WO2023136041A1 - 感圧センサユニット - Google Patents

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WO2023136041A1
WO2023136041A1 PCT/JP2022/046268 JP2022046268W WO2023136041A1 WO 2023136041 A1 WO2023136041 A1 WO 2023136041A1 JP 2022046268 W JP2022046268 W JP 2022046268W WO 2023136041 A1 WO2023136041 A1 WO 2023136041A1
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WO
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pressure sensor
load
pressure
sensor unit
electrode
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/046268
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
政巳 渡辺
Original Assignee
株式会社フジクラ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Application filed by 株式会社フジクラ filed Critical 株式会社フジクラ
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress

Definitions

  • the present invention relates to a pressure sensor unit having a pressure sensor for detecting the magnitude of applied load.
  • a pressure sensor unit having a pressure sensor for detecting the magnitude of applied load.
  • a conventional pressure sensor includes an upper circuit board having a pair of interdigitated comb-shaped electrodes and a lower circuit board having a disc-shaped electrode facing the comb-shaped electrodes.
  • at least one of the three electrodes is a pressure sensitive resistor (for example, Patent Document 1 (paragraphs [0002] to [0005], FIGS. 1(a) to 1(c) ))reference).
  • Another conventional pressure-sensitive sensor includes an upper circuit board having a disc-shaped pressure-sensitive resistor and a lower circuit board having a disc-shaped counter electrode facing the pressure-sensitive resistor ( For example, refer to Patent Document 1 (paragraphs [0006] to [0008] and FIGS. 2(a) to 2(c)).
  • the electrodes arranged below the applied portion come into direct contact with each other. As the load further increases, the contact area between the electrodes increases and the resistance decreases.
  • the pressure-sensitive sensor described above detects the magnitude of the load using such a change in the resistance value.
  • the conventional pressure-sensitive sensor described above has the problem that the detectable load range may be narrow.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a pressure sensor unit capable of detecting a wide load range.
  • Aspect 1 of the present invention includes a first pressure sensor whose output changes according to the magnitude of the applied load, and a second pressure sensor whose output changes according to the magnitude of the applied load.
  • a pressure sensor whose output changes according to the magnitude of the applied load
  • a second pressure sensor whose output changes according to the magnitude of the applied load.
  • a pressure sensor whose output changes according to the magnitude of the applied load
  • a plate member arranged to encompass the first and second pressure sensors in plan view
  • a first pressure sensor interposed between the first pressure sensor and the plate member.
  • a second load transmission member interposed between the second pressure sensor and the plate member, wherein the first load transmission member has a first load area to the first pressure sensor, and the second load transmission member transmits a load belonging to a second load range larger than the first load to the second pressure sensor.
  • a second aspect of the present invention is the pressure sensor unit according to the first aspect, wherein the second load transmission member does not transmit the load belonging to the first load region to the second pressure sensor. It may be a sensor unit.
  • Aspect 3 of the present invention is the pressure sensor unit according to aspect 1 or aspect 2, wherein the height of the first load transmission member is higher than the height of the second load transmission member.
  • the second load transmission member may be a pressure sensor unit that is softer than the first load transmission member.
  • Aspect 4 of the present invention is the pressure-sensitive sensor unit according to any one of aspects 1 to 3, wherein the first pressure-sensitive sensor is electrically connected to each other by applying a load. a second electrode, the second pressure sensor comprising third and fourth electrodes electrically connected to each other by application of a load;
  • the pressure sensor unit may include a resistor electrically connected in series to the first or second electrode of the pressure sensor.
  • a fifth aspect of the present invention is the pressure-sensitive sensor unit according to the fourth aspect, wherein the resistance value of the resistor is greater than the resistance value of the second pressure-sensitive sensor in the ON state. good too.
  • a sixth aspect of the present invention is the pressure-sensitive sensor unit according to the fourth aspect or the fifth aspect, wherein the pressure-sensitive sensor unit includes a plurality of the first pressure-sensitive sensors, and the pressure-sensitive sensor units mutually a first electrode group consisting of a plurality of the first electrodes electrically connected to each other; and a second electrode group consisting of a plurality of the second electrodes electrically connected to each other;
  • the resistor may be a pressure sensor unit electrically connected in series with the first or second electrode group.
  • Aspect 7 of the present invention is the pressure-sensitive sensor unit according to any one of Aspects 4 to 6, wherein the pressure-sensitive sensor unit comprises a first substrate and a first substrate facing the first substrate. and two substrates, wherein the first electrode is provided on the first substrate, and the second electrode is provided on the second substrate so as to face the first electrode.
  • Aspect 8 of the present invention is the pressure-sensitive sensor unit according to any one of aspects 4 to 6, wherein the pressure-sensitive sensor unit comprises a first substrate and a first substrate facing the first substrate. and two substrates, wherein the third electrode is provided on the first substrate, and the fourth electrode is provided on the second substrate so as to face the third electrode.
  • a ninth aspect of the present invention is the pressure sensor unit according to the seventh aspect or the eighth aspect, wherein the height of the first load transmission member is higher than the height of the second load transmission member, and the height of the first load transmission member is higher than that of the second load transmission member.
  • a load transmission member is bonded to either one of the first base material and the second base material, and is also bonded to the plate member, and the second load transmission member is bonded to the first base material. , the second base material, or the plate member.
  • a tenth aspect of the present invention is the pressure-sensitive sensor unit according to any one of the seventh to the ninth aspects, wherein the pressure-sensitive sensor unit is provided between the first base material and the second base material.
  • An intervening spacer is provided, said spacer having a first opening accommodating said first and second electrodes of said first pressure sensor and said third and fourth electrodes of said second pressure sensor. and a second opening that accommodates an electrode, wherein the width of the first opening is greater than the width of the second opening.
  • Aspect 11 of the present invention is the pressure-sensitive sensor unit according to any one of aspects 1 to 10, wherein the pressure-sensitive sensor unit comprises a plurality of the first pressure-sensitive sensors, and a plurality of the pressure-sensitive sensors. a first load transmission member, wherein the plurality of first pressure-sensitive sensors are arranged around the second pressure-sensitive sensor; It may be a pressure sensor unit arranged around the load transmission member.
  • a pressure sensor unit includes a first load transmission member that transmits a load belonging to a first load range to a first pressure sensor, and a second load that is larger than the first load range. a second load transmission member that transmits a load belonging to the region to the second pressure sensor. Therefore, the pressure sensor unit according to the present invention can detect the load in both the first area and the second area, so that the detectable load area can be widened.
  • FIG. 1 is a plan view showing an example of a pressure sensor unit according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II of FIG. 3(a) is a sectional view showing a state in which a low load is applied to the pressure sensor unit of FIG. 2, and
  • FIG. 3(b) is a state in which a high load is applied to the pressure sensor unit of FIG. It is a sectional view showing.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between the magnitude F of the load applied to the pressure-sensitive sensor unit and the resistance value R output from the pressure-sensitive sensor unit according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a first modification of the pressure sensor unit according to the embodiment of the invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a second modification of the pressure sensor unit according to the embodiment of the invention.
  • FIG. 7(a) is an enlarged plan view showing a pressure sensor in a third modification of the pressure sensor unit according to the embodiment of the present invention
  • FIG. 7(b) is a pressure sensor of FIG.
  • FIG. 7(c) is an enlarged plan view showing the lower membrane of the unit
  • FIG. 7(c) is an enlarged plan view showing the spacer and the upper membrane of the pressure sensor unit of FIG. 7(a).
  • FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view showing a pressure sensor in a fourth modification of the pressure sensor unit according to the embodiment of the present invention
  • FIG. 8(b) is the lower side of the pressure sensor in FIG. 8(a).
  • 8(c) is an enlarged plan view showing the membrane
  • FIG. 8(c) is an enlarged plan view showing the upper membrane of the pressure sensor of FIG. 8(a).
  • FIG. 1 is a plan view showing an example of a pressure sensor unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II of FIG. Note that FIG. 2 illustrates the pressure sensor unit when no load is applied.
  • the pressure sensor unit 1A is a pressure sensor unit whose output changes according to the magnitude of the applied load.
  • a resistance value is used as this output. Note that this output is not limited to a resistance value, and may be a voltage value, for example.
  • the pressure sensor unit 1A in this embodiment includes a pressure sensor sheet 2, a plurality of (four in this example) first load transmission members 3A to 3D, and a second load transmission member 3A to 3D. and a plate member 5.
  • the pressure-sensitive sensor sheet 2 includes pressure-sensitive sensors 2A to 2E whose resistance values change according to the magnitude of the applied load.
  • the first pressure-sensitive sensors 2A to 2D in this embodiment are used to detect a load (low load) belonging to the first load area (low load area), and the second pressure-sensitive sensor 2E is used to detect a load belonging to the first load area (low load area). It is used to detect a load (high load) belonging to a second load range (high load range) that is larger than the first load range.
  • the load range is the range of the magnitude of the load.
  • the first load range is not particularly limited, but may be, for example, 20 gf to 500 gf
  • the second load range is not particularly limited, but may be, for example, 500 gf to 2000 gf.
  • the pressure sensor sheet 2 of this embodiment includes a lower membrane substrate 10, an upper membrane substrate 20, and spacers 30.
  • the lower membrane substrate 10 includes a first base material 11, a first wiring pattern 12, a first electrode group 13 (13A to 13D), and second electrodes. It has a group 14 (14A to 14D), a third electrode 13E, a fourth electrode 14E, a second wiring pattern 15, a resistor 16, and a third wiring pattern 17.
  • FIG. 14 14A to 14D
  • the first base material 11 of the lower membrane substrate 10 is a film-like member made of a flexible and electrically insulating material.
  • materials constituting the first base material 11 include resin materials, and more specifically, polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene naphthalate (PEN). . Note that the first base material 11 does not have to be flexible.
  • a first wiring pattern 12 is formed on the upper surface of a first base material 11. As shown in FIG. 1, a first wiring pattern 12 is formed on the upper surface of a first base material 11. As shown in FIG. The first wiring pattern 12 of the present embodiment functions as lead wiring that electrically connects the first electrode group 13 and the third electrode 13E to a power source (not shown).
  • the first wiring pattern 12 has a first wiring portion 121 a, a second wiring portion 121 b, and a first external terminal portion 122 .
  • the first wiring portion 121a has a U-shaped linear shape. One end of the first wiring portion 121a is connected to the second wiring portion 121b.
  • the second wiring portion 121 b has an L-shaped linear shape, and one end of the second wiring portion 121 b is connected to the first external terminal portion 122 .
  • the first external terminal portion 122 is a terminal portion electrically connected to a power source (not shown).
  • the first wiring pattern 12 is formed by printing a conductive paste on the upper surface of the first base material 11 and solidifying (curing) it.
  • the conductive paste is made by mixing conductive particles and a binder resin with water or a solvent and various additives.
  • the conductive paste forming the first wiring pattern 12 is a low-resistance conductive paste having a relatively small electrical resistance value. Note that the method for forming the first wiring pattern 12 is not particularly limited to the above. For example, the first wiring pattern 12 may be formed by etching a metal foil instead of the conductive paste.
  • conductive particles include silver, copper, nickel, tin, bismuth, zinc, indium, palladium, and alloys thereof.
  • binder resins include acrylic resins, polyester resins, epoxy resins, vinyl resins, urethane resins, phenol resins, polyimide resins, silicone resins, fluorine resins, and the like.
  • the solvent contained in the conductive paste include ⁇ -terpineol, butyl carbitol acetate, butyl carbitol, 1-decanol, butyl cellosolve, diethylene glycol monoethyl ether acetate, tetradecane, and the like.
  • the low-resistance conductive paste a silver paste containing silver as the main component of the conductive particles or a copper paste containing copper as the main component of the conductive particles is used.
  • a metal salt may be used as the conductive particles contained in the conductive paste. Examples of metal salts include salts of the metals described above.
  • the binder resin may be omitted from the above conductive paste.
  • a conductive ink may be used instead of the conductive paste.
  • the method of applying the conductive paste is not particularly limited, but either a contact application method or a non-contact application method may be used.
  • Specific examples of the contact coating method include screen printing, gravure printing, offset printing, gravure offset printing, and flexographic printing.
  • specific examples of non-contact coating methods include inkjet printing, spray coating, dispense coating, and jet dispense.
  • the heat source for curing the conductive paste is not particularly limited, but examples include an electric heating oven, an infrared oven, a far infrared furnace (IR), a near infrared furnace (NIR), a laser irradiation device, and the like. The heat treatment may be a combination of these.
  • a first electrode group 13 is connected to the first wiring portion 121 a of the first wiring pattern 12 .
  • the first electrode group 13 includes a plurality (four in this example) of first electrodes 13A to 13D.
  • the first electrodes 13A to 13D in the first electrode group 13 are arranged on the first wiring portion 121a so as to be electrically connected in parallel with each other. Also, in this embodiment, the first electrodes 13A to 13D are arranged so as to surround the third electrode 13E and the fourth electrode 14E.
  • first electrodes 13A to 13D in this embodiment all have the same configuration, the configuration of the first electrode 13A will be described here as a representative.
  • the first electrode 13A is a comb-shaped electrode.
  • the first electrode 13A has a connection wiring portion 131 and a plurality of (three in this example) comb tooth portions 132 .
  • the connection wiring portion 131 is a linear portion extending along the Y direction in the drawing, and one end of the connection wiring portion 131 is connected to the first wiring portion 121 a of the first wiring pattern 12 .
  • a plurality of comb tooth portions 132 are connected to the other end side of this connection wiring portion 131 . As shown in FIGS. 1 and 2, the plurality of comb tooth portions 132 are arranged in parallel along the Y direction in the drawings and protrude from the connection wiring portion 131 in the +X direction in the drawings. .
  • a second electrode group 14 is arranged on the first substrate 11 so as to be adjacent to the first electrode group 13 .
  • the second electrode group 14 includes a plurality (four in this example) of second electrodes 14A to 14D.
  • the second electrodes 14A-14D are arranged adjacent to the first electrodes 13A-13D, respectively. Further, the second electrodes 14A-14D are arranged so as to be slightly separated from the first electrodes 13A-13D so as to be electrically insulated from the first electrodes 13A-13D. In this embodiment, the second electrodes 14A-14D are arranged to surround the third electrode 13E and the fourth electrode 14E, like the first electrodes 13A-13D.
  • the plurality of first pressure sensors 2A to 2D are arranged so as to surround the second pressure sensor 2E, but the present invention is not limited to this.
  • the first pressure sensors and the second pressure sensors may be arranged alternately.
  • the configuration of the second electrode 14A will be described here as a representative.
  • the second electrode 14A has a planar shape point-symmetrical with respect to the first electrode 13A.
  • the second electrode 14A has a connection wiring portion 141 and a plurality of (three in this example) comb tooth portions 142 .
  • the connection wiring portion 141 is a linear portion extending along the Y direction in the drawing.
  • a plurality of comb tooth portions 142 are connected to one end side of the connection wiring portion 141 .
  • the plurality of comb tooth portions 142 are arranged along the Y direction in the figure and protrude from the connection wiring portion 141 in the -X direction in the figure.
  • the comb tooth portion 142 is inserted between the comb tooth portions 132 of the first electrode 13A, and faces the comb tooth portion 132 of the first electrode 13A along the Y direction in the drawing.
  • the first and second electrodes 13A to 13D and 14A to 14D as described above are formed by printing a conductive paste on the upper surface of the first base material 11 and solidifying (curing) it.
  • the conductive paste is a high resistance conductive paste with a relatively high electrical resistance value. Note that conductive ink may be used instead of the conductive paste.
  • Examples of the conductive particles contained in the conductive paste include carbon and the like. Specific examples of this carbon include graphite and carbon black. Further, as specific examples of the binder resin and the solvent, the above materials can be exemplified. Note that the binder resin may be omitted from the conductive paste.
  • the method of applying the conductive paste is not particularly limited, but either the contact application method or the non-contact application method may be used.
  • a second wiring pattern 15 is connected to the other end of the connection wiring portion 141 of the second electrodes 14A to 14D. This second wiring pattern 15 electrically connects the second electrodes 14A to 14D and the resistor 16 .
  • the second wiring pattern 15 is made of the same material as the first wiring pattern 12, although it is not particularly limited.
  • the second wiring pattern 15 is not particularly limited, but is formed by printing a conductive paste on the upper surface of the first base material 11 and solidifying (curing) it, similarly to the first wiring pattern 12. It is
  • the second wiring pattern 15 has a third wiring portion 151 and a first resistor connection portion 153 .
  • the third wiring portion 151 has a linear shape, and the second electrodes 14A to 14D are arranged on the third wiring portion 151 so as to be electrically connected to each other in parallel. ing.
  • a first resistor connecting portion 153 is connected to the other end of the third wiring portion 151 .
  • the first resistor connection portion 153 of the present embodiment is a land pattern wider than the third wiring portion 151, although not particularly limited.
  • a resistor 16 is connected to the first resistor connecting portion 153 .
  • the resistor 16 in this embodiment is arranged on the second wiring pattern 15 so as to be electrically connected in series to the second electrode group 14 .
  • This resistor 16 has a resistance value R 1 (constant) that is greater than the resistance value R x2 in the ON state of the second pressure sensor 2E.
  • the "on state” of the first pressure sensors 2A to 2D means that the first electrodes 13A to 13D and the second electrodes 14A to 14D are electrically connected via the connectors 22A to 22D.
  • the "on state” of the second pressure-sensitive sensor 2E means that the third electrode 13E and the fourth electrode 14E are electrically connected via the connector 22E. state.
  • “electrically connecting" the connection body and the electrode means that the resistance value between the connection body and the electrode is equal to or less than a predetermined threshold, and the connection body and the electrode are It does not include the state of mere contact.
  • the resistance values R x1 and R x2 in this "on state” are variables that change according to the magnitude of the load, as will be described later.
  • this resistor 16 is not particularly limited, it may be a resistor.
  • the resistor 16 may be formed by printing a high-resistance conductive paste on the upper surface of the first base material 11 and solidifying (curing) it.
  • the conductive particles contained in the conductive paste for example, the above carbon or the like can be exemplified.
  • the binder resin and the solvent the above materials can be exemplified. Note that the binder resin may be omitted from the conductive paste.
  • the method of applying the conductive paste is not particularly limited, but either the contact application method or the non-contact application method may be used.
  • the resistor 16 in this embodiment is electrically connected in series to the second electrode group 14 and arranged on the power supply side with respect to the first pressure sensors 2A to 2D, but is limited to this. not.
  • the resistor 16 may be electrically connected in series to the first electrode group 13 and arranged on the power source side with respect to the first pressure sensors 2A to 2D.
  • the resistor 16 can be electrically connected in series to all the first electrodes 13A to 13B included in the electrode group 13 of .
  • a comb-like third electrode 13E is connected to the other end of the second wiring portion 121b of the first wiring pattern 12 .
  • This third electrode 13E also has the same configuration as the first electrode 13A, and has a connection wiring portion 131 and a plurality of comb tooth portions 132 .
  • the connection wiring portion 131 of the third electrode 13E extends along the X direction in the figure.
  • the comb tooth portions 132 are arranged along the X direction in the figure and protrude from the connection wiring portion 131 in the -Y direction in the figure.
  • a comb-shaped fourth electrode 14E is arranged on the first substrate 11 so as to be adjacent to the third electrode 13E.
  • the fourth electrode 14E is arranged slightly apart from the third electrode 13E so as to be electrically insulated from the third electrode 13E.
  • the fourth electrode 14E also has a configuration similar to that of the second electrode 14A, and has a connection wiring portion 141 and a plurality of comb tooth portions 142. However, the connection wiring portion 141 of the fourth electrode 14E extends along the X direction in the figure. The comb tooth portions 142 of the fourth electrode 14E are arranged along the X direction in the figure and protrude from the connection wiring portion 141 in the +Y direction in the figure.
  • the third wiring pattern 17 is connected to the resistor 16 and the fourth electrode 14E.
  • This third wiring pattern 17 functions as a lead wiring that electrically connects the second electrode group 14 and the fourth electrode 14E to the ground (not shown).
  • the third wiring pattern 17 has a fourth wiring portion 171a, a fifth wiring portion 171b, a second external terminal portion 172, and a second resistor connection portion 173.
  • the fourth wiring portion 171 a has a linear shape extending in the Y direction in the drawing, and one end of the fourth wiring portion 171 a is connected to the second external terminal portion 172 .
  • the second external terminal portion 172 is a terminal portion electrically connected to the ground (not shown).
  • the first external terminal portion 122 of the first wiring pattern 12 is electrically connected to a power supply (not shown), and the second external terminal portion of the third wiring pattern 17 is connected to the power supply (not shown).
  • 172 is connected to ground (not shown), but is not so limited. Contrary to the present embodiment, even if the first external terminal portion 122 is electrically connected to the ground (not shown) and the second external terminal portion 172 is connected to the power supply (not shown), good.
  • the other end of the fourth wiring portion 171 a is connected to the second resistor connection portion 173 .
  • the second resistor connecting portion 173 is a land pattern wider than the fourth wiring portion 171a, although not particularly limited.
  • the resistor 16 is connected to the second resistor connecting portion 173, and the fourth wiring portion 171a is electrically connected to the second electrode group 14 via the resistor 16 and the third wiring pattern 17. It is connected. Thereby, the second electrode group 14 is electrically connected to the ground (not shown).
  • the fifth wiring portion 171b has a linear shape extending in the X direction in the drawing, and one end of the fifth wiring portion 171b is connected to the fourth wiring portion 171a. On the other hand, the other end of the fifth wiring portion 171b is connected to the fourth electrode 14E. Therefore, the fourth electrode 4E is electrically connected to the ground (not shown) through the third wiring pattern 17. As shown in FIG.
  • the resistance value output by the pressure-sensitive sensor unit 1A of the present embodiment is not particularly limited, but is the resistance value between the first external terminal portion 122 and the second external terminal portion 172.
  • This resistance value can be obtained, for example, by a resistance measuring instrument such as a tester connected to the first external terminal portion 122 and the second external terminal portion 172 .
  • the upper membrane substrate 20 is arranged above the lower membrane substrate 10 .
  • the upper membrane substrate 20 has a second base material 21 and a plurality of (five in this example) connecting bodies 22A to 22E.
  • the second base material 21 of the upper membrane substrate 20 is a film-like member made of a flexible and electrically insulating material.
  • materials constituting the second base material 21 include resin materials, and more specifically, polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene naphthalate (PEN).
  • PET polyethylene terephthalate
  • PEN polyethylene naphthalate
  • a metal film may be used as the second base material 21, and in this case, the second base material 21 may have the functions of the connecting bodies 22A to 22E, that is, the second base material.
  • the material 21 may also serve as the connecting bodies 22A to 22E.
  • disk-shaped connectors 22A to 22E are formed on the lower surface of the second base material 21.
  • the connectors 22A-22D are in contact with the first electrodes 13A-13D and the second electrodes 14A-14D to electrically connect the first electrodes 13A-13D and the second electrodes 14A-14D. It is a member for That is, the connector 22A contacts the first electrode 13A and the second electrode 14A to electrically connect the first electrode 13A and the second electrode 14A.
  • the connector 22B contacts the first electrode 13B and the second electrode 14B to electrically connect the first electrode 13B and the second electrode 14B.
  • connection bodies contact the 1st electrode 13C and the 2nd electrode 14C, and electrically connect the 1st electrode 13C and the 2nd electrode 14C.
  • the connector 22D contacts the first electrode 13D and the second electrode 14D to electrically connect the first electrode 13D and the second electrode 14D.
  • the connector 22E is also a member for electrically connecting the third electrode 13E and the fourth electrode 14E by contacting the third electrode 13E and the fourth electrode 14E.
  • Each of the connecting bodies 22A to 22E is arranged so as to face part of the connection wiring portions 131 and 141 and the comb tooth portions 132 and 142. It has a size that encompasses the whole inside.
  • the connectors 22A to 22E are formed by printing a low-resistance conductive paste on the lower surface of the second base material 21 and curing it, like the first wiring pattern 12 described above. That is, the connecting members 22A-22E are made of a material having electrical resistivity lower than that of the material forming the first to fourth electrodes 13A-13E and 14A-14E.
  • the connectors 22A to 22E may have a protective layer covering the above layers formed by printing and hardening a conductive paste with high resistance.
  • This protective layer is formed by printing and curing the above-described high-resistance conductive paste.
  • the spacer 30 is a film-shaped member made of a flexible and electrically insulating material, similar to the first and second base materials 11 and 21 described above.
  • the material forming the spacer 30 include resin materials, and more specifically, polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene naphthalate (PEN).
  • PET polyethylene terephthalate
  • PEN polyethylene naphthalate
  • the spacer 30 can be exemplified by a double-sided adhesive tape.
  • a double-sided adhesive tape a tape having adhesive layers formed on both sides of a base material may be used, or a tape having only an adhesive layer may be used.
  • this spacer 30 is interposed between the first base material 11 and the second base material 21, and the lower membrane substrate 10 and the upper membrane substrate 20 are spacers. 30 are stacked. Specifically, the upper surface of the base material 11 of the lower membrane substrate 10 and the lower surface of the spacer 30 are attached to each other via an adhesive layer (not shown), and the upper surface of the spacer 30 and the upper membrane substrate 20 are attached to each other. and the lower surface of the base material 21 are attached to each other via an adhesive layer (not shown).
  • This spacer 30 has a plurality of (four in this example) first openings 31 and second openings 32 .
  • the plurality of first openings 31 are arranged to surround the second openings 32, as shown in FIG.
  • the first openings and the second openings are also arranged alternately.
  • Each of the first openings 31 has a circular planar shape.
  • the first opening 31 includes a part of the connection wiring portion 131 of the first electrodes 13A to 13D, the comb tooth portion 132 of the first electrodes 13A to 13D, and the connection wiring portion 141 of the second electrodes 14A to 14D. , and the comb tooth portions 142 of the second electrodes 14A to 14D.
  • the first openings 31 also house the connectors 22A to 22D of the upper membrane substrate 20, respectively.
  • the diameter of the connecting bodies 22A to 22D may be larger than the inner diameter of the first opening 31.
  • the comb tooth portions 132 and 142 of the first and second electrodes 13A to 13D and 14A to 14D are connected via the first opening 31. 22A to 22D face each other. Similarly, portions of the connection wiring portions 131 and 141 of the first and second electrodes 13A to 13D and 14A to 14D face the connectors 22A to 22D.
  • the second opening 32 also has a circular planar shape, and is part of the connection wiring portions 131 and 141 of the third and fourth electrodes 13E and 14E and of the third and fourth electrodes 13E and 14E.
  • the comb tooth portions 132 and 142 are accommodated inside.
  • the second opening 32 also accommodates the connector 22E of the upper membrane substrate 20 therein. Note that the diameter of the connection body 22E may be larger than the inner diameter of the second opening 32 .
  • the comb tooth portions 132 and 142 of the third and fourth electrodes 13E and 14E and the connection body 22E are connected via the second opening 32. are facing each other.
  • part of the connection wiring portions 131 and 141 of the third and fourth electrodes 13E and 14E and the connector 22E face each other.
  • the spacer 30 ensures a space between the comb tooth portions 132 and 142 of the first and second electrodes 13A to 13D and 14A to 14D and the connectors 22A to 22D. ing. Further, the spacer 30 also secures a space between the comb tooth portions 132, 142 of the third and fourth electrodes 13E, 14E and the connector 22E.
  • the diameter D1 of the first opening 31 and the diameter D2 of the second opening 32 have the same length, but the length is not limited to this.
  • the diameter D 1 of the first opening 31 may be larger than the diameter D 2 of the second opening 32 (D 1 >D 2 ). Since the width of the first opening 31 is larger than the width of the second opening 32 in this way, the second base material 21 is easily bent in the first opening 31 . Therefore, the magnitude of the on-load of the first pressure-sensitive sensors 2A-2D can be reduced, so that the sensitivity of the first pressure-sensitive sensors 2A-2D in the low-load range can be improved.
  • the "on load” is the load required to switch the pressure sensor from the off state to the on state.
  • planar shapes of the first and second openings 31 and 32 are not limited to circular shapes, and may be elliptical, oval, rectangular, polygonal, or the like, for example.
  • the shapes of the connecting members 22A-22E and the electrodes 13A-13E and 14A-14E are not particularly limited to those described above.
  • the thickness of the spacer 30 is set so that the connecting members 22A to 22E do not come into contact with the comb tooth portions 132 and 142 when no load is applied, but the present invention is not particularly limited to this. .
  • the thickness of the spacer 30 may be set so that the connecting members 22A to 22E are always in contact with the comb tooth portions 132 and 142.
  • the thickness of the spacer 30 may be set so that the connection bodies 22A to 22E are always in contact with the connection wiring portions 131 and 141.
  • the first pressure sensors 2A to 2D and the second pressure sensor 2E are all formed by the membrane substrates 10, 20 and the spacer 30 of the pressure sensor sheet 2.
  • the first and second pressure sensors 2A to 2E may be formed of separate membrane substrates and spacers, respectively. That is, the pressure sensor unit may be formed by unitizing a plurality of pressure sensor sheets.
  • the electrode formed on the base material is easily bent. It can improve the sensitivity of the sensor in the area.
  • the electrodes can be easily bent, so that the sensitivity of the sensor can be improved in the low load range.
  • the connectors 22A to 22D and the first and second electrodes 13A to 13D and 14A to 14D constitute first pressure sensors 2A to 2D. Together, they function as first detection units 135A to 135D for detecting loads applied to the first pressure sensors 2A to 2D. That is, the connection body 22A, the first electrode 13A, and the second electrode 14A constitute the first pressure sensor 2A, and detect the load applied to the first pressure sensor 2A. function as the first detection unit 135A.
  • the connector 22B, the first electrode 13B, and the second electrode 14B constitute a first pressure-sensitive sensor 2B, which detects a load applied to the first pressure-sensitive sensor 2B. 1 detection unit 135B.
  • connection body 22C, the first electrode 13C, and the second electrode 14C constitute a first pressure-sensitive sensor 2C, which detects a load applied to the first pressure-sensitive sensor 2C. It functions as one detection unit 135C.
  • the connection body 22D, the first electrode 13D, and the second electrode 14D constitute a first pressure sensor 2D, which detects the load applied to the first pressure sensor 2D. function as the first detection unit 135D.
  • the connecting body 22E and the third and fourth electrodes 13E and 14E constitute the second pressure sensor 2E and detect the load applied to the second pressure sensor 2E. It functions as a second detection unit 135E that
  • the second base material 21 bends downward at the first openings 31.
  • connectors 22A-22D are in contact with the first and second electrodes 13A-13D and 14A-14D.
  • the resistance value Rx1 between the first and second electrodes 13A-13D and 14A-14D decreases. That is, in the first pressure-sensitive sensors 2A to 2D, the greater the magnitude of the load applied, the smaller the output resistance value Rx1 .
  • the second base material 21 bends downward at the second opening 32, and the connection body 22E It contacts the third and fourth electrodes 13E, 14E.
  • the greater the magnitude of the load applied to the second detector 135E the greater the contact area between the connector 22E and the third and fourth electrodes 13E, 14E.
  • the resistance value Rx2 between the electrodes 13E and 14E decreases. That is, in the second pressure-sensitive sensor 2E as well, the greater the magnitude of the applied load, the smaller the output resistance value Rx2 .
  • the first pressure-sensitive sensors 2A to 2D are electrically connected in parallel between the first wiring pattern 12 and the second wiring pattern 15 .
  • the first pressure sensor 2E is electrically connected in parallel with the first pressure sensors 2A to 2D between the first wiring pattern 12 and the second wiring pattern 15. .
  • a plurality of (four in this example) first load transmission members 3A to 3D and a second load transmission member 4 are provided on the upper surface of the second base material 21 of the pressure sensor sheet 2.
  • the first load transmission members 3A-3D are members (actuators) that transmit loads to the first pressure sensors 2A-2D.
  • the second load transmission member 4 is a member (actuator) that transmits a load to the second pressure sensor 2E.
  • the first load transmission members 3A to 3D and the second load transmission member 4 in this embodiment have a circular planar shape and are composed of elastic members. That is, the first load transmission members 3A to 3D and the second load transmission member 4 are members that contract when a load is applied, but return to the initial shape before the load is applied when the load is removed.
  • the planar shapes of the first load transmission members 3A to 3D and the second load transmission member 4 are not limited to circular shapes.
  • the planar shape is not limited to circular, and may be oval, oval, rectangular, polygonal, or the like.
  • the first load transmission members 3A to 3D and the second load transmission member 4 may be composed of rigid bodies.
  • the member having elasticity as described above include resin members, rubber members, spring members, and the like. Among these, it is particularly preferable to use a sponge-like resin member containing fine air bubbles.
  • the first load transmission members 3A-3D are interposed between the plate member 5 and the first detection portions 135A-135D of the first pressure sensors 2A-2D.
  • the lower surfaces of the first load transmission members 3A to 3D are attached to the upper surface of the second base material 21 of the upper membrane substrate 20 via an adhesive layer (not shown), are attached to the lower surface of the plate member 5 via an adhesive layer (not shown). That is, both upper and lower surfaces of the first load transmission members 3A to 3D are fixed to the second base material 21 and the plate member 5.
  • first load transmission members 3A to 3D are bonded to the second base material 21 and the plate member 5 via adhesive layers, the present invention is not limited to this.
  • first load transmission members 3A to 3D may be joined by coating the second base member 21 or the plate member 5 with each other.
  • the second load transmission member 4 is interposed between the second detection portion 135E of the second pressure sensor 2E and the plate member 5.
  • the lower surface of the second load transmission member 4 is attached to the upper surface of the second base material 21 of the upper membrane substrate 20 via an adhesive layer (not shown).
  • the upper surface is separated from the plate member 5 . That is, only the lower surface of the second load transmission member 4 is fixed to the second base material 21 .
  • the second load transmission member 4 is bonded to the second base material 21 via an adhesive layer, it is not limited to this.
  • the second load transmission member 4 may be joined by coating the second base material 21 .
  • the lower surface of the second load transmission member 4 is fixed to the second base member 21, the present invention is not limited to this.
  • the upper surface of the second load transmission member 4 may be joined to the plate member 5 and the lower surface of the second load transmission member 4 may be separated from the second base material 21 .
  • the height T 1 of the first load transmission members 3A-3D is higher than the height T 2 of the second load transmission member 4 (T 1 >T 2 ).
  • the second pressure sensor 2E can be detected before the second pressure sensor 2E.
  • the load can be transmitted to the first pressure sensors 2A-2D. That is, when a low load is applied to the pressure sensor unit 1A, the load is transmitted to the first pressure sensors 2A to 2D by the first load transmission members 3A to 3D. No load is transmitted to the second pressure sensor 2E.
  • the second load transmission member 4 also transmits the load to the second pressure sensor 2E.
  • the plate member 5 is superimposed on the pressure sensor sheet 2 via the first and second load transmission members 3A to 3D, and includes the first and second pressure sensors 2A to 2E in plan view. are arranged as
  • This plate member 5 is a plate-like member made of a material having a predetermined rigidity. By making the plate member 5 difficult to bend, a uniform pressing force can be generated on the lower surface of the plate member 5 .
  • the material forming the plate member 5 include ABS (acrylonitrile butadiene styrene) resin, glass, polycarbonate resin, and the like.
  • FIGS. 3(a) and 3(b) The load transmission by the first load transmission members 3A to 3D and the second load transmission member 4 will be specifically described with reference to FIGS. 3(a) and 3(b).
  • 3(a) is a cross-sectional view showing a state in which a low load is applied to the pressure-sensitive sensor unit 1A of FIG. 2
  • FIG. 3(b) is a state in which a high load is applied to the pressure-sensitive sensor unit 1A of FIG. It is sectional drawing which shows a state.
  • the second base material 21 bends downward at the first opening 31 due to the load transmitted from the first load transmission members 3A to 3D. That is, the first load transmission members 3A-3D concentrate the loads on the first pressure sensors 2A-2D.
  • the connecting bodies 22A-22D formed on the lower surface of the second base material 21 are pushed downward, and the first and first pressure sensors 2A-2D of the first pressure sensors 2A-2D are pushed downward. 2 electrode groups 13 and 14 are electrically connected.
  • the second load transmission member 4 since the contraction amounts of the first load transmission members 3A to 3D are small, the second load transmission member 4 is separated from the plate member 5 and the load is not transmitted from the plate member 5. Therefore, the second load transmission member 4 does not press the second base material 21, and the connection body 22E is not pushed downward. That is, the third electrode 13E and the fourth electrode 14E of the first pressure sensor 2E are maintained in a mutually insulated state (off state).
  • the second base material 21 bends downward at the second opening 32 due to the load transmitted from the second load transmission member 4 .
  • the connector 22E is pushed downward in the second opening 32 of the spacer 30, and electrically connected to the third and fourth electrodes 13E, 14E of the second pressure sensor 2E.
  • the first pressure sensors 2A to 2D are turned on when a low load is applied.
  • the second pressure sensor 2E is also turned on.
  • the first load transmission members 3A to 3D are placed on the upper surface of the second base material 21, respectively, and the first load transmission members 3A to 3D are placed on the upper surface of the second base material 21. It is arranged so as to surround the transmission member 4 . That is, since the first pressure-sensitive sensors 2A-2D of the present embodiment are arranged around the second pressure-sensitive sensor 2E, the first load transmission members 3A-3D and the second load transmission member 4 are placed around the As a result, when a load is applied to the pressure sensor unit 1A, the plate member 5 is stably supported by the plurality of first load transmission members 3A to 3D arranged around the second load transmission member 4. , the load can be uniformly transmitted from the lower surface of the plate member 5, so the load can be accurately detected.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between the magnitude F of the load applied to the pressure-sensitive sensor unit 1A and the resistance value R output from the pressure-sensitive sensor unit 1A in this embodiment.
  • the solid line indicates the combined resistance R 0 of the resistance value R x1 of the first pressure sensors 2A to 2D and the resistance value R 1 of the resistor 16, and the dashed line indicates the second pressure sensor. 2E resistance value Rx2 .
  • a dashed-dotted line indicates the resistance value R output from the pressure-sensitive sensor unit 1A. is a resistance value between
  • the electrodes 13A to 13E and 14A to 14E of all the pressure sensors 2A to 2E are electrically insulated from each other. It is in off state.
  • a resistance value Rd of several hundred M ⁇ is output from the pressure sensor unit 1A.
  • the first pressure sensors 2A to 2D are switched to the ON state.
  • the resistance values between the connecting bodies 22A-22D and the first and second electrodes 13A-13D and 14A-14D exceed the threshold, and the first pressure sensing Sensors 2A-2D are kept off.
  • the second pressure sensor 2E is kept off in the low load range.
  • the first pressure-sensitive sensors 2A-2D are electrically connected in parallel, and the second electrode group 14 of the first pressure-sensitive sensors 2A-2D is electrically connected to each other. and a resistor 16 are electrically connected in series. Therefore, the resistance value R output from the pressure-sensitive sensor unit 1A is the combined resistance R0 of the resistance value Rx1 of the first pressure-sensitive sensors 2A to 2D and the resistance value R1 of the resistor 16.
  • FIG. 1 the resistance value R output from the pressure-sensitive sensor unit 1A is the combined resistance R0 of the resistance value Rx1 of the first pressure-sensitive sensors 2A to 2D and the resistance value R1 of the resistor 16.
  • the second pressure sensor 2E is also switched to the ON state.
  • the resistance value Rx2 of the second pressure sensor 2E decreases. No resistor is connected to the second pressure sensor 2E, and the resistance value R1 of the resistor 16 is greater than the resistance value Rx2 .
  • the resistance value Rx2 falls below the value of the above-described combined resistance R0 .
  • the resistance value R x2 falls below the value of the combined resistance R 0 described above, the current flowing through the second pressure sensor 2E becomes more dominant than the current flowing through the first pressure sensors 2A to 2D.
  • the resistance value R output from the pressure sensor unit 1A becomes the resistance value Rx2 of the second pressure sensor 2E.
  • the resistance value Rx2 of the second pressure-sensitive sensor 2E saturates near the push-off resistance value Rmin , so the resistance value R output from the pressure-sensitive sensor unit 1A also saturates near the push-off resistance value Rmin . Therefore, the resistance value R of the pressure-sensitive sensor unit 1A becomes an output as indicated by the one-dot chain line in FIG.
  • the first load transmission members 3A to 3D transmit low loads to the first pressure sensors 2A to 2D, and the second pressure sensor 2E transmits high loads. and a second load transmission member 4 that transmits to the Therefore, since the pressure sensor unit 1A can obtain an output (resistance value R) in both the low load range and the high load range, it is possible to widen the detectable load range.
  • the first load transmission members 3A to 3D, the second load transmission member 4, and the plate member 5 are arranged on the second base material 21 side of the upper membrane substrate 20. Yes, but not limited to.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a first modification of the pressure-sensitive sensor unit according to this embodiment.
  • first load transmission members 3A to 3D a second load transmission member 4, and A plate member 5 may be arranged.
  • the second base material 21 when a low load is applied from the second base material 21 side, the load is transmitted to the first pressure sensors 2A to 2B by the first load transmission members 3A to 3D as in the above embodiment. be. Then, when a high load is applied from the second base material 21 side, the second load transmission member 4 contracts as the first load transmission members 3A to 3D contract, as in the above embodiment. , and the load is transmitted to the first pressure sensors 2A-2B. In this case, it is preferable to make the second base material 21 hard to bend. Specifically, two or more second base materials 21 may be laminated on the spacer 30, or the thickness of the second base material 21 may be increased. As the first base material 11 to which the load is transmitted from the first and second load transmission members 3A to 3D, 4, a material having flexibility is used.
  • the height T1 of the first load transmission members 3A to 3D is set to the height of the second load transmission member so that the load is not easily applied to the second pressure sensor 2E in the low load region. 4 is higher than the height T2 , but not limited to this.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a second modification of the pressure-sensitive sensor unit according to this embodiment.
  • the second load transmission member 4b is replaced with the first load transmission member so that the load is less likely to be applied to the second pressure sensor 2E in the low load range. It may be softer than 3A-3D.
  • a member having a low Young's modulus may be used among the above-described sponge-like resin member, rubber member, or spring member.
  • interdigitated comb-shaped electrodes are used as the first and second electrodes 13A to 13E and 14A to 14E of the first pressure sensors 2A to 2E. is not limited to this.
  • the shape of the electrode may be a shape shown in a third modified example below.
  • FIG. 7(a) is an enlarged plan view showing a pressure sensor in a third modification of the pressure sensor unit according to the embodiment of the present invention
  • FIG. 7(b) is a pressure sensor of FIG. 7C is an enlarged plan view showing the lower membrane of FIG. 7C
  • FIG. 7C is an enlarged plan view showing the upper membrane of the pressure sensor of FIG.
  • the first pressure-sensitive sensor 2d of the pressure-sensitive sensor unit 1D in the third modified example has a pressure sensor between the wiring patterns 62 and 66 according to the applied load. It is a pressure sensor whose resistance value changes.
  • the first electrode 13d of this third modification has wiring patterns 62 and 63, a resistor 64, and comb tooth patterns 65A to 65F.
  • the wiring patterns 62 and 63 are formed by printing the low-resistance conductive paste as described above on the upper surface of the first base material 11 of the lower membrane substrate 10d and solidifying (curing) it. ) is formed by The wiring patterns 62 and 63 may be formed by etching metal foil instead of the conductive paste.
  • the wiring pattern 62 linearly extends along the X direction in the figure.
  • An end portion 621 of the wiring pattern 62 is covered with the resistor 64, and the comb tooth pattern 65A is connected to the end portion 621.
  • the wiring pattern 63 also extends linearly along the X direction in the figure.
  • An end portion 631 of the wiring pattern 63 is covered with the resistor 64, and the comb tooth pattern 65F is connected to the end portion 631.
  • one wiring pattern 62 is connected to the power supply, while the other wiring pattern 63 is connected to the ground.
  • the planar shape of the wiring patterns 62 and 63 is not limited to the linear shape as described above as long as it is linear.
  • the end 621 of the wiring pattern 62 and the end 631 of the wiring pattern 63 are arranged apart along the Y direction in the figure.
  • the resistor 64 is provided along the Y direction in FIG. It covers the end 631 of the wiring pattern 63 . Therefore, the wiring pattern 62 on one side and the wiring pattern 63 on the other side are electrically connected via this resistor 64 .
  • the resistor 64 is formed by printing a high-resistance conductive paste on the upper surface of the base material 11 and curing the paste.
  • a plurality of (six in this example) comb tooth patterns 65A to 65F are formed by printing a low-resistance conductive paste on the first base material 11 and hardening it, similarly to the wiring patterns 62 and 63 described above. formed. Note that the comb patterns 65A to 65F may be formed by etching a metal foil instead of the conductive paste.
  • the comb tooth patterns 65A to 65F are arranged substantially parallel to each other at intervals in the facing region 611 of the first base material 11 facing the connector 22A.
  • the comb tooth patterns 65A to 65F are arranged at intervals from the inner side to the outer side in the facing region 611 .
  • the comb tooth patterns 65A to 65F are arranged concentrically with respect to the center CP of the tip portion 661 of the wiring pattern 66 in the opposing region 611 .
  • the second electrode 14d of the third modified example is the wiring pattern 66.
  • the wiring pattern 66 is also formed by printing a low-resistance conductive paste on the upper surface of the base material 11 and curing the paste. Note that the wiring pattern 66 may be formed by etching a metal foil instead of the conductive paste.
  • connection body 20A formed on the lower surface of the second base material 21 of the upper membrane substrate 20d is the same as that of the above embodiment.
  • the wiring pattern 66 detects a voltage having substantially the same potential as the ground. ) and the like, the potential difference between the power supply voltage and the detected voltage of the wiring pattern 66 is output.
  • the resistance length (resistance value) of the resistor 64 changes according to the magnitude of the applied load.
  • the voltage detected by 66 changes.
  • the present invention is not limited to this, and the second pressure sensor can also be configured as shown in FIG. You may have a configuration as shown in.
  • the wiring patterns 62 and 66 may be connected to the power supply and the ground without providing the wiring pattern 63 .
  • the wiring pattern 66 may be covered with the other end 642 of the resistor 64 . Also in these cases, the resistance between the wiring patterns 62 and 66 changes according to the magnitude of the load.
  • the first to fourth electrodes are all formed on the same base material, and a connection body is used to electrically connect the first to fourth electrodes. but not limited to. As shown in the fourth modification below, the electrodes may be electrically connected by bringing the electrodes into direct contact with each other.
  • FIG. 8(a) is an enlarged cross-sectional view showing a pressure sensor in a fourth modification of the pressure sensor unit according to the present embodiment
  • FIG. 8(b) is a bottom view of the pressure sensor in FIG.
  • FIG. 8C is an enlarged plan view showing a side membrane
  • FIG. 8C is an enlarged plan view showing the upper membrane of the pressure sensor of FIG. 8A;
  • the first pressure sensor 2e of the pressure sensor unit 1E in the fourth modified example has the upper surface of the first base material 11 of the lower membrane substrate 10e. and a disk-shaped second electrode 14e formed on the lower surface of the second base material 21 of the upper membrane substrate 20e.
  • the first electrode 13e and the second electrode 14e are opposed to each other in the first opening 31 of the spacer 30.
  • the first and second electrodes 13e, 14e can be formed, for example, by printing and curing pressure-sensitive ink.
  • this pressure-sensitive ink for example, a quantum tunneling composite material using the quantum tunneling effect can be cited.
  • Other specific examples of the pressure-sensitive ink include those containing conductive particles such as metal or carbon, elastic particles such as organic elastic fillers or inorganic oxide fillers, and a binder. can. The surface of this pressure-sensitive ink is uneven due to elastic particles.
  • the first and second electrodes 13e and 14e may be formed by plating or patterning.
  • the second base material 21 bends downward in the first opening 31, thereby bringing the first electrode 13e and the second electrode 14e into contact. , are electrically connected.
  • pressure sensor unit 2 ... pressure sensor sheet 2A to 2D, 2d, 2e... first pressure sensor 2E... second pressure sensor 10, 10d, 10e... lower membrane substrate 11... base material DESCRIPTION OF SYMBOLS 12... 1st wiring pattern 121a, 121b... 1st and 2nd wiring part 122... 1st external terminal part 13... 1st electrode group 13A-13D, 13d, 13e... 1st electrode 14... 2nd Electrode group 14A to 14D, 14d, 14e second electrode 13E third electrode 14E fourth electrode 131, 141 connection wiring portion 132, 142 comb tooth portion 135A to 135D first detection portion 135E... 2nd detection part 15... 2nd wiring pattern 151...
  • 3rd wiring part 153 ... 1st resistor connection part 16... Resistor 17... 3rd wiring pattern 171a, 171b... 4th and 5th Wiring portion 172 Second external terminal portion 173 Second resistor connection portion 62 Wiring pattern 621 End 63 Wiring pattern 631 End 64 Resistor 641, 642 End 65A to 65F Comb-tooth pattern 655... Detection part 66... Wiring pattern 661... Tip part 20, 20e... Upper membrane substrate 21... Base material 22A to 22E... Connector 30... Spacer 31... First opening 32... Second opening 3A to 3D ... First load transmission member 4, 4b ... Second load transmission member 5 ... Plate member

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

感圧センサユニット（１Ａ）は、印加される荷重の大きさに応じて出力が変化する第１の感圧センサ（２Ａ～２Ｄ）と、印加される荷重の大きさに応じて出力が変化する第２の感圧センサ（２Ｅ）と、平面視において第１及び第２の感圧センサを包含するように配置されたプレート部材（５）と、第１の感圧センサとプレート部材との間に介在している第１の荷重伝達部材（３Ａ～３Ｄ）と、第２の感圧センサとプレート部材との間に介在している第２の荷重伝達部材（４）と、を備え、第１の荷重伝達部材は、第１の荷重域に属する荷重を第１の感圧センサに伝達し、第２の荷重伝達部材は、第１の荷重域よりも大きい第２の荷重域に属する荷重を第２の感圧センサに伝達する。

Description

感圧センサユニット
　本発明は、印加された荷重の大きさを検知する感圧センサを備えた感圧センサユニット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、２０２２年１月１７日に日本国に出願された特願２０２２－００５１８２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。
　従来の感圧センサは、相互に入り込んだ一対の櫛歯状の電極を有する上部回路基板と、当該櫛歯状の電極に対向する円盤状の電極を有する下部回路基板と、を備えている。この感圧センサでは、上記の３つの電極のうちの少なくとも一つが感圧抵抗体となっている（例えば特許文献１（段落［０００２］～［０００５］、図１（ａ）～図１（ｃ））参照）。また、従来の他の感圧センサは、円盤状の感圧抵抗体を有する上部回路基板と、当該感圧抵抗体に対向する円盤状の対向電極を有する下部回路基板と、を備えている（例えば特許文献１（段落［０００６］～［０００８］、図２（ａ）～図２（ｃ））参照）。
　上記の感圧センサでは、上部回路基板に上方から荷重を印加すると、その印加部分の下方に配置された電極同士が直接接触する。そして、この荷重がさらに増すと、当該電極間の接触面積が増大して抵抗値が低下する。上記の感圧センサでは、このような抵抗値の変化を利用して、荷重の大きさを検知する。
特開２００２－１５８１０３号公報
　上記のような従来の感圧センサは、検知可能な荷重域が狭い場合がある、という問題がある。
　本発明が解決しようとする課題は、広い荷重域を検知することが可能な感圧センサユニットを提供することである。
　［１］本発明の態様１は、印加される荷重の大きさに応じて出力が変化する第１の感圧センサと、印加される荷重の大きさに応じて出力が変化する第２の感圧センサと、平面視において前記第１及び第２の感圧センサを包含するように配置されたプレート部材と、前記第１の感圧センサと前記プレート部材との間に介在している第１の荷重伝達部材と、前記第２の感圧センサと前記プレート部材との間に介在している第２の荷重伝達部材と、を備え、前記第１の荷重伝達部材は、第１の荷重域に属する荷重を前記第１の感圧センサに伝達し、前記第２の荷重伝達部材は、前記第１の荷重よりも大きい第２の荷重域に属する荷重を前記第２の感圧センサに伝達する感圧センサユニットである。
　［２］本発明の態様２は、態様１の感圧センサユニットにおいて、前記第２の荷重伝達部材は、前記第１の荷重域に属する荷重を前記第２の感圧センサに伝達しない感圧センサユニットであってもよい。
　［３］本発明の態様３は、態様１又は態様２の感圧センサユニットにおいて、前記第１の荷重伝達部材の高さは、前記第２の荷重伝達部材の高さより高い感圧センサユニットであってもよく、又は、前記第２の荷重伝達部材は、前記第１の荷重伝達部材より軟らかい感圧センサユニットであってもよい。
　［４］本発明の態様４は、態様１～態様３のいずれか一つの感圧センサユニットにおいて、前記第１の感圧センサは、荷重の印加によって相互に電気的に接続される第１及び第２の電極を備え、前記第２の感圧センサは、荷重の印加によって相互に電気的に接続される第３及び第４の電極を備え、前記感圧センサユニットは、前記第１の感圧センサの前記第１又は第２の電極に電気的に直列に接続された抵抗体を備えた感圧センサユニットであってもよい。
　［５］本発明の態様５は、態様４の感圧センサユニットにおいて、前記抵抗体の抵抗値は、前記第２の感圧センサのオン状態における抵抗値よりも大きい感圧センサユニットであってもよい。
　［６］本発明の態様６は、態様４又は態様５の感圧センサユニットにおいて、前記感圧センサユニットは、複数の前記第１の感圧センサを備え、前記感圧センサユニットは、相互に電気的に接続された複数の前記第１の電極からなる第１の電極群と、相互に電気的に接続された複数の前記第２の電極からなる第２の電極群と、を含み、前記抵抗体は、前記第１又は第２の電極群に電気的に直列に接続されている感圧センサユニットであってもよい。
　［７］本発明の態様７は、態様４～態様６のいずれか一つの感圧センサユニットにおいて、前記感圧センサユニットは、第１の基材と、前記第１の基材と対向する第２の基材と、を備え、前記第１の電極は、前記第１の基材に設けられ、前記第２の電極は、前記第１の電極に対向するように前記第２の基材に設けられた第１の接続体に対向するように前記第１の基材に設けられ、又は、前記第１の電極に対向するように前記第２の基材に設けられた感圧センサユニットであってもよい。
　［８］本発明の態様８は、態様４～態様６のいずれか一つの感圧センサユニットにおいて、前記感圧センサユニットは、第１の基材と、前記第１の基材と対向する第２の基材と、を備え、前記第３の電極は、前記第１の基材に設けられ、前記第４の電極は、前記第３の電極に対向するように前記第２の基材に設けられた第２の接続体に対向するように前記第１の基材に設けられ、又は、前記第３の電極に対向するように前記第２の基材に設けられた感圧センサユニットであってもよい。
　［９］本発明の態様９は、態様７又は態様８の感圧センサユニットにおいて、前記第１の荷重伝達部材の高さは、前記第２の荷重伝達部材の高さより高く、前記第１の荷重伝達部材は、前記第１又は第２の基材のいずれか一方に接合されていると共に、前記プレート部材にも接合されており、前記第２の荷重伝達部材は、前記第１の基材、第２の基材、又は、前記プレート部材のいずれか一つのみに接合された感圧センサユニットであってもよい。
　［１０］本発明の態様１０は、態様７～態様９のいずれか一つの感圧センサユニットにおいて、前記感圧センサユニットは、前記第１の基材と前記第２の基材との間に介在するスペーサを備え、前記スペーサは、前記第１の感圧センサの前記第１及び第２の電極を収容する第１の開口と、前記第２の感圧センサの前記第３及び第４の電極を収容する第２の開口と、を有し、前記第１の開口の幅は、前記第２の開口の幅よりも大きい感圧センサユニットであってもよい。
　［１１］本発明の態様１１は、態様１～態様１０のいずれか一つに記載の感圧センサユニットにおいて、前記感圧センサユニットは、複数の前記第１の感圧センサと、複数の前記第１の荷重伝達部材を備え、前記複数の第１の感圧センサは、前記第２の感圧センサの周囲に配置されており、前記複数の第１の荷重伝達部材は、前記第２の荷重伝達部材の周囲に配置された感圧センサユニットであってもよい。
　本発明に係る感圧センサユニットは、第１の荷重域に属する荷重を第１の感圧センサに伝達する第１の荷重伝達部材と、第１の荷重域よりも荷重の大きい第２の荷重域に属する荷重を第２の感圧センサに伝達する第２の荷重伝達部材と、を備えている。よって、本発明に係る感圧センサユニットは、第１の領域と第２の領域の両方において荷重を検知することができるので、検知可能な荷重域を広くすることができる。
図１は、本発明の実施形態における感圧センサユニットの一例を示す平面図である。 図２は、図１のII-II部に沿った断面図である。 図３（ａ）は、図２の感圧センサユニットに低荷重を印加した状態を示す断面図であり、図３（ｂ）は、図２の感圧センサユニットに高荷重を印加した状態を示す断面図である。 図４は、本発明の実施形態における感圧センサユニットに印加される荷重の大きさＦと、当該感圧センサユニットから出力される抵抗値Ｒと、の関係を示すグラフである。 図５は、本発明の実施形態における感圧センサユニットの第１変形例を示す断面図である。 図６は、本発明の実施形態における感圧センサユニットの第２変形例を示す断面図である。 図７（ａ）は、本発明の実施形態における感圧センサユニットの第３変形例における感圧センサを示す拡大平面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）の感圧センサユニットの下側メンブレンを示す拡大平面図であり、図７（ｃ）は、図７（ａ）の感圧センサユニットのスペーサ及び上側メンブレンを示す拡大平面図である。 図８は、本発明の実施形態における感圧センサユニットの第４変形例における感圧センサを示す拡大断面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）の感圧センサの下側メンブレンを示す拡大平面図であり、図８（ｃ）は、図８（ａ）の感圧センサの上側メンブレンを示す拡大平面図である。
　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
　図１は、本発明の実施形態における感圧センサユニットの一例を示す平面図である。図２は、図１のII-II部に沿った断面図である。なお、図２は、荷重が印加されていない無負荷時における感圧センサユニットを図示している。
　感圧センサユニット１Ａは、印加される荷重の大きさに応じて出力が変化する感圧センサユニットである。本実施形態では、この出力として抵抗値が用いられる。なお、この出力は抵抗値に限定されず、例えば、電圧値であってもよい。
　図１及び図２に示すように、本実施形態における感圧センサユニット１Ａは、感圧センサシート２と、複数（本例では４個）の第１の荷重伝達部材３Ａ～３Ｄと、第２の荷重伝達部材４と、プレート部材５と、を備えている。
　感圧センサシート２は、印加される荷重の大きさに応じて抵抗値が変化する感圧センサ２Ａ～２Ｅを備えている。本実施形態における第１の感圧センサ２Ａ～２Ｄは、第１の荷重域（低荷重域）に属する荷重（低荷重）を検知するのに用いられ、第２の感圧センサ２Ｅは、第１の荷重域よりも大きい第２の荷重域（高荷重域）に属する荷重（高荷重）を検知するのに用いられる。
　ここで、荷重域とは、荷重の大きさの範囲である。第１の荷重域は、特に限定されないが、例えば、２０ｇｆ～５００ｇｆであってもよく、第２の荷重域は、特に限定されないが、例えば、５００ｇｆ～２０００ｇｆであってもよい。
　図１及び図２に示すように、本実施形態の感圧センサシート２は、下側メンブレン基板１０と、上側メンブレン基板２０と、スペーサ３０と、を備えている。
　図１及び図２に示すように、下側メンブレン基板１０は、第１の基材１１と、第１の配線パターン１２と、第１の電極群１３（１３Ａ～１３Ｄ）と、第２の電極群１４（１４Ａ～１４Ｄ）と、第３の電極１３Ｅと、第４の電極１４Ｅと、第２の配線パターン１５と、抵抗体１６と、第３の配線パターン１７と、を有している。
　下側メンブレン基板１０の第１の基材１１は、可撓性及び電気絶縁性を有する材料から構成されたフィルム状の部材である。この第１の基材１１を構成する材料としては、例えば、樹脂材料等を例示することができ、より具体的には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）を例示することができる。なお、この第１の基材１１が可撓性を有していなくてもよい。
　図１に示すように、第１の基材１１の上面に第１の配線パターン１２が形成されている。本実施形態の第１の配線パターン１２は、上記の第１の電極群１３及び第３の電極１３Ｅを、電源（不図示）に電気的に接続する引き出し配線として機能する。
　第１の配線パターン１２は、第１の配線部１２１ａと、第２の配線部１２１ｂと、第１の外部端子部１２２と、を有している。第１の配線部１２１ａは、コの字型の線形状を有している。この第１の配線部１２１ａの一端は、第２の配線部１２１ｂに接続されている。第２の配線部１２１ｂは、Ｌ字型の線形状を有しており、第２の配線部１２１ｂの一端は、第１の外部端子部１２２に接続されている。この第１の外部端子部１２２は、電源（不図示）に電気的に接続される端子部である。
　この第１の配線パターン１２は、導電性ペーストを第１の基材１１の上面に印刷して固化（硬化）させることにより形成されている。導電性ペーストは、導電性粒子とバインダ樹脂を、水若しくは溶剤、及び各種添加剤に混合して構成されている。第１の配線パターン１２を構成する導電性ペーストは、比較的小さな電気的抵抗値を有する低抵抗の導電性ペーストである。なお、第１の配線パターン１２の形成方法は、特に上記に限定されない。例えば、導電性ペーストに代えて、金属箔をエッチングすることで第１の配線パターン１２を形成してもよい。
　導電性粒子の具体例としては、銀、銅、ニッケル、スズ、ビスマス、亜鉛、インジウム、パラジウム、及び、これらの合金等を例示することができる。また、バインダ樹脂の具体例としては、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ビニル樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等を例示することができる。さらに、導電性ペーストに含まれる溶剤としては、α－テルピネオール、ブチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトール、１－デカノール、ブチルセルソルブ、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、テトラデカン等を例示することができる。
　特に限定されないが、本実施形態では、低抵抗の導電性ペーストとして、銀を導電性粒子の主成分とする銀ペースト、或いは、銅を導電性粒子の主成分とする銅ペーストを用いる。なお、導電性ペーストに含有された導電性粒子として、金属塩を用いてもよい。金属塩としては、上述の金属の塩を挙げることができる。また、上記の導電性ペーストからバインダ樹脂を省略してもよい。また、上記の導電性ペーストに代えて、導電性インクを用いてもよい。
　導電性ペーストの塗布方法としては、特に限定されないが、接触塗布法又は非接触塗布法のいずれを用いてもよい。接触塗布法の具体例としては、スクリーン印刷、グラビア印刷、オフセット印刷、グラビアオフセット印刷、フレキソ印刷等を例示することができる。一方、非接触塗布法の具体例としては、インクジェット印刷、スプレー塗布法、ディスペンス塗布法、ジェットディスペンス法等を例示することができる。また、導電性ペーストを硬化させるための熱源としては、特に限定されないが、電熱オーブン、赤外線オーブン、遠赤外炉（ＩＲ）、近赤外炉（ＮＩＲ）、レーザ照射装置等を例示することができ、これらを組み合わせた熱処理であってもよい。
　第１の配線パターン１２の第１の配線部１２１ａに、第１の電極群１３が接続されている。この第１の電極群１３は、複数（本例では４個）の第１の電極１３Ａ～１３Ｄを含んでいる。第１の電極群１３において第１の電極１３Ａ～１３Ｄは、相互に電気的に並列に接続するように第１の配線部１２１ａ上に配置されている。また、本実施形態において、第１の電極１３Ａ～１３Ｄは、第３の電極１３Ｅ及び第４の電極１４Ｅを囲むように配置されている。
　本実施形態における第１の電極１３Ａ～１３Ｄは、いずれも同様の構成を有しているので、ここでは、第１の電極１３Ａの構成を代表として説明する。
　第１の電極１３Ａは、櫛歯状の電極である。第１の電極１３Ａは、接続配線部１３１と、複数（本例では３本）の櫛歯部１３２と、を有している。接続配線部１３１は、図中のＹ方向に沿って延在する線状の部分であり、接続配線部１３１の一端は、第１の配線パターン１２の第１の配線部１２１ａに接続される。
　この接続配線部１３１の他端側に複数の櫛歯部１３２が接続されている。複数の櫛歯部１３２は、図１及び図２に示すように、図中のＹ方向に沿って並列に並べられていると共に、図中の＋Ｘ方向に向かって接続配線部１３１から突出している。
　第１の電極群１３に隣り合うように、第１の基材１１上に第２の電極群１４が配置されている。この第２の電極群１４は、複数（本例では４個）の第２の電極１４Ａ～１４Ｄを含んでいる。
　第２の電極１４Ａ～１４Ｄは、それぞれ、第１の電極１３Ａ～１３Ｄと隣り合うように配置されている。また、第２の電極１４Ａ～１４Ｄは、第１の電極１３Ａ～１３Ｄに対して電気的に絶縁するように、第１の電極１３Ａ～１３Ｄから若干離隔するように配置されている。本実施形態において、第２の電極１４Ａ～１４Ｄは、第１の電極１３Ａ～１３Ｄと同様に、第３の電極１３Ｅ及び第４の電極１４Ｅを囲むように配置されている。
　なお、本実施形態では、複数の第１の感圧センサ２Ａ～２Ｄが第２の感圧センサ２Ｅを囲むように配置されているが、これに限定されない。例えば、感圧センサユニット１Ａにおいて、第１の感圧センサと第２の感圧センサは、交互に並ぶように配置されていてもよい。
　本実施形態における第２の電極１４Ａ～１４Ｄは、いずれも同様の構成を有しているので、ここでは、第２の電極１４Ａの構成を代表として説明する。
　第２の電極１４Ａは、第１の電極１３Ａに対して点対称な平面形状を有している。第２の電極１４Ａは、接続配線部１４１と、複数（本例では３個）の櫛歯部１４２と、を有している。接続配線部１４１は、図中のＹ方向に沿って延在する線状の部分である。この接続配線部１４１の一端側に複数の櫛歯部１４２が接続されている。複数の櫛歯部１４２は、図中のＹ方向に沿って並べられていると共に、図中の－Ｘ方向に向かって接続配線部１４１から突出している。そして、この櫛歯部１４２は、第１の電極１３Ａの櫛歯部１３２同士の間に入り込んでおり、図中のＹ方向に沿って、第１の電極１３Ａの櫛歯部１３２に対向している。
　上記のような第１及び第２の電極１３Ａ～１３Ｄ，１４Ａ～１４Ｄは、導電性ペーストを第１の基材１１の上面に印刷して固化（硬化）させることにより形成されている。導電性ペーストは、比較的高い電気的抵抗値を有する高抵抗の導電性ペーストである。なお、導電性ペーストに代えて、導電性インクを用いてもよい。
　導電性ペーストに含有される導電性粒子としては、例えば、カーボン等を例示することができる。このカーボンの具体例としては、例えば、グラファイトやカーボンブラックを例示することができる。また、バインダ樹脂及び溶剤の具体例としては、上記の材料を例示することができる。なお、導電性ペーストからバインダ樹脂を省略してもよい。導電性ペーストの塗布方法としては、特に限定されないが、上記の接触塗布法又は非接触塗布法のいずれを用いてもよい。
　第２の電極１４Ａ～１４Ｄの接続配線部１４１の他端に、第２の配線パターン１５が接続されている。この第２の配線パターン１５は、第２の電極１４Ａ～１４Ｄと抵抗体１６とを電気的に接続している。
　第２の配線パターン１５は、特に限定されないが、第１の配線パターン１２と同様の材料から構成されている。また、この第２の配線パターン１５は、特に限定されないが、第１の配線パターン１２と同様に、導電性ペーストを第１の基材１１の上面に印刷して固化（硬化）させることにより形成されている。
　第２の配線パターン１５は、第３の配線部１５１と、第１の抵抗体接続部１５３と、を有している。第３の配線部１５１は、線形状を有しており、この第３の配線部１５１上で、上記の第２の電極１４Ａ～１４Ｄが、相互に電気的に並列に接続するように配置されている。
　この第３の配線部１５１の他端に第１の抵抗体接続部１５３が接続されている。本実施形態の第１の抵抗体接続部１５３は、特に限定されないが、第３の配線部１５１よりも幅広のランドパターンである。
　この第１の抵抗体接続部１５３に抵抗体１６が接続されている。本実施形態における抵抗体１６は、第２の配線パターン１５上で、第２の電極群１４に電気的に直列に接続されるように配置されている。この抵抗体１６は、第２の感圧センサ２Ｅのオン状態における抵抗値Ｒｘ２よりも大きい抵抗値Ｒ１（定数）を有している。この抵抗体１６は、抵抗体１６の抵抗値Ｒ１と第１の感圧センサ２Ａ～２Ｄのオン状態における抵抗値Ｒｘ１との合成抵抗Ｒ０（＝Ｒ１＋Ｒｘ１）を、第２の感圧センサ２Ｅのオン状態における抵抗値Ｒｘ２よりも大きくするために設けられている（Ｒ０＞Ｒｘ２）。
　なお、第１の感圧センサ２Ａ～２Ｄの「オン状態」とは、第１の電極１３Ａ～１３Ｄと、第２の電極１４Ａ～１４Ｄとが、接続体２２Ａ～２２Ｄを介して電気的に接続されている状態であり、第２の感圧センサ２Ｅの「オン状態」とは、第３の電極１３Ｅと、第４の電極１４Ｅと、が接続体２２Ｅを介して電気的に接続されている状態である。ここで、本実施形態において、接続体と電極とを「電気的に接続」とは、当該接続体と電極との間の抵抗値が所定の閾値以下の状態であり、接続体と電極とが単に接触しているだけの状態は含まない。また、この「オン状態」における抵抗値Ｒｘ１，Ｒｘ２は、後述するように、荷重の大きさに応じて変化する変数である。
　この抵抗体１６は、特に限定されないが、抵抗器であってよい。或いは、抵抗体１６は、高抵抗の導電性ペーストを第１の基材１１の上面に印刷して固化（硬化）させることにより形成されていてもよい。導電性ペーストに含有される導電性粒子としては、例えば、上述のカーボン等を例示することができる。また、バインダ樹脂及び溶剤の具体例としては、上記の材料を例示することができる。なお、導電性ペーストからバインダ樹脂を省略してもよい。導電性ペーストの塗布方法としては、特に限定されないが、上記の接触塗布法又は非接触塗布法のいずれを用いてもよい。
　本実施形態における抵抗体１６は、第２の電極群１４に電気的に直列に接続されており、第１の感圧センサ２Ａ～２Ｄに対して電源側に配置されているが、これに限定されない。例えば、抵抗体１６は、第１の電極群１３に電気的に直列に接続され、第１の感圧センサ２Ａ～２Ｄに対して電源側に配置されていてもよい。
　特に図示しないが、具体的には、図１に示す第１の配線パターン１２において、第１の配線部１２１ａと第２の配線部１２１ｂとの間に抵抗体１６を介在させることで、第１の電極群１３に含まれる全ての第１の電極１３Ａ～１３Ｂに対して、抵抗体１６を電気的に直列に接続することができる。この場合にも、上述の合成抵抗Ｒ０（＝Ｒ１＋Ｒｘ１）を、第２の感圧センサ２Ｅのオン状態における抵抗値Ｒｘ２よりも大きくすることができる（Ｒ０＞Ｒｘ２）。
　第１の配線パターン１２の第２の配線部１２１ｂの他端には、櫛歯状の第３の電極１３Ｅが接続されている。この第３の電極１３Ｅも、第１の電極１３Ａと同様の構成を有しており、接続配線部１３１と、複数の櫛歯部１３２と、を有している。但し、第３の電極１３Ｅの接続配線部１３１は、図中のＸ方向に沿って延在している。また、櫛歯部１３２は、図中のＸ方向に沿って並べられていると共に、図中の－Ｙ方向に向かって接続配線部１３１から突出している。
　第３の電極１３Ｅに隣り合うように、第１の基材１１上に櫛歯状の第４の電極１４Ｅが配置されている。第４の電極１４Ｅは、第３の電極１３Ｅに対して電気的に絶縁するように、第３の電極１３Ｅから若干離隔するように配置されている。
　この第４の電極１４Ｅも、第２の電極１４Ａと同様の構成を有しており、接続配線部１４１と、複数の櫛歯部１４２と、を有している。但し、第４の電極１４Ｅの接続配線部１４１は、図中のＸ方向に沿って延在している。また、第４の電極１４Ｅの櫛歯部１４２は、図中のＸ方向に沿って並べられていると共に、図中の＋Ｙ方向に向かって接続配線部１４１から突出している。
　第３の配線パターン１７は、抵抗体１６及び第４の電極１４Ｅに接続されている。この第３の配線パターン１７は、第２の電極群１４及び第４の電極１４Ｅを、グランド（不図示）に電気的に接続する引き出し配線として機能する。
　第３の配線パターン１７は、第４の配線部１７１ａと、第５の配線部１７１ｂと、第２の外部端子部１７２と、第２の抵抗体接続部１７３と、を有している。第４の配線部１７１ａは、図中のＹ方向に延在する線形状を有しており、第４の配線部１７１ａの一端は第２の外部端子部１７２に接続されている。
　この第２の外部端子部１７２は、グランド（不図示）に電気的に接続される端子部である。なお、本実施形態では、第１の配線パターン１２の第１の外部端子部１２２が電源（不図示）に電気的に接続されていると共に、第３の配線パターン１７の第２の外部端子部１７２がグランド（不図示）に接続されているが、これに限定されない。本実施形態とは逆に、第１の外部端子部１２２がグランド（不図示）に電気的に接続されていると共に、第２の外部端子部１７２が電源（不図示）に接続されていてもよい。
　第４の配線部１７１ａの他端は第２の抵抗体接続部１７３に接続されている。この第２の抵抗体接続部１７３は、特に限定されないが、第４の配線部１７１ａよりも幅広のランドパターンである。この第２の抵抗体接続部１７３に抵抗体１６が接続されており、第４の配線部１７１ａは、抵抗体１６及び第３の配線パターン１７を介して第２の電極群１４に電気的に接続されている。これにより、第２の電極群１４は、グランド（不図示）に電気的に接続されている。
　第５の配線部１７１ｂは、図中のＸ方向に延在する線形状を有しており、第５の配線部１７１ｂの一端は第４の配線部１７１ａに接続されている。一方で、第５の配線部１７１ｂの他端は、第４の電極１４Ｅに接続している。よって、第４の電極４Ｅは、第３の配線パターン１７を介して、グランド（不図示）に電気的に接続されている。
　本実施形態の感圧センサユニット１Ａが出力する抵抗値は、特に限定されないが、第１の外部端子部１２２と第２の外部端子部１７２との間の抵抗値である。この抵抗値は、例えば、第１の外部端子部１２２と第２の外部端子部１７２に接続されたテスタ等の抵抗測定器により取得することができる。
　図１及び図２に示すように、上側メンブレン基板２０は、下側メンブレン基板１０の上方に配置されている。この上側メンブレン基板２０は、第２の基材２１と、複数（本例では５個）の接続体２２Ａ～２２Ｅと、を有している。
　上側メンブレン基板２０の第２の基材２１は、可撓性及び電気絶縁性を有する材料から構成されたフィルム状の部材である。この第２の基材２１を構成する材料としては、例えば、樹脂材料等を例示することができ、より具体的には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）を例示することができる。なお、第２の基材２１として、金属製のフィルムを用いてもよく、この場合に、第２の基材２１が接続体２２Ａ～２２Ｅの機能を有してもよく、すなわち第２の基材２１が接続体２２Ａ～２２Ｅを兼ねてもよい。
　図１及び図２に示すように、第２の基材２１の下面に円盤形状の接続体２２Ａ～２２Ｅが形成されている。接続体２２Ａ～２２Ｄは、第１の電極１３Ａ～１３Ｄと第２の電極１４Ａ～１４Ｄとに接触して、第１の電極１３Ａ～１３Ｄと第２の電極１４Ａ～１４Ｄとを電気的に接続するための部材である。すなわち、接続体２２Ａは、第１の電極１３Ａ及び第２の電極１４Ａに接触して、第１の電極１３Ａと第２の電極１４Ａとを電気的に接続する。接続体２２Ｂは、第１の電極１３Ｂ及び第２の電極１４Ｂに接触して、第１の電極１３Ｂと第２の電極１４Ｂとを電気的に接続する。接続体２２Ｃは、第１の電極１３Ｃ及び第２の電極１４Ｃに接触して、第１の電極１３Ｃと第２の電極１４Ｃとを電気的に接続する。接続体２２Ｄは、第１の電極１３Ｄ及び第２の電極１４Ｄに接触して、第１の電極１３Ｄと第２の電極１４Ｄとを電気的に接続する。また、接続体２２Ｅも、第３の電極１３Ｅと第４の電極１４Ｅとに接触して、第３の電極１３Ｅと第４の電極１４Ｅとを電気的に接続するための部材である。
　この接続体２２Ａ～２２Ｅは、いずれも、接続配線部１３１，１４１の一部と櫛歯部１３２，１４２と対向するように配置されているとともに、平面視において、櫛歯部１３２，１４２の略全体を内部に包含するような大きさを有している。
　接続体２２Ａ～２２Ｅは、上述の第１の配線パターン１２と同様に、低抵抗の導電性ペーストを第２の基材２１の下面に印刷して硬化させることにより形成されている。すなわち、接続体２２Ａ～２２Ｅは、第１～第４の電極１３Ａ～１３Ｅ，１４Ａ～１４Ｅを構成する材料の電気抵抗率よりも低い電気抵抗率を有する材料で構成されている。
　なお、接続体２２Ａ～２２Ｅが、高抵抗の導電性ペーストを印刷して硬化させることで形成した上記の層を覆う保護層を備えていてもよい。この保護層は、上述の高抵抗の導電性ペーストを印刷して硬化させることで形成されている。
　スペーサ３０は、上述の第１及び第２の基材１１，２１と同様に、可撓性と電気絶縁性を有する材料から構成されたフィルム状の部材である。このスペーサ３０を構成する材料としては、例えば、樹脂材料等を例示することができ、より具体的には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）を例示することができる。或いは、スペーサ３０として、両面粘着テープを例示することもできる。両面粘着テープとしては、基材の両面に粘着層が形成されたものを使用してもよいし、粘着層のみで構成されたものを用いてもよい。
　図１及び図２に示すように、このスペーサ３０は、第１の基材１１と第２の基材２１との間に介在しており、下側メンブレン基板１０と上側メンブレン基板２０は、スペーサ３０を介して積層されている。具体的には、下側メンブレン基板１０の基材１１の上面とスペーサ３０の下面とが接着層（不図示）を介して相互に貼り付けられていると共に、スペーサ３０の上面と上側メンブレン基板２０の基材２１の下面とが接着層（不図示）を介して相互に貼り付けられている。
　このスペーサ３０は、複数（本例では４個）の第１の開口３１と、第２の開口３２と、を有している。複数の第１の開口３１は、図１に示すように、第２の開口３２を囲むように配置されている。なお、上述のように第１の感圧センサと第２の感圧センサが交互に並ぶように配置されている場合は、第１の開口と第２の開口も交互に並ぶように配置されている。
　第１の開口３１は、いずれも、円形の平面形状を有している。第１の開口３１は、第１の電極１３Ａ～１３Ｄの接続配線部１３１の一部と、第１の電極１３Ａ～１３Ｄの櫛歯部１３２と、第２の電極１４Ａ～１４Ｄの接続配線部１４１の一部と、第２の電極１４Ａ～１４Ｄの櫛歯部１４２と、を内部に収容している。また、第１の開口３１は、それぞれ、上側メンブレン基板２０の接続体２２Ａ～２２Ｄも内部に収容している。なお、接続体２２Ａ～２２Ｄの直径は、第１の開口３１の内径よりも大きくてもよい。
　スペーサ３０を介してメンブレン基板１０，２０が積層された際に、第１の開口３１を介して、第１及び第２の電極１３Ａ～１３Ｄ，１４Ａ～１４Ｄの櫛歯部１３２，１４２と接続体２２Ａ～２２Ｄとが対向する。また、同様に、第１及び第２の電極１３Ａ～１３Ｄ，１４Ａ～１４Ｄの接続配線部１３１，１４１の一部と接続体２２Ａ～２２Ｄとが対向する。
　第２の開口３２も、円形の平面形状を有しており、第３及び第４の電極１３Ｅ，１４Ｅの接続配線部１３１，１４１の一部と、第３及び第４の電極１３Ｅ，１４Ｅの櫛歯部１３２，１４２と、を内部に収容している。また、第２の開口３２は、上側メンブレン基板２０の接続体２２Ｅも内部に収容している。なお、接続体２２Ｅの直径は、第２の開口３２の内径よりも大きくてもよい。
　また、スペーサ３０を介してメンブレン基板１０，２０が積層された際に、第２の開口３２を介して、第３及び第４の電極１３Ｅ，１４Ｅの櫛歯部１３２，１４２と接続体２２Ｅとが対向する。また、同様に、第３及び第４の電極１３Ｅ，１４Ｅの接続配線部１３１，１４１の一部と接続体２２Ｅとが対向する。
　図１及び図２に示すように、このスペーサ３０によって、第１及び第２の電極１３Ａ～１３Ｄ，１４Ａ～１４Ｄの櫛歯部１３２，１４２と接続体２２Ａ～２２Ｄとの間に間隔が確保されている。また、このスペーサ３０によって、第３及び第４の電極１３Ｅ，１４Ｅの櫛歯部１３２，１４２と接続体２２Ｅとの間にも間隔が確保されている。
　ここで、本実施形態の第２の開口３２は、第１の開口３１と同じ幅を有している。つまり、図２に示すように、第２の開口３２の直径Ｄ２は、第１の開口３１の直径Ｄ１と同じ長さになっている（Ｄ１＝Ｄ２）。
　なお、本実施形態では、第１の開口３１の直径Ｄ１と第２の開口３２の直径Ｄ２が同じ長さとなっているが、これに限定されない。第１の開口３１の直径Ｄ１が、第２の開口３２の直径Ｄ２よりも大きくなっていてもよい（Ｄ１＞Ｄ２）。このように、第１の開口３１の幅が、第２の開口３２の幅よりも大きくなっていることで、第２の基材２１が第１の開口３１において撓み易くなる。このため、第１の感圧センサ２Ａ～２Ｄのオン荷重の大きさを小さくすることができるので、低荷重域における第１の感圧センサ２Ａ～２Ｄの感度を向上させることができる。なお、「オン荷重」とは、感圧センサをオフ状態からオン状態に切り替えるために必要な荷重である。
　また、第１及び第２の開口３１，３２の平面形状は、円形に限定されず、例えば、楕円形、長円形、矩形、又は、多角形等であってもよい。また、接続体２２Ａ～２２Ｅや電極１３Ａ～１３Ｅ，１４Ａ～１４Ｅの形状も、特に上記に限定されず、例えば、第１及び第２の開口３１，３２の形状に応じた形状としてもよい。
　また、本実施形態では、荷重の印加されていない無負荷時に接続体２２Ａ～２２Ｅが櫛歯部１３２，１４２と接触しないようにスペーサ３０の厚さが設定されているが、特にこれに限定されない。接続体２２Ａ～２２Ｅが櫛歯部１３２，１４２と常時接触するように、スペーサ３０の厚さを設定してもよい。同様に、接続体２２Ａ～２２Ｅが接続配線部１３１，１４１と常時接触するように、スペーサ３０の厚さを設定してもよい。
　また、本実施形態では、第１の感圧センサ２Ａ～２Ｄと第２の感圧センサ２Ｅは、いずれも、感圧センサシート２のメンブレン基板１０，２０及びスペーサ３０により形成されているがこれに限定されず、第１及び第２の感圧センサ２Ａ～２Ｅは、それぞれ、別々のメンブレン基板及びスペーサにより形成されていてもよい。すなわち、感圧センサユニットは、複数の感圧センサシートをユニット化したものであってもよい。
　また、この場合、低荷重用の第１の感圧センサが形成されている感圧センサシートのスペーサの厚さを薄くすることで、基材に形成された電極が撓み易くなるため、低荷重域におけるセンサの感度を向上できる。或いは、基材の厚さを薄くすることで、電極が撓み易くなるため、低荷重域におけるセンサの感度を向上できる。
　本実施形態の感圧センサシート２において、接続体２２Ａ～２２Ｄと、第１及び第２の電極１３Ａ～１３Ｄ，１４Ａ～１４Ｄと、は、第１の感圧センサ２Ａ～２Ｄを構成していると共に、第１の感圧センサ２Ａ～２Ｄに印加された荷重を検知する第１の検知部１３５Ａ～１３５Ｄとして機能する。すなわち、接続体２２Ａと、第１の電極１３Ａと、第２の電極１４Ａと、は、第１の感圧センサ２Ａを構成しており、第１の感圧センサ２Ａに印加された荷重を検知する第１の検知部１３５Ａとして機能する。接続体２２Ｂと、第１の電極１３Ｂと、第２の電極１４Ｂと、は、第１の感圧センサ２Ｂを構成しており、第１の感圧センサ２Ｂに印加された荷重を検知する第１の検知部１３５Ｂとして機能する。接続体２２Ｃと、第１の電極１３Ｃと、第２の電極１４Ｃと、は、第１の感圧センサ２Ｃを構成しており、第１の感圧センサ２Ｃに印加された荷重を検知する第１の検知部１３５Ｃとして機能する。そして、接続体２２Ｄと、第１の電極１３Ｄと、第２の電極１４Ｄと、は、第１の感圧センサ２Ｄを構成しており、第１の感圧センサ２Ｄに印加された荷重を検知する第１の検知部１３５Ｄとして機能する。一方で、接続体２２Ｅと、第３及び第４の電極１３Ｅ，１４Ｅと、は、第２の感圧センサ２Ｅを構成していると共に、第２の感圧センサ２Ｅに印加された荷重を検知する第２の検知部１３５Ｅとして機能する。
　具体的には、第１の感圧センサ２Ａ～２Ｄの第１の検知部１３５Ａ～１３５Ｄに荷重が印加された場合、第２の基材２１は第１の開口３１において下方向に向かって撓み、接続体２２Ａ～２２Ｄが第１及び第２の電極１３Ａ～１３Ｄ，１４Ａ～１４Ｄと接触する。ここで、第１の検知部１３５Ａ～１３５Ｄに印加される荷重の大きさが大きいほど、接続体２２Ａ～２２Ｄと第１及び第２の電極１３Ａ～１３Ｄ，１４Ａ～１４Ｄとの接触面積が増加するため、第１及び第２の電極１３Ａ～１３Ｄ，１４Ａ～１４Ｄ間の抵抗値Ｒｘ１は小さくなっていく。即ち、第１の感圧センサ２Ａ～２Ｄでは、印加される荷重の大きさが大きいほど、出力される抵抗値Ｒｘ１が小さくなっていく。
　第２の感圧センサ２Ｅの第２の検知部１３５Ｅに荷重が印加された場合も、同様に、第２の基材２１は第２の開口３２において下方向に向かって撓み、接続体２２Ｅが第３及び第４の電極１３Ｅ，１４Ｅと接触する。この場合も、第２の検知部１３５Ｅに印加される荷重の大きさが大きいほど、接続体２２Ｅと第３及び第４の電極１３Ｅ，１４Ｅとの接触面積が増加するため、第３及び第４の電極１３Ｅ，１４Ｅ間の抵抗値Ｒｘ２は小さくなっていく。即ち、第２の感圧センサ２Ｅでも、印加される荷重の大きさが大きいほど、出力される抵抗値Ｒｘ２が小さくなっていく。
　本実施形態では、第１の電極１３Ａ～１３Ｄと第３の電極１３Ｅとが同様の構成を有しており、第２の電極１４Ａ～１４Ｄと第４の電極１４Ｅとが同様の構成を有しているので、第１の感圧センサ２Ａ～２Ｄのオン状態の抵抗値Ｒｘ１は、第２の感圧センサ２Ｅのオン状態の抵抗値Ｒｘ２とほぼ同じ値となっている（Ｒｘ１＝Ｒｘ２）。
　また、本実施形態では、第１の感圧センサ２Ａ～２Ｄは、第１の配線パターン１２と第２の配線パターン１５との間で、相互に電気的に並列に接続されている。そして、第１の感圧センサ２Ｅは、第１の配線パターン１２と第２の配線パターン１５との間で、第１の感圧センサ２Ａ～２Ｄと相互に電気的に並列に接続されている。
　感圧センサシート２の第２の基材２１の上面に、複数（本例では４個）の第１の荷重伝達部材３Ａ～３Ｄと、第２の荷重伝達部材４と、が設けられている。第１の荷重伝達部材３Ａ～３Ｄは、第１の感圧センサ２Ａ～２Ｄに荷重を伝達する部材（アクチュエータ）である。一方で、第２の荷重伝達部材４は、第２の感圧センサ２Ｅに荷重を伝達する部材（アクチュエータ）である。
　本実施形態における第１の荷重伝達部材３Ａ～３Ｄ及び第２の荷重伝達部材４は、円形の平面形状を有していると共に、弾性を有している部材から構成されている。つまり、第１の荷重伝達部材３Ａ～３Ｄ及び第２の荷重伝達部材４は、荷重を印加すると収縮するが、荷重を除去すれば荷重を印加する前の初期形状に戻る部材である。なお、第１の荷重伝達部材３Ａ～３Ｄ及び第２の荷重伝達部材４の平面形状は、円状に限定されることはない。平面形状は、円形に限定されず、例えば、楕円形、長円形、矩形、又は、多角形等であってもよい。また、第１の荷重伝達部材３Ａ～３Ｄ及び第２の荷重伝達部材４は、剛体から構成されていてもよい。
　上記のような弾性を有する部材としては、具体的には、例えば、樹脂部材、ゴム部材、及び、ばね部材等を例示することができる。この中でも、特に、微細な気泡を含有するスポンジ状の樹脂部材を用いることが好ましい。
　図２に示すように、第１の荷重伝達部材３Ａ～３Ｄは、第１の感圧センサ２Ａ～２Ｄの第１の検知部１３５Ａ～１３５Ｄと、プレート部材５との間に介在している。具体的には、第１の荷重伝達部材３Ａ～３Ｄの下面が、上側メンブレン基板２０の第２の基材２１の上面に接着層（不図示）を介して貼り付けられていると共に、第１の荷重伝達部材３Ａ～３Ｄの上面が、プレート部材５の下面に接着層（不図示）を介して貼り付けられている。すなわち、第１の荷重伝達部材３Ａ～３Ｄの上下の両面が第２の基材２１及びプレート部材５に固定されている。
　なお、第１の荷重伝達部材３Ａ～３Ｄは、第２の基材２１及びプレート部材５と接着層を介して接合されているが、これに限定されない。例えば、第１の荷重伝達部材３Ａ～３Ｄを第２の基材２１又はプレート部材５に塗布形成することで接合されていてもよい。
　第２の荷重伝達部材４は、第２の感圧センサ２Ｅの第２の検知部１３５Ｅと、プレート部材５と、の間に介在している。この第２の荷重伝達部材４の下面は、上側メンブレン基板２０の第２の基材２１の上面に接着層（不図示）を介して貼り付けられているが、第２の荷重伝達部材４の上面は、プレート部材５から離隔されている。すなわち、第２の荷重伝達部材４の下面のみが第２の基材２１に固定されている。
　なお、第２の荷重伝達部材４は、第２の基材２１と接着層を介して接合されているが、これに限定されない。例えば、第２の荷重伝達部材４を第２の基材２１に塗布形成することで接合してもよい。また、第２の荷重伝達部材４の下面が、第２の基材２１に固定されているが、これに限定されない。第２の荷重伝達部材４の上面が、プレート部材５に接合されていると共に、第２の荷重伝達部材４の下面が、第２の基材２１から離隔されていてもよい。
　第１の荷重伝達部材３Ａ～３Ｄの高さＴ１は、第２の荷重伝達部材４の高さＴ２よりも高くなっている（Ｔ１＞Ｔ２）。このように、第１の荷重伝達部材３Ａ～３Ｄの高さＴ１と、第２の荷重伝達部材４の高さＴ２とに差を設けることにより、第２の感圧センサ２Ｅよりも先に、第１の感圧センサ２Ａ～２Ｄに荷重を伝達することができる。つまり、感圧センサユニット１Ａに低荷重を印加した場合、第１の荷重伝達部材３Ａ～３Ｄによって第１の感圧センサ２Ａ～２Ｄに荷重が伝達されるが、第２の荷重伝達部材４によって第２の感圧センサ２Ｅには荷重が伝達されない。これに対し、感圧センサユニット１Ａに高荷重を印加した場合、第２の荷重伝達部材４によって第２の感圧センサ２Ｅにも荷重が伝達される。
　プレート部材５は、第１及び第２の荷重伝達部材３Ａ～３Ｄを介して、感圧センサシート２に重ねられており、平面視において第１及び第２の感圧センサ２Ａ～２Ｅを包含するように配置されている。このプレート部材５は、所定の剛性を有する材料から構成された板状部材である。プレート部材５を撓み難い部材とすることによって、このプレート部材５の下面において均一な押圧力を生じさせることができる。このプレート部材５を構成する材料としては、例えば、ＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン）樹脂、ガラス、又は、ポリカーボネート樹脂等を例示することができる。
　第１の荷重伝達部材３Ａ～３Ｄと第２の荷重伝達部材４による荷重伝達を、図３（ａ）及び図３（ｂ）を参照しながら具体的に説明する。図３（ａ）は、図２の感圧センサユニット１Ａに低荷重を印加した状態を示す断面図であり、図３（ｂ）は、図２の感圧センサユニット１Ａに高荷重を印加した状態を示す断面図である。
　図３（ａ）に示すように、プレート部材５側から低荷重Ｆ１が感圧センサユニット１Ａに印加された場合、プレート部材５の下面に接合している第１の荷重伝達部材３Ａ～３Ｄにプレート部材５から荷重が伝達される。すなわち、第１の荷重伝達部材３Ａ～３Ｄは、プレート部材５の下面により、図中の－Ｚ方向に向かって押圧される。
　そして、第２の基材２１は、第１の荷重伝達部材３Ａ～３Ｄから伝達された荷重によって、第１の開口３１において下方に向かって撓む。すなわち、第１の荷重伝達部材３Ａ～３Ｄは、荷重を第１の感圧センサ２Ａ～２Ｄ上に集中させる。これにより、スペーサ３０の第１の開口３１において、第２の基材２１の下面に形成された接続体２２Ａ～２２Ｄが下方に押し下げられ、第１の感圧センサ２Ａ～２Ｄの第１及び第２の電極群１３，１４と電気的に接続する。
　一方で、第１の荷重伝達部材３Ａ～３Ｄの収縮量が小さいため、第２の荷重伝達部材４は、プレート部材５と離隔しており、プレート部材５から荷重を伝達されない。よって、第２の荷重伝達部材４は、第２の基材２１を押圧することなく、接続体２２Ｅも下方に押し下げられることはない。すなわち、第１の感圧センサ２Ｅの第３の電極１３Ｅ及び第４の電極１４Ｅは、相互に絶縁された状態（オフ状態）に維持されている。
　図３（ｂ）に示すように、プレート部材５側から高荷重Ｆ２が感圧センサユニット１Ａに印加された場合、プレート部材５がさらに下方に押し下げられると共に、第１の荷重伝達部材３Ａ～３Ｄが大きく収縮する。このため、プレート部材５の下面が第２の荷重伝達部材４に接触する。すなわち、第１の荷重伝達部材３Ａ～３Ｄに加えて、第２の荷重伝達部材４も、プレート部材５の下面により、図中の－Ｚ方向に向かって押圧される。
　第２の基材２１は、第２の開口３２において、第２の荷重伝達部材４から伝達された荷重によって下方に向かって撓む。これにより、スペーサ３０の第２の開口３２において、接続体２２Ｅが下方に押し下げられ、第２の感圧センサ２Ｅの第３及び第４の電極１３Ｅ，１４Ｅと電気的に接続する。
　このように本実施形態の感圧センサユニット１Ａでは、低荷重を印加した場合、第１の感圧センサ２Ａ～２Ｄのみがオン状態となる一方で、高荷重を印加した場合、第１の感圧センサ２Ａ～２Ｄに加えて、第２の感圧センサ２Ｅもオン状態となる。
　また、図１及び図２に示すように、第１の荷重伝達部材３Ａ～３Ｄは、それぞれ、第２の基材２１の上面において、第１の荷重伝達部材３Ａ～３Ｄは、第２の荷重伝達部材４を囲むように配置されている。即ち、本実施形態の第１の感圧センサ２Ａ～２Ｄが第２の感圧センサ２Ｅの周囲に配置されていることにより、第１の荷重伝達部材３Ａ～３Ｄも第２の荷重伝達部材４の周囲に配置されている。これにより、感圧センサユニット１Ａに荷重を印加した場合、第２の荷重伝達部材４を中心に配置された複数の第１の荷重伝達部材３Ａ～３Ｄによってプレート部材５を安定的に支持しながら、プレート部材５の下面から均一に荷重を伝達することができるので、荷重を正確に検知することができる。
　以上のような感圧センサユニット１Ａから出力される抵抗値の変化について、図１、図２、図３（ａ）、及び、図３（ｂ）に加えて、図４を参照しながら説明する。図４は、本実施形態における感圧センサユニット１Ａに印加される荷重の大きさＦと、感圧センサユニット１Ａから出力される抵抗値Ｒと、の関係を示すグラフである。図４のグラフにおいて、実線は第１の感圧センサ２Ａ～２Ｄの抵抗値Ｒｘ１と抵抗体１６の抵抗値Ｒ１との合成抵抗Ｒ０を示しており、破線は第２の感圧センサ２Ｅの抵抗値Ｒｘ２を示している。また、一点鎖線は、感圧センサユニット１Ａから出力される抵抗値Ｒを示しており、本実施形態において、この抵抗値Ｒは、第１の外部端子部１２２と第２の外部端子部１７２との間の抵抗値である。
　まず、図２に示すように、無負荷時には、全ての感圧センサ２Ａ～２Ｅの電極１３Ａ～１３Ｅ，１４Ａ～１４Ｅが相互に電気的に絶縁されており、全ての感圧センサ２Ａ～２Ｅがオフ状態となっている。この場合、図４に示すように、抵抗値Ｒとして、数百ＭΩの抵抗値Ｒｄが感圧センサユニット１Ａから出力される。
　次に、図３（ａ）に示すように、感圧センサユニット１Ａに一定以上の低荷重Ｆ１を印加すると、第１の感圧センサ２Ａ～２Ｄがオン状態に切り替わる。言い換えれば、一定以下の低荷重Ｆ１では、接続体２２Ａ～２２Ｄと第１及び第２の電極１３Ａ～１３Ｄ，１４Ａ～１４Ｄとの間の抵抗値が閾値を超えており、第１の感圧センサ２Ａ～２Ｄがオフ状態に維持される。また、第２の感圧センサ２Ｅは低荷重域においてオフ状態に維持される。
　このとき、図１に示すように、第１の感圧センサ２Ａ～２Ｄは相互に電気的に並列に接続されていると共に、この第１の感圧センサ２Ａ～２Ｄの第２の電極群１４に抵抗体１６が電気的に直列に接続されている。よって、感圧センサユニット１Ａから出力される抵抗値Ｒは、第１の感圧センサ２Ａ～２Ｄの抵抗値Ｒｘ１と抵抗体１６の抵抗値Ｒ１との合成抵抗Ｒ０となる。
　この場合、図４に示すように、低荷重域において荷重の大きさが大きくなるに従い、第１の感圧センサ２Ａ～２Ｄの抵抗値Ｒｘ１が小さくなっていき、最終的に、抵抗値Ｒｘ１が最小抵抗値（押し切り抵抗）Ｒｍｉｎで飽和する。このため、図４のグラフの実線により示すように、合成抵抗Ｒ０も、荷重の大きさが大きくなるに従って小さくなっていき、最終的に、抵抗値Ｒｍｉｎ＋Ｒ１の近傍で飽和する。
　次に、図３（ｂ）に示すように、感圧センサユニット１Ａに高荷重Ｆ２を印加すると、第２の感圧センサ２Ｅもオン状態に切り替わる。図４のグラフの破線により示すように、高荷重域において荷重の大きさが大きくなるに従い、第２の感圧センサ２Ｅの抵抗値Ｒｘ２は小さくなっていく。この第２の感圧センサ２Ｅには抵抗体が接続されておらず、かつ、上述の抵抗体１６の抵抗値Ｒ１は抵抗値Ｒｘ２より大きいので、高荷重の大きさが一定以上の大きさとなった時点で、抵抗値Ｒｘ２は、上述の合成抵抗Ｒ０の値を下回る。
　抵抗値Ｒｘ２が上述の合成抵抗Ｒ０の値を下回ると、第１の感圧センサ２Ａ～２Ｄを流れる電流よりも、第２の感圧センサ２Ｅを流れる電流がより支配的になるので、感圧センサユニット１Ａから出力される抵抗値Ｒは、第２の感圧センサ２Ｅの抵抗値Ｒｘ２となる。このように、本実施形態では、抵抗体１６を第２の電極群１４に電気的に直列に接続することによって、低荷重域において出力される抵抗値の範囲と、高荷重域において出力される抵抗値の範囲と、を区別し重複を避けることができる。
　そして、荷重の大きさがより大きくなっていくと、第２の感圧センサ２Ｅの抵抗値Ｒｘ２は押し切り抵抗値Ｒｍｉｎ近傍で飽和するので、感圧センサユニット１Ａから出力される抵抗値Ｒも押し切り抵抗値Ｒｍｉｎ近傍で飽和する。従って、感圧センサユニット１Ａの抵抗値Ｒは、図４において一点鎖線で示すような出力となる。
　以上のような、感圧センサユニット１Ａであれば、低荷重を第１の感圧センサ２Ａ～２Ｄに伝達する第１の荷重伝達部材３Ａ～３Ｄと、高荷重を第２の感圧センサ２Ｅに伝達する第２の荷重伝達部材４と、を備えている。このため、感圧センサユニット１Ａは、低荷重域と高荷重域の両方において、出力（抵抗値Ｒ）を得ることができるため、検知可能な荷重域を広くすることができる。
　なお、上記実施形態では、上側メンブレン基板２０の第２の基材２１側に、第１の荷重伝達部材３Ａ～３Ｄと、第２の荷重伝達部材４と、プレート部材５と、を配置しているが、これに限定されない。
　図５は、本実施形態における感圧センサユニットの第１変形例を示す断面図である。この第１変形例の感圧センサユニット１Ｂのように、下側メンブレン基板１０の第１の基材１１側に、第１の荷重伝達部材３Ａ～３Ｄと、第２の荷重伝達部材４と、プレート部材５と、を配置してもよい。
　この場合、第２の基材２１側から低荷重を印加すると、上記の実施形態と同様に、第１の荷重伝達部材３Ａ～３Ｄによって、第１の感圧センサ２Ａ～２Ｂに荷重が伝達される。そして、第２の基材２１側から高荷重を印加すると、上記の実施形態と同様に、第１の荷重伝達部材３Ａ～３Ｄの収縮に伴って、第２の荷重伝達部材４がプレート部材５と接触し、第１の感圧センサ２Ａ～２Ｂに荷重が伝達される。なお、この場合、第２の基材２１を撓み難いものとすることが好ましい。具体的には、２枚以上の第２の基材２１をスペーサ３０上に積層してもよいし、或いは、第２の基材２１の厚みを大きくしてもよい。また、第１及び第２の荷重伝達部材３Ａ～３Ｄ，４から荷重を伝達される第１の基材１１としては、可撓性を有するものを用いる。
　また、上記実施形態では、低荷重域において第２の感圧センサ２Ｅに荷重が印加され難くなるように、第１の荷重伝達部材３Ａ～３Ｄの高さＴ１を、第２の荷重伝達部材４の高さＴ２よりも高くしているが、これに限定されない。
　図６は、本実施形態における感圧センサユニットの第２変形例を示す断面図である。この第２変形例の感圧センサユニット１Ｃのように、低荷重域において第２の感圧センサ２Ｅに荷重が印加され難くなるように、第２の荷重伝達部材４ｂを第１の荷重伝達部材３Ａ～３Ｄよりも軟らかくしてもよい。このような第２の荷重伝達部材４ｂを構成する材料としては、上述のようなスポンジ状樹脂部材、ゴム部材、又は、ばね部材の中でも、低ヤング率の部材を用いればよい。
　また、この場合、第１の荷重伝達部材３Ａ～３Ｄの高さＴ１と、第２の荷重伝達部材４ｂの高さＴ２と、は同じ高さとなっている（Ｔ１＝Ｔ２）。第１の荷重伝達部材３Ａ～３Ｄは、第２の荷重伝達部材４ｂよりも硬いため、低荷重域において第２の荷重伝達部材４ｂよりも荷重を伝達し易くなっている。よって、この第２変形例においても、上記実施形態と同様に、低荷重域において第２の感圧センサ２Ｅに荷重が印加され難くなっている。
　また、上記実施形態では、第１の感圧センサ２Ａ～２Ｅの第１及び第２の電極１３Ａ～１３Ｅ，１４Ａ～１４Ｅとして、相互に入り込む櫛歯形状の電極を用いているが、電極の形状はこれに限定されない。電極の形状は以下の第３変形例に示す形状であってもよい。
　図７（ａ）は、本発明の実施形態における感圧センサユニットの第３変形例における感圧センサを示す拡大平面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）の感圧センサの下側メンブレンを示す拡大平面図であり、図７（ｃ）は、図７（ａ）の感圧センサの上側メンブレンを示す拡大平面図である。
　図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、第３変形例における感圧センサユニット１Ｄの第１の感圧センサ２ｄは、印加される荷重に応じて配線パターン６２，６６間の抵抗値が変化する感圧センサである。この第３変形例の第１の電極１３ｄは、配線パターン６２，６３と、抵抗体６４と、櫛歯パターン６５Ａ～６５Ｆと、を有している。
　図７（ｂ）に示すように、配線パターン６２，６３は、上述のような低抵抗の導電性ペーストを、下側メンブレン基板１０ｄの第１の基材１１の上面に印刷して固化（硬化）させることにより形成されている。なお、導電性ペーストに代えて、金属箔をエッチングすることで配線パターン６２，６３を形成してもよい。
　図７（ｂ）に示すように、配線パターン６２は、図中Ｘ方向に沿って線状に延在している。この配線パターン６２の端部６２１が抵抗体６４によって覆われていると共に、当該端部６２１に櫛歯パターン６５Ａが接続されている。同様に、配線パターン６３も、図中Ｘ方向に沿って線状に延在している。この配線パターン６３の端部６３１が抵抗体６４で覆われていると共に、当該端部６３１に櫛歯パターン６５Ｆが接続されている。特に図示しないが、一方の配線パターン６２は電源に接続されるのに対し、他方の配線パターン６３はグランドに接続される。なお、配線パターン６２，６３の平面形状は、線状であれば、上記のような直線状に限定されない。
　配線パターン６２の端部６２１と配線パターン６３の端部６３１とは、図中Ｙ方向に沿って離れて配置されている。抵抗体６４は、図中Ｙ方向に沿って設けられており、当該抵抗体６４の一方の端部６４１が配線パターン６２の端部６２１を覆うと共に、当該抵抗体６４の他方の端部６４２が配線パターン６３の端部６３１を覆っている。従って、一方の配線パターン６２と他方の配線パターン６３は、この抵抗体６４を介して電気的に接続されている。この抵抗体６４は、高抵抗の導電性ペーストを基材１１の上面に印刷して硬化させることにより形成されている。
　複数（本例では６本）の櫛歯パターン６５Ａ～６５Ｆは、上述の配線パターン６２，６３と同様に、低抵抗の導電性ペーストを第１の基材１１上に印刷して硬化させることにより形成されている。なお、導電性ペーストに代えて、金属箔をエッチングすることで櫛歯パターン６５Ａ～６５Ｆを形成してもよい。
　櫛歯パターン６５Ａ～６５Ｆは、接続体２２Ａと対向する第１の基材１１の対向領域６１１において、間隔を空けて相互に実質的に平行に配置されている。櫛歯パターン６５Ａ～６５Ｆは、対向領域６１１において、内側から外側に向かって間隔を空けて並べられている。また、櫛歯パターン６５Ａ～６５Ｆは、対向領域６１１において、配線パターン６６の先端部６６１の中心ＣＰに対して、同心円状に配置されている。
　第３変形例の第２の電極１４ｄは、配線パターン６６である。この配線パターン６６も、上述の配線パターン６２，６３と同様に、低抵抗の導電性ペーストを基材１１の上面に印刷して硬化させることにより形成されている。なお、導電性ペーストに代えて、金属箔をエッチングすることで配線パターン６６を形成してもよい。
　図７（ｃ）に示すように、上側メンブレン基板２０ｄの第２の基材２１の下面に形成された接続体２０Ａの構成は、上記実施形態と同様の構成である。
　この第１の感圧センサ２ｄでは、荷重を印加されると、まず、接続体２２Ａが、図７（ｂ）に示す配線パターン６６の先端部６６１の中心ＣＰと接触する。そして、第２の基材２１の第１の開口３１における撓みが大きくなるに従って、接続体２２Ａが、櫛歯パターン６５Ｆに接触する。
　接続体２２Ａが、配線パターン６６と櫛歯パターン６５Ｆとに接触している際、配線パターン６６はグランドとほぼ同電位の電圧を検出し、配線パターン６２，６６に接続されたマルチメータ（不図示）等により、電源電圧と配線パターン６６の検出電圧との電位差が出力される。
　そして、印加される荷重の増加に従って、第２の基材２１の撓みが広がり、接続体２２Ａの接続対象がより外側の櫛歯パターン６５Ｅ～６５Ａに広がっていく。これにより、抵抗体６４における一方の端部６４１と当該接続対象の接続位置との間の距離が短くなるので、結果的に配線パターン６２，６６間の抵抗値が低下する。すなわち、第３変形例の第１の感圧センサ２ｄでは、印加される荷重の大きさに応じて抵抗体６４の抵抗長（抵抗値）が変化するので、荷重の大きさに応じて配線パターン６６によって検出される電圧が変化する。
　第３変形例では、第１の感圧センサ２ｄが図７（ａ）に示すような構成を有する例を説明したが、これに限定されず、第２の感圧センサも図７（ａ）に示すような構成を有していてもよい。
　また、特に図示しないが、配線パターン６３を設けずに、配線パターン６２，６６に電源及びグランドを接続してもよい。或いは、配線パターン６３に代えて、配線パターン６６を抵抗体６４の他方の端部６４２で覆ってもよい。これらの場合にも、荷重の大きさに応じて、配線パターン６２，６６間の抵抗値が変化する。
　また、上記実施形態では、第１～第４の電極がいずれも同一の基材上に形成されており、接続体により第１～第４の電極間の電気的な接続を行う場合を説明しているが、これに限定されない。以下の第４変形例に示すように、電極同士を直接的に接触させることにより、電極同士を電気的に接続してもよい。
　図８（ａ）は、本実施形態における感圧センサユニットの第４変形例における感圧センサを示す拡大断面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）の感圧センサの下側メンブレンを示す拡大平面図であり、図８（ｃ）は、図８（ａ）の感圧センサの上側メンブレンを示す拡大平面図である。
　図８（ａ）～図８（ｃ）に示すように、第４変形例における感圧センサユニット１Ｅの第１の感圧センサ２ｅは、下側メンブレン基板１０ｅの第１の基材１１の上面に形成された円盤状の第１の電極１３ｅと、上側メンブレン基板２０ｅの第２の基材２１の下面に形成された円盤状の第２の電極１４ｅと、を有している。
　第１の電極１３ｅと第２の電極１４ｅは、スペーサ３０の第１の開口３１において、互いに対向している。第１及び第２の電極１３ｅ，１４ｅは、例えば、感圧インクを印刷して硬化させることにより形成することができる。この感圧インクとして、例えば、量子トンネル効果を利用した量子トンネル複合材料を挙げることができる。また、感圧インクの他の具体例としては、例えば、金属やカーボン等の導電粒子と、有機物弾性フィラー又は無機酸化物フィラー等の弾性粒子と、バインダと、を含んだものを例示することができる。この感圧インクの表面は弾性粒子によって凹凸状になっている。なお、第１及び第２の電極１３ｅ，１４ｅは、めっき処理やパターニング処理によって形成してもよい。
　この第１の感圧センサ２ｅに荷重が印加された場合、第２の基材２１が第１の開口３１において下方に撓むことにより、第１の電極１３ｅと第２の電極１４ｅが接触し、電気的に接続される。
　第４変形例では、第１の感圧センサ２ｅが図８（ａ）に示すような構成を有する例を説明したが、これに限定されず、第２の感圧センサも図８（ａ）に示すような構成を有していてもよい。
　なお、以上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。
１Ａ～１Ｅ…感圧センサユニット
　２…感圧センサシート
　　２Ａ～２Ｄ，２ｄ，２ｅ…第１の感圧センサ
　　２Ｅ…第２の感圧センサ
　　１０，１０ｄ，１０ｅ…下側メンブレン基板
　　　１１…基材
　　　１２…第１の配線パターン
　　　　１２１ａ，１２１ｂ…第１及び第２の配線部
　　　　１２２…第１の外部端子部
　　　１３…第１の電極群
　　　　１３Ａ～１３Ｄ，１３ｄ，１３ｅ…第１の電極
　　　１４…第２の電極群
　　　　１４Ａ～１４Ｄ，１４ｄ，１４ｅ…第２の電極
　　　１３Ｅ…第３の電極
　　　１４Ｅ…第４の電極
　　　　１３１，１４１…接続配線部
　　　　１３２，１４２…櫛歯部
　　　　１３５Ａ～１３５Ｄ…第１の検知部
　　　　１３５Ｅ…第２の検知部
　　　１５…第２の配線パターン
　　　　１５１…第３の配線部
　　　　１５３…第１の抵抗体接続部
　　　１６…抵抗体
　　　１７…第３の配線パターン
　　　　１７１ａ，１７１ｂ…第４及び第５の配線部
　　　　１７２…第２の外部端子部
　　　　１７３…第２の抵抗体接続部
　　６２…配線パターン
　　　６２１…端部
　　６３…配線パターン
　　　６３１…端部
　　６４…抵抗体
　　　６４１，６４２…端部
　　６５Ａ～６５Ｆ…櫛歯パターン
　　　６５５…検知部
　　６６…配線パターン
　　　６６１…先端部
　　２０，２０ｅ…上側メンブレン基板
　　　２１…基材
　　　　２２Ａ～２２Ｅ…接続体
　　３０…スペーサ
　　　３１…第１の開口
　　　３２…第２の開口
　３Ａ～３Ｄ…第１の荷重伝達部材
　４，４ｂ…第２の荷重伝達部材
　５…プレート部材

Claims (10)

  1. 　印加される荷重の大きさに応じて出力が変化する第１の感圧センサと、
    　印加される荷重の大きさに応じて出力が変化する第２の感圧センサと、
    　平面視において前記第１及び第２の感圧センサを包含するように配置されたプレート部材と、
    　前記第１の感圧センサと前記プレート部材との間に介在している第１の荷重伝達部材と、
    　前記第２の感圧センサと前記プレート部材との間に介在している第２の荷重伝達部材と、を備え、
    　前記第１の荷重伝達部材は、第１の荷重域に属する荷重を前記第１の感圧センサに伝達し、
    　前記第２の荷重伝達部材は、前記第１の荷重域よりも大きい第２の荷重域に属する荷重を前記第２の感圧センサに伝達する感圧センサユニット。
  2. 　請求項１に記載の感圧センサユニットであって、
    　前記第１の荷重伝達部材の高さは、前記第２の荷重伝達部材の高さより高く、又は、
    　前記第２の荷重伝達部材は、前記第１の荷重伝達部材より軟らかい感圧センサユニット。
  3. 　請求項１又は２に記載の感圧センサユニットであって、
    　前記第１の感圧センサは、荷重の印加によって相互に電気的に接続される第１及び第２の電極を備え、
    　前記第２の感圧センサは、荷重の印加によって相互に電気的に接続される第３及び第４の電極を備え、
    　前記感圧センサユニットは、前記第１の感圧センサの前記第１又は第２の電極に電気的に直列に接続された抵抗体を備える感圧センサユニット。
  4. 　請求項３に記載の感圧センサユニットであって、
    　前記抵抗体の抵抗値は、前記第２の感圧センサのオン状態における抵抗値よりも大きい感圧センサユニット。
  5. 　請求項３又は４に記載の感圧センサユニットであって、
    　前記感圧センサユニットは、複数の前記第１の感圧センサを備え、
    　前記感圧センサユニットは、
    　相互に電気的に接続された複数の前記第１の電極からなる第１の電極群と、
    　相互に電気的に接続された複数の前記第２の電極からなる第２の電極群と、を含み、
    　前記抵抗体は、前記第１又は第２の電極群に電気的に直列に接続されている感圧センサユニット。
  6. 　請求項３～５のいずれか一項に記載の感圧センサユニットであって、
    　前記感圧センサユニットは、
    　第１の基材と、
    　前記第１の基材と対向する第２の基材と、を備え、
    　前記第１の電極は、前記第１の基材に設けられ、
    　前記第２の電極は、前記第１の電極に対向するように前記第２の基材に設けられた第１の接続体に対向するように前記第１の基材に設けられ、又は、前記第１の電極に対向するように前記第２の基材に設けられている感圧センサユニット。
  7. 　請求項３～６のいずれか一項に記載の感圧センサユニットであって、
    　前記感圧センサユニットは、
    　第１の基材と、
    　前記第１の基材と対向する第２の基材と、を備え、
    　前記第３の電極は、前記第１の基材に設けられ、
    　前記第４の電極は、前記第３の電極に対向するように前記第２の基材に設けられた第２の接続体に対向するように前記第１の基材に設けられ、又は、前記第３の電極に対向するように前記第２の基材に設けられている感圧センサユニット。
  8. 　請求項６又は７に記載の感圧センサユニットであって、
    　前記第１の荷重伝達部材の高さは、前記第２の荷重伝達部材の高さより高く、
    　前記第１の荷重伝達部材は、前記第１又は第２の基材の少なくともいずれか一方に接合されていると共に、前記プレート部材にも接合されており、
    　前記第２の荷重伝達部材は、前記第１の基材、第２の基材、又は、前記プレート部材のいずれか一つのみに接合されている感圧センサユニット。
  9. 　請求項６～８のいずれか一項に記載の感圧センサユニットであって、
    　前記感圧センサユニットは、前記第１の基材と前記第２の基材との間に介在するスペーサを備え、
    　前記スペーサは、
    　前記第１の感圧センサの前記第１及び第２の電極を収容する第１の開口と、
    　前記第２の感圧センサの前記第３及び第４の電極を収容する第２の開口と、を有し、
    　前記第１の開口の幅は、前記第２の開口の幅よりも大きい感圧センサユニット。
  10. 　請求項１～９のいずれか一項に記載の感圧センサユニットであって、
    　前記感圧センサユニットは、
    　複数の前記第１の感圧センサと、
    　複数の前記第１の荷重伝達部材と、を備え、
    　前記複数の第１の感圧センサは、前記第２の感圧センサの周囲に配置されており、
    　前記複数の第１の荷重伝達部材は、前記第２の荷重伝達部材の周囲に配置されている感圧センサユニット。
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