JPS5813312Y2 - 感圧装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、例えばＭＯ３型電界効果トランジスタのよ
うな感圧素子を使用した感圧装置の改良に関するもので
ある。

従来、弾性部材よシなるレバ一部材にＭＯ８型トランジ
スタチップを固着し、該レバ一部材を介して応力’ｔＭ
Ｏ８型トランジスタチップに印加するようにした感圧装
置が提案されている。

この場合、ＭＯ８型トランジスタチップはパンシベージ
ョンの目的で樹脂層におおわれているが、この樹脂層の
はね定数（ヤング率と断面２次モーメントの積で表わさ
れる）はＭＯ３型トランジスタチップのそれよりも小さ
いのが普通である。

このような感圧装置においては、ＭＯ８型トランジスタ
チップで感知されるべき応力がレバ一部材から接着層を
介してＭＯ８型トランジスタチップに伝達されるように
なっているので、このチップとレバ一部材との接着強度
が大きく且つ一様であることが高感度且つ高精度の圧力
感知を達成するためには好！しい。

ところカヘ前記トランジスタチップは小さく（通常は１
−以下）、ばらつきなく一様にしかも強固に接着するこ
とは困難なのが現状であり、このため、上記した型の感
圧装置の感圧特性は必ずしも良好でなく、シかもその一
様性も十分とはいえない。

この種の問題点を解決するために、レバ一部材の変形に
応じて容易にトランジスタチッグカ狙従変形しうるよう
にチップ厚さをうずくすることも考えられるが、これで
は製作工程におけるチップ取扱いが困難になり、感圧装
置の製造歩留りが大幅に低下するという別の問題が生ず
る。

本願の考案者は先に、上記した従来技術の問題点を解決
するため、感圧素子チップをそれようも大きいばね定数
を有する密封体内に埋設し、この密封体を介して感圧素
子チップに被感知圧力を印加するようにした新規な感圧
装置を提案した。

この感圧装置は、高歩留りで容易に製作でき、その感圧
特性も良好なものがあるが、さらに圧力検知感度を向上
させることが要望されている。

この考案は、かかる要望にこたえるべくなされたもので
あって、感圧素子チップをそれより大きいばね定数を有
する密封体内に埋設した型の感圧装置において、よシ一
層圧力検知感度を増大させることを目的とするものであ
る。

この考案の特徴の１つは、このような目的のため、感圧
素子チップの埋設位置を密封体の厚さ中心からずらすよ
うにした点にある。

具体的にいうと、例えば、高硬度のエポキシ樹脂からな
る密封体内に感圧素子としてＭＯ８型トランジスタチッ
プを埋めこみ、密封体それ自体をレバー状に成形する。

この場合のトランジスタチップの埋設位置は、この考案
の教示にしたがうと、密封体の変形予定領域内にふ・い
て厚さの中心位置から所定距離だけ表面側にずれた位置
に規定される。

このようにずれた位置では被感知圧力に応じて比較的大
きな歪が生ずるので、トランジスタチップにより高感度
な圧力検知を達成できる利点がある。

この考案による感圧装置は、上記利点の他にも、外部か
らの圧力をレバー状の密封体を介して効果的に感圧素子
チップに伝達することができるので、感圧特性が大幅に
改善される利点がある。

すなわち、感圧素子チップはそのばね定数が密封体のも
のより小さいので密封体の変形に容易に追従して変形し
、高感度且つ高精度の圧力感知が可能になる。

筐た、従来のようにレバ一部材に感圧素子チップを接着
する方式ではないので、接着強度のばらつきによる感圧
特性のばらつきはなくなる。

この点に関し、この考案の実施にあたって生ずるばらつ
きとしては、密封材料の組成、硬化条件のばらつきが考
えられる力ζこれらは秤量方法や硬化条件の精度を上げ
ることにより容易に避けうるものである。

さらに別の利点としては、感圧素子チップの厚さを厚く
できるので、チップ取扱いが容易になり、製造歩留りが
向上する点を挙げることができる。

次に、添付図面を参照してこの考案の好ましい実施例を
説明する。

・第１ａ図及び第１ｂ図は、この考案の一実施例による
ＭＯ８型トランジスタ使用の感圧装置を示すもので、第
１ａ図のＩｂ−Ｉｂ線に沿う断面が第１ｂ図の断面に対
応している。

これらの図において、ＭＯ８型トランジスタからなる感
圧素子チップ１４が細長い金属（例、コバール）製の支
持板１２の表面に接着層（図示せず）によう固着されて
いる。

感圧素子チップ１４を構成するＭＯ８型トランジスタは
、例えば単結晶シリコンを母材として公知の技術により
製作される。

感圧素子１４を支持板１２に接着するための接着層の材
料としては、公知の有機系接着剤や半田又は金−シリコ
ン合金などのろう材を使用することができる。

ところで、チップ１４は前述の如く一般に小さいからそ
れを均一な接着力でばらつき少なく接着するのは極めて
困難であり、支持板１２の表面にめっき層が形成されて
いる場合にはめつき層との接着の均一性を考慮しなけれ
ばならず、さらに困難性が増す。

ＭＯ８型トランジスタが感圧素子として動作するにはｌ
０７ｄｙｎｅＡｉｔ以上の応力が必要であり、第１ａ
図及び第１ｂ図に示す構造ではこれに相当する引張力や
圧縮力がチップ１４に作用する。

このように大きな力に対して一様な抗力を有する接着は
チップが小さいだけに一層困難なのである。

この考案によると、接着に釦けるかような困難性はばね
定数の大きい密封体１０の使用により効果的に解消され
る。

逆にいえば、この考案を実施するにあたっては、チップ
１４と支持板１２との接着の良否や均一性はあｔｂ重要
なことではなへすなわち、この考案によれば、チップ１
４を支持板１２に接着した後、これらチップ１４及び支
持板１２は、そのいずれよりもばね定数の大きい密封体
１０内に埋設される。

具体的には、硬度の高いエポキシ樹脂でチップ１４及び
支持板１２を図示のようにモールドへ成形する。

この場合、図示しないワイヤによりチップ１４の対応す
る電極に接続された外部引出リード１６の先端部も含め
てモールドする。

この後、適当な硬化処理をほどこして機械的に強固な密
封体１０を得る。

密封体１０の機械的強度は、樹脂の組成、硬化条件の精
度を上げることによってばらつきを少なくすることが可
能であス接着力を均一にするよシははるかに容易である
。

ところで、かかる密封体１０の形成に際しては、第１ｂ
図に明瞭に示されるように、密封体１０の厚さの中心線
ｃ −ｃ’ より所定距離δだけ表面側に（図示の例
では上側に）ずれた位置に感圧素子チップ１４を配置す
る。

このようにする理由は、厚さの中心よシずれた位置の方
が、密封体１０を厚さ方向にたわ１せた場合に大きな歪
が発生するので、感圧素子チップ１４による高感度な圧
力検知が可能になるからである。

さらに圧力検知感度を高めるためには、図示されるよう
に感圧素子チップ１４の埋設位置に対応した密封体の上
下表面領域に密封体１０の変形を容易にするための例え
ば断面Ｖ字状の凹部１３ａ＊１３ｂを設けることが好ま
しい。

密封体１０にはその取付けを容易にするため固定側端部
に取付孔１８が設けられ、この取付孔１８に挿通される
止めねじ２２により取付板２０に密封体１０の固定端を
固定し、自由端に被感知圧力Ｗを印加しうるようになっ
ている。

上記した構成の感圧装置の動作においては、密封体１０
の自由端に上方から下方に向けて圧力Ｗを加えると、密
封体１０の自由端は下方にたわむ。

すると、密封体よりばね定数の小さいチップ１４及び支
持板１２は密封体１０の変形に追従して容易に変形する
。

チップ１４内のＭＯ８！）ランジスタは、これによって
チャンネルに応力を受けるので、そのチャンネル抵抗（
等価的にドレイン抵抗）が変化し、この抵抗変化に対応
した増幅出力を発生する。

この場合、圧力検知感度は、厚さ中心からの偏位距離δ
を大きくするほど大きくなる。

このような動作機構には、接着層が本質的に何のかかわ
りももっていないことが明らかであり、接着の良否や均
一性がこの考案では問題にならないことが理解される。

それゆえ、チップ１４をリード１６にフェースボンドす
る場合などには、支持板１２（及び接着層も）を省略し
てもよい。

なお、上記の装置では、密封体１０が厚く形成されてい
ることにより感圧素子チップ１４に対するバツベーショ
ン効果も改善されることは明らかであろう。

第２図及び第３図は、この考案の他の実施例による感圧
装置を示すもので、第２図の装置は、ばね定数の大きい
密封体３０内に厚さ中心から距離δだけ上方にずれた位
置に感圧素子チップ３４を埋設するとともに、その埋設
位置に対応して密封体３０の変形を容易にするための断
面矩形状の凹部３３を設けたものであり、第３図の装置
は密封体４０の変形を容易にするための凹部４３ａ、４
３ｂが断面半円状になっており且つ感圧素子チップ４４
の埋設位置も前述側同様にδだけ厚さ中心からずれてい
る例である。

これら第２図及び第３図に示した感圧装置も前述例のも
のと同様の作用効果を発揮し、特に埋設位置が厚さ中心
からδだけずれているので高感度な圧力検知が可能であ
ることは明らかであろう。

以上にこの考案を詳述したが、この考案は上記実施例に
限定されることなく種々の改変形態において実施するこ
とができる。

測長ば、感圧素子としては、ＭＯ８型トランジスタ（一
般には、絶縁ゲート型電界効果トランジスタ）に限らず
、他の感圧トランジスタや感圧ダイオードなどを使用す
ることができる。

筐た、密封体１０の形状は、レバー状あるいは細長状に
限らずダイヤフラム状など他の形状であってもよい。

この考案による優れた作用効果ないし利点の主なものを
列挙すれは次Ｑ通りである。

（１） 感圧素子チップを密封体内に埋設して密封体
の変形によシテツブに応力の切目わるようにしたので、
感圧特性が向上するとともに、接着の良否やばらつきの
影響を受けなくなる。

（２）厚い半導体チップを使用できるので製造が容易に
なシ、歩留りも向上する。

Ｇ）厚い密封体を半導体チップのパッシベーションの目
的でも役立たせることができるので、感圧素子の安定性
や信頼性が改善される。

（４）感圧素子チップの埋設位置を厚さ中心から所定距
離だけずらしたので、圧力検知感度が大幅に向上する。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図及び第１ｂ図は、この考案の一実施例による感
圧装置を示すそれぞれ下面図及びそのＩｂ−Ｉｂ線断面
図、第２図及び第３図は、この考案の他の実施例による
感圧装置を示す側面図である。 符号の説明、１０，３０，４０・・・・・・ばね定数の
大きい密封体、１２・・・・・・支持板、１３ａ、１３
ｂ。 ３３ｓ４３ａ＝ ４３ｂ・・・・・・凹部、１４・・・
・・・感圧素子チップ、１６・・・・・・外部引出リー
ド、１８・・・・・・取付孔、２０・・・・・・取付板
。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 ■、感圧素子チップをそれよシ大きいばね定数を有する
   密封体内に埋設し、該密封体を介して前記感圧素子チッ
   プに被感知圧力を印加しうるように構成した感圧装置に
   ふ−いて、前記感圧素子チップの埋設位置を前記密封体
   の変形予定領域内において厚さの中心位置から所定距離
   だけずらしたことを特徴とする感圧装置。 ２、実用新案登録請求の範囲第１項に記載の感圧装置に
   おいて、前記密封体の少なくとも一方の主面には、前記
   感圧素子チップの埋設位置に対応する部分にてたわみを
   生じやすくするための凹部を設けたことを特徴とする感
   圧装置。