JP5091200B2 - ストレスセンサー及びストレスセンサーの組立方法 - Google Patents

Description

本発明は、ストレスセンサー及びストレスセンサーの組立方法に関し、特に電子装置に装着して使うストレスセンサー及びストレスセンサーの組立方法に関する。

ストレスセンサー（ＳＴＲＥＳＳ ＳＥＮＳＯＲ）は、方向制御装置として各種の電子装置に広く使われている。前記電子装置は、例えばノートブック、マウス、キーボード、手持ち式制御装置、ジョイースティック（ｊｏｙｓｔｉｃｋ）等を指す。前記ノートブックの上に装着されるストレスセンサーにおいて、センサー表面を指でなぞることにより、ディスプレー上のマウスカーソルを動かすことができる。

図１Ａは、従来の技術に係るストレスセンサーの斜視図であり、図１Ｂは、図１Ａのストレスセンサーの斜視分解図である。図１Ａと図１Ｂのストレスセンサー１０は、底部金属板１１と、回路基板１２と、方向制御部品１３と、前記方向制御部品１３を挿入させる穴部１５１及び固定用ボルト１６２を内周面に係合させる複数の固定用穴１６１が設けられている固定部品１５と、前記底部金属板１１と前記回路基板１２との間に設置される絶縁フィルム１７と、前記回路基板１２と前記固定部品１５との間に設置される絶縁フィルム１８と、ストレス変形区域１２３（図１Ｂを参照しなさい）及びストレス感知抵抗１４（図２を参照しなさい）を具備するストレス感知手段（図１Ａと図１Ｂに示しない）と、を含む。

図２は、図１Ａと図１Ｂのストレスセンサーの底面を示す図である。図１Ａ、図１Ｂ及び図２に示すように、前記方向制御部品１３は、前記回路基板１２の上面１２１に設置され、複数の前記ストレス感知抵抗１４は、前記回路基板１２の底面１２２に設置されている。前記ストレス感知抵抗１４は、Ｘ方向に沿って配列されるＸ方向ストレス感知抵抗１４１、１４２と、Ｙ方向に沿って配列されるＹ方向ストレス感知抵抗１４３、１４４と、を含む。使用者の指で前記方向制御部品１３を動かす場合、前記ストレス変形区域１２３がＸ方向又はＹ方向に沿って変形される一方、ストレス変形区域１２３の附近に位置するストレス感知抵抗１４の抵抗値が変える。前記ストレスセンサー１０に電気接続されるマイクロプロセッサー又は抵抗値検出装置はストレス感知抵抗１４の抵抗値の変化を検出する一方、前記抵抗値の変化に従ってディスプレー上のマウスカーソルを動かす。

上述したように、前記ストレスセンサー１０は多層の部品で構成されている。前記固定用ボルト１６２を前記固定部品１５の固定用穴１６１に係合させることにより、前記ストレスセンサー１０を他の電子装置（例えばキーボード）に装着させる場合、電子装置の厚さが厚くなり、重さが重くなる可能性がある。且つ、前記ストレスセンサー１０を構成する部品の数量が多いので、組立てる効率が悪くなり、製造コストが高くなる欠点がある。

本発明の主な目的は、小型化を実現し、コストを削減することができるストレスセンサーを提供することにある。本発明の他の目的は、組立てる効率を向上させることができるストレスセンサーの組立方法を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明では、回路基板と、方向制御部品と、底部金属板と、を含むストレスセンサーを提供する。前記回路基板は、ストレス変形区域及びストレス変形区域に設けられる複数のストレス感知抵抗から構成されるストレス感知手段を具備する。前記方向制御部品は、前記回路基板の上面に設置され、且つ前記ストレス感知手段に連結される。前記底部金属板は、前記回路基板の複数の固定用辺と接着する接着剤塗布用区域を具備する。

前記ストレスセンサーにおいて、前記回路基板の一部分の固定用辺には、回路基板の中心へ切欠される切欠部が形成され、各々の切欠部には、コネクティングフィンガー（ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ ｆｉｎｇｅｒ）が形成されている。前記コネクティングフィンガーの材料は、銅箔（ｃｏｐｐｅｒ ｆｏｉｌ）などを含む。前記接着剤塗布用区域に塗布する接着材料は、銅スズ合金、はんだ接着材料などを含む。前記底部金属板の少なくとも１つの接着剤塗布用区域には、前記接着材料が希望しない区域に流れて入ることを防ぐための複数の接着材料流動防止用穴部が形成されている。前記底部金属板には、ボルトなどと係合してストレスセンサーを電子装置に装着させる装着用穴部が形成されている。前記装着用穴部の強度を強めるために、装着用穴部を底部金属板から突出して形成することができる。

前記底部金属板の所定の区域には、前記回路基板のストレス変形区域が変形するように、必要な空間を提供する凹部が形成されている。

上記課題を解決するために本発明では、回路基板と、方向制御部品と、前記回路基板の複数の固定用辺を接着させる接着剤塗布用区域を具備する底部金属板と、を含むストレスセンサーの組立方法を提供する。この組立方法は、前記方向制御部品を前記回路基板の上面に設置させるステップと、前記回路基板の複数の固定用辺を前記底部金属板の少なくとも１つの接着剤塗布用区域に接着させるステップと、含む。

前記ストレスセンサーの組立方法は、固定手段を介して前記ストレスセンサーを電子装置に装着させるステップと、信号転送線の複数の接続部を別々に前記回路基板の上面の複数の接続部に電気接続させるステップと、をさらに含む。

上述したように、前記底部金属板には、前記回路基板の複数の固定用辺と接着する接着剤塗布用区域が形成されている。ソルダーペースト、熱固型接着材料などの接着材料を使って、前記回路基板を前記底部金属板に装着させる場合、接着剤塗布用区域の接着材料が回路基板と底部金属板との間の接着力を向上させることができる。且つ、従来のストレスセンサーと比較してみると、本発明のストレスセンサーは部品数量が少なく、サイズが小さく、コストが低い利点がある。上述したストレスセンサーの組立方法で、前記回路基板を直接に前記底部金属板に接着させるので、ストレスセンサーの組立てる効率向上させることができる。

従来の技術に係るストレスセンサーの斜視図である。 図１Ａのストレスセンサーの斜視分解図である。 図１Ａと図１Ｂのストレスセンサーの底面を示す図である。 回路基板と方向制御部品が係合される本発明の第一実施形態に係るストレスセンサーの表面図である。 図３Ａのストレスセンサーの底部金属板３７を示す表面図である。 本発明の第一実施形態に係るストレスセンサーの組立てる状態を示す透明図である。 図４Ａの切断線４３に沿うストレスセンサー４１の断面を示す図である。 図４Ａのストレスセンサーを電子装置に組立てる状態を示す図である。 本発明のストレスセンサーの主な部品を示す分解図である。 図５Ａのストレスセンサーの主な部品を組立てる状態を示す図である。

図３Ａは、回路基板と方向制御部品が係合される本発明の第一実施形態に係るストレスセンサーの表面図である。本発明のストレスセンサーは、電子装置の方向制御装置にとして使うことができる。前記ストレスセンサーは、回路基板３０と、方向制御部品３４と、底部金属板３７（図３Ｂを参照しなさい）と、を含む。以下、まず前記ストレスセンサーの回路基板３０と方向制御部品３４に対して説明する。図３Ａに示すように、前記回路基板３０は、上面（図面に示しなし）と底面３２具備する正八角形である。前記回路基板３０の所定の位置には、ストレス変形区域（図面に示しなし）及びストレス感知抵抗３３を具備するストレス感知手段が設けられている。前記回路基板３０の上面には、対応する信号転送線の接続部５２１（図４Ｃで説明する）と電気接続する複数の接続部３１が設けられている。前記回路基板３０が正八角形に形成されるものは、円形又は正方形に形成されるものより接続面積を大きくすることができる。他の実施形態で、回路基板３０の形状を接続面積を大きくすることができる他の形状に設けることもできる。前記電子装置は、ノートブック、マウス、キーボード、手持ち式制御装置、ジョイースティック（ｊｏｙｓｔｉｃｋ）等を指す。

前記方向制御部品３４は、前記ストレス感知手段、特に前記ストレス感知抵抗３３に接続するように前記回路基板３０の上面に設置されている。前記ストレス感知手段のストレス変形区域は、前記方向制御部品３４が設置される位置に位置している。前記回路基板３０は、離間して形成される４つの固定用辺３５１、３５２、３５３、３５４を含む。各々の固定用辺３５１、３５２、３５３、３５４には、回路基板３０の中心へ切欠される円弧形の切欠部が２つずつ形成されている。前記切欠部は、前記回路基板３０を製造する時プレスの方法で形成することができる。前記切欠部の円弧の長さは、前記回路基板３０のサイズに従って決める。各々の固定用辺３５１、３５２、３５３又は３５４の２つの切欠部は、接近するように離間して形成され、形状は半円形又は半円より小さし円弧形である。

各々の切欠部には、コネクティングフィンガー３６（ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ ｆｉｎｇｅｒ）が形成されている。各々の固定用辺３５１、３５２、３５３、３５４に切欠部が２つずつ形成されているので、直線に形成される固定用辺より接続面積を増やすことができる。即ち、固定用辺と接着材料（ソルダーペースト（ｓｏｌｄｅｒ ｐａｓｔｅ）などの熱固型材料を指す）との間の接着面積を増やす。前記コネクティングフィンガー３６の材料は、銅箔（ｃｏｐｐｅｒ ｆｏｉｌ）などを含む。

図３Ｂは、図３Ａのストレスセンサーの底部金属板３７を示す表面図である。図３Ｂに示す底部金属板３７で、前記ストレス変形区域と相対する区域には、前記ストレス感知抵抗３３が変形するようにする凹部３８が形成されている。即ち、前記凹部３８は、前記ストレス感知抵抗３３が変形できるように変形用空間を提供する。前記底部金属板３７には、接着材料を塗布するための複数の接着剤塗布用区域３９１、３９２、３９３が形成されている。前記底部金属板３７の製造工程を簡単にするために、前記凹部３８が形成される接着剤塗布用区域３９２に、他の区域（凹部３８が形成されない区域）の接着材料と同じな接着材料を塗布するか、他の区域の接着材料と違う接着材料を塗布することができる。前記接着剤塗布用区域３９１、３９２、３９３に塗布される接着材料は、銅スズ合金、はんだ接着材料などを含む。前記回路基板３０と前記底部金属板３７は、熱固型接着材料などで接着させることができる。前記底部金属板３７は、通常鉄、ステンレスなどの材料で製造したので、回路基板３０と底部金属板３７とが接着されるか心配するかも知らないが、本実施形態の前記底部金属板３７に複数の接着剤塗布用区域３９１、３９２、３９３が形成されているので、回路基板３０と底部金属板３７との間の接着効果をしっかり向上させることができる。

前記回路基板３０の固定用辺３５１、３５２、３５３、３５４は、別々に前記底部金属板３７の接着剤塗布用区域３９１、３９２、３９３と位置するように設けられている。即ち、接着材料により前記回路基板３０の固定用辺３５１、３５２、３５３、３５４が別々に前記底部金属板３７の接着剤塗布用区域３９１、３９２、３９３にしっかり接着することができる。前記接着材料が前記ストレス変形区域又は希望しない区域に流れて入ることを防ぐために、前記底部金属板３７に複数の接着材料流動防止用穴部３９１１、３９１２、３９２１、３９２２、３９２３、３９２４、３９３１、３９３２などを形成することができる。前記接着材料流動防止用穴部３９１１、３９１２、３９２１、３９２２、３９２３、３９２４、３９３１、３９３２は、前記固定用辺３５１、３５２、３５３、３５４が前記接着剤塗布用区域３９１、３９２、３９３に置かれる位置の附近にそれぞれ形成されている。

前記接着材料が前記ストレス変形区域又は希望しない区域に流れて入ることをしっかり防ぐために、前記接着材料流動防止用穴部３９１１、３９１２、３９２１、３９２２、３９２３、３９２４、３９３１、３９３２の垂直幅を前記接着剤塗布用区域３９１、３９２、３９３の垂直幅より少し大きくした方がよい。且つ、前記接着材料が前記凹部３８内に流れて入ることを防ぐために、前記接着材料流動防止用穴部３９２２と３９２４との間の距離を前記凹部３８の内径より少し大きくした方がよい。

前記ストレスセンサーを前記電子装置（例えばキーボードなど）に装着させるために、装着用穴部４０１、４０２、４０３を形成することができる。組立てる過程を簡単にするために、前記装着用穴部４０１、４０２、４０３の内面にねじ山を形成して、組立てる場合ボルトなどを直接に前記装着用穴部４０１、４０２、４０３に装着させることができる。前記装着用穴部４０１、４０２、４０３の強度を強めるために、図面のように装着用穴部が前記底部金属板３７から突出するように形成することができる。

図４Ａは、本発明の第一実施形態に係るストレスセンサーの組立てる状態を示す透明図である。図４Ａに示すストレスセンサー４１で、回路基板３０と底部金属板３７が重なる一方、接着材料４２により接着されている。前記接着材料４２は、前記回路基板３０の固定用辺と切欠部に塗布され、接着材料流動防止用穴部により所定の位置に止まっている。

前記底部金属板３７に複数の接着剤塗布用区域３９１、３９２、３９３が形成されている。従って、ソルダーペースト（ｓｏｌｄｅｒ ｐａｓｔｅ）を介して回路基板３０を底部金属板３７に組立てる場合、底部金属板３７に形成される複数の接着剤塗布用区域３９１、３９２、３９３により、回路基板３０と底部金属板３７との間の接着力を向上させることができる。本発明のストレスセンサーは従来のストレスセンサーより、部品数量が少なく、サイズが小さく、コストが低い利点がある。

図４Ｂは、図４Ａの切断線４３に沿うストレスセンサー４１の断面を示す図である。図４Ｂに示すように、方向制御部品３４はラバー材料４５（ｒｕｂｂｅｒ）により回路基板３０の上面に固定され、前記回路基板３０は接着剤塗布用区域３９１、３９２、３９３に塗布される接着材料４２により前記底部金属板３７に接着されている。前記底部金属板３７の所定の区域に変形用凹部３８が形成されているので、前記回路基板３０の底面に設けられるストレス感知抵抗３３が自由に変形することができる。

図４Ｃは、図４Ａのストレスセンサーを電子装置に組立てる状態を示す図である。図に示すストレスセンサー４１で、前記回路基板３０は接着材料４２により前記底部金属板３７に接着され、前記ストレスセンサー４１はそれぞれ装着用穴部４０１、４０２、４０３に係合されるボルトにより前記電子装置５１に装着される。信号転送線５２の複数の接続部５２１は、別々に前記回路基板３０の上面に形成される複数の接続部３１に電気接続されている。前記回路基板３０の接続部３１に電気接続されない前記信号転送線５２の他端は、前記電子装置５１の内部に設置されるマイクロプロセッサーまたはロジックボード（ｌｏｇｉｃ ｂｏａｒｄ）に電気接続されている。

以下、図３Ａ、図３Ｂ及び図４Ａを参照しながら、本発明のストレスセンサーの組立てるステップを説明する。まず、前記方向制御部品３４を回路基板３０の上面に装着させた後、前記回路基板３０の固定用辺３５１、３５２、３５３、３５４を前記底部金属板３７の接着剤塗布用区域３９１、３９２、３９３に接着させる。この場合、前記固定用辺３５１、３５２、３５３、３５４により前記底部金属板３７が前記回路基板３０の底面に装着される。前記回路基板３０の固定用辺３５１、３５２、３５３、３５４を前記底部金属板３７の接着剤塗布用区域３９１、３９２、３９３に接着させる場合、ソルダーペースト（ｓｏｌｄｅｒ ｐａｓｔｅ）などの接着材料を使う。

図４Ｃを参照しなさい。上述したストレスセンサーの組立てるステップは、ボルトなどを介して前記ストレスセンサーを前記電子装置５１に装着させるステップと、信号転送線５２の複数の接続部５２１を別々に前記回路基板３０の複数の接続部３１に電気接続させるステップをさらに含む。

図５Ａは、本発明のストレスセンサーの主な部品を示す分解図であり、図５Ｂは、図５Ａのストレスセンサーの主な部品を組立てる状態を示す図である。図５Ａで、方向制御部品３４はラバー材料４５により回路基板３０に固定され、前記回路基板３０の接続部３１は前記信号転送線５２の接続部５２１に（図４Ｃを参照しなさい）電気接続され、前記固定用辺３５１、３５２、３５３、３５４を前記底部金属板３７の接着剤塗布用区域３９１、３９２、３９３に接着される。回路基板３０と底部金属板３７が重なる状態は、図５Ｂを示すことができる。前記接着材料４２で前記回路基板３０を前記底部金属板３７に接着させる場合、接着材料４２の一部分が固定用辺３５４と接着材料流動防止用穴部３９２３との間の区域で露出される。

３０ 回路基板
３１ 接続部
３２ 底面
３３ ストレス感知抵抗
３４ 方向制御部品
３５１、３５２、３５３、３５４ 固定用辺
３６ コネクティングフィンガー
３７ 底部金属板
３８ 凹部
３９１、３９２、３９３ 接着剤塗布用区域
３９１１、３９１２、３９２１、３９２２、３９２３、３９２４、３９３１、３９３２ 接着材料流動防止用穴部
４０１、４０２、４０３ 装着用穴部
４１ ストレスセンサー
４２ 接着材料
４３ 切断線
４５ ラバー材料
５１ 電子装置
５２ 信号転送線
５２１ 接続部

Claims (12)

1. ストレス変形区域及びストレス変形区域に設けられる複数のストレス感知抵抗から構成されるストレス感知手段を具備する回路基板と、
   前記回路基板の上面に設置され、且つ前記ストレス感知手段に連結される方向制御部品と、
   第１の接着材料が塗布される少なくとも一つの接着剤塗布用区域を具備する底部金属板と、
   前記回路基板の複数の固定用辺を前記少なくとも一つの接着剤塗布用区域に接着させ、前記第１の接着材料及び前記回路基板の前記複数の固定用辺と接着する第２の接着材料と、を含むことを特徴とするストレスセンサー。
2. 前記回路基板の外形が正八角形であることを特徴とする請求項１に記載のストレスセンサー。
3. 前記回路基板の一部分の固定用辺には、固定用辺と接着剤塗布用区域との間の接続面積を増やす切欠部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のストレスセンサー。
4. 前記切欠部には、銅箔（ｃｏｐｐｅｒ ｆｏｉｌ）などで形成されるコネクティングフィンガー（ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ ｆｉｎｇｅｒ）が形成されていることを特徴とする請求項３に記載のストレスセンサー。
5. 前記接着剤塗布用区域に塗布される前記第１の接着材料は、銅スズ合金を含むことを特徴とする請求項３に記載のストレスセンサー。
6. 前記底部金属板の少なく１つの接着剤塗布用区域には、接着材料流動防止用穴部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のストレスセンサー。
7. 前記底部金属板には、底部金属板から突出して形成する装着用穴部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のストレスセンサー。
8. 前記回路基板の上面には、信号転送線の複数の接続部と電気接続する複数の接続部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のストレスセンサー。
9. 前記底部金属板の所定の区域には、前記回路基板のストレス変形区域が変形するように、必要な空間を提供する凹部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のストレスセンサー。
10. 回路基板と、方向制御部品と、前記回路基板の複数の固定用辺を接着させ、且つ第１の接着材料が塗布される少なくとも一つの接着剤塗布用区域を具備する底部金属板と、を含むストレスセンサーの組立方法において、
    前記方向制御部品を前記回路基板の上面に設置させるステップと、
    前記第１の接着材料及び前記回路基板の前記複数の固定用辺と接着する第２の接着材料により、前記回路基板の前記複数の固定用辺を前記底部金属板の少なくとも１つの接着剤塗布用区域に接着させるステップと、を含むことを特徴とするストレスセンサーの組立方法。
11. 固定手段を介して前記ストレスセンサーを電子装置に装着させるステップと、信号転送線の複数の接続部を別々に前記回路基板の上面の複数の接続部に電気接続させるステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載のストレスセンサーの組立方法。
12. 前記固定手段がボルトであることを特徴とする請求項１１に記載のストレスセンサーの組立方法。

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