JP2009210583A - 回路 - Google Patents

Abstract

【課題】信号を検出するための少なくとも１つのセンサ抵抗（２）と、該センサ抵抗（２）と電気的コンタクトを行うための少なくとも１つの面コンタクト（４）とを有する回路（１０；２０）において、面コンタクト上における電気的コンタクトの位置に対する出力信号の依存性を低減するための構成を提案すること。
【解決手段】センサ抵抗で検出される全抵抗が、面コンタクト上における電気的コンタクトの位置に実質的に依存しないように、給電線の配置、幾何的形状および寸法を選択すること。
【選択図】図１

Description

本発明は、信号を検出するための少なくとも１つのセンサ抵抗と、該センサ抵抗に電気的にコンタクトするための少なくとも１つの面コンタクトとを有する回路に関し、該面コンタクトは給電線を介して該センサ抵抗に接続されている。

実際にはたとえば、自動車分野で使用するための高圧センサに、このような回路が備えられている。この高圧センサは、メンブレンを有する鋼容器から成り、該メンブレンは圧力の作用で偏向する。メンブレン表面に圧電抵抗が配置され、該圧電抵抗は前記メンブレンと一緒に膨張ないしは圧縮される。このような変形により、圧電抵抗の抵抗値は変化し、圧電抵抗が適切に接続されていれば、たとえばホイートストンブリッジで、メンブレンに作用する圧力は、それに比例する出力信号の形態で検出することができる。さらに、メンブレンの外側の表面領域に面コンタクトが設けられており、該面コンタクトは給電線を介して、該メンブレン上の圧電抵抗に接続されている。この面コンタクトにより、ボンドの形態の堅固な電気的コンタクトや、上に設けられる測定ニードルによって可動な電気的コンタクトを行うことができる。

前記面コンタクトを、面抵抗が非常に低い薄い金層で形成することが公知である。この場合、面コンタクトのフィード抵抗は低く、信号検出は該面コンタクト上における電気的コンタクトの位置に依存しない。

しかし、面抵抗が無視できない材料から面コンタクトが成る場合、出力信号は圧電抵抗の状態にのみ、ひいては検出すべき圧力にのみ依存するのではなく、面コンタクト上における電気的コンタクトの位置にも依存するようになる。

本発明の課題は、面コンタクト上における電気的コンタクトの位置に対する出力信号の依存性を低減するための構成を提案することである。

前記課題は本発明では、面コンタクトとセンサ抵抗との間の給電線の特別な構成によって解決される。つまり本発明では、センサ抵抗で検出される全抵抗が、面コンタクト上における電気的コンタクトの位置に実質的に依存しないように、給電線の配置、幾何的形状および寸法を選択できるという認識が得られた。

本発明による第１の回路１０を備えた高圧センサの概略的な上面図である。 本発明による第２の回路２０を備えた高圧センサを、ここでも概略的な上面図で示す。

センサ抵抗は、上記で従来技術と関連して説明したように、圧電抵抗とするか、または、たとえば空気質量検出に使用されるようなサーモ抵抗とすることができる。

本発明による構成では、面コンタクトも給電線も、センサ抵抗とともに、統一的な層材料から成る１つの表面層で実現することにより、冒頭に述べた形式の回路を特に簡単かつ低コストで構成することができる。

たいてい、このような回路のセンサ抵抗はメアンダ形に形成されている。面コンタクトとセンサ抵抗との間の給電線の抵抗が過度に大きくなりすぎないようにするためには、該給電線の幅をセンサ抵抗のメアンダの導体路幅より有意に大きくしなければならない。有利には給電線は、前記導体路の２倍の幅とされる。

ここで言及されている形式の回路では、面コンタクトとセンサ抵抗との間の給電線はしばしば、センサ抵抗に直接合流するのではなく、オフセット値を調整するために前置接続された調整バルクに合流する。

基本的には、本発明にしたがって給電線を形成するために種々の手段が存在する。有利な変形形態では給電線は、面コンタクトと調整バルクとを直線で結ぶ導体路として実現される。このような構成で重要なのは、給電線の長さ‐幅比が１．０以上であることだ。このような長さ‐幅比で、面コンタクト上での電気的コンタクトの位置に対する給電線抵抗の依存性が小さくなる。

しかも、給電線のこのようなジオメトリおよび寸法で給電線抵抗は有意に上昇しない。

本発明による別の構成では、給電線は、面コンタクトと調整バルクとをＳ字形に結ぶ導体路の形態で実現される。このことによっても、とりわけ給電線が面コンタクトのコーナ領域から出発する場合に、面コンタクト上での電気的コンタクトの位置に対する給電線抵抗の依存性を低減することができる。

ここで説明する実施例では、両回路１０および２０は、圧力に起因するセンサメンブレンの変形を電気的信号に変換するために使用される。図１および図２の双方において、メンブレン領域１の輪郭が破線で示されている。

メンブレン領域１に、メアンダ形の総じて４つの圧電抵抗２がセンサ抵抗として配置されており、これらの圧電抵抗２のうち２つはメンブレンの中央領域にあり、２つは縁部領域にある。センサ抵抗２は４つの調整バルク３を介してホイートストンブリッジに接続されており、センサ抵抗２の各端部は調整バルク３に接続されており、各調整バルク３にセンサ抵抗２がそれぞれ２つずつ接続されている。各調整バルク３は給電線１１（図１）ないしは２１（図２）を介して面コンタクト４に接続されている。給電線１１ないしは２１の幅は、センサ抵抗２のメアンダの導体路幅より有意に大きい。面コンタクトは、電気的コンタクトを接続するために使用される。これは、たとえばボンディングコンタクト等の固定的なコンタクトや、たとえば測定ニードルを載せることによって形成される可動のコンタクトとすることができる。面コンタクト４はメンブレン領域１の周縁に配置される。

図１に示された実施例では給電線１１は、各面コンタクト４との間に直線の接続部を形成する矩形の導体路の形態で形成されている。重要なのはこの導体路１１の長さ‐幅比であり、この長さ‐幅比はここでは、１．６のオーダである。従来技術から公知の構成と対照的に、この長さ‐幅比は絞り（Einschnuerung）を成す。

本発明の構成の目的は、面コンタクト上での電気的コンタクトの位置がホイートストンブリッジの出力信号に影響しないか、または可能な限り影響しないことである。すなわち、電流は面コンタクト上のすべての可能なコンタクト位置から、面コンタクト４と抵抗ブリッジの対応する調整バルク３との間の絞られた給電線１１を通って流れなければならない。その後に初めて、接続された両センサ抵抗２に電流が分配される。コンタクトの位置が給電線１１に中央で繋がっていないことにより、給電線１１の左右の縁部間に電圧差が生じる。給電線１１の長さは、この電圧差が調整バルク側の給電線１１の端部で消失するように選択される。

図１に示された回路１０と異なり、図２に示された回路２０における給電線２１はＳ字形に形成されている。ここでは、すべての給電線２１が面コンタクト４の左側のコーナ領域から出発して、対応する調整バルク３の中央に合流する。それゆえ、給電線２１の配置は全体的に非対称的となる。

このような構成では、面コンタクト４上で電気的コンタクトが移動することにより、給電線２１への経路上での電流の振舞いが対称的になる。電気的コンタクトの位置から給電線２１の「入力端」までの面コンタクト４内での電圧特性は、面コンタクト４のコーナ領域で給電線２１を接続することによって平滑化される。

１ メンブレン領域
２ 圧電抵抗（センサ抵抗）
３ 調整バルク
４ 面コンタクト
１１，２１ 給電線

Claims (8)

1. 信号を検出するための少なくとも１つのセンサ抵抗（２）と、該センサ抵抗（２）と電気的コンタクトを行うための少なくとも１つの面コンタクト（４）とを有する回路（１０；２０）であって、
   該面コンタクト（４）は給電線（１１；２１）を介して該センサ抵抗（２）に接続されている回路において、
   該給電線（１１；２１）の配置、幾何的形状および寸法は、該センサ抵抗（２）で検出される全抵抗が該面コンタクト（４）上での該電気的コンタクトの位置に実質的に依存しないように選択されていることを特徴とする、回路。
2. 前記センサ抵抗は圧電抵抗（２）またはサーモ抵抗である、請求項１記載の回路。
3. 前記面コンタクト（４）と前記給電線（１１；２１）と前記センサ抵抗（２）とは、統一的な層材料から成る１つの表面層で実現されている、請求項１または２記載の回路。
4. 前記センサ抵抗（２）はメアンダ形に形成されており、
   前記給電線（１１；２１）の幅は該センサ抵抗（２）のメアンダの導体路の２倍である、請求項３記載の回路。
5. 前記給電線（１１；２１）は、前記少なくとも１つのセンサ抵抗（２）に前置接続された調整バルク（３）に合流する、請求項３または４記載の回路。
6. 前記給電線（１１）は、前記面コンタクト（４）と前記調整バルク（３）とを直線に結ぶ導体路の形態で形成されており、
   該導体路の長さ‐幅比は１．０以上である、請求項５記載の回路。
7. 前記給電線（２１）は、前記面コンタクト（４）と前記調整バルク（３）とをＳ字形に結ぶ導体路の形態で形成されている、請求項５記載の回路。
8. 前記給電線（２１）は前記面コンタクト（４）のコーナ領域から出発する、請求項７記載の回路。

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