压力传感器制造技术

本发明专利技术的压力传感器(1)具备：基板(50)、和层叠于基板(50)且由功能性氧化钛构成的功能性元件(40)，所述功能性氧化钛具有β相五氧化三钛(β‑Ti3O5)的晶粒及λ相五氧化三钛(λ‑Ti3O5)的晶粒中的1种以上的晶粒、并具有在加热至350℃以上时β相五氧化三钛(β‑Ti3O5)的晶粒及λ相五氧化三钛(λ‑Ti3O5)的晶粒中的1种以上的晶粒的至少一部分变化为二氧化钛(TiO2)的晶粒的性质，基板(50)具有与功能性元件(40)的层叠方向的厚度比其他方向的厚度小的薄膜状的基板薄膜部(51)。

Pressure transducer

The pressure sensor (1) of the invention has a substrate (50) and a functional element (40) consisting of a functional titanium oxide laminated on the substrate (50). The functional titanium oxide has a grain of beta phase titanium pentoxide (beta Ti3O5) and more than one grain of the grain of lambda phase titanium pentoxide (lambda Ti3O5) and a grain of beta phase titanium pentoxide (beta Ti3O5) when heated to above 350 degrees C. At least one part of one or more grains in the grains of phase A and phase A titanium pentoxide (lambda Ti3O5) changes to the properties of the grains of titanium dioxide (titanium dioxide). The substrate (50) has a film-like substrate film (51) with a thickness smaller than that in other directions in the direction of lamination with the functional element (40).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】压力传感器
本专利技术涉及根据压力变化等而物性发生变化的压力传感器。
技术介绍
以往，为了测量发热部的温度，使用的是利用颜料的色调变化的示温涂料、利用塞贝克效应的热电偶之类的功能性元件。利用示温涂料，能够通过颜料的色调变化来测量对象物的温度。另外，利用热电偶，能够通过利用塞贝克效应进行电测量，从而测量对象物的温度。这些技术例如公开于非专利文献1、2中。但是，能够进行高温测定的示温涂料通常昂贵。另外，对于热电偶，根据测量温度范围，需要使用铂、铑之类的贵金属，该情况下，热电偶变得昂贵。由此地，以往的使用示温涂料的温度计、使用包含贵金属的热电偶的温度计昂贵。对此，近年来，本申请的专利技术人提出了利用经纳米粒子化的五氧化三钛的温度传感器。通常的五氧化三钛在低温区域显示出β相五氧化三钛的晶体结构、在高温区域下显示出λ相五氧化三钛的晶体结构，根据温度变化而反复进行这些晶体结构的变化。然而，近年来得知，对于纳米粒子化为规定粒径的五氧化三钛，在高温区域下生成的λ相五氧化三钛的晶体结构在冷却后也维持λ相五氧化三钛的状态。进而，本申请的专利技术人在世界上首次发现：将纳米粒子化为规定粒径的五氧化三钛加热至350℃以上时，会变化为二氧化钛(TiO2)的晶体形态，冷却后也维持二氧化钛的状态。上述β相五氧化三钛、λ相五氧化三钛及二氧化钛各自的颜色、电导率等物性不同。因此，本申请的专利技术人提出了：通过将上述经纳米粒子化的五氧化三钛用作作为温度传感器的主体的功能性元件，测定热历程后的功能性元件的颜色、电导率等，从而能测定可获得其晶体形态的最高温度的温度传感器。该温度传感器为进行电导率的测定的类型时，在功能性元件中设置有2个以上电极。将该温度传感器的一例示于图1。图1所示的温度传感器100AA具有：基板150A、和层叠于该基板150A且由经纳米粒子化的五氧化三钛构成的功能性元件40A。功能性元件40A例如为经纳米粒子化的五氧化三钛的压粉体。功能性元件40A的形状例如设为图2所示的功能性元件40AA那样的圆柱状、图3所示的功能性元件40AB那样的矩形板状。另外，图4为示出温度传感器的另一例的示意性截面图。图4所示的温度传感器100AB具有：基板150A、层叠于该基板150A的上述功能性元件40A、和配置于该功能性元件40A的同一表面上的2个电极70A、70A。电极70A例如为金属、导电性氧化物、导电性高分子、碳系材料等。进而，图5为示出温度传感器的又一例的示意性截面图。图5所示的温度传感器100AC具有：基板150A、层叠于该基板150A的上述功能性元件40A、配置于该功能性元件40A的表面上的电极70A、和设置于基板150A与功能性元件40A的界面的电极70A。另外，近年来，本申请的专利技术人发现：对于构成上述功能性元件的经纳米粒子化的五氧化三钛，晶粒的晶体结构根据微小的压力变化而变化。因此，本申请的专利技术人正在研究将上述温度传感器100AA、100AB及100AC也作为压力传感器使用。但是，温度传感器100AA、100AB及100AC中使用的基板150A和由五氧化三钛构成的功能性元件40A通常热膨胀系数有大的差异。因此，使用这些温度传感器作为压力传感器的情况下，在热膨胀大的环境下使用时，存在发生基板150A与功能性元件40A、电极70A的剥离、在功能性元件40A、电极70A上产生裂纹等的可能性。因此，在使用上述温度传感器作为压力传感器的情况下，还具有以下第1课题：在热膨胀大的环境下使用时，有发生基板150A与功能性元件40A、电极70A的剥离、在功能性元件40A、电极70A上产生裂纹等的可能性。另外，以往，作为测量压力的方法，使用的是利用含发色剂的微胶囊的压敏纸、应变计、利用压电元件的压力传感器。例如，专利文献1中公开了在支撑体上设置有显色剂层的压敏记录纸用显色剂片。该压敏记录纸用显色剂片中，压敏纸使用含发色剂的微胶囊。另外，非专利文献3中公开了使用了应变计、压电元件的压力传感器。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特许3013897号公报非专利文献非专利文献1：武内敏、《示温涂料的现状和将来》、色材协会杂志、一般社团法人色材协会、日本、1978年、第51卷、第6号、p.371-378非专利文献2：芝龟吉、上田政文、八木康男、《热电阻温度计》、应用物理、社团法人应用物理学会、日本、1977年、第46卷、第10号、p.1004-1009非专利文献3：杉山进、《半导体压力传感器技术进步之路》、Denso技术评述、DensoCorporation、2012年、Vol.17
技术实现思路
专利技术要解决的问题但是，专利文献1中记载的使用含发色剂的微胶囊的压敏纸存在不能重复使用的第2课题。另外，应变计、压电元件存在为了使元件工作而需要电源的第2课题。本专利技术是鉴于上述第1课题而作出的。本专利技术的目的在于，提供使用物性根据温度变化而变化的廉价的功能性元件，防止或抑制基板与功能性元件、电极的剥离的发生、以及防止或抑制功能性元件、电极上的裂纹的产生的廉价的压力传感器。另外，本专利技术是鉴于上述第2课题而作出的。本专利技术的目的在于，提供可重复使用、且不需要电源的压力传感器。用于解决问题的方案为了解决上述第1课题，本专利技术的第1方式的压力传感器具备：基板、和层叠于所述基板且由功能性氧化钛构成的功能性元件，所述功能性氧化钛具有β相五氧化三钛(β-Ti3O5)的晶粒及λ相五氧化三钛(λ-Ti3O5)的晶粒中的1种以上的晶粒、并具有在加热至350℃以上时β相五氧化三钛(β-Ti3O5)的晶粒及λ相五氧化三钛(λ-Ti3O5)的晶粒中的1种以上的晶粒的至少一部分变化为二氧化钛(TiO2)的晶粒的性质，所述基板具有与所述功能性元件的层叠方向的厚度比其他方向的厚度小的薄膜状的基板薄膜部。另外，为了解决上述第2课题，本专利技术的第2方式的压力传感器具备压力传感器主体，所述压力传感器主体包含具有五氧化三钛(Ti3O5)的组成、并在施加1MPa以上的压力时物性根据压力变化而变化的功能性元件。附图说明图1为示出以往的温度传感器的一例的示意性截面图。图2为示出功能性元件的一例的示意性立体图。图3为示出功能性元件的另一例的示意性立体图。图4为示出以往的温度传感器的另一例的示意性截面图。图5为示出以往的温度传感器的又一例的示意性截面图。图6为示出第1实施方式的压力传感器的示意性截面图。图7为示出第2实施方式的压力传感器的示意性截面图。图8为示出第3实施方式的压力传感器的示意性截面图。图9为示出X射线衍射分析结果的图。图10为示出第4实施方式的压力传感器的示意性立体图。图11为示出第5实施方式的压力传感器的示意性立体图。图12中，图12的(a)为示出第6实施方式的压力传感器的示意性立体图。图12的(b)为沿图12的(a)的C-C线的示意性截面图。图13中，图13的(a)为示出第7实施方式的压力传感器的示意性立体图。图13的(b)为沿图13的(a)的D-D线的示意性截面图。图14中，图14的(a)为示出第8实施方式的压力传感器的示意性立体图。图14的(b)为沿图14的(a)的E-E线的示意性截面图。图15中，图15的(a)为示出第9实施方式的压力传感器的示意性立体图。图15的(b)为沿图15的(a)的F-F线的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压力传感器，其特征在于，具备：基板、和层叠于所述基板且由功能性氧化钛构成的功能性元件，所述功能性氧化钛具有β相五氧化三钛即β‑Ti3O5的晶粒和λ相五氧化三钛即λ‑Ti3O5的晶粒中的1种以上的晶粒、并具有在加热至350℃以上时β相五氧化三钛即β‑Ti3O5的晶粒和λ相五氧化三钛即λ‑Ti3O5的晶粒中的1种以上的晶粒的至少一部分变化为二氧化钛即TiO2的晶粒的性质，所述基板具有与所述功能性元件的层叠方向的厚度比其他方向的厚度小的薄膜状的基板薄膜部。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.25 JP 2016-208521;2017.04.12 JP 2017-078901.一种压力传感器，其特征在于，具备：基板、和层叠于所述基板且由功能性氧化钛构成的功能性元件，所述功能性氧化钛具有β相五氧化三钛即β-Ti3O5的晶粒和λ相五氧化三钛即λ-Ti3O5的晶粒中的1种以上的晶粒、并具有在加热至350℃以上时β相五氧化三钛即β-Ti3O5的晶粒和λ相五氧化三钛即λ-Ti3O5的晶粒中的1种以上的晶粒的至少一部分变化为二氧化钛即TiO2的晶粒的性质，所述基板具有与所述功能性元件的层叠方向的厚度比其他方向的厚度小的薄膜状的基板薄膜部。2.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，还具备电极，所述电极在所述功能性元件的表面设置有2个以上。3.根据权利要求1或2所述的压力传感器，其特征在于，还具备电极，对于所述电极，在所述功能性元件的表面设置有1个以上、并且在所述基板与所述功能性元件的界面设置有1个以上。4.根据权利要求1～3中任一项所述的压力传感器，其特征在于，所述基板由选自由半导体、SOI、氧化物、金属及聚酰亚胺树脂所组成的组中的1种以上的材质构成。5.根据权利要求2或3所述的压力传感器，其特征在于，所述电极由选自由金属、导电性氧化物、碳及导电性高分子所组成的组中的1种以上的材质构成。6.根据权利要求1～5中任一项所述的压力传感器，其特征在于，在所述基板薄膜部接收超声波，测定隔着所述功能性元件的所述2个以上电极间的电阻。7.一种压力传感器，其特征在于，具备压力传感器主体，所述压力传感器主体包含具有五氧化三钛即Ti3O5的组成、并在施加1MPa以上的压力时物性根据压力变化而发生变化的功能性元件。8.根据权利要求7所述的压力传感器，其特征在于，所述功能性元件由功能性氧化钛构成，所述功能性氧化钛具有下述性质：在未施加压力的状态下至少具有λ相五氧化三钛即λ-Ti3O5的晶粒、并且在施加1MPa以上的压力...

【专利技术属性】
技术研发人员：中村嘉孝，古田勤，余田浩好，矢口充雄，植田刚士，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP