JPWO2014119658A1 - Pressure sensor - Google Patents
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Abstract
感圧センサ1は、第1の基板2と、第1の基板に対向する第2の基板3と、第1の基板の第1の面21に設けられた第1の電極4と、第1の電極に対向するように、第2の基板の第2の面31に設けられた第2の電極5と、第1の電極及び第2の電極に対応する位置に開口61を有し、第1の基板と第2の基板との間に介在するスペーサ6と、を備え、第1の電極は、開口に挿入された挿入部4を少なくとも有し、挿入部の総厚は、スペーサの厚さと実質的に同一の厚さを有しており、第1の基板は、スペーサの一方面62と接触し、第2の電極の一部は、スペーサの他方面63と接触しており、第1の電極と、第2の電極と、を含む領域Dにおいて、第1の面と第2の面は実質的に平行であることを特徴とする。The pressure-sensitive sensor 1 includes a first substrate 2, a second substrate 3 facing the first substrate, a first electrode 4 provided on the first surface 21 of the first substrate, The second electrode 5 provided on the second surface 31 of the second substrate so as to face the first electrode, and an opening 61 at a position corresponding to the first electrode and the second electrode, And a spacer 6 interposed between the first substrate and the second substrate. The first electrode has at least the insertion portion 4 inserted into the opening, and the total thickness of the insertion portion is the thickness of the spacer. The first substrate is in contact with one surface 62 of the spacer, and a part of the second electrode is in contact with the other surface 63 of the spacer. In the region D including one electrode and the second electrode, the first surface and the second surface are substantially parallel to each other.
Description
本発明は、抵抗式の感圧センサに関するものである。
文献の参照による組み込みが認められる指定国については、2013年2月4日に日本国に出願された特願2013−19176号に記載された内容を参照により本明細書に組み込み、本明細書の記載の一部とする。The present invention relates to a resistance type pressure sensitive sensor.
For the designated countries where incorporation by reference of documents is permitted, the contents described in Japanese Patent Application No. 2013-19176 filed in Japan on February 4, 2013 are incorporated herein by reference. Part of the description.
第1の基板と第2の基板との間に導電体層及び抵抗体層を重ねて配置することにより接点部を形成し、当該第1及び第2の基板を接着部材で固定した感圧装置が知られている(例えば特許文献1参照)。 A pressure-sensitive device in which a contact portion is formed by arranging a conductor layer and a resistor layer so as to overlap each other between a first substrate and a second substrate, and the first and second substrates are fixed by an adhesive member. Is known (see, for example, Patent Document 1).
上記の感圧装置では、接着部材が接点部の厚さ寸法よりも薄く形成されている。このため、接点部の近傍において第1及び第2の基板には、引き離される方向に力が常に働き、これにより、基板同士が部分的に剥離して感圧特性が初期値から変化してしまう場合があるという問題がある。また、上記の感圧装置では、接点部の厚さに厚さばらつきがある場合、接点部間に加わる初期荷重も設計値から異なってしまうため、直接初期感圧特性に影響し、初期感圧特性が設計値からずれてしまうという問題がある。 In the above pressure sensitive device, the adhesive member is formed thinner than the thickness dimension of the contact portion. For this reason, a force always acts on the first and second substrates in the direction of separation in the vicinity of the contact portion, whereby the substrates are partially separated from each other, and the pressure-sensitive characteristics change from the initial values. There is a problem that there are cases. In the above pressure-sensitive device, if the thickness of the contact part varies, the initial load applied between the contact parts also differs from the design value. There is a problem that characteristics deviate from design values.
本発明が解決しようとする課題は、微小な荷重を検出することができると共に、安定した感圧特性を長期的に確保することができる感圧センサを提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a pressure sensitive sensor capable of detecting a minute load and ensuring stable pressure sensitive characteristics for a long period of time.
[1]本発明に係る感圧センサは、第1の基板と、前記第1の基板に対向する第2の基板と、前記第1の基板の第1の面に設けられた第1の電極と、前記第1の電極に対向するように、前記第2の基板の第2の面に設けられた第2の電極と、前記第1の電極及び前記第2の電極に対応する位置に開口を有し、前記第1の基板と前記第2の基板との間に介在するスペーサと、を備え、前記第1の電極及び前記第2の電極の少なくとも一方は、前記開口に挿入された挿入部を有し、前記挿入部の総厚は、前記スペーサの厚さと実質的に同一の厚さを有しており、前記第1の電極の一部又は前記第1の基板は、前記スペーサの一方面と接触し、前記第2の電極の一部は、前記スペーサの他方面と接触しており、前記第1の電極と、前記第2の電極と、を含む領域において、前記第1の面と前記第2の面は実質的に平行であることを特徴とする。 [1] A pressure-sensitive sensor according to the present invention includes a first substrate, a second substrate facing the first substrate, and a first electrode provided on a first surface of the first substrate. A second electrode provided on the second surface of the second substrate so as to face the first electrode, and an opening at a position corresponding to the first electrode and the second electrode. A spacer interposed between the first substrate and the second substrate, wherein at least one of the first electrode and the second electrode is inserted into the opening. And the total thickness of the insertion portion is substantially the same as the thickness of the spacer, and the part of the first electrode or the first substrate is the thickness of the spacer. One surface is in contact, and a part of the second electrode is in contact with the other surface of the spacer, and the first electrode, the second electrode, In the region containing, and said first surface and the second surface are substantially parallel.
[2]上記発明において、前記挿入部は、前記開口の内壁面から離間していてもよい。 [2] In the above invention, the insertion portion may be separated from the inner wall surface of the opening.
[3]上記発明において、前記第1の電極は、前記挿入部を含む本体部と、前記本体部の周囲に設けられ、前記本体部よりも低い高さを有する低背部と、を有し、前記低背部は、前記スペーサの一方面と接触していてもよい。 [3] In the above invention, the first electrode includes a main body including the insertion portion, and a low-profile portion provided around the main body and having a height lower than the main body. The low profile portion may be in contact with one surface of the spacer.
[4]上記発明において、前記本体部は、前記第1の基板上に設けられた第1の電極層と、前記第1の電極層を覆うように設けられ、前記第1の電極層の電気抵抗値よりも高い電気的抵抗値を有する第2の電極層と、を備え、前記低背部は、前記第1の電極層又は前記第2の電極層の少なくとも一方を備えていてもよい。 [4] In the above invention, the main body is provided so as to cover the first electrode layer provided on the first substrate and the first electrode layer, and the electric power of the first electrode layer is provided. A second electrode layer having an electrical resistance value higher than the resistance value, and the low profile portion may include at least one of the first electrode layer or the second electrode layer.
[5]上記発明において、前記第1の電極層と前記第2の電極層の厚さが異なり、前記低背部は、前記第1の電極層の厚さ又は前記第2の電極層の厚さのうち、大きい方の厚さと実質的に等しい厚さの電極層を有していてもよい。 [5] In the above invention, the thickness of the first electrode layer is different from the thickness of the second electrode layer, and the low profile portion is the thickness of the first electrode layer or the thickness of the second electrode layer. Of these, an electrode layer having a thickness substantially equal to the larger thickness may be provided.
[6]上記発明において、前記低背部は、前記本体部から径方向に連続して形成されていてもよい。 [6] In the above invention, the low-profile portion may be formed continuously in the radial direction from the main body.
[7]上記発明において、前記低背部は、前記本体部から径方向に離間して形成されているダミー電極であってもよい。 [7] In the above invention, the low-profile part may be a dummy electrode formed to be spaced apart from the main body part in the radial direction.
[8]上記発明において、前記第1の電極又は前記第2の電極の少なくとも一方が、弾性ビーズを含有した表面層を有していてもよい。 [8] In the above invention, at least one of the first electrode and the second electrode may have a surface layer containing elastic beads.
[9]本発明に係る感圧センサは、第1の基板と、前記第1の基板に対向する第2の基板と、前記第1の基板に設けられた第1の電極と、前記第1の電極に対向するように、前記第2の基板に設けられた第2の電極と、前記第1の電極及び前記第2の電極に対応する位置に開口を有し、前記第1の基板と前記第2の基板との間に介在するスペーサと、を備え、前記第1の電極及び前記第2の電極の少なくとも一方は、前記開口に挿入された挿入部を有し、前記挿入部の総厚は、前記スペーサの厚さと実質的に同一の厚さを有しており、前記第1の基板は、前記スペーサの一方面と接触し、前記第2の電極の一部は、前記スペーサの他方面と接触しており、前記第2の電極における前記スペーサの他方面と接触している部分と、前記スペーサと、の総厚は、前記第1の電極における前記開口に対応する部分と、前記第2の電極における前記開口に対応する部分と、の総厚と実質的に等しいことを特徴とする。 [9] A pressure-sensitive sensor according to the present invention includes a first substrate, a second substrate facing the first substrate, a first electrode provided on the first substrate, and the first substrate. A second electrode provided on the second substrate so as to face the electrode, and an opening at a position corresponding to the first electrode and the second electrode, A spacer interposed between the first substrate and the second substrate, wherein at least one of the first electrode and the second electrode has an insertion portion inserted into the opening. The thickness is substantially the same as the thickness of the spacer, the first substrate is in contact with one surface of the spacer, and a part of the second electrode is formed on the spacer. A portion in contact with the other surface, a portion of the second electrode in contact with the other surface of the spacer, and the spacer The total thickness of the is characterized a portion corresponding to the opening in the first electrode, and a portion corresponding to the opening in the second electrode, the total thickness and substantially equal.
[10]本発明に係る感圧センサは、第1の基板と、前記第1の基板に対向する第2の基板と、前記第1の基板に設けられた第1の電極と、前記第1の電極に対向するように、前記第2の基板に設けられた第2の電極と、前記第1の電極及び前記第2の電極に対応する位置に開口を有し、前記第1の基板と前記第2の基板との間に介在するスペーサと、を備え、前記第1の電極及び前記第2の電極の少なくとも一方は、前記開口に挿入された挿入部を有し、前記挿入部の総厚は、前記スペーサの厚さと実質的に同一の厚さを有しており、前記第1の電極の一部は、前記スペーサの一方面と接触し、前記第2の電極の一部は、前記スペーサの他方面と接触しており、前記第1の電極における前記スペーサの一方面と接触している部分と、前記第2の電極における前記スペーサの他方面と接触している部分と、前記スペーサと、の総厚は、前記第1の電極における前記開口に対応する部分と、前記第2の電極における前記開口に対応する部分と、の総厚と実質的に等しいことを特徴とする。 [10] A pressure-sensitive sensor according to the present invention includes a first substrate, a second substrate facing the first substrate, a first electrode provided on the first substrate, and the first substrate. A second electrode provided on the second substrate so as to face the electrode, and an opening at a position corresponding to the first electrode and the second electrode, A spacer interposed between the first substrate and the second substrate, wherein at least one of the first electrode and the second electrode has an insertion portion inserted into the opening. The thickness is substantially the same as the thickness of the spacer, a portion of the first electrode is in contact with one side of the spacer, and a portion of the second electrode is A portion of the first electrode that is in contact with the other surface of the spacer, and a portion of the first electrode that is in contact with the one surface of the spacer; The total thickness of the portion of the electrode in contact with the other surface of the spacer and the spacer corresponds to the portion corresponding to the opening in the first electrode and the opening in the second electrode. The total thickness of the portions is substantially equal.
[11]本発明に係る感圧センサは、第1の基板と、前記第1の基板に対向する第2の基板と、前記第1の基板に設けられた第1の電極と、前記第1の電極に対向するように、前記第2の基板に設けられた第2の電極と、前記第1の電極及び前記第2の電極に対応する位置に開口を有し、前記第1の基板と前記第2の基板との間に介在するスペーサと、を備え、前記第1の電極及び前記第2の電極の少なくとも一方は、前記開口に挿入された挿入部を有し、前記挿入部の総厚は、前記スペーサの厚さと実質的に同一の厚さを有しており、前記第1の電極は、前記挿入部を含む本体部と、前記本体部の周囲に設けられ、前記本体部よりも低い高さを有する低背部と、を有しており、前記低背部は、前記スペーサの一方面と接触し、前記第2の電極の一部は、前記スペーサの他方面と接触しており、前記低背部と、前記第2の電極における前記スペーサの他方面と接触している部分と、前記スペーサと、の総厚は、前記本体部と、前記第2の電極における前記開口に対応する部分と、の総厚と実質的に等しいことを特徴とする。 [11] A pressure-sensitive sensor according to the present invention includes a first substrate, a second substrate facing the first substrate, a first electrode provided on the first substrate, and the first substrate. A second electrode provided on the second substrate so as to face the electrode, and an opening at a position corresponding to the first electrode and the second electrode, A spacer interposed between the first substrate and the second substrate, wherein at least one of the first electrode and the second electrode has an insertion portion inserted into the opening. The thickness is substantially the same as the thickness of the spacer, and the first electrode is provided around the main body including the insertion portion and the main body. A low back portion having a low height, and the low back portion is in contact with one surface of the spacer, and Is in contact with the other surface of the spacer, and the total thickness of the low profile portion, the portion of the second electrode in contact with the other surface of the spacer, and the spacer is The total thickness of the main body and the portion corresponding to the opening in the second electrode is substantially equal.
[12]本発明に係る感圧センサは、第1の基板と、前記第1の基板に対向する第2の基板と、前記第1の基板に設けられた第1の電極と、前記第1の電極に対向するように、前記第2の基板に設けられた第2の電極と、前記第1の電極及び前記第2の電極に対応する位置に開口を有し、前記第1の基板と前記第2の基板との間に介在するスペーサと、を備え、前記第1の電極及び前記第2の電極の少なくとも一方は、前記開口に挿入された挿入部を有し、前記挿入部の総厚は、前記スペーサの厚さと実質的に同一の厚さを有しており、前記第1の電極は、前記挿入部を含む本体部と、前記本体部の周囲に設けられ、前記本体部よりも低い高さを有する低背部と、を有しており、前記第2の電極は、前記挿入部に対向する第2の本体部と、前記第2の本体部の周囲に設けられ、前記第2の本体部よりも低い高さを有する第2の低背部と、を有しており、前記低背部は、前記スペーサの一方面と接触し、前記第2の低背部は、前記スペーサの他方面と接触しており、前記低背部と、前記第2の低背部と、前記スペーサと、の総厚は、前記本体部と、前記第2の本体部と、の総厚と実質的に等しいことを特徴とする。 [12] A pressure-sensitive sensor according to the present invention includes a first substrate, a second substrate facing the first substrate, a first electrode provided on the first substrate, and the first substrate. A second electrode provided on the second substrate so as to face the electrode, and an opening at a position corresponding to the first electrode and the second electrode, A spacer interposed between the first substrate and the second substrate, wherein at least one of the first electrode and the second electrode has an insertion portion inserted into the opening. The thickness is substantially the same as the thickness of the spacer, and the first electrode is provided around the main body including the insertion portion and the main body. A low back portion having a low height, and the second electrode includes a second main body portion facing the insertion portion, and a front portion A second low profile portion provided around the second main body portion and having a height lower than that of the second main body portion, the low profile portion being in contact with one surface of the spacer. The second low profile part is in contact with the other surface of the spacer, and the total thickness of the low profile part, the second low profile part, and the spacer is the main body part and the second profile. And a total thickness of the main body portion is substantially equal.
本発明によれば、挿入部は第2の基板に設けられた第2の電極に近接した状態で保持されるため、微小な荷重を含む様々な荷重を検出することができる。また、挿入部が、スペーサの厚さと実質的に同一の厚さを有していると共に、前記第1の電極と、前記第2の電極と、を含む領域において、第1の基板の第1の面と第2の基板の第2の面は実質的に平行であるため、第1及び第2の基板を引き離す方向に働く力が存在しない。また、第2の電極の一部は、スペーサの他方面と接触しているため、接点部間に加わる初期荷重は、挿入部の厚さのみに依存し、第2電極の厚さばらつきの影響をほとんど受けず、安定した初期感圧特性を確保することができる。従って、安定した感圧特性を長期的に確保することができる。 According to the present invention, since the insertion portion is held in the vicinity of the second electrode provided on the second substrate, various loads including a minute load can be detected. In addition, the insertion portion has a thickness substantially the same as the thickness of the spacer, and the first portion of the first substrate in the region including the first electrode and the second electrode. Since the second surface of the second substrate and the second surface of the second substrate are substantially parallel, there is no force acting in the direction of separating the first and second substrates. In addition, since a part of the second electrode is in contact with the other surface of the spacer, the initial load applied between the contact portions depends only on the thickness of the insertion portion, and is affected by the variation in the thickness of the second electrode. The stable initial pressure-sensitive characteristics can be ensured. Therefore, stable pressure sensitive characteristics can be ensured for a long period of time.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<<第1実施形態>>
図1は本実施形態における感圧センサ1を示す断面図である。<< first embodiment >>
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a pressure-
本実施形態における感圧センサ1は、図1に示すように、第1の基板2と、第1の基板2に対向する第2の基板3と、第1の基板2の第1の面21上に設けられた第1の電極4と、第1の電極4に対向するように、第2の基板3の第2の面31上に設けられた第2の電極5と、第1の基板2と第2の電極5との間に介在するスペーサ6と、を有している。
As shown in FIG. 1, the pressure-
第1の基板2及び第2の基板3は、可撓性を有する絶縁性フィルムであり、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリイミド樹脂(PI)やポリエーテルイミド樹脂(PEI)等から構成される。この第1の基板2の第1の面21には、図1に示すように、後述する第1の電極4が形成されている。また、第2の基板3は、図1に示すように、第1の基板2と平行に配置されており、第2の基板3の第2の面31には後述する第2の電極5が形成されている。
The
第1の電極4は、図1に示すように、第1の電極層41と第2の電極層42から構成されている。第2の電極5も、図1に示すように、第3の電極層51と第4の電極層52から構成されている。第1の電極4及び第2の電極5は、特に図示しないが、平面視において円形状や、三角形状、四角形状等の形状を有している。
As shown in FIG. 1, the
第1の電極層41は、銀ペーストや、金ペースト、銅ペースト等の導電性ペーストを第1の基板2の第1の面21に印刷して硬化することにより形成されている。また、第3の電極層51も、第1の電極層41に用いられた材料と同様の導電性ペーストを第2の基板3の第2の面31に印刷して硬化することにより形成されている。こうした第1の電極層41及び第3の電極層51を形成するための具体的な印刷の方法としては、スクリーン印刷法やグラビアオフセット印刷法、インクジェット法等を例示することができる。なお、以下に説明する導電性ペーストから形成される全ての電極層も同様の印刷方法が用いられる。
The
第2の電極層42は、図1に示すように、上述の第1の電極層41を覆うように、導電性ペーストを第1の基板2の第1の面21上に印刷して硬化させることで形成されている。また、第4の電極層52も、図1に示すように、上述の第3の電極層51を覆うように、導電性ペーストを第2の基板3の第2の面31上に印刷して硬化させることで形成されている。この第2の電極層42及び第4の電極層52は、第1の電極層41及び第3の電極層51よりも高い電気的抵抗を有しており、こうした第2の電極層42及び第4の電極層52を形成する導電性ペーストの具体例としては、カーボンペースト等を例示することができる。本実施形態において、第1の電極層41及び第3の電極層51は第2の電極層42及び第4の電極層52よりも相対的に薄く形成されているが、特にこれに限定されず、同一の厚さであってもよく、厚く形成されていても良い。
As shown in FIG. 1, the
本実施形態では、図1に示すように、第1の電極4は、後述するスペーサ6の開口61内に全て挿入されており、本例における第1の電極4が本発明における挿入部の一例に相当する。本実施形態における第1の電極4は、スペーサ6の開口61の内壁面から離間している。これにより、感圧センサ1の押圧操作をスムーズに行うことができると共に、第1の電極4における径方向(図1中の左右方向)の端部において生じやすい厚さバラツキを吸収することができる。第2の電極5は、第1の電極4と対向するように設けられ、後述するスペーサ6の開口61よりも広く、外周部近傍で当該開口61の周縁に接している。なお、第2の電極5の略中央に凸部を設け、当該凸部が第1の電極4と対向するような構成としてもよい。
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the
なお、第1〜第4の電極層41、42、51、52を形成するための方法は特に限定されない。例えば、基板の表面にめっき層を形成した後、フォトリソグラフィー法によりレジストパターンを形成し、その後エッチング処理を行うことにより電極層を形成してもよい。 The method for forming the first to fourth electrode layers 41, 42, 51, 52 is not particularly limited. For example, the electrode layer may be formed by forming a plating layer on the surface of the substrate, forming a resist pattern by photolithography, and then performing an etching process.
なお、本実施形態において、第1の電極4は2つの電極層41、42から構成されており、第2の電極5も2つの電極層51、52から構成されているが、特にこれに限定されない。例えば、第1の電極4と第2の電極5の両方、又は、第1の電極4と第2の電極5の何れか一方が、単一の電極層で構成されていてもよいし、3つ以上の電極層であってもよい。
In the present embodiment, the
スペーサ6は、第1の基板2と第2の電極5との間に介在することにより、第1の電極4と第2の電極5の距離を規定する部材であり、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリイミド樹脂(PI)やポリエーテルイミド樹脂(PEI)等の絶縁性材料から形成されている。
The
本実施形態では、スペーサ6の上面62が第1の基板2の第1の面21と接触していると共に、スペーサ6の下面63が第2の電極5と接触している。なお、本実施形態におけるスペーサ6の上面62が本発明におけるスペーサの一方面の一例に相当し、本実施形態におけるスペーサ6の下面63が本発明におけるスペーサの他方面の一例に相当する。
In the present embodiment, the
また、スペーサ6には、図1に示すように、第1の電極4よりも大きい開口61が第1の電極層41に対応するように設けられている。また、スペーサ6の厚さは、第1の電極4の厚さと実質的に等しくなっている。このため、第1の電極4の全体は、スペーサ6の開口61の中に収まっている。
In addition, the
本実施形態に係る感圧センサ1は、このように、第1の面21に第1の電極4が設けられた第1の基板2と、スペーサ6と、第2の面31に第2の電極5が設けられた第2の基板3とが積層されており、第1の基板2とスペーサ6との間、及び、第2の電極5とスペーサ6との間は、粘着材等により固定されている。そして、第1の電極4と、第2の電極5と、を含む領域Dにおいて、第1の面21と第2の面31は実質的に平行となっている。このような粘着材として、アクリル樹脂系、ウレタン樹脂系、シリコーン樹脂系等の粘着材を例示することができる。なお、両面粘着性を有するシート等をスペーサ6として用いることにより、第1の基板2とスペーサ6との間、及び、第2の電極5とスペーサ6との間を固定してもよい。因みに、第1の電極4と、第2の電極5と、を含む領域Dとは、平面視において、第1の電極4を取り囲む最小の連続領域D1と、第2の電極5を取り囲む最小の連続領域D2のうち、大きい方の領域(本例ではD2)を意味する。
As described above, the pressure-
第1の電極4と第2の電極5は、特に図示しない圧力検出装置に接続されている。第1の電極4と第2の電極5の間に所定の電圧を印加した状態で、図1中の矢印の方向に荷重が加わると、当該荷重の大きさに応じて第1の電極4と第2の電極5との間の電気抵抗は変化するので、この抵抗変化に基づいて感圧センサに加わる圧力の大きさを検出する。
The
次に、本実施形態の作用について説明する。 Next, the operation of this embodiment will be described.
本実施形態において、スペーサ6は第1の基板2の第1の面21と第2の電極5との間に挟まれている。また、第1の基板2に設けられた第1の電極4の厚さは、当該スペーサ6の厚さと実質的に等しくなっている。これにより、第1の電極4と第2の電極5とを近接した状態で保持することができると共に、荷重が加わる前における感圧センサ1の抵抗値(初期抵抗)を大きくすることができる。このため、微小な負荷が加わった際における感圧センサ1の抵抗値の変化量が大きくなり、高精度で当該負荷を検出することができる。また、本実施形態では、第1の電極4の全体がスペーサ6の開口61の中に収まっているため、感圧センサ1に印加された押圧力が集中し易い場所である開口61の周縁において、第1の電極4が第1の基板2とスペーサ6との間で狭圧されることは無い。これにより、第1の電極4の経時劣化を抑制し、感圧センサ1の耐久性の向上を図ることができる。
In the present embodiment, the
また、上記の構成に加え、第1の電極4と、第2の電極5と、を含む領域Dにおいて、第1の面21と第2の面31は実質的に平行となっている。このため、第1の基板2及び第2の基板3の応力により当該基板2、3同士が引き離されることはなく、感圧センサ1を長期にわたって使用しても、安定した感圧特性を確保することができる。
In addition to the above configuration, in the region D including the
さらに、第1の電極4は、スペーサ6の厚さと実質的に同一の厚さを有しており、第2の電極5の一部は、スペーサ6と接触しているため、接点部間に加わる初期荷重は、第1の電極4の厚さのみに依存し、第2の電極5の厚さのばらつきの影響をほとんど受けない。その結果、安定した初期感圧特性を確保することができる。
Furthermore, since the
詳細には、スペーサ6の厚さは実質的に一定である一方で、第1の電極4と第2の電極5の厚さはばらつく可能性があるため、初期荷重は、スペーサ6の厚さとスペーサ6の開口内に挿入される挿入部の厚さとの関係によって決まる。このため、第1の電極と第2の電極のすべてが挿入部になってしまうと、第1の電極4と第2の電極5の両方の厚さばらつきの影響を初期荷重は受けてしまい、結果として、初期感圧特性の値は設計値からずれてしまう場合がある。一方、本実施形態においては、スペーサ6は、第1の基板2と第2の電極5の間に介在されているため、挿入部は第1の電極4のみであり、第2の電極5の厚さがばらついても、初期荷重は影響を受けない。つまり、初期荷重は、第1の電極4の影響しか受けず、比較的安定した初期感圧特性を確保することが出来る。
Specifically, since the thickness of the
<<第2実施形態>>
図2は本発明の第2実施形態での感圧センサ1Bを示す断面図であり、図3は本発明における第2実施形態の変形例を示す感圧センサを示す断面図である。ここで、第2実施形態における感圧センサ1Bは、第1の電極4Bとスペーサ6Bが異なること以外は、上述した第1実施形態と同様であるので、第1実施形態と相違する部分についてのみ説明し、第1実施形態と同一である部分については、第1実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。<< Second Embodiment >>
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a pressure-
本実施形態における第1の電極4Bは、図2に示すように、本体部43と、当該本体部43から径方向に連続して形成されるフランジ部44と、を有している。
As shown in FIG. 2, the
第1の電極4Bの本体部43は、第1の基板2の第1の面21上に設けられた第1の電極層41と、当該第1の電極層41を覆うように形成された第2の電極層421から構成されている。
The
一方、第1の電極4Bのフランジ部44は、第1の基板2の第1の面21上における本体部43の周囲に形成されており、第2の電極層422のみから構成されている。
On the other hand, the
なお、本体部43及びフランジ部44の層構成は特に限定されない。例えば、図3に示すように、第1の基板2の第1の面21上に第1の電極層41Bを形成し、当該第1の電極層41Bの図中下面に、第1の電極層41Bよりも相対的に狭い幅を有する第2の電極層421Bを形成してもよい。この場合には、第1の電極4Bにおける第1の電極層41Bと第2の電極層421Bとの重複部分が本体部43を構成し、第1の電極層41Bにおいて第2の電極層421Bから径方向に突出した部分がフランジ部44を構成している。本実施形態におけるフランジ部44が、本発明における低背部の一例に相当する。
In addition, the layer structure of the main-
図2に戻り、本体部43の第2の電極層421とフランジ部44の第2の電極層422は、第2の電極層42として同時に印刷して硬化することにより形成される。このため、第1の電極層41を覆う第2の電極層421の厚さW1は、フランジ部44の厚さW2と実質的に等しくなっている(W1=W2)。また、本体部43は、フランジ部44よりも図2中の下側に突出する挿入部40を有しており、この挿入部40の厚さW3は第1の電極層41の厚さW4と実質的に等しくなっている(W3=W4)。
Returning to FIG. 2, the
本実施形態では、図2に示すように、フランジ部44と、第2の電極5における第4の電極層52との間に、スペーサ6Bが挟まれている。スペーサ6Bとしては、スペーサ6と同じ材料を用いる事ができる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the
スペーサ6Bには第1の電極層41と対応するように開口61が設けられており、当該開口61内には、本体部43の挿入部40が挿入されている。また、この挿入部40の厚さW3は、スペーサ6Bの厚さW5と実質的に等しくなっている(W3=W5)。
The
このため、本実施形態においても、第1の電極4Bにおける本体部43と第2の電極5とを近接した状態で保持することができるため、微小な負荷においても高精度で検出することができる。なお、第2の電極5の略中央に凸部を設け、当該凸部が第1の電極4Bの挿入部40と対向するような構成としてもよい。
For this reason, also in this embodiment, since the main-
また、本実施形態においても、第1の電極4Bと、第2の電極5と、を含む領域Dにおいて、第1の面21と第2の面31は実質的に平行となっているため、感圧センサ1Bを長期にわたって使用しても、安定した感圧特性を確保することができる。なお、本実施形態では、平面視において、第1の電極4Bを取り囲む最小の連続領域D1と、第2の電極5を取り囲む最小の連続領域D2と、は等しくなっており(D1=D2)、当該領域D1及びD2が上記の領域Dに相当する。
Also in the present embodiment, since the
また、挿入部40の厚さW3は、スペーサの厚さW5と実質的に同一の厚さを有しており、第1の電極層41の厚さW4のみに実質的に依存している。さらに、フランジ部44と第2の電極5との間にスペーサ6Bが挟まれている。このため、接点部間に加わる初期荷重は、第1の電極層41の厚さW4のみに依存し、その他の電極層の厚さのばらつきの影響をほとんど受けない。その結果、安定した初期感圧特性を確保することができる。また、本実施形態における第1の電極4Bの挿入部40Bも、スペーサ6Bの開口61の内壁面から離間している。これにより、感圧センサ1Bの押圧操作をスムーズに行うことができると共に、第1の電極4Bの径方向(図2中の左右方向)にいて、挿入部40Bの端部の厚さバラツキを吸収することができる。
In addition, the thickness W3 of the
また、電極層の膜厚が大きいほど、膜厚ばらつきが大きくなるため、初期荷重も設計値と異なりやすくなる。このため、第2の電極層42が第1の電極層41よりも相対的に厚く形成されている場合においては、第1の電極層41が有する膜厚ばらつきが相対的に小さくなり、より安定した初期感圧特性を確保することができる。
Moreover, since the film thickness variation increases as the film thickness of the electrode layer increases, the initial load tends to be different from the design value. For this reason, in the case where the
また、本実施形態の場合、本体部43の周囲に形成されたフランジ部44が形成されており、当該フランジ部44も感圧センサとして利用できるため、感圧センサの抵抗変化を大きくすることが可能になり、感圧特性が向上する。
Further, in the case of this embodiment, the
<<第3実施形態>>
図4は本発明の第3実施形態での感圧センサ1Cを示す断面図である。ここで、第3実施形態における感圧センサ1Cは、第1の電極4Cが異なること以外は、上述した第2実施形態と同様であるので、第2実施形態と相違する部分についてのみ説明し、第2実施形態と同一である部分については、第2実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。<< Third Embodiment >>
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a pressure-
本実施形態における第1の電極4Cは、図4に示すように、第1の検出用電極45と、第1の検出用電極45から径方向に離間して形成されている第1のダミー電極46と、を有している。
As shown in FIG. 4, the
第1の検出用電極45は、第1の基板2の第1の面21上に設けられた第1の電極層41と、当該第1の電極層41を覆うように形成された第2の電極層421Bから構成されている。
The
一方、第1のダミー電極46は、第1の基板2の第1の面21上における第1の検出用電極45の周囲に形成されており、第2の電極層422Bのみから構成されている。なお、第2の電極層422Bは、第2の電極層42と同様にして形成することができる。また、第1のダミー電極46の層構成は、第2の電極層422Bのみに限られない。例えば、第1のダミー電極46が、第1の電極層41のみから構成されていてもよく、第1の電極層41および第2の電極層422Bの2層から構成されていても良い。本実施形態における第1のダミー電極46が、本発明の低背部の一例に相当する。
On the other hand, the
第1の検出用電極45の第2の電極層421Bと第1のダミー電極46の第2の電極層422Bは、同時に印刷して硬化することにより形成される。このため、第1の電極層41を覆う第2の電極層421Bの厚さW6は、第1のダミー電極46の厚さW7と実質的に等しくなっている(W6=W7)。また、第1の検出用電極45は、第1のダミー電極46よりも図4中の下側に突出する挿入部40Bを有しており、この挿入部40Bの厚さW8は第1の電極層41の厚さW4と実質的に等しくなっている(W8=W4)。
The
本実施形態では、第1のダミー電極46と第2の電極5との間にはスペーサ6Cが挟まれている。このスペーサ6Cとしては、スペーサ6と同じ材料を用いる事ができる。
In the present embodiment, a
スペーサ6Cには第1の電極層41と対応するように開口61が設けられており、当該開口61内には、第1の検出用電極45の挿入部40Bが挿入されている。また、この挿入部40Bの厚さW8は、スペーサ6Cの厚さW9と実質的に等しくなっている(W8=W9)。このため、本実施形態においても、第1の電極4Cにおける第1の検出用電極45と第2の電極5とを近接した状態で保持することができるため、微小な負荷を含むあらゆる負荷を高精度で検出することができる。なお、第2の電極5の略中央に凸部を設け、当該凸部が第2の電極層421Bと対向するような構成としてもよい。
The
また、本実施形態においても、第1の電極4Cと、第2の電極5と、を含む領域Dにおいて、第1の面21と第2の面31は実質的に平行となっているため、感圧センサ1Cを長期にわたって使用しても、安定した感圧特性を確保することができる。なお、本実施形態も、平面視において、第1の電極4Cを取り囲む最小の連続領域D1と、第2の電極5を取り囲む最小の連続領域D2と、は等しくなっており(D1=D2)、当該領域D1及びD2が上記の領域Dに相当する。
Also in the present embodiment, since the
また、挿入部40Bの厚さW8は、スペーサの厚さW9と実質的に同一の厚さを有しており、第1の電極層41の厚さW4のみに実質的に依存している。さらに、フランジ部422Bと第2の電極5との間にスペーサ6Cが挟まれている。このため、接点部間に加わる初期荷重は、第1の電極層41の厚さW4のみに依存し、その他の電極層の厚さのばらつきの影響をほとんど受けない。その結果、安定した初期感圧特性を確保することができる。また、本実施形態における第1の電極4Cの挿入部40Bも、スペーサ6Cの開口61の内壁面から離間している。これにより、感圧センサ1Cの押圧操作をスムーズに行うことができると共に、第1の電極4Cの径方向(図4中の左右方向)における挿入部40Bの端部の厚さバラツキを吸収することができる。
In addition, the thickness W8 of the
<<第4実施形態>>
図5は本発明の第4実施形態での感圧センサ1Dを示す断面図である。ここで、第4実施形態における感圧センサ1Dは、第2の電極5Bが異なること以外は、上述した第3実施形態と同様であるので、第3実施形態と相違する部分についてのみ説明し、第3実施形態又は第1実施形態と同一である部分については、第3実施形態又は第1実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。<< Fourth embodiment >>
FIG. 5 is a sectional view showing a pressure-
本実施形態における第2の電極5Bは、図5に示すように、第1の検出用電極45に対向するように設けられた第2の検出用電極53と、当該第2の検出用電極53から離間して設けられた第2のダミー電極54と、を有している。
As shown in FIG. 5, the
第2の検出用電極53は、第2の基板3の第2の面31上に設けられた第3の電極層511と、当該第3の電極層511を覆うように形成された第4の電極層521から構成されている。
The
一方、第2のダミー電極54は、第2の基板3の第2の面31上における第2の検出用電極53の周囲に形成されている。この第2のダミー電極54は、第2の基板3の第2の面31上に設けられた第3の電極層512と、当該第3の電極層512を覆うように形成された第4の電極層522から構成されている。なお、第3の電極層511、512は、第3の電極層51と、第4の電極層521、522は、第4の電極層52と、同様の材料、方法を用いて形成されている。また、第2のダミー電極54は、上記の構成に限られず、第3の電極層512または第4の電極層522のみから構成されていても良い。
On the other hand, the
また、本実施形態において、第2の検出用電極53は、第1の検出用電極45と等しい幅を有しているが、特にこれに限定されない。また、第2のダミー電極54は、第1のダミー電極46と等しい幅を有しているが、特にこれに限定されない。因みに、本実施形態においても、第1の電極4Cと、第2の電極5Bと、を含む領域Dにおいて、第1の面21と第2の面31は実質的に平行となっている。なお、本実施形態も、平面視において、第1の電極4Cを取り囲む最小の連続領域D1と、第2の電極5Bを取り囲む最小の連続領域D2と、は等しくなっており(D1=D2)、当該領域D1及びD2が上記の領域Dに相当する。
In the present embodiment, the
なお、本実施形態においても、第3実施形態と同等の作用効果を得ることが出来る。 In this embodiment, the same operational effects as in the third embodiment can be obtained.
なお、以上に説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。 The embodiment described above is described for facilitating the understanding of the present invention, and is not described for limiting the present invention. Therefore, each element disclosed in the above embodiment is intended to include all design changes and equivalents belonging to the technical scope of the present invention.
例えば、第1〜第4実施形態で説明した構成を上下反対にしてもよい。即ち、第1の基板2の第1の面21に第2の電極を設けると共に、第2の基板3の第2の面31に第1の電極を設けてもよい。
For example, the configuration described in the first to fourth embodiments may be turned upside down. In other words, the second electrode may be provided on the
また、例えば、第1の電極又は第2の電極の少なくとも一方を、ナイロン等の弾性に富んだビーズを分散させた導電性ペーストを用いて印刷する等の方法により、当該電極の表面に弾性ビーズを含有する層を形成してもよい。これにより、弾性ビーズを電極の表面に含有している分だけ、電極の表面に凹凸形状を有することになる。このため、感圧センサに加わる荷重の変化に対して、第1及び第2の電極間における抵抗変化がなだらかとなり、より正確に当該負荷の検出を行うことが可能となる。また、この場合、電極の表面が凹凸形状を有しており、膜厚ばらつきが大きくなるため、初期荷重がより設計値と異なりやすくなる場合がある。しかし、この場合においても、スペーサ6と接触する電極層に関しては、当該電極層の厚さのばらつきの影響をほとんど受けることはない。このため、この効果を保ちつつ、上述のなだらかな抵抗変化による正確な負荷の検出を実現することができる。
Further, for example, at least one of the first electrode and the second electrode is printed on the surface of the electrode by a method such as printing using a conductive paste in which beads having high elasticity such as nylon are dispersed. A layer containing may be formed. As a result, the surface of the electrode has a concavo-convex shape as much as elastic beads are contained on the surface of the electrode. For this reason, the resistance change between the first and second electrodes becomes gentle with respect to the change in the load applied to the pressure sensor, and the load can be detected more accurately. In this case, since the surface of the electrode has an uneven shape and the film thickness variation increases, the initial load may be more easily different from the design value. However, even in this case, the electrode layer in contact with the
以下に、本発明をさらに具体化した実施例及び比較例により本発明の効果を確認した。以下の実施例及び比較例は、上述した実施形態における感圧特性の経時的な安定性を確認するためのものである。 Below, the effect of the present invention was confirmed by examples and comparative examples that further embody the present invention. The following examples and comparative examples are for confirming the stability over time of the pressure-sensitive characteristics in the above-described embodiment.
<実施例1>
実施例1では、実施形態2において説明した図2に示すような感圧センサを作製した。<Example 1>
In Example 1, a pressure-sensitive sensor as shown in FIG.
具体的には、まず、第1の基板2として厚さ100[μm]のポリエチレンテレフタレートを使用し、スクリーン印刷法により当該第1の基板2に銀ペースト(FA−353 藤倉化成(株)製)を印刷し、温度150℃で30分熱乾燥して硬化させることにより、厚さ10[μm]、直径6[mm]の第1の電極層41を形成した。
Specifically, first, polyethylene terephthalate having a thickness of 100 [μm] is used as the
次いで、当該第1の電極層41の上に、カーボンペースト(BTU−500k (株)アサヒ化学研究所)を用いて同様の印刷を行い、温度150℃で60分熱乾燥して硬化させることにより、厚さ10[μm]、直径8[mm]の第2の電極層42を形成し、第1の電極層41と併せてこれを第1の電極4Bとした。
Next, the same printing is performed on the
次に、第2の基板3として、第1の基板2と同等の条件により、厚さ10[μm]、直径7.5[mm]の第3の電極層51を形成した。
Next, a
次いで、第2の電極層42と同等の条件により、厚さ10[μm]、直径8[mm]の第4の電極層52を形成し、第3の電極層51と併せてこれを第2の電極5とした。
Next, a
次に、スペーサ6Bとして、直径7[mm]の開口61が設けられた厚さ10[μm]の両面粘着シート(TL−410S−02 リンテック社製)を、開口61の中心が第1の電極4Bの中心と対応するように第1の電極4Bの端部の上に貼り付けた。そして、第1の電極4Bと第2の電極5とが対向するように第2の基板3を第1の基板2に張り付けることで感圧センサ1Bを作製した。
Next, a double-sided pressure-sensitive adhesive sheet (TL-410S-02 manufactured by Lintec Corporation) having a thickness of 10 [μm] provided with an
以上に説明した構成の実施例1のサンプルに対して、以下の2つの試験を行った。 The following two tests were performed on the sample of Example 1 having the above-described configuration.
1つ目の試験は、次のような荷重と抵抗値の測定試験である。具体的には、感圧センサ1Bの第1の電極4Bと第2の電極5を圧力検出装置に接続し、φ20mm、ゴム硬度20度、フラットのシリコンラバーのアクチュエーターにて、1mm/minのアクチュエーター速度で荷重と抵抗値の関係を測定した。
The first test is a load and resistance measurement test as follows. Specifically, the
また、2つ目の試験は、荷重と抵抗値の関係の経時変化を確認する試験である。具体的には、上記の条件にて、感圧センサ1Bの作製直後における荷重と抵抗値の関係を測定すると共に、感圧センサ1Bを作製してから200時間後における荷重と抵抗値の関係を測定した。
The second test is a test for confirming the change with time of the relationship between the load and the resistance value. Specifically, under the above conditions, the relationship between the load and the resistance value immediately after the production of the
<実施例2>
実施例2では、第1の電極4Bのフランジ部44を省略すると共にスペーサ6として厚さ10[μm]の両面粘着シート(リンテック社製)を用い、第1の電極層41の直径を5[mm]とし、第2の電極層42の直径を6[mm]とし、第3の電極層51の直径を8[mm]とし、第4の電極層52の直径を9[mm]としたこと以外は実施例1と同様にして、図1に記載されているような構成の感圧センサ1を作製した。<Example 2>
In Example 2, the
この感圧センサ1についても、実施例1と同等の条件で、上記の2つの試験を行った。
For the
<実施例3>
実施例3では、図5に示すような構造の感圧センサ1Dを作製した。<Example 3>
In Example 3, a pressure-
具体的には、実施例1と同様の方法により、厚さ10[μm]、直径4[mm]の第1の電極層41を第1の基板2に形成した。次いで、当該第1の電極層41の上に、厚さ10[μm]、直径4.5[mm]の第2の電極層421Bを形成すると共に、当該第2の電極層421Bの中心から3.5[mm]離れた場所に幅2.0[mm]の第2の電極層422Bの中心が来るように第2の電極層422Bを形成した。
Specifically, the
次いで、第2の基板3に、実施例1と同様の方法により、厚さ10[μm]、直径4[mm]の第3の電極層511を形成すると共に、当該第3の電極層511の中心から3.5[mm]離れた場所に幅1.0[mm]の第3の電極層512の中心が来るように第3の電極層512Bを形成した。そして、厚さ10[μm]、直径4.5[mm]の第4の電極層521を第3の電極層511の上に形成すると共に、厚さ10[μm]、幅2.0[mm]の第4の電極層522を第3の電極層512の上に形成した。次いで、実施例1と同様の方法で、第2の基板3を第1の基板2に張り付けることで感圧センサ1Dを作製した。
Next, a
この感圧センサ1Dについて、実施例1と同等の条件で、上述した荷重と抵抗値の測定試験を行った。
For the
<比較例1>
比較例1では、第1の電極を第2の電極5と同様な構成としたこと以外は実施例1と同様の構成を有する感圧センサを作製した。<Comparative Example 1>
In Comparative Example 1, a pressure-sensitive sensor having the same configuration as that of Example 1 except that the first electrode had the same configuration as that of the
この感圧センサについて、実施例1と同等の条件で、上述した荷重と抵抗値の測定試験を行った。 This pressure sensor was subjected to the above-described load and resistance measurement test under the same conditions as in Example 1.
<比較例2>
比較例2では、第2の電極5Cを第1の電極4Bと同様な構成としたこと以外は実施例1と同様にして、図6に記載されているような構成の感圧センサを作製した。この場合においては、第1の電極4Bと、第2の電極5Cと、を含む領域Dにおいて、第1の面21と第2の面31は非平行となっている。なお、本例では、平面視において、第1の電極4Bを取り囲む最小の連続領域D1と、第2の電極5Cを取り囲む最小の連続領域D2と、は等しくなっており(D1=D2)、当該領域D1及びD2が領域Dに相当する。<Comparative example 2>
In Comparative Example 2, a pressure-sensitive sensor having a configuration as shown in FIG. 6 was produced in the same manner as in Example 1 except that the
この感圧センサについても、実施例1と同等の条件で、上記の2つの試験を行った。 This pressure sensor was also subjected to the above two tests under the same conditions as in Example 1.
<比較例3>
比較例3では、スペーサを第1の電極上ではなく第1の基板上に貼り付けたこと以外は実施例1と同様にして、上述の特許文献1の図2に記載されているような構成の感圧センサを作製した。<Comparative Example 3>
In Comparative Example 3, the configuration as described in FIG. 2 of
この感圧センサについて、実施例1と同等の条件で、上述した荷重と抵抗値の測定試験を行った。 This pressure sensor was subjected to the above-described load and resistance measurement test under the same conditions as in Example 1.
実施例1の測定結果を図7、図8及び表1に示し、実施例2の測定結果を図7、図9及び表1に示し、実施例3の測定結果を図7に示し、比較例1の測定結果を図7に示し、比較例2の測定結果を図7、図10及び表1に示し、比較例3の測定結果を図7に示す。
図7に示す結果によると、荷重が0Nにおける実施例1の感圧センサの抵抗値は約100000Ωであり、荷重が5Nにおける抵抗値は約300Ωであることが分かった。また、荷重が0Nにおける実施例2の感圧センサの抵抗値は約12000Ωであり、荷重が5Nにおける抵抗値は約1050Ωであることが分かった。さらに、荷重が0Nにおける実施例3の感圧センサの抵抗値は約100000Ωであり、荷重が5Nにおける抵抗値は約1050Ωであることが分かった。 According to the results shown in FIG. 7, it was found that the resistance value of the pressure-sensitive sensor of Example 1 at a load of 0N was about 100,000Ω, and the resistance value at a load of 5N was about 300Ω. Further, it was found that the resistance value of the pressure sensor of Example 2 at a load of 0 N was about 12000Ω, and the resistance value at a load of 5N was about 1050Ω. Furthermore, it was found that the resistance value of the pressure-sensitive sensor of Example 3 at a load of 0 N was about 100,000Ω, and the resistance value at a load of 5N was about 1050Ω.
一方、図7に示す結果によると、比較例1の感圧センサは荷重が約1Nに達するまで抵抗値の変化がなく、印加された荷重を検出できていないことが分かった。また、荷重が5Nにおける比較例2及び比較例3の感圧センサの抵抗値は、実施例1の感圧センサ1Bと同程度の約300Ωである一方で、荷重が0Nにおける抵抗値はそれぞれ約1500Ω、約1100Ωであった。これにより、荷重0N〜5Nにおける比較例2、3の感圧センサの抵抗値変化量は、荷重0N〜5Nにおける実施例1〜3の感圧センサの抵抗値変化量に比べて大幅に小さいことが分かった。
On the other hand, according to the results shown in FIG. 7, it was found that the pressure-sensitive sensor of Comparative Example 1 had no change in resistance value until the load reached about 1 N, and the applied load could not be detected. In addition, the resistance values of the pressure sensitive sensors of Comparative Example 2 and Comparative Example 3 at a load of 5 N are about 300Ω, which is similar to the pressure
また、図8、図9及び表1に示す結果によると、実施例1及び実施例2の感圧センサは、作製直後の荷重および抵抗値の特性と、作製から200時間経過後の荷重および抵抗値の特性との間に有意な差は見られず、荷重および抵抗値の特性の経時変化は小さいことが分かった。 Further, according to the results shown in FIGS. 8 and 9 and Table 1, the pressure-sensitive sensors of Example 1 and Example 2 have the characteristics of the load and resistance immediately after fabrication, and the load and resistance after 200 hours from fabrication. No significant difference was observed between the characteristics of the values and the time-dependent changes in the characteristics of the load and resistance were found to be small.
一方、比較例2の感圧センサは、図10及び表1に示す結果によると、作製直後および荷重と抵抗値の特性と、作製から200時間経過後の荷重および抵抗値の特性との間に差が見られ、荷重および抵抗値の特性の経時変化は大きいことが分かった。 On the other hand, according to the results shown in FIG. 10 and Table 1, the pressure-sensitive sensor of Comparative Example 2 is between the characteristics of the load and resistance value immediately after fabrication and the load and resistance value after 200 hours from fabrication. Differences were observed, and it was found that changes with time in the characteristics of the load and the resistance value were large.
以上のように、実施例1の感圧センサ1Bによれば、微小な荷重をより大きな抵抗値の変化として精度よく検出できると共に、長期にわたって使用しても安定した感圧特性を確保することが可能であることが確認された。
As described above, according to the pressure-
1、1B、1C、1D・・・感圧センサ
2・・・第1の基板
21・・・第1の面
3・・・第2の基板
31・・・第2の面
4、4B、4C・・・第1の電極
40・・・挿入部
41・・・第1の電極層
42、421、422・・・第2の電極層
43・・・本体部
44・・・低背部
45・・・第1の検出用電極
46・・・第1のダミー電極
5、5B・・・第2の電極
51、511、512・・・第3の電極層
52、521、522・・・第4の電極層
53・・・第2の検出用電極
54・・・第2の検出用電極
6・・・スペーサ
61・・・開口
62・・・上面
63・・・下面DESCRIPTION OF
[1]本発明に係る感圧センサは、第1の基板と、前記第1の基板に対向する第2の基板と、前記第1の基板の第1の面に設けられた第1の電極と、前記第1の電極に対向するように、前記第2の基板の第2の面に設けられた第2の電極と、前記第1の電極及び前記第2の電極に対応する位置に開口を有し、前記第1の基板と前記第2の基板との間に介在するスペーサと、を備え、前記第1の電極は、前記開口に挿入された挿入部を有し、前記挿入部の総厚は、前記スペーサの厚さと実質的に同一の厚さを有しており、前記第1の電極の一部又は前記第1の基板は、前記スペーサの一方面と接触し、前記第2の電極において前記第1の基板に最も近い面の一部は、前記スペーサの他方面と接触しており、前記第1の電極と、前記第2の電極と、を含む領域において、前記第1の面と前記第2の面は実質的に平行であることを特徴とする。
[2]上記発明において、前記第2の電極は、前記第2の基板上に設けられた第3の電極層と、前記第3の電極層を覆うように設けられ、前記第3の電極層の電気抵抗値よりも高い電気的抵抗値を有する第4の電極層と、を備えていてもよい。
[1] A pressure-sensitive sensor according to the present invention includes a first substrate, a second substrate facing the first substrate, and a first electrode provided on a first surface of the first substrate. A second electrode provided on the second surface of the second substrate so as to face the first electrode, and an opening at a position corresponding to the first electrode and the second electrode. has, and a spacer interposed between the first substrate and the second substrate, the first electrodes has an insertion portion inserted into the opening, the insertion portion The total thickness of the first electrode has substantially the same thickness as the spacer, and a part of the first electrode or the first substrate is in contact with one surface of the spacer, some of the surface closest to the first substrate in the second electrode is in contact with the other surface of said spacer, said first electrode, said second electrode In the region containing, and said first surface and the second surface are substantially parallel.
[2] In the above invention, the second electrode is provided so as to cover the third electrode layer provided on the second substrate and the third electrode layer, and the third electrode layer And a fourth electrode layer having an electrical resistance value higher than the electrical resistance value.
[3]上記発明において、前記挿入部は、前記開口の内壁面から離間していてもよい。 [ 3 ] In the above invention, the insertion portion may be separated from the inner wall surface of the opening.
[4]上記発明において、前記第1の電極は、前記挿入部を含む本体部と、前記本体部の周囲に設けられ、前記本体部よりも低い高さを有する低背部と、を有し、前記低背部は、前記スペーサの一方面と接触していてもよい。 [ 4 ] In the above invention, the first electrode includes a main body including the insertion portion, and a low-profile portion provided around the main body and having a height lower than the main body. The low profile portion may be in contact with one surface of the spacer.
[5]上記発明において、前記本体部は、前記第1の基板上に設けられた第1の電極層と、前記第1の電極層を覆うように設けられ、前記第1の電極層の電気抵抗値よりも高い電気的抵抗値を有する第2の電極層と、を備え、前記低背部は、前記第1の電極層又は前記第2の電極層の少なくとも一方を備えていてもよい。 [ 5 ] In the above invention, the main body is provided so as to cover the first electrode layer provided on the first substrate and the first electrode layer, and the electric power of the first electrode layer is provided. A second electrode layer having an electrical resistance value higher than the resistance value, and the low profile portion may include at least one of the first electrode layer or the second electrode layer.
[6]上記発明において、前記第1の電極層と前記第2の電極層の厚さが異なり、前記低背部は、前記第1の電極層の厚さ又は前記第2の電極層の厚さのうち、大きい方の厚さと実質的に等しい厚さの電極層を有していてもよい。 [ 6 ] In the above invention, the thicknesses of the first electrode layer and the second electrode layer are different, and the low profile portion is the thickness of the first electrode layer or the thickness of the second electrode layer. Of these, an electrode layer having a thickness substantially equal to the larger thickness may be provided.
[7]上記発明において、前記低背部は、前記本体部から径方向に連続して形成されていてもよい。 [ 7 ] In the above invention, the low profile portion may be continuously formed in the radial direction from the main body portion.
[8]上記発明において、前記低背部は、前記本体部から径方向に離間して形成されているダミー電極であってもよい。 [ 8 ] In the above invention, the low profile portion may be a dummy electrode that is formed to be separated from the main body portion in the radial direction.
[9]上記発明において、前記第1の電極又は前記第2の電極の少なくとも一方が、弾性ビーズを含有した表面層を有していてもよい。 [ 9 ] In the above invention, at least one of the first electrode and the second electrode may have a surface layer containing elastic beads.
[10]本発明に係る感圧センサは、第1の基板と、前記第1の基板に対向する第2の基板と、前記第1の基板に設けられた第1の電極と、前記第1の電極に対向するように、前記第2の基板に設けられた第2の電極と、前記第1の電極及び前記第2の電極に対応する位置に開口を有し、前記第1の基板と前記第2の基板との間に介在するスペーサと、を備え、前記第1の電極及び前記第2の電極の少なくとも一方は、前記開口に挿入された挿入部を有し、前記挿入部の総厚は、前記スペーサの厚さと実質的に同一の厚さを有しており、前記第1の基板は、前記スペーサの一方面と接触し、前記第2の電極の一部は、前記スペーサの他方面と接触しており、前記第2の電極における前記スペーサの他方面と接触している部分と、前記スペーサと、の総厚は、前記第1の電極における前記開口に対応する部分と、前記第2の電極における前記開口に対応する部分と、の総厚と実質的に等しいことを特徴とする。 [ 10 ] A pressure-sensitive sensor according to the present invention includes a first substrate, a second substrate facing the first substrate, a first electrode provided on the first substrate, and the first substrate. A second electrode provided on the second substrate so as to face the electrode, and an opening at a position corresponding to the first electrode and the second electrode, A spacer interposed between the first substrate and the second substrate, wherein at least one of the first electrode and the second electrode has an insertion portion inserted into the opening. The thickness is substantially the same as the thickness of the spacer, the first substrate is in contact with one surface of the spacer, and a part of the second electrode is formed on the spacer. A portion in contact with the other surface, a portion of the second electrode in contact with the other surface of the spacer, and the spacer. When the total thickness of the is characterized a portion corresponding to the opening in the first electrode, and a portion corresponding to the opening in the second electrode, the total thickness and substantially equal.
[11]本発明に係る感圧センサは、第1の基板と、前記第1の基板に対向する第2の基板と、前記第1の基板に設けられた第1の電極と、前記第1の電極に対向するように、前記第2の基板に設けられた第2の電極と、前記第1の電極及び前記第2の電極に対応する位置に開口を有し、前記第1の基板と前記第2の基板との間に介在するスペーサと、を備え、前記第1の電極及び前記第2の電極の少なくとも一方は、前記開口に挿入された挿入部を有し、前記挿入部の総厚は、前記スペーサの厚さと実質的に同一の厚さを有しており、前記第1の電極の一部は、前記スペーサの一方面と接触し、前記第2の電極の一部は、前記スペーサの他方面と接触しており、前記第1の電極における前記スペーサの一方面と接触している部分と、前記第2の電極における前記スペーサの他方面と接触している部分と、前記スペーサと、の総厚は、前記第1の電極における前記開口に対応する部分と、前記第2の電極における前記開口に対応する部分と、の総厚と実質的に等しいことを特徴とする。 [ 11 ] A pressure-sensitive sensor according to the present invention includes a first substrate, a second substrate facing the first substrate, a first electrode provided on the first substrate, and the first substrate. A second electrode provided on the second substrate so as to face the electrode, and an opening at a position corresponding to the first electrode and the second electrode, A spacer interposed between the first substrate and the second substrate, wherein at least one of the first electrode and the second electrode has an insertion portion inserted into the opening. The thickness is substantially the same as the thickness of the spacer, a portion of the first electrode is in contact with one side of the spacer, and a portion of the second electrode is A portion in contact with the other surface of the spacer, a portion in contact with the one surface of the spacer in the first electrode; The total thickness of the portion of the two electrodes in contact with the other surface of the spacer and the spacer corresponds to the portion corresponding to the opening in the first electrode and the opening in the second electrode. And a total thickness of the portion to be processed is characterized by being substantially equal.
[12]本発明に係る感圧センサは、第1の基板と、前記第1の基板に対向する第2の基板と、前記第1の基板に設けられた第1の電極と、前記第1の電極に対向するように、前記第2の基板に設けられた第2の電極と、前記第1の電極及び前記第2の電極に対応する位置に開口を有し、前記第1の基板と前記第2の基板との間に介在するスペーサと、を備え、前記第1の電極及び前記第2の電極の少なくとも一方は、前記開口に挿入された挿入部を有し、前記挿入部の総厚は、前記スペーサの厚さと実質的に同一の厚さを有しており、前記第1の電極は、前記挿入部を含む本体部と、前記本体部の周囲に設けられ、前記本体部よりも低い高さを有する低背部と、を有しており、前記低背部は、前記スペーサの一方面と接触し、前記第2の電極の一部は、前記スペーサの他方面と接触しており、前記低背部と、前記第2の電極における前記スペーサの他方面と接触している部分と、前記スペーサと、の総厚は、前記本体部と、前記第2の電極における前記開口に対応する部分と、の総厚と実質的に等しいことを特徴とする。 [ 12 ] A pressure-sensitive sensor according to the present invention includes a first substrate, a second substrate facing the first substrate, a first electrode provided on the first substrate, and the first substrate. A second electrode provided on the second substrate so as to face the electrode, and an opening at a position corresponding to the first electrode and the second electrode, A spacer interposed between the first substrate and the second substrate, wherein at least one of the first electrode and the second electrode has an insertion portion inserted into the opening. The thickness is substantially the same as the thickness of the spacer, and the first electrode is provided around the main body including the insertion portion and the main body. A low back portion having a low height, and the low back portion contacts one side of the spacer, and the second back portion A part of the pole is in contact with the other surface of the spacer, and the total thickness of the low profile, the portion of the second electrode in contact with the other surface of the spacer, and the spacer is: It is substantially the same as the total thickness of the main body and the portion of the second electrode corresponding to the opening.
[13]本発明に係る感圧センサは、第1の基板と、前記第1の基板に対向する第2の基板と、前記第1の基板に設けられた第1の電極と、前記第1の電極に対向するように、前記第2の基板に設けられた第2の電極と、前記第1の電極及び前記第2の電極に対応する位置に開口を有し、前記第1の基板と前記第2の基板との間に介在するスペーサと、を備え、前記第1の電極及び前記第2の電極の少なくとも一方は、前記開口に挿入された挿入部を有し、前記挿入部の総厚は、前記スペーサの厚さと実質的に同一の厚さを有しており、前記第1の電極は、前記挿入部を含む本体部と、前記本体部の周囲に設けられ、前記本体部よりも低い高さを有する低背部と、を有しており、前記第2の電極は、前記挿入部に対向する第2の本体部と、前記第2の本体部の周囲に設けられ、前記第2の本体部よりも低い高さを有する第2の低背部と、を有しており、前記低背部は、前記スペーサの一方面と接触し、前記第2の低背部は、前記スペーサの他方面と接触しており、前記低背部と、前記第2の低背部と、前記スペーサと、の総厚は、前記本体部と、前記第2の本体部と、の総厚と実質的に等しいことを特徴とする。 [ 13 ] A pressure-sensitive sensor according to the present invention includes a first substrate, a second substrate facing the first substrate, a first electrode provided on the first substrate, and the first substrate. A second electrode provided on the second substrate so as to face the electrode, and an opening at a position corresponding to the first electrode and the second electrode, A spacer interposed between the first substrate and the second substrate, wherein at least one of the first electrode and the second electrode has an insertion portion inserted into the opening. The thickness is substantially the same as the thickness of the spacer, and the first electrode is provided around the main body including the insertion portion and the main body. A low back portion having a low height, and the second electrode has a second body portion facing the insertion portion, A second low-profile portion provided around the second main-body portion and having a height lower than that of the second main-body portion, and the low-profile portion contacts one surface of the spacer. The second low profile portion is in contact with the other surface of the spacer, and the total thickness of the low profile portion, the second low profile portion, and the spacer is determined by the main body portion and the first profile. The total thickness of the two main body portions is substantially equal.
本発明によれば、挿入部は第2の基板に設けられた第2の電極に近接した状態で保持されるため、微小な荷重を含む様々な荷重を検出することができる。また、挿入部が、スペーサの厚さと実質的に同一の厚さを有していると共に、前記第1の電極と、前記第2の電極と、を含む領域において、第1の基板の第1の面と第2の基板の第2の面は実質的に平行であるため、第1及び第2の基板を引き離す方向に働く力が存在しない。また、第2の電極において前記第1の基板に最も近い面の一部は、スペーサの他方面と接触しているため、接点部間に加わる初期荷重は、挿入部の厚さのみに依存し、第2電極の厚さばらつきの影響をほとんど受けず、安定した初期感圧特性を確保することができる。従って、安定した感圧特性を長期的に確保することができる。 According to the present invention, since the insertion portion is held in the vicinity of the second electrode provided on the second substrate, various loads including a minute load can be detected. In addition, the insertion portion has a thickness substantially the same as the thickness of the spacer, and the first portion of the first substrate in the region including the first electrode and the second electrode. Since the second surface of the second substrate and the second surface of the second substrate are substantially parallel, there is no force acting in the direction of separating the first and second substrates. In addition, since a part of the surface of the second electrode closest to the first substrate is in contact with the other surface of the spacer, the initial load applied between the contact portions depends only on the thickness of the insertion portion. Thus, it is possible to ensure a stable initial pressure-sensitive characteristic without being affected by the thickness variation of the second electrode. Therefore, stable pressure sensitive characteristics can be ensured for a long period of time.
<実施例2>
実施例2では、第1の電極4Bのフランジ部44を省略すると共にスペーサ6として厚さ20[μm]の両面粘着シート(リンテック社製)を用い、第1の電極層41の直径を5[mm]とし、第2の電極層42の直径を6[mm]とし、第3の電極層51の直径を8[mm]とし、第4の電極層52の直径を9[mm]としたこと以外は実施例1と同様にして、図1に記載されているような構成の感圧センサ1を作製した。
<Example 2>
In Example 2, the
次いで、第2の基板3に、実施例1と同様の方法により、厚さ10[μm]、直径4[mm]の第3の電極層511を形成すると共に、当該第3の電極層511の中心から3.5[mm]離れた場所に幅1.0[mm]の第3の電極層512の中心が来るように第3の電極層512を形成した。そして、厚さ10[μm]、直径4.5[mm]の第4の電極層521を第3の電極層511の上に形成すると共に、厚さ10[μm]、幅2.0[mm]の第4の電極層522を第3の電極層512の上に形成した。次いで、実施例1と同様の方法で、第2の基板3を第1の基板2に張り付けることで感圧センサ1Dを作製した。
Next, a
実施例1の測定結果を図7、図8及び表1に示し、実施例2の測定結果を図7、図9及び表1に示し、実施例3の測定結果を図7に示し、比較例1の測定結果を図7に示し、比較例2の測定結果を図7、図10及び表1に示し、比較例3の測定結果を図7に示す。
図7に示す結果によると、荷重が0Nにおける実施例1の感圧センサの抵抗値は約100000Ωであり、荷重が5Nにおける抵抗値は約900Ωであることが分かった。また、荷重が0Nにおける実施例2の感圧センサの抵抗値は約30000Ωであり、荷重が5Nにおける抵抗値は約1500Ωであることが分かった。さらに、荷重が0Nにおける実施例3の感圧センサの抵抗値は約100000Ωであり、荷重が5Nにおける抵抗値は約1500Ωであることが分かった。 According to the results shown in FIG. 7, it was found that the resistance value of the pressure-sensitive sensor of Example 1 at a load of 0 N was about 100,000 Ω, and the resistance value at a load of 5 N was about 900 Ω. Further, it was found that the resistance value of the pressure-sensitive sensor of Example 2 at a load of 0 N was about 30000 Ω, and the resistance value at a load of 5 N was about 1500 Ω. Furthermore, it was found that the resistance value of the pressure-sensitive sensor of Example 3 at a load of 0 N was about 100,000 Ω, and the resistance value at a load of 5 N was about 1500 Ω.
一方、図7に示す結果によると、比較例1の感圧センサは荷重が約0.6Nに達するまで抵抗値の変化がなく、印加された荷重を検出できていないことが分かった。また、荷重が5Nにおける比較例2及び比較例3の感圧センサの抵抗値は、それぞれ約2000Ω、約250Ωである一方で、荷重が0Nにおける抵抗値はそれぞれ約4500Ω、約1500Ωであった。これにより、荷重0N〜5Nにおける比較例2、3の感圧センサの抵抗値変化量は、荷重0N〜5Nにおける実施例1〜3の感圧センサの抵抗値変化量に比べて大幅に小さいことが分かった。 On the other hand, according to the results shown in FIG. 7, it was found that the pressure-sensitive sensor of Comparative Example 1 did not change the resistance value until the load reached about 0.6 N and could not detect the applied load. The resistance values of the pressure sensitive sensors of Comparative Example 2 and Comparative Example 3 at a load of 5 N are about 2000Ω and about 250 Ω, respectively, while the resistance values at a load of 0N are about 4500 Ω and about 1500 Ω, respectively. there were. Thereby, the resistance value change amount of the pressure sensors of Comparative Examples 2 and 3 at loads 0N to 5N is significantly smaller than the resistance value change amount of the pressure sensors of Examples 1 to 3 at loads 0N to 5N. I understood.
Claims (8)
前記第1の基板に対向する第2の基板と、
前記第1の基板の第1の面に設けられた第1の電極と、
前記第1の電極に対向するように、前記第2の基板の第2の面に設けられた第2の電極と、
前記第1の電極及び前記第2の電極に対応する位置に開口を有し、前記第1の基板と前記第2の基板との間に介在するスペーサと、を備え、
前記第1の電極及び前記第2の電極の少なくとも一方は、前記開口に挿入された挿入部を有し、
前記挿入部の総厚は、前記スペーサの厚さと実質的に同一の厚さを有しており、
前記第1の電極の一部又は前記第1の基板は、前記スペーサの一方面と接触し、
前記第2の電極の一部は、前記スペーサの他方面と接触しており、
前記第1の電極と、前記第2の電極と、を含む領域において、前記第1の面と前記第2の面は実質的に平行であることを特徴とする感圧センサ。A first substrate;
A second substrate facing the first substrate;
A first electrode provided on a first surface of the first substrate;
A second electrode provided on the second surface of the second substrate so as to face the first electrode;
A spacer having an opening at a position corresponding to the first electrode and the second electrode, and interposed between the first substrate and the second substrate,
At least one of the first electrode and the second electrode has an insertion portion inserted into the opening,
The total thickness of the insertion portion has substantially the same thickness as the spacer,
A part of the first electrode or the first substrate is in contact with one surface of the spacer;
A portion of the second electrode is in contact with the other surface of the spacer;
In the region including the first electrode and the second electrode, the first surface and the second surface are substantially parallel to each other.
前記挿入部は、前記開口の内壁面から離間していることを特徴とする感圧センサ。The pressure-sensitive sensor according to claim 1,
The pressure sensor according to claim 1, wherein the insertion portion is separated from an inner wall surface of the opening.
前記第1の電極は、
前記挿入部を含む本体部と、
前記本体部の周囲に設けられ、前記本体部よりも低い高さを有する低背部と、を有し、
前記低背部は、前記スペーサの一方面と接触していることを特徴とする感圧センサ。The pressure-sensitive sensor according to claim 1 or 2,
The first electrode is
A main body including the insertion portion;
A low-profile portion provided around the main body portion and having a lower height than the main body portion;
The low-profile portion is in contact with one surface of the spacer.
前記本体部は、
前記第1の基板上に設けられた第1の電極層と、
前記第1の電極層を覆うように設けられ、前記第1の電極層の電気抵抗値よりも高い電気的抵抗値を有する第2の電極層と、を備え、
前記低背部は、前記第1の電極層又は前記第2の電極層を備えることを特徴とする感圧センサ。The pressure-sensitive sensor according to claim 3,
The main body is
A first electrode layer provided on the first substrate;
A second electrode layer provided so as to cover the first electrode layer and having an electrical resistance value higher than the electrical resistance value of the first electrode layer,
The low-profile portion includes the first electrode layer or the second electrode layer.
前記第1の電極層と前記第2の電極層の厚さは実質的に異なっており、
前記低背部は、前記第1の電極層の厚さ又は前記第2の電極層の厚さのうち、大きい方の厚さと実質的に等しい厚さの電極層を有することを特徴とする感圧センサ。The pressure-sensitive sensor according to claim 4,
The thicknesses of the first electrode layer and the second electrode layer are substantially different;
The low profile portion includes an electrode layer having a thickness substantially equal to a larger thickness of the thickness of the first electrode layer or the thickness of the second electrode layer. Sensor.
前記低背部は、
前記本体部から径方向に連続して形成されていることを特徴とする感圧センサ。The pressure-sensitive sensor according to any one of claims 3 to 5,
The low profile is
A pressure-sensitive sensor, which is formed continuously in a radial direction from the main body.
前記低背部は、
前記本体部から径方向に離間して形成されているダミー電極であることを特徴とする感圧センサ。The pressure-sensitive sensor according to any one of claims 3 to 5,
The low profile is
A pressure-sensitive sensor, wherein the pressure-sensitive sensor is a dummy electrode formed to be spaced apart from the main body portion in the radial direction.
前記第1の電極又は前記第2の電極の少なくとも一方が、弾性ビーズを含有した表面層を有することを特徴とする感圧センサ。The pressure-sensitive sensor according to any one of claims 1 to 7,
At least one of the first electrode or the second electrode has a surface layer containing elastic beads.
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