静電デバイスの製造方法及び静電デバイス
【課題】構造が簡単で顕著な小型化を達成でき、かつ製造が容易で製造コストを著しく低減できる静電デバイスを提供する。
【解決手段】静電デバイスとしての傾斜センサは、２つの電極構造体を作製する構造体作製工程と、作製された２つの電極構造体を接合する接合工程と、を含む方法により製造される。２つの電極構造体は、電極オフセット印刷工程と、電極硬化工程と、を含む方法で作製される。電極オフセット印刷工程では、紫外線リソグラフィと電鋳を組み合わせたプロセスにより静電電極パターンが形成された電極形成用金型８９をオフセット印刷装置８６のロール８７に装着して、導電性を有する感光性樹脂９０を成形品１にオフセット印刷する。電極硬化工程では、印刷された感光性樹脂９０を硬化させることにより、成形品１上に静電電極を形成する。
【解決手段】静電デバイスとしての傾斜センサは、２つの電極構造体を作製する構造体作製工程と、作製された２つの電極構造体を接合する接合工程と、を含む方法により製造される。２つの電極構造体は、電極オフセット印刷工程と、電極硬化工程と、を含む方法で作製される。電極オフセット印刷工程では、紫外線リソグラフィと電鋳を組み合わせたプロセスにより静電電極パターンが形成された電極形成用金型８９をオフセット印刷装置８６のロール８７に装着して、導電性を有する感光性樹脂９０を成形品１にオフセット印刷する。電極硬化工程では、印刷された感光性樹脂９０を硬化させることにより、成形品１上に静電電極を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば静電容量型センサ、静電アクチュエータ、静電スイッチ等の静電デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
静電容量型センサは従来から、例えば傾斜角センサ、圧力センサ及び加速度センサ等の各種センサとして広く用いられている。例えば傾斜角センサは、２つの電極に適宜の液体を浸漬し、傾斜による液面の変化を静電容量の変化として検出する構成となっている。また、圧力センサ及び加速度センサは、２つの電極の一方を固定し、他方を可動式として、可動側の電極が圧力又は加速度により位置が変化すると電極間の静電容量が変化することを利用したものである。
【０００３】
この種の静電容量型センサにおいては、電極間で液体が自由に移動できるようにするために、あるいは電極間の距離を可変とするために、電極間を真空とするか、あるいは空気等の誘電率の低い気体を用いることが行われてきた。しかしながら、この方法では、コンデンサに蓄積される電荷量の決定要因である誘電率が低くなり、センサの感度を向上させるためには電極面積を大きくしなければならなかった。これは素子面積の増加に繋がり、センサ製造時の歩留りの低下や小型化の妨げの原因となっていた。
【０００４】
この点、例えば非特許文献１は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を利用して信号増幅を行う静電容量型圧力センサを開示している。非特許文献１は、この構成により、圧力や加速度を高い感度で検出できるとする。
【非特許文献１】Ｓ． Ｂｕｓｃｈｎａｋｏｗｓｋｉ， Ａ． Ｂｅｒｔｚ， Ｗ． Ｂｒａｕｅｒ， Ｓ． Ｈｅｉｎｚ， Ｒ． Ｓｃｈｕｂｅｒｔｈ， Ｇ． Ｅｂｅｓｔ ａｎｄ Ｔ． Ｇｅｓｓｎｅｒ：“ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ ＡＮＤ ＣＨＡＲＡＣＴＥＲＩＳＡＴＩＯＮ ＯＦ Ａ ＨＩＧＨ ＡＳＰＥＣＴ ＲＡＴＩＯ ＶＥＲＴＩＣＡＬ ＦＥＴ ＳＥＮＳＯＲ ＦＯＲ ＭＯＴＩＯＮ ＤＥＴＥＣＴＩＯＮ” ＴＲＡＮＳＤＵＣＥＲＳ ’０３， Ｂｏｓｔｏｎ， Ｊｕｎｅ ８−１２， ２００３， ｐ． １３９１−１３９４．
【０００５】
一方、特許文献１は、前述の非特許文献１の構成は構造が複雑で製造工程が複雑になる旨を指摘し、これを解決するために、以下のような構成の静電容量型センサを提案している。即ち、この特許文献１の静電容量型センサは、基板と、ゲート電極板と、を備える。前記基板は、対向する２つの主面を有し、その一方の面に第１導電型のソース領域と第１導電型のドレイン領域が所定の間隔で設けられている。また、当該基板において、前記ソース領域と前記ドレイン領域の間に位置する第２導電型の領域がチャンネル領域とされている。前記ゲート電極板は、前記チャンネル領域に対向する。前記ゲート電極板は、前記チャンネル領域の表面に平行な一方向に移動可能に設けられており、前記チャンネル領域と前記ゲート電極板との対向面積の変化に基づいて前記ゲート電極板に加えられた力を検出する。特許文献１は、この構成により、構造が簡単でかつ製造が容易な静電容量型センサを提供できるとする。
【特許文献１】特開２００７−７１８４６号公報
【０００６】
また、特許文献２が開示する静電容量型センサは、外力によって変位する薄膜部およびこの薄膜部に形成された可動電極を有する第１の基板と、上記可動電極に対向する位置に設けられた固定電極を有する少なくとも一つの第２の基板と、を備える。そして、上記可動電極と上記固定電極との間に間隙が形成されるとともに、上記薄膜部の中央部を変位しないように固定する固定部材が設けられている。特許文献２は、この構成により、直線性の優れたセンサ出力が得られる静電容量型センサが得られるとする。
【特許文献２】特開平８−３２０２６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記特許文献で開示された構成は、製造等が一定程度容易になっているものの、スペースファクタとコストパフォーマンスの点で一層の改善の余地が残されていた。
【０００８】
本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、構造が簡単で顕著な小型化を達成でき、かつ製造が容易で製造コストを著しく低減できる静電デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段及び効果】
【０００９】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。
【００１０】
本発明の観点によれば、静電電極が対向配置された静電デバイスの以下のような製造方法が提供される。即ち、この静電デバイスの製造方法は、複数の構造体を作製する構造体作製工程と、作製された複数の構造体を接合する接合工程と、を含む。接合される前記構造体のうち少なくとも１つは、前記構造体作製工程において、電極オフセット印刷工程と、電極硬化工程と、を含む方法で作製される。前記電極オフセット印刷工程では、紫外線リソグラフィ又はＸ線リソグラフィと電鋳を組み合わせたプロセスにより静電電極パターンが形成された電極形成用金型をオフセット印刷装置のロールに装着して、導電性を有する樹脂を樹脂基材にオフセット印刷する。前記電極硬化工程では、印刷された樹脂を硬化させることにより、前記樹脂基材上に前記静電電極を形成する。
【００１１】
この方法により、微細な形状の静電電極をオフセット印刷で簡単に形成することができる。従って、静電デバイスの著しい小型化を実現できるとともに、静電電極の形成のための工程を大幅に簡素化でき、更に、大規模な装置が不要になって設備コストも大きく削減できる。また、工程の簡素化により、製造工程で使用される水、薬品、電力の使用量を大幅に削減できるので、製造コストを良好に低減できるとともに、環境への負荷も抑制することができる。
【００１２】
前記の静電デバイスの製造方法においては、以下のようにすることが好ましい。即ち、前記電極オフセット印刷工程において、静電デバイスの複数個分の静電電極パターンが繰返し形成された電極形成用金型を用いて、１つの前記樹脂基材につき複数個分の静電電極パターンを同時にオフセット印刷する。その後、前記樹脂基材は静電デバイス１個ごとに分離される。
【００１３】
この方法により、一度に複数の静電デバイスを処理することができるので、スループットを大幅に向上させることができ、製造コストの一層の低減に寄与することができる。
【００１４】
前記の静電デバイスの製造方法においては、前記電極オフセット印刷工程及び前記電極硬化工程により、前記静電電極とともに、当該静電電極から引き出される配線部が前記樹脂基材上に同時に形成されることが好ましい。
【００１５】
この方法により、配線部の製造も簡単になるので、工程の一層の簡素化と低コスト化を実現できる。
【００１６】
前記の静電デバイスの製造方法においては、以下のようにすることができる。即ち、前記電極形成用金型は、レジスト構造体作製工程と、ニッケル電鋳のシード層と成る導電層形成工程と、ニッケル電鋳工程と、除去工程と、を含む方法で製造される。前記レジスト構造体作製工程では、紫外線リソグラフィ法又はＸ線リソグラフィ法によって基板上にレジスト構造体を作製する。前記導電層形成工程では、前記レジスト構造体を覆うように導電層を形成する。前記ニッケル電鋳工程では、前記導電層を覆うようにニッケルを析出させる。前記除去工程では、前記基板、前記レジスト構造体及び前記導電層を除去する。
【００１７】
この方法により、電極形成用金型に凹凸の微細パターンを精度良く形成することができ、特にアスペクト比が１以下の形状を形成する場合に好適である。
【００１８】
前記の静電デバイスの製造方法においては、以下のようにすることもできる。即ち、前記電極形成用金型は、ニッケル電鋳のシード層と成る導電層形成工程と、レジスト構造体作製工程と、ニッケル電鋳工程と、除去工程と、を含む方法で製造される。前記導電層形成工程では、金型作製用基板上を覆うように導電層を形成する。前記レジスト構造体作製工程では、紫外線リソグラフィ法又はＸ線リソグラフィ法によって前記導電層の上にレジスト構造体を作製する。前記ニッケル電鋳工程では、前記レジスト構造体及びレジスト構造体の存在しないニッケル電鋳のシード層を覆うようにニッケルを析出させる。前記除去工程では、前記金型作製用基板、前記導電層及び前記レジスト構造体を除去する。
【００１９】
この方法により、電極形成用金型に凹凸の微細パターンを精度良く形成することができ、特にアスペクト比が１以上の形状を形成する場合に好適である。
【００２０】
前記の静電デバイスの製造方法においては、以下のようにすることが好ましい。即ち、前記金型作製用基板は、シリコン、ガラス、セラミック又は石英によりなる。前記レジスト構造体は感光性樹脂により作製される。前記導電層は金属によりなる。前記ニッケルは０．１ｍｍ以上の厚みで形成される。
【００２１】
この方法により、耐久性のある精密な電極形成用金型により、静電デバイスを低コストで製造することができる。
【００２２】
前記の静電デバイスの製造方法においては、接合される前記構造体のうち少なくとも１つは、前記構造体作製工程において、絶縁部オフセット印刷工程と、絶縁部硬化工程と、を含む方法で作製される。前記絶縁部オフセット印刷工程では、紫外線リソグラフィ又はＸ線リソグラフィと電鋳を組み合わせたプロセスにより絶縁部パターンが形成された絶縁部形成用金型をオフセット印刷装置のロールに装着して、電気絶縁性を有する樹脂を前記樹脂基材上にオフセット印刷する。前記絶縁部硬化工程では、印刷された樹脂を硬化させることにより、前記樹脂基材上に絶縁部を形成する。
【００２３】
この方法により、更に絶縁部をオフセット印刷で形成できるので、工程の一層の簡素化と低コスト化を図ることができる。
【００２４】
前記の静電デバイスの製造方法においては、以下のようにすることが好ましい。即ち、接合される前記構造体のうち少なくとも１つについては、前記構造体作製工程において、紫外線リソグラフィ又はＸ線リソグラフィと電鋳を組み合わせたプロセスにより作成された基板成形用金型を使用して前記樹脂基材を成形する基板成形工程が前記電極オフセット印刷工程の前に行われる。前記基板成形工程によって、前記樹脂基材にスルーホール形成用の貫通孔が形成される。
【００２５】
この方法により、電極の形成前に樹脂基材の形状を制御することで、静電デバイスの設計の自由度を高めることができ、製造コストの低減等に寄与することができる。また、スルーホールを簡単に形成できるので、一層の低コスト化を図ることができる。
【００２６】
前記の静電デバイスの製造方法においては、以下のようにすることが好ましい。即ち、接合される前記構造体のうち少なくとも１つについては、前記構造体作製工程において、紫外線リソグラフィ又はＸ線リソグラフィと電鋳を組み合わせたプロセスにより作成された基板成形用金型を使用して前記樹脂基材を成形する基板成形工程が前記電極オフセット印刷工程の前に行われる。前記基板成形工程では、前記基板成形用金型が装着されたローラ装置に前記樹脂基材を通過させることにより、当該樹脂基材を加圧成形する。
【００２７】
この方法により、電極の形成前に樹脂基材の形状を制御することで、静電デバイスの設計の自由度を高めることができ、製造コストの低減等に寄与することができる。また、樹脂基材の表面に微細パターンを容易に形成することができる。
【００２８】
前記の静電デバイスの製造方法においては、以下のようにすることが好ましい。即ち、接合される前記構造体のうち少なくとも１つについては、前記構造体作製工程において、紫外線リソグラフィ又はＸ線リソグラフィと電鋳を組み合わせたプロセスにより作成された基板成形用金型を使用して前記樹脂基材を成形する基板成形工程が前記電極オフセット印刷工程の前に行われる。前記基板成形工程では、前記基板成形用金型を用いて前記樹脂基材を成形する。
【００２９】
この方法により、電極の形成前に樹脂基材の形状を制御することで、静電デバイスの設計の自由度を高めることができ、製造コストの低減等に寄与することができる。また、樹脂基材の表面に微細パターンを容易に形成することができる。
【００３０】
前記の静電デバイスの製造方法においては、対向配置された前記静電電極の間に所定量の静電容量媒体を充填する静電容量媒体充填工程を更に含むことが好ましい。
【００３１】
この方法により、静電容量媒体を用いる静電容量センサを低コストで提供することができる。
【００３２】
本発明の他の観点によれば、前記製造方法により製造された静電デバイス、具体的には、静電容量型センサ、静電アクチュエータ及び静電スイッチが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
次に、発明の実施の形態を説明する。最初に、静電デバイス（静電容量型センサ）の一例としての傾斜センサの構造と動作原理について、図１を参照して説明する。図１（ａ）及び図１（ｂ）は、傾斜センサ１１の原理を示す模式断面図である。
【００３４】
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、傾斜センサ１１は、中空状に形成されたセンサハウジング１２と、１つの共通電極１３と、第１対向電極１４と、第２対向電極１５と、を備えて形成されている。これらの電極（静電電極）１３，１４，１５は薄い板状の電極とされ、センサハウジング１２の内壁に備えられている。共通電極１３は円形状に形成されており、２つの対向電極１４，１５は何れも半円形状に形成されている。
【００３５】
センサハウジング１２の内部空間は所定の厚みを有する円形状に形成されており、前記共通電極１３は、この内部空間の厚み方向一側の内壁に配置されている。一方、２つの対向電極１４，１５は、共通電極１３と反対側に位置する内壁に配置されている。この対向電極１４，１５と前記共通電極１３との間には、前記内部空間の厚み方向に所定の隙間が形成されている。
【００３６】
２つの対向電極１４，１５は、互いに若干の間隔をあけて配置されている。また、第１対向電極１４は共通電極１３の一側の半分に対応するように配置され、第２対向電極１４は共通電極１３の残りの半分に対応するように配置される。
【００３７】
そして、前記センサハウジング１２の内部空間には、所定量の液体（具体的には、シリコンオイル）が封入される。この構成でセンサハウジング１２が傾斜すると、静電容量媒体としてのシリコンオイルの液面１６が相対的に変化するので、２つの対向電極１４，１５が浸漬される面積が変化する。これを静電容量の変化として検出することにより、センサハウジング１２が取り付けられた部材等の傾斜方向及び傾斜角θを取得することができる。
【００３８】
次に、図２を参照して、傾斜センサ１１の詳細な構成を説明する。図２は傾斜センサ１１の分解斜視図である。
【００３９】
図２に示すように、傾斜センサ１１は、第１電極構造体３１と、第２電極構造体３２と、を相互に接合することで構成される。第１電極構造体３１は、所定の厚みを有するように形成された樹脂基板５１の厚み方向一側の面に、前記対向電極１４，１５を形成し、更に絶縁樹脂層５３を積層した構成となっている。なお、図２においては絶縁樹脂層５３の構成をより良く示すために、樹脂基板５１と絶縁樹脂層５３は分離した状態で描かれている。
【００４０】
絶縁樹脂層５３には中空部５４が貫通状に形成されている。この中空部５４は、傾斜センサ１１が備えるセンサハウジング１２の前記内部空間に相当する。この中空部５４は、前記樹脂基板５１に形成されたオイル注入口５５に連通している。このオイル注入口５５は前記シリコンオイルを中空部５４に所定量注入するための孔として形成されており、注入後は、当該オイル注入口５５は封止栓５６によって閉鎖される。
【００４１】
対向電極１４，１５は、樹脂基板５１と絶縁樹脂層５３との間に挟まれた位置に形成される。また、樹脂基板５１の一側の面（接合時に内側を向く面）には一対の配線部５７が備えられ、この配線部５７は、前記対向電極１４，１５のそれぞれから引き出されるように形成される。それぞれの配線部５７の一端に相当する位置において、前記樹脂基板５１には貫通状の電極孔５８が形成され、この電極孔５８の内部に配線用電極５９が配置される。それぞれの配線用電極５９は、樹脂基板５１の外側を向く面に露出するように配置されるとともに、前記配線部５７を介して前記対向電極１４，１５と電気的に接続されている。
【００４２】
第２電極構造体３２は、所定の厚みを有するように形成された樹脂基板５２の厚み方向一側の面（接合時に内側を向く面）に、前記共通電極１３を形成した構成となっている。また、樹脂基板５２の一側の面には配線部７１が備えられ、この配線部７１は、前記共通電極１３から引き出されるように形成される。この配線部７１に相当する位置において、前記樹脂基板５１及び絶縁樹脂層５３には電極孔７２，７３が形成され、これら電極孔７２，７３の内部には配線用電極７４が配置される。配線用電極７４は、樹脂基板５１の外側を向く面に露出するように配置されるとともに、前記配線部７１を介して共通電極１３と電気的に接続されている。
【００４３】
以上の構成の第１電極構造体３１及び第２電極構造体３２を厚み方向に相互に接合することで、内部に共通電極１３及び対向電極１４，１５を配置したセンサハウジング１２が構成され、傾斜センサ１１を製造することができる。
【００４４】
次に、図３及び図４を参照して、第１電極構造体３１を作製する工程を概観的に説明する。図３は傾斜センサの製造方法を模式的に示す説明図である。図４は導電性を有する樹脂をオフセット印刷する様子を示す側面図である。
【００４５】
本実施形態の製造方法では、まず、射出成形装置８１を用いて、成形品（樹脂基材）１を製造する。この成形品１は、複数の前記樹脂基板５１を並べて配置するとともに、これらの樹脂基板５１がランナ部によって相互に連結された形状となっている。
【００４６】
前記射出成形装置８１には、紫外線リソグラフィと電鋳を組み合わせたプロセスによって微細なパターンが形成された基板成形用金型８２が装着されている。なお、基板成形用金型８２には傾斜センサ１１の複数個分の成形パターンが繰返し状に配置されており、これにより、樹脂基板５１の微細な形状（例えば、オイル注入口５５や電極孔５８，７２等）を一度に複数個分形成することができる。
【００４７】
次に、オフセット印刷装置８６により、導電性を有するペースト状の感光性樹脂（樹脂インク）９０による対向電極１４，１５及び配線部５７のパターンを、前記成形品１に対し印刷する。樹脂に導電性を付与する方法としては、適宜の金属（例えば、銀）のナノ粒子を樹脂に分散させる方法等が考えられる。
【００４８】
このオフセット印刷装置８６は、ロール８７と、転写体としてのブランケット８８と、を備えている。ロール８７の外周面には、微細な静電電極パターン及び配線部パターンが紫外線リソグラフィと電鋳を組み合わせたプロセスで形成された電極形成用金型８９が装着されている。なお、この電極形成用金型８９には、基板成形用金型８２と同様に、傾斜センサ１１の複数個分の静電電極パターンが形成されている。これにより、微細な形状の対向電極１４，１５及び配線部５７を一度に複数個分形成することができる。
【００４９】
図４に示すように、オフセット印刷装置８６において前記ロール８７の外周には、電極形成用金型８９が巻かれるようにして取り付けられている。この電極形成用金型８９には、前記対向電極１４，１５及び配線部５７の形状に対応した微細な凹部が形成されており、この凹部に感光性樹脂９０が供給される。なお、ロール８７の近傍には、余分な感光性樹脂９０を掻き取るためのブレード９１が配置されている。また、ブランケット８８は前記ロール８７と対向するように配置され、互いに反対方向に回転する。
【００５０】
この構成で、ロール８７及びブランケット８８が回転駆動されることにより、電極形成用金型８９の凹部に入った感光性樹脂９０は前記ブランケット８８の外周面に吸い取られる。そして、ブランケット８８に移行した感光性樹脂９０は、ブランケット８８の回転によって成形品１に転写される。この電極オフセット印刷工程により、所望の微細なパターンを成形品１上に印刷することができる。
【００５１】
次に、図３に示す紫外線ランプ９２により感光性樹脂９０を硬化させ、対向電極１４，１５及び配線部５７を形成する。なお、図３では第１対向電極１４のみをモデル的に図示しているが、前記電極オフセット印刷工程及びこの硬化工程によって、第２対向電極１５及び配線部５７も同時に形成されることになる。更に、成形品１においてランナ部から樹脂基板５１をそれぞれ切り離す切離し工程を行うことで、対向電極１４，１５及び配線部５７を備えた複数の樹脂基板５１を作製することができる。
【００５２】
なお、図３においては図示を省略しているが、本実施形態では、対向電極１４，１５及び配線部５７を形成した成形品に対し、前記絶縁性樹脂によるパターンをオフセット印刷する工程（絶縁部オフセット印刷工程）と、当該絶縁性樹脂を感光硬化させることで絶縁樹脂層５３を形成する工程（絶縁部硬化工程）とが、前記切離し工程の前に行われる。これにより、樹脂基板５１に絶縁樹脂層５３を積層させることができる。なお、この絶縁部オフセット印刷工程は、電極形成用金型８９の代わりに絶縁部形成用金型を使用するとともに、導電性を有する樹脂の代わりに電気絶縁性を有する感光性樹脂のペーストを用いて印刷する点以外は前記電極オフセット印刷工程と同様であるので、説明を省略する。
【００５３】
次に、前記オフセット印刷装置８６に用いられる電極形成用金型８９の製造方法について、図５を参照して説明する。図５は電極形成用金型の製造方法の第１例を示す図である。
【００５４】
まず、シリコンウエハからなる金型作製用基板２１を用意し（図５（１））、その上にレジスト２２を塗布する（図５（２））。このレジスト２２としては、例えば紫外線レジストを用いることができる。次に、マスク２３を用いてレジスト２２を選択的に紫外線露光し（露光工程、図５（３））、未露光部分を除去する（現像工程、図５（４））。この紫外線リソグラフィ法により、金型作製用基板２１上にレジスト構造体２４を形成することができる。
【００５５】
次に、レジスト構造体２４を覆うように、膜状のシード層（導電層）２５を形成する（導電層形成工程、図５（５））。このシード層２５としては、チタン又は銅などの金属によりなるものを使用することができる。次に、このシード層２５を覆うようにニッケルを析出させる（ニッケル電鋳工程、図５（６））。次に、金型作製用基板２１、レジスト構造体２４及びシード層２５を、適宜の薬品等を使って除去する（除去工程、図５（７）〜図５（９））。最後に、ニッケル電鋳層２６を所定の範囲で切り出し、その背面を加工する（図５（１０））。以上により、図５（１１）に示すような電極形成用金型８９を製造することができる。
【００５６】
なお、電極形成用金型８９は、図６の方法で製造することもできる。図６は電極形成用金型の製造方法の第２例を示す図である。
【００５７】
この方法では、シリコンウエハからなる金型作製用基板２１を用意し（図６（１））、その上にチタン又は銅などの金属によりなるシード層２５を形成し（導電層形成工程、図６（２））、更にレジスト２２を塗布して選択的に露光し、現像する（図６（３）〜図６（５））。これにより、シード層２５上にレジスト構造体２４を形成することができる。
【００５８】
次に、レジスト構造体２４を覆うようにニッケルを析出させる（ニッケル電鋳工程、図６（６））。次に、金型作製用基板２１、シード層２５及びレジスト構造体２４を、適宜の薬品等を使って除去する（除去工程、図６（７）〜図６（８））。最後に、ニッケル電鋳層２６を所定の範囲で切り出し、その背面を加工する（図６（９））。以上により、図６（１０）に示すような電極形成用金型８９を得ることができる。
【００５９】
図５又は図６の方法で作製される電極形成用金型８９は、例えば３０万回以上のオフセット印刷に耐える耐久性を有している。従って、電極形成用金型８９の交換頻度を極めて少なくでき、傾斜センサ１１の製造コストを効果的に低減することができる。
【００６０】
図５及び図６において用いられる金型作製用基板２１としては、シリコンウエハのほか、ガラス、セラミック又は石英を用いることができる。また、図５及び図６の方法で用いられるレジスト２２としては、ポリビニルアルコールを含む紫外線レジストを用いることができる。ただし、前記紫外線リソグラフィ法に代えてＸ線リソグラフィ法を用いることもできる。
【００６１】
また、電極形成用金型８９の製造方法としては、図５の方法を用いても良いし、図６の方法を用いても良い。ただし、電極形成用金型８９に形成される３次元微細構造のアスペクト比が１以下の場合には図５の方法が好適である一方、アスペクト比が１以上の場合には図６の方法が好適である。
【００６２】
また、図５及び図６に示す電極形成用金型８９の製造方法は、絶縁樹脂層５３を形成するための前記絶縁部形成用金型にも適用することができ、更に、射出成形装置８１の基板成形用金型８２にも適用することができる。電極形成用金型８９及び絶縁部形成用金型に適用する場合は、前記ニッケル電鋳工程で約３時間程度電鋳処理を行い、０．３ｍｍ以上の厚みを有するニッケル電鋳層２６を形成することが好ましい。一方、基板成形用金型８２に適用する場合は、前記ニッケル電鋳工程で約７２時間程度電鋳処理を行い、３ｍｍ以上の厚みを有するニッケル電鋳層２６を形成することが好ましい。
【００６３】
次に、第１電極構造体３１及び第２電極構造体３２を作製して相互に接合する工程について、図７〜図９を参照して更に詳細に説明する。図７は傾斜センサの第１電極構造体を製造する工程を示す説明図、図８は第２電極構造体を製造する工程を示す説明図、図９は２つの電極構造体を接合して傾斜センサを製造する工程を示す説明図である。
【００６４】
まず、第１電極構造体３１を作製する工程について説明する。最初に、図７（１）に示すように樹脂からなる加工基板（樹脂基材）６１を用意し、これを適宜の薬品等で洗浄する。なお、この加工基板６１は複数個分の樹脂基板５１を形成するために大きな１枚物の基板として構成されており、後の工程でセンサ１個分ずつ切り出されることになる。
【００６５】
加工基板６１の洗浄後、傾斜センサ１１の樹脂基板５１に必要とされる形状に応じて、貫通孔や凹部等を形成する加工を行う（図７（２））。この加工処理によって、前述のオイル注入口５５、電極孔５８，７２等が形成される。なお、図７（２）においては傾斜センサ１１の１個分だけが代表して示されているが、実際にはセンサ複数個分の処理が１度に行われ、これは図７（３）以降の処理においても同様である。
【００６６】
次に、図５又は図６に示す方法で製造された電極形成用金型８９をオフセット印刷装置８６に装着し、このオフセット印刷装置８６を用いて、導電性を有する熱硬化性樹脂９５を印刷する（図７（３））。そして、当該熱硬化性樹脂９５をレーザ加熱処理によって硬化させる（図７（４））。これにより、対向電極１４，１５及び配線部５７が形成される。なお、図７（３）及び図７（４）の例では熱硬化性樹脂を用いた印刷を示したが、感光性樹脂を用いたオフセット印刷を適用しても差し支えない。また、図７及び図９では簡略化のために第１対向電極１４のみをモデル的に図示し、第２対向電極１５及び配線部５７は図示していない。
【００６７】
次に、図５又は図６に示す方法で形成された絶縁部形成用金型を装着したオフセット印刷装置を用いて、電気絶縁性を有する紫外線感光性樹脂９６を印刷するとともに（図７（５））、当該紫外線感光性樹脂９６を紫外線ランプ９２によって露光させ、硬化させる（図７（６））。これにより、絶縁樹脂層５３が形成される。以上により、図７（７）に示すような第１電極構造体３１を作製することができる。
【００６８】
第２電極構造体３２を作製する工程について説明する。最初に、図８（８）に示すような樹脂からなる加工基板（樹脂基材）６２を用意し、これを適宜の薬品等で洗浄する。この洗浄後、導電性を有する熱硬化性樹脂９５を印刷するとともに（図８（９））、当該熱硬化性樹脂９５をレーザ加熱処理によって硬化させる（図８（１０））。これにより、共通電極１３が形成される。以上により、図８（１１）に示すような第２電極構造体３２を作製することができる。
【００６９】
次に、２つの電極構造体３１，３２を接合する工程について説明する。最初に、図７の方法で作製した加工基板６１（第１電極構造体３１）において、前記絶縁樹脂層５３の表面に接着剤を塗布し、接着剤層８５を形成する（図９（１２））。そして、この接着剤層８５に、図８の方法で作製した加工基板６２（第２電極構造体３２）の共通電極１３側の面を対向させるように配置し、互いに圧着させて接合する（接合工程、図９（１３））。これにより積層体３５が構成され、この積層体３５においては、第２電極構造体３２が備える共通電極１３と、第１電極構造体３１が備える対向電極１４，１５と、が前記絶縁樹脂層５３を挟んで対向配置されることになる。
【００７０】
次に、導電性を有する熱硬化性樹脂９５をインクジェット印刷するとともに（図９（１４））、レーザ熱処理によって硬化させる（図９（１５））。なお、図９（１４）及び図９（１５）の処理では、積層体３５は図９（１３）までとは上下逆の状態とされている。以上の工程により、前記配線用電極５９，７４を形成することができる。
【００７１】
続いて、上下逆の状態だった積層体３５を元の向きに戻し、オイル注入口５５からシリコンオイルを注入する（静電容量媒体充填工程、図９（１６））。これにより、前記中空部５４に所定量のシリコンオイルが充填される。その後、オイル注入口５５を封止栓５６によって閉鎖する（図９（１７））。なお、図７〜図９に示す製造方法では、配線用電極５９，７４が露出する面とは逆の面にオイル注入口５５が開口されている例で説明しているが、図２に示すように、配線用電極５９，７４と同じ側の面にオイル注入口５５が形成されていても差し支えない。
【００７２】
次に、積層体３５を傾斜センサ１１の１個分ごとに切り離す（図９（１８））。即ち、図７及び図８で処理される加工基板６１，６２は何れもセンサ複数個分がまとめて加工されており、これを図９（１３）の工程で接合した積層体３５もセンサ複数個分に相当することになる。従って、積層体３５を図９（１８）の点線に沿って切断し、１個ずつに分離することで、１つの積層体３５から複数個の傾斜センサ１１を得ることができる。
【００７３】
以上に示すように、本実施形態の傾斜センサ１１は、共通電極１３と対向電極１４，１５とが対向配置された構成となっている。そして、この傾斜センサ１１は、２つの電極構造体３１，３２を作製する構造体作製工程と、作製された電極構造体３１，３２を接合する接合工程と、を含む方法によって製造される。そして、接合される２つの電極構造体３１，３２は何れも、前記構造体作製工程において、電極オフセット印刷工程と、電極硬化工程と、を含む方法で作製される。前記電極オフセット印刷工程では、紫外線リソグラフィと電鋳を組み合わせたプロセスにより静電電極パターンが形成された電極形成用金型８９をオフセット印刷装置８６のロール８７に装着して、導電性を有する熱硬化性樹脂９５を加工基板６１（６２）にオフセット印刷する。電極硬化工程では、印刷された熱硬化性樹脂９５を硬化させることにより、前記加工基板６１（６２）上に対向電極１４，１５（共通電極１３）を形成する。
【００７４】
これにより、微細な形状の共通電極１３及び対向電極１４，１５をオフセット印刷により簡単に形成できる。従って、傾斜センサ１１の著しい小型化を実現できるとともに、リードタイムが短く、リソグラフィプロセスに比べて工程を単純化できる。また、薬品や純水等の使用量が減ってランニングコストを低減できるとともに、環境負荷を低減することができる。更に、半導体プロセスに使用するような大掛かりな装置を減らすことができ、初期コストも大幅に低減することができる。
【００７５】
以下、本実施形態の効果を更に詳しく示すために、図１０〜図１２を参照して、従来のフォトリソグラフィを多用した傾斜センサの製造方法を概略的に説明する。図１０〜図１２には、従来技術の静電容量型センサの製造工程が順に示されている。
【００７６】
まず、図１０（１）に示すようにシリコンウエハからなる基板６５を用意し、その表面に酸化膜６６を形成するとともに（図１０（２））、当該酸化膜６６の上に紫外線感光型樹脂からなるレジスト６７を塗布する（図１０（３））。更に、選択的な紫外線露光を行い（図１０（４））、現像する（図１０（５））。
【００７７】
続いて、レジストが除去された部分の酸化膜６６を選択的に除去した後（図１０（６））、レジストを除去する（図１０（７））。次に、酸化膜を選択的に除去した側と反対側の面に、一側の静電電極として用いられる銅膜６８をスパッタリングにより形成する（図１０（８））。そして、銅膜６８の上にレジスト６７を塗布し（図１０（９））、更に選択的な紫外線露光を行う（図１０（１０））。
【００７８】
次に、現像を行い（図１１（１１））、更に前記銅膜６８を選択的にエッチングした後（図１１（１２））、レジスト６７を除去する（図１１（１３））。続いて、レジスト６７を再度塗布し（図１１（１４））、選択的な紫外線露光を行い（図１１（１５））、現像する（図１１（１６））。これにより、前記絶縁樹脂層５３に相当する部分が形成される。
【００７９】
そして、レジスト６９を更に塗布し（図１１（１７））、選択的な紫外線露光を行い（図１１（１８））、現像する（図１１（１９））。そして、前記酸化膜６６が除去されている部分の基板６５を除去する（図１１（２０））。これにより、積層体に貫通孔及び凹部を形成することができる。なお、このレジスト６９は、後の工程で前記絶縁樹脂層５３に中空部５４を形成するための犠牲層としても機能する。
【００８０】
次に、再びレジスト７０を塗布し（図１２（２１））、選択的な紫外線露光を行い（図１２（２２））、現像する（図１２（２３））。次に、前記貫通孔及び凹部の内面に導電膜７５を形成するために、スパッタリングを行う（図１２（２４））。その後、レジスト７０を除去し（図１２（２５））、貫通孔及び凹部にスルーホール７６をメッキする（図１２（２６））。このスルーホール７６は、前記配線用電極５９，７４として機能する。次に、レジスト６９を所定の厚みだけ研磨して除去した上で（図１２（２７））、一側の静電電極として用いられる銅膜７７をスパッタリングにより形成する（図１２（２８））。その後、犠牲層としてのレジスト６９をエッチングにより除去する（図１２（２９））。これにより、シリコンオイルを充填するための中空部を形成することができる（シリコンオイルの充填工程は省略する）。以上により、図１２（２９）に示すような傾斜センサを製造することができる。
【００８１】
以上に示すように、従来の傾斜センサ（静電容量型センサ）の製造方法では、紫外線露光工程を少なくとも５回行う必要があった。従って、露光のための例えばクロムからなるマスクが多数必要になり、製造コストの上昇要因になっていた。また、スパッタリングやエッチング等、真空や薬液槽を必要とする工程が多く必要になり、リードタイムが長期化する原因となっていた。
【００８２】
この点、本実施形態の方法によれば、共通電極１３、対向電極１４，１５、及び絶縁樹脂層５３を、オフセット印刷で簡単に形成することができる。従って、図７〜図９に示すように従来の工程を大幅に簡素化でき、更に、大規模な装置が不要になって設備コストも大幅に削減できる。また、工程の簡素化により、製造工程で使用される水、薬品、電力の使用量を大幅に削減できる。これにより、製造コストを大幅に低減することができる。
【００８３】
次に、本実施形態の傾斜センサ１１と、従来の市販品との性能及び価格の比較を表１に示す。
【００８４】
【表１】
【００８５】
このように、本実施形態の傾斜センサ１１は、従来の市販品とほぼ同等な性能を達成しつつ、大幅な小型化を図ることができるとともに、１０分の１以下の顕著な低価格を実現できることが判る。
【００８６】
また、本実施形態の傾斜センサ１１は、前記電極オフセット印刷工程において、傾斜センサ１１の対向電極１４，１５等のパターンが複数個分繰返し形成された電極形成用金型８９を用いて、１つの加工基板６１につき複数個分の対向電極１４，１５等のパターンを同時にオフセット印刷する。その後、前記加工基板６１は（積層体３５の状態で）静電デバイス１個ごとに分離される。
【００８７】
これにより、一度に複数の傾斜センサ１１を加工処理することができるので、スループットを大幅に向上させることができ、製造コストの一層の低減に寄与することができる。
【００８８】
また、本実施形態の傾斜センサ１１は、前記電極オフセット印刷工程及び前記電極硬化工程により、前記対向電極１４，１５等とともに、当該対向電極１４，１５ら引き出される配線部５７が加工基板６１上に同時に形成される。
【００８９】
これにより、配線部５７の形成も容易になるので、工程の一層の簡素化と低コスト化を実現できる。
【００９０】
また、電極形成用金型８９の製造方法の一例として図５に示す方法は、レジスト構造体作製工程と、導電層形成工程と、ニッケル電鋳工程と、除去工程と、を含む方法で製造される。前記レジスト構造体作製工程では、紫外線リソグラフィ法によって金型作製用基板２１上にレジスト構造体２４を作製する。前記導電層形成工程では、前記レジスト構造体２４を覆うようにシード層２５を形成する。前記ニッケル電鋳工程では、前記シード層２５を覆うようにニッケルを析出させる。前記除去工程では、前記金型作製用基板２１、前記レジスト構造体２４及び前記シード層２５を除去する。
【００９１】
これにより、電極形成用金型８９に凹凸の微細パターンを精度良く形成することができ、特にアスペクト比が１以下の形状を形成する場合に好適である。
【００９２】
また、電極形成用金型８９の製造方法の一例として図６に示す方法は、導電層形成工程と、レジスト構造体作製工程と、ニッケル電鋳工程と、除去工程と、を含む方法で製造される。前記導電層形成工程では、金型作製用基板２１上を覆うようにシード層２５を形成する。前記レジスト構造体作製工程では、紫外線リソグラフィ法又はＸ線リソグラフィ法によって前記シード層２５の上にレジスト構造体２４を作製する。前記ニッケル電鋳工程では、前記レジスト構造体２４を覆うようにニッケルを析出させる。前記除去工程では、前記金型作製用基板２１、前記シード層２５及び前記レジスト構造体２４を除去する。
【００９３】
この方法は、図５の場合と同様に電極形成用金型８９に凹凸の微細パターンを精度良く形成することができるが、アスペクト比が１以上の形状を形成する場合には、図６の方法を用いることが特に好適である。
【００９４】
また、本実施形態において、前記金型作製用基板２１はシリコンによりなる。前記レジスト構造体２４は感光性樹脂により作製される。前記シード層２５はチタン又は銅などの金属によりなる。また、前記ニッケル電鋳層２６は０．１ｍｍ以上の厚みで形成される。
【００９５】
これにより、耐久性のある精密な電極形成用金型８９により、傾斜センサ１１を低コストで製造することができる。
【００９６】
次に、傾斜センサ１１の更に別の製造方法について、図１３〜図１５を参照して説明する。この製造方法は、ローラ装置による加圧成形と、スパッタリングによる電極形成を行っている点を特徴とするものである。図１３は傾斜センサの別の製造方法において、第１電極構造体を製造する工程を示す説明図である。図１４は第２電極構造体を製造する工程を示す説明図である。図１５は２つの電極構造体を接合して傾斜センサを製造する工程を示す説明図である。
【００９７】
まず、第１電極構造体３１を作製する工程について説明する。最初に、図１３（１）に示すようなローラ装置９３に、樹脂からなるシート状の加工基板（樹脂基材）６１を通過させる。このローラ装置９３は、その外周面に基板成形用金型８２が装着されたローラ９４を備えている。このローラ装置９３を用いた加圧成形により、前記基板成形用金型８２の凹凸形状が加工基板６１の表面に転写される。これにより、傾斜センサ１１の樹脂基板５１に必要とされる形状に応じて、凹部を形成する加工を行うことができる（図１３（２））。
【００９８】
次に、前記加工基板６１を洗浄した後、銅によるスパッタリングによって、前記凹部内を含めた前記加工基板６１の表面に銅膜（金属膜）７８を形成する（図１３（３））。そして、その上に樹脂７９を塗布し（図１３（４））、更にＯ2アッシングによって、前記凹部の底部に位置する部分だけを残すようにして樹脂７９を除去する（図１３（５））。続いて、エッチング等の適宜の手段によって、樹脂７９が除去されている部分の銅膜７８を除去する（図１３（６））。その後、樹脂７９を完全に取り除き、銅膜７８を露出させて、対向電極１４，１５とする（図１３（７））。以上により、図１３（７）に示すような第１電極構造体３１を作製することができる。
【００９９】
次に、第２電極構造体３２を作製する工程について説明する。最初に、図１４（８）に示すような樹脂からなるシート状の加工基板（樹脂基材）６２を用意し、これを適宜の薬品等で洗浄する。この洗浄後、銅によるスパッタリングによって、銅膜７８を形成する（図１４（９））。そして、銅膜７８の上に紫外線感光型のレジスト樹脂８０を塗布し（図１４（１０））、選択的な紫外線露光を行う（図１４（１１））。続いて、現像を行い（図１４（１１））、露出した部分の銅膜７８をエッチング等の適宜の手段によって除去する（図１４（１２））。その後、レジスト樹脂８０を除去する（図１４（１３））。以上により、図１４（１３）に示すような第２電極構造体３２を作製することができる。
【０１００】
次に、２つの電極構造体３１，３２を相互に接合する工程について説明する。最初に、図１４の方法で作製した加工基板６２（第２電極構造体３２）において、共通電極１３が形成されている側の面に対し、真空チャンバ９７内で水蒸気（イオンビーム）を照射する（図１５（１６））。次に、２つの加工基板６１，６２（電極構造体３１，３２）を、対向電極１４，１５と共通電極１３とがそれぞれ対向するように貼り合わせ（図１５（１７））、圧着により接合する（図１５（１８））。なお、このときの接合温度は、ガラス転移温度以下とされる。以上により積層体３５が構成され、加工基板６１の凹部の部分にシリコンオイル充填のための中空部９８を形成することができる。
【０１０１】
次に、積層体３５を傾斜センサ１１の１個分ごとに切り離す（図１５（１９））。即ち、図１３及び図１４で処理される加工基板６１，６２は、図７及び図８の場合と同様にセンサ複数個分がまとめて加工され、これが相互に接合されている。従って、前記積層体３５を図１５（１９）の点線に沿って切り離すことで、１つの積層体３５から複数個の傾斜センサ１１を得ることができる。最後に、切離し後の傾斜センサ１１において前記中空部９８にシリコンオイルを充填し、図略のオイル注入口を封止する（図１５（２０））。以上により、傾斜センサ１１を得ることができる。
【０１０２】
次に、傾斜センサ１１の更に別の製造方法について、図１６〜図１８を参照して説明する。この製造方法は、銅板をインサート成形することによって電極及びセンサハウジングを形成する点を特徴とするものである。図１６は傾斜センサの更に別の製造方法において、第１電極構造体を製造する工程を示す説明図である。図１７は第２電極構造体を製造する工程を示す説明図である。図１８は２つの電極構造体を接合して傾斜センサを製造する工程を示す説明図である。
【０１０３】
まず、インサート成形のための銅板８３を作製する工程について説明する。最初に、図１６（１）に示すような銅板８３を洗浄し、その表面に紫外線感光型のレジスト樹脂８０を塗布する（図１６（２））。その後、選択的な紫外線露光を行い（図１６（３））、現像する（図１６（４））。続いて、露出した銅板８３をエッチングすることにより選択的に除去し（図１６（５））、更にレジスト樹脂８０を除去する（図１６（６））。以上により、適宜の場所に貫通孔等が形成された銅板８３を作製することができる。
【０１０４】
次に、射出成形工程について説明する。最初に、図１７（７）に示すような２つの基板成形用金型８２ａ，８２ｂを用意する。基板成形用金型８２ａは、後述の中空部９８等の形状を含む微細パターンを形成するためのものであり、基板成形用金型８２ｂは、スルーホールのための貫通孔を形成するためのものである。この２つの基板成形用金型８２ａ，８２ｂは、例えば図５又は図６で示した方法で作製することができる。
【０１０５】
次に、射出成形装置８１に基板成形用金型８２ａ，８２ｂを装着するとともに、図１６（６）の銅板８３を挟み込むようにして型閉じする（図１７（８））。その後、電気絶縁性を有する樹脂を注入して成形する（図１７（９））。その後、型開きして成形品１ｘを取り出す（図１７（１０））。これにより、前記銅板８３の部分に対向電極１４，１５が形成される。なお、この成形品１ｘは、図３に示す成形品１と同様に、複数の傾斜センサ１１に相当する半製品をランナ部で互いに連結した構成となっている。
【０１０６】
次に、前記成形品１ｘにおいて、対向電極１４，１５が形成されている側の面に対し、真空チャンバ９７内で水蒸気（イオンビーム）を照射する（図１７（１１））。次に、成形品１ｘにおいて前記対向電極１４，１５が形成されている側の面に対し、第２銅板８４を対向するように貼り合わせ（図１７（１２））、圧着により接合する（図１７（１３））。なお、第２銅板８４は前記銅板８３と同様に、図１６（１）〜図１６（６）に示す方法で作製することができる。これにより、第２銅板８４付きの成形品１ｘを得ることができるとともに、前記対向電極１４，１５に対向する第２銅板８４の部分に、共通電極１３を形成することができる。また、共通電極１３と対向電極１４，１５との間に、シリコンオイル充填のための中空部９８を形成することができる。
【０１０７】
次に、オイル注入口５５からシリコンオイルを注入し、前記中空部９８に所定量のシリコンオイルを充填する（図１８（１４））。その後、オイル注入口５５を封止栓５６で閉鎖するとともに（図１８（１５））、更にその上から覆うように、前記第２銅板８４に保護フィルム９９を貼り付ける（図１８（１６））。次に、成形品１ｘの孔の部分にスルーホールメッキを施し、配線用電極５９，７４を形成する（図１８（１７））。更に、当該配線用電極５９，７４の突出部分を研磨する（図１８（１８））。
【０１０８】
最後に、前記成形品１ｘのランナ部から、傾斜センサ１１を切り離す（図１８（１９））。これにより、１つの成形品１ｘから複数の傾斜センサ１１を得ることができる。
【０１０９】
なお、図３に示すような製造方法は、図１及び図２に示す傾斜センサ１１に限らず、図１９〜図２３に示すような各種静電デバイスの製造方法に適用することもできる。以下、これらの応用例について説明する。図１９は静電容量センサとしての圧力センサの断面斜視図、図２０は静電容量センサとしての加速度センサの斜視図、図２１は静電容量センサとしてのマイクロフォンの断面斜視図である。図２２は静電アクチュエータとしての光スイッチの斜視図及び断面図、図２３は光スイッチの斜視図及び断面図である。
【０１１０】
図１９（ａ）に示す静電デバイス（静電容量型センサ）としての圧力センサ１０１は、ケース１０２と、このケース１０２に支持される中空状の筒部１０３と、を備えている。この筒部１０３はケース１０２の内外に跨るように配置され、ケース１０２の内部に配置される筒部１０３の一端にはセンサチップ１０４が設置されている。図１９（ｂ）にはセンサチップ１０４の拡大断面図が示され、この図１９（ｂ）に示すように、センサチップ１０４は、互いに適宜の間隔をあけて対向配置された第１電極１１１と第２電極１１２とを備えている。第２電極１１２は第１電極１１１よりも前記筒部１０３側に備えられるとともに、ダイアフラム状に形成されている。
【０１１１】
この構成で、ケース１０２の外側から筒部１０３を介して図１９（ａ）の矢印に示すように測定ガスが導入され、センサチップ１０４に圧力が加えられると、第２電極１１２が湾曲し、２つの電極１１１，１１２間の静電容量が変化する。これにより、測定ガスの圧力を検出することができる。そして、前記センサチップ１０４の電極１１１，１１２は、図３に示すようなオフセット印刷により形成することができる。
【０１１２】
図２０に示す静電デバイス（静電容量型センサ）としての加速度センサ１２１は、基台１２２上に、可動電極１３１と、固定電極（容量検出電極）１３２と、を配置して構成されている。前記可動電極１３１は、弾性変形可能なバネ部１２３と、ウェイト部１２４と、を備えている。この構成で、図２０の太線矢印方向に加速度が発生すると、バネ部１２３を弾性変形させながら可動電極１３１が移動することで可動電極１３１と固定電極１３２との間の距離が変化する。従って、加速度の変化を静電容量の変化として検出することができる。そして、前記加速度センサ１２１の電極１３１，１３２は、図３に示すようなオフセット印刷により形成することができる。
【０１１３】
図２１に示す静電デバイス（静電容量型センサ）としてのマイクロフォン（音波センサ）１４１は、互いに適宜の間隔をあけて対向配置された第１電極１５１と第２電極１５２とを備えている。第１電極１５１はダイアフラム状に形成されるとともに、第２電極１５２を挟んで第１電極１５１と反対側の空間は、中空状の音響部１４２とされている。この構成で、マイクロフォン１４１に音が入力されると、第１電極１５１が湾曲しながら振動するので、２つの電極１５１，１５２間の静電容量が変化する。これにより、音質や音量を測定することができる。そして、前記マイクロフォン１４１の電極１５１，１５２は、図３に示すようなオフセット印刷により形成することができる。
【０１１４】
図２２（ａ）及び図２２（ｂ）に示す静電デバイス（静電アクチュエータ）としての光スイッチ１６１は、基台１６２と、この基台１６２上に配置された支点板１６３と、支点板１６３に回動可能に支持される揺動板１６４と、この揺動板１６４に支柱１６５を介して固定されたアルミミラー１６６と、を備えている。図２２（ｂ）に示すように、基台１６２と揺動板１６４の間には、２対の電極１７１〜１７４が互いに対向して配置されている。
【０１１５】
この構成で、電極１７１，１７２又は電極１７３，１７４に電圧を印加すると、各電極間に静電気力が発生する。これにより、前記揺動板１６４が支点板１６３を中心にして傾くので、アルミミラー１６６が傾き、アルミミラー１６６で反射する光の出射角度を変更することができる。そして、前記光スイッチ１６１の４つの電極１７１〜１７４は、図３に示すようなオフセット印刷により形成することができる。
【０１１６】
図２３（ａ）及び図２３（ｂ）に示す静電デバイスとしての高周波スイッチ（静電スイッチ）１８１は、基台１８２と、この基台１８２に対し適宜の間隔をあけて上方に配置された第１電極１９１と、基台１８２上に設置された第２電極１９２及び第３電極１９３と、前記第１電極１９１の下面に配置される第４電極１９４と、を備えている。この構成で、第１電極１９１と第２電極１９２との間に電圧を印加すると、静電気力が発生し、第１電極１９１が下に凸となるように撓む。これにより、第４電極１９４が第３電極１９３に接触して通電し、スイッチがＯＮ状態となる。そして、この高周波スイッチ１８１の４つの電極１９１〜１９４は、図３に示すようなオフセット印刷により形成することができる。
【０１１７】
以上に本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明の静電デバイスの製造方法は、上記で例示したデバイスのほかにも、例えば電磁波検出装置、プレゼンス光スイッチ等にも用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る傾斜センサの原理を模式的に示す断面図。
【図２】傾斜センサの分解斜視図。
【図３】傾斜センサの製造方法を模式的に示す説明図。
【図４】導電性を有する樹脂をオフセット印刷する様子を示す側面図。
【図５】電極形成用金型の製造方法の第１例を示す図。
【図６】電極形成用金型の製造方法の第２例を示す図。
【図７】傾斜センサの第１電極構造体を製造する工程を示す説明図。
【図８】第２電極構造体を製造する工程を示す説明図。
【図９】２つの電極構造体を接合して傾斜センサを製造する工程を示す説明図。
【図１０】従来技術の静電容量型センサの製造工程の説明図。
【図１１】従来技術の静電容量型センサの製造工程の説明図。
【図１２】従来技術の静電容量型センサの製造工程の説明図。
【図１３】傾斜センサの別の製造方法において、第１電極構造体を製造する工程を示す説明図。
【図１４】第２電極構造体を製造する工程を示す説明図。
【図１５】２つの電極構造体を接合して傾斜センサを製造する工程を示す説明図。
【図１６】傾斜センサの更に別の製造方法において、第１電極構造体を製造する工程を示す説明図。
【図１７】第２電極構造体を製造する工程を示す説明図。
【図１８】２つの電極構造体を接合して傾斜センサを製造する工程を示す説明図。
【図１９】静電容量センサとしての圧力センサの断面斜視図。
【図２０】静電容量センサとしての加速度センサの斜視図。
【図２１】静電容量センサとしてのマイクロフォンの断面斜視図。
【図２２】静電アクチュエータとしての光スイッチの斜視図及び断面図。
【図２３】光スイッチの斜視図及び断面図。
【符号の説明】
【０１１９】
１１ 傾斜センサ（静電容量型センサ、静電デバイス）
１３ 共通電極（静電電極）
１４，１５ 対向電極（静電電極）
３１，３２ 電極構造体（構造体）
８６ オフセット印刷装置
８９ 電極形成用金型
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば静電容量型センサ、静電アクチュエータ、静電スイッチ等の静電デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
静電容量型センサは従来から、例えば傾斜角センサ、圧力センサ及び加速度センサ等の各種センサとして広く用いられている。例えば傾斜角センサは、２つの電極に適宜の液体を浸漬し、傾斜による液面の変化を静電容量の変化として検出する構成となっている。また、圧力センサ及び加速度センサは、２つの電極の一方を固定し、他方を可動式として、可動側の電極が圧力又は加速度により位置が変化すると電極間の静電容量が変化することを利用したものである。
【０００３】
この種の静電容量型センサにおいては、電極間で液体が自由に移動できるようにするために、あるいは電極間の距離を可変とするために、電極間を真空とするか、あるいは空気等の誘電率の低い気体を用いることが行われてきた。しかしながら、この方法では、コンデンサに蓄積される電荷量の決定要因である誘電率が低くなり、センサの感度を向上させるためには電極面積を大きくしなければならなかった。これは素子面積の増加に繋がり、センサ製造時の歩留りの低下や小型化の妨げの原因となっていた。
【０００４】
この点、例えば非特許文献１は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を利用して信号増幅を行う静電容量型圧力センサを開示している。非特許文献１は、この構成により、圧力や加速度を高い感度で検出できるとする。
【非特許文献１】Ｓ． Ｂｕｓｃｈｎａｋｏｗｓｋｉ， Ａ． Ｂｅｒｔｚ， Ｗ． Ｂｒａｕｅｒ， Ｓ． Ｈｅｉｎｚ， Ｒ． Ｓｃｈｕｂｅｒｔｈ， Ｇ． Ｅｂｅｓｔ ａｎｄ Ｔ． Ｇｅｓｓｎｅｒ：“ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ ＡＮＤ ＣＨＡＲＡＣＴＥＲＩＳＡＴＩＯＮ ＯＦ Ａ ＨＩＧＨ ＡＳＰＥＣＴ ＲＡＴＩＯ ＶＥＲＴＩＣＡＬ ＦＥＴ ＳＥＮＳＯＲ ＦＯＲ ＭＯＴＩＯＮ ＤＥＴＥＣＴＩＯＮ” ＴＲＡＮＳＤＵＣＥＲＳ ’０３， Ｂｏｓｔｏｎ， Ｊｕｎｅ ８−１２， ２００３， ｐ． １３９１−１３９４．
【０００５】
一方、特許文献１は、前述の非特許文献１の構成は構造が複雑で製造工程が複雑になる旨を指摘し、これを解決するために、以下のような構成の静電容量型センサを提案している。即ち、この特許文献１の静電容量型センサは、基板と、ゲート電極板と、を備える。前記基板は、対向する２つの主面を有し、その一方の面に第１導電型のソース領域と第１導電型のドレイン領域が所定の間隔で設けられている。また、当該基板において、前記ソース領域と前記ドレイン領域の間に位置する第２導電型の領域がチャンネル領域とされている。前記ゲート電極板は、前記チャンネル領域に対向する。前記ゲート電極板は、前記チャンネル領域の表面に平行な一方向に移動可能に設けられており、前記チャンネル領域と前記ゲート電極板との対向面積の変化に基づいて前記ゲート電極板に加えられた力を検出する。特許文献１は、この構成により、構造が簡単でかつ製造が容易な静電容量型センサを提供できるとする。
【特許文献１】特開２００７−７１８４６号公報
【０００６】
また、特許文献２が開示する静電容量型センサは、外力によって変位する薄膜部およびこの薄膜部に形成された可動電極を有する第１の基板と、上記可動電極に対向する位置に設けられた固定電極を有する少なくとも一つの第２の基板と、を備える。そして、上記可動電極と上記固定電極との間に間隙が形成されるとともに、上記薄膜部の中央部を変位しないように固定する固定部材が設けられている。特許文献２は、この構成により、直線性の優れたセンサ出力が得られる静電容量型センサが得られるとする。
【特許文献２】特開平８−３２０２６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記特許文献で開示された構成は、製造等が一定程度容易になっているものの、スペースファクタとコストパフォーマンスの点で一層の改善の余地が残されていた。
【０００８】
本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、構造が簡単で顕著な小型化を達成でき、かつ製造が容易で製造コストを著しく低減できる静電デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段及び効果】
【０００９】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。
【００１０】
本発明の観点によれば、静電電極が対向配置された静電デバイスの以下のような製造方法が提供される。即ち、この静電デバイスの製造方法は、複数の構造体を作製する構造体作製工程と、作製された複数の構造体を接合する接合工程と、を含む。接合される前記構造体のうち少なくとも１つは、前記構造体作製工程において、電極オフセット印刷工程と、電極硬化工程と、を含む方法で作製される。前記電極オフセット印刷工程では、紫外線リソグラフィ又はＸ線リソグラフィと電鋳を組み合わせたプロセスにより静電電極パターンが形成された電極形成用金型をオフセット印刷装置のロールに装着して、導電性を有する樹脂を樹脂基材にオフセット印刷する。前記電極硬化工程では、印刷された樹脂を硬化させることにより、前記樹脂基材上に前記静電電極を形成する。
【００１１】
この方法により、微細な形状の静電電極をオフセット印刷で簡単に形成することができる。従って、静電デバイスの著しい小型化を実現できるとともに、静電電極の形成のための工程を大幅に簡素化でき、更に、大規模な装置が不要になって設備コストも大きく削減できる。また、工程の簡素化により、製造工程で使用される水、薬品、電力の使用量を大幅に削減できるので、製造コストを良好に低減できるとともに、環境への負荷も抑制することができる。
【００１２】
前記の静電デバイスの製造方法においては、以下のようにすることが好ましい。即ち、前記電極オフセット印刷工程において、静電デバイスの複数個分の静電電極パターンが繰返し形成された電極形成用金型を用いて、１つの前記樹脂基材につき複数個分の静電電極パターンを同時にオフセット印刷する。その後、前記樹脂基材は静電デバイス１個ごとに分離される。
【００１３】
この方法により、一度に複数の静電デバイスを処理することができるので、スループットを大幅に向上させることができ、製造コストの一層の低減に寄与することができる。
【００１４】
前記の静電デバイスの製造方法においては、前記電極オフセット印刷工程及び前記電極硬化工程により、前記静電電極とともに、当該静電電極から引き出される配線部が前記樹脂基材上に同時に形成されることが好ましい。
【００１５】
この方法により、配線部の製造も簡単になるので、工程の一層の簡素化と低コスト化を実現できる。
【００１６】
前記の静電デバイスの製造方法においては、以下のようにすることができる。即ち、前記電極形成用金型は、レジスト構造体作製工程と、ニッケル電鋳のシード層と成る導電層形成工程と、ニッケル電鋳工程と、除去工程と、を含む方法で製造される。前記レジスト構造体作製工程では、紫外線リソグラフィ法又はＸ線リソグラフィ法によって基板上にレジスト構造体を作製する。前記導電層形成工程では、前記レジスト構造体を覆うように導電層を形成する。前記ニッケル電鋳工程では、前記導電層を覆うようにニッケルを析出させる。前記除去工程では、前記基板、前記レジスト構造体及び前記導電層を除去する。
【００１７】
この方法により、電極形成用金型に凹凸の微細パターンを精度良く形成することができ、特にアスペクト比が１以下の形状を形成する場合に好適である。
【００１８】
前記の静電デバイスの製造方法においては、以下のようにすることもできる。即ち、前記電極形成用金型は、ニッケル電鋳のシード層と成る導電層形成工程と、レジスト構造体作製工程と、ニッケル電鋳工程と、除去工程と、を含む方法で製造される。前記導電層形成工程では、金型作製用基板上を覆うように導電層を形成する。前記レジスト構造体作製工程では、紫外線リソグラフィ法又はＸ線リソグラフィ法によって前記導電層の上にレジスト構造体を作製する。前記ニッケル電鋳工程では、前記レジスト構造体及びレジスト構造体の存在しないニッケル電鋳のシード層を覆うようにニッケルを析出させる。前記除去工程では、前記金型作製用基板、前記導電層及び前記レジスト構造体を除去する。
【００１９】
この方法により、電極形成用金型に凹凸の微細パターンを精度良く形成することができ、特にアスペクト比が１以上の形状を形成する場合に好適である。
【００２０】
前記の静電デバイスの製造方法においては、以下のようにすることが好ましい。即ち、前記金型作製用基板は、シリコン、ガラス、セラミック又は石英によりなる。前記レジスト構造体は感光性樹脂により作製される。前記導電層は金属によりなる。前記ニッケルは０．１ｍｍ以上の厚みで形成される。
【００２１】
この方法により、耐久性のある精密な電極形成用金型により、静電デバイスを低コストで製造することができる。
【００２２】
前記の静電デバイスの製造方法においては、接合される前記構造体のうち少なくとも１つは、前記構造体作製工程において、絶縁部オフセット印刷工程と、絶縁部硬化工程と、を含む方法で作製される。前記絶縁部オフセット印刷工程では、紫外線リソグラフィ又はＸ線リソグラフィと電鋳を組み合わせたプロセスにより絶縁部パターンが形成された絶縁部形成用金型をオフセット印刷装置のロールに装着して、電気絶縁性を有する樹脂を前記樹脂基材上にオフセット印刷する。前記絶縁部硬化工程では、印刷された樹脂を硬化させることにより、前記樹脂基材上に絶縁部を形成する。
【００２３】
この方法により、更に絶縁部をオフセット印刷で形成できるので、工程の一層の簡素化と低コスト化を図ることができる。
【００２４】
前記の静電デバイスの製造方法においては、以下のようにすることが好ましい。即ち、接合される前記構造体のうち少なくとも１つについては、前記構造体作製工程において、紫外線リソグラフィ又はＸ線リソグラフィと電鋳を組み合わせたプロセスにより作成された基板成形用金型を使用して前記樹脂基材を成形する基板成形工程が前記電極オフセット印刷工程の前に行われる。前記基板成形工程によって、前記樹脂基材にスルーホール形成用の貫通孔が形成される。
【００２５】
この方法により、電極の形成前に樹脂基材の形状を制御することで、静電デバイスの設計の自由度を高めることができ、製造コストの低減等に寄与することができる。また、スルーホールを簡単に形成できるので、一層の低コスト化を図ることができる。
【００２６】
前記の静電デバイスの製造方法においては、以下のようにすることが好ましい。即ち、接合される前記構造体のうち少なくとも１つについては、前記構造体作製工程において、紫外線リソグラフィ又はＸ線リソグラフィと電鋳を組み合わせたプロセスにより作成された基板成形用金型を使用して前記樹脂基材を成形する基板成形工程が前記電極オフセット印刷工程の前に行われる。前記基板成形工程では、前記基板成形用金型が装着されたローラ装置に前記樹脂基材を通過させることにより、当該樹脂基材を加圧成形する。
【００２７】
この方法により、電極の形成前に樹脂基材の形状を制御することで、静電デバイスの設計の自由度を高めることができ、製造コストの低減等に寄与することができる。また、樹脂基材の表面に微細パターンを容易に形成することができる。
【００２８】
前記の静電デバイスの製造方法においては、以下のようにすることが好ましい。即ち、接合される前記構造体のうち少なくとも１つについては、前記構造体作製工程において、紫外線リソグラフィ又はＸ線リソグラフィと電鋳を組み合わせたプロセスにより作成された基板成形用金型を使用して前記樹脂基材を成形する基板成形工程が前記電極オフセット印刷工程の前に行われる。前記基板成形工程では、前記基板成形用金型を用いて前記樹脂基材を成形する。
【００２９】
この方法により、電極の形成前に樹脂基材の形状を制御することで、静電デバイスの設計の自由度を高めることができ、製造コストの低減等に寄与することができる。また、樹脂基材の表面に微細パターンを容易に形成することができる。
【００３０】
前記の静電デバイスの製造方法においては、対向配置された前記静電電極の間に所定量の静電容量媒体を充填する静電容量媒体充填工程を更に含むことが好ましい。
【００３１】
この方法により、静電容量媒体を用いる静電容量センサを低コストで提供することができる。
【００３２】
本発明の他の観点によれば、前記製造方法により製造された静電デバイス、具体的には、静電容量型センサ、静電アクチュエータ及び静電スイッチが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
次に、発明の実施の形態を説明する。最初に、静電デバイス（静電容量型センサ）の一例としての傾斜センサの構造と動作原理について、図１を参照して説明する。図１（ａ）及び図１（ｂ）は、傾斜センサ１１の原理を示す模式断面図である。
【００３４】
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、傾斜センサ１１は、中空状に形成されたセンサハウジング１２と、１つの共通電極１３と、第１対向電極１４と、第２対向電極１５と、を備えて形成されている。これらの電極（静電電極）１３，１４，１５は薄い板状の電極とされ、センサハウジング１２の内壁に備えられている。共通電極１３は円形状に形成されており、２つの対向電極１４，１５は何れも半円形状に形成されている。
【００３５】
センサハウジング１２の内部空間は所定の厚みを有する円形状に形成されており、前記共通電極１３は、この内部空間の厚み方向一側の内壁に配置されている。一方、２つの対向電極１４，１５は、共通電極１３と反対側に位置する内壁に配置されている。この対向電極１４，１５と前記共通電極１３との間には、前記内部空間の厚み方向に所定の隙間が形成されている。
【００３６】
２つの対向電極１４，１５は、互いに若干の間隔をあけて配置されている。また、第１対向電極１４は共通電極１３の一側の半分に対応するように配置され、第２対向電極１４は共通電極１３の残りの半分に対応するように配置される。
【００３７】
そして、前記センサハウジング１２の内部空間には、所定量の液体（具体的には、シリコンオイル）が封入される。この構成でセンサハウジング１２が傾斜すると、静電容量媒体としてのシリコンオイルの液面１６が相対的に変化するので、２つの対向電極１４，１５が浸漬される面積が変化する。これを静電容量の変化として検出することにより、センサハウジング１２が取り付けられた部材等の傾斜方向及び傾斜角θを取得することができる。
【００３８】
次に、図２を参照して、傾斜センサ１１の詳細な構成を説明する。図２は傾斜センサ１１の分解斜視図である。
【００３９】
図２に示すように、傾斜センサ１１は、第１電極構造体３１と、第２電極構造体３２と、を相互に接合することで構成される。第１電極構造体３１は、所定の厚みを有するように形成された樹脂基板５１の厚み方向一側の面に、前記対向電極１４，１５を形成し、更に絶縁樹脂層５３を積層した構成となっている。なお、図２においては絶縁樹脂層５３の構成をより良く示すために、樹脂基板５１と絶縁樹脂層５３は分離した状態で描かれている。
【００４０】
絶縁樹脂層５３には中空部５４が貫通状に形成されている。この中空部５４は、傾斜センサ１１が備えるセンサハウジング１２の前記内部空間に相当する。この中空部５４は、前記樹脂基板５１に形成されたオイル注入口５５に連通している。このオイル注入口５５は前記シリコンオイルを中空部５４に所定量注入するための孔として形成されており、注入後は、当該オイル注入口５５は封止栓５６によって閉鎖される。
【００４１】
対向電極１４，１５は、樹脂基板５１と絶縁樹脂層５３との間に挟まれた位置に形成される。また、樹脂基板５１の一側の面（接合時に内側を向く面）には一対の配線部５７が備えられ、この配線部５７は、前記対向電極１４，１５のそれぞれから引き出されるように形成される。それぞれの配線部５７の一端に相当する位置において、前記樹脂基板５１には貫通状の電極孔５８が形成され、この電極孔５８の内部に配線用電極５９が配置される。それぞれの配線用電極５９は、樹脂基板５１の外側を向く面に露出するように配置されるとともに、前記配線部５７を介して前記対向電極１４，１５と電気的に接続されている。
【００４２】
第２電極構造体３２は、所定の厚みを有するように形成された樹脂基板５２の厚み方向一側の面（接合時に内側を向く面）に、前記共通電極１３を形成した構成となっている。また、樹脂基板５２の一側の面には配線部７１が備えられ、この配線部７１は、前記共通電極１３から引き出されるように形成される。この配線部７１に相当する位置において、前記樹脂基板５１及び絶縁樹脂層５３には電極孔７２，７３が形成され、これら電極孔７２，７３の内部には配線用電極７４が配置される。配線用電極７４は、樹脂基板５１の外側を向く面に露出するように配置されるとともに、前記配線部７１を介して共通電極１３と電気的に接続されている。
【００４３】
以上の構成の第１電極構造体３１及び第２電極構造体３２を厚み方向に相互に接合することで、内部に共通電極１３及び対向電極１４，１５を配置したセンサハウジング１２が構成され、傾斜センサ１１を製造することができる。
【００４４】
次に、図３及び図４を参照して、第１電極構造体３１を作製する工程を概観的に説明する。図３は傾斜センサの製造方法を模式的に示す説明図である。図４は導電性を有する樹脂をオフセット印刷する様子を示す側面図である。
【００４５】
本実施形態の製造方法では、まず、射出成形装置８１を用いて、成形品（樹脂基材）１を製造する。この成形品１は、複数の前記樹脂基板５１を並べて配置するとともに、これらの樹脂基板５１がランナ部によって相互に連結された形状となっている。
【００４６】
前記射出成形装置８１には、紫外線リソグラフィと電鋳を組み合わせたプロセスによって微細なパターンが形成された基板成形用金型８２が装着されている。なお、基板成形用金型８２には傾斜センサ１１の複数個分の成形パターンが繰返し状に配置されており、これにより、樹脂基板５１の微細な形状（例えば、オイル注入口５５や電極孔５８，７２等）を一度に複数個分形成することができる。
【００４７】
次に、オフセット印刷装置８６により、導電性を有するペースト状の感光性樹脂（樹脂インク）９０による対向電極１４，１５及び配線部５７のパターンを、前記成形品１に対し印刷する。樹脂に導電性を付与する方法としては、適宜の金属（例えば、銀）のナノ粒子を樹脂に分散させる方法等が考えられる。
【００４８】
このオフセット印刷装置８６は、ロール８７と、転写体としてのブランケット８８と、を備えている。ロール８７の外周面には、微細な静電電極パターン及び配線部パターンが紫外線リソグラフィと電鋳を組み合わせたプロセスで形成された電極形成用金型８９が装着されている。なお、この電極形成用金型８９には、基板成形用金型８２と同様に、傾斜センサ１１の複数個分の静電電極パターンが形成されている。これにより、微細な形状の対向電極１４，１５及び配線部５７を一度に複数個分形成することができる。
【００４９】
図４に示すように、オフセット印刷装置８６において前記ロール８７の外周には、電極形成用金型８９が巻かれるようにして取り付けられている。この電極形成用金型８９には、前記対向電極１４，１５及び配線部５７の形状に対応した微細な凹部が形成されており、この凹部に感光性樹脂９０が供給される。なお、ロール８７の近傍には、余分な感光性樹脂９０を掻き取るためのブレード９１が配置されている。また、ブランケット８８は前記ロール８７と対向するように配置され、互いに反対方向に回転する。
【００５０】
この構成で、ロール８７及びブランケット８８が回転駆動されることにより、電極形成用金型８９の凹部に入った感光性樹脂９０は前記ブランケット８８の外周面に吸い取られる。そして、ブランケット８８に移行した感光性樹脂９０は、ブランケット８８の回転によって成形品１に転写される。この電極オフセット印刷工程により、所望の微細なパターンを成形品１上に印刷することができる。
【００５１】
次に、図３に示す紫外線ランプ９２により感光性樹脂９０を硬化させ、対向電極１４，１５及び配線部５７を形成する。なお、図３では第１対向電極１４のみをモデル的に図示しているが、前記電極オフセット印刷工程及びこの硬化工程によって、第２対向電極１５及び配線部５７も同時に形成されることになる。更に、成形品１においてランナ部から樹脂基板５１をそれぞれ切り離す切離し工程を行うことで、対向電極１４，１５及び配線部５７を備えた複数の樹脂基板５１を作製することができる。
【００５２】
なお、図３においては図示を省略しているが、本実施形態では、対向電極１４，１５及び配線部５７を形成した成形品に対し、前記絶縁性樹脂によるパターンをオフセット印刷する工程（絶縁部オフセット印刷工程）と、当該絶縁性樹脂を感光硬化させることで絶縁樹脂層５３を形成する工程（絶縁部硬化工程）とが、前記切離し工程の前に行われる。これにより、樹脂基板５１に絶縁樹脂層５３を積層させることができる。なお、この絶縁部オフセット印刷工程は、電極形成用金型８９の代わりに絶縁部形成用金型を使用するとともに、導電性を有する樹脂の代わりに電気絶縁性を有する感光性樹脂のペーストを用いて印刷する点以外は前記電極オフセット印刷工程と同様であるので、説明を省略する。
【００５３】
次に、前記オフセット印刷装置８６に用いられる電極形成用金型８９の製造方法について、図５を参照して説明する。図５は電極形成用金型の製造方法の第１例を示す図である。
【００５４】
まず、シリコンウエハからなる金型作製用基板２１を用意し（図５（１））、その上にレジスト２２を塗布する（図５（２））。このレジスト２２としては、例えば紫外線レジストを用いることができる。次に、マスク２３を用いてレジスト２２を選択的に紫外線露光し（露光工程、図５（３））、未露光部分を除去する（現像工程、図５（４））。この紫外線リソグラフィ法により、金型作製用基板２１上にレジスト構造体２４を形成することができる。
【００５５】
次に、レジスト構造体２４を覆うように、膜状のシード層（導電層）２５を形成する（導電層形成工程、図５（５））。このシード層２５としては、チタン又は銅などの金属によりなるものを使用することができる。次に、このシード層２５を覆うようにニッケルを析出させる（ニッケル電鋳工程、図５（６））。次に、金型作製用基板２１、レジスト構造体２４及びシード層２５を、適宜の薬品等を使って除去する（除去工程、図５（７）〜図５（９））。最後に、ニッケル電鋳層２６を所定の範囲で切り出し、その背面を加工する（図５（１０））。以上により、図５（１１）に示すような電極形成用金型８９を製造することができる。
【００５６】
なお、電極形成用金型８９は、図６の方法で製造することもできる。図６は電極形成用金型の製造方法の第２例を示す図である。
【００５７】
この方法では、シリコンウエハからなる金型作製用基板２１を用意し（図６（１））、その上にチタン又は銅などの金属によりなるシード層２５を形成し（導電層形成工程、図６（２））、更にレジスト２２を塗布して選択的に露光し、現像する（図６（３）〜図６（５））。これにより、シード層２５上にレジスト構造体２４を形成することができる。
【００５８】
次に、レジスト構造体２４を覆うようにニッケルを析出させる（ニッケル電鋳工程、図６（６））。次に、金型作製用基板２１、シード層２５及びレジスト構造体２４を、適宜の薬品等を使って除去する（除去工程、図６（７）〜図６（８））。最後に、ニッケル電鋳層２６を所定の範囲で切り出し、その背面を加工する（図６（９））。以上により、図６（１０）に示すような電極形成用金型８９を得ることができる。
【００５９】
図５又は図６の方法で作製される電極形成用金型８９は、例えば３０万回以上のオフセット印刷に耐える耐久性を有している。従って、電極形成用金型８９の交換頻度を極めて少なくでき、傾斜センサ１１の製造コストを効果的に低減することができる。
【００６０】
図５及び図６において用いられる金型作製用基板２１としては、シリコンウエハのほか、ガラス、セラミック又は石英を用いることができる。また、図５及び図６の方法で用いられるレジスト２２としては、ポリビニルアルコールを含む紫外線レジストを用いることができる。ただし、前記紫外線リソグラフィ法に代えてＸ線リソグラフィ法を用いることもできる。
【００６１】
また、電極形成用金型８９の製造方法としては、図５の方法を用いても良いし、図６の方法を用いても良い。ただし、電極形成用金型８９に形成される３次元微細構造のアスペクト比が１以下の場合には図５の方法が好適である一方、アスペクト比が１以上の場合には図６の方法が好適である。
【００６２】
また、図５及び図６に示す電極形成用金型８９の製造方法は、絶縁樹脂層５３を形成するための前記絶縁部形成用金型にも適用することができ、更に、射出成形装置８１の基板成形用金型８２にも適用することができる。電極形成用金型８９及び絶縁部形成用金型に適用する場合は、前記ニッケル電鋳工程で約３時間程度電鋳処理を行い、０．３ｍｍ以上の厚みを有するニッケル電鋳層２６を形成することが好ましい。一方、基板成形用金型８２に適用する場合は、前記ニッケル電鋳工程で約７２時間程度電鋳処理を行い、３ｍｍ以上の厚みを有するニッケル電鋳層２６を形成することが好ましい。
【００６３】
次に、第１電極構造体３１及び第２電極構造体３２を作製して相互に接合する工程について、図７〜図９を参照して更に詳細に説明する。図７は傾斜センサの第１電極構造体を製造する工程を示す説明図、図８は第２電極構造体を製造する工程を示す説明図、図９は２つの電極構造体を接合して傾斜センサを製造する工程を示す説明図である。
【００６４】
まず、第１電極構造体３１を作製する工程について説明する。最初に、図７（１）に示すように樹脂からなる加工基板（樹脂基材）６１を用意し、これを適宜の薬品等で洗浄する。なお、この加工基板６１は複数個分の樹脂基板５１を形成するために大きな１枚物の基板として構成されており、後の工程でセンサ１個分ずつ切り出されることになる。
【００６５】
加工基板６１の洗浄後、傾斜センサ１１の樹脂基板５１に必要とされる形状に応じて、貫通孔や凹部等を形成する加工を行う（図７（２））。この加工処理によって、前述のオイル注入口５５、電極孔５８，７２等が形成される。なお、図７（２）においては傾斜センサ１１の１個分だけが代表して示されているが、実際にはセンサ複数個分の処理が１度に行われ、これは図７（３）以降の処理においても同様である。
【００６６】
次に、図５又は図６に示す方法で製造された電極形成用金型８９をオフセット印刷装置８６に装着し、このオフセット印刷装置８６を用いて、導電性を有する熱硬化性樹脂９５を印刷する（図７（３））。そして、当該熱硬化性樹脂９５をレーザ加熱処理によって硬化させる（図７（４））。これにより、対向電極１４，１５及び配線部５７が形成される。なお、図７（３）及び図７（４）の例では熱硬化性樹脂を用いた印刷を示したが、感光性樹脂を用いたオフセット印刷を適用しても差し支えない。また、図７及び図９では簡略化のために第１対向電極１４のみをモデル的に図示し、第２対向電極１５及び配線部５７は図示していない。
【００６７】
次に、図５又は図６に示す方法で形成された絶縁部形成用金型を装着したオフセット印刷装置を用いて、電気絶縁性を有する紫外線感光性樹脂９６を印刷するとともに（図７（５））、当該紫外線感光性樹脂９６を紫外線ランプ９２によって露光させ、硬化させる（図７（６））。これにより、絶縁樹脂層５３が形成される。以上により、図７（７）に示すような第１電極構造体３１を作製することができる。
【００６８】
第２電極構造体３２を作製する工程について説明する。最初に、図８（８）に示すような樹脂からなる加工基板（樹脂基材）６２を用意し、これを適宜の薬品等で洗浄する。この洗浄後、導電性を有する熱硬化性樹脂９５を印刷するとともに（図８（９））、当該熱硬化性樹脂９５をレーザ加熱処理によって硬化させる（図８（１０））。これにより、共通電極１３が形成される。以上により、図８（１１）に示すような第２電極構造体３２を作製することができる。
【００６９】
次に、２つの電極構造体３１，３２を接合する工程について説明する。最初に、図７の方法で作製した加工基板６１（第１電極構造体３１）において、前記絶縁樹脂層５３の表面に接着剤を塗布し、接着剤層８５を形成する（図９（１２））。そして、この接着剤層８５に、図８の方法で作製した加工基板６２（第２電極構造体３２）の共通電極１３側の面を対向させるように配置し、互いに圧着させて接合する（接合工程、図９（１３））。これにより積層体３５が構成され、この積層体３５においては、第２電極構造体３２が備える共通電極１３と、第１電極構造体３１が備える対向電極１４，１５と、が前記絶縁樹脂層５３を挟んで対向配置されることになる。
【００７０】
次に、導電性を有する熱硬化性樹脂９５をインクジェット印刷するとともに（図９（１４））、レーザ熱処理によって硬化させる（図９（１５））。なお、図９（１４）及び図９（１５）の処理では、積層体３５は図９（１３）までとは上下逆の状態とされている。以上の工程により、前記配線用電極５９，７４を形成することができる。
【００７１】
続いて、上下逆の状態だった積層体３５を元の向きに戻し、オイル注入口５５からシリコンオイルを注入する（静電容量媒体充填工程、図９（１６））。これにより、前記中空部５４に所定量のシリコンオイルが充填される。その後、オイル注入口５５を封止栓５６によって閉鎖する（図９（１７））。なお、図７〜図９に示す製造方法では、配線用電極５９，７４が露出する面とは逆の面にオイル注入口５５が開口されている例で説明しているが、図２に示すように、配線用電極５９，７４と同じ側の面にオイル注入口５５が形成されていても差し支えない。
【００７２】
次に、積層体３５を傾斜センサ１１の１個分ごとに切り離す（図９（１８））。即ち、図７及び図８で処理される加工基板６１，６２は何れもセンサ複数個分がまとめて加工されており、これを図９（１３）の工程で接合した積層体３５もセンサ複数個分に相当することになる。従って、積層体３５を図９（１８）の点線に沿って切断し、１個ずつに分離することで、１つの積層体３５から複数個の傾斜センサ１１を得ることができる。
【００７３】
以上に示すように、本実施形態の傾斜センサ１１は、共通電極１３と対向電極１４，１５とが対向配置された構成となっている。そして、この傾斜センサ１１は、２つの電極構造体３１，３２を作製する構造体作製工程と、作製された電極構造体３１，３２を接合する接合工程と、を含む方法によって製造される。そして、接合される２つの電極構造体３１，３２は何れも、前記構造体作製工程において、電極オフセット印刷工程と、電極硬化工程と、を含む方法で作製される。前記電極オフセット印刷工程では、紫外線リソグラフィと電鋳を組み合わせたプロセスにより静電電極パターンが形成された電極形成用金型８９をオフセット印刷装置８６のロール８７に装着して、導電性を有する熱硬化性樹脂９５を加工基板６１（６２）にオフセット印刷する。電極硬化工程では、印刷された熱硬化性樹脂９５を硬化させることにより、前記加工基板６１（６２）上に対向電極１４，１５（共通電極１３）を形成する。
【００７４】
これにより、微細な形状の共通電極１３及び対向電極１４，１５をオフセット印刷により簡単に形成できる。従って、傾斜センサ１１の著しい小型化を実現できるとともに、リードタイムが短く、リソグラフィプロセスに比べて工程を単純化できる。また、薬品や純水等の使用量が減ってランニングコストを低減できるとともに、環境負荷を低減することができる。更に、半導体プロセスに使用するような大掛かりな装置を減らすことができ、初期コストも大幅に低減することができる。
【００７５】
以下、本実施形態の効果を更に詳しく示すために、図１０〜図１２を参照して、従来のフォトリソグラフィを多用した傾斜センサの製造方法を概略的に説明する。図１０〜図１２には、従来技術の静電容量型センサの製造工程が順に示されている。
【００７６】
まず、図１０（１）に示すようにシリコンウエハからなる基板６５を用意し、その表面に酸化膜６６を形成するとともに（図１０（２））、当該酸化膜６６の上に紫外線感光型樹脂からなるレジスト６７を塗布する（図１０（３））。更に、選択的な紫外線露光を行い（図１０（４））、現像する（図１０（５））。
【００７７】
続いて、レジストが除去された部分の酸化膜６６を選択的に除去した後（図１０（６））、レジストを除去する（図１０（７））。次に、酸化膜を選択的に除去した側と反対側の面に、一側の静電電極として用いられる銅膜６８をスパッタリングにより形成する（図１０（８））。そして、銅膜６８の上にレジスト６７を塗布し（図１０（９））、更に選択的な紫外線露光を行う（図１０（１０））。
【００７８】
次に、現像を行い（図１１（１１））、更に前記銅膜６８を選択的にエッチングした後（図１１（１２））、レジスト６７を除去する（図１１（１３））。続いて、レジスト６７を再度塗布し（図１１（１４））、選択的な紫外線露光を行い（図１１（１５））、現像する（図１１（１６））。これにより、前記絶縁樹脂層５３に相当する部分が形成される。
【００７９】
そして、レジスト６９を更に塗布し（図１１（１７））、選択的な紫外線露光を行い（図１１（１８））、現像する（図１１（１９））。そして、前記酸化膜６６が除去されている部分の基板６５を除去する（図１１（２０））。これにより、積層体に貫通孔及び凹部を形成することができる。なお、このレジスト６９は、後の工程で前記絶縁樹脂層５３に中空部５４を形成するための犠牲層としても機能する。
【００８０】
次に、再びレジスト７０を塗布し（図１２（２１））、選択的な紫外線露光を行い（図１２（２２））、現像する（図１２（２３））。次に、前記貫通孔及び凹部の内面に導電膜７５を形成するために、スパッタリングを行う（図１２（２４））。その後、レジスト７０を除去し（図１２（２５））、貫通孔及び凹部にスルーホール７６をメッキする（図１２（２６））。このスルーホール７６は、前記配線用電極５９，７４として機能する。次に、レジスト６９を所定の厚みだけ研磨して除去した上で（図１２（２７））、一側の静電電極として用いられる銅膜７７をスパッタリングにより形成する（図１２（２８））。その後、犠牲層としてのレジスト６９をエッチングにより除去する（図１２（２９））。これにより、シリコンオイルを充填するための中空部を形成することができる（シリコンオイルの充填工程は省略する）。以上により、図１２（２９）に示すような傾斜センサを製造することができる。
【００８１】
以上に示すように、従来の傾斜センサ（静電容量型センサ）の製造方法では、紫外線露光工程を少なくとも５回行う必要があった。従って、露光のための例えばクロムからなるマスクが多数必要になり、製造コストの上昇要因になっていた。また、スパッタリングやエッチング等、真空や薬液槽を必要とする工程が多く必要になり、リードタイムが長期化する原因となっていた。
【００８２】
この点、本実施形態の方法によれば、共通電極１３、対向電極１４，１５、及び絶縁樹脂層５３を、オフセット印刷で簡単に形成することができる。従って、図７〜図９に示すように従来の工程を大幅に簡素化でき、更に、大規模な装置が不要になって設備コストも大幅に削減できる。また、工程の簡素化により、製造工程で使用される水、薬品、電力の使用量を大幅に削減できる。これにより、製造コストを大幅に低減することができる。
【００８３】
次に、本実施形態の傾斜センサ１１と、従来の市販品との性能及び価格の比較を表１に示す。
【００８４】
【表１】
【００８５】
このように、本実施形態の傾斜センサ１１は、従来の市販品とほぼ同等な性能を達成しつつ、大幅な小型化を図ることができるとともに、１０分の１以下の顕著な低価格を実現できることが判る。
【００８６】
また、本実施形態の傾斜センサ１１は、前記電極オフセット印刷工程において、傾斜センサ１１の対向電極１４，１５等のパターンが複数個分繰返し形成された電極形成用金型８９を用いて、１つの加工基板６１につき複数個分の対向電極１４，１５等のパターンを同時にオフセット印刷する。その後、前記加工基板６１は（積層体３５の状態で）静電デバイス１個ごとに分離される。
【００８７】
これにより、一度に複数の傾斜センサ１１を加工処理することができるので、スループットを大幅に向上させることができ、製造コストの一層の低減に寄与することができる。
【００８８】
また、本実施形態の傾斜センサ１１は、前記電極オフセット印刷工程及び前記電極硬化工程により、前記対向電極１４，１５等とともに、当該対向電極１４，１５ら引き出される配線部５７が加工基板６１上に同時に形成される。
【００８９】
これにより、配線部５７の形成も容易になるので、工程の一層の簡素化と低コスト化を実現できる。
【００９０】
また、電極形成用金型８９の製造方法の一例として図５に示す方法は、レジスト構造体作製工程と、導電層形成工程と、ニッケル電鋳工程と、除去工程と、を含む方法で製造される。前記レジスト構造体作製工程では、紫外線リソグラフィ法によって金型作製用基板２１上にレジスト構造体２４を作製する。前記導電層形成工程では、前記レジスト構造体２４を覆うようにシード層２５を形成する。前記ニッケル電鋳工程では、前記シード層２５を覆うようにニッケルを析出させる。前記除去工程では、前記金型作製用基板２１、前記レジスト構造体２４及び前記シード層２５を除去する。
【００９１】
これにより、電極形成用金型８９に凹凸の微細パターンを精度良く形成することができ、特にアスペクト比が１以下の形状を形成する場合に好適である。
【００９２】
また、電極形成用金型８９の製造方法の一例として図６に示す方法は、導電層形成工程と、レジスト構造体作製工程と、ニッケル電鋳工程と、除去工程と、を含む方法で製造される。前記導電層形成工程では、金型作製用基板２１上を覆うようにシード層２５を形成する。前記レジスト構造体作製工程では、紫外線リソグラフィ法又はＸ線リソグラフィ法によって前記シード層２５の上にレジスト構造体２４を作製する。前記ニッケル電鋳工程では、前記レジスト構造体２４を覆うようにニッケルを析出させる。前記除去工程では、前記金型作製用基板２１、前記シード層２５及び前記レジスト構造体２４を除去する。
【００９３】
この方法は、図５の場合と同様に電極形成用金型８９に凹凸の微細パターンを精度良く形成することができるが、アスペクト比が１以上の形状を形成する場合には、図６の方法を用いることが特に好適である。
【００９４】
また、本実施形態において、前記金型作製用基板２１はシリコンによりなる。前記レジスト構造体２４は感光性樹脂により作製される。前記シード層２５はチタン又は銅などの金属によりなる。また、前記ニッケル電鋳層２６は０．１ｍｍ以上の厚みで形成される。
【００９５】
これにより、耐久性のある精密な電極形成用金型８９により、傾斜センサ１１を低コストで製造することができる。
【００９６】
次に、傾斜センサ１１の更に別の製造方法について、図１３〜図１５を参照して説明する。この製造方法は、ローラ装置による加圧成形と、スパッタリングによる電極形成を行っている点を特徴とするものである。図１３は傾斜センサの別の製造方法において、第１電極構造体を製造する工程を示す説明図である。図１４は第２電極構造体を製造する工程を示す説明図である。図１５は２つの電極構造体を接合して傾斜センサを製造する工程を示す説明図である。
【００９７】
まず、第１電極構造体３１を作製する工程について説明する。最初に、図１３（１）に示すようなローラ装置９３に、樹脂からなるシート状の加工基板（樹脂基材）６１を通過させる。このローラ装置９３は、その外周面に基板成形用金型８２が装着されたローラ９４を備えている。このローラ装置９３を用いた加圧成形により、前記基板成形用金型８２の凹凸形状が加工基板６１の表面に転写される。これにより、傾斜センサ１１の樹脂基板５１に必要とされる形状に応じて、凹部を形成する加工を行うことができる（図１３（２））。
【００９８】
次に、前記加工基板６１を洗浄した後、銅によるスパッタリングによって、前記凹部内を含めた前記加工基板６１の表面に銅膜（金属膜）７８を形成する（図１３（３））。そして、その上に樹脂７９を塗布し（図１３（４））、更にＯ2アッシングによって、前記凹部の底部に位置する部分だけを残すようにして樹脂７９を除去する（図１３（５））。続いて、エッチング等の適宜の手段によって、樹脂７９が除去されている部分の銅膜７８を除去する（図１３（６））。その後、樹脂７９を完全に取り除き、銅膜７８を露出させて、対向電極１４，１５とする（図１３（７））。以上により、図１３（７）に示すような第１電極構造体３１を作製することができる。
【００９９】
次に、第２電極構造体３２を作製する工程について説明する。最初に、図１４（８）に示すような樹脂からなるシート状の加工基板（樹脂基材）６２を用意し、これを適宜の薬品等で洗浄する。この洗浄後、銅によるスパッタリングによって、銅膜７８を形成する（図１４（９））。そして、銅膜７８の上に紫外線感光型のレジスト樹脂８０を塗布し（図１４（１０））、選択的な紫外線露光を行う（図１４（１１））。続いて、現像を行い（図１４（１１））、露出した部分の銅膜７８をエッチング等の適宜の手段によって除去する（図１４（１２））。その後、レジスト樹脂８０を除去する（図１４（１３））。以上により、図１４（１３）に示すような第２電極構造体３２を作製することができる。
【０１００】
次に、２つの電極構造体３１，３２を相互に接合する工程について説明する。最初に、図１４の方法で作製した加工基板６２（第２電極構造体３２）において、共通電極１３が形成されている側の面に対し、真空チャンバ９７内で水蒸気（イオンビーム）を照射する（図１５（１６））。次に、２つの加工基板６１，６２（電極構造体３１，３２）を、対向電極１４，１５と共通電極１３とがそれぞれ対向するように貼り合わせ（図１５（１７））、圧着により接合する（図１５（１８））。なお、このときの接合温度は、ガラス転移温度以下とされる。以上により積層体３５が構成され、加工基板６１の凹部の部分にシリコンオイル充填のための中空部９８を形成することができる。
【０１０１】
次に、積層体３５を傾斜センサ１１の１個分ごとに切り離す（図１５（１９））。即ち、図１３及び図１４で処理される加工基板６１，６２は、図７及び図８の場合と同様にセンサ複数個分がまとめて加工され、これが相互に接合されている。従って、前記積層体３５を図１５（１９）の点線に沿って切り離すことで、１つの積層体３５から複数個の傾斜センサ１１を得ることができる。最後に、切離し後の傾斜センサ１１において前記中空部９８にシリコンオイルを充填し、図略のオイル注入口を封止する（図１５（２０））。以上により、傾斜センサ１１を得ることができる。
【０１０２】
次に、傾斜センサ１１の更に別の製造方法について、図１６〜図１８を参照して説明する。この製造方法は、銅板をインサート成形することによって電極及びセンサハウジングを形成する点を特徴とするものである。図１６は傾斜センサの更に別の製造方法において、第１電極構造体を製造する工程を示す説明図である。図１７は第２電極構造体を製造する工程を示す説明図である。図１８は２つの電極構造体を接合して傾斜センサを製造する工程を示す説明図である。
【０１０３】
まず、インサート成形のための銅板８３を作製する工程について説明する。最初に、図１６（１）に示すような銅板８３を洗浄し、その表面に紫外線感光型のレジスト樹脂８０を塗布する（図１６（２））。その後、選択的な紫外線露光を行い（図１６（３））、現像する（図１６（４））。続いて、露出した銅板８３をエッチングすることにより選択的に除去し（図１６（５））、更にレジスト樹脂８０を除去する（図１６（６））。以上により、適宜の場所に貫通孔等が形成された銅板８３を作製することができる。
【０１０４】
次に、射出成形工程について説明する。最初に、図１７（７）に示すような２つの基板成形用金型８２ａ，８２ｂを用意する。基板成形用金型８２ａは、後述の中空部９８等の形状を含む微細パターンを形成するためのものであり、基板成形用金型８２ｂは、スルーホールのための貫通孔を形成するためのものである。この２つの基板成形用金型８２ａ，８２ｂは、例えば図５又は図６で示した方法で作製することができる。
【０１０５】
次に、射出成形装置８１に基板成形用金型８２ａ，８２ｂを装着するとともに、図１６（６）の銅板８３を挟み込むようにして型閉じする（図１７（８））。その後、電気絶縁性を有する樹脂を注入して成形する（図１７（９））。その後、型開きして成形品１ｘを取り出す（図１７（１０））。これにより、前記銅板８３の部分に対向電極１４，１５が形成される。なお、この成形品１ｘは、図３に示す成形品１と同様に、複数の傾斜センサ１１に相当する半製品をランナ部で互いに連結した構成となっている。
【０１０６】
次に、前記成形品１ｘにおいて、対向電極１４，１５が形成されている側の面に対し、真空チャンバ９７内で水蒸気（イオンビーム）を照射する（図１７（１１））。次に、成形品１ｘにおいて前記対向電極１４，１５が形成されている側の面に対し、第２銅板８４を対向するように貼り合わせ（図１７（１２））、圧着により接合する（図１７（１３））。なお、第２銅板８４は前記銅板８３と同様に、図１６（１）〜図１６（６）に示す方法で作製することができる。これにより、第２銅板８４付きの成形品１ｘを得ることができるとともに、前記対向電極１４，１５に対向する第２銅板８４の部分に、共通電極１３を形成することができる。また、共通電極１３と対向電極１４，１５との間に、シリコンオイル充填のための中空部９８を形成することができる。
【０１０７】
次に、オイル注入口５５からシリコンオイルを注入し、前記中空部９８に所定量のシリコンオイルを充填する（図１８（１４））。その後、オイル注入口５５を封止栓５６で閉鎖するとともに（図１８（１５））、更にその上から覆うように、前記第２銅板８４に保護フィルム９９を貼り付ける（図１８（１６））。次に、成形品１ｘの孔の部分にスルーホールメッキを施し、配線用電極５９，７４を形成する（図１８（１７））。更に、当該配線用電極５９，７４の突出部分を研磨する（図１８（１８））。
【０１０８】
最後に、前記成形品１ｘのランナ部から、傾斜センサ１１を切り離す（図１８（１９））。これにより、１つの成形品１ｘから複数の傾斜センサ１１を得ることができる。
【０１０９】
なお、図３に示すような製造方法は、図１及び図２に示す傾斜センサ１１に限らず、図１９〜図２３に示すような各種静電デバイスの製造方法に適用することもできる。以下、これらの応用例について説明する。図１９は静電容量センサとしての圧力センサの断面斜視図、図２０は静電容量センサとしての加速度センサの斜視図、図２１は静電容量センサとしてのマイクロフォンの断面斜視図である。図２２は静電アクチュエータとしての光スイッチの斜視図及び断面図、図２３は光スイッチの斜視図及び断面図である。
【０１１０】
図１９（ａ）に示す静電デバイス（静電容量型センサ）としての圧力センサ１０１は、ケース１０２と、このケース１０２に支持される中空状の筒部１０３と、を備えている。この筒部１０３はケース１０２の内外に跨るように配置され、ケース１０２の内部に配置される筒部１０３の一端にはセンサチップ１０４が設置されている。図１９（ｂ）にはセンサチップ１０４の拡大断面図が示され、この図１９（ｂ）に示すように、センサチップ１０４は、互いに適宜の間隔をあけて対向配置された第１電極１１１と第２電極１１２とを備えている。第２電極１１２は第１電極１１１よりも前記筒部１０３側に備えられるとともに、ダイアフラム状に形成されている。
【０１１１】
この構成で、ケース１０２の外側から筒部１０３を介して図１９（ａ）の矢印に示すように測定ガスが導入され、センサチップ１０４に圧力が加えられると、第２電極１１２が湾曲し、２つの電極１１１，１１２間の静電容量が変化する。これにより、測定ガスの圧力を検出することができる。そして、前記センサチップ１０４の電極１１１，１１２は、図３に示すようなオフセット印刷により形成することができる。
【０１１２】
図２０に示す静電デバイス（静電容量型センサ）としての加速度センサ１２１は、基台１２２上に、可動電極１３１と、固定電極（容量検出電極）１３２と、を配置して構成されている。前記可動電極１３１は、弾性変形可能なバネ部１２３と、ウェイト部１２４と、を備えている。この構成で、図２０の太線矢印方向に加速度が発生すると、バネ部１２３を弾性変形させながら可動電極１３１が移動することで可動電極１３１と固定電極１３２との間の距離が変化する。従って、加速度の変化を静電容量の変化として検出することができる。そして、前記加速度センサ１２１の電極１３１，１３２は、図３に示すようなオフセット印刷により形成することができる。
【０１１３】
図２１に示す静電デバイス（静電容量型センサ）としてのマイクロフォン（音波センサ）１４１は、互いに適宜の間隔をあけて対向配置された第１電極１５１と第２電極１５２とを備えている。第１電極１５１はダイアフラム状に形成されるとともに、第２電極１５２を挟んで第１電極１５１と反対側の空間は、中空状の音響部１４２とされている。この構成で、マイクロフォン１４１に音が入力されると、第１電極１５１が湾曲しながら振動するので、２つの電極１５１，１５２間の静電容量が変化する。これにより、音質や音量を測定することができる。そして、前記マイクロフォン１４１の電極１５１，１５２は、図３に示すようなオフセット印刷により形成することができる。
【０１１４】
図２２（ａ）及び図２２（ｂ）に示す静電デバイス（静電アクチュエータ）としての光スイッチ１６１は、基台１６２と、この基台１６２上に配置された支点板１６３と、支点板１６３に回動可能に支持される揺動板１６４と、この揺動板１６４に支柱１６５を介して固定されたアルミミラー１６６と、を備えている。図２２（ｂ）に示すように、基台１６２と揺動板１６４の間には、２対の電極１７１〜１７４が互いに対向して配置されている。
【０１１５】
この構成で、電極１７１，１７２又は電極１７３，１７４に電圧を印加すると、各電極間に静電気力が発生する。これにより、前記揺動板１６４が支点板１６３を中心にして傾くので、アルミミラー１６６が傾き、アルミミラー１６６で反射する光の出射角度を変更することができる。そして、前記光スイッチ１６１の４つの電極１７１〜１７４は、図３に示すようなオフセット印刷により形成することができる。
【０１１６】
図２３（ａ）及び図２３（ｂ）に示す静電デバイスとしての高周波スイッチ（静電スイッチ）１８１は、基台１８２と、この基台１８２に対し適宜の間隔をあけて上方に配置された第１電極１９１と、基台１８２上に設置された第２電極１９２及び第３電極１９３と、前記第１電極１９１の下面に配置される第４電極１９４と、を備えている。この構成で、第１電極１９１と第２電極１９２との間に電圧を印加すると、静電気力が発生し、第１電極１９１が下に凸となるように撓む。これにより、第４電極１９４が第３電極１９３に接触して通電し、スイッチがＯＮ状態となる。そして、この高周波スイッチ１８１の４つの電極１９１〜１９４は、図３に示すようなオフセット印刷により形成することができる。
【０１１７】
以上に本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明の静電デバイスの製造方法は、上記で例示したデバイスのほかにも、例えば電磁波検出装置、プレゼンス光スイッチ等にも用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る傾斜センサの原理を模式的に示す断面図。
【図２】傾斜センサの分解斜視図。
【図３】傾斜センサの製造方法を模式的に示す説明図。
【図４】導電性を有する樹脂をオフセット印刷する様子を示す側面図。
【図５】電極形成用金型の製造方法の第１例を示す図。
【図６】電極形成用金型の製造方法の第２例を示す図。
【図７】傾斜センサの第１電極構造体を製造する工程を示す説明図。
【図８】第２電極構造体を製造する工程を示す説明図。
【図９】２つの電極構造体を接合して傾斜センサを製造する工程を示す説明図。
【図１０】従来技術の静電容量型センサの製造工程の説明図。
【図１１】従来技術の静電容量型センサの製造工程の説明図。
【図１２】従来技術の静電容量型センサの製造工程の説明図。
【図１３】傾斜センサの別の製造方法において、第１電極構造体を製造する工程を示す説明図。
【図１４】第２電極構造体を製造する工程を示す説明図。
【図１５】２つの電極構造体を接合して傾斜センサを製造する工程を示す説明図。
【図１６】傾斜センサの更に別の製造方法において、第１電極構造体を製造する工程を示す説明図。
【図１７】第２電極構造体を製造する工程を示す説明図。
【図１８】２つの電極構造体を接合して傾斜センサを製造する工程を示す説明図。
【図１９】静電容量センサとしての圧力センサの断面斜視図。
【図２０】静電容量センサとしての加速度センサの斜視図。
【図２１】静電容量センサとしてのマイクロフォンの断面斜視図。
【図２２】静電アクチュエータとしての光スイッチの斜視図及び断面図。
【図２３】光スイッチの斜視図及び断面図。
【符号の説明】
【０１１９】
１１ 傾斜センサ（静電容量型センサ、静電デバイス）
１３ 共通電極（静電電極）
１４，１５ 対向電極（静電電極）
３１，３２ 電極構造体（構造体）
８６ オフセット印刷装置
８９ 電極形成用金型
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電電極が対向配置された静電デバイスの製造方法であって、
複数の構造体を作製する構造体作製工程と、
作製された複数の構造体を接合する接合工程と、
を含み、
接合される前記構造体のうち少なくとも１つは、前記構造体作製工程において、
紫外線リソグラフィ又はＸ線リソグラフィと電鋳を組み合わせたプロセスにより静電電極パターンが形成された電極形成用金型をオフセット印刷装置のロールに装着して、導電性を有する樹脂を樹脂基材にオフセット印刷する電極オフセット印刷工程と、
印刷された樹脂を硬化させることにより、前記樹脂基材上に前記静電電極を形成する電極硬化工程と、
を含む方法で作製されることを特徴とする静電デバイスの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の静電デバイスの製造方法であって、
前記電極オフセット印刷工程において、静電デバイスの複数個分の静電電極パターンが繰返し形成された電極形成用金型を用いて、１つの前記樹脂基材につき複数個分の静電電極パターンを同時にオフセット印刷し、
その後、前記樹脂基材は静電デバイス１個ごとに分離されることを特徴とする静電デバイスの製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の静電デバイスの製造方法であって、
前記電極オフセット印刷工程及び前記電極硬化工程により、前記静電電極とともに、当該静電電極から引き出される配線部が前記樹脂基材上に同時に形成されることを特徴とする静電デバイスの製造方法。
【請求項４】
請求項１から３までの何れか一項に記載の静電デバイスの製造方法であって、
前記電極形成用金型は、
紫外線リソグラフィ法又はＸ線リソグラフィ法によって基板上にレジスト構造体を作製するレジスト構造体作製工程と、
前記レジスト構造体を覆うようにニッケル電鋳のシード層と成る導電層を形成する導電層形成工程と、
前記導電層を覆うようにニッケルを析出させるニッケル電鋳工程と、
前記基板、前記レジスト構造体及び前記導電層を除去する除去工程と、
を含む方法で製造されることを特徴とする静電デバイスの製造方法。
【請求項５】
請求項１から３までの何れか一項に記載の静電デバイスの製造方法であって、
前記電極形成用金型は、
金型作製用基板上を覆うようにニッケル電鋳のシード層と成る導電層を形成する導電層形成工程と、
紫外線リソグラフィ法又はＸ線リソグラフィ法によって前記導電層の上にレジスト構造体を作製するレジスト構造体作製工程と、
前記レジスト構造体及びレジスト構造体の存在しないニッケル電鋳のシード層を覆うようにニッケルを析出させるニッケル電鋳工程と、
前記金型作製用基板、前記導電層及び前記レジスト構造体を除去する除去工程と、
を含む方法で製造されることを特徴とする静電デバイスの製造方法。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の静電デバイスの製造方法であって、
前記金型作製用基板は、シリコン、ガラス、セラミック又は石英によりなり、
前記レジスト構造体は感光性樹脂により作製され、
前記導電層は金属によりなり、
前記ニッケルは０．１ｍｍ以上の厚みで形成されることを特徴とする静電デバイスの製造方法。
【請求項７】
請求項１から６までの何れか一項に記載の静電デバイスの製造方法であって、
接合される前記構造体のうち少なくとも１つは、前記構造体作製工程において、
紫外線リソグラフィ又はＸ線リソグラフィと電鋳を組み合わせたプロセスにより絶縁部パターンが形成された絶縁部形成用金型をオフセット印刷装置のロールに装着して、電気絶縁性を有する樹脂を前記樹脂基材上にオフセット印刷する絶縁部オフセット印刷工程と、
印刷された樹脂を硬化させることにより、前記樹脂基材上に絶縁部を形成する絶縁部硬化工程と、
を含む方法で作製されることを特徴とする静電デバイスの製造方法。
【請求項８】
請求項１から７までの何れか一項に記載の静電デバイスの製造方法であって、
接合される前記構造体のうち少なくとも１つについては、前記構造体作製工程において、紫外線リソグラフィ又はＸ線リソグラフィと電鋳を組み合わせたプロセスにより作製された基板成形用金型を使用して前記樹脂基材を成形する基板成形工程が前記電極オフセット印刷工程の前に行われ、
前記基板成形工程によって、前記樹脂基材にスルーホール形成用の貫通孔が形成されることを特徴とする静電デバイスの製造方法。
【請求項９】
請求項１から７までの何れか一項に記載の静電デバイスの製造方法であって、
接合される前記構造体のうち少なくとも１つについては、前記構造体作製工程において、紫外線リソグラフィ又はＸ線リソグラフィと電鋳を組み合わせたプロセスにより作製された基板成形用金型を使用して前記樹脂基材を成形する基板成形工程が前記電極オフセット印刷工程の前に行われ、
前記基板成形工程では、前記基板成形用金型が装着されたローラ装置に前記樹脂基材を通過させることにより、当該樹脂基材を加圧成形することを特徴とする静電デバイスの製造方法。
【請求項１０】
請求項１から７までの何れか一項に記載の静電デバイスの製造方法であって、
接合される前記構造体のうち少なくとも１つについては、前記構造体作製工程において、紫外線リソグラフィ又はＸ線リソグラフィと電鋳を組み合わせたプロセスにより作製された基板成形用金型を使用して前記樹脂基材を成形する基板成形工程が前記電極オフセット印刷工程の前に行われ、
前記基板成形工程では、前記基板成形用金型を用いて前記樹脂基材を成形することを特徴とする静電デバイスの製造方法。
【請求項１１】
請求項１から１０までの何れか一項に記載の静電デバイスの製造方法であって、
対向配置された前記静電電極の間に所定量の静電容量媒体を充填する静電容量媒体充填工程を更に含むことを特徴とする静電デバイスの製造方法。
【請求項１２】
請求項１から１１までの何れか一項に記載の静電デバイスの製造方法により製造された静電デバイス。
【請求項１３】
請求項１２に記載の静電デバイスとしての静電容量型センサ。
【請求項１４】
請求項１２に記載の静電デバイスとしての静電アクチュエータ。
【請求項１５】
請求項１２に記載の静電デバイスとしての静電スイッチ。
【請求項１】
静電電極が対向配置された静電デバイスの製造方法であって、
複数の構造体を作製する構造体作製工程と、
作製された複数の構造体を接合する接合工程と、
を含み、
接合される前記構造体のうち少なくとも１つは、前記構造体作製工程において、
紫外線リソグラフィ又はＸ線リソグラフィと電鋳を組み合わせたプロセスにより静電電極パターンが形成された電極形成用金型をオフセット印刷装置のロールに装着して、導電性を有する樹脂を樹脂基材にオフセット印刷する電極オフセット印刷工程と、
印刷された樹脂を硬化させることにより、前記樹脂基材上に前記静電電極を形成する電極硬化工程と、
を含む方法で作製されることを特徴とする静電デバイスの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の静電デバイスの製造方法であって、
前記電極オフセット印刷工程において、静電デバイスの複数個分の静電電極パターンが繰返し形成された電極形成用金型を用いて、１つの前記樹脂基材につき複数個分の静電電極パターンを同時にオフセット印刷し、
その後、前記樹脂基材は静電デバイス１個ごとに分離されることを特徴とする静電デバイスの製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の静電デバイスの製造方法であって、
前記電極オフセット印刷工程及び前記電極硬化工程により、前記静電電極とともに、当該静電電極から引き出される配線部が前記樹脂基材上に同時に形成されることを特徴とする静電デバイスの製造方法。
【請求項４】
請求項１から３までの何れか一項に記載の静電デバイスの製造方法であって、
前記電極形成用金型は、
紫外線リソグラフィ法又はＸ線リソグラフィ法によって基板上にレジスト構造体を作製するレジスト構造体作製工程と、
前記レジスト構造体を覆うようにニッケル電鋳のシード層と成る導電層を形成する導電層形成工程と、
前記導電層を覆うようにニッケルを析出させるニッケル電鋳工程と、
前記基板、前記レジスト構造体及び前記導電層を除去する除去工程と、
を含む方法で製造されることを特徴とする静電デバイスの製造方法。
【請求項５】
請求項１から３までの何れか一項に記載の静電デバイスの製造方法であって、
前記電極形成用金型は、
金型作製用基板上を覆うようにニッケル電鋳のシード層と成る導電層を形成する導電層形成工程と、
紫外線リソグラフィ法又はＸ線リソグラフィ法によって前記導電層の上にレジスト構造体を作製するレジスト構造体作製工程と、
前記レジスト構造体及びレジスト構造体の存在しないニッケル電鋳のシード層を覆うようにニッケルを析出させるニッケル電鋳工程と、
前記金型作製用基板、前記導電層及び前記レジスト構造体を除去する除去工程と、
を含む方法で製造されることを特徴とする静電デバイスの製造方法。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の静電デバイスの製造方法であって、
前記金型作製用基板は、シリコン、ガラス、セラミック又は石英によりなり、
前記レジスト構造体は感光性樹脂により作製され、
前記導電層は金属によりなり、
前記ニッケルは０．１ｍｍ以上の厚みで形成されることを特徴とする静電デバイスの製造方法。
【請求項７】
請求項１から６までの何れか一項に記載の静電デバイスの製造方法であって、
接合される前記構造体のうち少なくとも１つは、前記構造体作製工程において、
紫外線リソグラフィ又はＸ線リソグラフィと電鋳を組み合わせたプロセスにより絶縁部パターンが形成された絶縁部形成用金型をオフセット印刷装置のロールに装着して、電気絶縁性を有する樹脂を前記樹脂基材上にオフセット印刷する絶縁部オフセット印刷工程と、
印刷された樹脂を硬化させることにより、前記樹脂基材上に絶縁部を形成する絶縁部硬化工程と、
を含む方法で作製されることを特徴とする静電デバイスの製造方法。
【請求項８】
請求項１から７までの何れか一項に記載の静電デバイスの製造方法であって、
接合される前記構造体のうち少なくとも１つについては、前記構造体作製工程において、紫外線リソグラフィ又はＸ線リソグラフィと電鋳を組み合わせたプロセスにより作製された基板成形用金型を使用して前記樹脂基材を成形する基板成形工程が前記電極オフセット印刷工程の前に行われ、
前記基板成形工程によって、前記樹脂基材にスルーホール形成用の貫通孔が形成されることを特徴とする静電デバイスの製造方法。
【請求項９】
請求項１から７までの何れか一項に記載の静電デバイスの製造方法であって、
接合される前記構造体のうち少なくとも１つについては、前記構造体作製工程において、紫外線リソグラフィ又はＸ線リソグラフィと電鋳を組み合わせたプロセスにより作製された基板成形用金型を使用して前記樹脂基材を成形する基板成形工程が前記電極オフセット印刷工程の前に行われ、
前記基板成形工程では、前記基板成形用金型が装着されたローラ装置に前記樹脂基材を通過させることにより、当該樹脂基材を加圧成形することを特徴とする静電デバイスの製造方法。
【請求項１０】
請求項１から７までの何れか一項に記載の静電デバイスの製造方法であって、
接合される前記構造体のうち少なくとも１つについては、前記構造体作製工程において、紫外線リソグラフィ又はＸ線リソグラフィと電鋳を組み合わせたプロセスにより作製された基板成形用金型を使用して前記樹脂基材を成形する基板成形工程が前記電極オフセット印刷工程の前に行われ、
前記基板成形工程では、前記基板成形用金型を用いて前記樹脂基材を成形することを特徴とする静電デバイスの製造方法。
【請求項１１】
請求項１から１０までの何れか一項に記載の静電デバイスの製造方法であって、
対向配置された前記静電電極の間に所定量の静電容量媒体を充填する静電容量媒体充填工程を更に含むことを特徴とする静電デバイスの製造方法。
【請求項１２】
請求項１から１１までの何れか一項に記載の静電デバイスの製造方法により製造された静電デバイス。
【請求項１３】
請求項１２に記載の静電デバイスとしての静電容量型センサ。
【請求項１４】
請求項１２に記載の静電デバイスとしての静電アクチュエータ。
【請求項１５】
請求項１２に記載の静電デバイスとしての静電スイッチ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２００９−２６４９０９（Ｐ２００９−２６４９０９Ａ）
【公開日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１１４４３６（Ｐ２００８−１１４４３６）
【出願日】平成２０年４月２４日（２００８．４．２４）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 社団法人精密工学会、「２００８年度精密工学会春季大会 プログラム＆アブストラクト集」、平成２０年３月３日発行 〔刊行物等〕 社団法人電気学会、「平成２０年電気学会全国大会講演論文集［３］ エレクトロニクス／情報工学システム／センサ・マイクロマシン」、平成２０年３月１９日発行
【出願人】（５０５４４２８１９）株式会社ナノクリエート (11)
【出願人】（３９１０２２０９４）鷹羽産業株式会社 (4)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月２４日（２００８．４．２４）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 社団法人精密工学会、「２００８年度精密工学会春季大会 プログラム＆アブストラクト集」、平成２０年３月３日発行 〔刊行物等〕 社団法人電気学会、「平成２０年電気学会全国大会講演論文集［３］ エレクトロニクス／情報工学システム／センサ・マイクロマシン」、平成２０年３月１９日発行
【出願人】（５０５４４２８１９）株式会社ナノクリエート (11)
【出願人】（３９１０２２０９４）鷹羽産業株式会社 (4)
【Ｆターム（参考）】
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