JP3203788B2 - 物理量センサ及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は物理量センサ及びその製
造方法に関する。具体的にいうと、産業機器、情報処理
機器、家庭電化製品などに用いられる、光、圧力、加速
度、温度、湿度などの物理量を計測及び検出するための
物理量センサと、当該物理量センサの製造方法に関す
る。
造方法に関する。具体的にいうと、産業機器、情報処理
機器、家庭電化製品などに用いられる、光、圧力、加速
度、温度、湿度などの物理量を計測及び検出するための
物理量センサと、当該物理量センサの製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来より、多種多様なセンサが開発され
ており、光、圧力、応力、位置、距離、速度、加速度、
温度、湿度、硬さ、形状、距離、振動量（数）、重量、
流量、ガス量、ガス種、電磁気量、匂い等を代表とする
物理量もしくはその変化が検出可能となっている。通
常、これらの物理量センサは、物理量を検出するセンサ
ヘッドと当該ヘッドの出力を電気的に変換して外部に出
力する電気処理回路とから構成されており、これらの構
成部品が箱型のケースに納められ、ケース内部において
ビニールケーブル等の電気配線によって接続されてい
る。このような構造の従来のセンサにあっては、個々の
部品をあまり小さくできないことや、配線作業などの生
産性の点から、センサ全体をあまり小さくすることがで
きなかった。
ており、光、圧力、応力、位置、距離、速度、加速度、
温度、湿度、硬さ、形状、距離、振動量（数）、重量、
流量、ガス量、ガス種、電磁気量、匂い等を代表とする
物理量もしくはその変化が検出可能となっている。通
常、これらの物理量センサは、物理量を検出するセンサ
ヘッドと当該ヘッドの出力を電気的に変換して外部に出
力する電気処理回路とから構成されており、これらの構
成部品が箱型のケースに納められ、ケース内部において
ビニールケーブル等の電気配線によって接続されてい
る。このような構造の従来のセンサにあっては、個々の
部品をあまり小さくできないことや、配線作業などの生
産性の点から、センサ全体をあまり小さくすることがで
きなかった。
【０００３】また、従来のセンサにあっては、検出しよ
うとする対象物理量によってセンサヘッドの種類が異な
り、センサヘッドからの出力も電圧、電流、電力、電
荷、抵抗もしくはこれらの変化量など、種々の形態で出
力される。従って、物理量センサはこれらの出力形態に
応じて個別の専用回路で処理し、各物理量を計測してい
る。
うとする対象物理量によってセンサヘッドの種類が異な
り、センサヘッドからの出力も電圧、電流、電力、電
荷、抵抗もしくはこれらの変化量など、種々の形態で出
力される。従って、物理量センサはこれらの出力形態に
応じて個別の専用回路で処理し、各物理量を計測してい
る。
【０００４】例えば、従来の物理量センサの例として、
熱電対を用いた温度センサと、フォトダイオードを用い
た光センサを考えると、温度センサにおいては、温度変
化によって発生する熱電対の起電力を電気回路処理する
ことにより温度を検出している。一方、光センサにおい
ては、フォトダイオードへの光の入射により光電流が発
生し、この光電流を電気回路処理することにより対象物
体の有無、位置、形状などの物理量を検出している。こ
れらの例より分かるように、一般に、測定物理量もしく
はセンサの種類が異なるごとに専用処理回路が必要であ
るため、各種センサに応じた専用処理回路の設計・製造
が必要となり、製造コストを高くしている。また、専用
処理回路の必要なことより、複数の物理量情報を検出可
能な複合機能を有するセンサの出現を妨げている。
熱電対を用いた温度センサと、フォトダイオードを用い
た光センサを考えると、温度センサにおいては、温度変
化によって発生する熱電対の起電力を電気回路処理する
ことにより温度を検出している。一方、光センサにおい
ては、フォトダイオードへの光の入射により光電流が発
生し、この光電流を電気回路処理することにより対象物
体の有無、位置、形状などの物理量を検出している。こ
れらの例より分かるように、一般に、測定物理量もしく
はセンサの種類が異なるごとに専用処理回路が必要であ
るため、各種センサに応じた専用処理回路の設計・製造
が必要となり、製造コストを高くしている。また、専用
処理回路の必要なことより、複数の物理量情報を検出可
能な複合機能を有するセンサの出現を妨げている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は叙上の従来例
の欠点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、物理量センサの処理回路の共通化及び汎用化を
図り、小型かつ安価な物理量センサを提供することにあ
る。
の欠点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、物理量センサの処理回路の共通化及び汎用化を
図り、小型かつ安価な物理量センサを提供することにあ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の物理量
センサは、センサ表面を構成する第１の基板と、計測対
象物理量をなんらかの電気的物理量に変換するセンサヘ
ッド、および、当該センサヘッドから出力された前記電
気的物理量を所定の種類の電気的物理量に変換する第１
の電気的処理回路を有する第２の基板と、前記所定の種
類の電気的物理量をさらに別な電気的物理量として出力
する第２の電気的処理回路を有する第３の基板とを備
え、第２の基板を第１及び第３の基板の間に挿入するよ
うに各基板が積層され、少なくとも第２の基板の出力が
第３の基板の入力となるように少なくとも第２及び第３
の基板同士が電気的に接続されていることを特徴として
いる。
センサは、センサ表面を構成する第１の基板と、計測対
象物理量をなんらかの電気的物理量に変換するセンサヘ
ッド、および、当該センサヘッドから出力された前記電
気的物理量を所定の種類の電気的物理量に変換する第１
の電気的処理回路を有する第２の基板と、前記所定の種
類の電気的物理量をさらに別な電気的物理量として出力
する第２の電気的処理回路を有する第３の基板とを備
え、第２の基板を第１及び第３の基板の間に挿入するよ
うに各基板が積層され、少なくとも第２の基板の出力が
第３の基板の入力となるように少なくとも第２及び第３
の基板同士が電気的に接続されていることを特徴として
いる。
【０００７】請求項２に記載の物理量センサは、請求項
１に記載の物理量センサにおける前記第２の基板が複数
枚の子基板を積層して構成されており、各子基板が、そ
れぞれ異なる計測対象物理量を各々の電気的物理量に変
換するセンサヘッド、および、各センサヘッドから出力
された各々の電気的物理量を所定の種類の電気的物理量
に変換する第１の電気的処理回路を有し、前記各子基板
が第３の基板に電気的に接続されていることを特徴とし
ている。
１に記載の物理量センサにおける前記第２の基板が複数
枚の子基板を積層して構成されており、各子基板が、そ
れぞれ異なる計測対象物理量を各々の電気的物理量に変
換するセンサヘッド、および、各センサヘッドから出力
された各々の電気的物理量を所定の種類の電気的物理量
に変換する第１の電気的処理回路を有し、前記各子基板
が第３の基板に電気的に接続されていることを特徴とし
ている。
【０００８】請求項３に記載の物理量センサは、請求項
２に記載の物理量センサにおいて、前記各子基板に、当
該子基板の下層に位置する子基板のセンサヘッドと対向
する箇所において、外部の計測対象物理量を計測するた
めの孔を開口したことを特徴としている。
２に記載の物理量センサにおいて、前記各子基板に、当
該子基板の下層に位置する子基板のセンサヘッドと対向
する箇所において、外部の計測対象物理量を計測するた
めの孔を開口したことを特徴としている。
【０００９】請求項４に記載の物理量センサは、請求項
１，２又は３に記載の物理量センサにおいて、前記第２
の基板のセンサヘッドと対向する箇所において、第１の
基板 に外部の計測対象物理量を計測するための孔を開口
したことを特徴としている。
１，２又は３に記載の物理量センサにおいて、前記第２
の基板のセンサヘッドと対向する箇所において、第１の
基板 に外部の計測対象物理量を計測するための孔を開口
したことを特徴としている。
【００１０】請求項５に記載の物理量センサは、請求項
１，２，３又は４に記載の物理量センサにおいて、２以
上の入力を１つの出力に切替えるリレーやスイッチ回路
等のスイッチ手段を前記第３の基板に設け、当該スイッ
チ手段の出力を前記第２の電気的処理回路に接続し、前
記第２の基板から第３の基板へ出力された２以上の電気
的物理量を前記スイッチ手段の各入力に入力させ、前記
スイッチ手段を切替えて複数の計測対象物理量のうちの
いずれかの計測対象物理量を検出できるようにしたこと
を特徴としている。
１，２，３又は４に記載の物理量センサにおいて、２以
上の入力を１つの出力に切替えるリレーやスイッチ回路
等のスイッチ手段を前記第３の基板に設け、当該スイッ
チ手段の出力を前記第２の電気的処理回路に接続し、前
記第２の基板から第３の基板へ出力された２以上の電気
的物理量を前記スイッチ手段の各入力に入力させ、前記
スイッチ手段を切替えて複数の計測対象物理量のうちの
いずれかの計測対象物理量を検出できるようにしたこと
を特徴としている。
【００１１】請求項６に記載の物理量センサは、請求項
１，２，３，４又は５に記載の物理量センサにおいて、
前記第１、第２及び第３の各基板間の電気的接続が、一
方の基板に設けられた凸状電極と他方の基板に設けられ
た凹状電極との嵌合によって行なわれていることを特徴
としている。
１，２，３，４又は５に記載の物理量センサにおいて、
前記第１、第２及び第３の各基板間の電気的接続が、一
方の基板に設けられた凸状電極と他方の基板に設けられ
た凹状電極との嵌合によって行なわれていることを特徴
としている。
【００１２】請求項７に記載の物理量センサは、請求項
１，２，３，４又は５に記載の物理量センサにおいて、
前記第１、第２及び第３の各基板間が、導電性ポリマー
を介して電気的に接続されていることを特徴としてい
る。
１，２，３，４又は５に記載の物理量センサにおいて、
前記第１、第２及び第３の各基板間が、導電性ポリマー
を介して電気的に接続されていることを特徴としてい
る。
【００１３】請求項８に記載の物理量センサは、請求項
１，２，３，４又は５に記載の物理量センサにおいて、
前記第１、第２及び第３の各基板間の電気的接続が、一
方の基板に設けられた電気／光変換素子と他方の基板に
設けられた光／電気変換素子により光信号を介して行な
われていることを特徴としている。
１，２，３，４又は５に記載の物理量センサにおいて、
前記第１、第２及び第３の各基板間の電気的接続が、一
方の基板に設けられた電気／光変換素子と他方の基板に
設けられた光／電気変換素子により光信号を介して行な
われていることを特徴としている。
【００１４】請求項９に記載の物理量センサの製造方法
は、請求項１，２，３，４，５，６，７又は８に記載の
物理量センサを製造するための方法であって、前記第１
の基板を複数個形成された第１の母基板と、前記第２の
基板を複数個形成された第２の母基板と、前記第３の基
板を複数個形成された第３の母基板を、第２の母基板が
第１及び第３の母基板の間に挟まれるようにして積層し
た後、当該母基板の積 層構造体を切断することによって
個別の物理量センサを複数個得ることを特徴としてい
る。
は、請求項１，２，３，４，５，６，７又は８に記載の
物理量センサを製造するための方法であって、前記第１
の基板を複数個形成された第１の母基板と、前記第２の
基板を複数個形成された第２の母基板と、前記第３の基
板を複数個形成された第３の母基板を、第２の母基板が
第１及び第３の母基板の間に挟まれるようにして積層し
た後、当該母基板の積 層構造体を切断することによって
個別の物理量センサを複数個得ることを特徴としてい
る。
【００１５】
【作用】請求項１に記載の物理量センサにあっては、第
２の基板に搭載されたセンサヘッドから出力される電気
的物理量を共通の電気的物理量に変換する第１の電気的
処理回路を有しているから、センサヘッドから出力され
る電気的物理量がどのような形態のものであっても、全
て共通の電気的物理量として出力することができる。し
たがって、種類の異なるセンサヘッドを搭載された第２
の基板を個別に使用する場合でも、第２の電気的処理回
路への出力を共通の電気的物理量に統一することがで
き、第２の電気的処理回路を共用化及び汎用化すること
ができる。
２の基板に搭載されたセンサヘッドから出力される電気
的物理量を共通の電気的物理量に変換する第１の電気的
処理回路を有しているから、センサヘッドから出力され
る電気的物理量がどのような形態のものであっても、全
て共通の電気的物理量として出力することができる。し
たがって、種類の異なるセンサヘッドを搭載された第２
の基板を個別に使用する場合でも、第２の電気的処理回
路への出力を共通の電気的物理量に統一することがで
き、第２の電気的処理回路を共用化及び汎用化すること
ができる。
【００１６】しかも、請求項１に記載の物理量センサに
あっては、センサヘッド及びセンサヘッドの出力を共通
の電気的物理量に変換する第１の電気的処理回路を１つ
の基板（第２の基板）に構成し、統一された電気的物理
量を処理するための第２の電気的処理回路を別の基板
（第３の基板）に構成しているので、第１及び第３の基
板を共通化することができ、第２の基板のみを入れ替え
ることにより種々の物理量センサを構成することができ
る。この結果、第１及び第３の基板等の共通化及び汎用
化による量産効果により、物理量センサを低コスト化す
ることができる。
あっては、センサヘッド及びセンサヘッドの出力を共通
の電気的物理量に変換する第１の電気的処理回路を１つ
の基板（第２の基板）に構成し、統一された電気的物理
量を処理するための第２の電気的処理回路を別の基板
（第３の基板）に構成しているので、第１及び第３の基
板を共通化することができ、第２の基板のみを入れ替え
ることにより種々の物理量センサを構成することができ
る。この結果、第１及び第３の基板等の共通化及び汎用
化による量産効果により、物理量センサを低コスト化す
ることができる。
【００１７】請求項２に記載の物理量センサにあって
は、請求項１に記載の物理量センサにおいて、第２の基
板を構成する各子基板に搭載された各センサヘッドから
出力される電気的物理量を共通の電気的物理量に変換す
る第１の電気的処理回路を有しているから、センサヘッ
ドから出力される電気的物理量がどのような形態のもの
であっても、全て共通の電気的物理量として出力するこ
とができる。したがって、各子基板に搭載された種類の
異なるセンサヘッドを複数個同時に使用する場合でも、
第２の電気的処理回路への出力を共通の電気的物理量に
統一することができ、第２の電気的処理回路を共用化及
び汎用化することができる。
は、請求項１に記載の物理量センサにおいて、第２の基
板を構成する各子基板に搭載された各センサヘッドから
出力される電気的物理量を共通の電気的物理量に変換す
る第１の電気的処理回路を有しているから、センサヘッ
ドから出力される電気的物理量がどのような形態のもの
であっても、全て共通の電気的物理量として出力するこ
とができる。したがって、各子基板に搭載された種類の
異なるセンサヘッドを複数個同時に使用する場合でも、
第２の電気的処理回路への出力を共通の電気的物理量に
統一することができ、第２の電気的処理回路を共用化及
び汎用化することができる。
【００１８】しかも、請求項２に記載の物理量センサに
あっては、センサヘッド及びセンサヘッドの出力を共通
の電気的物理量に変換する第１の電気的処理回路を１つ
の基板（第２の基板）に構成し、統一された電気的物理
量を処理するための第２の電気的処理回路を別の基板
（第３の基板）に構成しているので、第１及び第３の基
板を共通化することができ、第２の基板を構成する子基
板を入れ替えることにより種々の物理量センサを構成す
ることができる。この結果、第１及び第３の基板等の共
通化及び汎用化による量産効果により、物理量センサを
低コスト化することができる。
あっては、センサヘッド及びセンサヘッドの出力を共通
の電気的物理量に変換する第１の電気的処理回路を１つ
の基板（第２の基板）に構成し、統一された電気的物理
量を処理するための第２の電気的処理回路を別の基板
（第３の基板）に構成しているので、第１及び第３の基
板を共通化することができ、第２の基板を構成する子基
板を入れ替えることにより種々の物理量センサを構成す
ることができる。この結果、第１及び第３の基板等の共
通化及び汎用化による量産効果により、物理量センサを
低コスト化することができる。
【００１９】請求項３に記載の物理量センサにあって
は、請求項２に記載の物理量センサにおいて、各子基板
にその下層に位置する子基板のセンサヘッドと対向する
箇所に開口をあけているから、センサヘッドは当該開口
を通して外部の計測対象物理量を計測することができ、
外部の計測対象物を計測し易くできる。
は、請求項２に記載の物理量センサにおいて、各子基板
にその下層に位置する子基板のセンサヘッドと対向する
箇所に開口をあけているから、センサヘッドは当該開口
を通して外部の計測対象物理量を計測することができ、
外部の計測対象物を計測し易くできる。
【００２０】請求項４に記載の物理量センサにあって
は、請求項１，２又は３に記載の物理量センサにおい
て、第２の基板のセンサヘッドと対向する箇所で第１の
基板に開口をあけているから、センサヘッドは当該開口
を通して外部の計測対象物理量を計測することができ、
外部の計測対象物を計測し易くできる。
は、請求項１，２又は３に記載の物理量センサにおい
て、第２の基板のセンサヘッドと対向する箇所で第１の
基板に開口をあけているから、センサヘッドは当該開口
を通して外部の計測対象物理量を計測することができ、
外部の計測対象物を計測し易くできる。
【００２１】請求項５に記載の物理量センサにあって
は、請求項１，２，３又は４に記載の物理量センサにお
いて、第２の基板から第３の基板へ出力された２以上の
電気的物理量をスイッチ手段の各入力に入力させ、該ス
イッチ手段の出力を第２の電気的処理回路に接続してい
るから、スイッチ手段の働きで物理量センサからの出力
の種類を切り替えることにより、１台の物理量センサに
より複数の計測対象物理量を計測することができる。
は、請求項１，２，３又は４に記載の物理量センサにお
いて、第２の基板から第３の基板へ出力された２以上の
電気的物理量をスイッチ手段の各入力に入力させ、該ス
イッチ手段の出力を第２の電気的処理回路に接続してい
るから、スイッチ手段の働きで物理量センサからの出力
の種類を切り替えることにより、１台の物理量センサに
より複数の計測対象物理量を計測することができる。
【００２２】請求項６に記載の物理量センサにあって
は、１，２，３，４又は５に記載の物理量センサにおい
て、一方の基板に設けられた凸状電極と他方の基板に設
けられた凹状電極との嵌合により、第１、第２及び第３
の各基板間の電気的接続を行な っているから、センサヘ
ッドや各電気的処理回路等を接続するためのケーブル配
線が不要となり、その結果、物理量センサを小型化する
ことができ、実装コストも低減することができる。
は、１，２，３，４又は５に記載の物理量センサにおい
て、一方の基板に設けられた凸状電極と他方の基板に設
けられた凹状電極との嵌合により、第１、第２及び第３
の各基板間の電気的接続を行な っているから、センサヘ
ッドや各電気的処理回路等を接続するためのケーブル配
線が不要となり、その結果、物理量センサを小型化する
ことができ、実装コストも低減することができる。
【００２３】請求項７に記載の物理量センサにあって
は、１，２，３，４又は５に記載の物理量センサにおい
て、導電性ポリマーを介して前記第１、第２及び第３の
各基板間を電気的に接続しているから、センサヘッドや
各電気的処理回路等を接続するためのケーブル配線が不
要となり、その結果、物理量センサを小型化することが
でき、実装コストも低減することができる。
は、１，２，３，４又は５に記載の物理量センサにおい
て、導電性ポリマーを介して前記第１、第２及び第３の
各基板間を電気的に接続しているから、センサヘッドや
各電気的処理回路等を接続するためのケーブル配線が不
要となり、その結果、物理量センサを小型化することが
でき、実装コストも低減することができる。
【００２４】請求項８に記載の物理量センサにあって
は、１，２，３，４又は５に記載の物理量センサにおい
て、一方の基板に設けられた電気／光変換素子と他方の
基板に設けられた光／電気変換素子により光信号を介し
て、第１、第２及び第３の各基板間を電気的に接続して
いるから、センサヘッドや各電気的処理回路等を接続す
るためのケーブル配線が不要となり、その結果、物理量
センサを小型化することができ、実装コストも低減する
ことができる。
は、１，２，３，４又は５に記載の物理量センサにおい
て、一方の基板に設けられた電気／光変換素子と他方の
基板に設けられた光／電気変換素子により光信号を介し
て、第１、第２及び第３の各基板間を電気的に接続して
いるから、センサヘッドや各電気的処理回路等を接続す
るためのケーブル配線が不要となり、その結果、物理量
センサを小型化することができ、実装コストも低減する
ことができる。
【００２５】請求項９に記載の物理量センサの製造方法
は、請求項１，２，３，４，５，６，７又は８に記載の
物理量センサを製造する方法であって、第１の基板を複
数個形成された第１の母基板と、第２の基板を複数個形
成された第２の母基板と、第３の基板を複数個形成され
た第３の母基板を、第２の母基板が第１及び第３の母基
板の間に挟まれるようにして積層した後、当該母基板の
積層構造体を切断することによって個々の物理量センサ
に分割しているので、１回の製造工程により個別の物理
量センサを同時に複数個得ることができる。
は、請求項１，２，３，４，５，６，７又は８に記載の
物理量センサを製造する方法であって、第１の基板を複
数個形成された第１の母基板と、第２の基板を複数個形
成された第２の母基板と、第３の基板を複数個形成され
た第３の母基板を、第２の母基板が第１及び第３の母基
板の間に挟まれるようにして積層した後、当該母基板の
積層構造体を切断することによって個々の物理量センサ
に分割しているので、１回の製造工程により個別の物理
量センサを同時に複数個得ることができる。
【００２６】
【実施例】図１は本発明の一実施例による物理量センサ
Ａを示す分解斜視図である。本発明による物理量センサ
Ａは、表面基板部（第１の基板）１、センサ基板部（第
２の基板）２および電気処理回路基板部（第３の基板）
３を積層し一体化して構成されている。
Ａを示す分解斜視図である。本発明による物理量センサ
Ａは、表面基板部（第１の基板）１、センサ基板部（第
２の基板）２および電気処理回路基板部（第３の基板）
３を積層し一体化して構成されている。
【００２７】 センサ基板部２にあっては、高抵抗シリコ
ン基板４の上面に形成された凹部５内に、検出対象物理
量を固有の電気的信号（電気的物理量）に変換するため
のセンサヘッド６と当該センサヘッド６から出力された
固有の電気的信号を共通の電気的信号に変換する電気的
処理回路７とが埋め込まれており、当該電気的処理回路
７からシリコン基板４の下面に設けられたコンタクトホ
ール８へは、センサヘッド６の種類によらない共通の電
気的信号として出力されている。ここで、センサヘッド
６は検出対象物理量を電気的信号に変換して出力するも
のならどのようなものでも良く、例えば、光、圧力、応
力、位置、距離、速度、加速度、温度、湿度、硬さ、形
状、振動量（数）、重量、流量、ガス量、ガス種、電磁
気量（強さ）、匂い等の物理量を検出可能なものであれ
ばよい。従って、センサヘッド６から出力される固有の
電気的信号もセンサヘッド６の種類によって異なるもの
であって、電圧、電流、電力、電荷、抵抗、もしくはこ
れらの変化率等、どのような形態の電気的信号であって
もよい。また、電気的処理回路７から出力される共通の
電気的信号は予め統一されており、センサヘッド６から
出力される電気的信号がどのような信号であっても、電
気的処理回路７から出力される電気的信号は、例えば電
圧信号に統一されて出力される。なお、センサ基板部２
の下面両側部には、前記コンタクトホール８以外にも基
板間を電気的に接続するためのコンタクトホール（貫通
孔）８が設けられており、上面両側部にはコンタクトホ
ール２７と接続されて基板間を電気的に接続するための
コンタクトポール（柱状突起）９が突設されている。
ン基板４の上面に形成された凹部５内に、検出対象物理
量を固有の電気的信号（電気的物理量）に変換するため
のセンサヘッド６と当該センサヘッド６から出力された
固有の電気的信号を共通の電気的信号に変換する電気的
処理回路７とが埋め込まれており、当該電気的処理回路
７からシリコン基板４の下面に設けられたコンタクトホ
ール８へは、センサヘッド６の種類によらない共通の電
気的信号として出力されている。ここで、センサヘッド
６は検出対象物理量を電気的信号に変換して出力するも
のならどのようなものでも良く、例えば、光、圧力、応
力、位置、距離、速度、加速度、温度、湿度、硬さ、形
状、振動量（数）、重量、流量、ガス量、ガス種、電磁
気量（強さ）、匂い等の物理量を検出可能なものであれ
ばよい。従って、センサヘッド６から出力される固有の
電気的信号もセンサヘッド６の種類によって異なるもの
であって、電圧、電流、電力、電荷、抵抗、もしくはこ
れらの変化率等、どのような形態の電気的信号であって
もよい。また、電気的処理回路７から出力される共通の
電気的信号は予め統一されており、センサヘッド６から
出力される電気的信号がどのような信号であっても、電
気的処理回路７から出力される電気的信号は、例えば電
圧信号に統一されて出力される。なお、センサ基板部２
の下面両側部には、前記コンタクトホール８以外にも基
板間を電気的に接続するためのコンタクトホール（貫通
孔）８が設けられており、上面両側部にはコンタクトホ
ール２７と接続されて基板間を電気的に接続するための
コンタクトポール（柱状突起）９が突設されている。
【００２８】 電気処理回路基板部３にあっては、高抵抗
シリコン基板１０の上面の凹部１１内に各種回路が埋め
込まれており、上面両側部にはセンサ基板部２と電気的
に接続するためのコンタクトポール１９が突設されてい
る。すなわち、シリコン基板１０上には、コンタクトポ
ール１９を通してセンサ基板部２から入力された共通の
電気的信号を増幅するための増幅回路１２、増幅回路１
２から出力された増幅信号を整形する波形整形回路１
３、波形整形回路１３から出力されたアナログ信号をデ
ジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路１４、Ａ／Ｄ変換
回路１４から出力されたデジタル信号を受信してファジ
イ演算／判断／制御を行なわせるためのデジタルファジ
イマイクロプロセッサ１５、デジタルファジイマイクロ
プロセッサ１５の出力信号を外部へ送信可能な信号に変
換するためのインターフェース回路１６、外部へ光信号
を送信するための発光ダイオード等の発光素子１８、前
記インターフェース回路１６からの出力を受信して発光
素子１８を点滅させるための駆動電流を発生する発光素
子駆動回路１７（例えば、パワーＦＥＴなど）が搭載さ
れている。なお、センサ基板部２や電気処理回路基板部
３等においては、各回路もしくは素子間やコンタクトホ
ール８、コンタクトポール９，１９同士の間は、アルミ
ニウム等の金属配線２８によって接続されている。
シリコン基板１０の上面の凹部１１内に各種回路が埋め
込まれており、上面両側部にはセンサ基板部２と電気的
に接続するためのコンタクトポール１９が突設されてい
る。すなわち、シリコン基板１０上には、コンタクトポ
ール１９を通してセンサ基板部２から入力された共通の
電気的信号を増幅するための増幅回路１２、増幅回路１
２から出力された増幅信号を整形する波形整形回路１
３、波形整形回路１３から出力されたアナログ信号をデ
ジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路１４、Ａ／Ｄ変換
回路１４から出力されたデジタル信号を受信してファジ
イ演算／判断／制御を行なわせるためのデジタルファジ
イマイクロプロセッサ１５、デジタルファジイマイクロ
プロセッサ１５の出力信号を外部へ送信可能な信号に変
換するためのインターフェース回路１６、外部へ光信号
を送信するための発光ダイオード等の発光素子１８、前
記インターフェース回路１６からの出力を受信して発光
素子１８を点滅させるための駆動電流を発生する発光素
子駆動回路１７（例えば、パワーＦＥＴなど）が搭載さ
れている。なお、センサ基板部２や電気処理回路基板部
３等においては、各回路もしくは素子間やコンタクトホ
ール８、コンタクトポール９，１９同士の間は、アルミ
ニウム等の金属配線２８によって接続されている。
【００２９】 表面基板部１にあっては、高抵抗シリコン
基板２０の上面の凹部２１に太陽電池２２を搭載されて
おり、太陽電池２２に発生した電気的エネルギーは、金
属配線２８及びコンタクトホール２７，８、コンタクト
ポール９，１９等を介して電気処理回路基板部３の波形
整形回路１３やＡ／Ｄ変換回路１４、デジタルファジイ
マイクロプロセッサ１５等に供給されている。シリコン
基板２０におけるセンサ基板部２のセンサヘッド６と対
向する位置にはセンサ窓（計測用の孔）２６が開口され
ており、センサヘッド６が外部の計測対象物理量と接触
し易くして検知を容易にしている。
基板２０の上面の凹部２１に太陽電池２２を搭載されて
おり、太陽電池２２に発生した電気的エネルギーは、金
属配線２８及びコンタクトホール２７，８、コンタクト
ポール９，１９等を介して電気処理回路基板部３の波形
整形回路１３やＡ／Ｄ変換回路１４、デジタルファジイ
マイクロプロセッサ１５等に供給されている。シリコン
基板２０におけるセンサ基板部２のセンサヘッド６と対
向する位置にはセンサ窓（計測用の孔）２６が開口され
ており、センサヘッド６が外部の計測対象物理量と接触
し易くして検知を容易にしている。
【００３０】 また、センサ基板部２及び表面基板部１に
は、電気処理回路基板部３の発光素子１８と対向させて
透孔２５，２３を開口してあり、表面基板部１の透孔２
３にはマイクロフレネルレンズ等の集光レンズ２４を設
けている。従って、発光素子１８から出力される光信号
は集光レンズ２４によって平行光に近い集束光として外
部へ出射され、長距離まで光信号を送信することができ
る。
は、電気処理回路基板部３の発光素子１８と対向させて
透孔２５，２３を開口してあり、表面基板部１の透孔２
３にはマイクロフレネルレンズ等の集光レンズ２４を設
けている。従って、発光素子１８から出力される光信号
は集光レンズ２４によって平行光に近い集束光として外
部へ出射され、長距離まで光信号を送信することができ
る。
【００３１】 これらの表面基板部１、センサ基板部２及
び電気処理回路基板部３は、図１に示す順序で積層さ
れ、例えばガラス系接着剤等によって接着一体化されて
いる。この時、上下の基板部同士はコンタクトポール
９，１９及びコンタクトホール８，２７同士を嵌合させ
ることによって電気的に接続されており、同時に、互い
に精度良く位置決めされている。このとき、コンタクト
ポール９，１９とコンタクトホール８，２７とは、単に
物理的に接触しているだけでも差し支えないが、例えば
導電性ポリマーを介して接着させるようにしても差し支
えない。
び電気処理回路基板部３は、図１に示す順序で積層さ
れ、例えばガラス系接着剤等によって接着一体化されて
いる。この時、上下の基板部同士はコンタクトポール
９，１９及びコンタクトホール８，２７同士を嵌合させ
ることによって電気的に接続されており、同時に、互い
に精度良く位置決めされている。このとき、コンタクト
ポール９，１９とコンタクトホール８，２７とは、単に
物理的に接触しているだけでも差し支えないが、例えば
導電性ポリマーを介して接着させるようにしても差し支
えない。
【００３２】 上記物理量センサＡを計測対象物理量が圧
力の場合を想定して具体的に説明すると、センサヘッド
６としてはダイアフラム型圧力センサを用いることがで
きる。このダイアフラム型圧力センサは、圧力を内部の
コンデンサ構造における微小ギャップの静電容量として
出力する。センサヘッド６から出力された静電容量は、
電気的処理回路７によって電圧に変換され、電圧信号と
して出力される。この電圧信号は金属配線２８等を通じ
て電気処理回路基板部３の増幅回路１２に導かれ、増幅
される。ついで、波形整形回路１３でノイズ除去等によ
り整形され、Ａ／Ｄ変換回路１４でデジタル信号に変換
された後、デジタルファジイマイクロプロセッサ１５で
「少し圧力が高い」などの判定が行なわれる。この判定
出力はインターフェース回路１６で適当なＰＣＭ（パル
スコード変調）信号に変換され、このＰＣＭ信号をトリ
ガーとして発光素子駆動回路１７を駆動し、発光素子１
８を点滅させて外部コントローラ（図示せず）等にＰＣ
Ｍ光信号を送信する。
力の場合を想定して具体的に説明すると、センサヘッド
６としてはダイアフラム型圧力センサを用いることがで
きる。このダイアフラム型圧力センサは、圧力を内部の
コンデンサ構造における微小ギャップの静電容量として
出力する。センサヘッド６から出力された静電容量は、
電気的処理回路７によって電圧に変換され、電圧信号と
して出力される。この電圧信号は金属配線２８等を通じ
て電気処理回路基板部３の増幅回路１２に導かれ、増幅
される。ついで、波形整形回路１３でノイズ除去等によ
り整形され、Ａ／Ｄ変換回路１４でデジタル信号に変換
された後、デジタルファジイマイクロプロセッサ１５で
「少し圧力が高い」などの判定が行なわれる。この判定
出力はインターフェース回路１６で適当なＰＣＭ（パル
スコード変調）信号に変換され、このＰＣＭ信号をトリ
ガーとして発光素子駆動回路１７を駆動し、発光素子１
８を点滅させて外部コントローラ（図示せず）等にＰＣ
Ｍ光信号を送信する。
【００３３】 このような構造の物理量センサＡは、半導
体製造技術を応用すれば、各種回路やセンサヘッド６、
発光素子１８などをシリコン基板上に容易に作り込むこ
とができるので、精密かつ超小型の物理量センサＡを安
価に量産することができる。また、表面基板部１、セン
サ基板部２及び電気処理回路基板部３を積層構造とする
ことにより、各基板部１，２，３同士をコンタクトホー
ル８，２７やコンタクトポール９，１９等によって電気
的に接続することができ、各基板部１，２，３同士をケ
ーブル配線を用いることなく接続でき、配線作業を簡略
にできると共に物理量センサＡをより小型化することが
できる。
体製造技術を応用すれば、各種回路やセンサヘッド６、
発光素子１８などをシリコン基板上に容易に作り込むこ
とができるので、精密かつ超小型の物理量センサＡを安
価に量産することができる。また、表面基板部１、セン
サ基板部２及び電気処理回路基板部３を積層構造とする
ことにより、各基板部１，２，３同士をコンタクトホー
ル８，２７やコンタクトポール９，１９等によって電気
的に接続することができ、各基板部１，２，３同士をケ
ーブル配線を用いることなく接続でき、配線作業を簡略
にできると共に物理量センサＡをより小型化することが
できる。
【００３４】 また、多種類の物理量センサＡ（例えば、
圧力センサ、加速度センサ、温度センサ等）を製作する
場合には、異なるセンサヘッド６を用いる必要がある
が、センサ基板部２から出力される電気的信号が統一さ
れているので、電気処理回路基板部３及び表面基板部１
を共用することができ、多種類のセンサ基板部２だけを
製作すれば足りる。この結果、多種類の物理量センサＡ
を製作する場合には、製造コストを安価にすることがで
きる。
圧力センサ、加速度センサ、温度センサ等）を製作する
場合には、異なるセンサヘッド６を用いる必要がある
が、センサ基板部２から出力される電気的信号が統一さ
れているので、電気処理回路基板部３及び表面基板部１
を共用することができ、多種類のセンサ基板部２だけを
製作すれば足りる。この結果、多種類の物理量センサＡ
を製作する場合には、製造コストを安価にすることがで
きる。
【００３５】 図２に示すものは上記物理量センサＡの製
造方法の途中工程を示す斜視図である。３１はシリコン
ウエハ（例えば４インチサイズのもの）上に多数の表面
基板部１を形成された第１の母基板、３２はシリコンウ
エハ上に多数のセンサ基板部２を形成された第２の母基
板、３３はシリコンウエハ上に多数の電気処理回路基板
部３を形成された第３の母基板である。第１、第２及び
第３の母基板３１，３２，３３は位置合わせして互いに
積層して母基板の積層構造体Ｂを形成され、接着等によ
って一体化された後、図２に示す破線（ダイシングライ
ン）３４に沿ってダイシングカッター等によりカットさ
れ、多数の単体の物理量センサＡに切り離される。な
お、図２の斜線を施した部分は１チップの物理量センサ
Ａを示している。
造方法の途中工程を示す斜視図である。３１はシリコン
ウエハ（例えば４インチサイズのもの）上に多数の表面
基板部１を形成された第１の母基板、３２はシリコンウ
エハ上に多数のセンサ基板部２を形成された第２の母基
板、３３はシリコンウエハ上に多数の電気処理回路基板
部３を形成された第３の母基板である。第１、第２及び
第３の母基板３１，３２，３３は位置合わせして互いに
積層して母基板の積層構造体Ｂを形成され、接着等によ
って一体化された後、図２に示す破線（ダイシングライ
ン）３４に沿ってダイシングカッター等によりカットさ
れ、多数の単体の物理量センサＡに切り離される。な
お、図２の斜線を施した部分は１チップの物理量センサ
Ａを示している。
【００３６】 図１のように１つ１つの物理量センサＡを
製作することも可能であるが、図２に示すように多数の
物理量センサＡを製作した後、切り離すようにすれば、
表面基板部１、センサ基板部２及び電気処理回路基板部
３を同時に多数製作することができ、基板の積層工程や
接着工程、カッティング工程なども工程数を大幅に減少
させることができ、生産を容易にすることができる。ま
た、多数同時生産が可能になってコストも安価にでき
る。
製作することも可能であるが、図２に示すように多数の
物理量センサＡを製作した後、切り離すようにすれば、
表面基板部１、センサ基板部２及び電気処理回路基板部
３を同時に多数製作することができ、基板の積層工程や
接着工程、カッティング工程なども工程数を大幅に減少
させることができ、生産を容易にすることができる。ま
た、多数同時生産が可能になってコストも安価にでき
る。
【００３７】 図３に示すものは本発明の別な実施例によ
る物理量センサＣを示す斜視図である。この実施例にお
いては、センサ基板部２が複数枚の子基板２ａ，２ｂ…
を積層して構成されており、各子基板２ａ，２ｂ，…に
は異なるセンサヘッド６ａ，６ｂ，…と当該センサヘッ
ド６ａ，６ｂ，…から出力された電気的信号を共通の電
気的信号に変換するための専用の電気的処理回路７ａ，
７ｂ，…を備えている。各子基板２ａ，２ｂ，…のセン
サヘッド６ａ，６ｂ，…は重複しないように互いに位置
をずらせて設けられており、各子基板２ａ，２ｂ，…及
び表面基板部１にはそれよりも下層の子基板２ａ，２
ｂ，…に設けられているセンサヘッド６ａ，６ｂ，…を
外部に露出させるためのセンサ窓２６，２６ａ，２６
ｂ，…が開口されている。
る物理量センサＣを示す斜視図である。この実施例にお
いては、センサ基板部２が複数枚の子基板２ａ，２ｂ…
を積層して構成されており、各子基板２ａ，２ｂ，…に
は異なるセンサヘッド６ａ，６ｂ，…と当該センサヘッ
ド６ａ，６ｂ，…から出力された電気的信号を共通の電
気的信号に変換するための専用の電気的処理回路７ａ，
７ｂ，…を備えている。各子基板２ａ，２ｂ，…のセン
サヘッド６ａ，６ｂ，…は重複しないように互いに位置
をずらせて設けられており、各子基板２ａ，２ｂ，…及
び表面基板部１にはそれよりも下層の子基板２ａ，２
ｂ，…に設けられているセンサヘッド６ａ，６ｂ，…を
外部に露出させるためのセンサ窓２６，２６ａ，２６
ｂ，…が開口されている。
【００３８】 一方、電気処理回路基板部３は共用部分で
あって、子基板２ａ，２ｂ，…の種類が変化しても同一
の電気処理回路基板部３を用いることができるが、複数
の計測対象物理量を表わす電気的信号が共通の電気的信
号としてセンサ基板部２から送られてくるため、各電気
的信号と電気処理回路基板部３とを切替えるためのスイ
ッチ手段、すなわち、リレー部（あるいは、スイッチ回
路）３６及びタイミングクロック回路３７を備えてい
る。すなわち、図４に示すように、センサ基板部２から
の共通の電気的信号はリレー部３６を介して増幅回路１
２部に入力されている。
あって、子基板２ａ，２ｂ，…の種類が変化しても同一
の電気処理回路基板部３を用いることができるが、複数
の計測対象物理量を表わす電気的信号が共通の電気的信
号としてセンサ基板部２から送られてくるため、各電気
的信号と電気処理回路基板部３とを切替えるためのスイ
ッチ手段、すなわち、リレー部（あるいは、スイッチ回
路）３６及びタイミングクロック回路３７を備えてい
る。すなわち、図４に示すように、センサ基板部２から
の共通の電気的信号はリレー部３６を介して増幅回路１
２部に入力されている。
【００３９】 リレー部３６は複数の入力用端子３８ａと
１つの出力用端子３８ｂとクロック端子３８ｃを備え、
各子基板２ａ，２ｂ，…の出力がリレー部３６の入力用
端子３８ａに接続され、出力用端子３８ｂは増幅回路１
２に接続されている。また、リレー部３６及びデジタル
ファジイマイクロプロセッサ１５は一定の時間間隔で時
間制御するタイミングクロック回路３７によって時分割
制御されている。すなわち、リレー部３６の入力用端子
３８ａは常に１つだけ出力用端子３８ｂと接続してお
り、タイミングクロック回路３７からクロック端子３８
ｃに入力されるタイミングクロック信号によって出力用
端子３８ｂと接続される入力用端子３８ａが順次一定時
間ΔＴ毎に切り替えられている。従って、デジタルファ
ジイマイクロプロセッサ１５へ入力される電気的信号
も、センサヘッド６ａで検出された物理量情報を示すも
の、センサヘッド６ｂで検出された物理量情報を示すも
の、…と一定時間ΔＴ毎に順次変化している。デジタル
ファジイマイクロプロセッサ１５は、タイミングクロッ
ク回路３７からのタイミングクロック信号によって現在
受信している電気的信号がいずれのセンサヘッド６ａ，
６ｂ，…で検出された物理量情報を表わすものであるか
を判断し、物理量情報の種類に応じた処理を施して信号
を出力する。
１つの出力用端子３８ｂとクロック端子３８ｃを備え、
各子基板２ａ，２ｂ，…の出力がリレー部３６の入力用
端子３８ａに接続され、出力用端子３８ｂは増幅回路１
２に接続されている。また、リレー部３６及びデジタル
ファジイマイクロプロセッサ１５は一定の時間間隔で時
間制御するタイミングクロック回路３７によって時分割
制御されている。すなわち、リレー部３６の入力用端子
３８ａは常に１つだけ出力用端子３８ｂと接続してお
り、タイミングクロック回路３７からクロック端子３８
ｃに入力されるタイミングクロック信号によって出力用
端子３８ｂと接続される入力用端子３８ａが順次一定時
間ΔＴ毎に切り替えられている。従って、デジタルファ
ジイマイクロプロセッサ１５へ入力される電気的信号
も、センサヘッド６ａで検出された物理量情報を示すも
の、センサヘッド６ｂで検出された物理量情報を示すも
の、…と一定時間ΔＴ毎に順次変化している。デジタル
ファジイマイクロプロセッサ１５は、タイミングクロッ
ク回路３７からのタイミングクロック信号によって現在
受信している電気的信号がいずれのセンサヘッド６ａ，
６ｂ，…で検出された物理量情報を表わすものであるか
を判断し、物理量情報の種類に応じた処理を施して信号
を出力する。
【００４０】 従って、この物理量センサＣによれば、異
なる物理量情報を検出する複数個のセンサヘッド６ａ，
６ｂ，…から出力された信号を１つの電気処理回路基板
部３によって同時に処理することができ、複合機能セン
サを実現することができる。しかも、この実施例にあっ
ては、子基板２ａ，２ｂ，…の組合せを変えることによ
って種々の複合機能を有するセンサを構成することがで
きる。
なる物理量情報を検出する複数個のセンサヘッド６ａ，
６ｂ，…から出力された信号を１つの電気処理回路基板
部３によって同時に処理することができ、複合機能セン
サを実現することができる。しかも、この実施例にあっ
ては、子基板２ａ，２ｂ，…の組合せを変えることによ
って種々の複合機能を有するセンサを構成することがで
きる。
【００４１】 なお、図４の回路では、タイミングクロッ
ク回路３７によってリレー部３６を切替えることにより
子基板２ａ，２ｂ，…のセンサヘッド６ａ，６ｂ，…で
検出された物理量情報を時分割処理するようにしている
が、リレー部３６をこれとは異なる制御とすることも可
能である。例えば、外部コントローラからの指示信号を
受信機（図示せず）で受信してリレー部３６を切替える
ようにし、物理量センサから出力する物理量の種類を外
部コントローラで切替え可能にすることもできる。この
場合、外部コントローラからの指示信号を光信号とし、
表面基板部１等に設けた受光素子で外部コントローラか
らの指示信号を受信し、それに応じてリレー部３６を切
替え制御するようにしても良い。
ク回路３７によってリレー部３６を切替えることにより
子基板２ａ，２ｂ，…のセンサヘッド６ａ，６ｂ，…で
検出された物理量情報を時分割処理するようにしている
が、リレー部３６をこれとは異なる制御とすることも可
能である。例えば、外部コントローラからの指示信号を
受信機（図示せず）で受信してリレー部３６を切替える
ようにし、物理量センサから出力する物理量の種類を外
部コントローラで切替え可能にすることもできる。この
場合、外部コントローラからの指示信号を光信号とし、
表面基板部１等に設けた受光素子で外部コントローラか
らの指示信号を受信し、それに応じてリレー部３６を切
替え制御するようにしても良い。
【００４２】 本発明にあっては、上記実施例以外にも種
々の実施例を考えることができる。例えば、基板部同士
の電気的接続方法としては、上記実施例のようにコンタ
クトホールとコンタクトポールとの嵌合に限らず、各基
板部の表面に設けた電極同士を積層時に導電性ポリマー
によって接着させて電気的に接続するようにしてもよ
い。あるいは、一方の基板部に電気／光変換素子を設け
て電気的信号を光信号に変換し、この光信号を当該基板
に設けた発光素子から出射し、この光信号を他方の基板
に設けた受光素子によって受光し、受光素子で受信した
光信号を当該基板に設けた光／電気変換素子により元の
電気的信号に変換させるようにしてもよい。
々の実施例を考えることができる。例えば、基板部同士
の電気的接続方法としては、上記実施例のようにコンタ
クトホールとコンタクトポールとの嵌合に限らず、各基
板部の表面に設けた電極同士を積層時に導電性ポリマー
によって接着させて電気的に接続するようにしてもよ
い。あるいは、一方の基板部に電気／光変換素子を設け
て電気的信号を光信号に変換し、この光信号を当該基板
に設けた発光素子から出射し、この光信号を他方の基板
に設けた受光素子によって受光し、受光素子で受信した
光信号を当該基板に設けた光／電気変換素子により元の
電気的信号に変換させるようにしてもよい。
【００４３】 また、エネルギーの供給方式としては、太
陽電池によるほか、外部の電源から有線により電力を供
給するようにしてもよく、あるいは、いずれかの基板部
（例えば、表面基板部）に小型乾電池を交換可能に搭載
させるようにしてもよい。あるいは、いずれかの基板部
にマイクロ波の受信回路を備え、受信したマイクロ波を
コンバータ（交流／直流変換回路）によって直流電流に
変換して各回路部分に供給することもできる。太陽電池
を用いる場合でも、太陽電池を配置する位置は表面基板
部に限らない。つまり、電気処理回路基板部に太陽電池
を設け、表面基板部及びセンサ基板部に太陽電池へ光を
導くための光透過部を設けてもよい。
陽電池によるほか、外部の電源から有線により電力を供
給するようにしてもよく、あるいは、いずれかの基板部
（例えば、表面基板部）に小型乾電池を交換可能に搭載
させるようにしてもよい。あるいは、いずれかの基板部
にマイクロ波の受信回路を備え、受信したマイクロ波を
コンバータ（交流／直流変換回路）によって直流電流に
変換して各回路部分に供給することもできる。太陽電池
を用いる場合でも、太陽電池を配置する位置は表面基板
部に限らない。つまり、電気処理回路基板部に太陽電池
を設け、表面基板部及びセンサ基板部に太陽電池へ光を
導くための光透過部を設けてもよい。
【００４４】 また、上記実施例では、物理量センサの出
力信号を発光素子からの光信号として出力しているが、
マイクロ波発振器によってマイクロ波として出力させる
ようにしてもよい。
力信号を発光素子からの光信号として出力しているが、
マイクロ波発振器によってマイクロ波として出力させる
ようにしてもよい。
【００４５】 また、上記デジタルファジイマイクロプロ
セッサに代えて、ニューロ演算／学習機能等を有するニ
ューロマイクロプロセッサを用いてもよい。
セッサに代えて、ニューロ演算／学習機能等を有するニ
ューロマイクロプロセッサを用いてもよい。
【００４６】 また、上記実施例では、シリコン基板の上
に各基板部を構成しているが、シリコン以外の単結晶半
導体や多結晶半導体などの半導体材料からなる基板を用
いてもよく、また、セラミック基板などを用いてもよ
い。
に各基板部を構成しているが、シリコン以外の単結晶半
導体や多結晶半導体などの半導体材料からなる基板を用
いてもよく、また、セラミック基板などを用いてもよ
い。
【００４７】
【発明の効果】請求項１に記載の物理量センサによれ
ば、センサヘッドから出力される電気的信号がどのよう
な形態のものであっても、全て共通の電気的物理量とし
て出力することができるから、種類の異なるセンサヘッ
ドを搭載された第２の基板を個別に使用する場合でも、
第２の電気的処理回路への出力を共通の電気的物理量に
統一することができ、第２の電気的処理回路を共用化及
び汎用化することができ、物理量センサのコストを安価
にできる。
ば、センサヘッドから出力される電気的信号がどのよう
な形態のものであっても、全て共通の電気的物理量とし
て出力することができるから、種類の異なるセンサヘッ
ドを搭載された第２の基板を個別に使用する場合でも、
第２の電気的処理回路への出力を共通の電気的物理量に
統一することができ、第２の電気的処理回路を共用化及
び汎用化することができ、物理量センサのコストを安価
にできる。
【００４８】 しかも、センサヘッド及びセンサヘッドの
出力を共通の電気的物理量に変換する第１の電気的処理
回路を第２の基板に構成し、共通化された電気的物理量
を処理するための第２の電気的処理回路を第３の基板に
構成しているので、第１及び第３の基板を共通化するこ
とができ、第２の基板のみを入れ替えることにより種々
の物理量センサを構成することができる。この結果、第
１及び第３の基板等の共通化及び汎用化による量産効果
により、物理量センサを低コスト化することができる。
さらに、ケーブル配線による実装コストも不要になって
低減することができる。
出力を共通の電気的物理量に変換する第１の電気的処理
回路を第２の基板に構成し、共通化された電気的物理量
を処理するための第２の電気的処理回路を第３の基板に
構成しているので、第１及び第３の基板を共通化するこ
とができ、第２の基板のみを入れ替えることにより種々
の物理量センサを構成することができる。この結果、第
１及び第３の基板等の共通化及び汎用化による量産効果
により、物理量センサを低コスト化することができる。
さらに、ケーブル配線による実装コストも不要になって
低減することができる。
【００４９】
請求項２に記載の物理量センサによれば、
請求項１に記載の物理量センサにおける第２の基板を複
数枚の子基板によって構成し、センサヘッドから出力さ
れる電気的信号がどのような形態のものであっても、全
て共通の電気的物理量として出力することができるよう
にしているから、各子基板に搭載された種類の異なるセ
ンサヘッドを複数個同時に使用する場合でも、第２の電
気的処理回路への出力を共通の電気的物理量に統一する
ことができ、第２の電気的処理回路を共用化及び汎用化
することができ、物理量センサのコストを安価にでき
る。
請求項１に記載の物理量センサにおける第２の基板を複
数枚の子基板によって構成し、センサヘッドから出力さ
れる電気的信号がどのような形態のものであっても、全
て共通の電気的物理量として出力することができるよう
にしているから、各子基板に搭載された種類の異なるセ
ンサヘッドを複数個同時に使用する場合でも、第２の電
気的処理回路への出力を共通の電気的物理量に統一する
ことができ、第２の電気的処理回路を共用化及び汎用化
することができ、物理量センサのコストを安価にでき
る。
【００５０】
しかも、センサヘッド及びセンサヘッドの
出力を共通の電気的物理量に変換する第１の電気的処理
回路を第２の基板に構成し、共通化された電気的物理量
を処理するための第２の電気的処理回路を第３の基板に
構成しているので、第１及び第３の基板を共通化するこ
とができ、第２の基板を構成する子基板を入れ替えるこ
とにより種々の物理量センサを構成することができる。
この結果、第１及び第３の基板等の共通化及び汎用化に
よる量産効果により、物理量センサを低コスト化するこ
とができる。さらに、ケーブル配線による実装コストも
不要になって低減することができる。
出力を共通の電気的物理量に変換する第１の電気的処理
回路を第２の基板に構成し、共通化された電気的物理量
を処理するための第２の電気的処理回路を第３の基板に
構成しているので、第１及び第３の基板を共通化するこ
とができ、第２の基板を構成する子基板を入れ替えるこ
とにより種々の物理量センサを構成することができる。
この結果、第１及び第３の基板等の共通化及び汎用化に
よる量産効果により、物理量センサを低コスト化するこ
とができる。さらに、ケーブル配線による実装コストも
不要になって低減することができる。
【００５１】
また、それぞれのセンサヘッドを搭載した
子基板を積層することによって第２の基板を構成してい
るので、複合機能センサをコンパクトに構成することが
できると共に、各子基板の組合せを変えることにより複
合機能センサの機能の組合せを容易に変えることができ
る。
子基板を積層することによって第２の基板を構成してい
るので、複合機能センサをコンパクトに構成することが
できると共に、各子基板の組合せを変えることにより複
合機能センサの機能の組合せを容易に変えることができ
る。
【００５２】
請求項３に記載の物理量センサによれば、
請求項２に記載の物理量センサにおいて、各子基板にそ
の下層に位置する子基板のセンサヘッドと対向する箇所
に開口をあけているから、センサヘッドは当該開口を通
して外部の計測対象物理量を計測することができ、外部
の計測対象物を計測し易くでき、計測感度を高くでき
る。
請求項２に記載の物理量センサにおいて、各子基板にそ
の下層に位置する子基板のセンサヘッドと対向する箇所
に開口をあけているから、センサヘッドは当該開口を通
して外部の計測対象物理量を計測することができ、外部
の計測対象物を計測し易くでき、計測感度を高くでき
る。
【００５３】
請求項４に記載の物理量センサにあって
は、請求項１，２又は３に記載の物理量センサにおい
て、第２の基板のセンサヘッドと対向する箇所で第１の
基板に開口をあけているから、センサヘッドは当該開口
を通して外部の計測対象物理量を計測することができ、
外部の計測対象物を計測し易くでき、計測感度を高くで
きる。
は、請求項１，２又は３に記載の物理量センサにおい
て、第２の基板のセンサヘッドと対向する箇所で第１の
基板に開口をあけているから、センサヘッドは当該開口
を通して外部の計測対象物理量を計測することができ、
外部の計測対象物を計測し易くでき、計測感度を高くで
きる。
【００５４】
請求項５に記載の物理量センサにあって
は、請求項１，２，３又は４に記載の物理量センサにお
いて、第２の基板から第３の基板へ出力された２以上の
電気的物理量をスイッチ手段の各入力に入力させ、該ス
イッチ手段の出力を第２の電気的処理回路に接続してい
るから、物理量センサからの出力の種類を切り替えるこ
とにより、１台の物理量センサにより複数の計測対象物
理量を計測することができる。
は、請求項１，２，３又は４に記載の物理量センサにお
いて、第２の基板から第３の基板へ出力された２以上の
電気的物理量をスイッチ手段の各入力に入力させ、該ス
イッチ手段の出力を第２の電気的処理回路に接続してい
るから、物理量センサからの出力の種類を切り替えるこ
とにより、１台の物理量センサにより複数の計測対象物
理量を計測することができる。
【００５５】
請求項６に記載の物理量センサにあって
は、１，２，３，４又は５に記載の物理量センサにおい
て、一方の基板に設けられた凸状電極と他方の基板に設
けられた凹状電極との嵌合により、第１、第２及び第３
の各基板間の電気的接続を行なっているから、センサヘ
ッドや各電気的処理回路等を接続するためのケーブル配
線が不要となり、その結果、物理量センサを小型化する
ことができ、実装コストも低減することができる。特
に、半導体製造技術を応用して製造することにより、物
理量センサを小型化することができ、量産によってコス
トを安価にできる。
は、１，２，３，４又は５に記載の物理量センサにおい
て、一方の基板に設けられた凸状電極と他方の基板に設
けられた凹状電極との嵌合により、第１、第２及び第３
の各基板間の電気的接続を行なっているから、センサヘ
ッドや各電気的処理回路等を接続するためのケーブル配
線が不要となり、その結果、物理量センサを小型化する
ことができ、実装コストも低減することができる。特
に、半導体製造技術を応用して製造することにより、物
理量センサを小型化することができ、量産によってコス
トを安価にできる。
【００５６】
請求項７に記載の物理量センサにあって
は、１，２，３，４又は５に記載の物理量センサにおい
て、導電性ポリマーを介して前記第１、第２及び第３の
各基板 間を電気的に接続しているから、センサヘッドや
各電気的処理回路等を接続するためのケーブル配線が不
要となり、その結果、物理量センサを小型化することが
でき、実装コストも低減することができる。特に、半導
体製造技術を応用して製造することにより、物理量セン
サを小型化することができ、量産によってコストを安価
にできる。
は、１，２，３，４又は５に記載の物理量センサにおい
て、導電性ポリマーを介して前記第１、第２及び第３の
各基板 間を電気的に接続しているから、センサヘッドや
各電気的処理回路等を接続するためのケーブル配線が不
要となり、その結果、物理量センサを小型化することが
でき、実装コストも低減することができる。特に、半導
体製造技術を応用して製造することにより、物理量セン
サを小型化することができ、量産によってコストを安価
にできる。
【００５７】
請求項８に記載の物理量センサにあって
は、１，２，３，４又は５に記載の物理量センサにおい
て、一方の基板に設けられた電気／光変換素子と他方の
基板に設けられた光／電気変換素子により光信号を介し
て、第１、第２及び第３の各基板間を電気的に接続して
いるから、センサヘッドや各電気的処理回路等を接続す
るためのケーブル配線が不要となり、その結果、物理量
センサを小型化することができ、実装コストも低減する
ことができる。特に、半導体製造技術を応用して製造す
ることにより、物理量センサを小型化することができ、
量産によってコストを安価にできる。
は、１，２，３，４又は５に記載の物理量センサにおい
て、一方の基板に設けられた電気／光変換素子と他方の
基板に設けられた光／電気変換素子により光信号を介し
て、第１、第２及び第３の各基板間を電気的に接続して
いるから、センサヘッドや各電気的処理回路等を接続す
るためのケーブル配線が不要となり、その結果、物理量
センサを小型化することができ、実装コストも低減する
ことができる。特に、半導体製造技術を応用して製造す
ることにより、物理量センサを小型化することができ、
量産によってコストを安価にできる。
【００５８】 請求項９に記載の物理量センサの製造方法
によれば、 上記物理量センサを製造する方法において、
複数個の物理量センサを含む母基板の積層構造体を製作
した後、当該積層構造体を切断して個々の物理量センサ
に切断しているので、１回の製造工程により物理量セン
サを同時に複数個得ることができ、上記物理量センサの
生産性を向上させることができる。
によれば、 上記物理量センサを製造する方法において、
複数個の物理量センサを含む母基板の積層構造体を製作
した後、当該積層構造体を切断して個々の物理量センサ
に切断しているので、１回の製造工程により物理量セン
サを同時に複数個得ることができ、上記物理量センサの
生産性を向上させることができる。
【図１】本発明の一実施例による物理量センサの構造を
示す分解斜視図である。
示す分解斜視図である。
【図２】同上の物理量センサを製造するための母基板
（ウエハ）の積層構造体を示す斜視図である。
（ウエハ）の積層構造体を示す斜視図である。
【図３】本発明の別な実施例による物理量センサを示す
斜視図である。
斜視図である。
【図４】同上の物理量センサの構成を示すブロック図で
ある。
ある。
１ 表面基板部 ２ センサ基板部 ２ａ，２ｂ，… 子基板 ３ 電気処理回路基板部 ６ センサヘッド ６ａ，６ｂ，… センサヘッド ７ 電気的処理回路 １２ 増幅回路 １３ 波形整形回路 １４ Ａ／Ｄ変換回路 １５ デジタルファジイマイクロプロセッサ １８ 発光素子 ８，２７ コンタクトホール ９，１９ コンタクトポール ２２ 太陽電池 ２６ センサ窓 ３１ 第１の母基板 ３２ 第２の母基板 ３３ 第３の母基板
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01D 21/00 H05K 1/14 H05K 3/46
Claims (9)
- 【請求項１】 センサ表面を構成する第１の基板と、 計測対象物理量をなんらかの電気的物理量に変換するセ
ンサヘッド、および、当該センサヘッドから出力された
前記電気的物理量を所定の種類の電気的物理量に変換す
る第１の電気的処理回路を有する第２の基板と、 前記所定の種類の電気的物理量をさらに別な電気的物理
量として出力する第２の電気的処理回路を有する第３の
基板とを備え、 第２の基板を第１及び第３の基板の間に挿入するように
各基板が積層され、少なくとも第２の基板の出力が第３
の基板の入力となるように少なくとも第２及び第３の基
板同士が電気的に接続されていることを特徴とする物理
量センサ。 - 【請求項２】 前記第２の基板が複数枚の子基板を積層
して構成されており、 各子基板が、それぞれ異なる計測対象物理量を各々の電
気的物理量に変換するセンサヘッド、および、各センサ
ヘッドから出力された各々の電気的物理量を所定の種類
の電気的物理量に変換する第１の電気的処理回路を有
し、 前記各子基板が第３の基板に電気的に接続されているこ
とを特徴とする請求項１に記載の物理量センサ。 - 【請求項３】 前記各子基板に、当該子基板の下層に位
置する子基板のセンサヘッドと対向する箇所において、
外部の計測対象物理量を計測するための孔を開口したこ
とを特徴とする請求項２に記載の物理量センサ。 - 【請求項４】 前記第２の基板のセンサヘッドと対向す
る箇所において、第１の基板に外部の計測対象物理量を
計測するための孔を開口したことを特徴とする請求項
１，２又は３に記載の物理量センサ。 - 【請求項５】 ２以上の入力を１つの出力に切替えるリ
レーやスイッチ回路等のスイッチ手段を前記第３の基板
に設け、当該スイッチ手段の出力を前記第２の電気的処
理回路に接続し、前記第２の基板から第３の基板へ出力
された２以上の電気的物理量を前記スイッチ手段の各入
力に入力させ、前記スイッチ手段を切替えて複数の計測
対象物理量のうちのいずれかの計測対象物理量を検出で
きるようにしたことを特徴とする請求項１，２，３又は
４に記載の物理量センサ。 - 【請求項６】 前記第１、第２及び第３の各基板間の電
気的接続が、一方の基板に設けられた凸状電極と他方の
基板に設けられた凹状電極との嵌合によって行なわれて
いることを特徴とする請求項１，２，３，４又は５に記
載の物理量センサ。 - 【請求項７】 前記第１、第２及び第３の各基板間が、
導電性ポリマーを介して電気的に接続されていることを
特徴とする請求項１，２，３，４又は５に記載の物理量
センサ。 - 【請求項８】 前記第１、第２及び第３の各基板間の電
気的接続が、一方の基板に設けられた電気／光変換素子
と他方の基板に設けられた光／電気変換素子により光信
号を介して行なわれていることを特徴とする請求項１，
２，３，４又は５に記載の物理量センサ。 - 【請求項９】 請求項１，２，３，４，５，６，７又は
８に記載の物理量センサを製造するための方法であっ
て、 前記第１の基板を複数個形成された第１の母基板と、前
記第２の基板を複数個形成された第２の母基板と、前記
第３の基板を複数個形成された第３の母基板を、第２の
母基板が第１及び第３の母基板の間に挟まれるようにし
て積層した後、当該母基板の積層構造体を切断すること
によって個別の物理量センサを複数個得ることを特徴と
する物理量センサの製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21824292A JP3203788B2 (ja) | 1992-07-24 | 1992-07-24 | 物理量センサ及びその製造方法 |
| US08/095,320 US5407730A (en) | 1992-07-24 | 1993-07-22 | Physical variable sensor and method of manufacturing the same |
| EP93111857A EP0581218A1 (en) | 1992-07-24 | 1993-07-23 | Physical variable sensor and method of manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21824292A JP3203788B2 (ja) | 1992-07-24 | 1992-07-24 | 物理量センサ及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0642983A JPH0642983A (ja) | 1994-02-18 |
| JP3203788B2 true JP3203788B2 (ja) | 2001-08-27 |
Family
ID=16716822
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21824292A Expired - Fee Related JP3203788B2 (ja) | 1992-07-24 | 1992-07-24 | 物理量センサ及びその製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5407730A (ja) |
| EP (1) | EP0581218A1 (ja) |
| JP (1) | JP3203788B2 (ja) |
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| JP3871050B2 (ja) * | 2002-12-20 | 2007-01-24 | 日本精工株式会社 | 異常診断装置 |
| JP3871054B2 (ja) * | 2003-06-26 | 2007-01-24 | 日本精工株式会社 | 機械設備の状態監視方法及び装置 |
| JP3918939B2 (ja) * | 2002-11-21 | 2007-05-23 | 日本精工株式会社 | 機械設備の監視システム |
| US7184930B2 (en) | 2002-08-30 | 2007-02-27 | Nsk Ltd. | Method and device for monitoring status of mechanical equipment and abnormality diagnosing device |
| JP2004257836A (ja) * | 2003-02-25 | 2004-09-16 | Nsk Ltd | 機械装置の異常診断装置 |
| JP3874110B2 (ja) * | 2002-08-30 | 2007-01-31 | 日本精工株式会社 | 異常診断システム |
| US6937778B2 (en) * | 2003-03-25 | 2005-08-30 | Lockheed Martin Corporation | Sensor arrays having light-powered transducers |
| EP1682859A4 (en) * | 2003-08-11 | 2007-08-22 | Analog Devices Inc | CAPACITIVE SENSOR |
| US7368312B1 (en) * | 2004-10-15 | 2008-05-06 | Morgan Research Corporation | MEMS sensor suite on a chip |
| KR100693042B1 (ko) * | 2004-11-10 | 2007-03-12 | 삼성전자주식회사 | 무선 전원 공급 장치 및 그 방법 |
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| DE102007025528A1 (de) * | 2007-05-31 | 2008-12-04 | Endress + Hauser Wetzer Gmbh + Co. Kg | Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße |
| JP2008304218A (ja) | 2007-06-05 | 2008-12-18 | Mitsubishi Electric Corp | 加速度センサおよびその製造方法 |
| DE102008003622A1 (de) * | 2008-01-09 | 2009-07-16 | Marquardt Gmbh | Sensor |
| WO2010090020A1 (ja) * | 2009-02-04 | 2010-08-12 | 日本電気株式会社 | 生体情報検知センサおよびそれを用いた電子機器、並びに生体情報検知方法 |
| US20110168240A1 (en) * | 2010-01-14 | 2011-07-14 | Earl David Forrest | Translucent cover for solar cells |
| CN102918660B (zh) * | 2010-04-01 | 2015-11-25 | 摩根阳光公司 | 集成光伏模块 |
| JP5998449B2 (ja) * | 2011-10-04 | 2016-09-28 | 大日本印刷株式会社 | アンケート集計用検知システム |
| DE102013206689A1 (de) * | 2013-04-15 | 2014-10-16 | Robert Bosch Gmbh | Sensor und Verfahren zum Herstellen eines Sensors |
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