(57)【要約】【課題】  貼り合せ時のズレに起因する導通不良が起こらず、材料費を低減できる  多点計測用のひずみセンサとその製造方法を提供する。【解決手段】  本発明の多点計測用のひずみセンサ３１は、基材フィルム３４と、前記基材フィルム３４の第１主面３４ａに形成された複数のひずみ受感部３３と、前記基材フィルム３４の第２主面３４ｂに前記各ひずみ受感部３３に対応して形成され、前記基材フィルム３４の外縁付近に外部接続端子部３７ｂ，３８ｂを有する引き回し回路３７，３８と、前記各ひずみ受感部３３とこれに対応する前記引き回し回路３７，３８とをビア孔３９，４０に充填されて接続する導電ペースト４１，４２と、を備えることを特徴とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材フィルムと、
前記基材フィルムの第１主面に形成された複数のひずみ受感部と、
前記基材フィルムの第２主面に前記各ひずみ受感部に対応して形成され、前記基材フィルムの外縁付近に外部接続端子部を有する引き回し回路と、
前記各ひずみ受感部とこれに対応する前記引き回し回路とをビア孔に充填されて接続する導電ペーストと、を備えることを特徴とする多点計測用のひずみセンサ。
【請求項２】
前記基材フィルムの第１主面に前記ひずみ受感部を覆って形成された絶縁性の第１カバー層と、
前記基材フィルムの第２主面に、前記外部接続端子部を除き、前記引き回し回路を覆って形成された絶縁性の第２カバー層と、
前記引き回し回路の前記外部接続端子部を覆って形成された導電性の端子保護層と、をさらに備えた請求項１記載の多点計測用のひずみセンサ。
【請求項３】
前記引き回し回路の前記外部接続端子部に実装されたリードをさらに備えた請求項１又は請求項２に記載の多点計測用のひずみセンサ。
【請求項４】
前記基材フィルムの第１主面側にセンサ固定用の接着層をさらに備え、当該接着層が前記ビア孔上を避けて形成されている請求項１〜３のいずれかに記載の多点計測用のひずみセンサ。
【請求項５】
基材フィルムの第１主面に第１金属層を積層し、前記基材フィルムの第２主面に第２金属層を積層する工程と、
前記第１金属層からエッチング法にて複数のひずみ受感部を構成する導電パターンを形成し、前記第２金属層からエッチング法にて前記各ひずみ受感部に対応し、前記基材フィルムの外縁付近に外部接続端子部を有する引き回し回路を構成する導電パターンを形成する工程と、
前記ひずみ受感部と前記引き回し回路との対向する位置において、前記基材フィルムにビア孔をあける工程と、
前記ビア孔に導電ペーストを充填する工程と、を備えることを特徴とする多点計測用のひずみセンサの製造方法。
【請求項６】
前記ビア孔に前記導電ペーストが充填された前記基材フィルムの第１主面に、前記ひずみ受感部を覆って絶縁性の第１カバー層を形成し、前記基材フィルムの第２主面に、前記外部接続端子部を除き、前記引き回し回路を覆って絶縁性の第２カバー層を形成する工程と、
前記引き回し回路の前記外部接続端子部を覆って導電性の端子保護層を形成する工程と、
をさらに備えた請求項５記載の多点計測用のひずみセンサの製造方法。
【請求項７】
前記引き回し回路の前記外部接続端子部にリードを実装する工程と、をさらに備えた請求項５又は請求項６に記載の多点計測用のひずみセンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多点計測用のひずみセンサとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高度成長期に整備された社会インフラの老朽化問題に関して、適切な維持管理手法の導入により長寿命化、維持管理・更新のトータルコストの縮減・平準化を図ることが課題となっており、センサ、ＩＴ等を活用した社会インフラの状態の効率的な把握を可能とするモニタリング技術の開発推進が期待されている。
【０００３】
モニタリング技術の計測形態としては、センサやカメラ等を構造物（コンクリート構造物・鋼構造物・土構造・地盤・その他）に設置した上で常時監視する固定型と、センサやカメラ等を設置した移動体（車両等）を用いて定期監視する移動型とがあるが、現在の主流は固定型である。固定型の代表例としては、コンクリート構造物（トンネル壁面・路面等）および鋼構造物（橋梁等）にひずみセンサを設置し、ひずみ量の経年変化をモニタリングするものが挙げられる。
【０００４】
このような固定型のモニタリング技術に用いられるひずみセンサとしては、例えば、特許文献１に移動体の走行用の車輪を接地させる路面のひずみを多点計測するものが開示されている。この多点計測可能なひずみセンサ１は、具体的には、フレキシブル基板２の裏面に、複数の抵抗式ひずみゲージ３を貼り付けたゲージベース４を貼り合せ、さらにフレキシブル基板２の表面にシート状絶縁部材（カバーフィルム）５を貼り合せることでセンサ構造部６が構成される（図１３、図１４参照）。フレキシブル基板２には、各抵抗式ひずみゲージ３のひずみ受感部１３の両端部の導線接続部（タブ）１４ａ，１４ｂのうちの導線接続部１４ａに導通する薄膜状導体（引き回し回路）１８と、導線接続部１４ｂに導通する薄膜状導体（引き回し回路）１９，２０とが設けられている。ひずみゲージ３が路面のうちの車輪の接地領域に位置し、薄膜状導体１８，１９，２０の端部１８ｂ，１９ｂ，２０ｂが接地領域から車輪の幅方向で逸脱する領域に位置するようにセンサ部６のゲージベース４が路面に設置される。
【０００５】
なお、特許文献１には多様な実施態様が開示されており、例えば、図１３、図１４に示すフレキシブル基板２は第１層基板７と第２層基板８とからなる２層構造のものであるが、この代わりに単層のフレキシブル基板を使用してもよい。また、図１４にはゲージベース１２およびひずみ受感部１３を有する複数のひずみゲージ３を使用し、これらのひずみゲージ３をゲージベース４の表面に貼り付けているが、この代わりに、ゲージベース４の表面に複数のひずみ受感部１３をフォトエッチングなどにより直接的に形成してもよい。さらに、図１３、図１４では、各ひずみ受感部１３の両端部のタブ１４ａ，１４ｂにそれぞれゲージリード１５ａ，１５ｂを結線するようにして、タブ１４ａと薄膜状導体１８との導通、並びに、タブ１４ｂと薄膜状導体１９，２０との導通をそれらのゲージリード１５ａ，１５ｂを介して行なうようにしているが、これに代えて、ゲージリード１５ａ，１５ｂを使用せずに、タブ１４ａと薄膜状導体１８との導通、並びに、タブ１４ｂと薄膜状導体１９，２０との導通を行なうようにすることも可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−７９９７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載のひずみセンサでは、複数のひずみ受感部１３を有するゲージベース４と、各ひずみ受感部１３に対応する薄膜状導体（引き回し回路）１８，１９，２０が設けられたフレキシブル基板２との貼り合せ時にズレが生じ、ひずみ受感部１３の両端部の導線接続部１４ａ，１４ｂと、フレキシブル基板２の薄膜状導体（引き回し回路）１８，１９，２０との導通不良を起こすという問題があった。また、層構成が多いため、材料費、ひいては製造コストが余計が高くなるという問題もあった。
【０００８】
したがって、本発明は、貼り合せ時のズレに起因する導通不良が起こらず、材料費を低減できる  多点計測用のひずみセンサとその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するための手段として、本発明の第１態様は、基材フィルムと、前記基材フィルムの第１主面に形成された複数のひずみ受感部と、前記基材フィルムの第２主面に前記各ひずみ受感部に対応して形成され、前記基材フィルムの外縁付近に外部接続端子部を有する引き回し回路と、前記各ひずみ受感部とこれに対応する前記引き回し回路とをビア孔に充填されて接続する導電ペーストと、を備える多点計測用のひずみセンサを提供する。
【００１０】
また、本発明の第２態様は、前記基材フィルムの第１主面に前記ひずみ受感部を覆って形成された絶縁性の第１カバー層と、前記基材フィルムの第２主面に、前記外部接続端子部を除き、前記引き回し回路を覆って形成された絶縁性の第２カバー層と、前記引き回し回路の前記外部接続端子部を覆って形成された導電性の端子保護層と、をさらに備えた第１態様の多点計測用のひずみセンサを提供する。
【００１１】
また、本発明の第３態様は、前記引き回し回路の前記外部接続端子部に実装されたリードをさらに備えた第１態様又は第２態様の多点計測用のひずみセンサを提供する。
【００１２】
また、本発明の第４態様は、前記基材フィルムの第１主面側にセンサ固定用の接着層をさらに備え、当該接着層が前記ビア孔上を避けて形成されている第１〜３態様のいずれかの多点計測用のひずみセンサを提供する。
【００１３】
また、本発明の第５態様は、基材フィルムの第１主面に第１金属層を積層し、前記基材フィルムの第２主面に第２金属層を積層する工程と、前記第１金属層からエッチング法にて複数のひずみ受感部を構成する導電パターンを形成し、前記第２金属層からエッチング法にて前記各ひずみ受感部に対応し、前記基材フィルムの外縁付近に外部接続端子部を有する引き回し回路を構成する導電パターンを形成する工程と、前記ひずみ受感部と前記引き回し回路との対向する位置において、前記基材フィルムにビア孔をあける工程と、前記ビア孔に導電ペーストを充填する工程と、を備える多点計測用のひずみセンサの製造方法を提供する。
【００１４】
また、本発明の第６態様は、前記ビア孔に前記導電ペーストが充填された前記基材フィルムの第１主面に、前記ひずみ受感部を覆って絶縁性の第１カバー層を形成する工程と、前記基材フィルムの第２主面に、前記外部接続端子部を除き、前記引き回し回路を覆って絶縁性の第２カバー層を形成する工程と、前記引き回し回路の前記外部接続端子部を覆って導電性の端子保護層を形成する工程と、をさらに備えた第５態様の多点計測用のひずみセンサの製造方法を提供する。
【００１５】
また、本発明の第６態様は、前記引き回し回路の前記外部接続端子部にリードを実装する工程と、をさらに備えた第５態様又は第６態様の多点計測用のひずみセンサの製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の多点計測用のひずみセンサとその製造方法は、上記のように複数のひずみ受感部と各ひずみ受感部に対応する引き回し回路とが同一の基材フィルムの異なる面に設けられており、ひずみ受感部と引き回し回路との接続に貼り合せが不要である。したがって、貼り合せ時のズレに起因するひずみ受感部と引き回し回路との導通不良が起きない。また、ひずみセンサを構成する層数を減らせるため、材料費、ひいては製造コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態のひずみセンサのセンサ構造部をひずみ受感部側から見た平面図
【図２】図１に示すセンサ構造部にリードを取り付けた断面図
【図３】図１に示すセンサ構造部を引き回し回路側から見た平面図
【図４】本発明の第１実施形態のひずみセンサの積層工程を示す断面図
【図５】本発明の第１実施形態のひずみセンサのパターニング工程を示す断面図
【図６】本発明の第１実施形態のひずみセンサのビア孔加工工程を示す断面図
【図７】本発明の第１実施形態のひずみセンサのビアフィリング工程を示す断面図
【図８】本発明の第１実施形態のひずみセンサのカバー層形成工程を示す断面図
【図９】本発明の第１実施形態のひずみセンサの端子保護層形成工程を示す断面図
【図１０】本発明の第１実施形態のひずみセンサの外形加工工程を示す断面図
【図１１】引き回し回路の別の形成例（第２実施形態）を示す平面図
【図１２】接着層を備えたひずみセンサの断面図
【図１３】従来技術のひずみセンサのセンサ構造部の一例を示す平面図
【図１４】図１３に示すセンサ構造部の一部分の分解斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
下記で、本発明に係る実施形態を図面に基づいてさらに詳細に説明する。なお、本発明の実施例に記載した部位や部分の寸法、材質、形状、その相対位置などは、とくに特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではなく、単なる説明例にすぎない。
【００１９】
〔第一実施形態〕
＜ひずみセンサ＞
本実施形態のひずみセンサ３１は、図１〜図３に示すように、基材フィルム３４と、基材フィルム３４の第１主面に形成された複数の抵抗式ひずみ受感部３３（以下、単にひずみ受感部３３という）と、基材フィルム３４の第２主面に各ひずみ受感部３３に対応して形成され、基材フィルム３４の外縁付近に外部接続端子部３７ｂ，３８ｂを有する引き回し回路３７，３８と、各ひずみ受感部３３とこれに対応する引き回し回路３７，３８とをビア孔３９，４０に充填されて接続する導電ペースト４１，４２と、を有するセンサ構造部３６を備える。センサ構造部３６は、その全体が薄い方形板状に構成されており、基材フィルム３４のひずみ受感部３３側が構造物に密着される。なお、図２では、図示および説明の便宜上、センサ構造部３６を厚く記載している。
【００２０】
基材フィルム３４は、ポリエステル（ＰＥＴ）、ポリイミドアミド（ＡＩ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などの絶縁性の材質から成るフィルムであり、可撓性を有する。基材フィルム３４の厚さは、ひずみセンサ３１の用途に応じて適宜選択される。具体的には、１μｍ〜３００μｍ厚の基材フィルム３４を採用することができる。厚みが上限を超えるとひずみ感度が低下し、下限を超えるとひずみ時に破壊されやすくなるからである。
【００２１】
基材フィルム３４の第１主面３４ａには、図１、図２に示すように、複数のひずみ受感部３３が設けられている。このひずみ受感部３３は、平面視において８行×５列のマス目状に配置され、いずれもひずみ受感部３３の長さ方向（軸方向）が同一方向に沿っている。
【００２２】
ひずみセンサ３１は、各ひずみ受感部３３の本体３３ｃを構成する金属の延伸により断面積が減少するとともに長さが大きくなり、その結果抵抗値が大きくなることと、逆に金属の圧縮により断面積が増大するとともに長さが小さくなり、その結果抵抗値が小さくなることとを利用して被測定物の歪量を測定する。
【００２３】
ひずみ受感部３３の本体３３ｃは、図１中の部分拡大図からわかるように、平行に一定の間隔で配設された複数の帯状部が端部同士で幅方向に延伸する連結部で連結された１つの抵抗体である。つまり、ひずみ受感部３３の本体３３ｃは、一本の帯状体を一定間隔で複数回折り返したジグザグ形状を有する。屈曲した本体３３ｃの両端には配線３３ｄ，３３ｅを介して第１ランド部３３ａ，３３ｂが接続されている。このひずみ受感部３３の本体３３ｃは、抵抗値の変化率を検出し易いように幅が小さい方が好ましい。一方、ひずみ受感部３３の配線３３ｄは、ひずみ受感部３３全体の抵抗値に対する配線３３ｄでの抵抗値の割合が小さくなるように幅が大きい方が好ましい。
【００２４】
各ひずみ受感部３３の材料は、本体３３ｃが抵抗体として機能するものであれば特に限定されず、例えば白金、アルミニウム、ニッケル、タングステン、鉄、金、銀、銅、パラジウム、クロム、銅ニッケル合金、ニッケルクロム合金、銅マンガン合金、鉄クロム合金等を挙げることができる。とくに、抵抗値及び線膨張係数等から銅ニッケル合金、ニッケルクロム合金、銅マンガン合金、鉄クロム合金が好ましい。また、本発明において、各ひずみ受感部３３は、図１、図２に示すように、基材フィルム３４上に直接形成される。ひずみ受感部３３は、上記材料からなる膜をエッチング法にてパターニングして形成することができる。各ひずみ受感部３３の厚さは、０．１μｍ〜１００μｍとするのが好ましい。厚みが上限を超えるとひずみ感度が低下し、下限を超えるとひずみ時に破壊されやすくなるからである。
【００２５】
図１に示すひずみ受感部３３の第１ランド部３３ａ，３３ｂは、ほぼ矩形であり、その中心部にランド孔５０，５１が形成されている。第１ランド部３３ａ，３３ｂの直径は、例えば、１００μｍ〜１０００μｍとすることができる。なお、第１ランド部３３ａ，３３ｂの形状は上記形状に限定されるべきものではなく、円形でもよい。
【００２６】
基材フィルム３４の第２主面３４ｂ（ひずみ受感部３３が形成された面側とは反対側の面）に、図２、図３に示すように、複数の引き回し回路３７，３８が設けられている。
【００２７】
これらの引き回し回路３７，３８のそれぞれの個数は、ひずみ受感部３３の個数と同数であり、個々のひずみ受感部３３に、引き回し回路３７，３８が１つずつ対応付けられている。また、これらの引き回し回路３７，３８の材料は、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）などを用いることが出来るが、ひずみ受感部３３よりも比抵抗が十分に小さい導体を適宜選択する。また、本発明において、各引き回し回路３７，３８は、図２、図３に示すように、基材フィルム３４上に直接形成される。引き回し回路３７，３８は、上記材料からなる膜をエッチング法にてパターニングして形成することができる。各引き回し回路３７，３８の厚さは、０．１μｍ〜１００μｍとするのが好ましい。厚みが上限を超えるとひずみ感度が低下し、下限を超えるとひずみ時に破壊されやすくなるからである。
【００２８】
各引き回し回路３７，３８は、その一端部に第２ランド部３７ａ，３８ａを有している。第２ランド部３７ａ，３８ａは、基材フィルム３４を挟んで第１ランド部３３ａ，３３ｂの反対側に設けられている。第２ランド部３７ａ，３８ａは、例えば、図３に示すように矩形に形成される。第２ランド部３７ａ，３８ａの幅は、１００μｍ〜１０００μｍとすることができる。なお、第２ランド部３７ａ，３８ａの形状は矩形に限定されるべきものではなく、円形でもよい。
【００２９】
各ひずみ受感部３３と各引き回し回路３７，３８との導電ペースト４１，４２による接続について説明する。
基材フィルム３４には、第１ランド部３３ａ，３３ｂのランド孔５０，５１と重なり、第２ランド部３７ａ，３８ａまで貫通するビア孔３９，４０が形成されている（図１〜図３参照）。ビア孔３９，４０の底面は第２ランド部３７ａ，３８ａの内面に対応する。ビア孔３９，４０の開孔は、例えば、レーザ照射や基材フィルムエッチング等により形成すうことができる。ビア孔３９，４０の直径は、例えば、２０μｍ〜３００μｍとすることができる。
【００３０】
導電ペースト４１，４２は、ビア孔３９，４０の底面の全部を覆うようにこのビア孔３９，４０を充たす。また、導電ペースト４１，４２は、第１ランド部３３ａ，３３ｂの少なくともランド孔５０，５１の内壁全部を覆う。導電ペースト４１，４２の底部は第２ランド部３７ａ，３８ａに接触する。導電ペースト４１，４２の上部４１は第１ランド部３３ａ，３３ｂに接触する。
【００３１】
導電ペースト４１，４２は、一般に、導電粒子およびバインダ樹脂を含むものである。バインダ樹脂は熱硬化性樹脂であり、充填後には硬化物として存在する。導電ペーストに含まれる導電粒子は、銀、銅又はニッケル等により形成することができる。
なお、導電ペースト４１，４２は、ひずみ受感部３３の伸縮に追従する材料がより好ましい。何故ならば、追従しない場合には、ひずみ時に断線するからである。この追従する材料としては、例えば、上記熱硬化性樹脂にウレタン樹脂やシリコーン樹脂などを用いるとよい。
【００３２】
導電ペースト４１，４２のビア孔３９，４０への充填方法としては、スクリーン印刷、インクジェットなどの印刷法を用いることができる。充填後には、熱乾燥、フラッシュランプ焼成などの乾燥を行なうことで、バインダ樹脂を硬化させる。
【００３３】
該引き回し回路３７，３８の他端部（外部接続端子部）３７ｂ，３８ｂは、基材フィルム３４の一辺付近に設けられている。そして、各引き回し回路３７，３８は、その両端部３７ａ，３７ｂの間、両端部３８ａ，３８ｂの間で基材フィルム３４の第２主面上に延在して設けられている。より具体的には、図３に示すように、主として各ひずみ受感部３３の本体３３ｃにおける複数の帯状部の長さ方向に沿って延在して設けられている。また、引き回し回路３７，３８の他端部（外部接続端子部）３７ｂ，３８ｂは、基材フィルム３４の縦方向（図３の上下方向）においていくつかの束に集約して配列されている。もちろん、全てを１つの束に集約しても構わない。
【００３４】
なお、本実施形態では、各ひずみ受感部３３の両端には、ビア孔３９，４０に充填された導電ペースト４１，４２を介して、１つずつ引き回し回路３７，３８が導通されているが、３線式結線法にて温度影響を補償する場合には、各ひずみ受感部３３の両端のうち一方には２つの引き回し回路が導通されてもよい（図示せず）。
【００３５】
以上のようなセンサ構造部３６は、複数のひずみ受感部と各ひずみ受感部に対応する引き回し回路とが同一の基材フィルムに設けられているので、ひずみ受感部と引き回し回路との接続に貼り合せが不要となる。したがって、貼り合せ時のズレに起因するひずみ受感部と引き回し回路との導通不良が起きない。
また、ひずみセンサを構成する層数を減らせるため、材料費、ひいては製造コストを低減できる。
【００３６】
また、上記したセンサ構造部３６は、その他の層をさらに有していてもよい。
例えば、各ひずみ受感部３３は、酸化、硫化またはマイグレーション（電蝕）による劣化防止の観点から、図２に示すように、絶縁性の第１カバー層４３で覆うようにしてもよい。同様に、各引き回し回路３７，３８も、酸化、硫化またはマイグレーションによる劣化防止の観点から、図２に示すように、外部接続端子部３７ｂ，３８ｂを除き、絶縁性の第２カバー層４４で覆うようにしてもよい。第１カバー層４３及び第２カバー層４４の形成方法としては、ラミネータ、熱プレスなどのカバーフィルムの貼合や、スクリーン印刷などの印刷法を用いることができる。
【００３７】
第１カバー層４３及び第２カバー層４４の形成方法としてカバーフィルムを貼合する場合、カバーフィルムは基材フィルム３４と同様の材料を採用することができる。また、第１カバー層４３及び第２カバー層４４の形成方法として印刷する場合、例えば、ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂などの熱硬化型樹脂を所定厚みで塗布し、硬化させることにより形成することができる。
【００３８】
各引き回し回路３７，３８の他端部（外部接続端子部）３７ｂ，３８ｂを覆って、端子保護層４５が形成されてもよい。端子保護層４５の形成方法としては、ニッケル下地金メッキや、半田メッキなどを用いることができる。
【００３９】
以上が、センサ構造部３６の構造である。
【００４０】
引き回し回路の外部接続端子部３７ｂ，３８ｂには、直接又は端子保護層４５を介して、計測機器に接続するＦＰＣ（フレキシブル配線基板：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）などのリード４７が実装される。
【００４１】
ＦＰＣは、一般に、ポリイミドからなる基材フィルム上に、金メッキされた銅箔で複数の配線パターンが構成されると共に、各配線パターンの露出不要部分はポリイミドからなるカバーレイで覆われた構成となっている。
【００４２】
リード４７の実装方法としては、例えば、リード４７がＦＰＣの場合には異方性導電フィルム（ＡＣＦ；Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ）または異方性導電接着剤（ＡＣＡ；Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ａｄｈｅｓｉｖｅ）４６などの伝導性接着物質などを使用した熱圧着法を用いることができる。
【００４３】
端子保護層４５は、引き回し回路の外部接続端子部３７ｂ，３８ｂの酸化、硫化またはマイグレーションによる劣化防止の観点から設けられるものであり、外部接続端子部３７ｂ，３８ｂとリード４７とが電気的に接続可能なように導電性を有している。端子保護層４５の材料としては、例えば、Ｎｉ下地Ａｕ鍍金ヤ半田鍍金などを用いることができる。Ｎｉ下地Ａｕ鍍金、半田鍍金からなる端子保護層４５の形成には、鍍金法が用いられる。なお、Ａｕ鍍金の下地となるＮｉ層の形成にも鍍金法が用いられる。
【００４４】
本実施形態のひずみセンサ３１により構造物、例えばトンネルのコンクリート構造物や橋梁の鋼構造物等のひずみを測定する場合には、センサ構造部３６の基材フィルム３４の厚み方向の両面のうち、ひずみ受感部３３側の面を構造物に対面させ、該センサ構造部３６と構造物との間に介在させた接着剤によりセンサ構造部３６を構造物に密着する。
リード４７は、センサ構造部３６の構造物に密着する面とは反対側の面より取り出すことになり、センサ構造部３６と構造物との密着を阻害しない。すなわち、センサ構造部３６の構造物に密着する面（つまり、複数のひずみ受感部３３を有する面）からリード４７を取り出すと、リード４７の圧着部分の厚みでセンサ構造部３６の構造物に密着する面に凹凸が出来、密着力が低下しやすい。また、リード４７が引っ張られるなどしたときに、センサ構造部３６が構造物より捲れやすい。これらの結果、ひずみセンサの測定精度が低下する。
【００４５】
また、ひずみセンサ３１は、構造物への固定時に接着剤を塗布するのではなく、あらかじめひずみ受感部３３側の面にセンサ固定用の接着層６０を備えていてもよい（図１２参照）。この場合、当該接着層６０が前記ビア孔３９，４０上を避けて、例えば、各ビア孔３９，４０を取り囲む開口部や、複数のビア孔３９，４０が並ぶ列を帯状に避ける非形成部を有するように接着層６０が形成されているのが好ましい。何故なら、ひずみ時のビア孔３９，４０及び導電ペースト４１，４２への応力を緩和し、この部分での断線を防止できるからである。接着層６０の材料としては、計測対象となる構造物の材質に合わせて適宜選択すればよい。
【００４６】
前記構成を有するひずみチセンサを得る方法を、以下に詳しく説明する。
＜ひずみセンサの製造方法＞
本実施形態の多点計測用のひずみセンサの製造方法は、
（１）基材フィルムの第１主面に第１金属層を積層し、基材フィルムの第２主面に第２金属層を積層する工程と、
（２）第１金属層からエッチング法にて複数のひずみ受感部を構成する導電パターンを形成し、第２金属層からエッチング法にて各ひずみ受感部に対応し、基材フィルムの外縁付近に外部接続端子部を有する引き回し回路を構成する導電パターンを形成する工程と、
（３）ひずみ受感部と引き回し回路との対向する位置において、基材フィルムにビア孔をあける工程と、
（４）ビア孔に導電ペーストを充填する工程と、を備えることを特徴とする。
【００４７】
また、ひずみ受感部及び引き回し回路の酸化、硫化またはマイグレーションによる劣化防止のために、本発明の多点計測用のひずみセンサの製造方法は、
（５）ビア孔に導電ペーストが充填された基材フィルムの第１主面に、ひずみ受感部を覆って絶縁性の第１カバー層を形成し、基材フィルムの第２主面に、外部接続端子部を除き、引き回し回路を覆って絶縁性の第２カバー層を形成する工程と、
（６）引き回し回路の外部接続端子部を覆って導電性の端子保護層を形成する工程と、
をさらに備えていてもよい。
【００４８】
また、本発明の多点計測用のひずみセンサの製造方法は、工程（１）〜（４）又は工程（１）〜（６）の後に、
（７）引き回し回路の外部接続端子部にリードを実装する工程、をさらに備えていてもよい。
【００４９】
（１．積層工程）
積層工程は、基材フィルム３４の第１主面３４ａに第１金属層４８を積層し、基材フィルム３４の第２主面３ｂに第２金属層４９を積層する工程である（図４参照）。
【００５０】
基材フィルム３４は、第１金属層４８及び第２金属層４９を支持する枚葉又は長尺のものである。基材フィルム３４の材料は、例えば、ポリエステル（ＰＥＴ）、ポリイミドアミド（ＡＩ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などの絶縁性の材質から成るフィルムを用いることができる。使用する基材フィルム３４の厚みは、１μｍ〜１００μｍ厚のものを採用することができる。
【００５１】
第１金属層４８は、ひずみ受感部３３を形成するためのものである。第１金属層４８の材料としては、ひずみ受感部３３の本体３３ｃが抵抗体として機能するものであれば特に限定されず、例えば、白金、アルミニウム、ニッケル、タングステン、鉄、金、銀、銅、パラジウム、クロム、銅ニッケル合金、ニッケルクロム合金、銅マンガン合金、鉄クロム合金等を挙げることができる。とくに、抵抗値及び線膨張係数等から銅ニッケル合金、ニッケルクロム合金、銅マンガン合金、鉄クロム合金が好ましい。
第１金属層４８を形成する方法は特に限定されず、例えば、熱プレスによる金属箔の貼合や、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、鍍金法などで形成することができる。
【００５２】
第２金属層４９は、引き回し回路３７，３８を形成するためのものである。第２金属層４９の材料は、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）など、第１金属層４８よりも比抵抗が十分に小さい導体である。
第２金属層４９を形成する方法は特に限定されず、第２金属層４９と同様に、例えば、熱プレスによる金属箔の貼合や、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、鍍金法などで形成することができる。
【００５３】
（２．パターニング工程）
パターニング工程は、上記した第１金属層４８及び第２金属層４９からエッチング法にて各ひずみ受感部３３、各引き回し回路３７，３８の導電パターンを形成する工程である（図５参照）。
例えば、形成する導電パターンに応じた形状のレジスト膜を上記した第１金属層４８及び第２金属層４９表面に積層し、その積層体をエッチング液に浸漬して各々の導電パターンを形成する。その後、パターン化された第１金属層４８及び第２金属層４９上に残存するレジスト膜をレジスト剥離液でもって全て剥離し、第１金属層４８及び第２金属層４９の表面全体を露出させる。
【００５４】
上記の工程を経ることにより、基材フィルム３４の第１主面３４ａに形成された複数のひずみ受感部３３と、基材フィルム３４の第２主面３４ｂに各ひずみ受感部３３に対応して形成され、基材フィルム３４の外縁付近に外部接続端子部３７ｂ，３８ｂを有する引き回し回路３７，３８と、を備えたものが得られる。
なお、基材フィルム３４が長尺の場合、二以上のセンサ構造部３６を連続して形成する。
【００５５】
レジスト膜を導電パターンに応じた形状に形成するには、例えば、ドライフィルムレジストや液体レジスト等の感光性樹脂組成物を塗布し、感光性樹脂膜にマスクを介して電子ビームや光（紫外線）を照射して所定の形状に露光する。次いで、現像液に接触させることに不要な部分が溶解除去される。感光性樹脂には、露光部分が現像液に対して不溶性となるネガ型と、露光部分が現像液に対して可溶性となるポジ型とがある。
また、レジスト膜を導電パターンに応じた形状に形成するには、スクリーン印刷などの印刷法を用いることもできる。
【００５６】
（３．ビア加工工程）
ビア加工工程は、上記したひずみ受感部３３と引き回し回路３７，３８とを表裏導通するためのビア孔３９，４０をあける工程である（図６参照）。
ビア孔３９，４０は、各ひずみ受感部３３の両端部である第１ランド部３３ａ，３３ｂに設けられたランド孔５０，５１と重なり、基材フィルム３４を貫通して引き回し回路３７，３８の内面（基材フィルム３４側の面）に到達するものである。ビア孔３９，４０の開孔は、例えば、ＵＶ−ＹＡＧレーザ、炭酸ガスレーザやエキシマレーザなどを用いたレーザ照射や、基材フィルムエッチング等により形成することができる。
【００５７】
（４．ビアフィリング工程）
ビアフィリング工程は、上記したビア孔３９，４０に導電ペースト４１，４２を充填する工程である（図７参照）。
上記工程により、導電ペースト４１，４２の底部は引き回し回路３７，３８の第２ランド部３７ａ，３８ａに接触し、導電ペースト４１，４２の上部４１はひずみ受感部３３の第１ランド部３３ａ，３３ｂに接触するため、ひずみ受感部３３と引き回し回路３７，３８とが表裏導通される。
【００５８】
導電ペースト４１，４２は、一般に、導電粒子およびバインダ樹脂を含むものである。バインダ樹脂は熱硬化性樹脂であり、充填後には硬化物として存在する。導電ペーストに含まれる導電粒子は、銀、銅又はニッケル等により形成することができる。
また、導電ペースト４１，４２のビア孔３９，４０への充填方法としては、スクリーン印刷、インクジェットなどの印刷法を用いることができる。充填後には、熱乾燥、フラッシュランプ焼成などの乾燥を行なうことで、バインダ樹脂を硬化させる。
【００５９】
（５．カバー層形成工程）
カバー層形成工程は、表裏導通後のひずみ受感部３３を絶縁性の第１カバー層４３で覆い、また各引き回し回路３７，３８を、外部接続端子部３７ｂ，３８ｂを除き、絶縁性の第２カバー層４４で覆う工程である（図８参照）。
第１カバー層４３及び第２カバー層４４の形成方法としては、ラミネータ、熱プレスなどのカバーフィルムの貼合や、スクリーン印刷などの印刷法を用いることができる。
【００６０】
第１カバー層４３及び第２カバー層４４の形成方法としてカバーフィルムを貼合する場合、カバーフィルムは基材フィルム３４と同様の材料を採用することができる。また、第１カバー層４３及び第２カバー層４４の形成方法として印刷する場合、例えば、ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂などの熱硬化型樹脂を所定厚みで塗布し、硬化させることにより形成することができる。
【００６１】
上記の工程を経ることにより、  酸化、硫化またはマイグレーションに起因する劣化からひずみ受感部３３及び外部接続端子部３７ｂ，３８ｂを除く引き回し回路３７，３８を守ることができる。
【００６２】
（６．リード接続端子の保護層形成工程）
リード接続端子の保護層形成工程は  各引き回し回路３７，３８の他端部（外部接続端子部）３７ｂ，３８ｂ、すなわち上記第２カバー層４４で覆われず露出する部分を、リード線と導通可能な材料で覆って、酸化、硫化またはマイグレーションに起因する劣化から保護する工程である（図９参照）。
端子保護層４５の形成方法としては、ニッケル下地金メッキや、半田メッキなどを用いることができる。
【００６３】
なお、基材フィルム３４が長尺の場合には、二以上のセンサ構造部３６を構成する導電パターンを連続して形成しているので、さらに個々のセンサ構造部３６に分離するように外形加工する（図１０参照）。
外形加工の方法としては、打ち抜きプレスやレーザーカットなどを用いることができる。
【００６４】
（７．リード実装工程）
リード実装工程は、センサ構造部３６について、引き回し回路３７，３８の外部接続端子部３７ｂ，３８ｂに端子保護層４５を介してリード４７を実装する工程である（図２、図３参照）。
リード４７の実装方法としては、例えば、リード４７がＦＰＣの場合には異方性導電フィルムまたは異方性導電接着剤４６などの伝導性接着物質などを使用した熱圧着法を用いることができる。
なお、前記端子保護層４５を形成する工程を省略して、外部接続端子部３７ｂ，３８ｂに直接、リード４７を実装することもできる。
【００６５】
このようなひずみセンサの製造方法によれば、複数のひずみ受感部と各ひずみ受感部に対応する引き回し回路とが同一の基材フィルムの同一面に設けられてひずみセンサが得られるため、ひずみ受感部と引き回し回路との接続に貼り合せ工程が不要となる。したがって、貼り合せ時のズレに起因するひずみ受感部と引き回し回路との導通不良が起きない。
特に基材フィルム両面の導電パターンのパターニング工程において、エッチングのレジスト膜の形成に感光性樹脂の露光・現像を行なう場合、ひずみ受感部と引き回し回路との位置合わせ精度がより高いものとなる。
また、ひずみセンサを構成する層数を減らせるため、材料費、ひいては製造コストを低減できる。
【００６６】
〔第二実施形態〕
本実施形態は、引き回し回路３７，３８の形成方向が異なる以外は一実施形態と同じであり、共通部分についての説明は省略する。
すなわち、本実施形態に係る発明の引き回し回路３７，３８は、図１１に示すように、各ひずみ受感部３３の本体３３ｃにおける複数の帯状部の幅方向に沿って延在して設けられている。この場合、各ひずみ受感部３３の上記帯状部を構成する金属の長さ方向での延伸／圧縮を引き回し回路３７，３８が阻害しないため、より高精度のひずみ測定を行うことができる。
【００６７】
［その他の実施形態］
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【００６８】
上記実施形態のひずみセンサ３１を構成するセンサ構造部３６においては、図１に示すように、全てのひずみ受感部３３が、上述した受感方向を１方向に揃えて配置されているが、これに限定しない。例えば、直角に２方向のひずみ受感部３３が混在していてもよいし、さらには直角２方向と４５度方向のひずみ受感部３３が混在していてもよい（図示せず）。複数のひずみ受感部３３の向きを変えることにより、被測定物における複数の方向の歪量を測定することができる。
【００６９】
また、上記実施形態のひずみセンサ３１においては、リード線４７を用いてセンサ構造部３６を外部の計測器と接続しているが、外部接続方法はこれに限定されない。例えば、センサ構造部３６に送信装置を設け、計測された出力値を計測器まで無線伝送してもよい。
【符号の説明】
【００７０】
１，３１  ひずみセンサ
２  フレキシブル基板
３  ひずみゲージ
４  ゲージベース
５  カバーフィルム
６，３６  センサ構造部
７  第１層基板
８  第２層基板
１３，３３  ひずみ受感部
１４ａ，１４ｂ  タブ（導線接続部）
１８，１９，２０，３７，３８  引き回し回路
２２  スルーホール
２３  半田（導体部材）
３３ａ，３３ｂ  第１ランド部
３３ｃ  本体
３３ｄ，３３ｅ  配線
３４  基材フィルム
３４ａ  第１主面
３４ｂ  第２主面
３７ａ，３８ａ  第２ランド部
３７ｂ，３８ｂ  外部接続端子部
３９，４０  ビア孔
４１，４２  導電ペースト
４３  第１カバー層
４４  第２カバー層
４５  端子保護層
４６  異方導電接着剤
４７  リード線
４８  第１金属層
４９  第２金属層
５０，５１  ランド孔
６０  接着層
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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