【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被測定物の微細な凹凸などを測定する面圧分布センサの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
検出面に押し付けられた被測定物の表面の微細な凹凸を押圧力の分布として検出する面圧分布センサは、粗面の表面形状をデータ化するセンサとして知られている（例えば、特許文献１。）。
【０００３】
【特許文献１】
特公平７−５８２３４号公報
【０００４】
上述したような面圧分布センサは、半導体基板の対向面に一定の隙間を保持して、表面に導電膜が形成された可撓性フィルムを重ね合わせて配置している。この導電膜には一定の電圧が印加されており、可撓性フィルムに例えば表面に微細な凹凸を備えた被測定物が押し付けられると、この可撓性フィルムは被測定物の凹凸に倣って撓む。こうして撓んだ部分の導電膜と半導体基板の電極とが接触することによって、その部分の半導体スイッチング素子のマトリクスを順次起動して読み取るようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の面圧分布センサでは、可撓性フィルムに導電膜を形成するにあたって、例えば、長尺の可撓性フィルムをロール等に巻きつけて、このロールを回転させつつ金属薄膜の成膜やエッチングを行っていた。しかしながら、こうした可撓性フィルムをロール等に巻きつけて、移動させながら成膜やエッチングを行うには、極めて大規模な巻取り装置等大きな製造装置が必要になるため、製造コストの増大を招いていた。
【０００６】
また、導電膜のパターン形成工程では、可撓性フィルムに光学的な方法でパターンを焼き付けるフォトリソグラフィーが用いられるため、一定時間可撓性フィルムを停止させなければならない。このため、成膜やエッチングのように可撓性フィルムを移動させながら加工する工程との一貫した製造ラインを組み立てることが困難であり、製造効率の悪化により製造コストの増大を招いていた。更に、こうした可撓性フィルムは被測定物の微細な凹凸に正確に倣って変形できる必要があるため、極めて厚みの薄い薄膜で形成されており、打ち抜きなどで個々のシートに切断したあとハンドリングして保持部材等に貼り付けるのは困難が伴う。
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、可撓性フィルムを備えた面圧分布センサを簡単な工程でローコストに製造することができる面圧分布センサの製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明においては、可撓性フィルム基板と、前記可撓性フィルム基板に形成され複数の導体が並列して第１方向に延びる行配線と、前記可撓性フィルム基板に形成され、複数の導体が並列し、前記第１方向と交差する第２方向に延びる列配線と、前記可撓性フィルム基板に貼り付けられる補強板とを有する面圧分布センサの製造方法であって、前記補強板に開口を形成する工程と、前記開口を覆うように前記可撓性フィルム基板を前記補強板に貼り付ける工程と、前記可撓性フィルム基板に前記行配線及び前記列配線を形成する工程とを備えたことを特徴とする面圧分布センサの製造方法が提供される。
【０００９】
また、屈曲自在な可撓性フィルム基板と、前記可撓性フィルム基板に形成され複数の導体が並列して第１方向に延びる行配線と、第２基板に形成され、複数の導体が並列し、前記第１方向と交差する第２方向に延びる列配線と、前記可撓性フィルム基板に貼り付けられる補強板とを有する面圧分布センサの製造方法であって、前記補強板に開口を形成する工程と、前記開口を覆うように前記可撓性フィルム基板を前記補強板に貼り付ける工程と、前記可撓性フィルム基板に前記行配線を形成する工程と、前記第２基板に前記列配線を形成する工程とを備えたことを特徴とする面圧分布センサの製造方法が提供される。
【００１０】
以上のような面圧分布センサの製造方法によれば、予め補強板に開口を形成してから可撓性フィルムを貼付し、その後に行配線および列配線を形成するので、可撓性フィルムを動かしながら金属薄膜の成膜やエッチングを行なうなどの大規模な製造装置が不要になる。また、可撓性フィルムを１つ１つ切断してからハンドリングして補強板に貼り付けるという困難な工程も省略することができる。よって、可撓性フィルムを備えた面圧分布センサを簡単な工程でローコストに製造することが可能になる。
【００１１】
前記補強板には複数個分の面圧分布センサの形成に対応して複数個の前記開口が形成され、前記行配線及び前記列配線の形成後に個々の面圧分布センサを切り出す工程をさらに備えていてもよい。これにより、複数個分の面圧分布センサを更に効率的かつローコストに製造することが可能になる。
【００１２】
前記行配線及び前記列配線の形成後に、前記行配線と前記列配線とが重なるように、前記可撓性フィルム基板および前記補強板を所定の屈折線で折り曲げる工程をさらに備えていてもよい。これにより、前記行配線と前記列配線とを簡単な手順で直交させて重ね合わせることができる。また、前記屈折線に沿って、前記補強板に穴または切り込みを間欠的に形成する工程をさらに備えていてもよい。これにより、補強板を屈折線に沿って正確かつ確実に折り曲げることができる。
【００１３】
前記開口は指の形状に合わせた輪郭を成していてもよい。面圧分布センサを指紋検出センサとして利用する際に、開口をこうした指の形状に合わせた輪郭に形成すれば、被測定物である指を正しい測定位置に誘導することができる。
【００１４】
このような面圧分布センサの製造方法によれば、微細な凹凸面の検出、即ち微小な静電容量の変化を精度良く検出することが可能になる。これは、行配線と列配線との交差部における凹凸形状に応じた離間距離の変化に起因する静電容量の変化を検出していることによる。そして、簡単な構成でローコストに面圧分布センサを製造することが可能になる。
【００１５】
前記可撓性フィルム基板は前記第１方向と第２方向とで熱収縮率の異なる樹脂からなり、前記行配線または前記列配線から生じる膜応力が引っ張り応力を成す場合、熱収縮率の大きい方向に延びるように前記行配線および前記列配線が形成され、前記膜応力が圧縮応力を成す場合、熱収縮率の小さい方向に延びるように前記行配線および前記列配線が形成されていればよい。
【００１６】
また、前記行配線および前記列配線は、互いに独立した第１と第２の基板にそれぞれ形成され、前記第１と第２の基板を重ねることにより、前記行配線および前記列配線が交差するようにすればよい。この際、行配線と列配線とが交差部で静電容量を形成するように離間して対向配置されていることは言うまでもない。また、前記基板は単一の可撓性フィルム基板からなり、前記可撓性フィルム基板上に前記行配線および前記列配線が形成され、前記可撓性フィルム基板を所定位置で屈折することによって前記行配線および前記列配線が交差するようにしてもよい。これによって、更に、簡単な構成でローコストに面圧分布センサを製造することが可能になる。また、前記行配線および前記列配線のうち、少なくともいずれか一方は絶縁膜で覆われていれば、行配線と列配線とが交差部で確実に静電容量を形成することが可能となり好適である。
【００１７】
前記可撓性フィルム基板は前記第１方向と第２方向とで熱収縮率の異なる樹脂からなり、前記行配線または前記列配線と前記絶縁膜から生じる膜応力が引っ張り応力を成す場合、熱収縮率の大きい方向に延びるように前記行配線および前記列配線が形成され、前記膜応力が圧縮応力を成す場合、熱収縮率の小さい方向に延びるように前記行配線および前記列配線が形成されていればよい。これにより、可撓性フィルム基板の応力によって前記行配線および前記列配線が断線することを防止できる。
【００１８】
前記行配線および前記列配線は前記可撓性フィルム基板上で同一方向に延びるように形成され、前記可撓性フィルム基板を屈曲させて前記行配線および前記列配線を互いに交差させてもよい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の代表的な実施形態を説明する。図１は、本発明の製造方法によって製造した面圧分布センサの等価回路を示す説明図であり、図２は本発明の面圧分布センサの要部拡大断面図である。面圧分布センサ３０は、スペーサ３５を介して一定間隔の隙間を開けて対向配置された行配線３１と列配線３２と可撓性フィルム（可撓性フィルム基板）３３とを備えている。
【００２０】
行配線３１は、可撓性フィルム３３上を第１方向Ｘに多数平行に配列された導電膜であり、例えば０．１μｍ厚のＡｌ膜から構成され、可撓性フィルム３３上に例えば５０μｍピッチで２００本形成されれば良い。こうした行配線３１は、例えばＳｉ３ Ｎ４ を積層させた絶縁膜３４で覆われる。それぞれの行配線３１は、静電容量を検出する容量検出回路２２に接続されている。
【００２１】
列配線３２は、可撓性フィルム３３上を第２方向Ｙに多数平行に配列された導電膜であり、例えば０．１μｍ厚のＡｌ膜から構成され、可撓性フィルム３３上に例えば５０μｍピッチで２００本形成されれば良い。可撓性フィルム３３は、表面に数μｍ程度の凹凸面が押し付けられた際に、この凹凸形状に倣って撓む程度の柔軟性があればよく、例えば、厚みが１〜３０μｍ程度のポリエステルフィルムが好適に用いられる。こうした列配線３２は、例えばＳｉ３ Ｎ４ を積層させた絶縁膜３４で覆われる。また、それぞれの列配線３２は、列選択回路２３に接続されている。こうした列選択回路２３は、静電容量の測定時に選択された列配線３２以外を全てグランド側に接続する。
【００２２】
可撓性フィルム３３の裏面側には、補強板３６が形成されている。図３に示すように、補強板３６は、例えば厚みが０．１５ｍｍのステンレス鋼板などの金属板、あるいは樹脂板によって形成されれば良い。補強板３６には、開口３７及び穴３８が形成されている。開口３７は、面圧分布を測定する被測定物の輪郭、例えば人差し指３９を象った外形に形成されれば良い。開口３７の外形をこうした人差し指３９を象った形状に形成することによって、面圧分布を測定する際に、被測定物、例えば人差し指３９を正しい測定位置に誘導することができる。
【００２３】
穴３８は、例えば補強板３６を横断する折り曲げ線Ｌに沿って間欠的に形成された長穴であり、補強板３６を屈曲させる際に、補強板３６が歪むことなく折り曲げ線Ｌに沿って矢印Ｐ方向に屈曲できるようにする。なお、折り曲げ線Ｌに沿って補強板３６の屈曲を容易にするには、穴３８以外にも、切り込みなどを形成しても良い。このような構成の補強板３６に可撓性フィルム３３が貼り付けられる。補強板３６と可撓性フィルム３３との間には、これらを張り合わせる粘着材層（図示せず）が形成されていれば良い。
【００２４】
図４ａに示すように、可撓性フィルム３３には、行配線３１と列配線３２とが１枚の可撓性フィルム３３に形成されている。このような可撓性フィルム３３を補強板３６に貼り付けることで、可撓性フィルム３３の列配線３２が形成された部分は補強板３６の開口３７を覆う。そして、この行配線３１と列配線３２との境界付近の折り曲げ線Ｌに沿って可撓性フィルム３３を矢印Ｐ方向に屈曲させ、行配線３１と列配線３２とが絶縁膜３４を介して対面するように形成すれば良い（図４ｂ参照）。
【００２５】
こうした可撓性フィルム３３の屈曲にあたっては、可撓性フィルム３３と補強板３６とが貼り合わされた状態で行われる。即ち、図３に示す補強板３６を折り曲げ線Ｌに沿って屈曲させる工程で、補強板３６に貼り合わされた可撓性フィルム３３も折り曲げ線Ｌに沿って折り曲げられる。
【００２６】
スペーサ１８は、折り曲げられ対面した可撓性フィルム３３の周縁を巡るように形成され、絶縁層３４を介して対向する行配線３１と列配線３２との隙間の空気を密封して空気層４１を形成する。こうした空気層４１は、開口３７から可撓性フィルム３３の表面に微細な凹凸面、例えば指が押し付けられた際に、密閉された空気によって可撓性フィルム３３を凹凸面に倣って撓ませる役割を果たす。なお、行配線３１と列配線３２との隙間の空気層４１は密閉されなくても良い。
【００２７】
面圧分布センサ３０は、上述したような構成によって、図１に示す等価回路に示すように、行配線３１と列配線３２とが交差している交差部２１の離間距離の変化に応じた静電容量の変化を容量検出回路２２で検出することができる。こうして、可撓性フィルム３３の表面に微細な凹凸面が押し付けられた際に発生する、多数の交差部２１の静電容量の変化を検出することによって、被測定物の凹凸面の形状を信号データとして出力することが可能になる。
【００２８】
容量検出回路２２は、例えば、図５に示すような回路が用いられ、測定時には列選択回路２３で選択されている列配線３２以外は全てグランド側に接続されるとともに、同一の行配線３１上の測定対象外の静電容量は全て寄生容量として測定系に並列に入力されるが、寄生容量の反対側の電極がグランド側に接続されていることにより、キャンセルすることが可能になっている。こうした構成によって、微細な凹凸面例えば指紋の検出、即ち微小な静電容量の変化を精度良く検出することが可能になる。
【００２９】
なお、本実施形態では、補強板３６の開口３７が形成された側、即ち、被測定物が押し付けられる側に列配線３２を形成しているが、もちろん、開口３７が形成された側に行配線３１を形成しても良く限定されるものではない。しかし、静電気の影響を受けにくいという関係から低出力インピーダンスである列選択回路２３と接続している列配線２３を開口３７側に形成するほうがより好ましい。
【００３０】
このような面圧分布センサ３０は用途を限定するものではないが、例えば、図６に示すように、例えば携帯電話２６の持ち主認証システムなどに適用することができる。近年は携帯電話２６などで決済などを行うことが考えられているが、携帯電話２６に面圧分布センサ３０を形成することによって、面圧分布センサ３０に押し付けられた指紋を正確に検出して、予め登録された指紋データと照合することで持ち主を正しく認証することができる。この時、開口３７が指の外形を象っていれば、指紋の検出にあたって面圧分布センサ３０の測定エリアに指を的確に誘導することができ、指紋の正確な検出に寄与する。
【００３１】
次に、本発明の面圧分布センサの製造方法について詳述する。まず、補強板３６の形成素材である金属板５１を準備する（図７ａ参照）。こうした金属板５１としては、例えば厚みが０．１５ｍｍのステンレス鋼板が用いられれば良い。金属板５１は、補強板３６が複数枚分取れるサイズであれば補強板３６が効率的に形成できるので好ましい。なお、補強板３６の形成素材は、金属板５１以外にも例えば、樹脂製の板などから形成されても良い。
【００３２】
次に、金属板５１に開口３７および穴３８を形成する。開口３７および穴３８の形成は、例えば金属板５１をプレス機等で打ち抜き加工によれば安価にできるが、それ以外にもエッチングで開口３７および穴３８を形成してもよい。エッチングによれば、打ち抜き加工と比較して開口３７および穴３８の周縁にバリが発生するのを抑えることができ、より精密に開口３７および穴３８を形成できる。こうして、金属板５１に開口３７および穴３８を開けることで補強板３６が形成される（図７ｂ参照）。なお、開口３７の形状は、面圧分布センサを指紋検出センサとして利用する場合には、例えば指の先端の輪郭に倣った形状に形成すればよく、それ以外にも、矩形や円形など被測定物の形状に合わせて開口３７の形状は適宜選択されれば良い。
【００３３】
こうして形成された開口３７を覆うように可撓性フィルム３３が補強板３６全体に貼り合わされる（図７ｃ参照）。こうした貼り合わせにあたっては、補強板３６に予め接着剤などを塗布しておけばよい。また、貼り合わせ時に可撓性フィルム３３にテンションを与えつつ補強板３６全体に貼り合わされることで、開口３７で露出する部分の可撓性フィルム３３の平坦性を確保することができる。開口３７部分の可撓性フィルム３３の平坦性を確保するには、可撓性フィルム３３にテンションを与えつつ貼り合わされる以外にも、例えば熱処理による可撓性フィルムの収縮を利用してもよい。可撓性フィルム３３は、例えば、厚みが１〜３０μｍ程度のポリエステルフィルムが選択されれば良い。
【００３４】
続いて可撓性フィルム３３の表面に行配線３１および列配線３２を形成する（図７ｄ参照）。行配線３１、列配線３２の形成は、例えば０．１μｍ厚のＡｌ膜を可撓性フィルム３３の表面に積層し、フォトリソグラフィーによるマスクの形成後、エッチングにより所定の行配線３１および列配線３２のパターンを形成すれば良い。行配線３１および列配線３２は、可撓性フィルム３３上に例えば５０μｍピッチで２００本形成されれば良い。
【００３５】
更に、行配線３１および列配線３２を覆うように、可撓性フィルム３３の一面全体に絶縁膜３４を形成する（図７ｅ参照）。こうした絶縁膜３４を形成するには、例えばＳｉ３ Ｎ４ をスパッタリングによって厚み０．２μｍ程度まで積層させればよい。こうして、センサ基材５３が形成される。
【００３６】
図９に示すように、補強板３６および可撓性フィルム３３からなる多数のセンサ基材５３が１枚の板として形成されたものから、切断線Ｃに沿って個々のセンサ基材５３を切り出す（図８ａ参照）。こうした個々のセンサ基材５３の切り出しは、例えばプレス機による打ち抜きで行われれば良い。
【００３７】
こうして切り出されたセンサ基材５３を、補強板３６に形成された穴３８に沿って折り返し、行配線３１および列配線３２を対面させる。この際、折り返して対面する絶縁膜３４の間にスペーサ３５を挟み込む。これにより、行配線３１および列配線３２の間に絶縁膜３４を介して一定の隙間からなる空気層４１が形成される。以上のような工程を経て、面圧分布センサ３０が完成する（図８ｂ参照）。
【００３８】
以上のような面圧分布センサ３０の製造方法によれば、予め補強板３６に開口３７を形成した後に可撓性フィルム３３を貼付し、行配線３１および列配線３２を形成して、補強板３６を可撓性フィルム３３とともに折り曲げるだけなので、長尺の可撓性フィルムをロール等に巻きつけて、金属薄膜の成膜やエッチングを行なうなどの大規模な製造装置が不要になる。また、可撓性フィルムを１つ１つ切断してからハンドリングして補強板３６に貼り付けるという困難な工程も省略することができる。従って、可撓性フィルム３３を備えた面圧分布センサ３０を簡単な工程でローコストに製造することができる。
【００３９】
なお、上述した実施形態では、行配線３１および列配線３２をいずれも可撓性フィルム上に形成しているが、こうした可撓性フィルムは被測定物を押し付ける側、例えば列配線３２の側だけに形成し、列配線３２と対面する行配線３１は、ガラス基板などの硬質の基板（第２基板）に形成しても良く、あるいは補強板３６上に直接形成しても良く、限定されるものではない。
【００４０】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の面圧分布センサの製造方法によれば、予め補強板に開口を形成してから可撓性フィルムを貼付し、その後に行配線および列配線を形成するので、可撓性フィルムを動かしながら金属薄膜の成膜やエッチングを行なうなどの大規模な製造装置が不要になる。また、可撓性フィルムを１つ１つ切断してからハンドリングして補強板に貼り付けるという困難な工程も省略することができる。よって、可撓性フィルムを備えた面圧分布センサを簡単な工程でローコストに製造することが可能になる。
【００４１】
前記補強板には複数個分の面圧分布センサの形成に対応して複数個の前記開口が形成され、前記行配線及び前記列配線の形成後に個々の面圧分布センサを切り出す工程をさらに備えていてもよい。これにより、複数個分の面圧分布センサを更に効率的かつローコストに製造することが可能になる。
【００４２】
前記行配線及び前記列配線の形成後に、前記行配線と前記列配線とが重なるように、前記可撓性フィルム基板および前記補強板を所定の屈折線で折り曲げる工程をさらに備えていてもよい。これにより、前記行配線と前記列配線とを簡単な手順で直交させて重ね合わせることができる。また、前記屈折線に沿って、前記補強板に穴または切り込みを間欠的に形成する工程をさらに備えていてもよい。これにより、補強板を屈折線に沿って正確かつ確実に折り曲げることができる。
【００４３】
前記開口は指の形状に合わせた輪郭を成していてもよい。面圧分布センサを指紋検出センサとして利用する際に、開口をこうした指の形状に合わせた輪郭に形成すれば、被測定物である指を正しい測定位置に誘導することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、面圧分布センサの等価回路を示す説明図である。
【図２】図２は、面圧分布センサの要部拡大断面図である。
【図３】図３は、補強板を示す平面図である。
【図４】図４は、可撓性フィルム基板を示す説明図である。
【図５】図５は、容量検出回路の一例を示す等価回路図である。
【図６】図６は、面圧分布センサを備えた携帯電話を示す外観斜視図である。
【図７】図７は、本発明の面圧分布センサの製造方法を示す説明図である。
【図８】図８は、本発明の面圧分布センサの製造方法を示す説明図である。
【図９】図９は、複数のセンサ基材が形成された様子を示す説明図である。
【符号の説明】
３０ 面圧分布センサ
３１ 行配線
３２ 列配線
３４ 絶縁膜
３３ 可撓性フィルム（可撓性フィルム基板）
３６ 補強板
３７ 開口
３８ 穴[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a surface pressure distribution sensor for measuring fine irregularities on an object to be measured.
[0002]
[Prior art]
A surface pressure distribution sensor that detects fine irregularities on the surface of an object to be measured pressed against a detection surface as a distribution of a pressing force is known as a sensor that converts the surface shape of a rough surface into data (for example, Patent Document 1). .).
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Publication No. 7-58234
In the surface pressure distribution sensor as described above, a flexible film having a conductive film formed on the surface thereof is placed on top of one another while maintaining a constant gap on the opposite surface of the semiconductor substrate. A constant voltage is applied to the conductive film, and when an object having fine irregularities on its surface is pressed against the flexible film, for example, the flexible film follows the irregularities of the object to be measured. Bend. When the conductive film in the bent portion comes into contact with the electrode of the semiconductor substrate, the matrix of the semiconductor switching elements in that portion is sequentially activated and read.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In a conventional surface pressure distribution sensor, when forming a conductive film on a flexible film, for example, a long flexible film is wound around a roll or the like, and the roll is rotated to form a thin metal film or etch. Had gone. However, in order to perform film formation and etching while moving such a flexible film around a roll or the like and move it, a large-scale manufacturing apparatus such as an extremely large-scale winding apparatus is required, which causes an increase in manufacturing cost. I was
[0006]
Further, in the step of forming a pattern of the conductive film, photolithography for printing a pattern on the flexible film by an optical method is used. Therefore, the flexible film must be stopped for a certain period of time. For this reason, it is difficult to assemble a production line consistent with a process of processing a flexible film while moving the film, such as film formation or etching, and the production cost is increased due to a decrease in production efficiency. Further, since such a flexible film needs to be able to be deformed accurately following the fine irregularities of the object to be measured, it is formed of an extremely thin thin film, and after being cut into individual sheets by punching or the like, it is handled. It is difficult to attach to a holding member or the like.
[0007]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a method of manufacturing a surface pressure distribution sensor capable of manufacturing a surface pressure distribution sensor having a flexible film in a simple process at a low cost. The purpose is to:
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the present invention, a flexible film substrate, a row wiring formed on the flexible film substrate and having a plurality of conductors extending in a first direction in parallel with each other, Manufacture of a surface pressure distribution sensor having a column wiring formed on a film substrate and having a plurality of conductors arranged in parallel and extending in a second direction intersecting the first direction, and a reinforcing plate attached to the flexible film substrate A method, comprising: forming an opening in the reinforcing plate; attaching the flexible film substrate to the reinforcing plate so as to cover the opening; Forming a column wiring, the method for manufacturing a surface pressure distribution sensor is provided.
[0009]
In addition, a flexible film substrate that can be bent, a row wiring formed on the flexible film substrate and a plurality of conductors extending in a first direction in parallel, and a plurality of conductors formed on a second substrate and arranged in parallel A method of manufacturing a surface pressure distribution sensor having a column wiring extending in a second direction intersecting with the first direction and a reinforcing plate attached to the flexible film substrate, wherein an opening is formed in the reinforcing plate. A step of attaching the flexible film substrate to the reinforcing plate so as to cover the opening; a step of forming the row wiring on the flexible film substrate; and a step of forming the column wiring on the second substrate. Forming a surface pressure distribution sensor.
[0010]
According to the method for manufacturing a surface pressure distribution sensor as described above, an opening is previously formed in a reinforcing plate, a flexible film is attached, and then row wiring and column wiring are formed. A large-scale manufacturing apparatus such as forming and etching a metal thin film while moving is not required. Further, it is possible to omit a difficult process of cutting the flexible film one by one, handling the film, and attaching the film to the reinforcing plate. Therefore, it is possible to manufacture a surface pressure distribution sensor having a flexible film at a low cost with a simple process.
[0011]
The reinforcing plate is provided with a plurality of openings corresponding to the formation of a plurality of surface pressure distribution sensors, and further includes a step of cutting out the individual surface pressure distribution sensors after forming the row wirings and the column wirings. May be. This makes it possible to manufacture a plurality of surface pressure distribution sensors more efficiently and at low cost.
[0012]
The method may further include, after forming the row wirings and the column wirings, a step of bending the flexible film substrate and the reinforcing plate at predetermined bending lines so that the row wirings and the column wirings overlap. Thus, the row wirings and the column wirings can be orthogonally overlapped by a simple procedure. The method may further include a step of intermittently forming a hole or a cut in the reinforcing plate along the refraction line. Thereby, the reinforcing plate can be bent accurately and reliably along the refraction line.
[0013]
The opening may have a contour conforming to the shape of the finger. When the surface pressure distribution sensor is used as a fingerprint detection sensor, if the opening is formed in a contour conforming to the shape of such a finger, the finger as an object to be measured can be guided to a correct measurement position.
[0014]
According to such a method of manufacturing a surface pressure distribution sensor, it is possible to detect a fine uneven surface, that is, to accurately detect a minute change in capacitance. This is because the change in the capacitance caused by the change in the separation distance according to the uneven shape at the intersection of the row wiring and the column wiring is detected. In addition, it is possible to manufacture the surface pressure distribution sensor with a simple configuration at low cost.
[0015]
The flexible film substrate is made of a resin having a different heat shrinkage in the first direction and the second direction, and when the film stress generated from the row wiring or the column wiring forms a tensile stress, the direction in which the heat shrinkage is large. In the case where the row wiring and the column wiring are formed so as to extend in a direction, and the film stress forms a compressive stress, the row wiring and the column wiring may be formed so as to extend in a direction in which the thermal contraction rate is small.
[0016]
Further, the row wiring and the column wiring are formed on first and second substrates that are independent of each other, and the row wiring and the column wiring intersect by overlapping the first and second substrates. What should I do? At this time, it goes without saying that the row wiring and the column wiring are spaced apart and opposed so as to form a capacitance at the intersection. Further, the substrate is formed of a single flexible film substrate, and the row wiring and the column wiring are formed on the flexible film substrate, and the flexible film substrate is bent at a predetermined position. The row wiring and the column wiring may intersect. This makes it possible to manufacture the surface pressure distribution sensor with a simple configuration at low cost. In addition, if at least one of the row wiring and the column wiring is covered with an insulating film, it is possible to reliably form a capacitance at the intersection of the row wiring and the column wiring, which is preferable. is there.
[0017]
The flexible film substrate is made of a resin having a different heat shrinkage ratio in the first direction and the second direction. When the film stress generated from the row wiring or the column wiring and the insulating film forms a tensile stress, the flexible film substrate is thermally shrunk. The row wirings and the column wirings are formed so as to extend in a direction with a higher rate, and when the film stress forms a compressive stress, the row wirings and the column wirings are formed so as to extend in a direction with a smaller thermal shrinkage. Just do it. This can prevent the row wiring and the column wiring from being disconnected by the stress of the flexible film substrate.
[0018]
The row wiring and the column wiring may be formed to extend in the same direction on the flexible film substrate, and the flexible film substrate may be bent so that the row wiring and the column wiring cross each other.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, representative embodiments of the present invention will be described. FIG. 1 is an explanatory diagram showing an equivalent circuit of a surface pressure distribution sensor manufactured by the manufacturing method of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged sectional view of a main part of the surface pressure distribution sensor of the present invention. The surface pressure distribution sensor 30 includes a row wiring 31, a column wiring 32, and a flexible film (flexible film substrate) 33 that are opposed to each other with a predetermined gap therebetween via a spacer 35.
[0020]
The row wiring 31 is a conductive film arranged in parallel on the flexible film 33 in the first direction X in a large number, for example, is composed of an Al film having a thickness of 0.1 μm, and has a pitch of, for example, 50 μm on the flexible film 33. It suffices if 200 lines are formed. The row wiring 31 is covered with an insulating film 34 in which, for example, Si 3 N 4 is laminated. Each row wiring 31 is connected to a capacitance detection circuit 22 that detects capacitance.
[0021]
The column wiring 32 is a conductive film arranged in a large number in parallel with the flexible film 33 in the second direction Y. The column wiring 32 is composed of, for example, an Al film having a thickness of 0.1 μm. It suffices if 200 lines are formed. The flexible film 33 only needs to have a degree of flexibility that bends in accordance with this uneven shape when an uneven surface of about several μm is pressed against the surface. For example, a polyester film having a thickness of about 1 to 30 μm Is preferably used. The column wiring 32 is covered with an insulating film 34 in which, for example, Si 3 N 4 is laminated. Each column wiring 32 is connected to the column selection circuit 23. The column selection circuit 23 connects all of the lines other than the column wiring 32 selected at the time of measuring the capacitance to the ground side.
[0022]
On the back side of the flexible film 33, a reinforcing plate 36 is formed. As shown in FIG. 3, the reinforcing plate 36 may be formed of a metal plate such as a stainless steel plate having a thickness of 0.15 mm or a resin plate. An opening 37 and a hole 38 are formed in the reinforcing plate 36. The opening 37 may be formed in an outline of the object to be measured for measuring the surface pressure distribution, for example, in an outer shape imitating the index finger 39. By forming the outer shape of the opening 37 in such a shape as to imitate the index finger 39, an object to be measured, for example, the index finger 39 can be guided to a correct measurement position when measuring the surface pressure distribution.
[0023]
The hole 38 is, for example, a long hole formed intermittently along a bending line L that traverses the reinforcing plate 36. It can be bent in the direction of arrow P. In order to facilitate bending of the reinforcing plate 36 along the bending line L, a cut or the like may be formed in addition to the hole 38. The flexible film 33 is attached to the reinforcing plate 36 having such a configuration. An adhesive layer (not shown) may be formed between the reinforcing plate 36 and the flexible film 33 so as to bond them.
[0024]
As shown in FIG. 4A, a row wiring 31 and a column wiring 32 are formed on a single flexible film 33 on the flexible film 33. By attaching such a flexible film 33 to the reinforcing plate 36, the portion of the flexible film 33 where the column wiring 32 is formed covers the opening 37 of the reinforcing plate 36. Then, the flexible film 33 is bent in the direction of the arrow P along the bending line L near the boundary between the row wiring 31 and the column wiring 32 so that the row wiring 31 and the column wiring 32 face each other via the insulating film 34. (See FIG. 4B).
[0025]
The bending of the flexible film 33 is performed in a state where the flexible film 33 and the reinforcing plate 36 are bonded to each other. That is, in the step of bending the reinforcing plate 36 shown in FIG. 3 along the bending line L, the flexible film 33 bonded to the reinforcing plate 36 is also bent along the bending line L.
[0026]
The spacer 18 is formed so as to go around the periphery of the flexible film 33 that is bent and facing, seals air in a gap between the opposing row wiring 31 and column wiring 32 via the insulating layer 34, and forms the air layer 41. Form. The air layer 41 plays a role of deflecting the flexible film 33 in accordance with the uneven surface by the sealed air when a fine uneven surface, for example, a finger is pressed from the opening 37 to the surface of the flexible film 33. Fulfill. The air layer 41 in the gap between the row wiring 31 and the column wiring 32 does not have to be sealed.
[0027]
The surface pressure distribution sensor 30 has the above-described configuration, and as shown in the equivalent circuit shown in FIG. 1, the static pressure distribution sensor 30 responds to a change in the separation distance of the intersection 21 where the row wiring 31 and the column wiring 32 intersect. The change in capacitance can be detected by the capacitance detection circuit 22. Thus, by detecting a change in the capacitance of a large number of intersections 21 generated when a minute uneven surface is pressed against the surface of the flexible film 33, the shape of the uneven surface of the measured object is signaled. It can be output as data.
[0028]
As the capacitance detection circuit 22, for example, a circuit as shown in FIG. 5 is used. At the time of measurement, except for the column wiring 32 selected by the column selection circuit 23, all are connected to the ground side, and on the same row wiring 31. The capacitance outside the measurement target is input in parallel to the measurement system as a parasitic capacitance, but can be canceled because the electrode on the opposite side of the parasitic capacitance is connected to the ground side. . With such a configuration, it is possible to detect a minute uneven surface such as a fingerprint, that is, a minute change in capacitance with high accuracy.
[0029]
In the present embodiment, the column wiring 32 is formed on the side of the reinforcing plate 36 on which the opening 37 is formed, that is, on the side on which the device under test is pressed. The formation of the wiring 31 is not limited. However, it is more preferable that the column wiring 23 connected to the column selection circuit 23 having a low output impedance is formed on the opening 37 side because it is hardly affected by static electricity.
[0030]
Although the surface pressure distribution sensor 30 is not limited in its application, it can be applied to, for example, an owner authentication system of the mobile phone 26 as shown in FIG. In recent years, it is considered that settlement is performed using the mobile phone 26 or the like. However, by forming the surface pressure distribution sensor 30 on the mobile phone 26, a fingerprint pressed against the surface pressure distribution sensor 30 can be accurately detected. The owner can be correctly authenticated by checking the fingerprint data registered in advance. At this time, if the opening 37 represents the outer shape of the finger, the finger can be accurately guided to the measurement area of the surface pressure distribution sensor 30 in detecting the fingerprint, which contributes to the accurate detection of the fingerprint.
[0031]
Next, a method for manufacturing the surface pressure distribution sensor of the present invention will be described in detail. First, a metal plate 51 as a material for forming the reinforcing plate 36 is prepared (see FIG. 7A). As such a metal plate 51, for example, a stainless steel plate having a thickness of 0.15 mm may be used. The metal plate 51 is preferably of a size that allows a plurality of reinforcing plates 36 to be formed, since the reinforcing plates 36 can be formed efficiently. The material for forming the reinforcing plate 36 may be, for example, a resin plate or the like other than the metal plate 51.
[0032]
Next, the opening 37 and the hole 38 are formed in the metal plate 51. The opening 37 and the hole 38 can be formed inexpensively by, for example, punching the metal plate 51 with a press machine or the like. Alternatively, the opening 37 and the hole 38 may be formed by etching. According to the etching, it is possible to suppress the generation of burrs on the periphery of the opening 37 and the hole 38 as compared with the punching process, and to form the opening 37 and the hole 38 more precisely. Thus, the reinforcing plate 36 is formed by opening the opening 37 and the hole 38 in the metal plate 51 (see FIG. 7B). In the case where the surface pressure distribution sensor is used as a fingerprint detection sensor, the shape of the opening 37 may be, for example, a shape following the contour of the tip of a finger. The shape of the opening 37 may be appropriately selected according to the shape of the object.
[0033]
The flexible film 33 is bonded to the entire reinforcing plate 36 so as to cover the opening 37 thus formed (see FIG. 7C). In such bonding, an adhesive or the like may be applied to the reinforcing plate 36 in advance. Further, by attaching the flexible film 33 to the entire reinforcing plate 36 while applying tension to the flexible film 33 during attachment, the flatness of the portion of the flexible film 33 exposed at the opening 37 can be ensured. In order to secure the flatness of the flexible film 33 at the opening 37, in addition to bonding the flexible film 33 while applying tension thereto, for example, shrinkage of the flexible film due to heat treatment may be used. . As the flexible film 33, for example, a polyester film having a thickness of about 1 to 30 μm may be selected.
[0034]
Subsequently, row wirings 31 and column wirings 32 are formed on the surface of the flexible film 33 (see FIG. 7D). The row wiring 31 and the column wiring 32 are formed, for example, by laminating an Al film having a thickness of 0.1 μm on the surface of the flexible film 33, forming a mask by photolithography, and then etching the predetermined row wiring 31 and the column wiring 32. What is necessary is just to form the pattern of. The row wirings 31 and the column wirings 32 may be formed on the flexible film 33 at a pitch of 50 μm, for example.
[0035]
Further, an insulating film 34 is formed on the entire surface of the flexible film 33 so as to cover the row wiring 31 and the column wiring 32 (see FIG. 7E). In order to form such an insulating film 34, for example, Si 3 N 4 may be laminated to a thickness of about 0.2 μm by sputtering. Thus, the sensor substrate 53 is formed.
[0036]
As shown in FIG. 9, individual sensor bases 53 are cut along a cutting line C from a large number of sensor bases 53 formed of a reinforcing plate 36 and a flexible film 33 formed as one plate. (See FIG. 8a). Such individual sensor base material 53 may be cut out by, for example, punching using a press machine.
[0037]
The sensor base material 53 cut out in this way is folded back along the holes 38 formed in the reinforcing plate 36 so that the row wirings 31 and the column wirings 32 face each other. At this time, the spacer 35 is sandwiched between the insulating films 34 that face each other. Thus, an air layer 41 having a certain gap is formed between the row wiring 31 and the column wiring 32 via the insulating film 34. Through the above steps, the surface pressure distribution sensor 30 is completed (see FIG. 8B).
[0038]
According to the method of manufacturing the surface pressure distribution sensor 30 as described above, after the opening 37 is formed in the reinforcing plate 36 in advance, the flexible film 33 is attached, and the row wiring 31 and the column wiring 32 are formed. Since only the flexible film 36 is folded together with the flexible film 33, a large-scale manufacturing apparatus such as winding a long flexible film around a roll or the like and forming or etching a metal thin film becomes unnecessary. Further, it is possible to omit a difficult step of cutting the flexible film one by one, handling the flexible film, and attaching the flexible film to the reinforcing plate 36. Therefore, the surface pressure distribution sensor 30 including the flexible film 33 can be manufactured at a low cost by a simple process.
[0039]
In the above-described embodiment, both the row wiring 31 and the column wiring 32 are formed on the flexible film. However, such a flexible film is provided only on the side on which the device to be measured is pressed, for example, on the side of the column wiring 32. And the row wirings 31 facing the column wirings 32 may be formed on a hard substrate (second substrate) such as a glass substrate, or may be formed directly on the reinforcing plate 36, and are limited. Not something.
[0040]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the method of manufacturing a surface pressure distribution sensor of the present invention, an opening is formed in a reinforcing plate in advance, a flexible film is attached, and then a row wiring and a column wiring are formed. This eliminates the need for a large-scale manufacturing apparatus such as forming and etching a metal thin film while moving the flexible film. Further, it is possible to omit a difficult process of cutting the flexible film one by one, handling the film, and attaching the film to the reinforcing plate. Therefore, it is possible to manufacture a surface pressure distribution sensor having a flexible film at a low cost with a simple process.
[0041]
The reinforcing plate is provided with a plurality of openings corresponding to the formation of a plurality of surface pressure distribution sensors, and further includes a step of cutting out the individual surface pressure distribution sensors after forming the row wirings and the column wirings. May be. This makes it possible to manufacture a plurality of surface pressure distribution sensors more efficiently and at low cost.
[0042]
The method may further include, after forming the row wirings and the column wirings, a step of bending the flexible film substrate and the reinforcing plate at predetermined bending lines so that the row wirings and the column wirings overlap. Thus, the row wirings and the column wirings can be orthogonally overlapped by a simple procedure. The method may further include a step of intermittently forming a hole or a cut in the reinforcing plate along the refraction line. Thereby, the reinforcing plate can be bent accurately and reliably along the refraction line.
[0043]
The opening may have a contour conforming to the shape of the finger. When the surface pressure distribution sensor is used as a fingerprint detection sensor, if the opening is formed in a contour conforming to the shape of such a finger, the finger as an object to be measured can be guided to a correct measurement position.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an equivalent circuit of a surface pressure distribution sensor.
FIG. 2 is an enlarged sectional view of a main part of the surface pressure distribution sensor.
FIG. 3 is a plan view showing a reinforcing plate.
FIG. 4 is an explanatory view showing a flexible film substrate.
FIG. 5 is an equivalent circuit diagram illustrating an example of a capacitance detection circuit.
FIG. 6 is an external perspective view showing a mobile phone provided with a surface pressure distribution sensor.
FIG. 7 is an explanatory view showing a method of manufacturing the surface pressure distribution sensor of the present invention.
FIG. 8 is an explanatory view showing a method of manufacturing the surface pressure distribution sensor of the present invention.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a state in which a plurality of sensor base materials are formed.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 30 surface pressure distribution sensor 31 row wiring 32 column wiring 34 insulating film 33 flexible film (flexible film substrate)
36 reinforcing plate 37 opening 38 hole