(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記導体部は、さらに前記樹脂部の開口面を覆うように配置されており、前記開口面に配置された前記導体部の部分を介して、前記センサ基板の前記基準電位に接続されている
ことを特徴とする請求項2に記載の圧力センサ。
前記センサ基板は、前記キャビティ筐体の開口面を覆うように、前記カンチレバーが配置されている前記第1の主面とは反対側の第2の主面に配置された導体パターンを有する
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の圧力センサ。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の実施形態による圧力センサについて図面を参照して説明する。
[第1の実施形態]
図1は、第1の実施形態による圧力センサ1の一例を示す外観図である。また、
図2は、第1の実施形態による圧力センサ1の一例を示す断面図である。ここで、
図2は、
図1のAA’線における圧力センサ1の断面図を示す。
【0015】
図1及び
図2に示すように、圧力センサ1は、センサ部10と、センサ基板20と、キャビティ筐体30と、圧力検出部60とを備えている。また、圧力センサ1は、センサ基板20と、キャビティ筐体30とにより形成された中空であるキャビティ5を備えている。
なお、本実施形態では、センサ基板20の厚み方向をZ軸方向とし、センサ基板20のセンサ部10が実装されている主面F1(表面、第1の主面)側を上方、その反対側の主面F2(裏面、第2の主面)側を下方という。また、後述するカンチレバー3の平面視で長手方向をX軸方向、カンチレバー3の平面視で長手方向(X軸方向)に直交する短手方向をY軸方向として説明する。
【0016】
センサ基板20は、例えば、プリント回路基板であり、キャビティ5の内部と外部とを連通する連通孔を有し、キャビティ筐体30の開口面を覆うように配置されている。センサ基板20の主面F1側には、センサ部10と、圧力検出部60とが実装(配置)されている。
【0017】
キャビティ筐体30は、内部にキャビティ5が形成され、断熱性と導電性とを有する有底箱状に形成されている筐体である。キャビティ筐体30は、センサ基板20によりキャビティ筐体30の開口面(キャビティ5の開口面)を覆うように、センサ基板20の主面F1側に配置されている。また、キャビティ筐体30は、例えば、断熱性を有する樹脂部31と、導電性を有する導体部32とを備えている。
【0018】
樹脂部31は、断熱性を有する樹脂で構成された有底箱状の部材であり、例えば、合成樹脂により形成されている。
導体部32は、例えば、金属で構成され、キャビティ5を覆うように、少なくとも樹脂部31の外側底面及び外壁面(外側側面)に配置されている。また、導体部32は、電源GND(基準電位)に接続されている。
【0019】
なお、キャビティ筐体30は、例えば、樹脂部31と導体部32とを別体で形成した後に、樹脂部31と導体部32とを接着してもよいし、例えば、インサート成形などにより、樹脂部31と導体部32とを一体形成してもよい。また、キャビティ筐体30は、例えば、プラスチックメッキ、真空蒸着、塗布(金属塗料の塗布)、金属溶射、スパッタリング、イオンプレーティングなどにより樹脂部31の表面に導体部32をコーティングしてもよい。
【0020】
センサ部10は、例えば、半導体基板(例えば、SOI基板など)により構成され、センサ基板20の主面F1側に配置されている。センサ部10は、キャビティ5の内部と外部とを連通する連通孔(ギャップG1及びギャップG2)と、カンチレバー3とを備えている。ここで、
図3を参照して、本実施形態によるセンサ部10の構成について詳細に説明する。
【0021】
図3は、本実施形態によるセンサ部10の構成例を示す図である。
図3に示すように、センサ部10は、半導体基板上に、ギャップG1及びギャップG2と、カンチレバー3とが形成されている。
【0022】
カンチレバー3は、基端部3bが片持ち支持されており、基端部3bが半導体基板に接続され、且つ先端部3aが自由端とされた片持ち梁構造とされ、キャビティ5を覆うように配置されている。また、カンチレバー3は、基端部3bから先端部3aに向けて一方向に延びる板状であり、キャビティ5の内部と外部との圧力差に応じて撓み変形する。また、カンチレバー3は、レバー本体2と、レバー本体2を片持ち状態で支持する複数のレバー支持部4とを有し、キャビティ5を覆うように配置される。
【0023】
ギャップG1は、平面視でキャビティ5の内部に連通する領域内に形成され、空気をキャビティ5の内外に流通させる連通孔として機能する。
カンチレバー3の基端部3bには、該カンチレバー3を厚さ方向(Z軸方向)に貫通する平面視コ形状(C形状)のギャップG2(区画溝)が形成されている。このギャップG2は、カンチレバー3の基端部3bにおいてセンサ部10の短手方向(Y軸方向)の中央部に配置されている。これにより、カンチレバー3は基端部3bを中心として撓み変形し易い構造とされている。
【0024】
2つのレバー支持部4は、ギャップG2を挟んで短手方向(Y軸方向)に並ぶように配置され、レバー本体2と半導体基板とを接続するとともにレバー本体2を片持ち状態で支持している。従って、カンチレバー3は、これらレバー支持部4を中心に撓み変形する。
なお、2つのレバー支持部4の短手方向(Y軸方向)に沿った支持幅は、同等とされている。従って、カンチレバー3が撓み変形した際、一方のレバー支持部4に作用する単位面積当たりの応力と、他方のレバー支持部4に作用する単位面積当たりの応力とは同等とされている。
【0025】
上述したカンチレバー3には、ピエゾ抵抗(抵抗素子)であるドープ層6(不純物半導体層)が全面に亘って形成されている。このドープ層6は、例えばリン等のドープ材(不純物)がイオン注入法や拡散法等の各種の方法によりドーピングされることで形成されている。
【0026】
ドープ層6のうち、カンチレバー3が形成された部分(レバー支持部4に形成されている部分を含む)は、上述した抵抗R1(差圧検出抵抗Rsen1)として機能する。抵抗R1は、レバー支持部4の撓み量に応じて抵抗値が変化する。
また、図示を省略するが、ドープ層6の上面には、ドープ層6よりも電気抵抗率が小さい導電性材料(例えば、Au(金)等)からなる電極が形成されている。この電極は、抵抗R1(差圧検出抵抗Rsen1)の第1端及び第2端として機能する。
【0027】
図1及び
図2の説明に戻り、圧力検出部60は、カンチレバー3の撓み変形に応じた圧力変動を検出する。ここで、圧力検出部60は、例えば、圧力伝達媒体(例えば、空気などの流体)の圧力(測定対象圧力)の変化を検出する検出回路である。圧力検出部60は、キャビティ5の内部圧力と測定対象圧力(外部圧力)との差圧に応じた差圧検出値(圧力変動値)を検出する。また、圧力検出部60は、アナログ回路部40と、デジタル処理部50とを備えている。
【0028】
アナログ回路部40は、例えば、AFE(アナログフロントエンド)である。アナログ回路部40は、カンチレバー3の撓み変形に応じた変位を検出するアナログ処理を行う回路であり、例えば、センサ基板20の主面F1側に実装(配置)されている。また、アナログ回路部40は、キャビティ筐体30の内部、すなわち、キャビティ5内に配置されている。ここで、
図4を参照して、アナログ回路部40の詳細な構成について説明する。
【0029】
図4は、本実施形態におけるアナログ回路部40の一例を示すブロック図である。
図4に示すように、アナログ回路部40は、ホイートストンブリッジ回路41と、差動増幅回路42と、ADC(Analog to Digital Converter)43とを備えている。
【0030】
ホイートストンブリッジ回路41は、センサ部10が有する抵抗R1(差圧検出抵抗Rsen1)と、抵抗R2と、抵抗R3と、抵抗R4とを備えている。
抵抗R1(差圧検出抵抗Rsen1)は、第1端が電圧Vccの供給線に、第2端がノードN1に接続されており、キャビティ5内外の差圧に応じて抵抗が変化する。抵抗R1は、例えば、ピエゾ抵抗(ドープ層6)である。また、抵抗R2は、第1端がノードN1に、第2端が電源GNDに接続されている。
【0031】
また、抵抗R3は、第1端が電圧Vccの供給線に、第2端がノードN2に接続され、抵抗R4は、第1端がノードN2に、第2端が電源GNDに接続されている。抵抗R1は、センサ部10内に構成されており、抵抗R3及び抵抗R4は、センサ部10の外部に備えられた外付け抵抗である。また、抵抗R2(参照抵抗Rref1)は、例えば、抵抗R1と温度特性が同一になるように形成された抵抗であり、センサ部10内に構成されてもよいし、センサ部10の近傍の外部に備えられてもよい。なお、抵抗R1と抵抗R2との温度特性を一致させることにより、アナログ回路部40は、温度変動による検出結果への影響を低減することができる。
【0032】
差動増幅回路42は、例えば、計測アンプ(インスツルメンテーションアンプ)であり、ノードN1とノードN2との電位差を増幅して出力信号として出力する。差動増幅回路42は、反転入力端子(−端子)がノードN1に接続され、非反転入力端子(+端子)がノードN2に接続されている。
【0033】
ADC43は、差動増幅回路42の出力信号(アナログ信号)を、デジタル変換して、デジタル変換された出力信号データ(出力波形データ)を出力する。
なお、ホイートストンブリッジ回路41、差動増幅回路42、及びADC43は、キャビティ5内に配置されている。
【0034】
デジタル処理部50は、例えば、マイクロコントローラなとのデジタル処理回路であり、アナログ回路部40が検出した差圧に対応した出力波形データを、圧力変動情報に変換する。デジタル処理部50は、例えば、センサ基板20の主面F1側に実装(配置)されており、キャビティ筐体30の外部に配置されている。
【0035】
次に、図面を参照して、本実施形態による圧力センサ1の動作について説明する。
図5及び
図6を参照して、本実施形態におけるセンサ部10及びアナログ回路部40の動作について説明する。ここでは、圧力伝達媒体(例えば、空気)の圧力が変化した場合のカンチレバー3の動作と、その時のアナログ回路部40の出力特性について説明する。
なお、以下の説明において、空気の圧力は、外圧Poutと表記することとする。外圧Poutは、カンチレバー3の
図2における下面側の圧力である。また、キャビティ5内部の内圧を内圧Pinと定義し、キャビティ5の外圧を外圧Poutとする。
【0036】
図5は、本実施形態におけるアナログ回路部40の出力信号の一例を示す図である。
ここで、
図5(a)は、外圧Pout及び内圧Pinの経時変化を示しており、
図5(b)は、アナログ回路部40(差動増幅回路42)の出力信号の経時変化を示している。
また、
図6は、本実施形態におけるセンサ部10の動作の一例を示す図であり、
図1〜
図3に示すカンチレバー3の動作の一例を模式的に示す断面図である。
ここで、
図6(a)は、初期状態のカンチレバー3の断面図を示し、
図6(b)は、外圧Poutが内圧Pinより高い状態のカンチレバー3の断面図を示している。また、
図6(c)は、キャビティ5内外の圧力が同じに戻った状態のカンチレバー3の断面図を示している。
【0037】
まず、
図5(a)における期間Aのように、外圧Poutと内圧Pinとが等しく、差圧ΔPがゼロである場合には、
図6(a)に示すように、カンチレバー3は、撓み変形しない。
【0038】
次に、
図5(a)における時刻t1以降の期間Bのように、例えば、外圧Poutがステップ状に上昇すると、内圧Pinは急激に変化できず、差圧ΔPが生じるため、
図6(b)に示すように、カンチレバー3は、キャビティ5内部に向けて撓み変形する。すると、当該カンチレバー3の撓み変形に応じて抵抗R1(ドープ層6)に応力が加わり、電気抵抗値が変化するので、
図5(b)に示すように、アナログ回路部40の出力信号が増大する。
【0039】
また、外圧Poutの上昇以降(時刻t1以降)において、ギャップG1を介してキャビティ5の外部から内部へと空気が徐々に流動する。このため、
図5(a)に示すように、内圧Pinは、時間の経過とともに、外圧Poutに遅れながら、且つ外圧Poutの変動よりも緩やかな応答で上昇する。
その結果、内圧Pinが外圧Poutに徐々に近づくので、カンチレバー3の撓みが徐々に小さくなり、時刻t2以降において、
図5(b)に示すように、上述の出力信号が、徐々に低下する(期間C)。
【0040】
そして、
図5(a)に示す時刻t3以降の期間Dのように、内圧Pinが外圧Poutと同じになると、
図6(c)に示すように、カンチレバー3の撓み変形が解消され、
図6(a)に示す初期状態に復帰する。さらに、
図5(b)に示すように、アナログ回路部40の出力信号も期間Aの初期状態と同値に戻る。これにより、出力信号には、差圧ΔPに応じた電圧ΔVが出力される。
なお、アナログ回路部40の出力信号は、初期状態における基準電圧と、抵抗R1(ドープ層6)の抵抗変化に基づいて増幅された信号との加算となる。初期状態における基準電圧は、カンチレバー3に加わる差圧ΔPがゼロの場合の、
図4に図示したホイートストンブリッジ回路41のノードN1とノードN2との電圧差を差動増幅回路42で増幅した電圧値となる。
【0041】
なお、上述したセンサ部10では、SOI基板のシリコン活性層を利用して半導体プロセス技術によりカンチレバー3を形成できるので、非常に薄型化(例えば数十から数百nm厚)しやすい。したがって、センサ部10では、微小な圧力変動の検出を精度よく行うことができる。
【0042】
さらに、センサ部10では、外圧Poutが非常に緩やかに変化する場合、ギャップG1による空気の流動制限機能が作用せず、内圧Pinは外圧Poutに対して時間遅れせず、ほぼ同じ圧力値となり、差圧ΔPが発生しない。センサ部10では、これを逆に利用し、外圧Poutが非常に遅い変化速度の場合(例えば、気象変化のような気圧変化の場合)、外圧Poutの変化を無視することが可能となる。よって、センサ部10は、気象変化のような気圧変化をノイズとして除去することが可能になる。
また、デジタル処理部50は、アナログ回路部40が検出した差圧に対応した上述した出力波形データを、圧力変動情報に変換して、圧力センサ1の出力として出力する。
【0043】
以上説明したように、本実施形態による圧力センサ1は、キャビティ筐体30と、センサ基板20と、カンチレバー3と、圧力検出部60とを備える。キャビティ筐体30は、内部にキャビティ5が形成され、断熱性と導電性とを有する有底箱状に構成されている。センサ基板20は、キャビティ5の内部と外部とを連通する連通孔を有し、キャビティ筐体30の開口面を覆うように配置されている。カンチレバー3は、センサ基板20の主面F1(第1の主面)に配置され、キャビティ5の内部と外部との圧力差に応じて撓み変形する。圧力検出部60は、カンチレバー3の撓み変形に応じた圧力変動を検出する。
【0044】
これにより、本実施形態による圧力センサ1は、キャビティ5を形成するキャビティ筐体30を、断熱性を有して構成するため、外部の温度変化がキャビティ5内に伝搬することを抑制できる。そのため、本実施形態による圧力センサ1は、外部の温度変化によってキャビティ5の内圧Pinが変化することを低減することができる。よって、本実施形態による圧力センサ1は、温度変化によりキャビティ5内の圧力変動が発生して、検出精度が低下することを低減することができる。
【0045】
また、本実施形態による圧力センサ1は、キャビティ5を形成するキャビティ筐体30を、導電性を有して構成し、カンチレバー3を覆うように構成するため、キャビティ5内をシールドして電磁ノイズが侵入することを抑制できる。そのため、本実施形態による圧力センサ1は、電磁ノイズにより検出精度が低下することを低減することができる。
したがって、本実施形態による圧力センサ1は、温度変化や電磁ノイズにより検出精度が低下することを低減することができる。
【0046】
また、本実施形態による圧力センサ1は、温度変化や電磁ノイズによる影響(外乱)を低減できるため、圧力検出部60の電源電圧を低下させ、カンチレバー3の抵抗値(抵抗R1)及びホイートストンブリッジ回路41の抵抗(抵抗R2〜抵抗R4)の抵抗値を大きくすることができる。これにより、本実施形態による圧力センサ1は、検出精度を低下させずに、電源電圧の低下及ぶ消費電力の低減を行うことができる。また、本実施形態による圧力センサ1は、キャビティ筐体30がシールドとして機能するため、耐静電気の効果を得ることができる。
【0047】
また、本実施形態では、キャビティ筐体30は、断熱性を有する樹脂で構成された有底箱状の樹脂部31と、キャビティ5を覆うように、少なくとも樹脂部31の外側底面及び外壁面に配置された導電性を有する導体部32とを備えている。そして、導体部32が電源GND(基準電位)に接続されている。
これにより、本実施形態による圧力センサ1は、樹脂部31が断熱を行い、樹脂部31の外側底面及び外壁面に配置された導体部32がシールドとして機能し、キャビティ5内に電磁ノイズが侵入することを抑制するため、温度変化や電磁ノイズにより検出精度が低下することを低減することができる。
【0048】
また、キャビティ筐体30は、この構成により、容易且つ簡易な手法(例えば、プラスチックメッキ、真空蒸着、インサート成形など)により、樹脂部31の表面に導体部32をコーティング又は一体形成することができる。
【0049】
また、本実施形態では、圧力検出部60は、カンチレバー3の撓み変形に応じた変位を検出するアナログ処理を行うアナログ回路部40を備え、少なくともアナログ回路部40が、キャビティ5の内部に配置されている。
これにより、アナログ回路部40が、キャビティ筐体30によりシールドされるため、本実施形態による圧力センサ1は、電磁ノイズにより検出精度が低下することをさらに低減することができる。すなわち、本実施形態による圧力センサ1は、検出精度を向上させることができる。
【0050】
[第2の実施形態]
次に、図面を参照して、第2の実施形態による圧力センサ1aについて説明する。
本実施形態では、導体部32aが、キャビティ5の内側に配置されている場合の変形例について説明する。
【0051】
図7は、本実施形態による圧力センサ1aの一例を示す断面図である。なお、本実施形態による圧力センサ1aの外観図は、
図1に示す第1の実施形態と同様であり、ここで、
図7は、
図2と同様に
図1のAA’線における圧力センサ1aの断面図を示す。
図7に示すように、圧力センサ1aは、センサ部10と、センサ基板20と、キャビティ筐体30aと、圧力検出部60とを備えている。また、圧力センサ1aは、センサ基板20と、キャビティ筐体30aとにより形成された中空であるキャビティ5を備えている。なお、
図7において、
図2と同一の構成には同一の符号を付与してその説明を省略する。
【0052】
キャビティ筐体30aは、内部にキャビティ5が形成され、断熱性と導電性とを有する有底箱状に形成されている筐体である。キャビティ筐体30aは、センサ基板20によりキャビティ筐体30aの開口面(キャビティ5の開口面)を覆うように、センサ基板20の主面F1側に配置されている。また、キャビティ筐体30aは、例えば、断熱性を有する樹脂部31と、導電性を有する導体部32aとを備えている。
【0053】
導体部32aは、例えば、金属で構成され、キャビティ5を覆うように、少なくとも樹脂部31の内側底面及び内壁面(内側側面)に配置されている。また、導体部32aは、電源GND(基準電位)に接続されている。
なお、キャビティ筐体30aは、上述した第1の実施形態と同様の手法により形成されているものとする。
【0054】
また、本実施形態による圧力センサ1aの動作は、上述した第1の実施形態と同様であるため、ここではその説明を省略する。
【0055】
以上説明したように、本実施形態による圧力センサ1aは、キャビティ筐体30aと、センサ基板20と、カンチレバー3と、圧力検出部60とを備える。キャビティ筐体30aは、断熱性を有する樹脂で構成された有底箱状の樹脂部31と、キャビティ5を覆うように、少なくとも樹脂部31の内側底面及び内壁面に配置された導電性を有する導体部32aとを備え、導体部32aが電源GND(基準電位)に接続されている。
【0056】
これにより、本実施形態による圧力センサ1aは、樹脂部31が断熱を行い、樹脂部31の内側底面及び内壁面に配置された導体部32aがシールドとして機能し、キャビティ5内に電磁ノイズが侵入することを抑制するため、温度変化や電磁ノイズにより検出精度が低下することを低減することができる。すなわち、本実施形態による圧力センサ1aは、上述した第1の実施形態と同様の効果を奏し、温度変化や電磁ノイズにより検出精度が低下することを低減することができる。
【0057】
[第3の実施形態]
次に、図面を参照して、第3の実施形態による圧力センサ1bについて説明する。
本実施形態では、導体部32bが、キャビティ5の外側及び開口面に配置されている場合の変形例について説明する。
【0058】
図8は、本実施形態による圧力センサ1bの一例を示す断面図である。なお、本実施形態による圧力センサ1bの外観図は、
図1に示す第1の実施形態と同様であり、ここで、
図8は、
図2と同様に
図1のAA’線における圧力センサ1bの断面図を示す。
図8に示すように、圧力センサ1bは、センサ部10と、センサ基板20と、キャビティ筐体30bと、圧力検出部60とを備えている。また、圧力センサ1bは、センサ基板20と、キャビティ筐体30bとにより形成された中空であるキャビティ5を備えている。なお、
図8において、
図2と同一の構成には同一の符号を付与してその説明を省略する。
【0059】
キャビティ筐体30bは、内部にキャビティ5が形成され、断熱性と導電性とを有する有底箱状に形成されている筐体である。キャビティ筐体30bは、センサ基板20によりキャビティ筐体30bの開口面(キャビティ5の開口面)を覆うように、センサ基板20の主面F1側に配置されている。また、キャビティ筐体30bは、例えば、断熱性を有する樹脂部31と、導電性を有する導体部32bとを備えている。
【0060】
導体部32bは、例えば、金属で構成され、キャビティ5を覆うように、少なくとも樹脂部31の外側底面、外壁面、及び開口面に配置されている。すなわち、導体部32bは、樹脂部31の開口面を覆うように配置されている。また、導体部32bは、開口面に配置された導体部32bの部分を介して、センサ基板20の電源GND(基準電位)に接続されている。ここで、開口面に配置された導体部32bの部分と、センサ基板20とは、例えば、半田などの導電部材により接着され、導体部32bは、センサ基板20上の電源GNDのパターン(導電パターン)を介して、電源GNDに接続されている。
なお、キャビティ筐体30bは、上述した第1の実施形態と同様の手法により形成されているものとする。
【0061】
また、本実施形態による圧力センサ1bの動作は、上述した第1の実施形態と同様であるため、ここではその説明を省略する。
【0062】
以上説明したように、本実施形態による圧力センサ1bは、キャビティ筐体30bと、センサ基板20と、カンチレバー3と、圧力検出部60とを備える。キャビティ筐体30bは、断熱性を有する樹脂で構成された有底箱状の樹脂部31と、キャビティ5を覆うように、少なくとも樹脂部31の外側底面及び外壁面に配置された導電性を有する導体部32bとを備え、導体部32bは、さらに樹脂部31の開口面を覆うように配置されている。また、導体部32bは、開口面に配置された導体部32bの部分を介して、センサ基板20の電源GND(基準電位)に接続されている。
【0063】
これにより、本実施形態による圧力センサ1bは、樹脂部31が断熱を行い、樹脂部31の外側底面、外壁面、及び開口面に配置された導体部32bがシールドとして機能し、キャビティ5内に電磁ノイズが侵入することを抑制するため、温度変化や電磁ノイズにより検出精度が低下することを低減することができる。すなわち、本実施形態による圧力センサ1bは、上述した第1の実施形態と同様の効果を奏し、温度変化や電磁ノイズにより検出精度が低下することを低減することができる。
【0064】
また、本実施形態による圧力センサ1bでは、導体部32bが、開口面に配置された導体部32bの部分を介して、センサ基板20の電源GND(基準電位)に接続されるため、キャビティ筐体30bの固定と、導体部32bの電源GND(基準電位)への接続とを同時に行うことがきる。本実施形態による圧力センサ1bは、センサ基板20の導電パターンを利用した簡易な構成により確実に、導体部32bの電源GND(基準電位)への接続することができ、シールド効果を向上させることができる。
【0065】
[第4の実施形態]
次に、図面を参照して、第4の実施形態による圧力センサ1cについて説明する。
本実施形態では、キャビティ5(センサ部10)をシールドする導体が、導体部32の他に、センサ基板20にも配置されている場合の変形例について説明する。
【0066】
図9は、本実施形態による圧力センサ1cの一例を示す断面図である。なお、本実施形態による圧力センサ1cの外観図は、
図1に示す第1の実施形態と同様であり、ここで、
図9は、
図2と同様に
図1のAA’線における圧力センサ1cの断面図を示す。
図9に示すように、圧力センサ1cは、センサ部10と、センサ基板20と、キャビティ筐体30と、圧力検出部60と、導体パターン21とを備えている。また、圧力センサ1cは、センサ基板20と、キャビティ筐体30とにより形成された中空であるキャビティ5を備えている。なお、
図9において、
図2と同一の構成には同一の符号を付与してその説明を省略する。
【0067】
本実施形態のセンサ基板20は、キャビティ筐体30の開口面を覆うように、カンチレバー3が配置されている主面F1(第1の主面)とは反対側の主面F2(第2の主面)に配置された導体パターン21を有する。
導体パターン21は、センサ基板20の主面F2に、例えば、電源GNDの導体パターン(導電パターン)として、形成されており、導体部32と同様に、電源GND(基準電位)に接続されている。
【0068】
また、本実施形態による圧力センサ1cの動作は、上述した第1の実施形態と同様であるため、ここではその説明を省略する。
【0069】
以上説明したように、本実施形態による圧力センサ1cは、キャビティ筐体30と、センサ基板20と、カンチレバー3と、圧力検出部60とを備える。センサ基板20は、キャビティ筐体30の開口面を覆うように、カンチレバー3が配置されている主面F1(第1の主面)とは反対側の主面F2(第2の主面)に配置された導体パターン21を有する。また、導体部32及び導体パターン21が電源GND(基準電位)に接続されている。
【0070】
これにより、本実施形態による圧力センサ1cは、樹脂部31が断熱を行い、樹脂部31の外側底面及び外壁面に配置された導体部32とセンサ基板20の導体パターン21とがシールドとして機能し、キャビティ5内に電磁ノイズが侵入することを抑制するため、温度変化や電磁ノイズにより検出精度が低下することを低減することができる。すなわち、本実施形態による圧力センサ1cは、上述した第1の実施形態と同様の効果を奏し、温度変化や電磁ノイズにより検出精度が低下することを低減することができる。
なお、本実施形態による圧力センサ1cでは、導体パターン21が、センサ基板20の側からの電磁ノイズを低減することができるため、電磁ノイズにより検出精度が低下することをさらに低減することができる。
【0071】
[第5の実施形態]
次に、図面を参照して、第5の実施形態による圧力センサ1dについて説明する。
本実施形態では、第1の実施形態における導体部32の形状(パターン)が異なる第1の変形例について説明する。
【0072】
図10は、本実施形態による圧力センサ1dの一例を示す外観図である。なお、本実施形態による圧力センサ1dの断面図は、
図2に示す第1の実施形態と同様であり、ここで、その説明を省略する。
図10に示すように、圧力センサ1dは、センサ部10と、センサ基板20と、キャビティ筐体30cと、圧力検出部60とを備えている。また、圧力センサ1dは、センサ基板20と、キャビティ筐体30cとにより形成された中空であるキャビティ5を備えている。なお、
図10において、
図1と同一の構成には同一の符号を付与してその説明を省略する。
【0073】
キャビティ筐体30cは、内部にキャビティ5が形成され、断熱性と導電性とを有する有底箱状に形成されている筐体である。キャビティ筐体30cは、センサ基板20によりキャビティ筐体30cの開口面(キャビティ5の開口面)を覆うように、センサ基板20の主面F1側に配置されている。また、キャビティ筐体30cは、例えば、断熱性を有する樹脂部31と、導電性を有する導体部32cとを備えている。
【0074】
導体部32cは、例えば、金属で構成され、キャビティ5を覆うように、少なくとも樹脂部31の外側底面及び外壁面に配置されている。また、導体部32cは、メッシュ状の形状で構成されている。また、導体部32cは、電源GND(基準電位)に接続されている。
なお、キャビティ筐体30cは、例えば、メッシュ状の金属シートを樹脂部31に接着して形成されている。また、キャビティ筐体30cは、上述した第1の実施形態と同様の手法により形成されてもよい。
【0075】
また、本実施形態による圧力センサ1dの動作は、上述した第1の実施形態と同様であるため、ここではその説明を省略する。
【0076】
以上説明したように、本実施形態による圧力センサ1dは、キャビティ筐体30cと、センサ基板20と、カンチレバー3と、圧力検出部60とを備える。キャビティ筐体30cは、断熱性を有する樹脂で構成された有底箱状の樹脂部31と、キャビティ5を覆うように、少なくとも樹脂部31の外側底面及び外壁面に配置された導電性を有し、メッシュ状の形状の導体部32cとを備え、導体部32cが電源GND(基準電位)に接続されている。
これにより、本実施形態による圧力センサ1dは、上述した第1の実施形態と同様の効果を奏し、温度変化や電磁ノイズにより検出精度が低下することを低減することができる。
【0077】
[第6の実施形態]
次に、図面を参照して、第6の実施形態による圧力センサ1eについて説明する。
本実施形態では、第1の実施形態における導体部32の形状(パターン)が異なる第2の変形例について説明する。
【0078】
図11は、本実施形態による圧力センサ1eの一例を示す外観図である。なお、本実施形態による圧力センサ1eの断面図は、
図2に示す第1の実施形態と同様であり、ここで、その説明を省略する。
図11に示すように、圧力センサ1eは、センサ部10と、センサ基板20と、キャビティ筐体30dと、圧力検出部60とを備えている。また、圧力センサ1eは、センサ基板20と、キャビティ筐体30dとにより形成された中空であるキャビティ5を備えている。なお、
図11において、
図1と同一の構成には同一の符号を付与してその説明を省略する。
【0079】
キャビティ筐体30dは、内部にキャビティ5が形成され、断熱性と導電性とを有する有底箱状に形成されている筐体である。キャビティ筐体30dは、センサ基板20によりキャビティ筐体30dの開口面(キャビティ5の開口面)を覆うように、センサ基板20の主面F1側に配置されている。また、キャビティ筐体30dは、例えば、断熱性を有する樹脂部31と、導電性を有する導体部32dとを備えている。
【0080】
導体部32dは、例えば、金属で構成され、キャビティ5を覆うように、少なくとも樹脂部31の外側底面及び外壁面に配置されている。また、導体部32dは、格子状の形状で構成されている。また、導体部32dは、電源GND(基準電位)に接続されている。
なお、キャビティ筐体30dは、例えば、格子状の金属シートを樹脂部31に接着して形成されている。また、キャビティ筐体30dは、上述した第1の実施形態と同様の手法により形成されてもよい。
【0081】
また、本実施形態による圧力センサ1eの動作は、上述した第1の実施形態と同様であるため、ここではその説明を省略する。
【0082】
以上説明したように、本実施形態による圧力センサ1eは、キャビティ筐体30dと、センサ基板20と、カンチレバー3と、圧力検出部60とを備える。キャビティ筐体30dは、断熱性を有する樹脂で構成された有底箱状の樹脂部31と、キャビティ5を覆うように、少なくとも樹脂部31の外側底面及び外壁面に配置された導電性を有し、格子状の形状の導体部32dとを備え、導体部32dが電源GND(基準電位)に接続されている。
これにより、本実施形態による圧力センサ1eは、上述した第1の実施形態と同様の効果を奏し、温度変化や電磁ノイズにより検出精度が低下することを低減することができる。
【0083】
[第7の実施形態]
次に、図面を参照して、第7の実施形態による圧力センサ1fについて説明する。
本実施形態では、第1の実施形態における導体部32の形状(パターン)が異なる第3の変形例について説明する。
【0084】
図12は、本実施形態による圧力センサ1fの一例を示す外観図である。なお、本実施形態による圧力センサ1fの断面図は、
図2に示す第1の実施形態と同様であり、ここで、その説明を省略する。
図12に示すように、圧力センサ1fは、センサ部10と、センサ基板20と、キャビティ筐体30eと、圧力検出部60とを備えている。また、圧力センサ1fは、センサ基板20と、キャビティ筐体30eとにより形成された中空であるキャビティ5を備えている。なお、
図12において、
図1と同一の構成には同一の符号を付与してその説明を省略する。
【0085】
キャビティ筐体30eは、内部にキャビティ5が形成され、断熱性と導電性とを有する有底箱状に形成されている筐体である。キャビティ筐体30eは、センサ基板20によりキャビティ筐体30eの開口面(キャビティ5の開口面)を覆うように、センサ基板20の主面F1側に配置されている。また、キャビティ筐体30eは、例えば、断熱性を有する樹脂部31と、導電性を有する導体部32eとを備えている。
【0086】
導体部32eは、例えば、金属で構成され、キャビティ5を覆うように、少なくとも樹脂部31の外側底面及び外壁面に配置されている。また、導体部32eは、各面を覆う導体パネル部321と、各面の導体パネル部321を電気的に相互に接続する導体接続部322とを備えている。また、導体部32eは、電源GND(基準電位)に接続されている。
なお、キャビティ筐体30eは、例えば、導体パネル部321及び導体接続部322を樹脂部31に接着して形成されている。また、キャビティ筐体30eは、上述した第1の実施形態と同様の手法により形成されてもよい。
【0087】
また、本実施形態による圧力センサ1fの動作は、上述した第1の実施形態と同様であるため、ここではその説明を省略する。
【0088】
以上説明したように、本実施形態による圧力センサ1fは、キャビティ筐体30eと、センサ基板20と、カンチレバー3と、圧力検出部60とを備える。キャビティ筐体30eは、断熱性を有する樹脂で構成された有底箱状の樹脂部31と、キャビティ5を覆うように、少なくとも樹脂部31の外側底面及び外壁面に配置された導電性を有する導体部32eとを備え、導体部32eが電源GND(基準電位)に接続されている。また、導体部32eは、各面を覆う導体パネル部321と、各面の導体パネル部321を電気的に相互に接続する導体接続部322とを備えている。
これにより、本実施形態による圧力センサ1fは、上述した第1の実施形態と同様の効果を奏し、温度変化や電磁ノイズにより検出精度が低下することを低減することができる。
【0089】
なお、本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、上記の各実施形態において、キャビティ筐体30(30a〜30e)は、導体部32(32a〜32e)を備える例を説明したが、これに限定されるものではなく、断熱性と導電性とを有する有底箱状に一体形成されてもよい。すなわち、キャビティ筐体30(30a〜30e)は、例えば、金属粒子やカーボン粉、金属フレーク(金属片)、金属繊維、カーボン繊維などを合成樹脂に混入して形成されてもよい。
【0090】
また、上記の各実施形態において、導体部32(32a〜32e)は、少なくとも樹脂部31の外側底面及び外壁面、又は樹脂部31の内側底面及び内壁面に配置される例を説明したが、これに限定されるものではなく、外側底面及び外壁面と内側底面及び内壁面との両方に配置されるようにしてもよい。
また、上記の各実施形態において、キャビティ筐体30(30a〜30e)は、四角形状(立方形状)の有底箱状に形成される例を説明したが、これに限定されるものではなく、円筒状の有底箱状に形成されていてもよい。
【0091】
また、上記の第3の実施形態において、導体部32bがキャビティ筐体30bの開口面を含めて配置されている例を説明したが、他の実施形態(第2、第4〜第7の実施形態)に対して、同様に適用してもよい。
また、上記の第4の実施形態において、センサ基板20が、導体パターン21を有する例を説明したが、他の実施形態(第2、第3、第5〜第7の実施形態)に対して、同様に適用してもよい。
【0092】
また、上記の第5〜第7の実施形態において、第1の実施形態における導体部32の形状(パターン)が異なる変形例を説明したが、第2〜第4の実施形態に対して、同様に適用してもよい。
また、上記の各実施形態において、アナログ回路部40がキャビティ5内に配置されている例を説明したが、これに限定されるものではなく、センサ部10を除くアナログ回路部40の一部又は全部が、キャビティ5の外部に配置されるようにしてもよい。また、圧力センサ1(1a〜1f)は、デジタル処理部50を含めた圧力検出部60を、キャビティ5内にするようにしてもよい。
【0093】
また、上述の圧力検出部60は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した圧力変動を検出する処理過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、DVD−ROM、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしてもよい。
【0094】
また、上記の各実施形態において、圧力センサ1(1a〜1f)は、圧力伝達媒体の一例として、空気の圧力変動を検出する例を説明したがこれに限定されるものではなく、例えば、他の気体、液体などの他の流体の圧力を検出するようにしてもよい。
【0095】
また、上述した圧力センサ1(1a〜1f)が備える機能の一部又は全部を、LSI(Large Scale Integration)等の集積回路として実現してもよい。上述した各機能は個別にプロセッサ化してもよいし、一部、又は全部を集積してプロセッサ化してもよい。また、集積回路化の手法はLSIに限らず専用回路、又は汎用プロセッサで実現してもよい。また、半導体技術の進歩によりLSIに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いてもよい。