TWI679405B - 感壓傳感器 - Google Patents

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TWI679405B
TWI679405B TW107133775A TW107133775A TWI679405B TW I679405 B TWI679405 B TW I679405B TW 107133775 A TW107133775 A TW 107133775A TW 107133775 A TW107133775 A TW 107133775A TW I679405 B TWI679405 B TW I679405B
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千葉正弘
Masahiro Chiba
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日商佳能化成股份有限公司
Canon Kasei Kabushiki Kaisha
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Abstract

本發明的課題為提供一種感壓傳感器，可一邊抑制漂移，一邊抑制大型化並可獲得薄膜化及檢測區的擴大，此外，可提供耐久性高，並可連續地檢測壓力與負載的感壓傳感器。
感壓傳感器(100)具有：上部電極(11)，及與上部電極隔著間隔相對的下部電極(12)。上部電極(11)具有：彼此相對的一對梳齒形狀之構件的上部梳齒部(22)，及連結上部梳齒部(22)的各齒部(23)的一端的框部(21)，上部梳齒部(22)是向下部電極(12)側彎曲。下部電極(12)具有以半導電電阻器形成，並且，設置在與上部梳齒部(22)相對的位置之一對梳齒形狀的構件的下部梳齒部(31)。

Description

感壓傳感器
本發明是有關對應所施加的壓力或負載使電阻值變化的感壓傳感器。
作為對應所施加的壓力或負載使阻值(電阻值)變化的感壓傳感器，專利文獻1揭示有將以樹脂形成的感壓電阻器設置在電極之間。該感壓傳感器中，一旦將壓力或負載施加於電極時，電極與感壓電阻器的接觸面積變化，伴隨此，使得電阻值變化。
並且，專利文獻2中，揭示有使得將彎曲成U字型的兩端部固定於按鍵的金屬板與平面狀的金屬板相對的可變電阻開關。該可變電阻開關朝著按鍵施加壓力或負載時，使各金屬板短路的短路距離變化，伴隨此，使得電阻值變化。
又，專利文獻3中，揭示有將線狀的彈形構件的一端固定於按鍵，將另一端抵接在並設於基板上的固定接點的開關裝置。此開關裝置在對按鍵施加壓力或負載時，使得與彈性構件接觸的固定構件的數量變化，對應其數量階段性檢測開、關。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2000-82608號公報
[專利文獻2]日本實開昭61-77520號公報
[專利文獻3]日本實開平5-34621號公報
[發明所欲解決之課題]
專利文獻1記載的感壓傳感器中，作為感壓電阻器的材料是使用與金屬等比較硬度低的樹脂，因此持續施加壓力或負載時，感壓電阻器隨著時間變形，其結果，會產生電阻值與時間一起變化的所謂漂移的現象。
專利文獻2記載的可變電阻開關中，由於呈U字型彎曲之金屬板的最下點的兩側與平面狀的金屬板大致均等地接觸，因此相對於壓力或負載之短路距離的變化大，使得相對於壓力或負載之電阻值的變化增大。為此，增大電阻值變化的電阻變化範圍，使得在檢測壓力或負載的檢測區增大時，會導致大型化。尤其越是為獲得薄型化，由於相對於壓力或負載的短路距離的變化增大，一邊抑制大型化，一邊獲得薄型化變得困難。
專利文獻3記載的開關裝置中，僅將線狀的彈性構件的一端固定於按鍵，因此施加於按鍵的負載偏移，其結果，按鍵會有咬接等發生之虞，而有耐久性的問題。又，由於對應與彈性構件接觸之固定構件的數量檢測開、關，而使得檢測值的變化成階段性。因此，也會有不能連續檢測壓力或負載的問題。
本發明是鑒於上述的問題所研創而成，提供可一邊抑制漂移，一邊抑制大型化並可獲得薄膜化及檢測區的擴大，此外，可提供耐久性高，並可連續地檢測壓力與負載的感壓傳感器為目的。

[用於解決課題的手段]
本發明的感壓傳感器，具有：上部電極，及與上述上部電極隔著間隔相對的下部電極，上述上部電極，具有：彼此相對的一對梳齒形狀的構件的上部梳齒部，及連結上述上部梳齒部的各齒部的一端的框部，上述上部梳齒部是向下部電極側彎曲，上述下部電極具有以半導電電阻器形成，並且，設置在與上述上部梳齒部相對的位置之一對梳齒形狀的構件的下部梳齒部。

[發明效果]
根據本發明，可一邊抑制漂移，一邊抑制大型化並可獲得薄膜化及檢測區的擴大，另外可提供耐久性高，並可連續地檢測壓力與負載。
以下，針對本發明的實施形態參閱圖示進行說明。並且，各圖示中會有對具有相同功能的構件賦予相同符號，省略其說明的場合。
(第1實施形態)
第1圖是表示本發明第1實施形態之感壓傳感器的透視圖，第2圖是表示本發明第1實施形態之感壓傳感器的透視上面圖，第3圖是沿第1圖及第2圖之SS線的縱剖面圖。
第1圖~第3圖表示的感壓傳感器100具有藉間隔件3隔著間隔使上部基板1與下部基板2彼此相對的構成。並且，第2圖是表示除去上部基板1的構成。
上部基板1及下部基板2是分別以絕緣材料所形成。間隔件3只要是在上部基板1與下部基板2之間隔著預定間隔的構件則尤其不加以限定。並且，以下是為謀求說明的簡略，將施加於感壓傳感器100的壓力或負載僅單純以負載標記。
在上部基板1的上面(與下部基板2相對的面為相反側的面)，設有對感壓傳感器100施加負載用的作為按鍵功能的凸部1a。凸部1a是以設置在上部基板1的中央部為佳。並且，上部基板1也可不具備凸部1a，形成平板狀。
圖示的例中，上部基板1具有矩形形狀。下部基板2具有：與上部基板1相對的矩形形狀的第1部份2a，及從第1部份2a向外側延伸的第2部份2b。間隔件3是如第2圖表示沿著下部基板2的第1部份2a及上部基板1的外圍配置。又，在間隔件3設有一處間隙3a，下部基板2的第2部份2b是從設置有間隔件3的間隙3a之處向外側延伸。
在上部基板1的下面(與下部基板2相對的面)設有上部電極11，在下部基板2的上面(與上部基板1相對的面)設有下部電極12。上部電極11及下部電極12是設置在以間隔件3包圍的部份。又，上部電極11及下部電極12是設置成相對。本實施形態中，上部電極11及下部電極12在負載未施加於感壓傳感器100的狀態下，彼此不接觸，而是彼此隔著間隔相對，但也可設置在負載未施加於感壓傳感器100的狀態下彼此接觸。第3圖表示負載未施加於感壓傳感器100之無負載狀態的感壓傳感器100。並且，第2圖中，未圖示有上部電極11。
第4圖表示上部電極11的構成的透視圖，第5圖表示上部電極11的構成的上面圖。第4圖及第5圖表示的上部電極11是以矩形的框部21，及彼此相對的一對梳齒形狀之構件的上部梳齒部22所形成。一對上部梳齒部22是從框部21之彼此相對的一對的邊分別朝著彼此相對的方向(朝框部21的內側的方向)延伸。藉此，一對上部梳齒部22的各齒部23的一端被框部21所連結。上部梳齒部22的各齒部23在本實施形態是以從上方(Z方向)觀看具有矩形的板構件形成，設置成彼此大致平行。
一對上部梳齒部22為彼此嵌入。亦即，一對上部梳齒部22是形成使一方的上部梳齒部22的齒部23嵌入另一方的上部梳齒部22的凹部24。因此，一方的上部梳齒部22的齒部23與另一方的上部梳齒部22的齒部23是形成與齒部23延伸的延出方向之Y方向交叉(更具體而言，大致正交(包括正交))的X方向鄰接。並且，凹部24是表示各齒部23的兩側的空間。
上部梳齒部22的齒部23是在與框部21連接的根部25或其附近向下部電極12側彎曲。藉此，上部梳齒部22向下部電極12側彎曲，從根部25朝前端部26向下部電極12側傾斜。齒部23的彎曲角度(傾斜角度)是以0.1˚~10˚為佳。本實施形態中，彎曲角度為大致3˚。並且，本實施形態中，齒部23從側面觀看具有直線形狀。
齒部23的數量只要是一對上部梳齒部22整體為兩個以上即可，以三個以上為佳。本實施形態中，齒部23的數量是一對上部梳齒部22分別為兩個，亦即，一對上部梳齒部22整體為四個。以下，齒部23的數量尤其只要不加以限定，即表示一對上部梳齒部22整體的齒部23的數量。
以上說明的上部電極11，即框部21及上部梳齒部22是以具導電性之彈性體的導電彈性體形成。因此，上部梳齒部22的各齒部23是透過框部21形成電連接。框部21與上部梳齒部22雖如圖示以一體形成為佳，但也可接合各別所形成的框部21與上部梳齒部22。此時，接合手段尤其不加以限定，例如也可以焊接或螺絲鎖固等。又，框部21與上部梳齒部22為分別形成的場合，框部21及上部梳齒部22雖是以彼此相同的材料形成為佳，但也可以彼此不同的材料形成。並且，只要連結上部梳齒部22的各齒部23形成電連結，也可以使用コ字型之框部等的其他形狀的構件來取代矩形的框部21。
下部電極12是如第2圖表示，具備有設置在與上部電極11的上部梳齒部22的各齒部23相對的位置之複數齒部32的梳齒狀的構件的下部梳齒部31。由於彼此相對地設有一對上部梳齒部22，因此下部梳齒部31也是由彼此相對的一對的構件所構成。下部梳齒部31是以半導電電阻器形成。下部梳齒部31的線電阻率是以10Ω/mm~ 104 Ω/mm為佳。線電阻率是表示每單位長度的電阻值。
一對下部梳齒部31的各齒部32是藉著導電線33電連接。作為導電線33具體而言，具有：電連接一方的下部梳齒部31之各齒部32的導電線，及電連接另一方的下部梳齒部31之各齒部32的導電線。導電線33是設置在下部基板2上，從間隔件3的間隙3a沿著下部基板2的第2部份2b延伸，在其端部形成有連接端子33a(參閱第1圖)。連接端子33a是與外部裝置(未圖示)電連接，在感壓傳感器100的驅動時，電壓從外部裝置透過連接端子33a及導電線33施加於下部電極12。
第6圖是用於說明感壓傳感器100的動作的圖。第6圖是表示相對於感壓傳感器100未施加負載的無負載狀態(6-1)、施加弱負載的弱負載狀態(6-2)、施加強負載的強負載狀態(6-3)之感壓傳感器100的透視側面圖及透視上面圖。並且，第6圖中，為簡化說明，上部梳齒部22(下部梳齒部31)的齒部的數量為兩個。
相對於感壓傳感器100未施加負載的無負載狀態的場合，如(6-1)表示，上部電極11的上部梳齒部22與下部電極12的下部梳齒部31是形成彼此不接觸。因此，感壓傳感器100的電阻值成為無限大。
朝著感壓傳感器100的上部基板1的凸部1a施加弱負載F1的弱負載狀態的場合，上部基板1對應負載F1彎曲，伴隨此，使上部電極11的上部梳齒部22下降，如(6-2)表示，與下部電極12的下部梳齒部31接觸。此時，上部梳齒部22是從根部25朝著前端部26向下部電極12側傾斜，因此從前端部26一方與下部梳齒部31接觸。下部梳齒部31的各齒部32中，設從齒部32與導電線33的連接部到齒部32與上部梳齒部22的接觸部為止之距離的有效距離分別為A及B時，感壓傳感器100具有對應其有效距離A及B的和A+B的電阻值R(A+B)。
並且將比(6-2)表示的負載F1大的負載F2施加於上部基板1之凸部1a的強負載狀態的場合，如(6-3)表示使上部基板1進一步彎曲。藉此，使上部梳齒部22與下部梳齒部31接觸的長度(齒部23延伸之Y方向的長度)形成比(6-2)的場合長。因此，設下部梳齒部31的各齒部32的有效距離分別為a及b時，其有效距離的和a+b形成比(6-2)表示的弱負載狀態的有效距離的和A+B短。因此，對應有效距離a及b的和的感壓傳感器100的電阻值R(a+b)形成比弱負載狀態的感壓傳感器100的電阻值R(A+B)小。
因此，感壓傳感器100是對應所施加的負載使電阻值變化。並且，此時，由於對應所施加的負載使有效距離連續地變化，因此電阻值也對應負載連續地變化。又，感壓傳感器100的電阻值雖是形成對應上述有效距離的電阻值與加上上部電極11及導電線33的電阻值的值，但是在此為了簡化說明，上部電極11與導電線33的電阻值為一定，因此視為零。
具有上述構成的感壓傳感器100中，作為上部電極11以具有可減輕漂移之硬的材質、適合重複使用(變形)的厚度、適合感壓傳感器100之電阻值變化的低電阻值等為佳。具體而言，上部電極11的材料是以板簧用的導電性金屬板，或者塗抹導電性塗料的金屬或樹脂板等為佳，上部電極11的拉伸強度為70MPa以上，厚度為0.1mm ~1mm、體積電阻率在10μΩm以下為佳。
齒部23的數量是3以上為佳。這是由於施加有負載的場合，施加於各齒部23的負載的平衡佳，使得施加負載的位置從上部基板1中央部偏移，其結果，即使施加有負載的負載方向從Z方向(相對於感壓傳感器100正交的方向)偏移的場合，仍可降低各齒部23的電阻值變化之不均一。從施加負載的平衡的觀點來看齒部23的數量越多越好。
又，下部梳齒部31的齒部32的寬度WD (參閱第2圖)是以較上部梳齒部22的齒部23的寬度WU (參閱第4圖)寬為佳。這是由於即使齒部32與齒部23的感壓傳感器100的面內方向(XY平面內的方向)的位置關係產生偏移的場合，在負載施加於感壓傳感器100時，仍可更為確實地進行上部電極11與下部電極12的接觸。
如以上說明跟據本實施形態，上部電極11具有：彼此相對的一對梳齒形狀之構件的上部梳齒部22，及連結上部梳齒部22之各齒部23的一端的框部21，上部梳齒部22是朝下部電極12側彎曲。下部電極12具有以半導電電阻器形成，並且，設置在與上部梳齒部22相對的位置的一對梳齒形狀的構件的下部梳齒部31。
藉著具有上述構成，即使在上部電極11及下部電極12之間不設置硬度低的感壓電阻器等，仍可抑制漂移。又，上部梳齒部22是朝下部電極12側彎曲的構成，因此在施加負載時，上部梳齒部22的單側與下部梳齒部31接觸，因此可縮小相對於負載之短路距離的變化，一邊抑制大型化並可獲得薄型化及檢測區擴大。又，上部梳齒部22具有彼此相對的一對的構成，因此可獲得支撐上部梳齒部22之上部基板1相關負載的均一化。因此，抑制咬住等的產生，可提升耐久性。另外，可對應負載使上部梳齒部22與下部梳齒部31的接觸距離連續地變化，因此可連續地檢測負載。
因此，本實施形態的感壓傳感器100是可一邊抑制漂移，一邊抑制大型化並可獲得薄膜化及檢測區的擴大，此外耐久性高，並可連續地檢測壓力與負載。
又，本實施形態中，一對上部梳齒部22為彼此嵌入，可進一步抑制大型化。
又，本實施形態中，感壓傳感器100具有連結一對上部梳齒部22的框部21，一對上部梳齒部22與框部21為一體形成。因此，可容易製作耐久性高的上部電極11。
又，本實施形態中，下部梳齒部31的齒部32的寬度WD 是比上部梳齒部22的齒部23的寬度WU 寬，因此可更為確實地進行上部電極11與下部電極12的接觸。又，上部梳齒部22的齒部23的數量為3以上，因此可降低電阻值變化的不均一。
(第2實施形態)
第7圖是表示本發明第2實施形態的感壓傳感器100之上部電極11a的構成的上面圖。第7圖表示的上部電極11a與第5圖表示之第1實施形態的上部電極11比較，上部梳齒部22之齒部23的取代上，在具有齒部23a的點不同。並且，本實施形態的感壓傳感器100的其他構成是與第1實施形態相同。
第5圖表示之第1實施形態的齒部23雖是矩形，但是第7圖表示的齒部23a為前端部26比根部25細。更具體而言，齒部23a從上方觀看，形成為寬度從根部25朝前端部26緩緩變細的大致三角形。此時，下部梳齒部31的齒部32的寬度WD 是以較上部梳齒部22的齒部23a之寬度的最大值，即齒部23a的根部25的寬度WUM 寬為佳。
本實施形態中，由於齒部23a的前端部26比根部25細，因此即使負載小的場合，仍可以使上部梳齒部22的齒部23a的前端部26容易變形，而容易與下部梳齒部31接觸。因此，可檢測微小的負載，可增大檢測負載的檢測區。
(第3實施形態)
第8圖是表示本發明第3實施形態之感壓傳感器100的上部電極11b的構成的縱剖面圖。第8圖表示的上部電極11b與第3圖表示的上部電極11比較，上部梳齒部22的齒部23的取代上，在具有齒部23b的點不同。並且，本實施形態的感壓傳感器100的其他構成是與第1實施形態相同。
第3圖表示之第1實施形態的齒部23從側面觀看雖具有直線形狀，但是第8圖表示的齒部23b從側面觀看，具有彎曲成朝下部電極12側隆起的曲線形狀(更具體而言，R形狀)。
本實施形態中，由於齒部23b彎曲成朝下部電極12側隆起，因此即使負載小的場合，齒部23b的前端部仍容易變形，而容易與下部梳齒部31接觸。因此，可檢測微小的負載，可增大檢測負載的檢測區。
(第4實施形態)
本實施形態是針對各部的構成進一步詳細說明。
第1~第3實施形態是如第6圖表示，上部基板1具有撓性，在施加負載時變形，將施加的負載傳遞至上部電極11。此時，當然地，上部基板1在施加負載時，有不與上部電極11的上部梳齒部22不抵接程度之強度的必要。又，間隔件3雖如上述尤其不加以限定，但以具有柔軟性及彈性為佳。並且，上部基板1也可以不具有撓性的構件所構成。此時，當然地，間隔件3為了將施加於上部基板1的負載傳遞至上部電極11而有具柔軟性及彈性的必要。
上部基板1與上部電極11也可以不彼此接合，也可以彼此接合。上部基板1與上部電極11彼此不接合的場合，可獲得感壓傳感器100之構成的簡易化。另一方面，上部基板1與上部電極11彼此接合的場合，可抑制上部基板1與上部電極11的偏位。因此，即使對感壓傳感器100重複地施加負載，仍可抑制上部基板1與上部電極11的偏位，可抑制對感壓傳感器100的特性產生影響。
上部基板1與上部電極11彼此接合的場合，對於其接合方法尤其不加以限定。例如，上部基板1與上部電極11是使用如黏合劑，或熱硬化性黏著劑的黏著劑等彼此接合。使用黏合劑的場合，尤其使用雙面膠帶等，可容易接合上部基板1與上部電極11，因此可容易製造感壓傳感器100。又，在使用黏著劑的場合，一般黏著劑與黏合劑比較延滯的產生困難，在負荷的負載時與卸載時可抑制檢測值產生差異。又，上部基板1與上部電極11也可透過如PET (polyethylene terephthalate：聚對苯二甲酸乙酯)薄膜的具有柔軟性的彈性體膜接合。
下部基板2的材質或材料是對應設置有感壓傳感器100的場合等適當選擇。
感壓傳感器100的負載的檢測範圍是對應上部電極11的厚度變化。具體而言，上部電極11越薄，可檢測精度越高。因此，上部電極11的厚度是以對應預定的檢測範圍來決定為佳。並且，相反地上部電極11的厚度越厚，則可抑制漂移的產生。
又，上部電極11的上部梳齒部22之齒部23的彎曲角度越大，上部電極11的加工越是容易，此外可增大檢測範圍。又，相反地齒部23的彎曲角度越小，可以使感壓傳感器100越薄。
(第5實施形態)
第9圖是表示本發明第5實施形態之感壓傳感器100的構成的縱剖面圖，第10圖是表示本發明第5實施形態之感壓傳感器100的構成的分解透視圖。
第9圖及第10圖表示之本實施形態的感壓傳感器100與在第1圖~第6圖說明的第1實施形態的感壓傳感器100比較，在進一步具備按壓構件4的點不同。又，本實施形態的感壓傳感器100是以黏合劑層5將上部基板1與上部電極11彼此接合。黏合劑層5是以黏合劑形成的層，例如，可以使用雙面膠帶等形成。第10圖中，感壓傳感器100的上部，具體表示有上部基板1、按壓構件4、黏合劑層5及上部電極11的構成。
第1實施形態中，間隔件3雖是設置在上部基板1與下部基板2之間，但本實施形態是設置在按壓構件4與下部基板2之間，隔著間隔支撐按壓構件4與下部基板2。上部基板1是設置在按壓構件4的下面(與下部基板2相對的面)。按壓構件4與上部基板1可以是不彼此接合，也可以是彼此接合。接合時的接合方法尤其也不加以限定。
在按壓構件4的上面(與下部基板2相對的面為相反側的面)設有相對於感壓傳感器100施加負載用的作為按鍵功能的凸部4a。凸部4a是以設置在按壓構件4的中央部為佳。並且，按壓構件4也可不具凸部4a，形成平板狀。又，本實施形態中，上部基板1不具備第1圖表示的凸部1a。
黏合劑層5是接合上部基板1與上部電極11的第1黏合劑層。黏合劑層5具體是設置在上部電極11之框部21的至少一部份，接合上部基板1與上部電極11的框部21。
按壓構件4具有撓性，藉著變形將施加於上部基板1的負載傳遞至上部電極11。因此，本實施形態中，上部基板1即使以不具撓性的構件構成的場合，間隔件3沒有為了將施加於上部基板1的負載傳遞至上部電極11而具柔軟性及彈性的必要。
如以上說明根據本實施形態，藉間隔件3隔著間隔使下面具備上部基板1的具有撓性的按壓構件4與下部基板2相對。因此，也可以使上部基板1不具撓性，且間隔件3也不具有柔軟性及彈性，因此即使不精密調整上部基板1或間隔件3，仍可容易地檢測壓力。
又，本實施形態是透過沿著上部電極11的框體21所設置的黏合劑層5接合上部基板1與上部電極11。因此可以簡單的構成接合上部基板1與上部電極11，因此可以使感壓傳感器100的構成簡化。
(第6實施形態)
第11圖是表示本發明第6實施形態之感壓傳感器100的構成的縱剖面圖，第12圖是表示本發明第6實施形態之感壓傳感器100的構成的分解透視圖。
第11圖及第12圖表示的感壓傳感器100與第9圖及第10圖表示之第5實施形態的感壓傳感器100比較，接合上部基板1與上部電極11的接合方法不同。本實施形態是透過彈性體膜的PET膜6將上部基板1與上部電極11彼此接合。具體而言，上部基板1與PET膜6是透過黏合劑層7彼此接合，PET膜6與上部電極11是透過黏合劑層8彼此接合。並且，第12圖中，感壓傳感器100的上部，具體表示有上部基板1、按壓構件4、PET膜6、黏合劑層7、8及上部電極11的構成。
PET膜6為具有柔軟性的彈性體膜。PET膜6具有與上部基板1大致相同的形狀。
黏合劑層7是接合上部基板1與PET膜6的第2黏合劑層。黏合劑層7是沿著第1方向的X方向設置在上部基板1及PET膜6之第2方向的Y方向的大致中央部。
黏合劑層8是接合PET膜6與上部電極11的第3黏合劑層。黏合劑層8是沿著X方向分別設置在PET膜6及上部電極11之Y方向的兩端部。因此，黏合劑層8是沿著朝上部電極11之框部21的X方向延伸的部份設置，將上部電極11的框部21與PET膜6彼此接合。
第13A圖及第13B圖是用於說明本實施形態之感壓傳感器100的動作的圖。在第13A圖及第13B圖分別表示有未施加負載之無負載狀態的感壓傳感器100，及施加負載之負載狀態的感壓傳感器100的透視側面圖。
負載未施加於感壓傳感器100的無負載狀態的場合，本實施形態是如第13A圖表示，上部電極11的上部梳齒部22與下部電極12的下部梳齒部31形成彼此不接觸。
對感壓傳感器100的按壓構件4的凸部4a施加負載F的負載狀態的場合，負載F是透過按壓構件4、上部基板1、黏合劑層7、PET膜6、黏合劑層8傳遞至上部電極11。並且，上部電極11對應負載F1彎曲，伴隨此，使上部電極11的上部梳齒部22下降，如第13B圖表示，與下部電極12的下部梳齒部31接觸。
此時，上部基板1與上部電極11是透過PET膜6接合，因此黏合劑層8追隨上部電極11的變形而可抑制變形。因此，黏合劑層8在兩端部等有大的變形而可抑制延滯的產生。
如以上說明根據本實施形態，接合上部基板1與PET膜6的黏合劑層7是沿著X方向設置在上部基板1的Y方向的大致中央部，接合PET膜6與上部電極11的黏合劑層8是沿著X方向分別設置在上部電極11的Y方向的兩端部。因此，可抑制黏合劑層7及8沿著上部電極11的彎曲而變形，因此在黏合劑層7及8可抑制延滯的產生。其結果，可抑制在感壓傳感器100的檢測值中負荷的負載時與卸載時產生的差。

[實施例]
(實施例1)
作為實施例1如以下製作具有第1實施形態之構成的感壓傳感器100。
作為上部電極11的材料，準備厚度0.3mm的不鏽鋼(SUS304-CSP)的板，衝壓其不鏽鋼的板，一體形成齒部23的數量為4個的上部梳齒部22與框部21。並且，將齒部23的根部25朝下部電極12側彎曲約3˚製造上部電極11。
並且，準備厚度為250μm的PET (PolyEthylene Terephthalate：聚對苯二甲酸乙酯)薄片作為下部基板2，在與其下部基板2的上部電極11的各齒部23相對的位置，將線電阻率1kΩ/mm的碳糊塗抹成梳齒形狀而形成下部電極12(一對下部梳齒部31)。此時，設下部電極12(碳糊)的長度比上部電極11的齒部23的長度短，並設寬度比上部電極11之齒部23的寬度寬。並且，以電連接一對下部梳齒部31分別之齒部32的單側的方式以導電性的銀漿形成導電線33。
另外將上部電極11黏貼於上部基板1，使用間隔件3隔著間隔連接使上部基板1與下部基板2彼此相對。
(實施例2)
準備厚度為0.3mm的鋁(A1050)的板作為上部電極11的材料。其他的點是與實施例1相同。
(實施例3)
準備厚度為0.3mm的碳工具鋼鋼材(SK85-CSP)的板作為上部電極11的材料。其他的點是與實施例1相同。
(實施例4)
相對於下部基板2將線電阻率為0.5kΩ/mm的碳糊塗抹成梳齒形狀以形成下部電極12。其他的點是與實施例1相同。
(實施例5)
相對於下部基板2將線電阻率為10kΩ/mm的碳糊塗抹成梳齒形狀以形成下部電極12。其他的點是與實施例1相同。
(實施例6)
準備厚度為0.1mm的鋁(A1050)的板作為上部電極11的材料。其他的點是與實施例1相同。
(實施例7)
衝壓與作為上部電極11的材料所準備之實施例1相同的不鏽鋼的板，一體形成齒部23的數量為2個的上部梳齒部22與框部21。其他的點是與實施例1相同。
(實施例8)
衝壓與作為上部電極11的材料所準備之實施例1相同的不鏽鋼的板，一體形成齒部23的數量為3個的上部梳齒部22與框部21。其他的點是與實施例1相同。
(實施例9)
衝壓與作為上部電極11的材料所準備之實施例1相同的不鏽鋼的板，一體形成齒部23的數量為5個的上部梳齒部22與框部21。其他的點是與實施例1相同。
(實施例10)
設塗抹於下部基板2的碳糊(下部梳齒部31的齒部32)的寬度與實施例1相反，比上部電極11的齒部23的寬度窄。其他的點是與實施例1相同。
(實施例11)
作為上部電極11a的材料準備與實施例1相同的不鏽鋼的板，衝壓其不鏽鋼的板，一體形成寬度從根部25朝前端部26緩緩變細的具有大致三角形狀的4個齒部23a的上部梳齒部22與框部21。其他的點是與實施例1相同。並且，實施例11的感壓傳感器100是對應第2實施形態的感壓傳感器100。
(實施例12)
與實施例1同樣地一體形成上部梳齒部22與框部21之後，形成朝下部電極12側隆起而彎曲成R形狀的齒部23b。其他的點是與實施例1相同。並且，該實施例12的感壓傳感器是對應第3實施形態的感壓傳感器100。
(實施例13)
準備塗抹有厚度0.3mm的導電材的PBT樹脂的板作為上部電極11的材料。其他的點是與實施例1相同。
(實施例14)
相對於下部基板2將線電阻率為13kΩ/mm的碳糊塗抹成梳齒形狀以形成下部電極12。其他的點是與實施例1相同。
(實施例15)
準備厚度為0.05mm的鋁(A1050)的板作為上部電極11的材料。其他的點是與實施例1相同。
(實施例16)
準備厚度為1.0mm的碳工具鋼鋼材(SK85-CSP)的板作為上部電極11的材料。其他的點是與實施例1相同。
並且，在實施例1~16製成的感壓傳感器100中，上部梳齒部22的拉伸強度在實施例1、4、5、7~12、14的場合為500MPa，實施例2、6、15的場合為70MPa，實施例3及16的場合為800MPa，實施例13的場合為50MPa。
(比較例)
作為比較例，使用將以樹脂形成的感壓電阻器設置在電極之間的習知的感壓傳感器。在此，作為此習知的感壓傳感器，使用日本特開2014-20954公報記載的感壓傳感器。
相對於實施例1~16及比較例的感壓傳感器針對漂移、噪音、直線性、檢測區及消耗電力評估，將其評估結果合並表示於表1及表2。
漂移的評估是對感壓傳感器施加8N的負載，以相對於藉感壓傳感器所檢測的電阻值的初期值Ri之30分鐘後的電阻值Re與初期值Ri的差的比例「∣1-(Re÷Ri)×100∣[%]為漂移值進行測量。表1及表2中，分別表示◎為漂移值小於1%，○為漂移值小於3%，△為漂移值小於5%，×為漂移值5%以上。
噪音的評估是對感壓傳感器施加8N的負載與5V的電壓，以每0.1秒測量電阻值Rx(x=0.1、0.2、…、60)。並且，以相對於電阻值Rx的一分鐘之間的平均值Rav的電阻值Rx與平均值Rav的差的振幅(比例)的最大值「Max{∣1-(Rx÷Rav)×100∣}[%]作為噪音值進行測量。表1及表2中，分別表示◎為噪音值小於1%，○為噪音值小於3%，△為噪音值小於5%。
直線性的評估是測量對感壓傳感器增加1N至8N負載時的電阻值Ry(y=1、2、…、8)，以相對於其電阻值Ry的理想直線上之電阻值Rid的各電阻值Ry與理想直線上之電阻值Rid的差的振幅的最大值「Max{∣1-(Ry÷Rid)×100∣}[%]作為直線值進行測量。並且，理想直線是從電阻值Ry(y=1、2、…8)利用最小二乘法算出的近似直線。表1及表2中，分別表示◎為直線值小於1.5%，○為直線值小於3%，×是直線值為3%以上。
檢測區的評估是相對於感壓傳感器增加負載時之對應電阻值的最小值的負載與對應電阻值的最大值的負載的比例作為檢測區值進行測量。表1及表2中，◎是表示檢測區值為5倍以上。
消耗電力的評估是測量相對於感壓傳感器施加成為檢測區最大的負載與5V的電壓時的消耗電力。表1及表2中，分別表示◎為消耗電力小於10mW，○為消耗電力小於25mW。
如表1及表2所示，在所有的實施例中性能都較比較例提升。
以上說明的各實施形態及各實施例中，圖示的構成為單純的一例，本發明不受該等構成任何的限制。
例如，上部基板1與下部基板2是只要以隔著間隔的狀態彼此相對，也可不使用間隔件3。第14圖是表示不使用間隔件3之感壓傳感器100的例的縱剖面圖。第14圖表示的例中，感壓傳感器100具有中空的殼體9，在殼體9的內側的上面設置上部基板1，以殼體9的下面作為下部基板2使用，使上部基板1與下部基板2隔著間隔彼此相對。此時，如圖示的例表示，以在殼體9的上面設置開口9a，使上部基板1的上面的至少一部份從殼體9露出為佳。並且，上部基板1具有撓性，因本身的變形，將所施加的負載傳遞至上部電極11。上部基板1在施加負載時，有具備與上部電極11的上部梳齒部22不抵接程度之強度的必要。
本申請案是主張2017年9月27日申請的日本特許申請案號2017-186141，及2018年7月20日申請的日本特許申請案號2018-136772的優先權，援引該等內容作為該申請案的一部份。
1‧‧‧上部基板
2‧‧‧下部基板
2a‧‧‧第1部份
2b‧‧‧第2部份
3‧‧‧間隔件
4‧‧‧按壓構件
5、7、8‧‧‧黏合劑層
6‧‧‧PET膜
9‧‧‧殼體
11、11a、11b‧‧‧上部電極
12‧‧‧下部電極
21‧‧‧框部
22‧‧‧上部梳齒部
23、23a、23b‧‧‧齒部
24‧‧‧凹部
25‧‧‧根部
26‧‧‧前端部
31‧‧‧下部梳齒部
32‧‧‧齒部
33‧‧‧導電線
33a‧‧‧連接端子
100‧‧‧感壓傳感器
第1圖是表示本發明第1實施形態之感壓傳感器的透視圖。
第2圖是表示本發明第1實施形態之感壓傳感器的透視上面圖。
第3圖是沿第1圖及第2圖之SS線的縱剖面圖。
第4圖是表示本發明第1實施形態之上部電極的構成的透視圖。
第5圖是表示本發明第1實施形態之上部電極的構成的上面圖。
第6圖是用於說明本發明第1實施形態之感壓傳感器的動作的圖。
第7圖是表示本發明第2實施形態之上部電極的構成的上面圖。
第8圖是表示本發明第3實施形態之上部電極的構成的透視圖。
第9圖是表示本發明第5實施形態之感壓傳感器的構成的縱剖面圖。
第10圖是表示本發明第5實施形態之感壓傳感器的上部的構成的分解透視圖。
第11圖是表示本發明第6實施形態之感壓傳感器的構成的縱剖面圖。
第12圖是表示本發明第6實施形態之感壓傳感器的上部的構成的分解透視圖。
第13A圖是用於說明本發明第6實施形態之感壓傳感器的動作的圖。
第13B圖是用於說明本發明第6實施形態之感壓傳感器的動作的圖。
第14圖是表示本發明的其他實施形態之感壓傳感器的縱剖面圖。

Claims (15)

  1. 一種感壓傳感器，具有：上部電極，及與上述上部電極隔著間隔相對的下部電極，其特徵為：上述上部電極，具有：彼此相對的一對梳齒形狀的構件的上部梳齒部，及連結上述上部梳齒部的各齒部的一端的框部，上述上部梳齒部是向下部電極側彎曲，上述下部電極具有以半導電電阻器形成，並且，設置在與上述上部梳齒部相對的位置之一對梳齒形狀的構件的下部梳齒部。
  2. 如申請專利範圍第1項記載的感壓傳感器，其中，上述一對上部梳齒部為彼此嵌入。
  3. 如申請專利範圍第1項記載的感壓傳感器，其中，上述一對上部梳齒部與上述框部為一體形成。
  4. 如申請專利範圍第2項記載的感壓傳感器，其中，上述一對上部梳齒部與上述框部為一體形成。
  5. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項記載的感壓傳感器，其中，上述下部梳齒部之各齒部的寬度是比上述上部梳齒部之各齒部的寬度寬。
  6. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項記載的感壓傳感器，其中，上述一對上部梳齒部之齒部的數量整體為三以上。
  7. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項記載的感壓傳感器，其中，上述上部梳齒部在根部是以0.1°至10°的角度彎曲。
  8. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項記載的感壓傳感器，其中，上述上部梳齒部的拉伸強度為70MPa以上。
  9. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項記載的感壓傳感器，其中，上述上部梳齒部之各齒部的厚度為0.1mm~1mm。
  10. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項記載的感壓傳感器，其中，上述下部梳齒部的每單位長度的電阻值為10Ωmm~104Ω/mm。
  11. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項記載的感壓傳感器，其中，上述上部梳齒部是彎曲向上述下部電極側隆起。
  12. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項記載的感壓傳感器，其中，上述上部梳齒部的各齒部為前端部比根部細。
  13. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項記載的感壓傳感器，其中，具有：下面具備上述上部電極的上部基板；上面具備上述下部電極的下部基板；下面具備上述上部基板，具有撓性的按壓構件；及隔著間隔支撐上述下部基板與上述按壓構件的間隔件。
  14. 如申請專利範圍第13項記載的感壓傳感器，其中，進一步具有接合上述上部基板與上述上部電極的第1黏合劑層，上述第1黏合劑層是沿著上述上部電極的框部設置。
  15. 如申請專利範圍第13項記載的感壓傳感器，其中，進一步具有：設置在上述上部基板與上述上部電極之間的彈性體膜；接合上述上部基板與上述彈性體膜的第2黏合劑層；及接合上述彈性體膜與上述上部電極的第3黏合劑層，上述第2黏合劑層是沿著上述第1方向設置在與上述上部基板的上述上部梳齒部之齒部排列的第1方向大致正交的第2方向的大致中央部，上述第3黏合劑層是沿著上述第1方向分別設置在上述上部電極之上述第2方向的兩端部。
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