感压元件的制作方法_2

文档序号:9928675阅读:来源:国知局
第1电介质接触的区域的面积增加。
[0080] (项目9)在上述项目7或8所述的感压元件中,可W构成为:
[0081] 若对所述第2主面施加载荷,则由于所述第2电介质发生变形从而所述第2电介 质的厚度减少。
[008引(项目10)在上述项目1~9中任一项所述的感压元件中,可W构成为:
[0083] 所述第1电介质呈现弹性特性。
[0084] (项目11)在上述项目7所述的感压元件中,可W构成为:
[0085] 若对所述第2主面施加载荷,则所述至少1个突起部W及所述第1电介质双方发 生变形。
[0086] (项目12)在上述项目1~11中任一项所述的感压元件中,可W构成为:
[0087] 所述第1电介质具有比所述至少1个突起部更高的弹性模量。
[0088] (项目13)在上述项目1~12中任一项所述的感压元件中,可W构成为:
[0089] 所述第1电极、所述第2电极、所述第1电介质W及所述第2电介质中的至少1个 具有光透过性。
[0090] (项目14)在上述项目7~9中任一项所述的感压元件中,可W构成为:
[0091] 还具备支撑基材W及按压基材,
[0092] 所述第1电极具有与所述第2电极对向的第3主面、和所述第3主面的相反侧的 第4主面,
[0093] 所述支撑基材与所述第1电极的所述第4主面相接,
[0094] 所述按压基材与所述第2电极的所述第2主面相接。
[009引(项目15)在上述项目I~14中任一项所述的感压元件中,可W构成为:
[0096] 还具备配置在所述第1电极与所述第2电极之间的间隔件。
[0097] (实施方式1)
[0098] W下,参照附图对本公开的一个方式所设及的感压元件进行说明。附图所示的各 种要素只不过为了本公开的理解而示意性地进行了表示,尺寸比W及外观等可能与实物不 同,运一点需要留意。此外,在本说明书中直接或间接使用的"上下方向"相当于与图中的 上下方向对应的方向。
[0099] 图1示意性地表示本公开的感压元件100的构成。本公开的感压元件100具有第 1电极10、第2电极20 W及电介质30而成。
[0100] 第1电极10具备至少1个具有弹性的突起部15。第2电极20与第1电极10对 向配置。第2电极20也可W具有层形态。更具体来说,第2电极20与第1电极10对向配 置,使得将具有弹性的突起部15夹在之间。电介质30作为整体设置在第1电极10与第2 电极20之间。
[0101] 本公开所设及的感压元件100的电介质30由第1电介质31 W及第2电介质32 运2个电介质部构成。如图1所示,第1电介质31和第2电介质32彼此相邻地设置(即, 第1电介质31和第2电介质32 W相互重合地彼此相接的状态而设置)。特别是,第1电介 质31和第2电介质32被设置为在第1电极10和第2电极20相互对向的方向(即,附图 中的"上下方向")上相互相邻或重叠。第1电介质31与第1电极10的具有弹性的突起部 15的最顶部分15'和第2电极20双方相接,并位于它们之间。目P,第1电介质31被设置成 被具有弹性的突起部15的最顶部分15'和第2电极20夹持。另一方面,第2电介质32位 于起因于具有弹性的突起部15而形成的第1电极10的凹部分。目P,第2电介质32位于彼 此相邻的具有弹性的突起部15之间的区域。换言之,如图所示,第2电介质32位于"未设 置具有弹性的突起部的第1电极10的突起非设置部17的上面"和"具有弹性的突起部15 的侧面"所形成的间隙部。
[0102] 本公开的感压元件是具有电容(capacitance)的元件,具有电容器或电容器件 (condenser或capacitor)功能。在运样的感压元件中,由于载荷施加而引起电容变化,根 据该电容变化来检测载荷。例如,若如图2B W及图2C所示对感压元件施加载荷,则起因 于具有弹性的突起部15的变形而引起电容变化,根据该电容变化来检测载荷。因此,本公 开的感压元件可W被称为"静电电容型感压传感器元件"、"电容性压力检测传感器元件"或 "感压开关元件"等。
[0103] 本公开的感压元件,其电容基于特性不同的2种电容而构成,具有呈现比较高的 线性特性的特征。目P,感压元件的静电电容通过第1电容W及第2电容运两个不同的副静 电电容彼此加在一起而构成。换言之,在本公开的感压元件中,对第1电容W及第2电容分 别进行探测、感测。
[0104] 更具体来说,第1电容是如图3所示那样包含具有弹性的突起部15与第1电介质 31的接触区域的第1电容器中的静电电容。目P,如图所示,具备具有弹性的突起部15的最 顶部分(例如最顶面)与第1电介质31的主面的接触面的第1电容器中的电容相当于第 1电容。另一方面,第2电容是包含具有弹性的突起部15与第1电介质31不接触的区域 的第2电容器中的静电电容。目P,如图所示,不具备具有弹性的突起部15的最顶部分(例 如最顶面)与第I电介质31的主面的接触面的第2电容器中的电容相当于第2电容。如 图3所示,第2电容可W说是包含第2电介质32与第1电介质31的接触区域的第2电容 器中的静电电容。
[0105] 对"第1电容"W及"第2电容"进行详述。图4A是示意性地表示感压元件的第 1电容器的剖面图,图4B是示意性地表示对感压元件施加了载荷时的第1电容器的状态的 剖面图,图4C是示意性地表示对感压元件施加了更大的载荷时的第1电容器的状态的剖面 图,图4D是用于说明按压时的第1电容器的电容变化特性的示意图。在此,第1电容器的 电容C〔pF) W及对感压元件施加的载荷F〔N)分别用W下的式子来表示。
[010引【数1】
[0107]
[010引【数2】
[0109] F = E* e S
[0110] 在此,e邮/m)是电介质的介电常数,S〔m2)是具有弹性的突起部与第1电介质 的接触面积,d〔m)是第1电介质的厚度,E〔Pa)是杨氏模量,e是形变。
[0111] 在本公开中第1电容的特性为"相对于电容而言载荷更容易增加的特性"。换言 之,如图4D所示,在第1电容器中,随着所施加的载荷变大,电容C的增加率变小。电容C 依赖于面积S (具有弹性的突起部15与第1电介质31的接触面积)的可变参数,而载荷F 依赖于面积S和形变e (具有弹性的突起部15的变形量)运2个可变参数。因此,第1电 容器可具有在对感压元件施加了载荷时"相对于电容而言载荷更容易增加的特性",因此, 具有随着所施加的载荷F变大,电容C的增加率变小的倾向。此外,"随着所施加的载荷F 变大,电容C的增加率变小的倾向"是指如图4D的曲线图所示,在低载荷区域中电容C的增 加率相对较高,但是在高载荷区域中电容C的增加率相对变低的倾向。
[0112] 图5A是示意性地表示感压元件的第2电容器的剖面图,图5B是示意性地表示对 感压元件施加了载荷时的第2电容器的状态的剖面图,图5C是示意性地表示对感压元件施 加了更大的载荷时的第2电容器的状态的剖面图,图5D是用于说明按压时的第2电容器的 电容变化特性的示意图。在此,第2电容器的电容C〔pF)用W下的式子来表示。
[0113] 【数3】
[0114]
[011引在此,e邮/m)是电介质的介电常数,S〔m2)是电极与电介质的接触面积,d〔m) 是电介质的厚度。
[0116] 另一方面,如图5D所示,在本公开中第2电容具有随着所施加的载荷变大,电容C 的增加率变大的倾向。第2电容器的电容C具有相对于电介质的厚度d(特别是第2电介 质32的厚度)的可变参数成反比的关系,且其影响较大,因此,成为随着所施加的载荷F变 大,电容C的增加率变大的倾向。"随着所施加的载荷F变大,电容C的增加率变大的倾向" 是指如图5D的曲线图所示那样,虽然在低载荷区域中电容C的增加率相对较低,但在高载 荷区域中电容C的增加率相对变高的倾向。
[0117] 图6A是表示感压元件中的第1电容器的区域W及第2电容器的区域的剖面图,图 6B是表示按压时的感压元件电容的电容变化特性的示意图。本公开的感压元件的电容基 于像运样电容特性不同的"第1电容"W及"第2电容",因此,如图6B所示能够呈现高线性 特性。具体来说,通过调整"第1电容"和"第2电容"的比例,从而低载荷区域化及高载荷 区域中的灵敏度被调整,能够实现感压元件的高线性特性。更具体来说,通过适当调整并配 合"第1电容器中的载荷与第1电容的相关关系特性"和"第2电容器中的载荷与第2电容 的相关关系特性"的比例,从而在低载荷区域W及高载荷区域中的灵敏度被适当调整,作为 感压元件能够实现高线性特性。例如在"随着所施加的载荷F变大,电容C的增加率变小的 第1电容器的特性"与"随着所施加的载荷F变大,电容C的增加率变大的第2电容器的特 性"相比相对较大的情况下,通过使"第1电容"的比例相对于"第2电容"相对较小,反过 来说,使"第2电容"的比例相对于"第1电容"相对较大,从而一般能够实现感压元件的高 线性特性。同样,例如在"随着所施加的载荷F变大,电容C的增加率变小的第1电容器的 特性"与"随着所施加的载荷F变大,电容C的增加率变大的第2电容器的特性"相比相对 较小的情况下,通过使"第1电容"的比例相对于"第2电容"相对较大,反过来说,使"第2 电容"的比例相对于"第1电容"相对较小,从而一般能够实现感压元件的高线性特性。
[011引附带说一下,若"第1电容"与"第2电容"的比例被调整为第1电容器的特性(即, 载荷与第1电容的相关关系特性)超过第2电容器的特性(即,载荷与第2电容的相关关 系特性),则还能够实现在低载荷区域中呈现大的灵敏度、在高载荷区域中呈现小的灵敏度 的感压传感器元件。同样,若"第1电容"与"第2电容"的比例被调整为第2电容器的特性 (即,载荷与第2电容的相关关系特性)超过第1电容器的特性(即,载荷与第1电容的相 关关系特性),则还能够实现在低载荷区域中呈现小的灵敏度、在高载荷区域中呈现大的灵
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