壓力傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種與之前相比可以實現(xiàn)更大電容改變和裝置的小型化的壓力傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]在作為壓力傳感器的一種類型的表面壓力傳感器中，采用各種層構(gòu)造。專利文獻(xiàn)I公開了一種用于通過獲得伴隨壓力檢測部中的電容器元件的壓力的電容改變來測量壓力的電容型力傳感器，其中，電容器元件通過層疊多個電極以及在電極的一側(cè)與電極的另一側(cè)之間層疊不同數(shù)量的電極來形成，其中通過在相對電極之間插入彈性根據(jù)壓力而改變的彈性電介質(zhì)來層疊多個電極。
[0003]引用列表
[0004][專利文獻(xiàn)I]日本專利申請早期公開(JP-A)第H7-55615號

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]技術(shù)問題
[0006]在專利文獻(xiàn)I中所公開的使用多個電介質(zhì)層的構(gòu)造被認(rèn)為具有如下問題:由于構(gòu)造的復(fù)雜增加了成本，以及在垂直于表面壓力的方向上的尺寸改變在電介質(zhì)體之間不同，因此電介質(zhì)層具有翹曲，這導(dǎo)致產(chǎn)生輸出波動。
[0007]本發(fā)明是鑒于需要壓力傳感器的更簡單構(gòu)造的當(dāng)前情形而做出的，并且本發(fā)明的目的是提供一種與之前相比可以實現(xiàn)更大電容改變和裝置的小型化的壓力傳感器。
[0008]問題的解決方案
[0009]本發(fā)明的壓力傳感器包括層構(gòu)造，在該層構(gòu)造中，電介質(zhì)層由一對電極層和一對絕緣基板按順序夾住，并且該壓力傳感器基于電極之間的電容值而檢測壓力，該電容值根據(jù)一對電極層和電介質(zhì)層中的至少一個的偏轉(zhuǎn)量而變化，以及
[0010]其中，在壓力傳感器的每側(cè)，電極層和電介質(zhì)層中的至少一個在面向另一層的表面上具有凹部和凸部，并且電極層和電介質(zhì)層通過凹部和凸部中的至少凸部而彼此接觸。
[0011]在本發(fā)明的壓力傳感器中，在壓力傳感器的每側(cè)，兩個或更多個凹部和兩個或更多個凸部可設(shè)置在電極層的面向電介質(zhì)層的表面上，以使得電極層的整個表面具有凹凸形狀，以及
[0012]電極層和電介質(zhì)層可通過凹部和凸部中的至少凸部而彼此接觸。
[0013]在本發(fā)明的壓力傳感器中，兩個或更多個凹部和兩個或更多個凸部可設(shè)置在電介質(zhì)層的兩個表面上，以使得兩個表面整體具有凹凸形狀，以及
[0014]電極層和電介質(zhì)層可通過凹部和凸部中的至少凸部而彼此接觸。
[0015]在本發(fā)明的壓力傳感器中，在壓力傳感器的每側(cè)，彼此相鄰的電介質(zhì)層和電極層可被一體化；電極層整體可具有波紋形狀，該波紋形狀具有兩個或更多個凹部和兩個或更多個凸部；以及電極層和電介質(zhì)層可通過凹部和凸部中的至少凸部而彼此接觸。
[0016]本發(fā)明的有利效果
[0017]根據(jù)本發(fā)明，在壓力相對低的階段，由于凹部和凸部的存在，空隙形成在電極層與電介質(zhì)層之間，以使得可以基于電極層和電介質(zhì)層的接觸面積的改變而檢測壓力。另一方面，在壓力相對高的階段，空隙消失，從而基于電介質(zhì)層厚度的改變而檢測壓力。因此，由于本發(fā)明的壓力傳感器具有用于在多個階段檢測壓力的模式，因此該壓力傳感器可以實現(xiàn)主要在低壓力時的大電容改變和檢測部的小型化。
【附圖說明】
[0018]圖1是示出本發(fā)明的壓力傳感器的典型示例的圖，并且也是示意性地示出該壓力傳感器在其層堆疊方向上的橫截面的圖。
[0019]圖2(a)是示出相對低的壓力沿著壓力傳感器的層堆疊方向被施加到本發(fā)明的壓力傳感器的典型示例的狀態(tài)的示意截面圖。
[0020]圖2(b)是示出相對高的壓力沿著壓力傳感器的層堆疊方向被施加到本發(fā)明的壓力傳感器的典型示例的狀態(tài)的示意截面圖。
[0021]圖2(c)是示出施加到壓力傳感器的壓力與電容改變之間的關(guān)系的圖。
[0022]圖3是本發(fā)明的第一實施例的示意截面圖。
[0023]圖4是本發(fā)明的第二實施例的示意截面圖。
[0024]圖5是本發(fā)明的第三實施例的示意截面圖。
【具體實施方式】
[0025]本發(fā)明的壓力傳感器包括層構(gòu)造，在該層構(gòu)造中，電介質(zhì)層由一對電極層和一對絕緣基板按順序夾住，并且該壓力傳感器基于電極之間的電容值而檢測壓力，該電容值根據(jù)一對電極層和電介質(zhì)層中的至少一個的偏轉(zhuǎn)量而變化，以及
[0026]其中，在壓力傳感器的每側(cè)，電極層和電介質(zhì)層中的至少一個在面向另一層的表面上具有凹部和凸部，并且電極層和電介質(zhì)層通過凹部和凸部中的至少凸部而彼此接觸。
[0027]在本發(fā)明的壓力傳感器中，在壓力傳感器的每側(cè)，兩個或更多個凹部和兩個或更多個凸部可設(shè)置在電極層的面向電介質(zhì)層的表面上，以使得電極層的整個表面具有凹凸形狀，以及
[0028]電極層和電介質(zhì)層可通過凹部和凸部中的至少凸部而彼此接觸。
[0029]在本發(fā)明的壓力傳感器中，兩個或更多個凹部和兩個或更多個凸部可設(shè)置在電介質(zhì)層的兩個表面上，以使得兩個表面整體具有凹凸形狀，以及
[0030]電極層和電介質(zhì)層可通過凹部和凸部中的至少凸部而彼此接觸。
[0031]在本發(fā)明的壓力傳感器中，在壓力傳感器的每側(cè)，彼此相鄰的電介質(zhì)層和電極層可被一體化；電極層整體可具有波紋形狀，該波紋形狀具有兩個或更多個凹部和兩個或更多個凸部；以及電極層和電介質(zhì)層可通過凹部和凸部中的至少凸部而彼此接觸。
[0032]本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，作為發(fā)明構(gòu)思，可以不使用多個電介質(zhì)體來實現(xiàn)以下構(gòu)造，該構(gòu)造:(1)包括電極層與電介質(zhì)層之間的細(xì)微凹部和凸部；(2)通過使得細(xì)微凹部和凸部中的凹部主要為空隙，同時該構(gòu)造被變形為在低壓范圍中使得空隙塌陷(collapse)，該構(gòu)造由高壓范圍中的電介質(zhì)層本身的彈性而變形。因此，發(fā)明人實現(xiàn)了本發(fā)明。如上所述，通過安裝用于在多個階段檢測壓力的模式，可以檢測從低壓到高壓的范圍中的壓力，同時保持低壓范圍中的高分辨率。因而，可以使得主要在低壓時的電容改變較大，并且檢測部的小型化是可能的。
[0033]圖1是示出本發(fā)明的壓力傳感器的典型示例的圖，并且也是示意性地示出壓力傳感器在其層堆疊方向上的橫截面的圖。
[0034]如圖1所示，本典型示例的壓力傳感器包括電介質(zhì)層106、電極層(102，107)和絕緣基板(101，111)，其中，電介質(zhì)層106由一對電極層(102，107)夾住，并且夾住體進(jìn)一步由一對絕緣基板(101，111)夾住。在電極層102的面向電介質(zhì)層106的表面上，多個凸部103和多個凹部104被設(shè)置為使得電極層102的整個表面具有凹凸形狀。另外，與電極層102的表面類似地，在電極層107的面向電介質(zhì)層106的表面上，設(shè)置了多個凸部108和多個凹部109，
[0035]在沒有施加表面壓力的狀態(tài)下，電介質(zhì)層106和電極層102通過每個凸部103的邊緣附近而彼此接觸，并且電介質(zhì)層106和電極層107通過每個凸部108的邊緣附近而彼此接觸。這些接觸部(112，113)和由接觸部夾住的電介質(zhì)層106形成電容器。電容器的電極面積由接觸部寬度115來確定。
[0036]另外，空隙105形成在電介質(zhì)層106與電極層的凹部104之間，并且空隙110形成在電介質(zhì)層106與電極層的凹部109之間?？障?105，110)中的每個的體積由凹凸部的高度116來確定。凹凸部的高度116由電極層厚度117與電介質(zhì)層106的厚度之間的平衡來確定。
[0037]圖2(a)是示出相對低的壓力沿著壓力傳感器的層堆疊方向被施加到本發(fā)明的壓力傳感器的典型示例的狀態(tài)的示意截面圖。圖2(a)中的箭頭114指示施加表面壓力的方向。
[0038]在沿著構(gòu)成壓力傳感器的堆疊體的層堆疊方向施加壓力的情況下，當(dāng)壓力相對低時，如圖2(a)所示，維持大部分類似于圖1所示構(gòu)造的構(gòu)造。此時，根據(jù)壓力的幅度，電極層的凸部(103，108)與電介質(zhì)層106咬合，或者電極層的凸部(103，108)中的每個的高度減小，以使得電介質(zhì)層106和電極層102的接觸部寬度115a增加，并且電介質(zhì)層106和電極層107的接觸部寬度115a增加。
[0039]如從表示平行板電容器的電容的以下公式(I)清楚的是，此時的電容器電容C隨著電極面積S增加而增加。
[0040]C= ( ε S)/d 公式(I)