JPH0663885B2 - Method of manufacturing distributed pressure sensor - Google Patents
Method of manufacturing distributed pressure sensorInfo
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- JPH0663885B2 JPH0663885B2 JP63232655A JP23265588A JPH0663885B2 JP H0663885 B2 JPH0663885 B2 JP H0663885B2 JP 63232655 A JP63232655 A JP 63232655A JP 23265588 A JP23265588 A JP 23265588A JP H0663885 B2 JPH0663885 B2 JP H0663885B2
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、分布型圧覚センサの製造方法に関し、詳しく
は、垂直荷重を受圧する柱状の受圧部を有し、受圧部を
介して単結晶シリコン板に加えられた荷重の検出が可能
な複数の検出素子をマトリックス状に配列させ、更にこ
れら複数の検出素子に対するフレキシブルプリント配線
基板が設けられる分布型圧覚センサの製造方法に関す
る。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for manufacturing a distributed pressure sensor, and more specifically, it has a columnar pressure-receiving portion for receiving a vertical load, and a single crystal via the pressure-receiving portion. The present invention relates to a method for manufacturing a distributed pressure sensor in which a plurality of detection elements capable of detecting a load applied to a silicon plate are arranged in a matrix and a flexible printed wiring board is provided for the plurality of detection elements.
[従来の技術] 従来のロボットは、シーケンス制御あるいは開ループ制
御によって駆動されることが多く、特定の限られた環境
において、作業が行われるため、その作業内容やロボッ
トとしての能力に限界があった。例えば、ピックアンド
プレースロボットの場合は流れ作業において部品の装着
を行うもので、特定の部品の把持など一連の特定動作に
限られており、異種の部品を選択して把持するような機
能は有していない。[Prior Art] Conventional robots are often driven by sequence control or open-loop control, and work is performed in a specific limited environment. Therefore, there is a limit to the work content and the ability as a robot. It was For example, in the case of a pick-and-place robot, parts are mounted in a flow work, and it is limited to a series of specific operations such as gripping specific parts, and there is no function to select and grip different types of parts. I haven't.
しかし、最近ではロボットの知能化が進むと共に、人間
の感覚に相当する視覚センサや圧覚センサが開発され、
様々な環境に対応して動作可能なロボットが実用化しつ
つある。かかる知能ロボット用の圧覚センサとして分布
型圧覚センサがあるが、このようなセンサは、ロボット
ハンド等に装着され、ロボットハンドが物体を把持した
場合、センサから得られる出力を検出し、フィードバッ
ク制御することによって、物体の把持力を制御したり、
硬さを認識することができるものである。However, recently, with the advancement of intelligent robots, visual sensors and pressure sensors equivalent to human sense have been developed,
Robots that can operate in various environments are becoming practical. There is a distributed pressure sensor as a pressure sensor for such an intelligent robot. Such a sensor is attached to a robot hand or the like, and when the robot hand grips an object, the output obtained from the sensor is detected and feedback control is performed. By controlling the gripping force of the object,
The hardness can be recognized.
そこで、このようなセンサに要求される機能としては、 感度が高いこと 分布密度が高く各センサ特性が均一であること 高信頼性,耐久性に優れていること 非直線性およびヒステリシスが共に小さいこと 小形で軽量かつ安価であること 等をあげることができる。Therefore, the functions required for such a sensor are high sensitivity, high distribution density, uniform sensor characteristics, high reliability and durability, and low nonlinearity and hysteresis. It is small, lightweight and inexpensive.
第5図は従来の分布型圧覚センサの1例を示し、本例は
互いに直角方向に交わる細い導電性ゴム系100および200
を2層にして組合わせ、ゴム条配列面に対して垂直方向
に加えられた力に対しそのゴム条接触部分の面積が増加
し、抵抗が変化するのを検出して加えられた力の大きさ
を知るようにしたものである。ところが、このような分
布型圧覚センサでは、加えられた力に比例した出力が得
られず、出力が非線形となり、また、力の分布を高密度
に検出するには適していない。FIG. 5 shows an example of a conventional distributed pressure sensor, and this example is a thin conductive rubber system 100 and 200 which intersect each other at right angles.
The strength of the applied force is detected by detecting that the area of the contact area of the rubber strip increases and the resistance changes in response to the force applied in the direction perpendicular to the rubber strip array surface. I tried to know that. However, in such a distributed pressure sensor, an output proportional to the applied force cannot be obtained, the output becomes non-linear, and it is not suitable for detecting the force distribution with high density.
また第6図は別の従来例で、ヘッド300に取付けたホー
ル素子400を磁石500に対向させ、ヘッド300に垂直方向
の力が加わった時にホール素子400をばね600のばね力に
抗して変位させ、ホール素子部における磁束密度の変化
をホール素子400により検出して加えられた力の大きさ
を知るものである。Further, FIG. 6 shows another conventional example in which the Hall element 400 attached to the head 300 is opposed to the magnet 500, and when the vertical force is applied to the head 300, the Hall element 400 resists the spring force of the spring 600. The displacement is performed, and the change in the magnetic flux density in the Hall element portion is detected by the Hall element 400 to know the magnitude of the applied force.
ところがこのような圧覚センサは、構造が複雑であるた
め小形化が困難であることや被把持物が磁性体であるか
非磁性体であるかによって、出力感度が異なるという欠
点を有していた。However, such a pressure sensor has a drawback that the output sensitivity is different depending on whether the object to be grasped is a magnetic substance or a non-magnetic substance because the structure is complicated and the miniaturization is difficult. .
そこで、以上に述べたような欠点を解決すべく本願人は
先に第7図〜第9図に示すような分布型圧覚センサを提
案した。Therefore, in order to solve the above-mentioned drawbacks, the present applicant previously proposed a distributed pressure sensor as shown in FIGS. 7 to 9.
第7図および第8図において、10は検出素子のセンサセ
ル、11はセンサセル10上の接合部12に接着剤を用いて取
付けられた柱状の受圧部材(以下でメサという)、13A
〜13Dはセンサセル10上のメサ11の周囲に配設され、セ
ンサセル10に発生する歪を検出するための半導体ストレ
ンゲージ、14は同じくセンサセル10上に配設されたはん
だバンプの電極、15はセンサセル10を保持し、弾性体と
して作用する弾性床、16はセンサセル10上に配置され、
上記電極14と電気的に接続されるフレキシブルプリント
配線基板(以下でFPCという)である。In FIGS. 7 and 8, 10 is a sensor cell of a detection element, 11 is a columnar pressure-receiving member (hereinafter referred to as a mesa) attached to a joint 12 on the sensor cell 10 using an adhesive, 13A.
13D is a semiconductor strain gauge that is arranged around the mesa 11 on the sensor cell 10 to detect strain generated in the sensor cell 10, 14 is an electrode of a solder bump that is also arranged on the sensor cell 10, and 15 is a sensor cell. An elastic floor that holds 10, acts as an elastic body, 16 is placed on the sensor cell 10,
The flexible printed wiring board (hereinafter referred to as FPC) is electrically connected to the electrodes 14.
ここで、半導体ストレンゲージ13A〜13Dは第9図に示す
ようなホイートストンブリッジ回路に組込まれており、
半導体ストレンゲージ13A〜13Dにおける抵抗変化を対角
位置の端子から取出すことにより、センサセル10に加え
られた力を歪の値として検出するもので、かくして、ブ
リッジ回路への電源供給および半導体ストレンゲージ13
A〜13Dからの出力信号を電極14、FPC16を介して外部
に取出すことができる。Here, the semiconductor strain gauges 13A to 13D are incorporated in a Wheatstone bridge circuit as shown in FIG.
By extracting the resistance change in the semiconductor strain gauges 13A to 13D from the terminals at diagonal positions, the force applied to the sensor cell 10 is detected as the value of strain, thus supplying power to the bridge circuit and the semiconductor strain gauge 13
Output signals from A to 13D can be taken out through the electrode 14 and the FPC 16.
ところで、このような分布型圧覚センサを製造するにあ
たっては、従来の場合、第10図に示すように、作業板20
上にセル保持孔21が穿設されたフレーム22を載置し、こ
のセル保持孔21にセンサセル10を嵌め入れた後、センサ
セル10上のメサの接合部12あるいはメサ11の方に接着剤
23を塗布しておく。そしてメサ11をピックアップ24にて
保持しながら前記メサの接合部12上に固定して接着剤23
を硬化させることにより検出素子25を作成し、更にこの
あと第11図に示すようにFPC16に形成したメサ用貫通
孔26に検出素子25を天地してそのメサ11を嵌入させる。
かくして、センサセル10の裏面側からレーザ光27を照射
し、電極14のはんだバンプとFPC16上の導体パターン
28とを溶着し電気的接続を得るようにしていた。By the way, when manufacturing such a distributed pressure sensor, in the conventional case, as shown in FIG.
A frame 22 having a cell holding hole 21 formed thereon is placed, and after the sensor cell 10 is fitted into the cell holding hole 21, an adhesive agent is applied to the mesa joint 12 or the mesa 11 on the sensor cell 10.
Apply 23. Then, while holding the mesa 11 by the pickup 24, the mesa 11 is fixed on the joining portion 12 of the mesa and the adhesive 23
Then, the detecting element 25 is formed by curing the resin, and thereafter, the detecting element 25 is vertically mounted in the mesa through hole 26 formed in the FPC 16 as shown in FIG.
Thus, the laser beam 27 is radiated from the back surface side of the sensor cell 10, and the solder bump of the electrode 14 and the conductor pattern on the FPC 16 are irradiated.
28 was welded to obtain an electrical connection.
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上述した従来の製造方法では第12図に示
すようにメサ11が傾斜したり、更にはFPC16とセンサ
セル10との電気的接続部30や接着剤23に劣化が生じ、圧
覚センサの高信頼性および耐久性が損なわれる恐れがあ
る。また第13A図のようにセンサセル10にメサ11が正常
位置に固着されていればよいが、第13B図や第13C図のよ
うにメサ11がずれて固着されると、第14図に示すように
感度にバラツキが生じ第13A図の場合の出力aに対して
第13B図および第13C図の場合はbおよびcのように感度
が低下する。このため分布型圧覚センサからの出力を信
号処理する場合に不具合が生じていた。[Problems to be Solved by the Invention] However, in the above-described conventional manufacturing method, the mesa 11 is inclined as shown in FIG. 12, and further, the electric connection portion 30 between the FPC 16 and the sensor cell 10 and the adhesive 23 are formed. Deterioration may occur, impairing the high reliability and durability of the pressure sensor. Further, it is sufficient that the mesa 11 is fixed to the normal position on the sensor cell 10 as shown in FIG. 13A, but if the mesa 11 is fixed while being displaced as shown in FIGS. 13B and 13C, as shown in FIG. The sensitivity varies as shown in FIGS. 13A and 13B, and the sensitivity decreases as shown by b and c in FIGS. 13B and 13C. Therefore, there is a problem in signal processing of the output from the distributed pressure sensor.
また、メサ11とセンサセル10との接合部12における接着
剤23の層厚が第15A図および第15B図に示すように異なる
とそれぞれ第16A図および第16B図に示すようにヒステリ
シスに相異が生じ複数個の圧覚センサにおける特性が一
定しないという不具合が生じていた。Further, when the layer thickness of the adhesive 23 at the joint 12 between the mesa 11 and the sensor cell 10 is different as shown in FIGS. 15A and 15B, the hysteresis is different as shown in FIGS. 16A and 16B, respectively. This has caused a problem that the characteristics of a plurality of pressure sensors are not constant.
本発明の目的は、分布型圧覚センサを構成する複数個の
検出素子がいずれも均一な特性をもち、かつ高信頼性,
耐久性に優れた分布型圧覚センサの製造方法を提案する
ことにある。It is an object of the present invention that all of the plurality of detection elements that make up the distributed pressure sensor have uniform characteristics and have high reliability.
It is to propose a method of manufacturing a distributed pressure sensor having excellent durability.
[課題を解決するための手段] かかる目的を達成するために、本発明は、歪検出用の半
導体ストレンケージとはんだバンプの電極とを有し、垂
直荷重を受圧する受圧部が突設された単結晶シリコンセ
ルを弾性床上にマトリックス状に配設し、電極に電気的
に接続される導体パターンと受圧部を貫通させる貫通孔
とが形成されたフレキシブルプリント配線基板を単結晶
シリコンセル上に設けてなる分布型圧覚センサを製造す
るにあたり、単結晶シリコンセルの個々の位置決めが可
能な複数の第1位置決め孔を有する第1位置決め部材
と、受圧部の個々の位置決めが可能な複数の第2位置決
め孔を有する第2位置決め部材とを重ね合わせた状態で
第1位置決め孔と第2位置決め孔とが互いに対向位置に
くるようになし、第1位置決め部材と第2位置決め部材
との間にフレキシブルプリント配線基板を貫通孔が第2
位置決め孔と一致するようにして保持させ、第1位置決
め孔に単結晶シリコンセルを嵌め合わせることにより電
極が導体パターンと接触を保った状態で電極と導体パタ
ーンとを溶着し、受圧部を接着剤により単結晶シリコン
セルに接着可能な状態にして受圧部を第2位置決め孔に
嵌合し、複数の受圧部上から均等な圧力を加えて受圧部
を単結晶シリコンに接合させることを特徴とするもので
ある。[Means for Solving the Problems] In order to achieve such an object, the present invention has a semiconductor strain cage for detecting strain and electrodes of solder bumps, and a pressure receiving portion for receiving a vertical load is provided in a protruding manner. A single-crystal silicon cell is arranged in a matrix on an elastic floor, and a flexible printed wiring board having a conductor pattern electrically connected to an electrode and a through hole for penetrating a pressure receiving portion is provided on the single-crystal silicon cell. In manufacturing the distributed pressure sensor, the first positioning member having a plurality of first positioning holes capable of individually positioning the single crystal silicon cell, and the plurality of second positioning capable of individually positioning the pressure receiving portion. The first positioning member and the second positioning member are arranged so that the first positioning member and the second positioning member face each other in a state of being overlapped with the second positioning member having the hole. The flexible printed wiring board has a second through hole between it and the positioning member.
The electrode and the conductor pattern are welded while the electrode is kept in contact with the conductor pattern by fitting the single crystal silicon cell in the first positioning hole by fitting the electrode and the conductor pattern so that they are held so as to coincide with the positioning hole. The pressure receiving portion is fitted into the second positioning hole so that the pressure receiving portion can be bonded to the single crystal silicon cell, and the pressure receiving portion is bonded to the single crystal silicon by applying uniform pressure from the plurality of pressure receiving portions. It is a thing.
[作用] 本発明によれば、第1位置決め部材と第2位置決め部材
との間にまず、フレキシブルプリント配線基板を位置決
めした状態で保持させ、次に第1位置決め孔に単結晶シ
リコンセルを嵌め合わせることにより、個々の単結晶シ
リコンのフレキシブルプリント配線基板との間の相対位
置が位置決めされるので、この状態でレーザ光等により
電極と導体パターンとを溶着させて電気的接続が得られ
るようにすることができ、このあと受圧部を接着可能な
状態で第2位置決め孔に嵌入させて単結晶シリコンセル
に接触を保たせ、これら受圧部の上から均等な圧力をか
けて接着剤の硬化を待つようにするので、受圧部と単結
晶シリコンセルとの接合位置を正確に保つことができ
て、各検出素子からの出力特性にばらつきが発生するの
を抑制することができる。[Operation] According to the present invention, the flexible printed wiring board is first held in a positioned state between the first positioning member and the second positioning member, and then the single crystal silicon cell is fitted into the first positioning hole. By doing so, the relative position between the individual single crystal silicon and the flexible printed wiring board is positioned, and in this state, the electrodes and the conductor pattern are welded by laser light or the like so that electrical connection can be obtained. After that, the pressure-receiving portions are fitted into the second positioning holes in a state in which they can be bonded to keep contact with the single crystal silicon cells, and uniform pressure is applied from above these pressure-receiving portions to wait for the adhesive to cure. As a result, the bonding position between the pressure receiving portion and the single crystal silicon cell can be maintained accurately, and the occurrence of variations in the output characteristics from each detection element can be suppressed. be able to.
[実施例] 以下に、図面に基づいて本発明の実施例を詳細かつ具体
的に説明する。Embodiments Embodiments of the present invention will be described in detail and specifically below with reference to the drawings.
第1図は本発明を実施するための治具の一例を示す。こ
こで、その(A)に示す41は、ガラス押え枠であり、ガラ
ス押え枠41はその中央部に後述するよようにしてレーザ
光を照射するときのために照射窓42を有する。43は固定
用のねじ孔である。(B)に示す51はガラス板、(C)に示す
61はセンサセル位置決め枠であり、センサセル位置決め
枠61はその中央部にガラス板51の嵌め入れが可能な凹部
62を有し、この凹部62におけるセンサセル位置決め枠61
の厚さは先の述べたセンサセル10の厚さより薄くしてあ
る。FIG. 1 shows an example of a jig for carrying out the present invention. Here, 41 shown in (A) is a glass holding frame, and the glass holding frame 41 has an irradiation window 42 at the center thereof for irradiating laser light as described later. 43 is a fixing screw hole. 51 shown in (B) is a glass plate, shown in (C)
61 is a sensor cell positioning frame, and the sensor cell positioning frame 61 is a recess into which the glass plate 51 can be fitted
62 has a sensor cell positioning frame 61 in this recess 62.
Is thinner than the thickness of the sensor cell 10 described above.
63はこの凹部62を貫通させて穿設したセンサセル位置決
め孔であり、この凹部62に複数のセンサセル位置決め孔
63がマトリックス状に形成されている。64はガラス押え
枠41固定用のねじ孔、65は(D)に示すメサ位置決め枠17
との間を固定するねじ孔、66は枠同士の相対間位置決め
のためのピン孔である。Reference numeral 63 denotes a sensor cell positioning hole formed by penetrating the recess 62, and the recess 62 has a plurality of sensor cell positioning holes.
63 are formed in a matrix. 64 is a screw hole for fixing the glass holding frame 41, and 65 is a mesa positioning frame 17 shown in (D).
Reference numeral 66 is a screw hole for fixing the space between and, and 66 is a pin hole for relative positioning between the frames.
メサ位置決め枠71はその下面側に(E)に示すメサ押え板8
1の嵌め込みが可能な凹部72を有し、この凹部72におけ
る板の厚さはメサ11の高さより薄くしてあって、凹部72
における上記のセンサセル位置決め孔63に対応する位置
にはそれぞれメサ位置決め孔73が穿設されている。75は
ねじ孔65に対応する枠同士間の固定ねじ孔、76はピン孔
66との間で位置決めするためのピン孔である。また、メ
サ押え板81において、84は固定ねじ用の孔である。The mesa positioning frame 71 has a mesa holding plate 8 shown in (E) on its lower surface.
There is a recess 72 into which 1 can be fitted, and the thickness of the plate in this recess 72 is smaller than the height of the mesa 11.
Mesa positioning holes 73 are formed at positions corresponding to the sensor cell positioning holes 63 in the above. 75 is a fixing screw hole between the frames corresponding to the screw hole 65, and 76 is a pin hole
It is a pin hole for positioning with 66. Further, in the mesa holding plate 81, 84 is a hole for a fixing screw.
そこで、このような治具を用いて、分布型圧覚センサを
組立てるにあたっては、まず、メサ位置決め枠71上にメ
サ用の貫通孔26を有するFPC16を載置して、その貫通
孔26をメサ位置決め枠71のメサ位置決め孔73と位置合わ
せるようになし、しかる後、センサセル位置決め枠61を
その上に重ね合わせ、ピン孔66をピン孔76に合わせて位
置決めした上、この間に第2図に示すようにしてテーパ
ピン91を打込み、双方向を位置決め固定する。Therefore, when assembling the distributed pressure sensor using such a jig, first, the FPC 16 having the through hole 26 for the mesa is placed on the mesa positioning frame 71, and the through hole 26 is positioned by the mesa. It is arranged to be aligned with the mesa positioning hole 73 of the frame 71. After that, the sensor cell positioning frame 61 is superposed on it, and the pin hole 66 is aligned with the pin hole 76 and positioned, as shown in FIG. Then, the taper pin 91 is driven, and the bidirectional positioning is fixed.
以上によって、第2図に示すようにセンサセル10とメサ
11およびFPC16間の相対位置を精密に位置決めするこ
とが可能となるもので、このような状態でセンサセル位
置決め枠61の各センサセル位置決め孔63にセンサセル10
を嵌め込み、ついで、その上からガラス板51を重ね、更
に図示はしないがガラス押え枠41でガラス板51を押え込
んでセンサセル位置決め枠61にクランプし、センサセル
10を第2図に示す状態に保持する。そして、ガラス押え
枠41の照射窓42(第1図の(A)参照)からレーザ光27を
照射し、電極14のはんだバンプとFPC16上の導体パタ
ーン28とを溶着する。From the above, as shown in FIG. 2, the sensor cell 10 and the mesa are
The relative position between the FPC 16 and the FPC 16 can be precisely positioned. In such a state, the sensor cell 10 is inserted into each sensor cell positioning hole 63 of the sensor cell positioning frame 61.
, And then stack the glass plate 51 on top of it, and press the glass plate 51 with the glass holding frame 41 (not shown) and clamp it to the sensor cell positioning frame 61.
Hold 10 in the state shown in FIG. Then, the laser beam 27 is irradiated from the irradiation window 42 of the glass holding frame 41 (see (A) of FIG. 1) to weld the solder bumps of the electrode 14 and the conductor pattern 28 on the FPC 16.
次に、このような溶着によるFPC16とセンサセル10と
の間の電気的接続がなされたならば、この状態で第3図
に示すようにメサ位置決め枠71が上になるようにして全
体を天地し、その各々のメサ位置決め孔73にメサ11を嵌
め合わせるが、このときに、メサ11の側に接着剤23を塗
布しておくか、あるいはセンサセル10上の接合部12、す
なわちメサ位置決め73の直下にあたる位置に接着剤23を
塗布しておくようにする。Next, when the electrical connection between the FPC 16 and the sensor cell 10 is made by such welding, in this state, the mesa positioning frame 71 is turned upside down as shown in FIG. , The mesas 11 are fitted into the respective mesa positioning holes 73, and at this time, the adhesive 23 is applied to the side of the mesas 11 or directly below the joint 12 on the sensor cell 10, that is, the mesas positioning 73. The adhesive 23 is applied to the corresponding position.
かくしてメサ11をメサ位置決め孔73に嵌め入れたなら
ば、メサ11の上部に弾性体82を介してメサ押え板81を重
ね合わせ、均等な圧力が得られるようにメサ位置決め枠
71にクランプした状態で接着剤23の硬化を待ち、硬化し
たところでクランプした固定ねじを外して、治具を解体
すればよい。第4図は、このようにして製造した分布型
圧覚センサの構成を示す。When the mesa 11 is thus fitted into the mesa positioning hole 73, the mesa holding plate 81 is superposed on the upper portion of the mesa 11 via the elastic body 82, and the mesa positioning frame is provided so that uniform pressure can be obtained.
Waiting for the adhesive 23 to cure while being clamped at 71, removing the clamped fixing screw when the adhesive 23 is cured, and disassembling the jig. FIG. 4 shows the structure of the distributed pressure sensor manufactured in this manner.
[発明の効果] 以上説明してきたように、本発明によれば、マトリック
ス状に配設されるシリコンセルの個々の位置決めが可能
な複数の第1位置決め孔を有する第1位置決め部材と、
受圧部の個々の位置決めが可能な複数の第2位置決め孔
を有する第2位置決め部材とを互いに重ね合わせたとき
に、第1位置決め孔と第2位置決め孔とが互いに対向位
置に配置されるようになし、第1位置決め部材と第2位
置決め部材との間にまずFPCをその貫通孔が第2位置
決め孔と一致するようにして保持させた上、第1位置決
め孔にシリコンセルをその電極がFPCの導体パターン
と接触を保つようにして嵌め合わせ、電極と導体パター
ンとの間をはんだ付けしたあと、受圧部を接着剤により
シリコンセルに接着可能な状態にして第2位置決めに嵌
入させ、受圧部上から均等な圧力を加えて、接合させる
ようにしたので、受圧部とシリコンセルとの間の相対位
置がずれたり、接着状態が不均一であったりするのを防
止することができ、検出特性にばらつきが生じるのを抑
制することが可能となった。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, a first positioning member having a plurality of first positioning holes capable of individually positioning silicon cells arranged in a matrix,
When the second positioning member having the plurality of second positioning holes capable of individually positioning the pressure receiving portion are overlapped with each other, the first positioning hole and the second positioning hole are arranged at positions facing each other. None, first, the FPC is held between the first positioning member and the second positioning member such that the through hole of the FPC is aligned with the second positioning hole, and the silicon cell of the first positioning hole has the electrode of the FPC. After fitting so as to keep contact with the conductor pattern and soldering between the electrode and the conductor pattern, the pressure receiving portion is made to be in a state in which it can be adhered to the silicon cell with an adhesive, and then fitted into the second positioning member. Since even pressure is applied from above to bond, it is possible to prevent the relative position between the pressure receiving part and the silicon cell from shifting and the adhesion state to be non-uniform. It becomes possible to suppress the variation in the detection characteristics.
第1図は本発明を実施するための各治具を分解して示す
斜視図、 第2図および第3図は本発明の各工程をそれぞれ模式的
に示す断面図、 第4図は本発明によって得られた分布型圧覚センサの構
成の一例を示す断面図、 第5図は従来の分布型圧覚センサの一例を示す斜視図、 第6図は従来の分布型圧覚センサの他の形態を示す断面
図、 第7図は本発明の適用が可能なセンサセルの平面図、 第8図は本発明の適用が可能な検出素子の断面図、 第9図はそのセンサセル上のストレンゲージ間に構成さ
れるブリッジ回路の構成図、 第10図および第11図は従来の分布型圧覚センサ製造方法
における各工程を示す断面図、 第12図は従来の製造方法による不良品の状態を示す断面
図、 第13A図〜第13C図はセンサセルとメサ(受圧部)との相
対位置の良,不良を示す状態図、 第14図は第13A図〜第13C図の各状態から得られた出力特
性の曲線図、 第15A図および第15B図はメサ(受圧部)とセンサセル間
の接着層の厚さの異なる例を示す断面図、 第16A図および第16B図はそれぞれ第15A図および第15B図
から得られたヒステリシスに関する特性曲線図である。 10……センサセル、 11……メサ(受圧部)、 12……接合部、 13A〜13D……ストレンゲージ、 14……電極、 15……弾性床、 16……フレキシブルプリント配線基板(FPC)、 23……接着剤、 27……レーザ光、 28……導体パターン、 41……ガラス押え枠、 42……照射窓、 51……ガラス板、 61……センサセル位置決め枠、 62,72……凹部、 63……センサセル位置決め孔、 66,67……ピン孔、 71……メサ位置決め枠、 73……メサ位置決め孔、 81……メサ押え板。FIG. 1 is an exploded perspective view showing each jig for carrying out the present invention, FIGS. 2 and 3 are sectional views schematically showing each step of the present invention, and FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of the distributed pressure sensor obtained by the above, FIG. 5 is a perspective view showing an example of the conventional distributed pressure sensor, and FIG. 6 is another form of the conventional distributed pressure sensor. Sectional view, FIG. 7 is a plan view of a sensor cell to which the present invention is applicable, FIG. 8 is a sectional view of a detection element to which the present invention is applicable, and FIG. 9 is configured between strain gauges on the sensor cell. FIG. 10 and FIG. 11 are cross-sectional views showing each step in the conventional distributed pressure sensor manufacturing method, and FIG. 12 is a cross-sectional view showing a state of a defective product by the conventional manufacturing method. 13A to 13C show that the relative position between the sensor cell and the mesa (pressure receiving part) is good or not good. FIG. 14 is a state diagram showing goodness, FIG. 14 is a curve diagram of output characteristics obtained from each state of FIGS. 13A to 13C, and FIGS. 15A and 15B are adhesive layers between the mesa (pressure receiving portion) and the sensor cell. Sectional views showing examples of different thicknesses, FIGS. 16A and 16B are characteristic curve diagrams relating to hysteresis obtained from FIGS. 15A and 15B, respectively. 10 ... Sensor cell, 11 ... Mesa (pressure receiving part), 12 ... Joining part, 13A-13D ... Strain gauge, 14 ... Electrode, 15 ... Elastic floor, 16 ... Flexible printed wiring board (FPC), 23 ... Adhesive, 27 ... Laser light, 28 ... Conductor pattern, 41 ... Glass holding frame, 42 ... Irradiation window, 51 ... Glass plate, 61 ... Sensor cell positioning frame, 62, 72 ... Recess , 63 …… Sensor cell positioning hole, 66,67 …… Pin hole, 71 …… Mesa positioning frame, 73 …… Mesa positioning hole, 81 …… Mesa holding plate.
Claims (1)
バンプの電極とを有し、垂直荷重を受圧する受圧部が突
設された単結晶シリコンセルを弾性床上にマトリックス
状に配設し、前記電極に電気的に接続される導体パター
ンと前記受圧部を貫通させる貫通孔とが形成されたフレ
キシブルプリント配線基板を前記単結晶シリコンセル上
に設けてなる分布型圧覚センサを製造するにあたり、 前記単結晶シリコンセルの個々の位置決めが可能な複数
の第1位置決め孔を有する第1位置決め部材と、前記受
圧部の個々の位置決めが可能な複数の第2位置決め孔を
有する第2位置決め部材とを重ね合わせた状態で前記第
1位置決め孔と前記第2位置決め孔とが互いに対向位置
にくるようになし、 前記第1位置決め部材と前記第2位置決め部材との間に
前記フレキシブルプリント配線基板を前記貫通孔が前記
第2位置決め孔と一致するようにして保持させ、 前記第1位置決め孔に前記単結晶シリコンセルを嵌め合
わせることにより前記電極が前記導体パターンと接触を
保った状態で前記電極と前記導体パターンとを溶着し、 前記受圧部を接着剤により前記単結晶シリコンセルに接
着可能な状態にして前記受圧部を前記第2位置決め孔に
嵌合し、 複数の前記受圧部上から均等な圧力を加えて前記受圧部
を前記単結晶シリコンセルに接合させることを特徴とす
る分布型圧覚センサの製造方法。1. A single crystal silicon cell having a semiconductor strain gauge for detecting strain and electrodes of solder bumps, and projecting a pressure receiving portion for receiving a vertical load is arranged in a matrix on an elastic floor, In manufacturing a distributed pressure sensor including a flexible printed wiring board having a conductor pattern electrically connected to an electrode and a through hole penetrating the pressure receiving portion formed on the single crystal silicon cell, A first positioning member having a plurality of first positioning holes capable of individual positioning of the crystalline silicon cell and a second positioning member having a plurality of second positioning holes capable of individual positioning of the pressure receiving portion are superposed on each other. The first positioning hole and the second positioning hole are positioned so as to face each other in a closed state, and the first positioning member and the second positioning member are disposed between the first positioning member and the second positioning member. The flexible printed wiring board is held so that the through hole is aligned with the second positioning hole, and the single crystal silicon cell is fitted into the first positioning hole so that the electrode keeps contact with the conductor pattern. In a state where the electrodes and the conductor pattern are welded to each other, the pressure receiving portion is set in a state in which the pressure receiving portion can be adhered to the single crystal silicon cell with an adhesive, and the pressure receiving portion is fitted into the second positioning hole. A method for manufacturing a distributed pressure sensor, wherein the pressure receiving portion is bonded to the single crystal silicon cell by applying a uniform pressure from above the pressure receiving portion.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63232655A JPH0663885B2 (en) | 1988-09-19 | 1988-09-19 | Method of manufacturing distributed pressure sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63232655A JPH0663885B2 (en) | 1988-09-19 | 1988-09-19 | Method of manufacturing distributed pressure sensor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0280930A JPH0280930A (en) | 1990-03-22 |
JPH0663885B2 true JPH0663885B2 (en) | 1994-08-22 |
Family
ID=16942709
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63232655A Expired - Lifetime JPH0663885B2 (en) | 1988-09-19 | 1988-09-19 | Method of manufacturing distributed pressure sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
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US5421213A (en) * | 1990-10-12 | 1995-06-06 | Okada; Kazuhiro | Multi-dimensional force detector |
JP2633722B2 (en) * | 1990-11-13 | 1997-07-23 | 住友電装株式会社 | Wire end bending device for electric wires |
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US6282956B1 (en) | 1994-12-29 | 2001-09-04 | Kazuhiro Okada | Multi-axial angular velocity sensor |
WO2015098723A1 (en) * | 2013-12-24 | 2015-07-02 | 株式会社村田製作所 | Piezoelectric-sensor production method |
CN110664486B (en) * | 2019-09-25 | 2022-02-08 | 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 | Be applied to surgical robot's apparatus and equipment |
-
1988
- 1988-09-19 JP JP63232655A patent/JPH0663885B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0280930A (en) | 1990-03-22 |
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