WO2021199755A1

WO2021199755A1 - 触覚センサシート

Info

Publication number: WO2021199755A1
Application number: PCT/JP2021/005899
Authority: WO
Inventors: 匡志井上; 恭弘堀本; 剛 ▲濱▼口
Original assignee: オムロン株式会社
Priority date: 2020-03-31
Filing date: 2021-02-17
Publication date: 2021-10-07
Also published as: JPWO2021199755A1

Abstract

複数の触覚センサチップを可撓性のシート上に配置した触覚センサシートの性能を向上させる技術を提供する。チップ（５）上に設けられ力を検知する検知部（１２）と、該検知部と外部回路とを接続する金属パッド（１１）とが設けられた触覚センサチップ（１０）と、可撓性のシート（２）と、を有し、前記シートの一面に前記金属パッドと接続される電気配線（７）が形成され、前記触覚センサチップにおける前記金属パッドと前記電気配線とがバンプ（４）を介して接続され、前記シートの前記一面側または該一面の反対面側の少なくとも一部に樹脂（１３）が配置され、該樹脂により前記シートおよび／または前記触覚センサチップの少なくとも一部が覆われた。

Description

触覚センサシート

　本発明は、フリップチップ型の触覚センサシートに関する。

　従来より、複数の触覚センサチップを基板上に配置した触覚センサが知られている。基板上に配置された触覚センサチップを機能させるためには、触覚センサチップから配線ワイヤを可撓性のフレキ基板へ懸架する必要があった（例えば、特許文献１を参照）。そのような場合には、配線ワイヤは変形や、測定対象物との接触が繰り返されることで損傷し易くなる不都合があった。また、触覚センサチップに貫通配線を形成し、触覚センサチップの裏面から配線を取り出し基板シートと接続することも考えられる（例えば、特許文献２を参照）が、その場合には、製造工程が複雑となり量産性が高いとは言えなかった。

　これに対し、ＬＳＩ上に薄いセンシング部（触覚センサ）を集積化センサとして一体形成すると共に、センシング部が設けられた面がフレキシブル基板と接するように集積化センサの表面側をフレキシブル基板の裏面に実装し、フレキシブル基板を通して力を検知する触覚センサの実装方法が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。この方法においては、センシング部が、フレキシブル基板を通して外力を検知する構成上、フレキシブル基板による力の減衰が懸念された。そして、この減衰を最小化するための対策として，センシング部の直上に、フレキシブル基板に形成された孔を貫通するドーム構造を形成して測定対象による力をセンサ部に集中させる構成が検討されている。

　しかしながら、上記の従来技術では、複数の触覚センサチップを可撓性のシート上に配置した触覚センサシートの具体的構成を、触覚センサシートの性能向上のために最適化することについては、特に検討されていなかった。

特許第６３９９８０３号公報特許第６１３９３７７号公報

寺西辰貴、平野栄樹、田中秀治、「フレキシブル基板下へ実装するドーム付きＬＳＩ集積化触覚センサ」、第３５回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム論文集、01pm1-PS-197、２０１８年

　本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の触覚センサチップを可撓性のシート上に配置した触覚センサシートの性能を向上させる技術を提供することである。

　上記の課題を解決するための本発明は、チップ上に設けられ力を検知する検知部と、該検知部と外部回路とを接続する金属パッドとが設けられた触覚センサチップと、
　可撓性のシートと、
　を有し、
　前記シートの一面に前記金属パッドと接続される電気配線が形成され、
　前記触覚センサチップにおける前記金属パッドと前記電気配線とがバンプを介して接続され、
　前記シートの前記一面または該一面の反対面の少なくとも一部が樹脂により覆われたことを特徴とする、触覚センサシートである。

　これによれば、樹脂による触覚センサシートの操作性、耐久性、信頼性の向上など、触覚センサシート全体の性能の向上を図ることが可能となる。

　本発明においては、前記触覚センサチップが前記一面側から見て外部に露出しないように、前記シートの前記一面及び前記触覚センサチップが前記樹脂により覆われるようにしてもよい。これによれば、触覚センサチップが露出していることによる損傷の可能性を低減することができる。また、触覚センサチップとシートの間の電気的な接続状態の劣化や、触覚センサチップのシートからの脱落を抑制できる。さらに、前記シートの一面を樹脂で覆うことで、触覚センサチップが配置されている側の表面を平らにすることができ、触覚センサシートの固定が容易になるなど、操作性を向上させることが可能である。

　例えば、シートを樹脂で覆わない場合には、触覚センサチップ実装された前記シートの一面側の表面が凹凸のある状態となり、ロボットハンドの表面等に設置しにくくなる場合がある。また、触覚センサシートの設置時に触覚センサチップの角が設置面と接触して破損（角の欠け等）する虞もあった。本発明によれば、これらの不都合を回避することが可能である。なお、本発明において、前記シートおよび／または前記触覚センサチップの少なくとも一部を覆う樹脂は、触覚センサシート全体としての可撓性が失われない程度の柔軟性を有する。

　また、本発明においては、前記触覚センサチップにおける前記シートと反対側の面を覆う前記樹脂の厚みは、前記触覚センサチップの厚み以下としてもよい。ここで、触覚センサチップにおけるシートと反対側の面が硬度の低い(柔らかい)樹脂を介して接地面に固定されている場合には、測定面側から外力が加わった際に、触覚センサチップにおけるシートと反対側の面（以下、底面ともいう）における樹脂の変形に外力が消費されてしまい、触覚センサチップの検知部へ伝わる荷重が減ってしまう場合がある。これに対して、本発明では、触覚センサチップにおけるシートと反対側の面が、過剰に厚くて柔らかい樹脂で覆われることに起因して触覚センサチップへの力の伝達性が低下してしまうことを、抑制できる。

　また、本発明においては、前記触覚センサチップにおける前記シートと反対側の面が、前記樹脂の表面と同面となるように、前記シートの前記一面が、前記樹脂により覆われるようにしてもよい。これによれば、触覚センサシートの、触覚センサチップが配置されている側の表面を平らにすることができるとともに、触覚センサチップ自体の底面を硬度の高い平面で固定することが可能となり、触覚センサチップへの力の伝達性を向上させることが可能である。

　また、本発明においては、前記シートの前記一面側が、前記樹脂に覆われるとともに、前記触覚センサチップが、前記樹脂より高い硬度を有する第２樹脂で覆われるようにしてもよい。この場合には、触覚センサチップは、硬度の高い第２樹脂によって覆われているので、触覚センサチップへの力の伝達性を向上させることが可能である。また、その上からさらに樹脂で前記シートの一面を覆うことで、触覚センサシートの、触覚センサチップが配置されている側の表面を平らにすることができ、触覚センサシートの操作性を向上させることが可能である。

　また、本発明においては、前記シートの前記一面の反対面の少なくとも一部が、樹脂でさらに覆われるようしてもよい。これによれば、前記シートの前記一面を樹脂で覆うこととの組み合わせにおいて、シートの両面が樹脂で覆われることとなり、内部保護性をさらに向上させることができる。また、樹脂表面を平らにすることで触覚センサシートの操作性を向上させることができる。

　また、本発明においては、前記バンプの周辺部のみを樹脂で覆うようにしてもよい。これによれば、より容易に、シートと触覚センサチップの接合強度を高めることができ、触覚センサチップとシートの間の電気的な接続状態の劣化や、触覚センサチップのシートからの脱落をより確実に抑制できる。この場合の樹脂は、チップの実装時に用いられるアンダーフィルであってもよい。

　また、本発明においては、前記シートにおける、平面視で前記検知部に相当する部分には、孔が形成されており、前記検知部の表面には、前記孔を貫通して前記シートの前記一面の反対面側に突出する検知用樹脂で形成され、力を前記検知部に伝達する力伝達部が設けられるようにしてもよい。これによれば、シートの前記一面の反対面側には、力伝達部のみが突出する形態を実現することができ、シートに力が加わる側の形態をよりシンプルにすることができるとともに、触覚センサチップへの力の伝達性を向上させることが可能である。

　また、本発明においては、前記シートの前記一面の反対面における、前記孔の周辺の領域であって、平面視で前記触覚センサチップが配置された領域に相当する第一領域が、前記シートより高い硬度を有する樹脂で覆されるようにしてもよい。

　これによれば、触覚センサシートにおいて、触覚センサチップが配置された領域付近の曲げや捩じれを抑制することができ、より確実に、触覚センサチップとシートの間の電気的な接続状態の劣化や、触覚センサチップのシートからの脱落を抑制できる。また、シートの曲げ・捩れによる応力が触覚センサチップに伝わって感度が変動することを防止できる。また、触覚センサチップへの力の伝達性を向上させることができる。なお、ここにおける第一領域は、平面視で前記触覚センサチップが配置された領域を含む、より大きな領域であってもよい。

　また、本発明においては、前記触覚センサチップは、前記金属パッドとは異なる補強用金属パッドをさらに有し、前記補強用金属パッドと前記シートの前記一面に設けられたランドとがバンプを介してさらに接続されるようにしてもよい。この補強用金属パッドは、センサを機能させるために必要なパッドに加えて配置されている金属パッドである。これによれば、触覚センサチップとシートの間の接合強度をさらに向上させることができ、より確実に、触覚センサチップとシートの間の電気的な接続状態の劣化や、触覚センサチップのシートからの脱落を抑制できる。また、検知部の周囲を一様にバンプで囲ってシートと接合することにより、シートの変形等の影響が検知部の一部に偏って伝わることを抑制でき、検知部における感度の安定性を向上させることが可能である。また、前記補強用金属パッドは、前記金属パッドを環状に囲うように設けられた外周パッドを含んでもよい。これによれば、金属パッドを環状に囲うように金属壁を形成することができ、触覚センサチップとシートの間の接合強度をさらに向上させることができる。また、異物の侵入を抑制でき、金属パッドと前記シートのランドとの接続部や、検知部の周囲に異物が付着することを抑制できる。

　また、本発明においては、前記シートにおける、平面視で前記検知部に相当する部分には、孔が形成されており、前記検知部の表面には、前記孔を貫通する検知用樹脂で形成され、力を前記検知部に伝達する力伝達部が設けられ、前記力伝達部と前記孔とを包含するように、前記樹脂により前記シートにおける前記一面の反対面が覆われるようにしてもよい。これによれば、シートに設けられた孔と力伝達部との間の隙間から異物が混入することを防止でき、内部保護性を向上させることができる。また、触覚センサチップへの力の伝達性については維持することができる。さらに、測定対象物との繰り返しの接触によって検知部の直上に設けた力伝達部が外れてしまうことを防止することが可能となる。

　また、本発明においては、前記シートにおける、平面視で前記検知部に相当する部分には、孔が形成されており、前記検知部の表面には、前記孔に侵入する検知用樹脂で形成され、力を前記検知部に伝達する力伝達部が設けられ、前記力伝達部により、前記孔は閉塞され、前記力伝達部の先端の少なくとも一部が、該力伝達部より高い硬度を有する前記樹脂により覆われるようにしてもよい。これによれば、シートに設けられた孔と力伝達部との間の隙間から異物が混入することを防止でき、内部保護性を向上させることができる。また、触覚センサチップへの力の伝達性についても向上させることができる。さらに、力伝達部の先端を硬度の高い樹脂で保護することで、外力を受ける部分の耐久性を向上させ、また荷重を逃がさず伝達することができる。加えて、検知部の直上の樹脂を比較的硬度の低い検知用樹脂とすることで、荷重を平準化して検知部へ伝達することが可能となる。

　また、本発明においては、前記シートにおける、平面視で前記検知部に相当する部分には、孔が形成されており、前記検知部の表面には、前記孔に侵入する検知用樹脂で形成され、力を前記検知部に伝達する力伝達部が設けられ、前記樹脂により前記シートにおける前記一面の反対面が覆われ、前記樹脂における、平面視で前記力伝達部に対向する部分には、前記孔に侵入する突起部が、前記力伝達部を押圧可能に設けられるようにしてもよい。これによれば、より少ない部品点数で、シートに設けられた孔と力伝達部との間の隙間から異物が混入することを防止できる。

　また、本発明においては、前記シートにおける、平面視で前記検知部に相当する部分には、孔が形成されており、前記検知部の表面には、前記孔を貫通する検知用樹脂で形成され、力を前記検知部に伝達する力伝達部が設けられ、前記樹脂が前記シートにおける前記一面の反対面を覆い、前記樹脂における、平面視で前記力伝達部と対向する部分には、凹部が設けられ、前記力伝達部は、前記凹部に侵入して配置され、前記樹脂が変形した際に前記凹部により前記力伝達部を押圧可能としてもよい。このことによっても、より少ない部品点数で、シートに設けられた孔と力伝達部との間の隙間から異物が混入することを防止できる。

　また、本発明は、対象物を把持する把持部を有するロボットハンドであって、上記の触覚センサシートが前記把持部の表面に設置されたことを特徴とする、ロボットハンドであってもよい。

　また、本発明は、上記のロボットハンドと、前記触覚センサシートからの出力信号に基づいて、前記ロボットハンドの作動を制御する制御部と、を備えるロボットシステムであってもよい。

　上記構成および処理の各々は技術的な矛盾が生じない限り互いに組み合わせて本発明を構成することができる。

　本発明によれば、複数の触覚センサチップを可撓性のシート上に配置した触覚センサシートの操作性、耐久性、信頼性等の性能を向上させることが可能である。

本発明の前提となる触覚センサシートの概略構成を示す図である。本発明の実施例における触覚センサチップの概略構成を示す図である。本発明の実施例における触覚センサシートおよび、変形例１に係る触覚センサシートの概略構成を示す図である。本発明の実施例における変形例２に係る触覚センサシートおよび、変形例３に係る触覚センサシートの概略構成を示す図である。本発明の実施例における変形例４に係る触覚センサシートおよび、変形例５に係る触覚センサシートの概略構成を示す図である。本発明の実施例における変形例６に係る触覚センサチップの端子構造の概略構成を示す図である。本発明の実施例における変形例６に係る触覚センサチップの端子構造の別態様の概略構成を示す図である。本発明の実施例における変形例７に係る触覚センサシートおよび、変形例８に係る触覚センサシートの概略構成を示す図である。本発明の実施例における変形例９に係る触覚センサシートおよび、変形例１０に係る触覚センサシートの概略構成を示す図である。

〔適用例〕
　以下に本発明の適用例の概要について一部の図面を用いて説明する。本発明が適用される触覚センサシート１は、図１に示すように、可撓性を有する樹脂シート２に、一つ以上の触覚センサチップ１０を配置することにより構成されたシート状の触覚センサアレイである。触覚センサシート１は、例えば、ロボットハンド（不図示）の指先等の把持部の表面に取り付けられることで触覚センサとして機能する。そして、触覚センサシート１が取り付けられたロボットハンドの作動は、触覚センサシート１からの出力信号に基づいて、ロボットシステムにおける制御部が制御する。

　触覚センサチップ１０は、図２に示すような構成を有し、力伝達部３に力が作用されることで、１軸あるいは３軸以上の方向の力を測定可能なデバイスである。ここにおける３軸以上の方向の力は、ＸＹＺの３方向の力の他、Ｘ軸Ｙ軸Ｚ軸回りのトルクを含めた６軸成分を含んでいてもよい。触覚センサシート１においては、この触覚センサチップ１０が一つ以上、樹脂シート２の一面（以下、チップ配置面ともいう。）に配置されている。そして、一または複数の力伝達部３が樹脂シート２に形成された孔２ａから突出した構成となっている。

　樹脂シート２の材質としてはポリイミドの他、エポキシ、シリコン、ウレタン等を例示することができるが、特に制限はない。力伝達部３も検知用樹脂で形成されているが、検知用樹脂の材質にも特に制限はない。触覚センサチップ１０は金属製のバンプ４を用いた所謂フリップチップ実装によって樹脂シート２のチップ配置面に実装されている。

　本発明では、この触覚センサシート１の少なくとも一部を、様々な形態により樹脂で覆うことで、性能を向上させることとした。例えば、図３に示すように、樹脂シート２におけるチップ配置面を樹脂１３によって覆うことで、樹脂シート２と触覚センサチップ１０の間の断線や、樹脂シート２からの触覚センサチップ１０の脱落を防止できる。また、樹脂シート２におけるチップ配置面を樹脂１３によって覆うことで、触覚センサシート１の表面が滑らかになり、ロボットハンドの表面等に設置し易くなる。また、設置時に触覚センサチップ１０の角が設置面と接触して破損することを防止できる。

　また、図４に示すように、樹脂シート２におけるチップ配置面を樹脂１３によって覆い、且つ、樹脂１３の内部において、樹脂１３より高い硬度を有する第二樹脂１４によって、触覚センサチップ１０の全体または、触覚センサチップ１０とＩＣチップ６の全体を覆うことで、触覚センサチップ１０への力の伝達性を向上できる。また、樹脂シート２の両面を樹脂１３、１５で覆うことで、シートとしての操作性を高め、内部保護性を向上できる。

　また、図５に示すように、バンプ４の周辺のみを樹脂で覆うことにより、樹脂シート２と触覚センサチップ１０の接合強度を高められ、異物の混入を抑制できる。また、樹脂シート２のチップ配置面の反対側の面（以下、測定面ともいう）において、触覚センサチップ１０に相当する部分を樹脂シート２より高い硬度を有する樹脂板１７で覆うことで、触覚センサチップ１０付近における触覚センサシート１の曲がりや捩じれを防止でき、触覚センサチップ１０への力の伝達性を安定化できる。

　また、図６、図７に示したように、端子１１以外の固定用パッド１１ａや外周パッド１１ｂを設け、電気配線７とバンプによって接続することで、触覚センサチップ１０と樹脂シート２の間の接合強度を高められる。また、図８に示すように、力伝達部３を２段構造にすることで、異物の侵入を防止できる。また、図９に示すように、樹脂シート２の測定面を樹脂１５ａで覆い、樹脂シート２に突起部１５０ａや凹部１５０ｂを形成し、力伝達部と当接するようにすることで、少ない部品点数で異物の侵入を防止できる。なお、本適用例及び、以下の実施例において、触覚センサシート１に、複数の触覚センサチップ１０が配置された例について説明するが、触覚センサシート１に、１個の触覚センサチップ１０が配置されていてもよい。
〔実施例〕

　以下に各図面（上記の適用例で一旦説明した図も含む）を順次参照して、この発明を実施するための形態を、例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている具体的構成は、特に記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

　本発明の実施例に係る触覚センサシート１は、可撓性の樹脂シート２に、複数の触覚センサチップ１０が配置されることにより構成されている。触覚センサチップ１０は、図２に示すように、内部にＭＥＭＳ等による力の検知構造を含むチップ５の上面に、力の検知機能を有する検知部１２と、検知部１２に外部から作用した力を伝達するドーム状の検知用樹脂からなる力伝達部３と、検知部１２によって検知された力に相当する信号を出力し、あるいは、検知部１２に電圧を供給するための端子１１が設けられた素子である。なお、検知部１２にて検知する対象は、圧力及び力のいずれでも良い。

　図１に示すように、触覚センサシート１の樹脂シート２には、触覚センサチップ１０の力伝達部３が貫通するための孔２ａが複数設けられている。また、樹脂シート２におけるチップ配置面には、触覚センサチップ１０の端子１１と外部回路とを接続するための電気配線７が印刷やエッチング等の方法で設けられている。そして、触覚センサチップ１０の端子１１と電気配線７とは金属製のバンプ４によって接続され、触覚センサチップ１０は樹脂シート２に所謂フリップチップ実装によって実装されている。

　また、樹脂シート２には、触覚センサチップ１０からの出力信号を処理する処理ＩＣ６が、やはりフリップチップ実装により電気配線７に接続されている。このように、本実施例の触覚センサシート１では、複数の触覚センサチップ１０をフリップチップ実装により樹脂シート２に実装している。このことで、触覚センサチップ１０と樹脂シート２とを、ワイヤボンディング等の方法で接続する場合と比較して、測定対象物との接触が繰り返されることによりワイヤが断線する等のリスクを低減することが可能で、耐久性や信頼性を向上させることが可能となっている。また、ワイヤによる接続を避けるために触覚センサチップ１０と樹脂シート２とを、例えばチップ５に貫通配線を形成させて接続した場合と比較して、接続構造及び製造工程を簡略化することが可能となっている。

　しかしながら、上記のように構成された触覚センサシート１では、例えば、図１の上側から測定対象物により力伝達部３が押圧されたり、横方向から力伝達部３を擦るような作用が加えられる場合がある。また、樹脂シート２に曲がりや捩じれが生じる場合もある。これらの場合には、樹脂シート２から触覚センサチップ１０を離脱させる方向の力が繰り返し作用することとなり、バンプ４による端子１１と電気配線７の接続構造が損傷して断線が生じたり、樹脂シート２から触覚センサチップ１０が脱落する等の不都合が生じる虞があった。

　また、触覚センサシート１では、樹脂シート２に複数の孔２ａが形成され、触覚センサチップ１０の力伝達部３が孔２ａを貫通する構造を有しているので、外部より、孔２ａにおける樹脂シート２と力伝達部３の間の隙間を介して異物が触覚センサチップ１０側に混入する虞があった。

　そこで、本実施例においては、図３に示すように、樹脂シート２におけるチップ配置面を樹脂１３によって覆うこととした。これによれば、樹脂１３によって樹脂シート２と触覚センサチップ１０の接合強度を高めることが可能である。

　その結果、樹脂シート２における測定面から触覚センサチップ１０の力伝達部３に、触覚センサチップ１０を樹脂シート２から離脱させる方向の力が作用した場合であっても、樹脂シート２と触覚センサチップ１０の接続構造が損傷して断線が生じたり、樹脂シート２から触覚センサチップ１０が脱落することを防止できる。この樹脂１３の材質は、樹脂シート２の材質と同じであってもよいし、異なっていてもよく、特に制限はない。

　その場合、樹脂１３の下面は、図３に示すように、平面となるようにしてもよい。そうすれば、触覚センサシート１のチップ配置面側の表面を平らにすることができ、シート全体の操作性を向上させることができる。その際、図３（ａ）に示すように、触覚センサチップ１０のチップ５の全体を樹脂１３で包含するように、樹脂シート２のチップ配置面を覆うようにしてもよい。そうすれば、より確実に、樹脂シート２と触覚センサチップ１０の接合強度を高めることができる。なお、上記のように、触覚センサチップ１０のチップ５の全体を樹脂１３で包含するように、樹脂シート２のチップ配置面を覆う場合、触覚センサチップ１０のチップ５の底面を覆う樹脂の厚みは、チップ５の厚み以下であることが望ましい。これにより、触覚センサチップ１０のチップ５の底面が、過剰に厚くて柔らかい樹脂で覆われることに起因して、触覚センサチップへの力の伝達性が低下することを抑制できる。また、触覚センサチップ１０のチップ５の底面を覆う樹脂の厚みは、チップ５の厚みの２／３以下であることがさらに望ましい。

＜変形例１＞
　本実施例の変形例１として、図３（ｂ）に示すように、樹脂１３の下面は、触覚センサチップ１０のチップ５の底面と同面としてもよい。そうすれば、少なくともチップ５の側面と密着した樹脂１３によって樹脂シート２と触覚センサチップ１０の接合強度を高めることができる。また、樹脂１３とチップ５の底面を高硬度の支持平面（不図示）で支持することで、測定対象物から力伝達部３や樹脂シート２に作用した力を、支持平面により受けることができる。その結果、測定対象物から力伝達部３に外力が加えられた際に、チップ５の底面を覆う樹脂の変形に外力が消費されることを抑制でき、測定対象物から作用された力をより精度よく測定することが可能となる。

＜変形例２＞
　また、本実施例では、図４（ａ）に示すように、樹脂シート２におけるチップ配置面を樹脂１３によって覆い、且つ、樹脂１３の内部において、樹脂１３より高い硬度を有する第二樹脂１４によって、触覚センサチップ１０あるいは、触覚センサチップ１０及び処理ＩＣ６を覆う構造としてもよい。これによれば、図３に示した場合と同様に、触覚センサシート１のチップ配置面側の表面を平らにすることができるとともに、測定対象物から作用した力の触覚センサチップ１０への伝達性を向上させることが可能である。

　上記のように、触覚センサチップ１０あるいは、触覚センサチップ１０及び処理ＩＣ６を第二樹脂１４によって覆う場合、触覚センサチップ１０及び処理ＩＣ６を覆った第二樹脂１４の底面をさらに覆う樹脂１３の厚みは、チップ５の厚み以下であることが望ましい。これにより、触覚センサチップ１０のチップ５の底面が、過剰に厚くて柔らかい樹脂で覆われることに起因して、触覚センサチップ１０への力の伝達性が低下することを抑制できる。また、触覚センサチップ１０及び処理ＩＣ６を覆った第二樹脂１４の底面をさらに覆う樹脂１３の厚みは、チップ５の厚みの２／３以下であることがさらに望ましい。さらに、図４（ｂ）に示すように、触覚センサチップ１０あるいは、触覚センサチップ１０及び処理ＩＣ６を覆う第二樹脂１４の下側の面を、樹脂１３の表面と同面としてもよい。

＜変形例３＞
　また、本実施例では、図４（ｃ）に示すように、樹脂シート２のチップ配置面と、測定面の両面を樹脂１３、１５により覆うようにしてもよい。これによれば、触覚センサシート１のチップ配置面と測定面の表面を平らにし、シートとしての操作性をより高めることができる。また、異物の混入をより確実に防止して内部保護性を向上させることが可能である。なお、本変形例において、樹脂１３の材質と樹脂１５の材質は同じであっても異なっていてもよい。

＜変形例４＞
　また、本実施例では、図５（ａ）に示すように、エポキシ樹脂等のアンダーフィル１６ａ、１６ｂによって、触覚センサシート１のチップ配置面のバンプ４の周辺のみを覆うようにしてもよい。このことによっても、樹脂シート２と触覚センサチップ１０の接合強度を高めることができるとともに、孔２ａからの異物の混入を抑制できる。

＜変形例５＞
　また、本実施例では、図５（ｂ）に示すように、樹脂シート２の測定面において、孔２ａの周辺部であって、平面視で触覚センサチップ１０または、触覚センサチップ１０及び処理ＩＣ６に相当する部分（第一領域に相当）を樹脂シート２より高い硬度を有する樹脂板１７で覆ってもよい。これにより、触覚センサシート１が曲がったり捩じれたりした場合にも、フリップチップ実装の近傍については平面性を維持することが可能となり、触覚センサチップ１０の接続不良や脱落を抑制し、耐久性及び信頼性を向上させることができる。また、測定対象物から作用された力の触覚センサチップ１０への伝達性を安定させることが可能である。

＜変形例６＞
　また、本実施例では、図６に示したように、触覚センサチップ１０には、端子１１以外に補強用金属パッドとしての固定用パッド１１ａを複数形成し、この固定用パッド１１ａと電気配線７とをバンプによって接続しても構わない。これによれば、触覚センサチップ１０を樹脂シート２に固定するためのバンプ数を増加させることができ、触覚センサチップ１０と樹脂シート２の間の接合強度を高めることが可能である。なお、本変形例では、固定用パッド１１ａは、電気配線７ではなく、樹脂シート２に設けられた固定用のダミーパッド（不図示）とバンプによって接続されてもよい。このダミーパッドは、これがなくてもセンサとしての基本的な機能に支障がないパッドである。また、本変形例において、固定用パッド１１ａは、必ずしも触覚センサチップ１０において検知部１２と同一の面に形成される必要はない。例えば、チップ５の側面に設けられてもよい。

　また、本変形例では、図７に示したように、触覚センサチップ１０には、端子１１以外に補強用金属パッドとしての固定用パッド１１ａを複数形成し、さらに、端子１１及び固定用パッド１１ａを囲むように、環状の外周パッド１１ｂを設け、さらに外周パッド１１ｂと電気配線７とをバンプによって環状に接続しても構わない。これによれば、触覚センサチップ１０と樹脂シート２の間の接合強度をさらに高めることが可能である。また、外周パッド１１ｂと電気配線７との間に形成されたバンプによる金属壁によって、異物の侵入を抑制し、端子１１や力伝達部３への異物の付着を抑制することが可能である。なお、外周パッド１１ｂについても、電気配線７ではなく、樹脂シート２に設けられた固定用のダミーパッド（不図示）とバンプによって接続されてもよい。また、外周パッド１１ｂは、必ずしも触覚センサチップ１０において検知部１２と同一の面に形成される必要はない。例えば、チップ５の角部や側面に設けられてもよい。また、外周パッド１１ｂは、図７に示したように、固定用パッド１１ａと併用されてもよいし、固定用パッド１１ａの代わりに設けられてもよい。

＜変形例７＞
　また、本実施例では、図８に示すように、力伝達部３を２段構造にしてもよい。例えば、図８（ａ）に示すように、孔２ａを貫通する力伝達部３の上部をさらに樹脂１８によって覆うようにしてもよい。この場合、樹脂１８によって、力伝達部３と孔２ａの間の隙間を充填し、樹脂１８が孔２ａの周辺の樹脂シート２を覆うようにする。このことにより孔２ａからの異物の混入をより確実に防止でき、内部保護性を向上させることが可能である。なお、図８（ａ）において力伝達部３を形成する樹脂材料は、検知用樹脂に相当する。

＜変形例８＞
　また、本実施例では、図７（ｂ）に示すように、力伝達部３ａを、孔２ａを閉塞するように形成し、力伝達部３ａの上面の一部を、力伝達部３ａより高い硬度を有する樹脂１９により覆う。このことにより孔２ａからの異物の混入をより確実に防止することができ、内部保護性を向上させることが可能である。また、測定対象物から触覚センサチップ１０への力の伝達性を向上させることが可能である。なお、本変形例において、力伝達部３ａの上面の一部を樹脂１９により覆うことは、樹脂１９により樹脂シート２の測定面側の一部が覆われたことに相当する。また、力伝達部３ａを形成する樹脂材料は、検知用樹脂に相当する。

＜変形例９＞
　また、本実施例では、図９（ａ）に示すように、樹脂シート２の測定面を樹脂１５ａで覆うこととし、樹脂１５ａのチップ配置面側において、力伝達部３ｂに対向する部分には、力伝達部３ｂの先端と当接する突起部１５０ａを形成することとしてもよい。これによれば、より確実に孔２ａからの異物の侵入を防止することができるとともに、図８で示したような力伝達部３ｃの２段構造に相当する構造をより少ない部品点数で実現することが可能である。

＜変形例１０＞
　また、本実施例では、図９（ｂ）に示すように、樹脂シート２の測定面を樹脂１５ｂで覆うこととし、樹脂１５ｂのチップ配置面側において、力伝達部３に対向する部分には、凹部１５０ｂを形成し、力伝達部３が凹部１５０ｂ内に侵入して凹部１５０ｂの底面と当接することとしてもよい。このことによっても、より確実に孔２ａからの異物の混入をより確実に防止することができる。また、本変形例は、図１に示した触覚センサシート１に、樹脂１５ｂを貼付するだけで容易に実現することが可能である。

　なお、以下には本発明の構成要件と実施例の構成とを対比可能とするために、本発明の構成要件を図面の符号付きで記載しておく。
＜発明１＞
　チップ（５）上に設けられ力を検知する検知部（１２）と、該検知部と外部回路とを接続する金属パッド（１１）とが設けられた触覚センサチップ（１０）と、
　可撓性のシート（２）と、
　を有し、
　前記シートの一面に前記金属パッドと接続される電気配線（７）が形成され、
　前記触覚センサチップにおける前記金属パッドと前記電気配線とがバンプ（４）を介して接続され、
　前記シートの前記一面または該一面の反対面の少なくとも一部が樹脂（１３）により覆われたことを特徴とする、触覚センサシート。

　１・・・触覚センサシート
　２・・・樹脂シート
　３・・・力伝達部
　４・・・バンプ
　５・・・チップ
　６・・・処理ＩＣ
　１０・・・触覚センサチップ
　１３、１５、１６a、１６ｂ、１７、１８、１９、・・・樹脂

Claims

　チップ上に設けられ力を検知する検知部と、該検知部と外部回路とを接続する金属パッドとが設けられた触覚センサチップと、
　可撓性のシートと、
　を有し、
　前記シートの一面に前記金属パッドと接続される電気配線が形成され、
　前記触覚センサチップにおける前記金属パッドと前記電気配線とがバンプを介して接続され、
　前記シートの前記一面または該一面の反対面の少なくとも一部が樹脂により覆われたことを特徴とする、触覚センサシート。
　前記触覚センサチップが前記一面側から見て外部に露出しないように、前記シートの前記一面及び前記触覚センサチップが前記樹脂により覆われたことを特徴とする、請求項１に記載の触覚センサシート。
　前記触覚センサチップにおける前記シートと反対側の面を覆う前記樹脂の厚みは、前記触覚センサチップの厚み以下であることを特徴とする、請求項２に記載の触覚センサシート。
　前記触覚センサチップにおける前記シートと反対側の面が、前記樹脂の表面と同面となるように、前記シートの前記一面が、前記樹脂により覆われたことを特徴とする、請求項１に記載の触覚センサシート。
　前記シートの前記一面側が、前記樹脂に覆われるとともに、前記触覚センサチップが、前記樹脂より高い硬度を有する第２樹脂で覆われたことを特徴とする、請求項１に記載の触覚センサシート。
　前記シートの前記一面の反対面の少なくとも一部が、樹脂でさらに覆われたことを特徴とする、請求項２から５のいずれか一項に記載の触覚センサシート。
　前記シートにおける、平面視で前記検知部に相当する部分には、孔が形成されており、
　前記検知部の表面には、前記孔を貫通して前記シートの前記一面の反対面側に突出する検知用樹脂で形成され、力を前記検知部に伝達する力伝達部が設けられたことを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の触覚センサシート。
　前記シートの前記一面の反対面における、前記孔の周辺の領域であって、平面視で前記触覚センサチップが配置された領域に相当する第一領域が、前記シートより高い硬度を有する樹脂で覆われたことを特徴とする、請求項７に記載の触覚センサシート。
　前記触覚センサチップは、前記金属パッドとは異なる補強用金属パッドをさらに有し、
　前記補強用金属パッドと前記シートの前記一面に設けられたランドとがバンプを介してさらに接続されたことを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の触覚センサシート。
　前記補強用金属パッドは、前記金属パッドを環状に囲うように設けられた外周パッドを含むことを特徴とする、請求項９に記載の触覚センサシート。
　前記シートにおける、平面視で前記検知部に相当する部分には、孔が形成されており、
　前記検知部の表面には、前記孔を貫通する検知用樹脂で形成され、力を前記検知部に伝達する力伝達部が設けられ、
　前記力伝達部と前記孔とを包含するように、前記樹脂により前記シートにおける前記一面の反対面が覆われたことを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の触覚センサシート。
　前記シートにおける、平面視で前記検知部に相当する部分には、孔が形成されており、
　前記検知部の表面には、前記孔に侵入する検知用樹脂で形成され、力を前記検知部に伝達する力伝達部が設けられ、
　前記力伝達部により、前記孔は閉塞され、
　前記力伝達部の先端の少なくとも一部が、該力伝達部より高い硬度を有する前記樹脂により覆われたことを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の触覚センサシート。
　前記シートにおける、平面視で前記検知部に相当する部分には、孔が形成されており、
　前記検知部の表面には、前記孔に侵入する検知用樹脂で形成され、力を前記検知部に伝達する力伝達部が設けられ、
　前記樹脂により前記シートにおける前記一面の反対面が覆われ、
　前記樹脂における、平面視で前記力伝達部に対向する部分には、前記孔に侵入する突起部が、前記力伝達部を押圧可能に設けられたことを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の触覚センサシート。
　前記シートにおける、平面視で前記検知部に相当する部分には、孔が形成されており、
　前記検知部の表面には、前記孔を貫通する検知用樹脂で形成され、力を前記検知部に伝達する力伝達部が設けられ、
　前記樹脂により前記シートにおける前記一面の反対面が覆われ、
　前記樹脂における、平面視で前記力伝達部と対向する部分には、凹部が設けられ、
　前記力伝達部は、前記凹部に侵入して配置され、前記樹脂が変形した際に前記凹部により前記力伝達部を押圧可能としたことを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の触覚センサシート。
　対象物を把持する把持部を有するロボットハンドであって、
　請求項１から１４のいずれか一項に記載の触覚センサシートが前記把持部の表面に設置されたことを特徴とする、ロボットハンド。
　請求項１５に記載のロボットハンドと、
　前記触覚センサシートからの出力信号に基づいて、前記ロボットハンドの作動を制御する制御部と、
　を備えるロボットシステム。