JP2024061378A - 感圧センサ - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数の削減と厚みの薄型化が図れ、各構成要素間に組み立てによるずれが生じにくい感圧センサを提供すること。【解決手段】基板１０上に、配線パターン２１，３１と、各配線パターン２１，３１にそれぞれ接続される配線側接点パターン４１，５１と、何れの配線側接点パターン４１，５１にも接続しない独立した第１接点パターン６１とを形成する。配線側接点パターン４１，５１と第１接点パターン６１上に、圧力に応じて抵抗値が変化する感圧抵抗体７１を形成する。感圧抵抗体７１上の、配線側接点パターン４１に対向する部分Ｃ１と第１接点パターン６１に対向する部分Ｃ２との間を連結する位置と、配線側接点パターン５１に対向する部分Ｃ３と第１接点パターン６１に対向する部分Ｃ４との間を連結する位置に、第２接点パターン８１Ａ，８１Ｂを形成する。【選択図】図１

Description

本発明は、押圧力に応じて抵抗値が変化する感圧センサに関するものである。

従来、押圧力に応じて抵抗値が変化する感圧センサは、例えば特許文献１に示すように、下側電極を設けた下側回路基板と、上側電極を設けた上側回路基板とを、スペーサを介して積層し、その際スペーサに設けた開口部内において前記上側電極と下側電極とを対向させ、上側電極の背面側の上側回路基板を押圧してこれを下降させることで上側電極を下側電極に当接させ、当該当接力（荷重）の大きさ（当接面積）に応じて上側電極と下側電極間の抵抗値を変化させるように構成されていた。

特開２０１７－４５６２９号公報

しかし従来の感圧センサは、上述のように、２枚の回路基板とスペーサとを用いて構成されるので部品点数が多くなり、また製品の厚み寸法が厚くなり、さらに２枚の回路基板とスペーサの組み立て時のずれによって下側電極に対してスペーサの開口部や上側電極の位置がずれてしまう虞があった。

本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、部品点数の削減と厚みの薄型化が図れ、また各構成要素間に組み立てによるずれが生じる虞もない感圧センサを提供することにある。

本発明は、押圧力に応じて抵抗値が変化する感圧センサにおいて、押圧力に応じて厚み方向の抵抗値が変化する感圧抵抗体を基板上に配置し、当該感圧抵抗体の表裏面何れかに、複数の配線側接点パターンと、前記何れの配線側接点パターンにも接続しない独立した１又は複数の第１接点パターンと、前記感圧抵抗体を介して前記配線側接点パターンに対向する部分と前記感圧抵抗体を介して前記第１接点パターンに対向する部分との間を連結し、さらに前記第１接点パターンが複数ある場合は前記感圧抵抗体を介して異なる第１接点パターンにそれぞれ対向する部分の間を連結する第２接点パターンと、を形成することで、前記複数の配線側接点パターン間を、前記第１接点パターンと前記第２接点パターンと前記感圧抵抗体の厚みとを介在して電気的に接続することを特徴としている。
本発明によれば、１枚の基板上に各種パターンを形成することで感圧センサを構成できるので、部品点数の削減と厚みの薄型化が図れ、また配線側接点パターンや第１接点パターンや感圧抵抗体や第２接点パターン間に組み立てによるずれが生じる虞もない。
また従来のようにスペーサによる空間を設けないので、軽い力を印加するだけで抵抗値の変化が始まる。従って、軽い力で抵抗値の変化が始まって押圧力が大きくなるに伴ってさらに抵抗値が変化していく特性が要求される感圧センサとして用いて好適となる。
またこの感圧センサの電気回路は、感圧抵抗体（その厚み）による抵抗が直列に複数接続される構造の電気回路になるので、容易に感圧抵抗体による抵抗値を高くすることができ、分解能の高い感圧センサとすることができる。
また感圧抵抗体の厚みは薄いため、感圧抵抗体を挟んだ表裏の接点パターン間は、感圧抵抗体を介して上下（真上真下）に対向している部分のみで導通するので（抵抗値の変化が生じるので）、各配線側接点パターンと第１，第２接点パターン、感圧抵抗体の面積や形状を調整することで、容易に抵抗値の調整（例えば配線側接点パターンと第１パターンの対向面積を小さくすると抵抗値が大きくなる）を行うことができる。

また本発明は、上記特徴に加え、前記第２接点パターンと、当該第２接点パターンに対向する前記配線側接点パターンまたは前記第１接点パターンは、何れも線状であって、前記感圧抵抗体を挟んで対向する部分は上から見て交差している部分であることを特徴としている。
本発明によれば、線状の第２接点パターンと線状の第１接点パターン同士、及び線状の第２接点パターンと線状の配線側接点パターン同士を上から見て交差するように配置したので、感圧抵抗体を介して上下に対向する部分の面積を、容易に所望の面積にすることができる。この効果は、特に各パターンを印刷によって形成した場合に好適である。即ち、各パターンを上下に積層する際に各パターン間に位置ずれが生じたとしても、対向するパターンの交差する面積は変わらない。このため感圧抵抗体を介在した当該交差する部分の抵抗値を常に正確に一定にすることができる。

また本発明は、上記特徴に加え、前記感圧抵抗体、前記配線側接点パターン、前記第１接点パターン、及び前記第２接点パターンは、前記基板上に印刷によって積層して形成されていることを特徴としている。
これによって、１枚の基板上に各接点パターンを容易且つ正確な位置に形成することができ、部品点数の削減化と製造コストの低減化と厚みの薄型化とを図ることができる。また配線側接点パターンや第１，第２接点パターンや感圧抵抗体間に組み立てによるずれが生じにくくなる。

本発明によれば、部品点数の削減と厚みの薄型化を図ることができる。また感圧抵抗体（その厚み）による抵抗が直列に複数接続された構造の電気回路になるので、感圧センサの抵抗値を高くすることができ、分解能の高い感圧センサとすることができる。

感圧センサ１－１の概略断面図である。 感圧センサ１－１の概略平面図である。 感圧センサ１－１の一具体例を示す平面図である。 感圧センサ１－１の製造方法説明図である。 感圧センサ１－１の製造方法説明図である。 感圧センサ１－１の製造方法説明図である。 感圧センサ１－１の動作説明図である。 感圧センサ１－２の概略平面図である。 感圧センサ１－２の製造方法説明図である。 感圧センサ１－２の製造方法説明図である。 感圧センサ１－３の概略平面図である。 感圧センサ１－３の動作説明図である。 感圧センサ１－３の製造方法説明図である。 感圧センサ１－３の製造方法説明図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。
〔第１実施形態〕
図１は本発明の第１実施形態にかかる感圧センサ１－１の概略断面図（図２のＡ－Ａ概略断面図）、図２は感圧センサ１－１の概略平面図である。これらの図に示すように、感圧センサ１－１は、基板１０上に、一対の配線パターン２１，３１と、前記各配線パターン２１，３１にそれぞれ接続される配線側接点パターン４１，５１と、前記何れの配線側接点パターン４１，５１にも接続しない独立した１本の第１接点パターン６１とを形成し、前記一対の配線側接点パターン４１，５１と前記第１接点パターン６１上に圧力に応じて抵抗値が変化する感圧抵抗体（感圧抵抗層、感圧抵抗パターン）７１を形成し、前記感圧抵抗体７１上の、前記一方の配線側接点パターン４１に対向する部分Ｃ１と前記第１接点パターン６１に対向する部分Ｃ２との間を連結する位置、及び他方の配線側接点パターン５１に対向する部分Ｃ３と前記第１接点パターン６１に対向する部分Ｃ４との間を連結する位置にそれぞれ一対の第２接点パターン８１Ａ，８１Ｂを形成することで、前記一対の配線側接点パターン４１，５１間を、前記第１接点パターン６１と前記第２接点パターン８１Ａ，８１Ｂと前記感圧抵抗体７１の厚みとを介在して電気的に接続して構成されている。なお以下の説明において、「上」とは基板１０から配線側接点パターン４１，５１などを形成した面側を見る方向をいい、「下」とはその反対方向をいうものとするが、これは、感圧センサ１－１を使用する際の方向を限定する趣旨ではない。

次に、上記感圧センサ１－１の構成を、その製造方法と共に説明する。
まず基板１０を用意する。基板１０は可撓性を有する合成樹脂フィルムによって構成されており、この例ではポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを用いている。

次に、図４に示すように、上記基板１０上に配線パターン２１と配線側接点パターン４１、及び配線パターン３１と配線側接点パターン５１、及び第１接点パターン６１を、導電ペースト（この例では銀ペースト）をスクリーン印刷することによって同時に形成する。

一対の配線側接点パターン４１，５１は、何れも線状（直線状）の帯状で、両者同一幅で同一長さであり、同一直線上に所定の隙間を介して配置されている。配線パターン２１は線状であり、その一端が配線側接点パターン４１の一端に接続され、下記する感圧抵抗体７１の外部に引き出されている。配線パターン３１も線状であり、その一端が配線側接点パターン５１の一端に接続され、下記する感圧抵抗体７１の外部に引き出されている。

第１接点パターン６１は、線状（直線状）に形成され、且つ前記一対の配線側接点パターン４１，５１を結ぶ線（直線）に平行に沿うように所定寸法離間して設置されている。第１接点パターン６１の幅寸法は、この例では配線側接点パターン４１，５１の幅寸法と同一寸法に形成されている。また第１接点パターン６１は、何れの配線側接点パターン４１，５１にも接続しない独立した位置に形成されている。

なお各パターン２１，３１，４１，５１，６１の形状は他の各種形状であっても良いが、両配線側接点パターン４１、５１と第１接点パターン６１は指などの押圧体によって同時に押圧できる位置に形成することが好ましい。

次に、図５に示すように、上記両配線側接点パターン４１、５１と第１接点パターン６１の上面全体と、両配線パターン２１，３１の一部を覆うように、上記基板１０上に感圧抵抗体７１を、カーボンペーストをスクリーン印刷することによって形成する。感圧抵抗体７１は、この例では円形（他の各種形状であっても良い）である。カーボンペーストは、硬化しても柔軟性を有する合成樹脂とカーボン粉と溶剤を混合した導電性塗料を用いて構成されている。

次に、図６に示すように、上記感圧抵抗体７１の上面に、一対の第２接点パターン８１Ａ，８１Ｂを、銀ペーストをスクリーン印刷することによって形成する。一対の第２接点パターン８１Ａ，８１Ｂは、何れも同一形状の線状（直線状）であり、所定間隔を介して平行に設置されている。これら第２接点パターン８１Ａ，８１Ｂは、感圧抵抗体７１（その厚み）を介して、配線側接点パターン４１、５１と第１接点パターン６１の真上の対向する位置、即ち、一方の第２接点パターン８１Ａは、感圧抵抗体４１上の、一方の配線側接点パターン４１の真上に対向する部分Ｃ１と前記第１接点パターン６１の真上に対向する部分Ｃ２との間を電気的に連結する位置に形成され、他方の第２接点パターン８１Ｂは、感圧抵抗体４１上の、他方の配線側接点パターン５１の真上に対向する部分Ｃ３と前記第１接点パターン６１の真上に対向する部分Ｃ４との間を電気的に連結する位置に形成されている。

即ち、上記各部分Ｃ１～Ｃ４（図６の斜線で示す面）では、厚みの薄い感圧抵抗体４１を介してその上下に接点パターンが対向しているので、感圧抵抗体４１の厚み分の抵抗値を介して、その上下のパターン間が電気的に接続されている。感圧抵抗体７１の厚みは薄いので、一対の配線パターン２１，３１間に抵抗体として作用するのは、感圧抵抗体７１全体中の部分Ｃ１～Ｃ４の部分だけである。言い換えれば、感圧抵抗体７１の上下において対向していないパターンの部分は、互いに導通しない。

上述のように、第２接点パターン８１Ａ，８１Ｂと、当該第２接点パターン８１Ａ，８１Ｂに対向する配線側接点パターン４１，５１と第１接点パターン６１は、何れも線状であって感圧抵抗体７１を挟んで対向する部分Ｃ１～Ｃ４は、前記線状のパターン同士が上から見て交差している部分なので、感圧抵抗体７１を介して上下に対向する部分Ｃ１～Ｃ４の面積を、容易に所望の面積にすることができる。この効果は、特に各パターンを印刷によって形成した場合に好適である。即ち各接点パターンを、感圧抵抗体７１を挟んでその上下に積層する際、仮に円形点状のパターン同士を対向させた場合、両パターンの印刷ずれによって、対向している部分の面積が異なってしまい、その抵抗値が設定していた抵抗値と異なってしまう虞がある。これに対してこの実施形態のように、線状のパターン同士を交差させることで対向させた場合、両パターンの印刷ずれによって、対向するパターンの位置がずれたとしても、対向している部分の面積は変わらず、このため感圧抵抗体７１を介在した当該交差する部分Ｃ１～Ｃ４の抵抗値を容易に一定にすることができる。

以上の製造方法によって感圧センサ１－１が完成する。なお上記製造手順はその一例であり、他の各種異なる製造手順を用いて製造しても良いことはいうまでもない。

以上のように構成された感圧センサ１－１は、図１，図７に示すように、一対の配線パターン２１，３１間に電圧を印可した場合、配線パターン２１⇔配線側接点パターン４１⇔部分Ｃ１の感圧抵抗体７１⇔第２接点パターン８１Ａ⇔部分Ｃ２の感圧抵抗体７１⇔第１接点パターン６１⇔部分Ｃ４の感圧抵抗体７１⇔第２接点パターン８１Ｂ⇔部分Ｃ３の感圧抵抗体７１⇔配線側接点パターン５１⇔配線パターン３１の経路で電流が流れる。

つまり、一対の配線パターン２１，３１間の抵抗値は、配線側接点パターン４１，５１と第１接点パターン６１と第２接点パターン８１Ａ，８１Ｂの抵抗値がゼロと仮定して、また部分Ｃ１～Ｃ４の面積が同一として、感圧抵抗体７１の部分Ｃ１の厚み分の抵抗値Ｒ［Ω］の４倍の４Ｒ［Ω］の抵抗値となる。

そして基板１０を図示しない基台上に載置し、一対の第２接点パターン８１Ａ，８１Ｂ全体をその上側から指またはキートップなどの押圧体によって押圧すると、柔軟性を有する感圧抵抗体７１が厚み方向に圧縮され、その厚みが薄くなって、感圧抵抗体７１中のカーボン粉同士が強く接触することでカーボン粉間の接触面積が増大し、これによって配線側接点パターン４１と第２接点パターン８１Ａ間（部分Ｃ１）の抵抗値と、第２接点パターン８１Ａと第１接点パターン６１間（部分Ｃ２）の抵抗値と、第１接点パターン６１と第２接点パターン８１Ｂ間（部分Ｃ４）の抵抗値と、第２接点パターン８１Ｂと配線側接点パターン５１間（部分Ｃ３）の抵抗値が何れも小さくなる。

一方、前記押圧を解除していけば、感圧抵抗体７１の厚みがその弾性復帰力によって元の厚みに戻ってゆき、抵抗値は大きくなっていく。つまり、前記押圧する力（押圧力）の大きさに応じて、一対の配線パターン２１，３１間の抵抗値が異なり、これによって前記押圧力に応じた異なる出力が得られ、当該押圧力の大きさを検知することができる。

上記感圧センサ１－１を押圧していないときの抵抗値は、より大きい方が、これを押下したときの抵抗値の変化幅が大きくなる（さらには押圧力に応じてリニアに変化するようになる）ので、より好ましい。そしてこの感圧センサ１－１においては、上述のように、その電気回路中において感圧抵抗体７１を直列に４度通過するので、抵抗値が４倍になり、このため容易に感圧抵抗体７１による抵抗値を高くすることができ、分解能の高い感圧センサ１－１とすることができる。

なおこの感圧センサ１－１においては、接点パターン４１，５１，６１，８１Ａ，８１Ｂを複数設けることで、これら接点パターンが対向する部分Ｃ１～Ｃ４を複数設けたので、感圧抵抗体７１の上面の偏った部分を偏って押圧しても、何れかの部分Ｃ１～Ｃ４が強く押されて抵抗値が大きく低下し、他の何れかの部分Ｃ１～Ｃ４が弱く押されて抵抗値が小さく変化し、それらの抵抗値の合計は平均化し、且つ確実に変化する。即ち各部分Ｃ１～Ｃ４での抵抗値のバラツキを平均化でき、全体の抵抗値のバラツキを少なくすることができ、且つ確実に抵抗値を変化させることができる。このことは、下記する他の実施形態においても同様である。

上記感圧センサ１－１において、感圧抵抗体７１の厚みを各接点パターンの厚みよりも厚く形成しておくことで抵抗値を高くすることが、より好ましいが、本発明はこれに限られず、各接点パターンの厚みと同等または薄い厚みとしても良い。また感圧抵抗体７１は、この感圧センサ１－１のように、基台１０上の、配線側接点パターン４１，５１と第１接点パターン６１と第２接点パターン８１Ａ，８１Ｂを形成している部分よりもその外形寸法を大きく形成し、確実にこれら各接点パターンを含む大きさに形成することが好ましい。

図３は感圧センサ１－１の一具体例を示す平面図である。同図に示すように、基板１０は、センサ本体形成部１１と、センサ本体形成部１１の外周に接続されて帯状に延びる出力引出部１３とを具備して構成されている。センサ本体形成部１１には感圧抵抗体７１と感圧抵抗体７１の上下面側に形成された前記各種パターンとが印刷形成され、出力引出部１３には一対の配線パターン２１，３１が印刷形成されてそれらの先端に出力端子パターン２３，３３が印刷形成されている。これによって、容易に配線パターン２１，３１間に電圧を印可し、出力を得ることができる。

〔第２実施形態〕
図８は本発明の第２実施形態にかかる感圧センサ１－２の概略平面図である。同図に示す感圧センサ１－２において、前記図１～図７に示す感圧センサ１－１と同一又は相当部分には同一符号を付す（但し、各符号には添え字「－２」を付す）。なお以下で説明する事項以外の事項については。前記図１～図７に示す実施形態と同じである。

この感圧センサ１－２において上記感圧センサ１－１と相違する点は、一対の配線側接点パターン４１－２、５１－２の形状、第１接点パターン６１－２Ａ～Ｇの本数と形状、第２接点パターン８１－２Ａ～Ｈの本数と形状である。

配線側接点パターン４１－２，５１－２は、円弧状に湾曲する線状のパターンであって同一円弧状に形成されており、また左右対称の形状に形成されている。

配線側接点パターン４１－２，５１－２と同一の円周上には、３つの第１接点パターン６１－２Ａ，Ｂ，Ｃが、それぞれ独立して形成されている。またこれら配線側接点パターン４１－２，５１－２と第１接点パターン６１－２Ａ，Ｂ，Ｃが形成する円周と同心円状で内側の円周上には、４つの第１接点パターン６１－２Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇが、それぞれ独立して形成されている。即ち各第１接点パターン６１－２Ａ～Ｇは、何れも円弧状に湾曲する線状のパターンであって、他のパターンに直接は接続されず、各々独立するように形成されている。また４つの第１接点パターン６１－２Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇは、その外周を囲む配線側接点パターン４１－２，５１－２と第１接点パターン６１－２Ａ，Ｂ，Ｃの隙間部分Ｓ１～Ｓ４（下記する図９参照）に対向する位置が中央部分となる位置に配置されている。

第２接点パターン８１－２Ａ～Ｈは、何れも直線状に延びる線状のパターンであって、前記第１接点パターン６１Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇなどが形成する円弧の中心点を中心にして放射線状に等間隔に形成されている。その際、第２接点パターン８１－２Ａは配線側接点パターン４１－２に対向（交差）する部分Ｄ１－２と第１接点パターン６１－２Ｄに対向（交差）する部分Ｄ２－２との間を連結する位置に形成され、第２接点パターン８１－２Ｂは第１接点パターン６１－２Ａに対向（交差）する部分Ｄ３－２と第１接点パターン６１－２Ｄに対向（交差）する部分Ｄ４－２との間を連結する位置に形成され、第２接点パターン８１－２Ｃは第１接点パターン６１－２Ａに対向（交差）する部分Ｄ５－２と第１接点パターン６１－２Ｅに対向（交差）する部分Ｄ６－２との間を連結する位置に形成され、第２接点パターン８１－２Ｄは第１接点パターン６１－２Ｂに対向（交差）する部分Ｄ７－２と第１接点パターン６１－２Ｅに対向（交差）する部分Ｄ８－２との間を連結する位置に形成され、第２接点パターン８１－２Ｅは第１接点パターン６１－２Ｂに対向（交差）する部分Ｄ９－２と第１接点パターン６１－２Ｆに対向（交差）する部分Ｄ１０－２との間を連結する位置に形成され、第２接点パターン８１－２Ｆは第１接点パターン６１－２Ｃに対向（交差）する部分Ｄ１１－２と第１接点パターン６１－２Ｆに対向（交差）する部分Ｄ１２－２との間を連結する位置に形成され、第２接点パターン８１－２Ｇは第１接点パターン６１－２Ｃに対向（交差）する部分Ｄ１３－２と第１接点パターン６１－２Ｇに対向（交差）する部分Ｄ１４－２との間を連結する位置に形成され、第２接点パターン８１－２Ｈは配線側接点パターン５１－２に対向（交差）する部分Ｄ１５－２と第１接点パターン６１－２Ｇに対向（交差）する部分Ｄ１６－２との間を連結する位置に形成されている。

次に、上記感圧センサ１－２の製造方法を説明すると、図９に示すように、基板１０－２上に配線パターン２１－２と配線側接点パターン４１－２、及び配線パターン３１－２と配線側接点パターン５１－２、及び７つの第１接点パターン６１－２Ａ～Ｇを、導電ペーストをスクリーン印刷することによって同時に形成する。

一対の配線側接点パターン４１－２，５１－２は、何れも線状（弧状）の帯状で、両者同一幅で同一長さであり、同一円弧上に所定の隙間を介して配置される。配線パターン２１－２は線状であり、その一端が配線側接点パターン４１－２の一端に接続され、感圧抵抗体７１－２の外部に引き出される。配線パターン３１－２も線状であり、その一端が配線側接点パターン５１－２の一端に接続され、感圧抵抗体７１－２の外部に引き出される。

第１接点パターン６１－２Ａ～Ｇは、上述のように線状（弧状）に形成され、且つ前記一対の配線側接点パターン４１－２，５１－２を結ぶ線（円弧線）上の３つの第１接点パターン６１－２Ａ～Ｃと、同心円状にその内側に形成される４つの第１接点パターン６１－２Ｄ～Ｇとをそれぞれ他のパターンに接続しないように独立した位置に形成して構成されている。各第１接点パターン６１－２Ａ～Ｇの幅寸法は、この例では配線側接点パターン４１－２，５１－２の幅寸法と同一寸法に形成されている。

両配線側接点パターン４１－２、５１－２と第１接点パターン６１－２Ａ～Ｇは指などの押圧体によって同時に押圧できる位置に形成することが好ましい。

次に、図１０に示すように、上記両配線側接点パターン４１－２、５１－２と第１接点パターン６１－２Ａ～Ｇの上面全体と、両配線パターン２１－２，３１－２の一部を覆うように、基板１０－２上に感圧抵抗体７１－２を、カーボンペーストをスクリーン印刷することによって形成する。

次に、図１０に示すように、上記感圧抵抗体７１－２の上面に、８つの第２接点パターン８１－２Ａ～Ｈを、銀ペーストをスクリーン印刷することによって形成する。

この実施形態の場合も、上述のように、感圧抵抗体７１－２を挟んで対向する部分Ｄ１－２～Ｄ１６－２は、線状の接点パターン同士が上から見て交差している部分なので、感圧抵抗体７１－２を介して上下に対向する部分Ｄ１－２～Ｄ１６－２の面積を、容易に所望の面積にすることができ、接点パターンの印刷ずれによって、対向する接点パターンの位置がずれたとしても、対向している部分の面積は変わらず、このため感圧抵抗体７１－２を介在した当該交差する部分Ｄ１－２～Ｄ１６－２の抵抗値を容易に一定にすることができる。

以上のように構成された感圧センサ１－２は、図８に示すように、一対の配線パターン２１－２，３１－２間に電圧を印可した場合、配線パターン２１－２⇔配線側接点パターン４１－２⇔部分Ｄ１－２の感圧抵抗体７１－２⇔第２接点パターン８１－２Ａ⇔部分Ｄ２－２の感圧抵抗体７１－２⇔第１接点パターン６１－２Ｄ⇔部分Ｄ４－２の感圧抵抗体７１－２⇔第２接点パターン８１－２Ｂ⇔部分Ｄ３－２の感圧抵抗体７１－２⇔第１接点パターン６１－２Ａ⇔部分Ｄ５－２の感圧抵抗体７１－２⇔第２接点パターン８１－２Ｃ⇔部分Ｄ６－２の感圧抵抗体７１－２⇔第１接点パターン６１－２Ｅ⇔部分Ｄ８－２の感圧抵抗体７１－２⇔第２接点パターン８１－２Ｄ⇔部分Ｄ７－２の感圧抵抗体７１－２⇔第１接点パターン６１－２Ｂ⇔部分Ｄ９－２の感圧抵抗体７１－２⇔第２接点パターン８１－２Ｅ⇔部分Ｄ１０－２の感圧抵抗体７１－２⇔第１接点パターン６１－２Ｆ⇔部分Ｄ１２－２の感圧抵抗体７１－２⇔第２接点パターン８１－２Ｆ⇔部分Ｄ１１－２の感圧抵抗体７１－２⇔第１接点パターン６１－２Ｃ⇔部分Ｄ１３－２の感圧抵抗体７１－２⇔第２接点パターン８１－２Ｇ⇔部分Ｄ１４－２の感圧抵抗体７１－２⇔第１接点パターン６１－２Ｇ⇔部分Ｄ１６－２の感圧抵抗体７１－２⇔第２接点パターン８１－２Ｈ⇔部分Ｄ１５－２の感圧抵抗体７１－２⇔配線側接点パターン５１－２⇔配線パターン３１－２の経路で電流が流れる。

つまり、一対の配線パターン２１－２，３１－２間の抵抗値は、配線側接点パターン４１－２，５１－２と第１接点パターン６１－２Ａ～Ｇと第２接点パターン８１－２Ａ～Ｈの抵抗値がゼロと仮定して、また部分Ｄ１－２～Ｄ１６－２の面積が同一として、感圧抵抗体７１－２の部分Ｄ１－２の厚み分の抵抗値Ｒ［Ω］の１６倍の１６Ｒ［Ω］の抵抗値となる。

そして基板１０－２を図示しない基台上に載置し、第２接点パターン８１－２Ａ～Ｈ全体をその上側から押圧体によって押圧すると、感圧抵抗体７１－２が厚み方向に圧縮され、感圧抵抗体７１－２中のカーボン粉間の接触面積が増大し、各部分Ｄ１－２～Ｄ１６－２の抵抗値が何れも小さくなる。一方、前記押圧を解除していけば、感圧抵抗体７１の厚みがその弾性復帰力によって元の厚みに戻ってゆき、抵抗値は大きくなっていく。これによって押圧力に応じた異なる出力が得られ、当該押圧力の大きさを検知することができる。

そしてこの感圧センサ１－２においては、上述のように、その電気回路中において感圧抵抗体７１－２を直列に１６度通過するので、抵抗値が１６倍になり、このため感圧センサ１－１に比べてもさらに抵抗値を高くすることができ、さらに分解能の高い感圧センサ１－２とすることができる。

〔第３実施形態〕
図１１は本発明の第３実施形態にかかる感圧センサ１－３の概略平面図である。同図に示す感圧センサ１－３において、前記図１～図７に示す感圧センサ１－１と同一又は相当部分には同一符号を付す（但し、各符号には添え字「－３」を付す）。なお以下で説明する事項以外の事項については、前記図１～図７に示す実施形態と同じである。

この感圧センサ１－３において上記感圧センサ１－１と相違する点は、一対の配線側接点パターン４１－３，５１－３の形状、第１接点パターン６１－３の形状、第２接点パターン８１－３の本数と形状である。さらに相違する点は、一対の配線側接点パターン４１－３，５１－３を感圧抵抗体７１－３の表と裏にそれぞれ設けた点である。

配線側接点パターン４１－３，５１－３は、小円状のパターンである。配線側接点パターン４１－３は感圧抵抗体７１―３上に形成され、配線側接点パターン５１－３は基板１０－３上に形成されている。

基板１０－３上には、１つの第１接点パターン６１－３が、独立して形成されている。第１接点パターン６１－３は、下記する図１３に示すように、両側に円形のパターン部Ｅ１，Ｅ１を有し、両パターン部Ｅ１，Ｅ１間を連結部Ｅ２によって接続する形状に形成されている。

感圧抵抗体７１－３の上面側には、１つの第２接点パターン８１－３が、独立して形成されている。第２接点パターン８１－３は、図１１に示すように、両側に円形のパターン部Ｈ１，Ｈ１を有し、両パターン部Ｈ１，Ｈ１間を連結部Ｈ２によって接続する形状に形成されている。

次に、上記感圧センサ１－３の製造方法を説明する。まず図１３に示すように、基板１０－３上に配線側接点パターン５１－３とこの配線側接点パターン５１－３に接続する配線パターン３１－３と１つの第１接点パターン６１－３を、導電ペーストをスクリーン印刷することによって同時に形成する。

次に図１４に示すように、上記配線側接点パターン５１－３及び第１接点パターン６１－３の上面全体と、配線パターン３１－３の一部を覆うように、基板１０－３上に感圧抵抗体７１－３を、カーボンペーストをスクリーン印刷することによって形成する。

次に、図１１に示すように、上記感圧抵抗体７１－３の上面に、１つの第２接点パターン８１－３と配線側接点パターン４１－３とこの配線側接点パターン４１－３に接続する配線パターン２１－３を、導電ペーストをスクリーン印刷することによって形成する。

このとき第１接点パターン６１－３の一方のパターン部Ｅ１は感圧抵抗体７１－３を介して配線側接点パターン４１－３に対向し、第１接点パターン６１－３のもう一方のパターン部Ｅ１は感圧抵抗体７１－３を介して第２接点パターン８１－３の一方のパターン部Ｈ１に対向し、第２接点パターン８１－３のもう一方のパターン部Ｈ１は感圧抵抗体７１－３を介して配線側接点パターン５１－３に対向している。またこのとき、配線側接点パターン４１－３に接続された配線パターン２１－３は、感圧抵抗体７１－３の上面を通過した後、基板１０－３上に至って引き出されている。

以上のように構成された感圧センサ１－３は、一対の配線パターン２１－３，３１－３間に電圧を印可した場合、図１２に示すように、配線パターン２１－３⇔配線側接点パターン４１－３⇔感圧抵抗体７１－３⇔第１接点パターン６１－３⇔感圧抵抗体７１－３⇔第２接点パターン８１－３⇔感圧抵抗体７１－３⇔配線側接点パターン５１－３⇔配線パターン３１－３の経路で電流が流れる。

つまり、一対の配線パターン２１－３，３１－３間の抵抗値は、配線側接点パターン４１－３，５１－３と第１接点パターン６１－３と第２接点パターン８１－３の抵抗値がゼロと仮定して、感圧抵抗体７１－３の厚み分の抵抗値Ｒ［Ω］の３倍の３Ｒ［Ω］の抵抗値となる。この実施形態のように、感圧抵抗体７１－３の厚み分の抵抗値Ｒ［Ω］の奇数倍の抵抗値が必要な場合は、一対の配線側接点パターン４１－３、５１－３の内の一方を感圧抵抗体７１－３の基板１０－３側、他方を感圧抵抗体７１－３の表面側に配置する構成とすればよい。

そして基板１０－３を図示しない基台上に載置し、第２接点パターン８１－３と配線側接点パターン４１－３全体をその上側から押圧体によって押圧すると、感圧抵抗体７１－３が厚み方向に圧縮され、感圧抵抗体７１－３中のカーボン粉間の接触面積が増大し、パターン部Ｅ１，Ｈ１同士の対向部分及びパターン部Ｅ１と配線側接点パターン４１－３の対向部分及びパターン部Ｈ１と配線側接点パターン５１－３の対向部分の抵抗値が何れも小さくなる。一方、前記押圧を解除していけば、感圧抵抗体７１－３の厚みがその弾性復帰力によって元の厚みに戻ってゆき、抵抗値は大きくなっていく。これによって押圧力に応じた異なる出力が得られ、当該押圧力の大きさを検知することができる。

感圧センサ１－３の場合、第１，第２接点パターン６１－３，８１－３と一対の配線側接点パターン４１－３，５１－３間の感圧抵抗体７１－３を介しての電気的接続を、感圧抵抗体７１－３を介して重ね合わせた円形のパターン部Ｅ１，Ｈ１と円形の配線側接点パターン４１－３，５１－３の部分において行っており、上記感圧センサ１－１，１－２のように交差させたパターンの交差部分で電気的接続を行う構成と比較して印刷ずれによる抵抗値の変動が生じる虞はあるが、他方で、パターン形成面積の小型化（コンパクト化）は行い易く、言い換えれば同じパターン形成面積であれば高抵抗化を図り易いという利点がある。なおパターン部Ｅ１，Ｈ１や配線側接点パターン４１－３，５１－３が円形以外の各種形状であっても良いことはいうまでもない。

また上記第２実施形態と同様に、第１接点パターン６１－３と第２接点パターン８１－３の本数を増やして両者を感圧抵抗体７１－３を介して電気的に接続していくことで、抵抗値を必要に応じて高くしていくこともできる。

ところで、上記第１，第２実施形態では、基板１０（１０－２）上に、配線側接点パターン４１，５１（４１－２，５１－２）と、第１接点パターン６１（６１－２）とを形成し、その上に感圧抵抗体７１（７１－２）と第２の接点パターン８１（８１－２）を形成することで感圧センサ１－１（１－２）を構成したが、これらを上下反対に、基板１０（１０－２）上に、第２の接点パターン８１（８１－２）を形成し、その上に感圧抵抗体７１（７１－２）を形成し、その上に配線側接点パターン４１，５１（４１－２，５１－２）と、第１接点パターン６１（６１－２）とを形成することで感圧センサを構成しても良い。この場合は、配線側接点パターン４１，５１（４１－２，５１－２）は感圧抵抗体７１（７１－２）の上面からその外周を越えて基板１０（１０－２）上に引き出される。上記第３実施形態においても同様に、基板１０－３上に、配線側接点パターン４１－３と第２の接点パターン８１－３を形成し、その上に感圧抵抗体７１－３を形成し、その上に配線側接点パターン５１－３と第１接点パターン６１－３とを形成することで感圧センサを構成しても良い。

以上説明したように、感圧センサ１－１（１－２，１－３）は、押圧力に応じて厚み方向の抵抗値が変化する感圧抵抗体７１（７１－２，７１－３）を基板１０（１０－２，１０－３）上に配置し、当該感圧抵抗体７１（７１－２，７１－３）の表裏面何れかに、配線側接点パターン４１，５１（４１－２，５１－２，４１－３，５１－３）と、前記何れの配線側接点パターン４１，５１（４１－２，５１－２，４１－３，５１－３）にも接続しない独立した１又は複数の第１接点パターン６１（６１－２，６１－３）と、前記感圧抵抗体７１（７１－２，７１－３）を介して前記配線側接点パターン４１，５１（４１－２，５１－２，５１－３）に対向する部分と前記感圧抵抗体７１（７１－２，７１－３）を介して前記第１接点パターン６１（６１－２，６１－３）に対向する部分との間を連結し、さらに前記第１接点パターン６１－２が複数ある場合は前記感圧抵抗体７１－２を介して異なる第１接点パターン６１－２にそれぞれ対向する部分の間を連結する第２接点パターン８１（８１－２，８１－３）と、を形成することで、前記配線側接点パターン４１，５１（４１－２，５１－２，４１－３，５１－３）間を、前記第１接点パターン６１（６１－２，６１－３）と前記第２接点パターン８１（８１－２，８１－３）と前記感圧抵抗体７１（７１－２，７１－３）の厚みとを介在して電気的に接続する構成としている。この感圧センサ１－１（１－２，１－３）によれば、１枚の基板１０（１０－２，１０－３）上に各種パターンを形成することで感圧センサ１－１（１－２，１－３）を構成できるので、部品点数の削減と厚みの薄型化が図れ、また配線側接点パターン４１，５１（４１－２，５１－２，４１－３，５１－３）や第１接点パターン６１（６１－２，６１－３）や感圧抵抗体７１（７１－２，７１－３）や第２接点パターン８１（８１－２，８１－３）間に組み立てによるずれが生じる虞もない。

また従来のようにスペーサによる空間を設けないので、軽い力を印加するだけで抵抗値の変化が始まる。従って、軽い力で抵抗値の変化が始まって押圧力が大きくなるに伴ってさらに抵抗値が変化していく特性が要求される感圧センサ１－１（１－２，１－３）として用いて好適となる。

またこの感圧センサ１－１（１－２，１－３）の電気回路は、感圧抵抗体７１（７１－２，７１－３）（その厚み）による抵抗が直列に複数接続されている構造の電気回路になるので、容易に感圧抵抗体７１（７１－２，７１－３）による抵抗値を高くすることができ、分解能の高い感圧センサとすることができる。

以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお直接明細書及び図面に記載がない何れの形状や構造や材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。例えば、上記感圧センサ１－１によれば抵抗値が４倍になるように構成し、上記感圧センサ１－２によれば抵抗値が１６倍になるように構成し、上記感圧センサ１－３によれば抵抗値が３倍になるように構成したが、第１接点パターン６１，６１－２，６１－３や第２接点パターン８１，８１－２，８１－３の本数を増減することで、容易に他の複数倍の抵抗値を得ることができる。

また上記各実施形態では、感圧抵抗体を一対の配線側接点パターンと１又は複数の第１接点パターンと１又は複数の第２接点パターンの全体を囲む大きさに構成することで、感圧抵抗体の印刷位置がずれても抵抗値が変動しないように構成したが、本発明はこれに限られず、感圧抵抗体は、少なくとも、配線側接点パターンと第２接点パターンが対向する部分、及び第１接点パターンと第２接点パターンが対向する部分、及び場合によってはさらに配線側接点パターンと第１接点パターンが対向する部分の間に形成されていればよい。

また上記基板、配線パターン、配線側接点パターン、第１接点パターン、感圧抵抗体、第２接点パターンの形状や配置位置に種々の変更が可能であることはいうまでもない。

また上記各実施形態では、各種パターンや感圧抵抗体の形成にスクリーン印刷を用いたが、他の各種印刷方法（例えばオフセット印刷、インクジェット印刷）、さらには印刷以外の各種パターン形成方法（例えばエッチング方法）を用いて形成しても良い。また上記各実施形態では、基板としてフレキシブル基板を用いたが、硬質の基板を用いても良い。

また配線側接点パターン及び配線パターンは３つ以上であっても良い。また第２接点パターンの上に別途絶縁層や絶縁フィルムを設置し、その上から押圧体によって押圧するように構成しても良い。

また、上記記載及び各図で示した実施形態は、その目的及び構成等に矛盾がない限り、互いの記載内容を組み合わせることが可能である。また、上記記載及び各図の記載内容は、その一部であっても、それぞれ独立した実施形態になり得るものであり、本発明の実施形態は上記記載及び各図を組み合わせた一つの実施形態に限定されるものではない。

１，１－２，１－３ 感圧センサ
１０，１０－２，１０－３ 基板
２１，２１－２，２１－３ 配線パターン
３１，３１－２，３１－３ 配線パターン
４１，４１－２，４１－３ 配線側接点パターン
５１，５１－２，５１－３ 配線側接点パターン
６１，６１－２，６１－３ 第１接点パターン
７１，７１－２，７１－３ 感圧抵抗体
８１，８１－２，８１－３ 第２接点パターン

Claims (3)

1. 押圧力に応じて抵抗値が変化する感圧センサにおいて、
   押圧力に応じて厚み方向の抵抗値が変化する感圧抵抗体を基板上に配置し、当該感圧抵抗体の表裏面何れかに、
   複数の配線側接点パターンと、
   前記何れの配線側接点パターンにも接続しない独立した１又は複数の第１接点パターンと、
   前記感圧抵抗体を介して前記配線側接点パターンに対向する部分と前記感圧抵抗体を介して前記第１接点パターンに対向する部分との間を連結し、さらに前記第１接点パターンが複数ある場合は前記感圧抵抗体を介して異なる第１接点パターンにそれぞれ対向する部分の間を連結する第２接点パターンと、
   を形成することで、
   前記複数の配線側接点パターン間を、前記第１接点パターンと前記第２接点パターンと前記感圧抵抗体の厚みとを介在して電気的に接続することを特徴とする感圧センサ。
2. 請求項１に記載の感圧センサであって、
   前記第２接点パターンと、当該第２接点パターンに対向する前記配線側接点パターンまたは前記第１接点パターンは、何れも線状であって、前記感圧抵抗体を挟んで対向する部分は上から見て交差している部分であることを特徴とする感圧センサ。
3. 請求項１又は２に記載の感圧センサであって、
   前記感圧抵抗体、前記配線側接点パターン、前記第１接点パターン、及び前記第２接点パターンは、前記基板上に印刷によって積層して形成されていることを特徴とする感圧センサ。

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