CN115682908A - 力觉传感器的制造方法和力觉传感器 - Google Patents
力觉传感器的制造方法和力觉传感器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115682908A CN115682908A CN202210863860.2A CN202210863860A CN115682908A CN 115682908 A CN115682908 A CN 115682908A CN 202210863860 A CN202210863860 A CN 202210863860A CN 115682908 A CN115682908 A CN 115682908A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- force sensor
- manufacturing
- strain
- main surface
- strain gauge
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 59
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 66
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 13
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 11
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims description 8
- 238000010023 transfer printing Methods 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 41
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 88
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 21
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 17
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 17
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 16
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 9
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 7
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 7
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 6
- 239000009719 polyimide resin Substances 0.000 description 5
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 4
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 4
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 2
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- 229910000599 Cr alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 description 1
- 239000004962 Polyamide-imide Substances 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000609 electron-beam lithography Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 229920002312 polyamide-imide Polymers 0.000 description 1
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 description 1
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
- G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
- G01L1/2287—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges constructional details of the strain gauges
- G01L1/2293—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges constructional details of the strain gauges of the semi-conductor type
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/16—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. by resistance strain gauge
- G01B7/18—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. by resistance strain gauge using change in resistance
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01G—WEIGHING
- G01G3/00—Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances
- G01G3/12—Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances wherein the weighing element is in the form of a solid body stressed by pressure or tension during weighing
- G01G3/14—Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances wherein the weighing element is in the form of a solid body stressed by pressure or tension during weighing measuring variations of electrical resistance
- G01G3/1402—Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
- H01L21/0271—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers
- H01L21/0273—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers characterised by the treatment of photoresist layers
- H01L21/0274—Photolithographic processes
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
- Measurement Of Force In General (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
本发明提供力觉传感器的制造方法和力觉传感器,力觉传感器的制造方法是具备板状构件(基材BM)和导体膜制的应变仪(12a1、12a2、12b1、12b2、12c1、12c2)的力觉传感器(1)的制造方法,该力觉传感器的制造方法包括在板状构件(基材BM)的一个主面隔着电介质层(DL)形成导体层的第1工序(参照(c))、以及使用半导体转印制造方法将所述导体层加工成应变仪的第2工序(参照(d))。
Description
技术领域
本发明涉及力觉传感器的制造方法和力觉传感器。
背景技术
公知一种力觉传感器,其包括:具有因外力而变形的变形部的金属制的应变体、以及安装于该变形部的多个应变仪,并使用该应变仪来检测外力。
在这样的力觉传感器中,在专利文献1的图1中记载了能够安装于应变体的应变仪。专利文献1的应变仪包括由树脂材料形成的基材、设于基材上的金属制的电阻体及一对极片、以及设于所述基材的主面中的与设有电阻体的主面相反的一侧的主面的熔接层。通过使用熔接层将基材熔接于应变体,能够将应变仪安装于应变体。
此外,该应变仪中的电阻体和一对极片分别替换为构成本申请说明书中的应变仪的仪器主体和一对电极。另外,以下,将电阻体和一对极片分别称为仪器主体和一对电极,将仪器主体和一对电极统称为应变仪。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2019-164161号公报
发明内容
发明要解决的问题
另外,仪器主体的图案是通过将沿着一轴方向延伸的金属制的细线每隔预定的距离折回多次(弯折180°)而得到的。以下,将这样的形状称为蜿蜒形状。
具有这样的蜿蜒形状的电阻体和一对极片由于其自身不具有保持形状的强度,因此设于上述的基材之上。即,基材是支承应变仪的支承构件。
如专利文献1的第0024段所记载的那样,该基材是由树脂材料形成的具有挠性的板状构件。作为树脂材料的例子,能够举出聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚乙烯以及聚醚醚酮。由这样的树脂材料构成的基材不具有粘合性。因此,在专利文献1中,通过独立于基材地设置熔接层,能够将应变仪安装于应变体。
在专利文献1的第0024段和第0027段等中记载了基材的厚度为约12μm~25μm,熔接层的厚度为3μm~12μm。因此,在使用专利文献1的技术将应变仪安装于应变体的情况下,厚度至少为15μm以上的电介质层介于应变仪与应变体之间。
在应变体为金属制的情况下,为了将应变仪与应变体之间绝缘,需要介于它们之间的电介质层。但是,从提高应变仪的灵敏度的观点出发,优选该电介质层的厚度较薄。其原因在于,电介质层的厚度越厚,应变仪的变形相对于应变体的变形的追随性越差,其结果是,应变仪的灵敏度降低。
本发明的一个方式是鉴于上述的课题而完成的,其目的在于提供一种灵敏度比以往高的力觉传感器。
用于解决问题的方案
为了解决上述课题,本发明的一个方式的力觉传感器的制造方法是具备板状构件和导体膜制的应变仪的力觉传感器的制造方法,该力觉传感器的制造方法包括在所述板状构件的一个主面直接或间接地形成导体层的第1工序、以及使用半导体转印制造方法将所述导体层加工成应变仪的第2工序。
为了解决上述课题,本发明的一个方式的力觉传感器具备由板状构件构成的应变体、以及直接或隔着单层的电介质层设于所述板状构件的一个主面的导体图案即应变仪。
发明的效果
根据本发明的一个方式,与以往的力觉传感器相比能够提高灵敏度。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式的力觉传感器的立体图。
图2是图1所示的力觉传感器所具备的应变仪的俯视图。
图3是图1所示的力觉传感器的放大剖视图,且是包含应变仪的部分的放大剖视图。
图4是图1所示的力觉传感器的一变形例的放大剖视图,且是包含应变仪的部分的放大剖视图。
图5是表示本发明的第2实施方式的力觉传感器的制造方法的流程的示意图。
附图标记说明
BM、基材(板状构件);BMa、主面(板状构件的一个主面);CL、导体层;DL1、DL2、电介质层;1、力觉传感器;11、应变体;11a、主面(应变体的一个主面);12a1、12a2、12b1、12b2、12c1、12c2、应变仪;13、电介质层。
具体实施方式
(第1实施方式)
参照图1~图3对本发明的第1实施方式的力觉传感器1进行说明。图1是力觉传感器1的立体图。图2是力觉传感器1所具备的应变仪的俯视图。图3是力觉传感器1的放大剖视图,且是包含应变仪12a1、12a2的部分的放大剖视图。此外,图3的放大剖视图是通过在箭头的方向上向视观察沿着图1和图2所示的A-A线的剖面而得到的。A-A线是经过构成应变仪12a2的仪器主体12a21的直线。更详细而言,是经过具有蜿蜒形状的仪器主体12a21中的、沿着x轴方向的部分的直线。关于仪器主体12a21,参照图2见后述。此外,在本实施方式中,在仪器主体12a21中,将从电极12a22朝向电极12a23的方向规定为x轴正方向,将布线12a24、12a25分别从电极12a22、12a23延伸的方向规定为y轴正方向,以与x轴正方向以及y轴正方向一起形成右手系的正交坐标的方式规定z轴正方向(参照图2)。
力觉传感器1为六轴力觉传感器,其具备应变体11以及由6个应变仪12a1、12a2、12b1、12b2、12c1、12c2构成的应变仪组。
在此,六轴力觉传感器是指能够检测外力的x轴方向分量、y轴方向分量、z轴方向分量、绕x轴的力矩分量、绕y轴的力矩分量以及绕z轴的力矩分量的力觉传感器。此外,应变体11以两个主面与xy平面平行的方式配置。将应变体11的一对主面中的作为一个主面的z轴正方向侧的主面称为主面11a,将作为另一个主面的z轴负方向侧的主面称为主面11b。
此外,力觉传感器1是本申请发明的一个方式的力觉传感器的一例。本申请发明的一个方式的力觉传感器不限于力觉传感器1。本申请发明的一个方式的力觉传感器的结构能够应用于现有的力觉传感器。例如,本申请发明的一个方式的力觉传感器的结构也能够应用于日本特愿2019-068598号公报的图1和图2中所记载的力觉传感器。
另外,力觉传感器1除了具备应变体11和应变仪12a1、12a2、12b1、12b2、12c1、12c2之外,还具备多个电阻元件和多个桥接电路。不过,在本实施方式中,说明应变体11和应变仪12a1、12a2、12b1、12b2、12c1、12c2,省略多个电阻元件和多个桥接电路的说明。关于多个电阻元件和多个桥接电路的结构,能够应用现有的力觉传感器(例如日本特愿2019-068598号公报的图1和图2中所记载的力觉传感器)的结构。
应变体11是由具有弹性的材料构成的板状构件。如图1所示,应变体11具备芯部111、包围芯部111的框架部112、以及连结芯部111和框架部112的臂部113a~113c。作为应变体11的材料,能够举出例如铝合金、合金钢、不锈钢等导电体、或者陶瓷、树脂、玻璃等电介质。在本实施方式中,应变体11由作为电介质的一例的陶瓷构成。
另外,作为应变体11的加工方法,例如,如在后述的制造方法中说明的那样,能够举出对厚度均匀的一张板状构件即基材进行机械加工的例子。作为机械加工的一例,能够举出切削。切削能够优选地使用NC(Numerical Control:数控)加工。此外,当在框架部112固定的状态下对芯部111作用外力时,在臂部113a~113c产生与该外力对应的变形。因此,芯部111有时被称为“受力部”,框架部112有时被称为“固定部”。
芯部111的形状没有特别限定,但在本实施方式中,作为芯部111的形状,采用底面为大致三角形的柱形状(即,大致三棱柱形状)。另外,框架部112的形状没有特别限定,在本实施方式中,作为框架部112的形状,采用环状。框架部112的外周部和内周部均为大致圆形形状,构成为彼此成为同心圆状。如上所述,应变体11通过对厚度均匀的一张基材进行加工而成形。因此,芯部111的厚度与框架部112的厚度大致相等(在本实施方式中相等)。芯部111以环状的框架部112的中心与芯部111的重心一致的方式收纳于框架部112的内周部的内侧。
在本实施方式中,作为臂部113a~113c的形状,采用底面为大致长方形且沿着一个方向延伸的柱形状(即,大致四棱柱形状)。另外,臂部113a~113c的个数没有特别限定,但在本实施方式中,将臂部113a~113c的个数设为3个。臂部113a从芯部111沿着y轴正方向延伸,将芯部111与框架部112连结。另外,臂部113b沿着在xy平面内相对于y轴正方向为-120°(绕顺时针120°)的方向延伸,将芯部111与框架部112连结。另外,臂部113c从芯部111沿着在xy平面内相对于y轴正方向为+120°(绕逆时针120°)的方向延伸,将芯部111与框架部112连结。
但是,芯部111、框架部112以及臂部113a~113c各自的形状并不限定于上述的形状。例如,芯部111、框架部112以及臂部113a~113c各自也可以是如日本特愿2019-068598号公报的图1那样的形状。
在应变体11的主面11a形成有应变仪12a1、12a2、12b1、12b2、12c1、12c2(参照图1)。更具体而言,在臂部113a的主面11a形成有应变仪12a1、12a2(参照图3),在臂部113b的主面11a形成有应变仪12b1、12b2,在臂部113c的主面11a形成有应变仪12c1、12c2。
应变仪12a1、12a2、12b1、12b2、12c1、12c2是在从主面11a的法线方向即z轴正方向侧俯视的情况下成形为图2所示的形状的导电体制的导体图案。在本实施方式中,应变仪12a1、12a2、12b1、12b2、12c1、12c2由Cu-Ni系合金构成。不过,构成应变仪12a1、12a2、12b1、12b2、12c1、12c2的导电体并不限定于此,能够举出例如Ni-Cr系合金。这些导电体能够从能够使用半导体转印制造方法(例如光刻法)加工的导电体中适当选择。
在此,使用应变仪12a1、12a2、12b1、12b2、12c1、12c2中的应变仪12a2,对其形状进行说明。此外,应变仪12b2、12c2具有与应变仪12a2相同的形状。另外,应变仪12a1、12b1、12c1具有以yz平面为镜像面而与应变仪12a2镜像对称的形状。
如图2所示,应变仪12a2由仪器主体12a21、一对电极12a22、12a23以及一对布线12a24、12a25构成。
仪器主体12a21的图案是通过将沿着一轴方向延伸的导电体制的细线每隔预定的距离折回多次(弯折180°)而得到的。以下,将这样的形状称为曲折形状。仪器主体12a21的图案并不限定于图2所示的例子,而是能够适当设计。
作为一对布线的布线12a24、12a25分别与弯折成蜿蜒形状的仪器主体12a21的两端部相连。各布线12a24、12a25均沿着y轴方向延伸。不过,布线12a24、12a25各自的形状不限定于图2所示的例子,而是能够适当设计。
作为一对电极的电极12a22、12a23分别与布线12a24、12a25相连。在本实施方式中,电极12a22、12a23的形状是圆角四边形。不过,电极12a22、12a23的形状并不限定于图2所示的例子,而是能够适当设计。
在本实施方式中,在主面11a以及应变仪12a1、12a2、12b1、12b2、12c1、12c2的上层中的、除了电极12a22、12a23以外的区域设有电介质层13(参照图3)。此外,在图1中,为了容易理解应变仪12a1、12a2、12b1、12b2、12c1、12c2的结构,省略了电介质层13的图示。
作为构成电介质层13的电介质,能够举出在半导体转印制造方法(例如光刻法)中能够利用的树脂(例如聚酰亚胺树脂、环氧树脂等)。电介质层13保护应变仪12a1、12a2、12b1、12b2、12c1、12c2。
此外,在本实施方式中,应变仪12a1、12a2、12b1、12b2、12c1、12c2仅形成于应变体11的一个主面即主面11a。不过,在本发明的一个方式中,多个应变仪除了形成于主面11a之外,也可以形成于应变体11的另一个主面即主面11b。即,在本发明的一个方式中,多个应变仪也可以形成于应变体11的两主面11a、11b。
<变形例>
参照图4对作为力觉传感器1的变形例的力觉传感器1A进行说明。图4是力觉传感器1A的放大剖视图,且是包含应变仪12a1、12a2的部分的放大剖视图。
如图4所示,力觉传感器1A以图3所示的力觉传感器1为基础,通过实施以下的变更而得到。
第一个变更点在于,将电介质制的应变体11变更为导电体制的应变体11A。第二个变更点在于,使电介质层14介于应变体11A的一个主面即主面11aA、与应变仪12a1、12a2、12b1、12b2、12c1、12c2及电介质层13之间。
在本变形例中,应变体11A由作为导电体的一例的铝合金构成。不过,应变体11A为导电体制即可,也可以由合金钢、不锈钢等构成。
电介质层14将应变体11A与应变仪12a1、12a2、12b1、12b2、12c1、12c2之间绝缘。作为构成电介质层13的电介质,能够举出在半导体转印制造方法(例如光刻法)中能够利用的树脂(例如聚酰亚胺树脂、环氧树脂等)。在本变形例中,电介质层14由聚酰亚胺树脂构成。
电介质层14是通过单一的制造工艺构成的单一的层。电介质层14使用一种材料均匀地构成。
电介质层14的厚度t(参照图4)能够在将应变体11A与应变仪12a1、12a2、12b1、12b2、12c1、12c2之间绝缘,且比专利文献1所记载的力觉传感器中的电介质层的厚度(=15μm)薄的范围内适当地规定。不过,从进一步提高力觉传感器1的灵敏度的观点出发,厚度t优选在能够保持绝缘性的范围内尽量较薄。另外,厚度t优选为在半导体转印制造方法(例如光刻法)中能够容易地形成的厚度。作为优选的厚度t,能够举出1μm以上且2μm以下。根据该结构,电介质层14的厚度为1μm以上,因此,能够可靠地将应变体11A与应变仪12a1、12a2、12b1、12b2、12c1、12c2之间绝缘。另外,根据该结构,由于电介质层14的厚度为2μm以下,因此,能够进一步提高灵敏度。
(第2实施方式)
参照图5对本发明的第2实施方式的力觉传感器的制造方法进行说明。图5是表示本制造方法的流程的示意图。此外,在图5的(b)~图5的(e)中分别示出的剖视图是在图5的(d)中示出的B-B线的剖视图。B-B线是与图2所示的A-A线对应的直线。
本制造方法是作为第1实施方式的变形例的力觉传感器1A的制造方法。此外,为了便于说明,对与在第1实施方式中说明的构件具有相同功能的构件标注相同的附图标记,不重复其说明。另外,在图5的(a)~图5的(f)的各图中,在各工序中使用本制造方法。
本制造方法包括研磨工序、电介质层形成工序、导体层形成工序、第1光刻工序、第2光刻工序以及切削工序。
在本实施方式中,作为用于成形应变体11A的材料,使用铝合金制的板状构件即基材BM。在本实施方式中,基材BM的形状为正方形形状。不过,基材BM的形状并不限定于此。另外,在本实施方式中,以使用基材BM制造一个力觉传感器1A的情况为例,对本制造方法进行说明。不过,使用一张基材BM制造的力觉传感器1A的数量并不限定于一个。在由一张基材BM制造多个力觉传感器1A的情况下,根据该力觉传感器1A的数量适当选择基材BM的大小即可。
研磨工序是对基材BM的一对主面即主面BMa、BMb进行研磨的工序(参照图5的(a))。研磨后的主面BMa的表面粗糙度只要在能够使用光刻法成形应变仪12a1、12a2、12b1、12b2、12c1、12c2的范围内,则能够适当选择。在本实施方式中,对主面BMa、BMb进行研磨,以使主面BMa的表面粗糙度(算术平均粗糙度Ra)成为0.2μm以下。
电介质层形成工序是通过在主面BMa旋涂电介质(在本实施方式中为聚酰亚胺树脂)来形成电介质层DL1的工序(参照图5的(b))。电介质层形成工序是第3工序的一例。
导体层形成工序是通过在电介质层DL1的上层使导电体(在本实施方式中为Cu-Ni系合金)成膜来形成导体层CL的工序(参照图5的(c))。导体层形成工序是第1工序的一例。在导体层形成工序中,导体层CL使用溅射法成膜。不过,在导体层形成工序中使导体层CL成膜的方法并不限定于溅射法,例如也可以是真空蒸镀法。
第1光刻工序是使用光刻法将导体层CL加工成应变仪的工序(参照图5的(d))。第1光刻工序是第2工序的一例。另外,光刻法是半导体转印制造方法的一个方式。以下对第1光刻工序进行简单的说明。
在第1光刻工序中,首先,在导体层CL的上层旋涂光致抗蚀剂。然后,以在光致抗蚀剂上放置有掩模的状态对光致抗蚀剂进行曝光。此时使用的掩模具有与应变仪12a1、12a2、12b1、12b2、12c1、12c2的图案相同的掩模图案。通过该曝光,应变仪12a1、12a2、12b1、12b2、12c1、12c2的图案被转印到光致抗蚀剂。此外,在该曝光中使用的光的波长没有限定,能够根据应变仪12a1、12a2、12b1、12b2、12c1、12c2的图案的精细度适当选择。即,在第1光刻工序中使用的刻蚀法(lithography)既可以是光刻法(photolithography),也可以是电子束刻蚀法。在本实施方式中,使用光刻法。接着,通过对曝光过的光致抗蚀剂进行显影,与应变仪12a1、12a2、12b1、12b2、12c1、12c2的图案对应的光致抗蚀剂残留于导体层CL的上层。接着,使用湿法工艺对从光致抗蚀剂暴露的区域的导体层CL进行刻蚀,由此使导体层CL图案化为应变仪12a1、12a2、12b1、12b2、12c1、12c2的形状。接下来,去除残留在导体层CL的上层的光致抗蚀剂。
第2光刻工序是使用光刻法制作保护层的工序,该保护层覆盖各应变仪(例如应变仪12a2)的仪器主体(例如仪器主体12a21)和一对布线(例如布线12a24、12a25),而使一对电极(例如电极12a22、12a23)暴露(参照图5的(e))。以下对第2光刻工序进行简单的说明。
在第2光刻工序中,首先,在各应变仪的上层旋涂光致抗蚀剂。然后,以在光致抗蚀剂上放置有掩模的状态对光致抗蚀剂进行曝光。此时使用的掩模具有与各应变仪的一对电极的图案相同的掩模图案。通过该曝光,一对电极的图案被转印到光致抗蚀剂。接着,通过对曝光过的光致抗蚀剂进行显影,与一对电极的图案对应的光致抗蚀剂残留于导体层CL的上层。接着,通过在各应变仪以及光致抗蚀剂的上层旋涂电介质(在本实施方式中为聚酰亚胺树脂)来形成电介质层DL2。接着,剥离与一对电极的图案对应的光致抗蚀剂。
切削工序是通过机械加工从基材BM切削应变体11A的工序(参照图5的(f)),该基材BM在主面BMa形成有应变仪12a1、12a2、12b1、12b2、12c1、12c2。切削工序是第4工序的一例。通过实施切削工序,从而完成力觉传感器1A。
如上所述,第2实施方式的制造方法是具备作为导电体制的板状构件的基材BM以及导体膜制的应变仪12a1、12a2、12b1、12b2、12c1、12c2的力觉传感器1A的制造方法。
本制造方法包括在主面BMa间接地形成导体层CL的导体层形成工序、以及使用作为半导体转印制造方法的一个方式的刻蚀法来将导体层CL加工成应变仪12a1、12a2、12b1、12b2、12c1、12c2的第1刻蚀工序。
根据本制造方法,能够使用刻蚀法将直接或间接地形成于基材BM的一个主面BMa的导体层CL加工成应变仪。因此,能够省略在专利文献1的技术中设于电阻体及一对极片与基材之间的熔接层。因此,使用本制造方法制造的力觉传感器1A具备由基材BM构成的应变体11A以及隔着单层的电介质层14设于主面11aA的导体图案即应变仪12a1、12a2、12b1、12b2、12c1、12c2。力觉传感器1A与以往相比能够使应变仪12a1、12a2、12b1、12b2、12c1、12c2与应变体11A之间的间隔接近,因此能够提高灵敏度。此外,在本制造方法中,半导体转印制造方法并不限定于刻蚀法。
另外,在本制造方法中,基材BM由导电体构成。在此基础上,本制造方法还包括在导体层形成工序之前实施的、在主面BMa直接形成电介质层DL1的电介质层形成工序。另外,在导体层形成工序中,导体层CL仅隔着电介质层DL1形成于主面BMa。
在通过本制造方法制造的力觉传感器1A中,仅电介质层DL1介于应变仪12a1、12a2、12b1、12b2、12c1、12c2与基材BM之间。在与专利文献1的技术中作为电阻体以及一对极片的支承构件发挥功能的基材进行比较的情况下,不具有作为支承构件的功能的电介质层DL1能够减薄其厚度。因此,在力觉传感器1A中,除了能够省略熔接层之外,还能够将电介质层DL1的厚度设为比基材的厚度薄,因此能够进一步提高灵敏度。
另外,在本制造方法中,作为所述半导体转印制造方法,采用刻蚀法。
另外,本制造方法在第1刻蚀工序之后还包括切削工序,该切削工序通过机械加工从设有应变仪12a1、12a2、12b1、12b2、12c1、12c2的基材BM切削应变体11A。
在第2工序所使用的刻蚀法中,将抗蚀剂涂布在导体层CL之上,将抗蚀剂曝光成在设计时规定的应变仪12a1、12a2、12b1、12b2、12c1、12c2的图案,使抗蚀剂显影,由此在导体层CL上形成预定的图案。在上述的曝光的工序中,为了高精度地对预定的图案进行曝光,优选抗蚀剂的膜厚尽量均匀。
但是,在事先通过机械加工从板状构件切削应变体,在应变体的一个主面形成导体层之后,使用刻蚀法将导体层加工成应变仪的情况下,在所述主面形成有多个凹陷,因此,根据所述主面的位置,抗蚀剂的膜厚产生偏差。其结果是,上述的曝光的工序中的曝光的精度容易降低。
因此,在使用本制造方法制造的力觉传感器1A中,与事先通过机械加工从板状构件切削应变体的情况相比,能够使应变仪12a1、12a2、12b1、12b2、12c1、12c2的图案接近设计时规定的图案。
<变形例>
在第2实施方式中,对制造力觉传感器1A的情况进行了说明。不过,本制造方法也能够适用于制造力觉传感器1的情况。在该情况下,只要对上述的制造方法实施以下的变更即可。
第一个变更点为,将构成基材BM的材料从导电体(例如铝合金)变更为电介质(例如陶瓷)。第二个变更点为,省略电介质层形成工序,在导体层形成工序中将导体层CL直接形成于主面BMa。
另外,在第2实施方式中,仅在主面BMa形成了应变仪12a1、12a2、12b1、12b2、12c1、12c2,但除了主面BMa之外,还能够在主面BMb形成多个应变仪。在该情况下,只要在主面BMb上也实施与在主面BMa上实施的电介质层形成工序、导体层形成工序、第1光刻工序以及第2光刻工序相同的工序,然后实施切削工序即可。
在第2实施方式中,在将导体层CL加工成应变仪的工序中,采用刻蚀法。不过,在将导体层CL加工成应变仪的工序中,也可以代替刻蚀法而使用纳米压印法。刻蚀法和纳米压印法均为半导体转印制造方法的一个方式。
如上所述,第2实施方式的变形例的制造方法为具备作为板状构件的基材BM和导体膜制的应变仪12a1、12a2、12b1、12b2、12c1、12c2的力觉传感器1的制造方法。
本制造方法包括在主面BMa直接形成导体层CL的导体层形成工序、以及使用作为半导体转印制造方法的一例的光刻法来将导体层CL加工成应变仪12a1、12a2、12b1、12b2、12c1、12c2的第1刻蚀工序。
另外,在本制造方法中,基材BM由电介质构成,在导体层形成工序中,所述导体层CL直接形成于主面BMa。
如以上那样,在本申请发明的一变形例中,构成基材BM的材料并不限定于导电体,例如也可以是如陶瓷那样的电介质。在基材BM为电介质制的情况下,能够在基材BM的一个主面BMa直接设置应变仪12a1、12a2、12b1、12b2、12c1、12c2。因此,在使用本变形例的制造方法制造的力觉传感器1中,能够使应变仪12a1、12a2、12b1、12b2、12c1、12c2与应变体11之间的间隔为零,因此,能够进一步提高灵敏度。
(附记事项)
本发明并不限定于上述的各实施方式,而是能够在权利要求所示的范围内进行各种变更,适当地组合在不同的实施方式中分别公开的技术手段而得到的实施方式也包含在本发明的技术范围内。
Claims (9)
1.一种力觉传感器的制造方法,该力觉传感器具备板状构件和导体膜制的应变仪,其特征在于,
该力觉传感器的制造方法包括:
第1工序,在该工序中,在所述板状构件的一个主面直接或间接地形成导体层;以及
第2工序,在该工序中,使用半导体转印制造方法将所述导体层加工成应变仪。
2.根据权利要求1所述的力觉传感器的制造方法,其特征在于,
所述板状构件由导电体构成,
该力觉传感器的制造方法还包括在所述第1工序之前实施的第3工序,在该第3工序中,在所述主面直接形成电介质层,
在所述第1工序中,所述导体层仅隔着所述电介质层形成于所述主面。
3.根据权利要求1所述的力觉传感器的制造方法,其特征在于,
所述板状构件由电介质构成,
在所述第1工序中,所述导体层直接形成于所述主面。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的力觉传感器的制造方法,其特征在于,
所述半导体转印制造方法为刻蚀法。
5.根据权利要求4所述的力觉传感器的制造方法,其特征在于,
该力觉传感器的制造方法还包括第4工序,该第4工序在所述第2工序之后实施,通过机械加工从设有所述应变仪的所述板状构件切削应变体。
6.一种力觉传感器,其具备应变体和应变仪,
该力觉传感器的特征在于,
所述应变体由板状构件构成,
所述应变仪是直接或隔着单层的电介质层设于所述板状构件的一个主面的导体图案。
7.根据权利要求6所述的力觉传感器,其特征在于,
所述应变体由导电体构成,
所述应变仪隔着所述电介质层设于所述主面。
8.根据权利要求7所述的力觉传感器,其特征在于,
所述电介质层的厚度为1μm以上且2μm以下。
9.根据权利要求6所述的力觉传感器,其特征在于,
所述应变体由电介质构成,
所述应变仪直接设于所述主面。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021124610A JP2023019682A (ja) | 2021-07-29 | 2021-07-29 | 力覚センサの製造方法及び力覚センサ |
JP2021-124610 | 2021-07-29 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN115682908A true CN115682908A (zh) | 2023-02-03 |
Family
ID=84889919
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202210863860.2A Pending CN115682908A (zh) | 2021-07-29 | 2022-07-21 | 力觉传感器的制造方法和力觉传感器 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20230031860A1 (zh) |
JP (1) | JP2023019682A (zh) |
KR (1) | KR20230018327A (zh) |
CN (1) | CN115682908A (zh) |
DE (1) | DE102022117717A1 (zh) |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017067764A (ja) | 2015-09-29 | 2017-04-06 | ミネベアミツミ株式会社 | ひずみゲージ、荷重センサ、及びひずみゲージの製造方法 |
JP6998717B2 (ja) | 2017-09-29 | 2022-01-18 | 日産自動車株式会社 | 可変磁力モータの制御方法および制御装置 |
-
2021
- 2021-07-29 JP JP2021124610A patent/JP2023019682A/ja active Pending
-
2022
- 2022-06-28 US US17/851,691 patent/US20230031860A1/en active Pending
- 2022-07-15 DE DE102022117717.3A patent/DE102022117717A1/de active Pending
- 2022-07-15 KR KR1020220087791A patent/KR20230018327A/ko unknown
- 2022-07-21 CN CN202210863860.2A patent/CN115682908A/zh active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20230018327A (ko) | 2023-02-07 |
JP2023019682A (ja) | 2023-02-09 |
US20230031860A1 (en) | 2023-02-02 |
DE102022117717A1 (de) | 2023-02-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6998857B2 (en) | Probe unit and its manufacture | |
JP2018096757A (ja) | 起歪体およびその起歪体を備えた力覚センサ | |
JP6776152B2 (ja) | 起歪体およびその起歪体を備えた力覚センサ | |
KR20100054099A (ko) | 검사용 프로브 | |
CN112201645A (zh) | 套刻标识、晶圆的套刻误差测量方法及晶圆的堆叠方法 | |
JP6293588B2 (ja) | 圧力センサおよび圧力センサの製造方法 | |
CN115682908A (zh) | 力觉传感器的制造方法和力觉传感器 | |
JP2003042861A (ja) | 立体型歪みセンサ | |
US20230408547A1 (en) | Probe-card multilayer wiring substrate and probe card | |
JP6776151B2 (ja) | 起歪体およびその起歪体を備えた力覚センサ | |
US20120149218A1 (en) | Electrical connecting apparatus and method for manufacturing the same | |
JP2008116371A (ja) | 触覚センサー及びその製造方法 | |
EP0602606B1 (en) | Method of manufacturing strain sensors | |
EP3588040B1 (en) | Strain element and force sensor including strain element | |
US20220028587A1 (en) | Three-dimensional thermistor platform and a method for manufacturing the same | |
JP4783265B2 (ja) | コンタクトプローブ、及びコンタクトプローブの製造方法 | |
JP2007057445A (ja) | プローブとその製造方法とプローブを用いたコンタクト装置とその製造方法 | |
JP2008249466A (ja) | 凸形ケルビン・スパイラルコンタクタ及びその製造方法 | |
GB2174241A (en) | Transducer devices | |
TW201211545A (en) | A manufacturing method for probe | |
JP3346279B2 (ja) | コンタクトプローブおよびそれを備えたプローブ装置並びにコンタクトプローブの製造方法 | |
JP7395186B2 (ja) | ひずみゲージ用抵抗体、ひずみゲージ及び金属膜の製造方法 | |
JPH02210846A (ja) | 半導体lsi検査装置用プローブヘッドの製造方法および検査装置 | |
JP3446636B2 (ja) | コンタクトプローブ及びプローブ装置 | |
JP7073471B2 (ja) | 起歪体 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |