CN109923370A - 传感器结构、具有传感器结构之构件及传感器结构之图案化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种传感器结构,具有传感器结构之构件及传感器结构之图案化方法。传感器结构具备有以第一导电材料所构成,相互保持间隔所配置之复数之高电阻部分通电区;及藉由比第一导电材料之电阻率较小之第二导电材料所构成,且同时相互保持间隔所配置并与该高电阻部分通电区连接为一对之复数之低电阻部分通电区。藉由包含高电阻部分通电区及低电阻部分通电区两者之范围之电阻值变化而侦测出物理现象。藉此,可客观地侦测各种构件之状况,明确化维护管理整个建筑物,判断维修时间或优先修复建筑物或部位。
Description
技术领域
本发明系有关居家住宅或集和式住宅,大楼等之建物、桥梁或铁塔、铁路、管道、厂房、发电厂或风力发电装置、太阳能发电装置等之建筑物或建造物(以下将建筑物和建造物统称为建造物),或是用于此等之建材或结构材料等之各种构件、施工机械、工业机械等之产业机械或是其他之机械装置类或构成此等之紧固构件或刀具、保持构件等之消耗品类或者弹簧、轴承、线性导轨等之零件等、火箭或飞机、潜艇、船舶、火车或公交车、卡车、乘坐车、摩托车、自行车、电梯等之各种移动装置,另外,于办公室或家庭用之机器类、日常用品等各种场合所使用之构件,于此等构件上图案化之通电路径之形成方法,再者,侦测此等构件之变形等之传感器结构等。另外,也关于于此等构件上图案化之通电路径之形成方法。
背景技术
目前,于形成大楼、居家住宅或集合式住宅、大厅等空间之建筑物、或桥梁、水坝、沉箱、消波块、闸门等建造物(以下此等称之为建造物),包含汽车、自行车、铁路等车辆之各种移动装置、机械设备、电气设备、发电设备、化工厂等各种场所皆使用各种构件。另外,该材料也使用铁、树脂、橡胶、石头、混凝土、沥青、木材、纸、陶瓷、玻璃等之各种物质。
即使仅以建造物来说,例如可举出与房屋、集合式住宅、房子、学校校舍、车站建筑物、机场航站大厦、,医院、市政府大楼、桥梁、隧道等社会基础设施等相关之各种建造物,此等之建造物,系藉由柱子、梁或地板、天花板、螺栓、螺母、钢筋混凝土等之各种结构材料,来其保持其形状。另外,不局限于结构材料,也可使用窗户玻璃或门等之各种构件或设备,藉由各种材料来构成为多样之形状或结构。
结构材料虽然是以长时间来使用为前提,但是由于受到外界的力量的影响,例如由于寒冷导致的热收缩、长年老化或地震灾难等之震动或撞击等,老化系不可避免的。如果不及时抢救老化,可能也会发生的人为灾难。
另外,今后预计会发生的大型之台风或***、地震之灾害等,只要对窗户玻璃施予过度的应力或载荷,就会产生裂缝或让部分零件缺损之情况。如果不及时抢救老化,导致窗户玻璃破裂且可能也会受伤。
因此,今后,我们可以定量且广泛地监视如此之建筑材料等的各种构件,而最重要系利用保养,事先预防事故或灾害,进而实现减轻灾害,防灾(国土强韧化)等。
发明内容
技术问题
然而,目前,即使以建造物为例也存在庞大数量。对要维修之建造物优先进行,或者于一个建造物之中,判断哪个结构材料要集中维修等状况,于现实上系不可能的状况。
顺便一提即使是现在,制作一个桥梁管理图来执行桥梁之维护管理而让县/市/镇/村负责人定期检查桥梁。但由于以人眼目视检查为中心的检查,易于产生个体差异且欠缺客观性。另外,由于不可能实时检查,所以会发生无法用于判断严重维护的问题。
即使在结构材料以外的各种构件中,因为会生故障或破裂,所以一般都会进行修理、更换等作业,且会出现不易防止由此造成的事故和经济损失之问题。
另外,习知上存在一种称之为应变计(Strain gage)之应变传感器组件,使用粘着剂而安装于作为测定对象之物体,可间接测量到于被测定对象体产生之歪斜,或者应力。然而,于此种方法情况下,会产生例如需进行将粘着剂安装在测定对象体上之困难作业,或是粘着剂是否被拉伸,无法判断被测定对象体是否被拉伸,或是温度或湿度、热效应、热膨胀系数之不同,因重复伸展所导致之疲乏强度、因耐候性或耐久性的问题所产生之老化,或是产生剥离等问题,从长时间看来,本质上无法获得被测定对象体所产生之歪斜的精确测量结果。
另外,习知之应变计,由于侦测灵敏度有限制,例如,在整个巨大的建造物中所产生之局部性极为小的变形或是振动摆动等系非常困难被侦测出。
更具体而言,习知的应变计,在小的侦测区域中,系构成以高精度形成波纹管状来回的电阻布线的结构,将该应变计贴附到测定对象物上而检测出该变形准位。结果,藉由一个应变计所侦测到的区域非常小。因此,例如于大型结构物中,如果试图要以应变计检测哪边出问题或是事前无法判断的变形等,就会产生需要让大量的应变计贴附于结构物上之问题,或从量产或制造成本等的观点来看,将出现不切合实际之问题。
本发明系有鉴于上述问题点,而透过本发明人之深入细致的研究而发明之,其目的系利用客观性可测量各种构件之状况,让维修整座建筑物或维修时间判断或优惠修复建造物或构件明确化,或者为了发展更好的设计,或者不仅厂房、工厂内设施,尤其生产设备或工业机械、设备或者用于此等之消耗品之实时的测量或因此所产生的状态掌控,或者掌控包含飞机或船舶、铁路或铁路交通工具,汽车等之各种交通工具,或者掌控移动体等之状态或防止因此造成的意外等。
解决问题的方案
为达成上述目的之本发明,一种传感器结构系具备:复数之高电阻部分通电区,以第一导电材料所构成,相互保持间隔所配置;及复数之低电阻部分通电区,藉由比该第一导电材料之电阻率较小之第二导电材料所构成,让各自配置为连接一对之该高电阻部分通电区,同时相互保持间隔所配置;其中,藉由包含该高电阻部分通电区及该低电阻部分通电区之两者的范围之电阻值之变化,侦测出物理现象。
与上述传感器结构有关,该高电阻部分通电区及该低电阻部分通电区,各为平面状;让该高电阻部分通电区及该低电阻部分通电区重叠且相互面接触。
与上述传感器结构有关,以比该第二导电材料之电阻率较大之导电材料所构成,且具备一辅助通电区,该辅助通电区系让各自配置为连接一对之该高电阻部分通电区。
与上述传感器结构有关,具备以第一导电材料所构成之基本路径(Base path);配置该复数之低电阻部分通电区且相互保持间隔而与该基本路径之表面接触;于该基本路径中,相当于该复数之低电阻部分通电区之间隔的区域之至少一部分为该高电阻部分通电区;与于该基本路径中之该低电阻部分通电区之区域为该辅助通电区。
达成上述目的之本发明,一种具有传感器结构之构件,系于成为测定对象之全部或部分构件,配置上述任一项所述之传感器结构。
与上述具有传感器结构之构件有关,该高电阻部分通电区或该低电阻部分通电区系直接被形成于该构件之表面。
与上述具有传感器结构之构件有关,于该构件表面之不同处,配置该复数之传感器结构。
与上述具有传感器结构之构件有关,从该构件之表面中之其中一端附近到另一端附近之整个区域上,配置该传感器结构。
与上述具有传感器结构之构件有关,从该构件之表面中之其中一端附近到另一端附近之整个区域上,配置成为单一通电路径之该传感器结构。
与上述具有传感器结构之构件有关,利用以导电材料来构成该构件而且能够兼具有该高电阻部分通电区;于该构件表面,利用保持间隔配置该低电阻部分通电区而形成该传感器结构。
达成上述目的之本发明,一种传感器结构,系具有:基本路径,以第一导电材料所构成;及低电阻部分通电区,配置复数之与该基本路径之表面接触,且比该第一导电材料之电阻率较小之导电材料所构成;藉由包含该基本路径及该低电阻部分通电区之两者的范围之电阻值之变化,侦测出物理现象。
与上述传感器结构有关,于该基本路径之至少一方之表面上,配置设该复数之低电阻部分通电区。
与上述传感器结构有关,侦测因该基本路径之变形所引起之该电阻值的变化。
与上述传感器结构有关,于施加电压之两端间,具有分流及汇流的复数之并列通电部;于各复数该并列通电部,配置该基本路径及该复数之低电阻部分通电区。
与上述传感器结构有关,具有相互邻接且施加电压之一对端子,同时能够具有从其中一方之该端子离开而返回到另一方之该端子之通电路径;于该通电路径之中间,配置该基本路径及该复数之低电阻部分通电区。
与上述传感器结构有关,该基本路径之层厚度系大于该低电阻部分通电区之层厚度。
达成上述目的之本发明,一种具有传感器结构之构件,其特征系系于成为测定对象之全部或部分构件,配置上述之任一项所述之传感器结构。
与上述具有传感器结构之构件有关,该基本路径或该低电阻部分通电区系直接被形成于该构件之表面。
与上述具有传感器结构之构件有关,于该构件表面之不同处,配置该复数之传感器结构。
与上述具有传感器结构之构件有关,利用以导电材料来构成该构件而且能够兼具有该基本路径;于该构件表面,利用配置该低电阻部分通电区,形成该传感器结构。
达成上述目的之本发明,一种传感器结构之图案化方法,系让传感器结构形成于被测定对象物之表面,该传感器结构系具有相互保持间隔所配置之复数之高电阻部分通电区;及配置连接该高电阻部分通电区之复数之低电阻部分通电区,用以结合该被测定对象物与该传感器结构而传感器化该被测定对象物本身;该方法包括下列步骤:高电阻部分通电区掩蔽层形成步骤,系形成覆盖其周围之高电阻部分通电区掩蔽层,以便露出至少复数之高电阻部分通电区形成预定区域;高电阻部分通电区导电层形成步骤,在该高电阻部分通电区掩蔽层形成步骤后面来执行此步骤,系对包含该复数之高电阻部分通电区形成预定区域之范围使用高电阻部分通电区导电性材料,以形成高电阻部分通电区导电层;低电阻部分通电区掩蔽层形成步骤,系形成覆盖复数之低电阻部分通电区形成预定区域之周围的低电阻部分通电区掩蔽层,以便露出该复数之低电阻部分通电区形成预定区域;低电阻部分通电区导电层形成步骤,在该低电阻部分通电区掩蔽层形成步骤后面来执行此步骤,系对包含该复数之低电阻部分通电区形成预定区域之范围使用低电阻部分通电区导电性材料,以形成低电阻部分通电区导电层;高电阻部分通电区掩蔽层去除步骤,系在该高电阻部分通电区导电层形成步骤后面来执行此步骤,利用去除该高电阻部分通电区掩蔽层,且藉由高电阻部分通电区导电层而形成该复数之高电阻部分通电区;以及低电阻部分通电区掩蔽层去除步骤,系在该低电阻部分通电区导电层形成步骤后面来执行此步骤,利用去除该低电阻部分通电区掩蔽层,且藉由低电阻部分通电区导电层而形成该复数之低电阻部分通电区。
与上述图案化方法有关,该高电阻部分通电区及该低电阻部分通电区之至少一部分为相互重叠。
达成上述目的之本发明,一种传感器结构之图案化方法,系让传感器结构形成于被测定对象物之表面,该传感器结构系具有基本路径及配置与该基本路径接触之复数之低电阻部分通电区,用以结合该被测定对象物与该传感器结构而传感器化该被测定对象物本身;该方法包括下列步骤:基本路径形成步骤,系对该被测定对象物之表面使用基本路径导电性材料而形成基本路径;低电阻部分通电区掩蔽层形成步骤,系在该基本路径形成步骤后面来执行此步骤,系对具有复数之低电阻部分通电区形成预定区域之该基本路径形成覆盖该复数之低电阻部分通电区形成预定区域之周围的低电阻部分通电区掩蔽层,以便露出该复数之低电阻部分通电区形成预定区域;低电阻部分通电区导电层形成步骤,系在该低电阻部分通电区掩蔽层形成步骤后面来执行此步骤,对包含该复数之低电阻部分通电区形成预定区域之范围之该基本路径使用低电阻部分通电区导电性材料,以形成低电阻部分通电区导电层;以及低电阻部分通电区掩蔽层去除步骤,在该低电阻部分通电区导电层形成步骤后面来执行此步骤,系利用去除该低电阻部分通电区掩蔽层,且藉由低电阻部分通电区导电层而形成该复数之低电阻部分通电区。
达成上述目的之本发明,一种传感器结构之图案化方法,系让传感器结构形成于被测定对象物之表面,该传感器结构系具有基本路径及配置与该基本路径接触之复数之低电阻部分通电区,用以结合该被测定对象物与该传感器结构而传感器化该被测定对象物本身;该方法包括下列步骤:基本路径掩蔽层形成步骤,系对具有基本路径形成预定区域之该被测定对象物之表面形成覆盖该基本路径形成预定区域之周围的基本路径掩蔽层,以便露出该基本路径形成预定区域;基本路径导电层形成步骤,系在该基本路径掩蔽层形成步骤后面来执行此步骤,对包含该基本路径形成预定区域之范围之该被测定对象物之表面使用基本路径导电性材料,以形成基本路径导电层;低电阻部分通电区掩蔽层形成步骤,系在该基本路径导电层形成步骤后面来执行此步骤,对该基本路径形成预定区域之范围内具有复数之低电阻部分通电区形成预定区域之该基本路径导电层,以形成覆盖该复数之低电阻部分通电区形成预定区域之周围的低电阻部分通电区掩蔽层,以便露出该复数之低电阻部分通电区形成预定区域;低电阻部分通电区导电层形成步骤,系在该低电阻部分通电区掩蔽层形成步骤后面来执行此步骤,对包含该复数之低电阻部分通电区形成预定区域之范围之该基本路径导电层使用低电阻部分通电区导电性材料,以形成低电阻部分通电区导电层;基本路径掩蔽层去除步骤,系在该基本路径导电层形成步骤后面来执行此步骤,利用去除该基本路径掩蔽层,且藉由基本路径导电层而形成该基本路径;以及低电阻部分通电区掩蔽层去除步骤,系在该低电阻部分通电区导电层形成步骤后面来执行此步骤,利用去除该低电阻部分通电区掩蔽层,且藉由低电阻部分通电区导电层而形成该复数之低电阻部分通电区。
与上述图案化方法有关,在该基本路径导电层形成步骤前面来执行,于相对于该被测定对象物之表面的该基本路径形成预定区域,具有形成绝缘层之绝缘层形成步骤。
达成上述目的之本发明,一种传感器结构之图案化方法,系让传感器结构形成于被测定对象物之表面,该传感器结构系具有基本路径及配置与该基本路径接触之复数之低电阻部分通电区,用以结合该被测定对象物与该传感器结构而传感器化该被测定对象物本身;该方法包括下列步骤:低电阻部分通电区掩蔽层形成步骤,对具有复数之低电阻部分通电区形成预定区域之被测定对象物之表面形成覆盖该复数之低电阻部分通电区形成预定区域之周围的低电阻部分通电区掩蔽层,以便露出该复数之低电阻部分通电区形成预定区域;低电阻部分通电区导电层形成步骤,系在该低电阻部分通电区掩蔽层形成步骤后面来执行此步骤,对包含该复数之低电阻部分通电区形成预定区域之范围之该被测定对象物之表面使用低电阻部分通电区导电性材料,以形成低电阻部分通电区导电层;低电阻部分通电区掩蔽层去除步骤,系在该低电阻部分通电区导电层形成步骤后面来执行此步骤,利用去除该低电阻部分通电区掩蔽层,且藉由低电阻部分通电区导电层而形成该复数之低电阻部分通电区;基本路径掩蔽层形成步骤,系在低电阻部分通电区掩蔽层去除步骤后面来执行此步骤,对具有与该复数之低电阻部分通电区形成预定区域重叠之基本路径形成预定区域之该被测定对象物之表面形成覆盖该基本路径形成预定区域之周围的基本路径掩蔽层,以便露出该基本路径形成预定区域;基本路径导电层形成步骤,系在该基本路径掩蔽层形成步骤后面来执行,对包含该基本路径形成预定区域之范围之该被测定对象物之表面,使用基本路径导电性材料,形成基本路径导电层;以及基本路径掩蔽层去除步骤,系在该基本路径导电层形成步骤后面来执行此步骤,利用去除该基本路径掩蔽层,且藉由基本路径导电层而形成该基本路径。
与上述图案化方法有关,在该低电阻部分通电区掩蔽层形成步骤前面来执行此步骤,于相对该被测定对象物之表面的该基本路径形成预定区域,具有形成绝缘层之绝缘层形成步骤。
达成上述目的之本发明,一种传感器结构之图案化方法,系让传感器结构形成于被测定对象物之表面,该传感器结构系具有基本路径及配置与该基本路径接触之复数之低电阻部分通电区,用以结合该被测定对象物与该传感器结构而传感器化该被测定对象物本身;该方法包括下列步骤:低电阻部分通电区掩蔽层形成步骤,系对兼具有该基本路径之被测定对象物之表面形成覆盖该复数之低电阻部分通电区形成预定区域之周围的低电阻部分通电区掩蔽层,以便露出该复数之低电阻部分通电区形成预定区域;低电阻部分通电区导电层形成步骤,系在该低电阻部分通电区掩蔽层形成步骤后面来执行此步骤,对包含该复数之低电阻部分通电区形成预定区域之范围之该被测定对象物之表面使用低电阻部分通电区导电性材料,以形成低电阻部分通电区导电层;低电阻部分通电区掩蔽层去除步骤,系在该低电阻部分通电区导电层形成步骤后面来执行此步骤,利用去除该低电阻部分通电区掩蔽层,且藉由低电阻部分通电区导电层而形成该复数之低电阻部分通电区。
达成上述目的之本发明,一种传感器结构之图案化方法,系让传感器结构形成于被测定对象物之表面,该传感器结构系具有基本路径及配置与该基本路径接触之复数之低电阻部分通电区,用以结合该被测定对象物与该传感器结构而传感器化该被测定对象物本身;该方法包括下列步骤:基本路径导电层形成步骤,系对包含基本路径形成预定区域之范围的该被测定对象物之表面使用基本路径导电性材料,形成基本路径导电层;基本路径掩蔽层形成步骤,系对该基本路径导电层形成覆盖该基本路径形成预定区域之周围的基本路径掩蔽层,以便露出该基本路径形成预定区域以外的区域;基本路径导电性材料去除步骤,利用去除于该基本路径导电层中之该基本路径形成预定区域以外的区域,形成该基本路径;低电阻部分通电区导电层形成步骤,系在该基本路径导电性材料去除步骤后面来执行此步骤,对包含与该基本路径重叠之该复数之低电阻部分通电区形成预定区域之范围使用低电阻部分通电区导电性材料,形成低电阻部分通电区导电层;低电阻部分通电区掩蔽层形成步骤,系对该低电阻部分通电区掩蔽层形成覆盖该复数之低电阻部分通电区形成预定区域之低电阻部分通电区掩蔽层,以便露出该复数之低电阻部分通电区形成预定区域以外的区域;以及低电阻部分通电区导电性材料去除步骤,系利用去除于该低电阻部分通电区导电层中之该基本路径形成预定区域以外的区域,形成该复数之低电阻部分通电区。
达成上述目的之本发明,一种传感器结构之图案化方法,系让传感器结构形成于被测定对象物之表面,该传感器结构系具有基本路径及配置与该基本路径接触之复数之低电阻部分通电区,用以结合该被测定对象物与该传感器结构而传感器化该被测定对象物本身;该方法包括下列步骤:低电阻部分通电区导电层形成步骤,系对包含低电阻部分通电区形成预定区域之范围的该被测定对象物之表面使用低电阻部分通电区导电性材料,形成低电阻部分通电区导电层;低电阻部分通电区掩蔽层形成步骤,系对该低电阻部分通电区导电层形成覆盖复数之该低电阻部分通电区形成预定区域之低电阻部分通电区掩蔽层,以便露出该复数之低电阻部分通电区形成预定区域以外的区域;低电阻部分通电区导电性材料去除步骤,系利用去除于该低电阻部分通电区导电层中之该低电阻部分通电区形成预定区域以外的区域,形成该复数之低电阻部分通电区;基本路径导电层形成步骤,系在该低电阻部分通电区导电性材料去除步骤后面来执行此步骤,对包含与该复数之低电阻部分通电区重叠之基本路径形成预定区域之范围使用基本路径导电性材料,以形成基本路径导电层;基本路径掩蔽层形成步骤,系对该基本路径导电层形成覆盖该基本路径形成预定区域之基本路径掩蔽层,以便露出该基本路径形成预定区域以外的区域;及基本路径导电性材料去除步骤,利用去除于该基本路径导电层中之该基本路径形成预定区域以外的区域,形成该基本路径。
达成上述目的之本发明,一种传感器结构之图案化方法,系让传感器结构形成于被测定对象物之表面,该传感器结构系具有基本路径及配置与该基本路径接触之复数之低电阻部分通电区,用以结合该被测定对象物与该传感器结构而传感器化该被测定对象物本身;该方法包括下列步骤:低电阻部分通电区导电层形成步骤,系对兼具有该基本路径之被测定对象物之表面使用低电阻部分通电区导电性材料而包含低电阻部分通电区形成预定区域,以形成低电阻部分通电区导电层;低电阻部分通电区掩蔽层形成步骤,系对该低电阻部分通电区导电层形成覆盖该复数之低电阻部分通电区形成预定区域之低电阻部分通电区掩蔽层,以便露出该复数之低电阻部分通电区形成预定区域以外的区域;以及低电阻部分通电区导电性材料去除步骤,系利用去除于该低电阻部分通电区导电层中之该低电阻部分通电区形成预定区域以外的区域,形成复数之该低电阻部分通电区。
发明效果
若藉由本发明的话,就能以极低成本而实现客观掌握因构件所导致之变形或歪斜,温度条件,微龟裂等之物理形态及/或生锈或腐蚀等之物质表面状态等之化学状态之变化,或者围绕构件之物理性,化学性之环境变化,另外,由于可大量生产,所以可客观且远程监视广泛之对象。另外,本发明可发挥以极低成本而实现应用到各式各样大量的构件上之效果。
附图说明
第1A图为表示使用本发明之一较佳实施形态之具有传感器结构之构件之结构物之测量***整体结构图。
第1B图,其中表示本发明之一较佳实施形态之传感器结构之(A)为平面图;(B)为表示平面图之B-B箭头所示之剖面图;(C)为说明内部结构之剖面图;(D)及(E)为表示变形时之状态之剖面图。
第1C图为表示将本发明之一较佳实施形态之传感器结构适用于基材时之平面图。
第1D图为表示将本发明之一较佳实施形态之传感器结构适用于基材时之平面图。
第1E图,其中表示本发明之一较佳实施形态之传感器结构之其他例子之(A)为平面图;(B)为平面图之B-B箭头所示之剖面图。
第1F图为表示本发明之一较佳实施形态之传感器结构之其他例子之剖面图。
第1G图为表示本发明之一较佳实施形态之传感器结构之其他例子之剖面图。
第1H图为表示将本发明之一较佳实施形态之传感器结构适用于条状基材时之立体图。
第1I图为表示本发明之一较佳实施形态之传感器结构之其他例子之剖面图。
第2图为表示放大适用具有传感器结构之构件之建造物所示之立体图。
第3图,其中表示利用测量***之具有传感器结构之构件为例之外螺纹体之(A)为俯视图;(B)为前视图;(C)为背面图;(D)为(B)中之D-D箭头所示剖面图。
第4A图为表示放大具有传感器结构之构件的部分所示立体图。
第4B图为表示放大具有传感器结构之构件的部分所示前视图;(B)及(C)为(A)中之B-B箭头所示剖面图。
第4C图,其中表示具有传感器结构之构件之变形例之A为前视图;(B)为剖面图;(C)为仅表示传感器结构之展开图。
第5A图,其中表示外螺纹体之变形例之(A)为俯视图;(B)为前视图;(C)为底面图。
第5B图,其中表示外螺纹体之变形例之(A)为放大部分所示立体图;(B)为表示部分之剖面图;(C)至(I)为表示层积步骤之部分剖面图。
第5C图,其中表示外螺纹体之变形例之(A)为前视图;(B)为表示前面剖面图。
第5D图,其中表示外螺纹体之变形例之(A)为前视图;(B)为表示(A)之B-B箭头所示剖面图。
第5E图,其中表示外螺纹体之变形例之(A)为前视图;(B)为表示(A)之B-B箭头所示剖面图。
第6A图为表示内建于外螺纹体之基板结构之方块图。
第6B图之(A)至(D)为表示适用于外螺纹体之通电路径之桥式电路之结构电路图。
第6C图之(A)及(B)为表示适用于外螺纹体之通电路径之桥式电路之结构电路图。
第7图之(A)为表示测量***之信息收集装置之硬件结构之方块图;(B)为表示信息收集装置之机能结构方块图。
第8A图为表示作为外螺纹之变形例之螺丝部之防松弛结构之前视图。
第8B图,其中放大螺丝部所示之(A)为前视图;(B)为底面图;(C)为侧面图。
第8C图之(A)至(C)为表示于通电路径形成螺丝部之状态的前视图。
第9图为表示外螺纹之螺丝部之防松弛结构例子之前视图。
第10图为表示外螺纹之螺丝部之防松弛结构例子之前视图。
第11图之(A)至(C)为表示具有传感器结构之构件之变形例之前视图。
第12图为表示放大使用具有传感器结构之构件之建造物所示之立体图。
第13图为表示具有传感器结构之构件之变形例图。
第14图为表示具有传感器结构之构件之变形例图。
第15图为表示具有传感器结构之构件之变形例图。
第16图为表示具有传感器结构之构件之变形例图。
第17图为表示具有传感器结构之构件之变形例图。
第18图之(A)为表示具有传感器结构之构件之通电路径之变形例图;(B)为表示(A)之B-B箭头所示剖面图。
第19A图为表示具有传感器结构之构件之变形例图。
第19B图为表示具有传感器结构之构件之变形例图。
第19C图为表示具有传感器结构之构件之变形例图。
第19D图为表示于具有传感器结构之构件中,多层结构之通电路径图。
第19E图为表示于具有传感器结构之构件中之供电布线之配置图。
第19F图为表示于具有传感器结构之构件中之供电布线之配置图。
第19G图为表示具有传感器结构之构件之变形例图。
第20图之(A)为表示具有传感器结构之构件之通电路径之变形例图;(B)及(C)为表示(A)之B-B箭头所示剖面图。
第21图之(A)及(B)为表示具有传感器结构之构件之通电路径之变形例图。
第22图为表示具有传感器结构之构件之通电路径之变形例图。
第23图之(a)及(b)为表示由复数之通电路径所构成之通电电路之说明图。
第24图之(a)及(b)为表示2维矩阵状之通电电路之说明图。
第25图之(a)至(i)为表示用来形成通电电路之图案之说明图。
第26图为表示组合图案化信息之通电电路图案之说明图。
第27图之(a)为表示具有传感器结构之构件之变形例之立体图;(b)为表示具有传感器结构之构件之通电电路之部分剖面图。
第28图之(a)及(b)为表示长条状之具有传感器结构之构件之使用形态之立体图;(b)为表示具有传感器结构之构件的侦测形态之示意图。
第29图为表示具有传感器结构之构件的基材本身作为基本路径时之立体图。
第30图为表示本发明之一较佳实施例之传感器结构之图案化方法之步骤例之平面图。
第31图为表示传感器结构之图案化方法之其他步骤例之平面图。
第32图为表示传感器结构之图案化方法之其他步骤例之平面图。
第33图为表示传感器结构之图案化方法之其他步骤例之平面图。
第34图为表示传感器结构之图案化方法之其他步骤例之平面图。
第35图为表示传感器结构之图案化方法之其他步骤例之平面图。
第36图为表示传感器结构之图案化方法之其他步骤例之平面图。
第37图为表示传感器结构之图案化方法之其他步骤例之平面图。
第38图为表示传感器结构之图案化方法之其他步骤例之平面图。
具体实施方式
为能让贵审查委员能更了解本发明之技术内容,特举较佳具体实施例说明如下。
第1A图为表示使用本发明之一较佳实施形态之具有传感器结构之构件之结构物之测量***1。该测量***1之结构,具备有:大楼或桥梁、铁轨、道路、高架道路等之复数之建造物10;于该建造物10用来作为定义施工时之结构之构件的具有传感器结构之构件30(例如,H型钢、C型钢、T型钢、I型钢、圆形或角形等之管状钢等之结构材料或螺丝紧固件或铆钉等之结合构件、墙体材料、混凝土材料等);及对该具有传感器结构之构件30藉由有线或无线所连接之信息收集装置100。
第1B(A)图为表示适用于具有传感器结构之构件30之基材32的传感器结构500。该传感器结构500之结构,系于以导电材料所构成之长条状之基本路径95P表面上,配置且构成复数之低电阻部分通电区(导电板)95Q。于本实施例上,于基本路径95P之其中一方表面,让复数之正方形(当然,未必为正方形,只要间断性地设置作为较佳之导性之导电部即可)之低电阻部分通电区95Q,相互保持间隔而设置为往轴向方向扩张。另外,基本路径95P系以作为较高电阻值(高电阻率)之导体材料所构成。另外,低电阻部分通电区95Q相较于基本路径95P之材料来说,为低电阻值(低电阻率)之导体(良导体)。又,虽未特别图标,但是于基本路径95P之下层系形成绝缘层。于此,虽无特别限定基本路径95P层之厚度,但是利用设定厚度,可增加对基材32变形之基本路径95P之变形量,且可提高侦测感度。然而,若基本路径95P之层压过厚的话,由于容易增加热膨胀或热收缩之影响,所以较佳系设定成不要过厚,例如较佳系设定成比低电阻部分通电区95Q之厚度还厚之程度。又,低电阻部分通电区95Q之层厚度,较佳系设定为小于等于1mm,若考虑基材32变形之可追溯性或热膨胀、热收缩、材料使用量、制造性等的话,为小于等于数百μm,较佳为0.1μm~数十μm左右。当然若过于薄的话,较佳系作成考虑到会让基本路径95P本身之断裂或增加电阻值所引起之问题的设定。
若于该基本路径95P之两端施加电压,如第1B(B)图之箭头所示,推测电子尽可能选择低电阻的地方流动。具体而言,不存在低电阻部分通电区95Q之处(换言之,为低电阻部分通电区95Q之间隔d0之区域),电荷(电子等)于基本路径95P内部移动。另外,存在有低电阻部分通电区95Q之处,电子会在低电阻部分通电区95Q内或基本路径95P及低电阻部分通电区95Q之边界附近移动。
若从其他观点说明该传感器结构500的话,如第1B(C)图之箭头所示,于基本路径95P内,相互保持间隔d1而配置以高电阻率之导电材料所构成之复数之高电阻部分通电区95T。该间隔d1就相当于存在着低电阻部分通电区95Q之范围。另外,以低电阻率为导电材料所构成之低电阻部分通电区95Q,为配置成连接一对且相邻接之高电阻部分通电区95T。同时,于高电阻部分通电区95T之上之复数之低电阻部分通电区95Q系配置为相互保持间隔d0。该间隔d0就相当于存在着高电阻部分通电区95T之范围。若形成为如此之结构的话,让高电阻部分通电区95T及低电阻部分通电区95Q为相替连续,若于两端施加电压,推测电子会交替选择高电阻部分通电区95T及低电阻部分通电区95Q来流动。
于基本路径95P内不存在高电阻部分通电区95T之区域,被定义为辅助通电区95U。该辅助通电区95U系与低电阻部分通电区95Q并列设置,且以比低电阻部分通电区95Q之导电材料为高电阻率之材料(于此,与低电阻部分通电区95Q为相同之导电材料)所构成。该辅助通电区95U虽也假想为电性连接一对且相邻接之高电阻部分通电区95T,但是由于与低电阻部分通电区95Q并排,所以电子能够于低电阻部分通电区95Q侧移动。也就是说,该辅助通电区95U虽可能流过些微之电流,但推测不会影响主要之导电线的作用。
结果,于基本路径95P之中的复数之低电阻部分通电区95Q之间隔d0之区域为高电阻部分通电区95T,而于基本路径95P之中的低电阻部分通电区95Q抵接之区域的至少一部分为辅助通电区95U。
如此构成之传感器结构500,如第1B(D)图所示,利用让基材32表面为凸起,若往一个方向弯曲而使得基本路径95P往轴向方向延伸的话,相邻接之低电阻部分通电区95Q之距离将从d0往+d扩张。藉由本发明人之验证结果,若拉长基本路径95P,则会增加该两端间之电阻值,且可检测基材32之凸弯状态。
另外,如第1B(E)图所示,利用让基材32表面为凹陷,若往另一方向弯曲而使得基本路径95P往轴向内缩的话,相邻接之低电阻部分通电区95Q之距离将从d0往-d内缩。藉由本发明人之验证结果,此种情况下,会减少基本路径95P之两端间之电阻值,且可检测基材32之凹弯状态。也就是说,若藉由本结构之传感器结构500的话,可藉由电阻值变化而感度佳地侦测到轴向之膨胀收缩、弯曲等之物体现象。又,此时设定高电阻值之基本路径95P的厚度比低电阻部分通电区95Q更厚,让相对基材32变形的基本路径95P变形,与设定该厚度较薄之情况相比较佳系为增加厚度。
该传感器结构500,由于可形成为较简单化,所以可广泛地被各种基材32制成,且可侦测出基材32之物理现象。如第1C(A)图所示,若为具有墙壁面、地板、天花板、柱子等的广大平面之基材32情况时,于平面中之其中一方向X中,从其中一端附近直到另一端附近之整个区域,形成为让单一电路之传感器结构500延伸。于本实施例上,单一电路相对特定方向X,于成直角之另一方向Y中,从其中一端附近直到另一端附近之整个区域,来回复数次且扩张成波纹管状。也就是说,于X方向及Y方向之双向中的单一电路为从其中一端附近配置到另一端附近之整个区域之结构。又,如第1C(B)图所示,于其中一方向X中,从其中一端附近直到另一端附近之整个区域所扩张之传感器结构500,也可利用配置复数之于Y方向,来检测整体平面之物理现象。
另外,如第1D(A)图所示,若类似梁等之骨架、铁轨等,于其中一方向具有较长长条状面之基材32情况下,于该轴向X中,从其中一端附近直到另一端附近之整个区域,形成让单一电路之传感器结构500延伸。顺便一提,于本实施例上,让单一电路往轴向Z来回。再者,如第1D(B)图所示,于其中一方向X中,也可让从其中一端附近涵盖到另一端附近之整个区域之传感器结构500,利用往Y方向蛇行来检测整体平面之物理现象。
其次,说明传感器结构之其他结构例。如第1E(A)及(B)图所示之传感器结构500,低电阻部分通电区95Q为下层侧(基材32侧),也可让基本路径95P设为上层。换言之,于基本路径95P之反侧之表面,形成低电阻部分通电区95Q。即使为此种情况,也可获得与第1A图之传感器结构500略为相同之输出。另外,本结构之情况下,先形成低电阻部分通电区95Q且覆盖此等整体,即可形成基本路径95P。结果于复数之低电阻部分通电区95Q之间隔d0之空间内,由于被填充基本路径95P之导电材料,所以该空间本身为高电阻部分通电区95T。
另外,如第1F(A)图所示之传感器结构500,于基本路径95P内部(于本实施形态上为厚度方向之内部),形成嵌设低电阻部分通电区95Q之结构。该结构之情况系相当于复数之低电阻部分通电区95Q之间隔d0之部分为高电阻部分通电区95T。
再者,如第1F(B)图所示之传感器结构500,不存在一串之基本路径95P,且让高电阻部分通电区95T及低电阻部分通电区95Q形成为连续交替之形态。此种情况,让高电阻部分通电区95T及低电阻部分通电区95Q之端缘彼此间系电性连接,能够让电子于高电阻部分通电区95T及低电阻部分通电区95Q交替地流动。该应用,如第1F(C)图所示,高电阻部分通电区95T及低电阻部分通电区95Q各为平面状,也可利用让高电阻部分通电区95T及低电阻部分通电区95Q重叠,而让平面彼此间(非端部)相互地接触。于此,虽无特别限定高电阻部分通电区95T之层厚度,但是利用设定厚度,可增加对基材30之变形的高电阻部分通电区95T之变形量,而提高侦测感度。然而,若高电阻部分通电区95T之层厚度过厚,由于容易大幅影响到热膨胀或热收缩,所以较佳系设定成不要过厚,例如较佳系设定比低电阻部分通电区95Q之厚度还厚之程度。又,低电阻部分通电区95Q之层厚度,较佳系设定为小于等于1mm,若考虑对基材32变形之可追溯性或热膨胀、热收缩、材料使用量、制造性等的话,为小于等于数百μm,较佳为0.1μm~数十μm左右。当然若过薄的话,较佳系作成考虑到会让基本路径95P本身之断裂或增加电阻值所引起之问题的设定。
如第1G(A)至(C)图所示,也可让传感器结构500为多层化。具体而言,于基本路径95P内,相互保持间隔且配置着以高电阻率为导电材料所构成之复数之高电阻部分通电区95T。藉由层积于基本路径95P表面之低电阻部分通电区95Q,电性连接一对之高电阻部分通电区95T。又,于基本路径95P内之中不存在高电阻部分通电区95T之区域为辅助通电区95U。于低电阻部分通电区95Q之表面之一部分进一步形成第二低电阻部分通电区95H。该第二低电阻部分通电区95H,系以比低电阻部分通电区95Q更低电阻率之导电材料所构成。因此,如第1G(C)图所示,于低电阻部分通电区95Q移动之电子,于该移动之途中,进一步于第二低电阻部分通电区95H侧移动而返回到低电阻部分通电区95Q。
也就是说,若仅观注低电阻部分通电区95Q及第二低电阻部分通电区95H的话,低电阻部分通电区95Q为所谓基本路径,于其中具有至少一对之高电阻部分通电区95T’以及***于该中间之辅助通电区95U’。第二低电阻部分通电区95H系设置电性连接一对之高电阻部分通电区95T’。结果,于本实施例之传感器结构500上,由于系以多层状态形成相对性为高电阻之高电阻部分通电区以及相对性为低电阻部分通电区,所以认为可进一歩提高灵敏度。
当然,于该传感器结构500中,系一体性让低电阻部分通电区95Q及第二低电阻部分通电区95H结合,若要让此等整体定义为低电阻部分通电区的话,可与第1B图之传感器结构500视为大略相同。
另外,如第1H(A)图所示,若基材32为条状构件(并非限定于剖面形状为圆形,也可为棱柱形等)情况时,也可于轴向交替配置往圆周方向延伸之环状的高电阻部分通电区95T与往圆周方向延伸之环状的低电阻部分通电区95Q。若于轴向两端施加电压的话,能以高精密度检测作为条状构件之基材之弯曲、扭曲或拉引等之动作。再者,如第1H(B)图所示,也可往圆周方向且保持一定间隔而配置复数之高电阻部分通电区95T。
再者,如第1I(A)图所示,于具有一面(平面或曲面)之基材32中,形成往该整体面扩张之平面状的基本路径95P,于该基本路径95P之表面,也可配置复数之低电阻部分通电区95Q。于本实施例上,系让复数之正方形(未必要正方形,只要间歇地设置较好之电阻值的导电区即可)之低电阻部分通电区95Q,相互保持间隔而设置往平面方向扩张(例如矩阵状、蜂巢状、随机状)。于该传感器结构500中,若从相离两处施加电压的话,就可检测基材32之变形等。当建构面状之布线时,无须担心断线等且可实现长期性之稳定的感测技术。另外,低电阻部分通电区95Q不限于配置成矩阵状之情况,也可如第1I(B)图所示,利用往长条宽度方向保持间隔且配置复数之长条状之低电阻部分通电区95Q,来实现整体面之感测技术。
其次,说明对螺丝体适用传感器结构500之实施例。
具有传感器结构之构件30,于此,为外螺纹或内螺纹,较佳者系用于建造物10之基本结构材料。
具体而言,如第2图所示,利用连接板17让作为螺丝紧固件之具有传感器结构之构件30,紧固于连结由往建造物10之垂直方向延伸之方管的钢材所构成之支柱12之结合构件,或是连结从该支柱12往水平方向延伸之H形钢材,作为所谓H钢之梁14的复数处之接合部位。该具有传感器结构之构件30系用来结合建造物10之结构材料(骨架材料)之部位。如此一来,让具有传感器结构之构件30藉由涉及到结构材料彼此间之结合,可间接地承受于结构材料内所产生之内部应力。当然,支柱12或梁14、连接板17本身也为该结构材料。
如第2图所示,于复数之具有传感器结构之构件30中,较佳系选定让该轴向(紧固方向)相互为不同地方。利用如此之设定,相对于建造物10之结构材料,可三维量测且状态掌控从前后,左右,上下产生作用之应力状态。
第3图及第4A图为表示采用外螺纹体40情况作为具有传感器结构之构件30之基本结构。外螺纹体40系所谓螺栓且具有头部42及轴部44。轴部44形成圆筒部44a及螺丝部44b。当然,圆筒部44a非必须者。
头部42内,形成头部收容空间48,于轴部44内,形成往轴向延伸之轴部收容空间46。头部收容空间48及轴部收容空间46为相通,且头部收容空间48系比轴部收容空间46更为往径向扩张之结构。于此,将此等之头部收容空间48及轴部收容空间46统称为内部空间49。
圆筒部44a系于***面形成凹部90,于凹部90中之圆柱状底面,形成失真测量用之通电路径92。该通电路径92系藉由金属材料所构成,随着具有传感器结构之构件30之变形而该通电路径92本身也变形,藉此,利用电阻值等之电气特性的变化,输出于具有传感器结构之构件30所产生之变形状态。于凹部90之底面直接形成电绝缘层91,于该电绝缘层91上,直接形成通电路径92。
电绝缘层91,例如可采用层压印刷(Lamination printing)、垫印(padprinting)、喷涂、电镀、喷墨印刷等。另外,例如于配置既定之掩蔽之状态上,可采用藉由溅镀法涂布形成绝缘材料,或是涂布硅材料且加热处理,或是涂布聚酰亚胺类、环氧类、聚氨酯类、硅酮类等之有机绝缘材料等之各种方法。又,当形成通电路径92之基材具有电导率之情况时,藉由氧化处理该基材表面且进行氧化涂布而形成电绝缘层91,或者,当基材为铝类之情况时,藉由氧化铝处理设置电绝缘层91也有效,当然,电绝缘层91并非限定于此。
通电路径92具有相互独立而并列设置之第一通电路径93及第二通电路径94。其中第一通电路径93系沿着成为第一方向之轴向J,以来回方式加以延伸,侦测沿着第一方向而让钻头40之表面变形之状态。第二通电路径94,沿着对第一方向成直角之第二方向之圆周方向S,以来回方式加以延伸,侦测沿着第二方向而让具有传感器结构之构件30之表面变形的状态。又,于此,虽系举出仅配置一个第一通电路径93之例子,但是较佳者系往圆周方向于具有一定之相位差(例如,90°或180°)处配置复数之第一通电路径93,也可保持距离往轴向配置复数之第一通电路径93。关于第二通电路径94也相同之。通电路径92系藉由利用导电胶之层压印刷、垫印刷、喷涂、电镀、喷墨印刷、溅镀等而直接形成于凹部90或电绝缘层91。也可利用配合通电路径92之形状来进行掩蔽且蚀刻而设定布线之形状。如此地利用直接形成通电路径92,长时间看来就不会让通电路径92剥离。顺便一提,若藉由黏着材料所构成之黏着层等而于量测对象物设置所谓习知之应变计的话,除了会产生粘着剂厚度的误差,或藉由对量测对象物之设置方向或设置角度等让误差变大之瑕疵原因外,因为黏着剂之长时间劣化无法正确地量测变形,所以较佳者系直接形成为本实施形态。另外,当藉由密封形式而作成可自由拆卸(转动)传感器结构之情况时,较佳系于下层侧设置黏着性且于该表面设置有剥离薄膜层。
第一通电路径93及第二通电路径94之外表面,系设置成不从凹部90突出。也就是说,对第一通电路径93及第二通电路径94之布线厚度,系设定使凹部90之深度为大于等于此布线厚度。利用如此设定,也可让第一通电路径93及第二通电路径94与其他构件连接而构成避免毁损。又,于第一通电路径93及第二通电路径94之外表面,较佳形成保护层(cover)加以保护。保护层也能使用绝缘材料。当然,其他,也可设置耐刮擦性、耐油性、耐水性、耐热性、耐蒸汽性、耐候性等较高之坚固的阻隔层。
头部42之座面42A及周围面42B,也形成凹部96。于该凹部96内形成从后述之电池52至通电路径92供电之布线97。因此,藉由座面42A,即使紧固连接板17,也可避免让布线97接触到连接板17。另外,藉由扳手等工具即使让头部42转动,也可避免让工具与配线97接触。
于内部空间49内,若收纳有连接布线97之基板54与将电力供应到基板54之电池52为近场通讯卷标时,并非需要电池或蓄电器之类东西。又,于本实施形态上,虽系举出内建有电池52之例子,但也可于外部配置电池盒,且藉由有线及/或是无线方式让电力从该电池盒供应到具有传感器结构之构件30上。另外,于本实施形态上,虽系举出利用电池52让外螺纹体40之动作之例子,但是例如若为从外部藉由有线之电力配线供电之情况时,也可省略该电池。再者,接收到来自外部读取器等之电波作为能量且将该能量作为电源而动作之被动结构之RFID等之情况下,也可省略电池52。
再者,为了防止让异物或水分进入到空间内部49,于空间内部49之开口部分设置盖子50。如果拆卸收纳空间48侧之盖子50的话,也可不用从建造物10卸下外螺纹体40,而进行更换电池52或基板54等之保养。当然,并非以盖子50密合,也能以树脂或橡胶或油灰(putty)加以嵌设。
第4B(A)图为表示放大通电路径92(第一通电路径93及第二通电路径94)之详细结构图。于通电路径92形成传感器结构500。该传感器结构500于以导电材料所构成之长条状之基本路径95P表面上,配置且构成复数之低电阻部分通电区(导电板)95Q。于本实施例上,于基本路径95P之其中一方表面,让复数之正方形(当然,未必系正方形,只要系间断性地设置作为较佳之导性之导电部即可)之低电阻部分通电区95Q,相互保持间隔而设置为往轴向方向扩张。另外,基本路径95P系为较高电阻值材料之导体,低电阻部分通电区95Q系为较低电阻值之导体(良导体)。又,虽未特别图标,但于基本路径95P之下层形成绝缘层。
若于该基本路径95P之两端施加电压,如第4B(B)图之箭头所示,电子移动且让电流于基本路径95P内部及相邻接于距离d0之低电阻部分通电区95Q之间的基本路径95P之其中一方之表层流动。因此,可限定让电子于基本路径95P之其中一方之表层侧流动。
因此,如第4B(C)图所示,若往其中一方向弯曲通电路径92而使基本路径95P之其中一方表面延伸的话,会让相邻接之低电阻部分通电区95Q之距离往d0扩张。藉由本发明人之验证结果,增加基本路径95P之两端间之电阻值即可检测弯曲状态。也就是说,若藉由本结构之通电路径92的话,就可提高轴向之膨胀收缩(尤其是伸展)或因弯曲等所改变电阻值之感度。尤其,若让基本路径95P之低电阻部分通电区95Q侧表面(也就是说,本图示之上侧面)弯曲为凸状,低电阻部分通电区95Q侧往轴向延伸之结果,易于增加基本路径95P之两端间的电阻值。
又,第4B图虽系举出让第一通电路径93沿着成为第一方向之轴向J延伸且来回,同时形成往圆周方向S之部分范围扩张之情况例子,但本发明并非限定于此。如第4C图所示,也可形成让通电路径92(第一通电路径93)沿着成为第一方向之轴向J延伸且来回,同时大略涵盖圆周方向S之整个圆周。如此一来,即使往各方向弯曲具有传感器结构之构件,或是产生振动(轴偏)之情况时,以单一之通电路径93也可检测该动作。
第5A图为表示外螺纹体40之其他结构例。于由电绝缘性之材质所构成之外螺纹体40之轴部44***面,形成剖面为非圆形之凹部(平面)60。该凹部(平面)60系往轴向延伸,于此直接形成通电路径92。但是,若外螺纹体40之材质外表面具有导电性之情况时,可以***电绝缘层。凹部60系配置于以中心轴线为边界之直接方向两侧。如此一来,例如,若于外螺纹体40之轴部44产生弯矩之情况时,其中一方之轴向通电电路92会产生压缩力,而于另一方之通电路径92会产生拉伸力,所以电阻值会产生差异。藉由该差异,可检测作用于外螺纹体40之弯矩之变化。又,于此,虽系举出于轴部44之轴向整个区域形成平面之例子,但较佳者系仅于圆筒部44a之区域内形成凹部(平面)60。
第5B图为表示外螺纹体40之其他结构例。于外螺纹体40之轴部44***面,形成界定通电路径92之沟槽(凹部)90A。如第5B(B)图所示,于沟槽90A之内围面,形成作为底层之电绝缘层91,且于电绝缘层91上直接形成通电路径92。结果,由于通电路径92不需要与外部构件接触,所以除可抑制通电路径92之断线或剥离等之外,也可直接量测对象构件之外螺纹体40之变形。
通电路径92的具体形成步骤,首先,如第5B(C)图所示,于轴部44之整体***面,涂布形成电绝缘层91。如第5B(D)图所示,去除突出于沟槽90A之外的电绝缘层91。之后,进一歩如第5B(E)图所示,于轴部44之整体***面,可涂布形成用于基本路径95P之高电阻值导电材料。之后,如第5B(F)图所示,去除突出于沟槽90A之外的基本路径95P。同时,进一歩如第5B(G)图所示,对基本路径95P内,藉由蚀刻处理等往轴向保持间隔连续形成细微凹部90X。其次,如第5B(H)图所示,涂布形成用于低电阻部分通电区95Q之低电阻导电材料而包含该细微凹部90X内。之后,如第5B(I)图所示,利用去除从细微凹部90X往外突出之低电阻导电材料,于细微凹部90X内,形成低电阻部分通电区95Q。结果,于沟槽90A内可形成电绝缘层91及通电路径92。
第5C图为表示外螺纹体40之其他结构例。该外螺纹体40于轴部44之中的螺丝部44b形成通电路径92。具体而言,如第5C(A)之部分放大图所示,沿着相邻接之条状211之间的螺丝沟槽之底部(谷底)211u,让电绝缘层91及通电路径92形成为螺旋状。底部211u于锁固之内螺纹体70之螺纹间具有间隙,所以若有效利用该间隙且形成电绝缘层91及通电路径92的话,就不会影响到内螺纹体70。另外,通电路径92系于基本路径95P之表面上配置复数之低电阻部分通电区(导电板)95Q所构成。当然,为了形成通电路径92,较佳系将螺丝沟槽之底部211u设定更深。当然,也可于侧面(Flank surface)形成通电路径92。尤其若于从侧表面凹设之凹部形成通电路径92的话,就不会因为反复拆装或摩擦等而让通电路径92断线且可适用时间稳定地测量。另外,若于通电路径92表面进行耐磨性较高之上涂布(Topcoat)的话,可提高耐磨损性。
藉由沿着螺丝沟槽将通电路径形成螺旋状,让通电路径92之其中一端92a位于头部42侧,而让另一端92b位于轴部44之前端侧。因此,如第5C(B)所示,通电路径92之其中一端92a,经由形成于头部42或轴部44之通孔49a而延长至内部空间49。另一端92b则系经由轴部收容空间46而往内部空间49来延长。
第5D图为表示外螺纹体40之其他结构例。该外螺纹体40,于轴部44之中的螺丝部44b,形成一对的通电路径92。具体而言,如第5D(A)之部分放大图所示,沿着相邻接之条状211之间的螺丝沟槽之底部(谷底)211u,让电绝缘层91及一对的通电路径93a、93b形成为螺旋状。一对的通电路径93a、93b系利用***电绝缘层91而让彼此分离。
如第5D(B)所示,于一对的通电路径93a、93b中之轴向之前端侧为电性连接。因此,该一对的通电路径93a、93b系构成以螺旋状来回之一条的通电路径92。因此,可让该通电路径92之其中一端92a与另一端92b集中在头部42侧。结果,此等之两端92a、92b,可经由形成于头部42或轴部44之通孔49a而延长至内部空间49。当然,也可让两端92a、92b集中到轴部44之前端侧。一对的通电路径93a、93b,系各于基本路径95P之表面上配置复数之低电阻部分通电区(导电板)95Q所构成。
第5E(A)图为表示外螺纹体40之其他结构例。该外螺纹体40于轴部44之中的螺丝部44b沿着轴向形成通电路径92。具体而言,如第5E(B)之放大剖面图所示,相对螺丝部44b形成往轴向延伸之沟槽(凹部)90A。于该沟槽(凹部)90A之内围面,且于作为底层之电绝缘层之上,直接形成通电路径92。因此,由于让延伸以超越过螺丝部44b的螺纹被形成于沟槽(凹部)90A内,所以即使与外螺纹锁固也可避免影响到通电路径92。
<电绝缘层或通电路径之形成方法之介绍>
虽电绝缘层91或通电路径92之形成方法有各式各样,但大部分为沉积法(当然,也称之为薄膜形成,该薄膜形成系于掩蔽且涂布通电路径以外之上,形成导电性之层,利用去除掩蔽形成通电路径,或者反之,也可于通电路径利用形成电绝缘层)与图案形成法。沉积法之代表性可举出气相沉积法、液相沉积法等。另外,图案形成法之代表性,可举出印刷法(例如,网版印刷、转印、喷墨),以笔等书写之烫金等。
气相沉积法,具有:真空沉积(例如,电阻加热型真空沉积、电子束沉积·聚类束沉积(Cluster Beam Evaporation)、闪蒸蒸镀(Flash vapor deposition))、离子电镀(例如,射频激发型离子镀、活性化反应沉积)、溅镀(例如直流(DC)溅镀、高频(RF)溅镀、平板磁控溅镀、双离子束溅镀)、分子束磊晶(MBE)、脉冲激光沉积等之PVD方法(物理气相沉积)或热CVD、等离子体增加化学气相沉积(PECVD)、有机金属化学气相沉积(MOCVD)、氯化物CVD、光(化学反应)CVD、激光CVD、原子层成长法(ALE)等之CVD法(化学沉积)。
液相沉积法,具有:电镀、涂布、溶胶-凝胶法(Sol-Gel)、旋转涂布法等。
又,此等之沉积法,由于有些情况无法形成图案,所以例如也可藉由光阻(Resist)来进行图案化。例如,若藉由光阻(光刻法(Photolithography))或网版印刷等来进行图案化的话,既可形成高精密度且高密度之图案。光阻,虽只要依据沉积法之种类来适当选择即可,但例如具有:蚀刻光阻剂(Etching resist)、抗蚀剂(Solder resist)、电镀光阻剂(Plating resist)等。去除光阻之际,可使用例如电气分解法。
又,于此,虽未特别图示,但也可进一步以保护层覆盖通电路径92之外表面。该保护层只要以相同于电绝缘层之方法形成即可。
第6A图表示基板54之结构。基板54系所谓之RFID,由模拟电路及/或是IC芯片等所构成,可构成具有:作为控制所有处理之中央运算处理装置之CPU;用来写入于暂时性数据的高速内存RAM;用于储存程序之读取专用内存ROM;可写入于用来储存数据之内存EPROM;执行基板与外部通信控制之接口;与外部进行无线通信或利用外部电波来供电之天线;及电阻值检测部。又,于本实施形态上,也可于基板54设置加速度传感器。
电阻值侦测部系与布线97连接,于侦测藉由电压值及/或电流值之测量所得之通电路径92之电阻值,同时将该数值转换成数字信息(当然,也可为模拟信号处理)且提供给CPU。结果将电阻值数据储存于EPROM。
加速度传感器系侦测基板54之振动或移位及/或是变形等,且计算出外螺纹体40之移位量数据。藉此,可掌控建造物10之结构体弯曲或摇晃或变形的动作。移位量数据系被储存于EPROM内。当然,当利用通电路径作为应变计时,也可让从作为该应变计之通电路径所得之信息,与时间信息等相关而生成加速度或速度数据。又,加速度传感器除了一般习知之振动方式、光学方式之外,也可采用电容式、压阻型、气体温度分布型等之半导体方式等之各种方式。
储存于EPROM之电阻值数据或移位量数据,藉由管理者信息收集之随时时序或定期性时序或者不定期之时序,透过天线传送到外部(信息收集装置100)。当然,各种取得数据之传送,可为有线方式或无线方式,或者模拟信号方式或者数字信号方式。
ROM或RAM系储存用来辨识该外螺纹体40个体的信息(个体识别信息),于信息收集装置100侧之中,系与个体识别信息相对应,且可注册建造物10之场所(地址)、名称、设置结构体之场所等。藉此,可个别管理各外螺纹体40。又,于本实施形态上,该基板54之一部分,虽系采用利用IC芯片之所谓RFID技术,但本发明并非限定于此,也可使用其他技术。
<桥式电路之结构>
通电路径92之接线虽非必须,但也可如第6B图及第6C图所示,使用桥式电路。该桥式电路之布线或电阻R,只要构成于布线97之中间及/或是基板54内即可,将输入电压设为E,输出电压设为e,从输出电压之变化量即可计算出变形量。当然,该桥式电路本身也可对测量对象之具有传感器结构之构件直接进行图案形成(图案化)。
第6B(A)图系使用1个通电路径92情况时之计量法(Gauge method)之桥式电路。第6B(B)图系串联配置2个通电路径92而用来作为计量情况时之二系列计量法之桥式电路。该两个通电路径92,例如于构件之正反面配置成相同方向而去除弯曲成分,同时用于量测拉伸·压缩成分之情况等。第6B(C)图系让配置成串联之两个通电路径92为一组,形成并联配置两组之四计量法之桥式电路。例如,利用让4个通电路径92,沿着轴向配置于柱状构件之圆周方向的均等间隔之四处,即可用于侦测拉伸·压缩成分之情况等。第6B(D)图系为使用两个通电路径92情况时之半桥式测量法(half bridge method)。于半桥式测量上,系让两个通电路径92之测量方向(膨胀收缩方向)不同,且可利用于测量各应力之半桥式主动法,或让2个通电路径92之测量方向(膨胀收缩方向)相同,将其中一方用来作为虚拟之半桥式主动虚拟法等。
第6C(A)图系将两个通电路径92连接于桥式对边之对边半桥式测量法之桥式电路。例如,利用让2个通电路径92以相同方向配置于构件之正反处,去除弯曲部分,同时可用于量测拉伸·压缩成分之情况等。第6C(B)图系将4个通电路径92连接于桥式之各边之四计量法之桥式电路。沿着圆柱状构件之圆周方向而配置4个通电路径92之中2个之通电路径92,且利用于轴向配置其他2个通电路径92,即可用于量测轴力之情况等。该四计量法,也可用于测量转矩等或弯曲等之际。
又,于此,虽系举出惠斯登桥式(Wheatstone bridge)电路为例子,但是也可使用例如Wien桥式振荡电路、Maxwell桥式交流电路、Hebidide桥式交流电路、Sobel网络桥式高频电路、Schering桥式电路、Carefoster桥式交流电路、安德森(Anderson)桥式电路等其他之桥式电路,但于使用直流上,选择惠斯登桥式电路为较佳的选择。
第7(A)图系表示信息收集装置100之硬件结构。该信息收集装置100为一所谓服务器,其具有:作为中央演算处理装置之CPU,且用来读写暂时性数据之高速内存RAM;用于储存主机程序之读取专用内存ROM;可写入于储存数据之硬式磁盘驱动器HDD;可执行外部之通讯控制之接口;及与外螺纹体40进行无线通信之天线。又,该天线,并非限定配置于构成信息收集装置100之硬件之服务器内,也可配置于各建造物10之外螺纹体40附近之天线或是中继天线。
第7(B)图系表示信息收集装置100之程序结构。信息收集装置100其具有:信息整理部、信息分析部、警报显示部、维护历史纪录保持部。其中信息整理部系与已经描述过的外螺纹体40之个体识别信息相对应,除了建造物10之名称、位置(地址)、结构体之安装处、安装方向、具有传感器结构30之尺寸大小、管理员(联系者)等之外,以时间序列储存从各外螺纹体40收集到之电阻值数据及移位量数据。
信息分析部系分析被收集到之电阻值数据及移动量数据且进行异常判断。异常判断系可用来分析及判断例如随着时间之经过而是否出现异常数值,或是基于从复数之具有传感器结构之构件30所收集到之资料,分析、判断整个建造物10之力学平衡是否有尚失。警报显示部用以当信息分析部判断于该分析结果包含有异常数据之际,对操作者进行维护警告,或输出警戒(藉由画面、文字、发光、或声音等通知)之处理。维护历史纪录保持部也能够保存建造物10之维护历史纪录。
又,本实施形态之信息分析部,系利用定期性测量包含于单一外螺纹体40之复数之通电路径92之输出值,例如可掌控部分之通电路径92。
藉由以上叙述,利用于建造物10之结构体中配置复数之具有传感器结构之构件30,即可检测于具有传感器结构之构件30产生之变形及/或是移位(从变形信息换算所得之各种信息或数据)。该检测结果,由于系藉由信息收集装置100且以有线及/或是无线连接而加以回收,所以可利用客观性数据。另外,例如,可自动化数据回收,同时,可大略实时进行观测或收集且掌控发生地震等时之建造物10的变形量或变形、内部应力变化等。基于该状况,也能够判断维护之优先级或重点处。又,与通电路径之电阻值相关的变形数据或应力数据之取得,系不同于从加速度传感器或振动仪等之各种传感器所取得之信息,即使测定对象物之加速度的移位或振动停止后之静止状态,也可从变形之目前值信息(含残留变形)或是变形历史数据,可更正确地掌控测定对象物之目前状态。
尤其,本实施形态之具有传感器结构之构件30,由于系藉由印刷等直接形成通电路径92,所以不易剥离等,长期稳定(例如数十年)且可掌控内部应力。再者,对一个具有传感器结构之构件30,由于形成复数之之通电路径92,例如,如果说无法取得配置于同方向之复数之通电路径92(后面详述)之输出等之情况下,就可判断具有传感器结构之构件30之该处损坏或破损,或是其中一方之通电路径92断线,或是部份受到损坏所产生之故障。结果,更容易识别要确认的地方,更能够明确待确认事项或事先对策的检查等,可快速地进行维护。另外,其中一方之通电路径92故障期间,也可使用另一通电路径92来侦测变形,所以藉由该多重化结构,可以长时间稳定地进行测量。
另外,由于电绝缘层91也藉由印刷或溅镀等而直接形成于构件表面,所以经过长时间(例如数十年)也不易产生剥离或脱落等现象。结果,藉由直接形成于该电绝缘层91之外表面的通电路径92,可稳定且掌控内部应力。
再者,本实施形态之具有传感器结构之构件30由于具有第一通电路径93及第二通电路径94,所以可同时地测量多方向之变形或应力。因此,可更详细掌控作用于建造物10之外力或应力分布等。
又,于本实施形态上,虽系采用外螺纹体40作为具有具有传感器结构之构件30,但也可适用于其他之紧固方法。从本测量***1之目的看来,较佳系让外螺纹体40为绝对紧固的结构。
若举出该结构为例子的话,例如第8A图,于外螺纹体40之螺丝部40b利用形成2种之外螺纹螺旋沟槽,锁合与其中一方之螺旋沟槽之第一内螺纹体70A;及锁合与另一方之螺旋沟槽之第二内螺纹体70B,同时,利用组合防止让两者相对转动的机构,可建构一完全不松弛之具有传感器结构之构件30。只要于该外螺纹体40之圆筒部44a形成通电路径92即可。
该外螺纹体40之螺丝部40b,如第8B(A)或(C)图所示,让展开为平面之状态中之外形形成略为菱形状之条状211,以相当180度之相位差往轴向交替形成。另外也可透过绝缘层层积不同方向之通电路径。
如第8B(C)图所示,形成略为菱形状之条状211,系交替具备:形成其中一方之轴向列之条状211a;及具有与此相当于180度相位差且形成轴向列之另一方之条状211b。如第8B(B)图所示,该条状211,系形成岭线部而构成沿着圆周方向而中央为最高且圆周方向之两端较低。因此,螺丝部40b之条状211,于与轴心(螺丝轴)为垂直之平面方向中,形成为沿着圆周方向之略为月牙状的螺纹及/或是山谷,交替配置于其中一侧(图之左侧)及另一侧(图之右侧)。该圆周结构系让箭头A所示之第一螺旋沟槽及该第一螺旋沟槽与导引方向为反向之箭头B所示之第二螺旋沟槽为重叠之结构。结果,该螺丝部40b可对成右侧螺丝之第一内螺纹体70A及成左侧螺丝之第二内螺纹体70B之两者锁合自在。
如此地,若采用第8B图所示之外螺纹体40之螺丝部40b之结构情况时,如第8B(A)图所示,也可于其中一方之螺旋沟槽与另一方之螺旋沟槽之沟槽内,形成通电路径92。如此一来,由于可沿着其中一方之螺旋沟槽而让通电路径92往轴向之其中一方前进,(兹参考箭头A),沿着另一方之螺旋沟槽而让通电路径92往轴向之另一方前进(兹参考箭头B),所以可于一条连续之通电路径92上来回于轴向上。结果,可让通电路径92之两端集中到头部侧或轴端侧。
另外,再者如第8C(B)图所示,也可将其中之一的条状211a与另一方之条状211b之边界成锯齿形状而形成通电路径92。此种情况,也能够藉由位于第8C(B)图之正面侧的边界之锯齿状的通电路径A及位于第8C(B)图之反面侧之边界之锯齿状的通电路径B而作成往轴向来回。
另外,如第8C(C)图所示,还可将排列成轴向之其中一方的条状211a之略为菱形状的周围,形成锯齿状之前进的通电路径92。如此一来,由于可沿着其中一方之锯齿状之通电路径92而往轴向之其中一方前进(兹参考箭头A),沿着另一方之锯齿状之通电路径92而往轴向之另一方前进(兹参考箭头B),所以可于一条连续之通电路径92上往轴向来回。该通电路径92系形成让8字状之通电路径92往轴向连续之结构。
另外,如第9图所示,也可采用利用垫圈150而进行紧固不松弛之方法。例如,于相当于外螺纹体40之头部42之下部至基座部之部位,形成螺丝体侧座部122,于垫圈150之其中一侧(第9图之上面侧)形成第一承受部160,且于两者间构成第一卡合机构40A。该第一卡合机构40A可为棘轮机构,若试图往松弛方向转动外螺纹体40的话,会让彼此卡合,且可防止相对于该转动方向之第一承受部160及螺丝体侧座部122之相对转动。
再者,于垫圈150之另一侧(第9图之下面侧),形成第二承受部170。该第二承受部170系与建造物10之结构体(支柱或梁)12、14为对向。于结构体(支柱或梁)12、14,让与垫圈150之第二承受部170为对向之构件侧座部182形成孔。于该构件侧座部182及垫圈150之第二承受部170之间,构成第二卡合机构40B。具体而言,构件侧座部182及第二承受部170之外形系对轴心而形成为非正圆状,该第二卡合机构40B,若试图往松弛方向转动至少垫圈150的话,会让第二承受部170及构件侧座部182彼此卡合,且可防止相对于该转动方向之第二承受部170及构件侧座部182之相对转动。藉由该第一卡合机构40A及第二卡合机构40B之作用,且试图往松弛方向转动外螺纹体40的话,藉由***垫圈150,可限制让外螺纹体40及结构体12、14相对转动。
此时,也可于外螺纹体40之圆柱部,形成通电路径92,另外,也可于垫圈150之第二承受部170,形成通电路径92,也可于垫圈150之***面形成通电路径92。
再者,如第10图所示,也可利用内螺纹体70与垫圈50来紧固而不松弛。于外螺纹体40之轴部44,从轴向视之为形成剖面为非圆形之外螺纹侧协力区域80。该外螺纹侧协力区域80,也可兼具之前叙述过之平面60。
于垫圈50与内螺纹体70为彼此对向之面上,构成第一卡合机构40A。该第一卡合机构40A,例如可为棘轮机构,若试图对锁合之外螺纹体40往松弛方向转动至少内螺纹体70的话会让彼此卡合,且可防止相对于该转动方向之外螺纹体40及垫圈50之相对转动。垫圈50之另一侧系与具有传感器结构之构件12、14为对向。
于垫圈50中之外螺纹体之通孔82,从轴向视之情况下为非正圆形。因此,该通孔82对外螺纹体40之外螺纹侧协力区域80,系卡合到圆周方向(将此定义为辅助卡合机构B1)。
如以上所述,藉由第一卡合机构40A及第二卡合机构40B,可作成不会让内螺纹体70松弛之结构。
此时,也可于外螺纹体40之轴部,形成通电路径92,也可于内螺纹体70之***面或于内螺纹部之沟槽内,形成通电路径92,也可于垫圈150之座面形成通电路径92。
另外,于本实施形态上,虽系举出于构件之外螺纹体40形成通电路径92之情况之例子,但本发明并非限定于此。例如,也可对第11(A)图所示之金属或强化树脂等之板材300形成通电路径92。于板材300之至少2处,藉由螺栓或铆钉、焊接等,形成用来与配对构件接合之卡合部302。因此,该板材300系会带动配对构件之变形,进而产生伸长、收缩、扭曲等。于该板材300配置复数之(于此,为4个)矩阵状之往第一方向X来回之第一通电路径93。具体而言,配置成藉由距离第一方向X之复数处及距离与第一方向X成直角之第二方向Y之复数处所构成之格子状。如此一来,若将第一通电路径93配置成矩阵状的话,从各第一通电路径93之输出的差异,也可检测出关于以板材300之第一方向X为轴之扭曲(参考箭头P处)。另外,关于第一方向X之应力,即使部分之第一通电路径93发生故障,也可利用其他之第一通电路径93来検测。
如第11(B)图所示之板材300,也可配置成复数之(于此,为2个)为矩阵状且往第一方向X来回之第一通电路径93,配置成复数之(于此,为2个)为矩阵状且往第二方向Y来回之第二通电路径94。其中,第一通电路径93系一对配置于距离第二方向Y之处。第二通电路径94系对第一通电路径93,于距离第一方向X之处,且彼此距离第二方向Y处配置一对。于板材300之两端附近中且距离第二方向Y处,形成一对之卡合部302。如此一来,除了可侦测第一方向X之膨胀收缩外,也可侦测到第二方向Y之膨胀收缩。又,即使为与第一方向X及第二方向Y之两者成直角之第三方向Z周围弯矩(参考箭头Q)也可検测。
另外,如第11(C)图所示之板材300,也可配置成复数之(于此,为2个)彼此为交错状态下为矩阵状且往第一方向X来回之第一通电路径93,及配置成复数之(于此,为2个)彼此为交错状态下为矩阵状且往第二方向Y来回之第二通电路径94。具体而言,第一通电路径93系于第一方向X及第二方向Y分开配置一对。第二通电路径94也于第一方向X及第二方向Y分开配置一对。如此一来,就可检测第一方向X之膨胀收缩及第二方向Y之膨胀收缩,以第一方向X为轴之扭转(参考箭头P),以第二方向Y为轴之扭转(未图示),与第一方向X及第二方向Y之两者成直角之第三方向Z周围弯矩(参考箭头Q)等各种变形。
此等之具有传感器结构之构件(板材300),如第12图所示,藉由螺栓而紧固于钢材等之际,可用来作为连接板。因此,利用沿着各种方向来配置此等之复数板材300,可实现更多样化之应力测量。
又,本发明之具有传感器结构之构件,并非限定于于上述实施形态所示之形态。以下,将从各种观点来说明可适用本发明之构件。又,适用本发明之构件并非限定于此处所揭示之构件。当然可以适用到其他构件。
<从材料观点来介绍构件>
构件之材料包含金属及非金属。金属包含:铝、铜、银、金、铁、镍、钨、钛、锌等之纯物质类,或是以含有此等成分所构成之混合物或化合物,例如包含黄铜、不锈钢、镁合金等之合金等。非金属包含:木头、塑料、纸、阻燃处理之木头、夹板、玻璃、陶瓷、陶器、磁器、橡胶、天然树脂、合成树脂、混凝土、沥青等,另外,含此等之复合材料。
铁类之金属,包含:钢(碳含量<0.02%)、铸铁(碳量>2.14%)等。其中钢包含:一般结构用轧钢板(SS)、焊接结构用轧钢板(SM)、冷轧钢板(SPCC)等普通钢板;或机械结构用合金钢板、工具钢板、特殊用途钢板等之特殊钢板。其中,机械结构用合金钢碳钢包含:铬钢(SCr)、镍铬钢(SNC)等之合金钢板,工具钢板包含:碳钢工具钢板(SK)、合金工具钢板(SKD)、高速工具钢板(SKH);特殊用途钢板包含:低合金类之钢弹簧钢板(SUP)、轴承钢板(SUJ)、自由切削钢板(SUM)、高合金类之不锈钢板(SUS)、耐热钢板(SUH)、高锰钢板。铸铁包括灰铸铁(FC)、球墨铸铁(FCD)。
非铁类的金属,包含:铝、镁、钠、钾、钙、锂钛等之轻金属,铜、锡、锌、铅等之基本金属(Base metal),镍、铬、锰、钼、钨、铋、镉、钴等之稀有金属,铈、钕、镨等之稀土,金、银、铂等贵金属,铀、钸等之放射性金属,另外,也包含以此等作为成分之合金等。
木头,包含:椿木、管子、樟脑、杉木、云杉其他之常绿树,枫树、樱桃、落叶松、山毛榉、日本栎等其他落叶乔木,除此之外,还包括夹板、层压木材、树脂复合材料,经过树脂强化或阻燃处理的特殊规格之木材等。
塑料(合成树脂),包含:酚醛树脂(PF)、环氧树脂(EP)、三聚氰胺树脂(MF)、尿素树脂(脲树脂,UF)、不饱和聚酯树脂(UP)、醇酸树脂、聚氨酯(PUR)、热硬化性聚酰亚胺(PI)等之热硬化性树脂、聚乙烯(PE)、高密度聚乙烯(HDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚偏二氯乙烯、聚苯乙烯(PS)、聚乙酸乙烯酯酯(PVAc)、聚氨酯(PUR)、聚四氟乙烯(注册商标)(聚四氟乙烯,PTFE)、ABS树脂(丙烯腈丁二烯苯乙烯树脂)、AS树脂、丙烯酸树脂(PMMA)等之可热塑性树脂(通用塑料),各种尼龙(Nylon)也就是聚酰胺(PA)、聚缩醛(POM)、聚碳酸酯(PC)、变性聚苯醚(mPPE,变性PPE,PPO)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、强化玻璃纤维聚对苯二甲酸乙二醇酯(GF-PET)、含聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)之聚脂、环状聚烯烃(COP)等之可热塑性树脂(工程塑料(Engineeringplastics)),聚苯硫醚(PPS)、聚砜(PSF)、聚醚砜(PES)(Polyethersulfone),非晶态聚芳酯(PAR)、液晶聚合物(LCP)、聚醚醚酮(PEEK)、可热塑性聚酰亚胺(PI)、聚酰胺酰亚胺(PAI)(Polyamide-imide)等之可热塑性树脂(超级工程塑料)等,另外,也包含此等之复合物之聚合物合金(Polymer alloy)另外,包含玻璃纤维、碳纤维、硅纤维、芳纶纤维、混合金属纤维等之强化材料而成之所谓FRP或各种强化材料。
纸,包含:麻、楮、甘啤、桑树、麻木,三桠、竹、干草(稻草、麦秆)、亚麻、棉花、印度甘蔗、马尼拉树、槿麻、香蕉、油棕、由其他非木材植物的纸材制成者或是扩叶树、针叶树、木片、二手纸、再生纸、由其他木材植物的纸材制成者,另外,包含经过强化树脂或阻燃处理之特殊规格之纸类。
阻燃材料,包含:阻燃处理木材、阻燃夹板、阻燃纤维板、阻燃塑料板。夹板,包含:结构用夹板、混凝土型框用夹板(控制板)、普通夹板、阻燃夹板、装潢用夹板、弯曲夹板。
玻璃,包含:钠钙玻璃、钾盐玻璃、水晶玻璃、石英玻璃、偏光玻璃、双层玻璃(环保玻璃)、强化玻璃、夹层玻璃、耐热玻璃.硼硅酸盐玻璃、防弹玻璃、玻璃纤维、于表面上设置氧化钛层或包含以形成极微细的凹凸结构等所构成之物质的所谓光触煤清洁玻璃或水玻璃、铀玻璃,丙烯酸玻璃、分色(dichroic)玻璃、金砂石.茶金石.金石.紫金石、陶瓷玻璃、低熔点玻璃、金属玻璃、蓝宝石(Saphiret)、相分离玻璃(Phase-separated glass)、多孔玻璃、液体玻璃或液体玻璃、混合玻璃、有机玻璃、铅玻璃。
陶瓷,包含:氧化物类、氢氧化物类、碳化物类、碳酸盐类、氮化物类、卤化物类、磷酸盐类等之元素类陶瓷,钛酸钡、高温超导陶瓷、氮化硼、铁素体(Ferrite),锆钛酸铅、氧化铝、碳化硅、氮化硅、滑石、氧化锌、氧化锆等之精细陶瓷。
陶瓷器,包含:陶土、石器(例如半磁器、致密(Densification))、陶器、磁器。
合成橡胶,包含:丁二烯橡胶(BR)、苯乙烯·丁二烯橡胶(SBR)、氯丁橡胶(CR)、丁腈橡胶(NBR)、聚异丁烯(丁基橡胶IIR)等之R组(不含天然橡胶),乙烯丙烯橡胶(EPM,EPDM)、氯磺化聚乙烯(CSM)、丙烯酸橡胶(ACM)、氟橡胶(FKM)等之M组、表氯醇橡胶(CO,ECO)等之O组、聚氨酯橡胶(U)等之U组、硅橡胶(Q)等之Q组。
混凝土,包含:普通混凝土、高强度混凝土、早强混凝土、屏蔽混凝土、轻质混凝土、绿化混凝土、水密混凝土、强化混凝土(Reinforced concrete)等。其中强化混凝土,包含:钢筋混凝土、竹筋混凝土、混凝土填充钢管结构(CFT)、钢纤维混凝土(SFRC)、玻璃钢筋混凝土(GFRC,GRC)、碳纤维混凝土(CFRC)及由罗马混凝土为代表性之所谓的古代混凝土。
沥青,包含:直馏沥青(straight asphalt)、吹沥青(blown asphalt)、防水施工用.沥青、铺路用改性沥青等。
<从用途之观点介绍构件>
构件之用途,包含:车辆(移动装置)、建造物(建筑物)、家用电器、农业机械、工程机械(含一般工程机械或特殊工程机械)、机床等之机械类。
车辆或移动物体,包括载人或无人驾驶,对陆地上用包含多轮车辆和无轮子车辆。大于等于4轮之多轮车辆,包含:卡车、公交车、消防车、梯子车、泵车、拖车、油罐车、搅拌车、起重车、道路清扫车、真空车、牵引车、除雪车、火车、单轨、子弹头列车、电车、机车、缆车、装甲车、战车等;四轮车,包括:汽车、警车、救护车、露营车等;三轮车辆,包括:三轮车、自动三轮车;两轮车辆,包括:摩托车、速可达(Scooter),自行车、电动自行车、轮椅、婴儿车、人力车等;单轮车辆,包括:单轮车。无轮车辆包括:磁浮列车、气垫船、电梯、自动手扶梯、升降机、缆车、索道、摩天轮、旋转木马、秋千、跷跷板等。其他之附有车轮之车辆、轮式装载机、轮胎滚筒、装载辊、平路机(Grada)、沥青修整机、电动清扫车、自卸车、轮式起重机、叉车、跨载机、转塔式客舱运输车、农用拖拉机、农药喷雾车、收割脱粒工作车、大米插秧机、联合收割机、挖掘机车、反铲机、装载挖掘机、雪地车、溜冰鞋、滚轮鞋、滑板、踢脚板、滑雪板、单板滑雪、滑板鞋等。空中交通工具或移动体,不管有人飞行或无人飞行,包含气球、飞艇等轻型飞机、飞机、旋翼飞机、滑翔机、直升机、无人机、火箭、垂直起飞着陆飞机的大型飞机。海上交通工具,包含:船艇、游艇、船舶客船、客船、货客船、货物船、油轮、渔船、军舰、潜艇等。另外,作为用于交通工具之构件,包含:单壳、壳体、罩、门、后挡板、前挡泥板、散热器格栅、保险杆、仪表、加热器、挡风玻璃、档风玻璃、发动机、散热器、***、制动踏板、油门踏板、离合器踏板、座椅、排气管、尾灯、头灯、车轮、轮胎、轨道、螺旋桨、水箱、气缸、活塞、执行器、阻尼器、直线导轨、轴承、底盘、轴杆等。
建造物,包含:建物及土木建造物(工件)。建物,包含:住宅、商业设施、公共设施、文化设施、教育设施、医疗设施、娱乐设施、交通设施、工业设施、宗教设施、军事设施、厂房设施等。建物进一步包含:独立式房屋、合并房屋(排屋公寓)、集合式住宅、公寓、合租公寓、办公室大楼、教堂、修道院、寺庙、神社、城堡、宫殿、皇室、花园、公园、医院、诊所、车站、车站大楼、机场、政府宿舍、政府大楼、警察局、消防局、派出所、竞技场、球场、运动场、游泳池、学校、体育馆、剧场、电影院、演舞场、演艺场、观览席、公共场馆、会议场所、饭店、旅馆、工厂、仓库、物流仓库、物流中心、家庭公寓、宿舍(dormitory)、儿童福利设施、生育办公室、残疾人康复辅助设施、精神残疾人社会康复设施、保护设施、妇女保护设施、精神支持设施、老年福利设施、老人服务中心、妇幼保健设施、电影院、博物馆、美术馆、图书馆、公共厕所、运动练习场、保龄球馆、滑雪场、百货公司、超市、杂货店、展览厅、歌舞表演厅、咖啡厅、***、酒吧、舞厅、游戏厅、公共浴室、候车室、料理店、饮食店、商店、车库、汽车维修店、电影制片厂、电视摄影棚等。
土木建造物(工件),包含:桥梁、金属结构物、铁路、道路、港口、海岸、河川、发电设施或发电设备、水坝、隧道、土地改良建造物、防灾舰造物、农业土木建造物。桥梁,包含:连续梁桥、斜拉桥、桁架桥、拱桥、钢架拱桥、吊桥;金属结构物,包含:塔式结构物、存储结构物、水门/闸门、液压铁管、合成结构物、上水道、下水道、含气体/石油等配送用途物品之各种管道;铁路,包含:轨道、轨道结构、路基、火车站、信号/保安/通讯设备、高速铁路、特种铁路、索道、城市铁路;道路,包含:路基、路面、沥青路面、混凝土路面、碎石路、防尘处理道路等;港口,包含:泊位、防波堤、护岸、突堤、码头、岸壁、栈桥、棚子、货物处理/陆地设备、船只通讯设施、渔港、导航标志等;海岸,包含:海岸结构物;河川,包含:路堤/护岸、沙波、河流、运河;发电设施或发电设备,包含:进水设施、水库、调整水库、核电站、火力发电厂、水力发电厂、潮汐发电、地热发电、波浪发电、风力发电;水坝,包含:重力坝、填坝型、拱坝;隧道,包含:隧道结构物;土地改良建造物,包含:土地施工、填海、疏浚、灌溉、排水、开垦、外来土壤。
另外,用于建造物之构件,包含:天然石、人造石、含碎石之石头、木材、预切割材料、实木、机械级木材、视觉等级木材、无等级木材、甲种结构材料、乙种结构材料、层压木、工程木、结构层压木、夹板、木质制品、树脂制品、金属制品、钢材、钢板、钢架、有机类材料、涂料、防水材料、水泥浆、矿渣、砂浆(mortar)、混凝土、瓷砖、瓷器瓷砖、泡沫瓦、陶瓷瓦、榻榻米、轻质多孔混凝土、控制板、防水夹板、石膏板、耐火板、硅酸钙板、格热材料、玻璃棉、岩棉、硬质聚氨酯泡沫、泡沫聚苯乙烯、苯酚泡沫、聚苯乙烯泡沫、纤维素纤维、预应力混凝土、预制混凝土、水下混凝土、聚合物混凝土、树脂混凝土、大体积混凝土、膨胀混凝土、低收缩混凝土、无收缩混凝土。
建造物之部位,包含:结构材料、紧固构件、加工材料、基材、室内材料、外饰材料、饰面材料、保温材料、地基、地座、墙壁、柱子(支柱、管柱、角柱、柱体、主支柱)、墚(小屋梁、锤梁、圆墚、攀岩梁)、屋顶、天花板、地板、楼梯、捆包、客舱束、窗、窗玻璃、窗框、门、门框、单片门、搁板、面包木、框(竖框)、装饰柱、壁龛、地板框架、地板、顶梁柱、横梁、楣,装饰楣、角撑杆、对角墚、跨壁柱、螺柱、捆绑、屋檐、屋檐吊顶、吊顶龙骨、门檐槽、木质地板、地毯、缓冲地板、十字架、壁纸、日式滑门、日式滑门用纸、壁板、膨胀接头、瓦片、水泥屋顶瓦、石板瓦、屋顶材料、波纹钢板、扶手。
实现建造物之各构件的结构,包含:砖石、砖砌、木造、木质结构、钢骨结构(S施工)、轻钢框架施工(LGS)、重型钢框架施工、肌筋混凝土施工、钢筋混凝土结构(RC施工)、钢骨钢筋混凝土结构(SRC)、混凝土填充钢管结构、混凝土结构(CB施工)、钢筋混凝土砌块、钢筋混凝土复合结构、预应力混凝土结构(PC)、膜结构、墙体结构、框架结构、砖石、空气膜结构(单膜)、空气膜结构(双膜)、空气膜结构(气流)、纯刚性结构、围墙刚性框架、加强壁架、支架结构、芯体结构、管结构、桁架结构、拱顶结构、壳结构、电缆(吊挂)结构、销结构、空间框架、拱、圆顶壳、抗震结构、基座隔振结构、减震结构、刚性结构、柔性结构、断震构造。
建造物之施工法,包含:石工型、轴组件型、面板式、木板施工方式、悬挂式、框架施工方法、对数组结构、重钢结构、轻钢框架结构、平板桁架、固体桁架。
建造物之形式,包含:平房、低层、中层、高层、超高层、塔楼等。
家用电器,包含:电视机、投影机等之视频设备(显示设备)、录像机、DVD录像机、蓝光录像机、HDD录像机、DVD播放器、蓝光拨放机等之视频设备(纪录/拨放装置),摄影机、数字相机等之视频设备(摄影装置),钢丝录音机(Wire recorder)、录音机、小型光盘录像机、收音机、IC录音机等之音响设备(录音/拨放装置),仿真播放器、CD播放器、扩大器、收音机等之音响设备(播放设备),扬声器、耳机等之音响设备(播放设备),白色家电(whitegoods)、信息家电等。
含有所谓白色家电等之电器,包含:洗衣机、吸尘器、熨斗、缝纫机、日式干衣机、脱毛机、干衣机、衣架蒸笼、熨裤机、烘干机、毛巾加热器、缝纫机、烤箱、微波炉、电饭锅、搅拌机、食品加工机、瓦斯炉、烤面包机、IH调理炉、热板·烤盘、家庭烘培.制面包工具、桌上料理炉、热水器、油炸食品锅、电动高压锅、电煮锅,烤鱼烤箱、蒸汽炊具、汤制作机·豆浆制作机、制冰机、干粮制作机、冰箱·冷柜、水壶.锅、咖啡机、***、洗碗烘干机、烘碗机、碳酸水机、水处理机、泡茶器、厨余处理机、胶囊式泡茶机、毛巾蒸笼·加热箱、暖房设备、空气净化器、空调、加湿器、除湿机、电风扇、离子产生器、循环器、浴室干燥机、冷风机、吹风机、烫发器、电动剪刀、电动括胡刀、热卷发器、美颜设备、显微镜、电动牙刷、洗脸机、清污剂、酒测仪、呼吸检查器、除毛器、光除毛器、雷射除毛器、高周波除毛器、电动角质去除器、台灯、玄关照明、天花灯、立灯、投射灯、滑动灯、吊扇、枝形吊灯、设施.户外照明、浴室照明、崁灯、黑光灯、支架灯、足灯、花园灯、诱导灯、按摩器材、保健·测量、温水清洗马桶座、电气·低周波治疗仪、助听器、电子烟、吸入器、洗鼻器、氧气补充器、家用紫外线治疗仪、温热治疗仪、灯泡·荧光灯、LED灯泡、直管式荧光灯、灯泡式荧光灯、白炽灯泡、圆形荧光灯(FCL)、LED日光灯、圆形超薄荧光灯(FHC)、精巧型荧光灯、卤素灯泡、灯泡(发光球)、双环形荧光灯(FHD)、小灯泡(midget lamp)、电子照明灯管、HID灯、灯泡底座型超薄荧光灯(EFC)、方型超薄荧光灯(FHG)、暖灯泡、电话·传真机、电话、传真机、复合型传真机、增设分机、具有体感传感器之灯泡、一般灯泡型(LED灯泡)。
信息家电,包含:个人计算机、显示器、键盘、鼠标、打印机、3D打印机、平板计算机、USB内存、外接HDD、卡片阅读机、传真机、手机、智能型手机、掌上型游戏机、家用游戏机、益智玩具。
农业机械,包含:拖拉机等之通用农业机械,犁,整地机、滚轮、旋耕机、翻土机、压平机、均平机、滚压机、用于分切机等之耕耘.整地之农业机械,拔根机、破土机、挖沟机、涵洞穿孔机、挖掘机、用于反铲等之耕作、栽培、改良之农业机械,肥料撒肥机(堆肥摊铺机)、浆料撒布机、石灰撒布机、植物(点播机)、用于肥料播种机等之施肥的机械,水稻插秧机、蔬菜插秧机、移栽机(插秧机)、用于分布式播种机等之播种.移栽之农业机械,喷雾机、动力喷雾机、雾化机、除尘机、动力除尘机、造粒机、动力造粒机、空气雾化机、飞机喷洒·直升机(航空病虫害防治)、土壤消毒机、灌木切割机、管理机、快速喷雾机、防治冻霜害机、中间栽培除草机、稀释器(稀疏机)、动力泵、用于喷洒器(灌溉装置)等之防治.管理之农业机械,收割机、收割脱谷机、蔬菜收割机、割草机、干草打包机、卷筒打捆机、开卷机、打谷机、豆类收割机、玉米收割机、玉米脱粒机、马铃薯收割机,甜菜收割机、甘藷挖掘机、甘藷切割机、甘蔗收割机,落花生收割机、亚麻收割机、洋葱挖掘机、栗子脱粒机、落花生脱谷机、采摘机,桑叶切割机、特种作物挖掘机、振动收割机、球花摘花机等收割之农业机械,干燥机、稻米格栅机、筛选机、精米机、牧草干燥机、鸡粪干燥机、专用农作物干燥机,精谷机、圆盘割草机、割草机调节器、干草机、耙、饲料收割机、干草打包机(hay baler)、干草压挤机、装载货车、干草装载机、包装机、饲料切割机、饲料吹塑环、青贮卸除机、饲料粉碎机、饲料切碎机、根切割机、饲料复合机、用于饲料成型机等的收成之干燥与准备的农业机械,自动送料机、挤奶机、牛奶冷冻机、给水机、温水机、尿散布机、畜禽清洗机、固液分离机、粪便处理装置、保暖机、鸡蛋升降机、蛋洗分选机、用于畜舍消毒机等之家畜管理的农业机械,共同饲养幼蚕的温度调节装置、割桑叶机、幼蚕自动育种设备,成蚕自动育种设备、剥皮机、取样机、用于蚕茧取丝机等之育蚕的农业机械,覆盖层、耕作栽培设备、房屋加热机、蔬菜洗涤机、深层施机、动力修剪机、树塔、果园用旋转切割机、水果蔬菜分选机、果园搬运机、用于管理机等之蔬菜水果园艺(田地农作物)之农业机械,蒸化机、粗加工机、搓揉机、二次轧制机、用于精密机等之制茶的农业机械,剪枝机、苎麻剥皮机、蔺草分捡机、郁金香分拣机、用于落花生蜕皮机等之花卉专用作物之农业机械,割灌机、电锯、用于养护机等之林业的农业机械,拖车、粮食输送机、用于前置式装载机等之搬运的农业机械等。
一般施工机械,包含:推土机、翻转式推土机(具有松土的推土机)、刮铲、拖曳刮板、推土机等之电动刮刀.刮削具,液压挖掘机(反铲、挖土机、挖掘机)、拉铲、蛤壳式挖泥器、上部挖掘机、拖拉挖掘机、轮式装载机、挖沟机、斗轮挖掘机等之挖掘机.装载机,卡车、自卸车、具有起重机之卡车、拖车、机车、吊车钢车、穿梭车、崎岖的地形拖拉机(特种运输车)、铲装载机、叉装载机、全轮驱动车、皮带输送机、斗轮挖掘机等之输送机械、履带起重机、卡车起重机、轮式起重机(全地形起重机、地形起重机)、起重机、吊臂起重机、铁路起重机、浮式起重机、管道层、建筑升降机、电梯、门式起重机、叉车、跨运车、集装箱运输车、顶升降、钳升降机、高空作业平台(升降车)、水泥地板整理机器人、抛掷取出机器人、下料机等之起重机.装卸机械,打桩机、柴油锤、液压锤、振动锤、水刀、地球钻、地面螺旋挖掘机、落锤、液压钢管压入机、砂打桩机、粉末喷射搅拌机、全套式挖掘机、穿孔工程车、土钻、反循环钻、地下连续墙施工机、泥浆污水处理设备(含碱性水中和剂、污泥疏散车(真空车))、灌浆泵、灌浆搅拌机(含砂浆厂)、气动沉箱施工设备、深拌混合机、高压注射搅拌地面改良机、化学液体注射设备、灌注桩机械(旋转喷涂机、水下切割机等)、冲孔机等之基础施工机,掘进机、潜孔锤、凿岩机(手锤、腿锤、漂流器、镐锤、小型锤、铆钉锤、切碎锤、软木锤、混凝土破碎机、大型破碎机等)、巨型钻、履带式钻机、隧道挖掘机.切割机、抓斗、抓斗升降机、隧道施工设备、盾施工设备等之钻探机械.隧道施工机械,平地机、稳定器、搅拌厂、超软地面混合机等之平地机,路基机械、压路机(碎石辊、串联辊)、轮胎辊、捣固辊(tamping roller)、振动辊(vibration roller)、捣锤(tamper)、压力锤(rammer)、振动压实机(vibratingcompactor)等之紧固机械,混凝土厂、卡车搅拌机(搅拌车)、混凝土泵车、混凝土泵、混凝土浇筑机、螺丝夹板、搅拌车、混凝土破碎机等之混凝土机械,沥青厂、回收厂、沥青摊铺机、沥青壶(Asphalt kettle)、分配器、碎石撒布机、沥青炉、混凝土布料机、混凝土整理机、混凝土整平机(混凝土立式整理机)、混凝土简单整理机、混凝土拦截机、振动接头切割机、混凝土切割机、内振子、沥青发动机喷涂机、沥青切割机、接头封口机、铺放机、滑模蒸气、固化机等之铺路机械,路面加热器、接头清洗机、道路清洁车、线标、溶解槽、车道标线消除器、路面切割机、道路表面层再生器、护栏清扫车、路面安全槽切割机(开槽机)、洒水车、护栏支柱驱动机、分线机施工机、板式上面加厚机、微面机(Micro Surface Machine)、路面排水功能恢复机等之道路维修机,空气压缩机(压缩机)、鼓风机(风扇)等之空气压缩机.鼓风机,小型螺旋泵、小型多级离心泵(涡轮泵)、深井潜水电机泵、真空泵、建筑用潜水电泵(潜水泵)、水下砂泵(带搅拌器的水下水泵)、泥浆泵等之泵、变压器(变压器)、高压空气开关柜、柜式高压接收和变压设备、电机发电机等之电气设备,绞车、起重机、链条等之绞盘、卡车秤、称重仪、核收集器(镗孔机)、CBR试验机、平面负荷试验装置、灌浆流量.压力测量装置、气体探测器、噪音计、振动测量装置、下沉.倾斜测量设备、灰尘仪、浊度仪、自动测量仪、光波测量仪等之测试测量设备,起重机、通风口、门式起重机、起重机、链条、齿轮推车、绞车、千斤顶、液压泵、重量卡车、送料装置、钢塔、托架、鞍座、后台调整装置、电缆固定装置、转扣、索架、下辊、分配装置、拦截装置、下降装置、移动式起重机、大梁悬挂装置、大梁悬挂装置移动装置、转台、移动支架、轮罩高空作业车等之钢桥.PC桥用安装临时设备、混凝土搅拌机、骨料测量仪、混凝土桶、混凝土搅拌机、混凝土破碎机、颚式破碎机、冲击式破碎机、焊接机、焊条干燥机、液压千斤顶、轨道、旋转工作台、砂浆混凝土吹塑机、混凝土吹塑机、快速充填剂供应装置、吹瓶机、膨润土搅拌机、水族箱、刷子机、割草机、链锯、浮球、施工信号机、建筑高压清洗机、药品分配机、放牧机、喷气加热器、封隔器车、自走式破碎机、自走式土壤限定器、自动木材破碎机等之其他陆用之一般施工设备。
另外,本发明也可适用于特殊施工机械,特殊施工机械包含有:主要工作船、附加工作船、工作船配件设备、港口施工辅助设备等之港口.河川.海岸工程用机械,混凝土生产设备、混凝土输送设备、混凝土冷却设备、钢骨生产设备、水泥运输.储存设备、供水设备、污染对策设备、其他水坝工程机械等之大坝工程机械,雪车、除雪装置、除雪套件、喷雾车等之除雪机械等之下水道工程机械,地雷去除机械等。
机床,包含:通用或数值控制之转塔车床(Turret lathe)等之车床、铣床、使用立铣刀等之铣床、使用切削工具等之成型机,使用切削工具等之刨机、钻头、铰刀、使用丝攻(tap)等之钻床、使用切削工具等之镗床、线切割放电加工机、模具放电加工机等之放电加工机,使用拉削等之拉床、滚齿机(滚刀)、齿轮成型机(机架切割机、小齿轮切割机)等之齿轮切割机,使用砂轮等之磨床、轮廓机、带锯机、加工中心、水刀加工机、激光加工机、电子束加工机、珩磨加工机、电解加工机、去毛刺.倒角机、电解去毛刺机、切割机、轧机、螺母锻压机或零件锻压机等之成型装置。另外,也包含涵盖于此等之机床之钻头、立铣刀、切削工具、切屑(chip)、丝攻、锯齿状工具、分离(die)、模具等。
其他作为构件之一般用途,包含:建筑框架结构材料、建筑结构材料、外饰材料、内饰材料、风力发电螺旋桨、太阳能电池板、气缸、活塞、致动器、阻尼器、直线导轨、轴承、发动机缸体、底盘、轴、杆、L型模具窗帘、卷帘、阳台/露台/窗台等之扶手/格子/窗扇、走廊或走道或楼梯或床边或厕所内墙等之扶手、椅子、桌子、书架、橱柜、床、浴缸、马桶座、马桶等。
<从形状之观点说明构件>
构件之形状各式各样。例如钢材的形状,包含:钢板、八角钢、六角钢、扁钢、方钢、圆钢、线材、不等边角钢、直钢板桩、U型钢板桩、等角钢、槽钢、I型钢、H型钢、含铁路轨道或窗帘轨道之轨道、钢管等。
另外,不局限于钢材的形状,包含:螺旋桨、螺杆、剖面为H状、整体形状、剖面形状、环状、角形、圆管状、方管状、球形、立方体、长方体形状、管、软管、硬管、螺旋状、平面螺旋(漩涡状)、立体螺旋状(卷绕状)、多孔、软质多孔、刚性多孔、圆锥形、金字塔形、喇叭形、流线型、空心等。
<从含有制法或形状等之通用名称的观点说明构件>
例如,钢材的通用名称,包含:薄钢板(厚度小于3毫米)、厚钢板(厚度大于等于3毫米)等之钢板、电阻焊钢管、锻钢焊管、无缝钢管、螺旋钢管、UOE钢管(大型焊接钢管)、裹钢管等之钢管、H型钢、山形钢、I型钢、槽钢、钢板桩、轨道、轻型钢、甲板、轻质钢板桩等之型钢,圆棒、方棒、六角棒、八边形棒、扁钢、螺纹钢等之棒钢,软钢丝材料、硬钢丝材料、钢琴线材、特殊线材等之线材,将钢铸入模具而作成所要形状之铸钢产品或是锻造成型钢块或钢片给予适当的锻造成型率,通常经过热处理给予既定之机械性质的锻钢产品等之铸钢铸品等。
另外,不局限于钢材的通用名称,包含:砖、柱、梁、瓷砖、窗玻璃、门、推拉门、细木工制品、螺钉和螺旋桨,包含叶轮等之各种轮子、轮子、精益管(Lean hose)、阀盖(bonnet)、壁纸、搁板、桌子、H型钢、烟囱、爬梯等。
其次,详细说明直接被形成于上述构件之各种通电路径。又,本发明所适用之构件,并非限定于于此所揭示之内容。
<形成通电路径之场所>
对构件而形成通电路径之场所,可为构件之正面、反面、正反面之两者、侧面或周围面等。若具有内部空间之构件的情况时,可为内围面或***面及***面之其中一方或双方。另外,若于构件之璧部内具有沟槽或孔之情况时,也可于该沟槽或孔层积通或填充通电材料,于构件之璧部内形成通电路径。
<通电路径之层状态>
通电路径之层状态,并非限定于第3图等所示之单层或第5D图所示之双层,也可采用大于等于3层之多层结构。当将通电路径作成复数层之层积结构之际,会***电绝缘材料作为中间层。较佳系于最外侧之通电路径形成保护层。保护层最佳系可形成单层或层积用来保护因来自相对通电路径之外部的干扰而损坏该通电路径之保护层,或是用来预防因紫外线等所产生之恶化的耐候层,或是用来防止来自空气或蒸气或腐蚀性气体等之气体渗透、氧化、腐蚀等之耐气层,或是用来防止来自酸性或碱性或溶剂、油、化学液体等之影响的耐化学腐蚀层等。
<通电路径之形成>
通电路径之形状,具有直线或曲线等之线条状,平面或曲面等之面状,复数之平面或曲面,组合其他种平面之立体形状(含中空、实心之两者)等。除了平面状之通电路径的情况,或是将通电路径本身构成平面状之情况外,也包含如锯齿状或矩阵状、格子状、螺旋状所示,藉由将线条状之布线配置或层积成往平面、曲面区域内扩张,而作为实质上为平面状之情况。于该平面状之通电路径,也可藉由圆柱之部分或整个表面、圆锥之部分或整个表面、球体之部分或整个表面,形成为曲面形状。平面状之通电路径的外形,可举出有环形状(环状)、圆柱状(内围面,***面)、矩形状、多边形、圆形或椭圆形、不规则形状及此等之组合形状等。
<通电路径之数目>
通电路径之配置数目,有单数情况及复数情况。另外,具有:若通电路径为平面状之情况时,或是沿着直线状且并排配置复数之通电路径而作为配置复数此之图案之情况,或沿着曲线状(含圆形状)且并排配置复数之通电路径之情况,或沿着螺旋状且并排配置复数之通电路径之情况,或配置矩阵.格子状之复数之通电路径之情况,或于多层配置复数之通电路径之情况,或立体状配置复数之通电路径之情况等。另外,通电路径为环形状(环状)之情况时,例如,也可配置复数之通电路径成同心状(同心圆状或近似形状等)。当然,这并不意味着一定要同心。相同之,也可藉由将复数电线配置成平行状态或层积状态而相邻接配置复数之通电路径。
<通电路径之材料>
通电路径之材料,包含有:以铝、铜、银、金、铂、铁、碳等作为主要成份之材料及/或是此等之复合材料,或者,不以此等为主要成份之材料。另外,其他,于藉由PVC法或CVD法等之沉积法而形成通电路径或绝缘层之此等中,例如具有氧化物之薄膜、氟化物之薄膜、氮化膜、碳化膜等。氧化物之薄膜,包含有:Al2O3(氧化铝(aluminum oxide、alumina))、CeO 2(氧化铈)、Cr2O3(氧化铬)、Ga2O3(氧化镓)、HfO 2(氧化铪、Hafnia)、NiO(氧化镍)、MgO(氧化镁(magnesium oxide、magnesia))、ITO(In2O 3+SnO2)氧化铟锡、Nb2O5(五氧化二铌(Niobium pentoxide))、Ta2O5(五氧化二钽(Tantalum pentoxide))、Y2O3(氧化钇(Yttria))、WO3(氧化钨)、TiO(一氧化钛)、Ti3O5(五氧化钛)、TiO 2(二氧化钛(Titania))、ZnO(氧化锌)、ZrO2+TiO2(复合氧化物)、ZrO2(氧化锆(Zirconia))等。
氟化物之薄膜,包含有:AlF3(氟化铝)、CaF2(氟化钙)、CeF3(氟化铈)、LaF3(氟化镧)、LiF(氟化锂)、NaF(氟化镁)、MgF 2(氟化镁)、NdF3(氟化钕)、SmF3(氟化钐)、YbF3(氟化镱)、YF 3(氟化钇)、GdF3(氟化钆)等。
氮化膜,包含有:TiN(氮化钛)、CrN(氮化铬)、TiCN(碳氮化钛)、TiAlN(氮化铝)、BN(氮化硼)、AlN(氮化铝)、CN(碳氮化物(carbon nitride))、BCN(氮化硼碳(boron nitridecarbon))等。
碳化膜,包含有:DLC(类金刚石碳(diamond like carbon))、TiC((碳化钛(titanium carbide))、SiC(碳化硅(silicon carbide))、BC(碳化硼(boron carbide))、WC(碳化钨(tungsten carbide))等。
此外也有:iZO、石墨烯(graphene)、聚乙炔(polyacetylene)、SnO2(二氧化锡(tinoxide))等。
通电路径之颜色,可采用透明、不透明、半透明、白色、灰色、银色、黑色、红色、棕色等多样颜色。若构件为玻璃等之透明或半透明之情况时,较佳者为也让通电路径形成为透明或半透明。
<通电路径之机能>
藉由通电路径所实现之传感功能,具有:机械性测量、热.温度测量、光.辐射测量、电气测量、磁气测量、化学测量等。其中,机械性测量包含:加速度传感器等之加速度、应变计(应变仪(Strain gage))、秤重传感器(load cell)、半导体压力传感器等的力、声波(麦克风)、超声波等之振动。热.温度测量,、包含:热敏电阻、电阻温度计、热电偶(此种情况于具有不同导通性之通电路径的两端形成接点且可藉由热接点及冷接点来实现)等之接触式传感、辐射温度计等的非接触式感应等。光.辐射测量,包含:光传感、光电组件、光二极管等之光检测、红外线检测、辐射检测等。电气测量,包含:电场、电流、电压、功率等。磁气测量,包含磁气传感器等。化学测量,包含:味觉检测、离子浓度检测、气体浓度检测等。
再者,藉由通电路径单独或与其他电路或是组件搭配所实现之传感器,包含:用于测量时间的时钟传感器、光学位置传感器(PSD)、限位开关等之位置传感器、超音波测距仪、电容位移仪、光学式测距、电磁波测距等之距离传感器、差动变压器、线性编码器等之位移传感器,激光多普勒振动速度仪、激光多普勒流速计等之速度传感器、电位器(Potentiometer)、旋转角传感器等之旋转角度传感器,转速传感器、旋转编码器等之转速传感器、陀螺传感器、一维图像线性图像传感器等之角速度传感器,CCD图像传感器、CMOS图像传感器等之二维图像传感器,立体图像传感器、液体泄漏传感器(泄漏传感器)、液体检测传感器(液位传感器)等之液体传感器,硬度传感器、湿度传感器、流量传感器、倾斜传感器、地震传感器等。
再者,以通电路径所实现之应变传感器之使用对象,包含:负载测量(秤重传感器)、位移测量、振动测量、加速度测量、转矩测量(传感器(Transducer))、压力测量、科里奥利(Coriolis)力测量等。另外,其他也可从通电路径之电阻值变化来进行测量环境温度。此种情况,通电路径系用来作为所谓电阻温度计,较佳系让该通电路径之配置对象之基材的配置部位,选择不易受到热胀冷缩或变形的影响之处。
例如,在有限的既定温度范围内的热膨胀系数基本上为零的材料,具体而言,也可为钙钛矿类材料(Perovskite materials)或铋·镧氧化镍类材料(bismuth·lanthanumnickel oxide type),另外,也可组合具有负的热膨胀系数之材料及绝对值与此近似相等且具有正的热膨胀系数之材料,或是以正热膨胀材料和负热膨胀材料作为细微结构而加以组合且使其奈米复合化等,而组合构成热膨胀率为零之材料。如此一来,既可明确区分由外力引起的基材变形所导致的通电路径的电阻值变化及因环境温度变化所导致通电路径的电阻值的变化。
再者,于通电路径内或与该通电路径为不同处的基材上,可配置压电组件或设置具有压电组件结构之通电路径。若于通电路径内设置压电组件或具有压电组件结构之通电路径,可传感施加于压电组件或具有压电组件结构之通电路径的外力,或者让随着压力变化所产生之压电电流(电动势)提供给通电路径或电路等之动作。例如,于可藉由基材与外部构件所挟持处,设置压电组件或具有压电组件结构之通电路径,且利用该挟持力之变化(例如,振动)而于压电组件上产生电动势,也可让该电动势用来作为通电路径之传感的电源。
相同之,也可于通电路径内或与该通电路径为不同处的基材上,设置珀尔帖组件(Peltier element)或是具有珀尔帖组件结构之通电路径。若于通电路径内,设置珀尔帖组件或是具有珀尔帖组件结构之通电路径,可于基材内或基材与外部构件之间产生温差。例如,于易于产生温差变化之地方,设置珀尔帖组件或是具有珀尔帖组件结构之通电路径,藉由对珀尔帖组件或是具有珀尔帖组件结构之通电路径之通电可强制性让因场所所产生之温度差不会产生该温度差。换言之,于会产生温度差之地方且于产生温度差之高温侧,设置珀尔帖组件或具有珀尔帖组件结构之通电路径的吸热部,于低温侧设置发热部且利用供电给珀尔帖组件或具有珀尔帖组件结构之通电路径来冷却原本之高温侧,同时,虽加热低温侧可去解决温差之问题,但当高温侧和低温侧为互换情况下,利用反向通电方向,即可让吸热侧和发热侧进行交替。因此,若控制该交替的话,可加温或冷却适当之部位且可控制为期望之温度。当然,也可作成加热原本之高温侧而冷却低温侧之结构。另外,于珀尔帖组件或是具有珀尔帖组件结构之通电路径的发热部,设置散热器结构可提高散热。具有珀尔帖组件之通电路径,系让藉由P型半导体与N型半导体所形成之PN接合面串联,且可构成利用设置让通电方向为藉由聚集N-P接合部彼此所形成之区域;及让通电方向为藉由聚集P-N接合部彼此所形成之区域,例如,于适当区域层积P型半导体与N型半导体之各种习知之半导体材料等而形成,同时也可各于N-P的接合部和P-N的接合部,于层积过程中设置金属等之导电性材料或半导体材料来加以构成。
其次,从形态观点来介绍部份之包含如上述所示之构件的本发明所适用之构件。又,有关通电电路,以箭头表示应力之检测方向,于此将省略详细之布线结构的图标。
第13(A)图之具有传感器结构之构件400A,相对剖面为矩形或菱形、梯形等之轴构件410A,系让复数之通电路径92配置于圆周方向及轴向。该形态之具体例子可举出:螺丝、支柱、导轨、导引轴、木材等。当然,也可形成以第1I图等所示之传感器结构500而遍布到具有传感器结构之构件400A之整个周围面。
第13(B)图之具有传感器结构之构件400B,相对剖面为圆或椭圆形状等之轴构件410A,系让复数之通电路径92配置于圆周方向及轴向。该形态之具体例子可举出:螺丝(底座面、圆柱部、头部周围面、头部表面、螺纹沟槽等),滚珠螺杆,包含马达轴等之各种驱动轴、减速机或加速机之轴构件、螺旋桨轴、曲轴、活塞轴、轮轴、各种轴组件、轴杆、杆、线等各种线材、条状之木材等。
第13(C)图之具有传感器结构之构件400C,相对剖面为L状等之导轨构件410C,系让复数之通电路径92配置于圆周方向及轴向。如此般之细长的导轨构件,于使用中藉由偏转或扭曲等而产生应力,有可能会发生断裂等现象,所以较佳系藉由通电路径92检测状态变化。当然,剖面不局限于I字状之情况,也可适用于H型钢、C型钢、L型钢等。当然,也可形成以第1I图等所示之传感器结构500而遍布于具有传感器结构之构件400C之整个侧面。
第14(A)图之具有传感器结构之构件500A,相对往平面方向扩张之板材510A,系让复数之通电路径92配置于平面方向。该形态之具体例子可举出:包含壁纸之璧材、地板材料、天花板材料、本体、盖体、外壳、轮框、容器、顶板、平板状之框体、瓷砖、木制品.石膏等之板件,玻璃窗、门件、铰炼板等。又,于此虽无特别图示,但也可于该板材510A让形成开口之光栅,冲孔金属等用于作为具有传感器结构之构件。又,并无特别限定板材510A之外形,也可为方形、圆形、椭圆形、梯形等各种形状。若为圆形等之情况下,也可用来作为阀体。另外,较佳系形成复数之通电路径92而使整体面均匀或分散。当然,也可形成以第1I图等所示之传感器结构500而遍布于具有传感器结构之构件500A之整个面。
第14(B)图之具有传感器结构之构件500B,相对往平面方向扩张之板材510B,系让复数之通电路径92配置于平面方向。除了第14图(A)所举出之例子外,该形态之具体例子亦可举出钢板弹簧,搁板等。当然,也可形成以第1I图等所示之传感器结构500而遍布于具有传感器结构之构件500B之整个面。
第14(C)图之具有传感器结构之构件500C,相对让平板状之平板弯曲成剖面为L字状之L状平板材510C,系配置复数之通电路径92。此种情况下,通电路径92较佳系配置成跨越L状平板材510C之弯曲线。该形态之具体例子可举出:L形钢、L形托架、L形平板、支撑柱(stay)等。当然,也可形成以第1I图等所示之传感器结构500而遍布于具有传感器结构之构件500C之整个面。
第14(D)图之具有传感器结构之构件500D,相对让平板状之平板弯曲为L状平板材510C,系配置复数之通电路径92。该形态之具体例子可举出:管道或支柱之固定夹具、雨沟夹具、各种支撑柱等。当然,也可形成以第1I图等所示之传感器结构500而遍布于具有传感器结构之构件500D之整个面。
第15(A)图之具有传感器结构之构件600A,对矩形管状之构件610A,系于内围侧及/或***侧配置复数之通电路径92。该形态之具体例子可举出:口字钢、方管、管道等。又,于此虽未图示,但也可使用该构件610A之部分为开口且剖面为C字状构件。具体而言,可举出:C字钢、灌溉渠、排水槽等。当然,虽无特别图示,但也可形成以第1I图等所示之传感器结构500而遍布于具有传感器结构之构件600A之整个内围面或***面。
第15(B)图之具有传感器结构之构件600B,对圆柱状之构件610B,系于内围侧及/或***侧配置复数之通电路径92。于此特别形成凸缘或轮缘(rim),对该凸缘也形成通电路径92。该形态之具体例子可举出:圆管、配管(气体等之气体配管、液体配管)、管道、压力容器、内螺纹、套管、各种空心轴、气缸、火箭等之机身,油箱、气罐、轮胎轮等。当然,虽无特别图示,但也可形成以第1I图等所示之传感器结构500而遍布于具有传感器结构之构件600B之整个内围面或***面。
第16(A)图之具有传感器结构之构件700A,相对于中空或实心的略为立方体,略为圆柱体,略为球形的构件710A,系于内围侧及/或***侧配置复数之通电路径92。该形态之具体例子可举出:包含略为圆柱形或略为球形壳体之压力容器等之各种容器,外壳,块体等。当然,虽无特别图示,但也可形成以第1I图等所示之传感器结构500而遍布于具有传感器结构之构件700A之整个***面。
第16(B)图之具有传感器结构之构件700B,相对于中空或实心的球形的构件710B,系于内围侧及/或***侧配置复数之通电路径92。若为球形的构件710B之情况下,较佳系配置为沿着沿纬度方向和经度方向测量应力。该形态之具体例子可举出:阀体、各种球体、胶囊、气罐等。当然,虽无特别图示,但也可形成以第1I图等所示之传感器结构500而遍布于具有传感器结构之构件700B之整个面上。
第17(A)图之具有传感器结构之构件800A,相对藉由剖面积之变化等改变刚性之构件810A,配置复数之通电路径92。此种情况下,于改变刚性或剖面积之地方,或者从减少刚性或剖面积而递增,或者从增加到减少之经常性转折点,较佳设置通电路径92。该形态之具体例子可举出:振动喇叭、各种支撑柱(stay)、支柱、框架等。当然,虽无特别图示,但也可形成以第1I图等所示之传感器结构500而遍布于具有传感器结构之构件800A之整个面上。
作为第17(A)图之具体例之第17(B)图之具有传感器结构之构件800B,相对改变相当于叶轮(impeller)中之附有叶片之剖面积之构件810B,配置通电路径92。附有叶片,易于产生应力集中且会导致严重的破裂现象。因此,利用事先检测变形情况即可进行保养。当然,也可形成以第1I图等所示之传感器结构500而遍布于具有传感器结构之构件800B之整个叶片上。
又,上述具体例为本发明之一部分,也可适用于其他构件。例如,可包含:外螺纹中的座面、圆柱体、头部周围面、头部表面、螺纹沟等、内螺纹中的座面、***面、螺纹沟等、垫圈等之座面,具有单孔者、具有复数孔且紧固复数之外螺纹者、具有长孔者、挂钩、钢筋、混凝土、木材(柱、墚)、石头(大理石、含人造大理石)、涡轮(含叶片)、引擎、橡胶管、硅管、风力发电或水力发电等之叶片表面,转轴、支柱等、强化物、结构骨架等。
于实施形态上,虽系举出藉由通电路径92而测量构件之应力的情况例子,但本发明不局限于此。若随着构件之变化而一起改变通电路径92,且藉由通电路径92之电性变化而可检测的话,也可利用于其他测量。具体而言,可举出位移(加速度、旋转)、温度变化、表面之压力变化等。
另外,本发明之具有传感器结构之构件的材料,也可多样化选择金属以外的材料。例如,也可为塑料或复合材料(碳纤维增强塑料,二氧化硅纤维增强塑料等)。
<通电路径之具体例>
其次,进一步说明被形成于构件表面之通电路径及传感器结构之其他构造。若检测复数之方向之应力的情况下,虽也可彼此单独(离开)而形成延伸以便往第一方向来回之第一通电路径93;及延伸以便往第二方向来回之第二通电路径94,但本发明并非限定于此。例如,第18(A)及(B)图之通电路径92,系形成让第一通电路径93及第二通电路径94重叠。又,能于第一通电路径93及第二通电路径94之间***电绝缘层91。如此一来,即使为狭窄处,也能够重叠形成多方向之复数之通电路径或传感器结构。
另外,如第19A(A)图所示之传感器结构,也可让基本路径95P作为并连电路,且于具有相邻接配置于长条状宽度方向(水平方向)之并列布线部的并列区域X内,配置复数之低电阻部分通电区95Q。如此一来,可提高并列区域X之轴向的侦测感度。此时,近一歩如第19A(B)图所示之传感器结构,仅让形成有低电阻部分通电区95Q之并列区域X附近,形成作为高电阻值之基本路径95P,将电力供应给该基本路径95P之供给布线95R,较佳系以良导体(低电阻材料)所形成。如此一来,当具有传感器结构之构件30变形时,由于会缩小供给布线95R之电阻值变动,所以可限定于并列区域X1内而侦测变形等,且可控制侦测信号之噪声。又,若形成并列区域X1之场所(范围)被限制之情况下,就如第19图所示,也可往轴向(垂直方向)并列配置并列区域X1。
再者,也可如第19C图所示之传感器结构,将低电阻部分通电区95Q作为底层且将基本路径95P作为上层。换言之,也可于基本路径95P之背面形成低电阻部分通电区95Q。
再者,也可如第19D图所示之传感器结构,于***电绝缘层91之状态上,较佳者为上层侧通电路径92T及下层侧通电路径92U形成层积。上层侧通电路径92T系让基本路径95P为下层,而让低电阻部分通电区95Q为上层。另外,下层侧通电路径92U系让基本路径95P为上层,而让低电阻部分通电区95Q为下层。又,虽然于此系举出两层结构之情况之例子,但也可采用大于等于三层之结构。
再者,如第19E(A)(B)图所示,对具备有传感器结构之通电路径92而供电之供给布线95R,较佳系形成于与平面30A为相同面或平行面30B,其中平面30A系配置具有传感器结构之构件30之通电路径92。供给布线95R,虽使用低电阻材料,但若具有传感器结构之构件30变形或移位的话,可能会出现一些电阻值的变化。所以,若构成为本实施例,由于具有传感器结构之构件30之通电路径92之大电阻值变化与供给布线95R之电阻值之细微变化等的动作特性相似,所以让供给布线95R之电阻值之细微变化不易成为相对通电路径92之侦测信号的噪声成分。
如第19F图所示,较佳系于并联状态下配置具备有传感器结构之通电路径92,相对其中一方之通电路径92,于串联状态下连接电流往其中一方向流过之第一整流装置95W,相对另一方之通电路径92,于串联状态下连接电流往另一方向流过之第二整流装置95V。如此一来,只要切换流向供给布线95R之电流方向(施加之电压的正负),即可选择藉由其中一方之通电路径92所形成之传感及藉由另一方之通电路径92所形成之传感。例如,藉由共享电源或侦测装置且利用施加交流电(交流电压),即可从复数之通电路径92获得各侦测结果。
如第19G图所示,较佳系配置放射状之通电路径92。具体而言,往圆周方向且保持一定之间隔设置往半径方向来回之通电路径92,且彼此串联。若将如此之图案形成于作为基材之圆盘表面或球状表面,会让该圆盘等受到平面垂直方向之压力,即可以高感度侦测出往径向延伸之变形。
再者,于上述实施形态上,虽系举出基本路径95P为长条状布线之情况的例子,但本发明并不局限于此。也可如第20(A)及(B)图所示之通电路径92,配置平面状电阻布线95C作为基本路径且于该两外缘端配置电极95A、95B,于该平面状电阻布线95C之表面配置复数之低电阻部分通电区95Q。于本实施例上,于平面状电阻布线95C之其中一方表面,让复数之正方形(未必系正方形,只要间断性设置较佳之电阻值的导电部95D而加以构成即可)之低电阻部分通电区95Q,相互保持间隔而设置为往平面方向扩张(例如矩阵状,蜂巢状)。例如电极95A、95B可以往其中一方向让一对(A1、A2)配置,而往另一方向让一对(B1、B2)配置,合计为4处。
若对2对之电极95A、95B各施加电压,就如第20(B)图之箭头所示,移动电子而让电流于低电阻部分通电区95Q之内部及以距离d0相邻接之低电阻部分通电区95Q之间的平面状电阻布线95C之其中一方表层流动。因此,流过的电流可以作为对平面状电阻布线95C之其中一方的表层侧之主导电流。
因此,如第20(C)图所示,若往其中一方向弯曲通电电路92以便延长平面状电阻布线95C之平面方向之其中一方表面的话,相邻接之低电阻部分通电区95Q之距离会从d0往d扩张。结果,增加其中一方向之一对(A1、A2)之电极95A、95B间的电阻值,且可检测弯曲状态。虽未特别图示,但若往平面方向之另一方向弯曲平面状电阻布线95C,则会让另一方向之一对(B1、B2)的电极95A、95B间电阻值增加。
又,于此,虽系举出低电阻部分通电区95Q为正方形之情况的例子,但是也可采用其他例如三角形、矩形、五边形、六边形、八边形等之多边形、椭圆形、正圆等圆形之各种形状。例如,若为六边形之情况,也可如第21(A)图所示,于所谓蜂窝状配置低电阻部分通电区95Q。此时,也可于周围对向配置大于等于三对(A1、A2)(B1、B2)(C1、C2)之电极。另外,也可如第21(B)图所示,于所谓足球般球状之平面状电阻布线95C之表面,组合五边形及六边形之低电阻部分通电区95Q而加以配置。另外,将平面状电阻布线95C作成半导体或绝缘体也可检测电极间之电容的变化。
另外,本发明,除了可于通电路径92中,实现侦测应力之传感器结构之外,也可附加其他功能。例如,也可如第22图所示,连接具有第一电阻值(或者工作函数值(Workfunction value))之第一部分通电路径92X及具有第二电阻值(或者工作函数值)之第二部分通电路径92Y之两端,可将其中一方之接点作为热接点T1而将另一方之接点作为冷接点T2。此种情况下,可取得电动势。此系利用让电阻值不同,换言之,利用让具有第一电阻率之第一部分通电路径92X及具有第二电阻率之第二部分通电路径92Y之材质(材料)为不同,即可简单地来实现。若于热接点T1及冷接点T2之间产生温度差,将会藉由所谓塞贝克效应于热接点T1及冷接点T2之间,产生电压V而流过电流。因此,若对该通电路径92形成之前已叙述过之传感器结构的话,即可检测于具有传感器结构之构件所产生之温度变化或本身获得传感器结构之电动势。
其次,使用第23图至第27图来表示于本实施形态上形成复数之通电路径92(复数之传感器结构)之际之通电路径的构造。
第23图系表示被形成于具有传感器结构之构件202之通电电路201。通电电路201之构造,如第22(a)图所示,与作为电阻之复数之通电路径92并联。藉此,例如,若具有传感器结构之构件202为具有宛如壁纸或板材等之期望的广泛面积的情况下,由于可分散配置复数之通电路径92,所以可检测各通电路径92之附近变形等。另外,对所有通电路径92来说,由于从作为共享端子A,端子B的一对(或者复数对)之良导体施加电压,所以可让通电电路201之电路结构为单纯化。
此时,各通电路径92各设定为电阻值R1、R2、R3、R4此等4个通电路径92,系经由良导体而让两端连接于端子A、端子B。又通电路径92之数目不限于4个且数目不拘。另外,可测量电阻之端子数目也不限。电阻值R1、R2、R3、R4系设定成彼此为不同之电阻值,彼此之电阻值R1、R2、R3、R4之差异系可设定大于最大电阻值变化量(δR1、δR2、δR3、δR4),该最大电阻值变化量(δR1、δR2、δR3、δR4)系各通电路径92于可传感规格内之变形等之际所产生的。
通电电路201系直接被形成于具有传感器结构之构件202。形成通电路径92方法,可考虑涂布、转印、光刻(lithography)、切削、气相沉积、印刷、半导体制程等。作为电阻之部分,也可使用高电阻率之导电性涂料或导电胶(paste),另外,也可以将镍铬等高电阻率的金属薄膜形成作为通电路径92。也可考虑形成铜、铝等电阻率较低的金属薄膜来作为良导体。又,若具有传感器结构之构件202为电导体情况时,较佳系于涂布绝缘体作为基底的上面,形成通电电路201。基底例如可考虑聚甲基丙烯酸甲酯树脂(PMMA)等。
若为第23(a)图之情况下,端子A及端子B之间的组合电阻R,没有妨碍到具有传感器结构之构件202且为稳定状态,当连接全部之电路图案之情况时,关系式1/R=1/R1+1/R2+1/R3+1/R4成立且可藉由计算取得。
另外,当于具有传感器结构之构件202产生变形或变温等之情况时,可藉由通电路径92之电阻值等之变化来传感该变化。例如,当作为电阻值R1之通电路径92,因变形等而变形且让电阻值仅增加δR1之情况下,关系式1/R=1/(R1+δR1)+1/R2+1/R3+1/R4成立。藉由该组合电阻R之变化可传感各种现像或物理状态的变化。
对此,假设因振动或年久劣化而让具有传感器结构之构件202产生磨损且产生类似第23(b)图所示之切断部位203情况,则端子A及端子B之间的组合电阻R’为1/R2+1/R3+1/R4,利用实现端子A及端子B之间的电阻,即可了解于具有传感器结构之构件202已出现故障。再者,由于R1~R4作成为不同之电阻值,所以仅测量端子A及端子B之间的电阻即可检测于通往哪个通电路径92之路径是否发生问题。本实施形态,虽单纯地显示并联电阻之形态,但是通电电路201,也可为串联电阻构造,或串并联之混合结构。
第24图为表示以第23图所示之通电电路201之变形例之二维矩阵状之通电电路204例子。第24图之二维矩阵之通电电路204之结构系让作为电阻之复数之通电路径92相互连接成网状(格子状)。通电路径92与通电路径92之间,系藉由以良导体所形成之电路图案来连接。通电电路204具备有用来测量电阻之端子A、端子B、端子C及端子D,例如,利用测量端子A及端子C之间的电阻,即可传感具有传感器结构之构件202之变化。
另外,即使所有通电路径92为相同的电阻,且复数之通电路径92之任一者发生断线或故障情况时,即可容易地取得某个地方连接处是否有断线或大于等于两处的连接是否为断线的大致故障信息。另外,各通电路径92,例如各以千欧姆单位为不同的电阻值,例如质数的电阻值,也就是说若具备如2千欧,3千欧,5千欧之不同数值之电阻的话,即可藉由测量端子之间的电阻推算于形成通电路径92之具有传感器结构之构件202之任一部分是否发生断裂等之故障。例如,若将所有电阻值设定为质数,从涵盖于并联电路中之组合电阻值中的质数积之因式分解(唯一性)性来看,即可推断为断线的电阻值,结果,可识别已断线之通电路径205。
第24(b)图为表示二维矩阵状之通电电路204之其他变形例。于该通电电路204上,配置成矩阵状之通电电路92系相互串联。于该串行电路之情况下,若哪里发生断线,由于无法在整个通电电路204进行传感,所以藉由断线即可检测异常。另一方面,即使部分为断线也可让包含以第23(a)或第24(a)图所示之并联的通电电路进行传感,较佳适用于长时间之测量用途上。
另外,第24(b)图虽仅图示端子A,端子B,但利用测量各通电路径92(或某特定之复数之通电路径92群)之端子,也能够事后辨识结构体中哪里有损坏。因此,于定期传感上利用测量端子A及端子B间的电阻,可容易地检查整个具有传感器结构之构件202之安全性,同时,于检测任何异常后,或发生如地震等之突发事件后之详细检查,也可利用个别测量各通电电路92来辨识具有传感器结构之构件202的哪个部分有损坏。
如第23及第24图所示,让通电电路92往二维平面扩张之通电电路,若改变长度、薄度、厚度等的话,则电阻也会改变。因此,利用让形成该通电电路之薄片状或网状之通电电路形成构件贴埋设到道路,地板,墙壁等之建造物,即可实时性传感沥青或混凝土等硬化时或者硬化后所产生之变形。另外,埋设或贴附如此之薄片状之构件的用途应用,特别适合于水坝、机场跑道、港口、高层建筑物、供水及污水管道网、高速公路、铁路之高架桥等大型结构物体之施工过程分析、故障分析等。
另外,于上述第23及第24图之实施例上,通常系检测具有传感器结构之构件之变形等。再者,若于通电电路产生切断部位之情况,可易于识别出该位置。另一方面,原来也能以有限地检测具有传感器结构之构件的切断现象(也就是说,通电电路为断线现象)之目的而加以利用。
再者,第24图虽系图示让复数之通电电路92相互连接成二维矩阵状之情况之例子,但是也可相互连接成三维矩阵状(立体形状)。具有传感器结构之构件较适用于立体构造物之情况。
另外,如第23及第24图所示,为了让具有复数之不同电阻值之通电电路92直接设置于具有传感器结构之构件,必须事先设计该电路图案。此时,较佳者于计算机***等之内存中,准备复数之具有既定电阻值之基本图案化信息,藉由以该计算机***所执行之电路产生程序且利用组合此等之图案化信息而产生电路数据,再将该电路数据传送到印刷机或半导体成膜装置,而利用让导电性涂料或金属导电胶进行涂布.印刷等,或是描绘半导体制程的光阻涂布(Resist coating),形成实际之通电电路的方法。此种设计步骤例如第25图所示。
第25(a)图系表示于具有正方形(不限于正方形,例如可为等边三角形、矩形、菱形、正六边形或其他合适当之几何形状)等的一定面积的基准框架中,具有配置于对边之中央的一对端子207及配置于一对端子207间的单位电阻208之图案化信息206a。单位电阻208,例如被设定为1千欧姆之基准电阻值。结果,印刷图案化信息206a为1千欧姆图案。
第25(b)图之图案化信息206b,于一对端子207之间,由于系直接配置2个单位电阻208,所以为2千欧姆图案。第25(c)图之图案化信息206c为3千欧姆图案,第25(d)图之图案化信息206d为5千欧姆图案,第25(e)图之图案化信息206e为7千欧姆图案。
另外,第25(f)图之图案化信息206f,于正方形之基准框的各四边的中央处配置共4个端子207,于与此等所有端子207连接位置上,配置单位电阻208。如此一来,若从共4个端子207中利用任意的2个端子207的话,即可获得1千欧姆之电阻。除此之外,如第25(g)、(h)、(i)图之图案化信息206g、206h、206i所示,较佳也系具备仅为良导体的连接图案。将此等之图案化信息206a~206i储存到计算器之内存内,且利用程序来组合此等,即可易于产生所希望之电阻值的图案化信息(电路信息)。又,于此,虽系图标配置与相邻接于正方形之基准框的各边中央处之图案的端子情况例子,但也可于正方形之基准框之各角部,配置与相邻接之图案连接的端子。
第26图系表示组合15个图案化信息而产生之电路信息。于此,系让串联配置复数之图案化信息之4千欧姆的通电电路;13千欧姆之通电电路及14千欧姆之通电电路彼此并联。例如,只要将该电路信息输入到涂布装置,且让涂布装置将良导体导电胶或电阻导电胶涂布到具有传感器结构之构件,而形成通电电路即可。另外,也可藉由光阻(Photoresist)等对具有传感器结构之构件描绘出相同图案且进行掩蔽,再藉由半导体或气相沉积等的成膜制程而形成期望之通电电路。
其次,第27图及第28图系说明具有传感器结构之构件之使用例。第27图之(a)为表示于桥梁等之柱状结构体中形成传感器结构(通电电路)情况之示意图。通电电路213系形成于柱体212(桥墩)上。此时之通电电路213可考虑直接印刷有机导电材料。如此一来,于柱体212就易于形成动态的电路(Active electrical circuit)。具体而言,除了先前已说明过之具有传感器结构外,更可印刷出天线结构、谐振电路、放大电路、控制电路、调变电路(Modulation circuit)、发送/接界面等。若于柱体212产生扭曲、变形、膨胀和收缩、裂缝等物理现象的话,认为例如让被形成于柱体表面之天线结构移位或损坏且改变共振频率。通常利用让可响应之通电电路213无法完全响应,即便如此也可以检测物理现象。另外,若柱体212扩展的话,则预想会产生天线面积会变大且共振频率变低等之现象,藉由该频率变化也可获得有关柱体212之物理变化的定量信息。
第27(b)图系表示于第27(a)图A-A’所示之剖面图。通电电路213较佳系于柱体212表面上涂布绝缘体之基底214之后,形成具有传感器结构之电路图案层215,且于具有防水性保护层216上覆盖表面。但是,当想要侦测之具有传感器结构之构件为绝缘体时,如类似混凝土柱体212等,也可考虑省略基底214。尤其,若类似预制混凝土或预切木材等之制造工厂的过程以及成为经过之后现场施工过程之两者的对象之情况时,可藉由在制造工厂之图案化步骤来进行图案化且可大幅地改善于现场中之施工性。当然,有关电路也可考虑使用既有之电子电路(IC芯片),仅让用来侦测物理现象之传感器结构直接印刷于柱体212等的具有传感器结构之构件。也可利用以光刻等之半导体制程,或形成金属膜而形成印刷电路板之情况后进行蚀刻来形成。
其次,第28图系说明让传感器217及作为测量对象之构件(结构物212)作为单独构件之实施例。本实施形态之传感器217,为内建复数之传感器结构(通电电路)之长条状的材料。该传感器217,为所谓之智能型绷带,如第28(a)图所示,若于桥墩等之柱体之结构物212上卷绕成螺旋状且补强结构物212的话,同时藉由补强后之本身变形等可侦测出物理现象。往传感器217上的通电电路之印刷方法,也可为转印、蚀刻、涂布、半导体制程等。传感器217的材质,为布、不织布、树脂、碳纤维、金属纤维、硅纤维、含玻璃纤维等各种强化纤维的强化纤维合成树脂,纸、橡胶、硅胶等各种材质。通电路径之材质,可为铝、铜、有机导体或其他电导体。于单独实现传感器结构之通电电路213上,系形成ID信号传送电路,可各别发出单独之个别ID。该ID信号传送电路,也可藉由事后贴附IC芯片等来配置。该结果,可预先掌握(识别)各通电电路213位于整个传感器217之哪个位置。例如,使用该智能型绷带之补强后,如第28(b)图所示,藉由无线存取装置218,从所有之通电电路213接收到个别ID,于结构物212之任何地方,确认哪个个别ID(通电电路213)系被配置且以数据方式加以保存。之后,若于结构物212产生变形或异常的话,藉由各通电电路213之电阻值变化即可检测该变形量。例如,若柱体212发生龟裂时,会破坏各通电电路213之部分天线结构。让可存取之通电电路213成为无法存取或改变特定之天线的共振频率。与该无法存取或频率变化之信息一起藉由从通电电路213收集个别ID,也可构成为检测柱体212之哪个部分发生故障或是没有剥离或去除补强材料。又,于此,虽系举出于每个通电电路213给予个别ID之情况之例子,但例如也可于作为智能型绷带之传感器217单位上给予部份ID,或者于该其他之规则上给予ID。
另外,通电电路形成构件,也可采用高压用、中压用、含低压之各种电力线等之电线,供水用、污水用、气体用、蒸汽用、各种化学药品用、油类用等各种配管,配管用的接头的各种构件等。
<其他之观点>
除此之外,本发明可适用于各种机械构件。除此之外,本发明可适用于各种机械构件。直线运动构件,例如可举出:线性轴、轴座、定位轴环、线性套管、滚珠导轨、齿条(spline)、无油套管·垫圈、无油套管、无油垫圈、无油材料(圆杆·管)、无油板·导轨、无油板、无油导轨、无油材料(板)、线性导轨、缆索载体、球形弹簧、支撑单元、梯形弹簧·滑动弹簧、梯形弹簧帽、滑动弹簧、交叉滚子、交叉滚柱、交叉滚环、线性滚珠滑块、线性轨道、制动器、索引表、动力缸起重机、风箱等。另外旋转构件,例如可举出:轴承、轴承座、凸轮从动件、滚轮从动件、转动轴、驱动轴等。连结·连接机构构件,例如可举出:支点肩轴、铰链销、铰链座、铰链螺栓、连接、杆端轴承、连结杆、连接缆索、连接线等。另外,传动构件为,例如可举出:刚性形状、万向接头、炼式联轴器、凸缘形状等之联轴器或同步带,圆带、三角皮带、皮带轮、链子、链轮齿、链螺栓、螺旋扣、拉紧器、正齿轮、伞齿轮、斜齿轮、螺旋齿轮、蜗轮、齿条传动装置、内齿轮等之齿轮或是棘轮,环形导轨齿轮等。另外,动力源为,例如可举出:除了内燃机或是外燃机等之发动机之外,包含小型交流马达、步进马达、伺服马达、无刷马达、有刷直流马达、通用马达、齿轮马达等之马达、并且包含离合器或是制动器的变速器或减速器等。另外,包含传送器或是滚筒等的搬运构件或是包含升降台、空气升降机等之升降机、搬运机类等。另外,工作台构件,例如可举出:X轴、Z轴、XY轴、XYZ轴、转动、测角器、倾斜、多轴等之移动舞台、其中包含手动或是自动的工作台等。气动装置,例如可举出:汽缸、致动器、阀门、调节器、润滑器、气动电磁阀、流体电磁阀、气动阀、管接头等。另外,真空构件,例如可举出:真空管、真空泵、真空发生器、排除器、真空阀、真空过滤器、真空用压力调节阀、吸力垫、真空槽、腔室等。油压装置,例如可举出:油压致动器、油压泵、油过滤器、油压汽缸、油压旋转式致动器、油压钳、油压泵、油过滤器、油压阀、油压软管、油盖等。配管构件,例如可举出:钢管、铜管·不锈钢管、树脂管等,管接头,例如可举出:螺纹管接头、螺纹式凸缘、软管接头、不锈钢管接头、铜管接头、钢管接头、焊接式接头、焊接式凸缘、旋转接头、转动接头、机械式管接头、树脂管接头、伸缩管接头、聚氯乙烯管接头、耦合器接头、单触发式接头等,阀门,例如可举出:球阀、针阀、流体止回阀、闸阀、截止阀、蝶阀、隔膜阀、夹管阀、气动阀、安全阀、调节阀等,配管支撑工具,例如可举出:悬挂管件支架、立管支架、地板贯穿支架、地板带、U型支架、车座带、托架等,管钳,例如可举出:歧管夹、块状歧管夹、旋转歧管夹、付接头托架、付磁铁歧管夹等,树脂软管类,例如可举出:树脂软管、软管带、软管卷绕器、管道软管等,另外,管道配管构件,包含管道管、可挠软管、卫生管道、卫生阀、卫生管、卫生管接头、钳、垫片等,密封材料,例如可举出:O型环、油密封材料、垫片、密封垫圈、密封盖、密封垫等,排水相关构件,例如可举出:集水槽、集水沟、盖子、防护盖、沟盖、除气筒等。另外,货架相关配件,例如可举出:搁板、搁板托架、搁板列、棚板等。铰链,可为枢轴式、旋转式、叶型等且可举出:扁平铰链、旗铰链、自由铰链、后铰链、隐藏铰链、弹簧铰链、玻璃铰链等。紧固构件,例如可举出:螺丝、螺栓、垫圈、螺帽等、且各例如可举出:微型螺丝、微型螺丝、垫圈内置螺丝、自攻螺丝·自攻·高科技螺丝、钻螺丝、防撬螺丝、六角螺栓、内六角螺栓(帽螺栓)、低头螺栓、小直径螺栓、带通孔的螺栓、内六角螺栓、内六角螺栓、统一螺丝、英制螺丝、三角螺丝、定位螺丝、全螺丝、双头螺栓、翼形螺栓、指旋螺丝、装饰螺丝、方形螺栓、圆螺栓、树脂螺丝、陶瓷螺丝、防脱落螺丝、轴肩螺栓、吊环螺栓、大头螺栓、管道U型螺栓、木螺钉、六角木棯(Coach screw)、粗牙螺纹(course thread)、***螺帽(insert nut)、干壁钉、万用钉、接头连接器、连接支架螺栓、其他木工螺丝、其他混凝土螺丝、其他石膏板螺丝、波纹螺丝、钉子、钢板螺丝、螺栓紧固螺钉、垫圈、螺丝垫圈、平垫圈、弹簧垫圈、齿状垫圈(内夹垫圈)、玫瑰花垫圈(Rosette washer)、单片·双片锁紧垫圈、锥形垫圈、球形垫圈、装饰螺丝垫圈等。另外,本发明可适用于发电厂、厂拌厂、破碎厂、分离厂、铸造厂、金属加工厂、木工厂、核电厂、蒸汽发电厂、蒸汽发电厂、太阳能发电厂、蓄热厂、冷却厂、液化厂、电解涂装厂、石化厂、燃气厂、供水厂、污水处理厂、垃圾处理厂、树脂厂、金属厂、混凝土厂、沥青厂等之各种工厂之适当部位。可举出核电发厂作为工厂之一种。例如可举出:反应炉容器(反应堆压力容器)、冷却剂管道(再循环管道)、冷却剂泵(再循环泵)、蒸汽产生器、除了涡轮等机器设备、发电机、变压器、电缆等之电气·仪器设备,反应炉建筑物、涡轮框架等之混凝土结构物等。其他,于水力发电厂、风力发电厂、潮汐发电厂、地热发电厂、太阳能热电站、海洋温差发电厂、火力发电厂、核电厂,可举出:核裂变厂与核聚变装置为工厂之一种,可举出:太阳能发电厂、燃料电池发电厂。另外,本发明可适用于各种车辆(该构成零件),例如可举出:轮椅、婴儿车、索道、电梯、敞车、电梯、自动扶梯、自行车、汽车、工业机械、建筑机械、农业机械、摩托车、雪地、水陆两用车、坦克或装甲车等的军车、铁路车辆、客船、货船、渔船、游艇、船、水上摩托车、赛船、军舰、潜艇、滑翔机、气球、飞机、垂直起降飞机、直升机、自动陀螺仪、火箭、人造卫星等。其中轮椅例如可举出:框架、主轮、车轮、座部、椅背、搁脚板、扶手、制动器、把手、升降控制手柄等。适用作为于缆车、升降机、平底船等可举出:缆索、托架、支柱等。适用作为电梯例如可举出:控制盘、卷杨机、调速器、主绳、限速器绳、篮子、随行电缆、限速器绳拉紧器等。适用作为电扶梯例如可举出:踏板、上升装置、踏阶链条、驱动滚筒、从动滚筒、驱动轨、从动轨、轮椅专用踏板、梯级挡板、梳板、驱动单元、驱动链、扶手驱动滚筒、扶手链、加压滚筒、扶手导轨、镶嵌物(inlet)等。适用作为脚踏车例如可举出:构架、车轮等。适用作为公交车、卡车、汽车、摩托车等车辆例如可举出:底盘或构架、强化件(reinforcement)或车体等车体结构以外、马达、动力传动装置、转向装置、制动·限制装置、操作装置、轮胎、货架、悬吊架等。适用作为铁路车辆例如可举出:底架、侧架、尾框结构(end framing)、屋顶结构、司机室、门、窗户、座椅、照明、空调装置、厕所、链接器、通路、车轮、车轴、轴承、轴箱支撑装置、汽车车架、车体支撑装置、驱动装置、制动装置、动力机构、导电弓架等。适用作为船体例如可举出:甲板、引擎、马达、螺旋桨、舵、船锚、锚链、雷达、天线、烟囱、燃料舱、压载舱、帆、帆柱、船底、桨板、浮桥等。适用作为飞机例如可举出:雷达天线罩、车轮、厨房、座椅、主翼、水平尾翼、垂直尾翼、襟翼、扰流板、喷气发动机、航行灯、燃料舱、副翼、电梯、梯子、主框架、纵补强梁、整流罩、翼梁、端板、外壳体、框架、水平安定面、耐压舱壁、垂直安定面、前置安定面、窗户、门、化妆室、货舱、紧急设备、螺旋桨、静电放电器、皮托管等。又,适用作为各种机械装置例如可举出:冰箱、皮带输送器、填充机、烤箱、仓库、搅拌机、打蛋器、水锅、高压锅、冷冻机、油炸机(油炸锅)、干燥器、分类机、切断机、烟熏机、装瓶机、装罐机、洗涤机、削切机、榨汁器、粉碎机(研磨机)、发酵器、燃烧器、蒸煮器、喷雾器、压榨机、伸张器、纺纱机、织布机、编织机、缝纫机、染色机、化学纤维机械、制备机(线钉机)、研磨机、络纱机、印刷机、锯机、旋板机(圆木之旋转切割机)、热压机、木材干燥机、木片制造机、原木分拣装置、原木送料机、带锯、粗齿锯、木工刨床、凿榫机、铣床、开榫机、钻床、压床等。且,本发明的适用对象例如可举出:棒球棒、棒球手套、捕手手套、棒球的球或是足球鞋、足球的球、球门、剑道之护具或竹剑、网球的球拍等之运动用品。再者,本发明的对象也可以包含钢琴、电子琴或是各种管乐器、弦乐器等乐器。
其次,于具有传感器结构之构件30中之基材本身系图示兼具有传感器结构之通电电路92之基本路径95P之情况。第29(A)图所示之具有传感器结构之构件30,其中作为被侦测对象物之基材32的表面32A本身,系利用比低电阻部分通电区95Q为高之电阻率及电阻值的导电材料所构成,于该表面32A系相互保持间隔且直接形成复数之低电阻部分通电区95Q,该低电阻部分通电区95Q系电阻率与电阻值较低之良导体。又,高电阻基材之材料例子,适当者为对FRP等之导电性极低之树脂材料,混合导电性粒子(例如碳粉)等而给予导电性。结果,可将表面32A本身用来作为基本路径95P。该情况下,于表面32A中,于夹入低电阻部分通电区95Q之两外侧(兹参考电极32X、32Y)施加电压且让电流流过表面32A的话,相对表面32A之变形等,可高感度改变电阻值(电流值)。
再者,如第29(B)图所示,相对表面32A,也可让低电阻部分通电区95Q配置为往平面方向扩张(例如矩阵状)。利用对从其中一方向夹入该低电阻部分通电区95Q之其中一方的良导体的一对电极32X、电极32Y,及从多方向夹入低电阻部分通电区95Q之另一方之良导体的一对电极32V、电极32AW各别施加电压,即可侦测双向之变形。
其次,第30图系说明让第1B图所示之传感器结构形成于具有传感器结构之构件30之基材(被测量对象物)32表面之图案化方法。
首先,于第30(A)图所示之基本路径掩蔽层形成步骤中,系对基本路径形成预定区域95Pf之基材表面,以形成覆盖基本路径形成预定区域95Pf之周围的基本路径掩蔽层95Pm。结果,基材表面仅露出基本路径形成预定区域95Pf。
其次,于第30(B)图所示之基本路径导电层形成步骤中,系对包含基本路径形成预定区域95Pf之范围的基材表面,使用基本路径导电性材料,以形成基本路径导电层95Pd。
之后,于第30(C)图所示之基本路径掩蔽层去除步骤中,去除基本路径掩蔽层95Pm。结果,于基本路径形成预定区域95Pf范围,残留基本路径导电层95Pd,藉此形成基本路径95P。
再者,于第30(D)图所示之低电阻部分通电区掩蔽层形成步骤中,于基本路径形成预定区域95Pf之范围内,相对具有复数之低电阻部分通电区形成预定区域95Qf之基本路径导电层95Pd(于此为已完成之基本路径95P)之表面,形成覆盖复数之低电阻部分通电区形成预定区域95Qf周围之低电阻部分通电区掩蔽层95Qm。结果,仅露出复数之低电阻部分通电区形成预定区域95Qf。又,也可从已完成之基本路径95P(基本路径形成预定区域95Pf)让该低电阻部分通电区形成预定区域95Qf之一部分突出。
其次,于第30(E)图所示之低电阻部分通电区导电层形成步骤中,系对包含低电阻部分通电区形成预定区域95Qf之范围的表面,使用低电阻部分通电区导电性材料形成低电阻部分通电区导电层95Qd。
之后,于第30(F)图所示之低电阻部分通电区掩蔽层去除步骤中,去除低电阻部分通电区掩蔽层95Qm。结果,于低电阻部分通电区形成预定区域95Qf范围,残留低电阻部分通电区导电层95Qd,藉此形成复数之低电阻部分通电区95Q。经过以上的步骤就完成传感器结构。
又,于上述图案化步骤中,若于传感器结构之下层需要绝缘层之情况时,在基本路径导电层形成步骤前面来执行绝缘体形成步骤,只要对于基材表面中之基本路径形成预定区域95Pf形成绝缘层即可。另外,于上述图案化方法上,虽系举出于执行低电阻部分通电区掩蔽层形成步骤前,执行基本路径掩蔽层去除步骤之情况的例子,但本发明不限于此,也可于低电阻部分通电区掩蔽层形成步骤后或实行低电阻部分通电区掩蔽层去除步骤后,执行基本路径掩蔽层去除步骤。
另外,于上述基本路径掩蔽层形成步骤中,于基本路径形成预定区域95Pf内部存在形成有高电阻部分通电区95T(兹参考第1B图)之高电阻部分通电区形成预定区域。也就是说,基本路径掩蔽层形成步骤,可定义为形成覆盖露出至少高电阻部分通电区形成预定区域范围之高电阻部分通电区掩蔽层之「高电阻部分通电区掩蔽层形成步骤」。相同之,基本路径导电层形成步骤,可定义为使用高电阻部分通电区导电性材料而形成高电阻部分通电区导电层之「高电阻部分通电区导电层形成步骤」。相同之,基本路径掩蔽层去除步骤,可定义为去除高电阻部分通电区掩蔽层层,使其完成高电阻部分通电区95T之「高电阻部分通电区掩蔽层去除步骤」。该重新定义同样适用于后面的描述。
其次,第31图系说明让第1E图所示之传感器结构形成于具有传感器结构之构件30之基材(被测量对象物)32表面之图案化方法。
首先,于第31(A)图所示之低电阻部分通电区掩蔽层形成步骤中,系对具有复数之低电阻部分通电区形成预定区域95Qf之基材表面,形成覆盖复数之低电阻部分通电区形成预定区域95Qf周围的低电阻部分通电区掩蔽层95Qm。结果,仅露出复数之低电阻部分通电区形成预定区域95Qf。
其次,于第31(B)图所示之低电阻部分通电区导电层形成步骤中,系对包含复数之低电阻部分通电区形成预定区域95Pf范围之表面,使用低电阻部分通电区导电性材料形成低电阻部分通电区导电层95Qd。
之后,于第31(C)图所示之低电阻部分通电区掩蔽层去除步骤中,去除低电阻部分通电区掩蔽层95Qm。结果,于低电阻部分通电区形成预定区域95Qf之范围,残留低电阻部分通电区导电层95Qd,藉此形成复数之低电阻部分通电区95Q。
其次,于第31(D)图所示之基本路径掩蔽层形成步骤中,系对具有基本路径形成预定区域95Pf之基材表面形成覆盖基本路径形成预定区域95Pf周围之基本路径掩蔽层95Pm。结果,基材表面仅露出基本路径形成预定区域95Pf。又,让复数之低电阻部分通电区95Q位于基本路径形成预定区域95Pf内。当然,也可从基本路径形成预定区域95Pf让复数之低电阻部分通电区95Q之一部分突出。
之后,于第31(E)图所示之低电阻导电层形成步骤中,相对包含基本路径形成预定区域95Pf范围之基材表面,使用基本路径导电性材料形成基本路径导电层95Pd。
再者,于第31(F)图所示之基本路径掩蔽层去除步骤中,去除基本路径掩蔽层95Pm。结果,于基本路径形成预定区域95Pf范围,残留基本路径导电层95Pd,藉此形成基本路径95P。经过以上的步骤就完成传感器结构。
又,于上述图案化步骤中,若于传感器结构之下层需要绝缘层之情况时,在低电阻部分通电区掩蔽层形成步骤前面来执行绝缘体形成步骤,只要对于基材表面中之基本路径形成预定区域95Pf形成绝缘层即可。
其次,第32图系说明让第29(A)图所示之传感器结构形成于具有传感器结构之构件30之基材(被测量对象物)表面之图案化方法。
首先,于第32(A)图所示之低电阻部分通电区掩蔽层形成步骤中,系对具有复数之低电阻部分通电区形成预定区域95Qf之基材表面,以形成覆盖复数之低电阻部分通电区形成预定区域95Qf周围的低电阻部分通电区掩蔽层95Qm。结果,仅露出复数之低电阻部分通电区形成预定区域95Qf。
其次,于第32(B)图所示之低电阻部分通电区导电层形成步骤中,系对包含复数之低电阻部分通电区形成预定区域95Qf范围之表面,使用低电阻部分通电区导电性材料形成低电阻部分通电区导电层95Qd。
之后,于第32(C)图所示之低电阻部分通电区掩蔽层去除步骤中,去除低电阻部分通电区掩蔽层95Qm。结果,于低电阻部分通电区形成预定区域95Qf之范围,残留低电阻部分通电区导电层95Qd,藉此形成复数之低电阻部分通电区95Q。经过以上的步骤就完成传感器结构。
又,于上述图案化方法中,形成掩蔽层、导电层、绝缘层等之方法,例如可采用:气相沉积法、液相沉积法、加热氧化膜形成法、印刷法、涂布法、箔烫印、转印、蚀刻等各种技术。例如,也可适用喷涂(含喷墨)、喷漆(含吹尘枪、喷枪等)、电镀涂层、辊涂、涂刷等。若使用辊涂或涂刷等的话,也可于施工现场形成传感器结构。
其次,第33图系说明使用用于半导体制程或MEMS步骤等之方法,让第1B图所示之传感器结构形成于具有传感器结构之构件30之基材(被测量对象物)32表面之图案化方法。
首先,于第33(A)图所示之基本路径导电层形成步骤中,系对包含基本路径形成预定区域95Pf范围之基材32表面,使用基本路径导电性材料以形成基本路径导电层95Pd。
其次,于第33(B)图所示之基本路径掩蔽层形成步骤中,系对基本路径导电层95Pd形成仅覆盖基本路径形成预定区域95Pf之基本路径掩蔽层95Pm。结果,基材表面仅露出基本路径形成预定区域95Pf以外之区域。该步骤为所谓光刻(Photolithography)。
其次,于第33(C)图所示之基本路径导电性材料去除步骤中,利用去除基本路径形成预定区域95Pf以外区域之基本路径导电层95Pd,形成基本路径95P。该步骤为所谓蚀刻。
之后,于第33(D)图所示之基本路径掩蔽层去除步骤中,去除成为光阻之基本路径掩蔽层95Pm。结果,露出基本路径95P。又,若光阻剂本身具有导电性之情况时,也可就这样保留该基本路径掩蔽层95Pm。
再者,于第33(E)图所示之低电阻部分通电区导电层去除步骤中,系对包含与基本路径95P重叠之复数之低电阻部分通电区形成预定区域95Qf范围之表面,使用低电阻部分通电区导电性材料形成低电阻部分通电区导电层95Qd。此可使用各种气相沉积法或涂布法等。
其次,于第33(F)图所示之低电阻部分通电区掩蔽层形成步骤中,系对低电阻部分通电区导电层95Qd,形成仅覆盖复数之低电阻部分通电区形成预定区域95Qf之低电阻部分通电区掩蔽层95Qm。结果,低电阻部分通电区导电层95Qd的表面,系露出复数之低电阻部分通电区形成预定区域95Qf以外的区域。又,也可让该低电阻部分通电区形成预定区域95Qf之一部分,从基本路径95P(基本路径形成预定区域95Pf)突出。该步骤为所谓光刻。
之后,于第33(G)图所示之低电阻部分通电区导电性材料去除步骤中,去除于低电阻部分通电区导电层95Qd中之低电阻部分通电区形成预定区域95Qf以外的区域。结果,形成低电阻部分通电区95Q。该步骤为所谓蚀刻。最后,如第33(H)图所示,因应需要去除低电阻部分通电区掩蔽层95Qm以便露出低电阻部分通电区95Q。经过以上的步骤就完成传感器结构。
其次,第34图系说明使用用于半导体制程或MEMS步骤等之方法,让第1E图所示之传感器结构形成于具有传感器结构之构件30之基材(被测量对象物)32表面之图案化方法。
首先,于第34(A)图所示之低电阻部分通电区导电层形成步骤中,系对包含复数之低电阻部分通电区形成预定区域95Qf范围之基材表面使用低电阻部分通电区导电性材料,以形成低电阻部分通电区导电层95Qd。此可使用各种气相沉积法或涂布法等。
其次,于第34(B)图所示之低电阻部分通电区掩蔽层形成步骤中,系对低电阻部分通电区导电层95Qd,形成仅覆盖低电阻部分通电区形成预定区域95Qf之低电阻部分通电区掩蔽层95Qm。结果,基材表面露出通电区形成预定区域95Qf以外的区域。该步骤为所谓光刻。
其次,于第34(C)图所示之低电阻部分通电区导电性材料去除步骤中,系利用去除低电阻部分通电区形成预定区域95Qf以外区域之低电阻部分通电区导电层95Qd,形成低电阻部分通电区95Q。该步骤为所谓蚀刻。
之后,于第34(D)图所示之低电阻部分通电区掩蔽层去除步骤中,去除成为光阻之低电阻部分通电区掩蔽层95Qm。结果,露出低电阻部分通电区95Q。又,若光阻剂本身具有导电性之情况时,也可就这样保留该低电阻部分通电区掩蔽层95Qm。
再者,于第34(E)图所示之基本路径导电层形成步骤中,系对包含与低电阻部分通电区95重叠之基本路径形成预定区域95Pf范围之表面,使用基本路径导电性材料以形成基本路径导电层95Pd。此可使用各种气相沉积法或涂布法等。
其次,于第34(F)图所示之基本路径掩蔽层形成步骤中,系对基本路径导电层95Pd,形成仅覆盖基本路径形成预定区域95Pf之基本路径掩蔽层95Pm。结果,基本路径导电层95Pd表面,露出基本路径形成预定区域95Pf以外的区域。又,也可从该基本路径形成预定区域95Pf之一部分,突出低电阻部分通电区95Q。该步骤为所谓光刻。
之后,于第34(G)图所示之基本路径导电性材料去除步骤中,去除于基本路径导电层95Pd中之基本路径形成预定区域95Pf以外的区域。结果,形成基本路径95P。该步骤为所谓蚀刻。最后,如第34(H)图所示,因应需要去除基本路径掩蔽层95Pm而让基本路径95P露出。经过以上的步骤就完成传感器结构。
其次,第35图系说明使用用于半导体制程或MEMS步骤等之方法,让第29(A)图所示之传感器结构形成于具有传感器结构之构件30之基材(被测量对象物)表面之图案化方法。
首先,于第35(A)图所示之低电阻部分通电区导电层形成步骤中,系对包含复数之低电阻部分通电区形成预定区域95Qf范围之基材表面,使用低电阻部分通电区导电性材料以形成低电阻部分通电区导电层95Qd。
其次,于第35(B)图所示之低电阻部分通电区掩蔽层形成步骤中,系对低电阻部分通电区导电层95Qd,形成仅覆盖复数之低电阻部分通电区以形成预定区域95Qf之低电阻部分通电区掩蔽层95Qm。结果,露出复数之低电阻部分通电区形成预定区域95Qf以外的区域。该步骤为所谓光刻。
其次,于第35(C)图所示之低电阻部分通电区导电性材料去除步骤中,利用去除通电区形成预定区域95Qf以外之区域的低电阻部分通电区导电层95Qd,形成低电阻部分通电区95Q。该步骤为所谓蚀刻。
最后,如第35(D)图所示,因应必要去除低电阻部分通电区掩蔽层95Qm,以便露出低电阻部分通电区95Q。经过以上的步骤就完成传感器结构。
其次,第36图系说明让第1I(A)图所示之传感器结构形成于具有传感器结构之构件30之基材(被测量对象物)32表面之图案化方法。又,为了方便说明,虽系举出基材32为狭窄之表面积之情况的例子,但实际上也可适用于壁纸或板材,隧道内墙,桥梁之主梁等较大面积。
于第36(A)图所示之基本路径形成步骤中,相对于基材32表面,藉由涂布基本路径导电性材料等形成基本路径95P。如此一来,当基本路径95P形成于整个基材32或广范围之情况时,就不需要形成基本路径掩蔽层。
其次,于第36(B)图所示之低电阻部分通电区掩蔽层形成步骤中,系对于具有复数之低电阻部分通电区形成预定区域95Qf之基本路径95P表面,形成覆盖复数之低电阻部分通电区形成预定区域95Qf周围之低电阻部分通电区掩蔽层95Qm。结果,仅露出复数之低电阻部分通电区形成预定区域95Qf。
其次,于第36(C)图所示之低电阻部分通电区导电层形成步骤中,系对于包含复数之低电阻部分通电区形成预定区域95Qf范围之表面,使用低电阻部分通电区导电性材料而形成低电阻部分通电区导电层95Qd。
其次,于第36(D)图所示之低电阻部分通电区掩蔽层去除步骤中,去除低电阻部分通电区掩蔽层95Qm。结果,于低电阻部分通电区形成预定区域95Qf之范围内,残留低电阻部分通电区导电层95Qd,藉此,形成复数之低电阻部分通电区95Q。经过以上的步骤就完成传感器结构。
第37图系说明让第1F(C)图所示之传感器结构形成于具有传感器结构之构件30之基材(被测量对象物)32表面之图案化方法。
于第37(A)图所示之高电阻部分通电区导电层形成步骤中,形成覆盖该周围之高电阻部分通电区掩蔽层95Tm,以便露出复数之高电阻部分通电区形成预定区域95Tf。
其次,于第37(B)图所示之高电阻部分通电区导电层形成步骤中,系对于包含复数之高电阻部分通电区形成预定区域95Tf之范围,使用高电阻部分通电区导电性材料而形成高电阻部分通电区导电层95Td。
之后,于第37(C)图所示之高电阻部分通电区掩蔽层去除步骤中,去除高电阻部分通电区掩蔽层95Tm且利用残留部分之高电阻部分通电区导电层95Td,形成复数之高电阻部分通电区95T。
其次,于第37(D)图所示之低电阻部分通电区掩蔽层形成步骤中,形成覆盖复数之低电阻部分通电区形成预定区域95Qf周围之低电阻部分通电区掩蔽层95Qm,且露出复数之低电阻部分通电区形成预定区域95Qf。又,该低电阻部分通电区掩蔽层95Qm,也可作为高电阻部分通电区掩蔽层95Tm,同时也可从高电阻部分通电区95T之配置周期让该配置场所偏移半周期(Half phase)。如此一来,定位低电阻部分通电区形成预定区域95Qf以便悬浮成对之高电阻部分通电区95T。
其次,于第37(E)图所示之低电阻部分通电区导电层形成步骤中,系对于包含复数之低电阻部分通电区形成预定区域95Qf范围,使用低电阻部分通电区导电性材料而形成低电阻部分通电区导电层95Qd。
最后,于第37(F)图所示之低电阻部分通电区掩蔽层去除步骤中,去除低电阻部分通电区掩蔽层95Qm,且利用残留低电阻部分通电区导电层95Qd之一部分,形成复数之低电阻部分通电区95Q。结果,可形成让高电阻部分通电区95T及低电阻部分通电区95Q之至少一部分彼此为重叠。
其次,第38图系说明于建筑工地或施工现场等之现场中,系对作为资材之基材32,对如第1B图所示之传感器结构500进行图案化之方法。
于第38(A)图所示之基本路径掩蔽层形成步骤中,例如于作为璧材之基材32表面,形成覆盖呈现蛇形之基本路径形成预定区域95Pf周围之基本路径掩蔽层95Pm。又,该基本路径掩蔽层95Pm之材质,较佳者为可剥离之密封材料。结果,基材表面仅露出基本路径形成预定区域95Pf。
其次,于第38(B)图所示之基本路径导电层形成步骤中,系对于包含基本路径形成预定区域95Pf范围之基材表面,使用刷毛、涂布辊、喷涂、喷墨等方式来涂布呈液体状或糊状之基本路径导电性材料而形成基本路径导电层95Pd。
之后,于第38(C)图所示之基本路径掩蔽层去除步骤中,剥离去除基本路径掩蔽层95Pm。结果,于基本路径形成预定区域95Pf范围内,残留基本路径导电层95Pd,藉此形成基本路径95P。
再者,于第38(D)图所示之低电阻部分通电区掩蔽层形成步骤中,于基本路径形成预定区域95Pf范围内,系对于具有复数之低电阻部分通电区形成预定区域95Qf之基本路径导电层95Pd(于此,为已完成之基本路径95P)之表面,形成覆盖复数之低电阻部分通电区形成预定区域95Qf周围之低电阻部分通电区掩蔽层95Qm。该低电阻部分通电区掩蔽层95Qm之材质,较佳也为可剥离之密封材料。结果,沿着基本路径95P且仅露出复数之低电阻部分通电区形成预定区域95Qf。又,从定位之简便性来看,该低电阻部分通电区形成预定区域95Qf之一部分,能够从已完成之基本路径95P积极地突出。
其次,于第38(E)图所示之低电阻部分通电区导电层形成步骤中,系对于包含复数之低电阻部分通电区形成预定区域95Qf范围之表面,使用刷毛,涂布辊,喷涂,喷墨等方式来涂布呈液体状或糊状之低电阻部分通电区导电性材料而形成低电阻部分通电区导电层95Qd。
之后,于第38(F)图所示之低电阻部分通电区掩蔽层去除步骤中,剥离去除低电阻部分通电区掩蔽层95Qm。结果,于低电阻部分通电区形成预定区域95Qf范围内,残留低电阻部分通电区导电层95Qd,藉此形成复数之低电阻部分通电区95Q。经过以上的步骤就完成传感器结构500。
需注意的是,上述实施方式仅例示本发明之较佳实施例,为避免赘述,并未详加记载所有可能的变化组合。然而,本领域之通常知识者应可理解,上述各模块或组件未必皆为必要。且为实施本发明,亦可能包含其他较细节之习知模块或组件。各模块或组件皆可能视需求加以省略或修改,且任两模块间未必不存在其他模块或组件。只要不脱离本发明基本架构者,皆应为本专利所主张之权利范围,而应以专利申请范围为准。
附图标记说明
测量*** 1
建造物 10
梁 14
具有传感器结构之构件 30
基材 32
外螺纹体 40
头部 42
盖子 50
基板 54
电绝缘层 91
通电路径 92
上层侧通电路径 92T
下层侧通电路径 92U
第一部分通电路径 92X
第二部分通电路径 92Y
基本路径 95P
低电阻部分通电区 95Q
高电阻部分通电区 95T
辅助通电区 95U
信息收集装置 100
具有传感器结构之构件 400A
具有传感器结构之构件 400B
具有传感器结构之构件 400C
轴构件 410A
滑轨构件 410C
传感器结构 500
Claims (31)
1.一种传感器结构,系包括:
复数之高电阻部分通电区,系以相互保持间隔所配置之一第一导电材料所构成;及
复数之低电阻部分通电区,系藉由比该第一导电材料之电阻率较小之一第二导电材料所构成,让各自配置为连接一对之该高电阻部分通电区,同时相互保持间隔所配置;其中,藉由包含该高电阻部分通电区及该低电阻部分通电区之两者的范围之电阻值之变化,侦测出物理现象。
2.根据权利要求1所述之传感器结构,其中该高电阻部分通电区及该低电阻部分通电区系各为平面状,且让该高电阻部分通电区及该低电阻部分通电区重叠且相互面接触。
3.根据权利要求1或2所述之传感器结构,其中包括一辅助通电区,系以比该第二导电材料之电阻率较大之导电材料所构成,且该辅助通电区系让各自配置为连接一对之该高电阻部分通电区。
4.根据权利要求3所述之传感器结构,其中包括以第一导电材料所构成之基本路径(Base path),藉以配置该复数之低电阻部分通电区且相互保持间隔而与该基本路径之表面接触;且于该基本路径中,相当于该复数之低电阻部分通电区之间隔的区域之至少一部分为该高电阻部分通电区,与于该基本路径中之该低电阻部分通电区之区域为该辅助通电区。
5.一种具有传感器结构之构件,系于成为测定对象之全部或部分构件,以配置于权利要求1至4中任一项所述之传感器结构。
6.根据权利要求5所述之具有传感器结构之构件,其中该高电阻部分通电区或该低电阻部分通电区系直接被形成于该构件之表面。
7.根据权利要求5或6所述之具有传感器结构之构件,其中于该构件表面之不同处系配置该复数之传感器结构。
8.根据权利要求5至7中任一项所述之具有传感器结构之构件,其中从该构件之表面中之其中一端附近到另一端附近之整个区域上系配置该传感器结构置。
9.根据权利要求5至7中任一项所述之具有传感器结构之构件,其中从该构件之表面中之其中一端附近到另一端附近之整个区域上系配置成为单一通电路径之该传感器结构。
10.根据权利要求5至9中任一项所述之具有传感器结构之构件,系利用该导电材料来构成该构件而且能够兼具有该高电阻部分通电区;且于该构件表面系利用保持间隔配置该低电阻部分通电区而形成该传感器结构。
11.一种传感器结构,系包括:
一基本路径,系以一第一导电材料所构成;及
一低电阻部分通电区,系配置复数之与该基本路径之表面接触,且以比该第一导电材料之电阻率较小之导电材料所构成;
藉由包含该基本路径及该低电阻部分通电区之两者的范围之电阻值之变化,侦测出物理现象。
12.根据权利要求11所述之传感器结构,其中于该基本路径之至少一方之表面上,系配置设该复数之低电阻部分通电区。
13.根据权利要求11或12所述之传感器结构,其中系侦测因该基本路径之变形所引起之该电阻值的变化。
14.根据权利要求11至13中任一项所述之传感器结构,其中于施加电压之两端间具有分流及汇流的复数之并列通电部;于各该复数之并列通电部系配置该基本路径及该复数之低电阻部分通电区。
15.根据权利要求11至14中任一项所述之传感器结构,其中具有相互邻接且施加电压之一对端子,同时能够具有从其中一方之该端子离开而返回到另一方之该端子之通电路径;
于该通电路径之中间,配置该基本路径及该复数之低电阻部分通电区。
16.根据权利要求11至15中任一项所述之传感器结构,其中该基本路径之层厚度系大于该低电阻部分通电区之层厚度。
17.一种具有传感器结构之构件,系用于成为测定对象之全部或部分构件,配置权利要求11至16中任一项所述之传感器结构。
18.根据权利要求17所述之具有传感器结构之构件,其中该基本路径或该低电阻部分通电区系直接被形成于该构件之表面。
19.根据权利要求17或18所述之具有传感器结构之构件,其中该构件之表面于不同处系配置该复数之传感器结构。
20.根据权利要求17至19中任一项所述之具有传感器结构之构件,其中系利用以导电材料来构成该构件而且能够兼具有该基本路径;于该构件表面系利用配置该低电阻部分通电区,形成该传感器结构。
21.一种传感器结构之图案化方法,系让一传感器结构形成于一被测定对象物之表面,该传感器结构系具有相互保持间隔所配置之复数之高电阻部分通电区及配置连接该高电阻部分通电区之复数之低电阻部分通电区,用以结合该被测定对象物与该传感器结构而传感器化该被测定对象物本身;该方法包括下列步骤:
一高电阻部分通电区掩蔽层形成步骤,系形成覆盖该周围之高电阻部分通电区掩蔽层,以便露出至少复数之高电阻部分通电区形成预定区域;
一高电阻部分通电区导电层形成步骤,系在该高电阻部分通电区掩蔽层形成步骤后面来执行此步骤,相对于包含该复数之高电阻部分通电区形成预定区域之范围,使用高电阻部分通电区导电性材料,形成高电阻部分通电区导电层;
一低电阻部分通电区掩蔽层形成步骤,系形成覆盖复数之低电阻部分通电区形成预定区域之周围的低电阻部分通电区掩蔽层,以便露出该复数之低电阻部分通电区形成预定区域;
一低电阻部分通电区导电层形成步骤,系在该低电阻部分通电区掩蔽层形成步骤后面来执行此步骤,相对于包含该复数之低电阻部分通电区形成预定区域之范围,使用低电阻部分通电区导电性材料,形成低电阻部分通电区导电层;
一高电阻部分通电区掩蔽层去除步骤,系在该高电阻部分通电区导电层形成步骤后面来执行此步骤,利用去除该高电阻部分通电区掩蔽层,且藉由高电阻部分通电区导电层而形成该复数之高电阻部分通电区;以及
一低电阻部分通电区掩蔽层去除步骤,在该低电阻部分通电区导电层形成步骤后面来执行此步骤,利用去除该低电阻部分通电区掩蔽层,且藉由低电阻部分通电区导电层而形成该复数之低电阻部分通电区。
22.根据权利要求21所述之传感器结构之图案化方法,其中该高电阻部分通电区及该低电阻部分通电区之至少一部分为相互重叠。
23.一种传感器结构之图案化方法,系让一传感器结构形成于一被测定对象物之表面,该传感器结构系具有一基本路径及配置与该基本路径接触之复数之低电阻部分通电区,用以结合该被测定对象物与该传感器结构而传感器化该被测定对象物本身;该方法包括下列步骤:
一基本路径形成步骤,系对该被测定对象物之表面使用基本路径导电性材料而形成基本路径;
一低电阻部分通电区掩蔽层形成步骤,在该基本路径形成步骤后面来执行此步骤,系对具有复数之低电阻部分通电区形成预定区域之该基本路径,形成覆盖该复数之低电阻部分通电区形成预定区域之周围的低电阻部分通电区掩蔽层,以便露出该复数之低电阻部分通电区形成预定区域;
一低电阻部分通电区导电层形成步骤,在该低电阻部分通电区掩蔽层形成步骤后面来执行此步骤,对包含该复数之低电阻部分通电区形成预定区域之范围之该基本路径,使用低电阻部分通电区导电性材料,形成低电阻部分通电区导电层;以及
一低电阻部分通电区掩蔽层去除步骤,在该低电阻部分通电区导电层形成步骤后面来执行此步骤,利用去除该低电阻部分通电区掩蔽层,且藉由低电阻部分通电区导电层而形成该复数之低电阻部分通电区。
24.一种传感器结构之图案化方法,系让一传感器结构形成于一被测定对象物之表面,该传感器结构系具有一基本路径及配置与该基本路径接触之复数之低电阻部分通电区,用以结合该被测定对象物与该传感器结构而传感器化该被测定对象物本身;该方法包括下列步骤:
一基本路径掩蔽层形成步骤,系对具有基本路径形成预定区域之该被测定对象物之表面形成覆盖该基本路径形成预定区域之周围的基本路径掩蔽层,以便露出该基本路径形成预定区域;
一基本路径导电层形成步骤,在该基本路径掩蔽层形成步骤后面来执行此步骤,系对包含该基本路径形成预定区域之范围之该被测定对象物之表面使用基本路径导电性材料,以形成基本路径导电层;
一低电阻部分通电区掩蔽层形成步骤,在该基本路径导电层形成步骤后面来执行此步骤,系对该基本路径形成预定区域之范围内,具有复数之低电阻部分通电区形成预定区域之该基本路径导电层,形成覆盖该复数之低电阻部分通电区形成预定区域之周围的低电阻部分通电区掩蔽层,以便露出该复数之低电阻部分通电区形成预定区域;
一低电阻部分通电区导电层形成步骤,在该低电阻部分通电区掩蔽层形成步骤后面来执行此步骤,系对包含该复数之低电阻部分通电区形成预定区域之范围之该基本路径导电层,使用低电阻部分通电区导电性材料,以形成低电阻部分通电区导电层;
一基本路径掩蔽层去除步骤,在该基本路径导电层形成步骤后面来执行此步骤,系利用去除该基本路径掩蔽层,且藉由基本路径导电层而形成该基本路径;以及
一低电阻部分通电区掩蔽层去除步骤,在该低电阻部分通电区导电层形成步骤后面来执行此步骤,系利用去除该低电阻部分通电区掩蔽层,且藉由低电阻部分通电区导电层而形成该复数之低电阻部分通电区。
25.根据权利要求24所述之传感器结构之图案化方法,其中于该基本路径导电层形成步骤前面系执行一绝缘层形成步骤,系对该被测定对象物之表面的该基本路径形成预定区域形成一绝缘层。
26.一种传感器结构之图案化方法,系让一传感器结构形成于一被测定对象物之表面,该传感器结构系具有一基本路径及配置与该基本路径接触之复数之低电阻部分通电区,用以结合该被测定对象物与该传感器结构而传感器化该被测定对象物本身;该方法包括下列步骤:
一低电阻部分通电区掩蔽层形成步骤,系对具有复数之低电阻部分通电区形成预定区域之被测定对象物之表面形成覆盖该复数之低电阻部分通电区形成预定区域之周围的低电阻部分通电区掩蔽层,以便露出该复数之低电阻部分通电区形成预定区域;
一低电阻部分通电区导电层形成步骤,在该低电阻部分通电区掩蔽层形成步骤后面来执行此步骤,系对包含该复数之低电阻部分通电区形成预定区域之范围之该被测定对象物之表面使用低电阻部分通电区导电性材料,以形成低电阻部分通电区导电层;
一低电阻部分通电区掩蔽层去除步骤,在该低电阻部分通电区导电层形成步骤后面来执行此步骤,系利用去除该低电阻部分通电区掩蔽层,且藉由低电阻部分通电区导电层而形成该复数之低电阻部分通电区;
一基本路径掩蔽层形成步骤,在低电阻部分通电区掩蔽层去除步骤后面来执行此步骤,系对具有与该复数之低电阻部分通电区形成预定区域重叠之基本路径形成预定区域之该被测定对象物之表面形成覆盖该基本路径形成预定区域之周围的基本路径掩蔽层,以便露出该基本路径形成预定区域;
一基本路径导电层形成步骤,在该基本路径掩蔽层形成步骤后面来执行,系对包含该基本路径形成预定区域之范围之该被测定对象物之表面使用基本路径导电性材料,以形成基本路径导电层;以及
一基本路径掩蔽层去除步骤,在该基本路径导电层形成步骤后面来执行此步骤,系利用去除该基本路径掩蔽层,且藉由基本路径导电层而形成该基本路径。
27.根据权利要求26所述之传感器结构之图案化方法,其中在该低电阻部分通电区掩蔽层形成步骤前面系执行一绝缘层形成步骤,以对该被测定对象物之表面的该基本路径形成预定区域形成一绝缘层。
28.一种传感器结构之图案化方法,系让一传感器结构形成于一被测定对象物之表面,该传感器结构系具有一基本路径及配置与该基本路径接触之复数之低电阻部分通电区,用以结合该被测定对象物与该传感器结构而传感器化该被测定对象物本身;该方法包括下列步骤:
一低电阻部分通电区掩蔽层形成步骤,系对兼具有该基本路径之被测定对象物之表面形成覆盖该复数之低电阻部分通电区形成预定区域之周围的低电阻部分通电区掩蔽层,以便露出该复数之低电阻部分通电区形成预定区域;
一低电阻部分通电区导电层形成步骤,在该低电阻部分通电区掩蔽层形成步骤后面来执行此步骤,系对包含该复数之低电阻部分通电区形成预定区域之范围之该被测定对象物之表面使用低电阻部分通电区导电性材料,以形成低电阻部分通电区导电层;
一低电阻部分通电区掩蔽层去除步骤,在该低电阻部分通电区导电层形成步骤后面来执行此步骤,系利用去除该低电阻部分通电区掩蔽层,且藉由低电阻部分通电区导电层而形成该复数之低电阻部分通电区。
29.一种传感器结构之图案化方法,系让一传感器结构形成于一被测定对象物之表面,该传感器结构系具有一基本路径及配置与该基本路径接触之复数之低电阻部分通电区,用以结合该被测定对象物与该传感器结构而传感器化该被测定对象物本身;该方法包括下列步骤:
一基本路径导电层形成步骤,系对包含基本路径形成预定区域之范围的该被测定对象物之表面使用基本路径导电性材料,以形成基本路径导电层;
一基本路径掩蔽层形成步骤,系对该基本路径导电层形成覆盖该基本路径形成预定区域之周围的基本路径掩蔽层,以便露出该基本路径形成预定区域以外的区域;
一基本路径导电性材料去除步骤,系利用去除于该基本路径导电层中之该基本路径形成预定区域以外的区域以形成该基本路径;
一低电阻部分通电区导电层形成步骤,在该基本路径导电性材料去除步骤后面来执行此步骤,系对包含与该基本路径重叠之该复数之低电阻部分通电区形成预定区域之范围使用低电阻部分通电区导电性材料,以形成低电阻部分通电区导电层;
一低电阻部分通电区掩蔽层形成步骤,系对该低电阻部分通电区掩蔽层形成覆盖该复数之低电阻部分通电区形成预定区域之低电阻部分通电区掩蔽层,以便露出该复数之低电阻部分通电区形成预定区域以外的区域;以及
一低电阻部分通电区导电性材料去除步骤,系利用去除于该低电阻部分通电区导电层中之该基本路径形成预定区域以外的区域以形成该复数之低电阻部分通电区。
30.一种传感器结构之图案化方法,系让一传感器结构形成于一被测定对象物之表面,该传感器结构系具有一基本路径及配置与该基本路径接触之复数之低电阻部分通电区,用以结合该被测定对象物与该传感器结构而传感器化该被测定对象物本身;该方法包括下列步骤:
一低电阻部分通电区导电层形成步骤,系对包含低电阻部分通电区形成预定区域之范围的该被测定对象物之表面使用低电阻部分通电区导电性材料,以形成低电阻部分通电区导电层;
一低电阻部分通电区掩蔽层形成步骤,系对该低电阻部分通电区导电层形成覆盖该复数之低电阻部分通电区形成预定区域之低电阻部分通电区掩蔽层,以便露出该复数之低电阻部分通电区形成预定区域以外的区域;
一低电阻部分通电区导电性材料去除步骤,系利用去除于该低电阻部分通电区导电层中之该低电阻部分通电区形成预定区域以外的区域,以形成该复数之低电阻部分通电区;
一基本路径导电层形成步骤,在该低电阻部分通电区导电性材料去除步骤后面来执行此步骤,系对包含与该复数之低电阻部分通电区重叠之基本路径形成预定区域之范围使用基本路径导电性材料,以形成基本路径导电层;
一基本路径掩蔽层形成步骤,系对该基本路径导电层形成覆盖该基本路径形成预定区域之基本路径掩蔽层,以便露出该基本路径形成预定区域以外的区域;以及
一基本路径导电性材料去除步骤,系利用去除于该基本路径导电层中之该基本路径形成预定区域以外的区域以形成该基本路径。
31.一种传感器结构之图案化方法,系让一传感器结构形成于一被测定对象物之表面,该传感器结构系具有一基本路径及配置与该基本路径接触之复数之低电阻部分通电区,用以结合该被测定对象物与该传感器结构而传感器化该被测定对象物本身;该方法包括下列步骤:
一低电阻部分通电区导电层形成步骤,系对兼具有该基本路径之被测定对象物之表面使用低电阻部分通电区导电性材料而包含低电阻部分通电区形成预定区域,以形成低电阻部分通电区导电层;
一低电阻部分通电区掩蔽层形成步骤,系对该低电阻部分通电区导电层形成覆盖该复数之低电阻部分通电区形成预定区域之低电阻部分通电区掩蔽层,以便露出该复数之低电阻部分通电区形成预定区域以外的区域;以及
一低电阻部分通电区导电性材料去除步骤,系利用去除于该低电阻部分通电区导电层中之该低电阻部分通电区形成预定区域以外的区域形成该复数之低电阻部分通电区。
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