JP2007255953A - 力学量測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】単結晶シリコン基板からなる力学量測定装置の大きなひずみによる破壊を防止する。
【解決手段】ひずみ検出部を有する半導体単結晶基板からなるセンサチップの裏面にひずみ測定用の実装板を設ける。
【効果】被測定物に大きなひずみが発生した場合でも、実装板により半導体単結晶基板に生じるひずみを制御することが可能であるため、半導体単結晶基板が破壊することが無く、信頼性の高い力学量測定装置が提供することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は物体の力学量を計測する力学量測定装置に関する。

測定対象の変形（ひずみ）を測定する技術として、金属箔の抵抗値がひずみによって変化することを利用した金属箔ひずみゲージを用いる技術が知られている。このひずみゲージを測定対象に接着することで測定対象のひずみに追従して金属箔の長さを変化させ、その結果変化する金属箔の抵抗値を検出することで測定対象のひずみ測定を可能にする技術である。

しかしながら、これらを電池駆動しようとすると、消費電力が大きいために電池がすぐに消費してしまうという問題があった。そこで、発明者らは、ひずみ感応抵抗体を低消費電力化するために、ひずみ感応抵抗体として単結晶シリコンに不純物を導入した不純物拡散抵抗（以下、拡散抵抗）を用いた半導体力学量測定装置を考案した（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−１１４４４３号公報

しかし、この場合、半導体力学量測定装置の主要部分が単結晶シリコン基板からなるため、被測定物に大きなひずみが発生する場合、シリコン基板が破壊されることが懸念される。

従来、半導体力学量測定装置として、ひずみ感応部に多結晶シリコン薄膜を使用したひずみゲージが開示されているが、薄膜であるため破壊防止という課題は存在しなかった。また、従来のひずみゲージのようにひずみ感応素子全体が抵抗層である場合には、素子を柔らかい樹脂に実装された状態で、被測定物に取付けられている。しかし本発明のように単結晶シリコン基板を用いた半導体力学量測定装置の場合、従来と同様の柔らかい樹脂材料に実装し、被測定物に取付けた場合、被測定物のひずみが十分にシリコン基板上のひずみ感応抵抗体に伝わらず、測定装置としての機能を十分に発揮できない。

本発明の目的は、低い消費電力で駆動し、高精度な測定が可能であり、かつ、破壊されることが無く信頼性の高い力学量測定装置を提供することにある。

上記の目的は、半導体単結晶基板の主面にひずみ検出部を有し、半導体単結晶基板は実装板に実装されており、半導体単結晶基板を実装した実装板を被測定物に接着または埋め込まれていることによりひずみを測定することにより達成される。実装板は、用途に応じて、金属材料で形成されたもの、半導体単結晶基板よりヤング率の大きいもの、半導体単結晶基板よりもヤング率が小さいもの、フィラー入りの樹脂から適宜選択される。

本発明によれば、被測定物に大きなひずみが発生した場合でも、実装板により半導体単結晶基板に生じるひずみを制御することが可能であるため、半導体単結晶基板が破壊されることが無く、高精度な測定が可能な信頼性の高い力学量測定装置が提供される。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

まず、本発明における第１の実施形態を図１〜図４により説明する。

本実施形態による力学量測定装置の主要部断面構造と平面構造を、それぞれ図１と図２に示す。図１，図２に示す本実施形態の力学量測定装置１００においては、単結晶シリコン基板１の主面１ａにひずみ検出部２が設けられ、ひずみ検出部２は、４つの不純物拡散抵抗からなるホイートストンブリッジ回路から形成されており、被測定物のひずみによってシリコン基板１の平面方向に生じた伸縮によって変化した不純物拡散抵抗の抵抗値を検知することで、ひずみを検出する。不純物拡散層の電気抵抗値は温度によっても変化するが、不純物拡散層でホイートストンブリッジを形成することにより、温度ドリフトによる出力変動を除去することができ、ひずみを高精度に検出することが可能である。また、シリコン基板主面１ａと反対の面であるシリコン基板裏面１ｂは接着層３を介して実装板４に接続されている。なお、ひずみ検出部２は、図２に示す通りシリコン基板の中央部に形成されており、ひずみ検出部２が形成されたシリコン基板１は実装板４の中央部に設けられている。

また、図示していないが、電気信号を取出すための配線，パッド、これらを絶縁するための絶縁材料などが必要に応じて形成される。本実施例においては、実装板４上に接着層３を介して設けられたシリコン基板１と、シリコン基板１上に形成された薄膜群を総称してセンサチップと呼び、センサチップと実装板４とを含めて力学量測定装置１００と呼ぶ。

また、実装板４の表面に少なくともひとつの方向表示印５を設けることにより、ひずみ測定方向を認識しやすく、扱いが容易になる。

次に、本実施形態による作用，効果を説明する。シリコン基板１に形成した不純物拡散層をひずみ感応抵抗体とし、不純物拡散層のピエゾ抵抗効果を利用してひずみ計測する半導体力学量測定装置の場合、主要部分が単結晶シリコン基板１からなるため、被測定物に大きなひずみが発生したときに、単結晶シリコン基板が破壊することが懸念される。従来、半導体力学量測定装置として、ひずみ感応部に多結晶シリコン薄膜を使用したひずみゲージが開示されているが、薄膜であるため、シリコン基板の破壊防止という課題は存在しなかった。また、従来のひずみゲージのようにひずみ感応素子全体が抵抗層である場合には、ひずみ感応素子が柔らかい（ヤング率の小さい）樹脂に実装された状態で被測定物に取付けられている。しかし、本発明の単結晶シリコン基板を用いた半導体力学量測定装置の場合、従来と同様の柔らかい樹脂材料に実装し、被測定物に取付けた場合、単結晶シリコン基板１の剛性が高いため、被測定物のひずみが十分にひずみ検出部２に伝わらず、測定装置としての機能を十分に発揮できない。

一方、高感度化のためには実装板の剛性がある程度高くする必要がある。ただし実装板としてガラス基板を用いた場合には、大ひずみによりガラスが破壊してしまうという問題があるので、採用は難しい。

本発明による半導体力学量測定装置においては、単結晶シリコン単結晶基板からなるセンサチップ裏面に実装板が設けられており、センサチップが実装板を介して被測定物に設けられるため、被測定物に大きなひずみが発生した場合でも、実装板４により半導体単結晶基板に生じるひずみを制御することが可能である。

実装板４の材料を金属材料とすることにより、被測定物に大ひずみが発生した場合でも金属材料の高い弾性限界により、実装板が破壊することはなく、半導体単結晶基板からなるセンサチップに生じるひずみを低減することが可能である。

また、実装板をシリコンよりもヤング率が小さい金属材料とすることにより、被測定物のひずみが実装板で緩和され、効果的にセンサチップに生じるひずみを低減することができる。また、金属材料とすることにより実装板が破壊することがない。

また、実装板を単結晶シリコンよりもヤング率が大きい金属材料とすることにより、実装板が破壊することなく、かつ高感度な力学量測定装置が提供される。単結晶シリコンよりもヤング率の高い金属材料を実装板として用いた場合、ヤング率の小さい材料よりもセンサの感度は高くなり、また引張り強さが高いため、実装板４が破壊しにくいという利点がある。このような力学量測定装置は、被測定物が単結晶シリコンよりもヤング率が高い材料である場合に特に有効である。例えば大型建造物などに使用されている鉄鋼材料のひずみを測定する場合に適している。この場合、実装板４を鉄鋼材料に取付ける手法としてスポット溶接など溶接によって取付けることもでき、実装板と被測定物界面の信頼性も高くなるという利点もある。

実装板４の材料を、金属材料とした場合には、水分などの影響を受けにくく耐候に優れているという利点もある。また、金属は熱伝導性が高いため、センサチップの温度の均一性が向上するという利点もある。

また、実装板４をフィラー入りの樹脂材料とすることにより、ヤング率の高い樹脂が得られ、実装板４による感度の低下を防止できる。また、フィラー入りの樹脂材料とすることにより実装板４に大ひずみが発生した場合でも破壊することなく、単結晶シリコン基板１からなるセンサチップに生じるひずみを低減することが可能である。実装板４をフィラーが入っていない樹脂とした場合、樹脂のヤング率が小さいため、センサチップに被測定物のひずみが伝わらず力学量測定装置としての機能を十分に発揮することができない。フィラー入りの樹脂とすることにより、樹脂のヤング率を増加させることができ、被測定物のひずみをセンサチップのひずみ検出部２に伝えることが可能である。なおかつ、フィラー入り樹脂のヤング率はシリコンのヤング率よりは小さいため、実装板４を形成する樹脂自身はシリコンより変形しやすく、被測定物のひずみにより破壊することがない。また、フィラーを加えることにより、線膨張係数が減少するため、温度変化による実装板の伸縮の影響を軽減することができる。このため、被測定物のひずみを効率よく適度に低減し、なおかつ実装板およびセンサチップの両者が破壊することがない信頼性の高い力学量測定装置が提供される。フィラー入り樹脂の実装板を備えた力学量測定装置は、被測定物のヤング率がシリコンのヤング率よりも低い材料であり、大きなひずみが発生する場合に特に有効である。

以上のように、シリコン基板１からなるセンサチップ裏面に実装板４を設けることにより、シリコン基板が破壊することが無く、信頼性の高い力学量測定装置が提供される。

また、実装板４の中央にセンサチップを配置することにより、実装板４端部の影響による感度のばらつきを抑制できるため、精度よく測定することが可能となる。さらに、実装板４端部からチップ端部までの距離が、実装板の厚さ以上の長さとなるように配置することにより、実装板端部のひずみ緩和の影響をセンサチップに及ぼすことがなく、さらに精度の高い測定が可能となる。

また、金属性材料の実装板４を用いた場合、金属は一般に線膨張係数が大きいため、温度変化による金属製実装板４の膨張をひずみとして測定してしまうおそれがあるが、図３に示すように、力学量測定装置の同一チップ上に温度センサ２１を設けることにより、実装板４と単結晶シリコン基板１を有するセンサチップの線膨張係数差から生じる熱ひずみ分を除去することができる。なお、温度センサ２１は、シリコン基板１上に形成されたＰＮ接合からなるダイオードであることが好ましい。これにより、温度センサはシリコン基板１に生じるひずみの変化による影響を受けることが無く、ひずみ検出部２付近の温度変化を正確に測定することが可能となる。また、金属製の実装板４は熱抵抗が小さいため、力学量測定装置１００全体の温度を均一にする効果が高く、温度センサ２１は、補正に有効な温度を検出しやすい。

ひずみ検出部２と温度センサ２１を同一チップ上に設けることによる効果を、図４のフローチャートを用いて説明する。温度センサ２１により、ひずみ測定中の温度変化ΔＴを測定し、温度変動によるシリコン基板１及び金属性実装板４の線膨張係数差による熱ひずみを算出する。これにより、ひずみ検出部２の出力から各ひずみ成分を分離して計算する際に、熱ひずみ分を除去して算出することが可能となる。これにより、実装板の材料をシリコンよりも線膨張係数が大きい金属とした場合でも、線膨張係数差によって生じる熱ひずみを除去することが可能となり、さらに精度の高い半導体力学量測定装置が得られる。

また、これらのひずみ検出部２，温度センサ２１はシリコン基板１上に形成するため、半導体プロセスを用いて作製することができるので、他のＣＰＵ等のデジタル回路やメモリ回路，通信回路等と混載することが可能である。また、半導体製造設備を用いて高精度且つ低価格・大量供給を行うことができるという効果もある。なお、実装板４が金属製でない場合でも、シリコン基板１及び実装板４は線膨張係数を有するので、温度センサ２１によって実装板４の熱ひずみ分の補正を行いながら測定を行うことは、高精度な測定のために有効である。

この力学量測定装置１００を、第一の実施形態による力学量測定装置を被測定物に設けた場合の主要部断面図を図３に示す。力学量測定装置１００が接着層５を介して被測定物６に設けられている。これにより、被測定物６のひずみ変化により力学量測定装置１００にもひずみが生じ、ひずみ検出部２の出力変化からひずみ量を換算することができる。接着層５は、例えばエポキシ系接着材やフェノール系の接着材とすることができる。

なお、図３においては力学量測定装置１００を被測定物６の表面に設けた場合を示したが、被測定物６に実装板の一部または全体を埋め込むように設けても同様の効果が得られる。

次に、本発明における第２の実施形態を図５〜図８により説明する。図５および図６は、それぞれ第２の本実施形態による力学量測定装置の主要部断面構造と平面構造を示しており、第１の実施形態と共通の部分には同一の符号を付している。

図５および図６に示す本実施形態の力学量測定装置１０１においては、第１の実施形態による図１，図２の力学量測定装置１００の実装板４において、シリコン基板１の各辺の外側にねじ止め用穴１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄが設けられた構造となっている。なお、シリコン基板１端部からねじ止め用穴１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄまでの位置はほぼ同じである。また、ねじ止め用穴１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄを頂角とした四角形のほぼ中心に、ひずみ検出部２が設けられている。

本実施形態に示す力学量測定装置とした場合、ねじやボルトで被測定物に設置することが可能であり、接着剤による非線形挙動や接着ばらつきによる測定誤差が無いため、精度よくひずみを測定することが可能である。

第２の実施形態による力学量測定装置１０１を被測定物に設けた場合の主要部断面構造を図６に示す。被測定物６に設けられたねじ穴２１と実装板４に設けられたねじ止め用穴１９に通されたねじ２０によって、力学量測定装置１０１は被測定物６にねじ止めによって設けられている。これにより、被測定物６にひずみが生じた場合、力学量測定装置100にもひずみが生じ、ひずみ検出部２の出力変化からひずみ量を換算することができる。実装板４のシリコン基板１の周辺に少なくとも各辺の外側に１個ずつ計４個のねじ止め用穴１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄを設け、被測定物に固定することにより、二軸ひずみ場においても、ひずみを正確に検出することが可能となる。

なお、本実施形態においては、実装板４にねじ止め用穴１９を各辺の外側に片側に１個ずつ設けた場合について示したが、必ずしも１個ずつである必要は無く、複数個のねじ止め用穴１９を設けてもよい。この場合、ひずみの追従性が向上するという利点もある。また、ねじ２０のみで取付けても、ねじ２０と接着層５を併用して取付けても良い。

図７に示す本実施形態の力学量測定装置１０２においては、シリコン基板１の向かい合う二辺の外側にねじ止め用穴１９が設けられた構造となっている。なお、シリコン基板１端部からねじ止め用穴１９までの位置はほぼ同じである。また、二つのねじ止め用穴19ａ，１９ｂのほぼ中心に、ひずみ検出部が設けられている。本実施形態は、特に１軸ひずみ検出用のセンサチップを実装する場合に有効であり、ひずみ計測方向においてひずみ検出部２の両側にねじ止め用穴１９を設ける。実装板４を長方形の形状とし、長手方向とひずみ計測方向とがほぼ一致させることにより、ひずみ計測方向が分かりやすく扱いやすいという利点もある。また、実装板４の四方向にねじ止め用穴を設けるよりも、実装板の面積を低減でき、材料費が削減できるという利点もある。

なお、図７に示す実施形態ではシリコン基板１の向かい合う辺の外側にねじ止め用穴
１９を１個ずつ設けた場合について示したが、必ずしも１個ずつである必要は無く、複数個のねじ止め用穴１９を設けてもよい。この場合、ひずみの追従性が向上するという利点もある。

次に、本発明における第３の実施形態を図９から図１０により説明する。図９は、第３の本実施形態による力学量測定装置の主要部断面構造を示しており、第１の実施形態と共通の部分には同一の符号を付している。

第１の実施形態による図１の力学量測定装置１００においては、シリコン基板１が接着層３を介して実装板４の表面に設けられているのに対し、図９に示す本実施形態の力学量測定装置１０３においては、センサチップが取付けられる領域の周囲は、センサチップが取付けられる領域よりも実装板の厚さが厚くなっており、シリコン基板１の裏面１ｂ及び側壁１ｃが実装板４と向かい合っている、すなわち、シリコン基板１が実装板４に設けられた溝２３に埋め込まれた形態となっている。シリコン基板１と実装板４とは接着層３を介して接続されている。その他の点は同一構造であり、第１の実施形態と同様の効果が得られる。また、本実施形態によれば、実装板４に合わせた形状でやや大きい大きさの溝
２３が設けられているため、シリコン基板１を実装板４に実装する際の位置合わせが容易であるという利点がある。また、シリコン基板が裏面１ｂのみならず、側壁１ｃからも実装板４のひずみが伝わるので、ひずみ感度も向上する。なお、本実施形態による力学量測定装置１０３を被測定物に設置する場合、接着材などで表面に貼付けても良いし、図５〜図８と同様に、ねじ止め用穴１９を設け、ねじ止めにより被測定物に設置してもよい。

また、センサチップの全部が実装板４に埋め込まれていなくてもよく、図１０に示すように、シリコン基板１の一部が実装板４に設けられた溝２３に埋め込まれた形態としてもよい。シリコン基板１と実装板４とは接着層３を介して接続されている。その他の点は同一構造であり、第３の実施形態と同様の効果が得られる。

次に、本発明における第４の実施形態を図１１〜図１６により説明する。図１１〜図
１６は、それぞれ第４の本実施形態による力学量測定装置の主要部断面構造および平面構造を示しており、第１の実施形態と共通の部分には同一の符号を付している。

図１１および図１２における力学量測定装置では、図１に示した第１の実施形態の力学量測定装置１００に、センサチップから電気信号を取出すための配線を設けた構造を示している。実装板４上面に接着層３を介してシリコン基板１が設けられており、実装板４上面には端子台８が設けられている。シリコン基板１表面にはひずみ検出部と電気的に接続されたパッド１０が設けられており、端子台８とパッド１０とは配線７により電気的に接続されている。例えば、配線７は、ワイヤボンディングなどによって形成できる。シリコン基板１には直接接続される配線の太さに限界があり、また接続強度もあまり強くはないが、パッド１０を経由して配線することにより、配線９を用いて接続強度を強くすることができ、力学量測定装置１００取扱時に配線９を引っ張ることによる断線を防止することができる。

さらに、端子台８には電気配線９が接続されており、外部の装置に接続することが可能となっている。また、電気配線９の外側にシールド１１を設けることにより、電気的ノイズを減少させることができるという利点がある。

なお、本実施形態による力学量測定装置１０５を被測定物に設置する場合、接着材などで表面に貼付けても良いし、図５〜図８と同様に、ねじ止め用穴１９を設け、ねじ止めにより被測定物に設置してもよい。

また、図１３および図１４における力学量測定装置では、図１１，図１２に示した力学量測定装置の実装板４に側壁１２を設けた構造となっている。側壁１２は、実装板４と同じ材料として一体形成することにより、温度変動時の熱ひずみの発生を抑制できる。その他の点は同一構造であり、第６の実施形態と同様の効果が得られる。本実施形態に示すように側壁１２を設け、センサチップを取付けた領域の周囲に、センサチップを取付けた領域の実装板４の厚さよりも厚い領域を設けた場合、本力学量測定装置を接着材などで被測定物に設ける際、側壁１２部に荷重を加えることができるので、貼付け作業が容易であるという利点がある。また、センサチップを樹脂等の被覆材で覆う場合には、側壁１２内部に樹脂を充填すればよいので、形成しやすくなる。

なお、本実施形態による力学量測定装置を被測定物に設置する場合、接着材などで表面に貼付けても良いし、実装板４にねじ止め用穴１９を設け、ねじ止めにより被測定物に設置してもよい。

また、図１５に示す力学量測定装置では、図１３，図１４に示した実施形態の側壁の上に、センサチップを有する領域全体を覆うカバー１３を設けた構造となっている。カバー１３を設けることにより、耐候性を向上させることが可能となる。なお、カバー１３は、側壁１２や実装板４と同じ材料とすることにより、温度変動時の熱ひずみの発生を抑制できるという利点もある。

また、カバー１３を設ける代わりに実装板４上面および側壁１２で囲まれた領域に充填物（図示せず）を設け、主としてシリコン基板１からなるセンサチップや端子台８，配線７などを樹脂で覆うことによっても、耐候性を向上させることが可能である。カバー１３を併用すれば、耐候性をより向上させることが可能である。

また、図１６に示すように、側壁１２等を設けず、シリコン基板１からなるセンサチップや端子台８，配線７などが樹脂などの被覆材１５に覆われた構造としても耐候性は向上させることが可能である。

次に、本発明における第５の実施形態を図１７〜図１９により説明する。図１７は、第５の本実施形態による力学量測定装置の主要部断面構造を示しており、第６の実施形態と共通の部分には同一の符号を付している。

図１７における力学量測定装置では、ひずみ検出部２が設けられたシリコン基板１と、樹脂フィルム１８上に設けられた配線１６とが、電気的に接続された構造となっている。なお、配線１６は、樹脂フィルム１８上において表面が樹脂１７で覆われた構造となっている方が好ましい。例えば、ＴＡＢ（tape automated bonding）テープで実装された構造となっている。また、ひずみ検出部２が設けられたシリコン基板１全面は、たとえば樹脂などのねじ止め用穴１９によって覆われている。この場合、むき出しとなった配線１６も一括して覆われていることが好ましい。

本実施形態によれば、配線とセンサチップとが直接電気的に接続されているため、実装板４を小さくすることができ、コストを低減することが可能となる。また、センサチップと配線１６とを同じねじ止め用穴１９で覆うことにより、耐候性を向上させるだけでなく、接続強度を向上させることが可能である。

なお、本実施形態による力学量測定装置を被測定物に設置する場合、接着材などで表面に貼付けても良いし、実装板４にねじ止め用穴を設け、ねじ止めにより被測定物に設置してもよい。また、図１９に示すように、センサチップに接続される配線１６を一辺だけではなく、２辺以上に接続されるようにした場合も、同様の効果が得られる。この場合には、センサチップに接続される配線１６が線対象に配置されるので、熱ひずみも線対象となり、温度によるひずみの補正精度が向上するという利点がある。

また、本実施形態においては、ねじ止め用穴１９が実装板４上にもかかるように設けた場合について示したが、ねじ止め用穴１９は少なくともひずみセンサ上面、好ましくはひずみセンサ上面および側壁に設けてあればよい。

図１９に示す力学量測定装置では、実装板４の大きさがシリコン基板１と同じ大きさとなっている。

本実施形態による力学量測定装置によれば、シリコン基板１と実装板４とを一括で成形することが可能であるため、製造工程を減少させることができるという利点がある。

次に、本発明における第１２の実施形態を図２０により説明する。

図２０における力学量測定装置では、第１の実施形態による力学量測定装置の実装板４の裏面の実装面が平らではなく曲面とした構造である。センサチップを実装する面は、シリコン基板１の形に合わせて、単一の平面または図９，図１０に示すように複数の平面により構成される。

本実施形態による力学量測定装置によれば、曲面２０にも容易に力学量測定装置を設けることが可能である。シリコン基板１は、その面が平面であるため、曲面を有する被測定物に直接取付けることが困難であるが、この実装板４を用いることにより、曲面を有する被測定物にも取付けることができる。なお、被測定物の形状に合わせて、実装面を球面や凹凸を有する面としても良い。また、被測定物に接着材などで表面に貼付けても良いし、実装板４にねじ止め用穴を設け、ねじ止めにより被測定物に設置してもよい。

本発明の第１の実施形態による力学量測定装置の主要部断面構造を示す図である。 本発明の第１の実施形態による力学量測定装置の主要部平面構造を示す図である。 本発明の第１の実施形態による力学量測定装置の主要部断面構造を示す図である。 温度センサによる熱ひずみ除去方法のフローチャートを示す図である。 本発明の第２の実施形態による力学量測定装置の主要部平面構造を示す図である。 本発明の第２の実施形態による力学量測定装置の主要部断面構造を示す図である。 本発明の第２の実施形態による力学量測定装置の主要部平面構造を示す図である。 本発明の第２の実施形態による力学量測定装置の主要部平面構造を示す図である。 本発明の第３の実施形態による力学量測定装置の主要部断面構造を示す図である。 本発明の第３の実施形態による力学量測定装置の主要部断面構造を示す図である。 本発明の第４の実施形態による力学量測定装置の主要部断面構造を示す図である。 本発明の第４の実施形態による力学量測定装置の主要部平面構造を示す図である。 本発明の第４の実施形態による力学量測定装置の主要部断面構造を示す図である。 本発明の第４の実施形態による力学量測定装置の主要部平面構造を示す図である。 本発明の第４の実施形態による力学量測定装置の主要部断面構造を示す図である。 本発明の第４の実施形態による力学量測定装置の主要部断面構造を示す図である。 本発明の第５の実施形態による力学量測定装置の主要部断面構造を示す図である。 本発明の第５の実施形態による力学量測定装置の主要部断面構造を示す図である。 本発明の第５の実施形態による力学量測定装置の主要部断面構造を示す図である。 本発明の第６の実施形態による力学量測定装置の主要部断面構造を示す図である。

符号の説明

１…単結晶シリコン基板、１ａ…主面、１ｂ…裏面、１ｃ…側面、２…ひずみ検出部、３，５…接着層、４…実装板、６…被測定物、７…電線、８…端子台、９…リード線、
１０…パッド、１１…シールド線、１２…側壁、１３…カバー、４…充填材、１５…被覆材、１６…配線、１７…樹脂、１８…樹脂フィルム、１９…ねじ止め用穴、２０…曲面、２１…温度センサ、１００，１０１，１０２，１０３，１０４，１０５…力学量測定装置。

Claims (17)

1. 単結晶半導体基板と、前記半導体基板上に形成され前記半導体基板の面内方向の伸縮を検出するひずみ検出部とを有するセンサチップと、
   被測定物に取付ける実装面と、前記実装面の反対の面であり前記センサチップの一主面を取付けた面を有する実装板とを備え、
   被測定物の伸縮を前記実装板を介して測定することを特徴とする力学量測定装置。
2. 請求項１において、
   前記センサチップ端部から前記実装板端部までの距離が、前記実装板の厚さよりも大きいことを特徴とする力学量測定装置。
3. 請求項１において、
   前記センサチップは、前記ひずみ検出部を備えた面と反対の面が、前記実装板に取付けられることを特徴とする力学量測定装置。
4. 単結晶半導体基板と、前記半導体基板上に形成され前記半導体基板の面内方向の伸縮を検出するひずみ検出部とを有するセンサチップと、
   被測定物に取付ける実装面と、前記実装面の反対の面であり前記センサチップの一主面を取付けた面を有し、金属材料で形成された実装板とを備えたことを特徴とする力学量測定装置。
5. 請求項４において、
   前記実装板のヤング率は、前記半導体基板のヤング率よりも小さいことを特徴とする力学量測定装置。
6. 単結晶半導体基板と、前記半導体基板上に形成され前記半導体基板の面内方向の伸縮を検出するひずみ検出部とを有するセンサチップと、
   被測定物に取付ける実装面と、前記実装面の反対の面であり前記センサチップの一主面を取付けた面を有する実装板とを備え、
   前記実装板のヤング率は、前記半導体基板のヤング率よりも大きいことを特徴とする力学量測定装置。
7. 請求項６において、
   前記実装板は、金属製であることを特徴とする力学量測定装置。
8. 単結晶半導体基板と、前記半導体基板上に形成され前記半導体基板の面内方向の伸縮を検出するひずみ検出部とを有するセンサチップと、
   被測定物に取付ける実装面と、前記実装面の反対の面であり前記センサチップの一主面を取付けた面を有する実装板と、
   温度検出手段とを備え、
   測定したひずみの値を、前記温度検出手段の検出温度を用いて補正を行うことを特徴とする力学量測定装置。
9. 請求項８において、
   前記温度検出手段は、前記実装板の膨張による影響を補正することを特徴とする力学量測定装置。
10. 請求項８において、
    前記実装板は、金属材料によって形成されていることを特徴とする力学量測定装置。
11. 単結晶半導体基板と、前記半導体基板上に形成され前記半導体基板の面内方向の伸縮を検出するひずみ検出部とを有するセンサチップと、
    被測定物に取付ける実装面と、前記実装面の反対の面であり前記センサチップの一主面を取付けた面を有する実装板とを備え、
    前記実装板は、フィラーを含む樹脂であることを特徴とする力学量測定装置。
12. 請求項１において、
    前記実装板は、ねじ止め用の形状を有していることを特徴とする力学量測定装置。
13. 請求項１において、
    前記センサチップは、前記実装板に埋め込まれていることを特徴とする力学量測定装置。
14. 請求項１において、
    前記実装板の上面に端子台が設けられ、
    前記センサチップに設けられた前記ひずみ検出部と前記端子台とが電気的に接続され、
    前記端子台は外部に電気的に接続されていることを特徴とする力学量測定装置。
15. 請求項１において、
    前記センサチップが被覆材により覆われていることを特徴とする力学量測定装置。
16. 請求項１において、
    前記実装板は、前記センサチップが取付けられている領域の周囲に、前記センサチップが取付けられている領域の前記実装板の厚さよりも厚さが厚い領域をその周囲に有していることを特徴とする力学量測定装置。
17. 請求項１において、
    前記実装板の実装面が曲面であることを特徴とする力学量測定装置。

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