(57)【要約】【課題】小さな物理的変化で大きな等価容量変化が得られる高感度の可変容量センサを提供すること、及び、等価容量変化の直線性に優れた可変容量センサを提供すること。【解決手段】本発明の可変容量センサは、コイルパターン２０と固定電極１３との間にダイヤフラム１６ａが位置する構造となっている。このような構造において、貫通穴２２からガスが注入されると、そのガス圧力によりダイヤフラム１６ａが下方に撓んで変位して、固定電極１３との間の間隔が小さくなって容量が増加すると共に、コイルパターン２０との間の間隔が大きくなってインダクタが増加する。このように、本発明の可変容量センサにおいては、ダイヤフラムの変位によるコンデンサの静電容量変化とともにコイルなどのインダクタ素子のインダクタンスがともに変化する。【選択図】図３
2007205857.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の主面を有する可動電極板と、前記可動電極板との間で可変容量を形成する固定電極板と、前記可動電極板との間で可変インダクタを構成するインダクタ素子と、を具備することを特徴とする可変容量センサ。
【請求項２】
前記可動電極板の一方の主面に対向して固定電極板が配置され、前記可動電極板の他方の主面に対向してインダクタ素子が配置されたことを特徴とする請求項１記載の可変容量センサ。
。
【請求項３】
前記可動電極板の一方の主面側に、該主面と対向して固定電極板及び前記インダクタ素子が配置されたことを特徴とする請求項１記載の可変容量センサ。
。
【請求項４】
前記可変容量と前記可変インダクタとが直列に接続されたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の可変容量センサ。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変容量センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の可変容量センサとしては、例えば、特許文献１に開示されているように、ダイヤフラムで構成された可動電極と、このダイヤフラムに対向して配置された固定電極とからなるコンデンサに、固定コイルを組み合わせて共振周波数の変化を検出する構造のものがある。
【特許文献１】特開平７−１４６１９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記の可変容量センサは、コンデンサの電極間隔の変化にのみ依存する構成のため、等価容量変化量には限界があり、センサ感度が小さいという欠点があった。また、ダイヤフラムの変位による電極間隔の変化に対して静電容量が反比例して変化するので、等価容量変化の直線性が悪いという欠点があった。
【０００４】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、小さな物理的変化で大きな等価容量変化が得られる高感度の可変容量センサを提供することを目的とする。また、本発明は、等価容量変化の直線性に優れた可変容量センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の可変容量センサは、一対の主面を有する可動電極板と、前記可動電極板との間で可変容量を形成する固定電極板と、前記可動電極板との間で可変インダクタを構成するインダクタ素子と、を具備することを特徴とする。
【０００６】
この構成によれば、ダイヤフラムの変位によるコンデンサの静電容量変化とともにコイルなどのインダクタ素子のインダクタンスがともに変化する構成とする。これにより、一つの可動手段で複数の異なる物理的検出手段を有するセンサを実現することができる。
【０００７】
本発明の可変容量センサにおいては、前記可動電極板の一方の主面に対向して固定電極板が配置され、前記可動電極板の他方の主面に対向してインダクタ素子が配置されたことが好ましい。この構成によれば、容量とインダクタが共に増加するセンサを実現することができる。
【０００８】
本発明の可変容量センサにおいては、前記可動電極板の一方の主面側に、該主面と対向して固定電極板及び前記インダクタ素子が配置されたことが好ましい。この構成によれば、容量が増加するとインダクタが減少するセンサを実現することができる。
【０００９】
本発明の可変容量センサにおいては、前記可変容量と前記可変インダクタとが直列に接続されたことが好ましい。この構成によれば、小さい物理的変化で大きな等価容量変化量を得られる高感度のセンサを実現することができる、あるいは、コンデンサの静電容量変化をコイルのインダクタンス変化で補正するので、等価容量変化の直線性に優れたセンサを実現することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、一対の主面を有する可動電極板と、前記可動電極板との間で可変容量を形成する固定電極板と、前記可動電極板との間で可変インダクタを構成するインダクタ素子と、を具備するので、小さな物理的変化で大きな等価容量変化が得られる高感度の可変容量センサ、又は、等価容量変化の直線性に優れた可変容量センサを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る可変容量センサの概略構成を示す図である。図１に示す可変容量センサにおいては、可動電極板２の一方の主面側に、それと対向して固定電極板３が配置され、可動電極板２の他方の主面側に、それと対向してインダクタ素子（ここでは、コイル）１が配置される。この構成においては、可動電極板２と固定電極板３との間で可変容量（キャパシタ）を形成し、インダクタ素子１と可動電極板２との間で可変インダクタを構成する。この構成においては、可動電極板２は、固定電極板３に接近するとともに、インダクタ素子１から離間するように配置されている。したがって、可動電極板２と固定電極板３との間のギャップが小さくなるとキャパシタの容量が増加する。
【００１２】
可変電極板２及び固定電極板３の面積をＳ（ｍ2）とし、可変電極板２と固定電極板３との間の間隔をｄ（ｍ）とし、誘電率をε（Ｆ／ｍ）とすると、両電極板２，３により構成されるコンデンサの静電容量Ｃ（Ｆ）は下記式（１）で示される。
Ｃ＝ε・Ｓ／ｄ                                      式（１）
【００１３】
一方、インダクタ素子の断面を等価円形に置換したときの直径をＤ（ｍ）とし、インダクタ素子の断面の中心と可変電極板２表面までの距離をｈ（ｍ）としたとき、インダクタ素子を伝送線路と考えると、その特性インピーダンスＺ0（Ω）は下記式（２）で示される。
Ｚ0＝１３８・ｌｏｇ10（４ｈ／Ｄ）                    式（２）
【００１４】
ここで、この回路で使用する信号の角周波数をω（Ｈｚ）とし、波長をλ（ｍ）とし、インダクタ素子の全長をｌ（ｍ）として伝送線路を終端したときの入力端インピーダンスからインダクタンスＬ（Ｈ）を求めると下記式（３）で示される。
Ｌ＝（Ｚ0／ω）・tan（２πｌ／λ）                    式（３）
【００１５】
上記式（１）の静電容量Ｃと、上記式（３）のインダクタンスＬとを直列接続したときの等価容量Ｃ0（Ｆ）は下記式（４）で示される。
Ｃ0＝Ｃ／（１−ω2ＣＬ）    ただし、１＞ω2ＣＬ      式（４）
【００１６】
上記式（４）から、コンデンサの静電容量Ｃに直列にインダクタＬを接続すると、分母が１よりも小さくなるので等価容量Ｃ0はＣよりも大きくなるが、Ｃの増加に合わせてＬも大きくすればＣ0はより大きくなることが分かる。例えば、Ｓ：１×１０-6（ｍ2）、ｄ：２×１０-6〜１０×１０-6（ｍ）、ε：８．８５×１０-12（Ｆ／ｍ）、Ｄ：１×１０-6（ｍ）、ｈ：１０×１０-6〜２×１０-6（ｍ）、ω：１．５１×１０10（Ｈｚ）、λ：１．２５×１０-1（ｍ）、ｌ：７．２×１０-4（ｍ）としたときの等価容量Ｃ0を、インダクタ素子を使用しない場合（Ｌ無）、固定インダクタ素子を用いた場合（Ｌ固定）、本発明の可変インダクタ素子を用いた場合（Ｌ可変）のそれぞれについて求めると、図２に示すようになる。このように、本発明のように可変インダクタ素子を用いると、等価容量の変化量が大きくなり、高感度のセンサが実現できることが分かる。なお、図２におけるギャップは、可変電極板２と固定電極板３との間の間隔ｄ（ｍ）と、インダクタ素子１の断面の中心と可変電極板２の表面までの距離ｈ（ｍ）に対応する。
【００１７】
図３は、図１に示す可変容量センサを圧力検知用センサとして実現したデバイスを示す断面図である。
図中１１は第１のガラス基板を示す。第１のガラス基板１１は、一対の主面１１ａ，１１ｂを有する。第１のガラス基板１１には、シリコンで構成された島状体（シリコン製部材）１２ａ，１２ｂが埋設されている。島状体１２ａは、主面１１ａ上に形成された固定電極１３と、主面１１ｂ上に形成された引き出し電極１５ａとを電気的に接続する導電部材である。島状体１２ｂは、主面１１ａ上に形成された接続電極１４と、主面１１ｂ上に形成された引き出し電極１５ｂとを電気的に接続する導電部材である。島状体１２ａ，１２ｂは、第１のガラス基板１１の両主面１１ａ，１１ｂで露出している。
【００１８】
第１のガラス基板１１の主面１１ａには、島状体１２ａの一方の露出部分と電気的に接続するように固定電極１３が形成されている。また、第１のガラス基板１１の主面１１ａには、島状体１２ｂの一方の露出部分と電気的に接続するように接続電極１４が形成されている。第１のガラス基板１１の主面１１ｂには、島状体１２ａの他方の露出部分と電気的に接続するように引き出し電極１５ａが形成されており、島状体１２ｂの他方の露出部分と電気的に接続するように引き出し電極１５ｂが形成されている。このように引き出し電極１５ａ，１５ｂが同一の主面１１ｂ上に設けられていることにより、外部機器への接続が容易となる。
【００１９】
第１のガラス基板１１の主面１１ａ上には、可動電極であるダイヤフラム１６ａを有するシリコン基板１６が接合されている。このダイヤフラム１６ａは、可動電極として圧力により変位する。シリコン基板１６は、第１のガラス基板１１の主面１１ａと第１接合部１６ｂで接合されている。第１のガラス基板１１とシリコン基板１６とは、ダイヤフラム１６ａが固定電極１３と所定の間隔をおいて配置されるように位置合わせされた状態で第１接合部１６ｂにおいて接合される。
【００２０】
シリコン基板１６上には、第２のガラス基板１８が配置されている。第２のガラス基板１８は、一対の主面１８ａ，１８ｂを有する。第２のガラス基板１８には、シリコンで構成された島状体（シリコン製部材）１９ａ，１９ｂが埋設されている。島状体１９ａ，１９ｂは、主面１８ａ上に形成されたインダクタ素子であるコイルパターン２０と、主面１８ｂ上に形成された引き出し電極２１ａ，２１ｂとを電気的に接続する導電部材である。島状体１９ａ，１９ｂは、第２のガラス基板１８の両主面１８ａ，１８ｂで露出している。
【００２１】
第２のガラス基板１８の主面１８ａには、島状体１９ａ，１９ｂの一方の露出部分と電気的に接続するように円弧状のコイルパターン２０が形成されている。第２のガラス基板１８の主面１８ｂには、島状体１９ａ，１９ｂの他方の露出部分とそれぞれ電気的に接続するように引き出し電極２１ａ，２１ｂが形成されている。このように引き出し電極２１ａ，２１ｂが同一の主面１８ｂ上に設けられていることにより、外部機器への接続が容易となる。第２のガラス基板１８には、貫通穴２２が形成されている。
【００２２】
第２のガラス基板１８の主面１８ａ上には、上記シリコン基板１６が接合されている。シリコン基板１６は、第２のガラス基板１８の主面１８ａと第２接合部１６ｃで接合されている。第２のガラス基板１８とシリコン基板１６とは、ダイヤフラム１６ａがコイルパターン２０と所定の間隔をおいて配置されるように位置合わせされた状態で第２接合部１６ｃにおいて接合される。
【００２３】
第１のガラス基板１１と島状体１２ａ，１２ｂとの界面及び／又は第２のガラス基板１８と島状体１９ａ，１９ｂとの界面は、高い密着性を有することが好ましい。後述するように、これらの界面は、加熱下において島状体１２ａ，１２ｂに対応する突出部を第１のガラス基板１１に、島状体１９ａ，１９ｂに対応する突出部を第２のガラス基板１８に押し込むことにより形成される。このような方法により得られた界面でも高い密着性を発揮できるが、突出部を第１のガラス基板１１及び／又は第２のガラス基板に押し込んだ後に、陽極接合処理を施すことにより、密着性をより高くすることができる。陽極接合処理とは、所定の温度（例えば４００℃以下）で所定の電圧（例えば３００Ｖ〜１ｋＶ）を印加することにより、シリコンとガラスとの間に大きな静電引力が発生して、界面で共有結合を起こさせる処理をいう。この界面での共有結合は、シリコンのＳｉ原子とガラスに含まれるＳｉ原子との間のＳｉ−Ｓｉ結合又はＳｉ−Ｏ結合である。したがって、このＳｉ−Ｓｉ結合又はＳｉ−Ｏ結合により、シリコンとガラスとが強固に接合して、両者間の界面で非常に高い密着性を発揮する。このような陽極接合を効率良く行うために、第１のガラス基板１１や第２のガラス基板１８のガラス材料としては、ナトリウムなどのアルカリ金属を含むガラス材料（例えばパイレックス（登録商標）ガラス）であることが好ましい。
【００２４】
第１のガラス基板１１の主面１１ａとシリコン基板１６の第１接合部１６ｂとの界面、第２のガラス基板１８の主面１８ａとシリコン基板１６の第２接合部１６ｃとの界面は、高い密着性を有することが好ましい。これらの界面は、陽極接合処理を施すことにより、密着性をより高くすることができる。
【００２５】
このように、コイルパターン２０と固定電極１３との間に可動電極であるダイヤフラム１６ａが位置する構造となっている。すなわち、第１のガラス基板１１と、シリコン基板１６と、第２のガラス基板１８とにより構成されたキャビティ１７内で、可動電極板であるダイヤフラム１６ａが変位する。このような構造において、貫通穴２２からガスが注入されると、そのガス圧力によりダイヤフラム１６ａが下方に撓んで変位して、固定電極１３との間の間隔（ギャップ）が小さくなって容量が増加すると共に、コイルパターン２０との間の間隔（ギャップ）が大きくなってインダクタが増加する。反対に、貫通穴２２からガスを吸引すると、その吸引力によりダイヤフラム１６ａが上方に撓んで変位して、固定電極１３との間の間隔（ギャップ）が大きくなって容量が減少すると共に、コイルパターン２０との間の間隔（ギャップ）が小さくなってインダクタが減少する。すなわち、本発明の可変容量センサは、ダイヤフラムの変位によるコンデンサの静電容量変化とともにコイルなどのインダクタ素子のインダクタンスがともに変化する構成とする。これにより、一つの可動手段で複数の異なる物理的検出手段を有するセンサを実現することができる。特に、図３に示す構造によれば、容量とインダクタが共に増加するセンサを実現することができる。
【００２６】
次に、本実施の形態の可変容量センサの製造方法について説明する。図４（ａ）〜（ｄ）、図５（ａ）〜（ｄ）、図６（ａ）〜（ｄ）、図７（ａ）〜（ｆ）及び図８（ａ），（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る可変容量センサの製造方法を説明するための断面図である。
【００２７】
まず、不純物をドーピングして低抵抗化したシリコン基板３１を準備する。不純物としては、ｎ型不純物でも良く、ｐ型不純物でも良い。抵抗率としては、例えば０．０１Ω・ｃｍ程度とする。図４（ａ）に示すように、シリコン基板３１の一方の主面上にエッチングマスク３２を形成する。このエッチングマスク３２は、例えば、シリコン酸化膜をシリコン基板３１の一方の主面全面に形成し、マスク形成領域にシリコン酸化膜が残存するようにパターニングする。そして、シリコン基板３１をエッチングして、図４（ｂ）に示すように、島状体１２ａ，１２ｂに対応する突出部３１ａ，３１ｂを形成する。
【００２８】
次いで、突出部３１ａ，３１ｂを形成したシリコン基板３１上に第１のガラス基板１１を置く。さらに、真空下で、このシリコン基板３１及び第１のガラス基板１１を加熱し、図４（ｃ）に示すように、シリコン基板３１を第１のガラス基板１１に押圧して突出部３１ａ，３１ｂを第１のガラス基板１１の主面１１ｂに押し込んで、シリコン基板３１と第１のガラス基板１１とを接合する。このときの温度は、シリコンの融点以下であって、ガラスが変形可能である温度（例えば、ガラスの軟化点温度以下）が好ましい。例えば加熱温度は約６００℃である。
【００２９】
さらに、シリコン基板３１の突出部３１ａ，３１ｂと第１のガラス基板１１との界面での密着性をより高めるために、陽極接合処理をすることが好ましい。この場合、シリコン基板３１及び第１のガラス基板１１にそれぞれ電極をつけて、約４００℃以下の加熱下で約３００Ｖ〜１ｋＶの電圧を印加することにより行う。これにより界面での密着性がより高くなる。
【００３０】
次いで、図４（ｄ）に示すように、第１のガラス基板１１の主面１１ａ，１１ｂ側を研磨処理及びラップ処理することにより島状体１２ａ，１２ｂを主面１１ａ，１１ｂで部分的に露出させる。これにより、第１のガラス基板１１に島状体１２ａ，１２ｂが埋め込まれた状態となる。このようにしてシリコン製部材を埋め込んだ第１のガラス基板１１を作製する。
【００３１】
さらに、図５（ｂ）に示すように、第１のガラス基板１１の主面１１ｂ上に、島状体１２ａ，１２ｂとそれぞれ電気的に接続するように引き出し電極１５ａ，１５ｂを形成する。この場合、まず、図５（ａ）に示すように、第１のガラス基板１１の主面１１ｂ上に電極材料３３を被着し、その上にレジスト膜を形成し、電極形成領域にレジスト膜が残るように、そのレジスト膜をパターニング（フォトリソグラフィー）し、そのレジスト膜をマスクとして電極材料３３をエッチングし、その後残存したレジスト膜を除去する。
【００３２】
次いで、図５（ｄ）に示すように、第１のガラス基板１１の主面１１ａ上に、島状体１２ａ，１２ｂとそれぞれ電気的に接続するように固定電極１３、接続電極１４を形成する。この場合、まず、図５（ｃ）に示すように、第１のガラス基板１１の主面１１ａ上に電極材料３４を被着し、その上にレジスト膜を形成し、電極形成領域にレジスト膜が残るように、そのレジスト膜をパターニング（フォトリソグラフィー）し、そのレジスト膜をマスクとして電極材料３４をエッチングし、その後残存したレジスト膜を除去する。
【００３３】
図４（ａ）〜（ｄ）に示すようにして島状体１９ａ，１９ｂを埋め込んだ第２のガラス基板１８を作製し、図６（ａ）に示すように、この第２のガラス基板１８の主面１８ｂ上にブラストマスク３５を形成する。この場合、ブラストマスク形成領域にブラストマスク３５が残存するようにパターニングする。そして、図６（ｂ）に示すように、ブラストマスク３５を介して第２のガラス基板１８の主面１８ｂ側からサンドブラスト処理を行って、第２のガラス基板１８に貫通穴２２を形成する。
【００３４】
次いで、図６（ｄ）に示すように、第２のガラス基板１８の主面１１ａ上に、島状体１９ａ，１９ｂとそれぞれ電気的に接続するようにコイルパターン２０を形成する。この場合、まず、図６（ｃ）に示すように、第２のガラス基板１８の主面１８ａ上に電極材料３６を被着し、その上にレジスト膜を形成し、電極形成領域にレジスト膜が残るように、そのレジスト膜をパターニング（フォトリソグラフィー）し、そのレジスト膜をマスクとして電極材料３６をエッチングし、その後残存したレジスト膜を除去する。
【００３５】
次いで、シリコン基板１６を熱酸化してシリコン酸化膜を形成する。この場合、図７（ａ）に示すように、シリコン酸化膜上にレジスト膜を形成し、凹部形成領域以外にレジスト膜が残るように、そのレジスト膜をパターニング（フォトリソグラフィー）し、そのレジスト膜をマスクとしてシリコン酸化膜をエッチングし、その後残存したレジスト膜を除去する。そして、図７（ｂ）に示すように、このようにして形成した開口部４２を有するシリコン酸化膜４１をマスクとしてシリコン基板１６の一方の主面をエッチングして凹部１６ｄを設ける。エッチングとしては、ドライエッチングでも良く、ウェットエッチングでも良い。ただし、ウェットエッチングの場合には、エッチングレートに差が出るようにシリコン基板１６の表面の結晶面を規定して異方性エッチングすることが好ましい。
【００３６】
次いで、上記と同様にして、シリコン基板１６を熱酸化してシリコン酸化膜を形成する。この場合、図７（ｃ）に示すように、シリコン酸化膜上にレジスト膜を形成し、凹部形成領域以外にレジスト膜が残るように、そのレジスト膜をパターニング（フォトリソグラフィー）し、そのレジスト膜をマスクとしてシリコン酸化膜をエッチングし、その後残存したレジスト膜を除去する。そして、図７（ｄ）に示すように、このようにして形成した開口部４２を有するシリコン酸化膜４１をマスクとしてシリコン基板１６の一方の主面をエッチングして凹部１６ｅを設ける。
【００３７】
次いで、上記と同様にして、シリコン基板１６を熱酸化してシリコン酸化膜を形成する。この場合、図７（ｅ）に示すように、シリコン酸化膜上にレジスト膜を形成し、凹部形成領域以外にレジスト膜が残るように、そのレジスト膜をパターニング（フォトリソグラフィー）し、そのレジスト膜をマスクとしてシリコン酸化膜をエッチングし、その後残存したレジスト膜を除去する。そして、図７（ｆ）に示すように、このようにして形成した開口部４２を有するシリコン酸化膜４１をマスクとしてシリコン基板１６の他方の主面をエッチングして凹部１６ｆを設ける。このようにしてダイヤフラム１６ａを有するシリコン基板１６を作製する。
【００３８】
次いで、図８（ａ）に示すように、シリコン基板１６の凹部１６ｄ，１６ｅが第１のガラス基板１１の主面１１ａ側になるようにして、シリコン基板１６を第１のガラス基板１１の主面１１ａ上に接合する。すなわち、第１のガラス基板１１の主面１１ａとシリコン基板１６の第１接合部１６ｂとが接合される。このとき、シリコン基板１６及び第１のガラス基板１１に対して、約４００℃以下の加熱下で約５００Ｖ程度の電圧を印加することにより陽極接合処理を行う。これによりシリコン基板１６と第１のガラス基板１１との間の界面での密着性がより高くなる。
【００３９】
次いで、図８（ｂ）に示すように、シリコン基板１６の凹部１６ｆが第２のガラス基板１８の主面１８ａ側になるようにして、シリコン基板１６を第２のガラス基板１８の主面１８ａ上に接合する。すなわち、第２のガラス基板１８の主面１８ａとシリコン基板１６の第２接合部１６ｃとが接合される。このとき、シリコン基板１６及び第２のガラス基板１８に対して、約４００℃以下の加熱下で約５００Ｖ程度の電圧を印加することにより陽極接合処理を行う。これによりシリコン基板１６と第２のガラス基板１８との間の界面での密着性がより高くなる。
【００４０】
このようにして得られた可変容量センサにおいては、固定電極１３が島状体１２ａを介して引き出し電極１５ａと電気的に接続されており、可動電極であるダイヤフラム１６ａが接続電極１４及び島状体１２ｂを介して引き出し電極１５ｂと電気的に接続されており、コイルパターン２０が島状体１９ａ，１９ｂを介して引き出し電極２１ａ，２１ｂと電気的に接続されている。したがって、ダイヤフラム１６ａと固定電極１３との間で検知された静電容量及びコイルパターン２０とダイヤフラム１６ａとの間で検知されたインダクタの信号は、島状体１２ａ，１２ｂ，１９ａ，１９ｂを介して引き出し電極１５ａ，１５ｂ，２１ａ，２１ｂから取得することができる。これらの信号に基づいて容量を算出することができる。
【００４１】
図９は、本発明に係る可変容量センサを実現したデバイスの他の例を示す断面図である。図９に示す可変容量センサは、第１のガラス基板１１の主面１１ａ上に、すなわち同一平面上に、固定電極１３、コイルパターン２０及び接続電極１４が形成されている。このような可変容量センサは、上述した方法により第１のガラス基板１１に島状体１２ａ，１２ｂ，１９ａ，１９ｂを埋め込み、それらの島状体に対応する電極部を形成することにより製造することができる。
【００４２】
このように、可動電極であるダイヤフラム１６ａの一方の面側にコイルパターン２０及び固定電極１３が位置する構造となっている。このような構造において、貫通穴２２からガスが注入されると、そのガス圧力によりダイヤフラム１６ａが下方に撓んで変位して、固定電極１３との間の間隔（ギャップ）が小さくなって容量が増加すると共に、コイルパターン２０との間の間隔（ギャップ）も小さくなってインダクタが減少する。反対に、貫通穴２２からガスを吸引すると、その吸引力によりダイヤフラム１６ａが上方に撓んで変位して、固定電極１３との間の間隔（ギャップ）が大きくなって容量が減少すると共に、コイルパターン２０との間の間隔（ギャップ）も大きくなってインダクタが増加する。すなわち、この可変容量センサも、ダイヤフラムの変位によるコンデンサの静電容量変化とともにコイルなどのインダクタ素子のインダクタンスがともに変化する構成とする。これにより、一つの可動手段で複数の異なる物理的検出手段を有するセンサを実現することができる。特に、図９に示す構造によれば、容量が増加するとインダクタが減少するセンサを実現することができる。
【００４３】
図９に示す構成において、コンデンサとインダクタを直列接続した場合の等価容量の変化は、インダクタの効果によって相殺され、ダイヤフラム１６ａの接近による静電容量の急激な変化を抑えることで、図１０に示すように、容量変化の直線性が改善される。
【００４４】
次に、本発明の他の実施の形態について説明する。本実施の形態においては、可変容量センサを共振周波数検知用センサとする場合について説明する。本実施の形態に係る可変容量センサ（共振器）３１は、図１１に示すように、コンデンサ３１１とインダクタ３１２とで構成される。
【００４５】
上記式（１）で表される静電容量Ｃ（Ｆ）と、上記式（３）で表されるインダクタンスＬ（Ｈ）とを接続したときの共振周波数ｆ（Ｈｚ）は下記式（５）で表される。
ｆ＝１／２π√（ＬＣ）                              式（５）
この式（５）から分かるように、容量ＣとインダクタＬとが同時に増減すると、容量Ｃだけが増減するよりも大きな共振周波数変化を得ることができる。
【００４６】
図１２は、可動電極の移動距離と周波数との関係を示す特性図である。図１２に、可動電極の移動により容量Ｃだけを可変した場合の共振周波数（Ｃ可変）と、可動電極の移動により容量ＣとインダクタＬとを可変した場合の共振周波数（ＬＣ可変）を示す。図１２から分かるように、容量Ｃだけを可変した場合に比べて、ＬＣを同時に可変した場合には、約２倍の周波数変化が得られた。
【００４７】
図１３は、本発明の他の実施の形態に係る可変容量センサを用いた圧力センサシステムを示すブロック図である。この圧力センサシステムは、図１１に示す構成を有する可変容量センサである共振器３１と、共振器３１に接続された発振器３２と、発振器３２に接続された周波数弁別器３３とから構成されている。このような構成の圧力センサシステムにおいては、共振器３１の周波数で発振した出力を周波数弁別器３３を通して、周波数に対応した出力電圧Ｅ１〜Ｅｎを得ることができる。この圧力センサシステムに上述したＬＣ可変の共振器３１を用いることにより、周波数変化を大きくすることができ、それにより周波数弁別器の出力分割数をより細かく設定することができる。このため、検出分解能に優れた圧力センサシステムを実現することができる。
【００４８】
本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態においては、ガス圧により可動電極を変位させる構成について説明しているが、本発明においては、可動電極を変位させる手段について制限はない。また、上記実施の形態で説明した数値や材質については特に制限はない。また、上記実施の形態で説明したプロセスについてはこれに限定されず、工程間の適宜順序を変えて実施しても良い。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施の形態に係る可変容量センサの概略構成を示す図である
【図２】図１に示す可変容量センサについての等価容量とギャップとの関係を示す特性図である。
【図３】図１に示す可変容量センサを実現したデバイスを示す断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施の形態に係る可変容量センサの製造方法を説明するための断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施の形態に係る可変容量センサの製造方法を説明するための断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施の形態に係る可変容量センサの製造方法を説明するための断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｆ）は、本発明の実施の形態に係る可変容量センサの製造方法を説明するための断面図である。
【図８】（ａ），（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る可変容量センサの製造方法を説明するための断面図である。
【図９】本発明に係る可変容量センサを実現したデバイスの他の例を示す断面図である。
【図１０】図９に示す可変容量センサについての等価容量とギャップとの関係を示す特性図である。
【図１１】本発明の他の実施の形態に係る可変容量センサを示す回路図である。
【図１２】可動電極の移動距離と周波数との関係を示す特性図である。
【図１３】本発明の他の実施の形態に係る可変容量センサを用いた圧力センサシステムを示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５０】
１１，１８  ガラス基板
１１ａ，１１ｂ，１８ａ，１８ｂ  主面
１２ａ，１２ｂ，１９ａ，１９ｂ  島状体
１３  固定電極
１４  接続電極
１５ａ，１５ｂ，２１ａ，２１ｂ  引き出し電極
１６  シリコン基板
１６ａ  ダイヤフラム
１６ｂ，１６ｃ  接合部
１７  キャビティ
２０  コイルパターン
２２  貫通穴
３１  可変容量センサ（共振器）
３２  発振器
３３  周波数弁別器
３１１  コンデンサ
３１２  インダクタ
【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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