JPH04181134A - 三次元力覚センサーの製造方法 - Google Patents
三次元力覚センサーの製造方法Info
- Publication number
- JPH04181134A JPH04181134A JP2309577A JP30957790A JPH04181134A JP H04181134 A JPH04181134 A JP H04181134A JP 2309577 A JP2309577 A JP 2309577A JP 30957790 A JP30957790 A JP 30957790A JP H04181134 A JPH04181134 A JP H04181134A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- diaphragm
- force sensor
- detection arm
- outer peripheral
- strain
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 10
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 claims abstract description 7
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 5
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 4
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 abstract description 12
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 4
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 abstract description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は三次元力覚センサーの製造方法に関する。
(従来の技術)
近年の省力化等の代役となるロボットの開発や自動化機
械の発展に伴ってそれらに適した小型で高性能なセンサ
ーが強く望まれ、既に知られている力覚センサーは三次
元構造に加工された起歪体にストレインゲージを貼付し
たもので、未だ大きさや感度、価格の面で充分なもので
あるとはいえなかった。
械の発展に伴ってそれらに適した小型で高性能なセンサ
ーが強く望まれ、既に知られている力覚センサーは三次
元構造に加工された起歪体にストレインゲージを貼付し
たもので、未だ大きさや感度、価格の面で充分なもので
あるとはいえなかった。
このような実情から、シリコン単結晶基板半導体技術を
用いて拡散歪ゲージを形成し、起歪体上にシリコン単結
晶板を接合した拡散型力覚センサー(以下単に力覚セン
サーという)が開発され、小型、高感度、高信顛性とい
う優れた特性を持ったセンサーとして考え出された。
用いて拡散歪ゲージを形成し、起歪体上にシリコン単結
晶板を接合した拡散型力覚センサー(以下単に力覚セン
サーという)が開発され、小型、高感度、高信顛性とい
う優れた特性を持ったセンサーとして考え出された。
この力覚センサーを概略説明すれば、シリコン単結晶基
板等の半導体結晶に機械的外力を加えると半導体結晶の
結晶格子に歪みを生じ、半導体中のキャリア数や移動度
が変化して抵抗率が変わるピエゾ抵抗効果を利用し、起
歪体の歪みを抵抗の変化に変更し、ブリッジ回路によっ
て起歪体に加わる力を電気信号に変換しようとするもの
である。
板等の半導体結晶に機械的外力を加えると半導体結晶の
結晶格子に歪みを生じ、半導体中のキャリア数や移動度
が変化して抵抗率が変わるピエゾ抵抗効果を利用し、起
歪体の歪みを抵抗の変化に変更し、ブリッジ回路によっ
て起歪体に加わる力を電気信号に変換しようとするもの
である。
第4図は従来より知られた力覚センサー10の斜視図で
、第3図はその断面図である。起歪体11は鉄やアルミ
等からなり、外表面全体に金メツキを施しである。ダイ
アフラム12上には抵抗体(ゲージ抵抗)を配設すべく
、ICチップ3が接着剤等で固定され、各ゲージ抵抗1
4−1〜14−4はコンタクトピン2との間をリード線
4がダイボンドされて接続され、外部回路で検出される
ようになっている。
、第3図はその断面図である。起歪体11は鉄やアルミ
等からなり、外表面全体に金メツキを施しである。ダイ
アフラム12上には抵抗体(ゲージ抵抗)を配設すべく
、ICチップ3が接着剤等で固定され、各ゲージ抵抗1
4−1〜14−4はコンタクトピン2との間をリード線
4がダイボンドされて接続され、外部回路で検出される
ようになっている。
又ICチップ3の上側は起歪体11の外周部11aで固
定されているカバー1で覆われている。このカバー1に
は上側に空気孔1aが穿設されていて、温度上昇等の場
合内部空気の膨張による起歪体11への影響を防止しで
ある。
定されているカバー1で覆われている。このカバー1に
は上側に空気孔1aが穿設されていて、温度上昇等の場
合内部空気の膨張による起歪体11への影響を防止しで
ある。
なお、外周部11aには取付穴8が分散穿設されており
、力覚センサー10を固定するように構成されている。
、力覚センサー10を固定するように構成されている。
上述のICチップ3は各ゲージ抵抗14−1〜14−4
が起歪体11のダイアフラム12のエツジ部12a、1
2bの上方に位置するように接着剤等で固定されている
。
が起歪体11のダイアフラム12のエツジ部12a、1
2bの上方に位置するように接着剤等で固定されている
。
この起歪体11にX軸又はY軸回りのモーメントやZ軸
方向の押力又は張力が働いた時の抵抗変化を第1表に示
しである。
方向の押力又は張力が働いた時の抵抗変化を第1表に示
しである。
ブリッジ回路を構成する各辺の抵抗値が等しく、又抵抗
値の変化が等しい条件の元では第5図、第6図、第7図
に示す回路でそれぞれMx、 My、 Fzの3軸力を
干渉なく検出することが出来る。
値の変化が等しい条件の元では第5図、第6図、第7図
に示す回路でそれぞれMx、 My、 Fzの3軸力を
干渉なく検出することが出来る。
第1表
(発明が達成しようとする課題)
しかし、このような力覚センサーはダイアフラム12の
厚さが0.2〜0.5++n程度であるが、取付穴8を
設ける必要から外周部11aの厚さが厚くならざるを得
す、センサーとしては重く、しかもダイアフラム12の
加工が難しいという問題がある。
厚さが0.2〜0.5++n程度であるが、取付穴8を
設ける必要から外周部11aの厚さが厚くならざるを得
す、センサーとしては重く、しかもダイアフラム12の
加工が難しいという問題がある。
本発明は上述の問題を解決して、軽量で、しかもダイア
フラムの形成が容易で、かつ量産性が良く、安価な三次
元力覚センサーを提供することを課題とする。
フラムの形成が容易で、かつ量産性が良く、安価な三次
元力覚センサーを提供することを課題とする。
(課題を達成するための手段)
上述の課題を達成するために、拡散歪ゲージを形成した
シリコン単結晶基板を起歪体11上に接合してなる力覚
センサー10の製造方法において、−体化して形成され
ているダイアフラム12及び検出アーム13を金型内に
インサートし、外周部11a及び取付穴8を合成樹脂で
一体成形して形成するものである。
シリコン単結晶基板を起歪体11上に接合してなる力覚
センサー10の製造方法において、−体化して形成され
ているダイアフラム12及び検出アーム13を金型内に
インサートし、外周部11a及び取付穴8を合成樹脂で
一体成形して形成するものである。
(実施例)
第1図は本発明の製造方法で製造した力覚センサーの一
実施例の断面図である。ダイアフラム12と検出アーム
13は金属で一体に作られ、表面に金メツキが施されて
いるが、ダイアフラム12と検出アーム13とは別に作
り、カシメ又は溶接等で一体化しても良い。
実施例の断面図である。ダイアフラム12と検出アーム
13は金属で一体に作られ、表面に金メツキが施されて
いるが、ダイアフラム12と検出アーム13とは別に作
り、カシメ又は溶接等で一体化しても良い。
次に上述の一体化したダイアフラム12及び検出アーム
13をインサートして射出成形等により上側外周部9a
及び下側外周部9bよりなる外周部9を合成樹脂で成形
する。この際、外周部9には同時に取付穴8が形成され
るように金型を作っておく。
13をインサートして射出成形等により上側外周部9a
及び下側外周部9bよりなる外周部9を合成樹脂で成形
する。この際、外周部9には同時に取付穴8が形成され
るように金型を作っておく。
又、金型を作る際にダイアフラム12の外周部分と合成
樹脂の外周部9との一体化を強固にするために金型片表
面にシボ面や溝加工、更には穴開は加工や凹凸絞り等の
加工を予め施しておく必要がある。
樹脂の外周部9との一体化を強固にするために金型片表
面にシボ面や溝加工、更には穴開は加工や凹凸絞り等の
加工を予め施しておく必要がある。
なお、図にはコンタクトピンの配設が示されていないが
、予めダイアフラム上にコンタクトピン挿入用の穴を加
工しておくか、フレキシブル・プリント・サーキット(
FPC) 、リードフレーム等による接続配線回路を上
記インサートと同時に一体で成形しておき、成形後にゲ
ージ抵抗14−1〜14−4とコンタクトピン、リード
フレーム又はFPCの接続端子間にリード線をグイポン
ド等で接続する。
、予めダイアフラム上にコンタクトピン挿入用の穴を加
工しておくか、フレキシブル・プリント・サーキット(
FPC) 、リードフレーム等による接続配線回路を上
記インサートと同時に一体で成形しておき、成形後にゲ
ージ抵抗14−1〜14−4とコンタクトピン、リード
フレーム又はFPCの接続端子間にリード線をグイポン
ド等で接続する。
第2図は本発明の他の実施例の断面図で、本実施例のも
のは上側外周部とキャップとを一体化したキャップ外周
部9cとしたものである。この場合、内部の空気の膨張
によりダイアフラム12に影響を与えないために空気穴
9dを穿設しておくことが好ましい。
のは上側外周部とキャップとを一体化したキャップ外周
部9cとしたものである。この場合、内部の空気の膨張
によりダイアフラム12に影響を与えないために空気穴
9dを穿設しておくことが好ましい。
(発明の効果)
上述のように合成樹脂の成形工法により製造した力覚セ
ンサーは、 1)軽量化が可能である。
ンサーは、 1)軽量化が可能である。
2)加工性が良く、量産が可能である。
3)ダイアフラムと検出アームよりなる起歪体が外部と
絶縁されることになり、外部からの検出値への影響がな
い。
絶縁されることになり、外部からの検出値への影響がな
い。
第1図は本発明の方法により製造した一実施例の力覚セ
ンサーの断面図、第2図は同じく他の実施例の断面図、
第3図は従来より知られた力覚センサーの断面図、第4
図はその斜視図、第5図はX軸層ブリッジ回路図、第6
図はY軸層ブリッジ回路図、第7図はZ軸周ブリッジ回
路図である。 8:取付穴、 10:力覚センサー、 11:起歪体、
12:ダイアフラム、 13:検出アーム。 箋10 箋23副
ンサーの断面図、第2図は同じく他の実施例の断面図、
第3図は従来より知られた力覚センサーの断面図、第4
図はその斜視図、第5図はX軸層ブリッジ回路図、第6
図はY軸層ブリッジ回路図、第7図はZ軸周ブリッジ回
路図である。 8:取付穴、 10:力覚センサー、 11:起歪体、
12:ダイアフラム、 13:検出アーム。 箋10 箋23副
Claims (1)
- 拡散歪ゲージを形成したシリコン単結晶基板を起歪体
上に接合してなる拡散型力覚センサーの製造方法におい
て、一体化して形成しているダイアフラム及び検出アー
ムを金型内にインサートし、外周部及び取付穴を合成樹
脂で一体成形して形成することを特徴とする三次元力覚
センサーの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2309577A JPH04181134A (ja) | 1990-11-14 | 1990-11-14 | 三次元力覚センサーの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2309577A JPH04181134A (ja) | 1990-11-14 | 1990-11-14 | 三次元力覚センサーの製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04181134A true JPH04181134A (ja) | 1992-06-29 |
Family
ID=17994707
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2309577A Pending JPH04181134A (ja) | 1990-11-14 | 1990-11-14 | 三次元力覚センサーの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04181134A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2023038644A (ja) * | 2021-09-07 | 2023-03-17 | 株式会社共和電業 | 変換器用の蓋、変換器 |
-
1990
- 1990-11-14 JP JP2309577A patent/JPH04181134A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2023038644A (ja) * | 2021-09-07 | 2023-03-17 | 株式会社共和電業 | 変換器用の蓋、変換器 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5604363A (en) | Semiconductor pressure sensor with package | |
JP2008039760A (ja) | 圧力センサ | |
JPH04181134A (ja) | 三次元力覚センサーの製造方法 | |
JPH0572227A (ja) | 加速度検出器 | |
JPH10226290A (ja) | 車両にセンサーを支持するための方法及び装置 | |
JPH0850142A (ja) | 半導体加速度センサ及びその製造方法 | |
JP2587646Y2 (ja) | 3次元半導体力覚センサー | |
JP2514974Y2 (ja) | 半導体3軸力覚センサーの起歪体構造 | |
JP4203898B2 (ja) | 磁気式エンコーダとその製造方法 | |
JP2960510B2 (ja) | 半導体3軸力覚センサーの起歪体構造 | |
JPH02218171A (ja) | 半導体圧力センサ | |
JPS63111677A (ja) | 力検出装置 | |
JPH04169856A (ja) | 半導体加速度センサ | |
JPH0734356Y2 (ja) | 表面実装型圧力センサー | |
JPH0830716B2 (ja) | 半導体加速度検出装置 | |
JPH04339228A (ja) | 三次元力覚センサーの製造方法 | |
JP2771923B2 (ja) | 半導体圧力センサ | |
JP2010071817A (ja) | 半導体センサ内蔵パッケージ | |
JPH067031U (ja) | 三次元力覚センサー | |
JPH10185724A (ja) | 半導体圧力センサ | |
JP2968329B2 (ja) | 半導体圧力センサー | |
JPH04181133A (ja) | 三次元力覚センサーの起歪体構造 | |
JPH01253625A (ja) | 力覚センサの信号伝達体 | |
JPH09196966A (ja) | 半導体加速度センサ | |
JPH0727785A (ja) | 加速度センサー |