JPH0526751A - 圧力センサ - Google Patents
圧力センサInfo
- Publication number
- JPH0526751A JPH0526751A JP17965091A JP17965091A JPH0526751A JP H0526751 A JPH0526751 A JP H0526751A JP 17965091 A JP17965091 A JP 17965091A JP 17965091 A JP17965091 A JP 17965091A JP H0526751 A JPH0526751 A JP H0526751A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- diaphragm
- pressure sensor
- sapphire substrate
- thin film
- pressure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ８００℃近くの高温度でも高感度で安定した
出力を得ることが可能な圧力センサを提供する。 【構成】 サファイア基板１上にダイアフラム３が形成
され，前記ダイアフラム３の表面にＡｌＮ（圧電セラミ
ック）薄膜からなるＳＡＷ発振手段４を形成した。
出力を得ることが可能な圧力センサを提供する。 【構成】 サファイア基板１上にダイアフラム３が形成
され，前記ダイアフラム３の表面にＡｌＮ（圧電セラミ
ック）薄膜からなるＳＡＷ発振手段４を形成した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はサファイア基板を用いた
圧力センサに関し，高温域（７００℃以上）における性
能改善をはかった圧力センサに関する。
圧力センサに関し，高温域（７００℃以上）における性
能改善をはかった圧力センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来，ダイアフラムを用いた高温用圧力
センサとしては， 図３に示すように，サファイア基
板２０に形成したダイアフラム２１上にＳｉ薄膜２２を
エピタキシャル成長させ，そのエピタキシャル層にピエ
ゾ抵抗素子（図示せず）を形成してダイアフラム２１の
歪みに関連して変化する電気抵抗の変化から圧力を測定
する様にしたもの。 記載文献 Transducer 87 P316 Silicon on Sappire The key Tecnology for High Temperature Piezorestive Pressure Transducers 図４に示すように水晶基板３０に形成したダイアフ
ラム３１上にＳＡＷ発振器３２を形成したもので，ダイ
アフラム３１の歪みに関連してダイアフラム表面の弾性
定数や密度が変化する。それにともないＳＡＷ発振器３
２の伝搬速度が変化する。そして歪みがＳＡＷの伝搬方
向へ拡がると発振周波数が変化するので，その発振周波
数の差を検出してダイアフラム３１に印加される圧力の
強さを測定する。 記載文献 1980年 IEEE 発行 ULTRASONICS SYMPOSIOM P696 〜
P701 PROGRESS IN THE DEVELOPMENT OF SAW RESONATOR PRESSURE TRANSDUCERS
センサとしては， 図３に示すように，サファイア基
板２０に形成したダイアフラム２１上にＳｉ薄膜２２を
エピタキシャル成長させ，そのエピタキシャル層にピエ
ゾ抵抗素子（図示せず）を形成してダイアフラム２１の
歪みに関連して変化する電気抵抗の変化から圧力を測定
する様にしたもの。 記載文献 Transducer 87 P316 Silicon on Sappire The key Tecnology for High Temperature Piezorestive Pressure Transducers 図４に示すように水晶基板３０に形成したダイアフ
ラム３１上にＳＡＷ発振器３２を形成したもので，ダイ
アフラム３１の歪みに関連してダイアフラム表面の弾性
定数や密度が変化する。それにともないＳＡＷ発振器３
２の伝搬速度が変化する。そして歪みがＳＡＷの伝搬方
向へ拡がると発振周波数が変化するので，その発振周波
数の差を検出してダイアフラム３１に印加される圧力の
強さを測定する。 記載文献 1980年 IEEE 発行 ULTRASONICS SYMPOSIOM P696 〜
P701 PROGRESS IN THE DEVELOPMENT OF SAW RESONATOR PRESSURE TRANSDUCERS
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】そして，のサファイ
ア上のＳｉ薄膜にピエゾ効果を利用する圧力センサでは
４２５℃まで測定できたことが報告されている。また，
のセンサでは−５０〜＋１００℃での測定結果報告さ
れているが，水晶のキュリ―ポイントが５７３℃である
ことから，例えば７００℃以上の高温においては使用で
きないという問題がある。
ア上のＳｉ薄膜にピエゾ効果を利用する圧力センサでは
４２５℃まで測定できたことが報告されている。また，
のセンサでは−５０〜＋１００℃での測定結果報告さ
れているが，水晶のキュリ―ポイントが５７３℃である
ことから，例えば７００℃以上の高温においては使用で
きないという問題がある。
【０００４】本発明は，上記従来技術の問題点を解決す
る為に成されたもので，８００℃近くの高温度でも高感
度で安定した出力を得ることが可能な圧力センサを提供
することを目的とする。
る為に成されたもので，８００℃近くの高温度でも高感
度で安定した出力を得ることが可能な圧力センサを提供
することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する為に
本発明は，サファイア基板上にダイアフラムが形成さ
れ，前記ダイアフラムの表面にＡｌＮ薄膜からなるＳＡ
Ｗ発振手段を形成したことを特徴とするものである。
本発明は，サファイア基板上にダイアフラムが形成さ
れ，前記ダイアフラムの表面にＡｌＮ薄膜からなるＳＡ
Ｗ発振手段を形成したことを特徴とするものである。
【０００６】
【作用】サファイアの融点は２０３０℃で，弾性材とし
てもすぐれている。また，圧電セラミックスであるＡｌ
Ｎの最高使用温度は１８００℃でキュリ―点がおよそ１
２００℃と高いので高温（６００〜１０００℃）におけ
る性能劣化がない。
てもすぐれている。また，圧電セラミックスであるＡｌ
Ｎの最高使用温度は１８００℃でキュリ―点がおよそ１
２００℃と高いので高温（６００〜１０００℃）におけ
る性能劣化がない。
【０００７】
【実施例】図１は本発明の一実施例を示す断面構成図で
あり，１はサファイア基板である。このサファイア基板
１には機械加工により凹部２が形成され，表面にダイア
フラム３が形成されている。なお，ダイアフラムの加工
はＣＯ2 レ―ザ等を用いてメンブレン（ダイアフラム薄
肉部）を孔を開けたサファイアのフレ―ムに融着して形
成することもできる。４ａ，４ｂは遅延線形のＳＡＷ発
振器であり，ＡｌＮ（窒化アルミ…圧電セラミック）薄
膜をＣＶＤやスパッタ等の方法を用いて形成する。な
お，ＳＡＷ発振器は櫛歯状等の公知の形状とし，ＳＡＷ
の形成位置はダイアフラムの曲げ応力の顕著な中央部
（引張り応力）と周辺部（圧縮応力）に設け，極性を逆
にして発振器の出力の差を検出することにより外部の温
度変動や電源電圧，経時変化等による影響を相殺する。
あり，１はサファイア基板である。このサファイア基板
１には機械加工により凹部２が形成され，表面にダイア
フラム３が形成されている。なお，ダイアフラムの加工
はＣＯ2 レ―ザ等を用いてメンブレン（ダイアフラム薄
肉部）を孔を開けたサファイアのフレ―ムに融着して形
成することもできる。４ａ，４ｂは遅延線形のＳＡＷ発
振器であり，ＡｌＮ（窒化アルミ…圧電セラミック）薄
膜をＣＶＤやスパッタ等の方法を用いて形成する。な
お，ＳＡＷ発振器は櫛歯状等の公知の形状とし，ＳＡＷ
の形成位置はダイアフラムの曲げ応力の顕著な中央部
（引張り応力）と周辺部（圧縮応力）に設け，極性を逆
にして発振器の出力の差を検出することにより外部の温
度変動や電源電圧，経時変化等による影響を相殺する。
【０００８】この場合，ＳＡＷ発振器はサファイアのＲ
面（０１１２）上に形成し，励振電極はＡｌＮ薄膜の上
に形成してインタデジタルトランス（ＩＤＴ）とする。
また，電極材料としては耐熱性（８００〜９００℃）の
あるＰｔや高融点金属のシリサイド，窒化物等を使用す
る。５ａはダイアフラムの周辺部に配置された発振器４
ａの出力を接続パッド６ａを介して入力し，周波数を検
出する帰還用増幅器，５ｂはダイアフラムの中央部に配
置された発振器４ｂの出力を接続パッド６ｂを介して入
力し，周波数を検出する帰還用増幅器である。７は帰還
用増幅器５ａ，５ｂからの周波数出力を入力して圧力信
号として出力する演算装置である。
面（０１１２）上に形成し，励振電極はＡｌＮ薄膜の上
に形成してインタデジタルトランス（ＩＤＴ）とする。
また，電極材料としては耐熱性（８００〜９００℃）の
あるＰｔや高融点金属のシリサイド，窒化物等を使用す
る。５ａはダイアフラムの周辺部に配置された発振器４
ａの出力を接続パッド６ａを介して入力し，周波数を検
出する帰還用増幅器，５ｂはダイアフラムの中央部に配
置された発振器４ｂの出力を接続パッド６ｂを介して入
力し，周波数を検出する帰還用増幅器である。７は帰還
用増幅器５ａ，５ｂからの周波数出力を入力して圧力信
号として出力する演算装置である。
【０００９】９はダイアフラム３が形成された領域外
（フレ―ム部）のサファイア基板１上に形成されたＡｌ
Ｎ薄膜からなるＳＡＷ発振器であり，このＳＡＷ発振器
はダイアフラム上の発振器とは膜厚を異ならせることに
より温度計として機能する。なお，ＳＡＷ発振器の発振
周波数そのものの温度依存性は例えばＡｌ2 Ｏ3 の［１
１００］面にＡｌＮ膜を形成した場合， ｋＨ〜３．７５ …ｋ；波数， Ｈ；ＡｌＮの膜厚 ではほとんど温度の依存性がなく，また，膜厚を厚くす
れば温度に関連して周波数が変化することが知られてい
る（1982年 IEEE 発行 340-1982 ULTRASONICS SYMP
OSIOM ）。
（フレ―ム部）のサファイア基板１上に形成されたＡｌ
Ｎ薄膜からなるＳＡＷ発振器であり，このＳＡＷ発振器
はダイアフラム上の発振器とは膜厚を異ならせることに
より温度計として機能する。なお，ＳＡＷ発振器の発振
周波数そのものの温度依存性は例えばＡｌ2 Ｏ3 の［１
１００］面にＡｌＮ膜を形成した場合， ｋＨ〜３．７５ …ｋ；波数， Ｈ；ＡｌＮの膜厚 ではほとんど温度の依存性がなく，また，膜厚を厚くす
れば温度に関連して周波数が変化することが知られてい
る（1982年 IEEE 発行 340-1982 ULTRASONICS SYMP
OSIOM ）。
【００１０】１０は発振器９からの信号に基づいて温度
信号を周波数で出力する増幅器である。図２は本発明の
圧力センサをケ―ス１１に組込んだ状態を示す断面図で
ある。ここではサファイア基板１は貫通孔１２を有する
第２のサファイア基板１３に固着した後，ケ―ス１１に
組込まれる。貫通孔１３はダイアフラムのほぼ中央に配
置され圧力導入室１４が形成されており，貫通孔１３を
介して測定流体が導入される。１５，１６は支持部材で
あり，これらの支持部材１５と１６の間に圧力センサが
挟持されてケ―ス１１に固定されている。圧力センサか
らの電気信号は例えばＡｕとシリサイドの合金からなる
超耐熱ケ―ブル１７に接続される。１８は超耐熱ケ―ブ
ルを外部に導く為の保持部材であり，Ａｕ等の材質で形
成されたブッシュ１９により支持されている。
信号を周波数で出力する増幅器である。図２は本発明の
圧力センサをケ―ス１１に組込んだ状態を示す断面図で
ある。ここではサファイア基板１は貫通孔１２を有する
第２のサファイア基板１３に固着した後，ケ―ス１１に
組込まれる。貫通孔１３はダイアフラムのほぼ中央に配
置され圧力導入室１４が形成されており，貫通孔１３を
介して測定流体が導入される。１５，１６は支持部材で
あり，これらの支持部材１５と１６の間に圧力センサが
挟持されてケ―ス１１に固定されている。圧力センサか
らの電気信号は例えばＡｕとシリサイドの合金からなる
超耐熱ケ―ブル１７に接続される。１８は超耐熱ケ―ブ
ルを外部に導く為の保持部材であり，Ａｕ等の材質で形
成されたブッシュ１９により支持されている。
【００１１】上記の構成において，はじめに圧力が標準
状態（例えば零の状態）におけるＳＡＷ発振器の周波数
を検出しておく。次に，流体が圧力導入室に導かれダイ
アフラムに圧力が印加され，その圧力に関連してダイア
フラムが歪むとＳＡＷ発振器の発振周波数が変化するの
で印加圧力を知ることができる。この場合，本発明では
基板として溶融温度の高いサファイアを使用するととも
にＳＡＷ発振器として圧電セラミックスを，リ―ド線と
してＰｔや高融点金属のシリサイドや窒化物を用いてい
るので高温度でも高感度で安定した出力を得ることが可
能である。
状態（例えば零の状態）におけるＳＡＷ発振器の周波数
を検出しておく。次に，流体が圧力導入室に導かれダイ
アフラムに圧力が印加され，その圧力に関連してダイア
フラムが歪むとＳＡＷ発振器の発振周波数が変化するの
で印加圧力を知ることができる。この場合，本発明では
基板として溶融温度の高いサファイアを使用するととも
にＳＡＷ発振器として圧電セラミックスを，リ―ド線と
してＰｔや高融点金属のシリサイドや窒化物を用いてい
るので高温度でも高感度で安定した出力を得ることが可
能である。
【００１２】
【発明の効果】以上実施例とともに具体的に説明したよ
うに本発明の圧力センサによれば，ダイアフラムが形成
されたサファイア基板と，前記ダイアフラムの表面に形
成されたＡｌＮ（圧電セラミック）薄膜からなるＳＡＷ
発振手段を形成したので高温度でも高感度で安定した出
力を得ることが可能である。
うに本発明の圧力センサによれば，ダイアフラムが形成
されたサファイア基板と，前記ダイアフラムの表面に形
成されたＡｌＮ（圧電セラミック）薄膜からなるＳＡＷ
発振手段を形成したので高温度でも高感度で安定した出
力を得ることが可能である。
【図１】本発明の圧力センサの一実施例を示す斜視図で
ある。
ある。
【図２】本発明の圧力センサをケ―スに組込んだ状態を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図３】従来例を示す構成斜視図である。
【図４】他の従来例を示す構成斜視図である。
１ サファイア基板
２ 凹部
３ ダイアフラム
４ ＳＡＷ発振器
５ 帰還用増幅器
６ 接続パッド
７ 演算装置
９ 耐熱配線（コンタクト部）
１０ 増幅器
１１ ケ―ス
１２ 第２サファイア基板
１３ 貫通孔
１４ 圧力導入室
１６ 空間
１７ 超耐熱ケ―ブル
１８ ハ―メチックシ―ル部
１９ ブッシュ
Claims (2)
- 【請求項１】 サファイア基板にダイアフラムが形成さ
れ，前記ダイアフラムの表面にＡｌＮ薄膜からなるＳＡ
Ｗ発振手段を形成したことを特徴とする圧力センサ。 - 【請求項２】 前記ダイアフラムが形成された領域外の
前記サファイア基板上にＡｌＮ薄膜からなる温度検出手
段を設けたことを特徴とする請求項１記載の圧力セン
サ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17965091A JPH0526751A (ja) | 1991-07-19 | 1991-07-19 | 圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17965091A JPH0526751A (ja) | 1991-07-19 | 1991-07-19 | 圧力センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0526751A true JPH0526751A (ja) | 1993-02-02 |
Family
ID=16069485
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17965091A Pending JPH0526751A (ja) | 1991-07-19 | 1991-07-19 | 圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0526751A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040003616A (ko) * | 2002-07-03 | 2004-01-13 | 엘지이노텍 주식회사 | 표면탄성파 필터를 이용한 압력 감지 장치 |
| KR100431767B1 (ko) * | 2002-06-08 | 2004-05-17 | 엘지이노텍 주식회사 | 슬릿탄성파를 이용한 압력 센서 |
| JP2005214770A (ja) * | 2004-01-29 | 2005-08-11 | Kyocera Corp | 圧力センサモジュール |
| JP2005241461A (ja) * | 2004-02-26 | 2005-09-08 | Kyocera Corp | 圧力センサモジュール |
| JP2005267621A (ja) * | 2004-02-16 | 2005-09-29 | Fuji Xerox Co Ltd | 無線応答装置及び無線応答通信方式 |
| GB2426590A (en) * | 2005-05-26 | 2006-11-29 | Transense Technologies Plc | SAW pressure sensor having substrate mounted across an aperture |
| JP2007333500A (ja) * | 2006-06-14 | 2007-12-27 | Epson Toyocom Corp | 圧力センサの製造方法および圧力センサ |
| JP2015230244A (ja) * | 2014-06-05 | 2015-12-21 | 株式会社デンソー | 弾性表面波式センサ |
| CN112945430A (zh) * | 2021-03-25 | 2021-06-11 | 西安交通大学 | 一种声表面波高温压力传感器 |
-
1991
- 1991-07-19 JP JP17965091A patent/JPH0526751A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100431767B1 (ko) * | 2002-06-08 | 2004-05-17 | 엘지이노텍 주식회사 | 슬릿탄성파를 이용한 압력 센서 |
| KR20040003616A (ko) * | 2002-07-03 | 2004-01-13 | 엘지이노텍 주식회사 | 표면탄성파 필터를 이용한 압력 감지 장치 |
| JP2005214770A (ja) * | 2004-01-29 | 2005-08-11 | Kyocera Corp | 圧力センサモジュール |
| JP2005267621A (ja) * | 2004-02-16 | 2005-09-29 | Fuji Xerox Co Ltd | 無線応答装置及び無線応答通信方式 |
| JP2005241461A (ja) * | 2004-02-26 | 2005-09-08 | Kyocera Corp | 圧力センサモジュール |
| GB2426590A (en) * | 2005-05-26 | 2006-11-29 | Transense Technologies Plc | SAW pressure sensor having substrate mounted across an aperture |
| GB2426590B (en) * | 2005-05-26 | 2009-01-14 | Transense Technologies Plc | Pressure sensor |
| US7841241B2 (en) | 2005-05-26 | 2010-11-30 | Transense Technologies Plc | Surface acoustic wave (SAW) based pressure sensor |
| JP2007333500A (ja) * | 2006-06-14 | 2007-12-27 | Epson Toyocom Corp | 圧力センサの製造方法および圧力センサ |
| JP2015230244A (ja) * | 2014-06-05 | 2015-12-21 | 株式会社デンソー | 弾性表面波式センサ |
| CN112945430A (zh) * | 2021-03-25 | 2021-06-11 | 西安交通大学 | 一种声表面波高温压力传感器 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH11271207A (ja) | センサ、特に媒質の粘度と密度を測定するためのセンサ | |
| JP2001507885A (ja) | ゼロｔｃｆ薄膜共振子 | |
| JP4973718B2 (ja) | 圧力検出ユニット、及び圧力センサー | |
| CN108871627B (zh) | 一种差分双谐振器型声波压力传感器 | |
| US4472656A (en) | Temperature sensor and method using a single rotated quartz crystal | |
| JPH0526751A (ja) | 圧力センサ | |
| JP2008232886A (ja) | 圧力センサ | |
| CN109506808A (zh) | 一种具有单调和线性输出特性的saw温度传感器及其设计方法 | |
| WO2009020377A2 (en) | Saw sensor | |
| JP2004132913A (ja) | 感圧素子、及びこれを用いた圧力センサ | |
| CN115356009B (zh) | 一种双腔室结构的声表面波温度压力复合传感器 | |
| JP2004093574A (ja) | 原子間力顕微鏡用力方位センサ付カンチレバー | |
| JP2019174254A (ja) | Ａｅセンサ素子及びａｅセンサ | |
| JP3374775B2 (ja) | 振動波センサ | |
| JPS62190905A (ja) | 弾性表面波装置 | |
| JPS60186725A (ja) | 圧力センサ | |
| JPH0879002A (ja) | 弾性表面波装置 | |
| JP4784436B2 (ja) | 加速度センサ | |
| JPH10173477A (ja) | 音叉型圧電振動子 | |
| JP2008039662A (ja) | 加速度センサ | |
| JPH04337430A (ja) | 力変換器 | |
| JPH07198428A (ja) | 弾性表面波センサ | |
| JPH0413941A (ja) | 圧力センサ | |
| JPH0643928B2 (ja) | 応力センサ | |
| JP2008076075A (ja) | 絶対圧センサ |