6046103 圧力アレイセンサモジュールおよびその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6046103

(24)【登録日】2016年11月25日

(45)【発行日】2016年12月14日

(54)【発明の名称】圧力アレイセンサモジュールおよびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   G01L 5/00 20060101AFI20161206BHJP

【ＦＩ】

   G01L5/00 101Z

【請求項の数】19

【外国語出願】

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2014-248049(P2014-248049)

(22)【出願日】2014年12月8日

(65)【公開番号】特開2016-75657(P2016-75657A)

(43)【公開日】2016年5月12日

【審査請求日】2014年12月25日

(31)【優先権主張番号】103134541

(32)【優先日】2014年10月3日

(33)【優先権主張国】TW

(73)【特許権者】

【識別番号】390023582

【氏名又は名称】財團法人工業技術研究院

【氏名又は名称原語表記】ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ

(74)【代理人】

【識別番号】110000154

【氏名又は名称】特許業務法人はるか国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】チャン−イー チェン

(72)【発明者】

【氏名】ジュイ−イァオ スー

(72)【発明者】

【氏名】ヤン−チェン リウ

(72)【発明者】

【氏名】チャン−ホ リオウ

【審査官】 公文代 康祐

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１７８２４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−０６１６２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２３６５０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−２４５０２７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｌ ５／００

Ｇ０１Ｌ １／１４ − １／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板と、
前記基板上に配置され、第１の電極パターンおよび第２の電極パターンを有する電極アレイと、
を含むアレイ電極ボードと、
それぞれが
第１のリードを有する上部電極層と、
第２のリードを有する下部電極層と、
前記上部電極層と前記下部電極層との間に配置された少なくとも１つの圧力検出層と、
複数の隙間が設けられるように円形に配置された複数の接続部であって、前記上部電極層の前記第１のリードと前記下部電極層の前記第２のリードとが当該接続部の間の前記隙間を通る、複数の接続部と、
上部基板と、
下部基板と、
を含むとともに前記アレイ電極ボード上の検出位置に配置された、複数の圧力検出素子と、
それぞれが前記第１のリードおよび対応する前記第１の電極パターンを電気的に接続する、複数の第１の導電構造体と、
それぞれが前記第２のリードおよび対応する前記第２の電極パターンを電気的に接続する、複数の第２の導電構造体と、
を含み、
前記接続部は、前記上部基板および前記下部基板を接続し、
前記上部電極層、前記圧力検出層、および前記下部電極層は、前記上部基板と前記下部基板との間に積層されている、
圧力アレイセンサモジュール。

【請求項2】

前記第１の電極パターンは、隣接する２つの前記圧力検出素子の間に延在し、
前記隣接する２つの圧力検出素子は、前記第１の電極パターンおよび対応する２つの前記第１の導電構造体を介して電気的に接続されている、
請求項１に記載の圧力アレイセンサモジュール。

【請求項3】

前記第２の電極パターンは、隣接する２つの前記圧力検出素子の間に延在し、
前記隣接する２つの圧力検出素子は、前記第２の電極パターンおよび対応する２つの前記第２の導電構造体を介して電気的に接続されている、
請求項１または２に記載の圧力アレイセンサモジュール。

【請求項4】

複数の第３の導電構造体と、複数の第４の導電構造体と、をさらに含み、
前記電極アレイは、前記基板上に配置された第３の電極パターンおよび第４の電極パターンをさらに含み、
前記各上部電極層は、第３のリードをさらに有し、
前記各下部電極層は、第４のリードをさらに有し、
前記各第３の導電構造体は、前記第３のリードおよび対応する前記第３の電極パターンを電気的に接続し、
前記各第４の導電構造体は、前記第４のリードおよび対応する前記第４の電極パターン
を電気的に接続する、
請求項１から３のいずれか一項に記載の圧力アレイセンサモジュール。

【請求項5】

前記第３の電極パターンは、隣接する２つの前記圧力検出素子の間に延在し、
前記隣接する２つの圧力検出素子は、前記第３の電極パターンおよび対応する２つの前記第３の導電構造体を介して電気的に接続されている、
請求項４に記載の圧力アレイセンサモジュール。

【請求項6】

前記第４の電極パターンは、隣接する２つの前記圧力検出素子の間に延在し、
前記隣接する２つの圧力検出素子は、前記第４の電極パターンおよび対応する２つの前記第４の導電構造体を介して電気的に接続されている、
請求項４に記載の圧力アレイセンサモジュール。

【請求項7】

前記各圧力検出素子の前記上部電極層は、前記第１の電極パターンと前記第３の電極パターンとの間に前記第１の導電構造体と前記第３の導電構造体とを介して直列に接続されている、
請求項４に記載の圧力アレイセンサモジュール。

【請求項8】

前記各圧力検出素子の前記下部電極層は、前記第２の電極パターンと前記第４の電極パターンとの間に前記第２の導電構造体と前記第４の導電構造体とを介して直列に接続されている、
請求項４に記載の圧力アレイセンサモジュール。

【請求項9】

前記第１および第２の導電構造体は、前記各圧力検出素子と前記アレイ電極ボードとを貫通する垂直導電素子である、
請求項１から３のいずれかに記載の圧力アレイセンサモジュール。

【請求項10】

前記電極アレイは、前記基板の片側上または対向する両側上に配置されている、
請求項１から３のいずれかに記載の圧力アレイセンサモジュール。

【請求項11】

第１の電極パターンおよび第２の電極パターンを有する電極アレイを、基板の片側上または対向する両側上に形成する工程と、
それぞれが、第１のリードを有する上部電極層と、第２のリードを有する下部電極層と、前記上部電極層および前記下部電極層の間に配置された少なくとも１つの圧力検出層と、複数の隙間が設けられるように円形に配置された複数の接続部と、上部基板と、下部基板を有する複数の圧力検出素子を、前記基板上に配置する工程であって、前記上部電極層の前記第１のリードと前記下部電極層の前記第２のリードとが当該接続部の間の前記隙間を通り、前記接続部は、前記上部基板および前記下部基板を接続し、前記上部電極層、前記圧力検出層、および前記下部電極層は、前記上部基板と前記下部基板との間に積層されている、工程と、
前記各上部電極層の前記第１のリードと、対応する前記第１の電極パターンと、を複数の第１の導電構造体により電気的に接続する工程と、
前記各下部電極層の前記第２のリードと、対応する前記第２の電極パターンと、を複数の第２の導電構造体により電気的に接続する工程と、
を含む圧力アレイセンサモジュールの製造方法。

【請求項12】

前記第１の電極パターンは、隣接する２つの前記圧力検出素子の間に延在し、
前記隣接する２つの圧力検出素子は、前記第１の電極パターンおよび対応する２つの前記第１の導電構造体を介して電気的に接続されている、
請求項１１に記載の製造方法。

【請求項13】

前記第２の電極パターンは、隣接する２つの前記圧力検出素子の間に延在し、
前記隣接する２つの圧力検出素子は、前記第２の電極パターンおよび対応する２つの前記第２の導電構造体を介して電気的に接続されている、
請求項１１または１２に記載の製造方法。

【請求項14】

前記電極アレイは、前記基板上に配置された第３の電極パターンおよび第４の電極パターンをさらに含み、
前記各上部電極層は、第３のリードをさらに有し、
前記各下部電極層は、第４のリードをさらに有し、
前記圧力アレイセンサモジュールの製造方法は、
前記各第３のリードと、対応する前記第３の電極パターンと、を複数の第３の導電構造体により電気的に接続する工程と、
前記各第４のリードと、対応する前記第４の電極パターンと、を複数の第４の導電構造体により電気的に接続する工程と、
をさらに含む、
請求項１１から１３のいずれか一項に記載の製造方法。

【請求項15】

前記第３の電極パターンは、隣接する２つの前記圧力検出素子の間に延在し、
前記隣接する２つの圧力検出素子は、前記第３の電極パターンおよび対応する２つの前記第３の導電構造体を介して電気的に接続されている、
請求項１４に記載の製造方法。

【請求項16】

前記第４の電極パターンは、隣接する２つの前記圧力検出素子の間に延在し、
前記隣接する２つの圧力検出素子は、前記第４の電極パターンおよび対応する２つの前記第４の導電構造体を介して電気的に接続されている、
請求項１４に記載の製造方法。

【請求項17】

前記各圧力検出素子の前記上部電極層は、前記第１の電極パターンと前記第３の電極パターンとの間に前記第１の導電構造体と前記第３の導電構造体とを介して直列に接続されている、
請求項１４に記載の製造方法。

【請求項18】

前記各圧力検出素子の前記下部電極層は、前記第２の電極パターンと前記第４の電極パターンとの間に前記第２の導電構造体と前記第４の導電構造体とを介して直列に接続されている、
請求項１４に記載の製造方法。

【請求項19】

前記第１および第２の導電構造体は、垂直導電素子である、
請求項１１から１３のいずれかに記載の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、一般に検出モジュール（sensing module）に関し、特に、圧力アレイセンサモジュール（pressure array sensor module）およびその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

圧力センサは、主に要素を変形させる圧力を検出するために用いられる。圧力アレイ検出技術は、要素が押されたときの圧力の分布や幾何学的勾配（geometric gradient）の変化を特定するために用いることができる。たとえば、圧力アレイ検出技術は、足の圧力分布を検出する靴の中敷（shoe pad）に用いられたり、睡眠中の圧力分布や重心位置を検出するマットレスに用いられたりすることがある。

【0003】

よく見られる薄型の圧力アレイセンサモジュールに採用されるスクリーン印刷プロセス（screen printing process）は、主に３つの工程からなる。まず、用途のニーズに応じて電極アレイ（electrode array）のパターンを設計し、電極層（electrode layer）、圧力検出層（pressure sensing layer）、および接着層（adhesion layer）用の型板（stencil）を製作する。次に、電極層、圧力検出層、および接着層を３度のスクリーン印刷プロセスにより基板上に印刷する。そして、上記素子の位置を合わせて組み立てることにより、圧力アレイセンサモジュールを形成する。しかしながら、検出素子の密度についてカスタマイズや調整が求められる場合、すべての型板の設計とスクリーン印刷プロセスの３つの工程をやり直さなければならない。これでは、設計変更のたびに膨大な時間とコストがかかってしまう。かかる状況の下では、製造時間とコストを削減することが極めて難しい。

【0004】

「基板に対して配列された複数のセンサエレメントを有するセンサ」という名称の特許文献１には、少なくとも１層の基板層と、この基板層に対して動作可能に配列された複数の個別センサエレメントと、この基板層上に配置された導電性トレース（conductive trace）と、を含むセンサが開示されている。この導電性トレースは、個別センサエレメントと電気的に結合され、このセンサエレメントの少なくとも一部分の周囲をらせん状に包み込む。さらに、センサエレメント間の材料にスリットまたは切り欠きを設けることにより、センサエレメントは隣接するセンサエレメントとは独立に移動することができ、比較的大きな曲げを受けたときに表面形状が平らか否かによらずセンサはその形状に沿うことができるようになっている。このセンサを、車椅子のシートクッション等の座席表面にかかる力の分布を検出するために採用するようにしてもよい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】米国特許第７２５８０２６号明細書

【発明の概要】

【0006】

本開示は、従来の課題を解決するための圧力アレイセンサモジュールおよびその製造方法に関する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の一実施形態によれば、アレイ電極ボード（array electrode board）と、複数の圧力検出素子（pressure sensing elements）と、少なくとも１つの第１の導電構造体（conductive structure）と、少なくとも１つの第２の導電構造体と、を含む圧力アレイセンサモジュールが提供される。アレイ電極ボードは、基板と、基板上に配置され、第１の電極パターン（electrode pattern）および第２の電極パターンを有する電極アレイと、を含む。各圧力検出素子は、アレイ電極ボード上の検出位置（sensing position）に配置され、上部電極層と、下部電極層と、上部電極層および下部電極層の間に配置された少なくとも１つの圧力検出層と、を含む。上部電極層は、第１のリード（lead）を有する。下部電極層は、第２のリードを有する。第１の導電構造体は、第１のリードおよび対応する第１の電極パターンを電気的に接続している。第２の導電構造体は、第２のリードおよび対応する第２の電極パターンを電気的に接続している。

【0008】

本開示の別の実施形態によれば、圧力アレイセンサモジュールの製造方法が提供される。本製造方法は、次の工程を含む。電極アレイを基板上に形成する。この電極アレイは、第１の電極パターンと、第２の電極パターンと、を有する。複数の圧力検出素子を基板上に配置する。各圧力検出素子は、上部電極層と、下部電極層と、上部電極層および下部電極層の間に配置された少なくとも１つの圧力検出層と、を有する。上部電極層の各リードおよび対応する第１の電極パターンを、少なくとも１つの第１の導電構造体により電気的に接続する。下部電極層の各リードおよび対応する第２の電極パターンを、少なくとも１つの第２の導電構造体により電気的に接続する。

【0009】

本開示の上記および他の態様は、以下の好ましいがこれに限定されない実施形態の詳細な説明においてよりよく理解されるであろう。以下、図面を参照しながら説明する。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1A】一実施形態に係る圧力アレイセンサモジュールの概略図である。

【図1B】圧力検出素子の構造分解図である。

【図2A】一実施形態に係るアレイ電極ボードの概略図である。

【図2B】圧力検出素子の構造分解図である。

【図2C】アレイ電極ボード上に配置された複数の圧力検出素子の概略図である。

【図3】図２Ｂに示す圧力検出素子の組み立て後の上面図である。

【図4A】図３の切断線Ａ−Ａに沿う断面図である。

【図4B】図３の切断線Ｂ−Ｂに沿う断面図である。

【図5A】図２Ｃの切断線Ｃ−Ｃに沿う断面図である。

【図5B】図２Ｃの切断線Ｄ−Ｄに沿う断面図である。

【図5C】別の実施形態に係る導電構造体の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下の詳細な説明では、説明を目的として、開示する実施形態が十分に理解されるよう多くの具体的詳細を示す。しかし、これらの具体的詳細がなくとも１以上の実施形態を実施可能であることは言うまでもない。他の例では、図面を簡略化するために、既知の構造および装置は概略的に示すこととする。

【0012】

本開示を詳しく説明するために、図面を参照しながら以下にいくつかの実施形態を示す。しかし、本実施形態は、例示的かつ説明的に記述することのみを目的としており、本開示の保護の範囲を限定することは意図していない。

【0013】

［第１の実施形態］図１Ａおよび図１Ｂを参照されたい。図１Ａは、一実施形態に係る圧力アレイセンサモジュール１００の概略図である。図１Ｂは、圧力検出素子１２０の構造分解図である。

【0014】

一実施形態において、圧力アレイセンサモジュール１００は、アレイ電極ボード１１０と、複数の圧力検出素子１２０（１つのみを図示）と、第１の導電構造体１３１と、第２の導電構造体１３２と、を含んでいる。各圧力検出素子１２０は、第１の導電構造体１３１および第２の導電構造体１３２を介してアレイ電極ボード１１０に電気的に接続されている。

【0015】

図１Ａに示すように、アレイ電極ボード１１０は、基板１１２と、基板１１２の片側上または対向する両側上に配置された電極アレイ１１３と、を含んでいる。電極アレイ１１３の電極は、たとえばスクリーン印刷プロセスにより、基板１１２上に印刷される。電極アレイ１１３は、いくつかの電極パターン１１４〜１１７を有する。電極アレイ１１３の回路レイアウト設計は、顧客の要求を満たすように調整してもよい。基板１１２は、可撓性のある絶縁膜またはプリント回路基板により実現することができる。電極アレイ１１３は、各検出位置１１１の周りに配置されている。

【0016】

一実施形態において、電極アレイ１１３を基板１１２の対向する両側上に配置する場合、電極アレイ１１３の位置に応じて各側の検出位置１１１を変更することができるため、対向する両側上にある検出位置１１１に変化をつけられる（interlaced）。こうして、より多くの圧力検出素子１２０をアレイ電極ボード１１０上に配置することができ、検出密度を高められる。つまり、単位面積あたりの素子数が増加する。

【0017】

図１Ａに示すように、各圧力検出素子１２０は、アレイ電極ボード１１０上の検出位置１１１に配置されている。たとえば、アレイ電極ボード１１０には、全部で６つの検出位置１１１がある。この検出位置は、電極パターンによって定められる。圧力検出素子１２０は独立した素子であり、圧力検出素子１２０を別々に形成した後に、電極パターンによって定まる検出位置１１１に配置することができる。顧客の要求に応じて電極パターンの設計を変更する場合、型板の製作や検出素子に対して行うスクリーン印刷プロセスをやり直すことなく、各圧力検出素子１２０の位置や密度分布を顧客の要求に容易に合わせることができる。結果として、製造時間とコストを低減することができる。

【0018】

図１Ａに示すように、電極アレイ１１３は、第１の電極パターン１１４と、第２の電極パターン１１５と、第３の電極パターン１１６と、第４の電極パターン１１７と、を含んでいる。第１の電極パターン１１４は、２つの検出位置１１１の間に延在し、対応する位置にある２つの圧力検出素子１２０を導通させる回路となっている。第２の電極パターン１１５もまた、２つの検出位置１１１の間に延在し、対応する位置にある２つの圧力検出素子１２０を導通させる回路となっている。第１の電極パターン１１４の延在方向は、たとえば、第２の電極パターン１１５の延在方向と直交（orthogonal）するか、非直交（non-orthogonal）であるか、または平行（parallel）である。図１Ａは、第１の電極パターン１１４の延在方向が第２の電極パターン１１５の延在方向と直交する例を示しているに過ぎず、第１の電極パターン１１４と第２の電極パターン１１５の間の関係を限定するものではない。

【0019】

図１Ａに示すように、第１の電極パターン１１４の延在方向は第３の電極パターン１１６の延在方向と平行であり、第２の電極パターン１１５の延在方向は第４の電極パターン１１７の延在方向と平行である。別の実施形態では、第１の電極パターン１１４の延在方向は、第３の電極パターン１１６の延在方向と平行ではない。図１Ｂに示すように、第１の電極パターン１１４の延在方向は、第１の方向Ｄ１と平行である。しかしながら、第３の電極パターン１１６の延在方向が第１の方向Ｄ１に平行な方向から第３の方向Ｄ３に平行な方向に変わると、第１の電極パターン１１４と第３の電極パターン１１６は同一延在方向上ではなくなる。図１Ｂに示すように、第２の電極パターン１１５の延在方向は、第２の方向Ｄ２と平行である。しかしながら、第４の電極パターン１１７の延在方向が第２の方向Ｄ２に平行な方向から第４の方向Ｄ４に平行な方向に変わると、第２の電極パターン１１５と第４の電極パターン１１７は同一延在方向上ではなくなる。上記の例は、電極パターン１１４〜１１７の方向が調整可能であることを示している。

【0020】

図１Ｂを参照されたい。各圧力検出素子１２０は、上部電極層１２１と、下部電極層１２２と、少なくとも１つの圧力検出層１２３と、を含んでいる。上部電極層１２１は、第１の電極パターン１１４に対応する第１のリード１２４を有しており、この第１のリード１２４と第１の電極パターン１１４は互いに上下方向（基板１１２の法線方向）に重なり合っている。また、下部電極層１２２は、第２の電極パターン１１５に対応する第２のリード１２５を有しており、この第２のリード１２５と第２の電極パターン１１５は互いに上下方向（基板１１２の法線方向）に重なり合っている。圧力検出層１２３は上部電極層１２１と下部電極層１２２の間に配置されており、上部電極層１２１、圧力検出層１２３、および下部電極層１２２は互いに上下方向（基板１１２の法線方向）に重なり合っている。

【0021】

図１Ｂに示すように、各圧力検出素子１２０の第１のリード１２４および第１の電極パターン１１４は第１の導電構造体１３１を介して電気的に接続されており、第２のリード１２５および第２の電極パターン１１５は第２の導電構造体１３２を介して電気的に接続されている。このため、隣接する２つの圧力検出素子１２０は、モジュール化の要件を満たすように、第１の電極パターン１１４およびその第１の電極パターン１１４の両端に位置する２つの第１の導電構造体１３１を介して電気的に直列に接続することができる。同様に、隣接する２つの圧力検出素子１２０は、モジュール化の要件を満たすように、第２の電極パターン１１５およびその第２の電極パターン１１５の両端に位置する２つの第２の導電構造体１３２を介して電気的に直列に接続することができる。

【0022】

図１Ｂに示すように、上部電極層１２１は、第３の電極パターン１１６に対応する第３のリード１２６を有しており、この第３のリード１２６と第３の電極パターン１１６は互いに上下方向（基板１１２の法線方向）に重なり合っている。同様に、下部電極層１２２は、第４の電極パターン１１７に対応する第４のリード１２７を有しており、この第４のリード１２７と第４の電極パターン１１７は互いに上下方向（基板１１２の法線方向）に重なり合っている。

【0023】

図１Ｂに示すように、各圧力検出素子１２０の第３のリード１２６と第３の電極パターン１１６は、第３の導電構造体１３３を介して電気的に接続されており、第４のリード１２７と第４の電極パターン１１７は、第４の導電構造体１３４を介して電気的に接続されている。こうして、各圧力検出素子１２０の上部電極層１２１は、モジュール化の要件を満たすように、第１の電極パターン１１４と第３の電極パターン１１６の間に第１の導電構造体１３１および第３の導電構造体１３３を介して直列に接続されている。同様に、各圧力検出素子１２０の下部電極層１２２は、モジュール化の要件を満たすように、第２の電極パターン１１５と第４の電極パターン１１７の間に第２の導電構造体１３２および第４の導電構造体１３４を介して直列に接続されている。

【0024】

図１Ｂに示すように、異なる向きに配置される第１の電極パターン１１４および／または第３の電極パターン１１６を電気的に接続するために、第１のリード１２４および／または第３のリード１２６に代わる他のリード１２８を上部電極層１２１に設けてもよい。すなわち、第１の電極パターン１１４および／または第３の電極パターン１１６の向きを変える場合に、対応するリード１２８（２つ１組または１つだけ）を介して第１の電極パターン１１４および／または第３の電極パターン１１６を接続してもよい。これにより、別の圧力検出素子１２０を新たに製造する必要がなくなり、製造コストを下げることができる。別の実施形態では、第１のリード１２４および第３のリード１２６を他の２つのリード１２８と共にまたは他の２つのリード１２８と交互に用いてもよいし、それら４つのリードの１つか２つか３つのみを用いてもよく、本開示によって特に限定されない。

【0025】

同様に、図１Ｂに示すように、異なる向きに配置される第２の電極パターン１１５および／または第４の電極パターン１１７を電気的に接続するために、第２のリード１２５および／または第４のリード１２７に代わる他のリード１２９を下部電極層１２２に設けてもよい。すなわち、第２の電極パターン１１５および／または第４の電極パターン１１７の向きを変える場合に、対応するリード１２９（２つ１組または１つだけ）を介して第２の電極パターン１１５および／または第４の電極パターン１１７を接続してもよい。これにより、別の圧力検出素子１２０を新たに製造する必要がなくなり、製造コストを下げることができる。別の実施形態では、第２のリード１２５および第４のリード１２７を他の２つのリード１２９と共にまたは他の２つのリード１２９と交互に用いてもよいし、それら４つのリードの１つか２つか３つのみを用いてもよく、本開示によって特に限定されない。

【0026】

［第２の実施形態］図２Ａ〜２Ｃを参照されたい。図２Ａは、一実施形態に係るアレイ電極ボード２１０の概略図である。図２Ｂは、圧力検出素子２２０の構造分解図である。図２Ｃは、アレイ電極ボード２１０上に配置された複数の圧力検出素子２２０の概略図である。図２Ｂに示すように、各圧力検出素子２２０は、上部基板２２４と、上部電極層２２１と、少なくとも１つの圧力検出層２２３と、下部電極層２２２と、下部基板２２５と、複数の接続部２２８と、を含んでいる。接続部２２８は、間隔を置いて円形に配置され、上部基板２２４および下部基板２２５を接続する。これにより、上部基板２２４と下部基板２２５の間に、上部電極層２２１、圧力検出層２２３、および下部電極層２２２が積層された状態となる。さらに、図３に示すように、上部電極層２２１のリード２２６および下部電極層２２２のリード２２７のそれぞれは、隣接する２つの接続部２２８の間にできた隙間を通っている。

【0027】

図３、図４Ａおよび４Ｂを参照されたい。図３は、図２Ｂに示す圧力検出素子２２０の組み立て後の上面図である。図４Ａは、図３の切断線Ａ−Ａに沿う断面図である。図４Ｂは、図３の切断線Ｂ−Ｂに沿う断面図である。部品間の構造的関係がより明確に表れるよう、上部基板２２４および下部基板２２５は点線で示されている。

【0028】

図２Ａに示すように、アレイ電極ボード２１０上に形成されたいくつかの第１の貫通孔Ｈ１は、電極パターン２１４〜２１７および基板２１２の双方を貫通している。図２Ｂ、図３、図４Ａおよび４Ｂに示すように、いくつかの第２の貫通孔Ｈ２およびいくつかの第３の貫通孔Ｈ３が、圧力検出素子２２０上に形成されている。ここで、第２の貫通孔Ｈ２は、上部基板２２４、上部電極層２２１、および下部基板２２５を貫通しており、第３の貫通孔Ｈ３は、上部基板２２４、下部電極層２２２、および下部基板２２５を貫通している。第２の貫通孔Ｈ２および第３の貫通孔Ｈ３の位置は、アレイ電極ボード２１０上の第１の貫通孔Ｈ１の位置に対応している。

【0029】

図３に示すように、第２の貫通孔Ｈ２は、上部電極層２２１のリード２２６を同様に貫通し、第３の貫通孔Ｈ３は、下部電極層２２２のリード２２７を同様に貫通している。上部電極層２２１のリード２２６は、第１のリード１２４および第３のリード１２６、または他の２つのリード１２８によって実現してもよい。下部電極層２２２のリード２２７は、第２のリード１２５および第４のリード１２７、または他の２つのリード１２９によって実現してもよい。

【0030】

図５Ａには、図２Ｃの切断線Ｃ−Ｃに沿う断面図が示されている。図２Ｃに示すように、いくつかの垂直導電素子２３１が、圧力検出素子２２０の第２の貫通孔Ｈ２（図４Ａ）および対応するアレイ電極ボード２１０の第１の貫通孔Ｈ１（図２Ａ）を貫通して、圧力アレイセンサモジュール２００を形成している。図５Ａに示すように、各垂直導電素子２３１は、上から下に、上部基板２２４、上部電極層２２１、下部基板２２５、電極パターン２１４、および基板２１２を、順に貫通しており、これにより、上部電極層２２１と電極パターン２１４は上下方向に導通する。そのため、隣接する２つの圧力検出素子２２０は、モジュール化の要件を満たすように、電極パターン２１４およびその電極パターン２１４の両端に位置する２つの垂直導電素子２３１を介して電気的に直列に接続される。同様の処理を電極パターン２１６にも適用することができるため、ここでは類似点を繰り返し述べない。

【0031】

電極パターン２１４は、上記第１の電極パターン１１４または上記第３の電極パターン１１６によって実現してもよい。また、各垂直導電素子２３１は、上記第１の導電構造体１３１または上記第３の導電構造体１３３によって実現してもよい。

【0032】

図５Ｂには、図２Ｃの切断線Ｄ−Ｄに沿う断面図が示されている。図２Ｃに示すように、いくつかの垂直導電素子２３２が、圧力検出素子２２０の第３の貫通孔Ｈ３（図４Ｂ）および対応するアレイ電極ボード２１０の第１の貫通孔Ｈ１（図２Ａ）を貫通して、圧力アレイセンサモジュール２００を形成している。図５Ｂに示すように、各垂直導電素子２３２は、上から下に、上部基板２２４、下部電極層２２２、下部基板２２５、電極パターン２１７、および基板２１２を順に貫通しており、これにより、下部電極層２２２と電極パターン２１７は上下方向に導通する。そのため、隣接する２つの圧力検出素子２２０は、モジュール化の要件を満たすように、電極パターン２１７およびその電極パターン２１７の両端に位置する２つの垂直導電素子２３２を介して電気的に直列に接続される。同様の処理を電極パターン２１５にも適用することができるため、ここでは類似点を繰り返し述べない。

【0033】

電極パターン２１７は、上記第２の電極パターン１１５または上記第４の電極パターン１１７によって実現してもよい。また、各垂直導電素子２３２は、上記第２の導電構造体１３２または上記第４の導電構造体１３４によって実現してもよい。垂直導電素子２３１および２３２は、金属、合金、半田ペースト、または異方性導電材料から形成してもよい。垂直導電素子２３１および２３２を導電性の接着剤または半田ペーストから形成する場合は、その導電性の接着剤または半田ペーストが貫通孔に浸入した後に固まって柱状体となり、これにより、圧力検出素子２２０およびアレイ電極ボード２１０を一体化することができる。

【0034】

図５Ｃには、別の実施形態に係る導電構造体２３３の断面図が示されている。導電構造体２３３は、半田ペーストもしくは導電性の接着剤等の導電材料、または導電性の板から形成することができ、電極パターン２１４と上部電極層２２１の間または電極パターン２１７と下部電極層２２２の間の導電媒体として用いることができる。導電構造体２３３は、上記第１の導電構造体１３１、上記第２の導電構造体１３２、上記第３の導電構造体１３３、または上記第４の導電構造体１３４によって実現してもよい。

【0035】

図示しない一実施形態において、導電構造体２３３が導電性の板である場合、圧力検出素子のリードを基板２１２の周辺にある電極パターンまで延在させ、リードおよび対応する電極パターンが電気的に接続されるよう導電性の板でそれらを固締または固定してもよい。

【0036】

以上に開示した実施形態に種々の変更および変化を加えられることは当業者には明らかであろう。なお、明細書および実施例は単なる例示にすぎず、本開示の真の範囲は以下の請求項およびそれらの均等物によって示される。

【符号の説明】

【0037】

Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４ 方向、Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３ 貫通孔、１００，２００ 圧力アレイセンサモジュール、１１０，２１０ アレイ電極ボード、１１１ 検出位置、１１２，２１２ 基板、１１３ 電極アレイ、１１４，１１５，１１６，１１７，２１４，２１５，２１６，２１７ 電極パターン、１２０，２２０ 圧力検出素子、１２１，２２１ 上部電極層、１２２，２２２ 下部電極層、１２３，２２３ 圧力検出層、１２４，１２５，１２６，１２７，１２８，１２９，２２６，２２７ リード、１３１，１３２，１３３，１３４，２３３ 導電構造体、２２４ 上部基板、２２５ 下部基板、２２８ 接続部、２３１，２３２ 垂直導電素子。

【図1A】

【図1B】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5A】

【図5B】

【図5C】