特許 7156969 圧力センサ駆動方法

(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】

(24)【登録日】2022-10-11

(45)【発行日】2022-10-19

(54)【発明の名称】圧力センサ駆動方法

(51)【国際特許分類】

   G01L 19/14 20060101AFI20221012BHJP

   G01L 9/00 20060101ALI20221012BHJP

【ＦＩ】

G01L19/14

G01L9/00 303P

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2019029637

(22)【出願日】2019-02-21

(65)【公開番号】P2020134364

(43)【公開日】2020-08-31

【審査請求日】2021-12-07

(73)【特許権者】

【識別番号】000002325

【氏名又は名称】セイコーインスツル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100165179

【弁理士】

【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡

(74)【代理人】

【識別番号】100126664

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 慎吾

(74)【代理人】

【識別番号】100161207

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 和純

(72)【発明者】

【氏名】大海 学

(72)【発明者】

【氏名】須田 正之

(72)【発明者】

【氏名】内山 武

(72)【発明者】

【氏名】篠原 陽子

(72)【発明者】

【氏名】野邉 彩子

【審査官】森 雅之

(56)【参考文献】

【文献】特許第６１４４５４０（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特公平７－１２１５（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特許第５８６７８２０（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特許第５８６７８２１（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特許第５７７８６１９（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特許第６１８４００６（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特許第６２６７４２２（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特許第６０４１３０８（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｌ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

キャビティの内部と外気との気圧差を受けて変位する受圧部と、
前記受圧部の変位を検出して出力する変位検出部と、
を備える圧力センサの駆動方法であって、
前記キャビティは、封止可能なキャビティ開口部を備え、
前記圧力センサを駆動しない時は、前記キャビティ開口部を開口し、
前記圧力センサを駆動する時は、前記キャビティ開口部を封止する
ことを特徴とする圧力センサ駆動方法。

【請求項2】

前記キャビティ開口部は、開閉可能なフタから構成され、
前記圧力センサを駆動しない時は、前記フタを開いて前記キャビティ開口部を開口し、
前記圧力センサを駆動する時は、前記フタを閉じて前記キャビティ開口部を封止する
ことを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ駆動方法。

【請求項3】

前記キャビティ開口部は、開閉可能なスライド板から構成され、
前記圧力センサを駆動しない時は、前記スライド板を移動して前記キャビティ開口部を開口し、
前記圧力センサを駆動する時は、前記スライド板を移動して前記キャビティ開口部を封止する
ことを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ駆動方法。

【請求項4】

前記キャビティ開口部の近傍には、密封されている接着剤が配置されており、
前記圧力センサを駆動する前に、前記密封されている接着剤を開放して前記キャビティ開口部を封止する
ことを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ駆動方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圧力センサ駆動方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、外気の気圧変動を検出する装置として、密封されたキャビティ（密封キャビティ）を有し、キャビティと外気との間に発生する気圧差を受圧部で検出する、あるいは、キャビティに気体が流入出できる透過穴を設け、透過穴の上に受圧部を配置して外気の気圧変動を検出する圧力センサが知られている（例えば、特許文献１を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平４－２０８８２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

密封キャビティを有する圧力センサの場合、落下したりぶつけたりした際に受圧部が急激な気圧変動を受け、破損しやすい。特に高感度タイプの圧力センサは、受圧部の変位が大きいため、受圧部がより破損しやすい。
また、受圧部が透過穴の上に配置されている圧力センサの場合は、透過穴が小さいときには密封キャビティと同様の課題が有り、透過穴が大きいときには、外気の気圧変動が受圧部の両側に同時に到達するため、受圧部が変位しづらくなり、高感度な圧力変動検出ができない。

【0005】

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、急激な外気圧変動が起きても破損せず、また高感度な測定が可能な圧力センサ駆動方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明の１態様に係る圧力センサは、キャビティの内部と外気との気圧差を受けて変位する受圧部と、前記受圧部の変位を検出して出力する変位検出部と、を備え、前記キャビティは、封止可能なキャビティ開口部を備えることを特徴とする。

【0007】

前記キャビティは、厚み方向に貫通する貫通孔を有する基板の片面に実装されており、前記受圧部は、前記貫通孔を覆うように配置されたカンチレバーから構成され、前記カンチレバーの外周縁と前記貫通孔の縁部との間に形成されるギャップと前記貫通孔を通じて、前記キャビティの内部と外気とが連通してもよい。

【0008】

前記キャビティ開口部は、開閉可能なフタから構成されてもよい。

【0009】

前記キャビティ開口部は、開閉可能なスライド板から構成されてもよい。

【0010】

前記キャビティ開口部の封止は不可逆であってもよい。

【0011】

前記キャビティ開口部の封止は、密封されている接着剤を開放することであってもよい。

【0012】

本発明の１態様に係る圧力センサ駆動方法は、キャビティの内部と外気との気圧差を受けて変位する受圧部と、前記受圧部の変位を検出して出力する変位検出部と、を備える圧力センサの駆動方法であって、前記キャビティは、封止可能なキャビティ開口部を備え、前記圧力センサを駆動しない時は、前記キャビティ開口部を開口し、前記圧力センサを駆動する時は、前記キャビティ開口部を封止することを特徴とする。

【0013】

前記キャビティ開口部は、開閉可能なフタから構成され、前記圧力センサを駆動しない時は、前記フタを開いて前記キャビティ開口部を開口し、前記圧力センサを駆動する時は、前記フタを閉じて前記キャビティ開口部を封止してもよい。

【0014】

前記キャビティ開口部は、開閉可能なスライド板から構成され、前記圧力センサを駆動しない時は、前記スライド板を移動して前記キャビティ開口部を開口し、前記圧力センサを駆動する時は、前記スライド板を移動して前記キャビティ開口部を封止してもよい。

【0015】

前記キャビティ開口部の近傍には、密封されている接着剤が配置されており、前記圧力センサを駆動する前に、前記密封されている接着剤を開放して前記キャビティ開口部を封止してもよい。

【0016】

本発明の１態様に係る圧力センサ運搬方法は、キャビティの内部と外気との気圧差を受けて変位する受圧部と、前記受圧部の変位を検出して出力する変位検出部と、を備える圧力センサの運搬方法であって、前記キャビティは、封止可能なキャビティ開口部を備え、前記キャビティ開口部を開口した状態で前記圧力センサを運搬することを特徴とする。

【発明の効果】

【0017】

本発明の各態様に係る圧力センサ、圧力センサ駆動方法および圧力センサ運搬方法によれば、運搬時など、外気圧の変動を検出する必要が無く、かつ落下などによって外気圧が急激に変動する恐れがある時には、キャビティ開口部を開いておくことで、急激な外気圧変動が起きても圧力センサが破損しない。
また、駆動時、すなわち外気圧の変動を検出する際には、キャビティ開口部を閉じておくことで、外気圧変動が微小であってもキャビティ内気圧との差圧を発生させ、高感度な検出が可能となる。
すなわち、急激な外気圧変動が起きても破損せず、また高感度な測定が可能な圧力センサ、圧力センサ駆動方法および圧力センサ運搬方法を提供することできる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の第１実施形態に係る圧力センサの断面図である。

【図2】本発明の第１実施形態に係る圧力センサの断面図である。

【図3】本発明の実施形態に係る圧力センサのセンサモジュールのブロック図である。

【図4】キャビティ開口部が閉じているときの圧力センサの気圧変動および変位を示すグラフである。

【図5】キャビティ開口部が閉じているときの圧力センサの気圧変動および変位を示すグラフである。

【図6】キャビティ開口部が開いているときの気圧変動および変位を示すグラフである。

【図7】本発明の第２実施形態に係る圧力センサの断面図である。

【図8】本発明の第２実施形態に係る圧力センサの断面図である。

【図9】本発明の第３実施形態に係る圧力センサの断面図である。

【図10】本発明の第３実施形態に係る圧力センサの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る圧力センサ、圧力センサ駆動方法および圧力センサ運搬方法について詳細に説明する。

【0020】

（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態に係る圧力センサの構成について説明する。図１及び図２は、本実施形態に係る圧力センサ１（差圧センサ、センサモジュール）の断面図である。圧力センサ１は、センサ基板２と、センサ基板２の上面に実装されているキャビティ筐体３（キャビティ）と、を備える。キャビティ筐体３は、例えば、四角形状（立方形状）の有底箱状に形成されている。

【0021】

センサ基板２は、例えば、回路基板である。箱状のキャビティ筐体３の内部（キャビティ内部５）において、センサ基板２の上面には、ＳＯＩ基板１０、及び受圧部６が実装されている。また、センサ基板２には、当該センサ基板２を厚み方向に貫通する貫通孔３０が形成され、貫通孔３０を通じてキャビティ内部５と外気４とは互いに連通している。

【0022】

なお、センサ基板２の平面視で、互いに直交する２方向のうちの一方の方向を前後方向Ｌ１といい、他方向を左右方向Ｌ２という。センサ基板２は、前後方向Ｌ１に沿った長さが左右方向Ｌ２に沿った長さよりも長い平面視長方形状に形成されている。ただし、センサ基板２の形状はこの場合に限定されるものではなく、適宜変更して構わない。

【0023】

受圧部６は、外気４とキャビティ筐体３の内部（キャビティ内部）５との気圧差を受けて変位する。図１に示す例では、受圧部６は、外気４の圧力変動に応じて撓み変形するカンチレバーから構成されている。なお、本明細書において、外気とは、キャビティ筐体３の外側、すなわち圧力センサ１から見た外側の気体のことをいう。

【0024】

カンチレバー６は、センサ基板２の上面に対して重なった状態で接合された半導体基板によって形成されている。図１の例では、半導体基板として、シリコン支持層１２、シリコン酸化膜等の絶縁層１３及びシリコン活性層１４を、下方からこの順番で配置されたＳＯＩ基板１０を示している。従って、カンチレバー６は、ＳＯＩ基板１０によって形成されている。

【0025】

ただし、カンチレバー６は、ＳＯＩ基板１０によって形成される場合に限定されるものではない。なお、シリコン支持層１２を一定電位に維持する（例えば、シリコン支持層１２をセンサ基板２のグラウンド等に接続）等して、ＳＯＩ基板１０に厚さ方向の電位差の変動が生じることを抑制することが好ましい。

【0026】

また、ＳＯＩ基板１０は、センサ基板２と同様に、前後方向Ｌ１に沿った長さが左右方向Ｌ２に沿った長さよりも長い平面視長方形状に形成されている。シリコン支持層１２及び絶縁層１３には、センサ基板２と同様に、これらシリコン支持層１２及び絶縁層１３を厚み方向に貫通する貫通孔３０が形成されている。

【0027】

カンチレバー６は、基端部（図では左側）から先端部（図では右側）に向けて一方向に延びる板状であり、キャビティ内部５と外気４との圧力差に応じて撓み変形する。カンチレバー６は、基端部が片持ち支持されており、基端部が半導体基板に接続され、且つ先端部が自由端とされた片持ち梁構造とされ、貫通孔３０を覆い、概ね塞ぐように配置されている。

【0028】

カンチレバー６の外周縁と貫通孔３０の縁部との間には、カンチレバー６の外周縁に沿って、ギャップ２０が形成されている。センサ基板２、シリコン支持層１２及び絶縁層１３の貫通孔３０は、ギャップ２０を通じてカンチレバー６の上方に位置するキャビティ内部５に連通している。これにより、ギャップ２０及び貫通孔３０を通じて、キャビティ内部５と外気４とは互いに連通している。

【0029】

カンチレバー６は、基端部側の一部がピエゾ抵抗部（抵抗素子）となっており、カンチレバー６の撓み量（変位）に応じて電気抵抗が変化する変位検出抵抗６ａ（変位検出部）として機能する。ピエゾ抵抗部は、ドープ層（不純物半導体層）により形成されている。このドープ層は、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。

【0030】

カンチレバー６の基端部の上には、ドープ層よりも電気抵抗が小さい導電性材料（例えば、Ａｕ（金）等）からなる外部電極１５が形成されている。この外部電極１５は、変位検出抵抗６ａの端部として機能する。

【0031】

図３は、本実施形態に係るセンサモジュールのブロック図である。センサモジュールは、アナログ部５０とマイコン６０から構成される。アナログ部５０は、ブリッジ回路５５と、アンプ５６と、フィルタ５７から構成される。ブリッジ回路５５は、変位検出抵抗６ａと、参照抵抗５２と、可変抵抗５３と、固定抵抗５４とから構成される。

【0032】

変位検出抵抗６ａ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、キャビティ内部５と外気４の差圧に応じて抵抗値が変化する。参照抵抗５２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。可変抵抗５３は、第１端が電圧Ｖｃｃの供給線に、第２端がノードＮ２に接続されている。固定抵抗５４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。

【0033】

変位検出抵抗６ａは、圧力センサ１の内部に構成されており、可変抵抗５３及び固定抵抗５４は、圧力センサ１の外部に備えられた外付け抵抗である。また、参照抵抗５２は、例えば、変位検出抵抗６ａと温度特性が同一になるように形成された抵抗であり、圧力センサ１内に構成されてもよいし、圧力センサ１の近傍の外部に備えられてもよい。

【0034】

アンプ５６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。アンプ５６は、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。なお、この電位差は、変位検出抵抗６ａ（ピエゾ抵抗部）の抵抗値変化に応じた値、すなわちカンチレバーの変位に基づいた値となる。出力信号は、フィルタ５７においてフィルタ処理され、マイコン６０に伝搬される。

【0035】

マイコン６０はＡ／Ｄ変換部６１と圧力計算部６２から構成される。アナログ部５０から伝搬された出力信号は、Ａ／Ｄ変換部６１においてディジタル変換され、圧力計算部６２に伝搬される。圧力計算部６２では、出力信号に対して温度補正などのソフトウェア処理を行い、処理結果を圧力値として出力する。

【0036】

本実施形態において、キャビティ筐体３の一部はキャビティ開口部７となっている。図１及び図２の例では、キャビティ開口部７は開閉可能なフタから構成されており、蝶番７ａを介してフタが片開きできる様子を模式的に示している。図１は、キャビティ開口部７が閉じた状態を示し、図２は、キャビティ開口部７が開いた状態を示す。図１に示すようにキャビティ開口部７が閉じているときは、外気４の気圧２４とキャビティ内部５の気圧２５は異なる値になり得る。一方、図２に示すようにキャビティ開口部７が開いているとき、開口４０を介して外気４の気圧とキャビティ内部５の気圧は常に同一の値となる。

【0037】

図４（ａ）は、図１に示すようにキャビティ開口部７が閉じている場合に、外気４に気圧変動２４が起こったときの、キャビティ内部５の気圧変動２５を示すグラフであり、図４（ｂ）は、このときの受圧部６の変位２６を示すグラフである。グラフの横軸は時間（ｓｅｃ）であり、グラフの縦軸は図４（ａ）では圧力値（Ｐａ）、図４（ｂ）では長さ（μｍ）である。

【0038】

あるタイミングで外気４に気圧変動が起こると、図４（ａ）に示すように、外気４の気圧２４は一気に変化し、遅れてキャビティ内部５の気圧２５が変化する。そしてしばらくすると、外気４の気圧２４とキャビティ内部５の気圧２５は同じ圧力値となる。受圧部６の変位２６は、外気４の気圧２４とキャビティ内部５の気圧２５との差に応じて変化する。そのため、図４（ｂ）に示すように、受圧部６の変位２６は、一時的に増加するが、しばらくすると収束して０となる。

【0039】

本実施形態において、受圧部６は極めて薄いＳｉ製カンチレバーであり、僅かな差圧であっても大きな変位を起こすことから、高感度な圧力センサとなっている。なお、本明細書で、高感度な圧力センサとは、例えば１Ｐａの圧力の変化を検出できる感度の圧力センサのことをいう。

【0040】

図５（ａ）は、図１に示すようにキャビティ開口部７が閉じている場合に、圧力センサを落下させたり何らかの物体に強く接触させるなどしたときの、外気４の気圧変動３４と、それに伴うキャビティ内部５の気圧変動３５を示すグラフであり、図５（ｂ）は、受圧部６の変位３６を示すグラフである。グラフの横軸は時間（ｓｅｃ）であり、グラフの縦軸は図５（ａ）では圧力値（ＫＰａ）、図５（ｂ）では長さ（μｍ）である。

【0041】

このとき、外気４の気圧３４は一瞬で大きくなるが、図４の時に比べ桁違いに大きな値となる。例えば、図５（ａ）のグラフに示すように外気４の気圧変動３４は数ＫＰａであり、図４（ａ）のグラフに示した外気４の気圧変動２４の数千倍である。一方、キャビティ内部５の気圧変動３５は空気の流入速度が遅いため、外気４の気圧変動３４に追いつかない。図５（ａ）のグラフに示すように、キャビティ内部５の気圧変動３５はほぼ平らである。その結果、図５（ｂ）に示すように、受圧部６の変位３６は極めて大きくなり、圧力センサが破損してしまう。

【0042】

図６（ａ）は、図２に示すようにキャビティ開口部７が開いている場合に、圧力センサを落下させたり何らかの物体に強く接触させるなどしたときの、外気４の気圧変動４４と、それに伴うキャビティ内部５の気圧変動４５を示すグラフであり、図６（ｂ）は、受圧部６の変位４６を示すグラフである。グラフの横軸は時間（ｓｅｃ）であり、グラフの縦軸は図６（ａ）では圧力値（ＫＰａ）、図６（ｂ）では長さ（μｍ）である。

【0043】

このとき、気圧変動した外気４の圧力値４４は大きな値となるが、キャビティ開口部７が開いているため、キャビティ内部５の気圧４５は常に外気４の気圧４４と同一となる。そのため、図６（ａ）に示すように、キャビティ内部５の気圧変動４５は外気４の気圧変動４４に重なる。その結果、図６（ｂ）に示すように、受圧部６の変位４６は全く変動せず、圧力センサが破損することはない。

【0044】

上述のように、本実施形態では、キャビティ筐体３は、開閉可能なフタから構成され封止可能なキャビティ開口部７を備える。圧力センサ１を駆動しない時は、キャビティ開口部７を開口する、すなわちフタを開くことにより、開口４０を介してキャビティ内部５の気圧と外気４の気圧を同一とすることができる。そのため、受圧部６の変位４６は全く変動せず、圧力センサ１が破損することを防ぐことができる。

【0045】

圧力センサ１を駆動する時は、キャビティ開口部７を封止する、すなわちフタを閉じることにより、外気４の気圧２４とキャビティ内部５の気圧２５は異なる値になり得る。そのため、変位検出抵抗６ａ（ピエゾ抵抗部）の抵抗値変化（受圧部６の変位）に基づいて、圧力値を求めることができる。

【0046】

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る圧力センサの構成について説明する。図７及び図８は、本実施形態に係る圧力センサ５１（差圧センサ、センサモジュール）の断面図である。第１実施形態の圧力センサ１との違いは、本実施形態の圧力センサ５１では、キャビティ筐体５３の一部は、スライド板から構成されたキャビティ開口部５７となっていることである。スライド板は、キャビティ筐体５３に対して水平にスライドすることにより開閉可能な構造を有する。それ以外の点は、本実施形態は第１実施形態と同じであるので、説明を省略する。

【0047】

図７は、キャビティ開口部５７が閉じた状態を示し、図８は、スライド板が横方向にスライド（移動）することによりキャビティ開口部５７が開いた状態を示す。図７に示すようにキャビティ開口部５７が閉じているときは、外気４の気圧とキャビティ内部５の気圧は異なる値になり得る。一方、図８に示すようにキャビティ開口部５７が開いているとき、開口４０を介して外気４の気圧とキャビティ内部５の気圧は常に同一の値となる。

【0048】

このように、本実施形態では、キャビティ筐体５３は、開閉可能なスライド板から構成され封止可能なキャビティ開口部５７を備える。圧力センサ５１を駆動しない時は、スライド板を移動してキャビティ開口部５７を開口することにより、キャビティ内部５の気圧と外気４の気圧を同一とすることができる。そのため、受圧部６の変位は全く変動せず、圧力センサ５１が破損することを防ぐことができる。

【0049】

圧力センサ５１を駆動する時は、スライド板を移動してキャビティ開口部５７を封止することにより、外気４の気圧とキャビティ内部５の気圧は異なる値になり得る。そのため、変位検出抵抗６ａ（ピエゾ抵抗部）の抵抗値変化（受圧部６の変位）に基づいて、圧力値を求めることができる。このように、本実施形態は第１実施形態と同じ効果を奏しつつ、キャビティ筐体５３の一部がスライドするだけなので圧力センサ全体を小型化できる。

【0050】

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係る圧力センサの構成について説明する。図９及び図１０は、本実施形態に係る圧力センサ６１（差圧センサ、センサモジュール）の断面図である。第１実施形態の圧力センサ１との違いは、本実施形態の圧力センサ６１では、キャビティ筐体６３の一部はキャビティ開口部６７となっており、キャビティ開口部６７の開口４０の近傍に、接着剤６９が密封された袋６８が配置されていることである。それ以外の点は、本実施形態は第１実施形態と同じであるので、説明を省略する。

【0051】

図９は、キャビティ開口部６７がキャビティ筐体６３に対して接着剤６９で固定された状態を示し、図１０は、固定される前に接着剤６９が密封された袋６８がキャビティ開口部６７の開口４０の近傍に固定された状態を示す。図９に示すようにキャビティ開口部６７が閉じているときは、外気４の気圧２４とキャビティ内部５の気圧２５は異なる値になり得る。一方、図１０に示すようにキャビティ開口部６７が開いているとき、開口４０を介して外気４の気圧とキャビティ内部５の気圧は常に同一の値となる。

【0052】

このように、本実施形態では、キャビティ筐体６３は、密封されている接着剤を開放することで封止可能なキャビティ開口部６７を備える。圧力センサ６１を駆動する前は、キャビティ開口部６７の開口４０を介して、キャビティ内部５の気圧と外気４の気圧を同一とすることができる。そのため、受圧部６の変位は全く変動せず、圧力センサ６１が破損することを防ぐことができる。

【0053】

圧力センサ６１を駆動する時は、接着剤６９が密封された袋６８を破り接着剤６９を開放することで開口４０が充填され、キャビティ開口部６７を封止するので、外気４の気圧とキャビティ内部５の気圧は異なる値になり得る。そのため、変位検出抵抗６ａ（ピエゾ抵抗部）の抵抗値変化（受圧部６の変位）に基づいて、圧力値を求めることができる。また、キャビティ開口部６７がキャビティ筐体６３に固定され、強固な固定が可能となる。なお、キャビティ開口部６７を閉じる理想的なタイミングは、圧力センサとして駆動する直前であることが望ましい。本実施形態では、第１実施形態および第２実施形態とは異なり、キャビティ開口部６７の封止は不可逆であり、一度閉めると再度開くことはできない。

【0054】

上述の実施形態の説明では、受圧部がカンチレバーである場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、受圧部がカンチレバーでない場合にも適用できる。例えば、キャビティ内部の気圧を真空状態にして使用する圧力センサに本発明を適用する場合は、圧力センサの駆動時にキャビティ開口部を封止して、さらにキャビティ内部の気圧を真空にすれば、圧力センサとして機能させることができる。また、図示したキャビティ開口部は模式的な図であり、厳密に構造を示すものではない。キャビティ開口部として上述した機能を実現するものであれば、どのような構造であってもよい。

【0055】

上述のように、圧力センサの運搬時（製造途中なども含む）は、圧力センサとして機能させる必要がなく、すなわち外気圧の変動を検出する必要がない。ただし、圧力センサの落下などによって外気圧が急激に変動し、圧力センサが破損する恐れがある。本発明の各態様に係る圧力センサおよび圧力センサ駆動方法によれば、運搬時など、圧力センサとして使用しない時には、キャビティ開口部を開いておくことで、急激な外気圧変動が起きても、キャビティ内部の気圧と外気の気圧を同一とすることができる。これにより、受圧部の変位は全く変動せず、圧力センサが破損することを防ぐことができる。

【0056】

また、圧力センサとして駆動する時、すなわち外気圧の変動を検出する際には、キャビティ開口部を閉じておくことで、外気圧変動が微小であってもキャビティ内気圧との差圧を発生させ、高感度な検出が可能となる。すなわち、急激な外気圧変動が起きても破損せず、また高感度な測定が可能な圧力センサおよび圧力センサ駆動方法を提供することできる。

【0057】

本明細書において、前後、左右、上下、水平などの方向を示す言葉は、本発明の実施形態を説明するために使用している。従って、本発明の明細書を説明するために使用されたこれらの言葉は、本発明の装置において相対的に解釈されるべきである。

【0058】

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態およびその変形例に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。また、本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付のクレームの範囲によってのみ限定される。

【符号の説明】

【0059】

１、５１、６１ 圧力センサ（差圧センサ、センサモジュール）
２ センサ基板
３、５３、６３ キャビティ筐体（キャビティ）
４ 外気
５ キャビティ内部
６ 受圧部（カンチレバー）
６ａ 変位検出抵抗（変位検出部、ピエゾ抵抗部）
７、５７、６７ キャビティ開口部
７ａ 蝶番
１０ ＳＯＩ基板
１２ シリコン支持層
１３ 絶縁層
１４ シリコン活性層
１５ 外部電極
２０ ギャップ
２４ 外気４の気圧（気圧変動）
２５ キャビティ内部５の気圧（気圧変動）
２６ 受圧部６の変位
３０ 貫通孔
３４ 外気４の気圧（気圧変動）
３５ キャビティ内部５の気圧（気圧変動）
３６ 受圧部６の変位
４０ キャビティ開口部の開口
４４ 外気４の気圧（気圧変動）
４５ キャビティ内部５の気圧（気圧変動）
４６ 受圧部６の変位
５０ アナログ部
５２ 参照抵抗
５３ 可変抵抗
５４ 固定抵抗
５５ ブリッジ回路
５６ アンプ
５７ フィルタ
６０ マイコン
６１ Ａ／Ｄ
６２ 圧力計算部
６８ 接着剤が密封された袋
６９ 接着剤

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】