JP2022019147A - センサ及びセンサモジュール - Google Patents
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Abstract
Description
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図1(a)及び図1(b)は、第1実施形態に係るセンサを例示する模式図である。
図1(a)は、平面図である。図1(b)は、図1(a)のA1-A2線断面図である。
図2に示すように、センサ110は、電気回路70を含んでも良い。電気回路70は、固定電極51及び可動電極11と電気的に接続される。例えば、電気回路70は、配線70aを介して固定電極51と電気的に接続される。例えば、電気回路70は、配線70bを介して可動電極11と電気的に接続される。例えば、電気回路70は、第1支持部材21及び第2支持部材22の少なくともいずれかに設けられる導電層(導電部材)を介して、可動電極11と電気的に接続されても良い。配線70bは、第1支持部材21及び第2支持部材22の少なくともいずれかに設けられる導電層を含んでも良い。
これらの図は、図1(a)のA1-A2線断面に対応する断面図である。図3(a)に示すように、実施形態に係るセンサ111において、第1絶縁部11iのZ軸方向に沿う長さ(厚さ)は、第2絶縁部11jのZ軸方向に沿う長さ(厚さ)よりも長い。このような厚さの違いにより、可動電極部材11Mに応力が生じ、この応力により、第1可動面11fが凸状になっても良い。
図4(a)及び図4(b)は、図1(a)のA1-A2線断面に対応する断面図である。
図5は、図1(a)のA1-A2線断面に対応する断面図である。図5に示す実施形態に係るセンサ110Cのように、第2中間支持部22Mが省略されても良い。センサ110A~110Cにおいても、検出感度を向上可能なセンサが提供できる。
図6及び図7に示すように、実施形態に係るセンサ110D及び110Eにおいては、第1支持部材21及び第2支持部材22に加えて、第3支持部材23及び第4支持部材24が設けられる。第1~第4支持部材21~24は、固定電極部材51Mと可動電極部材11Mとの間に第1間隙g1が設けられるように、可動電極部材11Mを支持する。例えば、第1支持部材21から第2支持部材22への方向は、第3支持部材23から第4支持部材24への方向と交差する。例えば、第3支持部材23は、第3固定部23F、第3中間支持部23M及び第3接続部23Cを含む。例えば、第4支持部材24は、第4固定部24F、第4中間支持部24M及び第4接続部24Cを含む。第3支持部材23及び第4支持部材24の構成は、第1支持部材21及び第2支持部材22の構成と同様で良い。
図8(a)は、平面図である。図8(b)は、図8(a)のB1-B2線断面図である。
図8(a)及び図8(b)に示すように、実施形態に係るセンサ112も、基体50s及び第1センサ部10Aを含む。この例においても、第1センサ部10Aは、固定電極部材51M、可動電極部材11M、第1支持部材21及び第2支持部材22を含む。図8(b)に示すように、センサ112においては、第1支持部材21及び第2支持部材22は、曲面状である。
図9(a)は、平面図である。図9(b)は、図9(a)のC1-C2線断面図である。
図10に示すように、センサ113は、電気回路70を含んでも良い。電気回路70は、センサ部材31Mに含まれる導電部材(例えば第1導電部材31)と電気的に接続される。例えば、電気回路70は、配線70cを介して第1導電部材31の一端と電気的に接続される。例えば、電気回路70は、配線70dを介して第1導電部材31の他端と電気的に接続される。
図11(a)は、平面図である。図11(b)は、図11(a)のD1-D2線断面図である。
図11(a)及び図11(b)に示すように、センサ114において、センサ部材31Mが曲面状でも良い。例えば、センサ部材31Mは、基体対向面31fを含む。基体対向面31fは、基体50sに対向する。基体対向面31fは、凹状である。
図12に示すように、実施形態に係るセンサ115においては、第1センサ部10Aとして、センサ110に関して説明した第1センサ部10Aの構成が適用される。センサ115において、第2センサ部10Bとして、センサ114に関して説明した第2センサ部10Bの構成が適用される。図12に示すように、第1可動面11fは凸状であり、基体対向面31fは凹状である。
図13に示すように、実施形態に係るセンサ116においては、第1センサ部10Aとして、センサ112に関して説明した第1センサ部10Aの構成が適用される。センサ116において、第2センサ部10Bとして、センサ114に関して説明した第2センサ部10Bの構成が適用される。図13に示すように、第1可動面11fは凸状であり、基体対向面31fは凹状である。図13に示すように、第1接続部21C及び第2接続部22Cは、上方に向けて曲面状に反っている。
図14は、実施形態に係るセンサ117の一部を例示している。センサ117において、第1支持部材21は、第1固定部21F、第1中間支持部21M及び第1接続部21Cを含む。第1中間支持部21Mの一部に、ヒータ21hが設けられている。第1中間支持部21Mは、第1中間領域21Ma及び第2中間領域21Mbを含む。第1中間領域21Maは、ヒータ21hを含む。第2中間領域21Mbは、ヒータ21hを含まない。第1中間領域21Maは、第1接続部21Cと接続される。第1固定部21Fと第1中間領域21Maとの間に第2中間領域21Mbがある。第2中間領域21Mbを設けることで、第1中間領域21Maのヒータ21hによる熱が散逸しにくい。第2中間領域21Mbにより熱抵抗を高くできる。ヒータ21hにより、温度を効果的に上昇できる。例えば、第1機能膜21sを効果的に加熱できる。例えば、第1機能膜21sに含まれる各種の元素を効果的に除去し易い。
これらの図は、第1センサ部10Aの表面の凹凸(Z軸方向における高さ)の測定結果を例示している。図15(a)は、第1試料SP01に対応する。図15(b)は、第2試料SP02に対応する。第1試料SP01における層の構成は、第2試料SP02における層の構成と異なる。これらの図の横軸は、X軸方向における位置pXである。これらの図の縦軸は、Z軸方向における位置pZ(高さ)である。
図16は、第2実施形態に係るセンサを例示するブロック図である。
図16に示すように、実施形態に係るセンサモジュール210は、実施形態に係るセンサ(この例では、センサ110)と、電池71と、無線通信回路73と、アンテナ75と、筐体77と、を含む。
(構成1)
基体と、
第1センサ部と、
を備え、
前記第1センサ部は、
前記基体に固定された固定電極を含む固定電極部材と、
第1可動部分、第2可動部分、及び、前記第1可動部分と前記第2可動部分との間の第3可動部分を含み、可動電極を含む可動電極部材と、
前記基体に固定され、前記第1可動部分と接続された第1支持部材と、
前記基体に固定され、前記第2可動部分と接続された第2支持部材と、
を含み、
前記第1支持部材及び前記第2支持部材は、前記固定電極部材と前記可動電極部材との間に第1間隙が設けられるように前記可動電極部材を支持し、
前記固定電極部材は、前記第1可動部分と対向する第1固定電極部分と、前記第2可動部分と対向する第2固定電極部分と、前記第3可動部分と対向する第3固定電極部分と、を含み、
前記第3固定電極部分と前記第3可動部分との間の、前記固定電極部材から前記可動電極部材への第1方向に沿う第3距離は、前記第1固定電極部分と前記第1可動部分との間の前記第1方向に沿う第1距離よりも短く、前記第2固定電極部分と前記第2可動部分との間の前記第1方向に沿う第2距離よりも短い、センサ。
前記可動電極部材は、前記固定電極部材と対向する第1可動面を含み、
前記第1可動面は、凸状である、構成1記載のセンサ。
前記第3距離と前記第1距離との差は、前記第3可動部分の前記第1方向に沿う厚さの0.1倍以上である、構成2記載のセンサ。
前記第3距離と前記第1距離との差は、前記第3可動部分の前記第1方向に沿う厚さの0.5倍以上である、構成2記載のセンサ。
前記第1支持部材は、第1固定部側部分と第1接続部側部分とを含み、前記第1固定部側部分は、前記第1接続部側部分と前記第1可動部分との間にあり、
前記基体と前記第1接続部側部分との間の前記第1方向に沿う距離は、前記基体と前記第1固定部側部分との間の前記第1方向に沿う距離よりも長い、構成1~4のいずれか1つに記載のセンサ。
前記第1支持部材は、第1固定部、第1中間支持部及び第1接続部を含み、
前記第1固定部は、前記基体に固定され、
前記第1接続部は前記第1可動部分と接続され、
前記第1中間支持部は前記第1固定部と前記第1接続部との間にあり、
前記第1中間支持部及び前記第1接続部は前記基体から離れ、
前記第1中間支持部は、前記第1固定部側部分と前記第1接続部側部分とを含み、
前記第1固定部側部分は、前記第1固定部と接続され、
前記第1接続部側部分は、前記第1接続部と接続された、構成5記載のセンサ。
前記第2支持部材は、第2固定部側部分と第2接続部側部分とを含み、前記第2固定部側部分は、前記第2接続部側部分と前記第2可動部分との間にあり、
前記基体と前記第2接続部側部分との間の前記第1方向に沿う距離は、前記基体と前記第2固定部側部分との間の前記第1方向に沿う距離よりも長い、構成5または6に記載のセンサ。
前記第2支持部材は、第2固定部、第2中間支持部及び第2接続部を含み、
前記第2固定部は、前記基体に固定され、
前記第2接続部は前記第2可動部分と接続され、
前記第2中間支持部は前記第2固定部と前記第2接続部との間にあり、
前記第2中間支持部及び前記第2接続部は前記基体から離れ、
前記第2中間支持部は、前記第2固定部側部分と前記第2接続部側部分とを含み、
前記第2固定部側部分は、前記第2固定部と接続され、
前記第2接続部側部分は、前記第2接続部と接続された、構成7記載のセンサ。
前記第1固定部から前記可動電極部材への方向は、前記第1方向と交差する第2方向に沿い、
前記第1接続部の少なくとも一部の第3方向に沿う長さは、前記第1中間支持部の前記第3方向に沿う長さよりも短く、
前記第3方向は、前記第1方向及び前記第2方向を含む平面と交差する、構成6~8のいずれか1つに記載のセンサ。
前記固定電極部材と前記可動電極部材との間の距離は、前記可動電極部材の周囲における第1元素の濃度に応じて変形可能である、構成1~9のいずれか1つに記載のセンサ。
前記第1支持部材の少なくとも一部は、前記第1支持部材の周囲における第1元素の濃度に応じて変形可能である、構成1~9のいずれか1つに記載のセンサ。
前記第1支持部材及び前記第2支持部材の少なくともいずれかは、機能膜を含み、
前記機能膜は、第2元素及び第3元素を含み、
前記第2元素は、Pd及びPtよりなる群から選択された少なくとも1つを含み、
前記第3元素は、Siを含む、構成1~11のいずれか1つに記載のセンサ。
前記機能膜は、第4元素をさらに含み、
前記第4元素は、Cuを含む、構成12記載のセンサ。
第2センサ部さらに備え、
前記第2センサ部は、
第1センサ部分、第2センサ部分、及び、前記第1センサ部分と前記第2センサ部分との間の第3センサ部分を含み、導電部材を含むセンサ部材と、
前記基体に固定され前記第1センサ部分と接続された第1支持部と、
前記基体に固定され前記第2センサ部分と接続された第2支持部と、
を含み、
前記第1支持部及び前記第2支持部は、前記基体と前記センサ部材との間に第2間隙が設けられるように前記センサ部材を支持する、構成1~13のいずれか1つに記載のセンサ。
前記基体は、前記第1センサ部分と対向する第1対向部分と、前記第2センサ部分と対向する第2対向部分と、前記第3センサ部分と対向する第3対向部分と、を含み、
前記第3対向部分と前記第3センサ部分との間の前記第1方向に沿う第3対向距離は、前記第1対向部分と前記第1センサ部分との間の前記第1方向に沿う第1対向距離よりも長く、前記第2対向部分と前記第2センサ部分との間の前記第1方向に沿う第2対向距離よりも長い、構成14記載のセンサ。
前記第3対向距離と前記第1対向距離との差は、前記第3センサ部分の前記第1方向に沿う厚さの0.1倍以上である、構成15記載のセンサ。
前記センサ部材は前記基体に対向する基体対向面を含み、
前記基体対向面は、凹状である、構成14~16のいずれか1つ記載のセンサ。
電気回路をさらに備え、
前記電気回路は、第1信号及び第2信号の少なくともいずれかを出力可能であり、
前記第1信号は、前記固定電極と前記可動電極との間の電気容量に応じており、
前記第2信号は、前記導電部材の電気抵抗に応じた、構成14~17のいずれか1つに記載のセンサ。
基体と、
第1センサ部と、
を備え、
前記第1センサ部は、
前記基体に固定された固定電極を含む固定電極部材と、
第1可動部分、第2可動部分、及び、前記第1可動部分と前記第2可動部分との間の第3可動部分を含み、可動電極を含む可動電極部材と、
前記基体に固定され、前記第1可動部分と接続された前記第1支持部材と、
前記基体に固定され、前記第2可動部分と接続された前記第2支持部材と、
を含み、
前記第1支持部材及び前記第2支持部材は、前記固定電極部材と前記可動電極部材との間に第1間隙が設けられるように前記可動電極部材を支持し、
前記第1支持部材は、第1固定部側部分と第1接続部側部分とを含み、前記第1接続部側部分は、前記第1固定部側部分と前記第1可動部分との間にあり、
前記基体と前記第1接続部側部分との間の前記第1方向に沿う距離は、前記基体と前記第1固定部側部分との間の前記第1方向に沿う距離よりも長い、センサ。
前記第1支持部材は、第1固定部、第1中間支持部及び第1接続部を含み、前記第1固定部は、前記基体に固定され、前記第1接続部は前記第1可動部分と接続され、前記第1中間支持部は前記第1固定部と前記第1接続部との間にあり、前記第1中間支持部及び前記第1接続部は前記基体から離れ、
前記第1中間支持部は、前記第1固定部側部分と前記第1接続部側部分とを含み、
前記第1固定部側部分は、前記第1固定部と接続され、
前記第1接続部側部分は、前記第1接続部と接続された、構成19記載のセンサ。
前記基体と前記第1接続部側部分との間の前記第1方向に沿う前記距離と、前記基体と前記第1固定部側部分との間の前記第1方向に沿う前記距離と、の差は、前記第1接続部側部分の前記第1方向に沿う長さの0.1倍以上よりも大きい、構成19または20に記載のセンサ。
前記第1固定部から前記可動電極部材への方向は、前記第1方向と交差する第2方向に沿い、
前記第1接続部の少なくとも一部の第3方向に沿う長さは、前記第1中間支持部の前記第3方向に沿う長さよりも短く、
前記第3方向は、前記第1方向及び前記第2方向を含む平面と交差する、構成20記載のセンサ。
基体と、
センサ部と、
を備え、
前記センサ部は、
第1センサ部分、第2センサ部分、及び、前記第1センサ部分と前記第2センサ部分との間の第3センサ部分を含み、導電部材を含むセンサ部材と、
前記基体に固定され前記第1センサ部分と接続された第1支持部と、
前記基体に固定され前記第2センサ部分と接続された第2支持部と、
を含み、
前記第1支持部及び前記第2支持部は、前記基体と前記センサ部材との間に第2間隙が設けられるように前記センサ部材を支持し、
前記基体は、前記第1センサ部分と対向する第1対向部分と、前記第2センサ部分と対向する第2対向部分と、前記第3センサ部分と対向する第3対向部分と、を含み、
前記第3対向部分と前記第3センサ部分との間の前記第1方向に沿う第3対向距離は、前記第1対向部分と前記第1センサ部分との間の前記第1方向に沿う第1対向距離よりも長く、前記第2対向部分と前記第2センサ部分との間の前記第1方向に沿う第2対向距離よりも長い、センサ。
Claims (9)
- 基体と、
第1センサ部と、
を備え、
前記第1センサ部は、
前記基体に固定された固定電極を含む固定電極部材と、
第1可動部分、第2可動部分、及び、前記第1可動部分と前記第2可動部分との間の第3可動部分を含み、可動電極を含む可動電極部材と、
前記基体に固定され、前記第1可動部分と接続された第1支持部材と、
前記基体に固定され、前記第2可動部分と接続された第2支持部材と、
を含み、
前記第1支持部材及び前記第2支持部材は、前記固定電極部材と前記可動電極部材との間に第1間隙が設けられるように前記可動電極部材を支持し、
前記固定電極部材は、前記第1可動部分と対向する第1固定電極部分と、前記第2可動部分と対向する第2固定電極部分と、前記第3可動部分と対向する第3固定電極部分と、を含み、
前記第3固定電極部分と前記第3可動部分との間の、前記固定電極部材から前記可動電極部材への第1方向に沿う第3距離は、前記第1固定電極部分と前記第1可動部分との間の前記第1方向に沿う第1距離よりも短く、前記第2固定電極部分と前記第2可動部分との間の前記第1方向に沿う第2距離よりも短い、センサ。 - 前記第1支持部材は、第1固定部側部分と第1接続部側部分とを含み、前記第1固定部側部分は、前記第1接続部側部分と前記第1可動部分との間にあり、
前記基体と前記第1接続部側部分との間の前記第1方向に沿う距離は、前記基体と前記第1固定部側部分との間の前記第1方向に沿う距離よりも長い、請求項1記載のセンサ。 - 前記第1支持部材は、第1固定部、第1中間支持部及び第1接続部を含み、
前記第1固定部は、前記基体に固定され、
前記第1接続部は前記第1可動部分と接続され、
前記第1中間支持部は前記第1固定部と前記第1接続部との間にあり、
前記第1中間支持部及び前記第1接続部は前記基体から離れ、
前記第1中間支持部は、前記第1固定部側部分と前記第1接続部側部分とを含み、
前記第1固定部側部分は、前記第1固定部と接続され、
前記第1接続部側部分は、前記第1接続部と接続された、請求項2記載のセンサ。 - 前記第1支持部材及び前記第2支持部材の少なくともいずれかは、機能膜を含み、
前記機能膜は、第2元素及び第3元素を含み、
前記第2元素は、Pd及びPtよりなる群から選択された少なくとも1つを含み、
前記第3元素は、Siを含む、請求項1~3のいずれか1つに記載のセンサ。 - 第2センサ部さらに備え、
前記第2センサ部は、
第1センサ部分、第2センサ部分、及び、前記第1センサ部分と前記第2センサ部分との間の第3センサ部分を含み、導電部材を含むセンサ部材と、
前記基体に固定され前記第1センサ部分と接続された第1支持部と、
前記基体に固定され前記第2センサ部分と接続された第2支持部と、
を含み、
前記第1支持部及び前記第2支持部は、前記基体と前記センサ部材との間に第2間隙が設けられるように前記センサ部材を支持する、請求項1~4のいずれか1つに記載のセンサ。 - 前記基体は、前記第1センサ部分と対向する第1対向部分と、前記第2センサ部分と対向する第2対向部分と、前記第3センサ部分と対向する第3対向部分と、を含み、
前記第3対向部分と前記第3センサ部分との間の前記第1方向に沿う第3対向距離は、前記第1対向部分と前記第1センサ部分との間の前記第1方向に沿う第1対向距離よりも長く、前記第2対向部分と前記第2センサ部分との間の前記第1方向に沿う第2対向距離よりも長い、請求項5記載のセンサ。 - 前記第3対向距離と前記第1対向距離との差は、前記第3センサ部分の前記第1方向に沿う厚さの0.1倍以上である、請求項6記載のセンサ。
- 基体と、
第1センサ部と、
を備え、
前記第1センサ部は、
前記基体に固定された固定電極を含む固定電極部材と、
第1可動部分、第2可動部分、及び、前記第1可動部分と前記第2可動部分との間の第3可動部分を含み、可動電極を含む可動電極部材と、
前記基体に固定され、前記第1可動部分と接続された前記第1支持部材と、
前記基体に固定され、前記第2可動部分と接続された前記第2支持部材と、
を含み、
前記第1支持部材及び前記第2支持部材は、前記固定電極部材と前記可動電極部材との間に第1間隙が設けられるように前記可動電極部材を支持し、
前記第1支持部材は、第1固定部側部分と第1接続部側部分とを含み、前記第1接続部側部分は、前記第1固定部側部分と前記第1可動部分との間にあり、
前記基体と前記第1接続部側部分との間の前記第1方向に沿う距離は、前記基体と前記第1固定部側部分との間の前記第1方向に沿う距離よりも長い、センサ。 - 基体と、
センサ部と、
を備え、
前記センサ部は、
第1センサ部分、第2センサ部分、及び、前記第1センサ部分と前記第2センサ部分との間の第3センサ部分を含み、導電部材を含むセンサ部材と、
前記基体に固定され前記第1センサ部分と接続された第1支持部と、
前記基体に固定され前記第2センサ部分と接続された第2支持部と、
を含み、
前記第1支持部及び前記第2支持部は、前記基体と前記センサ部材との間に第2間隙が設けられるように前記センサ部材を支持し、
前記基体は、前記第1センサ部分と対向する第1対向部分と、前記第2センサ部分と対向する第2対向部分と、前記第3センサ部分と対向する第3対向部分と、を含み、
前記第3対向部分と前記第3センサ部分との間の前記第1方向に沿う第3対向距離は、前記第1対向部分と前記第1センサ部分との間の前記第1方向に沿う第1対向距離よりも長く、前記第2対向部分と前記第2センサ部分との間の前記第1方向に沿う第2対向距離よりも長い、センサ。
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