JP4379360B2 - 力学量測定装置 - Google Patents
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Description
これまでにCu-Ni系合金箔やNi-Cr系合金箔などを用いたひずみゲージが製品として知られている。
ひずみゲージの添着の確実・安定化を図る技術として,特許文献1にプロテクタ付きひずみゲージが公開されている。ひずみゲージを外部環境から保護する構造として,特許文献2に防湿性や絶縁性を保持する技術が公開されている。
本発明は,これらの課題を解決し,半導体力学量測定装置を用いた高精度で長期にわたるひずみ測定を可能にするものである。
図1(a)に示す様に,本実施例では,力学量測定装置は測定対象13の表面に配置して使用される。半導体素子1は直接測定対象に接着されている。ここで,本実施例における半導体素子1は,図1(d)に模式的に示されるようにその薄膜群が設けられた面,すなわちデバイス面の一部にひずみ測定部を持つ半導体素子である。ひずみ測定部とは,発生したひずみ量に応じて出力を生じる半導体デバイスであり,この出力をパッド15から取り出すことでひずみ量を検出できる。したがって,半導体素子1を用いて測定対象13に発生するひずみを測定するためには,測定対象13のひずみにひずみ測定部のひずみを適切に追従させる必要がある。本実施例では,半導体素子1を測定対象に直接接着することで他の部材を介して接着する場合よりもひずみの追従性を向上できる。
図2は,半導体素子1単体を測定対象13に接着し,測定対象13に均一な引張りひずみを発生させたときに半導体素子1上面に発生するひずみの分布を示した図である。半導体素子1単体では力学量測定装置として機能させることはできないが,測定対象13に半導体素子1のみを接着したときに半導体素子1に発生するひずみを明らかにするために,この条件でのひずみ分布を示す。測定対象13は厚さ10.0 mmのSUS板,半導体素子は平面寸法が1辺0.25 mmの正方形で厚さは0.05 mmである。ひずみの分布図は,測定対象13のひずみと半導体素子1に発生するひずみとの差を示しており,図において色の濃い箇所ほどひずみの差が大きい,すなわち測定対象13のひずみに追従できていないことを示す。半導体素子1の上面に生じるひずみは,測定対象のひずみに平行な方向の両端部では追従しておらず,半導体素子1の中央部ほど追従性が良い。これは,半導体素子1は測定対象13と下面でのみ接着しており,半導体素子1自体には厚みがあるために,上面の端部近傍は測定対象13の拘束をあまり受けないためである。
2…低弾性体,
3…フレキシブル基板,
4…リード,
5…樹脂,
6…配線層,
6a…第1配線層,
6b…第2配線層,
7…半導体素子裏面層,
8…電池
9…制御基板,
10…ケース,
11…圧縮用弾性体,
12…密閉部材,
13…測定対象物,
14…ベース,
15…パッド
16…ひずみ測定部
17…測定対象との接着面
21…接着剤,
22…接着用治具,
71…接着時押し付け位置
211…ヒンジ部材
212…ツメ
Claims (10)
- ひずみ検出半導体素子の第1の主面を測定対象に接合して該測定対象のひずみを検出する半導体力学量測定装置において,
上記ひずみ検出半導体素子は、該ひずみ検出半導体素子の第2の主面側で第1の弾性体を介して配線基板に支持され,上記ひずみ検出半導体素子と上記第1の弾性体との接合端部の少なくとも一部は樹脂で補強されており,上記第1の弾性体は上記樹脂よりも弾性率が小さいことを特徴とする半導体力学量測定装置。 - 請求項1において,上記測定対象に接合されるケースと、該ケースと上記ひずみ検出半導体素子の第2の主面との間に設けられた第2の弾性体とを有することを特徴とする半導体力学量測定装置。
- 請求項2において,上記測定対象に上記ケースおよび上記ひずみ検出半導体素子が接合しているときには、上記第2の弾性体により上記ひずみ検出半導体素子は上記測定対象方向に押し付け荷重がかけられていることを特徴とする半導体力学量測定装置。
- 請求項3において,上記ケースに設けられた無線通信回路を備えた制御基板と、該制御基板と上記ひずみ検出半導体素子とを接続する上記配線基板に設けられた配線と、該配線と上記ひずみ検出半導体素子とを接続するリードとを有することを特徴とする半導体力学量測定装置。
- 請求項2において,上記ケースは、上記測定対象に接合した状態のときに、上記ひずみ検出半導体素子を密閉することを特徴とする半導体力学量測定装置。
- 請求項1において,上記ひずみ検出半導体素子のひずみ検出素子形成部には、上記第1の弾性体が接合されないことを特徴とする半導体力学量測定装置。
- 請求項2において,上記ケースは、上記測定対象に接合されるベースと、上記第2の弾性体を保持する蓋と、上記ベースと上記蓋とを接続するヒンジと、を有することを特徴とする半導体力学量測定装置
- 請求項1において,上記ひずみ検出半導体素子の上記第1の主面には、金属薄膜、シリコン酸化膜あるいは樹脂膜が設けられていることを特徴とする半導体力学量測定装置。
- 請求項1において,上記配線基板は,フレキシブル性を有するポリイミドテープであることを特徴とする半導体力学量測定装置。
- 請求項9において,上記ひずみ検出半導体素子を支持する上記配線基板が上記制御基板と接続され,その接続部が測定対象に最も近い上記制御基板の主面に設けられていることを特徴とする半導体力学量測定装置。
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