專(zhuān)利名稱(chēng)：壓力傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于測(cè)定施加于面的外力中與該面垂直的方向成分的壓力分布的壓力傳感器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，作為測(cè)定施加于某面的外力的壓力分布的壓力傳感器，例如能夠舉出專(zhuān)利文獻(xiàn)1所記載的壓力傳感器。如圖1所示，該壓力傳感器采用層疊兩塊膜，在上層配置有上部電極，在下層有配置下部電極，在兩者之間配置有感壓墨層的結(jié)構(gòu)。當(dāng)對(duì)上側(cè)的膜施加壓力時(shí)，僅被施加壓力的部分在上下方向上成為導(dǎo)通狀態(tài)。因此，以?xún)H在與該部分對(duì)應(yīng)的下部電極得到輸出，而進(jìn)行壓力分布的檢測(cè)的方式構(gòu)成。例如， 通過(guò)將該壓力傳感器設(shè)置在車(chē)輛用座椅的內(nèi)部，能夠判斷乘客是否坐于該座椅，并且能夠根據(jù)壓力分布判斷乘客的體格。S卩，專(zhuān)利文獻(xiàn)1公開(kāi)的壓力傳感器，在被施加壓力時(shí)，兩電極隔著感壓墨層接觸， 并且根據(jù)與施加于感壓墨層的壓力對(duì)應(yīng)的電阻值的變動(dòng)測(cè)定壓力。此外，本申請(qǐng)人提出了在下部膜上設(shè)置一對(duì)電極，以形成在上部膜的感壓導(dǎo)電層墨覆蓋該一對(duì)電極的結(jié)構(gòu)的壓力傳感器。在該壓力傳感器中，在下部膜上設(shè)置有一對(duì)電極， 在通常的時(shí)候，設(shè)置在上部膜的感壓導(dǎo)電層墨覆蓋電極，因此不需要配置用于空氣層的空間。由此，能夠根據(jù)電極設(shè)置形狀形成任意形狀的傳感器。而且，通過(guò)將一對(duì)電極形成為框狀，將壓力傳感器的中央部分形成為透明，能夠在該透明部分配置觸摸面板等。專(zhuān)利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)2002-48658號(hào)公報(bào)但是，即使是上述結(jié)構(gòu)的壓力傳感器，為了得到中央部分的高透明性(光線透過(guò)率)，需要至少將上部膜或下部膜中的任意一方形成為中空的框狀。但是，中空的框狀的膜容易褶皺，難以定位，因此存在層疊操作復(fù)雜且生產(chǎn)率低的問(wèn)題。此外，如果中空的框狀的膜由于長(zhǎng)年的使用而導(dǎo)致膜老化，則產(chǎn)生膜下垂等問(wèn)題， 難以利用載荷控制感壓墨層與電極的接觸。因此，利用載荷的感壓墨與電極間的電阻值的再現(xiàn)性低，難以高精度地測(cè)定壓力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述問(wèn)題而提出，其目的在于提供一種壓力傳感器，其能夠解決膜下垂的問(wèn)題，能夠以良好的生產(chǎn)率進(jìn)行感壓墨層和電極的層疊，能夠容易地利用載荷控制感壓墨層與電極的接觸，并且利用載荷的感壓墨與電極間的電阻值的再現(xiàn)性好，能夠高精度地測(cè)定壓力。本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，提供以下結(jié)構(gòu)的壓力傳感器。本發(fā)明的壓力傳感器的第一特征結(jié)構(gòu)是，在基材上使一對(duì)電極和電特性根據(jù)按壓力而變化的感壓墨層并聯(lián)而形成的壓力傳感器中，上述基材的形成有上述感壓墨層的部分以使上述感壓墨層和上述一對(duì)電極接觸的方式向內(nèi)側(cè)折彎。
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第二特征結(jié)構(gòu)是，上述基材的形成有上述感壓墨層的部分，以相對(duì)于上述基材的形成有上述一對(duì)電極的部分凸?fàn)钔怀龅姆绞叫纬?，其根部向?nèi)側(cè)折彎。第三特征結(jié)構(gòu)是，在上述根部形成使得容易向內(nèi)側(cè)折彎的半切斷或虛線狀的穿孔。第四特征結(jié)構(gòu)是，在上述根部的兩側(cè)上形成有防止折彎至內(nèi)側(cè)時(shí)向外側(cè)突出的切根據(jù)本發(fā)明的壓力傳感器的第一特征結(jié)構(gòu)，不使用前面所述的中空的框狀的膜， 而僅使用一塊基材膜形成電極和感壓墨層。由此具有下述效果不會(huì)產(chǎn)生膜下垂的問(wèn)題，容易利用載荷控制感壓墨層和電極的接觸，利用載荷的感壓墨層與電極間的電阻值的再現(xiàn)性好，能夠高精度地測(cè)定壓力。根據(jù)第二特征結(jié)構(gòu)，均以相同方式折彎，因此感壓墨層和電極的位置關(guān)系必然被決定，定位變得容易。結(jié)果，具有能夠以良好地生產(chǎn)率層疊感壓墨層和電極的效果。根據(jù)第三特征結(jié)構(gòu)，折彎容易，因此感壓墨層和電極的定位更為準(zhǔn)確。結(jié)果，具有能夠以更好的生產(chǎn)率層疊感壓墨層和電極的效果。根據(jù)第四特征結(jié)構(gòu)，折彎線的部分設(shè)定在內(nèi)側(cè)，因此具有即使在折彎時(shí)發(fā)生膨脹， 制品的外形形狀也不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題的效果。


圖1中(1)是表示本發(fā)明的壓力傳感器的實(shí)施方式的概要結(jié)構(gòu)的截面圖，(2)是 (1)中所示的A部分的放大圖；圖2中(1)是表示折彎基材膜之前的狀態(tài)的概要結(jié)構(gòu)的底面圖，(2)是表示(1)中所示的基材膜的變形例的底面圖；圖3中(1)是圖2(2)中所示的B部分的放大圖，(2)是表示⑴中所示的根部的第一變形例的圖，( 是表示(1)中所示的根部的第二變形例的圖；以及圖4是表示電極的變形例的圖。
具體實(shí)施例方式接著，參照

本發(fā)明的壓力傳感器的實(shí)施方式。如圖1(1)所示，壓力傳感器40組裝于便攜式電話機(jī)、智能手機(jī)、PDA、自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)裝置、數(shù)字照相機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、游戲機(jī)等電子設(shè)備中。此處以攜式電話機(jī)1為例進(jìn)行說(shuō)明。便攜式電話機(jī)1包括合成樹(shù)脂制造的殼體2 ；設(shè)置于殼體2的具有液晶或有機(jī)EL 等顯示部的顯示裝置3 ；設(shè)置在顯示裝置3上的壓力傳感器40 ；以及設(shè)置在壓力傳感器40 上的保護(hù)面板4。保護(hù)面板4和壓力傳感器40，以殼體2的上表面與保護(hù)面板4的上表面大致一致的方式層疊收納在配合顯示裝置3的設(shè)置位置而形成的殼體2的凹部。保護(hù)面板4在俯視圖中為矩形形狀。保護(hù)面板4的上表面包括透明的顯示窗部 8，其能夠從外部觀察顯示裝置3的顯示部，并且與該顯示部對(duì)應(yīng)形成；以及裝飾部9，其能夠隱藏內(nèi)部，形成在顯示窗部8的周緣。對(duì)于保護(hù)面板4而言能夠選擇使用以下兩種，具有基于對(duì)保護(hù)面板4的觸摸操作，檢測(cè)作為該操作位置的X-Y坐標(biāo)的所謂的觸摸輸入功能的保護(hù)面板，和不具有該觸摸輸入功能的保護(hù)面板。在具有觸摸輸入功能的保護(hù)面板中，能夠選擇電阻膜方式、靜電電容方式和電磁感應(yīng)方式等。如圖2(1)所示，壓力傳感器40包括基材膜31，其具有在俯視圖中為矩形形狀的部分和從矩形的四邊的各個(gè)邊突出的梯形形狀的部分；一對(duì)電極16a、16b，其沿著基材膜 31的矩形形狀部分的周緣形成為環(huán)狀；以及感壓墨層30，其以與一對(duì)電極16a、16b并列排列的方式形成在基材膜31的梯形形狀部分。感壓墨層30是通過(guò)被按壓而電特性變化的層。 以圖2(1)的雙點(diǎn)劃線所示的折彎線50作為軸，梯形形狀部分以使一對(duì)電極16a、16b和感壓墨層30接觸的方式向內(nèi)側(cè)折彎。如圖1(1)所示，在基材膜31的梯形形狀部分被折彎的狀態(tài)下，壓力傳感器40安裝于殼體2。此時(shí)，在保護(hù)面板4的裝飾部9的下表面與殼體2的支承部加之間，感壓墨層 30和一對(duì)電極16a、16b以相互相接的方式配置。利用這樣配置的壓力傳感器40，能夠進(jìn)行對(duì)保護(hù)面板4的按壓操作的檢測(cè)(Z坐標(biāo)的檢測(cè))，保護(hù)面板4具有感壓功能。形成有感壓墨層30的梯形形狀部分以相對(duì)于形成有一對(duì)電極16a、16b的矩形形狀部分向外側(cè)凸?fàn)畹赝怀龅姆绞叫纬?。因此，容易沿著作為其根部的折彎線向內(nèi)側(cè)折彎，能夠容易地使感壓墨層30和一對(duì)電極16a、16b接觸。此外，形成有感壓墨層30的基材膜31的梯形形狀部分形成為，在如圖2(1)所示那樣折彎時(shí)不會(huì)重合的形狀。通過(guò)這樣形成，在對(duì)保護(hù)面板4進(jìn)行按壓操作時(shí)，針對(duì)保護(hù)面板4的壓力施加于感壓墨層30與按壓操作位置無(wú)關(guān)，感壓墨層30導(dǎo)通。由此，能夠穩(wěn)定且更準(zhǔn)確地檢測(cè)針對(duì)保護(hù)面板4的按壓操作。只要保護(hù)面板4的剛性高不會(huì)撓曲，則即使按壓操作位置有一些不同，也能夠穩(wěn)定且更準(zhǔn)確地檢測(cè)按壓操作。在這樣的情況下，如圖2 (2)所示，優(yōu)選將感壓墨層30形成為， 在形成有一對(duì)電極16a、16b的基材膜31的矩形形狀部分的四角部，以長(zhǎng)方形形狀或梯形形狀凸?fàn)钔怀?。這是因?yàn)?，這樣形成的話，感壓墨層30的面積變小，壓力集中施加，感壓靈敏度提高。此外，這是因?yàn)檎蹚澆僮饕踩菀走M(jìn)行，感壓墨也可以較少。另外，凸?fàn)钔怀龅男螤畈⒉幌薅ㄓ趫D2(1)和O)的例子。如圖3(1)所示，在基材膜31的凸?fàn)钔怀龆纬傻母糠钟^上，也可以沿著折彎線50，形成為了使得容易向內(nèi)側(cè)折彎的半切斷或虛線狀的穿孔。這是因?yàn)?，折彎位置能夠正確且容易地被設(shè)定，因此感壓墨層30和電極16a、16b的定位更為準(zhǔn)確。半切斷意味著以不完全切斷的程度切割基材膜31。此外，虛線狀的穿孔為線狀孔眼等的形狀，意味著貫通基材膜31的多個(gè)切割部分和非貫通部分相連接的切割。半切斷或虛線狀的穿孔的設(shè)置，可以在感壓墨層30的形成前，也可以在形成后。為了形成半切斷，可以使用湯姆遜法、激光法、模切法等。即，如果是湯姆遜法，則在壓力機(jī)上固定湯姆遜刀具，將膜設(shè)置在規(guī)定位置之后，通過(guò)加壓進(jìn)行切入。在為激光法、 模切法等時(shí)，使激光或模具掃描進(jìn)行切割的部分而進(jìn)行連續(xù)的切入。此外，為了形成虛線狀的穿孔，可以使用湯姆遜法、激光法等。即，使用具有鋸齒形狀的刀具前端的湯姆遜刀具進(jìn)行加壓即可。此外，在激光法中，激光掃描進(jìn)行切割的部分，間歇性地照射激光而進(jìn)行處理。如圖3(2)和(3)所示，在基材膜31的凸?fàn)钔怀龆纬傻母坑^上，也可以形成用于防止折彎至內(nèi)側(cè)時(shí)延伸到外部的切口四。此處所說(shuō)的切口是指，通過(guò)上述加壓等加工得到的基材膜31的V字形狀或四邊形狀等的凹部。作為切口四的形狀，能夠舉出圖3(2)和(3)那樣的形狀，但并不限定于此。尺寸優(yōu)選是在0.5mm到數(shù)mm左右的范圍，這是對(duì)基材的外觀不造成影響的程度。感壓墨層30是電阻值根據(jù)按壓力的大小而變化的模擬型。作為感壓墨層30的材料，能夠使用一種以上的金屬、其它的導(dǎo)電性或半導(dǎo)體的元素和氧化物、或者導(dǎo)電性或半導(dǎo)體的有機(jī)或無(wú)機(jī)聚合物。更詳細(xì)地說(shuō)，是鈦、鉭、鋯、釩、鈮、鉿、鋁、硅、錫、鉻、鉬、鎢、鉛、錳、 鈹、鐵、鈷、鎳、鉬、鈀、鋨、銥、錸、锝、銠、釕、金、銀、鎘、銅、鋅、鍺、砷、銻、鉍、硼、鈧、以及鑭系和錒系的金屬中的一種以上，以及適當(dāng)?shù)闹辽僖环N以上的導(dǎo)電性劑。導(dǎo)電性的填充劑可以為非氧化狀態(tài)中的基本要素。此外，也可以為導(dǎo)電性材料的粉體、粒、纖維。優(yōu)選是直徑 0. 04 0. 2 μ m的球狀。另外，分散量配合壓力靈敏度適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行調(diào)節(jié)即可。感壓墨層30的粘合劑，使用玻璃化溫度(Tg)在高于室溫的溫度區(qū)域的樹(shù)脂。作為材質(zhì)的例子，有氯乙烯-醋酸乙烯共聚物樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂、聚氨脂樹(shù)脂、聚酯樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、氯化聚烯烴、硝化纖維素樹(shù)脂、乙基纖維素樹(shù)脂、聚酰胺樹(shù)脂、光固化性樹(shù)脂等。感壓墨層30的形成例如能夠使用絲網(wǎng)印刷、輥涂機(jī)法(roll coater method)、滴涂器法等，直接形成在保護(hù)面板4的背面周緣部。另外，將感壓墨層30通過(guò)絲網(wǎng)印刷、膠版印刷、凹版印刷、凸版印刷等通常的印刷方法形成在基材膜31上，將該形成有感壓墨層30 的基材膜31貼附在保護(hù)面板4的背面的方法，能夠選擇適于輥對(duì)輥(R to R)等量產(chǎn)的印刷方法，基于該點(diǎn)優(yōu)選。另外，在形成有感壓墨層30的基材膜31覆蓋保護(hù)面板4的整個(gè)背面的情況下，在貼附后安裝保護(hù)面板4的線纜。作為形成感壓墨層30并貼附于保護(hù)面板4的背面的基材膜31，能夠使用聚碳酸酯系、聚酰胺系、聚醚硐系等工程塑料、丙烯酸系、聚對(duì)苯二甲酸乙酯系、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯系等的樹(shù)脂膜等。感壓墨層30的膜厚為1 200 μ m。當(dāng)膜厚超過(guò)200 μ m時(shí)，不能夠形成印刷層，而且難以應(yīng)用于移動(dòng)設(shè)備那樣的要求厚度較薄的制品。此外，當(dāng)膜厚低于Iym時(shí)，感壓墨層 30的壓力檢測(cè)特性產(chǎn)生偏差。如圖1(2)所示，在從各電極16a、16b延伸出來(lái)的FPC等引線17的端部上，設(shè)置有與在殼體2的內(nèi)部設(shè)置的控制部20連接的連接器18。S卩，向保護(hù)面板4的輸入載荷，經(jīng)由引線17和連接器18傳遞至控制部20。當(dāng)向保護(hù)面板4的輸入載荷為閾值以上時(shí)，控制部 20判定為進(jìn)行了保護(hù)面板4的按壓操作。具體地說(shuō)，當(dāng)經(jīng)由連接器18傳遞來(lái)的一對(duì)電極 16a、16b間的電阻值為規(guī)定的閾值以下時(shí)，控制部20判斷為進(jìn)行了保護(hù)面板4的按壓操作。 如圖4所示，作為一對(duì)電極16a、16b的變形例，舉出梳齒電極。實(shí)施例1(感壓墨層、電極形成)在由100 μ m厚的聚碳酸酯膜形成的基材膜31上，利用銀膏使用絲網(wǎng)印刷法形成一對(duì)梳齒電極16a、16b。利用在其周?chē)鷮⒅睆?. 04 0. 2 μ m的球狀的鈦粉體分散在氯乙烯-醋酸乙烯共聚物樹(shù)脂中的感壓墨層，使用絲網(wǎng)印刷法形成感壓墨層30。(基材膜的沖壓)對(duì)形成有上述感壓墨層30和電極16a、16b的基材膜31，使用湯姆遜法進(jìn)行沖裁成形，使得如圖2(1)所示，以形成有一對(duì)電極16a、16b的基材膜31的矩形形狀部分的四邊作為下底的梯形突出出來(lái)。在進(jìn)行該沖裁時(shí)，沿著折彎線50的線狀孔眼狀的虛線狀穿孔和圖3(2)或(3)所示的切口 W同時(shí)形成。(基材膜的折彎)以虛線狀穿孔作為折線，將形成有感壓墨層30的梯形形狀部分向內(nèi)側(cè)折彎，將上述沖裁后的基材膜31，以感壓墨層30和電極16a、16b接觸的方式層疊，并牢固地固定。將以該感壓墨層30和電極16a、16b接觸的方式折彎后的基材膜31貼附在保護(hù)面板4的背面。(保護(hù)面板的評(píng)價(jià)結(jié)果)(1)壓力檢測(cè)評(píng)價(jià)測(cè)定對(duì)具有以上述結(jié)構(gòu)得到的感壓墨層30的帶觸摸輸入功能的保護(hù)面板4的表面，以尖端為R0. 8的聚甲醛筆按壓時(shí)得到的感壓墨層30的電阻值的變化。在該測(cè)定中能夠得到，根據(jù)0 2N(約200gf)間的筆輸入載荷的增大，感壓墨層30的電阻值逐漸下降的結(jié)果，能夠確認(rèn)能夠以電阻值的變化檢測(cè)筆輸入載荷。(2)高溫環(huán)境下的耐久性評(píng)價(jià)將具有以上述結(jié)構(gòu)得到感壓墨層30的帶觸摸輸入功能的保護(hù)面板4放置在85°C 的高溫環(huán)境下16小時(shí)之后，進(jìn)行壓力檢測(cè)的動(dòng)作確認(rèn)。結(jié)果，在放置在高溫環(huán)境下之后，基本觀察不到F-R特性的變化。以上，在以上述結(jié)構(gòu)得到的保護(hù)面板4中，在對(duì)保護(hù)面板4的表面進(jìn)行按壓操作的情況下，對(duì)保護(hù)面板4的壓力施加于感壓墨層30，分散在層中的導(dǎo)電性材料相連接，感壓墨層30和電極16a、16b導(dǎo)通。而且，當(dāng)更強(qiáng)力按壓保護(hù)面板4時(shí)，感壓墨層30的變形變大， 導(dǎo)電性材料的連接部分增大，電阻值變小。S卩，該保護(hù)面板4具有作為可變式的壓力傳感器40的功能，該壓力傳感器40檢測(cè)與對(duì)保護(hù)面板4的按壓力的變化對(duì)應(yīng)的電阻值的變化，能夠檢測(cè)觸摸操作力或筆的筆壓等。由此，在將該保護(hù)面板4例如應(yīng)用于具有攝影功能的電子設(shè)備的情況下，能夠用作根據(jù)對(duì)它的按壓力的大小而使變焦速度變化的變焦開(kāi)關(guān)或使快門(mén)速度變化的快門(mén)開(kāi)關(guān)。此外， 在應(yīng)用于具有描繪功能的電子設(shè)備的情況下，能夠用作根據(jù)對(duì)保護(hù)面板4的按壓力的大小而使?jié)獾兓墓P壓識(shí)別傳感器。而且，該保護(hù)面板4即使在高溫環(huán)境下使用，插入安裝在保護(hù)面板4與殼體2的支承部加之間的感壓墨層30也不會(huì)膨脹。結(jié)果，不會(huì)產(chǎn)生靈敏度變低，與電極接觸不良等問(wèn)題。實(shí)施例2如圖2( 所示，在一對(duì)電極16a、16b的形成部分的四角部，以長(zhǎng)方形或梯形狀地凸?fàn)钔怀龅姆绞綐?gòu)成基材膜31的感壓墨層30的形成部分，除此之外與實(shí)施例1同樣。結(jié)果與實(shí)施例1同樣。產(chǎn)業(yè)上的可利用性能夠應(yīng)用于測(cè)定施加于面的外力中與該面垂直的方向成分的壓力分布的壓力傳感器。附圖標(biāo)記說(shuō)明1便攜式電話機(jī)；2殼體；3顯示裝置；4保護(hù)面板；8顯示窗部；9裝飾部；16a、16b 電極；17引線；18連接器；20控制部；28根部；29切口 ；30感壓墨層；31基材膜；40壓力傳感器；50折彎線
權(quán)利要求
1.一種壓力傳感器，其通過(guò)在基材上使一對(duì)電極和電特性根據(jù)按壓力而變化的感壓墨層并列排列而形成，所述壓力傳感器的特征在于，所述基材的形成有所述感壓墨層的部分以使所述感壓墨層和所述一對(duì)電極接觸的方式向內(nèi)側(cè)折彎。
2.如權(quán)利要求1所述的壓力傳感器，其中，所述基材的形成有所述感壓墨層的部分，以相對(duì)于所述基材的形成有所述一對(duì)電極的部分凸?fàn)钔怀龅姆绞叫纬桑涓肯騼?nèi)側(cè)折彎。
3.如權(quán)利要求2所述的壓力傳感器，其中，在所述根部形成使得容易向內(nèi)側(cè)折彎的半切斷或虛線狀的穿孔。
4.如權(quán)利要求2或3所述的壓力傳感器，其中，在所述根部的兩端上形成有防止折彎至內(nèi)側(cè)時(shí)向外側(cè)突出的切口。
全文摘要
本發(fā)明提供壓力傳感器，該壓力傳感器能夠以好的生產(chǎn)率層疊感壓墨層和電極，容易利用載荷控制感壓墨層和電極的接觸，利用載荷的感壓墨層與電極間的電阻值的再現(xiàn)性好，能夠高精度地測(cè)定壓力。在基材膜(31)上使一對(duì)電極(16a、16b)和電特性根據(jù)按壓力而變化的感壓墨層(30)并列排列而形成的壓力傳感器(40)中，基材膜(31)的形成有感壓墨層(30)的部分以使感壓墨層(30)和一對(duì)電極(16a、16b)接觸的方式向內(nèi)側(cè)折彎，從而制作壓力傳感器(40)。
文檔編號(hào)G01L1/20GK102159927SQ200980136378
公開(kāi)日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2009年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月19日
發(fā)明者星野浩之, 甲斐義宏, 高井雄一郎 申請(qǐng)人:日本寫(xiě)真印刷株式會(huì)社