WO2016114272A1 - 感圧センサの製造方法 - Google Patents
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- WO2016114272A1 WO2016114272A1 PCT/JP2016/050747 JP2016050747W WO2016114272A1 WO 2016114272 A1 WO2016114272 A1 WO 2016114272A1 JP 2016050747 W JP2016050747 W JP 2016050747W WO 2016114272 A1 WO2016114272 A1 WO 2016114272A1
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- G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
Definitions
- the present invention relates to a method for manufacturing a pressure-sensitive sensor that detects pressure.
- Patent Documents 1 and 2 a first sheet member in which a plurality of rows of first electrodes and a conductive layer (ink layer) covering these electrodes is formed, a plurality of rows of second electrodes, and a conductive layer covering these electrodes (
- a pressure-sensitive sensor including a second sheet member on which an ink layer is formed.
- the first sheet member and the second sheet member are arranged so as to overlap each other so that the first electrode and the second electrode intersect and face each other. Therefore, when pressure is applied to the pressure sensitive sensor, the electrical resistance value of the conductive layer changes due to contact between the conductive layers, and the pressure applied to the pressure sensitive sensor can be detected from this electrical resistance value.
- each electrode and each conductive layer are formed by a printing method such as an inkjet method, a screen offset printing method, a flexographic printing method, a gravure printing method, an offset printing method, or a screen printing.
- a printing method such as an inkjet method, a screen offset printing method, a flexographic printing method, a gravure printing method, an offset printing method, or a screen printing.
- the 1st electrode and the 2nd electrode are formed by apply
- the conductive layer the conductive layer is formed by applying conductive ink to the electrode, heating and drying.
- silver particles having a small particle diameter are included in the ink. Thereby, the electrode surface and the conductive layer surface become smooth.
- the conventional manufacturing method has a limit in improving the detection accuracy of the pressure sensor. Further, since it is difficult to increase the density of the electrodes while maintaining the detection accuracy, there is a limit to increasing the pressure detection resolution.
- the present invention has been made in consideration of such points, and an object thereof is to provide a method of manufacturing a pressure-sensitive sensor capable of improving detection accuracy.
- the present invention adopts the following configuration in order to solve the above-described problems.
- the pressure sensor manufacturing method includes a first sheet member having a plurality of first electrodes and a second sheet member having a plurality of second electrodes, and the first electrode.
- a conductive layer is provided on at least one of the top and the second electrode, and the first sheet member and the second sheet member are arranged such that the first electrode and the second electrode intersect and face each other.
- a method for manufacturing a pressure-sensitive sensor arranged in an overlapping manner comprising: a first sheet member manufacturing step for manufacturing the first sheet member; and a second sheet member manufacturing step for manufacturing the second sheet member.
- At least one of the first sheet member manufacturing process and the second sheet member manufacturing process is configured by a photolithography process, and the photolithography process is performed on the sheet base material on which the metal thin film is formed.
- a photosensitive resist laminating step of laminating a photosensitive resist so as to cover a metal thin film, a circuit pattern arranging step of arranging a circuit pattern corresponding to a predetermined circuit pattern on the photosensitive resist, and the circuit pattern An exposure step of exposing a photosensitive resist as a mask, and a first photosensitive resist removal step of removing the circuit pattern and an exposed or unexposed portion of the photosensitive resist from the metal thin film after the exposure step; The exposed region of the metal thin film is removed using the photosensitive resist as a mask to form an electrode forming step for forming the electrodes, and a second photosensitive resist removing step for removing the remaining photosensitive resist. And.
- At least one electrode of the first sheet member and the second sheet member is formed by a so-called photolithography process.
- the electrode surface can be made smoother than when electrodes are formed by conventional methods (ink-jet method, screen offset printing method, flexographic printing method, gravure printing method, offset printing method, screen printing method, etc.). it can. Therefore, in the above method, the electrode formed on at least one of the first electrode and the second electrode is smoothed, and thereby the conductive layer formed on at least one of the first electrode and the second electrode is also smoothed. can do. Therefore, according to the above method, the contact state of the pressure-sensitive portion (conductive layer) can be improved, and the detection accuracy of the pressure-sensitive sensor can be improved.
- a production process based on a conventional printing method such as screen printing is adopted in the one process. May be.
- both the first sheet member manufacturing step and the second sheet member manufacturing step may be configured by the photolithography step. According to the method, since both the electrodes formed on the first sheet member and the second sheet member can be smoothed, the contact state of the pressure-sensitive portion (conductive layer) can be further improved, The detection accuracy of the pressure sensor can be improved.
- the first sheet member manufacturing step includes the photolithography step, and the first sheet member manufacturing step is performed after the second photosensitive resist removing step.
- the method may further include a step of plating the surfaces of the plurality of first electrodes. By plating the surface of the first electrode, the unevenness of the surface of the first electrode can be filled with a plating film, and the surface of the first electrode including the plating film can be further smoothed. Thereby, when forming a conductive layer on the 1st electrode, since the surface of the conductive layer can also be made smooth, the detection accuracy of a pressure sensor can be raised.
- the second sheet member manufacturing step includes the photolithography step, and the second sheet member manufacturing step is performed after the second photosensitive resist removing step.
- the method may further include a step of plating the surfaces of the plurality of second electrodes. By plating the surface of the second electrode, the unevenness of the surface of the second electrode can be filled with a plating film, and the surface of the second electrode including the plating film can be further smoothed. Thereby, when forming a conductive layer on the 2nd electrode, since the surface of the conductive layer can also be made smooth, the detection accuracy of a pressure sensor can be raised.
- the first sheet member manufacturing step includes the photolithography step, and the first sheet member manufacturing step is performed after the second photosensitive resist removing step.
- a step of forming a first conductive layer on each of the first electrodes as the conductive layer can be further provided.
- the second sheet member manufacturing step includes the photolithography step, and the second sheet member manufacturing step includes the second photosensitive resist removal. After the step, a step of forming a second conductive layer on each of the second electrodes as the conductive layer can be further provided.
- a pressure-sensitive sensor is a pressure-sensitive sensor including a first sheet member having a plurality of first electrodes and a second sheet member having a plurality of second electrodes, A conductive layer is provided on at least one of the first electrode and the second electrode, and the first sheet member and the second sheet are arranged such that the first electrode and the second electrode intersect and face each other. And a member having a surface roughness Ra of at least one surface of the plurality of first electrodes and the plurality of second electrodes is 0.6 ⁇ m or less, and the surface roughness Ra of the conductive layer is 0. .1 ⁇ m or less. According to the pressure-sensitive sensor according to this configuration, the applied pressure can be detected with higher accuracy than the conventional pressure-sensitive sensor.
- the surface roughness Ra of the surface of at least one of the plurality of first electrodes and the plurality of second electrodes can be 0.2 ⁇ m or less, and The surface roughness Ra can be 0.06 ⁇ m or less. According to this configuration, a pressure sensitive sensor with high pressure detection accuracy can be provided.
- At least one of the plurality of first electrodes and the plurality of second electrodes may have an electrode pitch of 40 mm or less. Furthermore, in the pressure-sensitive sensor according to the one aspect, an electrode pitch of at least one of the plurality of first electrodes and the plurality of second electrodes can be less than 0.65 mm. According to this configuration, a pressure sensitive sensor with high pressure detection resolution can be provided.
- the detection accuracy of the pressure sensitive sensor can be increased.
- FIG. 1A is a perspective view illustrating a pressure-sensitive sensor according to an embodiment.
- 1B is a cross-sectional view taken along line IB-IB in FIG. 1A.
- FIG. 2A illustrates the lower surface of the first sheet member according to the embodiment.
- FIG. 2B illustrates the upper surface of the second sheet member according to the embodiment.
- FIG. 3 is a flowchart illustrating the manufacturing process of the sheet member according to the embodiment.
- FIG. 4A is a perspective view illustrating the state of the first sheet member in the manufacturing process.
- FIG. 4B is a cross-sectional view illustrating the state of the first sheet member in the manufacturing process.
- FIG. 4C is a cross-sectional view illustrating the state of the first sheet member in the manufacturing process (photosensitive resist lamination step).
- FIG. 4D is a cross-sectional view illustrating the state of the first sheet member in the manufacturing process (circuit pattern arranging step).
- FIG. 5A is a cross-sectional view illustrating the state of the first sheet member in the manufacturing process (exposure process).
- FIG. 5B is a cross-sectional view illustrating the state of the first sheet member in the manufacturing process (circuit pattern removal step).
- FIG. 5C is a cross-sectional view illustrating the state of the first sheet member in the manufacturing process (first photosensitive resist removing step).
- FIG. 5D is a cross-sectional view illustrating the state of the first sheet member in the manufacturing process (electrode formation process).
- FIG. 6A is a cross-sectional view illustrating the state of the first sheet member in the manufacturing process (second photosensitive resist removing step).
- FIG. 6B is a cross-sectional view illustrating the state of the first sheet member in the manufacturing process (plating process).
- FIG. 6C is a cross-sectional view illustrating the state of the first sheet member in the manufacturing process (conductive layer forming step).
- FIG. 6D is a cross-sectional view illustrating the state of the first sheet member in the manufacturing process (adhesion layer forming step).
- FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating the configuration of a conductive layer according to another embodiment.
- FIG. 8 schematically illustrates the configuration of a pressurizing device used in an output variation measurement experiment between pressure sensitive points.
- FIG. 8 schematically illustrates the configuration of a pressurizing device used in an output variation measurement experiment between pressure sensitive points.
- FIG. 10A is a diagram illustrating a method for measuring the resolution of pressure detection.
- FIG. 10B is a diagram illustrating a method for measuring the resolution of pressure detection.
- FIG. 11A shows an experimental result of pressure detection according to a comparative example.
- FIG. 11B shows an experimental result of pressure detection according to the example.
- FIG. 11C shows an experimental result of pressure detection according to the example.
- FIG. 11D shows an experimental result of pressure detection according to the example.
- FIG. 12 schematically illustrates the configuration of a pressurizing device used in an output reproducibility measurement experiment.
- FIG. 13 shows the experimental results of output reproducibility.
- FIG. 14 shows the experimental results of creep property.
- this embodiment will be described with reference to the drawings.
- this embodiment described below is only an illustration of the present invention in all respects.
- Various improvements and modifications may be made without departing from the scope of the present invention. That is, in implementing the present invention, a specific configuration according to the embodiment may be adopted as appropriate.
- FIG. 1A is a perspective view illustrating a pressure-sensitive sensor 1 according to this embodiment.
- 1B is a cross-sectional view taken along line IB-IB in FIG. 1A.
- each direction is illustrated using the X axis, the Y axis, and the Z axis.
- the X-axis direction and the Y-axis direction are orthogonal to each other in the plane of each sheet member (10, 20) described later, and the electrodes (22, 12) formed on each sheet member (10, 20), respectively.
- the Z-axis direction is orthogonal to the X-axis direction and the Y-axis direction, and corresponds to a direction in which both sheet members (10, 20) are overlapped. The same applies to the subsequent drawings.
- the pressure-sensitive sensor (tactile sensor) 1 As shown in FIG. 1A and FIG. 1B, the pressure-sensitive sensor (tactile sensor) 1 according to the present embodiment is arranged so as to face each other in the vertical direction (Z-axis direction in the drawing) and overlap each other.
- a sheet member 10 and a second sheet member 20 are provided.
- the pressure sensor 1 is connected to a connector 30 having an electric circuit (not shown) having a pressure detection function, whereby the pressure distribution applied to the pressure sensor 1 can be detected.
- the first sheet member 10 is disposed above the second sheet member 20.
- FIG. 2A illustrates the lower surface of the first sheet member 10 according to this embodiment.
- FIG. 2B illustrates the upper surface of the second sheet member 20 according to this embodiment.
- the first sheet member 10 includes a film-like sheet base material 11 and a plurality of elongated shapes formed on one side (the lower face in the drawing) of the sheet base material 11.
- the electrode 12 includes a plurality of wirings 13 connected to end portions of the plurality of electrodes 12, and a plurality of terminals 14 respectively connected to end portions of the wirings 13.
- the electrode 12 corresponds to the “first electrode” of the present invention.
- the plurality of electrodes (row electrodes) 12 extend in the Y-axis direction and are arranged at a predetermined pitch in the X-axis direction. Further, as illustrated in FIG. 1B, a plating film 15 is formed on the surface (bottom surface) of each electrode 12. A conductive layer 16 is formed on each electrode 12 including the plating film 15 so as to cover each electrode 12 and the plating film 15. Each wiring 13 electrically connects each electrode 12 and each terminal 14 as described above. Each terminal 14 is connected to a connector 30 shown in FIG. 1A.
- the conductive layer 16 is formed so as to cover the entire region of the first sheet member 10 where the electrodes 12 are formed. However, each electrode 12 and the plating film 15 may not be completely covered with the conductive layer 16, and a part thereof is exposed from the conductive layer 16 to the extent that the pressure detection of the pressure sensor 1 is not affected. May be.
- the conductive layer 16 corresponds to the “first conductive layer” of the present invention.
- the second sheet member 20 includes a film-like sheet base material 21 and a plurality of long sheets formed on one side (upper surface in the figure) of the sheet base material 21.
- the electrode 22 corresponds to the “second electrode” of the present invention.
- the plurality of electrodes (column electrodes) 22 extend in the X-axis direction and are arranged at a predetermined pitch in the Y-axis direction.
- the second sheet member 20 is formed in substantially the same manner as the first sheet member 10. That is, as illustrated in FIG. 1B, a plating film 26 is formed on the surface (upper surface) of each electrode 22. A conductive layer 27 is formed on each electrode 22 including the plating film 26 so as to cover each electrode 22 and the plating film 26.
- Each wiring 23 electrically connects each electrode 22 and each terminal 25 as described above. Each terminal 25 is connected to a connector 30 shown in FIG. 1A.
- the conductive layer 27 is formed so as to cover the entire region of the second sheet member 20 where the electrodes 22 are formed. However, each electrode 22 and the plating film 26 may not be completely covered with the conductive layer 27, and a part thereof is exposed from the conductive layer 27 to the extent that the pressure detection of the pressure-sensitive sensor 1 is not affected. May be.
- the conductive layer 27 corresponds to the “second conductive layer” of the present invention.
- the first sheet member 10 and the second sheet member 20 are in the vertical direction (Z-axis direction in the figure) so that the electrode 12 and the electrode 22 intersect and face each other. Are arranged opposite to each other. Specifically, as illustrated in FIG. 1B, the first sheet member 10 and the second sheet member 20 are opposed to each other in the vertical direction by the adhesive layers (18, 28) formed on the peripheral edge. It is pasted together.
- the electrode pitch p of each electrode (12, 22) can be appropriately set according to the embodiment, and can be set to 40 mm or less, for example.
- the lower limit value of the electrode pitch p may not be particularly limited, but the electrode pitch p of each electrode (12, 22) may be set to 10 ⁇ m or more.
- the electrode pitch p of each electrode (12, 22) can be made less than 0.65 mm (650 ⁇ m) while ensuring detection accuracy by adopting a photolithography process described later. .
- the electrode pitch p can be set to 0.1 mm (100 ⁇ m) or less (see Examples described later). Thereby, high resolution of pressure detection can be achieved.
- the “electrode pitch p” is a distance between the width centers of two adjacent electrodes as illustrated in FIG. 1B.
- the dimensions of the electrodes (12, 22) may be appropriately set according to the embodiment.
- the width w of each electrode (12, 22) can be set to 35 mm or less.
- the lower limit of the width w may not be particularly limited, but the width w of each electrode (12, 22) may be set to 5 ⁇ m or more.
- the height h of each electrode (12, 22) is , 20 ⁇ m or less.
- the width w of each electrode (12, 22) is preferably 100 ⁇ m or less, and more preferably 50 ⁇ m or less, from the viewpoint of ensuring the pressure detection resolution.
- the height h of each electrode (12, 22) is preferably 10 ⁇ m or less.
- each component can be appropriately selected according to the embodiment.
- a resin sheet such as polyimide or polyethylene terephthalate (PET) can be used for each sheet base material (11, 21).
- a metal foil such as a copper foil or an aluminum foil can be used.
- an alloy of nickel and gold, a flux / lead-free leveler, or the like can be used for each conductive layer (16, 27).
- a resin material containing conductive particles, a conductive polymer, or the like can be used.
- the conductive particles include not only carbon particles and metal particles such as gold, silver, and copper, but also any particles that are energized.
- the conductive polymer include polyaniline, polythiophene, and polypyrrole.
- each conductive layer (16, 27) When pressure is applied to the pressure-sensitive sensor 1 configured as described above, the conductive layer 16 and the conductive layer 27 facing each other come into contact with each other and are pressed, whereby the electric resistance of each conductive layer (16, 27) is reduced. Change.
- the electric resistance of each conductive layer (16, 27) is supplied from a crossing point between the electrode (row electrode) 12 and the electrode (column electrode) 22 to a power source (not shown) in the connector 30 through each wiring (13, 23). Communicated. Thereby, the electric circuit in the connector 30 can measure the electric resistance value and detect the pressure applied to the pressure sensor 1 from the measured electric resistance value.
- FIG. 3 is a flowchart showing an example of a production process of each sheet member (10, 20) according to the present embodiment.
- 4A to 4D, FIG. 5A to FIG. 5D, and FIG. 6A to FIG. 6D show the production of the first sheet member 10 of the pressure-sensitive sensor 1 as an example of the production process of each sheet member (10, 20). The process is shown in order.
- the manufacturing process of the pressure-sensitive sensor 1 demonstrated below is only an example, and each step may be changed as much as possible. Further, in the manufacturing process described below, steps can be omitted, replaced, and added as appropriate according to the embodiment.
- the 1st sheet member 10 and the 2nd sheet member 20 are each produced.
- the manufacturing process of each sheet member (10, 20) shown in FIG. 3 corresponds to the “first sheet member manufacturing process” and the “second sheet member manufacturing process” of the present invention.
- the process of manufacturing the first sheet member 10 out of the first sheet member 10 and the second sheet member 20 will be described in detail.
- the first sheet member and the second sheet member are produced, for example, an inkjet method, a screen offset printing method, a flexographic printing method, a gravure printing method, an offset printing method, a screen printing, etc.
- An electrode and a conductive layer are formed by a printing method.
- the surface roughness (arithmetic mean roughness) Ra of the surface of the electrode can be reduced only to about 1.2 ⁇ m. Therefore, when a conductive layer is formed on this electrode, unevenness along the unevenness of the electrode surface is formed in the conductive layer, so that the surface roughness Ra of the conductive layer becomes as rough as about 0.2 ⁇ m.
- step S1 as illustrated in FIGS. 4A to 4C, the metal thin film 31 is coated on the sheet base material 11 on which the metal thin film 31 is formed.
- a photosensitive film 32 is laminated on the substrate. This step corresponds to the “photosensitive resist lamination step” of the present invention.
- the sheet base material 11 on which the metal thin film 31 is formed is cut into a predetermined size.
- the metal thin film 31 is, for example, a copper foil.
- the photosensitive film 32 is laminated
- a negative dry film is used as the photosensitive film 32 in order to carry out negative photography.
- the photosensitive resist that can be used in step S1 is not limited to such a photosensitive film 32 (dry film), and may be appropriately selected according to the embodiment.
- a liquid etching resist agent may be used as the photosensitive resist.
- the photosensitive resist is laminated on the sheet substrate 11 by applying a liquid etching resist agent on the metal thin film 31.
- an ink-like photosensitive resist may be laminated on the sheet substrate 11 by screen printing. The method for laminating the photosensitive resist can be appropriately selected according to the embodiment.
- a circuit pattern film 33 corresponding to a predetermined circuit pattern is placed on the photosensitive film 32 as illustrated in FIG. 4D.
- This step corresponds to the “circuit pattern placement step” of the present invention.
- the circuit pattern film 33 in order to perform negative photography, has a predetermined pitch of transmission portions such as holes through which a plurality of rows of ultraviolet rays are transmitted corresponding to the regions where the electrodes 12 are formed. It is formed with.
- the circuit pattern film 33 corresponds to the “circuit pattern” of the present invention.
- the circuit pattern is not limited to a film material such as the circuit pattern film 33, and may be composed of, for example, a glass material.
- the photosensitive film 32 is exposed using the circuit pattern film 33 as a mask by irradiating light such as ultraviolet rays from the side where the circuit pattern film 33 is disposed.
- This step corresponds to the “exposure step” of the present invention.
- the exposed part of the photosensitive film 32 that is, the exposed part 32a is cured.
- the light irradiation conditions can be appropriately selected according to the type of the photosensitive film 32.
- the circuit pattern film 33 is removed as illustrated in FIG. 5B.
- the unexposed portion 32b of the photosensitive film 32 is removed by dissolution or the like.
- an aqueous sodium carbonate solution or the like can be used for dissolving the unexposed portion 32b.
- the exposed photosensitive film 32 in other words, the exposed region 31a of the metal thin film 31 is removed by etching using the exposed portion 32a of the photosensitive film 32 as a mask.
- a plurality of rows of electrodes (row electrodes) 12 are formed by the remaining metal thin film 31.
- This step corresponds to the “electrode formation step” of the present invention.
- step S7 as illustrated in FIG. 6A, the photosensitive film 32 remaining on each electrode 12, in other words, the exposed portion 32a of the photosensitive film 32 is removed.
- a sodium hydroxide aqueous solution or the like is used to remove the exposed portion 32a.
- This step corresponds to the “second photosensitive resist removing step” of the present invention.
- the processes from step S1 to S7 correspond to the “photolithography process” of the present invention.
- the surface of each electrode 12 is plated after the second photosensitive resist removing step.
- the plating film 15 is formed on the surface of the electrode 12.
- This process corresponds to the “plating process” of the present invention.
- the range to which the plating process is applied is not limited to such an example.
- the entire surface of the electrode 12 may be plated.
- an alloy of nickel and gold, a flux / lead-free leveler, or the like can be used for plating.
- the conductive ink 34 is applied to the sheet base material 11 so as to cover each electrode 12 and the plating film 15, whereby each electrode 12 is covered.
- the conductive layer 16 is formed on the plating film 15.
- This step corresponds to the “step of forming a conductive layer” in the present invention.
- the ink 34 is applied to a predetermined region (region where the conductive layer 16 is formed) of the sheet base material 11 by screen printing using the squeegee 41. Then, when the ink 34 is heated and dried, the conductive layer 16 is formed.
- the material of the ink 34 can be a resin material containing conductive particles, a conductive polymer, or the like.
- the adhesive layer 18 is formed by applying the adhesive 35 to the sheet base material 11.
- the adhesive 35 is applied by screen printing using a squeegee 51.
- the region where the adhesive 35 is applied may be appropriately selected according to the embodiment.
- the adhesive 35 is applied to the peripheral portion of the sheet base material 11.
- a pressure sensitive adhesive or the like can be used for the adhesive 35.
- the adhesive 35 is heated and dried, the adhesion layer 18 will be formed.
- the first sheet member 10 can be manufactured by the above manufacturing process. Further, the second sheet member 20 can be manufactured by changing the circuit pattern film 33 used in steps S2 to S4 to a circuit pattern corresponding to a pattern different from the pattern of the circuit pattern film 33. Specifically, in steps S2 to S4, a circuit pattern is used in which transmitting portions such as holes through which a plurality of rows of ultraviolet rays are transmitted are formed at a predetermined pitch. Thereby, a plurality of rows of electrodes 22 can be formed on the sheet base material 21. In addition, this circuit pattern may be comprised with a film material, a glass material, etc. similarly to preparation of the said 1st sheet
- the manufacturing process of the second sheet member 20 may be the same as the manufacturing process of the first sheet member 10 except that circuit patterns corresponding to different patterns are used in steps S2 to S4.
- the manufacturing process of the second sheet member 20 and the manufacturing process of the first sheet member 10 are different except that circuit patterns corresponding to different patterns are used. May be.
- the plating process (step S8) and the conductive layer forming process (step S9) are performed, whereas in the manufacturing process of the second sheet member 20, the plating process is performed.
- the step (step S8) and / or the conductive layer formation step (step S9) may be omitted.
- the obtained first sheet member 10 and second sheet member 20 are opposed to each other such that the electrode 12 and the electrode 22 overlap and face each other.
- the pressure-sensitive adhesive layer 18 and the pressure-sensitive adhesive layer 28 are bonded together. Thereby, the pressure-sensitive sensor 1 can be manufactured. Note that, as illustrated in FIG. 1A, the manufactured pressure-sensitive sensor 1 is connected to a connector 30.
- the surface roughness (arithmetic mean roughness) of each electrode (12, 22) is formed by forming each electrode (12, 22) of each sheet member (10, 20) by the steps S2 to S6.
- Ra can be 0.6 ⁇ m or less. Therefore, according to the manufacturing method of the present embodiment, the surface of each electrode (12, 22) can be made significantly smoother than a conventional manufacturing method using a printing method such as screen printing.
- the surface roughness Ra of each electrode (12, 22) can be more preferably 0.2 ⁇ m or less.
- the lower limit value of the surface roughness Ra of each electrode (12, 22) depends on the surface roughness Ra of the metal thin film formed on the sheet base material used for manufacturing each sheet member. For example, when the surface roughness Ra of the metal thin film formed on the sheet base material used for manufacturing each sheet member is about 0.01 ⁇ m, the lower limit value of the surface roughness Ra of each electrode (12, 22) Is about 0.01 ⁇ m.
- the lower limit value of the surface roughness Ra of each electrode (12, 22) is not limited to such an example, and may be as low as possible.
- the surface roughness Ra is defined by JIS B0601-2001 (ISO 4287; 1997), and is represented by, for example, the following equation (1).
- This surface roughness Ra can be measured by, for example, a laser microscope (VK-8710) manufactured by Keyence Corporation.
- l is a reference length
- f (x) represents a roughness curve
- the plating films (15, 26) are formed on the electrodes (12, 22) by the step S8. Therefore, the surface of each electrode (12, 22) including the plating film (15, 26) becomes smoother by the plating film (15, 26) entering the recess of each electrode (12, 22).
- each conductive layer (16, 27) is also smoothed by forming each conductive layer (16, 27) on each electrode (12, 22) formed in this way smoothly. can do.
- the surface roughness (arithmetic average roughness) Ra of each conductive layer (16, 27) can be 0.1 ⁇ m or less. Therefore, according to the manufacturing method of the present embodiment, the surface of each conductive layer (16, 27) can be significantly smoothened compared to the conventional manufacturing method. According to the present embodiment, more preferably, the surface roughness Ra of each conductive layer (16, 27) can be set to 0.06 ⁇ m or less.
- the lower limit value of the surface roughness Ra of each conductive layer (16, 27) depends on the surface roughness Ra of each electrode (12, 22). For example, when the surface roughness Ra of each electrode (12, 22) is 0.01 ⁇ m, the lower limit value of the surface roughness Ra of each conductive layer (16, 27) is about 0.002 ⁇ m. However, the lower limit value of the surface roughness Ra of each conductive layer (16, 27) is not limited to such an example, and may be as low as possible.
- each electrode (12, 22) by forming each electrode (12, 22) by a photolithography process, compared to the case of forming the electrode by a conventional method (screen printing or the like),
- the surface of each electrode (12, 22) can be made smoother. Therefore, the surface of each conductive layer (16, 27) formed on each electrode (12, 22) can also be made smoother, whereby the opposing pressure sensitive portions (conductive layer 16 and conductive layer 27) are opposed to each other.
- the contact state can be improved. Therefore, according to this embodiment, the pressure sensitive sensor 1 with high detection accuracy can be manufactured and provided.
- the first sheet member 10 is disposed on the upper side
- the second sheet member 20 is disposed on the lower side.
- the present invention is not limited to such an example, and the first sheet member 10 may be disposed on the lower side and the second sheet member 20 may be disposed on the upper side.
- each electrode 12 of the first sheet member 10 extends along the Y-axis direction
- each electrode 22 of the second sheet member 20 extends along the X-axis direction.
- the extending direction of each electrode 12 and each electrode 22 does not have to be limited to such an example. If each electrode 12 and each electrode 22 cross each other, the direction is appropriately selected according to the embodiment. May be.
- each conductive layer (16, 27) are formed so as to cover the entire region where the electrodes (12, 22) are formed. That is, in step S9, the conductive ink 34 is applied (solid coating) to the entire region where each electrode 12 (22) is formed.
- the configuration of each conductive layer (16, 27) may not be limited to such an example, and may be appropriately selected according to the embodiment. For example, as illustrated in FIG. 7, each conductive layer (16, 27) may be configured.
- FIG. 7 illustrates the configuration of the conductive layer 16 according to this modification.
- the ink 34 may be applied (slit applied) with a gap between each electrode 12 so as to cover each electrode 12 one by one.
- the conductive layer 16 (27) may be formed individually for each electrode 12 (22). That is, on the sheet base material 11 (21), the conductive layer 16 (27) may be formed at a plurality of spaced locations so as to individually cover the respective electrodes 12 (22).
- each conductive layer 16 (27) is separated from the electrode 12 (22) adjacent to each electrode 12 (22) that it covers. Therefore, it can prevent that each conductive layer 16 (27) interferes with the said adjacent electrode 12 (22), and, thereby, the detection accuracy of the pressure-sensitive sensor 1 can be improved.
- the electrode pitch p is relatively short, it is difficult to apply a slit to the conductive layer in this way. Therefore, for example, when the electrode pitch p exceeds 1 mm, the slit coating of the conductive layer according to this modification is selected, and when the electrode pitch p is 1 mm or less, the solid coating of the conductive layer according to the above embodiment is selected. May be.
- the conductive layers (16, 27) are formed on both the first sheet member 10 and the second sheet member 20.
- the conductive layer only needs to be formed on at least one of the first sheet member 10 and the second sheet member 20. That is, in any of the manufacturing steps of the first sheet member 10 and the second sheet member 20, one of the conductive layer 16 and the conductive layer 27 may be omitted by omitting the step S9.
- the type of photography used when manufacturing each electrode 12 (22) is not limited to the negative type, and may be a positive type in which the exposed region is dissolved.
- the circuit pattern film 33 arranged in step S2 is provided with a transmission portion such as a hole through which ultraviolet rays are transmitted corresponding to a region where each electrode 12 (22) is not formed.
- a dry film can be used as the photosensitive film 32 in carrying out the positive photolithography, and an ink-like resist can be applied by screen printing, or a liquid etching resist can be coated. .
- the plating process is performed to the surface of each electrode 12 (22), and the plating film 15 (26) is formed.
- the plating treatment of each electrode 12 (22) may be omitted. That is, in each production process of the first sheet member 10 and the second sheet member 20, the plating film (15, 26) may be omitted by omitting the step S8.
- the pressure-sensitive sensor 1 is connected to the connector 30 having an electric circuit having a pressure detection function, thereby detecting (measuring) the pressure applied to the pressure-sensitive sensor 1. )can do.
- the configuration for detecting (measuring) the pressure applied to the pressure sensor 1 may not be limited to such an example, and may be appropriately selected according to the embodiment.
- the manufacturing process of the first sheet member 10 and the manufacturing process of the second sheet member 20 are both configured by a photolithography process.
- the manufacturing process of the first sheet member 10 and the manufacturing process of the second sheet member 20 may not be limited to an example employing a photolithography process. Either one may be manufactured by a method different from the photolithography process.
- one of the first sheet member 10 and the second sheet member 20 may be manufactured by a conventional manufacturing method using a printing method such as screen printing.
- the surface roughness Ra of the electrode of the sheet member manufactured by the conventional manufacturing method is about 1.2 ⁇ m
- the surface roughness Ra of the conductive layer formed on the electrode is about 0.2 ⁇ m.
- the surface roughness Ra of the electrode of the sheet member can be smoothed as described above by manufacturing any one of the sheet members using the photolithography process, the other sheet member is conventionally used. Even with this manufacturing method, a pressure-sensitive sensor with high detection accuracy can be configured.
- Example 1 ⁇ Output variation between pressure sensitive points>
- Example 1 and Comparative Example 1 were produced as the pressure-sensitive sensor according to Example 1. That is, as the pressure-sensitive sensor according to Example 1, a pressure-sensitive sensor having the configuration shown in FIGS. 1A and 1B was manufactured by the above manufacturing method. In addition, as a pressure-sensitive sensor according to Comparative Example 1, a pressure-sensitive sensor having the same configuration as the pressure-sensitive sensor according to Example 1 was manufactured. However, in Comparative Example 1, each electrode of each sheet member was produced by screen printing instead of the photolithography. The production conditions of Example 1 and Comparative Example 1 are shown in Table 1 below.
- the electrode pitch, the electrode width, and the electrode gap were the same between the electrode of the first sheet member (upper side) and the electrode of the second sheet member (lower side).
- the electrode gap is a distance between adjacent electrodes. That is, in the pressure sensitive sensor according to Example 1 and Comparative Example 1, the column electrodes and the row electrodes were formed with the same pitch and the same width, respectively.
- FIG. 8 schematically illustrates the structure of the pressure device 400 used.
- the pressurizing device 400 has an internal space 401 in the housing, and a tare 402 is provided in the internal space 401.
- the tare 402 is connected to the air supply port 403 and is configured to expand when air is supplied from the air supply port 403.
- this pressurizing device 400 by supplying air to the tare 402, the tare 402 is inflated, and a uniform pressure can be applied to the entire pressure-sensitive sensor disposed in the internal space 401. Therefore, using such a pressure device 400, pressure was applied to each of the pressure sensitive sensors according to Example 1 and Comparative Example 1. And the output value of each pressure-sensitive point was acquired, and the value of the output variation (variation coefficient Cv) between pressure-sensitive points was calculated by the following formula 2.
- Table 2 below shows the measurement results of the surface roughness Ra and the output variation measured by the method as described above.
- the surface roughness Ra of each electrode was 1.21 ⁇ m, and the surface roughness of each conductive layer was 0.22 ⁇ m.
- the surface roughness Ra of each electrode was 0.18 ⁇ m, and the surface roughness Ra of each conductive layer was 0.06 ⁇ m. Therefore, according to the manufacturing method by this invention, it turned out that an electrode and a conductive layer can be made smooth. Specifically, it has been found that the surface roughness Ra of each electrode can be 0.2 ⁇ m or less, and the surface roughness Ra of each conductive layer can be 0.06 ⁇ m or less.
- the output variation of the pressure-sensitive sensor according to Comparative Example 1 was 0.256, whereas the output variation of the pressure-sensitive sensor according to Example 1 was 0.208. Therefore, according to the manufacturing method of the present invention, it has been found that a pressure sensitive sensor with less output variation than the conventional one can be manufactured.
- the electrode pitch and the electrode width of each electrode in the first sheet member and the second sheet member of Example 1 were set to 0.1 mm and 0.05 mm, respectively.
- a pressure-sensitive sensor according to was prepared. Using a Keyence Corporation laser microscope (VK-8710), the surface roughness Ra of each electrode and each conductive layer of the pressure-sensitive sensor according to Example 2 was measured to find 0.18 ⁇ m and 0 as in Example 1. 0.06 ⁇ m.
- the formation of the conductive layer was omitted, so that the pressure-sensitive sensor according to Example 3 was produced. That is, as the pressure-sensitive sensor according to Example 3, a pressure-sensitive sensor having the same configuration as that of the pressure-sensitive sensor according to Example 2 was manufactured except that the conductive layer of the first sheet member was omitted.
- FIG. 9 illustrates the configuration of the first sheet member of the pressure-sensitive sensor according to the fourth embodiment.
- the 2nd sheet member of the pressure sensor which concerns on Example 4 produced the pressure sensor which has the same structure as the 2nd sheet member of the pressure sensor which concerns on Example 2 and Example 3.
- FIG. 9 illustrates the configuration of the first sheet member of the pressure-sensitive sensor according to the fourth embodiment.
- FIG. 10A and 10B show a pattern of an experiment for measuring the pressure detection resolution in the Y-axis direction.
- each pressure sensor was placed on a rubber sheet (NBR rubber sheet) having a thickness of 1.0 mm.
- a metal weight was placed on each pressure sensor.
- a substantially rectangular parallelepiped metal square having a thickness (X-axis direction) and width (Y-axis direction) of 2.0 mm was used.
- roundness an arc having a radius of 0.35 mm was formed at the corner of the weight.
- each pressure sensor when the weight is placed on each pressure sensor, each pressure sensor includes a flat portion (1.3 mm) of the weight and a roundness (radius of 0.35 mm arc) on both side corners. It was in contact with the 0 mm area.
- the measurement detection distance was calculated by the calculation formula shown in the following equation (3). The results of each experiment are shown in FIGS. 11A to 11D.
- FIG. 11A shows the experimental results of Comparative Example 1.
- 11B to 11D show the experimental results of Examples 2 to 4.
- Each detection section A to D corresponds to the detection section of Comparative Example 1.
- FIGS. 11A to 11D as is apparent from comparison in each detection section A to D in Comparative Example 1, in each of Examples 2 to 4, there are many output values in a shorter section than in Comparative Example 1 ( Number of detection) was obtained.
- the measurement detection distance in Comparative Example 1 was 2.60 mm, whereas in each of Examples 2 to 4, the measurement detection distance was 2.00 mm. That is, in Comparative Example 1, the dimension of the weight was detected erroneously, whereas in each of Examples 2 to 4, the dimension of the weight could be accurately detected. Therefore, from this experimental result, it was found that according to the present invention, a pressure-sensitive sensor with high pressure detection resolution can be manufactured.
- Example 5 a pressure-sensitive sensor having the configuration shown in FIGS. 1A and 1B was manufactured by the above manufacturing method.
- a pressure-sensitive sensor according to Comparative Example 2 a pressure-sensitive sensor having the same configuration as the pressure-sensitive sensor according to Examples 5 and 6 was manufactured.
- each electrode of each sheet member was produced by screen printing instead of photolithography.
- each electrode was produced by screen printing instead of photolithography.
- Example 6 and Comparative Example 2 were measured using a Keyence laser microscope (VK-8710).
- Table 4 shows the production conditions of Example 5, Example 6, and Comparative Example 2 and the measurement results of the surface roughness Ra of the electrodes and the conductive layer.
- the electrode pitch, the electrode width, and the electrode gap were the same between the electrode of the first sheet member (upper side) and the electrode of the second sheet member (lower side). That is, in the pressure sensitive sensors according to Example 5, Example 6, and Comparative Example 2, the column electrodes and the row electrodes were formed with the same pitch and the same width, respectively.
- the thicknesses of the electrodes according to the second sheet member of Example 5 and the both sheet members of Example 6 were 9 ⁇ m, whereas the first sheet member of Example 5 and both sheet members of Comparative Example 2 were used.
- the thickness of each electrode according to was 8 ⁇ m.
- seat member of Example 5 and both the sheet members of Example 6 performed the plating process with nickel and gold
- the plating film formed by the plating process had a thickness of 2 ⁇ m.
- the thickness of the adhesive layer of the pressure-sensitive sensor according to each of the examples (5, 6) and the comparative example was 10 ⁇ m.
- Example 6 For the pressure sensitive sensors according to Example 5, Example 6 and Comparative Example 2 produced in this way, the following experiment on output reproducibility was performed using the pressurizing apparatus 500 shown in FIG.
- FIG. 12 schematically illustrates the configuration of the pressure device 500 used in this experiment.
- the pressure device 500 used in this experiment includes a rubber sheet (NBR) 501. On this rubber sheet 501, a blade 502 having a diameter of 30 mm, a pressure sensor, and a blade 504 having a diameter of 25 mm are arranged in this order. Be placed.
- Each blade (502, 504) is made of stainless steel (SUS) and has a mirror finish.
- the pressurizing device 500 further includes an air cylinder 505 that pressurizes the blade 504 disposed on the top, thereby applying a certain load to the pressure-sensitive sensor sandwiched between the two blades (502, 504). be able to.
- FIG. 13 shows the rate of change in output according to the number of pressurizations of the pressure sensitive sensors according to Example 5, Example 6, and Comparative Example 2.
- the horizontal axis represents the number of measurements (number of pressurizations), and the vertical axis represents the output change rate.
- the output is a value proportional to the voltage, and the output change rate was calculated by the following formula 4.
- the initial output is the first output (output value) after pressurization.
- FIG. 13 shows the measurement results up to 15 pressurization times.
- the output change rate greatly increased as the number of pressurizations increased. This is because the contact area between the first sheet member and the second sheet member is increased and the resistance value between the two electrodes is reduced due to the unevenness formed on the surface of the conductive layer being crushed according to the number of pressurizations. This is thought to be the cause. Another possible cause is that the contact portion is sequentially changed due to unevenness on the surface of the conductive layer. That is, while the output change rate is increasing, it is considered that the unevenness on the surface of the conductive layer is continuously crushed. Therefore, in the pressure-sensitive sensor according to Comparative Example 2, such an output change continuously occurs. It was found that the surface of the conductive layer was rough enough.
- the output change rate of the pressure sensor according to Examples 5 and 6 was lower than that of Comparative Example 2. Specifically, the output change rate of the pressure-sensitive sensor according to Example 5 increased until the number of pressurizations increased to about 8, but did not increase after that and became steady. Moreover, although the output change rate of the pressure sensor which concerns on Example 6 increased to the pressurization frequency
- Example 5 and Example 6 since it is considered that the above-mentioned uneven deformation of the unevenness does not occur, Example 5 and Example 6 are compared with the pressure-sensitive sensor according to Comparative Example 2. It has been found that the surface of the conductive layer of the pressure sensitive sensor according to the present invention is very smooth.
- the output change rate increases according to the number of pressurizations, the output value of the pressure sensor changes in each measurement, so that measurement errors are likely to occur. That is, the output change rate can also be used as an index of the measurement accuracy of the pressure sensor. Therefore, from this viewpoint, when Example 5 and Comparative Example 2 are compared, the pressure-sensitive sensor according to Example 5 differs from Comparative Example 2 in that the change in the output change rate is small and the number of pressurizations is the eighth and subsequent times. The output change rate value became steady. For this reason, the pressure sensor according to Example 5 is less likely to cause a measurement error than that of Comparative Example 2, in other words, the pressure detection accuracy is high.
- the detection accuracy of the pressure-sensitive sensor can be improved even if a photolithography process is employed for producing the electrode of one sheet member.
- the change in the output change rate is smaller than that in the fifth embodiment, the output change rate value itself is very low, and the output change rate value is stabilized at an early stage. It was. Therefore, it was found that the detection accuracy of the pressure-sensitive sensor can be greatly improved by adopting a photolithography process for electrode preparation of both sheet members.
- FIG. 14 shows the change over time (creep rate) of the output of the pressure-sensitive sensor according to Example 5, Example 6, and Comparative Example 2.
- the horizontal axis represents the pressure holding time, and the vertical axis represents the creep rate (output change rate).
- the output is a value proportional to the voltage.
- the creep rate was calculated by a calculation formula in which “output of each number” in the above equation 4 was changed to “output of each time”.
- the creep rate (output change rate) changes because, as described above, the unevenness formed on the surface of the conductive layer is crushed, thereby increasing the contact area between the first sheet member and the second sheet member,
- the cause is considered to be that the resistance value between the two electrodes is reduced.
- Another possible cause is that the contact portion is sequentially changed due to unevenness on the surface of the conductive layer.
- the creep rate of the pressure-sensitive sensor according to each Example (5, 6) was lower than that of Comparative Example 2.
- the creep rate was reduced to about 1/5 compared with Comparative Example 2.
- the creep rate continues to increase, whereas in the pressure sensitive sensor according to Example 6, the creep rate is about 30 seconds after the pressurization holding time has elapsed. Almost no increase.
- the pressure-sensitive sensor according to each Example (5, 6) is considered not to continuously generate the unevenness on the surface of the conductive layer as described above.
- the surface of the conductive layer was found to be smooth.
- the pressure-sensitive sensor according to each of the examples (5, 6) has a lower creep rate and higher pressure detection accuracy than the pressure-sensitive sensor according to comparative example 2. I understood.
- the creep rate was significantly improved and the creep rate did not continuously change, so that the pressure detection accuracy was very high.
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Abstract
感圧センサの検出精度を高める。金属薄膜が形成されたシート基材に感光性レジストを積層し(S1)、その上に回路パターンを配置する(S2)。回路パターンをマスクとして感光性レジストを露光した後(S3)、回路パターンを除去し(S4)、感光性レジストの露光部又は未露光部を取り除く(S5)。そして、残存している感光性レジストをマスクとして金属薄膜の露出領域を除去することで(S6)、電極を形成する(S7)。その後、残存している感光性レジストを除去する(S7)。
Description
本発明は、圧力を検出する感圧センサの製造方法に関する。
特許文献1及び2では、複数行の第1電極及びこれらの電極を覆う導電層(インク層)が形成された第1シート部材と、複数列の第2電極及びこれらの電極を覆う導電層(インク層)が形成された第2シート部材と、を備えた感圧センサが提案されている。この感圧センサでは、第1シート部材及び第2シート部材が、第1電極と第2電極とが交差して対向するように互いに重ねて配置されている。そのため、感圧センサに圧力を加えると、導電層同士が接触することにより導電層の電気抵抗値が変化し、この電気抵抗値から感圧センサに加えられた圧力を検出することができる。
従来、このような感圧センサを構成する際に、各電極及び各導電層は、インクジェット法、スクリーンオフセット印刷法、フレキソ印刷法、グラビア印刷法、オフセット印刷法、スクリーン印刷等の印刷法によって形成されている。例えば、第1電極及び第2電極の場合、銀粒子等の金属粒子を含むインクをシート基材に塗布し、加熱して乾燥することにより、第1電極及び第2電極が形成される。また、導電層の場合、導電性インクを電極に塗布し、加熱して乾燥することにより、導電層が形成される。特許文献1では、電極を形成するときに、粒径が小さい銀粒子をインクに含有させている。これにより、電極表面及び導電層表面が平滑になる。
近年、感圧センサの検出精度を向上させることが更に要求されている。これに応えるため、導電層表面を平滑にすることにより導電層同士(感圧部)の接触状態を良好にし、検出精度を高める方法が知られている。特許文献1では、導電層を形成するときに粒径が小さい銀粒子をインクに含有させることにより、電極表面及び導電層表面を平滑にしている。これにより、導電層の表面粗さを、従来の約1.2μmから約0.6μm程度までに平滑化することができる。
しかしながら、印刷法ではこれ以上の平滑化が困難である。そのため、従来の製造方法では、感圧センサの検出精度を向上させることには限界があった。また、検出精度を維持したまま電極の密度を高めるのは困難であるため、圧力検出の分解能を高めることにも限界があった。
本発明は、一側面では、このような点を考慮してなされたものであり、その目的は、検出精度を向上させることのできる感圧センサの製造方法を提供することである。
本発明は、上述した課題を解決するために、以下の構成を採用する。
すなわち、本発明の一側面に係る感圧センサの製造方法は、複数の第1電極を有する第1シート部材と、複数の第2電極を有する第2シート部材と、を備え、前記第1電極上及び前記第2電極上の少なくとも一方には導電層が設けられ、前記第1電極と前記第2電極とが互いに交差し且つ対向するように前記第1シート部材と前記第2シート部材とが重ねられて配置された感圧センサを製造する方法であって、前記第1シート部材を作製する第1シート部材作製工程と、前記第2シート部材を作製する第2シート部材作製工程と、を備え、前記第1シート部材作製工程及び前記第2シート部材作製工程の少なくとも一方はフォトリソグラフィ工程で構成されており、前記フォトリソグラフィ工程は、金属薄膜が形成されたシート基材に、前記金属薄膜を被覆するように感光性レジストを積層する感光性レジスト積層工程と、前記感光性レジスト上に、所定の回路のパターンに対応した回路パターンを配置する回路パターン配置工程と、前記回路パターンをマスクとして感光性レジストを露光する露光工程と、前記露光工程後に、前記回路パターンと前記感光性レジストの露光部又は未露光部とを前記金属薄膜から取り除く第1感光性レジスト除去工程と、残存している前記感光性レジストをマスクとして前記金属薄膜の露出領域を除去することで、前記各電極を形成する電極形成工程と、残存している前記感光性レジストを除去する第2感光性レジスト除去工程と、を備えている。
上記方法では、第1シート部材及び第2シート部材の少なくとも一方の電極は、いわゆるフォトリソグラフィ工程によって形成される。これにより、従来法(インクジェット法、スクリーンオフセット印刷法、フレキソ印刷法、グラビア印刷法、オフセット印刷法、スクリーン印刷等の印刷法)で電極を形成する場合に比べて電極表面を平滑にすることができる。そのため、上記方法では、第1電極上及び第2電極の少なくとも一方に形成される電極を平滑にし、これによって、第1電極上及び第2電極上の少なくとも一方に形成される導電層も平滑にすることができる。したがって、上記方法によれば、感圧部(導電層)の接触状態を良好にすることができるため、感圧センサの検出精度を向上させることができる。なお、第1シート部材作製工程及び第2シート部材作製工程のいずれか一方でフォトリソグラフィ工程を採用しない場合には、当該一方の工程では、従来のスクリーン印刷等の印刷法に基づく作製工程を採用してもよい。
また、上記一側面に係る感圧センサの製造方法において、前記第1シート部材作製工程及び前記第2シート部材作製工程は共に前記フォトリソグラフィ工程で構成されてよい。当該方法によれば、第1シート部材及び第2シート部材に形成される各電極を共に平滑にすることができるため、感圧部(導電層)の接触状態を更に良好にすることができ、感圧センサの検出精度を向上させることができる。
また、上記一側面に係る感圧センサの各製造方法において、前記第1シート部材作製工程は、前記フォトリソグラフィ工程で構成され、前記第1シート部材作製工程は、第2感光性レジスト除去工程後に、前記複数の第1電極の表面をメッキ処理する工程を更に含むことができる。第1電極の表面をメッキ処理することで、第1電極の表面の凹凸をメッキ膜で埋め、当該メッキ膜を含む第1電極の表面を更に平滑にすることができる。これにより、第1電極上に導電層を形成する場合には、その導電層の表面も平滑にすることができるため、感圧センサの検出精度を高めることができる。
また、上記一側面に係る感圧センサの各製造方法において、前記第2シート部材作製工程は、前記フォトリソグラフィ工程で構成され、前記第2シート部材作製工程は、第2感光性レジスト除去工程後に、前記複数の第2電極の表面をメッキ処理する工程を更に含むことができる。第2電極の表面をメッキ処理することで、第2電極の表面の凹凸をメッキ膜で埋め、当該メッキ膜を含む第2電極の表面を更に平滑にすることができる。これにより、第2電極上に導電層を形成する場合には、その導電層の表面も平滑にすることができるため、感圧センサの検出精度を高めることができる。
また、上記一側面に係る感圧センサの各製造方法において、前記第1シート部材作製工程は、前記フォトリソグラフィ工程で構成され、前記第1シート部材作製工程は、第2感光性レジスト除去工程後に、前記導電層として、前記各第1電極上に第1導電層を形成する工程を更に備えることができる。同様に、上記一側面に係る感圧センサの各製造方法において、前記第2シート部材作製工程は、前記フォトリソグラフィ工程で構成され、前記第2シート部材作製工程は、前記第2感光性レジスト除去工程後に、前記導電層として、前記各第2電極上に第2導電層を形成する工程を更に備えることができる。
また、本発明の一側面に係る感圧センサは、複数の第1電極を有する第1シート部材と、複数の第2電極を有する第2シート部材と、を備える感圧センサであって、前記第1電極上及び前記第2電極上の少なくとも一方には導電層が設けられ、前記第1電極と前記第2電極とが互いに交差し且つ対向するように前記第1シート部材と前記第2シート部材とが重ねられて配置され、前記複数の第1電極及び前記複数の第2電極の少なくとも一方の表面の表面粗さRaが0.6μm以下であり、前記導電層の表面粗さRaが0.1μm以下である。当該構成に係る感圧センサによれば、従来の感圧センサよりも、加えられた圧力を精度よく検出することができる。
また、上記一側面に係る感圧センサにおいて、前記複数の第1電極及び前記複数の第2電極の少なくとも一方の表面の表面粗さRaは0.2μm以下とすることができ、前記導電層の表面粗さRaは0.06μm以下とすることができる。当該構成によれば、圧力検出の精度の高い感圧センサを提供することができる。
また、上記一側面に係る感圧センサにおいて、前記複数の第1電極及び前記複数の第2電極の少なくとも一方の電極ピッチは40mm以下とすることができる。更に、上記一側面に係る感圧センサにおいて、前記複数の第1電極及び前記複数の第2電極の少なくとも一方の電極ピッチは0.65mm未満とすることができる。当該構成によれば、圧力検出の分解能の高い感圧センサを提供することができる。
本発明によれば、電極表面及び導電層表面を従来よりも平滑にすることができるため、感圧センサの検出精度を高めることができる。
以下、本発明の一側面に係る実施の形態(以下、「本実施形態」とも表記する)を、図面に基づいて説明する。ただし、以下で説明する本実施形態は、あらゆる点において本発明の例示に過ぎない。本発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形が行われてもよい。つまり、本発明の実施にあたって、実施形態に応じた具体的構成が適宜採用されてもよい。
§1 構成例
まず、図1A及び図1Bを用いて、後述する製造方法により製造される本実施形態に係る感圧センサ1の構成例について説明する。図1Aは、本実施形態に係る感圧センサ1を例示する斜視図である。図1Bは、図1AのIB-IB線に沿った断面図である。なお、各図では、説明の便宜のため、X軸、Y軸及びZ軸を用いて各方向を例示している。ここでは、X軸方向及びY軸方向は、後述する各シート部材(10、20)の平面内で互いに直行しており、それぞれ各シート部材(10、20)に形成される電極(22、12)の延びる方向に相当する。また、Z軸方向は、X軸方向及びY軸方向に直交しており、両シート部材(10、20)を重ねる方向に相当する。以降の図においても同様である。
まず、図1A及び図1Bを用いて、後述する製造方法により製造される本実施形態に係る感圧センサ1の構成例について説明する。図1Aは、本実施形態に係る感圧センサ1を例示する斜視図である。図1Bは、図1AのIB-IB線に沿った断面図である。なお、各図では、説明の便宜のため、X軸、Y軸及びZ軸を用いて各方向を例示している。ここでは、X軸方向及びY軸方向は、後述する各シート部材(10、20)の平面内で互いに直行しており、それぞれ各シート部材(10、20)に形成される電極(22、12)の延びる方向に相当する。また、Z軸方向は、X軸方向及びY軸方向に直交しており、両シート部材(10、20)を重ねる方向に相当する。以降の図においても同様である。
図1A及び図1Bに示されるように、本実施形態に係る感圧センサ(タクタイルセンサ)1は、上下方向(図のZ軸方向)に互いに対向して配置され、かつ、重ねられた第1シート部材10及び第2シート部材20を備えている。この感圧センサ1は、圧力検出機能を有する電気回路(図示せず)を備えているコネクタ30に接続されており、これによって、感圧センサ1に加えられた圧力分布を検出することができる。なお、図1A及び図1Bでは、第1シート部材10が第2シート部材20の上方に配置されている。
次に、図2A及び図2Bを更に用いて、各シート部材(10、20)の構成について説明する。図2Aは、本実施形態に係る第1シート部材10の下面を例示する。また、図2Bは、本実施形態に係る第2シート部材20の上面を例示する。
図1B及び図2Aに例示されるように、第1シート部材10は、フィルム状のシート基材11と、シート基材11の片面(図では、下面)に形成された複数の長尺状の電極12と、複数の電極12の端部にそれぞれ接続された複数の配線13と、配線13の端部がそれぞれ接続された複数の端子14、とを備えている。なお、電極12は、本発明の「第1電極」に相当する。
図2Aに例示されるように、複数の電極(行電極)12は、Y軸方向に延在しており、X軸方向に所定のピッチで並んでいる。また、図1Bに例示されるように、各電極12の表面(底面)には、メッキ膜15が形成されている。そして、このメッキ膜15を含む各電極12上には、各電極12及びメッキ膜15を覆うように導電層16が形成されている。各配線13は、このような各電極12と各端子14とを電気的に接続する。各端子14は、図1Aに示されるコネクタ30に接続される。
なお、本実施形態では、導電層16は、第1シート部材10の各電極12の形成された領域全域を覆うように形成されている。ただし、各電極12及びメッキ膜15は、導電層16に完全に覆われていなくてもよく、感圧センサ1の圧力検出に影響を与えない程度に、その一部が導電層16から露出してもよい。この導電層16は、本発明の「第1導電層」に相当する。
一方、図1B及び図2Bに例示されるように、第2シート部材20は、フィルム状のシート基材21と、シート基材21の片面(図では、上面)に形成された複数の長尺状の電極22と、複数の電極22の各端部にそれぞれ接続された複数の配線23と、各配線23の端部が接続された複数の端子25と、を備えている。なお、電極22は、本発明の「第2電極」に相当する。
図2Bに例示されるように、複数の電極(列電極)22は、X軸方向に延在しており、Y軸方向に所定のピッチで並んでいる。この他、第2シート部材20は、上記第1シート部材10とほぼ同様に形成される。すなわち、図1Bに例示されるように、各電極22の表面(上面)には、メッキ膜26が形成されている。そして、このメッキ膜26を含む各電極22上には、各電極22及びメッキ膜26を覆うように導電層27が形成されている。各配線23は、このような各電極22と各端子25とを電気的に接続する。各端子25は、図1Aに示されるコネクタ30に接続される。
なお、上記第1シート部材10と同様に、導電層27は、第2シート部材20の各電極22の形成された領域全域を覆うように形成されている。ただし、各電極22及びメッキ膜26は、導電層27に完全に覆われていなくてもよく、感圧センサ1の圧力検出に影響を与えない程度に、その一部が導電層27から露出してもよい。この導電層27は、本発明の「第2導電層」に相当する。
上記のような第1シート部材10及び第2シート部材20は、図1Aに例示されるように、電極12と電極22とが交差し且つ対向するように、上下方向(図のZ軸方向)に互いに対向して配置される。具体的には、図1Bに例示されるように、第1シート部材10及び第2シート部材20は、周縁部に形成された粘着層(18、28)によって、上下方向に互いに対向するように貼り合わされる。
各電極(12、22)の電極ピッチpは、実施の形態に応じて適宜設定可能であり、例えば、40mm以下に設定することができる。電極ピッチpの下限値は、特に限定されなくてもよいが、各電極(12、22)の電極ピッチpは、10μm以上に設定されてもよい。なお、本実施形態では、後述するフォトリソグラフィ工程を採用することで、検出精度を担保したうえで、各電極(12、22)の電極ピッチpを0.65mm(650μm)未満にすることができる。また、好ましくは、電極ピッチpを0.1mm(100μm)以下にすることができる(後述する実施例を参照)。これにより、圧力検出の高分解能化を図ることができる。ここで、「電極ピッチp」とは、図1Bに例示されるように、隣り合う2つの電極の幅中心間の距離である。
また、各電極(12、22)の寸法は、実施の形態に応じて適宜設定されてよい。例えば、各電極(12、22)の幅wは、35mm以下に設定することができる。幅wの下限値は、特に限定されなくてもよいが、各電極(12、22)の幅wは、5μm以上に設定されてもよいまた、各電極(12、22)の高さhは、20μm以下に設定することができる。なお、電極ピッチpと同様に、圧力検出の分解能を確保する観点から、各電極(12、22)の幅wは、100μm以下が好ましく、50μm以下がより好ましい。各電極(12、22)の高さhは、10μm以下が好ましい。
また、各構成要素の材料は、実施の形態に応じて適宜選択可能である。例えば、各シート基材(11、21)には、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート(PET)等の樹脂シートを用いることができる。各電極(12、22)には、銅箔、アルミ箔等の金属箔を用いることができる。各メッキ膜(15、26)には、ニッケルと金との合金、フラックス・鉛フリーレベラー等を用いることができる。また、各導電層(16、27)には、導電性粒子を含む樹脂材料、導電性高分子等を用いることができる。ここで、導電性粒子は、カーボン粒子及び金、銀、銅等の金属粒子だけではなく、通電するあらゆる粒子が対象となる。また、導電性高分子とは、例えば、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール等である。
上記のように構成された感圧センサ1に圧力を加えると、互いに対向する導電層16と導電層27とが接触し、押圧されることで、各導電層(16、27)の電気抵抗が変化する。各導電層(16、27)の電気抵抗は、電極(行電極)12と電極(列電極)22との交差点から各配線(13、23)を通じて、コネクタ30内の電源(図示せず)に伝達される。これにより、コネクタ30内の電気回路は、電気抵抗値を測定し、測定した電気抵抗値から感圧センサ1に加えられた圧力を検出することができる。
§2 製造方法
次に、図3、図4A~図4D、図5A~図5D及び図6A~図6Dを更に用いて、本実施形態に係る感圧センサ1の製造方法を、従来の製造方法と比較しつつ説明する。図3は、本実施形態に係る各シート部材(10、20)の作製工程の一例を示すフローチャートである。また、図4A~図4D、図5A~図5D、及び図6A~図6Dは、各シート部材(10、20)の作製工程の例示として、感圧センサ1の第1シート部材10を作製する過程を順に示している。なお、以下で説明する感圧センサ1の製造工程は一例に過ぎず、各ステップは可能な限り変更されてもよい。また、以下で説明する製造工程について、実施の形態に応じて、適宜、ステップの省略、置換、及び追加が可能である。
次に、図3、図4A~図4D、図5A~図5D及び図6A~図6Dを更に用いて、本実施形態に係る感圧センサ1の製造方法を、従来の製造方法と比較しつつ説明する。図3は、本実施形態に係る各シート部材(10、20)の作製工程の一例を示すフローチャートである。また、図4A~図4D、図5A~図5D、及び図6A~図6Dは、各シート部材(10、20)の作製工程の例示として、感圧センサ1の第1シート部材10を作製する過程を順に示している。なお、以下で説明する感圧センサ1の製造工程は一例に過ぎず、各ステップは可能な限り変更されてもよい。また、以下で説明する製造工程について、実施の形態に応じて、適宜、ステップの省略、置換、及び追加が可能である。
まず、図3に示す製造工程に従って、第1シート部材10及び第2シート部材20をそれぞれ作製する。図3に示す各シート部材(10、20)の製造工程は、本発明の「第1シート部材作製工程」及び「第2シート部材作製工程」それぞれに相当する。以下では、第1シート部材10及び第2シート部材20のうち、第1シート部材10を製造する過程を詳細に説明する。
ここで、従来の製造方法では、第1シート部材及び第2シート部材を作製する際に、例えば、インクジェット法、スクリーンオフセット印刷法、フレキソ印刷法、グラビア印刷法、オフセット印刷法、スクリーン印刷等の印刷法によって、電極と導電層とを形成している。この方法では、電極の表面の表面粗さ(算術平均粗さ)Raは、約1.2μmまでしか低下させることができない。そのため、この電極上に導電層を形成すると、電極表面の凹凸に沿った凹凸が導電層に形成されるため、導電層の表面粗さRaは、約0.2μmと粗くなる。
これに対して、本実施形態では、まず、ステップS1として、図4A~図4Cに例示されるように、金属薄膜31が形成されたシート基材11上に、当該金属薄膜31を被覆するように感光性フィルム32を積層する。当該工程は、本発明の「感光性レジスト積層工程」に相当する。
具体的には、図4A及び図4Bに例示されるように、金属薄膜31が形成されたシート基材11を所定の大きさに裁断する。この金属薄膜31は、例えば、銅箔である。そして、図4Cに例示されるように、金属薄膜31を覆うように感光性フィルム32をシート基材11上に積層する。本実施形態では、ネガ型のフォトグラフィを実施するため、この感光性フィルム32には、ネガ型のドライフィルムを利用する。
なお、本ステップS1で利用可能な感光性レジストは、このような感光性フィルム32(ドライフィルム)に限定されなくてもよく、実施の形態に応じて適宜選択されてよい。例えば、本ステップS1では、感光性レジストとして液状のエッチングレジスト剤が利用されてよい。この場合、液状のエッチングレジスト剤を金属薄膜31上に塗布することで、感光性レジストがシート基材11上に積層される。また、例えば、スクリーン印刷によって、インク状の感光性レジストをシート基材11上に積層してもよい。感光性レジストを積層する方法は、実施の形態に応じて適宜選択可能である。
次のステップS2では、図4Dに例示されるように、所定の回路のパターンに対応した回路パターンフィルム33を感光性フィルム32上に配置する。当該工程は、本発明の「回路パターン配置工程」に相当する。本実施形態では、ネガ型のフォトグラフィを実施するため、回路パターンフィルム33には、各電極12を形成する領域に対応して、複数行の紫外線が透過する穴等の透過部が所定のピッチで形成されている。なお、回路パターンフィルム33は、本発明の「回路パターン」に相当する。ただし、回路パターンは、回路パターンフィルム33のようなフィルム材に限定される訳ではなく、例えば、ガラス材等で構成されてもよい。
次のステップS3では、図5Aに例示されるように、回路パターンフィルム33を配置した側から紫外線等の光を照射することで、回路パターンフィルム33をマスクとして感光性フィルム32を露光する。当該工程は、本発明の「露光工程」に相当する。これにより、感光性フィルム32の露出している部分、すなわち、露光部32aを硬化させる。なお、光の照射条件は、感光性フィルム32の種類に応じて適宜選択可能である。
次のステップS4では、図5Bに例示されるように、回路パターンフィルム33を取り除く。そして、次のステップS5では、図5Cに例示されるように、感光性フィルム32の未露光部32bを溶解等により取り除く。例えば、未露光部32bの溶解には、炭酸ナトリウム水溶液等を利用することができる。これらの工程は、本発明の「第1感光性レジスト除去工程」に相当する。
次のステップS6では、残存している感光性フィルム32、換言すると、感光性フィルム32の露光部32aをマスクとして金属薄膜31の露出領域31aをエッチングによって除去する。これによって、図5Dに例示されるように、残存した金属薄膜31により複数行の電極(行電極)12が形成される。当該工程は、本発明の「電極形成工程」に相当する。
次のステップS7では、図6Aに例示されるように、各電極12上に残存している感光性フィルム32、換言すると、感光性フィルム32の露光部32aを除去する。露光部32aの除去には、水酸化ナトリウム水溶液等が利用される。なお、当該工程は、本発明の「第2感光性レジスト除去工程」に相当する。また、ステップS1~S7までの工程は、本発明の「フォトリソグラフィ工程」に相当する。
次のステップS8では、上記第2感光性レジスト除去工程後に、各電極12の表面をメッキ処理する。これによって、図6Bに例示されるように、電極12の表面にメッキ膜15が形成される。当該工程は、本発明の「メッキ処理する工程」に相当する。ここで、図6Bでは、各電極12の上面にのみメッキ処理を施している。しかしながら、メッキ処理を適用する範囲は、このような例に限られなくてもよく、例えば、電極12の全表面にメッキ処理を施してもよい。なお、メッキには、上記のとおり、ニッケルと金との合金、フラックス・鉛フリーレベラー等を用いることができる。
次のステップS9では、上記第2感光性レジスト除去工程及びメッキ処理工程後に、各電極12及びメッキ膜15を覆うようにシート基材11に導電性のインク34を塗布することで、各電極12及びメッキ膜15上に導電層16を形成する。当該工程は、本発明の「導電層を形成する工程」に相当する。例えば、図6Cに例示されるように、スキージ41を用いたスクリーン印刷によって、シート基材11の所定の領域(導電層16を形成する領域)にインク34を塗布する。そして、インク34を加熱して乾燥させると、導電層16が形成される。なお、インク34の材料には、上記のとおり、導電性粒子を含む樹脂材料、導電性高分子等を用いることができる。
次のステップS10では、シート基材11に粘着剤35を塗布することで、粘着層18を形成する。例えば、図6Dに例示されるように、スキージ51を用いたスクリーン印刷により、粘着剤35を塗布する。ここで、粘着剤35を塗布する領域は、実施の形態に応じて適宜選択されてよい。例えば、図6Dに例示されるように、シート基材11の周縁部に粘着剤35を塗布する。粘着剤35には、感圧粘着剤等を用いることができる。そして、粘着剤35を加熱して乾燥させると、粘着層18が形成される。
以上の作製工程によって、第1シート部材10を作製することができる。また、上記ステップS2~S4で利用した回路パターンフィルム33を、当該回路パターンフィルム33のパターンとは異なるパターンに対応した回路パターンに変更することで、第2シート部材20を作製することができる。具体的には、上記ステップS2~S4において、複数列の紫外線が透過する穴等の透過部が所定のピッチで形成されている回路パターンを利用する。これによって、シート基材21に複数列の電極22を形成することができる。なお、この回路パターンは、上記第1シート部材10の作製と同様に、フィルム材、ガラス材等で構成されてよい。
すなわち、第2シート部材20の作製工程は、上記ステップS2~S4で異なるパターンに対応した回路パターンを利用する点を除き、上記第1シート部材10の作製工程と同じであってよい。ただし、このような例に限定されなくてもよく、第2シート部材20の作製工程と第1シート部材10の作製工程とは、異なるパターンに対応した回路パターンを利用する点以外にも相違してもよい。例えば、第1シート部材10の作製工程では、上記メッキ処理工程(ステップS8)及び導電層形成工程(ステップS9)を実施するのに対して、第2シート部材20の作製工程では、上記メッキ処理工程(ステップS8)及び/又は導電層形成工程(ステップS9)を省略してもよい。
そして、図1A及び図1Bに例示されるように、得られた第1シート部材10と第2シート部材20とを、電極12と電極22が交差し且つ対向するように重ね合うように、互いに対向する粘着層18と粘着層28とを貼り合わせる。これによって、感圧センサ1を製造することができる。なお、図1Aに例示されるように、製造した感圧センサ1は、コネクタ30に接続される。
(特徴)
以上のように、各シート部材(10、20)の各電極(12、22)を上記ステップS2~S6の工程により形成することで、各電極(12、22)の表面粗さ(算術平均粗さ)Raを0.6μm以下にすることができる。そのため、本実施形態の製造方法によれば、各電極(12、22)表面を、スクリーン印刷等の印刷法を用いた従来の製造方法に比べて、大幅に平滑にすることができる。
以上のように、各シート部材(10、20)の各電極(12、22)を上記ステップS2~S6の工程により形成することで、各電極(12、22)の表面粗さ(算術平均粗さ)Raを0.6μm以下にすることができる。そのため、本実施形態の製造方法によれば、各電極(12、22)表面を、スクリーン印刷等の印刷法を用いた従来の製造方法に比べて、大幅に平滑にすることができる。
なお、本実施形態によれば、より好適には、各電極(12、22)の表面粗さRaを0.2μm以下にすることもできる。一方、各電極(12、22)の表面粗さRaの下限値は、各シート部材の製造に利用するシート基材に形成された金属薄膜の表面粗さRaに依存する。例えば、各シート部材の製造に利用するシート基材に形成された金属薄膜の表面粗さRaが0.01μm程度である場合には、各電極(12、22)の表面粗さRaの下限値は、0.01μm程度になる。ただし、各電極(12、22)の表面粗さRaの下限値は、このような例に限定される訳ではなく、可能な限り低い値であってよい。
ここで、表面粗さRaは、JISB0601-2001(ISO4287;1997)で規定されており、例えば、以下の数1の式により表される。この表面粗さRaは、例えば、キーエンス社のレーザ顕微鏡(VK-8710)によって測定することができる。
加えて、本実施形態では、上記ステップS8により、各電極(12、22)にメッキ膜(15、26)を形成している。そのため、各電極(12、22)の凹部にメッキ膜(15、26)が入り込むことで、メッキ膜(15、26)を含む各電極(12、22)の表面はより平滑になっている。
そして、上記ステップS9では、このように平滑に形成した各電極(12、22)上に各導電層(16、27)を形成することで、各導電層(16、27)の表面も平滑にすることができる。本実施形態では、各導電層(16、27)の表面粗さ(算術平均粗さ)Raは、0.1μm以下とすることができる。そのため、本実施形態の製造方法によれば、各導電層(16、27)の表面を、従来の製造方法に比べて、大幅に平滑にすることができる。なお、本実施形態によれば、より好適には、各導電層(16、27)の表面粗さRaを0.06μm以下にすることもできる。一方、各導電層(16、27)の表面粗さRaの下限値は、各電極(12、22)の表面粗さRa等に依存する。例えば、各電極(12、22)の表面粗さRaが0.01μmであった場合には、各導電層(16、27)の表面粗さRaの下限値は、0.002μm程度になる。ただし、各導電層(16、27)の表面粗さRaの下限値は、このような例に限定される訳ではなく、可能な限り低い値であってよい。
したがって、以上のように本実施形態の製造方法によれば、フォトリソグラフィ工程によって各電極(12、22)を形成することで、従来法(スクリーン印刷等)で電極を形成する場合に比べて、各電極(12、22)の表面をより平滑にすることができる。そのため、各電極(12、22)上に形成される各導電層(16、27)の表面もより平滑にすることができ、これによって、対向する感圧部(導電層16及び導電層27)の接触状態を良好にできる。よって、本実施形態によれば、検出精度の高い感圧センサ1を製造し、提供することができる。
§3 変形例
以上、本発明の実施形態を説明してきたが、前述までの説明はあらゆる点において本発明の例示に過ぎない。本発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。例えば、以下の変更が可能である。なお、以下で説明する変形例では、上記実施形態と同様の構成要素に関しては同様の符号を用い、適宜説明を省略した。また、以下に示す複数の変形例は、適宜組み合わせてよい。
以上、本発明の実施形態を説明してきたが、前述までの説明はあらゆる点において本発明の例示に過ぎない。本発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。例えば、以下の変更が可能である。なお、以下で説明する変形例では、上記実施形態と同様の構成要素に関しては同様の符号を用い、適宜説明を省略した。また、以下に示す複数の変形例は、適宜組み合わせてよい。
<3-1>
例えば、上記実施形態では、第1シート部材10が上側に配置され、第2シート部材20が下側に配置されている。しかしながら、このような例に限定されなくてもよく、第1シート部材10が下側に配置され、第2シート部材20が上側に配置されてよい。また、上記実施形態では、第1シート部材10の各電極12はY軸方向に沿って延び、第2シート部材20の各電極22はX軸方向に沿って延びている。しかしながら、各電極12及び各電極22の延びる方向はそれぞれ、このような例に限定されなくてもよく、各電極12と各電極22とが交差していれば、実施の形態に応じて適宜選択されてよい。
例えば、上記実施形態では、第1シート部材10が上側に配置され、第2シート部材20が下側に配置されている。しかしながら、このような例に限定されなくてもよく、第1シート部材10が下側に配置され、第2シート部材20が上側に配置されてよい。また、上記実施形態では、第1シート部材10の各電極12はY軸方向に沿って延び、第2シート部材20の各電極22はX軸方向に沿って延びている。しかしながら、各電極12及び各電極22の延びる方向はそれぞれ、このような例に限定されなくてもよく、各電極12と各電極22とが交差していれば、実施の形態に応じて適宜選択されてよい。
<3-2>
また、例えば、上記実施形態では、各電極(12、22)の形成された領域全面を覆うように各導電層(16、27)が形成されている。すなわち、上記ステップS9では、各電極12(22)の形成された領域全域に導電性のインク34が塗布(べた塗り)されている。しかしながら、各導電層(16、27)の構成は、このような例に限定されなくてもよく、実施の形態に応じて適宜選択されてよい。例えば、図7に例示されるように、各導電層(16、27)を構成してもよい。
また、例えば、上記実施形態では、各電極(12、22)の形成された領域全面を覆うように各導電層(16、27)が形成されている。すなわち、上記ステップS9では、各電極12(22)の形成された領域全域に導電性のインク34が塗布(べた塗り)されている。しかしながら、各導電層(16、27)の構成は、このような例に限定されなくてもよく、実施の形態に応じて適宜選択されてよい。例えば、図7に例示されるように、各導電層(16、27)を構成してもよい。
図7は、本変形例に係る導電層16の構成を例示している。図7に例示されるように、上記ステップS9では、各電極12を一つ一つ覆うように、互いに間を空けて、インク34を塗布(スリット塗り)してもよい。これにより、各電極12(22)個別に導電層16(27)を形成してもよい。すなわち、シート基材11(21)上において、導電層16(27)を、それぞれ各電極12(22)を個別に覆うように、離間した複数箇所に形成してもよい。
当該変形例によれば、図7に例示されるように、各導電層16(27)は、自身が被覆する各電極12(22)に隣接する電極12(22)から切り離される。そのため、各導電層16(27)が当該隣接する電極12(22)に干渉するのを防止することができ、これによって、感圧センサ1の検出精度を高めることができる。なお、電極ピッチpが比較的に短い場合には、このように導電層をスリット塗りするのは困難である。そこで、例えば、電極ピッチpが1mmを超える場合に本変形例に係る導電層のスリット塗りを選択し、電極ピッチpが1mm以下である場合に上記実施形態に係る導電層のべた塗りを選択してもよい。
<3-3>
また、例えば、上記実施形態では、第1シート部材10及び第2シート部材20の両方に導電層(16、27)が形成されている。しかしながら、導電層は、第1シート部材10及び第2シート部材20の少なくとも一方に形成されていればよい。すなわち、第1シート部材10及び第2シート部材20の作製工程のいずれかにおいて、上記ステップS9を省略することで、導電層16及び導電層27のいずれか一方を省略してもよい。
また、例えば、上記実施形態では、第1シート部材10及び第2シート部材20の両方に導電層(16、27)が形成されている。しかしながら、導電層は、第1シート部材10及び第2シート部材20の少なくとも一方に形成されていればよい。すなわち、第1シート部材10及び第2シート部材20の作製工程のいずれかにおいて、上記ステップS9を省略することで、導電層16及び導電層27のいずれか一方を省略してもよい。
なお、この場合であっても、感圧センサ1に圧力が加わったときには、第1シート部材10及び第2シート部材20の両側から押圧されることで、いずれか一方に設けられた導電層の電気抵抗値は変化する。そのため、導電層16及び導電層27のいずれか一方を省略しても、感圧センサ1により圧力を検出することができる。
<3-4>
また、例えば、上記実施形態では、各電極12(22)を作製する際に、感光した領域が残存するネガ型のフォトグラフィを利用している。しかしながら、各電極12(22)を作製する際に利用するフォトグラフィのタイプは、ネガ型に限定されなくてもよく、感光した領域が溶解するポジ型であってもよい。この場合、ステップS3で、感光性フィルム32に紫外線等の光を照射した後、ステップS5では、感光性フィルム32の未露光部ではなく、感光性フィルム32の露光部が取り除かれる。そのため、この場合、ステップS2で配置される回路パターンフィルム33では、各電極12(22)が形成されない領域に対応して紫外線が透過する穴等の透過部が設けられる。なお、ポジ型のフォトグラフィを実施する際の感光性フィルム32として、例えば、ドライフィルムを用いることができ、また、インク状のレジストをスクリーン印刷による塗布、液状のエッチングレジストをコーティングすることもできる。
また、例えば、上記実施形態では、各電極12(22)を作製する際に、感光した領域が残存するネガ型のフォトグラフィを利用している。しかしながら、各電極12(22)を作製する際に利用するフォトグラフィのタイプは、ネガ型に限定されなくてもよく、感光した領域が溶解するポジ型であってもよい。この場合、ステップS3で、感光性フィルム32に紫外線等の光を照射した後、ステップS5では、感光性フィルム32の未露光部ではなく、感光性フィルム32の露光部が取り除かれる。そのため、この場合、ステップS2で配置される回路パターンフィルム33では、各電極12(22)が形成されない領域に対応して紫外線が透過する穴等の透過部が設けられる。なお、ポジ型のフォトグラフィを実施する際の感光性フィルム32として、例えば、ドライフィルムを用いることができ、また、インク状のレジストをスクリーン印刷による塗布、液状のエッチングレジストをコーティングすることもできる。
<3-5>
また、例えば、上記実施形態では、各電極12(22)の表面にメッキ処理が施され、メッキ膜15(26)が形成されている。しかしながら、各電極12(22)のメッキ処理は省略されてもよい。すなわち、第1シート部材10及び第2シート部材20の作製工程それぞれにおいて、上記ステップS8を省略することで、メッキ膜(15、26)を省略してもよい。
また、例えば、上記実施形態では、各電極12(22)の表面にメッキ処理が施され、メッキ膜15(26)が形成されている。しかしながら、各電極12(22)のメッキ処理は省略されてもよい。すなわち、第1シート部材10及び第2シート部材20の作製工程それぞれにおいて、上記ステップS8を省略することで、メッキ膜(15、26)を省略してもよい。
<3-6>
また、例えば、上記実施形態では、感圧センサ1は、圧力検出機能を有する電気回路を備えているコネクタ30に接続されており、これによって、感圧センサ1に加えられた圧力を検出(測定)することができる。しかしながら、感圧センサ1に加えられた圧力を検出(測定)する構成は、このような例に限定されなくてもよく、実施形態に応じて適宜選択されてよい。
また、例えば、上記実施形態では、感圧センサ1は、圧力検出機能を有する電気回路を備えているコネクタ30に接続されており、これによって、感圧センサ1に加えられた圧力を検出(測定)することができる。しかしながら、感圧センサ1に加えられた圧力を検出(測定)する構成は、このような例に限定されなくてもよく、実施形態に応じて適宜選択されてよい。
<3-7>
また、例えば、上記実施形態では、第1シート部材10の製造工程及び第2シート部材20の製造工程は共にフォトリソグラフィ工程によって構成されている。しかしながら、第1シート部材10の製造工程及び第2シート部材20の製造工程の両方で、フォトリソグラフィ工程を採用する例に限定されなくてもよく、第1シート部材10及び第2シート部材20のいずれか一方は、フォトリソグラフィ工程とは異なる方法で作製されてもよい。例えば、第1シート部材10及び第2シート部材20のいずれか一方は、スクリーン印刷等の印刷法を利用した従来の製造方法により製造されてよい。この場合、従来の製造方法で製造したシート部材の電極の表面粗さRaは、約1.2μm程度になり、その電極上に形成した導電層の表面粗さRaは、約0.2μmになる。ただし、いずれか一方のシート部材を上記フォトリソグラフィ工程を採用して製造することで、当該シート部材の電極の表面粗さRaを上記のとおり平滑にすることができるため、他方のシート部材を従来の製造方法で製造しても、検出精度の高い感圧センサを構成することができる。
また、例えば、上記実施形態では、第1シート部材10の製造工程及び第2シート部材20の製造工程は共にフォトリソグラフィ工程によって構成されている。しかしながら、第1シート部材10の製造工程及び第2シート部材20の製造工程の両方で、フォトリソグラフィ工程を採用する例に限定されなくてもよく、第1シート部材10及び第2シート部材20のいずれか一方は、フォトリソグラフィ工程とは異なる方法で作製されてもよい。例えば、第1シート部材10及び第2シート部材20のいずれか一方は、スクリーン印刷等の印刷法を利用した従来の製造方法により製造されてよい。この場合、従来の製造方法で製造したシート部材の電極の表面粗さRaは、約1.2μm程度になり、その電極上に形成した導電層の表面粗さRaは、約0.2μmになる。ただし、いずれか一方のシート部材を上記フォトリソグラフィ工程を採用して製造することで、当該シート部材の電極の表面粗さRaを上記のとおり平滑にすることができるため、他方のシート部材を従来の製造方法で製造しても、検出精度の高い感圧センサを構成することができる。
以下、本発明の実施例について説明する。ただし、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
<感圧点間の出力バラツキ>
まず、本発明の製造方法により製造した感圧センサの感圧点間の出力バラツキを調べるため、次のような実施例1と比較例1とを作製した。すなわち、実施例1に係る感圧センサとして、上記製造方法により、図1A及び図1Bに示す構成を有する感圧センサを作製した。また、比較例1に係る感圧センサとして、実施例1に係る感圧センサと同じ構成を有する感圧センサを作製した。ただし、比較例1では、上記フォトリソグラフィではなく、スクリーン印刷によって各シート部材の各電極を作製した。実施例1及び比較例1の製造条件を以下の表1に示す。なお、第1シート部材(上側)の電極と第2シート部材(下側)の電極とで電極ピッチ、電極幅、及び電極ギャップは同じにした。ここで、電極ギャップとは、隣接する電極の間隙の距離である。つまり、実施例1及び比較例1に係る感圧センサにおいて、列電極及び行電極をそれぞれ、同じピッチ及び同じ幅で形成した。
まず、本発明の製造方法により製造した感圧センサの感圧点間の出力バラツキを調べるため、次のような実施例1と比較例1とを作製した。すなわち、実施例1に係る感圧センサとして、上記製造方法により、図1A及び図1Bに示す構成を有する感圧センサを作製した。また、比較例1に係る感圧センサとして、実施例1に係る感圧センサと同じ構成を有する感圧センサを作製した。ただし、比較例1では、上記フォトリソグラフィではなく、スクリーン印刷によって各シート部材の各電極を作製した。実施例1及び比較例1の製造条件を以下の表1に示す。なお、第1シート部材(上側)の電極と第2シート部材(下側)の電極とで電極ピッチ、電極幅、及び電極ギャップは同じにした。ここで、電極ギャップとは、隣接する電極の間隙の距離である。つまり、実施例1及び比較例1に係る感圧センサにおいて、列電極及び行電極をそれぞれ、同じピッチ及び同じ幅で形成した。
そして、キーエンス社のレーザ顕微鏡(VK-8710)を用いて、以上のように作製した実施例1及び比較例1に係る感圧センサの各電極表面及び各導電層の表面粗さRaをそれぞれ測定した。加えて、図8に示す加圧装置400を用いて、実施例1及び比較例1に係る感圧センサの感圧点(上下の電極が交差する点)間のバラツキを測定した。
図8は、利用した加圧装置400の構造を模式的に例示する。加圧装置400は筐体内に内部空間401を有しており、この内部空間401には風袋402が設けられている。そして、この風袋402は、エアー供給口403と連結しており、エアー供給口403からエアーが供給されることにより膨らむように構成されている。
そのため、この加圧装置400によれば、風袋402にエアーを供給することで、風袋402が膨らみ、内部空間401内に配置した感圧センサ全面に均一な圧力をかけることができる。そこで、このような加圧装置400を利用して、実施例1及び比較例1に係る感圧センサにそれぞれ圧力をかけた。そして、各感圧点の出力値を取得して、感圧点間の出力バラツキ(変動係数Cv)の値を、以下の数2に示す計算式によって計算した。
以上のような方法により測定した表面粗さRa及び出力バラツキの測定結果を以下の表2に示す。
表2に示されるとおり、比較例1に係る感圧センサでは、各電極の表面粗さRaが1.21μmであり、各導電層の表面粗さが0.22μmであるのに対して、実施例1に係る感圧センサでは、各電極の表面粗さRaが0.18μmであり、各導電層の表面粗さRaが0.06μmであった。そのため、本発明による製造方法によれば、電極及び導電層を平滑にできることが分かった。具体的には、各電極の表面粗さRaを0.2μm以下にし、各導電層の表面粗さRaを0.06μm以下にすることができることが分かった。
また、これに伴い、比較例1に係る感圧センサの出力バラツキが0.256であるのに対して、実施例1に係る感圧センサの出力バラツキは0.208であった。したがって、本発明による製造方法によれば、従来よりも出力バラツキの少ない感圧センサを製造することができることが分かった。
<圧力検出の分解能>
次に、本発明の製造方法により製造した感圧センサの圧力検出の分解能を調べるため、次のような実施例2~4を作製した。
次に、本発明の製造方法により製造した感圧センサの圧力検出の分解能を調べるため、次のような実施例2~4を作製した。
すなわち、以下の表3に示されるとおり、実施例1の第1シート部材及び第2シート部材における各電極の電極ピッチ及び電極幅をそれぞれ0.1mm及び0.05mmとすることで、実施例2に係る感圧センサを作製した。キーエンス社のレーザ顕微鏡(VK-8710)を用いて、実施例2に係る感圧センサの各電極及び各導電層の表面粗さRaをそれぞれ測定したところ、実施例1と同じく0.18μm及び0.06μmであった。
また、実施例2に係る感圧センサの第1シート部材において、導電層の形成を省略することによって、実施例3に係る感圧センサを作製した。つまり、実施例3に係る感圧センサとして、第1シート部材の導電層が省略されている点を除き、実施例2に係る感圧センサと同じ構成を有する感圧センサを作製した。
更に、図9に例示されるように、実施例2に係る感圧シートの第1シート部材において、各電極の電極ピッチ及び電極幅をそれぞれ4.4mm及び2.2mmとし、導電層の形成を上記べた塗りではなく、スリット塗りで行うことで、実施例4に係る感圧センサを作製した。図9は、実施例4に係る感圧センサの第1シート部材の構成を示す。なお、実施例4に係る感圧センサの第2シート部材は、実施例2及び実施例3に係る感圧センサの第2シート部材と同じ構成を有する感圧センサを作製した。
このように作製した実施例2~4及び上記比較例1に係る感圧センサについて、図10A及び図10Bに示す実験を行うことによって、各感圧センサのY軸方向における圧力検出の分解能を調べた。
図10A及び図10Bは、Y軸方向における圧力検出の分解能を測定する実験の模様を示している。図10Aに示されるように、まず、各感圧センサを、厚さ1.0mmのゴムシート(NBRゴムのシート)上に配置した。そして、各感圧センサに金属製のおもりを載せた。おもりには、厚み(X軸方向)及び幅(Y軸方向)が2.0mmの略直方体状の金属角材を利用した。図10Bに例示されるように、このおもりの角部には、丸み(半径0.35mmの円弧)が形成されていた。そのため、各感圧センサに当該おもりを載せた際には、各感圧センサには、おもりの平面部(1.3mm)と両側角部の丸み(半径0.35mm円弧)を含む幅2.0mmの領域とが接していた。なお、測定検出距離は、次の数3で示す計算式によって計算した。各実験結果を図11A~図11Dに示す。
図11Aは、比較例1の実験結果を示している。また、図11B~図11Dは、実施例2~4の実験結果を示している。各検出区間A~Dは、比較例1の検出区間に対応する。図11A~図11Dに示されるとおり、特に、比較例1における各検出区間A~Dで比較すると明らかなとおり、各実施例2~4では、比較例1よりも短区間で多くの出力値(検出本数)が得られた。また、幅2.0mmのおもりについて、比較例1では、測定検出距離が2.60mmであったのに対して、各実施例2~4では、測定検出距離が2.00mmであった。すなわち、比較例1では、おもりの寸法を誤って検出しているのに対して、各実施例2~4では、おもりの寸法を正確に検出することができた。したがって、この実験結果より、本発明によれば、圧力検出の分解能の高い感圧センサを製造できることが分かった。
<出力再現性>
次に、本発明の製造方法により製造した感圧センサの出力再現性を調べるため、次のような実施例5、実施例6及び比較例2を作製した。すなわち、実施例5及び6に係る感圧センサとして、上記製造方法により、図1A及び図1Bに示す構成を有する感圧センサを作製した。また、比較例2に係る感圧センサとして、実施例5及び6に係る感圧センサと同じ構成を有する感圧センサを作製した。ただし、上記比較例1と同様に、比較例2では、上記フォトリソグラフィではなく、スクリーン印刷によって各シート部材の各電極を作製した。また、実施例5の第1シート部材では、比較例2と同様に、上記フォトリソグラフィではなく、スクリーン印刷によって各電極を作製した。更に、キーエンス社のレーザ顕微鏡(VK-8710)を用いて、実施例5、実施例6及び比較例2の各電極及び各導電層の表面粗さRaを測定した。実施例5、実施例6及び比較例2の製造条件と電極及び導電層の表面粗さRaの測定結果とを以下の表4に示す。なお、第1シート部材(上側)の電極と第2シート部材(下側)の電極とで電極ピッチ、電極幅、及び電極ギャップは同じにした。すなわち、実施例5、実施例6及び比較例2に係る感圧センサにおいて、列電極及び行電極をそれぞれ、同じピッチ及び同じ幅で形成した。ただし、実施例5の第2シート部材及び実施例6の両シート部材に係る各電極の厚みが9μmであったのに対して、実施例5の第1シート部材及び比較例2の両シート部材に係る各電極の厚みは8μmであった。また、実施例5の第2シート部材及び実施例6の両シート部材に係る各電極は、ニッケル及び金によりメッキ処理を施した。当該メッキ処理により形成されたメッキ膜は、2μmの厚みであった。更に、各実施例(5、6)及び比較例に係る感圧センサの粘着層の厚みは、10μmであった。
次に、本発明の製造方法により製造した感圧センサの出力再現性を調べるため、次のような実施例5、実施例6及び比較例2を作製した。すなわち、実施例5及び6に係る感圧センサとして、上記製造方法により、図1A及び図1Bに示す構成を有する感圧センサを作製した。また、比較例2に係る感圧センサとして、実施例5及び6に係る感圧センサと同じ構成を有する感圧センサを作製した。ただし、上記比較例1と同様に、比較例2では、上記フォトリソグラフィではなく、スクリーン印刷によって各シート部材の各電極を作製した。また、実施例5の第1シート部材では、比較例2と同様に、上記フォトリソグラフィではなく、スクリーン印刷によって各電極を作製した。更に、キーエンス社のレーザ顕微鏡(VK-8710)を用いて、実施例5、実施例6及び比較例2の各電極及び各導電層の表面粗さRaを測定した。実施例5、実施例6及び比較例2の製造条件と電極及び導電層の表面粗さRaの測定結果とを以下の表4に示す。なお、第1シート部材(上側)の電極と第2シート部材(下側)の電極とで電極ピッチ、電極幅、及び電極ギャップは同じにした。すなわち、実施例5、実施例6及び比較例2に係る感圧センサにおいて、列電極及び行電極をそれぞれ、同じピッチ及び同じ幅で形成した。ただし、実施例5の第2シート部材及び実施例6の両シート部材に係る各電極の厚みが9μmであったのに対して、実施例5の第1シート部材及び比較例2の両シート部材に係る各電極の厚みは8μmであった。また、実施例5の第2シート部材及び実施例6の両シート部材に係る各電極は、ニッケル及び金によりメッキ処理を施した。当該メッキ処理により形成されたメッキ膜は、2μmの厚みであった。更に、各実施例(5、6)及び比較例に係る感圧センサの粘着層の厚みは、10μmであった。
このように作製した実施例5、実施例6及び比較例2に係る感圧センサについて、図12に示す加圧装置500を用いて、次のような出力再現性に関する実験を行った。
図12は、本実験に利用した加圧装置500の構成を模式的に例示する。本実験に利用した加圧装置500は、ゴムシート(NBR)501を備えており、このゴムシート501の上に、直径30mmのブレード502、感圧センサ、及び直径25mmのブレード504が、この順に配置される。各ブレード(502、504)は、ステンレス鋼(SUS)製であり、鏡面に仕上げられている。加圧装置500は、更に、一番上に配置されるブレード504を加圧するエアシリンダ505を備えており、これによって、両ブレード(502、504)に挟まれる感圧センサに一定の荷重をかけることができる。
そこで、本実験では、この加圧装置500を用いて、1000kPaの一定荷重を実施例5、実施例6及び比較例2に係る感圧センサにそれぞれ加えた。具体的には、各感圧センサに30秒間の加圧と5秒間の抜圧を交互に繰り返し行うことで、各感圧センサの出力再現性を評価した。本実験の測定結果を図13に示す。
図13は、実施例5、実施例6及び比較例2に係る感圧センサの加圧回数に応じた出力の変化率を示している。横軸は測定回数(加圧回数)を示し、縦軸は出力変化率を示している。なお、出力は電圧に比例した値であり、出力変化率は以下の数4に示す計算式により算出した。
図13に示されるとおり、比較例2に係る感圧センサでは、加圧回数が増えるにしたがって、出力変化率も大きく増加した。これは、導電層表面に形成された凹凸が加圧回数に応じて潰れたことにより、第1シート部材と第2シート部材との接触面積が増加し、両電極間の抵抗値が小さくなったことが原因と考えられる。また、導電層表面の凹凸により接触部分が逐次変化したことも原因と考えられる。つまり、出力変化率が増加している間は導電層表面の凹凸が継続して潰れていると考えられることから、比較例2に係る感圧センサでは、このような出力変化が継続的に生じてしまうほど、導電層表面が粗いことが分かった。
これに対して、実施例5及び6に係る感圧センサの出力変化率は、比較例2に比べて低いことが分かった。具体的には、実施例5に係る感圧センサの出力変化率は、加圧回数が8回程度までは増加したが、それ以降は殆ど増加せず、定常化した。また、実施例6に係る感圧センサの出力変化率は、加圧回数が5回程度までは増加したが、それ以降は殆ど増加せず、定常化した。そして、比較例2と比較すると、実施例5に係る感圧センサでは、出力変化率は5%程度低下し、実施例6に係る感圧センサでは、出力変化率は4分の1程度まで低下した。したがって、実施例5及び実施例6では、上記のような凹凸の継続的な変形が生じていないものと考えられるため、比較例2に係る感圧センサに比べて、実施例5及び実施例6に係る感圧センサの導電層の表面は、非常に平滑であることが分かった。
また、加圧回数に応じて出力変化率が増加してしまうと、各測定で感圧センサの出力値が変化してしまうため、測定誤差が生じやすくなってしまう。つまり、出力変化率は、感圧センサの測定精度の指標としても利用することができる。そこで、この観点から、実施例5と比較例2とを比較すると、実施例5に係る感圧センサでは、比較例2とは異なり、出力変化率の変化は少なく、加圧回数が8回目以降、出力変化率の値は定常化していった。そのため、比較例2に比べて、実施例5に係る感圧センサでは、測定誤差が生じ難い、換言すると、圧力検出の精度が高いことが分かった。すなわち、片方のシート部材の電極作製にフォトリソグラフィ工程を採用しても、感圧センサの検出精度を向上させることができることが分かった。更に、実施例6に係る感圧センサでは、実施例5よりも更に出力変化率の変化は少なく、出力変化率の値自体も非常に低く、かつ、早期に出力変化率の値が定常化していった。したがって、両方のシート部材の電極作製にフォトリソグラフィ工程を採用することで、感圧センサの検出精度を大幅に向上させることができることが分かった。
<クリープ率>
また、上記出力再現性の実験に利用した加圧装置500を用いて、実施例5、実施例6及び比較例2に係る感圧センサについて、クリープ率(出力の経時変化)の測定を行った。具体的には、上記出力再現性の実験では、加圧と抜圧とを交互に繰り返したが、本実験では、一定荷重(1000kPa)を各感圧センサに加え続けた。本実験の測定結果を図14に示す。
また、上記出力再現性の実験に利用した加圧装置500を用いて、実施例5、実施例6及び比較例2に係る感圧センサについて、クリープ率(出力の経時変化)の測定を行った。具体的には、上記出力再現性の実験では、加圧と抜圧とを交互に繰り返したが、本実験では、一定荷重(1000kPa)を各感圧センサに加え続けた。本実験の測定結果を図14に示す。
図14は、実施例5、実施例6及び比較例2に係る感圧センサの出力の経時変化(クリープ率)を示している。横軸は加圧保持時間を示し、縦軸はクリープ率(出力変化率)を示している。出力は、電圧に比例した値である。クリープ率は、上記数4の「各回数の出力」を「各時間の出力」に変えた計算式により計算した。
ここで、クリープ率(出力変化率)が変化するのは、上記のとおり、導電層表面に形成された凹凸が潰れることで、第1シート部材と第2シート部材との接触面積が増加し、両電極間の抵抗値が小さくなったことが原因と考えられる。また、導電層表面の凹凸により接触部分が逐次変化したことも原因と考えられる。
この観点から、各実施例(5、6)と比較例2とを比較すると、各実施例(5、6)に係る感圧センサのクリープ率は、比較例2に比べて低かった。特に、両シート部材の電極生成にフォトリソグラフィ工程を採用した実施例6に係る感圧センサでは、クリープ率が、比較例2に比べて5分の1程度まで低下した。また、比較例2に係る感圧センサではクリープ率が増加し続けているのに対して、実施例6に係る感圧センサでは、加圧保持時間が30秒程経過した後から、クリープ率は殆ど増加していなかった。そのため、比較例2に係る感圧センサに比べて、各実施例(5、6)に係る感圧センサでは、上記のような導電層表面の凹凸の変形が継続して発生していないと考えられ、導電層表面が平滑であることが分かった。加えて、上記と同様の理由から、各実施例(5、6)に係る感圧センサは、比較例2に係る感圧センサに比べて、クリープ率が低く、圧力検出の精度が高いことが分かった。特に、実施例6に係る感圧センサでは、クリープ率が大幅に改善され、かつ、クリープ率の継続的な変化が発生しないため、圧力検出の精度が非常に高いことが分かった。
1…感圧センサ、
10…第1シート部材、
11…シート基材、12…電極(第1電極)、15…メッキ膜、
16…導電層(第1導電層)、
20…第2シート部材、
21…シート基材、22…電極(第2電極)、26…メッキ膜、
27…導電層(第2導電層)
10…第1シート部材、
11…シート基材、12…電極(第1電極)、15…メッキ膜、
16…導電層(第1導電層)、
20…第2シート部材、
21…シート基材、22…電極(第2電極)、26…メッキ膜、
27…導電層(第2導電層)
Claims (10)
- 複数の第1電極を有する第1シート部材と、複数の第2電極を有する第2シート部材と、を備え、前記第1電極上及び前記第2電極上の少なくとも一方には導電層が設けられ、前記第1電極と前記第2電極とが互いに交差し且つ対向するように前記第1シート部材と前記第2シート部材とが重ねられて配置された感圧センサを製造する方法であって、
前記第1シート部材を作製する第1シート部材作製工程と、
前記第2シート部材を作製する第2シート部材作製工程と、
を備え、
前記第1シート部材作製工程及び前記第2シート部材作製工程の少なくとも一方はフォトリソグラフィ工程で構成されており、
前記フォトリソグラフィ工程は、
金属薄膜が形成されたシート基材に、前記金属薄膜を被覆するように感光性レジストを積層する感光性レジスト積層工程と、
前記感光性レジスト上に、所定の回路のパターンに対応した回路パターンを配置する回路パターン配置工程と、
前記回路パターンをマスクとして感光性レジストを露光する露光工程と、
前記露光工程後に、前記回路パターンと前記感光性レジストの露光部又は未露光部とを前記金属薄膜から取り除く第1感光性レジスト除去工程と、
残存している前記感光性レジストをマスクとして前記金属薄膜の露出領域を除去することで、前記各電極を形成する電極形成工程と、
残存している前記感光性レジストを除去する第2感光性レジスト除去工程と、
を備えている、
感圧センサの製造方法。 - 前記第1シート部材作製工程及び前記第2シート部材作製工程は共に前記フォトリソグラフィ工程で構成される、
請求項1に記載の感圧センサの製造方法。 - 前記第1シート部材作製工程は、前記フォトリソグラフィ工程で構成され、
前記第1シート部材作製工程は、前記第2感光性レジスト除去工程後に、前記複数の第1電極の表面をメッキ処理する工程を更に備えている、
請求項1又は2に記載の感圧センサの製造方法。 - 前記第2シート部材作製工程は、前記フォトリソグラフィ工程で構成され、
前記第2シート部材作製工程は、前記第2感光性レジスト除去工程後に、前記複数の第2電極の表面をメッキ処理する工程を更に備えている、
請求項1~3のいずれか1項に記載の感圧センサの製造方法。 - 前記第1シート部材作製工程は、前記フォトリソグラフィ工程で構成され、
前記第1シート部材作製工程は、前記第2感光性レジスト除去工程後に、前記導電層として、前記各第1電極上に第1導電層を形成する工程を更に備えている、
請求項1~4のいずれか1項に記載の感圧センサの製造方法。 - 前記第2シート部材作製工程は、前記フォトリソグラフィ工程で構成され、
前記第2シート部材作製工程は、前記第2感光性レジスト除去工程後に、前記導電層として、前記各第2電極上に第2導電層を形成する工程を更に備えている、
請求項1~5のいずれか1項に記載の感圧センサの製造方法。 - 複数の第1電極を有する第1シート部材と、
複数の第2電極を有する第2シート部材と、
を備える感圧センサであって、
前記第1電極上及び前記第2電極上の少なくとも一方には導電層が設けられ、
前記第1電極と前記第2電極とが互いに交差し且つ対向するように前記第1シート部材と前記第2シート部材とが重ねられて配置され、
前記複数の第1電極及び前記複数の第2電極の少なくとも一方の表面の表面粗さRaが0.6μm以下であり、
前記導電層の表面粗さRaが0.1μm以下である、
感圧センサ。 - 前記複数の第1電極及び前記複数の第2電極の少なくとも一方の表面の表面粗さRaが0.2μm以下であり、
前記導電層の表面粗さRaが0.06μm以下である、
請求項7に記載の感圧センサ。 - 前記複数の第1電極及び前記複数の第2電極の少なくとも一方の電極ピッチは40mm以下である、
請求項7又は8に記載の感圧センサ。 - 前記複数の第1電極及び前記複数の第2電極の少なくとも一方の電極ピッチは0.65mm未満である、
請求項9に記載の感圧センサ。
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