應力傳感器制造技術

應力傳感器具備：膜片；中間層，被配置在膜片的面上；感應膜，被配置在中間層上；和壓電電阻元件，位于膜片中與中間層的外緣接觸的區域。

Stress transducer

The stress sensor has: a diaphragm; a middle layer, which is arranged on the surface of the diaphragm; an induction film, which is arranged on the middle layer; and a piezoelectric resistance element, which is located in the outer contact area between the diaphragm and the middle layer.

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】應力傳感器相關申請的相互參照本申請主張日本專利申請2016-072668號(2016年3月31日申請)、日本專利申請2016-072666號(2016年3月31日申請)、日本專利申請2016-072672號(2016年3月31日申請)、日本專利申請2016-072675號(2016年3月31日申請)、日本專利申請2016-072678號(2016年3月31日申請)、日本專利申請2016-072681號(2016年3月31日申請)、日本專利申請2016-072685號(2016年3月31日申請)以及日本專利申請2016-072691號(2016年3月31日申請)的優先權，為了參照而將該申請的公開整體援引至此。
本公開涉及應力傳感器。
技術介紹
以往，已知使用膜片來檢測壓力或者應力等的傳感器。例如，專利文獻1中，公開了基于膜片的撓曲來檢測施加于膜片的壓力的壓力傳感器。在先技術文獻專利文獻專利文獻1：JP特開2015-143713號公報
技術實現思路
本專利技術的一實施方式所涉及的應力傳感器具備：膜片、中間層、感應膜和檢測部。所述中間層被配置在所述膜片的面上。所述感應膜被配置在所述中間層上。所述檢測部位于所述膜片中與所述中間層的外緣接觸的區域。通過上述應力傳感器，能夠提高檢測能力。附圖說明圖1是表示第1實施方式所涉及的應力傳感器的概略結構的俯視圖。圖2是沿著圖1所示的應力傳感器的L-L線的剖視圖。圖3是表示第1實施方式中的膜片的接觸區域的一個例子的圖。圖4是氣體分子被感應膜吸附時的圖2所示的范圍A的放大圖。圖5是表示第1實施方式所涉及的應力傳感器的制造中使用的SOI基板的概略構造的剖視圖。圖6是用于對第1實施方式所涉及的應力傳感器的制造工序進行說明的剖視圖。圖7是用于對第1實施方式所涉及的應力傳感器的制造工序進行說明的剖視圖。圖8是用于對第1實施方式所涉及的應力傳感器的制造工序進行說明的剖視圖。圖9是用于對第1實施方式所涉及的應力傳感器的制造工序進行說明的剖視圖。圖10是用于對第1實施方式所涉及的應力傳感器的制造工序進行說明的剖視圖。圖11是用于對第1實施方式所涉及的應力傳感器的制造工序進行說明的剖視圖。圖12是表示第2實施方式所涉及的應力傳感器的概略結構的俯視圖。圖13是表示第3實施方式所涉及的應力傳感器的概略結構的俯視圖。圖14是表示第4實施方式所涉及的應力傳感器的概略結構的俯視圖。圖15是表示第5實施方式所涉及的應力傳感器的概略結構的俯視圖。圖16是表示第6實施方式所涉及的應力傳感器的概略結構的俯視圖。圖17是表示第7實施方式所涉及的應力傳感器的概略結構的剖視圖。圖18是表示第8實施方式所涉及的應力傳感器的概略結構的剖視圖。圖19是表示第9實施方式所涉及的應力傳感器的概略結構的剖視圖。圖20是表示第10實施方式所涉及的應力傳感器的概略結構的剖視圖。圖21是表示第11實施方式所涉及的應力傳感器的概略結構的剖視圖。具體實施方式以下，參照附圖來對幾個實施方式進行說明。在以下說明的實施方式中，說明為由于物質向配置在膜片的面上的膜(感應膜)的吸附，導致膜片變形，在膜片產生應力。以下的說明中使用的附圖是示意性的。(第1實施方式)圖1是表示第1實施方式所涉及的應力傳感器1的概略結構的俯視圖，圖2是沿著圖1所示的應力傳感器1的L-L線的剖視圖。另外，在本說明書中，以下說明為z軸正向是上側、z軸負向是下側。應力傳感器1具備：膜片10、感應膜20、中間層30、4個壓電電阻元件(檢測部)40、41、42、43。在膜片10的上表面，配置中間層30，在中間層30的上表面配置感應膜20。應力傳感器1通過感應膜20吸附流體中的特定的物質，來檢測流體中的物質。例如從上表面側向應力傳感器1吹送氣體。應力傳感器1能夠檢測被吹送的氣體中是否包含作為檢測對象的規定的氣體分子。應力傳感器1例如使用SOI(SilicononInsulator，絕緣體上硅)基板而被制造。后面對應力傳感器1的制造方法的一個例子進行敘述。膜片10是能夠變形的部件。膜片10例如是較薄的基板。膜片10例如能夠設為n型第2基板。如圖1所示，膜片10也可以設為從上表面側來看呈矩形形狀。膜片10在其周圍，與比膜片10厚的基板一體地構成。若配置于上表面的感應膜20變形，則經由中間層30，膜片10根據感應膜20的變形的程度而變形。在本實施方式中，感應膜20在俯視下為圓形。若作為檢測對象的物質被感應膜20的表面吸附，則感應膜20通過與該物質的物理接觸或者與該物質的化學反應等，溶脹、膨脹、收縮或者伸長等而變形。對感應膜20使用與作為檢測對象的物質相應的材料。感應膜20的材料例如舉例有：聚苯乙烯、氯丁烯橡膠、聚甲基丙烯酸甲酯、乙酸乙烯酯、氯乙烯、環氧樹脂、硝基纖維素、甲基丙烯酸系樹脂或者聚乙烯吡咯烷酮等。中間層30是被配置于膜片10與感應膜20之間的薄膜層。在本實施方式中，中間層30在俯視下為圓形。通過應力傳感器1具有中間層30，在作為檢測對象的物質被吸附于感應膜20時，在膜片10中與中間層30的外緣31接觸的區域(以下也稱為“接觸區域”)產生的應力相比于不具有中間層30的情況變大。后面對該原理的詳細進行敘述。中間層30的材料例如是金、鋁、銀、錫、鎂或者這些的合金等的金屬材料，鈉鈣玻璃等的玻璃材料，或者氟化鋰等的堿鹵化物等。接觸區域包含膜片10中與中間層30的外緣31接觸的區域的近邊。膜片10中與中間層30的外緣31接觸的區域的近邊包含俯視下距離外緣31規定的距離內的范圍。因此，在本實施方式中，接觸區域例如在圖3中表示為區域D那樣，是圓環形狀的區域。在接觸區域D，作為檢測對象的物質被吸附于感應膜20時，隨著中間層30的存在所導致的膜片10的變形，相比于其他區域，應力變大。中間層30與膜片10為相同程度或者小于膜片10。中間層30的直徑例如只要設定為100μm以上且1000μm以下即可。接觸區域例如只要為距離中間層30的外緣31±20μm以下的范圍即可。中間層30通過膜片10的楊氏模量與感應膜20的楊氏模量的中間的楊氏模量的材料而形成。在本實施方式中，膜片10的楊氏模量比感應膜20的楊氏模量高，因此通過中間層30的楊氏模量低于膜片10的楊氏模量且高于感應膜20的楊氏模量的材料而形成。膜片10的楊氏模量例如只要為100GPa以上且120GPa以下即可。感應膜20的楊氏模量例如只要為0.1GPa以上且10GPa以下即可。中間層30的楊氏模量例如只要為5GPa以上且100GPa以下即可。中間層30也可以是圓形。中間層30的直徑也可以為感應膜20的直徑以上。其結果，作為檢測對象的物質被吸附于感應膜20時在膜片10的接觸區域D產生的應力進一步變大。中間層30的厚度也可以比感應膜20的厚度小(薄)。中間層30的厚度越小，制造時的加工越容易，因此容易將外緣31的形狀加工為所希望的形狀。感應膜20的厚度例如只要為1μm以上且20μm以下即可。中間層30的厚度例如只要為0.1μm以上且2μm以下即可。壓電電阻元件40～43由于自身受到的應力而電阻值變化。壓電電阻元件40～43例如是p型Si。在膜片10是n型Si的情況下，壓電電阻元件40～43也可以使硼(B)擴散而形成。壓電電阻元件40～43被配置在本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種應力傳感器，具備：膜片；中間層，被配置在所述膜片的面上；感應膜，被配置在所述中間層上；和檢測部，位于所述膜片中與所述中間層的外緣接觸的區域。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2016.03.31 JP 2016-072668;2016.03.31 JP 2016-072661.一種應力傳感器，具備：膜片；中間層，被配置在所述膜片的面上；感應膜，被配置在所述中間層上；和檢測部，位于所述膜片中與所述中間層的外緣接觸的區域。2.根據權利要求1所述的應力傳感器，其中，所述中間層的楊氏模量比所述膜片的楊氏模量小。3.根據權利要求1或2所述的應力傳感器，其中，所述中間層的厚度比所述感應膜的厚度小。4.根據權利要求1所述的應力傳感器，其中，所述檢測部構成為包含壓電電阻。5.根據權利要求4所述的應力傳感器，其中，所述檢測部的位于所述外緣的外側的部分比位于所述外緣的內側的部分大。6.根據權利要求1所述的應力傳感器，其中，所述膜片在外周部具有第1切口部，所述感應膜在外周部具有第2切口部，所述應力傳感器還具備：檢測部，位于所述膜片中產生由所述第2切口部引起的應力變化的應力變化區域。7.根據權利要求6所述的應力傳感器，其中，所述第1切口部以及所述第2切口部的至少任意一個為矩形形狀。8.根據權利要求6所述的應力傳感器，其中，所述第1切口部以及所述第2切口部的至少任意一個為楔形形狀。9.根據權利要求6所述的應力傳感器，其中，所述第1切口部以及所述第2切口部的切口線一致。10.根據權利要求6所述的應力傳感器，其中，所述應力傳感器還具備：第2感應膜，被配置于所述膜片中與配置有所述感應膜的面不同的另一面上。11.根據權利要求6所述的應力傳感器，其中，所述應力變化區域是包含所述感應膜...

【專利技術屬性】
技術研發人員：小林京平，上野涼，阿部真一，坂井久，永田優，安田隆則，
申請(專利權)人：京瓷株式會社，
類型：發明
國別省市：日本,JP