(57)【要約】【課題】電子機器から発生する電磁ノイズ下でも良好な無線通信が可能な小型無線応答装置及び無線応答通信方式を提供する。【解決手段】本発明の無線応答装置は、弾性表面波が伝搬するための遅延ラインとしての誘電体基板１０４ａと、広帯域な周波数を持つ無線電波としての電気信号と弾性表面波との変換を狭帯域な周波数の信号とすることなく行うための誘電体基板上に形成された数対あるいは一対の櫛型電極１０５Ａ〜１０８Ａ，１０５Ｂ〜１０８Ｂと、数対又は一対の櫛型電極の一端にそれぞれ整合部１０３Ａ，１０３Ｂを介して接続された受信部及び送信部としての一対又は複数対のアンテナ１０２Ａ，１０２Ｂとを備える。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、広帯域な周波数を持つパルス入力信号を受信する受信部と、前記パルス入力信号を弾性表面波に変換する入力変換器と、前記弾性表面波を伝搬する遅延ラインと、伝搬された前記弾性表面波を広帯域な周波数を持つパルス出力信号へ変換する出力変換器と、前記パルス出力信号を送信する送信部とを備えた無線応答装置であって、
前記入力変換器及び前記出力変換器は、複数の共振条件を有することを特徴とする無線応答装置。
【請求項２】
前記入力変換器及び前記出力変換器は、共振条件の異なる複数の櫛型電極からなり、前記入力変換器側と前記出力変換器側とで共振条件が共通する前記櫛型電極同士がそれぞれ対を形成し、それぞれの位相整合条件を満たすように前記基板上に配置して構成されることを特徴とする請求項１記載の無線応答装置。
【請求項３】
前記入力変換器及び前記出力変換器は、所望の周波数範囲において共振条件が連続的に変化する１つの櫛形電極からなり、前記周波数範囲における複数の周波数での位相整合条件を満たすように前記入力変換器側と前記出力変換器側の前記櫛形電極を前記基板上に配置して構成されることを特徴とする請求項１記載の無線応答装置。
【請求項４】
前記遅延ラインは、外部の影響を受けて信号を変化させるセンサーとしての機能を持つ誘電体材料を前記基板に用いることにより、又は、前記基板上に前記誘電体材料を薄膜状に形成することにより構成されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の無線応答装置。
【請求項５】
前記遅延ラインは、外部の影響を受けて信号を変化させるセンサーとしての機能を持つ炭素系化合物又は半導体が前記遅延ライン上に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の無線応答装置。
【請求項６】
前記遅延ラインは、反射電極又は吸収体が前記遅延ライン上に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の無線応答装置。
【請求項７】
前記基板は、ダイヤフラム部を備えており、前記ダイヤフラム部の上に前記櫛型電極が位置していることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の無線応答装置。
【請求項８】
前記基板は、その一端部分のみが固定部により固定されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の無線応答装置。
【請求項９】
前記受信部は前記送信部の機能を兼ね備え、前記入力変換器は前記出力変換器の機能を兼ね備え、かつ、前記送信部及び前記出力変換器に換えて反射電極を備えることを特徴とする請求項１記載の無線応答装置。
【請求項１０】
基板上に、広帯域な周波数を持つパルス入力信号を受信する受信部と、前記パルス入力信号を弾性表面波へ変換する入力変換器と、前記弾性表面波を伝搬する遅延ラインと、伝搬された前記弾性表面波を広帯域な周波数を持つパルス出力信号へ変換する出力変換器と、前記パルス出力信号を送信する送信部とを備えた無線応答装置と、
前記パルス入力信号を送信し、かつ、前記パルス出力信号を受信し、前記パルス入力信号と前記パルス出力信号とを比較して、その位相の変化により信号を識別する信号送受信装置とからなることを特徴とする無線応答通信方式。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、質問器との間で無線により信号を送受信する無線応答装置及び無線応答通信方式に関し、特に、固有のエネルギー源を持たずに高ノイズ環境化での通信が可能な無線応答装置及び無線応答通信方式に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、遠隔場所での物理量、化学量等の測定量を検出するためには、測定場所にセンサーを配置し、信号線を延設することで、計測を可能としてきた。
【０００３】
しかし、信号線を延設する構造では、移動体や回転体等の内部へのセンサーの設置は困難であり、また、血液中の酸素分圧や血圧、体温等の生体の状態の定常的な分析や、大気または水中の化学・生物的汚染の定常的な分析等の微小・過酷な遠隔場所からの定常的計測・認識が必要な場合に困難を生じる。
【０００４】
また、複数の物品や人に個別の識別コードを与え、物流等のリソースマネジメントや、個人認証に用いることが近年検討されているが、それらの用途においても有線の構造では全く機能しない。
【０００５】
この問題を解決するために、例えば弾性表面波素子に送受信のための機能を加え、遠隔場所からの呼びかけあるいは質問に対して、固有のエネルギー源を有さずに外部の情報をセンシングしたり、個別の装置の識別信号を応答する無線応答装置が提案されている（特許文献１、特許文献２、特許文献３参照。）。
【０００６】
【特許文献１】米国特許３２７３１４６号
【特許文献２】特開昭５５−４６１５９号公報
【特許文献３】特許第３３１５９８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１〜３に記載された従来の無線応答装置によると、それらをパーソナルコンピュータ（ＰＣ）や複写機等の電子機器の周辺及び内部で使用した場合、機器から発生する電磁ノイズの影響で電磁波信号の良好な伝搬が阻害され、十分に機能しなくなるという問題がある
【０００８】
そこで、無線装置の出力を上げることにより、無線装置の電磁波伝搬向上を図ることが可能となるが、逆に機器に対するノイズの影響が大きくなり、また電波法等の規制の面からも出力には上限が定められ、良好な信号伝搬距離が妨げられるという問題が生じる。
【０００９】
耐ノイズ性を向上する方法として、信号を広帯域な周波数の電波にした後発信し、受信した広帯域な周波数の電波から信号を抽出する方法が考えられ、それらの中には直接スペクトル拡散方式、周波数ホッピング方式、パルス化周波数変調方式等の携帯電話や無線ＬＡＮ等の情報機器で使用されている方式があるが、それらを実現する為には複雑な機構が必要となる為装置が大きくなり、また固有のエネルギー源が必要となることから、微小・過酷な遠隔場所からの定常的計測・認識が必要な場合に困難を生じる。
【００１０】
本発明の目的は、電子機器から発生する電磁ノイズ下でも良好な無線通信が可能な小型無線応答装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記目的を達成するため、基板上に、広帯域な周波数を持つパルス入力信号を受信する受信部と、前記パルス入力信号を弾性表面波へ変換する入力変換器と、前記弾性表面波を伝搬する遅延ラインと、伝搬された前記弾性表面波を広帯域な周波数を持つパルス出力信号へ変換する出力変換器と、前記パルス出力信号を送信する送信部とを備えた無線応答装置であって、前記入力変換器及び前記出力変換器は、複数の共振条件を有することを特徴とする無線応答装置を提供する。
【００１２】
また、本発明は、上記目的を達成するため、基板上に、広帯域な周波数を持つパルス入力信号を受信する受信部と、前記パルス入力信号を弾性表面波に変換する入力変換器と、前記弾性表面波を伝搬する遅延ラインと、伝搬された前記弾性表面波を広帯域な周波数を持つパルス出力信号へ変換する出力変換器と、前記パルス出力信号を送信する送信部とを備えた無線応答装置と、前記パルス入力信号を送信し、かつ、前記パルス出力信号を受信し、前記パルス入力信号と前記パルス出力信号とを比較して、その位相の変化により信号を識別する信号送受信装置とからなることを特徴とする無線応答通信方式を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の無線応答装置又は無線応答通信方式によれば、広帯域な周波数の無線信号を狭帯域な信号とすることなく遅延ライン上の信号（表面弾性波）に変換、伝搬し、広帯域な周波数の無線信号へ変換する機能と、遅延ライン上でセンシング及び識別信号を生成する機能とを持った無線応答装置を形成することにより、広帯域な信号を狭帯域な信号に変換することなく伝搬することが可能となり、ノイズ環境下での無線信号の抽出が可能となる。また、構造が単純である為、小型化が可能であり、かつコストを低減することができる。その結果、これまで実現できなかったノイズ環境下及び遠隔場所での高精度なセンシングが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明の実施の形態に係る無線応答装置を表すブロック図を示す。この無線応答装置は、無線により入力信号を受信する受信部Ａと、その入力信号を変換する入力変換器Ｂと、変換された信号がある一定時間を持って伝搬する遅延ラインＣと、遅延ラインＣからの信号を変換する出力変換器Ｄと、無線により出力信号を送信する送信部Ｅとを持つ。
【００１５】
受信部Ａ及び送信部Ｅはアンテナ及び整合回路からなり、広帯域な特性を持った平面アンテナや微小ループ、微小ダイポールアンテナ、スパイラルアンテナ等の小型のアンテナを単数あるいは複数用いることで実現される。
【００１６】
入力変換器Ｂ及び出力変換器Ｄは、アンテナから導入された広帯域な周波数の電気信号を、遅延ライン上を伝搬する弾性表面波と呼ばれる信号に変換する櫛型電極、及び伝搬された弾性表面波をアンテナから送信される広帯域な周波数の電気信号に変換する櫛形電極より構成される。この櫛型電極は入力変換器側と出力変換器側で対になっており、本発明においては、共振条件の異なる複数の櫛型電極をそれぞれの位相整合条件を満たすように配置（例えば、図６参照）、あるいは共振条件が連続的に変化する１つの櫛型電極をそれぞれの周波数での位相整合条件を満たすように配置（例えば、図９参照）されており、この構造を用いることにより広帯域性を失うことなく電気信号と弾性表面波との変換をすることができる。また、他の実施の形態としては、図６に示す複数の櫛型電極のそれぞれを図９に示すような共振条件が連続的に変化する櫛型電極としてもよく、あるいは共振条件が段階的（階段状）に変化する櫛型電極としてもよい。これらの場合においても櫛型電極対はそれぞれの共振条件における周波数での位相整合条件を満たすような距離に配置される。
【００１７】
遅延ラインＣは弾性表面波が伝搬する媒体として機能するが、特定の誘電体基板などを材料として用いることにより外部の影響を受けて信号が変化するセンサーとしての機能も持つことができる。更に、遅延ラインＣ上に炭素系化合物あるいは半導体を形成することで、外部の物理・化学的影響を受けて信号が変化する多様なセンサーとしての機能を持つことができる。炭素系化合物（有機膜）としては、例えば、水分を吸着することで抵抗が変化するポリスチレン・スルホン酸ナトリウムのような高分子導電性感湿膜、あるいは水を吸着することにより誘電率が変化する酢酸セルロース膜のような感湿膜を用いて、湿度センサーとして機能させることができる。また、半導体（半導性の膜）としては、例えば、ＷＯ３やＭｎＯ２薄膜を用いて、Ｈ２ＳやＮＯ２を吸着させるセンサーとして用いることができる。この場合には遅延ラインＣは外部の影響を受けて信号を変化させるセンサーとしての機能を持たない材料を用いることが好ましい。また、以上説明した遅延ラインＣは、ライン上に反射電極あるいは吸収体を形成することで、複数のデバイスの識別信号を生成する機能を持つことも可能である。
【００１８】
以下に本発明の無線応答装置をより詳細に説明するが、これに限定されるものではない。
【００１９】
図２は、本発明の実施の形態に係る無線応答装置の平面図である。この無線応答装置は、弾性表面波が伝搬するための遅延ラインＣとしての誘電体基板１０４ａと、無線電波としての電気信号と誘電体基板１０４ａを伝搬する信号としての弾性表面波とのエネルギー変換を行うための誘電体基板１０４ａ上に形成された入力変換器Ｂ及び出力変換器Ｄ、具体的には、共振条件の異なる４対の櫛型電極（ＩＤＴ：Interdigital Transducer）１０５Ａ，１０６Ａ，１０７Ａ，１０８Ａ、１０５Ｂ，１０６Ｂ，１０７Ｂ，１０８Ｂと、４対の櫛型電極の一端にそれぞれ整合部（インピーダンスマッチング部１０９Ａ，１０９Ｂ）を介して接続された受信部Ａ及び送信部Ｅとしての一対のアンテナ１０２Ａ，１０２Ｂとを備える。
【００２０】
図２では４対の櫛型電極としたが、何対とするか及びどのような形状（幅、間隔など）とするかは、ノイズ環境状況や要求する精度等によって適宜調整可能であり、共振条件が変化する櫛型電極１対のみであってもよい。また、アンテナは一対に限らず、複数対であってもよい。更に、この構造は入力/出力端で対称な機能を持つこともできる為、無線応答装置内に反射電極を形成することにより出力側の櫛型電極と送信アンテナを設けずに、入力側の櫛型電極と受信アンテナに出力側の櫛型電極と送信アンテナの機能を兼ねさせた構造にしてもよい。
【００２１】
誘電体基板１０４ａの材料としては、ＳｉＯ２，ＳｒＴｉＯ３，ＢａＴｉＯ３，ＢａＺｒＯ３，ＬａＡｌＯ３，ＺｒＯ２，Ｙ２Ｏ３８％−ＺｒＯ２，ＭｇＯ，ＭｇＡｌ２Ｏ４，ＬｉＮｂＯ３，ＬｉＴａＯ３，Ａｌ２Ｏ３，ＺｎＯ等の酸化物、ＡＢＯ３型のペロブスカイト型として、ＢａＴｉＯ３，ＰｂＴｉＯ３，Ｐｂ１-xＬａx（ＺｒyＴｉ１-y）１-x/４Ｏ３（ｘおよびｙの値によりＰＺＴ、ＰＬＴ、ＰＬＺＴ），Ｐｂ（Ｍｇ１/３Ｎｂ２/３）Ｏ３，ＫＮｂＯ３等の正方晶，斜方晶もしくは擬立方晶系材料、擬イルメナイト構造体としてＬｉＮｂＯ３，ＬｉＴａＯ３等に代表される強誘電体等、またはタングステンブロンズ型として、ＳｒxＢａ１-xＮｂ２Ｏ６，ＰｂxＢａ１-xＮｂ２Ｏ６等が挙げられる。この他に、Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２、Ｐｂ２ＫＮｂ５Ｏ１５、Ｋ３Ｌｉ２Ｎｂ５Ｏ１５、さらに以上列挙した強誘電体の置換誘導体等から選択される、鉛を含むＡＢＯ３型のペロブスカイト型酸化物も好適に用いられる。これらの材料のうち、特に、ＬｉＮｂＯ３、ＬｉＴａＯ３、ＺｎＯ等の材料が弾性表面波の表面速度、結合係数、圧電定数等の点から好ましい。
【００２２】
また、これら誘電体基板１０４ａとしては、以下に示すような基板材料の上に、上述の誘電体材料を薄膜状態として形成しても良く、それらの基板の材料としては、Ｓｉ，Ｇｅ，ダイアモンド等の単体半導体、ガラス、ＡｌＡｓ，ＡｌＳｂ，ＡｌＰ，ＧａＡｓ，ＧａＳｂ，ＩｎＰ，ＩｎＡｓ，ＩｎＳｂ，ＡｌＧａＰ，ＡｌＬｎＰ，ＡｌＧａＡｓ，ＡｌＩｎＡｓ，ＡｌＡｓＳｂ，ＧａＩｎＡｓ，ＧａＩｎＳｂ，ＧａＡｓＳｂ，ＩｎＡｓＳｂ等のIII−Ｖ系の化合物半導体、ＺｎＳ，ＺｎＳｅ，ＺｎＴｅ，ＣａＳｅ，ＣｄＴｅ，ＨｇＳｅ，ＨｇＴｅ，ＣｄＳ等のII−VI系の化合物半導体、導電性もしくは半導電性の単結晶基板として、Ｎｂ，Ｌａ等をドープしたＳｒＴｉＯ３，ＡｌドープＺｎＯ，Ｉｎ２Ｏ３，ＲｕＯ２，ＢａＰｂＯ３，ＳｒＲｕＯ３，ＹＢａ２Ｃｕ２Ｏ７-x，ＳｒＶＯ３，ＬａＮｉＯ３，Ｌａ０.５Ｓｒ０.５ＣｏＯ３，ＺｎＧａ２Ｏ４，ＣｄＧａ２Ｏ４，Ｍｇ２ＴｉＯ４，ＭｇＴｉ２Ｏ４等の酸化物、またはＰｄ，Ｐｔ，Ａｌ，Ａｕ，Ａｇ等の金属等が挙げられるが、既存の半導体プロセスとの適合性やコストの面から、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ガラス等の材料を用いることが好ましい。
【００２３】
誘電体薄膜の膜厚は、目的に応じて適宜選択されるが、通常は０．１μｍから１０μｍの間に設定される。また、この誘電体薄膜は、櫛型電極における電気機械結合係数／圧電係数、あるいはアンテナを一体化した場合のアンテナの誘電損失等の観点から、エピタキシャルまたは単一配向性を有することが好ましい。また、誘電体薄膜上にＧａＡｓ等のIII−Ｖ族半導体あるいはダイヤモンド等の炭素を含有する薄膜を形成してもよい。これにより、弾性表面波の表面速度、結合係数、圧電定数等を向上させることもできる。
【００２４】
数対の櫛型電極１０５Ａ〜１０８Ａ、１０５Ｂ〜１０８Ｂは、導電パターンにより形成される。この導電パターンの材料としては、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｗ，Ｎｉ，Ｔａ，Ｇａ，Ｉｎ，Ａｌ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ａｕ，Ａｇ等の金属、またはＴｉ−Ａｌ，Ａｌ−Ｃｕ，Ｔｉ−Ｎ，Ｎｉ−Ｃｒ等の合金を、単層もしくは２層以上の多層構造に積層することが好ましく、金属としてはＡｕ，Ｔｉ，Ｗ，Ａｌ，Ｃｕ、及びこれらの合金が特に好ましい。また、この金属層の膜厚は、１ｎｍ以上１０μｍ未満とすることが好ましい。
【００２５】
アンテナ１０２Ａ，１０２Ｂ、インピーダンスマッチング部１０３Ａ，１０３Ｂは、櫛形電極を形成した基板と別個の基板上に形成した後、互いに接合した形状にしているが、櫛型電極と同一基板上に形成しても良い。
【００２６】
図３は、本発明の他の実施の形態に係る無線応答装置の平面図である。この無線応答装置は、上述したように、図２における誘電体基板１０４ａに代えて、基板２０１上に形成した誘導体薄膜２０２としたものである。この図３に基づいて、本発明の実施の形態に係る無線応答装置の製造方法の一例について以下に説明する。
【００２７】
まず、基板２０１を準備し、この基板２０１上に誘電体薄膜２０２を成膜する。誘電体薄膜２０２を基板２０１上に成膜する方法としては、電子ビーム蒸着、フラッシュ蒸着、イオン・プレーティング、Ｒｆ−マグネトロン・スパッタリング、イオン・ビーム・スパッタリング、レーザー・アブレーション、ＭＢＥ（分子線エピタキシャル）、ＣＶＤ（気相成長法），プラズマＣＶＤ，ＭＯＣＶＤ（有機金属気相成長法）等の気相法、ゾルゲル法、及びＭＯＤ法等のウエット・プロセスのいずれの方法をも用いることができる。
【００２８】
次に、基板２０１上の誘電体薄膜２０２表面に金属膜を成膜する。金属膜は、電子ビーム蒸着、フラッシュ蒸着、イオン・プレーティング、Ｒｆ−マグネトロン・スパッタリング、ＤＣ−マグネトロン・スパッタリング、イオン・ビーム・スパッタリング、レーザー・アブレーション、ＭＢＥ等によって作製することができる。
【００２９】
次に、基板２０１上に成膜した金属膜から所定の形状の導電パターン、すなわち複数の櫛型電極２０６Ａ〜２０８Ａ，２０６Ｂ〜２０８Ｂ、アンテナ２０３Ａ，２０３Ｂ、インピーダンスマッチング部２０４Ａ，２０４Ｂを形成する。金属膜から所定の形状の導電パターンを形成する方法としては、金属膜を成膜した後、不要部分をエッチングにより除去するエッチング法と、金属膜を形成しない部分にマスクを形成し、このマスクを用いて金属膜を成膜した後、マスクを除去するリフトオフ法とがある。
【００３０】
エッチング法の場合は、金属膜を成膜した後、薄膜上にフォトレジストあるいは電子線レジストを塗布、露光してマスクを形成し、このマスクを用いてエッチングを行う。エッチング方法としては、ＨＣｌ，ＨＮＯ３，ＨＦ，Ｈ２ＳＯ４，Ｈ３ＰＯ４，Ｃ２Ｈ２Ｏ２，ＮＨ４Ｆ等の水溶液やその混合水溶液によるウエット・エッチング、ＣＣｌ４，ＣＣｌ２Ｆ２，ＣＨＣｌＦＣＦ３やそれらのＯ２との混合ガスによるリアクティブ・イオン・エッチング、またはイオンビーム・エッチング等のドライ・エッチング等が好適である。
【００３１】
リフトオフ法の場合は、光導波路上にフォトレジストあるいは電子線レジストを塗布し、ネガパターンを露光してマスクを形成し、このマスクを用いて金属を成膜する。その後、マスク上の堆積物と共にマスクを除去する。金属膜の形成は、上記エッチング法とリフトオフ法のいずれによっても可能であるが、下側に形成される誘電体膜２０２に対する損傷がより少ない点で、リフトオフ法の方が好ましい。
【００３２】
櫛型電極の形状と配置としては、櫛形電極による弾性表面波は、電極幅（１本の櫛の幅）をｈ、電極間隔（２本の櫛の間隔）をａ、電極間距離をｄ(ｄ＝ａ＋ｈ)とし、基板材料によって異なる表面波の速度をｖとすると、ｆ＝ｖ/２ｄで表される共振周波数ｆにて最も強く励振される為、広帯域な応答を持つ弾性表面波を得る為には、例えば、電極幅ｈ及び電極間隔ａを変化させた櫛型電極を複数個（２０６Ａ〜２０８Ａ）形成し、更にそれらの電極からの弾性表面波を受ける出力側の櫛型電極（２０６Ｂ〜２０８Ｂ）に対する位相を整合するように、櫛形電極間の距離を合わせて配置する。又は、出力側の櫛型電極（２０６Ｂ〜２０８Ｂ）に換えて反射電極を設け、反射電極に対する位相を整合するように、櫛型電極/反射電極間の距離を合わせて配置する。
【００３３】
次に、本発明の実施の形態の動作を説明する。一方のアンテナが質問器から広帯域な周波数を持つ質問信号を無線で受信すると、質問信号がアンテナに接続された複数の異なる共振周波数を持つ櫛型電極により広帯域な周波数を持ったまま弾性表面波に変換され、その弾性表面波は誘電体薄膜を介して対となる他方の櫛型電極に伝搬する。このとき、誘電体薄膜を伝搬する弾性表面波の位相は、質問信号が有する位相から誘電体薄膜の温度に応じてシフトする。他方の櫛型電極に伝搬した広帯域な周波数を持つ弾性表面波は、複数の異なる共振周波数を持つ櫛型電極により広帯域な周波数を持つ応答信号に変換され、その応答信号は櫛型電極に接続されたアンテナから無線により質問器に送信される。質問器側では、信号処理により周辺ノイズから質問信号及び応答信号が抽出され、質問信号及びから応答信号への位相のシフト量を求め、これに基づいて誘電体薄膜の温度、すなわち応答無線装置が検出した温度を検知する。
【００３４】
本発明の実施の形態では、一対又は複数対の櫛型電極を用いることができるが、櫛型電極と弾性表面波を反射する反射器との組合せを用いてもよい。また、質問器側の信号処理は、周波数の比較に限らず、検出対象に応じて位相や伝搬時間等の比較により行ってもよい。さらに、検出対象は、誘電体薄膜の材質等や構造等を適宜選択することにより、温度、圧力に限らず、湿度、変位等の他の物理量あるいは化学量を検出することができる。
【００３５】
以下に、温度、湿度、圧力、加速度を検出する各センサーとしての本発明の実施の形態について説明する。
【００３６】
（温度センサー）
本発明の無線応答装置を温度センサーとして利用する場合、誘電体基板１０４ａ及び誘電体薄膜２０２には、ＬｉＮｂＯ３を好適に使用できる。ＬｉＮｂＯ３結晶のＳＡＷ伝搬速度は温度変化に対して敏感で温度係数は約〜７５×１０-６/℃となる。櫛形電極の幅は変化しない為、この伝搬速度の変化は周波数の変化を引き起こし、１００℃温度が変化することにより、中心周波数に対して約０．２〜０．３％程度、周波数がシフトする。アンテナ及びマッチング回路は中心周波数に合わされＢＰＦ(バンドパスフィルタ)として働く為、受信機(質問器)により受信した電波(中心周波数近辺)の強度は周波数のシフトにより低下することとなる。よって、基準の温度における信号強度をリファレンスとすることで、温度変化により線形に信号強度が変化してワイヤレスセンサの温度を判別することができる。
【００３７】
（湿度センサー）
本発明の無線応答装置を湿度センサーとして利用する場合、誘電体基板１０４ａ及び誘電体薄膜２０２には、ＬｉＴａＯ３を好適に使用できる。ＬｉＴａＯ３結晶のＳＡＷ伝搬速度は温度変化に対して敏感で温度係数は約〜１８×１０-６/℃となり、ＬｉＮｂＯ３に対して１/４と小さく、１０℃の温度変化があった場合の変化率はＳＡＷの速度変化は０．００５％程度となる。このＬｉＴａＯ３の上に酢酸セルロースを１０μｍスピンコートする。酢酸セルロースは吸水性を持ち、湿度１０％から７０％ＲＨの間に比誘電率が約５０％変化する性質を持ち、この誘電率が変化する材料をＬｉＴａＯ３上に形成することで、ＳＡＷの速度に対して０．０６％の変化があり、湿度センサーとして用いた場合、温度変化により擾乱を受けずに測定できる。また、温度変化が大きい場合は、別途温度センサーを併用してそれらを補正しても良い。
【００３８】
以上の原理により、湿度が変化することで中心周波数に対して約０．０６％程度、周波数がシフトする。アンテナ及びマッチング回路は中心周波数に合わされＢＰＦ(バンドパスフィルタ)として働く為、受信機(質問器)により受信した電波(中心周波数近辺)の強度は周波数のシフトにより低下することとなる。よって、基準の湿度における信号強度をリファレンスとすることで、湿度変化により線形に信号強度が変化してワイヤレスセンサの湿度を判別することができる。
【００３９】
（圧力センサー）
本発明の無線応答装置を圧力センサーとして利用する場合、誘電体基板１０４ａ及び誘電体薄膜２０２には、ＬｉＴａＯ３を好適に使用できる。ＬｉＴａＯ３結晶のＳＡＷ伝搬速度は温度変化に対して敏感で温度係数は約〜１８×１０-６/℃となり、ＬｉＮｂＯ３に対して１/４と小さく、１０℃の温度変化があった場合の変化率はＳＡＷの速度変化は０．００５％程度となる。このＬｉＴａＯ３の膜厚方向に肉薄部(ダイヤフラム部)と肉厚部を設けて、ダイヤフラム上に櫛型電極を形成する。このダイヤフラム部分に圧力がかかることで、基板材料が変形し、櫛型電極の幅及びＳＡＷの速度が中心周波数に対して０．２％程度変化し、圧力センサーとして用いた場合、温度変化により擾乱を受けずに測定できる。また、温度変化が大きい場合は、別途温度センサーを併用してそれらを補正しても良い。
【００４０】
以上の原理により、圧力が変化することで中心周波数に対して約０．２％程度周波数がシフトする。アンテナ及びマッチング回路は中心周波数に合わされＢＰＦ(バンドパスフィルタ)として働く為、受信機(質問器)により受信した電波(中心周波数近辺)の強度は周波数のシフトにより低下することとなる。よって、基準の圧力における信号強度をリファレンスとすることで、圧力変化により線形に信号強度が変化してワイヤレスセンサの圧力を判別することができる。
【００４１】
図４は、（ａ）は圧力センサーとして機能する無線応答装置の平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ線断面図である。この無線応答装置は、Ｓｉ基板３０１上に、バッファ層としてＳｉＯ2薄膜３０２、および誘電体薄膜としてＬｉＴａＯ３薄膜３０３からなる積層誘電体層を形成し、その上部に、アンテナ３０４Ａ，３０４Ｂ、インピーダンスマッチング部３０５Ａ，３０５Ｂ、Ａｌからなる櫛型電極３０６Ａ〜３０９Ａ，３０６Ｂ〜３０９Ｂを形成し、Ｓｉ基板３０１の裏面中央にダイヤフラム部３０１ａを形成するとともにその両側にグランド電極３００Ａ，３００Ｂを形成したものである。
【００４２】
（加速度センサー）
本発明の無線応答装置を加速度センサーとして利用する場合、誘電体基板１０４ａ及び誘電体薄膜２０２には、ＬｉＴａＯ３を好適に使用できる。ＬｉＴａＯ３結晶のＳＡＷ伝搬速度は温度変化に対して敏感で温度係数は約〜１８×１０-６/℃となり、ＬｉＮｂＯ３に対して１/４と小さく、１０℃の温度変化があった場合の変化率はＳＡＷの速度変化は０．００５％程度となる。このＬｉＴａＯ３の基板を保持する場合に一端のみを保持し、多端は非固定状態にする。このデバイスに加速度が作用すると、加速度によりねじれが生じて基板材料に変形を生じ、櫛型電極の幅及びＳＡＷの速度が中心周波数に対して０．１％程度変化し、圧力センサーとして用いた場合、温度変化により擾乱を受けずに測定できる。また、温度変化が大きい場合は、別途温度センサーを併用してそれらを補正しても良い。
【００４３】
以上の原理により、加速度が変化することで中心周波数に対して約０．１％程度周波数がシフトする。アンテナ及びマッチング回路は中心周波数に合わされＢＰＦ(バンドパスフィルタ)として働く為、受信機(質問器)により受信した電波(中心周波数近辺)の強度は周波数のシフトにより低下することとなる。よって、基準の加速度における信号強度をリファレンスとすることで、加速度変化により線形に信号強度が変化してワイヤレスセンサの加速度を判別することができる。
【００４４】
図５は、（ａ）は加速度センサーとして機能する無線応答装置の平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＹ−Ｙ線断面図である。この無線応答装置は、Ｓｉ基板４０１上に、バッファ層としてＭｇＯ薄膜４０２、および誘電体薄膜としてＬｉＴａＯ３薄膜４０３からなる積層誘電体層を形成し、その上部に、アンテナ４０４Ａ，４０４Ｂ、インピーダンスマッチング部４０５Ａ，４０５Ｂ、Ａｌからなる櫛型電極４０６Ａ〜４０９Ａ，４０６Ｂ〜４０９Ｂを形成し、Ｓｉ基板４０１の裏面にグランド電極４００、その一端部分のみを保持固定する固定部４００ａを形成したものである。
【００４５】
本発明の実施の形態によれば、以下の効果を奏する。
この無線応答装置に対して広帯域な周波数の質問無線信号を送ることで、内部で帯域を大きく変化させないまま応答信号を返すことができ、この無線応答装置からの応答を位相の変化として識別することができる。従って、通常の位相変化による無線応答装置の識別の場合はその周波数帯域が狭い為ノイズ環境化で使用した場合に応答信号をノイズから抽出し判別することが難しいのに対して、本発明においては広帯域性を保ったままの無線送受信が可能となるので、高ノイズ化での信号抽出が可能となる。特に、質問信号として広帯域な周波数を持つパルスを用いて、その位相の変化により信号を識別することにより、耐ノイズ性と通信距離の拡大の二つの特性を兼ねる通信方式を提供することができる。
【実施例１】
【００４６】
図６は、本発明の実施例１の無線応答装置を示す図である。この無線応答装置は、受信部としてのダイポールアンテナ２Ａとインピーダンスマッチング部３Ａ、及び送信部としてのダイポールアンテナ２Ｂとインピーダンスマッチング部３Ｂが形成されたガラス基板１上に、遅延ラインとしての機能を持つＬｉＮｂＯ３結晶基板４ａ上に入力変換器および出力変換器としての複数の櫛型電極５Ａ〜８Ａ，５Ｂ〜８Ｂを有するチップ４を実装し、複数の櫛型電極５Ａ〜８Ａの一端をインピーダンスマッチング部３Ａとダイポールアンテナ２Ａに、複数の櫛型電極５Ｂ〜８Ｂの一端をインピーダンスマッチング部３Ｂとダイポールアンテナ２Ｂに、それぞれボンディングワイヤ９Ａ，９Ｂを介して接続したものである。
【００４７】
次に、この実施例１の製造方法を説明する。まず、洗浄、エッチング、乾燥を予め行ったＬｉＮｂＯ３結晶基板４ａ上に、フォトレジストをスピンコートし、プリベークの後、電極幅及び電極間隔各１．２５μｍ、長さ１００μｍ、電極対数５（櫛数２で電極対数１を形成、以下同じ）（電極対数２のみ図示した）の櫛型電極５Ａ、電極幅及び電極間隔各１．６７μｍ、長さ１００μｍ、電極対数５（電極対数２のみ図示した）の櫛型電極６Ａ、電極幅及び電極間隔各２．００μｍ、長さ１００μｍ、電極対数５（電極対数２のみ図示した）の櫛型電極７Ａ、電極幅及び電極間隔各２．５０μｍ、長さ１００μｍ、電極対数５（電極対数２のみ図示した）の櫛型電極８Ａの４つの入力端櫛型電極をそれぞれ対向に位置する同形態の出力端櫛型電極５Ｂ,６Ｂ,７Ｂ,８Ｂに対し、それぞれの位相条件が同じとなるように距離を調整して配置した電極形状に露光した。さらにポストベークを行い、これに続いて現像を行うことにより、複数個の櫛型電極形状のテーパ状レジストパターンを形成した。
【００４８】
このレジストパターンを用いて、ＤＣ−マグネトロンスパッタリング装置により、Ａｒガス流量が２００ｓｃｃｍ、圧力０．５Ｐａ、基板温度１００℃の条件で、ＡｌにＣｕを５重量％添加した密度９０％以上のターゲットからＡｌ−Ｃｕ薄膜をスパッタリング形成した。ここでリフトオフを行い、櫛型電極５Ａ,６Ａ,７Ａ,８Ａの４つの入力端櫛型電極をそれぞれ同形態の出力端櫛型電極５Ｂ,６Ｂ,７Ｂ,８Ｂにそれぞれの位相条件が同じとなるように距離を調整して配置した電極を形成した。
【００４９】
このＬｉＮｂＯ３結晶基板から約１ｍｍ角のチップ４をダイシングし、そのチップ４を予め約３５ｃｍのダイポールアンテナ２Ａ，２Ｂ及びインピーダンスマッチング部３Ａ，３Ｂが形成されたガラス基板１上に接着し、櫛型電極５Ａ,６Ａ,７Ａ,８Ａ、５Ｂ,６Ｂ,７Ｂ,８Ｂの一端をボンディングワイヤ９Ａ，９Ｂを介してインピーダンスマッチング部３Ａ，３Ｂと接続した。
【００５０】
この無線応答装置を、プリンター等の電子機器内部に設置して、装置内部の温度を計測したところ、０〜１００℃の領域にて、温度変化に対応した応答を示し、電子機器からのノイズが多く観察されたにもかかわらず、それらから約４００〜８００ＭＨｚの広帯域な周波数にて信号を抽出でき、数十ｃｍ離れた状態でのモニタリングに成功した。
【００５１】
＜比較例１＞
図７は、実施例１に対応する比較例１として一般的な無線応答装置を示す図である。この無線応答装置は、受信部としてのダイポールアンテナ１２Ａとインピーダンスマッチング部１３Ａ、及び送信部としてのダイポールアンテナ１２Ｂとインピーダンスマッチング部１３Ｂが形成されたガラス基板１１上に、遅延ラインとしての機能を持つＬｉＮｂＯ３結晶基板１４ａ上に入力変換器および出力変換器として一対の櫛型電極１５Ａ，１５Ｂを有するチップ１４を実装し、一対の櫛型電極１５Ａ，１５Ｂの一端とインピーダンスマッチング部３Ａ，３Ｂ及びダイポールアンテナ２Ａ，２Ｂとをボンディングワイヤ１９Ａ，１９Ｂを介してそれぞれ接続したものである。
【００５２】
次に、この比較例１の製造方法を説明する。まず、洗浄、エッチング、乾燥を予め行ったＬｉＮｂＯ３結晶基板１４ａ上に、フォトレジストをスピンコートし、プリベークの後、電極幅及び電極間隔各２．５μｍ、長さ５００μｍ、電極対数５０（電極対数２のみ図示した）の櫛型電極１５Ａ，１５Ｂの形状に露光した。さらにポストベークを行い、これに続いて現像を行うことにより、櫛型電極形状のテーパ状レジストパターンを形成した。
【００５３】
このレジストパターンを用いて、ＤＣ−マグネトロンスパッタリング装置により、Ａｒガス流量が２００ｓｃｃｍ、圧力０．５Ｐａ、基板温度１００℃の条件で、ＡｌにＣｕを５重量％添加した密度９０％以上のターゲットからＡｌ−Ｃｕ薄膜をスパッタリング形成した。ここでリフトオフを行い、Ａｌ−Ｃｕからなる櫛型電極１５Ａ，１５Ｂを形成した。
【００５４】
このＬｉＮｂＯ３結晶基板から約１ｍｍ角のチップ１４をダイシングし、そのチップ１４を予め約３５ｃｍのダイポールアンテナ１２Ａ，１２Ｂ及びインピーダンスマッチング部１３Ａ，１３Ｂが形成されたガラス基板１１上に接着し、櫛型電極１５Ａ，１５Ｂとインピーダンスマッチング部１３Ａ，１３Ｂとをボンディングワイヤ１９Ａ，１９Ｂを介してそれぞれ接続した。
【００５５】
この比較例１の無線応答装置の動作を約４００ＭＨｚにて確認できたが、プリンター等の電子機器の内部での使用に対して、機器の発生するノイズにより良好な信号を得ることができず、無線応答装置として機能することができなかった。
【実施例２】
【００５６】
図８は、本発明の実施例２の無線応答装置を示す図である。この無線応答装置は、Ｓｉ基板２１上にバッファ層としてＭｇＯ薄膜２２とその上部に遅延ラインとして機能する誘電体薄膜であるＬｉＮｂＯ３薄膜２３を形成し、その上部に入力変換器および出力変換器として機能するＡｌからなる複数の櫛型電極対２６Ａ，２７Ａ，２８Ａ，２９Ａ、２６Ｂ，２７Ｂ，２８Ｂ，２９Ｂ、受信部および送信部として機能するアンテナ２４Ａ，２４Ｂ、インピーダンスマッチング部２５Ａ，２５Ｂを形成したものである
【００５７】
次に、この実施例２の製造方法を説明する。まず、洗浄、エッチング、乾燥を予め行ったＳｉ基板２１上に、ＲＦスパッタリング法により、ＲＦパワー５０Ｗ、Ｏ２／Ａｒガス流量比が０．０５、Ｏ２／Ａｒ圧力比が０．００５、圧力０．５Ｐａ、基板温度６００℃の条件で、化学量論的組成比が酸化マグネシウム密度９０％以上のターゲットから高配向のＭｇＯ薄膜２２を５０ｎｍ形成した。更にそのＭｇＯ薄膜２２上にＲＦスパッタリング法により、ＲＦパワー５０Ｗ、Ｏ２／Ａｒガス流量比が０．０５、Ｏ２／Ａｒ圧力比が０．００５、圧力０．５Ｐａ、基板温度６００℃の条件で、化学量論的組成比がＬｉＮｂＯ３密度９０％以上のターゲットから高配向のＬｉＮｂＯ３薄膜２３を２μｍ形成した。
【００５８】
次に、薄膜２２,２３を積層したＳｉウェハ表面に、フォトレジストをスピンコートし、プリベークの後、電極幅及び電極間隔各１．２５μｍ、長さ１００μｍ、対数５（電極対数２のみ図示した）の櫛型電極２６Ａ、電極幅及び電極間隔各１．６７μｍ、長さ１００μｍ、対数５（電極対数２のみ図示した）の櫛型電極２７Ａ、電極幅及び電極間隔各２．００μｍ、長さ１００μｍ、対数５（電極対数２のみ図示した）の櫛型電極２８Ａ、電極幅及び電極間隔各２．５０μｍ、長さ１００μｍ、対数５（電極対数２のみ図示した）の櫛型電極２９Ａの４つの入力端櫛型電極をそれぞれ対向に位置する同形態の出力端櫛型電極２６Ｂ，２７Ｂ，２８Ｂ，２９Ｂに対して、それぞれの位相条件が同じとなるように距離を調整して配置した電極形状に露光した。また、約４ｃｍ角のアンテナ２４Ａ,２４Ｂ、それらを結ぶインピーダンスマッチング部２５Ａ，２５Ｂの配線形状に露光した。さらにポストベークを行い、これに続いて現像を行うことにより、テーパ状レジストパターンを形成した。
【００５９】
このレジストパターンを用いて、ＤＣ−マグネトロンスパッタリング装置により、Ａｒガス流量が２００ｓｃｃｍ、圧力０．５Ｐａ、基板温度１００℃の条件で、ＡｌにＣｕを５重量％添加した密度９０％以上のターゲットからＡｌ−Ｃｕ薄膜をスパッタリング形成した。ここでリフトオフを行い、櫛型電極２６Ａ，２７Ａ，２８Ａ，２９Ａの４つの入力端櫛型電極をそれぞれ同形態の出力端櫛型電極２６Ｂ，２７Ｂ，２８Ｂ，２９Ｂにそれぞれの位相条件が同じとなるように距離を調整して配置した電極形状に露光した。約４ｃｍ角のアンテナ２４Ａ,２４Ｂ、それらを結ぶインピーダンスマッチング部２５Ａ，２５ＢのＡｌ−Ｃｕ導電パターンをＳｉウェハ上に形成した。
【００６０】
このＳｉウェハから幅約６ｃｍ、長さ約４ｃｍの無線応答装置を切り出し、装置内部の直径２０ｃｍの円筒可動部品内に設置して、装置内部の温度を計測したところ、０〜１００℃の領域にて、温度変化に対応した応答を示し、電子機器からのノイズが多く観察されたにもかかわらず、約４００〜８００ＭＨｚの周波数にて数十ｃｍ離れた状態でのモニタリングに成功した。
【実施例３】
【００６１】
図９は、本発明の実施例３の無線応答装置を示す図である。この無線応答装置は、ＳｒＴｉＯ３基板３１と、ＳｒＴｉＯ３基板３１上に酸化物導電体としてＳｒＲｕＯ３薄膜３２とその上部に遅延ラインとして機能する誘電体薄膜であるＰＺＴ薄膜３３を形成し、その上部に入力変換器および出力変換器として機能するＡｌからなる櫛型電極３６Ａ，３６Ｂ、受信部および送信部として機能するアンテナ３４Ａ，３４Ｂ、インピーダンスマッチング部３５Ａ，３５Ｂを形成し、ＰＺＴ薄膜３３上の櫛型電極３６Ａ，３６Ｂ間に電位測定用電極３７を形成したものである
【００６２】
次に、この実施例３の製造方法を説明する。まず、洗浄、エッチング、乾燥を予め行ったＳｒＴｉＯ３基板３１上に、ＲＦスパッタリング法により、ＲＦパワー５０Ｗ、Ｏ２／Ａｒガス流量比が０．１、Ｏ２／Ａｒ圧力比が０．１５、圧力１．０Ｐａ、基板温度６００℃の条件で、化学量論的組成比よりＳｒが２％過剰なＳｒＲｕＯ３ターゲットから高配向ＳｒＲｕＯ３薄膜３２を１００ｎｍスパッタリング形成した。更にそのＳｒＲｕＯ３薄膜３２上にＲＦスパッタリング法により、ＲＦパワー５０Ｗ、Ｏ２／Ａｒガス流量比が０．０５、Ｏ２／Ａｒ圧力比が０．００５、圧力０．５Ｐａ、基板温度７００℃の条件で、化学量論的組成比がＰＺＴ密度９０％以上のターゲットから高配向ＰＺＴ薄膜３３を３μｍスパッタリング形成した。
【００６３】
誘電体薄膜３２,３３を積層したＳｒＴｉＯ３基板３１表面に、フォトレジストをスピンコートし、プリベークの後、電極幅及び電極間隔がそれぞれ約３μｍから１２μｍまで徐々に広くなる幅を持ち、長さ５００μｍ、電極対数２０（電極対数２のみ図示した）の櫛型電極３６Ａ，３６Ｂ、約５ｃｍ角のアンテナ３４Ａ，３４Ｂ、それらを結ぶインピーダンスマッチング部３５Ａ，３５Ｂ、及び電位測定用電極３７の形状に露光した。特に、櫛型電極３６Ａ，３６Ｂは、図８において下へ向かうにしたがって（電極幅及び電極間隔が広がるにしたがって）共振条件が変化し、それぞれの周波数での位相条件が同じとなるように櫛型電極３６Ａ，３６Ｂ間の距離を調整した電極形状に露光した。さらにポストベークを行い、これに続いて現像を行うことにより、テーパ状レジストパターンを形成した。
【００６４】
このレジストパターンを用いて、ＤＣ−マグネトロンスパッタリング装置により、Ａｒガス流量が２００ｓｃｃｍ、圧力０．５Ｐａ、基板温度１００℃の条件で、ＡｌにＣｕを５重量％添加した密度９０％以上のターゲットからＡｌ−Ｃｕ薄膜をスパッタリング形成した。ここでリフトオフを行い、櫛型電極３６Ａ，３６Ｂ、約２ｃｍ角のアンテナ３４Ａ，３４Ｂとそれらを結ぶインピーダンスマッチング部３５Ａ，３５Ｂ、及び電位測定用電極３７のＡｌ−Ｃｕ導電パターンを形成した。
【００６５】
この約８ｃｍ角の無線応答装置をＳｒＴｉＯ３ウェハから切り出し、装置の中に設置して、装置内部の電位を計測したところ、数Ｖの分解能を示し、電子機器からのノイズが多く観察されたにもかかわらず、パルス信号による無線呼びかけに対して、約１００から４００ＭＨｚの周波数にて数十ｃｍ離れた状態での良好な応答を得た。
【実施例４】
【００６６】
図１０は、本発明の実施例４の無線応答装置を示す図である。この無線応答装置は、Ｓｉ基板４１上にバッファ層としてＳｉＯ２薄膜４２、および遅延ラインとして機能する誘電体薄膜であるＺｎＯ薄膜４３からなる積層誘電体層を形成し、その上部に入力変換器および出力変換器として機能するＡｌからなる電極幅及び電極間隔各１．９μｍ、長さ１００μｍ、電極対数５（電極対数２のみ図示した）の櫛型電極４６Ａ、電極幅及び電極間隔各２.５μｍ、長さ１００μｍ、電極対数５（電極対数２のみ図示した）の櫛型電極４７Ａ、電極幅及び電極間隔各３.８μｍ、長さ１００μｍ、電極対数５（電極対数２のみ図示した）の櫛型電極４８Ａ、電極幅及び電極間隔各７.５μｍ、長さ１００μｍ、電極対数５（電極対数２のみ図示した）の櫛型電極４９Ａの４つの入力端櫛型電極とそれぞれ対向に位置する同形態の出力端櫛型電極４６Ｂ、４７Ｂ、４８Ｂ、４９Ｂとをそれぞれの位相条件が同じとなるように距離を調整して配置した。また、櫛型電極に送信部および受信部を兼ねるアンテナ４４Ａ，４４Ｂおよびインピーダンスマッチング部４５Ａ，４５Ｂが接続されて形成したものである。
【００６７】
次に、この実施例４の製造方法を説明する。まず、洗浄、エッチング、乾燥を予め行ったＳｉ基板４１上に、ＰＥＣＶＤ法により、ＲＦパワー１０００Ｗ、Ｏ２を搬送ガスとしてＴＥＯＳを５ｌ／ｍｉｎ、圧力０．２Ｐａ、基板温度３５０℃の条件で、ＳｉＯ２薄膜４２を１００ｎｍ形成した。更にそのＳｉＯ２薄膜４２上にＲＦスパッタリング法により、ＲＦパワー５０Ｗ、Ｏ２／Ａｒガス流量比が０．０５、Ｏ２／Ａｒ圧力比が０．００５、圧力０．５Ｐａ、基板温度４００℃の条件で、化学量論的組成比が酸化亜鉛密度９０％以上のターゲットから高配向ＺｎＯ薄膜４３を５μｍスパッタリング形成した。
【００６８】
誘電体薄膜４２，４３を積層したＳｉ基板４１表面に、フォトレジストをスピンコートし、プリベークの後、電極幅及び電極間隔各１．９μｍ、長さ１００μｍ、電極対数５（電極対数２のみ図示した）の櫛型電極４６Ａ、電極幅及び電極間隔各２.５μｍ、長さ１００μｍ、電極対数５（電極対数２のみ図示した）の櫛型電極４７Ａ、電極幅及び電極間隔各３.８μｍ、長さ１００μｍ、電極対数５（電極対数２のみ図示した）の櫛型電極４８Ａ、電極幅及び電極間隔各７.５μｍ、長さ１００μｍ、電極対数５（電極対数２のみ図示した）の櫛型電極４９Ａの４つの入力端櫛型電極とそれぞれ対向に位置する同形態の出力端櫛型電極４６Ｂ、４７Ｂ、４８Ｂ、４９Ｂとをそれぞれの位相条件が同じとなるように距離を調整して配置した電極と、約４ｃｍ角のアンテナ４４Ａ，４４Ｂ、それらを結ぶインピーダンスマッチング部４５Ａ，４５Ｂの形状に露光した。さらにポストベークを行い、これに続いて現像を行うことにより、テーパ状レジストパターンを形成した。
【００６９】
このレジストパターンを用いて、ＤＣ−マグネトロンスパッタリング装置により、Ａｒガス流量が２００ｓｃｃｍ、圧力０．５Ｐａ、基板温度１００℃の条件で、Ａｌ密度９０％以上のターゲットからＡｌ薄膜をスパッタリング形成した。ここでリフトオフを行い、４６Ａ、４７Ａ、４８Ａ、４９Ａの４つの入力端櫛型電極とそれぞれ対向に位置する同形態の出力端櫛型電極４６Ｂ、４７Ｂ、４８Ｂ、４９Ｂをそれぞれの位相条件が同じとなるように距離を調整して配置した電極および約４ｃｍ角のアンテナ４４Ａ，４４Ｂとそれらを結ぶインピーダンスマッチング部４５Ａ，４５Ｂの形状のＡｌ導電パターンを形成した。次に、櫛型電極４６Ａ、４７Ａ、４８Ａ、４９Ａと４６Ｂ、４７Ｂ、４８Ｂ、４９Ｂの間に酢酸セルロースからなる薄膜４００を形成した。
【００７０】
この約６ｃｍ角の無線応答装置をＳｉウェハから切り出し、プリンター等の電子機器の内部に設置し、その湿度を計測したところ、湿度変化に対応した応答を示し、パルス信号による無線呼びかけに対して、電子機器からのノイズが多く観察されたにもかかわらず、約１００ＭＨｚから４００ＭＨｚの周波数の領域にて、数十ｃｍ離れた状態での良好な応答を得た。
【実施例５】
【００７１】
図１１は、本発明の実施例５の無線応答装置を示す図である。この無線応答装置は、ＬｉＮｂＯ３基板５１上に遅延ラインとして機能する誘電体薄膜であるダイヤモンド薄膜５２を形成したウェハで、その上部に入力変換器および出力変換器として機能するＡｌからなる複数の櫛型電極対５６Ａ，５７Ａ，５８Ａ，５９Ａ、５６Ｂ，５７Ｂ，５８Ｂ，５９Ｂ、受信部および送信部として機能するアンテナ５４Ａ，５４Ｂ、インピーダンスマッチング部５５Ａ，５５Ｂを形成したものである
【００７２】
次に、この実施例５の製造方法を説明する。まず、ダイヤモンド薄膜５２を積層したＬｉＮｂＯ３ウェハ５１表面に、フォトレジストをスピンコートし、プリベークの後、電極幅及び電極間隔各０．５０μｍ、長さ１００μｍ、電極対数５（電極対数２のみ図示した）の櫛型電極５６Ａ、電極幅及び電極間隔各１．００μｍ、長さ１００μｍ、電極対数５（電極対数２のみ図示した）の櫛型電極５７Ａ、電極幅及び電極間隔各１．５０μｍ、長さ１００μｍ、電極対数５（電極対数２のみ図示した）の櫛型電極５８Ａ、電極幅及び電極間隔各２．００μｍ、長さ１００μｍ、電極対数５（電極対数２のみ図示した）の櫛型電極５９Ａの４つの入力端櫛型電極をそれぞれ対向に位置する同形態の出力端櫛型電極５６Ｂ，５７Ｂ，５８Ｂ，５９Ｂにそれぞれの位相条件が同じとなるように距離を調整して配置した電極形状に露光した。アンテナ５４Ａ，５４Ｂ、それらを結ぶインピーダンスマッチング部５５Ａ，５５Ｂの配線形状に露光した。さらにポストベークを行い、これに続いて現像を行うことにより、テーパ状レジストパターンを形成した。
【００７３】
このレジストパターンを用いて、ＤＣ−マグネトロンスパッタリング装置により、Ａｒガス流量が２００ｓｃｃｍ、圧力０．５Ｐａ、基板温度１００℃の条件で、ＡｌにＣｕを５重量％添加した密度９０％以上のターゲットからＡｌ−Ｃｕ薄膜をスパッタリング形成した。ここでリフトオフを行い、５６Ａ，５７Ａ，５８Ａ，５９Ａの４つの入力端櫛型電極をそれぞれ同形態の出力端櫛型電極５６Ｂ，５７Ｂ，５８Ｂ，５９Ｂにそれぞれの位相条件が同じとなるように距離を調整して配置した電極形状に露光した。アンテナ５４Ａ，５４Ｂ、それらを結ぶインピーダンスマッチング部５５Ａ，５５ＢのＡｌ−Ｃｕ導電パターンをダイヤモンド薄膜を積層したＬｉＮｂＯ３ウェハ上に形成した。
【００７４】
このダイヤモンド薄膜を積層したＬｉＮｂＯ３ウェハから無線応答装置を切り出し可動部品内に設置して、約２〜８ＧＨｚの広帯域な周波数を持つ短パルスを質問無線信号として、数十ｍ離れた位置から可動装置内部の温度を計測したところ、０〜１００℃の領域にて、温度変化に対応した応答を示し、電子機器からのノイズが多く観察されたにもかかわらずモニタリングに成功した。
【００７５】
＜比較例２＞
実施例５と同様な無線応答装置を作製し、可動部品内に設置して、４ＧＨｚの周波数を持つＣＷ信号を質問無線信号として、数十ｍ離れた位置から可動装置内部の温度を計測したところ、信号が微弱でかつ電子機器からのノイズが多く温度の遠隔モニタリングをすることができなかった。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の実施の形態に係る無線応答装置を表すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る無線応答装置の平面図である。
【図３】本発明の他の実施の形態に係る無線応答装置の平面図である。
【図４】（ａ）は圧力センサーとして機能する無線応答装置の平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ線断面図である。
【図５】（ａ）は加速度センサーとして機能する無線応答装置の平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＹ−Ｙ線断面図である。
【図６】（ａ）は本発明の実施例１に係る無線応答装置の平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図７】（ａ）は実施例１に対応する比較例１の無線応答装置の平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図８】（ａ）は本発明の実施例２に係る無線応答装置の平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＣ−Ｃ線断面図である。
【図９】（ａ）は本発明の実施例３に係る無線応答装置の平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＤ−Ｄ線断面図である。
【図１０】（ａ）は本発明の実施例４に係る無線応答装置の平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＥ−Ｅ線断面図である。
【図１１】（ａ）は本発明の実施例５に係る無線応答装置の平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＦ−Ｆ線断面図である。
【符号の説明】
【００７７】
１０１  ガラス基板
１０２Ａ，１０２Ｂ  アンテナ
１０３Ａ，１０３Ｂ  インピーダンスマッチング部
１０４  チップ、１０４ａ  誘電体基板
１０５Ａ，１０６Ａ，１０７Ａ，１０８Ａ  櫛型電極
１０５Ｂ，１０６Ｂ，１０７Ｂ，１０８Ｂ  櫛型電極
１０９Ａ，１０９Ｂ  ボンディングワイヤ
２０１  基板、２０２  誘電体薄膜
２０３Ａ，２０３Ｂ  アンテナ
２０４Ａ，２０４Ｂ  インピーダンスマッチング部
２０５Ａ，２０６Ａ，２０７Ａ，２０８Ａ  櫛型電極
２０５Ｂ，２０６Ｂ，２０７Ｂ，２０８Ｂ  櫛型電極
３００Ａ，３００Ｂ  グランド電極
３０１  Ｓｉ基板、３０１ａ  ダイヤフラム部
３０２  ＳｉＯ２薄膜、３０３  ＬｉＮｂＯ３薄膜
３０４Ａ，３０４Ｂ  アンテナ
３０５Ａ，３０５Ｂ  インピーダンスマッチング部
３０６Ａ，３０７Ａ，３０８Ａ，３０９Ａ  櫛型電極
３０６Ｂ，３０７Ｂ，３０８Ｂ，３０９Ｂ  櫛型電極
４００  グランド電極、４００ａ  ダイヤフラム部
４０１  Ｓｉ基板、４０２  ＭｇＯ薄膜
４０３  ＬｉＴａＯ３薄膜
４０４Ａ，４０４Ｂ  アンテナ
４０５Ａ，４０５Ｂ  インピーダンスマッチング部
４０６Ａ，４０７Ａ，４０８Ａ，４０９Ａ  櫛型電極
４０６Ｂ，４０７Ｂ，４０８Ｂ，４０９Ｂ  櫛型電極
１  ガラス基板
２Ａ，２Ｂ  ダイポールアンテナ
３Ａ，３Ｂ  インピーダンスマッチング部
４  チップ、４ａ  ＬｉＮｂＯ３結晶基板
５Ａ，６Ａ，７Ａ，８Ａ  櫛型電極
５Ｂ，６Ｂ，７Ｂ，８Ｂ  櫛型電極
９Ａ，９Ｂ  ボンディングワイヤ
１１  ガラス基板
１２Ａ，１２Ｂ  ダイポールアンテナ
１３Ａ，１３Ｂ  インピーダンスマッチング部
１４  チップ、１４ａ  ＬｉＮｂＯ３結晶基板
１５Ａ，１５Ｂ  櫛型電極
１９Ａ，１９Ｂ  ボンディングワイヤ
２１  Ｓｉ基板、２２  ＭｇＯ薄膜、２３  ＬｉＮｂＯ３薄膜
２４Ａ，２４Ｂ  アンテナ
２５Ａ，２５Ｂ  インピーダンスマッチング部
２６Ａ，２７Ａ，２８Ａ，２９Ａ       櫛型電極
２６Ｂ，２７Ｂ，２８Ｂ，２９Ｂ       櫛型電極
３１  ＳｒＴｉＯ３基板、３２  ＳｒＲｕＯ３薄膜、３３  ＰＺＴ薄膜
３４Ａ，３４Ｂ  アンテナ
３５Ａ，３５Ｂ  インピーダンスマッチング部
３６Ａ，３６Ｂ  櫛型電極
３７  電位測定用電極
４１  Ｓｉ基板、４２  ＳｉＯ２薄膜、４３  ＺｎＯ薄膜
４４Ａ，４４Ｂ  アンテナ
４５Ａ，４５Ｂ  インピーダンスマッチング部
４６Ａ，４７Ａ，４８Ａ，４９Ａ  櫛型電極
４６Ｂ，４７Ｂ，４８Ｂ，４９Ｂ  櫛型電極
４００  酢酸セルロース薄膜
５１  ＬｉＮｂＯ３基板、５２  ダイヤモンド薄膜
５４Ａ，５４Ｂ  アンテナ
５５Ａ，５５Ｂ  インピーダンスマッチング部
５６Ａ，５７Ａ，５８Ａ，５９Ａ       櫛型電極
５６Ｂ，５７Ｂ，５８Ｂ，５９Ｂ       櫛型電極
【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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