JP6835475B2 - 面圧センサ - Google Patents

Description

本発明は、面圧センサに関する。

従来、荷重を受ける受圧ブロックと荷重に応じて抵抗が変化する感圧ゲージとの間に受圧ブロックよりも小さい面積を有する台部を設け、受圧ブロックが受ける荷重を、台部を介して感圧ゲージに伝達する面圧センサが知られている。（例えば、特許文献１参照）。

また従来、絶縁基板の表面の全周にわたって複数の歪抵抗素子が設けられた歪検出装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００３−０８３８２０号公報 特開２０１０−１０１６７８号公報

しかしながら、上記の技術では、面圧センサ又は歪検出装置の中心に作用する荷重と、中心から偏心した位置に作用する荷重（偏心荷重）とを判別することができない。また、複数の抵抗体のそれぞれに対応させて温度補償を行うための抵抗体を配置することが困難であるため、温度変化がある環境下において、検出精度が低下してしまうことがある。

そこで、上記課題に鑑み、温度変化がある環境において偏心荷重を検出することが可能な面圧センサを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、一実施形態において、面圧センサは、
基板と、
前記基板の表面に同心円状に３つ以上設けられ、荷重に応じて電気抵抗が変化する第１の抵抗体と、
前記第１の抵抗体のそれぞれに対応して同心円状に配置され、前記第１の抵抗体の温度の変化による電気抵抗の変化を補償する第２の抵抗体と、
外部から加わる荷重を受ける受圧部と、
前記受圧部が受けた荷重を前記第１の抵抗体に伝達する伝達部と、
を有し、
前記第２の抵抗体は、前記基板と前記伝達部とが接触する部分以外に設けられ、
前記伝達部は、平面視において、前記受圧部よりも小さく、前記第１の抵抗体よりも大きい面積を有し、
前記伝達部の中心径は、前記第１の抵抗体の中心径よりも小さい。

本実施形態によれば、温度変化がある環境において偏心荷重を検出することが可能な面圧センサを提供することができる。

第１実施形態に係る面圧センサの概略平面図である。 第１実施形態に係る面圧センサの概略平面図である。 第１実施形態に係る面圧センサの概略断面図である。 第１実施形態に係る面圧センサを用いた荷重の検出方法について説明する図（その１）である。 第１実施形態に係る面圧センサを用いた荷重の検出方法について説明する図（その２）である。 第２実施形態に係る面圧センサの概略平面図である。 第２実施形態に係る面圧センサの概略平面図である。 第２実施形態に係る面圧センサの概略断面図である。 第３実施形態に係る面圧センサの概略平面図である。 第３実施形態に係る面圧センサの概略断面図である。

以下、本実施形態について添付の図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。

本実施形態の面圧センサは、外部から面に加わる荷重を検出するセンサであり、例えば、ボルトの荷重計測に用いられる。

（第１実施形態）
以下、第１実施形態の面圧センサの構成の一例について、図１から図３を参照しながら説明する。図１及び図２は、第１実施形態に係る面圧センサの概略平面図である。図３は、第１実施形態に係る面圧センサの概略断面図である。なお、図２では、受圧部３０と伝達部４０とを取り外した状態を示している。また、図３は、図１のＡ−Ａ線における概略断面図である。

図１に示すように、面圧センサ１は、基板１０と、センサ部２０と、受圧部３０と、伝達部４０とを有する。

基板１０は、一方の面と他方の面とを貫通する検出孔１０ａを有する環板状の基板である。基板１０としては、例えば、絶縁基板、表面に絶縁膜が形成された半導体基板を用いることができ、受圧部３０及び伝達部４０を介して外部からの荷重が加えられたときに荷重により塑性変形を起こさない基板であることが好ましい。検出孔１０ａは、例えば、荷重計測の対象の一例であるボルトの軸部が挿入される貫通孔である。

基板１０には、一方の面と他方の面とを貫通するピン嵌合孔１０ｂが設けられている。ピン嵌合孔１０ｂは、互いに対応するように設けられたピン嵌合孔３０ｂ及びピン嵌合孔４０ｂと位置合わせされ、位置合わせされたピン嵌合孔１０ｂ、３０ｂ、４０ｂにピンが挿入される。これにより、基板１０と受圧部３０と伝達部４０とを容易に位置決めすることができる。ピン嵌合孔３０ｂ及びピン嵌合孔４０ｂについては後述する。

センサ部２０は、基板１０の表面に形成された薄膜上の積層構造体である。センサ部２０は、荷重検出用抵抗体２１と、温度補償抵抗体２２と、電極部２３とを有する。なお、センサ部２０の表面には、センサ部２０を保護するための保護層がセンサ部２０を覆うように設けられていてもよい。

荷重検出用抵抗体２１は、基板１０の表面に同心円状に３つ以上設けられ、荷重に応じて電気抵抗が変化する第１の抵抗体の一例である。具体的には、図２に示すように、荷重検出用抵抗体２１は、基板１０の表面に同心円状に等間隔に配置された３つの荷重検出用抵抗体２１ａ、２１ｂ、２１ｃを含む。なお、荷重検出用抵抗体２１の数としては、３つ以上であれば特に限定されず、例えば、４つ以上であってもよい。

荷重検出用抵抗体２１は、圧力感度が高く、歪み感度や温度感度の小さい材質を成膜した後、フォトリソグラフィにより、図２に示す蛇行パターンに形成したものである。圧力感度が高く、歪み感度や温度感度の小さい材質としては、例えば、クロム（Ｃｒ）６０〜９９原子％、金属元素０〜１０原子％のＣｒサーメット、マンガニンを用いることができる。荷重検出用抵抗体２１は、蛇行パターンとすることで小型化されている。荷重検出用抵抗体２１は、例えば、スパッタリング、蒸着、化学気相成長（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）等の方法により成膜される。

温度補償抵抗体２２は、荷重検出用抵抗体２１のそれぞれに対応して同心円状に配置され、荷重検出用抵抗体２１の温度の変化による電気抵抗の変化を補償する第２の抵抗体の一例である。温度補償抵抗体２２は、基板１０と伝達部４０とが接触する部分以外の位置に設けられている。具体的には、図２に示すように、温度補償抵抗体２２は、３つの温度補償抵抗体２２ａ、２２ｂ、２２ｃを含む。３つの温度補償抵抗体２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、それぞれ基板１０の表面における荷重検出用抵抗体２１ａ、２１ｂ、２１ｃが設けられた位置よりも検出孔１０ａからの距離が遠い外周側に、荷重検出用抵抗体２１ａ、２１ｂ、２１ｃと近接して配置されている。

温度補償抵抗体２２を用いた荷重検出用抵抗体２１の温度補償方法としては、例えば、荷重検出用抵抗体２１と温度補償抵抗体２２とを含むブリッジ回路を構成し、荷重測定時の温度で出力をゼロ点に調整し、荷重による抵抗の変化分を検出する方法が挙げられる。

温度補償抵抗体２２は、温度感度が高く、歪み感度や圧力感度の小さい材質を成膜した後、フォトリソグラフィにより図２に示す蛇行パターンに形成したものである。温度感度が高く、歪み感度や圧力感度の小さい材質としては、例えば、チタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）を用いることができる。温度補償抵抗体２２は、例えば、スパッタリング、蒸着、ＣＶＤ等の方法により成膜される。

電極部２３は、対応して配置された荷重検出用抵抗体２１と温度補償抵抗体２２とを電気的に接続し、かつ、外部回路と電気的に接続するための配線膜である。具体的には、図２に示すように、電極部２３は、第１電極部２３１と、第２電極部２３２と、第３電極部２３３とを有する。

第１電極部２３１は、荷重検出用抵抗体２１の蛇行パターンの一端と電気的に接続されている。第２電極部２３２は、荷重検出用抵抗体２１の蛇行パターンの他端、及び、温度補償抵抗体２２の一端と電気的に接続されている。第３電極部２３３は、温度補償抵抗体２２の他端と電気的に接続されている。

そして、第１電極部２３１と第２電極部２３２との間の抵抗を測定することで、荷重検出用抵抗体２１に加わる荷重を検出することができる。また、第２電極部２３２と第３電極部２３３との間の抵抗を測定することで、温度補償抵抗体２２の温度を検出することができる。なお、図１に示すように、それぞれの荷重検出用抵抗体２１ａ、２１ｂ、２１ｃと電気的に接続された第１電極部２３１及び第２電極部２３２を用いることで、３つの荷重検出用抵抗体２１ａ、２１ｂ、２１ｃに加わる荷重をそれぞれ独立して検出することができる。

電極部２３としては、比抵抗が小さく、圧力、歪み、温度等に対する感度が低い材料を用いることが好ましく、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）を用いることができる。

受圧部３０は、外部から加わる荷重を受ける部分である。具体的には、図１及び図３に示すように、受圧部３０は、伝達部４０を介して基板１０と接続された環板状の部材であり、平面視において面積Ｓ１を有する。受圧部３０には、一方の面と他方の面とを貫通する検出孔３０ａとピン嵌合孔３０ｂとが設けられている。

伝達部４０は、受圧部３０が受けた荷重を荷重検出用抵抗体２１に伝達する。具体的には、図３に示すように、伝達部４０は、受圧部３０の表面のうち基板１０と対向する側の面に、荷重検出用抵抗体２１と対向する位置に設けられた環板状の部材である。伝達部４０は、平面視において受圧部３０の面積Ｓ１よりも小さい面積Ｓ２を有する。伝達部４０の高さＨは、荷重検出用抵抗体２１に集中的に荷重を加えることができるという観点から、センサ部２０の厚さ以上であることが好ましい。伝達部４０の高さＨは、センサ部２０の表面に保護層を設けた場合であっても荷重検出用抵抗体２１に集中的に荷重を加えることができるという観点から、センサ部２０の厚さの２倍以上であることがより好ましい。伝達部４０には、一方の面と他方の面とを貫通するピン嵌合孔４０ｂが設けられている。

次に、面圧センサ１を用いた荷重の検出方法について、図４及び図５を参照しながら説明する。図４及び図５は、第１実施形態に係る面圧センサを用いた荷重の検出方法について説明する図である。

面圧センサ１に検出孔１０ａの中心Ｐから偏心した位置に作用する荷重（偏心荷重）が加わった場合について説明する。

図４に示すように、荷重検出用抵抗体２１ａ、２１ｂ、２１ｃのそれぞれに異なる荷重Ｗａ、Ｗｂ、Ｗｃが加わった場合、面圧センサ１に加わる全体荷重Ｗは、下記の式（１）によって算出される。

Ｗ＝Ｗａ＋Ｗｂ＋Ｗｃ …（１）
また、検出孔１０ａの中心Ｐの位置を原点（０，０）としたときの荷重検出用抵抗体２１ａ、２１ｂ、２１ｃの位置をそれぞれ（Ｘａ，Ｙａ）、（Ｘｂ，Ｙｂ）、（Ｘｃ，Ｙｃ）、重心の位置を（Ｘ，Ｙ）とすると、下記の式（２）及び式（３）の関係が成り立つ。

ＷａＸａ＋ＷｂＸｂ＋ＷｃＸｃ＝Ｗ×Ｘ …（２）
ＷｂＹａ＋ＷｂＹｂ＋ＷｃＹｃ＝Ｗ×Ｙ …（３）
これにより、重心の位置（Ｘ，Ｙ）は、下記の式（４）及び式（５）より定まる。

Ｘ＝（ＷａＸａ＋ＷｂＸｂ＋ＷｃＸｃ）／Ｗ …（４）
Ｙ＝（ＷｂＹａ＋ＷｂＹｂ＋ＷｃＹｃ）／Ｗ …（５）
式（１）、式（４）及び式（５）により、面圧センサ１に偏心荷重が加わった場合には、重心の位置（Ｘ，Ｙ）＝（（ＷａＸａ＋ＷｂＸｂ＋ＷｃＸｃ）／Ｗ，（ＷｂＹａ＋ＷｂＹｂ＋ＷｃＹｃ）／Ｗ）に対して、全体荷重Ｗが加わっていると検出することができる（図５）。このため、面圧センサ１に対して荷重が加わった場合、重心の位置を算出することにより、荷重の大きさに加えて、荷重が偏心荷重であるか否かを検出することができる。

以上に説明したように、第１実施形態の面圧センサ１は、基板１０の表面に同心円状に３つ以上設けられ、荷重に応じて電気抵抗が変化する荷重検出用抵抗体２１を有する。このため、面圧センサ１に対して荷重が加わった場合、荷重の大きさに加えて、荷重が偏心荷重であるか否かを検出することができる。

また、第１実施形態の面圧センサ１は、温度補償抵抗体２２が荷重検出用抵抗体２１のそれぞれに対応して同心円状に配置されている。これにより、荷重検出用抵抗体２１と温度補償抵抗体２２とが近い位置に配置されるため、荷重検出用抵抗体２１が配置された部分と温度補償抵抗体２２が配置された部分との間の温度差が小さくなり、温度補償の精度が向上し、検出精度が向上する。また、面圧センサ１の小型化を図ることができる。

また、第１実施形態の面圧センサ１は、温度補償抵抗体２２が、基板１０と伝達部４０とが接触する部分以外の位置に設けられている。このため、受圧部３０が受けた荷重は、伝達部４０と接触する荷重検出用抵抗体２１に加わる一方、温度補償抵抗体２２には加わらない。その結果、受圧部３０が受ける荷重の影響を受けずに温度補償を行うことができるため、温度変化がある環境下であっても、高い精度で荷重を検出することができる。

また、第１実施形態の面圧センサ１は、受圧部３０が受けた荷重を、受圧部３０の面積Ｓ１よりも小さい面積Ｓ２を有する伝達部４０を介して荷重検出用抵抗体２１に伝達する。これにより、受圧部３０が受けた荷重のＳ２／Ｓ１倍の荷重が荷重検出用抵抗体２１に加わるため、信号対雑音（Ｓ／Ｎ）比が高くなり、高い精度で荷重を検出することができる。

（第２実施形態）
以下、第２実施形態の面圧センサの構成の一例について、図６から図８を参照しながら説明する。図６及び図７は、第２実施形態に係る面圧センサの概略平面図である。図８は、第２実施形態に係る面圧センサの概略断面図である。なお、図７では、受圧部１３０と伝達部１４０とを取り外した状態を示している。また、図８は、図６のＢ−Ｂ線における概略断面図である。

図６及び図８に示すように、面圧センサ１００は、基板１１０と、センサ部１２０と、受圧部１３０と、伝達部１４０とを有する。

基板１１０、センサ部１２０、受圧部１３０としては、第１実施形態の基板１０、センサ部２０、受圧部３０と同様の構成とすることができる。即ち、基板１１０には、図６及び図７に示すように、検出孔１１０ａとピン嵌合孔１１０ｂとが設けられている。センサ部１２０は、図７に示すように、荷重検出用抵抗体１２１と、温度補償抵抗体１２２と、電極部１２３とを有する。受圧部１３０には、図６に示すように、検出孔１３０ａとピン嵌合孔１３０ｂとが設けられている。

伝達部１４０は、受圧部１３０が受けた荷重を荷重検出用抵抗体１２１に伝達する。具体的には、図６及び図８に示すように、伝達部１４０は、受圧部１３０の表面のうち基板１１０と対向する側の面に、荷重検出用抵抗体１２１と対向する位置に設けられた環板状の部材である。伝達部１４０には、図６に示すように、一方の面と他方の面とを貫通するピン嵌合孔１４０ｂが設けられている。

図６及び図８に示すように、基板１１０の表面に垂直な方向からの平面視において、伝達部１４０の面積Ｓ２は、受圧部１３０の面積Ｓ１よりも小さく、荷重検出用抵抗体１２１の面積Ｓ３よりも大きい。受圧部１３０の面積Ｓ１とは、平面視において、受圧部１３０の外径を直径とする円の面積から受圧部１３０の内径を直径とする円の面積を減じた面積を意味する。伝達部１４０の面積Ｓ２とは、平面視において、伝達部１４０の外径を直径とする円の面積から伝達部１４０の内径を直径とする円の面積を減じた面積を意味する。荷重検出用抵抗体１２１の面積Ｓ３とは、図７に示すように、荷重検出用抵抗体１２１の外径Ｄ２を直径とする円の面積から荷重検出用抵抗体１２１の内径ｄ２を直径とする円の面積を減じた面積を意味する。

また、図６及び図８に示すように、伝達部１４０の中心径Ｃ１は荷重検出用抵抗体１２１の中心径Ｃ２よりも小さい。

ここで、伝達部１４０の中心径Ｃ１とは、伝達部１４０の外径Ｄ１及び内径ｄ１を用いて、以下の式（６）により算出される値である。

Ｃ１＝（Ｄ１＋ｄ１）／２ …（６）

また、荷重検出用抵抗体１２１の中心径Ｃ２とは、荷重検出用抵抗体１２１の外径Ｄ２及び内径ｄ２を用いて、以下の式（７）により算出される値である。

Ｃ２＝（Ｄ２＋ｄ２）／２ …（７）

なお、荷重検出用抵抗体１２１が円弧形状でない場合には、検出孔１１０ａと同心の円であって、荷重検出用抵抗体１２１のうち基板１１０の中心から最も遠い場所に位置する部位を通る円の直径を外径Ｄ２とすることができる。また、検出孔１１０ａと同心の円であって、荷重検出用抵抗体１２１のうち基板１１０の中心から最も近い場所に位置する部位を通る円の直径を内径ｄ２とすることができる。

また、伝達部１４０の外径Ｄ１は、荷重検出用抵抗体１２１の外径Ｄ２以上であることが好ましい。

また、面圧センサ１００を用いた荷重の検出方法については、第１実施形態の面圧センサ１を用いた荷重の検出方法と同様の方法を使用することができる。

以上に説明したように、第２実施形態の面圧センサ１００は、第１実施形態と同様の構成を含むため、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

特に、第２実施形態の面圧センサ１００では、以下の理由により、伝達部１４０の内周側の部位に外周側の部位よりも大きな力が加わった場合であっても、高い感度と耐久性とを両立することができる。

例えば、面圧センサをボルトの荷重計測に用いる場合、ボルトに加わる軸力は、ボルトとナットとの接合面から伝達される。このため、伝達部の内周側の部位に外周側の部位よりも大きくな力が加わる。このとき、荷重検出用抵抗体の内周側の部位と伝達部の内周側の部位との接触面積が小さい場合、荷重検出用抵抗体の内周側の部位に歪みや破断が生じやすくなる。

しかしながら、第２実施形態の面圧センサ１００では、前述したように、平面視において、伝達部１４０の面積Ｓ２が、受圧部１３０の面積Ｓ１よりも小さく、荷重検出用抵抗体１２１の面積Ｓ３よりも大きい。また、伝達部１４０の中心径Ｃ１が荷重検出用抵抗体１２１の中心径Ｃ２よりも小さい。これにより、荷重検出用抵抗体１２１の内径ｄ２よりも内側の部分における基板１１０と伝達部１４０との接触面積を確保しつつ、荷重検出用抵抗体１２１の外径Ｄ２よりも外側の部分における基板１１０と伝達部１４０との接触面積を低減できる。このため、荷重検出用抵抗体１２１の内周側の部位に歪みや破断が生じることを抑制しつつ、荷重検出用抵抗体１２１に加わる力を大きくすることができ、Ｓ／Ｎ比が高くなる。その結果、高い感度と耐久性とを両立することができる。

（第３実施形態）
以下、第３実施形態の面圧センサの構成の一例について、図９及び図１０を参照しながら説明する。図９は、第３実施形態に係る面圧センサの概略平面図である。図１０は、第３実施形態に係る面圧センサの概略断面図である。なお、図１０は、図９のＣ−Ｃ線における概略断面図である。

図９に示すように、面圧センサ２００は、基板２１０と、センサ部２２０と、受圧部２３０と、伝達部２４０とを有する。

基板２１０は、図９に示すように、矩形と半円形とを組み合わせた形状を有する。なお、基板２１０の形状は、これに限定されない。基板２１０としては、例えば、絶縁基板、表面に絶縁膜が形成された半導体基板を用いることができ、受圧部２３０及び伝達部２４０を介して外部からの荷重が加えられたときに荷重により塑性変形を起こさない基板であることが好ましい。基板２１０には、一方の面と他方の面とを貫通する検出孔２１０ａが設けられている。検出孔２１０ａは、例えば、荷重計測の対象の一例であるボルトの軸部が挿入される貫通孔である。

センサ部２２０は、基板２１０の表面に形成された薄膜上の積層構造体である。センサ部２２０は、荷重検出用抵抗体２２１と、温度補償抵抗体２２２と、電極部２２３とを有する。なお、センサ部２２０の表面には、センサ部２２０を保護するための保護層がセンサ部２２０を覆うように設けられていてもよい。

荷重検出用抵抗体２２１は、検出孔２１０ａと同心円状に１つ設けられ、荷重に応じて電気抵抗が変化する抵抗体である。本実施形態では、荷重検出用抵抗体２２１の長さを十分に確保できるため、荷重検出用抵抗体２２１は蛇行パターンでなくてもよい。また、荷重検出用抵抗体２２１は、蛇行パターンであってもよい。荷重検出用抵抗体２２１は、圧力感度が高く、歪み感度や温度感度の小さい材質を成膜した後、フォトリソグラフィにより、図９に示す円形パターンに形成したものである。圧力感度が高く、歪み感度や温度感度の小さい材質としては、例えば、Ｃｒ６０〜９９原子％、金属元素０〜１０原子％のＣｒサーメット、マンガニンを用いることができる。荷重検出用抵抗体２２１は、例えば、スパッタリング、蒸着、ＣＶＤ等の方法により成膜される。

温度補償抵抗体２２２は、平面視において、受圧部２３０と重ならない任意の位置に設けられ、荷重検出用抵抗体２２１の温度の変化による電気抵抗の変化を補償する抵抗体である。温度補償抵抗体２２２を用いた荷重検出用抵抗体２２１の温度補償方法としては、第１実施形態と同様の方法を使用することができる。温度補償抵抗体２２２は、温度感度が高く、歪み感度や圧力感度の小さい材質を成膜した後、フォトリソグラフィにより図９に示す蛇行パターンに形成したものである。温度感度が高く、歪み感度や圧力感度の小さい材質としては、例えば、Ｔｉ、Ｐｔを用いることができる。温度補償抵抗体２２２は、例えば、スパッタリング、蒸着、ＣＶＤ等の方法により成膜される。

電極部２２３は、荷重検出用抵抗体２２１と温度補償抵抗体２２２とを電気的に接続し、かつ、外部回路と電気的に接続するための配線膜である。そして、荷重検出用抵抗体２２１の両端に接続された２つの電極部２２３間の抵抗を測定することで、荷重検出用抵抗体２２１に加わる荷重を検出することができる。また、温度補償抵抗体２２２の両端に接続された２つの電極部２２３間の抵抗を測定することで、温度補償抵抗体２２２の温度を検出することができる。電極部２２３としては、比抵抗が小さく、圧力、歪み、温度等に対する感度が低い材料を用いることが好ましく、例えば、Ａｌ、Ｃｕを用いることができる。

受圧部２３０は、外部から加わる荷重を受ける部分である。受圧部２３０は、伝達部２４０を介して基板２１０と接続された環板状の部材であり、平面視において面積Ｓ１を有する。受圧部２３０には、一方の面と他方の面とを貫通する検出孔２３０ａが設けられている。

伝達部２４０は、受圧部２３０が受けた荷重を荷重検出用抵抗体２２１に伝達する。伝達部２４０は、受圧部２３０の表面のうち基板２１０と対向する側の面に、荷重検出用抵抗体２２１と対向する位置に設けられた環板状の部材である。

図１０に示すように、基板２１０の表面に垂直な方向からの平面視において、伝達部２４０のＳ２は、受圧部２３０の面積Ｓ１よりも小さく、荷重検出用抵抗体２２１の面積Ｓ３よりも大きい。受圧部２３０の面積Ｓ１とは、平面視において、受圧部２３０の外径を直径とする円の面積から受圧部２３０の内径を直径とする円の面積を減じた面積を意味する。伝達部２４０の面積Ｓ２とは、平面視において、伝達部２４０の外径を直径とする円の面積から伝達部２４０の内径を直径とする円の面積を減じた面積を意味する。荷重検出用抵抗体２２１の面積Ｓ３とは、荷重検出用抵抗体２２１の外径を直径とする円の面積から荷重検出用抵抗体２２１の内径を直径とする円の面積を減じた面積を意味する。

また、図９及び図１０に示すように、伝達部２４０の中心径Ｃ１は荷重検出用抵抗体２２１の中心径Ｃ２よりも小さい。

また、面圧センサ２００を用いた荷重の検出方法については、第１実施形態の面圧センサ１を用いた荷重の検出方法と同様の方法を使用することができる。

以上に説明したように、第３実施形態の面圧センサ２００は、第２実施形態と同様に、平面視において、伝達部２４０の面積Ｓ２が、受圧部２３０の面積Ｓ１よりも小さく、荷重検出用抵抗体２２１の面積Ｓ３よりも大きい。また、伝達部２４０の中心径Ｃ１が荷重検出用抵抗体２２１の中心径Ｃ２よりも小さい。これにより、荷重検出用抵抗体２２１の内径よりも内側の部分における基板２１０と伝達部２４０との接触面積を確保しつつ、荷重検出用抵抗体２２１の外径よりも外側の部分における基板２１０と伝達部２４０との接触面積を低減できる。このため、荷重検出用抵抗体２２１の内周側の部位に歪みや破断が生じることを抑制しつつ、荷重検出用抵抗体２２１に加わる力を大きくすることができ、Ｓ／Ｎ比が高くなる。その結果、高い感度と耐久性とを両立することができる。

以上、面圧センサを実施形態により説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。

１ 面圧センサ
１０ 基板
２０ センサ部
２１ 荷重検出用抵抗体
２２ 温度補償抵抗体
３０ 受圧部
４０ 伝達部

Claims (2)

1. 基板と、
   前記基板の表面に同心円状に３つ以上設けられ、荷重に応じて電気抵抗が変化する第１の抵抗体と、
   前記第１の抵抗体のそれぞれに対応して同心円状に配置され、前記第１の抵抗体の温度の変化による電気抵抗の変化を補償する第２の抵抗体と、
   前記第１の抵抗体と、前記第１の抵抗体のそれぞれに対応する前記第２の抵抗体との組のそれぞれに対して、電気的に接続される複数の電極部と、
   外部から加わる荷重を受ける受圧部と、
   前記受圧部が受けた荷重を前記第１の抵抗体に伝達する伝達部と、
   を有し、
   前記第２の抵抗体は、前記基板と前記伝達部とが接触する部分以外に設けられ、
   前記伝達部は、平面視において、前記受圧部よりも小さく、前記第１の抵抗体よりも大きい面積を有し、
   前記伝達部の中心径は、前記第１の抵抗体の中心径よりも小さい、
   面圧センサ。
2. 基板と、
   前記基板の表面に同心円状に３つ以上設けられ、荷重に応じて電気抵抗が変化する第１の抵抗体と、
   前記第１の抵抗体のそれぞれに対応して同心円状に配置され、前記第１の抵抗体の温度の変化による電気抵抗の変化を補償する第２の抵抗体と、
   外部から加わる荷重を受ける受圧部と、
   前記受圧部が受けた荷重を前記第１の抵抗体に伝達する伝達部と、
   を有し、
   前記第２の抵抗体は、前記基板と前記伝達部とが接触する部分以外に設けられ、
   前記伝達部は、平面視において、前記受圧部よりも小さく、前記第１の抵抗体よりも大きい面積を有し、
   前記伝達部の中心径は、前記第１の抵抗体の中心径よりも小さい、
   面圧センサ。

Images