物理量傳感器及其制造方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供一種能同時(shí)檢測多個(gè)物理量的物理量傳感器及其制造方法。整體上具有可撓性或者柔性的物理量傳感器（100）具備：基板（1）；電極層（2），其形成在基板（1）上；壓電元件（3a）和壓電元件（3b），并列設(shè)置在電極層（2）上；電極層（4a、4b），分別在壓電元件（3a、3b）上形成；保護(hù)層（5a、5b、5c、5d、5e），用于保護(hù)電極層（2）、壓電元件（3a、3b）以及電極層（4a、4b）。另外，第一物理量檢測部（6）包括基板（1）、電極層（2）、壓電元件（3a，第一壓電元件）、電極層（4a，第三電極層）以及保護(hù)層（5a、5b、5c、5d、5e）；第二物理量檢測部（7）包括基板（1）、電極層（2）、壓電元件（3b，第二壓電元件）、電極層（4b，第四電極層）。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及一種用于計(jì)測多個(gè)物理量的。
技術(shù)介紹
在現(xiàn)有技術(shù)中，如下述專利文獻(xiàn)I公開的傳感器般，如下的傳感器已被公知通過檢測壓力能夠同時(shí)檢測壓覺和滑覺兩方面，并且還能檢測表面的凹凸?fàn)顟B(tài)。現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1:特開2002-31574號(hào)公報(bào)
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
專利技術(shù)要解決的課題但是，近年對如下傳感器的需求與日劇增不僅是壓力檢測功能，而且還要從被測物檢測其他物理量，從而檢測被測物的狀態(tài)的傳感器。例如，優(yōu)選用一個(gè)傳感器檢測來自被測物的壓力，并檢測被測物的彎曲動(dòng)作的位移等。此處，本專利技術(shù)的目的在于提供一種能夠同時(shí)檢測多個(gè)物理量的。解決課題的方法(I)本專利技術(shù)的物理量傳感器具備第一物理量檢測部和第二物理量檢測部，所述第一物理量檢測部具有第一電極層；第一壓電兀件，其設(shè)置在所述第一電極層上；第二電極層，其設(shè)置在所述第一壓電元件上，所述第二物理量檢測部具有第三電極層；第二壓電元件，其設(shè)置在所述第三電極層上；第四電極層，其設(shè)置在所述第二壓電元件上，第一壓電元件配置成所述第一壓電元件的厚度方向中心線與所述第一物理量檢測部的厚度方向中心線大致一致或者相一致的形式，第二壓電元件配置成所述第二壓電元件的厚度方向中心線偏離于所述第二物理量檢測部的厚度方向中心線的形式。根據(jù)上述(I)的結(jié)構(gòu)，能夠同時(shí)檢測多個(gè)物理量。例如，能通過第一壓電元件檢測來自被測物的壓力，同時(shí)還能通過第二壓電元件檢測被測物的彎曲動(dòng)作的位移等。因此，例如本專利技術(shù)的物理量傳感器可以作為接觸式傳感器來使用。( 2)在上述(I)的物理量傳感器中，并列設(shè)置有所述第一物理量檢測部和所述第二物理量檢測部，并且所述第一電極層的一部分和所述第三電極層的一部分以形成單層電極層的方式相連接也可。根據(jù)上述(2)的結(jié)構(gòu)，能使傳感器的厚度變薄，并且可以用一道工序形成通用于第一物理量檢測部和第二物理量檢測部的電極層，從而可以容易制造傳感器。( 3)在上述(I)的物理量傳感器中，在所述第一物理量檢測部的至少一側(cè)隔著可撓性絕緣層層疊形成有所述第二物理量檢測部也可。根據(jù)上述(3)的結(jié)構(gòu)，能夠集成第一物理量檢測部和第二物理量檢測部，因此能使物理量傳感器更加小型化。另外，如果以配置于第一物理量檢測部的壓電元件兩面?zhèn)鹊姆绞綄盈B形成第二物理量檢測部的壓電元件，則能使第二物理量檢測部的傳感器靈敏度變雙倍。(4)在上述(2)的物理量傳感器中，所述第一壓電元件側(cè)的第一電極層固定于基板，所述第二壓電元件是通過來自外部振動(dòng)在規(guī)定方向上可進(jìn)行擺動(dòng)的懸臂梁也可。根據(jù)上述(4)的結(jié)構(gòu)，例如能通過第一壓電元件檢測來自被測物的壓力，并且能通過第二壓電元件檢測被測物的振動(dòng)。(5)在上述(I) - (4)的物理量傳感器中，優(yōu)選，在表面的至少一部分設(shè)有聚二甲基硅氧烷(以下，表示為PDMS)基板。根據(jù)上述(5)的結(jié)構(gòu)，由于PDMS基板具有生物體適應(yīng)性，因此能夠通過該P(yáng)DMS基板，能夠?qū)⒃撐锢砹總鞲衅鏖L時(shí)間粘貼在動(dòng)物表皮等，并且能夠得到脈搏、心率、呼吸等生物體信息。(6)本專利技術(shù)物理量傳感器的制造方法是上述(2)所述的物理量傳感器的制造方法，包括壓電元件形成工序，在所述單層電極層上層疊壓電元件層之后，通過蝕刻形成所述第一壓電元件和所述第二壓電元件；電極層形成工序，在所述第一壓電元件和所述第二壓電元件上層疊導(dǎo)電層之后，通過蝕刻在所述第一壓電元件上形成所述第三電極層，并且在所述第二壓電元件上形成所述第四電極層。根據(jù)上述(6)的結(jié)構(gòu)，能夠容易制造上述(2)所述的物理量傳感器。尤其是，由于可以用一道工序形成通用于第一物理量檢測部和第二物理量檢測部的電極層，因此可以容易制造上述(2)所述的物理量傳感器。附圖說明圖1是本專利技術(shù)第一實(shí)施方案的物理量傳感器的俯視圖。圖2是沿圖1的1-1箭頭的剖面圖。圖3是按順序表示圖1所示的物理量傳感器的制造工序的圖。圖4是本專利技術(shù)第二實(shí)施方案的物理量傳感器的剖面圖。圖5是本專利技術(shù)第三實(shí)施方案的物理量傳感器的剖面圖。圖6是本專利技術(shù)第四實(shí)施方案的物理量傳感器的剖面圖。圖7是本專利技術(shù)第一實(shí)施方案變形例的物理量傳感器的剖面圖。具體實(shí)施例方式<第一實(shí)施方案>以下，參照附圖對本專利技術(shù)第一實(shí)施方案的物理量傳感器進(jìn)行說明。如圖1和圖2所示，本實(shí)施方案的物理量傳感器100具備基板I ;電極層2，其在基板I上形成；壓電元件3a和壓電元件3b，它們并列設(shè)置在電極層2上；電極層4a、4b，它們分別在壓電兀件3a、3b上形成；保護(hù)層5a、5b、5c、5d、5e,它們用于保護(hù)電極層2、壓電兀件3a、3b以及電極層4a、4b。另外，第一物理量檢測部6包括基板1、電極層2、壓電元件3a(第一壓電元件)、電極層4a (第三電極層)以及保護(hù)層5a、5b、5c、5d、5e ;第二物理量檢測部7包括基板1、電極層2、壓電元件3b (第二壓電元件)、電極層4b (第四電極層)。基板I由具有可撓性或者柔性的絕緣材料構(gòu)成。此外，對基板I而言，只要是具有柔性或者可撓性的材料，可以根據(jù)目的采用任意材質(zhì)。例如，將物理量傳感器100粘貼于生命體使用時(shí)，考慮到生物體適應(yīng)性，也可以采用PDMS。電極層2、4a、4b由具有可撓性或者柔性的導(dǎo)電材料構(gòu)成，例如能采用銅、銀、金、鎳-銅合金、導(dǎo)電聚合物等。壓電元件3a、3b由具有可撓性或者柔性的壓電材料構(gòu)成。例如，可以列舉出PVDF(聚偏二氟乙烯)等壓電聚合物。此外，如圖2所示，壓電元件3a的厚度方向中心線與物理量傳感器100的下面位置Al和上面位置A2的中心位置(第一物理量檢測部6的厚度方向中心線)A3相一致。壓電元件3b的厚度方向中心線偏離于第二物理量檢測部的下面位置Al和上面位置A4的中心位置(第二物理量檢測部7的厚度方向中心線)A5。保護(hù)層5a、5b、5c、5d、5e由具有可撓性或者柔性的絕緣材料構(gòu)成。此外，保護(hù)層5a、5b、5c、5d、5e與基板I 一樣，只要是具有柔性或者可撓性的材料，可根據(jù)目的采用任意材質(zhì)。例如，將物理量傳感器100粘貼于生命體使用時(shí)，考慮到生物體適應(yīng)性，也可以采用PDMS。其次，對物理量傳感器100的動(dòng)作進(jìn)行說明。此處，例如假設(shè)以保護(hù)層5c的表面中心為頂點(diǎn)，并且以不產(chǎn)生塑性變形的程度彎曲圖2所示的物理量傳感器100，使其凸型彎曲。此時(shí)，在第一物理量檢測部6的壓電元件3a雖然施加有彎曲動(dòng)作的應(yīng)力，但是由于壓電元件3a的厚度方向中心線與下面位置Al和上面位置A2的中心位置(第一物理量檢測部6的厚度方向中心線)A3相一致，因此壓電元件3a的應(yīng)力變形在上面位置A2側(cè)和下面位置Al側(cè)成對稱狀態(tài)，從而在上下面產(chǎn)生的表面電荷相互抵消。即，第一物理量檢測部6無法檢測出彎曲力。與此相比，在第二物理量檢測部7中，由于壓電元件3b的厚度方向中心線偏離于第二物理量檢測部7的下面位置Al和上面位置A4的中心位置(第二物理量檢測部7的厚度方向中心線)A5，因此壓電元件3b的應(yīng)力變形在上面位置A4側(cè)和下面位置Al側(cè)成非對稱狀態(tài)，所以在壓電元件3b的上下面產(chǎn)生的表面電荷無法相互抵消。因此，通過測量在第二物理量檢測部7產(chǎn)生的電壓值，可以將彎曲力程度以數(shù)值形式檢測出來。此外，即使以基板I表面中心為頂點(diǎn)，并且以不產(chǎn)生塑性變形的程度彎曲圖2所示的物理量傳感器100，使其凹型彎曲，同樣也可將彎曲力程度以數(shù)值形式檢測出來。接著，例如，本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2010.06.22 JP 2010-1419231.一種物理量傳感器，其特征在于，具備第一物理量檢測部和第二物理量檢測部，所述第一物理量檢測部具有第一電極層；第一壓電元件，其設(shè)置在所述第一電極層上；第二電極層，其設(shè)置在所述第一壓電元件上，所述第二物理量檢測部具有第三電極層；第二壓電元件，其設(shè)置在所述第三電極層上；第四電極層，其設(shè)置在所述第二壓電元件上，第一壓電元件配置成所述第一壓電元件的厚度方向中心線與所述第一物理量檢測部的厚度方向中心線大致一致或者相一致的形式，第二壓電元件配置成所述第二壓電元件的厚度方向中心線偏離于所述第二物理量檢測部的厚度方向中心線的形式。2.權(quán)利要求1所述的物理量傳感器，其特征在于，并列設(shè)置有所述第一物理量檢測部和所述第二物理量檢測部，并且所述第一電極層的一部分和所述第三電極層的一部分...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：蔣永剛，通口行平，濱田浩幸，前中一介，
申請(專利權(quán))人：獨(dú)立行政法人科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)，
類型：
國別省市：