JPH1078357A

JPH1078357A - 感圧抵抗素子

Info

Publication number: JPH1078357A
Application number: JP8234396A
Authority: JP
Inventors: Junji Hashida; 淳二橋田
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1996-09-04
Filing date: 1996-09-04
Publication date: 1998-03-24
Also published as: US5948990A; DE19738531C2; DE19738531A1

Abstract

(57)【要約】【課題】電極パターンを変更することで容易に所望の
感圧特性を得られる感圧抵抗素子を提供する【解決手段】対向配置された２枚の絶縁基板１，２
と、絶縁基板１，２間に介在され、絶縁基板の平面方向
に所定の抵抗を有する感圧導電体３と、２枚の絶縁基板
１，２の対向面の一方もしくは両方に、平面的に見て重
ならないように形成した２つの電極パターンａ，ｂとを
備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、感圧導電体を有し
て、押圧力に応じて接触抵抗値を変化させて圧力を検出
する感圧抵抗素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の感圧抵抗素子は、各種圧
力センサー、あるいはキーボードスイッチ、自動ドアの
スイッチ、圧力接点スイッチとして広く用いられてい
る。図１１は従来の感圧抵抗素子を示す説明図である。
図１１において、５０は上部フィルム、５１は下部フィ
ルム、５２は下部フィルム５１に形成されたＡｇ電極パ
ターン、５３は上部フィルム５０にＡｇパターン５２に
対向して形成されたＡｇ電極パターン、５４はＡｇ接点
パターン５３上に塗布されて形成された感圧導電体であ
る。そして、Ａｇ電極パターン５２と感圧導電体５４と
が接するように下部フィルム５１と上部フィルム５０が
載置されている。この感圧導電体５４は、絶縁性のゴム
材料からなるエラストマに導電粒子を混入して形成され
ている。したがって、感圧導電体５４は押圧力がかかっ
て圧縮されると次第に感圧導電体５４内の導電粒子の間
隔が狭くなって抵抗値が低下していくものである。つま
り、圧力が増加するとともに感圧導電体５４の抵抗値が
低下していくという、感圧特性を得られるものである。

【０００３】このような従来の感圧抵抗素子は、上部フ
ィルム５０が押圧されると、一対のＡｇ接点パターン５
２，５３間に位置する感圧導電体５４が圧縮される。こ
の時の抵抗値を一対のＡｇ接点パターン５２，５３より
検出することで、抵抗値に対応する圧力を感圧特性のグ
ラフから読み取れる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記従来例
では、感圧特性が感圧導電体の材料次第で変動するが、
ある材料を使用して得られている押圧力と抵抗値の感圧
特性から別の押圧力と抵抗値の感圧特性に変更する場
合、感圧導電体の材料を変えなければならないので、感
性特性のバラエティに対応するのが難しかった。また、
感圧導電体を印刷で形成する方がコストを低減できる
が、感圧導電体の膜厚によって抵抗値の変化特性が変動
するので、印刷では所望の押圧力と抵抗値の変化特性を
得るのが難しかった。

【０００５】本発明の第１の課題は、電極パターンを変
更することで容易に所望の感圧特性を得られる感圧抵抗
素子を提供することである。

【０００６】本発明の第２の課題は、絶縁性粒子の突出
量によっても感圧特性を変えることができて、感圧特性
のバラエティを容易に一層増やすことができる感圧抵抗
素子を提供することである。

【０００７】本発明の第３の課題は、２つの電極パター
ンを一方の絶縁基板に設けたので、両絶縁基板にそれぞ
れ設ける場合に比べ、製造工程が簡略化でき、また、電
極パターンと感圧導電体とは何れも絶縁性粒子が導電膜
より突出されてあるので、感圧特性を出すパラメータを
多くすることができ、それぞれの突出量を調整すること
によって、特に、加圧初期における感圧特性の設定の自
由度が増すことができる感圧抵抗素子を提供することで
ある。

【０００８】本発明の第４の課題は、製造工程を簡略化
でき、感圧特性のバラツキを抑えることができる感圧抵
抗素子を提供することである。

【０００９】本発明の第５の課題は、２つの電極パター
ンの平面的なずれ量によって感圧特性を変えられ、ま
た、絶縁性粒子の突出量によっても感圧特性を変えるこ
とができて、感圧特性のバラエティを一層増やすことが
でき、また、製造工程を簡略化できる感圧抵抗素子を提
供することである。

【００１０】本発明の第６の課題は、印刷等の容易な手
段により導電膜を形成することができる感圧抵抗素子を
提供することである。

【００１１】本発明の第７の課題は、生産性に優れ、コ
ストの低減を図ることができる感圧抵抗素子を提供する
ことである。

【００１２】本発明の第８の課題は、感圧抵抗素子にス
イッチ機能を持たせることができる感圧抵抗素子を提供
することである。

【００１３】本発明の第９の課題は、圧力の分布状態を
検出することができる感圧抵抗素子を提供することであ
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前記第１の課題は、対向
配置された２枚の絶縁基板と、前記絶縁基板間に介在さ
れ、前記絶縁基板の面内方向に所定の抵抗を有する感圧
導電体と、前記２枚の絶縁基板の対向面の一方もしくは
両方に、平面的に見て重ならないように形成した２つの
電極パターンとを備えた第１の手段により解決される。

【００１５】前記第２の課題は、前記第１の手段におい
て、前記絶縁基板の少なくとも一方はフレキシブルな基
板からなり、前記電極パターンを形成した前記絶縁基板
と対向する側の絶縁基板の一方あるいは両方の絶縁基板
に前記感圧導電体を形成し、前記感圧導電体は導電膜を
ベースとし、この導電膜より絶縁性粒子が突出するもの
である第２の手段により解決される。

【００１６】前記第３の課題は、前記第２の手段におい
て、前記２つの電極パターンは、前記絶縁基板の一方の
絶縁基板の対向面に形成され、かつ絶縁性粒子がその表
面より突出する導電膜からなるパターンである第３の手
段により解決される。

【００１７】前記第４の課題は、前記第２の手段におい
て、前記２つの電極パターンは、前記絶縁基板の一方の
絶縁基板の対向面に同時に形成されたパターンである第
４の手段により解決される。

【００１８】前記第５の課題は、少なくとも一方がフレ
キシブルであり、抵抗体を介して対向配置された２枚の
絶縁基板と、前記２枚の絶縁基板の一方の絶縁基板の対
向面に、平面的に見て重ならないように形成した２つの
電極パターンとを備え、前記電極パターンは導電膜をベ
ースとし、この導電膜より絶縁性粒子が突出するパター
ンからなる第５の手段により解決される。

【００１９】前記第６の課題は、前記第２の手段ないし
第５の手段のいずれかにおいて、前記絶縁性粒子の粒径
をその絶縁性粒子が埋設される前記導電膜の膜厚よりも
大きく設定した第６の手段により解決される。

【００２０】前記第７の課題は、前記第６の手段におい
て、前記導電膜は印刷により形成された第７の手段によ
り解決される。

【００２１】前記第８の課題は、前記第１の手段ないし
第７の手段のいずれかにおいて、前記２枚の絶縁基板
を、間隔を持たせて積層配設した第８の手段により解決
される。

【００２２】前記第９の課題は、前記第８の手段におい
て、前記電極パターンを有する感圧部を、複数、分散配
置した第９の手段により解決される。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
〜図１０に基づいて説明する。まず、本発明の第１の実
施の形態について図１〜図５を参照して説明する。図１
は本発明の第１の実施の形態の要部縦断面図、図２は本
発明の第１の実施の形態の等価回路を示す回路図、図３
(a),(b)は電極パターンの変形例を示す平面図、図４
(a),(b),(c),(d)は本発明の第１の実施の形態の動作状
態を微視的に表す説明図、図５は本発明の第１の実施の
形態における電極パターン間距離（パターン間ギャッ
プ）による抵抗−圧力特性図である。

【００２４】本第１の実施の形態は、電極パターンにも
粒径の大きな絶縁性粒子を混ぜたもので、両絶縁基板間
にスペーサは用いないタイプである。

【００２５】図１において、１は上部フィルム(ベース
フィルム)、２は下部フィルム(ベースフィルム)、３は
感圧導電体(抵抗体)、ａ1，ａ2は第１の電極パターン、
ｂ1，ｂ2は第２の電極パターン、ｄはパターン間ギャッ
プである。上部フィルム１は板厚が75ないし125μmの可
撓性を有するＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等
の絶縁性フィルムを用いており、この上部フィルム１の
下面には、ベタ塗り状態で感圧導電体３が印刷形成され
ている。この感圧導電体３は、図４に示すように、その
塗膜の表面から絶縁性粒子４，４…が多数突出してお
り、また感圧導電体３自身の面内方向に所定の抵抗値
(比抵抗で30〜100Ω・cm程度)を有する導電膜（抵抗
膜）である。

【００２６】この感圧導電体３の形成方法としては、絶
縁性粒子として、例えば、粒径10から12μmの絶縁性の
ガラス球４，４…をカーボンブラック及びカーボングラ
ファイト等の導電性(抵抗性)材料とバインダ(例えばフ
ェノール樹脂)とともに有機溶剤に混ぜて、インク状と
し、このインクをベースフィルム１に12ないし15μm程
度の膜厚でスクリーン印刷した後、これを焼成処理する
方法がある。このように焼成処理(加熱処理)することに
より、溶剤が揮発し、膜厚が薄くなってガラス球からな
る絶縁性粒子４，４…がインクが乾燥してなる塗膜の表
面より２〜５μm突出する。なお、ガラス球４，４…以
外の材料はガラス球４に比べて極めて小さいので、ガラ
ス球４，４…以外の材料が塗膜の表面より突出すること
はない。また、感圧導電体３の面内方向における抵抗
(比抵抗)は混入される材料の配合比で変えられる。な
お、感圧特性は、ギャツプｄの他、絶縁性粒子４，４…
の含有率(体積比で、５ないし45％vol．が適当である)
や突出量で変わる。

【００２７】なお、感圧導電体３の形成方法において、
印刷を複数回行い、最後の印刷時のみ絶縁性粒子４，４
…を混ぜたインクを用いることにより、全体の膜厚や絶
縁性粒子４，４…の突出量をより精度良く制御すること
もできる。この絶縁性粒子４，４…の粒径は２〜20μm
程度の大きさをとることができるが、粒径が数μmと小
さい場合に、この方法は適している。

【００２８】下部フィルム２も上部フィルム１と同程度
の板厚のＰＥＴ等の絶縁性フィルムを用いているが、下
部フィルム２は必ずしも可撓性である必要はなく、感圧
抵抗素子の使用目的に応じて下部フィルム２の下側に金
属板や合成樹脂基板等の下部フィルム２よりも硬い補強
板を敷設する。

【００２９】この下部フィルム２上には、平面的に見て
重ならないように第１の電極パターンａ1，ａ2と第２の
電極パターンｂ1，ｂ2が形成されており、各電極パター
ンａ1，ｂ1，ａ2，ｂ2はそれぞれ同一のギャップｄだけ
離れている。これらの電極パターンａ，ｂは、図３(ａ)
に示す等間隔の渦巻形状とした電極パターンａ，ｂ、ま
たは図３(ｂ)に示す櫛歯形状とした電極パターンａ1，
ａ2，ａ3（以下、ａ1，ａ2，ａ3を分けて説明する必要
がない場合は、これらを総称して電極パターンａとい
う），電極パターンｂ1，ｂ2，ｂ3（以下、ｂ1，ｂ2，
ｂ3を分けて説明する必要がない場合は、これらを総称
して電極パターンｂという）、あるいは図示していない
が中心から離れるにつれて中心と電極パターンとの間隔
を広げた渦巻形状やその他の形態でもよい。

【００３０】この電極パターンａ，ｂは銀パターンであ
り、その比抵抗は上部フィルム１に形成されている感圧
導電体３と比べて極めて小さく、例えば、0.2〜２Ω・c
m程度である。また、電極パターンａ，ｂの表面からは
ガラス球等の絶縁性粒子４，４…が同じく２〜５μm突
出している。なお、この第１の電極パターンａと第２の
電極パターンｂとは同時にスクリーン印刷により形成さ
れ、その形成方法は感圧導電体３とは同様であるが、電
極パターンａ，ｂを印刷するインクにカーボンブラック
やカーボングラファイトの代わりに銀粉末が含まれてい
る点が異なる。しかしながら、銀の腐食を防止するため
に電極パターンａ，ｂの導電性を損なわない程度にイン
クにカーボンを混ぜてもよい。さらに、銀パターンの上
に腐食防止用のカーボンパターンを積層して印刷形成
し、カーボンパターンを構成するインクのみに絶縁性粒
子４，４…を混ぜたインクを用いるようにすることもで
きる。

【００３１】電極パターンａ，ｂのパターン幅は、この
実施の形態では、いずれも1.4mmで、ギヤップｄにより
感圧特性が変えられる。このギヤップｄを幾らに設定す
るかは目的や用途次第であるが、mmオーダーとしてい
る。

【００３２】また、本第１の実施の形態では図示してい
ないが、この電極パターンａ，ｂは下部フィルム２の端
部まで引き回しされており、この端部から抵抗値を取り
出している。なお、この端部は必要に応じてコネクタに
接続される。

【００３３】このように構成された下部フィルム２と上
部フィルム１は、図１に示すように、感圧導電体３と電
極パターンａ，ｂとが向き合うように積層されて感圧抵
抗素子が得られる。そして、この上部フィルム１の上か
ら圧力を加えると第１と第２の電極パターンａ，ｂ間の
抵抗値が図５に示すように変化する。

【００３４】この図１に示す構成の等価回路を図２に示
してあるが、説明をわかりやすくするために、第１及び
第２の電極パターンａ，ｂが２本の例を示している。図
２にて、Ｒａnｂmはａnとｂmの電極パターン間における
感圧導電体の抵抗(導通抵抗)、Ｒｃａnは電極パターン
ａnと感圧導電体間の接触抵抗、Ｒｃｂmは電極パターン
ｂmと感圧導電体間の接触抵抗である（ただし、n，mは
１または２）。なお、電極パターンの導通抵抗は感圧導
電体の導通抵抗に比べ十分小さいため等価回路に入れて
いない。

【００３５】図２の等価回路図において、Ｒｃａ1やＲ
ｃｂ1などは図４から明らかなような接触抵抗であり、
これは圧力により理想的には無限大から０まで変化す
る。また、Ｒａ1ｂ1は電極パターンａ1とｂ1間に位置す
る感圧導電体３の導通抵抗であり、感圧導電体３の導通
抵抗はギャツプｄに比例し、ギャツプｄが定まれば圧力
によって変化しない。図２に他の符号を付して図示した
接触抵抗や導通抵抗についても同様である。なお、感圧
導電体３の比抵抗によっても感圧導電体３の導通抵抗は
変わる。

【００３６】図５において、感圧導電体３及び電極パタ
ーンａ，ｂの膜厚が７〜10μm、絶縁性粒子４の平均粒
径が10〜12μm、絶縁性粒子含有率(塗膜状態における固
形分中の体積の割合)が感圧導電体３、電極パターン
ａ，ｂともに26.2％vol．(体積％)で、感圧導電体３の
上記膜厚における面積抵抗が60kΩ・□(これを感圧導電
体の膜厚が10μmとして比抵抗に換算すると、60Ω・cmと
なる)、パターン幅が1.4mmのときのもので、ギャツプｄ
を2.5mmとした場合のデータを●印で、1.5mmとした場合
のデータを■印で示してある。縦軸は第１の電極パター
ンａと第２の電極パターンｂ間の抵抗値(kΩ)、横軸は
上部フィルム１に加える圧力(kgf／cm²)である。

【００３７】この図５から明らかなように、ギャツプｄ
が小さい程同じ圧力時の抵抗値は低くなるが、その差は
圧力が高くなる程小さくなっていく傾向がみられ、圧力
を無限大とし、接触抵抗が０となると原理的にはその差
は電極パターンａ，ｂ間における感圧導電体３自身の抵
抗値の差だけとなる。

【００３８】なお、この第１の実施の形態では、電極パ
ターンａ，ｂ形状を図３(a)に示したような渦巻状と
し、渦巻の大きさを約25mm角として測定を行ったが、電
極パターンａ，ｂの比抵抗が感圧導電体３の比抵抗に比
べて極めて小さいため、電極パターンａ，ｂのサイズや
比抵抗は無視でき、これらは感圧特性には大きな影響を
及ぼさない。換言すれば、感圧特性はギャツプｄの関数
となっている。

【００３９】図５のような特性が得られるのは、電極パ
ターンａ1，ａ2，ｂ1，ｂ2のうちの電極パターンａ1の
１本のみを拡大して示す図４(a)〜(d)より明かなよう
に、微視的に見て絶縁性粒子４，４…によって離されて
いる感圧導電体３と電極パターンａ1（図４(a)参照）と
が、上部フィルム１を押圧する圧力によって図４(b)→
(c)→(d)と徐々に接触していくためである。すなわち、
圧力（加圧）によって、電極パターンａと感圧導電体３
との接触面積が広くなり、これにより接触抵抗が小さく
なっていくことによる。

【００４０】このように、同一面に第１と第２の電極パ
ターンａ，ｂを形成した第１の実施の形態（ないし後述
する第２，第３の実施の形態）では第１と第２の電極パ
ターンａ，ｂと感圧導電体３と面接触しやすくなるの
で、絶縁性粒子４が確実に作用して感圧特性がきれいに
（理論通りに）出やすいという長所がある。

【００４１】なお、本第１の実施の形態では感圧導電体
３と電極パターンａ，ｂとを非操作時にも接触しうる状
態にしてあるが、後述する第２の実施の形態のように、
スペーサによって感圧導電体３と電極パターンａ，ｂと
を非操作時に必ず離間させるようにしてもよい。また、
電極パターンにガラス球をいれず、感圧導電体側から突
出する絶縁性粒子のみによって上記感圧特性を出すよう
に構成してもよい。また、絶縁性粒子は、ガラスである
必要はなく、セラミックなどでもよく、また粒径は所望
の感圧特性により決定されるが、印刷性を考慮すると20
μm以下とするのがよい。また、形状は球の他、繊維状
(柱状)や不定形でもかまわないが、球状が突出量を最も
コントロールしやすく好ましい。

【００４２】次に、本発明の第２の実施の形態について
図６及び図７を参照して説明する。図６は本発明の第２
の実施の形態の要部縦断面図、図７は本発明の第２の実
施の形態の上部フィルムを取り外して示す平面図であ
る。

【００４３】本第２の実施の形態は、前記第１の実施の
形態との主な相違点は次の通りである。なお、前記第１
の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説
明を省略してある。本第２の実施の形態では、第１の電
極パターンａ（ａ1，ａ2，ａ3），第２の電極パターン
ｂ（ｂ1，ｂ2，ｂ3）も自身の面内方向（パターンの引
き回し方向）に固有の抵抗値を有し、その表面から絶縁
性粒子４，４…（図示せず）が突出する感圧導電体であ
り、電極パターンａ，ｂが上部フィルム１に形成の感圧
導電体３とスペーサ６の開口７内で対向しているタイプ
である。

【００４４】すなわち、本第２の実施の形態では、下部
フィルム２に同時に印刷形成した電極パターンａ，ｂ
に、上部フィルム１に印刷形成した感圧導電体３と同程
度の比抵抗を有する感圧導電体を用いている。この電極
パターンａ，ｂと感圧導電体３とが平面的に分散された
５箇所で対向するように配設されることにより、感圧部
８，８…が５つ構成されて圧力の分布を検出できる。

【００４５】５つの感圧部８，８…における第１の電極
パターンａを共通のコモンパターン９に接続し、第２の
電極パターンｂは独立して配線パターン１０につなげら
れており、合計６本の配線パターン９，１０，１０…が
引き出し部（接続部）１１まで引き回されている。な
お、配線パターン９，１０，１０，…は電極パターン
ａ，ｂと同時に印刷形成することができる。

【００４６】感圧部８，８…に対応した５つの開口７，
７…を有するスペーサ６を、上部フィルム１と下部フィ
ルム２間に介在させてある。そして、スペーサ６の開口
７，７…（感圧部８）内で感圧導電体３と電極パターン
ａ，ｂが非操作時に確実に離れて対向するようになって
いる。

【００４７】スペーサ６は板厚50ないし100μmのＰＥＴ
等の可撓性を有する絶縁性フィルムからなり、または、
上部、下部フィルム１，２の少なくとも一方のフィルム
に印刷形成したレジスト層からなり、後者の場合の膜厚
は10〜50μm程度である。絶縁性フィルムの場合、図示
せぬ両面粘着テープや接着剤によりフィルム同士が一体
化されており、レジスト層の場合にも、図示せぬ両面粘
着テープや接着剤等のの手段で上部フィルム１と下部フ
ィルム２が一体化されている。

【００４８】上部フィルム１に形成されたベタ塗り状態
の感圧導電体３，３…は電極パターンａ，ｂが占める面
積より大きくかつスペーサ６の各開口７内にそれぞれ納
まるようなサイズに設定してある。これにより、上部フ
ィルム１とスペーサ６との密着性を高めるとともに、不
所望な外力が加わった際、接着剤等に引きずられて感圧
導電体３が上部フィルム１から剥がれるのを防止するた
めである。特に、感圧導電体３はその表面から絶縁性粒
子４（図示せず）が突出しているので、前者の効果が大
きい。

【００４９】なお、上記以外の構成は基本的に前記第１
の実施の形態と同様である。すなわち、感圧導電体（電
極パターンの材料としても）３の膜厚や材料は前記第１
の実施の形態と同じである。また、電極パターンａ，ｂ
は、その材料に感圧導電体３と同じものを使用している
点で異なるが、その膜厚やサイズは第１の実施の形態の
ものと同じである。したがって、本第２の実施の形態に
あっても、前記図４(a)〜(d)に示す前記第１の実施の形
態と同様に、圧力により絶縁性粒子４同士が接触し始め
る状態から図４(d)に示すように電極パターンａ，ｂと
感圧導電体３との接触面積が広くなっていき、コモンパ
ターン９と配線パターン１０，１０…間で得られる抵抗
値は圧力が大きくなるにつれて小さくなっていく傾向を
示す。

【００５０】また、電極パターンａ，ｂは図７に示した
櫛歯状に限定されず、前記第１の実施の形態同様に渦巻
形状や他の形態でもよい。

【００５１】このような前記第１及び第２の実施の形態
にあっては、少なくとも一方がフレキシブルであり、表
面より絶縁性粒子４が突出する感圧導電体（抵抗体）３
を介して対向配置にされた２枚の絶縁基板１，２と、絶
縁基板１，２の一方の絶縁基板２の対向面に、平面的に
見て重ならないように形成した２つの電極パターンａ，
ｂとを備え、電極パターンａ，ｂは導電膜をベースと
し、この導電膜より絶縁性粒子４が突出するパターンか
らなるため、２つの電極パターンａ，ｂの平面的なずれ
量（ギャップｄ）によって感圧特性を変えられるので、
容易に所望の感圧特性を得られ、また、感圧導電体３と
電極パターンａ，ｂからそれぞれ突出する絶縁性粒子４
の突出量によっても感圧特性を変えることができるの
で、感圧特性のバラエティを一層増やすことができる。
また、２つの電極パターンａ，ｂを一方の絶縁基板２に
設けたので、両絶縁基板１，２にそれぞれ設ける場合に
比べ、製造工程を簡略化できる。さらに、２つの電極パ
ターンａ，ｂを一方の絶縁基板２に同時に印刷形成して
設けたので、感圧特性を決定する最大の要因である電極
パターンａ，ｂの平面的なずれ量（ギャップｄ）は印刷
形成時の印刷マスクの精度により定まる。したがって、
後述する第４の実施の形態で示すように、電極パターン
ａと電極パターンｂを異なる絶縁基板１，２にそれぞれ
形成し、両絶縁基板１，２を積層する場合には、積層
（組立て）時に、ずれ量（ｄ）が所望の量から変わって
しまい感圧特性にバラツキを生ずる要因となるが、同一
基板に同時形成した場合には、そのようなことはなく、
多数の感圧抵抗素子を生産してもずれ量が変わることに
起因する感圧特性のバラツキを抑えることができる。ま
た、前記第２の実施の形態にあっては、２枚の絶縁基板
１，２を、間隔を持たせて積層配設したため、感圧抵抗
素子に予定の荷重が加わっているか否かを判断するスイ
ッチ機能を持たせることができる。また、電極パターン
ａ，ｂを有する感圧部８を、複数、分散配置したため、
圧力の分布状態を検出することができる。

【００５２】次に、本発明の第３の実施の形態について
図８を参照して説明する。図８は本発明の第３の実施の
形態の要部縦断面図である。なお、前記前記第２の実施
の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省
略する。

【００５３】本第３の実施の形態の前記第２の実施の形
態と異なる点は、上部フィルム１に形成された抵抗体１
２が感圧導電体でなく、粒径の大きな絶縁性粒子を含ん
でいない一般的な印刷抵抗体である点である。本第３の
実施の形態においても、前記第２の実施の形態と同様、
電極パターンａ，ｂ自身が面内方向に所定の抵抗値を有
し、その表面から絶縁性粒子４が突出されており、この
絶縁性粒子４（図示せず）により圧力に応じて抵抗体１
２との間の接触状態(接触抵抗)を変化させ、感圧特性を
得るものである。なお、第１の電極パターンａ（ａ1，
ａ2，ａ3）と第２の電極パターンｂ（ｂ1，ｂ2，ｂ3）
とは下部フィルム２に同時に印刷形成されている。

【００５４】上部フィルム１に形成された抵抗体１２
は、膜厚が７〜10μmで、比抵抗は所望の感圧特性で定
められるが、目安として40〜100Ω・cm程度が印刷抵抗と
して一般的である。

【００５５】なお、電極パターンａ，ｂは、自身の面内
方向に上部フィルム１に形成した抵抗体１２と同程度の
比抵抗を有するものである必要はなく、前記第１の実施
の形態に示したような比抵抗が抵抗体１２と比べて極め
て小さい銀パターンとし、この銀パターンの表面より絶
縁性粒子４，４…を突出するものでもよい。また、この
第３の実施の形態も前記第２の実施の形態と同じように
スペーサ６が設けられている。この第３の実施の形態に
あっても前記第２の実施の形態と同様の作用効果を奏す
る。ただし、抵抗体１２に絶縁性粒子が含まれていない
ので、その分だけ前記第１及び第２の実施の形態に比べ
て感圧特性のバラエティを出すのに制限を受けるが、電
極パターンａ，ｂに含まれる絶縁性粒子４の突出量や含
有率により感圧特性は十分調整できるので、実用上は問
題とならない。

【００５６】次に、本発明の第４の実施の形態について
図９〜図１０を参照して説明する。図９は本発明の第４
の実施の形態の要部縦断面図、図１０は本発明の第４の
実施の形態の等価回路を示す回路図である。なお、前記
実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明
を省略する。

【００５７】本第４の実施の形態では、上部フィルム１
と下部フィルム２に平面的に見て重ならないようにそれ
ぞれ電極パターンａ，ｂを形成し、少なくとも何れか一
方の電極パターンａまたはｂ上に感圧導電体３を形成し
たタイプである。なお、この第４の実施の形態も図示し
ていないがスペーサ６が使用されている。

【００５８】すなわち、第４の実施の形態の、前記各実
施の形態との最大の相違点は、電極パターンａ1〜ａ3，
ｂ1〜ｂ3が上部及び下部のフィルム１，２にそれぞれ形
成されている点であり、両電極パターンａ1〜ａ3，ｂ1
〜ｂ3は平面的に見て重ならないように（櫛歯あるいは
渦巻形状等に）銀パターンにより印刷形成されている点
である。

【００５９】下部フィルム２の電極（銀）パターンａ1
〜ａ3は前記第１の実施の形態と同様である。すなわ
ち、膜厚が７〜10μmで、その表面から絶縁性粒子４，
４…（図示せず）が突出している。また比抵抗も同じ程
度で、カーボンを腐食対策のために混ぜてもよい。

【００６０】上部フィルム１に形成されている電極パタ
ーン（第２の電極パターン）ｂ1〜ｂ3は絶縁性粒子が混
入されていない点だけが、下部フィルム２の電極パター
ン（第１の電極パターン）ａ1〜ａ3と異なる。これは上
部フィルム１の電極パターンｂ1〜ｂ3に絶縁性粒子を混
入させても、電極パターンｂ1〜ｂ3上に感圧導電体３を
重ねて印刷形成するので、混入させる意味がないためで
ある。

【００６１】上部フィルム１の電極パターンｂ1〜ｂ3上
を覆うようにベタ塗り状態で感圧導電体３が印刷形成さ
れており、この感圧導電体３は前記第１の実施の形態と
同様である。すなわち、感圧導電体３の膜厚は７〜10μ
mで、比抵抗が60Ω・cm程度のもので、形成方法も同じ
で、第２の電極パターン（銀パターン）ｂ１〜ｂ3の印
刷、焼成の後、前記第１の実施の形態で説明した形成方
法で行う。この形成方法より理解できるように図９で
は、感圧導電体３をフラットに記載してあるが、実際に
は、電極パターンｂ1〜ｂ3の有無で凹凸が生じる。つま
り電極パターンｂ1〜ｂ3のある所ではないところに比べ
て感圧導電体３が凸となっている。そして、凸間の凹の
位置に下部フィルム２の電極パターン（第１の電極パタ
ーン）ａ1〜ａ3が配置される構成としたため、第１の電
極パターンａ1〜ａ3の上面部分よりも上面のエッジ部分
が感圧導電体３と接触しやすくなるので、感圧導電体３
との接触の際に絶縁性粒子４，４…が十分作用せず、図
４のような感圧特性がきれいに出にくくなる虞れがあ
る。

【００６２】しかしながら、これは第２の電極パターン
ｂ1〜ｂ3と感圧導電体３との間に絶縁性粒子４を含まな
い膜厚10ないし20μm抵抗体層（中間層）を印刷形成す
ることで、感圧導電体３をフラットに近づけて形成する
ことができて感圧特性をきれいに出すことができる。な
お、この場合には、感圧導電体３及び中間層とも比抵抗
を180〜200Ω・cmとするとよい。

【００６３】この第４の実施の形態の等価回路を図１０
に示してある。図１０において、Ｒａnｂmはａnとｂmの
電極パターン間における感圧導電体３の導通抵抗、Ｒｃ
ａnは電極パターンａnと感圧導電体３間の接触抵抗であ
る（ただし、n，mは１または２または３）。なお、電極
パターンの導通抵抗は感圧導電体３のそれに比べ十分小
さいため等価回路に入れていない。

【００６４】なお、図１０の等価回路では、電極パター
ンの抵抗値は感圧導電体３と比べて極めて小さいため、
無視（０Ωと）している。また、より正確には、電極パ
ターンａ1と電極パターンｂ2及びｂ3との間における感
圧導電体３の導通抵抗も存在するが、電極パターンの比
抵抗が極めて小さいためにｂ1,ｂ2,ｂ3は実質的に導通
状態であるため、ａ1に最も近いｂ1との導通抵抗のみを
考慮すればよく、ａ1とｂ2及びｂ3との導通抵抗は説明
を簡単にするため無視した。すなわち、電極パターンの
比抵抗が感圧導電体に比べて極めて小さく無視できる場
合、導通抵抗は実質的に最も近い電極パターン間のもの
となるので、電極パターンａ1と電極パターン群ｂ1,ｂ
2,ｂ3との導通抵抗はａ1とｂ1間の導通抵抗となる。ま
た同様に、電極パターンａ2とｂ3間及び電極パターンａ
3とｂ1間の導通抵抗も無視して等価回路を記載してあ
る。

【００６５】この第４の実施の形態においても、上部フ
ィルム１に加えられる圧力に応じて、電極パターンａ1
〜ａ3と感圧導電体３との間の接触抵抗は小さくなり、
よって電極パターンａと電極パターンｂ間の抵抗値（Ｒ
out）も徐々に小さくなっていく。そして、ギャップｄ
が小さいほど同じ圧力時の抵抗値（Ｒout）は低くなる
が、その差は圧力が高くなる程小さくなっていく傾向は
図５に示したものと同様である。

【００６６】なお、下部フィルム２の第１の電極パター
ン（銀パターン）ａ1〜ａ3は、絶縁性粒子４を必ずしも
突出させる必要はなく、上部フィルム１の感圧導電体３
から突出する絶縁性粒子４により感圧特性を得ることが
できる。また、下部フィルム２の第１の電極パターンａ
1〜ａ3上にも上部フィルム１に形成したと同じ感圧導電
体３を形成してもよい。

【００６７】また、前記各実施の形態においても、上部
フィルム１と下部フィルム２に形成する各構成部材を逆
に形成してもよい。

【００６８】また、感圧導電体は、上述のものに限定さ
れず、シリコンゴムやブチルゴム等の絶縁性弾性体内に
金属やカーボン等の導電性粒子を多量分散することによ
り、無加圧状態において自身の面内方向に所定の抵抗値
を有するものを用い、圧力によりこの感圧導電弾性体
（ゴム）と電極パターンとの接触状態（接触抵抗）を変
化させるようにすることもできる。この場合には、接触
抵抗の変化に加えて、感圧導電弾性体内の厚さ方向の抵
抗値も変化し、圧力の増加によりやはり電極パターン間
の抵抗値が小さくなる特性が得られる。

【００６９】前述した第１，第２及び第４の実施の形態
にあっては、対向配置された２枚の絶縁基板１，２と、
絶縁基板１，２間に介在され、絶縁基板の平面方向に所
定の抵抗を有する感圧導電体３と、２枚の絶縁基板１，
２の対向面の一方もしくは両方に、平面的に見て重なら
ないように形成した２つの電極パターンａ，ｂとを備え
たため、平面的な電極パターンａ，ｂのずれ量（ギャッ
プｄ）により感圧特性を変えられるので、電極パターン
ａ，ｂを変更することで容易に所望の感圧特性を得られ
る。

【００７０】また、第１，第２及び第４の実施の形態に
あっては、絶縁基板１，２の少なくとも一方はフレキシ
ブルな基板からなり、電極パターンａ，ｂを形成した絶
縁基板１あるいは２と対向する側の絶縁基板２あるいは
１の一方あるいは両方の絶縁基板１，２に感圧導電体３
を形成し、感圧導電体３は導電膜をベースとし、この導
電膜より絶縁性粒子４が突出するものであるため、平面
的な電極パターンａ，ｂのずれ量（ｄ）により感圧特性
を変えられ、また絶縁性粒子４の突出量によっても感圧
特性を変えることができるので、感圧特性のバラエティ
を容易に一層増やすことができる。

【００７１】また、第１及び第２の実施の形態にあって
は、２つの電極パターンａ，ｂは、絶縁基板１，２の一
方の絶縁基板の対向面に形成され、かつ絶縁性粒子４が
その表面より突出する導電膜からなるパターンであるた
め、両絶縁基板１，２にそれぞれ設ける場合に比べ、製
造工程が簡略化でき、また、電極パターンａ，ｂと感圧
導電体３とは何れも絶縁性粒子４が導電膜より突出され
てあるので、感圧特性を出すパラメータをさらに多くす
ることができ、それぞれの突出量を調整することによっ
て、特に、加圧初期における感圧特性の設定の自由度が
増すことができる。

【００７２】また、第１〜第３の実施の形態にあって
は、２つの電極パターンａ，ｂは、絶縁基板１，２の一
方の絶縁基板の対向面に同時に形成されているので、電
極パターンａ，ｂのずれ量（ｄ）は形成時の例えば印刷
マスク等の精度で定まり、ずれ量（ｄ）が組立時に変わ
ってしまうことはなく、感圧特性のバラツキを抑えるこ
とができる。

【００７３】また、第３の実施の形態にあっては、フレ
キシブルな絶縁基板１に抵抗体１２を形成し、この抵抗
体１２を絶縁基板２に平面的に見て重ならないように形
成した２つの電極パターンａ，ｂと対向させ、電極パタ
ーンａ，ｂより絶縁性粒子４を突出させたので、電極パ
ターンａ，ｂのずれ量（ｄ）及び絶縁性粒子４により感
圧特性を変えることができ、電極パターンａ，ｂの製造
工程が簡略化できる。

【００７４】また、いずれの実施の形態においても、絶
縁性粒子４の粒径をその絶縁性粒子４が埋設される導電
膜の膜厚よりも大きく設定し、また、導電膜は印刷によ
り形成されたため、印刷等の容易な手段により導電膜を
形成することができ、生産性の向上を図ることができ
る。

【００７５】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、平面的な
電極パターンのずれ量により感圧特性を変えられるの
で、電極パターンを変更することで容易に所望の感圧特
性を得られる。

【００７６】請求項２記載の発明によれば、平面的な電
極パターンのずれ量により感圧特性を変えられ、また絶
縁性粒子の突出量によっても感圧特性を変えることがで
きるので、感圧特性のバラエティを容易に一層増やすこ
とができる。

【００７７】請求項３記載の発明によれば、２つの電極
パターンを一方の絶縁基板に設けたので、両絶縁基板に
それぞれ設ける場合に比べ、製造工程が簡略化でき、ま
た、電極パターンと感圧導電体とは何れも絶縁性粒子が
導電膜より突出されてあるので、感圧特性を出すパラメ
ータを多くすることができ、それぞれの突出量を調整す
ることによって、特に、加圧初期における感圧特性の設
定の自由度が増すことができる。

【００７８】請求項４記載の発明によれば、２つの電極
パターンを一方の絶縁基板に同時に設けたので、製造工
程が簡略化でき、また、２つの電極パターンのずれ量は
形成時に定まり、組立時には変化しないので、ずれ量が
変わることに起因する感圧特性のバラツキを抑えること
ができる。

【００７９】請求項５記載の発明によれば、２つの電極
パターンの平面的なずれ量によって感圧特性を変えられ
るので、容易に所望の感圧特性を得られ、また、電極パ
ターンからの絶縁性粒子の突出量によっても感圧特性を
変えることができるので、感圧特性のバラエティを一層
増やすことができ、また、２つの電極パターンを一方の
絶縁基板に設けたので、両絶縁基板にそれぞれ設ける場
合に比べ、製造工程を簡略化できる。

【００８０】請求項６記載の発明によれば、印刷等の容
易な手段により導電膜を形成することができる。

【００８１】請求項７記載の発明によれば、感圧抵抗素
子の生産性がよく、コストの低減を図ることができる。

【００８２】請求項８記載の発明によれば、感圧抵抗素
子にスイッチ機能を持たせることができる。

【００８３】請求項９記載の発明によれば、請求項１な
いし請求項８記載の発明による作用効果に加えて、圧力
の分布状態を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の要部縦断面図であ
る。

【図２】本発明の第１の実施の形態の等価回路を示す回
路図である。

【図３】(a),(b)は電極パターンの変形例を示す平面図
である。

【図４】(a),(b),(c),(d)は本発明の第１の実施の形態
の動作状態を微視的に表す説明図である。

【図５】本発明の第１の実施の形態における電極パター
ン間距離による抵抗−圧力特性図である。

【図６】本発明の第２の実施の形態の要部縦断面図であ
る。

【図７】本発明の第２の実施の形態の平面図である。

【図８】本発明の第３の実施の形態の要部縦断面図であ
る。

【図９】本発明の第４の実施の形態の要部縦断面図であ
る。

【図１０】本発明の第４の実施の形態の等価回路を示す
回路図である。

【図１１】従来例を示す説明図である。

【符号の説明】

１絶縁基板（上部フィルム）２絶縁基板（下部フィルム）３感圧導電体（抵抗体）４絶縁性粒子６スペーサ７開口８感圧部１２抵抗体ａ，ａ1〜ａ3 第１の電極パターンｂ，ｂ1〜ｂ3 第２の電極パターンｄギャップ（ずれ量）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対向配置された２枚の絶縁基板と、前記絶縁基板間に介在され、前記絶縁基板の面内方向に
所定の抵抗を有する感圧導電体と、前記２枚の絶縁基板の対向面の一方もしくは両方に、平
面的に見て重ならないように形成した２つの電極パター
ンとを備えたことを特徴とする感圧抵抗素子。
【請求項２】請求項１において、前記絶縁基板の少な
くとも一方はフレキシブルな基板からなり、前記電極パターンを形成した前記絶縁基板と対向する側
の絶縁基板の一方あるいは両方の絶縁基板に前記感圧導
電体を形成し、前記感圧導電体は導電膜をベースとし、この導電膜より
絶縁性粒子が突出するものであることを特徴とする感圧
抵抗素子。
【請求項３】請求項２において、前記２つの電極パタ
ーンは、前記絶縁基板の一方の絶縁基板の対向面に形成
され、かつ絶縁性粒子がその表面より突出する導電膜か
らなるパターンであることを特徴とする感圧抵抗素子。
【請求項４】請求項２において、前記２つの電極パタ
ーンは、前記絶縁基板の一方の絶縁基板の対向面に同時
に形成されたパターンであることを特徴とする感圧抵抗
素子。
【請求項５】少なくとも一方がフレキシブルであり、
抵抗体を介して対向配置された２枚の絶縁基板と、前記２枚の絶縁基板の一方の絶縁基板の対向面に、平面
的に見て重ならないように形成した２つの電極パターン
とを備え、前記電極パターンは導電膜をベースとし、この導電膜よ
り絶縁性粒子が突出するパターンからなることを特徴と
する感圧抵抗素子。
【請求項６】請求項２ないし請求項５のいずれかにお
いて、前記絶縁性粒子の粒径をその絶縁性粒子が埋設さ
れる前記導電膜の膜厚よりも大きく設定したことを特徴
とする感圧抵抗素子。
【請求項７】請求項６において、前記導電膜は印刷に
より形成されたことを特徴とする感圧抵抗素子。
【請求項８】請求項１ないし請求項７のいずれかにお
いて、前記２枚の絶縁基板を、間隔を持たせて積層配設
したことを特徴とする感圧抵抗素子。
【請求項９】請求項８において、前記電極パターンを
有する感圧部を、複数、分散配置したことを特徴とする
感圧抵抗素子。