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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022076057
(43)【公開日】2022-05-19
(54)【発明の名称】応力センサ
(51)【国際特許分類】
G01L 1/20 20060101AFI20220512BHJP
G01L 5/1623 20200101ALI20220512BHJP
【ＦＩ】
G01L1/20 Z
G01L5/1623
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020186266
(22)【出願日】2020-11-09
(71)【出願人】
【識別番号】000003193
【氏名又は名称】凸版印刷株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】504229284
【氏名又は名称】国立大学法人弘前大学
(74)【代理人】
【識別番号】100105854
【弁理士】
【氏名又は名称】廣瀬 一
(74)【代理人】
【識別番号】100116012
【弁理士】
【氏名又は名称】宮坂 徹
(72)【発明者】
【氏名】張 鴻立
(72)【発明者】
【氏名】笹川 和彦
(72)【発明者】
【氏名】藤崎 和弘
(72)【発明者】
【氏名】森脇 健司
【テーマコード（参考）】
2F051
【Ｆターム（参考）】
2F051AB07
2F051DA02
2F051DB05
(57)【要約】
【課題】センシング部分の微細化を実現し、より高精度な応力センサを提供すること。
【解決手段】基材と、対向配置された第１電極と第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に介装された圧力検知膜とを有し、前記圧力検知膜に生じる押圧力を検知する、前記基材の一方の面上に設けられた圧力検知部と、対向配置された第３電極と第４電極と、前記第３電極と前記第４電極との間に介装されたせん断力検知膜とを有し、前記せん断力検知膜に生じるせん断力を検知する、前記基材の一方の面上に設けられたせん断力検知部と、を備える。
【選択図】図１
【解決手段】基材と、対向配置された第１電極と第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に介装された圧力検知膜とを有し、前記圧力検知膜に生じる押圧力を検知する、前記基材の一方の面上に設けられた圧力検知部と、対向配置された第３電極と第４電極と、前記第３電極と前記第４電極との間に介装されたせん断力検知膜とを有し、前記せん断力検知膜に生じるせん断力を検知する、前記基材の一方の面上に設けられたせん断力検知部と、を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基材と、
対向配置された第１電極と第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に介装された圧力検知膜とを有し、前記圧力検知膜に生じる押圧力を検知する、前記基材の一方の面上に設けられた圧力検知部と、
対向配置された第３電極と第４電極と、前記第３電極と前記第４電極との間に介装されたせん断力検知膜とを有し、前記せん断力検知膜に生じるせん断力を検知する、前記基材の一方の面上に設けられたせん断力検知部と、
を備える応力センサ。
対向配置された第１電極と第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に介装された圧力検知膜とを有し、前記圧力検知膜に生じる押圧力を検知する、前記基材の一方の面上に設けられた圧力検知部と、
対向配置された第３電極と第４電極と、前記第３電極と前記第４電極との間に介装されたせん断力検知膜とを有し、前記せん断力検知膜に生じるせん断力を検知する、前記基材の一方の面上に設けられたせん断力検知部と、
を備える応力センサ。
【請求項2】
前記第２電極は、前記第１電極よりも小さい面積を有し、
前記第１電極及び前記第２電極は、応力センサのせん断変形の有無に関わらず、前記基材の厚さ方向から見た前記第１電極及び前記第２電極が重なる領域の面積が、前記第２電極の面積と等しくなるように配置されている
請求項１に記載の応力センサ。
前記第１電極及び前記第２電極は、応力センサのせん断変形の有無に関わらず、前記基材の厚さ方向から見た前記第１電極及び前記第２電極が重なる領域の面積が、前記第２電極の面積と等しくなるように配置されている
請求項１に記載の応力センサ。
【請求項3】
前記第２電極は、前記基材の厚さ方向から見て、前記第２電極の全面が前記第１電極の一部と重なるように配置されている
請求項２に記載の応力センサ。
請求項２に記載の応力センサ。
【請求項4】
前記第４電極は、前記第３電極と異なる形状を有し、
前記第３電極及び前記第４電極は、前記基材の厚さ方向から見て、検知するせん断力検知方向へのせん断変位に応じて前記第３電極及び前記第４電極が重なる領域の面積が変化するとともに、前記せん断力検知方向と直行する方向のせん断変形の有無に関わらず前記第３電極及び前記第４電極が重なる領域の面積が一定となるように配置されている
請求項１から３のいずれか１項に記載の応力センサ。
前記第３電極及び前記第４電極は、前記基材の厚さ方向から見て、検知するせん断力検知方向へのせん断変位に応じて前記第３電極及び前記第４電極が重なる領域の面積が変化するとともに、前記せん断力検知方向と直行する方向のせん断変形の有無に関わらず前記第３電極及び前記第４電極が重なる領域の面積が一定となるように配置されている
請求項１から３のいずれか１項に記載の応力センサ。
【請求項5】
前記第３電極及び前記第４電極は、前記第３電極の一部と前記第４電極の一部とが重複するように配置されている
請求項４に記載の応力センサ。
請求項４に記載の応力センサ。
【請求項6】
前記圧力検知部は、前記基材の厚さ方向から見た前記第１電極及び前記第２電極が重なる領域の面積が０．１ｍｍ２以上１．５ｍｍ２以下となるように構成されている
請求項１から５のいずれか１項に記載の応力センサ。
請求項１から５のいずれか１項に記載の応力センサ。
【請求項7】
前記せん断力検知部は、前記基材の厚さ方向から見た前記第３電極及び前記第４電極が重なる領域の面積が０．１ｍｍ２以上１．５ｍｍ２以下となるように構成されている
請求項１から６のいずれか１項に記載の応力センサ。
請求項１から６のいずれか１項に記載の応力センサ。
【請求項8】
前記圧力検知膜及び前記せん断力検知膜の厚さは、１μｍ以上１００μｍ以下である
請求項１から７のいずれか１項に記載の応力センサ。
請求項１から７のいずれか１項に記載の応力センサ。
【請求項9】
前記圧力検知部及び前記せん断力検知部は、一つの前記基材に対してそれぞれ複数設けられている
請求項１から８のいずれか１項に記載の応力センサ。
請求項１から８のいずれか１項に記載の応力センサ。
【請求項10】
複数の前記せん断力検知部のせん断力方向は、それぞれ異なる
請求項９に記載の応力センサ。
請求項９に記載の応力センサ。
【請求項11】
前記せん断力検知部は、
前記基材の表面に平行な第１方向のせん断力を検知する第１方向せん断力検知部と、前記基材の表面に平行し、前記第１方向と異なる第２方向のせん断力を検知する第２方向せん断力検知部と、を有し、
前記第１方向せん断力検知部及び前記第２方向せん断力検知部は、前記基材の表面において一方向に交互に配置されている
請求項９又は１０に記載の応力センサ。
前記基材の表面に平行な第１方向のせん断力を検知する第１方向せん断力検知部と、前記基材の表面に平行し、前記第１方向と異なる第２方向のせん断力を検知する第２方向せん断力検知部と、を有し、
前記第１方向せん断力検知部及び前記第２方向せん断力検知部は、前記基材の表面において一方向に交互に配置されている
請求項９又は１０に記載の応力センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、応力センサに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、センササイズを微細化し高集積とすることを可能にした応力センサは、電極を設計通りの位置に対向して配置することができず、せん断力のセンシング精度が低くなるという課題があった。
これに対し、形状の異なる電極同士を重なるように対向させることにより、せん断方向の対向電極の変化を捉えやすいセンサシートが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
これに対し、形状の異なる電極同士を重なるように対向させることにより、せん断方向の対向電極の変化を捉えやすいセンサシートが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１８－１１５８７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、圧力のセンシング部分とせん断力のセンシング部分が平面視において異なる位置に配置された応力センサは、応力センサ上の押さえる場所によりセンシング精度が下がる可能性があった。また、このような応力センサは、平面展開されている分、センシング部分の面積が広いため、更なる応力センサの微細化に限界があった。
本開示は、センシング部分の微細化を実現し、より高精度な応力センサを提供することを目的とする。
本開示は、センシング部分の微細化を実現し、より高精度な応力センサ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】
【0005】
上記の課題を解決するために、本開示の一態様に係る応力センサは、基材と、対向配置された第１電極と第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に介装された圧力検知膜とを有し、前記圧力検知膜に生じる押圧力を検知する、前記基材の一方の面上に設けられた圧力検知部と、対向配置された第３電極と第４電極と、前記第３電極と前記第４電極との間に介装されたせん断力検知膜とを有し、前記せん断力検知膜に生じるせん断力を検知する、前記基材の一方の面上に設けられたせん断力検知部と、を備える。
【発明の効果】
【0006】
本開示の一態様に係る応力センサであれば、センシング部分の微細化を実現し、より高精度な応力センサを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【発明を実施するための形態】
【0008】
本開示の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。
ここで、図１から図７に示す構成は模式的なものであり、厚さと平面寸法との関係、各層の厚さの比率などは現実のものとは異なる。また、以下に示す実施形態は、本開示の技術的思想を具体化するための構成を例示するものであって、本開示の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造などが下記のものに限定されるものでない。本開示の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
ここで、図１から図７に示す構成は模式的なものであり、厚さと平面寸法との関係、各層の厚さの比率などは現実のものとは異なる。また、以下に示す実施形態は、本開示の技術的思想を具体化するための構成を例示するものであって、本開示の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造などが下記のものに限定されるものでない。本開示の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
【0009】
＜第一実施形態＞
本開示の一実施形態に係る応力センサの基本構成について、図１（Ａ），図１（Ｂ）及び図１（Ｃ）を用いて説明する。
図１（Ａ）は、本実施形態に係る応力センサ１００の構成を示す平面図である。図１（Ｂ）は、本実施形態に係る応力センサ１００の構成を示す断面図である。図１（Ｃ）は、本実施形態に係る応力センサ１００の構成を示す底面図である。応力センサ１００は、基材１と、基材１上に形成された圧力検知部２と、基材１の圧力検知部２と反対の面側に形成された第１方向せん断力検知部３とを備えている。
本開示の一実施形態に係る応力センサの基本構成について、図１（Ａ），図１（Ｂ）及び図１（Ｃ）を用いて説明する。
図１（Ａ）は、本実施形態に係る応力センサ１００の構成を示す平面図である。図１（Ｂ）は、本実施形態に係る応力センサ１００の構成を示す断面図である。図１（Ｃ）は、本実施形態に係る応力センサ１００の構成を示す底面図である。応力センサ１００は、基材１と、基材１上に形成された圧力検知部２と、基材１の圧力検知部２と反対の面側に形成された第１方向せん断力検知部３とを備えている。
【0010】
＜基材＞
基材１は、可撓性を有するシート状の部材であることが好ましい。基材１の材料として、例えば、ポリエステル、ナイロン（登録商標）、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリメチルメタクリレート、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、エチレン－ビニルアルコール共重合体、セロファンなどのプラスチックフィルムや、シリコーンゴムのジメチルポリシロキサン、クリーンペーパー、コート紙、カレンダー紙などの加工紙を使用することができる。
基材１は、可撓性を有するシート状の部材であることが好ましい。基材１の材料として、例えば、ポリエステル、ナイロン（登録商標）、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリメチルメタクリレート、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、エチレン－ビニルアルコール共重合体、セロファンなどのプラスチックフィルムや、シリコーンゴムのジメチルポリシロキサン、クリーンペーパー、コート紙、カレンダー紙などの加工紙を使用することができる。
【0011】
特に、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートあるいはポリ－１、４－シクロヘキサンジメチレンテレフタレート及びこれらを主体とするポリエステルは、耐熱性、耐薬品性、機械的特性において優れた性質を有する。このために、生体内への埋め込みを要求される用途に好適である。
【0012】
基材１は、未延伸基材及び延伸基材の何であってもよい。機械的強度及び寸法安定性を考慮した場合には、基材１として一軸延伸基材及び二軸延伸基材などの延伸基材、特には二軸延伸基材が使用される。基材１の厚さは特に制限はないが、例えば６μｍ以上２００μｍ以下の範囲内であることが好ましい。基材１の厚さが６μｍ以上である場合、基材として十分な強度を得ることができる。基材１の厚さが２００μｍ以下である場合、応力センサの微細化が可能になる。
基材１の形状に制限はない。但し、量産性を考慮した場合には、基材１は長尺物であることが有利である。
基材１の形状に制限はない。但し、量産性を考慮した場合には、基材１は長尺物であることが有利である。
【0013】
＜圧力検知部＞
圧力検知部２は、基材１の厚さ方向にかかる圧力を検知するための検知部である。
図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示すように、圧力検知部２は、基材１上に第１電極２１、圧力検知膜２５、第２電極２３、第１絶縁膜２７がこの順に積層されて形成されている。この圧力検知部２は、基材１表面に対し垂直方向（厚さ方向）の圧力を検知するための検知部である。
圧力検知部２は、基材１の厚さ方向にかかる圧力を検知するための検知部である。
図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示すように、圧力検知部２は、基材１上に第１電極２１、圧力検知膜２５、第２電極２３、第１絶縁膜２７がこの順に積層されて形成されている。この圧力検知部２は、基材１表面に対し垂直方向（厚さ方向）の圧力を検知するための検知部である。
【0014】
（第１電極）
第１電極２１は、図１（Ｂ）に示すように、基材１の一方の面上に形成される。第１電極２１は、後述する第２電極２３と対向配置されている。
第１電極２１には、抵抗率が低い導電性材料を用いることができる。第１電極２１としては、例えば、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｒｕ、Ｗ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｇａ、Ｉｎ等の金属、あるいはＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＳｎＯ２（酸化スズ）などの導電性金属酸化物の使用が可能である。
第１電極２１の厚さは、特に限定されないが、０．０１μｍ以上１０μｍ以下の範囲が好ましい。第１電極２１の厚さが０．０１μｍ以上である場合、電極として良好に機能するため応力センサの検出精度が向上する。第１電極２１の厚さが１０μｍ以下である場合、応力センサの微細化が可能になる。
第１電極２１は、図１（Ｂ）に示すように、基材１の一方の面上に形成される。第１電極２１は、後述する第２電極２３と対向配置されている。
第１電極２１には、抵抗率が低い導電性材料を用いることができる。第１電極２１としては、例えば、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｒｕ、Ｗ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｇａ、Ｉｎ等の金属、あるいはＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＳｎＯ２（酸化スズ）などの導電性金属酸化物の使用が可能である。
第１電極２１の厚さは、特に限定されないが、０．０１μｍ以上１０μｍ以下の範囲が好ましい。第１電極２１の厚さが０．０１μｍ以上である場合、電極として良好に機能するため応力センサの検出精度が向上する。第１電極２１の厚さが１０μｍ以下である場合、応力センサの微細化が可能になる。
【0015】
第１電極２１の形成方法は、特に限定されず、一般的な成膜方法を利用することができる。電極の製造は、例えば、印刷法の場合、インクジェット印刷法、スクリーン印刷法、オフセット印刷法、グラビアオフセット印刷法、リバースオフセット印刷法を用いることができる。また、気相堆積法の場合、真空蒸着法、スパッタリング法を用いることもできる。
第１電極２１の面積は０．２ｍｍ２以上３．０ｍｍ２以下であることが好ましい。第１電極２１の面積が０．２ｍｍ２以上である場合、応力センサの検出精度が向上する。第１電極２１の面積が３．０ｍｍ２以下である場合、応力センサの微細化が可能になる。また、第１電極２１の形状は限定されず、例えば、矩形、円形、三角形であってもよい。
第１電極２１の面積は０．２ｍｍ２以上３．０ｍｍ２以下であることが好ましい。第１電極２１の面積が０．２ｍｍ２以上である場合、応力センサの検出精度が向上する。第１電極２１の面積が３．０ｍｍ２以下である場合、応力センサの微細化が可能になる。また、第１電極２１の形状は限定されず、例えば、矩形、円形、三角形であってもよい。
【0016】
（第２電極）
第２電極２３は、図１（Ｂ）に示すように、後述する圧力検知膜２５上において、第１電極２１と平行に延在するように形成される。
第２電極２３は、第１電極２１よりも小さい面積を有している。これにより、対向する第１電極２１と第２電極２３の部分ではせん断力によってずれが生じても、第１電極２１と第２電極２３とが重なる重なり領域２Ａの面積が変わらず、抵抗値変化が生じないため、純粋に接触圧力のみを取り出すことが出来る。
第２電極２３は、図１（Ｂ）に示すように、後述する圧力検知膜２５上において、第１電極２１と平行に延在するように形成される。
第２電極２３は、第１電極２１よりも小さい面積を有している。これにより、対向する第１電極２１と第２電極２３の部分ではせん断力によってずれが生じても、第１電極２１と第２電極２３とが重なる重なり領域２Ａの面積が変わらず、抵抗値変化が生じないため、純粋に接触圧力のみを取り出すことが出来る。
【0017】
また、第１電極２１及び第２電極２３は、応力センサ１００のせん断変形の有無に関わらず、基材１の厚さ方向から見た第１電極２１と第２電極２３とが重なる重なり領域２Ａの面積が、第２電極２３の面積と等しくなるように配置されている。本実施形態では、第２電極２３は、基材１の厚さ方向から見て、第２電極２３の全面が第１電極２１の一部と重なるように配置されている。すなわち、第２電極２３は、図１（Ａ）に示すように平面視においては、第２電極２３の外周が第１電極２１の外周よりも内側に位置するように配置されている。これにより、第１電極２１と第２電極２３とが重なった重なり領域２Ａの面積と、第２電極２３の面積とが等しくなっている。
更に、無負荷の状態で、第１電極２１の中央と第２電極２３の中央とが同じ位置に配置されることが望ましい。これにより、応力センサ１００は、任意の方向のせん断変位に対応することができる。
更に、無負荷の状態で、第１電極２１の中央と第２電極２３の中央とが同じ位置に配置されることが望ましい。これにより、応力センサ１００は、任意の方向のせん断変位に対応することができる。
【0018】
第１電極２１と第２電極２３とが重なった重なり領域２Ａの面積は、０．１ｍｍ２以上１．５ｍｍ２以下であることが好ましく、特に０．５ｍｍ２以上１．５ｍｍ２以下であることがより好ましい。重なり領域２Ａの面積が０．５ｍｍ２以上である場合、圧力の検出精度が向上する。重なり領域２Ａの面積が１．５ｍｍ２以下である場合、応力センサ１００の微細化を達成することが可能となる。
【0019】
第２電極２３には、第１電極２１と同様に、抵抗率が低い導電性材料を用いることができる。第２電極２３としては、例えば、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｒｕ、Ｗ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｇａ、Ｉｎ等の金属、あるいはＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＳｎＯ２（酸化スズ）などの導電性金属酸化物の使用が可能である。
第２電極２３の厚さは、特に限定されないが、０．０１μｍ以上１０μｍ以下の範囲が好ましい。第２電極２３の厚さが０．０１μｍ以上である場合、電極として良好に機能するため応力センサの検出精度が向上する。第２電極２３の厚さが１０μｍ以下である場合、応力センサの微細化が可能になる。
第２電極２３の厚さは、特に限定されないが、０．０１μｍ以上１０μｍ以下の範囲が好ましい。第２電極２３の厚さが０．０１μｍ以上である場合、電極として良好に機能するため応力センサの検出精度が向上する。第２電極２３の厚さが１０μｍ以下である場合、応力センサの微細化が可能になる。
【0020】
第２電極２３の形成方法は、特に限定されず、一般的な成膜方法を利用することができる。電極の製造は、例えば、印刷法の場合、インクジェット印刷法、スクリーン印刷法、オフセット印刷法、グラビアオフセット印刷法、リバースオフセット印刷法を用いることができる。また、気相堆積法の場合、真空蒸着法、スパッタリング法を用いることもできる。
第２電極２３の面積は０．１ｍｍ２以上１．５ｍｍ２以下であることが好ましい。第２電極２３の面積が０．１ｍｍ２以上である場合、応力センサの検出精度が向上する。第２電極２３の面積が１．５ｍｍ２以下である場合、応力センサの微細化が可能になる。また、第２電極２３の形状は限定されず、例えば、矩形、円形、三角形であってもよい。
第２電極２３の面積は０．１ｍｍ２以上１．５ｍｍ２以下であることが好ましい。第２電極２３の面積が０．１ｍｍ２以上である場合、応力センサの検出精度が向上する。第２電極２３の面積が１．５ｍｍ２以下である場合、応力センサの微細化が可能になる。また、第２電極２３の形状は限定されず、例えば、矩形、円形、三角形であってもよい。
【0021】
（圧力検知膜）
圧力検知膜２５は、圧力検知膜２５にかかる圧力に応じて変形して抵抗値が減少する膜である。
圧力検知膜２５を構成する材料には、第１電極２１及び第２電極２３より抵抗率が高く、後述する第１絶縁膜２７より抵抗率が低い必要がある。これは、外部からの影響を受けずに対向電極間の抵抗値変化を検出するためである。
圧力検知膜２５は、変形することにより抵抗率が変化する材料により形成されていることがより好ましい。そのような材料としては、ポリエチレンジオキシチオフェン、ポリアニリン、ポリピロールなどの導電性高分子や、グラファイトやカーボンナノチューブを用いたカーボンペーストが好適に用いられる。また、圧力検知膜２５を形成する材料としては、想定する圧力の大きさに応じて選択された抵抗率を有する材料が選択されるべきである。想定する圧力が大きい場合はカーボンなど抵抗率の低い材料が選択され、想定する圧力が小さい場合は抵抗率の高い導電性高分子が選択されることが好ましい。
圧力検知膜２５は、圧力検知膜２５にかかる圧力に応じて変形して抵抗値が減少する膜である。
圧力検知膜２５を構成する材料には、第１電極２１及び第２電極２３より抵抗率が高く、後述する第１絶縁膜２７より抵抗率が低い必要がある。これは、外部からの影響を受けずに対向電極間の抵抗値変化を検出するためである。
圧力検知膜２５は、変形することにより抵抗率が変化する材料により形成されていることがより好ましい。そのような材料としては、ポリエチレンジオキシチオフェン、ポリアニリン、ポリピロールなどの導電性高分子や、グラファイトやカーボンナノチューブを用いたカーボンペーストが好適に用いられる。また、圧力検知膜２５を形成する材料としては、想定する圧力の大きさに応じて選択された抵抗率を有する材料が選択されるべきである。想定する圧力が大きい場合はカーボンなど抵抗率の低い材料が選択され、想定する圧力が小さい場合は抵抗率の高い導電性高分子が選択されることが好ましい。
【0022】
圧力検知膜２５の形成方法として、例えば、印刷法の場合、インクジェット印刷法、スクリーン印刷法、オフセット印刷法を用いることができる。また、気相堆積法の場合、真空蒸着法、スパッタリング法、熱化学気相堆積法、プラズマ化学気相堆積法を用いることもできる。
圧力検知膜２５は、図１（Ｂ）に示すように、第１電極２１を被覆し、第２電極２３より面積が大きいことが好ましい。これにより、圧力検知膜２５が第１電極２１と第２電極２３との間に必ず介在して圧力検知を行うため、応力センサ１００は、安定して動作可能になる。もっとも、圧力検知膜２５は、少なくとも第１電極２１と第２電極２３との対向位置（重なる領域）に存在していればよい。
圧力検知膜２５は、図１（Ｂ）に示すように、第１電極２１を被覆し、第２電極２３より面積が大きいことが好ましい。これにより、圧力検知膜２５が第１電極２１と第２電極２３との間に必ず介在して圧力検知を行うため、応力センサ１００は、安定して動作可能になる。もっとも、圧力検知膜２５は、少なくとも第１電極２１と第２電極２３との対向位置（重なる領域）に存在していればよい。
【0023】
圧力検知膜２５の厚さは、第１電極２１及び第２電極２３の厚さより厚く、１μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。圧力検知膜２５の厚さが１μｍ以上である場合、圧力に対して変形しやすくなり、検出精度が向上する。圧力検知膜２５の厚さが１００μｍ以下である場合、応力センサ１００の微細化が可能になる。
【0024】
（第１絶縁膜）
第１絶縁膜２７は、第１電極２１及び第２電極２３、並びに圧力検知膜２５を応力センサ１００の外部から絶縁するための膜である。
第１絶縁膜２７に使用する材料は、圧力検知膜２５より抵抗率が高い絶縁材料を用いる必要がある。このような例としては、ＳｉＯ２（二酸化ケイ素）、Ａｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）、Ｓｉ３Ｎ４（窒化ケイ素）、ＢＮ（窒化ホウ素）などの無機酸化物や無機窒化物、ウレタン、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレンなどの有機物を使用することができる。圧力を印加したとき、圧力検知膜２５の変形を損なわず、センシング精度を向上させるため、第１絶縁膜２７は、圧力検知膜２５の材料より硬い絶縁体がより好ましい。
第１絶縁膜２７は、第１電極２１及び第２電極２３、並びに圧力検知膜２５を応力センサ１００の外部から絶縁するための膜である。
第１絶縁膜２７に使用する材料は、圧力検知膜２５より抵抗率が高い絶縁材料を用いる必要がある。このような例としては、ＳｉＯ２（二酸化ケイ素）、Ａｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）、Ｓｉ３Ｎ４（窒化ケイ素）、ＢＮ（窒化ホウ素）などの無機酸化物や無機窒化物、ウレタン、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレンなどの有機物を使用することができる。圧力を印加したとき、圧力検知膜２５の変形を損なわず、センシング精度を向上させるため、第１絶縁膜２７は、圧力検知膜２５の材料より硬い絶縁体がより好ましい。
【0025】
第１絶縁膜２７の形成方法は特に限定されず、例えば、印刷法の場合、インクジェット印刷法、スクリーン印刷法、オフセット印刷法を用いることができる。また、気相堆積法の場合、真空蒸着法、スパッタリング法、熱化学気相堆積法、プラズマ化学気相堆積法を用いることもできる。更に、塗布法の場合、ディッピング法、ロールコート法、グラビアコート法、リバースコート法、エアナイフコート法、コンマコート法、ダイコート法、スプレーコート法を利用することができる。
第１絶縁膜２７の厚さは第２電極２３より厚い必要があり、１μｍ以上１００μｍ以下が好ましい。第１絶縁膜２７の厚さが１μｍ以上である場合、外部との絶縁が良好なため安定して圧力を検出することができる。第１絶縁膜２７の厚さが１００μｍ以下である場合、応力センサ１００の微細化が可能になる。
第１絶縁膜２７の厚さは第２電極２３より厚い必要があり、１μｍ以上１００μｍ以下が好ましい。第１絶縁膜２７の厚さが１μｍ以上である場合、外部との絶縁が良好なため安定して圧力を検出することができる。第１絶縁膜２７の厚さが１００μｍ以下である場合、応力センサ１００の微細化が可能になる。
【0026】
＜第１方向せん断力検知部＞
第１方向せん断力検知部３は、基材１の厚さ方向と交差する方向（特に基材１の厚さ方向と垂直な方向）のうちの一方向である第１方向にかかるせん断力を検知する検知部である。本実施形態では、「第１方向」が図１（Ｃ）中の左右方向であり、第１方向せん断力検知部３が図１（Ｃ）中の左右方向にかかるせん断力を検知する場合について説明する。
図１（Ｂ）及び図１（Ｃ）に示すように、第１方向せん断力検知部３は、基材１の圧力検知部２とは反対側の面に、第３電極３１、第１方向せん断力検知膜３５、第４電極３３、第２絶縁膜３７の順に積層して形成されている。
第１方向せん断力検知部３は、基材１の厚さ方向と交差する方向（特に基材１の厚さ方向と垂直な方向）のうちの一方向である第１方向にかかるせん断力を検知する検知部である。本実施形態では、「第１方向」が図１（Ｃ）中の左右方向であり、第１方向せん断力検知部３が図１（Ｃ）中の左右方向にかかるせん断力を検知する場合について説明する。
図１（Ｂ）及び図１（Ｃ）に示すように、第１方向せん断力検知部３は、基材１の圧力検知部２とは反対側の面に、第３電極３１、第１方向せん断力検知膜３５、第４電極３３、第２絶縁膜３７の順に積層して形成されている。
【0027】
（第３電極）
第３電極３１は、図１（Ｂ）に示すように、基材１の圧力検知部２とは反対側の面上に形成される。第３電極３１は、後述する第４電極３３と対向配置されている。
第３電極３１には、抵抗率が低い導電性材料を用いることができる。第３電極３１は、例えば、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｒｕ、Ｗ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｇａ、Ｉｎ等の金属、あるいはＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＳｎＯ２（酸化スズ）などの導電性金属酸化物の使用が可能である。
第３電極３１の厚さは、特に限定されないが、０．０１μｍ以上１０μｍ以下の範囲が好ましい。第３電極３１の厚さが０．０１μｍ以上である場合、電極として良好に機能するため応力センサの検出精度が向上する。第３電極３１の厚さが１０μｍ以下である場合、応力センサの微細化が可能になる。
第３電極３１は、図１（Ｂ）に示すように、基材１の圧力検知部２とは反対側の面上に形成される。第３電極３１は、後述する第４電極３３と対向配置されている。
第３電極３１には、抵抗率が低い導電性材料を用いることができる。第３電極３１は、例えば、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｒｕ、Ｗ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｇａ、Ｉｎ等の金属、あるいはＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＳｎＯ２（酸化スズ）などの導電性金属酸化物の使用が可能である。
第３電極３１の厚さは、特に限定されないが、０．０１μｍ以上１０μｍ以下の範囲が好ましい。第３電極３１の厚さが０．０１μｍ以上である場合、電極として良好に機能するため応力センサの検出精度が向上する。第３電極３１の厚さが１０μｍ以下である場合、応力センサの微細化が可能になる。
【0028】
第３電極３１の形成方法は、特に限定されず、一般的な成膜方法を利用することができる。電極の製造は、例えば、印刷法の場合、インクジェット印刷法、スクリーン印刷法、オフセット印刷法、グラビアオフセット印刷法、リバースオフセット印刷法を用いることができる。また、気相堆積法の場合、真空蒸着法、スパッタリング法を用いることもできる。
第３電極３１の面積は０．２ｍｍ２以上３．０ｍｍ２以下であることが好ましい。第３電極３１の面積が０．２ｍｍ２以上である場合、応力センサの検出精度が向上する。第３電極３１の面積が３．０ｍｍ２以下である場合、応力センサの微細化が可能になる。また、第３電極３１の形状は限定されず、例えば、矩形、円形、三角形であってもよい。
第３電極３１の面積は０．２ｍｍ２以上３．０ｍｍ２以下であることが好ましい。第３電極３１の面積が０．２ｍｍ２以上である場合、応力センサの検出精度が向上する。第３電極３１の面積が３．０ｍｍ２以下である場合、応力センサの微細化が可能になる。また、第３電極３１の形状は限定されず、例えば、矩形、円形、三角形であってもよい。
【0029】
（第４電極）
第４電極３３は、図１（Ｂ）に示すように、後述する第１方向せん断力検知膜３５上において、第３電極３１と平行に延在するように形成される。
第３電極３１及び第４電極３３は、基材１の厚さ方向から見て、検知するせん断力検知方向へのせん断変位に応じて第３電極３１及び第４電極３３が重なる重なり領域３Ａの面積が変化する。また、せん断力検知方向と直行する方向のせん断変形の有無に関わらず第３電極３１及び第４電極３３が重なる重なり領域３Ａの面積が一定となるように配置されている。本実施形態では、第３電極３１及び第４電極３３は、第３電極３１の一部と第４電極３３の一部とが重複するように配置されている。すなわち、第３電極３１及び第４電極３３は、図１（Ｃ）に示すように平面視で、第３電極３１の中央と第４電極３３の中央とがずれて（第３電極３１と第４電極３３との外形が一致しないように）配置されており、第４電極３３は第３電極３１の片側にはみ出している。
第４電極３３は、図１（Ｂ）に示すように、後述する第１方向せん断力検知膜３５上において、第３電極３１と平行に延在するように形成される。
第３電極３１及び第４電極３３は、基材１の厚さ方向から見て、検知するせん断力検知方向へのせん断変位に応じて第３電極３１及び第４電極３３が重なる重なり領域３Ａの面積が変化する。また、せん断力検知方向と直行する方向のせん断変形の有無に関わらず第３電極３１及び第４電極３３が重なる重なり領域３Ａの面積が一定となるように配置されている。本実施形態では、第３電極３１及び第４電極３３は、第３電極３１の一部と第４電極３３の一部とが重複するように配置されている。すなわち、第３電極３１及び第４電極３３は、図１（Ｃ）に示すように平面視で、第３電極３１の中央と第４電極３３の中央とがずれて（第３電極３１と第４電極３３との外形が一致しないように）配置されており、第４電極３３は第３電極３１の片側にはみ出している。
【0030】
また、第４電極３３は、第３電極３１と異なる形状を有している。これにより、本実施形態において第１方向せん断力検知部３は、基材１表面に平行し、横方向に直行した縦方向のせん断力が入力されても、第３電極３１と第４電極３３とが重なった重なり領域３Ａの面積が変化しない。
【0031】
第３電極３１と第４電極３３とが重なった重なり領域３Ａの面積は、０．１ｍｍ２以上１．５ｍｍ２以下であることが好ましく、特に０．５ｍｍ２以上１．５ｍｍ２以下であることがより好ましい。重なり領域３Ａの面積が０．５ｍｍ２以上である場合、せん断力の検出精度が向上する。重なり領域３Ａの面積が１．５ｍｍ２以下である場合、応力センサ１００の微細化を達成することが可能となる。
【0032】
第４電極３３には、第３電極３１と同様に、抵抗率が低い導電性材料を用いることができる。第４電極３３は、例えば、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｒｕ、Ｗ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｇａ、Ｉｎ等の金属、あるいはＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＳｎＯ２（酸化スズ）などの導電性金属酸化物の使用が可能である。
第４電極３３の厚さは、特に限定されないが、０．０１μｍ以上１０μｍ以下の範囲が好ましい。第４電極３３の厚さが０．０１μｍ以上である場合、電極として良好に機能するため応力センサの検出精度が向上する。第４電極３３の厚さが１０μｍ以下である場合、応力センサの微細化が可能になる。
第４電極３３の厚さは、特に限定されないが、０．０１μｍ以上１０μｍ以下の範囲が好ましい。第４電極３３の厚さが０．０１μｍ以上である場合、電極として良好に機能するため応力センサの検出精度が向上する。第４電極３３の厚さが１０μｍ以下である場合、応力センサの微細化が可能になる。
【0033】
第４電極３３の形成方法は、特に限定されず、一般的な成膜方法を利用することができる。電極の製造は、例えば、印刷法の場合、インクジェット印刷法、スクリーン印刷法、オフセット印刷法、グラビアオフセット印刷法、リバースオフセット印刷法を用いることができる。また、気相堆積法の場合、真空蒸着法、スパッタリング法を用いることもできる。
第４電極３３の面積は０．２ｍｍ２以上３．０ｍｍ２以下であることが好ましい。第４電極３３の面積が０．２ｍｍ２以上である場合、応力センサの検出精度が向上する。第４電極３３の面積が３．０ｍｍ２以下である場合、応力センサの微細化が可能になる。また、第４電極３３の形状は限定されず、例えば、矩形、円形、三角形であってもよい。
第４電極３３の面積は０．２ｍｍ２以上３．０ｍｍ２以下であることが好ましい。第４電極３３の面積が０．２ｍｍ２以上である場合、応力センサの検出精度が向上する。第４電極３３の面積が３．０ｍｍ２以下である場合、応力センサの微細化が可能になる。また、第４電極３３の形状は限定されず、例えば、矩形、円形、三角形であってもよい。
【0034】
（第１方向せん断力検知膜）
第１方向せん断力検知膜３５は、第１方向せん断力検知膜３５にかかるせん断力に応じて変形して抵抗値が減少する膜である。
第１方向せん断力検知膜３５を構成する材料には、第３電極３１及び第４電極３３より抵抗率が高く、後述する第２絶縁膜３７より抵抗率が低い必要がある。これは、外部からの影響を受けずに対向電極間の抵抗値変化を検出するためである。
第１方向せん断力検知膜３５は、変形することにより抵抗率が変化する材料により形成されていることがより好ましい。そのような材料としては、ポリエチレンジオキシチオフェン、ポリアニリン、ポリピロールなどの導電性高分子や、グラファイトやカーボンナノチューブを用いたカーボンペーストが好適に用いられる。また、第１方向せん断力検知膜３５を形成する材料としては、想定するせん断力の大きさに応じて選択された抵抗率を有する材料が選択されるべきである。想定するせん断力が大きい場合はカーボンなど抵抗率の低い材料が選択され、想定するせん断力が小さい場合は抵抗率の高い導電性高分子が選択されることが好ましい。
第１方向せん断力検知膜３５は、第１方向せん断力検知膜３５にかかるせん断力に応じて変形して抵抗値が減少する膜である。
第１方向せん断力検知膜３５を構成する材料には、第３電極３１及び第４電極３３より抵抗率が高く、後述する第２絶縁膜３７より抵抗率が低い必要がある。これは、外部からの影響を受けずに対向電極間の抵抗値変化を検出するためである。
第１方向せん断力検知膜３５は、変形することにより抵抗率が変化する材料により形成されていることがより好ましい。そのような材料としては、ポリエチレンジオキシチオフェン、ポリアニリン、ポリピロールなどの導電性高分子や、グラファイトやカーボンナノチューブを用いたカーボンペーストが好適に用いられる。また、第１方向せん断力検知膜３５を形成する材料としては、想定するせん断力の大きさに応じて選択された抵抗率を有する材料が選択されるべきである。想定するせん断力が大きい場合はカーボンなど抵抗率の低い材料が選択され、想定するせん断力が小さい場合は抵抗率の高い導電性高分子が選択されることが好ましい。
【0035】
第１方向せん断力検知膜３５の形成方法として、例えば、印刷法の場合、インクジェット印刷法、スクリーン印刷法、オフセット印刷法を用いることができる。また、気相堆積法の場合、真空蒸着法、スパッタリング法、熱化学気相堆積法、プラズマ化学気相堆積法を用いることもできる。
【0036】
第１方向せん断力検知膜３５は、図１（Ｂ）に示すように、第３電極３１を被覆し、第４電極３３より面積が大きいことが好ましい。これにより応力センサ１００は、安定して動作可能になる。もっとも、第１方向せん断力検知膜３５は、少なくとも第３電極３１と第４電極３３との対向位置（重なる領域）に存在していればよい。
第１方向せん断力検知膜３５の厚さは、第３電極３１及び第４電極３３の厚さより厚く、１μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。第１方向せん断力検知膜３５の厚さが１μｍ以上である場合、せん断力に対して変形しやすくなり、検出精度が向上する。第１方向せん断力検知膜３５の厚さが１００μｍ以下である場合、応力センサ１００の微細化が可能になる。
第１方向せん断力検知膜３５の厚さは、第３電極３１及び第４電極３３の厚さより厚く、１μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。第１方向せん断力検知膜３５の厚さが１μｍ以上である場合、せん断力に対して変形しやすくなり、検出精度が向上する。第１方向せん断力検知膜３５の厚さが１００μｍ以下である場合、応力センサ１００の微細化が可能になる。
【0037】
（第２絶縁膜）
第２絶縁膜３７は、第３電極３１及び第４電極３３、並びに第１方向せん断力検知膜３５を応力センサ１００の外部から絶縁するための膜である。
第２絶縁膜３７に使用する材料は、第１方向せん断力検知膜３５より抵抗率が高い絶縁材料を用いる必要がある。このような例としては、ＳｉＯ２（二酸化ケイ素）、Ａｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）、Ｓｉ３Ｎ４（窒化ケイ素）、ＢＮ（窒化ホウ素）などの無機酸化物や無機窒化物、ウレタン、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレンなどの有機物を使用することができる。せん断力を印加したとき、第１方向せん断力検知膜３５の変形を損なわず、センシング精度を向上させるため、第２絶縁膜３７は、第１方向せん断力検知膜３５の材料より硬い絶縁体がより好ましい。
第２絶縁膜３７は、第３電極３１及び第４電極３３、並びに第１方向せん断力検知膜３５を応力センサ１００の外部から絶縁するための膜である。
第２絶縁膜３７に使用する材料は、第１方向せん断力検知膜３５より抵抗率が高い絶縁材料を用いる必要がある。このような例としては、ＳｉＯ２（二酸化ケイ素）、Ａｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）、Ｓｉ３Ｎ４（窒化ケイ素）、ＢＮ（窒化ホウ素）などの無機酸化物や無機窒化物、ウレタン、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレンなどの有機物を使用することができる。せん断力を印加したとき、第１方向せん断力検知膜３５の変形を損なわず、センシング精度を向上させるため、第２絶縁膜３７は、第１方向せん断力検知膜３５の材料より硬い絶縁体がより好ましい。
【0038】
第２絶縁膜３７の形成方法は特に限定されず、例えば、印刷法の場合、インクジェット印刷法、スクリーン印刷法、オフセット印刷法を用いることができる。また、気相堆積法の場合、真空蒸着法、スパッタリング法、熱化学気相堆積法、プラズマ化学気相堆積法を用いることもできる。更に、塗布法の場合、ディッピング法、ロールコート法、グラビアコート法、リバースコート法、エアナイフコート法、コンマコート法、ダイコート法、スプレーコート法を利用することができる。
第２絶縁膜３７の厚さは第４電極３３より厚い必要があり、１μｍ以上１００μｍ以下が好ましい。第２絶縁膜３７の厚さが１μｍ以上である場合、外部との絶縁が良好なため安定してせん断力を検出することができる。第２絶縁膜３７の厚さが１００μｍ以下である場合、応力センサ１００の微細化が可能になる。
第２絶縁膜３７の厚さは第４電極３３より厚い必要があり、１μｍ以上１００μｍ以下が好ましい。第２絶縁膜３７の厚さが１μｍ以上である場合、外部との絶縁が良好なため安定してせん断力を検出することができる。第２絶縁膜３７の厚さが１００μｍ以下である場合、応力センサ１００の微細化が可能になる。
【0039】
＜動作その他＞
本開示の一実施形態に係る圧力測定方法について、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）を用いて説明する。
図２（Ａ）は、圧力測定時における応力センサ１００の変形前を示す図である。図２（Ｂ）は、圧力測定時における応力センサ１００の変形後を示す図である。
圧力検知部２では、第１電極２１及び第２電極２３が圧力検知膜２５を介して積層されている。図２（Ａ）に示すように、圧力測定時において、第２電極２３側から、第１電極２１方向に向かって押圧力Ｆ１で押す。押圧力Ｆ１を掛けると、図２（Ｂ）に示すように圧力検知膜２５が変形し第１電極２１と第２電極２３との距離が減少する。圧力検知部２は、このときの第１電極２１と第２電極２３との間の抵抗値の変化を接触圧力として出力する。
本開示の一実施形態に係る圧力測定方法について、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）を用いて説明する。
図２（Ａ）は、圧力測定時における応力センサ１００の変形前を示す図である。図２（Ｂ）は、圧力測定時における応力センサ１００の変形後を示す図である。
圧力検知部２では、第１電極２１及び第２電極２３が圧力検知膜２５を介して積層されている。図２（Ａ）に示すように、圧力測定時において、第２電極２３側から、第１電極２１方向に向かって押圧力Ｆ１で押す。押圧力Ｆ１を掛けると、図２（Ｂ）に示すように圧力検知膜２５が変形し第１電極２１と第２電極２３との距離が減少する。圧力検知部２は、このときの第１電極２１と第２電極２３との間の抵抗値の変化を接触圧力として出力する。
【0040】
図３は、応力センサ１００の第１方向せん断力検知部３でのせん断力測定方法のイメージである。図３（Ａ）は、第１方向せん断力測定時における応力センサ１００の変形前を示す図である。図３（Ｂ）は、第１方向せん断力測定時における応力センサ１００の変形後を示す図である。
【0041】
第１方向せん断力検知部３では、第３電極３１及び第４電極３３が第１方向せん断力検知膜３５を介して積層されている。図３（Ａ）に示すように、第１方向せん断力測定時において、第１方向せん断力検知部３に、第４電極３３に対し紙面左に向かって第１方向せん断力Ｆ２を与える。このとき第１方向せん断力検知膜３５の第３電極３１と第４電極３３とに挟まれた部分を、網掛けで示した重なり部分とする。第１方向せん断力Ｆ２によって第４電極３３に第１方向せん断力検知膜３５の変形を伴ってずれ（変位）が生じ、図３（Ｂ）のようになる。このとき、図３（Ａ）の状態と比べて第３電極３１と第４電極３３との重なり部分の第１方向せん断力Ｆ２が掛けられた方向における幅（図３の紙面左右方向における幅）が減少することで、変形前と比べて電極間の抵抗値が増加する。第１方向せん断力検知部３は、これらの値の変化をせん断力値として出力する。そのため、応力の負荷前後で第３電極３１と第４電極３３との重なり部分の変化量（変形量）が大きいほどせん断力も大きい。
【0042】
ここで、応力センサ１００に対しせん断力Ｆ２がかかる際に、一緒に押圧力が負荷される場合もある。この場合、不図示の制御部において、圧力検知部２に基づき検知される圧力検知分を用いて、検知したせん断力を補正することが好ましい。
本実施形態によれば、圧力及びせん断力が検知可能、かつ微細化、高集積化した高精度な応力センサ１００を提供することができる。
本実施形態によれば、圧力及びせん断力が検知可能、かつ微細化、高集積化した高精度な応力センサ１００を提供することができる。
【0043】
＜変形例＞
上述した応力センサ１００は、基材１の厚さ方向と交差する方向のうち左右方向にかかるせん断力を検知する第１方向せん断力検知部を備える場合について説明したが、このような構成に限られない。例えば、応力センサは、基材１の厚さ方向と交差する方向のうち上下方向にかかるせん断力を検知する第２方向せん断力検知部を備えて形成されていても良い。第２方向せん断力検知部を備える応力センサの基本構成について、図４（Ａ），図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）を用いて説明する。
上述した応力センサ１００は、基材１の厚さ方向と交差する方向のうち左右方向にかかるせん断力を検知する第１方向せん断力検知部を備える場合について説明したが、このような構成に限られない。例えば、応力センサは、基材１の厚さ方向と交差する方向のうち上下方向にかかるせん断力を検知する第２方向せん断力検知部を備えて形成されていても良い。第２方向せん断力検知部を備える応力センサの基本構成について、図４（Ａ），図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）を用いて説明する。
【0044】
図４（Ａ）は、本実施形態に係る応力センサ２００の構成を示す平面図である。図４（Ｂ）は、本実施形態に係る応力センサ２００の構成を示す断面図である。図４（Ｃ）は、本実施形態に係る応力センサ２００の構成を示す底面図である。応力センサ２００は、基材１と、基材１上に形成された圧力検知部２と、基材１の圧力検知部２と反対の面側に形成された第２方向せん断力検知部４とを備えている。
すなわち、応力センサ２００は、第１方向せん断力検知部３に代えて第２方向せん断力検知部４を備える点で、先述の応力センサ１００と相違する。
すなわち、応力センサ２００は、第１方向せん断力検知部３に代えて第２方向せん断力検知部４を備える点で、先述の応力センサ１００と相違する。
【0045】
以下、第２方向せん断力検知部４について説明する。なお、第２方向せん断力検知部４以外の各層（基材１及び圧力検知部２）については、応力センサ１００の各層と同様の構成であるため説明を省略する。
【0046】
＜第２方向せん断力検知部＞
第２方向せん断力検知部４は、基材１の厚さ方向と交差し、かつ第一実施形態で説明した第１方向とも交差する第２方向にかかるせん断力を検知する検知部である。より具体的に、本実施形態では、第２方向せん断力検知部４は、基材１の厚さ方向と垂直であり、かつ第１方向とも垂直である方向のせん断力を検出する。本実施形態では、「第２方向」が図４（Ｃ）中の上下方向であり、第２方向せん断力検知部４が図４（Ｃ）中の上下方向にかかるせん断力を検知する場合について説明する。
本実施形態の第２方向せん断力検知部４は、図４（Ｂ）に示すように、基材１の圧力検知部２とは反対側の面に、第５電極４１、第２方向せん断力検知膜４５、第６電極４３、第３絶縁膜４７の順に積層して形成されている。
第２方向せん断力検知部４は、基材１の厚さ方向と交差し、かつ第一実施形態で説明した第１方向とも交差する第２方向にかかるせん断力を検知する検知部である。より具体的に、本実施形態では、第２方向せん断力検知部４は、基材１の厚さ方向と垂直であり、かつ第１方向とも垂直である方向のせん断力を検出する。本実施形態では、「第２方向」が図４（Ｃ）中の上下方向であり、第２方向せん断力検知部４が図４（Ｃ）中の上下方向にかかるせん断力を検知する場合について説明する。
本実施形態の第２方向せん断力検知部４は、図４（Ｂ）に示すように、基材１の圧力検知部２とは反対側の面に、第５電極４１、第２方向せん断力検知膜４５、第６電極４３、第３絶縁膜４７の順に積層して形成されている。
【0047】
（第５電極）
第５電極４１は、図４（Ｂ）に示すように、基材１の圧力検知部２とは反対側の面上に形成される。第５電極４１は、後述する第６電極４３と対向配置されている。
第５電極４１には、抵抗率が低い導電性材料を用いることができる。第５電極４１は、例えば、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｒｕ、Ｗ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｇａ、Ｉｎ等の金属、あるいはＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＳｎＯ２（酸化スズ）などの導電性金属酸化物の使用が可能である。
第５電極４１の厚さは、特に限定されないが、０．０１μｍ以上１０μｍ以下の範囲が好ましい。第５電極４１の厚さが０．０１μｍ以上である場合、電極として良好に機能するため応力センサの検出精度が向上する。第５電極４１の厚さが１０μｍ以下である場合、応力センサの微細化が可能になる。
第５電極４１は、図４（Ｂ）に示すように、基材１の圧力検知部２とは反対側の面上に形成される。第５電極４１は、後述する第６電極４３と対向配置されている。
第５電極４１には、抵抗率が低い導電性材料を用いることができる。第５電極４１は、例えば、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｒｕ、Ｗ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｇａ、Ｉｎ等の金属、あるいはＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＳｎＯ２（酸化スズ）などの導電性金属酸化物の使用が可能である。
第５電極４１の厚さは、特に限定されないが、０．０１μｍ以上１０μｍ以下の範囲が好ましい。第５電極４１の厚さが０．０１μｍ以上である場合、電極として良好に機能するため応力センサの検出精度が向上する。第５電極４１の厚さが１０μｍ以下である場合、応力センサの微細化が可能になる。
【0048】
第５電極４１の形成方法は、特に限定されず、一般的な成膜方法を利用することができる。電極の製造は、例えば、印刷法の場合、インクジェット印刷法、スクリーン印刷法、オフセット印刷法、グラビアオフセット印刷法、リバースオフセット印刷法を用いることができる。また、気相堆積法の場合、真空蒸着法、スパッタリング法を用いることもできる。
第５電極４１の面積は０．２ｍｍ２以上３．０ｍｍ２以下であることが好ましい。第５電極４１の面積が０．２ｍｍ２以上である場合、応力センサの検出精度が向上する。第５電極４１の面積が３．０ｍｍ２以下である場合、応力センサの微細化が可能になる。また、第５電極４１の形状は限定されず、例えば、矩形、円形、三角形であってもよい。
第５電極４１の面積は０．２ｍｍ２以上３．０ｍｍ２以下であることが好ましい。第５電極４１の面積が０．２ｍｍ２以上である場合、応力センサの検出精度が向上する。第５電極４１の面積が３．０ｍｍ２以下である場合、応力センサの微細化が可能になる。また、第５電極４１の形状は限定されず、例えば、矩形、円形、三角形であってもよい。
【0049】
（第６電極）
第６電極４３は、図４（Ｂ）に示すように、後述する第２方向せん断力検知膜４５上において、第５電極４１と平行に延在するように形成される。
第５電極４１及び第６電極４３は、基材１の厚さ方向から見て、検知するせん断力検知方向へのせん断変位に応じて第５電極４１及び第６電極４３が重なる重なり領域４Ａの面積が変化する。また、せん断力検知方向と直行する方向のせん断変形の有無に関わらず第５電極４１及び第６電極４３が重なる重なり領域４Ａの面積が一定となるように配置されている。本実施形態では、第５電極４１及び第６電極４３は、第５電極４１の一部と第６電極４３の一部とが重複するように配置されている。すなわち、第５電極４１及び第６電極４３は、図１（Ｃ）に示すように平面視で、第５電極４１の中央と第６電極４３の中央とがずれて（第５電極４１と第６電極４３との外形が一致しないように）配置されており、第６電極４３は第５電極４１の片側にはみ出している。
第６電極４３は、図４（Ｂ）に示すように、後述する第２方向せん断力検知膜４５上において、第５電極４１と平行に延在するように形成される。
第５電極４１及び第６電極４３は、基材１の厚さ方向から見て、検知するせん断力検知方向へのせん断変位に応じて第５電極４１及び第６電極４３が重なる重なり領域４Ａの面積が変化する。また、せん断力検知方向と直行する方向のせん断変形の有無に関わらず第５電極４１及び第６電極４３が重なる重なり領域４Ａの面積が一定となるように配置されている。本実施形態では、第５電極４１及び第６電極４３は、第５電極４１の一部と第６電極４３の一部とが重複するように配置されている。すなわち、第５電極４１及び第６電極４３は、図１（Ｃ）に示すように平面視で、第５電極４１の中央と第６電極４３の中央とがずれて（第５電極４１と第６電極４３との外形が一致しないように）配置されており、第６電極４３は第５電極４１の片側にはみ出している。
【0050】
また、第６電極４３は、第５電極４１と異なる形状を有している。これにより、本実施形態において第２方向せん断力検知部４は、基材１表面に平行し、横方向のせん断力が入力されても、第５電極４１と第６電極４３とが重なった重なり領域４Ａの面積が変化しない。
【0051】
第５電極４１と第６電極４３とが重なった重なり領域４Ａの面積は、０．１ｍｍ２以上１．５ｍｍ２以下であることが好ましく、特に０．５ｍｍ２以上１．５ｍｍ２以下であることがより好ましい。重なり領域４Ａの面積が０．５ｍｍ２以上である場合、第２方向せん断力の検出精度が向上する。重なり領域４Ａの面積が１．５ｍｍ２以下である場合、応力センサ２００の微細化を達成することが可能となる。
【0052】
第６電極４３には、第５電極４１と同様に、抵抗率が低い導電性材料を用いることができる。第６電極４３は、例えば、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｒｕ、Ｗ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｇａ、Ｉｎ等の金属、あるいはＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＳｎＯ２（酸化スズ）などの導電性金属酸化物の使用が可能である。
第６電極４３の厚さは、特に限定されないが、０．０１μｍ以上１０μｍ以下の範囲が好ましい。第６電極４３の厚さが０．０１μｍ以上である場合、電極として良好に機能するため応力センサの検出精度が向上する。第６電極４３の厚さが１０μｍ以下である場合、応力センサの微細化が可能になる。
第６電極４３の厚さは、特に限定されないが、０．０１μｍ以上１０μｍ以下の範囲が好ましい。第６電極４３の厚さが０．０１μｍ以上である場合、電極として良好に機能するため応力センサの検出精度が向上する。第６電極４３の厚さが１０μｍ以下である場合、応力センサの微細化が可能になる。
【0053】
第６電極４３の形成方法は、特に限定されず、一般的な成膜方法を利用することができる。電極の製造は、例えば、印刷法の場合、インクジェット印刷法、スクリーン印刷法、オフセット印刷法、グラビアオフセット印刷法、リバースオフセット印刷法を用いることができる。また、気相堆積法の場合、真空蒸着法、スパッタリング法を用いることもできる。
第６電極４３の面積は０．２ｍｍ２以上３．０ｍｍ２以下であることが好ましい。第６電極４３の面積が０．２ｍｍ２以上である場合、応力センサの検出精度が向上する。第６電極４３の面積が３．０ｍｍ２以下である場合、応力センサの微細化が可能になる。また、第６電極４３の形状は限定されず、例えば、矩形、円形、三角形であってもよい。
第６電極４３の面積は０．２ｍｍ２以上３．０ｍｍ２以下であることが好ましい。第６電極４３の面積が０．２ｍｍ２以上である場合、応力センサの検出精度が向上する。第６電極４３の面積が３．０ｍｍ２以下である場合、応力センサの微細化が可能になる。また、第６電極４３の形状は限定されず、例えば、矩形、円形、三角形であってもよい。
【0054】
（第２方向せん断力検知膜）
第２方向せん断力検知膜４５は、第２方向せん断力検知膜４５にかかる第２方向のせん断力に応じて変形して抵抗値が減少する膜である。
第２方向せん断力検知膜４５を構成する材料には、第５電極４１及び第６電極４３より抵抗率が高く、後述する第３絶縁膜４７より抵抗率が低い必要がある。これは、外部からの影響を受けずに対向電極間の抵抗値変化を検出するためである。
第２方向せん断力検知膜４５は、変形することにより抵抗率が変化する材料により形成されていることがより好ましい。そのような材料としては、ポリエチレンジオキシチオフェン、ポリアニリン、ポリピロールなどの導電性高分子や、グラファイトやカーボンナノチューブを用いたカーボンペーストが好適に用いられる。また、第２方向せん断力検知膜４５を形成する材料としては、想定するせん断力の大きさに応じて選択された抵抗率を有する材料が選択されるべきである。想定するせん断力が大きい場合はカーボンなど抵抗率の低い材料を選び、想定するせん断力が小さい場合は抵抗率の高い導電性高分子が選択されることが好ましい。
第２方向せん断力検知膜４５は、第２方向せん断力検知膜４５にかかる第２方向のせん断力に応じて変形して抵抗値が減少する膜である。
第２方向せん断力検知膜４５を構成する材料には、第５電極４１及び第６電極４３より抵抗率が高く、後述する第３絶縁膜４７より抵抗率が低い必要がある。これは、外部からの影響を受けずに対向電極間の抵抗値変化を検出するためである。
第２方向せん断力検知膜４５は、変形することにより抵抗率が変化する材料により形成されていることがより好ましい。そのような材料としては、ポリエチレンジオキシチオフェン、ポリアニリン、ポリピロールなどの導電性高分子や、グラファイトやカーボンナノチューブを用いたカーボンペーストが好適に用いられる。また、第２方向せん断力検知膜４５を形成する材料としては、想定するせん断力の大きさに応じて選択された抵抗率を有する材料が選択されるべきである。想定するせん断力が大きい場合はカーボンなど抵抗率の低い材料を選び、想定するせん断力が小さい場合は抵抗率の高い導電性高分子が選択されることが好ましい。
【0055】
第２方向せん断力検知膜４５の形成方法として、例えば、印刷法の場合、インクジェット印刷法、スクリーン印刷法、オフセット印刷法を用いることができる。また、気相堆積法の場合、真空蒸着法、スパッタリング法、熱化学気相堆積法、プラズマ化学気相堆積法を用いることもできる。
【0056】
第２方向せん断力検知膜４５は、図４（Ｂ）に示すように、第５電極４１を被覆し、第６電極４３より面積が大きいことが好ましい。これにより、第２方向せん断力検知膜３４が第５電極４１と第６電極４３との間に必ず介在してせん断力検知を行うため、応力センサ２００は、安定して動作可能になる。もっとも、第２方向せん断力検知膜４５は、少なくとも第５電極４１と第６電極４３との対向位置（重なる領域）に存在していればよい。
【0057】
第２方向せん断力検知膜４５の厚さは、第５電極４１及び第６電極４３の厚さより厚く、１μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。第２方向せん断力検知膜４５の厚さが１μｍ以上である場合、第２方向のせん断力に対して変形しやすくなり、検出精度が向上する。第２方向せん断力検知膜４５の厚さが１００μｍ以下である場合、応力センサ２００の微細化が可能になる。
【0058】
（第３絶縁膜）
第３絶縁膜４７は、第５電極４１及び第６電極４３、並びに第２方向せん断力検知膜４５を応力センサ２００の外部から絶縁するための膜である。
第３絶縁膜４７に使用する材料は、第２方向せん断力検知膜４５より抵抗率が高い絶縁材料を用いる必要がある。このような例としては、ＳｉＯ２（二酸化ケイ素）、Ａｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）、Ｓｉ３Ｎ４（窒化ケイ素）、ＢＮ（窒化ホウ素）などの無機酸化物や無機窒化物、ウレタン、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレンなどの有機物を使用することができる。せん断力を印加したとき、第２方向せん断力検知膜４５の変形を損なわず、センシング精度を向上させるため、第３絶縁膜４７は、第２方向せん断力検知膜４５の材料より硬い絶縁体がより好ましい。
第３絶縁膜４７は、第５電極４１及び第６電極４３、並びに第２方向せん断力検知膜４５を応力センサ２００の外部から絶縁するための膜である。
第３絶縁膜４７に使用する材料は、第２方向せん断力検知膜４５より抵抗率が高い絶縁材料を用いる必要がある。このような例としては、ＳｉＯ２（二酸化ケイ素）、Ａｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）、Ｓｉ３Ｎ４（窒化ケイ素）、ＢＮ（窒化ホウ素）などの無機酸化物や無機窒化物、ウレタン、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレンなどの有機物を使用することができる。せん断力を印加したとき、第２方向せん断力検知膜４５の変形を損なわず、センシング精度を向上させるため、第３絶縁膜４７は、第２方向せん断力検知膜４５の材料より硬い絶縁体がより好ましい。
【0059】
第３絶縁膜４７の形成方法は特に限定されず、例えば、印刷法の場合、インクジェット印刷法、スクリーン印刷法、オフセット印刷法を用いることができる。また、気相堆積法の場合、真空蒸着法、スパッタリング法、熱化学気相堆積法、プラズマ化学気相堆積法を用いることもできる。更に、塗布法の場合、ディッピング法、ロールコート法、グラビアコート法、リバースコート法、エアナイフコート法、コンマコート法、ダイコート法、スプレーコート法を利用することができる。
【0060】
第３絶縁膜４７の厚さは第６電極４３より厚い必要があり、１μｍ以上１００μｍ以下が好ましい。第３絶縁膜４７の厚さが１μｍ以上である場合、外部との絶縁が良好なため安定して第２方向のせん断力を検出することができる。第３絶縁膜４７の厚さが１００μｍ以下である場合、応力センサ２００の微細化が可能になる。
【0061】
＜第一実施形態の効果＞
以上のような応力センサ１００は、以下の効果を有する。
（１）本実施形態の応力センサ１００は、第１方向せん断力検知部３又は第２方向せん断力検知部４を備えている。
この構成によれば、基材１の厚さ方向と交差する方向にかかる１方向のせん断力を検出可能な応力センサ１００を提供することができる。
以上のような応力センサ１００は、以下の効果を有する。
（１）本実施形態の応力センサ１００は、第１方向せん断力検知部３又は第２方向せん断力検知部４を備えている。
この構成によれば、基材１の厚さ方向と交差する方向にかかる１方向のせん断力を検出可能な応力センサ１００を提供することができる。
【0062】
（２）本実施形態の応力センサ１００は、第１電極２１と第２電極２３とが重なった重なり領域２Ａの面積が、０．１ｍｍ２以上１．５ｍｍ２以下であることが好ましい。
この構成によれば、検出精度が向上し、かつ微細化が可能な応力センサ１００を提供することができる。
この構成によれば、検出精度が向上し、かつ微細化が可能な応力センサ１００を提供することができる。
【0063】
（３）本実施形態の応力センサ１００は、第３電極３１と第４電極３３とが重なった領域重なり３Ａの面積が、０．１ｍｍ２以上１．５ｍｍ２以下であることが好ましい。
この構成によれば、検出精度が向上し、かつ微細化が可能な応力センサ１００を提供することができる。
この構成によれば、検出精度が向上し、かつ微細化が可能な応力センサ１００を提供することができる。
【0064】
＜第二実施形態＞
本開示の一実施形態に係る応力センサモジュールの基本構成について、図５（Ａ），図５（Ｂ）及び図５（Ｃ）を用いて説明する。ここで、応力センサモジュールとは、第一実施形態において説明した複数の圧力検知部２と、複数のせん断力検知部（例えば第１方向せん断力検知部３）とを備える応力センサの一例である。
本開示の一実施形態に係る応力センサモジュールの基本構成について、図５（Ａ），図５（Ｂ）及び図５（Ｃ）を用いて説明する。ここで、応力センサモジュールとは、第一実施形態において説明した複数の圧力検知部２と、複数のせん断力検知部（例えば第１方向せん断力検知部３）とを備える応力センサの一例である。
【0065】
図５（Ａ）は、本実施形態に係る応力センサモジュール３００の構成を示す平面図である。図５（Ｂ）は、本実施形態に係る応力センサモジュール３００の構成を示す断面図である。図５（Ｃ）は、本実施形態に係る応力センサモジュール３００の構成を示す底面図である。応力センサモジュール３００は、基材１と、基材１上に形成された２以上の圧力検知部２と、基材１の圧力検知部２と反対の面側に形成された２以上の第１方向せん断力検知部及び２以上の第２方向せん断力検知部４とを備えている。
すなわち、応力センサ２００は、複数の圧力検知部２と、複数の第１方向せん断力検知部３及び複数の第２方向せん断力検知部４を備える点で、先述の応力センサ１００と相違する。なお、応力センサモジュール３００を構成する各層については、応力センサ１００の各層と同様の構成であるため説明を省略する。
すなわち、応力センサ２００は、複数の圧力検知部２と、複数の第１方向せん断力検知部３及び複数の第２方向せん断力検知部４を備える点で、先述の応力センサ１００と相違する。なお、応力センサモジュール３００を構成する各層については、応力センサ１００の各層と同様の構成であるため説明を省略する。
【0066】
図５（Ａ）に示すように、基材１上に複数の圧力検知部２が一方向に配列されている。本実施形態においては、４つの圧力検知部２が一列に等間隔に並んで配置されているが、これに限られない。圧力検知部２の合計面積は、基材１の面積の４分の１以上を占めることが好ましい。これにより、圧力検知部２の密度が高くなり、応力センサのセンシング精度は単位面積当たりの数に依存するため、単位面積当たりの圧力検知部２の数が多ければ多いほど、圧力の検出精度が上がる。また、応用先の需要に応じて圧力検知部２の密度を調整することで、応力センサモジュール３００の検出精度を調整することができる。
【0067】
図５（Ｂ）及び図５（Ｃ）に示すように、基材１の圧力検知部２とは反対側の面に、複数の第１方向せん断力検知部３と複数の第２方向せん断力検知部４とを備えている。これにより、応力センサモジュール３００は、基材１の厚さ方向と交差する方向のうちの第１方向と第２方向との２方向にかかるせん断力を検知することができる。本実施形態においては、図５（Ｃ）中の左右方向及び上下方向にかかるせん断力を検知することができる。
【0068】
また、本実施形態においては、複数の第１方向せん断力検知部３と複数の第２方向せん断力検知部４とが一方向に交互に配置されている。これにより、応力センサモジュール３００全体にかかる左右方向及び上下方向のせん断力について、高精度で検知することができる。
【0069】
第１方向せん断力検知部３の合計面積は、基材１の面積の８分の１以上を占めることが好ましい。これにより、第１方向せん断力検知部３の密度が高くなり、第１方向にかかるせん断力の検出精度が上がる。同様に、第２方向せん断力検知部４の合計面積は、基材１の面積の８分の１以上を占めることが好ましい。これにより、第２方向せん断力検知部４の密度が高くなり、第２方向にかかるせん断力の検出精度が上がる。また、応用先の需要に応じて第１方向せん断力検知部３及び第２方向せん断力検知部４の密度を調整することで、応力センサモジュール３００の検出精度を調整することができる。
【0070】
応力センサモジュール３００における圧力検知部２と第１方向せん断力検知部３との位置関係は、特に限定されないが、圧力検知部２と第１方向せん断力検知部３とが同軸に配置されることが好ましい。同様に、圧力検知部２と第２方向せん断力検知部４との位置関係は、特に限定されないが、圧力検知部２と第２方向せん断力検知部４とが同軸に配置されることが好ましい。
【0071】
＜第二実施形態の効果＞
以上のような応力センサモジュール３００は、第一実施形態の効果に加えて以下の効果を有する。
（４）本実施形態の応力センサモジュール３００は、第１方向せん断力検知部３と第２方向せん断力検知部４とを備えている。
この構成によれば、基材１の厚さ方向と交差する方向のうち第１方向と第２方向との２方向にかかるせん断力を検出できる。そのため、検出した２方向のせん断力を合成し、任意方向のせん断力を検出する応力センサモジュール３００を提供することができる。
以上のような応力センサモジュール３００は、第一実施形態の効果に加えて以下の効果を有する。
（４）本実施形態の応力センサモジュール３００は、第１方向せん断力検知部３と第２方向せん断力検知部４とを備えている。
この構成によれば、基材１の厚さ方向と交差する方向のうち第１方向と第２方向との２方向にかかるせん断力を検出できる。そのため、検出した２方向のせん断力を合成し、任意方向のせん断力を検出する応力センサモジュール３００を提供することができる。
【0072】
＜第三実施形態＞
本開示の一実施形態に係る応力センサモジュールの基本構成について、図６（Ａ），図６（Ｂ）及び図６（Ｃ）を用いて説明する。
図６（Ａ）は、本実施形態に係る応力センサモジュール４００の構成を示す平面図である。図６（Ｂ）は、本実施形態に係る応力センサモジュール４００の構成を示す断面図である。図６（Ｃ）は、本実施形態に係る応力センサモジュール４００の構成を示す底面図である。応力センサモジュール４００は、基材１と、基材１上に形成された２以上の圧力検知部２と、基材１の圧力検知部２と反対の面側に形成された２以上の第１方向せん断力検知部及び２以上の第２方向せん断力検知部４とを備えている。
本開示の一実施形態に係る応力センサモジュールの基本構成について、図６（Ａ），図６（Ｂ）及び図６（Ｃ）を用いて説明する。
図６（Ａ）は、本実施形態に係る応力センサモジュール４００の構成を示す平面図である。図６（Ｂ）は、本実施形態に係る応力センサモジュール４００の構成を示す断面図である。図６（Ｃ）は、本実施形態に係る応力センサモジュール４００の構成を示す底面図である。応力センサモジュール４００は、基材１と、基材１上に形成された２以上の圧力検知部２と、基材１の圧力検知部２と反対の面側に形成された２以上の第１方向せん断力検知部及び２以上の第２方向せん断力検知部４とを備えている。
【0073】
図６（Ａ）及び図６（Ｃ）に示すように、応力センサモジュール４００は、圧力検知部２、第１方向せん断力検知部３及び第２方向せん断力検知部４がマトリクス状に配置されている点で先述の応力センサモジュール３００と相違する。なお、応力センサモジュール４００を構成する各層については、応力センサ１００の各層と同様の構成であるため説明を省略する。
【0074】
図６（Ａ）に示すように、基材１上に複数の圧力検知部２がマトリクス状に配列されている。本実施形態においては、４×４の圧力検知部２が等間隔に並んで配置されているが、これに限られない。圧力検知部２の合計面積は、基材１の面積の４分の１以上を占めることが好ましい。これにより、圧力検知部２の密度が高くなり、応力センサのセンシング精度は単位面積当たりの数に依存するため、単位面積当たりの圧力検知部２の数が多ければ多いほど、圧力の検出精度が上がる。また、応用先の需要に応じて圧力検知部２の密度を調整することで、応力センサモジュール４００の検出精度を調整することができる。
【0075】
図６（Ｂ）及び図６（Ｃ）に示すように、基材１の圧力検知部２とは反対側の面に、複数の第１方向せん断力検知部３と複数の第２方向せん断力検知部４とを備えている。これにより、応力センサモジュール４００は、基材１の厚さ方向と交差する方向のうちの第１方向と第２方向との２方向にかかるせん断力を検知することができる。本実施形態においては、図６（Ｃ）中の左右方向及び上下方向にかかるせん断力を検知することができる。
【0076】
また、本実施形態においては、第１方向せん断力検知部３と複数の第２方向せん断力検知部４とがマトリクス状に交互に配置されている。これにより、応力センサモジュール４００全体にかかる左右方向及び上下方向のせん断力について、高精度で検知することができる。
【0077】
第１方向せん断力検知部３の合計面積は、基材１の面積の８分の１以上を占めることが好ましい。これにより、第１方向せん断力検知部３の密度が高くなり、第１方向にかかるせん断力の検出精度が上がる。同様に、第２方向せん断力検知部４の合計面積は、基材１の面積の８分の１以上を占めることが好ましい。これにより、第２方向せん断力検知部４の密度が高くなり、第２方向にかかるせん断力の検出精度が上がる。また、応用先の需要に応じて第１方向せん断力検知部３及び第２方向せん断力検知部４の密度を調整することで、応力センサモジュール４００の検出精度を調整することができる。
【0078】
応力センサモジュール４００における圧力検知部２と第１方向せん断力検知部３との位置関係は、特に限定されないが、圧力検知部２と第１方向せん断力検知部３とが同軸に配置されることが好ましい。同様に、圧力検知部２と第２方向せん断力検知部４との位置関係は、特に限定されないが、圧力検知部２と第２方向せん断力検知部４とが同軸に配置されることが好ましい。
【0079】
＜第三実施形態の効果＞
以上のような応力センサモジュール４００は、第一実施形態及び第二実施形態の効果に加えて以下の効果を有する。
（５）本実施形態の応力センサモジュール４００は、圧力検知部２、第１方向せん断力検知部３及び第２方向せん断力検知部４がマトリクス状に交互に配置されている。
この構成によれば、応力センサモジュール４００全体にかかる左右方向及び上下方向のせん断力について高精度で検出できる。そして、検出した２方向のせん断力を合成することにより、任意方向のせん断力を高精度で検出する応力センサモジュール４００を提供することができる。
以上のような応力センサモジュール４００は、第一実施形態及び第二実施形態の効果に加えて以下の効果を有する。
（５）本実施形態の応力センサモジュール４００は、圧力検知部２、第１方向せん断力検知部３及び第２方向せん断力検知部４がマトリクス状に交互に配置されている。
この構成によれば、応力センサモジュール４００全体にかかる左右方向及び上下方向のせん断力について高精度で検出できる。そして、検出した２方向のせん断力を合成することにより、任意方向のせん断力を高精度で検出する応力センサモジュール４００を提供することができる。
【0080】
【0081】
図７（Ａ）は、本実施形態に係る応力センサモジュール５００の構成を示す平面図である。図７（Ｂ）は、本実施形態に係る応力センサモジュール５００の構成を示す断面図である。図７（Ｃ）は、本実施形態に係る応力センサモジュール５００の構成を示す底面図である。応力センサモジュール５００は、基材１と、基材１上に形成された２以上の圧力検知部２と、基材１の圧力検知部２と反対の面側に形成された２以上の第１方向せん断力検知部及び２以上の第２方向せん断力検知部５とを備えている。
【0082】
応力センサモジュール５００は、第２方向せん断力検知部４に代えて第２方向せん断力検知部５を備える点で先述の応力センサモジュール４００と相違する。なお、応力センサモジュール５００を構成する基材１、圧力検知部２、及び第１方向せん断力検知部３については、応力センサ１００の各層と同様の構成であるため説明を省略する。
【0083】
＜第２方向せん断力検知部＞
本実施形態において、応力センサモジュール５００は、第２方向せん断力検知部５を備えている。第２方向せん断力検知部５は、基材１の厚さ方向と交差し、かつ第一実施形態で説明した第１方向とも交差する第２方向にかかるせん断力を検知する検知部である。より具体的に、本実施形態では、第２方向せん断力検知部５は、基材１の厚さ方向と垂直であり、かつ第１方向と４５°の角度で交差する方向のせん断力を検出する。本実施形態における「第２方向」は、図７（Ｃ）中の右斜め上から左斜め下に向かう方向であり、第２方向せん断力検知部５が図７（Ｃ）中の右斜め上から左斜め下に向かう方向にかかるせん断力を検知する場合について説明する。
すなわち、第２方向せん断力検知部５は、第２方向せん断力検知部４と同様の構成であり、せん断力検知方向が第２方向せん断力検知部４のせん断力検知方向に対して基材１の表面において４５°回転した方向となるように配置されている点で第２方向せん断力検知部４と相違する。
本実施形態において、応力センサモジュール５００は、第２方向せん断力検知部５を備えている。第２方向せん断力検知部５は、基材１の厚さ方向と交差し、かつ第一実施形態で説明した第１方向とも交差する第２方向にかかるせん断力を検知する検知部である。より具体的に、本実施形態では、第２方向せん断力検知部５は、基材１の厚さ方向と垂直であり、かつ第１方向と４５°の角度で交差する方向のせん断力を検出する。本実施形態における「第２方向」は、図７（Ｃ）中の右斜め上から左斜め下に向かう方向であり、第２方向せん断力検知部５が図７（Ｃ）中の右斜め上から左斜め下に向かう方向にかかるせん断力を検知する場合について説明する。
すなわち、第２方向せん断力検知部５は、第２方向せん断力検知部４と同様の構成であり、せん断力検知方向が第２方向せん断力検知部４のせん断力検知方向に対して基材１の表面において４５°回転した方向となるように配置されている点で第２方向せん断力検知部４と相違する。
【0084】
図７（Ａ）に示すように、基材１上に複数の圧力検知部２がマトリクス状に配列されている。本実施形態においては、４×４の圧力検知部２が等間隔に並んで配置されているが、これに限られない。圧力検知部２の合計面積は、基材１の面積の４分の１以上を占めることが好ましい。これにより、圧力検知部２の密度が高くなり、応力センサのセンシング精度は単位面積当たりの数に依存するため、単位面積当たりの圧力検知部２の数が多ければ多いほど、圧力の検出精度が上がる。また、応用先の需要に応じて圧力検知部２の密度を調整することで、応力センサモジュール５００の検出精度を調整することができる。
【0085】
図７（Ｂ）及び図７（Ｃ）に示すように、基材１の圧力検知部２とは反対側の面に、複数の第１方向せん断力検知部３と複数の第２方向せん断力検知部５とを備えている。これにより、応力センサモジュール５００は、基材１の厚さ方向と交差する方向のうちの第１方向と第２方向との２方向にかかるせん断力を検知することができる。本実施形態においては、図６（Ｃ）中の左右方向及び右斜め上から左斜め下に向かう方向にかかるせん断力を検知することができる。
【0086】
また、本実施形態においては、第１方向せん断力検知部３と複数の第２方向せん断力検知部５とがマトリクス状に交互に配置されている。これにより、応力センサモジュール５００全体にかかる左右方向及び右斜め上から左斜め下に向かう方向にかかるせん断力について、高精度で検知することができる。
【0087】
第１方向せん断力検知部３の合計面積は、基材１の面積の８分の１以上を占めることが好ましい。これにより、第１方向せん断力検知部３の密度が高くなり、第１方向にかかるせん断力の検出精度が上がる。同様に、第２方向せん断力検知部５の合計面積は、基材１の面積の８分の１以上を占めることが好ましい。これにより、第２方向せん断力検知部３５密度が高くなり、第２方向にかかるせん断力の検出精度が上がる。また、応用先の需要に応じて第１方向せん断力検知部３及び第２方向せん断力検知部５の密度を調整することで、応力センサモジュール５００の検出精度を調整することができる。
【0088】
応力センサモジュール５００における圧力検知部２と第１方向せん断力検知部３との位置関係は、特に限定されないが、圧力検知部２と第１方向せん断力検知部３とが同軸に配置されることが好ましい。同様に、圧力検知部２と第２方向せん断力検知部５との位置関係は、特に限定されないが、圧力検知部２と第２方向せん断力検知部５とが同軸に配置されることが好ましい。
【0089】
＜第四実施形態の効果＞
以上のような応力センサモジュール５００は、第一実施形態から第三実施形態の効果に加えて以下の効果を有する。
（６）本実施形態の応力センサモジュール５００は、第２方向せん断力検知部を備えている。
この構成によれば、第２方向にかかるせん断力を検出でき、さらに検出した２方向のせん断力を合成することにより、任意方向のせん断力を検出する応力センサモジュール５００を提供することができる。
以下、実施例および比較例を示して本開示を詳細に説明するが、本開示は下記例に制限されるものではない。
以上のような応力センサモジュール５００は、第一実施形態から第三実施形態の効果に加えて以下の効果を有する。
（６）本実施形態の応力センサモジュール５００は、第２方向せん断力検知部を備えている。
この構成によれば、第２方向にかかるせん断力を検出でき、さらに検出した２方向のせん断力を合成することにより、任意方向のせん断力を検出する応力センサモジュール５００を提供することができる。
以下、実施例および比較例を示して本開示を詳細に説明するが、本開示は下記例に制限されるものではない。
【実施例0090】
次に、実施例及び比較例の応力センサを示して本開示をさらに具体的に説明する。
＜実施例１＞
厚さ１２５μｍのポリイミドフィルムを基材とし、その基材の表面に、圧力検知部を形成した。具体的には、まず基材の上に、銀インキをグラビアオフセット印刷法により塗布して第１電極を形成した。そして、第１電極を覆うようにしてカーボンの導電性インキ（十条ケミカル製、ＣＨ－Ｎ）をスクリーン印刷法により塗布して圧力検知膜を形成した。このとき、圧力検知膜の厚さを１００μｍとした。次に、圧力検知膜上に銀インキをグラビアオフセット印刷法により塗布して第２電極を形成した。このとき、第２電極は第１電極と電極形状が異なるように形成した。次に、第２電極及び圧力検知膜を覆うようにしてウレタン樹脂の絶縁性インキをスクリーン印刷法により塗布して絶縁膜を形成した。このとき、絶縁膜の厚さを１００μｍとした。以上のようにして圧力検知部を作製した。
圧力検知部の作製において、第１電極及び第２電極の中央が同じ位置となるように配置した。また、第２電極の電極面積を３．０ｍｍ２とし、第１電極と第２電極との重なった領域の面積を１．５ｍｍ２とした。このとき、圧力検知部の個数を１個とした。
＜実施例１＞
厚さ１２５μｍのポリイミドフィルムを基材とし、その基材の表面に、圧力検知部を形成した。具体的には、まず基材の上に、銀インキをグラビアオフセット印刷法により塗布して第１電極を形成した。そして、第１電極を覆うようにしてカーボンの導電性インキ（十条ケミカル製、ＣＨ－Ｎ）をスクリーン印刷法により塗布して圧力検知膜を形成した。このとき、圧力検知膜の厚さを１００μｍとした。次に、圧力検知膜上に銀インキをグラビアオフセット印刷法により塗布して第２電極を形成した。このとき、第２電極は第１電極と電極形状が異なるように形成した。次に、第２電極及び圧力検知膜を覆うようにしてウレタン樹脂の絶縁性インキをスクリーン印刷法により塗布して絶縁膜を形成した。このとき、絶縁膜の厚さを１００μｍとした。以上のようにして圧力検知部を作製した。
圧力検知部の作製において、第１電極及び第２電極の中央が同じ位置となるように配置した。また、第２電極の電極面積を３．０ｍｍ２とし、第１電極と第２電極との重なった領域の面積を１．５ｍｍ２とした。このとき、圧力検知部の個数を１個とした。
【0091】
続いて、基材の圧力検知部と反対の面側に、圧力検知部と同軸で、せん断力検知部を形成した。具体的には、銀インキをグラビアオフセット印刷法により塗布して第３電極を形成した。そして、第３電極を覆うようにしてカーボンの導電性インキ（十条ケミカル製、ＣＨ－Ｎ）をスクリーン印刷法により塗布してせん断力検知膜を形成した。このとき、せん断力検知膜の厚さを１００μｍとした。次に、せん断力検知膜上に銀インキをグラビアオフセット印刷法により塗布して第４電極を形成した。このとき、第４電極は第３電極と電極形状が異なるように形成した。第４電極及びせん断力検知膜を覆うようにしてウレタン樹脂の絶縁性インキをスクリーン印刷法により塗布して絶縁膜を形成した。このとき、絶縁膜の厚さを１００μｍとした。以上のようにしてせん断力検知部を作製した。
せん断力検知部の作製において、第３電極及び第４電極の中央がずれるように配置した。また、第４電極の電極面積を３．０ｍｍ２とし、第３電極と第４電極との重なった領域の面積を１．５ｍｍ２とした。このとき、せん断力検知部の個数を１個とした。
以上のようにして、実施例１の応力センサを作製した。
せん断力検知部の作製において、第３電極及び第４電極の中央がずれるように配置した。また、第４電極の電極面積を３．０ｍｍ２とし、第３電極と第４電極との重なった領域の面積を１．５ｍｍ２とした。このとき、せん断力検知部の個数を１個とした。
以上のようにして、実施例１の応力センサを作製した。
【0092】
＜実施例２＞
圧力検知部の個数を４個に変更した。また、せん断力検知部の個数を４個に変更した。それ以外は実施例１と同様の方法で、実施例２の応力センサを作製した。
＜実施例３＞
圧力検知部において、第２電極が第１電極と電極形状が同一になるように形成した。また、せん断力検知部において、第４電極が第３電極と電極形状が同一になるように形成した。それ以外は実施例１と同様の方法で、実施例３の応力センサを作製した。
圧力検知部の個数を４個に変更した。また、せん断力検知部の個数を４個に変更した。それ以外は実施例１と同様の方法で、実施例２の応力センサを作製した。
＜実施例３＞
圧力検知部において、第２電極が第１電極と電極形状が同一になるように形成した。また、せん断力検知部において、第４電極が第３電極と電極形状が同一になるように形成した。それ以外は実施例１と同様の方法で、実施例３の応力センサを作製した。
【0093】
＜実施例４＞
圧力検知部において、第２電極の電極面積を０．１ｍｍ２とし、第１電極と第２電極との重なった領域の面積を０．０５ｍｍ２とした。また、せん断力検知部において、第４電極の電極面積を０．１ｍｍ２とし、第３電極と第４電極との重なった領域の面積を０．０５ｍｍ２とした。それ以外は実施例１と同様の方法で、実施例４の応力センサを作製した。
＜実施例５＞
圧力検知部において、第２電極の電極面積を０．２ｍｍ２とし、第１電極と第２電極との重なった領域の面積を０．１ｍｍ２とした。また、せん断力検知部において、第４電極の電極面積を０．２ｍｍ２とし、第３電極と第４電極との重なった領域の面積を０．１ｍｍ２とした。それ以外は実施例１と同様の方法で、実施例５の応力センサを作製した。
圧力検知部において、第２電極の電極面積を０．１ｍｍ２とし、第１電極と第２電極との重なった領域の面積を０．０５ｍｍ２とした。また、せん断力検知部において、第４電極の電極面積を０．１ｍｍ２とし、第３電極と第４電極との重なった領域の面積を０．０５ｍｍ２とした。それ以外は実施例１と同様の方法で、実施例４の応力センサを作製した。
＜実施例５＞
圧力検知部において、第２電極の電極面積を０．２ｍｍ２とし、第１電極と第２電極との重なった領域の面積を０．１ｍｍ２とした。また、せん断力検知部において、第４電極の電極面積を０．２ｍｍ２とし、第３電極と第４電極との重なった領域の面積を０．１ｍｍ２とした。それ以外は実施例１と同様の方法で、実施例５の応力センサを作製した。
【0094】
＜実施例６＞
圧力検知部において、第２電極の電極面積を１．０ｍｍ２とし、第１電極と第２電極との重なった領域の面積を０．５ｍｍ２とした。また、せん断力検知部において、第４電極の電極面積を１．０ｍｍ２とし、第３電極と第４電極との重なった領域の面積を０．５ｍｍ２とした。それ以外は実施例１と同様の方法で、実施例６の応力センサを作製した。
＜実施例７＞
圧力検知部において、第２電極の電極面積を４．０ｍｍ２とし、第１電極と第２電極との重なった領域の面積を２．０ｍｍ２とした。また、せん断力検知部において、第４電極の電極面積を４．０ｍｍ２とし、第３電極と第４電極との重なった領域の面積を２．０ｍｍ２とした。それ以外は実施例１と同様の方法で、実施例７の応力センサを作製した。
圧力検知部において、第２電極の電極面積を１．０ｍｍ２とし、第１電極と第２電極との重なった領域の面積を０．５ｍｍ２とした。また、せん断力検知部において、第４電極の電極面積を１．０ｍｍ２とし、第３電極と第４電極との重なった領域の面積を０．５ｍｍ２とした。それ以外は実施例１と同様の方法で、実施例６の応力センサを作製した。
＜実施例７＞
圧力検知部において、第２電極の電極面積を４．０ｍｍ２とし、第１電極と第２電極との重なった領域の面積を２．０ｍｍ２とした。また、せん断力検知部において、第４電極の電極面積を４．０ｍｍ２とし、第３電極と第４電極との重なった領域の面積を２．０ｍｍ２とした。それ以外は実施例１と同様の方法で、実施例７の応力センサを作製した。
【0095】
＜実施例８＞
圧力検知膜の厚さを０．０５μｍとした。また、せん断力検知膜の厚さを０．０５μｍとした。それ以外は実施例１と同様の方法で、実施例８の応力センサを作製した。
＜実施例９＞
圧力検知膜の厚さを１μｍとした。また、せん断力検知膜の厚さを１μｍとした。それ以外は実施例１と同様の方法で、実施例９の応力センサを作製した。
＜実施例１０＞
圧力検知膜の厚さを２００μｍとした。また、せん断力検知膜の厚さを２００μｍとした。それ以外は実施例１と同様の方法で、実施例１０の応力センサを作製した。
＜比較例１＞
せん断力検知部の作製を省略した。それ以外は実施例１と同様の方法で、比較例１の応力センサを作製した。
圧力検知膜の厚さを０．０５μｍとした。また、せん断力検知膜の厚さを０．０５μｍとした。それ以外は実施例１と同様の方法で、実施例８の応力センサを作製した。
＜実施例９＞
圧力検知膜の厚さを１μｍとした。また、せん断力検知膜の厚さを１μｍとした。それ以外は実施例１と同様の方法で、実施例９の応力センサを作製した。
＜実施例１０＞
圧力検知膜の厚さを２００μｍとした。また、せん断力検知膜の厚さを２００μｍとした。それ以外は実施例１と同様の方法で、実施例１０の応力センサを作製した。
＜比較例１＞
せん断力検知部の作製を省略した。それ以外は実施例１と同様の方法で、比較例１の応力センサを作製した。
【0096】
＜評価判定＞
上述した実施例１～１０、比較例１で得られた応力センサについて、以下の方法でセンサ特性及びセンサの微細化を評価した。また、センサ特性の評価を行うにあたって、応力センサの圧力検知特性及びせん断力検知特性について評価した。評価結果を表１に示す。
上述した実施例１～１０、比較例１で得られた応力センサについて、以下の方法でセンサ特性及びセンサの微細化を評価した。また、センサ特性の評価を行うにあたって、応力センサの圧力検知特性及びせん断力検知特性について評価した。評価結果を表１に示す。
【0097】
＜評価＞
〔圧力検知特性〕
実施例１～１０及び比較例１の応力センサをＬＣＲメーターにつないで、圧力検知膜及びせん断力検知膜に５Ｖの交流電圧を掛けた状態で、上から指で押したりなでたりすることで、抵抗値の変化を測定し、以下の◎、〇、△、×の４段階で評価した。
＜評価基準＞
◎：圧力に対し、検出した電圧値は線形的に単調増加、あるいは単調減少の場合
○：圧力に対し、検出した電圧値は部分的に線形的ではないが、単調増加、あるいは単調減少の場合
△：圧力に対し、検出した電圧値は線形的ではないが、単調増加、あるいは単調減少の場合
×：圧力に対し、検出した電圧の変化は単調ではない場合
〔圧力検知特性〕
実施例１～１０及び比較例１の応力センサをＬＣＲメーターにつないで、圧力検知膜及びせん断力検知膜に５Ｖの交流電圧を掛けた状態で、上から指で押したりなでたりすることで、抵抗値の変化を測定し、以下の◎、〇、△、×の４段階で評価した。
＜評価基準＞
◎：圧力に対し、検出した電圧値は線形的に単調増加、あるいは単調減少の場合
○：圧力に対し、検出した電圧値は部分的に線形的ではないが、単調増加、あるいは単調減少の場合
△：圧力に対し、検出した電圧値は線形的ではないが、単調増加、あるいは単調減少の場合
×：圧力に対し、検出した電圧の変化は単調ではない場合
【0098】
〔せん断力検知特性〕
実施例１～１０及び比較例１の応力センサをＬＣＲメーターにつないで、圧力検知膜及びせん断力検知膜に５Ｖの交流電圧を掛けた状態で、上から指で押したりなでたりすることで、抵抗値の変化を測定して、以下の◎、〇、△、×の４段階で評価した。
＜評価基準＞
◎：せん断力に対し、検出した電圧値は線形的に単調増加、あるいは単調減少の場合
○：せん断力に対し、検出した電圧値は部分的に線形的ではないが、単調増加、あるいは単調減少の場合
△：せん断力に対し、検出した電圧値は線形的ではないが、単調増加、あるいは単調減少の場合
×：せん断力に対し、検出した電圧の変化は単調ではない場合
実施例１～１０及び比較例１の応力センサをＬＣＲメーターにつないで、圧力検知膜及びせん断力検知膜に５Ｖの交流電圧を掛けた状態で、上から指で押したりなでたりすることで、抵抗値の変化を測定して、以下の◎、〇、△、×の４段階で評価した。
＜評価基準＞
◎：せん断力に対し、検出した電圧値は線形的に単調増加、あるいは単調減少の場合
○：せん断力に対し、検出した電圧値は部分的に線形的ではないが、単調増加、あるいは単調減少の場合
△：せん断力に対し、検出した電圧値は線形的ではないが、単調増加、あるいは単調減少の場合
×：せん断力に対し、検出した電圧の変化は単調ではない場合
【0099】
〔微細化〕
実施例１～１０及び比較例１の応力センサの各電極の寸法及び検知膜の膜厚を測定して、以下の◎、○、△、×で評価した。
＜評価基準＞
◎：第２電極の電極面積及び第４電極の電極面積が３．０ｍｍ２以下であり、かつ圧力検知膜の厚さ及びせん断力検知膜の厚さが１００μｍ以下の場合
○：第２電極の電極面積及び第４電極の電極面積が３．０ｍｍ２以下であり、かつ圧力検知膜の厚さ及びせん断力検知膜の厚さが１５０μｍ以下の場合
△：第２電極の電極面積及び第４電極の電極面積が３．０ｍｍ２より広く４．０ｍｍ２以下である場合、または圧力検知膜の厚さ及びせん断力検知膜の厚さが１５０μｍ以上２００μｍ以下である場合
×：第２電極の電極面積及び第４電極の電極面積が４．０ｍｍ２より広い場合、または圧力検知膜の厚さ及びせん断力検知膜の厚さが２００μｍ以上である場合
（評価結果）
以下の表１に、各実施例及び比較例の応力センサの構成を示す。また、以下の表２に、各実施例及び比較例のセンサ特性及びセンサの微細化の評価結果を示す。
実施例１～１０及び比較例１の応力センサの各電極の寸法及び検知膜の膜厚を測定して、以下の◎、○、△、×で評価した。
＜評価基準＞
◎：第２電極の電極面積及び第４電極の電極面積が３．０ｍｍ２以下であり、かつ圧力検知膜の厚さ及びせん断力検知膜の厚さが１００μｍ以下の場合
○：第２電極の電極面積及び第４電極の電極面積が３．０ｍｍ２以下であり、かつ圧力検知膜の厚さ及びせん断力検知膜の厚さが１５０μｍ以下の場合
△：第２電極の電極面積及び第４電極の電極面積が３．０ｍｍ２より広く４．０ｍｍ２以下である場合、または圧力検知膜の厚さ及びせん断力検知膜の厚さが１５０μｍ以上２００μｍ以下である場合
×：第２電極の電極面積及び第４電極の電極面積が４．０ｍｍ２より広い場合、または圧力検知膜の厚さ及びせん断力検知膜の厚さが２００μｍ以上である場合
（評価結果）
以下の表１に、各実施例及び比較例の応力センサの構成を示す。また、以下の表２に、各実施例及び比較例のセンサ特性及びセンサの微細化の評価結果を示す。
【0100】
【表1】
【0101】
【表2】
【0102】
表１中に表されるように、実施例１～１０、比較例１の評価結果から、実施例１～１０のようにせん断力検知部を備える場合には、比較例１のようにせん断力検知部を備えない場合と比べてせん断力が検出可能であることがわかった。
また、実施例１及び実施例３の評価結果から、実施例１のように電極形状が異なる場合には、実施例３のように電極形状が同じである場合と比べて高い検出精度であることがわかった。
なお、本開示の応力センサは、上記の実施形態及び実施例に限定されるものではなく、発明の特徴を損なわない範囲において種々の変更が可能である。
また、実施例１及び実施例３の評価結果から、実施例１のように電極形状が異なる場合には、実施例３のように電極形状が同じである場合と比べて高い検出精度であることがわかった。
なお、本開示の応力センサは、上記の実施形態及び実施例に限定されるものではなく、発明の特徴を損なわない範囲において種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【0103】
１００，２００：応力センサ
３００，４００，５００：応力センサモジュール
１：基材
２：圧力検知部
２Ａ：重なり領域
２１：第１電極
２３：第２電極
２５：圧力検知膜
２７：第１絶縁膜
３：第１方向せん断力検知部
３Ａ：重なり領域
３１：第３電極
３３：第４電極
３５：第１方向せん断力検知膜
３７：第２絶縁膜
４：第２方向せん断力検知部
４Ａ：重なり領域
４１：第５電極
４３：第６電極
４５：第２方向せん断力検知膜
４７：第３絶縁膜
３００，４００，５００：応力センサモジュール
１：基材
２：圧力検知部
２Ａ：重なり領域
２１：第１電極
２３：第２電極
２５：圧力検知膜
２７：第１絶縁膜
３：第１方向せん断力検知部
３Ａ：重なり領域
３１：第３電極
３３：第４電極
３５：第１方向せん断力検知膜
３７：第２絶縁膜
４：第２方向せん断力検知部
４Ａ：重なり領域
４１：第５電極
４３：第６電極
４５：第２方向せん断力検知膜
４７：第３絶縁膜
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】