(57)【要約】【課題】現在のデバイスに比較して小型かつ軽量であり、機械的構造が簡素かつ製造コストを安く、Ｑファクタが高くかつ広い周波数範囲にわたって良好な検出が可能なバックスキャッタセンサを提供すること。【解決手段】  変調された電磁波信号を受信して受信信号として出力する受信部（２８）と、前記受信部が出力した前記受信信号の周波数に応じた電圧を前記容量要素の両端子間に生成させる容量部（２２）と、前記電圧によって励振され、かつ外力によって共振周波数が変化するとともに、前記共振周波数の変調信号を出力する共振部（２１）と、前記受信信号を復調して搬送波信号を出力する復調部（２７）と、前記復調部が出力した前記搬送波信号と前記共振部が出力した前記変調信号と混合して変調された送信信号を生成する変調部（２７）と、前記送信信号を電磁波信号として送信する送信部（２８）とを備えたことを特徴とするバックスキャッタセンサ（２０）。【選択図】図２
2008164592.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微小電気機械システムとして構成されるバックスキャッタセンサであって、
変調された電磁波信号を受信して受信信号として出力する受信部と、
前記受信部に接続されかつ電気的な容量要素を有し、前記受信部が出力した前記受信信号の周波数に応じた電圧を前記容量要素の両端子間に生成させる容量部と、
前記容量部に接続され、前記容量部で生成された前記電圧によって励振され、かつ外力によって共振周波数が変化するとともに、前記共振周波数の変調信号を出力する共振部と、
前記受信信号を復調して搬送波信号を出力する復調部と、
前記復調部が出力した前記搬送波信号と前記共振部が出力した前記変調信号と混合して変調された送信信号を生成する変調部と、
前記変調部に接続され、前記変調部で生成された前記送信信号を電磁波信号として送信する送信部と
を備えたことを特徴とするバックスキャッタセンサ。
【請求項２】
請求項１に記載されたバックスキャッタセンサにおいて、
前記受信部、前記送信部および前記共振部の各々に接続された第２の容量部を備えたことを特徴とするバックスキャッタセンサ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載されたバックスキャッタセンサにおいて、
前記受信部および前記送信部は、電磁波信号を送受信に兼用される単一のアンテナを備えていることを特徴とするバックスキャッタセンサ。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れかに記載されたバックスキャッタセンサにおいて、
前記共振部が半導体材料から形成されることを特徴とするバックスキャッタセンサ。
【請求項５】
請求項１〜請求項４の何れかに記載されたバックスキャッタセンサにおいて、
前記復調部および前記変調部のうちの少なくとも何れかがダイオードであることを特徴とするバックスキャッタセンサ。
【請求項６】
請求項５に記載されたバックスキャッタセンサにおいて、
前記ダイオードはｐ−ｎ接合を備えていることを特徴とするバックスキャッタセンサ。
【請求項７】
請求項１〜請求項６の何れかに記載されたバックスキャッタセンサにおいて、
前記共振部は、前記共振部と共に振動する１つまたは複数の質量部を備えたことを特徴とするバックスキャッタセンサ。
【請求項８】
請求項１〜請求項７の何れかに記載されたバックスキャッタセンサにおいて、
基板とその表面に接合された半導体層とを備え、前記基板と前記半導体層との間にはキャビティが画定され、前記共振部は前記キャビティに面して配置されることを特徴とするバックスキャッタセンサ。
【請求項９】
請求項８に記載されたバックスキャッタセンサにおいて、
前記キャビティ内が真空とされたことを特徴とするバックスキャッタセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小電気機械システムとして提供されるバックスキャッタセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
微少電気機械システム（ＭＥＭＳ；Micro Electro Mechanical Systems、マイクロマシンとも呼ばれる）は、機械要素部品と電子回路とを一つのシリコン基板上に集積化したデバイスであり、微少なセンサあるいはアクチュエータとして利用が進められている。
このようなＭＥＭＳは、圧力や加速度等のセンサ、あるいはインクジェットプリンタのノズルヘッド等のアクチュエータとして実用化されている。
ＭＥＭＳのなかでも、データ通信にバックスキャッタ（Backscatter；後方散乱）を利用するバックスキャッタセンサが注目されている。
【０００３】
バックスキャッタセンサは、外部からの要求信号（例えば無線通信帯域の電波の放射）を受けることにより、測定対象の状態量に応じた所定の応答信号（受けた電波の後方散乱）を返す。このようなバックスキャッタセンサは、温度、圧力、トルク、質量、湿度および化学蒸気等の様々な状態量を検知するためのセンサとして広範な技術分野で使用されている。
【０００４】
バックスキャッタセンサの最大の利点は、電磁波を用いた無線通信が可能であることに加え、バッテリレス動作が可能なパッシブセンサにできることである。
このようなバックスキャッタセンサは、ＬＣ共振器、弾性表面波（ＳＡＷ）技術、バルク弾性波（ＢＡＷ）技術などを用いて具現化されている。バックスキャッタセンサに利用される電波帯域としては、コストおよび有効性等の要素を考慮して、産業・科学・医療用の無線帯域（ＩＳＭ帯域）が望ましく、中でも極超短波帯（ＵＨＦ）を使用するシステムが有望視されている。
【０００５】
ところで、既知のバックスキャッタセンサデバイスにはさまざまな関連する欠点がある。
例えば、既知のバックスキャッタセンサシステムでは、固有振動のＱファクタが低い（減衰が大きい）ことにより損失が大きい。バックスキャッタセンサに利用されるＬＣ共振器は、非常に低い周波数（通常＜１ＭＨｚ）の場合にのみ有用であり、それは、このようなデバイスのＱファクタがそれより高い周波数で低下するためである。
【０００６】
原則として、バックスキャッタセンサは、具体化にあたって信号の遅延素子あるいは共振回路の何れかを利用する。これらの手段は、直接摂動方式または間接摂動方式で利用される。直接摂動は、測定すべき状態量がＢＡＷ要素またはＳＡＷ要素自体に直接影響を与える。間接摂動は、測定すべき状態量が、ＢＡＷ要素またはＳＡＷ要素に結合された回路の回路要素（コンデンサ等）に影響を与える。
遅延素子を利用する場合、要求信号（電波の放射）には通常パルスが用いられる。共振回路を利用する場合、要求信号にはＡＭ変調またはＦＭ変調による連続波が用いられる。実際には、ＳＡＷ構成は直接摂動と間接摂動との何れにも使用することができる。しかし、ＢＡＷ構成は一般に間接摂動での使用にしか適していない。直接摂動の場合、感度は通常、摂動が起こされる伝播（音波）経路におけるエネルギーの量に比例する。そのため、エネルギーはバルク材料を通じて分散され、そのためにＢＡＷセンサはＳＡＷセンサより感度が低くなり、検知が行われる表面においてエネルギー密度が最小になる。
【０００７】
特許文献１には、ＢＡＷ構成のバックスキャッタセンサが開示されている。
この文献において、バックスキャッタセンサは車両のタイヤに設置され、ホイールアーチのアンテナによって２．４５ＧＨｚの搬送波周波数（最大出力１０ｍＷ）を照射される。照射される電波は、要求信号として、まず制御ユニットによって５ＭＨｚ〜１０ＭＨｚの範囲で振幅変調される。センサは、要求信号を受信し、それを検出器ダイオードによって復調する。変調波は、水晶共振器における振動を誘発するために使用される。変調がオフにされると、搬送波信号の放射出力が低減される。水晶共振器において、水晶はその自然な共振周波数で振動するが、その振動は温度の変化あるいは関連づけられた容量式圧力センサによって変調される。これらの振動は、残存している搬送波信号と混合されて応用信号としてアンテナへと反射される。応答信号には変調された側波帯が含まれる。制御ユニットはアンテナからの信号を受信し、デジタル受信機回路によって変調の度合いを分析する。
【０００８】
図１Ａには、前述したＢＡＷ構成のバックスキャッタセンサの典型的な一例を示す。
このバックスキャッタセンサシステムは、可変容量型のダイオード１、水晶共振器２および容量センサ３を含む。このシステムは、回路を不要に複雑にする可変容量ダイオード、水晶および容量圧力センサの各々に対する要件があることが不都合といえる。また、基板上への機械要素と回路要素とのハイブリッド集積化が必要である。更に、このようなセンサは比較的大型で、重量が大きくなるとともに、製造に費用がかかる。このようなデバイスのＱファクタは、容量圧力センサ（またはインピーダンスセンサ）の直列抵抗によって制限される。さらに、このようなデバイスは、限られた周波数の範囲内でしか動作することができない。
【０００９】
特許文献２あるいは非特許文献１には、ＳＡＷ構成のバックスキャッタセンサが開示されている。
これらの文献に開示されたバックスキャッタセンサは、カスタマイズされた技術に依存するとともに、機械的に複雑であるという点で不都合である。それらは、他のタイプのバックスキャッタセンサと比較して、相対的にサイズが非常に大きいとともに、重量が重く、製造に費用がかかり、この場合もまたＱファクタが制限されている。
【００１０】
特許文献３には、力を測定するためのバックスキャッタセンサが開示されている。この文献では、共振周波数で振動を受けるシリコン材料のビームを有し、その振動周波数はセンサに作用する力によって変化する。
【００１１】
【特許文献１】米国特許第６３７８３６０号
【特許文献２】ＰＣＴ国際公開ＷＯ９８２１５９８号
【特許文献３】欧州公開特許第０７３７８６４号
【非特許文献１】「Acoustic Wave Technology Sensors」（Microsensor Systems Inc., a Sawtec Company, 7 October 2000）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述のように、従来のバックスキャッタセンサでは、サイズが大きく、重量が重く、製造コストがかかり、Ｑファクタが抑制されることが問題になっていた。
本発明の主な目的は、現在のデバイスに比較して小型かつ軽量であり、機械的構造が簡素かつ製造コストを安く、Ｑファクタが高くかつ広い周波数範囲にわたって良好な検出が可能なバックスキャッタセンサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、微小電気機械システムとして構成されるバックスキャッタセンサであって、
変調された電磁波信号を受信して受信信号として出力する受信部と、
前記受信部に接続されかつ電気的な容量要素を有し、前記受信部が出力した前記受信信号の周波数に応じた電圧を前記容量要素の両端子間に生成させる容量部と、
前記容量部に接続され、前記容量部で生成された前記電圧によって励振され、かつ外力によって共振周波数が変化するとともに、前記共振周波数の変調信号を出力する共振部と、
前記受信信号を復調して搬送波信号を出力する復調部と、
前記復調部が出力した前記搬送波信号と前記共振部が出力した前記変調信号と混合して変調された送信信号を生成する変調部と、
前記変調部に接続され、前記変調部で生成された前記送信信号を電磁波信号として送信する送信部と
を備えたことを特徴とする。
【００１４】
本発明のバックスキャッタセンサは、圧電材料、磁気材料または電気材料が必要ではなくなるため、ＭＥＭＳデバイスにおいて単一の一体型要素として製造することができる。つまり、従来のバックスキャッタセンサは、圧電材料、磁気材料または電気材料が必要であるため、デバイスのハイブリッド化（機械構造と電子回路とを別の半導体チップで構成する）ことが必要であった。しかし、本発明のバックスキャッタセンサでは圧電材料、磁気材料または電気材料が不要であり、単一のＭＥＭＳシステム化が可能である。
これにより、本発明のバックスキャッタセンサは、既知のデバイスに比較して小型で軽量にすることができる。また、製造コストを低減でき、半導体／ＭＥＭＳ製造技術と完全に互換性があるため実施も容易である。更に、共振部が測定対象の状態量（例えば圧力または加速度）に応じた適切な影響を受けるようにするために複雑な機械的構成または追加の構成要素、例えば追加のインピーダンスセンサ（コンデンサ等）は不要である。
【００１５】
ＭＥＭＳ構造は、センサの相対的なサイズまたは重量に影響を与えることなくＫＨｚ帯域からＧＨｚ帯域までの広範囲の周波数をカバーすることができるため、センサ技術において非常に有益である。特に、非常に高いＱファクタ（ＭＨｚ帯域で５０万程度）が可能であり、既知のデバイスより放射要件が低くなるとともに、より少ない損失で簡単に検出を実現できる。
【００１６】
前述した遅延素子方式のバックスキャッタセンサでは、測定すべき状態量の反映に時間または周波数の分散を利用するため、信号の変調および復調を省略することができる。このような場合の要求信号は、所定の周波数のパルスである。このように遅延素子を利用するバックスキャッタセンサには特有の効果があるが、本発明のバックスキャッタセンサとしては、測定すべき状態量を周波数領域に反映させる共振回路方式が適している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第1実施形態）
図１Ｂには、本発明に基づくバックスキャッタセンサ１０の基本回路が示されている。バックスキャッタセンサ１０は、圧力感応型（stress-sensitive）の振動微小電気機械システムとして構成されており、ダイオード１１と、共振部１２と、アンテナ回路１３とを備えている。
本実施形態においては、単一のダイオード１１を復調部および変調部として兼用するとともに、単一のアンテナを含むアンテナ回路１３を受信部および送信部として兼用する。
【００１８】
ダイオード１１は、本発明における復調部および変調部を兼ねるとともに、さらにその寄生容量を利用して容量部も兼ねるものである。
共振部１２は、圧力感応型（stress-sensitive）のセンサとしての目的を達成するために、圧力に応じた共振状態の変化を生じる構成とされる。
アンテナ回路１３は、単一のアンテナおよびＬＣ共振回路を含み、本発明における受信部および送信部として兼用される。
これらの全ての要素は、ＭＥＭＳ技術により半導体材料から一体的に形成される。
【００１９】
このような構成において、共振部１２およびダイオード１１は、前述した図１Ａの従来技術におけるデバイスのダイオード１、ＢＡＷ水晶共振器２、および容量圧力センサ３を代替するものとなる。
従って、本実施形態のバックスキャッタセンサ１０は、前述した図１Ａの従来技術に対してより小型でより構造簡略なセンサを提供できる。
【００２０】
（第２実施形態）
図２には、応力感応型ねじり微小機械による共振部２１を備えたバックスキャッタセンサ２０の構造が示されている。
バックスキャッタセンサ２０は、受信部および送信部を兼ねるアンテナ２８、第１の容量部であるコンデンサ２２、第２の容量部であるコンデンサ２３、共振部２１、復調部および変調部を兼ねるダイオード２７を備える。
このうち、共振部２１はトーションビーム２６を中心に揺動可能とされ、両端にそれぞれ質量部２４，２５、を備えている。
第１のコンデンサ２２の電極プレートの一方はアンテナ２８（ダイポールの前半分）に接続され、他方は共振部２１（質量部２４部分）に接続されている。
第２のコンデンサ２３の電極プレートの一方は共振部２１（質量部２５部分）に接続され、他方はアンテナ２８（ダイポールの後半分）に接続される。
これらの全ての要素は、ＭＥＭＳ技術により半導体材料から一体的に形成される。
【００２１】
このような構成において、外部から変調されたＲＦ（無線通信帯域）の電磁波信号が放射されると、この信号はアンテナ２８で受信される。受信されたＲＦ信号は、容量部であるコンデンサ２２，２３によって静電気力に変換される。コンデンサ２２，２３に誘発される力により、共振部２１がその共振周波数で振動する。
一般に、質量部２４，２５を有する共振部２１は、質量Ｍ、ねじり剛性ｋおよび極慣性モーメントＩとしてレゾナンスω0＝(ｋ/Ｉ)1/2（静電気力がない場合）となる共振周波数を有する。例えば、バックスキャッタセンサ２０に作用する圧力または加速度（測定すべき状態量）は、共振部２１のトーションビーム２６（図２に示す平面に対して垂直な軸線を中心とする）に対して応力として影響し、共振部２１の剛性ｋに影響を与える。理論的には、測定すべき状態量は、バックスキャッタセンサ２０の質量部２４，２５に選択的に影響を与える可能性がある。
【００２２】
ＲＦ信号に存在する変調がオフに切り替えられると、搬送波信号のみが低減された出力で放射される。デバイスのＱファクタが高いため、共振部２１は、その共振周波数で発振し続ける。共振部２１の共振周波数は、バックスキャッタセンサ２０に作用している測定すべき状態量によって変化する。これは、共振部２１に加わる外力または負荷が、共振部２１の剛性ｋに影響し、ひいては共振部２１の振動の共振周波数を変化させるということである。
このような測定すべき状態量に応じて変化が加えられた共振部２１の自由発振により、コンデンサ２２，２３の静電容量が変化する。
【００２３】
ダイオード２７からの搬送波電圧（受信信号を整流して得られる）と、コンデンサ２２，２３の静電容量の変化とにより、共振部２１から所定の共振周波数（測定すべき状態量に応じた）の電圧信号が生成される。この信号はダイオード２７を通じて搬送波信号と混合され（変調され）、得られた高周波数電磁ＲＦ変調信号が送信信号としてアンテナ２８から送信される。
これにより、バックスキャッタセンサ２０は、受信信号に対して、測定すべき状態量に応じた変化を伴う送信信号を送信（受信信号の反射としての後方散乱）される。
【００２４】
ＲＦ通信には、ベースバンド（情報）信号が、バックスキャッタセンサ２０への電磁送信に適した１つまたは複数の周波数にシフトされることが必要である。バックスキャッタセンサ２０において、受信ＲＦ信号をベースバンドに戻すようにシフトさせる逆プロセスにより、情報の回復が可能である。
この周波数シフト機能は、従来「ミキシング」として知られている。非線形挙動を呈する任意のデバイス（例えば、ダイオード、バラクタまたはトランジスタ）は、ミキサとしての役割を果たすことができ、それは、非線形歪みにより、元の周波数の倍数である新たな周波数と共に、元の情報における周波数成分間の全乗算および減算である新たな周波数の信号が（デバイスの入力に存在する信号から）生成されるためである。
【００２５】
共振部２１への刺激は、コンデンサ２２，２３における放射電圧Ｖ（変調済み）による電磁放射の機械的な力への変換による。これにより、非線形静電気力Ｆ＝εＡＶ２／ｄ２（Ａはコンデンサ電極の面積、ｄはコンデンサ電極間の距離）が生成される。
静電駆動デバイスが発振をもたらす追加の非線形デバイス（例えばダイオード２７）を含むことは必須ではない。それは、デバイスにおける非線形性が、復調中のダイオード２７の提供を補償できるためである。本実施形態では、ダイオード２７と電圧・力変換とが共に搬送波信号（例えば想定される（公称）共振周波数によって変調される）のミキシング（復調）に関与する。
【００２６】
共振部２１の自由発振により静電容量（複数可）が変化し、それは、ダイオード２７によって整流された搬送波の直流電圧（バイアス電圧）と共に、共振部２１の共振周波数の電圧信号を生成する。
従って、ダイオード２７はミキサとして作用し、発振周波数（共振周波数または自由発振周波数で生成される）を搬送波周波数（この時点では出力が低減されている）と合成する。そして、混合された（または変調された）信号は、送信信号としてアンテナ２８によって送信される。つまり、受信信号に対して送信信号が後方散乱される。
なお、図２の実施形態においては、共振部２１の両端にコンデンサ２２，２３を設けて差動的に動作するものとしたが、単一コンデンサを有するデバイスとしてもよい。
【００２７】
（第３実施形態）
図３には、ＭＥＭＳによる微小な共振部を有するバックスキャッタセンサ３０の他の実施形態が示されている。
本実施形態においても、単一のダイオード３１を復調部および変調部として兼用するとともに、単一のアンテナ３２を受信部および送信部として兼用する。ただし、各実施形態において、各部を兼用ではなく、個別の構成としてもよい。
ダイオード３１は、共振部３０を構成する半導体材料と一体的に形成される。この製造プロセスは、ＭＥＭＳとして共振部３０を微細機械加工するために使用される半導体材料に対して、例えばその表面にｐ−ｎ接合を作成することで簡単に作成される。
ダイオード３１は、アンテナ３２で受信される受信信号の搬送波信号をクリッピングして整流し、共振部３０の前後に直流成分を生成する。
【００２８】
共振部３０は、容量部としてコンデンサ３４を備えている。コンデンサ３４は可変容量型とされ、測定すべき状態量に応じて容量が変化することで共振部を構成する。
アンテナ３２は、共振部３０およびダイオード３１に接続される信号送受信デバイスである。アンテナ３２は、搬送波信号（直流バイアスを提供するために整流される）の元になる受信信号を受信するとともに、変調した送信信号を送信することができる。
【００２９】
本実施形態では、電圧分割を可能にするコンデンサ３３が追加されている。
共振部３１における所定の共振周波数での発振により、コンデンサ３３の静電容量が同じ周波数で変化し、前述したダイオード３１で整流された搬送波電圧と共に、同じ周波数の電圧信号を生成することができる。
これらの全ての要素は、ＭＥＭＳ技術により半導体材料から一体的に形成される。
【００３０】
なお、上述の実施形態ではアンテナ回路同調要素を示していない。すなわち、アンテナ回路同調要素は、デバイスに適宜組み込まれても良いが、受信信号および送信信号の両方の許容減衰等に応じて、センサを組み込むデバイスから省略することができる。しかし、動作効率のために、何らかの形態のアンテナ同調が必要な場合もある。場合によっては、アンテナ同調を、必要なインダクタンスに従って寄生容量と例えばワイヤボンドとを使用することによって実装することができる。
【００３１】
（第４実施形態）
図４Ａには、ＭＥＭＳ構成によるバックスキャッタセンサの共振部構造についての他の実施形態が示されている。
図４Ａのバックスキャッタセンサ４０は、内在的に結合されている応力感応型振動ＭＥＭＳによる共振部４１を有する層状半導体デバイスである。
【００３２】
バックスキャッタセンサ４０は、ガラス基板４２に第１層４３および第２層４７を積層した構造を備えている。
第１層４３は、ガラス基板４２に対してシリコン等の半導体材料をウェハボンディングにより接合して形成される。
第２層４７は、第１層４３に対してシリコン等の半導体材料をウェハボンディングにより接合して形成される。
【００３３】
ガラス基板４２と第１層との間にはキャビティ４４が形成される。このキャビティ４４内は、ガラス基板４２と第１層との接合にあたって既知の技法を用いて真空が形成される。
第１層４３には、キャビティ４４に面してダイアフラム４５が形成されている。
第２層４７には、ダイアフラム４５に接合される領域が薄く形成され、この部分には質量部４６が一体的に形成されている。
本実施形態においては、質量部４６とダイアフラム４５により共振部４１が形成され、ダイアフラム４５、４６により容量部であるコンデンサ４５１が形成されている。
【００３４】
バックスキャッタセンサ４０はボンディングパッド４８を有し、ボンディングパッド４８を介してＲＦ信号を送受信するアンテナ４９（送信部および受信部を兼ねる）に接続される。
本実施形態において、アンテナ４９からの受信信号の復調を行う復調部および送信信号の変調を行う変調部は、前述した各実施形態におけるダイオード１１，２７，３１に準じて第１層４３ないし第２層４７の一部に構成される。
このような構成のバックスキャッタセンサ４０は、測定すべき状態量として、質量部４６に作用する加速度等のパラメータを検知するのに適している。
【００３５】
測定すべき状態量として、圧力等のパラメータを検知するのであれば、質量部４６を省略しても十分にその機能を果たすことができる。
図４Ｂにおいて、バックスキャッタセンサ４０の基本構成は図４Ａと同様であるが、第２層４７の一部として構成されていた質量部４６が省略され、残されたダイアフラム４６Ａが外部からの圧力等に応じて変形し、共振部４１の共振周波数に影響するように構成されている。
このような構成のバックスキャッタセンサ４０は、測定すべき状態量として、ダイアフラム４６Ａに作用する圧力等のパラメータを検知するのに適している。
【００３６】
（第５実施形態）
図５Ａないし図５Ｃには、ＭＥＭＳ構成によるバックスキャッタセンサ５０の他の実施形態が示されている。
図５Ａにおいて、バックスキャッタセンサ５０は、ＭＥＭＳによる共振部５１を有する。共振部５１はダイアフラム５２を主要構成とし、このダイアフラム５２には容量部としてのコンデンサ５１１、第２の容量部としてのコンデンサ５１２、受信部および送信部を兼ねるアンテナ５８、変調部および復調部を兼ねるダイオード５７が形成されている。
【００３７】
ダイアフラム５２は、シリコン等の半導体材料による第１層５４および第２層５５を基本構造として、既知のエッチング微小機械加工技法によって作成される。
第１層５４の図中下面には酸化膜分離層５３が形成され、この面と第２層５５とは接合層５６を介して接合されている。
第１層５４の表面にはダイオード５７が形成されているとともに、その周囲にはダイポールアンテナまたはループアンテナ等のアンテナ５８が形成されている。
第２層５５の中央にはＭＥＭＳによって切り込みが形成され、トーションビーム５９Ａのみで周囲の第２層５５に連続する振動片５９が形成されている。
共振部５１は振動片５９を振動の主体とするものであり、振動片５９は自身の共振周波数で振動し、外部から付与される圧力により第２層５５に曲げ応力σ（図５Ｂ参照）が発生することで、トーションビーム５９Ａにおける剛性ｋが変化し、共振部５１としての共振周波数が変化する。このため、共振周波数の変化によって影響される変調信号の後続する送信を、元の要求信号と比較することができ、測定すべき状態量として、所望のパラメータ（すなわち、圧力、加速度等）を計測することができる。
図５Ｃにおいて、本実施形態のバックスキャッタセンサ５０の回路は、送信部および受信部を兼ねるアンテナ５８、変調部および復調部を兼ねるダイオード５７、容量部であるコンデンサ５１１を含む共振部５１、第２の容量部である固定のコンデンサ５１２を示す。
【００３８】
以上に述べたように、本発明によれば、ＭＥＭＳ構造の共振部を提供することにより、既知のバックスキャッタセンサと比較して、より複雑でなく、より小型、計量且つ安価であり、広範囲の周波数にわたる検出を向上させることができる、非常に有益なバックスキャッタセンサを提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、温度、圧力、トルク、質量、湿度および化学蒸気等の様々な状態量を検知するためのバックスキャッタセンサとして利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１Ａ】従来のバルク弾性波（ＢＡＷ）バックスキャッタセンサの回路を示す図である。
【図１Ｂ】本発明の第１実施形態のバックスキャッタセンサの基本回路を示す図である。
【図２】本発明の第２実施形態の応力感応型ねじり微小機械共振部を備えたバックスキャッタセンサを示す図である。
【図３】本発明の第３実施形態のバックスキャッタセンサの回路を示す図である。
【図４Ａ】本発明の第４実施形態の加速度を検知するためのバックスキャッタセンサを示す図である。
【図４Ｂ】本発明の第４実施形態の圧力を検知するために構成を変えたバックスキャッタセンサを示す図である。
【図５Ａ】本発明の第５実施形態のバックスキャッタセンサを示す図である。
【図５Ｂ】図５Ａの実施形態の共振部の平面図である。
【図５Ｃ】図５Ａの実施形態の回路を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０、２０、４０、５０…バックスキャッタセンサ
１１…容量部、復調部および変調部を兼ねるダイオード
１２、２１、３０、４１、５１…共振部
１３…受信部および送信部を兼ねるアンテナ回路
２２、３４、４５１、５１１…容量部であるコンデンサ
２３、３３、５１２…第２の容量部であるコンデンサ
２４、２５、４６…質量部
２７、３１、５７…復調部および変調部を兼ねるダイオード
２８、３２、４９、５８…受信部および送信部を兼ねるアンテナ
４４…キャビティ
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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