CN115077754A - 传感器芯片、力传感器装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种传感器芯片、力传感器装置，兼顾了耐载荷和灵敏度。该传感器芯片基于形变检测元件的输出的变化对预定的轴向的力或力矩进行多轴探测，其中，具有多个第一支撑部，将各轴的上述形变检测元件的输出放大的多个放大器配置于上述第一支撑部且与上述第一支撑部一体形成。

Description

传感器芯片、力传感器装置
技术领域
本发明涉及传感器芯片、力传感器装置。
背景技术
以往，已知一种探测预定的轴向的位移的力传感器装置。作为一例，列举一种力传感器装置，其具备传感器芯片和配置于传感器芯片的周围的结构体，该结构体包括被施加外力的外力施加板、支撑传感器芯片的台座部、将外力施加板固定于台座部的外力缓冲机构以及作为外力传递机构的连结杆，外力施加板和作用部由连结杆连结。
传感器芯片例如由被施加外力的作用部、固定于外部的支撑部、以及连结作用于及支撑部的连结部形成，且在作用部或连结部的表面配置有通过压电效应检测相当于被施加的外力的形变量的电阻元件(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-207405号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在用于力传感器装置的传感器芯片中，一般存在当使耐载荷提高时，灵敏度(输出)降低的权衡的关系。因此，难以实现兼顾耐载荷和灵敏度的传感器芯片。
本发明鉴于上述的点而提出，目的在于提供一种兼顾了耐载荷和灵敏度的传感器芯片。
用于解决课题的方案
该传感器芯片100基于形变检测元件FxR1等的输出的变化对预定的轴向的力或力矩进行多轴探测，其中，具有多个第一支撑部101～104，将各轴的上述形变检测元件FxR1等的输出放大的多个放大器Fx_AMP等配置于上述第一支撑部101～104且与上述第一支撑部101～104一体形成。
此外，上述参照符号是为了容易理解而标注的，仅为一例，不限于图示的方案。
发明效果
根据本公开的技术，能够提供一种兼顾了耐载荷和灵敏度的传感器芯片。
附图说明
图1是例示第一实施方式的力传感器装置的立体图。
图2是例示第一实施方式的力传感器装置的剖视立体图。
图3是表示在输入传递部安装有传感器芯片的状态的上表面侧立体图。
图4是表示在输入传递部安装有传感器芯片的状态的下表面侧立体图。
图5是从Z轴方向上侧观察传感器芯片100的立体图。
图6是从Z轴方向上侧观察传感器芯片100的俯视图。
图7是从Z轴方向下侧观察传感器芯片100的立体图。
图8是从Z轴方向下侧观察传感器芯片100的仰视图。
图9是对表示作用于各轴的力及力矩的符号进行说明的图。
图10是例示传感器芯片100的压阻元件的配置的图。
图11是图10所示的传感器芯片的一组探测块的局部放大图。
图12是表示使用了各压阻元件的检测电路的一例的第一图。
图13是表示使用了各压阻元件的检测电路的一例的第二图。
图14是对Fx输入进行说明的图。
图15是对Fy输入进行说明的图。
图16是例示构成应变体200的受力板的立体图。
图17是例示构成应变体200的应变部的立体图。
图18是例示构成应变体200的输入传递部的上表面侧的立体图。
图19是例示构成应变体200的输入传递部的下表面侧的立体图。
图20是例示构成应变体200的输入传递部的侧视图。
图21是例示构成应变体200的盖板的立体图。
图22是说明传感器芯片100的AMP的配置的俯视图。
图23是示意性的示出了连接于压阻元件及AMP的配线的俯视图。
图24是表示各AMP的连接的图。
图25是例示构成各AMP的晶体管的剖视图。
图26是说明传感器芯片100A中的AMP及ADC的配置的俯视图。
图中：
1—力传感器装置，100、100A—传感器芯片，101～105—支撑部，111～114—框部，121～124—连结部，131a、131c、131e、132a、132c、132e、133a、133c、133e、134a、134c、134e—第一探测用梁，131b、131d、131f、132b、132d、132f、133b、133d、133f、134b、134d、134f—第二探测用梁，131T1、131T2、131T3、132T1、132T2、132T3、133T1、133T2、133T3、134T1、134T2、134T3—T字型梁结构，141～144—连接部，151～154—力点，200—应变体，210—受力板，211—贯通孔，220—应变部，220x、220y—槽，221、231—外框部，222—中央部，223、233—梁结构，224a—第一连接部，224b—第二连接部，230—输入传递部，232—内框部，235—容纳部，235a—水平支撑部，235b—垂直支撑部，235c—传感器连接部，240—盖板。
具体实施方式
以下，参照附图，对用于实施发明的方式进行说明。在各附图中，对相同结构部分标注相同符号，有时省略重复的说明。
〈第一实施方式〉
(力传感器装置1的概略结构)
图1是例示第一实施方式的力传感器装置的立体图。图2是例示第一实施方式的力传感器装置的剖视立体图。参照图1及图2，力传感器装置1具有传感器芯片100和应变体200。力传感器装置1例如是搭载于在机床等中使用的机器人的臂或手指等的多轴的力传感器装置。
传感器芯片100具有最多六轴探测预定的轴向的位移的功能。应变体200具有将被施加的力和/或力矩传递至传感器芯片100的功能。在以下的实施方式中，作为一例，对传感器芯片100探测六轴的情况进行说明，但不限于此，例如，传感器芯片100也能够用于探测三轴的情况等。
应变体200具有受力板210、应变部220、输入传递部230以及盖板240。应变部220层叠于受力板210上，输入传递部230层叠于应变部220上，盖板240层叠于输入传递部230上，整体形成大致圆筒状的应变体200。此外，应变部220及输入传递部230主要承担作为应变体200的功能，因此受力板210及盖板240根据需要而设置。
此外，在本实施方式中，为了方便，在力传感器装置1中，将盖板240侧设为上侧或一方侧，将受力板210侧设为下侧或另一方侧。另外，将各部位的盖板240侧的面设为一方面或上表面，将受力板210侧的面设为另一方面或下表面。但是，力传感器装置1能够以上下颠倒的状态使用，或者能够以任意的角度配置。另外，俯视是指从盖板240的上表面的法线方向(Z轴方向)观察对象物，平面形状是指从盖板240的上表面的法线方向(Z轴方向)观察对象物的形状。
图3是表示在输入传递部安装有传感器芯片的状态的上表面侧立体图。图4是表示在输入传递部安装有传感器芯片的状态的下表面侧立体图。如图3及图4所示，在输入传递部230设有从输入传递部230的下表面向应变部220侧突出的容纳部235。而且，在容纳部235的盖板240侧固定有传感器芯片100。
具体而言，如后述，在容纳部235的应变部220侧配置有四个传感器连接部235c(参照后述的图18～图20等)。而且，各个传感器连接部235c与传感器芯片100的力点151～154(参照后述的图5～图8等)的下表面连接。
另外，容纳部235进入应变部220侧。而且，如后述，在应变部220配置有向输入传递部230侧突起的五根柱状的第一连接部224a及第二连接部224b(参照后述的图17等)。而且，第一连接部224a与传感器芯片100的支撑部101～104连接，第二连接部224b与传感器芯片100的支撑部105连接。
以下，对传感器芯片100及应变体200进行详述。此外，在以下的说明中，“平行”包括两个直线或边等处于0°±10°的范围内的情况。另外，“垂直”或“正交”包括两个直线或边等处于90°±10°的范围内的情况。但是，在个别地存在特别说明的情况下，不限于此。另外，“中心”或“中央”表示对象物的大致的中心或中央，并非表示严格的中心或中央。即，容许制造误差程度的偏差。对于点对称或线对称等也同样。
(传感器芯片100)
图5是从Z轴方向上侧观察传感器芯片100的立体图。图6是从Z轴方向上侧观察传感器芯片100的俯视图。图7是从Z轴方向下侧观察传感器芯片100的立体图。图8是从Z轴方向下侧观察传感器芯片100的仰视图。此外，在图8中，为了方便，用相同的梨地纹图案表示相同高度的面。此外，在此，将与传感器芯片100的上表面的一边平行的方向设为X轴方向，将垂直的方向设为Y轴方向，将传感器芯片100的厚度方向(传感器芯片100的上表面的法线方向)设为Z轴方向。X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向互相正交。
图5～图8所示的传感器芯片100是能够用一个芯片最多探测六轴的MEMS(MicroElectro Mechanical Systems)传感器芯片，由SOI(Silicon On Insulator)基板等半导体基板形成。传感器芯片100的平面形状例如能够设为7000μm见方左右的矩形(正方形或长方形)。
传感器芯片100具备柱状的五个支撑部101～105。支撑部101～105的平面形状例如能够设为2000μm见方左右的正方形。支撑部101～104配置于矩形的传感器芯片100的四个角。支撑部105配置于矩形的传感器芯片100的中央。此外，支撑部101～104是本发明的第一支撑部的代表性的一例，支撑部105是本发明的第二支撑部的代表性的一例。
在支撑部101与支撑部102之间设有框部112，该框部112将两端固定于支撑部101和支撑部102(将相邻的支撑部彼此连结)。在支撑部102与支撑部103之间设有框部113，该框部113将两端固定于支撑部102和支撑部103(将相邻的支撑部彼此连结)。
在支撑部103与支撑部104之间设有框部114，该框部114将两端固定于支撑部103和支撑部104(将相邻的支撑部彼此连结)。在支撑部104与支撑部101之间设有框部111，该框部111将两端固定于支撑部104和支撑部101(将相邻的支撑部彼此连结)。
换句话说，四个框部111、112、113以及114形成为框状，形成各框部的交点的角部为支撑部101、102、103以及104。
支撑部101的内侧的角部和与其对置的支撑部105的角部由连结部121连结。支撑部102的内侧的角部和与其对置的支撑部105的角部由连结部122连结。
支撑部103的内侧的角部和与其对置的支撑部105的角部由连结部123连结。支撑部104的内侧的角部和与其对置的支撑部105的角部由连结部124连结。
即，传感器芯片100具有将支撑部105和支撑部101～104连结的连结部121～124。连结部121～124相对于X轴方向(Y轴方向)倾斜地配置。也就是，连结部121～124与框部111、112、113以及114非平行地配置。
支撑部101～105、框部111～114以及连结部121～124例如能够由SOI基板的活性层、BOX层以及支撑层形成，各自的厚度例如能够设为400μm～600μm左右。
传感器芯片100具有四个探测块B1～B4。另外，各个探测块具备三组配置有作为形变检测元件的压阻元件的T字型梁结构。在此，T字型梁结构是指包括第一探测用梁和从第一探测用梁的中央部沿与第一探测用梁正交的方向延伸且与力点连接的第二探测用梁的结构。
此外，探测用梁是指能够配置压阻元件的梁，但也可以不必配置压阻元件。也就是，探测用梁能够通过配置压阻元件进行力或力矩的检测，但传感器芯片100也可以具有未配置压阻元件而不用于力或力矩的检测的探测用梁。
具体而言，探测块B1具备T字型梁结构131T1、131T2以及131T3。另外，探测块B2具备T字型梁结构132T1、132T2以及132T3。另外，探测块B3具备T字型梁结构133T1、133T2以及133T3。另外，探测块B4具备T字型梁结构134T1、134T2以及134T3。以下，进行更详细的梁结构的说明。
俯视下，在探测块B1以将框部111的接近支撑部101的侧和连结部121的接近支撑部105的侧桥接的方式隔开预定间隔与支撑部101的支撑部104侧的边平行地设有第一探测用梁131a。另外，在第一探测用梁131a的长边方向的中央部设有一端被连接，且朝向支撑部104侧沿与第一探测用梁131a的长边方向垂直的方向延伸的第二探测用梁131b。第一探测用梁131a和第二探测用梁131b形成T字型梁结构131T1。
俯视下，以将框部111的接近支撑部104的侧和连结部124的接近支撑部105的侧桥接的方式隔开预定间隔与支撑部104的支撑部101侧的边平行地设置第一探测用梁131c。另外，在第一探测用梁131c的长边方向的中央部设有一端被连接且朝向支撑部101侧沿与第一探测用梁131c的长边方向垂直的方向延伸的第二探测用梁131d。第一探测用梁131c和第二探测用梁131d形成T字型梁结构131T2。
俯视下，以将连结部121的接近支撑部105的侧和连结部124的接近支撑部105的侧桥接的方式隔开预定间隔与支撑部105的框部111侧的边平行地设置第一探测用梁131e。另外，在第一探测用梁131e的长边方向的中央部设有一端被连接，且朝向框部111侧沿与第一探测用梁131e的长边方向垂直的方向延伸的第二探测用梁131f。第一探测用梁131e和第二探测用梁131f形成T字型梁结构131T3。
第二探测用梁131b、第二探测用梁131d以及第二探测用梁131f的另一端侧彼此连接，形成连接部141，在连接部141的下表面侧设有力点151。力点151例如为四方柱状。由T字型梁结构131T1、131T2及131T3、连接部141以及力点151构成探测块B1。
在探测块B1中，第一探测用梁131a、第一探测用梁131c以及第二探测用梁131f平行，第二探测用梁131b及131d和第一探测用梁131e平行。探测块B1的各个探测用梁的厚度例如能够设为30μm～50μm左右。
俯视下，在探测块B2以将框部112的接近支撑部102的侧和连结部122的接近支撑部105的侧桥接的方式隔开预定间隔与支撑部102的支撑部101侧的边平行地设有第一探测用梁132a。另外，在第一探测用梁132a的长边方向的中央部设有一端被连接，且朝向支撑部101侧沿与第一探测用梁132a的长边方向垂直的方向延伸的第二探测用梁132b。第一探测用梁132a和第二探测用梁132b形成T字型梁结构132T1。
俯视下，以将框部112的接近支撑部101的侧和连结部121的接近支撑部105的侧桥接的方式隔开预定间隔与支撑部101的支撑部102侧的边平行地设置第一探测用梁132c。另外，在第一探测用梁132c的长边方向的中央部设有一端被连接，且朝向支撑部102侧沿与第一探测用梁132c的长边方向垂直的方向延伸的第二探测用梁132d。第一探测用梁132c和第二探测用梁132d形成T字型梁结构132T2。
俯视下，以将连结部122的接近支撑部105的侧和连结部121的接近支撑部105的侧桥接的方式隔开预定间隔与支撑部105的框部112侧的边平行地设置第一探测用梁132e。另外，在第一探测用梁132e的长边方向的中央部设有一端被连接，且朝向框部112侧沿与第一探测用梁132e的长边方向垂直的方向延伸的第二探测用梁132f。第一探测用梁132e和第二探测用梁132f形成T字型梁结构132T3。
第二探测用梁132b、第二探测用梁132d以及第二探测用梁132f的另一端侧彼此连接，形成连接部142，在连接部142的下表面侧设有力点152。力点152例如为四方柱状。由T字型梁结构132T1、132T2及132T3、连接部142以及力点152构成探测块B2。
在探测块B2中，第一探测用梁132a、第一探测用梁132c以及第二探测用梁132f平行，第二探测用梁132b及132d和第一探测用梁132e平行。探测块B2的各个探测用梁的厚度例如能够设为30μm～50μm左右。
俯视下，在探测块B3以将框部113的接近支撑部103的侧和连结部123的接近支撑部105的侧桥接的方式隔开预定间隔与支撑部103的支撑部102侧的边平行地设有第一探测用梁133a。另外，在第一探测用梁133a的长边方向的中央部设有一端被连接，且朝向支撑部102侧沿与第一探测用梁133a的长边方向垂直的方向延伸的第二探测用梁133b。第一探测用梁133a和第二探测用梁133b形成T字型梁结构133T1。
俯视下，以将框部113的接近支撑部102的侧和连结部122的接近支撑部105的侧桥接的方式隔开预定间隔与支撑部102的支撑部103侧的边平行的设置第一探测用梁133c。另外，在第一探测用梁133c的长边方向的中央部设有一端被连接，且朝向支撑部103侧沿与第一探测用梁133c的长边方向垂直的方向延伸的第二探测用梁133d。第一探测用梁133c和第二探测用梁133d形成T字型梁结构133T2。
俯视下，以将连结部123的接近支撑部105的侧和连结部122的接近支撑部105的侧桥接的方式隔开预定间隔与支撑部105的框部113侧的边平行地设置第一探测用梁133e。另外，在第一探测用梁133e的长边方向的中央部设有一端被连接，且朝向框部113侧沿与第一探测用梁133e的长边方向垂直的方向延伸的第二探测用梁133f。第一探测用梁133e和第二探测用梁133f形成T字型梁结构133T3。
第二探测用梁133b、第二探测用梁133d以及第二探测用梁133f的另一端侧彼此连接，形成连接部143，在连接部143的下表面侧设有力点153。力点153例如为四角柱状。由T字型梁结构133T1、133T2及133T3、连接部143以及力点153构成探测块B3。
在探测块B3中，第一探测用梁133a、第一探测用梁133c以及第二探测用梁133f平行，第二探测用梁133b及133d和第一探测用梁133e平行。探测块B3的各个探测用梁的厚度例如能够设为30μm～50μm左右。
俯视下，在探测块B4以将框部114的接近支撑部104的侧和连结部124的接近支撑部105的侧桥接的方式隔开预定间隔与支撑部104的支撑部103侧的边平行地设有第一探测用梁134a。另外，在第一探测用梁134a的长边方向的中央部设有一端被连接，且朝向支撑部103侧沿与第一探测用梁134a的长边方向垂直的方向延伸的第二探测用梁134b。第一探测用梁134a和第二探测用梁134b形成T字型梁结构134T1。
俯视下，以将框部114的接近支撑部103的侧和连结部123的接近支撑部105的侧桥接的方式隔开预定间隔与支撑部103的支撑部104侧的边平行地设置第一探测用梁134c。另外，在第一探测用梁134c的长边方向的中央部设有一端被连接，且朝向支撑部104侧沿与第一探测用梁134c的长边方向垂直的方向延伸的第二探测用梁134d。第一探测用梁134c和第二探测用梁134d形成T字型梁结构134T2。
俯视下，以将连结部124的接近支撑部105的侧和连结部123的接近支撑部105的侧桥接的方式隔开预定间隔与支撑部105的框部114侧的边平行地设置第一探测用梁134e。另外，在第一探测用梁134e的长边方向的中央部设有一端被连接，且朝向框部114侧沿与第一探测用梁134e的长边方向垂直的方向延伸的第二探测用梁134f。第一探测用梁134e和第二探测用梁134f形成T字型梁结构134T3。
第二探测用梁134b、第二探测用梁134d以及第二探测用梁134f的另一端侧彼此连接，形成连接部144，在连接部144的下表面侧设有力点154。力点154例如为四方柱状。由T字型梁结构134T1、134T2及134T3、连接部144以及力点154构成探测块B4。
在探测块B4中，第一探测用梁134a、第一探测用梁134c以及第二探测用梁134f平行，第二探测用梁134b及134d和第一探测用梁134e平行。探测块B4的各个探测用梁的厚度例如能够设为30μm～50μm左右。
这样，传感器芯片100具有四个探测块(探测块B1～B4)。而且，各个探测块配置于被支撑部101～104中的相邻的支撑部、与相邻的支撑部连结的框部及连结部、以及支撑部105围绕的区域。俯视下，各个探测块例如能够相对于传感器芯片的中心点对称地配置。
另外，各个探测块具备三组T字型梁结构。在各个探测块中，三组T字型梁结构包括俯视下夹着连接部平行地配置有第一探测用梁的两组T字型梁结构和具备与两组T字型梁结构的第二探测用梁平行地配置的第一探测用梁的一组T字型梁结构。而且，一组T字型梁结构的第一探测用梁配置于连接部与支撑部105之间。
例如，在探测块B1中，三组T字型梁结构包括俯视下夹着连接部141平行地配置有第一探测用梁131a和第一探测用梁131c的T字型梁结构131T1及131T2和具备与T字型梁结构131T1及131T2的第二探测用梁131b及131d平行地配置的第一探测用梁131e的T字型梁结构131T3。而且，T字型梁结构131T3的第一探测用梁131e配置于连接部141与支撑部105之间。探测块B2～B4也是同样的结构。
力点151～154是被施加外力的部位，例如，能够由SOI基板的BOX层及支撑层形成。力点151～154各自的下表面与支撑部101～105的下表面大致齐平。
这样，通过从四个力点151～154获取力或位移，能够针对力的每个种类得到不同的梁的变形，因此，能够实现六轴的分离性良好的传感器。力点的数量与组合的应变体的位移输入部位数量相同。
此外，在传感器芯片100中，从抑制应力集中的观点出发，优选形成内角的部分设为R状。
传感器芯片100的支撑部101～105与应变体200的非可动部连接，力点151～154与应变体200的可动部连接。但是，即使可动与非可动的关系颠倒，也能够作为力传感器装置发挥功能。即，也可以是，传感器芯片100的支撑部101～105与应变体200的可动部连接，力点151～154与应变体200的非可动部连接。
图9是对表示作用于各轴的力及力矩的符号进行说明的图。如图9所示，将X轴方向的力设为Fx，将Y轴方向的力设为Fy，将Z轴方向的力设为Fz。另外，将以X轴为轴旋转的力矩设为Mx，将以Y轴为轴旋转的力矩设为My，将以Z轴为轴旋转的力矩设为Mz。
图10是例示传感器芯片100的压阻元件的配置的图。图11是图10所示的传感器芯片的一组探测块的局部放大图。如图10及图11所示，在与四个力点151～154对应的各探测块的预定位置配置有压阻元件。此外，图10所示的其它探测块中的压阻元件的配置与图11所示的一探测块中的压阻元件的配置相同。
参照图5～图8、图10以及图11，在具有连接部141及力点151的探测块B1中，压阻元件MzR1'在第一探测用梁131a上配置于位于第二探测用梁131b与第一探测用梁131e之间的部分的接近第二探测用梁131b的侧。压阻元件FxR3在第一探测用梁131a上配置于位于第二探测用梁131b与第一探测用梁131e之间的部分的接近第一探测用梁131e的侧。压阻元件MxR1在第二探测用梁131b上配置于接近连接部141的侧。
另外，压阻元件MzR2'在第一探测用梁131c上配置于位于第二探测用梁131d与第一探测用梁131e之间的部分的接近第二探测用梁131d的侧。压阻元件FxR1在第一探测用梁131c上配置于位于第二探测用梁131d与第一探测用梁131e之间的部分的接近第一探测用梁131e的侧。压阻元件MxR2在第二探测用梁131d上配置于接近连接部141的侧。
另外，压阻元件FzR1'在第二探测用梁131f上配置于接近连接部141的侧。压阻元件FzR2'在第二探测用梁131f上配置于接近第一探测用梁131e的侧。此外，压阻元件MzR1'、FxR3、MxR1、MzR2'、FxR1以及MxR2配置于各个探测用梁的偏离短边方向的中心的位置。
在具有连接部142及力点152的探测块B2中，压阻元件MzR4在第一探测用梁132a上配置于位于第二探测用梁132b与第一探测用梁132e之间的部分的接近第二探测用梁132b的侧。压阻元件FyR3在第一探测用梁132a上配置于位于第二探测用梁132b与第一探测用梁132e之间的部分的接近第一探测用梁132e的侧。压阻元件MyR4在第二探测用梁132b上配置于接近连接部142的侧。
另外，压阻元件MzR3在第一探测用梁132c上配置于位于第二探测用梁132d与第一探测用梁132e之间的部分的接近第二探测用梁132d的侧。压阻元件FyR1在第一探测用梁132c上配置于位于第二探测用梁132d与第一探测用梁132e之间的部分的接近第一探测用梁132e的侧。压阻元件MyR3在第二探测用梁132d上配置于接近连接部142的侧。
另外，压阻元件FzR4在第二探测用梁132f上配置于接近连接部142的侧。压阻元件FzR3在第二探测用梁132f上配置于接近第一探测用梁132e的侧。此外，压阻元件MzR4、FyR3、MyR4、MzR3、FyR1以及MyR3配置于各个探测用梁的偏离短边方向的中心的位置。
在具有连接部143及力点153的探测块B3中，压阻元件MzR4'在第一探测用梁133a上配置于位于第二探测用梁133b与第一探测用梁133e之间的部分的接近第二探测用梁133b的侧。压阻元件FxR2在第一探测用梁133a上配置于位于第二探测用梁133b与第一探测用梁133e之间的部分的接近第一探测用梁133e的侧。压阻元件MxR4在第二探测用梁133b上配置于接近连接部143的一侧。
另外，压阻元件MzR3'在第一探测用梁133c上配置于位于第二探测用梁133d与第一探测用梁133e之间的部分的接近第二探测用梁133d的侧。压阻元件FxR4在第一探测用梁133c上配置于位于第二探测用梁133d与第一探测用梁133e之间的部分的接近第一探测用梁133e的侧。压阻元件MxR3在第二探测用梁133d上配置于接近连接部143的一侧。
另外，压阻元件FzR4'在第二探测用梁133f上配置于接近连接部143的侧。压阻元件FzR3'在第二探测用梁133f上配置于接近第一探测用梁133e的侧。此外，压阻元件MzR4'、FxR2、MxR4、MzR3'、FxR4以及MxR3配置于各个探测用梁的偏离短边方向的中心的位置。
在具有连接部144及力点154的探测块B4中，压阻元件MzR1在第一探测用梁134a上配置于位于第二探测用梁134b与第一探测用梁134e之间的部分的接近第二探测用梁134b的侧。压阻元件FyR2在第一探测用梁134a上配置于位于第二探测用梁134b与第一探测用梁134e之间的部分的接近第一探测用梁134e的侧。压阻元件MyR1在第二探测用梁134b上配置于接近连接部144的侧。
另外，压阻元件MzR2在第一探测用梁134c上配置于位于第二探测用梁134d与第一探测用梁134e之间的部分的接近第二探测用梁134d的侧。压阻元件FyR4在第一探测用梁134c上配置于位于第二探测用梁134d与第一探测用梁134e之间的部分的接近第一探测用梁134e的侧。压阻元件MyR2在第二探测用梁134d上配置于接近连接部144的侧。
另外，压阻元件FzR1在第二探测用梁134f上配置于接近连接部144的侧。压阻元件FzR2在第二探测用梁134f上配置于接近第一探测用梁134e的侧。此外，压阻元件MzR1、FyR2、MyR1、MzR2、FyR4以及MyR2配置于各个探测用梁的偏离短边方向的中心的位置。
这样，在传感器芯片100中，将多个压阻元件分开配置于各探测块。由此，能够基于与施加至力点151～154的输入相应的配置于预定的梁的多个压阻元件的输出的变化，对预定的轴向的力或力矩最多进行六轴探测。
此外，在传感器芯片100中，除了用于形变的检测的压阻元件以外，也可以还配置有虚的压阻元件。虚的压阻元件用于调整作用于探测用梁的应力或桥电路的电阻的平衡，例如，包括用于形变的检测的压阻元件的全部压阻元件配置成相对于支撑部105的中心点对称。
在传感器芯片100中，在构成T字型梁结构的第一探测用梁配置探测X轴方向的位移及Y轴方向的位移的多个压阻元件。另外，在构成T字型梁结构的第二探测用梁配置探测Z轴方向的位移的多个压阻元件。另外，在构成T字型梁结构的第一探测用梁配置探测Z轴方向的力矩的多个压阻元件。另外，在构成T字型梁结构的第二探测用梁配置探测X轴方向的力矩及Y轴方向的力矩的多个压阻元件。
在此，压阻元件FxR1～FxR4检测力Fx，压阻元件FyR1～FyR4检测力Fy，压阻元件FzR1～FzR4及FzR1'～FzR4'检测力Fz。另外，压阻元件MxR1～MxR4检测力矩Mx，压阻元件MyR1～MyR4检测力矩My，压阻元件MzR1～MzR4及MzR1'～MzR4'检测力矩Mz。
这样，在传感器芯片100中，将多个压阻元件分开配置于各探测块。由此，能够基于与施加(传递)至力点151～154的力或位移的方向(轴向)相应的配置于预定的梁的多个压阻元件的输出的变化，对预定的轴向的位移最多进行六轴探测。另外，通过将各探测用梁的厚度和宽度设为可变，能够实现检测灵敏度的均匀化、检测灵敏度的提高等的调整。
此外，也能够减少压阻元件的数量，设为探测五轴以下的预定的轴向的位移的传感器芯片。
在传感器芯片100中，力及力矩例如能够使用以下说明的检测电路进行检测。在图12及图13中示出使用了各压阻元件的检测电路的一例。在图12及图13中，用方形围住的数字表示外部输出端子。例如，No 1是Fx轴Fy轴Fz轴的电源端子，No 2是Fx轴输出负端子，No3是Fx轴的GND端子，No 4是Fx轴输出正端子。No 19是Fy轴输出负端子，No 20是Fy轴的GND端子，No 21是Fy轴输出正端子。No 22是Fz轴输出负端子，No 23是Fz轴的GND端子，No 24是Fz轴输出正端子。
另外，No 9是Mx轴输出负端子，No 10是Mx轴的GND端子，No 11是Mx轴输出正端子。No 12是Mx轴My轴Mz轴的电源端子。No 13是My轴输出负端子，No 14是My轴的GND端子，No15是My轴输出正端子。No 16是Mz轴输出负端子，No 17是Mz轴的GND端子，No 18是Mz轴输出正端子。
接下来，对探测用梁的变形进行说明。图14是对Fx输入进行说明的图。图15是对Fy输入进行说明的图。如图14所示，在来自搭载有传感器芯片100的应变体200的输入是Fx的情况下，四个力点151～154全部欲向相同方向(在图14的例子中为右方向)移动。同样，如图15所示，在来自搭载有传感器芯片100的应变体200的输入是Fy的情况下，四个力点151～154全部欲向相同方向(在图15的例子中为上方向)移动。即，在传感器芯片100中，虽然存在四个探测块，但在任一探测块中，针对X轴方向的位移及Y轴方向的位移，全部力点向相同方向移动。
在传感器芯片100中，在T字型梁结构的第一探测用梁中具有一个以上的与输入的位移方向正交的第一探测用梁，与输入的位移方向正交的第一探测用梁能够对应大的变形。
用于Fx输入的探测的梁是第一探测用梁131a、131c、133a以及133c，均为相距力点恒定距离的T字型梁结构的第一探测用梁。另外，用于Fy输入的探测的梁是第一探测用梁132a、132c、134a以及134c，均为相距力点恒定距离的T字型梁结构的第一探测用梁。
在Fx输入及Fy输入中，配置有压阻元件的T字型梁结构的第一探测用梁大幅变形，从而能够有效地探测输入的力。另外，不用于输入的探测的梁也设计为可以追随Fx输入及Fy输入的位移大幅变形，因此即使存在大的Fx输入和/或Fy输入，探测用梁也不会被破坏。
此外，在现有的传感器芯片中，存在针对于Fx输入和/或Fy输入不能大幅变形的梁，因此在存在大的Fx输入和/或Fy输入的情况下，存在不能变形的探测用梁被破坏的可能。在传感器芯片100中，能够抑制这样的问题。即，在传感器芯片100中，能够提高梁针对于各个方向的位移的耐破坏性。
这样，传感器芯片100具有一个以上的与输入的位移方向正交的第一探测用梁，与输入的位移方向正交的第一探测用梁能够大幅变形。因此，能够有效地探测Fx输入及Fy输入，并且即使存在大的Fx输入和/或Fy输入，探测用梁也不会被破坏。其结果，传感器芯片100能够对应大的额定，可以提高测定范围或耐载荷。例如，在传感器芯片100中，也能够将额定设为作为以往的10倍左右的500N。
另外，在各探测块中从力点向三个方向相连的T字型梁结构根据输入而进行不同的变形，因此能够分离性良好地检测多轴的力。
另外，梁为T字型，因此从梁到框部或连结部的路径多，因此，容易向传感器芯片的外周部穿绕配线，能够提高布局自由度。
在传感器芯片100中，针对于Z轴方向的力矩，夹着各力点对置配置的第一探测用梁131a、131c、132a、132c、133a、133c、134a以及134c大幅变形。因此，能够在这些第一探测用梁的一部分或全部配置压阻元件。
另外，针对于Z轴方向的位移，主要是与各力点直接相连的第二探测用梁131b、131d、131f、132b、132d、132f、133b、133d、133f、134b、134d以及134f大幅变形。因此，能够在这些第二探测用梁的一部分或全部配置压阻元件。
(应变体200)
如图1及图2所示，应变体200具有受力板210、应变部220、输入传递部230以及盖板240。在此，对应变体200的各结构部进行说明。
图16是例示构成应变体200的受力板的立体图。如图16所示，受力板210是大致圆盘状的部件，是从被测定物被输入力或力矩的部件。即使在从被测定物被输入力或力矩的情况下，受力板210本身也几乎不变形，因此，将变形(位移)向连接于受力板210的应变部220无损地传递。在受力板210设有贯通孔211。贯通孔211例如能够在用螺丝将受力板210紧固于被测定物时使用。
图17是例示构成应变体200的应变部的立体图。如图17所示，应变部220是整体上为大致圆盘状的部件，是从受力板210受力而变形的部分。
应变部220具有俯视为大致环状的外框部221、与外框部221分离地配置于外框部221的内侧且俯视为大致矩形状的中央部222、以及将外框部221和中央部222桥接的多个梁结构223。在中央部222的矩形的四个角设有加强与受力板210的连接的加强部222a。外框部221的外径例如为50mm左右。梁结构223的厚度例如为10mm～15mm左右。
多个梁结构223例如相对于应变部220的中心点对称地配置。梁结构223例如为四个。各个梁结构223例如是包括第一梁和从第一梁的中央部沿与第一梁正交的方向延伸的第二梁的T字型，第一梁的两端与外框部221连结，第二梁的端部与中央部222连结。例如，俯视下，应变部220相对于外框部221的中心四次对称。
中央部222形成为比外框部221薄，梁结构223形成为比中央部222更薄。中央部222的上表面及梁结构223的上表面大致齐平，处于比外框部221的上表面低的位置。中央部222的下表面比外框部221的下表面稍微突出。梁结构223的下表面处于比外框部221的下表面及中央部222的下表面高的位置。从受力板210受力而变形的仅为梁结构223及中央部222，外框部221不变形。其中，中央部222仅追随梁结构223的变形而活动，中央部222本身不变形。
在中央部222的输入传递部230侧的面的中心附近形成有在输入传递部230侧开口(向受力板210侧凹陷)且俯视为大致矩形状的槽220x。在槽220x的内侧形成有从槽220x的底面进一步向受力板210侧凹陷的槽220y。槽220y是俯视为正方形的槽和比正方形的一边长的细长状的两个槽正交的十字形的槽以中心对齐的状态重叠的形状。俯视为正方形的槽和俯视为十字形的槽为相同深度。
在十字形的槽的外侧且正方形的槽的四个角的部分，以与槽220y的内壁不相接的方式配置有向输入传递部230侧突起的四个大致圆柱状的第一连接部224a。在正方形的槽的中心的部分配置有向输入传递部230侧突起的一个大致四棱柱状的第二连接部224b。
第一连接部224a是与传感器芯片100的支撑部101～104连接的部分。第二连接部224b是与传感器芯片100的支撑部105连接的部分。各个第一连接部224a和第二连接部224b的上表面大致齐平，处于比中央部222的上表面及梁结构223的上表面低的位置。
此外，在中央部222的上表面侧设有空间，因此也可以在中央部222的上表面侧例如以从外框部221的上表面不突出的方式配置装配有连接器、半导体元件等电子零件的电路基板等。
图18是例示构成应变体200的输入传递部的上表面侧的立体图。图19是例示构成应变体200的输入传递部的下表面侧的立体图。图20是例示构成应变体200的输入传递部的侧视图。如图18～图20所示，输入传递部230是整体为大致圆盘状的部件，是将应变部220的变形(输入)传递至传感器芯片100的部分。输入传递部230的任何部分不会因受到的力或力矩而变形。
输入传递部230具有俯视下为大致环状的外框部231、与外框部231的内周相邻的俯视下为大致环状的内框部232、以及设于内框部232的内侧的容纳部235。外框部231的外径例如为50mm左右。俯视下，输入传递部230相对于外框部231的中心为四次对称。
内框部232形成为比外框部231薄。内框部232的上表面处于比外框部231的上表面低的位置。内框部232的下表面处于比外框部231的下表面高的位置。
容纳部235具有四个水平支撑部235a、四个垂直支撑部235b以及四个传感器连接部235c，能够容纳传感器芯片100。一个水平支撑部235a、一个垂直支撑部235b以及一个传感器连接部235c构成弯曲的一个梁结构。也就是，容纳部235包括四个梁结构。
各个水平支撑部235a在俯视下以等间隔配置于内框部232的内侧面，且从内框部232的内侧面沿水平方向延伸。各个水平支撑部235a的厚度与内框部232的厚度大致相同。
各个垂直支撑部235b从各个水平支撑部235a的内周端向应变部220侧垂直延伸。各个垂直支撑部235b的上表面及下表面均处于比外框部231的下表面低的位置。各个垂直支撑部235b的厚度及宽度大致恒定。
各个传感器连接部235c从垂直支撑部235b的下端向内框部232的中心侧沿水平方向延伸。俯视下，各个传感器连接部235c的长边方向和各个水平支撑部235a的长边方向一致。各个水平支撑部235a及各个传感器连接部235c在俯视下越靠近内框部232的中心侧，宽度越逐渐减小。
各个传感器连接部235c在俯视下配置为大致十字状，但没有互相相交，各个传感器连接部235c的内周端互相分离。俯视下，如果考虑将各个传感器连接部235c向内框部232的中心侧延长的假想延长线，则该延长线在内框部232的中心相交。各个传感器连接部235c的上表面的内周端侧是与传感器芯片100的力点151～154连接的部分。
此外，将从图19所示的水平支撑部235a的上表面到传感器连接部235c的上表面的垂直方向的距离称为容纳部235的深度D。容纳部235的深度D例如为2mm～10mm左右。
图21是例示构成应变体的盖板的立体图。如图21所示，盖板240是整体为大致圆盘状的部件，是保护内部零件(传感器芯片100等)的部件。盖板240形成为比受力板210、应变部220以及输入传递部230薄。
能够使用例如SUS(不锈钢)等硬质的金属材料作为受力板210、应变部220、输入传递部230以及盖板240的材料。其中，特别优选使用硬质且机械强度高的SUS630。优选构成应变体200的部件中的特别是受力板210、应变部220以及输入传递部230牢固地连接，或者为一体结构。作为受力板210、应变部220以及输入传递部230的连接方法，考虑利用了螺丝的紧固、焊接等，但任何方法都需要充分耐受输入到变体200的力或力矩。
在本实施方式中，作为一例，通过金属粉末注射成型制作受力板210、应变部220以及输入传递部230，通过将它们组合并再次进行烧结，从而进行扩散接合。被扩散接合的受力板210、应变部220以及输入传递部230能够获得所需充分的接合强度。也可以是，盖板240在装配传感器芯片100或其它内部零件之后，例如通过螺丝紧固于输入传递部230。
在应变体200中，当对受力板210施加力或力矩时，力或力矩向与受力板210连接的应变部220的中央部222传递，通过四个梁结构223产生与输入相应的变形。此时，应变部220的外框部221和输入传递部230不变形。
即，在应变体200中，受力板210和应变部220的中央部222及梁结构223是受预定的轴向的力或力矩而变形的可动部，应变部220的外框部221是受力或力矩而不变形的非可动部。另外，与作为非可动部的应变部220的外框部221接合的输入传递部230是受力或力矩而不变形的非可动部，与输入传递部230接合的盖板240也是受力或力矩而不变形的非可动部。
在应变体200用于力传感器装置1的情况下，传感器芯片100的支撑部101～104连接于设于作为可动部的中央部222的第一连接部224a，传感器芯片100的支撑部105连接于第二连接部224b。另外，传感器芯片100的力点151～154连接于设于作为非可动部的容纳部235的传感器连接部235c的上表面的内周端侧。因此，传感器芯片100为力点151～154不动，而通过支撑部101～105使各探测用梁变形的动作。
但是，也可以构成为，传感器芯片100的力点151～154连接于设于作为可动部的中央部222的第一连接部224a，支撑部101～105连接于设于作为非可动部的容纳部235的传感器连接部235c的上表面的内周端侧。
即，能够容纳于容纳部235的传感器芯片100具有受力或力矩而彼此的相对位置变化的支撑部101～105及力点151～154。而且，在应变体200中，作为可动部的中央部222具备向输入传递部230侧延伸且与支撑部101～105及力点151～154的一方连接的第一连接部224a及第二连接部224b。另外，容纳部235具备与支撑部101～105及力点151～154的另一方连接的传感器连接部235c。
这样，应变体200将输入的力或力矩转换成位移，并传递至搭载的传感器芯片100。以往，在以同样的功能为目的的应变体中，接受力或力矩的结构和传递位移的结构为一体或紧密接触的结构。因此，位移与耐载荷的权衡的关系强，特别是难以增大耐载荷。
在应变体200中，接受力或力矩的应变部220和向传感器芯片100传递位移的输入传递部230设为不同的结构体，因此能够兼顾高的耐载荷和位移。
(放大器)
传感器芯片100成为了耐载荷高(例如，500N左右)的设计，因此具有一定程度的大小。如上所述，传感器芯片100的平面形状为例如7000μm见方左右的正方形。这样，当传感器芯片100的大小一定程度上变大时，剩余区域也变大。
在此，剩余区域是指配置于与配置压阻元件的区域不同的位置的区域，即探测块以外的区域。在传感器芯片100中，上表面的面积的约50％是剩余区域。因此，优选有效利用剩余区域。因此，在传感器芯片100中，在剩余区域配置放大各轴的压阻元件的输出的多个放大器(也有时称为AMP)。也就是，在传感器芯片100中，配置用于检测力或力矩的探测块的区域和配置AMP的区域完全分离。
在传感器芯片100中，支撑部101～105是剩余区域。支撑部101～105这五处的剩余区域的上表面的面积大致相同。如上所述，支撑部101～105的平面形状是例如2000μm见方左右的正方形。另外，如上所述，支撑部101～105例如能够由SOI基板的活性层、BOX层以及支撑层形成，各自的厚度例如为400μm～600μm左右。
这样，就支撑部101～105而言，上表面的面积较大，且刚性也高。而且，支撑部101～105连接于应变体200的非可动部，因此即使向力传感器装置1输入力或力矩，产生的应力也非常低。如果考虑对放大器的特性的影响，则优选放大器配置于产生的应力低的区域，因此，支撑部101～105适合作为配置放大器的区域。
在传感器芯片100中，在剩余区域配置将六轴的压阻元件的输出放大的六个放大器。例如，六个放大器中的三个配置于支撑部101～104中的一个，六个放大器中的另外三个配置于另外三个支撑部中的一个。
但是，作为传感器芯片100，也可以使用对预定的轴向的力或力矩进行多轴探测(二轴以上探测)的传感器芯片。也就是，传感器芯片100也可以是二轴探测用的传感器芯片或三轴探测用的传感器芯片。在该情况下，传感器芯片100能够配置放大多轴的压阻元件的输出的多轴量的放大器。多轴量的多个放大器中的至少一个配置于支撑部101～104中的一个，多轴量的多个放大器中的另外至少一个配置于另外三个支撑部中的一个。以下对在传感器芯片100配置放大六轴的压阻元件的输出的六个放大器的情况进行说明。
如图22所示，在传感器芯片100中，在支撑部104配置有作为Fx信号用的放大器的Fx_AMP、作为Fy信号用的放大器的Fy_AMP、以及作为Fz信号用的放大器的Fz_AMP。另外，在支撑部102配置有作为Mx信号用的放大器的Mx_AMP、作为My信号用的放大器的My_AMP、以及作为Mz信号用的放大器的Mz_AMP。Fx_AMP、Fy_AMP、Fz_AMP、Mx_AMP、My_AMP以及Mz_AMP不是将现有的IC装配于各支撑部上，而是通过半导体工艺与各支撑部形一体形成。
图23是示意性示出连接于压阻元件及AMP的配线的俯视图。如图23所示，连接于压阻元件及AMP的配线配置于各支撑部、框部、连结部以及探测用梁。配置各AMP的剩余区域能够考虑配线的穿绕、引线接合的容易性等而自由地决定。在图22中，在支撑部102及104配置有各AMP，但例如也可以在支撑部102及103配置各AMP。
图24是表示各AMP的连接的图。如图24所示，图12及图13所示的各桥电路的正端子及负端子输入到各个AMP，通过各个AMP放大后输出。例如，图12所示的桥电路的Fx轴输出正端子(4)输入到Fx_AMP(+)，通过Fx_AMP(+)放大后作为FXOP(O)输出。图12所示的桥电路的Fx轴输出负端子(2)输入到Fx_AMP(-)，通过Fx_AMP(-)放大后作为FXOM(O)输出。FXOP(O)及FXOM(O)为通过AMP放大了的Fx轴的差分输出。对于Fy轴、Fz轴、Mx轴、My轴以及Mz轴，也同样地将图12及图13所示的各桥电路的正端子及负端子输入到各个AMP，通过各个AMP放大后差分输出。
各AMP例如是多个双极型晶体管相邻配置的半导体元件。图25是例示构成各AMP的晶体管的剖视图，示出了NPN型双极型晶体管的例子。在图25中，NPN型双极型晶体管由N+层186、P层185以及N+层187构成。181是N+埋入层，182及183是隔离层，184是N型外延层。另外，E、B、C分别是发射极端子、基极端子、集电极端子。
这样，通过利用半导体工艺在传感器芯片100的剩余区域形成将压阻元件的输出放大的放大器，能够使传感器芯片100的输出增大，因此，能够提高灵敏度。即，能够通过仅利用半导体工艺形成的一个芯片实现兼顾了耐载荷和灵敏度的传感器芯片100。
另外，因为在传感器芯片100的剩余区域形成放大器，所以能够不增大传感器芯片100的尺寸地以与未搭载放大器的情况相同的芯片尺寸搭载放大器。
另外，在多轴检测的传感器芯片100中，需要轴数的量(例如，六轴的量)的放大器，但通过集成化于一个芯片，能够抑制零件数量及组装费的增加，因此能够低价格化。即，虽然也能够外装地准备放大器，但由于零件数量、组装费的增加而使价格容易上升。通过如传感器芯片100地将放大器集成化，能够抑制价格上升。
另外，通过将放大器与传感器芯片集成化，在放大器的端子加入二极管等ESD(Electro-Static Discharge：静电放电)用的保护元件，因此，能够提高芯片耐压。
此外，传感器芯片100为了实现高的耐载荷(例如，500N左右)而使芯片尺寸大，因此，剩余区域也变大，适于AMP的集成化。另外，传感器芯片100为了实现高的耐载荷(例如，500N左右)而存在与耐载荷处于权衡关系的灵敏度下降的趋势，因此，AMP的集成化带来的灵敏度提高非常有效。
〈第一实施方式的变形例1〉
在第一实施方式的变形例1中，表示在剩余区域除了放大器，还配置放大器以外的部件的例子。此外，在第一实施方式的变形例1中，有时省略对与已经说明了的实施方式相同的结构部的说明。
如上所述，在传感器芯片100中，支撑部101～105是剩余区域。即使如第一实施方式地在支撑部104配置F系的信号用的三个放大器，在支撑部102配置M系的信号用的三个放大器，也能够在支撑部101、103以及105配置具有其它功能的半导体元件。
在传感器芯片100A中，将三个放大器放大后模拟信号转换成数字信号的三个AD转换器配置于支撑部101～104中的未配置放大器的两个支撑部中的一个，且与支撑部一体形成。另外，将另外三个放大器放大后的模拟信号转换成数字信号的另外三个AD转换器配置于未配置放大器的两个支撑部中的另一个，且与支撑部一体形成。
具体而言，如图26所示，在传感器芯片100A中，在支撑部104配置F系的信号用的三个放大器，在支撑部102配置M系的信号用的三个放大器，而且在支撑部101配置F系的信号用的三个AD转换器，在支撑部103配置M系的信号用的三个AD转换器。此外，AD转换器是连接于AMP的输出侧，且将通过AMP放大了的模拟输出转换成数字输出的半导体元件。
在传感器芯片100A中，在支撑部101配置作为Fx信号用的AD转换器的Fx_ADC、作为Fy信号用的AD转换器的Fy_ADC、以及作为Fz信号用的AD转换器的Fz_ADC。另外，在支撑部103配置作为Mx信号用的AD转换器的Mx_ADC、作为My信号用的AD转换器的My_ADC、以及作为Mz信号用的AD转换器的Mz_ADC。Fx_ADC、Fy_ADC、Fz_ADC、Mx_ADC、My_ADC以及Mz_ADC不是将现有的IC装配于各支撑部上，而是通过半导体工艺与各支撑部一体形成。
这样，通过在传感器芯片100A的五处剩余区域的一部分或全部不仅集成化AMP，还集成化ADC，能够对应数字输出。也就是，能够通过AMP将桥电路的输出放大，进一步地通过ADC将AMP的模拟输出转换成数字输出而输出至传感器芯片100A的外部。此外，配置各AMP及各ADC的剩余区域能够考虑配线的穿绕、引线接合的容易性等而自由地决定。
以上对优选的实施方式进行了详述，但不限于上述的实施方式，在不脱离权利要求书记载的范围的情况下能够对上述的实施方式施加各种变形及置换。

Claims (10)

1.一种传感器芯片，其基于形变检测元件的输出的变化对预定的轴向的力或力矩进行多轴探测，其特征在于，
具有多个第一支撑部，
将各轴的上述形变检测元件的输出放大的多个放大器配置于上述第一支撑部且与上述第一支撑部一体形成。
2.根据权利要求1所述的传感器芯片，其特征在于，
平面形状为矩形，
上述第一支撑部配置于上述矩形的四个角，
多个上述放大器包括将多轴的上述形变检测元件的输出放大的多轴量的放大器，
多个上述放大器中的至少一个配置于四个上述第一支撑部中的一个，
多个上述放大器中的其它至少一个配置于其它三个上述第一支撑部中的一个。
3.根据权利要求1所述的传感器芯片，其特征在于，
平面形状为矩形，
上述第一支撑部配置于上述矩形的四个角，
多个上述放大器包括将六轴的上述形变检测元件的输出放大的六个放大器，
六个上述放大器中的三个配置于四个上述第一支撑部中的一个，
六个上述放大器中的其它三个配置于其它三个上述第一支撑部中的一个。
4.根据权利要求3所述的传感器芯片，其特征在于，
将三个上述放大器放大后的模拟信号转换成数字信号的三个AD转换器配置于未配置上述放大器的两个上述第一支撑部中的一个，且与上述第一支撑部一体形成，
将其它三个上述放大器放大后的模拟信号转换成数字信号的其它三个AD转换器配置于未配置上述放大器的两个上述第一支撑部中的另一个，且与上述第一支撑部一体形成。
5.根据权利要求2～4中任一项所述的传感器芯片，其特征在于，
上述第一支撑部是配置于与配置上述形变检测元件的区域不同的位置的剩余区域。
6.根据权利要求5所述的传感器芯片，其特征在于，
具有配置于上述矩形的中央的第二支撑部，
上述第二支撑部是配置于与配置上述形变检测元件的区域不同的位置的剩余区域。
7.根据权利要求6所述的传感器芯片，其特征在于，具有：
框部，其连结相邻的上述第一支撑部彼此；
连结部，其连结上述第二支撑部和各个上述第一支撑部；以及
梁，其位于被相邻的上述第一支撑部、连结于该第一支撑部的上述框部及上述连结部、以及上述第二支撑部围住的区域，且配置有上述形变检测元件，
与上述形变检测元件及上述放大器连接的配线配置于上述第一支撑部、上述第二支撑部、上述框部、上述连结部以及上述梁。
8.根据权利要求7所述的传感器芯片，其特征在于，
配置有上述形变检测元件的上述梁具有T字型梁结构。
9.一种力传感器装置，其特征在于，
具有权利要求1～8中任一项所述的传感器芯片和将被施加的力和/或力矩传递至上述传感器芯片的应变体。
10.根据权利要求9所述的力传感器装置，其特征在于，
上述第一支撑部连接于上述应变体的非可动部。
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