壓敏元件和壓力傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種具備柔性并在長(zhǎng)期間發(fā)揮穩(wěn)定的電可靠性的壓敏元件和具備上述壓敏元件的壓力傳感器。壓敏元件100具有：導(dǎo)電性的壓敏膜14；傳感器電極12，設(shè)置在與壓敏膜14相向的位置；以及絕緣層13，確保用于使壓敏膜14和傳感器電極12彼此分離的規(guī)定的距離A，壓敏膜14為含有碳粒子140的樹脂薄膜，壓力傳感器200具備：壓敏元件100；以及感測(cè)部210，電連接于壓敏元件100并且感測(cè)壓敏膜14與傳感器電極12的接觸電阻。
【專利說明】
壓敏元件和壓力傳感器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及壓敏元件和壓力傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，在醫(yī)療、福利、機(jī)器人、虛擬現(xiàn)實(shí)等各領(lǐng)域中，觸覺感測(cè)的重要性急速擴(kuò) 大。
[0003] 例如，在汽車區(qū)域中，壓敏元件內(nèi)置于座位成為主流。這是以在搭乘者乘上車輛并 坐在座位時(shí)催促系上安全帶為目的。具體地，搭乘者坐在車輛座位，由此，對(duì)壓敏元件施加 固定以上的負(fù)荷(體重）。由此，具備該壓敏元件的壓力傳感器感測(cè)搭乘者的存在，以對(duì)搭乘 者催促系上安全帶的方式發(fā)揮作用。
[0004] 此外，作為另外的用途，壓力傳感器的采用在醫(yī)療或護(hù)理的領(lǐng)域中也被期待。
[0005] 更具體地，例如，使壓敏元件內(nèi)部存在于床的床墊中，期待對(duì)躺在床上的患者、高 齡者（以下，也稱為患者等）的體重的趨勢(shì)情況進(jìn)行監(jiān)視。通過上述監(jiān)視，能夠把握患者等長(zhǎng) 時(shí)間以相同的姿勢(shì)躺臥，通過上述監(jiān)視，第三者能夠把握使躺在床上的患者等的姿勢(shì)適度 地變更的定時(shí)，以便防止褥瘡(bedsore) 〇
[0006] 此外，也能夠在患者等的步行支承工具中利用壓力傳感器。具體地，在使用使壓敏 元件內(nèi)部存在的支承工具來進(jìn)行步行等的高齡者失去平衡的情況下，壓力傳感器能夠感測(cè) 該高齡者的體重的不均衡來作為壓力分布的變化。由此，期待高齡者的摔倒防止或摔倒的 把握。
[0007] 作為以往的壓敏元件，廣泛地知曉在樹脂薄膜等柔性的薄膜上形成導(dǎo)電性的壓敏 電阻體并且在與該壓敏電阻體相向的位置設(shè)置傳感器電極的方式。這樣的方式的壓敏元件 難以對(duì)使用者賦予接觸的不協(xié)調(diào)，因此，是優(yōu)選的。作為具體的例子，例如，能夠舉出專利文 獻(xiàn)1至4。專利文獻(xiàn)1至4所公開的壓敏元件具備通過印刷導(dǎo)電材料而形成在樹脂薄膜上的壓 敏電阻體。在以下，將印刷形成的壓敏電阻體也稱為壓敏電阻體I。
[0008] 即，在專利文獻(xiàn)1中公開了如下的壓敏傳感器:具備將在溶劑中溶解并分散導(dǎo)電粒 子、彈性粒子和粘結(jié)劑(binder)而得到的墨水上組成物印刷到聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯等的 薄膜上并進(jìn)行干燥來形成的膜狀壓敏電阻體。
[0009] 在專利文獻(xiàn)2中公開了如下的壓敏傳感器:具備將包含基礎(chǔ)聚合物、炭黑等導(dǎo)電材 料和填充劑的壓敏電阻漿印刷到聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯或聚醚酰亞胺等的薄膜上而成的 壓敏電阻體。
[0010] 在專利文獻(xiàn)3中公開了具備在聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯或酸乙二酯的背面蒸鍍形成 金(Au)等金屬的壓敏電阻體(導(dǎo)電膜)的相向電極的表面壓力分布傳感器。
[0011] 在專利文獻(xiàn)4中公開了具備將使碳分散在熱固化樹脂中的材料絲網(wǎng)印刷到基礎(chǔ)薄 膜上而成的壓敏電阻體的壓力傳感器片材。
[0012] 此外，在專利文獻(xiàn)5中公開了具備在由聚酰亞胺薄膜構(gòu)成的罩薄膜上形成有包含 氧化銅等的壓敏電阻體(壓敏用薄膜）的壓敏部的壓力傳感器。在該文獻(xiàn)中，作為上述壓敏 電阻體的形成方法，記載了在聚酰亞胺薄膜上對(duì)氧化銅等進(jìn)行濺射或蒸鍍等的方法、或者 通過對(duì)貼合在聚酰亞胺薄膜上的銅箱進(jìn)行氧化而使表面為氧化銅的方法等。以下，將通過 濺射或蒸鍍等形成的壓敏電阻體也稱為壓敏電阻體II。
[0013] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) 專利文獻(xiàn) 專利文獻(xiàn)1:日本特開2002-158103; 專利文獻(xiàn)2:日本特開2001-159569; 專利文獻(xiàn)3:日本特開2003-344195; 專利文獻(xiàn)4:日本特開2004-028883; 專利文獻(xiàn)5:日本特開2012-247372。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 發(fā)明要解決的課題 可是，如專利文獻(xiàn)1至4記載的那樣，壓敏電阻體I對(duì)重復(fù)的彎曲性、在微小彎曲直徑中 的折彎或由于人體的體重等的大的負(fù)荷產(chǎn)生的變形未發(fā)揮充分的耐久性。這是在印刷形成 的構(gòu)件中特有的課題。即，壓敏電阻體I由于重復(fù)的使用或過度的彎曲而容易產(chǎn)生破裂。產(chǎn) 生了破裂的壓敏電阻體I也存在在最差的情況下斷線而不能進(jìn)行傳感器輸出的可能性。因 此，壓敏電阻體I在長(zhǎng)期間難以發(fā)揮穩(wěn)定的電可靠性。此外，壓敏電阻體I在重復(fù)與傳感器電 極的接觸之中存在導(dǎo)電粒子脫落的情況。脫落的導(dǎo)電粒子成為相對(duì)于傳感器電極的導(dǎo)電性 異物，存在引起短路、成為壓力傳感器的錯(cuò)誤感測(cè)的原因的可能性。
[0015] 此外，關(guān)于專利文獻(xiàn)5所示的壓敏電阻體II，由于制造手法的特殊性，所以，與壓敏 電阻體I相比厚度非常薄，在制膜時(shí)，不可避免小孔的產(chǎn)生。因此，壓敏電阻體II存在電可靠 性差的情況。此外，壓敏電阻體II為薄膜，因此，存在由于與傳感器電極的重復(fù)的接觸而磨 損或者產(chǎn)生破裂而劣化的可能性。
[0016] 本發(fā)明是鑒于上述課題而完成的。即，本發(fā)明提供一種具備柔性并在長(zhǎng)期間發(fā)揮 穩(wěn)定的電可靠性的壓敏元件和具備上述壓敏元件的壓力傳感器。
[0017] 用于解決課題的方案 本發(fā)明的壓敏元件的特征在于，具有：導(dǎo)電性的壓敏膜;傳感器電極，設(shè)置在與所述壓 敏膜相向的位置；以及絕緣層，確保用于使所述壓敏膜和所述傳感器電極彼此分離的規(guī)定 的距離，所述壓敏膜為含有碳粒子的樹脂薄膜。
[0018] 本發(fā)明的壓力傳感器的特征在于，具備:本發(fā)明的壓敏元件；以及感測(cè)部，電連接 于所述壓敏元件并且感測(cè)壓敏膜與傳感器電極的接觸電阻。
[0019] 發(fā)明效果 本發(fā)明的壓敏元件通過具備使用離散地混合有碳粒子的樹脂薄膜而成的壓敏膜來發(fā) 揮柔性而且在長(zhǎng)期間發(fā)揮穩(wěn)定的電可靠性。
[0020] 本發(fā)明的壓力傳感器具備柔性良好的壓敏元件，因此，也能夠優(yōu)選地用于要求彎 曲的技術(shù)領(lǐng)域，并且，能夠反映該壓敏元件優(yōu)越的電可靠性，在長(zhǎng)期間發(fā)揮良好的觸覺感 測(cè) 。
【附圖說明】
[0021]上述的目的以及其他的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)通過在以下敘述的優(yōu)選的實(shí)施方式以及 附帶于其的以下的附圖而進(jìn)一步明顯可知。
[0022]圖1(a)是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的壓力傳感器的平面圖，（b)是(a)的I-Ι線剖面 圖。
[0023]圖2(a)是圖1(a)的II-II線剖面圖，（b)是圖1(a)的II-II線剖面圖的變形例。
[0024] 圖3的(a)至(c)是示出傳感器電極的變形例的平面圖。
[0025] 圖4是說明第一實(shí)施方式的壓敏元件的初始感測(cè)靈敏度和動(dòng)態(tài)范圍（dynamic range)的說明圖。
[0026] 圖5是本發(fā)明的第二實(shí)施方式的壓敏元件的平面圖。
[0027]圖6(a)是圖5的A部的部分放大圖，（b)是圖5的B部的部分放大圖。
[0028] 圖7(a)和(b)是圖示省略了壓敏膜的圖5的A部的部分放大圖。
[0029] 圖8(a)是從壓敏膜的與傳感器電極相向的側(cè)來看的平面圖，（b)是（a)的VIII-VIII剖面圖。
[0030] 圖9是具備配置在直徑X的圓筒的表面的壓敏元件的壓力傳感器的立體圖。
[0031] 圖10是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的壓敏元件的制造工序流程。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 以下，使用附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。在全部的附圖中，對(duì)同樣的結(jié)構(gòu)要 素標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記，并適宜地省略重復(fù)的說明。
[0033] 本發(fā)明的各種結(jié)構(gòu)要素并不需要為各自獨(dú)立的存在，容許將多個(gè)結(jié)構(gòu)要素形成為 一個(gè)構(gòu)件、通過多個(gè)構(gòu)件形成一個(gè)結(jié)構(gòu)要素、某個(gè)結(jié)構(gòu)要素是其他的結(jié)構(gòu)要素的一部分、某 個(gè)結(jié)構(gòu)要素的一部分與其他的結(jié)構(gòu)要素的一部分重復(fù)等。
[0034] 在本說明書中，初始狀態(tài)是指壓敏膜未從外部受到按壓力的狀態(tài)。動(dòng)態(tài)范圍是指 傳感器電極與壓敏膜的接觸電阻的變更幅度。初始感測(cè)靈敏度是指對(duì)壓敏初始負(fù)荷進(jìn)行感 測(cè)的靈敏度。壓敏初始負(fù)荷是指感測(cè)到由于從外部按壓壓敏膜來使壓敏膜與傳感器電極接 觸造成的傳感器電極的導(dǎo)通的最小的按壓力。在此，感測(cè)到導(dǎo)通是指感測(cè)到規(guī)定的閾值以 上的電流或電壓或者實(shí)質(zhì)上感測(cè)到電流或電壓超過零的任一個(gè)。壓敏初始負(fù)荷越小，初始 感測(cè)靈敏度越高，壓敏初始負(fù)荷越大，初始感測(cè)靈敏度越低。通常，優(yōu)選的是，初始感測(cè)靈敏 度為規(guī)定的范圍。是因?yàn)?，?dāng)初始感測(cè)靈敏度過于低時(shí)，不能夠進(jìn)行充分的感測(cè)，此外，當(dāng)初 始感測(cè)靈敏度過于高時(shí)，即使是未預(yù)定感測(cè)的小的負(fù)荷也會(huì)進(jìn)行感測(cè)，能夠成為錯(cuò)誤感測(cè) 的原因。
[0035]〈第一實(shí)施方式〉 在以下，使用圖1至圖4以及圖10對(duì)第一實(shí)施方式的壓敏元件和壓力傳感器進(jìn)行說明。 圖1(a)是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的壓力傳感器200的平面圖，圖1(b)是圖1(a)的I-Ι線剖面 圖。圖2(a)是圖1(a)的II-II線剖面圖，圖2(b)是圖1(a)的II-II線剖面圖的變形例。圖3(a) 至圖3(c)是示出傳感器電極12的變形例的平面圖。圖4是說明第一實(shí)施方式的壓敏元件100 (參照?qǐng)D1)的初始感測(cè)靈敏度和動(dòng)態(tài)范圍的說明圖。圖4所示的曲線100示出壓敏元件100的 動(dòng)態(tài)范圍的趨勢(shì)，絲毫不限定本發(fā)明。圖10是第一實(shí)施方式的壓敏元件100的制造工序流 程。
[0036]本實(shí)施方式的壓敏元件100是具備一個(gè)壓力傳感器部15的1通道類型（channel type)，所述壓力傳感器部15是一個(gè)傳感器電極12與壓敏膜14相向而成的壓力傳感器部。 [0037]首先，對(duì)本實(shí)施方式的壓敏元件100和壓力傳感器200的概要進(jìn)行說明。
[0038]如圖1所示，壓敏元件100具有:導(dǎo)電性的壓敏膜14、設(shè)置在與壓敏膜14的相向的位 置的傳感器電極12、以及確保用于使壓敏膜14和傳感器電極12彼此分離的規(guī)定的距離A的 絕緣層13。壓敏膜14是含有碳粒子140的樹脂薄膜。
[0039] 此外，如圖1(a)所示，壓力傳感器200具備壓敏元件100和感測(cè)部210。感測(cè)部210與 壓敏元件100電連接來對(duì)壓敏膜14與傳感器電極12的接觸電阻進(jìn)行感測(cè)。
[0040] 本實(shí)施方式的壓敏元件100是能夠測(cè)量的物理量根據(jù)來自外部的按壓力的負(fù)擔(dān)而 發(fā)生變動(dòng)的設(shè)備。關(guān)于本實(shí)施方式的壓敏元件100,壓敏膜14與傳感器電極12的接觸電阻根 據(jù)按壓力發(fā)生變動(dòng)。壓敏元件100中的接觸電阻的變動(dòng)量與按壓力相關(guān)，壓力傳感器200能 夠通過定量地感測(cè)接觸電阻來對(duì)按壓力進(jìn)行定量化。再有，定量地感測(cè)按壓力是指除了連 續(xù)地感測(cè)按壓力之外還包含以規(guī)定的負(fù)荷階段性地感測(cè)按壓力。
[0041] 壓敏膜14是能夠通過從外部被按壓而與傳感器電極12導(dǎo)通的膜。壓敏膜14是導(dǎo)電 性的意味著壓敏膜14具有導(dǎo)電性到能夠通過從外部按壓壓敏膜14而傳感器電極12經(jīng)由壓 敏膜14通電的程度。雖然圖示省略，但是，在壓敏元件100中適宜地設(shè)置有對(duì)傳感器電極12 施加電壓的電壓施加部。
[0042]本實(shí)施方式的壓力傳感器200是利用接觸電阻變化來作為原理的電阻變化型的傳 感器，是能夠連續(xù)地感測(cè)壓力的分布傳感器。
[0043] 如上述，壓敏膜14為樹脂薄膜，并且，構(gòu)成為通過在內(nèi)部包含許多碳粒子140而為 導(dǎo)電性。因此，壓敏膜14與使用濺射或蒸鍍等手法形成在薄膜上的以往的壓敏電阻體相比 具有柔性，重復(fù)的使用以及彎曲性優(yōu)越。此外，壓敏膜14不會(huì)如印刷形成的壓敏電阻體那樣 使導(dǎo)電粒子脫落或者不具有在使用蒸鍍手法等制膜的情況下產(chǎn)生的小孔(pinhole)。如上 述，具備優(yōu)越的壓敏膜14的壓敏元件100的電可靠性和耐久性優(yōu)越。
[0044] 壓敏膜14包含作為高電阻的碳粒子來作為導(dǎo)電構(gòu)件，并且，由樹脂薄膜構(gòu)成。因 此，壓敏膜14與以往的壓敏電阻體1、11比較，柔性優(yōu)越，并且，膜強(qiáng)度高，即使被彎曲或被重 復(fù)觸摸，也難以產(chǎn)生破裂。此外，壓敏膜14如上述由樹脂薄膜構(gòu)成，因此，能夠設(shè)計(jì)為期望的 厚度，此外，表面粗糙度的精度也優(yōu)越。因此，使關(guān)于通過以往的印刷或者蒸鍍等手法成形 的壓敏電阻體而難以達(dá)成的最適合的設(shè)計(jì)成為可能。
[0045]壓力傳感器200具備上述的優(yōu)越的壓敏元件100,能夠發(fā)揮享有壓敏元件100的效 果的優(yōu)越的耐久性和電可靠性。
[0046] 在壓力傳感器200設(shè)置的感測(cè)部210適宜包含對(duì)電壓施加部（不圖示）施加電壓的 電源部（不圖示）、以及計(jì)算經(jīng)由壓敏膜14負(fù)擔(dān)于傳感器電極12的按壓力的計(jì)算部（不圖 示）。本實(shí)施方式的傳感器電極12由一對(duì)第一電極12a和第二電極12b的組合構(gòu)成，經(jīng)由壓敏 膜14將按壓力負(fù)擔(dān)到傳感器電極12,由此，第一電極12a和第二電極12b導(dǎo)通，電流在導(dǎo)出布 線12c中流動(dòng)。
[0047] 即，壓力傳感器200的原理如以下。圖1(a)所示的第一電極12a和第二電極12b連接 于不圖示的電流源。在未對(duì)壓敏膜14附加按壓力的狀態(tài)下，如圖1(b)所示那樣壓敏膜14與 傳感器電極12彼此分離，不導(dǎo)通。雖然圖示省略，但是，當(dāng)從外部（紙面上方)對(duì)壓敏膜14負(fù) 擔(dān)按壓力時(shí)，壓敏膜14向傳感器電極12側(cè)彎曲變形來與第一電極12a和第二電極12b接觸而 導(dǎo)電。
[0048] 作為本實(shí)施方式中的壓敏元件100的優(yōu)越的特征之一，可舉出傳感器電極12與壓 敏膜14的接觸電阻的變更幅度(也稱為動(dòng)態(tài)范圍）大并且初始感測(cè)靈敏度高這樣的特征。在 圖4中，曲線110示出壓敏元件100(參照?qǐng)D1)的動(dòng)態(tài)范圍和初始感測(cè)靈敏度的趨勢(shì)，曲線510 和曲線520示出不優(yōu)選的動(dòng)態(tài)范圍或初始感測(cè)靈敏度的趨勢(shì)?？v軸表示壓敏膜14與傳感器 電極12的接觸電阻[Ω ]，橫軸表示按壓力[MPa]?？v軸進(jìn)行對(duì)數(shù)表示。
[0049] 關(guān)于壓敏元件100,如曲線110所示那樣，在高靈敏度區(qū)域中示出了按壓力的初始 感測(cè)，并且，能夠?qū)?dòng)態(tài)范圍設(shè)計(jì)得充分大。因此，良好地感測(cè)從外部對(duì)壓敏膜14觸摸的負(fù) 荷（按壓力），并且，能夠定量地感測(cè)。作為比較示出的曲線510的初始的感測(cè)靈敏度高，但 是，動(dòng)態(tài)范圍小。此外，同樣地作為比較示出的曲線520的動(dòng)態(tài)范圍大，但是，初始的感測(cè)靈 敏度差。
[0050] 在本實(shí)施方式中實(shí)現(xiàn)曲線110的理由根據(jù)由樹脂薄膜構(gòu)成壓敏膜14以及作為用于 對(duì)壓敏膜14賦予導(dǎo)電性的材料而選擇了碳粒子140。即，壓敏膜14含有適當(dāng)量的高電阻的碳 粒子140來作為導(dǎo)電材料，因此，容易將壓敏膜14的表面電阻率設(shè)計(jì)在期望的范圍內(nèi)。此外， 壓敏膜14由樹脂薄膜構(gòu)成，因此，柔性優(yōu)越，能夠靈敏地感測(cè)初始的按壓力。因此，關(guān)于曲線 110,初始感測(cè)靈敏度良好。此外，伴隨著從外部負(fù)擔(dān)到壓敏膜14的按壓量的增大，壓敏膜14 的彎曲量增大，其結(jié)果是，傳感器電極12與壓敏膜14的接觸量連續(xù)地增大。由此，壓敏膜14 能夠?qū)崿F(xiàn)大的動(dòng)態(tài)??圍。
[0051] 負(fù)擔(dān)于壓敏膜14的按壓力越大，傳感器電極12與壓敏膜14的接觸電阻越小。因此， 在導(dǎo)出布線12c中流動(dòng)的電流值變大。在感測(cè)部210設(shè)置的圖示省略的處理部基于這樣的電 流量定量地計(jì)算負(fù)擔(dān)于傳感器電極12的按壓力。由此，能夠?qū)⒈緦?shí)施方式的壓敏元件100用 作壓力傳感器200。
[0052]再有，本實(shí)施方式中的壓力傳感器200能夠采用定量地感測(cè)從外部負(fù)擔(dān)的按壓力 而輸出的設(shè)備。壓力傳感器200所輸出的感測(cè)結(jié)果的信息并不被特別限定，能夠采用按壓力 或表面壓力（surface pressure)的分布或者能夠根據(jù)它們換算的其他的物理量。例如，也 可以將由壓力傳感器200感測(cè)的表面壓力換算為與該壓力傳感器200沖突的氣流、水流的流 速并輸出。
[0053]接著，對(duì)本實(shí)施方式的壓敏元件100詳細(xì)地進(jìn)行說明。
[0054]如圖l(a)、（b)所示，本實(shí)施方式的壓敏元件100具有支承傳感器電極12的支承基 板11。在支承基板11的一個(gè)面形成傳感器電極12,并且，層疊形成有開口 13a的絕緣層13和 壓敏膜14。傳感器電極12被配置在開口 13a的內(nèi)側(cè)。絕緣層13和傳感器電極12被設(shè)置在支承 基板11的上表面。絕緣層13的最大厚度比傳感器電極12的最大厚度大。更具體地，在本實(shí)施 方式中，傳感器電極12和絕緣層13被設(shè)置在同一平面，并且，絕緣層13的厚度比傳感器電極 12的厚度大。壓敏膜14經(jīng)由絕緣層13而層疊于支承基板11，壓敏膜14和傳感器電極12分離 絕緣層13的厚度與傳感器電極12的厚度的差分。即，絕緣層13為用于使傳感器電極12與壓 敏膜14以規(guī)定的距離A(參照?qǐng)D1(b))分離的隔板(spacer)。在未從外部受到按壓力的初始 狀態(tài)下，傳感器電極12與壓敏膜14分離，傳感器電極12不導(dǎo)通。通過傳感器電極12和與此相 向的壓敏膜14來構(gòu)成壓力傳感器部15。
[0055] 如圖l(a)、（b)和圖2(a)、（b)所示，在壓敏元件100的內(nèi)部形成有由支承基板11、絕 緣層13和壓敏膜14包圍的中空部S。在絕緣層13適宜地設(shè)置連通中空部S與壓敏元件100的 外部的通氣孔112(參照?qǐng)Dl(a)、（b))也可。具有通氣孔112,由此，壓敏元件100能夠消除中 空部S的內(nèi)壓與外壓的氣壓差。通氣孔112的寬度尺寸并不被特別限定，但是，例如，采用50μ m以上500μπι以下的范圍的寬度尺寸，由此，能夠充分地發(fā)揮壓力調(diào)整功能。此外，通氣孔112 的高度并不被特別限定，但是，通過設(shè)為與絕緣層13的厚度同等，從而能夠與開口 13a同時(shí) 形成，在制造效率的方面有利。此外，絕緣層13由空氣透射性高的絕緣材料構(gòu)成，由此，即使 不具有通氣孔112，也能夠發(fā)揮上述壓力調(diào)整功能。
[0056] 再有，在本實(shí)施方式中，膜、片材和薄膜是同義的，彼此不區(qū)別，還包含所謂的板 狀、平板狀。
[0057] 壓敏膜14為通過與傳感器電極12接觸而使構(gòu)成傳感器電極12的一對(duì)第一電極12a 和第二電極12b導(dǎo)通的構(gòu)件。具體地，從外部負(fù)擔(dān)按壓力的壓敏膜14橫跨抵接第一電極12a 和第二電極12b，由此，第一電極12a和第二電極12b導(dǎo)通。
[0058] 壓敏膜14由含有碳粒子140的樹脂薄膜構(gòu)成。作為樹脂薄膜的壓敏膜14具備導(dǎo)電 性且為按壓區(qū)域，因此，難以對(duì)從外部觸摸到壓敏膜14的使用者賦予異物感。
[0059] 傳感器電極12的導(dǎo)通通過從外部負(fù)擔(dān)按壓力的壓敏膜14的彈性變形來實(shí)現(xiàn)。壓敏 膜14由柔性的樹脂薄膜構(gòu)成，因此，防止由于重復(fù)的使用(觸摸)造成的破裂的產(chǎn)生。
[0060] 關(guān)于壓敏元件100,在初始狀態(tài)且上述壓敏膜為大致平坦的狀態(tài)下測(cè)定的規(guī)定的 距離A優(yōu)選的是為5μηι以上25μηι以下。距離A為5μηι以上，由此，即使在使壓敏元件100彎曲或 者弄彎的情況下，也能夠充分地避免在初始狀態(tài)下壓敏膜14與傳感器電極12接觸而產(chǎn)生短 路。此外，距離Α為25μπι以下，由此，不會(huì)損害壓敏元件100的初始的感測(cè)靈敏度。
[0061] 在此，初始狀態(tài)是指壓敏膜14未從外部受到按壓力的狀態(tài)。
[0062] 本實(shí)施方式中的壓敏膜14為與一對(duì)第一電極12a和第二電極12b相向的一個(gè)成形 的膜狀體。
[0063] 在本實(shí)施方式的壓敏元件100中，在未被按壓的初始狀態(tài)下，壓敏膜14與傳感器電 極12通過絕緣層13非接觸地分離。因此，負(fù)擔(dān)按壓力而壓敏膜14與傳感器電極12接觸，由 此，能夠使兩者的接觸面積從零到傳感器電極12的總面積大幅度地發(fā)生變化。由此，較大地 降低壓敏膜14與傳感器電極12的接觸電阻。壓敏膜14與傳感器電極12的接觸面積的增大量 和接觸電阻的降低量具有正的相關(guān)性。壓敏膜14為含有碳粒子140的樹脂薄膜，因此，當(dāng)按 壓力進(jìn)一步增大時(shí)，已經(jīng)接觸的部分的接觸狀態(tài)改善而接觸電阻更加減少。在此，接觸的部 分包含在壓敏膜14的表面?zhèn)却嬖诘奶剂Ｗ?40與傳感器電極12的接觸部分、以及與壓敏膜 14所包含的鄰接的多個(gè)碳粒子140的接觸部分。即，關(guān)于本實(shí)施方式的壓敏元件100,接觸面 積增大這樣的宏觀主要因素和接觸狀態(tài)改善這樣的微觀主要因素互相結(jié)合相乘地降低接 觸電阻。這樣做，利用起因于按壓力的大小而產(chǎn)生的大的電阻變化，由此，能夠高精度地感 測(cè)按壓力。即，關(guān)于壓敏元件100,如圖4所示那樣動(dòng)態(tài)范圍大。
[0064] 構(gòu)成壓敏膜14的樹脂薄膜能夠在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)適宜地使用公知 的樹脂來構(gòu)成。例如，作為具體的樹脂，能夠舉出：聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、酸乙二酯、環(huán)狀 聚烯烴等聚酯;聚碳酸酯；聚酰亞胺;聚酰胺-酰亞胺;液晶高分子等。能夠混合上述的樹脂 之中的1種或多個(gè)樹脂材料來構(gòu)成壓敏膜14。
[0065]例如，關(guān)于壓敏元件100,優(yōu)選的是將壓敏膜14構(gòu)成為耐熱性260°C以上。像這樣， 以耐熱性高的構(gòu)件構(gòu)成壓敏元件100,由此，能夠使具備壓敏元件100的壓力傳感器200適合 于回流工序(ref low process)。由此，向壓力傳感器200的部件實(shí)施等的對(duì)應(yīng)范圍變廣，能 夠擴(kuò)大壓力傳感器200的用途、方式的范圍。
[0066] 根據(jù)這樣的耐熱性的觀點(diǎn)出發(fā)，關(guān)于構(gòu)成壓敏膜14的樹脂，優(yōu)選的是，將聚酰亞胺 或聚酰胺-酰亞胺作為主要材料。聚酰亞胺或聚酰胺與聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯等的通用的 樹脂相比較，耐熱性優(yōu)越。具體地，將聚酰亞胺或聚酰胺-酰亞胺作為主要材料的樹脂薄膜 能夠示出260°C以上的耐熱性。在此，主要材料意味著在構(gòu)成壓敏膜14的樹脂100質(zhì)量％中 占有50質(zhì)量％以上、進(jìn)而70質(zhì)量％以上、特別是90質(zhì)量％以上的樹脂。例如，關(guān)于壓敏膜14 所包含的樹脂，聚酰亞胺或聚酰胺-酰亞胺的任一個(gè)或者組合為實(shí)質(zhì)上100質(zhì)量％也可。
[0067] 接著，對(duì)壓敏膜14所含有的碳粒子140進(jìn)行說明。碳粒子140為用于對(duì)壓敏膜14賦 予導(dǎo)電性的構(gòu)件。碳粒子140為粒子狀的碳素材料，例如，能夠舉出乙炔黑、爐黑(科琴黑）、 槽法炭黑或者熱炭黑等炭黑、或者石墨等的1種或2種以上的組合，但是，并不限定于此。
[0068] 關(guān)于壓敏膜14中的碳粒子140的含有量、碳粒子140的形狀和粒徑，在不偏離本發(fā) 明的主旨的范圍內(nèi)并不被特定限定。關(guān)于它們，能夠在利用壓敏膜14與傳感器電極12的接 觸電阻來導(dǎo)通傳感器電極12的范圍內(nèi)適宜決定。
[0069] 可是，以往的壓敏元件如上述具有如下結(jié)構(gòu)：具備樹脂薄膜和在該樹脂薄膜上印 刷形成等的壓敏電阻體的壓敏部位與傳感器電極相向而成。因此，該壓敏部位的厚度的調(diào) 整、傳感器電極側(cè)的面的表面粗糙度的精度是不充分的。與此相對(duì)地，關(guān)于本實(shí)施方式中的 壓敏元件100,含有碳粒子的樹脂薄膜自身形成壓敏膜14,因此，膜厚和傳感器電極12側(cè)的 表面粗糙度的精度高。上述膜厚、表面粗糙度有助于壓敏膜14與傳感器電極12的接觸電阻 的均勻性。因此，壓敏元件100的傳感器輸出穩(wěn)定而電可靠性高。此外，關(guān)于壓敏元件100,能 夠?qū)⒁酝邆錁渲∧ず驮谠摌渲∧け砻嫘纬傻膲好綦娮梵w而構(gòu)成的部位僅由樹脂薄 膜構(gòu)成。因此，謀求該部位的薄膜化。通過該部位的薄膜化，降低使用者針對(duì)壓敏元件100的 不協(xié)調(diào)，此外，沿著曲面配置壓敏元件100變得容易。
[0070] 更具體地，例如，關(guān)于壓敏膜14的厚度，優(yōu)選的是，為6.5μπι以上40μπι以下。上述厚 度為6.5μπι以上，由此，擔(dān)保壓敏膜14的耐久性。此外，上述厚度為40μπι以下，由此，按壓壓敏 膜14時(shí)的初始感測(cè)靈敏度良好，并且，能夠確保大的動(dòng)態(tài)范圍。
[007?]再有，壓敏膜14的厚度能夠使用高度規(guī)或垂直規(guī)(upright gauge)等通常的厚度 測(cè)定單元來測(cè)定。
[0072] 關(guān)于壓敏膜14的表面電阻率，優(yōu)選的是為7kQ/sq以上30kQ/sq以下。表面電阻率 為上述范圍，由此，關(guān)于壓敏膜14,在負(fù)擔(dān)大負(fù)荷的情況下傳感器電阻的偏差小，能夠示出 高的電可靠性。在此，大負(fù)荷將i.IMPa程度（例如，相對(duì)于4mm 2的壓力傳感器部15,施加 450gf的按壓力的程度)作為目標(biāo)。
[0073]此外，表面電阻率為上述范圍，由此，如圖4所示的曲線110那樣，初始感測(cè)靈敏度 良好，并且，能夠?qū)崿F(xiàn)大的動(dòng)態(tài)范圍。即，更具體地，壓敏元件100能夠?qū)⒊跏几袦y(cè)靈敏度設(shè) 計(jì)為0.25MPa以下、進(jìn)而0.17MPa以下等的高靈敏度區(qū)域，并且，能夠緩慢地示出從按壓的初 始感測(cè)負(fù)荷到最大負(fù)荷的傳感器輸出的變化。
[0074] 期望的范圍的壓敏膜14的表面電阻率能夠通過壓敏膜14所含有的碳粒子140的混 合量來調(diào)整。換言之，也可以將壓敏膜14的表面電阻率為上述范圍的情況作為視標(biāo)來決定 壓敏膜14所含有的碳粒子140的混合量。
[0075] 在壓敏膜14等的膜狀體中，電主要在膜狀體的表面流動(dòng)。因此，在本說明書中，將 不考慮厚度尺寸的每單位面積的片材電阻作為單位來定義膜狀體的電阻，具體地記載為 Ω /□、Ω /sq等。
[0076] 在壓敏元件100中，壓敏膜14的厚度的與傳感器電極12相向的面的表面粗糙度Rz 調(diào)整為0. ΙΟμπι以下0.50μπι以下也可。由此，壓敏膜14的模形成性良好，此外，接觸電阻的感 測(cè)靈敏度穩(wěn)定。
[0077] 壓敏膜14的表面粗糙度Rz通過利用通常的表面粗糙度計(jì)的測(cè)量或者使用了激光 顯微鏡的表面粗糙度分析來測(cè)定。作為通常的表面粗糙度計(jì)，例如，能夠舉出四探針測(cè)定裝 置，作為具體的裝置，能夠舉出三菱化學(xué)Analytech公司制電阻率計(jì)，但是，并不限定于此。
[0078] 根據(jù)使動(dòng)態(tài)范圍充分地大這樣的觀點(diǎn)出發(fā)，關(guān)于壓敏膜14的楊氏模量，優(yōu)選的是 為5GPa以下。由此，能夠給壓敏膜14帶來充分的柔性，伴隨著負(fù)擔(dān)到壓敏膜14的按壓力的增 大，能夠良好地對(duì)接觸電阻進(jìn)行定量。
[0079]特別地，優(yōu)選的是，壓敏膜14的厚度為6.5μπι以上40μπι以下的范圍，楊氏模量為 5GPa以下，并且，用于使壓敏膜14和傳感器電極12分離的規(guī)定的距離Α為5μπι以上25μπι以下。 即使在沿著曲率半徑小的曲面配置具備這樣的方式的壓敏膜14的壓敏元件100的情況下， 也防止初始狀態(tài)下的傳感器電極12的短路，初始感測(cè)靈敏度良好，并且，能夠示出大的動(dòng)態(tài) 范圍。即，這樣的壓敏元件100的曲面裝載的使用優(yōu)越。曲率半徑小的曲面并不被特別限定， 但是，例如為Φ 30mm以下的范圍。
[0080] 上述的壓敏膜14的楊氏模量例如比由構(gòu)成壓敏膜14的樹脂構(gòu)成且與壓敏膜14相 同厚度的膜的楊氏模量小。
[0081] 為了實(shí)現(xiàn)這樣的方式，例如，作為構(gòu)成壓敏膜14的樹脂來選擇聚酰亞胺或聚酰胺-酰亞胺也可。使聚酰亞胺樹脂等含有碳粒子140而形成的壓敏膜14的楊氏模量存在比由聚 酰亞胺樹脂等構(gòu)成的膜的楊氏模量小的趨勢(shì)。這樣的趨勢(shì)意味著壓敏膜14與在樹脂薄膜形 成壓敏電阻體而成的以往的壓敏部比較在柔性上顯著優(yōu)越。由此，壓敏元件100能夠示出優(yōu) 越的初始感測(cè)靈敏度和大的動(dòng)態(tài)范圍。
[0082] 本實(shí)施方式中的壓敏膜14的制作方法并不被特別限定，例如，能夠通過對(duì)成為原 料的1種或2種以上的樹脂混合碳粒子140而適當(dāng)混合而成膜為薄膜狀來制作。
[0083]接著，對(duì)傳感器電極12進(jìn)行說明。
[0084]在本實(shí)施方式中，傳感器電極12為在面方向上空開規(guī)定的距離排列的一對(duì)電極 對(duì)。傳感器電極12在支承基板11之上以期望的圖案形狀形成。如圖1(a)所示，本實(shí)施方式中 的傳感器電極12是矩形狀的第一電極12a和與第一電極12a大致相同形狀的第二電極12b空 開規(guī)定的距離而平行地鄰接配置而構(gòu)成的。但是，傳感器電極12的圖案并不限定于此，例 如，如圖3(a)和圖3(b)所示那樣，第一電極12a和第二電極12b也可以為彼此組合的梳齒形 狀或螺旋形狀?；蛘?，如圖3(c)所示，第一電極12a和第二電極12b也可以彼此在同心圓上排 列。具體地，第一電極12a或第二電極12b的一個(gè)為圓形，另一個(gè)為空開規(guī)定的距離而包圍該 圓形的環(huán)形狀也可。上述圓形包含正圓、橢圓和長(zhǎng)圓。
[0085] 第一電極12a和第二電極12b的相向間距離并不被特別限定。例如，在傳感器電極 12與壓敏膜14的規(guī)定的距離A為5μπι以上25μπι以下的情況下，上述相向間距離在50μπι以上 500μπι以下的范圍內(nèi)設(shè)計(jì)，由此，能夠使期望的壓敏特性和制造穩(wěn)定性并存。
[0086] 傳感器電極12由導(dǎo)電性的構(gòu)件構(gòu)成。在本實(shí)施方式中，傳感器電極12由低電阻的 金屬材料構(gòu)成。在本實(shí)施方式中，傳感器電極12的表面電阻率比壓敏膜14的表面電阻率更 小。具體地，優(yōu)選的是，由銅、銀、包含銅或銀的金屬材料或者鋁等形成傳感器電極12,但是， 并不限定于此。此外，材料的方式為箱或者漿等，能夠通過與傳感器電極12的制造方法的組 合來適宜決定。
[0087 ]傳感器電極12的制作方法并不被特定限定。例如，傳感器電極12使用CCL (Copp er Clad Laminate，敷銅箱疊層板)通過光刻、蝕刻手法對(duì)第一電極12a和第二電極12b進(jìn)行圖 案加工來制作。在上述圖案化時(shí)，也可以同時(shí)形成后述的導(dǎo)出布線12a或外部端子電極12d。 關(guān)于上述CCL，例示出在支承基板11通過粘接劑或黏合劑貼合具有期望的厚度的銅箱而成 的層疊體、或者通過在銅箱鑄造、涂敷絕緣樹脂的清漆而得到的層疊體、或者在支承基板11 以濕式電鍍形成銅箱而成的層疊體等。在上述中使用的銅箱的厚度并不被特定限定，但是， 從在柔性印刷電路(FPC)的技術(shù)領(lǐng)域中標(biāo)準(zhǔn)地使用的9μπι以上35μπι以下的范圍選擇，由此， 傳感器電極12的完成良好。
[0088] 從傳感器電極12的厚度、寬度尺寸的精度、傳感器輸出特性等觀點(diǎn)出發(fā)，使用上述 的銅箱來形成的傳感器電極12是優(yōu)選的。但是，只要能夠通過與壓敏膜14的接觸來確保導(dǎo) 電性，則傳感器電極12的材料并不限定于Cu箱，例如，作為該材料，也可以使用鋁箱、銀漿 等。
[0089] 關(guān)于如上述制作的傳感器電極12,進(jìn)而優(yōu)選的是在規(guī)定的區(qū)域進(jìn)行電鍍處理。具 體地，在傳感器電極12與壓敏膜14相向的面進(jìn)行電鍍處理。由此，防止傳感器電極12的氧 化、劣化，此外，使由于重復(fù)按壓壓敏膜14造成的耐磨損性提高。電鍍處理能夠通過傳感器 電極12的成膜時(shí)或成膜后的后工序進(jìn)行。作為具體的電鍍處理，能夠舉出厚度2μπι以上ΙΟμπι 以下的程度的鎳鍍或者厚度〇.〇2μπι以上0.20μπι以下的程度的金鍍等，但是，并不限定于此。 [0090] 導(dǎo)出布線12c分別連接于第一電極12a和第二電極12b。在本實(shí)施方式中，導(dǎo)出布線 12c與第一電極12a和第二電極12b整體地形成，導(dǎo)出到外部端子電極12d。外部端子電極12d 經(jīng)由柔性布線202連接于感測(cè)部210。
[0091]導(dǎo)出布線12c如圖2(a)所示那樣形成在與形成有傳感器電極12的支承基板11的面 相同的面。作為導(dǎo)出布線12c的其他的方式，如圖2(b)所示那樣導(dǎo)出布線12c的任一個(gè)或者 全部經(jīng)由通孔(TH)導(dǎo)出到與形成有傳感器電極12的支承基板11的面相反側(cè)的面也可。導(dǎo)出 到相反側(cè)的面的導(dǎo)出布線12c在外部端子電極12d的跟前再次經(jīng)由通孔(TH)導(dǎo)出到形成有 傳感器電極12的面。像這樣，在支承基板11的兩個(gè)表面配置有12c的雙面基板能夠有效地使 用支承基板11的空間來謀求壓力傳感器200的小型化。此外，在構(gòu)成在一個(gè)支承基板11設(shè)置 有多個(gè)傳感器電極12的所謂陣列型的壓力傳感器的情況下，上述雙面基板能夠?qū)?yīng)于導(dǎo)出 布線12c的復(fù)雜化。在圖2(b)所示的雙面基板中，設(shè)置有覆蓋地保護(hù)導(dǎo)出到上述相反側(cè)的面 的導(dǎo)出布線12c的罩17。關(guān)于罩17,例如，能夠舉出用作保護(hù)薄膜的樹脂制的罩薄膜等，但 是，并不限定于此。
[0092] 在支承基板11的上表面層疊有絕緣層13。絕緣層13具有收容傳感器電極12的開口 13a。如圖1(a)和圖2(a)所示，絕緣層13除了傳感器電極12的形成區(qū)域和其周圍之外覆蓋地 保護(hù)支承基板11和導(dǎo)出布線12c(參照?qǐng)D2)的大致整個(gè)表面來提高耐環(huán)境性。
[0093] 關(guān)于絕緣層13,在未負(fù)擔(dān)來自外部的按壓力到壓敏膜14的初始狀態(tài)下，形成使傳 感器電極12與壓敏膜14分離的空間。絕緣層13由材料為感光性的片材或涂層材料等絕緣 材料構(gòu)成。以覆蓋支承基板11和傳感器電極12和導(dǎo)出布線12c的方式使上述絕緣材料包覆 之后，經(jīng)由曝光、顯影的工序形成開口 13a。通過將感光性材料用作絕緣材料，從而形成開口 13a的尺寸、位置精度優(yōu)越的絕緣層13。作為另外的方法，也可以預(yù)先將設(shè)置有開口 13a的黏 合片材或粘接片材與支承基板11的上表面貼合。
[0094] 作為上述感光性材料，例如，能夠舉出通過尿烷變性等公知的手段適度地附加柔 性的環(huán)氧類樹脂。通過使用該環(huán)氧樹脂，從而能夠形成具有適度的柔軟和能夠投入到回流 工序中的耐熱性的絕緣層13。
[0095] 此外，絕緣層13的高度設(shè)計(jì)為從支承基板11的表面起15μπι以上70μπι以下的范圍， 更優(yōu)選的是設(shè)計(jì)為15μηι以上40μηι以下也可。使感光性材料為70μηι以下，由此，在開口 13a的 形成中的曝光時(shí)，能夠使照射光到達(dá)至感光性材料的深部，能夠高精度地成形開口 13a。此 外，為了使絕緣層13的制作時(shí)的曝光靈敏度更加良好，優(yōu)選將感光性材料調(diào)整為總光線投 射率為30%以上的半透明狀。再有，在形成開口 13a時(shí)，同時(shí)也可以形成通氣孔112。
[0096] 如圖1(b)和圖2(a)所示，以與絕緣層13的上表面(與支承基板11相反側(cè)的面)接觸 的方式設(shè)置壓敏膜14。例如，使絕緣層13的高度為上述范圍，并且，使在同一面制作的傳感 器電極12的高度為15μπι以上45μπι以下的范圍也可。由此，能夠?qū)⑹箓鞲衅麟姌O12與壓敏膜 14分離的規(guī)定的距離Α(參照?qǐng)D1(b))容易地調(diào)成為5μπι以上25μπι以下。在此，規(guī)定的距離Α是 指從傳感器電極12的上表面到壓敏膜14的下表面的距離。在此所說的上下是指相對(duì)地將支 承基板11設(shè)為下方而將壓敏膜14設(shè)為上方時(shí)的上下方向。使規(guī)定的距離A為5μηι以上25μηι以 下的范圍，由此，即使在使壓敏元件100彎曲或弄彎的情況下，能夠在初始狀態(tài)下防止傳感 器電極12的短路。
[0097] 本實(shí)施方式中的開口 13a如圖1(a)所示那樣為矩形狀。但是，開口 13a的形狀能夠 根據(jù)收容于內(nèi)部的傳感器電極12的形狀適宜地變更為圓形狀、多邊形狀或不定形狀。
[0098] 如圖1(b)和圖2(a)所示，在絕緣層13的上表面形成壓敏膜14。在本實(shí)施方式中，絕 緣層13與壓敏膜14經(jīng)由粘接層30彼此接合。粘接層30是黏合劑、粘接劑或者黏合片材、粘接 片材等，只要是能夠接合絕緣層13與壓敏膜14的材料，則使用哪個(gè)材料都可以。粘接層30以 不妨礙傳感器電極12與壓敏膜13的接觸電阻的方式以與開口 13a大致同等的形狀開口也 可。例如，將粘接層30設(shè)置在絕緣層13或壓敏膜14的任一個(gè)的側(cè)，之后，一邊將另一個(gè)位置 對(duì)準(zhǔn)該一個(gè)的側(cè)一邊貼合也可。
[0099]接著，對(duì)支承基板11進(jìn)行說明。關(guān)于支承基板11，只要是能夠支承本實(shí)施方式中的 傳感器電極12的基板，則不被特別限定。例如，在本實(shí)施方式中使用薄膜狀的支承基板11， 但是，也可以將薄膜狀以外的形狀的任意的面作為支承基板。
[0100]例如，本實(shí)施方式的壓敏元件100構(gòu)成為:具有柔性的基板(支承基板11)，在基板 (支承基板11)的至少一側(cè)的面形成傳感器電極12,壓敏元件100自身具有柔性。由此，將壓 敏元件100配置在曲面、周面來使用變得容易。通常，支承基板11是絕緣性的。
[0101] 本實(shí)施方式中的支承基板11是柔性且絕緣性的薄膜。作為上述絕緣性薄膜的材料 的例子，能夠舉出聚乙烯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、酸乙二酯、環(huán)烯烴聚合物、聚碳酸酯，、芳 給樹脂、聚酰亞胺、聚酰亞胺漆(polyimide varnish)、聚酰胺-酰亞胺、聚酰胺-酰亞胺漆或 柔性片材玻璃(flexible sheet glass)等，但是，并不限定于此。
[0102] 如果考慮壓力傳感器200的使用環(huán)境上的高溫耐久性，則支承基板11的材料更優(yōu) 選耐熱性高的聚碳酸酯、芳香族聚酰胺薄膜(aramid film)、聚酰亞胺、聚酰亞胺漆、聚酰 胺-酰亞胺、聚酰胺-酰亞胺漆或柔性片材玻璃等。在壓力傳感器200的制造上提供焊接等工 序的情況下，支承基板11的材料進(jìn)而優(yōu)選的是聚酰亞胺薄膜、聚酰亞胺漆薄膜、聚酰胺-酰 亞胺薄膜或聚酰胺-酰亞胺漆薄膜。支承基板11的厚度并不被特別限定，但是，例如能夠采 用12.5μπι以上50μπι以下的范圍。在支承基板11的厚度超過12.5μπι的情況下，在壓力傳感器 200的制造工序或使用時(shí)，發(fā)揮良好的耐久性，此外，在低于50μπι的情況下，能夠發(fā)揮良好的 柔性，向曲面配置壓敏元件100或者使壓敏元件100彎曲來良好地使用。支承基板11如上述 的那樣也可以是預(yù)先成形為薄膜狀的支承基板，或者，也可以是通過對(duì)作為傳感器電極12 的材料的Cu箱等鑄造、涂敷聚酰亞胺類等絕緣用清漆來形成的支承基板。例如，根據(jù)使壓敏 元件100的耐久性和高靈敏度特性的哪一個(gè)都良好這樣的觀點(diǎn)出發(fā)，支承基板11的厚度設(shè) 計(jì)得比壓敏膜14的厚度大也可。
[0103] 關(guān)于具備上述的壓敏元件100的壓力傳感器200,柔性、高靈敏度特性和電可靠性 優(yōu)越，能夠用于各種用途。例如，在任意的物體表面粘貼壓敏元件100,能夠用于在表面感測(cè) 起作用的壓力的簡(jiǎn)易的測(cè)量。特別地，能夠在曲面形狀、球面那樣的弄彎的表面裝配壓敏元 件100以供觸摸操作，進(jìn)而，也能夠根據(jù)按壓力的強(qiáng)弱來切換執(zhí)行各種功能。此外，除了如以 往的觸摸面板那樣能夠進(jìn)行在二維平面的觸摸輸入之外，能夠作為應(yīng)用于電子黑板、電子 紙且能夠進(jìn)行三維輸入的用戶接口來使用。
[0104] 例如，在壓力傳感器200中，能夠使壓敏元件100弄彎為曲率半徑15_以下來使用。 特別地，在壓敏膜14和支承基板11的哪一個(gè)都由柔性的構(gòu)件構(gòu)成的情況下，也能夠像這樣 在曲率半徑小的物體的表面應(yīng)用壓力傳感器200。
[0105]關(guān)于壓力傳感器200中的壓敏元件100,也能夠以其整體為曲率半徑15mm以下的方 式使用，也能夠以部分地為曲率半徑15mm以下的方式使用。因此，壓力傳感器200也能夠應(yīng) 用于規(guī)則地重復(fù)凹凸的面或具備不規(guī)則的凹凸的面等復(fù)雜的曲面。
[0106] 接著，使用圖10對(duì)壓敏元件100的制造方法的例子進(jìn)行說明。但是，在以下敘述的 制造方法絲毫不限制本發(fā)明。在以下說明的步驟1至15中，適宜地變更其順序，省略一部分 工序或者變更一部分工序也可。
[0107] [步驟1]CCL的準(zhǔn)備 準(zhǔn)備CCL。在以后的步驟中需要位置對(duì)準(zhǔn)的情況下具備，針對(duì)CCL適宜形成導(dǎo)孔也可。 CCL在支承基板11上具有銅箱。
[0108] [步驟2]干膜(dry film)層壓工序 在對(duì)在上述中準(zhǔn)備的CCL進(jìn)行酸洗之后，對(duì)CCL層壓干膜。
[0109] [步驟3]曝光工序 將在上述步驟2中得到的CCL投入到曝光機(jī)中，按照傳感器電極12、導(dǎo)出布線12c、外部 端子電極12d的規(guī)定形狀進(jìn)行圖案曝光。此時(shí)，在一個(gè)壓敏元件100的面積相對(duì)于能夠一次 處理的曝光面積充分小的情況下，在一次的曝光中，對(duì)多個(gè)壓敏元件100進(jìn)行多倒角，在任 意的步驟中進(jìn)行切斷也可。
[0110][步驟4]顯影工序 將曝光完畢的CCL供給顯影裝置來進(jìn)行圖案顯影。顯影液通常是弱堿溶液。在顯影后得 到的CCL上的干膜圖案擔(dān)負(fù)作為后述的蝕刻工序中的抗蝕劑的作用。在顯影后適宜地在抗 蝕劑的圖案化完成之后，為了除去附著于CCL、抗蝕劑的顯影液，實(shí)施水洗處理。
[0111] [步驟5]蝕刻工序 對(duì)通過干膜圖案形成抗蝕劑的CCL進(jìn)行蝕刻處理。蝕刻液通常使用氯化銅類的液體，但 是，并不限定于此，也可以適宜選擇能夠蝕刻Cu箱的藥液。通過上述蝕刻處理，在CCL中，以 規(guī)定形狀的圖案來圖案化傳感器電極12、導(dǎo)出布線12c和外部端子電極12d。在本工序結(jié)束 后，為在各圖案表面殘存有干膜的狀態(tài)。再有，傳感器電極12包含第一電極12a和第二電極 12b〇
[0112] [步驟6]干膜剝離工序 在蝕刻工序后，剝離除去在各圖案表面殘存的干膜。通常，上述剝離除去是通過使用調(diào) 整為弱堿的剝離液使干膜膨脹來剝離的手法來實(shí)施的。在干膜的剝離后，水洗CCL，實(shí)施處 于露出狀態(tài)的Cu圖案的防銹用的防銹處理。根據(jù)以上，在CCL形成傳感器電極12和導(dǎo)出布線 12c〇
[0113] [步驟7]感光性涂層材料的涂敷工序 接著，將絕緣層13形成于在步驟6中得到的CCL。具體地，以覆蓋CCL中的支承基板11、傳 感器電極12和導(dǎo)出布線12c的方式將感光性涂層材料以規(guī)定的厚度包覆并干燥以形成絕緣 層13。在該包覆時(shí)，能夠應(yīng)用刮棒涂敷(bar coating)或絲網(wǎng)印刷等通常的涂敷技術(shù)。
[0114] [步驟8]向感光性涂層材料的曝光工序 在如上述形成的絕緣層13中，對(duì)除了開口 13a的形成處之外的區(qū)域進(jìn)行曝光。此時(shí)，進(jìn) 行配合上述感光性涂層材料的曝光靈敏度的光的照射，由此，僅光致聚合被照射光之處。
[0115] [步驟9 ]感光性涂層材料的顯影工序 為了僅除去在步驟8中未進(jìn)行曝光之處（即，開口 13a的形成處），通過弱堿溶液來進(jìn)行 顯影。由此，在絕緣層13形成開口 13a，傳感器電極12向開口 13a的內(nèi)側(cè)露出。將支承基板11 作為基準(zhǔn)，絕緣層13的至少開口 13a周圍的高度比收容于開口 13a的傳感器電極12的高度 高。在顯影后，為了提高絕緣層13的膜強(qiáng)度，根據(jù)感光性涂層材料的性質(zhì)以規(guī)定溫度和規(guī)定 時(shí)間實(shí)施追加的加熱處理也可。
[0116] [步驟10]表面處理工序 對(duì)設(shè)置在支承基板11上的傳感器電極12、導(dǎo)出布線12c和外部端子電極12d之中的未利 用絕緣層覆蓋而露出的區(qū)域?qū)嵤├肗i/Au鍍的表面處理。關(guān)于這些電鍍處理，也可以適宜 地靈活使用電解電鍍或無電解電鍍。
[0117][步驟11]粘接層的形成工序 接著，配合絕緣層13的形狀來形成粘接層30。例如，關(guān)于粘接層30，準(zhǔn)備對(duì)與開口 13a對(duì) 應(yīng)之處進(jìn)行除去加工后的粘接劑片材，能夠一邊對(duì)開口 13a進(jìn)行位置對(duì)準(zhǔn)一邊貼合于絕緣 層13的表面來形成。或者，對(duì)具備開口 13a的絕緣層13進(jìn)行位置對(duì)準(zhǔn)，通過絲網(wǎng)印刷等印刷 手段將粘接劑涂敷到絕緣層13上來形成粘接層30也可?；蛘?，將對(duì)相當(dāng)于開口 13a之處進(jìn)行 除去加工后的粘接劑片材與壓敏膜14貼合來形成粘接層30,如后述經(jīng)由粘接層30粘貼于絕 緣層13也可。在哪一個(gè)情況下都未在與開口 13a對(duì)應(yīng)的區(qū)域形成粘接層30。
[0118][步驟12]壓敏膜的貼合工序 對(duì)絕緣層13的表面貼合壓敏膜14。例如，當(dāng)使用在柔性印刷電路(FPC)制造中通常使用 的真空壓機(jī)在真空狀態(tài)下經(jīng)由粘接層30對(duì)絕緣層13和壓敏膜14進(jìn)行加熱壓接時(shí)，能夠在層 間不混入空氣的情況下良好地進(jìn)行貼合。根據(jù)以上，壓敏膜14與除了與開口 13a對(duì)應(yīng)的區(qū)域 之外的絕緣層13接合。將支承基板11作為基準(zhǔn)，傳感器電極12的高度比開口 13a的周圍的絕 緣層13的高度低，因此，傳感器電極12與壓敏膜14在未施加外的壓力的初始狀態(tài)下分離。 [0119][步驟13]針對(duì)外部端子電極的加強(qiáng)板形成工序 在壓敏元件100的外部端子電極12a被應(yīng)用于向連接器的插入拔出、各向異性導(dǎo)電性薄 膜(ACF;Anisotropic Conductive Film)接合等的情況下，適宜實(shí)施以下的工序。即，為了 使外部端子電極12d具有適度的剛性，對(duì)外部端子電極12d進(jìn)行加強(qiáng)板(不圖示）的形成。通 常地，加強(qiáng)板通過將具有期望的厚度的不銹鋼或鋁等金屬板或者聚酰亞胺或聚對(duì)苯二甲酸 乙二醇酯等的薄膜作為材料通過黏合劑、粘接劑對(duì)外部端子電極12d進(jìn)行層壓來制作。 [0120][步驟14]外部端子電極的高精度沖壓工序 關(guān)于壓敏元件100的外部端子電極12d，通常，在向外部的基板、設(shè)備的連接時(shí)，應(yīng)用連 接器插入拔出、ACF接合的手段的情況較多。因此，有助于連接的部位的外形沖壓工序存在 被要求高的尺寸精度的情況。具體地，使用高精度地制造的金屬模來實(shí)施上述沖壓工序，確 保要求外部端子電極12d的尺寸精度。
[0121] [步驟15]壓敏元件的外形沖壓工序 在外部端子電極12d的高精度沖壓工序之后，為了壓敏元件100的整體的外形加工，實(shí) 施外形沖壓工序。
[0122] 如以上經(jīng)由步驟1至15的工序制造壓敏元件100。之后，檢查所制造的壓敏元件100 的各部位的尺寸、傳感器電極12和導(dǎo)出布線12c的導(dǎo)通性能、加壓電阻特性等，滿足固定的 規(guī)范的壓敏元件作為合格品出荷?；蛘?，將如上述得到的壓敏元件100與感測(cè)部210電連接 來制造壓力傳感器200也可。再有，在如以上制造的壓敏元件100為如圖2(a)那樣僅在單面 具備傳感器電極12和導(dǎo)出布線12c的方式的情況下，在步驟1至15中，具備支承基板11的CCL 以滾動(dòng)(roll)狀態(tài)在各工序中流動(dòng)也可。
[0123] 〈第二實(shí)施方式〉 接著，使用圖5至圖9對(duì)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的壓敏元件300和壓力傳感器400進(jìn)行說 明。本實(shí)施方式的壓敏元件300在具備多個(gè)傳感器電極12的方面與第一實(shí)施方式的壓敏元 件100不同。壓力傳感器400在具備壓敏元件300來代替壓敏元件100的方面與壓力傳感器 200不同。
[0124] 圖5是本發(fā)明的第二實(shí)施方式的壓敏元件300的平面圖。圖6(a)是圖5的A部的部分 放大圖，圖6(b)是圖5的B部的部分放大圖。再有，圖6(a)圖示省略了壓敏膜14。圖7(a)、（b) 是圖示省略了壓敏膜14的圖5的A部的部分放大圖，為了容易觀察粘接層30而用斜線表示。 圖8(a)是從壓敏膜14的與傳感器電極12相向的側(cè)來看的平面圖，圖8(b)是圖8(a)的VIII-VIII剖面圖。圖9是具備在直徑X的圓筒160的表面配置的壓敏元件300的壓力傳感器400的 立體圖。在圖9中，圖示省略感測(cè)部210。
[0125] 壓敏元件300是如圖5所示那樣在一個(gè)支承基板11設(shè)置有多個(gè)壓力傳感器部15的 多通道類型。在一個(gè)壓力傳感器部15具備圖示省略的傳感器電極12和與其相向的壓敏膜 14。壓力傳感器部15的結(jié)構(gòu)適宜參照第一實(shí)施方式中的壓敏元件100。在壓敏元件300中，從 各傳感器電極12導(dǎo)出的導(dǎo)出布線12c連接于外部端子電極12d。在壓敏元件300的結(jié)構(gòu)中，除 了壓力傳感器部15為多個(gè)以及具備與多個(gè)壓力傳感器部15對(duì)應(yīng)的導(dǎo)出布線12c和外部端子 電極12d以外，適宜與壓敏元件100同樣地構(gòu)成。
[0126] 即，如從圖5和圖6(a)的內(nèi)容理解的那樣，壓敏元件300設(shè)置有多個(gè)壓敏膜14與傳 感器電極12相向的壓力傳感器部15。在壓敏元件300中，一個(gè)壓敏膜14與多個(gè)傳感器電極12 相向。壓敏膜14遍及包含多個(gè)傳感器電極12的廣域區(qū)域配置。換言之，多個(gè)傳感器電極12共 有一個(gè)壓敏膜14。本實(shí)施方式中的壓敏膜14以一個(gè)覆蓋多個(gè)傳感器電極12，例如，如圖5所 示那樣，一個(gè)壓敏膜14覆蓋全部傳感器電極12。
[0127] 像這樣，將一個(gè)壓敏膜14與多個(gè)傳感器電極12相向來構(gòu)成壓力傳感器部15,由此， 能夠減輕壓敏膜14的圖案化或位置對(duì)準(zhǔn)的工序，此外，能夠使壓敏元件300的結(jié)構(gòu)單純化。 此外，通常地，薄膜材料以500mm寬度、1000mm寬度等寬幅的規(guī)范來制造的情況較多。因此， 在制造陣列型的壓敏元件300的情況下，將一個(gè)大張壓敏膜14與多個(gè)傳感器電極12相向地 配置，由此，與將壓敏膜14配置成島狀的方式相比，能夠飛躍地提高制造效率。再有，在本說 明書中，陣列型意味著具備規(guī)則地排列有多個(gè)傳感器電極12而成的傳感器組。
[0128] 本實(shí)施方式的壓敏元件300能夠提供陣列型的壓力傳感器400(參照?qǐng)D9)。在本實(shí) 施方式中，一個(gè)壓敏膜14與多個(gè)傳感器電極12相向，由此，形成多個(gè)壓力傳感器部15。本實(shí) 施方式的變形例包含將個(gè)別的壓敏膜14相對(duì)于各傳感器電極12分別相向來構(gòu)成多個(gè)壓力 傳感器部15的方式。即，也可以對(duì)各傳感器電極12呈島狀地配置壓敏膜14。
[0129] 在壓敏元件300中，如圖6(a)所示那樣配置有多個(gè)具備一對(duì)第一電極12a和第二電 極12b的傳感器電極12。導(dǎo)出布線12c分別連接于各第一電極12a和第二電極12b，通過圖示 省略的電壓施加部施加電壓。當(dāng)從外部對(duì)壓敏膜14負(fù)擔(dān)按壓力時(shí)，壓敏膜14橫跨第一電極 12a和第二電極12b與傳感器電極12接觸，由此，第一電極12a和第二電極12b導(dǎo)通，電流在導(dǎo) 出布線12c中流動(dòng)。
[0130]關(guān)于鄰接的傳感器電極12彼此的間隔，能夠通過壓敏元件300的用途來適宜設(shè)定。 作為一個(gè)例子，能夠采用1mm以上10mm以下。在圖5中例示了多個(gè)傳感器電極12在支承基板 11中沿縱橫方向整齊地排列的方式，但是，本實(shí)施方式并不限定于此。關(guān)于多個(gè)傳感器電極 12,可以呈格子狀或交錯(cuò)狀地排列或者也可以隨機(jī)地配置。
[0131]壓敏元件300具有接合壓敏膜14和絕緣膜13的粘接層300(參照?qǐng)D7)。絕緣層13具 有用于使壓敏膜14與傳感器電極12經(jīng)由中空部S相向的第一開口（開口 13a)。在本實(shí)施方式 中，粘接層30具有第二開口（開口 30a)。第二開口在平面視上包含第一開口（開口 13a)。即， 在本實(shí)施方式中，在平面視上，第二開口（開口 30a)比第一開口（開口 13a)大，包含第一開口 (開口 13a)。由此，能夠避免構(gòu)成粘接層30的粘接劑從第二開口（開口 30a)進(jìn)入到中空部S 中。
[0132]圖7(a)示出具備分別包圍各傳感器電極12的第一開口（開口 13a)和第二開口（開 口30a)的方式。圖7(b)具有包圍多個(gè)(例如全部)傳感器電極12的第二開口（開口30a)。在一 個(gè)第二開口（開口30a)的內(nèi)側(cè)，傳感器電極12被分別配置在第一開口（開口 13a)的內(nèi)側(cè)。
[0133]如圖8(a)所不，在本實(shí)施方式中，在與多個(gè)傳感器電極12相向的一個(gè)壓敏膜14的 與傳感器電極12相向的面設(shè)置有從外表面到達(dá)至厚度方向的中間部的裂縫150、152。裂縫 150、152以在平面視上位于多個(gè)傳感器電極12間的方式形成。在本實(shí)施方式中，交叉地設(shè)置 與縱橫地整齊排列的多個(gè)傳感器電極12對(duì)應(yīng)而在列方向上延伸的裂縫150和在行方向上延 伸的裂縫152。以在平面視上一個(gè)傳感器電極12位于由裂縫150和裂縫152包圍的格子的內(nèi) 部的方式設(shè)置裂縫150、152。
[0134] 在本實(shí)施方式中，裂縫150如圖8(b)所示那樣從壓敏膜14的一側(cè)的面的外表面到 達(dá)至厚度方向的中間部而終止。例如，裂縫150到達(dá)至壓敏膜14的厚度的大致2分之1左右而 終止。本實(shí)施方式中的裂縫150為從上述外表面切入到厚度方向的縫隙，構(gòu)成縫隙且相向的 切斷面在實(shí)質(zhì)上彼此抵接。雖然圖示省略，但是，裂縫150也可以為從上述外表面向厚度方 向凹陷的凹槽。凹槽通過V字刀具(cutter)或切割鋸(dicing saw)等雕刻規(guī)定的線來形成。 再有，與本段落中的裂縫150有關(guān)的說明也適宜應(yīng)用于裂縫152。
[0135] 在本實(shí)施方式中，如上述，能夠使一個(gè)壓敏膜14相對(duì)于多個(gè)傳感器電極12相向來 構(gòu)成多個(gè)壓力傳感器部15。在這樣的方式中，在相同的定時(shí)對(duì)任意2點(diǎn)的壓力傳感器部15負(fù) 擔(dān)按壓力時(shí)，由于壓敏膜14為共同的，所以，存在經(jīng)由該壓敏膜14在該2點(diǎn)間確認(rèn)導(dǎo)通的情 況。在這樣的情況下，存在在本來的檢測(cè)信號(hào)中載有噪聲的可能性。與此相對(duì)地，在壓敏膜 14設(shè)置上述裂縫150、152,由此，能夠適當(dāng)?shù)胤乐乖撛肼暤漠a(chǎn)生。被認(rèn)為這是因?yàn)椋谝粋€(gè)壓 敏膜14中，裂縫150、152為針對(duì)一個(gè)壓力傳感器部15與其他的壓力傳感器部15之間的電流 的導(dǎo)通的電阻抗。
[0136] 在以上說明的壓敏元件300與壓敏元件100同樣地，柔性優(yōu)越，即使為彎曲的狀態(tài) 也能夠示出高的電可靠性。因此，具備壓敏元件300的壓力傳感器400能夠如圖9所示那樣被 配置在弄彎的物理面來利用。例如，在本實(shí)施方式的壓力傳感器400中，壓敏元件300弄彎為 曲率半徑15_以下。雖然也根據(jù)整體的設(shè)計(jì)尺寸，但是，例如，在壓敏元件300中，傳感器電 極12與壓敏膜14的分離距離即規(guī)定的距離A為5μπι以上25以下，并且，壓敏膜14的厚度為6.5 Mi以上40μπι以下也可。由此，能夠使壓敏元件300彎曲到曲率半徑為10mm以下、進(jìn)而為7mm以 下等極小的曲率半徑來使用。在圖9中，示出了在單純的細(xì)小狀的圓筒的表面使用了壓力傳 感器400的例子，但是，壓力傳感器400進(jìn)而也能夠適應(yīng)于曲面的凹凸復(fù)雜的物體的表面。例 如，沿著人的手的形狀的一部分或全部配置壓力傳感器400,能夠?qū)崿F(xiàn)手型狀或手袋狀的壓 敏傳感器。再有，關(guān)于具備由一個(gè)傳感器電極12構(gòu)成的壓敏元件100的壓力傳感器200,也與 壓力傳感器400同樣地，能夠配置在復(fù)雜的凹凸面來使用。
[0137] 此外，壓力傳感器400例如被配置在圖示省略的床褥(bed mat)的面方向上，由此， 能夠感測(cè)躺在該床上的人的體重的趨勢(shì)情況。此外，壓力傳感器400能夠通過被裝載于平板 電腦終端、PC、電子紙等顯示器下來感測(cè)按壓(打字)該顯示器時(shí)的負(fù)荷或多個(gè)被同時(shí)按壓 之處。
[0138] 在以上說明了本發(fā)明的第一實(shí)施方式和第二實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限定于 上述的實(shí)施方式，也包含在達(dá)成本發(fā)明的目的的范圍中的各種變形、改良等方式。
[0139] 例如，在上述的實(shí)施方式中均示出了在支承支承11的單面設(shè)置傳感器電極12的例 子，但是，本發(fā)明并不限定于此。本發(fā)明包含在支承基板11的雙面設(shè)置傳感器電極12和壓敏 膜14的方式。此外，在本發(fā)明中，作為形成有傳感器電極12的基板，并不限定于薄膜狀的支 承基板11。在本發(fā)明中，能夠在能夠支承傳感器電極12、層疊形成有絕緣層13和壓敏膜14的 各種基板上實(shí)施壓敏元件100。 實(shí)施例
[0140]在以下示出本發(fā)明的實(shí)施例、比較例和參考例。
[0141]模仿第一實(shí)施方式的壓力傳感器200制作了各實(shí)施例、比較例和參考例的基本結(jié) 構(gòu)。具體地，作為支承基板11，在聚酰亞胺薄膜(厚度25μπι)上形成了具備一對(duì)第一電極12a 和第二電極12b的傳感器電極12、導(dǎo)出布線12c以及外部端子電極12d。在根據(jù)以上得到的壓 敏元件100連接有感測(cè)部210,得到具備基本結(jié)構(gòu)的壓力傳感器200。關(guān)于第一電極12a和第 二電極12b，使高度為20μηι，使線寬度分別為ΙΟΟΟμηι，以及使彼此的分離距離為100μπι。使導(dǎo) 出布線12c的高度為13μπι，線寬度為100μπι。接著，形成了設(shè)置有開口 13a的絕緣層13。接著， 在絕緣層13的表面形成粘接層30,經(jīng)由粘接層30層疊作為含有碳粒子的聚酰亞胺薄膜的壓 敏膜14來形成壓力傳感器部15,做成壓敏元件100。壓力傳感器部15的面積為4mm 2。通過柔 性布線202電連接外部端子電極12d和感測(cè)部210來制作了壓力傳感器200。
[0142] 關(guān)于各實(shí)施例、比較例或參考例中的壓敏元件100,如表1所示那樣變更了從絕緣 層13至壓敏膜14的距離A、壓敏膜14的厚度、表面電阻率Rs和表面粗糙度Rz。在各實(shí)施例、比 較例或參考例中，以成為表1所示的表面電阻率Rs和表面粗糙度Rz的方式分別調(diào)整壓敏膜 14所包含的碳粒子的含有量。
[0143] 以具有如上述的基本結(jié)構(gòu)的方式通過表1所示的內(nèi)容制作了各實(shí)施例、比較例和 參考例，如以下那樣進(jìn)行了壓敏特性評(píng)價(jià)。關(guān)于評(píng)價(jià)，按照各實(shí)施例、比較例和參考例的每 一個(gè)準(zhǔn)備5個(gè)樣品分別進(jìn)行了評(píng)價(jià)。關(guān)于后述的初始感測(cè)靈敏度評(píng)價(jià)和大負(fù)荷感測(cè)靈敏度 評(píng)價(jià)，在表1中示出5個(gè)樣品之中的最小值和最大值。關(guān)于后述的短路試驗(yàn)，在5個(gè)樣品的全 部未確認(rèn)短路的情況下評(píng)價(jià)為沒有短路，在即使任一個(gè)確認(rèn)了短路的情況下評(píng)價(jià)為存在短 路。在表1中示出上述評(píng)價(jià)結(jié)果。
[0144] [初始感測(cè)靈敏度評(píng)價(jià)] 在平坦面設(shè)置各實(shí)施例、比較例和參考例，從壓敏膜14的外側(cè)逐漸地向壓力傳感器部 15提供負(fù)荷，將最初感測(cè)到導(dǎo)通的負(fù)荷作為初始感測(cè)負(fù)荷(N)測(cè)定。
[0145] [大負(fù)荷感測(cè)靈敏度評(píng)價(jià)] 在平坦面設(shè)置各實(shí)施例、比較例和參考例，測(cè)定了對(duì)4mm2的面積的壓力傳感器部15提 供l.lMPa(112.5gf/mm2)的負(fù)荷時(shí)的電阻值（Ω )。
[0146] [短路試驗(yàn)] 將各實(shí)施例、比較例和參考例卷繞到Φ l〇mm的玻璃棒，在未對(duì)壓力傳感器部15從外側(cè) 提供負(fù)荷的狀態(tài)(即，初始狀態(tài))下確認(rèn)了短路。
[0147] 如表1所示，在全部實(shí)施例中，實(shí)測(cè)了初始感測(cè)靈敏度和大負(fù)荷感測(cè)靈敏度，確認(rèn) 了為實(shí)用上足夠的結(jié)構(gòu)。
[0148] 已知當(dāng)觀察各實(shí)施例的評(píng)價(jià)結(jié)果時(shí)存在以下的趨勢(shì)。即，壓敏膜與傳感器電極的 距離A、壓敏膜的厚度、表面電阻率和表面粗糙度的哪一個(gè)都被設(shè)計(jì)在優(yōu)選的范圍內(nèi)的實(shí)施 例16、17的初始感測(cè)靈敏度和動(dòng)態(tài)范圍都特別良好。
[0149] 關(guān)于距離A不足5μπι的實(shí)施例1，已知存在在嚴(yán)格的條件下彎曲時(shí)短路的可能性。此 外，關(guān)于距離A超過25μπι的實(shí)施例6,初始感測(cè)靈敏度超過1000N，存在比其他的實(shí)施例高的 趨勢(shì)。
[0150] 關(guān)于壓敏膜的厚度超過40μπι的實(shí)施例10,初始感測(cè)靈敏度超過1000N，存在比其他 的實(shí)施例高的趨勢(shì)。
[0151] 關(guān)于壓敏膜的表面電阻率超過30000 Ω的實(shí)施例13,在大負(fù)荷感測(cè)靈敏度中，最大 值與最小值的差異較大，在5個(gè)樣品的值中存在大的偏差。這示意了與其他的實(shí)施例比較為 了使在壓敏膜中添加的碳粒子的量少而分散性不充分的情況。再有，關(guān)于壓敏膜的表面電 阻率為不足7000 Ω的參考例1，為了降低電阻率而使壓敏膜的碳粒子的含有量與實(shí)施例比 較顯著增大，因此，未得到值得測(cè)定的膜成形性。
[0152] 再有，關(guān)于參考例2，將壓敏膜的表面粗糙度設(shè)計(jì)得顯著地大，但是，未得到值得測(cè) 定的膜成形性。
[0153] 另一方面，關(guān)于比較例1，壓敏膜與傳感器電極的距離Α為零，在平坦的狀態(tài)下確認(rèn) 了短路。
[0154] 上述實(shí)施方式包含以下的技術(shù)思想。
[0155] (1)一種壓敏元件，其特征在于，具有： 導(dǎo)電性的壓敏膜;傳感器電極，設(shè)置在與所述壓敏膜相向的位置；以及絕緣層，確保用 于使所述壓敏膜和所述傳感器電極彼此分離的規(guī)定的距離，所述壓敏膜為含有碳粒子的樹 脂薄膜。
[0156] (2)根據(jù)上述（1)所述的壓敏元件，其中，在初始狀態(tài)且所述壓敏膜為大致平坦的 狀態(tài)下測(cè)定的所述規(guī)定的距離為5mi以上25μπι以下。
[0157] (3)根據(jù)上述（1)或(2)所述的壓敏元件，其中，所述壓敏膜的厚度為6.5μπι以上40μ m以下。
[0158] (4)根據(jù)上述(1)至(3)的任一項(xiàng)所述的壓敏元件，其中，所述壓敏膜的楊氏模量為 5GPa以下。
[0159] (5)根據(jù)上述(1)至(4)的任一項(xiàng)所述的壓敏元件，其中，所述壓敏膜的表面電阻率 為7kQ /sq以上30kQ /sq以下。
[0160] (6)根據(jù)上述(1)至(5)的任一項(xiàng)所述的壓敏元件，其中，所述壓敏膜的厚度的與所 述傳感器電極相向的面的表面粗糙度Rz為0. ΙΟμπι以上0.50μηι以下。
[0161] (7)根據(jù)上述（1)至(6)的任一項(xiàng)所述的壓敏元件，其中，所述壓敏膜為耐熱性260 °C以上。
[0162] (8)根據(jù)上述(1)至(7)的任一項(xiàng)所述的壓敏元件，其中，構(gòu)成所述壓敏膜的樹脂將 聚酰亞胺或聚酰胺-酰亞胺作為主要材料。
[0163] (9)根據(jù)上述(8)所述的壓敏元件，其中，所述壓敏膜的楊氏模量比由構(gòu)成所述壓 敏膜的樹脂構(gòu)成且與所述壓敏膜相同厚度的膜的楊氏模量小。
[0164] (10)根據(jù)上述（1)至(9)的任一項(xiàng)所述的壓敏元件，其中，設(shè)置有多個(gè)所述壓敏膜 與所述傳感器電極相向的壓力傳感器部， 一個(gè)所述壓敏膜與多個(gè)所述傳感器電極相向。
[0165] (11)根據(jù)上述（10)所述的壓敏元件，其中，所述一個(gè)壓敏膜的與所述傳感器電極 相向的面具有從外表面到達(dá)至厚度方向的中間部的裂縫， 所述裂縫在平面視上位于所述多個(gè)所述傳感器電極間。
[0166] (12)根據(jù)上述(1)至(11)的任一項(xiàng)所述的壓敏元件，其中，具有柔性的基板， 在所述基板的至少一側(cè)的面形成所述傳感器電極，具有柔性。
[0167] (13)根據(jù)上述（1)至（12)的任一項(xiàng)所述的壓敏元件，其中，具有接合所述壓敏膜與 所述絕緣層的粘接層， 所述絕緣層具有用于使所述壓敏膜與所述傳感器電極經(jīng)由中空部相向的第一開口， 所述粘接層具有在平面視上包含所述第一開口的第二開口。
[0168] (14) 一種壓力傳感器，其特征在于，具備： 根據(jù)上述（1)至（13)的任一項(xiàng)所述的壓敏元件；以及 感測(cè)部，電連接于所述壓敏元件并且感測(cè)壓敏膜與傳感器電極的接觸電阻。
[0169] (15)根據(jù)上述（14)所述的壓力傳感器，其中，所述壓敏元件弄彎為曲率半徑15mm 以下。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種壓敏元件，其特征在于，具有： 導(dǎo)電性的壓敏膜； 傳感器電極，設(shè)置在與所述壓敏膜相向的位置；以及 絕緣層，確保用于使所述壓敏膜和所述傳感器電極彼此分離的規(guī)定的距離， 所述壓敏膜為含有碳粒子的樹脂薄膜。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓敏元件，其中，在初始狀態(tài)且所述壓敏膜為大致平坦的狀態(tài) 下測(cè)定的所述規(guī)定的距離為5μηι以上25μηι以下。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的壓敏元件，其中，所述壓敏膜的厚度為6.5μπι以上40μπι以 下。4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3的任一項(xiàng)所述的壓敏元件，其中，所述壓敏膜的楊氏模量為5GPa 以下。5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4的任一項(xiàng)所述的壓敏元件，其中，所述壓敏膜的表面電阻率為7k Ω /sq以上30kQ /sq以下。6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5的任一項(xiàng)所述的壓敏元件，其中，所述壓敏膜的厚度的與所述傳 感器電極相向的面的表面粗糙度Rz為0. ΙΟμπι以上0.50μηι以下。7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6的任一項(xiàng)所述的壓敏元件，其中，所述壓敏膜為耐熱性260°C以 上。8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7的任一項(xiàng)所述的壓敏元件，其中，構(gòu)成所述壓敏膜的樹脂將聚酰 亞胺或聚酰胺-酰亞胺作為主要材料。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的壓敏元件，其中，所述壓敏膜的楊氏模量比由構(gòu)成所述壓敏膜 的樹脂構(gòu)成且與所述壓敏膜相同厚度的膜的楊氏模量小。10. 根據(jù)權(quán)利要求1至9的任一項(xiàng)所述的壓敏元件，其中，設(shè)置有多個(gè)所述壓敏膜與所述 傳感器電極相向的壓力傳感器部， 一個(gè)所述壓敏膜與多個(gè)所述傳感器電極相向。11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的壓敏元件，其中，所述一個(gè)壓敏膜的與所述傳感器電極相向 的面具有從外表面到達(dá)至厚度方向的中間部的裂縫， 所述裂縫在平面視上位于所述多個(gè)所述傳感器電極間。12. 根據(jù)權(quán)利要求1至11的任一項(xiàng)所述的壓敏元件，其中，具有柔性的基板， 在所述基板的至少一側(cè)的面形成所述傳感器電極，具有柔性。13. 根據(jù)權(quán)利要求1至12的任一項(xiàng)所述的壓敏元件，其中，具有接合所述壓敏膜與所述 絕緣層的粘接層， 所述絕緣層具有用于使所述壓敏膜與所述傳感器電極經(jīng)由中空部相向的第一開口， 所述粘接層具有在平面視上包含所述第一開口的第二開口。14. 一種壓力傳感器，其特征在于，具備： 根據(jù)權(quán)利要求1至13的任一項(xiàng)所述的壓敏元件；以及 感測(cè)部，電連接于所述壓敏元件并且感測(cè)壓敏膜與傳感器電極的接觸電阻。15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的壓力傳感器，其中，所述壓敏元件弄彎為曲率半徑15mm以 下。
【文檔編號(hào)】H01L29/84GK106030267SQ201480037448
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2014年12月24日
【發(fā)明人】巖瀨雅之, 外山敬三, 尾崎和行, 大舘廣和, 木村泰介, 豐島良, 豐島良一
【申請(qǐng)人】日本梅克特隆株式會(huì)社