(57)【要約】【課題】各種荷重やトルク等を測定するセンサに関し、トリミング無しで抵抗値を目的値に調整し易く、かつバラツキを抑えることが可能なセンサ及びその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】予め樹脂フィルム上に抵抗体だけを印刷しておき、これを基板２４上に転写することにより、基板２４のうねりや配線２０，２１の凹凸による印刷バラツキを抑え、更に基板２４への転写位置を調整することにより抵抗値の絶対値も容易に目的値に調整することができるようになり、高精度の荷重センサを低コストで製造することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面にブリッジ回路を構成する複数本の配線が形成された基板の上記配線の一部に少なくとも１個以上が三角形、台形、または多角形の感歪抵抗体を複数個形成したセンサ。
【請求項２】
表面にブリッジ回路を構成する複数本の配線が形成された基板の上記配線の一部に少なくとも１個以上が丸、小判型、または平行する２辺を有する形状の感歪抵抗体を複数個形成したセンサ。
【請求項３】
表面にブリッジ回路を構成する複数本の配線が形成された基板の上記配線の平行していない部分に少なくとも１個以上の感歪抵抗体を形成したセンサ。
【請求項４】
基板は金属基板であり、この金属基板上に１０μｍ以上１ｍｍ以下のガラス絶縁層を介して配線が複数本形成されている請求項１〜３のいずれか一つに記載のセンサ。
【請求項５】
配線はＡｇを５０ｗｔ％以上、Ｐｄを５ｗｔ以上３０ｗｔ％以下含んでいるものである請求項１〜３のいずれか一つに記載のセンサ。
【請求項６】
配線はＡｇを５０ｗｔ％以上、Ｐｔを１ｗｔ以上１５ｗｔ％以下含んでいるものである請求項１〜３のいずれか一つに記載のセンサ。
【請求項７】
配線の厚みは５μｍ以上５０μｍ以下である請求項１〜３のいずれか一つに記載のセンサ。
【請求項８】
感歪抵抗体は酸化ルテニウムを１ｗｔ％以上４０ｗｔ％以下含んでいるものである請求項１〜３のいずれか一つに記載のセンサ。
【請求項９】
感歪抵抗体はトリミングされていないものである請求項１〜３のいずれか一つに記載のセンサ。
【請求項１０】
感歪抵抗体の厚みは１μｍ以上５０μｍ以下である請求項１〜３のいずれか一つに記載のセンサ。
【請求項１１】
少なくとも感歪抵抗体全体及びこの感歪抵抗体に接続される配線の一部の上には、ガラスを主体とする厚み１μｍ以上５００μｍ以下の保護層が形成されているものである請求項１〜３のいずれか一つに記載のセンサ。
【請求項１２】
少なくとも感歪抵抗体全体及びこの感歪抵抗体に接続される配線の一部の上には、樹脂を主体とする厚み５μｍ以上１０ｃｍ以下の保護層が形成されているものである請求項１〜３のいずれか一つに記載のセンサ。
【請求項１３】
樹脂フィルム上に形成された感歪抵抗体を基板上に形成された複数本の配線の上に転写し、上記樹脂フィルムのみを剥離した後、５００℃以上９５０℃以下で焼成するようにしたセンサの製造方法。
【請求項１４】
樹脂フィルム上に形成された複数個の感歪抵抗体を基板上に形成された複数本の配線の上に一度に転写し、上記樹脂フィルムのみを剥離した後、５００℃以上９５０℃以下で焼成するようにしたセンサの製造方法。
【請求項１５】
転写位置を所定量ずらすことにより焼成後の抵抗値を調整するようにした請求項１３または１４に記載のセンサの製造方法。
【請求項１６】
焼成時の焼成温度または焼成速度または焼成雰囲気を調整することにより焼成後の抵抗値を調整するようにした請求項１３または１４に記載のセンサの製造方法。
【請求項１７】
転写圧力は０．１Ｋｇ／以上１０ｔｏｎ／以下である請求項１３または１４に記載のセンサの製造方法。
【請求項１８】
転写温度は室温から１５０℃以下である請求項１３または１４に記載のセンサの製造方法。
【請求項１９】
転写時間は０．１秒以上１０分以下である請求項１３または１４に記載のセンサの製造方法。
【請求項２０】
樹脂フィルムの厚みは１μｍ以上１ｍｍ以下である請求項１３または１４に記載のセンサの製造方法。
【請求項２１】
樹脂フィルム上に剥離性を改善する所定の表面処理を施すようにした請求項１３または１４に記載のセンサの製造方法。
【請求項２２】
感歪抵抗体の形成されていない側の樹脂フィルム側に厚み１μｍ以上１０ｃｍ以下の弾性体をセットした後、プレス装置を用いて上記樹脂フィルムを基板上に形成された複数の配線の上に転写するようにした請求項１３または１４に記載のセンサの製造方法。
【請求項２３】
樹脂フィルム上に感歪抵抗インキを所定のパターンで印刷した後、１５０℃以下の温度で乾燥させることにより樹脂フィルム上に感歪抵抗体を形成するようにした請求項１３または１４に記載のセンサの製造方法。
【請求項２４】
樹脂フィルム上の感歪抵抗体の厚みは０．１μｍ以上１００μｍ以下である請求項１３または１４に記載のセンサの製造方法。
【請求項２５】
感歪抵抗体の被転写面に予め厚み０．１μｍ以上１０μｍ以下の接着層を形成するようにした請求項１３または１４に記載のセンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両の座席下に設けて乗員の体重を測定し、その体重によってエアーバッグの動作方法を調整するスマートエアーバッグ、あるいは各種荷重やトルク等の力学量や人間の指のように細かい感触を細かく測定できるセンサ及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より金属基板上に絶縁層を形成し、この絶縁層の表面に感歪抵抗体を形成したセンサが荷重センサ等の用途で提案されていた。また、機器の小型化、低コスト化のために基板サイズの小型化が望まれていた。また、こうしたセンサの高特性化に伴い、抵抗値変化を検出するためのブリッジ回路が複雑化し、小さな基板内に複数個の感歪抵抗体が形成されるようになってきた。
【０００３】
例えば、産業用のセンサでは１ｃｍ角の基板の中に十数個の感歪抵抗体の形成が求められており、さらに人工指を目指すような触覚センサではさらに高密度で多数の感歪抵抗体を均一に形成することが求められている。そして、これらの複数個の感歪抵抗体の抵抗値やそのばらつきは、これらのブリッジ回路を構成する半導体チップのインピーダンスの関係より、一定以内（例えば、抵抗値の平均値は１ＫΩ±１％以内、複数の抵抗値のバラツキ３σ＜５％以内に入ること等＞であることが要求される。
【０００４】
しかしながらこれらの複数の抵抗体をバラツキなく均一に形成することは難しいことが知られており、このために各チップ抵抗器では、抵抗体をレーザー等でトリミングすることにより目的値に調整することが行われている。
【０００５】
図１２（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は従来の荷重センサにおける感歪抵抗体と配線の関係について説明する概念図であり、図１２（Ａ）において配線１は平行に形成されているため、２本の配線１の間隔２ａ，２ｂは同じ（２ａ＝２ｂ）となる。図１２（Ｂ）において感歪抵抗体３は２本の配線１の上に形成されている。また、図１２（Ｃ）は図１２（Ｂ）の切断位置４における断面図であり、基板５の上に複数の配線１が形成され、この配線１の間に感歪抵抗体３が形成されている。
【０００６】
図１３は荷重センサに用いる抵抗体のブリッジ回路の一例を示したものであり、図１３において４個の独立した感歪抵抗体３が複数の配線１で接続されている。このようなブリッジ回路で抵抗値変化を測定する場合、４個の感歪抵抗体３の抵抗値のバラツキを一定値内に抑える必要がある。さらにこのようなブリッジ回路の場合、抵抗値（例えば、１２０Ω、１ＫΩ等）自身も一定値内に抑えないとブリッジ回路としての所定の特性が得られない場合があるものであった。
【０００７】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開平７−１４００２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら上記従来の構成では、図１３に示すような荷重センサを作製するには複数の感歪抵抗体が必要になり、さらにこれらの複数の感歪抵抗体の抵抗値バラツキを少なくすると同時に抵抗値の命中率（例えば、目的とする抵抗値が１ＫΩの場合、この感歪抵抗体の抵抗値を作り込みで１ＫΩに当てること）を高める必要があり、従って、このような目的で抵抗体のトリミングが行われていたが、抵抗体トリミングを行うと抵抗値は調整できても抵抗体のＴＣＲ（抵抗値の温度特性）が変化してしまうという課題があった。そのために、抵抗値トリミングを行う場合には、荷重センサの抵抗体全て（全数）に対して抵抗体トリミングを行う必要があり、トリミングに掛かるコスト（設備費、工数等）が課題となるものであった。
【０００９】
このように感歪抵抗体を用いた荷重センサの場合、このようなトリミングを行うと抵抗体の抵抗値は目的値に調整できても、抵抗体のＴＣＲ（抵抗値の温度特性、ＴＣＲは小さいことが求められる）が変化してしまうことが知られている。具体的には、トリミングを行った抵抗体と、トリミングを行っていない抵抗体では抵抗体のＴＣＲが大きくずれてしまう。この理由はトリミングを行うことにより抵抗体内部に発生したマイクロクラックがＴＣＲを変化させてしまうためと考えられる。従って、このようなトリミングの影響を防止するためには、一つの基板上に形成された複数個の抵抗体を全てトリミングすることにより対処できるが、トリミングすることにより製品のコストが増加してしまう。
【００１０】
図１４は従来の感歪抵抗体の形成方法の一例を示したものであり、図１４（Ａ）において基板６は耐熱性のステンレス基板である。このような金属基板の場合には金型等で加工するため、その厚みは均一であっても基板本体にはうねりや反りが残っている場合が多く、このうねりや反りの程度や方向は個々の基板によってばらつきやすい。なお、基板６が金属等の導電体の場合、配線１との界面にガラス等の絶縁層を形成する必要があるが、このような絶縁層は図１４には図示していない。また、図１４（Ｂ）は別の基板の例であり、上記図１４（Ａ）に比べて僅かに違うことを説明するためのものである。
【００１１】
さらに詳しく説明すると、まず、表面に配線１が形成された基板６を治具１１を用いて固定する。次に、スクリーン版７にスキージ８と感歪抵抗体インキ９をセットし、上記基板６の表面に感歪抵抗体インキ９を一度に複数個印刷形成する。このとき、基板６のうねりや反りの影響によって感歪抵抗体インキ９の基板６上への塗着量が微妙に変化してしまう。
【００１２】
次に、複数の感歪抵抗体インキ９が形成された基板６を焼成することにより、図１３に示したような感歪抵抗体３や配線１によるブリッジ回路が形成される。しかしながら、このときに基板６のうねりや反り、あるいは治具１１に基板６をセットしたときの基板６の収まり具合により、スキージ８による印圧（印刷圧力）が微妙に変化することも抵抗値バラツキの発生原因になることもある。
【００１３】
また、荷重センサの製造において、同じ印刷条件（あるいは印刷設備を用いて）一度に多数個の基板６の上に感歪抵抗体インキ９を図１４（Ａ）に示したように印刷すると、基板６の厚みや加工の具合、あるいは配線１の厚みの違い等により、例えば図１４（Ａ）の基板６と図１４（Ｂ）の基板６では、そのうねりや反りが違うように色々な印刷バラツキが発生し易いものである。
【００１４】
このように従来の製造方法においては、基板６の反りや傾きの影響を受けやすく、荷重センサにおける感歪抵抗体の安定した形成が難しく、コストアップの原因になっているという課題を有したものであった。
【００１５】
本発明はこのような従来の課題を解決し、感歪抵抗体や配線パターンを工夫することにより製造時の抵抗値の命中率を改善すると共に、必要に応じて感歪抵抗体を転写方法で形成することにより下地となる基板の反りやうねり、配線の段差等による感歪抵抗体ペーストの印刷時のバラツキを抑え、荷重センサをトリミング無し（以下、ノントリミングと呼ぶ）で作製することができるセンサ及びその製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するために本発明は、表面にブリッジ回路を構成する複数本の配線が形成された基板の上記配線の一部に、少なくとも１個以上が三角形、台形、または多角形の感歪抵抗体を複数個形成したという構成にしたものである。
【００１７】
また、樹脂フィルム上に形成された感歪抵抗体を基板上に形成された複数本の配線の上に転写し、上記樹脂フィルムのみを剥離した後、５００℃以上９５０℃以上で焼成するようにした製造方法としたものである。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように本発明によるセンサは、感歪抵抗体のパターン形状を工夫することにより抵抗値のバラツキを抑えることができるようになるため、特性バラツキの小さい高精度のセンサを安価に提供することができるという格別の効果が得られるものである。
【００１９】
また、感歪抵抗体を転写で形成することにより感歪抵抗体の形成を安定化することができ、さらに所定の温度で焼成することにより感歪抵抗体を下地に強固に接着することができるため、高信頼性のセンサを安価に製造することができるという格別の効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、本発明の荷重センサにおける感歪抵抗体と配線の関係について説明する。
【００２１】
図１（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は本発明の実施の形態１による荷重センサの構成を示した概念図であり、図１（Ａ）において２０は配線、２１は調整配線であり、この配線２０と調整配線２１は非平行に形成されているため、配線２０と調整配線２１の間隔２２ａと２２ｂの関係は、２２ａ＞２２ｂとなる。図１（Ｂ）において、感歪抵抗体２３ａは配線２０と調整配線２１の間に形成されている。なお、図１（Ａ）と図１（Ｂ）の違いは感歪抵抗体２３ａの有無だけである。
【００２２】
また、図１（Ｃ）は図１（Ｂ）の切断位置２５における断面図であり、図１（Ｃ）において基板２４の上には配線２０と調整配線２１が形成され、その間に感歪抵抗体２３ａが形成されている。また、図１（Ｃ）においては、感歪抵抗体２３ａや配線２０や調整配線２１の上にガラス層や樹脂層等の保護層が実際は形成されているものであるが、図１（Ｃ）においては図示していない。
【００２３】
次に、図２（Ａ），（Ｂ）を用いて抵抗値の調整方法について説明すると、図２（Ａ）において配線２０と調整配線２１は非平行になっており、その間隔２２ｃ，２２ｄ，２２ｅは、２２ｃ＞２２ｄ＞２２ｅの関係になっている。
【００２４】
図２（Ｂ）は感歪抵抗体２３ａ，２３ｂの形成位置を調整することにより抵抗値を調整する方法を示したものであり、図２（Ｂ）において配線２０と調整配線２１が非平行になった上に感歪抵抗体２３ａを形成する場合、形成位置を感歪抵抗体２３ａとすると、抵抗値を決める感歪抵抗体２３ａの長さは間隔２２ｃと間隔２２ｄの間となる。一方、形成位置を感歪抵抗体２３ｂの位置にすると、抵抗値を決める感歪抵抗体２３ｂの長さは間隔２２ｄと間隔２２ｅの間になる。
【００２５】
このように感歪抵抗体２３ａ，２３ｂの形成位置を調整することにより抵抗値を調整することができるようになるものであり、図２（Ｂ）の矢印２６ａの側に感歪抵抗体２３ａを形成すると抵抗値は増加し、矢印２６ｂの側に感歪抵抗体２３ｂを形成すると抵抗値が減少するようになるものであり、このように本実施の形態においては、従来のようにトリミングを行うことなく目的の抵抗値を得ることができるものである。
【００２６】
以上の説明をさらに具体的に説明すると、まず耐熱性のステンレス基板（厚み２ｍｍ、２ｃｍ×４ｃｍ）の上にガラス絶縁層を厚み５０μｍで形成し、更にその上にＡｇを主体とした電極ペーストを用いて図１（Ａ）の配線２０や調整配線２１を含む所定のブリッジを形成するような配線を印刷し、８５０℃で焼成した。そしてこの上に市販の抵抗体ペーストを印刷し、８５０℃で焼成して図１（Ｂ）に示すようなサンプルを形成した。
【００２７】
次に、図２（Ｂ）に示すように、感歪抵抗体２３ａや２３ｂの形成位置を上下したところ、その形成位置によって抵抗値が増減することが分かった。従って、図１に示す配線２０と調整配線２１と感歪抵抗体２３ａを組み合わせることにより、製造工程で容易に、かつ正確に抵抗値を目的値に作り込むことができるようになるものである。
【００２８】
また、比較のために、従来の抵抗値の調整方法として抵抗体ペーストのブレンドで抵抗値を調整する方法を選択し、まず最初に複数の抵抗値の異なる抵抗体ペーストを用意し、これらを数ｇずつ色々なブレンド比率で複数の抵抗体ペーストを作製した。続いて、耐熱性のステンレス基板（厚み２ｍｍ、２ｃｍ×４ｃｍ）の上にガラス絶縁層を厚み５０μｍで形成し、更にその上にＡｇを主体とした電極ペーストを用いて図１（Ａ）の配線２０や調整配線２１を含む所定のブリッジを形成するような配線を印刷し、８５０℃で焼成した。そしてこのステンレス基板の上に上記複数の抵抗体ペーストを直接印刷し、８５０℃で焼成し、このようにして作製したサンプルの抵抗値を測定し、最適な抵抗体ペーストのブレンド比率を計算した。
【００２９】
このような予備実験を行った後、実際の量産（１ロット１万個）に合わせて同じブレンドで作製した抵抗体ペーストを用いて試作したが、抵抗値が僅かながら高めになってしまった。そのために新たに抵抗体ペーストをブレンドし直すことになり、抵抗体ペーストが無駄になったばかりでなく、このような準備作業により余分な時間が掛かった分だけ生産性を低下させてしまう結果となった。
【００３０】
なお、上記基板の材料としては、ステンレス基板、セラミック基板の他に金属基板を用いることによりセンサ自身の耐力を増加することができるが、金属基板を用いた場合には配線との絶縁を行うために金属基板上に１０μｍ以上５００μｍ以下のガラス絶縁層を形成する必要がある。なお、ガラス絶縁層の厚みが１０μｍ未満の場合には、ピンホール等による絶縁不良が発生する可能性があり、また厚みが５００μｍを超えるとセンサ基板を歪ませた場合、ガラスにクラックが入る場合があるので好ましくない。
【００３１】
また、配線はＡｇを５０ｗｔ％以上含んだものが好ましく、Ａｇが５０ｗｔ％未満の場合には配線抵抗が高くなってしまい、ブリッジ回路としての特性に影響を与える場合があるので好ましくない。
【００３２】
また、配線はＰｄを５ｗｔ％以上３０ｗｔ％以下含ませることが好ましく、Ｐｄが５ｗｔ％未満の場合にはセンサにチップ部品や半導体を半田付けした際に半田喰われが発生する場合があり、またＰｄを３０ｗｔ％より多く含んだ場合には配線抵抗が高くなってしまい、ブリッジ回路としての特性に影響を与える場合があるので好ましくない。
【００３３】
また、必要に応じてＰｔを１ｗｔ％以上１５ｗｔ％以下含ませることが望ましく、Ｐｔを含ませることにより特に鉛フリーの半田材料に対する耐久性が増加する。但し、Ｐｔが１ｗｔ％未満の場合には鉛フリー半田に対する適応性が低くなり、またＰｔを１５ｗｔ％以上含ませると材料費が高くなってしまい製品コストを引き上げることになるので好ましくない。
【００３４】
また、配線にガラス材料を所定量含ませることにより下地材料（例えばガラス材料）と配線との付着強度（あるいは引張強度）を高めることができるようになり、センサの信頼性を向上させることができる。
【００３５】
また、本発明に用いる感歪抵抗体としては、酸化ルテニウムを１ｗｔ％以上４０ｗｔ％以下含ませることが望ましく、感歪抵抗体中の酸化ルテニウムの含有量が１ｗｔ％未満の場合には感歪特性（歪みに応じて抵抗値が変化する特性）が低くなる場合があり、また酸化ルテニウムの含有量が４０ｗｔ％を超えた場合でも感歪特性が低下する場合があるので好ましくない。このように感歪特性が低下した場合、歪に対する抵抗値の変化を所定のブリッジ回路や半導体回路を用いて増幅しても、センサとしての所定の特性が得られない場合があるものである。
【００３６】
また、必要に応じて感歪抵抗体の焼成温度や焼成速度または焼成雰囲気を調整することにより、焼成後の抵抗値を調整することが可能であり、さらに感歪抵抗体の作製温度や焼成速度、焼成雰囲気を調整することにより、抵抗値を調整する以外に抵抗体のＴＣＲ（抵抗値の温度に対する変化率）等も調整することができる。
【００３７】
また、少なくとも感歪抵抗体全体及びこの感歪抵抗体に接続される配線の一部の上には、ガラスを主体とする厚み１μｍ以上５００μｍ以下の保護層を形成することが望ましく、ガラスを主体とする保護層の厚みが１μｍ未満の場合には保護層にピンホール等が発生する可能性があり、また保護層の厚みが５００μｍを超える場合には保護層の材料費が製品コストに影響する場合があるので好ましくない。
【００３８】
また、少なくとも感歪抵抗体全体及びこの感歪抵抗体に接続される配線の一部の上には、樹脂を主体とする厚み５μｍ以上１０ｃｍ以下の保護層を形成しても良く、樹脂を用いることにより硬化時の内部応力を制御し易いため、ガラスを用いた場合に比べて高膜厚を形成することが可能である。なお、樹脂を主体とする保護層の厚みが５μｍ未満の場合には耐水性等で課題が残る可能性があり、また保護層の厚みが１０ｃｍを超える場合には保護層の材料費が製品コストに影響する場合があるので好ましくない。
【００３９】
（実施の形態２）
以下、実施の形態２を用いて、本発明の荷重センサにおける感歪抵抗体のパターン形状について説明する。
【００４０】
図３（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の実施の形態２による荷重センサの構成を示した概念図であり、図３（Ａ）において２７は配線であり、この配線２７はお互いに平行になるように設計されている。
【００４１】
図３（Ｂ）〜（Ｄ）は抵抗値の調整方法を説明するものであり、図３（Ｂ）に示すように、平行な配線２７の上に形成された異形感歪抵抗体２８は異形（少なくとも図１に示したような長方形ではない）形状の一つである台形に形成され、左端パターンの幅２８ａと右端パターンの幅２８ｂの大きさは異なっており、２８ａ＞２８ｂの関係にある。
【００４２】
図３（Ｃ）において、異形感歪抵抗体２８の形成位置を図中の矢印２６ｃ側（平行な配線２７の左側）にすることにより抵抗値を高くすることができ、また図３（Ｄ）において、異形感歪抵抗体２８の形成位置を図中の矢印２６ｄ側（平行な配線２７の右側）にすることにより抵抗値を低くすることができ、このように本実施の形態によればトリミングを行うことなく目的の抵抗値を得ることができるものである。
【００４３】
以上の説明をさらに具体的に説明すると、まず耐熱性のステンレス基板（厚み２ｍｍ、２ｃｍ×４ｃｍ）の上にガラス絶縁層を厚み５０μｍで形成し、更にその上にＡｇを主体とした電極ペーストを用いて図３（Ａ）の平行な配線２７を含む所定のブリッジを形成するような配線を印刷し、８５０℃で焼成した。そしてこの上に市販の抵抗体ペーストを印刷し、８５０℃で焼成して図３（Ｂ）に示すようなサンプルを形成した。
【００４４】
次に、図３（Ｃ），（Ｄ）に示すように、異形感歪抵抗体２８の形成位置を左右にずらしたところ、その形成位置によって抵抗値が増減することが分かった。従って、図３に示す平行な配線２７と異形感歪抵抗体２８を組み合わせることにより、製造工程で容易に、かつ正確に抵抗値を目的値に作り込むことができるようになるものである。
【００４５】
（実施の形態３）
以下、実施の形態３を用いて、本発明の荷重センサの感歪抵抗体を４方向に複数個並べた場合について説明する。なお、複数の感歪抵抗体を同じ方向に揃えて一列に並べた場合には、上記実施の形態１や実施の形態２で対応可能なため、本実施の形態においては複数の感歪抵抗体をリング状に形成した場合を例にして説明する。
【００４６】
図４は本発明の実施の形態３による荷重センサの構成を示した概念図であり、本実施の形態においては、複数個の感歪抵抗体をリング状（あるいは円環状）に並べることによって基板に発生する応力を多面的に検出し、荷重センサの特性改善を図ることを目的としたものである。
【００４７】
図４において、２９はブリッジ用感歪抵抗体、３０は円周であり、上記ブリッジ用感歪抵抗体２９は円周３０に沿って複数個が等ピッチで形成されている。また、３１は上記ブリッジ用感歪抵抗体２９のブリッジ部分の拡大図であり、このブリッジ部分の拡大図３１から分かるように、ブリッジ用感歪抵抗体２９は、異形感歪抵抗体２８と平行な配線２７の組み合わせ、もしくは配線２０と調整配線２１に重なるように形成された感歪抵抗体２３ａの組み合わせ、あるいはこれらの組み合わせで形成できることが分かるものである。なお、図４において、配線２０、調整配線２１、平行な配線２７は所定のブリッジ回路の一部であるが、図４においてはそこまで詳しくは図示していない。
【００４８】
このように本実施の形態による荷重センサは、感歪抵抗体の形成位置を右側にずらすことにより抵抗値を低減し、また同左側にずらすことにより抵抗値を増加させることができ、さらにこのような配線と感歪抵抗体のパターンの組み合わせを調整することにより、感歪抵抗体の形成位置を上下にずらすことによっても同様に抵抗値を増減させるように設計することもできるようになるものである。
【００４９】
なお、図４に示すように抵抗値の増減を感歪抵抗体との重なり位置で調整する場合、同図に示すように基板を一方向（例えば左右）にずらすのみで調整できるように設計しておくことにより、例えば基板のセット位置がずれた（例えば上下にずれた）としても、抵抗値の命中率に影響を与え難くすることができるようになるものである。
【００５０】
（実施の形態４）
以下、実施の形態４を用いて、本発明の荷重センサの感歪抵抗体を多方向に多数個並べた場合について説明する。なお、複数の感歪抵抗体を同じ方向に揃えて一列に並べた場合には、上記実施の形態１や実施の形態２で対応可能であるが、多数個の感歪抵抗体を多方向に多数個並べた場合、上記実施の形態１や実施の形態２では対応しきれない場合がある。即ち、上記図４において感歪抵抗体は４個（時計の文字盤を例にすると１２時、３時、６時、９時の方向の合計４個）だけであるが、用途によっては感歪抵抗体を１２個（例えば１時、２時、３時、・・・１１時、１２時の合計１２個）に形成する必要がある。
【００５１】
図５（Ａ）〜（Ｅ）、図６（Ａ）〜（Ｅ）は本発明の実施の形態４による荷重センサの感歪抵抗体を示した概念図であり、図５（Ａ）において異形感歪抵抗体２８は平行な配線２７の上に形成されているが、異形感歪抵抗体２８を図５（Ｂ）のように配線２０ａと調整配線２１ａの上に形成しても良い。更に異形感歪抵抗体２８の形状としては、図５（Ｃ）に示すような三角形、図５（Ｄ）に示すような多角形、図５（Ｅ）に示すような台形であっても良い。
【００５２】
同様に図６（Ａ）において異形感歪抵抗体２８は平行な配線２７ａの上に形成されているが、異形感歪抵抗体２８を図６（Ｂ）のように配線２０ａと調整配線２１の上に形成しても良い。更に、異形感歪抵抗体２８の形状としては、図６（Ｃ）に示すような円形、図６（Ｄ）に示すような長円形（あるいはトラック形。なお、ここでいうトラック形とは平行する２辺の左右に半円が形成されたものをいう）、図６（Ｅ）に示すような平行する２辺を有しない長円形であって、楕円形あるいは楕円形を変形させたものであっても良い。
【００５３】
このように感歪抵抗体の形状（あるいは傾き）や配線（太さ、傾き等）を工夫して設計することにより、様々な目的、用途に使用可能なセンサを製造することが可能になるものである。
【００５４】
（実施の形態５）
以下、実施の形態５を用いて、本発明の荷重センサを感歪抵抗体を転写することにより製造する方法について説明する。
【００５５】
図７はフィルム上に感歪抵抗体を印刷形成する方法を示した断面図であり、図７において、スクリーン３２に張られたスクリーン版３３の上に感歪抵抗インキ３４をセットし、スキージ３５を用いてフィルム３６の上に感歪抵抗インキ３４を所定のパターンで印刷することにより、フィルム３６上に感歪抵抗インキ３４が所定の形状で連続的に印刷される。その後、このように感歪抵抗インキ３４が印刷されたフィルム３６は図中の矢印方向に送られ、図示しない乾燥機等によって所定の温度で乾燥される。
【００５６】
図８（Ａ），（Ｂ）は基板上に形成された配線の上に感歪抵抗体を押し付ける方法を示した断面図であり、同図において３７はプレスであり、このプレス３７は内部に埋め込まれたヒーター３８によって一定温度に加熱されている。３９は弾性板であり、この弾性板３９の下に感歪抵抗パターン４０が形成されたフィルム３６がセットされる。また、このフィルム３６の感歪抵抗パターン４０が形成された側に、表面に配線４１が形成された基板４２をセットしておく。
【００５７】
そして、図８（Ｂ）に示すようにプレス３７を図中の矢印の方向に下降させ、基板４２の上に形成された配線４１の上に感歪抵抗パターン４０を押し付ける。このとき、プレス３７に埋め込まれたヒーター３８により感歪抵抗パターン４０は加熱され、転写性（または接着性）が向上される。また、上記弾性板３９によって基板４２のうねりや反り、あるいは配線４１による段差（または凹凸）を吸収することができるため、感歪抵抗パターン４０を配線４１や基板４２に密着させることができるものである。
【００５８】
図９（Ａ）〜（Ｃ）は基板上に形成された配線の上に感歪抵抗体を転写し終える状態を示した断面図であり、図９（Ａ）はプレスが終わって上昇する状態を示し、プレス３７は図中の矢印方向に上昇し、弾性板３９もフィルム３６から離れる。このときフィルム３６に形成された感歪抵抗パターン４０が基板４２ならびに配線４１に密着した状態のままである。
【００５９】
そして、図９（Ｂ）に示すようにプレス３７が無くなった後、フィルム３６のみを剥離することにより、図９（Ｃ）に示すように、基板４２ならびに配線４１の表面に感歪抵抗パターン４０を形成することができるものである。
【００６０】
なお、上記図９において、フィルム３６の上に印刷形成された感歪抵抗インキ３４の乾燥温度は、室温以上１５０℃以下が望ましい。例えば、フィルム３６としてポリイミド等の耐熱性のあるフィルム材料を用いた場合には、１５０℃以下でもそれほどフィルムの伸縮は問題にならないが、安価なフィルム材料を用いた場合には感歪抵抗インキ３４のフィルム上での乾燥温度は１５０℃よりさらに下げることが望ましい。本発明者らの経験では、フィルム３６にＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）等の材料を用いた場合、１２０℃以下（できれば１００℃以下）にすることが望ましい。
【００６１】
また、このようなフィルム３６の表面処理を行うことにより、感歪抵抗インキ３４のフィルム３６への印刷適性を改善することができるようになるものであり、例えば無処理のフィルムの場合にはインキがはじかれてムラが発生する等の問題を解決することができるようになるものである。また、フィルム３６の表面処理を最適化することにより、感歪抵抗パターン４０の転写残り（転写後に引き剥がしたフィルム３６の表面に転写し切れなかった感歪抵抗パターン４０が残ること）を防止することもできるものである。
【００６２】
なお、上記フィルム３６の材料がＰＥＮの場合には、ガラス転移点が１２１℃とＰＥＴに比べて４０℃以上も高いため、ＰＥＴより乾燥温度を高くすることができ、その分だけ生産性を高めることができるようになるものである。なお、フィルムメーカーでは色々と熱特性を改良したものが紹介されているため、これらのものを適宜選択して用いることができるものである。
【００６３】
なお、一般的なＵＬ７４６規格で連続使用温度は、ＰＥＴで１０５℃、ＰＥＮで１６０℃（機械特性）、１８０℃（電機特性）の認定を取得しているフィルムがあるが、本発明者らの経験によると、ＵＬ７４６規格の温度で感歪抵抗インキを乾燥させた場合でも、場合によってはフィルムに寸法変化が発生する場合があった。そのために、少なくとも上記ＵＬ７４６規格より５℃〜３０℃程度低い温度で感歪抵抗インキを乾燥させることが望ましい。
【００６４】
また、必要に応じて弾性板３９を積層構造（例えば、複数枚のゴムと複数枚の布やグラスファイバーを貼り合わせたもの）にすることにより、弾性板３９が傷ついて変形したり、破れたりし難くなるため、結果的に弾性板３９の寿命を延ばすことができるようになるものである。
【００６５】
また、転写温度は室温から１５０℃以下が望ましく、転写温度が１５０℃を超えると転写時にフィルムが伸びてしまい、転写時の寸法精度に影響を与える場合があるので好ましくない。なお、耐熱性の高いフィルムを用いればフィルムの伸びを抑えることができる可能性もあるが、この場合にはコストアップの原因になるために好ましくない。
【００６６】
また、転写時間は０．１秒以上１０分以下が望ましく、転写時間が０．１秒未満の場合には転写時の圧力ムラが発生してしまう場合があり、転写時間が１０分を超えると作業時間が長くなりすぎて生産性が低下してしまうので好ましくない。
【００６７】
また、転写圧力は０．１Ｋｇ／以上１０ｔｏｎ／以下が望ましく、転写圧力が０．１Ｋｇ／未満の場合には圧力が低すぎてフィルム３６の表面に形成された感歪抵抗パターン４０が基板４２や配線４１と密着不足になる場合がある。また、転写圧力が１０ｔｏｎ／を超えるとプレス装置が高価になり、生産コストをアップさせることになるので好ましくない。
【００６８】
また、フィルム上に形成する感歪抵抗体の厚みは０．１μｍ以上１００μｍ以下が望ましく、感歪抵抗体の厚みが０．１μｍ未満の場合には薄すぎて傷ついたり、ピンホールが発生する場合がある。また、感歪抵抗体の厚みが１５０μｍを超えると、感歪抵抗体を焼成する際、ＴＣＲ（抵抗値の温度に対する変化率）やＧＦ（歪に対する抵抗値の変化率）が変化する場合があり、また厚い分だけ感歪抵抗体の材料を消費するために材料コストが上昇し、コストアップになるので好ましくない。
【００６９】
（実施の形態６）
以下、実施の形態６を用いて、本発明の荷重センサのうねった基板上に複数個の感歪抵抗体を一度に転写する方法について説明する。
【００７０】
図１０（Ａ），（Ｂ）はうねった基板上に複数個の感歪抵抗体を一度に転写する方法を示した断面図であり、図１０（Ａ）において表面に配線４３が形成された基板４４は、その加工時に発生したと思われる歪により、微妙に反ったり曲がったりしているものであり、このような基板４４は治具４５にセットした後でも、同図に示すように反ったり曲がったりした状態は直らないものである。
【００７１】
次に、上記図７に示したようにしてフィルム３６の上に感歪抵抗インキ３４を印刷し、これを乾燥することによりフィルム３６の一表面に感歪抵抗パターン４０を形成する。そして図１０（Ａ）に示すように、フィルム３６の表面に形成された感歪抵抗パターン４０を基板４４の上に形成された配線４３と向かい合わせにセットする。そして、フィルム３６の裏面から弾性板３９を介して図示しないプレスによって図中の矢印方向に降下させることにより、感歪抵抗パターン４０を基板４４や配線４３に押し付ける。
【００７２】
続いて、図１０（Ｂ）に示すように弾性板３９を図中の矢印方向に上昇させることにより引き上げた後、フィルム３６を剥離することにより、基板４４の表面に感歪抵抗パターン４０を厚みバラツキなく転写形成することができるものである。
【００７３】
このように必要に応じて弾性板３９を用いることにより、基板４４のうねりや反り、あるいは曲がりも吸収することができるため、感歪抵抗パターン４０を高精度に転写形成することができるようになるものである。
【００７４】
なお、上記弾性板３９の厚みは１０μｍ以上１０ｃｍ以下が望ましく、弾性板の厚みが１０μｍ未満の場合には弾性板の寿命が短くなったり、取り扱いが難しくなったりする場合がある。また、弾性板の厚みが１０ｃｍを超えるとプレスの熱が伝わり難くなる場合があるので好ましくない。この場合には、弾性板の内部にもヒーターを埋め込むこともできるが、弾性板の内部にヒーターを埋め込んだ場合には、埋め込まれたヒーターがプレス時の圧力ムラの発生源（例えば、市販の感圧紙や感圧フィルムを用いて圧力ムラを測定すると、埋め込まれたヒーターの形がそのまま感熱紙に現れることがある）になる場合があるため、事前に正確な圧力設計を行っておく必要があるという注意が必要である。
【００７５】
なお、従来からセラミック基板上にグリーンシートを貼り付ける方法として、登録特許第１８５４０３８号（特願昭６２−２１０４９１号）や登録特許第１８５４０３６号（特願昭６２−２１０４７６号）等が知られているが、これらはセラミック基板上に最初に第１層目として絶縁ペーストを印刷し、この上にグリーンシートやグリーンシート積層体を接着させようとするものである。
【００７６】
また、特願平１−５１７９９号や特願平１−２７８２９２号においても、セラミック基板上に最初に第１層目として導体層を形成し、この上にグリーンシートを接着させる方法が提案されている。さらに、特願２０００−７３８１３号や特願２００１−１５４９５８号等もあるが、これらもまたセラミック焼結基板へのグリーンシートの転写方法について提案したものである。
【００７７】
これに対して本発明は、感歪抵抗体のパターンの大きさが大きくとも数ｍｍ角（小さい場合には、例えば０．５ｍｍ角）程度であり、これらを数ｃｍ角（小さい場合には、例えば５ｍｍ角）の基板上に複数個（４個〜数十個、さらに接触センサの場合には数千個〜数百万個）を個々に転写形成する必要がある。即ち、本発明による感歪抵抗体の転写の場合には、多数個の小さい個片に分けた状態で一度に転写することになる。
【００７８】
また、上記セラミックグリーンシートの場合には、多数個の小さい個片に分けた状態で一度に転写することはなく、これはセラミックグリーンシートの場合、一度に大面積を転写する方がコストダウンに繋がるためである。更に、金属基板とセラミック基板ではプレス時での反り（セラミック基板はプレスしても殆ど変形しないが、金属基板はある程度弾性変形する）が異なるので、その技術をお互いに転用することは難しい。
【００７９】
（実施の形態７）
以下、実施の形態７を用いて、本発明の感歪抵抗体の転写性の改善例について説明する。
【００８０】
感歪抵抗体の転写性を改善する手段として、例えば基板や配線の上に予め接着層を形成しておくことが望ましい。接着層を構成する接着剤は配線４１が形成された基板４２の上に接着液を塗布し、これを乾燥させることにより接着層を作製することができる。
【００８１】
図１１（Ａ），（Ｂ）は転写により接着層を形成する方法を示した断面図であり、図１１（Ａ）に示すように、表面に配線４１が形成された基板４２上に予め接着層４６を形成したフィルム３６をセットし、このフィルム３６の接着層４６の形成されていない側に弾性板３９やヒーター３８により一定温度に保持されたプレス３７を当接し、図中の矢印方向にプレス３７を降下させることによって基板４２や配線４１の表面にフィルム３６の表面に形成された接着層４６を押し付ける。
【００８２】
その後、図１１（Ｂ）に示すように、プレス３７を図中の矢印方向に引き上げて弾性板３９を取り除き、最後にフィルム３６を引き剥がすことによってフィルム３６の表面に形成されていた接着層４６を基板４２や配線４１の表面に転写することができるようになるものである。
【００８３】
なお、上記接着層４６の形成は、フィルム３６上に接着層４６を形成する接着剤を溶剤に溶かしてフィルム３６上に印刷したり、あるいは塗工することにより形成が可能であり、さらにこの接着層４６の厚みは０．０１μｍ以上１０μｍ以下が望ましい。接着層の厚みが０．０１μｍ未満の場合には接着改善の効果が得られない場合があり、また接着層の厚みが１０μｍを超える場合には、接着層で保持された状態で感歪抵抗体を焼成すると焼成途中で感歪抵抗体が浮いたり、剥がれたりする場合があるので好ましくない。
【００８４】
なお、本発明者らの実験によると、接着層の厚みは０．１μｍ以上２μｍ以下がフィルム３６上への塗工性から適した範囲であった。接着層の厚みを０．１μｍ未満にすると、フィルム上に接着層をピンホール無しで形成することが困難（ピンホール無しで形成しようとすると、磁気テープ工場で使用するような数億円単位の高精度な塗工設備やクリーンルームが必要と思われる）であった。接着層の厚みが０．１μｍ以上２μｍ以下程度であれば、安価な塗工設備で十分に対応できることを確認した。
【００８５】
また、接着層の厚みが５μｍ以上になると接着剤の乾燥時間が長くなったり、乾燥ムラが発生し易くなるために、作業性が低下すると共にコストアップ（同じ塗工速度の場合、塗膜の厚みを増加させると、それに応じて乾燥ゾーンの長さも増加させる必要があるため）に繋がる場合もあった。また、接着層に使用する材料としては、市販の接着剤以外にもセラミック用バインダー等として市販されている樹脂材料（例えばアクリル系やポリビニールブチラール系の樹脂）を選ぶことも可能である。
【００８６】
（実施の形態８）
以下、実施の形態８を用いて、本発明による荷重センサを量産する方法について説明すると、まず図７に示したようにフィルム３６上に複数の感歪抵抗体パターンを形成する。フィルム３６としては厚み７５μｍのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）を用い、転写性を改善するため（言い換えると転写後にフィルム上に感歪抵抗インキが残らないように）、ＰＥＴフィルムに表面処理を行った。なお、この表面処理の程度を強くし過ぎた場合には、フィルム上に印刷した感歪抵抗体パターンがはじかれてしまい、うまく印刷できない場合があった。一方、表面処理の程度を弱くし過ぎた場合には、転写後のフィルム表面に感歪抵抗インキが点々と残る場合があった。
【００８７】
次に、図８に示したように、基板４２上の所定の位置に感歪抵抗体を転写形成した。なお、試しに図１０に示したように、２〜３ｍｍのうねりや反りが発生した変形した基板４４を用いた場合でも、弾性板３９の厚みや弾性率を調整することにより、特に問題なく感歪抵抗体パターン４０を転写することができ、またこれを８５０℃で焼成して抵抗値を測定したが、抵抗値バラツキを１％未満に抑えることができた。
【００８８】
そこで同様に２〜３ｍｍのうねりや反りが発生した変形した基板６を選び、従来の方法として図１４（Ａ），（Ｂ）に示すようにして印刷したが、基板６のうねりや反りのために感歪抵抗インキ９を満足に印刷することができなかった（そこそこ印刷できる場所もあったが、全く印刷できない場所もあった）。そして、このサンプルを同様に８５０℃で焼成して抵抗値を測定したが、そのバラツキは１００％を超えた（１枚の基板６の上でも、抵抗値が１ＫΩ、５ＫΩ、オープンで感歪抵抗体が断線している場所等が観察された）。
【００８９】
また、フィルム上に形成した感歪抵抗体の抵抗値が目的値とずれてしまった場合でも、図１〜図３で説明したように、感歪抵抗体の転写位置を微調整することにより対応可能なことは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明によるセンサ及びその製造方法は、トリミングすることなく抵抗体の抵抗値や抵抗値バラツキを抑えたセンサを製造することができるため、荷重センサや各種歪センサ等の低コスト化と特性バラツキ低減に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の実施の形態１による荷重センサの構成を示した概念図
【図２】同抵抗値の調整方法を示した概念図
【図３】本発明の実施の形態２による荷重センサの構成を示した概念図
【図４】本発明の実施の形態３による荷重センサの構成を示した概念図
【図５】本発明の実施の形態４による荷重センサの感歪抵抗体を示した概念図
【図６】本発明の実施の形態４による荷重センサの感歪抵抗体を示した概念図
【図７】本発明の実施の形態５によるフィルム上に感歪抵抗体を印刷形成する方法を示した断面図
【図８】同基板上に形成された配線の上に感歪抵抗体を押し付ける方法を示した断面図
【図９】同基板上に形成された配線の上に感歪抵抗体を転写し終える状態を示した断面図
【図１０】本発明の実施の形態６によるうねった基板上に複数個の感歪抵抗体を一度に転写する方法を示した断面図
【図１１】本発明の実施の形態７による転写により接着層を形成する方法を示した断面図
【図１２】従来の荷重センサにおける感歪抵抗体と配線の関係について説明する概念図
【図１３】同荷重センサに用いる抵抗体のブリッジ回路の一例を示した概念図
【図１４】従来の感歪抵抗体の形成方法の一例を示した断面図
【符号の説明】
【００９２】
２０，２０ａ，２７，２７ａ，４１，４３  配線
２１，２１ａ  調整配線
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ  間隔
２３ａ，２３ｂ  感歪抵抗体
２４，４２，４４  基板
２５  切断位置
２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ  矢印
２８，２８ａ，２８ｂ，２８ｃ  異形感歪抵抗体
２９  ブリッジ用感歪抵抗体
３０  円周
３１  ブリッジ部分の拡大図
３２  スクリーン
３３  スクリーン版
３４  感歪抵抗インキ
３５  スキージ
３６  フィルム
３７  プレス
３８  ヒーター
３９  弾性板
４０  感歪抵抗パターン
４５  治具
４６  接着層
【図１】
2005308431.tif 000003
【図２】
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【図３】
2005308431.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005308431.tif 000009
【図８】
2005308431.tif 000010
【図９】
2005308431.tif 000011
【図１０】
2005308431.tif 000012
【図１１】
2005308431.tif 000013
【図１２】
2005308431.tif 000014
【図１３】
2005308431.tif 000015
【図１４】
2005308431.tif 000016