WO2003074986A1 - Stress sensor - Google Patents

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Hideyuki Teraoka
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Abstract

A stress sensor capable of irritating strain gauges (5) disposed on the surface of a substrate (3), wherein the strain gauges (5) are disposed on the surface of the substrate (3) having a plurality of piece-like parts (1) with free tips or semi-free tips and a support part for supporting the piece-like parts and irritated by a stress added to the piece-like parts (1) to vary the electric characteristics of the strain gauges (5) so as to detect the stress from a variation in the electric characteristics, for example, such a structure that the plurality of piece-like parts (1) are led from the peripheral edges of the frame-like substrate (3) toward the inside of a frame and the peripheral edges of the frame-like substrate (3) form support parts is adopted, whereby the stress sensor can be downsized by deflecting the substrate (3).

Description

6 明 細 書  6 Description
応力センサ 技術分野 Stress sensor technical field
本発明は、 抵抗素子等を歪ゲージとする応力センサに関し、 特にパーソナルコンビ ユー夕用ポインティ ングディバイスや、 携帯電話等の各種電子機器用多機能スィツチ 等に用いることができる応力センサに関するものである。 背景技術  The present invention relates to a stress sensor using a resistance element or the like as a strain gauge, and more particularly to a stress sensor that can be used for a pointing device for a personal convenience or a multifunctional switch for various electronic devices such as a mobile phone. . Background art
抵抗素子を歪ゲージとする応力センサについては、 特開 2 0 0 0— 2 6 7 8 0 3号 公報、 特開平 8 - 8 7 3 7 5号公報、 特開平 7 - 2 0 9 1 0 4号公報にその開示があ る。  Regarding a stress sensor using a resistance element as a strain gauge, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-28073, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-873735, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-209104 The official gazette has its disclosure.
特開 2 0 0 0— 2 6 7 8 0 3号公報で開示されている応力センサの概要は、 中央部 に応力伝達部材としてのポス ト 3 0を.傭え、 外周部と中央部の中間に前記ポスト 3 0 を中心として放射状に 4個の抵抗素子 2 2を傭えた肉薄の多角形又は円形セラミック 基板 2 0をその構成要素とし、 前記ポス ト 3 0の押圧に伴い前記基板 2 0がその外周 部を支点として撓み、 前記抵抗素子 2 2に歪みが生じ前記ボス ト 3 0の押圧を検出す るものである (図 1 4, 図 1 5 ) 。  The outline of the stress sensor disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-260783 is that a post 30 as a stress transmitting member is provided at a central portion, and a middle portion between an outer peripheral portion and a central portion. In addition, a thin polygonal or circular ceramic substrate 20 having four resistive elements 22 radially centered on the post 30 is used as a component thereof, and the substrate 20 is pressed by the post 30. The flexure is caused by using the outer peripheral portion as a fulcrum, and the resistance element 22 is distorted to detect the pressing of the boss 30 (FIGS. 14 and 15).
特開平 8— 8 7 3 7 5号公報で開示されている応力センサの概要は、 平坦な基板 3 の下面の互いに 9 0度ずつずれた位置に、 該基板 3 と一体的に形成された 4つの歪ゲ ージ 5を有し、 基板 3の上面の中心部分と接続され、 前記上面に対して垂直に延在す ると共に、 先端部が任意の方向へ変位可能な応力伝達部材としてのスティ ック部 4 0 とからなり、 該スティ ック部 4 0の先端部の変位方向及び変位量を該歪ゲージ 5の出 力から検出するものである (図 1 6 ) 。  The outline of the stress sensor disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-87375 is that a lower surface of a flat substrate 3 is integrally formed with the substrate 3 at positions shifted by 90 degrees from each other. The strain gauge 5 is connected to a central portion of the upper surface of the substrate 3, extends perpendicular to the upper surface, and has a tip as a stress transmitting member capable of being displaced in an arbitrary direction. It comprises a stick portion 40 and detects the displacement direction and the displacement amount of the tip of the stick portion 40 from the output of the strain gauge 5 (FIG. 16).
特開平 7— 2 0 9 1 0 4号公報で開示されている応力センサの概要は、 応力伝達部 材としてのレパ一 · アーム 4 1 と、 レバー · アーム 4 1が取り付けられる中央部分、 ならびに力検出軸に沿って当該中央部分から外方へ突出しているほぼ平坦なタブ領域 4 2を有する基板 3を含んでおり、 外力をレバ一 · アーム 4 1の自由端部にかけたと きに、 タブ領域 4 2 と当該中央部分のほぼ接合部で基板 3が集中ひずみを受け、 当該 接合部に歪ゲージ 5が配されるものである (図 1 7 ) 。 The outline of the stress sensor disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-209104 is as follows: a reper-arm 41 as a stress transmitting member, a central portion to which the lever-arm 41 is attached, and A substantially flat tab area protruding outward from the central portion along the force detection axis When the external force is applied to the free end of the lever arm 4 1, the substrate 3 receives concentrated strain at almost the joint between the tab area 4 2 and the central portion. A strain gauge 5 is provided at the joint (Fig. 17).
上記特開 2 0 0 0— 2 6 7 8 0 3号公報で開示されている応力センサは、 多角形又 は円形基板 2 0の中央部に配されたポス ト 3 0への押圧が、 当該基板 2 0を撓ませる 原動力である。 その撓みが歪ゲージである抵抗素子 2 2を刺激する。 当該刺激を十分 に得るには、 十分な基板 2 0撓み量を得る必要がある。 しかしセラミックからなる基 板 2 0を用いると、 その剛性から十分な撓み量を得るのは困難である。 そこで力点と なる基板 2 0の中央部から支点となる基板 2 0の外端までの距離を大きくし、 てこの 原理の応用により基板 2 0の撓みを促進させる必要がある。 そのためには基板 2 0外 形を大きくする必要がある。 従って応力センサ全体を小型化することが困難である ( 図 1 4、 図 1 5 ) 。  In the stress sensor disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-266783, the pressure applied to a post 30 disposed at the center of the polygonal or circular substrate 20 is increased. This is the driving force for bending the substrate 20. The deflection stimulates the resistance element 22 which is a strain gauge. In order to obtain the stimulus sufficiently, it is necessary to obtain a sufficient amount of substrate 20 bending. However, when the substrate 20 made of ceramic is used, it is difficult to obtain a sufficient amount of deflection from its rigidity. Therefore, it is necessary to increase the distance from the center of the substrate 20 as a point of emphasis to the outer end of the substrate 20 as a fulcrum, and to promote the bending of the substrate 20 by applying the leverage principle. For that purpose, it is necessary to enlarge the shape of the substrate 20. Therefore, it is difficult to reduce the size of the entire stress sensor (Figs. 14 and 15).
ここで基板 2 0材料として柔軟な材料を選択すると、 上記問題点は解消すると考え られるが、 新たな問題を生ずる。 新たな問題とは、 基板 2 0の塑性変形が生じ易い点 である。 即ち柔軟な基板 2 0を繰返し撓ませると、 基板 2 0の形状が復元しにく くな る。 つまり、 基板 2 0の弹性変形の領域を越え、 塑性変形するおそれがある問題であ る。 基板 2 0が塑性変形すると、 その後の応力付与に対する歪ゲージ (抵抗素子 2 2 ) からの出力抵抗値が不正確となる。 その理由は、 塑性変形が可逆性を失った変形で あり、 応力を除いても復元せず、 そのような基板 2 0上の歪ゲージは、 常に基板 2 0 の塑性変形に起因する応力が付与 (刺激) されることとなるためである。 そのため基 板 2 0を撓ませることで基板 2 0面に配した歪ゲージを刺激する応力センサにあって は、 基板 2 0材料にはセラミックや繊維強化プラスチックのように、 ある程度の剛性 及び弾性を有していることが要求されると考えられる。  Here, if a flexible material is selected as the substrate 20 material, the above problem may be solved, but a new problem arises. A new problem is that the plastic deformation of the substrate 20 is likely to occur. That is, when the flexible substrate 20 is repeatedly bent, the shape of the substrate 20 becomes difficult to be restored. In other words, there is a problem that the plastic deformation may occur beyond the range of the natural deformation of the substrate 20. When the substrate 20 is plastically deformed, the output resistance value from the strain gauge (resistance element 22) for the subsequent application of stress becomes inaccurate. The reason is that plastic deformation loses reversibility and does not recover even if stress is removed.Strain gauges on such a substrate 20 always receive the stress due to the plastic deformation of the substrate 20. (Stimulation). Therefore, in a stress sensor that stimulates a strain gauge disposed on the substrate 20 by bending the substrate 20, the substrate 20 material has a certain degree of rigidity and elasticity like ceramic or fiber-reinforced plastic. It is thought that it is required to have.
また、 基板 2 0の撓ませる部分を極端に幅狭として基板 2 0の撓みを促進させるこ とは理論的には可能である。 しかし応力伝達部材を介した当該幅狭部への過剰な応力 集中により当該幅狭部が脆性破壊するおそれがある。 加えて当該幅狭部へ歪ゲージ 5 を位置精度良く且つ均一な状態で形成することは、 大量生産における製造工程上困難 である。 In addition, it is theoretically possible to promote the bending of the substrate 20 by making the bent portion of the substrate 20 extremely narrow. However, the narrow portion may be brittlely broken due to excessive stress concentration on the narrow portion via the stress transmitting member. In addition, it is difficult to form the strain gauge 5 in the narrow portion with high positional accuracy and uniformity due to the manufacturing process in mass production. It is.
上記特開平 8 - 8 7 3 7 5号公報で開示されている応力センサについても、 特開 2 0 0 0 - 2 6 7 8 0 3号公報で開示されている応力センサと同様の問題を有する。 そ の理由は応力伝達部材としてのスティ ック部 4 0が基板 3中心部分と接続され、 前記 上面に対して垂直に延在する構成を採用しているためである。 即ち、 上記力点が基板 3中心部分にあり、 上記支点が基板 3外端にあるため、 てこの原理の応用により基板 3の撓みを促進させるには基板 3外形を大きくする必要があり、 応力センサ全体を小 型化することが困難である (図 1 6 ) 。  The stress sensor disclosed in JP-A-8-87375 also has the same problem as the stress sensor disclosed in JP-A-2000-76803. . The reason for this is that the stick portion 40 as the stress transmitting member is connected to the central portion of the substrate 3 and employs a configuration that extends perpendicular to the upper surface. That is, since the force point is located at the center of the substrate 3 and the fulcrum is located at the outer end of the substrate 3, it is necessary to enlarge the outer shape of the substrate 3 to promote the bending of the substrate 3 by applying the leverage principle. It is difficult to miniaturize the whole (Figure 16).
また上記特開平 7 - 2 0 9 1 0 4号公報で開示されている応力センサについても、 特開 2 0 0 0— 2 6 7 8 0 3号公報及び特開平 8— 8 7 3 7 5号公報で開示されてい る応力センサと同様の問題点を有する。 その理由はレバー ' アーム 4 1が基板 3中央 部分に取り付けられ、 当該中央部分から外方へ突出しているほぼ平坦なタブ領域 4 2 を有する基板 3を有しており、 外力をレバ一 ' アーム 4 1 の自由端部にかけたときに. 、 タブ領域 4 2 と当該中央部分のほぼ接合部で基板 3が集中ひずみを受け、 当該接合 部に歪ゲージ 5が配される構成を採用しているためである。 従って上記力点となる中 央部分と支点となるタブ領域 4 2外端との距離を相応に大きくする必要があり、 応力 センサ全体を小型化することが困難である (図 1 7 ) 。  Further, the stress sensor disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-209104 is also disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-26873 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-87375. It has the same problem as the stress sensor disclosed in the gazette. The reason is that the lever arm 4 1 is attached to the central portion of the substrate 3 and has the substrate 3 having a substantially flat tab area 4 2 protruding outward from the central portion. When it is applied to the free end of 4 1, the substrate 3 is subjected to concentrated strain at almost the joint between the tab area 4 2 and the central part, and the strain gauge 5 is arranged at the joint. That's why. Therefore, it is necessary to increase the distance between the center portion, which is the above-mentioned point of force, and the outer end of the tab region 42, which is the fulcrum, and it is difficult to reduce the size of the entire stress sensor (FIG. 17).
そこで本発明が解決しょうとする課題は、 基板を撓ませて基板面に配した歪ゲージ を刺激することで機能する、 応力センサの小型化を可能とすることである。 発明の開示  An object of the present invention is to reduce the size of a stress sensor that functions by deflecting a substrate and stimulating a strain gauge disposed on the substrate surface. Disclosure of the invention
上記課題を解決するため、 本発明の第 1の応力センサは、 先端が自由端又は半自由 端である複数の片状部 1 と、 それらを支持する支持部とを有する基板 3面に歪ゲージ 5が配され、 当該片状部 1への直接的な応力付与に起因して歪ゲージ 5が刺激される ことにより当該歪ゲージ 5の電気特性を変化させ、 当該電気特性変化から前記応力を 把握することを特徴とする (図 1、 図 2 ) 。  In order to solve the above-mentioned problems, a first stress sensor of the present invention provides a strain gauge on a surface of a substrate 3 having a plurality of strips 1 each having a free end or a semi-free end, and a support that supports them. 5 are arranged, and the strain gauge 5 is stimulated by applying a direct stress to the piece-shaped portion 1 to change the electrical characteristics of the strain gauge 5, and the stress is grasped from the change in the electrical characteristics. (Figs. 1 and 2).
上記 「自由端」 とは、 応力センサが動作しない状態及び動作状態で他の部材によつ て実質的に固定されていない片状部 1の端部をいう。 また上記 「半自由端」 とは、 応 力センサが動作しない状態及び動作状態で他の部材によって一応の固定はされている が、 当該固定状態であっても多少の移動や変形の自由度がある片状部 1の端部をいうThe above “free end” is defined as the state where the stress sensor does not operate and the other state Refers to the end of the strip 1 that is not substantially fixed. The term “semi-free end” means that the stress sensor is temporarily fixed by other members in a state in which the stress sensor does not operate and in an operating state, but even in the fixed state, the degree of freedom of movement and deformation is small. The end of a flaky part 1
。 また上記 「自由端」 及び 「半自由端」 の別の意義は、 上記支持部によって固定され ず、 当該支持部とは無関係に移動 ' 変形が可能な状態の片状部 1の端部をも含む。 . Another meaning of the “free end” and the “semi-free end” is that the end of the flaky portion 1 which is not fixed by the support portion but can move and deform independently of the support portion is also included. Including.
「支持部が片状部 1を支持」 する状態は、 支持部と片状部 1 とが一体化している状 態や、 支持部と片状部 1 とが当初別部材であり、 それらを接着剤等で固着した状態 < 双方を含む。 ここで図 1、 図 2における支持部は枠状部 2に相当する。 また 「歪ゲ一 ジ 5」 は、 スクリーン印刷法等による厚膜抵抗素子、 スパッタリング技術による薄膜 抵抗素子、 市販のチップ抵抗器、 圧電素子、 厚膜コンデンサ素子、 その他の応力が付 与されることにより電気特性が変化し得る回路素子である。 「基板 3」 の材質は、 前 述のようにある程度の剛性及び弹性を有していることが好ましい。 例えばアルミナ等 のセラミック、 ガラス繊維等の強化用繊維が混入された樹脂成形体、 金属板表面をガ ラスでコ一ティ ングした材料等が好適である。 但しこれらよりも剛性に劣る柔軟な材 料であっても、 繰返しの応力付与に対し塑性変形を起こしにくい材料であれば好適に 使用できることは言うまでもない。  The state in which “the support portion supports the flaky portion 1” means that the support portion and the flaky portion 1 are integrated, or that the support portion and the flaky portion 1 are initially separate members and are bonded together. State with both agents <Includes both. Here, the supporting portion in FIGS. 1 and 2 corresponds to the frame portion 2. In addition, `` strain gauge 5 '' is applied with a thick film resistance element by screen printing, thin film resistance element by sputtering technology, commercially available chip resistor, piezoelectric element, thick film capacitor element, and other stress. It is a circuit element whose electrical characteristics can change due to It is preferable that the material of the “substrate 3” has a certain degree of rigidity and elasticity as described above. For example, a resin molded article in which ceramics such as alumina, reinforcing fibers such as glass fibers are mixed, and a material in which the surface of a metal plate is coated with glass are suitable. However, it goes without saying that a flexible material having a lower rigidity than the above can be suitably used as long as it does not easily undergo plastic deformation under repeated stress application.
「片状部 1への直接的な応力付与」 とは、 片状部 1への応力の伝達に実質的な応力 の減衰を伴わない応力付与をいう。 例えば上記特開平 7— 2 0 9 1 0 4号公報で開示 されている応力センサのように、 基板 3中央部分取り付けられたレバー · アーム 4 1 により、 当該中央部分へ付与された応力がタブ領域 4 2 (片状部 1 に相当) に結果と して伝達される応力の伝達経路をとる片状部 1への応力付与 (図 1 7 ) は、 当該伝達 の過程で、 応力が基板 3中央部分の変形にも寄与するため、 片状部 1への応力の伝達 に実質的な応力の減衰を伴い、 「片状邰 1への直接的な応力付与」 ではない。  “Direct stress application to the flaky portion 1” refers to the application of stress to the flaky portion 1 without substantially attenuating the transmission of stress. For example, as in the stress sensor disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-209104, the stress applied to the central portion by the lever / arm 41 attached to the central portion of the substrate 3 is applied to the tab region. 4 2 (corresponding to the strip 1), the stress applied to the strip 1, which takes the transmission path of the stress transmitted as a result (FIG. 17), is such that the stress is applied to the substrate 3 Since it also contributes to the deformation of the part, the transmission of stress to the flank 1 involves substantial stress attenuation, and is not “direct stress application to the flank 1”.
「複数の片状部 1各々へ直接的に応力付与される」 ことにより、 従来に比して小さ な応力で基板 3を撓ませることができる。 従来の技術として示した 3形態の応力セン サ (図 1 4〜図 1 7 ) は、 いずれも基板 3は撓ませようと意図する方向に位置する基 板 3外端が双方とも固定 · 支持さ,れている。 従って基板 3中央に応力伝達部材 4が配 され、 当該応力伝達部材 4に応力付与したとしても全体としては基板 3の撓みが阻害 される。 By “directly applying a stress to each of the plurality of piece-shaped portions 1”, the substrate 3 can be bent with a smaller stress than in the related art. In the three types of stress sensors (Figs. 14 to 17) shown as conventional technologies, the substrate 3 is located in the direction in which the substrate 3 is to be bent. , Therefore, the stress transmitting member 4 is arranged at the center of the substrate 3. Therefore, even if a stress is applied to the stress transmitting member 4, the bending of the substrate 3 is hindered as a whole.
それに対し上記本発明の第 1の応力センサは、 「複数の片状部 1各々へ直接的に応 力付与」 する。 また当該片状部 1は、 その先端が自由端又は半自由端となっている。 従って従来の基板 3の撓みを阻害する要因を除去でき、 応力伝達部材 4に付与した応 力の損失を極力無く して当該片状部 1を撓ませることができる。 これにより、 当該片 状部 1 を従来のように長くする必要がなくなる。 即ち基板 3を撓ませることで基板 3 面に配した歪ゲージ 5を刺激する応力センサの小型化が可能となる。  On the other hand, the first stress sensor according to the present invention described above “applies a stress directly to each of the plurality of strips 1”. The tip of the piece-shaped portion 1 is a free end or a semi-free end. Therefore, it is possible to remove a factor that hinders the conventional bending of the substrate 3 and to flex the piece-like portion 1 while minimizing the loss of the stress applied to the stress transmitting member 4. This eliminates the need to lengthen the flaky portion 1 as in the conventional case. That is, by bending the substrate 3, the size of the stress sensor that stimulates the strain gauges 5 arranged on the surface of the substrate 3 can be reduced.
また本発明の第 2の応力センサは、 歪ゲージ 5を板状面に有する板状部材 5 1が、 その 中央領域 5 2に固定又は一体化される片状部 1を有し、 当該中央領域 5 2が支持部材 1 6 に固定された状態で当該片状部 1に応力が付与される機構を有し、 当該片状部 1への直接 的な応力付与に起因して歪ゲージ 5が刺激されることにより当該歪ゲ一ジ 5の電気特性を 変化させ、 当該電気特性変化から前記応力を把握することを特徴とする。  In the second stress sensor of the present invention, a plate-like member 51 having a strain gauge 5 on a plate-like surface has a flaky portion 1 fixed or integrated with a central region 52 thereof. A mechanism is provided for applying stress to the flaky portion 1 in a state where 52 is fixed to the support member 16, and the strain gauge 5 is stimulated by the direct application of stress to the flaky portion 1. Thus, the electrical characteristics of the strain gauge 5 are changed, and the stress is grasped from the change in the electrical characteristics.
第 2の応力センサの構成の例を図 1 0に、 当該応力センサの動作状態を図 1 1に示した 。 応力伝達部材 4が片状部 1へ直接的に応力付与する構成であることがわかる。 従って、 第 1の応力センサの構成によって応力センサの小型化が可能となるのと同様の理由によ り、 第 2の応力センサの構成によっても応力センサの小型化が可能となる。 第 2の応 力センサの説明に用いた用語は、 第 1の応力センサの説明に用いだ用語と共通するも のについて同義である。  FIG. 10 shows an example of the configuration of the second stress sensor, and FIG. 11 shows the operation state of the stress sensor. It can be seen that the stress transmitting member 4 is configured to directly apply a stress to the flaky portion 1. Therefore, for the same reason that the size of the stress sensor can be reduced by the configuration of the first stress sensor, the size of the stress sensor can also be reduced by the configuration of the second stress sensor. The terms used in the description of the second stress sensor are synonymous with the terms used in the description of the first stress sensor.
また本発明の第 3の応力センサは、 当該基板 3面に歪ゲージ 5が配され、 基板 3中央 領域 5 2が固定された状態で、 当該基板 3の実質的な外端領域への直接的な応力付与 に起因して歪ゲージ 5が刺激されることにより当該歪ゲージ 5の電気特性を変化させ 、 当該電気特性変化から前記応力を把握することを特徴とする。 ここで上記 「基板 3 外端領域」 とは、 基板 3中央領域 5 2以外の領域を言う。  Further, in the third stress sensor of the present invention, the strain gauge 5 is arranged on the surface of the substrate 3, and the central region 52 of the substrate 3 is fixed, and the strain gauge 5 is directly connected to the substantial outer end region of the substrate 3. When the strain gauge 5 is stimulated due to the application of a large stress, the electrical characteristics of the strain gauge 5 are changed, and the stress is grasped from the change in the electrical characteristics. Here, the “substrate 3 outer edge region” refers to a region other than the substrate 3 central region 52.
第 3の応力センサが第 1の応力センサ及び第 2の応力センサと異なる点は、 片状部 1を有さない点である。 片状部 1が無く とも、 基板 3外端領域に直接的な応力を付与 することにより、 基板 3が橈み、 基板 3面に配された歪ゲージ 5への刺激がなされ、 かかる応力を把握し得る。 従って、 第 1の応力セ サの構成によって応力センサの小型 化が可能となるのと同様の理由により、 第 3の応力センサの構成によっても応力セン サの小型化が可能となる。 第 3の応力センサの説明に用いた用語の意義は、 第 1の応 力センサの説明に用いた用語と共通するものについて同義である。 The third stress sensor is different from the first stress sensor and the second stress sensor in that the third stress sensor does not have the flaky portion 1. Even if there is no flaky portion 1, by applying a direct stress to the outer end region of the substrate 3, the substrate 3 is bent and the strain gauges 5 arranged on the surface of the substrate 3 are stimulated, Such stress can be grasped. Therefore, for the same reason that the stress sensor can be downsized by the configuration of the first stress sensor, the stress sensor can be downsized by the configuration of the third stress sensor. The meanings of the terms used in the description of the third stress sensor are the same as those used in the description of the first stress sensor.
ここで上記 「片状部 1」 とは、 基板 3や板状部材 5 1の特定領域を撓み易くするよ う設けられる、 基板 3や板状部材 5 1 と一体化又は固着される部分を言う。 また片状' 部 1は基板 3面や板状部材 5 1面に沿って存在すると否とを問わない。 但し一体成型 等により後述する中央頜域 5 2 と一体化させることで基板 3や板状部材 5 1構造を単 純化させ、 その取り扱い性や製造の容易さを求めるなら、 片状部 1が基板 3面'に沿つ て存在することが好ましい。  Here, the above-mentioned "piece-like portion 1" refers to a portion provided so as to easily bend a specific region of the substrate 3 or the plate-like member 51 and integrated with or fixed to the substrate 3 or the plate-like member 51. . It does not matter whether the flaky portion 1 exists along the surface of the substrate 3 or the surface of the plate-like member 51. However, if the structure of the substrate 3 and the plate-like member 51 is simplified by integrating it with the central area 52 described later by integral molding, etc. It preferably exists along the three faces.
また上記 「中央領域 5 2」 とは、 基板 3や板状部材 5 1の一部を構成する部分であ つて、 例えば図 1 0等に示す基板 3にあっては、 片状部 1以外の領域を言う。 また図 1、 図 2、 図 9に示す枠状の基板 3にあっては、 「中央領域 5 2」 は存在しない。 ここで一般に応力センサは、 上記抵抗値等の電気特性を検知、 演算等する制御部が あってはじめて応力センサとして機能する。 しかし本明細書では、 便宜上前記制御部 を除いた部分について 「応力センサ」 と表現することとする。 図面の簡単な説明  The “central region 52” is a portion that constitutes a part of the substrate 3 or the plate-like member 51. For example, in the substrate 3 shown in FIG. Say the area. In the frame-shaped substrate 3 shown in FIGS. 1, 2, and 9, the “central region 52” does not exist. Here, the stress sensor generally functions as a stress sensor only when there is a control unit that detects and calculates the electrical characteristics such as the resistance value. However, in this specification, a portion excluding the control unit is referred to as a “stress sensor” for convenience. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
図 1は、 本発明の第 1の実施の形態の応力センサの構造の概要を示す図である。 図 2は、 本発明の第 2の実施の形態の応力センサの構造の概要を示す図である。 図 3は 、 本発明の第 1 の実施の形態の応力センサの動作の状態を示す図である。 図 4は、 本 発明の第 2の実施の形態の応力センサの動作の状態を示す図である。 図 5は、 本発明 の応力センサにおける、 電気信号入出力の状態の概要の一例を示す図である。 図 6は 、 本発明の第 1の実施の形態の応力センサの製造に用いる大型の基板の平面図である 。 図 7は、 本発明の応力センサにおける、 電気信号入出力の状態の概要の一例を示す 図である。 図 8は、 本発明の第 2の実施の形態の応力センサの製造に用いる大型の基 板の平面図である。 図 9は、 本発明の第 1又は第 2の実施の形態の応力センサの変形 例の要部を示す図である。 図 1 0は、 本発明の第 3の実施の形態の応力センサの構造 の概要を示す図である。 図 1 1は、 本発明の第 3の実施の形態の応力センサの動作の 状態を示す図である。 図 1 2は、 本発明の第 4の実施の形態の応力センサの構造の概 要を示す図である。 図 1 3は、 本発明の第 4の実施の形態の応力センサの動作の状態 を示す図である。 図 1 4は、 従来の応力センサの構造を示す図である。 図 1 5は、 従 来の応力センサの動作状態を示す図である。 図 1 6は、 従来の応力センサの構造を示 す図である。 図 1 7は、 従来の応力センサの構造を示す図である。 FIG. 1 is a diagram illustrating an outline of a structure of a stress sensor according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram illustrating an outline of a structure of a stress sensor according to a second embodiment of the present invention. FIG. 3 is a diagram showing an operation state of the stress sensor according to the first embodiment of the present invention. FIG. 4 is a diagram illustrating an operation state of the stress sensor according to the second embodiment of the present invention. FIG. 5 is a diagram showing an example of an outline of an electric signal input / output state in the stress sensor of the present invention. FIG. 6 is a plan view of a large-sized substrate used for manufacturing the stress sensor according to the first embodiment of the present invention. FIG. 7 is a diagram showing an example of an outline of an electric signal input / output state in the stress sensor of the present invention. FIG. 8 is a plan view of a large-sized substrate used for manufacturing the stress sensor according to the second embodiment of the present invention. FIG. 9 shows the deformation of the stress sensor according to the first or second embodiment of the present invention. It is a figure showing an important section of an example. FIG. 10 is a diagram showing an outline of the structure of the stress sensor according to the third embodiment of the present invention. FIG. 11 is a diagram showing an operation state of the stress sensor according to the third embodiment of the present invention. FIG. 12 is a diagram showing an outline of the structure of the stress sensor according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 13 is a diagram illustrating an operation state of the stress sensor according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 14 is a diagram showing the structure of a conventional stress sensor. FIG. 15 is a diagram showing an operation state of a conventional stress sensor. FIG. 16 is a diagram showing the structure of a conventional stress sensor. FIG. 17 is a diagram showing the structure of a conventional stress sensor.
これらの図面に付した符号は、 1…片状部、 2…枠状部、 3…基板 4…応力伝達 部材、 5…歪ゲージ、 6…抵抗素子、 7…基板端子部、 8…トリマプルチップ抵抗器 、 9…接着剤、 1 0…切り欠き部、 1 1…嵌合部材、 1 2…穴、 1 3…大型の基板、 1 4…分割用溝、 1 5…分割用線、 1 6…支持部材、 1 7…端子、 2 0…基板、 2 1 … トリミング溝、 2 2…抵抗素子、 2 3…ポス ト操作部、 2 4…導体、 3 0…ポスト 、 3 O b…ポス ト底面輪郭、 3 1…回路板、 3 2…はんだ、 4 0…スティ ック部、 4 1…レバ一アーム、 4 2…タブ領域、 5 0…穴、 5 1…板状部材、 5 2…中央領域、 5 3…導体である。 発明を実施するための最良の形態  The reference numerals attached to these drawings are: 1 ... piece-like portion, 2 ... frame-like portion, 3 ... substrate 4 ... stress transmission member, 5 ... strain gauge, 6 ... resistive element, 7 ... substrate terminal portion, 8 ... trimaple Chip resistor, 9 ... adhesive, 10 ... notch, 1 1 ... fitting member, 1 2 ... hole, 13 ... large board, 14 ... dividing groove, 15 ... dividing line, 1 6 ... support member, 17 ... terminal, 20 ... board, 21 ... trimming groove, 22 ... resistor element, 23 ... post operation part, 24 ... conductor, 30 ... post, 3 Ob ... post Bottom contour, 3 1… Circuit board, 3 2… Solder, 40… Stick part, 4 1… Lever arm, 4 2… Tab area, 50… Hole, 5 1… Plate member, 5 2 ... the central area, 53 ... conductors. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(第 1の実施形態)  (First Embodiment)
図 1 には本発明の第 1 の実施の形態の応力センサ (上記 「第 1 の応力センサ」 に相 当) の構造の概略を示している。 アルミナセラミックからなる枠状基板 3の周縁 (枠 状部 2 ) から枠内に向けて 4つの片状部 1が導出されている。 枠状部 2 と片状部 1 と は一体に成形されており、 当該枠状部 2は片状部 1の支持部である。 また枠状部 2 と 片状部 1 との境界領域には、 歪ゲージ 5 としての抵抗素子 6をスクリーン印刷技術に より厚膜形成する。 これら抵抗素子 6は図 5に示すような接続状態となるよう、 同様 のスクリーン印刷技術による導体形成により実現する。 この導体は図 1 には図示しな いが、 主として枠状部 2に形成されることが導体 (配線) のレイアウト設計の容易さ から好ましいと考えられる。 図 5には本発明の応力センサにおける、 電気信号入出力の状態の概要を示している 。 四つの抵抗素子 6がブリ ッジ回路を構成している。 このブリッジ回路の電圧印加端 子 (V c c ) — ( G N D ) 間には所定の電圧が印加されている。 また同図左側の抵抗 素子 6及び Y端子 (,Y o u t ) より Y軸方向の応力センサが構成され、 更に同図お 側の抵抗素子 6及び X端子 (X o u t ) により X軸方向,の応力センサが構成される。 これにより、 応力付与の方向と大ききとが把握できる。 FIG. 1 schematically shows the structure of a stress sensor according to the first embodiment of the present invention (corresponding to the above “first stress sensor”). Four pieces 1 are led out from the periphery (frame 2) of the frame substrate 3 made of alumina ceramic toward the inside of the frame. The frame 2 and the piece 1 are integrally formed, and the frame 2 is a support for the piece 1. Further, in the boundary region between the frame-shaped part 2 and the strip-shaped part 1, a thick film of a resistance element 6 as a strain gauge 5 is formed by a screen printing technique. These resistance elements 6 are realized by forming conductors by the same screen printing technique so as to obtain the connection state as shown in FIG. Although this conductor is not shown in FIG. 1, it is considered that it is preferable to form the conductor mainly in the frame portion 2 from the viewpoint of easy layout design of the conductor (wiring). FIG. 5 shows an outline of an electric signal input / output state in the stress sensor of the present invention. Four resistance elements 6 constitute a bridge circuit. A predetermined voltage is applied between the voltage application terminals (Vcc) and (GND) of this bridge circuit. A stress sensor in the Y-axis direction is constituted by the resistance element 6 and the Y terminal (, Y out) on the left side of the figure, and the stress in the X axis direction is formed by the resistance element 6 and the X terminal (X out) on the side of the figure. A sensor is configured. Thereby, the direction and magnitude of the stress application can be grasped.
上記スクリーン印刷は、 上記枠状基板 3が縦横に多数連なった大型の基板 1 3に対 して実施することが、 一度の操作で多数の基板 3に印刷が可能となり、 量産性に優れ るため好ましい。 具体的には例えば図 6に示す大型の基板 1 3が好適に用いることが できる。 ここに示した大型の基板 1 3は、 縦横に分割用溝 1 4が形成されており、 ス クリーン印刷による抵抗素子 6及び導体形成後に分割用溝 1 4を開く方向に力を加え ることで個々の基板 3へと分割される。  The screen printing described above can be performed on a large substrate 13 in which a large number of the frame-shaped substrates 3 are arranged vertically and horizontally, so that printing can be performed on a large number of substrates 3 with a single operation, which is excellent in mass productivity. preferable. Specifically, for example, a large substrate 13 shown in FIG. 6 can be suitably used. The large-sized substrate 13 shown here has dividing grooves 14 formed vertically and horizontally. By applying a force in the direction to open the dividing grooves 14 after forming the resistive element 6 and the conductor by screen printing. The substrate is divided into individual substrates 3.
また上記スクリーン印刷では、 導体用ペース トとして銀系のメタルグレーズを用い 、 抵抗体用ペース トとして酸化ルテニウム系のメタルダレ一ズであって個々の酸化ル テニゥム粒子の極力小さいものを用いた。 このような抵抗体ペース トは僅かな歪みに 対しても大きく抵抗値が変化し、 歪ゲージ 5 としての感度が良好であるため好適に使 用できる。 また抵抗素子 6を保護するためのガラスペース トも用いた。 これらペース トは市販のものから選択して用いることができる。  In the above screen printing, a silver-based metal glaze was used as a conductor paste, and a ruthenium oxide-based metal powder with the smallest possible individual ruthenium oxide particles was used as a resistor paste. Such a resistor paste has a large change in resistance value even with slight strain, and has good sensitivity as the strain gauge 5, so that it can be suitably used. A glass paste for protecting the resistance element 6 was also used. These pastes can be selected from commercially available ones.
上記抵抗素子 6は各々が同程度の抵抗値となるよう レーザートリマ一による トリミ ング工程に供する。 この工程は上記大型の基板 1 3を用いる場合にあっては、 分割ェ 程前に実施することが作業効率を高め、 量産性に優れる点で好ましい。  The resistive elements 6 are subjected to a trimming step using a laser trimmer so that each of the resistive elements 6 has substantially the same resistance value. In the case where the above-mentioned large-sized substrate 13 is used, it is preferable to perform this step before the dividing step, since it improves work efficiency and is excellent in mass productivity.
そしてアルミナセラミック製の応力伝達部材 4と嵌合部材 1 1のそれぞれに形成さ れた切り欠き部 1 0により片状部 1を挟みこみ、 且つ応力伝達部材 4とその外周より も僅かに内周の大きな嵌合部材 1 1 とを嵌合 ' 固定させる。 当該固定には接着剤等の 他の部材は用いず、 応力伝達部材 4と嵌合部材 1 1 との接触により固定を実現した。 尚、 片状部 1は切り欠き部 1 0、 応力伝達部材 4下面及び嵌合部材 1 1 とは強く密着 することなく、 それらとは摺動可能であり、 実質的にその端部が自由端となった。 以上で本発明の第 1の実施の形態の応力センサが得られた。 図 3に第 1の実施の形 態の応力センサの動作状態を示した。 図 3 ( a ) は応力伝達部材 4に何ら応力が付与 されていない状態である。 図 3 ( b ) は応力伝達部材 4に x、 y平面のいずれかの方 向 (任意の横方向) の応力が付与された状態である。 図 3 ( c ) は応力伝達部材 4に z方向 (下方向) の応力が付与された状態である。 これらの場合において、 図 1 に示 した枠状部 2に相当する領域は電子機器の筐体等により固定され、 実質的に変形しな いものとする。 The notch 10 formed in each of the stress transmission member 4 and the fitting member 11 made of alumina ceramic sandwiches the flaky portion 1, and the inner circumference of the stress transmission member 4 is slightly smaller than the outer circumference thereof. '1 大 き な 大 き な 大 き な 大 き な 大 き な 大 き な 大 き な. No other member such as an adhesive was used for the fixing, and the fixing was realized by contact between the stress transmitting member 4 and the fitting member 11. The flaky portion 1 can slide with the notch portion 10, the lower surface of the stress transmitting member 4, and the fitting member 11 without strongly contacting them, and the ends thereof are substantially free ends. It became. As described above, the stress sensor according to the first embodiment of the present invention was obtained. Fig. 3 shows the operating state of the stress sensor according to the first embodiment. FIG. 3A shows a state in which no stress is applied to the stress transmitting member 4. FIG. 3B shows a state in which the stress is applied to the stress transmitting member 4 in any of the x and y planes (arbitrary lateral direction). FIG. 3C shows a state in which the stress is applied to the stress transmitting member 4 in the z direction (downward). In these cases, a region corresponding to the frame portion 2 shown in FIG. 1 is fixed by a housing or the like of the electronic device, and is not substantially deformed.
' 図 3 ( a ) では基板 3及び歪ゲージ 5の変形が観測されない。 図 3 ( b ) では片状 部 1 の自由端が、 応力伝達部材 4下面と嵌合部材 1 1底面又は図 1に示した切り欠き 部 1 0により押圧され、 当該片状部 1が撓んでいるのがわかる。 この撓みの結果、 枠 状部 2 と片状部 1 との境界にて顕著な基板 3変形が起こり、 当該境界に配されている 歪ゲージ 5もその変形に追従するように変形している。 同図では、 応力 付与する方 向 (同図左側) に存在する歪ゲージ 5が伸びるように変形し、 逆側 (同図右側) の歪 ゲージ 5が縮むように変形している。 しかし例えば当該応力センサを、 例えばパ一ソ ナルコンピュータのポインティ ングディパイスに使用した場合は、 通常応力伝津部材 4頂面を下方向に押圧しながら横方向への応力を付与する。 このような使用形態では 全ての歪ゲージ 5が伸びるように変形し、 それらの伸びの程度が各々異なるといつた 場合もあると考えられる。 第 1の実施の形態では歪ゲージ 5は抵抗素子であり、 抵抗 素子 6が伸びるに従いその抵抗値は大きくなり、 抵抗素子 6が縮むに従いその抵抗値 は小さくなる。  'In Fig. 3 (a), no deformation of the substrate 3 and the strain gauge 5 is observed. In FIG. 3 (b), the free end of the piece 1 is pressed by the lower surface of the stress transmitting member 4 and the bottom surface of the fitting member 11 or the notch 10 shown in FIG. 1, and the piece 1 is bent. You can see that As a result of this bending, significant deformation of the substrate 3 occurs at the boundary between the frame-shaped portion 2 and the piece-shaped portion 1, and the strain gauges 5 disposed at the boundary also deform to follow the deformation. In the figure, the strain gauge 5 existing in the direction in which the stress is applied (left side in the figure) is deformed so as to expand, and the strain gauge 5 on the opposite side (right side in the figure) is deformed so as to contract. However, when the stress sensor is used, for example, as a pointing device of a personal computer, a stress is applied in the lateral direction while pressing the top surface of the stress transmitting member 4 downward. In such a usage form, it is considered that all the strain gauges 5 are deformed so as to extend, and the degree of elongation is different in each case. In the first embodiment, the strain gauge 5 is a resistance element, and its resistance increases as the resistance element 6 expands, and decreases as the resistance element 6 contracts.
図 3 ( c ) では片状部 1の自由端が、 応力伝達部材 4下面又は図 1 に示した切り欠 き部 1 0により押圧され、 当該片状部 1が下方向に撓んでいるのがわかる。 この撓み の結果、 図 3 ( b ) と同様に歪ゲージ 5がその変形に追従するように変形している。 このように応力伝達部材 4を下向き (Z方向) に押圧したことの検知は、 当該押圧に より、 歪ゲージ 5である 4つの抵抗素子 6全てが伸張し、 各々の抵抗値を略同程度に まで大きくなることを認識してなされる。 このような応力センサ特性は、 任意の横方 向に応力を付与した場合と異なる応力センサ特性であり、 それらとは区別できる。 即 ち、 外力に応答して変化する歪ゲージの電気特性変化は 3直方向の座標データとして 出力可能である。 In FIG. 3 (c), the free end of the piece 1 is pressed by the lower surface of the stress transmitting member 4 or the notch 10 shown in FIG. 1, and the piece 1 is bent downward. Understand. As a result of this bending, the strain gauge 5 is deformed so as to follow the deformation, as in FIG. 3 (b). The detection that the stress transmitting member 4 is pressed in the downward direction (Z direction) in this manner detects that the four resistance elements 6 that are the strain gauges 5 are expanded by the pressing, and the respective resistance values are made substantially equal. Recognizing that it will grow up to. Such stress sensor characteristics are different from those obtained when a stress is applied in an arbitrary lateral direction, and can be distinguished therefrom. Immediately That is, changes in the electrical characteristics of the strain gauge that change in response to external force can be output as coordinate data in three orthogonal directions.
(第 2の実施形態)  (Second embodiment)
図 2には本発明の第 2の実施の形態の応力センサ (上記第 1の応力センサに相当) の構造の概略を示している。 ガラス繊維が混入されたエポキシ樹脂板からなる枠状基 板 3の周縁から枠内に向けて 4つの片状部 1が導出されている。 片状部 1は基板 3を 掘削加工することで枠状基板 3 と一体にされており、 当該枠状部 2は片状部 1の支持 部である。 また枠状部 2 と片状部 1 との境界領域には、 歪ゲージ 5 となる抵抗素子 6 を構成する抵抗体をスクリーン印刷技術により厚膜形成する。 これら抵抗素子 6 ( R 1〜R 4 ) は図 7に示すような接続状態となるようにする。 ここで示している トリマ ブルチップ抵抗器 8 ( R 1 t r i m〜R 4 t r i m ) については後述する。  FIG. 2 schematically shows the structure of a stress sensor (corresponding to the first stress sensor) according to the second embodiment of the present invention. Four flaky portions 1 are led out from the periphery of the frame-shaped substrate 3 made of an epoxy resin plate mixed with glass fibers into the frame. The flaky portion 1 is integrated with the frame-shaped substrate 3 by excavating the substrate 3, and the frame-shaped portion 2 is a support portion of the flaky portion 1. Further, in the boundary region between the frame-shaped part 2 and the piece-shaped part 1, a resistor constituting the resistance element 6 serving as the strain gauge 5 is formed as a thick film by screen printing technology. These resistance elements 6 (R1 to R4) are set to be connected as shown in FIG. The trimmable chip resistor 8 (R1trim to R4trrim) shown here will be described later.
また第 2の実施の形態における導体及び抵抗素子 6を構成する抵抗素子 6用電極の 形成は、 スクリーン印刷技術によらず、 いわゆるサブス トラク ト法やアディティブ法 等の通常の印刷回路板への導体形成技術を採用することより実現する。 この導体は図 1 には図示しないが、 主として枠状部 2に形成されることが導体のレイアウト設計の 容易さから好ましいと考えられる。  Further, the formation of the conductor and the electrode for the resistance element 6 constituting the resistance element 6 in the second embodiment does not depend on the screen printing technique, but may be performed by a conductor on a normal printed circuit board such as a so-called subtract method or an additive method. This is achieved by employing a forming technique. Although this conductor is not shown in FIG. 1, it is considered that it is preferable to form the conductor mainly in the frame portion 2 from the viewpoint of easiness of layout design of the conductor.
また上記抵抗体のスクリーン印刷は、 上記枠状基板 3が縦横に多数連なった大型の 基板 1 3に対して実施することが、 一度の操作で多数の基板 3に印刷が可能となり、 量産性に優れるため好ましい。 具体的には例えば図 8に示す大型の基板 1 3が好適に 用いることができる。 ここに示した大型の基板 1 3は、 縦横に分割用線 1 5が形成さ れており、 スクリ一ン印刷による抵抗体形成後にこれらの分割用線 1 5に沿って回転 ディスクカッター等により切断することで個々の枠状基板 3へと分割される。  In addition, screen printing of the resistor can be performed on a large substrate 13 in which a large number of the frame-shaped substrates 3 are arranged vertically and horizontally. It is preferable because it is excellent. Specifically, for example, a large-sized substrate 13 shown in FIG. 8 can be suitably used. The large-sized substrate 13 shown here has dividing lines 15 formed vertically and horizontally. After forming the resistor by screen printing, it is cut along these dividing lines 15 by a rotating disk cutter or the like. Then, the substrate is divided into individual frame-shaped substrates 3.
ここで上記大型の基板 1 3への抵抗体のスクリーン印刷に先立ち、 基板 3に対して 上記掘削加工が施され、 図 8に示す穴 1 2を形成することが好ましい。 その理由は掘 削加工は基板 3全体に対して振動を与えるものであり、 印刷された厚膜抵抗体への悪 影響、 例えば基板 3面からの剥離等が懸念されるためである。 尚、 前述の回転ディス クカッ夕一による切断加工は、 ここで言う掘削加工に比べて通常基板 3に対して与え る振動は非常に小さく、 殆ど他の部材に悪影響を与えない。 Here, prior to screen printing of the resistor on the large-sized substrate 13, it is preferable that the substrate 3 is subjected to the above-mentioned excavation processing to form holes 12 shown in FIG. The reason for this is that the excavation gives vibration to the entire substrate 3 and adversely affects the printed thick film resistor, such as peeling off from the substrate 3 surface. In addition, the cutting process by the above-mentioned rotary disc is usually applied to the substrate 3 in comparison with the excavation process mentioned here. Vibration is very small and hardly affects other components.
また上記スクリ一ン印刷では、 抵抗体用ペース トとしてカーボン ' レジン系のもの を用いた。 このような抵抗体ペーストは樹脂系材料を主成分とする基板 3を劣化させ ない程度の温度で硬化させることができるため好ましい。 また抵抗体を保護するため のポリエチレンテレフタレ一ト系樹脂ペーストも用いた。 これらは市販のものから選 択して用いることができる。  In the screen printing, a carbon resin based paste was used as the paste for the resistor. Such a resistor paste is preferable because it can be cured at a temperature that does not deteriorate the substrate 3 containing a resin material as a main component. Also, a polyethylene terephthalate resin paste for protecting the resistor was used. These can be selected from commercially available products.
上記抵抗素子 6 ( R 1〜 R 4 ) 各々について直列にトリマブルチップ抵抗器 8 ( R 1 t r i m ~ R 4 t r i m ) を接続して、 抵抗素子 6及びトリマブルチップ抵抗器 8 が図 7に示すような接続状態となるようにする。 図 7はまた本発明の応力センサにお ける、 電気信号入出力の状態の概要を示している。 4組の抵抗素子 6 と トリマプルチ ップ抵抗器 8がブリッジ回路を構成している。 このブリッジ回路の電圧印加端子 (V c c ) — ( G N D ) 間には所定の電圧が印加されている。 また同図左側の抵抗素子 6 と トリマブルチップ抵抗器 8及び Y端子 (Y o u t ) により Y軸方向の応力センサが 構成され、 更に同図右側の抵抗素子 6 と トリマブルチップ抵抗器 8及び X端子 (X o u t ) により X軸方向の応力センサが構成される。  A trimmable chip resistor 8 (R1 trim to R4 trim) is connected in series for each of the resistor elements 6 (R1 to R4), and the resistor element 6 and the trimmable chip resistor 8 are shown in FIG. In such a connection state. FIG. 7 also shows an outline of an electric signal input / output state in the stress sensor of the present invention. The four sets of resistance elements 6 and the trimmable chip resistors 8 constitute a bridge circuit. A predetermined voltage is applied between the voltage application terminals (V c c) and (G N D) of this bridge circuit. A stress sensor in the Y-axis direction is constituted by the resistance element 6 on the left side of the drawing, the trimmable chip resistor 8 and the Y terminal (Y out), and the resistance element 6 on the right side of the drawing, the trimmable chip resistor 8 and the X The terminal (X out) constitutes a stress sensor in the X-axis direction.
上記 4組の抵抗素子 6 と トリマプルチップ抵抗器 8 との抵抗値の和が同程度の抵抗 値となるよう、 トリマプルチップ抵抗器 8のみに対してレーザートリマーによる トリ ミングを実施する。 この工程は上記大型の基板 1 3を用いる場合にあっては、 上記切 断の工程前に実施することが作業効率を高め、 量産性に優れる点で好ましい。 抵抗素 子 6に対しレーザートリマ一による トリミングを施さなかった理由は、 樹脂を含む抵 抗体、 及び抵抗体が配されている、 樹脂を主成分とする基板 3に対しレーザー照射す ることによる抵抗値の不安定化を考慮したためである。 これら樹脂はレーザ照射のよ うな非常に高温の処理に対しては不安定な挙動を示しやすいと考えられる。 しかし,ェ キシマレーザ等の比較的低温領域で照射時の温度調整ができるレーザ照射や、 Y A G レーザの照射によっても比較的安定する樹脂材料 (エポキシ系等) を用いる場合には かかる トリミングが可能である。 そのような場合には、 トリマブルチップ抵抗器 8を 用いる場合に比べ、 応力センサの構成部品を減らすことができる点で有利である。 尚、 当該トリマブルチップ抵抗器 8は図 2に示す基板端子部 7に配置した。 この配 置は公知のチップ部品実装技術及び公知のリフロー工程を経てなされる。 トリマプル チップ抵抗器 8を基板端子部 7に配置した理由は、 応力センサの動作に伴う基板 3の 撓みの影響を受けにくい領域 (基板端子部 7領域) は、 当該撓みによってトリマブル チップ抵抗器 8の抵抗値が変化しにくいためである。 当該撓みの影響により トリマブ ルチップ抵抗器 8に応力が付与されると、 トリマブルチップ抵抗器 8の抵坊値が変化 し、 応力センサ出力値を狂わせるおそれがある。 Laser trimming is performed only on the trimmer chip resistor 8 using a laser trimmer so that the sum of the resistance values of the above four sets of resistance elements 6 and the trimmer chip resistor 8 becomes approximately the same. In the case where the large-sized substrate 13 is used, this step is preferably performed before the above-described cutting step, since working efficiency is improved and mass productivity is excellent. The reason that the resistor element 6 was not trimmed by the laser trimmer was that the resistance due to the laser irradiation on the resin-based substrate 3 on which the resin-containing resistive antibody and resistor were disposed This is because the instability of the value was considered. It is thought that these resins tend to exhibit unstable behavior against very high temperature treatment such as laser irradiation. However, such trimming is possible when using laser irradiation such as excimer laser, which can adjust the temperature during irradiation in a relatively low temperature range, or when using a resin material (epoxy, etc.) that is relatively stable even when irradiated with YAG laser. . In such a case, it is advantageous in that the number of components of the stress sensor can be reduced as compared with the case where the trimmable chip resistor 8 is used. Note that the trimmable chip resistor 8 was disposed on the substrate terminal section 7 shown in FIG. This arrangement is performed through a known chip component mounting technique and a known reflow process. The reason for disposing the trimable chip resistor 8 at the substrate terminal portion 7 is that the region (substrate terminal portion 7 region) which is not easily affected by the bending of the substrate 3 due to the operation of the stress sensor is the trimmable chip resistor 8 by the bending. This is because the resistance value does not easily change. When stress is applied to the trimmable chip resistor 8 due to the influence of the bending, the resistance value of the trimmable chip resistor 8 changes, and the output value of the stress sensor may be deviated.
基板端子部 7には、 当該応力センサの入出力端子 1 7が等間隔に設けられている。 端子 1 7は、 導体や抵抗素子 6用電極等を形成する際に同時に形成する。 またトリマ ブルチップ抵抗器 8用のランドもそれらと同時に形成する。 導体等のパターンは、 各 々のトリマブルチップ抵抗器 8が各々の端子 1 7に接続するように形成する。  The substrate terminal section 7 is provided with input / output terminals 17 of the stress sensor at equal intervals. The terminal 17 is formed at the same time when the conductor, the electrode for the resistor element 6, and the like are formed. A land for the trimmable chip resistor 8 is also formed at the same time. The pattern of the conductor and the like is formed such that each trimmable chip resistor 8 is connected to each terminal 17.
次いでアルミナセラミック製の応力伝達部材 4下面と全ての片状部 1先端とを接続 部材としてのエポキシ系接着剤 9を用いて固定させる。 当該固定状態であっても片状 部 1の端部には接着剤 9の存在により多少の移動や変形の自由度があり、 片状部 1の 端部は実質的に前述した 「半自由端」 となった。 このように 「半自由端」 とする一手 段は、 当該接続部材が片状部 1材料よりも柔軟であることである。 第 2の実施の形態 はこのことを満足する。  Next, the lower surface of the stress transmitting member 4 made of alumina ceramic and all the tips of the flaky portions 1 are fixed using an epoxy adhesive 9 as a connecting member. Even in the fixed state, the end of the flaky portion 1 has some freedom of movement and deformation due to the presence of the adhesive 9, and the end of the flaky portion 1 substantially has the “semi-free end” described above. " As described above, one way to make the “semi-free end” is that the connecting member is more flexible than the material of the flaky portion 1. The second embodiment satisfies this.
第 2の実施の形態では接続部材に接着剤 9を用いているがこれに限定されず、 パネ 材等も用いることができる。 ここに言うバネ材は、 基板 3材料よりも容易に変形可能 なものが 「片状部 1材料よりも柔軟」 なバネ材であり、 本発明の応力センサの構成部 品とし,て好適に使用することができる。 また、 接続部材に接着剤 9を用いる場合であ つてもエポキシ樹脂系以外のものを用いることができることは言うまでもない。 例え ばゴム系接着剤は、 より柔軟性に富んだものが選択可能と考えられ、 好適である。 ま た他にァクリル樹脂系接着剤等も用いることができる。  In the second embodiment, the adhesive 9 is used for the connection member. However, the present invention is not limited to this, and a panel material or the like can be used. The spring material referred to here is a material that is more easily deformable than the material of the substrate 3 and is `` softer than the material of the flaky portion 1 '', and is suitably used as a component of the stress sensor of the present invention. can do. Needless to say, even when the adhesive 9 is used for the connection member, a material other than the epoxy resin can be used. For example, it is considered that a more flexible rubber adhesive can be selected, so that it is preferable. In addition, an acryl resin adhesive can be used.
尚、 図 2示す接着剤の余剰分は片状部 1の裏側へと回り込むが、 このことによる応 力センサ特性への悪影響はないと考えられる。 但し、 他の応力センサ構成部材ゃ応力 センサと近接した他の部材との相対的な位置関係によって、 片状部 1の自由な撓みを 多少阻害することが考えられるため、 かかる余剰分は少ないこと、 又はかき取る等の 手法で除去することが好ましい。 The surplus adhesive shown in FIG. 2 wraps around to the back side of the piece-shaped portion 1, but it is considered that this does not adversely affect the characteristics of the stress sensor. However, due to the relative positional relationship between other stress sensor components and the stress sensor and other members in the vicinity, the free deflection of the flaky portion 1 It is preferable that such surplus is small, or it is preferable to remove it by a technique such as scraping, because it may possibly hinder the reaction somewhat.
以上で本発明の第 2の実施の形態の応力センサが得られた。 図 4に第 2の実施の形 態の応力センサの動作状態を示した。 図 4 ( a ) は応力伝達部材 4に何ら応力が付与 されていない状態である。 図 4 ( ) は応力伝達部材 4に x、 y平面のいずれかの方 向 (任意の横方向) の応力が付与された状態である。 図 4 ( c ) は応力伝達部材 4に z方向 (下方向) の応力が付与された状態である。 これらの場合において、 図 2に示 した枠状部 2に相当する領域は電子機器の筐体等により固定され、 実質的に変形しな いものとする。  As described above, the stress sensor according to the second embodiment of the present invention was obtained. Fig. 4 shows the operating state of the stress sensor according to the second embodiment. FIG. 4A shows a state in which no stress is applied to the stress transmitting member 4. FIG. 4 () shows a state in which a stress is applied to the stress transmitting member 4 in any of the x and y planes (arbitrary lateral direction). FIG. 4C shows a state in which the stress is applied to the stress transmitting member 4 in the z direction (downward). In these cases, a region corresponding to the frame portion 2 shown in FIG. 2 is fixed by a housing or the like of the electronic device, and is not substantially deformed.
図 4 ( a ) では歪ゲージ 5の変形が観測されない。 図 4 ( b ) では片状部 1の自由 端が、 接着剤 9を介して応力伝達部材 4下面により押圧され、 当該片状部 1が撓んで いるのがわかる。 この撓みの結果、 枠状部 2と片状部 1 との境界にて顕著な基板 3変 形が起こり、 当該境界に配されている歪ゲージ 5 もその変形に追従するように変形し ている。 同図では、 図 3 ( b ) と同様に応力を付与する方向に存在する歪ゲージ 5が 伸びるように変形し、 逆側の歪ゲージ 5が縮むように変形している。 これは接着剤 9 に用いた材料の弾力性に起因して起こると考えられる。 尚、 第 2の実施の形態でも第 1の実施の形態と同様に歪ゲージ 5 として抵抗素子 6を用いているため、 その変形に よる特性値は同様に変化する。  In FIG. 4 (a), no deformation of the strain gauge 5 is observed. In FIG. 4B, it can be seen that the free end of the piece 1 is pressed by the lower surface of the stress transmitting member 4 via the adhesive 9 and the piece 1 is bent. As a result of this bending, significant deformation of the substrate 3 occurs at the boundary between the frame-shaped portion 2 and the piece-shaped portion 1, and the strain gauge 5 disposed at the boundary also deforms so as to follow the deformation. . In this figure, as in FIG. 3 (b), the strain gauge 5 existing in the direction in which the stress is applied is deformed so as to expand, and the strain gauge 5 on the opposite side is deformed so as to contract. This is considered to be caused by the elasticity of the material used for the adhesive 9. Since the resistance element 6 is used as the strain gauge 5 in the second embodiment as in the first embodiment, the characteristic value changes due to the deformation.
図 4 ( c ) では片状部 1の半自由端が、 接着剤 9を介して応力伝達部材 4下面によ り押圧され、 当該片状部 1が下方向に撓んでいるのがわかる。 この撓みの結果、 第 1 の実施の形態の図 3 ( c ) における応力センサ特性と同様の応力センサ特性を得るこ とができる。 .  In FIG. 4 (c), it can be seen that the semi-free end of the strip 1 is pressed by the lower surface of the stress transmitting member 4 via the adhesive 9, and the strip 1 is bent downward. As a result of this bending, it is possible to obtain a stress sensor characteristic similar to the stress sensor characteristic in FIG. 3C of the first embodiment. .
第 2の実施の形態の応力センサでは、 その構成部材としてトリマブルチップ抵抗器 8を用いている。 しかしこれと同様の抵抗値調整機能を果たすことができるのであれ ば、 基板 3'面に直接形成する厚膜技術や薄膜技術による トリミング用抵抗素子や可変 抵抗器等を用いることができる。 また本例ではトリミング方法としてレーザートリミ ングを挙げたが、 それ以外の方法、 例えばサンドブラスト法等の他のトリミング方法 を選択することができる。 In the stress sensor according to the second embodiment, a trimmable chip resistor 8 is used as a constituent member. However, if the same resistance value adjusting function can be achieved, a trimming resistance element or a variable resistor using a thick film technique or a thin film technique directly formed on the surface of the substrate 3 ′ can be used. In this example, laser trimming is described as a trimming method. However, other methods, for example, other trimming methods such as a sand blast method are used. Can be selected.
図 9には上記本発明の第 1又は第 2の実施の形態の応力センサにおいて、 それを構 成し得る他の基板 3形状、 歪みゲージ 5の配置位置、 応力伝達部材 4の配置位置の組 合せの例を示している。 図 9 ( a ) は、 片状部 1長さ寸法が、 当該片状部 1幅寸法以 下である構成である。 この構成の利点は、 ( 1 ) 歪ゲージ 5周辺の基板 1面積が大き いため導体等のレイアウトの自由度が大きくなること、 ( 2 ) 片状部外形寸法精度に 依存する応力センサ特性値精度のばらつきが小さくなると考えられること、 ( 3 ) 歪 ゲージ 5面積を大とすることができ、 それによつて歪ゲージ 5特性のばらつきを小さ くできること等である。 利点 ( 2 ) を得ることができる理由は、 特に第 2の実施の形 態における掘削加工では、 細長い片状部 1 を残すよう掘削することは一般に困難であ り、 片状部 1の形状にばらつきが生じ易いことによる。  FIG. 9 shows the stress sensor according to the first or second embodiment of the present invention, in which a set of other shapes of the substrate 3, arrangement positions of the strain gauges 5, and arrangement positions of the stress transmission members 4, which can constitute the stress sensor, are shown. An example of matching is shown. FIG. 9 (a) shows a configuration in which the length of the strip 1 is less than or equal to the width of the strip 1. The advantages of this configuration are: (1) the large area of the substrate 1 around the strain gauge 5 increases the degree of freedom in the layout of conductors, etc., and (2) the accuracy of the stress sensor characteristic (3) The area of the strain gauge 5 can be increased, and the variation in the characteristics of the strain gauge 5 can be reduced. The reason that the advantage (2) can be obtained is that it is generally difficult to excavate so as to leave the elongated strip 1 particularly in the excavation processing in the second embodiment, and the shape of the strip 1 is difficult. This is because variation easily occurs.
図 9 ( b ) は、 基板 3の四隅から片状部 1が導出されている構成である。 この構成 では、 枠状部 2の四隅のみを電子機器筐体等に固定する場合、 枠状部 2部分 (当該四 隅) はてこの原理における支点となる。 そして片状部 1 を力点、 歪ゲージ 5存在領域 を作用点とすると、 当該支点と作用点との距離を非常に短くでき、 応力伝達部材 4へ の応力付与に伴う応力センサ感度を高く維持できる利点がある。 枠状部 2の四隅はセ ンサ特性に関与しない比較的大きい領域であるため電子機器筐体等に固定させる部分 として選択されやすい。 .  FIG. 9 (b) shows a configuration in which the flaky portions 1 are led out from the four corners of the substrate 3. In this configuration, when only the four corners of the frame 2 are fixed to the electronic device housing or the like, the frame 2 (the four corners) serves as a fulcrum in the principle of leverage. When the flaky portion 1 is the force point and the strain gauge 5 is located at the action point, the distance between the fulcrum and the action point can be made very short, and the sensitivity of the stress sensor accompanying the application of stress to the stress transmitting member 4 can be kept high. There are advantages. Since the four corners of the frame portion 2 are relatively large regions that do not affect the sensor characteristics, they are easily selected as portions to be fixed to an electronic device housing or the like. .
図 9 ( c ) は、 基板 3の外形を円形とした構成である。 この構成の利点は、 応力セ ンサの機能や動作に関与しない枠状部 2の四隅が占有していた、 電子機器用実装基板 等の面積を他の部品の用途に活用し得る点である。  FIG. 9C shows a configuration in which the outer shape of the substrate 3 is circular. The advantage of this configuration is that the area of the mounting board for electronic devices, etc., occupied by the four corners of the frame-shaped portion 2 that is not involved in the function or operation of the stress sensor can be utilized for other components.
また第 1の実施の形態、 第 2の実施の形態の応力センサに共通した利点は、 同一基 板 3面上に歪ゲージ 5及び応力伝達部材 4を配置できる点である。 逆に言うと基板 3 の反対面には何ら応力センサ構成部材を配する必要がない点である。 このことにより 、 基板 3の一方の面への抵抗素子 6を構成する導体 5や抵抗体 3等のスクリーン印刷 や、 応力伝達部材 4の接着剤等を用いた固着作業の際、 反対面と接触する場所の清浄 さ、 柔らかさ等、 厳しい条件は課されない。 即ち製造作業性が良好となる。 また特に ガラス繊維混入樹脂成形体を基板 3にする際には、 その両面に亘り配線をするために スルーホールを形成し、 その内壁面を導体化する等の工程を経ずに済む利点がある。 同様にセラミックからなる基板 3についてもその両面に亘り配線をするために、 いわ ゆるスルーホール印刷等により基板 3両面の導通を実現させる工程を必要としない利 点がある。 · An advantage common to the stress sensors of the first and second embodiments is that the strain gauge 5 and the stress transmitting member 4 can be arranged on the same substrate 3 surface. Conversely, there is no need to dispose any stress sensor components on the opposite surface of the substrate 3. This makes it possible to make contact with the opposite surface during the screen printing of the conductor 5 and the resistor 3 constituting the resistance element 6 on one surface of the substrate 3 and the fixing work using the adhesive or the like of the stress transmission member 4. No strict conditions are imposed, such as cleanliness and softness of the place where the work is performed. That is, manufacturing workability is improved. Especially When the resin molded body mixed with glass fiber is used as the substrate 3, there is an advantage that it is not necessary to perform a process of forming a through hole for wiring on both surfaces thereof and converting the inner wall surface into a conductor. Similarly, the ceramic substrate 3 also has an advantage in that wiring is performed on both surfaces thereof, so that a step of realizing conduction between both surfaces of the substrate 3 by so-called through-hole printing or the like is not required. ·
(第 3の実施形態) ' 図 1 0は、 本発明の第 3の実施形態の応力センサ (上記第 2の応力センサに相当) の構造の概略を示している。 アルミナセラミックからなる基板 3は十字形状をしてお り、 その交差領域下面とアルミナセラミックからなる支持部材 1 6 とを接着剤 9によ り固着し、 支持する。 支持部材 1 6は、 基板 3上面の片状部 1 と前記交差領域との接 合部分に配された歪ゲージ 5である抵抗素子 6と対応してその端部が位置するように する。 また基板 3上面の片状部 1先端には接着剤 9を配し、 応力伝達部材 4下面と固 定する。 ここで片状部 1端部は、 支持部材 1 6によって固定されず、 当該支持部材 1 6 とは無関係に移動 · 変形が可能な状態となっているため、 上述した 「自由端」 若し くは 「半自由端」 に該当する。 尚、 応力伝達部材 4は下面に開口部がある中空体であ る。  Third Embodiment FIG. 10 schematically shows the structure of a stress sensor (corresponding to the second stress sensor) according to a third embodiment of the present invention. The substrate 3 made of alumina ceramic has a cross shape, and the lower surface of the intersection area and a support member 16 made of alumina ceramic are fixed and supported by an adhesive 9. The supporting member 16 has its end positioned so as to correspond to the resistance element 6 which is the strain gauge 5 disposed at the junction between the flaky portion 1 on the upper surface of the substrate 3 and the intersection region. An adhesive 9 is provided at the tip of the flaky portion 1 on the upper surface of the substrate 3, and is fixed to the lower surface of the stress transmitting member 4. Here, the end of the flaky portion 1 is not fixed by the support member 16 and can be moved and deformed independently of the support member 16. Corresponds to the “semi-free end”. The stress transmitting member 4 is a hollow body having an opening on the lower surface.
図 1 1は、 本発明の第 3の実施形態の応力センサの動作状態を示した。 図 1 1 ( a ) は応力伝達部材 4に何ら応力が付与されていない状態である。 図 1 1 ( b ) は応力 伝達部材 4に x、 y平面のいずれかの方向 (任意の横方向) の応力が付与された状態 である。 図 1 1 ( c ) は応力伝達部材 4に z方向 (下方向) の応力が付与された状態 である。 これらの場合において、 支持部材 1 6底部は電子機器の実装基板等に固定さ れているものとする。  FIG. 11 shows an operation state of the stress sensor according to the third embodiment of the present invention. FIG. 11A shows a state in which no stress is applied to the stress transmitting member 4. FIG. 11 (b) shows a state in which a stress is applied to the stress transmitting member 4 in any of the x and y planes (arbitrary lateral direction). Fig. 11 (c) shows a state in which the stress is applied to the stress transmitting member 4 in the z direction (downward). In these cases, it is assumed that the bottom of the support member 16 is fixed to a mounting board or the like of the electronic device.
図 1 1 ( a ) では基板 3及び歪ゲージ 5の変形が観測されない。 図 1 1 ( b ) では 片状部 1の端部が、 応力伝達部材 4下面の縁により押圧され、 当該片状部 1が撓んで いるのがわかる。 この撓みの結果、 支持部材 1 6 と片状部 1 との境界にて顕著な基板 3変形が起こり、 当該境界に配されている歪ゲージ 5 もその変形に追従するように変 形している。 同図では、 応力を付与する方向 (左側)' に存在する歪ゲージ 5が伸びる ように変形し、 逆側 (右側) の歪ゲージ 5が縮むように変形している。 尚、 第 3の実 施の形態でも第 1及び第 2の実施の形態と同様に歪ゲージ 5 として抵抗素子 6を用い ているため、 その変形による特性値は同様に変化する。 - 図 1 1 ( c ) では片状部 1の自由端が、 接着剤 9を介して応力伝達部材 4下面の縁 により押圧され、 当該片状部 1が下方向に撓ん いるのがわかる。 この撓みの結果、 第 1の実施の形態の図 3 ( c ) における応力センサ特性と同様の応力センサ特性を得 ることができる。 In FIG. 11A, no deformation of the substrate 3 and the strain gauge 5 is observed. In FIG. 11 (b), it can be seen that the end of the strip 1 is pressed by the edge of the lower surface of the stress transmitting member 4 and the strip 1 is bent. As a result of this bending, significant deformation of the substrate 3 occurs at the boundary between the support member 16 and the flaky portion 1, and the strain gauge 5 disposed at the boundary also deforms so as to follow the deformation. . In the figure, the strain gauge 5 existing in the direction of applying stress (left side) 'expands. The strain gauge 5 on the opposite side (right side) is deformed to shrink. In the third embodiment, the resistance element 6 is used as the strain gauge 5 as in the first and second embodiments, so that the characteristic value changes due to the deformation. -In Fig. 11 (c), it can be seen that the free end of the piece 1 is pressed by the edge of the lower surface of the stress transmitting member 4 via the adhesive 9, and the piece 1 is bent downward. As a result of this bending, a stress sensor characteristic similar to the stress sensor characteristic in FIG. 3 (c) of the first embodiment can be obtained.
本発明の第' 3の実施の形態の応力センサにおいて、 歪ゲージ 5の特性値変化を電子 機器に伝達する手段は、 例えば基板 3交差領域下面に 4つの端子を ΰ状に形成し、 異 方性導電物質からなる支持部材 1 6を通じてその下面の電子機器用実装基板へと伝達 する等の手段が考えられる。 この場合、 当該凸部の存在により局部的に強く圧縮され る異方性導電物質部分のみが導通するため、 隣合う凸部との絶縁を保ちながら実装基 板への導通が可能となる。 その他、 例えば支持部材 1 6を中空 (筒状) にして、 その 中に導線を通す等の手段も考えられるが、 特にこれらに限定されない。  In the stress sensor according to the third embodiment of the present invention, the means for transmitting the change in the characteristic value of the strain gauge 5 to the electronic device includes, for example, forming four terminals on the lower surface of the intersection area of the substrate 3 in a rectangular shape, Means can be considered such as transmission to the electronic device mounting substrate on the lower surface through the support member 16 made of a conductive material. In this case, only the anisotropic conductive material portion that is locally strongly compressed by the presence of the projections conducts, so that conduction to the mounting board is possible while maintaining insulation between adjacent projections. In addition, for example, a method in which the support member 16 is hollow (cylindrical) and a conducting wire is passed therethrough is also conceivable, but is not particularly limited thereto.
上記実装基板に伝達された歪ゲ一ジ 5.の特性値変化は、 図 5や図 7に示した電気信 号入出力の状態を当該実装基板に設けた制御手段で実現することにより当該応力セン サを作動させることができる。  The change in the characteristic value of the strain gauge 5 transmitted to the mounting substrate is caused by realizing the electrical signal input / output state shown in FIGS. 5 and 7 by the control means provided on the mounting substrate. The sensor can be activated.
本発明の第 2及び第 3の実施の形態の応力センサは、 応力伝達部材 4と基板 3 との 固定に接着剤 9を用いている。 このとき両者の位置関係にずれが生じると、 応力セン サ感度バランスが狂うおそれがある。 従って、 予定する位置関係を実現するために、 両者が接触する部分の形状を工夫することが好ましい。 例えば片状部 1の当該接触部 分を凹形状とし、 応力伝達部材 4の当該接触部分を凸形状とし、 これら凹凸が嵌め合 わせ可能な形状とする等である。  In the stress sensors according to the second and third embodiments of the present invention, the adhesive 9 is used for fixing the stress transmitting member 4 and the substrate 3. At this time, if the positional relationship between the two deviates, the sensitivity balance of the stress sensor may be lost. Therefore, in order to realize a predetermined positional relationship, it is preferable to devise the shape of the portion where the two come into contact. For example, the contact portion of the flaky portion 1 is formed in a concave shape, the contact portion of the stress transmitting member 4 is formed in a convex shape, and a shape in which the unevenness can be fitted is adopted.
(第 4の実施形態)  (Fourth embodiment)
図 1 2 ( a ) は、 本発明の第 4の実施形態の応力センサ (上記第 2の応力センサに 相当) の構造の概略を示している。 当該構造は、 第 3の実施形態の構造において、 支 持部材 1 6が板状であり、 当該板状面に前記板状部材 5 1が固定又は一体化され、 且 つ片状部 1の撓みを許容する穴 5 0又は凹部を有する構造である。 図 1 2及び図 1 3 では前記板状部材 5 1が、 片状部 1の撓みを許容する穴 5 0を有しているが、 当該穴 5 0に代えて凹部としてもよい。 FIG. 12A schematically shows the structure of a stress sensor (corresponding to the second stress sensor) according to the fourth embodiment of the present invention. This structure is the same as the structure of the third embodiment, except that the support member 16 has a plate shape, and the plate member 51 is fixed or integrated with the plate surface, and This is a structure having a hole 50 or a concave portion that allows the strip-shaped portion 1 to bend. In FIGS. 12 and 13, the plate-shaped member 51 has a hole 50 that allows the one-piece portion 1 to bend, but may be a concave portion instead of the hole 50.
ガラス繊維混入エポキシ系樹脂からなる板状部材 5 1は十字形状をしている。 同様 にガラス繊維混入エポキシ系樹脂からなる支持部材 1 6と前記板状部材 5 1の中央頜 域 5 2を接着剤 9 (図示しない) により固着する。 支持部材 1 6には穴 5 0が設けら れており、 片状部 1の板状部材 5 1面方向への撓みが許容される。 前記板状部材 5 1 の同図における上面には、 抵抗素子 6からなる歪ゲージ 5及び図示しない導体が配さ れている。 かかる歪ゲージ 5及び導体の形成法は、 上述した第 2の実施の形態におけ る形成法と同様とした。 また歪ゲージ 5の電気特性は、 板状部材 5 1の側面の導体 5 3を経由して支持部材 1 6面に配された図示しない導体から基板端子部 7へと伝達さ れ、 当該電気特性の制御部へと送られる。 '  The plate-shaped member 51 made of an epoxy resin mixed with glass fiber has a cross shape. Similarly, a supporting member 16 made of an epoxy resin mixed with glass fiber and a central region 52 of the plate-like member 51 are fixed with an adhesive 9 (not shown). The supporting member 16 is provided with a hole 50, and the bending of the piece portion 1 in the plane direction of the plate member 51 is allowed. On the upper surface of the plate-shaped member 51 in the figure, a strain gauge 5 composed of a resistance element 6 and a conductor (not shown) are arranged. The method of forming the strain gauge 5 and the conductor was the same as the method of forming the second embodiment described above. Further, the electrical characteristics of the strain gauge 5 are transmitted from a conductor (not shown) arranged on the surface of the support member 16 to the board terminal portion 7 via the conductor 53 on the side surface of the plate member 51, and Is sent to the control unit. '
上記板状部材 5 1の側面の導体 5 3は、 導体ペース トの塗布や、 スル一ホールめつ きやスルーホール印刷等の手段により形成される。 そしてかかる板状部材 5 1の側面 の導体 5 3と支持部材 1 6面との接続は、 半田や導電性接着剤等による。 かかる板状 部材 5 1の側面の導体 5 3 と支持部材 1 6面との接続強度が十分ならば、 上記 「接着 剤 9 (図示しない) による固着」 を要せずとも、 上述した 「中央領域 5 2が支持部材 1 6に固定された状態」 を構成できる。 この場合、 前記固着の工程を経ることがなく 、 工程数を減らすことができる点で有利である。 また、 抵抗素子 6等の歪ゲージ 5及 びその周囲の導体を、 図 1 2 ( a ) における板状部材 5 1下面、 即ち支持部材 1 6面 との対向面に形成することで、 前記側面の導体 5 3を要することなく板状部材 5 1 と 指示部材 1 6 との導通が可能である。 このように前記側面の導体 5 3を形成しない場 合には、 その分の工程数を減らすことができる点で有利である。  The conductor 53 on the side surface of the plate-shaped member 51 is formed by means of applying a conductor paste, drilling through holes, or printing through holes. The connection between the conductor 53 on the side surface of the plate-like member 51 and the surface of the support member 16 is made by solder, conductive adhesive or the like. If the strength of the connection between the conductor 53 on the side surface of the plate member 51 and the surface of the support member 16 is sufficient, the above-mentioned “central region” can be used without the need for the “fixing by the adhesive 9 (not shown)”. 52 is fixed to the support member 16 ". In this case, it is advantageous in that the number of steps can be reduced without going through the fixing step. Also, by forming the strain gauge 5 such as the resistance element 6 and the conductor around it on the lower surface of the plate-like member 51 in FIG. 12 (a), that is, the surface facing the support member 16 surface, Conduction between the plate member 51 and the indicating member 16 is possible without the need for the conductor 53. If the conductor 53 on the side surface is not formed as described above, it is advantageous in that the number of steps can be reduced.
更に実施の形態 3 と同様に、 下面に開口部がある中空体である、 セラミック等から なる応力伝達部材 4を板状部材 5 1上面の片状部 1に固着する。 かかる固着には、 接 着剤 9等を用いる。  Further, similarly to the third embodiment, a stress transmitting member 4 made of ceramic or the like, which is a hollow body having an opening on the lower surface, is fixed to the plate-shaped member 1 on the upper surface of the plate-shaped member 51. For such fixation, an adhesive 9 or the like is used.
図 1 2 ( b ) は、 図 1 2 ( a ) の応力センサの平面図である。 同図では、 支持部材 1 6、 板状部材 5 1、 応力伝達部材 4及び歪ゲージ 5相互の位置関係を示している。 歪ゲージ 5が板状部材 5 1の中央領域 5 2と片状部 1 に跨って存在するか、 片状部 1 の撓みを許容する穴 5 0又は凹部の端部を跨る板状部材 5 1面に'存在する位置関係で ある。 FIG. 12 (b) is a plan view of the stress sensor of FIG. 12 (a). In the figure, the support member 16, the plate-like member 51, the stress transmitting member 4, and the strain gauge 5 indicate a positional relationship among each other. The strain gauge 5 exists over the central region 52 of the plate-like member 51 and the flared portion 1 or the plate-like member 5 1 that straddles the hole 50 or the end of the concave portion that allows the buckle 1 to bend. It is a positional relationship that exists on the surface.
支持部材 1 6に形成された穴 5 0の中に板状部材 5 1の片状部 1が撓んだ状態で入 り込めるような位置関係になっていることがわかる。 また全ての歪ゲージ 5は、 板状 部材 5 1の中央領域 5 2 と片状部 1 とに跨って配され、 且つ支持部材 1 6に形成され た穴 5 0と当該穴 5 0の周囲との境界上に相当する位置に位置している。 このような 位置に歪ゲージ 5を配置することで、 最も感度の高い応力センサを得ることができる と考えられる点で有利である。  It can be seen that the positional relationship is such that the plate-like member 51 can be inserted into the hole 50 formed in the support member 16 in a bent state. Further, all the strain gauges 5 are arranged over the central region 52 of the plate-like member 51 and the flaky portion 1 and have a hole 50 formed in the support member 16 and a periphery of the hole 50. Is located at a position corresponding to the boundary of. Arranging the strain gauge 5 at such a position is advantageous in that a stress sensor with the highest sensitivity can be obtained.
図 1 3は、 本発明の第 4の実施形態の応力センサの動作状態を示した。 図 1 3 ( a ) は応力伝達部材 4に何ら応力が付与されていない状態である。 図 1 3 ( b ) は応力 伝達部材 4に x、 y平面のいずれかの方向 (任意の横方向) の応力が付与された状態 である。 図 1 3 ( c ) は応力伝達部材 4に z方向 (下方向) の応力が付与された状態 である。 これらの場合において、 支持部材 1 6底部は電子機器の実装基板等に固定さ れているものとする。  FIG. 13 shows an operation state of the stress sensor according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 13A shows a state in which no stress is applied to the stress transmitting member 4. FIG. 13B shows a state in which stress is applied to the stress transmitting member 4 in any of the x and y planes (arbitrary lateral direction). FIG. 13 (c) shows a state in which the stress is applied to the stress transmitting member 4 in the z direction (downward). In these cases, it is assumed that the bottom of the support member 16 is fixed to a mounting board or the like of the electronic device.
図 1 3 ( a ) では板状部材 5 1及び歪ゲージ 5の変形が観測されない。 図 1 3 ( b ) では片状部 1の端部が、 応力伝達部材 4下面の緣により押圧され、 当該片状部 1が 撓んでいるのがわかる。 この撓みの結果、 支持部材 1 6 と片状部 1 との境界にて顕著 な板状部材 5 1の変形が起こり、 当該境界に配されている歪ゲ一ジ 5 もその変形に追 従するように変形している。 同図では、 応力を付与する方向 (同図左側) に存在する 歪ゲージ 5が伸びるように変形し、 逆側 (同図右側) の歪ゲ一ジ 5が縮むように変形 している。 尚、 第 4の実施の形態の応力センサも第 1、 第 2及び第 3の実施の形態と 同様に歪ゲージ 5 として抵抗素子 6を用いているため、 その変形による特性値は同様 に変化する。  In FIG. 13 (a), no deformation of the plate member 51 and the strain gauge 5 is observed. In FIG. 13 (b), it can be seen that the end of the flaky portion 1 is pressed by 緣 on the lower surface of the stress transmitting member 4 and the flaky portion 1 is bent. As a result of this bending, significant deformation of the plate-like member 51 occurs at the boundary between the support member 16 and the flaky portion 1, and the strain gauge 5 disposed at the boundary also follows the deformation. It is deformed as follows. In the figure, the strain gauge 5 existing in the direction in which the stress is applied (left side in the figure) is deformed so as to expand, and the strain gauge 5 on the opposite side (right side in the figure) is deformed so as to contract. Since the stress sensor of the fourth embodiment uses the resistance element 6 as the strain gauge 5 similarly to the first, second, and third embodiments, the characteristic value changes similarly due to the deformation. .
図 1 3 ( c ) では板状部材 5 1の片状部 1の自由端が、 接着剤 9を介して応力伝達 部材 4下面の縁により押圧され、 当該片状部 1が下方向に撓んでいるのがわかる。 こ の撓みの結果、 第 1の実施の形態の図 3 ( c ) における応力センサ特性と同様の応力 センサ特性を得ることができる。 In FIG. 13 (c), the free end of the plate-like portion 1 of the plate-like member 51 is pressed by the edge of the lower surface of the stress transmitting member 4 via the adhesive 9, and the plate-like portion 1 bends downward. You can see that This As a result, the same stress sensor characteristics as those in FIG. 3C of the first embodiment can be obtained.
図 1 3 ( b ) 及び図 1 3 ( c ) に示す状態において、 任意の横方向や下方向への過 剰な応力付与があった場合には、 片状部 1 と固着されていない応力伝達部材 4部分と 支持部材 1 6とがぶつかり、 それ以上の板状部材 5 1の撓みを防止させる効果がある 。 このことから、 応力伝達部材.4下端と、 支持部材 1 6の形状を調整することにより 、 板状部材 5 1の撓み量の上限を定めることができる利点がある。 また前記板状部材 5 1 を、 片状部 1の撓みを許容する穴 5 0に代えて凹部とする'ことにより、 同様の板 状部材 5 1の撓み量の上限を定めることができる有利な効果を有する。  In the state shown in Fig. 13 (b) and Fig. 13 (c), if any excessive stress is applied in the horizontal or downward direction, the stress transmission that is not fixed to the piece 1 The member 4 portion and the support member 16 collide with each other, and there is an effect of preventing further bending of the plate-shaped member 51. Thus, by adjusting the shape of the lower end of the stress transmitting member .4 and the shape of the support member 16, there is an advantage that the upper limit of the amount of deflection of the plate member 51 can be determined. Further, by forming the plate-shaped member 51 as a concave portion instead of the hole 50 allowing the bending of the piece-shaped portion 1, an upper limit of the amount of bending of the same plate-shaped member 51 can be advantageously determined. Has an effect.
第 4の実施形態に係る応力センサは、 第 3の実施形態に係る応力センサに比して、 応力センサ全体を薄型化できる利点がある。 支持部材 1 6を板状としているためであ る。 また第 4の実施形態に係る応力センサは、 第 3の実施形態に係る応力センサに比 して、 製造が容易である利点を有している。 歪ゲ一ジ 5の特性値の伝達経路が、 通常 の表面実装型電子部品の当該伝達経路と同様に単純化されているためである。  The stress sensor according to the fourth embodiment has an advantage that the entire stress sensor can be reduced in thickness as compared with the stress sensor according to the third embodiment. This is because the supporting member 16 has a plate shape. Further, the stress sensor according to the fourth embodiment has an advantage that it is easy to manufacture as compared with the stress sensor according to the third embodiment. This is because the transmission path of the characteristic value of the strain gauge 5 is simplified similarly to the transmission path of a normal surface mount electronic component.
本発明の第 2〜 4の実施形態の応力センサにおいて、 応力伝達部材 4を片状部 1 に 載置 · 固着する際に、 かかる載置を容易ならしめ、 応力伝達部材 4と片状部 1 の両者 の位置精度を高ぐ維持るため、 片状部 1の当該載置位置を凹部 (肉薄部) とし、 応力 伝達部材 4を当該凹部に嵌め合せることができるようにすることが好ましい。 同様の 理由から、 第 3又は第 4の実施形態において、 支持部材 1 6面と基板 3 との一方又は 双方、 若しくは板状部材 5 1 と支持部材 1 6との一方又は双方に凹部を設けて、 それ ぞれの両者を嵌め合せることができるようにすることが好ましい。  In the stress sensors according to the second to fourth embodiments of the present invention, when the stress transmitting member 4 is placed and fixed on the piece 1, the placement is facilitated, and the stress transmitting member 4 and the piece 1 In order to maintain high positional accuracy between the two, it is preferable that the mounting position of the flaky portion 1 be a concave portion (thin portion) so that the stress transmitting member 4 can be fitted into the concave portion. For the same reason, in the third or fourth embodiment, a concave portion is provided in one or both of the support member 16 and the substrate 3 or in one or both of the plate member 51 and the support member 16. It is preferable that both can be fitted together.
本発明の第 1 〜 4の実施形態の応力センサに用いた応力伝達部材 4には、 セラミツ クゃ金属等の剛体を用いるのが好ましい。 応力の吸収 · 減衰が殆どなく、 正確に応力 を伝達できるためである。 ここで製造コス ト低減や成形のし易さ等の理由で応力伝達 部材 4材料に樹脂を用いる場合は、 ポリ ビニルテレフタレート (P V T ) や、 ポリブ チレンテレフタレー 卜 ( P B T ) が、 特に好適に使用できる。 この P V T、 P B Tは 、 樹脂系材料の中では特に剛性に優れる。 また耐熱性も良好であることから、 使用環 境が常温よりも多少高温である場合であっても、 前記剛性を維持し得る利点を有して いる。 The stress transmitting member 4 used in the stress sensors according to the first to fourth embodiments of the present invention is preferably made of a rigid body such as ceramic or metal. This is because there is almost no absorption and attenuation of stress, and the stress can be transmitted accurately. Here, when resin is used as the material for the stress transmitting member 4 for reasons such as reduction in manufacturing cost and ease of molding, polyvinyl terephthalate (PVT) or polybutylene terephthalate (PBT) is particularly preferably used. it can. The PVT and PBT are particularly excellent in rigidity among resin-based materials. Also, because the heat resistance is good, This has the advantage that the rigidity can be maintained even when the boundary is slightly higher than room temperature.
本発明の第 1〜 4の実施の形態の応力センサでは、 歪ゲージ 5が支持部と片状部 1 との接合部に配される例を示したが、 このような配置位置には限定されない。 支持部 と片状部 1に亘り最も応力付与に対して撓み易い領域に配するのが最も好ましい。 そ のためには片状部 1領域のみに配する構成を採用することもできる。 また、 片状部 1 の一部を肉薄や幅狭にして、 当該肉薄部や幅狭'部を特に撓み易く し、 そこに歪ゲージ 5を配することもできる。 当該肉薄部や幅狭部を形成することにより、 予め歪ゲージ 5を配するに最適な位置を特定でき、 歪ゲージ 5形成時の形成位置ずれ等を防止でき る等の製造上の利点がある。  In the stress sensors according to the first to fourth embodiments of the present invention, an example has been described in which the strain gauge 5 is disposed at the joint between the support portion and the piece-shaped portion 1, but the present invention is not limited to such an arrangement position. . It is most preferable to dispose the support portion and the flaky portion 1 in a region that is most likely to be deflected by stress application. For this purpose, it is possible to adopt a configuration in which only one flank is arranged. Further, a part of the flaky portion 1 may be made thinner or narrower so that the thinner portion or the narrow portion is particularly easily bent, and the strain gauge 5 may be disposed there. By forming the thin portion or the narrow portion, there is an advantage in manufacturing that an optimum position for disposing the strain gauge 5 can be specified in advance, and a forming position shift at the time of forming the strain gauge 5 can be prevented. .
また本発明の第 1〜 4の実施の形態の応力センサでは、 それぞれ一つの応力伝達部 材 4を用いているが、 複数存在してもよいことは言うまでもない。 例えば各々の片状 部 1 に取り付ける等である。 また、 直接片状部 1 に応力を付与する形態の応力センサ にあっては、 応力伝達部材 4は不要である。 産業上の利用可能性  In the stress sensors according to the first to fourth embodiments of the present invention, one stress transmitting member 4 is used, but it goes without saying that a plurality of stress transmitting members 4 may be present. For example, it is attached to each piece 1. Further, in the stress sensor in which the stress is applied directly to the flaky portion 1, the stress transmitting member 4 is unnecessary. Industrial applicability
本発明により、 基板を撓ませることで基板面に配した歪ゲージを刺激する応力セン サの小型化を可能とすることができた。 このように小型化された応力センサは、 パー ソナルコンピュータや携帯電話等の小型電子機器の操作用部品として特に適している  According to the present invention, it is possible to reduce the size of a stress sensor that stimulates a strain gauge disposed on a substrate surface by bending the substrate. The miniaturized stress sensor is particularly suitable as a component for operating a small electronic device such as a personal computer or a mobile phone.

Claims

請 求 の 範 囲 The scope of the claims
1 . 先端が自由端又は半自由端である複数の片状部と、 それらを支持する支持部 とを有する基板面に歪ゲージが配され、 当該片状部への直接的な応力付与に起因して 歪ゲージが刺激されることにより当該歪ゲージの電気特性を変化させ、 当該電気特性 変化から前記応力を把握することを特徴とする応力センサ。 1. A strain gauge is arranged on the surface of a substrate having a plurality of strips having free or semi-free ends and a support section for supporting the strips, and is caused by direct stress applied to the strips. A stress sensor comprising: changing the electrical characteristics of the strain gauge by stimulating the strain gauge; and obtaining the stress from the change in the electrical characteristics.
2 . 枠状基板周縁から枠内に向けて複数の片状部が導出され、 当該枠状基板周縁 が支持部であることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の応力センサ。 2. The stress sensor according to claim 1, wherein a plurality of piece-shaped portions are led out from a peripheral edge of the frame-shaped substrate into the frame, and the peripheral edge of the frame-shaped substrate is a support portion.
3 . 歪ゲージを板状面に有する板状部材が、 その中央領域に固定又は一体化される 片状部を有し、 当該中央領域 支持部材に固定された状態で当該片状部に直接的な応 力が付与される機構を有し、 当該片状部への応力付与に起因して歪ゲージが刺激され ることにより当該歪ゲージの電気特性を変化させ、 当該電気特性変化から前記応力を 把握することを特徴とする応力センサ。 3. A plate-like member having a strain gauge on a plate-like surface has a piece that is fixed or integrated in the central area, and is directly attached to the piece in a state where it is fixed to the central area support member. The strain gauge is stimulated by applying a stress to the flaky portion, thereby changing the electrical characteristics of the strain gauge. A stress sensor characterized by grasping.
4 . 片状部へ応力を伝達する応力伝達部材を有することを特徴とする請求の範囲 第 1項〜第 3項のいずれかに記載の応力センサ。 4. The stress sensor according to any one of claims 1 to 3, further comprising a stress transmitting member that transmits stress to the flaky portion.
5 . 片状部と応力伝達部材とが接続部材により接続され、 当該接続部材が片状部及 び応力伝達部材ょりも柔軟であることを特徴とするの請求の範囲第 1項〜第 4項のい ずれかに記載の応力センサ。 5. The piece-shaped portion and the stress transmitting member are connected by a connecting member, and the connecting member is also flexible in the piece-shaped portion and the stress transmitting member. The stress sensor according to any one of the above items.
6 . 歪ゲージが支持部と片状部との接合部に配されることを特徴とする請求の範囲 第 1 、 2 、 4又は 5項のいずれかに記載の応力センサ。 6. The stress sensor according to any one of claims 1, 2, 4, and 5, wherein the strain gauge is disposed at a joint between the supporting portion and the piece-shaped portion.
7 . 外力に応答して変化する歪ゲージの電気特性変化は、 3直交方向の座標データ として出力可能なものであることを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 6項のいずれか に記載の応力センサ。 7. Changes in the electrical characteristics of the strain gauge that change in response to external force are coordinate data in 3 orthogonal directions. The stress sensor according to any one of claims 1 to 6, wherein the stress sensor is capable of outputting as a force.
8 . 支持部にトリミング用抵抗素子が Eされ、 当該トリミング用抵抗素子と抵抗素 子からなる歪ゲージとが直列接続されることを特徴とする請求の範囲第 1、 2、 又は 4〜 7項のいずれかに記載の応力センサ。 8. The first, second, or fourth to seventh aspects of the present invention, wherein a trimming resistance element is provided on the support portion, and the trimming resistance element and a strain gauge made of the resistance element are connected in series. The stress sensor according to any one of the above.
9 . 片状部長さ寸法が、 当該片状部幅寸法以下であることを特徴とする請求の範囲 第 1項〜第 8項のいずれかに記載の応力センサ。 9. The stress sensor according to any one of claims 1 to 8, wherein a length of the flank is less than or equal to a width of the flank.
1 0 . 片状部への直接的な応力付与が、 当該片状部の実質的な外端になされることを 特徴とする請求の範囲第 1項〜第 9項のいずれかに記載の応力センサ。 10. The stress according to any one of claims 1 to 9, wherein the direct application of stress to the strip is performed at a substantially outer end of the strip. Sensor.
1 1 . 支持部材が板状であり、 当該板状面に前記板状部材が固定又は一体化され、 且 っ片状部の撓みを許容する穴又は凹部を有することを特徴とする請求の範囲第 3〜 511. The support member is plate-shaped, and the plate-shaped member is fixed or integrated with the plate-shaped surface, and has a hole or a concave portion that allows bending of the piece-shaped portion. 3rd to 5th
、 7、 9、 又は 1 0項のいずれかに記載の応力センサ。 10. The stress sensor according to any one of claims 7, 9, 9, and 10.
1 2 . 歪ゲージが板状部材の中央領域と前記片状部に跨って存在するか、 片状部の撓 みを許容する穴又は凹部の端部を跨る板状部材面に存在することを特徴とする請求の 範囲第 1 1項に記載の応力センサ。 1 2. The strain gauge must be present over the central region of the plate-like member and the flaky portion, or be present on the surface of the plate-like member straddling the end of the hole or recess that allows the flaky portion to bend. The stress sensor according to claim 11, characterized in that:
1 3 . 基板面に歪ゲージが配され、 当該基板中央領域が固定された状態で、 当該基板 の実質的な外端領域への'直接的な応力付与に起因して歪ゲージが刺激されることによ り当該歪ゲージの電気特性を変化させ、 当該電気特性変化から前記応力を把握するこ とを特徴とする応力センサ。 1 3. A strain gauge is arranged on the substrate surface, and the strain gauge is stimulated by applying a direct stress to the substantial outer edge region of the substrate in a state where the substrate central region is fixed. A stress sensor that changes the electrical characteristics of the strain gauge to determine the stress from the change in the electrical characteristics.
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