JP5932594B2 - 荷重検出装置及び前記荷重検出装置を用いた電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、電子機器を構成するパネル下に配置されて荷重検出を行う荷重検出装置に関する。

特許文献１には、情報入力装置に関する発明が開示されている。特許文献１では、初期荷重付与部材により、圧力検出部に初期荷重をかけておく構成となっている。

特許文献２には、荷重センサに関する発明が開示されている。特許文献２における荷重センサは、ダイヤフラムと、ダイヤフラムの上面に配置された駆動体と、駆動体に弾性体を介して前記駆動体の上面側に配置された操作体と、を有して構成される。操作体が押圧されると、弾性体を介して駆動体が押圧され、それによりダイヤフラムが高さ方向に変位する構成となっている。

ＷＯ２０１０／１１３６９８ 特開２００４−２７９０８０号公報

特許文献１では、露出状態の荷重センサを電子機器内に組み込む構成であるため、ハンドリング性が悪かった。

一方、特許文献２ではケース体にダイヤフラムを配置しているため、センサ部に該当するダイヤフラムに直接触れることはない。しかしながら特許文献２では、部品点数が多く荷重検出装置の小型化を適切に促進できない問題があった。

すなわち特許文献２によれば、ダイヤフラムに荷重を伝えるための部材として、ダイヤフラムの上面側に駆動体、弾性体及び操作体を配置しており、部品点数が多く、この結果、低背化が困難であった。

また特許文献２では、操作体の下面をダイヤフラム周辺部への当接面としたストッパ機構を設けている。しかしながら、操作体が直接、ダイヤフラムに接触して、操作体の変位を止める構成であるため、ストッパ機構が発揮された際、ダイヤフラムに過度の負担がかかり、ダイヤフラム（センサ部）が損傷したり、またセンサ感度が低下する等の問題があった。

そこで本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、特に、良好なハンドリング性及び小型化を実現でき、良好なセンサ感度を備えた荷重検出装置及び前記荷重検出装置を用いた電子機器を提供することを目的とする。

本発明における荷重検出装置は、上面側が開口された有底の収納部を有するケースと、突起状の受圧部を前記収納部の底面側に向けて前記収納部内に収納された荷重センサと、前記荷重センサの上面側に配置され、荷重を受けて前記荷重センサを高さ方向に押圧する弾性体と、を有し、前記弾性体の上面が、前記ケースの上面よりも突出しており、前記ケースの上面は、前記荷重を受けた際に前記弾性部材の変位を制限するストッパ面として構成されることを特徴とするものである。

本発明によれば、荷重センサをケースの収納部内に収納した状態としているため、荷重検出装置を取り扱う際、荷重センサに直接触れることはなく、よってハンドリング性に優れる。また、荷重センサの上面側に弾性体を配置し、弾性体により荷重センサの上面を押圧する構成としている。このとき本発明では荷重センサの突起状の受圧部を収納部の底面側に向けたので、例えば、荷重センサと弾性体との間に剛性の部材を配置せずとも、荷重センサの受圧部を適切に押圧することができる。このように本発明では弾性体から荷重センサに荷重を伝える構成としており、従来に比べて部品点数が少なくて済み、荷重検出装置の小型化を実現できる。また、荷重センサの突起状の受圧部を収納部の底面側に向けて、荷重センサに効率よく荷重を伝えることができるようにするとともに、荷重センサの上面に直接あるいは間接的に弾性体が当接する構成であるため、強い衝撃が加わったような場合でも、弾性体である程度衝撃を吸収でき、過度の負担が荷重センサにかからないようにできる。よって、良好で安定したセンサ感度を得ることができる。

また本発明では、弾性体の上面をケースの上面よりも上方に突出させて、ケースの上面をストッパ面とした。このため、例えば、荷重検出装置の上側に高さ方向に変位可能なパネルを配置した構成とした場合、ストッパ面に、パネルを当接させることで、それ以上、パネルが高さ方向に変位することを防止できる。また従来のように荷重センサ自体に部材を当接させてストッパ機構を発揮させる構成ではなく、ケースの上面でパネルを受け止めてストッパ機構を発揮させる構成であるから、ストッパ機構が作用した際、従来に比べて荷重センサに過度の負担がかからず、荷重センサが損傷を受けることを抑制でき、また良好なセンサ感度を維持することができる。

また本発明では、前記荷重センサの前記受圧部と反対側の面には電極部が設けられており、前記荷重センサと前記弾性体の間には、前記荷重センサの前記電極部と電気的に接続されるフレキシブルプリント基板が配置されていることが好ましい。本発明では、荷重センサの受圧部を収納部の底面側に向け、受圧部の反対側の電極部が設けられた面を上面に向けた。そのため、荷重センサと弾性体との間にフレキシブルプリント基板を組み込むことで、フレキシブルプリント基板と荷重センサの電極部とを電気的に接続できる。このようにフレキシブルプリント基板を簡単かつ適切に荷重検出装置に組み込むことができる。またこの構成では、荷重センサと弾性体との間にフレキシブルプリント基板が介在するため、弾性体が直接、荷重センサを押圧せずフレキシブルプリント基板を介して押圧する構成となる。

また本発明では、前記収納部には、高さ方向に連続した第１の収納部及び第２の収納部が設けられ、前記第１の収納部は前記収納部の下側に位置し、前記第２の収納部は前記収納部の上側に位置しており、
前記ケースの上面と前記第１の収納部の底面との間の位置には中間面が設けられており、前記第２の収納部は、前記中間面と、前記中間面と前記ケースの上面との間を繋ぐ側壁面とにより形成され、
前記フレキシブルプリント基板及び前記弾性体は前記第２の収納部に収納され、前記フレキシブルプリント基板と前記中間面との間にはギャップＧ１が設けられていることが好ましい。これによって中間面よりも下側に配置された荷重センサに、荷重が印加される前の状態において、ケースを介して外部から加えられた荷重や応力が荷重センサに作用しないようにできる。また、フレキシブルプリント基板及び弾性体を第２の収納部に適切かつ容易に収納することができる。またこのとき、第２の収納部内にて、フレキシブルプリント基板及び弾性体の位置決めを適切に行うことができる。

また本発明では、
前記弾性体には、前記荷重センサと高さ方向にて対向する位置に設けられた突出部と、前記突出部の周囲に前記突出部よりも薄肉の周辺部とが設けられており、
前記周辺部が前記中間面の上方に存在していることが好ましい。

これにより弾性体の突出部を外方に露出させた状態として、弾性体の周辺部を第２の収納部内に適切に収めることができる。

また、前記周辺部の上面にギャップＧ２を介して抜け止め防止部材が設けられていることが好ましい。これによりケース内に、荷重センサ、フレキシブルプリント基板及び弾性体を適切に収納できる。また、荷重が印加される前の状態において、抜け止め防止部材に荷重や応力が加わっても、それらが荷重センサに作用しないようにできる。

また本発明における電子機器は、上記のいずれかに記載された荷重検出装置と、操作面を備えるパネルと、を有し、
前記パネルは、前記荷重検出装置の上面側にて高さ方向に変位可能に配置されており、前記操作面が押圧された際の押圧情報は、前記荷重センサが前記弾性体を介して荷重を受けることで検出されることを特徴とするものである。

本発明の電子機器によれば、小型化された荷重検出装置を組み込んだことで電子機器の小型化（低背化）を実現できる。また、本発明の荷重検出装置は、荷重センサに効率よく荷重を伝えることができ、また強い衝撃が加わったような場合でも、過度の負担が荷重センサにかからないようにできるため、良好で安定したセンサ感度を得ることができる。したがって、このような荷重検出装置を電子機器に組み込むことで、電子機器としての良好なセンサ感度及び安定したセンサ感度を得ることができる。

本発明の荷重検出装置によれば、荷重センサをケースの収納部内に収納した状態としているため、荷重検出装置を取り扱う際、荷重センサに直接触れることはなく、よってハンドリング性に優れる。また、荷重センサの上面側に弾性体を配置し、弾性体により荷重センサの上面を押圧する構成としている。このとき本発明では荷重センサの突起状の受圧部を収納部の底面側に向けたので、例えば、荷重センサと弾性体との間に剛性の部材を配置せずとも、荷重センサの受圧部を適切に押圧することができる。このように本発明では弾性体から荷重センサに荷重を伝える構成にしており、従来に比べて部品点数が少なくて済み、荷重検出装置の小型化を実現できる。また、荷重センサの突起状の受圧部を収納部の底面側に向けて、荷重センサに効率よく荷重を伝えることができるようにしたのとともに、荷重センサの上面に直接あるいは間接的に弾性体が当接する構成であるため、強い衝撃が加わったような場合でも、弾性体である程度衝撃を吸収でき、過度の負担が荷重センサにかからないようにできる。よって、良好で安定したセンサ感度を得ることができる。

図１は、本発明の実施形態における荷重検出装置の斜視図である。 図２は、本発明の実施形態における荷重検出装置の分解斜視図である。 図３は、本発明の実施形態における荷重検出装置を図１に示すＡ−Ａ線に沿って高さ方向に切断し矢印方向から見た縦断面図である。 図４（ａ）は、本発明の実施形態の荷重検出装置を電子機器に組み込んだ状態を示す部分縦断面図であり、図４（ｂ）は、パネルが押圧されてストッパ機構が発揮された状態を示す電子機器の部分縦断面図である。 図５は、電子機器の平面図である。 本発明における荷重センサの構造の一例であり、図６（ａ）は、部分縦断面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す荷重センサを構成するセンサ基板の平面図である。

図１は、本発明の実施形態における荷重検出装置の斜視図、図２は、本発明の実施形態における荷重検出装置の分解斜視図、図３は、本発明の実施形態における荷重検出装置を図１に示すＡ−Ａ線に沿って高さ方向に切断し矢印方向から見た縦断面図、図４（ａ）は、本発明の実施形態の荷重検出装置を電子機器に組み込んだ状態を示す部分縦断面図であり、図４（ｂ）は、パネルが押圧されてストッパ機構が発揮された状態を示す電子機器の部分縦断面図、図５は、電子機器の平面図、図６は、本発明における荷重センサの構造の一例であり、図６（ａ）は、部分縦断面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す荷重センサを構成するセンサ基板の平面図である。

図１，図２，図３に示す荷重検出装置１は、ケース２と、荷重センサ３と、フレキシブルプリント基板４と、補強板５と、ラバー部材６（弾性体）と、フレーム（抜け止め防止部材）７と、を有して構成される。

図１，図２，図３に示すようにケース２は外面として、前面２ａ、後面２ｂ、側面２ｃ，２ｄ，下面２ｅ及び上面２ｆを有する。ケース２には、上面２ｆ側が開口部８とされた有底の収納部９が設けられている。収納部９は、高さ方向（Ｚ１−Ｚ２）に連続した（一体化した）第１の収納部９ａと第２の収納部９ｂとで構成されている。第１の収納部９ａは、収納部９の下側に位置し、底面９ａ１とその四方が側壁面９ａ２で囲まれた形状となっている（図３参照）。また図３に示すように、第１の収納部９ａの底面９ａ１には、中央に向かって盛り上がる曲面部１０とその中央にて凹む凹面部９ａ３とが設けられている。ただし図３の断面構造は一例であり、底面９ａ１は平坦な面であってもよい。

第２の収納部９ｂは収納部９の上側に位置する。図２，図３に示すように、ケース２の上面２ｆと収納部（第１の収納部９ａ）の底面９ａ１との間の位置に中間面１１が設けられており、この中間面１１と、中間面１１と上面２ｆとの間を繋ぐ側壁面１２とにより第２の収納部９ｂが構成されている（図３参照）。中間面１１は、Ｘ１−Ｘ２方向とＹ１−Ｙ２方向とからなる平面であることが好ましい。

図２，図３に示すように中間面１１には上方（Ｚ１）に向けて突出したボス１５が設けられている。

荷重センサ３は、図３に示すように、センサ本体２０と、モールド部２１と配線基板２２とを有して構成される。

以下、図６を用いて荷重センサ３の構成について詳しく説明する。図６（ａ）に示すようにセンサ本体２０は、第１の基板２３と第２の基板２４とを有して構成される。第１の基板２３には、変形部２５と、変形部２５の下面２５ａに下方（Ｚ２）に向けて突出する突起状の受圧部２６が設けられる。変形部２５は、荷重により高さ方向（Ｚ１−Ｚ２）に変形可能な部分である。

第１の基板２３や第２の基板２４は例えばシリコン基材で形成される。図６（ａ）（ｂ）に示すように、第１の基板２３の上面には、歪検出素子として複数のピエゾ抵抗素子（荷重検出部）２７、複数の電気接続部２８、各ピエゾ抵抗素子２７と各電気接続部２８間を繋ぐ複数の回路配線部２９が設けられる。

複数のピエゾ抵抗素子２７は、変形部２５の周囲に沿って、隣り合う素子同士が９０°異なる位相で配置される。受圧部２６で受けた荷重により変形部２５が変位すると、その変位量に応じて複数のピエゾ抵抗素子２７の電気抵抗が変化し、各ピエゾ抵抗素子２７によって構成されたブリッジ回路の中点電位が変化することで、出力を得ることが出来る。

図６（ａ）に示すように、各ピエゾ抵抗素子２７、各電気接続部２８、及び各回路配線部２９は、絶縁層３０により覆われている。

図６（ａ）（ｂ）に示すように、第１の基板２３の上面には、変形部２５の周縁部を囲むようにセンサ側接合層３１が形成されている。図６（ｂ）に示すように、センサ側接合層３１は閉じた形態であることが好適である。

図６（ｂ）に示すように、各電気接続部２８は、第１の基板２３の上面側に形成された各回路配線部２９を介して各ピエゾ抵抗素子２７に電気的に接続されている。

第２の基板２４の裏面には、第１の基板２３に形成されたセンサ側接合層３１と対応するベース側接合層３３が形成されている。また図６（ａ）に示すように、第２の基板２４の裏面には、複数の電気配線部３４が形成されており、電気配線部３４の表面には第１の基板２３から離れた位置に電極パッド部３６が形成されている。

図６（ａ）に示すように、第１の基板２３と第２の基板２４とはセンサ側接合層３１とベース側接合層３３とを対向させた状態で接合されて、変形部２５に対する変位空間４５が設けられている。

センサ本体２０の上面には配線基板２２が設けられている。配線基板２２の裏面に形成された接続導電層４１と電極パッド部３６間がボンディングワイヤ４２により電気的に接続される（ワイヤーボンディング）。

図３や図６（ａ）に示すように配線基板２２の裏面からセンサ本体２０の周囲にかけて封止樹脂によるモールド部２１が設けられている。これにより荷重センサ３は図２に示すようにパッケージ化されている。図６（ａ）に示すように、受圧部２６は、モールド部２１の裏面から露出した状態となっている。

図３、図６（ａ）に示すように、配線基板２２には接続導電層４１と電気的に接続され配線基板２２を貫通する内部配線層４６が設けられ、前記内部配線層４６は、配線基板２２の表面（荷重センサ３の上面３ａ）に設けられた電極部４７と電気的に接続されている。

図３に示すように、荷重センサ３の突起状の受圧部２６をケース２の収納部９の底面９ａ１（図３での凹部９ａ３の底面）に向けた状態で荷重センサ３を収納部９内に収納する。これにより、荷重センサ３の受圧部２６は、収納部９の底面９ａ１に当接した状態となっている。
図６に示した荷重センサ３の構成は一例であり、これ以外の構成であってもよい。

フレキシブルプリント基板４は、ベース板４ａと、ベース板４ａにプリントされた複数の配線部４ｂとを有して構成される。ベース板４ａは可撓性の基材である。各配線部４ｂの先端がベース板４ａの裏面に露出する接続端子部５０として構成され、図３に示すように荷重センサ３の電極部４７とフレキシブルプリント基板４の接続端子部５０とが電気的に接合されている。接合の仕方は特に限定するものではなく、例えば、半田や異方性導電材料等により接合される。

図２に示す補強板５はフレキシブルプリント基板４の先端部４ｄに接合されている。補強板５は例えばポリイミド樹脂による板材である。

図２に示すようにフレキシブルプリント基板４には貫通孔４ｃが設けられている。各配線部４ｂは貫通孔４ｃを避けて延出している。フレキシブルプリント基板４をケース２に組み込む際、この貫通孔４ｃにはケース２に設けられたボス１５が通される。

また図２に示すように、フレキシブルプリント基板４の先端部４ｄの左右両側には、左右方向（Ｘ１−Ｘ２）に延出する複数の延出部５１が、ベース板４ａと一体となって設けられている。図２に示すように、フレキシブルプリント基板４の先端部４ｄのＸ１側には２つの延出部５１がＹ１−Ｙ２方向に間隔５１ａを空けて設けられている。図２では、フレキシブルプリント基板４の先端部４ｄのＸ２側が一部隠れているが、Ｘ２側においても２つの延出部５１がＹ１−Ｙ２方向に間隔５１ａを空けて設けられている。先端部４ｄのＸ１側及びＸ２側のそれぞれに設けられた各延出部５１のＹ１−Ｙ２方向への間隔５１ａは、ケース２に設けられたボス１５の直径と略同一である。よって、フレキシブルプリント基板４をケース２に組み込んだとき、ボス１５によりフレキシブルプリント基板４のＸ１−Ｘ２方向及びＹ１−Ｙ２方向を位置決めできる。

なお、図２に示すように補強板５はフレキシブルプリント基板４の先端部４ｄと略同一の形状で形成されており、したがって補強板５にも複数の延出部５２が設けられている。また図２には見えていないが、補強板５のＹ２側の端部にはフレキシブルプリント基板４の貫通孔４ｃを通過したボス１５に対する切欠や穴が設けられている。以上により、補強板５を備えたフレキシブルプリント基板４の先端部４ｄが適切にケース２内にて位置決めされるようになっている。

図２、図３に示すように、補強板５の周辺部５ｂ（補強板５の中央領域を除く周囲の領域であり、延出部５２を含む）、フレキシブルプリント基板４の先端部４ｄの周辺部４ｄ１（先端部４ｄの中央領域を除く周囲の領域であり、延出部５１を含む）は、ケース２の中間面１１と高さ方向（Ｚ１−Ｚ２）で対向した位置に設けられている。

また図３に示すように、フレキシブルプリント基板４の先端部４ｄの周辺部４ｄ１と中間面１１との間には、ギャップＧ１（間隔）が設けられている。

図２，図３に示すラバー部材（弾性体）６には、突出部６ａと、突出部６の周囲に突出部６ａよりも薄肉の周辺部６ｂとが設けられている。

図３に示すように突出部６ａは高さ方向（Ｚ１−Ｚ２）にて荷重センサ３と対向する位置に設けられている。

図３に示すようにラバー部材６の下面６ｃは平坦面で形成されており、平坦な補強板５と対向している（当接している）。ラバー部材６は補強板５に固定されていなくてもよいし、接着等で固定されていてもよい。

図１，図２，図３に示すラバー部材６の突出部６ａの上面６ａ１は、電子機器内に組み込まされたときにパネル６０に当接する当接面（図４参照）を構成している。

また図２，図３に示すラバー部材６の周辺部６ｂにもフレキシブルプリント基板４の先端部４ｄ及び補強板５と同様に複数の延出部５３が、Ｘ１側部及びＸ２側部の両側に設けられている。ラバー部材６をケース２内に組み込む際、これら延出部５３の間の間隔５３ａ内にボス１５を介在させることで、ラバー部材６の位置決めを適切に行うことができる。

ラバー部材６は、高さ方向（Ｚ１−Ｚ２）に弾性変形可能なゴム材であり、特に材質を限定するものではない。またラバー部材６の部分は弾性を有する物質（弾性体）であればよく、したがってゴム材に限定するものではない。例えば、ばね材とすることもできる。ただし、ゴム材としたほうが、所定形状に成型加工を簡単に行うことができ、また小型化にも有利である。また図２，図３に示すようにラバー部材６を突出部６ａとその周囲に位置する周辺部６ｂとで構成することで、効率よく荷重センサ３に荷重を伝えることができるとともに、ラバー部材６をケース２内に適切に位置決めでき効果的である。

図３に示すようにラバー部材６の周辺部６ｂ（延出部５３を含む）及び補強板５の周辺部５ｂ（補強板５の中央領域を除く周囲の領域であり、延出部５２を含む）、フレキシブルプリント基板４の先端部４ｄの周辺部４ｄ１（先端部４ｄの中央領域を除く周囲の領域であり、延出部５１を含む）は、ケース２の中間面１１と高さ方向（Ｚ１−Ｚ２）で対向した位置に設けられている。

図１，図２，図３に示すフレーム７は、枠状の板材である。フレーム７の材質を特に限定するものではないが例えばフレーム７をＳＵＳ等の金属材料で形成することができる。

フレーム７には中央に大きな貫通孔７ａが設けられている。この貫通孔７ａにラバー部材６の突出部６ａが通され、図１に示すように突出部６ａの上面６ａ１が外部に露出した状態とされる。

図１，図２，図３に示すように、フレーム７には、周囲に複数の小穴７ｂが設けられている。これらの小穴７ｂは図１，図３に示すようにボス１５を通すためのものである。

ボス１５に通してフレーム７をケース２内に設置した後、ボス１５の表面を例えば熱カシメして、フレーム７をケース２内に固定する。どのようにフレーム７をケース２に固定するかは限定されない。例えば熱カシメ以外に接着してもよい。なお図３に示すようにフレーム７とラバー部材６の周辺部６ｂとの間にはギャップＧ２が設けられている。すなわち、ラバー部材６はケース２内である程度の自由度を有しており、弾性変形しやすい状態に設置されている。

ケース２に固定されるフレーム７を上面に設けることで、フレーム７を、荷重センサ３、フレキシブルプリント基板４（及び補強板５）、及びラバー部材６に対する抜け止め防止部材（蓋材）としている。

本実施形態の荷重センサ１によれば、ケース２内に、下から、荷重センサ３、フレキシブルプリント基板４、補強板５（フレキシブルプリント基板４にもともと補強板５がついていれば、補強板５を上面側に向け、フレキシブルプリント基板４の接続端子部５０（図３参照）を下側に向ける）、ラバー部材６及びフレーム７の順で配置し、ボス１５の表面を例えば熱カシメしてフレーム７をケース２内に固定する。なお荷重センサ３の電極部４７とフレキシブルプリント基板４の接続端子部５０とを予め半田等で接合した状態で、荷重センサ３及びフレキシブルプリント基板４をケース２内に収納することが好ましい。

図５に示すように本実施形態における荷重検出装置１は、パネル６０の下面に配置される。図５では、パネル６０の四隅に荷重検出装置１を配置したが、荷重検出装置１の数や配置場所を限定するものでない。

パネル６０、荷重検出装置１及び図示しない表示装置等を備えた電子機器は、携帯電話やゲーム機等の携帯用機器やカーナビゲーション、パーソナルコンピュータ等である。

図５に示すようにパネル６０の中央は入力領域６０ａであり、操作者が指等の操作体により入力操作可能な領域である。入力領域６０ａは表示領域でもあり、液晶ディスプレイなどの表示装置からの画像、映像を映し出すことが可能である。

図５に示すように入力領域６０ａの周囲に位置する周辺領域６０ｂは、加飾領域である。よって、周辺領域６０ｂの下面に荷重検出装置１を配置しても荷重検出装置１がパネル６０の表面側（操作面側）から透けて見えることはない。

パネル６０の入力領域６０ａを押圧すると、各荷重検出装置１の荷重センサ３が荷重を受ける。これにより各荷重検出装置１から出力が得られ、各出力に基づいて押圧力（荷重）やパネル６０の高さ方向への変位量などの押圧情報を検出することができる。ここで各出力からいかにして押圧情報を検出するかは既存の方法を用いることができる。

図４（ａ）に示すように、荷重検出装置１を構成するラバー部材６の突出部６ａの上面６ａ１は、パネル６０の下面６ｃに接している。よってパネル６０の操作面（表面）を操作、押圧したとき、荷重はパネル６０から直接、ラバー部材６に伝わる。

本実施形態では、ケース２の収納部９（第１の収納部９ａ）内では、荷重センサ３は、その突起状の受圧部２６を底面９ａ１側に向けた状態で収納されている。よって受圧部２６は底面９ａ１に当接した状態となっている。なお図４では、荷重センサ１の輪郭だけを示し図３に比べて簡略化した。

例えば、荷重センサ１の受圧部２６を上方に向けると、突起状の受圧部２６とラバー部材６とが対向する位置関係になるため、荷重を受けると、ラバー部材６内に受圧部２６がめり込んでしまい、押圧情報を適切に検出することができない。したがって、かかる場合、ラバー部材６と受圧部２６との間にＳＵＳ等の剛性の部材を介在させることが必要になるが、本実施形態では、受圧部２６を収納部９の底面９ａ１に向けたので、そのような硬い部材をわざわざ配置することが必要でない。ケース２は樹脂の成形品等であり、ラバー部材（弾性体）６よりも硬い材質（高剛性）である。このように本実施形態では、少なくともケース２と、ケース２内に収納される荷重センサ３及びラバー部材６を設ければ足りるため、荷重検出装置１の小型化（低背化）を促進することができる。すなわち本実施形態では荷重検出装置１において、荷重センサ３に荷重を伝達するための部材は、ラバー部材６（弾性体）のみ、あるいは主としてラバー部材６である。このため本実施形態では従来に比べてシンプルな構造にでき部品点数を少なくでき、このため荷重検出装置１全体の小型化を図ることが可能になっている。

また荷重センサ３をケース２の収納部９内に収納したことで、荷重検出装置１を取り扱う際、手に直接、荷重センサ３が触れることはなく良好なハンドリング性を得ることができる。

また、荷重センサ３の突起状の受圧部２６を収納部９の底面９ａ１側に向けて、荷重センサ３に効率よく荷重を伝えることができるようにしたのとともに、荷重センサ３の上面側にラバー部材６を配置した構成であるため、強い衝撃が加わったような場合でも、ラバー部材６で、ある程度衝撃を吸収でき、過度の負担が荷重センサ３にかからないようにできる。よって、良好で安定したセンサ感度を得ることができる。

本実施形態では、図４（ａ）に示すように、ラバー部材６の突出部６ａはケース２の上面２ｆよりも上方に突出した状態にあり、ケース２の上面２ｆがストッパ面となっている。

すなわち図４（ｂ）に示すように、パネル６０の下面６０ｃがケース２の上面２ｆに当接することで、パネル６０をそれ以上、下方に押圧できない状態にでき、パネル６０及びラバー部材６の高さ方向（Ｚ１−Ｚ２）への変位量を制限できる。

このように本実施形態では、ラバー部材６の上面６ａ１をケース２の上面２ｆよりも突出させて、ケース２の上面２ｆをストッパ面とした。これにより、簡単な構成でストッパ面を形成することができる。また本実施形態では、従来のように荷重センサに部材を当接させてストッパ機構を発揮させる構成ではなく、ケース２の上面２ｆでパネル６０を受け止めてストッパ機構を発揮させる構成であるから、ストッパ機構が作用した際、従来に比べて荷重センサ３に過度の負担がかからず、荷重センサ３が損傷を受けることを抑制でき、また良好なセンサ感度を維持することができる。

本実施形態では、荷重センサ３の受圧部２６と反対側の面には電極部４７が設けられており（図２、図３参照）、荷重センサ３とラバー部材６との間には、荷重センサ３の電極部４７と電気的に接続されるフレキシブルプリント基板４が配置されている。この形態と異なってフレキシブルプリント基板４を、荷重センサ３とラバー部材６との間に配置しないことも可能であるが、本実施形態のように、荷重センサ３とラバー部材６との間にフレキシブルプリント基板４を組み込むことで、フレキシブルプリント基板４と荷重センサ３の電極部４７とを簡単な構成で電気的に接続できる。このようにフレキシブルプリント基板４を簡単かつ適切に荷重検出装置１に組み込むことができる。またこの構成では、荷重センサ３とラバー部材６との間にフレキシブルプリント基板４が介在するため、ラバー部材６が直接、荷重センサ３を押圧せずフレキシブルプリント基板４を介して押圧する構成となる。

また、図２，図３等に示すようにラバー部材６には、荷重センサ３と高さ方向にて対向する位置に設けられた突出部６ａと、突出部６ａの周囲に突出部６ａよりも薄肉の周辺部６ｂとが設けられている。そして、周辺部６ｂの上面側に抜け止め防止部材としてのフレーム７が設けられている。これにより、ラバー部材６の突出部６ａを外方に突出させることができ、ラバー部材６から荷重センサ３に荷重を伝える構造にできるとともに、フレーム７をケース２に固定することでケース２内に荷重センサ３、フレキシブルプリント基板４及びラバー部材６を適切に収納できるため、荷重検出装置１のハンドリング性を向上させることができる。

また本実施形態では、図３に示すように、フレーム７と中間面１１との間に、ラバー部材６の周辺部６ｂ、補強板５の周辺部５ｂ、及びフレキシブルプリント基板４の周辺部４ｄ１を介在させ、フレキシブルプリント基板４と中間面１１との間、及び、フレーム７とラバー部材６の周辺部６ｂとの間にそれぞれギャップＧ１，Ｇ２を設けたことで、荷重が印加される前の状態において、ケース２やフレーム７に荷重や応力が加わっても、それらが荷重センサ３に作用しないようにでき、また中間面１１の位置で各部材の位置決めを適切に行うことができる。

本実施形態では、図４、図５に示すように、パネル６０下に本実施形態の荷重検出装置１を配置した電子機器によれば、小型化された荷重検出装置１を組み込んだことで電子機器の小型化（低背化）を実現できる。また、本実施形態の荷重検出装置１は、荷重センサ３に効率よく荷重を伝えることができ、また強い衝撃が加わったような場合でも、過度の負担が荷重センサ３にかからないようにできるため、良好で安定したセンサ感度を得ることができる。したがって、このような荷重検出装置１を電子機器に組み込むことで、電子機器としての良好なセンサ感度及び安定したセンサ感度を得ることができる。

１ 荷重検出装置
２ ケース
３ 荷重センサ
４ フレキシブルプリント基板
５ 補強板
６ ラバー部材
６ａ 突出部
６ｂ 周辺部
７ フレーム
９ 収納部
９ａ 第１の収納部
１１ 中間面
１５ ボス
２０ センサ本体
２１ モールド部
２２ 配線基板
２３ 第１の基板
２４ 第２の基板
２６ 受圧部
４７ 電極部
５０ 接続端子部
６０ パネル
６０ａ 入力領域
６０ｂ 周辺領域

Claims (6)

1. 上面側が開口された有底の収納部を有するケースと、突起状の受圧部を前記収納部の底面側に向けて前記収納部内に収納された荷重センサと、前記荷重センサの上面側に配置され、荷重を受けて前記荷重センサを高さ方向に押圧する弾性体と、を有し、
   前記弾性体の上面が、前記ケースの上面よりも突出しており、前記ケースの上面は、前記荷重を受けた際に前記弾性部材の変位を制限するストッパ面として構成されることを特徴とする荷重検出装置。
2. 前記荷重センサの前記受圧部と反対側の面には電極部が設けられており、前記荷重センサと前記弾性体の間には、前記荷重センサの前記電極部と電気的に接続されるフレキシブルプリント基板が配置されている請求項１記載の荷重検出装置。
3. 前記収納部には、高さ方向に連続した第１の収納部及び第２の収納部が設けられ、前記第１の収納部は前記収納部の下側に位置し、前記第２の収納部は前記収納部の上側に位置しており、
   前記ケースの上面と前記第１の収納部の底面との間の位置には中間面が設けられており、前記第２の収納部は、前記中間面と、前記中間面と前記ケースの上面との間を繋ぐ側壁面とにより形成され、
   前記フレキシブルプリント基板及び前記弾性体は前記第２の収納部に収納され、前記フレキシブルプリント基板と前記中間面との間にはギャップＧ１が設けられている請求項２記載の荷重検出装置。
4. 前記弾性体には、前記荷重センサと高さ方向にて対向する位置に設けられた突出部と、前記突出部の周囲に前記突出部よりも薄肉の周辺部とが設けられており、
   前記周辺部が前記中間面の上方に存在している請求項３記載の荷重検出装置。
5. 前記周辺部の上面にギャップＧ２を介して抜け止め防止部材が設けられている請求項４記載の荷重検出装置。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載された荷重検出装置と、操作面を備えるパネルと、を有し、
   前記パネルは、前記荷重検出装置の上面側にて高さ方向に変位可能に配置されており、前記操作面が押圧された際の押圧情報は、前記荷重センサが前記弾性体を介して荷重を受けることで検出されることを特徴とする電子機器。