置的第二支承座33上。第二支承座33 与第一支承座30相同地，由与作为受压单元的隔板M相同的材料、S卩如不锈钢这种金属或陶瓷等具有优异的耐腐蚀性的材料形成。另外，支承单元32被构成为，截面为矩形，从而扩大了在与第二支承座33以及后文叙述的固定板34接合时的接合面积。固定板34由第一连接片36与第二连接片38构成。固定板34为如下的部件，即， 与压敏元件40的第二基部40b、和支承单元32的另一端32b相接合，并以压敏元件40以及支承单元32的长度方向平行于隔板M的位移方向(Z轴方向)的方式进行固定的部件。 固定板34使用与隔板M相同的材料、即如不锈钢这种金属或陶瓷等具有优异的耐腐蚀性的材料。而且，固定板34使与压敏元件40的第二基部40b接合的第一连接片36的两端， 向某一方主面侧弯曲并从第一连接片36起延伸。本实施方式中的固定板34从第一连接片 36起分别将第一连接片36的两端以直角进行弯曲，而形成第二连接片38，从而在俯视观察时将整体形状形成为二字形。另外，在将压敏元件40的第二基部40b连接在第一连接片36 上时，第二连接片38形成在俯视观察时成为与隔板M的边缘部2 重叠的区域的位置处。 此外，固定板34除了将平板弯曲成二字形而形成第一连接片36以及第二连接片38之外， 还能够通过如下的方式而形成，即，通过焊接等而将具备第二连接片38的一对连接片接合在具备第一连接片36的连接片的两端上。此外，固定板34由于连接不锈钢等具备刚性的部件而形成，因此具备预定的强度，从而不会随着隔板M由于被施加了压力所产生的变形而发生变形。在本实施方式中，压敏元件40的长度方向上的两端(第一基部40a以及第二基部 40b)通过固定板34以及支承单元32而最终连接于隔板M侧。由此，能够降低从外壳12 向压敏元件40传递的热变形。具体而言，由于压敏元件40与支承单元32由相同的材料形成，因此，随着温度变化而产生的检测轴方向上的膨胀以及收缩的比例相同。由此，在由于温度变化而产生的检测轴方向上的膨胀以及收缩中，降低了压敏元件所受到的来自支承单元32的热变形。此外，由于固定板34使用了与受压单元相同的材料，因此在受压单元、和与压敏元件40的检测轴方向垂直的方向上的成分之间不会发生热变形，从而压敏元件不会受到该热变形的影响。接下来，第一实施方式的压力传感器10的制造如下，首先，在环部16上连接隔板 24，且在隔板M的中央部2 上连接第一支承座30，在边缘部2 上连接第二支承座33。 关于连接方法，可以通过粘接剂等的固定剂、或者激光焊、电弧焊、钎焊等而进行连接。而且，将压敏元件40的第一基部40a连接在第一支承座30的侧面，且将第二基部 40b连接在固定板34的第一连接片36上。连接方法可以通过粘接材料等而进行连接。此外，将支承单元32的一端3 连接在第二支承座33的侧面，且将另一端32b连接在固定板34的第二连接片38上。关于连接方法，可以通过粘接剂等的固定剂、或者激光焊、电弧焊、钎焊等而进行连接。而且，将支承轴18插入到环部16的孔16a中并固定，并将一端已被插入到环部16 中的、支承轴18的另一端插入到凸缘部14的孔Hc中并固定，且通过导线(未图示)将密封端子(未图示)的外壳12内部侧与压敏元件40的电极部(未图示)电连接。此时，密封端子(未图示)的外壳12外部侧与IC(未图示)相连接。最后，通过从环部16侧插入侧面部20并分别与凸缘部14的外周、以及环部16的外周16b相接合，从而形成外壳12，由此制造出压力传感器10。此外，当将压力传感器10作为对以真空为基准的绝对压力进行测定的压力传感器时，无需形成大气导入口 14d，而只需在真空中组装压力传感器10即可。这种压力传感器10被构成为，压敏元件40的第二基部40b的接合面与一对支承单元32的另一端的接合面不在同一个平面上，且被配置于以第二基部40b的接合面为中心而对称的位置处的、支承单元32的另一端的接合面，通过固定板而对第二基部40b的接合面进行支承。接下来，对第一实施方式中的压力传感器10的动作进行说明。在第一实施方式中，在以大气压为基准对液压进行测定的情况下，当液压低于大气压时隔板M的中央部 2 将向外壳12的外侧位移，相反地，当液压高于大气压时中央部2 将向外壳12的内侧位移。而且，当隔板M的中央部Ma向外壳12的外侧位移时，压敏元件40将通过中央部 24a以及支承单元32而受到牵拉应力。相反地，当中央部Ma向外壳12的内侧位移时，压敏元件40将通过中央部Ma以及支承单元32而受到压缩应力。而且，在压力传感器10中，当产生温度变化时，构成压力传感器10的外壳12、隔板M、支承单元32、固定板34、压敏元件40等将根据各自的热膨胀系数而进行膨胀或收缩。 但是，如上文所述，由于压敏元件40的检测轴方向上的两端均连接于隔板M侧，从而降低了由于外壳12在Z轴方向上的膨胀或收缩而导致的热变形。
而且，由于压敏元件40与隔板M的热膨胀系数的不同，从而由于因温度变化而导致的、与检测轴垂直的方向(X轴方向)上的膨胀或收缩，压敏元件40将经由支承单元32 而从隔板M受到热变形。但是，配置于X轴方向上的固定板34使用了与隔板M相同的材料。因而，降低了作用于压敏元件40上的热变形的量，由此形成降低了随着温度变化而产生的压力值的误差的压力传感器10。此外，采用如下的结构，使固定板的第一接合面的两端相对于第一接合面而向某一方主面侧延伸，而形成第二接合面，从而固定板的第一接合面以及第二接合面不在同一个平面上的结构，即压敏元件40的第二基部的接合面与支承单元的另一端的接合面不在同一个平面上的结构。此结构从某一方主面侧通过固定板以及支承单元而对压敏元件的第二基部进行支承。因此，通过使固定板以及支承单元作为挡板而发挥作用，从而能够抵抗与压敏元件40的元件表面垂直的方向上的振动以及冲击等的外力。因此，能够提高对于压敏元件的元件表面的外力的耐冲击性。此外，当对不将固定板设为弯曲形状的、固定板以及压敏元件形成在同一个平面上的平面结构的压力传感器，与第一实施方式中的压力传感器之间的、垂直于压敏元件表面的方向上的加速度应力进行比较时，平面结构的压力传感器为210Mpa/1000g，而第一实施方式中的压力传感器为80Mpa/1000g，本发明中的弯曲结构的压力传感器与平面结构相比，应力在一半以下，从而可知，本发明中的弯曲结构的压力传感器为对于垂直方向上的加速度应力具有较强的耐冲击力的结构。此外，关于最小共振频率，平面结构的压力传感器为 800Hz，而第一实施方式中的压力传感器为1850Hz，从而可知本发明中的弯曲结构的压力传感器为，对低频振动的耐性较强的结构。另一方面，关于压敏元件的灵敏度，平面结构的压力传感器为2Hz/atm，而第一实施方式中的压力传感器为1. 4Hz/atm，存在灵敏度略微下降的倾向。图3为第一实施方式所涉及的压力传感器的改变例的说明图，其中，图3(a)为将改变例1沿XY面切断的剖视图(除去外壳)，(b)为将改变例2沿XY面切断的剖视图(除去外壳)。在图3(a)所示的改变例1的压力传感器52中，在使固定板53 的第一连接片的两端向某一方主面侧延伸时，以在俯视观察时成为钝角的方式进行弯曲。 此外，在图3(b)所示的改变例2的压力传感器M中，在使固定板55的第一连接片的两端向某一方主面侧延伸时，以在俯视观察时成为钝角的方式而进行弯曲之后，再以平行于第一连接片的方式而进行弯曲。另外，改变例1以及改变例2中的固定板53、55也可以通过焊接等而形成。即使在这种改变例1及改变例2中的压力传感器52、54中，也能够实现与第一实施方式中的压力传感器10同样的效果。图4为使第二实施方式所涉及的压力传感器的一部分露出的立体图。图5为图示了第二实施方式所涉及的压力传感器的剖视图，其中，图5(a)为沿TL面切断的剖视图，图 5(b)为沿XY面切断的剖视图(除去外壳)。第二实施方式所涉及的压力传感器60的基本结构与第一实施方式中的压力传感器10相同，但是固定板62的结构以及支承单元32的连接位置有所不同。其它的结构要素与第1实施方式中的结构要素相同，并标记相同的符号，且省略对其详细的说明。第二实施方式中的压力传感器60的固定板62的基本结构与第一实施方式中的固定板34相同。而且，第二实施方式中的固定板62将与压敏元件40的第二基部40b接合的第一连接片36的两端，相对于第一接合面向一方主面侧以及另一方主面侧以直角进行弯曲(延伸)，而成为第二接合面，从而在俯视观察时将整体形状形成为曲柄(Crank)状、大致S字形。另外，在将压敏元件40的第二基部40b连接于第一连接片36上时，第二连接片 38形成在，在俯视观察时成为与隔板M的边缘部2 重叠的区域的位置处。此外，固定板 62除了将平板弯曲成曲柄(Crank)状、大致S字形而形成第一连接片36以及第二连接片 38之外，还能够通过如下的方式而形成，即，通过焊接等而将具备第二连接片38的一对连接片接合在具备第一连接片36的连接片的两端上。支承单元32将一端32a以与隔板M的边缘部2 交叉的方式进行固定，且将另一端32b从一端3 起以与压敏元件40的位移方向(Z轴方向)平行的方式延伸，并将另一端32b固定在固定板62的第二连接片38上。支承单元32的一端3 被接合并固定在从隔板M的边缘部2 起直立设置的第二支承座33上。即使在此种第二实施方式所涉及的压力传感器60中，也采用如下的结构，使固定板62的第一接合面的两端相对于第一接合面向一侧主面以及另一侧主面延伸，而形成第二接合面，从而固定板62的第一接合面以及第二接合面不在同一个平面上的结构，即压敏元件40的第二基部的接合面与支承单元的另一端的接合面不在同一个平面上的结构。此结构从一方主面侧以及另一方主面侧通过固定板62以及支承单元而对压敏元件的第二基部进行支承。因此，通过使固定板62以及支承单元作为挡板而发挥作用，从而能够抵抗与压敏元件40的元件表面垂直的方向上的振动以及冲击等的外力。因此，能够提高对于压敏元件的元件表面的外力的耐冲击性。图6为第二实施方式中的压力传感器的改变例3的沿XY面切断的剖视图(除去外壳)。在图6所示的改变例3的压力传感器64中，当使固定板65的第一连接片的两端向一方主面侧以及另一方主面侧延伸时，以在俯视观察时成为钝角的方式进行弯曲。另外， 改变例3中的固定板65也可以通过焊接等而形成。即使在此种改变例3的压力传感器64 中，也能够实现与第二实施方式中的压力传感器60同样的效果。图7为使第三实施方式所涉及的压力传感器的一部分露出的立体图。图8为图示了第三实施方式所涉及的压力传感器的剖视图，其中，图8(a)为沿)(Z面切断的剖视图，图 8(b)为沿XY面切断的剖视图(除去外壳)。虽然第三实施方式所涉及的压力传感器70的基本结构与第一实施方式中的压力传感器10相同，但是固定板72的结构以及支承单元32的连接位置有所不同。其它的结构要素与第一实施方式中的结构要素相同，从而标记相同的符号并省略对其详细的说明。第三实施方式中的压力传感器70的固定板72的基本结构与第一实施方式中的固定板34相同。而且，在第三实施方式的固定板72中，使接合有压敏元件40的第二基部40b 的第一连接片36的两端，相对于第一接合面向两方主面(一方主面以及另一方主面)侧分别以直角进行弯曲(延伸)，而形成第二接合面，且在俯视观察时将整体形状形成为大致H 形。另外，当第一连接片36与压敏元件40的第二基部40b相连接时，第二连接片38形成在，在俯视观察时与隔板M的边缘部2 重叠的区域的位置处。此外，固定板72能够通过如下的方式而形成，即，通过焊接等而将具备第二连接片38的一对连接片接合在具备第一连接片36的连接片的两端上。支承单元32将一端32a以与隔板M的边缘部2 交叉的方式进行固定，且将另一端32b从一端3 起以与压敏元件40的位移方向(Z轴方向)平行的方向延伸出四根， 并将另一端32b固定在固定板72的第二连接片38的两端上。支承单元32的一端3 被接合并固定在从隔板M的边缘部2 起直立设置的第二支承座33上。即使在此种第三实施方式所涉及的压力传感器70中，也采用如下的结构，使固定板72的第一接合面的两端相对于第一接合面向一方主面侧以及另一方主面侧分别延伸， 而形成第二接合面，从而固定板72的第一以及第二接合面不在同一个平面上的结构，即压敏元件40的第二基部的接合面与支承单元的另一端的接合面不在同一个平面上的结构。 该结构从一方主面侧以及另一方主面侧通过固定板72以及支承单元而对压敏元件的第二基部进行支承。因此，通过使固定板以及支承单元作为挡板而发挥作用，从而能够抵抗与压敏元件40的元件表面垂直的方向上的振动以及冲击等的外力。因此，能够提高对于压敏元件的元件表面的外力的耐冲击性。图9为第三实施方式所涉及的压力传感器的改变例的说明图，其中，图9(a)为将改变例4沿XY面切断的剖视图(除去外壳)，图9 (b)为将改变例5沿XY面切断的剖视图 (除去外壳)。在图9 (a)所示的改变例4的压力传感器74中，利用第三实施方式中的固定板72， 并在第二连接片上分别接合一根支承单元75。此时，支承单元75被设定为，其宽度大于第一至第三实施方式中的支承单元32的宽度，并被接合在第一接合面与第二接合面相交叉的位置处。此外，在图9(b)所示的改变例5的压力传感器76中，当使固定板77的第一连接片的两端各自向一方主面侧以及另一方主面侧分别延伸时，以在俯视观察时成为钝角的方式延伸，从而成为大致Y字形的形状。即使在此种改变例4以及改变例5的压力传感器74、76中，也能够实现与第三实施方式中的压力传感器70相同的效果。图10为使第四实施方式所涉及的压力传感器的一部分露出的立体图。图11图示了第四实施方式所涉及的压力传感器的剖视图，其中，图11 (a)为沿)(Z面切断的剖视图，图 1Kb)为沿XY面切断的剖视图(除去外壳)。第四实施方式所涉及的压力传感器80在构成外壳的环部16的开口上安装有作为受压单元的第一隔板对。而且，凸缘部82具有与环部16的开口部22对置形成的第二开口部84，并且第二开口部84通过作为第二受压单元的第二隔板86而被封闭。第一隔板M以及第二隔板86通过力传递轴87而相连接。第一以及第二隔板M、86均具有中央部Ma、 88，其通过来自外部的压力而发生位移；可挠部Mb、89，其位于中央部的外周，并通过来自外部的压力而发生挠曲变形；边缘部Mc、90，其位于可挠部Mb、89的外周，并与环部16以及凸缘部82的第二开口部84相接合。力传递轴87被配置于外壳12的内部，并且长度方向上的一端87a连接于第一隔板M的中央部2 上，而一端87a的相反侧的另一端87b连接于第二隔板86的中央部88 上。力传递轴87被形成为圆柱状，并且为了避免与压敏元件40以及固定板34的干涉而形成有埋头孔87c。由此，力传递轴在第一隔板M侧截面为半圆形，而在第二隔板86侧截面成为圆形。当将压敏元件40的第一基部40a固定在第一隔板M上时，通过隔离片91而将第一基部40a的连接片连接于埋头孔87c上，且使第一基部40a的顶端抵接于中央部Ma。 力传递轴87优选使用与支承轴18相同的材料。由此，不会产生由于力传递轴87与支承轴18的热膨胀系数的不同而导致的、随着温度变化而产生的在压敏元件40的检测轴方向上的膨胀或收缩量存在差异的情况，从而施加于第一以及第二隔板M、86的、来自力传递轴 87的力与温度变化无关而保持为固定，因此能够防止压力传感器的灵敏度由于温度而发生变动的情况。通过上述结构，当第一隔板M侧的压力较高时，力传递轴87进行将第二隔板86 的中央部88向外壳12的外侧挤压的动作，从而压敏元件40受到压缩应力。另一方面，当第二隔板86侧的压力较高时，力传递轴87进行将第一隔板M的中央部Ma向外壳12的外侧挤压的动作，从而压敏元件40受到拉伸应力。因此，通过适用于第一至第三实施方式所涉及的压力传感器10、60、70，从而能够作为可测定相对压力的压力传感器。图12为使第五实施方式所涉及的压力传感器的一部分露出的立体图。第五实施方式所涉及的压力传感器94将AT切割水晶振动片用于压敏元件96。在这里，虽然通过将本实施方式应用于第一实施方式中的结构而进行说明，但是也可以适用于第二至第四实施方式。AT切割水晶振动片由使水晶基板平行于X轴且以与Z轴成35度15分左右的角度进行切割而得到的、所谓的AT切割水晶晶片构成。在该AT切割水晶片的两方主面上设置有一对激励电极97。由于AT切割水晶振动片通常与音叉型水晶振动片相比频率较高，因此测定速度较快从而能够实现高速测定。因此，能够适用于要求迅速测定压力的轮胎压力用的压力传感器。符号说明10…压力传感器；12…外壳；14…凸缘部；1 …外周部；14b…内周部；Hc…孔； 14d…大气导入口 ；16…环部；16a…孔；16b…外周；18…支承轴；20…侧面部；22…开口部；对…第一隔板；2 …中央部；24b…可挠部；Mc…边缘部；30…第一支承座；32…支承单元；33…第二支承座；34…固定板；36…第一连接片；38…第二连接片；40…压敏元件； 40a…第一基部；40b…第二基部；40c…振动臂；52…压力传感器；53…固定板；54…压力传感器；55···固定板；60…压力传感器；62…固定板；64…压力传感器；65···固定板；70··· 压力传感器；72…固定板；74…压力传感器；75…支承单元；76…压力传感器；77…固定板； 80…压力传感器；82…凸缘部；84…第二开口部；86…第二隔板；87…力传递轴；88…中央部；89…可挠部；90…边缘部；91…隔离片；94…压力传感器；96…压敏元件；97…激励电极；100…压力传感器；102…气密壳体；104…第一波纹管；106…第二波纹管；108…压电振动元件；110…振荡电路；112、114…压力输入口 ；116…振子接合基座；200…压力传感器； 202…基体；204…硅结构体；206…电极；208…电介质膜；210…隔板；212…狭缝；300…压力传感器；302…压电振动元件；304…外壳；306…隔板；308…中央区域；310…可挠区域； 312…外周区域；314…振动部；316a…第一基部；316b…第二基部；318…连接部；320…密封端子。
权利要求
1.一种压力传感器，其特征在于，具备 受压部，其受压面通过受压而位移；边缘部，其被配置于所述受压部的外侧，并具备与所述受压部的所述受压面相比通过所述受压而产生的位移量较小的主面；多个支承单元，其直立设置于所述边缘部的所述主面上；压敏元件，其具有第一基部、第二基部、以及被配置于所述第一基部和所述第二基部之间的压敏部，且通过将所述第一基部固定在所述受压部的所述受压面上，从而直立设置于该受压面上；固定板，其对所述第二基部与多个所述支承单元进行连接，并且，所述边缘部的所述主面中的、固定有多个所述支承单元的区域，包含被从所述第一基部的两主面起延伸而成的两个平面夹持的区域的、外侧的区域。
2.如权利要求1所述的压力传感器，其特征在于， 多个所述支承单元为两个，所述边缘部的所述主面中的、固定有所述支承单元的区域，配置于被夹持的所述区域的外侧的区域内。
3.如权利要求2所述的压力传感器，其特征在于，所述边缘部的所述主面中的、固定有两个所述支承单元的各个区域，以将被夹持的所述区域夹持在两者之间的方式，配置于被夹持的所述区域的外侧的区域内。
4.如权利要求1所述的压力传感器，其特征在于， 多个所述支承单元为四个，所述压敏元件被四个所述支承单元包围。
5.如权利要求1至4中任一项所述的压力传感器，其特征在于， 将所述受压部作为第一受压部，并且，所述压力传感器具备第二受压部，其与所述第一受压部对置配置，且受压面通过受压而位移；力传递轴，其对所述第一受压部和所述第二受压部进行连接。
6.如权利要求1至4中任一项所述的压力传感器，其特征在于， 所述压敏元件为AT切割水晶振动片。
7.如权利要求5所述的压力传感器，其特征在于， 所述压敏元件为AT切割水晶振动片。
全文摘要
本发明涉及一种压力传感器，其特征在于，具备容器；受压单元，其对所述容器的开口部进行密封，并包括受压部、和所述受压部的外侧的边缘部；多个支承单元，其一端被固定于所述边缘部上，并从所述一端起向所述受压部的位移方向延伸；压敏元件，其具有被固定在所述受压部上的第一基部、和从所述第一基部起配置于所述受压单元的位移方向上的第二基部；固定板，其具有固定有所述第二基部的第一连接片、和分别从所述第一连接片的两端延伸，从而与所述支承单元的另一端相连接的第二连接片。
文档编号G01L9/00GK102455232SQ201110326099
公开日2012年5月16日 申请日期2011年10月24日 优先权日2010年10月25日
发明者佐藤健太 申请人:精工爱普生株式会社