JPH051408B2 - - Google Patents
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- JPH051408B2 JPH051408B2 JP58070484A JP7048483A JPH051408B2 JP H051408 B2 JPH051408 B2 JP H051408B2 JP 58070484 A JP58070484 A JP 58070484A JP 7048483 A JP7048483 A JP 7048483A JP H051408 B2 JPH051408 B2 JP H051408B2
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- G—PHYSICS
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- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/005—Measuring force or stress, in general by electrical means and not provided for in G01L1/06 - G01L1/22
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明はシリコン集積回路技術を用いて製造さ
れる半導体装置に関するものであり、更に詳しく
は、シリコンダイアフラム型センサを用いた力の
方向検出装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a semiconductor device manufactured using silicon integrated circuit technology, and more particularly to a force direction detection device using a silicon diaphragm type sensor.
計測分野においては、古くから所謂ロードセル
と称せられでる荷重測定器が多用されてきた。か
かるロードセルは、通常、外界から与えられる荷
重を機械系の歪に変換する機構部と、該機構部に
設けられた歪・電気信号変換素子と、該変換素子
から得られる電気信号を処理する回路部とから構
成されている。当該機構部は金属製のカンチレバ
ーや円形ダイアフラムにより構成されている。該
変換素子は歪ゲージと称される金属蒸着膜の形状
変化に伴なう抵抗値変化を利用する素子が広範に
用いられてきた。最近になつて、歪・抵抗値変化
係数(所謂ゲージ率)が大きい半導体のピエゾ抵
抗効果を用いた半導体歪ゲージも一部用いられる
ようになつている。当該回路部はブリツジ回路が
広く用いられており、無荷重時の出力信号値の設
定、温度補償等が成される。当該ロードセルにお
いて、測定荷重範囲を変更するには、該機構部の
剛性を変更すれば良い。かかる変更は、カンチレ
バーの断面積、ダイアフラム膜厚等の手段により
容易に成される。しかしながら、従来のロードセ
ルにおいては、力の方向、即ち、どの方向から当
該ロードセルに力が印加しているかは検出できな
かつた。 In the field of measurement, load measuring devices called so-called load cells have been widely used for a long time. Such a load cell usually includes a mechanical part that converts a load applied from the outside world into mechanical strain, a strain/electrical signal conversion element provided in the mechanical part, and a circuit that processes the electrical signal obtained from the conversion element. It consists of two parts. The mechanism section is composed of a metal cantilever and a circular diaphragm. As the conversion element, an element called a strain gauge that utilizes a change in resistance value due to a change in shape of a deposited metal film has been widely used. Recently, semiconductor strain gauges that use the piezoresistance effect of semiconductors that have a large strain/resistance value change coefficient (so-called gauge factor) have also come into use. Bridge circuits are widely used in this circuit section, and settings of output signal values under no load, temperature compensation, etc. are performed. In order to change the measurement load range in the load cell, it is sufficient to change the rigidity of the mechanism. Such changes can be easily made by changing the cross-sectional area of the cantilever, the thickness of the diaphragm, and the like. However, in conventional load cells, it has not been possible to detect the direction of the force, that is, from which direction the force is being applied to the load cell.
一方、フアクトリーオートメーシヨンが脚光を
浴びている今日では、知能ロボツトの実用化が期
待されている。知能ロボツトは外界情報を取り入
れ、自律的に作動を決定できる機能を有している
特徴がある。当該外部情報には、視覚、触覚等が
あり、特に後者は対象物の把握時において重要と
なる。該触覚には種々存在するとされているが、
力覚は対象物体から把持部、例えば、ロボツトハ
ンドへ与えられる力の感覚として定義されてい
る。即ち、当該力の大きさのみならず、力の方向
も重要な要素となつている。従来では力の方向検
出器として簡便なセンサが無く、該ハンドの複数
個所に所望の方向の力成分を検出するストレンゲ
ージを貼りつけ、当該ストレンゲージ出力を演算
することにより力の方向を判定していた。かかる
従来例では、複数のストレンゲージの出力線の数
が増え、また、演算処理の負担増という欠点があ
つた。 On the other hand, with factory automation now in the spotlight, there are high hopes for the practical application of intelligent robots. Intelligent robots are characterized by the ability to take in information from the outside world and autonomously decide on operations. The external information includes visual sense, tactile sense, etc., and the latter is particularly important when grasping an object. It is said that there are various types of tactile sense, but
Force sensation is defined as the sensation of force exerted from a target object to a grasping unit, such as a robot hand. That is, not only the magnitude of the force but also the direction of the force are important factors. Conventionally, there is no simple sensor as a force direction detector, and the direction of force is determined by attaching strain gauges that detect force components in desired directions to multiple locations on the hand and calculating the output of the strain gauges. was. This conventional example has disadvantages in that the number of output lines of the plurality of strain gauges increases and the burden of calculation processing increases.
本発明は、かかる従来の欠点を回避するために
なされたものであり、単一素子において、外部か
ら当該素子へ印加される力の方向を検出できる素
子を提供するものである。 The present invention has been made in order to avoid such conventional drawbacks, and provides an element capable of detecting the direction of a force applied to the element from the outside using a single element.
本発明によれば、薄肉のダイアフラムと、該ダ
イアフラムの周辺部を固定する支持体と、この支
持体上に設けられダイアフラムを覆うキヤツプ
と、このキヤツプに回転中心を有し先端が該ダイ
アフラムと接触するように設定され、一部がキヤ
ツプ外へ出ており、この部分で外部からの力を受
けこの力の方向を該ダイアフラムに伝達するピン
と、このピンの両側に配置され、ピンが並進運動
に近似できる小さい角度で回転したとき該ダイア
フラムに誘起される左右非対称の歪あるいは応力
を平衡からのずれとして電気信号に変換する手段
と、を有することを特徴とする力の方向検出器が
得られる。 According to the present invention, there is provided a thin-walled diaphragm, a support for fixing the periphery of the diaphragm, a cap provided on the support and covering the diaphragm, and a center of rotation of the cap and a tip that contacts the diaphragm. There is a pin, a part of which protrudes outside the cap, which receives an external force and transmits the direction of this force to the diaphragm, and a pin which is placed on both sides of this pin and which causes the pin to move in translation. A force direction detector is obtained, comprising means for converting asymmetrical strain or stress induced in the diaphragm into an electrical signal as a deviation from equilibrium when the diaphragm is rotated by a small angle that can be approximated.
次に、図面を用いて詳細に本発明を説明する。 Next, the present invention will be explained in detail using the drawings.
第1図は従来のシリコンダイアフラム型圧力変
換器を説明する図であり、当該変換器の構造断面
図が示されている。同図において、1はシリコン
ダイで、中央部に薄肉のダイアフラム2が超音波
加工、放電加工、異方性エツチング等の周知の手
法により形成されている。当該ダイの一主面に
は、該ダイアフラム領域を一部含むように、複数
の拡散層3が周知の拡散工程により埋設されてい
る。当該拡散層の導電型は、ダイと導電型を異に
するように選択され、3と1間とにPN接合を形
成するように成されている。当該拡散層3には、
該主面を被う酸化膜等の絶縁膜4の一部が除去さ
れた領域を介して、金属、多結晶シリコン等の配
線5が電気的に接続されている。ダイ1は接着層
6により、パツケージ7に固着されている。7の
材質は通常の集積回路パツケージと同一であつて
も良く、また、ダイと類似の熱膨張係数を有する
材質であつても良い。また、接着層6は、低融点
ガラス等の無機質、有機接着剤であつても良く、
さらに、ガラス層を介したアノーデイツクボンデ
イングを利用した構造であつても良い。周知のこ
とではあるが、接着層とパツケージとは、熱歪や
残留応力を考慮して選択されるべきである。さら
に、パツケージ7の一部には貫通穴が設けられ、
第1の圧力導入パイプ8が7に固着されている。
9はパツケージ7の周辺部で気密封止されたキヤ
ツプであり、一部が第2の圧力導入パイプ10を
形成している。また、パツケージ7の一部には、
気密封止された複数の導電性端子11が設けられ
ており、前述した金属配線5と金属細線12で接
続されている。第1図の構成において、第1およ
び第2の圧力導入パイプを介して流体圧力が印加
される。例えば、単一の流体圧力を計測したい時
には、第2の導入パイプへ当該圧力を導びき、第
1の導入パイプは大気圧に開放されている。当該
流体圧力が大気圧と比較して、高い時にはダイア
フラム2は図中上方へ、一方、低い時には図中下
方へ撓むことになる。かかる撓みはダイアフラム
の機械的歪となり、歪に対応した応力が該ダイア
フラム部に発生する。ピエゾ抵抗効果は、シリコ
ン等の半導体材料に応力を誘起させた時、応力に
比例した抵抗値変化が発生する現象であり、当該
分野の技術者には周知である。前記したダイアフ
ラム部応力により、拡散抵抗3の値が変化するの
で、当該抵抗をクオーターブリツジ、ハーフブリ
ツジ、フルブリツジのいずれかに接続すれば、電
圧出力信号が得られる。前記撓みが少量であるな
らば、圧力と歪、歪と応力、応力と抵抗変化、抵
抗変化と電圧出力との関係は全て直線関係となる
ので、圧力に比例した出力信号が得られることに
なる。かかる動作原理により流体圧の検出が達成
される。しかるに、前述した如く、流体圧は単位
面積当りの力、即ち、Kg/cm2の単位であり、当該
ダイアフラムの第1の主面に分布荷重として印加
される。一方、ロボツトハンドの触覚としては、
力(即ち、Kgの単位)の検出が必要になり、第1
図に示した圧力変換器は適用不可能である。 FIG. 1 is a diagram illustrating a conventional silicon diaphragm pressure transducer, and shows a structural cross-sectional view of the transducer. In the figure, reference numeral 1 denotes a silicon die, and a thin diaphragm 2 is formed in the center by a well-known method such as ultrasonic machining, electrical discharge machining, anisotropic etching, or the like. A plurality of diffusion layers 3 are buried in one main surface of the die by a well-known diffusion process so as to partially include the diaphragm region. The conductivity type of the diffusion layer is selected to be different from that of the die, and is configured to form a PN junction between 3 and 1 . In the diffusion layer 3,
A wiring 5 made of metal, polycrystalline silicon, etc. is electrically connected through a region where a portion of the insulating film 4 such as an oxide film covering the main surface is removed. The die 1 is fixed to the package 7 by an adhesive layer 6. The material of 7 may be the same as that of a typical integrated circuit package, or may be of a material having a coefficient of thermal expansion similar to that of the die. Further, the adhesive layer 6 may be an inorganic or organic adhesive such as low melting point glass,
Furthermore, a structure using anodic bonding via a glass layer may be used. As is well known, adhesive layers and packages should be selected with consideration to thermal strain and residual stress. Furthermore, a through hole is provided in a part of the package cage 7,
A first pressure introduction pipe 8 is fixed to 7.
A cap 9 is hermetically sealed around the package 7, and a portion thereof forms a second pressure introduction pipe 10. In addition, some parts of package 7 include
A plurality of hermetically sealed conductive terminals 11 are provided, and are connected to the metal wiring 5 described above with thin metal wires 12. In the configuration of FIG. 1, fluid pressure is applied via first and second pressure introduction pipes. For example, when it is desired to measure the pressure of a single fluid, the pressure is led to the second introduction pipe, and the first introduction pipe is open to atmospheric pressure. When the fluid pressure is higher than atmospheric pressure, the diaphragm 2 bends upward in the figure, while when it is low, it bends downward in the figure. Such deflection results in mechanical strain of the diaphragm, and stress corresponding to the strain is generated in the diaphragm portion. The piezoresistance effect is a phenomenon in which when stress is induced in a semiconductor material such as silicon, a resistance value change proportional to the stress occurs, and is well known to those skilled in the art. Since the value of the diffused resistor 3 changes due to the stress in the diaphragm portion described above, a voltage output signal can be obtained by connecting the resistor to either a quarter bridge, a half bridge, or a full bridge. If the deflection is a small amount, the relationships between pressure and strain, strain and stress, stress and resistance change, and resistance change and voltage output are all linear, so an output signal proportional to pressure can be obtained. . This operating principle achieves fluid pressure detection. However, as mentioned above, fluid pressure is a force per unit area, ie, in units of Kg/cm 2 , and is applied as a distributed load to the first major surface of the diaphragm. On the other hand, the tactile sense of the robot hand is
Detection of force (i.e. in Kg) is required and the first
The pressure transducer shown in the figure is not applicable.
第2図は本発明の一実施例を示す図であり、第
1図と同一番号は同一構成要素を示している。同
図において、20はダイアフラム2の周辺部を固
定する支持体として作用しており、ダイアフラム
が所謂ビルトイン周辺(Build−in Edge)の支
持条件を満たして変形するようになされている。
21は同図面上での下方端がダイアフラム2の一
部に接触しているピンであり、該ピンの同図面上
での上方端はキヤツプ29(周辺部は7に固着さ
れている)を貫通して上部に突出しており、横方
向の力、例えば28に示す力が外部より印加でき
るようになつている。21が29を貫通する部分
は、例えばボールジヨイントの構造22をしてお
り、21が28により、22を中心として回転で
きるようになつている。勿論のことではあるが、
キヤツプ29の22に対応する部分はボールジヨ
イント軸受の形状に加工されている。かかる構造
によれば、28に例示した外部からの力の印加方
向に応じて、ピン21の前記ダイアフラム2への
接触点は同図上左方向へ変化することになる。 FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of the present invention, and the same numbers as in FIG. 1 indicate the same components. In the figure, reference numeral 20 acts as a support for fixing the peripheral portion of the diaphragm 2, and the diaphragm is configured to deform while satisfying the support conditions of a so-called built-in edge.
21 is a pin whose lower end in the same drawing is in contact with a part of the diaphragm 2, and the upper end of this pin in the same drawing penetrates the cap 29 (the peripheral part is fixed to 7). It protrudes from the top so that a lateral force, for example the force shown at 28, can be applied from the outside. The portion where 21 passes through 29 has, for example, a ball joint structure 22, and 21 can be rotated about 22 by 28. Of course, but
A portion of the cap 29 corresponding to 22 is machined into the shape of a ball joint bearing. According to this structure, the point of contact of the pin 21 with the diaphragm 2 changes to the left in the figure, depending on the direction of application of the external force illustrated in 28.
ポールジヨイント22の下側のピン21の長さ
を、ピン21が触れる前のポールジヨイント22
とダイアフラム2の間の距離より長く設定する。
するとピン21は第3図に示すダイアフラム2の
中心部A点に接触しダイアフラム2を下方へ一定
の力で押し下げる。この状態に、第2図に示すよ
うに横方向の力28がピンに働くと、ピン21は
ジヨイント22を中心にして回転する。この回転
角が小さいすなわち変位が小さいときには、ピン
21をダイアフラム2に接触させておくことがで
きる。ダイアフラム2を押すピン21の軸方向に
沿つた力は、ダイアフラム2に垂直な成分を平行
な成分の2つに分解することができるが、回転角
が小さいために、この平行な成分が小さく、回転
後にピン21がダイアフラム2を垂直に押す力は
回転前とほぼ同じ大きさであると考えられる。し
かし、ピン21がダイアフラム2と接触する位置
はこの回転により変化している。すなわち、ピン
21がダイアフラム2を押す力が同じで、位置が
横方にずれたという意味で、第3図に示すような
並進運動の近似が成り立つ。第3図において、2
の中心、即ちA点に21が接触して、2を下方へ
一定の力で押し下げている時の、2の上面に作用
する応力分布が第4図の40の曲線で示されてい
る。同図の横軸は2の上面上の位置座標であり、
縦軸は当該応力であり、圧縮力が正方向として示
されている。点Aは2の中心であるので、応力曲
線40は左右対称の特性となる。一方、21が横
方向に並進運動して、第3図のB点に接触して、
2を下方へ前記一定の力で押し下げている時の、
2の上面に作用する応力分布が第4図の41の曲
線で示されている。40と異なり、左右非対称の
特性となつていることが明らかである。前述した
如く、半導体におけるピエゾ抵抗効果はピエゾ抵
抗係数と応力の積で記述され、第2図のダイアフ
ラム端部に設けられた拡散抵抗3の抵抗値変化は
第4図に示した応力に比例した値となる。即ち、
21がA点を接触している場合には、第2図の3
の抵抗値変化は等しくなる。一方、B点に21が
接触している場合には、3の抵抗値変化は異な
る。かかる抵抗値変化の差異は、21の2上での
接触点の位置と対応しているので、当該抵抗値変
化を検出するならば、2上で当該接触点の位置を
知ることが可能となる。即ち、第2図での28の
方向、換言するならば、外部から印加された力の
方向を求めることが可能となり、力の方向検出器
が実現されたことになる。なお、21の下部接触
部の形状は重要な問題とはならないが、2の表面
を損傷しないような形状、例えば、球状とするこ
とが好ましい。また、21の材質も金属、プラス
チツク、テフロン等広範囲に利用できる。 The length of the pin 21 on the lower side of the pole joint 22 is the length of the pole joint 22 before the pin 21 touches it.
and diaphragm 2.
Then, the pin 21 comes into contact with a point A in the center of the diaphragm 2 shown in FIG. 3 and pushes the diaphragm 2 downward with a constant force. In this state, when a lateral force 28 is applied to the pin as shown in FIG. 2, the pin 21 rotates about the joint 22. When this rotation angle is small, that is, when the displacement is small, the pin 21 can be kept in contact with the diaphragm 2. The force along the axis of the pin 21 that pushes the diaphragm 2 can be decomposed into two components, a component perpendicular to the diaphragm 2 and a component parallel to it, but since the rotation angle is small, this parallel component is small. It is considered that the force by which the pin 21 vertically pushes the diaphragm 2 after rotation is approximately the same magnitude as before rotation. However, the position where the pin 21 contacts the diaphragm 2 changes due to this rotation. That is, in the sense that the force with which the pin 21 pushes the diaphragm 2 is the same, but the position is shifted laterally, an approximation of the translational motion as shown in FIG. 3 holds true. In Figure 3, 2
The stress distribution acting on the upper surface of 2 when 21 is in contact with the center of , that is, point A, and is pushing down 2 with a constant force is shown by the curve 40 in FIG. The horizontal axis of the figure is the position coordinate on the top surface of 2,
The vertical axis is the stress, with compressive force shown as the positive direction. Since point A is the center of 2, the stress curve 40 has symmetrical characteristics. On the other hand, 21 moves laterally in translation and comes into contact with point B in Fig. 3,
2 is pushed down with the constant force,
The stress distribution acting on the top surface of 2 is shown by the curve 41 in FIG. It is clear that, unlike 40, it has asymmetrical characteristics. As mentioned above, the piezoresistance effect in semiconductors is described by the product of the piezoresistance coefficient and stress, and the change in resistance value of the diffused resistor 3 provided at the end of the diaphragm in Fig. 2 is proportional to the stress shown in Fig. 4. value. That is,
21 is in contact with point A, 3 in Figure 2
The resistance value changes of will be equal. On the other hand, when 21 is in contact with point B, the resistance value change of 3 is different. This difference in resistance value change corresponds to the position of the contact point on 2 of 21, so if the resistance value change is detected, it is possible to know the position of the contact point on 2. . That is, the direction 28 in FIG. 2, in other words, the direction of the force applied from the outside can be determined, and a force direction detector has been realized. Although the shape of the lower contact portion 21 is not an important issue, it is preferable that the shape does not damage the surface of 2, for example, a spherical shape. Furthermore, a wide range of materials can be used for the material 21, such as metal, plastic, and Teflon.
第5図は本発明の他の一実施例を示す図であ
り、21,22,29が一体成型されている場合
が示されている。なお、同図では、第2図の主要
部分のみが示されているにすぎず、他の構成は第
2図と同一にできることは明らかである。本実施
例では、21の回転運動は、29の一部に設けら
れた薄肉部50の機械的剛性により達成されてい
る。かかる構成においては、28で示された外部
からの印加力の一部は50の変形に費やされ、残
りの一部が21の回転運動に寄与することにな
る。即ち、当該印加力の力学的減衰器が50によ
り実現されることになるので、該印加力が大きい
場合にも21の2上での接触点位置の変化量を小
さく設定することが可能となる。該減衰器ででの
減衰率は50の形状、即ち、50の厚さ、横方向
の寸法、あるいは29より上部へ突き出た21の
長さ、28の印加される位置を変化させることに
より、変更可能であり、所望の減衰率を実現する
ことが可能である。 FIG. 5 is a diagram showing another embodiment of the present invention, and shows a case where 21, 22, and 29 are integrally molded. Note that this figure only shows the main parts of FIG. 2, and it is clear that the other configurations can be the same as those of FIG. 2. In this embodiment, the rotational movement of 21 is achieved by the mechanical rigidity of a thin wall portion 50 provided in a portion of 29. In such a configuration, a portion of the externally applied force indicated by 28 will be spent on the deformation of 50, and the remaining portion will contribute to the rotational movement of 21. In other words, since the mechanical attenuator of the applied force is realized by 50, it is possible to set the amount of change in the contact point position on 2 of 21 small even when the applied force is large. . The attenuation factor in the attenuator can be changed by changing the shape of 50, that is, the thickness of 50, the lateral dimension, or the length of 21 that protrudes above 29, or the position at which 28 is applied. It is possible to achieve the desired attenuation rate.
第6図は本発明の他の実施例を示す図である。
同図において、第2図と同一番号は同一構成要素
を示している。同図において、60は金属薄膜等
で構成されたダイアフラム、61は60の周辺部
を固定する金属等で構成された支持体、62は6
0内に誘起された歪や応力を電気信号、抵抗値変
化に変換する変換器、例えば、金属薄膜や半導体
から成るストレンゲージであり、60の下面ある
いは上面に接着剤あるいは共晶等により強固に固
定されている。63は60あるいは61に固定さ
れているキヤツプである。本実施例では、ダイア
フラム60の構成物質を半導体以外にし、電気信
号への変換手段を60の面上に配置したことに特
徴があり、動作は前述した動作と同様であるので
説明を省略する。なお、本実施例と同様な構成法
で、62を圧電素子としたもの、あるいは、60
を圧電物質とし、62を該圧電物質からの圧電気
検出手段、例えば、金属電極としたものは、当業
者によつて容易に類推されるものであり、本発明
に含まれるものである。 FIG. 6 is a diagram showing another embodiment of the present invention.
In this figure, the same numbers as in FIG. 2 indicate the same components. In the figure, 60 is a diaphragm made of a metal thin film, etc., 61 is a support made of metal etc. that fixes the peripheral part of 60, and 62 is 6
A transducer that converts the strain and stress induced in the 60 into electrical signals and changes in resistance, such as a strain gauge made of a thin metal film or semiconductor. Fixed. 63 is a cap fixed to 60 or 61. The present embodiment is characterized in that the constituent material of the diaphragm 60 is other than a semiconductor, and the means for converting into an electric signal is arranged on the surface of the diaphragm 60, and the operation is the same as that described above, so a description thereof will be omitted. It should be noted that using the same construction method as in this embodiment, 62 may be a piezoelectric element, or 60
A piezoelectric material is used as a piezoelectric material, and a piezoelectric detection means 62 from the piezoelectric material, for example, a metal electrode, is easily deduced by those skilled in the art and is included in the present invention.
以上、本発明について詳細な説明を行つた。本
発明では説明の便宜上、図面は全て断面図で示
し、さらに、力の方向は一次元のみに限定されて
いる。しかるに、力の二次元的な方向を検出する
ことは、本発明の説明より明らかである。即ち、
ダイアフラムは二次元的な広がりを有しているの
で、ピン21の接触点を当該ダイアフラム上で二
次元的に移動せしめることは可能であり、該ダイ
アフラムに誘起された歪あるいは応力を電気信号
に変換する手段を該ダイアフラム上に複数個配置
せしめ、該手段からの複数の当該信号を処理すれ
ば、前記接触点の位置、あるいは、前記外部から
印加される力の二次元的な方向を求めることは可
能となり、実用性がより一層高くなることは明ら
かである。また、実施例に挙げた各部の構造は単
に例示されたに過ぎず、本発明の趣旨を変えるこ
となく、各種の構造を用いることができる。 The present invention has been described in detail above. In the present invention, for convenience of explanation, all drawings are shown in cross-sectional views, and the direction of force is limited to one dimension only. However, detecting the two-dimensional direction of force is clear from the description of the invention. That is,
Since the diaphragm has a two-dimensional extent, it is possible to move the contact point of the pin 21 two-dimensionally on the diaphragm, and convert the strain or stress induced in the diaphragm into an electrical signal. By disposing a plurality of means on the diaphragm and processing a plurality of signals from the means, it is possible to determine the position of the contact point or the two-dimensional direction of the force applied from the outside. It is clear that this will become possible and the practicality will be even higher. Furthermore, the structures of the respective parts mentioned in the examples are merely exemplified, and various structures can be used without changing the spirit of the present invention.
第1図は従来のシリコンダイアフラム型圧力変
換器を説明する図である。第2図は本発明の実施
例を説明する図であり、第3図は第2図での可動
部分のみを示す図、第4図は当該ダイアフラム上
での応力分布を示す図である。第5図は本発明の
他の実施例を説明する図であり、第2図に対応し
た主要部分のみが示されている。第6図は本発明
の他の実施例を説明する図である。
図において、1…シリコンダイ、2,60…ダ
イアフラム、3…拡散層、4…絶縁膜、5…配
線、6…接着層、7…パツケージ、8,10…圧
力導入パイプ、9,29,63…キヤツプ、11
…端子、12…金属細線、21…ピン、22…ボ
ールジヨイント構造、28…力、40,41…応
力分布、50…薄肉部、61…支持体、62…変
換器、である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a conventional silicon diaphragm type pressure transducer. FIG. 2 is a diagram for explaining an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a diagram showing only the movable parts in FIG. 2, and FIG. 4 is a diagram showing the stress distribution on the diaphragm. FIG. 5 is a diagram for explaining another embodiment of the present invention, and only the main parts corresponding to FIG. 2 are shown. FIG. 6 is a diagram illustrating another embodiment of the present invention. In the figure, 1 ...Silicon die, 2, 60...Diaphragm, 3...Diffusion layer, 4...Insulating film, 5...Wiring, 6...Adhesive layer, 7...Package, 8, 10...Pressure introduction pipe, 9, 29, 63 ...cap, 11
Terminal, 12 Thin metal wire, 21 Pin, 22 Ball joint structure, 28 Force, 40, 41 Stress distribution, 50 Thin wall portion, 61 Support, 62 Transducer.
Claims (1)
辺部を固定する支持体と、この支持体上に設けら
れダイアフラムを覆うキヤツプと、このキヤツプ
に回転中心を有し先端が該ダイアフラムと接触す
るように設定され、一部がキヤツプ外へ出てお
り、この部分で外部からの力を受けこの力の方向
を該ダイアフラムに伝達するピンと、このピンの
両側に配置され、ピンが並進運動に近似できる小
さい角度で回転したとき該ダイアフラムに誘起さ
れる左右非対称の歪あるいは応力を平衡からのず
れとして電気信号に変換する手段と、を有するこ
とを特徴とする力の方向検出器。1. A thin diaphragm, a support that fixes the periphery of the diaphragm, a cap that is provided on the support and covers the diaphragm, and a cap that has a center of rotation and whose tip is set in contact with the diaphragm. , a pin whose part protrudes outside the cap and which receives an external force and transmits the direction of this force to the diaphragm; A force direction detector comprising means for converting asymmetric strain or stress induced in the diaphragm when it rotates into an electrical signal as a deviation from equilibrium.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58070484A JPS59195135A (en) | 1983-04-21 | 1983-04-21 | Force direction detector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58070484A JPS59195135A (en) | 1983-04-21 | 1983-04-21 | Force direction detector |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59195135A JPS59195135A (en) | 1984-11-06 |
JPH051408B2 true JPH051408B2 (en) | 1993-01-08 |
Family
ID=13432837
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58070484A Granted JPS59195135A (en) | 1983-04-21 | 1983-04-21 | Force direction detector |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS59195135A (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3479064B1 (en) * | 2002-04-12 | 2003-12-15 | 北陸電気工業株式会社 | Semiconductor force sensor |
JP7298092B2 (en) * | 2019-01-30 | 2023-06-27 | ミネベアミツミ株式会社 | sensor device |
-
1983
- 1983-04-21 JP JP58070484A patent/JPS59195135A/en active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS59195135A (en) | 1984-11-06 |
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