JPH06132543A - 力変換素子 - Google Patents
力変換素子Info
- Publication number
- JPH06132543A JPH06132543A JP28169292A JP28169292A JPH06132543A JP H06132543 A JPH06132543 A JP H06132543A JP 28169292 A JP28169292 A JP 28169292A JP 28169292 A JP28169292 A JP 28169292A JP H06132543 A JPH06132543 A JP H06132543A
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- JP
- Japan
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- receiving rod
- pressure
- single crystal
- semiconductor single
- chipping
- Prior art date
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 加工が容易でカケやチッピングの発生が少な
く、自動ハンドリングや半導体単結晶との位置合わせも
容易な力変換素子を提供する。 【構成】 ピエゾ抵抗層の形成された半導体単結晶１の
抵抗層に直接接合される受圧ロッド２を、円形又は楕円
形の断面形状を持つものとする。またその先端部５を凸
状の曲面とすることが好ましい。 【効果】 コーナー部がないのでカケが発生しにくく、
ワイヤボンディングのためのスペースも確保し易い。
く、自動ハンドリングや半導体単結晶との位置合わせも
容易な力変換素子を提供する。 【構成】 ピエゾ抵抗層の形成された半導体単結晶１の
抵抗層に直接接合される受圧ロッド２を、円形又は楕円
形の断面形状を持つものとする。またその先端部５を凸
状の曲面とすることが好ましい。 【効果】 コーナー部がないのでカケが発生しにくく、
ワイヤボンディングのためのスペースも確保し易い。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体圧力変換器等に
使用される力変換素子の改良に関するものである。
使用される力変換素子の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関のシリンダ内の圧力測定等に使
用される力変換素子としては、例えば特開平2-36574 号
公報等に示されるように、シリコン単結晶を使用したも
のが知られている。図３はその構造を示すもので、１は
ピエゾ抵抗層の形成されたシリコン等の半導体単結晶、
２はこのピエゾ抵抗層に直接接合された受圧ロッド、３
は半導体単結晶１が圧力を受けることによって生ずるピ
エゾ抵抗値の変化を電気信号として検出する電極、４は
支持基台である。
用される力変換素子としては、例えば特開平2-36574 号
公報等に示されるように、シリコン単結晶を使用したも
のが知られている。図３はその構造を示すもので、１は
ピエゾ抵抗層の形成されたシリコン等の半導体単結晶、
２はこのピエゾ抵抗層に直接接合された受圧ロッド、３
は半導体単結晶１が圧力を受けることによって生ずるピ
エゾ抵抗値の変化を電気信号として検出する電極、４は
支持基台である。
【０００３】ところが、従来の力変換素子の受圧ロッド
２は全て断面が正方形の角柱状であり、図４に示すよう
に結晶化ガラス等の素材をダイヤモンドブレードを用い
てクロス状に溝加工する方法で製作されていた。このた
めに加工コストが高いこと、角柱のコーナー部にカケや
チッピングが発生し易く強度の低下を招き易いこと、従
って検査に手数を要すること、受圧ロッド２と半導体単
結晶１との接合時の位置合わせが難しいこと、ワイヤボ
ンディングの際のコーナー部のスペースを確保する必要
があること、自動ハンドリングが容易ではないこと等の
多くの問題を残していた。
２は全て断面が正方形の角柱状であり、図４に示すよう
に結晶化ガラス等の素材をダイヤモンドブレードを用い
てクロス状に溝加工する方法で製作されていた。このた
めに加工コストが高いこと、角柱のコーナー部にカケや
チッピングが発生し易く強度の低下を招き易いこと、従
って検査に手数を要すること、受圧ロッド２と半導体単
結晶１との接合時の位置合わせが難しいこと、ワイヤボ
ンディングの際のコーナー部のスペースを確保する必要
があること、自動ハンドリングが容易ではないこと等の
多くの問題を残していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記した従来
の問題点を解決して、加工が容易でカケやチッピングの
発生が少なく、受圧ロッドの自動ハンドリングや半導体
単結晶との位置合わせも容易な力変換素子を提供するた
めに完成されたものである。
の問題点を解決して、加工が容易でカケやチッピングの
発生が少なく、受圧ロッドの自動ハンドリングや半導体
単結晶との位置合わせも容易な力変換素子を提供するた
めに完成されたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めになされた本発明は、ピエゾ抵抗層の形成された半導
体単結晶とその抵抗層に直接接合された受圧ロッドとか
らなる力変換素子において、その受圧ロッドを円形又は
楕円形の断面形状を持つものとしたことを特徴とする力
変換素子を要旨とするものである。
めになされた本発明は、ピエゾ抵抗層の形成された半導
体単結晶とその抵抗層に直接接合された受圧ロッドとか
らなる力変換素子において、その受圧ロッドを円形又は
楕円形の断面形状を持つものとしたことを特徴とする力
変換素子を要旨とするものである。
【０００６】
【作用】本発明では受圧ロッドを断面が円形又は楕円形
のものとしたので、従来のようなコーナー部のカケが発
生することがなく、また受圧ロッドの自動ハンドリング
や半導体単結晶との位置合わせも容易である。更に受圧
ロッドのコーナー部が突出していないので、半導体単結
晶へのワイヤボンディングの際にヘッドが衝突してカケ
を発生させるおそれもない。
のものとしたので、従来のようなコーナー部のカケが発
生することがなく、また受圧ロッドの自動ハンドリング
や半導体単結晶との位置合わせも容易である。更に受圧
ロッドのコーナー部が突出していないので、半導体単結
晶へのワイヤボンディングの際にヘッドが衝突してカケ
を発生させるおそれもない。
【０００７】
【実施例】以下に本発明を図示の実施例によって更に詳
細に説明する。 実施例１ 図１は本発明の実施例を示す斜視図であり、１はピエゾ
抵抗層の形成されたシリコンからなる半導体単結晶、２
はその上面に接合された断面が円形の受圧ロッド、３は
電極、４は支持基台である。この受圧ロッド２は結晶化
ガラスからなるもので、その先端部５を凸状の曲面とし
てある。この先端部５の凸状の曲面は、受圧ロッド２の
応力集中を防止できるうえ、ダイヤフラムから受ける力
を均等に半導体単結晶１に伝達することができる。
細に説明する。 実施例１ 図１は本発明の実施例を示す斜視図であり、１はピエゾ
抵抗層の形成されたシリコンからなる半導体単結晶、２
はその上面に接合された断面が円形の受圧ロッド、３は
電極、４は支持基台である。この受圧ロッド２は結晶化
ガラスからなるもので、その先端部５を凸状の曲面とし
てある。この先端部５の凸状の曲面は、受圧ロッド２の
応力集中を防止できるうえ、ダイヤフラムから受ける力
を均等に半導体単結晶１に伝達することができる。
【０００８】このような受圧ロッド２は、図４に示すよ
うにモールド６を用いたガラスのプレス成形法によって
同時に300 個が成形され、成形品を熱処理することによ
って線膨脹係数が28.0×10-7／℃、曲げ強度が3000kgf/
cm2 の特性を持つ結晶化ガラスを得た。これを鎖線部分
から切断して受圧ロッド２とし、ピエゾ抵抗層の形成さ
れた半導体単結晶１の表面に陽極接合法により１本ずつ
接合した。受圧ロッド２を接合した後の力変換素子を30
0 個検査した結果、受圧ロッド２のカケの発生率は、従
来は50μm 以下のものが20％、50〜100 μm のものが15
％であったが、実施例では50μm 以下のものが５％、50
〜100 μm のものが２％であった。このように本発明で
はカケの発生率が従来の1/5 まで減少した。
うにモールド６を用いたガラスのプレス成形法によって
同時に300 個が成形され、成形品を熱処理することによ
って線膨脹係数が28.0×10-7／℃、曲げ強度が3000kgf/
cm2 の特性を持つ結晶化ガラスを得た。これを鎖線部分
から切断して受圧ロッド２とし、ピエゾ抵抗層の形成さ
れた半導体単結晶１の表面に陽極接合法により１本ずつ
接合した。受圧ロッド２を接合した後の力変換素子を30
0 個検査した結果、受圧ロッド２のカケの発生率は、従
来は50μm 以下のものが20％、50〜100 μm のものが15
％であったが、実施例では50μm 以下のものが５％、50
〜100 μm のものが２％であった。このように本発明で
はカケの発生率が従来の1/5 まで減少した。
【０００９】実施例２ 実施例１と同様の方法で断面が楕円形の受圧ロッド２を
プレス成形したが、実施例２では線膨脹係数が32.0×10
-7／℃、曲げ強度が700kgf/cm2のガラスを使用し、半導
体単結晶１の表面に陽極接合した。ただし接合は50本を
同時に接合するマルチ接合法とした。ガラス状態の受圧
ロッド２は結晶化のための熱処理を必要としないので熱
処理の際の収縮がなく、より位置精度の高い接合が可能
となる。また強度は結晶化させた場合に比較して低下す
るが、コーナー部がなく応力集中を生ずるおそれのない
形状としてあるため、使用上の問題はない。
プレス成形したが、実施例２では線膨脹係数が32.0×10
-7／℃、曲げ強度が700kgf/cm2のガラスを使用し、半導
体単結晶１の表面に陽極接合した。ただし接合は50本を
同時に接合するマルチ接合法とした。ガラス状態の受圧
ロッド２は結晶化のための熱処理を必要としないので熱
処理の際の収縮がなく、より位置精度の高い接合が可能
となる。また強度は結晶化させた場合に比較して低下す
るが、コーナー部がなく応力集中を生ずるおそれのない
形状としてあるため、使用上の問題はない。
【００１０】実施例２の場合、接合後の歩留りは工程ロ
ス１％、カケ不良５％、良品率91％であったが、従来は
工程ロス５％、カケ不良30％、良品率65％であり、製造
工程における不良発生率は大幅に減少した。
ス１％、カケ不良５％、良品率91％であったが、従来は
工程ロス５％、カケ不良30％、良品率65％であり、製造
工程における不良発生率は大幅に減少した。
【００１１】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の力変換
素子はピエゾ抵抗層の形成された半導体単結晶の抵抗層
に直接接合される受圧ロッドを円形又は楕円形の断面形
状を持つものとしたので、受圧ロッドの製作加工が容易
でカケやチッピングの発生率が低く、自動ハンドリング
も容易となる。特に受圧ロッドを断面円形とした場合に
は、受圧ロッドと半導体単結晶との接合時の位置合わせ
が容易であるうえ、コーナー部が突出していないので、
ワイヤボンディングの際にボンディングヘッドが受圧ロ
ッドに衝突するおそれもない利点がある。
素子はピエゾ抵抗層の形成された半導体単結晶の抵抗層
に直接接合される受圧ロッドを円形又は楕円形の断面形
状を持つものとしたので、受圧ロッドの製作加工が容易
でカケやチッピングの発生率が低く、自動ハンドリング
も容易となる。特に受圧ロッドを断面円形とした場合に
は、受圧ロッドと半導体単結晶との接合時の位置合わせ
が容易であるうえ、コーナー部が突出していないので、
ワイヤボンディングの際にボンディングヘッドが受圧ロ
ッドに衝突するおそれもない利点がある。
【図１】本発明の力変換素子を示す斜視図である。
【図２】実施例の力変換素子の受圧ロッドの成形工程を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図３】従来の力変換素子を示す斜視図である。
【図４】従来の力変換素子の受圧ロッドの製造工程を示
す断面図である。
す断面図である。
１ ピエゾ抵抗層の形成された半導体単結晶 ２ 受圧ロッド ３ 電極 ４ 支持基台 ５ 受圧ロッドの先端部 ６ モールド
【手続補正書】
【提出日】平成４年１０月２８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００８】このような受圧ロッド２は、図２に示すよ
うにモールド６を用いたガラスのプレス成形法によって
同時に300 個が成形され、成形品を熱処理することによ
って線膨脹係数が28.0×10-7／℃、曲げ強度が3000kgf/
cm2 の特性を持つ結晶化ガラスを得た。これを鎖線部分
から切断して受圧ロッド２とし、ピエゾ抵抗層の形成さ
れた半導体単結晶１の表面に陽極接合法により１本ずつ
接合した。受圧ロッド２を接合した後の力変換素子を30
0 個検査した結果、受圧ロッド２のカケの発生率は、従
来は50μm 以下のものが20％、50〜100 μm のものが15
％であったが、実施例では50μm 以下のものが５％、50
〜100 μm のものが２％であった。このように本発明で
はカケの発生率が従来の1/5 まで減少した。
うにモールド６を用いたガラスのプレス成形法によって
同時に300 個が成形され、成形品を熱処理することによ
って線膨脹係数が28.0×10-7／℃、曲げ強度が3000kgf/
cm2 の特性を持つ結晶化ガラスを得た。これを鎖線部分
から切断して受圧ロッド２とし、ピエゾ抵抗層の形成さ
れた半導体単結晶１の表面に陽極接合法により１本ずつ
接合した。受圧ロッド２を接合した後の力変換素子を30
0 個検査した結果、受圧ロッド２のカケの発生率は、従
来は50μm 以下のものが20％、50〜100 μm のものが15
％であったが、実施例では50μm 以下のものが５％、50
〜100 μm のものが２％であった。このように本発明で
はカケの発生率が従来の1/5 まで減少した。
Claims (2)
- 【請求項１】 ピエゾ抵抗層の形成された半導体単結晶
とその抵抗層に直接接合された受圧ロッドとからなる力
変換素子において、その受圧ロッドを円形又は楕円形の
断面形状を持つものとしたことを特徴とする力変換素
子。 - 【請求項２】 受圧ロッドの先端部を凸状の曲面とした
請求項１記載の力変換素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4281692A JPH0783129B2 (ja) | 1992-10-20 | 1992-10-20 | 力変換素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4281692A JPH0783129B2 (ja) | 1992-10-20 | 1992-10-20 | 力変換素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06132543A true JPH06132543A (ja) | 1994-05-13 |
| JPH0783129B2 JPH0783129B2 (ja) | 1995-09-06 |
Family
ID=17642656
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4281692A Expired - Lifetime JPH0783129B2 (ja) | 1992-10-20 | 1992-10-20 | 力変換素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0783129B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000055757A (ja) * | 1998-08-10 | 2000-02-25 | Ritsumeikan | 半導体圧力センサ |
| JP2002310813A (ja) * | 2001-04-10 | 2002-10-23 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 荷重センサ素子 |
| JP2008051625A (ja) * | 2006-08-24 | 2008-03-06 | Honda Motor Co Ltd | 力覚センサ |
| WO2011065250A1 (ja) * | 2009-11-25 | 2011-06-03 | アルプス電気株式会社 | フォースセンサ |
| KR20200102291A (ko) * | 2019-02-21 | 2020-08-31 | 한국기계연구원 | 촉각 센서 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8272256B2 (en) | 2008-09-30 | 2012-09-25 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Pressure sensor |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0236575A (ja) * | 1988-07-26 | 1990-02-06 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 力変換装置 |
-
1992
- 1992-10-20 JP JP4281692A patent/JPH0783129B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0236575A (ja) * | 1988-07-26 | 1990-02-06 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 力変換装置 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000055757A (ja) * | 1998-08-10 | 2000-02-25 | Ritsumeikan | 半導体圧力センサ |
| JP2002310813A (ja) * | 2001-04-10 | 2002-10-23 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 荷重センサ素子 |
| JP2008051625A (ja) * | 2006-08-24 | 2008-03-06 | Honda Motor Co Ltd | 力覚センサ |
| WO2011065250A1 (ja) * | 2009-11-25 | 2011-06-03 | アルプス電気株式会社 | フォースセンサ |
| CN102510998A (zh) * | 2009-11-25 | 2012-06-20 | 阿尔卑斯电气株式会社 | 测力传感器 |
| KR20200102291A (ko) * | 2019-02-21 | 2020-08-31 | 한국기계연구원 | 촉각 센서 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0783129B2 (ja) | 1995-09-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19960223 |