JPS61150381A - 触覚センサと基板との接続方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は触覚センサと基板との接続方法に関し、特に配
線導体の配設された絶縁シートを積層して形成した多層
基板に触覚センサのセルを搭載し、セルの配線と基板の
配線との間に電気的な接続が得られるようにする触覚セ
ンサと基板との接続方法に関する。

〔従来技術とその問題点〕

ロボット等に使用されてきた従来の触覚センサは、例え
ば導電フィルムのようにセンサ自体が平坦に形成されて
おり、単に押圧力のみを検出する型のものが多く、した
がってこのようなセンサが設けられる基板について特別
な配慮の必要がなかった。しかし、近年では、対象物に
対して人間の触覚に近い機能をもって接触やすべり等の
情報が得られるようなセンサの要望が高まるに連れて、
たとえば互いに直交する３方向の分力の検出が可能な触
覚センサの開発が検討されてきた。

このような触覚センサの実現には、センサの形態も平面
的でなく、基板に対して立体的な構造を持つものでなけ
ればならず、特にこのようなセンサが配置される基板は
センサの立体化に伴って配線密度の高いものとなり、し
かもセンサ受圧面の受ける外力に対して十分耐えること
のできる接合強度が保持されなければならない。そこで
、かかる触覚センサを積層して形成された多層配線溝板
上に配列させることが考えられてきた。

しかしながら、上述したように立体的に構成したセンサ
を従来の方法で多層セラミック配線基板に接続したので
は、十分な機械的強度が保たれず、電気的接続自体にも
問題がある。

すなわち、従来のこのような電子部品の接続の場合、電
子部品が搭載される層面に形成された導体の端子部に電
子部品の端子を一致させて、例えばはんだ付けなどが行
われるが、かかる表面的な２接続のみでは本例のような
センサの場合、センサに外力が加えられたときに電気的
接続のみならずセンサを構成しているセル自体が基板か
ら分離されてしまう。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上述したような問題点に鑑みて、３方
向の成分を有する力が加えられても損われることなく、
十分な電気的接続状態を保つことができる強固な触覚セ
ンサと基板との接続方法を提供することにある。

〔発明の要点〕

すなわち、本発明は、多層配線基板の上層部に、個々の
層の導体との間の電気的接続が可能な半スルーホールを
付設した溝を設けて、この溝に触覚センサのセル基部が
嵌合可能なようになし、次に半スルーホールにはんだを
施し、半スルーホールに関連しない溝の部分には接着剤
を塗布し、触覚センサのセル基部をこの溝に嵌合させて
固着したのち、上記のはんだを溶融させてこのスルーホ
ールを介して触覚センサセル上の配線端子と基板の配線
端子との間の電気的接続が得られるようにすることを特
徴とするものである。

〔発明の実施例〕

以下に、図面に基づいて本発明の実施例を詳細に説明す
る。

第１図は、本発明によりリング状の触覚センサセルをセ
ラミックの多層配線基板上に取付けて構成した触覚セン
サの一例を示す。ここで、１はシリコンの拡散型半導体
による圧力センサとして形成された触覚センサセルであ
る。セルｌには複数の所定位置に歪ゲージ２がそれぞれ
配設してあり、更にセル１の上部には受圧板３が取付け
てあって、受圧板３に作用した荷重をセル１を介して歪
ゲージ２に伝達させることにより、これらの歪ゲージ２
を介して上記の荷重を互いに直交する３方向の分力に分
解し検出することができる。

そこで、個々の歪ゲージ２からこのような歪信号を取出
すために、セルｌの基部ＩＡには第２Ａ図に示すように
複数の端子４が配設され、歪ゲージ２と端子４とはそれ
ぞれ図示しない配線で接続される。また、セル１が固定
される多層基板５の方にもこれらの端子４と対応する位
置に接続用の端子６が形成されていて、第１図および第
２ＢＩＩに示すようにセル１および受圧板３を上層基板
５Ａに形成した溝７に固定した状態では、半スルーホー
ル８に施したはんだを後述したように溶融させることに
より双方の端子４と６との間を電気的に接続することが
できる。

なお、第２Ａ図は受圧板３を取付けたセル１と多層基板
５とを接続する前の段階を示したもので、セルｌの基部
ＩＡを上層基板５Ａの溝７に嵌合する前いようにして接
着剤ｌＯを適下等により添着させておくようにする。ま
た、必要に応じてセル１の対応した部分に接着剤１０を
薄く塗布しておくのが好適である。

第２Ｂ図は、かくしてセル１を溝７に嵌合した状態を示
し、半スルーホール８に施されたはんだを例えばレーザ
照射などによって接着剤ｌＯが損われないように局部加
熱し、溶融させて電気的な接続状ＩＥとすることができ
る。

続いて、第３Ａ図〜第３Ｇ図によって、本発明の実施例
を製造工程にしたがい順次に説明する。

まず、第３Ａ図に示すように、アルミナ９２％に粘結材
等の添加物を加えて生成した流動状のセラミックからド
クターブレード法を用いて厚さが０゜２〜Ｑ、８ｍｍの
グリーンシート５Ｂを形成し、このシーｈｓＢ上の所定
の位置に半スルーホール８．形成用の孔８Ａをパンチ、
ドリル、レーザ等によって穿設して、このあとタングス
テンＷかモリブデンＭＯのペーストを孔８Ａに充填した
後、導体パターン１１を印刷した。

続いて、第３Ｂ図のように、上層基板用のシート５Ｂの
セル基部ＩＡ取付は位置にパンチやレーザを用いて溝７
を形成したが、切断の際、切断線が孔８Ａの中心を通る
ようになして、切取られた溝７の側壁に半スルーホール
８が得られるようにした。なお、この状態では半スルー
ホール８にペーストが詰っているので、後述するはんだ
層形成のために幾分ペーストを除去しておくようにする
。

次に、別に用意した同サイズのグリーンシート５Ｂ−に
には図に示さないが、所定の位置に導体パターンを印刷
し、要すればスルーホールを設けて、これらのグリーン
シー）５Ｂを第３Ｃ図に示すように積層し、これを還元
雰囲気中で約１６００°Ｃに加熱焼成して第３Ｄ図のよ
うな多層配線セラミック基板５を得た。

このようにして得られた多層セラミック基板５の寸法は
焼成によって約１７％収縮する。このとき、半スルーホ
ール８内のペーストは上記の焼成でセラミック基板５と
冶金的に結合されメタライズされるが、Ｗのみで形成さ
れた導体では電気的接続が十分でないので、この導体上
にニッケルや銀でめっきを行い、更にその上に、はんだ
クリームを塗布した。

第３Ｅ図は別に用意した受圧板３付きの触覚センサセル
１を示す、このセル１は従来の半導体プロセス法により
シリコンウェハに拡散形歪ゲージを作り込んで機械加工
したものであり、側面に形成した配線端子４にはニッケ
ルや銀でめっきが施されている０本例では、このセル１
の基部ＩＡにおける背面側すなわち本図では紙面の裏側
および底面に、さきに第２Ａ図で示したように接着剤１
０を塗布し、更に多層セラミック基板５の溝７に６第３
Ｆ図に示すように接着剤１０を塗布した。

なお、この場合、接着剤ｌＯが半スルーホール８や図示
しない導体等に、はみ出していかないようにする配慮が
必要なことはいうまでもない。したがって、接着剤ｌＯ
の使用量はこのようなはみ出しを防止するために、あら
かじめ最適の量を設定しておくようにする。

カくシて、溝７にセル１の基部ＩＡを嵌合させてセル１
の端子４と基板５側の端子６との位置を一致させ、接着
剤１０が溝７から外部にはみ出している場合は、これを
機械的な方法等により取除く。

最後に、接着剤１０が凝固した後、接着剤１ｏが損われ
ないようにしてレーザ等により半スルーホール８のはん
だクリームを局部的に加熱し、これを溶融させて、電気
的接続を終え、第３Ｇ図に示すような接続状態とした触
覚センサを得ることができた。なお、上記のはんだを溶
融させる場合、はんだブリッジが発生しないように留意
する必要のあることはいうまでもない。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、本発明によれば、多層配線基
板の上層部に個々の層の導体配線と電気的接続が可能な
半スルーホールを具えた溝を設け、一方、触覚センサの
セル基部の上記半スルーホールと対応する位置にはセル
の配線端子を設けて、このセル基部を上記の溝に嵌合可
能となし、上記半スルーホールにはんだを施し、上記溝
の半スルーホールに関連しない位置に接着剤を付着させ
てこの溝に触覚センサのセル基部を嵌合させて接着固定
した後、半スルーホールのはんだを溶融させて電気的接
続が得られるようにしたので、機械的に十分な強度が得
られるのみならず、電気的接続に対しても信頼性が高く
、しかも構造が簡単で組立が容易であり、高密度の配置
が可能となった。

また、以上の説明では、触覚センサと多層配線基板との
接続の場合について述べたが、本発明の適用はこれに限
られるものではなく、ひろ〈−・＋’、ｌ’３に、例え
はトランスなとの比較的小い７Ｉｉ、子部品を多層配線
基板上に高密度で配設する場合の接合方法にも適用でき
ることはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による単体触覚センサの構成の一例を示
す斜視図、第２Ａ図および第２Ｂ図はそ、のセｊ、’、
ｙｇ４’：、１の一実施例として多層セラミ・ンク配線
基板の製造工程をそれぞれ順を追って示す斜視図、第３
Ｅ図・は本発明に適用する触覚センサセルの正面図、第
３Ｆ図は第３Ａ図〜第３Ｄ図の工程を経て得られた接続
前の多層セラミック配線基板の斜視図、第３Ｇ図は本発
明により接続を終えて仕上げられた単体触覚センサの斜
視図である。 ｌ・・・触覚センサセル、　ＩＡ・・・セル基部、２・
・・歪ゲージ、　　　　　３・・・受圧板、４．６・・
・端子、　　　　　５・・・多層基板、５Ａ・・・」一
層）１（板、　　　　　　５Ｂ・・・グリーンシーＩ・
。 ７・・・溝、　　　　　　　８・・・半スルーポール、
８Ａ・・・孔、　　　　　　　９・・・導体部、１０・
・・接着剤、　　　　　　１１・・・導体パターン。 エム：’に＋ｌ　：’：　”’Ｊ　’、７−　　達３受
圧捩 ７　　　　　　　？

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　多層配線基板の上層部に溝を設け、該溝の壁面に前記
   多層配線基板の個々の層の導体配線と電気的接続が可能
   な半円形のスルーホールを形成し、触覚センサのセルの
   基部には前記スルーホールと対応する位置に当該セルの
   配線端子を設けて、前記セルの基部を前記溝に嵌合可能
   となし、前記スルーホールにはんだを施し、前記溝に接
   着剤を付着させてから該溝に前記セルの基部を嵌合させ
   、前記接着剤により固定した後、前記スルーホールに施
   したはんだを溶融させて前記電気的接続が得られるよう
   にすることを特徴とする触覚センサと基板との接続方法
   。