(57)【要約】【課題】マイクロマシン技術にて、小型、軽量、堅牢及び低コストな、可動部を有する振動センサ、振動センサの製造方法、歩数計、加速度センサ及び地震検知器を提供することである。【解決手段】振動センサ１０は、半導体基板１１とこれ接合されるベース基板１２とを用いて、微細加工にて作成される。半導体基板１１は、一端が固定されたアーム部１１２と、アーム部の他端に設けられて揺動可能な可動部１１１と、可動部が揺動する一方向の端部に設けられた第１の導電部１１３とこれと対向した位置に固設された第２の導電部１１４,１１５とで構成され、外部からの振動又は衝撃によって可動部が一方向に揺動したとき第１の導電部が第２の導電部に対して機械的に接触又は距離的に変化することによってその接触又は変化を電気的な信号として出力する通電部１１３〜１１５と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が固定されたアーム部と、該アーム部の他端に設けられて揺動可能な可動部と、該可動部が揺動する一方向の端部に設けられた第１の導電部と該第１の導電部と対向した位置に固定して設けられた第２の導電部とで構成される通電部であって、外部からの振動又は衝撃によって前記可動部が前記一方向に揺動したとき前記第１の導電部が前記第２の導電部に対して機械的に接触又は距離的に変化することによってその接触又は変化を電気的な信号として出力するための通電部と、が少なくとも形成された半導体基板を備えて成る振動センサ。
【請求項２】
一端が固定されたアーム部と、該アーム部の他端に設けられて揺動可能な可動部と、該可動部が揺動する一方向の端部に設けられた第１の導電部と該第１の導電部と対向した位置に固定して設けられた第２の導電部とで構成される通電部であって、外部からの振動又は衝撃によって前記可動部が前記一方向に揺動したとき前記第１の導電部が前記第２の導電部に対して機械的に接触又は距離的に変化することによってその接触又は変化を電気的な信号として出力するための通電部と、が少なくとも形成された半導体基板と、
前記半導体基板における、前記アーム部及び前記可動部を除いた部分の半導体基板の一面に接合されて、該半導体基板を補強するベース基板と、
を具備したことを特徴とする振動センサ。
【請求項３】
前記半導体基板は単結晶のシリコン基板であることを特徴とする請求項１又は２に記載の振動センサ。
【請求項４】
前記ベース基板は、ガラス基板であることを特徴とする請求項２に記載の振動センサ。
【請求項５】
前記ガラス基板は、アルカリ含有の低膨張ガラスであることを特徴とする請求項４に記載の振動センサ。
【請求項６】
前記通電部を構成する第１，第２の導電部として、半導体基板に金属蒸着したものを用いたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の振動センサ。
【請求項７】
前記通電部を構成する第１，第２の導電部として、導電型不純物を混入した導電性を備えた半導体基板の一部を用いたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の振動センサ。
【請求項８】
前記アーム部は、その太さ又は長さを調整することによって、振動又は衝撃を検知する感度を調整可能であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１つに記載の振動センサ。
【請求項９】
前記可動部が揺動する一方向の端部とは反対方向の端部に対向した位置に、該可動部の反対方向の揺動を規制するストッパーを設けたことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１つに記載の振動センサ。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１つに記載の振動センサを用いた歩数計。
【請求項１１】
請求項１乃至９のいずれか１つに記載の振動センサを用いた加速度センサ。
【請求項１２】
請求項１乃至９のいずれか１つに記載の振動センサを用いた地震検知器。
【請求項１３】
半導体基板とこれを補強するベース基板を重ね合わせて接合基板を作成し、この接合基板を前記半導体基板の側から所定の形状パターンの形状に従って該半導体基板をその厚みを越えて前記ベース基板に至る所定の深さまで削った後、
さらに前記ベース基板中で接合基板面と平行な方向に削って、一端が接合基板に固定されて基板面に沿って変位可能なアーム部とそのアーム部の自由端に設けられて揺動可能な可動部を形成し、
さらに前記可動部が変位する方向の端部に設けた第１の導電部とこの第１の導電部に対向した位置に設けられて、前記可動部の揺動に基づいて該第１の導電部が変位したとき該第１の導電部が機械的に接触して電気的な導通を得る第２の導電部とを形成した
ことを特徴とする振動センサの製造方法。
【請求項１４】
単結晶のシリコン基板にガラス基板を接合する工程と、
フォトリソグラフィ、ドライエッチング及びウェットエッチング法を用いて、一端が前記ガラス基板に固定されて振動可能なアーム部及び該アーム部に連接して設けられて揺動可能な可動部を、前記シリコン基板に作成する工程と、
前記可動部の機械的な揺動を電気的な信号として出力するための通電部を、金属蒸着を用いて作成する工程と、
を備えたことを特徴とする振動センサの製造方法。
【請求項１５】
単結晶のシリコン基板とガラス基板とを接合する接合工程と、
この接合工程で接合された接合基板における前記シリコン基板の表面にフォトレジスト膜を形成し、該フォトレジスト膜に可動部及びこれに連接するアーム部を含む所定の形状パターンを露光した後、現像液にて露光部のフォトレジスト膜を除去するフォトリソグラフィ工程と、
このフォトリソグラフィ工程で前記フォトレジスト膜が除去された所定の形状パターン部分の下層にあるシリコン基板の部分をその基板面に対して垂直方向に異方性エッチングするドライエッチング工程と、
このドライエッチング工程によって前記シリコン基板の一部が除去された接合基板に対して、前記可動部及びアーム部が形成されたシリコン基板の下層に接合されている前記ガラス基板の一部をエッチング溶液にて等方的にエッチングすることにより、前記アーム部の一端を前記シリコン基板に固定した状態で前記可動部及びアーム部を空中に浮いた状態にするためのウェットエッチング工程と、
前記可動部及びアーム部を空中に浮いた状態にウェットエッチングされた接合基板における前記シリコン基板の表面に、センサに外部から力が働いたときに、前記可動部が変位する方向の端部に設けられた第１の導電部とこれに対向した位置に固定的に設けられた第２の導電部とが物理的に接触したことを通電の有無によって検知するために、前記第１，第２の導電部を前記シリコン基板の表面に金属蒸着を用いて形成する金属蒸着工程と、
を備えたことを特徴とする振動センサの製造方法。
【請求項１６】
前記可動部は、ウェットエッチング用の孔を備えていることを特徴とする請求項１４又は１５に記載の振動センサの製造方法。
【請求項１７】
前記接合工程は、陽極接合法が用いられ、真空中で行われることを特徴とする請求項１４乃至１６に記載の振動センサの製造方法。
【請求項１８】
前記ガラス基板は、アルカリ含有の低膨張ガラスであることを特徴とする請求項１４乃至１７のいずれか１つに記載の振動センサの製造方法。
【請求項１９】
前記ウェットエッチング工程で使用するエッチング溶液は、ＨＦ（フッ酸）とＣ3Ｈ7ＯＨ（プロパノール）とを混合した混合溶液であることを特徴とする請求項１５乃至１８のいずれか１つに記載の振動センサの製造方法。
【請求項２０】
基板を所定の形状パターンに従って厚み方向に所定の深さまで削った後、
さらに前記基板中で基板面と平行な方向に削って、一端が基板に固定されて基板面に沿って変位可能なアーム部とそのアーム部の自由端に設けられて揺動可能な可動部を形成し、
さらに前記可動部が変位する方向の端部に設けた第１の導電部とこの第１の導電部に対向した位置に設けられて、前記可動部の揺動に基づいて該第１の導電部が変位したとき該第１の導電部が機械的に接触して電気的な導通を得る第２の導電部とを形成した
ことを特徴とする振動センサの製造方法。
【請求項２１】
フォトリソグラフィ及びドライエッチング法を用いて、一端が固定されて振動可能なアーム部及び該アーム部に連接して設けられて揺動可能な可動部を、単結晶のシリコン基板に作成する工程と、
前記可動部の機械的な揺動を電気的な信号として出力するための通電部を、金属蒸着を用いて作成する工程と、
を備えたことを特徴とする振動センサの製造方法。
【請求項２２】
単結晶のシリコン基板の表面にフォトレジスト膜を形成し、該フォトレジスト膜に可動部及びこれに連接するアーム部を含む所定の形成パターンを露光した後、現像液にて露光部のフォトレジスト膜を除去するフォトリソグラフィ工程と、
このフォトリソグラフィ工程で前記フォトレジスト膜が除去された所定の形成パターン部分の下層にあるシリコン基板の部分をその基板面に対して垂直方向に異方性エッチングする第１のドライエッチング工程と、
この第１のドライエッチング工程で前記シリコン基板の一部が垂直方向に異方性エッチングすることによって前記可動部及びアーム部が形成されたシリコン基板を、エッチングガスにて等方的にエッチングすることにより、前記アーム部の一端を前記シリコン基板に固定した状態で前記可動部及びアーム部を空中に浮いた状態にするための第２のウェットエッチング工程と、
前記可動部及びアーム部が空中に浮いた状態にドライエッチングされたシリコン基板の表面に、センサに外部から力が働いたときに、前記可動部が変位する方向の端部に設けられた第１の導電部とこれに対向した位置に固定的に設けられた第２の導電部とが物理的に接触したことを通電の有無によって検知するために、前記第１，第２の導電部を前記シリコン基板の表面に金属蒸着を用いて形成する金属蒸着工程と、
を備えたことを特徴とする振動センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロマシン技術による微細加工技術を用いた振動センサ、振動センサの製造方法、歩数計、加速度センサ及び地震検知器に関する。
【背景技術】
【０００２】
振動や衝撃を検知する振動センサには、振動や衝撃を検出子が直接検出してこれを電気的に検出する接触型のものと、振動や衝撃に対応した静電容量等の変位を検出してこれを電気的に検出する非接触型のものとがある。接触型のセンサには、圧電素子の圧電効果を利用したものや、振動や衝撃に伴い振り子が振動してその振り子が接点部に接触することによって検知するものがあり、また非接触型のセンサには、軟らかいバネとマス（可動部）を作成し、加速度が加わるマスの慣性力によるバネの変位を検出するものがある。
【０００３】
非接触型の振動センサには、振動や衝撃がセンサに外部から働くと、マスが移動し、その結果、固定電極とくし状電極の電極間距離が変動し、電極間に構成されたコンデンサの静電容量が変化することで、働いた加速度の大きさを検出する静電容量方式の加速度センサなどがある（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
非特許文献１に示された静電容量方式の加速度センサでは、マイクロマシン技術が採用され、半導体ＩＣの中央にセンサ部が配置され、マイクロマシン技術によって多結晶シリコン（以下、ポリシリコン）のマスが構築され、マスにはくし状電極が形成され、このマスはポリシリコンのバネを通じて空中に支えられ、Ｘ軸およびＹ軸方向に動けるようになっている。そして、マスの各辺には、くし状電極と、シリコン基板上の固定電極とよってコンデンサを構成している。
【０００５】
また、接触型の振動センサには、センサに外部から力が働くと可動する可動部としての振り子を備え、振り子の揺動時に、接点部（導電部）に接触すると、通電して電気的な信号として出力する振り子式センサある。  
ところで、上記の振り子式の振動センサを検出スイッチとして用いて歩数を計測表示可能な歩数計が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
この歩数計は、振り子検出スイッチを備え、該振り子検出スイッチを用いて歩数を計測表示可能なもので、詳しくは振り子をばねにより重力に抗して上方に付勢しておき、使用者が歩くとその上下振動に伴い振り子が上下方向に振動し、下方への揺動時に接点部（導電部）に接触すると通電して信号を出力し、これを電子回路で電気的に処理して計測し、ＬＣＤ等の表示部によって表示するように構成している。  
前記振り子検出スイッチによる検知方法としては、該振り子検出スイッチにより一定方向の振動を検知するように構成された１軸方式と、該振り子検出スイッチにより常に上下方向の振動を検知するように構成された２軸方式とがある。
【０００７】
また、この種の歩数計の構造を大きく分類すると、スラックスやスカートのベルト等を介して腰に装着するタイプと、腕時計タイプとの２種類のものがある。  
腰に装着するタイプの歩数計は、上述した振り子検出スイッチにより一定方向の振動を検知する１軸方式を採用したものが主流である。即ち、歩数計を腰に固定することができるので１軸方式でも精度良く振動を検出し歩数をカウントすることが可能である。
【非特許文献１】トランジスタ技術2005年9月号の「加速度センサ」第108頁〜第111頁
【特許文献１】特開２００４−５４７０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、非特許文献１に記載の静電容量方式の加速度センサでは、シリコン基板の上にＣＶＤ（化学的気相成長）法によってポリシリコンをモノシラン（ＳiＨ4）で堆積させる必要がある。従って、複雑な構造を作製することと、ポリシリコンは単結晶シリコンに比べて強度的に脆く、コスト的にも不利である。  
また、特許文献1に記載の歩数計に用いられる振り子式センサは、１軸腕時計式歩数計の例を示しているが、同様の腰に装着するタイプの歩数計に用いる振り子式センサにあっては、センサ部のサイズとしては、通常、４ｃｍ×３ｃｍで、ほぼ歩数計全体を占めるサイズとなっており、他の機能部品を追加することが困難な状況にある。
【０００９】
そこで、本発明は、上記の問題に鑑み、振り子式センサのように可動部を有する振動センサについて、ポリシリコンを用いることなく、マイクロマシン技術によって、小型、軽量、堅牢及び低コストな振動センサ、振動センサの製造方法、歩数計、加速度センサ及び地震検知器を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による振動センサは、一端が固定されたアーム部と、該アーム部の他端に設けられて揺動可能な可動部と、該可動部が揺動する一方向の端部に設けられた第１の導電部と該第１の導電部と対向した位置に固定して設けられた第２の導電部とで構成される通電部であって、外部からの振動又は衝撃によって前記可動部が前記一方向に揺動したとき前記第１の導電部が前記第２の導電部に対して機械的に接触又は距離的に変化することによってその接触又は変化を電気的な信号として出力するための通電部と、が少なくとも形成された半導体基板を備えて成るものである。
【００１１】
本発明によるこのような構成によれば、通常販売されている厚さ４００μｍの半導体基板（例えば単結晶のシリコン基板）単体に、可動部とこれを支持するアーム部とをマイクロマシン技術にて作成でき、小型、軽量、堅牢及び低コストな振動センサを提供することが可能となる。
【００１２】
本発明による振動センサは、一端が固定されたアーム部と、該アーム部の他端に設けられて揺動可能な可動部と、該可動部が揺動する一方向の端部に設けられた第１の導電部と該第１の導電部と対向した位置に固定して設けられた第２の導電部とで構成される通電部であって、外部からの振動又は衝撃によって前記可動部が前記一方向に揺動したとき前記第１の導電部が前記第２の導電部に対して機械的に接触又は距離的に変化することによってその接触又は変化を電気的な信号として出力するための通電部と、が少なくとも形成された半導体基板と、前記半導体基板における、前記アーム部及び前記可動部を除いた部分の半導体基板の一面に接合されて、該半導体基板を補強するベース基板と、を具備したものである。
【００１３】
本発明によるこのような構成によれば、極薄い（厚さ６０μｍ程度の）半導体基板（例えば単結晶のシリコン基板）に、ベース基板としてのガラス基板を接合し補強しているので、薄いシリコン基板に可動部とこれを支持するアーム部とをマイクロマシン技術にて作成でき、小型、軽量、堅牢及び低コストな振動センサを提供することが可能となる。
【００１４】
本発明の振動センサにおいて、前記半導体基板は単結晶のシリコン基板であることを特徴とする。  
本発明の振動センサにおいて、前記ベース基板は、ガラス基板であることを特徴とする。
【００１５】
本発明の振動センサにおいて、前記ガラス基板は、アルカリ含有の低膨張ガラスであることを特徴とする。  
本発明の振動センサにおいて、前記通電部を構成する第１，第２の導電部として、半導体基板に金属蒸着したものを用いたことを特徴とする。  
本発明の振動センサにおいて、前記通電部を構成する第１，第２の導電部として、導電型不純物を混入した導電性を備えた半導体基板の一部を用いたことを特徴とする。  
本発明の振動センサにおいて、前記アーム部は、その太さ又は長さを調整することによって、振動又は衝撃を検知する感度を調整可能であることを特徴とする。
【００１６】
本発明の振動センサにおいて、前記可動部が揺動する一方向の端部とは反対方向の端部に対向した位置に、該可動部の反対方向の揺動を規制するストッパーを設けたことを特徴とする。  
本発明による振動センサを用いて、歩数計、加速度センサ、地震検知器を構成することができる。
【００１７】
本発明による振動センサの製造方法は、半導体基板とこれを補強するベース基板を重ね合わせて接合基板を作成し、この接合基板を前記半導体基板の側から所定の形状パターンの形状に従って該半導体基板をその厚みを越えて前記ベース基板に至る所定の深さまで削った後、さらに前記ベース基板中で接合基板面と平行な方向に削って、一端が接合基板に固定されて基板面に沿って変位可能なアーム部とそのアーム部の自由端に設けられて揺動可能な可動部を形成し、さらに前記可動部が変位する方向の端部に設けた第１の導電部とこの第１の導電部に対向した位置に設けられて、前記可動部の揺動に基づいて該第１の導電部が変位したとき該第１の導電部が機械的に接触して電気的な導通を得る第２の導電部とを形成したことを特徴とする。
【００１８】
本発明による振動センサの製造方法は、単結晶のシリコン基板にガラス基板を接合する工程と、フォトリソグラフィ、ドライエッチング及びウェットエッチング法を用いて、一端が前記ガラス基板に固定されて振動可能なアーム部及び該アーム部に連接して設けられて揺動可能な可動部を、前記シリコン基板に作成する工程と、前記可動部の機械的な揺動を電気的な信号として出力するための通電部を、金属蒸着を用いて作成する工程と、を備えたものである。  
本発明によるこのような方法によれば、極薄い（厚さ６０μｍ程度の）単結晶のシリコン基板に、ベース基板としてのガラス基板を接合し補強しているので、薄いシリコン基板に可動部とこれを支持するアーム部とをマイクロマシン技術にて作成でき、小型、軽量、堅牢及び低コストな振動センサを提供することが可能となる。
【００１９】
本発明による振動センサの製造方法は、単結晶のシリコン基板とガラス基板とを接合する接合工程と、この接合工程で接合された接合基板における前記シリコン基板の表面にフォトレジスト膜を形成し、該フォトレジスト膜に可動部及びこれに連接するアーム部を含む所定の形状パターンを露光した後、現像液にて露光部のフォトレジスト膜を除去するフォトリソグラフィ工程と、このフォトリソグラフィ工程で前記フォトレジスト膜が除去された所定の形状パターン部分の下層にあるシリコン基板の部分をその基板面に対して垂直方向に異方性エッチングするドライエッチング工程と、このドライエッチング工程によって前記シリコン基板の一部が除去された接合基板に対して、前記可動部及びアーム部が形成されたシリコン基板の下層に接合されている前記ガラス基板の一部をエッチング溶液にて等方的にエッチングすることにより、前記アーム部の一端を前記シリコン基板に固定した状態で前記可動部及びアーム部を空中に浮いた状態にするためのウェットエッチング工程と、前記可動部及びアーム部を空中に浮いた状態にウェットエッチングされた接合基板における前記シリコン基板の表面に、センサに外部から力が働いたときに、前記可動部が変位する方向の端部に設けられた第１の導電部とこれに対向した位置に固定的に設けられた第２の導電部とが物理的に接触したことを通電の有無によって検知するために、前記第１，第２の導電部を前記シリコン基板の表面に金属蒸着を用いて形成する金属蒸着工程と、を備えたものである。
【００２０】
本発明によるこのような方法によれば、極薄い（厚さ６０μｍ程度の）単結晶のシリコン基板に、ベース基板としてのガラス基板を接合し補強しているので、薄いシリコン基板に可動部とこれを支持するアーム部とをマイクロマシン技術にて作成でき、小型、軽量、堅牢及び低コストな振動センサを提供することが可能となる。
【００２１】
本発明の方法において、前記可動部は、ウェットエッチング用の孔を備えていることを特徴とする。  
このような方法によれば、シリコン基板とガラス基板の接合基板から、シリコン基板のみによる可動部を形成する際に用いられるウェットエッチングを良好に行える。
【００２２】
本発明の方法において、前記接合工程は、陽極接合法が用いられ、真空中で行われることを特徴とする。  
本発明の方法において、前記ガラス基板は、アルカリ含有の低膨張ガラスであることを特徴とする。  
本発明の方法において、前記ウェットエッチング工程で使用するエッチング溶液は、ＨＦ（フッ酸）とＣ3Ｈ7ＯＨ（プロパノール）とを混合した混合溶液であることを特徴とする。
【００２３】
本発明による振動センサの製造方法は、基板を所定の形状パターンに従って厚み方向に所定の深さまで削った後、さらに前記基板中で基板面と平行な方向に削って、一端が基板に固定されて基板面に沿って変位可能なアーム部とそのアーム部の自由端に設けられて揺動可能な可動部を形成し、さらに前記可動部が変位する方向の端部に設けた第１の導電部とこの第１の導電部に対向した位置に設けられて、前記可動部の揺動に基づいて該第１の導電部が変位したとき該第１の導電部が機械的に接触して電気的な導通を得る第２の導電部とを形成したことを特徴とする。
【００２４】
本発明による振動センサの製造方法は、フォトリソグラフィ及びドライエッチング法を用いて、一端が固定されて振動可能なアーム部及び該アーム部に連接して設けられて揺動可能な可動部を、単結晶のシリコン基板に作成する工程と、前記可動部の機械的な揺動を電気的な信号として出力するための通電部を、金属蒸着を用いて作成する工程と、を備えたものである。  
本発明によるこのような方法によれば、通常販売されている厚さ４００μｍの単結晶のシリコン基板単体に、可動部とこれを支持するアーム部とをマイクロマシン技術にて作成でき、小型、軽量、堅牢及び低コストな振動センサを提供することが可能となる。
【００２５】
本発明による振動センサの製造方法は、単結晶のシリコン基板の表面にフォトレジスト膜を形成し、該フォトレジスト膜に可動部及びこれに連接するアーム部を含む所定の形成パターンを露光した後、現像液にて露光部のフォトレジスト膜を除去するフォトリソグラフィ工程と、このフォトリソグラフィ工程で前記フォトレジスト膜が除去された所定の形成パターン部分の下層にあるシリコン基板の部分をその基板面に対して垂直方向に異方性エッチングする第１のドライエッチング工程と、この第１のドライエッチング工程で前記シリコン基板の一部が垂直方向に異方性エッチングすることによって前記可動部及びアーム部が形成されたシリコン基板を、エッチングガスにて等方的にエッチングすることにより、前記アーム部の一端を前記シリコン基板に固定した状態で前記可動部及びアーム部を空中に浮いた状態にするための第２のウェットエッチング工程と、前記可動部及びアーム部が空中に浮いた状態にドライエッチングされたシリコン基板の表面に、センサに外部から力が働いたときに、前記可動部が変位する方向の端部に設けられた第１の導電部とこれに対向した位置に固定的に設けられた第２の導電部とが物理的に接触したことを通電の有無によって検知するために、前記第１，第２の導電部を前記シリコン基板の表面に金属蒸着を用いて形成する金属蒸着工程と、を備えたものである。
【００２６】
本発明によるこのような方法によれば、通常販売されている厚さ４００μｍの単結晶のシリコン基板単体に、可動部とこれを支持するアーム部とをマイクロマシン技術にて作成でき、小型、軽量、堅牢及び低コストな振動センサを提供することが可能となる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、振り子式センサのように可動部を有する振動センサについて、ポリシリコンを用いることなく、マイクロマシン技術によって、小型、軽量、堅牢及び低コストな振動センサ、振動センサの製造方法、歩数計、加速度センサ及び地震検知器を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
発明の実施の形態について図面を参照して説明する。  
［第１の実施形態］
図１は本発明の第１の実施形態の振動センサの正面図及び断面図を示し、図２はその振動センサの各部の作用を説明する正面図を示している。ここでは、一定方向（例えば図示下方向）の振動を検知する１軸方式の振動センサを例として説明する。  
図１において、(a)は振動センサの正面図、(b)は(a)のＡ−Ａ線断面図、(c)は(a)のＢ−Ｂ線断面図、(d)は(a)のＣ−Ｃ線断面図である。
【００２９】
振動センサ１０は、半導体基板としてのシリコン基板１１と、このシリコン基板１１に接合されるベース基板としてのガラス基板１２とを備え、これら２枚の基板１１，１２を平滑面で接合して一体化したものを、マイクロマシン技術によって微細加工して形成されている。  
振動センサ１０は、縦横それぞれ３．５ｍｍの正方形状の外形を有している。シリコン基板１１は例えば厚さ６０μｍの薄い単結晶のシリコンウェハーで構成され、ガラス基板１２は厚さ１．５ｍｍのアルカリ含有の低膨張ガラス（ＳｉＯ2）で構成されている。
【００３０】
次に、図１及び図２を参照して、シリコン基板１１及びガラス基板１２の詳細な構造と、それらの作用を説明する。  
シリコン基板１１は、一端が固定されて振動可能な略コ字状に形成されたアーム部１１２と、このアーム部１１２の他端である自由端に設けられて、外部からの振動や衝撃を受けて振り子のように揺動する可動部としてのヘッド部１１１と、このヘッド部１１１が揺動する一方向の端部に設けられた第１の導電部１１３とこの第１の導電部１１３と対向した位置に固定して設けられた第２の導電部１１４，１１５とで構成される通電部であって、前記ヘッド部１１１が一方向（即ち、下方向）に揺動したとき第１の導電部１１３が第２の導電部１１４，１１５に対して機械的に接触することによって通電して図示しない電源部から電気的な信号として出力する通電部１１３〜１１５と、を少なくとも備えている。アーム部１１２の太さは、例えば１０μｍとすることでヘッド部１１１に上下方向の撓りを出すことが可能な構成としている。従って、アーム部１１２は、１０μｍ×６０μｍの断面積を有している。なお、第２の導電部１１４，１１５にはそれぞれ、リード線（図示せず）をボンディング(接合)するための通電端子１１６，１１７が設けてある。
【００３１】
ガラス基板１２は、シリコン基板１１における、ヘッド部１１１及びアーム部１１２を除いた部分のシリコン基板の一面に接合されている。ガラス基板１２は、シリコン基板１１を強度的に補強するベース基板としての役割を備えると共に、後述するウェットエッチング工程でシリコン基板１１に接合されたガラス材料をエッチングして（削って）シリコン基板のパターン形成の一部を残すことによって、ヘッド部及びアーム部を空中に浮かせた可動構造を構成するための役割を担っている。図２で、ヘッド部１１１及びアーム部１１２を取り囲む周辺部分には、凹状の溝部１２１が形成されている。その凹状の溝部１２１の略中央にアーム部１２１及び可動部１１１がアーム部１１２の一端を固定されて配置されている。この溝部１２１は、後述するドライエッチング及びウェットエッチングを行うことによって形成することができる。
【００３２】
実際に、振動センサ１０に外部から力（例えば歩数計として用いている場合は足が地面に着いたときの衝撃）が働くことによって、図２に示すように可動部であるヘッド部１１１に力Ｆ（二点鎖線にて示す）が作用し、ヘッド部１１１が下がり（二点鎖線にて示す）、第１の導電部１１３が一対の接片として機能する第２の導電部１１４，１１５に接触する時、ここで通電端子１１６に図示しない電源部から電圧が加えられていると、二点鎖線の矢印方向に電流Ｉが流れ、この電流は図示しない電源から、通電端子１１６→第２の導電部１１４→第１の導電部１１３→第２の導電部１１５→通電端子１１７と流れて出力されることによりこれを１カウントとして、図示しないカウンタにて歩数がカウントされる。第１の導電部１１３が第２の導電部１１４，１１５に接触した後に、アーム部１１２はその付勢力にて復帰方向（上方向）に移動して非接触状態に戻る。
【００３３】
図３及び図４は、図１又は図２の構成に追加して、ヘッド部１１１が下方に揺動した際に反動で上に戻りすぎないようにする（反応時間の短縮）ためにストッパー１１８又は１１８ａを設けたものである。ここで、ストッパー１１８又は１１８ａは、余計な振幅運動を抑える役割を担っている。図３はヘッド部１１１の上側端部に対向するシリコン基板１１の枠状の周辺部内周に台形状に突出したストッパー１１８を設けたものであり、図４はヘッド部１１１の上側端部に対向して一定間隔で突起状のストッパー１１８ａを複数（図では３つ）設けたものである。
【００３４】
図５乃至図７は、前述の振動センサにおけるアーム部１１２の変形例を示している。図５はコ字状のアーム部１１２の垂直部分を矩形波状に形成したアーム部１１２ａを示し、図６はコ字状のアーム部１１２の上側部分を矩形波状に形成したアーム部１１２ｂを示し、図７はコ字状のアーム部１１２を水平な直線形状に形成したアーム部１１２ｃを示している。このうち、図７の例は、アーム部１１２ｃがヘッド部１１１の自重を直接受けるため、外部からの衝撃に対してヘッド部１１１の上下方向の変位が出やすくなる利点がある。これらの例は、センサの感度を調整する手段としても利用できる。
【００３５】
図８及び図９は、シリコン基板１１で形成される上記ヘッド部１１１の変形例を示している。これらの例は、後の製造方法で述べるウェットエッチング工程の際に、エッチング溶液がガラス基板１２に到達してガラスをエッチングし易くするように、シリコンで形成されるヘッド部１１１に少なくとも１つの孔を設けたものである。図８は多孔を形成した場合、図９は１孔のみを形成した場合の構成を示している。各孔の大きさは例えば１００μｍ×１００μｍである。これらの孔は、後の製造方法で述べるフォトリソグラフィ工程において、露光装置のフォトマスクに孔パターンを設け、ドライエッチング時にシリコン基板１１をドライエッチングすることにより、作成可能である。
【００３６】
次に、図１０を参照して、図１乃至図９に示した振動センサの製造方法について説明する。図１０は本発明の第１の実施形態の振動センサを製造する製造方法の工程図を示している。  
(ａ) 陽極接合工程
まず、図１０(a)に示すように、単結晶のシリコンウェハー(Ｓｉ)で形成されるシリコン基板１１に対して、アルカリ含有低膨張ガラス(ＳｉＯ2)で形成されるガラス基板１２を陽極接合装置にて陽極接合する。シリコン基板１１の厚さＤ1は６０μｍ、ガラス基板１２の厚さＤ2は１．５ｍｍである。これによって、６０μｍの極薄いＳｉウェハーをガラス基板で補強できる。
【００３７】
シリコン基板１１とガラス基板１２の両基板の平滑な平面同士を張り合わせ状態で、４００〜４５０℃まで加熱する。この状態で、シリコン基板１１をマイナス極としガラス基板１２をプラス極として、ガラス基板１２に１０００Ｖ程度の電圧を印加すると、ガラスとＳｉが結合して２つの基板１１，１２が接合される。
【００３８】
ガラス基板１２としてはアルカリ含有低膨張ガラスが用いられているが、これは４００〜４５０℃まで加熱するときにガラス基板１２の熱膨張を単結晶のシリコン基板１１の熱膨張に近くすることによって、良好な接合を行うためである。陽極接合は、接着剤無しで接合が行える利点がある。なお、この陽極接合を真空中で行うと、接合面にゴミや気泡が入りにくく好都合である。
【００３９】
(ｂ) フォトリソグラフィ工程
次に、(ａ)の工程で作成した接合基板をスピンコーターと呼ばれる塗布機の回転支持台に真空吸着で固定し、シリコン基板の表面にフォトレジスト溶液を滴下し回転させレジスト溶液を一様に塗布する。その後、ベーク炉でフォトレジスト膜（以下単に、レジスト膜）を焼き固める。レジスト膜１３の厚さＤ3は例えば１．５μｍである。そして、レジスト膜１３が形成された接合基板をステッパー（或いは両面アライナー）と呼ばれる露光装置にセットし、さらに露光装置にフォトマスクを設置し、基板上のレジスト膜１３に紫外線を当てて可動部及びアーム部を含む平面形状パターンを露光する。露光後、現像液につけ露光部のレジスト膜を除去すると、図１０(b)に示すようになる。符号１４は、レジスト膜が除去された部分を示している。
【００４０】
現像は、現像液に１５秒程度浸し、続いて純水に浸す。純水に浸した後、乾燥を行う。乾燥は、乾燥用スピンコーターを用いて水分を除去し、さらにベーク炉で乾燥させる。
【００４１】
(ｃ) ドライエッチング工程
(ｂ)の工程でレジスト膜を削り終えた接合基板を、ＩＣＰ(誘導結合プラズマ)ドライエッチャーと呼ばれるドライエッチング装置の中に置き、ある条件下でプラズマを発生させることによって、レジスト膜が除去された部分１４の下層にある厚さ６０μｍのシリコン基板をエッチングする。プラズマを照射する時間などの調整によりエッチング量を決めることができる。このドライエッチングによって、レジスト膜の除去部分１４に対応したシリコン基板が基板面に対して垂直方向に異方性エッチングされて、図１０(c)に示すようになる。符号１５は、シリコン基板１１がその厚さ６０μｍに相当する分だけ異方性エッチングされた部分を示している。
【００４２】
図１１は図１０(c)のＩＣＰドライエッチングのプロセス(ＡＳＥプロセス又はＢｏｓｃｈプロセスと呼ばれている)の原理図を示している。このドライエッチングのプロセスは、ＣＦ系プラズマ(例えばＣ4Ｆ8)を用いた図１１(a)に示すデポジションステップと、ＳＦ系プラズマ(例えばＳＦ6)を用いた図１１(b)，(c)に示すエッチングステップとを、交互に進めながら異方性エッチングを行う。
【００４３】
図１１(a)に示すデポジションステップでは、例えばＣ4Ｆ8によるＣＦ系重合膜が全てのエッチング側面やレジスト膜の側面に等方的に堆積される。  
図１１(b)，(c)に示すエッチングステップでは、シリコン基板(Ｓｉ)にマイナスの電圧を印加した状態において陽イオンによるエッチングが起こる。このとき発生するイオンの方向性により側壁の重合膜は削られず、エッチング対象の底部の重合膜が除去される。その後、ＳＦ6は底部の露出したシリコン基板をエッチングしていく。
【００４４】
(ｄ) ウェットエッチング工程
再び図１０に戻って、先の(ａ)の工程にて接合した接合基板の下層（陽極接合用ガラス基板１２）をエッチングするため、ＨＦ（フッ酸）とＣ3Ｈ7ＯＨ（プロパノール）とを混合した混合溶液に、(ｃ)のドライエッチング工程で作成した接合基板を漬け込む。これにより、ドライエッチングされた部分１５に対応したガラス基板１２の部分が、徐々に酸に侵され侵食される。このウェットエッチングによって侵食するガラス部分の深さＤ4は例えば１５０μｍである。符号１６は、ガラス基板１２がウェットエッチングされた部分を示している。
【００４５】
ＨＦ（フッ酸）は、ガラスを等方位性でエッチングする性質を持っている。従って、ウェットエッチングは、等方的にガラス基板１２を侵食するので、基板面と平行な方向（以下、基板面方向ともいう）へも侵食が進むことになる。なお、ウェットエッチングによって、レジスト膜１３も侵食されて除去される。  
ガラス基板１２をエッチングする理由は、ヘッド部１１１及びこれに連接するアーム部１１２に接合されているガラスを完全に溶かすことにより、この両部分を空中に浮いた状態にするためである。但し、アーム部１１２はその一端が、接合基板におけるシリコン基板に固定されている。
【００４６】
なお、ＨＦ（フッ酸）とＣ3Ｈ7ＯＨ（プロパノール）との配合比は、エッチング時間とエッチング後の洗浄性とを考慮すると、１：１に混合した混合溶液を用いることが好ましいが、他の配合比(例えば２：１)であってもよい。ＨＦ（フッ酸）：Ｃ3Ｈ7ＯＨ（プロパノール）を例えば１：１に混合した混合溶液をエッチング溶液として用いると、エッチング溶液としてＢＨＦ（バッファードフッ酸）を用いた場合と比べて、ウェットエッチングにかかる時間を１／２３程度に短縮することが可能であり、また配合比を２：１にすれば、１／４０程度に時間を短縮することが可能である。ただし、洗浄性も考慮にいれると、１：１が好ましい。
【００４７】
(ｅ) 金属蒸着工程
センサに外部から振動や衝撃等により力が働いたときに、ヘッド部に設けられた第１の導電部１１３と、これに対向した位置に設けられた接点部としての第２の導電部１１４，１１５とが物理的に接触したことを、通電することによって検知するために、第１，第２の導電部１１３〜１１５をシリコン基板表面に金属蒸着によって形成する工程が金属蒸着工程である。金属蒸着には、真空蒸着装置が用いられる。真空蒸着装置では、真空にした容器の中で蒸着材料（金属）を加熱させ気化若しくは昇華して、離れた位置に設置された被蒸着物（ターゲット）としてのシリコン基板の表面に付着させ、冷却して金属の薄膜を形成する。
【００４８】
工程内容は(ｄ)の工程で作成したものを裏返し、その下方位置で金属（例えばアルミニウム）を昇華させることにより、シリコン基板１１の表面に金属の薄膜１７を形成する。金属の薄膜１７の厚さＤ5は例えば２００ｎｍである。  
このように接合基板のシリコン基板１１の表面に金属薄膜１７が形成された状態から、第１，第２の導電部のみ金属を残して他の部分はウエットエッチング又はドライエッチングで取り除くことにより、図１乃至図７に示したような第１，第２の導電部を形成した振動センサを完成させることができる。
【００４９】
なお、上記(ｅ) の金属蒸着工程では、工程内で金属蒸着によってシリコン基板１１の表面上に金属（例えばＡｌ）薄膜を形成し、ドライエッチングまたはウェットエッチングにて必要な部分だけを残して通電部分を形成しているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、シリコン基板１１の表面全てに金属蒸着によって金属薄膜を形成した状態で振動センサの完成としてもよい。つまり、金属薄膜に対するエッチング工程を無くしてもよい。
【００５０】
図１２は、上記の金属蒸着工程で金属薄膜に対するエッチング工程を無くした場合の振動センサの正面図及び断面図を示している。図１２おいて、(a)は振動センサの正面図、(b)は(a)のＤ−Ｄ線断面図である。この例の場合には、図１２(b)に示すようにシリコン基板１１の表面(溝部１２１によって分けられる外周枠部分及びヘッド部１１１の表面)と溝部１２１の内壁面(溝部１２１の底面部分は除く溝部１２１の内側面)とに金属の薄膜１７が形成されている。（なお、溝部１２１の底面側のヘッド部１１１及びアーム部１１２の陰になる部分、及び、ヘッド部１１１とアーム部１１２の裏面部分も金属蒸着は生じない。また、図１０(d)のようにウェットエッチング工程でのガラス基板１２に対する基板面方向へのエッチングによって基板面方向にえぐれが生じるために溝部１２１の底面側の側壁には金属蒸着は生じにくい。）このように金属の薄膜１７をシリコン基板の表面全てに金属蒸着しても、溝部１２１によって外周枠部分とヘッド部１１１とは非導通状態にある（即ち、電気的に分離されている）ので、振動センサとして使用可能である。従って、図１２(a)に示すように溝部１２１によって分けられる外周枠部分の表面の金属薄膜１７に電気的に接続する部分Ｇ(第２の導電部１１４を含む)とヘッド部１１１の表面の金属薄膜１７に電気的に接続する部分Ｈ(第１の導電部１１３を含む)とのそれぞれの適宜の位置に、リード線としての２本の金属細線１８，１９を例えば超音波によるワイヤボンディングにて圧着接合することができる。つまり、シリコン基板１１の表面全てに金属蒸着によって金属薄膜１７を形成するだけ(エッチング工程無し)の構造とすれば、導電部１１３と導電部１１４との電気的接触を検出するための２本のリード線それぞれの接続位置が２つの比較的広い金属薄膜面Ｇ，Ｈ上の適宜の位置であってもよく、２本のリード線の取り付け位置の自由度を広げることができる利点を有する。また、図１に示した通電端子１１６，１１７を設けなくてもよい。なお、金属薄膜を全面蒸着した場合は、導電部１１３と導電部１１５とは常時電気的に接続しているので、振動又は衝撃によってヘッド部１１１の導電部１１３がそれと対向する導電部１１４に対してのみ接触すれば、振動又は衝撃を検知することが可能である。
【００５１】
本発明の振動センサの作成における金属蒸着工程で重要なことは、ヘッド部１１１の側面（第１の導電部）とこれに対向して配置されている一対の接片からなる接点部を構成する２つの接片側面（即ち、第１の導電部１１３が接触する第２の導電部１１４，１１５）に金属薄膜が確実に形成されて、センサに衝撃が加わったときに通電して正確に電気的な信号を出力できることである。
【００５２】
本発明の第１の実施形態によれば、極薄い既に販売され比較的容易に手に入りやすいシリコン基板とこれにガラス基板を補強用として接合し、その接合基板に対してマイクロマシン技術の微細な加工技術を用いてシリコン基板及びガラス基板を削って振動センサを作成することができる。しかも、ポリシリコンを用いずに作成できるので、小型、軽量、堅牢及び低コストな振動センサを提供することができる。
【００５３】
［第２の実施形態］
図1３は本発明の第２の実施形態の振動センサを製造する製造方法の工程図を示している。上述の第１の実施形態では６０μｍの極薄い単結晶のシリコン基板１１にガラス基板１２を接合して成る接合基板に対して、マイクロマシン技術による微細加工を行うものであったが、本第２の実施形態は、４００μｍ以上の厚い単結晶のシリコン基板１１Ａのみのシリコン単体基板に対してマイクロマシン技術による微細加工を行うものである。
【００５４】
(ａ) まず、図1３(a)に示すように、単結晶のシリコンウェハー(Ｓｉ)で構成されるシリコン基板１１Ａを用意する。シリコン基板１１Ａの厚さは例えば４００μｍである。  
(ｂ) フォトリソグラフィ工程
次に、(ａ)で用意した単結晶のシリコン単体のシリコン基板１１Ａを塗布機（スピンコーター）の回転支持台に真空吸着で固定し、シリコン基板１１Ａの表面にフォトレジスト溶液を滴下し回転させレジスト溶液を一様に塗布する。その後、ベーク炉でレジスト膜を焼き固める。レジスト膜１３の厚さは例えば１．５μｍである。そして、レジスト膜１３が形成されたシリコン基板を露光装置にセットし、さらに露光装置にフォトマスクを設置し、基板上のレジスト膜１３に紫外線を当てて可動部及びアーム部を含む所定の平面形状パターンを露光する。露光後、現像液につけ露光部のレジスト膜を除去すると、図1３(b)に示すようになる。符号１４は、レジスト膜が除去された部分を示している。  
現像は、現像液に１５秒程度浸し、続いて純水に浸す。純水に浸した後、乾燥を行う。乾燥は、乾燥用スピンコーターを用いて水分を除去し、さらにベーク炉で乾燥させる。
【００５５】
(ｃ) ドライエッチング工程１
(ｂ)の工程でレジスト膜を削り終えたシリコン基板を、ＩＣＰ(誘導結合プラズマ)ドライエッチャーと呼ばれるドライエッチング装置の中に置き、ある条件下でプラズマを発生させることによって、レジスト膜が除去された部分１４の下層にある４００μｍのシリコン基板１１Ａをエッチングする。プラズマを照射する時間などの調整によりエッチング量を決めることができる。このドライエッチングによって、レジスト膜の除去部分１４に対応したシリコン基板１１Ａが基板面に対して垂直方向に異方性エッチングされて、図1３(c)に示すようになる。符号１５Ａは、シリコン基板１１Ａが下方向に深さ６０μｍ程度異方性エッチングされた部分を示している。
【００５６】
ここでの異方性エッチングの原理は、図１１(a)〜(c)で説明した内容と同様である。すなわち、この異方性のドライエッチングのプロセスは、ＣＦ系プラズマ(例えばＣ4Ｆ8)を用いた図１１(a)に示すデポジションステップと、ＳＦ系プラズマ(例えばＳＦ6)を用いた図１１(b)，(c)に示すエッチングステップとを、交互に進めながら異方性エッチングを行う。
【００５７】
(ｄ) ドライエッチング工程２
(ｃ)の工程でシリコン基板１１Ａの下方に、図１１のデポジションステップとエッチングステップとを交互に進めながら異方性エッチングを行って、６０μｍ程度の深さにドライエッチングした後に、図１１(c)のＳＦ6ガスによるドライエッチングのみを所定の時間連続して行うと、シリコン基板１１Ａが等方性にドライエッチングされる結果、図1３(d)に示すように基板面に対して平行な方向へもエッチングされる。符号１５Ｂは、シリコン基板１１Ａが深さ１５０μｍ程度に等方性にドライエッチングされた部分を示している。
【００５８】
(ｅ) 金属蒸着工程
(ｃ)及び(ｄ)の工程でドライエッチングされたシリコン基板１１Ａの表面に通電部（第１，第２の導電部を含む導電パターン）を形成するために、真空蒸着装置を用いて金属蒸着を行う。  
工程内容は(ｄ)の工程で作成したものを裏返し、その下方の位置で金属（例えばアルミニウム）を昇華させることにより、シリコン基板１１Ａの表面に金属の薄膜１７を形成する。金属の薄膜１７の厚さは例えば２００ｎｍである。
【００５９】
このようにシリコン基板１１Ａの表面に金属薄膜１７が形成された状態から、第１，第２の導電部のみ金属を残して他の部分はウエットエッチング又はドライエッチングで取り除くことにより、シリコン基板１１Ａの単体に対して第１，第２の導電部を形成した振動センサを完成させることができる。
【００６０】
なお、上記(ｅ) の金属蒸着工程では、工程内で金属蒸着によってシリコン基板１１の表面上に金属（例えばＡｌ）薄膜を形成し、ドライエッチングまたはウェットエッチングにて必要な部分だけを残して通電部分を形成しているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、シリコン基板１１の表面全てに金属蒸着によって金属薄膜を形成した状態で振動センサの完成としてもよい。つまり、金属薄膜に対するエッチング工程を無くしてもよい。
【００６１】
図1４は、上記の金属蒸着工程で金属薄膜に対するエッチング工程を無くした場合の振動センサの正面図及び断面図を示している。図1４おいて、(a)は振動センサの正面図、(b)は(a)のＤ−Ｄ線断面図である。この例の場合には、図1４(b)に示すようにシリコン基板１１Ａの表面(溝部１２１によって分けられる外周枠部分及びヘッド部１１１の表面)と溝部１２１の内壁面(溝部１２１の底面部分は除く溝部１２１の内側面)とに金属の薄膜１７が形成されている。（なお、溝部１２１の底面側のヘッド部１１１及びアーム部１１２の陰になる部分、及び、ヘッド部１１１とアーム部１１２の裏面部分も金属蒸着は生じない。また、図１３(d)のようにドライエッチング工程２でのシリコン基板１１Ａに対する基板面方向へのエッチングによって基板面方向にえぐれが生じるために溝部１２１の底面側の側壁には金属蒸着は生じにくい。）このように金属薄膜をシリコン基板の表面全てに金属蒸着しても、溝部１２１によって外周枠部分とヘッド部１１１とは非導通状態にある（即ち、電気的に分離されている）ので、振動センサとして使用可能である。従って、図1４(a)に示すように溝部１２１によって分けられる外周枠部分の表面の金属薄膜に電気的に接続する部分Ｇ(第２の導電部１１４を含む)とヘッド部１１１の表面の金属薄膜に電気的に接続する部分Ｈ(第１の導電部１１３を含む)とのそれぞれの適宜の位置に、リード線としての２本の金属細線１８，１９を例えば超音波によるワイヤボンディングにて圧着接合することができる。つまり、シリコン基板１１Ａの表面全てに金属蒸着によって金属薄膜１７を形成するだけ(エッチング工程無し)の構造とすれば、導電部１１３と導電部１１４との電気的接触を検出するための２本のリード線それぞれの接続位置が２つの比較的広い金属薄膜面Ｇ，Ｈ上の適宜の位置であってもよく、２本のリード線の取り付け位置の自由度を広げることができる利点を有する。また、図１に示した通電端子１１６，１１７を設けなくてもよい。なお、金属薄膜を全面蒸着した場合は、導電部１１３と導電部１１５とは常時電気的に接続しているので、振動又は衝撃によってヘッド部１１１の導電部１１３がそれと対向する導電部１１４に対してのみ接触すれば、振動又は衝撃を検知することが可能である。
【００６２】
本発明の第２の実施形態によれば、第１の実施形態のようにシリコン基板のほかに補強用のガラス基板を用意する必要がなく、厚いシリコン基板をマイクロマシン技術によって削って振動センサを作成することができる。
【００６３】
尚、以上述べた第１，第２の実施形態では、可動部であるヘッド部の第１の導電部が、接点部を構成する第２の導電部に接触することによって、通電して電気的な信号出力を得るためにシリコン基板上に金属蒸着を行い、通電部を形成しているが、本発明では、このような通電部形成のための金属蒸着に代えて、シリコン基板自体に導電性を持たせる構成としてもよい。すなわち、単結晶のシリコン基板を製造する際に、シリコン中に導電型不純物（ドープ剤）を混入することによってシリコン基板に導電性を持たせれば、可動部とそれが接触する接点部を有する振動センサにおいて、通電部を省略し、通電部形成のための金属蒸着工程を無くすことが可能となる。
【００６４】
また、第１，第２の実施形態は、振り子式センサに外部から力が働いたときの衝撃加速度によって、センサ内の可動部であるヘッド部が接点部に対して物理的に接触したこと検知するものであったが、本発明はこのような２つの導電部（電極部）が物理的に接触したこと検知するものに限らず、２つの電極間の距離が変化するのを検知するもの（例えば電極間の距離の変動を静電容量の変化として検知する静電容量式の振動センサ）にも適用することが可能である。
【００６５】
本発明によれば、微細なシリコン加工技術（マイクロマシン技術）を利用して、数ミリメートル角の大きさで、小型、軽量、堅牢及び低コストな振動センサ及びその製造方法を提供することが可能となる。
【００６６】
図1５は本発明に係る歩数計を示す外観図である。  
図1５に示す歩数計２０は、本体ケース２１に、歩数，距離及び時計（時間経過や時刻）などを表示可能な表示部２２と、押す度に歩数，距離及び時計などの表示を切り換えるための表示切換ボタン２３と、歩幅，歩行開始からの経過時間、及び時刻など設定及び修正を行うスタート／ストップセットボタン２４と、歩数，距離及び経過時間の計数値を初期値にするためのリセットボタン２５と、を備えている。表示部２２としては、表示マーク（カーソル）２２ａや、数字や文字等のセグメント２２ｂを液晶表示する表示器が用いられている。本体ケース２１内には、図１乃至図１４で説明した振動センサが収納されており、歩行時又は走行時の衝撃によって前記振動センサのヘッド部が一方向に揺動したときに第１の導電部が対向する第２の導電部に対して機械的に接触又は距離的に変化することによってその接触又は変化を歩数として電気的に検出して、計数手段にてカウントし表示することができる。本発明の振動センサを用いることによって小型、軽量、堅牢及び低コストな歩数計を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は、人が歩行又は走行したときの衝撃加速度によって歩数を測定する歩数計、外部からセンサに働いた加速度の大きさを計測する加速度センサ、地面の微小な動きを検知する地震検知器などの計測機器に広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の第１の実施形態の振動センサの正面図及び断面図。
【図２】図１の振動センサの詳細な構成及び各部の作用を説明する正面図。
【図３】図１の振動センサにおける可動部の揺動を一方向に規制するストッパーの一例を示す正面図。
【図４】図１の振動センサにおける可動部の揺動を一方向に規制するストッパーの他の例を示す正面図。
【図５】図１の振動センサにおけるアーム部の他の例を示す正面図。
【図６】図１の振動センサにおけるアーム部の他の例を示す正面図。
【図７】図１の振動センサにおけるアーム部の他の例を示す正面図。
【図８】図１の振動センサにおけるヘッド部の他の例を示す正面図。
【図９】図１の振動センサにおけるヘッド部の他の例を示す正面図。
【図１０】本発明の第１の実施形態の振動センサを製造する製造方法の工程図。
【図１１】図１０(c)のＩＣＰドライエッチングのプロセスの原理図。
【図１２】本発明の第１の実施形態の振動センサの変形例を示す正面図及び断面図。
【図１３】本発明の第２の実施形態の振動センサを製造する製造方法の工程図。
【図１４】本発明の第２の実施形態の振動センサの変形例を示す正面図及び断面図。
【図１５】本発明に係る歩数計を示す外観図。
【符号の説明】
【００６９】
１０…振動センサ、１１，１１Ａ…シリコン基板（半導体基板）、１２…ガラス基板（ベース基板）、１３…フォトレジスト膜（レジスト膜）、１７…金属薄膜、１１１…ヘッド部（可動部）、１１２，１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ…アーム部、１１３…第１の導電部、１１４，１１５…第２の導電部、１１６，１１７…通電端子、１１８，１１８ａ…ストッパー。
【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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