(57)【要約】      （修正有）【課題】人間が触る程度の大きな圧力やその他所望の検知対象を破壊の恐れが殆ど無く検知でき、また、センシングのための電圧印加を不要とする。【解決手段】圧力センサ１０は、シリコン基板１１の上にカンチレバー部１２が形成されている。圧力センサ１０は、カンチレバー部１２の上面に下電極１３、圧電薄膜１４及び上電極１５が積層されている。下電極１３、上電極１５はそれぞれボンディングワイヤ１６ａ、１６ｂを介して電極パッド１７ａ、１７ｂに接続されている。電極パッド１７ａ及び１７ｂはシリコン基板１１と共に回路基板１８の上面に形成されている。回路基板１８は電極パッド１７ａ及び１７ｂからの信号に基づいて、圧力検知信号を生成する検知回路部などを搭載している。圧力センサ１０は、以上の構成全体が可撓性非導電性樹脂１９により封止されている。被検知対象の圧力は可撓性非導電性樹脂１９を通して印加される。【選択図】図１
2016050877.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検知対象の入力に応じて機械的に変形し、その変形量に応じた電気信号を発生する検知部と、
前記検知部を支持する支持部と、
前記検知部からの前記電気信号の信号量に応じた検知信号を生成する検知回路部と、
前記検知部、支持部、及び検知回路部からなる素子全体を封止する可撓性非導電性樹脂と
を備え、前記可撓性非導電性樹脂を通して入力される前記被検知対象の入力を検知することを特徴とするセンサ装置。
【請求項２】
前記検知部は、
長手方向の両端部の一方が前記支持部で固定され、かつ、他方が振動可能な自由端とされた細長で扁平な直方体形状の基板上に圧電薄膜が形成されており、前記被検知対象からの入力によって撓む前記基板の撓み量を前記圧電薄膜で検知して前記電気信号を発生するカンチレバー部であることを特徴とする請求項１記載のセンサ装置。
【請求項３】
前記検知部は、
長手方向の両端部がそれぞれ前記支持部で固定された細長で扁平な直方体形状の基板上に圧電薄膜が形成されており、前記被検知対象からの入力によって撓む前記基板の撓み量を前記圧電薄膜で検知して前記電気信号を発生するブリッジ部であることを特徴とする請求項１記載のセンサ装置。
【請求項４】
前記検知部は、
前記被検知対象からの入力によって撓む薄肉部の撓みを圧電薄膜で検知して電気信号を発生するダイヤフラム部であることを特徴とする請求項１記載のセンサ装置。
【請求項５】
長手方向の両端部の一方が固定端とされ、かつ、他方が自由端とされた細長で扁平な直方体形状の基板上に圧電薄膜が形成されており、印加される圧力に応じて前記自由端の屈曲量が変化し、その屈曲量に応じた出力電荷を前記圧電薄膜が発生するカンチレバー部と、
前記カンチレバー部の前記固定端を固定する支持部と、
前記圧電薄膜が発生した前記出力電荷から、印加された圧力に応じた圧力検知信号を発生する検知回路部と、
前記カンチレバー部、支持部及び検知回路部からなる素子全体を封止する可撓性非導電性樹脂と
を備え、前記可撓性非導電性樹脂を通して入力される前記圧力の入力を検知することを特徴とするセンサ装置。
【請求項６】
前記支持部は、シリコン基板、シリコン酸化膜及びシリコン構造体がこの順で積層されたＳＯＩ基板の前記シリコン基板により構成され、前記カンチレバー部の前記基板は前記ＳＯＩ基板の前記シリコン酸化膜及び前記シリコン構造体の積層体で構成されていることを特徴とする請求項３又は５記載のセンサ装置。
【請求項７】
前記可撓性非導電性樹脂は、その硬さが前記被検知対象のリニアな検知範囲を広くするほど硬く設定されていることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか一項記載のセンサ装置。
【請求項８】
長手方向の両端部の一方が支持部で固定され、かつ、他方が自由端とされた細長で扁平な直方体形状の基板上に圧電薄膜が形成されたカンチレバー部を形成する形成工程と、
前記カンチレバー部の前記支持部の底面を検知回路部の回路基板上に固定する固定工程と、
前記カンチレバー部の前記圧電薄膜の駆動用電極の第１の電極パッドと前記回路基板上の第２の電極パッドとの配線を行う配線工程と、
前記配線工程を経た前記カンチレバー部及び前記回路基板からなる素子全体を可撓性非導電性樹脂で封止する封止工程と
を含むことを特徴とするセンサ装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はセンサ装置及びその製造方法に係り、特に圧電薄膜を用いた圧力センサ等のセンサ装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧力を測定する圧力センサとしては、小型化と省エネルギー性を考慮した場合、ＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical Systems)技術を適用して、薄膜のアクチュエータ部（センサ部）をカンチレバー構造（片持ち梁構造）とした圧力センサが望ましい。小型化を考えた場合は、数ｍｍ角のチップサイズで圧力センサを作ることができる技術はＭＥＭＳだけであり、他のプリント基板技術などではセンサ自体の小型化が難しい。
【０００３】
ＭＥＭＳ技術を適用した圧力センサは、例えばシリコン基板上にピエゾ抵抗膜が形成されるとともに、そのピエゾ抵抗膜形成部分の平面形状が大略長方形状で、その長手方向の一端が基板に連接固定され、かつ、他端が自由端とされた片持ち梁構造（カンチレバー構造）が多い。この圧力センサでは、検知する圧力がカンチレバーに作用してカンチレバーの屈曲量（ピエゾ抵抗値）が圧力に応じて変化し、その屈曲量に応じた圧力測定信号を出力する構成で、高感度に圧力を検知できるという利点がある。
【０００４】
しかしながら、上記のカンチレバー構造の圧力センサでは、高感度である反面、カンチレバーの先端が自由端で剛性が低いため、例えば空気圧、水圧などの比較的小さな圧力の検知にのみ用いられてきた。
【０００５】
一方、圧力センサの剛性を高めてより強い圧力の検知を可能とするため、開口を有するフレーム部に、上下両面に電極層が形成された帯板状動作部の両端を固定した両持ち梁構造として、帯板状動作部に外力を印加すると上下の電極層間に電気信号を発生させる構成の圧力センサが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、駆動信号により膜面に沿った方向に伸縮する変位膜を有する薄膜層と、薄膜層の両端又は周縁を固定し、駆動信号による変位膜の伸長により、薄膜層を膜面に垂直な方向に変位させる基板とを備えたアクチュエータも提案されている（例えば、特許文献２参照）。このアクチュエータによれば、薄膜層が非駆動時に膜面に沿った初期の圧縮応力を有し、その初期の圧縮応力を駆動時の薄膜層の変位量を最大にする初期の圧縮応力よりも小さくすることで、より大きな変位量を得ることができ、また、圧力センサとしても使用可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−１１４４０８号公報
【特許文献２】特開２０１１−１４０１１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１及び２に記載した構造を備える圧力センサであっても、検知できる圧力の大きさは十分ではなく、例えば、人間が触る程度の大きさの力（１〜１０Ｎ）程度では破壊する恐れがある。例えばカンチレバー構造の圧力センサでは、カンチレバーの固定端の接続部分（根元部分）が破断する恐れがある。また、ピエゾ抵抗膜を用いた圧力センサでは、センシングのために常に電圧をかけ続けなければならず、省エネルギー性の点から問題である。
【０００９】
本発明は以上の点に鑑みなされたもので、人間が触る程度の大きな圧力やその他所望の検知対象を破壊の恐れが殆ど無く検知でき、また、センシングのための電圧印加を不要としたセンサ装置及びその製造方法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】
【００１０】
上記の目的を達成するため、本発明のセンサ装置は、被検知対象の入力に応じて機械的に変形し、その変形量に応じた電気信号を発生する検知部と、前記検知部を支持する支持部と、前記検知部からの前記電気信号の信号量に応じた検知信号を生成する検知回路部と、前記検知部、支持部、及び検知回路部からなる素子全体を封止する可撓性非導電性樹脂とを備え、前記可撓性非導電性樹脂を通して入力される前記被検知対象の入力を検知することを特徴とする。
【００１１】
ここで、前記検知部は、長手方向の両端部の一方が前記支持部で固定され、かつ、他方が振動可能な自由端とされた細長で扁平な直方体形状の基板上に圧電薄膜が形成されており、被検知対象からの入力によって撓む前記基板の撓み量を前記圧電薄膜で検知して電気信号を発生するカンチレバー部、又は長手方向の両端部がそれぞれ前記支持部で固定された細長で扁平な直方体形状の基板上に圧電薄膜が形成されており、被検知対象からの入力によって撓む前記基板の撓み量を前記圧電薄膜で検知して電気信号を発生するブリッジ部、又は被検知対象からの入力によって撓む薄肉部の撓みを圧電薄膜で検知して電気信号を発生するダイヤフラム部であることを特徴とする。
【００１２】
また、上記の目的を達成するため、本発明のセンサ装置は、長手方向の両端部の一方が固定端とされ、かつ、他方が自由端とされた細長で扁平な直方体形状の基板上に圧電薄膜が形成されており、印加される圧力に応じて前記自由端の屈曲量が変化し、その屈曲量に応じた出力電荷を前記圧電薄膜が発生するカンチレバー部と、前記カンチレバー部の前記固定端を固定する支持部と、前記圧電薄膜が発生した前記出力電荷から、印加された圧力に応じた圧力検知信号を発生する検知回路部と、前記カンチレバー部、支持部及び検知回路部からなる素子全体を封止する可撓性非導電性樹脂とを備え、前記可撓性非導電性樹脂を通して入力される前記圧力の入力を検知することを特徴とする。
【００１３】
ここで、前記支持部は、シリコン基板、シリコン酸化膜及びシリコン構造体がこの順で積層されたＳＯＩ基板の前記シリコン基板により構成され、前記カンチレバー部の前記基板は前記ＳＯＩ基板の前記シリコン酸化膜及び前記シリコン構造体の積層体で構成されていることを特徴とする。
【００１４】
また、前記可撓性非導電性樹脂は、その硬さが前記被検知対象のリニアな検知範囲を広くするほど硬く設定されていることを特徴とする。
【００１５】
また、上記の目的を達成するため、本発明のセンサ装置の製造方法は、長手方向の両端部の一方が支持部で固定され、かつ、他方が自由端とされた細長で扁平な直方体形状の基板上に圧電薄膜が形成されたカンチレバー部を形成する形成工程と、前記カンチレバー部の前記支持部の底面を検知回路部の回路基板上に固定する固定工程と、前記カンチレバー部の前記圧電薄膜の駆動用電極の第１の電極パッドと前記回路基板上の第２の電極パッドとの配線を行う配線工程と、前記配線工程を経た前記カンチレバー部及び前記回路基板からなる素子全体を可撓性非導電性樹脂で封止する封止工程とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、人間が触る程度の大きな圧力やその他所望の検知対象を、破壊の恐れが殆ど無く検知することができる。また、本発明によれば、センシングのための電圧印加を不要にでき、省エネルギー化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係るセンサ装置の一実施形態の斜視図である。
【図２】本発明に係るセンサ装置の一実施形態の動作の概要を説明する断面図である。
【図３】本発明に係るセンサ装置における検知回路部の一例の回路図である。
【図４】本発明に係るセンサ装置の一実施形態の一例の印加力対出力電荷特性図である。
【図５】本発明に係るセンサ装置の一例の外観図である。
【図６】本発明に係るセンサ装置の製造方法の一実施形態の第１の工程の素子断面図である。
【図７】本発明に係るセンサ装置の製造方法の一実施形態の第２の工程の素子断面図及び平面図である。
【図８】本発明に係るセンサ装置の製造方法の一実施形態の第３の工程の素子断面図及び平面図である。
【図９】本発明に係るセンサ装置の製造方法の一実施形態の第４の工程の素子断面図及び平面図である。
【図１０】本発明に係るセンサ装置の製造方法の一実施形態の第５の工程の素子断面図である。
【図１１】本発明に係るセンサ装置の製造方法の一実施形態の第６の工程の素子断面図である。
【図１２】本発明に係るセンサ装置の一実施形態を振動センサ、発電素子として使用するときの断面図である。
【図１３】本発明に係るセンサ装置の圧力検知部の他の例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に、本発明のセンサ装置及びその製造方法の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明に係るセンサ装置の一実施形態の斜視図を示す。同図に示すように、本実施形態のセンサ装置である圧力センサ１０は、直方体形状のシリコン基板１１の上に、それぞれシリコン基板１１よりも薄いシリコン酸化膜とシリコン構造体との積層体であるカンチレバー部１２が形成されている。カンチレバー部１２は、互いに長手方向が直交する細長の平板形状（扁平な直方体形状）である第１のカンチレバー部分１２ａと第２のカンチレバー部分１２ｂとからなる、平面がＴ字状の基板構成である。なお、カンチレバー部１２は、第２のカンチレバー部分１２ｂのみからなる構成であってもよい。
【００１９】
第１のカンチレバー部分１２ａは、すべてシリコン基板１１の上面に一体的に形成されている。第２のカンチレバー部分１２ｂは、第１のカンチレバー部分１２ａの長さ方向の中心部に一端が連接された固定端とされ、かつ、他端が上下方向に振動可能な自由端とされた片持ち梁構造とされている。ここでは、第２のカンチレバー部分１２ｂは、一例としてその第１のカンチレバー部分１２ａの長手方向と直交する方向の長さが例えば５０μｍ〜１０ｍｍ程度、幅が例えば３００μｍ程度、厚さが例えば１００ｎｍ〜１００μｍ程度である。
【００２０】
また、圧力センサ１０は、カンチレバー部１２の上面に下電極１３、感圧素子の一例としてのチタン酸ジルコン酸鉛(ＰＺＴ)などの圧電薄膜１４及び上電極１５がこの順で積層されている。下電極１３はボンディングワイヤ１６ａを介して電極パッド１７ａに接続され、上電極１５はボンディングワイヤ１６ｂを介して電極パッド１７ｂに接続されている。また、電極パッド１７ａ及び１７ｂは、シリコン基板１１と共に回路基板１８の上面に形成されている。回路基板１８は、電極パッド１７ａ及び１７ｂからの信号に基づいて、圧力検知信号を生成する検知回路部などを搭載している。そして、圧力センサ１０は、以上の構成全体が可撓性非導電性樹脂１９により封止されている（換言すると、埋め込まれている）点に特徴がある。可撓性非導電性樹脂１９の高さは例えば、１.２ｍｍ程度である。可撓性非導電性樹脂１９としては、例えばシリコンゴム、ポリジメチルシロキサン(ＰＤＭＳ)などを使用することができる。
【００２１】
上記構成の圧力センサ１０は、概略次のようにして製造できる。例えば、ＭＥＭＳプロセスによりセンサ本体部分（ボンディングワイヤ１６ａ及び１６ｂ、電極パッド１７ａ及び１７ｂ、回路基板１８並びに可撓性非導電性樹脂１９を除いた部分）を多数一括して形成し、一つずつのセンサ本体部分に分離する。その後、分離したセンサ本体部分毎に、通常のセラミックパッケージを画面リジッド基板などの回路基板１８上にダイボンディングにより固定し、ボンディングワイヤ１６ａ及び１６ｂで配線した後、その構成全体を可撓性非導電性樹脂１９により封止する。
【００２２】
次に、本実施形態の圧力センサ１０の動作の概要について図２と共に説明する。図２は、圧力センサ１０の動作の概要を説明する断面図を示す。同図中、図１と同一構成部分には、同一符号を付し、その説明を省略する。ただし、図２では図１中の下電極１３、上電極１５、ボンディングワイヤ１６ａ及び１６ｂ、電極パッド１７ａ及び１７ｂの図示は省略している。
【００２３】
図２（Ａ）に示すように、硬いプラスチック製などの直方体状のブロック２１を可撓性非導電性樹脂１９の上面に載置する。この時点では第２のカンチレバー部分１２ｂは初期の水平状態を保っている。続いて、図２（Ｂ）に示すように、ブロック２１に対して矢印２２方向（つまり、下方向）に力を加えて押圧すると、可撓性非導電性樹脂１９の上部が変形し、それに伴い第２のカンチレバー部分１２ｂの自由端である先端が２４で示すように下方向に屈曲する。すると、圧電薄膜１４が２５で模式的に示すように、この屈曲の大きさに応じた値の出力電荷を発生する。発生した出力電荷は、回路基板１８に搭載された検知回路部で検知され、更に測定系の容量で割った電圧の圧力検知信号として取り出される。圧電薄膜１４が上面に形成されたカンチレバー部１２は、上記のように被検知対象である力の押圧に応じて第２のカンチレバー部分１２ｂが機械的に変形し、その変形量（屈曲量）に応じた電気信号（ここでは出力電荷）を発生する検知部を構成している。
【００２４】
なお、可撓性非導電性樹脂１９を押圧するのに用いたブロック２１は一例であり、ブロック２１を設けず可撓性非導電性樹脂１９を直接押圧してもよい。また、被検知対象は上記の例では人間の指の力などとしたが、それ以外の圧力であってもよいことは勿論である。
【００２５】
図３は、検知回路部の一例の回路図を圧力センサ１０と共に示す。同図中、図１と同一構成部分には同一符号を付してある。図３において、検知回路部２８は、非反転入力端子が下電極１３に接続され、反転入力端子が上電極１５に接続された演算増幅器ＯＰと、演算増幅器ＯＰの出力端子から反転入力端子への負帰還路に並列接続された抵抗Ｒ及びコンデンサＣとから構成されている。
【００２６】
演算増幅器ＯＰは反転入力端子と非反転入力端子に電極パッド１７ａ、１７ｂから圧電薄膜１４で発生した出力電荷に応じた信号（出力電荷を測定系の容量で割った電圧）が入力され、その入力信号を抵抗Ｒの抵抗値及びコンデンサＣの容量値の積の値の逆数に応じたカットオフ周波数を持つ低域通過周波数特性で増幅して、増幅された電圧Ｖoutを圧力検知信号として出力端子２９へ出力する。上記のカットオフ周波数は圧力センサ１０の用途に応じて適宜選定される。例えば、人の手によりブロック２１を操作するような場合は、手の動きはせいぜい数Ｈｚから数十Ｈｚ程度であるので、上記のカットオフ周波数は例えば０.１５ｋＨｚ程度でよい。
【００２７】
図４は、圧力センサ１０の一例の印加力対出力電荷特性図を示す。同図において、横軸は圧力センサ１０の可撓性非導電性樹脂１９に対して印加された力（単位Ｎ）を示し、縦軸は圧力センサ１０の電極パッド１７ａ、１７ｂ間に出力される出力電荷（単位ｐＣ）を示す。同図に示すように、圧力センサ１０は人間が触る程度の大きさの力（１〜１０Ｎ）でも検知することができる。ここで、可撓性非導電性樹脂１９がＰＤＭＳであるものとすると、ＰＤＭＳの硬さは主剤と硬化剤との混合割合によって変化し、硬化剤の混合割合が多いほど硬くなる。図４において、Iは最もＰＤＭＳの硬さが硬い場合の特性曲線を示し、IIIは最もＰＤＭＳの硬さがやわらかい場合の特性曲線を示し、IIはそれらの中間の硬さの特性曲線を示す。
【００２８】
図４から分かるように、可撓性非導電性樹脂１９の一例のＰＤＭＳの硬さが硬いほど、同じ印加力に対して大きな出力電荷（及び電圧）が得られる。また、ＰＤＭＳの硬さが硬い場合の特性曲線Iは、印加された力に対してほぼリニアな出力電荷（及び電圧）が得られる特性を示し、ＰＤＭＳの硬さが軟らかい場合の特性曲線IIIは印加される力に対する出力電荷（及び電圧）の変化が小さい特性を示す。よって、圧力センサ１０の用途に応じて可撓性非導電性樹脂１９の硬さが選定される。例えば、広範囲の圧力に対してリニアな検出出力を得たい用途の場合は、可撓性非導電性樹脂１９は特性曲線Iが得られるような硬い硬さに設定される。他方、比較的狭い範囲の圧力の検出でよい用途で、強い力が印加されたときのカンチレバー部１２の破壊防止を優先したい場合は、可撓性非導電性樹脂１９は特性曲線IIやIIIが得られるような軟らかい硬さに設定される。
【００２９】
このように、本実施形態の圧力センサ１０によれば、人間が触る程度の大きさの力（１〜１０Ｎ）を、カンチレバー部１２が破壊されることなく検知することができる。また、本実施形態の圧力センサ１０によれば、用途に応じた最適な検出範囲の圧力センサを構成でき、また、圧力センサ１０に常に電圧をかけ続けなくても、力が加わった場合にのみ出力電荷が発生する圧電薄膜１４を用いて圧力を検知するようにしているため、電圧をかけながら抵抗値変化を計測する従来のピエゾ抵抗型の圧力センサに比べて省エネルギー化を実現できる。更に、本実施形態の圧力センサ１０によれば、ＭＥＭＳ技術を適用した構成であるため、従来の歪みゲージを用いた圧力センサに比べてセンサを図５のように小型化することができる。
【００３０】
図５（Ａ）、（Ｂ）は本発明に係るセンサ装置の実際の一例の概略外観図を示す。図５（Ａ）、（Ｂ）に示す本実施例は圧力センサ１００であって、その大きさは同図（Ａ）に示すように人間の指１０４の先端に比べて小さなサイズで、同図（Ｂ）に示すように例えば平面が５ｍｍ平方程度で、厚さが１.２ｍｍ程度の立方体形状である。また、同図（Ｂ）の写真に示すように、圧力センサ１００は中央部にカンチレバー部１０１が設けられており、回路基板１０２を含め全体が可撓性のある透明なＰＤＭＳ１０３に埋め込まれた構造である。
【００３１】
次に、本発明に係るセンサ装置の製造方法の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図６〜図１１は、それぞれ本発明に係るセンサ装置の製造方法の一実施形態の各工程の素子断面図又は平面図を示す。各図中、同一構成部分には同一符号を付してある。まず、図６の断面図に示すように、シリコン基板３１、シリコン酸化膜３２及びシリコン構造体３３が積層された構造のＳＯＩ(Silicon On Insulator)基板の上に、公知の方法でシリコン酸化膜３４、電極層３５、圧電薄膜層３６及び電極層３７を順次に積層する。
【００３２】
続いて、図７（Ａ）の断面図、及び同図（Ｂ）の平面図に示すように、シリコン構造体３３より上の積層部分を、シリコン基板３１の平面の長手方向の長さより短く、かつ、短手方向の幅より狭い直線状部分がシリコン基板３１上の中央部に残るようにエッチング除去して、細長のシリコン酸化膜３８及び下電極３９を形成し、更に、下電極３９の上の圧電薄膜層３６及び電極層３７を、下電極３９が一方の端部から所定領域露出するようにエッチングして、圧電薄膜４０及び上電極４１を形成する。続いて、露出している下電極３９の表面に電極パッド４２を形成すると共に、上電極４１の表面上の任意位置に電極パッド４３を形成する。
【００３３】
これにより、図７（Ｂ）の平面図に示すように、シリコン構造体３３の上面中央部に、シリコン構造体３３の長手方向と同方向に延在し、かつ、シリコン構造体３３の幅よりも狭い幅の、平面Ｉ字状でシリコン酸化膜３８、下電極３９、圧電薄膜４０及び上電極４１の積層体に電極パッド４２及び４３が形成された細長部４４が形成される。下電極３９、圧電薄膜４０及び上電極４１は、図１の下電極１３、圧電薄膜１４及び上電極１５に相当する。
【００３４】
次に、図８（Ａ）の断面図、及び同図（Ｂ）の平面図に示すように、シリコン基板３１の上のシリコン酸化膜３２及びシリコン構造体３３を、上記平面Ｉ字状の細長部４４と、その長手方向の一部を残してエッチング除去して溝部４５を形成する。続いて、図９（Ａ）の断面図、及び同図（Ｂ）の平面図に示すように、上記平面Ｉ字状の細長部４４の電極パッド４３より左側部分から溝部４５までの範囲のシリコン基板３１の部分をエッチング除去してシリコン基板３１に溝４６を形成する。
【００３５】
これにより、図９（Ａ）、（Ｂ）に示すように、平面Ｉ字状の細長部４４の電極パッド４３より左側部分が空中に存在し、電極パッド４３より右側部分がシリコン基板３１により支持された細長のカンチレバー部４７が形成される。このカンチレバー部４７は、細長部４４の電極パッド４３より左側の先端部を振動可能な自由端とし、電極パッド４３より右側の先端部を振動不可な固定端とする片持ち梁構造の平面Ｉ字状のカンチレバー部である。カンチレバー部４７は、図１のカンチレバー部１２の特に第２のカンチレバー部分１２ｂに相当する。
【００３６】
続いて、図１０の断面図に示すように、図９（Ａ）、（Ｂ）と共に説明したカンチレバー部４７のシリコン基板３１の底面を回路基板４８上にダイボンディングにより固定し、更に回路基板４８上の電極パッド４９ａ及び４９ｂにボンディングワイヤ５０ａ及び５０ｂで下電極パッド４２及び上電極４３と配線接続する。その後、図１１の断面図に示すように、図１０の素子の構成全体をシリコンゴムなどの可撓性非導電性樹脂５１により封止することで、センサ装置５２の製造を終了する。回路基板４８は図１の回路基板１８に相当し、可撓性非導電性樹脂５１は図１の可撓性非導電性樹脂１９に相当する。このセンサ装置５２は、可撓性非導電性樹脂５１の上面に対しカンチレバー部４７方向へ力を直接に又はブロックを介して押圧されることで、図２と共に説明した動作原理に従い、押圧された圧力に応じた検知信号を出力する圧力センサとして機能する。
【００３７】
なお、本発明は以上の実施形態に限定されるものではなく、被検知対象は圧力以外であってもよい。例えば図１１に示したセンサ装置５２は、図１２の断面図に示すような振動センサあるいは発電素子５５として使用可能である。同図中、図１１と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。図１２において、振動センサあるいは発電素子５５は、振動体５６に対して上電極４３側を固定する。これにより、振動体５６で発生した振動は、可撓性非導電性樹脂５１、シリコン構造体３３の順で伝搬し、その振動に応じてカンチレバー部４７が屈曲及び振動して圧電薄膜４０に屈曲量に応じた値の出力電荷が発生し、その出力電荷更にはその出力電荷を測定系の容量で割って得られた電圧の値はカンチレバー部４７の振動に応じて変化し、その出力電荷及び電圧の値の変化が回路基板４８で検知される。なお、可撓性非導電性樹脂で封止されていない従来の振動センサでは回路基板側を振動体に固定する。
【００３８】
また、本発明における検知部は上記のようなカンチレバー部１２、４７に限定されるものではなく、図１３（Ａ）に示すような左右の基台６１ａ及び６１ｂに架け渡された棒状のシリコン基板及び圧電薄膜の積層部６２が印加される圧力によって撓むことを利用して圧力を検知して電気信号を発生するブリッジ方式の検知部や、同図（Ｂ）に示すような薄肉部に加わる圧力によって薄肉部が撓むので、その撓み量に応じた電気信号を圧電薄膜で発生するダイヤフラム６３を用いることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明のセンサ装置は、パーソナルコンピュータ、スマートフォン、携帯情報端末などに搭載されて文字や記号などを入力する入力機器に利用可能であり、またゲームなどのコントローラ用の入力機器や、ロボット用皮膚などの接触検知センサなどに利用可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１０、５２、１００  圧力センサ
１１    シリコン基板
１２、４７、１０１  カンチレバー部
１２ａ  第１のカンチレバー部分
１２ｂ  第２のカンチレバー部分
１３、３９    下電極
１４、４０    圧電薄膜
１５、４１    上電極
１６ａ、１６ｂ、５０ａ、５０ｂ  ボンディングワイヤ
１７ａ、１７ｂ、４２、４３、４９ａ、４９ｂ  電極パッド
１８、４８、１０２  回路基板
１９、５１  可撓性非導電性樹脂
２８    検知回路部
３１    シリコン基板
３２、３４、３８  シリコン酸化膜
３３    シリコン構造体
３５、３７  電極層
３６    圧電薄膜層
４４    細長部
５２    センサ装置
５５    振動センサあるいは発電素子
５６    振動体
１０３  ＰＤＭＳ
【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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