JP4079687B2 - 感圧センサ - Google Patents

Description

【０００１】
【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５×１０^４Ｐａ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５×１０^４Ｐａ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５×１０^４Ｐａ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５×１０^４Ｐａ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５×１０^４Ｐａ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)

1. 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。
2. 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。
3. 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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