(57)【要約】【課題】製造が簡単で製造コストが安い荷重センサを提供する。【解決手段】絶縁体からなるフレキシブル基板１の上には、ストレインゲージ２や、その信号を処理する増幅器等の電気部品３が実装され、それらの間がプリント配線４で結合されている。これら実装品を外部から絶縁し保護するために、絶縁体からなる保護膜５が、これら実装品を包み込むように形成されている。このようにして、必要な電気回路部品が実装されたフレキシブル基板２は、接着剤６により基板７に接着されて加重センサが完成する。基板７は多くの場合金属体からなり、少なくともストレインゲージ２の真下の部分は荷重を受けて変形するようになっている。場合によっては、この部分のみが薄く形成される場合もある。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に加わる荷重により当該基板を変形させ、その変形量を歪ゲージにより検出することにより荷重を測定するセンサであって、歪ゲージとそれに付属する電気部品、回路パターンを予め実装した絶縁体からなるフレキシブル基板を、前記基板に接着して構成されていることを特徴とする荷重センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の荷重センサであって、前記フレキシブル基板が、間にグランドパターンを形成する導電体を挟んだ２枚の絶縁体からなり、当該グランドパターンは、スルーホールにより、フレキシブル基板表面に実装されたグランドラインに導通していることを特徴とする荷重センサ。
【請求項３】
請求項１に記載の荷重センサであって、前記フレキシブル基板が、間にグランドパターンを形成する導電体を内蔵するものであり、当該グランドパターンは、スルーホールにより、フレキシブル基板表面に実装されたグランドラインに導通していることを特徴とする荷重センサ。
【請求項４】
請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載の荷重センサであって、前記フレキシブル基板の電気部品の実装される部分に裏打ち基板が設けられていることを特徴とする荷重センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、乗用車におけるシート荷重計等、荷重を測定するセンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車には乗員の安全を確保するための設備としてシートベルトやエアバッグが備えられる。最近では、シートベルトやエアバッグの性能をより向上させるため、乗員の重量（体重）に合わせてそれらの安全設備の動作をコントロールしようという動向がある。例えば、乗員の体重に合わせて、エアバッグの展開ガス量や展開速度を調整したり、シートベルトのプリテンションを調整したりする。
【０００３】
そのためには、シートに座っている乗員の重量を何らかの手段で知る必要がある。そのような手段の一例として、シートレールの４隅に荷重センサ（ロードセル）を配置して、ロードセルにかかる垂直方向荷重を合計することにより乗員の重量を含むシート重量を計測する、との提案がなされている（特開平１１−１１５３号公報、特願平１１−３０４５７９号公報）。
【０００４】
上記のようなシート重量計測装置用の荷重センサとしては、最大計測荷重が５０ｋｇ程度で小型のものが望まれる。そのような荷重センサとしては、荷重を受けてたわむセンサ板に歪ゲージを貼った（あるいは形成した）もの、圧電式のもの、荷重を受けてたわむ弾性部材の変位を静電容量センサで検出するもの等がある。歪ゲージとしては、一般に金属薄膜ゲージが用いられる。この金属薄膜ゲージの製造方法は、以下の通りである。
【０００５】
即ち、樹脂フィルムに張り付けた金属薄膜をエッチングし、配線部と細線からなるゲージ部を形成する。その後、さらに樹脂フィルムでサンドイッチ状に挟み、それをバネ鋼に張り付ける。そして、バネ鋼と金属薄膜の温度係数（温度と線膨張との関係を示す係数）を調整することにより、歪特性と温度係数の優れた荷重センサを構成することができる。
【０００６】
しかしながら、上記のような歪ゲージは、製造工程が複雑であるため、加工コストが高い。また、歪ゲージを精度良く、かつ均一に接着する作業に手間が掛かり、組付けコストが高い。さらに、歪ゲージの出力電圧が小さいため、ノイズシールドや高感度アンプも必要となるのでコスト高の要因となっている。
【０００７】
このような問題点を解決するものとして、特開平２０００−１８０２５５号公報には、本出願人の出願である新しい方式の荷重センサが開示されている。その概要を図５に示す。センサ３０は、母材であるセンサ板（バネ材）３１の上に電気絶縁のための絶縁層（下絶縁層）３２が形成されている。この絶縁層３２の上に配線層３３が選択的に形成されている。
【０００８】
さらに、この配線層３３の上に抵抗層３４が選択的に形成され、ストレインゲージが構成されている。そして、それらの保護膜としての絶縁層（上絶縁層）３５が形成されている。このように、バネ材３１の上に抵抗などの電気回路を直接に積層形成しているので、加工コストや組付けコストを低減でき、さらに耐熱性や耐腐食性を向上できる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
特開平２０００−１８０２５５号公報に記載される荷重センサは、以下のような工程で製造される。まず、バネ材３１の上に絶縁層３２をガラスペーストでスクリーン印刷し、焼成する。次に配線層３３をＡｇ／Ｐｔペーストでスクリーン印刷し、焼成する。次に抵抗層３４をＲｕ系抵抗ペーストでスクリーン印刷し、焼成する。さらに、絶縁層３５をガラスペーストでスクリーン印刷し、焼成する。
【００１０】
このように、特開平２０００−１８０２５５号公報に記載されるような荷重センサの製造には、その製造工程で絶縁層の印刷や回路層の印刷、焼成を何度も繰り返さなければならないという問題があり、製造工程を複雑にしていた。
【００１１】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、製造が簡単で製造コストが安い荷重センサを提供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための第１の手段は、基板に加わる荷重により当該基板を変形させ、その変形量を歪ゲージにより検出することにより荷重を測定するセンサであって、歪ゲージとそれに付属する電気部品、回路パターンを予め実装した絶縁体からなるフレキシブル基板を、前記基板に接着して構成されていることを特徴とする荷重センサ（請求項１）である。
【００１３】
本手段においては、フレキシブル基板の上に予め歪ゲージとそれに付属する電気部品、回路パターンを実装しておき、その後にそのフレキシブル基板を、荷重を受ける基板に接着して荷重センサを構成する。フレキシブル基板への歪ゲージとそれに付属する電気部品、回路パターンの実装は、荷重を受ける基板にこれらの部品を実装するのに比べて簡単に行える。また、この製造工程においては、焼成を必要としない。よって、本手段は、製造が簡単であり、製造コストが安価なものとなる。
【００１４】
前記課題を解決するための第２の手段は、前記第１の手段であって、前記フレキシブル基板が、間にグランドパターンを形成する導電体を挟んだ２枚の絶縁体からなり、当該グランドパターンは、スルーホールにより、フレキシブル基板表面に実装されたグランドラインに導通していることを特徴とするもの（請求項２）である。
【００１５】
本手段においては、２枚の絶縁体の間にグランドパターンを形成する導電体を挟み、一方の絶縁体に形成されたスルーホールによりフレキシブル基板表面に実装されたグランドラインに導通させている。よって、グランドパターンをフレキシブル基板の面積とほぼ同一の面積とすることができ、耐ノイズ性を高めることができる。
【００１６】
前記課題を解決するための第３の手段は、前記第１の手段であって、前記フレキシブル基板が、間にグランドパターンを形成する導電体を内蔵するものであり、当該グランドパターンは、スルーホールにより、フレキシブル基板表面に実装されたグランドラインに導通していることを特徴とするもの（請求項３）である。
【００１７】
本手段は、基本的には前記第２の手段と同様の構成をしているが、グランドパターンを構成する導電体が、完全に絶縁体からなるフレキシブル基板の内部に包み込まれている点が異なっている。これにより、グランドパターンが酸化することが防止され、耐久性が向上する。
【００１８】
前記課題を解決するための第４の手段は、前記第１の手段から第３の手段のいずれかであって、前記フレキシブル基板の電気部品の実装される部分に裏打ち基板が設けられていることを特徴とするもの（請求項４）である。
【００１９】
本手段においては、フレキシブル基板の電気部品の実装される部分に裏打ち基板が設けられているので、電気部品が実装しやすくなる。裏打ち基板が設けられている面は、基板に接着される面とは逆の面であり、裏打ち基板に電気部品が実装されることはいうまでもない。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の例を、図を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態の１例である荷重センサの構成を示す概念図である。絶縁体からなるフレキシブル基板１の上には、ストレインゲージ２や、その信号を処理する増幅器等の電気部品３が実装され、それらの間がプリント配線４で結合されている。これら実装品を外部から絶縁し保護するために、絶縁体からなる保護膜５が、これら実装品を包み込むように形成されている。
【００２１】
このようにして、必要な電気回路部品が実装されたフレキシブル基板２は、接着剤６により基板７に接着されて加重センサが完成する。基板７は多くの場合金属体からなり、少なくともストレインゲージ２の真下の部分は荷重を受けて変形するようになっている。場合によっては、この部分のみが薄く形成される場合もある。
【００２２】
基板７に荷重が加わってこの部分が変形すると、その変形が接着剤６で接合されたフレキシブル基板１上のストレインゲージ２に伝わり、電気信号に変えられる。この電気信号は、増幅器等の電気部品３によって処理された後、図示しない配線を通して、ＣＰＵ等の制御装置に伝送される。
【００２３】
図２に、基板７に接着される前に、フレキシブル基板上に電気回路部品を実装した他の例を示す。図２を始め以下の図において、発明の実施の形態の欄において既に示された図に現われた構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付している。この例に置いては、２枚のフレキシブル基板１の間に、導電体からなる材料７が挟まれ、グランドパターンが形成されている。通常、このグランドパターンの面積はできるだけ大きくされる。そして、このグランドパターンは、上側のフレキシブル基板１に設けられたスルーホール８を通して、プリント配線４のグランドラインに接続されている。このように形成された部材を基板７に接着した場合、グランドパターンが電磁遮蔽材となり、電子回路にノイズが入るのを防止することができる。
【００２４】
図３も、基板７に接着される前に、フレキシブル基板上に電気回路部品を実装した他の例を示す図である。この構成は、図２に示したものと殆ど同じであるが、導電体からなる材料がフレキシブル基板１の中に完全に包み込まれている点が、図２に示したものと異なっている。このようにすることにより、導電性体からなる材料７が酸化されるのを防止することができる。
【００２５】
図４は、基板７に接着される前に、フレキシブル基板上に電気回路部品を実装した、さらに他の例を示す図である。この例においては、増幅器等の電機部品３が実装される部分に、裏打ち基板９が設けられ、その上に電機部品３が実装されている。ＩＣ等の電機部品は、コネクタピン等を有するので、フレキシブル基板１に直接実装するのが困難な場合があるが、裏打ち基板９を介して実装することにより、実装が容易になる。この部分は、ストレインゲージ２が貼り付けられている部分と異なり、変形する必要が無く、逆に変形しない方が好ましいので、裏打ち基板９を設けても何ら不都合なことはない。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、製造が簡単で製造コストが安い荷重センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の１例である荷重センサの構成を示す概念図である。
【図２】基板に接着される前に、フレキシブル基板上に電気回路部品を実装した他の例を示す図である。
【図３】基板に接着される前に、フレキシブル基板上に電気回路部品を実装した他の例を示す図である。
【図４】基板に接着される前に、フレキシブル基板上に電気回路部品を実装した他の例を示す図である。
【図５】従来の荷重センサの例を示す図である。
【符号の説明】
１…フレキシブル基板
２…ストレインゲージ
３…電機部品
４…プリント配線
５…保護膜
６…接着剤
７…基板
８…スルーホール
９…裏打ち基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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