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WO2023214544A1 - 応力センサ及び応力センサの製造方法 - Google Patents

応力センサ及び応力センサの製造方法 Download PDF

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Publication number
WO2023214544A1
WO2023214544A1 PCT/JP2023/016869 JP2023016869W WO2023214544A1 WO 2023214544 A1 WO2023214544 A1 WO 2023214544A1 JP 2023016869 W JP2023016869 W JP 2023016869W WO 2023214544 A1 WO2023214544 A1 WO 2023214544A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electrode
base material
detection
area
stress sensor
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/016869
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
鴻立 張
隆憲 大原
Original Assignee
凸版印刷株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 凸版印刷株式会社 filed Critical 凸版印刷株式会社
Publication of WO2023214544A1 publication Critical patent/WO2023214544A1/ja

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/16—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring several components of force
    • G01L5/161—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring several components of force using variations in ohmic resistance
    • G01L5/1623—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring several components of force using variations in ohmic resistance of pressure sensitive conductors

Definitions

  • the present invention relates to a stress sensor and a method for manufacturing a stress sensor.
  • a conventional thin pressure sensor has, for example, a structure in which two electrodes (upper and lower) are opposed to each other, and a conductive film or an insulating layer is sandwiched between the two electrodes as a pressure-sensitive layer that senses the pressing force.
  • Patent Document 1 has a configuration in which a sensor sheet is sandwiched between a pair of electrode sheets, and changes in electrical resistance or capacitance due to changes in thickness depending on the applied load are used as pressure.
  • a pressure sensor for detection is described.
  • Patent Document 2 discloses that a pair of electrodes and a pair of conductive layers are provided between two sheets facing each other, and pressure is detected based on a change in electrical resistance value due to a change in the contact state between the conductive layers.
  • a pressure-sensitive sensor is described.
  • Patent Document 3 describes a force sensor that can detect force and moment by arranging a plurality of strain bodies using a plurality of strain gauges.
  • Patent Document 4 discloses a pressure sensor sheet capable of detecting shear force, in which a first electrode, an insulating layer, a second electrode, and a protective layer are provided on a substrate, and the insulating layer is formed of multiple layers with different characteristics. Are listed.
  • Pressure sensors are expected to be applied to fields such as sports, medicine, and nursing care.
  • a pressure sensor capable of detecting shear force as described in Patent Document 4 is being considered for use in, for example, monitoring the soles of the feet of sprinters.
  • pressure sensors In order to reduce the burden placed on the site where the pressure sensor is implanted and to reduce the sense of discomfort when wearing it, there is a need for pressure sensors to be made smaller and thinner. There is also a demand for improved detection accuracy of pressure sensors.
  • the present invention has been made with attention to these points, and an object of the present invention is to provide a stress sensor that can detect pressure and shear force, has high detection accuracy, and can be made thin.
  • the stress sensor according to the present invention includes a first base material, a second base material, three or more detection parts arranged between the first base material and the second base material, and three or more detection parts. and an adhesive layer that is provided in a region surrounding the detection region and that adheres the first base material and the second base material.
  • Each of the sensing parts is provided on a first base material, and includes a first sensing part component having a first electrode and a first pressure sensitive layer in order from the first base material side, and a first sensing part component on a second base material. and a second sensing part component which is provided so as to face the second sensing part and has a second electrode and a second pressure sensitive layer in this order from the second base material side.
  • the area of one of the first electrode and the second electrode is smaller than the area of the other, and the overlapping area of the first electrode and the second electrode is equal to the area of one of the first electrode and the second electrode, and the number of sensing parts is When is set to n, the number of detection parts existing on an arbitrary straight line passing through the geometric center of the detection area is 1 or more (n-1) or less.
  • the method for manufacturing a stress sensor according to the present invention includes a step of forming three or more first electrodes on a first base material, and the same number of first pressure sensitive layers as the first electrodes so as to cover each of the first electrodes. and forming three or more first sensing portion components in which the first pressure sensitive layer is laminated on the first electrode, and forming the same number of second electrodes as the first electrodes on the second base material. forming the same number of second pressure-sensitive layers as the first electrodes so as to cover each of the second electrodes, and the second pressure-sensitive layer is laminated on the second electrodes.
  • the first electrode is formed so that the number of detection parts existing on an arbitrary straight line passing through the geometric center of the detection area is 1 or more (n-1) or less
  • the second electrode is In the step of forming the electrodes, the second electrodes are formed so that the arrangement of all the second electrodes is a mirror image of the arrangement of all the first electrodes, and the area of one of the first and second electrodes is larger than that of the other.
  • the first electrode and the second electrode are formed so that the overlapping area of the first electrode and the second electrode is smaller than the area of the first electrode and the second electrode is equal to the area of one of the first electrode and the second electrode.
  • a stress sensor that can detect pressure and shear force, has high detection accuracy, and can be made thinner.
  • FIG. 1A is a schematic diagram of the stress sensor 100 according to the first embodiment.
  • FIG. 1B is a schematic diagram of the stress sensor 100 according to the first embodiment.
  • FIG. 2A is an exploded view of the stress sensor 100 according to the first embodiment.
  • FIG. 2B is an exploded view of the stress sensor 100 according to the first embodiment.
  • FIG. 3A is a schematic diagram for explaining the central detection section.
  • FIG. 3B is a schematic diagram for explaining the central detection section.
  • FIG. 4A is a diagram for explaining a pressure measurement method using the stress sensor 100 according to the first embodiment.
  • FIG. 4B is a diagram for explaining a pressure measurement method using the stress sensor 100 according to the first embodiment.
  • FIG. 5A is a diagram for explaining a shear force measurement method using the stress sensor 100 according to the first embodiment.
  • FIG. 5B is a diagram for explaining a shear force measurement method using the stress sensor 100 according to the first embodiment.
  • a schematic diagram showing a schematic configuration of a stress sensor 200 according to a second embodiment A schematic diagram showing a schematic configuration of a stress sensor 200 according to a second embodiment
  • a plan view showing an example of arrangement of electrodes on the first base material A plan view showing another arrangement example of electrodes on the first base material
  • Cross-sectional view showing a state in which a resin layer is formed on the electrode on the first base material
  • a plan view showing an example of arrangement of electrodes on the second base material Cross-sectional view showing a state in which a resin layer is formed on the electrode on the second base material
  • Cross-sectional view of stress sensor 200 during shear stress measurement Explan
  • FIGS. 2A and 2B are exploded views of the stress sensor 100 according to the first embodiment. More specifically, FIG. 1A is a transparent plan view of the stress sensor 100, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA' shown in FIG. 1A. Both FIGS. 2A and 2B are plan views of the surface on which the detection unit components are provided.
  • the stress sensor 100 includes a first base material 1a, a second base material 1b, and three detection parts arranged in a two-dimensional plane between the first base material 1a and the second base material 1b, that is, a pressing force sensor. It includes a central detection section 21 for detection, a lateral shear force detection section 22, a longitudinal shear force detection section 23, and an adhesive layer 3.
  • the central detection part 21 is a part for detecting pressure in a direction perpendicular to the surface of the base material (in the thickness direction of the base material).
  • the lateral shearing force detection unit 22 and the vertical shearing force detection unit 23 are parts for detecting shearing forces in the left-right direction and the vertical direction in FIG. 1A, respectively.
  • the central detection unit 21 is arranged at the geometric center of the detection area 2 (indicated by a broken line).
  • the lateral shear force detection section 22 is arranged on the right side of the central detection section 21 in FIG. 1A, and the longitudinal shear force detection section 23 is arranged on the lower side in FIG. 1A.
  • the alignment direction of the center detection section 21 and the lateral shear force detection section 22 is orthogonal to the alignment direction of the center detection section 21 and the longitudinal shear force detection section 23. From the viewpoint of miniaturization of the stress sensor 100, the lateral shear force detection section 22 and the longitudinal shear force detection section 23 are preferably arranged within a circle within a radius of, for example, 5 mm from the geometric center of the central detection section 21. .
  • the adhesive layer 3 is provided in an annular region surrounding the detection region 2 and centered on the geometric center of the central detection section 21 .
  • the adhesive layer 3 adheres the first base material 1a and the second base material 1b to each other, and suppresses misalignment with a first sensing part component 21A and a second sensing part component 21B, which will be described later.
  • the central detection section 21, the lateral shear force detection section 22, and the longitudinal shear force detection section 23 are composed of first detection section components 21A, 22A, and 23A, and second detection section components 21B, 22B, and 23B, respectively. configured.
  • first electrodes 21a, 22a and 23a and first pressure sensitive layers 21c, 22c and 23c covering each of the first electrodes 21a, 22a and 23a are laminated on the first base material 1a. has been done.
  • the first electrode 21a and the first pressure-sensitive layer 21c constitute a first sensing part component 21A
  • the first electrode 22a and the first pressure-sensitive layer 22c constitute a first sensing part component 22A
  • the first electrode 23a And the first pressure sensitive layer 23c constitutes the first sensing part constituent 23A.
  • second electrodes 21b, 22b, and 23b, and second pressure sensitive layers 21d, 22d, and 23d covering each of the second electrodes 21b, 22b, and 23b are laminated on the second base material 1b. has been done.
  • the second electrode 21b and the second pressure-sensitive layer 21d constitute a second sensing component 21B
  • the second electrode 22b and the second pressure-sensitive layer 22d constitute a second sensing component 22B
  • the second electrode 23b and the second pressure-sensitive layer 23d constitute a second sensing component 23B.
  • FIG. 3A and 3B are schematic diagrams for explaining the central detection section. More specifically, FIG. 3A is a plan view showing the configuration of the central detection section 21, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line B-B' shown in FIG. 3A.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of a central detection section 21.
  • the central detection section 21 is configured with a first detection section component 21A and a second detection section component 21B arranged to face each other.
  • the first sensing component 21A includes the first electrode 21a and the first pressure sensitive layer 21c
  • the second sensing component 21B includes the second electrode 21b and the second pressure sensitive layer 21d. .
  • the first pressure sensitive layer 21c completely covers the first electrode 21a.
  • the second pressure sensitive layer 21d completely covers the second electrode 21b.
  • one of the first electrode 21a and the second electrode 21b has a larger area than the other. In the example of FIGS. 3A and 3B, the first electrode 21a has a larger area than the second electrode 21b.
  • the second electrode 21b only needs to be placed so as to completely overlap the first electrode 21a in plan view.
  • the electrode overlap region Lap2 shown in FIG. 3A represents a region where the first electrode 21a and the second electrode 21b overlap in plan view.
  • the first electrode 21a and the second electrode 21b need to be arranged so that the area of the electrode overlap region Lap2 does not change even if shear force is input to the stress sensor 100 and shear displacement occurs. Therefore, the first electrode 21a and the second electrode 21b are arranged such that the area of the electrode overlap region Lap2 is equal to the area of the electrode with the smaller area among the first electrode 21a and the second electrode 21b. .
  • the outer periphery of the second electrode 21b is arranged inside the outer periphery of the first electrode 21a.
  • the area of the electrode overlapping region Lap2 is equal to the area of the second electrode 2b.
  • the first electrode 21a and the second electrode 21b are placed in an unloaded state in the thickness direction of the base material so that the area of the electrode overlap region Lap2 does not change even if shear force is input in any direction. It is desirable that the center of the first electrode 21a and the center of the second electrode 21b be arranged so as to overlap in plan view. Furthermore, the first electrode 121a and the second electrode 121a and the second electrode are arranged so that the distance from the outer periphery of the electrode with the smaller area to the outer periphery of the electrode with the larger area is larger than the maximum value (design value) of shear deformation. Preferably, the shape and arrangement of 21b is selected.
  • the area of the relatively small electrode is preferably 0.005 mm 2 or more and 1.5 mm 2 or less, and more preferably 0.0064 mm 2 or more and 1.44 mm 2 or less. Further, the area of the electrode having a relatively small area is preferably one-fifth or more and two-thirds or less of the area of the electrode having a relatively large area. In other words, the area of the relatively large electrode is 1.5 times or more and 5 times or less of the area of the second electrode (the area of the electrode overlap region Lap2), which is relatively small, and the stress sensor 100 can be miniaturized and Accuracy can be improved.
  • the arithmetic mean roughness of the surfaces of the first electrode 21a and the second electrode 21b is preferably smaller than the arithmetic mean roughness of the surfaces of the first pressure sensitive layer 21c and the second pressure sensitive layer 21d. It is more preferable that the arithmetic mean roughness of the surfaces of the first electrode 21a and the second electrode 21b is one tenth or less of the arithmetic mean roughness of the first pressure sensitive layer 21c and the second pressure sensitive layer 21d.
  • first electrode 21a and the second electrode 21b are not limited, and can be selected from, for example, rectangular, circular, triangular, etc.
  • the first pressure sensitive layer 21c and the second pressure sensitive layer 21d may have any shape as long as they can cover the first electrode 21a and the second electrode 21b.
  • FIGS. 3A and 3B the detailed structure has been explained using the central detection section 21 as an example. Since the transverse shear force detection section 22 and the longitudinal shear force detection section 23 have the same configuration as the central detection section 21, repeated explanation will be omitted.
  • the first base material 1a and the second base material 1b are preferably flexible sheet-like members.
  • the materials for the first base material 1a and the second base material 1b include polyester, nylon (registered trademark), polyethylene, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polybutylene terephthalate, polyamide, polymethyl methacrylate, polypropylene, and polychloride.
  • Plastic films such as vinyl, polyvinylidene chloride, polyacrylonitrile, polyimide, polyether ether ketone, ethylene-vinyl alcohol copolymer, and cellophane, silicone rubber dimethylpolysiloxane, and processed paper such as clean paper, coated paper, and calendar paper. can be used.
  • the first base material 1a and the second base material 1b are made of a homopolymer or copolymer such as polylactic acid, polyglycolic acid, polycaprolactone, etc.
  • Polyester, acrylic resin, silicone, cellulose derivatives such as cellulose acetate, cellulose acetate propionate, cellulose acetate butyrate, polycarbonate, cycloolefin copolymer, styrene-butadiene elastomer, etc. can be used.
  • first base material 1a and the second base material 1b are plastic films, they may be either an unstretched base material or a stretched base material.
  • oriented substrates such as uniaxially oriented and biaxially oriented substrates, especially biaxially oriented substrates.
  • the thickness of the base material is, for example, within a range of 6 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less. Further, the materials and thicknesses of the first base material 1a and the second base material 1b do not need to be the same.
  • first base material 1a and the second base material 1b There are no restrictions on the shapes of the first base material 1a and the second base material 1b. However, in consideration of mass production, it is advantageous for the base material to be long.
  • a conductive material with low resistivity can be used for the first electrodes 21a, 22a, 23a and the second electrodes 21b, 22b, 23b.
  • Each first electrode 21a, 22a, 23a and each second electrode 21b, 22b, 23b are made of, for example, Au, Pt, Ag, Cu, Ni, Cr, Rh, Pd, Zn, Co, Ru, W, Os, It is possible to use metals such as Ir, Fe, Mn, Ge, Sn, Ga, and In, or conductive metal oxides such as ITO (indium tin oxide), ZnO (zinc oxide), and SnO 2 (tin oxide). .
  • the thickness of the first electrodes 21a, 22a, 23a and the second electrodes 21b, 22b, 23b is not particularly limited, but is preferably in the range of 0.01 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
  • the method of forming the first electrodes 21a, 22a, 23a and the second electrodes 21b, 22b, 23b is not particularly limited, and a general film forming method can be used.
  • a printing method an inkjet printing method, a screen printing method, an offset printing method, a gravure offset printing method, and a reverse offset printing method can be used to manufacture the electrode.
  • an electrode material mixed with a resin and made into an ink that can be applied by each printing method it is possible to use an electrode material mixed with a resin and made into an ink that can be applied by each printing method.
  • a vacuum evaporation method or a sputtering method can also be used.
  • the conductive film materials constituting the first pressure sensitive layers 21c, 22c, 23c and the second pressure sensitive layers 21d, 22d, 23d have a resistivity higher than that of the first electrodes 21a, 22a, 23a and the second electrodes 21b, 22b, 23b. Must be made of high quality material.
  • the first pressure sensitive layers 21c, 22c, 23c and the second pressure sensitive layers 21d, 22d, 23d are deformed by the input pressing force, the first pressure sensitive layers 21c, 22c, 23c and the second pressure sensitive layers 21c, 22c, 23c are The contact areas with the pressure layers 21d, 22d, and 23d increase, and the resistance values between the first electrodes 21a, 22a, and 23a and the second electrodes 21b, 22b, and 23b decrease. Therefore, it is preferable to use a material that easily forms surface irregularities and is deformable.
  • the first pressure sensitive layers 21c, 22c, 23c and the second pressure sensitive layers 21d, 22d, 23d may be formed of a material whose resistance value decreases as the thickness changes depending on the input pressing force. good.
  • a material having a piezoresistive effect whose resistivity changes with deformation.
  • conductive polymers such as polyethylene dioxythiophene, polyaniline, and polypyrrole, and carbon pastes using graphite and carbon nanotubes are suitably used.
  • the first pressure sensitive layers 21c, 22c, 23c and the second pressure sensitive layers 21d, 22d, 23d are provided so as to cover the first electrodes 21a, 22a, 23a and the second electrodes 21b, 22b, 23b, and have a thickness of The thickness is preferably 1 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the first pressure sensitive layers 21c, 22c, 23c and the second pressure sensitive layers 21d, 22d, 23d for example, in the case of a printing method, an inkjet printing method, a screen printing method, an offset printing method can be used. . Further, in the case of a vapor deposition method, a vacuum evaporation method, a sputtering method, a thermal chemical vapor deposition method, and a plasma chemical vapor deposition method can also be used.
  • the adhesive layer 3 is provided in the area surrounding the detection area 2, there is no particular requirement for resistivity.
  • the thickness of the adhesive layer 3 is preferably less than or equal to the total thickness of the first sensing portion components 21A, 22A, 23A and the second sensing portion components 21B, 22B, 23B.
  • the material for the adhesive layer 3 there are no particular restrictions on the material for the adhesive layer 3, as long as it has good adhesion to the base material.
  • rubber-based, acrylic-based, silicone-based adhesives, and the like are preferably used.
  • the adhesive layer 3 it is also possible to use double-sided tape or the like.
  • the adhesive layer 3 only needs to be formed so as to surround all the components of the first detection part and the components of the second detection part, and may have a square annular shape or a circular annular shape, for example.
  • the shape of the adhesive layer 3 is more preferably annular.
  • the repulsive force of the adhesive layer 3 when shear force is applied to the detection area 2 is constant regardless of the direction of the shear force, which improves the detection accuracy of shear force in all directions. can be improved.
  • an inkjet printing method for example, in the case of a printing method, an inkjet printing method, a screen printing method, or an offset printing method can be used.
  • FIGS. 4A and 4B are diagrams for explaining a pressure measurement method using the stress sensor 100 according to the first embodiment.
  • the central detection section 21 is configured by making a first detection section component 21A and a second detection section component 21B face each other, and a first electrode 21a and a second It can be considered that the electrode 21b is laminated with the first pressure sensitive layer 21c and the second pressure sensitive layer 21d interposed therebetween.
  • FIG. 4A shows a state before a stress applying body (not shown) such as a finger contacts the second base material 1b
  • FIG. 4B shows a state in which the stress applying body moves the second base material 1b toward the first base material 1a side.
  • a state in which the button is pressed with a pressing force F1 is shown.
  • FIGS. 5A and 5B are diagrams for explaining a shear force measurement method using the stress sensor 100 according to the first embodiment.
  • FIG. 5A shows a state in which a pressing force F1 is applied from a stress applying body (not shown) such as a finger to the entire center detection part 21 and lateral shear force detection part 22, and FIG.
  • the second base material 1b is pushed toward the first base material 1a side with a pressing force F1, and a shearing force F2 is further applied, using the center as a point of action.
  • a shearing force F2 is applied to the first base material 1a toward the right in the paper, the pressing force received by the central detection section 21 is F1, but the pressing force received by the lateral shearing force detection section 22 is F1 + ⁇ F. be.
  • the shearing force F2 can be calculated based on the pressing force difference ⁇ F.
  • the stress sensor 100 according to this embodiment can be manufactured as follows.
  • First sensing portion components 21A to 23A are formed in which first pressure sensitive layers 21c to 23c are laminated on first electrodes 21a to 23a. Further, after forming the second electrodes 21b to 23b on the second base material 1b, the same number of second pressure sensitive layers 21d to 23d as the first electrodes are formed so as to cover each of the second electrodes 21b to 23b, Second sensing portion components 21B to 23B are formed in which second pressure sensitive layers 21d to 23d are laminated on second electrodes 21b to 23b.
  • the first electrodes 21a to 23a are formed so that their geometric centers are not all located on the same straight line.
  • the second electrodes 21b to 23b are formed so that each arrangement is a mirror image of the arrangement of the first electrodes 21a to 23a. Therefore, all the geometric centers of the second electrodes 21b to 23b are not located on the same straight line.
  • the first electrodes 21a to 23a and the second electrodes 21b to 23b have an area smaller than the other, and an overlapping area of the first electrode and the second electrode is smaller than that of the second electrode. The area is formed to be equal to the smaller one of the first electrode and the second electrode.
  • the first base material 1a and the second base material 1b are made to face each other so that the first detection part components 21A to 23A and the second detection part components 21B to 23B face each other. Then, on either the first base material 1a or the second base material 1b, a region surrounding the first sensing portion components 21A to 23A and second sensing portion components 21B to 23B (a region surrounding the sensing region 2) is provided.
  • the stress sensor 100 can be obtained by bonding the first base material 1a and the second base material 1b together via the provided adhesive layer 3.
  • the central detection section 21, the lateral shear force detection section 22, and the longitudinal shear force detection section 23 are arranged so that their respective geometric centers are not aligned along the same straight line. It is located. Therefore, the shear force in the first direction can be detected based on the difference between the outputs of the central detector 21 and the lateral shear force detector 22, and the shear force in the first direction can be detected based on the difference between the outputs of the central detector 21 and the lateral shear force detector 22. Shear force in a second direction orthogonal to the first direction can be detected. Therefore, according to this embodiment, it is possible to detect pressure and shear force in any direction.
  • the area of the second electrodes 21b to 23b is smaller than the area of the first electrodes 21a to 23a, and the area of the second electrodes 21b to 23b is equal to the electrode overlap region Lap2, when a shear force is applied, the first The overlapping area of the electrode and the second electrode does not change easily, and changes in electrical characteristics such as resistance between the first electrode and the second electrode can be detected with high accuracy.
  • the first and second electrodes Since the overlapping area can be made constant, it is possible to further improve the detection accuracy of changes in electrical characteristics between the first electrode and the second electrode.
  • the stress sensor 100 is configured such that the first electrode, the second electrode, the first Since the pressure sensitive layer and the second pressure sensitive layer can be formed, thinning and miniaturization are also possible.
  • a stress sensor 100 that can detect pressure and shear force, has high detection accuracy, and can be made thinner.
  • a stress sensor in which three detecting sections are provided between the first base material and the second base material, but the number of detecting sections may be three or more.
  • the total number of detection parts is n, if the detection parts are arranged so that the number of detection parts existing on any straight line passing through the geometric center of the detection area is 1 or more (n-1) or less, It is possible to detect shear forces in any direction.
  • the geometric center of one sensing section (sensing section for pressure detection) is placed at the center of the sensing area, and the geometric center of the other sensing section is placed at the center of the sensing area.
  • the geometric center of another detection section is placed on a first straight line (l1 in FIG. 1A) that passes through the geometric center of the detection area, and the geometric center of another detection section is placed on the first straight line that passes through the geometric center of the detection area and It is preferable to arrange it on a second straight line (l2 in FIG. 1A) perpendicular to the .
  • the geometric centers of all the detection parts are arranged on the first straight line or the second straight line.
  • all the detection parts except for the detection part arranged at the center of the detection area are arranged so as to be rotationally symmetrical with respect to the geometric center of the detection area.
  • the stress sensor 100 according to the present invention described in the above embodiment is as follows.
  • Each of the detection units is a first sensing part component provided on the first base material and having a first electrode and a first pressure sensitive layer in order from the first base material side; a second sensing part component provided on the second base material so as to face the first sensing part, and having a second electrode and a second pressure sensitive layer in order from the second base material side;
  • the area of one of the first electrode and the second electrode is smaller than the area of the other, and the overlapping area of the first electrode and the second electrode is the area of the one of the first electrode and the second electrode.
  • the three or more detection units are arranged within a circle with a radius of 5 mm from the geometric center of the detection area, The geometric center of one of the three or more detection units overlaps the geometric center of the detection area, The geometric center of one of the remaining detection units is located on a first straight line passing through the center of the detection area, Item 1 or 2, wherein the geometric center of another one of the remaining detection units is located on a second straight line that passes through the center of the detection area and is orthogonal to the first straight line.
  • the stress sensor according to 2.
  • the adhesive layer is formed in an annular shape,
  • the three or more detection parts are arranged within a circle with a radius of 5 mm from the geometric center of the detection area,
  • the geometric center of one of the three or more detection units overlaps the geometric center of the detection area
  • the geometric center of one of the remaining detection units is located on a first straight line passing through the center of the detection area,
  • the geometric center of another one of the remaining detection units is located on a second straight line passing through the center of the detection area and orthogonal to the first straight line
  • the area of the one of the first electrode and the second electrode is one-fifth or more and two-thirds or less of the area of the other one,
  • the area of the one of the first electrode and the second electrode is 0.005 mm 2 or more and 1.5 mm 2 or less
  • the thickness of the first electrode and the second electrode is 0.01 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less
  • the first base material and the second base material are opposed to each other such that each of the first detection part components and each of the second detection part components are opposed to each other, and the first detection part components and the a step of bonding the first base material and the second base material via an adhesive layer provided in a region surrounding the second sensing component,
  • the step of forming the first electrode when the number of the sensing parts is n, the number of the sensing parts existing on any straight line passing through the geometric center of the sensing area is 1 or more and (n-1) or less.
  • first electrode so that In the step of forming the second electrode, forming the second electrode so that the arrangement of all the second electrodes is a mirror image of the arrangement of all the first electrodes, The area of one of the first electrode and the second electrode is smaller than the area of the other, and the overlapping area of the first electrode and the second electrode is the area of the one of the first electrode and the second electrode.
  • a method of manufacturing a stress sensor wherein the first electrode and the second electrode are formed so as to be equal to each other.
  • the present embodiment aims to provide a stress sensor capable of stable signal detection.
  • FIG. 6A and 6B are schematic diagrams showing a schematic configuration of a stress sensor 200 according to the second embodiment. More specifically, FIG. 6A is a transparent plan view of the stress sensor 200, and FIG. 6B is a cross-sectional view taken along line CC' shown in FIG. 6A.
  • the stress sensor 200 includes a first base material 31, a second base material 32 facing the first base material 31, and a plurality of first laminates 11 provided between the first base material 31 and the second base material 32. and a plurality of second laminates 12 and an adhesive layer 15 that adheres the first base material 31 and the second base material 32.
  • the first laminate 11 is provided on one surface of the first base material 31 (the surface facing the second base material 32), and in order from the first base material 31 side, the first electrode and the top of the first electrode are provided.
  • the first resin layer (pressure sensitive layer) is laminated on the first resin layer (pressure sensitive layer).
  • the second laminate 12 is provided on one surface of the second base material 32 (the surface facing the first base material 31), and in order from the second base material 32 side, the second electrode and the top of the second electrode are provided.
  • the second resin layer (pressure sensitive layer) is laminated on the second resin layer (pressure sensitive layer).
  • the same number of first laminates 11 and second laminates 12 are provided, and are arranged so as to face each other between the first base material 31 and the second base material 32.
  • the opposing resin layer of the first laminate 11 and the resin layer of the second laminate 12 are in contact with each other in a state where no external force is applied to the stress sensor 200.
  • the adhesive layer 15 is provided in a region surrounding all the first laminates 11 and second laminates 12, and adheres the first base material 31 and the second base material 32.
  • the adhesive layer 15 maintains the positional relationship between the first laminate 11 and the second laminate 12 facing each other.
  • the adhesive layer 15 is provided in an annular region in a plan view, and the inside of the adhesive layer 15 (the part surrounded by the inner peripheral edge of the adhesive layer 15) is the area where the stress sensor 200 receives pressure and shear. This is a detection area where stress (shear stress) can be detected.
  • the shape of the adhesive layer 15 is not particularly limited, it is preferably annular because it is equidistant from the center of the electrode 33.
  • the area surrounded by the adhesive layer 15 becomes a detection area (sensing area) where the stress sensor 200 can detect pressure and stress, but in order to reduce the size of the stress sensor 200, the inner diameter of the adhesive layer is set to 10 mm or less. It is preferable that there be.
  • the material of the adhesive layer 15 is not particularly limited, it is preferable to use a material with high adhesive strength in order to prevent damage due to pressure or shear force.
  • the adhesive force of the adhesive layer 15 in the pressure direction is preferably 5 N/25 mm width or more, and the adhesive force of the adhesive layer 15 in the shear direction is preferably 80 N/cm 2 or more.
  • the stress sensor 200 may be fixed using an adhesive or the like during use. If the adhesive force of the adhesive layer 15 is weak, the stress sensor 200 may be damaged by the bending stress applied to the stress sensor 200 when the fixed stress sensor 200 is removed. If the adhesive force of the adhesive layer 15 in the pressure direction is 5 N/25 mm width or more, damage when the fixed stress sensor 200 is removed by hand is suppressed.
  • the adhesive force in the shear direction when the object is removed from the measurement object, the shear direction component of the bending stress increases; however, if the adhesive force of the adhesive layer 15 in the shear direction is 80 N/cm 2 or more, damage during removal can be prevented. It can be suppressed. Since the actual adhesive force changes depending on the width of the adhesive layer 15, it is necessary to determine the width so that it exceeds the force applied in the shear direction when the fixed stress sensor 200 is removed, and so that the stress sensor 200 does not become too large. There is.
  • the adhesive layer 15 is installed at a distance of about 0.85 cm radius from the center of the load, the expected shear force is 5 N, and the shear adhesive force of the adhesive layer 15 is 80 N/ cm2 , the shear adhesive force exceeds 5 N.
  • the width is approximately 0.25 mm. Assuming that a large force is momentarily applied, if the width of the adhesive layer 15 is set to 1 mm, it can withstand a shearing force of up to 20N.
  • first electrode and first resin layer on the first base material 31 and the second electrode and second resin layer on the second base material 32 are simply referred to as “electrode” and “resin layer.” .
  • FIG. 7 is a plan view showing an example of arrangement of electrodes on the first base material.
  • an electrode 33 for pressure detection and electrodes 34 and 35 for shear stress detection are formed on one surface of the first base material 31. Since the electrodes 33 to 35 need to be formed with the same area, it is preferable that they have the same shape. In the example of FIG. 7, all the electrodes are square, but other shapes such as rectangle, circle, or ellipse may be used. Furthermore, wiring (common wiring) connecting the electrodes 33 to 35 is formed on the first base material 31, as shown by thick solid lines in FIG. The wiring can be formed in the same process as the electrode.
  • the electrode 33 is placed at the center of the detection area where the stress sensor 200 detects pressure and shear stress (the area where the stress sensor 200 receives load). Electrodes 34 and 35 are placed the same distance apart from electrode 33.
  • the electrodes 33 and 34 are arranged so as to be aligned in the X direction, and the electrodes 33 and 35 are They are arranged so as to be aligned in the Y direction.
  • electrodes 34 and 35 are arranged, one each in the X direction and the Y direction, with the electrode 33 at the center, but this is the minimum configuration for detecting pressure and shear stress. .
  • FIG. 8 is a plan view showing another arrangement example of electrodes on the first base material 31.
  • an electrode 33 for pressure detection, electrodes 34a and 34b for detecting shear stress in the X direction, and an electrode 35a for detecting shear stress in the Y direction are provided on one side of the first base material 31.
  • the electrodes 34a and 34b are arranged symmetrically with respect to the electrode 33, and the electrodes 35a and 35b are arranged symmetrically with respect to the electrode 33.
  • the electrodes are arranged as shown in Figure 8, the shear stress in each of the X and Y directions can be detected based on the difference between the measured values of two electrodes lined up in each direction, which increases the measurement accuracy of shear stress. can be improved.
  • Wiring connected to each electrode is formed on the first base material 31, as shown by thick solid lines in FIGS. 6A, 7, and 8.
  • the wiring can be formed in the same process as the electrode.
  • FIGS. 9A and 9B are diagrams showing a state in which a resin layer is formed on the electrode on the first base material. More specifically, FIG. 9A is a plan view, and FIG. 9B is a cross-sectional view taken along line DD' shown in FIG. 9A.
  • resin layers 6a to 6c are laminated to cover the electrodes 33 to 35 on the first base material 31.
  • the resin layers 6a to 6c serve as pressure sensitive layers.
  • the resin layers 6a to 6c are formed so as to overlap the entire formation area of the electrodes 33 to 35 in plan view, and completely cover each of the electrodes 33 to 35. However, it is preferable that the resin layers 6a to 6c are separated from each other. When the resin layers 6a to 6c come into contact, noise is generated and detection accuracy deteriorates.
  • FIG. 10 is a plan view showing an example of arrangement of electrodes on the second base material.
  • the electrode arrangement in FIG. 10 corresponds to the electrode arrangement in FIG.
  • an electrode 8 for pressure detection and electrodes 9 and 10 for shear stress detection are formed on one side of the second base material 32.
  • the arrangement of the electrodes 8-10 on the second base material 32 is a mirror image of the arrangement of the electrodes 33-35 shown in FIG.
  • Wiring connecting each of the electrodes 8 to 10 is formed on the second base material 32, as shown by thick solid lines in FIG.
  • the wiring can be formed in the same process as the electrode.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing a resin layer formed on the electrode on the second base material.
  • resin layers 7a and 7b are laminated to cover the electrodes 8 and 9 on the second base material 32.
  • the resin layers 7a and 7b are formed so as to overlap the entire formation area of the electrodes 8 and 9 in plan view, and completely cover each of the electrodes 8 and 9.
  • the resin layers 7a and 7b are preferably formed to have the same size as the resin layers 6a and 6b in plan view. Furthermore, in order to reduce noise, the resin layers 7a and 7b are preferably separated from each other.
  • the resin layer provided on the electrode 10, which is not shown in FIG. 11, is also formed in the same manner as the resin layers 7a and 7b.
  • a flexible material is used for the first base material 31 and the second base material 32.
  • these base materials for example, plastic films such as polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), and polyimide, and paper can be used.
  • the material of the first base material 31 can be selected as appropriate depending on the type of ink used when forming by printing, the conditions for forming electrodes when forming by photolithography, the use of the stress sensor 200, and the like.
  • polyimide is suitable as a material that is heat resistant and strong enough to withstand the formation of slits, which will be described later.
  • the first base material 31 and the second base material 32 may be made of different materials or have different thicknesses.
  • the electrode can be formed using a known printing method such as screen printing or gravure offset printing. It may be formed by etching a plated or sputtered film.
  • a laminate is formed by laminating a resin layer serving as a pressure-sensitive layer on an electrode
  • the first laminate 11 on the first base material 31 and the second laminate on the second base material 32 are formed.
  • the laminated body 12 is made to face each other. Further, it is preferable to form alignment marks on the first base material 31 and the second base material 32.
  • the shape and size of the alignment mark are not particularly limited.
  • the electrode is made of a conductive material. It is common to use a paste made by mixing noble metal powder of several micrometers to several tens of nanometers with thermosetting resin, but the conductive material may also be carbon or aluminum powder, or an alloy or mixture. good. The lower the resistance value of the electrode, the better the detection accuracy of the resistance value of the pressure sensitive layer, so it is preferable that the volume resistivity after formation is 5 ⁇ 10 ⁇ 5 ⁇ cm or less. Silver paste is suitable as the material for forming the electrodes, since it satisfies these conditions and also takes into consideration price and oxidation resistance. Further, in order to protect the wiring (lead) connected to the electrode from scratches and moisture during the manufacturing process and during use, the wiring may be protected by applying an insulating material.
  • the resin layer is formed of a conductive material.
  • the resin used for the electrodes is a material that has conductivity but has a higher resistivity than the electrodes.
  • the resistivity of the resin forming the resin layer is preferably in the range of 0.05 to 1000 ⁇ cm. If the resistivity is too low, there will be no electrical difference from the electrodes, making it difficult to detect signal changes when a load is applied. On the other hand, if the resistivity is too large, noise is likely to be added to the detection signal, making it difficult to detect signal changes due to noise.
  • the resistivity is more preferably in the range of 5 to 500 ⁇ cm.
  • conductive polymers such as polyethylene dioxythiophene, polyaniline, and polypyrrole, carbon pastes using graphite and carbon nanotubes, and materials whose resistivity is adjusted by mixing these with modifiers such as medium are used. I can do it.
  • the resin layer can be formed using a known printing method such as screen printing or a known coating method such as spray coating, but in order to form it limitedly in the area covering the electrode, it can be formed by one printing. Formation by a printing method is preferable.
  • a plurality of electrodes and a plurality of resin layers are laminated in this order on a first base material 31 to form a plurality of first laminates 11, and a second base material is laminated in a separate process.
  • a plurality of electrodes and a plurality of resin layers are laminated in this order to form a plurality of second laminates 12, and with the first laminate 11 and second laminate 12 facing each other, the first base It can be produced by bonding the material 31 and the second base material 32 together with the adhesive layer 15 interposed therebetween.
  • the adhesive layer 15 may be formed by printing an adhesive in a predetermined pattern, or it may be formed by punching double-sided tape with a Pinnacle (registered trademark) blade or the like and pasting it at the position where the adhesive layer 15 is to be formed. It's okay. Double-sided tape is preferably used when it is desired not to apply unnecessary heat load to the base material or when it is desired to avoid uneven adhesive strength due to printing variations.
  • 12A and 12B are cross-sectional views of the stress sensor 200 during pressure measurement.
  • the electrode 33 on the first base material 31 and the electrode 8 on the second base material 32 are connected via a pair of resin layers 6a and 7a.
  • the electrical resistance value between the electrode 33 and the electrode 8 is large because the contact area between the resin layers 6a and 7a is small (see FIG. 12A).
  • the contact area between resin layers 6a and 7a increases (see FIG. 12B).
  • the contact area increases, the number of conductive paths between the upper and lower electrodes 33 and 8 increases, and therefore the electrical resistance value decreases. Therefore, pressure can be detected based on the electrical resistance value between electrodes 33 and 8.
  • 13A and 13B are cross-sectional views of the stress sensor 200 during shear stress measurement.
  • the stress sensor 200 utilizes the fact that when shear force is input, the force (component in the direction perpendicular to the base material) applied to the electrode for shear stress detection increases or decreases. Then, the direction and magnitude of the input shear force are detected. By obtaining the relationship between the pressure and shear force and the resistance value between each set of electrodes as a calibration curve in advance, the measured resistance value can be subsequently converted into pressure and shear stress.
  • either one of the first electrode on the first base material 31 and the second electrode on the second base material 32 be formed larger than the other in plan view.
  • the first electrode on the first base material 31 is formed larger than the second electrode on the second base material 32.
  • the first laminate 11 and the second laminate 12 are aligned, facing each other, and fixed with the adhesive layer 15. If one of the first electrode and the second electrode is formed larger than the other, even if the alignment is misaligned in the final process, the area where the first electrode and the second electrode overlap (overlapping area) can be secured. can.
  • the overlapping area of the first electrode and the second electrode for shear stress detection be equal to the overlapping area of the first electrode and the second electrode for pressure detection.
  • the ratio d1/d2 is preferably 1.1 or more and 5.0 or less.
  • the ratio d1/d2 is less than 1.1, the contact between the first laminate 11 and the second laminate 12 becomes weak, and the signal output from each pair of the first laminate 11 and the second laminate 12 deteriorates.
  • the ratio d1/d2 is larger than 5.0, the contact between the first laminate 11 and the second laminate 12 becomes excessive, and the first laminate 11 and the second laminate 12 follow the input pressure or shear force.
  • Detection accuracy deteriorates.
  • Condition is unstable when no load is applied.
  • the ratio d1/d2 is more preferably 1.4 or more and 4.1 or less, and in this case, the detected value of shear force is more stable.
  • d1 the minimum value of the sum of the thicknesses of the plurality of sets of the first laminate 11 and the second laminate 12 may be adopted, and as d2, the minimum value of the sum of the thicknesses of the first base material 31 and the second base material 32 may be adopted. The maximum value between them may be adopted.
  • the shortest distance from the first laminate 11 to the adhesive layer 15 in the surface direction of the first base material 31 and the shortest distance from the second laminate 12 to the adhesive layer 15 in the surface direction of the second base material 32 are also determined.
  • the minimum value be d3.
  • the value d3 is preferably 0.75 to 3.75 mm.
  • the value d3 is less than 0.75 mm, the first laminate 11 and the second laminate 12 approach the adhesive layer 15, so the influence of the adhesive layer 15 increases, and the first laminate 11 and the second laminate 12 movement becomes worse, and detection accuracy deteriorates.
  • the value d3 exceeds 3.75 mm, the contact position between the first laminate 11 and the second laminate 12 tends to shift, and the output value becomes unstable, regardless of the value of the ratio d1/d2.
  • the contact state between the first laminate 11 and the second laminate 12 is stabilized, and the input pressure or shear force is applied to the first laminate 11 and the second laminate 12.
  • the two-layered body 12 can be made to follow each other, and a stable output signal can be obtained.
  • the above ranges of d1/d2 and d3 are particularly suitable for the stress sensor 200 in which the inner diameter of the adhesive layer is 10 mm or less, and contribute to realizing the stress sensor 200 that is small and has excellent detection accuracy.
  • the stress sensor according to the present invention described in the above embodiment is as follows.
  • a stress sensor a first base material; a plurality of first laminates provided on one side of the first base material; a second base material facing the one surface of the first base material; a plurality of second laminates provided on a surface of the second base material facing the first base material and facing each of the first laminates; an adhesive layer that is provided to surround the first laminate and the second laminate and adheres opposing surfaces of the first base material and the second base material;
  • Each of the first laminates has a first electrode and a first resin layer in order from the first base material side
  • Each of the second laminates has a second electrode and a second resin layer in order from the second base material side,
  • the ratio d1/d2 of the sum d1 of the height of the first laminate and the height of the second laminate to the thickness d2 of the adhesive layer is 1.1 to 5.0, The shortest distance from the outer periphery of the first laminate to the adhesive layer in the plane direction of the first base material, and from the outer periphery of the second laminate to the adhesive layer in the
  • Example 1A As Example 1A, a stress sensor was manufactured in which three detection parts were arranged in a detection area and an adhesive layer was provided along a square surrounding the detection area. The three sensing parts were placed at arbitrary positions that were not aligned on the same straight line within a circle with a radius of 10 mm from the geometric center of the sensing area (however, as shown in Figure 1A, the pressure sensing part was at the center, (Excluding arrangements where the directional shear force detection unit and the longitudinal shear force detection unit are located in orthogonal directions). The overlapping area of the first electrode and the second electrode in each detection part was 4 mm 2 .
  • a polyimide film with a thickness of 25 ⁇ m was used as the first base material and the second base material.
  • a first electrode and a first pressure-sensitive layer were sequentially laminated on one side of a first base material to form three first sensing portion components, and then a square annular adhesive layer was formed.
  • a second electrode and a second pressure-sensitive layer were sequentially laminated on one side of the second base material to form three second sensing portion components.
  • the first base material and the second base material were bonded together so that each first sensing part component and each second sensing part component faced each other.
  • the electrodes were formed by gravure offset printing using silver ink, and the pressure sensitive layer was formed by screen printing using conductive ink containing carbon.
  • the adhesive layer was formed using double-sided tape.
  • the electrode area of the second electrode of the three detection parts was 4 mm 2 , and the electrode area of the first electrode was 25 mm 2 .
  • the thickness of each electrode was 20 ⁇ m, and the thickness of each pressure sensitive layer was 200 ⁇ m.
  • Example 2A As Example 2A, a stress sensor was manufactured in which three detection parts were arranged in a detection area and an adhesive layer was provided in an annular region surrounding the detection area. The three sensing parts were placed at arbitrary positions that were not aligned on the same straight line within a circle with a radius of 10 mm from the geometric center of the sensing area (however, as shown in Figure 1A, the pressure sensing part was at the center, (Excluding arrangements where the directional shear force detection unit and the longitudinal shear force detection unit are located in orthogonal directions). The overlapping area of the first electrode and the second electrode in each detection part was 4 mm 2 .
  • a polyimide film with a thickness of 25 ⁇ m was used as the first base material and the second base material.
  • a first electrode and a first pressure-sensitive layer were sequentially laminated on one side of a first base material to form three first sensing portion components, and then an annular adhesive layer was formed.
  • a second electrode and a second pressure-sensitive layer were sequentially laminated on one side of the second base material to form three second sensing portion components.
  • the first base material and the second base material were bonded together so that each first sensing part component and each second sensing part component faced each other.
  • the electrodes were formed by gravure offset printing using silver ink, and the pressure sensitive layer was formed by screen printing using conductive ink containing carbon.
  • the adhesive layer was formed using double-sided tape.
  • the electrode area of the second electrode of the three detection parts was 4 mm 2 , and the electrode area of the first electrode was 25 mm 2 .
  • the thickness of each electrode was 20 ⁇ m, and the thickness of each pressure sensitive layer was 200 ⁇ m.
  • Example 3A As Example 3A, a stress sensor was manufactured in which three detection parts were arranged in the detection region as shown in FIG. 1A, and an adhesive layer was provided in an annular region surrounding the detection region. The three detection units were arranged in a circle with a radius of 5 mm from the geometric center of the detection area in orthogonal directions. The electrode overlapping area of each detection part was 2 mm2 .
  • a polyimide film with a thickness of 25 ⁇ m was used as the first base material and the second base material.
  • a first electrode and a first pressure-sensitive layer were sequentially laminated on one side of a first base material to form three first sensing portion components, and then an annular adhesive layer was formed.
  • a second electrode and a second pressure-sensitive layer were sequentially laminated on one side of the second base material to form three second sensing portion components.
  • the first base material and the second base material were bonded together so that each first sensing part component and each second sensing part component faced each other.
  • the electrodes were formed by gravure offset printing using silver ink, and the pressure sensitive layer was formed by screen printing using conductive ink containing carbon.
  • the adhesive layer was formed using double-sided tape.
  • the electrode area of the second electrode of the three detection parts was 2 mm 2
  • the electrode area of the first electrode was 12.5 mm 2
  • the thickness of each electrode was 20 ⁇ m
  • the thickness of each pressure sensitive layer was 200 ⁇ m.
  • Example 4A As Example 4A, a stress sensor was produced in which three detection parts were arranged in the detection region as shown in FIG. 1A, and an adhesive layer was provided in an annular region surrounding the detection region. The three detection units were arranged in a circle with a radius of 5 mm from the geometric center of the detection area in orthogonal directions. The electrode overlapping area of each detection part was 2 mm2 .
  • a polyimide film with a thickness of 25 ⁇ m was used as the first base material and the second base material.
  • a first electrode and a first pressure-sensitive layer were sequentially laminated on one side of a first base material to form three first sensing portion components, and then an annular adhesive layer was formed.
  • a second electrode and a second pressure-sensitive layer were sequentially laminated on one side of the second base material to form three second sensing portion components.
  • the first base material and the second base material were bonded together so that each first sensing part component and each second sensing part component faced each other.
  • the electrodes were formed by gravure offset printing using silver ink, and the pressure sensitive layer was formed by screen printing using conductive ink containing carbon.
  • the adhesive layer was formed using double-sided tape.
  • the electrode area of the second electrode of the three detection parts was 2 mm 2 , and the electrode area of the first electrode was 8 mm 2 .
  • the thickness of each electrode was 20 ⁇ m, and the thickness of each pressure sensitive layer was 150 ⁇ m.
  • Example 5A As Example 5A, a stress sensor was manufactured in which three detection parts were arranged in the detection area as shown in FIG. 1A, and an adhesive layer was provided in an annular region surrounding the detection area. The three detection units were arranged in a circle with a radius of 5 mm from the geometric center of the detection area in orthogonal directions. The electrode overlapping area of each detection part was 1 mm 2 .
  • a polyimide film with a thickness of 25 ⁇ m was used as the first base material and the second base material.
  • a first electrode and a first pressure-sensitive layer were sequentially laminated on one side of a first base material to form three first sensing portion components, and then an annular adhesive layer was formed.
  • a second electrode and a second pressure-sensitive layer were sequentially laminated on one side of the second base material to form three second sensing portion components.
  • the first base material and the second base material were bonded together so that each first sensing part component and each second sensing part component faced each other.
  • the electrodes were formed by gravure offset printing using silver ink, and the pressure sensitive layer was formed by screen printing using conductive ink containing carbon.
  • the adhesive layer was formed using double-sided tape.
  • the electrode area of the second electrode of the three detection parts was 1 mm 2
  • the electrode area of the first electrode was 4 mm 2
  • the thickness of each electrode was 1 ⁇ m
  • the thickness of each pressure-sensitive layer was 100 ⁇ m.
  • Example 6A As Example 6A, a stress sensor was produced in which three detection parts were arranged in the detection region as shown in FIG. 1A, and an adhesive layer was provided in an annular region surrounding the detection region. The three detection units were arranged in a circle with a radius of 5 mm from the geometric center of the detection area in orthogonal directions. The electrode overlapping area of each detection part was 1 mm 2 .
  • a polyimide film with a thickness of 25 ⁇ m was used as the first base material and the second base material.
  • a first electrode and a first pressure-sensitive layer were sequentially laminated on one side of a first base material to form three first sensing portion components, and then an annular adhesive layer was formed.
  • a second electrode and a second pressure-sensitive layer were sequentially laminated on one side of the second base material to form three second sensing portion components.
  • the first base material and the second base material were bonded together so that each first sensing part component and each second sensing part component faced each other.
  • the electrodes were formed by gravure offset printing using silver ink, and the pressure sensitive layer was formed by screen printing using conductive ink containing carbon.
  • the adhesive layer was formed using double-sided tape.
  • the electrode area of the second electrode of the three detection parts was 1 mm 2 , and the electrode area of the first electrode was 4 mm 2 .
  • the thickness of each electrode was 0.1 ⁇ m, and the thickness of each pressure-sensitive layer was 100 ⁇ m.
  • Example 7A As Example 7A, a stress sensor was manufactured in which three detection parts were arranged in the detection area as shown in FIG. 1A, and an adhesive layer was provided in an annular region surrounding the detection area. The three detection units were arranged in a circle with a radius of 5 mm from the geometric center of the detection area in orthogonal directions. The electrode overlapping area of each detection part was 1 mm 2 .
  • a polyimide film with a thickness of 25 ⁇ m was used as the first base material and the second base material.
  • a first electrode and a first pressure-sensitive layer were sequentially laminated on one side of a first base material to form three first sensing portion components, and then an annular adhesive layer was formed.
  • a second electrode and a second pressure-sensitive layer were sequentially laminated on one side of the second base material to form three second sensing portion components.
  • the first base material and the second base material were bonded together so that each first sensing part component and each second sensing part component faced each other.
  • the electrodes were formed by gravure offset printing using silver ink, and the pressure sensitive layer was formed by screen printing using conductive ink containing carbon.
  • the adhesive layer was formed using double-sided tape.
  • the electrode area of the second electrode of the three detection parts was 1 mm 2 , and the electrode area of the first electrode was 4 mm 2 .
  • the thickness of each electrode was 0.1 ⁇ m, and the thickness of each pressure-sensitive layer was 10 ⁇ m.
  • Example 8A As Example 8A, a stress sensor was manufactured in which three detection parts were arranged in the detection region as shown in FIG. 1A, and an adhesive layer was provided in an annular region surrounding the detection region. The three detection units were arranged in a circle with a radius of 5 mm from the geometric center of the detection area in orthogonal directions. The electrode overlapping area of each detection part was 1.44 mm 2 .
  • a polyimide film with a thickness of 25 ⁇ m was used as the first base material and the second base material.
  • a first electrode and a first pressure-sensitive layer were sequentially laminated on one side of a first base material to form three first sensing portion components, and then an annular adhesive layer was formed.
  • a second electrode and a second pressure-sensitive layer were sequentially laminated on one side of the second base material to form three second sensing portion components.
  • the first base material and the second base material were bonded together so that each first sensing part component and each second sensing part component faced each other.
  • the electrodes were formed by gravure offset printing using silver ink, and the pressure sensitive layer was formed by screen printing using conductive ink containing carbon.
  • the adhesive layer was formed using double-sided tape.
  • the electrode area of the second electrode of the three detection parts was 1.44 mm 2
  • the electrode area of the first electrode was 4 mm 2
  • the thickness of each electrode was 10 ⁇ m
  • the thickness of each pressure sensitive layer was 50 ⁇ m.
  • Example 9A As Example 9A, a stress sensor was manufactured in which three detection parts were arranged in the detection region as shown in FIG. 1A, and an adhesive layer was provided in an annular region surrounding the detection region. The three detection units were arranged in a circle with a radius of 5 mm from the geometric center of the detection area in orthogonal directions. The electrode overlapping area of each detection part was 1 mm 2 .
  • a polyimide film with a thickness of 25 ⁇ m was used as the first base material and the second base material.
  • a first electrode and a first pressure-sensitive layer were sequentially laminated on one side of a first base material to form three first sensing portion components, and then an annular adhesive layer was formed.
  • a second electrode and a second pressure-sensitive layer were sequentially laminated on one side of the second base material to form three second sensing portion components.
  • the first base material and the second base material were bonded together so that each first sensing part component and each second sensing part component faced each other.
  • the electrodes were formed by gravure offset printing using silver ink, and the pressure sensitive layer was formed by screen printing using conductive ink containing carbon.
  • the adhesive layer was formed using double-sided tape.
  • the electrode area of the second electrode of the three detection parts was 1 mm 2
  • the electrode area of the first electrode was 4 mm 2
  • the thickness of each electrode was 1 ⁇ m
  • the thickness of each pressure-sensitive layer was 50 ⁇ m.
  • Example 10A A stress sensor was manufactured in which three detection parts were arranged in the detection region as shown in FIG. 1A, and an adhesive layer was provided in an annular region surrounding the detection region.
  • the three detection units were arranged in a circle with a radius of 5 mm from the geometric center of the detection area in orthogonal directions.
  • the electrode overlapping area of each detection part was 1 mm 2 .
  • a polyimide film with a thickness of 25 ⁇ m was used as the first base material and the second base material.
  • a first electrode and a first pressure-sensitive layer were sequentially laminated on one side of a first base material to form three first sensing portion components, and then an annular adhesive layer was formed.
  • a second electrode and a second pressure-sensitive layer were sequentially laminated on one side of the second base material to form three second sensing portion components.
  • the first base material and the second base material were bonded together so that each first sensing part component and each second sensing part component faced each other.
  • electrodes were formed using a gravure offset printing method, and a pressure sensitive layer was formed using a screen printing method.
  • the electrodes were formed by gravure offset printing using silver ink, and the pressure sensitive layer was formed by screen printing using conductive ink containing carbon.
  • the adhesive layer was formed using double-sided tape.
  • the electrode area of the second electrode of the three detection parts was 1 mm 2 , and the electrode area of the first electrode was 4 mm 2 .
  • the thickness of each electrode was 0.1 ⁇ m, and the thickness of each pressure-sensitive layer was 100 ⁇ m.
  • Example 11A As Example 11A, a stress sensor was manufactured in which five detection parts were arranged in a detection region and an adhesive layer was provided in an annular region surrounding the detection region. The five detection units were arranged in a circle with a radius of 5 mm from the geometric center of the detection area, with one detection unit as the center, and the remaining four detection units in vertical and horizontal directions (crosswise). In other words, in the stress sensor of Example 11A, two transverse shear force detection parts and two longitudinal shear force detection parts are arranged fourfold symmetrically around the pressure detection detection part shown in FIG. 1A. be. The electrode overlapping area of each detection part was 1 mm 2 .
  • a polyimide film with a thickness of 25 ⁇ m was used as the first base material and the second base material.
  • a first electrode and a first pressure-sensitive layer were sequentially laminated on one side of a first base material to form five first sensing portion components, and then an annular adhesive layer was formed.
  • a second electrode and a second pressure-sensitive layer were sequentially laminated on one side of the second base material to form five second sensing portion components.
  • the first base material and the second base material were bonded together so that each first sensing part component and each second sensing part component faced each other.
  • the electrodes were formed by gravure offset printing using silver ink, and the pressure sensitive layer was formed by screen printing using conductive ink containing carbon.
  • the adhesive layer was formed using double-sided tape.
  • the electrode area of the second electrode of the five detection parts was 1 mm 2 , and the electrode area of the first electrode was 4 mm 2 .
  • the thickness of each electrode was 0.1 ⁇ m, and the thickness of each pressure-sensitive layer was 10 ⁇ m.
  • Comparative example 1A As Comparative Example 1A, a stress sensor was manufactured in which one detection part was arranged in the detection area and an adhesive layer was provided along a square surrounding the detection area. One detection unit was placed at the geometric center of a detection area with a radius of 10 mm. The overlapping area of the electrodes in the detection part was 4 mm 2 .
  • a polyimide film with a thickness of 25 ⁇ m was used as the first base material and the second base material.
  • a first electrode and a first pressure-sensitive layer were sequentially laminated on one side of a first base material to form one first sensing component, and then a square annular adhesive layer was formed.
  • a second electrode and a second pressure-sensitive layer were laminated on one side of the second base material to form one second sensing component.
  • the first base material and the second base material were bonded together so that the first sensing part component and the second sensing part component faced each other.
  • the electrodes were formed by gravure offset printing using silver ink, and the pressure sensitive layer was formed by screen printing using conductive ink containing carbon.
  • the adhesive layer was formed using double-sided tape.
  • the electrode area of the second electrode of one detection unit was 4 mm 2 , and the electrode area of the first electrode was 25 mm 2 .
  • the thickness of each electrode was 20 ⁇ m, and the thickness of each pressure sensitive layer was 200 ⁇ m.
  • Comparative example 2A As Comparative Example 2A, a stress sensor was manufactured in which three detection parts were arranged in the detection area and an adhesive layer was provided along a square surrounding the detection area. The three detection parts were arranged in a straight line in the diametrical direction within a detection area with a radius of 10 mm. The electrode overlapping area of each detection part was 4 mm2 .
  • a polyimide film with a thickness of 25 ⁇ m was used as the first base material and the second base material.
  • a first electrode and a first pressure-sensitive layer are sequentially laminated on one side of a first base material to form three first sensing portion components in a straight line, and then a square annular adhesive is formed. formed a layer.
  • a second electrode and a second pressure-sensitive layer were sequentially laminated on one side of the second base material to form three second sensing portion components in a straight line.
  • the first base material and the second base material were bonded together so that each first sensing part component and each second sensing part component faced each other.
  • the electrodes were formed by gravure offset printing using silver ink, and the pressure sensitive layer was formed by screen printing using conductive ink containing carbon.
  • the adhesive layer was formed using double-sided tape.
  • the electrode area of the second electrode of the three detection parts was 4 mm 2 , and the electrode area of the first electrode was 25 mm 2 .
  • the thickness of each electrode was 20 ⁇ m, and the thickness of each pressure sensitive layer was 200 ⁇ m.
  • a stress sensor was manufactured in which three detection parts were arranged in the detection area and an adhesive layer was provided along a square surrounding the detection area.
  • the three sensing parts were placed at arbitrary positions that were not aligned on the same straight line within a circle with a radius of 10 mm from the geometric center of the sensing area (however, as shown in Figure 1A, the pressure sensing part was at the center, (Excluding arrangements where the directional shear force detection unit and the longitudinal shear force detection unit are located in orthogonal directions).
  • the electrode overlapping area of each detection part was 4 mm2 . However, the electrode area ratio between the first electrode and the second electrode is 1.
  • a polyimide film with a thickness of 25 ⁇ m was used as the first base material and the second base material.
  • a first electrode and a first pressure-sensitive layer were sequentially laminated on one side of a first base material to form three first sensing portion components, and then a square annular adhesive layer was formed.
  • a second electrode and a second pressure-sensitive layer were sequentially laminated on one side of the second base material to form three second sensing portion components.
  • the first base material and the second base material were bonded together so that each first sensing part component and each second sensing part component faced each other.
  • the electrodes were formed by gravure offset printing using silver ink, and the pressure sensitive layer was formed by screen printing using conductive ink containing carbon.
  • the adhesive layer was formed using double-sided tape.
  • the electrode area of the first electrode and the electrode area of the second electrode of the three detection units were both 4 mm 2 .
  • the thickness of each electrode was 20 ⁇ m, and the thickness of each pressure sensitive layer was 200 ⁇ m.
  • each stress sensor is shown in Table 1.
  • the electrode area ratio shown in Table 1 is the value obtained by dividing the area of the smaller second electrode by the area of the larger first electrode.
  • the stress sensor of each example and comparative example is connected to an LCR meter, and the voltage when pressing with a finger from above the stress sensor with a 5V AC voltage applied between the lower electrode and the upper electrode of each sensing layer.
  • the change in value was measured and the pressing force detection characteristics were evaluated.
  • the criteria for determining the pressing force detection characteristics are as follows. ⁇ (Good): When the detected voltage value monotonically increases or decreases with respect to the pressing force. ⁇ (Generally good): When the detected voltage value changes with the pressing force, but it does not increase or decrease monotonically. ⁇ (Poor): When the change in the detected voltage value is affected by the shear force in response to the pressing force
  • shear force detection characteristics When the stress sensors of each example and comparative example were connected to an LCR meter and a 5V AC voltage was applied between the lower electrode and the upper electrode of each sensing layer, the stress sensor was stroked with a finger from above. The change in voltage value was measured and the shear force detection characteristics were evaluated.
  • the criteria for determining shear force detection characteristics are as follows. ⁇ (good): When the detected voltage value monotonically increases or decreases in response to shear force in any direction ⁇ (generally good): The detected voltage value changes in response to shear force in any direction, but If it is not monotonically increasing or decreasing ⁇ (defective): If there is no change in the detected voltage value in response to shear force in any direction
  • the stress sensors of Examples 1A to 11A had excellent detection characteristics for pressing force and shearing force, and therefore the overall evaluation was generally good or better. From Examples 1A to 10A, it was found that the stress sensor operated even better by optimizing the shape of the adhesive layer, the radius of the detection area, the arrangement of the detection part, the area ratio of the electrodes, and the area of the electrodes. From Example 11A, it was found that stress could be detected without any problem even when the number of detection parts was increased to five.
  • the stress sensor of Comparative Example 1A was provided with only one detection section, so shear force could not be detected, and therefore the overall evaluation was poor.
  • the stress sensor of Comparative Example 2A had three detection sections arranged in a straight line and could only detect the shear force in the alignment direction of the detection sections, so the overall evaluation was poor.
  • Comparative Example 3A since the electrode area ratio was 1, the pressing force was affected by the shearing force, and therefore the overall evaluation was poor.
  • Example 1B> A polyimide film with a thickness of 25 ⁇ m was used as the first base material 31, and first electrodes 33, 34a, 34b, 35a, and 35b shown in FIG. 14A were formed by a printing method using silver paste.
  • the first electrodes 33, 34a, 34b, 35a, and 35b were each 0.25 mm x 0.25 mm square.
  • a wiring with a width of 0.03 mm was formed at the same time as the first electrode.
  • insulating ink was printed between each second electrode and on the wiring to form an insulating layer (not shown).
  • a first resin layer (not shown) was formed on the first electrodes 33, 34a, 34b, 35a, and 35b by a printing method using carbon ink.
  • the thickness of the first laminate 11 (see FIG. 14D) in which the first resin layer and the first electrode were laminated was 18 ⁇ m.
  • a polyimide film with a thickness of 25 ⁇ m was used as the second base material 32, and the second electrodes 8, 9a, 9b, 10a, and 10b shown in FIG. 14B were formed by a printing method using silver paste.
  • the second electrodes 8, 9a, 9b, 10a, and 10b were all squares of 0.2 mm x 0.2 mm. Additionally, a wiring with a width of 0.03 mm was formed at the same time as the electrodes.
  • insulating ink was printed between each second electrode and on the wiring to form an insulating layer (not shown).
  • a second resin layer (not shown) was formed on the electrodes 8, 9a, 9b, 10a, and 10b by a printing method using carbon ink.
  • the thickness of the second laminate 12 (see FIG. 14D) in which the second resin layer and the second electrode were laminated was 23 ⁇ m.
  • a circular double-sided tape with an inner diameter of 7 mm (inner circumference diameter) and a width of 1 mm is pasted along a circle with a diameter of 7 mm from the center of the electrode 33 of the first base material 31, and the adhesive layer 15 is attached.
  • the thickness d2 of the adhesive layer 15 was 10 ⁇ m.
  • a certain pattern size S was 2.5 mm.
  • the shortest distance d3 from the outer peripheral edge of the resin layer to the adhesive layer 15 was 2.25 mm.
  • Example 1B The first base material 31 and the second base material 32 were bonded together via the adhesive layer 15 to produce a stress sensor according to Example 1B.
  • the total thickness d1 of the first laminate and the second laminate was 41 ⁇ m, and d1/d2 was 4.1.
  • Example 1B as shown in FIG. 14D, a shape of the stress sensor 200 was obtained in which the total thickness d1 of the first laminate and the second laminate was larger than the thickness d2 of the adhesive layer 15.
  • Examples 2B to 9B, Comparative Examples 1B to 7B> Except that the total thickness d1 of the first resin layer and the second resin layer, the thickness d2 of the adhesive layer, the shortest distance d3 from the resin layer to the adhesive layer, and the inner diameter of the adhesive layer 15 were changed to the values in Table 3 below.
  • a stress sensor was produced in the same manner as in Example 1B.
  • the pressure measurement accuracy of the stress sensor was evaluated using the following criteria. ⁇ : The maximum value of the difference between the applied pressure value and the pressure value output from the sensor is within ⁇ 5% ⁇ : The maximum value of the difference between the applied pressure value and the pressure value output from the sensor is within ⁇ 20% ⁇ : The maximum difference between the applied pressure value and the pressure value output from the sensor exceeds the range of ⁇ 20%
  • the output value of the sensor's shear force was obtained while decreasing the shear load in the X direction and the Y direction from 0N to -0.3N in 0.05N increments, and the applied shear load value and the obtained shear force were compared with the output value of Note that both the X direction and the Y direction are directions parallel to the surface direction of the stress sensor and orthogonal to each other.
  • the measurement accuracy of shear force of the stress sensor was evaluated using the following criteria. ⁇ : The maximum value of the difference between the applied shear load value and the shear force value output from the sensor is within ⁇ 5% ⁇ : The maximum value of the difference between the applied shear load value and the shear force value output from the sensor Within ⁇ 20% ⁇ : The maximum value of the difference between the applied shear load value and the shear force value output from the sensor exceeds the range of ⁇ 20%.
  • Table 3 shows the dimensions and evaluation results of each part of the stress sensor.
  • d1/d2 which is the ratio of the sum d1 of the thicknesses of the first laminate and the second laminate to the thickness d2 of the adhesive layer, is in the range of 1.1 to 5.0. and the distance d3, whichever is smaller between the minimum value of the distance from the first laminate to the adhesive layer and the minimum value of the distance from the second laminate to the adhesive layer, is 0.75 to 3. It is within the range of 75mm. Therefore, in the stress sensors according to Examples 1B to 9B, the contact state between the first laminate and the second laminate adhesive layer is stable, and stable signal output is possible regardless of the applied pressure and shear load range. It was possible.
  • the present invention can be used as a stress sensor that detects pressure and shear force.
  • Second base material Detection areas 21A, 22A, 23A First detection part components 21B, 22B, 23B Second detection part components 21a, 22a, 23a First electrode 21b, 22b, 23b Second Electrodes 21c, 22c, 23c First pressure sensitive layer 21d, 22d, 23d Second pressure sensitive layer 3 Adhesive layer 100 Stress sensor 31 First base material 32 Second base material 33 Electrode (first electrode) 34, 34a, 34b electrode (first electrode) 35, 35a, 35b electrode (first electrode) 6a, 6b, 6c resin layer (first resin layer) 7a, 7b, 7c resin layer (second resin layer) 8 electrode (second electrode) 9, 9a, 9b electrode (second electrode) 10, 10a, 10b electrode (second electrode) 11 First laminate 12 Second laminate 200 Stress sensor

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

圧力及びせん断力を検知可能で、高い検出精度を有し、薄型化が可能な応力センサを提供する。第１基材と、第２基材と、第１基材及び第２基材の間に配置された３つ以上の検知部と、３つ以上の検知部を含む検知領域を取り囲む領域に設けられ、第１基材及び第２基材を接着する接着層とを備え、第１電極及び第２電極の一方の面積が他方の面積より小さく、かつ、第１電極及び第２電極の重なり面積と等しく、検知部の数をｎとしたとき、検知領域の幾何中心を通る任意の直線上に存在する検知部の数が１以上（ｎ－１）以下である応力センサ。

Description

応力センサ及び応力センサの製造方法
　本発明は、応力センサ及び応力センサの製造方法に関する。
　従来の薄型圧力センサは、例えば、上下２枚の電極を対向させ、２枚の電極間に押圧力を感知する感圧層として、導電膜や絶縁層を挟み込んだ構造を有する。例えば、特許文献１には、一対の電極シートの間にセンサシートを挟んだ構成を有し、受けた荷重に応じて厚さが変化することに伴う電気抵抗変化または静電容量変化を圧力として検出する圧力センサが記載されている。また、特許文献２には、対向する２枚のシートの間に一対の電極と一対の導電層とを設け、導電層同士の接触状態の変化に伴う電気抵抗値の変化に基づき圧力を検出する感圧センサが記載されている。
　また、近年、押圧力だけでなく、せん断力の測定が可能な応力センサの需要が高まっている。例えば、特許文献３には、複数の歪みゲージを用いた起歪体を複数配置することにより、力及びモーメントを検出できる力覚センサが記載されている。特許文献４には、せん断力を検出可能な圧力センサシートとして、基板上に、第一電極、絶縁層、第二電極及び保護層を設け、絶縁層を特性の異なる複数層で形成した構成が記載されている。
特開２０２０－４６３９２号公報 特開２０１８－１１２４０５号公報 特開２０２１－１３９６２６号公報 特開２０２０－１７７０２８号公報
　スポーツや医療、介護などの分野への圧力センサの応用が期待されている。例えば、医療分野では生体内に埋め込んでセンシングを行う技術が検討されている。また、特許文献４に記載されるようなせん断力を検出可能な圧力センサは、例えば、短距離走の選手の足裏をモニタリングする用途での使用が検討されている。圧力センサを埋め込む部位に掛かる負担軽減や、装着時の違和感を低減するため、圧力センサの微細化及び薄型化が求められている。また、圧力センサの検出精度の向上も要求されている。
　本発明は、このような点に着目してなされたものであり、圧力及びせん断力を検知可能で、高い検出精度を有し、薄型化が可能な応力センサを提供することを目的とする。
　本発明に係る応力センサは、第１基材と、第２基材と、第１基材及び第２基材の間に配置された３つ以上の検知部と、３つ以上の検知部を含む検知領域を取り囲む領域に設けられ、第１基材及び第２基材を接着する接着層とを備える。検知部の各々は、第１基材上に設けられ、第１基材側から順に第１電極及び第１感圧層を有する第１検知部構成物と、第２基材上に第１検知部と対向するように設けられ、第２基材側から順に第２電極及び第２感圧層を有する第２検知部構成物とを有する。第１電極及び第２電極の一方の面積が他方の面積より小さく、かつ、第１電極及び第２電極の重なり面積が、第１電極及び第２電極の一方の面積と等しく、検知部の数をｎとしたとき、検知領域の幾何中心を通る任意の直線上に存在する検知部の数が１以上（ｎ－１）以下である。
　本発明に係る応力センサの製造方法は、第１基材上に３つ以上の第１電極を形成する工程と、第１電極の各々を覆うように第１電極と同数の第１感圧層を形成し、第１電極上に第１感圧層が積層された３つ以上の第１検知部構成物を形成する工程と、第２基材上に第１電極と同数の第２電極を形成する工程と、第２電極の各々を覆うように第１電極と同数の第２感圧層を形成し、第２電極上に第２感圧層が積層された、第１検知部構成物と同数の第２検知部構成物を形成する工程と、第１検知部構成物の各々と第２検知部構成物の各々とが対向するように、第１基材及び第２基材を対向させ、第１検知部構成物及び第２検知部構成物を取り囲む領域に設けた接着層を介して、第１基材及び第２基材を貼り合わせる工程とを備える。検知部の数をｎとしたとき、検知領域の幾何中心を通る任意の直線上に存在する検知部の数が１以上（ｎ－１）以下となるように第１電極を形成し、第２電極を形成する工程において、全ての第２電極の配置が全ての第１電極の配置と鏡像関係となるように第２電極を形成し、第１電極及び第２電極の一方の面積が他方の面積より小さく、かつ、第１電極及び第２電極の重なり面積が、第１電極及び第２電極の一方の面積と等しくなるように第１電極及び第２電極を形成する。
　本開示の態様によれば、圧力及びせん断力を検知可能で、高い検出精度を有し、薄型化が可能な応力センサを提供できる。
図１Ａは、第１の実施形態に係る応力センサ１００の模式図である。 図１Ｂは、第１の実施形態に係る応力センサ１００の模式図である。 図２Ａは、第１の実施形態に係る応力センサ１００の分解図である。 図２Ｂは、第１の実施形態に係る応力センサ１００の分解図である。 図３Ａは、中央検知部を説明するための模式図である。 図３Ｂは、中央検知部を説明するための模式図である。 図４Ａは、第１の実施形態に係る応力センサ１００を用いた圧力測定方法を説明するための図である。 図４Ｂは、第１の実施形態に係る応力センサ１００を用いた圧力測定方法を説明するための図である。 図５Ａは、第１の実施形態に係る応力センサ１００を用いたせん断力測定方法を説明するための図である。 図５Ｂは、第１の実施形態に係る応力センサ１００を用いたせん断力測定方法を説明するための図である。 第２の実施形態に係る応力センサ２００の概略構成を示す模式図 第２の実施形態に係る応力センサ２００の概略構成を示す模式図 第１基材上における電極の配置例を示す平面図 第１基材上における電極の他の配置例を示す平面図 第１基材上の電極上に樹脂層を形成した状態を示す平面図 第１基材上の電極上に樹脂層を形成した状態を示す断面図 第２基材上における電極の配置例を示す平面図 第２基材上の電極上に樹脂層を形成した状態を示す断面図 圧力測定時における応力センサ２００の断面図 圧力測定時における応力センサ２００の断面図 せん断応力測定時における応力センサ２００の断面図 せん断応力測定時における応力センサ２００の断面図 実施例に係る応力センサ２００の説明図 実施例に係る応力センサ２００の説明図 実施例に係る応力センサ２００の説明図 実施例に係る応力センサ２００の説明図
　以下、本発明の実施形態について説明する。電極の形状や数は一例であり、本説明の具体例に限定されるものではない。また、説明の簡単化のため、実寸法と異なる比で図を描いているが、本発明に係る技術の主旨を損なうものではない。
（第１の実施形態）
　図１Ａ及び図１Ｂは、第１の実施形態に係る応力センサ１００の模式図であり、図２Ａ及び図２Ｂは、第１の実施形態に係る応力センサ１００の分解図である。より詳細には、図１Ａは、応力センサ１００を透過的に見た平面図であり、図１Ｂは、図１Ａに示すＡ－Ａ’線に沿う断面図である。図２Ａ及び図２Ｂはいずれも、検知部構成物が設けられた面の平面図である。
　応力センサ１００は、第１基材１ａと、第２基材１ｂと、第１基材１ａ及び第２基材１ｂの間に二次元平面状に配置される３つの検知部、すなわち、押圧力検知用の中央検知部２１と、横方向せん断力検知部２２と、縦方向せん断力検知部２３と、接着層３とを備える。中央検知部２１は、基材の表面に対して垂直方向（基材の厚さ方向）の圧力を検知するための部位である。横方向せん断力検知部２２及び縦方向せん断力検知部２３は、それぞれ、図１Ａにおける左右方向及び上下方向のせん断力を検知するための部位である。
　中央検知部２１は、検知領域２（破線で示す）の幾何中心に配置される。横方向せん断力検知部２２は、図１Ａにおいて中央検知部２１の右側に配置され、縦方向せん断力検知部２３は、図１Ａにおいて下側に配置される。中央検知部２１及び横方向せん断力検知部２２の整列方向と、中央検知部２１及び縦方向せん断力検知部２３の整列方向とが直交している。横方向せん断力検知部２２及び縦方向せん断力検知部２３は、応力センサ１００の微細化の観点で、中央検知部２１の幾何中心から、例えば、半径５ｍｍ以内の円内に配置することが好ましい。本実施形態では、接着層３は、中央検知部２１の幾何中心を中心とし、検知領域２を取り囲む円環状の領域に設けられている。接着層３は、第１基材１ａ及び第２基材１ｂを相互に接着し、後述する第１検知部構成物２１Ａ及び第２検知部構成物２１Ｂとの位置ずれを抑制する。
　中央検知部２１、横方向せん断力検知部２２及び縦方向せん断力検知部２３は、それぞれ、第１検知部構成物２１Ａ、２２Ａ及び２３Ａと、第２検知部構成物２１Ｂ、２２Ｂ及び２３Ｂとから構成される。
　図２Ａに示すように、第１基材１ａ上に、第１電極２１ａ、２２ａ及び２３ａと、第１電極２１ａ、２２ａ及び２３ａのそれぞれを覆う第１感圧層２１ｃ、２２ｃ及び２３ｃとが積層されている。第１電極２１ａ及び第１感圧層２１ｃが第１検知部構成物２１Ａを構成し、第１電極２２ａ及び第１感圧層２２ｃが第１検知部構成物２２Ａを構成し、第１電極２３ａ及び第１感圧層２３ｃが第１検知部構成物２３Ａを構成する。
　図２Ｂに示すように、第２基材１ｂ上に、第２電極２１ｂ、２２ｂ及び２３ｂと、第２電極２１ｂ、２２ｂ及び２３ｂのそれぞれを覆う第２感圧層２１ｄ、２２ｄ及び２３ｄとが積層されている。第２電極２１ｂ及び第２感圧層２１ｄが第２検知部構成物２１Ｂを構成し、第２電極２２ｂ及び第２感圧層２２ｄが第２検知部構成物２２Ｂを構成し、第２電極２３ｂ及び第２感圧層２３ｄが第２検知部構成物２３Ｂを構成する。
　図３Ａ及び図３Ｂは、中央検知部を説明するための模式図である。より詳細には、図３Ａは、中央検知部２１の構成を示す平面図であり、図３Ｂは、図３Ａに示したＢ－Ｂ’ラインに沿う断面図である。中央検知部２１の構成を示す断面図である。
　中央検知部２１は、図３Ｂに示すように、第１検知部構成物２１Ａ及び第２検知部構成物２１Ｂが対向配置されて構成されている。上述したように、第１検知部構成物２１Ａは、第１電極２１ａ及び第１感圧層２１ｃを備え、第２検知部構成物２１Ｂは、第２電極２１ｂ及び第２感圧層２１ｄを備える。
　応力センサ１００を安定して動作可能とするため、第１感圧層２１ｃが第１電極２１ａを完全に被覆していることが好ましい。同様に、第２感圧層２１ｄが第２電極２１ｂを完全に被覆していることが好ましい。また、第１電極２１ａ及び第２電極２１ｂの一方が他方より大きい面積を有することが好ましい。図３Ａ及び図３Ｂの例では、第１電極２１ａが第２電極２１ｂより大きい面積を有している。
　第２電極２１ｂは、平面視において、第１電極２１ａと完全に重なるように配置されていればよい。図３Ａに示す電極重複領域Ｌａｐ２は、平面視において第１電極２１ａ及び第２電極２１ｂが重なる領域を表す。
　第１電極２１ａ及び第２電極２１ｂは、応力センサ１００にせん断力が入力されてせん断変位が生じても電極重複領域Ｌａｐ２の面積が変化しないように配置される必要がある。このため、第１電極２１ａ及び第２電極２１ｂは、電極重複領域Ｌａｐ２の面積が第１電極２１ａ及び第２電極２１ｂのうちの面積が小さい側の電極の面積と等しくなるように配置されている。
　また、本実施形態においては、第２電極２１ｂの外周が、第１電極２１ａの外周よりも内側に位置するように配置されている。これにより、電極重複領域Ｌａｐ２の面積は、第２電極２ｂの面積と等しくなっている。
　第１電極２１ａ及び第２電極２１ｂは、任意の方向のせん断力が入力されても電極重複領域Ｌａｐ２の面積が変化することがないように、基材の厚さ方向において無負荷の状態で、第１電極２１ａの中心と第２電極２１ｂの中心とが平面視で重なるように配置されることが望ましい。更に、面積の小さい方の電極の外周縁から面積の大きい方の電極の外周縁までの距離が、せん断変形の最大値（設計値）よりも大きくなるように、第１電極１２１ａ及び第２電極２１ｂの形状及び配置が選択されることが好ましい。
　相対的に面積が小さい電極の面積は、０．００５ｍｍ２以上１．５ｍｍ２以下であることが好ましく、０．００６４ｍｍ２以上１．４４ｍｍ２以下であることがより好ましい。また、相対的に面積が小さい電極の面積は、相対的に面積が大きい電極の面積の５分の１以上、３分の２以下であることが好ましい。つまり、相対的に面積の大きい電極の面積が、相対的に面積の小さい第２電極の面積（電極重複領域Ｌａｐ２の面積）の１．５倍以上５倍以下となり、応力センサ１００の小型化及び精度の向上ができる。
　第１電極２１ａ及び第２電極２１ｂの表面の算術平均粗さは、第１感圧層２１ｃ及び第２感圧層２１ｄの表面の算術平均粗さより小さいことが好ましい。第１電極２１ａ及び第２電極２１ｂの表面の算術平均粗さが、第１感圧層２１ｃ及び第２感圧層２１ｄの算術平均粗さの１０分の１以下であることがより好ましい。
　尚、第１電極２１ａ及び第２電極２１ｂの形状は限定されず、例えば、矩形、円形、三角形などを選択できる。第１感圧層２１ｃ及び第２感圧層２１ｄは、第１電極２１ａ及び第２電極２１ｂを被覆できる形状であれば良い。
　図３Ａ及び図３Ｂでは、中央検知部２１を例として、詳細な構造を説明した。横方向せん断力検知部２２及び縦方向せん断力検知部２３は、中央検知部２１と同じ構成であるので、繰り返しの説明を省略する。
＜基材＞
　第１基材１ａ及び第２基材１ｂは、可撓性を有するシート状の部材であることが好ましい。第１基材１ａ、及び第２基材１ｂの材料としては、例えば、ポリエステル、ナイロン（登録商標）、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリメチルメタクリレート、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、エチレン－ビニルアルコール共重合体、セロファンなどのプラスチックフィルムや、シリコーンゴムのジメチルポリシロキサン、クリーンペーパー、コート紙、カレンダー紙などの加工紙を使用することができる。
　ここで、応力センサ１００の生体への使用を考慮する場合、第１基材１ａ及び第２基材１ｂの材料として、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリカプロラクトン等のホモポリマーまたは共重合体からなるポリエステル、アクリル樹脂、シリコーン、酢酸セルロース、酢酸プロピオン酸セルロース、酢酸酪酸セルロース等のセルロース誘導体、ポリカーボネート、シクロオレフィンコポリマー、スチレン・ブタジエン系エラストマーなどを使用することができる。
　第１基材１ａ及び第２基材１ｂがプラスチックフィルムである場合、未延伸基材及び延伸基材のいずれであってもよい。機械的強度及び寸法安定性を考慮した場合には、一軸延伸基材及び二軸延伸基材などの延伸基材、特には二軸延伸基材を使用することが有利である。基材の厚さに制限はないが、基材として十分な強度を達成し得る厚さを有している必要がある。基材の厚さは、例えば６μｍ以上２００μｍ以下の範囲内とする。また、第１基材１ａ及び第２基材１ｂの各材料や厚さは同一である必要はない。
　第１基材１ａ、及び第２基材１ｂの形状に制限はない。ただし、量産性を考慮した場合には、基材は長尺物であることが有利である。
＜電極＞
　第１電極２１ａ、２２ａ、２３ａ、第２電極２１ｂ、２２ｂ、２３ｂには、抵抗率が低い導電性材料を用いることができる。各第１電極２１ａ、２２ａ、２３ａ、及び各第２電極２１ｂ、２２ｂ、２３ｂは、例えば、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｒｕ、Ｗ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｇａ、Ｉｎ等の金属、あるいはＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＳｎＯ２（酸化スズ）などの導電性金属酸化物の使用が可能である。
　第１電極２１ａ、２２ａ、２３ａ、第２電極２１ｂ、２２ｂ、２３ｂの厚さは、特に限定されないが、０．０１μｍ以上１０μｍ以下の範囲が好ましい。
　第１電極２１ａ、２２ａ、２３ａ、第２電極２１ｂ、２２ｂ、２３ｂの形成方法は、特に限定されず、一般的な成膜方法を利用することができる。電極の製造は、例えば、印刷法の場合、インクジェット印刷法、スクリーン印刷法、オフセット印刷法、グラビアオフセット印刷法、リバースオフセット印刷法を用いることができる。前述の印刷方法を用いる場合には、電極の材料を樹脂と混合し各印刷方法で塗布できるようインキ化したものを用いることが出来る。また、気相堆積法の場合、真空蒸着法、スパッタリング法を用いることもできる。
＜感圧層＞
　第１感圧層２１ｃ、２２ｃ、２３ｃ、第２感圧層２１ｄ、２２ｄ、２３ｄを構成する導電膜材料は、第１電極２１ａ、２２ａ、２３ａ、第２電極２１ｂ、２２ｂ、２３ｂより抵抗率が高い材料である必要がある。
　第１感圧層２１ｃ、２２ｃ、２３ｃ、第２感圧層２１ｄ、２２ｄ、２３ｄは、入力された押圧力により表面形状が変形すると、第１感圧層２１ｃ、２２ｃ、２３ｃと、第２感圧層２１ｄ、２２ｄ、２３ｄとのそれぞれの接触面積が増加し、第１電極２１ａ、２２ａ、２３ａと、第２電極２１ｂ、２２ｂ、２３ｂとのそれぞれの間の抵抗値が減少する。したがって、表面凹凸を形成しやすく、変形する材料を用いることが好ましい。また、第１感圧層２１ｃ、２２ｃ、２３ｃ、第２感圧層２１ｄ、２２ｄ、２３ｄを、入力された押圧力により厚みが変化することで自身の抵抗値が減少する材料で形成しても良い。この場合、変形により抵抗率が変化する圧抵抗効果を有する材料を用いることが好ましい。そのような材料としては、ポリエチレンジオキシチオフェン、ポリアニリン、ポリピロールなどの導電性高分子や、グラファイトやカーボンナノチューブを用いたカーボンペーストが好適に用いられる。さらに、想定する応力の大きさに応じて、第１感圧層２１ｃ、２２ｃ、２３ｃ、第２感圧層２１ｄ、２２ｄ、２３ｄの硬度及び抵抗率を調整することが望ましい。想定する応力が大きい場合は硬度が高く、抵抗率の変化が穏やかな材料を選び、想定する応力が小さい場合は硬度が低く、抵抗率の変化が急峻な材料を選ぶと良い。
　第１感圧層２１ｃ、２２ｃ、２３ｃ、第２感圧層２１ｄ、２２ｄ、２３ｄは、第１電極２１ａ、２２ａ、２３ａ、第２電極２１ｂ、２２ｂ、２３ｂを覆うように設けられ、厚さは１μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。
　第１感圧層２１ｃ、２２ｃ、２３ｃ、第２感圧層２１ｄ、２２ｄ、２３ｄの形成方法としては、例えば、印刷法の場合、インクジェット印刷法、スクリーン印刷法、オフセット印刷法を用いることができる。また、気相堆積法の場合、真空蒸着法、スパッタリング法、熱化学気相堆積法、プラズマ化学気相堆積法を用いることもできる。
＜接着層＞
　接着層３は、検知領域２を取り囲む領域に設けられるため、抵抗率には特に要求がない。ただし、接着層３の厚さは、第１検知部構成物２１Ａ、２２Ａ、２３Ａと第２検知部構成物２１Ｂ、２２Ｂ、２３Ｂの合計厚さ以下であることが好ましい。接着層３の材料には特に制限がなく、基材に対して良好な粘着力があれば良い。例えばゴム系、アクリル系、シリコーン系などの接着剤が好適に用いられる。また、接着層３として、両面テープなどを用いることも可能である。接着層３は、全ての第１検知部構成物及び第２検知部構成物を取り囲むように形成されていれば良く、例えば、正方形の環状や円形の環状であっても良い。接着層３の形状は、円環状であることがより好ましい。接着層３が円環状である場合、検知領域２にせん断力が加えられた時の接着層３の反発力が、せん断力の方向にかかわらず一定となり、全ての方向のせん断力の検知精度を向上させることができる。
　接着層３の形成方法として、例えば、印刷法の場合、インクジェット印刷法、スクリーン印刷法、オフセット印刷法を用いることができる。
　図４Ａ及び図４Ｂは、第１の実施形態に係る応力センサ１００を用いた圧力測定方法を説明するための図である。
　第１検知部構成物２１Ａと第２検知部構成物２１Ｂを対向させて構成された中央検知部２１は、第１基材１ａと第２基材１ｂの間に、第１電極２１ａ及び第２電極２１ｂが第１感圧層２１ｃ及び第２感圧層２１ｄを介して積層された構造とみなすことができる。図４Ａは、指等の応力印加体（不図示）が第２基材１ｂに接触する前の状態を示し、図４Ｂは、応力印加体が第２基材１ｂを第１基材１ａ側に押圧力Ｆ１で押している状態を示す。第２基材１ｂに押圧力Ｆ１を掛けると、図４Ｂのように、第１感圧層２１ｃと第２感圧層２１ｄの表面形状が変形し、第１感圧層２１ｃと第２感圧層２１ｄとの接触面積が増加する。このときの、中央検知部２１における第１電極２１ａと第２電極２１ｂとの間の抵抗値の変化に基づいて、圧力を検出することができる。
　図５Ａ及び図５Ｂは、第１の実施形態に係る応力センサ１００を用いたせん断力測定方法を説明するための図である。
　図５Ａは、中央検知部２１及び横方向せん断力検知部２２の全体に、指等の応力印加体（不図示）から押圧力Ｆ１が印可された状態を示し、図５Ｂは、中央検知部２１の中心を作用点として、第２基材１ｂを第１基材１ａ側に押圧力Ｆ１で押し、更に、せん断力Ｆ２を掛けた状態を示す。第１基材１ａに対し、紙面右に向かってせん断力Ｆ２を掛けると、中央検知部２１が受けた押圧力はＦ１であるが、横方向せん断力検知部２２が受けた押圧力はＦ１＋ΔＦである。押圧力の差分ΔＦに基づいて、せん断力Ｆ２を計算することができる。
　本実施形態に係る応力センサ１００は、以下の通りに製造することができる。
　まず、第１基材１ａ上に第１電極２１ａ～２３ａを形成した後、第１電極２１ａ～２３ａの各々を覆うように第１電極と同数の第１感圧層２１ｃ～２３ｃを形成し、第１電極２１ａ～２３ａ上に第１感圧層２１ｃ～２３ｃが積層された第１検知部構成物２１Ａ～２３Ａを形成する。また、第２基材１ｂ上に第２電極２１ｂ～２３ｂを形成した後、第２電極２１ｂ～２３ｂの各々を覆うように第１電極と同数の第２感圧層２１ｄ～２３ｄを形成し、第２電極２１ｂ～２３ｂ上に第２感圧層２１ｄ～２３ｄが積層された第２検知部構成物２１Ｂ～２３Ｂを形成する。第１基材１ａ上への第１検知部構成物２１Ａ～２３Ａの形成と、第２基材１ｂ上への第２検知部構成物２１Ｂ～２３Ｂの形成とは、どちらを先に行っても良い。第１電極２１ａ～２３ａは、全ての幾何中心が同一直線上に位置しないように形成する。第２電極２１ｂ～２３ｂは、それぞれの配置が、第１電極２１ａ～２３ａの配置の鏡像となるように形成する。したがって、第２電極２１ｂ～２３ｂの全ての幾何中心が同一直線上に位置しない。また、第１電極２１ａ～２３ａ及び第２電極２１ｂ～２３ｂは、第１電極及び第２電極の一方の面積が他方の面積より小さく、かつ、第１電極及び第２電極の重なり面積が、第１電極及び第２電極の小さい方の面積と等しくなるように形成する。
　次に、第１検知部構成物２１Ａ～２３Ａと第２検知部構成物２１Ｂ～２３Ｂとがそれぞれ対向するように、第１基材１ａ及び第２基材１ｂを対向させる。そして、第１基材１ａもしくは第２基材１ｂのいずれか一方に、第１検知部構成物２１Ａ～２３Ａ及び第２検知部構成物２１Ｂ～２３Ｂを取り囲む領域（検知領域２を取り囲む領域）に設けた接着層３を介して、第１基材１ａ及び第２基材１ｂを貼り合わせることより、応力センサ１００を得ることができる。
　本実施形態に係る応力センサ１００においては、中央検知部２１と、横方向せん断力検知部２２と、縦方向せん断力検知部２３とが、それぞれの幾何中心が同一直線に沿って整列しないように配置されている。したがって、中央検知部２１及び横方向せん断力検知部２２の出力の差分に基づき、第１方向のせん断力を検出でき、中央検知部２１及び横方向せん断力検知部２２の出力の差分に基づき、第１方向と直交する第２方向のせん断力を検出することができる。したがって、本実施形態によれば、圧力と任意の方向のせん断力を検出することが可能である。
　また、第１電極２１ａ～２３ａの面積よりも、第２電極２１ｂ～２３ｂの面積が小さく、第２電極２１ｂ～２３ｂの面積が電極重複領域Ｌａｐ２と等しいため、せん断力が加えられた時に第１電極及び第２電極の重複面積が変化しにくく、第１電極及び第２電極間の抵抗値等の電気特性変化を精度良く検出することができる。
　更に、第１電極２１ａ～２３ａの幾何中心を、第２電極２１ｂ～２３ｂのそれぞれの幾何中心と一致させれば、任意の方向にせん断力が加えられても、第１電極及び第２電極の重複面積を一定とすることができるので、第１電極及び第２電極間の電気特性変化の検出精度を一層向上させることができる。
　また、本実施形態に係る応力センサ１００は、フィルム等の可撓性のある第１基材１ａ及び第２基材１ｂに、導電性インキの印刷等により第１電極、第２電極、第１感圧層及び第２感圧層を形成できるので、薄型化や微細化も可能である。
　したがって、本実施形態によれば、圧力及びせん断力が検知可能で、かつ、高い検出精度を有し、薄型化も可能な応力センサ１００を実現することができる。
　尚、上記の実施形態では、第１基材及び第２基材の間に３つの検知部を設けた応力センサを説明したが、検知部の数は３以上であれば良い。検知部の総数をｎとしたとき、検知領域の幾何中心を通る任意の直線上に存在する検知部の数が１以上（ｎ－１）以下となるように検知部が配置されていれば、任意の方向のせん断力を検出することが可能である。
　ただし、任意の方向のせん断力を高精度に検出するため、１つの検知部（圧力検出用検知部）の幾何中心を検知領域の中心に配置し、他の１つの検知部の幾何中心を、検知領域の幾何中心を通過する第１の直線（図１Ａのｌ１）上に配置し、更に別の１つの検知部の幾何中心を、検知領域の幾何中心を通過し、かつ、第１の直線に直交する第２の直線（図１Ａのｌ２）上に配置することが好ましい。また、全ての検知部の幾何中心が、第１の直線上または第２の直線上に配置されることが好ましい。また、検知領域の中心に配置される検知部を除いた全ての検知部が、検知領域の幾何中心に対して回転対称となるように配置されることがより好ましい。
　上記実施形態で説明した本発明に係る応力センサ１００は、以下の通りである。
［１］第１基材と、
　第２基材と、
　前記第１基材及び前記第２基材の間に配置された３つ以上の検知部と、
　前記３つ以上の検知部を含む検知領域を取り囲む領域に設けられ、前記第１基材及び前
記第２基材を接着する接着層とを備え、
　前記検知部の各々は、
　　前記第１基材上に設けられ、前記第１基材側から順に第１電極及び第１感圧層を有する第１検知部構成物と、
　　前記第２基材上に前記第１検知部と対向するように設けられ、前記第２基材側から順に第２電極及び第２感圧層を有する第２検知部構成物とを有し、
　前記第１電極及び前記第２電極の一方の面積が他方の面積より小さく、かつ、前記第１電極及び前記第２電極の重なり面積が、前記第１電極及び前記第２電極の前記一方の面積と等しく、
　前記検知部の数をｎとしたとき、前記検知領域の幾何中心を通る任意の直線上に存在する前記検知部の数が１以上（ｎ－１）以下である、応力センサ。
［２］前記接着層が円環状に形成されている、項目１に記載の応力センサ。
［３］前記３つ以上の検知部が前記検知領域の幾何中心から半径５ｍｍの円内に配置されており、
　前記３つ以上の検知部うちの１つの検知部の幾何中心が、前記検知領域の幾何中心と重なり、
　残りの検知部のうちの１つの検知部の幾何中心が、前記検知領域の中心を通過する第１の直線上に位置し、
　前記残りの検知部のうちの他の１つの検知部の幾何中心が、前記検知領域の中心を通過し、かつ、前記第１の直線に直交する第２の直線上に位置する、項目１または２に記載の応力センサ。
［４］前記第１電極及び前記第２電極の前記一方の面積が、前記他方の面積の５分の１以上、３分の２以下である、項目１～３のいずれかに記載の応力センサ。
［５］平面視において、前記第１電極及び前記第２電極の前記一方の面積が、０．００５ｍｍ２以上１．５ｍｍ２以下である、項目１～３のいずれかに記載の応力センサ。
［６］前記第１電極及び前記第２電極の厚さが、０．０１μｍ以上１０μｍ以下である、項目１～５のいずれかに記載の応力センサ。
［７］前記第１感圧層及び前記第２感圧層の厚さが、１μｍ以上１００μｍ以下である、項目１～６のいずれかに記載の応力センサ。
［８］前記接着層が円環状に形成され、
前記３つ以上の検知部が前記検知領域の幾何中心から半径５ｍｍの円内に配置されており、
　前記３つ以上の検知部うちの１つの検知部の幾何中心が、前記検知領域の幾何中心と重なり、
　残りの検知部のうちの１つの検知部の幾何中心が、前記検知領域の中心を通過する第１の直線上に位置し、
　前記残りの検知部のうちの他の１つの検知部の幾何中心が、前記検知領域の中心を通過し、かつ、前記第１の直線に直交する第２の直線上に位置し、
前記第１電極及び前記第２電極の前記一方の面積が、前記他方の面積の５分の１以上、３分の２以下であり、
平面視において、前記第１電極及び前記第２電極の前記一方の面積が、０．００５ｍｍ２以上１．５ｍｍ２以下であり、
前記第１電極及び前記第２電極の厚さが、０．０１μｍ以上１０μｍ以下であり、
前記第１感圧層及び前記第２感圧層の厚さが、１μｍ以上１００μｍ以下である項目１に記載の応力センサ。
［９］第１基材上に３つ以上の第１電極を形成する工程と、
　前記第１電極の各々を覆うように前記第１電極と同数の第１感圧層を形成し、前記第１電極上に前記第１感圧層が積層された３つ以上の第１検知部構成物を形成する工程と、
　第２基材上に前記第１電極と同数の第２電極を形成する工程と、
　前記第２電極の各々を覆うように前記第１電極と同数の第２感圧層を形成し、前記第２電極上に前記第２感圧層が積層された、前記第１検知部構成物と同数の第２検知部構成物を形成する工程と、
　前記第１検知部構成物の各々と前記第２検知部構成物の各々とが対向するように、前記第１基材及び前記第２基材を対向させ、前記第１検知部構成物及び前記第２検知部構成物を取り囲む領域に設けた接着層を介して、前記第１基材及び前記第２基材を貼り合わせる工程とを備え、
　前記第１電極を形成する工程において、前記検知部の数をｎとしたとき、前記検知領域の幾何中心を通る任意の直線上に存在する前記検知部の数が１以上（ｎ－１）以下となるように前記第１電極を形成し、
　前記第２電極を形成する工程において、全ての前記第２電極の配置が全ての前記第１電極の配置と鏡像関係となるように前記第２電極を形成し、
　前記第１電極及び前記第２電極の一方の面積が他方の面積より小さく、かつ、前記第１電極及び前記第２電極の重なり面積が、前記第１電極及び前記第２電極の前記一方の面積と等しくなるように前記第１電極及び前記第２電極を形成する、応力センサの製造方法。
（第２の実施形態）
　本実施形態は、安定した信号検出が可能な応力センサを提供することを目的とする。
　図６Ａ及び図６Ｂは、第２の実施形態に係る応力センサ２００の概略構成を示す模式図である。より詳細には、図６Ａは、応力センサ２００を透過的に見た平面図であり、図６Ｂは、図６Ａに示したＣ－Ｃ’ラインに沿う断面図である。
　応力センサ２００は、第１基材３１と、第１基材３１に対向する第２基材３２と、第１基材３１及び第２基材３２の間に設けられる複数の第１積層体１１及び複数の第２積層体１２と、第１基材３１及び第２基材３２を接着する接着層１５とを備える。
　第１積層体１１は、第１基材３１の一方面（第２基材３２と対向する面）上に設けられており、第１基材３１側から順に第１電極と、第１電極上に積層された第１樹脂層（感圧層）とを有する。第２積層体１２は、第２基材３２の一方面（第１基材３１と対向する面）上に設けられており、第２基材３２側から順に第２電極と、第２電極上に積層された第２樹脂層（感圧層）とを有する。第１積層体１１及び第２積層体１２は、同数設けられており、第１基材３１及び第２基材３２の間において、それぞれが互いに対向するように配置されている。対向している第１積層体１１の樹脂層と第２積層体１２の樹脂層とは、応力センサ２００に外部からの力が加えられていない状態で接触している。
　接着層１５は、全ての第１積層体１１及び第２積層体１２を取り囲む領域に設けられ、第１基材３１及び第２基材３２を接着する。接着層１５は、対向させた第１積層体１１及び第２積層体１２の位置関係を維持する。本実施形態では、接着層１５は、平面視において円環状の領域に設けられており、接着層１５の内側（接着層１５の内周縁で囲まれた部分）が、応力センサ２００が圧力及びせん断応力（ずり応力）を検出可能な検出領域となっている。接着層１５の形状は特に限定されないが、電極３３の中心から等距離となるため、円環状であることが好ましい。接着層１５に囲まれた部分は、応力センサ２００が圧力及び応力を検出可能な検出領域（センシングエリア）となるが、応力センサ２００の小型化を図る面で、接着層の内径は１０ｍｍ以下であることが好ましい。
　接着層１５の材質は特に限定されないが、圧力やせん断力による破損を防ぐため、粘着強度の高い材質を使用することが好ましい。圧力方向における接着層１５の粘着力は、５Ｎ／２５ｍｍ幅以上であることが好ましく、せん断方向における接着層１５の粘着力が８０Ｎ／ｃｍ２以上であることが好ましい。応力センサ２００は、使用時に粘着剤等を用いて固定される場合がある。接着層１５の粘着力が弱い場合、固定された応力センサ２００を取り外すときに、応力センサ２００に加わる曲げ応力によって応力センサ２００が破損してしまう恐れがある。圧力方向における接着層１５の粘着力が５Ｎ／２５ｍｍ幅以上であれば、固定した応力センサ２００を手で取り外した場合の破損が抑制される。せん断方向の粘着力も同様であり、測定対象から取り外す際、曲げ応力のせん断方向成分が大きくなるが、せん断方向の接着層１５の粘着力が８０Ｎ／ｃｍ２以上であれば、取り外し時の破損を抑制できる。実際の粘着力は、接着層１５の幅によって変化するため、固定した応力センサ２００の取り外し時に、せん断方向に加わる力を上回り、かつ、応力センサ２００が大きくなりすぎないように幅を決定する必要がある。例えば、接着層１５を荷重の中心から半径０．８５ｃｍ程度の距離に設置し、想定するせん断力が５Ｎ、接着層１５のせん断接着力が８０Ｎ／ｃｍ２の場合、せん断接着力が５Ｎを超える幅は約０．２５ｍｍである。瞬間的に大きな力がかかることを想定して、接着層１５の幅を１ｍｍとすれば、２０Ｎまでのせん断力に対抗できる。
　以下、応力センサ２００の構成の詳細を説明する。以下の説明において、第１基材３１上の第１電極及び第１樹脂層、並びに、第２基材３２上の第２電極及び第２樹脂層を、単に「電極」及び「樹脂層」という。
　図７は、第１基材上における電極の配置例を示す平面図である。
　図７に示す例では、第１基材３１の一方面上に、圧力検知用の電極３３とせん断応力検知用の電極３４及び３５が形成されている。電極３３～３５は、同じ面積で形成することが必要であるため、同一の形状とすることが好ましい。図７の例では、全ての電極を正方形としているが、長方形や円形、楕円形などの他の形状でも良い。また、第１基材３１には、図７において太い実線で示したように、電極３３～３５を接続する配線（共通配線）が形成される。配線は、電極と同じ工程で形成することができる。
　電極３３は、応力センサ２００が圧力及びせん断応力を検出する検出領域（応力センサ２００が荷重を受け付ける領域）の中心に配置される。電極３４及び３５は、電極３３から同じ距離だけ離れた位置に配置される。第１基材３１の面方向の１方向をＸ方向とし、Ｘ方向と直交する方向をＹ方向とした場合、電極３３及び３４は、Ｘ方向に整列するように配置され、電極３３及び３５はＹ方向に整列するように配置される。
　図７に示す例は、電極３３を中心として、Ｘ方向及びＹ方向に１個ずつ電極３４及び３５を配置しているが、これは圧力とせん断応力とを検出するための最小の構成である。
　図８は、第１基材３１上における電極の他の配置例を示す平面図である。
　図８に示す例では、第１基材３１の一方面上に、圧力検知用の電極３３と、Ｘ方向のせん断応力検知用の電極３４ａ及び３４ｂと、Ｙ方向のせん断応力検知用の電極３５ａ及び３５ｂとが形成されている。電極３４ａ及び３４ｂは、電極３３を中心として点対称に配置され、電極３５ａ及び３５ｂは、電極３３を中心として点対称に配置される。図８のように電極を配置した場合、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれのせん断応力を、各方向に並んだ２つの電極による測定値の差に基づいて検出することができ、せん断応力の測定精度を向上させることができる。電極３３を中心とするエリアに圧力を加えると（ただし、せん断方向の力を加えない）、電極３３、３４ａ、３４ｂ、３５ａ及び３５ｂのそれぞれに均等に圧力が印加される。この状態から、例えば、Ｘ方向の正方向（電極３４ａ方向）に向かってせん断力を加えると、均等であった圧力のバランスが崩れ、電極３４ａに相対的に大きな力が加わり、電極３４ｂに加わる力は減少する。電極３４ａ及び３４ｂにより検出される値に差が生じるため、この差に基づいてせん断応力を検出することができる。
　第１基材３１には、図６Ａ、７、８において太い実線で示したように、各電極に接続される配線が形成される。配線は、電極と同じ工程で形成することができる。
　図９Ａ及び図９Ｂは、第１基材上の電極上に樹脂層を形成した状態を示す図である。より詳細には、図９Ａは平面図であり、図９Ｂは、図９Ａに示すＤ－Ｄ’線に沿う断面図である。
　図９Ａ及び図９Ｂに示すように、第１基材３１上の電極３３～３５を覆うように樹脂層６ａ～６ｃが積層されている。
　樹脂層６ａ～６ｃは感圧層としての役割を果たす。
　図９Ａに示すように、樹脂層６ａ～６ｃは、平面視において電極３３～３５の形成領域の全体と重なるように形成され、電極３３～３５のそれぞれを完全に覆っている。ただし、樹脂層６ａ～６ｃは、相互に分離されていることが好ましい。樹脂層６ａ～６ｃが接触すると、ノイズが生じるため、検出精度が悪くなる。
　尚、図８で示したように電極を配置する場合も同様に、各電極に対応して樹脂層を積層する。
　図１０は、第２基材上における電極の配置例を示す平面図である。図１０の電極配置は、図７の電極配置に対応している。
　図１０に示す例では、第２基材３２の一方面上に、圧力検知用の電極８とせん断応力検知用の電極９及び１０が形成されている。第２基材３２上の電極８～１０の配置は、図７に示した電極３３～３５の配置と鏡像関係となっている。
　第２基材３２には、図１０において太い実線で示したように、電極８～１０それぞれを接続する配線が形成される。配線は、電極と同じ工程で形成することができる。
　図１１は、第２基材上の電極上に樹脂層を形成した状態を示す断面図である。
　図１１に示すように、第２基材３２上の電極８及び９を覆うように樹脂層７ａ及び７ｂが積層されている。
　樹脂層６ａ～６ｃと同様に、樹脂層７ａ及び７ｂは、平面視において電極８及び９の形成領域の全体と重なるように形成され、電極８及び９のそれぞれを完全に覆う。樹脂層７ａ及び７ｂは、平面視において、樹脂層６ａ及び６ｂと同じ大きさとなるように形成されていることが好ましい。また、ノイズを低減するため、樹脂層７ａ及び７ｂは、相互に分離されていることが好ましい。
　尚、図１１に示していない電極１０上に設けられる樹脂層も、樹脂層７ａ及び７ｂと同様に形成される。
　第１基材３１及び第２基材３２には、可撓性を有する材料を使用する。これらの基材としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミドなどのプラスチックフィルムや、紙を使用することができる。第１基材３１の材質は、印刷で形成する場合のインキの種類や、フォトリソグラフィーで形成する場合の電極の形成条件や、応力センサ２００の用途等に合わせて適宜選択できる。中でも、耐熱性を有し、後述するスリットの形成に耐えうる強さを持った材料として、ポリイミドが好適である。また、第１基材３１と第２基材３２とで、材質や厚みが異なるものを用いることもできる。
　電極は、スクリーン印刷やグラビアオフセット印刷など公知の印刷方法を用いて形成することができる。めっき、スパッタリングされた膜をエッチングして形成してもかまわない。本発明では、電極の上に感圧層となる樹脂層を積層してなる積層体を形成してから、第１基材３１上の第１積層体１１と第２基材３２上の第２積層体１２とを対向させる。また、第１基材３１及び第２基材３２には、位置合わせ用のマークを形成しておくことが好ましい。位置合わせ用のマークの形状や大きさは特に限定されない。
　電極は、導電性がある材料で形成する。数マイクロメートルから数十ナノメートルの貴金属粉末を熱硬化性樹脂に混合したペーストを用いるのが一般的であるが、導電性材料は、カーボンやアルミニウム粉末でも良いし、合金や混合物であっても良い。電極の抵抗値は低い方が、感圧層の抵抗値の検出精度が良いため、形成後の体積抵抗が５×１０－５Ωｃｍ以下であることが好ましい。これらの条件を満たし、更に、価格や耐酸化性を考慮すると、電極の形成材料としては、銀ペーストが好適である。また、電極に接続される配線（リード）を製造工程中及び使用中のキズや湿気から保護するため、配線に絶縁材料を塗布して保護しても構わない。
　本実施形態に係る応力センサ２００は、対向する電極間の抵抗値変化に基づいて圧力及びせん断応力を検出するため、樹脂層は、導電性を有する材料で形成する。ただし、電極に用いる樹脂には、導電性を有するが、電極より抵抗率が高い材料を使用する。樹脂層を形成する樹脂の抵抗率の範囲は、０．０５～１０００Ω・ｃｍであることが好ましい。抵抗率が小さすぎると、電極と電気的な差がなくなり、荷重が加えられたときの信号変化を検出することが難しい。逆に、抵抗率が大きすぎると、検出信号にノイズが乗りやすく、ノイズにより信号変化を検出することが難しくなる。抵抗率は、より好ましくは、５～５００Ω・ｃｍの範囲である。具体的には、ポリエチレンジオキシチオフェン、ポリアニリン、ポリピロールなどの導電性高分子や、グラファイトやカーボンナノチューブを用いたカーボンペースト及びこれらにメジウムなどの調整剤を混ぜて抵抗率を調整した材料を用いることができる。
　樹脂層は、スクリーン印刷などの公知の印刷方法やスプレー塗布などの公知の塗工方法を使用して形成できるが、電極を覆う領域に限定的に形成するためには、一度の印刷により形成できる印刷法による形成が望ましい。
　本実施形態に係る応力センサ２００は、第１基材３１上に複数の電極及び複数の樹脂層をこの順に積層して複数の第１積層体１１を形成し、別工程で、第２基材３２上に複数の電極及び複数の樹脂層をこの順に積層して複数の第２積層体１２を形成し、第１積層体１１及び第２積層体１２をそれぞれ対向させた状態で、第１基材３１及び第２基材３２を、接着層１５を介して貼り合わせることによって作製することができる。接着層１５は、接着剤を所定のパターンに印刷して形成しても良いし、両面テープをピナクル（登録商標）刃などで打ち抜いたものを接着層１５の形成位置に貼り合わせることで形成しても良い。基材に余計な熱負荷を与えたくない場合や印刷ばらつきによる粘着力のムラを避けたい場合は、両面テープが好適に使用される。
　次に、本実施形態に係る応力センサ２００における圧力およびせん断応力の検出について説明する。
　図１２Ａ及び図１２Ｂは、圧力測定時における応力センサ２００の断面図である。
　第１基材３１上の電極３３と、第２基材３２上の電極８とが、一対の樹脂層６ａ及び７ａを介して接続されている。圧力方向の負荷がない場合、樹脂層６ａ及び７ａの接触面積が小さいため電極３３と電極８との間の電気抵抗値は大きい（図１２Ａ参照）。圧力を加えることで樹脂層６ａ及び７ａの接触面積が増える（図１２Ｂ参照）。接触面積が増えると、上下の電極３３及び８間の導通パスが増えるため、電気抵抗値が減少する。したがって、電極３３及び８間の電気抵抗値に基づいて、圧力を検出することができる。
　図１３Ａ及び図１３Ｂは、せん断応力測定時における応力センサ２００の断面図である。
　まず、応力センサ２００の検出領域に、せん断方向の成分を含まない紙面下方向への力を印加した場合、図１３Ａに示すように、電極３３及び３４に加わる力は均等であり、電極３３及び８間の抵抗値と、電極３４及び９間の抵抗値は等しくなる。
　次に、図１３Ａの状態から、紙面下方向への力の大きさを変えずに、紙面左方向にせん断力を印加すると、電極３３に加わる圧力は変わらないが、荷重のバランスが変化したことにより、電極３４に加わる圧力が減少する。したがって、図１３Ｂに示す状態では、図１３Ａに示す状態と比べて、電極３３及び８間の抵抗値は変化せず、電極３４及び９間の抵抗値が増加する。この電極３４及び９の間の抵抗値の変化をせん断応力として検出する。
　このように、本実施形態に係る応力センサ２００は、せん断力が入力された場合に、せん断応力検出用の電極に加わる力（基材に直交する方向の成分）が増加または減少することを利用して、入力されたせん断力の方向及び大きさを検出する。圧力及びせん断力と、各組の電極間の抵抗値との関係を予め検量線として取得することにより、以後、測定した抵抗値を圧力及びせん断応力に変換することができる。
　以下、図６Ｂに示した模式図を参照しながら、各部の寸法の詳細を説明する。
　第１基材３１上の第１電極及び第２基材３２上の第２電極のいずれか一方は、平面視において、他方より大きく形成することが好ましい。本実施形態では、第１基材３１上の第１電極を第２基材３２上の第２電極より大きく形成している。応力センサ２００の製造工程の最後に、第１積層体１１及び第２積層体１２の位置を合わせて対向させ、接着層１５により固定する。第１電極及び第２電極の一方を他方より大きく形成すれば、最終工程で位置合わせがずれたとしても、第１電極と第２電極とが重なる部分の面積（重複面積）を確保することができる。
　また、せん断応力検出用の第１電極及び第２電極の重複面積が、圧力検出用の第１電極及び第２電極の重複面積と等しいことが好ましい。このように構成した場合、圧力だけが印加された際に、圧力検出用電極からの電極の出力と、せん断応力検出用の電極の出力とが等しくなる。これにより、せん断方向の力が印加されたときに、せん断応力検出用の電極に加わる力が変化することによる出力変化を、純粋なせん断力による変化として捉えることができる。また、せん断応力検出用の電極の抵抗値の減少／増加により、せん断力が印加された方向を区別できる。
　図６Ｂを参照して、説明する。第１積層体１１の高さｄ１１と第２積層体１２の高さｄ１２との和をｄ１とし、接着層１５の厚みをｄ２とする。本実施形態に係る応力センサ２００において、比ｄ１／ｄ２が１．１以上５．０以下であることが好ましい。比ｄ１／ｄ２が１．１未満の場合、第１積層体１１及び第２積層体１２の接触が弱くなり、第１積層体１１及び第２積層体１２の各対からの信号出力が悪化する。比ｄ１／ｄ２が５．０より大きい場合、第１積層体１１及び第２積層体１２の接触が過剰となり、第１積層体１１及び第２積層体１２が入力された圧力またはせん断力に追従できず、検出精度が悪化する。無負荷時の状態が安定しない。比ｄ１／ｄ２は、１．４以上４．１以下であることがより好ましく、この場合、せん断力の検出値がより安定する。尚、ｄ１としては、複数組の第１積層体１１及び第２積層体１２の厚みの和の最小値を採用しても良く、ｄ２としては、第１基材３１及び第２基材３２の間の最大値を採用しても良い。
　また、第１基材３１の面方向における第１積層体１１から接着層１５までの最短距離、及び、第２基材３２の面方向における第２積層体１２から接着層１５までの最短距離の最小値をｄ３とする。本実施形態に係る応力センサ２００において、値ｄ３は０．７５～３．７５ｍｍであることが好ましい。値ｄ３が０．７５ｍｍ未満の場合、第１積層体１１及び第２積層体１２が接着層１５に近づくため、接着層１５の影響が大きくなることにより第１積層体１１及び第２積層体１２の動きが悪くなり、検出精度が悪化する。値ｄ３が３．７５ｍｍを超える場合、比ｄ１／ｄ２の値にかかわらず、第１積層体１１及び第２積層体１２の接触位置がずれやすく、出力値が不安定となる。
　上記条件を満たすようにｄ１～ｄ３を制御することにより、第１積層体１１及び第２積層体１２の接触状態を安定させ、かつ、入力された圧力またはせん断力に第１積層体１１及び第２積層体１２を追従させることができ、安定した出力信号を得ることができる。上記のｄ１／ｄ２及びｄ３の範囲は、接着層の内径が１０ｍｍ以下である応力センサ２００に特に好適であり、小型かつ検出精度に優れた応力センサ２００の実現に寄与する。
　上記実施形態で説明した本発明に係る応力センサは、以下の通りである。
［１］応力センサであって、
　第１基材と、
　前記第１基材の一方面に設けられる複数の第１積層体と、
　前記第１基材の前記一方面と対向する第２基材と、
　前記第２基材の前記第１基材と対向する面に設けられ、前記第１積層体の各々と対向する複数の第２積層体と、
　前記第１積層体及び前記第２積層体を取り囲むように設けられ、前記第１基材及び前記第２基材の対向する面同士を接着する接着層とを備え、
　前記第１積層体の各々は、前記第１基材側から順に、第１電極及び第１樹脂層を有し、
　前記第２積層体の各々は、前記第２基材側から順に、第２電極及び第２樹脂層を有し、
　前記第１積層体の高さ及び前記第２積層体の高さの和ｄ１と、前記接着層の厚みｄ２との比ｄ１／ｄ２が１．１～５．０であり、
　前記第１基材の面方向における前記第１積層体の外周縁から前記接着層までの最短距離、及び、前記第２基材の面方向における前記第２積層体の外周縁から前記接着層までの最短距離の最小値ｄ３が０．７５～３．７５ｍｍである、応力センサ。
[２]前記第１樹脂層と前記第２樹脂層との接触面積に応じて変化する前記第１電極と前記第２電極間の電気抵抗値に基づいて圧力を検出する、項目１に記載の応力センサ。
[３]１組の前記第１積層体及び前記第２積層体を用いて検出される電気抵抗値と、他の一組の前記第１積層体及び前記第２積層体を用いて検出される電気抵抗値との差に基づいて、せん断応力を検出する、項目１または２に記載の応力センサ。
　以下、第１の実施形態を具体的に実施した実施例１Ａ～１１Ａを説明する。
＜実施例１Ａ＞
　実施例１Ａとして、検知領域に３つの検知部を配置し、検知領域を取り囲む正方形に沿って接着層を設けた応力センサを作製した。３つの検知部は、検知領域の幾何中心から半径１０ｍｍの円内に、同一直線上に整列しない任意の位置に配置した（ただし、図１Ａのように、圧力検出用検知部を中心として、横方向せん断力検知部及び縦方向せん断力検知部が直交方向に位置する配置を除く）。各検知部における第１電極及び第２電極の重なり面積は４ｍｍ２とした。
　具体的に、第１基材及び第２基材として、厚さ２５μｍのポリイミドフィルムを使用した。まず、第１基材の一方の面側に、第１電極、第１感圧層を順に積層し、３つの第１検知部構成物を形成した後、正方形の環状の接着層を形成した。続いて、第２基材の一方の面側に、第２電極、第２感圧層を順に積層し、３つの第２検知部構成物を形成した。最後に、各第１検知部構成物と各第２検知部構成物とが対向するように、第１基材及び第２基材を貼り合わせた。電極は、銀インキを用いてグラビアオフセット印刷法により形成し、感圧層は、カーボンを含有する導電性インキを用いたスクリーン印刷法により形成した。接着層は両面テープにより形成した。
　３つの検知部の第２電極の電極面積を４ｍｍ２とし、第１電極の電極面積を２５ｍｍ２とした。各電極の膜厚は２０μｍで、各感圧層の膜厚は２００μｍであった。
　以上のようにして、実施例１Ａの応力センサを作製した。
＜実施例２Ａ＞
　実施例２Ａとして、検知領域に３つの検知部を配置し、検知領域を取り囲む円環状の領域に接着層を設けた応力センサを作製した。３つの検知部は、検知領域の幾何中心から半径１０ｍｍの円内に、同一直線上に整列しない任意の位置に配置した（ただし、図１Ａのように、圧力検出用検知部を中心として、横方向せん断力検知部及び縦方向せん断力検知部が直交方向に位置する配置を除く）。各検知部における第１電極及び第２電極の重なり面積は４ｍｍ２とした。
　第１基材及び第２基材として、厚さ２５μｍのポリイミドフィルムを使用した。まず、第１基材の一方の面側に、第１電極、第１感圧層を順に積層し、３つの第１検知部構成物を形成した後、円環状の接着層を形成した。続いて、第２基材の一方の面側に、第２電極、第２感圧層を順に積層し、３つの第２検知部構成物を形成した。最後に、各第１検知部構成物と各第２検知部構成物とが対向するように、第１基材及び第２基材を貼り合わせた。電極は、銀インキを用いたグラビアオフセット印刷法により形成し、感圧層は、カーボンを含有する導電性インキを用いたスクリーン印刷法により形成した。接着層は両面テープにより形成した。
　３つの検知部の第２電極の電極面積を４ｍｍ２とし、第１電極の電極面積を２５ｍｍ２とした。各電極の膜厚は２０μｍで、各感圧層の膜厚は２００μｍであった。
　以上のようにして、実施例２Ａの応力センサを作製した。
＜実施例３Ａ＞
　実施例３Ａとして、検知領域に図１Ａのように３つの検知部を配置し、検知領域を取り囲む円環状の領域に接着層を設けた応力センサを作製した。３つの検知部は、検知領域の幾何中心から半径５ｍｍの円内に直交方向に配置した。各検知部の電極重なり面積は２ｍｍ２とした。
　第１基材及び第２基材として、厚さ２５μｍのポリイミドフィルムを使用した。まず、第１基材の一方の面側に、第１電極、第１感圧層を順に積層し、３つの第１検知部構成物を形成した後、円環状の接着層を形成した。続いて、第２基材の一方の面側に、第２電極、第２感圧層を順に積層し、３つの第２検知部構成物を形成した。最後に、各第１検知部構成物と各第２検知部構成物とが対向するように、第１基材及び第２基材を貼り合わせた。電極は、銀インキを用いたグラビアオフセット印刷法により形成し、感圧層は、カーボンを含有する導電性インキを用いたスクリーン印刷法により形成した。接着層は両面テープにより形成した。
　３つの検知部の第２電極の電極面積を２ｍｍ２とし、第１電極の電極面積を１２．５ｍｍ２とした。各電極の膜厚は２０μｍで、各感圧層の膜厚は２００μｍであった。
　以上のようにして、実施例３Ａの応力センサを作製した。
＜実施例４Ａ＞
　実施例４Ａとして、検知領域に図１Ａのように３つの検知部を配置し、検知領域を取り囲む円環状の領域に接着層を設けた応力センサを作製した。３つの検知部は、検知領域の幾何中心から半径５ｍｍの円内に直交方向に配置した。各検知部の電極重なり面積は２ｍｍ２とした。
　第１基材及び第２基材として、厚さ２５μｍのポリイミドフィルムを使用した。まず、第１基材の一方の面側に、第１電極、第１感圧層を順に積層し、３つの第１検知部構成物を形成した後、円環状の接着層を形成した。続いて、第２基材の一方の面側に、第２電極、第２感圧層を順に積層し、３つの第２検知部構成物を形成した。最後に、各第１検知部構成物と各第２検知部構成物とが対向するように、第１基材及び第２基材を貼り合わせた。電極は、銀インキを用いたグラビアオフセット印刷法により形成し、感圧層は、カーボンを含有する導電性インキを用いたスクリーン印刷法により形成した。接着層は両面テープにより形成した。
　３つの検知部の第２電極の電極面積を２ｍｍ２とし、第１電極の電極面積を８ｍｍ２とした。各電極の膜厚は２０μｍで、各感圧層の膜厚は１５０μｍであった。
　以上のようにして、実施例４Ａの応力センサを作製した。
＜実施例５Ａ＞
　実施例５Ａとして、検知領域に図１Ａのように３つの検知部を配置し、検知領域を取り囲む円環状の領域に接着層を設けた応力センサを作製した。３つの検知部は、検知領域の幾何中心から半径５ｍｍの円内に直交方向に配置した。各検知部の電極重なり面積は１ｍｍ２とした。
　第１基材及び第２基材として、厚さ２５μｍのポリイミドフィルムを使用した。まず、第１基材の一方の面側に、第１電極、第１感圧層を順に積層し、３つの第１検知部構成物を形成した後、円環状の接着層を形成した。続いて、第２基材の一方の面側に、第２電極、第２感圧層を順に積層し、３つの第２検知部構成物を形成した。最後に、各第１検知部構成物と各第２検知部構成物とが対向するように、第１基材及び第２基材を貼り合わせた。電極は、銀インキを用いてグラビアオフセット印刷法により形成し、感圧層は、カーボンを含有する導電性インキを用いたスクリーン印刷法により形成した。接着層は両面テープにより形成した。
　３つの検知部の第２電極の電極面積を１ｍｍ２とし、第１電極の電極面積を４ｍｍ２とした。各電極の膜厚は１μｍで、各感圧層の膜厚は１００μｍであった。
　以上のようにして、実施例５Ａの応力センサを作製した。
＜実施例６Ａ＞
　実施例６Ａとして、検知領域に図１Ａのように３つの検知部を配置し、検知領域を取り囲む円環状の領域に接着層を設けた応力センサを作製した。３つの検知部は、検知領域の幾何中心から半径５ｍｍの円内に直交方向に配置した。各検知部の電極重なり面積は１ｍｍ２とした。
　第１基材及び第２基材として、厚さ２５μｍのポリイミドフィルムを使用した。まず、第１基材の一方の面側に、第１電極、第１感圧層を順に積層し、３つの第１検知部構成物を形成した後、円環状の接着層を形成した。続いて、第２基材の一方の面側に、第２電極、第２感圧層を順に積層し、３つの第２検知部構成物を形成した。最後に、各第１検知部構成物と各第２検知部構成物とが対向するように、第１基材及び第２基材を貼り合わせた。電極は、銀インキを用いてグラビアオフセット印刷法により形成し、感圧層は、カーボンを含有する導電性インキを用いたスクリーン印刷法により形成した。接着層は両面テープにより形成した。
　３つの検知部の第２電極の電極面積を１ｍｍ２とし、第１電極の電極面積を４ｍｍ２とした。各電極の膜厚は０．１μｍで、各感圧層の膜厚は１００μｍであった。
　以上のようにして、実施例６Ａの応力センサを作製した。
＜実施例７Ａ＞
　実施例７Ａとして、検知領域に図１Ａのように３つの検知部を配置し、検知領域を取り囲む円環状の領域に接着層を設けた応力センサを作製した。３つの検知部は、検知領域の幾何中心から半径５ｍｍの円内に直交方向に配置した。各検知部の電極重なり面積は１ｍｍ２とした。
　第１基材及び第２基材として、厚さ２５μｍのポリイミドフィルムを使用した。まず、第１基材の一方の面側に、第１電極、第１感圧層を順に積層し、３つの第１検知部構成物を形成した後、円環状の接着層を形成した。続いて、第２基材の一方の面側に、第２電極、第２感圧層を順に積層し、３つの第２検知部構成物を形成した。最後に、各第１検知部構成物と各第２検知部構成物とが対向するように、第１基材及び第２基材を貼り合わせた。電極は、銀インキを用いてグラビアオフセット印刷法により形成し、感圧層は、カーボンを含有する導電性インキを用いたスクリーン印刷法により形成した。接着層は両面テープにより形成した。
　３つの検知部の第２電極の電極面積を１ｍｍ２とし、第１電極の電極面積を４ｍｍ２とした。各電極の膜厚は０．１μｍで、各感圧層の膜厚は１０μｍであった。
　以上のようにして、実施例７Ａの応力センサを作製した。
＜実施例８Ａ＞
　実施例８Ａとして、検知領域に図１Ａのように３つの検知部を配置し、検知領域を取り囲む円環状の領域に接着層を設けた応力センサを作製した。３つの検知部は、検知領域の幾何中心から半径５ｍｍの円内に直交方向に配置した。各検知部の電極重なり面積は１．４４ｍｍ２とした。
　第１基材及び第２基材として、厚さ２５μｍのポリイミドフィルムを使用した。まず、第１基材の一方の面側に、第１電極、第１感圧層を順に積層し、３つの第１検知部構成物を形成した後、円環状の接着層を形成した。続いて、第２基材の一方の面側に、第２電極、第２感圧層を順に積層し、３つの第２検知部構成物を形成した。最後に、各第１検知部構成物と各第２検知部構成物とが対向するように、第１基材及び第２基材を貼り合わせた。電極は、銀インキを用いてグラビアオフセット印刷法により形成し、感圧層は、カーボンを含有する導電性インキを用いたスクリーン印刷法により形成した。接着層は両面テープにより形成した。
　３つの検知部の第２電極の電極面積を１．４４ｍｍ２とし、第１電極の電極面積を４ｍｍ２とした。各電極の膜厚は１０μｍで、各感圧層の膜厚は５０μｍであった。
　以上のようにして、実施例８Ａの応力センサを作製した。
＜実施例９Ａ＞
　実施例９Ａとして、検知領域に図１Ａのように３つの検知部を配置し、検知領域を取り囲む円環状の領域に接着層を設けた応力センサを作製した。３つの検知部は、検知領域の幾何中心から半径５ｍｍの円内に直交方向に配置した。各検知部の電極重なり面積は１ｍｍ２とした。
　第１基材及び第２基材として、厚さ２５μｍのポリイミドフィルムを使用した。まず、第１基材の一方の面側に、第１電極、第１感圧層を順に積層し、３つの第１検知部構成物を形成した後、円環状の接着層を形成した。続いて、第２基材の一方の面側に、第２電極、第２感圧層を順に積層し、３つの第２検知部構成物を形成した。最後に、各第１検知部構成物と各第２検知部構成物とが対向するように、第１基材及び第２基材を貼り合わせた。電極は、銀インキを用いてグラビアオフセット印刷法により形成し、感圧層は、カーボンを含有する導電性インキを用いたスクリーン印刷法により形成した。接着層は両面テープにより形成した。
　３つの検知部の第２電極の電極面積を１ｍｍ２とし、第１電極の電極面積を４ｍｍ２とした。各電極の膜厚は１μｍで、各感圧層の膜厚は５０μｍであった。
　以上のようにして、実施例９Ａの応力センサを作製した。
＜実施例１０Ａ＞
　実施例１０Ａとして、
検知領域に図１Ａのように３つの検知部を配置し、検知領域を取り囲む円環状の領域に接着層を設けた応力センサを作製した。３つの検知部は、検知領域の幾何中心から半径５ｍｍの円内に直交方向に配置した。各検知部の電極重なり面積は１ｍｍ２とした。
　第１基材及び第２基材として、厚さ２５μｍのポリイミドフィルムを使用した。まず、第１基材の一方の面側に、第１電極、第１感圧層を順に積層し、３つの第１検知部構成物を形成した後、円環状の接着層を形成した。続いて、第２基材の一方の面側に、第２電極、第２感圧層を順に積層し、３つの第２検知部構成物を形成した。最後に、各第１検知部構成物と各第２検知部構成物とが対向するように、第１基材及び第２基材を貼り合わせた。具体的には、グラビアオフセット印刷法により、電極を形成すると共に、スクリーン印刷法により、感圧層を形成した。電極は、銀インキを用いてグラビアオフセット印刷法により形成し、感圧層は、カーボンを含有する導電性インキを用いたスクリーン印刷法により形成した。接着層は両面テープにより形成した。
　３つの検知部の第２電極の電極面積を１ｍｍ２とし、第１電極の電極面積を４ｍｍ２とした。各電極の膜厚は０．１μｍで、各感圧層の膜厚は１００μｍであった。
　以上のようにして、実施例１０Ａの応力センサを作製した。
＜実施例１１Ａ＞
　実施例１１Ａとして、検知領域に５つの検知部を配置し、検知領域を取り囲む円環状の領域に接着層を設けた応力センサを作製した。５つの検知部は、検知領域の幾何中心から半径５ｍｍの円内に、１つの検知部を中心として、残りの４つの検知部を上下左右の直交方向に（十字に）に配置した。つまり、実施例１１Ａの応力センサは、図１Ａに示した圧力検出用検知部を中心として、２つの横方向せん断力検知部及び２つの縦方向せん断力検知部を４回対称に配置したものである。各検知部の電極重なり面積は１ｍｍ２とした。
　第１基材及び第２基材として、厚さ２５μｍのポリイミドフィルムを使用した。まず、第１基材の一方の面側に、第１電極、第１感圧層を順に積層し、５つの第１検知部構成物を形成した後、円環状の接着層を形成した。続いて、第２基材の一方の面側に、第２電極、第２感圧層を順に積層し、５つの第２検知部構成物を形成した。最後に、各第１検知部構成物と各第２検知部構成物とが対向するように、第１基材及び第２基材を貼り合わせた。電極は、銀インキを用いてグラビアオフセット印刷法により形成し、感圧層は、カーボンを含有する導電性インキを用いたスクリーン印刷法により形成した。接着層は両面テープにより形成した。
　５つの検知部の第２電極の電極面積を１ｍｍ２とし、第１電極の電極面積を４ｍｍ２とした。各電極の膜厚は０．１μｍで、各感圧層の膜厚は１０μｍであった。
　以上のようにして、実施例１１Ａの応力センサを作製した。
＜比較例１Ａ＞
　比較例１Ａとして、検知領域に１つの検知部を配置し、検知領域を取り囲む正方形に沿って接着層を設けた応力センサを作製した。１つの検知部は、半径１０ｍｍの検知領域の幾何中心に配置した。検知部の電極重なり面積は４ｍｍ２とした。
　第１基材及び第２基材として、厚さ２５μｍのポリイミドフィルムを使用した。まず、第１基材の一方の面側に、第１電極、第１感圧層を順に積層し、１つの第１検知部構成物を形成した後、正方形の環状の接着層を形成した。続いて、第２基材の一方の面側に、第２電極、第２感圧層を積層し、１つの第２検知部構成物を形成した。最後に、第１検知部構成物と第２検知部構成物とが対向するように、第１基材及び第２基材を貼り合わせた。電極は、銀インキを用いてグラビアオフセット印刷法により形成し、感圧層は、カーボンを含有する導電性インキを用いたスクリーン印刷法により形成した。接着層は両面テープにより形成した。
　１つの検知部の第２電極の電極面積を４ｍｍ２とし、第１電極の電極面積を２５ｍｍ２とした。各電極の膜厚は２０μｍで、各感圧層の膜厚は２００μｍであった。
　以上のようにして、比較例１Ａの応力センサを作製した。
＜比較例２Ａ＞
　比較例２Ａとして、検知領域に３つの検知部を配置し、検知領域を取り囲む正方形に沿って接着層を設けた応力センサを作製した。３つの検知部は、半径１０ｍｍの検知領域内の直径方向に一直線に配置した。各検知部の電極重なり面積は４ｍｍ２とした。
第１基材及び第２基材として、厚さ２５μｍのポリイミドフィルムを使用した。まず、第１基材の一方の面側に、第１電極、第１感圧層を順に積層し、一直線になるように３つの第１検知部構成物を形成した後、正方形の環状の接着層を形成した。続いて、第２基材の一方の面側に、第２電極、第２感圧層を順に積層し、一直線になるように３つの第２検知部構成物を形成した。最後に、各第１検知部構成物と各第２検知部構成物とが対向するように、第１基材及び第２基材を貼り合わせた。電極は、銀インキを用いてグラビアオフセット印刷法により形成し、感圧層は、カーボンを含有する導電性インキを用いたスクリーン印刷法により形成した。接着層は両面テープにより形成した。
　３つの検知部の第２電極の電極面積を４ｍｍ２とし、第１電極の電極面積を２５ｍｍ２とした。各電極の膜厚は２０μｍで、各感圧層の膜厚は２００μｍであった。
　以上のようにして、比較例２Ａの応力センサを作製した。
＜比較例３Ａ＞
　比較例３Ａとして、検知領域に３つの検知部を配置し、検知領域を取り囲む正方形に沿って接着層を設けた応力センサを作製した。３つの検知部は、検知領域の幾何中心から半径１０ｍｍの円内に、同一直線上に整列しない任意の位置に配置した（ただし、図１Ａのように、圧力検出用検知部を中心として、横方向せん断力検知部及び縦方向せん断力検知部が直交方向に位置する配置を除く）。各検知部の電極重なり面積は４ｍｍ２とした。但し、第１電極と第２電極の電極面積比は１である。
　第１基材及び第２基材として、厚さ２５μｍのポリイミドフィルムを使用した。まず、第１基材の一方の面側に、第１電極、第１感圧層を順に積層し、３つの第１検知部構成物を形成した後、正方形の環状の接着層を形成した。続いて、第２基材の一方の面側に、第２電極、第２感圧層を順に積層し、３つの第２検知部構成物を形成した。最後に、各第１検知部構成物と各第２検知部構成物とが対向するように、第１基材及び第２基材を貼り合わせた。電極は、銀インキを用いてグラビアオフセット印刷法により形成し、感圧層は、カーボンを含有する導電性インキを用いたスクリーン印刷法により形成した。接着層は両面テープにより形成した。
　３つの検知部の第１電極の電極面積及第２電極の電極面積はいずれも４ｍｍ２とした。各電極の膜厚は２０μｍで、各感圧層の膜厚は２００μｍであった。
　以上のようにして、比較例３Ａの応力センサを作製した。
　各応力センサの構成を、表１に示す。表１に示す電極面積比は、小さい方の第２電極の面積を大きい方の第１電極の面積で除した値である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
＜評価＞
　作製した実施例１Ａ～１１Ａと比較例１Ａ～３Ａの各応力センサについて特性評価を実行した。
［押圧力検知特性］
　各実施例及び比較例の応力センサをＬＣＲメーターにつなぎ、各感知層の下部電極と上部電極との間に５Ｖの交流電圧を印加した状態で、応力センサの上から指で押したときの電圧値の変化を測定し、押圧力検知特性の評価を行った。押圧力検知特性の判断基準は、次の通りである。
○（良好）：押圧力に対し、検出した電圧値が単調増加あるいは単調減少した場合
△（概ね良好）：押圧力に対し、検出した電圧値は変化するが、単調増加あるいは単調減少ではない場合
×（不良）：押圧力に対し、検出した電圧値の変化がせん断力に影響される場合
［せん断力検知特性］
　各実施例及び比較例の応力センサをＬＣＲメーターにつなぎ、各感知層の下部電極と上部電極との間に５Ｖの交流電圧を印加した状態で、応力センサの上から指でなでたときの電圧値の変化を測定し、せん断力検知特性の評価を行った。せん断力検知特性の判断基準は、次の通りである。
○（良好）：任意の方向のせん断力に対し、検出した電圧値が単調増加あるいは単調減少した場合
△（概ね良好）：任意の方向のせん断力に対し、検出した電圧値は変化するが、単調増加あるいは単調減少ではない場合
×（不良）：任意の方向のせん断力に対し、検出した電圧値の変化がない場合
［総合評価］
　応力センサの総合評価の判断基準として、全ての評価項目が良好の場合のみ、良好：○と評価した。概ね良好の項目があり、不良の項目がない場合は概ね良好：△と評価した。不良の項目がある場合は不良：×と評価した。
　評価結果を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２から分かるように、実施例１Ａ～１１Ａの応力センサは、押圧力とせん断力の検知特性が優れているため、総合評価が概ね良好以上であった。実施例１Ａ～１０Ａより、接着層の形状、検知領域の半径、検知部の配置、電極の面積比、電極面積を最適化することで、応力センサがさらに良好に動作することが分かった。実施例１１Ａより、検知部の数を５つに増やした場合でも、問題なく応力の検知ができることが分かった。
　一方、比較例１Ａの応力センサは、１つの検知部しか備えないため、せん断力が検出できなかったので、総合評価が不良であった。比較例２Ａの応力センサは、３つの検知部が直線に配置されており、検知部の整列方向のせん断力しか検出できなかったため、総合評価が不良であった。比較例３Ａは電極面積比が１のため、押圧力がせん断力に影響されるため、総合評価は不良であった。
　以下、第２の実施形態を具体的に実施した実施例１Ｂ～９Ｂを説明する。
　＜実施例１Ｂ＞
　第１基材３１として厚み２５μｍのポリイミドフィルムを使用し、銀ペーストを用いて、図１４Ａに示す第１電極３３、３４ａ、３４ｂ、３５ａ及び３５ｂを印刷法で形成した。第１電極３３、３４ａ、３４ｂ、３５ａ及び３５ｂは、いずれも０．２５ｍｍ×０．２５ｍｍの正方形とした。また、第１電極と同時に配線を幅０．０３ｍｍで形成した。次に、各第２電極間と配線上に絶縁インキを印刷法で印刷して、絶縁層（図示せず）を形成した。次に、第１電極３３、３４ａ、３４ｂ、３５ａ及び３５ｂの上に、カーボンインキを用いて、第１樹脂層（図示せず）を印刷法で形成した。第１樹脂層と第１電極とを積層した第１積層体１１（図１４Ｄ参照）の厚みは１８μｍであった。
　第２基材３２として厚み２５μｍのポリイミドフィルムを使用し、銀ペーストを用いて、図１４Ｂに示す第２電極８、９ａ、９ｂ、１０ａ及び１０ｂを印刷法で形成した。第２電極８、９ａ、９ｂ、１０ａ及び１０ｂは、いずれも０．２ｍｍ×０．２ｍｍの正方形とした。また、電極と同時に配線を幅０．０３ｍｍで形成した。次に、各第２電極間と配線上に絶縁インキを印刷法で印刷し、絶縁層（図示せず）を形成した。次に、電極８、９ａ、９ｂ、１０ａ及び１０ｂの上に、第２樹脂層（図示せず）を、カーボンインキを用いて印刷法で形成した。第２樹脂層と第２電極とを積層した第２積層体１２（図１４Ｄ参照）の厚みは２３μｍであった。
　図１４Ｃに示すように、第１基材３１の電極３３の中心から直径７ｍｍの円に沿って、内径７ｍｍ（内周の直径）、幅１ｍｍの円環状の両面テープを貼り、接着層１５を形成した。接着層１５の厚みｄ２は１０μｍとした。全ての第１積層体１１及び第２積層体１２の配置領域、すなわち、第１電極３３の中心から樹脂層の最外部までの距離を半径とする円形の領域（一点鎖線で示す）の直径であるパターンサイズＳは２．５ｍｍであった。また、樹脂層の外周縁から接着層１５までの最短距離ｄ３は、２．２５ｍｍであった。
　接着層１５を介して第１基材３１と第２基材３２とを貼り合わせ、実施例１Ｂに係る応力センサを作製した。第１積層体と第２積層体の厚みの合計ｄ１は４１μｍ、ｄ１／ｄ２は４．１であった。実施例１Ｂでは、図１４Ｄに示すように、第１積層体及び第２積層体の厚みの合計ｄ１が、接着層１５の厚みｄ２より大きい応力センサ２００の形状が得られた。
　＜実施例２Ｂ～９Ｂ、比較例１Ｂ～７Ｂ＞
　第１樹脂層及び第２樹脂層の厚みの合計ｄ１、接着層の厚みｄ２、樹脂層から接着層までの最短距離ｄ３及び接着層１５の内径を以下の表３の値に変更したことを除き、実施例１Ｂと同様に応力センサを作製した。
　［圧力測定値の評価方法］
　各実施例及び各比較例に係る応力センサを、荷重印加装置（ロードセル：アイコーエンジニアリング　ＭＯＤＥＬ－３００５（５０Ｎ））の測定用ステージの上に固定した。測定用端子を応力センサに当て、せん断を与えず垂直荷重のみを０．１Ｎから１０．０Ｎまで０．１Ｎ刻みで増加させながら、応力センサの圧力の出力値を取得し、印加した荷重値と応力センサの出力値とを比較した。
　応力センサの圧力の測定精度を以下の基準で評価した。
　○：印加した圧力値とセンサから出力された圧力値との差の最大値が±５％以内
　△：印加した圧力値とセンサから出力された圧力値との差の最大値が±２０％以内
　×：印加した圧力値とセンサから出力された圧力値との差の最大値が±２０％の範囲を超える
　［せん断力測定値の評価方法］
　各実施例及び各比較例に係る応力センサを、荷重印加装置（ロードセル：アイコーエンジニアリング　ＭＯＤＥＬ－３００５（５０Ｎ））の測定用ステージの上に固定した。応力センサに一定の垂直荷重をかけた状態で、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれのせん断荷重を０Ｎから０．３Ｎまで０．０５Ｎ刻みで増加させながらセンサのせん断力の出力値を取得し、印加したせん断荷重値と得られたせん断力の出力値とを比較した。また、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれのせん断荷重を０Ｎから－０．３Ｎまで０．０５Ｎ刻みで減少させながらセンサのせん断力の出力値を取得し、印加したせん断荷重値と得られたせん断力の出力値とを比較した。尚、Ｘ方向及びＹ方向はいずれも応力センサの面方向と平行な方向であって、互いに直交する方向である。
　応力センサのせん断力の測定精度を以下の基準で評価した。
　○：印加したせん断荷重値とセンサから出力されたせん断力値との差の最大値が±５％以内
　△：印加したせん断荷重値とセンサから出力されたせん断力値との差の最大値が±２０％以内
　×：印加したせん断荷重値とセンサから出力されたせん断力値との差の最大値が±２０％の範囲を超える
［総合評価］
　応力センサの総合評価を以下の基準で判定した。
　◎：圧力測定値とせん断力測定値の評価がいずれも○である
　○：圧力測定値とせん断力測定値の評価のいずれかが△であるが、圧力測定値とせん断力測定値の評価のいずれも×ではない
　×：圧力測定値とせん断力測定値の評価のいずれかが×である
　応力センサの各部の寸法及び評価結果を表３に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　実施例１Ｂ～９Ｂに係る応力センサにおいては、第１積層体及び第２積層体の厚みの和ｄ１と接着層の厚みｄ２との比であるｄ１／ｄ２が１．１～５．０の範囲内であり、かつ、第１積層体から接着層までの距離の最小値と、第２積層体から接着層までの距離の最小値とのうち大きくない方の距離ｄ３が０．７５～３．７５ｍｍの範囲内である。このため、実施例１Ｂ～９Ｂに係る応力センサは、第１積層体と第２積層体接着層との接触状態が安定し、印加される圧力及びせん断荷重の範囲にかかわらず安定した信号出力が可能であった。
　一方、比較例１Ｂに係る応力センサにおいては、接着層の厚みｄ２に対して第１積層体及び第２積層体の厚みの和ｄ１が大きくなりすぎるために、初期状態における第１積層体と第２積層体との接触圧力が大きくなる。このため、印加される圧力及びせん断荷重のいずれに対しても第１積層体及び第２積層体が追従できず、せん断力の測定誤差が特に大きかった。
　比較例２Ｂ及び３Ｂに係る応力センサにおいては、ｄ１／ｄ２が１．１未満であるため、第１積層体と第２積層体とが接触しにくくなり、全ての素子の出力が悪化し、せん断力の測定誤差が特に大きかった。
　比較例４Ｂ及び５Ｂに係る応力センサにおいては、第１積層体及び第２積層体と接着層との最短距離ｄ３が小さすぎるため、接着層の影響により、第１積層体及び第２積層体の動きが悪く、圧力及びせん断力のいずれも測定誤差が大きかった。
　比較例６Ｂ及び７Ｂに係る応力センサにおいては、ｄ３が大きすぎるために、ｄ１／ｄ２の値にかかわらず、第１積層体及び第２積層体の接触位置がずれやすく、接触状態が安定しないため、せん断力の測定誤差が特に大きかった。
　本発明は、圧力及びせん断力を検出する応力センサとして利用できる。
１ａ　第１基材
１ｂ　第２基材
２　検知領域
２１Ａ、２２Ａ、２３Ａ　第１検知部構成物
２１Ｂ、２２Ｂ、２３Ｂ　第２検知部構成物
２１ａ、２２ａ、２３ａ　第１電極
２１ｂ、２２ｂ、２３ｂ　第２電極
２１ｃ、２２ｃ、２３ｃ　第１感圧層
２１ｄ、２２ｄ、２３ｄ　第２感圧層
３　接着層
１００　応力センサ
３１　第１基材
３２　第２基材
３３　電極（第１電極）
３４、３４ａ、３４ｂ　電極（第１電極）
３５、３５ａ、３５ｂ　電極（第１電極）
６ａ、６ｂ、６ｃ　樹脂層（第１樹脂層）
７ａ、７ｂ、７ｃ　樹脂層（第２樹脂層）
８　電極（第２電極）
９、９ａ、９ｂ　電極（第２電極）
１０、１０ａ、１０ｂ　電極（第２電極）
１１　第１積層体
１２　第２積層体
２００　応力センサ

Claims (12)

  1. 　第１基材と、
    　第２基材と、
    　前記第１基材及び前記第２基材の間に配置された３つ以上の検知部と、
    　前記３つ以上の検知部を含む検知領域を取り囲む領域に設けられ、前記第１基材及び前記第２基材を接着する接着層とを備え、
    　前記検知部の各々は、
    　　前記第１基材上に設けられ、前記第１基材側から順に第１電極及び第１感圧層を有する第１検知部構成物と、
    　　前記第２基材上に前記第１検知部と対向するように設けられ、前記第２基材側から順に第２電極及び第２感圧層を有する第２検知部構成物とを有し、
    　前記第１電極及び前記第２電極の一方の面積が他方の面積より小さく、かつ、前記第１電極及び前記第２電極の重なり面積が、前記第１電極及び前記第２電極の前記一方の面積と等しく、
    　前記検知部の数をｎとしたとき、前記検知領域の幾何中心を通る任意の直線上に存在する前記検知部の数が１以上（ｎ－１）以下である、応力センサ。
  2. 　前記接着層が円環状に形成されている、請求項１に記載の応力センサ。
  3. 　前記３つ以上の検知部が前記検知領域の幾何中心から半径５ｍｍの円内に配置されており、
    　前記３つ以上の検知部うちの１つの検知部の幾何中心が、前記検知領域の幾何中心と重なり、
    　残りの検知部のうちの１つの検知部の幾何中心が、前記検知領域の中心を通過する第１の直線上に位置し、
    　前記残りの検知部のうちの他の１つの検知部の幾何中心が、前記検知領域の中心を通過し、かつ、前記第１の直線に直交する第２の直線上に位置する、請求項１に記載の応力センサ。
  4. 　前記第１電極及び前記第２電極の前記一方の面積が、前記他方の面積の５分の１以上、３分の２以下である、請求項１に記載の応力センサ。
  5. 　平面視において、前記第１電極及び前記第２電極の前記一方の面積が、０．００５ｍｍ２以上１．５ｍｍ２以下である、請求項１に記載の応力センサ。
  6. 　前記第１電極及び前記第２電極の厚さが、０．０１μｍ以上１０μｍ以下である、請求項１に記載の応力センサ。
  7. 　前記第１感圧層及び前記第２感圧層の厚さが、１μｍ以上１００μｍ以下である、請求項１に記載の応力センサ。
  8. 前記接着層が円環状に形成され、
    前記３つ以上の検知部が前記検知領域の幾何中心から半径５ｍｍの円内に配置されており、
    　前記３つ以上の検知部うちの１つの検知部の幾何中心が、前記検知領域の幾何中心と重なり、
    　残りの検知部のうちの１つの検知部の幾何中心が、前記検知領域の中心を通過する第１の直線上に位置し、
    　前記残りの検知部のうちの他の１つの検知部の幾何中心が、前記検知領域の中心を通過
    し、かつ、前記第１の直線に直交する第２の直線上に位置し、
    前記第１電極及び前記第２電極の前記一方の面積が、前記他方の面積の５分の１以上、３分の２以下であり、
    平面視において、前記第１電極及び前記第２電極の前記一方の面積が、０．００５ｍｍ２以上１．５ｍｍ２以下であり、
    前記第１電極及び前記第２電極の厚さが、０．０１μｍ以上１０μｍ以下であり、
    前記第１感圧層及び前記第２感圧層の厚さが、１μｍ以上１００μｍ以下である請求項１に記載の応力センサ。
  9. 　第１基材上に３つ以上の第１電極を形成する工程と、
    　前記第１電極の各々を覆うように前記第１電極と同数の第１感圧層を形成し、前記第１電極上に前記第１感圧層が積層された３つ以上の第１検知部構成物を形成する工程と、
    　第２基材上に前記第１電極と同数の第２電極を形成する工程と、
    　前記第２電極の各々を覆うように前記第１電極と同数の第２感圧層を形成し、前記第２電極上に前記第２感圧層が積層された、前記第１検知部構成物と同数の第２検知部構成物を形成する工程と、
    　前記第１検知部構成物の各々と前記第２検知部構成物の各々とが対向するように、前記第１基材及び前記第２基材を対向させ、前記第１検知部構成物及び前記第２検知部構成物を取り囲む領域に設けた接着層を介して、前記第１基材及び前記第２基材を貼り合わせる工程とを備え、
    　前記第１電極を形成する工程において、前記検知部の数をｎとしたとき、前記検知領域の幾何中心を通る任意の直線上に存在する前記検知部の数が１以上（ｎ－１）以下となるように前記第１電極を形成し、
    　前記第２電極を形成する工程において、全ての前記第２電極の配置が全ての前記第１電極の配置と鏡像関係となるように前記第２電極を形成し、
    　前記第１電極及び前記第２電極の一方の面積が他方の面積より小さく、かつ、前記第１電極及び前記第２電極の重なり面積が、前記第１電極及び前記第２電極の前記一方の面積と等しくなるように前記第１電極及び前記第２電極を形成する、応力センサの製造方法。
  10. 　第１基材と、
    　前記第１基材の一方面に設けられる複数の第１積層体と、
    　前記第１基材の前記一方面と対向する第２基材と、
    　前記第２基材の前記第１基材と対向する面に設けられ、前記第１積層体の各々と対向する複数の第２積層体と、
    　前記第１積層体及び前記第２積層体を取り囲むように設けられ、前記第１基材及び前記第２基材の対向する面同士を接着する接着層とを備え、
    　前記第１積層体の各々は、前記第１基材側から順に、第１電極及び第１樹脂層を有し、
    　前記第２積層体の各々は、前記第２基材側から順に、第２電極及び第２樹脂層を有し、
    　前記第１積層体の高さ及び前記第２積層体の高さの和ｄ１と、前記接着層の厚みｄ２との比ｄ１／ｄ２が１．１～５．０であり、
    　前記第１基材の面方向における前記第１積層体の外周縁から前記接着層までの最短距離、及び、前記第２基材の面方向における前記第２積層体の外周縁から前記接着層までの最短距離の最小値ｄ３が０．７５～３．７５ｍｍである、応力センサ。
  11. 　前記第１樹脂層と前記第２樹脂層との接触面積に応じて変化する前記第１電極と前記第２電極間の電気抵抗値に基づいて圧力を検出する、請求項１０に記載の応力センサ。
  12. 　１組の前記第１積層体及び前記第２積層体を用いて検出される電気抵抗値と、他の一組の前記第１積層体及び前記第２積層体を用いて検出される電気抵抗値との差に基づいて、せん断応力を検出する、請求項１０または１１に記載の応力センサ。
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