静电电容型压力传感器及输入装置的制造方法_2

文档序号:9291454阅读:来源:国知局
r>[0027] 本发明所涉及的静电电容型压力传感器的另一实施形态中,在所述电介质层的所 述对置区域设置开口,根据与所述对置区域的中央相隔的距离来使所述开口的比率变化, 从而使电介质层的存在比率变化。根据该实施形态,例如在对置区域形成有固定厚度的电 介质层后,能通过在电介质层形成开口来使电介质层的存在比率变化。在此情况下,优选所 述电介质层的开口以所述对置区域的中央为中心来放射状地形成。通过放射状地形成开 口,能防止电介质层或开口向特定的方向偏颇。
[0028] 另外,要使电介质层的存在比率变化,可以在所述对置区域,使所述电介质层的厚 度根据与所述对置区域的中央相隔的距离而变化。
[0029] 本发明所涉及的静电电容型压力传感器的又一实施形态中,将所述对置区域根据 与其中央相隔的距离来划分为多个区间,并在各区间将电介质层的存在比率设定为恒定。 根据该实施形态,按各区间来调整电介质层的存在比率即可,因此设计变得容易。
[0030] 本发明所涉及的输入装置是将本发明所涉及的静电电容型压力传感器排列多个 而成的。本发明的输入装置使用了本发明所涉及的静电电容型压力传感器,因此能检测按 压位置和按压力。而且,能探测用手指等描画文字或图形时的笔压的变化。
[0031] 此外,本发明中的用于解决所述课题的手段具有将以上说明的构成要素进行适当 组合而得到的特征,本发明能够进行基于构成要素的组合的多种变形。
【附图说明】
[0032] 图1的(A)是表示现有例的压力传感器的概略剖面图。图1的(B)是表示在图I 的(A)的压力传感器中形成于玻璃基板的上表面的固定电极的俯视图。
[0033] 图2是表示图1的(A)所示的现有例的压力传感器中的压力与静电电容的关系的 图。
[0034] 图3的(A)是表示本发明的实施方式1的压力传感器的俯视图。图3的(B)是表 示在图3的(A)所示的压力传感器中形成于固定电极的上表面的电介质层的俯视图。
[0035] 图4是图3的㈧所示的压力传感器的剖面图。
[0036] 图5是表示图3的(B)的电介质膜的、膜片的中心相距的半径方向的距离与电介 质层的存在比率的关系的图。
[0037] 图6是说明电介质层的存在比率的定义的图。
[0038] 图7是表示对膜片施加的载荷(按压力)与膜片和固定电极之间的静电电容变化 率的关系(输出特性)的图。
[0039] 图8是将图7的X区间放大后的图。
[0040] 图9是表示现有例和本发明的实施方式中与理想曲线的偏离的比例的图。
[0041] 图10是表示本发明的实施方式1的压力传感器的变形例的俯视图。
[0042] 图11是本发明的实施方式2的压力传感器的剖面图。
[0043] 图12是本发明的实施方式3的输入装置的剖面图。
[0044] 附图标记的说明
[0045] 31、51压力传感器
[0046] 32固定电极
[0047] 33电介质层
[0048] 33a 凹槽
[0049] 34 气隙
[0050] 35 膜片
[0051] 37上表面电极
[0052] 39 开口
[0053] 40电极焊盘
[0054] 41保护膜
[0055] 61输入装置
【具体实施方式】
[0056] 以下,参照附图来说明本发明的优选实施方式。但本发明不限于以下的实施方式, 能在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种设计变更。
[0057] (实施方式1)
[0058] 参照图3以及图4来说明本发明的实施方式1的压力传感器31的构造。图3的 (A)是压力传感器31的俯视图。图3的(B)是从图3的(A)的压力传感器31中去除上基 板35a后的状态的俯视图,表征在固定电极32的上表面形成的电介质层33。图4是压力传 感器31的剖面图。
[0059] 在压力传感器31,如图4所示,在由低电阻硅基板、金属膜等的导电性材料构成的 固定电极32之上形成有电介质层33。电介质层33由Si02(热氧化膜)、SiN、TEOS等电介 质材料构成。在电介质层33的上表面中央部,凹设有凹槽33a(圆形的凹部)。即,在凹槽 33a的外侧,电介质层33的厚度厚,在凹槽33a内,电介质层33的厚度变薄。凹槽33a内的 电介质层33具有固定的厚度。
[0060] 在电介质层33的上表面,形成有由低电阻硅基板等的导电性材料构成的薄膜状 的上基板35a。上基板35a覆盖凹槽33a的上表面,通过凹槽33a,在上基板35a的下表面 与电介质层33的凹槽底面之间形成有气隙34 (空隙)。如此,通过上基板35a当中在气隙 34的上方水平延伸的区域,形成有感压用的膜片35。位于凹槽33a内的底面的电介质层33 成为与膜片35对置的对置区域。
[0061] 在电介质层33,为了确保气隙34与外部之间的通气性,设置有通气管路36 (通气 路径)。通气管路36是宽度为30 μ m左右的窄槽,并且屈曲或者蜿蜒以使尘土或灰尘等异 物难以侵入气隙34内。
[0062] 如图3的⑶所示,电介质层33在凹槽33a内的对置区域从对置区域的中央(对 置区域的中心)起沿半径方向被划分为多个区间(在此,设为3个区间I、II、III。)。区 间I是位于对置区域的中央部的圆形的区域。在区间I的整面,形成有电介质层33。区间 III是位于对置区域的外周部的环状的区域。在区间III,放射状且等间隔地设置有多个开 口 39。区间II是位于对置区域的中央部与外周部的中间的环状的区域。在区间II,放射 状且等间隔地设置有多个开口 39。在设置于电介质层33的各开口 39,露出固定电极32。 在图3的⑶中,带圆点的区域是形成有电介质层33的区域。图3的⑶中的空白的区域 是露出固定电极32的区域。
[0063] 图5是表不电介质层33在对置区域的存在比率的图。图5的横轴表不从电介质 层33的对置区域(或者,膜片35)的中心起测出的半径(半径方向的距离)。其中,图5的 横轴的距离是将从对置区域的中心起到外周为止的半径设为100并以其比例来表征的。图 5的纵轴表征电介质层33的存在比率。以对置区域的中心C(中央)为中心的半径r的位 置上的电介质层33的存在比率通过如下来定义。
[0064] V/ (2 π r · δ r)
[0065] 。在此,记号V如图6所示,在考虑以对置区域的中心C(中央)为中心的半径r、 宽度δ r的轮带时,表征存在于该轮带上的电介质层33的体积。2 JT r · δ r是轮带的面积。 Ar设为充分小的值。因此,存在于轮带上的电介质层33的面积越大(开口 39的面积越 小),则电介质层33的存在比率越大。另外,存在于轮带上的电介质层33的厚度越大,则电 介质层33的存在比率越大。其中,在图5的纵轴上,将电介质层33在区间I的存在比率设 为100(% ),并以其比值来进行了显示。
[0066] 区间II具有开口 39,因此如图5所示,电介质层33在区间II的存在比率小于电 介质层33在区间I的存在比率。由于开口 39的比例在区间III小于在区间II,因此电介 质层33在区间III的存在比率大于电介质层33在区间II的存在比率,且小于电介质层33 在区间I的存在比率。
[0067] 在上基板35a的上表面,以包围膜片35的方式,设置有金属材料的环状的上表面 电极37。在上基板35a的拐角部设置有电极焊盘40。上表面电极37与电极焊盘40通过 布线部42连接。上表面电极37、布线部42及电极焊盘40是通过基底层Ti (厚度1000A )/表面层Au(厚度赢)的两层金属薄膜同时制作的。另外,在固定电极32的下表面 设置有下表面电极38。下表面电极38也是通过基底层Ti (厚度丨OOOA )/表面层Au (厚 度3000A)的两层金属薄膜来制作的。
[0068] 上基板35a的上表面当中比上表面电极3
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