JP2010217120A - Temperature sensor by mems technology and method of manufacturing the same - Google Patents
Temperature sensor by mems technology and method of manufacturing the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010217120A JP2010217120A JP2009067117A JP2009067117A JP2010217120A JP 2010217120 A JP2010217120 A JP 2010217120A JP 2009067117 A JP2009067117 A JP 2009067117A JP 2009067117 A JP2009067117 A JP 2009067117A JP 2010217120 A JP2010217120 A JP 2010217120A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bimorph
- mems
- temperature
- plates
- bimorph element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
- Micromachines (AREA)
Abstract
Description
本発明は、MEMS(Microelectromechanical systems)テクノロジを利用して製造される、新規な構造を有するバイモルフ素子及びその製造方法に関する。このバイモルフ素子は、超低消費電力の温度センサへの応用に適している。 The present invention relates to a bimorph element having a novel structure manufactured using MEMS (Microelectromechanical systems) technology and a method for manufacturing the same. This bimorph element is suitable for application to an ultra-low power consumption temperature sensor.
近年、生体の健康や環境の状態をモニタリングすることに対する関心が高まっている。例えば、最近、新型の鳥インフルエンザの発生が問題となっているが(非特許文献1参照)、この鳥インフルエンザは、家畜のみならず人間への感染も報告され、死者が出るなどの重大な影響が報告されている。鳥インフルエンザについては、将来、ヒトを主要宿主とする株に突然変異する可能性が指摘されており、そのような新種が発生すると、爆発的な感染が発生し、多数の人命が失われ、経済活動にも重大な影響がでるなど、篤な被害が発生することが予想されている。そこで、特に養鶏が盛んな国や地域において、鳥インフルエンザの発生状況を監視し、感染の初期段階で鳥インフルエンザの発生を検出することができれば、罹患したニワトリや人間を隔離することによって、その後の感染の拡大の防止に役立ち、また、新型のインフルエンザが発生した場合においても、ワクチンの開発などのための時間を稼ぐことができるのではないかと考えられている。例えばこのような事情のため、健康や環境の状態をモニタリングするための技術は、これから大きな発展が望まれている分野の1つである。 In recent years, interest in monitoring the health of the living body and the state of the environment has increased. For example, recently, the occurrence of a new type of avian influenza has become a problem (see Non-Patent Document 1), but this avian influenza has been reported to cause infections not only in domestic animals but also in humans, resulting in fatalities such as deaths. Has been reported. With regard to avian influenza, it has been pointed out that it may be mutated to a strain with human as the main host in the future, and when such a new species occurs, explosive infections occur, many human lives are lost, Serious damage is expected to occur, including a significant impact on activities. Therefore, especially in countries and regions where poultry farming is prominent, if the occurrence of bird flu can be monitored and the occurrence of bird flu can be detected at an early stage of infection, It helps prevent the spread of infection, and even if a new type of flu occurs, it is thought that time for vaccine development can be earned. For example, for such a situation, technology for monitoring health and environmental conditions is one of the fields in which great development is desired.
生体の健康状態をセンシングするためのセンサとして、温度センサは有望なセンサである。例えば、鳥インフルエンザに罹患したニワトリには、風邪をひいた人間と同様に、体温の上昇が見られる。健康なニワトリの体温は41.5〜42℃であるが、鳥インフルエンザに罹患したニワトリの体温は、通常、43℃以上となる。したがって、この体温をモニタリングすることができれば、健康なニワトリとそうでないニワトリとを簡単に区別することができる。しかしながら、例えば養鶏場には通常数万羽という数のニワトリが収容されている。従って、全てのニワトリに温度センサを取り付けることは当然不可能であり、たとえ1%のニワトリに温度センサを取り付けることとしても、その数は数百羽にのぼる。このような数の個体に対してモニタリングを行うためには、センサに特別の性能が求められる。 A temperature sensor is a promising sensor as a sensor for sensing the health state of a living body. For example, chickens suffering from avian influenza show an increase in body temperature, similar to a person who has a cold. The body temperature of a healthy chicken is 41.5 to 42 ° C, but the body temperature of a chicken affected with avian influenza is usually 43 ° C or higher. Therefore, if this body temperature can be monitored, healthy chickens can be easily distinguished from other chickens. However, for example, a chicken farm usually contains tens of thousands of chickens. Therefore, it is naturally impossible to attach temperature sensors to all chickens, and even if temperature sensors are attached to 1% chickens, the number is up to several hundred. In order to monitor such a large number of individuals, the sensor is required to have special performance.
その1つは省電力性である。個体数が多いので、センサを頻繁に交換する訳にはいかない。また、センサは生体に取り付けるものであり、センサの数も多いことから、データの収集は無線で行うことが好ましい。このためセンサに送信機を組み込む必要があるので、それを動作させるための電力が必要である。従って、熱感知素子が消費する電力は、できるだけ少なくする必要がある。 One of them is power saving. Due to the large number of individuals, it is not possible to change sensors frequently. In addition, since sensors are attached to a living body and the number of sensors is large, it is preferable to collect data wirelessly. For this reason, since it is necessary to incorporate a transmitter in a sensor, the electric power for operating it is required. Therefore, the power consumed by the heat sensing element needs to be as small as possible.
次に求められることは、センサが低コストであることである。個体の数が多いので、1つ1つのセンサが高価であっては、費用の問題で、多数の個体にセンサを取り付けることは不可能になる。従って、個々のセンサを低価格で提供できなくてはならない。 The next requirement is a low cost sensor. Due to the large number of individuals, if each sensor is expensive, it becomes impossible to attach sensors to a large number of individuals because of cost. Therefore, it must be possible to provide individual sensors at a low price.
さらに、生体に取り付けるものであるから、小型・軽量であることが必要である。特にニワトリなどに取り付ける場合は、生体自体が小さいことからなおさらである。加えて、温度の測定を、高精度且つ高分解能で行いうるものでなくてはならない。例えば人間の例で言うと、体温が通常と0.5℃しか違わなくとも、風邪をひいているなどと認識しうるものである。従って、温度の測定誤差が大きいことは、正確な判断を下すためには許容されることができず、また、温度の分解能も高くなければならない。 Furthermore, since it is attached to a living body, it must be small and light. This is especially true when attached to a chicken or the like because the living body itself is small. In addition, it must be possible to measure temperature with high accuracy and high resolution. For example, in the case of a human being, even if the body temperature is different from normal only by 0.5 ° C., it can be recognized that a cold is caught. Therefore, a large temperature measurement error cannot be tolerated in order to make an accurate judgment, and the temperature resolution must be high.
製造を容易にしてコストを下げ、小型軽量とするには、センサをIC回路に組み込んでしまうことが好ましい。それにはMEMSテクノロジを利用することが望ましいであろう。現在、MEMSベースの温度センサの開発にはいくつかの種類が存在するが、これらは、[1]抵抗を利用して温度測定を行うもの(非特許文献2)、[2]熱電対を利用して温度測定を行うもの(非特許文献3)、[3]表面弾性波(Surface Acoustic Wave;SAW)を利用して温度測定を行うもの(非特許文献4,5)、に分けられる。このうち[1]と[2]は開発が進んでおり、広く用いられているが、これらは消費電力が大きいという弱点があり、上述の健康・環境モニタリングという目的には適していない。[3]は、温度によって表面弾性波の速度が変化することを利用し、レーダーのようにRF信号を照射してその応答時間を測定することで温度を測定するものである(非特許文献4)。そのため、センサ自体には電力を必要とせず、消費電力の点では優れている。しかしながら、RF信号の照射・読み取り器が同時に読み取りを行うことができるパッシブSAWセンサの数は、せいぜい10個程度であり、また、読み取り可能な距離も、せいぜい10m程度である(非特許文献5)。前述のように、養鶏場には通常数万羽のニワトリが飼育されており、鳥インフルエンザの発生の検出には、少なくとも1%程度の個体には検出器を取り付けたいところであるので、必要とされる検出器の数は数100個のオーダーとなる。すると、多数の個体の温度測定を行う場合には、SAWセンサを利用することも難しい。従って、このセンサも上述の健康・環境モニタリングという目的には適していない。 In order to facilitate manufacturing, reduce costs, and reduce size and weight, it is preferable to incorporate the sensor into an IC circuit. It would be desirable to use MEMS technology. Currently, there are several types of MEMS-based temperature sensors, but these include [1] temperature measurement using resistance (Non-Patent Document 2) and [2] thermocouples. And (3) non-patent documents 3) and [3] surface acoustic waves (SAW) to measure temperature (non-patent documents 4 and 5). Of these, [1] and [2] are under development and are widely used, but they have the disadvantage of high power consumption and are not suitable for the above-mentioned purpose of health / environment monitoring. In [3], the temperature is measured by irradiating an RF signal like a radar and measuring the response time using the fact that the velocity of the surface acoustic wave changes depending on the temperature (Non-Patent Document 4). ). For this reason, the sensor itself does not require power and is excellent in terms of power consumption. However, the number of passive SAW sensors that can be read simultaneously by the RF signal irradiation / reader is about 10 at most, and the readable distance is about 10 m at most (Non-patent Document 5). . As mentioned above, tens of thousands of chickens are usually raised in poultry farms, and detection of avian influenza outbreaks is necessary because at least 1% of individuals want to attach a detector. The number of detectors is on the order of several hundred. Then, when measuring the temperature of many individuals, it is difficult to use the SAW sensor. Therefore, this sensor is also not suitable for the above-mentioned purpose of health / environment monitoring.
このほかに知られている温度センサとして、バイモルフを利用したものがある。バイモルフとは、異なる熱膨張率を有する2種類の材質を2層に積層した構造で、これを短冊状の平板とし、その一端を固定し、多端を自由端とする、いわゆる片持ち梁(カンチレバー)状に形成して用いられることが多い。バイモルフを構成する2種類の材質の熱膨張率が異なるため、温度が上がると梁部が反り返る。この変形を検知することにより、温度検知を行うことができる。バイモルフが変形すること自体は電力を必要とせずに生じるので、省電力性に優れ、この点で上述の健康・環境モニタリングのために適した面を持っている。 Another known temperature sensor uses a bimorph. A bimorph is a structure in which two types of materials having different thermal expansion coefficients are laminated in two layers. This is a strip-shaped flat plate, one end of which is fixed and the other end is a free end. ) Is often used. Since the two types of materials constituting the bimorph have different coefficients of thermal expansion, the beam part warps when the temperature rises. By detecting this deformation, temperature detection can be performed. Since the deformation of the bimorph itself occurs without the need for electric power, it is excellent in power saving, and in this respect, has a surface suitable for the health / environment monitoring described above.
特許文献1には、一方を温度センサ、もう一方をリセットスイッチとして利用する、2種類のバイモルフを用いた温度センサが開示されている。リセットスイッチ用バイモルフには、温度センサ用バイモルフを掛合する爪部が設けられている。温度が上昇すると、温度センサ用バイモルフが湾曲し、リセットスイッチ用バイモルフの爪部に掛合する。すると、温度が低下して温度センサ用バイモルフが元の形状に戻ろうとしても、爪部に掛合されているために元に戻ることができない。このため、このセンサは、過去に温度が所定値以上に上昇したことを記憶する記憶型センサとしての働きを有する。リセットスイッチ用バイモルフは圧電材料で作られており、電圧をかけると湾曲し、爪部を温度センサ用バイモルフから外す。すると、温度センサ用バイモルフは元の形状に戻ることができ、再び温度センサとして動作することが可能となる。特許文献2にも、過去の温度上昇を記憶する非接触型のICタグの発明において、温度センサとしてバイモルフを用いることが記載されている。
これらのセンサは、例えば保管中の荷物の温度が許容範囲内に保たれていたことを確認するなどの用途に用いられることを意図されており、例えば引用文献1であれば、顧客に温度センサ用バイモルフが反り返った状態を見せることにより、輸送中に温度上昇があったことを示すために用いられる。すなわち、これらのセンサは一種のヒューズとして作用する。これらの温度センサは、過去に温度が所定値以上に上昇したことを記憶することを目的に構成されているため、連続的な体温測定を行うことが必要な、上述の健康モニタリングの目的にはあまり適していない。例えば、特許文献1の構成では、バイモルフが反り返った状態を保持するという構造を有するため、連続的な体温測定を行うことは不可能である。また、特許文献1及び2のバイモルフ構造は、温度測定誤差を小さくすることができず、その点でも上述の健康モニタリングの目的に使用するには不十分である。
Patent Document 1 discloses a temperature sensor using two types of bimorphs, one of which is used as a temperature sensor and the other is used as a reset switch. The reset switch bimorph is provided with a claw portion for engaging the temperature sensor bimorph. When the temperature rises, the temperature sensor bimorph bends and engages the claw portion of the reset switch bimorph. Then, even if the temperature decreases and the temperature sensor bimorph attempts to return to its original shape, it cannot be recovered because it is engaged with the claw portion. For this reason, this sensor functions as a memory type sensor that memorizes that the temperature has risen above a predetermined value in the past. The reset switch bimorph is made of a piezoelectric material and bends when a voltage is applied to remove the claw portion from the temperature sensor bimorph. Then, the temperature sensor bimorph can return to its original shape, and can operate as a temperature sensor again. Patent Document 2 also describes that a bimorph is used as a temperature sensor in the invention of a non-contact type IC tag that stores a past temperature rise.
These sensors are intended to be used for applications such as confirming that the temperature of the luggage being stored is kept within an allowable range. Used to show that the temperature of the bimorph has increased during transportation by showing the warped state of the bimorph. That is, these sensors act as a kind of fuse. These temperature sensors are configured for the purpose of memorizing that the temperature has risen above a predetermined value in the past, so for the purpose of health monitoring described above, which requires continuous body temperature measurement. Not very suitable. For example, since the structure of Patent Document 1 has a structure in which the bimorph is kept in a warped state, it is impossible to perform continuous body temperature measurement. In addition, the bimorph structures of Patent Documents 1 and 2 cannot reduce the temperature measurement error, and that point is insufficient to be used for the purpose of the health monitoring described above.
特許文献3及び4には、長さの異なる複数のバイモルフ板を用いることにより、複数の温度を検知しうるように構成した温度センサが記載されている。しかしながら、これらのセンサはMEMSテクノロジを用いたマイクロセンサではなく、伝統的な機械加工によって製造されるものである。従って、センサのサイズは比較的大きく、製造コストも高い。さらに、これらの文献の図面に描かれるバイモルフセンサをMEMS製造プロセスで製造しようにも、それに適した形状をしていない。従って、これらのセンサも、上述の健康モニタリングという目的に使用するには適していない。さらに特許文献3及び4のバイモルフ構造も、特許文献1及び2のものと同様に、温度測定誤差を小さくすることができず、やはり上述の健康モニタリングの目的に使用するには不十分である。 Patent Documents 3 and 4 describe a temperature sensor configured to detect a plurality of temperatures by using a plurality of bimorph plates having different lengths. However, these sensors are not microsensors using MEMS technology, but are manufactured by traditional machining. Therefore, the size of the sensor is relatively large and the manufacturing cost is high. Furthermore, even if the bimorph sensor depicted in the drawings of these documents is manufactured by the MEMS manufacturing process, the shape is not suitable for it. Therefore, these sensors are also not suitable for use for the purpose of health monitoring described above. Further, the bimorph structures of Patent Documents 3 and 4 cannot reduce the temperature measurement error as well as those of Patent Documents 1 and 2, and are still insufficient for use for the above-mentioned health monitoring purposes.
その他にも、既存のバイモルフ温度センサには、測定可能な温度範囲を広くとれないという欠点がある。生体の体温は、の変動可能範囲は5〜6℃と、比較的大きいにも関わらず、体調(病気)に応じた定常性が高く、また、体調(病気)によって、0.5℃以下の微妙な温度変化を呈するものである。従って、生体の温度を測定するセンサは、高精度の測定を行うことができると共に、広い温度範囲をも測定しうるものでなければならない。1つのバイモルフは、1点の温度にしか感度を有さないため、広い温度範囲を測定するには、1つのセンサに感知温度の異なる多数のバイモルフを組み込まなければならないが、特許文献1〜4に記載のバイモルフ構造は、そのような応用には適しておらず、製造コストやサイズが著しく増大してしまう。小型軽量で安価に製造が可能であり、測定可能な温度範囲が広く、且つ温度分解能の高いバイモルフ構造は、出願人の知る限り、従来技術には存在しない。 In addition, the existing bimorph temperature sensor has a drawback that the measurable temperature range cannot be widened. Although the body temperature of the living body can be varied within a relatively large range of 5 to 6 ° C, it has a high steadiness depending on the physical condition (disease). It exhibits a subtle temperature change. Therefore, a sensor for measuring the temperature of a living body must be capable of measuring with high accuracy and capable of measuring a wide temperature range. Since one bimorph has sensitivity only at one temperature, in order to measure a wide temperature range, a large number of bimorphs having different sensing temperatures must be incorporated in one sensor. The bimorph structure described in (1) is not suitable for such applications, and the production cost and size are significantly increased. As far as the applicant knows, there is no conventional bimorph structure that is compact, lightweight, can be manufactured at low cost, has a wide measurable temperature range, and has high temperature resolution.
先行技術について上のように把握し、またそれらについて上のように考察してきた結果、発明者は、上述の要望を満たすような、生体の健康や環境のモニタリングに適するセンサは従来技術には存在せず、新規に開発する必要があるとの結論に至った。かかる背景の下、本発明は、多数の生体の健康のモニタリングや環境のモニタリングに好適に対応しうる、温度センサを実現するための技術を提供することを目的とする。 As a result of grasping the prior art as described above and considering them as described above, the inventors have found that there is a sensor suitable for monitoring the health and environment of the living body that satisfies the above-mentioned demands in the prior art. I came to the conclusion that there was a need for new development. In view of such a background, an object of the present invention is to provide a technique for realizing a temperature sensor that can suitably cope with monitoring of the health of a large number of living bodies and monitoring of the environment.
本発明によるバイモルフ素子は、MEMSテクノロジによって製造されるMEMSデバイスであり、互いに向かい合うように、且つ、変位方向が相手に接近する方向となるように配される、2枚のバイモルフ板を有することを特徴とする。 A bimorph element according to the present invention is a MEMS device manufactured by MEMS technology, and has two bimorph plates arranged so as to face each other and to have a displacement direction approaching the other party. Features.
バイモルフ板を2枚使用し、これらが互いに相手に接近する方向に撓むように配することで、従来技術に比べて感知温度の誤差を著しく小さくすることができる。また、MEMSの精密加工技術によって製造するため、バイモルフ板の間隔や長さを精密に制御することができ、感知温度の異なる多数のバイモルフ素子を1つのセンサ素子に作り込むことが可能である。1つ1つの素子の感知温度の誤差が小さいため、例えば1℃という単位温度間隔を多数の感知温度に分割することができ、分解能の高い温度測定を行うことが可能である。また、バイモルフ素子自体は動作に電力を必要としないために、センサ全体の消費電力を下げる上で有利であり、さらに、MEMSテクノロジを用いることによって、デバイスを小型・安価に製造することができる。 By using two bimorph plates and arranging them so as to bend in a direction approaching each other, the error in the sensing temperature can be remarkably reduced as compared with the prior art. Moreover, since it manufactures with the precision processing technology of MEMS, the space | interval and length of a bimorph board can be controlled precisely, and it is possible to make many bimorph elements from which sensing temperature differs in one sensor element. Since the error in the sensing temperature of each element is small, a unit temperature interval of, for example, 1 ° C. can be divided into a large number of sensing temperatures, and temperature measurement with high resolution can be performed. In addition, since the bimorph element itself does not require electric power for operation, it is advantageous in reducing the power consumption of the entire sensor. Further, by using the MEMS technology, the device can be manufactured in a small size and at low cost.
実施形態によっては、前記2枚のバイモルフ板は、いずれも、その先端部に、その変位方向に隆起した突端部を有してもよい。 Depending on the embodiment, each of the two bimorph plates may have a protruding end portion protruding in the displacement direction at the tip end portion thereof.
実施形態によっては、前記2枚のバイモルフ板は、いずれも、その板面が、前記バイモルフ板を支持する基体の底面及び/又は頂面に対して垂直になるように配されてもよい。 Depending on the embodiment, both of the two bimorph plates may be arranged so that their plate surfaces are perpendicular to the bottom surface and / or the top surface of the base that supports the bimorph plate.
実施形態によっては、前記バイモルフ板は、前記基体から側方へ延設されており、その上側部は前記基体の上部の高さを超えず、その下側部は前記基体の底部の高さより低くはならないように配されてもよい。 In some embodiments, the bimorph plate extends laterally from the base body, the upper part thereof does not exceed the height of the upper part of the base body, and the lower side part thereof is lower than the height of the bottom part of the base body. It may be arranged so as not to be.
実施形態によっては、前記2枚のバイモルフ板は、いずれも、他方の前記バイモルフ板に対向する面が絶縁体で形成され、前記他方のバイモルフ板とは対向しない面が導電材で形成されてもよい。ただし、前記他方のバイモルフ板と対向する面においても、前記バイモルフ板が変位して互いに接触しうる箇所においては、前記導電材との導通が得られるように構成されてもよい。 Depending on the embodiment, both of the two bimorph plates may be formed of an insulator on the surface facing the other bimorph plate and formed of a conductive material on the surface not facing the other bimorph plate. Good. However, even on the surface facing the other bimorph plate, it may be configured such that conduction with the conductive material can be obtained at locations where the bimorph plates can be displaced and come into contact with each other.
本発明の実施形態は、上述の特徴の1つ以上を備えるMEMSバイモルフ素子を、複数有するMEMSバイモルフ素子複合体を含む。このMEMSバイモルフ素子複合体において、各MEMSバイモルフ素子の2枚のバイモルフ板の間隔は、他のMEMSバイモルフ素子の2枚のバイモルフ板の間隔とは異なるように構成されてもよい。 Embodiments of the present invention include a MEMS bimorph element composite having a plurality of MEMS bimorph elements having one or more of the features described above. In this MEMS bimorph element composite, the interval between the two bimorph plates of each MEMS bimorph element may be configured to be different from the interval between the two bimorph plates of the other MEMS bimorph elements.
本発明の実施形態は、上述の特徴の1つ以上を備えるMEMSバイモルフ素子、または、上述のMEMSバイモルフ素子複合体少なくともいずれかを備える温度センサを含む。この温度センサは、MEMSバイモルフ素子又はMEMSバイモルフ素子複合体の、前記2枚のバイモルフ板の接触を検知することによって、熱を検知するように構成される。 Embodiments of the invention include a temperature sensor comprising at least one of a MEMS bimorph element comprising one or more of the features described above, or a MEMS bimorph element composite as described above. The temperature sensor is configured to detect heat by detecting contact of the two bimorph plates of a MEMS bimorph element or a MEMS bimorph element composite.
本発明の実施形態は、MEMS製造プロセスによって、2枚のバイモルフ板を、互いに向かい合うように、且つ、変位方向が相手に接近する方向となるように形成することを特徴とする、MEMSバイモルフ素子の製造方法を含む。 According to an embodiment of the present invention, an MEMS bimorph element is characterized in that two bimorph plates are formed by a MEMS manufacturing process so as to face each other and to have a displacement direction approaching the other party. Includes manufacturing methods.
本発明の範囲に含まれる、様々な特徴やその利点は、添付図面を参照しつつ、以下により詳しく説明される。 Various features and advantages included within the scope of the present invention will be described in more detail below with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明によるMEMSバイモルフ素子100の概念を説明するための図である。MEMSバイモルフ素子100は、基部110の側面110bから側方へ延設された2本のバイモルフ板120及び130を有する。図示されるように、バイモルフ板120及び130は、その一端が基部110の側面110bに支持されており、その他端は固定されない自由端となっている。すなわち、いわゆる片持ち梁(カンチレバー)構造を有している。また、バイモルフ板120及び130は、互いに向かい合うように配されており、その変位方向(たわみ方向)は、それぞれ相手に接近する方向となるように配されている。 FIG. 1 is a view for explaining the concept of a MEMS bimorph element 100 according to the present invention. The MEMS bimorph element 100 includes two bimorph plates 120 and 130 extending laterally from the side surface 110 b of the base 110. As shown in the figure, the bimorph plates 120 and 130 are supported at one end by the side surface 110b of the base 110, and the other ends are free ends that are not fixed. That is, it has a so-called cantilever structure. The bimorph plates 120 and 130 are arranged so as to face each other, and their displacement directions (deflection directions) are arranged so as to approach each other.
バイモルフ板120及び130は2層構造を有している。本実施例において、他方のバイモルフ板に対向する面の層120a,130aは基材であり、MEMSで用いられる基材物質、例えばシリコン、ガラス、セラミック、ポリマー等であることができる。また、実施例によっては金属であってもよい。層120a,130aの材料は、基部110の材料と同じ材料であることができ、従って、MEMS製造プロセスを用いて、バイモルフ板120及び130の基体層120a,130aを、基部110と一体に形成することができる、 The bimorph plates 120 and 130 have a two-layer structure. In this embodiment, the layers 120a and 130a on the surface facing the other bimorph plate are base materials, and may be a base material used in MEMS, such as silicon, glass, ceramic, polymer, and the like. In some embodiments, metal may be used. The material of the layers 120a, 130a can be the same material as the material of the base 110, and thus the base layers 120a, 130a of the bimorph plates 120 and 130 are integrally formed with the base 110 using a MEMS manufacturing process. be able to,
本実施例におけるバイモルフ板120及び130において、他方のバイモルフ板に対向しない面の層120b,130bは導電材で形成されており、例えば、金属、酸化物、窒化物などから形成されることができる。導電層120b,130bの形成は、例えば薄膜形成技術を用いて行うことができ、例えば、スパッタリング法、電気めっき、無電解めっき、PVD、CVD、化学析出法等によって行うことができる。図示される実施例においては、基部110の部分110d,110eにも、導電層120b,130bと同じ材料でコーティングがされており、これらは導電層120b,130bと外部との導通を図るために用いることができる。 In the bimorph plates 120 and 130 in the present embodiment, the layers 120b and 130b on the surface not facing the other bimorph plate are formed of a conductive material, and can be formed of, for example, metal, oxide, nitride, or the like. . The conductive layers 120b and 130b can be formed by using, for example, a thin film formation technique, and can be performed by, for example, sputtering, electroplating, electroless plating, PVD, CVD, chemical deposition, or the like. In the illustrated embodiment, the portions 110d and 110e of the base 110 are also coated with the same material as that of the conductive layers 120b and 130b, and these are used for electrical connection between the conductive layers 120b and 130b and the outside. be able to.
バイモルフ板120及び130の長さは、MEMS製造プロセスで製造可能であればよく、例えば、数10nmから数mmの長さであることができる。また、基体層120a,130aの厚さや上層120b,130bの厚さは、検知する温度や層材料の熱膨張係数(CTE)によって決定されるべきものであるが、好適には、基体層・上層ともに、数10nm〜100μmの厚さであることができる。 The lengths of the bimorph plates 120 and 130 may be any length as long as they can be manufactured by the MEMS manufacturing process, and may be, for example, a length of several tens of nm to several mm. The thickness of the base layers 120a and 130a and the thickness of the upper layers 120b and 130b should be determined by the temperature to be detected and the coefficient of thermal expansion (CTE) of the layer material. Both can be several tens of nm to 100 μm thick.
対抗面の層120a,130aの材料および裏面の層120b,130bの材料は、裏面の層120b,130bの熱膨張率が、対抗面の層120a,130aの熱膨張率よりも大きくなるように選定される。このため、温度が上がると、バイモルフ板120及び130は、それぞれ、相手に接近するように湾曲し、最終的にはその先端部において互いに接触する。接触点において、導電材の層120bと130bが電気的に接触するように構成しておけば、導通が生じたことを検出することにより、温度が所定値以上であることを感知することができる。 The material of the facing layers 120a and 130a and the material of the back layers 120b and 130b are selected so that the thermal expansion coefficient of the back layers 120b and 130b is larger than the thermal expansion coefficient of the facing layers 120a and 130a. Is done. For this reason, when the temperature rises, each of the bimorph plates 120 and 130 bends so as to approach the other party, and finally comes into contact with each other at the tip portion. If the layers 120b and 130b of the conductive material are in electrical contact at the contact point, it can be sensed that the temperature is equal to or higher than a predetermined value by detecting the occurrence of conduction. .
上述のように、バイモルフ板120と130とが湾曲して接触したときに導電層120bと130bとが導通するように、接触が生じる部分においては、導電層120bや130bとが電気的に接触しうるような何らかの処理がされている必要がある。本実施例においては、バイモルフ板120及び130の先端部に、その湾曲方向に隆起した突端部120c,130cが設けられており、導電層120bと130bが、これら突端部120c及び130cの表面にまで形成されている。したがって、バイモルフ板120及び130が湾曲してこれらの突端部120c及び130cが互いに接触すると、導電層120bと130bとが電気的に接触することになり、導通が得られることになる。 As described above, the conductive layers 120b and 130b are in electrical contact with each other in such a portion that the conductive layers 120b and 130b conduct when the bimorph plates 120 and 130 are in contact with each other in a curved manner. Some sort of processing needs to be done. In the present embodiment, protruding end portions 120c and 130c raised in the bending direction are provided at the tip portions of the bimorph plates 120 and 130, and the conductive layers 120b and 130b extend to the surfaces of the protruding end portions 120c and 130c. Is formed. Therefore, when the bimorph plates 120 and 130 are curved and the projecting ends 120c and 130c come into contact with each other, the conductive layers 120b and 130b come into electrical contact, and conduction is obtained.
図示される通り、本発明のMEMSバイモルフ素子は、2本のバイモルフカンチレバーを、対向するように、且つ、その変位方向が、それぞれ互いに接近する方向になるように、配置していることを特徴とする。そして、これらの接触により熱が所定値以上に上昇したことを検知しうるように構成されている。2本のレバーの撓みにより熱を感知するように構成したことにより、従来のレバーが1本の場合に比べて、より高精度に熱を感知することが可能となった。従来のレバーが1本の場合、レバーが撓んで接点に接触する温度の感度はおよそ0.5℃であったが、本発明の実施形態の場合、これを約0.1℃まで上げることができた。 As shown in the drawing, the MEMS bimorph element of the present invention is characterized in that two bimorph cantilevers are arranged so as to face each other and the displacement directions thereof are directions close to each other. To do. And it is comprised so that it can detect that heat rose more than predetermined value by these contacts. By configuring so that heat is sensed by bending of two levers, heat can be sensed with higher accuracy than in the case of a conventional lever. In the case of one conventional lever, the sensitivity of the temperature at which the lever bends and contacts the contact point is approximately 0.5 ° C. However, in the embodiment of the present invention, this can be increased to about 0.1 ° C. did it.
周知の通り、生体の体温における0.5℃の違いは小さくはなく、例えば人間において、体温36.5℃は正常と見なされるものの、体温37℃は明らかに病気に罹っていると分類される。したがって、感度0.5℃という従来のバイモルフ温度センサの精度では、健康状態と病気の状態とを十分に見分けることができず、生体の温度計測には全く不十分であった。しかし、本発明の実施形態によれば、感度を0.1℃まで上げることができたので、生体の温度計測に用いることも十分可能である。 As is well known, the difference of 0.5 ° C. in the body temperature of a living body is not small, for example, in humans, a body temperature of 36.5 ° C. is considered normal, but a body temperature of 37 ° C. is clearly classified as having a disease. . Therefore, the accuracy of a conventional bimorph temperature sensor with a sensitivity of 0.5 ° C. cannot sufficiently distinguish between a healthy state and a diseased state, and is quite insufficient for measuring a living body temperature. However, according to the embodiment of the present invention, since the sensitivity could be increased to 0.1 ° C., it can be sufficiently used for measuring the temperature of a living body.
また、熱バイモルフによる温度検出は、バイモルフが熱で撓んで接点に接触することを検出するものであるので、1つのバイモルフ素子は、ある特定の温度しか検出できない。複数の温度を検出する場合は、特許文献3及び4に記載のように、それぞれ感知温度の異なる複数のバイモルフ素子をセンサ素子に作り込む必要がある。しかしながら、特許文献3や4に代表される従来技術においては、バイモルフそのものの熱感知誤差が大きく、さらに機械加工誤差も比較的大きかったので、各バイモルフの検知温度差をそれほど小さくすることはできなかった。すなわち、例えば0.5℃ステップなど、大雑把な分解能でしか測定しかできず、温度分解能に優れたバイモルフ温度センサを作ることはできなかった。 Moreover, since temperature detection by a thermal bimorph detects that the bimorph is bent by heat and contacts the contact point, one bimorph element can detect only a specific temperature. When detecting a plurality of temperatures, as described in Patent Documents 3 and 4, it is necessary to incorporate a plurality of bimorph elements having different sensing temperatures into the sensor element. However, in the prior art represented by Patent Documents 3 and 4, since the heat sensing error of the bimorph itself is large and the machining error is also relatively large, the difference in the detected temperature of each bimorph cannot be made so small. It was. That is, for example, only a rough resolution such as a 0.5 ° C. step can be measured, and a bimorph temperature sensor excellent in temperature resolution could not be made.
これに対して本発明によるMEMSバイモルフ素子は、2本のバイモルフカンチレバーを用いることによる温度検知誤差の低下に加え、MEMSデバイスであるため、カンチレバーの長さや厚さ、2本のカンチレバーの間の間隙を精密に制御できる。例えば、本発明によるMEMSバイモルフ素子100の感知温度は、バイモルフカンチレバー120,130の基体層120a,130a及び上層120b,130bの、厚さや長さ、材質が決まれば、バイモルフカンチレバー120,130間の間隙の大きさによって定まるが、MEMS製造プロセスでは、この間隙の大きさを精密に制御することができる。したがって、この間隙の大きさを変えた多数のバイモルフ素子を1つのセンサに形成することにより、高い温度分解能を有する温度センサを形成することができる。 On the other hand, the MEMS bimorph element according to the present invention is a MEMS device in addition to a decrease in temperature detection error due to the use of two bimorph cantilevers, and therefore the length and thickness of the cantilever and the gap between the two cantilevers. Can be controlled precisely. For example, the sensing temperature of the MEMS bimorph element 100 according to the present invention can be determined by determining the thickness, length, and material of the base layers 120a and 130a and the upper layers 120b and 130b of the bimorph cantilevers 120 and 130, and the gap between the bimorph cantilevers 120 and 130. The size of the gap can be precisely controlled in the MEMS manufacturing process. Therefore, a temperature sensor having high temperature resolution can be formed by forming a large number of bimorph elements having different gap sizes in one sensor.
図2は、図1のMEMSバイモルフ素子を30組、1つの枠型の基体に作り込んだ例(MEMSバイモルフ素子複合体200)を描いたものである。この図において、符号202で示した構造の1つ1つが、それぞれ、図1のMEMSバイモルフ素子100に相当する。図には符号202を3カ所にしか付していないが、図2からは、同等の構造が全部で30個描かれていることが容易に判別できるであろう。これらのバイモルフ構造202は、それぞれ、2本のバイモルフ腕の間隙が他のバイモルフ構造202とは全て異ならせてある。すなわち、2本のバイモルフ腕の接触が生じる温度は、バイモルフ素子202毎にそれぞれ異なるように、言い換えれば、感知温度が全て異なるように、構成されている。実施例のMEMSバイモルフ素子複合体200の場合、接触温度の差は0.2℃に設定されている。全部で30個のバイモルフ熱感知構造が形成されているため、0.2℃の分解能で、6℃の範囲に亘って温度測定を行うことができる。 FIG. 2 depicts an example (MEMS bimorph element composite 200) in which 30 sets of the MEMS bimorph elements of FIG. 1 are formed on one frame-type substrate. In this figure, each of the structures indicated by reference numeral 202 corresponds to the MEMS bimorph element 100 of FIG. In the figure, reference numeral 202 is attached only at three places, but it can be easily determined from FIG. 2 that 30 equivalent structures are drawn in total. Each of these bimorph structures 202 is different from the other bimorph structures 202 in the gap between two bimorph arms. That is, the temperature at which the two bimorph arms contact each other is different for each bimorph element 202, in other words, the sensing temperatures are all different. In the case of the MEMS bimorph element composite 200 of the example, the difference in contact temperature is set to 0.2 ° C. Since 30 bimorph heat sensing structures are formed in total, temperature measurement can be performed over a range of 6 ° C. with a resolution of 0.2 ° C.
図3は、図2のようなMEMSバイモルフ素子複合体の温度検知能力のシミュレーション結果を示すものである。ただし、図のものとは異なり、バイモルフ素子要素は全部で20個としている。分解能は0.2℃であるため、温度検知範囲は4℃である。また、バイモルフ腕の基体層の材料はシリコン、上層の材料はニッケルとし、基体層の厚さを3μm、上層の厚さを0.3μmとした。図3の横軸は温度、縦軸はバイモルフ腕間の間隙である。図3に示される通り、39.5℃〜43.5℃の範囲に亘って、感知温度(2本のバイモルフ腕が接触する温度)とバイモルフ腕間の間隙の間には、きれいな線形関係がある。 FIG. 3 shows a simulation result of the temperature detection capability of the MEMS bimorph element composite as shown in FIG. However, unlike the figure, there are 20 bimorph element elements in total. Since the resolution is 0.2 ° C., the temperature detection range is 4 ° C. The base layer material of the bimorph arm was silicon, the upper layer material was nickel, the base layer thickness was 3 μm, and the upper layer thickness was 0.3 μm. The horizontal axis in FIG. 3 is the temperature, and the vertical axis is the gap between the bimorph arms. As shown in FIG. 3, there is a clean linear relationship between the sensed temperature (the temperature at which the two bimorph arms are in contact) and the gap between the bimorph arms over a range of 39.5 ° C. to 43.5 ° C. is there.
図1に描かれるように、本実施例によるMEMSバイモルフ素子100において、バイモルフ腕120,130は、基部110の上面110a及び底面110cに対して側方に延びているが、その上側は110aの高さを超えず、その下側も底面110cの高さよりも低くはならないように構成されている。また、バイモルフ腕120,130の板面が、基部110の上面110a及び底面110cに対して垂直になるように配置されており、バイモルフ腕120,130の変位方向が、互いに接近する方向、すなわち基部110の上面110a及び底面110cに対して平行となるので、図1に描かれる無変位状態のみならず、バイモルフ腕120,130が撓む変位状態にあっても、バイモルフ腕120,130の上側及び下側が、基部110の上面110a及び底面110cで画定される高さの範囲を超えることがない。 As illustrated in FIG. 1, in the MEMS bimorph element 100 according to the present embodiment, the bimorph arms 120 and 130 extend laterally with respect to the top surface 110 a and the bottom surface 110 c of the base 110, but the upper side thereof has a height of 110 a. The lower side thereof is configured not to be lower than the height of the bottom surface 110c. Further, the plate surfaces of the bimorph arms 120 and 130 are arranged so as to be perpendicular to the upper surface 110a and the bottom surface 110c of the base 110, and the displacement directions of the bimorph arms 120 and 130 are close to each other, that is, the base portion. 110 is parallel to the top surface 110a and the bottom surface 110c of the 110, so that not only the non-displaced state depicted in FIG. 1 but also the bimorph arms 120, 130 are in a deformed displacement state, the upper side of the bimorph arms 120, 130 and The lower side does not exceed the height range defined by the upper surface 110a and the bottom surface 110c of the base 110.
バイモルフ腕120,130が基部110の上面110a及び底面110cで画定される高さの範囲を超えることがないため、図1におけるバイモルフ腕120,130の上方や下方に何らかの要素があったとしても、バイモルフ腕120,130の動作には支障がない。これはすなわち、MEMSバイモルフ素子100は、回路基板上に載せる必要は必ずしもなく、回路基板に一体化して形成することが可能であることを意味する。また、図1の上面110aの上や底面110cの下に別の回路要素を載せることも可能である。これらの特徴は、センサの小型化や低コスト化に非常に有利である。MEMSバイモルフ素子100を多数備えるMEMSバイモルフ素子複合体200においても、これらの利点が失われていないことが、図2から明らかに理解できるであろう。MEMSバイモルフ素子100やMEMSバイモルフ素子複合体200の上記の特徴は、ICへパッケージングする上で、非常に有利な特徴である。 Since the bimorph arms 120 and 130 do not exceed the height range defined by the top surface 110a and the bottom surface 110c of the base 110, even if there are any elements above or below the bimorph arms 120 and 130 in FIG. There is no problem in the operation of the bimorph arms 120 and 130. This means that the MEMS bimorph element 100 does not necessarily have to be mounted on the circuit board, and can be formed integrally with the circuit board. It is also possible to place another circuit element on the top surface 110a or the bottom surface 110c in FIG. These characteristics are very advantageous for downsizing and cost reduction of the sensor. It can be clearly understood from FIG. 2 that these advantages are not lost even in the MEMS bimorph element composite 200 including a large number of MEMS bimorph elements 100. The above-described characteristics of the MEMS bimorph element 100 and the MEMS bimorph element complex 200 are very advantageous characteristics when packaged in an IC.
前述のように、図1のMEMSバイモルフ素子100においては、バイモルフ腕120,130の先端部に、それぞれの腕の湾曲方向に隆起した突端部120c,130cが設けられる。この突端形状には2つの機能があり、1つはバイモルフ腕120,130が湾曲する際に、これらを確実に接触させることであり、もう1つは、接触面積を小さくすることである。接触面積を小さくすることは、接触したバイモルフ腕120と130とが貼り付いて離れられなくなってしまうことを防止することに役立つ。 As described above, in the MEMS bimorph element 100 of FIG. 1, the projecting end portions 120c and 130c raised in the bending direction of the respective arms are provided at the distal end portions of the bimorph arms 120 and 130. This tip shape has two functions. One is to make sure that the bimorph arms 120 and 130 are in contact with each other, and the other is to reduce the contact area. Reducing the contact area helps to prevent the contacted bimorph arms 120 and 130 from sticking and becoming unable to be separated.
構造がμm、nmのオーダーになってくると、分子間力の影響が無視できなくなり、MEMSデバイスでは、しばしば、構造体同士が分子間力によって貼り付いてしまうことが問題となる。この問題は、温度ヒステリシス(Thermal Hysteresis)として知られており、MEMSベースの赤外線イメージングシステムにおいて検討されている(非特許文献6,7)。 When the structure is on the order of μm and nm, the influence of intermolecular force cannot be ignored, and in MEMS devices, there is often a problem that structures are stuck together by intermolecular force. This problem is known as Thermal Hysteresis and has been studied in MEMS-based infrared imaging systems (Non-Patent Documents 6 and 7).
MEMSバイモルフ素子100においても、もしバイモルフ腕120と130とが貼り付いて互いに離れられなくなってしまうと、それ以上温度の検出ができなくなってしまう。従ってこのような事態が起きることはできるだけ避けたい。しかしながら、バイモルフ腕の先端を本実施例のような突端形状によれば、隆起部120c,130cの形状が突端形状になっており、接触面積を小さくすることができるので、接触時の分子間力の影響を最小限に抑えることができ、貼り付きを防ぐことができる。 Also in the MEMS bimorph element 100, if the bimorph arms 120 and 130 are stuck and cannot be separated from each other, the temperature cannot be detected any more. Therefore, we want to avoid this situation as much as possible. However, according to the tip shape of the bimorph arm as in this embodiment, the shape of the raised portions 120c and 130c is the tip shape, and the contact area can be reduced. Can be minimized, and sticking can be prevented.
図1の例においては、隆起部120c,130cの形状は、半円形の断面を有するものとなっているが、隆起部の形状は、むろんこれに限定されるものではない。例えば、図4に描かれているように、断面が円形のもの、六角形のもの、四角形のもの、台形のもの、カギ型のもの、など、様々なものであることができる。図2のように多数のバイモルフ素子を作り込む場合に、ある素子における隆起部の形状と他の素子における隆起部の形状とが異なっていてもよい。これらの形状は、既存のMEMS製造方法によって、容易に形成することが可能である。 In the example of FIG. 1, the shape of the raised portions 120 c and 130 c has a semicircular cross section, but the shape of the raised portions is not limited to this. For example, as shown in FIG. 4, the cross section may be various, such as a circular shape, a hexagonal shape, a rectangular shape, a trapezoidal shape, a key shape, and the like. When a large number of bimorph elements are formed as shown in FIG. 2, the shape of the raised portion in one element may be different from the shape of the raised portion in another element. These shapes can be easily formed by existing MEMS manufacturing methods.
本発明によるMEMSバイモルフ素子やその複合体は、小型・安価に製造することができ、高範囲且つ高分解能の温度測定を行うことができ、さらにバイモルフ自体の動作には電力が不要であるので、養鶏場のニワトリ等、多数の個体に取り付けて長期間のリアルタイム温度測定を行うような用途には、非常に好ましい特性を有している。従って、前述の健康・環境モニタリングという用途には最適と言える。むろん、本発明によるMEMSバイモルフ素子の用途はそれだけに限られず、如何なる用途に用いられてもよい。高範囲且つ高分解能の温度測定が可能であり、安価に製造が可能であり、ICへのパッケージングが容易であり、電力消費がないという特性は、様々な温度測定においても大きな利点となりうることは、容易に想像ができることである。 The MEMS bimorph element and the composite according to the present invention can be manufactured in a small size and at a low cost, can perform a high-range and high-resolution temperature measurement, and further requires no power for the operation of the bimorph itself. For applications such as chickens in chicken farms where long-term real-time temperature measurement is performed by attaching to a large number of individuals, it has very favorable characteristics. Therefore, it can be said that it is most suitable for the aforementioned health / environment monitoring. Of course, the use of the MEMS bimorph element according to the present invention is not limited thereto, and may be used for any application. High-range and high-resolution temperature measurement, low-cost manufacturing, easy packaging into IC, and no power consumption can be a great advantage in various temperature measurements Is easy to imagine.
図5は、本発明によるMEMSバイモルフ素子の製造プロセスの一例を説明するための図である。まずシリコンなどの基板を用意し(1)、これに基層の構造パターンを作り込む(2)。そして、導電層や回路を作り込むため、ニッケルなどで被膜を形成し(3)、エッチング技術を用いて必要な部分以外の被膜を取り除く(4)(5)。最後にバイモルフ腕の下部の基板をエッチングにより取り除けば(6)、バイモルフ及び回路が作り込まれたバイモルフ素子を得ることができる。 FIG. 5 is a diagram for explaining an example of the manufacturing process of the MEMS bimorph element according to the present invention. First, a substrate such as silicon is prepared (1), and a base layer structure pattern is formed thereon (2). Then, in order to make a conductive layer and a circuit, a film is formed with nickel or the like (3), and a film other than a necessary part is removed using an etching technique (4) (5). Finally, if the substrate under the bimorph arm is removed by etching (6), a bimorph element in which the bimorph and the circuit are formed can be obtained.
図5には2つのバイモルフ素子構造が描かれており、いずれも、バイモルフ腕の長さや2本のバイモルフ腕の間隙が同じであるように見えるが、これらは、当然、異なっていても製造に問題がないことは言うまでもない。 In FIG. 5, two bimorph element structures are depicted, both of which appear to have the same bimorph arm length and gap between the two bimorph arms. It goes without saying that there is no problem.
上記の製造プロセスは、従来からのCMOS製造プロセスと同様であるので、本発明によるMEMSバイモルフ素子は、単独で形成されることもできるが、他のCMOS回路と共に形成されることも可能である。 Since the above manufacturing process is the same as a conventional CMOS manufacturing process, the MEMS bimorph element according to the present invention can be formed alone, or can be formed together with other CMOS circuits.
図6は、本発明によるMEMSバイモルフ素子を温度センサに利用する場合の回路構成の概要を説明するための図である。本実施例による温度センサ600は、CPU602,メモリ604,送信機606,アンテナ608,バイモルフ素子610などを備える。また、図示されていないが、温度センサ600に電源を供給するバッテリーも備えられている。バイモルフ素子610は本発明に従うMEMSバイモルフ素子であり、例えば、前述のMEMSバイモルフ素子100やMEMSバイモルフ素子複合体200であることができる。CPU602は、バイモルフ素子610を定期的に監視し、素子610の2本のバイモルフ腕が接触したかどうかを調べる。調べる方法としては、電流が流れるか否かを検出する手法や、印加しておいた電圧の変化を検出する手法を用いることができる。CPU602は、バイモルフ素子610の監視結果をメモリ604に保存しておく。メモリ604には、CPU602に必要な制御を実行させるためのソフトウェアが格納されていてもよい。(このようなソフトウェアは、メモリ604とは別のメモリに記憶されていてもよい。)CPU602は、定期的に、メモリ604に保存したデータを、送信機606を用いて外部に送信する。データはアンテナ608を介して外部に送信される。通信方式としては、赤外線通信やBluetoothなど、既存のいかなる方式を用いてもよいが、消費電力が少なく、且つ、通信可能距離の長い方式を採用することが好ましい。 FIG. 6 is a diagram for explaining an outline of a circuit configuration when the MEMS bimorph element according to the present invention is used for a temperature sensor. The temperature sensor 600 according to this embodiment includes a CPU 602, a memory 604, a transmitter 606, an antenna 608, a bimorph element 610, and the like. Although not shown, a battery for supplying power to the temperature sensor 600 is also provided. The bimorph element 610 is a MEMS bimorph element according to the present invention, and can be, for example, the MEMS bimorph element 100 or the MEMS bimorph element composite 200 described above. The CPU 602 periodically monitors the bimorph element 610 to check whether the two bimorph arms of the element 610 are in contact. As a method for checking, a method for detecting whether or not a current flows or a method for detecting a change in the applied voltage can be used. The CPU 602 stores the monitoring result of the bimorph element 610 in the memory 604. The memory 604 may store software for causing the CPU 602 to execute necessary control. (Such software may be stored in a memory different from the memory 604.) The CPU 602 periodically transmits data stored in the memory 604 to the outside using the transmitter 606. Data is transmitted to the outside via the antenna 608. As a communication method, any existing method such as infrared communication or Bluetooth may be used. However, it is preferable to adopt a method with low power consumption and a long communicable distance.
以上、本発明の好適な実施例の詳細について説明してきたが、これらの説明や図面は本発明の範囲を限定する意図で提示されたものではなく、あくまで本発明の理解に資すべく提示されたものに過ぎないことは理解されたい。本発明の好適な実施形態のいくつかは、添付の特許請求の範囲に特定されているが、本発明の実施形態は、特許請求の範囲や明細書及び図面に明示的に記載されるものに限定されず、本発明の思想を逸脱することなく、様々な形態をとることが可能である。本発明は、本願特許請求の範囲や明細書及び図面に明示的に開示されるか否かにかかわらず、これらの書類から教示されうるあらゆる新規かつ有益な構成を、その範囲に含むものである。
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009067117A JP5268108B2 (en) | 2009-03-18 | 2009-03-18 | Temperature sensor based on MEMS technology and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009067117A JP5268108B2 (en) | 2009-03-18 | 2009-03-18 | Temperature sensor based on MEMS technology and manufacturing method thereof |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010217120A true JP2010217120A (en) | 2010-09-30 |
JP5268108B2 JP5268108B2 (en) | 2013-08-21 |
Family
ID=42976116
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009067117A Expired - Fee Related JP5268108B2 (en) | 2009-03-18 | 2009-03-18 | Temperature sensor based on MEMS technology and manufacturing method thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5268108B2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015192110A (en) * | 2014-03-28 | 2015-11-02 | 株式会社日本スペリア社 | Mems, packaging process management chip applying circuit for functioning the same, packaging management system applying the same, and device therefor |
CN107727266A (en) * | 2017-09-21 | 2018-02-23 | 广东电网有限责任公司惠州供电局 | A kind of MEMS temperature sensor and its switch cubicle temp measuring system |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03503987A (en) * | 1988-04-29 | 1991-09-05 | フラウンホッファー‐ゲゼルシャフト ツァ フェルダールング デァ アンゲヴァンテン フォアシュンク エー.ファオ. | gripping device |
JPH0852673A (en) * | 1994-08-12 | 1996-02-27 | Nikon Corp | Superminiaturized gripper with probe |
JPH11135051A (en) * | 1989-11-13 | 1999-05-21 | Hitachi Ltd | Charged particle beam device |
JP2008151555A (en) * | 2006-12-15 | 2008-07-03 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | Temperature sensor, and health management system of living body |
-
2009
- 2009-03-18 JP JP2009067117A patent/JP5268108B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03503987A (en) * | 1988-04-29 | 1991-09-05 | フラウンホッファー‐ゲゼルシャフト ツァ フェルダールング デァ アンゲヴァンテン フォアシュンク エー.ファオ. | gripping device |
JPH11135051A (en) * | 1989-11-13 | 1999-05-21 | Hitachi Ltd | Charged particle beam device |
JPH0852673A (en) * | 1994-08-12 | 1996-02-27 | Nikon Corp | Superminiaturized gripper with probe |
JP2008151555A (en) * | 2006-12-15 | 2008-07-03 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | Temperature sensor, and health management system of living body |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015192110A (en) * | 2014-03-28 | 2015-11-02 | 株式会社日本スペリア社 | Mems, packaging process management chip applying circuit for functioning the same, packaging management system applying the same, and device therefor |
CN107727266A (en) * | 2017-09-21 | 2018-02-23 | 广东电网有限责任公司惠州供电局 | A kind of MEMS temperature sensor and its switch cubicle temp measuring system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5268108B2 (en) | 2013-08-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11011323B2 (en) | Sensing devices, sensors, and methods for monitoring environmental conditions | |
US7509869B2 (en) | Microfabricated pressure and shear stress sensors | |
JP5819631B2 (en) | Transducer that converts temperature change with time, electronic chip incorporating the transducer, and method of manufacturing the electronic chip | |
US7239064B1 (en) | Resettable latching MEMS temperature sensor apparatus and method | |
WO2013042680A1 (en) | Tactile sensor and multi-axial tactile sensor | |
JP5046092B2 (en) | Temperature sensor, living body health management system | |
CN109001486B (en) | Wide-range wind speed sensor and manufacturing method thereof | |
KR101685803B1 (en) | Film type tactile sensor possible to detect a proximity | |
US10302455B2 (en) | Modules, systems, and methods for monitoring environmental conditions | |
JP5268108B2 (en) | Temperature sensor based on MEMS technology and manufacturing method thereof | |
CN105092069A (en) | System and method for a capacitive thermometer | |
RU2658089C1 (en) | Deformation sensor | |
JP6243040B2 (en) | Sensor for detecting oxidizable gas | |
JP2003337071A (en) | Tactile sensor | |
Scott et al. | A capacitively-loaded MEMS slot element for wireless temperature sensing of up to 300 C | |
CN112432719A (en) | Novel thermopile heat flow sensor | |
JP4820124B2 (en) | Temperature distribution measuring device | |
JP4849549B2 (en) | Wireless sensor system, living body health management system | |
JP2002039739A (en) | Collision prevention sensor | |
JP6160917B2 (en) | MEMS sensor | |
Zhang et al. | Novel MEMS digital temperature sensor for wireless avian-influenza monitoring system in poultry farm | |
KR102414116B1 (en) | Gas sensor and gas sensor array having a heat insulating structure and manufacturing method thereof | |
Zhang et al. | Novel MEMS-based thermometer with low power consumption for health-monitoring network application | |
CN111896121A (en) | MEMS thermopile infrared detector | |
US20240067526A1 (en) | Arrangement of carbon nanotubes and a method for manufacturing the arrangement |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110825 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20121128 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20121217 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130214 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130318 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130405 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130425 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130501 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 5268108 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |