JP2022072603A - Strain sensor module - Google Patents

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JP2022072603A JP2020182132A JP2020182132A JP2022072603A JP 2022072603 A JP2022072603 A JP 2022072603A JP 2020182132 A JP2020182132 A JP 2020182132A JP 2020182132 A JP2020182132 A JP 2020182132A JP 2022072603 A JP2022072603 A JP 2022072603A
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resistance
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strain sensor
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才将 西森
Toshimasa Nishimori
智史 安井
Satoshi Yasui
智剛 梨木
Tomotake Nashiki
育郎 川本
Ikuro Kawamoto
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Nitto Denko Corp
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Nitto Denko Corp
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/16—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. by resistance strain gauge

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Abstract

To provide a strain sensor module which allows for reducing the size of a base material film.SOLUTION: A strain sensor module 1 comprises a flexible base material film 4, a bridge circuit including a first resistor unit 5 and a second resistor unit 32, and an electronic component 31 electrically connected to the bridge circuit. The first resistor unit 5 contains chromium nitride. The first resistor unit 5 is mounted on the base material film. The second resistor unit 32 is mounted on the electronic component 31.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、歪みセンサモジュールに関する。 The present invention relates to a strain sensor module.

従来、可撓性を有する基材と、その上面に設けられ、窒化クロムからなる４つの抵抗パターンから構成されるホイーストンブリッジ回路と、基材に接着され、ホイートストーンブリッジ回路の４つの接続点と電気的に接続される電子部品とを備える歪みセンサモジュールが知られている（例えば、下記特許文献１参照。）。 Conventionally, a flexible base material, a Wheatstone bridge circuit provided on the upper surface thereof and composed of four resistance patterns made of chromium nitride, and four connections of a Wheatstone bridge circuit bonded to the base material. A strain sensor module including a point and an electronic component electrically connected is known (see, for example, Patent Document 1 below).

特許文献１に記載の歪みセンサモジュールは、使用時に、被検体に貼着され、被検体が歪むと、抵抗パターンの抵抗値が変化し、これに基づいて電子部品により歪み量が算出される。 The strain sensor module described in Patent Document 1 is attached to a subject during use, and when the subject is distorted, the resistance value of the resistance pattern changes, and the strain amount is calculated by an electronic component based on this.

特開２０１９－１２８１８３号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2019-128183

しかるに、歪みセンサモジュールには、用途および目的によって、小型化が求められる。しかし、上記した特許文献１に記載の歪みセンサモジュールでは、１つの基材に、４つの抵抗パターン全部が設けられているので、上記要求を満足できないという不具合がある。とくに、基材を小型にできないという不具合がある。 However, the strain sensor module is required to be miniaturized depending on the application and purpose. However, in the strain sensor module described in Patent Document 1 described above, since all four resistance patterns are provided on one substrate, there is a problem that the above requirements cannot be satisfied. In particular, there is a problem that the base material cannot be made small.

本発明は、基材フィルムを小型にできる歪みセンサモジュールを提供する。 The present invention provides a strain sensor module capable of reducing the size of a base film.

本発明（１）は、可撓性を有する基材フィルムと、第１抵抗部および第２抵抗部を含むブリッジ回路と、前記ブリッジ回路と電気的に接続される電子部品とを備え、前記第１抵抗部は、窒化クロムを含み、前記基材フィルムに設けられ、前記第２抵抗部が、前記電子部品に設けられている、歪みセンサモジュールを含む。 The present invention (1) includes a flexible base film, a bridge circuit including a first resistance portion and a second resistance portion, and an electronic component electrically connected to the bridge circuit. One resistance portion contains chromium nitride and is provided on the base film, and the second resistance portion includes a strain sensor module provided on the electronic component.

本発明の歪みセンサモジュールでは、第１抵抗部および第２抵抗部のうち、第１抵抗部が基材フィルムに設けられ、第２抵抗部が電子部品に設けられるので、基材フィルムを小型にできる。 In the strain sensor module of the present invention, of the first resistance portion and the second resistance portion, the first resistance portion is provided on the base film and the second resistance portion is provided on the electronic component, so that the base film can be made compact. can.

本発明（２）は、前記第１抵抗部は、第１抵抗を含み、前記第２抵抗部は、第２抵抗と第３抵抗とを含む、（１）に記載の歪みセンサモジュールを含む。 The present invention (2) includes the strain sensor module according to (1), wherein the first resistance portion includes a first resistance, and the second resistance portion includes a second resistance and a third resistance.

この歪みセンサモジュールでは、基材フィルムに第１抵抗が設けられる一方、電子部品に、第２抵抗と第３抵抗とが設けられるので、それらからなるブリッジ回路によって、第１抵抗の抵抗値を測定し、被検体の歪み量を測定できながら、基材フィルムを小型にできる。 In this strain sensor module, the base film is provided with the first resistance, while the electronic components are provided with the second resistance and the third resistance. Therefore, the resistance value of the first resistance is measured by a bridge circuit composed of them. However, the base film can be made smaller while the amount of strain of the subject can be measured.

本発明（３）は、前記ブリッジ回路が、ホイートストーンブリッジ回路であり、前記第２抵抗部が、さらに、第４抵抗を含み、前記第１抵抗と前記第２抵抗と前記第３抵抗と前記第４抵抗とが、前記ホイートストーンブリッジ回路を構成する、（２）に記載の歪みセンサモジュールを含む。 In the present invention (3), the bridge circuit is a Wheatstone bridge circuit, the second resistor portion further includes a fourth resistor, and the first resistor, the second resistor, and the third resistor are included. The fourth resistor includes the strain sensor module according to (2), which constitutes the Wheatstone bridge circuit.

この歪みセンサモジュールでは、電子部品に、第２抵抗と第３抵抗と第４抵抗とが設けられ、基材フィルムに第１抵抗が設けられ、それらからなるホイートスーンブリッジ回路によって、第１抵抗の抵抗値を精度よく測定し、被検体の歪み量を精度よく測定できながら、基材フィルムを小型にできる。 In this strain sensor module, a second resistance, a third resistance, and a fourth resistance are provided in the electronic component, a first resistance is provided in the base film, and the first resistance is provided by a Wheat Soon bridge circuit composed of them. The base film can be made smaller while the resistance value of the subject can be measured accurately and the amount of strain of the subject can be measured accurately.

本発明の歪みセンサモジュールでは、基材フィルムを小型にできる。 In the strain sensor module of the present invention, the base film can be made smaller.

図１は、本発明の歪みセンサモジュールの一実施形態の平面図である。FIG. 1 is a plan view of an embodiment of the strain sensor module of the present invention. 図２は、図１に示す歪みセンサモジュールの配線に沿う断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the wiring of the strain sensor module shown in FIG. 図３は、図１に示す歪みセンサモジュールに備えられるホイートストーンブリッジ回路の回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram of a Wheatstone bridge circuit provided in the strain sensor module shown in FIG. 図４は、図１に示す歪みセンサモジュールの組み付けの状態を説明する断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a state in which the strain sensor module shown in FIG. 1 is assembled. 図５は、図１に示す歪みセンサモジュールの変形例の平面図である。FIG. 5 is a plan view of a modified example of the strain sensor module shown in FIG.

＜歪みセンサモジュール＞
本発明の歪みセンサモジュールの一実施形態を、図１～図３を参照して説明する。 <Distortion sensor module>
An embodiment of the strain sensor module of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.

この歪みセンサモジュール１は、被検体に貼着され、被検体の歪み量を測定するためのデバイスである。歪みセンサモジュール１は、厚み方向に互いに間隔を隔てて配置される一方面および他方面を有する。歪みセンサモジュール１は、厚み方向に直交する面方向に延びる略矩形平板形状を有する。歪みセンサモジュール１は、センサ部２と、電子部品部３とを備える。 The strain sensor module 1 is a device attached to a subject and for measuring the amount of strain of the subject. The strain sensor module 1 has one side and the other side which are arranged apart from each other in the thickness direction. The strain sensor module 1 has a substantially rectangular flat plate shape extending in a plane direction orthogonal to the thickness direction. The strain sensor module 1 includes a sensor unit 2 and an electronic component unit 3.

＜センサ部＞
センサ部２は、面方向に延びる略矩形平板形状を有する。センサ部２は、歪みセンサモジュール１における第１方向（面方向に含まれる一の方向）一方側部分を形成する。センサ部２は、被検体の歪みに従って歪む部分である。センサ部２は、基材フィルム４と、第１抵抗部５とを厚み方向一方側に順に備える。 <Sensor unit>
The sensor unit 2 has a substantially rectangular flat plate shape extending in the plane direction. The sensor unit 2 forms one side portion of the strain sensor module 1 in the first direction (one direction included in the surface direction). The sensor unit 2 is a portion that is distorted according to the distortion of the subject. The sensor unit 2 includes a base film 4 and a first resistance unit 5 on one side in the thickness direction in order.

＜基材＞
基材フィルム４は、センサ部２の外形形状をなし、センサ部２と同一の外形形状を有する。基材フィルム４は、センサ部２の厚み方向他方面を形成する。基材フィルム４は、本体部６と、突出部７とを一体的に有する。本体部６は、基材フィルム４の主要な領域であって、具体的には、第１方向に直交する第２方向に長い平面視略矩形状を有する。突出部７は、本体部６の第１方向他端面の第２方向中間部から第１方向他方側に突出する。突出部７の突出長さは、後述するコネクタ３３に差し込める長さであれば特に限定されず、例えば、１ｍｍ以上、好ましくは、５ｍｍ以上であり、また、例えば、３０ｍｍ以下、好ましくは、１５ｍｍ以下である。 <Base material>
The base film 4 has the outer shape of the sensor portion 2 and has the same outer shape as the sensor portion 2. The base film 4 forms the other surface of the sensor portion 2 in the thickness direction. The base film 4 integrally has a main body portion 6 and a protruding portion 7. The main body 6 is a main region of the base film 4, and specifically, has a substantially rectangular shape in a plan view that is long in the second direction orthogonal to the first direction. The protruding portion 7 protrudes from the intermediate portion in the second direction of the other end surface of the main body 6 in the first direction to the other side in the first direction. The protruding length of the protruding portion 7 is not particularly limited as long as it can be inserted into the connector 33 described later, and is, for example, 1 mm or more, preferably 5 mm or more, and for example, 30 mm or less, preferably 15 mm. It is as follows.

基材フィルム４は、可撓性を有する。具体的には、基材フィルム４は、耐折性試験（ＪＩＳ Ｃ ５０１６（１９９４））が、例えば、２５０回以上、好ましくは、５００回以上である。また、基材フィルム４は、例えば、伸縮性を有する。具体的には、基材フィルム４の引張破断伸び（ＪＩＳ Ｋ ６８１５－１：（２００２））は、例えば、３％以上、好ましくは、５％以上、より好ましくは、１０％以上であり、また、例えば、２５％以下である。なお、基材フィルム４は、仮想線に示すように、その厚み方向他方面に配置される接着層４１を含むことができる。基材フィルム４の厚みは、例えば、１μｍ以上、好ましくは、１０μｍ以上であり、また、例えば、１，０００μｍ以下、好ましくは、２００μｍ以下である。 The base film 4 has flexibility. Specifically, the base film 4 is subjected to a folding resistance test (JIS C 5016 (1994)), for example, 250 times or more, preferably 500 times or more. Further, the base film 4 has elasticity, for example. Specifically, the tensile elongation at break (JIS K 6815-1: (2002)) of the base film 4 is, for example, 3% or more, preferably 5% or more, more preferably 10% or more, and also. For example, 25% or less. As shown in the virtual line, the base film 4 can include an adhesive layer 41 arranged on the other surface in the thickness direction thereof. The thickness of the base film 4 is, for example, 1 μm or more, preferably 10 μm or more, and for example, 1,000 μm or less, preferably 200 μm or less.

＜第１抵抗部＞
第１抵抗部５は、基材フィルム４の厚み方向一方面に配置されている。具体的には、第１抵抗部５は、基材フィルム４の厚み方向一方面において、本体部６および突出部７にわたって形成されている。第１抵抗部５の材料は、窒化クロムを含む。好ましくは、第１抵抗部５の材料は、実質的に、窒化クロムからなる。但し、第１抵抗部５の材料には、窒化クロム以外に、不可避不純物の混入が許容される。第１抵抗部５の厚みは、例えば、１ｎｍ以上、好ましくは、１０ｎｍ以上であり、また、例えば、１，０００ｎｍ以下、好ましくは、５００ｎｍ以下である。 <1st resistance part>
The first resistance portion 5 is arranged on one side of the base film 4 in the thickness direction. Specifically, the first resistance portion 5 is formed over the main body portion 6 and the protruding portion 7 on one surface in the thickness direction of the base film 4. The material of the first resistance portion 5 contains chromium nitride. Preferably, the material of the first resistance portion 5 is substantially made of chromium nitride. However, in addition to chromium nitride, unavoidable impurities are allowed to be mixed in the material of the first resistance portion 5. The thickness of the first resistance portion 5 is, for example, 1 nm or more, preferably 10 nm or more, and for example, 1,000 nm or less, preferably 500 nm or less.

第１抵抗部５は、第１抵抗１１と、第１端子１２と、第１配線１３とを一体的に備える。 The first resistance portion 5 integrally includes a first resistance 11, a first terminal 12, and a first wiring 13.

第１抵抗１１は、基材フィルム４の本体部６に配置されている。第１抵抗１１は、平面視略葛折り形状を有する。具体的には、第１抵抗１１は、複数の第１線１４と、複数の第１一方側接続線１５と、複数の第１他方側接続線１６とを有する。 The first resistance 11 is arranged in the main body 6 of the base film 4. The first resistance 11 has a substantially knotted shape in a plan view. Specifically, the first resistance 11 has a plurality of first wires 14, a plurality of first one-side connecting lines 15, and a plurality of first one-side connecting lines 16.

複数の第１線１４のそれぞれは、第１方向に沿って延びる。複数の第１線１４は、第２方向に間隔を隔てて整列配置されている。 Each of the plurality of first lines 14 extends along the first direction. The plurality of first lines 14 are arranged so as to be spaced apart from each other in the second direction.

複数の第１一方側接続線１５は、第２方向に隣り合う第１線１４の第１方向一端部を連絡する。 The plurality of first one-side connecting lines 15 communicate with one end of the first line 14 adjacent to each other in the second direction in the first direction.

複数の第１他方側接続線１６は、第２方向に隣り合う第１線１４の第１方向他端部を連絡する。第１方向に投影したときには、第１一方側接続線１５および第１他方側接続線１６は、交互に配置される。 The plurality of first other side connecting lines 16 connect the other ends of the first lines 14 adjacent to each other in the second direction in the first direction. When projected in the first direction, the first one-side connecting line 15 and the first other-side connecting line 16 are arranged alternately.

第１端子１２は、基材フィルム４の突出部７に配置されている。第１端子１２は、第１抵抗１１と第１方向に間隔を隔てられる。第１端子１２は、第２方向に間隔を隔てて２つ設けられる。 The first terminal 12 is arranged on the protruding portion 7 of the base film 4. The first terminal 12 is spaced apart from the first resistance 11 in the first direction. Two first terminals 12 are provided at intervals in the second direction.

第１配線１３は、基材フィルム４の本体部６と突出部７とにわたって配置されている。第１配線１３は、２つの第１端子１２と、第１抵抗１１の両端とを連絡する。 The first wiring 13 is arranged over the main body portion 6 and the protruding portion 7 of the base film 4. The first wiring 13 connects the two first terminals 12 and both ends of the first resistance 11.

第１抵抗１１では、一の第１端子１２から、一の第１配線１３、第１抵抗１１および他の第１配線１３を通過して、他の第１端子１２に至る１本の導電パスが形成されている。 In the first resistance 11, one conductive path from the first terminal 12 through the first wiring 13, the first resistance 11 and the other first wiring 13 to the other first terminal 12. Is formed.

第１抵抗１１の寸法は、被検体の種類に応じて適宜設定される。第１線１４、第１一方側接続線１５および第１他方側接続線１６の幅は、例えば、１μｍ以上、好ましくは、５μｍ以上、より好ましくは、１０μｍ以上であり、また、例えば、１５０μｍ以下、好ましくは、１００μｍ以下、より好ましくは、７０μｍ以下である。 The dimensions of the first resistance 11 are appropriately set according to the type of the subject. The width of the first line 14, the first one-side connecting line 15 and the first other-side connecting line 16 is, for example, 1 μm or more, preferably 5 μm or more, more preferably 10 μm or more, and for example, 150 μm or less. It is preferably 100 μm or less, more preferably 70 μm or less.

＜電子部品部＞
電子部品部３は、面方向に延びる略矩形平板形状を有する。電子部品部３は、歪みセンサモジュール１における第１方向他方側部分を形成する。電子部品部３は、センサ部２の第１方向他方側に隣接配置されている。電子部品部３は、センサ部２の歪みに基づく第１抵抗１１の抵抗変化を検知して歪み（歪み量）を算出するデバイスである。電子部品部３は、基板３０と、電子部品３１と、第２抵抗部３２と、コネクタ３３と、第２配線３４（図３参照）とを備える。さらに、電子部品部３は、検流計３５と、電源３６とを備える。 <Electronic components>
The electronic component portion 3 has a substantially rectangular flat plate shape extending in the plane direction. The electronic component unit 3 forms the other side portion in the first direction of the strain sensor module 1. The electronic component unit 3 is adjacent to the other side of the sensor unit 2 in the first direction. The electronic component unit 3 is a device that detects a resistance change of the first resistor 11 based on the strain of the sensor unit 2 and calculates the strain (distortion amount). The electronic component unit 3 includes a substrate 30, an electronic component 31, a second resistance unit 32, a connector 33, and a second wiring 34 (see FIG. 3). Further, the electronic component unit 3 includes a galvanometer 35 and a power supply 36.

＜基板＞
基板３０は、電子部品部３の外形形状をなし、電子部品部３と同一の外形形状を有する。基板３０は、電子部品部３の厚み方向他方面を形成する。第１方向に投影したときに、基板３０の第２方向両端縁のそれぞれは、基材フィルム４の第２方向両端縁のそれぞれと一致する。基板３０の材料は、特に限定されず、例えば、硬質材料、軟質材料が挙げられ、好ましくは、基板３０を硬質にして電子部品３１を確実に実装する観点から、硬質材料が挙げられる。硬質材料としては、例えば、ガラス繊維強化エポキシ樹脂、ガラスなどが挙げられる。換言すれば、好ましくは、基板３０は、基材フィルム４より硬い。なお、基板３０は、仮想線に示すように、その厚み方向他方面に配置される接着層４１を含むことができる。なお、この場合には、接着層４１は、基材フィルム４と基板３０とに共通して設けられる。基板３０の厚みは、例えば、１０μｍ以上、好ましくは、１００μｍ以上であり、また、例えば、５，０００μｍ以下、好ましくは、１，０００μｍ以下である。 <Board>
The substrate 30 has the outer shape of the electronic component portion 3 and has the same outer shape as the electronic component portion 3. The substrate 30 forms the other surface of the electronic component portion 3 in the thickness direction. When projected in the first direction, each of the edges of the substrate 30 in the second direction coincides with each of the edges of the substrate film 4 in the second direction. The material of the substrate 30 is not particularly limited, and examples thereof include a hard material and a soft material, and preferably, a hard material is mentioned from the viewpoint of making the substrate 30 hard and reliably mounting the electronic component 31. Examples of the hard material include glass fiber reinforced epoxy resin and glass. In other words, preferably, the substrate 30 is harder than the base film 4. As shown in the virtual line, the substrate 30 can include an adhesive layer 41 arranged on the other surface in the thickness direction thereof. In this case, the adhesive layer 41 is provided in common with the base film 4 and the substrate 30. The thickness of the substrate 30 is, for example, 10 μm or more, preferably 100 μm or more, and for example, 5,000 μm or less, preferably 1,000 μm or less.

＜電子部品＞
電子部品３１は、基板３０の厚み方向一方面に実装されている。電子部品３１は、電気信号の増幅および／または温度補正を実施する半導体チップ（電子デバイスなど）を含む。 <Electronic components>
The electronic component 31 is mounted on one side of the substrate 30 in the thickness direction. The electronic component 31 includes a semiconductor chip (such as an electronic device) that amplifies and / or corrects the temperature of an electric signal.

＜第２抵抗部＞
第２抵抗部３２は、基板３０に設けられている。第２抵抗部３２の電子部品３１への配置は特に限定されず、例えば、第２抵抗部３２は、電子部品３１に内蔵されて、半導体チップと電気的に接続される。第２抵抗部３２は、第２抵抗８と、第３抵抗９と、第４抵抗１０とを備える。第２抵抗８と第３抵抗９と第４抵抗１０との材料は、特に限定されず、例えば、Ｎｉ－Ｃｒ、Ｎｉ－Ｃｕなどの抵抗材料が挙げられる。第２抵抗８と第３抵抗９と第４抵抗１０とのそれぞれは、可変抵抗器である。第２抵抗８と第３抵抗９と第４抵抗１０とのそれぞれは、半導体チップと電気的に接続される。 <Second resistance part>
The second resistance portion 32 is provided on the substrate 30. The arrangement of the second resistance portion 32 in the electronic component 31 is not particularly limited. For example, the second resistance portion 32 is built in the electronic component 31 and is electrically connected to the semiconductor chip. The second resistance unit 32 includes a second resistance 8, a third resistance 9, and a fourth resistance 10. The materials of the second resistance 8, the third resistance 9, and the fourth resistance 10 are not particularly limited, and examples thereof include resistance materials such as Ni—Cr and Ni—Cu. Each of the second resistance 8, the third resistance 9, and the fourth resistance 10 is a variable resistor. Each of the second resistance 8, the third resistance 9, and the fourth resistance 10 is electrically connected to the semiconductor chip.

＜コネクタ＞
コネクタ３３は、基板３０の厚み方向一方面に設けられている。詳しくは、コネクタ３３は、基板３０の第１方向一端部の第２方向中間部に配置されている。コネクタ３３は、略箱形状を有する。コネクタ３３には、センサ部２の突出部７および第１端子１２が挿入されており、第１端子１２と電気的に接続されている。 <Connector>
The connector 33 is provided on one side of the substrate 30 in the thickness direction. Specifically, the connector 33 is arranged in the second direction intermediate portion of the first direction one end portion of the substrate 30. The connector 33 has a substantially box shape. A protruding portion 7 of the sensor unit 2 and a first terminal 12 are inserted into the connector 33, and are electrically connected to the first terminal 12.

＜第２配線＞
図３に示すように、第２配線３４は、第２抵抗部３２と、第１抵抗部５とを、コネクタ３３（図１に図示される）を介して電気的に接続する。また、第２配線３４は、第２抵抗８と第３抵抗９と第４抵抗１０との間を連絡する。 <Second wiring>
As shown in FIG. 3, the second wiring 34 electrically connects the second resistance portion 32 and the first resistance portion 5 via the connector 33 (shown in FIG. 1). Further, the second wiring 34 communicates between the second resistance 8, the third resistance 9, and the fourth resistance 10.

＜検流計、電源＞
図１に示すように、検流計３５と電源３６とは、基板３０の厚み方向一方面に実装されている。 <Galvanometer, power supply>
As shown in FIG. 1, the galvanometer 35 and the power supply 36 are mounted on one side of the substrate 30 in the thickness direction.

＜ホイートストーンブリッジ回路＞
そして、この歪みセンサモジュール１では、第１抵抗部５と、第２抵抗部３２とが、図３に示すように、ホイートストーンブリッジ回路２０を構成する。以下、図３を参照して、ホイートストーンブリッジ回路２０を説明する。 <Wheatstone bridge circuit>
Then, in the strain sensor module 1, the first resistance portion 5 and the second resistance portion 32 form a Wheatstone bridge circuit 20 as shown in FIG. Hereinafter, the Wheatstone bridge circuit 20 will be described with reference to FIG.

この歪みセンサモジュール１におけるホイートストーンブリッジ回路２０は、第１抵抗部５と、第２抵抗部３２とを含む。具体的には、この歪みセンサモジュール１は、第１抵抗１１と、第２抵抗８と、第３抵抗９と、第４抵抗１０とを含む。第１抵抗１１と第２抵抗８と第３抵抗９と第４抵抗１０とは、第２配線３４および第１配線１３によって互いに電気的に接続されいる。第２配線３４および第１配線１３は、ホイートストーンブリッジ回路２０における４つの接続点、具体的には、第１接続点６１と、第２接続点６２と、第３接続点６３と、第４接続点６４とを構成する。 The Wheatstone bridge circuit 20 in the strain sensor module 1 includes a first resistance section 5 and a second resistance section 32. Specifically, the strain sensor module 1 includes a first resistance 11, a second resistance 8, a third resistance 9, and a fourth resistance 10. The first resistance 11, the second resistance 8, the third resistance 9, and the fourth resistance 10 are electrically connected to each other by the second wiring 34 and the first wiring 13. The second wiring 34 and the first wiring 13 are the four connection points in the Wheatstone bridge circuit 20, specifically, the first connection point 61, the second connection point 62, the third connection point 63, and the first. It constitutes 4 connection points 64.

＜接続点、電源、検流計＞
第１接続点６１は、第１抵抗１１と第２抵抗８との間に介在する。第２接続点６２は、第３抵抗９と第４抵抗１０との間に介在する。第１接続点６１と第２接続点６２とは、電源３６と電気的に接続される。 <Connection point, power supply, galvanometer>
The first connection point 61 is interposed between the first resistance 11 and the second resistance 8. The second connection point 62 is interposed between the third resistance 9 and the fourth resistance 10. The first connection point 61 and the second connection point 62 are electrically connected to the power supply 36.

第３接続点６３は、第１抵抗１１と第３抵抗９との間に介在する。第４接続点６４は、第２抵抗８と第４抵抗１０との間に介在する。第３接続点６３と第４接続点６４とは、検流計３５と電気的に接続される。 The third connection point 63 is interposed between the first resistance 11 and the third resistance 9. The fourth connection point 64 is interposed between the second resistance 8 and the fourth resistance 10. The third connection point 63 and the fourth connection point 64 are electrically connected to the galvanometer 35.

＜歪みセンサモジュールの製造＞
歪みセンサモジュール１の製造方法を、図２および図４を参照して、説明する。 <Manufacturing of strain sensor module>
A method of manufacturing the strain sensor module 1 will be described with reference to FIGS. 2 and 4.

図４に示すように、この方法では、まず、センサ部２と、電子部品部３とをそれぞれ準備する。 As shown in FIG. 4, in this method, first, the sensor unit 2 and the electronic component unit 3 are prepared respectively.

＜センサ部の準備＞
センサ部２を準備するには、まず、基材フィルム４を準備する。 <Preparation of sensor part>
To prepare the sensor unit 2, first, the base film 4 is prepared.

続いて、第１抵抗部５を基材フィルム４の厚み方向一方面に形成する。例えば、まず、抵抗膜４０を窒化クロムから形成する。具体的には、スパッタリングなどの成膜方法によって、抵抗膜４０を基材フィルム４の厚み方向一方面の全部に成膜する。その後、抵抗膜４０を、例えば、エッチングなどによってパターンニングして、第１抵抗１１と第１端子１２と第１配線１３とを有する第１抵抗部５を形成する。 Subsequently, the first resistance portion 5 is formed on one side of the base film 4 in the thickness direction. For example, first, the resistance film 40 is formed from chromium nitride. Specifically, the resistance film 40 is formed on the entire surface of the base film 4 in the thickness direction by a film forming method such as sputtering. After that, the resistance film 40 is patterned by, for example, etching to form a first resistance portion 5 having a first resistance 11, a first terminal 12, and a first wiring 13.

＜電子部品部の準備＞
電子部品部３を準備するには、基板３０に、電子部品３１と、コネクタ３３と、第２配線３４と、検流計３５と、電源３６とを実装する。電子部品３１に、第２抵抗部３２を予め内蔵し、第２抵抗部３２と半導体チップとを電気的に接続する。 <Preparation of electronic parts>
In order to prepare the electronic component unit 3, the electronic component 31, the connector 33, the second wiring 34, the galvanometer 35, and the power supply 36 are mounted on the substrate 30. The second resistance portion 32 is built in the electronic component 31 in advance, and the second resistance portion 32 and the semiconductor chip are electrically connected to each other.

＜センサ部および電子部品部の組み付け＞
その後、センサ部２を電子部品部３に組み付ける。具体的には、図４の矢印で示すように、突出部７および第１端子１２をコネクタ３３に挿入する。これによって、第１抵抗１１と、第２抵抗部３２とが、コネクタ３３を介して電気的に接続される。 <Assembly of sensor part and electronic parts part>
After that, the sensor unit 2 is assembled to the electronic component unit 3. Specifically, as shown by the arrow in FIG. 4, the protruding portion 7 and the first terminal 12 are inserted into the connector 33. As a result, the first resistance 11 and the second resistance portion 32 are electrically connected via the connector 33.

その後、必要により、仮想線で示す接着層４１を、基材フィルム４および基板３０の厚み方向他方面に設ける。その後、接着層４１の厚み方向他方面を図示しない剥離シートで積層する。 After that, if necessary, the adhesive layer 41 shown by the virtual line is provided on the other surface of the base film 4 and the substrate 30 in the thickness direction. After that, the other surface of the adhesive layer 41 in the thickness direction is laminated with a release sheet (not shown).

これによって、歪みセンサモジュール１が製造される。 As a result, the strain sensor module 1 is manufactured.

＜歪みセンサモジュールによるセンシング＞
歪みセンサモジュール１による被検体の歪みのセンシングを説明する。 <Sensing by strain sensor module>
Sensing the strain of the subject by the strain sensor module 1 will be described.

まず、第１抵抗１１と、第２抵抗８と、第３抵抗９と、第４抵抗１０とのうち、第１抵抗１１は未知であり、第２抵抗８と第３抵抗９と第４抵抗１０との抵抗は既知であり、可変である。電子部品３１には、電源３６の印加によっても検流計３５がゼロ電位となる（ブリッジ平衡となる）ように、第２抵抗８の抵抗値を調整するプログラムが備えられている。上記した電子部品３１のプログラムの実行によって、第１抵抗１１の抵抗値が取得される。 First, of the first resistance 11, the second resistance 8, the third resistance 9, and the fourth resistance 10, the first resistance 11 is unknown, and the second resistance 8, the third resistance 9, and the fourth resistance are unknown. The resistance to 10 is known and variable. The electronic component 31 is provided with a program for adjusting the resistance value of the second resistor 8 so that the galvanometer 35 has a zero potential (bridge equilibrium) even when the power supply 36 is applied. By executing the program of the electronic component 31 described above, the resistance value of the first resistor 11 is acquired.

次いで、歪みセンサモジュール１を被検体に貼着する。 Next, the strain sensor module 1 is attached to the subject.

続いて、被検体が歪むと、第１抵抗１１の抵抗値が変化する。これに基づいて、電子部品３１によって、歪量が算出される。 Subsequently, when the subject is distorted, the resistance value of the first resistance 11 changes. Based on this, the amount of strain is calculated by the electronic component 31.

具体的には、被検体が第１方向に伸張すると、第１線１４に引張歪が付与され、第１線１４の断面積が減少し、第１抵抗１１の抵抗が増加し、その増加分が、電子部品３１のプログラムの実行によって取得される。一方、被検体が収縮すると、第１線１４に圧縮歪が付与され、第１線１４の断面積が増加し、第１抵抗１１の抵抗が減少し、その減少分が、電子部品３１のプログラムの実行によって取得される。 Specifically, when the subject stretches in the first direction, a tensile strain is applied to the first line 14, the cross-sectional area of the first line 14 decreases, the resistance of the first resistance 11 increases, and the increase thereof. Is acquired by executing the program of the electronic component 31. On the other hand, when the subject contracts, a compression strain is applied to the first line 14, the cross-sectional area of the first line 14 increases, the resistance of the first resistance 11 decreases, and the decrease is the program of the electronic component 31. Obtained by executing.

これによって、被検体の歪量が求められる。 As a result, the amount of strain of the subject can be obtained.

＜一実施形態の作用効果＞
そして、この歪みセンサモジュール１では、第１抵抗部５および第２抵抗部３２のうち、第１抵抗部５が基材フィルム４に設けられ、第２抵抗部３２が電子部品３１に設けられるので、基材フィルム４を小型にできる。つまり、第１抵抗部５および第２抵抗部３２を、２つの部材（基材フィルム４および電子部品３１）に振り分けて設けることができる。そのため、基材フィルム４を小型にできる。 <Action and effect of one embodiment>
In this strain sensor module 1, of the first resistance portion 5 and the second resistance portion 32, the first resistance portion 5 is provided on the base film 4, and the second resistance portion 32 is provided on the electronic component 31. , The base film 4 can be made smaller. That is, the first resistance portion 5 and the second resistance portion 32 can be distributed and provided in the two members (base film 4 and electronic component 31). Therefore, the base film 4 can be made smaller.

さらに、この歪みセンサモジュール１では、電子部品３１に、第２抵抗８と第３抵抗９と第４抵抗１０とが設けられ、基材フィルム４に第１抵抗１１が設けられ、それらからなるホイートストーンブリッジ回路２０によって、第１抵抗１１の抵抗値を精度よく測定し、被検体の歪み量を精度よく測定できながら、基材フィルム４を小型にできる。 Further, in the strain sensor module 1, the electronic component 31 is provided with the second resistance 8, the third resistance 9 and the fourth resistance 10, and the base film 4 is provided with the first resistance 11. The eatstone bridge circuit 20 can accurately measure the resistance value of the first resistor 11 and accurately measure the amount of strain of the subject, while making the base film 4 compact.

（変形例）
以下の各変形例において、上記した一実施形態と同様の部材および工程については、同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。また、各変形例は、特記する以外、一実施形態と同様の作用効果を奏することができる。さらに、一実施形態およびその変形例を適宜組み合わせることができる。 (Modification example)
In each of the following modifications, the same members and processes as those in the above-described embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. Further, each modification can exhibit the same effect as that of one embodiment, except for special mention. Further, one embodiment and a modification thereof can be appropriately combined.

一実施形態では、検流計３５および電源３６を基板３０に予め備えるが、例えば、それに接続されるための端子を基板３０に備える一方、検流計３５および／または電源３６は、歪みセンサモジュール１の製造後、ユーザーが上記した端子に接続することもできる。つまり、この変形例の歪みセンサモジュール１は、検流計３５および／または電源３６を備えない。 In one embodiment, the galvanometer 35 and the power supply 36 are provided in advance on the substrate 30, for example, the substrate 30 is provided with terminals for connecting to the galvanometer 35 and / or the power supply 36, while the galvanometer 35 and / or the power supply 36 is a strain sensor module. After the production of 1, the user can also connect to the above-mentioned terminal. That is, the strain sensor module 1 of this modification does not include a galvanometer 35 and / or a power supply 36.

また、検流計３５を電子部品３１に設ける（内蔵）こともできる。 Further, the galvanometer 35 can be provided (built-in) in the electronic component 31.

一実施形態では、１つの電子部品３１に３つの抵抗（第２抵抗８と第３抵抗９と第４抵抗１０と）を設けているが、図示しないが、例えば、３つの電子部品のそれぞれに、３つの抵抗のそれぞれを設けることができる。なお、３つの電子部品は、いずれも、基板３０に実装されている。 In one embodiment, one electronic component 31 is provided with three resistors (second resistor 8, third resistor 9 and fourth resistor 10), but although not shown, for example, each of the three electronic components has three resistors. Each of the three resistors can be provided. All three electronic components are mounted on the substrate 30.

一実施形態では、第２抵抗部３２は、３つの抵抗を備えるが、図示しないが、２つまたは１つであってもよい。 In one embodiment, the second resistance section 32 includes three resistors, but may be two or one, although not shown.

第２抵抗部３２が２つの抵抗を備える変形例であれば、第４抵抗１０を備えず、第２抵抗８と第３抵抗９とのみを備える。この変形例の歪みセンサモジュール１では、基材フィルム４に第１抵抗１１が設けられる一方、電子部品３１に、第２抵抗８と第３抵抗９とが設けられるので、それらからなるブリッジ回路によって、第１抵抗１１の抵抗値を測定し、被検体の歪み量を測定できながら、基材フィルム４を小型にできる。 In the modified example in which the second resistance portion 32 has two resistances, the fourth resistance 10 is not provided, and only the second resistance 8 and the third resistance 9 are provided. In the strain sensor module 1 of this modification, the base film 4 is provided with the first resistance 11, while the electronic component 31 is provided with the second resistance 8 and the third resistance 9, so that a bridge circuit composed of them is used. The base film 4 can be made smaller while the resistance value of the first resistance 11 can be measured and the amount of strain of the subject can be measured.

一方、図５に示すように、第１抵抗部５が、２つの抵抗を備えてもよい。 On the other hand, as shown in FIG. 5, the first resistance portion 5 may have two resistances.

図５に示す歪みセンサモジュール１では、第１抵抗部５は、第１抵抗１１と、第４抵抗１０とを備える。一方、第２抵抗部３２は、第２抵抗８と、第３抵抗９とを備える。 In the strain sensor module 1 shown in FIG. 5, the first resistance unit 5 includes a first resistance 11 and a fourth resistance 10. On the other hand, the second resistance unit 32 includes a second resistance 8 and a third resistance 9.

第４抵抗１０は、基材フィルム４の厚み方向一方面において、第１抵抗１１と電気的に独立して設けられている。第４抵抗１０の形状は、第１抵抗１１の形状と同様であって、第１抵抗１１と第２方向に間隔を隔てて隣接配置されている。第４抵抗１０は、第２配線２３を介して第２端子２２と電気的に接続され、さらには、コネクタ３３と電気的に接続されている。第２配線２３および第２端子２２のそれぞれは、第１配線１３および第１端子１２のそれぞれと同様の構成を有する。 The fourth resistance 10 is provided electrically independently of the first resistance 11 on one side of the base film 4 in the thickness direction. The shape of the fourth resistance 10 is the same as the shape of the first resistance 11, and is arranged adjacent to the first resistance 11 at a distance in the second direction. The fourth resistance 10 is electrically connected to the second terminal 22 via the second wiring 23, and is further electrically connected to the connector 33. Each of the second wiring 23 and the second terminal 22 has the same configuration as that of the first wiring 13 and the first terminal 12.

１ センサモジュール
４ 基材フィルム
５ 第１抵抗部
８ 第２抵抗
９ 第３抵抗
１０ 第４抵抗
１１ 第１抵抗
２０ ホイートストーンブリッジ回路
３１ 電子部品
３２ 第２抵抗部

1 Sensor module 4 Base film 5 1st resistance part 8 2nd resistance 9 3rd resistance 10 4th resistance 11 1st resistance 20 Wheatstone bridge circuit 31 Electronic component 32 2nd resistance part

Claims (3)

可撓性を有する基材フィルムと、
第１抵抗部および第２抵抗部を含むブリッジ回路と、
前記ブリッジ回路と電気的に接続される電子部品とを備え、
前記第１抵抗部は、窒化クロムを含み、前記基材フィルムに設けられ、
前記第２抵抗部が、前記電子部品に設けられていることを特徴とする、歪みセンサモジュール。 Flexible base film and
A bridge circuit including a first resistance part and a second resistance part,
It is equipped with an electronic component that is electrically connected to the bridge circuit.
The first resistance portion contains chromium nitride and is provided on the base film.
A strain sensor module characterized in that the second resistance portion is provided in the electronic component. 前記第１抵抗部は、第１抵抗を含み、
前記第２抵抗部は、第２抵抗と第３抵抗とを含むことを特徴とする、請求項１に記載の歪みセンサモジュール。 The first resistance portion includes the first resistance.
The strain sensor module according to claim 1, wherein the second resistance portion includes a second resistance and a third resistance. 前記ブリッジ回路が、ホイートストーンブリッジ回路であり、
前記第２抵抗部が、さらに、第４抵抗を含み、
前記第１抵抗と前記第２抵抗と前記第３抵抗と前記第４抵抗とが、前記ホイートストーンブリッジ回路を構成することを特徴とする、請求項２に記載の歪みセンサモジュール。
The bridge circuit is a Wheatstone bridge circuit.
The second resistance portion further includes a fourth resistance.
The strain sensor module according to claim 2, wherein the first resistor, the second resistor, the third resistor, and the fourth resistor form the Wheatstone bridge circuit.
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