压力传感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种与之前相比可以实现更大电容改变和装置的小型化的压力传感器。
【背景技术】
[0002]在作为压力传感器的一种类型的表面压力传感器中，采用各种层构造。专利文献I公开了一种用于通过获得伴随压力检测部中的电容器元件的压力的电容改变来测量压力的电容型力传感器，其中，电容器元件通过层叠多个电极以及在电极的一侧与电极的另一侧之间层叠不同数量的电极来形成，其中通过在相对电极之间插入弹性根据压力而改变的弹性电介质来层叠多个电极。
[0003]引用列表
[0004][专利文献I]日本专利申请早期公开(JP-A)第H7-55615号
【发明内容】
[0005]技术问题
[0006]在专利文献I中所公开的使用多个电介质层的构造被认为具有如下问题:由于构造的复杂增加了成本，以及在垂直于表面压力的方向上的尺寸改变在电介质体之间不同，因此电介质层具有翘曲，这导致产生输出波动。
[0007]本发明是鉴于需要压力传感器的更简单构造的当前情形而做出的，并且本发明的目的是提供一种与之前相比可以实现更大电容改变和装置的小型化的压力传感器。
[0008]问题的解决方案
[0009]本发明的压力传感器包括层构造，在该层构造中，电介质层由一对电极层和一对绝缘基板按顺序夹住，并且该压力传感器基于电极之间的电容值而检测压力，该电容值根据一对电极层和电介质层中的至少一个的偏转量而变化，以及
[0010]其中，在压力传感器的每侧，电极层和电介质层中的至少一个在面向另一层的表面上具有凹部和凸部，并且电极层和电介质层通过凹部和凸部中的至少凸部而彼此接触。
[0011]在本发明的压力传感器中，在压力传感器的每侧，两个或更多个凹部和两个或更多个凸部可设置在电极层的面向电介质层的表面上，以使得电极层的整个表面具有凹凸形状，以及
[0012]电极层和电介质层可通过凹部和凸部中的至少凸部而彼此接触。
[0013]在本发明的压力传感器中，两个或更多个凹部和两个或更多个凸部可设置在电介质层的两个表面上，以使得两个表面整体具有凹凸形状，以及
[0014]电极层和电介质层可通过凹部和凸部中的至少凸部而彼此接触。
[0015]在本发明的压力传感器中，在压力传感器的每侧，彼此相邻的电介质层和电极层可被一体化；电极层整体可具有波纹形状，该波纹形状具有两个或更多个凹部和两个或更多个凸部；以及电极层和电介质层可通过凹部和凸部中的至少凸部而彼此接触。
[0016]本发明的有利效果
[0017]根据本发明，在压力相对低的阶段，由于凹部和凸部的存在，空隙形成在电极层与电介质层之间，以使得可以基于电极层和电介质层的接触面积的改变而检测压力。另一方面，在压力相对高的阶段，空隙消失，从而基于电介质层厚度的改变而检测压力。因此，由于本发明的压力传感器具有用于在多个阶段检测压力的模式，因此该压力传感器可以实现主要在低压力时的大电容改变和检测部的小型化。
【附图说明】
[0018]图1是示出本发明的压力传感器的典型示例的图，并且也是示意性地示出该压力传感器在其层堆叠方向上的横截面的图。
[0019]图2(a)是示出相对低的压力沿着压力传感器的层堆叠方向被施加到本发明的压力传感器的典型示例的状态的示意截面图。
[0020]图2(b)是示出相对高的压力沿着压力传感器的层堆叠方向被施加到本发明的压力传感器的典型示例的状态的示意截面图。
[0021]图2(c)是示出施加到压力传感器的压力与电容改变之间的关系的图。
[0022]图3是本发明的第一实施例的示意截面图。
[0023]图4是本发明的第二实施例的示意截面图。
[0024]图5是本发明的第三实施例的示意截面图。
【具体实施方式】
[0025]本发明的压力传感器包括层构造，在该层构造中，电介质层由一对电极层和一对绝缘基板按顺序夹住，并且该压力传感器基于电极之间的电容值而检测压力，该电容值根据一对电极层和电介质层中的至少一个的偏转量而变化，以及
[0026]其中，在压力传感器的每侧，电极层和电介质层中的至少一个在面向另一层的表面上具有凹部和凸部，并且电极层和电介质层通过凹部和凸部中的至少凸部而彼此接触。
[0027]在本发明的压力传感器中，在压力传感器的每侧，两个或更多个凹部和两个或更多个凸部可设置在电极层的面向电介质层的表面上，以使得电极层的整个表面具有凹凸形状，以及
[0028]电极层和电介质层可通过凹部和凸部中的至少凸部而彼此接触。
[0029]在本发明的压力传感器中，两个或更多个凹部和两个或更多个凸部可设置在电介质层的两个表面上，以使得两个表面整体具有凹凸形状，以及
[0030]电极层和电介质层可通过凹部和凸部中的至少凸部而彼此接触。
[0031]在本发明的压力传感器中，在压力传感器的每侧，彼此相邻的电介质层和电极层可被一体化；电极层整体可具有波纹形状，该波纹形状具有两个或更多个凹部和两个或更多个凸部；以及电极层和电介质层可通过凹部和凸部中的至少凸部而彼此接触。
[0032]本发明的发明人发现，作为发明构思，可以不使用多个电介质体来实现以下构造，该构造:(1)包括电极层与电介质层之间的细微凹部和凸部；(2)通过使得细微凹部和凸部中的凹部主要为空隙，同时该构造被变形为在低压范围中使得空隙塌陷(collapse)，该构造由高压范围中的电介质层本身的弹性而变形。因此，发明人实现了本发明。如上所述，通过安装用于在多个阶段检测压力的模式，可以检测从低压到高压的范围中的压力，同时保持低压范围中的高分辨率。因而，可以使得主要在低压时的电容改变较大，并且检测部的小型化是可能的。
[0033]图1是示出本发明的压力传感器的典型示例的图，并且也是示意性地示出压力传感器在其层堆叠方向上的横截面的图。
[0034]如图1所示，本典型示例的压力传感器包括电介质层106、电极层(102，107)和绝缘基板(101，111)，其中，电介质层106由一对电极层(102，107)夹住，并且夹住体进一步由一对绝缘基板(101，111)夹住。在电极层102的面向电介质层106的表面上，多个凸部103和多个凹部104被设置为使得电极层102的整个表面具有凹凸形状。另外，与电极层102的表面类似地，在电极层107的面向电介质层106的表面上，设置了多个凸部108和多个凹部109，
[0035]在没有施加表面压力的状态下，电介质层106和电极层102通过每个凸部103的边缘附近而彼此接触，并且电介质层106和电极层107通过每个凸部108的边缘附近而彼此接触。这些接触部(112，113)和由接触部夹住的电介质层106形成电容器。电容器的电极面积由接触部宽度115来确定。
[0036]另外，空隙105形成在电介质层106与电极层的凹部104之间，并且空隙110形成在电介质层106与电极层的凹部109之间。空隙(105，110)中的每个的体积由凹凸部的高度116来确定。凹凸部的高度116由电极层厚度117与电介质层106的厚度之间的平衡来确定。
[0037]图2(a)是示出相对低的压力沿着压力传感器的层堆叠方向被施加到本发明的压力传感器的典型示例的状态的示意截面图。图2(a)中的箭头114指示施加表面压力的方向。
[0038]在沿着构成压力传感器的堆叠体的层堆叠方向施加压力的情况下，当压力相对低时，如图2(a)所示，维持大部分类似于图1所示构造的构造。此时，根据压力的幅度，电极层的凸部(103，108)与电介质层106咬合，或者电极层的凸部(103，108)中的每个的高度减小，以使得电介质层106和电极层102的接触部宽度115a增加，并且电介质层106和电极层107的接触部宽度115a增加。
[0039]如从表示平行板电容器的电容的以下公式(I)清楚的是，此时的电容器电容C随着电极面积S增加而增加。
[0040]C= ( ε S)/d 公式(I)