静电电容型压力传感器、压力检测器及输入装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及静电电容型压力传感器、压力检测器及输入装置。特别是，本发明涉及因压力而挠曲的隔膜与相对面接触而检测压力的触摸模式的静电电容型压力传感器。另夕卜，本发明涉及利用该压力传感器的压力检测器及输入装置。
【背景技术】
[0002]一般的静电电容型压力传感器中，导电性的隔膜(可动电极)和固定电极隔着间隙相对，根据因压力而挠曲的隔膜和固定电极之间的静电电容的变化来检测压力。但是，在该压力传感器为使用玻璃基板或硅基板并通过MEMS技术制造的微器件的情况下，如果对隔膜施加大的压力，则隔膜可能会大幅挠曲而破损。
[0003]因此，提案有在固定电极的表面设置电介质膜，使因压力而挠曲的隔膜与电介质膜接触，根据该接触面积的变化而使隔膜和固定电极之间的静电电容发生变化的压力传感器。这样的压力传感器有时被称作触摸模式静电电容型压力传感器。
[0004]在静电电容型压力传感器中，使作为受压部的隔膜的形状稳定是非常重要的课题。压力传感器测量通过来自外部的压力带来的隔膜的变形而产生的静电电容的变化，与之相对，如果隔膜因外部压力以外的原因例如压曲(纵弯曲)或疲劳而进行预期之外的变形，则因隔膜的变形而压力传感器的输出特性发生变化。其结果，压力传感器的灵敏度变差，或压力传感器产生动作不良，所以使隔膜的形状稳定成为压力传感器中的重要的课题。
[0005]图1(A)、图1(B)及图1(C)是表示隔膜的压曲或疲劳带来的初期变形的概略图。在此所示的压力传感器11中，由电介质膜13覆盖固定电极基板12的上面，在电介质膜13的上面形成有凹槽14。在电介质膜13的上面层叠有上基板15，且由上基板15覆盖凹槽14的上面开口。上基板15中位于凹槽14之上的区域成为感知压力而变形的隔膜16。
[0006]在静电电容型的压力传感器11中，优选隔膜16平坦地形成，或以稍微向上方凸地伸出的方式形成。但是，在因加压耐久试验或长期的使用而使隔膜16机械性地恶化时，如图1(A)、图1(B)或图1(C)所示，有时隔膜16因压曲或疲劳而变形。图UA)表示隔膜16的中央部以向下方伸出的方式变形的I次变形模式。图1(B)表示隔膜16的一部分以向上方伸出的方式变形，并且其它一部分以向下方伸出的方式变形的2次变形模式。图1(C)表示3次变形模式。如果隔膜16产生图1 (A)、图1 (B)或图1 (C)所示那样的初期变形，则产生隔膜16(可动电极)和固定电极基板12之间的静电电容(初期容量)增加、或测量精度变差的冋题。
[0007]为解决这样的课题，在专利文献I中公开的压力传感器中，由多层膜形成隔膜，使多层膜的各层所产生的内部应力彼此相互抵销，由此，使隔膜的初期形状稳定化。
[0008]但是，如专利文献I那样使用多层膜的方法中，存在制作隔膜的工序耗费时间，压力传感器的制造成本升高的问题。另外，为了使压力传感器的测量精度稳定化，仅使隔膜的初期形状稳定化是不充分的。即，为了对于低压到高压的宽范围的压力通过小面积的隔膜得到测量灵敏度，也要求对于加压耐久试验这样的机械的负荷具有耐久性。在静电电容型的压力传感器中，期望对于OPa到数MPa的压力得到测量灵敏度，但现实上有时在加压耐久试验中隔膜如图1所示那样变形，压力传感器的输出特性发生变化。其结果，在现有的压力传感器中，难以兼得低压下的隔膜的变形容易度(高灵敏度特性)和对高压的耐久性这两者。
[0009]专利文献1:(日本)特开2000 - 133818号公报
【发明内容】
[0010]本发明的目的在于，提供一种隔膜不易产生初期变形的静电电容型压力传感器、压力检测器及输入装置。
[0011]本发明第一方面的静电电容型压力传感器的特征在于，具有:固定电极基板；电介质膜，其在上面或下面的一方具有凹部，并覆盖所述固定电极基板的上面；上基板，其设于所述电介质膜之上；可弹性变形的隔膜，其由所述上基板中与所述凹部相对的区域形成；压缩应力层，其形成于所述隔膜的上面的至少一部分。
[0012]本发明第一方面的静电电容型压力传感器中，由于在隔膜的上面的至少一部分形成有压缩应力膜，所以即使隔膜因压曲或疲劳而变形，也能够通过压缩应力膜来矫正隔膜的形状。因此，可以将隔膜的形状保持在所希望的形状，可以维持压力传感器的输出特性。另外，由于在隔膜的上面形成有压缩应力膜，所以隔膜的强度增加。
[0013]本发明第一方面的静电电容型压力传感器的某实施方式的特征在于，从垂直于所述固定电极基板的上面的方向观察时，所述压缩应力膜的中心与所述隔膜的中心重合。根据这样的实施方式，由于压缩应力膜形成于隔膜的正中，所以隔膜不易因方向而不均匀地变形。
[0014]本发明第一方面的静电电容型压力传感器的其它实施方式的特征在于，所述压缩应力膜的面积比所述隔膜的面积小。这样的实施方式中，由于在隔膜的外周部分未形成压缩应力膜，所以压力引起的隔膜的弹性变形难以成为阻碍，压力传感器的灵敏度提高。
[0015]本发明第一方面的静电电容型压力传感器的再其它实施方式的特征在于，所述压缩应力膜具有与所述隔膜相似的形状，且为所述隔膜的1/2以下的缩小尺寸。隔膜由于其半径的1/2的区域或其宽度的1/2的区域大幅变形，所以如果在该区域设置压缩应力膜，则可通过面积小的隔膜来高效地矫正隔膜的初期变形。
[0016]本发明第一方面的静电电容型压力传感器的再其它实施方式的特征在于，从垂直于所述固定电极基板的上面的方向观察时，所述凹部为圆形，且所述压缩应力膜也为圆形。根据这样的实施方式，可以使隔膜在各方向上均等地变形。
[0017]本发明第一方面的静电电容型压力传感器的再其它实施方式的特征在于，从垂直于所述固定电极基板的上面的方向观察时，所述压缩应力膜具有围绕其中心旋转对称的形状。根据这样的实施方式，可以使隔膜在各方向上大致均等地变形。
[0018]本发明第一方面的静电电容型压力传感器的再其它实施方式的特征在于，从垂直于所述固定电极基板的上面的方向观察时，所述压缩应力膜为多边形状。根据这样的实施方式，可以使隔膜在各方向上大致均等地变形。
[0019]本发明第一方面的静电电容型压力传感器的再其它实施方式的特征在于，从垂直于所述固定电极基板的上面的方向观察时，所述压缩应力膜为放射状。根据这样的实施方式，根据从隔膜的中心测得的半径方向的距离，压缩应力膜的面积比率逐渐减小，因此，隔膜的初期变形或受到压力时的变形变得圆滑。
[0020]本发明第一方面的静电电容型压力传感器的再其它实施方式的特征在于，所述压缩应力膜由弹性体形成。根据这样的实施方式，在由笔尖按压隔膜时，可以由压缩应力膜保护隔膜。
[0021]本发明第二方面的静电电容型压力传感器的特征在于，具有:固定电极基板；电介质膜，其在上面或下面的一方具有凹部，并覆盖所述固定电极基板的上面；上基板，其设于所述电介质膜之上；可弹性变形的隔膜，其由所述上基板中与所述凹部相对的区域形成；拉伸应力膜，其形成于所述隔膜的下面的至少一部分。
[0022]在本发明的第二静电电容型压力传感器中，由于在隔膜的下面的至少一部分形成有拉伸应力膜，所以即使隔膜因压曲或疲劳而变形，也能够通过压缩应力膜来矫正隔膜的形状。因此，可以将隔膜的形状保持在所希望的形状，可以维持压力传感器的输出特性。另夕卜，由于在隔膜的下面形成有拉伸应力膜，所以隔膜的强度增加。
[0023]本发明第三方面的静电电容型压力传