TW201608220A - 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

Info

Publication number
TW201608220A
TW201608220A TW104116488A TW104116488A TW201608220A TW 201608220 A TW201608220 A TW 201608220A TW 104116488 A TW104116488 A TW 104116488A TW 104116488 A TW104116488 A TW 104116488A TW 201608220 A TW201608220 A TW 201608220A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
region
pressure sensor
diaphragm
sensor
film portion
Prior art date
Application number
TW104116488A
Other languages
English (en)
Inventor
増西桂
福澤英明
藤慶彦
湯澤亜希子
岡本和晃
Original Assignee
東芝股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 東芝股份有限公司 filed Critical 東芝股份有限公司
Publication of TW201608220A publication Critical patent/TW201608220A/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/16—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in the magnetic properties of material resulting from the application of stress
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/021—Measuring pressure in heart or blood vessels
    • A61B5/02141—Details of apparatus construction, e.g. pump units or housings therefor, cuff pressurising systems, arrangements of fluid conduits or circuits
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00—Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/02—Details of sensors specially adapted for in-vivo measurements
    • A61B2562/0247—Pressure sensors
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00—Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/02—Details of sensors specially adapted for in-vivo measurements
    • A61B2562/028—Microscale sensors, e.g. electromechanical sensors [MEMS]
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00—Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/12—Manufacturing methods specially adapted for producing sensors for in-vivo measurements

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)
  • Hall/Mr Elements (AREA)
  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

根據一實施方式，一種壓力感測器，包含：支撐部，撓性膜部，和磁阻元件。撓性膜部藉由該支撐部支撐，和包括第一區域和具有比第一區域的剛性低的剛性的第二區域。磁阻元件設置在該膜部上，和包括第一磁性層，第二磁性層，和在該第一磁性層和該第二磁性層之間設置的間隔層。

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 相關申請案交叉比對
本案請求日本優先權專利申請案JP 2014-108501的申請專利範圍，申請日為2014年5月26日，參考其全部內容在此併入。
此處描述的實施方式通常關於一種壓力感測器、麥克風、超音波感測器、血壓感測器、及觸控面板。
基於所述微機電系統之技術壓力感測器(Micro Electro Mechanical Systems；MEMS)包括壓電感測器，壓阻式感測器，電容感測器等。另一方面，使用旋轉技術且其感測原理是不同於上述的壓力感測器的壓力感測器已被提出。在使用旋轉技術的壓力感測器中，旋轉閥磁致伸縮元件(也稱為磁阻(magnetoresistive；MR) 元件)檢測對應於外部壓力造成的各向異性應變的電阻變化。使用旋轉技術增加壓力感測器的靈敏度之需求已經出現。
11‧‧‧樹脂基板
20‧‧‧MEMS晶片
21‧‧‧支撐部
22‧‧‧隔膜
23‧‧‧磁阻元件
22A‧‧‧第一區域
22B‧‧‧第二區域
25‧‧‧側
26‧‧‧腔
31‧‧‧第一黏合劑材料
32‧‧‧第二黏合劑材料
41‧‧‧第一黏合劑材料
42‧‧‧第二黏合劑材料
51‧‧‧第一磁性層
52‧‧‧夾層
53‧‧‧第二磁性層
140‧‧‧麥克風
141‧‧‧壓力感測器
142‧‧‧開口
143‧‧‧蓋
144‧‧‧聲波
150‧‧‧個人數位助理
151‧‧‧顯示器
160‧‧‧血壓感測器
161‧‧‧壓力感測器
162‧‧‧動脈
163‧‧‧皮膚
170‧‧‧觸控面板
171‧‧‧壓力感測器
171e‧‧‧檢測元件部
172‧‧‧端部
173‧‧‧端部
174‧‧‧第一線
175‧‧‧第二線
176‧‧‧控制器
176a‧‧‧第一線電路
176b‧‧‧第二線電路
177‧‧‧控制電路
ε‧‧‧各向異性應變
圖1是示出根據第一實施例的壓力感測器的透視圖；圖2是示出根據第一實施例的壓力感測器的平面圖；圖3是根據第一實施例的壓力感測器的剖面圖；圖4A是示出圖2所示的隔膜的第一結構例的局部剖面圖；圖4B是示出圖2所示的隔膜的第二結構例的局部剖面圖；圖4C是是示出圖2所示的隔膜的第三結構例的局部剖面圖；圖5是示出在圖1中所示的磁電阻元件的透視圖；圖6是示出根據第二實施例的第一例的壓力感測器的平面圖；圖7是示出根據第二實施例的第二例的壓力感測器的平面圖；圖8是示出根據第三實施例的壓力感測器的平面圖；圖9A是示出圖8所示的隔膜的第一結構例的局部剖面圖；圖9B是示出圖8所示的隔膜的第二結構例的局部剖 面圖；圖9C是是示出圖8所示的隔膜的第三結構例的局部剖面圖；圖10是示出根據第四實施例的壓力感測器的平面圖；圖11是示出根據第五實施例的壓力感測器的平面圖；圖12是示出根據第六實施例的壓力感測器的平面圖；圖13是示出根據第七實施例的壓力感測器的平面圖；圖14是示出根據第八實施例的麥克風的剖面圖；圖15是示出包括圖14中所示麥克風的個人數位助理的正視圖；圖16是示出根據第九實施方式的血壓感測器的剖面圖；和圖17是示出根據第十實施方式的觸控面板的方塊圖。
【發明內容及實施方式】
根據一實施方式，一種壓力感測器，包含：支撐部、撓性膜部、和磁阻元件。撓性膜部藉由該支撐部支撐並包括第一區域及具有低於第一區域剛度的第二區域。磁阻元件設置在該膜部上，且包括第一磁性層，第二磁性 層，和在該第一磁性層和該第二磁性層之間設置的間隔層。
下面的實施例參照附圖進行說明。實施例是針對基於所述微機電系統(Micro Electro Mechanical Systems；MEMS)技術的壓力感測器、及用壓力感測器的麥克風、超音波感測器、血壓感測器、及觸控面板。需要注意的是，附圖是示意性的或概念的，所以各部分的厚度和寬度之間的關係，部件之間的尺寸比等不一定是與實際相同。另外，即使是同一部件，從一個附圖到另一個附圖之尺寸或比例可以改變。在以下實施例中，相同的標號表示相同的元件，並且重複的說明將被省略。
(第一實施例)
圖1和2分別是示出根據第一實施例的壓力感測器的透視圖和平面圖。圖3是沿著圖2所示的線III-III'截取的壓力感測器的剖面圖。為簡化起見，圖1，2，和3中不示出絕緣部件，導電部件等。在圖1中所示的壓力感測器包括樹脂基板11和安裝在樹脂基板11的MEMS晶片20。MEMS晶片20藉由使用黏合劑材料(也稱為晶片黏合材料)，如熱固性樹脂，黏合並固定在樹脂基板11上。
MEMS晶片20包括設置在樹脂基板11上的支撐部21，對應於由支撐部21支撐的撓性膜部的隔膜22，和設置在該隔膜22上的磁阻元件23。當施加外部壓力 時，該隔膜22彎曲或翹曲並施加應變到形成在其上的該磁阻元件23。外部壓力可以藉由，例如，按壓，聲波，或超聲波，造成壓力。磁阻元件23的電阻的變化根據已發生在磁阻元件23上的應變的大小。根據本實施例的壓力感測器可藉由檢測這個電阻的變化而感測外部壓力。
注意，圖1示出了設置六個磁阻元件23的例子，但磁阻元件23的數目不必是六，也可以是一個，兩個到五個，或七個或更多。
支撐部21是，例如，矽(Si)基板。支撐部21形成為，例如，圖3中所示的具有腔26的方筒形狀。腔26打開到支撐部21彼此相對的兩個表面。這兩個表面之一是表面被黏合到樹脂基板11的表面，和隔膜22被固定在這兩個表面之另一。腔26由樹脂基板11和隔膜22密封。腔26可以填充有氣體，如空氣或惰性氣體，或者，相反地，可以抽空。腔26也可以填充有液體。需要注意的是，支撐部21的形狀不限於上述形狀，也可以是任意形狀，當外部壓力施加時，只要支撐部21可以支持隔膜22以使隔膜22可以彎曲。
隔膜22是由薄膜形成，例如非晶矽(a-Si)膜，氧化矽(SiOx)膜，氧化鋁(AlOx)膜或氮化矽(SiN)膜。形成隔膜22的薄膜被有時連續地形成在由於外部壓力而彎曲的部分之外。在本實施例中，薄膜由於外部壓力而彎曲的那部分，將被稱為隔膜(膜部)。該膜部是加工成薄的薄膜區域。
磁阻元件23的電阻中的變化隨已經發生磁阻元件23上之應變(更具體地，作為最大主應變和最小主應變之間的差之各向異性應變)而增加。因此，為了增加壓力感測器的靈敏度，隔膜22被形成，以便產生大的應變相對於外部壓力。也就是，為了增加壓力感測器的靈敏度，隔膜22的彎曲剛性較佳為低。例如，圓形隔膜的彈性係數k由下式表示：
其中E是隔膜的楊氏模量，h是隔膜的厚度，a是隔膜的直徑，並且ν是蒲松比。此外，σ表示膜應力。當膜應力是張應力時，σ取正值，以及當膜應力是壓縮應力時，σ取負值。根據等式(1)，當隔膜的膜應力是張應力時，隔膜的撓曲剛性增加，以及當隔膜的膜應力是壓縮應力時，隔膜的撓曲剛性降低。因此，將膜應力降低，以增加壓力感測器的靈敏度。然而，如果過量的壓縮應力發生作為隔膜的膜應力，隔膜藉由翹曲而起皺。在這種情況下，沒有適當的應變可以進一步施加到形成在隔膜上的磁阻元件。
在根據該實施例和根據其它實施例的那些(將在後面描述)壓力感測器中，低剛性區形成在隔膜22的部分中。具體地說，如圖2中所示，隔膜22包括第一區域22A，和具有剛性比該第一區域22A低的第二區域 22B。第二區域22B是低剛性的區域。在本實施例和其他實施例(將在後面描述)中，在隔膜22上發生的壓縮應力是部分鬆弛的，因為低剛性區形成在隔膜22的部分中。這使得可以抑制對隔膜22的皺紋的形成。其結果，有可能進一步減少隔膜22的薄膜應力，以增加壓力感測器的靈敏度。
在本實施例中，隔膜22形成為矩形形狀，第二區域22B位在沿著短邊的兩個端部中，並且第一區域22A夾在第二區域22B之間。第一區域22A包括沿著隔膜22的長邊的兩個端部和隔膜22的中心部。磁阻元件23形成在第一區域22A的部分上。即，磁阻元件23的位置是與第二區域22B作為低剛性區域的位置不同。在圖2所示的例子中，三磁阻元件23佈置在沿著長邊的兩個端部之各者中。隔膜22的邊緣(兩個長邊和兩條短邊)被固定到支撐部21。在矩形的隔膜22中，比在沿短邊的端部中和在中心部中大的各向異性應變發生在沿著長邊的端部中。因此，磁阻元件23較佳地佈置在沿著隔膜22的長邊的端部。
根據本實施例的結構的隔膜22的例子將參照圖4A，4B和4C進行說明。
圖4A是沿著圖2所示的線IV-IV'截取的壓力感測器的局部剖面圖，並示意性地示出了隔膜22的第一結構例。在圖4A的第一結構例中，第二區域22B的厚度是比第一區域22A的小。即，隔膜22形成以在第二區域 22B中比在第一區域22A薄。圖4B是沿著圖2所示的線IV-IV'截取的壓力感測器的局部剖面圖，並示意性地示出了隔膜22的第二結構例。在圖4B的第二結構例中，隔膜22在第一區域22A中是形成平坦的，在第二區域22B中是波紋狀的。圖4C是沿著圖2所示的線IV-IV'截取的壓力感測器的局部剖面圖，並示意性地示出了隔膜22的第三結構例。在圖4C的第三結構例中，第二區域22B的楊氏模量是比第一區域22A的低。具體地，第二區域22B形成是藉由具有比第一區域22A的材料低的楊氏模量。
注意，在隔膜22上形成低剛性區域的方法並不限定於上述的三個結構的例子，並且還可以組合兩個或更多的三個結構的例子，或使用另一種結構。
圖5是示出在圖1中所示的六個磁電阻元件23中的一個的透視圖。圖1中所示的其餘五個磁阻元件23可具有與在圖5中所示的磁電阻元件23相同的結構。圖5表示磁阻元件23的部分。如在圖5中所示，磁阻元件23包括第一磁性層51，第二磁性層53，和佈置在第一磁性層51和第二磁性層53之間的夾層(也稱為間隔層)52。第一磁性層51和第二磁性層53中的至少一個是磁化自由層，其中磁化方向在磁化自由層中是可變的。在本實施例中，第一磁性層51是磁化自由層，第二磁性層53是磁化固定層，其中磁化方向在磁化固定層中是固定的。夾層52是非磁性層。
該磁電阻元件23用作應變感測器所藉由的操作 是基於“逆磁致伸縮效應”和“磁阻(Magneto Resistance；MR)效應”的應用。在被用作磁化自由層的鐵磁層中獲得逆磁致伸縮效應。MR效應在多層膜中出現，其中磁化自由層，夾層，和參考層(例如，磁化固定層)層疊。
逆磁致伸縮效果是一個現象，其中鐵磁材料的磁化方向由於在鐵磁材料中產生的應變而變化。也就是說，當外部應變被施加到磁阻元件23的多層膜時，在磁化自由層中的磁化方向變化。因此，在磁化自由層與參考層中的磁化方向之間的相對角度變化。在這種狀態下，MR效應改變了電阻。該MR效應包括，例如，巨磁阻(Giant MagnetoResistance；GMR)效應或隧道磁阻(Tunneling MagnetoResistance；TMR)效應。當電流被提供到多層膜時，MR效應出現。當電流被提供到多層膜時，在磁化方向之間的相對角度變化可以被讀取作為電阻變化。例如，發生在多層膜(磁阻元件23)中的應變，在由於該應變的磁化自由層中的磁化方向改變，以及在磁化自由層和參考層中磁化方向之間的相對角度變化。也就是說，由於逆磁致伸縮效應，MR效應出現。
作為磁化固定層所使用的磁性層直接有助於MR效應。作為磁化固定層的第二磁性層53由，例如，Co-Fe-B合金所製成。具體地，(CoxFe100-x)100-yBy指定合金(X是0at.%至100at.%，和y是0at.%至30at.%)可以用作第二磁性層53。作為第二磁性層53，也可使用另外的材料，例如Fe-Co合金。
夾層52將第一層和第二層51和53之間的磁性鍵斷裂。夾層52是由，例如，金屬，絕緣體或半導體製成。也可以使用銅，金，銀等，作為金屬。使用氧化鎂(如，MgO)，鋁氧化物(例如，Al2O3)，氧化鈦(例如TiO)，氧化鋅(例如，ZnO)，氧化鎵(Ga-O)等作為絕緣體或半導體是可能的。另外，也可以使用，例如，電流限制通路(Current-Confined-Path；CCP)間隔層作為夾層52。當使用CCP間隔層作為夾層52，有可能使用，例如，一種結構，其中銅(Cu)金屬路徑形成為氧化鋁(Al2O3)絕緣層。
鐵磁材料用作如磁化自由層作為第一磁性層51。具體而言，作為第一磁性層51的材料，有可能使用，例如，含有Fe和Co中的至少一種的合金，如FeCo合金或NiFe合金。或者，作為第一磁性層51，但也可以使用，例如，Co-Fe-B合金，Fe-Co-Si-B合金，具有大的磁致伸縮常數λs的Fe-Ga合金，Fe-Co-Ga合金，Tb-M-Fe合金，Tb-M1-Fe-M2合金，Fe-M3-M-B合金，Ni，Fe-Al，鐵氧體等。
在根據本實施例壓力感測器中，當外部壓力施加到它時，隔膜22變形。因此，應變發生磁阻元件23上。特別地，大的各向異性的應變發生在沿矩形的隔膜22的長邊的端部中，其中磁阻元件23形成在沿矩形的隔膜22上。大的各向異性應變是在縱向方向應變和寬度方向應變之間具有大差異的應變，亦即，在最大主應變和最 小主應變之間的大差異。另外，較大的各向異性的應變可以在磁阻元件23上藉由佈置磁阻元件23在與低剛性區域不同的第一區域22A中而產生。因此，用於感測外部壓力的靈敏度可以得到改善。
在如上所述根據第一實施例的壓力感測器中，低剛性區形成在沿著隔膜的短邊的兩個端部。這使得可以降低隔膜的膜應力而不起皺它。因此，用於感測壓力的靈敏度可以得到改善。
(第二實施例)
第二實施例與第一實施例的差別是隔膜上低剛性區域的佈局。具體地說，在第二實施例中，低剛性區形成於沿形成為矩形形狀的隔膜的三側的端部中。在第二實施例中，進行說明與第一實施例不同的部件，且根據需要與第一實施例相同的部件的說明將被省略。
圖6是示意性示出根據第二實施例的第一例的壓力感測器。為簡單起見，圖6不說明絕緣部件，導電部件等。在圖6中所示的壓力感測器包括樹脂基板11，設置在樹脂基板11上的支撐部21，由支撐部件21支撐的撓性隔膜22，和設置在隔膜22上的至少一個磁電阻元件23(在這個例子中，3個磁阻元件23)。
該隔膜22包括第一區域22A，和具有比該第一區域22A的剛性低的剛性之第二區域22B。在圖6的壓力感測器中，隔膜22形成為矩形，且第二區域22B位在 沿隔膜22的短邊的兩端部分上及沿隔膜22長邊的一端部上。磁阻元件23沿著在第一區域22A上的長邊的另一端部佈置。具體地，三磁阻元件23被佈置在隔膜22的周邊的兩部分的各者中，其與第二區域22B不同。隔膜22的周邊包括第二區域22B的兩個部分，以及位於前兩個部分之間的第一區域22A的兩部分。
圖7是示意性示出根據第二實施例的第二例的壓力感測器。為簡單起見，圖7不說明絕緣部件，導電部件等。在圖7中所示的壓力感測器，第二區域22B位在沿著隔膜22的長邊側兩個端部和沿著隔膜22的短邊側的一端部上。磁阻元件23如第一區域22A沿著長邊被佈置在其另一端部。
第二實施例可以改善如第一實施例中壓力感測器的靈敏度。
(第三實施例)
第三實施例與第一實施例的差別是隔膜上低剛性區域的佈局。具體地說，在第三實施例中，低剛性區形成於形成為矩形形狀的隔膜的中心部中。在第三實施例中，進行說明與第一實施例不同的部件，且根據需要與第一實施例相同的部件的說明將被省略。
圖8是示意性示出根據第三實施例的壓力感測器。為簡單起見，圖8不說明絕緣部件，導電部件等。在圖8中所示的壓力感測器包括樹脂基板11，設置在樹脂 基板11上的支撐部21，由支撐部件21支撐的撓性隔膜22，和設置在隔膜22上的至少一個磁電阻元件23(在這個例子中，6個磁阻元件23)。
該隔膜22包括第一區域22A，和具有比該第一區域22A的剛性低的剛性之第二區域22B。在本實施例中，第二區域22B位在隔膜22的中心部中，並具有圓形。三磁阻元件23被佈置在如第一區域22A沿長邊的兩端部之各者中。
圖9A是沿著圖8所示的線IX-IX'截取的壓力感測器的局部剖面圖，並示意性地示出了隔膜22的第一結構例。在圖9A的第一結構例中，第二區域22B的厚度是比第一區域22A的小。圖9B是沿著圖8所示的線IX-IX'截取的壓力感測器的局部剖面圖，並示意性地示出了隔膜22的第二結構例。在圖9B的第二結構例中，隔膜22在第二區域22B中是波紋狀的。圖9C是沿著圖8所示的線IX-IX'截取的壓力感測器的局部剖面圖，並示意性地示出了隔膜22的第三結構例。在圖9C的第三結構例中，第二區域22B的楊氏模量是比第一區域22A的低。
第三實施例可以改善如第一實施例中壓力感測器的靈敏度。
(第四實施例)
第四實施例與第一實施例的差別是隔膜上低剛性區域的佈局。具體地說，第四實施例是第一和第三實施例的組 合。換句話說，低剛性區形成於沿形成為矩形形狀的隔膜的短邊的兩個端部中，以及在隔膜的中心部中。在第四實施例中，進行說明與第一實施例不同的部件，且根據需要與第一實施例相同的部件的說明將被省略。
圖10是示意性示出根據第四實施例的壓力感測器。為簡單起見，圖10不說明絕緣部件，導電部件等。在圖10中所示的壓力感測器包括樹脂基板11，設置在樹脂基板11上的支撐部21，由支撐部21支撐的撓性隔膜22，和設置在隔膜22上的至少一個磁阻元件23(在這個例子中，6個磁阻元件23)。
該隔膜22包括第一區域22A，和具有比該第一區域22A的剛性低的剛性之第二區域22B。在本實施例中，第二區域22B位在沿隔膜22的短邊的兩端部中及中心部中。三磁阻元件23被佈置在如第一區域22A的長邊的兩端部的各者中。
第四實施例可以改善如第一實施例中壓力感測器的靈敏度。
(第五實施例)
第五實施例與第一實施例的差別是隔膜的形狀及磁阻元件的佈局。具體地說，在第五實施例中，隔膜形成為圓形形狀。在第五實施例中，進行說明與第一實施例不同的部件，且根據需要與第一實施例相同的部件的說明將被省略。
圖11是示意性示出根據第五實施例的壓力感測器。為簡單起見，圖11不說明絕緣部件，導電部件等。在圖11中所示的壓力感測器包括樹脂基板11，設置在樹脂基板11上的支撐部21，由支撐部21支撐的撓性隔膜22，和設置在隔膜22上的至少一個磁阻元件23(在這個例子中，6個磁阻元件23)。
該隔膜22包括第一區域22A，和具有比該第一區域22A的剛性低的剛性之第二區域22B。在本實施例中，第二區域22B是圓形並位在隔膜22的中心部分中。磁阻元件23沿著隔膜22的周邊佈置。具體地，三磁阻元件23被佈置在以第二區域22B夾在它們之間而彼此相反的兩端部的各者中。
第五實施例可以改善如第一實施例中壓力感測器的靈敏度。
(第六實施例)
第六實施例與第一實施例的差別是隔膜的形狀。在第六實施例中，隔膜如第五實施例中被形成為圓形形狀，但在隔膜上低剛性區域的佈局不同於第五實施例。具體地說，在第六實施例中，低剛性區形成在形成為圓形形狀的隔膜的周邊的至少一部分中。在第六實施例中，進行說明與第一實施例不同的部件，且根據需要與第一實施例相同的部件的說明將被省略。
圖12是示意性示出根據第六實施例的壓力感 測器。為簡單起見，圖12不說明絕緣部件，導電部件等。在圖12中所示的壓力感測器包括樹脂基板11，設置在樹脂基板11上的支撐部21，由支撐部21支撐的撓性隔膜22，和設置在隔膜22上的至少一個磁阻元件23(在這個例子中，6個磁阻元件23)。
該隔膜22包括第一區域22A，和具有比該第一區域22A的剛性低的剛性之第二區域22B。在本實施例中，第二區域22B位在隔膜22的周邊的兩部分中。這兩部分以隔膜22的中心夾在它們之間彼此相對。磁阻元件23沿著在第一區域22A上的隔膜22的周邊佈置。具體地，三磁阻元件23被佈置在隔膜22的周邊的兩部分的各者中，其與第二區域22B不同。隔膜22的周邊包括第二區域22B的兩個部分，以及位於前兩個部分之間的第一區域22A的兩部分。
第六實施例可以改善如第一實施例中壓力感測器的靈敏度。
(第七實施例)
第七實施例與第一實施例的差別是隔膜的形狀。第七實施例是第五和第六實施例的組合，且低剛性區形成於形成為圓形形狀的隔膜的中心部中，以及在隔膜的周邊的至少一部分中。在第七實施例中，進行說明與第一實施例不同的部件，且根據需要與第一實施例相同的部件的說明將被省略。
圖13是示意性示出根據第七實施例的壓力感測器。為簡單起見，圖13不說明絕緣部件，導電部件等。在圖13中所示的壓力感測器包括樹脂基板11，設置在樹脂基板11上的支撐部21，由支撐部21支撐的撓性隔膜22，和設置在隔膜22上的至少一個磁阻元件23(在這個例子中，6個磁阻元件23)。
隔膜22包括第一區域22A，和具有比該第一區域22A的剛性低的剛性之第二區域22B。在本實施例中，第二區域22B被定位在中心部中，以及在隔膜22的周邊的兩部分中。這兩部分以隔膜22的中心部夾在它們之間彼此相對。三個磁阻元件23被佈置在隔膜22的周邊的兩部分的各者，其與第二區域22B不同。
第七實施例可以改善如第一實施例中壓力感測器的靈敏度。
注意，隔膜22的平面形狀並不限定於例示在第一到第七實施例的形狀(矩形和圓形)，並且也可以是另外的形狀，如橢圓形。此外，第二區域(低剛性區域)22B的位置和在隔膜22上的磁阻元件23的佈局不限於在第一至第七實施例中說明的那些，並也根據需要可以改變。此外，在隔膜22上的第二區域(低剛性區)22B的形狀不限於實施例中例示的圓，並且也可以是，例如，正方形，矩形，或橢圓形。此外，在MEMS晶片20被安裝在其上的該基板並不限定於樹脂基板，也可以是陶瓷基板等。
(第八實施例)
圖14是示意性地示出根據第三實施例的麥克風140。麥克風140包括壓力感測器141。壓力感測器141可以是在第一至第七實施例說明的壓力感測器中的一個，或其修改。本實施方式的壓力感測器141是根據第一實施方式的壓力感測器。
壓力感測器141包括樹脂基板11，以及安裝在樹脂基板11上的MEMS晶片20。樹脂基板11包括電路，諸如放大器。蓋143形成在樹脂基板11上，以便覆蓋所述MEMS晶片20。開口142形成在蓋143中。聲波144在蓋143內經過開口142傳播。
該麥克風140是對聲波144的聲壓敏感。對在寬範圍中的頻率具有高靈敏度的麥克風140可以藉由使用高靈敏度的壓力感測器獲得。作為減少在隔膜上產生的壓縮應力的方法，在隔膜中形成狹縫或通孔的方法是可能的。然而，當在麥克風中使用壓力感測器時，狹縫或通孔藉由環繞聲波在低頻區域中造成滾離。在本實施方式的壓力感測器141，藉由環繞聲波之滾離並未發生，所以在低頻區域中的靈敏度亦為高。
注意，聲波144並不局限於可聽範圍的信號，也可以是超聲波。當設計隔膜22以使隔膜22的諧振頻率是超聲波的頻帶時，麥克風140可充當超聲波感測器。更佳地，開口142立刻被形成在壓力感測器141的隔膜上方 (未顯示在圖14)，或立刻形成在隔膜下方之樹脂基板11中，因為當它是超聲波時，聲波144以直線移動的能力增加。此外，防塵網理想地形成在開口142中。
圖15示出了麥克風140被應用到個人數位助理150的例子。如圖15所示，麥克風140被設置在個人數位助理150的端部上。例如，麥克風140被佈置使得該壓力感測器141的隔膜22實際上平行於個人數位助理150的表面，其中顯示器151形成在個人數位助理150的表面上。注意，隔膜22的位置不限於圖14所示的例子，並可以根據需要進行改變。
還要注意，麥克風140可以不僅適用於如圖15中所示之個人數位助理150，同時，也適用於IC錄音機，銷麥克風，或類似物。
(第九實施例)
圖16是示意性示出根據第九實施方式的血壓感測器160。在圖16中所示的血壓感測器160測量一個人的血壓，並且包括壓力感測器161。壓力感測器161可以是在第一至第七實施例說明的壓力感測器中的一個，或其修改。本實施方式的壓力感測器161是根據第一實施方式的壓力感測器，並能夠以小尺寸而高靈敏度進行壓力感測。
血壓感測器160可以藉由在動脈162上按壓壓力感測器161抵靠皮膚163而連續地進行測量血壓。此實施例提供具有高靈敏度的血壓感測器160。
(第十實施例)
圖17是示意性地示出根據第十實施方式的觸控面板170。如圖17所示，觸摸面板170包括第一線174，第二線175，壓力感測器171，以及控制器176。每一個壓力感測器171可以是根據第一至第七實施例的壓力感測器之一，或其修改。壓力感測器171被安裝在顯示器內或外。
第一線174被沿著第一方向佈置。每個第一線174沿垂直於第一方向的第二方向運行。第二線175被沿第二方向佈置。每個第二線175是沿著第一方向運行。
每個壓力感測器171形成在每個所述第一線174和第二線175的交叉點。每個壓力感測器171用作檢測元件部171e用於檢測。本文提及的交叉點包括第一線路174和第二線路175相交之位置，以及它們的周邊區域。
每個壓力感測器171的端部172連接到第一線174對應的一個。每個壓力感測器171的端部173被連接到第二線175對應的一個。
控制器176被連接到第一線174和第二線175。控制器176包括：連接到第一線174之第一線電路部176a，連接到第二線175之第二線電路176b，以及連接到第一線電路176a和第二線電路176b之控制電路177。
壓力感測器171能夠以小尺寸進行高靈敏度壓 力感測。這使得有可能實現高解析度觸控面板。
根據第一至第七實施例的壓力感測器不限於上述應用，並且也適用於不同的壓力感測器設備，例如，大氣壓力感測器和輪胎充氣壓力感測器。
根據實施方式，提供了一個高靈敏度的壓力感測器、麥克風、超音波感測器、血壓感測器、及觸控面板。
雖然對某些實施方案進行了說明，這些實施例僅已以舉例的方式提出，並且不旨在限制本發明的範圍。的確，這裡所描述的新穎實施例可以在各種其它形式體現；此外，可以不脫離本發明的精神以本文中所描述的實施例的形式進行各種省略，替代和改變。所附申請專利範圍及其等同物意在涵蓋這些落入本發明的範圍和精神內之形式或修改。
11‧‧‧樹脂基板
20‧‧‧MEMS晶片
21‧‧‧支撐部
22‧‧‧隔膜
22A‧‧‧第一區域
22B‧‧‧第二區域
23‧‧‧磁阻元件

Claims (15)

  1. 一種壓力感測器，包含：支撐部；撓性膜部，藉由該支撐部支撐，該膜部包括第一區域和具有比第一區域的剛性低的剛性的第二區域；和磁阻元件，設置在該膜部上，該磁阻元件包括第一磁性層，第二磁性層，和在該第一磁性層和該第二磁性層之間設置的間隔層。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之感測器，其中該第二區域的厚度是比該第一區域的厚度小。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之感測器，其中在該第二區域中的該膜部是波紋狀的。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之感測器，其中該第二區域的楊氏模量是比該第一區域的楊氏模量低。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之感測器，其中該磁阻元件被設置在該膜部的該第一區域上。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之感測器，其中該膜部被形成為矩形形狀，該第二區域位於沿著該膜部的兩短邊側的端部之各者中，並且該磁阻元件被設置在沿著該膜部的長邊側的端部上。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之感測器，其中該膜部被形成為矩形形狀，該第二區域位於沿著該膜部的三側的端部之各者中，並且該磁阻元件被設置在沿著該膜部的其餘側的端部上。
  8. 如申請專利範圍第5項所述之感測器，其中該第二區域位於該膜部的中心部中。
  9. 如申請專利範圍第5項所述之感測器，其中該膜部被形成為矩形形狀，該第二區域位於沿著該膜部的兩短邊側的端部之各者中和該膜部的中心部中，並且該磁阻元件被設置在沿著該膜部的長邊側的端部上。
  10. 如申請專利範圍第5項所述之感測器，其中該膜部被形成為圓形形狀。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之感測器，包含複數個磁阻元件設置在該膜部上。
  12. 一種麥克風，包含如申請專利範圍第1至11項的任一項所述之壓力感測器。
  13. 一種超音波感測器，包含如申請專利範圍第1至11項的任一項所述之壓力感測器。
  14. 一種血壓感測器，包含如申請專利範圍第1至11項的任一項所述之壓力感測器。
  15. 一種觸控面板，包含如申請專利範圍第1至11項的任一項所述之壓力感測器。
TW104116488A 2014-05-26 2015-05-22 壓力感測器，麥克風，超音波感測器，血壓感測器，及觸控面板 TW201608220A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014108501A JP6275549B2 (ja) 2014-05-26 2014-05-26 圧力センサ、マイクロフォン、超音波センサ、血圧センサ及びタッチパネル

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW201608220A true TW201608220A (zh) 2016-03-01

Family

ID=54555838

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW104116488A TW201608220A (zh) 2014-05-26 2015-05-22 壓力感測器，麥克風，超音波感測器，血壓感測器，及觸控面板

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9952112B2 (zh)
JP (1) JP6275549B2 (zh)
TW (1) TW201608220A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI632500B (zh) * 2018-01-05 2018-08-11 大陸商業成科技（成都）有限公司 Touch sensing device
US10952623B2 (en) 2017-11-07 2021-03-23 Microjet Technology Co., Ltd. Wearable blood pressure measuring device
CN113203514A (zh) * 2020-01-30 2021-08-03 阿自倍尔株式会社 压力传感器

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6373239B2 (ja) * 2015-09-09 2018-08-15 株式会社東芝 圧力センサ、マイクロフォン、超音波センサ、血圧センサ及びタッチパネル
JP6595422B2 (ja) * 2016-08-24 2019-10-23 株式会社東芝 センサ及び電子機器
JP7298212B2 (ja) * 2019-03-15 2023-06-27 セイコーエプソン株式会社 超音波デバイス、超音波装置
JP7095813B2 (ja) 2019-10-21 2022-07-05 株式会社村田製作所 センサ、歪検知センサ、圧力センサ、およびマイクロフォン
JP7396913B2 (ja) * 2020-01-30 2023-12-12 アズビル株式会社 圧力測定装置

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56114378A (en) 1980-02-15 1981-09-08 Hitachi Ltd Semiconductor pressure sensor
JP3042333B2 (ja) * 1994-10-18 2000-05-15 オムロン株式会社 電気信号変位変換装置、当該変換装置を用いた機器、および当該変換装置を用いた流体搬送装置の駆動方法
JPH08247874A (ja) 1995-03-15 1996-09-27 Matsushita Electric Works Ltd 半導体圧力センサ及びその製造方法
US6694822B1 (en) * 1999-07-20 2004-02-24 Fidelica Microsystems, Inc. Use of multi-layer thin films as stress sensor
US6715359B2 (en) * 2001-06-28 2004-04-06 Tactex Controls Inc. Pressure sensitive surfaces
DE102004032484B3 (de) * 2004-07-05 2005-11-24 Infineon Technologies Ag Sensor und Verfahren zum Herstellen eines Sensors
US7750627B2 (en) 2006-10-24 2010-07-06 Headway Technologies, Inc. Magnetic film sensor having a magnetic film for generating a magnetostriction and a depressed insulating layer
JP2008107302A (ja) * 2006-10-27 2008-05-08 Mitsumi Electric Co Ltd 半導体圧力センサ及び半導体圧力センサ装置
US20080160659A1 (en) 2006-12-29 2008-07-03 Russell William Craddock Pressure transducer diaphragm and method of making same
JP2009041951A (ja) 2007-08-06 2009-02-26 Alps Electric Co Ltd 磁気式圧力センサ
JP2009198337A (ja) * 2008-02-22 2009-09-03 Panasonic Electric Works Co Ltd センサ装置
WO2012033837A2 (en) * 2010-09-08 2012-03-15 Micropen Technologies Corporation Pressure sensing or force generating device
EP2520917A1 (en) * 2011-05-04 2012-11-07 Nxp B.V. MEMS Capacitive Pressure Sensor, Operating Method and Manufacturing Method
TWI444605B (zh) 2011-12-12 2014-07-11 Metrodyne Microsystem Corp 微機電系統壓力感測元件及其製作方法
JP5711705B2 (ja) * 2012-09-10 2015-05-07 株式会社東芝 圧力検知素子及びその製造方法
JP6113581B2 (ja) 2013-06-12 2017-04-12 株式会社東芝 圧力センサ、音響マイク、血圧センサ及びタッチパネル

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10952623B2 (en) 2017-11-07 2021-03-23 Microjet Technology Co., Ltd. Wearable blood pressure measuring device
TWI632500B (zh) * 2018-01-05 2018-08-11 大陸商業成科技（成都）有限公司 Touch sensing device
CN113203514A (zh) * 2020-01-30 2021-08-03 阿自倍尔株式会社 压力传感器
CN113203514B (zh) * 2020-01-30 2022-11-08 阿自倍尔株式会社 压力传感器

Also Published As

Publication number Publication date
US9952112B2 (en) 2018-04-24
JP6275549B2 (ja) 2018-02-07
US20150338300A1 (en) 2015-11-26
JP2015224902A (ja) 2015-12-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW201608220A (zh) 壓力感測器，麥克風，超音波感測器，血壓感測器，及觸控面板
TW201608219A (zh) 壓力感測器、麥克風、超音波感測器、血壓感測器、及觸控面板
US9176014B2 (en) Pressure sensor, audio microphone, blood pressure sensor, and touch panel
US10082430B2 (en) Pressure sensor and microphone
JP5711705B2 (ja) 圧力検知素子及びその製造方法
JP6113581B2 (ja) 圧力センサ、音響マイク、血圧センサ及びタッチパネル
JP6212000B2 (ja) 圧力センサ、並びに圧力センサを用いたマイクロフォン、血圧センサ、及びタッチパネル
US10444085B2 (en) Strain sensing element, pressure sensor, microphone, blood pressure sensor, and touch panel
JP6200565B2 (ja) 圧力センサ、音響マイク、血圧センサ及びタッチパネル
JP6305594B2 (ja) 圧力センサ、音響マイク、血圧センサ及びタッチパネル
US10206654B2 (en) Pressure sensor, microphone, ultrasonic sensor, blood pressure sensor, and touch panel
JP6517954B2 (ja) 圧力センサ、マイクロフォン、超音波センサ、血圧センサ及びタッチパネル
JP6577632B2 (ja) センサ
JP6499337B2 (ja) 圧力センサ、音響マイク、血圧センサ及びタッチパネル
JP6363271B2 (ja) センサ