(57)【要約】      （修正有）【課題】外力の大きさや方向を見積もることが可能なセンサーとその作製方法を提供する。【解決手段】基板１０２、電極１０４、および第１の検知配線１０６を有する。基板は、第１の面１０２ｂと、第１の面に平行であり、かつ、第１の面の上に位置する第２の面１０２ｃとを有するとともに、第１の面から第２の面に至る貫通孔を有する。電極は貫通孔内に位置し、貫通孔から第２の面の上に突出する。第１の検知配線は第２の面の上に位置し、電極と電気的に接続される。貫通孔の開口面積は、第２の面に近づくにしたがって連続的に増大し、第２の面を含む平面において最大となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の面と、前記第１の面に平行であり、かつ、前記第１の面の上に位置する第２の面とを有するとともに、前記第１の面から前記第２の面に至る貫通孔を有する基板と、
前記貫通孔内に位置し、前記貫通孔から前記第２の面の上に突出する電極と、
前記第２の面の上に位置し、前記電極と電気的に接続される第１の検知配線を有し、
前記貫通孔の開口面積は、前記第２の面に近づくにしたがって連続的に増大し、前記第２の面を含む平面において最大となるセンサー。
【請求項２】
前記開口面積が連続的に増大する領域において、前記電極は前記基板から離間する、請求項１に記載のセンサー。
【請求項３】
前記電極は弾性を示す、請求項１に記載のセンサー。
【請求項４】
前記第１の検知配線は変形した際に抵抗が変化する、請求項１に記載のセンサー。
【請求項５】
前記第１の検知配線は、圧電体を含む、請求項１に記載のセンサー。
【請求項６】
前記電極と電気的に接続される第２の検知配線を前記第２の面上にさらに有する、請求項１に記載のセンサー。
【請求項７】
前記電極と電気的に接続される第３の検知配線を前記第２の面上にさらに有し、
前記第１の検知配線、前記第２の検知配線、前記第３の検知配線は、前記電極を中心として放射状に配置される、請求項６に記載のセンサー。
【請求項８】
前記第１の面の下に位置し、前記電極と電気的に接続される配線をさらに有する、請求項１に記載のセンサー。
【請求項９】
前記第１の検知配線は貫通孔を有し、
前記電極は前記第１の検知配線の貫通孔を貫通する、請求項１に記載のセンサー。
【請求項１０】
前記電極を覆う保護膜を前記第２の面上にさらに有する、請求項１に記載のセンサー。
【請求項１１】
第１の面と、前記第１の面に平行であり、かつ、前記第１の面の上に位置する第２の面とを有するとともに、前記第１の面から前記第２の面に至る貫通孔を有する基板と、
前記貫通孔内に位置し、前記貫通孔から前記第２の面の上に突出する電極と、
前記第２の面の上に位置し、前記電極から離間する第１の検知配線を有し、
前記貫通孔の開口面積は、前記第２の面に近づくにしたがって連続的に増大し、前記第２の面を含む平面において最大となるセンサー。
【請求項１２】
前記開口面積が連続的に増大する領域において、前記電極は前記基板から離間する、請求項１１に記載のセンサー。
【請求項１３】
前記電極は弾性を示す、請求項１１に記載のセンサー。
【請求項１４】
前記第１の検知配線は、前記電極に近づくにしたがって厚さが減少する、請求項１１に記載のセンサー。
【請求項１５】
前記電極は先端が金属膜に覆われ、
前記第１の検知配線と前記金属膜は同一の金属を含む、請求項１１に記載のセンサー。
【請求項１６】
前記第１の検知配線と前記金属膜は同一の化学組成を有する、請求項１５に記載のセンサー。
【請求項１７】
前記電極の前記基板から突出した部分の断面の面積は、前記電極の先端に近づくにしたがって小さくなり、
前記断面は、前記第２の面に平行である、請求項１１に記載のセンサー。
【請求項１８】
前記電極から離間する第２の検知配線を前記第２の面上にさらに有する、請求項１１に記載のセンサー。
【請求項１９】
前記電極から離間する第３の検知配線を前記第２の面上にさらに有し、
前記第１の検知配線、前記第２の検知配線、前記第３の検知配線は、前記電極を中心として放射状に配置される、請求項１８に記載のセンサー。
【請求項２０】
前記第１の面の下に位置し、前記電極と電気的に接続される配線をさらに有する、請求項１１に記載のセンサー。
【請求項２１】
前記電極を覆う保護膜を前記第２の面上にさらに有する、請求項１１に記載のセンサー。
【請求項２２】
基板の第１の面をレーザーで照射すること、
前記基板の前記レーザーに照射された部分をエッチングすることで前記第１の面に凹部を形成すること、
前記凹部に金属を充填することで前記凹部に電極を形成すること、
前記凹部が貫通孔となり、かつ、前記電極が前記基板の前記第１の面と対向する第２の面から突出するように前記第２の面をエッチングすること、
前記電極と電気的に接続される第１の検知配線を前記第２の面上に形成することを含み、
前記貫通孔の開口面積は、前記第２の面に近づくにしたがって連続的に増大し、前記第２の面を含む平面において最大となる、センサーの作製方法。
【請求項２３】
前記開口面積が連続的に増大する領域において、前記電極は前記基板から離間する、請求項２２に記載の作製方法。
【請求項２４】
前記電極は弾性を示す、請求項２２に記載の作製方法。
【請求項２５】
前記第１の検知配線は変形した際に抵抗が変化する、請求項２２に記載の作製方法。
【請求項２６】
前記第１の検知配線は、圧電体材料を含む、請求項２２に記載の作製方法。
【請求項２７】
前記電極と電気的に接続される第２の検知配線を前記第２の面上に形成することをさらに含む、請求項２２に記載の作製方法。
【請求項２８】
前記電極と電気的に接続される第３の検知配線を前記第２の面上に形成することをさらに含み、
前記第１の検知配線、前記第２の検知配線、前記第３の検知配線は、前記電極を中心として放射状に配置される、請求項２７に記載の作製方法。
【請求項２９】
前記第１の面の下に位置し、前記第１の検知配線と電気的に接続される配線を形成することをさらに含む、請求項２２に記載の作製方法。
【請求項３０】
前記第１の検知配線は、前記電極を取り囲むように形成する、請求項２２に記載の作製方法。
【請求項３１】
前記電極を覆う保護膜を前記第２の面上に形成することをさらに含む、請求項２２に記載の作製方法。
【請求項３２】
基板の第１の面をレーザーで照射すること、
前記基板の前記レーザーに照射された部分をエッチングすることで前記第１の面に凹部を形成すること、
前記凹部に金属を充填することで前記凹部に電極を形成すること、
前記凹部が貫通孔となり、かつ、前記電極が前記基板の前記第１の面と対向する第２の面から突出するように前記第２の面をエッチングすること、
前記電極から離間する第１の検知配線を前記第２の面上に形成することを含み、
前記貫通孔の開口面積は、前記第２の面に近づくにしたがって連続的に増大し、前記第２の面を含む平面において最大となる、センサーの作製方法。
【請求項３３】
前記開口面積が連続的に増大する領域において、前記電極は前記基板から離間する、請求項３２に記載の作製方法。
【請求項３４】
前記電極は弾性を示す、請求項３２に記載の作製方法。
【請求項３５】
前記第１の検知配線の前記形成は、
前記第２の面と前記電極を覆う金属膜を形成すること、および
前記電極上に前記金属膜の一部を残し、かつ、前記第２の面上の前記金属膜が前記電極から離間するように前記金属膜をエッチングすることを含む、請求項３２に記載の作製方法。
【請求項３６】
前記第１の検知配線の前記形成は、
前記第２の面と前記電極を覆う金属膜を形成すること、および
前記電極をエッチングすることで前記電極上の前記金属膜を取り除き、かつ、前記電極から離間した前記金属膜を前記第２の面上に残存させることを含む、請求項３２に記載の作製方法。
【請求項３７】
前記電極から離間する第２の検知配線を前記第２の面上に形成することをさらに含む、請求項３２に記載の作製方法。
【請求項３８】
前記電極から離間する第３の検知配線を前記第２の面上に形成することをさらに含み、
前記第１の検知配線、前記第２の検知配線、前記第３の検知配線は、前記電極を中心として放射状に配置される、請求項３７に記載の作製方法。
【請求項３９】
前記第１の面の下に位置し、前記第１の検知配線と電気的に接続される配線を形成することをさらに含む、請求項３２に記載の作製方法。
【請求項４０】
前記電極を覆う保護膜を前記第２の面上に形成することをさらに含む、請求項３２に記載の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の実施形態の一つはセンサー、ならびにその作製方法に関する。例えば、本開示の実施形態の一つは、物体に加えられる物理的な力や、これによって物体に与えられる圧力や加速度などを検知し、見積もるためのセンサーに関する。
【背景技術】
【０００２】
物体に外部から物理的な力（外力）が与えられると、物体が変形する、あるいは物体に圧力や加速度が与えられる。このような外力を検知し、そのベクトル、すなわち大きさと方向を見積もるセンサーとしてひずみセンサー（ひずみゲージ）や加速度センサーなどが挙げられる。一般的なひずみセンサーは平面上に設けられる金属の抵抗体を有している。この抵抗体の変形に起因する電気抵抗の変化を測定することでひずみ量が得られ、これによって外力を検知、見積もることができる。加速度センサーは通常、ダイアフラムなどの可撓部とそれに吊り下げられた錘を基本構造として有しており、外力による錘の変位がもたらす可撓部の変形を電気信号として取り出すことで外力の方向と物体に与えられる圧力や加速度が見積もられる。例えば特許文献１から３では、可撓部にピエゾ抵抗素子が配置され、錘の変位によってピエゾ抵抗素子に与えられる外力を電気信号として取り出す加速度センサーが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２２０６８６号公報
【特許文献２】特開２０１０−１２２１４４号公報
【特許文献３】特開２０１０−３２３４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示における課題の一つは、新しい構造を有するセンサー、およびその作製方法を提供することである。例えば本開示は、外力の大きさや方向を見積もることが可能なセンサーとその作製方法を提供することを課題の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の実施形態の一つはセンサーである。このセンサーは、基板、電極、および第１の検知配線を有する。基板は、第１の面と、第１の面に平行であり、かつ、第１の面の上に位置する第２の面とを有するとともに、第１の面から第２の面に至る貫通孔を有する。電極は貫通孔内に位置し、貫通孔から第２の面の上に突出する。第１の検知配線は第２の面の上に位置し、電極と電気的に接続される。貫通孔の開口面積は、第２の面に近づくにしたがって連続的に増大し、第２の面を含む平面において最大となる。
【０００６】
本開示の実施形態の一つはセンサーである。このセンサーは、基板、電極、および第１の検知配線を有する。基板は、第１の面と、第１の面に平行であり、かつ、第１の面の上に位置する第２の面とを有するとともに、第１の面から第２の面に至る貫通孔を有する。電極は貫通孔内に位置し、貫通孔から第２の面の上に突出する。第１の検知配線は第２の面の上に位置し、電極から離間する。貫通孔の開口面積は、第２の面に近づくにしたがって連続的に増大し、第２の面を含む平面において最大となる。
【０００７】
本開示の実施形態の一つはセンサーの作製方法である。この作製方法は、基板の第１の面をレーザーで照射すること、基板のレーザーに照射された部分をエッチングすることで第１の面に凹部を形成すること、凹部に金属を充填することで凹部に電極を形成すること、凹部が貫通孔となり、かつ、電極が基板の第１の面と対向する第２の面から突出するように第２の面をエッチングすること、および電極と電気的に接続される第１の検知配線を第２の面上に形成することを含む。貫通孔の開口面積は、第２の面に近づくにしたがって連続的に増大し、第２の面を含む平面において最大となる。
【０００８】
本開示の実施形態の一つはセンサーの作製方法である。この作製方法は、基板の第１の面をレーザーで照射すること、基板のレーザーに照射された部分をエッチングすることで第１の面に凹部を形成すること、凹部に金属を充填することで凹部に電極を形成すること、凹部が貫通孔となり、かつ、電極が基板の第１の面と対向する第２の面から突出するように第２の面をエッチングすること、電極から離間する第１の検知配線を第２の面上に形成することを含む。貫通孔の開口面積は、第２の面に近づくにしたがって連続的に増大し、第２の面を含む平面において最大となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態のセンサーの模式的上面図と断面図。
【図２】一実施形態のセンサーの模式的断面図。
【図３】一実施形態のセンサーの模式的断面図。
【図４】一実施形態のセンサーの模式的断面図。
【図５】一実施形態のセンサーの模式的断面図。
【図６】一実施形態のセンサーの動作を説明する図。
【図７】一実施形態のセンサーに用いられる回路の回路図。
【図８】一実施形態のセンサーの模式的上面図と断面図。
【図９】一実施形態のセンサーの模式的上面図と断面図。
【図１０】一実施形態のセンサーの模式的上面図と断面図。
【図１１】一実施形態のセンサーモジュールの模式的上面図と断面図。
【図１２】一実施形態のセンサーの作製方法を説明する模式的断面図。
【図１３】一実施形態のセンサーの作製方法を説明する模式的断面図。
【図１４】一実施形態のセンサーの作製方法を説明する模式的断面図。
【図１５】一実施形態のセンサーの模式的上面図と断面図。
【図１６】一実施形態のセンサーの模式的上面図と断面図。
【図１７】一実施形態のセンサーの模式的上面図と断面図。
【図１８】一実施形態のセンサーの動作を説明する図。
【図１９】一実施形態のセンサーの模式的断面図。
【図２０】一実施形態のセンサーの模式的上面図と断面図。
【図２１】一実施形態のセンサーの作製方法を説明する模式的断面図。
【図２２】一実施形態のセンサーの作製方法を説明する模式的断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示の各実施形態について、図面を参照しつつ説明する。ただし、本開示は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な態様で実施することができ、以下に例示する実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００１１】
図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本開示の解釈を限定するものではない。上面図では、見やすさを考慮し、一部の構成要件を省略することがある。本明細書と各図において、既出の図で説明したものと同様の機能を備えた要素には、同一の符号を付し、重複する説明を省くことがある。
【００１２】
本明細書、および特許請求の範囲において、ある一つの膜を加工して複数の膜を形成した場合、これら複数の膜は異なる機能、役割を有することがある。しかしながら、これら複数の膜は同一の工程で同一層として形成された膜に由来し、同一の層構造、同一の材料を有する。したがって、これら複数の膜は同一層に存在しているものと定義する。
【００１３】
本明細書および請求項において、「ある構造体が他の構造体から露出するという」という表現は、ある構造体の一部が他の構造体によって覆われていない態様を意味し、この他の構造体によって覆われていない部分は、さらに別の構造体によって覆われる態様も含む。
【００１４】
（第１実施形態）
本開示の実施形態の一つであるセンサー１００の模式的上面図と断面図を図１（Ａ）、図１（Ｂ）にそれぞれ示す。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の鎖線Ａ−Ａ’に沿った断面図である。
【００１５】
１．基本構造
センサー１００は基板１０２を有する。ここで、基板１０２の互いに平行であり、かつ、対向する二つの主面をそれぞれ第１の面１０２ａ、第２の面１０２ｂとする（図１（Ｂ）参照）。基板１０２はガラス、あるいは石英を含み、第１の面１０２ａから第２の面１０２ｂに至る貫通孔１０２ｃを有している。貫通孔１０２ｃは、第１の面１０２ａ、あるいは第２の面１０２ｂに平行な面における断面（以下、開口断面）の面積（以下、開口面積）が一定、もしくは実質的に一定の部分、および連続的に変化する部分を有する。前者は第１の面１０２ａ側に位置し、後者は第２の面１０２ｂ側に位置する。後者では、開口面積は第２の面１０２ｂに近づくにしたがって連続的に増大し、第２の面を含む平面において最大となる。したがって、開口面積が連続的に増大する領域（図１（Ａ）に示す点線円で囲まれた領域）は傾斜する。開口断面は円形に限られず、楕円、あるいは多角形でも良い。
【００１６】
センサー１００にはこの貫通孔１０２ｃを貫通する電極（突起電極とも呼ぶ）１０４が配置される。電極１０４は貫通電極と呼ばれることもある。電極１０４は金や銀、銅、ニッケル、クロムなどの金属やその合金を含み、好ましくは銅を含む。電極１０４は、貫通孔１０２ｃのうち開口面積が一定の部分を充填するとともに、第１の面１０２ａの上に位置する第２の面１０２ｂ上に基板１０２から突出した部分（以下、突出部）１０４ａを有している。このため、突出部１０４ａは上述した傾斜した部分（以下、傾斜部）から離間し、第２の面１０２ｂを含む平面と第１の面１０２ａとの間に間隙１１２が形成される。一方、開口面積が一定の部分では、開口断面における電極１０４の断面形状は、開口断面と一致する。
【００１７】
第２の面１０２ｂを含む面から上の突出部１０４ａが長くなるほど外力によって大きな変位が生じるため、センサーとしての感度が向上する。しかしながら、突出部１０４ａ長くなるほど破損しやすくなる。また、後述するセンサー１００の作製方法から理解されるように、突出部１０４ａが長くなるほどその形成が困難となる。したがって、突出部１０４ａの長さは、１０μｍ以上５５０μｍ以下、１０μｍ以上１５０μｍ以下、あるいは１０μｍ以上５０μｍ以下に設定することが好ましい。突出部１０４ａの幅（第２の面１０２ｂに平行な方向の長さ）は、３０μｍ以上２００μｍ以下、５０μｍ以上１５０μｍ以下、あるいは５０μｍ以上１００μｍ以下に設定することが好ましい。これにより、電極１０４は弾性を有することができ、外力によって変形が可能であり、かつ、変形しても元の形状に戻ることができる。図１（Ｂ）に示すように、電極１０４はさらに第１の面１０２ａの一部を覆ってもよい。
【００１８】
センサー１００はさらに検知配線１０６を第２の面１０２ｂ上に有する。検知配線１０６は電極１０４と電気的に接続され、傾斜部と重なる。検知配線１０６と電極１０４は直接接してもよく、あるいは他の部材を介して接してもよい。後者の場合、検知配線１０６と電極１０４の間の電気的接続は他の部材を介して維持される。検知配線１０６は、変形することによって電気抵抗が変化するように構成され、具体的にはニッケル、クロムなどの金属、あるいはその合金を含む。検知配線１０６の厚さは任意であり、加えられる外力に対して十分な出力を得るために必要な厚さを下限とし、検知配線１０６の形成上、電極１０４の幅によって制約される検知配線１０６の幅に適した厚さ、および検知配線１０６の破損が起こらない厚さが上限となる。具体的には、１００ｎｍ以上５μｍ以下、あるいは２００ｎｍ以上３μｍ以下の範囲において適宜選択することができる。
【００１９】
任意の構成として、センサー１００はさらに引回し配線１０８、１１０を有してもよい。引回し配線１０８は第２の面１０２ｂ上に設けられ、検知配線１０６と電気的に接続される。引回し配線１１０は第１の面１０２ａの下に配置され、電極１０４と電気的に接続される。引回し配線１０８、１１０に含まれる材料に制約は無く、材料としてアルミニウムやモリブデン、チタン、タングステン、タンタル、銅などの金属やその合金を用いることができる。引回し配線１０８、１１０は単層構造、積層構造、いずれの構造を有していてもよい。
【００２０】
検知配線１０６と電極１０４は、直接、あるいは、それぞれ引回し配線１０８、１１０を介して検知回路１２０と電気的に接続される。検知回路１２０は検知配線１０６の電気抵抗を見積もる機能を有する。検知回路１２０は基板１０２上に設けてもよく、あるいは異なる基板上に設けてもよい。検知回路１２０の構成は後述する。なお、図１（Ａ）や以下に示す上面図や一部の断面図では、検知回路１２０などの回路は図示していない。
【００２１】
検知配線１０６は、電極１０４と重なるように設けられてもよい。例えば図２（Ａ）に示すように、電極１０４の上面や側面の一部を覆うように検知配線１０６を形成してもよい。あるいは図２（Ｂ）に示すように、電極１０４の上面や側面の一部だけでなく、電極１０４に関して引回し配線１０８とは反対側の第２の面１０２ｂの一部と重なるように検知配線１０６を形成してもよい。
【００２２】
図１（Ｂ）に示す例では、電極１０４の先端は丸みを帯びているが、電極１０４の先端形状に制約は無い。例えば図３（Ａ）に示すように、電極１０４の先端は第１の面１０２ａや第２の面１０２ｂと平行、あるいは実質的に平行な面を有してもよい。ここで電極１０４の先端とは、電極１０４の二つの末端のうち、第２の面１０２ｂよりも上側（第２の面１０２ｂを基準として第１の面１０２ａと反対側）の末端を指す。
【００２３】
あるいは図３（Ｂ）に示すように、電極１０４は二重構造を有し、内部構造に相当するロッド１０４ｂと、それを取り巻くクラッド１０４ｃによって構成されてもよい。クラッド１０４ｃはロッド１０４ｂの表面の全て、あるいは一部を覆う。ロッド１０４ｂは金や銀、銅、ニッケル、クロムなどの金属やその合金を含み、好ましくは銅を含む。一方、クラッド１０４ｃはチタン、ニッケル、クロム、銅、金などの金属、あるいはこれらの合金を含み、好ましくはチタンを含む。一つの態様では、ロッド１０４ｂは銅を含み、クラッド１０４ｃはチタンを含む。クラッド１０４ｃは複数の層から構成されてもよく、例えばチタンと銅の積層構造、チタンとニッケルの積層構造を有してもよい。電極１０４がロッド１０４ｂとクラッド１０４ｃを有する場合、図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示すように、電極１０４の先端はクラッド１０４ｃによって覆われず、クラッド１０４ｃからロッド１０４ｂが露出してもよい。また、図４（Ｂ）に示すように、クラッド１０４ｃの厚さは、電極１０４の先端に近づくにしたがって小さくなるよう、電極１０４を構成してもよい。この場合も、ロッド１０４ｂの先端、およびそれを取り囲むクラッド１０４ｃは丸みを帯びていてもよい。
【００２４】
任意の構成として、センサー１００は保護膜１１４を有していてもよい。例えば図５（Ａ）に示すように、第２の面１０２ｂの全体と電極１０４を覆うように保護膜１１４を設けることができる。保護膜１１４は必ずしも第２の面１０２ｂの全体を覆う必要は無く、図５（Ｂ）に示すように、少なくとも電極１０４を覆うように配置してもよい。保護膜１１４は、電極１０４の弾性に対して大きな影響を与えないことが好ましい。このため、保護膜１１４はゴム弾性を示すエラストマーであることが好ましい。このような材料として例えば高分子材料が挙げられ、高分子材料としては、ポリシロキサン、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、ポリブタジエン、ポリイソプレン、あるいはこれらを基本骨格として含有する共重合体などが例示される。
【００２５】
２．動作メカニズム
センサー１００の動作メカニズムを図６（Ａ）、図６（Ｂ）を用いて説明する。センサー１００が搭載された対象物に外力が加えられ、センサー１００を介して他の物体が対象物と接する、圧力が加えられる、対象物が変形する、あるいは対象物に加速度が生じる場合、弾性を示す電極１０４が変形する。例えば図６（Ａ）に示す矢印方向に電極１０４が変形する、あるいは傾くように外力が加えられた場合、電極１０４の変形に伴って検知配線１０６は圧縮されるように変形する。逆に図６（Ｂ）に示す印方向に電極１０４が変形する、あるいは傾くように外力が加えられた場合、電極１０４の変形に伴って検知配線１０６は延伸するように変形する。検知配線１０６の変形は外力の大きさによって決まる。
【００２６】
上述したように、検知配線１０６は変形に伴って電気抵抗が変化するように構成される。したがって、検知配線１０６の電気抵抗の変化を測定することにより、外力の大きさを見積もることができる。具体的には、検知配線１０６が外力によって変形すると、外力に対応する応力が内部に発生し、長さが変化する。検知配線１０６の変形前の長さをＬ、変形後の長さをＬ´、その差（Ｌ´−Ｌ）をΔＬとすると、変形後に検知配線１０６には以下の式で表されるひずみεが発生する。
【数１】
2019090769.tif 000003
【００２７】
電気抵抗とひずみには以下の関係が成立する。ここで、Ｒ1とΔＲははそれぞれ、検知配線１０６の変形前の電気抵抗、変形前後の電気抵抗の差、Ｋｓはゲージ率である。
【数２】
2019090769.tif 000004
【００２８】
外力の大きさは検知回路１２０によって測定される。検知回路１２０の構成の一例を図７（Ａ）に示す。図７（Ａ）に示す例はいわゆるホイートストンブリッジ回路であり、ここでは検知回路１２０は第１の抵抗１２２、第２の抵抗１２４、第３の抵抗１２６、および制御回路１２８を含む。制御回路１２８は検知回路１２０を制御し、図示しないメモリを含む。
【００２９】
引回し配線１０８、１１０はそれぞれ、第１の抵抗１２２の第１の端子と第３の抵抗１２６の第１の端子と電気的に接続される。第２の抵抗１２４の第１の端子と第２の端子はそれぞれ、第１の抵抗１２２の第２の端子と第３の抵抗１２６の第２の端子に電気的に接続される。つまり、第２の抵抗１２４は、第１の抵抗１２２の第２の端子と第３の抵抗１２６の第２の端子間に挿入される。
【００３０】
第１の抵抗１２２、第２の抵抗１２４、第３の抵抗１２６の抵抗をそれぞれＲ2、Ｒ3、Ｒ4、第１の抵抗１２２の第１の端子と第３の抵抗１２６の第２の端子間に入力される電圧をＶ1とすると、第１の抵抗１２２の第２の端子と第３の抵抗１２６の第１の端子間に出力される電圧Ｖ2は以下の式で表される。
【数３】
2019090769.tif 000005
【００３１】
検知配線１０６の抵抗Ｒ1がΔＲ変化したとすると、Ｖ2は以下のように表される。
【数４】
2019090769.tif 000006
【００３２】
ここで、Ｒ1＝Ｒ2＝Ｒ3＝Ｒ4＝Ｒの場合、Ｖ2は以下のように表される。
【数５】
2019090769.tif 000007
【００３３】
Ｒ＞＞ΔＲとみなせることから、上記式は以下のように変形される。
【数６】
2019090769.tif 000008
【００３４】
したがって、変形に伴って検知配線１０６に蓄積されるひずみεは以下のとおりとなる。
【数７】
2019090769.tif 000009
【００３５】
このことから、電圧Ｖ1、検知配線１０６のゲージ率、および電圧Ｖ2から、ひずみεを見積もることができる。
【００３６】
制御回路１２８に備えられるメモリには、ひずみε、検知配線１０６の三次元形状に関する情報、および三次元形状とひずみεとの相関関係をまとめたルックアップテーブルや関係式（検量線）を格納することができる。制御回路１２８は、ルックアップテーブルや関係式を参照し、得られたひずみεから検知配線１０６の三次元形状を判断する。これにより、対象物に加えられた外力の大きさが見積もられ、さらにこれを時間微分することで対象物に生じる加速度が得られる。
【００３７】
検知回路１２０の他の例として、図７（Ｂ）に示すホイートストンブリッジ回路を用いてもよい。この検知回路１２０は、それぞれ既知の抵抗値Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4を有する第１の抵抗１２２、第２の抵抗１２４、第３の抵抗１２６を有し、さらにガルバノメータ（検流計）１２７を備える。引回し配線１０８、１１０はそれぞれ、第１の抵抗１２２の第１の端子と第３の抵抗１２６の第１の端子と電気的に接続される。第２の抵抗１２４の第１の端子と第２の端子はそれぞれ、第１の抵抗１２２の第２の端子と第３の抵抗１２６の第２の端子に電気的に接続される。ガルバノメータ１２７は、第１の抵抗１２２の第１の端子と第３の抵抗１２６の第２の抵抗に電気的に接続される。
【００３８】
引回し配線１０８、１１０間の抵抗をＲ1とすると、この検知回路１２０では、ガルバノメータ１２７に流れる電流値が０になった時には以下の式が成立する。
【数８】
2019090769.tif 000010
【００３９】
したがって、図７（Ｂ）に示した検知回路１２０を用いなくても、電圧計を用いることなく、既知の抵抗値Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4上記式に代入することで抵抗値Ｒ1を容易に求めることができ、式２からひずみεを見積もることができる。これにより、図７（Ａ）に示した検知回路１２０と同様、外力の大きさを見積もることができる。
【００４０】
３．変形例
センサー１００の構造は上述した構造に限られない。例えば図８（Ａ）、および図８（Ａ）の鎖線Ｂ−Ｂ´に沿った断面図（図８（Ｂ））に示すように、センサー１００は複数の検知配線１０６（第１の検知配線１０６ａ、第２の検知配線１０６ｂ、第３の検知配線１０６ｃ）、およびこれらと電気的に接続される引回し配線１０８（第１の引回し配線１０８ａ、第２の引回し配線１０８ｂ、第３の引回し配線１０８ｃ）を有してもよい。ここで示した例では、センサー１００には、一つの電極１０４と電気的に接続され、かつ、電極１０４の変形に伴って変形する三つの検知配線１０６が第２の面１０２ｂ上に設けられる。これらの検知配線１０６は電極１０４を中心として放射状に配置することができる。このような構造を用い、各検知配線１０６を用いて見積もられた外力を互いに直交する二つのベクトル成分に分割することで、外力の大きさのみならず、その方向を判断することが可能となる。
【００４１】
検知配線１０６の数に制約は無く、任意に決定される。例えば図９（Ａ）、および図９（Ａ）の鎖線Ｃ−Ｃ´に沿った断面図（図９（Ｂ））に示すように、四つの検知配線１０６（第１の検知配線１０６ａ、第２の検知配線１０６ｂ、第３の検知配線１０６ｃ、第４の検知配線１０６ｄ）、およびこれらにそれぞれ接続される引回し配線１０８（第１の引回し配線１０８ａ、第２の引回し配線１０８ｂ、第３の引回し配線１０８ｃ、第４の引回し配線１０８ｄ）を第２の面１０２ｂ上に配置してもよい。
【００４２】
検知配線１０６が複数設けられる場合、複数の検知回路１２０（第１の検知回路１２０ａ、第２の検知回路１２０ｂ、第３の検知回路１２０ｃ、第４の検知回路１２０ｄ）を設け、これらにそれぞれ接続される引回し配線１０８の間、あるいはこれらにそれぞれ接続される引回し配線１１０との間に、トランジスタなどのスイッチ１３０（第１のスイッチ１３０ａ、第２のスイッチ１３０ｂ、第３のスイッチ１３０ｃ、第４のスイッチ１３０ｄ）を設けてもよい。図８（Ｂ）や図９（Ｂ）では、引回し配線１０８と検知回路１２０との間にスイッチ１３０が設けられる例が示されている。スイッチ１３０を独立して制御することにより、各検知配線１０６によって見積もられる外力に関する情報を個別に得ることができる。
【００４３】
あるいは、図１０（Ａ）、および図１０（Ａ）の鎖線Ｄ−Ｄ´に沿った断面図（図１０（Ｂ））に示すように、単一の検知配線１０６が電極１０４を取り囲むように設けてもよい。より具体的には、貫通孔を有する検知配線１０６を、電極１０４がこの貫通孔を貫通するように設けてもよい。他の例と同様、検知配線１０６は電極１０４と電気的に接続され、電極１０４の変形に伴って変形する。
【００４４】
物体の電気抵抗の測定では、通常、二つの測定点間において最も抵抗の小さい導電ルートの抵抗が測定される。したがって電極１０４を取り囲む単一の検知配線１０６を用いても、複数の引回し配線１０８を設け、各引回し配線１０８と対応する検知回路１２０との接続をスイッチ１３０で制御することで、電極１０４と各引回し配線１０８間における検知配線１０６の電気抵抗を測定することができる。このため、図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）に示したセンサー１００を用いても外力の大きさや方向を見積もることができる。
【００４５】
本開示の他の実施形態は、図１１（Ａ）、および図１１（Ａ）の鎖線Ｅ−Ｅ´に沿った断面図（図１１（Ｂ））に示すように、一つの基板１０２上に複数のセンサー１００が設けられたセンサーモジュール１４０である。センサーモジュール１４０に配置されるセンサー１００の数には制約は無く、例えばここでは３６のセンサー１００が配置される例が示されている。この例では、基板１０２を貫通する電極１０４は６行６列のマトリクス状に設けられ、それぞれの電極１０４と電気的に接続される検知配線１０６が第２の面１０２ｂ上に配置される。引回し配線１１０は複数の電極１０４と電気的に接続される。このような構成を用いることで、大きなセンサー出力を得ることができ、外力に関するより精確な情報を得ることができる。また、対象物に与えられる外力を小さな面積ごとに個別に測定することができるため、外力に関するより精密な情報を得ることができる。なお、見やすさを考慮し、図１１（Ａ）では検知配線１０６や他の構成は図示されていない。
【００４６】
上述したように、本開示のセンサー１００は、可撓部として基板１０２から突出した一つの電極１０４を備えており、かつこの電極１０４は弾性を有する。このため、多くの加速度センサーのように、可撓部とそれに吊り下げられた錘という不安定な構造を持たない。したがって、大きな外力が与えられても構造が破壊されにくく、信頼性の高い加速度センサーとして利用することができる。
【００４７】
また、一つのセンサー１００によって外力の大きさだけでなく、その方向を判断することが可能であるため、従来のひずみセンサーと比較して大幅に小型化されたセンサーを提供することができる。例えば電極１０４の大きさを考慮すると、個々のセンサー１００の面積は数百μｍ2から１０-2ｍｍ2のオーダーである。したがって、センサー１００を小さな面積（例えば数ｃｍ2）に複数配置することで、複数の微小領域に与えられる外力の大きさと方向をそれぞれ見積もることが可能となる。このため、例えば画面入力用タッチペンの先端部にセンサーモジュール１４０を搭載することで、画面と先端部の接触面に印加される筆圧の微弱な変化を読み取ることができ、その結果、より繊細な筆使いを画面上に再現することができる。あるいは、繊細な触覚を有する人間の指などを模したロボットアームが物体と接触する部分にセンサー１００を用いることで、ロボットアームと物体とのより繊細な接触を実現することが可能となる。
【００４８】
（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態で述べたセンサー１００の作製方法を述べる。具体的には、図４（Ｂ）に示したセンサー１００の作製方法について、図１２（Ａ）から図１４（Ｃ）を用いて説明を行う。これらの図は図４（Ｂ）の断面模式図に対応する。第１実施形態で述べた内容と同一、あるいは類似する内容に関しては説明を省略することがある。
【００４９】
まず、図１２（Ａ）に示すように、基板１０２の第１の面１０２ａに対してレーザー１７０を照射する。具体的には、貫通孔１０２ｃを設ける領域に対してレーザー１７０を第１の面１０２ａ側から基板１０２に照射する。この時、第２の面１０２ｂにはレーザー１７０の焦点を当てず、凹部１７２を形成する領域に対して選択的に焦点を当てる。基板１０２の組成や吸収特性、基板１０２の材料のレーザー光に対する加工閾値に基づき、レーザーの波長やパワー密度、ピークパワー、照射面の面積や形状、パルス幅などが適宜選択される。第１の面１０２ａにおけるレーザー１７０照射面は円形に限られず、楕円や多角形でもよく、その形状や面積は貫通孔１０２ｃの開口断面を考慮して決定される。
【００５０】
レーザー１７０を照射することによって基板１０２に変質部１０２ｄが形成される（図１２（Ａ））。この変質部１０２ｄは、他の部分（未変質部）と比較して化学的に不安定であり、より大きな速度でエッチングを行うことが可能である。変質部１０２ｄの底面は、図１２（Ａ）に示すように、丸みを帯びるように形成することができる。
【００５１】
次に、図１２（Ｂ）に示すように、レーザー１７０が照射された領域の一部を選択的にエッチングする。用いられるエッチャントとしては、フッ酸などが挙げられる。これにより、第１の面１０２ａに凹部１７２が形成される。この凹部１７２は基板１０２を貫通せず、その側壁は第１の面１０２ａと直接接続され、底面は第１の面１０２ａと第２の面１０２ｂの間に位置する。
【００５２】
引き続き、第１の面１０２ａ、および凹部１７２の側壁と底面にシード層１７４を形成する（図１２（Ｃ））。シード層１７４はチタン、ニッケル、クロム、銅、金などの金属、あるいはこれらの合金を含み、スパッタリング法や化学気相堆積（ＣＶＤ）法、無電解めっき法、蒸着法などによって、単層構造、あるいは積層構造を有するように形成される。シード層１７４の厚さは、１０ｎｍから０．５μｍ、あるいは１００ｎｍから３００ｎｍの間で適宜選択される。シード層１７４の一部はクラッド１０４ｃに相当する。基板１０２とシード層１７４の密着性を向上させるため、シード層１７４の形成前に、例えば金属酸化物を含む絶縁膜を１０ｎｍから１００ｎｍの厚さで基板１０２表面に形成してもよい。この絶縁膜は、対応する金属アルコキシドを含む溶液をディップコーティングによって基板１０２上に塗布し、焼成することで形成することができる。
【００５３】
次に、シード層１７４に給電し、電解めっき法によって電極１０４のロッド１０４ｂを形成する（図１３（Ａ））。電解めっき法によってシード層１７４上に金属が析出するが、高い密度で電界が与えられる凹部１７２に優先的に金属が析出するため、析出した金属によって凹部１７２が緻密に充填され、その結果、図１３（Ａ）に示すようなロッド１０４ｂが凹部１７２内に形成される。ロッド１０４ｂの形状は凹部１７２の形状により決定される。金属としては、第１実施形態で述べたように、金や銀、銅、ニッケル、クロムやその合金などが挙げられる。なお、電極１０４の形成は電解めっき法に限られず、スパッタ法、無電解めっき法、溶融金属吸引法、印刷法、ＣＶＤ法などを適用してもよい。この場合、シード層１７４は必ずしも形成する必要はないため、クラッド１０４ｃを持たない電極１０４を得ることができる。
【００５４】
次に、任意の構成として、サポート基板１１８を第１の面１０２ａ上に配置する（図１３（Ｂ））。サポート基板１１８は接着層１１６を介して基板１０２上に固定される。サポート基板１１８は、後の工程において基板１０２の取り扱いを容易にすること、および第１の面１０２ａがエッチングされないように保護することを主な機能として有する。したがって、基板１０２を容易に取り扱うことができ、第１の面１０２ａが実質的にエッチングされない条件であれば、サポート基板１１８は用いなくてもよい。
【００５５】
次に、第２の面１０２ｂに対してエッチングを行う。例えばフッ化水素を含むエッチャントを用いて第２の面１０２ｂ側から基板１０２を溶解し、基板１０２の厚さを減少（スリミング）させる。スリミングが進行するとともに第２の面１０２ｂは第１の面１０２ａ側に後退し、凹部１７２の底面と同一平面になった時に貫通孔１０２ｃが形成され、電極１０４が露出する。さらにスリミングが進行すると、電極１０４の側面が基板１０２から露出し、第２の面１０２ｂから突出する突出部１０４ａが形成される（図１３（Ｃ））。この時、レーザー１７０の照射によって形成された変質部１０２ｄは、未変質部と比較して大きなエッチング速度でエッチングされる。したがって、図１３（Ｃ）に示すように、貫通孔１０２ｃの開口面積は、第２の面１０２ｂに近づくにしたがって連続的に増大し、第２の面１０２ｂを含む平面において最大となり、間隙１１２が形成される。
【００５６】
なお、このエッチング工程に替わり、あるいは追加的に化学機械研磨（ＣＭＰ）を行って基板１０２のスリミングを行ってもよい。例えばセンサーモジュール１４０のように複数の電極１０４が同一基板１０２に形成される場合、全ての電極１０４が露出するまでＣＭＰによって基板１０２と電極１０４を研磨してもよい。これにより、凹部１７２の深さが不均一であっても、複数の電極１０４の長さのばらつきを小さくすることができる。
【００５７】
次に検知配線１０６、および引回し配線１０８を第２の面１０２ｂ上に形成する（図１４（Ａ））。これらはＣＶＤ法やスパッタリング法などを用いて形成することができる。この時、図示していないが、電極１０４の上面や側面を覆うように検知配線１０６を形成してもよい。なお、図２（Ａ）や図２（Ｂ）のように、電極１０４の頂点を覆うように検知配線１０６を形成する場合には、ポジ型レジストを用いるリフトオフ法を適用してもよい。簡潔に記すと、検知配線１０６を設置しない部分にレジストマスクを形成し、その後基板１０２前面に金属膜を形成し、引き続きレジストマスクを除去すればよい。
【００５８】
次に、サポート基板１１８、および接着層１１６を取り除き、シード層１７４の一部をエッチング法によって除去する（図１４（Ｂ））。この工程では、第１の面１０２ａ上に形成されたシード層１７４の一部が除去され、シード層１７４はクラッド１０４ｃとなる。この工程において、第２の面１０２ｂをレジストマスクなどで保護した後に第１の面１０２ａに対してエッチングを行ってもよい。
【００５９】
こののち、電極１０４と電気的に接続される引回し配線１１０が第１の面１０２ａ上に形成される（図１４（Ｃ））。引回し配線１１０もスパッタリング法やＣＶＤ法、あるいは印刷法などによって形成される。
【００６０】
上述した作製方法を適用することにより、複雑な工程を適用することなく、基板１０２に特異的な形状を有する貫通孔１０２ｃが自発的に形成され、第１実施形態で述べたセンサー１００を作製することができる。
【００６１】
（第３実施形態）
本実施形態では、センサー１００とは構造が異なるセンサー１５０を説明する。第１、第２実施形態と同一、あるいは類似する構成に関しては説明を省略することがある。
【００６２】
センサー１５０の上面模式図を図１５（Ａ）に、図１５（Ａ）の鎖線Ｄ−Ｄ´に沿った断面模式図を図１５（Ｂ）に示す。センサー１００には、変形に伴って電気抵抗が変化する検知配線１０６が設けられる。これに対してセンサー１５０では、外力が加わると起電力を発する、いわゆるピエゾ効果を示す圧電体が含まれる圧電体膜１５２が検知配線として電極１０４と電気的に接続される点で、センサー１００と異なる。圧電体膜１５２は引回し配線１０８とも電気的に接続される。
【００６３】
圧電体膜１５２は、例えばジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、ニオブ酸カリウム、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、ビスマスフェライト、ニオブ酸ナトリウム、ニオブ酸ナトリウムカリウム、チタン酸ビスマスなどの混合酸化物のほか、窒化アルミニウムなどの金属窒化物、リン酸ガリウムなどの金属リン酸塩などを含むことができる。金属窒化物は金属を含んでいてもよく、例えばスカンジウム含有窒化アルミニウム、マグネシウムとニオブを含有する窒化アルミニウムでもよい。圧電体膜１５２の厚さは１μｍ以上２０μｍ以下、あるいは２μｍ以上１０μｍ以下の範囲から選択することができる。圧電体膜１５２は、スパッタリング法やＣＶＤ法、原子層堆積法（ＡＬＤ法）、ゾル―ゲル法などを用いて形成される。
【００６４】
センサー１００と同様、電極１０４が外力によって変形する際、圧電体膜１５２も変形する。その結果、圧電体膜１５２に含まれる化合物の結晶内でイオン配置が変化し、これに起因して結晶に分極が生じる。この分極によって圧電体膜１５２内に電位差が生じ、これを電気信号として取り出すことで、圧電体膜１５２の変形量が見積もられる。これにより、外力の大きさが見積もられる。また、センサー１００と同様、複数の圧電体膜１５２を設けることにより、外力の方向を判断することも可能である。
【００６５】
このようなメカニズムから、引回し配線１０８と１１０は、電流計１３２を介して互いに電気的に接続される（図１５（Ｂ））。圧電体膜１５２内に発生した起電力を電流の流れとして電流計１３２で検知することにより、圧電体膜１５２の変形量が見積もられる。あるいは、図示しないが、電流計１３２の替わりに電圧計を設けてもよい。この場合、引回し配線１０８、１１０のうち一方は一定電位が印加されるように構成される。
【００６６】
図示しないが、センサー１５０もセンサー１００と同様、種々の構造をとることができる。例えば図２（Ａ）や図２（Ｂ）に示された構造と同様に、圧電体膜１５２は電極１０４の上面や側面の一部を覆うように設けてもよく、さらに電極１０４に関して引回し配線１０８とは反対側の第２の面１０２ｂの一部と重なるように圧電体膜１５２を形成してもよい。センサー１５０においても、電極１０４は図３（Ａ）から図４（Ｂ）に示した構造を有してもよく、図５に示すような保護膜１１４を設けてもよい。また、図８（Ａ）から図９（Ｂ）に示された構造と同様に、複数の圧電体膜１５２を形成してもよく、図１０に示された構造と同様に、電極１０４を取り囲むような構造を有する圧電体膜１５２を設けてもよい。
【００６７】
あるいは図１６（Ａ）、および図１６（Ａ）の鎖線Ｇ−Ｇ´に沿った断面模式図（図１６（Ｂ））に示すように、引回し配線１０８の上に圧電体膜１５２を設けてもよい。この場合、電極１０４が変形すると、引回し配線１０８を覆う圧電体膜１５２に対し、膜の厚さ方向（すなわち、圧電体膜１５２の法線方向）に力が加わるため、より大きな圧力を圧電体膜１５２に与えることができ、その結果、より大きな起電力を発生することができる。
【００６８】
センサー１５０もセンサー１００と類似する構造を有している。このため、センサー１５０を用いることで、第１実施形態で述べた効果を発現することが可能である。
【００６９】
（第４実施形態）
本実施形態では、センサー１００とは構造が異なるセンサー１６０について説明する。第１から第３実施形態と同一、あるいは類似する構成に関しては説明を省略することがある。
【００７０】
１．構造と動作メカニズム
センサー１６０の上面模式図を図１７（Ａ）に、図１７（Ａ）の鎖線Ｅ−Ｅ´に沿った断面模式図を図１７（Ｂ）に示す。センサー１６０は、金属を含む検知配線１６２が第２の面１０２ｂ上に設けられ、かつ検知配線１６２が電極１０４から離間している点がセンサー１００、１５０と異なる。検知配線１６２に含まれる金属に制約は無く、変形によって電気抵抗が大きく変化しなくてもよい。例えば金や銀、銅、ニッケル、チタン、モリブデン、タングステン、タンタル、アルミニウム、クロム、あるいはこれらの合金などが挙げられる。検知配線１６２と電極１０４には同一の金属が含まれてもよく、この場合、銅が含まれていることが好ましい。あるいは検知配線１６２と電極１０４が異なる化学組成を有してもよい。この場合、例えば前者はクロム、あるいはチタンを含み、後者は銅を含む形態を採用することができる。
【００７１】
検知配線１６２と電極１０４は離間しているため、電極１０４と検知配線１６２との間に容量Ｃが形成される（図１７（Ｂ）、およびその拡大図を参照）。図５（Ａ）、図５（Ｂ）に示す保護膜１１４が形成される場合には、保護膜１１４に含まれる材料が容量Ｃの誘電体として機能し、保護膜１１４を用いず、かつ、間隙１１２に他の材料が充填されない場合には、窒素やアルゴン、空気などの気体が誘電体として機能する。初期状態における検知配線１６２と電極１０４間の距離Ｄ0は、大きな容量Ｃが得られ、かつ、検知配線１６２と電極１０４が接しないよう適宜調整される。具体的には距離Ｄ0は、０．５μｍから１００μｍ、あるいは５μｍから２０μｍの間で設定される。
【００７２】
センサー１６０の動作メカニズムを図１８（Ａ）、図１８（Ｂ）を用いて説明する。センサー１００と同様、センサー１６０が搭載された対象物に外力が加えられると、弾性を示す電極１０４が変形する。例えば図１８（Ａ）に示す矢印方向に電極１０４が変形するように外力が加えられた場合、電極１０４の変形に伴って検知配線１６２と電極１０４の距離Ｄ0は距離Ｄ1へ変化する。容量Ｃは検知配線１６２と電極１０４の距離に反比例するので、この場合には容量Ｃが増大する。逆に図１８（Ｂ）に示す矢印方向に電極１０４が変形するように外力が加えられた場合、電極１０４の変形に伴って距離Ｄ0は距離Ｄ2へ変化する。距離Ｄ2は距離Ｄ0よりも大きいため、容量Ｃが低下する。このような容量Ｃの変化を検知することにより、外力の大きさを見積もることが可能となる。
【００７３】
このようなメカニズムから、例えば図１７（Ｂ）に示すように、引回し配線１０８と１１０の一方は一定電位に固定されるよう構成し、他方には定電源１６６と電流計１６４が接続されるようにセンサー１６０を構成することができる。あるいは図１９（Ａ）に示すように、引回し配線１０８と１１０の一方は一定電位に固定されるよう構成し、これらの間にパルス電源（交流電源）１６９と電圧計１６８が並列に接続されるよう、センサー１６０を構成してもよい。
【００７４】
図１７（Ｂ）に示すように、電極１０４は、基板１０２から露出した部分では先端に近づくにしたがってその幅、すなわち、第２の面１０２ｂに平行な断面の面積が小さくなる形状を有してもよい。あるいは図１９（Ｂ）に示すように、電極１０４は金属膜１０５によってその先端が覆われていてもよい。この場合、金属膜１０５と検知配線１６２は同一の金属を含むことができる。あるいは、金属膜１０５と検知配線１６２は同一の化学組成を有していてもよい。金属膜１０５は、電極１０４の先端から離れるにしたがって厚さが減少するよう構成してもよい。同様に、検知配線１６２は電極１０４に近づくにしたがって厚さが減少するよう構成してもよい。
【００７５】
センサー１００、１５０と同様、電極１０４は図３（Ａ）から図４（Ｂ）に示すようなロッド−クラッド構造を有してもよい。また、電極１０４を覆うように保護膜１１４を設けてもよい（図５参照）。また、図２０（Ａ）、および図２０（Ａ）の鎖線Ｆ−Ｆ´における断面模式図（図２０（Ｂ））に示すように、複数の検知配線１６２（第１の検知配線１６２ａ、第２の検知配線１６２ｂ、第３の検知配線１６２ｃ、第４の検知配線１６２ｄ）を形成してもよい。これにより、外力の方向を判断することが可能となる。
【００７６】
２．作製方法
センサー１６０は、以下に述べる方法によって作製することができる。ここでは、図２０（Ａ）、図２０（Ｂ）に示したセンサー１６０の作製方法を述べる。図２１（Ａ）から図２２（Ｂ）は、図２０（Ｂ）に対応する断面模式図である。
【００７７】
まず、センサー１００の作製と同様、第２の面１０２ｂから突出した電極１０４を形成する（図２１（Ａ））。ここでは図示していないが、電解めっき法を適用して電極１０４を形成する場合には、シード層１７４が設けられる（図１３（Ｃ）参照）。
【００７８】
その後、図２１（Ｂ）に示すように、ＣＶＤ法や蒸着法、スパッタリング法を利用し、第２の面１０２ｂと電極１０４を覆うように金属膜１６３を形成する。金属膜１６３は、後に検知配線１６２となるため、これと同一の金属を含み、同一の化学組成を有する。この時、間隙１１２は金属膜１６３によって完全に充填されないよう、すなわち、傾斜部の全てが金属膜１６３と接しないよう、成膜条件を選択する。この後、金属膜１６３と比較して電極１０４が大きなエッチング速度を示す条件下でエッチングを行う。例えばクロム、あるいはチタンが含まれるように金属膜１６３を形成し、銅が含まれるように電極１０４を形成することにより、比較的容易に金属膜１６３と電極１０４間に大きなエッチング速度差を生み出すことができる。このエッチング工程によって、図２１（Ｃ）に示すように電極１０４がシュリンクし、基板１０２から露出した部分では、先端に近づくにしたがってその幅や断面積が小さくなる。これと同時に、金属膜１６３のうち電極１０４と重なる部分が除去され、金属膜１６３が第２の面１０２ｂ上に残存する。その結果、電極１０４から離間する検知配線１６２が第２の面１０２ｂ上に形成される。
【００７９】
あるいは図２２（Ａ）に示すように、間隙１１２における厚さが他の領域における厚さよりも小さくなるよう、かつ、第２の面１０２ｂと電極１０４と重なるよう、スパッタリング法、あるいは蒸着法を利用して金属膜１６３を形成してもよい。より具体的には、第２の面１０２ｂ上に設けられる金属膜１６３の厚さが、電極１０４に近づくにしたがって小さくなるよう、また、電極１０４上に設けられる金属膜１６３の厚さが電極１０４の先端から離れるにしたがって小さくなるよう、金属膜１６３を形成する。この場合、間隙１１２の一部は金属膜１６３から露出してもよい。金属膜１６３は、後に検知配線１６２や金属膜１０５となるため、これらと同一の金属を含み、同一の化学組成を有する。
【００８０】
この後、間隙１１２に位置する金属膜１６３の一部を除去し、かつ、第２の面１０２ｂと電極１０４上に金属膜１６３が残存するよう、金属膜１６３に対してエッチングを行う。その結果、図２２（Ｂ）に示すように、電極１０４の一部を覆う金属膜１０５、および第２の面１０２ｂ上に配置される検知配線１６２を形成することができる。
【００８１】
その後の工程は第１実施形態で述べた工程と同様であるので説明は省略する。
【００８２】
上述した方法では、距離Ｄ0を調整するためのレジストマスクを用いる必要が無い。したがって、レジストマスクを形成する際に用いるフォトマスクのアライメント精度を考慮する必要が無く、金属膜１６３の成膜条件とエッチング条件を調整することで、容易に距離Ｄ0を制御することが可能である。このため、距離Ｄ0を十分に小さくし、かつ、再現性良く容量Ｃを制御することができる。
【００８３】
本開示の実施形態として上述した各実施形態は、相互に矛盾しない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。また、各実施形態を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったものも、本開示の要旨を備えている限り、本開示の範囲に含まれる。
【００８４】
また、上述した各実施形態によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、又は、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本開示によりもたらされるものと理解される。
【符号の説明】
【００８５】
１００：センサー、１０２：基板、１０２ａ：第１の面、１０２ｂ：第２の面、１０２ｃ：貫通孔、１０２ｄ：変質部、１０４：電極、１０４ａ：突出部、１０４ｂ：ロッド、１０４ｃ：クラッド、１０５：金属膜、１０６：検知配線、１０６ａ：第１の検知配線、１０６ｂ：第２の検知配線、１０６ｃ：第３の検知配線、１０６ｄ：第４の検知配線、１０８：引回し配線、１０８ａ：第１の引回し配線、１０８ｂ：第２の引回し配線、１０８ｃ：第３の引回し配線、１０８ｄ：第４の引回し配線、１１０：引回し配線、１１２：間隙、１１４：保護膜、１１６：接着層、１１８：サポート基板、１２０：検知回路、１２０ａ：第１の検知回路、１２０ｂ：第２の検知回路、１２０ｃ：第３の検知回路、１２０ｄ：第４の検知回路、１２２：第１の抵抗、１２４：第２の抵抗、１２６：第３の抵抗、１２８：制御回路、１３０：スイッチ、１３０ａ：第１のスイッチ、１３０ｂ：第２のスイッチ、１３０ｃ：第３のスイッチ、１３０ｄ：第４のスイッチ、１３２：電流計、１４０：センサーモジュール、１５０：センサー、１５２：圧電体膜、１６０：センサー、１６２：検知配線、１６２ａ：第１の検知配線、１６２ｂ：第２の検知配線、１６２ｃ：第３の検知配線、１６２ｄ：第４の検知配線、１６３：金属膜、１６４：電流計、１６６：定電源、１６８：電圧計、１６９：パルス電源、１７０：レーザー、１７２：凹部、１７４：シード層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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