JPS60154677A - 圧覚センサ - Google Patents
圧覚センサInfo
- Publication number
- JPS60154677A JPS60154677A JP59011587A JP1158784A JPS60154677A JP S60154677 A JPS60154677 A JP S60154677A JP 59011587 A JP59011587 A JP 59011587A JP 1158784 A JP1158784 A JP 1158784A JP S60154677 A JPS60154677 A JP S60154677A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pressure
- type
- layer
- region
- temperature sensor
- Prior art date
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- Granted
Links
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 8
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 abstract description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H01L29/84—
Landscapes
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
- Pressure Sensors (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】
〔発明の属する技術分野〕
本発明は、ｒＰ結晶半導体よりなる感圧４１′１′高／
、ｌｉ体の受圧面に角度をなす面の一導１ｂ、形の入角
１層に逆導電形の複数のストレンゲージ飴域を（ｉｉｉ
ｉえ、ストレンゲージの抵抗値の変化によって受圧ｒｒ
ｉｉに印加される力の３成分を検出する圧覚センサに関
する。
、ｌｉ体の受圧面に角度をなす面の一導１ｂ、形の入角
１層に逆導電形の複数のストレンゲージ飴域を（ｉｉｉ
ｉえ、ストレンゲージの抵抗値の変化によって受圧ｒｒ
ｉｉに印加される力の３成分を検出する圧覚センサに関
する。
各種の物体を取り扱う口１ボット・・ンドにおいで、物
体の種類に応じた適正な把持力で物体を扱う／、−めに
は、把持力すなわちロボットハンドのフィンガに！Ｊ、
［かる石型とその分布を精密に検出［２−℃押ｔ１Ｊ力
を制御しなけれはならない。そのよりな［」的で第１図
に示すような小形のＬｌ−覚センザが扶案され、面状分
布の検出にはこの圧覚センサによってアレイを構成する
。この圧覚センサは、例えはＮ形シリコン単結晶からな
るリング状感圧梠造体］の受圧面１１に垂直な面１２に
拡散によりＰ形ストレンゲージ領域２１〜２４．３１〜
３４．４１〜４４を形成し、受圧面に対向する底面１３
により支持体に固定したものである。ストレングージ２
１〜２４から構／ｊＩされるブリッジの出力電圧により
受圧面１１に加わる力の受圧面に垂直方向成分Ｆｚ、ス
トレンゲージ３１〜３４から構成されるブリッジの出力
電圧により受圧面１１に平行な方向の１成分ＦＸ、スト
レンゲージ４１〜４４から構成されるブリッジの出力電
圧によシ残シの１成分Ｆｙを検出する。しかしこのよう
な拡散形ストレングージは抵抗値および歪による抵抗変
化率すなわちゲージ率に大きな温度依存性がある。しか
もこの温度依存性は、例えはＰ形シリコン＜１１１＞方
向について第２図示すように不純物濃度によってもその
値が大きく変化する。例えば１０”／６Ｉの不純物濃度
の場合には、抵抗変化率αが約３０％／１００℃、ゲー
ジ率温度減化率βが約−３０％／１００℃の大きな値を
持っている。そのほか、ストレンゲージで構成されるブ
リッジの力が零である場合の出力、すなわち零点出力に
も温度依存性をもっている。従ってストレンゲ−ジブリ
ッジの出力信号から正確に力の３成分を９出するために
は、正確に温度を知る必要がある。
体の種類に応じた適正な把持力で物体を扱う／、−めに
は、把持力すなわちロボットハンドのフィンガに！Ｊ、
［かる石型とその分布を精密に検出［２−℃押ｔ１Ｊ力
を制御しなけれはならない。そのよりな［」的で第１図
に示すような小形のＬｌ−覚センザが扶案され、面状分
布の検出にはこの圧覚センサによってアレイを構成する
。この圧覚センサは、例えはＮ形シリコン単結晶からな
るリング状感圧梠造体］の受圧面１１に垂直な面１２に
拡散によりＰ形ストレンゲージ領域２１〜２４．３１〜
３４．４１〜４４を形成し、受圧面に対向する底面１３
により支持体に固定したものである。ストレングージ２
１〜２４から構／ｊＩされるブリッジの出力電圧により
受圧面１１に加わる力の受圧面に垂直方向成分Ｆｚ、ス
トレンゲージ３１〜３４から構成されるブリッジの出力
電圧により受圧面１１に平行な方向の１成分ＦＸ、スト
レンゲージ４１〜４４から構成されるブリッジの出力電
圧によシ残シの１成分Ｆｙを検出する。しかしこのよう
な拡散形ストレングージは抵抗値および歪による抵抗変
化率すなわちゲージ率に大きな温度依存性がある。しか
もこの温度依存性は、例えはＰ形シリコン＜１１１＞方
向について第２図示すように不純物濃度によってもその
値が大きく変化する。例えば１０”／６Ｉの不純物濃度
の場合には、抵抗変化率αが約３０％／１００℃、ゲー
ジ率温度減化率βが約−３０％／１００℃の大きな値を
持っている。そのほか、ストレンゲージで構成されるブ
リッジの力が零である場合の出力、すなわち零点出力に
も温度依存性をもっている。従ってストレンゲ−ジブリ
ッジの出力信号から正確に力の３成分を９出するために
は、正確に温度を知る必要がある。
本発明はこのような温度変化に対応して正確に力の３成
分の算出することが容易にできる圧覚センサを提供する
ことを目的とする。
分の算出することが容易にできる圧覚センサを提供する
ことを目的とする。
本発明によれは、圧覚センサの感圧構造体に温度センサ
領域を形成することによシ上記の目的を達成する。
領域を形成することによシ上記の目的を達成する。
第３図に示した一実施例ではＮ形感圧構造体工の面１２
の歪の小さい領域に拡散によｐＰ形抵抗領域５が形成さ
れている。第４図は感受構造体のシリコン基板の両面に
形成されたエピタキシャル層の一方にＦｚ検出用のスト
レンゲージ２１〜２４（図ａ）、他面のエピタキシャル
層にＦｘ検出用のストレンゲージ３１〜３４およびＦｙ
検検出スストレンゲージ４１〜４４図ｂ）を形成した場
合の実施例で、拡散抵抗形温反センザ５は歪の影響を受
けるので、歪の最も小さいゲージ２１と２２の中間に配
置され、図のように端子６に配線７により接続されてい
る。一方の配線は接触部８から基板を経て端子９に至っ
ている。第５図は温度センサとしてトランジスタを形成
した実施例を示し、Ｐ形シリコンウェーハエ４上に設け
たＮ形エピタキシャル層１５に、Ｐ形ストレンゲージ領
域２０を拡散し、Ｐ＋拡散層１６により分離された領域
にベース層としてのＰ形拡散層１７、コレクタ接触層と
してのＮ＋拡１を層１８、さらにＰ形Ｍ］７の中にエミ
ツタ層とし、てのＮ１拡散層１９を形成して感圧構造体
内にＮＰＮ ）ランジスタを構成したものである。
の歪の小さい領域に拡散によｐＰ形抵抗領域５が形成さ
れている。第４図は感受構造体のシリコン基板の両面に
形成されたエピタキシャル層の一方にＦｚ検出用のスト
レンゲージ２１〜２４（図ａ）、他面のエピタキシャル
層にＦｘ検出用のストレンゲージ３１〜３４およびＦｙ
検検出スストレンゲージ４１〜４４図ｂ）を形成した場
合の実施例で、拡散抵抗形温反センザ５は歪の影響を受
けるので、歪の最も小さいゲージ２１と２２の中間に配
置され、図のように端子６に配線７により接続されてい
る。一方の配線は接触部８から基板を経て端子９に至っ
ている。第５図は温度センサとしてトランジスタを形成
した実施例を示し、Ｐ形シリコンウェーハエ４上に設け
たＮ形エピタキシャル層１５に、Ｐ形ストレンゲージ領
域２０を拡散し、Ｐ＋拡散層１６により分離された領域
にベース層としてのＰ形拡散層１７、コレクタ接触層と
してのＮ＋拡１を層１８、さらにＰ形Ｍ］７の中にエミ
ツタ層とし、てのＮ１拡散層１９を形成して感圧構造体
内にＮＰＮ ）ランジスタを構成したものである。
同様に温度センサとしてダイオードを形成し７てもヨイ
。これらの抵抗、トランジスタあるいはダイオードを制
御回路に接続し、特性の温度変化を利用して感圧構造体
に加わった力のａ、出あるいは１点出力の温度補償を行
う。
。これらの抵抗、トランジスタあるいはダイオードを制
御回路に接続し、特性の温度変化を利用して感圧構造体
に加わった力のａ、出あるいは１点出力の温度補償を行
う。
本発明は圧覚センサの感圧構造体の中に温度センサを形
成し、ストレンゲージから得られる出力信号の温度補償
に利用するもので、例えはロボットハンドに本発明によ
る圧覚センタを用いる場合、温度の異なる物体を把持し
、た際の圧覚センサの急激な温度変化を補償することが
できて正確な把持力の検出ができる。
成し、ストレンゲージから得られる出力信号の温度補償
に利用するもので、例えはロボットハンドに本発明によ
る圧覚センタを用いる場合、温度の異なる物体を把持し
、た際の圧覚センサの急激な温度変化を補償することが
できて正確な把持力の検出ができる。
第１図は本発明の対象である圧覚センザ感圧宿迄体の斜
視図、冴１２図は半導体ストレンゲージ抵抗の温度特性
と不純物濃度の関係線図、第３図は本発明の一実施例の
感圧構造体の斜視図、第４図は異なる￥施例の感圧構造
体を示し、（ａ）は一方の面の平面図、Φ）は他方の面
の平面図、第５図はさらに別の実施例の感圧構造体の装
部…１面図である。 １・・・・・・感圧構造体、１１・・・・・・受圧面、
１４・・・・・・基板、１５・・・・・・エピタキシャ
ル層、 ５・・・・・・拡散抵抗形温度センザ、２０．
２１〜２４，３１〜３４．４１〜４４・・・・・・スト
レンゲージ領域。 才３図 ’＝ｔ’４区
視図、冴１２図は半導体ストレンゲージ抵抗の温度特性
と不純物濃度の関係線図、第３図は本発明の一実施例の
感圧構造体の斜視図、第４図は異なる￥施例の感圧構造
体を示し、（ａ）は一方の面の平面図、Φ）は他方の面
の平面図、第５図はさらに別の実施例の感圧構造体の装
部…１面図である。 １・・・・・・感圧構造体、１１・・・・・・受圧面、
１４・・・・・・基板、１５・・・・・・エピタキシャ
ル層、 ５・・・・・・拡散抵抗形温度センザ、２０．
２１〜２４，３１〜３４．４１〜４４・・・・・・スト
レンゲージ領域。 才３図 ’＝ｔ’４区
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）単結晶半導体よりなる感圧構造体の受圧面に角度を
なす面の一導電形の表面層に逆導電形の複数のストレン
ゲージ領域を備え、ストレンゲージの抵抗値の変化によ
って受圧面に印加される力の３成分を検出するものにお
いて、感圧構造体に温度センサ領域が形成されたことを
特徴とする圧覚センサ。 ２）特Ｗ［ｇ〜求の範囲第１項記載のセンサにおいて、
温度センサが拡散抵抗であることを特徴とする圧覚セン
サ。 ３）特許請求の範囲第１項記載のセンサにおいて、温度
センサがダイオードであることを％徴とする圧覚センサ
。 ４）％許蹟求の範囲第１項記載のセンサにおいて、温度
センサがトランジスタであることを特徴とする圧覚セン
サ。 ５）特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれかに記
載のセンサにおいて、温度センサ領域が感受構造体の受
圧面に力が印加された際φの小さい領域に位償′するこ
とｆ：１４′！Ｊ徴とする圧覚センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59011587A JPS60154677A (ja) | 1984-01-25 | 1984-01-25 | 圧覚センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59011587A JPS60154677A (ja) | 1984-01-25 | 1984-01-25 | 圧覚センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60154677A true JPS60154677A (ja) | 1985-08-14 |
| JPH0473632B2 JPH0473632B2 (ja) | 1992-11-24 |
Family
ID=11782031
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59011587A Granted JPS60154677A (ja) | 1984-01-25 | 1984-01-25 | 圧覚センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60154677A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018074230A1 (ja) * | 2016-10-18 | 2018-04-26 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | チップモジュールおよびその信号処理方法、並びに、電子機器 |
-
1984
- 1984-01-25 JP JP59011587A patent/JPS60154677A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018074230A1 (ja) * | 2016-10-18 | 2018-04-26 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | チップモジュールおよびその信号処理方法、並びに、電子機器 |
| US11099014B2 (en) | 2016-10-18 | 2021-08-24 | Sony Semiconductor Solutions Corporation | Chip module, signal processing method, and electronic equipment |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0473632B2 (ja) | 1992-11-24 |
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