專利名稱：物理量檢測(cè)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種物理量檢測(cè)器(壓力傳感器)。
背景技術(shù)：
作為水壓計(jì)、氣壓計(jì)、壓差計(jì)等物理量檢測(cè)器(壓力傳感器)，已知一種如下的物理量檢測(cè)器(壓力傳感器)，其具備根據(jù)所受到的壓力而變形的隔膜、和隨著隔膜的變形而受到應(yīng)力的壓電振子，并根據(jù)壓電振子的共振頻率，而對(duì)壓力進(jìn)行檢測(cè)(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。例如，在專利文獻(xiàn)I所記載的壓力傳感器中，隔膜在中央?yún)^(qū)域和周緣區(qū)域之間設(shè)置有可撓性的可撓區(qū)域，中央?yún)^(qū)域(位移部)根據(jù)壓力而在厚度方向上位移。此外，壓電振子具有:一對(duì)基部；被設(shè)置在該一對(duì)基部間的振動(dòng)部。而且，一對(duì)基部在隔膜進(jìn)行撓曲的方向上并排配置，且一個(gè)基部與隔膜的中央?yún)^(qū)域相連接，而另一個(gè)基部經(jīng)由柱狀的支承部件而與隔膜的外周區(qū)域相連接。在專利文獻(xiàn)I所記載的壓力傳感器中，支承部件與壓電振子一體地形成。由此，由于支承部件和壓電振子由同一材料構(gòu)成，因此能夠降低由于支承部件和壓電振子的線膨脹系數(shù)差而產(chǎn)生的檢測(cè)壓力的誤差(因熱變形而產(chǎn)生的誤差)。但是，在專利文獻(xiàn)I所記載的壓力傳感器中，由于支承部件與隔膜相連接，因此隨著隔膜的變形，會(huì)導(dǎo)致支承部件的非預(yù)期的位移或變形，其結(jié)果為，存在導(dǎo)致檢測(cè)精度的降低的問(wèn)題。即使將隔膜的邊緣區(qū)域設(shè)為高剛性，也由于在與隔膜的撓曲方向正交的方向上的支承部件的長(zhǎng)度變長(zhǎng)， 因此容易產(chǎn)生支承部件的非預(yù)期的位移或變形，從而造成檢測(cè)精度的降低。專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2010-48798號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有優(yōu)良的檢測(cè)精度的物理量檢測(cè)器。本發(fā)明為用于解決上述的課題中的至少一部分而進(jìn)行的發(fā)明，并可以通過(guò)以下的方式或應(yīng)用例的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)。應(yīng)用例I本發(fā)明的物理量檢測(cè)器的特征在于，具備:受壓部，其包括受到壓力而發(fā)生位移的位移部、和被設(shè)置于所述位移部的外周的外周部；保持部件，其包括在俯視觀察時(shí)呈圓周狀的固定部、以及在俯視觀察時(shí)從所述固定部的內(nèi)周朝向中心而突出的突出部，所述突出部具有開(kāi)口，并被配置于所述受壓部的一個(gè)面?zhèn)?，所述固定部?duì)所述外周部進(jìn)行保持，以便在從所述突出部側(cè)進(jìn)行俯視觀察時(shí)，所述受壓部的一個(gè)面?zhèn)壬系?、所述位移部的至少一部分存在于所述開(kāi)口內(nèi)，所述物理量檢測(cè)器還具備:支承體，其被固定在所述突出部上；壓敏元件，其包括被固定在所述位移部的所述至少一部分上的第一基部、被固定在所述支承體上的第二基部、和被設(shè)置在所述第一基部和所述第二基部之間的壓敏部，所述第一基部與所述第二基部以在所述位移部進(jìn)行位移的方向上并排的方式而被立起設(shè)置。根據(jù)以這種方式構(gòu)成的物理量檢測(cè)器(壓力傳感器)，由于支承體被固定在保持部件上，因此與支承體被固定在受壓部上的情況相比，能夠防止或抑制支承體的非預(yù)期的變形或位移。尤其是，由于支承體被固定于保持部件中的、與固定部相比被設(shè)置于內(nèi)側(cè)的突出部上，因此能夠減小支承體和壓電振子之間的空間。其結(jié)果為，能夠提高支承體的剛性，從而能夠有效地防止或抑制支承體的非預(yù)期的變形或位移。此外，由于能夠?qū)崿F(xiàn)支承體的保持部件的相反側(cè)的端部的小型化，因此也能夠防止或抑制因支承體的加速度而產(chǎn)生的變形。而且，由于保持部件具有突出部，從而能夠提高保持部件的剛性。因此，也能夠防止因保持部件的變形而產(chǎn)生的受壓部和支承體的非預(yù)期的變形。此外，由于第一基部和第二基部在位移部進(jìn)行位移的方向上并排設(shè)置，當(dāng)位移部向壓電振子側(cè)發(fā)生了位移時(shí)，壓電振子的振動(dòng)部受到壓縮應(yīng)力，從而使振動(dòng)部的共振頻率減小，另一方面，當(dāng)位移部向壓電振子的相反側(cè)發(fā)生了位移時(shí)，壓電振子的振動(dòng)部受到牽拉應(yīng)力，從而振動(dòng)部的共振頻率增大。因此,能夠根據(jù)這種振動(dòng)部的共振頻率,來(lái)對(duì)壓力進(jìn)行檢測(cè)。通過(guò)這些方式，本發(fā)明的壓力傳感器能夠發(fā)揮優(yōu)良的檢測(cè)精度。應(yīng)用例2在本發(fā)明的物理量檢測(cè)器中，優(yōu)選為，所述突出部以環(huán)狀的形式被設(shè)置在所述固定部上。由此，能夠通過(guò)突出部的內(nèi)側(cè)而容許壓電振子的第一基部和受壓部的連接，且能夠有效地提高保持部件的剛性。應(yīng)用例3在本發(fā)明的物理量檢測(cè)器中，優(yōu)選為，所述支承體具備:柱部件，其被立起設(shè)置在所述突出部上；梁部件，其對(duì)所述柱部件和所述第二基部進(jìn)行連結(jié)。由此，能夠以較為簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，將第一基部和第二基部并排設(shè)置于位移部進(jìn)行位移的方向上。應(yīng)用例4在本發(fā)明的物理量檢測(cè)器中，優(yōu)選為，所述柱部件在從所述位移部進(jìn)行位移的方向側(cè)進(jìn)行俯視觀察時(shí)，被配置于所述位移部進(jìn)行位移的區(qū)域內(nèi)。由此，能夠較大地確保位移部的面積，且抑制支承體和壓電振子之間的空間。應(yīng)用例5在本發(fā)明的物理量檢測(cè)器中，優(yōu)選為，所述突出部中的固定有所述支承體的固定部與所述第一基部的并排方向，正交于所述位移部進(jìn)行位移的方向。由此，能夠以較為簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，使位移部進(jìn)行位移的方向上的柱部件和壓電振子的長(zhǎng)度相一致。應(yīng)用例6在本發(fā)明的物理量檢測(cè)器中，優(yōu)選為，包括與所述位移部相接合的固定部件，所述第一基部被固定在所述固定部件上。由此，能夠以較為簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，使位移部進(jìn)行位移的方向上的柱部件和壓電振子的長(zhǎng)度相一致。應(yīng)用例7在本發(fā)明的物理量檢測(cè)器中，優(yōu)選為，所述柱部件和所述梁部件由互不相同的材料構(gòu)成。由此，能夠使柱部件和梁部件由各自所需的熱膨脹系數(shù)的材料構(gòu)成。應(yīng)用例8在本發(fā)明的物理量檢測(cè)器中，優(yōu)選為，所述壓敏元件由壓電體材料構(gòu)成，所述柱部件由具有與所述壓電體材料同等或近似的熱膨脹系數(shù)的材料構(gòu)成。由此，能夠防止或抑制壓電振子的熱變形。應(yīng)用例9在本發(fā)明的物理量檢測(cè)器中，優(yōu)選為，所述梁部件由具有與所述保持部件和所述受壓部中的至少某一個(gè)同等或近似的熱膨脹系數(shù)的材料構(gòu)成。由此，能夠防止或抑制壓電振子的熱變形。應(yīng)用例10在本發(fā)明的物理量檢測(cè)器中，優(yōu)選為，所述保持部件由具有與所述受壓部的構(gòu)成材料同等或近似的熱膨脹系數(shù)的材料構(gòu)成。由此，能夠防止或抑制受壓部的熱變形。應(yīng)用例11在本發(fā)明的物理量檢測(cè)器中，優(yōu)選為，所述壓敏部具備一根以上的振動(dòng)梁。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)分辨能力優(yōu)良的壓力傳感器。應(yīng)用例12在本發(fā)明的物理量檢測(cè)器中，優(yōu)選為，所述壓敏元件為厚度切變振子。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)溫度特性優(yōu)良的壓力傳感器。


圖1為表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的物理量檢測(cè)器(壓力傳感器)的整體結(jié)構(gòu)的圖。圖2為圖1所示的壓力傳感器所具備的壓敏單元的立體圖。圖3為圖2所示的壓敏單元的側(cè)視圖。圖4為用于說(shuō)明圖2所示的壓敏單元的制造方法(壓力傳感器的制造方法)中的隔膜(受壓部)的設(shè)置工序的圖。圖5為用于說(shuō)明圖2所示的壓敏單元的制造方法(壓力傳感器的制造方法)中的壓電振子和柱部件的設(shè)置工序的圖。圖6為本發(fā)明的第二實(shí)施方式所涉及的物理量檢測(cè)器(壓力傳感器)中的壓敏單元的側(cè)視圖。圖7 (a)為，圖6所示的壓敏單元的柱部件的橫剖視圖(沿著圖6中的A-A線的剖視面)，圖7 (b)為，圖6所示的壓敏單元的柱部件的第一改變例的橫剖視圖，圖7 (C)為，圖6所示的壓敏單元的柱部件的第二改變例的橫剖視圖。圖8為本發(fā)明的第三實(shí)施方式所涉及的物理量檢測(cè)器(壓力傳感器)中的壓敏單元的側(cè)視圖。圖9 (a)為，圖8所示的壓敏單元的柱部件的橫剖視圖(沿著圖8中的B-B線的剖視面)，圖9 (b)為，圖8所示的壓敏單元的柱部件的改變例的橫剖視圖。圖10為本發(fā)明的第四實(shí)施方式所涉及的物理量檢測(cè)器(壓力傳感器)中的壓敏單元的側(cè)視圖。圖11為本發(fā)明的第五實(shí)施方式所涉及的物理量檢測(cè)器(壓力傳感器)中的壓敏單元的側(cè)視圖。圖12為表示本發(fā)明的第六實(shí)施方式所涉及的物理量檢測(cè)器(流速傳感器)的圖。
具體實(shí)施例方式以下，根據(jù)附圖所示的實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明的物理量檢測(cè)器(壓力傳感器)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。第一實(shí)施方式圖1為表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的物理量檢測(cè)器(壓力傳感器)的整體結(jié)構(gòu)的圖，圖2為圖1所示的壓力傳感器所具備的壓敏單元的立體圖，圖3為圖2所示的壓敏單元的側(cè)視圖。另外，在圖1 3中，為了便于說(shuō)明，圖示了 X軸、Y軸和Z軸以作為相互正交的三個(gè)軸。此外，在以下的說(shuō)明中，為了便于說(shuō)明，將與X軸平行的方向稱為“X軸方向”，將與Y軸平行的方向稱為“Y軸方向”，將與Z軸平行的方向稱為“Z軸方向”。此外，也將圖1 3中的上側(cè)(+ Z側(cè))稱為“上”，將下側(cè)(-Z側(cè))稱為“下”。圖1所示的物理量檢測(cè)器(壓力傳感器)I為，對(duì)氣體、液體等流體的壓力進(jìn)行檢測(cè)的裝置。如圖1所示，該壓力傳感器I具備:罩殼11、壓敏單元12、電路單元13、蓋14、電纜15、封閉部件16。首先，根據(jù)圖1，對(duì)構(gòu)成壓力傳感器I的各部分的結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)單說(shuō)明。罩殼11呈有底筒狀。作為該罩殼11的構(gòu)成材料，并不受特別的限定，例如，可列舉出樹(shù)脂材料、金屬材料、陶瓷材料等。在這種罩殼11內(nèi)，配置有壓敏單元12和電路單元13。壓敏單元12具備:保持部件2、隔膜(受壓部)3、固定部件4、作為壓敏元件的壓電振子5、支承體6。保持部件2和隔膜3將罩殼11的一端開(kāi)口封閉。此外，固定部件4、壓電振子5和支承體6被配置于罩殼11的內(nèi)偵彳。而且，壓電振子5通過(guò)固定部件4而與隔膜3相連接，且通過(guò)支承體6而與保持部件2相連接。該壓敏單元12中，壓電振子5的共振頻率根據(jù)隔膜3所受到的壓力而發(fā)生變化。另外，在后文中，將對(duì)壓敏單元12的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)記述。此外，在罩殼11的一端部上，安裝有蓋14。在該蓋14上，形成有能夠使流體進(jìn)行流通的流通口 141。由此，通過(guò)流通口 141而向蓋14內(nèi)流入的流體的壓力被施加于壓敏單元12的隔膜3上。此外，在壓敏單元12的壓電振子5上，通過(guò)未圖示的布線而電連接有電路單元13。該電路單元13例如通過(guò)電路基板和電子部件(IC)等而構(gòu)成。而且，電路單元13具有對(duì)壓電振子5進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的功能、和根據(jù)壓電振子5的共振頻率而對(duì)壓力進(jìn)行檢測(cè)的功倉(cāng)泛。在這種電路單元13上，通過(guò)電纜15而電連接有被設(shè)置在罩殼11的外部的設(shè)備(未圖示)。由此，能夠通過(guò)所述的設(shè)備而獲取壓力傳感器I的檢測(cè)結(jié)果。該電纜15被插穿在形成于罩殼11的另一端部上的貫穿孔中。此外，電纜15和罩殼11之間通過(guò)例如由橡膠材料構(gòu)成的封閉部件16而被封閉。這種壓力傳感器I中，罩殼11的內(nèi)部空間例如以減壓狀態(tài)或非活性封入狀態(tài)而被封閉。此處，根據(jù)圖2和圖3，對(duì)壓敏單元12的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)敘述。如前文所述，壓敏單元12具備保持部件2、隔膜3、固定部件4、壓電振子5、支承體6。以下，依次詳細(xì)地對(duì)構(gòu)成壓敏單元12的各個(gè)部分進(jìn)行說(shuō)明。保持部件保持部件2為對(duì)隔膜3進(jìn)行保持的部件。該保持部件2具有:對(duì)隔膜3的外周部進(jìn)行保持的環(huán)狀的固定部21 ;于隔膜3的一個(gè)面?zhèn)?圖2中上側(cè))，從固定部21向內(nèi)側(cè)突出的突出部22。固定部21與前文所述的罩殼11的一端開(kāi)口部相接合。雖然該固定部21與罩殼11的接合，例如通過(guò)焊接、焊錫材料、粘合劑等來(lái)實(shí)施，但優(yōu)選為液密性或氣密性的接合。此外,在固定部21的內(nèi)周部形成有以遍布其整周的方式而向下方突出的凸條24。該凸條24為，通過(guò)焊接而與后文所述的隔膜3的外周部32接合在一起的部分。尤其是，凸條24被形成為薄壁(寬度較窄)。由此，能夠通過(guò)焊接而以較少的熱量來(lái)將凸條24和隔膜3接合在一起。此外，凸條24的寬度(壁厚)根據(jù)隔膜3的外邊緣部(焊接部)的厚度而被決定，雖然不受特別的限定，但例如，優(yōu)選在0.1mm以上且2mm以下，更優(yōu)選在0.1mm以上且Imm以下。與此相對(duì)，當(dāng)所述寬度過(guò)薄時(shí)，將存在保持部件2和隔膜3的接合部的機(jī)械強(qiáng)度降低的情況。另一方面，當(dāng)所述寬度過(guò)厚時(shí)，將呈現(xiàn)出因保持部件2與隔膜3的焊接而產(chǎn)生的熱量增大，從而在焊接后的隔膜3中產(chǎn)生的殘留應(yīng)力增大的傾向。此外，凸條24的高度(向-Z方向的突出量)根據(jù)隔膜3的尺寸、焊接余量等而被決定，雖然不受特別的限定，但例如，優(yōu)選在0.1mm以上且2mm以下，更優(yōu)選在0.1mm以上且Imm以下。與此相對(duì)，當(dāng)所述高度過(guò)低時(shí)，將呈現(xiàn)出因保持部件2與隔膜3的焊接而產(chǎn)生的熱量增大，從而在焊接后的隔膜3中產(chǎn)生的殘留應(yīng)力增大的傾向。另一方面，當(dāng)所述高度過(guò)高時(shí)，根據(jù)凸條24的寬度或構(gòu)成材料等，將存在保持部件2與隔膜3的接合部的機(jī)械強(qiáng)度降低的情況。在這種固定部21的上側(cè)(隔膜3的相反側(cè))，設(shè)置有向內(nèi)側(cè)(中心側(cè))突出的突出部22。該突出部22上固定有后文所述的支承體6的柱部件61、62。由此，能夠使壓力傳感器I的檢測(cè)精度較為優(yōu)良。此外，由于保持部件2具有突出部22，從而能夠提高保持部件2的剛性。因此，也能夠防止因保持部件2的變形而導(dǎo)致的、隔膜3和支承體6的非預(yù)期的變形。此外，突出部22遍布固定部21的整周而被形成，并呈環(huán)狀。由此，能夠通過(guò)突出部22的內(nèi)側(cè)的開(kāi)口部23而容許壓電振子5的基部51與隔膜3的連接，且能夠有效地提高保持部件2的剛性。此外，突出部22具有用于對(duì)后文所述的支承體6的柱部件61、62進(jìn)行接合的面(接合面、固定部)221、222。該面221、222分別以與XZ平面平行的方式而形成。作為這種保持部件2的構(gòu)成材料，雖然不受特別的限定，但優(yōu)選使用耐腐蝕性優(yōu)良的材料，例如，優(yōu)選使用如不銹鋼這種金屬材料、陶瓷材料等。此外，作為保持部件2的構(gòu)成材料，優(yōu)選使用具有與后文所述的隔膜3的構(gòu)成材料相同或近似的熱膨脹系數(shù)的材料。由此，能夠防止或抑制隔膜的熱變形。此外，通過(guò)將后文所述的支承體6的梁部件63的構(gòu)成材料設(shè)定為與保持部件2或隔膜3的構(gòu)成材料相同或近似的材料，從而能夠降低壓電振子5的熱變形。另外，雖然保持部件2本實(shí)施方式中以獨(dú)立于罩殼11的方式而被構(gòu)成，但也可以與罩殼11 一體形成。即，固定部21和突出部22也可以為罩殼11的一部分。隔膜隔膜3具有:因受到來(lái)自外部的壓力或力而發(fā)生位移的、作為受壓部的位移部31 ；被設(shè)置于位移部31的外周的外周部32。位移部31的外周部以能夠進(jìn)行撓曲變形的方式而構(gòu)成，從而使位移部31的中央部能夠在Z軸方向(位移部31的厚度方向)上進(jìn)行位移。此外，位移部31相對(duì)于前文所述的保持部件2的突出部22，在Z軸方向分離。由此，容許了位移部31在Z軸方向上的位移。外周部32為，通過(guò)焊接而與前文所述的保持部件2的固定部21接合在一起的部分。外周部32從位移部31的外周部向下側(cè)(+Z軸方向)突出。通過(guò)設(shè)置這種外周部32，能夠提高隔膜3的剛性，從而抑制隔膜3的非預(yù)期的變形的，且增大隔膜3的與保持部件2之間的接合部(焊接余量)的面積。尤其是，外周部32被形成為薄壁(寬度較窄)。由此，能夠通過(guò)焊接而以較少的熱量將外周部32和保持部件2接合在一起。此外，外周部32的寬度(壁厚)雖然不受特別的限定，但從容易制造隔膜3的角度出發(fā)，優(yōu)選與位移部31的厚度相等，具體而言，例如，優(yōu)選在0.1mm以上且2mm以下，更優(yōu)選在0.1mm以上且Imm以下。與此相對(duì)，當(dāng)所述寬度過(guò)薄時(shí)，將存在保持部件2與隔膜3的接合部的接合強(qiáng)度、或隔膜3的機(jī)械強(qiáng)度降低的情況。另一方面，當(dāng)所述寬度過(guò)厚時(shí)，將呈現(xiàn)出因保持部件2與隔膜3的焊接而產(chǎn)生的熱量增大，從而在焊接后的隔膜3中產(chǎn)生的殘留應(yīng)力增大的傾向。此外，外周部32的高度(向-Z方向的突出量)通過(guò)隔膜3的尺寸、焊接余量等而被決定，雖然不受特別的限定，但例如，優(yōu)選在0.1mm以上且2mm以下，更優(yōu)選在0.1mm以上且
1.5mm以下。與此相對(duì)，當(dāng)所述高度過(guò)低時(shí)，將存在由于與保持部件2焊接在一起的隔膜3的非預(yù)期的變形而造成壓力傳感器I的檢測(cè)精度降低，或者隔膜3與保持部件2的接合部的接合強(qiáng)度降低的情況。另一方面，當(dāng)所述高度過(guò)高時(shí)，存在導(dǎo)致保持部件2的大型化，或者隔膜3的制造變得困難的情況。作為這種隔膜3的構(gòu)成材料，雖然不受特別的限定，但優(yōu)選使用耐腐蝕性優(yōu)良的材料，例如，優(yōu)選使用如不銹鋼這種金屬材料、陶瓷材料等。在由金屬材料構(gòu)成隔膜3的情況下，能夠通過(guò)對(duì)金屬板進(jìn)行沖壓加工來(lái)形成隔膜3。此外，也可以由水晶或硅等的單晶體來(lái)構(gòu)成隔膜3。該情況下，可以通過(guò)對(duì)單晶體進(jìn)行蝕刻來(lái)形成隔膜3。固定部件固定部件4被接合(粘著)于前文所述的隔膜3的上表面的中央部上。此外，固定部件4被插穿在前文所述的保持部件2的開(kāi)口部23內(nèi)。在固定部件4上接合有后文所述的壓電振子5的基部51。該固定部件4具有用于將后文所述的壓電振子5的基部51固定于隔膜3上的面(接合面)41。該面41以與XZ平面平行的方式而形成。通過(guò)利用這種固定部件4而將壓電振子5固定于隔膜3上，從而能夠以較為簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，使隔膜3的位移部31進(jìn)行位移的方向(Z軸方向)上的、后文所述的支承體6的柱部件61、62和壓電振子5的長(zhǎng)度相一致。更加具體地進(jìn)行說(shuō)明，能夠使Z軸方向上的、壓電振子5的下端的位置和柱部件61、62的下端的位置相一致。換言之，固定有支承體6的突出部22的固定部與壓電振子5的基部51的并排方向，正交于位移部31進(jìn)行位移的方向。因此，能夠使Z軸方向上的、壓電振子5的長(zhǎng)度和柱部件61、62的長(zhǎng)度相等，且使Z軸方向上的、壓電振子5的上端的位置和柱部件61、62的上端的位置相一致。其結(jié)果為，通過(guò)由相同的材料(相同的線膨脹系數(shù)的材料)來(lái)構(gòu)成壓電振子5的壓電體和柱部件61、62，從而能夠使Z軸方向上的、壓電振子5和柱部件61、62的熱膨脹量或熱收縮量相等。此外，通過(guò)將壓電振子5接合在固定部件4的面41上，從而能夠以壓電振子5的主面與XZ平面平行的方式，來(lái)設(shè)置壓電振子5。作為這種固定部件4的構(gòu)成材料，雖然不受特別的限定，但從減小隔膜3和固定部件4的熱膨脹系數(shù)差的角度出發(fā)，優(yōu)選使用與隔膜3的構(gòu)成材料相同的材料。壓電振子作為壓敏元件的壓電振子5與前文所述的固定部件4的面41相接合。S卩，壓電振子5經(jīng)由固定部件4而與隔膜3的中央部(位移部31)相連接。由此，壓電振子5通過(guò)隔膜3的撓曲變形而受到Z軸方向上的壓縮應(yīng)力或牽拉應(yīng)力。該壓電振子5具有:一對(duì)基部51、52，它們被彼此分離地設(shè)置；振動(dòng)部53 (壓敏部)，其被設(shè)置于該一對(duì)基部51、52之間，且被激勵(lì)振動(dòng)?；?第一基部)51被接合(固定)于前文所述的固定部件4的面41上。由此，基部51被固定于隔膜3的位移部31上。另一方面，基部(第二基部)52被接合(固定)于后文所述的支承體6的梁部件63上。由此，基部52被固定于后文所述的支承體6上。這樣的基部51和基部52通過(guò)振動(dòng)部(壓敏部)53而相連結(jié)。振動(dòng)部53呈長(zhǎng)條狀，并沿著Z軸方向延伸。
另外,在圖示的示例中，圖示了振動(dòng)部53由一根振動(dòng)梁構(gòu)成的情況,但振動(dòng)部53也可以由兩根振動(dòng)梁構(gòu)成。即，作為壓電振子5，可以使用所謂的雙音叉型的振子。雙音叉型振子與厚度切變振子等相比，由于共振頻率相對(duì)于牽拉、壓縮應(yīng)力的變化極大從而共振頻率的可變幅度較大，因此適合于如對(duì)微小的壓力差進(jìn)行檢測(cè)這樣的、具有優(yōu)良的分辨能力的高精度的壓力傳感器。此外,振動(dòng)部53也可以由三根以上的振動(dòng)梁構(gòu)成。作為壓敏元件的壓電振子5可以使用水晶、鈮酸鋰、鉭酸鋰等的壓電材料。此外，作為壓敏元件的壓敏部的振動(dòng)部53并不限定于由振動(dòng)梁構(gòu)成的振子，只要是共振頻率根據(jù)牽拉、壓縮應(yīng)力而發(fā)生變化的壓電振子，則可以使用任何壓電振子，例如，可以使用厚度切變振子、SAW (面聲波)諧振子等。當(dāng)振動(dòng)部53采用以厚度切變模式為主振動(dòng)的AT切割水晶振子時(shí)，頻率溫度特性將成為三次曲線，從而與頻率溫度特性成為向上凸起的二次曲線的音叉型振子相比，能夠?qū)崿F(xiàn)頻率溫度特性優(yōu)良的壓力傳感器。此外，在振動(dòng)部53使用SAW諧振子的情況下，由于只需僅在水晶等的壓電基板的一個(gè)主面上形成成為激勵(lì)電極的梳形電極、即所謂的IDT (interdigital transducer:叉指換能器)即可，因而能夠期待制造上的低成本化。在這種振動(dòng)部53上，設(shè)置有未圖示的一對(duì)激勵(lì)電極，該一對(duì)激勵(lì)電極通過(guò)未圖示的布線而與前文所述的電路單元13電連接。由此，通過(guò)由電路單元13向一對(duì)激勵(lì)電極間施加電壓，從而能夠使振動(dòng)部53激勵(lì)振動(dòng)。這種壓電振子5以振動(dòng)部53的固有的共振頻率進(jìn)行振動(dòng)。而且，由于一對(duì)基部51、52在隔膜3的位移部31進(jìn)行位移的方向、即Z軸方向上并排設(shè)置，因此當(dāng)位移部31向壓電振子5側(cè)發(fā)生了位移時(shí)，壓電振子5的振動(dòng)部53將受到Z軸方向上的壓縮應(yīng)力(基部51和基部52接近的方向上的應(yīng)力)，從而振動(dòng)部53的共振頻率將減小。另一方面，當(dāng)位移部31向壓電振子5的相反側(cè)發(fā)生了位移時(shí)，壓電振子5的振動(dòng)部53將受到Z軸方向上的牽拉應(yīng)力(基部51和基部52分離的方向上的應(yīng)力)，從而振動(dòng)部53的共振頻率將增大。因此,能夠根據(jù)這種振動(dòng)部的共振頻率,來(lái)對(duì)壓力進(jìn)行檢測(cè)。支承體支承體6被固定于前文所述的保持部件2的突出部22的面221、222上。此外，在支承體6上，固定有前文所述的壓電振子5的基部52。由此，壓電振子5的基部52通過(guò)支承體6而與保持部件2相連接。通過(guò)以此種方式將支承體6固定在保持部件2上，與假設(shè)將支承體6固定在隔膜3上的情況相比，能夠防止或抑制支承體6的非預(yù)期的變形或位移。尤其是，由于支承體6被固定于保持部件2中的、與固定部21相比被設(shè)置于內(nèi)側(cè)的突出部22上，因此能夠減小支承體6和壓電振子5之間的空間。其結(jié)果為，能夠提高支承體6的剛性，從而能夠有效地防止或抑制支承體6的非預(yù)期的變形或位移。此外，由于能夠?qū)崿F(xiàn)支承體6的保持部件2的相反側(cè)的端部(具體而言，為后文所述的梁部件63)的小型化，因此也能夠防止或抑制因支承體6的加速度而導(dǎo)致的變形。該支承體6具有:柱部件61、62，其被立起設(shè)置在突出部22上；梁部件63，其對(duì)柱部件61、62的前端部和壓電振子5的基部52進(jìn)行連接。由此，能夠以較為簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，將壓電振子5的一對(duì)基部51、52并排設(shè)置于隔膜3的位移部31進(jìn)行位移的方向(Z軸方向)上。柱部件61與保持部件2的面221相接合，柱部件62與保持部件2的面222相接
入
口 ο而且，當(dāng)從位移部31進(jìn)行位移的方向進(jìn)行觀察時(shí)，柱部件61、62分別位于位移部31的內(nèi)側(cè)。由此，能夠較大地確保位移部31的面積，且抑制(縮窄)支承體6和壓電振子5之間的空間。柱部件61、62分別呈長(zhǎng)條狀,并在Z軸方向上延伸。而且，柱部件61、62各自的長(zhǎng)度方向(Z軸方向)上的下端部與保持部件2的突出部22相接合。這種柱部件61、62被設(shè)置為相互平行。此外，柱部件61、62在X軸方向上相互分尚地設(shè)置。此外，柱部件61、62分別呈板狀，且其板面被設(shè)置為與XZ平面平行。此外，柱部件61、62被形成為，Z軸方向上的長(zhǎng)度相等。由此，通過(guò)將柱部件61、62的構(gòu)成材料設(shè)為相同，從而能夠使柱部件61、62在進(jìn)行Z軸方向上的熱膨脹或熱收縮時(shí)的長(zhǎng)度相等。此外，柱部件61、62被形成為，Z軸方向上的長(zhǎng)度與前文所述的壓電振子5相等。作為該柱部件61、62的構(gòu)成材料，雖然不受特別的限定，但優(yōu)選使用具有與構(gòu)成前文所述的壓電振子5的壓電體的壓電體材料相同或近似的熱膨脹系數(shù)的材料。由此，能夠防止或抑制壓電振子5的熱變形。從這種角度出發(fā)，具體而言，作為柱部件61、62的構(gòu)成材料，優(yōu)選使用與壓電振子5所使用的壓電體材料相同的壓電體材料。另外，柱部件61、62的Z軸方向上的長(zhǎng)度也可以與壓電振子5的Z軸方向上的長(zhǎng)度不同。該情況下，只要將柱部件61、62的構(gòu)成材料選定為，使柱部件61、62的Z軸方向上的熱膨脹量與壓電振子5的Z軸方向上的熱膨脹量相等即可。在這種柱部件61、62上接合有梁部件63，以對(duì)柱部件61、62進(jìn)行連結(jié)。該梁部件63在X軸方向上延伸。而且，梁部件63中的長(zhǎng)度方向(X軸方向)上的一端部(圖3中左側(cè))與柱部件61的上端部相接合，而另一端部(圖3中右側(cè))與柱部件62的上端部相接合。此外,在梁部件63的長(zhǎng)度方向上的中途,接合有壓電振子5的基部52。此外，梁部件63呈板狀，且被設(shè)置為，其板面與XZ平面平行。由于該梁部件63由與前文所述的柱部件61、62不同的材料構(gòu)成，從而能夠使柱部件61、62和梁部件63由各自所需的熱膨脹系數(shù)的材料構(gòu)成。作為該梁部件63的構(gòu)成材料，雖然不受特別的限定，但優(yōu)選使用具有與前文所述的保持部件2或隔膜3同等或近似的熱膨脹系數(shù)的材料。由此，能夠防止或抑制壓電振子5的熱變形。從這種角度出發(fā)，具體而言，作為梁部件63的構(gòu)成材料，優(yōu)選使用與保持部件2或隔膜3的構(gòu)成材料相同的材料。在以如上所說(shuō)明的方式構(gòu)成的壓力傳感器I中，當(dāng)隔膜3的位移部31從外部受到的壓力高于罩殼11內(nèi)的壓力時(shí)，位移部31將向罩殼11的內(nèi)側(cè)位移。另一方面，當(dāng)隔膜3的位移部31從外部受到的壓力低于罩殼11內(nèi)的壓力時(shí)，位移部31將向罩殼11的外側(cè)位移。當(dāng)位移部31向罩殼11的內(nèi)側(cè)位移時(shí)，壓電振子5將受到Z軸方向上的壓縮應(yīng)力。另一方面，當(dāng)位移部31向罩殼11的外側(cè)位移時(shí)，壓電振子5將受到Z軸方向上的牽拉應(yīng)力。以此種方式，由于壓電振子5受到Z軸方向上的壓縮應(yīng)力或牽拉應(yīng)力，從而壓電振子5的共振頻率發(fā)生變化。而且，電路單元13根據(jù)壓電振子5的共振頻率，而對(duì)隔膜3所受到的壓力進(jìn)行檢測(cè)。此處，根據(jù)壓力傳感器1，由于支承體6被固定在保持部件2上，因此與假設(shè)支承體6被固定在隔膜3上的情況相比，能夠防止或抑制支承體6的非預(yù)期的變形或位移。尤其是，由于支承體6被固定在保持部件2中的、與固定部21相比被設(shè)置在內(nèi)側(cè)的突出部22上，因此能夠減小支承體6和壓電振子5之間的空間。其結(jié)果為，能夠提高支承體6的剛性，從而能夠有效地防止或抑制支承體6的非預(yù)期的變形或位移。此外，由于能夠?qū)崿F(xiàn)支承體6的保持部件2的相反側(cè)的端部的小型化，因此也能夠防止或抑制因支承體6的加速度而導(dǎo)致的變形。此外，由于保持部件2具有突出部22，從而能夠提高保持部件2的剛性。因此，也能夠防止因保持部件2的變形而導(dǎo)致的隔膜3和支承體6的非預(yù)期的變形。根據(jù)如上的方式，壓力傳感器I能夠發(fā)揮優(yōu)良的檢測(cè)精度。壓力傳感器的制造接下來(lái)，對(duì)前文所述的壓力傳感器I的壓敏單元12的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。圖4為，用于說(shuō)明圖2所示的壓敏單元的制造方法(壓力傳感器的制造方法)中的隔膜的設(shè)置工序的圖，圖5為，用于說(shuō)明圖2所示的壓敏單元的制造方法(壓力傳感器的制造方法)中的壓電振子和柱部件的設(shè)置工序的圖。壓敏單元12的制造方法具有:A、將隔膜3接合在保持部件2上的工序；B、將固定部件4接合在隔膜3上的工序；C、將壓電振子5接合在固定部件4上，且將柱部件61、62接合在保持部件2上的工序。以下，依次對(duì)各個(gè)工序進(jìn)行說(shuō)明。A首先，如圖4 (a)所示，準(zhǔn)備保持部件2。然后，如圖4 (b)所示，通過(guò)焊接而將隔膜3接合在保持部件2上。此時(shí)，使用夾具100，對(duì)隔膜3進(jìn)行保持，以使隔膜3的外周部32的端面(下端面)、與保持部件2的凸條24的頂端面處于同一面(同一 XY平面)上。夾具100具備基臺(tái)101、按壓部件102?；_(tái)101由例如SUS (日本JIS標(biāo)準(zhǔn)中不銹鋼的代號(hào))這樣的磁性體材料構(gòu)成。而且，基臺(tái)101上載置有保持部件2。此時(shí)，基臺(tái)101從凸條24的相反側(cè)(圖4 (b)中下側(cè))與保持部件2抵接，且經(jīng)由保持部件2的開(kāi)口部23而與隔膜3抵接。由此，能夠限制隔膜3向保持部件2的突出部22側(cè)(圖4 (b)中下側(cè))移動(dòng)的情況。此外，按壓部件102為，例如釹磁鐵這樣的磁鐵。而且，按壓部件102被載置于隔膜3上。此時(shí)，按壓部件102通過(guò)磁力而隔著隔膜3被吸附在基臺(tái)101上。由此，能夠限制隔膜3向保持部件2的突出部22的相反側(cè)(圖4 (b)中上側(cè))移動(dòng)的情況。
由于隔膜3被這種基臺(tái)101和按壓部件102所挾持，從而隔膜3的外周部32的端面、和保持部件2的凸條24的頂端面被保持為，處于同一面上。另外，雖然本實(shí)施方式中，以按壓部件102為磁鐵的情況為例而進(jìn)行了說(shuō)明，但按壓部件102也可以被構(gòu)成為，通過(guò)人手或致動(dòng)器等而朝向基臺(tái)101側(cè)進(jìn)行按壓。該情況下，按壓部件102可以不是磁鐵，例如，可以由金屬材料、樹(shù)脂材料或陶瓷材料等構(gòu)成。此外，該情況下，基臺(tái)101也可以不由磁性體材料構(gòu)成,例如,可以由磁性體材料以外的金屬材料、樹(shù)脂材料或陶瓷材料等構(gòu)成。而且，在該狀態(tài)下，通過(guò)焊接而將隔膜3的外周部32及保持部件2的凸條24接合
在一起。此時(shí)，由于凸條24被形成為薄壁，因此能夠以較少的熱量對(duì)隔膜3和保持部件2進(jìn)行焊接。因此，能夠防止或抑制因隔膜3的焊接時(shí)的熱量而導(dǎo)致的變形或殘留應(yīng)力的產(chǎn)生。其結(jié)果為，能夠使壓力傳感器I的檢測(cè)靈敏度和檢測(cè)精度較為優(yōu)良。作為該接合方法，優(yōu)選使用激光焊接，特別優(yōu)選使用由光纖激光器實(shí)施的焊接。另夕卜，作為該接合方法，并不限定于激光焊接，例如，也可以使用電弧焊接等其他的焊接方法、通過(guò)粘合劑而進(jìn)行的粘合、釬焊等。在這種焊接結(jié)束后，拆下夾具100，如圖4 (C)所示，得到了保持部件2和隔膜3被接合在一起的接合體。B接下來(lái)，如圖5 (a)所示，將固定部件4接合在隔膜3上。作為該接合方法，并不受特別的限定，例如，可以使用通過(guò)粘合劑而進(jìn)行的粘合、激光焊接及電弧焊接等的焊接、釬焊等，但優(yōu)選通過(guò)粘合劑而進(jìn)行的粘合，特別優(yōu)選使用作為粘合劑而使用了低熔點(diǎn)玻璃的粘合。低熔點(diǎn)玻璃的粘彈性較低。因此，能夠抑制或防止隔膜3中產(chǎn)生的壓力滯后。此外，由于低熔點(diǎn)玻璃能夠以較低溫度硬化，因此能夠防止或抑制保持部件2和隔膜3等中產(chǎn)生多余的應(yīng)力。C接下來(lái)，如圖5 (b)所示，將壓電振子5接合在固定部件4上，且將柱部件61、62接合在保持部件2上。作為這些接合方法，分別不受特別的限定，例如，可以使用通過(guò)粘合劑而進(jìn)行的粘合、激光焊接及電弧焊接等的焊接、釬焊等，但優(yōu)選使用不會(huì)對(duì)隔膜3和固定部件4的接合(粘合)造成不良影響的接合方法，即優(yōu)選通過(guò)粘合劑而進(jìn)行的粘合，特別優(yōu)選使用通過(guò)樹(shù)脂類粘合劑而進(jìn)行的粘合。樹(shù)脂類粘合劑不易產(chǎn)生裂痕或斷裂等的破損現(xiàn)象。因此，能夠提高壓力傳感器I的耐久性。此外，由于樹(shù)脂類粘合劑能夠以較低的溫度硬化，因此能夠防止或抑制壓電振子5、保持部件2以及隔膜3等中產(chǎn)生多余的應(yīng)力。而且，能夠在進(jìn)行了這些接合后，將梁部件63接合于壓電振子5和柱部件61、62上。作為該接合方法，可以使用與前文所述的固定部件4和壓電振子5的接合、以及保持部件2和柱部件61、62的接合相同的方法。另外，也可以在前文所述的固定部件4和壓電振子5的接合、以及保持部件2和柱部件61、62的接合前，將梁部件63接合于壓電振子5和柱部件61、62上。
根據(jù)如以上所說(shuō)明的壓力傳感器I的制造方法，由于在保持部件2的與隔膜3之間的接合部上設(shè)置有薄壁的凸條24，因此能夠通過(guò)焊接而以較少的熱量且在短時(shí)間內(nèi)將保持部件2和隔I吳3接合在一起。因此，能夠降低在與保持部件2接合在一起之后的隔 吳3上產(chǎn)生的殘留應(yīng)力。其結(jié)果為，能夠使壓力傳感器I的檢測(cè)精度和檢測(cè)靈敏度較為優(yōu)良。第二實(shí)施方式接下來(lái)，對(duì)本發(fā)明的第二實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。圖6為，本發(fā)明的第二實(shí)施方式所涉及的物理量檢測(cè)器(壓力傳感器)中的壓敏單元的側(cè)視圖，圖7 (a)為，圖6所示的壓敏單元的柱部件的橫剖視圖(沿著圖6中的A-A線的剖視面)，圖7 (b)為，圖6所示的壓敏單元的柱部件的第一改變例的橫剖視圖，圖7 (c)為，圖6所示的壓敏單元的柱部件的第二改變例的橫剖視圖。以下，對(duì)于第二實(shí)施方式的物理量檢測(cè)器(壓力傳感器)，以與前文所述的實(shí)施方式的不同點(diǎn)為中心進(jìn)行說(shuō)明，對(duì)于相同的事項(xiàng)，則省略其說(shuō)明。本發(fā)明的第二實(shí)施方式所涉及的物理量檢測(cè)器(壓力傳感器)除了壓敏單元的支承體的結(jié)構(gòu)有所不同以外，均與前文所述的第一實(shí)施方式相同。另外，在圖6和圖7中，對(duì)與前文所述的第一實(shí)施方式相同的結(jié)構(gòu)，標(biāo)注相同的符號(hào)。如圖6所示，本實(shí)施方式的物理量檢測(cè)器(壓力傳感器)所具備的壓敏單元12A具備對(duì)壓電振子5的基部52和保持部件2連接的支承體6A。該支承體6A具有:與保持部件2的面221相接合的柱部件61A ;與保持部件2的面222相接合的柱部件62A ;對(duì)柱部件61A、62A和壓電振子5的基部52進(jìn)行連結(jié)的梁部件63。柱部件61A具有:長(zhǎng)條狀的主體部611 ;與該主體部611的外周面相接合的緩沖部612。同樣地，柱部件62A具有:長(zhǎng)條狀的主體部621 ;與該主體部621的外周面相接合的緩沖部622。此處，緩沖部612、622具有與壓電振子5的Q值相比較低的Q值。因此，能夠抑制壓電振子5的振動(dòng)與支承體6A的振動(dòng)的共振。以下，根據(jù)圖7對(duì)柱部件61A進(jìn)行說(shuō)明。另外，由于柱部件62A與柱部件61A相同，因此省略其說(shuō)明。如圖7 (a)所示，柱部件61A的橫截面中，遍布主體部611的外周面的整周，接合有緩沖部612。此外，在所述橫截面中，主體部611在兩個(gè)板面上形成有凹部。由此，能夠增大主體部611與緩沖部612的接觸面積。其結(jié)果為，能夠增高主體部611與緩沖部612的接合強(qiáng)度。此外，能夠以陷入所述凹部?jī)?nèi)的方式形成緩沖部612，因此，增大了緩沖部612的體積，從而能夠增大通過(guò)設(shè)置緩沖部612而產(chǎn)生的效果。緩沖部612產(chǎn)生使主體部611的振動(dòng)衰減的阻尼效應(yīng)。通過(guò)設(shè)置這種緩沖部612，從而能夠抑制隨著壓電振子5的振動(dòng)而產(chǎn)生的柱部件61A的振動(dòng)。因此，能夠抑制支承體6A的振動(dòng)，從而防止支承體6A的振動(dòng)對(duì)壓電振子5的振動(dòng)造成不良影響的情況。其結(jié)果為，能夠防止壓力傳感器的檢測(cè)精度的降低。
作為這種緩沖部612的構(gòu)成材料，只要為緩沖部612的Q值低于壓電振子5的Q值的材料，則并不受特別的限定，例如，可以使用如硅樹(shù)脂這樣的灌封凝膠。以下，對(duì)柱部件61A的改變例進(jìn)行說(shuō)明。改變例I圖7 (b)所示的改變例I所涉及的柱部件61A1具有:長(zhǎng)條狀的主體部613 ;與該主體部613的外周面相接合的緩沖部614。該柱部件61A1中，在橫截面上，主體部613形成有在厚度方向上貫穿的貫穿孔。換言之，主體部613通過(guò)在長(zhǎng)度方向上的中途分支的兩根棒狀部件而構(gòu)成。由此，能夠以陷入所述貫穿孔內(nèi)的方式形成緩沖部614。因此，增大了緩沖部614的體積，從而能夠增大通過(guò)設(shè)置緩沖部614而產(chǎn)生的效果。改變例2圖7 (C)所示的改變例2所涉及的柱部件61A2具有:長(zhǎng)條狀的主體部615 ;與該主體部615的外周面相接合的緩沖部616。該柱部件61A2中，在橫截面上，主體部615呈平板狀。而且，緩沖部616被層疊在主體部615的一個(gè)面上。具有這種層疊構(gòu)造的柱部件61A2，能夠在主體部615的一個(gè)面上使用各種成膜，從而簡(jiǎn)單且高精度地形成緩沖部616。通過(guò)如上說(shuō)明的第二實(shí)施方式所涉及的物理量檢測(cè)器(壓力傳感器)，也能夠使檢測(cè)精度較為優(yōu)良。第三實(shí)施方式接下來(lái)，對(duì)本發(fā)明的第三實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。圖8為，本發(fā)明的第三實(shí)施方式所涉及的物理量檢測(cè)器(壓力傳感器)中的壓敏單元的側(cè)視圖，圖9 (a)為，圖8所示的壓敏單元的柱部件的橫剖視圖(沿著圖8中的B-B線的剖視面)，圖9 (b)為，圖8所示的壓敏單元的柱部件的改變例的橫剖視圖。以下，對(duì)于第三實(shí)施方式的物理量檢測(cè)器(壓力傳感器)，以與前文所述的實(shí)施方式的不同點(diǎn)為中心進(jìn)行說(shuō)明，對(duì)于相同的事項(xiàng)，則省略其說(shuō)明。本發(fā)明的第三實(shí)施方式所涉及的物理量檢測(cè)器(壓力傳感器)除了壓敏單元的支承體的結(jié)構(gòu)有所不同以外，均與前文所述的第一實(shí)施方式相同。另外，在圖8和圖9中，對(duì)與前文所述的第一實(shí)施方式相同的結(jié)構(gòu)，標(biāo)注相同的符號(hào)。如圖8所示，本實(shí)施方式的物理量檢測(cè)器(壓力傳感器)所具備的壓敏單元12B具備對(duì)壓電振子5的基部52和保持部件2進(jìn)行連接的支承體6B。該支承體6B具有:與保持部件2的面222相接合的柱部件62B ;對(duì)柱部件62B和壓電振子5的基部52進(jìn)行連結(jié)的梁部件63B。柱部件62B具有:第一部分623 ;與該第一部分623相接合的第二部分624。此處，第一部分623和第二部分624由互不相同的材料構(gòu)成，尤其是由熱膨脹系數(shù)互不相同的材料構(gòu)成。由此，通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x定第一部分623和第二部分624的構(gòu)成材料的組合，從而能夠?qū)χ考?2B整體的Z軸方向上的熱膨脹系數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。因此，能夠在不依賴于柱部件62B的形狀和大小的條件下，較為簡(jiǎn)單地使柱部件62B和壓電振子5的Z軸方向上的熱膨脹系數(shù)相等。更具體而言，如圖9所示，第一部分623在橫截面上，具有在厚度方向上貫穿的貫穿孔。
此外，本實(shí)施方式中，第一部分623與梁部件63B —體地形成。而且，第二部分624以嵌合或填充的方式而被形成于該第一部分623的貫穿孔內(nèi)。這種柱部件62B中，作為第一部分623的構(gòu)成材料，優(yōu)選使用與隔膜3或保持部件2的構(gòu)成材料相同或近似的材料。由此，能夠?qū)⒘翰考?3B的構(gòu)成材料設(shè)為與隔膜3或保持部件2的構(gòu)成材料相同的材料。而且，作為第二部分624的構(gòu)成材料，在第一部分623的熱膨脹系數(shù)大于壓電振子5的熱膨脹系數(shù)的情況下，優(yōu)選使用小于壓電振子5的熱膨脹系數(shù)的材料，另一方面，在第一部分623的熱膨脹系數(shù)小于壓電振子5的熱膨脹系數(shù)的情況下，優(yōu)選使用大于壓電振子5的熱膨脹系數(shù)的材料。由此，能夠減小柱部件62B與壓電振子5在Z軸方向上的熱膨脹系數(shù)差。以下，對(duì)柱部件62B的改變例進(jìn)行說(shuō)明。改變例圖9 (b)所示的改變例所涉及的柱部件62B1具有:第一部分625 ;與該第一部分625相接合的第二部分626。在該柱部件62B1中，在橫截面上，第一部分625在兩個(gè)板面上形成有凹部。而且，第二部分626以嵌合或填充的方式而被形成在所述貫穿孔內(nèi)。通過(guò)如上說(shuō)明的第三實(shí)施方式所涉及的物理量檢測(cè)器(壓力傳感器)，也能夠使檢測(cè)精度較為優(yōu)良。第四實(shí)施方式接下來(lái)，對(duì)本發(fā)明的第四實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。 圖10為，本發(fā)明的第四實(shí)施方式所涉及的物理量檢測(cè)器(壓力傳感器)中的壓敏單元的側(cè)視圖。以下，對(duì)于第四實(shí)施方式的物理量檢測(cè)器(壓力傳感器)，以與前文所述的實(shí)施方式的不同點(diǎn)為中心進(jìn)行說(shuō)明，對(duì)于相同的事項(xiàng)，則省略其說(shuō)明。本發(fā)明的第四實(shí)施方式所涉及的物理量檢測(cè)器(壓力傳感器)除了壓敏單元的支承體的結(jié)構(gòu)有所不同以外，均與前文所述的第一實(shí)施方式相同。另外，在圖10中，對(duì)與前文所述的第一實(shí)施方式相同的結(jié)構(gòu)，標(biāo)注相同的符號(hào)。如圖10所示，本實(shí)施方式的物理量檢測(cè)器(壓力傳感器)所具備的壓敏單元12C具備對(duì)壓電振子5的基部52和保持部件2進(jìn)行連接的支承體6C。該支承體6C具有:與保持部件2的面222相接合的柱部件62C ;對(duì)柱部件62C和壓電振子5的基部52進(jìn)行連結(jié)的梁部件63C。柱部件62C具有:第一部分627 ;與該第一部分627相接合的第二部分628。此處，第一部分627為柱部件62C的上側(cè)的部分，第二部分628為柱部件62C的下側(cè)的部分。而且，第一部分627和第二部分628由互不相同的材料構(gòu)成，尤其是由熱膨脹系數(shù)互不相同的材料構(gòu)成。由此，通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x定第一部分627和第二部分628的構(gòu)成材料的組合，從而能夠?qū)χ考?2C整體的Z軸方向上的熱膨脹系數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。因此，能夠在不依賴于柱部件62C的形狀和大小的條件下，較為簡(jiǎn)單地使柱部件62C和壓電振子5在Z軸方向上的熱膨脹系數(shù)相等。此外，本實(shí)施方式中，第一部分627與梁部件63C—體地形成。
這種柱部件62C中，作為第一部分627的構(gòu)成材料，優(yōu)選使用與隔膜3或保持部件2的構(gòu)成材料相同或近似的材料。由此，能夠?qū)⒘翰考?3C的構(gòu)成材料設(shè)為與隔膜3或保持部件2的構(gòu)成材料相同的材料。而且，作為第二部分628的構(gòu)成材料，在第一部分627的熱膨脹系數(shù)大于壓電振子5的熱膨脹系數(shù)的情況下，優(yōu)選使用小于壓電振子5的熱膨脹系數(shù)的材料，另一方面，在第一部分627的熱膨脹系數(shù)小于壓電振子5的熱膨脹系數(shù)的情況下，優(yōu)選使用大于壓電振子5的熱膨脹系數(shù)的材料。由此，能夠減小柱部件62C和壓電振子5在Z軸方向上的熱膨脹系數(shù)差。通過(guò)如上說(shuō)明的第四實(shí)施方式所涉及的物理量檢測(cè)器(壓力傳感器)，也能夠使檢測(cè)精度較為優(yōu)良。第五實(shí)施方式接下來(lái)，對(duì)本發(fā)明的第五實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。圖11為，本發(fā)明的第五實(shí)施方式所涉及的物理量檢測(cè)器(壓力傳感器)中的壓敏單元的側(cè)視圖。以下，對(duì)于第五實(shí)施方式的物理量檢測(cè)器(壓力傳感器)，以與前文所述的實(shí)施方式的不同點(diǎn)為中心進(jìn)行說(shuō)明，對(duì)于相同的事項(xiàng)，則省略其說(shuō)明。本發(fā)明的第五實(shí)施方式所涉及的物理量檢測(cè)器(壓力傳感器)除了壓敏單元的支承體的結(jié)構(gòu)和數(shù)量、以及壓電振子的數(shù)量和配置有所不同以外，均與前文所述的第一實(shí)施方式相同。另外，在圖11中，對(duì)與前文所述的第一實(shí)施方式相同的結(jié)構(gòu)，標(biāo)注相同的符號(hào)。如圖11所示，本實(shí)施方式所涉及的物理量檢測(cè)器(壓力傳感器)所具備的壓敏單元12D具備對(duì)壓電振子5的基部52和保持部件2進(jìn)行連接的支承體6D。此外，壓敏單元12D除壓電振子5和支承體6D以外，還具備壓電振子7和支承體8。另外，在圖11中，壓電振子5、7分別被設(shè)置為，主面與X軸方向正交。支承體6D具有:與保持部件2的突出部22相接合的柱部件62D ;對(duì)柱部件62D和壓電振子5的基部52進(jìn)行連結(jié)的梁部件63D。在本實(shí)施方式中，柱部件62D和梁部件63D被一體地形成。壓電振子7以與壓電振子5同樣的方式而構(gòu)成。具體而言，壓電振子7具有:相互分離設(shè)置的一對(duì)基部71、72 ;被設(shè)置于所述一對(duì)基部71、72之間，并被激勵(lì)振動(dòng)的振動(dòng)部73(振動(dòng)梁)。—對(duì)基部71、72在Z軸方向上并排設(shè)置。基部71被接合(固定)于保持部件2的突出部22上。另一方面，基部72被接合(固定)于后文所述的支承體8的梁部件83上。這種基部71和基部72通過(guò)振動(dòng)部73而相連結(jié)。振動(dòng)部73呈長(zhǎng)條狀，并沿著Z軸方向延伸。支承體8具有:被接合(固定)在固定部件4的面41上的柱部件82 ;對(duì)柱部件82和壓電振子7的基部72進(jìn)行連結(jié)的梁部件83。在本實(shí)施方式中，柱部件62D和梁部件63D與前文所述的柱部件62D和梁部件63D相同，被一體地形成。
在以這種方式構(gòu)成的壓力傳感器中，當(dāng)位移部31向罩殼11的內(nèi)側(cè)位移時(shí),壓電振子5將受到Z軸方向上的壓縮應(yīng)力，而壓電振子7將受到Z軸方向上的牽拉應(yīng)力。另一方面，當(dāng)位移部31向罩殼11的外側(cè)位移時(shí)，壓電振子5將受到Z軸方向上的牽拉應(yīng)力，而壓電振子7將受到Z軸方向上的壓縮應(yīng)力。因此，能夠根據(jù)壓電振子5的共振頻率與壓電振子7的共振頻率的差分，對(duì)隔膜3所受到的壓力進(jìn)行檢測(cè)。在這種差分中，消除了壓電振子5、7的溫度特性或時(shí)間變化特性等的特性。因此，能夠進(jìn)行高精度的壓力測(cè)定。通過(guò)如上說(shuō)明的第五實(shí)施方式所涉及的物理量檢測(cè)器(壓力傳感器)，也能夠使檢測(cè)精度較為優(yōu)良。第六實(shí)施方式接下來(lái)，對(duì)本發(fā)明的第六實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。圖12為表示本發(fā)明的第六實(shí)施方式所涉及的物理量檢測(cè)器(流速傳感器)的圖。以下，對(duì)于第六實(shí)施方式的物理量檢測(cè)器(壓力傳感器)，以與前文所述的實(shí)施方式的不同點(diǎn)為中心進(jìn)行說(shuō)明，對(duì)于相同的事項(xiàng)，則省略其說(shuō)明。本發(fā)明的第六實(shí)施方式所涉及的物理量檢測(cè)器(壓力傳感器)為，使用前文所述的第一實(shí)施方式的物理量檢測(cè)器(壓力傳感器)的壓敏單元而構(gòu)成的流速傳感器。另外，在圖12中，對(duì)于與前文所述的第一實(shí)施方式相同的結(jié)構(gòu)，標(biāo)注相同的符號(hào)。圖12所示的流速傳感器10 (物理量檢測(cè)器(壓力傳感器))為對(duì)流速進(jìn)行檢測(cè)的傳感器。如圖12所示，該流速傳感器10具備:罩殼18;兩個(gè)壓敏單元12;蓋19、20。另外，圖12中，雖然省略了圖示，但流速傳感器10與前文所述的第一實(shí)施方式的壓力傳感器I相同，具有電路單元、電纜等。罩殼18呈筒狀。在該罩殼18內(nèi)配置有兩個(gè)壓敏單元12。而且，一側(cè)(圖12中左側(cè))的壓敏單元12的保持部件2和隔膜3，將罩殼18的一端(圖12中左側(cè)的一端)的開(kāi)口封閉。另一方面，另一側(cè)(圖12中右側(cè))的壓敏單元12的保持部件2和隔I吳3,將罩殼18的另一端(圖12中右側(cè)的一端)的開(kāi)口封閉。此外，在罩殼18的一端部上安裝有蓋19，并且在罩殼18的另一端部上安裝有蓋20。在蓋19上，于與罩殼18的軸線(中心軸)平行的方向上形成有能夠使流體進(jìn)行流通的流通口 191。由此，經(jīng)由流通口 191而向蓋19內(nèi)流入的流體的壓力被施加于一側(cè)(圖12中左側(cè))的壓敏單元12的隔膜3上。在蓋20上，于與罩殼18的軸線(中心軸)垂直的方向上形成有能夠使流體進(jìn)行流通的流通口 201。由此，經(jīng)由流通口 201而向蓋20內(nèi)流入的流體的壓力被施加于另一側(cè)(圖12中右側(cè))的壓敏單元12的隔膜3上。這種流速傳感器10被設(shè)置為，流通口 191朝向流體的流動(dòng)方向V，并且流通口 201朝向與流體的流動(dòng)方向V垂直的方向。在以這種方式設(shè)置的流速傳感器10中，于一側(cè)(圖12中左側(cè))的壓敏單元12的隔膜3上作用有大氣壓、動(dòng)壓和靜壓。另一方面，在另一側(cè)(圖12中右側(cè))的壓敏單元12的隔膜3上作用有大氣壓和靜壓。
因此，能夠通過(guò)作用于一側(cè)(圖12中左側(cè))的壓敏單元12的隔膜3上的壓力、與作用于另一側(cè)(圖12中右側(cè))的壓敏單元12的隔膜3上的壓力的差分，而求出動(dòng)壓。此外，能夠根據(jù)伯努利定理而求出流速。通過(guò)如上說(shuō)明的第六實(shí)施方式所涉及的流速傳感器10，也能夠使檢測(cè)精度較為優(yōu)良。雖然以上，根據(jù)圖示的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明的物理量檢測(cè)器進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明并不限定于這些方式，各個(gè)部分的結(jié)構(gòu)也可以置換為具有相同的功能的任意結(jié)構(gòu)的部件。此外，也可以附加其他的任意的結(jié)構(gòu)物或工序。此外，本發(fā)明也可以將前文所述的多個(gè)實(shí)施方式中的任意兩個(gè)以上的結(jié)構(gòu)(特征)組合在一起。符號(hào)說(shuō)明L...壓力傳感器，2…保持部件，3…隔膜，4…固定部件，5…壓電振子，6…支承體，6A…支承體，6B…支承體，6B1…支承體,60..支承體，6D…支承體，7…壓電振子,8…支承體，10…流速傳感器，11…罩殼，12…壓敏單元，12A…壓敏單元，12B…壓敏單元，12C…壓敏單兀，12D...壓敏單兀，13...電路單兀，14...蓋，15...電纜，16...封閉部件，18...罩殼，19…蓋，20…蓋，21...固定部，22…突出部，23...開(kāi)口部，24...凸條，31…位移部，32…外周部，41...面,51…基部,52...基部,53...振動(dòng)部,61…柱部件,61A…柱部件,61AL...柱部件,61A2…柱部件,62…柱部件,62A…柱部件,62B…柱部件,62BL...柱部件,620..柱部件,62D…柱部件，63…梁部件，63B…梁部件，63C…梁部件，63D…梁部件，71...基部，72…基部，73…振動(dòng)部，82…柱部件，83…梁部件，100…夾具，101…基臺(tái)，102…按壓部件，141…流通口，191…流通口，201…流通口，221…面，222…面，611…主體部，612…緩沖部，613…主體部，614…緩沖部，615…主體部，61 6…緩沖部，621…主體部，622…緩沖部，623…第一部分，624…第二部分，625…第一部分，626…第二部分，627…第一部分，628…第二部分。
權(quán)利要求
1.一種物理量檢測(cè)器，其特征在于， 具備: 受壓部，其包括受到壓力而發(fā)生位移的位移部、和被設(shè)置于所述位移部的外周的外周部; 保持部件，其包括在俯視觀察時(shí)呈圓周狀的固定部、以及在俯視觀察時(shí)從所述固定部的內(nèi)周朝向中心而突出的突出部， 所述突出部具有開(kāi)口，并被配置于所述受壓部的一個(gè)面?zhèn)?，所述固定部?duì)所述外周部進(jìn)行保持，以便在從所述突出部側(cè)進(jìn)行俯視觀察時(shí)，所述受壓部的一個(gè)面?zhèn)壬系?、所述位移部的至少一部分存在于所述開(kāi)口內(nèi)， 所述物理量檢測(cè)器還具備: 支承體，其被固定在所述突出部上； 壓敏元件，其包括被固定在所述位移部的所述至少一部分上的第一基部、被固定在所述支承體上的第二基部、和被設(shè)置在所述第一基部與所述第二基部之間的壓敏部，所述第一基部和所述第二基部以在所述位移部進(jìn)行位移的方向上并排的方式而被立起設(shè)置。
2.如權(quán)利要求1 所述的物理量檢測(cè)器，其特征在于， 所述突出部以環(huán)狀的形式被設(shè)置在所述固定部上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的物理量檢測(cè)器，其特征在于， 所述支承體具備: 柱部件，其被立起設(shè)置在所述突出部上； 梁部件，其對(duì)所述柱部件和所述第二基部進(jìn)行連結(jié)。
4.如權(quán)利要求3所述的物理量檢測(cè)器，其特征在于， 所述柱部件在從所述位移部進(jìn)行位移的方向側(cè)進(jìn)行俯視觀察時(shí)，被配置于所述位移部的區(qū)域內(nèi)。
5.如權(quán)利要求1或2所述的物理量檢測(cè)器，其特征在于， 所述突出部上的固定有所述支承體的部分與所述第一基部的并排方向，正交于所述位移部進(jìn)行位移的方向。
6.如權(quán)利要求1或2所述的物理量檢測(cè)器，其特征在于， 包括與所述位移部相接合的固定部件， 所述第一基部被固定在所述固定部件上。
7.如權(quán)利要求3所述的物理量檢測(cè)器，其特征在于， 所述柱部件和所述梁部件由互不相同的材料構(gòu)成。
8.如權(quán)利要求7所述的物理量檢測(cè)器，其特征在于， 所述壓敏元件由壓電體材料構(gòu)成， 所述柱部件由具有與所述壓電體材料同等或近似的熱膨脹系數(shù)的材料構(gòu)成。
9.如權(quán)利要求7所述的物理量檢測(cè)器，其特征在于， 所述梁部件由具有與所述保持部件和所述受壓部中的至少某一個(gè)同等或近似的熱膨脹系數(shù)的材料構(gòu)成。
10.如權(quán)利要求9所述的物理量檢測(cè)器，其特征在于， 所述保持部件由具有與所述受壓部的構(gòu)成材料同等或近似的熱膨脹系數(shù)的材料構(gòu)成。
11.如權(quán)利要求1或2所述的物理量檢測(cè)器，其特征在于，所述壓敏元件在所述壓敏部中具備一根以上的振動(dòng)梁。
12.如權(quán)利要求1或2所述的物理量檢測(cè)器，其特征在于，所述壓敏元件為厚度 切變振子。
全文摘要
本發(fā)明提供一種物理量檢測(cè)器，其具有優(yōu)良的檢測(cè)精度。本發(fā)明的物理量檢測(cè)器具備隔膜，其具有因來(lái)自外部的壓力而發(fā)生位移的位移部；保持部件，其具有對(duì)隔膜的外周部進(jìn)行保持的環(huán)狀的固定部、和在隔膜的一個(gè)面?zhèn)?，從固定部的?nèi)周朝向而中心突出的突出部；支承體，其被固定在突出部上；壓敏元件，其具有被固定在位移部上的第一基部、被固定在支承體上的第二基部、和被設(shè)置在兩基部間的壓敏部。
文檔編號(hào)G01L9/08GK103105261SQ20121044135
公開(kāi)日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2012年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月11日
發(fā)明者佐藤健太, 北原直樹(shù) 申請(qǐng)人:精工愛(ài)普生株式會(huì)社