センサデバイス
【課題】外部から電力を供給することなく動作可能なセンサデバイスを提供する。
【解決手段】第１のガラス基板１０ａを用いて形成されたベース基板１０と、半導体基板２０ａを用いて形成されてベース基板１０の一表面側に固着されるフレーム部２１およびフレーム部２１の内側に配置され可撓性の撓み部２２を介して揺動自在に支持された振動子２３を有する振動子形成基板２０と、第２のガラス基板３０ａを用いて形成され振動子形成基板２０との間に振動子２３の変位を可能とする変位空間３５を形成する形で振動子形成基板２０に固着されたカバー基板３０と、撓み部２２に形成され振動子２３の振動に応じて交流電圧を発生する圧電変換部からなる発電部２４と、フレーム部２１のダイヤフラム部２６にも設けた可動電極２７とカバー基板３０に設けられた固定電極３７とで構成され発電部２４からの交流電圧によりバイアスされるセンサ部２５とを備える。
【解決手段】第１のガラス基板１０ａを用いて形成されたベース基板１０と、半導体基板２０ａを用いて形成されてベース基板１０の一表面側に固着されるフレーム部２１およびフレーム部２１の内側に配置され可撓性の撓み部２２を介して揺動自在に支持された振動子２３を有する振動子形成基板２０と、第２のガラス基板３０ａを用いて形成され振動子形成基板２０との間に振動子２３の変位を可能とする変位空間３５を形成する形で振動子形成基板２０に固着されたカバー基板３０と、撓み部２２に形成され振動子２３の振動に応じて交流電圧を発生する圧電変換部からなる発電部２４と、フレーム部２１のダイヤフラム部２６にも設けた可動電極２７とカバー基板３０に設けられた固定電極３７とで構成され発電部２４からの交流電圧によりバイアスされるセンサ部２５とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサデバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＭＥＭＳ（micro electro mechanical systems）デバイスの一種として、車の振動や人の動きによる振動などの任意の振動に起因した振動エネルギを電気エネルギに変換する発電デバイスが各所で研究開発されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
ここにおいて、上記非特許文献１に開示された発電デバイスは、図１０に示すように、ベース基板１１０と、ベース基板１１０の一表面側においてベース基板１１０に支持された２つの櫛形状の固定電極１２４，１２４と、ベース基板１１０の上記一表面から離間して２つの固定電極１２４，１２４の間に配置され支持ばね部１２２を介してアンカー部（図示せず）に支持された振動子１２３に設けられた櫛形状の可動電極１２５と、ベース基板１１０における可動電極１２５との対向部位に形成されたエレクトレット１３０とを備えている。なお、上述の発電デバイスは、支持ばね部１２２の剛性が低くなるように設計されている。
【０００４】
上述の発電デバイスでは、固定電極１２４と可動電極１２５とを電極とする可変容量コンデンサ１２６が形成されるから、振動子１２３がベース基板１１０の上記一表面に沿って２つの固定電極１２４，１２４の並設方向（図１０（ｂ）の左右方向）に振動する（図１０（ａ）中の白抜きの矢印は振動子１２３の振動方向を示している）ことにより固定電極１２４と可動電極１２５との間の距離および対向面積が変化し、可変容量コンデンサ１２６の静電容量が変化する。したがって、可変容量コンデンサ１２６と当該可変容量コンデンサ１２６に電圧を印加する電圧印加手段であるエレクトレット１３０との直列回路の両端間に負荷抵抗２００を接続しておけば、可変容量コンデンサ１２６の静電容量の変化に応じて電荷が移動して電流が発生するから、振動子１２３の振動によって生じる可動子１２３の振動エネルギを電気エネルギに変換することができる。ここにおいて、上述の発電デバイスのエネルギ変換効率を大きくするには、可変容量コンデンサ１２６の静電容量の変化量を大きくすればよい。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】T.Sterken,et al,「AN ELECTRET-BASED ELECTROSTATIC μ-GENERATOR」，TRANSDUCERS ‘03，The 12th InternationalConference on Solid State Sensors,Actuators and Microsystems,Boston,June8-12,2003，p.1291-1294
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、従来から知られている各種のセンサデバイス（例えば、圧力センサ、温度センサなど）は外部の電源や電池から電力を供給するようにしており、センサデバイスに外部の電源や電池からの電力を供給するための金属細線を接続する必要があった。また、電池からセンサデバイスに電力を供給している場合には、電池の容量がなくなると、電池を交換する必要があった。
【０００７】
また、図１０に示した構成の発電デバイスをセンサデバイス（例えば、圧力センサ、温度センサ）の電源として用いることも考えられるが、この場合も発電デバイスとセンサデバイスとを金属細線により接続する必要があり（要するに、この場合もセンサデバイスに対して外部から電力を供給するための金属細線を接続する必要があり）、発電デバイスとセンサデバイスとを含めたセンサシステム全体のサイズが大きくなってしまう。また、センサデバイスとは別に発電デバイスが必要であり、低コスト化が難しい。
【０００８】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、外部から電力を供給することなく動作可能なセンサデバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明は、ベース基板と、半導体基板を用いて形成されてベース基板の一表面側に固着されるフレーム部およびフレーム部の内側に配置され可撓性の撓み部を介して揺動自在に支持された振動子を有する振動子形成基板と、撓み部に形成され振動子の振動に応じて交流電圧を発生する圧電変換部からなる発電部と、少なくとも一部がフレーム部に設けられ発電部からの交流電圧によりバイアスされるセンサ部とを備えることを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、フレーム部およびフレーム部の内側に配置され可撓性の撓み部を介して揺動自在に支持された振動子を有する振動子形成基板と、撓み部に形成され振動子の振動に応じて交流電圧を発生する圧電変換部からなる発電部とを備え、少なくとも一部がフレーム部に設けられるセンサ部が、発電部からの交流電圧によりバイアスされるので、外部から電力を供給することなく動作可能となる。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記センサ部の出力を電波として放射させるアンテナを備えることを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、前記センサ部の出力を取り出すための金属細線が不要となり、センサデバイスを用いたシステムの低コスト化を図れ、前記発電部で発電できる微量な交流電力を整流、昇圧、蓄電などすることなく前記センサ部の出力を送信できる。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記センサ部は、センシング対象の物理量の変化に応じて、容量値もしくは抵抗値が変化することを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、センシング対象の物理量の変化を前記センサ部の容量値もしくは抵抗値の変化から検出することが可能となる。
【００１５】
請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記センサ部は、センシング対象の物理量が圧力であって、前記フレーム部に形成したダイヤフラム部に設けられた可動電極と当該可動電極に対向配置される固定電極とで構成され圧力の変化に応じて容量値が変化する可変容量コンデンサであり、前記フレーム部に形成された参照抵抗を介して前記発電部の出力端間に接続されてなることを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、前記発電部で発生する交流電圧と、前記発電部から可変容量コンデンサと参照抵抗とで構成されるＲＣ直列回路に流れる交流電流との位相差が、センシングされる圧力に応じた可変容量コンデンサの容量値に基づいて変化するので、当該位相差に基づいて圧力を検知することが可能となる。
【００１７】
請求項５の発明は、請求項３の発明において、前記センサ部は、センシング対象の物理量が温度であって、温度の変化に応じて抵抗値が変化する感温抵抗であり、前記フレーム部に設けられた参照コンデンサを介して前記発電部の出力端間に接続されてなることを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、前記発電部で発生する交流電圧と、前記発電部から参照コンデンサと感温抵抗とで構成されるＲＣ直列回路に流れる交流電流との位相差が、センシングされる温度に応じた感温抵抗の抵抗値に基づいて変化するので、当該位相差に基づいて温度を検知することが可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１の発明では、外部から電力を供給することなく動作可能になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態１のセンサデバイスを示し、（ａ）は概略斜視図、（ｂ）は概略分解斜視図である。
【図２】同上のセンサデバイスにおける振動子形成基板の概略平面図である。
【図３】同上のセンサデバイスを示し、（ａ）は図２のＡ−Ａ’断面に対応する概略断面図、（ｂ）は図２のＢ−Ｂ’断面に対応する概略断面図、（ｃ）は図２のＤ−Ｄ’断面に対応する概略断面図である。
【図４】同上のセンサデバイスの等価回路図である。
【図５】同上の動作説明図である。
【図６】実施形態２のセンサデバイスを示し、（ａ）は概略斜視図、（ｂ）は概略分解斜視図である。
【図７】同上のセンサデバイスにおける振動子形成基板の概略平面図である。
【図８】同上のセンサデバイスを示し、（ａ）は図６のＡ−Ａ’断面に対応する概略断面図、（ｂ）は図６のＢ−Ｂ’断面に対応する概略断面図、（ｃ）は図６のＤ−Ｄ’断面に対応する概略断面図である。
【図９】同上のセンサデバイスの等価回路図である。
【図１０】従来例を示し、（ａ）は一部破断した概略斜視図、（ｂ）は概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（実施形態１）
以下、本実施形態のセンサデバイスについて図１〜図３を参照しながら説明する。
【００２２】
本実施形態のセンサデバイスは、圧力センサデバイスであり、第１のガラス基板１０ａを用いて形成された矩形板状のベース基板１０と、半導体基板（シリコン基板）２０ａを用いて形成されてベース基板１０の一表面側に固着されるフレーム部２１およびフレーム部２１の内側に配置され可撓性の撓み部２２を介して揺動自在に支持された振動子２３を有する振動子形成基板２０と、第２のガラス基板３０ａを用いて形成され振動子形成基板２０との間に振動子２３の変位を可能とする変位空間３５を形成する形で振動子形成基板２０におけるベース基板１０側とは反対側に固着されたカバー基板３０とを備え、振動子形成基板２０の撓み部２２に、振動子２３の振動に応じて交流電圧を発生する圧電変換部（圧電変換素子）からなる発電部２４が形成されている。
【００２３】
上述の振動子形成基板２０は、半導体基板２０ａの上記一表面上にシリコン酸化膜からなる絶縁膜２０ｂが形成されており、発電部２４を構成する圧電変換部は、絶縁膜２０ｂ上に形成された金属膜（例えば、Ｐｔ膜）からなる下部電極２４ａと、下部電極２４ａにおける絶縁膜２０ｂ側とは反対側に形成されたＰＺＴ膜からなる圧電層２４ｂと、圧電層２４ｂにおける下部電極２４ａ側とは反対側に形成された金属膜（例えば、Ａｌ膜）からなる上部電極２４ｃとで構成されている。なお、圧電層２４ｂの圧電材料はＰＺＴに限らず、例えば、鉛フリーのＫＮＮやＡｌＮなどを採用してもよく、これらの材料を採用すれば、環境負荷を軽減できる。
【００２４】
また、本実施形態のセンサデバイスは、発電部２４からの交流電圧によりバイアスされるセンサ部２５と、カバー基板３０における振動子形成基板２０側とは反対側の一表面側に形成されセンサ部２５の出力を電波（電磁波）として放射させるアンテナ３９とを備えている。
【００２５】
センサ部２５は、センシング対象の物理量が圧力であって、フレーム部２１に形成したダイヤフラム部２６に設けられた可動電極２７と、カバー基板３０に設けられ可動電極２７に対向配置される固定電極３７とを備え、ダイヤフラム部２６の受ける圧力の変化に応じて容量値が変化する可変容量コンデンサであり、フレーム部２１に形成された金属膜からなる参照抵抗３８を介して発電部２４の出力端間に接続されている。ここで、ダイヤフラム部２６は、上述の半導体基板２０ａの他表面に凹所２０ｃをエッチング技術により形成することによって、振動子形成基板２０のフレーム部２１に形成されている。また、参照抵抗３８は、絶縁膜２０ｂ上で平面視形状が蛇行した形状（図示例では、つづら折れ状の形状）に形成されている。上述の説明から分かるように、センサ部２５は、一部がフレーム部２１に設けられている。
【００２６】
上述のセンサ部２５は、可動電極２７が、フレーム部２１に形成された金属配線２９ａを介して発電部２４の一対の電極の一方の電極である下部電極２４ａと接続され、固定電極３７が、カバー基板３０に形成された金属配線３７ｂおよびフレーム部２１に形成された金属配線２８ｂを介して参照抵抗２８の一端部と接続されている。また、参照抵抗２８は、他端部が金属配線２９ｂを介して発電部２４の他方の電極である上部電極２４ｃと接続されている。また、金属配線２９ｂには、上述のアンテナ３９が接続されている。しかして、センサデバイスの等価回路は、発電部２４を交流電圧源Ｖｓ、参照抵抗２８を抵抗Ｒ、センサ部２５を可変容量コンデンサＣとすれば、図４に示すように、交流電圧源Ｖｓに抵抗Ｒと可変容量コンデンサＣとのＲＣ直列回路が接続され、交流電圧源Ｖｓと抵抗Ｒとを接続している金属配線２９ｂにアンテナ３９が接続された回路構成となる。
【００２７】
なお、本実施形態では、振動子形成基板２０の基礎となる半導体基板２０ａとしてシリコン基板２０ａを用いているが、シリコン基板２０ａに限らず、例えば、シリコン基板からなる支持基板上のシリコン酸化膜からなる絶縁層（埋込酸化膜）上にｎ形のシリコン層（活性層）を有するＳＯＩ基板を用いて形成してもよく、当該絶縁層をダイヤフラム部２６および撓み部２２の形成時のエッチングストッパ層として利用することでダイヤフラム部２６および撓み部２２の厚さの高精度化を図るようにしてもよい。
【００２８】
また、上述のベース基板１０は、振動子形成基板２０の凹所２０ｃ内の空間に連通する貫通孔１０ｃが厚み方向に貫設されている。要するに、振動子形成基板２０の凹所２０ｃ内の空間はセンサデバイスの外部空間と連通している。また、ベース基板１０の上記一表面には、振動子２３の変位空間１５を確保するための変位空間形成用凹部１０ｂが形成されている。なお、ベース基板１０に変位空間形成用凹部１０ｂを形成せずに、振動子２３の厚みを薄くすることでベース基板１０側への変位空間１５を確保するようにしてもよい。
【００２９】
また、上述のカバー基板３０は、上述のアンテナ３９が形成された一表面側とは反対側（つまり、振動子形成基板２０側）の他表面に、振動子２３の変位空間３５を形成するための変位空間形成用凹部３０ｂ（図３（ａ），（ｃ）参照）と、可動電極２７と固定電極３７との間にギャップを形成するためのギャップ形成用凹部３０ｃ（図３（ｃ）参照）と、参照抵抗２８を収納するための参照抵抗収納用凹部３０ｄ（図３（ｂ）参照）とが形成されている。また、カバー基板３０には、アンテナ３９と振動子形成基板２０のフレーム部２１に形成されている金属配線２９ｂとを電気的に接続する貫通配線３８が厚み方向に貫設されている。
【００３０】
上述のベース基板１０およびカバー基板３０は、所望の真空度（例えば、１０Ｐａ程度）の真空中で振動子形成基板２０のフレーム２１に気密的に固着されており、ベース基板１０とフレーム部２１とカバー基板３０とで気密パッケージが構成されるので、当該気密パッケージ内を真空とすることで、振動子２３の空気によるエアダンピングを防止することができてエネルギ変換効率の向上を図れるとともに、信頼性を高めることができる。なお、本実施形態のセンサデバイスでは、振動子２３の周囲空間（振動子形成基板２０における振動子２３の周囲の空間と上述の各変位空間１５，３５とで構成される空間）の圧力、ギャップ形成用凹部１０ｂ内の圧力、参照抵抗収納用凹部３０ｄ内の圧力、それぞれが上記所望の真空度となっている。
【００３１】
本実施形態のセンサデバイスでは、発電部２４が下部電極２４ａと圧電層２４ｂと上部電極２４ｃとで構成される圧電変換部により構成されているから、振動子２３の振動によって発電部２４の圧電層２４ｂが応力を受け上部電極２４ｃと下部電極２４ａとに電荷の偏りが発生し、発電部２４において交流電圧が発生する。また、本実施形態のセンサデバイスでは、センサ部２５として、可動電極２７と固定電極３７とを一対の電極とする可変容量コンデンサＣを備えているから、ダイヤフラム部２６がセンサデバイスの外部からベース基板１０の貫通孔１０ｃおよび振動子形成基板２０の凹所２０ｃの内部空間を通して導入される気体や液体などの圧力により可動電極２７と固定電極３７との距離が変化し、可変容量コンデンサＣの容量値が変化する。
【００３２】
ここにおいて、本実施形態のセンサデバイスの等価回路は、上述の図４に示したように、発電部２４により構成される交流電圧源Ｖｓに、参照抵抗２８とセンサ部２５とのＲＣ直列回路が接続された構成となるから、センサ部２５の出力をアンテナ３９から電波として放射させることができる。
【００３３】
なお、上述のセンサデバイスは、ＭＥＭＳデバイスの製造技術などを利用して形成されている。また、振動子形成基板２０とベース基板１０およびカバー基板３０とは、例えば、陽極接合法や、常温接合法や、エポキシ樹脂などを用いた樹脂接合法などにより固着すればよい。
【００３４】
以上説明した本実施形態のセンサデバイスによれば、フレーム部２１およびフレーム部２１の内側に配置され可撓性の撓み部２２を介して揺動自在に支持された振動子２３を有する振動子形成基板２０と、撓み部２２に形成され振動子２３の振動に応じて交流電圧を発生する圧電変換部からなる発電部２４とを備え、センサ部２５が、発電部２４からの交流電圧によりバイアスされるので、外部から電力を供給することなく動作可能となる。ここで、センサ部２５は、センシング対象の物理量である圧力の変化に応じて、容量値が変化するので、圧力の変化をセンサ部２５の容量値の変化から検出することが可能となる。
【００３５】
また、本実施形態のセンサデバイスは、センサ部２５の出力を電波として放射させるアンテナ３９を備えているので、センサ部２５の出力を取り出すための金属細線が不要となり、センサデバイスを用いたシステムの低コスト化を図れ、発電部２４で発電できる微量な交流電力を整流、昇圧、蓄電などすることなくセンサ部２５の出力を送信できる。しかして、例えば、アンテナ３９から送信された電波を受信する受信アンテナおよび当該受信アンテナの出力に基づいて圧力を求めるマイクロコンピュータなどからなる信号処理部を備えた受信装置において、圧力の情報を得ることが可能となる。なお、センサデバイスは、例えば、車両などに搭載して用いられるが、車載用途に限らず、他の用途にも用いられる。
【００３６】
また、本実施形態のセンサデバイスによれば、センサ部２５は、センシング対象の物理量が圧力であって、フレーム部２１に形成したダイヤフラム部２６に設けられた可動電極２７と当該可動電極２７に対向配置される固定電極３７とで構成され圧力の変化に応じて容量値が変化する可変容量コンデンサＣであり、フレーム部２１に形成された参照抵抗２８を介して発電部２４の出力端間に接続されているので、図５に示すように、発電部２４で発生する交流電圧「イ」と、発電部２４からセンサ部２５と参照抵抗２８とで構成されるＲＣ直列回路に流れる交流電流「ロ」との位相差δが、センシングされる圧力に応じたセンサ部２５の容量値に基づいて変化する。なお、参照抵抗２８の抵抗値をＲ、センサ部２５の容量値をＣ、交流電圧「イ」の角周波数をωとすると、tanδ＝１／ωＲＣとなる。
【００３７】
したがって、センサデバイスにおける可変容量コンデンサＣの代わりに容量値が一定のコンデンサを形成したリファレンス用デバイスをセンサデバイスの隣りに配置しておけば、両者の位相差δに基づいて圧力を検知することが可能となる。
【００３８】
（実施形態２）
図６〜図８に基づいて説明する本実施形態のセンサデバイスは温度センサデバイスであるが、基本構成は実施形態１と略同じなので、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【００３９】
本実施形態では、振動子形成基板２０において、実施形態１で説明した参照抵抗２８（図１〜３参照）の代わりに、平面視形状が蛇行した金属膜（例えば、Ｐｔ膜）からなる感温抵抗よりなるセンサ部４８が形成されている点、振動子形成基板２０において、実施形態１で説明した凹所２０ｃ（図３（ｂ）参照）およびダイヤフラム部２６（図３（ｂ）参照）を形成せずに可動電極２７（図３（ｂ）参照）の代わりに、固定電極４７が形成されており、振動子形成基板２０の固定電極４７とカバー基板３０の固定電極３７とで容量値が一定の参照コンデンサ４５を構成している点、などが相違する。また、本実施形態におけるベース基板１０には、実施形態１にて説明した貫通孔１０ｃは形成されていない点も相違する。
【００４０】
ここにおいて、センサ部４８を構成する感温抵抗はＰｔ膜などの金属膜により形成されている。
【００４１】
上述の参照コンデンサ４５は、一方の固定電極４７が、フレーム部２１に形成された金属配線２９ａを介して発電部２４の一対の電極の一方の電極である下部電極２４ａと接続され、固定電極３７が、カバー基板３０に形成された金属配線３７ｂおよびフレーム部２１に形成された金属配線４８ｂを介して感温抵抗４８の一端部と接続されている。また、感温抵抗４８は、他端部が金属配線２９ｂを介して発電部２４の他方の電極である上部電極２４ｃと接続されている。また、金属配線２９ｂには、上述のアンテナ３９が接続されている。しかして、センサデバイスの等価回路は、発電部２４を交流電圧源Ｖｓ、センサ部４８を可変抵抗Ｒ、参照コンデンサ４５をコンデンサＣとすれば、図９に示すように、交流電圧源Ｖｓに可変抵抗ＲとコンデンサＣとのＲＣ直列回路が接続され、交流電圧源Ｖｓと可変抵抗Ｒとを接続している金属配線２９ｂにアンテナ３９が接続された回路構成となる。
【００４２】
本実施形態のセンサデバイスでは、上述の説明から分かるように、フレーム部２１に設けられる感温抵抗からなるセンサ部４８が発電部２４からの交流電圧によりバイアスされるので、外部から電力を供給することなく動作可能となる。また、本実施形態のセンサデバイスにおけるセンサ部４８は、センシング対象の物理量である温度の変化に応じて、抵抗値が変化するので、センシング対象の物理量の変化をセンサ部４８の抵抗値の変化から検出することが可能となる。
【００４３】
ここにおいて、本実施形態のセンサデバイスの等価回路は、上述の図９に示したように、発電部２４により構成される交流電圧源Ｖｓに、センサ部４８と参照コンデンサ４５とのＲＣ直列回路が接続された構成となるから、センサ部４８の出力をアンテナ３９から電波として放射させることができる。しかして、例えば、アンテナ３９から送信された電波を受信する受信アンテナおよび当該受信アンテナの出力に基づいて温度を求めるマイクロコンピュータなどからなる信号処理部を備えた受信装置において、温度の情報を得ることが可能となる。なお、センサデバイスは、例えば、車両などに搭載して用いられるが、車載用途に限らず、他の用途にも用いられる。
【００４４】
また、本実施形態のセンサデバイスによれば、センサ部４８は、センシング対象の物理量が温度であって、フレーム部２１に形成され温度の変化に応じて抵抗値が変化する感温抵抗であり、フレーム部２１に形成された参照コンデンサ４５を介して発電部２４の出力端間に接続されているので、上述の図５と同様に、発電部２４で発生する交流電圧「イ」と、発電部２４からＲＣ直列回路に流れる交流電流「ロ」との位相差δが、センシングされる温度に応じたセンサ部４８の抵抗値に基づいて変化する。なお、センサ部４８の抵抗値をＲ、参照コンデンサ４５の容量値をＣ、交流電圧「イ」の角周波数をωとすると、tanδ＝１／ωＲＣとなる。
【００４５】
したがって、センサデバイスにおけるセンサ部４８の代わりに抵抗値が一定の参照抵抗を形成したリファレンス用デバイスをセンサデバイスの隣りに配置しておけば、両者の位相差δに基づいて温度を検知することが可能となる。
【符号の説明】
【００４６】
１０ ベース基板
１０ａ 第１のガラス基板
２０ 振動子形成基板
２０ａ シリコン基板
２１ フレーム部
２２ 撓み部
２３ 振動子
２４ 発電部
２５ センサ部
２６ ダイヤフラム部
２７ 可動電極
２８ 参照抵抗
３０ カバー基板
３０ａ 第２のガラス基板
３５ 変位空間
３７ 固定電極
３９ アンテナ
４５ 参照コンデンサ
４８ センサ部（感温抵抗）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサデバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＭＥＭＳ（micro electro mechanical systems）デバイスの一種として、車の振動や人の動きによる振動などの任意の振動に起因した振動エネルギを電気エネルギに変換する発電デバイスが各所で研究開発されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
ここにおいて、上記非特許文献１に開示された発電デバイスは、図１０に示すように、ベース基板１１０と、ベース基板１１０の一表面側においてベース基板１１０に支持された２つの櫛形状の固定電極１２４，１２４と、ベース基板１１０の上記一表面から離間して２つの固定電極１２４，１２４の間に配置され支持ばね部１２２を介してアンカー部（図示せず）に支持された振動子１２３に設けられた櫛形状の可動電極１２５と、ベース基板１１０における可動電極１２５との対向部位に形成されたエレクトレット１３０とを備えている。なお、上述の発電デバイスは、支持ばね部１２２の剛性が低くなるように設計されている。
【０００４】
上述の発電デバイスでは、固定電極１２４と可動電極１２５とを電極とする可変容量コンデンサ１２６が形成されるから、振動子１２３がベース基板１１０の上記一表面に沿って２つの固定電極１２４，１２４の並設方向（図１０（ｂ）の左右方向）に振動する（図１０（ａ）中の白抜きの矢印は振動子１２３の振動方向を示している）ことにより固定電極１２４と可動電極１２５との間の距離および対向面積が変化し、可変容量コンデンサ１２６の静電容量が変化する。したがって、可変容量コンデンサ１２６と当該可変容量コンデンサ１２６に電圧を印加する電圧印加手段であるエレクトレット１３０との直列回路の両端間に負荷抵抗２００を接続しておけば、可変容量コンデンサ１２６の静電容量の変化に応じて電荷が移動して電流が発生するから、振動子１２３の振動によって生じる可動子１２３の振動エネルギを電気エネルギに変換することができる。ここにおいて、上述の発電デバイスのエネルギ変換効率を大きくするには、可変容量コンデンサ１２６の静電容量の変化量を大きくすればよい。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】T.Sterken,et al,「AN ELECTRET-BASED ELECTROSTATIC μ-GENERATOR」，TRANSDUCERS ‘03，The 12th InternationalConference on Solid State Sensors,Actuators and Microsystems,Boston,June8-12,2003，p.1291-1294
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、従来から知られている各種のセンサデバイス（例えば、圧力センサ、温度センサなど）は外部の電源や電池から電力を供給するようにしており、センサデバイスに外部の電源や電池からの電力を供給するための金属細線を接続する必要があった。また、電池からセンサデバイスに電力を供給している場合には、電池の容量がなくなると、電池を交換する必要があった。
【０００７】
また、図１０に示した構成の発電デバイスをセンサデバイス（例えば、圧力センサ、温度センサ）の電源として用いることも考えられるが、この場合も発電デバイスとセンサデバイスとを金属細線により接続する必要があり（要するに、この場合もセンサデバイスに対して外部から電力を供給するための金属細線を接続する必要があり）、発電デバイスとセンサデバイスとを含めたセンサシステム全体のサイズが大きくなってしまう。また、センサデバイスとは別に発電デバイスが必要であり、低コスト化が難しい。
【０００８】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、外部から電力を供給することなく動作可能なセンサデバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明は、ベース基板と、半導体基板を用いて形成されてベース基板の一表面側に固着されるフレーム部およびフレーム部の内側に配置され可撓性の撓み部を介して揺動自在に支持された振動子を有する振動子形成基板と、撓み部に形成され振動子の振動に応じて交流電圧を発生する圧電変換部からなる発電部と、少なくとも一部がフレーム部に設けられ発電部からの交流電圧によりバイアスされるセンサ部とを備えることを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、フレーム部およびフレーム部の内側に配置され可撓性の撓み部を介して揺動自在に支持された振動子を有する振動子形成基板と、撓み部に形成され振動子の振動に応じて交流電圧を発生する圧電変換部からなる発電部とを備え、少なくとも一部がフレーム部に設けられるセンサ部が、発電部からの交流電圧によりバイアスされるので、外部から電力を供給することなく動作可能となる。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記センサ部の出力を電波として放射させるアンテナを備えることを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、前記センサ部の出力を取り出すための金属細線が不要となり、センサデバイスを用いたシステムの低コスト化を図れ、前記発電部で発電できる微量な交流電力を整流、昇圧、蓄電などすることなく前記センサ部の出力を送信できる。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記センサ部は、センシング対象の物理量の変化に応じて、容量値もしくは抵抗値が変化することを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、センシング対象の物理量の変化を前記センサ部の容量値もしくは抵抗値の変化から検出することが可能となる。
【００１５】
請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記センサ部は、センシング対象の物理量が圧力であって、前記フレーム部に形成したダイヤフラム部に設けられた可動電極と当該可動電極に対向配置される固定電極とで構成され圧力の変化に応じて容量値が変化する可変容量コンデンサであり、前記フレーム部に形成された参照抵抗を介して前記発電部の出力端間に接続されてなることを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、前記発電部で発生する交流電圧と、前記発電部から可変容量コンデンサと参照抵抗とで構成されるＲＣ直列回路に流れる交流電流との位相差が、センシングされる圧力に応じた可変容量コンデンサの容量値に基づいて変化するので、当該位相差に基づいて圧力を検知することが可能となる。
【００１７】
請求項５の発明は、請求項３の発明において、前記センサ部は、センシング対象の物理量が温度であって、温度の変化に応じて抵抗値が変化する感温抵抗であり、前記フレーム部に設けられた参照コンデンサを介して前記発電部の出力端間に接続されてなることを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、前記発電部で発生する交流電圧と、前記発電部から参照コンデンサと感温抵抗とで構成されるＲＣ直列回路に流れる交流電流との位相差が、センシングされる温度に応じた感温抵抗の抵抗値に基づいて変化するので、当該位相差に基づいて温度を検知することが可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１の発明では、外部から電力を供給することなく動作可能になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態１のセンサデバイスを示し、（ａ）は概略斜視図、（ｂ）は概略分解斜視図である。
【図２】同上のセンサデバイスにおける振動子形成基板の概略平面図である。
【図３】同上のセンサデバイスを示し、（ａ）は図２のＡ−Ａ’断面に対応する概略断面図、（ｂ）は図２のＢ−Ｂ’断面に対応する概略断面図、（ｃ）は図２のＤ−Ｄ’断面に対応する概略断面図である。
【図４】同上のセンサデバイスの等価回路図である。
【図５】同上の動作説明図である。
【図６】実施形態２のセンサデバイスを示し、（ａ）は概略斜視図、（ｂ）は概略分解斜視図である。
【図７】同上のセンサデバイスにおける振動子形成基板の概略平面図である。
【図８】同上のセンサデバイスを示し、（ａ）は図６のＡ−Ａ’断面に対応する概略断面図、（ｂ）は図６のＢ−Ｂ’断面に対応する概略断面図、（ｃ）は図６のＤ−Ｄ’断面に対応する概略断面図である。
【図９】同上のセンサデバイスの等価回路図である。
【図１０】従来例を示し、（ａ）は一部破断した概略斜視図、（ｂ）は概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（実施形態１）
以下、本実施形態のセンサデバイスについて図１〜図３を参照しながら説明する。
【００２２】
本実施形態のセンサデバイスは、圧力センサデバイスであり、第１のガラス基板１０ａを用いて形成された矩形板状のベース基板１０と、半導体基板（シリコン基板）２０ａを用いて形成されてベース基板１０の一表面側に固着されるフレーム部２１およびフレーム部２１の内側に配置され可撓性の撓み部２２を介して揺動自在に支持された振動子２３を有する振動子形成基板２０と、第２のガラス基板３０ａを用いて形成され振動子形成基板２０との間に振動子２３の変位を可能とする変位空間３５を形成する形で振動子形成基板２０におけるベース基板１０側とは反対側に固着されたカバー基板３０とを備え、振動子形成基板２０の撓み部２２に、振動子２３の振動に応じて交流電圧を発生する圧電変換部（圧電変換素子）からなる発電部２４が形成されている。
【００２３】
上述の振動子形成基板２０は、半導体基板２０ａの上記一表面上にシリコン酸化膜からなる絶縁膜２０ｂが形成されており、発電部２４を構成する圧電変換部は、絶縁膜２０ｂ上に形成された金属膜（例えば、Ｐｔ膜）からなる下部電極２４ａと、下部電極２４ａにおける絶縁膜２０ｂ側とは反対側に形成されたＰＺＴ膜からなる圧電層２４ｂと、圧電層２４ｂにおける下部電極２４ａ側とは反対側に形成された金属膜（例えば、Ａｌ膜）からなる上部電極２４ｃとで構成されている。なお、圧電層２４ｂの圧電材料はＰＺＴに限らず、例えば、鉛フリーのＫＮＮやＡｌＮなどを採用してもよく、これらの材料を採用すれば、環境負荷を軽減できる。
【００２４】
また、本実施形態のセンサデバイスは、発電部２４からの交流電圧によりバイアスされるセンサ部２５と、カバー基板３０における振動子形成基板２０側とは反対側の一表面側に形成されセンサ部２５の出力を電波（電磁波）として放射させるアンテナ３９とを備えている。
【００２５】
センサ部２５は、センシング対象の物理量が圧力であって、フレーム部２１に形成したダイヤフラム部２６に設けられた可動電極２７と、カバー基板３０に設けられ可動電極２７に対向配置される固定電極３７とを備え、ダイヤフラム部２６の受ける圧力の変化に応じて容量値が変化する可変容量コンデンサであり、フレーム部２１に形成された金属膜からなる参照抵抗３８を介して発電部２４の出力端間に接続されている。ここで、ダイヤフラム部２６は、上述の半導体基板２０ａの他表面に凹所２０ｃをエッチング技術により形成することによって、振動子形成基板２０のフレーム部２１に形成されている。また、参照抵抗３８は、絶縁膜２０ｂ上で平面視形状が蛇行した形状（図示例では、つづら折れ状の形状）に形成されている。上述の説明から分かるように、センサ部２５は、一部がフレーム部２１に設けられている。
【００２６】
上述のセンサ部２５は、可動電極２７が、フレーム部２１に形成された金属配線２９ａを介して発電部２４の一対の電極の一方の電極である下部電極２４ａと接続され、固定電極３７が、カバー基板３０に形成された金属配線３７ｂおよびフレーム部２１に形成された金属配線２８ｂを介して参照抵抗２８の一端部と接続されている。また、参照抵抗２８は、他端部が金属配線２９ｂを介して発電部２４の他方の電極である上部電極２４ｃと接続されている。また、金属配線２９ｂには、上述のアンテナ３９が接続されている。しかして、センサデバイスの等価回路は、発電部２４を交流電圧源Ｖｓ、参照抵抗２８を抵抗Ｒ、センサ部２５を可変容量コンデンサＣとすれば、図４に示すように、交流電圧源Ｖｓに抵抗Ｒと可変容量コンデンサＣとのＲＣ直列回路が接続され、交流電圧源Ｖｓと抵抗Ｒとを接続している金属配線２９ｂにアンテナ３９が接続された回路構成となる。
【００２７】
なお、本実施形態では、振動子形成基板２０の基礎となる半導体基板２０ａとしてシリコン基板２０ａを用いているが、シリコン基板２０ａに限らず、例えば、シリコン基板からなる支持基板上のシリコン酸化膜からなる絶縁層（埋込酸化膜）上にｎ形のシリコン層（活性層）を有するＳＯＩ基板を用いて形成してもよく、当該絶縁層をダイヤフラム部２６および撓み部２２の形成時のエッチングストッパ層として利用することでダイヤフラム部２６および撓み部２２の厚さの高精度化を図るようにしてもよい。
【００２８】
また、上述のベース基板１０は、振動子形成基板２０の凹所２０ｃ内の空間に連通する貫通孔１０ｃが厚み方向に貫設されている。要するに、振動子形成基板２０の凹所２０ｃ内の空間はセンサデバイスの外部空間と連通している。また、ベース基板１０の上記一表面には、振動子２３の変位空間１５を確保するための変位空間形成用凹部１０ｂが形成されている。なお、ベース基板１０に変位空間形成用凹部１０ｂを形成せずに、振動子２３の厚みを薄くすることでベース基板１０側への変位空間１５を確保するようにしてもよい。
【００２９】
また、上述のカバー基板３０は、上述のアンテナ３９が形成された一表面側とは反対側（つまり、振動子形成基板２０側）の他表面に、振動子２３の変位空間３５を形成するための変位空間形成用凹部３０ｂ（図３（ａ），（ｃ）参照）と、可動電極２７と固定電極３７との間にギャップを形成するためのギャップ形成用凹部３０ｃ（図３（ｃ）参照）と、参照抵抗２８を収納するための参照抵抗収納用凹部３０ｄ（図３（ｂ）参照）とが形成されている。また、カバー基板３０には、アンテナ３９と振動子形成基板２０のフレーム部２１に形成されている金属配線２９ｂとを電気的に接続する貫通配線３８が厚み方向に貫設されている。
【００３０】
上述のベース基板１０およびカバー基板３０は、所望の真空度（例えば、１０Ｐａ程度）の真空中で振動子形成基板２０のフレーム２１に気密的に固着されており、ベース基板１０とフレーム部２１とカバー基板３０とで気密パッケージが構成されるので、当該気密パッケージ内を真空とすることで、振動子２３の空気によるエアダンピングを防止することができてエネルギ変換効率の向上を図れるとともに、信頼性を高めることができる。なお、本実施形態のセンサデバイスでは、振動子２３の周囲空間（振動子形成基板２０における振動子２３の周囲の空間と上述の各変位空間１５，３５とで構成される空間）の圧力、ギャップ形成用凹部１０ｂ内の圧力、参照抵抗収納用凹部３０ｄ内の圧力、それぞれが上記所望の真空度となっている。
【００３１】
本実施形態のセンサデバイスでは、発電部２４が下部電極２４ａと圧電層２４ｂと上部電極２４ｃとで構成される圧電変換部により構成されているから、振動子２３の振動によって発電部２４の圧電層２４ｂが応力を受け上部電極２４ｃと下部電極２４ａとに電荷の偏りが発生し、発電部２４において交流電圧が発生する。また、本実施形態のセンサデバイスでは、センサ部２５として、可動電極２７と固定電極３７とを一対の電極とする可変容量コンデンサＣを備えているから、ダイヤフラム部２６がセンサデバイスの外部からベース基板１０の貫通孔１０ｃおよび振動子形成基板２０の凹所２０ｃの内部空間を通して導入される気体や液体などの圧力により可動電極２７と固定電極３７との距離が変化し、可変容量コンデンサＣの容量値が変化する。
【００３２】
ここにおいて、本実施形態のセンサデバイスの等価回路は、上述の図４に示したように、発電部２４により構成される交流電圧源Ｖｓに、参照抵抗２８とセンサ部２５とのＲＣ直列回路が接続された構成となるから、センサ部２５の出力をアンテナ３９から電波として放射させることができる。
【００３３】
なお、上述のセンサデバイスは、ＭＥＭＳデバイスの製造技術などを利用して形成されている。また、振動子形成基板２０とベース基板１０およびカバー基板３０とは、例えば、陽極接合法や、常温接合法や、エポキシ樹脂などを用いた樹脂接合法などにより固着すればよい。
【００３４】
以上説明した本実施形態のセンサデバイスによれば、フレーム部２１およびフレーム部２１の内側に配置され可撓性の撓み部２２を介して揺動自在に支持された振動子２３を有する振動子形成基板２０と、撓み部２２に形成され振動子２３の振動に応じて交流電圧を発生する圧電変換部からなる発電部２４とを備え、センサ部２５が、発電部２４からの交流電圧によりバイアスされるので、外部から電力を供給することなく動作可能となる。ここで、センサ部２５は、センシング対象の物理量である圧力の変化に応じて、容量値が変化するので、圧力の変化をセンサ部２５の容量値の変化から検出することが可能となる。
【００３５】
また、本実施形態のセンサデバイスは、センサ部２５の出力を電波として放射させるアンテナ３９を備えているので、センサ部２５の出力を取り出すための金属細線が不要となり、センサデバイスを用いたシステムの低コスト化を図れ、発電部２４で発電できる微量な交流電力を整流、昇圧、蓄電などすることなくセンサ部２５の出力を送信できる。しかして、例えば、アンテナ３９から送信された電波を受信する受信アンテナおよび当該受信アンテナの出力に基づいて圧力を求めるマイクロコンピュータなどからなる信号処理部を備えた受信装置において、圧力の情報を得ることが可能となる。なお、センサデバイスは、例えば、車両などに搭載して用いられるが、車載用途に限らず、他の用途にも用いられる。
【００３６】
また、本実施形態のセンサデバイスによれば、センサ部２５は、センシング対象の物理量が圧力であって、フレーム部２１に形成したダイヤフラム部２６に設けられた可動電極２７と当該可動電極２７に対向配置される固定電極３７とで構成され圧力の変化に応じて容量値が変化する可変容量コンデンサＣであり、フレーム部２１に形成された参照抵抗２８を介して発電部２４の出力端間に接続されているので、図５に示すように、発電部２４で発生する交流電圧「イ」と、発電部２４からセンサ部２５と参照抵抗２８とで構成されるＲＣ直列回路に流れる交流電流「ロ」との位相差δが、センシングされる圧力に応じたセンサ部２５の容量値に基づいて変化する。なお、参照抵抗２８の抵抗値をＲ、センサ部２５の容量値をＣ、交流電圧「イ」の角周波数をωとすると、tanδ＝１／ωＲＣとなる。
【００３７】
したがって、センサデバイスにおける可変容量コンデンサＣの代わりに容量値が一定のコンデンサを形成したリファレンス用デバイスをセンサデバイスの隣りに配置しておけば、両者の位相差δに基づいて圧力を検知することが可能となる。
【００３８】
（実施形態２）
図６〜図８に基づいて説明する本実施形態のセンサデバイスは温度センサデバイスであるが、基本構成は実施形態１と略同じなので、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【００３９】
本実施形態では、振動子形成基板２０において、実施形態１で説明した参照抵抗２８（図１〜３参照）の代わりに、平面視形状が蛇行した金属膜（例えば、Ｐｔ膜）からなる感温抵抗よりなるセンサ部４８が形成されている点、振動子形成基板２０において、実施形態１で説明した凹所２０ｃ（図３（ｂ）参照）およびダイヤフラム部２６（図３（ｂ）参照）を形成せずに可動電極２７（図３（ｂ）参照）の代わりに、固定電極４７が形成されており、振動子形成基板２０の固定電極４７とカバー基板３０の固定電極３７とで容量値が一定の参照コンデンサ４５を構成している点、などが相違する。また、本実施形態におけるベース基板１０には、実施形態１にて説明した貫通孔１０ｃは形成されていない点も相違する。
【００４０】
ここにおいて、センサ部４８を構成する感温抵抗はＰｔ膜などの金属膜により形成されている。
【００４１】
上述の参照コンデンサ４５は、一方の固定電極４７が、フレーム部２１に形成された金属配線２９ａを介して発電部２４の一対の電極の一方の電極である下部電極２４ａと接続され、固定電極３７が、カバー基板３０に形成された金属配線３７ｂおよびフレーム部２１に形成された金属配線４８ｂを介して感温抵抗４８の一端部と接続されている。また、感温抵抗４８は、他端部が金属配線２９ｂを介して発電部２４の他方の電極である上部電極２４ｃと接続されている。また、金属配線２９ｂには、上述のアンテナ３９が接続されている。しかして、センサデバイスの等価回路は、発電部２４を交流電圧源Ｖｓ、センサ部４８を可変抵抗Ｒ、参照コンデンサ４５をコンデンサＣとすれば、図９に示すように、交流電圧源Ｖｓに可変抵抗ＲとコンデンサＣとのＲＣ直列回路が接続され、交流電圧源Ｖｓと可変抵抗Ｒとを接続している金属配線２９ｂにアンテナ３９が接続された回路構成となる。
【００４２】
本実施形態のセンサデバイスでは、上述の説明から分かるように、フレーム部２１に設けられる感温抵抗からなるセンサ部４８が発電部２４からの交流電圧によりバイアスされるので、外部から電力を供給することなく動作可能となる。また、本実施形態のセンサデバイスにおけるセンサ部４８は、センシング対象の物理量である温度の変化に応じて、抵抗値が変化するので、センシング対象の物理量の変化をセンサ部４８の抵抗値の変化から検出することが可能となる。
【００４３】
ここにおいて、本実施形態のセンサデバイスの等価回路は、上述の図９に示したように、発電部２４により構成される交流電圧源Ｖｓに、センサ部４８と参照コンデンサ４５とのＲＣ直列回路が接続された構成となるから、センサ部４８の出力をアンテナ３９から電波として放射させることができる。しかして、例えば、アンテナ３９から送信された電波を受信する受信アンテナおよび当該受信アンテナの出力に基づいて温度を求めるマイクロコンピュータなどからなる信号処理部を備えた受信装置において、温度の情報を得ることが可能となる。なお、センサデバイスは、例えば、車両などに搭載して用いられるが、車載用途に限らず、他の用途にも用いられる。
【００４４】
また、本実施形態のセンサデバイスによれば、センサ部４８は、センシング対象の物理量が温度であって、フレーム部２１に形成され温度の変化に応じて抵抗値が変化する感温抵抗であり、フレーム部２１に形成された参照コンデンサ４５を介して発電部２４の出力端間に接続されているので、上述の図５と同様に、発電部２４で発生する交流電圧「イ」と、発電部２４からＲＣ直列回路に流れる交流電流「ロ」との位相差δが、センシングされる温度に応じたセンサ部４８の抵抗値に基づいて変化する。なお、センサ部４８の抵抗値をＲ、参照コンデンサ４５の容量値をＣ、交流電圧「イ」の角周波数をωとすると、tanδ＝１／ωＲＣとなる。
【００４５】
したがって、センサデバイスにおけるセンサ部４８の代わりに抵抗値が一定の参照抵抗を形成したリファレンス用デバイスをセンサデバイスの隣りに配置しておけば、両者の位相差δに基づいて温度を検知することが可能となる。
【符号の説明】
【００４６】
１０ ベース基板
１０ａ 第１のガラス基板
２０ 振動子形成基板
２０ａ シリコン基板
２１ フレーム部
２２ 撓み部
２３ 振動子
２４ 発電部
２５ センサ部
２６ ダイヤフラム部
２７ 可動電極
２８ 参照抵抗
３０ カバー基板
３０ａ 第２のガラス基板
３５ 変位空間
３７ 固定電極
３９ アンテナ
４５ 参照コンデンサ
４８ センサ部（感温抵抗）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース基板と、半導体基板を用いて形成されてベース基板の一表面側に固着されるフレーム部およびフレーム部の内側に配置され可撓性の撓み部を介して揺動自在に支持された振動子を有する振動子形成基板と、撓み部に形成され振動子の振動に応じて交流電圧を発生する圧電変換部からなる発電部と、少なくとも一部がフレーム部に設けられ発電部からの交流電圧によりバイアスされるセンサ部とを備えることを特徴とするセンサデバイス。
【請求項２】
前記センサ部の出力を電波として放射させるアンテナを備えることを特徴とする請求項１記載のセンサデバイス。
【請求項３】
前記センサ部は、センシング対象の物理量の変化に応じて、容量値もしくは抵抗値が変化することを特徴とする請求項１または請求項２記載のセンサデバイス。
【請求項４】
前記センサ部は、センシング対象の物理量が圧力であって、前記フレーム部に形成したダイヤフラム部に設けられた可動電極と当該可動電極に対向配置される固定電極とで構成され圧力の変化に応じて容量値が変化する可変容量コンデンサであり、前記フレーム部に形成された参照抵抗を介して前記発電部の出力端間に接続されてなることを特徴とする請求項３記載のセンサデバイス。
【請求項５】
前記センサ部は、センシング対象の物理量が温度であって、温度の変化に応じて抵抗値が変化する感温抵抗であり、前記フレーム部に設けられた参照コンデンサを介して前記発電部の出力端間に接続されてなることを特徴とする請求項３記載のセンサデバイス。
【請求項１】
ベース基板と、半導体基板を用いて形成されてベース基板の一表面側に固着されるフレーム部およびフレーム部の内側に配置され可撓性の撓み部を介して揺動自在に支持された振動子を有する振動子形成基板と、撓み部に形成され振動子の振動に応じて交流電圧を発生する圧電変換部からなる発電部と、少なくとも一部がフレーム部に設けられ発電部からの交流電圧によりバイアスされるセンサ部とを備えることを特徴とするセンサデバイス。
【請求項２】
前記センサ部の出力を電波として放射させるアンテナを備えることを特徴とする請求項１記載のセンサデバイス。
【請求項３】
前記センサ部は、センシング対象の物理量の変化に応じて、容量値もしくは抵抗値が変化することを特徴とする請求項１または請求項２記載のセンサデバイス。
【請求項４】
前記センサ部は、センシング対象の物理量が圧力であって、前記フレーム部に形成したダイヤフラム部に設けられた可動電極と当該可動電極に対向配置される固定電極とで構成され圧力の変化に応じて容量値が変化する可変容量コンデンサであり、前記フレーム部に形成された参照抵抗を介して前記発電部の出力端間に接続されてなることを特徴とする請求項３記載のセンサデバイス。
【請求項５】
前記センサ部は、センシング対象の物理量が温度であって、温度の変化に応じて抵抗値が変化する感温抵抗であり、前記フレーム部に設けられた参照コンデンサを介して前記発電部の出力端間に接続されてなることを特徴とする請求項３記載のセンサデバイス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−２１６８４６（Ｐ２０１０−２１６８４６Ａ）
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６０９９０（Ｐ２００９−６０９９０）
【出願日】平成２１年３月１３日（２００９．３．１３）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１３日（２００９．３．１３）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
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