WO2019167688A1

WO2019167688A1 - 感圧装置

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Publication number: WO2019167688A1
Application number: PCT/JP2019/005737
Authority: WO
Inventors: 知士久保; 小西　保司
Original assignee: パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority date: 2018-02-28
Filing date: 2019-02-18
Publication date: 2019-09-06
Also published as: TW201940852A

Abstract

感圧装置（１０Ａ）は、圧力センサ（２０）と、膜部材（３０）と、弾性部材（４０Ａ）と、を備える。圧力センサ（２０）は、感圧面（２０１）を有する。膜部材（３０）は、弾性を有し、感圧面（２０１）に間隔を空けて対向するように感圧面（２０１）の周囲に固定される。弾性部材（４０Ａ）は、感圧面（２０１）と膜部材（３０）との間にあり、膜部材（３０）にかかる力を感圧面（２０１）に伝達する。

Description

感圧装置

　本開示は、一般に感圧装置（Pressure Sensing Device）に関し、特に圧力センサを備える感圧装置に関する。

　特許文献１は、静電容量方式圧力センシング半導体デバイス（感圧装置）を開示する。この半導体デバイスは、静電容量の変化として圧力を感知する圧力感知部と、この圧力感知部が封止されるパッケージとを備える。圧力感知部は、第１の電極と、この第１の電極と所定の距離を介して対向して配置された第２の電極とを備え、第１の電極と第２の電極との間に静電容量が形成される。圧力感知部は、押圧部材によって第１の電極に伝達される圧力に応じて距離が変化することで静電容量が変化する。パッケージには、圧力感知部の第１の電極に伝達される、押圧部材による圧力を第１の電極に伝達する圧力伝達部材が配設されている。

　特許文献１では、パッケージを、圧力感知部だけではなく圧力伝達部材も収容するように形成する必要があることから、全体として構造が複雑になる。

特開２０１３－１５６０６６号公報

　課題は、簡易な構造で感圧面への圧力の伝達効率の向上が図れる感圧装置を提供することである。

　本開示の一態様の感圧装置は、圧力センサと、膜部材と、弾性部材と、を備える。前記圧力センサは、感圧面を有する。前記膜部材は、弾性を有し、前記感圧面に間隔を空けて対向するように前記感圧面の周囲に固定される。前記弾性部材は、前記感圧面と前記膜部材との間にあり、前記膜部材にかかる力を前記感圧面に伝達する。

図１は、実施形態１の感圧装置の斜視図である。図２は、実施形態１の感圧装置の分解斜視図である。図３は、実施形態１の感圧装置の概略断面図である。図４は、実施形態２の感圧装置の分解斜視図である。図５は、実施形態２の感圧装置の概略断面図である。

　１．実施形態
　１．１　実施形態１
　１．１．１　概要
　図１及び図２は、本実施形態の感圧装置１０Ａを示す。感圧装置１０Ａは、圧力センサ２０と、膜部材３０と、弾性部材４０Ａと、を備える。圧力センサ２０は、感圧面２０１を有する。膜部材３０は、弾性を有し、感圧面２０１に間隔を空けて対向するように感圧面２０１の周囲に固定される。弾性部材４０Ａは、感圧面２０１と膜部材３０との間にあり、膜部材３０にかかる力を感圧面２０１に伝達する。

　このように、感圧装置１０Ａでは、弾性を有する膜部材３０が、感圧面２０１に間隔を空けて対向するように感圧面２０１の周囲に固定され、膜部材３０と感圧面２０１との間に弾性部材４０Ａが配置されている。この構成では、膜部材３０に圧力がかかった場合には、膜部材３０自体が変形することで、膜部材３０にかかった圧力が弾性部材４０Ａを介して感圧面２０１に伝達される。つまり、膜部材３０と弾性部材４０Ａとが感圧面２０１を押圧するための押圧機構として機能する。よって、感圧面２０１への圧力の伝達効率が向上できる。しかも、この効果は、圧力センサ２０に膜部材３０及び弾性部材４０Ａを設けるだけの簡単な構造で得られる。したがって、感圧装置１０Ａによれば、簡易な構造で感圧面２０１への圧力の伝達効率の向上が図れる。更に、膜部材３０が感圧面２０１の周囲に固定されるので、弾性部材４０Ａの位置決めが容易になる。

　更に、弾性部材４０Ａが膜部材３０と感圧面２０１との間にあることによって、膜部材３０にかかる過度な圧力から感圧面２０１が保護されている。このため、感圧装置１０Ａでは、弾性部材４０Ａ及び膜部材３０による感圧面２０１の保護が期待できる。

　１．１．２　構成
　以下、図１～図３を参照して、感圧装置１０Ａについて更に詳細に説明する。感圧装置１０Ａは、圧力センサ２０と、膜部材３０と、弾性部材４０Ａと、押圧部材５０と、第１接着層６１と、第２接着層６２と、を備えている。

　圧力センサ２０は、感圧面２０１を有する。圧力センサ２０は、感圧面２０１にかかる力（圧力）を検出する。本実施形態において、圧力センサ２０は、静電容量式の圧力センサである。静電容量式の圧力センサは、省電力であり、圧力センサ２０から検出出力を得るための回路が比較的簡単で済む（例えば、アンプが不要になる）といった利点がある。

　圧力センサ２０は、図３に示すように、感知素子２１と、パッケージ２２と、を備えている。更に、圧力センサ２０は、第１端子２３と、第２端子２４と、第１接続部２５と、第２接続部２６と、を備えている。圧力センサ２０は、例えば、縦の寸法が数［ｍｍ］、横の寸法が数［ｍｍ］、及び高さの寸法が１［ｍｍ］以下の大きさである。

　感知素子２１は、基板２１０と、電極２１１と、ダイアフラム２１２と、絶縁部材２１３と、接着部材２１４と、電極パッド２１５と、を有している。感知素子２１は、微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）として作製され得る。

　基板２１０は、四角形（例えば、正方形）の平板状である。基板２１０は、電気絶縁性を有している。本実施形態では、基板２１０は、ガラス製である。基板２１０は、第１面及び第２面（図３の上面及び下面）を有している。

　電極２１１は、基板２１０の第１面にある。特に、電極２１１は、基板２１０の第１面の中央部に固定されている。電極２１１は、例えば円形の膜状である。

　ダイアフラム２１２は、基板２１０の第１面にある。ダイアフラム２１２は、薄板部２１２ａと、支持部２１２ｂとを有している。薄板部２１２ａは、圧力の感知に利用される部位である。薄板部２１２ａは支持部２１２ｂより薄く、これによって、支持部２１２ｂよりも変形しやすくなっている。支持部２１２ｂは、薄板部２１２ａを基板２１０に対して所定位置に支持するための部位である。より詳細には、支持部２１２ｂは、基板２１０の第１面に電極２１１を囲うように固定され、薄板部２１２ａが基板２１０の第１面にある電極２１１と間隔を空けて対向するように薄板部２１２ａを支持する。また、ダイアフラム２１２は、図３に示すように、電極２１１に第２接続部２６を接続するための貫通孔２１２ｃを有する。ダイアフラム２１２は、導電性を有している。ダイアフラム２１２は、例えば、不純物のドープにより導電性を有するシリコンで形成され得る。なお、本実施形態において、薄板部２１２ａは、円形であり、支持部２１２ｂは、四角形の枠状である。したがって、ダイアフラム２１２は、全体として四角形（例えば、正方形）の平板状である。

　ダイアフラム２１２の薄板部２１２ａと、絶縁部材２１３と、電極２１１とは、コンデンサ２１６を構成する。この場合において、薄板部２１２ａにおける電極２１１とは反対側の面（図３の上面）が、感圧面２０１となる。つまり、感圧面２０１のうち膜部材３０に対向する領域は、ダイアフラム２１２によって形成される。感圧面２０１に力が加わると、加わる力に応じてダイアフラム２１２の薄板部２１２ａが撓む。つまり、感圧面２０１に加わる力が大きくなるにつれて、薄板部２１２ａの撓みが大きくなる。そして、薄板部２１２ａの撓みに応じて、薄板部２１２ａと電極２１１との間の距離が変化し、結果としてコンデンサ２１６の静電容量が変化する。つまり、感圧面２０１に加わる力が大きくなるにつれて、薄板部２１２ａと電極２１１との間の距離が短くなり、コンデンサ２１６の静電容量が大きくなる。したがって、感圧面２０１にかかる力（圧力）を検出することが可能になる。

　絶縁部材２１３は、絶縁膜２１３ａと、筒部２１３ｂと、を有する。絶縁膜２１３ａは、例えば円盤状の絶縁体（誘電体）である。絶縁膜２１３ａは、例えば薄板部２１２ａよりも薄い。絶縁膜２１３ａは、ダイアフラム２１２の薄板部２１２ａにおいて電極２１１と対向する面（図３の下面）にある。薄板部２１２ａが一定以上の力で基板２１０側に押圧された場合、絶縁膜２１３ａが電極２１１に接触する。絶縁膜２１３ａは、ダイアフラム２１２の薄板部２１２ａの変形によりダイアフラム２１２と電極２１１とが直接的に接触してダイアフラム２１２と電極２１１とがショートすることを防止する。また、絶縁部材２１３により、圧力センサ２０は、ダイアフラム２１２の薄板部２１２ａと電極２１１との間にギャップを確保できる。そのため、圧力センサ２０において、薄板部２１２ａと電極２１１との間に静電容量が生じる。これにより、圧力センサ２０は、感圧面２０１にかかる力を検出することができる。筒部２１３ｂは、例えば筒状の絶縁体（誘電体）である。筒部２１３ｂは、絶縁膜２１３ａの一端に設けられている。筒部２１３ｂは、電極２１１において第２接続部２６と接続される箇所を囲う。筒部２１３ｂの内側は、ダイアフラム２１２の貫通孔２１２ｃと繋がっている。この筒部２１３ｂの内側及び貫通孔２１２ｃによって電極２１１の一部が露出している。

　接着部材２１４は、基板２１０の第２面に固定されている。接着部材２１４は、実装基板に感圧装置１０Ａを固定するために用いられる。接着部材２１４は、四角形（例えば、正方形）の膜状である。本実施形態では、接着部材２１４は、ダイボンディングフィルム（Die Attach Film：DAF）である。ダイボンディングフィルムは、常温では接着剤としての機能を殆ど有しておらず、例えば製造工程において加熱されることにより、接着剤として機能する。

　電極パッド２１５は、ダイアフラム２１２における基板２１０とは反対側の面（図３の上面）にある。電極パッド２１５は、ダイアフラム２１２に電位を与えるために利用され得る。

　第１端子２３及び第２端子２４は、いずれも平板状である。第１端子２３及び第２端子２４は、ダイアフラム２１２及び電極２１１にそれぞれ第１接続部２５及び第２接続部２６により電気的に接続される。第１接続部２５及び第２接続部２６は、いずれも導電性を有するワイヤである。第１接続部２５は、一端が第１端子２３に接続され、他端が電極パッド２１５に接続されている。第２接続部２６は、一端が第２端子２４に接続され、他端が支持部２１２ｂの貫通孔２１２ｃを通して電極２１１に接続されている。

　パッケージ２２は、感知素子２１と、第１端子２３と、第２端子２４と、第１接続部２５と、第２接続部２６とを収容する。パッケージ２２は、全体として、四角形の箱状（例えば、直方体の箱状）である（図２参照）。パッケージ２２は、厚さ方向において互いに反対側を向いた第１面２２１及び第２面２２２を有している。パッケージ２２の第１面２２１及び第２面２２２は、それぞれ圧力センサ２０の表面及び裏面となる。パッケージ２２の第１面２２１には、少なくとも感知素子２１の感圧面２０１を露出させる開口２２３がある。よって、開口２２３の内側面と感圧面２０１とが圧力センサ２０の凹部２０２を構成する。また、感圧面２０１は、凹部２０２の底面にある。開口２２３の開口サイズは、パッケージ２２の第１面２２１から第２面２２２に向かうにつれて徐々に小さくなる。本実施形態では、開口２２３は円形であり、開口２２３の内径がパッケージ２２の第１面２２１から第２面２２２に向かうにつれて徐々に小さくなる。開口２２３は、パッケージ２２の第１面２２１の中央部分にある。また、パッケージ２２の第２面２２２には、接着部材２１４、第１端子２３、及び第２端子２４が露出している。パッケージ２２は、樹脂成型品である。つまり、圧力センサ２０は、感知素子２１と、第１端子２３と、第２端子２４と、第１接続部２５と、第２接続部２６とをインサート品として、インサート成形を行うことで形成され得る。

　膜部材３０は、弾性を有する。膜部材３０は、図３に示すように、感圧面２０１に間隔を空けて対向するように感圧面２０１の周囲に固定されている。膜部材３０は、図２に示すように、四角形（例えば、長方形）である。また、膜部材３０は、図１に示すように、圧力センサ２０のパッケージ２２の第１面２２１の全体を覆う。つまり、膜部材３０は、図１及び図３に示すように、圧力センサ２０のパッケージ２２の第１面２２１に固定され、第１面２２１及び開口２２３（凹部２０２）を覆う。このように、膜部材３０が凹部２０２を覆うので、凹部２０２への異物混入を防ぎ、圧力センサ２０の誤動作を防ぐことができる。本実施形態において、膜部材３０と圧力センサ２０とは、第１接着層６１によって接合されている。第１接着層６１は、膜部材３０における圧力センサ２０側の面の全面を覆っている。膜部材３０の材料の例としては、弾性体（例えば、ポリイミド、シリコーンゴム、及びブチルゴム）が挙げられる。また、膜部材３０は、電気絶縁性を有する。これにより、感圧面２０１への電気的な影響を低減でき得る。

　弾性部材４０Ａは、図３に示すように、感圧面２０１と膜部材３０との間にある。弾性部材４０Ａは、膜部材３０にかかる力を感圧面２０１に伝達するための部材である。弾性部材４０Ａは、膜部材３０に固定されている。これにより、膜部材３０を圧力センサ２０に固定することで、弾性部材４０Ａの位置決めが行える。特に、弾性部材４０Ａは、感圧面２０１に対向するように膜部材３０に固定される。弾性部材４０Ａが膜部材３０に固定されるので、弾性部材４０Ａの圧力方向に垂直な面でのずれを防ぎ、圧力センサ２０の検知精度を向上させることができる。ここで、弾性部材４０Ａと感圧面２０１とはそれぞれの中心軸が一致する。なお、膜部材３０への弾性部材４０Ａの固定は、第１接着層６１を利用して行われる。また、弾性部材４０Ａは、円形の柱状である。このとき、弾性部材４０Ａの高さは、凹部２０２の深さより小さい。よって、図３に示すように、弾性部材４０Ａと感圧面２０１との間に隙間がある。これによって、感圧面２０１への低い圧力の伝達を排除し、高い圧力まで伝達することが可能になり、圧力センサ２０は高い圧力まで検知できるようになる。また、弾性部材４０Ａの体積は、凹部２０２の容積より小さい。これは、凹部２０２の全体が弾性部材４０Ａで埋まっていないことを意味する。これにより、弾性部材４０Ａが凹部２０２内で変位できる。したがって、弾性部材４０Ａに圧力がかかり変形した場合も、凹部２０２に弾性部材４０Ａが収まり、感圧面２０１への圧力の伝達効率を向上できる。弾性部材４０Ａの材料の例としては、弾性体（例えば、ポリイミド、シリコーンゴム、及びブチルゴム）が挙げられる。また、弾性部材４０Ａは、電気絶縁性を有する。これにより、感圧面２０１への電気的な影響を低減でき得る。

　本実施形態では、弾性部材４０Ａの曲げたわみは、ダイアフラム２１２の曲げたわみより大きい。更に、膜部材３０の曲げたわみは、弾性部材４０Ａの曲げたわみより大きい。これによって、感圧面２０１への圧力の伝達効率を向上できる。

　押圧部材５０は、図３に示すように、膜部材３０を挟んで弾性部材４０Ａとは反対側にある。つまり、押圧部材５０は、膜部材３０において弾性部材４０Ａとは反対側に固定されている。押圧部材５０があることで、膜部材３０に圧力をかけやすくなる。膜部材３０と押圧部材５０とは、第２接着層６２によって接合されている。本実施形態では、押圧部材５０と弾性部材４０Ａとはそれぞれの中心軸が一致する。また、押圧部材５０は、円形の板状である。更に、押圧部材５０のサイズ（外形サイズ）は、弾性部材４０Ａのサイズ（外形サイズ）より小さい。押圧部材５０の材料の例としては、弾性体（例えば、ポリイミド、シリコーンゴム、及びブチルゴム）が挙げられる。ただし、押圧部材５０は、膜部材３０及び弾性部材４０Ａよりも硬度が高い。そのため、押圧部材５０に圧力をかけた際に、押圧部材５０より先に、膜部材３０及び弾性部材４０Ａが変形する。よって、膜部材３０に更に圧力をかけやすくなり、操作性が良くなる。また、押圧部材５０は、電気絶縁性を有する。これにより、感圧面２０１への電気的な影響を低減でき得る。

　１．１．３　動作
　以上述べた感圧装置１０Ａでは、圧力センサ２０は、押圧部材５０にかかる力（例えば、押圧力）を検出することになる。ユーザ（又は押し子）が押圧部材５０を押圧した場合、押圧部材５０にかかる押圧力によって、膜部材３０が変形し、弾性部材４０Ａが感圧面２０１側へ移動する。このまま押圧力が増加すれば、弾性部材４０Ａが感圧面２０１に接触し、これによって、押圧部材５０にかかる押圧力が膜部材３０及び弾性部材４０Ａを介して感圧面２０１に伝達される。そして、圧力センサ２０からは、膜部材３０（押圧部材５０）にかかる力に応じた検出出力が得られる。

　１．１．４　用途
　感圧装置１０Ａは、圧力センサ２０の検出出力を用いた機器等の制御又は情報の提供に利用され得る。具体的な用途としては、タッチペン、ウェアラブル端末、情報端末（スマートフォン、タブレット端末等）、制御機器（電動工具等）、検知装置（触覚検知装置、反り検知装置等）が挙げられる。また、感圧装置１０Ａは、気圧センサ及び水圧センサなどのセンサにも用いられ得る。

　１．２　実施形態２
　図４及び図５は、実施形態２の感圧装置１０Ｂを示す。感圧装置１０Ｂは、弾性部材４０Ａの代わりに弾性部材４０Ｂを備えている。

　弾性部材４０Ｂは、図５に示すように、感圧面２０１と膜部材３０との間にある。弾性部材４０Ｂは、膜部材３０にかかる力を感圧面２０１に伝達するための部材である。ただし、弾性部材４０Ｂは、感圧面２０１に接触して感圧面２０１を覆っている。より詳細には、弾性部材４０Ｂは、圧力センサ２０の凹部２０２の全体を満たすように凹部２０２内にある。ただし、弾性部材４０Ｂは、弾性部材４０Ａのように事前に形成された部品ではなく、弾性部材４０Ｂの材料を凹部２０２に充填し、硬化させることで形成されている。つまり、本実施形態では、弾性部材４０Ｂは、凹部２０２に弾性部材４０Ｂの材料を充填することで形成でき、弾性部材４０Ｂの位置決めが不要になる。弾性部材４０Ｂの高さは、凹部２０２の深さと一致している。よって、弾性部材４０Ｂにおける感圧面２０１とは反対側の面は、パッケージ２２の第１面２２１と面一である。よって、弾性部材４０Ｂは、膜部材３０に接している。弾性部材４０Ｂの材料の例としては、弾性部材４０Ａと同様に、弾性体（例えば、ポリイミド、シリコーンゴム、及びブチルゴム）が挙げられる。また、弾性部材４０Ｂは、電気絶縁性を有する。

　以上述べた感圧装置１０Ｂでは、圧力センサ２０は、押圧部材５０にかかる力（例えば、押圧力）を検出することになる。ユーザ（又は押し子）が押圧部材５０を押圧した場合、押圧部材５０にかかる押圧力によって、膜部材３０及び弾性部材４０Ｂが感圧面２０１に押し付けられる。これによって、押圧部材５０にかかる押圧力が膜部材３０及び弾性部材４０Ｂを介して感圧面２０１に伝達される。そして、圧力センサ２０からは、膜部材３０（押圧部材５０）にかかる力に応じた検出出力が得られる。

　実施形態２の感圧装置１０Ｂは、感圧装置１０Ａと同じ用途に使用され得る。

　２．変形例
　以上説明した実施形態１，２は、本開示の様々な実施形態の例に過ぎない。また、実施形態１，２は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。以下に、実施形態１，２の変形例を列挙する。

　例えば、圧力センサ２０の構造は、上記の例に限定されない。例えば、圧力センサ２０の感知素子２１は、静電容量式ではなく、ピエゾ抵抗を利用した抵抗式であってもよい。感知素子２１において、接着部材２１４は必須ではない。また、パッケージ２２の形状は、四角形以外の多角形の箱状、又は、円形の箱状であってもよい。パッケージ２２は、感知素子２１の感圧面２０１の少なくとも一部を露出させるように、感知素子２１を収容する形状であればよい。第１端子２３及び第２端子２４は、パッケージ２２の第２面２２２に露出しているが、パッケージ２２の側面に露出してもよい。なお、感知素子２１が第１端子２３及び第２端子２４に相当する構成を有していれば、第１接続部２５及び第２接続部２６は不要である。

　例えば、膜部材３０の形状は、上記の形状に限定されない。例えば、膜部材３０は、四角形以外の多角形状、又は円形状であってもよい。また、膜部材３０及び押圧部材５０の材料は、上記の例に限定されない。また、膜部材３０は、単層構造ではなく複層構造であってもよい。また、膜部材３０は、圧力センサ２０のパッケージ２２に固定されることで、感圧面２０１の周囲に固定されている。ただし、膜部材３０は、感知素子２１の感圧面２０１の周囲に直接的に固定されてよい。この場合、膜部材３０は、平坦な板状ではなく、感圧面２０１との間に弾性部材４０Ａを配置可能な空間を形成するようなドーム状であってよい。膜部材３０は、少なくとも感圧面２０１に間隔を空けて対向していればよく、感圧面２０１の周囲には接していてよい。よって、膜部材３０は、感圧面２０１の周囲に直接又は間接的に固定されてよい。圧力センサ２０への膜部材３０の接合は、第１接着層６１等の接着剤を用いるほか、レーザ溶着を用いてもよい。

　例えば、弾性部材４０Ａの形状は、上記の形状に限定されない。例えば、弾性部材４０Ａは、円形の板状ではなく、四角形等の多角形の板状であってもよい。また、弾性部材４０Ａの体積は、凹部２０２の容積以下であってもよい。一例として、弾性部材４０Ａは、凹部２０２全体を埋めるような形状であってもよい。この場合には、弾性部材４０Ａを凹部２０２に嵌めることで、弾性部材４０Ａの圧力センサ２０に対する位置決めが可能になる。逆に、弾性部材４０Ａの体積は、凹部２０２の容積以上であってもよい。ただし、弾性部材４０Ａは凹部２０２内に収まっているほうがよい。また、実施形態１では、弾性部材４０Ａは、膜部材３０に圧力がかかっていない場合（膜部材３０が原形をとどめている場合）には、感圧面２０１に接していない。ただし、弾性部材４０Ａは、常に感圧面２０１に接していてもよい。また、弾性部材４０Ａの材料は、上記の例に限定されない。また、膜部材３０への弾性部材４０Ａの接合は、第１接着層６１等の接着剤を用いるほか、レーザ溶着を用いてもよい。また、弾性部材４０Ａと膜部材３０とは一部品として形成されていてもよい。

　例えば、弾性部材４０Ｂの形状は、上記の形状に限定されない。つまり、弾性部材４０Ｂは、凹部２０２全体を埋めるような形状でなくてもよく、凹部２０２の一部を占有する形状であってよい。この場合、弾性部材４０Ｂは、感圧面２０１と膜部材３０との間にあればよく、膜部材３０に接していなくてもよい。また、弾性部材４０Ｂの材料は、上記の例に限定されない。

　例えば、押圧部材５０の形状は、上記の形状に限定されない。例えば、押圧部材５０は、円形の板状ではなく、四角形等の多角形の板状であってもよい。また、押圧部材５０の材料は、上記の例に限定されない。膜部材３０への押圧部材５０の接合は、第２接着層６２等の接着剤を用いるほか、レーザ溶着を用いてもよい。また、押圧部材５０と膜部材３０とは一部品として形成されていてもよい。なお、押圧部材５０は必須ではない。

　３．態様
　上記実施形態及び変形例から明らかなように、本開示は、下記の第１～第７の態様を含む。以下では、実施形態との対応関係を明示するためだけに、符号を括弧付きで付している。

　第１の態様の感圧装置（１０Ａ；１０Ｂ）は、圧力センサ（２０）と、膜部材（３０）と、弾性部材（４０Ａ；４０Ｂ）と、を備える、前記圧力センサ（２０）は、感圧面（２０１）を有する。前記膜部材（３０）は、弾性を有する。前記膜部材（３０）は、前記感圧面（２０１）に間隔を空けて対向するように前記感圧面（２０１）の周囲に固定される。前記弾性部材（４０Ａ；４０Ｂ）は、前記感圧面（２０１）と前記膜部材（３０）との間にあり、前記膜部材（３０）にかかる力を前記感圧面（２０１）に伝達する。第１の態様によれば、簡易な構造で感圧面（２０１）への圧力の伝達効率を向上できる。また、膜部材（３０）が感圧面（２０１）の周囲に固定されるので、弾性部材（４０Ａ；４０Ｂ）の位置決めが容易になる。

　第２の態様の感圧装置（１０Ａ；１０Ｂ）は、第１の態様との組み合わせにより実現され得る。第２の態様では、前記圧力センサ（２０）は、表面（第１面２２１）に凹部（２０２）を有する。前記感圧面（２０１）は、前記凹部（２０２）の底面にある。前記膜部材（３０）は、前記表面（第１面２２１）に固定されて前記凹部（２０２）を覆う。第２の態様によれば、膜部材（３０）が凹部（２０２）を覆うので、凹部への異物混入を防ぎ、圧力センサ（２０）の誤動作を防ぐことができる。

　第３の態様の感圧装置（１０Ａ）は、第２の態様との組み合わせにより実現され得る。第３の態様では、前記弾性部材（４０Ａ）の体積は、前記凹部（２０２）の容積より小さい。第３の態様によれば、弾性部材（４０）に圧力がかかり変形した場合も、凹部（２０２）に弾性部材（４０Ａ）が収まり、感圧面（２０１）への圧力の伝達効率を向上できる。

　第４の態様の感圧装置（１０Ａ）は、第３の態様との組み合わせにより実現され得る。第４の態様では、前記弾性部材（４０Ａ）は、前記膜部材（３０）に固定される。第４の態様によれば、弾性部材（４０Ａ）が膜部材（３０）に固定されるので、弾性部材（４０Ａ）の圧力方向に垂直な面でのずれを防ぎ、圧力センサ（２０）の検知精度を向上させることができる。

　第５の態様の感圧装置（１０Ａ）は、第３又は第４の態様との組み合わせにより実現され得る。第５の態様では、前記弾性部材（４０Ａ；４０Ｂ）と前記感圧面（２０１）との間に隙間がある。第５の態様によれば、感圧面（２０１）への低い圧力の伝達を排除し、高い圧力まで伝達することが可能になり、圧力センサ（２０）の検知能力を向上させることができる。

　第６の態様の感圧装置（１０Ａ）は、第１～第５の態様のいずれか一つとの組み合わせにより実現され得る。第６の態様では、前記弾性部材（４０Ａ）と前記感圧面（２０１）とはそれぞれの中心軸が一致する。第６の態様によれば、簡易な構造で感圧面（２０１）への圧力の伝達効率を向上できる。

　第７の態様の感圧装置（１０Ｂ）は、第１～第４の態様のいずれか一つとの組み合わせにより実現され得る。第７の態様では、前記弾性部材（４０Ｂ）は、前記感圧面（２０１）に接触して前記感圧面（２０１）を覆う。第７の態様によれば、弾性部材（４０Ｂ）を凹部（２０２）に弾性部材（４０Ｂ）の材料を充填して形成でき、弾性部材（４０Ｂ）の位置決めが不要になる。

　第８の態様の感圧装置（１０Ｂ）は、第１の態様との組み合わせにより実現され得る。第８の態様では、前記圧力センサ（２０）は、表面（第１面２２１）に凹部（２０２）を有する。前記感圧面（２０１）は、前記凹部（２０２）の底面にある。前記弾性部材（４０Ｂ）は、前記圧力センサ（２０）の凹部（２０２）の全体を満たすように凹部（２０２）内にある。第８の態様によれば、簡易な構造で感圧面（２０１）への圧力の伝達効率を向上できる。

　第９の態様の感圧装置（１０Ｂ）は、第８の態様との組み合わせにより実現され得る。第９の態様では、前記弾性部材（４０Ｂ）は、前記弾性部材（４０Ｂ）の材料を前記凹部（２０２）に充填し、硬化させることで形成されている。第９の態様によれば、弾性部材（４０Ｂ）の位置決めが不要になる。

　第１０の態様の感圧装置（１０Ｂ）は、第９の態様との組み合わせにより実現され得る。第１０の態様では、前記弾性部材（４０Ｂ）の高さは、前記凹部（２０２）の深さと一致している。第１０の態様によれば、簡易な構造で感圧面（２０１）への圧力の伝達効率を向上できる。

　第１１の態様の感圧装置（１０Ａ；１０Ｂ）は、第１～第１０の態様のいずれか一つとの組み合わせにより実現され得る。第１１の態様では、前記感圧面（２０１）のうち前記膜部材（３０）に対向する領域は、ダイアフラム（２１２）によって形成される。前記弾性部材（４０Ａ；４０Ｂ）の曲げたわみは、前記ダイアフラム（２１２）の曲げたわみより大きい。前記膜部材（３０）の曲げたわみは、前記弾性部材（４０Ａ；４０Ｂ）の曲げたわみより大きい。第１１の態様によれば、感圧面（２０１）への圧力の伝達効率を向上できる。

　第１２の態様の感圧装置（１０Ａ；１０Ｂ）は、第１～第１１の態様のいずれか一つとの組み合わせにより実現され得る。第１２の態様では、前記感圧装置（１０Ａ；１０Ｂ）は、押圧部材（５０）を更に備える。前記押圧部材（５０）は、前記膜部材（３０）を挟んで前記弾性部材（４０Ａ；４０Ｂ）とは反対側にある。第１２の態様によれば、膜部材（３０）に圧力をかけやすくなる。

　第１３の態様の感圧装置（１０Ａ；１０Ｂ）は、第１２の態様との組み合わせにより実現され得る。第１３の態様では、前記押圧部材（５０）のサイズは、前記弾性部材（４０Ａ；４０Ｂ）のサイズより小さい。第１３の態様によれば、膜部材（３０）に更に圧力をかけやすくなり、操作性が良くなる。

　第１４の態様の感圧装置（１０Ａ；１０Ｂ）は、第１２又は第１３の態様との組み合わせにより実現され得る。第１４の態様では、前記押圧部材（５０）は、前記膜部材（３０）及び前記弾性部材（４０Ａ；４０Ｂ）よりも硬度が高い。第１４の態様によれば、膜部材（３０）に更に圧力をかけやすくなり、操作性が良くなる。

　第１５の態様の感圧装置（１０Ａ；１０Ｂ）は、第１２～第１４の態様のいずれか一つとの組み合わせにより実現され得る。第１５の態様では、前記膜部材（３０）、前記弾性部材（４０Ａ；４０Ｂ）、及び、前記押圧部材（５０）の少なくとも一つは、電気絶縁性を有する。第１５の態様によれば、感圧面（２０１）への電気的な影響を低減できる。

　１０Ａ，１０Ｂ　感圧装置
　２０　圧力センサ
　２０１　感圧面
　２０２　凹部
　２２１　第１面（表面）
　３０　膜部材
　４０Ａ，４０Ｂ　弾性部材
　５０　押圧部材

Claims

　感圧面を有する圧力センサと、
　弾性を有し、前記感圧面に間隔を空けて対向するように前記感圧面の周囲に固定される膜部材と、
　前記感圧面と前記膜部材との間にあり、前記膜部材にかかる力を前記感圧面に伝達する弾性部材と、
　を備える、
　感圧装置。
　前記圧力センサは、表面に凹部を有し、
　前記感圧面は、前記凹部の底面にあり、
　前記膜部材は、前記表面に固定されて前記凹部を覆う、
　請求項１の感圧装置。
　前記弾性部材の体積は、前記凹部の容積より小さい、
　請求項２の感圧装置。
　前記弾性部材は、前記膜部材に固定される、
　請求項３の感圧装置。
　前記弾性部材と前記感圧面との間に隙間がある、
　請求項３又は４の感圧装置。
　前記弾性部材と前記感圧面とはそれぞれの中心軸が一致する、
　請求項１～５のいずれか一つの感圧装置。
　前記弾性部材は、前記感圧面に接触して前記感圧面を覆う、
　請求項１～４のいずれか一つの感圧装置。
　前記圧力センサは、表面に凹部を有し、
　前記感圧面は、前記凹部の底面にあり、
　前記弾性部材は、前記圧力センサの凹部の全体を満たすように凹部内にある、
　請求項１の感圧装置。
　前記弾性部材は、前記弾性部材の材料を前記凹部に充填し、硬化させることで形成されている、
　請求項８の感圧装置。
　前記弾性部材の高さは、前記凹部の深さと一致している、
　請求項９の感圧装置。
　前記感圧面のうち前記膜部材に対向する領域は、ダイアフラムによって形成され、
　前記弾性部材の曲げたわみは、前記ダイアフラムの曲げたわみより大きく、
　前記膜部材の曲げたわみは、前記弾性部材の曲げたわみより大きい、
　請求項１～１０のいずれか一つの感圧装置。
　押圧部材を更に備え、
　前記押圧部材は、前記膜部材を挟んで前記弾性部材とは反対側にある、
　請求項１～１１のいずれか一つの感圧装置。
　前記押圧部材のサイズは、前記弾性部材のサイズより小さい、
　請求項１２の感圧装置。
　前記押圧部材は、前記膜部材及び前記弾性部材よりも硬度が高い、
　請求項１２又は１３の感圧装置。
　前記膜部材、前記弾性部材、及び、前記押圧部材の少なくとも一つは、電気絶縁性を有する、
　請求項１２～１４のいずれか一つの感圧装置。