TW201732218A - 多點量測用之應變感測器及其製造方法 - Google Patents

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Rokusuke Takemura
Koji Okamoto
Hiroyuki Nagai
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Abstract

本發明提供不會因黏貼時之偏移而產生導通不良且可減少材料費的多點量測用之應變感測器及其製造方法。 本發明之多點量測用之應變感測器31具有：基材薄膜34；多數之應變感測部33，其形成於前述基材薄膜34之第一主面34a上；布線電路37、38，其對應於前述各應變感測部33形成於前述基材薄膜34之第二主面34b上，並在前述基材薄膜34之外緣附近具有外部連接端子部37b、38b；及導電糊41、42，其填充於通孔39、40中並連接前述各應變感測部33及對應於該各應變感測部之前述布線電路37、38。

Description

多點量測用之應變感測器及其製造方法
本發明係關於多點量測用之應變感測器及其製造方法。
關於在高度成長期開發之社會基礎建設的老舊化問題，已成為課題的是需要藉由導入適當之維持管理手法延長壽命、及使維持管理、更新之總成本減少、平準化，因此期待活用感測器、IT等可有效率地把握社會基礎建設狀態之監測技術的開發推進。
雖然監測技術之量測形態包括在構造物(混凝土構造物、鋼構造物、土構造、地基等)上設置感測器及攝影機等後進行經常監視的固定型、及使用設置了感測器及攝影機等之移動體(車輛等)進行定期監視的移動型，但目前之主流係固定型。固定型之代表例可舉在混凝土構造物(隧道壁面、路面等)及鋼構造物(橋樑等)上設置感測器，並監測應變量之長期變化為例。
例如，在專利文獻1中揭示了多點量測使移動體之移動用車輪接地的路面應變者，作為如此之固定型監測技術使用的應變感測器。該可多點量測之應變感測器1，具體而言，藉由在撓性基板2之背面黏貼已黏上多數電阻式應變計3的應變計底板4，並進一步將片狀絕緣構件(覆蓋薄膜)5黏貼在撓性基板2之表面上，構成感測器構造部6(請參照圖13、圖14)。在撓性基板2上設有：薄膜狀導體(布線電路)18，其導通於各電阻式應變計3之應變感測部13的導線連接部(舌片)14a、14b中的導線連接部14a；及薄膜狀導體(布線電路)19、20，其導通於導線連接部14b。應變計3位於路面中之車輪接地區域，且感測器構造部6之應變計底板4設置在路面上，使薄膜狀導體18、19、20之端部18b、19b、20b位於在車輻之寬度方向上偏離接地區域的區域。
此外，專利文獻1揭示各種實施態樣，例如，雖然圖13、圖14所示之撓性基板2係由第一層基板7及第二層基板8形成之2層構造，但亦可使用單層之撓性基板來取代。另外，雖然圖14使用具有應變計底板12及應變感測部13之多數應變計3，並將該等應變計3黏在該應變計底板4上，但亦可藉由光蝕刻法等在應變計底板4之表面上直接地形成多數之應變感測部13來取代。此外，在圖13、圖14中，雖然可分別連結應變計引線15a、15b於各應變感測部13兩端部之舌片14a、14b，接著可透過該等應變計引線15a、15b進行舌片14a與薄膜狀導體18之導通及舌片14b與薄膜狀導體19、20之導通，但亦可不使用應變計引線15a、15b，進行舌片14a與薄膜狀導體18之導通及舌片14b與薄膜狀導體19、20之導通來取代。 ［先前技術文獻］ ［專利文獻］
專利文獻1：日本特開2009－79976號公報
［發明所欲解決的問題］ 但是，在專利文獻1記載之應變感測器中，黏貼具有多數之應變感測部13之應變計底板4及設有對應於各應變感測部13之薄膜狀導體(布線電路)18、19、20的撓性基板2時產生偏移，有產生應變感測部13兩端部之導線連接部14a、14b與撓性基板2之薄膜狀導體(布線電路)18、19、20的導通不良的問題。此外，由於層結構多，亦進一步有製造成本不必要地升高之問題。
因此，本發明之目的在於提供不會因黏貼時之偏移產生導通不良且可減少材料費的多點量測用之應變感測器及其製造方法。 ［解決問題的手段］
作為解決上述問題之手段，本發明之第一態樣提供一種多點量測用之應變感測器，其具有：基材薄膜；多數之應變感測部，其形成於前述基材薄膜之第一主面上；布線電路，其對應於前述各應變感測部形成於前述基材薄膜之第二主面上，並在前述基材薄膜之外緣附近具有外部連接端子部；及導電糊，其填充於通孔中並連接前述各應變感測部及對應於該各應變感測部之前述布線電路。 如上所述地在同一基材薄膜之不同面上設置多數之應變感測部及對應於各應變感測部之布線電路，應變感測部與布線電路之連接不需要黏貼。因此，不會因黏貼時之偏移產生應變感測部與布線電路之導通不良。此外，由於減少構成應變感測器之層數，可減少材料費，並可進一步減少製造成本。
此外，本發明之第二態樣提供第一態樣之多點量測用之應變感測器，其更具有：絕緣性之第一覆蓋層，其覆蓋前述應變感測部而形成於前述基材薄膜之第一主面上；絕緣性之第二覆蓋層，其除了前述外部連接端子部以外，覆蓋前述布線電路而形成於前述基材薄膜之第二主面上；及導電性之端子保護層，其覆蓋前述布線電路之前述外部連接端子部而形成。 藉由如上所述之方式，可防止因酸化、硫化或遷移(電蝕)產生之劣化。
此外，本發明之第三態樣提供第一態樣或第二態樣之多點量測用之應變感測器，其更具有安裝在前述布線電路之前述外部連接端子部上的引線。
此外，本發明之第四態樣提供第一至第三態樣中任一態樣之多點量測用之應變感測器，其在前述基材薄膜之第一主面側更具有感測器固定用之接著層，且該接著層避開前述通孔上而形成。 藉由如上所述之方式，可緩和應變時對通孔及通孔中之導電糊的應力，並防止在該部分之斷線。
此外，本發明之第五態樣提供一種多點量測用之應變感測器的製造方法，其具有以下步驟：在基材薄膜之第一主面上層疊第一金屬層，並在前述基材薄膜之第二主面上層疊第二金屬層；藉由蝕刻法由前述第一金屬層形成構成多數之應變感測部之導電圖案，並藉由蝕刻法由前述第二金屬層形成構成布線電路之導電圖案，該布線電路對應於前述各應變感測部且在前述基材薄膜之外緣附近具有外部連接端子部；在前述應變感測部與前述布線電路相向之位置，在前述基材薄膜中開設通孔；及在該通孔中填充導電糊。 如上所述地在同一基材薄膜之不同面上設置多數之應變感測部及對應於各應變感測部之布線電路，應變感測部與布線電路之連接不需要黏貼。因此，不會因黏貼時之偏移產生應變感測部與布線電路之導通不良。此外，由於減少構成應變感測器之層數，可減少材料費，並可進一步減少製造成本。
此外，本發明之第六態樣提供第五態樣之多點量測用之應變感測器的製造方法，其更具有以下步驟：在前述導電糊填充於前述通孔中之前述基材薄膜的第一主面上，覆蓋前述應變感測部而形成絕緣性之第一覆蓋層；在前述基材薄膜之第二主面上，除了前述外部連接端子部以外，覆蓋前述布線電路而形成絕緣性之第二覆蓋層；及覆蓋前述布線電路之前述外部連接端子部而形成導電性之端子保護層。 藉由如上所述之方式，可防止因酸化、硫化或遷移(電蝕)產生之劣化。
此外，本發明之第七態樣提供第五態樣或第六態樣之多點量測用之應變感測器的製造方法，其更具有以下步驟：在前述布線電路之前述外部連接端子部上安裝引線。 ［發明的功效］
本發明之多點量測用之應變感測器及其製造方法如上所述地在同一基材薄膜之不同面上設置多數之應變感測部及對應於各應變感測部之布線電路，應變感測部與布線電路之連接不需要黏貼。因此，不會因黏貼時之偏移產生應變感測部與布線電路之導通不良。此外，由於減少構成應變感測器之層數，可減少材料費，並可進一步減少製造成本。
以下，依據圖式進一步詳細地說明本發明之實施形態。此外，宗旨是只要沒有特別特定之記載，本發明之範圍就不只限於本發明之實施例記載的部位或部分的尺寸、材質、形狀、其相對位置等，這些只不過是說明例而已。
〔第一實施形態〕 ＜應變感測器＞ 如圖1至圖3所示地，本實施形態之應變感測器31具有感測器構造部36，該感測器構造部36具有：基材薄膜34；多數電阻式應變感測部33(以下，只稱為應變感測部33)，其形成於基材薄膜34之第一主面上；布線電路37、38，其對應於各應變感測部33形成於基材薄膜34之第二主面上，並在基材薄膜34之外緣附近具有外部連接端子部37b、38b；及導電糊41、42，其填充於通孔39、40中並連接各應變感測部33及對應於各應變感測部之布線電路37、38。感測器構造部36全體構成薄方形板狀，且基材薄膜34之應變感測部33側密接於構造物。此外，在圖2中，為方便圖示及說明，加厚地顯示感測器構造部36。
基材薄膜34係由聚酯(PET)、聚醯亞胺醯胺(AI)、聚苯硫(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醯亞胺(PI)、聚四氟乙烯(PTFE)等之絕緣性材質形成的薄膜，且具有可撓性。基材薄膜34之厚度可依應變感測器31之用途適當選擇。具體而言，可採用1µm至300µm厚度之基材薄膜34。其原因是若厚度超過上限則靈敏度降低，而若超過下限則應變時容易被破壞。
在基材薄膜34之第一主面34a上，如圖1、圖2所示地，設有多數之應變感測部33。該應變感測部33在平面圖中配置成8行´5列之方陣狀，且應變感測部33之長度方向(軸方向)都沿同一方向延伸。
利用因構成各應變感測部33之本體33c的金屬延伸而截面積減少並且長度增加，結果電阻值變大，及相反地因金屬之壓縮而截面積增大並且長度減少，結果電阻值變小，應變感測器31可量測被量測物之應變量。
由圖1中之部分放大圖可知，應變感測部33之本體33c係以一定之間隔平行地配設的多數帶狀部在端部藉由朝寬度方向延伸之連結部連結的1個電阻器。即，應變感測部33之本體33c具有以一定間隔折回一條帶狀體多數次的鋸齒形狀。彎曲之本體33c的兩端透過配線33d、33e連接於第一連接盤部33a、33b。為了容易檢測電阻值之變化率，該應變感測部33之本體33c的寬度宜小。另一方面，為使配線33d之電阻值對應變感測部33全體之電阻值的比率為小，應變感測部33之配線33d的寬度宜大。
各應變感測部33之材料只要本體33c具有作為電阻器之機能即可，沒有特別限制，可舉例如：白金、鋁、鎳、鎢、鐵、金、銀、銅、鈀、鉻、銅鎳合金、鎳鉻合金、銅錳合金、鐵鉻合金等。由電阻值及線膨脹係數等來看，特佳的是銅鎳合金、鎳鉻合金、銅錳合金、鐵鉻合金。此外，在本發明中，如圖1、圖2所示地，各應變感測部33直接形成於基材薄膜34上。應變感測部33可藉由蝕刻法使由上述材料形成之膜圖案化而形成。各應變感測部33之厚度宜為0.1µm至100µm。其原因是若厚度超過上限則靈敏度降低，而若超過下限則應變時容易被破壞。
圖1所示之應變感測部33的第一連接盤部33a、33b大致呈矩形，且在其中心部形成連接盤孔50、51。第一連接盤部33a、33b之直徑可為100µm至1000µm。此外，第一連接盤部33a、33b之形狀不應限定於上述形狀，亦可為圓形。
如圖2、圖3所示地，基材薄膜34之第二主面34b(與形成應變感測部33之面側相反側的面)上設有多數布線電路37、38。
該等布線電路37、38各自之個數與應變感測部33之個數相同，且布線電路37、38逐一地對應於各個應變感測部33。此外，該等布線電路37、38之材料雖然可使用銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)、鋁(Al)等，但亦可適當選擇比電阻比應變感測部33小很多之導體。另外，在本發明中，如圖2、圖3所示地，各布線電路37、38直接形成於基材薄膜34上。繞線電路37、38可藉由蝕刻法使由上述材料形成之膜圖案化而形成。各布線電路37、38之厚度宜為0.1µm至100µm。其原因是若厚度超過上限則靈敏度降低，而若超過下限則應變時容易被破壞。
布線電路37、38在其一端部具有第二連接盤部37a、38a。第二連接盤部37a、38a隔著基材薄膜34設於第一連接盤部33a、33b之相反側。第二連接盤部37a、38a，例如，如圖3所示地形成為矩形。第二連接盤部37a、38a之寬度可為100µm至1000µm。此外，第二連接盤部37a、38a之形狀不應限定於矩形，亦可為圓形。
以下說明各應變感測部33及各布線電路37、38藉由導電糊41、42之連接。 基材薄膜34上開設通孔39、40，該等通孔39、40與第一連接盤部33a、33b之連接盤孔50、51重疊並貫穿到第二連接盤部37a、38a(請參照圖1至圖3)。通孔39、40之底面對應於第二連接盤部37a、38a之內面。通孔39、40之開孔可藉由雷射照射及基材薄膜蝕刻等形成。通孔39、40之直徑可為例如20µm至300µm。
導電糊41、42以覆蓋通孔39、40之底面全部的方式填充該通孔39、40。此外，導電糊41、42覆蓋第一連接盤部33a、33b之至少連接盤孔50、51的內壁全部。導電糊41、42之底部接觸第二連接盤部37a、38a。導電糊41、42之上部接觸第一連接盤部33a、33b。
導電糊41、42通常包含導電粒子及黏結樹脂。黏結樹脂係熱硬化性樹脂且在填充後以硬化物之形式存在。導電糊包含之導電粒子可由銀、銅或鎳等形成。 此外，導電糊41、42係以跟隨應變感測部33之伸縮的材料更佳。其原因是在未跟隨時，應變時會斷線。該跟隨之材料宜使用例如胺基甲酸酯樹脂及聚矽氧樹脂等作為上述熱硬化性樹脂。
導電糊41、42填充至通孔39、40之方法可使用網版印刷、噴墨等之印刷法。填充後，藉由進行熱乾燥、閃光燈燒成等之乾燥，使黏結樹脂硬化。
該布線電路37、38之另一端部(外部連接端子部)37b、38b設於基材薄膜34之一邊附近。而且，各布線電路37、38設置成在其兩端部37a、37b、兩端部38a、38b間延伸在基材薄膜34之第二主面上。更具體而言，如圖3所示地，主要設置成沿各應變感測部33之本體33c中多數帶狀部之長度方向延伸。此外，布線電路37、38之另一端部(外部連接端子部)37b、38b在基材薄膜34之縱方向(圖3之上下方向)集束成數束地排列。當然，亦可全部集束成1束。
此外，在本實施形態中，雖然各應變感測部33之兩端透過填充於通孔39、40之導電糊41、42逐一導通布線電路37、38，但藉由3線式結線法補償溫度影響時，各應變感測部33兩端中之一端亦可導通2個布線電路(未圖示)。
因為如上所述之感測器構造部36在同一基材薄膜上設有多數之應變感測部及對應於各應變感測部之布線電路，所以應變感測部與布線電路之連接不需要黏貼。因此，不會因黏貼時之偏移產生應變感測部與布線電路之導通不良。 此外，由於減少構成應變感測器之層數，可減少材料費，並可進一步減少製造成本。
此外，上述感測器構造部36可進一步具有其他層。 例如，由防止因酸化、硫化或遷移(電蝕)產生劣化的觀點來看，如圖2所示地，可用絕緣性之第一覆蓋層43覆蓋各應變感測部33。同樣地，由防止因酸化、硫化或遷移(電蝕)產生劣化的觀點來看，如圖2所示地，除了外部連接端子部37b、38b以外，亦可用絕緣性之第二覆蓋層44覆蓋各布線電路37、38。第一覆蓋層43及第二覆蓋層44之形成方法可使用層疊機、熱壓機等之覆蓋薄膜黏貼、及網版印刷等之印刷法等。
黏貼覆蓋薄膜作為第一覆蓋層43及第二覆蓋層44之形成方法時，覆蓋薄膜可採用與基材薄膜34同樣之材料。此外，進行印刷作為第一覆蓋層43及第二覆蓋層44之形成方法時，例如，可藉由用預定厚度塗布胺基甲酸酯樹脂、聚醯胺樹脂、丙烯酸樹脂、聚醯亞胺樹脂等之熱硬化型樹脂，並使其硬化而形成。
亦可覆蓋各布線電路37、38之另一端部(外部連接端子部)37b、38b，形成端子保護層45。端子保護層45之形成方法可使用鎳基鍍金及焊料電鍍等。
以上係感測器構造部36之構造。
布線電路之外部連接端子部37b、38b上直接或透過端子保護層45安裝連接於量測機器之FPC(撓性配線基板：Flexible Printed Circuit)等的引線47。
FPC通常組配成在由聚醯亞胺形成之基材薄膜上，用鍍金之銅箔構成多數配線圖案，並且各配線圖案之露出不需要部分被由聚醯亞胺形成之覆蓋層覆蓋。
引線47之安裝方法，例如，在引線47為FPC時，可用使用異向性導電薄膜(ACF；Anisotropic Conductive Film)或異向性導電接著劑(ACA；Anisotropic Conductive Adhesive)46等之傳導性接著物質等的熱壓法。
端子保護層45係由防止因酸化、硫化或遷移(電蝕)產生劣化的觀點來看而設置，且具有導電性而可電性連接外部連接端子部37b、38b及引線47。端子保護層45之材料可使用例如Ni基Au鍍金及焊料鍍金等。可使用鍍金法形成由Ni基Au鍍金、焊料鍍金形成之端子保護層45。此外，亦可使用鍍金法形成Au鍍金之基底的鎳層。
藉由本實施形態之應變感測器31量測構造物，例如隧道之混凝土構造物及橋樑之鋼構造物等的應變時，使感測器構造部36之基材薄膜34厚度方向的兩面中，應變感測部33側之面面向構造物，並藉由中介於該感測器構造部36與構造物間之接著劑使感測器構造部36密接於構造物。 引線47係由與感測器構造部36之密接於構造物的面相反側的面取出，因此不會破壞感測器構造部36與構造物之密接。即，由感測器構造部36之密接於構造物的面(即，具有多數之應變感測部33之面)取出引線47時，依照引線47之加壓附著部分的厚度在感測器構造部36之與構造物密接的面形成凹凸，因此密接力容易降低。此外，拖拉引線47等時，感測器構造部36容易由構造物捲起。結果，應變感測器之量測精度降低。
此外，應變感測器31亦可在固定於構造物上時不塗布接著劑，而在應變感測部33側之面上預先設置感測器固定用之接著層60(請參照圖12)。在此情形中，該接著層60避開前述通孔39、40上方，例如，宜以具有包圍各通孔39、40之開口部、或帶狀地避開多數通孔39、40並排之列的非形成部的方式形成接著層60。其原因是，可緩和對應變時之通孔39、40及導電糊41、42的應力，且可防止在該部分之斷線。接著層60之材料可配合量測對象之構造物的材質適當選擇。
以下詳細說明製得具有前述結構之應變感測器的方法。 ＜應變感測器之製造方法＞ 本實施形態之多點量測用之應變感測器的製造方法之特徵在於具有以下步驟： (1)在基材薄膜之第一主面上層疊第一金屬層，並在基材薄膜之第二主面上層疊第二金屬層； (2)藉由蝕刻法由第一金屬層形成構成多數之應變感測部之導電圖案，並藉由蝕刻法由第二金屬層形成構成布線電路之導電圖案，該布線電路對應於各應變感測部且在基材薄膜之外緣附近具有外部連接端子部； (3)在應變感測部與布線電路相向之位置，在基材薄膜中開設通孔；及 (4)在通孔中填充導電糊。
此外，為防止應變感測部及布線電路因酸化、硫化或遷移產生劣化，本發明之多點量測用之應變感測器的製造方法可更具有以下步驟： (5)在導電糊填充於通孔中之基材薄膜的第一主面上，覆蓋應變感測部而形成絕緣性之第一覆蓋層，並在基材薄膜之第二主面上，除了外部連接端子部以外，覆蓋布線電路而形成絕緣性之第二覆蓋層；及 (6)覆蓋布線電路之外部連接端子部而形成導電性之端子保護層。
此外，本發明之多點量測用之應變感測器的製造方法在步驟(1)至(4)或步驟(1)至(6)後，可更具有以下步驟： (7)在布線電路之外部連接端子部上安裝引線。
(1.層疊步驟) 層疊步驟係在基材薄膜34之第一主面34a上層疊第一金屬層48，並在基材薄膜34之第二主面34b上層疊第二金屬層49的步驟(請參照圖4)。
基材薄膜34係支持第一金屬層48及第二金屬層49之單片或長條薄膜。基材薄膜34之材料可使用由聚酯(PET)、聚醯亞胺醯胺(AI)、聚苯硫(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醯亞胺(PI)、聚四氟乙烯(PTFE)等之絕緣性材質形成的薄膜。使用之基材薄膜34的厚度可採用1µm至100µm之厚度。
第一金屬層48係用以形成應變感測部33。第一金屬層48之材料只要是應變感測部33之本體33c具有作為電阻器之機能的材料即可，沒有特別限制，可舉例如：白金、鋁、鎳、鎢、鐵、金、銀、銅、鈀、鉻、銅鎳合金、鎳鉻合金、銅錳合金、鐵鉻合金等。由電阻值及線膨脹係數等來看，特佳的是銅鎳合金、鎳鉻合金、銅錳合金、鐵鉻合金。 形成第一金屬層48之方法沒有特別限制，可藉由，例如，熱壓之金屬箔黏貼、真空蒸鍍法、濺鍍法、離子鍍法、鍍金法等來形成。
第二金屬層49係用以形成布線電路37、38。第二金屬層49之材料係銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)、鋁(Al)等，且比電阻比第一金屬層48小很多之導體。 形成第二金屬層49之方法沒有特別限制，與第一金屬層48同樣地，可藉由，例如，熱壓之金屬箔黏貼、真空蒸鍍法、濺鍍法、離子鍍法、鍍金法等來形成。
(2.圖案化步驟) 圖案化步驟係藉由蝕刻法由上述第一金屬層48及第二金屬層49形成各應變感測部33、各布線電路37、38之導電圖案的步驟(請參照圖5)。 例如，在上述第一金屬層48及第二金屬層49表面上層疊形狀對應於形成之導電圖案的抗蝕膜，接著將該層疊體浸漬於蝕刻液中而形成各自之導電圖案。然後，用剝離液完全剝離殘存在已圖案化之第一金屬層48及第二金屬層49上的抗蝕膜，使第一金屬層48及第二金屬層49之表面全體露出。
藉由經過上述步驟，製得具有以下者：多數之應變感測部33，其形成於基材薄膜34之第一主面34a上；及布線電路37、38，其對應於各應變感測部33形成於基材薄膜34之第二主面34b，且在基材薄膜34之外緣附近具有外部連接端子部37b、38b。 此外，基材薄膜34為長條時，連續形成二以上之感測器構造部36。
為使抗蝕膜形成對應於導電圖案之形狀，例如，塗布乾薄膜抗蝕劑及液體抗蝕劑等之感光性樹脂組成物，接著透過遮罩照射電子束或光(紫外線)在感光性樹脂膜上而曝光成預定形狀。接著，藉由接觸顯影液溶解去除不需要之部分。感光性樹脂包括曝光部分對顯影液具有不溶性之負型感光性樹脂、及曝光部分對顯影液具有可溶性之正型感光性樹脂。 此外，為使抗蝕膜形成對應於導電圖案之形狀，亦可使用網版印刷等之印刷法。
(3.通孔加工步驟) 通孔加工步驟係形成用以在表面與背面導通上述應變感測部33及布線電路37、38之通孔39、40的步驟(請參照圖6)。 通孔39、40與設於各應變感測部33之兩端部的第一連接盤部33a、33b中的連接盤孔50、51重疊，並貫穿基材薄膜34到達布線電路37、38之內面(基材薄膜34側之面)。通孔39、40之開孔，例如，可藉由使用UV-YAG雷射、二氧化碳雷射及準分子雷射等之雷射照射、及基材薄膜蝕刻等來形成。
(4.通孔填充步驟) 通孔填充步驟係於上述通孔39、40中填充導電糊41、42之步驟(請參照圖7)。 藉由上述步驟，導電糊41、42之底部接觸布線電路37、38之第二連接盤部37a、38a，且導電糊41、42之上部接觸應變感測部33之第一連接盤部33a、33b，因此在表面與背面導通應變感測部33及布線電路37、38。
導電糊41、42通常包含導電粒子及黏結樹脂。黏結樹脂係熱硬化性樹脂且在填充後以硬化物之形式存在。導電糊包含之導電粒子可由銀、銅或鎳等形成。 此外，導電糊41、42填充至通孔39、40之方法可使用網版印刷、噴墨等之印刷法。填充後，藉由進行熱乾燥、閃光燈燒成等之乾燥，使黏結樹脂硬化。
(5.覆蓋層形成步驟) 覆蓋層形成步驟係用絕緣性之第一覆蓋層43覆蓋在表面背面導通後之應變感測部33，並且除了外部連接端子部37b、38b以外，用絕緣性之第二覆蓋層44覆蓋各布線電路37、38之步驟(請參照圖8)。 第一覆蓋層43及第二覆蓋層44之形成方法可使用層疊機、熱壓機等之覆蓋薄膜黏貼、及網版印刷等之印刷法等。
黏貼覆蓋薄膜作為第一覆蓋層43及第二覆蓋層44之形成方法時，覆蓋薄膜可採用與基材薄膜34同樣之材料。此外，進行印刷作為第一覆蓋層43及第二覆蓋層44之形成方法時，例如，可藉由用預定厚度塗布胺基甲酸酯樹脂、聚醯胺樹脂、丙烯酸樹脂、聚醯亞胺樹脂等之熱硬化型樹脂，並使其硬化而形成。
藉由經過上述步驟，可保護應變感測部33及除外部連接端子部37b、38b以外之布線電路37、38不因酸化、硫化或遷移而劣化。
(6.引線連接端子之保護層形成步驟) 引線連接端子之保護層形成步驟係用可與引線導通之材料覆蓋各布線電路37、38之另一端部(外部連接端子部)37b、38b，即未被上述第二覆蓋層44覆蓋之露出部分，保護其不因酸化、硫化或遷移而劣化的步驟(請參照圖9)。 端子保護層45之形成方法可使用鎳基鍍金及焊料電鍍等。
此外，基材薄膜34為長條時，因為連續形成構成二以上之感測器構造部36的導電圖案，所以進一步進行外形加工以分離成個別之感測器構造部36(請參照圖10)。 外形加工之方法可使用衝壓及雷射切割等。
(7.引線安裝步驟) 引線安裝步驟係對感測器構造部36，透過端子保護層45將引線47安裝在布線電路37、38之外部連接端子部37b、38b上的步驟(請參照圖2、圖3)。 引線47之安裝方法，例如，在引線47為FPC時，可用使用異向性導電薄膜或異向性導電接著劑46等之傳導性接著物質等的熱壓法。 此外，亦可省略形成前述端子保護層45之步驟，將引線47直接安裝在外部連接端子部37b、38b上。
依據如此之應變感測器的製造方法，可製得在同一基材薄膜之同一面上設有多數之應變感測部及對應於各應變感測部之布線電路的應變感測器，因此應變感測部與布線電路之連接不需要黏貼步驟。因此，不會因黏貼時之偏移產生應變感測部與布線電路之導通不良。 特別在基材薄膜兩面之導電圖案的圖案化步驟中，進行感光性樹脂之曝光、顯影以形成蝕刻之抗蝕膜時，應變感測部與布線電路之對位精度更高。 此外，由於減少構成應變感測器之層數，可減少材料費，並可進一步減少製造成本。
〔第二實施形態〕 除了布線電路37、38之形成方向不同以外，本實施形態與第一實施形態相同，且省略對共通部分之說明。 即，如圖11所示地，本實施形態之發明的布線電路37、38係設置成沿各應變感測部33之本體33c中的多數帶狀部之寬度方向延伸。在此情形中，由於布線電路37、38不會阻礙構成各應變感測部33之上述帶狀部的金屬在長度方向的延伸/壓縮，可進行更高精度之應變量測。
［其他實施形態］ 在此揭示之實施形態應考慮為全部是例示而不是限制。本發明之範圍不限於上述實施形態之結構，而是由申請專利範圍表示，且意圖包含在與申請專利範圍均等之意義及範圍內的全部變更。
在上述實施形態之構成應變感測器31的感測器構造部36中，如圖1所示地，雖然全部應變感測部33配置成使上述感測方向對齊1方向，但不限於此。例如，可直角地混合2方向之應變感測部33，亦可進一步混合直角2方向與45度方向之應變感測部33(未圖示)。藉由改變多數之應變感測部33之方向，可測量被測量物中之多數方向的應變量。
此外，在上述實施形態之應變感測器31中，雖然使用引線47連接感測器構造部36及外部之量測器，但外部連接方法不限於此。例如，亦可在感測器構造部36中設置發送裝置，將量測之輸出值無線傳送到量測器。
1‧‧‧應變感測器
2‧‧‧撓性基板
3‧‧‧應變計
4‧‧‧應變計底板
5‧‧‧片狀絕緣構件(覆蓋薄膜)
6‧‧‧感測器構造部
7‧‧‧第一層基板
8‧‧‧第二層基板
13‧‧‧應變感測部
14a‧‧‧導線連接部(舌片)
14b‧‧‧導線連接部(舌片)
15a‧‧‧應變計引線
15b‧‧‧應變計引線
18‧‧‧薄膜狀導體(布線電路)
18b‧‧‧端部
19‧‧‧薄膜狀導體(布線電路)
19b‧‧‧端部
20‧‧‧薄膜狀導體(布線電路)
20b‧‧‧端部
31‧‧‧應變感測器
33‧‧‧應變感測部
33a‧‧‧第一連接盤部
33b‧‧‧第一連接盤部
33c‧‧‧本體
33d‧‧‧配線
33e‧‧‧配線
34‧‧‧基材薄膜
34a‧‧‧第一主面
34b‧‧‧第二主面
36‧‧‧感測器構造部
37‧‧‧布線電路
37a‧‧‧第二連接盤部
37b‧‧‧外部連接端子部
38‧‧‧布線電路
38a‧‧‧第二連接盤部
38b‧‧‧外部連接端子部
39‧‧‧通孔
40‧‧‧通孔
41‧‧‧導電糊
42‧‧‧導電糊
43‧‧‧第一覆蓋層
44‧‧‧第二覆蓋層
45‧‧‧端子保護層
46‧‧‧異向性導電薄膜或異向性導電接著劑
47‧‧‧引線
48‧‧‧第一金屬層
49‧‧‧第二金屬層
50‧‧‧連接盤孔
51‧‧‧連接盤孔
60‧‧‧接著層
［圖1］係由應變感測部側看本發明第一實施形態之應變感測器的感測器構造部的平面圖。 ［圖2］係在圖1所示之感測器構造部上安裝引線的截面圖。 ［圖3］係由布線電路側看圖1所示之感測器構造部的平面圖。 ［圖4］係顯示本發明第一實施形態之應變感測器的層疊步驟的截面圖。 ［圖5］係顯示本發明第一實施形態之應變感測器的圖案化步驟的截面圖。 ［圖6］係顯示本發明第一實施形態之應變感測器的通孔加工步驟的截面圖。 ［圖7］係顯示本發明第一實施形態之應變感測器的通孔填充步驟的截面圖。 ［圖8］係顯示本發明第一實施形態之應變感測器的覆蓋層形成步驟的截面圖。 ［圖9］係顯示本發明第一實施形態之應變感測器的端子保護層形成步驟的截面圖。 ［圖10］係顯示本發明第一實施形態之應變感測器的外形加工步驟的截面圖。 ［圖11］係顯示布線電路之另一形成例(第二實施形態)的平面圖。 ［圖12］係具有接著層之應變感測器的截面圖。 ［圖13］係顯示習知技術之應變感測器的感測器構造部一例的平面圖。 ［圖14］係圖13所示之感測器構造部的一部分的分解立體圖。
31‧‧‧應變感測器
33‧‧‧應變感測部
33a‧‧‧第一連接盤部
33d‧‧‧配線
34‧‧‧基材薄膜
34a‧‧‧第一主面
34b‧‧‧第二主面
36‧‧‧感測器構造部
38‧‧‧布線電路
38a‧‧‧第二連接盤部
38b‧‧‧外部連接端子部
39‧‧‧通孔
41‧‧‧導電糊
43‧‧‧第一覆蓋層
44‧‧‧第二覆蓋層
45‧‧‧端子保護層
46‧‧‧異向性導電薄膜或異向性導電接著劑
47‧‧‧引線
51‧‧‧連接盤孔

Claims (7)

  1. 一種多點量測用之應變感測器，具有： 基材薄膜； 多數之應變感測部，其形成於該基材薄膜之第一主面上； 布線電路，其對應於該各應變感測部形成於該基材薄膜之第二主面上，並在該基材薄膜之外緣附近具有外部連接端子部；及 導電糊，其填充於通孔中並連接該各應變感測部及對應於該各應變感測部之該布線電路。
  2. 如申請專利範圍第1項之多點量測用之應變感測器，更具有： 絕緣性之第一覆蓋層，其覆蓋該應變感測部而形成於該基材薄膜之第一主面上； 絕緣性之第二覆蓋層，其除了該外部連接端子部以外，覆蓋該布線電路而形成於該基材薄膜之第二主面上；及 導電性之端子保護層，其覆蓋該布線電路之該外部連接端子部而形成。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之多點量測用之應變感測器，其中更具有安裝在該布線電路之該外部連接端子部上的引線。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之多點量測用之應變感測器，其中在該基材薄膜之第一主面側更具有感測器固定用之接著層，且該接著層避開該通孔上而形成。
  5. 一種多點量測用之應變感測器的製造方法，其具有以下步驟： 在基材薄膜之第一主面上層疊第一金屬層，並在該基材薄膜之第二主面上層疊第二金屬層； 藉由蝕刻法由該第一金屬層形成構成多數之應變感測部之導電圖案，並藉由蝕刻法由該第二金屬層形成構成布線電路之導電圖案，該布線電路對應於該各應變感測部且在該基材薄膜之外緣附近具有外部連接端子部； 在該應變感測部與該布線電路相向之位置，於該基材薄膜中開設通孔；及 在該通孔中填充導電糊。
  6. 如申請專利範圍第5項之多點量測用之應變感測器的製造方法，其中更具有以下步驟： 於該通孔中填充有該導電糊之該基材薄膜的第一主面上，覆蓋該應變感測部而形成絕緣性之第一覆蓋層，且在該基材薄膜之第二主面上，除了該外部連接端子部以外，覆蓋該布線電路而形成絕緣性之第二覆蓋層；及 覆蓋該布線電路之該外部連接端子部而形成導電性之端子保護層。
  7. 如申請專利範圍第5或6項之多點量測用之應變感測器的製造方法，其中更具有以下步驟： 在該布線電路之該外部連接端子部上安裝引線。
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