CN108291798B - 多点测量用应变传感器及其制造方法 - Google Patents

多点测量用应变传感器及其制造方法 Download PDF

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Abstract

课题为提供一种不会发生因贴合时的错位而产生的导通不良并可以降低材料费的多点测量用应变传感器及其制造方法。作为解决课题的方法，本发明的多点测量用应变传感器(31)具备基材膜(34)、形成于上述基材膜(34)的第一主面(34a)的多个应变感测部(33)、在上述基材膜(34)的第二主面(34b)上与各上述应变感测部(33)对应形成并在上述基材膜(34)的外缘附近具有外部连接端子部(37b、38b)的引绕线路(37、38)以及填充于导通孔(39、40)内来连接各上述应变感测部(33)以及与其对应的上述引绕线路(37、38)的导电糊(41、42)。

Description

多点测量用应变传感器及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种多点测量用应变传感器及其制造方法。
背景技术
就高度发展时期配备的社会公共设施的老化问题通过引入适当的管理维护方法以实现延长使用寿命、维护管理和更新的总成本的削减和平均化已经成为一个需要解决的问题。充分利用传感器、IT等技术使有效掌控社会公共设施状态成为可能的监控技术的开发推进备受期待。
作为监控技术的测量方式有通过将传感器和相机等设置在构造物(混凝土构造物、钢构造物、土构造、地基、其他)上随时监控的固定型和使用设置有传感器和相机等的移动体(车辆等)定期监控的移动型，但现在的主流是固定型。作为固定型的代表性例子可以列举如下：在混凝土构造物(隧道壁面、路面等)以及钢构造物(桥梁等)上设置应变传感器，监控应变量的经年变化。
作为应用于此类固定型监控技术的应变传感器，如，专利文献1中公开了一种多点测量移动体的行走用车轮接地的路面的应变的传感器。该可多点测量的应变传感器1，具体而言，通过在柔性基板2的背面贴合粘贴有多个电阻式应变仪3的应变仪底板4，并进一步在柔性基板2的表面上贴合片状绝缘构件(覆盖膜)5以构成传感器构造部6(参考图13、图14)。在柔性基板2上设置有导通于各电阻式应变仪3的应变感测部13的两端部的导线连接部(舌片)14a、14b中的导线连接部14a的薄膜状导体(引绕线路)18和导通于导线连接部14b的薄膜状导体(引绕线路)19、20。应变仪3位于路面中的车轮的接地区域上，传感器6的应变仪底板4以使薄膜状导体18、19、20的端部18b、19b、20b位于在车轮的宽度方向上偏离接地区域的区域中的方式设置在路面上。
此外，专利文献1公开了多种实施方式，例如图13、图14所示的柔性基板2是由第一层基板7和第二层基板8构成的两层构造。但是亦可以使用单层的柔性基板代替。另外，虽然在图14中使用了具有应变仪底板12以及应变感测部13的多个应变仪3，并且将这些应变仪3粘贴在了应变仪底板4的表面，但是，与此不同，也可以在应变仪底板4的表面上通过光刻等直接形成多个应变感测部13。进一步，在图13、图14中，分别将应变仪引线15a、15b结线到各应变感测部13的两端部的舌片14a、14b，并把舌片14a和薄膜状导体18、以及舌片14b和薄膜状导体19、20经由应变仪引线15a、15b导通；但是，与此不同，执行舌片14a和薄膜状导体18的导通、以及舌片14b和薄膜状导体19、20的导通也可以不使用应变仪引线15a、15b。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利申请公开第2009-79976号公报。
发明内容
发明所要解决的课题
但是，专利文献1中记载的应变传感器存在如下问题：具有多个应变感测部13的应变仪底板4和设置有对应各应变感测部13的薄膜状导体(引绕线路)18、19、20的柔性基板2贴合时发生偏移，引起应变感测部13的两端部的导线连接部14a、14b和柔性基板2的薄膜状导体(引绕线路)18、19、20之间的导通不良。并且，因为层构成比较多，存在材料费以及制造成本格外高的问题。
因此，本发明的目的在于提供一种不会发生因贴合时偏移而导通不良、且可以降低材料费的多点测量用应变传感器及其制造方法。
用于解决课题的方案
作为解决上述课题的方案，本发明的第一方面提供一种如下所述多点测量用应变传感器。上述多点测量应变传感器具备：基材膜、多个应变感测部、引绕线路、以及导电糊；上述应变感测部形成在上述基材膜的第一主面上，上述引绕线路在上述基材膜的第二主面上对应上述各应变感测部形成，并且在上述基材膜的外缘附近具有外部连接端子部，上述导电糊填充在导通孔内来连接上述各应变感测部和与其对应的上述引绕线路。
如上所述多个应变感测部和对应各应变感测部的引绕线路设置在同一基材膜的不同面上，应变感测部和引绕线路之间的连接不需要贴合。所以，不会发生因贴合时的偏移而产生的应变感测部和引绕线路之间的导通不良。并且，因为减少了构成应变传感器的层数，所以可以降低材料费甚至制造成本。
另外，本发明的第二方面提供进一步具备绝缘性的第一覆盖层、绝缘性的第二覆盖层、以及导电性的端子保护层的第一方面的多点测量用应变传感器。上述第一覆盖层在上述基材膜的第一主面上以覆盖上述应变感测部的方式形成，上述第二覆盖层在上述基材膜的第二主面上以除上述外部连接端子部之外覆盖上述引绕线路的方式形成，上述导电性的端子保护层以覆盖上述引绕线路的上述外部连接端子部的方式形成。
通过如上所述构成，可以防止因氧化、硫化或迁移(电蚀)而产生的劣化。
另外，本发明的第三方面提供进一步具备引线的第一方面或第二方面的多点测量用应变传感器，其中，上述引线安装在上述引绕线路的上述外部连接端子部上。
另外，本发明的第四方面提供进一步具备粘合层的第一方面至第三方面的多点测量用应变传感器，其中，上述粘合层用于将传感器固定在上述基材膜的第一主面侧，并且上述粘合层避开上述导通孔上而形成。
通过如上所述构成可以缓和对应变时的导通孔以及导通孔中的导电糊的应力，并防止在该部分断线。
本发明的第五方面提供包括如下工序的多点测量用应变传感器的制造方法。即在基材膜的第一主面上层压第一金属层，并在上述基材膜的第二主面上层压第二金属层；通过蚀刻法从上述第一金属层形成构成多个应变感测部的导电图案，并通过蚀刻法从上述第二金属层形成构成引绕线路的导电图案，上述引绕线路与各上述应变感测部对应并在上述基材膜的外缘附近具有外部连接端子部；在上述应变感测部和上述引绕线路相对的位置上在上述基材膜上开导通孔；以及向上述导通孔内填充导电糊。
如上所述多个应变感测部和对应各应变感测部的引绕线路设置在同一基材膜的不同面上，应变感测部和引绕线路之间的连接不需要贴合。所以，不会发生因贴合时的偏移而产生的应变感测部和引绕线路之间的导通不良。并且，因为减少了构成应变传感器的层数，所以可以降低材料费甚至制造成本。
另外，本发明的第六方面提供进一步具备如下工序的第五方面的多点测量用应变传感器的制造方法。即在上述导通孔中填充了上述导电糊的上述基材膜的第一主面上以覆盖上述应变感测部的方式形成绝缘性的第一覆盖层；在上述基材膜的第二主面上，以除上述外部连接端子部外覆盖上述引绕线路的方式形成绝缘性的第二覆盖层；以覆盖上述引绕线路的上述外部连接端子部的方式形成导电性的端子保护层。
通过如上所述处理，可以防止因氧化、硫化或迁移(电蚀)而产生的劣化。
另外，本发明的第七方面提供进一步具备如下工序的第五方面或第六方面的多点测量用应变传感器的制造方法。即在上述引绕线路的上述外部连接端子部上安装引线。
发明效果
本发明的多点测量用应变传感器及其制造方法如上所述多个应变感测部和对应各应变感测部的引绕线路设置在同一基材膜的不同面上，应变感测部和引绕线路之间的连接不需要贴合。所以，不会发生因贴合时的偏移而产生的应变感测部和引绕线路之间的导通不良。并且，因为减少了构成应变传感器的层数，所以可以降低材料费甚至制造成本。
附图说明
图1是从应变感测部侧观察本发明的第一实施方式的应变传感器的传感器构造部而得到的俯视图。
图2是图1所示的传感器构造部上安装引线的剖面图。
图3是从引绕线路侧观察图1所示传感器构造部而得到的俯视图。
图4是示出本发明的第一实施方式的应变传感器的层压工序的剖面图。
图5是示出本发明的第一实施方式的应变传感器的图案形成工序的剖面图。
图6是示出本发明的第一实施方式的应变传感器的导通孔加工工序的剖面图。
图7是示出本发明的第一实施方式的应变传感器的导通孔填充工序的剖面图。
图8是示出本发明的第一实施方式的应变传感器的覆盖层形成工序的剖面图。
图9是示出本发明的第一实施方式的应变传感器的端子保护层形成工序的剖面图。
图10是示出本发明的第一实施方式的应变传感器的外形加工工序的剖面图。
图11是示出引绕线路的其他形成例(第二实施方式)的俯视图。
图12是具备粘合层的应变传感器的剖面图。
图13是示出现有技术的应变传感器的传感器构造部的一个例子的俯视图。
图14是图13所述传感器构造部的一部分的分解透视图。
具体实施方式
如下将基于附图详细说明本发明的实施方式。另外，本发明实施例中记载的部位及部分的尺寸、材质、形状、及其相对位置等凡是未特别记载的均不对本发明的范围进行限定，仅仅是说明示例。
〔第一実施形態〕
〈应变传感器〉本实施方式的应变传感器31如图1～图3所示具备传感器构造部36，所述传感器构造部36具有基材膜34、形成于基材膜34的第一主面上的多个电阻式应变感测部33(以下仅称“应变感测部33”)、与各应变感测部33对应并形成于基材膜34的第二主面上且在基材膜34的外缘附近具有外部连接端子部37b和38b的引绕线路37和38、填充在导通孔39和40内来连接各应变感测部33和与之对应的引绕线路37和38的导电糊41和42。传感器构造部36整体上构成薄方形板状，基材膜34的应变感测部33侧紧贴构造物。在图2中，为了便于图示和说明，夸大了传感器构造部36的厚度。
基材膜34是由聚酯(PEs)、聚酰亚胺酰胺(PAI)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚酰亚胺(PI)、聚四氟乙烯(PTFE)等的绝缘性材质构成的膜，具有柔性。基材膜34的厚度可以依据应变传感器31的用途适当选择。具体可选择1μm～300μm厚度的基材膜34。因为超过了厚度的上限应变灵敏度降低，低于下限的话应变时容易损坏。
基材膜34的第一主面34a上如图1、图2所示设置有多个应变感测部33。该应变感测部33在俯视下呈8行×5列格子状配置，各应变传感测部33的长度方向(轴方向)朝向同一方向。
应变传感器31通过如下机制来检测被测量物的应变量。即通过构成各应变感测部33的主体33c的金属的延伸在减少截面面积的同时延长长度，结果会使电阻值增大；反之，通过金属压缩使截面面积增大的同时缩短长度，结果会电阻值减小。
应变感测部33的主体33c如图1中的部分放大图所示是间隔一定间隔平行配置的多条带状部在端部之间通过在宽度方向上延伸的连结部连结的一个电阻体。即，应变感测部33的主体33c具备使一条带状体间隔一定间隔折返多次的曲折形状。弯曲主体33c的两端经由配线33d、33e连接第一焊盘(land)部33a、33b。为了便于检测出电阻值的变化率该应变感测部33的主体33c优选宽度小的。另一方面，为了使相对于应变感测部33整体的电阻值的配线33d上的电阻值的比例更小，应变感测部33的配线33d优选宽度大的。
各应变感测部33的材料只要使主体33c具备电阻体的功能即可，无特别的限定。例如可以举出如下材料：白金、铝、镍、钨、铁、金、银、铜、钯、铬、铜镍合金、镍铬合金、铜锰合金、铁铬合金等。从电阻值以及线膨胀系数等来看优选铜镍合金、镍铬合金、铜锰合金、铁铬合金。另外，在本发明中，各应变感测部33如图1、图2所示直接形成在基材膜34上。应变感测部33可以用蚀刻法使由上述材料构成的膜通过图案形成而形成。各应变感测部33的厚度优选0.1μm～100μm。因为厚度超过上限应变灵敏度降低，低于下限应变时容易破损。
图1所示的应变感测部33的第一焊盘部33a、33b大致呈矩形，在其中心部形成有焊盘孔50、51。第一焊盘部33a、33b的直径例如可以设为100μm～1000μm。另外，第一焊盘部33a、33b的形状不限于上述形状，也可以是圆形的。
基材膜34的第二主面34b(与应变感测部33所形成在的面侧相反的侧的面)上如图2、图3所示设置有多个引绕线路37、38。
这些引绕线路37、38各自的个数与应变感测部33的个数相同，且引绕线路37、38逐一对应各个应变感测部33。另外，这些引绕线路37、38的材料可以用铜(Cu)、银(Ag)、金(Au)、铝(Al)等，但是，宜适当选择电阻率相比于应变感测部33足够小的导体。另外，在本发明中，各引绕线路37、38如图2、图3所示直接形成在基材膜34上。引绕线路37、38可以通过蚀刻法对由上述材料构成的膜进行图案成形而形成。各引绕线路37、38的厚度优选0.1μm～100μm。因为厚度超过上限应变灵敏度降低，低于下限的话应变时容易破损。
各引绕线路37、38在其一端部具有第二焊盘部37a、38a。第二焊盘部37a、38a隔着基材膜34设置在与第一焊盘部33a、33b的相反的相反侧。第二焊盘部37a、38a例如如图3所示形成为矩形。第二焊盘部37a、38a的宽度可以设为100μm～1000μm。另外，第二焊盘部37a、38a的形状不应限于矩形，也可以是圆形。
就导电糊41、42对各应变感测部33和各引绕线路37、38的连接进行说明。
在基材膜34上，形成有与第一焊盘部33a、33b的焊盘孔50、51重叠，并一直贯通至第二焊盘部37a、38a的导通孔39、40(参考图1～图3)。导通孔39、40的底面对应第二焊盘部37a、38a的内表面。导通孔39、40的开孔例如可以通过激光照射和基材膜蚀刻等形成。导通孔39、40的直径例如可以设为20μm～300μm。
导电糊41、42以覆盖导通孔39、40的整个底面的方式填充该导通孔39、40。另外，导电糊41、42覆盖第一焊盘部33a、33b的至少焊盘孔50、51的整个内壁。导电糊41、42的底部接触第二焊盘部37a、38a。导电糊41、42的上部接触第一焊盘部33a、33b。
导电糊41、42一般是包含导电粒子以及粘结剂树脂的物质。粘结剂树脂为热固化性树脂，填充后作为固化物存在。包含在导电糊中的导电粒子可以由银、铜或镍等形成。
另外，导电糊41、42更优选追随应变感测部33伸缩的材料。因为不追随应变感测部33伸缩的情况下，应变时会断线。作为该追随材料，例如对于上述热固化性树脂可以使用聚氨酯树脂和硅酮树脂等。
作为向导通孔39、40填充导电糊41、42的方法可以使用丝网印刷、喷墨等的印刷方法。填充后通过执行热干燥、闪光灯烧制等的干燥使粘结剂树脂固化。
该引绕线路37、38的另一端部(外部连接端子部)37b、38b设置在基材膜34的一边附近。并且，各引绕线路37、38在其两端部37a、37b之间、两端部38a、38b之间，在基材膜34的第二主面上延伸设置。进一步具体而言，如图3所示，主要是沿各应变感测部33的主体33c中的多个带状部的长度方向延伸设置。另外，引绕线路37、38的另一端部(外部连接端子部)37b、38b在基材膜34的纵向(图3的上下方向)上汇集配置成若干个束。当然，也可以将所有的汇集成一束。
另外，在本实施方式中，虽然在各应变感测部33的两端经由填充于导通孔39、40内的导电糊41、42逐个导通引绕线路37、38；但是，通过三线式结线法补偿温度影响的情况下，也可以在各应变感测部33两端中的一方导通两个引绕线路(图中没有示出)。
上述这样的传感器构造部36因多个应变感测部和对应各应变感测部的引绕线路设置在同一基材膜上，所以在应变感测部和引绕线路之间的连接中不需要贴合。因此，不会发生因贴合时的偏移而产生的应变感测部和引绕线路之间的导通不良。
并且，因为减少了构成应变传感器的层数，所以可以降低材料费乃至制造成本。
另外，上述传感器构造部36也可以进一步具有其他的层。
例如，从防止因氧化、硫化或迁移(电蚀)而产生的劣化的观点看，如图2所示，各应变感测部33可以用绝缘性的第一覆盖层43来覆盖。同样，从防止因氧化、硫化或迁移而产生的劣化的观点看，如图2所示，除外部连接端子部37b、38b外，各引绕线路37、38也可以用绝缘性的第二覆盖层44来覆盖。作为第一覆盖层43以及第二覆盖层44的形成方法可以使用层压装置、热压机等的覆盖膜的贴合法、丝网印刷等的印刷法。
进行贴合覆盖膜作为第一覆盖层43以及第二覆盖层44的形成方法的情况下，覆盖膜可以采用与基材膜34相同的材料。另外，进行印刷作为第一覆盖层43以及第二覆盖层44的形成方法的情况下，例如可以通过以预定的厚度涂布聚氨酯树脂、聚酰胺树脂、丙烯酸(酯)树脂、聚酰亚胺树脂等热固化型树脂并使其固化而形成。
也可以覆盖各引绕线路37、38的另一端部(外部连接端子部)37b、38b以形成端子保护层45。作为端子保护层45的形成方法可以使用镍基底镀金术、焊料镀等。
以上为传感器构造部36的构造。
连接到测量机器上的FPC(柔性配线基板：Flexible Printed Circuit)等的引线47直接或者经由端子保护层45安装在引绕线路的外部连接端子部37b、38b上。
FPC的构成一般为：在由聚酰亚胺构成的基材膜上使用镀金的铜箔构成多个配线图案，同时各配线图案的无需露出的部分被由聚酰亚胺构成的覆盖层覆盖。
作为引线47的安装方法，例如，引线47是FPC的情况下，可以采用使用各向异性导电膜(ACF；Anisotropic Conductive Film)或各向异性导电粘合剂(ACA；AnisotropicConductive Adhesive)46等传导性粘合物质等的热压接合法。
端子保护层45是从防止引绕线路的外部连接端子部37b、38b因氧化、硫化或者迁移产生的劣化的观点出发而设置的保护层，并具备导电性以便能够电连接外部连接端子部37b、38b和引线47。作为端子保护层45的材料例如可以使用Ni基底Au镀和焊料镀等。由Ni基底Au镀、焊料镀构成的端子保护层45的形成使用了镀法。另外，Au镀的基底的Ni层形成也使用了镀法。
使用本实施方式的应变传感器31对构造物如隧道的混凝土构造物和桥梁的钢构造物的应变进行测量时，使传感器构造部36的基材膜34的厚度方向的两面中的应变感测部33侧的面与构造物相对，通过介于该传感器构造部36和构造物之间的粘合剂使传感器构造部36紧贴在构造物上。
引线47从传感器构造部36的与紧贴在构造物的面相反的相反侧的面取出，不会妨碍传感器构造部36与构造物之间的紧贴。即，如果从传感器构造部36的紧贴到构造物的面(即，有多个应变感测部33的面)取出引线47的话，因引线47的压接部分的厚度在传感器构造部36紧贴到构造物的面上会产生凹凸，紧贴力容易降低。另外，引线47被扯拽时，传感器构造部36容易从构造物上揭起；这些的结果会降低应变传感器的测定精度。
另外，在将应变传感器31往构造物上固定时可以不涂敷粘合剂，可以事先在应变感测部33侧的面上配置用于固定传感器的粘合层60(参考图12)。这种情况下，该粘合层60避开所述导通孔39、40，例如，优选以以下方式形成粘合层60：使粘合层具备围绕各导通孔39、40的开口部或以带状形式避开多个导通孔39、40并排的列的非形成部。因为这样可以缓和应变时对导通孔39、40以及导电糊41、42的应力，并防止在该部分上断线。作为粘合层60的材料结合测量对象的构造物的材质适当选择即可。
以下将详细说明得到具有所述构成的应变传感器的方法。
〈应变传感器的制造方法〉
本实施方式的多点测量用应变传感器的制造方法其特征如下，包括如下工序：
(1)在基材膜的第一主面上层压第一金属层，并在基材膜的第二主面上层压第二金属层；
(2)通过蚀刻法从第一金属层形成构成多个应变感测部的导电图案，并通过蚀刻法从第二金属层形成构成引绕线路的导电图案，上述引绕线路与各应变感测部对应并在基材膜的外缘附近具有外部连接端子部；
(3)在应变感测部和引绕线路相对的位置上在基材膜上开导通孔；
(4)向导通孔内填充导电糊；
另外，为了防止应变感测部以及引绕线路因氧化、硫化或迁移而劣化，本发明的多点测量用应变传感器的制造方法还可以进一步具备如下工序：
(5)在导通孔内填充有导电糊的基材膜的第一主面上以覆盖应变感测部的方式形成绝缘性的第一覆盖层，并在基材膜的第二主面上，以除外部连接端子部外覆盖引绕线路的方式形成绝缘性的第二覆盖层；
(6)以覆盖引绕线路的外部连接端子部的方式形成导电性的端子保护层。
另外，本发明的多点测量用应变传感器的制造方法在步骤(1)～(4)或步骤(1)～(6)后，还可以进一步包括如下工序：
(7)在引绕线路的外部连接端子部上安装引线。
(1.层压工序)
层压工序是在基材膜34的第一主面34a上层压第一金属层48，并在基材膜34的第二主面34b上层压第二金属层49(参考图4)的工序。
基材膜34为支持第一金属层48以及第二金属层49的单页或者细长的膜。基材膜34的材料可以使用由聚酯(PET)、聚酰亚胺酰胺(AI)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚酰亚胺(PI)、聚四氟乙烯(PTFE)等的绝缘性材质构成的膜。使用的基材膜34的厚度可以采用1μm～100μm的厚度。
第一金属层48是用于形成应变感测部33的层。作为第一金属层48的材料，只要是使应变感测部33的主体33c具备电阻体的功能即可，无特别的限定。例如可以列举出如下材料：白金、铝、镍、钨、铁、金、银、铜、钯、铬、铜镍合金、镍铬合金、铜锰合金、铁铬合金等。尤其，从电阻值以及线膨胀系数等来看优选铜镍合金、镍铬合金、铜锰合金、铁铬合金。
形成第一金属层48的方法没有特别限定，例如，可以采用热压机的金属箔的贴合、真空蒸镀法、喷溅涂覆法、离子电镀法、镀法等形成。
第二金属层49是用于形成引绕线路37、38的层。第二金属层49的材料可以是铜(Cu)、银(Ag)、金(Au)、铝(Al)等电阻率相比于第一金属层48足够小的导体。
形成第二金属层49的方法没有特别限定，与第一金属层48相同，例如，可以采用热压机的金属箔贴合、真空蒸镀法、喷溅涂覆法、离子电镀法、镀法等形成。
(2.图案形成工序)
图案形成工序是通过蚀刻法从上述第一金属层48以及第二金属层49形成各应变感测部33、各引绕线路37、38的导电图案的工序(参考图5)。
例如，将对应要形成的导电图案的形状的抗蚀剂涂膜层压在第一金属层48以及第二金属层49上，然后使该层压体浸渍在蚀刻液中并形成各个导电图案。然后，使用抗蚀剂剥离液等完全剥离残留在已经形成图案的第一金属层48以及第二金属层49上抗蚀剂涂膜并使第一金属层48以及第二金属层49的表面全部露出。
经过上述工序，可以得到具有基材膜34的第一主面34a上形成的多个应变感测部33、和在基材膜34的第二主面34b上对应各应变感测部33形成并在基材膜34的外缘附近具有外部连接端子部37b、38b的引绕线路37、38的构造物。
另外，基材膜34是细长的情况下，连续形成两个以及两个以上的传感器构造部36。
使抗蚀剂涂膜形成对应导电图案的形状时，例如，涂布干膜抗蚀剂和液体抗蚀剂等感光性树脂组合物，经由掩模向感光性树脂膜照射电子束和光(紫外线)并曝光成预定的形状。接着，通过使与显影液接触以溶解去除不需要的部分。感光性树脂中存在曝光部分对于显影液具有不溶性的负型感光性树脂和曝光部分对于显影液具有可溶性的正型感光性树脂。
另外，使抗蚀剂涂膜形成对应导电图案的形状时，可以使用丝网印刷等的印刷法。
(3.导通孔加工工序)
导通孔加工工序是开孔用于在表里两面导通所述应变感测部33和引绕线路37、38的导通孔39、40的工序(参考图6)。
导通孔39、40是与设置在各应变感测部33的两端部即第一焊盘部33a、33b上的焊盘孔50、51重叠，并贯通基材膜34到达引绕线路37、38的内表面(基材膜34侧的面)的导通孔。导通孔39、40的开孔例如可以通过使用UV-YAG激光、二氧化碳激光和准分子激光等的激光照射和基材膜蚀刻等形成。
(4.导通孔填充工序)
导通孔填充工序是在上述导通孔39、40内填充导电糊41、42的工序(参考图7)。
通过上述工序，因为导电糊41、42的底部接触引绕线路37、38的第二焊盘部37a、38a，导电糊41、42的上部接触应变感测部33的第一焊盘部33a、33b，所以应变感测部33和引绕线路37、38被表里两面导通。
导电糊41、42一般是含导电粒子和粘结剂树脂的物质。粘结剂树脂为热固化性树脂，填充后作为固化物存在。包含在导电糊中的导电粒子可以由银、铜或镍等形成。
另外，作为向导通孔39、40内填充导电糊41、42的方法可以使用丝网印刷、喷墨等的印刷方法。填充后通过执行热干燥、闪光灯烧制等的干燥以使粘结剂树脂固化。
(5.覆盖层形成工序)
覆盖层形成工序为用绝缘性的第一覆盖层43覆盖表里两面导通后的应变感测部33，或者用绝缘性的第二覆盖层44除外部连接端子部37b、38b外覆盖各引绕线路37、38的工序(参考图8)。
作为第一覆盖层43以及第二覆盖层44的形成方法可以使用层压装置、热压机等的覆盖膜的贴合、丝网印刷等的印刷法。
进行贴合覆盖膜作为第一覆盖43以及第二覆盖膜44的形成方法的情况下，覆盖膜可以采用与基材膜34相同的材料。另外，进行印刷作为第一覆盖层43以及第二覆盖层44的形成方法的情况下，例如，可以通过以预定的厚度涂布聚氨酯树脂、聚酰胺树脂、丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂等热固化型树脂并使其固化而形成。
通过上述工序可以保护应变感测部33以及除外部连接端子部37b、38b外的引绕线路37、38以防因氧化、硫化或迁移而劣化。
(6.引线连接端子的保护层形成工序)
引线连接端子的保护层形成工序为用引线和可导通材料覆盖各引绕线路37、38的另一端部(外部连接端子部)37b、38b，即未被上述第二覆盖层44覆盖而露出的部分以防因氧化、硫化或迁移而劣化的保护工序(参考图9)。
作为端子保护层45的形成方法可以使用镍基底镀金术、焊料镀等
另外，基材膜34为细长时，因为连续形成构成两个以及两个以上的传感器构造部36的导电图案，所以，进一步进行外形加工以分离各个传感器构造部36(参考图10)。
作为外形加工方法可以使用冲压和激光切割等。
(7.引线安装工序)
引线安装工序是就传感器构造部36将引线47经由端子保护层45安装到引绕线路37、38的外部连接端子部37b、38b的工序(参考图2、图3)。
作为引线47的安装方法，例如，引线47是FPC的情况下，可以采用使用各向异性导电膜或各向异性导电粘合剂46等传导性粘合物质等的热压接合法。
另外，也可以省略形成所述端子保护层45的工序，直接将引线47安装到外部连接端子部37b、38b上。
因为通过这样的应变传感器的制造方法可以得到将多个应变感测部和对应各应变感测部的引绕线路设置在同一基材膜的相同面上的应变传感器，所以应变感测部和引绕线路之间的连接不需要贴合。因此，不会发生因贴合时的偏移而产生的应变感测部和引绕线路之间的导通不良。
尤其是在基材膜两面的导电图案的图案形成工序中，在蚀刻的抗蚀剂涂膜形成时执行感光性树脂的曝光和显影的情况下，应变感测部和引绕线路的位置配合精度更高。
并且，因为减少了构成应变传感器的层数，所以可以降低材料费甚至是制造成本。
〔第二实施方式〕
在本实施方式中，除引绕线路37、38的形成方向不同之外，其他均与第一实施方式相同，故省略相同部分的说明。
即，本实施方式的引绕线路37、38如图11所示，沿各应变感测部33的主体33c中的多个带状部的宽度方向延伸设置。这种情况下，构成各应变感测部33的上述带状部的金属的长度方向上的延伸/压缩不会受引绕线路37、38的妨碍，可以进行更高精度的应变测量。
[其他实施方式]
此次公开的实施方式的所有方面均为示例，而非限制。由权利要求书教导、具有与权利要求书同等含义及范围内的所有的变更均应包含在本发明范围内，而不仅限于上述实施方式的构成。
构成上述实施方式的应变传感器31的传感器构造部36中，如图1所示，所有的应变感测部33把上述感测方向集中于一个方向配置，但是并不限于此。例如，可以在直角两个方向上混合存在应变感测部33，甚至可以在直角两个方向以及45度方向上混合存在应变感测部33(图中没有示出)。可以通过改变多个应变感测部33的朝向测定被测量物的多个方向上的应变量。
另外，上述实施方式的应变传感器31使用引线47将传感器构造部36连接到外部的测量机器上，但是外部连接方法不限于此。例如，可以在传感器构造部36上设置发送装置将测量的输出值无线传输到测量机器。
符号说明
1、31、应变传感器 2、柔性基板
3、应变仪 4、应变仪底板
5、覆盖膜 6、36、传感器构造部
7、第一层基板 8、第二层基板
13、33、应变感测部 14a、14b、舌片(导线连接部)
18、19、20、37、38、引绕线路 22、导通孔
23、焊料(导体构件) 33a、33b、第一焊盘部
33c、主体 33d、33e、配线
34、基材膜 34a、第一主面
34b、第二主面 37a、38a、第二焊盘部
37b、38b、外部连接端子部 39、40、导通孔
41、42、导电糊 43、第一覆盖层
44、第二覆盖层 45、端子保护层
46、各向异性导电粘合剂 47、引线
48、第一金属层 49、第二金属层
50、51、焊盘孔 60、粘合层。

Claims (6)

1.一种多点测量用应变传感器，具备：
基材膜；
多个应变感测部，所述多个应变感测部形成于所述基材膜的第一主面上；
引绕线路，所述引绕线路在所述基材膜的第二主面上与各所述应变感测部对应形成并在所述基材膜的外缘附近具有外部连接端子部；以及
导电糊，所述导电糊填充于导通孔来连接各所述应变感测部和与各所述应变感测部对应的所述引绕线路，
在所述基材膜的第一主面侧进一步具备用于固定传感器的粘合层，所述粘合层避开所述导通孔上而形成。
2.根据权利要求1所述的多点测量用应变传感器，进一步具备：
绝缘性的第一覆盖层，所述第一覆盖层在所述基材膜的第一主面上以覆盖所述应变感测部的方式形成；
绝缘性的第二覆盖层，所述第二覆盖层在所述基材膜的第二主面上以除所述外部连接端子部外覆盖所述引绕线路的方式形成；以及
导电性的端子保护层，所述端子保护层以覆盖所述引绕线路的所述外部连接端子部的方式形成。
3.根据权利要求1或2所述的多点测量用应变传感器，进一步具备：
安装在所述引绕线路的所述外部连接端子部的引线。
4.一种多点测量用应变传感器的制造方法，具备：
层压工序，在基材膜的第一主面上层压第一金属层，并在所述基材膜的第二主面上层压第二金属层；
导电图案形成工序，通过蚀刻法从所述第一金属层形成构成多个应变感测部的导电图案，并通过蚀刻法从所述第二金属层形成构成引绕线路的导电图案，所述引绕线路对应各所述应变感测部并在所述基材膜的外缘附近具有外部连接端子部；
开导通孔的工序，在所述应变感测部和所述引绕线路相对的位置上，在所述基材膜上开导通孔；以及
填充导电糊的工序，向所述导通孔内填充导电糊，
在所述基材膜的第一主面侧进一步具备用于固定传感器的粘合层，所述粘合层避开所述导通孔上而形成。
5.根据权利要求4所述的多点测量用应变传感器的制造方法，进一步具备：
第一覆盖层以及第二覆盖层形成工序，在所述导通孔内填充有所述导电糊的所述基材膜的第一主面上以覆盖所述应变感测部的方式形成绝缘性的第一覆盖层，并在所述基材膜的第二主面上以除所述外部连接端子部外覆盖所述引绕线路的方式形成绝缘性的第二覆盖层；以及
端子保护层的形成工序，以覆盖所述引绕线路的所述外部连接端子部的方式形成导电性的端子保护层。
6.根据权利要求4或5所述的多点测量用应变传感器的制造方法，进一步具备：
引线安装工序，将引线安装到所述引绕线路的所述外部连接端子部上。
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019064529A1 (ja) * 2017-09-29 2019-04-04 日立化成株式会社 電極の保護膜の形成方法
WO2019065841A1 (ja) * 2017-09-29 2019-04-04 ミネベアミツミ株式会社 ひずみゲージ
WO2019064528A1 (ja) * 2017-09-29 2019-04-04 日立化成株式会社 転写型感光性フィルム、保護膜の形成方法、フォースセンサの製造方法及びフォースセンサ
WO2019064535A1 (ja) * 2017-09-29 2019-04-04 日立化成株式会社 保護膜、フォースセンサ及び感光性フィルム
US20190107380A1 (en) * 2017-10-11 2019-04-11 Sikorsky Aircraft Corporation Strain measurement assembly
CN109959358B (zh) * 2017-12-22 2020-10-23 深圳光启超材料技术有限公司 测量薄膜、测量薄膜的制造方法、平面应变场测量方法
JP2020085613A (ja) * 2018-11-22 2020-06-04 ムネカタインダストリアルマシナリー株式会社 歪みセンサアレイおよびその製造方法
CN109855687B (zh) * 2019-02-27 2021-05-11 中国工程物理研究院化工材料研究所 一种柔性温度-应变集成传感器阵列及制备方法
JP7246706B2 (ja) * 2019-03-26 2023-03-28 ムネカタインダストリアルマシナリー株式会社 建設構造物用の歪み検知システム
CN115398178A (zh) * 2020-04-08 2022-11-25 美蓓亚三美株式会社 应变仪
JP7438837B2 (ja) 2020-04-23 2024-02-27 株式会社シマノ 人力駆動車用のコンポーネント
IT202000018331A1 (it) * 2020-07-28 2022-01-28 Koyre S R L Sistema di rilevamento delle sollecitazioni in una struttura flessibile bidimensionale
CN112188759B (zh) * 2020-09-22 2021-11-16 江南大学 一种应变片阵列电路的直书写打印方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57201908U (zh) * 1981-06-19 1982-12-22
JPS6197737U (zh) * 1984-12-01 1986-06-23
JPH05141907A (ja) * 1991-09-24 1993-06-08 Tokyo Electric Co Ltd 歪センサ及びその製造方法並びにその歪センサを使用したロードセル秤
JP2000332369A (ja) * 1999-05-25 2000-11-30 Mitsui Mining & Smelting Co Ltd プリント回路板及びその製造方法
JP2001015882A (ja) * 1999-07-02 2001-01-19 Nec Corp 歪みゲージ内蔵回路基板およびその製造方法
US6993982B2 (en) * 2001-01-22 2006-02-07 Elantech Devices Corporation Stress sensor for electronic devices
US6753850B2 (en) * 2001-07-24 2004-06-22 Cts Corporation Low profile cursor control device
JP3530170B2 (ja) * 2001-12-17 2004-05-24 三井金属鉱業株式会社 プリント回路板の製造方法
JP2004205410A (ja) * 2002-12-26 2004-07-22 Takata Corp 荷重センサ及びシート重量計測装置
CN100460168C (zh) * 2004-03-26 2009-02-11 张周新 物体的接触型传感器
US7882747B2 (en) * 2004-12-20 2011-02-08 Panasonic Corporation Strain sensor and method for manufacture thereof
JP4260864B2 (ja) * 2007-09-26 2009-04-30 国土交通省国土技術政策総合研究所長 路面のひずみ測定装置
CN101825683B (zh) * 2009-03-02 2012-10-10 财团法人工业技术研究院 集成电路装置与其测量系统和方法
JP5426437B2 (ja) * 2010-03-11 2014-02-26 ローム株式会社 圧力センサおよび圧力センサの製造方法
JP5198608B2 (ja) * 2010-03-18 2013-05-15 韓国標準科学研究院 半導体ストレインゲージを用いたフレキシブルな力または圧力センサアレイ、そのフレキシブルな力または圧力センサアレイの製造方法、及びそのフレキシブルな力または圧力センサアレイを用いた力または圧力測定方法
KR101459307B1 (ko) * 2010-12-24 2014-11-07 그래핀스퀘어 주식회사 그래핀을 이용한 압력 및 위치 동시감지 터치센서
JP2013168395A (ja) * 2012-02-14 2013-08-29 Taiyo Holdings Co Ltd めっきレジスト用樹脂組成物、多層プリント配線板及び多層プリント配線板の製造方法
JP6211866B2 (ja) * 2013-09-20 2017-10-11 株式会社東芝 圧力センサ、マイクロフォン、血圧センサおよびタッチパネル
US10006820B2 (en) * 2016-03-08 2018-06-26 Apple Inc. Magnetic interference avoidance in resistive sensors

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JP6198804B2 (ja) 2017-09-20

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