JP7825481B2 - 荷重センサ素子 - Google Patents

荷重センサ素子

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Description

本発明は、荷重センサ素子に関する。
特許文献１には、荷重センサ素子が開示されている。
この荷重センサ素子は、基板と、基板の表面に設けられた薄膜抵抗体と、基板の表面に設けられ、薄膜抵抗体の本体部を被覆するように配置された無機層とを備える。基板の表面には、無機層で覆われた被覆部と、無機層で覆われない露出部とが形成されている。
特開２０２１－０３２８０５号公報
このような荷重センサ素子を測定対象の平坦な台座に配置した状態において、無機層に荷重が加えられると、台座には、無機層からの荷重を受ける部位が荷重に応じて窪むように変形することがある。荷重が加わった状態から元に戻ると、この変形も元の平坦な状態に戻る。すなわち、荷重が加えられる毎に台座は変形を繰り返す。
すると、基板は窪みの縁から力を受けるので、基板には、露出部が台座から浮き上がるような変形が生ずることがある。この場合、被覆部と露出部との境界に応力が集中してしまう。
そこで、本発明は、基板に生ずる応力の集中を抑制可能とすることを目的とする。
本発明のある態の様の荷重センサ素子は、面圧荷重を測定する荷重センサ素子である。荷重センサ素子は、基板と、前記基板の一面に設けられ、前記基板の一部を被覆する第一層とを備える。荷重センサ素子は、前記第一層から受ける荷重に応じて抵抗値が変化する抵抗体であって、前記一面に設けられ、前記基板と前記第一層との間に挟まれる本体部と前記第一層で被覆されない前記基板の露出部に載置される両端部とを有する薄膜抵抗体を備える。荷重センサ素子は、前記薄膜抵抗体の両端部のそれぞれと電気的に接続される一対の電極と、前記第一層と共に前記基板を挟むように内面全体が前記基板の他面に接して設けられ、又は前記内面全体が接着層のみを介して前記基板の前記他面に設けられた第二層とを備える。荷重センサ素子は、前記基板の前記一面には、前記基板の前記一面に接する前記第一層の一辺である第一層一端縁により、前記第一層で被覆された被覆部と前記露出部との境界線が形成され、前記基板の前記他面には、前記基板の前記他面に接する前記第二層の一辺である第二層一端縁により、前記第二層で被覆された部分と前記第二層が設けられない部分との境界線が形成され、前記基板の厚み方向で二つの前記境界線が揃うように前記第一層及び前記第二層が配置される。
本態様によれば、荷重センサ素子の基板の他面には、第二層が設けられている。また、基板の一面に接する第一層の縁と他面に接する第二層の縁とは、基板の厚み方向で揃うように第一層及び第二層が配置されている。
この荷重センサ素子を測定対象にセットすると、荷重センサ素子が配置された測定対象の台座には、荷重センサ素子の第二層が接し、第二層で被覆されない基板の露出部分と台座と間には隙間が形成される。
この状態において、荷重センサ素子に加えられた荷重が第二層に生じ、台座に窪むような変形（単に、窪みと表現することがある）が生じても、窪みの深さが第二層の厚み寸法以下であれば、窪みの縁が基板を押し上げることはない。
このため、測定対象の窪みの縁が荷重センサ素子の基板に当接して基板を変形させ、被覆部と露出部との境界に応力が集中してしまう場合と比較して、基板に生ずる応力の集中を抑制することが可能となる。
図１は、第一実施形態に係る荷重センサ素子を表面側から見た斜視図である。 図２は、第一実施形態に係る荷重センサ素子を示す図であり、各リードを外した荷重センサ素子を表面側から見た状態を示す平面図である。 図３は、第一実施形態に係る荷重センサ素子を示す図であり、各リードを外した荷重センサ素子を裏面側から見た状態を示す平面図である。 図４は、第二実施形態に係る荷重センサ素子を表面側から見た斜視図である。 図５は、第三実施形態に係る荷重センサ素子を表面側から見た斜視図である。 図６は、第四実施形態に係る荷重センサ素子を表面側から見た斜視図である。 図７は、第五実施形態に係る荷重センサ素子を表面側から見た斜視図である。 図８は、第五実施形態に係る荷重センサ素子を示す図であり、各リードを外した荷重センサ素子を表面側から見た状態を示す平面図である。 図９は、第一実施形態に係る荷重センサ素子を示す図であり、各リードを外した荷重センサ素子を裏面側から見た状態を示す平面図である。 図１０は、第五実施形態に係る荷重センサ素子の使用例を示す回路図である。 図１１は、第六実施形態に係る荷重センサ素子を裏面側から見た斜視図である。
以下、添付図面を参照しながら発明を実施するための形態について説明する。
（第一実施形態）
まず、図１から図３を参照しながら第一実施形態に係る荷重センサ素子１０について説明する。
図１は、第一実施形態に係る荷重センサ素子１０を表面側から見た斜視図である。図２は、第一実施形態に係る荷重センサ素子１０を示す図であり、各リードを外した荷重センサ素子１０を表面側から見た状態を示す平面図である。図３は、第一実施形態に係る荷重センサ素子１０を示す図であり、各リードを外した荷重センサ素子１０を裏面側から見た状態を示す平面図である。
本実施形態に係る荷重センサ素子１０は、面圧荷重を測定するセンサ素子である。荷重センサ素子１０は、例えば工作機械に設けられ、工作機械の加工軸方向の荷重を検出して予圧管理を行う際に用いられる。
なお、本実施形態では、荷重センサ素子１０が工作機械で用いられる場合を例に挙げたが、荷重センサ素子１０の使用用途は、これに限定されるものではない。本実施形態に係る荷重センサ素子１０は、他の用途に用いることができる。
図１に示すように、荷重センサ素子１０は、基板２０と、基板２０の一面である表面２２に設けられ、基板２０の表面２２の一部を被覆する第一層である無機層２４とを備える。また、荷重センサ素子１０は、無機層２４と共に基板２０を挟むように基板２０の他面である裏面２６に設けられた第二層である補強層２８を備える。
図２に示すように、荷重センサ素子１０は、基板２０の表面２２に設けられ、無機層２４から受ける荷重に応じて抵抗値が変化する抵抗体で構成された薄膜抵抗体３０を備える。薄膜抵抗体３０は、基板２０と無機層２４との間に挟まれる本体部３２と、無機層２４で被覆されない基板２０の表面２２における露出部３４に配置される一端部３６及び他端部３８とを有する。
薄膜抵抗体３０の一端部３６には、第一電極４０が電気的に接続されている。また、薄膜抵抗体３０の他端部３８には、第二電極４２が電気的に接続されている。
（基板）
基板２０は、平面視において矩形状をなす。基板２０は、縦長の長方形の板状に形成されている。
基板２０の長さ方向（長手方向又は縦軸方向）の一方側５０の縁は、基板一端縁５２を構成する。基板２０の他方側５４の縁は、基板他端縁５６を構成する。基板２０の幅方向（短手方向又は横軸方向）の一側部側６０の縁は、基板一側縁６２を構成する。基板２０の他側部側６４の縁は、基板他側縁６６を構成する。
基板２０は、例えば絶縁性を有する部材で構成される。絶縁性を有する部材としては、ガラス繊維が編まれたガラス織布にエポキシ樹脂を含侵させたガラスエポキシ基板、表面に絶縁層が形成された金属材料で構成された金属基板、又はセラミック材料で形成されたセラミック基板が挙げられる。
本実施形態の基板２０は、例えばセラミック基板で構成される。この基板２０は、圧縮強度を向上させ、かつ基板に適度な柔軟性をもたせる観点から、ジルコニア（ＺｒＯ２）又はアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）をセラミック材料の主成分として用いることが好ましい。
基板２０の表面２２は、無機層２４で被覆される矩形状（正方形を含む）の被覆部７０と、無機層２４で被覆されていない矩形状の露出部３４とを有する。被覆部７０は、無機層２４が加圧されたときに荷重が加えられる受圧領域７４を構成する。
（無機層）
図１に示すように、無機層２４は、表面２２が受圧面８０を構成する。受圧面８０は、荷重によりその表面全体がほぼ均一に加圧される。無機層２４は、平面視において矩形（正方形を含む）の板状をなす。無機層２４は、無機材料で構成される。無機層２４を形成する材料は、基板２０と同じ材料であっても、基板２０と異なる材料であってもよい。
無機層２４は、例えば絶縁性を有するセラミック基板で構成される。無機層２４の材料は、基板２０と同様にジルコニア（ＺｒＯ２）又はアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）をセラミック材料の主成分として用いることが好ましい。
なお、無機層２４は、スパッタリングなどによる積層方法によって形成してもよい。無機層２４の形成方法は、無機層２４の厚み寸法などに応じて他の形成方法を選択することができる。
図２に示すように、無機層２４は、基板２０よりも面積が狭い。無機層２４の一方側５０の縁は、無機層一端縁８２を構成する。無機層２４の他方側５４の縁は、無機層他端縁８４を構成する。無機層２４の幅方向の一側部側６０の縁は、無機層一側縁８６を構成する。無機層２４の他側部側６４の縁は、無機層他側縁８８を構成する。
基板２０の一面に接する無機層２４の一辺である無機層一端縁８２によって、基板２０には、基板２０の被覆部７０と露出部３４との境界線９０が形成される。無機層他端縁８４は、基板他端縁５６の上に位置する。無機層一側縁８６は、基板一側縁６２の上に位置する。無機層他側縁８８は、基板他側縁６６の上に位置する。
無機層２４は、基板２０の表面２２の一部を覆う。無機層２４は、基板２０に設けられた薄膜抵抗体３０の一部（本体部３２）を覆い、薄膜抵抗体３０の各端部３６、３８（両端部）は覆わない。
無機層２４は、樹脂材料からなる接着層（図示せず）によって基板２０に固定される。接着層は、例えばエポキシ樹脂を主成分とする。
（補強層）
図３に示すように、補強層２８は、平面視において矩形（正方形を含む）の板状をなす。補強層２８は、無機層２４と同じ形状である。
補強層２８は、無機層２４と略同じ大きさである。同じ大きさとは、大小の度合いが同じ（本実施形態においては、少なくとも幅と長さが同一）であることを示す。
また、補強層２８と無機層２４とが略同じ大きさとは、製造上で生ずる大きさのバラツキの範囲内において、補強層２８の大きさと無機層２４の大きさとが異なるものを含む。
補強層２８は、無機層２４と同じ材質の材料で形成される。補強層２８は、無機材料で構成される。補強層２８を形成する材料は、基板２０と同じ材料であっても、基板２０と異なる材料であってもよい。
補強層２８は、例えば絶縁性を有するセラミック基板で構成される。補強層２８の材料は、基板２０と同様にジルコニア（ＺｒＯ２）又はアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）をセラミック材料の主成分として用いることが好ましい。
なお、補強層２８は、スパッタリングなどによる積層方法によって形成してもよい。補強層２８の形成方法は、補強層２８の厚み寸法などに応じて他の形成方法を選択することができる。
補強層２８は、基板２０よりも面積が狭い。補強層２８の一方側５０の縁は、補強層一端縁１００を構成する。補強層２８の他方側５４の縁は、補強層他端縁１０２を構成する。補強層２８の幅方向の一側部側６０の縁は、補強層一側縁１０４を構成する。補強層２８の他側部側６４の縁は、補強層他側縁１０６を構成する。
基板２０の他面に接する補強層２８の一辺である補強層一端縁１００は、基板２０の厚み方向１０８（図１参照）において、基板２０の被覆部７０と露出部３４との境界線９０と重なる線上に位置する。補強層他端縁１０２は、基板他端縁５６の上に位置する。補強層一側縁１０４は、基板一側縁６２の上に位置する。補強層他端縁１０２は、基板他側縁６６の上に位置する。
基板２０の表面２２に接する無機層２４の無機層一端縁８２（図２参照）と裏面２６に接する補強層２８の補強層一端縁１００（図３参照）とは、基板２０の厚み方向１０８で揃うように無機層２４及び補強層２８が配置されている。
なお、本実施形態では、無機層２４と補強層２８とが同形状であって、略同じ大きさの場合について説明するが、本実施形態は、これに限定されるものではない。
例えば、補強層２８の補強層一側縁１０４から補強層他側縁１０６までの寸法を、無機層２４の無機層一側縁８６から無機層他側縁８８までの寸法よりも大きくする。そして、補強層２８の補強層一側縁１０４及び補強層他側縁１０６を、基板２０の外側に位置するように補強層２８を配置してもよい。
補強層２８は、基板２０の裏面２６の一部を覆う。補強層２８は、被覆部７０の裏側を覆い、露出部３４の裏側は覆わない。
補強層２８は、樹脂材料からなる接着層（図示せず）によって基板２０に固定される。接着層は、例えばエポキシ樹脂を主成分とする。
（薄膜抵抗体）
図２に示すように、薄膜抵抗体３０は、無機層２４が受ける荷重に応じて抵抗値が変化する抵抗体である。薄膜抵抗体３０は、基板２０と無機層２４との間に挟まれる本体部３２と、無機層２４によって被覆されていない基板２０の露出部３４に配置される一端部３６及び他端部３８とを有する。
薄膜抵抗体３０の本体部３２は、基板２０と無機層２４との間に挟まれる部分で構成され、薄膜抵抗体３０の本体部３２は、薄膜連設部１１４と、第一薄膜延在部１１０の一部と、第二薄膜延在部１１２の一部とで構成される。
この薄膜抵抗体３０は、例えばニクロム（ＮｉＣｒ）系材料又はクロム（Ｃｒ）系材料からなる。これにより、抵抗温度係数（ＴＣＲ：Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）が小さくなるので、荷重センサ素子１０は、５０℃以上の高温環境でも荷重を精度よく検出することができる。
また、薄膜抵抗体３０は、蒸着、スパッタリング等の真空処理により基板２０の表面２２に形成される抵抗層である。スパッタリングによる形成方法では、特性や膜厚が均一な膜が得られ易い。このため、蒸着、スパッタリング等の真空処理により均一の抵抗層が形成されるので、荷重センサ素子１０は、荷重を精度よく検出することができる。
薄膜抵抗体３０は、基板一側縁６２に沿って直線状に延在する第一薄膜延在部１１０を有する。第一薄膜延在部１１０は、基板２０の一方側５０から他方側５４へ延在する。薄膜抵抗体３０は、基板他側縁６６に沿って直線状に延在する第二薄膜延在部１１２を有する。第二薄膜延在部１１２は、基板２０の一方側５０から他方側５４へ延在する。
薄膜抵抗体３０は、第一薄膜延在部１１０及び第二薄膜延在部１１２を連設する薄膜連設部１１４を有する。薄膜連設部１１４は、基板２０の他方側５４に配置されるとともに、基板他端縁５６に沿って直線状に延在する。
これにより、薄膜抵抗体３０の本体部３２は、Ｕ字型形状に形成されている。
なお、本実施形態では、本体部３２をＵ字型形状に形成する場合について説明したが、本実施形態は、この形状に限定されるものではない。例えば、本体部３２は、折り返しを繰り返す蛇行形状としてもよい。
第一薄膜延在部１１０と第二薄膜延在部１１２と薄膜連設部１１４とは、略同じ幅寸法に設定されている。
第一薄膜延在部１１０の一方側５０には、基板一端縁５２へ向かうに従って幅寸法が広がる第一拡幅部１１６が連設されている。第一拡幅部１１６には、矩形状の第一矩形部１１８が連設されている。
第二薄膜延在部１１２の一方側５０には、基板一端縁５２へ向かうに従って幅寸法が広がる第二拡幅部１２０が連設されている。第二拡幅部１２０には、矩形状の第二矩形部１２２が連設されている。
この薄膜抵抗体３０は、薄膜連設部１１４と、第一薄膜延在部１１０の一部と、第二薄膜延在部１１２の一部とが、無機層２４で被覆される本体部３２を構成する。
薄膜抵抗体３０は、第一薄膜延在部１１０の一部と、第一拡幅部１１６と、第一矩形部１１８とが、無機層２４によって被覆されていない一端部３６を構成する。また、薄膜抵抗体３０は、第二薄膜延在部１１２の一部と、第二拡幅部１２０と、第二矩形部１２２とが、無機層２４によって被覆されていない他端部３８を構成する。
薄膜抵抗体３０の第一矩形部１１８には、例えば矩形状（正方形を含む）の第一電極４０が設けられている。第一電極４０は、第一矩形部１１８に電気的に接続されているとともに、基板２０の一方側５０に配置される。
また、薄膜抵抗体３０の第二矩形部１２２には、例えば矩形状（正方形を含む）の第二電極４２が設けられている。第二電極４２は、第二矩形部１２２に電気的に接続されるとともに、基板２０の一方側５０に配置される。
各電極４０、４２は、例えば銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）等の材料で形成される。各電極４０、４２は、それぞれ薄膜抵抗体３０の第一矩形部１１８と薄膜抵抗体３０の第二矩形部１２２の上にスパッタや蒸着等の方法により積層して形成する。第一電極４０及び第二電極４２は、それぞれ薄膜抵抗体３０の第一矩形部１１８と薄膜抵抗体３０の第二矩形部１２２よりも小さな寸法になるように形成する。
図１に示すように、第一電極４０には、はんだ１３０によって、第一リード線１３２が接続される。第二電極４２には、はんだ１３０によって、第二リード線１３４が接続される。
なお、各リード線１３２、１３４は、例えば銅（Ｃｕ）系合金、鉄（Ｆｅ）系合金等の材料からなる。各リード線１３２、１３４としては、例えば被覆を有さない導線（スズ（Ｓｎ）等をめっきした金属線）、導線が被覆で覆われた被覆線、又は導線が絶縁層で被覆されたエナメル線などで構成される。また、平板状のリードフレームからなる端子を用いても良い。
（作用及び効果）
次に、第一実施形態による作用効果について説明する。
本実施形態の荷重センサ素子１０は、面圧荷重を測定する荷重センサ素子である。荷重センサ素子１０は、基板２０と、基板２０の一面である表面２２に設けられ、基板２０の一部を被覆する第一層である無機層２４とを備える。荷重センサ素子１０は、無機層２４から受ける荷重に応じて抵抗値が変化する抵抗体であって、表面２２に設けられた薄膜抵抗体３０を備える。薄膜抵抗体３０は、基板２０と無機層２４との間に挟まれる本体部３２と、無機層２４で被覆されない基板２０の露出部３４に載置される一端部３６及び他端部３８とを有する。荷重センサ素子１０は、薄膜抵抗体３０の一端部３６及び他端部３８のそれぞれと電気的に接続される第一電極４０及び第二電極４２と、無機層２４と共に基板２０を挟むように基板２０の他面である裏面２６に設けられた第二層である補強層２８とを備える。荷重センサ素子１０は、表面２２に接する無機層２４の無機層一端縁８２と裏面２６に接する補強層２８の補強層一端縁１００とが基板２０の厚み方向１０８で揃うように無機層２４及び補強層２８が配置される。
この構成において、荷重センサ素子１０の基板２０の裏面２６には、補強層２８が設けられている。また、基板２０の表面２２に接する無機層２４の無機層一端縁８２と裏面２６に接する補強層２８の補強層一端縁１００とは、基板２０の厚み方向１０８で揃うように無機層２４及び補強層２８が配置されている。
このため、荷重測定時に荷重センサ素子１０が配置される測定対象の台座には、荷重センサ素子１０の補強層２８が接し、補強層２８で被覆されない基板２０の露出部分と台座と間には隙間が形成される。
この状態において、荷重センサ素子１０に加えられた荷重が補強層２８にも加わり、台座に窪むような変形が生じても、変形による窪みの深さが補強層２８の厚み寸法以下であれば、変形による窪みの縁が基板２０を押し上げることはない。これにより、変形による窪みの縁で基板２０が押し上げることに起因した基板２０の変形を抑制することが可能となる。
したがって、変形による窪み縁が基板２０に当接して基板２０を変形させ、基板２０の被覆部７０と露出部３４との境界線９０に応力が集中してしまう場合と比較して、基板２０に生ずる応力の集中を抑制することが可能となる。
また、基板２０の表面２２に接する無機層２４の無機層一端縁８２と裏面２６に接する補強層２８の補強層一端縁１００とは、基板２０の厚み方向１０８で揃うように無機層２４及び補強層２８が配置されている。
このため、無機層一端縁８２が基板２０に接する位置と補強層一端縁１００が基板２０に接する位置とが異なる場合と比較して、無機層一端縁８２が接する位置又は補強層一端縁１００が接する位置への応力集中を抑制することができる。
また、基板２０の境界線９０への応力集中が繰り返し行われる場合と比較して、境界線９０に沿った基板２０の破損及び境界線９０を跨ぐ薄膜抵抗体３０部分の切断等を未然に抑制することが可能となる。これにより、荷重センサ素子１０の耐久性の向上を図ることが可能となる。
さらに、境界線９０への応力集中に起因した基板２０の変形が抑制されるので、荷重によって薄膜抵抗体３０が圧縮した際の抵抗値の変化のみを正確にかつ精度よく検出することが可能となる。
また、本実施形態の荷重センサ素子１０においては、第一層である無機層２４は、第二層である補強層２８と略同じ大きさである。
この構成における荷重センサ素子１０は、無機層２４と補強層２８とが略同じ大きさなので、無機層２４と補強層２８との大きさが異なる場合と比較して、無機層２４及び補強層２８の製造の簡素化を図ることが可能となる。
また、補強層２８の補強層一側縁１０４から補強層他側縁１０６までの長さ寸法を、無機層２４の無機層一側縁８６から無機層他側縁８８までの長さ寸法よりも大きくする場合と比較して、補強層２８の材料費を抑えることができ、低コスト化が可能となる。
また、本実施形態において、第一層である無機層２４及び第二層である補強層２８は同じ材質の材料で形成される。
この構成において、無機層２４及び補強層２８は同じ材質の材料で形成されるため、無機層２４及び補強層２８が異なる材質の材料で形成される場合と比較して、材料の調達コストを抑えることでき、低コスト化が可能となる。
また、無機層２４と補強層２８とは、同じ材質の材料で形成される。このため、荷重が加えられた際に、基板２０の表面２２で生ずる無機層２４の振舞と、基板２０の裏面２６で生ずる補強層２８の振舞とを揃えることができる。
具体的に説明すると、無機層２４と補強層２８とは、同じ荷重が加えられたときに同じだけ圧縮され、また荷重が除かれたときに同じように戻る。このため、無機層２４と補強層２８の縁（無機層一端縁８２と補強層一端縁１００、無機層他端縁８４と補強層他端縁１０２、無機層一側縁８６と補強層一側縁１０４、無機層他側縁８８と補強層他側縁１０６）のそれぞれの位置関係が変化しない。これにより、無機層２４と補強層２８の縁のそれぞれの位置関係が変化する場合と比較して、荷重センサ素子１０の強度を高く保つことができる。
（第二実施形態）
第二実施形態に係る荷重センサ素子２００について、図４を用いて説明する。なお、本実施形態において、第一実施形態と同一又は同等部分に関しては、第一実施形態と同符号を付して説明を割愛し、第一実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
図４は、第二実施形態に係る荷重センサ素子２００を表面側から見た斜視図である。第二実施形態に係る荷重センサ素子２００は、第一実施形態と比較して、補強層２８の厚み寸法が異なる。
本実施形態に係る荷重センサ素子２００は、第二層である補強層２８の厚み寸法Ｔ１が、第一層である無機層２４の厚み寸法Ｔ２よりも大きい。
無機層２４は、スパッタリングなどによる積層方法によって形成してもよい。スパッタリングなどによる積層方法によって無機層２４を形成することで、無機層２４の厚み寸法Ｔ２と補強層２８の厚み寸法Ｔ１とを容易に異ならせることができる。
具体的に説明すると、基板２０と補強層２８と無機層２４とは、幅方向の幅寸法Ｗが同じであり、幅寸法Ｗは、例えば４ｍｍ以上１５ｍｍ以下とする。
補強層２８と無機層２４とは、長さ方向の長さ寸法Ｌ１が同じであり、長さ寸法Ｌ１は、例えば４ｍｍ以上１５ｍｍ以下とする。また、基板２０の長さ寸法Ｌ２は、例えばＬ１以上２０ｍｍ以下とする。そして、無機層２４の受圧面８０が構成する受圧面積は、例えば６０ｍｍ２以上７０ｍｍ２以下とする。
また、補強層２８の厚み寸法Ｔ１は、例えば０．１ｍｍ以上５．０ｍｍ以下とする。本実施形態において、補強層２８の厚み寸法Ｔ１は、例えば１．０ｍｍとする。無機層２４の厚み寸法Ｔ２は、例えば０．１ｍｍ以上５．０ｍｍ以下とする。本実施形態において、無機層２４の厚み寸法Ｔ２は、例えば０．３ｍｍとする。基板２０の厚み寸法Ｔ３は、例えば０．１ｍｍ以上５．０ｍｍ以下とする。本実施形態において、基板２０の厚み寸法Ｔ３は、例えば０．３ｍｍとする。
なお、こられの各寸法は、一例を示すものであり、本実施形態は、これらの寸法に限定されるものではない。
（作用及び効果）
次に、第二実施形態による作用効果について説明する。
本実施形態においても、第一実施形態と同一又は同等部分については、第一実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
また、本実施形態の荷重センサ素子２００は、第二層である補強層２８の厚み寸法Ｔ１は、第一層である無機層２４の厚み寸法Ｔ２より大きい。
この構成において、この荷重センサ素子２００が設置される測定対象の台座の変形が補強層２８の厚み寸法Ｔ１以下であれば、基板２０の境界線９０を跨いで配置された薄膜抵抗体３０の部分の変形を抑えることが可能である。
このため、補強層２８の厚み寸法Ｔ１を無機層２４の厚み寸法Ｔ２よりも大きくすることで、基板２０の変形抑制効果を高めることができる。
（第三実施形態）
第三実施形態に係る荷重センサ素子３００について、図５を用いて説明する。なお、本実施形態において、第一実施形態と同一又は同等部分に関しては、第一実施形態と同符号を付して説明を割愛し、第一実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
図５は、第三実施形態に係る荷重センサ素子３００を表面側から見た斜視図である。第三実施形態に係る荷重センサ素子３００は、第一実施形態と比較して、無機層２４及び補強層２８の構造が異なる。
本実施形態に係る荷重センサ素子３００は、第一層である無機層２４の外面（受圧面８０）、及び第二層である補強層２８の外面の少なくとも一方に、基板２０よりも弾性率が小さい外層を有する。
ここで、外面とは、外部に向いた面であり、基板２０と反対側の面をいう。
また、弾性率は、応力の増分とひずみの増分に対する比をいい、「弾性率＝（応力）／（ひずみ）」の式で表される。弾性率が大きい材料ほど硬く、弾性率が小さい材料ほど柔らかい。
本実施形態の荷重センサ素子３００において、無機層２４における基板２０と反対側の外面には、第一外層３１０が全面にわたって形成されている。第一外層３１０は、合成樹脂で形成された樹脂膜で構成される。
第一外層３１０を形成する合成樹脂としては、ポリイミド又はＰＥＴなど、基板２０を形成するセラミック材料よりも弾性率が小さい樹脂材料が用いられる。
また、補強層２８における基板２０と反対側の外面には、第二外層３１２が全面にわたって形成されている。第二外層３１２は、合成樹脂で形成された樹脂膜で構成される。第二外層３１２を形成する合成樹脂としては、ポリイミド又はＰＥＴなど、基板２０を形成するセラミック材料よりも弾性率が小さい樹脂材料が用いられる。
なお、第一外層３１０と第二外層３１２とは、同一の材料で形成することが望ましいが、異なる材料で形成してもよい。
（作用及び効果）
次に、第三実施形態による作用効果について説明する。
本実施形態においても、第一実施形態と同一又は同等部分については、第一実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
また、本実施形態では、第一層である無機層２４の外面及び第二層である補強層２８の外面の少なくとも一方に、基板２０よりも弾性率が小さい第一外層３１０又は第二外層３１２を有する。
具体的に説明すると、本実施形態の荷重センサ素子３００は、無機層２４の外面に第一外層３１０が形成されるとともに、補強層２８の外面に第二外層３１２が形成されている。
この構成において、荷重センサ素子３００の出力特性の向上が可能となる。
この効果について具体的に説明する。
セラミックスで構成された基板２０、無機層２４及び補強層２８は、その製造過程において反りやうねりが生じやすい。また、基板２０の表面２２や無機層２４の内面、補強層２８の内面には、微細な凹凸が形成され得る。
このような例えば基板２０の表面２２に板状の無機層２４を当て、基板２０上の薄膜抵抗体３０に荷重を加えた場合、表面２２の凸部分に位置する薄膜抵抗体３０の部位には大きな力が加えられる。また、表面２２の凹部分に位置する薄膜抵抗体３０の部位には凸部分と比較して小さな力が加えられる。
そして、薄膜抵抗体３０に加えられた荷重を解放すると、薄膜抵抗体３０において、小さな力が加えられた部位では、抵抗値の戻りが速いが、大きな力が加えられた部位分では、抵抗値の戻りが遅延する。
これにより、荷重を加える過程と荷重を解放する過程とにおいて、応力－抵抗値の応答挙動が同一とならず、ヒステリシスが大きくなりがちである。
そこで、本実施形態の荷重センサ素子３００にあっては、無機層２４の外面に基板２０よりも弾性率が小さい第一外層３１０が形成され、補強層２８の外面に基板２０よりも弾性率が小さい第二外層３１２が形成されている。
これにより、無機層２４に荷重が加えられた際に、基板２０よりも弾性率が小さい第一外層３１０は、大きな反力を受ける凸部分において大きく変形して緩衝材として機能することで、基板２０上の薄膜抵抗体３０に加えられる荷重を均一化することが可能となる。これにより、荷重センサ素子３００の出力特性の向上が可能となる。
なお、本実施形態では、無機層２４に第一外層３１０を設けるとともに、補強層２８に第二外層３１２を設ける場合について説明したが、本実施形態は、これに限定されるものではない。無機層２４の外面及び補強層２８の外面の少なくとも一方に各外層３１０、３１２のいずれかを形成すれば、前述した効果を得ることができる。
（第四実施形態）
第四実施形態に係る荷重センサ素子４００について、図６を用いて説明する。なお、本実施形態において、第一実施形態と同一又は同等部分に関しては、第一実施形態と同符号を付して説明を割愛し、第一実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
図６は、第四実施形態に係る荷重センサ素子４００を表面側から見た斜視図である。第四実施形態に係る荷重センサ素子４００は、第一実施形態と比較して、薄膜抵抗体３０に設けられた第一電極４０及び第二電極４２の配置が第一実施形態と異なる。
（基板）
本実施形態に係る基板４１０は、横長の長方形状に形成されている。
基板４１０の表面２２は、無機層２４で被覆される被覆部７０と、無機層２４で被覆されていない第一露出部４１２及び第二露出部４１４とを有する。
第一露出部４１２は、基板４１０の基板一側縁６２側に形成される。被覆部７０と第一露出部４１２との間には第一境界線４１６が形成される。第二露出部４１４は、基板４１０の基板他側縁６６側に形成される。被覆部７０と第二露出部４１４との間には第二境界線４１８が形成される。
（無機層）
無機層２４の無機層一端縁８２は、基板４１０の基板一端縁５２上に位置する。無機層他端縁８４は、基板他端縁５６（図示省略）上に位置する。無機層一側縁８６は、基板４１０の第一境界線４１６上に位置する。無機層他側縁８８は、基板４１０の第二境界線４１８上に位置する。
無機層２４は、基板４１０に設けられた薄膜抵抗体３０の本体部３２（図示省略）を覆い、薄膜抵抗体３０の一端部３６及び他端部３８は覆わない。
（補強層）
補強層２８の補強層一端縁１００は、厚み方向１０８において基板４１０の基板一端縁５２と重なる線上に位置する。補強層他端縁１０２（図示省略）は、厚み方向１０８において基板他端縁５６（図示省略）と重なる線上に位置する。補強層一側縁１０４は、基板４１０の厚み方向１０８において基板４１０の第一境界線４１６と重なる線上に位置する。補強層他側縁１０６は、基板４１０の厚み方向１０８において基板４１０の第二境界線４１８と重なる線上に位置する。
基板４１０の表面２２に接する無機層２４の無機層一側縁８６と裏面２６に接する補強層２８の補強層一側縁１０４とは、基板４１０の厚み方向１０８で揃うように無機層２４及び補強層２８が配置されている。また、基板４１０の表面２２に接する無機層２４の無機層一端縁８２と裏面２６に接する補強層２８の補強層一端縁１００（図示省略）とは、基板４１０の厚み方向１０８で揃うように無機層２４及び補強層２８が配置されている。
補強層２８は、基板４１０の裏面２６の一部を覆う。補強層２８は、被覆部７０の裏側を覆い、第一露出部４１２及び第二露出部４１４の裏側は覆わない。
（薄膜抵抗体）
薄膜抵抗体３０は、基板４１０と無機層２４との間に挟まれる本体部３２と（図示省略）、無機層２４によって被覆されていない基板４１０の第一露出部４１２に配置される一端部３６とを有する。薄膜抵抗体３０は、無機層２４によって被覆されていない基板４１０の第二露出部４１４に配置される他端部３８を有する。
なお、薄膜抵抗体３０の本体部３２は、無機層２４で覆われているため、図６には表れていない。
薄膜抵抗体３０は、第一拡幅部１１６と第一矩形部１１８とが、無機層２４によって被覆されていない一端部３６を構成する。また、薄膜抵抗体３０は、第二拡幅部１２０と第二矩形部１２２とが、無機層２４によって被覆されていない他端部３８を構成する。
薄膜抵抗体３０の第一矩形部１１８には、矩形状の第一電極４０が設けられている。第一電極４０は、第一矩形部１１８に電気的に接続されているとともに、基板一側縁６２側に配置される。
薄膜抵抗体３０の第二矩形部１２２には、矩形状の第二電極４２が設けられている。第二電極４２は、第二矩形部１２２に電気的に接続されるとともに、基板他側縁６６側に配置される。
第一電極４０には、はんだ１３０によって、第一リード線１３２が接続される。第一リード線１３２は、無機層２４の無機層一側縁８６に沿って延在する。
第二電極４２には、はんだ１３０によって、第二リード線１３４が接続される。第二リード線１３４は、無機層２４の無機層他側縁８８に沿って延在する。
（作用及び効果）
次に、第四実施形態による作用効果について説明する。
本実施形態においても、第一実施形態と同一又は同等部分については、第一実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
また、本実施形態の荷重センサ素子４００において、露出部は、基板４１０の一側部４２０に形成された第一露出部４１２及び基板４１０の他側部４２２に形成された第二露出部４１４を有する。薄膜抵抗体３０の一方の端部である一端部３６は、第一露出部４１２に配置され、薄膜抵抗体３０の他方の端部である他端部３８は、第二露出部４１４に配置される。薄膜抵抗体３０に設けられた一対の電極は、一方の端部である一端部３６に設けられた第一電極４０と、他方の端部である他端部３８に設けられた第二電極４２とを含む。
この構成において、荷重センサ素子４００を測定対象に挟み込んだ状態において、無機層２４の受圧面８０に接する測定対象の加圧面と各電極４０、４２が設けられた基板４１０の表面２２との間に、無機層２４の厚み分の隙間が形成される。
このため、荷重センサ素子４００の基板４１０が測定対象の加圧面に近接する場合と比較して、各電極４０、４２及び各リード線１３２、１３４の接合部と各電極４０、４２から延出する各リード線１３２、１３４とを、加圧面から保護することが可能となる。
また、接合部及び各リード線１３２、１３４と加圧面との接触を抑制できるので、加圧面が金属などの導体で構成された場合に生じ得る出力のショート等に起因した不具合を未然に防止することが可能となる。
そして、各電極４０、４２を無機層２４から遠ざけることなく、接合部及び各リード線１３２、１３４と加圧面との干渉を抑制できるので、荷重センサ素子４００の小型化が可能となる。また、各電極４０、４２の配置制限が緩和されるので、設計の自由度が高まる。
なお、本実施形態では、第一リード線１３２の先端部を第一電極４０にはんだ付けするとともに、第二リード線１３４の先端部を第二電極４２にはんだ付けする場合について説明したが、本実施形態は、これに限定されるものではない。
例えば、対応する電極４０、４２を基板４１０と共に挟む平板状端子を各リード線１３２、１３４の先端部に設けてもよい。これにより、平板状端子で対応する電極４０、４２を基板４１０と共に挟むことで、各電極４０、４２と各リード線１３２、１３４とを電気的に接続することができる。
この場合、各リード線１３２、１３４が取り付けられた荷重センサ素子４００の低背化が可能となる。
（第五実施形態）
第五実施形態に係る荷重センサ素子５００について、図７から図１０を用いて説明する。なお、本実施形態において、第一実施形態と同一又は同等部分に関しては、第一実施形態と同符号を付して説明を割愛し、第一実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
図７は、第五実施形態に係る荷重センサ素子５００を表面側から見た斜視図である。図８は、第五実施形態に係る荷重センサ素子５００を示す図であり、各リードを外した荷重センサ素子５００を表面側から見た状態を示す平面図である。図９は、第一実施形態に係る荷重センサ素子５００を示す図であり、各リードを外した荷重センサ素子５００を裏面側から見た状態を示す平面図である。
第五実施形態に係る荷重センサ素子５００は、第一実施形態と比較して、基板２０に設けられた抵抗体の数が異なる。
図８に示すように、荷重センサ素子５００の基板２０の一面である表面２２には、端部に第三電極５０２及び第四電極５０４を有した第一抵抗体５０６が設けられている。
図９に示すように、基板２０の他面である裏面２６には、端部に第五電極５１０及び第六電極５１２を有する第二抵抗体５１４と、端部に第七電極５２０及び第八電極５２２を有する第三抵抗体５２４とが設けられている。
（第一抵抗体）
図８に示すように、第一抵抗体５０６は、薄膜抵抗体３０から独立するとともに、基板２０の露出部３４に配置される。第一抵抗体５０６は、薄膜抵抗体３０の一端部３６と他端部３８との間に配置される。
第一抵抗体５０６は、薄膜抵抗体３０と同じ材料で形成される。また、第一抵抗体５０６は、薄膜抵抗体３０と同じ方法によって基板２０に形成される。
第一抵抗体５０６は、基板２０の露出部３４内において一方側５０から他方側５４へ直線状に延在する第一表延在部５３０と第二表延在部５３２とを有する。第一表延在部５３０と第二表延在部５３２とは、互いに離間して配置される。
第一表延在部５３０は、第二表延在部５３２よりも薄膜抵抗体３０の一端部３６に近い位置に配置される。第二表延在部５３２は、第一表延在部５３０よりも薄膜抵抗体３０の他端部３８に近い位置に配置される。
第一抵抗体５０６は、第一表延在部５３０の他方側５４と第二表延在部５３２の他方側５４とを連設する表連設部５３４を有する。表連設部５３４は、被覆部７０と露出部３４との境界線９０に沿って直線状に延在する。これにより、第一抵抗体５０６は、Ｕ字型形状に形成されている。
第一表延在部５３０の一方側５０の端部には、矩形状（正方形を含む）の第三矩形部５３６が連設されている。第二表延在部５３２の一方側５０の端部には、矩形状（正方形を含む）の第四矩形部５３８が連設されている。
第一抵抗体５０６の第三矩形部５３６には、矩形状（正方形を含む）の第三電極５０２が設けられている。第三電極５０２は、第三矩形部５３６に電気的に接続されている。
第一抵抗体５０６の第四矩形部５３８には、矩形状の第四電極５０４が設けられている。第四電極５０４は、第四矩形部５３８に電気的に接続される。
第一抵抗体５０６の第一表延在部５３０から第二表延在部５３２までの長さは、薄膜抵抗体３０の第一薄膜延在部１１０から第二薄膜延在部１１２までの長さよりも短い。また、第一抵抗体５０６の第一表延在部５３０から第二表延在部５３２までの領域における幅寸法は、薄膜抵抗体３０の第一薄膜延在部１１０から第二薄膜延在部１１２までの領域における幅寸法よりも狭い。
これにより、第一抵抗体５０６と薄膜抵抗体３０とが、略同じ抵抗値になるように設定されている。
（第二抵抗体）
図９に示すように、第二抵抗体５１４は、基板２０の他方の面である裏面２６に配置されている。第二抵抗体５１４は、薄膜抵抗体３０と同じ挙動を示す。
同じ挙動を示すとは、薄膜抵抗体３０と第二抵抗体５１４との抵抗温度係数が略同じで、かつ同じ荷重によって変形した場合の薄膜抵抗体３０の抵抗値変化と第二抵抗体５１４の抵抗値変化とが略同じであることを示す。
抵抗温度係数が略同じとは、薄膜抵抗体３０の抵抗温度計数と第二抵抗体５１４の抵抗温度係数との差が、予め定められた第一範囲内であることを示す。
第一範囲は、一例として、１００ｐｐｍ／Ｋである。
抵抗値変化が略同じとは、薄膜抵抗体３０及び第二抵抗体５１４に所定の同一荷重を加える前と後とにおいて、薄膜抵抗体３０で生ずる抵抗値の変化と第二抵抗体５１４で生ずる抵抗値の変化との差が予め定められた第二範囲内であることを示す。
所定の同一荷重とは、一例として、１０ｋＮが挙げられる。また、第二範囲は、一例として、１００ｐｐｍである。
第二抵抗体５１４は、薄膜抵抗体３０と同じ材料で形成される。また、第二抵抗体５１４は、薄膜抵抗体３０と同じ方法によって基板２０に形成される。
第二抵抗体５１４は、薄膜抵抗体３０が配置された位置の裏側に配置される。また、第二抵抗体５１４は、薄膜抵抗体３０と略同形状に形成されている。
これにより、第二抵抗体５１４は、基板２０の厚み方向１０８において、薄膜抵抗体３０と重なる位置に配置されている。また、第二抵抗体５１４は、薄膜抵抗体３０と略同じ抵抗値となるように設定されている。
ここで、第二抵抗体５１４が薄膜抵抗体３０と重なるとは、第二抵抗体５１４を基板２０の厚み方向１０８で薄膜抵抗体３０に重ねた状態において、外縁部の一部に、重ならない領域が生ずることを除外するものではない。
第二抵抗体５１４は、基板２０の厚み方向１０８において、薄膜抵抗体３０の第一薄膜延在部１１０と重なる位置に配置された第一裏延在部５４０と、第二薄膜延在部１２６と重なる位置に配置された第二裏延在部５４２とを有する。また、第二抵抗体５１４は、薄膜抵抗体３０の薄膜連設部１１４と重なる位置に配置された裏連設部５４４を有する。
第二抵抗体５１４は、基板２０の厚み方向１０８において、第一拡幅部１１６と重なる位置に配置された第一裏拡幅部５４６と、薄膜抵抗体３０の第二拡幅部１２０と重なる位置に配置された第二裏拡幅部５４８とを有する。
第二抵抗体５１４は、基板２０の厚み方向１０８において、第一矩形部１１８と重なる位置に配置された第五矩形部５５０と、薄膜抵抗体３０の第二矩形部１２２と重なる位置に配置された第六矩形部５５２とを有する。
第二抵抗体５１４の第五矩形部５５０には、矩形状の第五電極５１０が設けられている。第五電極５１０は、第五矩形部５５０に電気的に接続される。また、第二抵抗体５１４の第六矩形部５５２には、矩形状の第六電極５１２が設けられている。第六電極５１２は、第六矩形部５５２に電気的に接続される。
第一裏延在部５４０の一部と、第一裏拡幅部５４６と、第五矩形部５５０とは、第二抵抗体５１４の裏一端部５５４を構成する。第二裏延在部５４２の一部と、第二裏拡幅部５４８と、第六矩形部５５２は、第二抵抗体５１４の裏他端部５５６を構成する。
（第三抵抗体）
第三抵抗体５２４は、第二抵抗体５１４から独立して設けられている。第三抵抗体５２４は、第一抵抗体５０６と同じ挙動を示す。
同じ挙動を示すとは、第三抵抗体５２４と第一抵抗体５０６との抵抗温度係数が略同じであることを示す。
抵抗温度係数が略同じとは、第三抵抗体５２４の抵抗温度計数と第一抵抗体５０６の抵抗温度係数との差が、予め定められた第三範囲内であることを示す。
第三範囲は、一例として、１００ｐｐｍ／Ｋである。
第三抵抗体５２４は、第一抵抗体５０６と同じ材料で形成される。また、第三抵抗体５２４は、第一抵抗体５０６と同じ方法によって基板に形成される。
第三抵抗体５２４は、第一抵抗体５０６が配置された位置の裏側に配置されている。また、第三抵抗体５２４は、第一抵抗体５０６と略同形状に形成されている。
これにより、第三抵抗体５２４は、基板２０の厚み方向１０８において、第一抵抗体５０６と重なる位置に配置されている。また、第三抵抗体５２４は、第一抵抗体５０６と略同じ抵抗値となるように設定されている。
ここで、第三抵抗体５２４が第一抵抗体５０６と重なるとは、第三抵抗体５２４を基板２０の厚み方向１０８で第一抵抗体５０６に重ねた状態において、外縁部の一部に、重ならない領域が生ずることを排除するものではない。
第三抵抗体５２４は、基板２０の厚み方向１０８において、第一抵抗体５０６の第一表延在部５３０と重なる位置に配置された第一裏小延在部５５１と、第二表延在部５３２と重なる位置に配置された第二裏小延在部５５３とを有する。また、第三抵抗体５２４は、第一抵抗体５０６の表連設部５３４と重なる位置に配置された裏小連設部５５５を有する。
第三抵抗体５２４は、基板２０の厚み方向１０８において、第三矩形部５３６と重なる位置に配置された第七矩形部５５７と、第一抵抗体５０６の第四矩形部５３８と重なる位置に配置された第八矩形部５５８とを有する。
第三抵抗体５２４の第七矩形部５５７には、矩形状の第七電極５２０が設けられている。第七電極５２０は、第七矩形部５５７に電気的に接続される。また、第三抵抗体５２４の第八矩形部５５８には、矩形状の第八電極５２２が設けられている。第八電極５２２は、第八矩形部５５８に電気的に接続される。
図７に示すように、第三電極５０２には、はんだ１３０によって、第三リード線５６０が接続される。第四電極５０４には、はんだ１３０によって、第四リード線５６２が接続される。
同様に、第五電極５１０には、はんだによって、第五リード線５６４が接続される。第六電極５１２には、はんだによって、第六リード線５６６が接続される。第七電極５２０には、はんだによって、第七リード線５６８が接続される。第八電極５２２には、はんだによって、第八リード線５７０が接続される。
（作用及び効果）
次に、第五実施形態による作用効果について説明する。
本実施形態においても、第一実施形態と同一又は同等部分については、第一実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
また、本実施形態の荷重センサ素子５００において、基板２０の一面である表面２２には、端部に第三電極５０２及び第四電極５０４を有した第一抵抗体５０６が設けられている。基板２０の他面である裏面２６には、端部に第五電極５１０及び第六電極５１２を有する第二抵抗体５１４と、端部に第七電極５２０及び第八電極５２２を有する第三抵抗体５２４とが設けられている。
この構成において、荷重センサ素子５００は、基板２０の表面２２に設けられた薄膜抵抗体３０と第一抵抗体５０６とを備える。また、荷重センサ素子５００は、基板２０の裏面２６に設けられた第二抵抗体５１４と第三抵抗体５２４とを備える。
このため、荷重センサ素子５００が備えた四つの抵抗体によってブリッジ回路を形成することができる。また、ブリッジ回路からの出力を用いて測定を行うことで、高精度な測定が可能となる。
図１０は、第五実施形態に係る荷重センサ素子５００の使用例を示す回路図である。図１０には、荷重センサ素子５００の各抵抗体を接続することによって構成されたブリッジ回路５８０が示されている。
なお、ブリッジ回路５８０としては、この他に多くの種類がある。図１０は、ブリッジ回路５８０の一例として、ホイートストンブリッジ回路が示されている。
このブリッジ回路５８０は、荷重を受ける薄膜抵抗体３０と第二抵抗体５１４とが対向する辺に設けられている。また、ブリッジ回路５８０は、荷重を受けない第一抵抗体５０６と第三抵抗体５２４とが対向する辺に設けられている。
薄膜抵抗体３０の第一電極４０と第一抵抗体５０６の第三電極５０２とは、電源５８２の正極５８４に接続される。第二抵抗体５１４の第六電極５１２と第三抵抗体５２４の第八電極５２２とは、電源５８２の負極５８６に接続される。
薄膜抵抗体３０の第二電極４２と第三抵抗体５２４の第七電極５２０とは、電圧測定器５９０の第一端子５９２に接続される。第一抵抗体５０６の第四電極５０４と第二抵抗体５１４の第五電極５１０とは、電圧測定器５９０の第二端子５９４に接続される。
このように、荷重センサ素子５００の各抵抗体３０、５０６、５１４、５２４によってブリッジ回路５８０を形成することで、薄膜抵抗体３０の抵抗値の変化のみを測定値とする場合と比較して、出力される電圧の変化を大きくすることができる。このため、単一の薄膜抵抗体３０の抵抗値変化が小さい場合であっても、出力を大きく（増幅）できるので、より正確な荷重検出を可能とし、測定精度の向上が可能となる。
また、このブリッジ回路５８０は、荷重センサ素子５００の基板２０に設けられた四つの抵抗体によって構成される。このため、荷重センサ素子５００の薄膜抵抗体３０の他に、外付けの三つの抵抗器を用いてブリッジ回路を構成する場合と比較して、荷重センサ素子５００のみでブリッジ回路５８０を構成できる。よって、ブリッジ回路５８０が占有するスペースを小さくすることができるとともに、ブリッジ回路５８０を用いて構成される測定装置の小型化が可能となる。
さらに、同一の基板２０上に形成された四つの抵抗体は、個別に用意した四つの抵抗器と比較して、各抵抗体の抵抗値等の特性のばらつきが少ない。このため、基板２０上に形成された四つの抵抗体でブリッジ回路５８０を構成することで、出力される信号の精度を高めることが可能となる。
また、本実施形態では、基板２０の表面２２側の薄膜抵抗体３０と基板２０の裏面２６側の第二抵抗体５１４とは、同形状であるとともに、基板２０の厚み方向１０８で重なる位置に配置されている。また、基板２０の表面２２側の第一抵抗体５０６と基板２０の裏面２６側の第三抵抗体５２４とは、同形状であるとともに、基板２０の厚み方向１０８で重なる位置に配置されている。
このため、基板２０の表面２２と裏面２６とにおいて、抵抗体の形成状態を同じにすることができる。したがって、基板２０の表面２２と裏面２６とにおいて、抵抗体の形成状態が異なる場合と比較して、基板２０に生ずる応力の偏りを抑制することができる。
そして、無機層２４と補強層２８とは、同じ材質の材料で形成される。
このため、無機層２４が薄膜抵抗体３０を加圧する加圧条件と、補強層２８が第二抵抗体５１４を加圧する加圧条件とを揃えることができる。これにより、ブリッジ回路５８０の出力から得る測定結果の精度の向上が可能となる。
なお、本実施形態では、基板２０の表面２２に設けられた薄膜抵抗体３０及び第一抵抗体５０６と、裏面２６に設けられた第二抵抗体５１４及び第三抵抗体５２４とでブリッジ回路５８０を構成したが、本実施形態は、これに限定されるものではない。
ブリッジ回路５８０を構成する四つの抵抗体を表面２２に設けたり、薄膜抵抗体３０を除いた三つの抵抗体を裏面２６に設けたりしてもよく、本実施形態は、これらの構成を除外するものではない。
（第六実施形態）
第六実施形態に係る荷重センサ素子６００について、図１１を用いて説明する。なお、本実施形態において、第一実施形態と同一又は同等部分に関しては、第一実施形態と同符号を付して説明を割愛し、第一実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
図１１は、第六実施形態に係る荷重センサ素子６００を裏面側から見た斜視図である。第六実施形態に係る荷重センサ素子６００は、第一実施形態と比較して、基板２０の裏面２６の状態が異なる。
この荷重センサ素子６００は、第一層である無機層２４の縁及び第二層である補強層６０２の縁の少なくとも一方が基板２０に設けられた凸部６０４に接する。本実施形態に係る荷重センサ素子６００においては、補強層６０２の縁が基板２０に設けられた凸部６０４に接する。
具体的に説明すると、基板２０の裏面２６には、凸部６０４が形成されている。凸部６０４は、凸条で構成され、凸部６０４の断面は略矩形状である。凸部６０４は、補強層６０２と略同じ厚み寸法を有する。
凸部６０４は基板２０の他方側５４に設けられている。凸部６０４は、基板他端縁５６に沿って延在する。凸部６０４は、基板一側縁６２（図示省略）から基板他側縁６６に達する長さを有する。
凸部６０４は、例えば合成樹脂によって形成される。凸部６０４は、例えば印刷技術によって基板２０の正確な位置に形成される。印刷技術としては、例えばスクリーン印刷が挙げられる。
凸部６０４の一方側５０の凸部一端縁６１０には、補強層６０２の補強層他端縁１０２が全域にわたって接している。この凸部６０４によって補強層６０２は位置決めされる。これにより、補強層６０２は、補強層一端縁１００が境界線９０上に配置され、補強層一端縁１００と無機層２４の無機層一端縁８２とが厚み方向１０８で重なる。
補強層６０２は、第一実施形態の補強層２８と比較して、長さ寸法Ｌ３が凸部６０４の長さ寸法Ｌ４分小さい。
なお、本実施形態では、基板２０の裏面２６に凸部６０４を設け、補強層６０２の補強層他端縁１０２を凸部６０４の凸部一端縁６１０に当接する場合について説明したが、本実施形態は、これに限定されるものではない。例えば、基板２０の表面２２に凸部を設け、無機層２４の縁を凸部に当接してもよい。
また、補強層６０２の補強層他端縁１０２を凸部６０４に当接するとともに、無機層２４の縁を表面２２に形態した凸部に当接してもよい。
（作用及び効果）
次に、第六実施形態による作用効果について説明する。
本実施形態の荷重センサ素子６００おいても、第一実施形態と同一又は同等部分については、第一実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
また、本実施形態の荷重センサ素子６００において、第一層である無機層２４の縁及び第二層である補強層６０２の縁の少なくとも一方は、基板２０に設けられた凸部６０４に接する。
この構成の荷重センサ素子６００においては、例えば製造時において予め基板２０に形成された凸部６０４に補強層６０２の補強層他端縁１０２を合わせて補強層６０２を基板２０に固定することで、補強層一端縁１００を境界線９０上に配置することができる。
具体的に説明すると、無機層２４の無機層一端縁８２を境界線９０上に合わせて固定した後、補強層６０２の補強層他端縁１０２を凸部６０４に当接した状態で補強層６０２を固定する。これにより、補強層６０２の補強層一端縁１００と無機層２４の無機層一端縁８２とが厚み方向１０８で重なるように補強層６０２を配置することが可能となる。
このため、補強層６０２を基板２０に固定する際に正確に位置合わせをしなければならない場合と比較して、無機層２４に対する補強層６０２の位置合わせの容易化が可能となる。
以上、本実施形態について説明したが、上記実施形態は、本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
１０、２００、３００、４００、５００、６００ 荷重センサ素子
２０、４１０ 基板
２２ 表面
２４ 無機層
２６ 裏面
２８、６０２ 補強層
３０ 薄膜抵抗体
３２ 本体部
３４、７０ 露出部
３６、４２０ 一端部
３８、４２２ 他端部
４０ 第一電極
４２ 第二電極
５０ 一方側
５２ 基板一端縁
５４ 他方側
８０ 受圧面
８２ 無機層一端縁
９０ 境界線
１００ 補強層一端縁
１０８ 厚み方向
４１２ 第一露出部
４１４ 第二露出部
４１６ 第一境界線
４１８ 第二境界線
５０２ 第三電極
５０４ 第四電極
５０６ 第一抵抗体
５１０ 第五電極
５１２ 第六電極
５１４ 第二抵抗体
５２０ 第七電極
５２２ 第八電極
５２４ 第三抵抗体
５５４ 裏一端部
５５６ 裏他端部
６０４ 凸部
Ｔ１、Ｔ２ 厚み寸法

Claims (8)

  1. 面圧荷重を測定する荷重センサ素子であって、
    基板と、
    前記基板の一面に設けられ、前記基板の一部を被覆する第一層と、
    前記第一層から受ける荷重に応じて抵抗値が変化する抵抗体であって、前記基板の前記一面に設けられ、前記基板と前記第一層との間に挟まれる本体部と前記第一層で被覆されない前記基板の露出部に配置される両端部とを有する薄膜抵抗体と、
    前記薄膜抵抗体の両端部のそれぞれと電気的に接続される一対の電極と、
    前記第一層と共に前記基板を挟むように内面全体が前記基板の他面に接して設けられ、又は前記内面全体が接着層のみを介して前記基板の前記他面に設けられた第二層と、を備え、
    前記基板の前記一面には、前記基板の前記一面に接する前記第一層の一辺である第一層一端縁により、前記第一層で被覆された被覆部と前記露出部との境界線が形成され、
    前記基板の前記他面には、前記基板の前記他面に接する前記第二層の一辺である第二層一端縁により、前記第二層で被覆された部分と前記第二層が設けられない部分との境界線が形成され、
    前記基板の厚み方向で二つの前記境界線が揃うように前記第一層及び前記第二層が配置される、
    荷重センサ素子。
  2. 請求項１に記載の荷重センサ素子であって、
    前記第一層は、前記第二層と略同じ大きさである、
    荷重センサ素子。
  3. 請求項１又は請求項２に記載の荷重センサ素子であって、
    前記第二層の厚み寸法は、前記第一層の厚み寸法より大きい、
    荷重センサ素子。
  4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の荷重センサ素子であって、
    前記第一層の外面及び前記第二層の外面の少なくとも一方に、前記基板よりも弾性率が小さい外層を有する、
    荷重センサ素子。
  5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の荷重センサ素子であって、
    前記露出部は、前記基板の一側部に形成された第一露出部及び前記基板の他側部に形成された第二露出部を有し、
    前記薄膜抵抗体の一方の端部は、前記第一露出部に配置され、前記薄膜抵抗体の他方の端部は、前記第二露出部に配置され、
    前記一対の電極は、前記一方の端部に設けられた第一電極と、前記他方の端部に設けられた第二電極とを含む、
    荷重センサ素子。
  6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の荷重センサ素子であって、
    前記基板の前記一面には、端部に第三電極及び第四電極を有した第一抵抗体が設けられ、
    前記他面には、端部に第五電極及び第六電極を有する第二抵抗体と、端部に第七電極及び第八電極を有する第三抵抗体とが設けられた、
    荷重センサ素子。
  7. 請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の荷重センサ素子であって、
    前記第一層及び前記第二層は、同じ材質の材料で形成される、
    荷重センサ素子。
  8. 請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の荷重センサ素子であって、
    前記第一層の縁及び前記第二層の縁の少なくとも一方は、前記基板に設けられた凸部に接する、
    荷重センサ素子。
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