专利名称：传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及传感器。
背景技术：
在物品被运输或储存时从一定距离获取所述物品所处环境的温度历史的传感器是公知的。例如，使用这种传感器来确定在冷冻食品等到达零售店或者消费者之前该冷冻食品等是否处于冷冻状态。
作为这种类型的传感器，并入了温度传感器的IC标签以及其谐振频率随温度变化而变化的IC标签是已知的。利用查询装置以恒定时间间隔查询这种传感器，获得表示温度的数据。然而，采用这种系统，表示温度历史的数据被存储为电子数据，从而存在表示温度历史的数据被篡改的危险。
为了防止这种对数据的篡改，已经提出了利用随环境变化而不可逆地变化的物理对象的技术。例如，采用在日本专利申请特开第2003-232687号中公开的技术，将固体物质和染料密封在容器中。当固体物质熔化时，该物质和染料混合，从而能可视地确定温度曾上升超过了该固体的熔点。根据在日本专利申请特开第2006-47030号中公开的技术，将彼此不相溶并具有不同比重的两种液体密封在容器中并且冷冻。将容器附于物品，使具有较高比重的物质在上方。当这两种物质都融化时，它们的位置关系改变为具有较高比重的液体运动到下侧，从而能可视地确定温度曾上升超过了这两种物质的熔点。
然而，采用这些可视地确定物质状态的改变的方法，必须逐个可视地确定附于物品的物质的状态，从而这些方法需要大量的时间。可以想到利用光学传感器代替视觉确认来检测变化的方法，但是这种方法增加了成本。
发明内容
考虑到上述情况作出了本发明，本发明提供了一种技术，利用该技术能够防止对表示环境变化的信息进行篡改并能够获得这种信息。
为了解决上述问题，根据本发明实施例的传感器包括接收器，接收从外部发送的信号；第一转换器，将所述接收器接收的信号转换为声波；第二转换器，将沿着预定区域传播的所述声波转换为信号；发送器，发送从所述第二转换器输出的所述信号；以及附着物(attachment)，附于所述声波在所述预定区域的传播路径上，响应于环境变化而经历不可逆变化，并且由于这种不可逆变化而使所述声波在所述预定区域的传播特性发生变化。
所述传感器还可包括基板。所述预定区域可以是所述基板。所述声波可以是表面声波。
所述附着物可以包括当达到预定温度时熔化的物质(或者可以由该物质制成)。
所述附着物可以包括当达到预定湿度时潮解的物质(或者可以由该物质制成)。
所述附着物可以包括当曝光时固化的物质(或者可以由该物质制成)。
所述附着物可以包括与预定物质发生化学反应的物质(或者可以由该物质制成)。
可以将所述附着物设置为在超过预定强度的外力作用于所述传感器的情况下所述附着物脱离所述物质。
可以将所述附着物设置为在超过预定强度的外力作用于所述传感器的情况下所述附着物相对于所述基板的位置发生变化。
根据本发明的实施例，能够防止对表示环境变化的信息进行篡改并且能够获得该信息。
将根据以下附图详细地描述本发明的示例性实施例，在附图中
图1A和图1B示出了传感器101的结构；图2示出了查询装置200的结构；图3是示出了传感器101和查询装置200的操作的流程图；图4示出了表203的示例；图5示出了传感器102；图6示出了传感器103；图7A至图7D示出了传感器104；图8A至图8D示出了传感器105；图9示出了传感器106；以及图10示出了传感器107。
具体实施例方式
下面是参照附图对本发明示例性实施例的解释。
结构图1示出了传感器101的结构。图1A是传感器101的平面图，图1B是沿着线A-A’截取的传感器101的剖面图。
在基板1的表面上形成铁电薄膜2。在铁电薄膜2上形成IDT(叉指式换能器)3、天线4、地线5、反射器7和蜡块(附着物)8。IDT 3包括两组彼此面对的梳形电极。天线4连接到这两组梳形电极中的一组，地线5连接到这两组梳形电极中的另一组。地电极6形成在基板1的背面，地线5通过通孔(图中未示出)连接到该地电极6。
例如，利用LiTaO3形成铁电薄膜2。从IDT 3的机电耦合系数/压电系数以及天线4的介电损失的角度看，优选的是，该铁电薄膜2是取向附生层(epitaxial layer)或者具有单一取向。另外，还可以在铁电薄膜2上形成III-V半导体(例如GaAs)或者碳(例如金刚石)。因此，例如可以增加表面声波的表面速度、耦合系数和压电常数。
应该注意，也可以采用包含铁电材料(或者由铁电材料制成)的板形构件作为基板，来代替基板1和铁电薄膜2。
通过导电图案以一体的方式形成IDT 3、天线4和地线5。作为该导电图案的材料，优选的是，形成金属(例如Ti、Cr、Cu、W、Ni、Ta、Ga、In、Al、Pb、Pt、Au、Ag等)或合金(例如Ti-Al、Al-Cu、Ti-Ni、Ni-Cr等)的单层结构或者两层或更多层的多层结构。特别优选的是采用Au、Ti、W、Al或Cu作为所述金属。另外，优选的是，金属层的厚度至少为1nm(纳米)并小于10μm(微米)。
蜡块8以预定形状形成在铁电薄膜2上的IDT 3和反射体7之间的区域中(即，形成在表面声波的传播路径中)。在该示例性实施例中，如图1中所示，从上面观察时，蜡块呈椭圆形，并且其沿着A-A’的截面呈矩形。当达到蜡的熔点时，蜡块8熔化。熔化的蜡块在铁电薄膜2上薄薄地散开并且与其熔化前相比在铁电薄膜2上占据了更大的面积。当温度降到所述熔点以下时，蜡块8凝固为由于熔化而薄薄地散开的状态。换言之，熔化前后蜡块的形状不同。如果不管熔化的蜡块8，则它不会返回其原始形状。这就是说，就蜡块8的形状而言，蜡块8经历了不可逆变化。因此，在本申请中，“不可逆变化”不是指状态的变化决不可逆，而是指不管这种环境变化如何变迁，由于环境变化而引起的变化不会返回原始状态或形状，只有施加由于环境变化而产生的力量以外的外力，才会使所述变化返回到原始状态或形状。
图2示出了查询装置200的结构。
发送器/接收器201具有天线并且从传感器101接收无线电信号或者向传感器101发送无线电信号。
信号处理部202产生具有预定振幅和频率的信号，并且将该信号馈送给发送器/接收器201。信号处理部202还使接收信号经过预定处理，以确定该信号的物理量或参数(振幅、相位速度等)。
表203包括这样的信息，该信息表示信号的物理量和其中放置有传感器的环境之间的对应关系。
确定部204通过将所接收的信号的物理量和表203的内容进行比较，确定传感器101周围的温度是否已经达到蜡的熔点。在后面会更详细地解释表203的内容以及由确定部204执行的处理。
显示部205对表示确定部204执行的判断的结果的图像进行显示。
当按下开关206(例如为按钮型开关)时，发送器/接收器201向传感器101发送无线电信号。
下面是对传感器101和查询装置200的操作的解释。
图3是示出了传感器101和查询装置200的操作的流程图。
首先，当在步骤A01中按下开关206时，发送器/接收器201向传感器101发送具有预定频率和振幅的无线电信号。
在步骤B01中，传感器101的天线4接收该无线电信号。接收到该无线电信号之后，天线4将该无线电信号转换为电信号并将该电信号馈送给IDT 3。
在步骤B02中，根据该电信号，IDT 3在铁电薄膜2的表面产生表面声波。该表面声波沿着铁电薄膜2传播并到达反射器7。
在步骤B03中，反射器7反射已经到达反射器7的表面声波。被反射的表面声波沿着铁电薄膜2传播并到达IDT 3。
在步骤B04中，IDT 3将表面声波转换为电信号并且将该电信号馈送给天线4。天线4将该电信号转换为无线电信号并发送该无线电信号。
在步骤A02中，查询装置200接收到由传感器101发送的无线电信号。查询装置200确定所接收的信号的物理量(振幅、相位速度等)。接着，通过对表203进行查询，确定部204确定传感器101周围的温度是否已经达到所述熔点。
图4是示出了表203的内容的图。表203存储在传感器101周围的温度达到蜡的熔点(即，蜡块8已经熔化)的情况下从传感器101发送的信号的物理量(振幅、相位速度等)的范围。
下面是对表面声波的传播的解释。当由IDT 3产生的表面声波沿着铁电薄膜2传播时，其传播特性取决于铁电薄膜2、基板1和蜡块8的材料、形状和温度等。如果传感器101周围的温度达到蜡的熔点，则蜡在铁电薄膜2上薄薄地散开。如果之后温度降到该熔点以下，则蜡凝固，但是蜡的形状不会返回其原始形状。因此，表面声波在铁电薄膜2上的传播特性发生变化，结果，表面声波的物理量(振幅、相位速度等)发生变化。因此，通过预先试验性地确定传感器101周围的温度达到蜡的熔点的情况下的输出信号的物理量，将所述物理量存储在表203中，并且将存储的内容与实际输出信号的物理量进行比较，可以确定传感器101周围的温度是否已经达到蜡的熔点。
以这种方式，确定部204确定传感器101周围的温度是否达到蜡的熔点。
如果确定了传感器101周围的温度已经达到蜡的熔点，则在显示部205上显示例如“已经达到熔点”的消息。
应该注意，表203也可以存储传感器101周围的温度没有到达蜡的熔点(即，蜡块8没有熔化)的情况下的输出信号的物理量的范围。在这种情况下，也可以通过使确定部204将存储的内容与实际输出信号的物理量进行比较来确定传感器101周围的温度是否已经达到蜡的熔点。
变型例本发明并不限于上述示例性实施例，而可以以各种形式来实施。例如，如下面所解释的那样对上述示例性实施例进行了修改的示例性实施例也是可以的。
变型例1图5示出了传感器102。在该示例中，代替上述示例性实施例中的蜡块8，使用盐块81(即，具有潮解性(deliquescence)的物质)作为附着物。盐块81例如可以为氯化钙。用透湿膜覆盖盐块81，将盐块81附于铁电薄膜2，例如空气中的水分子可以穿过该透湿膜。因此，如果传感器102周围的湿度达到预定湿度，则盐块81潮解。在盐块81潮解的情况下，盐块81不会返回其原始形状。因此，与上述示例性实施例相同，表面声波的传播特性发生变化，因而输出信号的物理量发生变化，从而可以根据输出信号的物理量来确定传感器102周围的湿度是否已经达到预定值。
变型例2图6示出了传感器103。在该示例中，代替上述示例性实施例中的蜡块8，将光固化树脂82设置为附着物，所述光固化树脂82在暴露于特定波长的光(例如，紫外光)的情况下固化。将该光固化树脂82例如放置在透明容器821中，并且将该容器附于铁电薄膜2上。因此，如果传感器103被曝光，则光固化树脂82固化。当光固化树脂82固化时，其机械特性改变，并且不会返回原始机械特性。因此，与上述示例性实施例相同，表面声波的传播特性发生变化，因而输出信号的物理量发生变化，从而可以根据输出信号的物理量来确定传感器103是否已经被曝光。
变型例3还可以如下修改上述示例性实施例。例如，可以将在抗原(例如细菌)侵入的情况下产生抗体的物质放置在容器中作为附着物，该容器可以附于铁电薄膜2上。如果抗原随后侵入该容器中，则发生抗原-抗体反应，容器内物质的机械特性发生变化，并且不会返回原始机械特性。因此，与上述示例性实施例相同，与抗原-抗体反应之前相比，输出信号的物理量发生变化，从而可以根据输出信号的物理量来确定抗原是否侵入该传感器。
变型例4还可以如下修改上述示例性实施例。例如，可将还原剂(例如金属钠)放置在容器中作为附着物，并且该容器可以附于铁电薄膜2上。如果随后氧侵入该容器，则发生氧化还原反应，容器内物质的机械特性发生变化，并且不会返回原始机械特性。因此，与上述示例性实施例相同，与氧化还原反应之前相比，输出信号的物理量发生变化，从而可以根据输出信号的物理量来确定氧是否侵入该传感器。也可以采用氧化剂来代替还原剂。也就是说，所述附着物可以是与预定物质进行化学反应的物质。
变型例5还可以如下修改上述示例性实施例。
图7示出了传感器104，在传感器104中将永磁体83附于铁电薄膜2上作为附着物。图7A是俯视图，图7B是沿着B-B’的剖面图，图7C是沿着C-C’的剖面图。如图7A中所示，紧固件84包括从上面观察为矩形的顶部841以及从顶部841的两侧向下延伸的两个腿部842，如图7B中所示。腿部842的下端固定在铁电薄膜2上。另外，如图7C中所示，设置有两个倾斜部843，两个倾斜部843从顶部841的四个边中没有设置腿部842的边倾斜地面向下。将这两个倾斜部843设置为使得它们的下端之间的距离大于它们的上端之间的距离，从而始它们形成为类似于“八”的形状。紧固件84由金属、塑料等制成，当外力作用于倾斜部843并使其变形时，在使倾斜部843的形状恢复为其原始形状的方向上产生弹力。永磁体83是矩形固体并且被这两个倾斜部843朝向铁电薄膜2按压。另外，图7B中的永磁体83的宽度等于或略小于两个腿部842之间的距离。永磁体83不能在图中的横向方向上移动。采用这种结构，当在铁电薄膜2上产生了表面声波时，永磁体83与铁电薄膜2一体地振荡。
如果磁力作用于传感器104，则发生以下作用。例如图7D中所示，如果使另一永磁体90的S极靠近永磁体83的S极，则在永磁体83和永磁体90之间产生斥力。当该斥力超过预定强度时，永磁体83将紧固件84的倾斜部843向上推并且向左逃出。当永磁体83逃出后，倾斜部843返回其原始形状，从而永磁体83不会返回其原始位置。因此，永磁体83将不再与铁电薄膜2形成一体，从而表面声波在铁电薄膜2上的传播特性发生变化，因此，输出信号的物理量发生变化。因此，根据输出信号的物理量，可以确定是否有超出预定强度的磁力作用于传感器104。另外，由于永磁体83的移动受到两个腿部842的限制，所以可以确定在预定方向(图7D中指示的方向)上是否有超过预定强度的磁力作用于传感器104。
应该注意，永磁体83的形状不限于矩形固体的形状，其可以为任何形状。另外，为了保持已经脱离紧固件84的永磁体83，还可以在铁电薄膜2上设置永磁体、磁体和粘合剂等。
变型例6还可以如下修改上述示例性实施例。
图8示出了传感器105，在传感器105中将球体86附于铁电薄膜2上作为附着物。图8A是俯视图，图8B是沿着B-B’的剖面图，图8C是沿着C-C’的剖面图。紧固件84与图7中示出的相同。球体86由金属等制成，并且被两个倾斜部843对着铁电薄膜2向下推压。另外，图8B中的球体86的宽度等于或略小于两个腿部842之间的距离，球体86不能在图8B中的横向方向上移动。采用这种结构，当在铁电薄膜2上产生了表面声波时，球体86与铁电薄膜2一体地振荡。
如果惯性力作用于传感器105，则发生以下用作。如果沿着例如图8D中向左的方向产生超过预定强度的惯性力，则球体86将紧固件84的倾斜部843向上推并且向左逃出。当球体86逃出后，倾斜部843返回其原始形状，从而球体86不会返回其原始位置。因此，球体86将不再与铁电薄膜2形成一体，从而表面声波在铁电薄膜2上的传播特性发生变化，因此，输出信号的物理量发生变化。因此，根据输出信号的物理量，可以确定是否有超过预定强度的惯性力作用于传感器105。另外，由于球体86的移动受到两个腿部842的限制，所以可以确定在预定方向(图8D中指示的方向)上是否有超过预定强度的惯性力作用于传感器105。
应该注意，在该变型例中的附着物不限于球体，可以采用任何形状。另外，为了保持已经脱离紧固件84的球体86，可以在铁电薄膜2上设置永磁体(在球体86为磁体的情况下)、粘合剂等。
变型例7还可以如下修改上述示例性实施例。
图9示出了传感器106。在该示例中，除了上述示例性实施例的结构之外，在IDT 3的背离反射体7的一侧设置了另一个反射体71。如上所述，当由IDT 3产生的表面声波沿着铁电薄膜2传播时，该表面声波的物理量(振幅、相位速度等)根据铁电薄膜2和基板1的材料、形状和温度而变化。在该示例中，将反射体71布置在没有蜡块8的一侧，以使被反射体71反射的表面声波的物理量不受蜡熔化的影响。结果，被反射体71反射的表面声波的物理量具有独立于温度的对传感器106唯一的值。可以利用其以及温度通过上述示例性实施例的作用，来确定明确地识别传感器106的ID。
图10示出了传感器107。该传感器107为反射体7和反射体71各设置有分立的IDT 3。也就是说，传感器107包括四组梳形电极。在这四组梳形电极中，两组电极发送和接收与被反射体7反射的表面声波相对应的信号。这四组梳形电极中的另外两组电极发送和接收与被反射体71反射的表面声波相对应的信号。此外，采用这种结构，可以获得与传感器106的操作效果相同的操作效果。
在上述实施例中，作为声波的示例，描述了沿材料表面传播的表面声波。所述声波不限于表面声波。可以使用沿材料的体积传播的声波作为所述声波。在这种情况下，可将附着物附于声波的传播路径上。
权利要求
1.一种传感器，该传感器包括接收器，接收从外部发送的信号；第一转换器，将所述接收器接收的信号转换为声波；第二转换器，将沿着预定区域传播的所述声波转换为信号；发送器，发送从所述第二转换器输出的所述信号；以及附着物，附于所述声波在所述预定区域的传播路径上，响应于环境变化而经历不可逆变化，并且由于这种不可逆变化而使所述声波在所述预定区域的传播特性发生变化。
2.根据权利要求1所述的传感器，该传感器还包括基板，其中所述预定区域是所述基板；以及所述声波是表面声波。
3.根据权利要求1所述的传感器，其中，所述附着物包括当达到预定温度时熔化的物质。
4.根据权利要求1所述的传感器，其中，所述附着物包括当达到预定湿度时潮解的物质。
5.根据权利要求1所述的传感器，其中，所述附着物包括当曝光时固化的物质。
6.根据权利要求1所述的传感器，其中，所述附着物包括与预定物质发生化学反应的物质。
7.根据权利要求1所述的传感器，其中，将所述附着物设置为在超过预定强度的外力作用于所述传感器的情况下所述附着物脱离所述预定区域。
8.根据权利要求1所述的传感器，其中，将所述附着物设置为在超过预定强度的外力作用于所述传感器的情况下所述附着物相对于所述预定区域的位置发生变化。
全文摘要
本发明提供了一种传感器。该传感器包括接收器，接收从外部发送的信号；第一转换器，将由接收器接收的信号转换为声波；第二转换器，将沿着预定区域传播的声波转换为信号；发送器，发送从第二转换器输出的信号；以及附着物，附于声波在预定区域的传播路径上，响应于环境变化而经历不可逆变化，并且由于这种不可逆变化而使声波在该预定区域的传播特性发生变化。
文档编号G01K11/06GK101089907SQ20071000191
公开日2007年12月19日 申请日期2007年1月15日 优先权日2006年6月13日
发明者不野浩之, 渡部雅夫, 饭田靖, 水谷良太, 小西泰彰 申请人:富士施乐株式会社