JP2019090730A

JP2019090730A - 静電容量式圧力センサ

Info

Publication number: JP2019090730A
Application number: JP2017220471A
Authority: JP
Inventors: 淳也山本; Junya Yamamoto; 貴弘増田; Takahiro Masuda; 千紘宮原; Chihiro Miyahara
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2017-11-15
Filing date: 2017-11-15
Publication date: 2019-06-13
Anticipated expiration: 2037-11-15
Also published as: TW201923365A; JP6834919B2; WO2019098000A1

Abstract

【課題】２つの基板を結合して形成される静電容量式の圧力センサにおいて、良好な測定精度を有すると共に、結合された２つの基板の剥離を抑制する技術を提供する。【解決手段】本発明に係る圧力センサは、静電容量式の圧力センサであって、シート状のフレキシブル基板と、前記フレキシブル基板上に設けられる第１電極及び第２電極と、前記第１電極に対向して配置される第３電極を備える硬質基板と、を有し、前記フレキシブル基板と前記硬質基板とは、対向面において接合されており、前記第１電極及び前記第２電極は矩形状であって近接して配置されており、前記第１電極と第２電極の互いに近接している辺の長さが同じである、ことを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、静電容量式圧力センサに関する。

従来から、コンデンサの静電容量の変化を検知して、コンデンサに印加される圧力を測定するセンサが知られている（例えば、特許文献１）。そして、このような圧力センサを、可撓性を有する基板を用いて形成した、シート状の圧力センサが提案されている（例えば、特許文献２、特許文献３）。

特許文献２には、ポリイミドからなる第１柔軟基板に、第１および第２ワイヤが形成され、その下に第１及び第２電極が形成され、その上にコイルが形成され、該コイル上には第２柔軟基板が蒸着される構造の、柔軟圧力センサが開示されている。そして、このような構成の柔軟圧力センサを、前記第１電極と前記第２電極とが対向するようにして血管に巻付け、第１電極、第２電極間の静電容量の変化を検出することで、血圧を測定することが記載されている。

また、特許文献３には、第１の弾性体シートと、前記第１の弾性体シートの主面に設けられた複数の第１の柱状突起と、前記第１の弾性体シートの前記主面側に接着され、複数の第１の電極と、複数の第１の穴部と、を有する第１のフレキシブル基板と、前記第１のフレキシブル基板と対向して配置され、複数の第２の電極と、複数の第２の穴部と、を有する第２のフレキシブル基板と、前記第２のフレキシブル基板の前記第１のフレキシブル基板と対向する面とは反対の面側に接着される第２の弾性体シートと、を具備し、前記第１の柱状突起は、前記複数の第１の穴部をそれぞれ貫通し、前記第２のフレキシブル基板と近接または接触する先端部分を有し、前記第２の柱状突起は、前記複数の第２の穴部をそれぞれ貫通し、前記第１のフレキシブル基板と近接または接触する先端部分を有する、静電容量式の圧力センサが開示されている。

特開２００６−１９４７７１号公報特開２００６−１０８６５７号公報特開２００９−２７４０号公報

上記の様に、従来の静電容量式のシート型圧力センサは、対向する第１、第２の基板のいずれもが柔軟性を有する（即ち、いずれもが容易に変形する）構造であるため、圧力センサに力が印加された際に、印加される力とセンサ中空部における静電容量との関係が安定せず（即ち、圧力算出の基準となる値が安定せず）、測定精度が低くなるという問題があった。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、２つの基板を接合して形成される静電容量式のシート型圧力センサにおいて、良好な精度での測定が可能な技術の提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る圧力センサは、可撓性を有し、一方の面の一部
の領域に第１の電極及び第２の電極が設けられるフレキシブル基板と、前記第１及び第２の電極と対向し、かつ離間して配置される第３の電極を備える硬質基板と、前記第１の電極と前記第３の電極とを絶縁された状態で接合するととともに、前記第１の電極と前記第３の電極との間に中空部を形成する壁部と、を有しており、前記中空部において、前記第１の電極が前記第３の電極に対して撓むことで生じる静電容量の変化を検出することにより、前記第１の電極と前記第３の電極との対向面に向けて印加される圧力を測定する、静電容量式圧力センサであって、前記第１の電極と前記第２の電極は、それぞれ平面視において略矩形状を有しており、前記フレキシブル基板の前記硬質基板と対向する面内で、前記第１の電極を構成する一辺と、前記第２の電極を構成する一辺が正対するように配置されており、該正対した互いの辺の長さが同じであることを特徴とする。

上記の様な構成であると、圧力センサに力が印加された場合に、硬質基板に設けられた第３の電極は変形すること無く、第１の電極のみが第３の電極に向けて撓みを生じることになるため、圧力センサに印加される圧力とセンサ中空部における静電容量との相関関係が安定し、良好な精度で圧力測定を行うことが可能になる。

また、上記のように第１の電極及び第２の電極各々が矩形状であって、互いに正対する辺が同じ長さであると、これと異なる構成に比べて効率的に電極が形成できる。なお、前記変位部の面積が小さすぎると正確な計測ができず、大きすぎると無駄が多くなるため、前記変位部が適切な面積となる様に各辺の長さを設定することが望ましい。

また、前記フレキシブル基板は前記第１の電極と前記第２の電極の組を複数備えており、該複数組の前記第１の電極と第２の電極に対応する複数の前記硬質基板を有する構成であってもよい。このような構成により、複数のセンサの集合を一つのシート型圧力センサとして活用することができる。

また、前記複数組の前記第１の電極及び第２の電極は前記フレキシブル基板上に所定間隔を置いて格子状に配置されていてもよい。このような構成であると、フレキシブル基板に印加される圧力の分布を計測することも可能になる。

本発明によれば、２つの基板を接合して形成される静電容量式のシート型圧力センサにおいて、良好な精度での測定が可能な技術を提供することができる。

図１Ａは適用例に係る圧力センサの一例を示す概略平面図であり、図１Ｂは適用例に係る圧力センサの一例を示す概略断面図である。図２は、実施形態に係る圧力センサの一例を示す第１の図である。図３は、実施形態に係る圧力センサの一例を示す第２の図である。図４は、静電容量測定回路の構成の一例を示す図である。図５Ａは、圧力センサに圧力が印加される前の状態の一例を示す図であり、図５Ｂは、圧力センサに圧力が印加されたときの状態の一例を示す図である。図６Ａは、実施形態に係る圧力センサの製造工程の一例を示す第１の図である。図６Ｂは、実施形態に係る圧力センサの製造工程の一例を示す第２の図である。図６Ｃは、実施形態に係る圧力センサの製造工程の一例を示す第３の図である。図６Ｄは、実施形態に係る圧力センサの製造工程の一例を示す第４の図である。図６Ｅは、実施形態に係る圧力センサの製造工程の一例を示す第５の図である。図７Ａは、実施形態に係る圧力センサの製造工程の一例を示す第６の図であり、図７Ｂは、実施形態に係る圧力センサの製造工程の一例を示す第７の図である。図８Ａは、実施形態に係る圧力センサの製造工程の一例を示す第８の図であり、図８Ｂは、実施形態に係る圧力センサの製造工程の一例を示す第９の図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態の一例について説明する。

＜適用例＞
本発明は例えば、図１に示す次のような圧力センサ９として適用することができる。図１Ａは本適用例に係る圧力センサ９の概略平面図、図１Ｂは図１ＡのＸ−Ｘ線における概略断面図である。圧力センサ９は、いわゆる静電容量方式による圧力センサであり、全体的な構造は、可撓性を有するシート状のフレキシブル基板９１０と、硬質の絶縁材料にて形成される硬質基板９２０とが接合された構成となっている。

フレキシブル基板９１０には、フレキシブル基板９１０の変形に応じて一定程度の可撓性を有する可動電極９１１、及び信号線９１２などの配線が設けられる。なお、可動電極９１１には、電極の表面にメッキが施されていても良い。一方、硬質基板９２０上には固定電極９２１、絶縁部９２２、メタル部９２３が設けられる。そして、フレキシブル基板９１０と硬質基板９２０は、それぞれの電極が形成された面が対向するようにして、接合されている。具体的にはフレキシブル基板９１０側の可動電極９１１と、硬質基板９２０側のメタル部９２３が接合される構造となっている。

可動電極９１１は、フレキシブル基板９１０上において近接して配置される第１可動電極９１１ａと第２可動電極９１１ｂとから構成されている。即ち、一組の第１可動電極９１１ａと第２可動電極９１１ｂが、一の可動電極９１１となる。第１可動電極９１１ａは固定電極９２１と絶縁され、中空部９３０において固定電極９２１に対して撓む構成となっている。即ち、第１可動電極９１１ａがコンデンサを構成する電極の役割を果たす部分となる。また、第２可動電極は固定電極９２１と電気的に接続されており、コネクタ９５０と信号線９１２によって接続されている。なお、第１可動電極９１１ａはコネクタ９５０とグラウンド線９１３によって接続されている。

また、絶縁部９２２は、硬質基板９２０及び固定電極９２１の可動電極９１１と対向する側の面の一部を覆うように形成され、メタル部９２３は、絶縁部９２２上に形成される。そして、固定電極９２１の上面のうち、絶縁部９２２とメタル部９２３によって囲まれた部分が、中空部９３０となり、誘電層として機能する。

即ち、第１可動電極９１１ａ、固定電極９２１、中空部９３０でコンデンサが構成される。ここで、第１可動電極９１１ａが圧力を受けると中空部９３０において撓むことで、第１可動電極９１１ａと固定電極９２１との距離が近くなるため、中空部９３０における静電容量の値が大きくなる。当該変化は電気的に検出（出力）することができるため、静電容量の値の変化から第１可動電極９１１ａと固定電極９２１との距離、即ち圧力センサ９に印加された圧力を測定する事ができる。

ところで、静電容量の値の変化から圧力センサに印加された圧力を正しく測定するためには、圧力センサに印加される圧力の強さと、これを受けて変化する（コンデンサを構成する）両電極の距離と、静電容量の値との関係が一意的に定まっている必要がある。しかしながら、コンデンサを構成する電極の両方が可撓性を有する基板に形成されているような場合には、印加圧力と両電極の距離と静電容量の値との関係は安定せず、精度良く圧力を測定することができない。

この点、本適用例における圧力センサ９は、固定電極９２１が硬質の硬質基板９２０上に設けられているため容易には変形せず、圧力を受けた場合には可動電極９１１と固定電
極９２１との距離は当該印加圧力に応じて変化し、両電極の距離に反比例して静電容量の値が変化する。このため、印加された圧力を精度良く計測する事ができる。

また、図１Ａに示すように、第１可動電極９１１ａと第２可動電極９１１ｂは、それぞれ矩形状を有しており、互いに近接する辺、即ち第１可動電極９１１ａの辺Ａと、第２可動電極９１１ｂの辺Ｂとが、同じ長さである。このため、フレキシブル基板９１０の一方の面において、一組の可動電極において辺Ａ及び辺Ｂに平行な辺全ての長さが同じとなり、当該各辺の長さが異なる構成に比べて効率的に一の可動電極９１１を形成することができる。

＜実施形態＞
（圧力センサ１００の構成）
次に、図２〜図８を参照して、本発明のより詳細な実施形態について説明する。図２および図３は実施形態に係る静電容量式圧力センサの一例を示す図である。図２は圧力センサ１００を平面視した図の一例であり、図３は図２のＡ−Ａ線における断面図の一例である。図２では、平面視においては目視できない固定基板側メッキ部２４、第１中空部１８、第２中空部１９、固定電極２２および基板部２１が点線で示されている。図２では、３つの圧力センサ１００（１００ａ、１００ｂ、１００ｃ）が例示されるとともに、コネクタ２００および静電容量測定回路３００も例示される。３つの圧力センサ１００ａ、１００ｂ、１００ｃは、シート基板１１を共有する。

図３を参照すると理解できるように、圧力センサ１００は、可動電極１２を含み可撓性を有する可動部１０と固定電極２２を含む固定基板部２０とを備える。圧力センサ１００は、可動部１０の可動電極１２と固定基板部２０の固定電極２２とが対向するように、可動部１０と固定基板部２０とを接合して形成される。

可動電極１２は、第１可動電極１２１および第１可動電極１２１と離間して設けられる第２可動電極１２２を含む。第１可動電極１２１と固定電極２２との間には、第１中空部１８が形成される。第１中空部１８が形成されることで、シート基板１１上の第１可動電極１２１に相当する領域に圧力が印加されたときに、可動部１０は固定基板部２０に向けて変形可能となる。また、第２可動電極１２２と固定電極２２との間には、第２中空部１９が形成される。

図２では、第１中空部１８および第２中空部１９の断面形状は略円形に形成されているが、第１中空部１８および第２中空部１９の断面形状が略円形に限定されるわけではない。第１中空部１８および第２中空部１９の断面形状は、略多角形に形成されていてもよく、例えば、略四角形、略六角形、略八角形等であってもよい。

以下、本明細書において、図２における第２中空部１９から第１中空部１８に向かう方向を右、その逆方向を左とする。また、図２において、圧力センサ１００ａから圧力センサ１００ｃに向かう方向を後ろ、その逆方向を前とする。さらに、図３における可動部１０から固定基板部２０に向かう方向を下、その逆方向を上とする。

可動部１０は、シート基板１１、可動電極１２、可動部側メッキ部１４を含む。シート基板１１は、可撓性を有する部材（例えば、ポリイミド）で形成される。シート基板１１の厚さは、例えば、２５μｍである。ここで、シート基板１１の厚さは、シート基板１１の上下方向の長さである。シート基板１１の下方向の面には導電性を有する部材（例えば銅）によって形成される可動電極１２が設けられる。可動電極１２は、上述のように、第１可動電極１２１および第１可動電極１２１と離間して設けられる第２可動電極１２２を含む。可動電極１２の厚さは、例えば、１０μｍである。第１可動電極１２１の左右方向
の長さは、例えば、２．０ｍｍである。第２可動電極１２２の左右方向の長さは、例えば、０．５ｍｍである。第１可動電極１２１および第２可動電極１２２の前後方向の長さは同一であり、例えば、１ｍｍから２ｍｍである。第１可動電極１２１と第２可動電極１２２との間の距離は、例えば、０．１ｍｍである。可動電極１２の下方向の面には、可動部側メッキ部１４が設けられる。可動部側メッキ部１４は、第１可動電極１２１の下方向の面に設けられる第１メッキ部１４１と第２可動電極１２２の下方向の面に設けられる第２メッキ部１４２を含む。可動部側メッキ部１４は、例えば、金メッキによって形成される。

固定基板部２０は、基板部２１、固定電極２２、絶縁部２３および固定基板側メッキ部２４を含む。基板部２１は、容易には変形しない部材（例えば、ガラス）で形成される。基板部２１の厚さは、例えば、３００μｍから６００μｍである。

基板部２１は容易には変形しない部材で形成されるため、シート基板１１への圧力の印加により可動部１０が撓んでも、固定基板部２０の変形は抑制される。基板部２１の上側の面上には導電性を有する部材（例えばクロム）によって形成された固定電極２２が配置される。さらに、固定電極の２２の周囲を囲むとともに、固定電極２２の上方の一部を覆う絶縁部２３が設けられる。

絶縁部２３は絶縁体（例えば、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）や二酸化ケイ素）によって形成される。絶縁部２３の厚さは、例えば、０．５μｍである。絶縁部２３には、平面視において第１可動電極１２１と固定電極２２とが重なる領域の一部には上述した第１中空部１８の一部を形成する箇所が設けられる。また、平面視において第２可動電極１２２と固定電極２２とが重なる領域の一部には上述した第２中空部１９を形成するための箇所が設けられる。

絶縁部２３において、第１中空部１８の一部および第２中空部１９を形成するための箇所は、絶縁部２３の可動部１０側の面から固定電極２２側の面まで達する貫通孔として形成される。第１中空部１８を平面視したときの直径は、例えば、０．６ｍｍから１．２ｍｍである。圧力センサ１００を平面視した場合において、第２中空部１９の面積は、第１中空部１８の面積よりも小さい。すなわち、第２中空部１９を平面視したときの直径は、第１中空部１８を平面視したときの直径よりも小さい。圧力が印加されていないときにおける第１中空部１８の第１可動電極１２１と固定電極２２との間の距離ｄは、例えば、１μｍである。

絶縁部２３の上側の面の一部の他、第２中空部１９の内側面および底部には、固定基板側メッキ部２４が設けられる。固定基板側メッキ部２４は、第３メッキ部２４１と第４メッキ部２４２を含む。

第３メッキ部２４１は、絶縁部２３の上側の面において、第１中空部１８の一部を形成する貫通孔の縁近傍の領域に当該領域を囲むようにして設けられる。このようにして第３メッキ部２４１に囲まれた部分と絶縁部２３に設けられた貫通孔によって形成される空間が第１中空部であり、本発明における壁部は絶縁部２３に設けられた貫通孔の内壁と、第３メッキ部２４１によって構成される。

第４メッキ部２４２は、絶縁部２３の上側の面において、第２中空部１９を形成するための貫通孔の縁近傍の領域に、当該領域を囲むようにして設けられるとともに、該貫通孔の内側面、及び該貫通孔の底部に該当する固定電極２２の上面にも設けられる。即ち、第４メッキ部２４２は、絶縁部２３の上側の面から第２可動電極１２２に向けて突出して形成される部分と、貫通孔の内部を覆う部分とから形成され、これらに囲まれた空間が第２
中空部１９となる。なお、固定基板側メッキ部２４は、例えば、金メッキによって形成される。

可動部側メッキ部１４と固定基板側メッキ部２４とが接合されることで可動部１０と固定基板部２０とが一体となり、圧力センサ１００が形成される。また、第２メッキ部１４２と第４メッキ部２４２とが接合されることで、第２可動電極１２２と固定電極２２とが電気的に接続される。

第２可動電極１２２とコネクタ２００とは第２可動電極１２２から延びる信号線１５によって接続される。また、圧力センサ１００ａ、１００ｂの第１可動電極１２１の間および圧力センサ１００ｂ、１００ｃの第１可動電極１２１の間は、第１可動電極１２１から延びるグランド（ＧＮＤ）線１６ａによって接続される。

図２において、隣り合った圧力センサ１００の間の距離は、例えば、０．１ｍｍから０．３ｍｍである。すなわち、ＧＮＤ線１６ａの長さは、０．１ｍｍから０．３ｍｍである。さらに、圧力センサ１００ｃの第１可動電極１２１は、第１可動電極１２１から延びるＧＮＤ線１６ｂによってコネクタ２００と接続される。すなわち、圧力センサ１００ａ、１００ｂ、１００ｃでは、ＧＮＤが共有される。

図２および図３を参照すると理解できるように、圧力センサ１００では、信号線１５とＧＮＤ線１６のいずれもがシート基板１１の下側の面に形成される。すなわち、圧力センサ１００では、第１可動電極１２１から延びる配線と固定電極２２から延びる配線とが同一の層に形成される。圧力センサ１００は、このような構成を採用することで、簡易な配線構造が実現される。

上述した構成を有する圧力センサ１００は、距離ｄ（図２参照）離れて配置された第１可動電極１２１の固定電極２２と重なり合う領域と固定電極２２の第１可動電極１２１と重なり合う領域とを電極板とするコンデンサとして動作する。コンデンサの静電容量Ｃは、例えば、上述した距離ｄおよび第１可動電極１２１と固定電極２２とが重なり合う領域の面積Ｓ（図３参照）を用いて、数式Ｃ＝ε₀ε_ｒ×Ｓ/ｄ（式１）によって算出される。

上記（式１）において、ε₀は真空の誘電率であり、ε_rは大気の比誘電率である。すなわち、（式１）によれば、可動部１０に力が加えられることによって生じる第１可動電極１２１と固定電極２２との間の距離ｄの変動に応じて、静電容量Ｃが変動することがわかる。

このため、静電容量Ｃの変動を検出することで、可動部１０に印加された力を検出出来る。また、圧力Ｐは、例えば、上述した面積Ｓを用いて、数式Ｐ＝Ｆ/Ｓ（式２）によっ
て算出される。

上記（式２）において、Ｆは圧力センサ１００に印加される力の大きさである。上述の通り、基板部２１は容易には変形しない部材によって形成されるため、圧力センサ１００に力が印加されても圧力算出の基準となる面積Ｓの変動が抑制される。そのため、圧力センサ１００は、基板部２１が容易に変形する部材で形成された圧力センサよりも高い精度で圧力を検出できる。

図４は、静電容量測定回路３００の構成の一例を示す図である。図４では、圧力センサ１００ａ、１００ｂ、１００ｃも例示されている。また、図４では、コネクタ２００の図示は省略している。静電容量測定回路３００は、２つのマルチプレクサ３０１（図中では、MUXと記載）とコンバータ３０２を備える。

マルチプレクサ３０１の各々には、圧力センサ１００ａ、１００ｂ、１００ｃの静電容量の変動に伴う信号が信号線１５を介して入力される。マルチプレクサ３０１の各々は、圧力センサ１００ａ、１００ｂ、１００ｃから入力された信号のうち選択されたひとつを出力する。図４において、マルチプレクサ３０１が出力する信号の選択に用いられる選択信号の図示は省略されている。

マルチプレクサ３０１の各々から出力された信号はコンバータ３０２に入力される。コンバータ３０２は、例えば、マルチプレクサ３０１から入力される信号値と圧力との対応関係を記憶している。コンバータ３０２が管理する対応関係は、例えば、入力される信号値と圧力との対応を示すテーブルであってもよいし、入力される信号値から圧力を算出する数式であってもよい。コンバータ３０２は、例えば、当該対応関係にしたがって、マルチプレクサ３０１から入力された信号値を、圧力を示す信号値に変換し、圧力を示す信号値を出力する。

図５Ａは、圧力センサ１００に圧力が印加される前の状態の一例を示し、図５Ｂは、圧力センサ１００に圧力が印加されたときの状態の一例を示す。圧力センサ１００では、第１中空部１８の上方から圧力が印加されると、図５Ｂに例示されるように、シート基板１１および第１可動電極１２１を含む可動部１０が印加された力に応じて固定基板部２０の方向に向けて撓む。また、圧力センサ１００に力が印加されなくなると、圧力センサ１００は図５Ｂの状態から図５Ａの状態に戻る。

すなわち、圧力センサ１００では、印加された力に応じて、第１可動電極１２１と固定電極２２との間の距離ｄが変動する。距離ｄが変動すると、（式１）により、圧力センサ１００の静電容量が変動する。例えば、図２に例示される静電容量測定回路３００によって圧力センサ１００の静電容量の変動が測定されることで、圧力センサ１００に印加された圧力が検出される。

ところで、圧力センサ１００は、第１中空部１８の他に第２中空部１９を有する。第２中空部１９の内側面には、上述の通り、固定電極２２から第２可動電極１２２に達する円筒形状の第４メッキ部２４２が形成される。

固定電極２２と第２可動電極１２２とを電気的に接続するだけであれば、第４メッキ部２４２を円筒形状に形成せずに、一本の配線で接続するだけでも足りる。しかしながら、本実施形態に係る圧力センサ１００は、離間して設けられる第１可動電極１２１と第２可動電極１２２とのいずれもがシート基板１１に設けられている。そのため、第１可動電極１２１の上方から力が印加されると、第１可動電極１２１が固定電極２２側に撓むとともに、第２可動電極１２２も固定電極２２側に歪む。

圧力の高精度な検出のためには、第１可動電極１２１は、前後方向および左右方向において偏りなく固定電極２２に対して撓むことが好ましい。しかしながら、上記のように第２可動電極１２２が固定電極２２側に歪んでしまうと、第１可動電極１２１は当該歪みの影響を受け、固定電極２２に対して偏りなく撓むことが困難となる。

そのため、本実施形態に係る圧力センサ１００では、第４メッキ部２４２を平面視したときの断面形状を略円形または略多角形の中空形状に形成している。このことにより、固定電極２２と第２可動電極１２２とを一本の配線で接続する構成に比べて、圧力が印加された際の第２可動電極１２２部分における歪みが抑制される。これによって、第１可動電極１２１が固定電極２２に対して撓む際に、前後方向および左右方向に偏りが生じることが抑制される。さらに、一本の配線で第２可動電極１２２を支える場合よりも、断面形状
が略円形または略多角形に形成された第４メッキ部２４２は安定して第２可動電極１２２を支えることができる。

（圧力センサ１００の製造工程）
図６から図８は、圧力センサ１００の製造工程の一例を示す図である。以下、図６から図８を参照して、圧力センサ１００の製造工程の一例について説明する。

（固定基板部２０の製造工程）
図６Ａから図６Ｅは固定基板部２０の製造工程の一例を示す。図６Ａでは、基板部２１の可動部１０に対向する面上に固定電極２２が形成される。続いて、図６Ｂでは、固定電極２２を覆うように絶縁膜２３１が形成される。さらに、図６Ｂでは、絶縁膜２３１の可動部１０に対向する面上にレジスト膜５１が形成される。図６Ｃでは、レジスト膜５１に対して所望のパターンが形成されたフォトマスクを用いてフォトレジストを行うことで、絶縁膜２３１上に所定パターンのレジスト膜５１が形成される。図６Ｄでは、エッチング処理が行われ、さらにレジスト膜５１が除去されることで、絶縁部２３が形成される。図６Ｅでは、絶縁部２３の可動部１０に対向する面上に固定基板側メッキ部２４が形成される。図６Ｅに例示される工程では、固定基板側メッキ部２４を形成しない領域にメッキレジストが行われた上でメッキ処理を行うことで、所望の領域に固定基板側メッキ部２４が形成される。なお、固定基板側メッキ部２４の形成はスパッタリングにより形成してもよい。即ち、スパッタ装置にて絶縁部２３の可動部１０に対向する面上にメッキ層を成膜した後で、レジストを塗布してエッチングすることによって固定基板側メッキ部２４のパターンを形成するのであってもよい。

（可動部１０の製造工程）
図７Ａおよび図７Ｂは可動部１０の製造工程の一例を示す。図７Ａでは、可撓性を有するシート基板１１の固定基板部２０に対向する面上に可動電極１２が形成される。さらに、可動電極１２の固定基板部２０に対向する面に対してメッキ処理が行われることで、可動部側メッキ部１４が形成される。図７Ｂでは、可動部側メッキ部１４の固定基板部２０に対向する面上において、第１可動電極１２１および第２可動電極１２２に相当する領域に対してエッチングレジストが行われた上でエッチングが行われることで、第１可動電極１２１および第２可動電極１２２が形成される。

（可動部１０と固定基板部２０の接合工程）
図８Ａおよび図８Ｂは、固定基板部２０と可動部１０とを接合する工程の一例を示す。図８Ａでは、可動部１０と固定基板部２０とが接合される。接合方法には特に限定は無い。可動部１０と固定基板部２０とは、例えば、常温接合によって接合されてもよい。常温接合では、例えば、可動部１０の可動部側メッキ部１４の固定基板部２０に対向する面と固定基板部２０の固定基板側メッキ部２４の可動部１０に対向する面に対して、当該面を平滑にする処理と、当該面から不純物を除去して清浄にする処理が行われる。これらの処理が施された可動部側メッキ部１４と固定基板側メッキ部２４とが接触すると、可動部側メッキ部１４と固定基板側メッキ部２４との間で働く分子間力によって、可動部１０と固定基板部２０とが接合される。図８Ｂでは、図６Ａから図８Ａまでの工程によって製造された圧力センサ１００をシート基板１１を共有する形で３つ並べた様子を例示する。圧力センサ１００は、図８Ｂに例示するように、シート基板１１を共有して複数の圧力センサ１００を並べることで、圧力検出の対象とする面積を広げることが可能である。

＜変形例＞
なお、上記の実施形態は、本発明を例示的に説明するものに過ぎず、本発明は上記の具体的な形態には限定されない。本発明はその技術的思想の範囲内で種々の変更および組み合わせが可能である。例えば、上記実施形態では、複数の圧力センサ１００ａ、１００ｂ
、１００ｃから得た信号をマルチプレクサ３０１によって選択した上でコンバータ３０２に入力し、これについての圧力値を出力するようにていたが、このような選択を行わず、複数の圧力センサ１００ａ、１００ｂ、１００ｃの圧力値それぞれを出力するようにしてもよい。

また、上記の実施形態では、圧力センサ１００ａ、１００ｂ、１００ｃはシート基板１１を共有してアレイ状に一列に配置されていたが、これを複数列設けて、圧力センサが格子状に配置されるようにしてもよい。

また、可動部１０と固定基板部２０の接合工程において可動部側メッキ部１４及び固定基板側メッキ部２４の表面を平坦化する処理を行わずに、可動部１０、固定基板部２０それぞれの製造工程で、表面の平坦性を担保するようにしてもよい。例えば、可動部１０の製造工程において、シート基板１１に対して可動電極１２となる金属（例えば銅）をＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）処理して平坦にし、その上にスパッタ装置で可動
部側メッキ部１４を成膜するのであってもよい。

１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ・・・圧力センサ
１０・・・可動部
１１・・・シート基板
１２・・・可動電極
１２１・・・第１可動電極
１２２・・・第２可動電極
１４・・・可動部側メッキ部
１４１・・・第１メッキ部
１４２・・・第２メッキ部
１５・・・信号線
１６、１６ａ、１６ｂ・・・ＧＮＤ線
１８・・・第１中空部
１９・・・第２中空部
２０・・・固定基板部
２１・・・基板部
２２・・・固定電極
２３・・・絶縁部
２４・・・固定基板側メッキ部
２４１・・・第３メッキ部
２４２・・・第４メッキ部
５１・・・レジスト膜
２００・・・コネクタ
２３１・・・絶縁膜
３００・・・静電容量測定回路
３０１・・・マルチプレクサ
３０２・・・コンバータ

Claims

可撓性を有し、一方の面の一部の領域に第１の電極及び第２の電極が設けられるフレキシブル基板と、
前記第１及び第２の電極と対向し、かつ離間して配置される第３の電極を備える硬質基板と、
前記第１の電極と前記第３の電極とを絶縁された状態で接合するととともに、前記第１の電極と前記第３の電極との間に中空部を形成する壁部と、を有しており、
前記中空部において、前記第１の電極が前記第３の電極に対して撓むことで生じる静電容量の変化を検出することにより、前記第１の電極と前記第３の電極との対向面に向けて印加される圧力を測定する、静電容量式圧力センサであって、
前記第１の電極と前記第２の電極は、それぞれ平面視において略矩形状を有しており、前記フレキシブル基板の前記硬質基板と対向する面内で、前記第１の電極を構成する一辺と、前記第２の電極を構成する一辺が正対するように配置されており、該正対した互いの辺の長さが同じである、静電容量式圧力センサ。
前記フレキシブル基板は前記第１の電極と前記第２の電極の組を複数備えており、該複数組の前記第１の電極と第２の電極に対応する複数の前記硬質基板を有する、ことを特徴とする、請求項１に記載の静電容量式圧力センサ。
前記複数組の前記第１の電極と前記第２の電極は前記フレキシブル基板上に所定間隔を置いて格子状に配置されることを特徴とする、請求項２に記載の静電容量式圧力センサ。