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JP6164053B2 - Lamb wave sensing device - Google Patents
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JP6164053B2 - Lamb wave sensing device - Google Patents

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Description

本発明は、ラム波式センシングデバイスに関するものである。   The present invention relates to a lamb wave sensing device.

従来、ラム波式センシングデバイスでは、ALN等の圧電材料から構成されたダイアフラムと、ダイアフラム上に配置されている櫛歯状電極とを備え、櫛歯状電極に印加される交流電圧によってダイアフラムに励起されるラム波を利用して、ダイアフラムで受圧される圧力を検出するものがある(特許文献1および非特許文献1参照)。   Conventionally, a Lamb wave type sensing device includes a diaphragm made of a piezoelectric material such as ALN and a comb-like electrode disposed on the diaphragm, and is excited to the diaphragm by an AC voltage applied to the comb-like electrode. There is one that detects a pressure received by a diaphragm using a generated Lamb wave (see Patent Document 1 and Non-Patent Document 1).

このものにおいて、ラム波式センシングデバイスを共振器として作用させる。そして、ダイアフラムが圧力を受けると、ダイアフラムがたわみ変形して、櫛歯状電極を構成する1対の櫛歯部の間の間隔が変化する。これに伴い、共振器の共振周波数が変化する。この共振周波数の変化量を検出することにより、ダイアフラム2で受圧される圧力を検出することができる。   In this, a Lamb wave type sensing device is operated as a resonator. And when a diaphragm receives a pressure, a diaphragm will bend and deform | transform and the space | interval between a pair of comb-tooth part which comprises a comb-tooth shaped electrode will change. Along with this, the resonance frequency of the resonator changes. By detecting the amount of change in the resonance frequency, the pressure received by the diaphragm 2 can be detected.

特許5138246号明細書Japanese Patent No. 5138246 Lamb wave resonant pressure micro-sensor utilizing a thin-film aluminium nitride membrane Author(s):Anderas E, Katardjiev I, Yantchev VSource:JOURNAL OF MICROMECHANICS AND MICROENGINEERING Volume: 21 Issue: 8 Article Number: 085010 DOI: 10.1088/0960-1317/21/8/085010 Published: AUG 2011Lamb wave resonant pressure micro-sensor utilizing a thin-film aluminum nitride membrane Author (s): Anderas E, Katardjiev I, Yantchev VSource: JOURNAL OF MICROMECHANICS AND MICROENGINEERING Volume: 21 Issue: 8 Article Number: 085010 DOI: 10.1088 / 0960- 1317/21/8/085010 Published: AUG 2011

本願発明者が、上記ラム波式センシングデバイスについて鋭意検討した結果、以下の問題が生じることがわかった。   As a result of intensive studies on the Lamb wave type sensing device, the inventors of the present application have found that the following problems occur.

図14、図15に、本願発明者が検討したラム波式センシングデバイス1を示す。図14はラム波式センシングデバイス1の上面図であり、図15はラム波式センシングデバイス1の側面図である。   14 and 15 show the Lamb wave sensing device 1 studied by the present inventors. FIG. 14 is a top view of the Lamb wave type sensing device 1, and FIG. 15 is a side view of the Lamb wave type sensing device 1.

ラム波式センシングデバイス1は、圧電材料から構成されたダイアフラム2と、ダイアフラム2上に配置されている櫛歯状電極3とから構成されている。ラム波式センシングデバイス1が共振器をなすように構成されており、上述のラム波式センシングデバイスと同様に、共振周波数の変化によって応力を検出する。   The Lamb wave sensing device 1 is composed of a diaphragm 2 made of a piezoelectric material and a comb-like electrode 3 disposed on the diaphragm 2. The Lamb wave type sensing device 1 is configured to form a resonator, and the stress is detected by a change in the resonance frequency, similarly to the Lamb wave type sensing device described above.

具体的には、ラム波式センシングデバイス1のダイアフラム2の裏面が圧力P(図15参照)を受圧したとき、ダイアフラム2が撓み変形する。このとき、ダイアフラム2の表面には、径方向および周方向に応力が作用し、ダイアフラム2の中心に対してほぼ同心円状に応力分布が形成される。なお、表面は、ダイアフラム2の厚み方向一方側(図15中上側)に形成されている面であり、裏面は、ダイアフラム2の厚み方向他方側(図15中下側)に形成されている面である。   Specifically, when the back surface of the diaphragm 2 of the Lamb wave type sensing device 1 receives the pressure P (see FIG. 15), the diaphragm 2 is bent and deformed. At this time, stress acts on the surface of the diaphragm 2 in the radial direction and the circumferential direction, and a stress distribution is formed substantially concentrically with respect to the center of the diaphragm 2. The front surface is a surface formed on one side in the thickness direction of the diaphragm 2 (upper side in FIG. 15), and the back surface is a surface formed on the other side in the thickness direction of the diaphragm 2 (lower side in FIG. 15). It is.

そして、上記応力は、ラム波の伝搬方向の応力成分P1と、ラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力成分P2とに分けることができる。したがって、ダイアフラム2が受圧したときの共振周波数変化は、以下の数式(1)(2)のように、櫛歯状電極3の間隔の変化と、ラム波の伝搬方向の応力による音速変化と、ラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力による音速変化のそれぞれによる共振周波数変化量が合算されたものとなる。   The stress can be divided into a stress component P1 in the Lamb wave propagation direction and a stress component P2 in a direction perpendicular to the Lamb wave propagation direction. Therefore, the resonance frequency change when the diaphragm 2 receives pressure is, as in the following formulas (1) and (2), a change in the interval between the comb-like electrodes 3 and a change in the sound speed due to the stress in the propagation direction of the Lamb wave. The amount of change in resonance frequency due to each change in sound velocity due to stress in the direction perpendicular to the propagation direction of the Lamb wave is added.

f=v/2L・・・・・(1)
Δf/f=ΔL/L+ΔV1/V+ΔV2/V・・・・・(2)
Lは櫛歯電極の間隔、Vはラム波の音速(伝搬速度)、ΔV1はラム波の伝搬方向の応力による音速変化、ΔV2はラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力による音速変化であり、Δf、ΔLは、それぞれ、f、Lの変化量である。
f = v / 2L (1)
Δf / f = ΔL / L + ΔV1 / V + ΔV2 / V (2)
L is the interval between the comb electrodes, V is the sound speed (propagation speed) of the Lamb wave, ΔV1 is the sound speed change due to the stress in the Lamb wave propagation direction, and ΔV2 is the sound speed change due to the stress perpendicular to the Lamb wave propagation direction. , Δf, and ΔL are amounts of change in f and L, respectively.

しかし、ダイアフラム材料、伝搬方向、ラム波モードなどによって、ラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力P2による音速変化による共振周波数の変化方向が、ラム波の伝搬方向の応力P1による音速変化と櫛歯電極間隔の変化とによる共振周波数の変化方向とは、逆の関係となる場合がある。この場合、ラム波の伝搬方向に垂直な方向での応力P2による音速変化が、櫛歯状電極3の間隔の変化による共振周波数の変化量と、ラム波の伝搬方向での応力P1による音速変化によっての共振周波数の変化量とを打ち消す方向に働いてしまい、ラム波式センシングデバイス1の圧力検出感度が低下してしまうことがわかった。   However, depending on the diaphragm material, propagation direction, Lamb wave mode, etc., the change direction of the resonance frequency due to the change in the sound speed due to the stress P2 in the direction perpendicular to the propagation direction of the Lamb wave is the change in the sound speed due to the stress P1 in the Lamb wave propagation direction There is a case in which the direction of change in the resonance frequency due to the change in the tooth electrode interval has an inverse relationship. In this case, the change in the sound speed due to the stress P2 in the direction perpendicular to the propagation direction of the Lamb wave is the change in the resonance frequency due to the change in the interval between the comb-like electrodes 3, and the change in the sound speed due to the stress P1 in the propagation direction of the Lamb wave. It has been found that the pressure detection sensitivity of the Lamb wave type sensing device 1 is lowered in a direction that cancels out the amount of change in the resonance frequency due to.

具体的には、受圧面に対する反対側のダイアフラム2の表面上の応力は、ダイアフラム2の厚さがある程度以上ある場合、ラム波の伝搬方向の応力P1と、ラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力P2とは、ダイアフラム2の全域において、どちらも引張り応力になる。   Specifically, the stress on the surface of the diaphragm 2 on the opposite side to the pressure-receiving surface is a direction perpendicular to the Lamb wave propagation direction stress P1 and the Lamb wave propagation direction when the thickness of the diaphragm 2 is more than a certain level. The stress P2 is a tensile stress in the entire area of the diaphragm 2.

ラム波の伝搬方向での引張り応力P1によって、櫛歯状電極3の間隔は広がることになり共振周波数は低下する。さらに、ラム波の伝搬方向での引張り応力P1によってラム波の伝搬方向の音速は低くなる方向に変化することによっても、共振周波数は低下する場合がある。一方、ラム波の伝搬方向に垂直な方向での引張り応力P2によってラム波の伝播方向の音速は高くなる方向に変化し、共振周波数が高くなる場合がある。このため、共振周波数変化が打ち消されてしまい、応力検出感度が低下してしまう。   Due to the tensile stress P1 in the propagation direction of the Lamb wave, the interval between the comb-like electrodes 3 is widened and the resonance frequency is lowered. Further, the resonance frequency may also be lowered by changing the sound velocity in the propagation direction of the Lamb wave in the direction of lowering by the tensile stress P1 in the propagation direction of the Lamb wave. On the other hand, due to the tensile stress P2 in the direction perpendicular to the propagation direction of the Lamb wave, the sound velocity in the propagation direction of the Lamb wave changes in a direction that increases, and the resonance frequency may increase. For this reason, the resonance frequency change is canceled out, and the stress detection sensitivity is lowered.

また、ここでは、圧力の検出方法として、ラム波式センシングデバイス1を共振器として用い、共振周波数の変化より圧力を検出する場合を例として説明したが、ラム波式センシングデバイス1をフィルタ素子として用い、遅延時間の変化から圧力を検出する場合においても、同様の問題が生じる。これは、上述の通り、ラム波の伝搬方向での応力P1による音速変化と、ラム波の伝搬方向に垂直な方向での応力P2による音速変化とが互いに逆方向に変化する関係だからである。   In addition, here, as an example of the pressure detection method, the case where the Lamb wave sensing device 1 is used as a resonator and the pressure is detected from a change in the resonance frequency has been described as an example. However, the Lamb wave sensing device 1 is used as a filter element. The same problem occurs when the pressure is detected from the change in the delay time. This is because, as described above, the change in sound speed due to the stress P1 in the propagation direction of the Lamb wave and the change in sound speed due to the stress P2 in the direction perpendicular to the propagation direction of the Lamb wave change in opposite directions.

本発明は上記点に鑑みて、検出感度の低下を抑制するようにしたラム波式センシングデバイスを提供することを目的とする。   In view of the above points, an object of the present invention is to provide a Lamb wave type sensing device that suppresses a decrease in detection sensitivity.

上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、圧電材料から構成されている第1ダイアフラム(41)と、第1ダイアフラムの裏面側に形成されて第1ダイアフラムに対して反対側に開口する空所(44)と、第1ダイアフラムの周囲をその裏面側から支える支持部(42)とを備える第1ダイアフラム構造体(40)と、第1ダイアフラムの表面側にて噛みあうように配置されている1対の櫛歯状電極(50a、50b)とを備えるデバイスチップ(30)と、
デバイスチップを表面側に搭載してなる第2ダイアフラム(21)と、第2ダイアフラムの周囲をその裏面側から支える支持部(22)とを備える第2ダイアフラム構造体(20)とを備え、1対の櫛歯状電極の間に印加される交流電圧によってラム波がダイアフラムを一方向に伝搬するようになっており、デバイスチップは、第2ダイアフラムを通して加わる力を検出するようになっており、
第1ダイアフラムのうち1対の櫛歯状電極が配置されるデバイス領域(45)に対してラム波の伝搬方向に垂直な方向にスリット(46a、46b)が設けられていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, in the first aspect of the present invention, a first diaphragm (41) made of a piezoelectric material and a back surface side of the first diaphragm are formed on the opposite side to the first diaphragm. A first diaphragm structure (40) including an open space (44) and a support portion (42) for supporting the periphery of the first diaphragm from its back surface side, and so as to mesh with each other on the surface side of the first diaphragm A device chip (30) comprising a pair of interdigitated electrodes (50a, 50b) disposed;
A second diaphragm (21) having a device chip mounted on the front surface side, and a second diaphragm structure (20) including a support portion (22) for supporting the periphery of the second diaphragm from the back surface side; An alternating voltage applied between the pair of comb-like electrodes causes Lamb waves to propagate in the diaphragm in one direction, and the device chip detects a force applied through the second diaphragm.
A slit (46a, 46b) is provided in a direction perpendicular to the propagation direction of the Lamb wave with respect to the device region (45) in which the pair of comb-like electrodes are arranged in the first diaphragm. .

請求項1に記載の発明によれば、第1ダイアフラムのうちデバイス領域に対してラム波の伝搬方向に垂直な方向にスリットが設けられている。このため、第1ダイアフラムのうちデバイス領域にラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力が作用することを低減することができる。したがって、デバイスチップにおいて圧力検出感度の低下を抑制することができる。これにより、圧力検出感度の低下を抑制するようにしたラム波式センシングデバイスを提供することができる。   According to the first aspect of the present invention, the slit is provided in the first diaphragm in a direction perpendicular to the propagation direction of the Lamb wave with respect to the device region. For this reason, it can reduce that the stress of the direction perpendicular | vertical to the propagation direction of a Lamb wave acts on a device area | region among 1st diaphragms. Therefore, it is possible to suppress a decrease in pressure detection sensitivity in the device chip. Thereby, the Lamb wave type sensing device which suppressed the fall of the pressure detection sensitivity can be provided.

ここで、第1ダイアフラムの表面は、第1ダイアフラムのうち厚み方向の一方側に形成されている面であり、第1ダイアフラムの裏面は、第1ダイアフラムのうち厚み方向の他方側に形成されている面である。第2ダイアフラムの表面は、第2ダイアフラムのうち厚み方向の一方側に形成されている面であり、第2ダイアフラムの裏面は、第2ダイアフラムのうち厚み方向の他方側に形成されている面である。また、スリットは第1ダイアフラムに形成されている切れ目である。   Here, the surface of the first diaphragm is a surface formed on one side in the thickness direction of the first diaphragm, and the back surface of the first diaphragm is formed on the other side of the first diaphragm in the thickness direction. It is a surface. The surface of the second diaphragm is a surface formed on one side in the thickness direction of the second diaphragm, and the back surface of the second diaphragm is a surface formed on the other side in the thickness direction of the second diaphragm. is there. The slit is a cut formed in the first diaphragm.

請求項3に記載の発明では、圧電材料から構成されている第1ダイアフラム(41)と、第1ダイアフラムの裏面側に形成されて第1ダイアフラムに対して反対側に開口する空所(44)と、第1ダイアフラムの周囲をその裏面側から支える支持部(42)とを備える第1ダイアフラム構造体(40)と、第1ダイアフラムの表面側にて噛みあうように配置されている1対の櫛歯状電極(50a、50b)とを備えるデバイスチップ(30)と、デバイスチップを表面側に搭載してなる第2ダイアフラム(21)と、第2ダイアフラムの周囲をその裏面側から支える支持部(22)とを備える第2ダイアフラム構造体(20)とを備え、1対の櫛歯状電極の間に印加される交流電圧によってラム波がダイアフラムを一方向に伝搬するようになっており、デバイスチップは、第2ダイアフラムを通して加わる力を検出するようになっており、第1ダイアフラムは、圧縮応力が作用するものであり、第1ダイアフラムのうち1対の櫛歯状電極が配置されるデバイス領域(45)に対してラム波の伝搬方向の両側に配置されて、かつ引っ張り応力が作用する第1、第2の膜(80a、80b)を備え、第1ダイアフラムのうち第1、第2の膜および1対の櫛歯状電極が配置される第1領域(48)では、圧縮応力に基づく座屈が引っ張り応力によって解除されて、第1ダイアフラムのうち第1領域以外の第2領域(49a、49b)には、座屈が残っていることを特徴とする。   In the third aspect of the present invention, the first diaphragm (41) made of a piezoelectric material and the void (44) formed on the back surface side of the first diaphragm and opening on the opposite side to the first diaphragm. A first diaphragm structure (40) including a support portion (42) for supporting the periphery of the first diaphragm from the back surface side thereof, and a pair of the first diaphragm structure arranged to mesh with each other on the surface side of the first diaphragm A device chip (30) having comb-like electrodes (50a, 50b), a second diaphragm (21) formed by mounting the device chip on the front surface side, and a support portion for supporting the periphery of the second diaphragm from the back surface side And a second diaphragm structure (20) comprising (22), so that a Lamb wave propagates in the diaphragm in one direction by an alternating voltage applied between a pair of comb-like electrodes. The device chip detects a force applied through the second diaphragm, the first diaphragm is subjected to compressive stress, and a pair of comb-like electrodes of the first diaphragm are arranged. And first and second films (80a, 80b) that are disposed on both sides of the Lamb wave propagation direction and act on tensile stress with respect to the device region (45) to be formed, In the first region (48) in which the second film and the pair of comb-like electrodes are disposed, buckling based on the compressive stress is released by the tensile stress, and the first diaphragm other than the first region is removed. The two regions (49a, 49b) are characterized in that buckling remains.

請求項3に記載の発明によれば、第1ダイアフラムのうち第1領域以外の第2領域には、座屈が残っている。このため、ラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力によって第2領域の座屈量が増加、或いは減少して、ラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力が第2領域に吸収される。したがって、第1ダイアフラムのうちデバイス領域にラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力が作用することを低減することができる。このため、デバイスチップにおいて圧力検出感度の低下を抑制することができる。これにより、圧力検出感度の低下を抑制するようにしたラム波式センシングデバイスを提供することができる。   According to invention of Claim 3, buckling remains in 2nd area | regions other than a 1st area | region among 1st diaphragms. For this reason, the amount of buckling in the second region is increased or decreased by the stress in the direction perpendicular to the propagation direction of the Lamb wave, and the stress in the direction perpendicular to the propagation direction of the Lamb wave is absorbed in the second region. Therefore, it can reduce that the stress of a direction perpendicular | vertical to the propagation direction of a Lamb wave acts on a device area | region among 1st diaphragms. For this reason, it is possible to suppress a decrease in pressure detection sensitivity in the device chip. Thereby, the Lamb wave type sensing device which suppressed the fall of the pressure detection sensitivity can be provided.

請求項4に記載の発明では、圧電材料から構成されている第1ダイアフラム(41)と、第1ダイアフラムの裏面側に形成されて第1ダイアフラムに対して反対側に開口する空所(44)と、第1ダイアフラムの周囲をその裏面側から支える支持部(42)とを備える第1ダイアフラム構造体(40)と、第1ダイアフラムの表面側にて噛みあうように配置されている1対の櫛歯状電極(50a、50b)とを備えるデバイスチップ(30)と、デバイスチップを表面側に搭載してなる第2ダイアフラム(21)と、第2ダイアフラムの周囲をその裏面側から支える支持部(22)とを備える第2ダイアフラム構造体(20)とを備え、1対の櫛歯状電極の間に印加される交流電圧によってラム波がダイアフラムを一方向に伝搬するようになっており、デバイスチップは、第2ダイアフラムを通して加わる力を検出するようになっており、第1ダイアフラムは、圧縮応力が作用するものであり、第1ダイアフラムのうち1対の櫛歯状電極が配置されるデバイス領域(45)に対してラム波の伝搬方向に垂直な方向の両側に配置されて、かつ引っ張り応力が作用する第1、第2の膜(80a、80b)を備え、第1ダイアフラムのうち第1、第2の膜および1対の櫛歯状電極が配置される第1領域(48)では、圧縮応力に基づく座屈が引っ張り応力によって解除されて、第1ダイアフラムのうち第1領域以外の第2領域(49c、49d)には、座屈が残っていることを特徴とする。   In the invention according to claim 4, the first diaphragm (41) made of a piezoelectric material and the void (44) formed on the back surface side of the first diaphragm and opening on the opposite side to the first diaphragm. A first diaphragm structure (40) including a support portion (42) for supporting the periphery of the first diaphragm from the back surface side thereof, and a pair of the first diaphragm structure arranged to mesh with each other on the surface side of the first diaphragm A device chip (30) having comb-like electrodes (50a, 50b), a second diaphragm (21) formed by mounting the device chip on the front surface side, and a support portion for supporting the periphery of the second diaphragm from the back surface side And a second diaphragm structure (20) comprising (22), so that a Lamb wave propagates in the diaphragm in one direction by an alternating voltage applied between a pair of comb-like electrodes. The device chip detects a force applied through the second diaphragm, the first diaphragm is subjected to compressive stress, and a pair of comb-like electrodes of the first diaphragm are arranged. The first diaphragm is provided with first and second films (80a, 80b) disposed on both sides in a direction perpendicular to the propagation direction of the Lamb wave with respect to the device region (45) to be applied and acting on a tensile stress. In the first region (48) in which the first and second films and the pair of comb-like electrodes are disposed, the buckling based on the compressive stress is released by the tensile stress, and the first diaphragm among the first diaphragms. The second region (49c, 49d) other than the region is characterized in that buckling remains.

請求項4に記載の発明によれば、第1ダイアフラムのうち第1領域以外の第2領域には、座屈が残っている。このため、ラム波の伝搬方向の応力によって第2領域の座屈量が増加、或いは減少して、ラム波の伝搬方向の応力が第2領域に吸収される。したがって、第1ダイアフラムのうちデバイス領域にラム波の伝搬方向の応力が作用することを低減することができる。このため、デバイスチップにおいて圧力検出感度の低下を抑制することができる。これにより、圧力検出感度の低下を抑制するようにしたラム波式センシングデバイスを提供することができる。   According to invention of Claim 4, buckling remains in 2nd area | regions other than a 1st area | region among 1st diaphragms. For this reason, the buckling amount in the second region is increased or decreased by the stress in the propagation direction of the Lamb wave, and the stress in the propagation direction of the Lamb wave is absorbed in the second region. Therefore, it can reduce that the stress of the propagation direction of a Lamb wave acts on a device area | region among 1st diaphragms. For this reason, it is possible to suppress a decrease in pressure detection sensitivity in the device chip. Thereby, the Lamb wave type sensing device which suppressed the fall of the pressure detection sensitivity can be provided.

請求項5に記載の発明では、圧電材料から構成されている第1ダイアフラム(41)と、第1ダイアフラムの裏面側に形成されて第1ダイアフラムに対して反対側に開口する空所(44)と、第1ダイアフラムの周囲をその裏面側から支える支持部(42)とを備える第1ダイアフラム構造体(40)と、第1ダイアフラムの表面側にて噛みあうように配置されている1対の櫛歯状電極(50a、50b)とを備えるデバイスチップ(30)と、デバイスチップを表面側に搭載してなる第2ダイアフラム(21)と、第2ダイアフラムの周囲をその裏面側から支える支持部(22)とを備える第2ダイアフラム構造体(20)とを備え、1対の櫛歯状電極の間に印加される交流電圧によってラム波がダイアフラムを一方向に伝搬するようになっており、デバイスチップは、第2ダイアフラムを通して加わる力を検出するようになっており、第1ダイアフラムは、引張り応力が作用するものであり、第1ダイアフラムのうち1対の櫛歯状電極が配置されるデバイス領域(45)に対してラム波の伝搬方向に垂直な方向の両側に配置されて、かつ圧縮応力が作用する第1、第2の膜(80c、80d)を備え、第1ダイアフラムのうち第1、第2の膜が配置される領域(49a、49b)には、圧縮応力によって座屈が与えられていることを特徴とする。   In the fifth aspect of the present invention, the first diaphragm (41) made of a piezoelectric material and the void (44) formed on the back surface side of the first diaphragm and opening on the opposite side to the first diaphragm. A first diaphragm structure (40) including a support portion (42) for supporting the periphery of the first diaphragm from the back surface side thereof, and a pair of the first diaphragm structure arranged to mesh with each other on the surface side of the first diaphragm A device chip (30) having comb-like electrodes (50a, 50b), a second diaphragm (21) formed by mounting the device chip on the front surface side, and a support portion for supporting the periphery of the second diaphragm from the back surface side And a second diaphragm structure (20) comprising (22), so that a Lamb wave propagates in the diaphragm in one direction by an alternating voltage applied between a pair of comb-like electrodes. The device chip is adapted to detect a force applied through the second diaphragm, the first diaphragm is subjected to tensile stress, and a pair of comb-like electrodes of the first diaphragm are arranged. The first diaphragm is provided with first and second films (80c, 80d) disposed on both sides in a direction perpendicular to the propagation direction of the Lamb wave with respect to the device region (45) to be applied, and subjected to compressive stress. Of these, the regions (49a, 49b) in which the first and second films are disposed are buckled by compressive stress.

請求項5に記載の発明によれば、第1ダイアフラムのうち第1、第2の膜が配置される領域には、座屈が生じている。このため、ラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力によって上記領域の座屈量が増加、或いは減少して、ラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力が上記領域に吸収される。したがって、第1ダイアフラムのうちデバイス領域にラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力が作用することを低減することができる。このため、デバイスチップにおいて圧力検出感度の低下を抑制することができる。これにより、圧力検出感度の低下を抑制するようにしたラム波式センシングデバイスを提供することができる。   According to the fifth aspect of the present invention, buckling occurs in a region of the first diaphragm where the first and second films are disposed. For this reason, the amount of buckling in the region is increased or decreased by the stress in the direction perpendicular to the propagation direction of the Lamb wave, and the stress in the direction perpendicular to the propagation direction of the Lamb wave is absorbed in the region. Therefore, it can reduce that the stress of a direction perpendicular | vertical to the propagation direction of a Lamb wave acts on a device area | region among 1st diaphragms. For this reason, it is possible to suppress a decrease in pressure detection sensitivity in the device chip. Thereby, the Lamb wave type sensing device which suppressed the fall of the pressure detection sensitivity can be provided.

請求項6に記載の発明では、圧電材料から構成されている第1ダイアフラム(41)と、第1ダイアフラムの裏面側に形成されて第1ダイアフラムに対して反対側に開口する空所(44)と、第1ダイアフラムの周囲をその裏面側から支える支持部(42)とを備える第1ダイアフラム構造体(40)と、第1ダイアフラムの表面側にて噛みあうように配置されている1対の櫛歯状電極(50a、50b)とを備えるデバイスチップ(30)と、デバイスチップを表面側に搭載してなる第2ダイアフラム(21)と、第2ダイアフラムの周囲をその裏面側から支える支持部(22)とを備える第2ダイアフラム構造体(20)とを備え、1対の櫛歯状電極の間に印加される交流電圧によってラム波がダイアフラムを一方向に伝搬するようになっており、デバイスチップは、第2ダイアフラムを通して加わる力を検出するようになっており、第1ダイアフラムは、引張り応力が作用するものであり、第1ダイアフラムのうち1対の櫛歯状電極が配置されるデバイス領域(45)に対してラム波の伝搬方向の両側に配置されて、かつ圧縮応力が作用する第1、第2の膜(80c、80d)を備え、第1ダイアフラムのうち第1、第2の膜が配置される領域(49a、49b)には、圧縮応力によって座屈が与えられていることを特徴とする。   According to the sixth aspect of the present invention, the first diaphragm (41) made of a piezoelectric material and the void (44) formed on the back surface side of the first diaphragm and opening on the opposite side to the first diaphragm. A first diaphragm structure (40) including a support portion (42) for supporting the periphery of the first diaphragm from the back surface side thereof, and a pair of the first diaphragm structure arranged to mesh with each other on the surface side of the first diaphragm A device chip (30) having comb-like electrodes (50a, 50b), a second diaphragm (21) formed by mounting the device chip on the front surface side, and a support portion for supporting the periphery of the second diaphragm from the back surface side And a second diaphragm structure (20) comprising (22), so that a Lamb wave propagates in the diaphragm in one direction by an alternating voltage applied between a pair of comb-like electrodes. The device chip is adapted to detect a force applied through the second diaphragm, the first diaphragm is subjected to tensile stress, and a pair of comb-like electrodes of the first diaphragm are arranged. And first and second films (80c, 80d) that are arranged on both sides of the Lamb wave propagation direction and act on the device region (45) to be compressed, The regions (49a, 49b) in which the second film is disposed are characterized by being buckled by compressive stress.

請求項6に記載の発明によれば、第1ダイアフラムのうち第1、第2の膜が配置される領域には、座屈が生じている。このため、ラム波の伝搬方向の応力によって上記領域の座屈量が増加、或いは減少して、ラム波の伝搬方向の応力が上記領域に吸収される。したがって、第1ダイアフラムのうちデバイス領域にラム波の伝搬方向の応力が作用することを低減することができる。このため、デバイスチップにおいて圧力検出感度の低下を抑制することができる。これにより、圧力検出感度の低下を抑制するようにしたラム波式センシングデバイスを提供することができる。   According to the sixth aspect of the present invention, buckling occurs in the region of the first diaphragm where the first and second films are disposed. For this reason, the amount of buckling in the region increases or decreases due to the stress in the propagation direction of the Lamb wave, and the stress in the propagation direction of the Lamb wave is absorbed in the region. Therefore, it can reduce that the stress of the propagation direction of a Lamb wave acts on a device area | region among 1st diaphragms. For this reason, it is possible to suppress a decrease in pressure detection sensitivity in the device chip. Thereby, the Lamb wave type sensing device which suppressed the fall of the pressure detection sensitivity can be provided.

請求項9に記載の発明では、圧電材料から構成されている第1ダイアフラム(41)と、第1ダイアフラムの周囲をその裏面側から支える支持部(25)と、第1ダイアフラムの裏面側に形成されて第1ダイアフラムの表面側に開口部(46a、46b)を通して開口する空所(44a)とを備え第1ダイアフラム構造体(40A)と、第1ダイアフラムの表面上にて噛みあうように配置されている1対の櫛歯状電極(50a、50b)とを備えるデバイスチップ(30)を備え、1対の櫛歯状電極の間に印加される交流電圧によってラム波が第1ダイアフラムを一方向に伝搬するようになっており、デバイスチップは、第1ダイアフラムに加わる力を検出するようになっており、第1ダイアフラムのうち1対の櫛歯状電極が配置されるデバイス領域(45)に対してラム波の伝搬方向に垂直な方向にスリット(46a、46b)が設けられていることを特徴とする。   According to the ninth aspect of the present invention, the first diaphragm (41) made of a piezoelectric material, the support portion (25) for supporting the periphery of the first diaphragm from the back surface side, and the back surface side of the first diaphragm are formed. And a space (44a) that opens through the openings (46a, 46b) on the surface side of the first diaphragm, and is arranged to mesh with the first diaphragm structure (40A) on the surface of the first diaphragm. And a device chip (30) having a pair of comb-like electrodes (50a, 50b), and a lamb wave is applied to the first diaphragm by an alternating voltage applied between the pair of comb-like electrodes. The device chip detects a force applied to the first diaphragm, and a device in which a pair of comb-like electrodes of the first diaphragm is arranged. Wherein the slits in a direction perpendicular to the propagation direction of the Lamb wave (46a, 46b) are provided for source region (45).

請求項9に記載の発明によれば、第1ダイアフラムのうちデバイス領域に対してラム波の伝搬方向に垂直な方向にスリットが設けられている。このため、第1ダイアフラムのうちデバイス領域にラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力が作用することを低減することができる。したがって、デバイスチップにおいて圧力検出感度の低下を抑制することができる。これにより、圧力検出感度の低下を抑制するようにしたラム波式センシングデバイスを提供することができる。   According to the ninth aspect of the present invention, the slit is provided in the first diaphragm in a direction perpendicular to the propagation direction of the Lamb wave with respect to the device region. For this reason, it can reduce that the stress of the direction perpendicular | vertical to the propagation direction of a Lamb wave acts on a device area | region among 1st diaphragms. Therefore, it is possible to suppress a decrease in pressure detection sensitivity in the device chip. Thereby, the Lamb wave type sensing device which suppressed the fall of the pressure detection sensitivity can be provided.

請求項11に記載の発明では、圧電材料から構成されている第1ダイアフラム(41)と、第1ダイアフラムの周囲をその裏面側から支える支持部(25)と、第1ダイアフラムの裏面側に形成されて第1ダイアフラムの表面側に開口部(90a、90b、90c、90d)を通して開口する空所(44a)とを備える第1ダイアフラム構造体(40A)と、第1ダイアフラムの表面上にて噛みあうように配置されている1対の櫛歯状電極(50a、50b)とを備えるデバイスチップ(30)を備え、1対の櫛歯状電極の間に印加される交流電圧によってラム波が第1ダイアフラムを一方向に伝搬するようになっており、デバイスチップは、第1ダイアフラムに加わる力を検出するようになっており、第1ダイアフラムは、圧縮応力が作用するものであり、第1ダイアフラムのうち1対の櫛歯状電極が配置されるデバイス領域(45)に対してラム波の伝搬方向の両側に配置されて、かつ引っ張り応力が作用する第1、第2の膜(80a、80b)を備え、第1ダイアフラムのうち第1、第2の膜および1対の櫛歯状電極が配置される第1領域(48)では、圧縮応力に基づく座屈が引っ張り応力によって解除されて、第1ダイアフラムのうち第1領域以外の第2領域(49a、49b)には、座屈が残っていることを特徴とする。   In the eleventh aspect of the present invention, the first diaphragm (41) made of a piezoelectric material, the support portion (25) for supporting the periphery of the first diaphragm from the back surface side, and the back surface side of the first diaphragm are formed. A first diaphragm structure (40A) having a cavity (44a) opened through an opening (90a, 90b, 90c, 90d) on the surface side of the first diaphragm and biting on the surface of the first diaphragm A device chip (30) having a pair of comb-like electrodes (50a, 50b) arranged so as to meet each other, and a Lamb wave is generated by an alternating voltage applied between the pair of comb-like electrodes. One diaphragm propagates in one direction, and the device chip detects a force applied to the first diaphragm. The first diaphragm is subjected to compressive stress. The first diaphragm is disposed on both sides in the Lamb wave propagation direction with respect to the device region (45) in which the pair of comb-like electrodes of the first diaphragm is disposed, and a tensile stress acts on the first, In the first region (48) that includes the second membrane (80a, 80b) and in which the first and second membranes and the pair of comb-like electrodes are arranged in the first diaphragm, buckling based on compressive stress is performed. Is released by the tensile stress, and buckling remains in the second region (49a, 49b) other than the first region of the first diaphragm.

請求項11に記載の発明によれば、第1ダイアフラムのうち第1領域以外の第2領域には、座屈が残っている。このため、ラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力によって第2領域の座屈量が増加、或いは減少して、ラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力が第2領域に吸収される。したがって、第1ダイアフラムのうちデバイス領域にラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力が作用することを低減することができる。このため、デバイスチップにおいて圧力検出感度の低下を抑制することができる。これにより、圧力検出感度の低下を抑制するようにしたラム波式センシングデバイスを提供することができる。   According to invention of Claim 11, buckling remains in 2nd area | regions other than a 1st area | region among 1st diaphragms. For this reason, the amount of buckling in the second region is increased or decreased by the stress in the direction perpendicular to the propagation direction of the Lamb wave, and the stress in the direction perpendicular to the propagation direction of the Lamb wave is absorbed in the second region. Therefore, it can reduce that the stress of a direction perpendicular | vertical to the propagation direction of a Lamb wave acts on a device area | region among 1st diaphragms. For this reason, it is possible to suppress a decrease in pressure detection sensitivity in the device chip. Thereby, the Lamb wave type sensing device which suppressed the fall of the pressure detection sensitivity can be provided.

請求項12に記載の発明では、圧電材料から構成されている第1ダイアフラム(41)と、第1ダイアフラムの周囲をその裏面側から支える支持部(25)と、第1ダイアフラムの裏面側に形成されて第1ダイアフラムの表面側に開口部(90a、90b、90c、90d)を通して開口する空所(44a)とを備える第1ダイアフラム構造体(40A)と、第1ダイアフラムの表面上にて噛みあうように配置されている1対の櫛歯状電極(50a、50b)とを備えるデバイスチップ(30)を備え、1対の櫛歯状電極の間に印加される交流電圧によってラム波が第1ダイアフラムを一方向に伝搬するようになっており、デバイスチップは、第1ダイアフラムに加わる力を検出するようになっており、第1ダイアフラムは、圧縮応力が作用するものであり、第1ダイアフラムのうち1対の櫛歯状電極が配置されるデバイス領域(45)に対してラム波の伝搬方向に垂直な方向の両側に配置されて、かつ引っ張り応力が作用する第1、第2の膜(80a、80b)を備え、第1ダイアフラムのうち第1、第2の膜および1対の櫛歯状電極が配置される第1領域(48)では、圧縮応力に基づく座屈が引っ張り応力によって解除されて、第1ダイアフラムのうち第1領域以外の第2領域(49c、49d)には、座屈が残っていることを特徴とする。   In the invention described in claim 12, the first diaphragm (41) made of a piezoelectric material, the support portion (25) for supporting the periphery of the first diaphragm from the back side thereof, and the back side of the first diaphragm are formed. A first diaphragm structure (40A) having a cavity (44a) opened through an opening (90a, 90b, 90c, 90d) on the surface side of the first diaphragm and biting on the surface of the first diaphragm A device chip (30) having a pair of comb-like electrodes (50a, 50b) arranged so as to meet each other, and a Lamb wave is generated by an alternating voltage applied between the pair of comb-like electrodes. One diaphragm propagates in one direction, and the device chip detects a force applied to the first diaphragm. The first diaphragm is subjected to compressive stress. It is arranged on both sides in the direction perpendicular to the propagation direction of the Lamb wave with respect to the device region (45) in which the pair of comb-like electrodes of the first diaphragm is arranged, and tensile stress acts Compressive stress in the first region (48) of the first diaphragm where the first and second films and the pair of comb-like electrodes are disposed. The buckling based on the above is released by the tensile stress, and buckling remains in the second region (49c, 49d) other than the first region of the first diaphragm.

請求項12に記載の発明によれば、第1ダイアフラムのうち第1領域以外の第2領域には、座屈が残っている。このため、ラム波の伝搬方向の応力によって第2領域の座屈量が増加、或いは減少して、ラム波の伝搬方向の応力が第2領域に吸収される。したがって、第1ダイアフラムのうちデバイス領域にラム波の伝搬方向の応力が作用することを低減することができる。このため、デバイスチップにおいて圧力検出感度の低下を抑制することができる。これにより、圧力検出感度の低下を抑制するようにしたラム波式センシングデバイスを提供することができる。   According to invention of Claim 12, buckling remains in 2nd area | regions other than a 1st area | region among 1st diaphragms. For this reason, the buckling amount in the second region is increased or decreased by the stress in the propagation direction of the Lamb wave, and the stress in the propagation direction of the Lamb wave is absorbed in the second region. Therefore, it can reduce that the stress of the propagation direction of a Lamb wave acts on a device area | region among 1st diaphragms. For this reason, it is possible to suppress a decrease in pressure detection sensitivity in the device chip. Thereby, the Lamb wave type sensing device which suppressed the fall of the pressure detection sensitivity can be provided.

請求項13に記載の発明では、圧電材料から構成されている第1ダイアフラム(41)と、第1ダイアフラムの周囲をその裏面側から支える支持部(25)と、第1ダイアフラムの裏面側に形成されて第1ダイアフラムの表面側に開口部(90a、90b、90c、90d)を通して開口する空所(44a)とを備える第1ダイアフラム構造体(40A)と、第1ダイアフラムの表面上にて噛みあうように配置されている1対の櫛歯状電極(50a、50b)とを備えるデバイスチップ(30)を備え、1対の櫛歯状電極の間に印加される交流電圧によってラム波が第1ダイアフラムを一方向に伝搬するようになっており、デバイスチップは、第1ダイアフラムに加わる力を検出するようになっており、第1ダイアフラムは、引張り応力が作用するものであり、第1ダイアフラムのうち1対の櫛歯状電極が配置されるデバイス領域(45)に対してラム波の伝搬方向に垂直な方向の両側に配置されて、かつ圧縮応力が作用する第1、第2の膜(80c、80d)を備え、第1ダイアフラムのうち第1、第2の膜が配置される領域(49a、49b)には、圧縮応力によって座屈が与えられていることを特徴とする。   In the invention described in claim 13, the first diaphragm (41) made of a piezoelectric material, the support portion (25) for supporting the periphery of the first diaphragm from the back surface side, and the back surface side of the first diaphragm are formed. A first diaphragm structure (40A) having a cavity (44a) opened through an opening (90a, 90b, 90c, 90d) on the surface side of the first diaphragm and biting on the surface of the first diaphragm A device chip (30) having a pair of comb-like electrodes (50a, 50b) arranged so as to meet each other, and a Lamb wave is generated by an alternating voltage applied between the pair of comb-like electrodes. One diaphragm propagates in one direction, the device chip detects a force applied to the first diaphragm, and the first diaphragm is subjected to tensile stress. It is arranged on both sides in the direction perpendicular to the propagation direction of the Lamb wave with respect to the device region (45) in which the pair of comb-like electrodes of the first diaphragm is arranged, and compressive stress acts The regions (49a, 49b) of the first diaphragm where the first and second films are arranged are buckled by compressive stress. It is characterized by being.

請求項13に記載の発明によれば、第1ダイアフラムのうち第1、第2の膜が配置される領域には、座屈が生じている。このため、ラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力によって上記領域の座屈量が増加、或いは減少して、ラム波の伝搬方向の応力が上記領域に吸収される。したがって、第1ダイアフラムのうちデバイス領域にラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力が作用することを低減することができる。このため、デバイスチップにおいて圧力検出感度の低下を抑制することができる。これにより、圧力検出感度の低下を抑制するようにしたラム波式センシングデバイスを提供することができる。   According to the thirteenth aspect of the present invention, buckling occurs in the region of the first diaphragm where the first and second films are disposed. For this reason, the amount of buckling in the region is increased or decreased by the stress in the direction perpendicular to the propagation direction of the Lamb wave, and the stress in the propagation direction of the Lamb wave is absorbed in the region. Therefore, it can reduce that the stress of a direction perpendicular | vertical to the propagation direction of a Lamb wave acts on a device area | region among 1st diaphragms. For this reason, it is possible to suppress a decrease in pressure detection sensitivity in the device chip. Thereby, the Lamb wave type sensing device which suppressed the fall of the pressure detection sensitivity can be provided.

請求項14に記載の発明では、圧電材料から構成されている第1ダイアフラム(41)と、第1ダイアフラムの周囲をその裏面側から支える支持部(25)と、第1ダイアフラムの裏面側に形成されて第1ダイアフラムの表面側に開口部(90a、90b、90c、90d)を通して開口する空所(44a)とを備える第1ダイアフラム構造体(40A)と、第1ダイアフラムの表面上にて噛みあうように配置されている1対の櫛歯状電極(50a、50b)とを備えるデバイスチップ(30)を備え、1対の櫛歯状電極の間に印加される交流電圧によってラム波が第1ダイアフラムを一方向に伝搬するようになっており、デバイスチップは、第1ダイアフラムに加わる力を検出するようになっており、第1ダイアフラムは、引張り応力が作用するものであり、第1ダイアフラムのうち1対の櫛歯状電極が配置されるデバイス領域(45)に対してラム波の伝搬方向の両側に配置されて、かつ圧縮応力が作用する第1、第2の膜(80c、80d)を備え、第1ダイアフラムのうち第1、第2の膜が配置される領域(49a、49b)には、圧縮応力によって座屈が与えられていることを特徴とする。   In the invention described in claim 14, the first diaphragm (41) made of a piezoelectric material, the support portion (25) for supporting the periphery of the first diaphragm from the back surface side, and the back surface side of the first diaphragm are formed. A first diaphragm structure (40A) having a cavity (44a) opened through an opening (90a, 90b, 90c, 90d) on the surface side of the first diaphragm and biting on the surface of the first diaphragm A device chip (30) having a pair of comb-like electrodes (50a, 50b) arranged so as to meet each other, and a Lamb wave is generated by an alternating voltage applied between the pair of comb-like electrodes. One diaphragm propagates in one direction, the device chip detects a force applied to the first diaphragm, and the first diaphragm is subjected to tensile stress. A first diaphragm that is arranged on both sides of the propagation direction of the Lamb wave with respect to the device region (45) in which the pair of comb-like electrodes of the first diaphragm is arranged, and on which a compressive stress acts; The second membrane (80c, 80d) is provided, and the regions (49a, 49b) of the first diaphragm where the first and second membranes are disposed are buckled by compressive stress. And

請求項14に記載の発明によれば、第1ダイアフラムのうち第1、第2の膜が配置される領域には座屈が生じている。このため、ラム波の伝搬方向の応力によって上記領域の座屈量が増加、或いは減少して、ラム波の伝搬方向の応力が上記領域に吸収される。したがって、第1ダイアフラムのうちデバイス領域にラム波の伝搬方向の応力が作用することを低減することができる。このため、デバイスチップにおいて圧力検出感度の低下を抑制することができる。これにより、圧力検出感度の低下を抑制するようにしたラム波式センシングデバイスを提供することができる。   According to the fourteenth aspect of the present invention, buckling occurs in a region of the first diaphragm where the first and second films are disposed. For this reason, the amount of buckling in the region increases or decreases due to the stress in the propagation direction of the Lamb wave, and the stress in the propagation direction of the Lamb wave is absorbed in the region. Therefore, it can reduce that the stress of the propagation direction of a Lamb wave acts on a device area | region among 1st diaphragms. For this reason, it is possible to suppress a decrease in pressure detection sensitivity in the device chip. Thereby, the Lamb wave type sensing device which suppressed the fall of the pressure detection sensitivity can be provided.

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。   In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.

本発明の第1実施形態におけるラム波式センシングデバイスの側面図である。It is a side view of the Lamb wave type sensing device in a 1st embodiment of the present invention. 第1実施形態におけるラム波式センシングデバイスの上面図である。It is a top view of the Lamb wave type sensing device in a 1st embodiment. 第1実施形態におけるラム波式センシングデバイスの製造工程を示す図であるIt is a figure which shows the manufacturing process of the Lamb wave type sensing device in 1st Embodiment. 第1実施形態の変形例におけるラム波式センシングデバイスの側面図である。It is a side view of the Lamb wave type sensing device in the modification of a 1st embodiment. 第1実施形態の変形例におけるラム波式センシングデバイスの製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the Lamb wave type sensing device in the modification of 1st Embodiment. 本発明の第2実施形態におけるラム波式センシングデバイスの上面図である。It is a top view of the Lamb wave type sensing device in a 2nd embodiment of the present invention. 本発明の第3実施形態におけるラム波式センシングデバイスの上面図である。It is a top view of the Lamb wave type sensing device in a 3rd embodiment of the present invention. 本発明の第4実施形態におけるラム波式センシングデバイスの上面図である。It is a top view of the Lamb wave type sensing device in a 4th embodiment of the present invention. 本発明の第5実施形態におけるラム波式センシングデバイスの上面図である。It is a top view of the Lamb wave type sensing device in a 5th embodiment of the present invention. 本発明の第6実施形態におけるラム波式センシングデバイスの上面図である。It is a top view of the Lamb wave type sensing device in a 6th embodiment of the present invention. 本発明の第7実施形態におけるラム波式センシングデバイスの上面図である。It is a top view of the Lamb wave type sensing device in a 7th embodiment of the present invention. 本発明の第8実施形態におけるラム波式センシングデバイスの上面図である。It is a top view of the Lamb wave type sensing device in an 8th embodiment of the present invention. 本発明の第9実施形態におけるラム波式センシングデバイスの上面図である。It is a top view of the Lamb wave type sensing device in a 9th embodiment of the present invention. 本発明の課題を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the subject of this invention. 本発明の課題を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the subject of this invention.

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, parts that are the same or equivalent to each other are given the same reference numerals in the drawings in order to simplify the description.

(第1実施形態)
図1、図2に本発明のラム波式センシングデバイス10の第1実施形態を示す。
(First embodiment)
1 and 2 show a first embodiment of a Lamb wave sensing device 10 of the present invention.

本実施形態のラム波式センシングデバイス10は、ダイアフラム構造体20、およびデバイスチップ30を備える。   The Lamb wave type sensing device 10 of the present embodiment includes a diaphragm structure 20 and a device chip 30.

ダイアフラム構造体20は、金属材料からなるものであって、ダイアフラム21、および支持部22から構成されている。ダイアフラム21は、薄膜状に形成されている。支持部22は、ダイアフラム21の面方向の周囲に配置されてダイアフラム21をその裏面側から支持する。つまり、支持部22は、ダイアフラム21の周囲をその裏面側から支持することになる。ダイアフラム21の裏面側には、空所24が形成されている。空所24は、ダイアフラム21に対して反対側に開口している。空所24は、支持部22によって囲まれるように形成されている。なお、ダイアフラム21の表面は、ダイアフラム21の厚み方向一方側に形成されている面であり、ダイアフラム21の裏面は、ダイアフラム21の厚み方向他方側に形成されている面である。   The diaphragm structure 20 is made of a metal material, and includes a diaphragm 21 and a support portion 22. The diaphragm 21 is formed in a thin film shape. The support part 22 is arrange | positioned around the surface direction of the diaphragm 21, and supports the diaphragm 21 from the back surface side. That is, the support part 22 supports the periphery of the diaphragm 21 from the back surface side. A void 24 is formed on the back side of the diaphragm 21. The void 24 opens to the opposite side with respect to the diaphragm 21. The void 24 is formed so as to be surrounded by the support portion 22. The surface of the diaphragm 21 is a surface formed on one side in the thickness direction of the diaphragm 21, and the back surface of the diaphragm 21 is a surface formed on the other side in the thickness direction of the diaphragm 21.

デバイスチップ30は、ダイアフラム構造体20のダイアフラム21の表面上に配置されている。デバイスチップ30は、ダイアフラム構造体40および一対の櫛歯状電極50a、50bを備える。ダイアフラム構造体40は、ダイアフラム41、および支持部42から構成されている。ダイアフラム41は、窒化アルミニウム(ALN)等の圧電材料からなる薄膜部材である。   The device chip 30 is disposed on the surface of the diaphragm 21 of the diaphragm structure 20. The device chip 30 includes a diaphragm structure 40 and a pair of comb-like electrodes 50a and 50b. The diaphragm structure 40 includes a diaphragm 41 and a support portion 42. The diaphragm 41 is a thin film member made of a piezoelectric material such as aluminum nitride (ALN).

支持部42は、ダイアフラム41の面方向の周囲に配置されてダイアフラム41をその裏面側から支持する。つまり、支持部42は、ダイアフラム41の面方向をその裏面側から支持することになる。ダイアフラム41の裏面側には、空所44が形成されている。空所44は、ダイアフラム41に対して反対側に開口している。空所44は、支持部42によって囲まれるように形成されている。   The support part 42 is arrange | positioned around the surface direction of the diaphragm 41, and supports the diaphragm 41 from the back surface side. That is, the support part 42 supports the surface direction of the diaphragm 41 from the back surface side. A void 44 is formed on the back side of the diaphragm 41. The void 44 is open on the opposite side to the diaphragm 41. The void 44 is formed so as to be surrounded by the support portion 42.

本実施形態では、ダイアフラム21の厚み寸法は、デバイスチップ30のダイアフラム41よりも厚み寸法が大きくなっている。これにより、デバイスチップ30が直接受圧する場合に比べて、より高い圧力の受圧、測定が可能になる。   In the present embodiment, the thickness dimension of the diaphragm 21 is larger than that of the diaphragm 41 of the device chip 30. This makes it possible to receive and measure a higher pressure than when the device chip 30 directly receives pressure.

一対の櫛歯状電極50a、50bは、ダイアフラム41の表面41a上に配置されている。ダイアフラム41の表面41aは、ダイアフラム41の厚み方向一方側に形成されている面であり、ダイアフラム41の裏面は、ダイアフラム41の厚み方向他方側に形成されている面である。一対の櫛歯状電極50a、50bは、それぞれ櫛歯状に形成されて互いに噛み合うように配置されている。   The pair of comb-like electrodes 50 a and 50 b are disposed on the surface 41 a of the diaphragm 41. The surface 41 a of the diaphragm 41 is a surface formed on one side in the thickness direction of the diaphragm 41, and the back surface of the diaphragm 41 is a surface formed on the other side in the thickness direction of the diaphragm 41. The pair of comb-like electrodes 50a and 50b are each formed in a comb-like shape and arranged so as to mesh with each other.

具体的には、櫛歯状電極50aは、それぞれ平行に延びる複数の櫛歯部51aと、複数の櫛歯部51aの一端側に接続されている支持部52aとを備える。櫛歯状電極50bは、それぞれ平行に延びる複数の櫛歯部51bと、複数の櫛歯部51aの他端側に接続されている支持部52bとを備える。複数の櫛歯部51a、51bが互いに噛み合うように形成されている。複数の櫛歯部51a、51bの延出方向は互いに平行になっている。   Specifically, the comb-like electrode 50a includes a plurality of comb-tooth portions 51a extending in parallel with each other, and a support portion 52a connected to one end side of the plurality of comb-tooth portions 51a. The comb-like electrode 50b includes a plurality of comb-tooth portions 51b extending in parallel with each other, and a support portion 52b connected to the other end side of the plurality of comb-tooth portions 51a. The plurality of comb teeth portions 51a and 51b are formed so as to mesh with each other. The extending directions of the plurality of comb-tooth portions 51a and 51b are parallel to each other.

本実施形態では、一対の櫛歯状電極50a、50bの間に交流電圧を印加されることにより、後述するように、ラム波がダイアフラム41に励起されてダイアフラム41を一定方向に伝搬する。ラム波の伝搬方向は、複数の櫛歯部51a、51bが並ぶ方向(すなわち、複数の櫛歯部51a、51bの延出方向に垂直な方向)である。   In this embodiment, when an alternating voltage is applied between the pair of comb-like electrodes 50a and 50b, a Lamb wave is excited by the diaphragm 41 and propagates through the diaphragm 41 in a certain direction, as will be described later. The propagation direction of the Lamb wave is a direction in which the plurality of comb teeth 51a and 51b are arranged (that is, a direction perpendicular to the extending direction of the plurality of comb teeth 51a and 51b).

一対の櫛歯状電極50a、50bには、それぞれ引き出し配線70a、70bは接続されている。引き出し配線70aは、櫛歯状電極50aに対してラム波の伝搬方向に垂直な方向一方側(図示右側)に配置されている。引き出し配線70aは、櫛歯状電極50a側からラム波の伝搬方向の一方側(図2中上側)に延びるように配置されている。引き出し配線70bは、櫛歯状電極50bに対してラム波の伝搬方向に垂直な方向他方側(図示左側)に配置されている。引き出し配線70bは、櫛歯状電極50b側からラム波の伝搬方向の他方側(図2中下側)に延びるように配置されている。   Lead wires 70a and 70b are connected to the pair of comb-like electrodes 50a and 50b, respectively. The lead-out wiring 70a is arranged on one side (right side in the drawing) perpendicular to the propagation direction of the Lamb wave with respect to the comb-like electrode 50a. The lead-out wiring 70a is arranged so as to extend from the comb-like electrode 50a side to one side (upper side in FIG. 2) in the Lamb wave propagation direction. The lead-out wiring 70b is arranged on the other side (left side in the figure) in the direction perpendicular to the propagation direction of the Lamb wave with respect to the comb-like electrode 50b. The lead wire 70b is disposed so as to extend from the comb-like electrode 50b side to the other side (the lower side in FIG. 2) in the Lamb wave propagation direction.

本実施形態では、ダイアフラム41には、スリット46a、46bが設けられている。スリット46a、46bは、ラム波の伝搬方向に垂直な方向からデバイス領域45を挟むように配置されている。デバイス領域45は、ダイアフラム41のうち櫛歯状電極50a、50bが搭載される領域である。スリット46aは、デバイス領域45に対してラム波の伝搬方向に垂直な方向の一方側(図中右側)に配置されている。スリット46bは、デバイス領域45に対してラム波の伝搬方向に垂直な方向の他方側(図中左側)に配置されている。スリット46a、46bは、ラム波の伝搬方向に延出し、かつダイアフラム41のうち表面41aおよび裏面の間が貫通するように形成されている切れ目である。   In the present embodiment, the diaphragm 41 is provided with slits 46a and 46b. The slits 46a and 46b are arranged so as to sandwich the device region 45 from a direction perpendicular to the propagation direction of the Lamb wave. The device region 45 is a region on the diaphragm 41 where the comb-like electrodes 50a and 50b are mounted. The slit 46a is arranged on one side (right side in the figure) in a direction perpendicular to the propagation direction of the Lamb wave with respect to the device region 45. The slit 46b is disposed on the other side (left side in the drawing) in the direction perpendicular to the propagation direction of the Lamb wave with respect to the device region 45. The slits 46a and 46b are cuts that extend in the Lamb wave propagation direction and are formed so as to penetrate between the front surface 41a and the back surface of the diaphragm 41.

次に、本実施形態のラム波式センシングデバイス10の製造方法について図3を参照して説明する。   Next, the manufacturing method of the lamb wave type sensing device 10 of this embodiment is demonstrated with reference to FIG.

まず、第1の工程で、シリコンからなる基板60の表面上に蒸着やスパッタリング等の方法で圧電膜61を形成する(図3(a)参照)。圧電膜61は、圧電材料から薄膜状に形成されているものである。   First, in the first step, the piezoelectric film 61 is formed on the surface of the substrate 60 made of silicon by a method such as vapor deposition or sputtering (see FIG. 3A). The piezoelectric film 61 is formed from a piezoelectric material in a thin film shape.

次の第2の工程で、フォトリソグラフィによって圧電膜61をパターンニングして圧電膜61にスリット46a、46bを形成する(図3(b)参照)。   In the next second step, the piezoelectric film 61 is patterned by photolithography to form slits 46a and 46b in the piezoelectric film 61 (see FIG. 3B).

例えば、圧電膜61の表面にフォトレジスト62を塗布する。この塗布されたフォトレジスト62のうち所定領域を露光する。そして、フォトレジスト62および圧電膜61をエッチングする。このため、フォトレジスト62のうち露光箇所と圧電膜61のうち露光箇所に対応する領域とがそれぞれ溶解されてスリット46a、46bが圧電膜61に形成される。   For example, a photoresist 62 is applied on the surface of the piezoelectric film 61. A predetermined area of the applied photoresist 62 is exposed. Then, the photoresist 62 and the piezoelectric film 61 are etched. For this reason, the exposed portion of the photoresist 62 and the region corresponding to the exposed portion of the piezoelectric film 61 are dissolved to form slits 46 a and 46 b in the piezoelectric film 61.

なお、本実施形態のエッチングとしては、エッチャント(腐食剤)として塩素系ガスを使用するドライエッチングやウェットエッチングを用いることができる。   As the etching of this embodiment, dry etching or wet etching using a chlorine-based gas as an etchant (corrosive agent) can be used.

次の第3の工程で、圧電膜61の表面上のフォトレジスト62を除去して、アルミニウム(AL)、銅(Cu)、Au(金)等の導電性金属からなる電極層51を圧電膜61の表面に形成する(図3(c)参照)。   In the next third step, the photoresist 62 on the surface of the piezoelectric film 61 is removed, and an electrode layer 51 made of a conductive metal such as aluminum (AL), copper (Cu), or Au (gold) is formed into the piezoelectric film. It forms on the surface of 61 (refer FIG.3 (c)).

次の第4の工程で、フォトリソグラフィによって電極層51をパターンニングして圧電膜61上に一対の櫛歯状電極50a、50bを形成する(図3(d)参照)。   In the next fourth step, the electrode layer 51 is patterned by photolithography to form a pair of comb-like electrodes 50a and 50b on the piezoelectric film 61 (see FIG. 3D).

図3(d)では、電極層51のエッチング後に、櫛歯状電極50a、50bの上側にフォトレジスト63が残留した状態を示している。   FIG. 3D shows a state in which the photoresist 63 remains on the upper side of the comb-like electrodes 50a and 50b after the electrode layer 51 is etched.

なお、電極層51のパターンニングにおいても、エッチングとしては、ドライエッチングやウェットエッチングを用いることができる。エッチング材(エッチャント)としては、電極層51の材料に適したものを用いる。   In the patterning of the electrode layer 51, dry etching or wet etching can be used as the etching. As the etching material (etchant), a material suitable for the material of the electrode layer 51 is used.

次の第5の工程で、一対の櫛歯状電極50a、50bおよび圧電膜61の上側に支持部材64を固定する(図3(e)参照)。   In the next fifth step, the support member 64 is fixed to the upper side of the pair of comb-like electrodes 50a and 50b and the piezoelectric film 61 (see FIG. 3E).

具体的には、櫛歯状電極50a、50bの上側に残留したフォトレジスト63を除去する。さらに圧電膜61の上側にフォトレジスト65を塗布する。この塗布されたフォトレジスト65の上側に支持材66を配置する。このとき、フォトレジスト65が櫛歯状電極50a、50bおよび圧電膜61と支持材66との間を接合することになる。   Specifically, the photoresist 63 remaining on the upper side of the comb-like electrodes 50a and 50b is removed. Further, a photoresist 65 is applied on the upper side of the piezoelectric film 61. A support material 66 is disposed above the coated photoresist 65. At this time, the photoresist 65 joins the comb-like electrodes 50 a and 50 b and the piezoelectric film 61 and the support material 66.

次の第6の工程で、基板60においてデバイス領域45に該当する裏面の部位をエッチングにより除去する。このことにより、基板60のうちデバイス領域45に該当する部位において裏面側に開口する空所44が形成されている。つまり、ダイアフラム41裏面側において空所44を囲むように支持部42が形成されることになる。これに加えて、フォトレジスト65および支持材66を除去する。これにより、デバイスチップ30が完成することになる(図3(f)参照)。その後、デバイスチップ30をダイアフラム構造体20のダイアフラム21の表面側に固定する。このことにより、ラム波式センシングデバイス10が完成する。   In the next sixth step, the portion of the back surface corresponding to the device region 45 in the substrate 60 is removed by etching. As a result, a void 44 is formed in the portion of the substrate 60 corresponding to the device region 45 that opens to the back surface side. That is, the support portion 42 is formed so as to surround the void 44 on the rear surface side of the diaphragm 41. In addition to this, the photoresist 65 and the support material 66 are removed. Thereby, the device chip 30 is completed (see FIG. 3F). Thereafter, the device chip 30 is fixed to the surface side of the diaphragm 21 of the diaphragm structure 20. Thereby, the Lamb wave type sensing device 10 is completed.

次に、本実施形態の作動について説明する。   Next, the operation of this embodiment will be described.

本実施形態のデバイスチップ30は、上述の課題の欄で説明したラム波式センシングデバイス1と同様の原理により、デバイスチップ30を共振器として作動させて、ダイアフラム41が受けた圧力を検出するものである。   The device chip 30 of the present embodiment detects the pressure received by the diaphragm 41 by operating the device chip 30 as a resonator based on the same principle as the Lamb wave type sensing device 1 described in the above section of the problem. It is.

具体的には、一対の櫛歯状電極50a、50bに測定装置(図示省略)を接続して、測定装置から櫛歯状電極50a、50bの間に交流電圧を出力するとともに、測定装置が、デバイスチップ30の共振周波数の変化を検出することにより、ダイアフラム41が受けた圧力を検出する。   Specifically, a measuring device (not shown) is connected to the pair of comb-like electrodes 50a and 50b, and an alternating voltage is output between the comb-like electrodes 50a and 50b from the measuring device. By detecting a change in the resonance frequency of the device chip 30, the pressure received by the diaphragm 41 is detected.

ここで、測定装置から櫛歯状電極50a、50bの間に交流電圧を出力することに伴って、ダイアフラム1にラム波が励起してこのラム波がダイアフラム1を一方向に伝搬する。 Here, the interdigital electrodes 50a from the measuring device, with the output the AC voltage between the 50b, the diaphragm 4 1 and excited Lamb waves this Lamb wave propagates diaphragm 4 1 in one direction.

そして、デバイスチップ30がダイアフラム構造体20のダイアフラム21を介して図1中矢印Pの如く圧力を受圧すると、ダイアフラム41に等方的に応力が作用する。このとき、スリット46a、46bがラム波伝搬方向に垂直な方向から応力がデバイス領域45に作用することを妨げることができる。   When the device chip 30 receives pressure as shown by an arrow P in FIG. 1 through the diaphragm 21 of the diaphragm structure 20, an isotropic stress is applied to the diaphragm 41. At this time, the slits 46a and 46b can prevent the stress from acting on the device region 45 from the direction perpendicular to the Lamb wave propagation direction.

以上説明した本実施形態によれば、ラム波式センシングデバイス10は、ダイアフラム構造体20、およびデバイスチップ30を備える。ダイアフラム構造体20は、ダイアフラム21と、ダイアフラム21の周囲をその裏面側から支える支持部22とを備える。デバイスチップ30は、ダイアフラム構造体40および1対の櫛歯状電極50a、50bから構成されている。ダイアフラム構造体40は、圧電材料から構成されているダイアフラム41と、ダイアフラム41の周囲をその裏面側から支える支持部42とを備える。1対の櫛歯状電極50a、50bは、ダイアフラム41の表面41a上にて噛みあうように配置されている。1対の櫛歯状電極50a、50bの間に印加される交流電圧によってラム波がダイアフラム41を一方向に伝搬するようになっている。1対の櫛歯状電極に接続される測定装置がデバイスチップ30の共振周波数の変化を検出することにより、ダイアフラム21を通してダイアフラム44の裏面側に加わる圧力を検出する。ダイアフラム41には、1対の櫛歯状電極50a、50bに対してラム波の伝搬方向に垂直な方向にそれぞれスリット46a、46bが設けられている。   According to the embodiment described above, the Lamb wave type sensing device 10 includes the diaphragm structure 20 and the device chip 30. The diaphragm structure 20 includes a diaphragm 21 and a support portion 22 that supports the periphery of the diaphragm 21 from the back surface side. The device chip 30 includes a diaphragm structure 40 and a pair of comb-like electrodes 50a and 50b. The diaphragm structure 40 includes a diaphragm 41 made of a piezoelectric material, and a support portion 42 that supports the periphery of the diaphragm 41 from its back side. The pair of comb-like electrodes 50 a and 50 b are arranged so as to bite on the surface 41 a of the diaphragm 41. A lamb wave propagates through the diaphragm 41 in one direction by an alternating voltage applied between the pair of comb-like electrodes 50a and 50b. The measuring device connected to the pair of comb-like electrodes detects the pressure applied to the back surface side of the diaphragm 44 through the diaphragm 21 by detecting the change in the resonance frequency of the device chip 30. The diaphragm 41 is provided with slits 46a and 46b in a direction perpendicular to the propagation direction of the Lamb wave with respect to the pair of comb-like electrodes 50a and 50b, respectively.

したがって、スリット46a、46bがラム波伝搬方向に垂直な方向の応力がデバイス領域45に作用することを妨げることができる。このため、圧力検出感度の低下の原因である、ラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力P2がデバイス領域45に作用することを低減することができる。したがって、デバイスチップ30において圧力検出感度の低下を抑制することができる。これにより、圧力検出感度の低下を抑制するようにしたラム波式センシングデバイス10を提供することができる。   Therefore, the slits 46 a and 46 b can prevent the stress in the direction perpendicular to the Lamb wave propagation direction from acting on the device region 45. For this reason, it can reduce that the stress P2 of the direction perpendicular | vertical to the propagation direction of a Lamb wave which is the cause of the fall of a pressure detection sensitivity acts on the device area | region 45. FIG. Therefore, a decrease in pressure detection sensitivity in the device chip 30 can be suppressed. Thereby, the Lamb wave type sensing device 10 which suppressed the fall of the pressure detection sensitivity can be provided.

本実施形態では、ダイアフラム構造体20の表面側にデバイスチップ30が配置されている。このため、ダイアフラム構造体20を用いなく、デバイスチップ30で圧力を検出する場合に比べて、高い圧力を検出することができる。この場合、ダイアフラム構造体20のダイアフラム21の厚み寸法を検出対象の圧力レンジに合わせて調整することにより、圧力を適切に検出することができる。   In the present embodiment, the device chip 30 is disposed on the surface side of the diaphragm structure 20. For this reason, it is possible to detect a high pressure without using the diaphragm structure 20 as compared with the case where the pressure is detected by the device chip 30. In this case, the pressure can be appropriately detected by adjusting the thickness dimension of the diaphragm 21 of the diaphragm structure 20 in accordance with the pressure range to be detected.

なお、特開2010−169607号公報では、SAWチップをダイアフラムに接着する際に接着面を部分的とすることを提案している。この方法は、ラム波式センシングデバイスにも適用できるが、接着面積の低下は信頼性の低下につながる。また接着面を局所に限定するためには工程が複雑になりコスト増加につながる。これに対して、本実施形態のラム波式センシングデバイス10では、このような問題が生じない。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-169607 proposes that the bonding surface is partial when bonding the SAW chip to the diaphragm. This method can also be applied to a Lamb wave sensing device, but a decrease in the adhesion area leads to a decrease in reliability. Further, in order to limit the bonding surface locally, the process becomes complicated, leading to an increase in cost. On the other hand, such a problem does not occur in the lamb wave sensing device 10 of the present embodiment.

(変形例)
上記第1実施形態では、デバイスチップ30において、ダイアフラム41に対して反対側に開口する空所44を備えるダイアフラム構造体40を用いた例について説明したが、これに代えて、本変形例では、デバイスチップ30において空所44aをスリット46a、46bを通してダイアフラム41の表面41a側に開口するダイアフラム構造体40Aを用いる例について説明する。
(Modification)
In the said 1st Embodiment, although the device chip 30 demonstrated the example using the diaphragm structure 40 provided with the space 44 opened on the opposite side with respect to the diaphragm 41, it replaced with this and in this modification, An example in which the diaphragm structure 40A that opens the void 44a to the surface 41a side of the diaphragm 41 through the slits 46a and 46b in the device chip 30 will be described.

図4に本変形例のラム波式センシングデバイス10の側面図を示す。本変形例のラム波式センシングデバイス10は、ダイアフラム構造体20、およびデバイスチップ30を備える。図4において、図1と同一の符号は、同一のものを示し、その説明を省略する。   FIG. 4 shows a side view of the Lamb wave type sensing device 10 of this modification. The Lamb wave type sensing device 10 of this modification includes a diaphragm structure 20 and a device chip 30. 4, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same components, and the description thereof is omitted.

本変形例のデバイスチップ30は、ダイアフラム構造体40Aおよび一対の櫛歯状電極50a、50bを備える。ダイアフラム構造体40Aは、空所40aを備える。ダイアフラム構造体40Aの空所44aは、裏面側に開口するように形成されていない。ダイアフラム構造体40Aのうち空所44aに対して表面41a側には、ダイアフラム41が形成される。ダイアフラム構造体40Aのうちダイアフラム41以外の部分は、ダイアフラム41を支持する支持部25を構成する。つまり、ダイアフラム構造体40Aのうちダイアフラム41の裏面側でダイアフラム41と支持部25との間に空所44aが形成されている。ダイアフラム41の表面41a側には、上記第1実施形態と同様に、開口部としてのスリット46a、46bが設けられている。スリット46a、46bは、空所44aに連通している。このことにより、空所44aは、スリット46a、46bを通してダイアフラム41の表面41a側に開口することになる。   The device chip 30 of this modification includes a diaphragm structure 40A and a pair of comb-like electrodes 50a and 50b. The diaphragm structure 40A includes a space 40a. The void 44a of the diaphragm structure 40A is not formed so as to open to the back surface side. A diaphragm 41 is formed on the surface 41a side with respect to the void 44a in the diaphragm structure 40A. A portion of the diaphragm structure 40 </ b> A other than the diaphragm 41 constitutes a support portion 25 that supports the diaphragm 41. That is, a void 44 a is formed between the diaphragm 41 and the support portion 25 on the back side of the diaphragm 41 in the diaphragm structure 40 </ b> A. On the surface 41a side of the diaphragm 41, slits 46a and 46b as openings are provided in the same manner as in the first embodiment. The slits 46a and 46b communicate with the space 44a. As a result, the void 44a opens to the surface 41a side of the diaphragm 41 through the slits 46a and 46b.

次に、本変形例のラム波式センシングデバイス10の製造方法について図5を参照して説明する。   Next, a method for manufacturing the Lamb wave sensing device 10 of the present modification will be described with reference to FIG.

まず、第1の工程では、上記第1実施形態と同様に、基板60の表面上に圧電膜61を形成する(図5(a)参照)。   First, in the first step, as in the first embodiment, the piezoelectric film 61 is formed on the surface of the substrate 60 (see FIG. 5A).

次の第2の工程で、蒸着やスパッタリング等の方法で電極層51を圧電膜61の表面に形成する(図5(b)参照)。電極層51は、アルミニウム(AL)、銅(Cu)、Au(金)等の導電性金属からなるものである。   In the next second step, the electrode layer 51 is formed on the surface of the piezoelectric film 61 by a method such as vapor deposition or sputtering (see FIG. 5B). The electrode layer 51 is made of a conductive metal such as aluminum (AL), copper (Cu), or Au (gold).

次の第3の工程で、フォトリソグラフィによって電極層51をパターンニングして圧電膜61上に一対の櫛歯状電極50a、50bを形成する(図5(c)参照)。   In the next third step, the electrode layer 51 is patterned by photolithography to form a pair of comb-like electrodes 50a and 50b on the piezoelectric film 61 (see FIG. 5C).

図5(c)では、電極層51のエッチング後に、櫛歯状電極50a、50bの上側にフォトレジスト63が残留した状態を示している。なお、電極層51のパターンニングにおいても、エッチングとしては、ドライエッチングやウェットエッチングを用いることができる。エッチャントとしては、電極層51の材料に適したものを用いる。   FIG. 5C shows a state in which the photoresist 63 remains on the upper side of the comb-like electrodes 50a and 50b after the electrode layer 51 is etched. In the patterning of the electrode layer 51, dry etching or wet etching can be used as the etching. As the etchant, a material suitable for the material of the electrode layer 51 is used.

次の第4の工程において、上記第3の工程(図5(c)参照)で櫛歯状電極50a、50bの上側に残留したフォトレジスト63を除去する。これに加えて、圧電膜61および一対の櫛歯状電極50a、50bを覆うようにフォトレジスト64を塗布する。さらに、フォトリソグラフィによってフォトレジスト64をパターンニングしてフォトレジスト64にスリット47a、47bを形成する(図5(d)参照)。   In the next fourth step, the photoresist 63 remaining on the upper side of the comb-like electrodes 50a and 50b in the third step (see FIG. 5C) is removed. In addition to this, a photoresist 64 is applied so as to cover the piezoelectric film 61 and the pair of comb-like electrodes 50a and 50b. Further, the photoresist 64 is patterned by photolithography to form slits 47a and 47b in the photoresist 64 (see FIG. 5D).

次の第5の工程において、圧電膜61をエッチングしてスリット46a、46bを形成する(図5(e)参照)。スリット46aは、スリット47aに連通し、かつスリット46bは、スリット47bに連通している。エッチングとしては、エッチャント(腐食剤)として塩素系ガスを使用するドライエッチングやウェットエッチングを用いることができる。エッチャントとしては、圧電膜61の材料に適したものを用いる。   In the next fifth step, the piezoelectric film 61 is etched to form slits 46a and 46b (see FIG. 5E). The slit 46a communicates with the slit 47a, and the slit 46b communicates with the slit 47b. As the etching, dry etching or wet etching using a chlorine-based gas as an etchant (corrosive agent) can be used. As the etchant, a material suitable for the material of the piezoelectric film 61 is used.

次の第6の工程において、ドライエッチングにより基板60に空所44aを形成する。   In the next sixth step, a void 44a is formed in the substrate 60 by dry etching.

具体的には、エッチャント(腐食剤)としてXeF2ガスをスリット47a、46aおよびスリット47b、46bを通して基板60の内部に供給する。つまり、基板60に対してその表面側からエッチャントを供給してエッチングする。このとき、スリット46a、46bは、基板60の内部にエッチャントを供給するためにエッチングウィンドウを構成する。このように基板60の内部に供給されるエッチャントによって空所44aが形成される(図5(f)参照)。   Specifically, XeF2 gas is supplied into the substrate 60 through the slits 47a and 46a and the slits 47b and 46b as an etchant (corrosive agent). That is, the etchant is supplied to the substrate 60 from the surface side and etched. At this time, the slits 46 a and 46 b constitute an etching window for supplying an etchant to the inside of the substrate 60. Thus, the void 44a is formed by the etchant supplied into the substrate 60 (see FIG. 5F).

次の第7の工程において、フォトレジスト64を除去する。これにより、デバイスチップ30が完成することになる(図5(g)参照)。その後、デバイスチップ30をダイアフラム構造体20のダイアフラム21の表面側に固定する。このことにより、ラム波式センシングデバイス10が完成する。   In the next seventh step, the photoresist 64 is removed. Thereby, the device chip 30 is completed (see FIG. 5G). Thereafter, the device chip 30 is fixed to the surface side of the diaphragm 21 of the diaphragm structure 20. Thereby, the Lamb wave type sensing device 10 is completed.

以上のように構成される本実施形態では、上記第1実施形態と同様に、デバイスチップ30を共振器として作動させて、ダイアフラム41が受けた圧力を検出するものである。   In the present embodiment configured as described above, the pressure received by the diaphragm 41 is detected by operating the device chip 30 as a resonator as in the first embodiment.

具体的には、一対の櫛歯状電極50a、50bに測定装置(図示省略)を接続して、測定装置から櫛歯状電極50a、50bの間に交流電圧を出力する。これに伴って、ダイアフラム21にラム波が励起してこのラム波がダイアフラム21を伝搬する。   Specifically, a measuring device (not shown) is connected to the pair of comb-like electrodes 50a and 50b, and an AC voltage is output from the measuring device between the comb-like electrodes 50a and 50b. Along with this, a Lamb wave is excited in the diaphragm 21 and this Lamb wave propagates through the diaphragm 21.

このとき、測定装置によってデバイスチップ30の共振周波数の変化を検出することにより、ダイアフラム41が受けた圧力を検出する。ここで、デバイスチップ30がダイアフラム構造体20のダイアフラム21を介して図4中矢印Pの如く圧力を受圧すると、ダイアフラム41の表面41aに等方的に応力が作用する。このとき、スリット46a、46bがラム波伝搬方向に垂直な方向から応力がデバイス領域45に作用することを妨げることができる。このため、圧力検出感度の低下の原因である、ラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力P2がデバイス領域45に作用することを低減することができる。したがって、上記第1実施形態と同様に、デバイスチップ30において圧力検出感度の低下を抑制することができる。   At this time, the pressure received by the diaphragm 41 is detected by detecting the change in the resonance frequency of the device chip 30 by the measuring device. Here, when the device chip 30 receives pressure as shown by an arrow P in FIG. 4 through the diaphragm 21 of the diaphragm structure 20, an isotropic stress is applied to the surface 41 a of the diaphragm 41. At this time, the slits 46a and 46b can prevent the stress from acting on the device region 45 from the direction perpendicular to the Lamb wave propagation direction. For this reason, it can reduce that the stress P2 of the direction perpendicular | vertical to the propagation direction of a Lamb wave which is the cause of the fall of pressure detection sensitivity acts on the device area | region 45. FIG. Therefore, similarly to the first embodiment, it is possible to suppress a decrease in pressure detection sensitivity in the device chip 30.

上記変形例では、スリット46a、46bをエッチングウィンドウとして用いた例について説明したが、スリット46a、46bだけは不十分な場合、スリット46a、46b以外にエッチングウィンドウを別に設けてもよい。   In the above modification, an example in which the slits 46a and 46b are used as etching windows has been described. However, if only the slits 46a and 46b are insufficient, an etching window may be provided separately from the slits 46a and 46b.

(第2実施形態)
上記第1実施形態では、ダイアフラム41のスリット46a、46bによってラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力P2がデバイス領域45に作用することを低減した例について説明したが、これに代えて、本実施形態では、ダイアフラム41のうち座屈した領域によってラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力P2がデバイス領域45に作用することを低減する例について説明する。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, the example in which the stress P2 in the direction perpendicular to the propagation direction of the Lamb wave is applied to the device region 45 by the slits 46a and 46b of the diaphragm 41 has been described. In the embodiment, an example in which the stress P2 in the direction perpendicular to the propagation direction of the Lamb wave is applied to the device region 45 by the buckled region of the diaphragm 41 will be described.

本実施形態のラム波式センシングデバイス10では、デバイスチップ30においてダイアフラム41のスリット46a、46bに代えて引張り応力膜80a、80bが設けられている。図6に本実施形態におけるラム波式センシングデバイス10のデバイスチップ30の上面図を示す。   In the Lamb wave type sensing device 10 of this embodiment, tensile stress films 80a and 80b are provided in the device chip 30 instead of the slits 46a and 46b of the diaphragm 41. FIG. 6 shows a top view of the device chip 30 of the Lamb wave type sensing device 10 in the present embodiment.

本実施形態のダイアフラム41は、圧縮応力が作用する圧電膜から構成されている。なお、圧電膜に圧縮応力を持たせることは、スパッタリング等により圧電膜を形成する際の成膜条件を調整することにより、可能である。   The diaphragm 41 of this embodiment is composed of a piezoelectric film on which compressive stress acts. It is possible to give the piezoelectric film a compressive stress by adjusting the film formation conditions when forming the piezoelectric film by sputtering or the like.

引張り応力膜80a、80bは、ダイアフラム41のうち表面41aに配置されている。引張り応力膜80a、80bは、ダイアフラム41のうちデバイス領域45に対してラム波の伝搬方向(図6中上下方向)の両側に配置されている。デバイス領域45は、ダイアフラム41のうち一対の櫛歯状電極50a、50bが配置される領域である。引張り応力膜80a、80bは、引張り応力が作用する薄膜であって、LPCVD(Low Pressure CVD)法により成膜されるSi3N4を用いることができる。   The tensile stress films 80 a and 80 b are disposed on the surface 41 a of the diaphragm 41. The tensile stress films 80a and 80b are disposed on both sides of the diaphragm 41 with respect to the device region 45 in the Lamb wave propagation direction (vertical direction in FIG. 6). The device region 45 is a region in the diaphragm 41 where the pair of comb-like electrodes 50a and 50b are disposed. The tensile stress films 80a and 80b are thin films on which tensile stress acts, and Si3N4 formed by LPCVD (Low Pressure CVD) method can be used.

本実施形態では、ダイアフラム41のうち厚み方向(つまり、紙面手前側)から視た形状が長方形である。当該長方形は、ラム波の伝搬方向(図中上下方向)に延びる辺を短辺とし、ラム波の伝搬方向に垂直な方向(図中左右方向)に延びる辺を長辺としている。   In the present embodiment, the shape of the diaphragm 41 viewed from the thickness direction (that is, the front side of the sheet) is a rectangle. The rectangle has a side extending in the Lamb wave propagation direction (vertical direction in the drawing) as a short side and a side extending in a direction perpendicular to the Lamb wave propagation direction (in the horizontal direction in the drawing) as a long side.

本実施形態では、引き出し配線70a、70bは、それぞれラム波の伝搬方向(図中左右方向)に垂直な方向に延びるように配置されている。   In the present embodiment, the lead-out wirings 70a and 70b are arranged so as to extend in a direction perpendicular to the propagation direction of the Lamb wave (the left-right direction in the figure).

このように構成される本実施形態のデバイスチップ30では、ダイアフラム41に引張り応力膜80a、80bによってラム波の伝搬方向のみに引張り応力が付加される。このことにより、ダイアフラム41のうち、引張り応力膜80a、80bおよび一対の櫛歯状電極50a、50bが配置されている領域48(図中一点鎖線で囲まれる領域)では、座屈が解除されて、領域48以外の領域49a、49bではそれぞれ座屈が残る。ダイアフラム41のうち領域49aは、領域48に対してラム波の伝搬方向に垂直な方向の一方側(図中左側)の領域である。ダイアフラム41のうち領域49bは、領域48に対してラム波の伝搬方向に垂直な方向の他方側(図中右側)の領域である。   In the device chip 30 of this embodiment configured as described above, a tensile stress is applied to the diaphragm 41 only in the propagation direction of the Lamb wave by the tensile stress films 80a and 80b. As a result, in the diaphragm 41, in the region 48 where the tensile stress films 80a and 80b and the pair of comb-like electrodes 50a and 50b are arranged (the region surrounded by the alternate long and short dash line in the figure), the buckling is released. In the regions 49a and 49b other than the region 48, buckling remains. The region 49 a of the diaphragm 41 is a region on one side (left side in the figure) in a direction perpendicular to the propagation direction of the Lamb wave with respect to the region 48. The region 49 b of the diaphragm 41 is a region on the other side (right side in the figure) in a direction perpendicular to the propagation direction of the Lamb wave with respect to the region 48.

これにより、ダイアフラム41では、ラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力P2によって領域49a、49bの座屈量が増加、或いは減少して、ラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力P2が領域49a、49bに吸収される。したがって、上記第1実施形態と同様に、ラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力P2がデバイス領域45に作用することを低減することができる。したがって、デバイスチップ30において圧力検出感度の低下を抑制することができる。   Thereby, in the diaphragm 41, the buckling amount of the regions 49a and 49b is increased or decreased by the stress P2 in the direction perpendicular to the Lamb wave propagation direction, and the stress P2 in the direction perpendicular to the Lamb wave propagation direction is applied to the region. It is absorbed by 49a and 49b. Therefore, as in the first embodiment, it is possible to reduce the stress P2 in the direction perpendicular to the propagation direction of the Lamb wave from acting on the device region 45. Therefore, a decrease in pressure detection sensitivity in the device chip 30 can be suppressed.

本実施形態では、ダイアフラム41のうち厚み方向(つまり、紙面手前側)から視た形状が、ラム波の伝搬方向に延びる辺を短辺とし、ラム波の伝搬方向に垂直な方向に延びる辺を長辺とする長方形である。このため、ダイアフラム41のうち厚み方向(つまり、紙面手前側)から視た形状が、ラム波の伝搬方向に延びる辺を長辺とし、ラム波の伝搬方向に垂直な方向に延びる辺を短辺とする長方形になる場合に比べて、ダイアフラム41のうち領域49a、49bが占める割合が大きくなる。したがって、ラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力P2を領域49a、49bで確実に吸収するといった効果を得られる。   In the present embodiment, the shape of the diaphragm 41 viewed from the thickness direction (that is, the front side of the drawing) has a side extending in the Lamb wave propagation direction as a short side and a side extending in a direction perpendicular to the Lamb wave propagation direction. It is a rectangle with a long side. Therefore, the shape of the diaphragm 41 viewed from the thickness direction (that is, the front side of the drawing) has a side extending in the Lamb wave propagation direction as a long side and a side extending in a direction perpendicular to the Lamb wave propagation direction as a short side. Compared to the case of the rectangle, the ratio of the regions 49a and 49b in the diaphragm 41 is larger. Therefore, it is possible to obtain an effect that the stress P2 in a direction perpendicular to the propagation direction of the Lamb wave is reliably absorbed by the regions 49a and 49b.

本実施形態では、長辺の長さと短辺の長さとの比率(=長辺の長さ/短辺の長さ)を大きくするほど、ダイアフラム41のうち領域49a、49bが占める割合が大きくなり、上記効果が大きくなる。   In the present embodiment, as the ratio of the length of the long side to the length of the short side (= long side length / short side length) increases, the ratio of the regions 49a and 49b in the diaphragm 41 increases. The above effect is increased.

本実施形態では、ダイアフラム41のスリット46a、46bが設けられていない。このため、引き出し配線70a、70bの配置の自由度が大きくなり、引き出し配線70a、70bの幅方向の寸法を大きくしやすい。   In this embodiment, the slits 46a and 46b of the diaphragm 41 are not provided. For this reason, the freedom degree of arrangement | positioning of extraction wiring 70a, 70b becomes large, and it is easy to enlarge the dimension of the width direction of extraction wiring 70a, 70b.

(第3実施形態)
上記第2実施形態では、ラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力P2がデバイス領域45に作用することを低減する例について説明したが、これに代えて、本実施形態では、ラム波の伝搬方向の応力P1がデバイス領域45に作用することを低減する例について説明する。
(Third embodiment)
In the second embodiment, the example in which the stress P2 in the direction perpendicular to the propagation direction of the Lamb wave is applied to the device region 45 has been described. Instead, in this embodiment, the propagation of the Lamb wave is performed. An example in which the stress P1 in the direction is reduced from acting on the device region 45 will be described.

図7に本実施形態におけるラム波式センシングデバイス10のデバイスチップ30の上面図を示す。本実施形態と上記第2実施形態とでは、主に、引張り応力膜80a、80bの配置が相違する。このため、引張り応力膜80a、80bの配置以外の説明については簡素化する。   FIG. 7 shows a top view of the device chip 30 of the Lamb wave sensing device 10 in the present embodiment. This embodiment is different from the second embodiment mainly in the arrangement of the tensile stress films 80a and 80b. For this reason, descriptions other than the arrangement of the tensile stress films 80a and 80b are simplified.

本実施形態では、引張り応力膜80a、80bは、ダイアフラム41のうち表面41aに配置されている。引張り応力膜80a、80bは、ダイアフラム41のうちデバイス領域45に対してラム波の伝搬方向に垂直な方向の(図6中左右方向)の両側に配置されている。   In the present embodiment, the tensile stress films 80 a and 80 b are disposed on the surface 41 a of the diaphragm 41. The tensile stress films 80a and 80b are arranged on both sides of the diaphragm 41 in the direction perpendicular to the propagation direction of the Lamb wave with respect to the device region 45 (left and right direction in FIG. 6).

このように構成される本実施形態のデバイスチップ30では、ダイアフラム41に引張り応力膜80a、80bによってラム波の伝搬方向に垂直な方向のみに引張り応力が付加される。このことにより、ダイアフラム41のうち、引張り応力膜80a、80bおよび一対の櫛歯状電極50a、50bが配置されている領域48(図中一点鎖線で囲まれる領域)では、座屈が解除されて、領域48以外の領域49c、49dではそれぞれ座屈が残る。ダイアフラム41のうち領域49cは、領域48に対してラム波の伝搬方向の一方側(図中上側)の領域である。ダイアフラム41のうち領域49dは、領域48に対してラム波の伝搬方向の他方側(図中下側)の領域である。   In the device chip 30 of this embodiment configured as described above, the tensile stress is applied to the diaphragm 41 only in the direction perpendicular to the propagation direction of the Lamb wave by the tensile stress films 80a and 80b. As a result, in the diaphragm 41, in the region 48 where the tensile stress films 80a and 80b and the pair of comb-like electrodes 50a and 50b are arranged (the region surrounded by the alternate long and short dash line in the figure), the buckling is released. In the regions 49c and 49d other than the region 48, buckling remains. The region 49 c of the diaphragm 41 is a region on one side (upper side in the drawing) of the Lamb wave propagation direction with respect to the region 48. A region 49 d of the diaphragm 41 is a region on the other side (lower side in the drawing) in the Lamb wave propagation direction with respect to the region 48.

これにより、ダイアフラム41では、ラム波の伝搬方向の応力P1によって領域49c、49dの座屈量が増加、或いは減少して、ラム波の伝搬方向の応力P1が領域49c、49dに吸収される。したがって、ラム波の伝搬方向の応力P1がデバイス領域45に作用することを低減することができる。   Thereby, in the diaphragm 41, the buckling amount of the regions 49c and 49d is increased or decreased by the stress P1 in the propagation direction of the Lamb wave, and the stress P1 in the propagation direction of the Lamb wave is absorbed in the regions 49c and 49d. Therefore, it is possible to reduce the stress P1 in the propagation direction of the Lamb wave from acting on the device region 45.

ここで、ラム波の伝搬方向に垂直な方向での応力P2による音速変化が、櫛歯状電極3の間隔の変化による共振周波数の変化量と、ラム波の伝搬方向での応力P1による音速変化によっての共振周波数の変化量とを打ち消すことが、圧力検出感度の低下の原因である、
したがって、上述の如く、ラム波の伝搬方向の応力P1がデバイス領域45に作用することを低減することにより、デバイスチップ30において圧力検出感度の低下を抑制することができる。
Here, the change in the sound speed due to the stress P2 in the direction perpendicular to the propagation direction of the Lamb wave is the change in the resonance frequency due to the change in the spacing between the comb-like electrodes 3, and the change in the sound speed due to the stress P1 in the propagation direction of the Lamb wave. Canceling the amount of change in the resonance frequency due to is the cause of the decrease in pressure detection sensitivity,
Therefore, as described above, the reduction in pressure detection sensitivity in the device chip 30 can be suppressed by reducing the effect of the stress P1 in the propagation direction of the Lamb wave on the device region 45.

本実施形態では、ダイアフラム41のうち厚み方向(つまり、紙面手前側)から視た形状が、ラム波の伝搬方向に延びる辺を長辺とし、ラム波の伝搬方向に垂直な方向に延びる辺を短辺とする長方形である。このため、ダイアフラム41のうち厚み方向(つまり、紙面手前側)から視た形状が、ラム波の伝搬方向に延びる辺を短辺とし、ラム波の伝搬方向に垂直な方向に延びる辺を長辺とする長方形になる場合に比べて、ダイアフラム41のうち領域49c、49dが占める割合が大きくなる。したがって、ラム波の伝搬方向の応力P1を領域49c、49dで確実に吸収するといった効果を得られる。   In the present embodiment, the shape of the diaphragm 41 viewed from the thickness direction (that is, the front side in the drawing) has a side extending in the Lamb wave propagation direction as a long side and a side extending in a direction perpendicular to the Lamb wave propagation direction. It is a rectangle with a short side. For this reason, the shape of the diaphragm 41 viewed from the thickness direction (that is, the front side of the drawing) has a side extending in the Lamb wave propagation direction as a short side and a side extending in a direction perpendicular to the Lamb wave propagation direction as a long side. Compared to the case of the rectangle, the ratio of the regions 49c and 49d in the diaphragm 41 is larger. Therefore, the effect that the stress P1 in the propagation direction of the Lamb wave is reliably absorbed by the regions 49c and 49d can be obtained.

(第4実施形態)
上記第2実施形態では、ダイアフラム41として圧縮応力が作用するものを用いた例について説明したが、これに代えて、本実施形態では、ダイアフラム41として引張り応力が作用するものを用いた例について説明する。
(Fourth embodiment)
In the second embodiment, the example using the diaphragm 41 acting as the compressive stress has been described. Instead, in the present embodiment, the diaphragm 41 acting as the tensile stress acts as an example. To do.

図8に本実施形態におけるラム波式センシングデバイス10のデバイスチップ30の上面図を示す。   FIG. 8 shows a top view of the device chip 30 of the Lamb wave type sensing device 10 in the present embodiment.

本実施形態のデバイスチップ30では、ダイアフラム41は、圧縮応力が作用する圧電膜ではなく、引張り応力が作用する圧電膜から構成されている。本実施形態のデバイスチップ30では、ダイアフラム41の表面41aには、引張り応力膜80a、80bに代えて、圧縮応力膜80c、80dが配置されている。本実施形態では、ダイアフラム41および圧縮応力膜80c、80dを除く他の構成は、上記第3実施形態と同じであるため、その説明は省略する。   In the device chip 30 of the present embodiment, the diaphragm 41 is not a piezoelectric film to which a compressive stress acts, but a piezoelectric film to which a tensile stress acts. In the device chip 30 of this embodiment, compressive stress films 80c and 80d are disposed on the surface 41a of the diaphragm 41 in place of the tensile stress films 80a and 80b. In the present embodiment, the configuration other than the diaphragm 41 and the compressive stress films 80c and 80d is the same as that of the third embodiment, and thus the description thereof is omitted.

一対の櫛歯状電極50a、50bは、ダイアフラム41の表面41aのうち中央部に配置されている。圧縮応力膜80cは、ダイアフラム41の表面41aのうち一対の櫛歯状電極50a、50bが配置されるデバイス領域45に対してラム波伝搬方向に垂直な方向の一方側(図中左側)に配置されている。圧縮応力膜80dは、ダイアフラム41の表面41aのうちデバイス領域45に対してラム波伝搬方向に垂直な方向の他方側(図中右側)に配置されている。   The pair of comb-like electrodes 50 a and 50 b are arranged at the center of the surface 41 a of the diaphragm 41. The compressive stress film 80c is arranged on one side (the left side in the drawing) perpendicular to the Lamb wave propagation direction with respect to the device region 45 where the pair of comb-like electrodes 50a and 50b are arranged on the surface 41a of the diaphragm 41. Has been. The compressive stress film 80d is disposed on the other side (right side in the drawing) of the surface 41a of the diaphragm 41 in the direction perpendicular to the Lamb wave propagation direction with respect to the device region 45.

本実施形態では、ダイアフラム41のうち厚み方向(つまり、紙面手前側)から視た形状は、ラム波の伝搬方向(図中上下方向)に延びる辺を短辺とし、ラム波の伝搬方向に垂直な方向(図中左右方向)に延びる辺を長辺とする長方形である。   In the present embodiment, the shape of the diaphragm 41 viewed from the thickness direction (that is, the front side of the drawing) has a short side extending in the Lamb wave propagation direction (vertical direction in the drawing) and is perpendicular to the Lamb wave propagation direction. It is a rectangle whose side is a long side extending in the right direction (left and right direction in the figure).

このように構成される本実施形態のデバイスチップ30では、ダイアフラム41に圧縮応力膜80c、80dによってラム波の伝搬方向のみに圧縮応力が付加される。このことにより、ダイアフラム41のうち圧縮応力膜80c、80dが配置される領域49a、49bには、圧縮応力膜80c、80dの圧縮応力によって座屈が与えられる。ダイアフラム41のうち領域49a、49b以外の領域49gでは、座屈が生じていない。   In the device chip 30 of the present embodiment configured as described above, compressive stress is applied to the diaphragm 41 only in the Lamb wave propagation direction by the compressive stress films 80c and 80d. As a result, the regions 49a and 49b of the diaphragm 41 where the compressive stress films 80c and 80d are disposed are buckled by the compressive stress of the compressive stress films 80c and 80d. In the region 49g of the diaphragm 41 other than the regions 49a and 49b, no buckling occurs.

これにより、上記第2実施形態と同様、ダイアフラム41では、ラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力P2によって領域49a、49bの座屈量が増加、或いは減少して、ラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力P2が領域49a、49bに吸収される。したがって、ラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力P2がデバイス領域45に作用することを低減することができる。このため、デバイスチップ30において圧力検出感度の低下を抑制することができる。   As a result, as in the second embodiment, in the diaphragm 41, the buckling amount of the regions 49a and 49b is increased or decreased by the stress P2 in the direction perpendicular to the propagation direction of the Lamb wave, and the propagation direction of the Lamb wave is increased. The stress P2 in the vertical direction is absorbed by the regions 49a and 49b. Accordingly, it is possible to reduce the stress P2 in the direction perpendicular to the propagation direction of the Lamb wave from acting on the device region 45. For this reason, it is possible to suppress a decrease in pressure detection sensitivity in the device chip 30.

本実施形態では、ダイアフラム41のうち厚み方向(つまり、紙面手前側)から視た形状が、ラム波の伝搬方向に延びる辺を短辺とし、ラム波の伝搬方向に垂直な方向に延びる辺を長辺とする長方形である。このため、ダイアフラム41のうち領域49a、49bが占める割合が大きくなる。したがって、ラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力P2を領域49a、49bで確実に吸収するといった効果を得られる。   In the present embodiment, the shape of the diaphragm 41 viewed from the thickness direction (that is, the front side of the drawing) has a side extending in the Lamb wave propagation direction as a short side and a side extending in a direction perpendicular to the Lamb wave propagation direction. It is a rectangle with a long side. For this reason, the ratio occupied by the regions 49a and 49b in the diaphragm 41 increases. Therefore, it is possible to obtain an effect that the stress P2 in a direction perpendicular to the propagation direction of the Lamb wave is reliably absorbed by the regions 49a and 49b.

(第5実施形態)
上記第3実施形態では、ダイアフラム41として圧縮応力が作用するものを用いた例について説明したが、これに代えて、本実施形態では、ダイアフラム41として引張り応力が作用するものを用いた例について説明する。
(Fifth embodiment)
In the third embodiment, the example using the diaphragm 41 acting as the compressive stress has been described. Instead, in the present embodiment, the diaphragm 41 acting as the tensile stress acts as an example. To do.

図9に本実施形態におけるラム波式センシングデバイス10のデバイスチップ30の上面図を示す。   FIG. 9 shows a top view of the device chip 30 of the Lamb wave sensing device 10 in the present embodiment.

本実施形態のデバイスチップ30では、ダイアフラム41は、圧縮応力が作用する圧電膜ではなく、引張り応力が作用する圧電膜から構成されている。本実施形態のデバイスチップ30では、ダイアフラム41の表面41aには、引張り応力膜80a、80bに代えて、圧縮応力膜80c、80dが配置されている。本実施形態では、ダイアフラム41および圧縮応力膜80c、80dを除く他の構成は、上記第3実施形態と同じであるため、その説明は省略する。   In the device chip 30 of the present embodiment, the diaphragm 41 is not a piezoelectric film to which a compressive stress acts, but a piezoelectric film to which a tensile stress acts. In the device chip 30 of this embodiment, compressive stress films 80c and 80d are disposed on the surface 41a of the diaphragm 41 in place of the tensile stress films 80a and 80b. In the present embodiment, the configuration other than the diaphragm 41 and the compressive stress films 80c and 80d is the same as that of the third embodiment, and thus the description thereof is omitted.

一対の櫛歯状電極50a、50bは、ダイアフラム41の表面41aのうち中央部に配置されている。圧縮応力膜80cは、ダイアフラム41の表面のうち一対の櫛歯状電極50a、50bが配置されるデバイス領域45に対してラム波の伝搬方向の一方側(図中上側)に配置されている。圧縮応力膜80dは、ダイアフラム41の表面41aのうちデバイス領域45に対してラム波の伝搬方向の他方側(図中下側)に配置されている。   The pair of comb-like electrodes 50 a and 50 b are arranged at the center of the surface 41 a of the diaphragm 41. The compressive stress film 80c is disposed on one side (upper side in the drawing) of the Lamb wave propagation direction with respect to the device region 45 where the pair of comb-like electrodes 50a and 50b are disposed on the surface of the diaphragm 41. The compressive stress film 80d is disposed on the other side (lower side in the drawing) of the Lamb wave propagation direction with respect to the device region 45 in the surface 41a of the diaphragm 41.

本実施形態では、ダイアフラム41のうち厚み方向(つまり、紙面手前側)から視た形状は、ラム波の伝搬方向(図中上下方向)に延びる辺を長辺とし、ラム波の伝搬方向に垂直な方向(図中左右方向)に延びる辺を短辺とする長方形である。   In the present embodiment, the shape of the diaphragm 41 viewed from the thickness direction (that is, the front side of the drawing) has a long side extending in the Lamb wave propagation direction (vertical direction in the drawing), and is perpendicular to the Lamb wave propagation direction. It is a rectangle whose side is a short side extending in the right direction (left-right direction in the figure).

このように構成される本実施形態のデバイスチップ30では、ダイアフラム41に圧縮応力膜80c、80dによってラム波の伝搬方向のみに圧縮応力が付加される。このことにより、ダイアフラム41のうち圧縮応力膜80c、80dが配置される領域49c、49dには、圧縮応力膜80c、80dの圧縮応力によって座屈が与えられる。ダイアフラム41のうち領域49c、49d以外の領域49gでは、座屈が生じていない。   In the device chip 30 of the present embodiment configured as described above, compressive stress is applied to the diaphragm 41 only in the Lamb wave propagation direction by the compressive stress films 80c and 80d. As a result, the regions 49c and 49d in the diaphragm 41 where the compressive stress films 80c and 80d are disposed are buckled by the compressive stress of the compressive stress films 80c and 80d. In the region 49g other than the regions 49c and 49d in the diaphragm 41, no buckling occurs.

これにより、上記第3実施形態と同様、ダイアフラム41では、ラム波の伝搬方向の応力P1によって領域49c、49dの座屈量が増加、或いは減少して、ラム波の伝搬方向の応力P1が領域49c、49dに吸収される。したがって、ラム波の伝搬方向の応力P1がデバイス領域45に作用することを低減することができる。したがって、デバイスチップ30において圧力検出感度の低下を抑制することができる。   As a result, as in the third embodiment, in the diaphragm 41, the buckling amounts of the regions 49c and 49d are increased or decreased by the stress P1 in the propagation direction of the Lamb wave, and the stress P1 in the propagation direction of the Lamb wave is in the region. It is absorbed by 49c and 49d. Therefore, it is possible to reduce the stress P1 in the propagation direction of the Lamb wave from acting on the device region 45. Therefore, a decrease in pressure detection sensitivity in the device chip 30 can be suppressed.

本実施形態では、ダイアフラム41のうち厚み方向(つまり、紙面手前側)から視た形状が、ラム波の伝搬方向に延びる辺を長辺とし、ラム波の伝搬方向に垂直な方向に延びる辺を短辺とする長方形である。このため、ダイアフラム41のうち領域49c、49dが占める割合が大きくなる。したがって、ラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力P2を領域49c、49dで確実に吸収するといった効果を得られる。   In the present embodiment, the shape of the diaphragm 41 viewed from the thickness direction (that is, the front side in the drawing) has a side extending in the Lamb wave propagation direction as a long side and a side extending in a direction perpendicular to the Lamb wave propagation direction. It is a rectangle with a short side. For this reason, the ratio of the regions 49c and 49d in the diaphragm 41 is increased. Therefore, the effect of reliably absorbing the stress P2 in a direction perpendicular to the propagation direction of the Lamb wave in the regions 49c and 49d can be obtained.

(第6実施形態)
上記第2実施形態では、デバイスチップ30を構成するダイアフラム構造体40として、空所44がダイアフラム41に対して反対側に開口しているダイアフラム構造体を用いた例について説明したが、これに代えて、本実施形態では、次のような構造のダイアフラム構造体を用いてデバイスチップ30を構成する。
(Sixth embodiment)
In the second embodiment, the example in which the diaphragm structure body in which the void 44 is opened on the opposite side to the diaphragm 41 is used as the diaphragm structure body 40 constituting the device chip 30 is described. In this embodiment, the device chip 30 is configured using a diaphragm structure having the following structure.

すなわち、本実施形態では、デバイスチップ30を構成するダイアフラム構造体として、上記第1実施形態の変形例におけるダイアフラム構造体40A(図4参照)と同様に空所44aが開口部を通してダイアフラム41の表面41a側に開口したダイアフラム構造体を用いる。本実施形態では、デバイスチップ30を構成するダイアフラム構造体以外の構成は、上記第1実施形態の変形例と同様であるため、その説明を省略する。   That is, in the present embodiment, as the diaphragm structure constituting the device chip 30, the void 44a passes through the opening and the surface of the diaphragm 41 as in the diaphragm structure 40A (see FIG. 4) in the modification of the first embodiment. A diaphragm structure opened on the 41a side is used. In the present embodiment, since the configuration other than the diaphragm structure constituting the device chip 30 is the same as that of the modification of the first embodiment, the description thereof is omitted.

図10に本実施形態におけるラム波式センシングデバイス10のデバイスチップ30の上面図を示す。   FIG. 10 shows a top view of the device chip 30 of the Lamb wave sensing device 10 in the present embodiment.

本実施形態においてデバイスチップ30には、ダイアフラム41の表面41a側に開口するエッチングウィンドウ90a、90b、90c、90dが設けられている。   In the present embodiment, the device chip 30 is provided with etching windows 90 a, 90 b, 90 c, 90 d that open on the surface 41 a side of the diaphragm 41.

エッチングウィンドウ90a、90b、90c、90dは、デバイスチップ30を構成するダイアフラム構造体の内部に空所44a(図10中省略)を形成する際にダイアフラム構造体の内部にエッチャントを供給する開口部である。このため、空所44aは、エッチングウィンドウ90a、90b、90c、90dを通してダイアフラム41の表面41a側に開口する。エッチングウィンドウ90a、90b、90c、90dは、ダイアフラム41のうち、領域48以外の領域49a、49bに開口する。領域48は、ダイアフラム41のうち引張り応力膜80a、80bおよび一対の櫛歯状電極50a、50bが配置されている領域である。これにより、ダイアフラム41の表面41aのうちデバイス領域45に対してラム波の伝搬方向の領域を除いた領域に、エッチングウィンドウ90a、90b、90c、90dを配置されている。   The etching windows 90a, 90b, 90c, and 90d are openings for supplying an etchant to the inside of the diaphragm structure when the void 44a (not shown in FIG. 10) is formed inside the diaphragm structure constituting the device chip 30. is there. For this reason, the void 44a is opened to the surface 41a side of the diaphragm 41 through the etching windows 90a, 90b, 90c, 90d. Etching windows 90 a, 90 b, 90 c, and 90 d open to regions 49 a and 49 b other than the region 48 in the diaphragm 41. The region 48 is a region in the diaphragm 41 where the tensile stress films 80a and 80b and the pair of comb-like electrodes 50a and 50b are disposed. Thus, the etching windows 90 a, 90 b, 90 c, and 90 d are arranged in a region of the surface 41 a of the diaphragm 41 excluding the region in the Lamb wave propagation direction with respect to the device region 45.

以上説明した本実施形態では、エッチングウィンドウ90a、90b、90c、90dの開口部は、ダイアフラム41の表面41aのうちデバイス領域45に対してラム波の伝搬方向の領域を除いた領域に配置されている。   In the present embodiment described above, the openings of the etching windows 90a, 90b, 90c, and 90d are arranged in a region of the surface 41a of the diaphragm 41 excluding the region in the Lamb wave propagation direction with respect to the device region 45. Yes.

例えば、エッチングウィンドウ90a、90b、90c、90dの開口部は、ダイアフラム41の表面41aのうちデバイス領域45に対してラム波の伝搬方向に配置すると、エッチングウィンドウ90a、90b、90c、90dがラム波伝搬方向の応力をデバイス領域45に作用することを妨げることになる。したがって、デバイスチップ30において圧力検出感度が低下する。   For example, when the openings of the etching windows 90 a, 90 b, 90 c, 90 d are arranged in the Lamb wave propagation direction with respect to the device region 45 in the surface 41 a of the diaphragm 41, the etching windows 90 a, 90 b, 90 c, 90 d This prevents the stress in the propagation direction from acting on the device region 45. Therefore, the pressure detection sensitivity in the device chip 30 is lowered.

これに対して、本実施形態では、エッチングウィンドウ90a、90b、90c、90dの開口部は、ダイアフラム41の表面41aのうちデバイス領域45に対してラム波の伝搬方向の領域を除いた領域に配置されている。したがって、エッチングウィンドウ90a、90b、90c、90dがラム波伝搬方向の応力をデバイス領域45に作用することを妨げることはない。よって、デバイスチップ30において圧力検出感度が低下することを未然に防ぐことができる。   On the other hand, in the present embodiment, the openings of the etching windows 90a, 90b, 90c, 90d are arranged in a region of the surface 41a of the diaphragm 41 excluding the region in the Lamb wave propagation direction with respect to the device region 45. Has been. Therefore, the etching windows 90a, 90b, 90c and 90d do not prevent the stress in the Lamb wave propagation direction from acting on the device region 45. Therefore, it is possible to prevent the pressure detection sensitivity from decreasing in the device chip 30.

(第7実施形態)
上記第2実施形態では、ダイアラム41のうちデバイス領域45に対してラム波の伝搬方向の両側に引張り応力膜80a、80bを配置した例について説明したが、これに代えて、本実施形態では、ダイアラム41のうちデバイス領域45を除く領域に引張り応力膜を配置してもよい。
(Seventh embodiment)
In the second embodiment, the tensile stress film 80a on both sides of the propagation direction of the Lamb wave to the device region 45 of the die off the ram 41 has been described as being arranged 80b, instead of this, the present embodiment in may be arranged stress film tension in a region other than the device region 45 of the die off the ram 41.

図11に本実施形態におけるラム波式センシングデバイス10のデバイスチップ30の上面図を示す。   FIG. 11 shows a top view of the device chip 30 of the Lamb wave type sensing device 10 in the present embodiment.

本実施形態におけるラム波式センシングデバイス10のデバイスチップ30には、図6の引張り応力膜80a、80bに代えて引張り応力膜80cが設けられている。引張り応力膜80cは、ダイアラム41のうちデバイス領域45を囲むように形成されている。 The device chip 30 of the Lamb wave type sensing device 10 in this embodiment is provided with a tensile stress film 80c instead of the tensile stress films 80a and 80b of FIG. Tensile stress film 80c is formed so as to surround a device region 45 of the die off the ram 41.

例えば、ダイアラム41を構成する圧電薄膜の応力制御は必ずしも容易でない場合がある。圧電薄膜の圧電特性などの必要な特性を優先した場合、膜応力を(弱い)引っ張りにすることは必ずしも容易ではない場合がある。圧電薄膜の膜応力が圧縮応力にならざるを得なかった場合、図11のように引張り応力膜80cをダイアラム41に付加することでダイアラム41の座屈を解消することができる。そして、スリット46a、46bを設けることで、ラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力成分P2がデバイス領域45に作用することを避けることができる。つまり、横音弾性効果を避けることができる。 For example, the stress control of the piezoelectric thin film constituting the die-off ram 41 may not be always easy. When priority is given to necessary characteristics such as the piezoelectric characteristics of the piezoelectric thin film, it may not always be easy to make the film stress (weak). If the film stress of the piezoelectric thin film is inevitably a compressive stress, it is possible to eliminate the buckling of the die off the ram 41 by adding a stress film 80c tension as shown in Figure 11 to die off ram 41. By providing the slits 46a and 46b, it is possible to avoid the stress component P2 in the direction perpendicular to the propagation direction of the Lamb wave from acting on the device region 45. That is, the transverse acoustic elasticity effect can be avoided.

ここで、引張り応力膜80aをデバイス領域45にまで付加すると、ラム波の伝搬特性が劣化する場合がある。図11のように引張り応力膜80cをデバイス領域45の周辺領域に付加するだけで十分に座屈を避けることができる。   Here, if the tensile stress film 80a is added to the device region 45, the propagation characteristics of the Lamb wave may deteriorate. As shown in FIG. 11, buckling can be sufficiently avoided only by adding the tensile stress film 80 c to the peripheral region of the device region 45.

(第8実施形態)
上記第7実施形態では、ダイアラム41のうちデバイス領域45を除く領域に引張り応力膜80cを配置した例について説明したが、これに代えて、本実施形態では、ダイアラム41のうちデバイス領域45に対してラム波の伝搬方向の両側に引張り応力膜80a、80bを配置してもよい。
(Eighth embodiment)
Aforementioned seventh embodiment, an example was described in which to place the tensile stress film 80c in a region other than the device region 45 of the die off the ram 41, instead of this, in the present embodiment, the device of the die off the ram 41 The tensile stress films 80a and 80b may be arranged on both sides of the region 45 in the propagation direction of the Lamb wave.

図12に本実施形態におけるラム波式センシングデバイス10のデバイスチップ30の上面図を示す。   FIG. 12 shows a top view of the device chip 30 of the Lamb wave sensing device 10 in the present embodiment.

本実施形態のラム波式センシングデバイス10と上記第7実施形態のラム波式センシングデバイス10とは、引張り応力膜の配置が異なるだけで、その他の構成は、同一であるため、その説明は省略する。   The Lamb wave sensing device 10 of the present embodiment and the Lamb wave sensing device 10 of the seventh embodiment are the same except for the arrangement of the tensile stress film, and the description thereof is omitted. To do.

(第9実施形態)
上記第1〜第8の実施形態では、ダイアフラム41の裏面に受けた圧力に応じてデバイスチップ30の共振周波数が変化することで圧力を検出した例について説明したが、これに代えて、本実施形態では、ダイアフラム41の裏面に受けた圧力に応じてラム波の伝搬経路も変化することを利用して圧力を検出する例について説明する。
(Ninth embodiment)
In the first to eighth embodiments, the example in which the pressure is detected by changing the resonance frequency of the device chip 30 according to the pressure received on the back surface of the diaphragm 41 has been described. In the embodiment, an example will be described in which the pressure is detected using the fact that the propagation path of the Lamb wave also changes according to the pressure received on the back surface of the diaphragm 41.

図13に本実施形態のラム波式センシングデバイス10のデバイスチップ30の上面図を示す。   FIG. 13 shows a top view of the device chip 30 of the Lamb wave type sensing device 10 of the present embodiment.

本実施形態では、デバイスチップ30をフィルタ素子として機能させるために、デバイスチップ30には、一対の櫛歯状電極50a、50bに加えて、一対の櫛歯状電極50c、50dが設けられている。一対の櫛歯状電極50a、50bと一対の櫛歯状電極50c、50dとは、ダイアフラム41の表面41aのうち引張り応力膜80a、80bの間に配置されている。一対の櫛歯状電極50a、50bと一対の櫛歯状電極50c、50dとは互いにラム波の伝搬方向が一致するように配置されている。引張り応力膜80a、80bは、一対の櫛歯状電極50a、50bおよび一対の櫛歯状電極50c、50dに対してラム波の伝搬方向両側に配置されている。   In the present embodiment, in order to make the device chip 30 function as a filter element, the device chip 30 is provided with a pair of comb-like electrodes 50c and 50d in addition to the pair of comb-like electrodes 50a and 50b. . The pair of comb-like electrodes 50a and 50b and the pair of comb-like electrodes 50c and 50d are disposed between the tensile stress films 80a and 80b on the surface 41a of the diaphragm 41. The pair of comb-like electrodes 50a, 50b and the pair of comb-like electrodes 50c, 50d are arranged so that the propagation directions of the Lamb waves coincide with each other. The tensile stress films 80a and 80b are disposed on both sides in the Lamb wave propagation direction with respect to the pair of comb-like electrodes 50a and 50b and the pair of comb-like electrodes 50c and 50d.

なお、一対の櫛歯状電極50a、50bと一対の櫛歯状電極50c、50dとは同一のものであるが、説明の便宜上、区別をつけるために、互いに相違する符号を付けている。   The pair of comb-like electrodes 50a and 50b and the pair of comb-like electrodes 50c and 50d are the same, but for the sake of convenience of description, different reference numerals are used.

このように構成される本実施形態では、一対の櫛歯状電極50a、50bを、ラム波を送信する送信側の櫛歯状電極として機能させる。一対の櫛歯状電極50c、50dを、ラム波を受信する受信側の櫛歯状電極として機能させる。   In the present embodiment configured as described above, the pair of comb-like electrodes 50a and 50b are caused to function as the comb-like electrodes on the transmission side that transmit Lamb waves. The pair of comb-like electrodes 50c and 50d are caused to function as receiving-side comb-like electrodes that receive Lamb waves.

ここで、ダイアフラム41の裏面に受けた圧力に応じてラム波の伝搬経路も変化するため、一対の櫛歯状電極50a、50bから一対の櫛歯状電極50c、50dに伝搬するラム波の伝搬時間(すなわち、遅延時間)が変化する。そこで、ラム波の伝搬時間の変化によってダイアフラム41の裏面に受けた圧力を検出することができる。   Here, since the propagation path of the Lamb wave also changes according to the pressure received on the back surface of the diaphragm 41, the propagation of the Lamb wave propagating from the pair of comb-like electrodes 50a, 50b to the pair of comb-like electrodes 50c, 50d. Time (ie, delay time) changes. Therefore, it is possible to detect the pressure received on the back surface of the diaphragm 41 by the change in the propagation time of the Lamb wave.

この場合、共振周波数の変化で圧力を検出する場合と同様にラム波の伝搬路長の変化とラム波の伝搬方向での引張り応力P1の変化とラム波の伝搬方向に垂直な方向での引張り応力P2の変化とが起因して、ラム波の伝搬時間の変化が打ち消される場合がある。   In this case, as in the case where the pressure is detected by the change in the resonance frequency, the change in the propagation path length of the Lamb wave, the change in the tensile stress P1 in the propagation direction of the Lamb wave, and the tensile force in the direction perpendicular to the propagation direction of the Lamb wave. The change in the propagation time of the Lamb wave may be canceled due to the change in the stress P2.

そこで、上記第2実施形態と同様に引張り応力膜80a、80bを設けて、ダイアフラム41のうち領域49a、49bに座屈を残して、ラム波の伝搬方向に垂直な方向の応力P2を領域49a、49bに吸収される。したがって、デバイスチップ30において圧力検出感度の低下を抑制することができる。   Therefore, as in the second embodiment, the tensile stress films 80a and 80b are provided, and the stress P2 in the direction perpendicular to the Lamb wave propagation direction is applied to the region 49a, leaving buckling in the regions 49a and 49b of the diaphragm 41. , 49b. Therefore, a decrease in pressure detection sensitivity in the device chip 30 can be suppressed.

(他の実施形態)
上記第1、2実施形態では、ダイアフラム41に2つのスリット46a、46bを設けた例について説明したが、これに代えて、スリット46a、46bのうち一方をダイアフラム41に設けてもよい。つまり、ダイアフラム41のうちデバイス領域45のうちラム波の伝搬方向に垂直な方向一方側にだけ、スリットを設けてもよい。
(Other embodiments)
In the first and second embodiments, the example in which the diaphragm 41 is provided with the two slits 46 a and 46 b has been described. However, instead of this, one of the slits 46 a and 46 b may be provided in the diaphragm 41. That is, a slit may be provided only on one side of the diaphragm 41 in the device region 45 in the direction perpendicular to the Lamb wave propagation direction.

上記第1実施形態の変形例では、ダイアフラム構造体20およびデバイスチップ30から構成されるラム波式センシングデバイス10を用いた例について説明したが、これに代えて、ダイアフラム構造体20を用いることなく、デバイスチップ30だけでラム波式センシングデバイス10を構成してもよい。   In the modification of the first embodiment, the example using the Lamb wave sensing device 10 including the diaphragm structure 20 and the device chip 30 has been described, but instead of this, the diaphragm structure 20 is not used. The Lamb wave sensing device 10 may be configured with only the device chip 30.

これは、デバイスチップ30を構成するダイアフラム構造体40Aでは、ダイアフラム41は圧力を支持部25を通して裏面側から受ける。このため、ダイアフラム41に圧力Pが直接印加することがなくなり、ダイアフラム41に比べて厚みが大きい支持部25がダイアフラム21と同様な作用をするからである。   This is because in the diaphragm structure 40 </ b> A constituting the device chip 30, the diaphragm 41 receives pressure from the back side through the support portion 25. For this reason, the pressure P is not directly applied to the diaphragm 41, and the support portion 25 having a thickness larger than that of the diaphragm 41 functions in the same manner as the diaphragm 21.

上記第1実施形態の変形例では、デバイスチップ30としては、ダイアフラム41の裏面側から加わる圧力を検出する場合に限らず、ダイアフラム41の表面41a側から加わる圧力を検出してもよい。上記第1実施形態の変形例の場合、ダイアフラム41の表面41aにはスリット46a、46bが開いているため、ダイアフラム41の表面41a側から圧力を印加しても、ダイアフラム41にその圧力は印加されない。かつ、支持部25やダイアフラム21が圧力を受けて変形するため、ダイアフラム41としては、裏面側(図4中下側)から圧力が印加される場合と同様にセンシング動作をする。   In the modification of the first embodiment, the device chip 30 is not limited to detecting the pressure applied from the back surface side of the diaphragm 41, but may detect the pressure applied from the front surface 41a side of the diaphragm 41. In the modification of the first embodiment, since the slits 46a and 46b are open on the surface 41a of the diaphragm 41, even if pressure is applied from the surface 41a side of the diaphragm 41, the pressure is not applied to the diaphragm 41. . And since the support part 25 and the diaphragm 21 receive a pressure and deform | transform, it carries out sensing operation | movement like the case where a pressure is applied from the back surface side (lower side in FIG. 4) as the diaphragm 41. FIG.

同様に、上記第1の実施形態では、デバイスチップ30としては、ダイアフラム41の裏面側から加わる圧力を検出する場合に限らず、ダイアフラム41の表面41a側から加わる圧力を検出してもよい。これは、上記第1の実施形態では、ダイアフラム41の表面41aにはスリット46a、46bが開いているため、ダイアフラム41の表面41a側から圧力を印加しても、上記第1実施形態の変形例の場合と同様に作動するからである。   Similarly, in the first embodiment, the device chip 30 is not limited to detecting the pressure applied from the back surface side of the diaphragm 41, but may detect the pressure applied from the front surface 41a side of the diaphragm 41. In the first embodiment, since the slits 46a and 46b are open on the surface 41a of the diaphragm 41, even if pressure is applied from the surface 41a side of the diaphragm 41, a modification of the first embodiment. This is because it operates in the same manner as in the above case.

上記第2、3、4、5、7、8、9の実施形態では、デバイスチップ30を構成するダイアフラム構造体として、裏面側に開口する空所24を有するダイアフラム構造体40を用いた例について説明したが、これに代えて、デバイスチップ30を構成するダイアフラム構造体としては、上記変形例と同様、ダイアフラム41の表面41a側に開口部を通して開口する空所44aを有するダイアフラム構造体40Aを用いてもよい。   In the second, third, fourth, fifth, seventh, eighth, and ninth embodiments, as the diaphragm structure constituting the device chip 30, an example in which the diaphragm structure 40 having the void 24 opened on the back surface side is used. As described above, instead of this, as the diaphragm structure constituting the device chip 30, the diaphragm structure 40 </ b> A having the void 44 a that opens through the opening on the surface 41 a side of the diaphragm 41 is used as in the above modification. May be.

このように上記第2、3、4、5、7、8、9の実施形態において、ダイアフラム41の表面41a側に開口部を通して開口する空所44aを有するダイアフラム構造体40Aを用いた場合には、デバイスチップ30をダイアフラム構造体20に搭載してラム波式センシングデバイス10を構成してもよい。或いは、ダイアフラム構造体20を採用することなく、デバイスチップ30だけでラム波式センシングデバイス10を構成してもよい。   As described above, in the second, third, fourth, fifth, seventh, eighth, and ninth embodiments, when the diaphragm structure 40A having the space 44a that opens through the opening on the surface 41a side of the diaphragm 41 is used. The lamb wave sensing device 10 may be configured by mounting the device chip 30 on the diaphragm structure 20. Alternatively, the Lamb wave sensing device 10 may be configured with only the device chip 30 without adopting the diaphragm structure 20.

上記第2、3の実施形態では、ダイアフラム41の表面41a側に引張り応力膜80a、80bを配置した例について説明したが、これに代えて、ダイアフラム41の裏面側に引張り応力膜80a、80bを配置してもよい。   In the second and third embodiments, the example in which the tensile stress films 80a and 80b are disposed on the surface 41a side of the diaphragm 41 has been described. Instead, the tensile stress films 80a and 80b are disposed on the back surface side of the diaphragm 41. You may arrange.

上記第4、5の実施形態では、ダイアフラム41の表面41a側に引張り応力膜80c、80dを配置した例について説明したが、これに代えて、ダイアフラム41の裏面側に引張り応力膜80c、80dを配置してもよい。   In the fourth and fifth embodiments, the example in which the tensile stress films 80c and 80d are disposed on the front surface 41a side of the diaphragm 41 has been described, but instead, the tensile stress films 80c and 80d are disposed on the rear surface side of the diaphragm 41. You may arrange.

上記第6実施形態では、引張り応力膜80a、80bをデバイス領域45に対してラム波伝搬方向の両側に配置したデバイスチップ30において、ダイアフラム41の表面41aのうちデバイス領域45に対してラム波の伝搬方向の領域を除いた領域に、エッチングウィンドウ90a、90b、90c、90dを配置した例について説明したが、これに代えて、次のようにしてもよい。   In the sixth embodiment, in the device chip 30 in which the tensile stress films 80a and 80b are arranged on both sides in the Lamb wave propagation direction with respect to the device region 45, the Lamb wave is applied to the device region 45 of the surface 41a of the diaphragm 41. Although the example in which the etching windows 90a, 90b, 90c, and 90d are arranged in the region excluding the region in the propagation direction has been described, the following may be used instead.

すなわち、上記第3実施形態と同様、引張り応力膜80a、80bをデバイス領域45に対してラム波伝搬方向に垂直方向の両側に配置したデバイスチップ30において、ダイアフラム41のうちデバイス領域45に対してラム波の伝搬方向に垂直な方向の領域を除いた領域に、エッチングウィンドウ90a、90b、90c、90dを配置する。例えば、ダイアフラム41の表面41aのうちデバイス領域45に対してラム波の伝搬方向に、エッチングウィンドウ90a、90b、90c、90dを配置する。   That is, as in the third embodiment, in the device chip 30 in which the tensile stress films 80 a and 80 b are arranged on both sides of the device region 45 in the direction perpendicular to the Lamb wave propagation direction, the diaphragm 41 has the device region 45. Etching windows 90a, 90b, 90c, and 90d are disposed in regions excluding the region perpendicular to the Lamb wave propagation direction. For example, the etching windows 90a, 90b, 90c, and 90d are arranged in the propagation direction of the Lamb wave with respect to the device region 45 in the surface 41a of the diaphragm 41.

さらに、上記第4の実施形態において、上記第1の実施形態の変形例と同様に、ダイアフラム41の表面41a側に開口部を通して開口する空所44aを有するダイアフラム構造体40Aを用いてデバイスチップ30を構成する場合には、上記第6実施形態と同様に、ダイアフラム41のうちデバイス領域45に対してラム波の伝搬方向の領域を除いた他の領域に、開口部としてのエッチングウィンドウ90a、90b、90c、90dを配置してもよい。   Furthermore, in the fourth embodiment, as in the modification of the first embodiment, the device chip 30 is formed using the diaphragm structure 40A having the void 44a that opens through the opening on the surface 41a side of the diaphragm 41. In the same manner as in the sixth embodiment, the etching windows 90a and 90b serving as openings are formed in the diaphragm 41 other than the area in the Lamb wave propagation direction with respect to the device area 45. , 90c, 90d may be arranged.

上記第5の実施形態において、上記第1の実施形態の変形例と同様にダイアフラム41の表面41a側に開口部を通して開口する空所44aを有するダイアフラム構造体40Aを用いてデバイスチップ30を構成する場合に、ダイアフラム41のうちデバイス領域45に対してラム波の伝搬方向に垂直な方向の領域を除いた他の領域に、開口部としてのエッチングウィンドウ90a、90b、90c、90dを配置してもよい。   In the fifth embodiment, as in the modification of the first embodiment, the device chip 30 is configured using a diaphragm structure 40A having a space 44a that opens through the opening on the surface 41a side of the diaphragm 41. In some cases, the etching windows 90a, 90b, 90c, and 90d as openings may be arranged in other regions of the diaphragm 41 except for the region perpendicular to the propagation direction of the Lamb wave with respect to the device region 45. Good.

上記第9実施形態では、一対の櫛歯状電極50a、50bを送信側の櫛歯状電極として機能させる一方、一対の櫛歯状電極50c、50dを、ラム波を受信する受信側の櫛歯状電極として機能させる例について説明したが、これに代えて、一対の櫛歯状電極50a、50bから送信されるラム波を一対の櫛歯状電極50c、50dによって反射させ、この反射されるラム波を一対の櫛歯状電極50a、50bによって受信させる反射遅延デバイスを構成してもよい。   In the ninth embodiment, the pair of comb-like electrodes 50a and 50b function as the comb-like electrodes on the transmission side, while the pair of comb-like electrodes 50c and 50d are used on the receiving-side comb teeth that receive Lamb waves. However, instead of this, Lamb waves transmitted from the pair of comb-like electrodes 50a and 50b are reflected by the pair of comb-like electrodes 50c and 50d, and the reflected lamb is reflected. A reflection delay device that receives waves by the pair of comb-like electrodes 50a and 50b may be configured.

上記第9実施形態では、上記第2実施形態におけるラム波式センシングデバイス10の形態を共振器型からフィルタ型に変形した例について説明したが、同様の変形を上記第2実施形態以外の全ての各実施形態に適用してもよい。   In the ninth embodiment, the example in which the form of the Lamb wave sensing device 10 in the second embodiment is modified from the resonator type to the filter type has been described. However, the same modification can be applied to all other than the second embodiment. You may apply to each embodiment.

例えば、上記第9実施形態において、次の(1)、(2)、(3)、(4)のようにしてもよい。   For example, in the ninth embodiment, the following (1), (2), (3), and (4) may be used.

(1)ダイアフラム41に、引張り応力膜80a、80bではなく、上記第1実施形態のスリット46a、46bを構成する。   (1) The diaphragm 41 is configured not with the tensile stress films 80a and 80b but with the slits 46a and 46b of the first embodiment.

(2)ダイアフラム41において、上記第3実施形態と同様に、デバイス領域45に対してラム波の伝搬方向に垂直な方向の両側に引張り応力膜80a、80bを配置する。   (2) In the diaphragm 41, as in the third embodiment, the tensile stress films 80a and 80b are disposed on both sides of the device region 45 in the direction perpendicular to the Lamb wave propagation direction.

(3)上記第4実施形態と同様に、引張り応力が作用する圧電膜からダイアフラム41を構成し、ダイアフラム41において、デバイス領域45に対してラム波の伝搬方向に垂直な方向の両側に圧縮応力膜80c、80dを配置する。   (3) As in the fourth embodiment, the diaphragm 41 is composed of a piezoelectric film on which tensile stress acts. In the diaphragm 41, compressive stress is applied to both sides of the device region 45 in the direction perpendicular to the propagation direction of the Lamb wave. Films 80c and 80d are disposed.

(4)上記第5実施形態と同様に、引張り応力が作用する圧電膜からダイアフラム41を構成し、ダイアフラム41において、デバイス領域45に対してラム波の伝搬方向の両側に圧縮応力膜80c、80dを配置する。   (4) Similar to the fifth embodiment, the diaphragm 41 is formed from a piezoelectric film on which tensile stress acts. In the diaphragm 41, compressive stress films 80c and 80d are formed on both sides of the device region 45 in the Lamb wave propagation direction. Place.

上記第1〜9実施形態では、ラム波式センシングデバイス10に加わる圧力を検出した例について説明したが、これに代えて、ラム波式センシングデバイス10に加わる荷重を検出してもよい。   In the first to ninth embodiments, the example in which the pressure applied to the Lamb wave type sensing device 10 is detected has been described, but instead, the load applied to the Lamb wave type sensing device 10 may be detected.

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。   In addition, this invention is not limited to above-described embodiment, In the range described in the claim, it can change suitably. Further, the above embodiments are not irrelevant to each other, and can be combined as appropriate unless the combination is clearly impossible.

10 ラム波式センシングデバイス
20 ダイアフラム構造体
30 デバイスチップ
40 ダイアフラム構造体
41 ダイアフラム
45 デバイス領域
50a、50b 櫛歯状電極
70a、70b 引き出し配線
46a、46b スリット
80a、80b 引張り応力膜
80c、80d 圧縮応力膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Lamb wave type sensing device 20 Diaphragm structure 30 Device chip 40 Diaphragm structure 41 Diaphragm 45 Device area | region 50a, 50b Comb-like electrode 70a, 70b Lead wiring 46a, 46b Slit 80a, 80b Tensile stress film 80c, 80d Compression stress film

Claims (19)

圧電材料から構成されている第1ダイアフラム(41)と、前記第1ダイアフラムの裏面側に形成されて前記第1ダイアフラムに対して反対側に開口する空所(44)と、前記第1ダイアフラムの周囲をその裏面側から支える支持部(42)とを備える第1ダイアフラム構造体(40)と、前記第1ダイアフラムの表面側にて噛みあうように配置されている1対の櫛歯状電極(50a、50b)とを備えるデバイスチップ(30)と、
前記デバイスチップを表面側に搭載してなる第2ダイアフラム(21)と、前記第2ダイアフラムの周囲をその裏面側から支える支持部(22)とを備える第2ダイアフラム構造体(20)とを備え、
前記1対の櫛歯状電極の間に印加される交流電圧によってラム波が前記第1ダイアフラムを一方向に伝搬するようになっており、
前記デバイスチップは、前記第2ダイアフラムを通して加わる力を検出するようになっており、
前記第1ダイアフラムのうち前記1対の櫛歯状電極が配置されるデバイス領域(45)に対して前記ラム波の伝搬方向に垂直な方向にスリット(46a、46b)が設けられていることを特徴とするラム波式センシングデバイス。
A first diaphragm (41) made of a piezoelectric material, a space (44) formed on the back side of the first diaphragm and opened to the opposite side of the first diaphragm, and the first diaphragm A first diaphragm structure (40) provided with a support portion (42) that supports the periphery from the back surface side thereof, and a pair of comb-like electrodes (a pair of comb-like electrodes arranged so as to be engaged with each other on the surface side of the first diaphragm) 50a, 50b) a device chip (30),
A second diaphragm (21) having the device chip mounted on the front surface side; and a second diaphragm structure (20) including a support portion (22) for supporting the periphery of the second diaphragm from the back surface side. ,
A lamb wave propagates in one direction through the first diaphragm by an alternating voltage applied between the pair of comb-like electrodes,
The device chip is adapted to detect a force applied through the second diaphragm;
A slit (46a, 46b) is provided in a direction perpendicular to the propagation direction of the Lamb wave with respect to the device region (45) in which the pair of comb-like electrodes are arranged in the first diaphragm. Lamb wave sensing device that features
前記第1ダイアフラムは、圧縮応力を有するものであり、
前記第1ダイアフラムの前記1対の櫛歯状電極を搭載する領域(45)以外の他の領域に配置されて引っ張り応力を有する膜(80a、80b、80c)を備え、
前記第1ダイアフラムのうち前記他の領域では、前記圧縮応力に基づく座屈が前記引っ張り応力によって解除されていることを特徴とする請求項1記載のラム波式センシングデバイス。
The first diaphragm has a compressive stress,
A film (80a, 80b, 80c) having tensile stress disposed in a region other than the region (45) for mounting the pair of comb-like electrodes of the first diaphragm;
The Lamb wave sensing device according to claim 1, wherein buckling based on the compressive stress is released by the tensile stress in the other region of the first diaphragm.
圧電材料から構成されている第1ダイアフラム(41)と、前記第1ダイアフラムの裏面側に形成されて前記第1ダイアフラムに対して反対側に開口する空所(44)と、前記第1ダイアフラムの周囲をその裏面側から支える支持部(42)とを備える第1ダイアフラム構造体(40)と、前記第1ダイアフラムの表面側にて噛みあうように配置されている1対の櫛歯状電極(50a、50b)とを備えるデバイスチップ(30)と、
前記デバイスチップを表面側に搭載してなる第2ダイアフラム(21)と、前記第2ダイアフラムの周囲をその裏面側から支える支持部(22)とを備える第2ダイアフラム構造体(20)とを備え、
前記1対の櫛歯状電極の間に印加される交流電圧によってラム波が前記第1ダイアフラムを一方向に伝搬するようになっており、
前記デバイスチップは、前記第2ダイアフラムを通して加わる力を検出するようになっており、
前記第1ダイアフラムは、圧縮応力が作用するものであり、
前記第1ダイアフラムのうち前記1対の櫛歯状電極が配置されるデバイス領域(45)に対して前記ラム波の伝搬方向の両側に配置されて、かつ引っ張り応力が作用する第1、第2の膜(80a、80b)を備え、
前記第1ダイアフラムのうち前記第1、第2の膜および前記1対の櫛歯状電極が配置される第1領域(48)では、前記圧縮応力に基づく座屈が前記引っ張り応力によって解除されて、前記第1ダイアフラムのうち前記第1領域以外の第2領域(49a、49b)には、座屈が残っていることを特徴とするラム波式センシングデバイス。
A first diaphragm (41) made of a piezoelectric material, a space (44) formed on the back side of the first diaphragm and opened to the opposite side of the first diaphragm, and the first diaphragm A first diaphragm structure (40) provided with a support portion (42) that supports the periphery from the back surface side thereof, and a pair of comb-like electrodes (a pair of comb-like electrodes arranged so as to be engaged with each other on the surface side of the first diaphragm) 50a, 50b) a device chip (30),
A second diaphragm (21) having the device chip mounted on the front surface side; and a second diaphragm structure (20) including a support portion (22) for supporting the periphery of the second diaphragm from the back surface side. ,
A lamb wave propagates in one direction through the first diaphragm by an alternating voltage applied between the pair of comb-like electrodes,
The device chip is adapted to detect a force applied through the second diaphragm;
The first diaphragm is subjected to compressive stress,
First and second elements that are disposed on both sides of the propagation direction of the Lamb wave and that are subjected to tensile stress with respect to a device region (45) in which the pair of comb-like electrodes are disposed in the first diaphragm. The film (80a, 80b)
In the first region (48) of the first diaphragm where the first and second films and the pair of comb-like electrodes are disposed, buckling due to the compressive stress is released by the tensile stress. The Lamb wave type sensing device characterized in that buckling remains in second regions (49a, 49b) other than the first region of the first diaphragm.
圧電材料から構成されている第1ダイアフラム(41)と、前記第1ダイアフラムの裏面側に形成されて前記第1ダイアフラムに対して反対側に開口する空所(44)と、前記第1ダイアフラムの周囲をその裏面側から支える支持部(42)とを備える第1ダイアフラム構造体(40)と、前記第1ダイアフラムの表面側にて噛みあうように配置されている1対の櫛歯状電極(50a、50b)とを備えるデバイスチップ(30)と、
前記デバイスチップを表面側に搭載してなる第2ダイアフラム(21)と、前記第2ダイアフラムの周囲をその裏面側から支える支持部(22)とを備える第2ダイアフラム構造体(20)とを備え、
前記1対の櫛歯状電極の間に印加される交流電圧によってラム波が前記第1ダイアフラムを一方向に伝搬するようになっており、
前記デバイスチップは、前記第2ダイアフラムを通して加わる力を検出するようになっており、
前記第1ダイアフラムは、圧縮応力が作用するものであり、
前記第1ダイアフラムのうち前記1対の櫛歯状電極が配置されるデバイス領域(45)に対して前記ラム波の伝搬方向に垂直な方向の両側に配置されて、かつ引っ張り応力が作用する第1、第2の膜(80a、80b)を備え、
前記第1ダイアフラムのうち前記第1、第2の膜および前記1対の櫛歯状電極が配置される第1領域(48)では、前記圧縮応力に基づく座屈が前記引っ張り応力によって解除されて、前記第1ダイアフラムのうち前記第1領域以外の第2領域(49c、49d)には、座屈が残っていることを特徴とするラム波式センシングデバイス。
A first diaphragm (41) made of a piezoelectric material, a space (44) formed on the back side of the first diaphragm and opened to the opposite side of the first diaphragm, and the first diaphragm A first diaphragm structure (40) provided with a support portion (42) that supports the periphery from the back surface side thereof, and a pair of comb-like electrodes (a pair of comb-like electrodes arranged so as to be engaged with each other on the surface side of the first diaphragm) 50a, 50b) a device chip (30),
A second diaphragm (21) having the device chip mounted on the front surface side; and a second diaphragm structure (20) including a support portion (22) for supporting the periphery of the second diaphragm from the back surface side. ,
A lamb wave propagates in one direction through the first diaphragm by an alternating voltage applied between the pair of comb-like electrodes,
The device chip is adapted to detect a force applied through the second diaphragm;
The first diaphragm is subjected to compressive stress,
The first diaphragm is disposed on both sides in the direction perpendicular to the propagation direction of the Lamb wave with respect to the device region (45) where the pair of comb-like electrodes are disposed, and tensile stress acts on the first diaphragm. 1 and a second film (80a, 80b),
In the first region (48) of the first diaphragm where the first and second films and the pair of comb-like electrodes are disposed, buckling due to the compressive stress is released by the tensile stress. The lamb wave sensing device, wherein buckling remains in the second region (49c, 49d) other than the first region of the first diaphragm.
圧電材料から構成されている第1ダイアフラム(41)と、前記第1ダイアフラムの裏面側に形成されて前記第1ダイアフラムに対して反対側に開口する空所(44)と、前記第1ダイアフラムの周囲をその裏面側から支える支持部(42)とを備える第1ダイアフラム構造体(40)と、前記第1ダイアフラムの表面側にて噛みあうように配置されている1対の櫛歯状電極(50a、50b)とを備えるデバイスチップ(30)と、
前記デバイスチップを表面側に搭載してなる第2ダイアフラム(21)と、前記第2ダイアフラムの周囲をその裏面側から支える支持部(22)とを備える第2ダイアフラム構造体(20)とを備え、
前記1対の櫛歯状電極の間に印加される交流電圧によってラム波が前記第1ダイアフラムを一方向に伝搬するようになっており、
前記デバイスチップは、前記第2ダイアフラムを通して加わる力を検出するようになっており、
前記第1ダイアフラムは、引張り応力が作用するものであり、
前記第1ダイアフラムのうち前記1対の櫛歯状電極が配置されるデバイス領域(45)に対して前記ラム波の伝搬方向に垂直な方向の両側に配置されて、かつ圧縮応力が作用する第1、第2の膜(80c、80d)を備え、
前記第1ダイアフラムのうち前記第1、第2の膜が配置される領域(49a、49b)には、前記圧縮応力によって座屈が与えられていることを特徴とするラム波式センシングデバイス。
A first diaphragm (41) made of a piezoelectric material, a space (44) formed on the back side of the first diaphragm and opened to the opposite side of the first diaphragm, and the first diaphragm A first diaphragm structure (40) provided with a support portion (42) that supports the periphery from the back surface side thereof, and a pair of comb-like electrodes (a pair of comb-like electrodes arranged so as to be engaged with each other on the surface side of the first diaphragm) 50a, 50b) a device chip (30),
A second diaphragm (21) having the device chip mounted on the front surface side; and a second diaphragm structure (20) including a support portion (22) for supporting the periphery of the second diaphragm from the back surface side. ,
A lamb wave propagates in one direction through the first diaphragm by an alternating voltage applied between the pair of comb-like electrodes,
The device chip is adapted to detect a force applied through the second diaphragm;
The first diaphragm is subjected to tensile stress,
The first diaphragm is disposed on both sides in the direction perpendicular to the propagation direction of the Lamb wave with respect to the device region (45) where the pair of comb-like electrodes are disposed, and compressive stress acts on the first diaphragm. 1 and a second film (80c, 80d),
A Lamb wave type sensing device characterized in that buckling is given to the regions (49a, 49b) in which the first and second films are arranged in the first diaphragm by the compressive stress.
圧電材料から構成されている第1ダイアフラム(41)と、前記第1ダイアフラムの裏面側に形成されて前記第1ダイアフラムに対して反対側に開口する空所(44)と、前記第1ダイアフラムの周囲をその裏面側から支える支持部(42)とを備える第1ダイアフラム構造体(40)と、前記第1ダイアフラムの表面側にて噛みあうように配置されている1対の櫛歯状電極(50a、50b)とを備えるデバイスチップ(30)と、
前記デバイスチップを表面側に搭載してなる第2ダイアフラム(21)と、前記第2ダイアフラムの周囲をその裏面側から支える支持部(22)とを備える第2ダイアフラム構造体(20)とを備え、
前記1対の櫛歯状電極の間に印加される交流電圧によってラム波が前記第1ダイアフラムを一方向に伝搬するようになっており、
前記デバイスチップは、前記第2ダイアフラムを通して加わる力を検出するようになっており、
前記第1ダイアフラムは、引張り応力が作用するものであり、
前記第1ダイアフラムのうち前記1対の櫛歯状電極が配置されるデバイス領域(45)に対して前記ラム波の伝搬方向の両側に配置されて、かつ圧縮応力が作用する第1、第2の膜(80c、80d)を備え、
前記第1ダイアフラムのうち前記第1、第2の膜が配置される領域(49c、49d)には、前記圧縮応力によって座屈が与えられていることを特徴とするラム波式センシングデバイス。
A first diaphragm (41) made of a piezoelectric material, a space (44) formed on the back side of the first diaphragm and opened to the opposite side of the first diaphragm, and the first diaphragm A first diaphragm structure (40) provided with a support portion (42) that supports the periphery from the back surface side thereof, and a pair of comb-like electrodes (a pair of comb-like electrodes arranged so as to be engaged with each other on the surface side of the first diaphragm) 50a, 50b) a device chip (30),
A second diaphragm (21) having the device chip mounted on the front surface side; and a second diaphragm structure (20) including a support portion (22) for supporting the periphery of the second diaphragm from the back surface side. ,
A lamb wave propagates in one direction through the first diaphragm by an alternating voltage applied between the pair of comb-like electrodes,
The device chip is adapted to detect a force applied through the second diaphragm;
The first diaphragm is subjected to tensile stress,
First and second elements that are arranged on both sides of the propagation direction of the Lamb wave with respect to the device region (45) in which the pair of comb-like electrodes are arranged in the first diaphragm and on which compressive stress acts. The film (80c, 80d)
A Lamb wave type sensing device, wherein a region ( 49c, 49d ) in which the first and second films are disposed in the first diaphragm is buckled by the compressive stress.
前記第1ダイアフラムは、その厚み方向から視て長方形に形成されており、
前記ラム波の伝搬方向に平行である両辺がそれぞれ短辺になるように前記第1ダイアフラムが形成されていることを特徴とする請求項3または5に記載のラム波式センシングデバイス。
The first diaphragm is formed in a rectangular shape as viewed from the thickness direction,
6. The Lamb wave sensing device according to claim 3, wherein the first diaphragm is formed such that both sides parallel to the propagation direction of the Lamb wave are short sides.
前記第1ダイアフラムは、その厚み方向から視て長方形に形成されており、
前記ラム波の伝搬方向に平行である両辺がそれぞれ長辺になるように前記第1ダイアフラムが形成されていることを特徴とする請求項4または6に記載のラム波式センシングデバイス。
The first diaphragm is formed in a rectangular shape as viewed from the thickness direction,
The Lamb wave sensing device according to claim 4 or 6, wherein the first diaphragm is formed such that both sides parallel to the propagation direction of the Lamb wave are long sides.
圧電材料から構成されている第1ダイアフラム(41)と、前記第1ダイアフラムの周囲をその裏面側から支える支持部(25)と、前記第1ダイアフラムの裏面側に形成されて前記第1ダイアフラムの表面側に開口部(46a、46b)を通して開口する空所(44a)とを備え第1ダイアフラム構造体(40A)と、前記第1ダイアフラムの表面上にて噛みあうように配置されている1対の櫛歯状電極(50a、50b)とを備えるデバイスチップ(30)を備え、
前記1対の櫛歯状電極の間に印加される交流電圧によってラム波が前記第1ダイアフラムを一方向に伝搬するようになっており、
前記デバイスチップは、前記第1ダイアフラムに加わる力を検出するようになっており、
前記第1ダイアフラムのうち前記1対の櫛歯状電極が配置されるデバイス領域(45)に対して前記ラム波の伝搬方向に垂直な方向にスリット(46a、46b)が設けられていることを特徴とするラム波式センシングデバイス。
A first diaphragm (41) made of a piezoelectric material; a support portion (25) for supporting the periphery of the first diaphragm from its back surface; and a back surface of the first diaphragm. A pair of voids (44a) opening through the openings (46a, 46b) on the surface side and arranged to mesh with the first diaphragm structure (40A) on the surface of the first diaphragm. A device chip (30) comprising a comb-like electrode (50a, 50b)
A lamb wave propagates in one direction through the first diaphragm by an alternating voltage applied between the pair of comb-like electrodes,
The device chip is adapted to detect a force applied to the first diaphragm,
A slit (46a, 46b) is provided in a direction perpendicular to the propagation direction of the Lamb wave with respect to the device region (45) in which the pair of comb-like electrodes are arranged in the first diaphragm. Lamb wave sensing device that features
前記第1ダイアフラムは、圧縮応力を有するものであり、
前記第1ダイアフラムの前記1対の櫛歯状電極を搭載する領域以外の他の領域に配置されて引っ張り応力を有する膜(80a、80b、80c)を備え、
前記第1ダイアフラムのうち前記他の領域では、前記圧縮応力に基づく座屈が前記引っ張り応力によって解除されていることを特徴とする請求項9に記載のラム波式センシングデバイス。
The first diaphragm has a compressive stress,
A film (80a, 80b, 80c) having a tensile stress disposed in a region other than the region where the pair of comb-like electrodes of the first diaphragm is mounted;
The lamb wave sensing device according to claim 9, wherein buckling based on the compressive stress is released by the tensile stress in the other region of the first diaphragm.
圧電材料から構成されている第1ダイアフラム(41)と、前記第1ダイアフラムの周囲をその裏面側から支える支持部(25)と、前記第1ダイアフラムの裏面側に形成されて前記第1ダイアフラムの表面側に開口部(90a、90b、90c、90d)を通して開口する空所(44a)とを備える第1ダイアフラム構造体(40A)と、前記第1ダイアフラムの表面上にて噛みあうように配置されている1対の櫛歯状電極(50a、50b)とを備えるデバイスチップ(30)を備え、
前記1対の櫛歯状電極の間に印加される交流電圧によってラム波が前記第1ダイアフラムを一方向に伝搬するようになっており、
前記デバイスチップは、前記第1ダイアフラムに加わる力を検出するようになっており、
前記第1ダイアフラムは、圧縮応力が作用するものであり、
前記第1ダイアフラムのうち前記1対の櫛歯状電極が配置されるデバイス領域(45)に対して前記ラム波の伝搬方向の両側に配置されて、かつ引っ張り応力が作用する第1、第2の膜(80a、80b)を備え、
前記第1ダイアフラムのうち前記第1、第2の膜および前記1対の櫛歯状電極が配置される第1領域(48)では、前記圧縮応力に基づく座屈が前記引っ張り応力によって解除されて、前記第1ダイアフラムのうち前記第1領域以外の第2領域(49a、49b)には、座屈が残っていることを特徴とするラム波式センシングデバイス。
A first diaphragm (41) made of a piezoelectric material; a support portion (25) for supporting the periphery of the first diaphragm from its back surface; and a back surface of the first diaphragm. A first diaphragm structure (40A) having a cavity (44a) that opens through an opening (90a, 90b, 90c, 90d) on the surface side, and is arranged to mesh with the surface of the first diaphragm. A device chip (30) comprising a pair of comb-like electrodes (50a, 50b),
A lamb wave propagates in one direction through the first diaphragm by an alternating voltage applied between the pair of comb-like electrodes,
The device chip is adapted to detect a force applied to the first diaphragm,
The first diaphragm is subjected to compressive stress,
First and second elements that are disposed on both sides of the propagation direction of the Lamb wave and that are subjected to tensile stress with respect to a device region (45) in which the pair of comb-like electrodes are disposed in the first diaphragm. The film (80a, 80b)
In the first region (48) of the first diaphragm where the first and second films and the pair of comb-like electrodes are disposed, buckling due to the compressive stress is released by the tensile stress. The Lamb wave type sensing device characterized in that buckling remains in second regions (49a, 49b) other than the first region of the first diaphragm.
圧電材料から構成されている第1ダイアフラム(41)と、前記第1ダイアフラムの周囲をその裏面側から支える支持部(25)と、前記第1ダイアフラムの裏面側に形成されて前記第1ダイアフラムの表面側に開口部(90a、90b、90c、90d)を通して開口する空所(44a)とを備える第1ダイアフラム構造体(40A)と、前記第1ダイアフラムの表面上にて噛みあうように配置されている1対の櫛歯状電極(50a、50b)とを備えるデバイスチップ(30)を備え、
前記1対の櫛歯状電極の間に印加される交流電圧によってラム波が前記第1ダイアフラムを一方向に伝搬するようになっており、
前記デバイスチップは、前記第1ダイアフラムに加わる力を検出するようになっており、
前記第1ダイアフラムは、圧縮応力が作用するものであり、
前記第1ダイアフラムのうち前記1対の櫛歯状電極が配置されるデバイス領域(45)に対して前記ラム波の伝搬方向に垂直な方向の両側に配置されて、かつ引っ張り応力が作用する第1、第2の膜(80a、80b)を備え、
前記第1ダイアフラムのうち前記第1、第2の膜および前記1対の櫛歯状電極が配置される第1領域(48)では、前記圧縮応力に基づく座屈が前記引っ張り応力によって解除されて、前記第1ダイアフラムのうち前記第1領域以外の第2領域(49c、49d)には、座屈が残っていることを特徴とするラム波式センシングデバイス。
A first diaphragm (41) made of a piezoelectric material; a support portion (25) for supporting the periphery of the first diaphragm from its back surface; and a back surface of the first diaphragm. A first diaphragm structure (40A) having a cavity (44a) that opens through an opening (90a, 90b, 90c, 90d) on the surface side, and is arranged to mesh with the surface of the first diaphragm. A device chip (30) comprising a pair of comb-like electrodes (50a, 50b),
A lamb wave propagates in one direction through the first diaphragm by an alternating voltage applied between the pair of comb-like electrodes,
The device chip is adapted to detect a force applied to the first diaphragm,
The first diaphragm is subjected to compressive stress,
The first diaphragm is disposed on both sides in the direction perpendicular to the propagation direction of the Lamb wave with respect to the device region (45) where the pair of comb-like electrodes are disposed, and tensile stress acts on the first diaphragm. 1 and a second film (80a, 80b),
In the first region (48) of the first diaphragm where the first and second films and the pair of comb-like electrodes are disposed, buckling due to the compressive stress is released by the tensile stress. The lamb wave sensing device, wherein buckling remains in the second region (49c, 49d) other than the first region of the first diaphragm.
圧電材料から構成されている第1ダイアフラム(41)と、前記第1ダイアフラムの周囲をその裏面側から支える支持部(25)と、前記第1ダイアフラムの裏面側に形成されて前記第1ダイアフラムの表面側に開口部(90a、90b、90c、90d)を通して開口する空所(44a)とを備える第1ダイアフラム構造体(40A)と、前記第1ダイアフラムの表面上にて噛みあうように配置されている1対の櫛歯状電極(50a、50b)とを備えるデバイスチップ(30)を備え、
前記1対の櫛歯状電極の間に印加される交流電圧によってラム波が前記第1ダイアフラムを一方向に伝搬するようになっており、
前記デバイスチップは、前記第1ダイアフラムに加わる力を検出するようになっており、
前記第1ダイアフラムは、引張り応力が作用するものであり、
前記第1ダイアフラムのうち前記1対の櫛歯状電極が配置されるデバイス領域(45)に対して前記ラム波の伝搬方向に垂直な方向の両側に配置されて、かつ圧縮応力が作用する第1、第2の膜(80c、80d)を備え、
前記第1ダイアフラムのうち前記第1、第2の膜が配置される領域(49a、49b)には、前記圧縮応力によって座屈が与えられていることを特徴とするラム波式センシングデバイス。
A first diaphragm (41) made of a piezoelectric material; a support portion (25) for supporting the periphery of the first diaphragm from its back surface; and a back surface of the first diaphragm. A first diaphragm structure (40A) having a cavity (44a) that opens through an opening (90a, 90b, 90c, 90d) on the surface side, and is arranged to mesh with the surface of the first diaphragm. A device chip (30) comprising a pair of comb-like electrodes (50a, 50b),
A lamb wave propagates in one direction through the first diaphragm by an alternating voltage applied between the pair of comb-like electrodes,
The device chip is adapted to detect a force applied to the first diaphragm,
The first diaphragm is subjected to tensile stress,
The first diaphragm is disposed on both sides in the direction perpendicular to the propagation direction of the Lamb wave with respect to the device region (45) where the pair of comb-like electrodes are disposed, and compressive stress acts on the first diaphragm. 1 and a second film (80c, 80d),
A Lamb wave type sensing device characterized in that buckling is given to the regions (49a, 49b) in which the first and second films are arranged in the first diaphragm by the compressive stress.
圧電材料から構成されている第1ダイアフラム(41)と、前記第1ダイアフラムの周囲をその裏面側から支える支持部(25)と、前記第1ダイアフラムの裏面側に形成されて前記第1ダイアフラムの表面側に開口部(90a、90b、90c、90d)を通して開口する空所(44a)とを備える第1ダイアフラム構造体(40A)と、前記第1ダイアフラムの表面上にて噛みあうように配置されている1対の櫛歯状電極(50a、50b)とを備えるデバイスチップ(30)を備え、
前記1対の櫛歯状電極の間に印加される交流電圧によってラム波が前記第1ダイアフラムを一方向に伝搬するようになっており、
前記デバイスチップは、前記第1ダイアフラムに加わる力を検出するようになっており、
前記第1ダイアフラムは、引張り応力が作用するものであり、
前記第1ダイアフラムのうち前記1対の櫛歯状電極が配置されるデバイス領域(45)に対して前記ラム波の伝搬方向の両側に配置されて、かつ圧縮応力が作用する第1、第2の膜(80c、80d)を備え、
前記第1ダイアフラムのうち前記第1、第2の膜が配置される領域(49c、49d)には、前記圧縮応力によって座屈が与えられていることを特徴とするラム波式センシングデバイス。
A first diaphragm (41) made of a piezoelectric material; a support portion (25) for supporting the periphery of the first diaphragm from its back surface; and a back surface of the first diaphragm. A first diaphragm structure (40A) having a cavity (44a) that opens through an opening (90a, 90b, 90c, 90d) on the surface side, and is arranged to mesh with the surface of the first diaphragm. A device chip (30) comprising a pair of comb-like electrodes (50a, 50b),
A lamb wave propagates in one direction through the first diaphragm by an alternating voltage applied between the pair of comb-like electrodes,
The device chip is adapted to detect a force applied to the first diaphragm,
The first diaphragm is subjected to tensile stress,
First and second elements that are arranged on both sides of the propagation direction of the Lamb wave with respect to the device region (45) in which the pair of comb-like electrodes are arranged in the first diaphragm and on which compressive stress acts. The film (80c, 80d)
A Lamb wave type sensing device, wherein a region ( 49c, 49d ) in which the first and second films are disposed in the first diaphragm is buckled by the compressive stress.
前記第1ダイアフラムは、その厚み方向から視て長方形に形成されており、
前記ラム波の伝搬方向に平行である両辺がそれぞれ短辺になるように前記第1ダイアフラムが形成されていることを特徴とする請求項11または13に記載のラム波式センシングデバイス。
The first diaphragm is formed in a rectangular shape as viewed from the thickness direction,
The lamb wave sensing device according to claim 11 or 13, wherein the first diaphragm is formed such that both sides parallel to the propagation direction of the lamb wave are short sides.
前記第1ダイアフラムは、その厚み方向から視て長方形に形成されており、
前記ラム波の伝搬方向に平行である両辺がそれぞれ長辺になるように前記第1ダイアフラムが形成されていることを特徴とする請求項12または14に記載のラム波式センシングデバイス。
The first diaphragm is formed in a rectangular shape as viewed from the thickness direction,
15. The Lamb wave sensing device according to claim 12, wherein the first diaphragm is formed such that both sides parallel to the propagation direction of the Lamb wave are long sides.
前記第1ダイアフラムの表面側から前記第1ダイアフラム構造の内部にエッチャントを供給するための前記開口部としてのエッチングウィンドウ(90a、90b、90c、90d)が前記第1ダイアフラムに開口しており、
前記空所は、前記エッチングウィンドウを通して供給されるエッチャントを用いて前記第1ダイアフラム構造を構成する部材をエッチングすることにより、形成されたものであり、
前記エッチングウィンドウは、前記第1ダイアフラムのうち前記1対の櫛歯状電極が配置されるデバイス領域(45)に対して前記ラム波の伝搬方向両側の領域以外の他の領域に配置されていることを特徴とする請求項11または13に記載のラム波式センシングデバイス。
Etching windows (90a, 90b, 90c, 90d) as the openings for supplying an etchant from the surface side of the first diaphragm to the inside of the first diaphragm structure are opened in the first diaphragm,
The void is formed by etching a member constituting the first diaphragm structure using an etchant supplied through the etching window.
The etching window is disposed in a region other than the regions on both sides of the Lamb wave propagation direction with respect to the device region (45) where the pair of comb-like electrodes are disposed in the first diaphragm. The lamb wave sensing device according to claim 11 or 13,
前記第1ダイアフラムの表面側から前記第1ダイアフラム構造の内部にエッチャントを供給するための前記開口部としてのエッチングウィンドウ(90a、90b、90c、90d)が前記第1ダイアフラムに開口しており、
前記空所は、前記エッチングウィンドウを通して供給されるエッチャントを用いて前記第1ダイアフラム構造を構成する部材をエッチングすることにより、形成されたものであり、
前記エッチングウィンドウは、前記第1ダイアフラムのうち前記1対の櫛歯状電極が配置されるデバイス領域(45)に対して前記ラム波の伝搬方向に垂直な方向両側の領域以外の他の領域に配置されていることを特徴とする請求項12または14に記載のラム波式センシングデバイス。
Etching windows (90a, 90b, 90c, 90d) as the openings for supplying an etchant from the surface side of the first diaphragm to the inside of the first diaphragm structure are opened in the first diaphragm,
The void is formed by etching a member constituting the first diaphragm structure using an etchant supplied through the etching window.
The etching window is formed in a region other than the regions on both sides of the first diaphragm in a direction perpendicular to the propagation direction of the Lamb wave with respect to a device region (45) where the pair of comb-like electrodes are disposed. The lamb wave sensing device according to claim 12 or 14, wherein the lamb wave sensing device is arranged.
前記デバイスチップを表面側に搭載してなる第2ダイアフラム(21)と、前記第2ダイアフラムの周囲をその裏面側から支える支持部(22)とを備える第2ダイアフラム構造体(20)を備えることを特徴とする請求項9ないし18のいずれか1つに記載のラム波式センシングデバイス。   A second diaphragm structure (20) including a second diaphragm (21) having the device chip mounted on the front surface side and a support portion (22) supporting the periphery of the second diaphragm from the back surface side thereof. The lamb wave sensing device according to any one of claims 9 to 18.
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