JP6773007B2

JP6773007B2 - 静電容量式圧力センサ

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Publication number: JP6773007B2
Application number: JP2017220487A
Authority: JP
Inventors: 淳也山本; 貴弘増田; 千紘宮原
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2017-11-15
Filing date: 2017-11-15
Publication date: 2020-10-21
Anticipated expiration: 2037-11-15
Also published as: WO2019098015A1; JP2019090732A; TW201923367A

Description

本発明は、静電容量式圧力センサに関する。

圧力センサは、主として気体や液体の圧力を検出するものであり、気圧センサや高度センサ、水圧センサとして各種の装置に適用されている。また、近年においては、これを高度センサとして利用する場合の一態様として、位置情報を得るためのナビゲーション装置への応用やユーザの運動量を精緻に計測する計測器への応用等、その適用範囲が広がりつつある。

ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）センサチップとしての静電容量式圧力
センサが知られている。柔軟性を有する柔軟基板と、柔軟性を有し、柔軟基板上に取り付けられる能動素子と、を含む柔軟圧力センサが提案されている（特許文献１参照）。

特開２００６−１０８６５７号公報

例えば、圧力センサを人体に装着する場合、圧力センサの装着の仕方によっては、圧力センサの測定精度が良くなかったり、圧力センサ自体が硬くて人体に装着しづらかったりするという課題がある。このような状況に鑑み、本発明は、装着性を向上した静電容量式圧力センサを提供することを目的とする。

本発明では、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。すなわち、本発明は、可撓性を有するシート基板およびシート基板に設けられた複数の第１の電極を含むフレキシブル基板と、第１の電極に対向して配置される第２の電極を含み、フレキシブル基板との間に中空部を介してフレキブル基板に対向配置された複数の硬質基板と、を備え、中空部において、第１の電極が第２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、第１の電極における第２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、複数の硬質基板の長手方向が、シート基板の長手方向と一致又は直交するように、複数の硬質基板がシート基板に配置されている。

複数の硬質基板の長手方向が、シート基板の長手方向と一致又は直交するように、複数の硬質基板がシート基板に配置されることにより、静電容量式圧力センサの装着性が向上する。複数の固定基板部の長手方向が、例えば、人体の間接の軸方向と一致することで、人体の関節が曲げやすくなる。複数の硬質基板の長手方向が、シート基板の長手方向と直交する場合、硬質基板のピッチが小さくなるため、静電容量式圧力センサの測定精度が向上する。

上記静電容量式圧力センサにおいて、複数の硬質基板が、短辺と長辺とを有する長方形であり、複数の硬質基板の長辺が伸びる方向と、シート基板の長手方向とが一致するように、複数の硬質基板がシート基板に配置され、複数の硬質基板のうち隣り合う２つの硬質基板の短辺同士が向かい合っていてもよい。

上記静電容量式圧力センサにおいて、複数の硬質基板が、短辺と長辺とを有する長方形であり、複数の硬質基板の短辺が伸びる方向と、シート基板の長手方向とが一致するように、複数の硬質基板がシート基板に配置され、複数の硬質基板のうち隣り合う２つの硬質基板の長辺同士が向かい合っていてもよい。

本発明によれば、装着性を向上した静電容量式圧力センサを提供することができる。

図１は、実施形態に係る圧力センサの一例を示す図である。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図である。図４は、実施形態に係る圧力センサの一例を示す図である。図５は、実施形態に係る圧力センサの一例を示す図である。図６は、静電容量測定回路の構成の一例を示す図である。図７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る。図８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９は、実施形態に係る圧力センサの一例を示す図である。図１０は、実施形態に係る圧力センサの一例を示す図である。図１１は、実施形態に係る圧力センサの一例を示す図である。図１２は、実施形態に係る圧力センサの一例を示す図である。図１３は、実施形態に係る圧力センサの一例を示す図である。図１４は、実施形態に係る圧力センサの一例を示す図である。図１５は、実施形態に係る圧力センサの一例を示す図である。図１６Ａ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１６Ｂ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１６Ｃ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１６Ｄ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１６Ｅ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１６Ｆ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の図である。図１６Ｇ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１６Ｈ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の図である。図１６Ｉ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、実施形態について図を参照しながら説明する。以下に示す実施形態は、本願の一態様であり、本願の技術的範囲を限定するものではない。

＜適用例＞
図１は実施形態に係る圧力センサ１００の一例を示す図である。図１は圧力センサ１００の断面図の一例である。圧力センサ１００は、静電容量式圧力センサの一例である。圧
力センサ１００は、シート基板１１およびシート基板１１に設けられた複数の可動電極１２を含み、可撓性を有する可動部１０を備える。圧力センサ１００は、基板部２１、固定電極２２および固定基板側メッキ部２４を含み、可動部１０との間に中空部１３を介して可動部１０に対向配置された固定基板部２０を備える。固定電極２２は、可動電極１２に対向して配置されている。可動部１０は、フレキシブル基板の一例である。可動電極１２は、第１の電極の一例である。固定基板部２０は、硬質基板の一例である。固定電極２２は、第２の電極の一例である。また、圧力センサ１００は、可動部１０と固定基板部２０との間であって、中空部１３を囲むように設けられた固定基板側メッキ部２４を備える。固定基板側メッキ部２４は、可動部１０と固定基板部２０とを接合する。圧力センサ１００は、中空部１３において、可動電極１２が固定電極２２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、可動電極１２における固定電極２２との対向面に向けて印加される圧力を測定する。図１に示すように、圧力センサ１００は、複数のセンサ素子１０１を備え、複数のセンサ素子１０１がシート基板１１を共有している。各センサ素子１０１は、可動電極１２および固定基板部２０を有する。

図２および図３は実施形態に係る圧力センサ１００の一例を示す図である。図２および図３は圧力センサ１００の平面図の一例である。図２では、複数の固定基板部２０の長手方向が、シート基板１１の長手方向と一致するように、複数の固定基板部２０がシート基板１１に配置されている。図３では、複数の固定基板部２０の長手方向が、シート基板１１の長手方向と直交するように、複数の固定基板部２０がシート基板１１に配置されている。固定基板部２０の短手方向が、可動電極１２の長手方向と直交している。固定基板部２０は、長手および短手を有する形状であり、例えば、長方形、楕円形である。

＜実施例＞
図４および図５は実施形態に係る圧力センサ１００の一例を示す図である。図４は圧力センサ１００を平面視した図の一例であり、図５は図４のＡ−Ａ線における断面図の一例である。図４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４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５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４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４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４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５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、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４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４および図５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５参照）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５参照）を用いて、以下の（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。

また、圧力Ｐは、例えば、上述した面積Ｓを用いて以下の（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６は、静電容量測定回路３００の構成の一例を示す図である。図６では、圧力センサ１００ａ、１００ｂ、１００ｃも例示されている。また、図６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、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、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、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６において、マルチプレクサ３０１、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。コンバータ３０２は、マルチプレクサ３０１、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、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、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７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８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８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８の状態から図７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４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、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、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は当該撓みの影響を受け、固定電極２２に対して偏りなく撓むことが困難となる。そこで、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。

図９〜図１３は、実施形態に係る圧力センサ１００の一例を示す図である。図９〜図１３は、圧力センサ１００を腕３１に装着した状態の一例を示す。図１０は図９のＢ−Ｂ線に沿った断面の一部を示す。図１２〜図１３は図１１のＣ−Ｃ線に沿った断面を示す。シート基板１１は可撓性を有するため、圧力センサ１００を腕３１や手首に巻き易く、圧力センサ１００を腕３１や手首に巻いた際の違和感が低減される。シート基板１１をバンド状にすることにより、圧力センサ１００を腕３１や手首に巻き付けてもよい。シート基板１１に両面粘着シートを貼付することにより、圧力センサ１００を腕３１や手首に貼付してもよい。圧力センサ１００は、腕３１や手首に限らず、人体の他の部位に巻き付けたり、貼付したりしてもよい。

図９では、複数の固定基板部２０の長手方向が、シート基板１１の長手方向と一致した状態で、複数の固定基板部２０がシート基板１１に配置されている。図９では、シート基
板１１の長手方向が、腕３１の長手方向と直交した状態で、圧力センサ１００が腕３１に装着されている。したがって、各固定基板部２０の短手方向が、腕３１の長手方向と一致している。固定基板部２０の短手方向は、固定基板部２０の長手方向と直交している。図９に示す固定基板部２０の配置例では、固定基板部２０のピッチが大きくなる。図９に示す固定基板部２０の配置例における固定基板部２０のピッチは、隣接する２つの固定基板部２０の間の距離と固定基板部２０の長手方向の幅との合計値である。図９に示す固定基板部２０の配置例によれば、各固定基板部２０の長手方向が腕３１の短手方向と一致するため、手首を曲げやすい。図１０は、手首を内側に曲げた状態を示しており、図１１は、手首を外側に曲げた状態を示している。

図１２では、複数の固定基板部２０の長手方向が、シート基板１１の長手方向と直交した状態で、複数の固定基板部２０がシート基板１１に配置されている。図１２では、シート基板１１の長手方向が、腕３１の長手方向と直交した状態で、圧力センサ１００が腕３１に装着されている。したがって、各固定基板部２０の長手方向が、腕３１の長手方向と一致している。図１２に示す固定基板部２０の配置例では、固定基板部２０のピッチが小さくなる。図１２に示す固定基板部２０の配置例における固定基板部２０のピッチは、隣接する２つの固定基板部２０の間の距離と固定基板部２０の短手方向の幅との合計値である。図１２に示す固定基板部２０の配置例によれば、固定基板部２０のピッチが小さくなるため、圧力センサ１００に対して狭い範囲で印加された圧力を測定することができる。例えば、図１３に示すように、腕３１の腱３２と腱３２との間における血管３３は数ｍｍである。固定基板部２０のピッチが小さい場合、血管３３の近傍に可動電極１２を配置することが容易であり、圧力センサ１００の装着性が向上する。また、血管３３の近傍に可動電極１２を配置することで、脈拍を測定する際の圧力センサ１００の測定精度が向上する。なお、腱３２及び血管３３の下部には橈骨３４が存在している。

図１４および図１５は実施形態に係る圧力センサ１００の一例を示す図である。図１４および図１５は固定基板部２０の平面図の一例である。固定基板部２０は、長辺４１および短辺４２を有する長方形である。図１４では、複数の固定基板部２０の長辺４１が伸びる方向と、シート基板１１の長手方向とが一致するように、複数の固定基板部２０がシート基板１１に配置されている。複数の固定基板部２０のうち隣り合う２つの固定基板部２０の短辺４２同士が向かい合っている。図１４に示す固定基板部２０の配置例によれば、シート基板１１の短手方向の幅が細くなるため、幅が細い部位に対して圧力センサ１００を巻き付けたり、貼付したりすることができる。シート基板１１の短手方向は、シート基板１１の長手方向と直交している。図１４に示す例では、複数の固定基板部２０を一列に並べているが、複数の固定基板部２０を二列以上に並べてもよい。すなわち、複数の固定基板部２０をアレイ状（格子状）に並べてもよい。

図１５では、複数の固定基板部２０の短辺４２が伸びる方向と、シート基板１１の長手方向とが一致するように、複数の固定基板部２０がシート基板１１に配置されている。複数の固定基板部２０のうち隣り合う２つの固定基板部２０の長辺４１同士が向かい合っている。図１５に示す固定基板部２０の配置例によれば、固定基板部２０のピッチが小さくなるため、圧力センサ１００に対して狭い範囲で印加された圧力を測定することができ、圧力センサ１００の測定精度が向上する。図１５に示す例では、複数の固定基板部２０を一列に並べているが、複数の固定基板部２０を二列以上に並べてもよい。すなわち、複数の固定基板部２０をアレイ状（格子状）に並べてもよい。

シート基板１１を共有して複数のセンサ素子１０１を並べることが可能である。すなわち、単一のシート基板１１に複数の可動電極１２を設けることにより、単一のシート基板１１に複数の可動電極１２および複数の固定基板部２０を列状またはアレイ状（格子状）に配置することが可能である。この場合、複数の可動電極１２同士が離間し、複数の固定
基板部２０同士が離間している。そのため、圧力センサ１００に圧力が印加された際、隣接する複数の可動部１０の一方が、隣接する複数の可動部１０の他方の変形を阻害しない。したがって、圧力センサ１００に圧力が印加された際における可動部１０の変形が阻害されず、圧力センサ１００に印加された圧力を高い精度で測定することができる。

＜圧力センサ１００の製造工程＞
図１６Ａから図１６Ｉ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１６Ａから図１６Ｉ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１６Ａから図１６Ｅは固定基板部２０の製造工程の一例を示す。図１６Ａ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１６Ｂ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１６Ｂ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１６Ｃ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１６Ｄ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１６Ｅ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１６Ｅ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１６Ｆおよび図１６Ｇは可動部１０の製造工程の一例を示す。図１６Ｆ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１６Ｇ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１６Ｈおよび図１６Ｉ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１６Ｈ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１６Ｉでは、図１６Ａから図１６Ｈ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１６Ｉに例示するように、シート基板１１を共有して複数のセンサ素子１０１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。

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。

以上で開示した実施形態や変形例はそれぞれ組み合わせる事ができる。

１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ・・・圧力センサ
１０・・・可動部
１１・・・シート基板
１２・・・可動電極
１３・・・中空部
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

可撓性を有するシート基板およびシート基板に設けられた複数の第１の電極を含むフレキシブル基板と、
前記第１の電極に対向して配置される第２の電極を含み、前記フレキシブル基板との間に中空部を介して前記フレキシブル基板に対向配置された複数の硬質基板と、
を備え、
前記中空部において、前記第１の電極が前記第２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の電極における前記第２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、
複数の前記硬質基板の長手方向が、前記シート基板の長手方向と一致又は直交するように、複数の前記硬質基板が前記シート基板に配置されている、
静電容量式圧力センサ。
複数の前記硬質基板が、短辺と長辺とを有する長方形であり、
複数の前記硬質基板の前記長辺が伸びる方向と、前記シート基板の長手方向とが一致するように、複数の前記硬質基板が前記シート基板に配置され、
複数の前記硬質基板のうち隣り合う２つの前記硬質基板の前記短辺同士が向かい合っている、
請求項１に記載の静電容量式圧力センサ。
複数の前記硬質基板が、短辺と長辺とを有する長方形であり、
複数の前記硬質基板の前記短辺が伸びる方向と、前記シート基板の長手方向とが一致するように、複数の前記硬質基板が前記シート基板に配置され、
複数の前記硬質基板のうち隣り合う２つの前記硬質基板の前記長辺同士が向かい合っている、
請求項１に記載の静電容量式圧力センサ。