TWI624650B - 壓力感測器、麥克風、超音波感測器、血壓感測器、及觸控面板 - Google Patents

壓力感測器、麥克風、超音波感測器、血壓感測器、及觸控面板 Download PDF

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Abstract

一實施例之一壓力感測器包含一支撐部分、一可變形薄膜部分及一感測器部分。該薄膜部分包含由該支撐部分支撐之一端部分及一第一區域及一第二區域。該第一區域定位於該薄膜部分之一中心與該端部分之間且具有一第一剛度。該第二區域定位於該第一區域與該端部分之間，且具有低於該第一剛度之一第二剛度。該感測器部分提供於該第一區域處且包含一第一磁性層、一第二磁性層及一第一中間層，該第一中間層提供於該第一磁性層與該第二磁性層之間。該第一區域與該端部分間的一端-側距離短於該第二區域與該薄膜部分之該中心間的一中心-側距離。

Description

壓力感測器、麥克風、超音波感測器、血壓感測器、及觸控面板
本文中所闡述之實施例一般而言係關於一種壓力感測器、一種麥克風、一種超音波感測器、一種血壓感測器及一種觸控面板。
已知使用一微機電系統(MEMS)技術之一壓力感測器。該壓力感測器可應用於一麥克風、一超音波感測器、一血壓感測器、一觸控面板等。亦提出使用一磁性自旋技術之一壓力感測器。期望此一壓力感測器具有經增強敏感度。
本發明之一實施例提供一種可增強敏感度之壓力感測器、麥克風、超音波感測器、血壓感測器及觸控面板。 根據該實施例，提供一種壓力感測器，其包含一支撐部分、一可變形薄膜部分及一第一感測器部分。該薄膜部分包含由該支撐部分支撐之一第一端部分、一第一區域及一第二區域。該第一區域定位於該薄膜部分之一中心與該第一端部分之間，且具有一第一剛度。該第二區域定位於該第一區域與該第一端部分之間，且具有低於該第一剛度之一第二剛度。該第一感測器部分提供於該第一區域處且包含一第一磁性層、一第二磁性層及一第一中間層，該第一中間層提供於該第一磁性層與該第二磁性層之間。在該壓力感測器中，該第一區域與該第一端部分之間的一第一端-側距離短於該第二區域與該薄膜部分之該中心之間的一第一中心-側距離。 以上組態可增強敏感度。
在下文中，將參考圖式闡述其他實施例。在該等圖式中，相同元件符號分別指示相同部分或類似部分。每一圖式係一示意性或概念性圖解說明，且每一部分之一厚度與一寬度之間的一關係、各部分之大小之間的一比率等未必與實際情況相同。甚至在其中圖解說明相同部分之一情形中，仍可根據圖式不同地圖解說明大小或比率。 圖1A至圖1E係圖解說明根據一第一實施例之一壓力感測器之示意圖。圖1A係一透視圖且圖1B係當沿圖1A中所圖解說明之一箭頭AR之一方向觀看時之一平面圖。圖1C係沿著圖1B中所圖解說明之一表面A1-A2截取之一剖面圖。圖1D及圖1E係分別以一放大比例圖解說明圖1C中所圖解說明之第一感測器部分及第二感測器部分之剖面之圖式。 如圖1A至圖1C中所圖解說明，根據該實施例之壓力感測器110包含具有一矩形框架形狀之一支撐部分70H、一薄膜部分70、複數個第一感測器部分51及複數個第二感測器部分52。支撐部分70H提供於一基板60上。薄膜部分70之一周邊部分由支撐部分70H支撐。第一感測器部分51及第二感測器部分52配置於薄膜部分70上。薄膜部分70配置於第一感測器部分51與基板60之間及第二感測器部分52與基板60之間。 薄膜部分70具有撓性且可經變形。薄膜部分70包含一第一端部分70e、一第一區域71、一第二區域72、一第二端部分70f、一第三區域73及一第四區域74。第二區域72沿圖1B中之垂直方向之一寬度係第一區域71與第一端部分70e之間的一第一端-側距離Le1。第四區域74沿圖1B中之垂直方向之一寬度係第三區域73與第二端部分70f之間的一第二端-側距離Le2。 第一端部分70e及第二端部分70f由支撐部分70H支撐。薄膜部分70之一中心70c設定於第一端部分70e與第二端部分70f之間。 薄膜部分70之中心70c係可經變形之薄膜部分70之一區域之中心。薄膜部分70之中心70c可為可經變形之一區域之中心。 第一區域71定位於中心70c與第一端部分70e之間。第一區域71具有第一剛度。 第二區域72定位於第一區域71與第一端部分70e之間。第二區域72毗連第一端部分70e。第二區域72具有第二剛度。舉例而言，第二剛度低於第一剛度。 第三區域73定位於中心70c與第二端部分70f之間。第三區域73具有第三剛度。第三剛度可實質上與第一剛度相同或可不同於第一剛度。 第四區域74定位於第三區域73與第二端部分70f之間。第四區域74毗連第二端部分70f。第四區域74具有第四剛度。舉例而言，第四剛度低於第三剛度。 在該實施例中，「剛度」可為彎曲剛度，具體而言，可為一「平板」之彎曲剛度，且更具體而言，可為「一波紋形狀之一板」之彎曲剛度。「剛度」表示彎曲變形之一困難程度。基於一物件之一剖面形狀及物件之物理性質來判定「剛度」。舉例而言，使用物件之一厚度h (米)、物件之一楊氏模量(Young's modulus) E及物件之一泊松比率(Poisson's ratio)v 將一平板之「剛度」(亦即，彎曲剛度) D (N·m (牛頓米))簡單地表示為E × h3 /(12 × (1-v 2 ))。 第一感測器部分51提供於第一區域71上。第二感測器部分52提供於第三區域73上。 舉例而言，薄膜部分70進一步包含一第一中心-側區域70ca。第一中心-側區域70ca提供於中心70c與第一區域71之間。第一區域71提供於第一中心-側區域70ca與第二區域72之間。 在薄膜部分70之中心70c與第一區域71之間，其中並未提供第一感測器部分51之一區域對應於第一中心-側區域70ca。 薄膜部分70進一步包含一第二中心-側區域70cb。第二中心-側區域70cb提供於中心70c與第三區域73之間。第三區域73提供於第二中心-側區域70cb與第四區域74之間。 在薄膜部分70之中心70c與第三區域73之間，其中並未提供第二感測器部分52之一區域對應於第二中心-側區域70cb。 如圖1D中所圖解說明，第一感測器部分51包含一第一磁性層11、一第二磁性層12及一第一中間層11M，該第一中間層提供於第一磁性層11與第二磁性層12之間。下文將闡述第一中間層11M之一材料。 第一磁性層11與第二磁性層12之間的電阻根據薄膜部分70之變形而改變。當壓力施加至壓力感測器110時，一應力根據該壓力施加至薄膜部分70。根據該應力，使薄膜部分70變形。根據薄膜部分70之變形，基於一逆磁致伸縮效應，第一磁性層11之磁化及第二磁性層12之磁化中之至少一者改變。更具體而言，磁化之一改變由於第一感測器部分51中所產生之一各向異性應變、基於逆磁致伸縮效應而發生。除了所施加壓力之外，第一磁性層11之磁化與第二磁性層12之磁化之間的一角度亦改變。根據角度之改變，第一磁性層11與第二磁性層12之間的電阻改變。藉由觀察電阻之改變，可偵測施加至壓力感測器110之壓力。 如圖1E中所圖解說明，第二感測器部分52中之每一者包含一第三磁性層13、一第四磁性層14及一第二中間層12M，該第二中間層提供於第三磁性層13與第四磁性層14之間。第三磁性層13與第四磁性層14之間的電阻隨著第二感測器部分52中之每一者中之薄膜部分70之變形而改變。隨著薄膜部分70之變形，磁化之一改變基於逆磁致伸縮效應而發生，從而引起電阻改變之改變。更具體而言，磁化之改變根據第二感測器部分52中所產生之一各向異性應變、基於逆磁致伸縮效應而發生。根據磁化之改變，第三磁性層13與第四磁性層14之間的電阻改變。 在該實施例中，第一感測器部分51與薄膜部分70之中心70c之間的一距離(亦即，一第一距離D1)大於第一感測器部分51與第一端部分70e之間的一距離(亦即，一第二距離D2)。第一感測器部分51靠近第一端部分70e而配置。第一感測器部分51遠離薄膜部分70之中心70c而配置。 第一區域71與第一端部分70e之間的第一端-側距離Le1小於第二區域72與中心70c之間的一第一中心-側距離Lc1。 在該實施例中，第二感測器部分52與中心70c之間的一距離(亦即，一第三距離D3)大於第二感測器部分52與第二端部分70f之間的一距離(亦即，一第四距離D4)。第二感測器部分52靠近第二端部分70f而配置。第二感測器部分52遠離薄膜部分70之中心70c而配置。 第三區域73與第二端部分70f之間的第二端-側距離Le2小於第四區域74與中心70c之間的一第二中心-側距離Lc2。 以此方式，具有相對低剛度之第二區域72靠近第一端部分70e而提供，且具有相對高剛度之第一區域71配置於第二區域72與薄膜部分70之中心70c之間。第一感測器部分51提供於第一區域71上。藉由安置具有相對低剛度之第二區域72，使薄膜部分70大大地變形。因此，在第一區域71中產生一大應變(亦即，一各向異性應變)。藉由該大應變，一大應力施加至第一感測器部分51，且可在第一感測器部分51中獲得高敏感度。 類似地，具有相對低剛度之第四區域74靠近第二端部分70f而提供，且具有相對高剛度之第三區域73配置於第四區域74與薄膜部分70之中心70c之間。第二感測器部分52提供於第三區域73上。藉由安置具有相對低剛度之第四區域74，獲取薄膜部分70之一大變形。因此，在第三區域73中產生一大應變(亦即，一各向異性應變)。根據該大應變，一大應力施加至第二感測器部分52，且獲得第二感測器部分52之一高敏感度。 自薄膜部分70之中心70c朝向第一端部分70e之一方向可被稱為一第一方向。第一方向可被表達為一X軸方向，垂直於X軸方向之一個軸可被表達為一Z軸方向，且垂直於X軸方向及Z軸方向之一方向可被表達為一Y軸方向。 自薄膜部分70朝向第一感測器部分51之一方向(換言之，自第一區域71朝向第一感測器部分51之一方向)可被稱為一第二方向。第二方向可對應於Z軸方向。 第二端部分70f沿第一方向(亦即，X軸方向)與第一端部分70e平行地延伸。 第二感測器部分52之至少一部分可沿X軸方向與第一感測器部分51之至少一部分單獨地配置。另外，薄膜部分70之中心70c可定位於第二感測器部分52之至少一部分與第一感測器部分51之一部分之間。 在該實施例中，薄膜部分70之形狀係實質上一矩形。第二區域72及第四區域74沿著矩形之四個外邊緣而提供。 第一感測器部分51經配置以與矩形之一個長側平行地對準。第二感測器部分52經配置以與矩形之其他長側平行地對準。第一感測器部分51及第二感測器部分52可僅經配置以沿著矩形之長側對準(舉例而言，與矩形之長側相對，其中提供一距離)。 在該實施例中，當薄膜部分70配置於第一感測器部分51與基板60之間及第二感測器部分52與基板60之間時，第一感測器部分51及第二感測器部分52可配置於薄膜部分70之至少一部分與基板60之間。 如圖1C中所圖解說明，薄膜部分70與基板60分離，且一空間形成於薄膜部分70與基板60之間。氣體或液體(諸如空氣)可提供於該空間中。 在該實施例中，第二區域72及第三區域73之第二剛度低於第一區域71及第四區域74之第一剛度。在此一情形中，剛度之量值可藉由選擇薄膜部分70之一厚度或薄膜部分70之一材料及一剖面形狀而設定成一所要程度。在下文中，將闡述經組態以改變剛度之經修改實例。 圖2A至2C係根據第一實施例之壓力感測器之一部分之經修改實例之示意性剖面圖。該等圖式圖解說明對應於包含圖1A至圖1C中所圖解說明之薄膜部分70之第一區域71及第二區域72之一部分之部分。可類似地組態對應於包含薄膜部分70之第三區域73及第四區域74之一部分之一部分。 在圖2A中所圖解說明之一壓力感測器111中，第二區域72之一厚度(亦即，第二區域72沿著Z軸方向之一長度)小於或薄於第一區域71之一厚度(亦即，第一區域71沿著Z軸方向之一長度)。 在此一情形中，薄膜部分70之材料在所有區域中係相同的。舉例而言，第二區域72之一厚度可為第一區域71之一厚度的0.8倍或更小。藉由將第二區域72之厚度組態成第一區域71之厚度之0.8倍或更小，第二區域72之剛度係第一區域71之剛度的1/2或更小，且第二區域72係可容易變形的。當第二區域72之厚度經組態成過薄時，機械強度係低的，且第二區域72之一特定程度之厚度係必要的。作為薄膜部分70之材料，可使用單晶矽、非晶矽、多晶矽、氧化矽、氮化矽及氧化鋁中之至少一者。 在圖2B中所圖解說明之壓力感測器112中，第二區域72之楊氏模量低於第一區域71之楊氏模量，且因此，第二區域72係可容易變形的。合意地，一各向異性楊氏模量配置於第二區域72中。在該各向異性楊氏模量中，沿著第二區域72之一表面(亦即，薄膜部分70之一膜表面之一部分)之一方向上之一楊氏模量低於垂直於第二區域72之一表面(亦即，薄膜部分70之一膜表面之一部分)之一方向上之一楊氏模量。藉由將楊氏模量(亦即，第二區域72之各向異性楊氏模量)組態成低於第一區域71之楊氏模量，第二區域72之第二剛度可低於第一區域71之第一剛度。作為第一區域71之材料，可使用單晶矽、非晶矽、多晶矽、氧化矽、氮化矽、氧化鋁等。在此一情形中，作為第二區域72之材料，可使用含有二甲苯之一樹脂，諸如一聚對二甲苯樹脂等。藉由將第二區域72之楊氏模量組態成低於第一區域71之楊氏模量，第二區域72係可容易變形的。 在圖2C中所圖解說明之一壓力感測器113中，第二區域72具有一波紋形狀。第二區域72包含複數個第一部分p1及複數個第二部分p2。第二部分p2交替地連接至第一部分p1。第一部分p1沿第一方向延伸，換言之，沿自薄膜部分70之中心70c朝向第一端部分70e之X軸方向延伸。第二部分p2沿第二方向延伸。第二方向係薄膜部分70之厚度之一方向，換言之，係自薄膜部分70 (亦即，第一區域71)朝向第一感測器部分51之Z軸方向。 以此方式，在第二區域72中，提供具有互不相同之延伸方向之第一部分p1及第二部分p2。根據此一結構，第二區域72係可容易變形的。 第一部分p1之數目可為一奇數或者一偶數。第二部分p2之數目可為一奇數或者一偶數。 在其中第二區域72具有如圖2C中所圖解說明之一波紋形狀之一情形中，第二區域72之第一部分p1及第二部分p2之厚度可與第一區域71之厚度相同。 藉由組態第二區域72之第一部分p1及第二部分p2之厚度以便與第一區域71之厚度實質上相同，可容易地形成包含第一區域71及第二區域72之薄膜部分70。 在壓力感測器111、112及113中，第一區域71與第一端部分70e之間的一第一端-側距離Le1短於第二區域72與薄膜部分70之中心70c之間的一第一中心-側距離Lc1。根據此等設定，獲取每一第一感測器部分51之高敏感度。 在下文中，將闡述壓力感測器之敏感度特性。圖3A及圖3B係用以闡釋根據第一實施例之壓力感測器之一經修改實例之敏感度特性之圖式。圖3A係圖解說明壓力感測器之一薄膜部分之一個1/4部分之一模擬模型之一示意性透視圖。圖3B係圖解說明模擬結果之一曲線圖。在圖3A中，用一波紋結構之一經放大部分來圖解說明該波紋結構。 在模擬中，一壓力感測器113a之一薄膜部分70之形狀係一圓形。圓形之直徑之方向對應於X軸方向。薄膜部分70係使用氧化鋁膜而形成。薄膜部分70之楊氏模量係120 GPa，且薄膜部分70之泊松比率係0.24。一波紋結構配置於薄膜部分70之第二區域72中。薄膜部分70之中心70c與第二區域72之間的一距離係薄膜部分70之半徑之約4/5。第二區域72之一寬度(其係第二區域72與第一端部分70e之間的一距離)係薄膜部分70之半徑之約1/5。 在第二區域72之波紋結構中，波紋之數目係四個。波紋結構由兩個第一部分p1與兩個第二部分p2之一組合組態。波紋之強度(亦即，波紋之高度對厚度之比率)係5。 圖3B圖解說明當以一膜應力σ形成薄膜部分70時的薄膜部分70之一「各向異性應變斜率」之一實例。在此實例中，具有94 dB之一聲壓位準(SPL)之一壓力(±1 Pa)施加至圖3A中所圖解說明之薄膜部分70。在圖3B中，水平軸表示沿X軸方向之一相對位置Px，且垂直軸表示各向異性應變斜率S1。各向異性應變斜率S1係各向異性應變關於±1 Pa之所施加壓力之範圍內之所施加壓力的一改變速率。各向異性應力係一最大主應變(亦即，一第一應變，其沿其中應變係一最大值之一方向)與一最小主應變(亦即，一第二應變，其沿其中應變係一最小值之一方向且沿垂直於第一應變之方向之一方向)之間的一差。隨著各向異性應變斜率S1變得較大，敏感度增加。在圖3B中，各向異性應變斜率S1被表示為一相對值。 在圖3B中，圖解說明當薄膜部分70之一膜應力σ係±0 MPa、+5 MPa、+10 MPa及+30 MPa時之模擬結果。 如圖3B中所圖解說明，在壓力感測器113a中，可在其中沿X軸方向之相對位置Px係1.8或1.8以上及2.2或2.2以下之範圍內獲得一大各向異性應變斜率S1。藉由將第一感測器部分51配置於該範圍之薄膜部分70之區域中，獲取高敏感度。 如可自圖3B理解，在壓力感測器113a中，甚至當薄膜部分70具有不同膜應力σ (諸如±0 MPa、+5 MPa、+10 MPa及+30 MPa)時，可獲得一大各向異性應變斜率S1。壓力感測器113a針對膜應力σ而係穩健的。 圖4A及圖4B係用以闡釋根據第一實施例之壓力感測器之另一經修改實例之敏感度特性之圖式。圖4A係圖解說明一圓形薄膜部分之一模擬模型之一示意性透視圖。圖4B係圖解說明模擬結果之一曲線圖。 在圖4A中，一壓力感測器199具有一圓形薄膜部分70。在薄膜部分70中，並未配置對應於圖1B之第二區域72之一區域，且薄膜部分70之厚度、材料、形狀等在整個薄膜部分70上方係大致均勻的。 如圖4B中所圖解說明，在壓力感測器199中，當膜應力σ係±0 MPa時，可獲得一相對大各向異性應變斜率S1。然而，當膜應力σ係+5 MPa或+10 MPa時，各向異性應變斜率S1係顯著小的。因此，當薄膜部分70具有如薄膜部分70之一製造程序中所實際導致之一膜應力σ時，無法獲得充足敏感度。 圖3A中所圖解說明之壓力感測器113a可獲得比圖4A中所圖解說明之壓力感測器199之敏感度高之一敏感度。 當膜應力σ係±0 MPa、+5 MPa、+10 MPa或+30 MPa時，圖2A及2B中所圖解說明之壓力感測器111、112可獲得一大各向異性應變斜率S1。 根據上文所闡述之第一實施例及第一實施例之經修改實例，可提供針對薄膜部分70之膜應力σ而係穩健的且具有高敏感度之壓力感測器。 在第一實施例中，磁體用於第一感測器部分51及第二感測器部分52中，且所施加壓力係基於逆磁致伸縮效應而偵測。當具有一高各向異性應變斜率之一區域係大的時，獲取高敏感度。藉由配置具有互不相同之剛度之第一區域71及第二區域72及將感測器部分配置於第一區域71中，獲取一大區域之一高各向異性應變斜率。 可替代壓力感測器中之磁體而使用一矽壓阻元件。在此一情形中，藉由組態使用一矽壓阻元件之一壓力感測器以便具有一波紋結構，獲得減輕膜應力之一效應。然而，甚至當各向異性應變斜率係高的且具有一高各向異性應變斜率之區域係大的時，此一壓力感測器無法指示充足敏感度。 在第一實施例中，可使用一矽基板來形成支撐部分70H。可使用單晶矽、非晶矽、多晶矽、氧化矽、氮化矽、氮氧化矽及氧化鋁中之至少一者形成薄膜部分70。 舉例而言，在其中圖1D中所圖解說明之第二磁性層12係一磁化固定層之一情形中，一Co-Fe-B合金可用於第二磁性層12。作為第二磁性層12，可使用一(CoxFe1-x)1-yBy合金(0 ≤ x ≤ 1，0 ≤ y ≤ 0.3)。在該公式中，x及y係原子百分比。作為第二磁性層12，可使用一Fe-Co合金。 第一中間層11M可將第一磁性層11與第二磁性層12之間的磁性耦合分離。可使用金屬、一絕緣體或半導體形成第一中間層11M。金屬可含有Cu、Au及Ag中之至少一者。上文所闡述之絕緣體或半導體可含有氧化鎂、氧化鋁、氧化鈦、氧化鋅及氧化鎵中之至少一者。第一中間層11M可包含一電流限制路徑(CCP)間隔件層。在其中將CCP間隔件層用作第一中間層11M之一情形中，第一中間層11M可包含一絕緣層(諸如氧化鋁層)及穿過該絕緣層之一金屬路徑(舉例而言，Cu金屬路徑)。 在其中第一磁性層11係一磁化自由層之一情形中，可使用一鐵磁層形成第一磁性層11。可使用包含一FeCo合金、一NiFe合金以及Fe及Co中之一者之一合金來形成第一磁性層11。更具體而言，可使用一Co-Fe-B合金、一Fe-Co-Si-B合金、一Fe-Ga合金、一Fe-Co-Ga合金、一Tb-M-Fe合金、一Tb-M1-Fe-M2合金、一Fe-M3-MB合金、Ni、Fe-Al或鐵氧體。Fe-Ga合金、Fe-Co-Ga合金、Tb-M-Fe合金、Tb-M1-Fe-M2合金、Fe-M3-MB合金、Ni、Fe-Al及鐵氧體具有一大磁致伸縮常數。 上文所闡述之薄膜部分70之平坦形狀係一矩形，但該平坦形狀可為一正方形、一多邊形、一圓形、一長圓形形狀等。 可使用一有機材料(諸如一樹脂)或一無機材料(諸如一陶瓷)形成基板60。 圖5係圖解說明根據第一實施例之壓力感測器之薄膜部分之一經修改實例之一圖式，且亦係用以展示薄膜部分70之一個1/4部分之一模擬模型之一示意性透視圖。在圖5中，藉助波紋結構之一經放大部分圖解說明一波紋結構。如圖5中所圖解說明，在一壓力感測器113b中，薄膜部分70之形狀係實質上矩形，且一第二區域72具有一波紋結構。第二區域72係沿著薄膜部分70之矩形之四個外邊緣而提供。壓力感測器113b可提供具有高敏感度之一壓力感測器。 圖6A至圖6C係圖解說明根據第一實施例之壓力感測器之經修改實例之示意性平面圖。 如圖6A中所圖解說明，在一壓力感測器114a中，一薄膜部分70之平坦形狀係實質上一矩形。在薄膜部分70中，配置沿著Y軸方向延伸之一第一區域71及一第二區域72以及沿著Y軸方向延伸之一第三區域73及一第四區域74。 複數個第一感測器部分51經提供以在第一區域71上沿著Y軸方向對準。第一感測器部分51中之至少兩者可經配置以沿著Y軸方向對準。 複數個第二感測器部分52經提供以在第三區域73上沿著Y軸方向對準。第二感測器部分52中之至少兩者可經配置以沿著Y軸方向對準。薄膜部分70之一中心70c定位於第二感測器部分52之至少一部分與第一感測器部分51之至少一部分之間。 在薄膜部分70中，自第一區域71朝向第一感測器部分51之一方向係一堆疊方向(亦即，一Z軸方向)。垂直於堆疊方向之一個方向係一第一平面內方向。垂直於堆疊方向及第一平面內方向之一方向係一第二平面內方向。舉例而言，第一平面內方向係X軸方向(亦即，一第一方向)，且第二平面內方向係Y軸方向(亦即，一第二方向)。 薄膜部分70沿著第一平面內方向(亦即，X軸方向)之一第一長度d1短於薄膜部分70沿著第二平面內方向(亦即，Y軸方向)之一第二長度d2。薄膜部分70包含一第一側s1及一第二側s2。第一側s1沿第一平面內方向(亦即，X軸方向)延伸。第二側s2沿第二平面內方向(亦即，Y軸方向)延伸。第一側s1係一短側，且第二側s2係一長側。第二區域72與第二側s2平行地延伸。第二區域72在沿著第二側s2 (亦即，Y軸方向)之一方向上之一長度長於第二區域72在沿著第一側s1 (亦即，X軸方向)之一方向上之一長度。第四區域74在沿著第二側s2 (亦即，Y軸方向)之一方向上之一長度長於第四區域74在沿著第一側s1 (亦即，X軸方向)之一方向上之一長度。 第一區域71提供於第二區域72與薄膜部分70之中心70c之間。第一區域71沿著第二側s2延伸。第一區域71在沿著第二側s2 (亦即，Y軸方向)之一方向上之一長度長於第一區域71在沿著第一側s1 (亦即，X軸方向)之一方向上之一長度。 第三區域73提供於第四區域74與薄膜部分70之中心70c之間。第三區域73沿著第二側s2之延伸方向延伸。第三區域73在沿著第二側s2 (亦即，Y軸方向)之一方向上之一長度長於第三區域73在沿著第一側s1 (亦即，X軸方向)之一方向上之一長度。 在其中第一側s1之長度及第二側s2之長度彼此不同之一情形中，感測器部分合意地沿著長側配置。在薄膜部分70中，由於一應變在沿著長側之一區域中係高的，因此藉由將感測器部分配置於沿著長側之一區域中，獲取高敏感度。 如圖6B中所圖解說明，在一壓力感測器114b中，一薄膜部分70之平坦形狀係實質上一圓形。在薄膜部分70中，配置一第一區域71、一第二區域72、一第三區域73及一第四區域74。區域71至區域74分別以一同心圓弧形式延伸以便環繞中心70c。複數個第一感測器部分51配置於第一區域71上之一圓弧形式中。複數個第二感測器部分52配置於第三區域73上之一圓弧形式中。 在壓力感測器114b中，一第一端部分70e與一支撐部分70H之間的一邊界具有一彎曲形狀。以此方式，薄膜部分70之外形狀可為一彎曲形狀。 如圖6C中所圖解說明，在一壓力感測器114c中，一薄膜部分70之平坦形狀係實質上一個六邊形。在薄膜部分70中，配置一第一區域71、一第二區域72、一第三區域73及一第四區域74。配置將同心六邊形之側組態以環繞中心70c之區域71至74。複數個第一感測器部分51提供於第一區域71上。複數個第二感測器部分52提供於第三區域73上。第一感測器部分51沿著薄膜部分70之第一區域71之一側而提供。第二感測器部分52沿著薄膜部分70之第三區域73之一側提供。 在壓力感測器114a、114b及114c中，提供具有低於第一區域71及第三區域73之剛度之第二區域72及第四區域74，且因此，敏感度係高的。 在壓力感測器114a中，除第二側s2之外，第二區域72或第四區域74沿著第一側s1配置。第二區域72或第四區域74可沿著薄膜部分70之整個外邊緣配置。 圖7A及圖7B係圖解說明根據第一實施例之壓力感測器之其他經修改實例之示意性平面圖。如圖7A中所圖解說明，在一壓力感測器115a中，配置一第一導電層55a、一第二導電層55b、一第三導電層55c及一第四導電層55d。其他組態類似於壓力感測器114a之組態。 第一導電層55a電連接至一第一磁性層11。第二導電層55b電連接至一第二磁性層12。第三導電層55c電連接至一第三磁性層13。第四導電層55d電連接至一第四磁性層14。 此等導電層55a至55d係佈線。每一導電層之一部分提供於一支撐部分70H上。導電層穿過不與第二區域72或第四區域74重疊之一區域，且將提供於支撐部分70H上之部分(舉例而言，墊部分56a至56c)與第一感測器部分51及第二感測器部分52彼此電連接。 第一導電層55a之一部分在Z軸方向(亦即，自第一區域71朝向第一感測器部分51之一堆疊方向)上與支撐部分70H重疊。第一導電層55a之另一部分在Z軸方向上不與第二區域72重疊。 第二區域72係具有低剛度之一部分。第二區域72可包含一波紋結構。第一導電層55a並不穿過第二區域72，而是連接第一磁性層11與提供於支撐部分70H上之一部分(舉例而言，墊部分56a)。藉由採用此一組態，獲得一穩定電連接。 類似地，第二導電層55b之一部分在Z軸方向上與支撐部分70H重疊。第二導電層55b之另一部分在Z軸方向上不與第二區域72重疊。第三導電層55c之一部分在Z軸方向上與支撐部分70H重疊。第三導電層55c之另一部分在Z軸方向上不與第四區域74重疊。第四導電層55d之一部分在Z軸方向上與支撐部分70H重疊。第四導電層55d之另一部分在Z軸方向上不與第四區域74重疊。藉由採用此一組態，獲取一穩定電連接。 在圖7B中所圖解說明之一壓力感測器115b中，配置一第一導電層55a、一第二導電層55b、一第三導電層55c及一第四導電層55d。在壓力感測器115b中，薄膜部分70之外邊緣具有一彎曲形狀。薄膜部分70之平坦形狀係實質上一圓形，包含一長圓形形狀。 圖8A至圖8C係圖解說明根據一第二實施例之一壓力感測器之示意性平面圖。圖8A係一平面圖，且圖8B及圖8C係壓力感測器之感測器部分之剖面圖。如圖8A中所圖解說明，根據該實施例之壓力感測器120包含一支撐部分70H、一薄膜部分70、複數個第一感測器部分51及複數個第二感測器部分52。此一組態類似於圖1A及圖1B中所圖解說明之壓力感測器110之組態。另外，在該實施例中，包含複數個第三感測器部分53及複數個第四感測器部分54。 第三感測器部分53提供於薄膜部分70之一第五區域75中。第四感測器部分54提供於薄膜部分70之一第七區域77中。 薄膜部分70包含一第三端部分70g、一第四端部分70h、一第六區域76及一第八區域78。 第三端部分70g由支撐部分70H支撐。自薄膜部分70之一中心70c朝向第三端部分70g之一方向與自中心70c朝向一第一端部分70e之一方向相交。舉例而言，自中心70c朝向第三端部分70g之一方向係Y軸方向。舉例而言，自中心70c朝向第一端部分70e之一方向係X軸方向。 第四端部分70h由支撐部分70H支撐。自中心70c朝向第四端部分70h之一方向與自中心70c朝向第一端部分70e之一方向相交。舉例而言，自中心70c朝向第四端部分70h之一方向係Y軸方向。 一第五區域75定位於中心70c與第三端部分70g之間。第六區域76定位於第五區域75與第三端部分70g之間。一第七區域77定位於中心70c與第四端部分70h之間。第八區域78定位於第七區域77與第四端部分70h之間。第三感測器部分53提供於第五區域75上。第四感測器部分54提供於第七區域77上。 如圖8B中所圖解說明，第三感測器部分53中之每一者包含一第五磁性層15、一第六磁性層16及一第三中間層13M，該第三中間層提供於第五磁性層15與第六磁性層16之間。如圖8C中所圖解說明，第四感測器部分54中之每一者包含一第七磁性層17、一第八磁性層18、及一第四中間層14M，該第四中間層提供於第七磁性層17與第八磁性層18之間。 第五磁性層15之磁化及第六磁性層16之磁化中之至少一者與第一感測器部分51之第一磁性層11之磁化及第二磁性層12之磁化中之至少一者相交。第七磁性層17之磁化及第八磁性層18之磁化中之至少一者與第一感測器部分51之第一磁性層11之磁化及第二磁性層12之磁化中之至少一者相交。 第三感測器部分53之磁化之方向不同於第一感測器部分51之磁化之方向。更具體而言，第三感測器部分53之磁化之方向正交於第一感測器部分51之磁化之方向。第四感測器部分54之磁化之方向不同於第一感測器部分51之磁化之方向。更具體而言，第四感測器部分54之磁化之方向正交於第一感測器部分51之磁化之方向。第二感測器部分52之磁化之方向係沿著第一感測器部分51之磁化之方向。 待施加至第一感測器部分51及第二感測器部分52之一各向異性應變之極性不同於待施加於第三感測器部分53及第四感測器部分54之各向異性應變之極性。藉由將第三感測器部分53之磁化之方向改變成第一感測器部分51之磁化之方向，可執行具有較高敏感度之偵測。藉由將第四感測器部分54之磁化之方向改變成第一感測器部分51之磁化之方向，可執行具有較高敏感度之偵測。 在壓力感測器120中，第一感測器部分51至第四感測器部分54靠近薄膜部分70的彼此垂直之兩個側而提供。以下角度係70度或70度以上及110度或110度以下且(舉例而言)係約90度。一角度形成於一第一直線Ln1 (亦即，沿著X軸方向之一直線，其穿過第一感測器部分51及薄膜部分70之中心70c)與一第二直線Ln2 (亦即，沿著Y軸方向之一直線，其穿過第三感測器部分53及薄膜部分70之中心70c)之間。該角度係70度或70度以上及110度或110度以下且(舉例而言)係約90度。 而且在壓力感測器120中，類似於第一實施例，提供第二區域72及第四區域74。因此，可增強壓力感測器120之敏感度。在壓力感測器120中，藉由將第三感測器部分53及第四感測器部分54分別配置於第五區域75及第七區域77中，獲取進一步較高敏感度。 圖9係圖解說明根據一第三實施例之一壓力感測器之一示意性平面圖。如圖9中所圖解說明，根據該實施例之壓力感測器130包含一支撐部分70H、一薄膜部分70、複數個第一感測器部分51、複數個第二感測器部分52、複數個第一端-側感測器部分51A及複數個第二端-側感測器部分52A。薄膜部分70係可變形的。薄膜部分70包含一第一端部分70e、一第一區域71、一第二區域72及一第一端區域72A。第一端部分70e由支撐部分70H支撐。第一區域71定位於一薄膜部分70之中心70c與第一端部分70e之間。第二區域72定位於第一區域71與第一端部分70e之間。第一端區域72A提供於第二區域72與第一端部分70e之間。 薄膜部分70之第一感測器部分51提供於第一區域71上。薄膜部分70之第一端-側感測器部分51A提供於第一端區域72A上。 另外，薄膜部分70包含一第二端部分70f、一第三區域73、一第四區域74及一第二端區域74A。第三區域73定位於薄膜部分70之中心70c與第二端部分70f之間。第四區域74定位於第三區域73與第二端部分70f之間。第二端區域74A提供於第四區域74與第二端部分70f之間。 第二感測器部分52提供於第三區域73中。第二端-側感測器部分52A提供於第二端區域74A中。 第二區域72之剛度低於第一區域71之剛度。第二區域72之剛度低於第一端區域72A之剛度。第四區域74之剛度低於第三區域73之剛度。第四區域74之剛度低於第二端區域74A之剛度。在以此方式組態之壓力感測器130中，可增強壓力感測器之敏感度。 圖10係圖解說明根據一第四實施例之一麥克風或一超音波感測器之一示意性剖面圖。如圖10中所圖解說明，根據該實施例之麥克風240包含根據上文所闡述之第一實施例之壓力感測器110。 電路248 (諸如放大器)提供於壓力感測器110之一基板60上。其中形成有一開口242之一蓋罩243經提供以透過一空間而覆蓋一薄膜部分70。一聲波244透過開口242而進入蓋罩243之內側。麥克風240回應於聲波244之聲壓。聲波244係一可聽範圍之一信號，但聲波可包含一超音波。 圖11係圖解說明根據作為一實例之第四實施例之麥克風之一所使用狀態之一示意圖。如圖11中所圖解說明，包含圖10中所圖解說明之壓力感測器110之麥克風240可構建於一行動資訊終端250中。麥克風240可用於一IC記錄器、一別針式麥克風或諸如此類。 圖12係圖解說明根據一第五實施例之一血壓感測器之一示意圖。如圖12中所圖解說明，血壓感測器260包含根據第一實施例之壓力感測器110。血壓感測器260用於量測人之血壓，且(舉例而言)藉由將壓力感測器110按壓至提供於一動脈血管262上之一皮膚263而連續量測血壓。根據該實施例，可提供能夠增強敏感度之壓力感測器。 圖13係圖解說明根據一第六實施例之一觸控面板之一示意圖。如圖13中所圖解說明，根據該實施例之觸控面板270包含根據第一實施例之複數個壓力感測器110。另外，觸控面板270包含複數個第一佈線274、複數個第二佈線275及一控制部分276。舉例而言，壓力感測器110安裝於一顯示裝置內側及外側中之至少一者中。 第一佈線274沿一個方向彼此間隔開地延伸。第二佈線275沿一方向延伸以便與上文所闡述之方向相交並彼此間隔開。 壓力感測器110提供於第一佈線274與第二佈線275之相交部分處。壓力感測器110中之每一者充當用以偵測壓力之一偵測元件270e。相交部分中之每一者包含一第一佈線274與一第二佈線275彼此相交之一位置及該位置之周邊區域。 壓力感測器110中之每一者之一個端272連接至第一佈線274中之一者。壓力感測器110中之每一者之其他端273連接至第二佈線275中之一者。 控制部分276連接至第一佈線274及第二佈線275。控制部分276包含連接至第一佈線274之一第一電路276a及連接至第二佈線275之一第二電路276b。觸控面板270包含連接至第一電路276a及第二電路276b之一控制電路277。 藉由按以上方式使用第一實施例之壓力感測器110，壓力敏感度可為高的且觸控面板270之大小係小的，且可實現一高清晰度觸控面板。 上文所闡述的根據第一實施例至第三實施例之壓力感測器及該等實施例之複數個經修改實例之壓力感測器可用於一氣壓感測器或一氣動感測器。 上文所闡述之「垂直」及「平行」不僅表示一嚴格意義上之「垂直」及「平行」，而且表示包含一製造程序之變化等之彼等「垂直」及「平行」。「垂直」及「平行」可為實質上垂直及實質上平行。 儘管已闡述特定實施例，但此等實施例已僅藉由實例之方式呈現，且不意欲限制本發明之範疇。實際上，本文中所闡述之新穎實施例可以各種其他形式來體現；此外，可在不背離本發明之精神之情況下對本文中所闡述之實施例之形式做出各種省略、替代及改變。隨附申請專利範圍及其等效物意欲涵蓋如將歸屬於本發明之範疇及精神內之此等形式或修改。
11‧‧‧第一磁性層
11M‧‧‧第一中間層
12‧‧‧第二磁性層
12M‧‧‧第二中間層
13‧‧‧第三磁性層
13M‧‧‧第三中間層
14‧‧‧第四磁性層
14M‧‧‧第四中間層
15‧‧‧第五磁性層
16‧‧‧第六磁性層
17‧‧‧第七磁性層
18‧‧‧第八磁性層
51‧‧‧第一感測器部分
51A‧‧‧第一端-側感測器部分
52‧‧‧第二感測器部分
52A‧‧‧第二端-側感測器部分
53‧‧‧第三感測器部分
54‧‧‧第四感測器部分
55a‧‧‧第一導電層/導電層
55b‧‧‧第二導電層/導電層
55c‧‧‧第三導電層/導電層
55d‧‧‧第四導電層/導電層
56a‧‧‧墊部分
56b‧‧‧墊部分
56c‧‧‧墊部分
60‧‧‧基板
70‧‧‧薄膜部分/圓形薄膜部分
70c‧‧‧中心
70ca‧‧‧第一中心-側區域
70cb‧‧‧第二中心-側區域
70e‧‧‧第一端部分
70f‧‧‧第二端部分
70g‧‧‧第三端部分
70H‧‧‧支撐部分
70h‧‧‧第四端部分
71‧‧‧第一區域/區域
72‧‧‧第二區域/區域
72A‧‧‧第一端區域
73‧‧‧第三區域/區域
74‧‧‧第四區域/區域
74A‧‧‧第二端區域
75‧‧‧第五區域
76‧‧‧第六區域
77‧‧‧第七區域
78‧‧‧第八區域
110‧‧‧壓力感測器
111‧‧‧壓力感測器
112‧‧‧壓力感測器
113‧‧‧壓力感測器
113a‧‧‧壓力感測器
113b‧‧‧壓力感測器
114a‧‧‧壓力感測器
114b‧‧‧壓力感測器
114c‧‧‧壓力感測器
115a‧‧‧壓力感測器
115b‧‧‧壓力感測器
120‧‧‧壓力感測器
130‧‧‧壓力感測器
199‧‧‧壓力感測器
240‧‧‧麥克風
242‧‧‧開口
243‧‧‧蓋罩
244‧‧‧聲波
248‧‧‧電路
250‧‧‧行動資訊終端
260‧‧‧血壓感測器
262‧‧‧動脈血管
263‧‧‧皮膚
270‧‧‧觸控面板
270e‧‧‧偵測元件
272‧‧‧端
273‧‧‧端
274‧‧‧第一佈線
275‧‧‧第二佈線
276‧‧‧控制部分
276a‧‧‧第一電路
276b‧‧‧第二電路
277‧‧‧控制電路
A1-A2‧‧‧表面
AR‧‧‧箭頭
D1‧‧‧第一距離
d1‧‧‧第一長度
D2‧‧‧第二距離
d2‧‧‧第二長度
D3‧‧‧第三距離
D4‧‧‧第四距離
Lc1‧‧‧第一中心-側距離
Lc2‧‧‧第二中心-側距離
Le1‧‧‧第一端-側距離
Le2‧‧‧第二端-側距離
Ln1‧‧‧第一直線
Ln2‧‧‧第二直線
p1‧‧‧第一部分
p2‧‧‧第二部分
Px‧‧‧相對位置
S1‧‧‧各向異性應變斜率
s1‧‧‧第一側
s2‧‧‧第二側
圖1A至圖1E係圖解說明根據一第一實施例之一壓力感測器之示意圖； 圖2A至圖2C係圖解說明壓力感測器之一部分之剖面形狀之經修改實例之示意圖； 圖3A及圖3B係用以闡釋一壓力感測器之敏感度特性之圖式，圖3A係圖解說明該壓力感測器之一薄膜部分之一模擬模型之一示意性透視圖，且圖3B係圖解說明模擬結果之一曲線圖； 圖4A及圖4B係用以闡釋另一壓力感測器之敏感度特性之圖式，圖4A係圖解說明該壓力感測器之一薄膜部分之一模擬模型之一示意性透視圖，且圖4B係圖解說明模擬結果之一曲線圖； 圖5係用以闡釋一壓力感測器之一薄膜部分之一經修改實例之一示意性透視圖； 圖6A至圖6C係圖解說明第一實施例之壓力感測器之經修改實例之示意性平面圖； 圖7A及圖7B係圖解說明第一實施例之壓力感測器之其他經修改實例之示意性平面圖； 圖8A至圖8C係圖解說明根據一第二實施例之一壓力感測器之示意圖； 圖9係圖解說明根據一第三實施例之一壓力感測器之一示意性平面圖； 圖10係圖解說明根據一第四實施例之一麥克風或一超音波感測器之一示意性剖面圖； 圖11係圖解說明麥克風之一所使用狀態之一示意圖； 圖12係圖解說明根據一第五實施例之一血壓感測器之一示意圖；且 圖13係圖解說明根據一第六實施例之一觸控面板之一示意圖。

Claims (20)

  1. 一種壓力感測器，其包括：一支撐部分；一可變形薄膜部分，其包含：一第一端部分，其由該支撐部分支撐；一第一區域，其定位於該薄膜部分之一中心與該第一端部分之間且具有一第一剛度；及一第二區域，其定位於該第一區域與該第一端部分之間且具有低於該第一剛度之一第二剛度；及一第一感測器部分，其提供於該第一區域處且包含一第一磁性層、一第二磁性層及一第一中間層，該第一中間層提供於該第一磁性層與該第二磁性層之間，其中該第一區域與該第一端部分之間的一第一端-側距離短於該第二區域與該薄膜部分之該中心之間的一第一中心-側距離。
  2. 如請求項1之壓力感測器，其中該第二區域之一厚度薄於該第一區域之一厚度。
  3. 如請求項1之壓力感測器，其中該第二區域之一楊氏模量低於該第一區域之一楊氏模量。
  4. 如請求項1之壓力感測器，其中該第二區域具有一波紋形狀。
  5. 如請求項1之壓力感測器， 其中該薄膜部分沿著垂直於自該第一區域朝向該第一感測器部分之一堆疊方向之一第一平面內方向之一第一長度短於該薄膜部分沿著垂直於該堆疊方向及該第一平面內方向之一第二平面內方向之一第二長度，該薄膜部分包含沿著該第一平面內方向之一第一側及沿著該第二平面內方向之一第二側，且該第二區域沿著該第一側及該第二側延伸。
  6. 一種壓力感測器，其包括：一支撐部分；一薄膜部分，其具有撓性且包含：一第一端部分，其由該支撐部分支撐；一第一區域，其定位於該薄膜部分之一中心與該第一端部分之間；及一第二區域，其定位於該第一區域與該第一端部分之間；及一第一感測器部分，其提供於該第一區域處且包含一第一磁性層、一第二磁性層及一第一中間層，該第一中間層提供於該第一磁性層與該第二磁性層之間，其中該第二區域包含：一第一部分，其沿自該中心朝向該第一端部分之一第一方向延伸；及一第二部分，其連接至該第一部分且沿自該第一區域朝向該第一感測器部分之一第二方向延伸，且該第一區域與該第一端部分之間的一第一端-側距離短於該第二區域與該薄膜部分之該中心之間的一第一中心-側距離。
  7. 如請求項6之壓力感測器，其中包含該第一部分且沿該第一方向延伸之複數個第一部分提供於該第二區域中，且該第二部分提供於該等第一部分之間。
  8. 如請求項6之壓力感測器，其中包含該第一部分且沿該第一方向延伸之複數個第一部分及包含該第二部分且沿該第二方向延伸之複數個第二部分提供於該第二區域中，且該等第一部分與該等第二部分係交替地配置。
  9. 如請求項8之壓力感測器，其中該第二區域具有由該等第一部分及該等第二部分組態之一波紋形狀。
  10. 如請求項6之壓力感測器，其中該薄膜部分之一平坦形狀係一矩形、一正方形、一多邊形、一圓形或一長圓形中之一者。
  11. 如請求項6之壓力感測器，其中包含該第一感測器部分之複數個第一感測器部分提供於該第一區域中，且該等第一感測器部分中之至少兩者沿與該第一方向相交之一方向對準。
  12. 如請求項6之壓力感測器，其中該薄膜部分沿著垂直於自該第一區域朝向該第一感測器部分之一堆疊方向之一第一平面內方向之一第一長度短於該薄膜部分沿著垂直於該堆疊方向及該第一平面內方向之一第二平面內方向之一第二長度， 該薄膜部分包含沿著該第一平面內方向之一第一側及沿著該第二平面內方向之一第二側，且該第二區域沿著該第一側及該第二側延伸。
  13. 一種麥克風，其包括如請求項1之壓力感測器。
  14. 一種麥克風，其包括如請求項6之壓力感測器。
  15. 一種超音波感測器，其包括如請求項1之壓力感測器。
  16. 一種超音波感測器，其包括如請求項6之壓力感測器。
  17. 一種血壓感測器，其包括如請求項1之壓力感測器。
  18. 一種血壓感測器，其包括如請求項6之壓力感測器。
  19. 一種觸控面板，其包括如請求項1之壓力感測器。
  20. 一種觸控面板，其包括如請求項6之壓力感測器。
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