CN103959028A - 荷重传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明的荷重传感器（1）包括用于检测载荷的能够伸缩的传感器部（10）和连接于传感器部（10）的布线部（01y～08y）。布线部（01y～08y）包括：第一导电层（32），其配置在具有伸缩性的基材（31）的表面，含有弹性体和导电性碳粉末；以及第二导电层（33），其层叠在第一导电层（32）上，面积小于第一导电层（32），含有弹性体和金属粉末。

Description

荷重传感器
技术领域
本发明涉及一种包括能够伸缩的传感器部及布线部的柔软的荷重传感器，详细地讲，涉及一种布线部的构造。
背景技术
例如在专利文献1中公开有一种隔着能够伸缩的介电层交叉配置正面侧电极和背面侧电极而成的静电电容式传感器。在正反方向上相对的正面侧电极和背面侧电极之间形成有多个检测部。当对静电电容式传感器施加载荷时，该部分的检测部的厚度变小，即正面侧电极和背面侧电极之间的距离变小。由此，检测部的静电电容变大。这样，采用静电电容式传感器，能够根据静电电容的变化检测载荷分布。
在专利文献1所述的柔软的静电电容式传感器中，为了使由载荷引起的介电层的弹性变形不受限制，正面侧电极及背面侧电极（以下适当地统称作“电极”）、将电极和测量电路电连接在一起的布线由将弹性体作为母材的导电材料形成。
专利文献1：日本特开2011－75322号公报
专利文献2：日本特开2005－317638号公报
专利文献3：日本特开2004－031641号公报
专利文献4：日本特开平6－194680号公报
发明内容
发明要解决的问题
作为布线的导电材料，从减小电阻的方面考虑，可以使用银粉末。具体地讲，如上述专利文献1所述，布线是通过对银膏进行丝网印刷而形成的，该银膏是通过使银粉末分散在弹性体成分的聚合物中而得到的。由于传感器的大小与传感区域的关系，能够配置布线的空间受到限制。因此，为了使每一根布线的宽度变小，不得不将银膏印刷得尽可能地细（减小宽度）。另一方面，布线的电阻小的话则较佳。此外，还要求布线具有能经得住反复的伸长、弯曲的耐久性。因此，将银膏印刷得尽量地厚。
例如，在将上述静电电容式传感器用作汽车的座位或轮椅的座椅传感器的情况下，容易受到局部较大的载荷。在这种情况下，传感器会发生较大程度的变形，布线也随之伸长。像上述那样，单根布线的面积较小。而且，为了减小电阻，相对大量地混合了银粉末，因此，与电极相比较其伸缩性较差。因此，当局部施加较大的载荷时，有可能会因伸长而导致电阻明显增加或者发生断线。这样，在柔软的传感器中，提高布线的耐久性成为课题，但利用印刷法能够形成的厚度存在极限。此外，在仅增大布线的厚度时，难以抑制电阻的增加或者断线。
本发明即是鉴于这样的实际情况而做成的，其课题在于，提供一种包括能够伸缩且耐久性优异的布线部的柔软的荷重传感器。
用于解决问题的方案
（1）为了解决上述课题，本发明的荷重传感器的特征在于，包括用于检测载荷的能够伸缩的传感器部和连接于该传感器部的布线部，该布线部包括：第一导电层，其配置在具有伸缩性的基材的表面，含有弹性体和导电性碳粉末；以及第二导电层，其层叠在该第一导电层上，面积小于该第一导电层，含有弹性体和金属粉末。
布线部具有至少第一导电层和第二导电层层叠而成的双层构造。第一导电层和第二导电层均将弹性体作为母材。因此它们能够与基材一同伸缩。此外，通过将含有存在加强效果的导电性碳粉末的第一导电层夹设在基材和相当于以往的布线的第二导电层之间，能够加强第二导电层。而且，第一导电层含有导电性碳粉末，因此，其弹性模量小于含有金属粉末的第二导电层。通过在基材和第二导电层之间夹设柔软的第一导电层，能够由第一导电层吸收在伸缩时产生的应力从而缓和该应力。此外，在第一导电层中，与第二导电层相比较，在伸长的情况下电阻的增加较小。因此，在伸长时即使第二导电层的电阻增加，或者，即使产生裂纹而使导通断开，也能够通过所接触的第一导电层确保导通。
例如，在将面积大小不同的两层粘贴起来而层叠的情况下，若率先形成面积较小的小面积层，则容易在层叠于该小面积层上的面积较大的大面积层和小面积层的侧面之间产生间隙，伸缩时的应力会集中在该部分。通过利用印刷法形成，能够解决该问题。但是，在利用印刷法率先形成小面积层的情况下，存在有在之后印刷的大面积层中与小面积层的边缘抵接的部分的厚度变薄这样的问题。这样，无法获得由层叠产生的充分的加强效果。
在这一点上，采用本发明的布线部，按照基材、第一导电层（面积大）、第二导电层（面积小）的顺序层叠。也就是说，在率先形成大面积层之后形成小面积层。因此，利用粘贴、印刷中的任一种方法形成，都不会产生上述问题。因而，能够充分地发挥由层叠产生的加强效果。像以上说明的那样，采用本发明，布线部的耐久性提高。因而，本发明的荷重传感器的耐久性优异。
另外，在上述专利文献2中公开了一种具有绝缘性基板、印刷在绝缘性基板上的碳电路以及印刷在碳电路上的银膏制的布线电路的布线板。但是，专利文献2所述的是印刷线路板、电路板等布线板。与荷重传感器不同，对于这种布线板并不要求伸缩性。因此，理所当然，碳电路和布线电路也不需要伸缩性。碳电路只不过是起到抑制银布线的移动的作用。在专利文献2中，银布线相对于伸长、弯曲的耐久性并未成为问题。此外，在上述专利文献3、4中公开了一种碳膏和银膏的双层构造的导电层。但是，在任一个导电层中都不需要伸缩性。因此，银布线相对于伸长、弯曲的耐久性并未成为问题。
（2）优选的是，在上述（1）的结构的基础上，宜形成为如下结构：在上述布线部中，上述第二导电层的一部分埋入到上述第一导电层中。
采用本结构，第一导电层和第二导电层的接触面积变大，两者的贴合力变大。由此，即使反复伸缩，第一导电层和第二导电层也不易剥离。此外，由第一导电层对第二导电层产生的加强效果也变大。
（3）优选的是，在上述（1）或（2）的结构的基础上，宜形成为如下结构：上述第一导电层和上述第二导电层是分别利用印刷法形成的。
采用印刷法，能够容易地形成长条、细线、薄膜状的第一导电层和第二导电层。作为印刷法，例如能够列举出喷墨印刷、柔性印刷、凹版印刷、丝网印刷、移印印刷、光刻等。其中，出于容易调整涂膜厚度、尺寸精度也较高这样的理由，优选丝网印刷法。
像上述那样，第二导电层的面积小于第一导电层的面积。因此，即使采用印刷法，不会产生在面积较小的薄膜上印刷面积较大的薄膜时上侧的薄膜的厚度变薄这样的印刷高度差的问题。
（4）优选的是，在上述（3）的结构的基础上，宜形成为如下结构：在将用于形成上述第一导电层的第一导电涂料涂敷在上述基材的表面之后，在半固化状态的该第一导电涂料的表面涂敷用于形成上述第二导电层的第二导电涂料，从而形成上述布线部。
在本结构中，半固化状态是指涂敷好的涂料完全固化之前的状态。当在使第一导电涂料完全固化之前涂敷第二导电涂料时，第一导电涂料的涂膜表面因第二导电涂料的涂敷压力而凹陷。通过在该状态下使第一导电涂料和第二导电涂料固化，能够形成第二导电层的一部分埋入到第一导电层中的上述（2）的结构的布线部。
此外，第二导电层的面积小于第一导电层的面积。例如，若按照与本结构相反的顺序印刷，即在小面积的第二导电涂料上印刷大面积的第一导电涂料，则第一导电涂料所含有的大量溶剂会覆盖半固化状态的第二导电涂料的涂膜表面。由此，第二导电涂料的涂膜中的聚合物成分、金属粉末会渗入到第一导电涂料侧，有可能会导致金属粉末的分散状态产生不均、第二导电层的尺寸发生变化。相对于此，在本结构中，首先，印刷大面积的第一导电涂料，之后印刷小面积的第二导电涂料。因而，不易产生由第二导电涂料的渗入而引起的上述问题。即，采用本结构，能够以较高的尺寸精度形成金属粉末的分散状态良好的第二导电层。
（5）优选的是，在上述（1）～（4）中的任一个结构的基础上，宜形成为如下结构：上述布线部还具有覆盖上述第一导电层和上述第二导电层的保护层。
通过用保护层覆盖，第一导电层和第二导电层不易与空气接触。由此，第二导电层的金属粉末不易氧化。因此，即使长期使用，第二导电层的导电性也不易降低。此外，通过用保护层覆盖，能够确保布线部和外部之间的绝缘性。并且，还能够期待布线部的加强效果。作为保护层的材质，为了不妨碍布线部的伸缩性，最好采用能够伸缩的弹性体。
（6）优选的是，在上述（1）～（5）中的任一个结构的基础上，宜形成为如下结构：上述布线部具有用于与测量电路电连接的连接端部，该连接端部具有加强层，该加强层以覆盖上述第二导电层的方式层叠在上述第一导电层上，含有树脂和导电性碳粉末。
在将能伸缩的布线部连接于连接器等的情况下，应力容易集中在布线部的连接端部。采用本结构，在连接端部配置有含有存在加强效果的导电性碳粉末的加强层。由此，连接端部的强度变大，布线部的耐久性提高。
（7）优选的是，根据上述（1）～（6）中的任一个结构的基础上，宜形成为如下结构：上述传感器部包括：聚合物制的介电层；正面侧片构件，其配置在该介电层的正面侧，具有正面侧基材和正面侧电极，该正面侧基材具有伸缩性，该正面侧电极配置在该正面侧基材的背面即该正面侧基材的该介电层侧，含有弹性体和导电性碳粉末；以及背面侧片构件，其配置在该介电层的背面侧，具有背面侧基材和背面侧电极，该背面侧基材具有伸缩性，该背面侧电极配置在该背面侧基材的正面即该背面侧基材的该介电层侧，含有弹性体和导电性碳粉末；该传感器部能够根据检测部的静电电容的变化来检测载荷，该检测部形成在隔着该介电层相对的该正面侧电极和该背面侧电极之间；上述布线部由正面侧布线部和背面侧布线部构成，该正面侧布线部配置在该正面侧基材的背面，连接于该正面侧电极，该背面侧布线部配置在该背面侧基材的正面，连接于该背面侧电极；该正面侧布线部的上述第一导电层与该正面侧电极连续地形成，该背面侧布线部的该第一导电层与该背面侧电极连续地形成。
本结构的荷重传感器为静电电容式传感器，其根据随着配置在正面侧片构件中的正面侧电极和配置在背面侧片构件的背面侧电极之间的距离（检测部的厚度）的变化而产生的静电电容的变化来检测载荷。在此，正面侧布线部的第一导电层和正面侧电极均含有弹性体和导电性碳粉末。同样，背面侧布线部的第一导电层和背面侧电极均含有弹性体和导电性碳粉末。因而，能够由相同的材料形成第一导电层、正面侧电极和背面侧电极。即，仅通过分别将正面侧电极和背面侧电极延长，就能够容易地形成第一导电层。
附图说明
图1是静电电容式传感器的俯视透视图。
图2是图1的II－II方向分解剖面图。
图3是图1的框III内的放大图。
图4是图3的IV－IV方向剖面图。
图5是图3的V－V方向剖面图。
图6是表示布线部的形成工序的剖面图，（a）表示第一导电涂料印刷工序，（b）表示第二导电涂料印刷工序，（c）表示保护层用涂料印刷工序，（d）表示加强层用涂料印刷工序。
附图标记说明
1：静电电容式传感器（荷重传感器）；10：传感器部；11：介电层；12：熔接部；20：正面侧片构件；21：正面侧基材；30：背面侧片构件；31：背面侧基材；32：第一导电层；33：第二导电层；34：保护层；35：加强层；320：凹部；321：第一导电涂料；330：端子部；331：第二导电涂料；341：保护层用涂料；351：加强层用涂料。
01X～08X：正面侧电极；01Y～08Y：背面侧电极；01x～08x：正面侧布线部；200x：连接端部；01y～08y：背面侧布线部；300y：连接端部；A0l0l～A0808：检测部。
具体实施方式
接着，对本发明的荷重传感器的实施方式进行说明。
静电电容式传感器的结构
首先，对作为本发明的荷重传感器的一实施方式的静电电容式传感器的结构进行说明。图1表示本实施方式的静电电容式传感器的俯视透视图。图2表示图1的II－II方向分解剖面图。图3表示图1的框III内的放大图。图4表示图3的IV－IV方向剖面图。图5表示图3的V－V方向剖面图。在图1中，透视地表示在正反方向（厚度方向）上层叠的构件。在图1、图3中省略了保护层。
如图1、图2所示，本实施方式的静电电容式传感器1包括介电层11、正面侧片构件20以及背面侧片构件30。介电层11为聚氨酯泡沫制，呈长方形的片状。介电层11的厚度为300μm。介电层11沿着XY方向（左右方向和前后方向）延伸。聚氨酯泡沫包含在本发明的“聚合物”中。正面侧片构件20和背面侧片构件30隔着介电层11层叠起来。在静电电容式传感器1中，传感器部10是正面侧片构件20和背面侧片构件30隔着介电层11层叠起来而成的区域。
背面侧片构件30配置在介电层11的下侧（背面侧）。背面侧片构件30具有背面侧基材31、背面侧电极01Y～08Y以及背面侧布线部01y～08y。背面侧基材31为聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）制，呈长方形形状。
背面侧电极01Y～08Y形成在背面侧基材31的上表面（表面），共计形成有8根。背面侧电极01Y～08Y均呈带状。背面侧电极01Y～08Y均沿着X方向（左右方向）延伸。背面侧电极01Y～08Y在Y方向（前后方向）上以预定间隔分开配置，并彼此大致平行。背面侧电极01Y～08Y均含有丙烯酸酯橡胶、碳黑和碳纳米管。在背面侧电极01Y～08Y各自的左端部上表面配置有端子部330。端子部330均呈长方形形状。端子部330的一部分向左方延伸，连接于后述的背面侧布线部01y～08y的第二导电层33。端子部330由与第二导电层33相同的导电材料料构成，含有聚氨酯橡胶和银粉末。
背面侧布线部01y～08y形成在背面侧基材31的上表面，共计形成有8根。背面侧布线部01y～08y均呈直线状。背面侧布线部01y～08y分别连接于背面侧电极01Y～08Y的左端部。像图3放大地表示一部分以及图4表示背面侧布线部01y的剖面图那样，背面侧布线部01y～08y除连接端部300y以外均具有第一导电层32、第二导电层33以及保护层34。
第一导电层32配置在背面侧基材31的上表面。第一导电层32由与背面侧电极01Y～08Y相同的导电材料料构成，含有丙烯酸酯橡胶、碳黑和碳纳米管。第一导电层32与背面侧电极01Y～08Y的各电极连续地形成。第一导电层32的宽度为4mm，厚度为10μm。第一导电层32的上表面的表面粗糙度为1.98μm。第一导电层32在未伸长时的体积电阻率为2.0×10-1Ω·cm，在伸长50%时的体积电阻率为7.0×10-1Ω·cm。形成第一导电层32的导电材料的弹性模量为20MPa。在第一导电层32的上表面形成有沿着长度方向延伸的凹部320。
第二导电层33层叠在第一导电层32的上表面。第二导电层33的下部配置在第一导电层32的凹部320中。第二导电层33含有聚氨酯橡胶和银粉末。第二导电层33的宽度为1mm，小于第一导电层32的宽度。第二导电层33的厚度为50μm。第二导电层33的体积电阻率为6.7×10-5Ω·cm，在伸长50%时的体积电阻率为2.0×10-3Ω·cm。形成第二导电层33的导电材料料的弹性模量为100MPa。第二导电层33与背面侧电极01Y～08Y的各端子部330连续地形成。
保护层34以覆盖第一导电层32和第二导电层33的方式配置在背面侧基材31的上表面。保护层34由硅橡胶构成。
在背面侧布线部01y～08y各自的前端部配置有与未图示的测量电路电连接的连接端部300y。像在图5中表示的背面侧布线部01y的剖面图那样，连接端部300y均具有第一导电层32、第二导电层33以及加强层35。加强层35以覆盖第二导电层33的方式层叠在第一导电层32的上表面。第二导电层33夹装在第一导电层32和加强层35之间。加强层35含有聚酯树脂和碳黑。
正面侧片构件20配置在介电层11的上侧（正面侧）。正面侧片构件20具有正面侧基材21、正面侧电极01X～08X以及正面侧布线部01x～08x。正面侧基材21为PET制，其呈与背面侧基材31相同的长方形形状。
正面侧电极01X～08X形成在正面侧基材21的下表面（背面），共计形成有8根。正面侧电极01X～08X均呈带状。正面侧电极01X～08X均沿着Y方向（前后方向）延伸。正面侧电极01X～08X在X方向（左右方向）上以预定间隔分开配置，并彼此大致平行。正面侧电极01X～08X均含有丙烯酸酯橡胶、碳黑和碳纳米管。在正面侧电极01X～08X各自的前端部下表面，与背面侧电极01Y～08Y同样地配置有端子部。端子部的一部分向前方延伸，连接于后述的正面侧布线部01x～08x的第二导电层。
正面侧布线部01x～08x形成在正面侧基材21的下表面，共计形成有8根。正面侧布线部01x～08x均呈直线状。正面侧布线部01x～08x均连接于正面侧电极01X～08X的前端部。正面侧布线部01x～08x的结构与背面侧布线部01y～08y的结构相同。因此，下面简单地进行说明。
正面侧布线部01x～08x除连接端部200x以外均具有第一导电层、第二导电层以及保护层。第一导电层配置在正面侧基材21的下表面。第一导电层由与正面侧电极01X～08X相同的导电材料料构成，与正面侧电极01X～08X的各电极连续地形成。在第一导电层的下表面形成有沿着长度方向延伸的凹部。第二导电层层叠在第一导电层的下表面。第二导电层的上部配置在第一导电层的凹部中。第二导电层的宽度小于第一导电层的宽度。第二导电层与正面侧电极01X～08X的各端子部连续地形成。保护层以覆盖第一导电层和第二导电层的方式配置在正面侧基材21的下表面。
在正面侧布线部01x～08x各自的左端部配置有与未图示的测量电路电连接的连接端部200x。连接端部200x均具有第一导电层、第二导电层以及加强层。加强层以覆盖第二导电层的方式层叠在第一导电层的下表面。第二导电层夹装在第一导电层和加强层之间。
如图1中阴影所示，在正面侧片构件20和背面侧片构件30的周缘部配置有多个熔接部12。多个熔接部12以包围介电层11的周围的方式以虚线状配置。正面侧片构件20和背面侧片构件30在熔接部12处接合在一起。
检测部A010l～A0808配置在正面侧电极01X～08X和背面侧电极01Y～08Y从上下方向看彼此交叉的部分（重叠的部分）。检测部A0l0l～A0808均包括正面侧电极01X～08X的一部分、背面侧电极01Y～08Y的一部分以及介电层11的一部分。检测部A0l0l～A0808共计配置有64个（＝8个×8个）。检测部A0l0l～A0808大致等间隔地配置在介电层11的大致整个面。在将检测部A0l0l～A0808包围的传感器部10处能够检测载荷分布。检测部的附图标记“A○○△△”中，前两位的“○○”与正面侧电极01X～08X相对应。后两位的“△△”与背面侧电极01Y～08Y相对应。
静电电容式传感器的制造方法
接着，对本实施方式的静电电容式传感器1的制造方法进行说明。本实施方式的静电电容式传感器1的制造方法具有片构件制作工序、层叠工序以及熔接工序。
在片构件制作工序中，在正面侧基材21形成正面侧电极01X～08X和正面侧布线部01x～08x，制成正面侧片构件20。同样，在背面侧基材31形成背面侧电极01Y～08Y和背面侧布线部01y～08y，制成背面侧片构件30。
首先，调制以下四种涂料。
（l）用于形成正面侧电极01X～08X、背面侧电极01Y～08Y、正面侧布线部01x～08x的第一导电层以及背面侧布线部01y～08y的第一导电层的第一导电涂料。
（2）用于形成正面侧布线部01x～08x的第二导电层和背面侧布线部01y～08y的第二导电层的第二导电涂料。
（3）用于形成保护层34的保护层用涂料。
（4）用于形成加强层35的加强层用涂料。
接着，通过将调制好的四种涂料适当地丝网印刷在正面侧基材21的下表面（图1中的下表面。在印刷时朝上配置。）并使其加热固化，从而形成正面侧电极01X～08X和正面侧布线部01x～08x。同样，通过将调制好的四种涂料适当地丝网印刷在背面侧基材31的上表面并使其加热固化，从而形成背面侧电极01Y～08Y和背面侧布线部01y～08y。
作为一例，图6表示背面侧布线部01y的形成工序。如图6（a）所示，将第一导电涂料321丝网印刷在背面侧基材31的上表面。之后，对已形成的第一导电涂料321的涂膜进行预备干燥，使其处于半固化状态。接着，如图6（b）所示，将第二导电涂料331丝网印刷在半固化状态的第一导电涂料321的涂膜的上表面。此时，第一导电涂料321的涂膜的上表面由第二导电涂料331的涂敷压力而受到按压，在上表面形成凹部320。由此，第二导电涂料331的涂膜的下部埋入到第一导电涂料321的涂膜中。之后，对已形成的第二导电涂料331的涂膜进行预备干燥，使其处于半固化状态。接着，在除连接端部300y以外的部分，如图6（c）所示，以覆盖半固化状态的第一导电涂料321的涂膜和第二导电涂料331的涂膜的方式将保护层用涂料341丝网印刷在背面侧基材31的上表面。此外，在连接端部300y，如图6（d）所示，以覆盖半固化状态的第二导电涂料331的涂膜的方式将加强层用涂料351丝网印刷在第一导电涂料321的涂膜的上表面。然后，通过加热使已形成的涂膜固化，形成背面侧布线部01y。此时，也同时形成包含端子部330在内的背面侧电极01Y。
在层叠工序中，从下方开始按顺序层叠背面侧片构件30、介电层11以及正面侧片构件20。即，以介电层11被夹装在形成于背面侧基材31的上表面的背面侧电极01Y～08Y和形成于正面侧基材21的下表面的正面侧电极01X～08X之间的方式，层叠背面侧片构件30、介电层11以及正面侧片构件20。
在熔接工序中，将层叠好的正面侧片构件20和背面侧片构件30的周缘部以预定的间隔进行点焊（参照图1的熔接部12）。如上述这样，制造本实施方式的静电电容式传感器1。
静电电容式传感器的工作
接着，对本实施方式的静电电容式传感器1的工作进行说明。首先，在对静电电容式传感器1施加载荷之前（初始状态），对正面侧电极01X～08X和背面侧电极01Y～08Y施加电压，针对检测部A010l～A0808逐一地计算静电电容C。即，从检测部A0l0l到检测部A0808如同扫描那样计算静电电容C。接着，在对静电电容式传感器1施加了载荷之后，也同样针对检测部A0l0l～A0808逐一地计算静电电容C。在施加有载荷的部分的检测部中，正面侧电极和背面侧电极之间的距离变小。由此，该检测部的静电电容C变大。根据该静电电容C的变化量△C计算检测部A0l0l～A0808各自的载荷。
作用效果
接着，对本实施方式的静电电容式传感器1的作用效果进行说明。采用本实施方式的静电电容式传感器1，背面侧布线部01y～08y均具有第一导电层32和第二导电层33。同样，正面侧布线部01x～08x也均具有第一导电层和第二导电层。背面侧布线部01y～08y和正面侧布线部01x～08x它们的结构相同，因此起到相同的作用效果。因此，在此说明背面侧布线部01y～08y的作用效果以代表两者。
第一导电层32和第二导电层33均将弹性体作为母材。因此，能够与背面侧基材31一同伸缩。此外，通过将含有存在加强效果的导电性碳粉末（碳黑和碳纳米管）的第一导电层32夹设在背面侧基材31和相当于以往的布线的第二导电层33之间，能够加强第二导电层33。在此，第一导电层32的弹性模量小于第二导电层33的弹性模量。因而，通过在背面侧基材31和第二导电层33之间夹设柔软的第一导电层32，能够由第一导电层32吸收在伸缩时产生的应力从而缓和该应力。此外，在第一导电层32中，与第二导电层33相比较，在伸长的情况下电阻的增加较小。因此，在伸长时即使第二导电层33的电阻增加，或者，即使产生裂纹而使导通断开，也能够通过所接触的第一导电层32确保导通。
第一导电层32和第二导电层33分别利用丝网印刷法形成。在此，第二导电层33的面积小于第一导电层32的面积。因此，不会产生在面积较小的薄膜上印刷面积较大的薄膜时上侧的薄膜的厚度变薄这样的印刷高度差的问题。因而，能够充分地发挥由层叠产生的加强效果。此外，第一导电层32和背面侧电极01Y～08Y由相同的材料形成。因此，仅通过将背面侧电极01Y～08Y的各电极延长，就能够容易地形成第一导电层32。
通过将第一导电涂料321涂敷在背面侧基材31的上表面，在使第一导电涂料321完全固化之前涂敷第二导电涂料331而形成背面侧布线部01y～08y。由此，在第一导电层32的上表面形成凹部320，第二导电层33的下部埋入到凹部320中。因而，第一导电层32和第二导电层33的接触面积变大，两者的贴合力变大。因此，即使反复伸缩，第一导电层32和第二导电层33也不易剥离。此外，由第一导电层32对第二导电层33产生的加强效果也变大。此外，印刷大面积的第一导电涂料321，之后印刷小面积的第二导电涂料331。因而，第二导电涂料331的聚合物成分、银粉末渗入到第一导电涂料321侧的可能性较小。因而，能够以较高的尺寸精度形成银粉末的分散状态良好的第二导电层33。
第一导电层32的上表面（第二导电层33所层叠的面）的表面粗糙度为1.98μm。该表面粗糙度的值为第一导电层32的厚度的约1/5。由于第一导电层32的上表面的表面粗糙度较大，因此，利用固着效果，第一导电层32和第二导电层33的贴合力较大。因而，即使反复伸缩，第一导电层32和第二导电层33也不易剥离。
背面侧布线部01y～08y的除连接端部300y以外的部分具有保护层34。由此，背面侧布线部01y～08y被进一步加强。此外，还能抑制第二导电层33所含有的银粉末的氧化。因此，即使长期使用，第二导电层33的导电性也不易降低。此外，由于保护层34具有绝缘性，因此，能够确保背面侧布线部01y～08y和外部之间的绝缘性。另一方面，背面侧布线部01y～08y的连接端部300y具有加强层35。由此，连接端部300y的强度变大，背面侧布线部01y～08y的耐久性进一步提高。
如上所述，在静电电容式传感器1中，正面侧布线部01x～08x和背面侧布线部01y～08y的耐久性较高。因而，静电电容式传感器1的耐久性优异。
其他
以上，对本发明的荷重传感器的实施方式进行了说明。但是，实施方式并不限定于上述方式。也可以以本领域技术人员能够进行的各种变形的方式、改良的方式来实施。
在上述实施方式中，将本发明的荷重传感器具体化为静电电容式传感器。但是，本发明的荷重传感器的传感器部并不限定于检测静电电容的结构。例如，也可以由电阻因压力而发生变化的压敏导电弹性体等构成传感器部。此外，即使在静电电容式传感器的情况下，也并不限定于上述实施方式的结构。例如，也可以不设置正面侧片构件和背面侧片构件，而在介电层的正反两面均配置电极和布线部。
作为介电层、保护层，采用弹性体或者树脂即可。例如在增大静电电容这样的观点上，最好采用相对介电常数较高的材料。作为适合的弹性体，例如能够列举出：硅橡胶、丙烯腈-丁二烯共聚物橡胶、丙烯酸酯橡胶、表氯醇橡胶、氯磺化聚乙烯、氯化聚乙烯、聚氨酯橡胶等。另外，作为优选的树脂，能够列举出：聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯、聚苯乙烯（包含交联发泡聚苯乙烯）、聚氯乙烯、偏二氯乙烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物等。作为聚丙烯，可以使用利用聚乙烯（PE）和/或乙丙橡胶（EPR）改性了的聚丙烯（改性PP）。另外，可以使用包含这些树脂的两种以上的聚合物合金（polymeralloy）或聚合物共混物（polymer blend）。
作为布线部所形成于的基材，例如能够列举出：聚酰亚胺、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）等的树脂薄膜、弹性体片、弹力布（elastic cloth）等。在上述实施方式中，含有保护层或者加强层地构成了布线部。但是，也可以没有保护层、加强层。
作为构成布线部的第一导电层和第二导电层的弹性体，优选为：聚氨酯橡胶、丙烯酸酯橡胶、硅橡胶、乙烯-丙烯共聚物橡胶、天然橡胶、苯乙烯-丁二烯共聚物橡胶、丙烯腈-丁二烯共聚物橡胶、表氯醇橡胶、氯磺化聚乙烯、氯化聚乙烯等。两层弹性体既可以相同，也可以不同。
作为第一导电层的导电性碳粉末，能够列举出碳黑、碳纳米管、石墨等。单独使用这些材料中的一种或者将这些材料中的两种以上混合而使用即可。例如，第一导电层在未伸长时的体积电阻率最好为1×101Ω·cm以下。形成第一导电层的导电材料料在未伸长时的体积电阻率也可以大于形成第二导电层的导电材料料在未伸长时的体积电阻率。但是，第一导电层在未伸长时的体积电阻率与第二导电层在未伸长时的体积电阻率相差最好为5个数量级以下。
第一导电层的体积电阻率最好是即使第一导电层伸长其体积电阻率也不易增加。例如，伸长50%时的体积电阻率相对于未伸长时的体积电阻率的变化最好为10倍以下。此外，从提高柔软性而易于伸缩这样的方面考虑，弹性模量最好为50MPa以下。为了实现这样的特性，适当地调整导电性碳粉末的种类和混合量即可。例如，导电性碳粉末的混合量相对于100质量份的弹性体最好为10质量份以上。另一方面，若导电性碳粉末的混合量较多，则柔软性会降低。因此，导电性碳粉末的混合量相对于100质量份的弹性体最好为100质量份以下。
若第一导电层和第二导电层之间的界面存在凹凸，则两层之间的贴合力会变大。即，若导电层的层叠面的表面粗糙度较大，则利用固着效果，即使反复伸缩，导电层也不易剥离。此外，若层叠的导电层之间的贴合力较大，则伸缩时的应力不仅会被传递到一个导电层，还会被传递到整个导电层，因此，作为整个导电层的耐久性提高。为了获得利用固着效果提高贴合性的效果，例如将第一导电层的表面粗糙度设为自身厚度的1/200以上较佳。另一方面，若凹凸过大，则应力容易集中在凹部（层较薄的部分），有可能会产生裂纹。因此，将第一导电层的表面粗糙度设为自身厚度的2倍以下较佳。
在本说明书中，作为第一导电层的表面粗糙度，采用利用以下的方法计算得到的值。首先，利用扫描电子显微镜（SEM）观察布线部的截面，确定第一导电层的界面的基准线。接着，计算自基准线突出来的凸部的面积的总和（Sl）与自基准线凹下去的凹部的面积的总和（S2）。然后，利用下式（1）计算表面粗糙度。
表面粗糙度＝（Sl＋S2）/基准线的长度…（1）
作为第二导电层的金属粉末，能够列举出银、金、铜、镍、铑、钯、铬、钛、铂、铁以及它们的合金等。单独使用这些材料中的一种或者将这些材料中的两种以上混合而使用即可。其中，优选为银粉末。从进一步提高导电性的方面考虑，第二导电层在未伸长时的体积电阻率优选为5×10-2Ω·cm以下，更优选为1×10-3Ω·cm以下。
金属粉末的混合量为了达到期望的体积电阻率而适当地确定即可。例如，相对于100质量份的弹性体，最好为100质量份以上。另一方面，若金属粉末的混合量较多，则柔软性会降低。因此，金属粉末的混合量相对于100质量份的弹性体最好为500质量份以下。
实施例
接着，举出构成布线部的第一导电层和第二导电层的实施例，更具体地说明本发明。
第二导电涂料A的调制
如下地调制出第二导电涂料A。首先，将100质量份的聚氨酯橡胶聚合物（日本东洋纺（有限公司）制“VYLON（注册商标）BXl00l”）溶解于作为溶剂的二甘醇丁醚醋酸酯中。向该聚氨酯橡胶溶液中添加400质量份的银粉末（日本福田金属箔粉工业（有限公司）制“Ag－XF301”）并进行搅拌。
第一导电涂料B～D的调制
如下地调制出第一导电涂料B。首先，利用辊炼机将100质量份的丙烯酸酯橡胶聚合物（日本瑞翁（有限公司）制“Nipol（注册商标）AR42W”）和0.1质量份的作为交联剂的乙二胺混合，调制出丙烯酸酯橡胶组合物。接着，将调制好的丙烯酸酯橡胶组合物溶解于二甘醇丁醚醋酸酯，调制出丙烯酸酯橡胶溶液。向该丙烯酸酯橡胶溶液中添加20质量份的碳纳米管（日本昭和电工（有限公司）制“VGCF（注册商标）”）和17质量份的碳黑（KetjenBlackInternationale（有限公司）制“KetjenBlack EC300JD”）并进行搅拌。此外，除了改变碳纳米管和碳黑的混合量之外，与第一导电涂料B同样地调制出第一导电涂料C、D。
导电层的物性和表面粗糙度的测量
将调制好的各导电涂料用棒涂法印刷在基材（脱模PET膜）上，制造A～D的导电层。然后，测量各导电层的弹性模量、断开时伸长率、未伸长时的体积电阻率、伸长50%时的体积电阻率以及表面粗糙度。测量方法如下。将各导电层的组成和物性等的测量结果表示在下述表1中。在表1中，原料的混合量的单位为质量份。
弹性模量
依照JIS K7127（1999）进行拉伸试验，根据获得的应力－伸长率曲线计算弹性模量。试验片使用类型2。
断开时伸长率
依照JIS K6251（2010）进行拉伸试验，计算断开时伸长率（Eb）。试验片使用哑铃状5号试件，伸长速度为100mm/min。
体积电阻率
依照JIS K6271（2008）的平行端子电极法测量体积电阻率。未伸长时的电极间距离为10mm。支承试验片的绝缘树脂制支承器具使用市面上销售的硅橡胶片（KUREHA ELASTOMER（有限公司）制）。
表面粗糙度
根据导电层的截面的SEM照片，利用上述的式（1）计算表面粗糙度。
表1
布线部的制造
在基材的上表面由第一导电涂料B～D中的一种导电涂料形成第一导电层，在第一导电层上由第二导电涂料A形成第二导电层，从而制造由两层构成的布线部。基材使用聚氨酯弹性体片。由第一导电涂料B～D中的任一种导电涂料形成的第一导电层的大小为宽10mm、长20mm、厚10μm。由第二导电涂料A形成的第二导电层的大小为宽2mm、长20mm、厚25μm。实施例l～3的布线部包含在本发明的布线部中。
实施例1
如下地在基材的上表面制造由第一导电层B、第二导电层A构成的布线部。首先，将第一导电涂料B丝网印刷在基材的上表面。然后，对已形成的第一导电涂料B的涂膜进行预备干燥，使其处于半固化状态。接着，将第二导电涂料A丝网印刷在半固化状态的第一导电涂料B的涂膜的上表面。最后，通过加热使已形成的涂膜固化，形成A、B两层的导电层。
实施例2
将实施例1中的第一导电涂料B变更为第一导电涂料C，在基材的上表面制造由第一导电层C、第二导电层A构成的布线部。
实施例3
将实施例1中的第一导电涂料B变更为第一导电涂料D，在基材的上表面制造由第一导电层D、第二导电层A构成的布线部。
比较例1
将第一导电涂料B丝网印刷在基材的上表面，通过加热使涂膜固化，制造仅由第一导电层B构成的布线部。
比较例2
将第二导电涂料A丝网印刷在基材的上表面，通过加热使涂膜固化，制造仅由第二导电层A构成的布线部。
电阻的测量
在上侧的第二导电层的长度方向两端部配置端子，测量未伸长时的电阻和经伸缩耐久试验之后伸长50%时的电阻。伸缩耐久试验如下地进行。首先，用一对夹具夹持已形成有布线部的基材中的两端部。接着，将一个夹具固定，使另一个夹具以50mm/分钟的速度往返运动，从而使布线部伸缩。布线部的伸长率为50%，伸缩次数为7000次。表2表示测量结果。
表2
如表2所示，在包括第一导电层和第二导电层的实施例1～3的布线部中，初始（未伸长时）的电阻较小，而且反复伸缩7000次之后伸长50%时的电阻也在初始的体积电阻率的105倍以下。相对于此，在仅包括第一导电层的比较例1的布线部中，即使在反复伸缩7000次之后伸长50%，电阻的增加也较小。但是，比较例1的布线部的初始的电阻较大，因此不适于布线。此外，在仅包括第二导电层的比较例2的布线部中，虽然初期的电阻较小，但是当在反复伸缩7000次之后伸长50%时，电阻大幅度地增加。
根据以上内容能够确认到，在包括第一导电层和第二导电层的本发明的布线部中，自然状态下的导电性较高，而且即使反复伸缩，导电性的降低程度也较小。
产业上的可利用性
本发明的荷重传感器适合作为配置在汽车的座位、轮椅、床垫、地毯等中的柔软的传感器。此外，也适于人工皮肤、用于检测人的运动的动作捕捉、键盘等信息输入设备等。

Claims (7)

1.一种荷重传感器，其特征在于，包括：
用于检测载荷的能够伸缩的传感器部；以及
连接于该传感器部的布线部；
该布线部包括：
第一导电层，其配置在具有伸缩性的基材的表面，含有弹性体和导电性碳粉末；以及
第二导电层，其层叠在该第一导电层上，面积小于该第一导电层，含有弹性体和金属粉末。
2.根据权利要求1所述的荷重传感器，其中，
在上述布线部中，上述第二导电层的一部分埋入到上述第一导电层中。
3.根据权利要求1或2所述的荷重传感器，其中，
上述第一导电层和上述第二导电层是分别利用印刷法形成的。
4.根据权利要求3所述的荷重传感器，其中，
在将用于形成上述第一导电层的第一导电涂料涂敷在上述基材的表面之后，在半固化状态的该第一导电涂料的表面涂敷用于形成上述第二导电层的第二导电涂料，从而形成上述布线部。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的荷重传感器，其中，
上述布线部还具有覆盖上述第一导电层和上述第二导电层的保护层。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的荷重传感器，其中，
上述布线部具有用于与测量电路电连接的连接端部，
该连接端部具有加强层，该加强层以覆盖上述第二导电层的方式层叠在上述第一导电层上，含有树脂和导电性碳粉末。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的荷重传感器，其中，
上述传感器部包括：
聚合物制的介电层；
正面侧片构件，其配置在该介电层的正面侧，具有正面侧基材和正面侧电极，该正面侧基材具有伸缩性，该正面侧电极配置在该正面侧基材的背面即该正面侧基材的该介电层侧，含有弹性体和导电性碳粉末；以及
背面侧片构件，其配置在该介电层的背面侧，具有背面侧基材和背面侧电极，该背面侧基材具有伸缩性，该背面侧电极配置在该背面侧基材的正面即该背面侧基材的该介电层侧，含有弹性体和导电性碳粉末；
该传感器部能够根据检测部的静电电容的变化来检测载荷，该检测部形成在隔着该介电层相对的该正面侧电极和该背面侧电极之间；
上述布线部由正面侧布线部和背面侧布线部构成，该正面侧布线部配置在该正面侧基材的背面，连接于该正面侧电极，该背面侧布线部配置在该背面侧基材的正面，连接于该背面侧电极；
该正面侧布线部的上述第一导电层与该正面侧电极连续地形成，该背面侧布线部的该第一导电层与该背面侧电极连续地形成。
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