JP4079687B2 - 感圧センサ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、一対の電極シート状基材とこの間に挿入されるスペーサシートが粘着剤によって接着(密着)された感圧センサに関し、特に温度特性を改善したものである。
【0002】
【従来の技術】
感圧センサは、対向して配置される一対のシート状基材の接点部に電極が設けられ、その間にはスペーサシートが挿入されて積層した構造からなるもので、接点部の電極が押圧力によって接触して導通するようになっている。そして前記電極の一方には、感圧インク等により形成され圧力に応じて抵抗値が変化するようになっている。また、前記電極シート状基材と前記スペーサシートは粘着剤等により接着(密着)されている。そして前記シート材料としては、ポリエチレンテレフタテート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルイミド樹脂(PEI)、ポリイミド樹脂(PI)等が、また前記粘着剤としては、アクリル樹脂系、ウレタン樹脂系、シリコーン樹脂系等の粘着剤が通常使用されている。
【0003】
このような構造の感圧センサは、前記感圧インクの特性によってかなり影響されるので前記インクについては、種々の改良が加えられているが、温度特性(温度依存性)については前記感圧インクのみの改良だけでは完全ではなかった。特に低温領域においては、前記電極シート状基材と前記粘着剤のなじみ(密着性)の問題が大きく感圧特性に影響していることが判明した。そこで前記粘着剤の特性や粘着剤の接着機構等についての検討が、行われている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
よって本発明が解決しようとする課題は、感圧センサにおけるスペーサシート並びに電極シート状基材と粘着剤の密着性を良好なものとして、感圧特性を改善すること、特に低温領域での感圧特性(抵抗値)の上昇を抑えることができる感圧センサを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
前記解決しようとする課題は、請求項1に記載されるように、一対の電極シート状基材とこの間に挿入されるスペーサシートが粘着剤によって接着(密着)されている感圧センサにおいて、熱プレス時の弾性率が5×10 4 Pa以下の粘着剤を用いることによって、少なくとも前記シート状基材と前記粘着剤の境界部分に空隙が存在しないように接着(密着)した感圧センサとすることによって、解決される。
【0006】
また請求項2に記載されるように、請求項1に記載される感圧センサを得るための製造方法であって、シート状基材上の温度が60〜140℃の熱プレスによってシート状基材とスペーサシートを接着(密着)させる感圧センサの製造方法とすることによって、解決される。
【0007】
また請求項3に記載されるように、前記接着 ( 密着 ) のための熱プレスが、熱ラミネート工法で製造後の感圧センサに対する再加熱処理として行われる、請求項2に記載の感圧センサの製造方法とすることによって、解決される。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を詳細に説明する。請求項1に記載される発明は、一対の電極シート状基材とこの間に挿入されるスペーサシートが粘着剤によって接着(密着)されている感圧センサにおいて、熱プレス時の弾性率が5×10 4 Pa以下の粘着剤を用いることによって、少なくとも前記シート状基材と前記粘着剤の境界部分に空隙が存在しないように接着(密着)した感圧センサとしたので、温度特性を向上させ、安定した感圧センサとすることができる。
【0009】
まず本発明の感圧センサについて図1により説明すると、1は感圧センサで、上部電極2を形成したシート状基材3、下部電極4が形成されたシート状基材5と、その間に介在させるスペーサシート6が、粘着剤7によって接着(密着)されて構成されるものである。通常、前記スペーサシート6には、その両面に粘着剤が塗布されたものが使用される。そして前記シート状基材3、5並びにスペーサシート6は、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリイミド樹脂(PI)やポリエーテルイミド樹脂(PEI)からなる可撓性を有するシート状の材料が用いられる。また前記粘着剤7としては、アクリル樹脂系、ウレタン樹脂系やシリコーン樹脂系の粘着剤が良く用いられる。なお、上部電極2は、銅箔等から形成されたくし歯状の電極であり、下部電極4は、感圧性塗料等からなる印刷回路として形成される。
【0010】
そして前記感圧センサ1は、通常手作業により貼り合わせ、常温でのラミネート工法によって一体化して製造するが、このようにして得た感圧センサについて感圧特性を調べると、温度依存性が見られ特に低温度領域において、抵抗値が非常に高くなっていることがある。この原因について種々調べたところ、前記スペーサシート6に設けられる粘着剤7とシート状基材3、5との密着性に問題があることが判明した。これは前記粘着剤7のシート状基材3、5とのなじみの問題が関係するものと思われる。すなわち、前述の工法によって製造された場合に、図1のAあるいはBで示すような、前記シート状基材3、5と粘着剤7の境界面に空隙(完全に接着していないか又は接着力が弱い部分)が見られることである。そしてこの空隙部分A、Bが、特に低温領域での抵抗値の上昇に影響するものと考えられる。よってこの種の感圧センサにおいては、シート状基材と粘着剤の界面に空隙の存在しないものが、好ましいものであることがわかった。
【0011】
そこで、このような微細な空隙を無くすことを検討した。まず前記スペーサシートの粘着剤について、粘断性特性の温度依存性を測定した。その結果、室温付近での弾性率は大きく、そのために粘着剤とシート状基材の密着性が十分に上がらないと考えられる。これは前記粘着剤とシート状基材との境界部分に微細な空隙部分が存在していることを示していると思われる。そこでこのような微細な空隙を無くす方法として、前記粘着剤に温度を加えることによって粘弾性が低下して密着性を向上することができ、微細な空隙の存在が減少されこのことによって、感圧センサの低温度領域での圧力の上昇が少なくなり、抵抗値の上昇もなくすことができることがわかった。
【0012】
そこで、粘着剤の粘弾性を低下させる温度条件について種々の実験を行った。その結果、請求項2に記載されるように、前記接着(密着)工程をシート状基材上で測定した熱プレス温度を、60〜140℃で行うことによって解決できることが判明した。すなわち前記温度範囲で、感圧センサを熱プレスするかまたは他の方法で製造した感圧センサに、前記温度範囲の再加熱を行うようにすることによって、空隙部分を無くすことができるようになる。このような温度範囲とするのは、この熱プレス温度が60℃未満では、粘着剤の弾性率が十分に下がらないために密着性が不十分であり、また140℃を越えると前記基板の変形等が生じたりするのでこの温度未満とすべきであるが、基本的には前記基板材料の種類によって、選定されることになる。
【0013】
さらにまた前記空隙部分を無くす方法として、前記粘着剤そのものの特性について検討した結果から、前記粘着剤は、請求項1に記載されるように、前記熱プレス時の弾性率が5×104Pa以下であるものを用いるのが効果があることがわかった。すなわち、用いる粘着剤が前記熱プレス時に弾性率が5×104Pa以下となるようにすることによって、粘着剤は十分に軟らかくなり、シート状基材と十分に濡れるようになり密着性が向上し、空隙が発生しないようにすることができる。このような手段によっても、感圧センサの低温領域で抵抗値が高くなることを防止することができることがわかった。
【0014】
本発明は以上のように、感圧センサの粘着剤とシート状基材の境界面での微細な空隙をなくすことによって、感圧センサの温度依存性特に低温領域の抵抗値の上昇を防止できる。また前記感圧センサの製造時に、60〜140℃の間で熱プレスを行うか、製造された感圧センサを再度前記温度範囲で熱プレスすることによって、粘着剤とシート状基材の境界面の微細な空隙をなくすことができる。さらには、前記粘着剤を、熱プレス時の弾性率が5×104Pa以下とすることによっても、同様に微細な空隙をなくすことができ、特に低温領域での抵抗値の上昇を抑えることが可能となる。
【0015】
【実施例】
以下に実施例を示して、本発明の効果を述べる。図1の構造の感圧センサを、表1の熱プレス温度条件でそれぞれ作製し、常温における20接点における感度のばらつき並びに温度特性を測定した。なお、前記感圧センサの各構成材料は以下の通りである。
・シート状基材3、5は、100μm厚さのPEN。
・スペーサシート6は、100μm厚さのPET。
・粘着剤7は、厚さ25μmのアクリル系粘着剤。
・電極2は、カーボンペースト。
・電極4は、感圧ペースト。
【0016】
【表1】
【0017】
結果は表1から明らかなとおり、実験例2〜6並びに8に記載される条件で作製されたものは、常温での20接点における感度のばらつきが±22%以内と安定しており、また温度特性についても−30℃〜80℃の温度範囲におけるスイッチのオン荷重の変動率(%)が、実験例1並びに7と比較しても小さくなっていることがわかる。特に実験例3〜6並びに8に記載されるものは好ましいものであることがわかる。この感圧センサについて、シート状基材と粘着剤層との間の密着性について観察したところ、前記空隙部分は見られなかった。このように、感圧センサの製造時、或いは請求項3に記載するように、従来の熱ラミネート工法で製造後に熱プレスにより再加熱処理を行うことによって、抵抗値の温度依存性を改善することが可能となり、実用的な感圧センサを得ることができる。
【0018】
以上のように本発明は、感圧センサの粘着剤とシート状基材の境界面での微細な空隙をなくすことによって、感圧センサの温度依存性特に低温領域の抵抗値の上昇を防止できる。また、前記感圧センサの製造時に60(好ましくは80)〜140℃の温度で熱プレスを行うか、製造された感圧センサを再度前記温度で熱プレスすることによって、粘着剤とシート状基材の境界面の微細な空隙をなくすことができる。さらに、前記粘着剤として、熱プレス時の弾性率が5×104Pa以下のものとすることによっても、同様に微細な空隙をなくすことができ、特に低温領域での抵抗値の上昇を抑えることが可能となる。
【0019】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明は一対の電極シート状基材とこの間に挿入されるスペーサシートが粘着剤によって接着されている感圧センサにおいて、少なくとも前記シート状基材と前記粘着剤の間に微細な空隙がないように接着(密着)されている感圧センサとしたので、感度のばらつきが小さくまた温度特性についても−30℃〜80℃の温度範囲、特に低温領域におけるスイッチのオン荷重の変動率(%)を極めて小さくすることができ、安定した特性の感圧センサを得ることができる。
【0020】
また、感圧センサの製造時或いは製造後の再加熱の熱プレス温度をシート状基板上で60〜140℃で行うようにしたこと、さらにまたスペーサシートの粘着剤として、熱プレス時の弾性率が5×104Pa以下であるようなものを用いることによって、得られる感圧センサのシート状基材と粘着剤の境界部分には、微細な空隙がないものとすることが出きるので、このような感圧センサは、感度のばらつきが小さくまた温度特性についても−30℃〜80℃の温度範囲、特に低温領域におけるスイッチのオン荷重の変動率(%)を極めて小さくすることができ、実用的な感圧センサを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の感圧センサの概略横断面図である。
【符号の説明】
1 感圧センサ
2 くし歯状上部電極
3、5 シート状基材
4 下部電極
6 スペーサシート
7 粘着剤
A、B 微細な空隙部分
Claims (3)
- 一対の電極シート状基材とこの間に挿入されるスペーサシートが粘着剤によって接着(密着)されている感圧センサにおいて、熱プレス時の弾性率が5×10 4 Pa以下の粘着剤を用いることによって、少なくとも前記シート状基材と前記粘着剤の境界部分に空隙が存在しないように接着(密着)したことを特徴とする感圧センサ。
- 請求項1に記載される感圧センサを得るための製造方法であって、シート状基材上の温度が60〜140℃の熱プレスによってシート状基材とスペーサシートを接着(密着)させることを特徴とする感圧センサの製造方法。
- 前記接着(密着)のための熱プレスが、熱ラミネート工法で製造後の感圧センサに対する再加熱処理として行われることを特徴とする、請求項2に記載の感圧センサの製造方法。
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