JPS6147532A - 歪センサ - Google Patents
歪センサInfo
- Publication number
- JPS6147532A JPS6147532A JP16846784A JP16846784A JPS6147532A JP S6147532 A JPS6147532 A JP S6147532A JP 16846784 A JP16846784 A JP 16846784A JP 16846784 A JP16846784 A JP 16846784A JP S6147532 A JPS6147532 A JP S6147532A
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- JP
- Japan
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- strain
- electrodes
- diaphragm
- sensitive
- sensitive resistor
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- Granted
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
- G01L9/0051—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance
- G01L9/0052—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance of piezoresistive elements
- G01L9/0055—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance of piezoresistive elements bonded on a diaphragm
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】
技術分野
この発明は液体などの圧力をダイヤフラムで受け、ダイ
ヤフラム上に設定された感ｆｆ１ｌｉｋ抗体により歪を
電気信号に変換して取り出す形式の歪センサ ｆＱ
収Ｉ Ｔ る 。
ヤフラム上に設定された感ｆｆ１ｌｉｋ抗体により歪を
電気信号に変換して取り出す形式の歪センサ ｆＱ
収Ｉ Ｔ る 。
従来の技術
従来より液体などの圧力を測定する圧力センサとしてダ
イヤフラムで圧力を受け、ダイヤフラム上に形成した感
歪抵抗体により、歪を電気低り°シの変化として取り出
す歪セ／すが広く使用されている。感歪（１（抗体には
金属歪ゲージや半導体歪ゲージを使用し、これをダイヤ
プラム上に接Ｕ剤で結石・固定したものが用いられてい
る。
イヤフラムで圧力を受け、ダイヤフラム上に形成した感
歪抵抗体により、歪を電気低り°シの変化として取り出
す歪セ／すが広く使用されている。感歪（１（抗体には
金属歪ゲージや半導体歪ゲージを使用し、これをダイヤ
プラム上に接Ｕ剤で結石・固定したものが用いられてい
る。
第６図は従来の歪センサの１例を示したもので、金属歪
ゲージをダイヤフラム上に貼むした要部の断面図である
。第５図において歪ゲージ１はダイヤフラム２上に接着
剤３により固定されている液体導入ロアから導入された
液体の圧力により、ダイヤフラム２が歪み、ダイヤフラ
ム２に発生した歪は、接着剤層３及び樹脂バ板５を介し
て感歪抵抗体４に伝えられ、感歪抵抗体４において液体
の圧力に応した歪が発生する。この歪がリード線６によ
り電気抵抗の変化として検出され、液体の圧力を知るこ
とができる。しかし、か＼る構造のセンサでは、使用中
、接若力の低下による特性の劣化がある他ダイヤフラム
上に金属歪ゲージや半導体歪ゲージを接着剤で均一に結
石せしめるのにかなりの熟練を要すること、及び生産性
にも問題を内在していた。
ゲージをダイヤフラム上に貼むした要部の断面図である
。第５図において歪ゲージ１はダイヤフラム２上に接着
剤３により固定されている液体導入ロアから導入された
液体の圧力により、ダイヤフラム２が歪み、ダイヤフラ
ム２に発生した歪は、接着剤層３及び樹脂バ板５を介し
て感歪抵抗体４に伝えられ、感歪抵抗体４において液体
の圧力に応した歪が発生する。この歪がリード線６によ
り電気抵抗の変化として検出され、液体の圧力を知るこ
とができる。しかし、か＼る構造のセンサでは、使用中
、接若力の低下による特性の劣化がある他ダイヤフラム
上に金属歪ゲージや半導体歪ゲージを接着剤で均一に結
石せしめるのにかなりの熟練を要すること、及び生産性
にも問題を内在していた。
上述の問題点を解決するため、先に新たな歪°センサを
提案した（特願昭５８−２３２４９７弓）、それを要約
すれば、受歪構造部材（ダイヤフラム）と該ダイヤプラ
ム上に直接形成され歪に従って電気抵抗の変化する＋Ｕ
数個の感歪抵抗体と、該感歪抵抗体両端上に形成された
電極とを備え、ダイヤフラムに発生した歪を電気信号と
して取出す歪センサである。即ち、従来種々の問題を生
じていた接着剤を追放し、ダイヤフラム上に直接感歪抵
抗体を形成することにより上述の諸問題を解消しようと
するものである。
提案した（特願昭５８−２３２４９７弓）、それを要約
すれば、受歪構造部材（ダイヤフラム）と該ダイヤプラ
ム上に直接形成され歪に従って電気抵抗の変化する＋Ｕ
数個の感歪抵抗体と、該感歪抵抗体両端上に形成された
電極とを備え、ダイヤフラムに発生した歪を電気信号と
して取出す歪センサである。即ち、従来種々の問題を生
じていた接着剤を追放し、ダイヤフラム上に直接感歪抵
抗体を形成することにより上述の諸問題を解消しようと
するものである。
第４図は上述の歪センサの要部の断面図を示したもので
ある。第４図において、ダイヤフラム２の上面に電気絶
縁層９が形成されており、該電気絶縁石９上には感歪抵
抗体４が設けられており、感歪抵抗体４の両端には感歪
抵抗体４に生じた電気抵抗の変化を取り出すための電極
部８が形成されている。電極部８は詳しくは、感歪抵抗
体上の電極８ａ及び導体回路部８ｂから形成されている
。
ある。第４図において、ダイヤフラム２の上面に電気絶
縁層９が形成されており、該電気絶縁石９上には感歪抵
抗体４が設けられており、感歪抵抗体４の両端には感歪
抵抗体４に生じた電気抵抗の変化を取り出すための電極
部８が形成されている。電極部８は詳しくは、感歪抵抗
体上の電極８ａ及び導体回路部８ｂから形成されている
。
６は導体回路部８ｂから電気信号を取り出すためのリー
ド線である。
ド線である。
か＼る（、′４造のセンサは通常第５図の如り、ブリッ
ジ回路に＋１１４成して使用される。第５図Ｇこお℃１
てＲ＋ 、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は感歪抵抗体、γ１１．γ
１６．γ２１．γ２５．γ３１゜γ３ｂ＋γ４１．γ４
ｂ＋は電極間の導体回路の抵抗を示す。
ジ回路に＋１１４成して使用される。第５図Ｇこお℃１
てＲ＋ 、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は感歪抵抗体、γ１１．γ
１６．γ２１．γ２５．γ３１゜γ３ｂ＋γ４１．γ４
ｂ＋は電極間の導体回路の抵抗を示す。
又Ｅはブリッジへの入力電源部Ｖはブ’Ｊ−ｔ）出力端
子部を示す。電極及び電極間の導体回２８（よ通’７Ｉ
Ｖ、熱管などの薄膜形成手段により形成される。
子部を示す。電極及び電極間の導体回２８（よ通’７Ｉ
Ｖ、熱管などの薄膜形成手段により形成される。
リード線６は電極部８（通常導体回路部８ｂ）に直接細
線によるワイヤボンディング法やノ１ンダ付は法により
形成せしめることができる力（、電ＩＩ部へのリード線
接合は電極部が薄膜のため、通り一′太いリード線を直
接接合し難く、又細線１ノード霧泉接続ではリード線の
断線などの問題があり、接合の信頼性が低い他、作業性
にも劣って〜）る。更番こ電極間をつなぐ導体回路部の
抵抗γ１□、γｌｂ＋γ２１．γ２ｂ＋γ３１．γ３ｂ
＋γ４ａ＋γ４ｂにバラツキがあり、感歪抵抗体をブリ
ッジ形成する際、抵抗値ノくう′７キの１囚をつ＼るな
どの問題がある。この低感歪体がノリコンなどの半導体
の場合、抵抗の温度係数が一般ζこ大なるため、各感歪
抵抗体上 することが望まれている。
線によるワイヤボンディング法やノ１ンダ付は法により
形成せしめることができる力（、電ＩＩ部へのリード線
接合は電極部が薄膜のため、通り一′太いリード線を直
接接合し難く、又細線１ノード霧泉接続ではリード線の
断線などの問題があり、接合の信頼性が低い他、作業性
にも劣って〜）る。更番こ電極間をつなぐ導体回路部の
抵抗γ１□、γｌｂ＋γ２１．γ２ｂ＋γ３１．γ３ｂ
＋γ４ａ＋γ４ｂにバラツキがあり、感歪抵抗体をブリ
ッジ形成する際、抵抗値ノくう′７キの１囚をつ＼るな
どの問題がある。この低感歪体がノリコンなどの半導体
の場合、抵抗の温度係数が一般ζこ大なるため、各感歪
抵抗体上 することが望まれている。
発明の目的
それゆえ本発明の目的は上記に鑑みて、これらの改善を
計り、センサの信頼性、性能、並びに組立作業性を向上
せしめんとするものである。
計り、センサの信頼性、性能、並びに組立作業性を向上
せしめんとするものである。
発明の構成
本発明は少くとも表層に電気絶縁層を有するダイヤプラ
ム上に感歪抵抗体がブリツノ形成されてなる歪センサに
おいて薄膜状に形成された該感歪抵抗体両端電極及び電
極間の導体回路上に厚膜状のハンダ層を形成してなるこ
とを特徴とする歪セフすを提供する。
ム上に感歪抵抗体がブリツノ形成されてなる歪センサに
おいて薄膜状に形成された該感歪抵抗体両端電極及び電
極間の導体回路上に厚膜状のハンダ層を形成してなるこ
とを特徴とする歪セフすを提供する。
実施例
第１図及び第２図は本発明の歪センサの実施例で第１図
は要部の断面図、第２図はダイヤフラム上部の要部を示
している。
は要部の断面図、第２図はダイヤフラム上部の要部を示
している。
第１図及び第２図において２はステンレス鋼などの金属
ダイヤフラム、９は樹脂やセラミック、ガラスなどから
なる電気絶縁層、４は該絶８Ｂ上にノリコン半導体など
で形成された薄膜状の感歪抵抗体を示し、第２図に示し
た如く、ダイヤフラム２上に厚み約１μｍで４ケ形成さ
れ、ブリツノ回路を構成している（中央の感歪抵抗体２
ケは引張力、端部の感歪抵抗体２ケは圧縮力を受ける）
。
ダイヤフラム、９は樹脂やセラミック、ガラスなどから
なる電気絶縁層、４は該絶８Ｂ上にノリコン半導体など
で形成された薄膜状の感歪抵抗体を示し、第２図に示し
た如く、ダイヤフラム２上に厚み約１μｍで４ケ形成さ
れ、ブリツノ回路を構成している（中央の感歪抵抗体２
ケは引張力、端部の感歪抵抗体２ケは圧縮力を受ける）
。
又８は該感歪抵抗体両端部に形成されたニアケルなどの
薄膜状の電極部（厚み約０．５μｍ）で、 ８ａは感歪
抵抗体上の電極、８ｂは電極間の導体回路部を示す。Ｉ
Ｏは電極８ａ及び電極間導体回路部８ｂ上に形成された
厚膜状の７Ｘンダ層厚み約０．４−でブリッジ回路にお
ける各々の電極及び導体回路ぶζ全体を被覆している。
薄膜状の電極部（厚み約０．５μｍ）で、 ８ａは感歪
抵抗体上の電極、８ｂは電極間の導体回路部を示す。Ｉ
Ｏは電極８ａ及び電極間導体回路部８ｂ上に形成された
厚膜状の７Ｘンダ層厚み約０．４−でブリッジ回路にお
ける各々の電極及び導体回路ぶζ全体を被覆している。
ダイヤフラム２は液体導入ロアよりの圧力により歪を生
し、ダイヤフラム２上の各感歪抵抗体は歪に伴う電気抵
抗変化を生し、この変化がブリッジ出力電圧変化として
リード線６を通して外部に敗り出される（印加電源部は
図より省略しである）。
し、ダイヤフラム２上の各感歪抵抗体は歪に伴う電気抵
抗変化を生し、この変化がブリッジ出力電圧変化として
リード線６を通して外部に敗り出される（印加電源部は
図より省略しである）。
ハンダ層ＩＯは感歪抵抗体４、電極部８、絶ｔ−ｔ １
ｚ１１１７）形成後ダイヤフラムの上面をノ１ンダ融液
中に浸漬するか又はハンダペーストによるスクリーン印
刷後焼成してｊＯられる。絶縁層Ｉ！はボリエステルア
ミドなどの耐熱性樹脂などで形成され、ノ＼ンダ眉形成
時、感歪抵抗体の表面劣化（感歪体が金属の場合には抵
抗の短絡）を防止させるとノ（に、外部よりの湿気侵入
防止届としての働きをもつものである。尚絶縁ＩＹＩＩ
は相互電極間、あるいは相互心電回路部間の［１］が狭
く、ハンダで短絡する恐れのある時は予め、一定の範囲
で広く被覆しても差支えない。
ｚ１１１７）形成後ダイヤフラムの上面をノ１ンダ融液
中に浸漬するか又はハンダペーストによるスクリーン印
刷後焼成してｊＯられる。絶縁層Ｉ！はボリエステルア
ミドなどの耐熱性樹脂などで形成され、ノ＼ンダ眉形成
時、感歪抵抗体の表面劣化（感歪体が金属の場合には抵
抗の短絡）を防止させるとノ（に、外部よりの湿気侵入
防止届としての働きをもつものである。尚絶縁ＩＹＩＩ
は相互電極間、あるいは相互心電回路部間の［１］が狭
く、ハンダで短絡する恐れのある時は予め、一定の範囲
で広く被覆しても差支えない。
又感歪抵抗体としてはノリフンの他ＧｅＣ（ダイヤモン
ド） ｒ Ｇ ａＡ ｓ ＋Ｇ ａ Ｐなどの半導体、
Ｎ ｒ −Ｃｕ ＋Ｎｉ−Ｃｒなどの金属を用いること
ができる。
ド） ｒ Ｇ ａＡ ｓ ＋Ｇ ａ Ｐなどの半導体、
Ｎ ｒ −Ｃｕ ＋Ｎｉ−Ｃｒなどの金属を用いること
ができる。
又ダイヤフラムは第１図の如く、表層に電気絶縁層を有
していることが必要であるが、全体を絶縁体あるいは半
絶縁体材料で構成することも可能である。第３図は本発
明における他の実施例を示す。第３図は第２図と同様の
ブリッジ回路を示しているが、電極間の導体回路の面積
を大きくして、ハンダ層の熱容量を大とし熱伝導を良く
したもので各感歪抵抗体部の温度をより均一ならしめて
いる。
していることが必要であるが、全体を絶縁体あるいは半
絶縁体材料で構成することも可能である。第３図は本発
明における他の実施例を示す。第３図は第２図と同様の
ブリッジ回路を示しているが、電極間の導体回路の面積
を大きくして、ハンダ層の熱容量を大とし熱伝導を良く
したもので各感歪抵抗体部の温度をより均一ならしめて
いる。
発明の効果
上述の如く、本発明は少くとも表層に電気絶縁層を仔す
るダイヤフラム上に感歪抵抗体がブＩＪツジ形成されて
なる歪センサにおいて、該感歪抵抗体両端電極及び電極
間の導体回路上に７１７７層を形成してなる歪センサで
薄膜状の電極及び導体回路上に厚膜状のノ）ンダ層が形
成されて℃）るので１ノード線の接続作業が極めて、迅
速、容易になり、従来適用が困難であった比較的太（１
リード線でも、直接ハンダ接続ることが可能となり、細
線１）−ドのハンダ接続や、ワイヤボンディングにみら
れるリード線の断線などのトラブルを消失せしめること
ができる。又導体回路部の抵抗値は第４図の＋１カ成で
は数Ω〜数十Ωのｌくラツキが生じて（兎た力≦、本発
明の構成をとることにより導体回路部の抵抗値はすべて
は糧零Ωとなり、抵抗／＜う′ツキを消失せしめること
ができる。更に電極及び導体回路ｍ＋の熱容量を増大せ
しめて、熱伝導を良好ならしめたので感歪抵抗体間の温
度差を急熱、急冷などの熱過渡状態時でも極力小さくで
きるので、熱的）くランスが一段と向上し性能的にも安
定したセンサを提供する。
るダイヤフラム上に感歪抵抗体がブＩＪツジ形成されて
なる歪センサにおいて、該感歪抵抗体両端電極及び電極
間の導体回路上に７１７７層を形成してなる歪センサで
薄膜状の電極及び導体回路上に厚膜状のノ）ンダ層が形
成されて℃）るので１ノード線の接続作業が極めて、迅
速、容易になり、従来適用が困難であった比較的太（１
リード線でも、直接ハンダ接続ることが可能となり、細
線１）−ドのハンダ接続や、ワイヤボンディングにみら
れるリード線の断線などのトラブルを消失せしめること
ができる。又導体回路部の抵抗値は第４図の＋１カ成で
は数Ω〜数十Ωのｌくラツキが生じて（兎た力≦、本発
明の構成をとることにより導体回路部の抵抗値はすべて
は糧零Ωとなり、抵抗／＜う′ツキを消失せしめること
ができる。更に電極及び導体回路ｍ＋の熱容量を増大せ
しめて、熱伝導を良好ならしめたので感歪抵抗体間の温
度差を急熱、急冷などの熱過渡状態時でも極力小さくで
きるので、熱的）くランスが一段と向上し性能的にも安
定したセンサを提供する。
上述の如く本発明になる歪センナは種々の優れた効果を
イｒしており、その工業的価値の大なるものである。
イｒしており、その工業的価値の大なるものである。
第１図及び第２図は本発明の歪センサの実施例で第１図
は要部の断面図。 第２図はダイヤフラム上部の要部の平面図を示している
。 第３図は本発明の歪センサの他の実施例で、ダイヤフラ
ム上部の要部の平面図を示している。 第４図は先願の歪センサの要部の断面図。 第５図は第４図のブリッジ回路の電気回路図を示す。 第６図は従来の歪センサの１例で要部の断面図を示す。 ２・・・ダイヤフラム、４・・・感歪抵抗体、皿０・・
・ハンダ層。 火５図
は要部の断面図。 第２図はダイヤフラム上部の要部の平面図を示している
。 第３図は本発明の歪センサの他の実施例で、ダイヤフラ
ム上部の要部の平面図を示している。 第４図は先願の歪センサの要部の断面図。 第５図は第４図のブリッジ回路の電気回路図を示す。 第６図は従来の歪センサの１例で要部の断面図を示す。 ２・・・ダイヤフラム、４・・・感歪抵抗体、皿０・・
・ハンダ層。 火５図
Claims (1)
- （１）少くとも表層に電気絶縁層を有するダイヤフラム
上に感歪低抗体がブリッジ形成されてなる歪センサにお
いて該感歪抵抗体両端電極及び該電極間の導体回路上に
ハンダ層を形成してなることを特徴とする歪センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16846784A JPS6147532A (ja) | 1984-08-11 | 1984-08-11 | 歪センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16846784A JPS6147532A (ja) | 1984-08-11 | 1984-08-11 | 歪センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6147532A true JPS6147532A (ja) | 1986-03-08 |
| JPH0566537B2 JPH0566537B2 (ja) | 1993-09-22 |
Family
ID=15868649
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16846784A Granted JPS6147532A (ja) | 1984-08-11 | 1984-08-11 | 歪センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6147532A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0380661A1 (en) * | 1987-10-07 | 1990-08-08 | Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho | Semiconducteur thin-film pressure sensor and method of producing the same |
| JPH03150435A (ja) * | 1989-11-08 | 1991-06-26 | Masaki Esashi | 相対圧圧力センサの製造方法 |
| JP5295388B2 (ja) * | 2009-12-25 | 2013-09-18 | アルプス電気株式会社 | フォースセンサ及びその製造方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5123179A (ja) * | 1974-08-20 | 1976-02-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Atsuryokuhenkanki |
| JPS54150987A (en) * | 1978-05-18 | 1979-11-27 | Gulton Ind Inc | Strain gauge transducer and method of fabricating same |
| JPS56107141A (en) * | 1980-01-30 | 1981-08-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Pressure sensor |
-
1984
- 1984-08-11 JP JP16846784A patent/JPS6147532A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5123179A (ja) * | 1974-08-20 | 1976-02-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Atsuryokuhenkanki |
| JPS54150987A (en) * | 1978-05-18 | 1979-11-27 | Gulton Ind Inc | Strain gauge transducer and method of fabricating same |
| JPS56107141A (en) * | 1980-01-30 | 1981-08-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Pressure sensor |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0380661A1 (en) * | 1987-10-07 | 1990-08-08 | Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho | Semiconducteur thin-film pressure sensor and method of producing the same |
| US5167158A (en) * | 1987-10-07 | 1992-12-01 | Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho | Semiconductor film pressure sensor and method of manufacturing same |
| JPH03150435A (ja) * | 1989-11-08 | 1991-06-26 | Masaki Esashi | 相対圧圧力センサの製造方法 |
| JP5295388B2 (ja) * | 2009-12-25 | 2013-09-18 | アルプス電気株式会社 | フォースセンサ及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0566537B2 (ja) | 1993-09-22 |
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