[发明专利]按压力传感器

说明书

技术领域

本发明涉及使用平膜状的压电元件来检测来自外部的按压力的按压力传感器。

背景技术

以往，设计有使用了平膜状的压电元件的各种按压力传感器。在专利文献1中记载有在挠性基板的主面上形成平膜状的压电元件的按压力传感器。专利文献1所记载的按压力传感器在主面为正方形的挠性基板的整个面形成有压电晶体薄膜。挠性基板以相对于配置于背面侧的基底基板隔开规定间隔的方式被支承体支承。支承体被配置于俯视挠性基板时的四个角。由此，挠性基板的主面的中央区域容易通过来自与主面正交的方向的按压力而凹陷，根据通过该凹陷产生的电压来检测按压力。

专利文献1记载的压电晶体薄膜由以金属为主要成分的复合氧化物形成。因此，存在根据压电晶体薄膜的形成状态而对于外力变脆或不能够得到规定的检测灵敏度的情况。

作为克服在由以这样的金属为主要成分的复合氧化物形成的压电晶体薄膜中产生的缺点的压电元件，考虑使用以聚乳酸为主要成分的压电性薄板。已知使用了以聚乳酸为主要成分的压电性薄板的平膜状压电元件的挠性优良，能够在按压力检测中得到充分的电压这一情况。另外，以聚乳酸为主要成分的压电性薄板的压电性薄板全体通过按压力而伸长。由此，以聚乳酸为主要成分的压电性薄板不仅能够将压电性薄板的凹陷作为压电薄膜的变形来检测，还能够将伸长作为压电薄膜的变形来检测，所以与专利文献1的压电性薄板相比，能够高效地检测按压力。

这样的聚乳酸的压电性薄板具有d14的压电常数，使用了该压电性薄板的平膜状压电元件利用起因于d14的压电常数的压电性，得到检测电压。

专利文献1：日本特开2000-275114号公报

然而，可知在利用d14的压电常数得到检测电压的情况下，根据压电性薄板的固定结构，在压电性薄板中产生的电荷在形成于压电性薄板的两主面的电极相互抵消，检测电压变低。即，存在针对按压力的检测灵敏度变低的情况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种即使使用具有d14的压电常数的压电性薄板，也能够不使检测灵敏度降低地检测按压力的按压力传感器。

本发明的按压力传感器具备：平膜型压电元件，具备具有对置的第一主面以及第二主面的平膜的压电性薄板、形成于第一主面的第一电极、以及形成于第二主面的第二电极；支承体，具备抵接于平膜型压电元件的第二主面侧的第三主面。另外，支承体在第三主面侧具备允许第二电极的至少一部分的变形的空间部。以通过外力在遍及该空间部的压电性薄板中产生的变形在第三主面的大致正交的两方向上不同的方式配置有平膜型压电元件和支承体。

在该结构中，若压电性薄板中的与空间部对置的范围通过操作者的压入等产生位移，则压电性薄板的与空间部对置的范围产生变形。此时，压电性薄板的变形量在正交的两方向上不同，所以能够抑制电荷彼此因各方向的变形而被抵消这一情况。由此，能够使由压电性薄板的位移产生的检测电压变高，针对位移的检测灵敏度提高。

另外，优选在本发明的按压力传感器中，从支承体的第三主面侧观察的空间部的俯视形状为长度在大致正交的两方向上不同的形状。例如，考虑长圆形、长方形、椭圆形等在俯视形状中长度在长边方向和短边方向上不同的形状。

在该结构中，能够通过支承体的空间部的俯视形状，容易地使压电性薄板的变形量在正交的两方向上不同。

另外，优选在本发明的按压力传感器中，压电性薄板包含聚乳酸，压电性薄板沿与正交的两方向不同的至少单轴方向延伸。

在该结构中，示出压电性薄板的具体的材质，包含具有d14的压电常数的聚乳酸。聚乳酸是聚合物，具有柔软性，所以与在上述的现有技术中示出的压电晶体薄膜不同，即使通过来自外部的按压力而产生较大的位移也不易破损。另外，聚乳酸不受热电性的影响，不受外部环境的温度变化的影响，能够得到仅与位移量相应的检测电压。

另外，优选在本发明的按压力传感器中，沿压电性薄板沿单轴延伸的方向与大致正交的两方向大致成45°。

若像该结构这样，将具有d14的压电常数的聚乳酸配置于支承体，则能够针对由压入产生的位移更高效地得到检测电压。

另外，优选在本发明的按压力传感器中，平膜型压电元件仅固定于支承体的空间部的长边方向的两端。

在该结构中，压电性薄板的与空间部对应的范围通过压入而仅沿长边方向伸长，在短边方向(与长边方向大致正交的方向)上几乎不伸长。由此，长边方向和短边方向的两方向的伸长量(变形量)的差变得更大。由此，能够针对由压入产生的位移，进一步高效地得到检测电压。