JP2022504356A - 圧電センサ - Google Patents
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Abstract
Description
一般のアクティブセンサでは、センサ材料はセンサフィルムとして具体化されている。センサの表面に加えられた機械的応力は、電極内に補償電荷を発生させるセンサ材料の変形をもたらす。これらの電荷は信号に変換される。この一般のセンサレイアウトでは、電荷の量および信号は、機械的応力が加えられる方向に大きく依存する。センサフィルムに対する法線方向(センサ材料の自発分極に平行な方向を意味する)に、より大きな応力が加えられれば電荷はより大きくなる。フィルムの平面内で作用する(センサフィルムの表面に平行な)横方向の力、張力、トルクは、比較的低い電圧を生成するだけであり、法線成分を持つ力によって生成された信号と区別することはできない。
サフィルムの感度向上を達成している。圧電センサの表面に加えられる力の接線方向成分や、センサの取り付けまたは埋め込み表面に生じるせん断力またはトルクを検出する場合には、これらの構想はいまだ満足のいく解決策を提供できていない。
本発明は、少なくとも1つの第1電極と、少なくとも1つの第2電極と、圧電体を備える圧電センサを提供する。圧電体は異方性電気機械結合(anisotropic electromechanical coupling)を有し、少なくとも1つの第1電極および第2電極は少なくとも部分的に圧電体に埋め込まれている。圧電体は第1面を有し、第1電極および第2電極が第1面から圧電体内で実質的に直角に延びている。
述する一方向の方が最大である。ゼロではない自発分極を有する圧電性または強誘電性材料に対しては、主配向は全体的な自発分極の方向として定義される。材料の例としては、強誘電体、圧電セラミックス、繊維およびポリマー、強誘電体材料、少なくとも一成分が圧電体である複合材料などがある。iii)に関しては、保磁力(coercive field strength)を超える高い外部電界を印加することで強誘電体ドメインの配向を変化させること
ができる強誘電体がこれに適した圧電体として明示される。
しかしながら、垂直方向、すなわち、圧電体の第1面に対して垂直方向に作用する応力は、圧電体の異方性のためにより低い感度で検出される。感度に関しては、断面形状、横方向の幾何学的配列、アスペクト比(高さ・幅)、および第1電極と第2電極の分離、および圧電体の厚さや配置を変えることで調整可能である。圧電体が強誘電体の場合には、温度はもちろん、印加交流電圧または直流電圧および周波数を用いるポーリング方法がさらに感度に影響を与える。圧電体内に埋め込まれた第1電極および第2電極が特許請求されているが、この原理は圧電体の下方または上に第1電極および第2電極を配置する場合、特に圧電体が堆積後に横方向に整列した主配向を有する場合、すなわち、堆積後にポーリングを必要としない場合にも当てはまる。
最後の場合の例としては、第1電極および第2電極の縁に主配向を横方向および法線方向に整列した(ポリマーまたは無機)圧電ファイバ(例えばZnOナノワイヤ)などがある。結果として、圧電体の主配向は、圧電体の第1面に対して実質的に平行であり、センサは、以下の様な圧電体層内における高い横方向応力に寄与する任意の力に対して最も感度が高い。
a)直接的にまたは中間層を介して圧電体の表面上に加えられた力の接線成分。
b)センサが取り付けられているまたは埋め込まれている表面上に生じるせん断力。
c)センサが取り付けられているまたは埋め込まれている表面に、または表面上に作用するトルク。
d)センサが取り付けられているまたは埋め込まれているインタフェース領域または領域内で、(GHzまでの)音響および音波で発生する時間的および空間的に変化する力、特に弾性表面波および実体波による力。
圧電体層内での横方向のひずみも圧電センサを形成するセンサ応答を引き起こすので、アクティブひずみセンサとしても有用になる。
センサは、センサの上面に作用する垂直な力および上面を表す平面に作用する横方向の力(せん断力、トルク)の両方の検出が可能である。
リントリソグラフィ(imprint lithography)、または、導電性インクがマイクロ毛細管
力によって前処理されたマイクロ流体通路に駆動されて広がるマイクロ流体構造化プロセスであってもよい。
印刷、物理または化学気相成長(physical or chemical vapor deposition)、原子層堆
積(atomic layer deposition)。
圧電体は、柔軟な弾性基板上に適用されて、これにより検出すべき機械的励起の種類に対して厚さおよび弾性特性(ヤング率)が最適化される。適切なポリマー箔基材は、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリイミド、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリカーボネート(PC)など、または繊維、革などがある。ポリマーまたは複合材料に基づく圧電体の場合には、基板上への圧電体の付与は、上述した製造プロセスにより実現される。
圧電体が紫外線硬化可能な場合)紫外線-ナノインプリントリソグラフィ(UV-NIL)、紫外線インプリンティング(UV-imprinting)、金型鋳造(mold casting)で実施さ
れる。特定環境における特定の力の検出用に配置されるセンサを作製するために電極の輪郭形状を変更する方法が使用可能である。
第2電極を、第3電極から離して配置することを可能にする。第1電極および第2電極と第3電極との間の層は、第3電極を表す平面に対して少なくとも部分的に垂直に作用する力に対する感度を作りだすために、層の内部の圧電体の分極方向の整列に対する必須条件である。
a)第1電極と第2電極とは自身の極性による高電圧電源に接続されている。ポーリング手順は、強誘電体ドメインが第1電極および第2電極の垂直面に対して実質的に垂直な主配向に一列に整列するように実施される。
b)異なる極性を有する第1電極および第2電極は、共に同一の電位に外部接続(例えば接地)されているが、第3電極は別の電位に接続されている。再びポーリング手順は、第1電極および第2電極と第3電極との間の強誘電体ドメインが主に垂直な配向になるように実施される。両方のステップのシーケンスは、第1電極および第2電極の幾何学的配列、第1電極および第2電極と第3電極との間の平均垂直方向分離(層の厚さ)、および強誘電体の物理的性質に依存する。
図1は先行技術の圧電センサ1を示す。センサ1は基板2を備える。第1電気極性の第1電極が基板2の第1面(上面)4に配置されている。センサ1はさらに第2電気極性の第2電極5を備える。第2電極は、第1電極3と第2電極5の間に活性層を形成する圧電体6上に配置されている。圧電体6は、第1電極3、第2電極5、および基板2が表す平面に対して垂直な分極の主配向7を有する。力Fnがセンサ1の上面8に作用すると、誘導された機械的応力は圧電体6の変形をもたらし、従って圧電体6内の電荷の変位をもたらす。第1電極3と第2電極5の間に生じる電圧は、作用する力Fnに対する定量的な大きさを表す。
電極(3、5)は、圧電体6内に埋め込まれており、互いに実質的に平行に配置されている。第1電極および第2電極(3、5)は、センサの上面8から離間している。第1電極および第2電極(3、5)の上面9の間には、第1電極および第2電極(3、5)の上面9を覆うように圧電体6の層10が形成されている。圧電体6は異方性電気機械結合を有する。圧電体6に加えられた応力は、電気的に測定可能な電荷をその分極内に引き起こす。力Fは、法線成分Fnと接線成分Ftを含む。第1電極および第2電極(3、5)の間の圧電体6の分極の主配向7に実質的に平行なFの成分は、圧電体6内における電荷の電気的測定可能な変位に大きく関与する。Ftは、分極の主配向7に対して平行に働くFの成分であり、従って第1電極および第2電極(3、5)の間の圧電体6内における測定可能な分極に大きく関与する。
図6に示すように力F1が仮想的な座標系15の軸に平行に加えられる場合、力F1の方向に平行ではない第1電極および第2電極(3、5)を有するセンサは、測定可能な信号を発生する。そのため、センサ1は作用力F1に対するそれらの回転に応じて異なる信号レベルを発生する。
図7では力F2は座標系15に対して45度の角度で作用する。第1電極および第2電極(3、5)がF2の方向に垂直であるセンサ1は、最高の信号レベルを発生する。第1電極および第2電極(3、5)がF2の方向に平行であるセンサ1は、信号を発生しない(または最小の信号を発生する)。第1電極および第2電極(3、5)がF2の方向に45度回転しているセンサ1は、それぞれが、同じ信号レベルだが異なる符号を有する信号を発生する。
の間、および基準電位と異なる極性の第2電極5との間で電位差V+、V-または電流I+
、I-が測定される。信号の和は、センサに作用する垂直な力または応力に比例し、信号
の差は、横方向の力または応力の寄与に対応する。
スクリーン印刷など(R2Rで可能)による導電性供給線20の堆積。基板2は、例えばポリイミドなどの(180℃までの)高い熱的安定性を有する箔である。
オプションで、第1電極および第2電極(3、5)は同じまたは別の金属の電着により強化することができる。このプロセスを適用すると、基板2としてのポリイミド箔にスクリーン印刷した後で、深さ7μmで幅8.8μmの通路が、P(VDF:TrFE)=70:30%mol内に形成される。銀ナノ粒子導電性インク19をリザーバ内に滴下し、引き続き通路17内に搬送して150℃で硬化させる。銀ナノ粒子導電性インクは通路17の底面と側面を0.2~1.3μmの厚さで覆う層を形成する。
2 基板
3 第1電極
4 基板の上面
5 第2電極
6 圧電体
7 分極の主配向
8 センサの上面
9 第1電極および第2電極の上面
10 層
11 第3電極
12 センサアレイ
13 第1サブアレイ
14 第2サブアレイ
15 座標系
16 電気的接続
17 通路
18 通路の輪郭
19 導電性インク
20 供給線
21 金属シード層
22 レジスト/ガイド層
Claims (25)
- 少なくとも1つの第1電極(3)と、
少なくとも1つの第2電極(5)と、
圧電体(6)を備える圧電センサ(1)であって、
前記圧電体(6)は異方性電気機械結合を有し、少なくとも1つの前記第1電極および第2電極(3、5)は少なくとも部分的に前記圧電体(6)に埋め込まれており、前記圧電体(6)は第1面(4)を有し、前記第1電極および第2電極(3、5)が前記第1面(4)から前記圧電体(6)内で実質的に直角に延びている圧電センサ(1)。 - 前記第1電極および第2電極(3、5)は、前記圧電体内で相互篏合した櫛形構造を形成する横方向にかみ合わされた第1電極フィンガーおよび第2電極フィンガーであり、前記電極フィンガーは別々に電気的に接続可能である、請求項1に記載の圧電センサ(1)。
- 前記第1電極フィンガーおよび第2電極ファインガー(3、5)は、互いに0<α<90度の角度αで配置されている、請求項1または2に記載の圧電センサ(1)。
- 前記第1電極および第2電極(3、5)は、前記第1面(4)に対して星形配置を形成する、請求項1~3のいずれかに記載の圧電センサ(1)。
- 前記圧電体(6)はさらに焦電体である、請求項1~4のいずれかに記載の圧電センサ(1)。
- 前記第1電極および第2電極(3、5)は円盤状または楕円形である、請求項1に記載の圧電センサ(1)。
- 前記圧電センサ(1)は基板(2)を備え、前記圧電体(6)が前記基板(2)上に層を形成し、前記基板(2)は、柔軟であって、弾性基板(2)であり、好ましくはPETなどのポリマー箔である、請求項1~6のいずれかに記載の圧電センサ(1)。
- 前記圧電センサ(1)は第3電極(11)を備え、前記第3電極(11)は前記圧電体(6)の前記第1面(4)、または前記第1面(4)の反対側の第2面に配置されており、前記第3電極(11)は前記第1電極および第2電極(3、5)から離間している、請求項1~7のいずれかに記載の圧電センサ(1)。
- 前記第3電極(11)は、前記圧電体(6)と前記基板(2)の間に配置されている、請求項8に記載の圧電センサ(1)。
- 前記第3電極(11)と前記第1電極および第2電極(3、5)の上面(9)との間の前記圧電体(6)の分極の主配向(7)は、前記第1電極および第2電極(3、5)の上下方向の延伸に対して実質的に平行であり、前記第3電極(11)の横方向の延伸を表す平面に対して実質的に垂直である、請求項1~9のいずれかに記載の圧電センサ(1)。
- 前記圧電センサ(1)は機械的応力による前記圧電体(6)の変形時に前記圧電体(6)により発生した電気的エネルギーを獲得するように配置された低電力回路を備えており、前記低電力回路は無線送信機を用いて信号処理するように配置されている、請求項1~10のいずれかに記載の圧電センサ(1)。
- 請求項1~11のいずれかに記載の圧電センサ(1)を複数個備えるセンサアレイ(1
2)であって、前記圧電センサ(1)は互いに回転している、センサアレイ(12)。 - 前記センサアレイ(12)は、第1サブアレイおよび第2サブアレイ(13、14)を備え、各サブアレイ(13、14)は、少なくとも2個の圧電センサ(1)を有しており、各サブアレイ(13、14)の前記2個の圧電センサ(1)は、特に互いに45度の角度を有して延びるように配置されている、請求項12に記載のセンサアレイ(12)。
- 圧電センサ(1)を製造する方法であって、
複数の第1電極および第2電極(3、5)を単一層に提供するステップと、前記第1電極および第2電極(3、5)上に活性材料(6)を配置するステップを含む方法。 - 前記複数の第1電極および第2電極(3、5)を単一層に提供するステップは、印刷プロセス、リソグラフィプロセス、マイクロ流体構造化のうちのいずれか又はそれらの任意の組み合わせにより実施される、請求項14に記載の方法。
- 基板(2)を提供するステップと、
前記基板(2)上に前記活性材料(6)を配置して圧電ポリマー層(6)を形成するステップと、
前記圧電ポリマー層(6)内に通路(17)をインプリントするステップと、
前記複数の第1電極および第2電極(3、5)を提供するために前記通路(17)内に電極材料を堆積するステップをさらに含む、請求項14または15に記載の方法。 - 前記電極材料は導電性インク(19)であり、好ましくは銀、銅、または、PETOT:PSSであり、前記導電性インク(19)は毛細管力により通路(17)内に挿入される、請求項14~16に記載の方法。
- 前記導電性インク(19)を熱的硬化または紫外線硬化またはフォトニック焼結させるステップをさらに含む、請求項17に記載の方法。
- 前記基板(2)上への前記活性材料(6)の配置は、スピンキャスティング、ドロップコーティング、バーコーティング、スクリーン印刷、インクジェット印刷、グラビア印刷、物理または化学気相成長、原子層堆積のいずれかにより実施される、請求項16に記載の方法。
- 前記通路(17)は矩形、台形、または三角形の輪郭(18)を有しており、前記第1電極および第2電極(3、5)の形状を画定し、前記インプリントするステップはホットエンボス、紫外線インプリンティング、金型鋳造により実施される、請求項16~19のいずれかに記載の方法。
- 前記インプリントするステップ後の、前記圧電ポリマー層の表面処理ステップをさらに含む、請求項14~20に記載の方法。
- 前記圧電ポリマー層(6)は前記第1電極および第2電極(3、5)よりも高い厚さを有する、請求項14~21に記載の方法。
- 前記圧電ポリマー層(6)内に強誘電体ドメインを一列に整列させるためにポーリングステップをさらに含む、請求項14~22に記載の方法。
- 第3電極(11)を形成するステップをさらに含み、前記第3電極は前記第1電極および第2電極(3、5)から離間しており、前記第3電極の形成ステップは前記第1電極お
よび第2電極(3、5)に対して実質的に垂直な前記圧電ポリマー層(6)の表面で電極材料の層を堆積するステップを含む、請求項14~23に記載の方法。 - 前記活性材料は圧電体であり、前記圧電体(6)は異方性電気機械結合を有し、前記複数の第1電極および第2電極(3、5)は、少なくとも一部が前記圧電体(6)に埋め込まれており、前記圧電体の第1面(4)から前記圧電体(6)内に実質的に直角に延びる前記第1電極および第2電極(3、5)を形成するステップをさらに含む、請求項14~24に記載の方法。
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US4875378A (en) * | 1987-02-19 | 1989-10-24 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Pressure sensor with a ferroelectric liquid crystal layer |
JPWO2004105148A1 (ja) * | 2003-05-22 | 2006-07-20 | 富士通株式会社 | 圧電素子、その製造方法、およびタッチパネル装置 |
JP2008124448A (ja) * | 2006-10-19 | 2008-05-29 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置及び半導体装置の作製方法 |
JP2010539442A (ja) * | 2007-07-03 | 2010-12-16 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 存在検出のための薄膜検出器 |
JP2015028425A (ja) * | 2013-07-30 | 2015-02-12 | 俊 保坂 | 半導体センサー・デバイスおよびその製造方法 |
JPWO2016175013A1 (ja) * | 2015-04-30 | 2018-03-15 | 株式会社村田製作所 | 圧電デバイス、圧電トランスおよび圧電デバイスの製造方法 |
US20180233651A1 (en) * | 2017-02-16 | 2018-08-16 | Befs Co., Ltd. | Piezoelectric sensor manufacturing method and piezoelectric sensor using the same |
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4875378A (en) * | 1987-02-19 | 1989-10-24 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Pressure sensor with a ferroelectric liquid crystal layer |
JPWO2004105148A1 (ja) * | 2003-05-22 | 2006-07-20 | 富士通株式会社 | 圧電素子、その製造方法、およびタッチパネル装置 |
JP2008124448A (ja) * | 2006-10-19 | 2008-05-29 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置及び半導体装置の作製方法 |
JP2010539442A (ja) * | 2007-07-03 | 2010-12-16 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 存在検出のための薄膜検出器 |
JP2015028425A (ja) * | 2013-07-30 | 2015-02-12 | 俊 保坂 | 半導体センサー・デバイスおよびその製造方法 |
JPWO2016175013A1 (ja) * | 2015-04-30 | 2018-03-15 | 株式会社村田製作所 | 圧電デバイス、圧電トランスおよび圧電デバイスの製造方法 |
US20180233651A1 (en) * | 2017-02-16 | 2018-08-16 | Befs Co., Ltd. | Piezoelectric sensor manufacturing method and piezoelectric sensor using the same |
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