JP4271447B2

JP4271447B2 - 応力センサ及びその製造法

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Publication number: JP4271447B2
Application number: JP2003004794A
Authority: JP
Inventors: 厚臣犬飼
Original assignee: Koa Corp
Current assignee: Koa Corp
Priority date: 2003-01-10
Filing date: 2003-01-10
Publication date: 2009-06-03
Anticipated expiration: 2023-01-10
Also published as: JP2004219169A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パーソナルコンピュータに用いられるポインティングディバイスや、各種電子機器に用いられる多機能・多方向スイッチ等に用いることができる応力センサ及びその製造法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
基板面に複数の歪ゲージと、応力受け部材としてのポストが配され、そのポストへの応力付与が前記基板を撓ませて前記歪ゲージを刺激し、当該刺激による前記歪ゲージの特性値変化により、付与された応力の方向を把握し得る応力センサについては、特開２０００−２６７８０２号公報にその開示がある。
【０００３】
上記公報にも開示されているように、セラミック製の基板２１の外形はポスト２６の底面の中心を対称の中心とする点対称となっている（図８）。このように点対称とすること、及びポスト２６の底面の中心を対称の中心とする点対称となるよう４つの同一特性の歪ゲージ２２を配置することによれば、把握すべき方向により、ポスト２６へ同じ強さの応力を付与した場合の出力が異なることがない（以下、「出力バランスが良好」という）応力センサを得ることができる。この理由は、歪ゲージ２２が配される基板２１領域の撓み易さが、全てについて略同一となるためである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、歪ゲージが配される基板の外形形状は、必ずしも上記点対称にできる訳ではない。当該応力センサが組み込まれる電子機器の内部構造や、部品点数低減に伴い当該基板に他の役割を担わせる等の事情を考慮しなければならない場合があるためである。
【０００５】
また、仮に基板の外形形状を上記点対称とできた場合であっても、基板の材質によっては、基板が撓み易い領域と基板が撓み難い領域とが形成される場合があり得る。例えばガラス繊維が混入されたエポキシ系樹脂成型体を基板材料とする場合における、当該ガラス繊維が方向性を有する場合である。
【０００６】
そこで本発明が解決しようとする課題は、基板外形形状や基板の材質選択の自由度を高めつつ、出力バランスの良好な応力センサを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の、基板４面に複数の歪ゲージ５と、応力受け部材としてのポスト８が配され、そのポスト８への応力付与が前記基板４を撓ませて前記歪ゲージ５を刺激し、当該刺激による前記歪ゲージ５の特性値変化により、付与された応力の方向を把握し得る応力センサは、撓み易い基板４領域に配される歪ゲージ５の感度が、撓み難い基板４領域に配される歪ゲージ５の感度よりも低く、且つポスト８へ付与される同じ強さの応力に対する出力が、把握すべき方向について実質的に同一であることを特徴とする。
【０００８】
ここで一般に応力センサは、上記抵抗値等の電気特性を検知、演算等する制御部があってはじめて応力センサとして機能する。しかし本明細書では、説明の便宜上前記制御部を除いた部分について「応力センサ」と表現することとする。
【０００９】
上記「撓み易い」及び「撓み難い」は、単一の基板４における相対的な程度であり、特別な基準があるわけではない。
【００１０】
図１（ａ）はポスト８が配される側の基板４面、図１（ｂ）は図１（ａ）に示した基板４面と逆側の基板４面を示している。破線で示している部材はそれぞれの図における基板４の裏側に配された部材である。このような応力センサは、ポスト８上部を力点、固定用穴１２を支点、ポスト８底面の輪郭部分、即ち歪ゲージ５の存在する部分を作用点とする、てこの原理により図２に示す動作をして応力が伝達されることとなる。
【００１１】
図２には、図１に示す応力センサのポスト８に応力を付与した状態を示している。このような応力センサは、通常固定用穴１２にネジを挿入する等して電子機器等に固定されるよう取り付けられる。そしてポスト８に応力を付与することにより、抵抗素子５を伸張・収縮させる（図２）。図２（ａ）では、ポスト８に対し任意の横方向、即ちｘ軸、ｙ軸方向に応力を付与した場合を示し、図２（ｂ）ではポスト８頂面を押下した場合、即ちｚ軸方向に応力を付与した場合を示している。
【００１２】
ここで図１に示した歪ゲージ５ａ〜５ｄ各々について、ポスト８に付与された応力の伝達され易さを述べる。但しその前提として、基板４の材質を考慮せず、専ら基板４形状に起因する要因についてのみ述べることとする。歪ゲージ５ａ〜５ｄの中で最もポスト８に付与された応力の伝達がされ易いのは、歪ゲージ５ａである。その理由は、支点としての上側にある固定用穴１２と上記作用点であるポスト８底面の輪郭が歪みゲージ５ａに作用する部分との距離が、他の歪ゲージ５に比べて最も短いためである。次に応力が伝達され易いのは、歪ゲージ５ｂ及び５ｄである。その理由は支点である下側にある固定用穴１２と上記作用点であるポスト８底面の輪郭が歪みゲージ５ｂ、５ｄに作用する部分との距離が、歪ゲージ５ａの場合の次に短いためである。そして最も応力が伝達され難いのは、歪ゲージ５ｃである。その理由は支点となる下側にある固定用穴１２と上記作用点であるポスト８底面の輪郭が歪みゲージ５ｃに作用する部分との距離が、他の歪ゲージ５に比べて最も長いことに加え、ポスト８を歪ゲージ５ｃ側に傾けた場合には、ポスト８底面の中心と歪ゲージ５ｃとの延長上には支点が存在せず、付与された応力がかかる延長上の基板４領域に分散し、歪ゲージ５ｃへ応力が集中し難いと考えられるためである。
【００１３】
このように基板４の形状によっては、出力バランスの良好な応力センサが得難いことがわる。そこで本発明は、上述のように撓み易い基板４領域に配される歪ゲージ５の感度が、撓み難い基板４領域に配される歪ゲージ５の感度よりも低い構成とすることで、出力バランスを良好にしようとするものである。
【００１４】
具体的な上記感度の調整法の例を挙げると、歪ゲージ５が抵抗素子である場合には、抵抗体１１の電流経路の広狭（抵抗体１１幅等）を調整することである。このような調整をすることで、ポスト８へ付与される同じ強さの応力に対する抵抗値変化率（出力）を、把握すべき方向について実質的に同一とすることで、基板４外形形状や基板４材質選択の自由度を高めつつ、出力バランスの良好な応力センサを提供することができる。
【００１５】
上記本発明の構成及びそれを基本とした好ましい構成において、複数の歪ゲージ５が抵抗素子６であり、当該抵抗素子６がブリッジ回路を構成し、当該ブリッジ回路のバランスの崩れにより付与された応力が検出されることが好ましい。ブリッジ回路の採用により、僅かな抵抗素子５の抵抗値変化をも検出でき、感度の良好な応力センサを得ることができるためである。上記ブリッジ回路の例を図３に示した。
【００１６】
上記ブリッジ回路を有する本発明の応力センサにおける、具体的な上記感度が調整された構成の例は、複数の歪ゲージ５が抵抗素子６であり、当該抵抗素子が、撓み難い基板４領域に配される抵抗素子６の抵抗値よりも低いものである。
【００１７】
撓み易い基板４領域に配される抵抗素子６の抵抗値を、撓み難い基板４領域に配される抵抗素子６の抵抗値よりも低くすることにより、撓み易い基板４領域の抵抗素子６の抵抗値変化率を小さく、撓み難い基板４領域に配される抵抗素子６の抵抗値変化率を大きくすることができる。その結果ポスト８へ付与される同じ強さの応力に対する出力が、把握すべき方向について実質的に同一になるように構成することが可能となる。
【００１８】
このように各々の抵抗素子６の抵抗値が相互に異なる場合には、応力を付与しない状態を基準として、そこからのブリッジ回路のバランスの崩れを検出することにより、付与された応力の方向等を把握することができる。
【００１９】
このように各々の抵抗素子６の抵抗値を相互に異ならせ、調整する手段には、トリミング技術が好適である。トリミング技術にはレーザ照射によるもの、サンドブラスト法によるもの等があるが、いずれの技術をも利用することができる。これらトリミング技術の中でも、レーザ照射によるいわゆるレーザトリミングは、トリミング速度の速さや、そのレーザ出力を調整することで様々な抵抗体材料にも対応できること等の観点から特に好適である。
【００２０】
上記課題を解決するため、基板４面に複数の抵抗素子６と、応力受け部材としてのポスト８が配され、当該抵抗素子６によりブリッジ回路が構成され、そのポスト８への応力付与が前記基板４を撓ませて前記抵抗素子６を刺激し、当該刺激による前記抵抗素子６の抵抗値変化、それに伴う当該ブリッジ回路のバランスの崩れにより、付与された応力の方向を把握し得る本発明の第２の応力センサは、撓み易い基板４領域に配される抵抗素子６の抵抗値が、撓み難い基板４領域に配される抵抗素子６の抵抗値よりも低く、ブリッジ回路を構成する各抵抗素子６それぞれに直列接続されるトリム抵抗３を有し、当該トリム抵抗３の抵抗値調整により、応力が付与されない状態におけるブリッジ回路のバランスが維持され、且つポスト８へ付与される同じ強さの応力に対する出力が、把握すべき方向について実質的に同一であることを特徴とする。
【００２１】
上記本発明の第２の応力センサは、抵抗素子６の形成当初から所望の抵抗値を得るのは困難であり、当該抵抗素子６形成後、事後的に所望のブリッジ回路の構成とするのに便利である利点を有する。
【００２２】
かかるブリッジ回路は、その全てが基板４面に形成されていなくてもよい。即ち基板４面以外の部材を配線経路の一部とするものであってもよい。
【００２３】
上記本発明の第２の応力センサにおける、具体的な構成例は、撓み易い基板４領域に配される抵抗素子６の抵抗値ａ及びそれと直列接続されるトリム抵抗３の抵抗値ｂとした場合の、ａ／（ａ＋ｂ）の値が、撓み難い基板４領域に配される抵抗素子６の抵抗値ｃ及びそれと直列接続されるトリム抵抗３の抵抗値ｄとした場合のｃ／（ｃ＋ｄ）の値よりも低く、且つポストへ付与される同じ強さの応力に対する出力が、把握すべき方向について実質的に同一であるものである。
【００２４】
撓み易い基板４領域に配される抵抗素子６と、それと直列接続されるトリム抵抗３の抵抗値の上記値ａ／（ａ＋ｂ）を、撓み難い基板４領域に配される抵抗素子６と、それと直列接続されるトリム抵抗３の抵抗値の上記値ｃ／（ｃ＋ｄ）よりも低くすることにより、撓み易い基板４領域に配される抵抗素子６の抵抗値ａの変化率を小さく、撓み難い基板４領域に配される抵抗素子６の抵抗値ｃの変化率を大きくすることができる。その結果ポスト８へ付与される同じ強さの応力に対する出力が、把握すべき方向について実質的に同一になるように構成することが可能となる。
【００２５】
このとき、上記値（ａ＋ｂ）と（ｃ＋ｄ）は実質的に等しいことが好ましい。電子機器等の規格化・大量生産化が進んでいる現在では、（ａ＋ｂ）と（ｃ＋ｄ）の値が極端に異なると、特定方向へ付与された応力の出力可能な幅が狭められるおそれがあるためである。トリム抵抗３の存在は、（ａ＋ｂ）と（ｃ＋ｄ）とを実質的に等しくするのを容易にする意味でも有利である。
【００２６】
かかるトリム抵抗３には、市販のトリマブルチップ抵抗器を用いることができる。またトリム抵抗３は、基板４面上に厚膜形成又は薄膜形成して得ることもできる。いずれにせよ、ポスト８へ付与された応力が伝達しないか、伝達し難い領域にトリム抵抗３を配置することが好ましい。トリム抵抗３自体が前記応力により歪んだ結果、抵抗値が変化すると、ブリッジ回路のバランスを乱し、出力値が誤った値となるおそれがあるためである。
【００２７】
上記本発明の構成及び本発明の第２の応力センサの構成、又はこれらを基本とした好ましい構成において、基板４が繊維混入材料からなることが本発明の適用上好ましい。繊維混入材料は、その撓み易さに方向性を有する場合があり、単一基板４において撓み易い領域及び撓み難い領域を有する場合があるためである。かかる繊維混入材料は、例えばガラス繊維混入エポキシ系樹脂等である。
【００２８】
上記本発明の構成及び本発明の第２の応力センサの構成、又はこれらを基本とした好ましい構成を構成し得る本発明の応力センサの第１の製造法は、基板４面に複数の歪ゲージ５と、応力受け部材としてのポスト８が配され、そのポスト８への応力付与が前記基板４を撓ませて前記歪ゲージ５を刺激し、当該刺激による前記歪ゲージ５の特性値変化により、付与された応力の方向を把握し得る応力センサの製造法において、予め歪ゲージ５を配すべき基板４領域に実質的に同一特性の歪ゲージ５を配置し、把握すべき方向それぞれに対しポスト８へ同じ強さの応力を付与した場合の出力を把握する第１のステップと、第１のステップにて把握した出力に基づき、ポスト８へ付与される同じ強さの応力に対する出力が、把握すべき方向について実質的に同一となるよう上記基板４領域それぞれに配する歪ゲージ５特性を決定する第２のステップと、第２のステップの決定に基づき、基板４面に歪ゲージ５を配する第３のステップを有することを特徴とする。
【００２９】
上記第１のステップにおいて、予め歪ゲージ５を配すべき基板４領域に実質的に同一特性の歪ゲージ５を配置する手段は、例えば基板４面に歪みゲージ５として、各寸法が同一の抵抗素子６をスクリーン印刷法等で厚膜形成し、その後実質的に同一の抵抗値となるまでレーザトリミングする等である。
【００３０】
上記第３のステップである、第２のステップの決定に基づき、基板４面に歪ゲージ５を配する手段は、例えば歪みゲージ５としての抵抗素子６を構成する抵抗体幅や電極間距離を調整して、抵抗素子６の抵抗値を調整する手段等である。例えば、単一基板４に配される各々の抵抗素子６抵抗体１１幅や電極９間距離を異ならせるよう設計し直す手段である。
【００３１】
第１の製造法は、第２のステップの決定に基づいて第３のステップにて、基板４面に適正化された特性値の歪ゲージ５を配する過程を経るものである。従って第２のステップにおける決定の再現性が高い場合であって、且つ第３のステップで配される歪ゲージ５特性も再現性が高い場合に特に有効である。ここで第２のステップにおける決定の再現性が高い場合とは、例えば基板４がセラミック成型体のように、各部分の撓み易さが均一である場合が該当する。また第３のステップで配される歪ゲージ５特性に再現性が高い場合とは、例えば予め特性値を調整した電気素子を歪みゲージ５として用いる場合が該当する。具体例としては、市販のチップ抵抗器等を用いる場合である。
【００３２】
上記本発明の構成及び本発明の第２の応力センサの構成、又はこれらを基本とした好ましい構成を構成し得る本発明の応力センサの第２の製造法は、基板４面に複数の歪ゲージ５と、応力受け部材としてのポスト８が配され、そのポスト８への応力付与が前記基板４を撓ませて前記歪ゲージ５を刺激し、当該刺激による前記歪ゲージ５の特性値変化により、付与された応力の方向を把握し得る応力センサの製造法において、歪ゲージ５を配すべき基板４領域に歪ゲージ５を配置し、把握すべき方向それぞれに対しポスト８へ同じ強さの応力を付与した場合の出力を把握する第４のステップと、第４のステップにて把握した出力に基づき、ポスト８へ付与される同じ強さの応力に対する出力が、把握すべき方向について実質的に同一となるよう、上記歪ゲージ５特性を調整する第５のステップを有することを特徴とする。
【００３３】
上記第２の製造法では、第４のステップにおいて歪ゲージ５を配すべき基板４領域に歪ゲージ５を配置することを前提としている。また第５のステップにて第４のステップで配置した歪みゲージ５の特性値を調整するため、第４のステップで配置される歪みゲージ５の特性値の正確さが要求されない点で、上記第１の製造法に比して有利であるといえる。
【００３４】
上記第５のステップにおける歪みゲージ５の特性値の調整は、例えば歪みゲージ５が抵抗素子６である場合の当該抵抗素子６のトリミングによるものである。かかるトリミング技術については前述した。
【００３５】
上記本発明の構成及び本発明の第２の応力センサの構成、又はこれらを基本とした好ましい構成を構成し得る本発明の応力センサの第３の製造法は、基板４面に複数の抵抗素子６と、応力受け部材としてのポスト８が配され、当該抵抗素子６によりブリッジ回路が構成され、そのポスト８への応力付与が前記基板４を撓ませて前記抵抗素子６を刺激し、当該刺激による前記抵抗素子６の抵抗値変化、それに伴う当該ブリッジ回路のバランスの崩れにより、付与された応力の方向を把握し得る応力センサの製造法において、ブリッジ回路を構成する各抵抗素子６それぞれに直列接続されるトリム抵抗３を有し、抵抗素子６を配すべき基板４領域に抵抗素子６を配置し、把握すべき方向それぞれに対しポスト８へ同じ強さの応力を付与した場合の出力を把握する第６のステップと、第６のステップにて把握した出力に基づき、ポスト８へ付与される同じ強さの応力に対する出力が、把握すべき方向について実質的に同一となるよう、上記トリム抵抗３の抵抗値を調整する第７のステップを有することを特徴とする。
【００３６】
上記第３の製造法は、歪みゲージ５としての抵抗素子６を直接トリミングすることなく、即ち当該抵抗素子６をレーザ照射等で損傷させることなく、上記ブリッジ回路のバランスを調整できる点で有利である。即ち歪みゲージ５である抵抗素子６は、応力センサの動作時には、ポスト８への応力付与による前記基板４の撓みに伴い刺激される。従って抵抗素子６に損傷箇所があると、長期間の使用により正確な出力ができなくなる場合がある。そのような場合を回避できる点で有利である。
【００３７】
上記トリム抵抗３には、市販のトリマブルチップ抵抗器を用いることができる。また、基板４面上に厚膜形成又は薄膜形成して得ることもできる。この場合、スクリーン印刷技術等で歪みゲージ５としての抵抗素子６との同時形成ができれば、製造工程の簡略化の観点から極めて好ましい。いずれにせよ、ポスト８へ付与された応力が伝達しないか、伝達し難い領域にトリム抵抗３を配置することが好ましい。トリム抵抗３自体が前記応力により歪んだ結果、抵抗値が変化すると、ブリッジ回路のバランスを乱し、出力値が誤った値となるおそれがあるためである。
【００３８】
【発明の実施の形態】
パーソナルコンピュータ用ポインティングディバイスに用いられる応力センサについて、以下にその実施の形態を述べる。
（第１の実施の形態）
まず、プリプレグを複数枚積層して加熱・加圧成型したガラス繊維混入エポキシ系樹脂板を用意する。当該板が基板４となる（図１（ａ）（ｂ））。そして基板４両面に厚み１８μｍの銅箔を貼付した後に当該銅箔の必要部分を除いて公知のエッチング処理（除去処理）を施すことにより、抵抗素子６を構成する配線１０、電極９が図４に示すように形成される。ここで同図は、図１（ｂ）に示す歪ゲージ５の拡大平面図である。また当該歪ゲージ５は、抵抗素子６である。
【００３９】
次いで基板４に予め穴あけ加工によって設けられているスルーホールの内壁に無電解めっき法にて導電性物質を配することにより、基板４表裏面の配線１０同士を導通させる。このとき、無電解めっきにより析出する導電性物質（銅）は配線１０及び電極９表面にも析出する。その結果配線１０及び電極９のそれぞれの高さは、３０〜５０μｍの略一定値になる。
【００４０】
次いで基板４の電極９が形成された面に、スクリーン印刷技術により抵抗体１１を配し、加熱硬化する。これで図４に示すような抵抗素子６（即ち歪ゲージ５）が、応力センサ一つあたり四つ形成された（図１、図５）。また抵抗体１１は、アモルファスカーボン粉末を導電性物質とし、エポキシ系樹脂材料を非導電性物質とするものである。
【００４１】
その後図１（ａ）、（ｂ）に示す固定用穴１２を打ち抜き加工等で設け、更には基板４外形を図１に示すような形状とするよう裁断する。そして基板４の略中央であって抵抗素子６が形成された基板４面とは逆側の面に、アルミナセラミック製ポスト８を固定する。かかる固定にはエポキシ系接着剤を用いた。また当該固定位置は、上記抵抗素子６が、ポスト８底面の輪郭と基板４を介して対向するよう、且つ応力センサが図２のような動作をするならば電極９間距離の伸縮を伴う配置として、極力大きな抵抗値変化を得ることができるよう、即ち高い出力が得られるようにしている（図５）。
【００４２】
また配線１０は、上記エッチング処理の際のパターニングにより、図示していないが、基板４表裏に亘り形成され、結果として図３に示すブリッジ回路を四つの抵抗素子６で構成するようにされる。
【００４３】
次いで四つの抵抗素子６に対し、それらの抵抗値を略同等とするため、公知のレーザトリミング工程に供する。そして、本例の応力センサで把握すべき方向それぞれに対しポスト８へ同じ強さの応力を付与した場合の出力を把握する。かかる出力の把握は、図４に示す本発明の応力センサ動作時の上記ブリッジ回路の電気信号入出力と略同じ手順による。このブリッジ回路の電圧印加端子（Ｖｃｃ）−（ＧＮＤ）間に一定の電圧が印加される。そして、ポスト８へ応力を付与しない状態にてＸｏｕｔ−ＧＮＤ間の電圧を測定し、これを初期電圧とする。次にポスト８へ所定の応力を付与し、同様にＸｏｕｔ−ＧＮＤ間の電圧を測定し、これを応力付与時電圧とする。応力が付与されたことによるＸｏｕｔ−ＧＮＤ間の電圧の変動、即ち（応力付与時電圧）−（初期電圧）がＸｏｕｔ出力電圧となる。Ｙｏｕｔについても同様である。
【００４４】
本実施の形態では、図１（ｂ）における歪みゲージ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ（全て抵抗素子６）の存在する方向へ、ポスト８を傾けるようポスト８に同一の応力を図６に示す装置を用いて４方向の出力を把握した。各々の出力は、前述したように歪みゲージ５ａが最も大きく、次いで歪みゲージ５ｂ及び５ｄが略同じ出力で、最も出力が小さかったのは歪みゲージ５ｃだった。歪みゲージ５ａの出力を１００とすると、歪みゲージ５ｂ及び５ｄの出力が約９５、歪みゲージ５ｃの出力が約８８である。そこで、上記パターニングの際の電極９間距離や、抵抗体１１をスクリーン印刷する際の製版開口部、即ち抵抗体１１ペーストが通過して基板４面に当該ペーストを供給する開口部のサイズを調整する。そして結果的に歪みゲージ５ａの抵抗値を１００とし、歪みゲージ５ｂ及び５ｄの抵抗値を約１００／９５×１００、歪みゲージ５ｃの出力を約１００／８８×１００となるようにする。
【００４５】
上記４方向の出力を把握した上での抵抗素子６作製条件で抵抗体１１を形成する。当該作成条件は、単一基板４における各々の抵抗素子６の各寸法を改めて設計し直すことを前提としている。従って当該条件を把握するステップは、一連の工程ではなく、その前段階の「調査」である。
【００４６】
その後抵抗素子６全体を保護するために、４つの抵抗素子６全体を覆うようシリコーン系樹脂ペーストによるスクリーン印刷工程、及び当該ペーストを硬化させる工程を経る。
【００４７】
以上の過程を経ることで、本発明の応力センサを得ることができる。当該応力センサは、撓み易い基板４領域に配される歪ゲージ５の感度が、撓み難い基板４領域に配される歪ゲージ５の感度よりも低く、且つポスト８へ付与される同じ強さの応力に対する出力が、把握すべき方向について実質的に同一だった。当該本発明の応力センサは、前述した第１の製造法による第１の応力センサである。
【００４８】
（第２の実施の形態）
上記第１の実施の形態において、上記４方向の出力を把握した上での抵抗素子６作製条件を、抵抗体１１に対するレーザトリミングによる抵抗値を上記のように調整した。このとき、上記パターニングの際の電極９間距離や、抵抗体１１をスクリーン印刷する際の製版開口部寸法を第１の実施の形態と同様に調整した上で前記レーザトリミングを実施してもよい。また全ての抵抗素子６を同条件で作製し、前記レーザトリミングのみで各々の抵抗素子６に対して上記のように抵抗値調整してもよいことは言うまでもない。本実施の形態は、出力精度をより高めることができる点、また新たな設計を要しない場合がある点で特に有利である。当該本発明の応力センサは、前述した第２の製造法による第１の応力センサである。
【００４９】
（第３の実施の形態）
上記第１の実施の形態において、上記４方向の出力を把握する工程及びその後の抵抗素子６作製工程に代えて、ポスト８へ付与する同じ強さの応力に対する出力を、把握すべき方向について実質的に同一になるように抵抗素子６に対してレーザトリミングを施す。即ちポスト８へ同一の応力を付与し、応力センサ出力値を監視しながら、所望の出力値となった時点でトリミングを止めることで、上記４方向の出力を調整するのである。本実施の形態も、出力精度をより高めることができる点、また新たな設計を要しない点で特に有利である。当該本発明の応力センサは、前述した第２の製造法による第１の応力センサである。
【００５０】
（第４の実施の形態）
上記第２及び第３の実施の形態において、出力を把握する工程が上記第６のステップによること、即ちブリッジ回路を構成する各抵抗素子６それぞれに直列接続されるトリム抵抗３を有し（図６）、抵抗素子６を配すべき基板４領域に抵抗素子６を配置し、把握すべき方向それぞれに対しポスト８へ同じ強さの応力を付与した場合の出力を把握することとなる。そして当該第６のステップにて把握した出力に基づき、ポスト８へ付与される同じ強さの応力に対する出力が、上記４方向の出力が実質的に同一となるようトリム抵抗３の抵抗値を調整するのである。本実施の形態も、出力精度をより高めることができる点、また新たな設計を要しない点で特に有利である。当該本発明の応力センサは、前述した第３の製造法による第２の応力センサである。
【００５１】
ここで上記トリム抵抗３の配置する位置は、例えば図７（ａ）、図７（ｂ）に示すように、ポスト８底面の輪郭から極力離れた位置とすることが好ましい。応力付与による基板４の撓みの影響を受けて抵抗値を変化させないためである。
【００５２】
上記第１〜４の実施の形態では、歪みゲージ５として抵抗素子６を用いているが、これに限定されないことは言うまでもない。例えば圧電素子、キャパシタ素子等を用いることができる。但し抵抗素子６は、その製造が比較的容易な点、及びその特性値である抵抗値を調整しやすい点で他の歪みゲージ５に比して有利である。
【００５３】
上記第１〜４の実施の形態では、歪みゲージ５としての抵抗素子６がブリッジ回路を構成するものについて述べたが、これに限定されないことは言うまでもない。
【００５４】
【発明の効果】
本発明により、基板外形形状や基板材質選択の自由度を高めつつ、出力バランスの良好な応力センサを提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の応力センサの一例の平面図（ａ）及び底面図（ｂ）の概要である。
【図２】応力センサの主な動作状態を示す図である。
【図３】本発明の応力センサの信号入出力の様子の一例、及び本発明の応力センサの製造法における、出力を把握する手段を説明する図である。
【図４】本発明の応力センサを構成する歪みゲージである抵抗素子の平面図の一例である。
【図５】本発明の応力センサを構成する歪みゲージである抵抗素子とポスト底面の輪郭との位置関係の一例を示す図である。
【図６】本発明の応力センサの信号入出力の様子の一例、及び本発明の応力センサの製造法における、出力を把握する手段を説明する図である。
【図７】本発明の応力センサの一例であって、トリム抵抗を有するものの底面図の概要である。
【図８】従来の応力センサを構成する基板底面図である。
【符号の説明】
３．トリム抵抗
４．基板
５．歪みゲージ
６．抵抗素子
８．ポスト
９．電極
１０．配線
１１．抵抗体
１２．固定用穴
２１．基板
２２．歪みゲージ
２６．ポスト

Claims

基板面に複数の歪ゲージと、応力受け部材としてのポストが配され、そのポストへの応力付与が前記基板を撓ませて前記歪ゲージを刺激し、当該刺激による前記歪ゲージの特性値変化により、付与された応力の方向を把握し得る応力センサにおいて、
撓み易い基板領域に配される歪ゲージの感度が、撓み難い基板領域に配される歪ゲージの感度よりも低く、
且つポストへ付与される同じ強さの応力に対する出力が、把握すべき方向について実質的に同一であることを特徴とする応力センサ。
複数の歪ゲージが抵抗素子であり、当該抵抗素子がブリッジ回路を構成し、当該ブリッジ回路のバランスの崩れにより付与された応力が検出されることを特徴とする請求項１記載の応力センサ。
複数の歪ゲージが抵抗素子であり、当該抵抗素子がブリッジ回路を構成し、撓み易い基板領域に配される抵抗素子の抵抗値が、撓み難い基板領域に配される抵抗素子の抵抗値よりも低いことを特徴とする請求項２記載の応力センサ。
抵抗素子の抵抗値が、トリミング技術により調整されることを特徴とする請求項３記載の応力センサ。
基板面に複数の抵抗素子と、応力受け部材としてのポストが配され、当該抵抗素子によりブリッジ回路が構成され、そのポストへの応力付与が前記基板を撓ませて前記抵抗素子を刺激し、当該刺激による前記抵抗素子の抵抗値変化、それに伴う当該ブリッジ回路のバランスの崩れにより、付与された応力の方向を把握し得る応力センサにおいて、
撓み易い基板領域に配される抵抗素子の抵抗値が、撓み難い基板領域に配される抵抗素子の抵抗値よりも低く、
ブリッジ回路を構成する各抵抗素子それぞれに直列接続されるトリム抵抗を有し、当該トリム抵抗の抵抗値調整により、応力が付与されない状態におけるブリッジ回路のバランスが維持され、
且つポストへ付与される同じ強さの応力に対する出力が、把握すべき方向について実質的に同一であることを特徴とする応力センサ。
基板が繊維混入材料からなることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の応力センサ。
基板面に複数の歪ゲージと、応力受け部材としてのポストが配され、そのポストへの応力付与が前記基板を撓ませて前記歪ゲージを刺激し、当該刺激による前記歪ゲージの特性値変化により、付与された応力の方向を把握し得る応力センサの製造法において、
予め歪ゲージを配すべき基板領域に実質的に同一特性の歪ゲージを配置し、把握すべき方向それぞれに対しポストへ同じ強さの応力を付与した場合の出力を把握する第１のステップと、
第１のステップにて把握した出力に基づき、ポストへ付与される同じ強さの応力に対する出力が、把握すべき方向について実質的に同一となるよう上記基板領域それぞれに配する歪ゲージ特性を決定する第２のステップと、
第２のステップの決定に基づき、基板面に歪ゲージを配する第３のステップを有することを特徴とする応力センサの製造法。
基板面に複数の歪ゲージと、応力受け部材としてのポストが配され、そのポストへの応力付与が前記基板を撓ませて前記歪ゲージを刺激し、当該刺激による前記歪ゲージの特性値変化により、付与された応力の方向を把握し得る応力センサの製造法において、
歪ゲージを配すべき基板領域に歪ゲージを配置し、把握すべき方向それぞれに対しポストへ同じ強さの応力を付与した場合の出力を把握する第４のステップと、
第４のステップにて把握した出力に基づき、ポストへ付与される同じ強さの応力に対する出力が、把握すべき方向について実質的に同一となるよう、上記歪ゲージ特性を調整する第５のステップを有することを特徴とする応力センサの製造法。
基板面に複数の抵抗素子と、応力受け部材としてのポストが配され、当該抵抗素子によりブリッジ回路が構成され、そのポストへの応力付与が前記基板を撓ませて前記抵抗素子を刺激し、当該刺激による前記抵抗素子の抵抗値変化、それに伴う当該ブリッジ回路のバランスの崩れにより、付与された応力の方向を把握し得る応力センサの製造法において、
ブリッジ回路を構成する各抵抗素子それぞれに直列接続されるトリム抵抗を有し、
抵抗素子を配すべき基板領域に抵抗素子を配置し、把握すべき方向それぞれに対しポストへ同じ強さの応力を付与した場合の出力を把握する第６のステップと、
第６のステップにて把握した出力に基づき、ポストへ付与される同じ強さの応力に対する出力が、把握すべき方向について実質的に同一となるよう、上記トリム抵抗の抵抗値を調整する第７のステップを有することを特徴とする応力センサの製造法。