特許 6175312 差分容量出力を有する圧力センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6175312

(24)【登録日】2017年7月14日

(45)【発行日】2017年8月2日

(54)【発明の名称】差分容量出力を有する圧力センサ

(51)【国際特許分類】

   G01L 9/00 20060101AFI20170724BHJP

   G01L 13/06 20060101ALI20170724BHJP

   H01L 29/84 20060101ALI20170724BHJP

   B60C 23/04 20060101ALI20170724BHJP

   B81B 3/00 20060101ALI20170724BHJP

【ＦＩ】

   G01L9/00 305A

   G01L13/06 C

   H01L29/84 B

   B60C23/04 N

   B60C23/04 G

   B81B3/00

【請求項の数】18

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2013-176866(P2013-176866)

(22)【出願日】2013年8月28日

(65)【公開番号】特開2014-48292(P2014-48292A)

(43)【公開日】2014年3月17日

【審査請求日】2016年8月15日

(31)【優先権主張番号】13/598,763

(32)【優先日】2012年8月30日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】504199127

【氏名又は名称】エヌエックスピー ユーエスエイ インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＮＸＰ ＵＳＡ，Ｉｎｃ．

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(74)【代理人】

【識別番号】100091214

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 進介

(72)【発明者】

【氏名】アンドリュー シー マクネイル

(72)【発明者】

【氏名】イーゼン リン

【審査官】 森 雅之

(56)【参考文献】

【文献】 特公平３−６５８５０（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特許第５６３８５９８（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特許第６０５３３５７（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｌ

Ｂ８１Ｂ

Ｈ０１Ｌ２９／８４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）圧力センサであって、
回転試験質量であって、該回転試験質量は、
回転軸と第１の端部との間の第１の区画、および、前記回転軸と第２の端部との間の第２の区画を形成するために、その前記第１の端部と前記第２の端部との間でずれた前記回転軸に対して運動するように適合される可動要素を備え、
前記第１の区画は前記回転軸から離間される拡張部分を備え、
前記第２の区画は、前記第１の区画の前記拡張部分の長さにほぼ等しい長さにおいて前記回転軸から離間される拡張部分を備え、それによって、前記回転軸は前記可動要素の質量の中心にある、回転試験質量と、
ダイヤフラムであって、該ダイヤフラムおよび前記回転試験質量を備えるパッケージの外部の第１の流体圧に応答して変形するように構成される、ダイヤフラムと、
前記パッケージの内部の前記ダイヤフラムの表面を、前記回転試験質量の前記第１の区画に沿った点に結合するように構成される連結部とを備え、
前記回転試験質量はダイヤフラムの変形に応答して回転するように構成される、ＭＥＭＳ圧力センサ。

【請求項2】

前記可動要素の前記第２の区画は、
前記結合された可動要素、連結部およびダイヤフラムの質量の中心を前記回転軸に維持するように、前記ダイヤフラムおよび連結部の重量をずらすように構成されるカウンターウェイトをさらに備える、請求項１に記載のＭＥＭＳ圧力センサ。

【請求項3】

第１の主面および第２の主面をさらに備える前記回転試験質量と、
前記回転軸から第１の距離をおいて前記可動要素の前記第１の区画の前記第１の主面上に配置される第１の可動要素電極と、
前記回転軸から第２の距離をおいて前記可動要素の前記第２の区画の前記第１の主面上に配置される第２の可動要素電極と、
前記第１の可動要素電極と対向するロケーションにおいて前記パッケージの固定表面上に配置される第１の固定電極と、
前記第２の可動要素電極と対向するロケーションにおいて前記パッケージの前記固定表面上に配置される第２の固定電極とをさらに備え、
前記第１の可動要素電極は前記第２の可動要素電極から電気的に絶縁され、
前記第１の固定電極は前記第２の固定電極から電気的に絶縁され、
前記第１の可動要素電極および前記第１の固定電極は第１の可変コンデンサを形成し、
前記第２の可動要素電極および前記第２の固定電極は第２の可変コンデンサを形成する、請求項１に記載のＭＥＭＳ圧力センサ。

【請求項4】

前記第１の可変コンデンサおよび第２の可変コンデンサに結合され、前記第１の可変コンデンサの第１の容量と前記第２の可変コンデンサの第２の容量との間の差を測定するように構成されるプロセッサをさらに備え、前記第１の容量および第２の容量は前記ダイヤフラムに印加される前記パッケージの外部の前記第１の流体圧に応答する、請求項３に記載のＭＥＭＳ圧力センサ。

【請求項5】

第２の回転試験質量をさらに備え、該第２の回転試験質量は、
回転軸と第３の端部との間の第３の区画、および、前記回転軸と第４の端部との間の第４の区画を形成するために、その前記第３の端部と前記第４の端部との間でずれた第２の回転軸に対して運動するように適合される前記第２の可動要素を備え、
前記第３の区画は前記第２の回転軸から離間される拡張部分を備え、
前記第４の区画は、前記第３の区画の前記拡張部分の長さにほぼ等しい長さにおいて前記第２の回転軸から離間される拡張部分を備え、それによって、前記第２の回転軸は前記第２の可動要素の質量の中心にある、請求項１に記載のＭＥＭＳ圧力センサ。

【請求項6】

前記パッケージの内部の前記ダイヤフラムの前記表面を、前記第２の回転試験質量の前記第３の区画に沿った点に結合するように構成される、第２の連結部をさらに備え、
前記第２の回転試験質量は、前記ダイヤフラムの変形に応答して回転するように構成され、
前記第２の回転試験質量の回転は、前記回転試験質量の回転方向とは反対の回転方向にある、請求項５に記載のＭＥＭＳ圧力センサ。

【請求項7】

前記パッケージの外部の第２の流体圧に応答して変形するように構成される第２のダイヤフラムであって、
前記第２の流体圧は、前記第１の流体圧と関連付けられる第１の流体源とは別個の第２の流体源と関連付けられる、第２のダイヤフラムと、
前記パッケージの内部の前記第２のダイヤフラムの表面を、前記第２の回転試験質量の前記第３の区画に沿った点に結合するように構成される第２の連結部であって、
前記第２の回転試験質量は前記第２のダイヤフラムの変形に応答して回転するように構成される、第２の連結部とをさらに備える、請求項５に記載のＭＥＭＳ圧力センサ。

【請求項8】

前記第２の回転試験質量の回転は、前記第２のダイヤフラムが受ける圧力の増大に応答した、前記回転試験質量の回転方向と反対の回転方向にあるものである、請求項７に記載のＭＥＭＳ圧力センサ。

【請求項9】

第１の主面および第２の主面をさらに備える前記回転試験質量と、
前記回転軸から第１の距離をおいて前記可動要素の前記第１の区画の前記第１の主面上に配置される第１の可動要素電極と、
前記回転軸から第２の距離をおいて前記可動要素の前記第２の区画の前記第１の主面上に配置される第２の可動要素電極と、
第３の主面および第４の主面をさらに備える前記第２の回転試験質量と、
前記回転軸から第３の距離をおいて前記可動要素の前記第３の区画の前記第３の主面上に配置される第３の可動要素電極と、
前記回転軸から第４の距離をおいて前記可動要素の前記第４の区画の前記第３の主面上に配置される第４の可動要素電極と、
前記第１の可動要素電極および前記第４の可動要素電極と対向するロケーションにおいて前記パッケージの固定表面上に配置される第１の固定電極と、
前記第２の可動要素電極および前記第３の可動要素電極と対向するロケーションにおいて前記パッケージの前記固定表面上に配置される第２の固定電極とをさらに備え、
前記第１の可動要素電極は前記第２の可動要素電極から電気的に絶縁され、
前記第３の可動要素電極は前記第４の可動要素電極から電気的に絶縁され、
前記第１の固定電極は前記第２の固定電極から電気的に絶縁され、
前記第１の可動要素電極および前記第１の固定電極は第１の可変コンデンサを形成し、
前記第２の可動要素電極および前記第２の固定電極は第２の可変コンデンサを形成し、
前記第３の可動要素電極および前記第２の固定電極は第３の可変コンデンサを形成し、
前記第４の可動要素電極および前記第１の固定電極は第４の可変コンデンサを形成する、請求項７に記載のＭＥＭＳ圧力センサ。

【請求項10】

前記第１の可変コンデンサ、第２の可変コンデンサ、第３の可変コンデンサ、および第４の可変コンデンサに結合されるプロセッサであって、
前記第１の可変コンデンサの第１の容量と前記第２の可変コンデンサの第２の容量との間の差を測定し、
前記第３の可変コンデンサの第３の容量と前記第４の可変コンデンサの第４の容量との間の差を測定するように構成される、プロセッサをさらに備え、
前記第１の容量および第２の容量は前記ダイヤフラムに印加される前記パッケージの外部の前記第１の流体圧に応答し、
前記第３の容量および第４の容量は前記第２のダイヤフラムに印加される前記パッケージの外部の前記第２の流体圧に応答する、請求項９に記載のＭＥＭＳ圧力センサ。

【請求項11】

前記プロセッサは、前記第１の容量、第２の容量、第３の容量、および第４の容量を使用して前記第１の流体圧と前記第２の流体圧との間の差を求めるようにさらに構成される、請求項１０に記載のＭＥＭＳ圧力センサ。

【請求項12】

前記第２のダイヤフラムおよび第２の連結部は、該第２の連結部が該第２のダイヤフラムの変形に応答して運動しないように構成される、請求項９に記載のＭＥＭＳ圧力センサ。

【請求項13】

タイヤ空気圧監視システムであって、
車両のタイヤ内に据え付けられるように構成されるホイールモジュールであって、
１つまたは複数のセンサからの信号を処理するように構成されるプロセスコントローラと、
前記プロセスコントローラに結合される微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）圧力センサであって、該ＭＥＭＳ圧力センサは、
回転試験質量であって、該回転試験質量は、
回転軸と第１の端部との間の第１の区画、および、前記回転軸と第２の端部との間の第２の区画を形成するために、その前記第１の端部と前記第２の端部との間でずれた前記回転軸に対して運動するように適合される可動要素を備え、
前記第１の区画は前記回転軸から離間される拡張部分を含み、
前記第２の区画は、前記第１の区画の前記拡張部分の長さにほぼ等しい長さにおいて前記回転軸から離間される拡張部分を備え、それによって、前記回転軸は前記可動要素の質量の中心にある、回転試験質量と、
前記車両のタイヤの空気圧に応答して変形するように構成される、ダイヤフラムと、
前記パッケージの内部の前記ダイヤフラムの表面を、前記回転試験質量の前記第１の区画に沿った点に結合するように構成される連結部とを備え、
前記回転試験質量は前記ダイヤフラムの変形に応答して回転するように構成される、ＭＥＭＳ圧力センサと、
前記プロセスコントローラに結合され、該プロセスコントローラによって提供されるセンサ情報を送信するように構成されるＲＦ送信機とを備える、ホイールモジュールを備える、タイヤ空気圧監視システム。

【請求項14】

前記ＭＥＭＳ圧力センサは、
第１の主面および第２の主面をさらに備える前記回転試験質量と、
前記回転軸から第１の距離をおいて前記可動要素の前記第１の区画の前記第１の主面上に配置される第１の可動要素電極と、
前記回転軸から第２の距離をおいて前記可動要素の前記第２の区画の前記第１の主面上に配置される第２の可動要素電極と、
前記第１の可動要素電極と対向するロケーションにおいて前記パッケージの固定表面上に配置される第１の固定電極と、
前記第２の可動要素電極と対向するロケーションにおいて前記パッケージの前記固定表面上に配置される第２の固定電極とをさらに備え、
前記第１の可動要素電極は前記第２の可動要素電極から電気的に絶縁され、
前記第１の固定電極は前記第２の固定電極から電気的に絶縁され、
前記第１の可動要素電極および前記第１の固定電極は第１の可変コンデンサを形成し、
前記第２の可動要素電極および前記第２の固定電極は第２の可変コンデンサを形成し、
前記プロセスコントローラは、前記第１の可変コンデンサの第１の容量と前記第２の可変コンデンサの第２の容量との間の差を測定するようにさらに構成され、前記第１の容量および前記第２の容量は前記ダイヤフラムに印加される前記車両のタイヤの前記空気圧に応答する、請求項１３に記載のタイヤ空気圧監視システム。

【請求項15】

前記ＭＥＭＳ圧力センサは、前記車両のタイヤの回転によって引き起こされる加速力には無反応である、請求項１４に記載のタイヤ空気圧監視システム。

【請求項16】

微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）圧力センサであって、
回転試験質量であって、該回転試験質量は、
第１の端部と第２の端部との間で、かつ他の回転軸からずれた第１の回転軸および第２の回転軸に対して運動するように適合される可動要素であって、
該可動要素の第１の区画は前記第１の回転軸と前記第１の端部との間に形成され、前記第１の回転軸および前記第２の回転軸から離間される拡張部分を備え、
該可動要素の第２の区画は前記第２の回転軸と前記第２の端部との間に形成され、前記第２の回転軸および前記第１の回転軸から離間される拡張部分を含み、
前記第２の区画の前記拡張部分の長さは前記第１の区画の前記拡張部分の長さにほぼ等しく、
前記第１の回転軸と前記第２の回転軸との間に第３の区画が形成される、可動要素を備える、回転試験質量と、
第１のダイヤフラムであって、該第１のダイヤフラムおよび前記回転試験質量を備えるパッケージの外部の第１の流体圧に応答して変形するように構成される、第１のダイヤフラムと、
前記パッケージの外部の第２の流体圧に応答して変形するように構成される、第２のダイヤフラムと、
前記パッケージの内部の前記第１のダイヤフラムの表面を、前記第１の回転軸において第１の旋回点に結合するように構成される第１の連結部と、
前記パッケージの内部の前記第２のダイヤフラムの表面を、前記第２の回転軸において第２の旋回点に結合するように構成される第２の連結部とを備える、ＭＥＭＳ圧力センサ。

【請求項17】

第１の主面および第２の主面をさらに備える前記回転試験質量と、
前記第１の回転軸から第１の距離をおいて前記可動要素の前記第１の区画の前記第１の主面上に配置される第１の可動要素電極と、
前記第２の回転軸から第２の距離をおいて前記可動要素の前記第２の区画の前記第１の主面上に配置される第２の可動要素電極と、
前記第１の可動要素電極と対向するロケーションにおいて前記パッケージの固定表面上に配置される第１の固定電極と、
前記第２の可動要素電極と対向するロケーションにおいて前記パッケージの前記固定表面上に配置される第２の固定電極とをさらに備え、
前記第１の可動要素電極は前記第２の可動要素電極から電気的に絶縁され、
前記第１の固定電極は前記第２の固定電極から電気的に絶縁され、
前記第１の可動要素電極および前記第１の固定電極は第１の可変コンデンサを形成し、
前記第２の可動要素電極および前記第２の固定電極は第２の可変コンデンサを形成する、請求項１６に記載のＭＥＭＳ圧力センサ。

【請求項18】

前記第１の可変コンデンサおよび第２の可変コンデンサに結合され、前記第１の可変コンデンサの第１の容量と前記第２の可変コンデンサの第２の容量との間の差を測定するように構成されるプロセッサをさらに備え、前記第１の容量および第２の容量は前記第１のダイヤフラムに印加される前記パッケージの外部の前記第１の流体圧、および前記第２のダイヤフラムに印加される前記パッケージの外部の前記第２の流体圧に応答する、請求項１７に記載のＭＥＭＳ圧力センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、一般的には圧力センサに関し、より具体的には、差分容量出力信号を提供する「シーソー」設計を有する圧力センサに関する。

【背景技術】

【0002】

最新の車両は、車両のタイヤ内に適度な空気圧があるか否かを判定するためにセンサを使うことが増えてきている。無線周波数（ＲＦ）データリンクを用いるタイヤ内圧力センサを使用する直接タイヤ空気圧監視が、タイヤ空気圧を測定するのに一般的に使用されている。

【0003】

１つのタイプのタイヤ空気圧監視システム（ＴＰＭＳ）では、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）圧力センサデバイスの外部にある圧刺激を検知するように構成されるＭＥＭＳ圧力センサデバイスが利用される。そのようなＭＥＭＳ圧力センサデバイスは、センスコンデンサの一方の電極として外部環境に露出したダイヤフラムを使用して、センスコンデンサの他方の電極が固定されている状態で、圧力の変化を容量的に測定する。このように、外部圧力が変化するとダイヤフラムが変形し、それによって、容量信号が変化する。そのようなシステムの１つの欠点は、容量と、蓄電板間の距離との間の反比例関係に起因して、信号の変化が非線形的であるということである。そのようなシステムのもう１つの欠点は、出力信号が、差分容量出力を提供する他のタイプのＭＥＭＳセンサと比較して弱いことである。

【0004】

それゆえ、外部圧力変化に関してより線形的な出力信号を提供する圧力センサデバイスを有すること、および、信号レベルを増大するように、出力信号が差分容量から導出されることが望まれている。

【図面の簡単な説明】

【0005】

本発明は、添付の図面を参照することによってよりよく理解されることができ、その多数の目的、特徴、および利点が当業者に明らかとなる。

【0006】

【図1】従来のＭＥＭＳ圧力センサの側断面ビューを示す簡略ブロック図。

【図2】本発明の実施形態による、ＭＥＭＳ圧力センサデバイスの断面を示す簡略ブロック図。

【図3】ＭＥＭＳ圧力センサデバイスの一部の上面ビューを示す簡略ブロック図。

【図4】ＭＥＭＳ圧力センサデバイスの代替的な実施形態の上面ビューを示す簡略ブロック図。

【図5】差分圧力を測定するための能力を提供するＭＥＭＳ圧力センサデバイスの別の代替的な実施形態の上面ビューを示す簡略ブロック図。

【図6】単一の回転試験質量を有する２つのダイヤフラムを設けるＭＥＭＳ圧力センサデバイスの別の代替的な実施形態の上面ビューを示す簡略ブロック図。

【図7】図６に示すＭＥＭＳ圧力センサデバイスの断面ビューを示す簡略ブロック図。

【図8】本発明の実施形態とともに使用可能なタイヤ空気圧監視システム８００を示す簡略ブロック図。

【0007】

異なる図面において同じ参照符号が使用されている場合、これは、別途記載しない限り、同一の項目であることを示す。図面は必ずしも原寸に比例して描かれてはいない。

【発明を実施するための形態】

【0008】

本発明の実施形態は、信号振幅レベルを向上させるために、外部圧力に関する線形出力と、差分容量出力との両方を提供することができるＭＥＭＳ圧力センサデバイスを提供する。本発明の実施形態は、回転試験質量の両端に構成される電極から容量出力を生成する回転試験質量（たとえば、「シーソー」）を使用することを通じてこれらの利点を提供する。次いで、センサ出力が回転試験質量のこれらの端部から生成される容量間の差を使用して生成されることができる。そのような構成のさらなる利点は、差分容量出力が、外部圧力変化に関して、従来のＭＥＭＳ圧力センサからの容量出力よりも線形的に変化することである。

【0009】

図１は、従来技術のＭＥＭＳ圧力センサの側断面ビューを示す簡略ブロック図である。ＭＥＭＳ圧力センサデバイス１００は、シリコンウェハのような基板１１０を含む。本明細書において記載される基板は、ガリウムヒ素、シリコンゲルマニウム、シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）、シリコン、単結晶シリコンなど、および上記の組み合わせのような、任意の半導体材料または材料の組み合わせであることができる。いくつかの実施形態において、基板は半導体材料のバルク基板ウェハであってもよい。他の実施形態では、基板は、そのうちの少なくとも１つが半導体材料を含む複数の層を含んでもよい。たとえば、基板１１０は、他の事例においては、絶縁体層を含んでもよい。

【0010】

基板１１０の上面上には、たとえば、シリコン局所酸化（ＬＯＣＯＳ）プロセスによって形成される酸化ケイ素の絶縁層１２０がある。酸化ケイ素層１２０の上部上には、空洞領域１４０の上にダイヤフラム１３０がある。ダイヤフラム１３０は、たとえば、ポリシリコンから形成され、空洞１４０を通じてダイヤフラムにもたらされる外部流体圧に応答して変形可能である。ダイヤフラム１３０は、ＣＶＤ技法、ＰＶＤ技法など、またはそれらの任意の組み合わせのような従来のまたは特許技術を使用して成長または堆積されることができる。ダイヤフラム１３０をＭＥＭＳ圧力センサデバイス１００の他の要素から電気的に絶縁するために絶縁体層１５０が形成される。絶縁体層１５０は、たとえば、窒化ケイ素、二酸化ケイ素、酸窒化ケイ素などを含む様々な材料から形成されることができる。

【0011】

ダイヤフラム１３０を含む領域の上に基準要素１６０が形成される。基準要素１６０は、たとえば、高アスペクト比微小電気機械システム工程を使用して形成されるポリシリコンまたはシリコンから形成されることができる機械的シリコン要素である。基準要素１６０は、処理中にダイヤフラム１３０の上に空洞領域を形成すること、および、基準圧力がダイヤフラム１３０の裏面まで通過することを可能にすることができる貫通孔１６５を含むことができる。キャップ１７０が基板ラミネートの上面に付着され、それによって、気密シール領域１８０が設けられる。キャップ１７０は、たとえば、ガラスフリット接合、金属共晶接合などを含む様々な既知の処理方法によって基板ラミネートに付着されることができる。気密シール領域１８０は、それに対して外部圧力が測定される所望の基準圧力を用いて設けられることができる。

【0012】

ダイヤフラム１３０および基準要素１６０はセンスコンデンサ１６５の電極を形成する。センスコンデンサ１６５の容量は、一部には、空洞領域１４０内で作用する、ＭＥＭＳ圧力センサデバイス１００の外部の圧力に応答したダイヤフラム１３０の変形に起因して決定される。上述のように、容量は、ダイヤフラム１３０と基準要素１６０との間の距離に反比例して変化する。したがって、容量変化と圧力変化との間の関係は非線形的である。

【0013】

図２は、本発明の実施形態による、ＭＥＭＳ圧力センサデバイス２００の断面を示す簡略ブロック図である。図示のように、ＭＥＭＳ圧力センサデバイス２００は、圧力センサデバイスの外部の圧力にさらされるダイヤフラムと、この場合に差分容量出力を提供することができる回転試験質量との間の連結部を提供する。

【0014】

基板２１０に絶縁層２２０が設けられる。図１と同様に、基板２１０はシリコンウェハであることができ、絶縁層２２０は酸化ケイ素であることができる。絶縁層２２０の上にダイヤフラム２３０が、電極２８０および２９０とともに形成される。再び図１と同様に、ダイヤフラム２３０ならびに電極２８０および２９０を形成する層はポリシリコンであることができ、従来の技法を使用して形成されることができる。ダイヤフラム２３０を、電極２８０および２９０のようなＭＥＭＳ圧力センサデバイス１００の他の要素から電気的に絶縁するために絶縁体層２３５が形成される。絶縁体層２３５は、たとえば、窒化ケイ素、二酸化ケイ素、酸窒化ケイ素などを含む様々な材料から形成されることができる。

【0015】

ダイヤフラム２３０は、空洞２４０によって画定される領域を通じてダイヤフラムに印加される流体圧に応答して変形可能である。ダイヤフラム２３０が変形すると、ダイヤフラムと回転試験質量とを結合する連結部２５５が、回転試験質量２５０を旋回点２６０を中心として回転させる。キャップ２７０が基板ラミネートの上面に付着され、それによって、気密シール領域２７３が設けられる。図１からのキャップと同様に、キャップ２７０は様々な方法を使用して付着されることができる。

【0016】

ダイヤフラム２３０の動きによって、回転試験質量２５０がシーソーと同様に動かされ、すなわち、一方の側（たとえば、側２７５）が上がると反対側（たとえば、側２８５）が下がる。回転試験質量２５０は、回転試験質量が旋回点２６０を通じて平衡を保たれるように構成されることができる。これには、デバイスがデバイス全体に加えられる加速度に対する感度が低くなる、またはそれに対して無反応になるという効果がある。回転試験質量の側２８５から構成される電極が固定電極２８０に関連付けられて、第１の可変センスコンデンサ２８３が形成される。回転試験質量の側２８５から構成される電極が固定電極２９０に関連付けられて、第２の可変センスコンデンサ２９３が形成される。

【0017】

第１の可変センスコンデンサおよび第２の可変センスコンデンサの容量の変化が組み合わされて、ＭＥＭＳ圧力センサデバイス２００から差分出力が提供されることができる。差分出力の１つの利点は、信号が２つの容量を合成したものであり、それゆえより強い信号であることである。差分出力のもう１つの利点は、印加される外圧の変化に応答した差分出力の変化の間の関係が、ＭＥＭＳ圧力センサデバイス１００のものよりも線形的であることである。

【0018】

ＭＥＭＳ圧力センサデバイス２００の作製は、既知のＭＥＭＳプロセスを使用して実行されることができる。

【0019】

図３は、ＭＥＭＳ圧力センサデバイス２００の一部の上面ビューを示す簡略ブロック図である。回転試験質量２５０は、バー領域３０５によって付着される側２７５および２８５にパドルを有するものとして示されている。旋回軸２６０は、アンカー３１０によって固定され、回転試験質量の回転運動を可能にする。ダイヤフラム２３０は、旋回軸２６０の右にずれているものとして示されており、連結部２５５によってバー領域に付着されている。一実施形態では、旋回軸２６０の中心から側２８５にあるパドルの質量中心まで距離Ｌ１は、約３００マイクロメートル（ミクロン）である。その同じ実施形態において、旋回軸２６０の中心から連結部２５５までの距離Ｌ２は約１００マイクロメートル（ミクロン）である。ダイヤフラムおよび連結部（ならびに、ダイヤフラムの外側に被着される任意の保護ゲル）は回転試験質量の一方の側（たとえば、図示されているような右側）に重量を加えるため、補償するために回転試験質量の反対側にバランスカウンターウェイト（ｂａｌａｎｃｅ ｃｏｕｎｔｅｒｗｅｉｇｈｔ）３２０が形成されることができる。バランスカウンターウェイトは、回転試験質量が何らかの加速効果を受けるのを回避するのに役立つ。これは、タイヤ空気圧監視システムのような、圧力センサデバイスが様々な加速度を受ける可能性がある用途に対する配慮とすることができる。

【0020】

図２および図３の実施形態は、ＭＥＭＳ圧力センサデバイス２００の外部の圧力の測定を可能にする。しかしながら、この実施形態は、複数の圧力間の差を測定するには理想的でない場合がある。さらに、オーバーモールドのような追加のパッケージング技法が、挙動を変える、可動構造に対する様々な応力を引き起こす場合がある。以下の実施形態は、これらの問題のいくつかに対処することができる。

【0021】

図４は、本発明の実施形態による、ＭＥＭＳ圧力センサデバイス４００の代替的な実施形態の上面ビューを示す簡略ブロック図である。外圧に応答するダイヤフラム４１０は、２つの回転試験質量４２０および４３０の運動を引き起こすことができる。ダイヤフラム４１０は、一対の連結部４３５および４４０を介して２つの回転試験質量に結合される。ダイヤフラム４１０が外圧によって変形すると、回転試験質量は対向する両方向に回転する。回転試験質量４２０および４３０の構成は図３に示す回転試験質量２５０のものと同様である。回転試験質量４２０は対向する両端４２２および４２４にパドルを有し、旋回軸４２６を中心として回転する。加えて、ダイヤフラム４１０、ならびに連結部４３５、４４０の重量効果を相殺するためにカウンターウェイト４２８が設けられる。同様に、回転試験質量４３０は対向する両端４３２および４３４にパドルを有し、旋回軸４３６を中心として回転し、カウンターウェイト４３８を有する。

【0022】

ＭＥＭＳ圧力センサデバイス４００として示されている実施形態の１つの利点は、後続の処理（たとえば、オーバーモールド）、温度変化などによってデバイスパッケージに課される任意の何らかの応力が、２つの回転試験質量の等しく反対の運動によって相殺されることができることである。この結果として、圧力センサデバイスによってとられる測定値に対する、応力の影響が低減するか、またはなくなることができる。この実施形態のもう１つの利点は、回転試験質量によって形成される複数のセンスコンデンサがあるために、圧力センサデバイスの信号強度が向上することである。特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）のような処理デバイスが、単一回転試験質量構成におけるよりも正確に外部圧力効果を求めるために、様々な容量を受信および統合するように構成されることができる。さらに、これは、外圧を受け取るために、ダイヤフラム４１０につながる外部ポートサイズ（たとえば、基板内に形成される空洞）の増大、または複数のダイヤフラムなしに行われることができる。

【0023】

図５は、本発明の実施形態による、差分圧力を測定するための能力を提供するＭＥＭＳ圧力センサデバイス５００の代替的な実施形態の上面ビューを示す簡略ブロック図である。ＭＥＭＳ圧力センサデバイス４００と同様に、一対の回転試験質量が設けられる。しかしながら、この場合、２つのダイヤフラム５１０、５１５が設けられ、各々がそれぞれ別個の回転試験質量５２０および５３０に関連付けられる。２つのダイヤフラムを有することによって、差分圧力が各ダイヤフラムに印加されることができ、差分圧力が測定されることができる。

【0024】

図５に設けられる各回転試験質量構成は図３に示したものと同様である。たとえば、回転試験質量５２０は、端部５２２および５２４の各々にパドルを含み、旋回軸５２６を中心として回転し、ゲルのような任意の追加の負担とともにダイヤフラム５１０および連結部５１２に関連付けられる重量を補償するためのカウンターウェイト５２８を有する。同様に、回転試験質量５３０は、端部５３２および５３４の各々にパドルを含み、旋回軸５３６を中心として回転し、任意の追加の負担とともに、ダイヤフラム５１５および連結部５１７に関連付けられる重量を補償するためのカウンターウェイト５３８を有する。

【0025】

示されている実施形態では、２つの回転試験質量構成は各端部において固定底部電極５４０および５５０を共有する。代替的な実施形態は、２つの回転試験質量に対して別個の固定底部電極を提供する。回転試験質量および固定電極によって形成される可変検知コンデンサによって提供される信号の処理は、様々な電極の構成に応じて変化することを理解されたい。信号を解釈するプロセッサ（たとえば、ＡＳＩＣ）の設計はＭＥＭＳ圧力センサデバイスの設計と結合される。

【0026】

ＭＥＭＳ圧力センサデバイス５００は、ダイヤフラム５１０に触れる圧力とダイヤフラム５１５に触れる圧力との間の差分圧力を測定するように構成される。図示のように、回転試験質量は、ダイヤフラムにおける圧力の増大に応答して対向する両方向に回転するように構成される。ＭＥＭＳ圧力センサデバイス４００と同様に、回転試験質量の対向する回転がパッケージ応力を相殺することができる。２つの異なる圧力の差分を測定するのに加えて、ＭＥＭＳ圧力センサデバイス５００は、パッケージ応力を補償するための基準セルを提供するのに使用されることもできる。基準セルは、たとえば、ダイヤフラム内に穴をあけるか、またはダイヤフラムの下に空洞を設けないことによって、ゼロ圧力感度を有し得る。

【0027】

図６は、単一の回転試験質量で２つのダイヤフラムを設けるＭＥＭＳ圧力センサデバイスの代替的な実施形態の上面ビューを示す簡略ブロック図である。ダイヤフラム６１０および６２０は、それぞれ連結部６１５および６２５によって回転試験質量６３０に結合される。前の実施形態と同様に、ダイヤフラム６１０および６２０は、ＭＥＭＳ圧力センサデバイス６００の外部の圧力の変化に応答して変形可能であるように構成される。図示のように、回転試験質量６３０の端部６４０および６５０にパドルが形成される。これらのパドルのすべてまたは一部は、下記により十分に説明するように、可変コンデンサの電極として構成されることができる。

【0028】

図７は、図６に示す代替的な実施形態による、ＭＥＭＳ圧力センサデバイス６００の断面ビューを示す簡略ブロック図である。前に説明した実施形態と同様に、たとえば、シリコンウェハから形成されることができる基板７０５が設けられる。基板７０５の上面上には、酸化ケイ素のような絶縁層７０７がある。ダイヤフラム６１０および６２０が、電極７５０および７６０とともに酸化物層の上に形成され、下記により十分に説明するようなセンスコンデンサの固定部分を形成する。ダイヤフラムおよび電極を形成する層は、たとえば、ポリシリコンから形成されることができる。ダイヤフラムを電極などから電気的に分離するために、絶縁体層７０９が形成される。絶縁体層７０９は、この用途に適切な様々な絶縁体材料から形成されることができる。上述のように、ダイヤフラム６１０および６２０は、それぞれ連結部６１５および６２５によって回転試験質量６３０に結合される。連結部６１５および６２５は、旋回構成７１０および７２０によって回転試験質量に結合されることができる。連結部を旋回点を通じて結合することによって、これは、回転試験質量が、外圧によって引き起こされる各ダイヤフラムの変位に応答して独立して回転することを可能にする。外圧は、それぞれ、基板内に形成される空洞７３０および７４０を通じてダイヤフラム６１０および６２０に印加されることができる。

【0029】

回転試験質量６３０の端部６４０および６５０に電極が形成されることができ、これらは、それぞれ可変コンデンサ７７０および７８０を形成するために、固定電極７５０および７６０に関連付けられる。これらの可変コンデンサからの信号は、空洞７３０および７４０を通じて印加される圧力間の差分圧力を評価するために使用されることができる。

【0030】

図８は、本発明の実施形態とともに使用可能なタイヤ空気圧監視システム８００を示す簡略ブロック図である。ＴＰＭＳは、本発明を具現化する圧力センサデバイスの使用の一例である。タイヤ空気圧監視システム（ＴＰＭＳ）８００は、２つの部分、すなわち、ホイールモジュール８０５と受信機部分８５５とを含む。ホイールモジュール８０５は一般的には、車両の１つまたは複数のタイヤ内に位置し、一方で受信機部分８４５はタイヤの外側に含まれる。

【0031】

ホイールモジュール８０５は、ホイールモジュールの電源に結合される電力管理回路８１０を含む。電力管理回路８１０は、アナログインターフェース８１５、プロセスコントローラ８３５、および無線周波数（ＲＦ）送信機８４０を別個に給電する。さらに、圧力センサ８２０、温度センサ８２５、および１つまたは複数の種々のセンサ８３０が、電力管理回路８１０から直接、またはアナログインターフェース８１５を通じてのいずれかで電力を受け取ることができる。圧力センサ８２０の入出力は、アナログインターフェース８１５の第１の信号入出力に接続される。温度センサ８２５の入出力は、アナログインターフェース８１５の第２の信号入出力に接続される。種々のセンサ８３０の入出力は、アナログインターフェース８１５の第３の信号入出力に接続される。アナログインターフェース８１５は、プロセスコントローラ８３５の入出力にさらに接続される。また、プロセスコントローラ８３５の入出力は、ＲＦ送信機８４０の入出力に結合される。ＲＦ送信機８４０は、ＲＦ信号を送信するためのアンテナを有し、当該ＲＦ信号はＲＦ受信機８５０のアンテナによって受信される。ＲＦ周波数として使用される周波数の例は、例としてのみ、３００ＭＨｚ〜１ＧＨｚである。

【0032】

受信機部分８４５は、ＲＦ受信機８５０と、プロセッサ８５５と、ディスプレイ８６０とを含む。ＲＦ受信機８５０の出力はプロセッサ８５５の入力に接続される。ディスプレイ８６０はプロセッサ８５５の出力に接続される。

【0033】

動作時、ホイールモジュール８０５は車両タイヤ内に据え付けられる。圧力センサ８２０は、当該圧力センサが電源投入されると、タイヤ空気圧を検知するように機能する。圧力センサ８２０は、図２および図３に示されているもののような、本発明の一実施形態を含むことができる。同様に、温度センサ８２５は、当該温度センサが電源投入されると、タイヤ内の空気の温度を検知するように機能する。温度測定は、可変キャパシタンス、可変抵抗、またはダイオード電圧を使用して行われることができる。種々のセンサ８３０は、必要に応じて、追加の環境および性能データを測定するように構成されることができる。アナログインターフェース８１５は、様々なセンサの出力のアナログ−デジタル変換を実行するように機能する。加えて、アナログインターフェース８１５は、クロック同期および制御信号をセンサに提供すること、基準電圧を提供するとともに圧力および温度測定値に関連付けられるセンサ誤差および非線形誤差の補正を実行すること、ならびに、センサによって提供される差分容量測定値を解釈することのような、他の機能を実行することができる。プロセスコントローラ８３５は、所与の時間間隔をおいて圧力および温度測定値を収集するとともに、そのデータを第２の時間間隔をおいてＲＦ送信機８４０を介して送信するように構成されることができる。さらに、ホイールモジュール内のバッテリ電力を管理するために、プロセスコントローラ８３５は、電力管理回路を使用して、ホイールモジュールの他の構成要素から選択的に電源を接続および接続解除することができる。電力管理回路８１０は、様々な低電力モードおよびタイミングセンスパラメータを実装するために、内部に組み込まれる電力節約ロジックおよび機能を含むことができる。

【0034】

プロセスコントローラ８３５は付加的に、タイヤが運動しているときに、タイヤの圧力および温度のみに基づいて、または種々のセンサのうちの１つまたは複数に応答して、識別を目的とする論理回路またはメモリ内のソフトウェアコードを含むことができる。タイヤが運動中であるか否かの判定に応答して、プロセスコントローラ８３５は、様々なセンサによる測定の測度およびＲＦ送信機８４０の送信速度によって求められるすべてのバッテリ電力消費に対する制御を提供することができる。プロセスコントローラ８３５は、圧力センサ８２０によって指示されるタイヤ空気圧レベルを監視して、タイヤ空気圧が所定の値以下になるか、または第２の所定の値以上になると、低または高圧警告信号をＲＦ送信機８４０に提供することができる。圧力警告信号はＲＦ受信機８５０によって受信され、プロセッサ８５５によって処理されて、車両のユーザに、タイヤ空気圧が所定値を下回って下降しているか、または上回って上昇していることを知らせる。たとえば、プロセッサ８５５が空気漏れが存在すること（たとえば、タイヤ空気圧が所定の閾値を下回って下降していること）を検出すると、可視的または可聴的のいずれかの警告が、ディスプレイ８６０に送信される。プロセッサ８５５は、ソフトウェアを記憶するためのＲＯＭのようなプログラム可能メモリを有するマイクロコントローラとして、または説明されている方法を実装するためのハードウェアロジックを有する状態機械として実装されることができる。

【0035】

このように、複数の可変センスコンデンサを使用することを通じて差分信号を提供する様々な圧力センサ構成が作成されることができる。さらに、これらの圧力センサ構成は、圧力センサの外部の圧力の変化に応答するより線形的な信号を提供する。両方の事例において、これらの圧力センサによって生成される信号の処理は、たとえば、温度センサおよび加速度センサのようなタイヤ空気圧監視システム内で使用される他のタイプのセンサに関してより一様になる。これは同様に、プロセッサ設計を単純化することを可能にする。

【0036】

ここまでで、ＭＥＭＳ圧力センサであって、回転軸と第１の端部との間の第１の区画、および、回転軸と第２の端部との間の第２の区画を形成するために、第１の端部と第２の端部との間でずれた回転軸に対して運動するように適合される可動要素を有する回転試験質量であって、第１の区画は回転軸から離間される拡張部分を含み、第２の区画は、第１の区画の拡張部分の長さにほぼ等しい長さにおいて回転軸から離間される拡張部分を含み、それによって、回転軸は可動要素の質量の中心にある、回転試験質量と、ダイヤフラムであって、当該ダイヤフラムおよび回転試験質量を含むパッケージの外部の第１の流体圧に応答して変形するように構成される、ダイヤフラムと、パッケージの内部のダイヤフラムの表面を、回転試験質量の第１の区画に沿った点に結合するように構成される連結部とを含み、回転試験質量はダイヤフラムの変形に応答して回転する、ＭＥＭＳ圧力センサが提供されたことを諒解されたい。

【0037】

上記の実施形態の一態様において、可動要素の第２の区画は、結合された可動要素、連結部およびダイヤフラムの質量の中心を回転軸に維持するように、ダイヤフラムおよび連結部の重量をずらすカウンターウェイトをさらに含む。上記の実施形態の別の態様は、第１の主面および第２の主面をさらに有する回転試験質量と、回転軸から第１の距離をおいて可動要素の第１の区画の第１の主面上に配置される第１の可動要素電極と、回転軸から第２の距離をおいて可動要素の第２の区画の第１の主面上に配置される第２の可動要素電極と、第１の可動要素電極と対向するロケーションにおいてパッケージの固定表面上に配置される第１の固定電極と、第２の可動要素電極と対向するロケーションにおいてパッケージの固定表面上に配置される第２の固定電極とをさらに含む。第１の可動要素電極は、第２の可動要素電極から電気的に絶縁される。第１の固定電極は、第２の固定電極から電気的に絶縁される。第１の可動要素電極および第１の固定電極は第１の可変コンデンサを形成する。第２の可動要素電極および第２の固定電極は第２の可変コンデンサを形成する。さらなる態様では、ＭＥＭＳ圧力センサは、第１の可変コンデンサおよび第２の可変コンデンサに結合されるプロセッサをさらに含む。プロセッサは、第１の可変コンデンサの第１の容量と第２の可変コンデンサの第２の容量との間の差を測定するように構成され、第１の容量および第２の容量はダイヤフラムに印加されるパッケージの外部の第１の流体圧に応答する。

【0038】

上記の実施形態の別の態様は、第２の回転試験質量をさらに含む。第２の回転試験質量は、回転軸と第３の端部との間の第３の区画、および、回転軸と第４の端部との間の第４の区画を形成するために、その第３の端部と第４の端部との間でずれた第２の回転軸に対して運動するように適合される第２の可動要素を含み、第３の区画は第２の回転軸から離間される拡張部分を含み、第４の区画は、第３の区画の拡張部分の長さにほぼ等しい長さにおいて第２の回転軸から離間される拡張部分を含み、それによって、第２の回転軸は第２の可動要素の質量の中心にある。

【0039】

さらなる態様は、パッケージの内部のダイヤフラムの表面を、第２の回転試験質量の第３の区画に沿った点に結合するように構成される、第２の連結部を含む。第２の回転試験質量は、ダイヤフラムの変形に応答して回転するように構成され、第２の回転試験質量の回転は、回転試験質量の回転方向とは反対の回転方向にある。別のさらなる態様は、パッケージの外部の第２の流体圧に応答して変形するように構成される第２のダイヤフラムであって、第２の流体圧は、第１の流体圧と関連付けられる第１の流体源とは別個の第２の流体源と関連付けられる、第２のダイヤフラムと、パッケージの内部の第２のダイヤフラムの表面を、第２の回転試験質量の第３の区画に沿った点に結合するように構成される第２の連結部であって、第２の回転試験質量は第２のダイヤフラムの変形に応答して回転するように構成される、第２の連結部とを含む。上記の態様のさらなる態様では、第２の回転試験質量の回転は、第２のダイヤフラムが受ける圧力の増大に応答した、回転試験質量の回転方向と反対の回転方向にあるものである。

【0040】

上記の態様の別のさらなる態様は、第１の主面および第２の主面を有する回転試験質量と、回転軸から第１の距離をおいて可動要素の第１の区画の第１の主面上に配置される第１の可動要素電極と、回転軸から第２の距離をおいて可動要素の第２の区画の第１の主面上に配置される第２の可動要素電極と、第３の主面および第４の主面をさらに有する第２の回転試験質量と、回転軸から第３の距離をおいて可動要素の第３の区画の第３の主面上に配置される第３の可動要素電極と、回転軸から第４の距離をおいて可動要素の第４の区画の第３の主面上に配置される第４の可動要素電極と、第１の可動要素電極および第４の可動要素電極と対向するロケーションにおいてパッケージの固定表面上に配置される第１の固定電極と、第２の可動要素電極および第３の可動要素電極と対向するロケーションにおいてパッケージの固定表面上に配置される第２の固定電極とを含む。第１の可動要素電極は、第２の可動要素電極から電気的に絶縁される。第３の可動要素電極は、第４の可動要素電極から電気的に絶縁される。第１の固定電極は、第２の固定電極から電気的に絶縁される。第１の可動要素電極および第１の固定電極は第１の可変コンデンサを形成する。第２の可動要素電極および第２の固定電極は第２の可変コンデンサを形成する。第３の可動要素電極および第２の固定電極は第３の可変コンデンサを形成する。第４の可動要素電極および第１の固定電極は第４の可変コンデンサを形成する。この態様のさらなる態様では、ＭＥＭＳ圧力センサは、第１の可変コンデンサ、第２の可変コンデンサ、第３の可変コンデンサ、および第４の可変コンデンサに結合されるプロセッサをさらに含む。プロセッサは、第１の可変コンデンサの第１の容量と第２の可変コンデンサの第２の容量との間の差を測定し、第３の可変コンデンサの第３の容量と第４の可変コンデンサの第４の容量との間の差を測定するように構成される。第１の容量および第２の容量はダイヤフラムに印加されるパッケージの外部の第１の流体圧に応答し、第３の容量および第４の容量は第２のダイヤフラムに印加されるパッケージの外部の第２の流体圧に応答する。この態様のさらなる態様では、プロセッサは、第１の容量、第２の容量、第３の容量、および第４の容量を使用して第１の流体圧と第２の流体圧との間の差を求めるようにさらに構成される。

【0041】

別の態様では、第２のダイヤフラムおよび第２の連結部は、第２の連結部が第２のダイヤフラムの変形に応答して運動しないように構成される。

【0042】

別の態様は、車両のタイヤ内に据え付けられるように構成されるホイールモジュールを有するタイヤ空気圧監視システムを提供する。ホイールモジュールは、１つまたは複数のセンサからの信号を処理するように構成されるプロセスコントローラと、プロセスコントローラに結合されるＭＥＭＳ圧力センサと、プロセスコントローラに結合され、プロセスコントローラによって提供されるセンサ情報を送信するように構成されるＲＦ送信機とを含む。ＭＥＭＳ圧力センサは、回転軸と第１の端部との間の第１の区画、および、回転軸と第２の端部との間の第２の区画を形成するために、その第１の端部と第２の端部との間でずれた回転軸に対して運動するように適合される可動要素を有する回転試験質量であって、第１の区画は回転軸から離間される拡張部分を含み、第２の区画は、第１の区画の拡張部分の長さにほぼ等しい長さにおいて回転軸から離間される拡張部分を含み、それによって、回転軸は可動要素の質量の中心にある、回転試験質量と、車両のタイヤの空気圧に応答して機能するように構成される、ダイヤフラムと、パッケージの内部のダイヤフラムの表面を、回転試験質量の第１の区画に沿った点に結合するように構成される連結部であって、回転試験質量はダイヤフラムの変形に応答して回転するように構成される、連結部とを含む。

【0043】

上記の実施形態のさらなる態様では、タイヤ空気圧監視システムのＭＥＭＳ圧力センサは、第１の主面および第２の主面をさらに有する回転試験質量と、回転軸から第１の距離をおいて可動要素の第１の区画の第１の主面上に配置される第１の可動要素電極と、回転軸から第２の距離をおいて可動要素の第２の区画の第１の主面上に配置される第２の可動要素電極と、第１の可動要素電極と対向するロケーションにおいてパッケージの固定表面上に配置される第１の固定電極と、第２の可動要素電極と対向するロケーションにおいてパッケージの固定表面上に配置される第２の固定電極とをさらに含む。第１の可動要素電極は、第２の可動要素電極から電気的に絶縁される。第１の固定電極は、第２の固定電極から電気的に絶縁される。第１の可動要素電極および第１の固定電極は第１の可変コンデンサを形成する。第２の可動要素電極および第２の固定電極は第２の可変コンデンサを形成する。プロセスコントローラは、第１の可変コンデンサの第１の容量と第２の可変コンデンサの第２の容量との間の差を測定するようにさらに構成され、第１の容量および第２の容量はダイヤフラムに印加される車両のタイヤの空気圧に応答する。さらなる態様では、ＭＥＭＳ圧力センサは、車両のタイヤの回転によって引き起こされる加速力には無反応である。

【0044】

別の実施形態は、回転試験質量と、第１のダイヤフラムであって、当該第１のダイヤフラムおよび回転試験質量を備えるパッケージの外部の第１の流体圧に応答して機能するように構成される、第１のダイヤフラムと、パッケージの外部の第２の流体圧に応答して機能するように構成される、第２のダイヤフラムと、パッケージの内部の第１のダイヤフラムの表面を、回転試験質量の第１の回転軸において第１の旋回点に結合するように構成される第１の連結部と、パッケージの内部の第２のダイヤフラムの表面を、回転試験質量の第２の回転軸において第２の旋回点に結合するように構成される第２の連結部とを有するＭＥＭＳ圧力センサを含む。回転試験質量は、第１の端部と第２の端部との間で、かつ他の回転軸からずれた第１の回転軸および第２の回転軸に対して運動するように適合される可動要素を含み、可動要素の第１の区画は第１の回転軸と第１の端部との間に形成され、第１の回転軸および第２の回転軸から離間される拡張部分を含み、可動要素の第２の区画は第２の回転軸と第２の端部との間に形成され、第２の回転軸および第１の回転軸から離間される拡張部分を含み、第２の区画の拡張部分の長さは第１の区画の拡張部分の長さにほぼ等しく、第１の回転軸と第２の回転軸との間に第３の区画が形成される。

【0045】

上記の実施形態の一態様では、ＭＥＭＳ圧力センサは、第１の主面および第２の主面をさらに有する回転試験質量と、第１の回転軸から第１の距離をおいて可動要素の第１の区画の第１の主面上に配置される第１の可動要素電極と、第２の回転軸から第２の距離をおいて可動要素の第２の区画の第１の主面上に配置される第２の可動要素電極と、第１の可動要素電極と対向するロケーションにおいてパッケージの固定表面上に配置される第１の固定電極と、第２の可動要素電極と対向するロケーションにおいてパッケージの固定表面上に配置される第２の固定電極とをさらに含む。第１の可動要素電極は、第２の可動要素電極から電気的に絶縁される。第１の固定電極は、第２の固定電極から電気的に絶縁される。第１の可動要素電極および第１の固定電極は第１の可変コンデンサを形成する。第２の可動要素電極および第２の固定電極は第２の可変コンデンサを形成する。さらなる態様では、ＭＥＭＳ圧力センサは、第１の可変コンデンサおよび第２の可変コンデンサに結合されるプロセッサをさらに含む。プロセッサは、第１の可変コンデンサの第１の容量と第２の可変コンデンサの第２の容量との間の差を測定するように構成される。第１の容量および第２の容量は第１のダイヤフラムに印加されるパッケージの外部の第１の流体圧、および第２のダイヤフラムに印加されるパッケージの外部の第２の流体圧に応答する。

【0046】

本発明を実装する装置は、大部分について、当業者に既知の電子コンポーネントおよび回路から成っているため、本発明の基礎となる概念の理解および評価のために、ならびに本発明の教示を分かりにくくせず当該教示から注意を逸らさせないために、回路の詳細は上記で例示されているように必要と考えられる範囲を超えては説明されない。

【0047】

その上、本明細書および特許請求の範囲における「正面（ｆｒｏｎｔ）」、「裏（ｂａｃｋ）」、「上部（ｔｏｐ）」、「底（ｂｏｔｔｏｍ）」、「上（ｏｖｅｒ）」、「下（ｕｎｄｅｒ）」などの用語は、存在する場合、説明を目的として使用されており、必ずしも永久的な相対位置を記述するために使用されてはいない。このように使用される用語は、本明細書に記載されている本発明の実施形態がたとえば、本明細書において例示または他の様態で記載されている以外の方向で動作することが可能であるように、適切な状況下で置き換え可能であることが理解される。

【0048】

「プログラム」という用語は、本明細書において使用される場合、コンピュータシステム上での実行のために設計される一連の命令として定義される。プログラム、またはコンピュータプログラムは、サブルーチン、関数、プロシージャ、オブジェクトメソッド、オブジェクトインプリメンテーション、実行可能アプリケーション、アプレット、サーブレット、ソースコード、オブジェクトコード、共有ライブラリ／動的ロードライブラリ、および／または、コンピュータシステム上での実行のために設計される他の一連の命令を含み得る。

【0049】

上記の実施形態のうちのいくつかは、規定通り、様々な異なる情報処理システムを使用して実装することができる。たとえば、図８およびその説明は、例示的な情報処理アーキテクチャを記載しているが、この例示的なアーキテクチャは本発明の様々な態様の説明における有用な参照を提供するためにのみ提示されている。無論、このアーキテクチャの記載は説明の目的のために簡略化されており、これは、本発明に従って使用することができる多くの異なる種類の適切なアーキテクチャのうちのほんの１つにすぎない。論理ブロック間の境界は例示にすぎないこと、および、代替的な実施形態は、論理ブロックもしくは回路要素を融合し、または様々な論理ブロックもしくは回路要素に対する代替的な機能の分解を課してもよいことを、当業者は認識しよう。

【0050】

したがって、本明細書において描写したアーキテクチャは例示にすぎないこと、および、事実、同じ機能を達成する多くの他のアーキテクチャを実装することができることは理解されたい。要約すると、ただし依然として明確な意味で、同じ機能を達成するための構成要素の任意の構成が、所望の機能が達成されるように効果的に「関連付けられる」。したがって、本明細書における、特定の機能を達成するために結合される任意の２つの構成要素は互いに「関連付けられる」とみなすことができ、それによって、中間の構成要素またはアーキテクチャにかかわりなく、所望の機能が達成される。同様に、そのように関連付けられる任意の２つの構成要素も、所望の機能を達成するために互いに「動作可能に接続されている」または「動作可能に結合されている」とみなすことができる。

【0051】

さらに例として、１つの実施形態では、システム８００内のモジュールの例示される要素は、単一の集積回路上または同じデバイス内に位置する回路である。代替的には、システム８００は、互いに相互接続される任意の数の別個の集積回路または別個のデバイスを含んでもよい。

【0052】

さらに、上述の動作の機能間の境界は例示にすぎないことを当業者は認識しよう。複数の動作の機能を単一の動作に組み合わせることができ、かつ／または単一の動作の機能を追加の動作に分散させることができる。その上、代替的な実施形態は、特定の動作の複数のインスタンスを含んでもよく、動作の順序は様々な他の実施形態においては変更してもよい。

【0053】

本明細書において、具体的な実施形態を参照して本発明を説明したが、添付の特許請求の範囲に明記されているような本発明の範囲から逸脱することなく様々な改変および変更を為すことができる。たとえば、使用されている回転試験質量によって平衡が保たれることを前提として、種々の形状およびサイズの回転試験質量が使用されることができる。したがって、本明細書および図面は限定的な意味ではなく例示とみなされるべきであり、すべてのこのような改変が本発明の範囲内に含まれることが意図されている。本明細書において具体的な実施形態に関して記載されているいかなる利益、利点、または問題に対する解決策も、任意のまたはすべての請求項の重要な、必要とされる、または基本的な特徴または要素として解釈されるようには意図されていない。

【0054】

本明細書において使用される場合、「結合されている」という用語は、直接結合または機械的結合に限定されるようには意図されていない。

【0055】

さらに、本明細書において使用される場合、「１つ（“ａ”ｏｒ“ａｎ”）」という用語は、１つまたは２つ以上として定義される。さらに、特許請求の範囲における「少なくとも１つの」および「１つ以上の」のような前置きの語句の使用は、不定冠詞「１つの（“ａ”ｏｒ“ａｎ”）」による別の請求項要素の導入が、このように導入された請求項要素を含む任意の特定の請求項を、たとえ同じ請求項が前置きの語句「１つ以上の」または「少なくとも１つの」および「１つの（“ａ”ｏｒ“ａｎ”）」のような不定冠詞を含む場合であっても、１つだけのこのような要素を含む発明に限定することを暗示するように解釈されるべきではない。同じことが、定冠詞の使用についても当てはまる。

【0056】

別途記載されない限り、「第１の」および「第２の」のような用語は、そのような用語が説明する要素間で適宜区別するように使用される。したがって、これらの用語は必ずしも、このような要素の時間的なまたは他の優先順位付けを示すようには意図されていない。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】