JP2005265446A - Piezoelectric sensor - Google Patents

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JP2005265446A JP2004074498A JP2004074498A JP2005265446A JP 2005265446 A JP2005265446 A JP 2005265446A JP 2004074498 A JP2004074498 A JP 2004074498A JP 2004074498 A JP2004074498 A JP 2004074498A JP 2005265446 A JP2005265446 A JP 2005265446A
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Koichi Niihara
▲晧▼一 新原
Toru Sekino
徹 関野
Katsumi Ogawa
克己 小川
Toshiaki Okumura
俊明 奥村
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Yodogawa Hu Tech Co Ltd
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Yodogawa Hu Tech Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric sensor provided with high dynamic and sensing reliability and superior in flexibility and environment resistance at low costs. <P>SOLUTION: The external sides of a first wiring layer 106a and a second wiring layer 106b are each covered with a fluorocarbon resin layer 105a and a fluorocarbon resin layer 105b. It is thereby possible to improve mechanical strength and environment resistance (to degradation due to moisture, acids, and ultraviolet rays). <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

この発明は圧電センサに関し、より特定的には、圧電センサの新規な構造に関する。   The present invention relates to a piezoelectric sensor, and more particularly to a novel structure of a piezoelectric sensor.

今日の様々な産業や日常社会を支えるセンサとして、環境計測用センサ（例えば温度やガス濃度など）、産業・家庭機械やロボットなどの制御用センサなどが多数実用化されている。特に人間と機器とを結びつけるヒューマンインターフェース型センサは、ヒューマノイド型ロボットの発展や医療介護機器、あるいはアミューズメント機器の利用拡大につれその重要性が益々高まりつつある。これらセンサの多くは物理的現象の変化を捉えるものであるが、人間がインタラクティブに接するセンサの場合、押す、引っ張る、撫でる、捻るなどの行為によって発生する力（応力）または変位を入力情報として用いている。   As sensors that support today's various industries and everyday society, many sensors for environmental measurement (for example, temperature, gas concentration, etc.), sensors for control of industrial / household machines, robots, and the like have been put into practical use. In particular, human interface sensors that connect humans and devices are becoming increasingly important as the development of humanoid robots and the expansion of use of medical care devices or amusement devices. Many of these sensors capture changes in physical phenomena, but in the case of sensors that interact with humans interactively, force (stress) or displacement generated by actions such as pushing, pulling, stroking, and twisting is used as input information. ing.

この様なセンサとして種々なものが提案され応用されているが、その一つに圧電センサが挙げられる。この圧電センサは、所定以上の圧力により加圧された場合の回路抵抗値の変化に対応して、加圧力のセンシングを可能としている。図５に、この圧電センサの構造の概略を示す。外観としては、様々な形状を有しているが、一般的なものとして一辺の長さが０．３ｍｍ〜５．０ｍｍ程度の矩形形状を有している。その厚み方向においては、内部に加圧力に応じて導電特性が変化する感圧導電性ゴム３０１（約１ｍｍ程度）が設けられ、この感圧導電性ゴム３０１を挟み込むように、金属板電極３０２ａ，３０２ｂ（約０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度）が配設されている。金属板電極３０２ａ，３０２ｂの表面は、樹脂フィル等により封止されている（図示省略）。このような、圧電センサを開示する文献としては、下記特許文献１および特許文献２が挙げられる。   Various sensors have been proposed and applied, and one of them is a piezoelectric sensor. This piezoelectric sensor is capable of sensing applied pressure in response to a change in circuit resistance value when pressurized by a predetermined pressure or higher. FIG. 5 schematically shows the structure of this piezoelectric sensor. As an external appearance, it has various shapes, but as a general thing, it has a rectangular shape with a side length of about 0.3 mm to 5.0 mm. In the thickness direction, a pressure-sensitive conductive rubber 301 (about 1 mm) whose conductive characteristics change according to the applied pressure is provided inside, and the metal plate electrodes 302a, 302b (about 0.1 mm to about 0.5 mm) is disposed. The surfaces of the metal plate electrodes 302a and 302b are sealed with a resin fill or the like (not shown). Examples of documents disclosing such a piezoelectric sensor include Patent Document 1 and Patent Document 2 below.

このような構成からなる圧電センサにおいては、近年、長期使用、過酷な条件下使用での素子破壊（湿度、酸、紫外線による劣化）といった問題が指摘されている。すなわち、圧電センサの適用範囲の拡大に伴い、高い力学的信頼性およびセンシング信頼性を兼ね備えつつ、フレキシブル性および耐環境性に優れ、かつ低コストな圧電センサの開発が広く、かつ強力に望まれている。
特開平０９−０１７２７６号公報 特開平０６−２８１５１６号公報 In the piezoelectric sensor having such a configuration, problems such as long-term use and element destruction (deterioration due to humidity, acid, ultraviolet rays) under severe conditions have been pointed out in recent years. In other words, with the expansion of the application range of piezoelectric sensors, the development of piezoelectric sensors that combine high mechanical reliability and sensing reliability with excellent flexibility and environmental resistance and low cost is widely and strongly desired. ing.
Japanese Patent Laid-Open No. 09-012766 Japanese Patent Laid-Open No. 06-281516

この発明の課題は、圧電センサにおいて、長期利用や過酷な条件下でのセンサ破壊が指摘されている点にある。したがって、この発明の目的は、高い力学的信頼性およびセンシング信頼性を兼ね備えつつ、フレキシブル性および耐環境性に優れ、かつ低コストにより製造可能な圧電センサを提供することにある。   The subject of this invention exists in the point that the sensor destruction under a long-term use or severe conditions is pointed out in a piezoelectric sensor. Accordingly, an object of the present invention is to provide a piezoelectric sensor that has high mechanical reliability and sensing reliability, is excellent in flexibility and environmental resistance, and can be manufactured at low cost.

この発明に基づいた圧電センサにおいては、感圧導電性弾性部材の弾性変形に応じた電気抵抗値の変化に基づき加圧状態の検出を行なうための圧電センサであって、上記感圧導電性弾性部材の第１主面側に設けられる第１配線層と、上記感圧導電性弾性部材の第２主面側に設けられる第２配線層とを備えている。さらに、上記第１配線層は、上記感圧導電性弾性部材の第１主面側に設けられる第１金属配線層と、この第１金属配線層を覆うように設けられる第１被覆層とを有し、上記第２配線層は、上記感圧導電性弾性部材の第２主面側に設けられる第２金属配線層と、この第２金属配線層を覆うように設けられる第２被覆層とを有する。   The piezoelectric sensor according to the present invention is a piezoelectric sensor for detecting a pressurization state based on a change in electric resistance value according to elastic deformation of the pressure-sensitive conductive elastic member, wherein the pressure-sensitive conductive elasticity A first wiring layer provided on the first main surface side of the member; and a second wiring layer provided on the second main surface side of the pressure-sensitive conductive elastic member. Furthermore, the first wiring layer includes a first metal wiring layer provided on the first main surface side of the pressure-sensitive conductive elastic member, and a first covering layer provided so as to cover the first metal wiring layer. And the second wiring layer includes a second metal wiring layer provided on the second main surface side of the pressure-sensitive conductive elastic member, and a second coating layer provided so as to cover the second metal wiring layer. Have

上記圧電センサの他の形態として、上記第１金属配線層および上記第２金属配線層は、めっき層である。   As another form of the piezoelectric sensor, the first metal wiring layer and the second metal wiring layer are plating layers.

上記圧電センサの他の形態として、上記第１被覆層および上記第２被覆層はフッ素樹脂層である。   As another form of the piezoelectric sensor, the first covering layer and the second covering layer are fluororesin layers.

上記圧電センサの他の形態として、上記感圧導電性弾性部材の第１主面と上記第１配線層との間において、上記感圧導電性弾性部材の第１主面側に第３金属配線層が設けられ、上記第１金属配線層側に第１異方性導電層が設けられ、上記感圧導電性弾性部材の第２主面と上記第２配線層との間において、上記感圧導電性弾性部材の第２主面側に第４金属配線層が設けられ、上記第２金属配線層側に第２異方性導電層が設けられる。   As another form of the piezoelectric sensor, a third metal wiring is provided on the first main surface side of the pressure-sensitive conductive elastic member between the first main surface of the pressure-sensitive conductive elastic member and the first wiring layer. A first anisotropic conductive layer is provided on the first metal wiring layer side, and the pressure-sensitive adhesive layer is disposed between the second main surface of the pressure-sensitive conductive elastic member and the second wiring layer. A fourth metal wiring layer is provided on the second main surface side of the conductive elastic member, and a second anisotropic conductive layer is provided on the second metal wiring layer side.

上記圧電センサの他の形態として、上記第３金属配線層および上記第４金属配線層は、めっき層である。   As another form of the piezoelectric sensor, the third metal wiring layer and the fourth metal wiring layer are plating layers.

上記圧電センサの他の形態として、上記感圧導電性弾性部材は、感圧導電性シリコンゴムである。   As another form of the piezoelectric sensor, the pressure-sensitive conductive elastic member is pressure-sensitive conductive silicon rubber.

この発明に基づいた圧電センサによれば、第１配線層および第２配線層の外面側が、それぞれ第１被覆層および第２被覆層によって覆われている。特に、この第１および第２被覆層にフッ素樹脂層を用いることにより、機械的強度および耐環境性（湿度、酸、紫外線による劣化）の向上を図ることが可能となる。また、第１金属配線層および２金属配線層をめっき層とすることで、フッ素樹脂層と併せて、強度を維持したままでの薄膜化を図ることができるため、外部から加えられる圧力における感圧導電性弾性部材の応答性を向上させ、より人間の感覚に近い応答性を実現させることが可能になる。また、圧電センサ自体の薄膜化、微細化およびフレキシブル性の向上を図ることも可能になる。また、フッ素樹脂層を用いることにより、形状、着色、および触感の自由度の向上を図ることが可能となる。   According to the piezoelectric sensor based on this invention, the outer surface sides of the first wiring layer and the second wiring layer are covered with the first coating layer and the second coating layer, respectively. In particular, by using a fluororesin layer for the first and second coating layers, it is possible to improve mechanical strength and environmental resistance (deterioration due to humidity, acid, and ultraviolet rays). In addition, by using the first metal wiring layer and the second metal wiring layer as plating layers, it is possible to reduce the thickness of the film while maintaining the strength together with the fluororesin layer. It becomes possible to improve the responsiveness of the piezoelectric conductive elastic member and realize the responsiveness closer to human senses. In addition, the piezoelectric sensor itself can be made thinner, finer, and more flexible. Further, by using the fluororesin layer, it is possible to improve the degree of freedom of shape, coloring, and touch.

また、感圧導電性弾性部材と配線層との間に、異方性導電層および金属配線層を設けることにより、異方性導電層が感圧導電性弾性部材と配線層とを接着させるための接着剤として機能するため、応答速度を維持させた状態で、強固な異相界面の実現、欠陥に起因する自由体積の減少による耐久性の向上を図ることが可能なる。また、圧電センサの内部への水分等の侵入を防止し、圧電センサの耐環境性をさらに向上させることが可能になる。   Further, by providing an anisotropic conductive layer and a metal wiring layer between the pressure-sensitive conductive elastic member and the wiring layer, the anisotropic conductive layer adheres the pressure-sensitive conductive elastic member and the wiring layer. Therefore, it is possible to achieve a strong heterogeneous interface and improve durability by reducing the free volume resulting from defects while maintaining the response speed. In addition, it is possible to prevent moisture and the like from entering the inside of the piezoelectric sensor and further improve the environmental resistance of the piezoelectric sensor.

（実施の形態１）
以下、図１および図２を参照して、この発明に基づいた実施の形態１における圧電センサについて説明する。なお、図１は、本実施の形態における圧電センサ１００の内部構造を示す断面図であり、図２は、分解断面図である。 (Embodiment 1)
A piezoelectric sensor according to Embodiment 1 based on the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a cross-sectional view showing the internal structure of the piezoelectric sensor 100 in the present embodiment, and FIG. 2 is an exploded cross-sectional view.

（圧電センサ１００の構造）
図１を参照して、本実施の形態における圧電センサ１００は、中央部に感圧導電性弾性部材１０１が設けられている。この感圧導電性弾性部材１０１は、シリコンゴムに感圧導電性材料が混入されており、弾性変形することによりそれ自身の抵抗値が変化するものである。感圧導電性弾性部材１０１の厚みは、約１ｍｍ低度である。感圧導電性弾性部材１０１としては、たとえば、特開２０００−２９９０１６号公報に開示されたものを適用することが可能である。具体的には、非導電性エラストマ中に、粒子径が１０μｍ〜３００μｍのエラストマ粒子と、粒子径が１μｍ〜４０μｍの導電性粒子とをほぼ均一に分散させた変形導電性エラストマを感圧導電性弾性部材１０１として用いることができる。 (Structure of the piezoelectric sensor 100)
Referring to FIG. 1, a piezoelectric sensor 100 according to the present embodiment is provided with a pressure-sensitive conductive elastic member 101 at the center. The pressure-sensitive conductive elastic member 101 has a pressure-sensitive conductive material mixed in silicon rubber, and its own resistance value is changed by elastic deformation. The thickness of the pressure-sensitive conductive elastic member 101 is about 1 mm lower. As the pressure-sensitive conductive elastic member 101, for example, one disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-299016 can be applied. Specifically, a pressure-sensitive conductive material is a modified conductive elastomer in which an elastomer particle having a particle size of 10 μm to 300 μm and a conductive particle having a particle size of 1 μm to 40 μm are dispersed almost uniformly in a non-conductive elastomer. It can be used as the elastic member 101.

感圧導電性弾性部材１０１の第１主面および第２主面には、それぞれめっき層１０２ａ、およびめっき層１０２ｂが設けられている。このめっき層１０２ａ，１０２ｂの厚みは、それぞれ約３μｍ程度である。   On the first main surface and the second main surface of the pressure-sensitive conductive elastic member 101, a plating layer 102a and a plating layer 102b are provided, respectively. The thickness of each of the plating layers 102a and 102b is about 3 μm.

めっき層１０２ａ，１０２ｂの外側には、接着剤としての役目を有する異方性導電層１０３ａ，１０３ｂがそれぞれ設けられている。この異方性導電層１０３ａ，１０３ｂは、厚み方向にのみ電流を流す機能を有している。   Anisotropic conductive layers 103a and 103b having a role as an adhesive are provided outside the plating layers 102a and 102b, respectively. The anisotropic conductive layers 103a and 103b have a function of flowing current only in the thickness direction.

異方性導電層１０３ａ，１０３ｂの外側には、第１配線層１０６ａおよび第２配線層１０６ｂがそれぞれ設けられている。第１配線層１０６ａは、異方性導電層１０３ａ側に設けられるめっき層１０４ａと、このめっき層１０４ａを覆うように設けられるフッ素樹脂層１０５ａとから構成されている。第２配線層１０６ｂも第１配線層１０６ａと同様に、異方性導電層１０３ｂ側に設けられるめっき層１０４ｂと、このめっき層１０４ｂを覆うように設けられるフッ素樹脂層１０５ｂとから構成されている。めっき層１０４ａ，１０４ｂの厚みは、それぞれ約３μｍ程度であり、フッ素樹脂層１０５ａ，１０５ｂの厚みは、それぞれ約５０μｍ〜２００μｍ程度である。   A first wiring layer 106a and a second wiring layer 106b are provided outside the anisotropic conductive layers 103a and 103b, respectively. The first wiring layer 106a includes a plating layer 104a provided on the anisotropic conductive layer 103a side and a fluororesin layer 105a provided so as to cover the plating layer 104a. Similarly to the first wiring layer 106a, the second wiring layer 106b includes a plating layer 104b provided on the anisotropic conductive layer 103b side and a fluororesin layer 105b provided so as to cover the plating layer 104b. . The thickness of each of the plating layers 104a and 104b is about 3 μm, and the thickness of each of the fluororesin layers 105a and 105b is about 50 μm to 200 μm.

上記構成からなる圧電センサ１００の製造においては、図２示すように、めっき層１０２ａ，１０２ｂが形成された感圧導電性弾性部材１０１、めっき層１０４ａが形成されたフッ素樹脂層１０５ａ、および、めっき層１０４ｂが形成されたフッ素樹脂層１０５ｂを準備し、異方性導電層１０３ａおよび異方性導電層１０３ｂを介在させた状態で、熱圧着加工を施す。この熱圧着加工においては、第１工程として、加圧力１０ｋｇ／ｃｍ2、１００°Ｃ、１秒、第２工程として、加圧力３０ｋｇ／ｃｍ2、２００°Ｃ、１５秒〜２０秒を施す。これにより、異方性導電層１０３ａおよび異方性導電層１０３ｂを接着剤として、めっき層１０２ａ，１０２ｂと、めっき層１０４ａ，１０４ｂとが圧着接合される。 In the manufacture of the piezoelectric sensor 100 having the above-described configuration, as shown in FIG. 2, the pressure-sensitive conductive elastic member 101 on which the plating layers 102a and 102b are formed, the fluororesin layer 105a on which the plating layer 104a is formed, and the plating A fluororesin layer 105b on which the layer 104b is formed is prepared and subjected to thermocompression bonding with the anisotropic conductive layer 103a and the anisotropic conductive layer 103b interposed. In this thermocompression processing, a pressing force of 10 kg / cm 2 , 100 ° C., 1 second is applied as the first step, and a pressing force of 30 kg / cm 2 , 200 ° C., 15 seconds to 20 seconds is applied as the second step. Accordingly, the plating layers 102a and 102b and the plating layers 104a and 104b are pressure-bonded and bonded using the anisotropic conductive layer 103a and the anisotropic conductive layer 103b as an adhesive.

（作用・効果）
以上、本実施の形態における圧電センサ１００によれば、第１配線層１０６ａおよび第２配線層１０６ｂの外面側が、それぞれフッ素樹脂層１０５ａおよびフッ素樹脂層１０５ｂに覆われていることにより、機械的強度および耐環境性（湿度、酸、紫外線による劣化）の向上を図ることが可能となる。また、めっき層１０４ａおよびめっき層１０４ｂを用いることにより、フッ素樹脂層１０５ａおよびフッ素樹脂層１０５ｂと併せて、強度を維持したままでの薄膜化を図ることができるため、外部から加えられる圧力における感圧導電性弾性部材１０１の応答性を向上させ、より人間の感覚に近い応答性を実現させることが可能になる。 (Action / Effect)
As described above, according to the piezoelectric sensor 100 in the present embodiment, the outer surface sides of the first wiring layer 106a and the second wiring layer 106b are covered with the fluororesin layer 105a and the fluororesin layer 105b, respectively. In addition, it is possible to improve the environmental resistance (deterioration due to humidity, acid, and ultraviolet rays). Further, by using the plating layer 104a and the plating layer 104b, it is possible to reduce the thickness of the film while maintaining the strength together with the fluororesin layer 105a and the fluororesin layer 105b. It is possible to improve the responsiveness of the piezoelectric conductive elastic member 101 and to realize a responsiveness closer to a human sense.

また、圧電センサ１００自体の薄膜化、微細化およびフレキシブル性の向上を図ることも可能になる。また、フッ素樹脂層１０５ａおよびフッ素樹脂層１０５ｂを用いることにより、形状、着色、および触感の自由度の向上を図ることが可能となる。   In addition, the piezoelectric sensor 100 itself can be made thinner, finer, and more flexible. Further, by using the fluororesin layer 105a and the fluororesin layer 105b, it is possible to improve the degree of freedom in shape, coloring, and touch.

また、感圧導電性弾性部材１０１と第１配線層１０６ａおよび第２配線層１０６ｂとの間に、異方性導電層１０３ａ，１０３ｂおよびめっき層１０２ａ，１０２ｂを設けることにより、１０３ａ，１０３ｂが感圧導電性弾性部材１０１と配第１配線層１０６ａおよび第２配線層１０６ｂとを接着させるための接着剤として機能するため、応答速度を維持させた状態で、強固な異相界面の実現、欠陥に起因する自由体積の減少による耐久性の向上を図ることが可能なる。また、圧電センサ１００の内部への水分等の侵入を防止し、圧電センサ１００の耐環境性をさらに向上させることが可能になる。   Further, by providing anisotropic conductive layers 103a and 103b and plating layers 102a and 102b between the pressure-sensitive conductive elastic member 101 and the first wiring layer 106a and the second wiring layer 106b, the 103a and 103b are sensitive. Since it functions as an adhesive for adhering the piezoelectric conductive member 101 to the first wiring layer 106a and the second wiring layer 106b, it is possible to realize a strong heterogeneous interface while maintaining the response speed, It is possible to improve durability by reducing the resulting free volume. Further, it is possible to prevent moisture and the like from entering the inside of the piezoelectric sensor 100 and further improve the environmental resistance of the piezoelectric sensor 100.

（実施の形態２）
次に、図３および図４を参照して、この発明に基づいた実施の形態２における圧電センサについて説明する。なお、図３は、本実施の形態における圧電センサ２００の内部構造を示す断面図であり、図４は、分解断面図である。 (Embodiment 2)
Next, a piezoelectric sensor according to Embodiment 2 based on the present invention will be described with reference to FIGS. 3 is a cross-sectional view showing the internal structure of the piezoelectric sensor 200 in the present embodiment, and FIG. 4 is an exploded cross-sectional view.

（圧電センサ２００の構造）
上述した実施の形態１における圧電センサ１００においては、異方性導電層を設けている。しかし、本実施の形態における圧電センサ２００においては、異方性導電層を用いない構成を採用している。 (Structure of piezoelectric sensor 200)
In the piezoelectric sensor 100 according to Embodiment 1 described above, an anisotropic conductive layer is provided. However, the piezoelectric sensor 200 in the present embodiment employs a configuration that does not use an anisotropic conductive layer.

図３を参照して、本実施の形態における圧電センサ２００は、中央部に感圧導電性弾性部材２０１が設けられている。この感圧導電性弾性部材２０１は、シリコンゴムに感圧導電性材料が混入されており、弾性変形することによりそれ自身の抵抗値が変化するものである。感圧導電性弾性部材２０１の厚みは、約１ｍｍ低度である。   Referring to FIG. 3, piezoelectric sensor 200 in the present embodiment is provided with a pressure-sensitive conductive elastic member 201 at the center. The pressure-sensitive conductive elastic member 201 has a pressure-sensitive conductive material mixed in silicon rubber, and its own resistance value is changed by elastic deformation. The thickness of the pressure-sensitive conductive elastic member 201 is about 1 mm lower.

感圧導電性弾性部材１０１の第１主面および第２主面には、第１配線層２０６ａおよび第２配線層２０６ｂがそれぞれ設けられている。第２配線層２０６ａは、第１主面側に設けられるめっき層２０４ａと、このめっき層２０４ａを覆うように設けられるフッ素樹脂層２０５ａとから構成されている。第２配線層２０６ｂも第１配線層２０６ａと同様に、第２主面に設けられるめっき層２０４ｂと、このめっき層２０４ｂを覆うように設けられるフッ素樹脂層２０５ｂとから構成されている。めっき層２０４ａ，２０４ｂの厚みは、それぞれ約３μｍ程度であり、フッ素樹脂層２０５ａ，２０５ｂの厚みは、それぞれ約５０μｍ〜２００μｍ程度である。   A first wiring layer 206a and a second wiring layer 206b are provided on the first main surface and the second main surface of the pressure-sensitive conductive elastic member 101, respectively. The second wiring layer 206a includes a plating layer 204a provided on the first main surface side and a fluororesin layer 205a provided so as to cover the plating layer 204a. Similarly to the first wiring layer 206a, the second wiring layer 206b includes a plating layer 204b provided on the second main surface and a fluororesin layer 205b provided so as to cover the plating layer 204b. The plating layers 204a and 204b each have a thickness of about 3 μm, and the fluororesin layers 205a and 205b each have a thickness of about 50 μm to 200 μm.

上記構成からなる圧電センサ２００の製造においては、図４示すように、めっき層２０４ａが形成されたフッ素樹脂層２０５ａ、および、めっき層２０４ｂが形成されたフッ素樹脂層２０５ｂを準備し、熱圧着加工を施す。めっき層２０４ａ，２０４ｂと感圧導電性弾性部材２０１とが圧着接合される。   In the manufacture of the piezoelectric sensor 200 having the above configuration, as shown in FIG. 4, a fluororesin layer 205a on which a plating layer 204a is formed and a fluororesin layer 205b on which a plating layer 204b is formed are prepared, and thermocompression processing is performed. Apply. The plating layers 204a and 204b and the pressure-sensitive conductive elastic member 201 are pressure bonded.

（作用・効果）
以上、本実施の形態における圧電センサ２００によっても、上記実施の形態１における圧電センサ１００と同様に、第１配線層２０６ａおよび第２配線層２０６ｂの外面側が、それぞれフッ素樹脂層２０５ａおよびフッ素樹脂層２０５ｂに覆われていることにより、機械的強度および耐環境性（湿度、酸、紫外線による劣化）の向上を図ることが可能となる。また、めっき層２０４ａおよびめっき層２０４ｂを用いることにより、フッ素樹脂層２０５ａおよびフッ素樹脂層２０５ｂと併せて、強度を維持したままでの薄膜化を図ることができるため、外部から加えられる圧力における感圧導電性弾性部材２０１の応答性を向上させ、より人間の感覚に近い応答性を実現させることが可能になる。 (Action / Effect)
As described above, also in the piezoelectric sensor 200 in the present embodiment, the outer surfaces of the first wiring layer 206a and the second wiring layer 206b are respectively disposed on the fluororesin layer 205a and the fluororesin layer, as in the piezoelectric sensor 100 in the first embodiment. By being covered with 205b, it is possible to improve mechanical strength and environmental resistance (deterioration due to humidity, acid, and ultraviolet rays). Further, by using the plating layer 204a and the plating layer 204b, it is possible to reduce the thickness while maintaining the strength together with the fluororesin layer 205a and the fluororesin layer 205b. It is possible to improve the responsiveness of the piezoelectric conductive elastic member 201 and realize a responsiveness that is closer to a human sense.

また、圧電センサ２００自体の薄膜化、微細化およびフレキシブル性の向上を図ることも可能になる。また、フッ素樹脂層２０５ａおよびフッ素樹脂層２０５ｂを用いることにより、形状、着色、および触感の自由度の向上を図ることが可能となる。   In addition, the piezoelectric sensor 200 itself can be made thinner, finer, and more flexible. Further, by using the fluororesin layer 205a and the fluororesin layer 205b, it is possible to improve the degree of freedom in shape, coloring, and touch.

なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施の形態のみによって解釈されるのではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。   In addition, the said embodiment disclosed this time is an illustration in all the points, Comprising: It does not become the basis of limited interpretation. Therefore, the technical scope of the present invention is not interpreted only by the above-described embodiments, but is defined based on the description of the claims. Further, all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims are included.

本発明に基づく圧電センサは、以下に示す産業への利用が期待できる。   The piezoelectric sensor according to the present invention can be expected to be used in the following industries.

ニューマノイドロボットへの応用（接触圧検出システム、衣類装着圧測定システム、楽器入力用センサシステム、特殊キーなどへの応用）。   Application to newoid robots (contact pressure detection system, clothing pressure measurement system, instrument input sensor system, special keys, etc.).

医療・介護用製品への応用（介護ベッド用荷重分布測定センサ、介護・医療機器用（車椅子等）のナノセンサ、遠隔手術用コントロールハンドの入力装置用センサなどへの応用）。   Application to medical / nursing care products (application to load distribution measurement sensors for nursing care beds, nano sensors for nursing care / medical devices (wheelchairs, etc.), sensors for input devices of remote operation control hands).

自動車用ナノセンサへの応用（高速走行時のタイヤ変形等の高感度モニタ装置用ナノセンサ、タイヤ接触圧・摩擦力測定センサ、剪断応力測定システム、ブレーキセンサ、アクセルセンサなどへの応用）。   Application to nanosensors for automobiles (application to nanosensors for high-sensitivity monitoring devices such as tire deformation during high-speed driving, tire contact pressure / friction force measurement sensors, shear stress measurement systems, brake sensors, and accelerator sensors).

スポーツ用ナノセンサへの応用（フレキシブルナノセンサシステム、リモートコントロール機器用入力センサ、二次元グリップ（ゴルフクラブ、テニスラケット）圧測定センサ、競走馬馬脚圧力分布モニタリングシステムなどへの応用）。   Applications to sports nanosensors (flexible nanosensor systems, input sensors for remote control devices, two-dimensional grip (golf club, tennis racket) pressure measurement sensors, racehorse pressure distribution monitoring systems, etc.).

ＩＴ・ＩＲおよび電荷製品用ナノセンサへの応用（半導体装置用の微細加機部品（微小接触圧センサ）、パソコン、携帯端末入力用超小型薄型フレキシブル特殊キーパッド、ウエアラブルＰＣ入力装置への展開、帯電防止用の複雑形状部品への展開。   Application to IT / IR and nano-sensors for charge products (micro-machined parts for semiconductor devices (micro-contact pressure sensors), development of ultra-thin and thin flexible special keypads for personal computers and mobile terminal inputs, wearable PC input devices, charging Development of complex shaped parts for prevention.

実施の形態１における圧電センサの内部構造を示す断面図である。3 is a cross-sectional view showing the internal structure of the piezoelectric sensor in Embodiment 1. FIG. 実施の形態１における圧電センサの内部構造を示す分解断面図である。2 is an exploded cross-sectional view showing the internal structure of the piezoelectric sensor according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態２における圧電センサの内部構造を示す断面図である。6 is a cross-sectional view showing an internal structure of a piezoelectric sensor in a second embodiment. FIG. 実施の形態２における圧電センサの内部構造を示す分解断面図である。6 is an exploded cross-sectional view showing an internal structure of a piezoelectric sensor according to Embodiment 2. FIG. 背景技術における圧電センサの内部構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the internal structure of the piezoelectric sensor in background art.

符号の説明Explanation of symbols

１００，２００ 圧電センサ、１０１，２０１ 感圧導電性弾性部材、１０２ａ，１０２ｂ，１０４ａ，１０４ｂ，２０４ａ，２０４ｂ めっき層、１０３ａ，１０３ｂ 異方性導電層、１０６ａ，２０６ａ 第１配線層、１０６ｂ，２０６ｂ 第２配線層、１０５ａ，１０５ｂ，２０５ａ，２０５ｂ フッ素樹脂層。   100, 200 Piezoelectric sensor, 101, 201 Pressure-sensitive conductive elastic member, 102a, 102b, 104a, 104b, 204a, 204b Plating layer, 103a, 103b Anisotropic conductive layer, 106a, 206a First wiring layer, 106b, 206b Second wiring layer, 105a, 105b, 205a, 205b Fluororesin layer.

Claims (6)

感圧導電性弾性部材(101,201)の弾性変形に応じた電気抵抗値の変化に基づき加圧状態の検出を行なうための圧電センサ(100,200)であって、
前記感圧導電性弾性部材(101,201)の第１主面側に設けられる第１配線層(106a,206a)と、前記感圧導電性弾性部材(101,201)の第２主面側に設けられる第２配線層(106b,206b)とを備え、
前記第１配線層(106a,206a)は、前記感圧導電性弾性部材(101,201)の第１主面側に設けられる第１金属配線層(104a、204a)と、この第１金属配線層(104a、204a)を覆うように設けられる第１被覆層(105a、205a)とを有し、
前記第２配線層(106b,206b)は、前記感圧導電性弾性部材(101,201)の第２主面側に設けられる第２金属配線層(104b、204b)と、この第２金属配線層(104b、204b)を覆うように設けられる第２被覆層(105b、205b)とを有する、圧電センサ。 A piezoelectric sensor (100, 200) for detecting a pressurization state based on a change in electric resistance value according to elastic deformation of the pressure-sensitive conductive elastic member (101, 201),
A first wiring layer (106a, 206a) provided on the first main surface side of the pressure-sensitive conductive elastic member (101, 201) and a second main surface side provided on the second main surface side of the pressure-sensitive conductive elastic member (101, 201). 2 wiring layers (106b, 206b),
The first wiring layer (106a, 206a) includes a first metal wiring layer (104a, 204a) provided on the first main surface side of the pressure-sensitive conductive elastic member (101, 201), and the first metal wiring layer ( 104a, 204a) and a first covering layer (105a, 205a) provided to cover
The second wiring layer (106b, 206b) includes a second metal wiring layer (104b, 204b) provided on the second main surface side of the pressure-sensitive conductive elastic member (101, 201), and the second metal wiring layer ( 104b, 204b) and a second covering layer (105b, 205b) provided to cover the piezoelectric sensor. 前記第１金属配線層(104a、204a)および前記第２金属配線層(104b、204b)は、めっき層である、請求項１に記載の圧電センサ。   The piezoelectric sensor according to claim 1, wherein the first metal wiring layer (104a, 204a) and the second metal wiring layer (104b, 204b) are plating layers. 前記第１被覆層(105a、205a)および前記第２被覆層(105b、205b)はフッ素樹脂層である、請求項１または２に記載の圧電センサ。   The piezoelectric sensor according to claim 1 or 2, wherein the first covering layer (105a, 205a) and the second covering layer (105b, 205b) are fluororesin layers. 前記感圧導電性弾性部材(101)の第１主面と前記第１配線層(106a)との間において、前記感圧導電性弾性部材(101)の第１主面側に第３金属配線層(102a)が設けられ、前記第１金属配線層(104a)側に第１異方性導電層(103a)が設けられ、
前記感圧導電性弾性部材(101)の第２主面と前記第２配線層(106b)との間において、前記感圧導電性弾性部材(101)の第２主面側に第４金属配線層(104b)が設けられ、前記第２金属配線層(102b)側に第２異方性導電層(103b)が設けられる、請求項１に記載の圧電センサ。 Between the first main surface of the pressure-sensitive conductive elastic member (101) and the first wiring layer (106a), a third metal wiring is formed on the first main surface side of the pressure-sensitive conductive elastic member (101). A layer (102a) is provided, and a first anisotropic conductive layer (103a) is provided on the first metal wiring layer (104a) side,
Between the second main surface of the pressure-sensitive conductive elastic member (101) and the second wiring layer (106b), a fourth metal wiring is formed on the second main surface side of the pressure-sensitive conductive elastic member (101). The piezoelectric sensor according to claim 1, wherein a layer (104b) is provided, and a second anisotropic conductive layer (103b) is provided on the second metal wiring layer (102b) side. 前記第３金属配線層(102a)および前記第４金属配線層(102b)は、めっき層である、請求項４に記載の圧電センサ。   The piezoelectric sensor according to claim 4, wherein the third metal wiring layer (102a) and the fourth metal wiring layer (102b) are plating layers. 前記感圧導電性弾性部材は、感圧導電性シリコンゴムである(101,201)、請求項１から５のいずれかに記載の圧電センサ。   The piezoelectric sensor according to any one of claims 1 to 5, wherein the pressure-sensitive conductive elastic member is pressure-sensitive conductive silicon rubber (101, 201).
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