JPS6193961A - 力の作用に応答するセンサ - Google Patents
力の作用に応答するセンサInfo
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- JPS6193961A JPS6193961A JP60172567A JP17256785A JPS6193961A JP S6193961 A JPS6193961 A JP S6193961A JP 60172567 A JP60172567 A JP 60172567A JP 17256785 A JP17256785 A JP 17256785A JP S6193961 A JPS6193961 A JP S6193961A
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- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、力の作用に応答するセンサに関し、このセン
サは、台ボデーと、少なくとも1つの支持要素によって
該台ボデーに連結された受力要素であって該支持要素が
該受力要素に作用する力の影響により髪形するようにな
っている該受力要素と、それぞれの該支持要素と該受力
要素との間の袈形領域に配置され前記変形に応答して物
理的パラメータの変化を起こす測定部材と、を備えてい
る。
サは、台ボデーと、少なくとも1つの支持要素によって
該台ボデーに連結された受力要素であって該支持要素が
該受力要素に作用する力の影響により髪形するようにな
っている該受力要素と、それぞれの該支持要素と該受力
要素との間の袈形領域に配置され前記変形に応答して物
理的パラメータの変化を起こす測定部材と、を備えてい
る。
この形式のセンサにおいては、受力要素を保持する1つ
またはそれ以上の支持要素に、機械的損傷を生じる可能
性がある。機械的損傷を生じても、センサは依然とし℃
測定信号を発生するが、センサの応答特性は変化してし
まうので、これらの測定信号の評仙かも得られる結果は
誤ったものとなる。
またはそれ以上の支持要素に、機械的損傷を生じる可能
性がある。機械的損傷を生じても、センサは依然とし℃
測定信号を発生するが、センサの応答特性は変化してし
まうので、これらの測定信号の評仙かも得られる結果は
誤ったものとなる。
〔発明が解決しようとする問題点J
本発明が解決しようとする問題点は、上述の形式のセン
サをさらに発展させ、センサの機能状部を簡単な装置に
よって連続面に点検できるようにし、誤った測定が行な
われるのを回避することである。
サをさらに発展させ、センサの機能状部を簡単な装置に
よって連続面に点検できるようにし、誤った測定が行な
われるのを回避することである。
本発明においては、この問題を解決するために2台ボデ
ー上の第1端子パツドからそれぞれの支持要素と受力要
素とを経て、台ボデー上の第2端子パツドまで延長する
中断のない導体路を使用する。
ー上の第1端子パツドからそれぞれの支持要素と受力要
素とを経て、台ボデー上の第2端子パツドまで延長する
中断のない導体路を使用する。
本発明のセンサに使用されている導体路は、センサが正
しく動作している時、すなわち機械的損傷がない時には
中断されることはない。しかし、支持要素が過剰な機械
的応力のために破損すれば、直ちに導体路も中断される
ので、これを故障状態の検出に利用することができる。
しく動作している時、すなわち機械的損傷がない時には
中断されることはない。しかし、支持要素が過剰な機械
的応力のために破損すれば、直ちに導体路も中断される
ので、これを故障状態の検出に利用することができる。
本発明のさらに発展した内容は、特許請求の範囲の従属
項に記載されている。特許請求の範囲第5項には、本発
明のセンサと、測定部材に接続された評価回路とを用い
た力の測定装置が記載されており、この装置の特徴は、
電流導通試験回路が台ボデー上の端子パッドに接続され
ていて、導体路を流れる電流の中断を検出すると、評価
回路を非動作状態にするようになっていることである。
項に記載されている。特許請求の範囲第5項には、本発
明のセンサと、測定部材に接続された評価回路とを用い
た力の測定装置が記載されており、この装置の特徴は、
電流導通試験回路が台ボデー上の端子パッドに接続され
ていて、導体路を流れる電流の中断を検出すると、評価
回路を非動作状態にするようになっていることである。
この装置においては、支持要素の機械的損傷による誤っ
た測定結果の表示は確実VCMけられる。
た測定結果の表示は確実VCMけられる。
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施例につい℃
説明する。
説明する。
第1図に平面図で示されているセンサは、台ボデー12
と、台ボデー12に4つの支持要素16゜1B、20.
22で連結された受力要素14とを有する。受力要素1
4は正方形状をなし、支持要素16.18.2G、22
は1端部を台ボデー12に、他端部を受力要素14の角
部分に連結されている。支持要素16.1B、20.2
2の両側には、みぞ穴24.26.28.30が設けら
れ、これらのみぞ穴は、支持部材馨その両端部間におい
て、−万では台ボデー12から、また他方では受力要素
14から分離している。
と、台ボデー12に4つの支持要素16゜1B、20.
22で連結された受力要素14とを有する。受力要素1
4は正方形状をなし、支持要素16.18.2G、22
は1端部を台ボデー12に、他端部を受力要素14の角
部分に連結されている。支持要素16.1B、20.2
2の両側には、みぞ穴24.26.28.30が設けら
れ、これらのみぞ穴は、支持部材馨その両端部間におい
て、−万では台ボデー12から、また他方では受力要素
14から分離している。
第2図の断面図から明らかなよ5に、受力要素14の厚
さは比較的大きく、支持要素16 、18゜20.22
は薄い板ばね状の条帯で、受力要素14を台ボデー12
に連結している。表面に垂直に加わる力の作用を受ける
と、受力要素14は第2図における上方または下方に変
位することができる。支持要素16.1B、20.22
は、その際変形するが、許容される最大の撓みには限度
がある。受力要素14に力が作用した時変形を起こす、
支持要素16.1B、20.22の領域には、測定部材
32,34.36.38が配置されており、これらの測
定部材は、この領域の変形に応答して、それらの物理的
パラメータの1つを変化させる。これらの測定部材32
.34.36.38は、機械的変形の影響によって電気
抵抗が変化する圧電抵抗素子とすることができる。測定
部材32.34,36.38は、例えば個々の測定部材
?:電流が流れるようなブリッジ回路として接続され、
受力要素の撓みによって支持要素が変形したか否か、ま
たどの程度変形したかを示す゛電気信号を発生する。受
力要素14は厚いために、加速度に応答しうる確定質量
を有する。従って、図示されているセンサは加速度セン
サであり、測定部材を用いて発生せしめられる電気信号
は、台ボデー12に連結された受力要素14が受ける加
速度につい℃の情報を与える。第2図の断面には、支持
要素と受力要素14との間の連結がどのように行なわれ
ているかが示されている。特に、支持要素が受力要素1
4に一体的に連結されていることが明瞭に示されている
。
さは比較的大きく、支持要素16 、18゜20.22
は薄い板ばね状の条帯で、受力要素14を台ボデー12
に連結している。表面に垂直に加わる力の作用を受ける
と、受力要素14は第2図における上方または下方に変
位することができる。支持要素16.1B、20.22
は、その際変形するが、許容される最大の撓みには限度
がある。受力要素14に力が作用した時変形を起こす、
支持要素16.1B、20.22の領域には、測定部材
32,34.36.38が配置されており、これらの測
定部材は、この領域の変形に応答して、それらの物理的
パラメータの1つを変化させる。これらの測定部材32
.34.36.38は、機械的変形の影響によって電気
抵抗が変化する圧電抵抗素子とすることができる。測定
部材32.34,36.38は、例えば個々の測定部材
?:電流が流れるようなブリッジ回路として接続され、
受力要素の撓みによって支持要素が変形したか否か、ま
たどの程度変形したかを示す゛電気信号を発生する。受
力要素14は厚いために、加速度に応答しうる確定質量
を有する。従って、図示されているセンサは加速度セン
サであり、測定部材を用いて発生せしめられる電気信号
は、台ボデー12に連結された受力要素14が受ける加
速度につい℃の情報を与える。第2図の断面には、支持
要素と受力要素14との間の連結がどのように行なわれ
ているかが示されている。特に、支持要素が受力要素1
4に一体的に連結されていることが明瞭に示されている
。
加速度センサー00台1ドデー12)受力要素14、お
よび支持要素16.18,20.22は、単結晶シリコ
ンから成る。このセンサの製造は、単結晶シリコン材の
スライスから出発し、まずスライス内に第2図の断面に
示されているグループ40.42のエツチングを行なう
。
よび支持要素16.18,20.22は、単結晶シリコ
ンから成る。このセンサの製造は、単結晶シリコン材の
スライスから出発し、まずスライス内に第2図の断面に
示されているグループ40.42のエツチングを行なう
。
グループ40.42は、受力要素14が台ボデー12に
、形成されるべき支持要素16.18゜20.22の厚
さを有するウェブによってのみ連結されるような深さま
で、エツチングされる。次に、これらのウェブを貫通す
るみぞ穴24 、26゜腎 28.30のエツチングが行なわれ、板ばね状の支持要
素16.18.20.22が形成される。
、形成されるべき支持要素16.18゜20.22の厚
さを有するウェブによってのみ連結されるような深さま
で、エツチングされる。次に、これらのウェブを貫通す
るみぞ穴24 、26゜腎 28.30のエツチングが行なわれ、板ばね状の支持要
素16.18.20.22が形成される。
次に、支持要素16.18.20.22と台ボデー12
との間の連結領域に、圧′亀抵抗材でIIl成されたm
l定部材32.34,36.38を付ける。
との間の連結領域に、圧′亀抵抗材でIIl成されたm
l定部材32.34,36.38を付ける。
測定部材32,34.36.38に対する導線は、本発
明の本質的部分ではないので、簡単にするため図では省
略されている。
明の本質的部分ではないので、簡単にするため図では省
略されている。
加此度センサ10が大きい加速度を受けた時は、支持要
素16.18,20.22が破損する可能性があり、破
損した場合には、破損した支持要素に関連する測定部材
は加速度に起因する変形を示しえなくなる。加速度セン
サ10の表面に金属層として固着せしめられた導体路4
4は、支持要素16.1B、20.22の状態の連続的
点検を可能にする。特に、導体路44は支持要素の破損
の検出を可能ならしめる。第1図において、この導体路
44は、台ボデー12上の第1端子バツド46から出て
、支持要素22)受力要素14、支持要素16を経、再
び受力要素14に帰った後、支R安素20を経、もう1
反受力要素14を経て、最後に支持要素18を経た後、
台fデー12上の第2端子パツド48に至っている。導
体路44が上述の径路を有するために1センサ10に過
剰な加速度が作用した結果、支持要素16,18゜20
.22の1つが破損すれば、端子パッド46と端子パッ
ド48との間の電気的接読は確実に中断され、る。従っ
て、測定部材32.34.36゜38によって得られた
電気信号が評価される前に、センサ10が機械的に損傷
されたか否か、特に、支持要素16.18.20.22
の1つが破損したか否かを、絶えず点検することができ
る。そのため、センサに作用する加速度の誤測定の可能
性がなくなる。
素16.18,20.22が破損する可能性があり、破
損した場合には、破損した支持要素に関連する測定部材
は加速度に起因する変形を示しえなくなる。加速度セン
サ10の表面に金属層として固着せしめられた導体路4
4は、支持要素16.1B、20.22の状態の連続的
点検を可能にする。特に、導体路44は支持要素の破損
の検出を可能ならしめる。第1図において、この導体路
44は、台ボデー12上の第1端子バツド46から出て
、支持要素22)受力要素14、支持要素16を経、再
び受力要素14に帰った後、支R安素20を経、もう1
反受力要素14を経て、最後に支持要素18を経た後、
台fデー12上の第2端子パツド48に至っている。導
体路44が上述の径路を有するために1センサ10に過
剰な加速度が作用した結果、支持要素16,18゜20
.22の1つが破損すれば、端子パッド46と端子パッ
ド48との間の電気的接読は確実に中断され、る。従っ
て、測定部材32.34.36゜38によって得られた
電気信号が評価される前に、センサ10が機械的に損傷
されたか否か、特に、支持要素16.18.20.22
の1つが破損したか否かを、絶えず点検することができ
る。そのため、センサに作用する加速度の誤測定の可能
性がなくなる。
導体路44は、センサ10の表面上の比較的低い抵抗で
形成されつるので、状態の点検のためには、比較的大き
い電流が流れ5る。電流が大きいと、支持要素、従って
その上に配置された導体路44の一部に、たとえ毛髪状
の割れを生じても、端子パッド46および48間におけ
る電流の中断が確実に起こる。そのわけは、電流が比較
的太きい場合には、導体路内の毛髪状の割れにおける電
力損失が、熱発生によって導体路の完全な破断を生ゼし
ぬ檄のに十分な大きさになるからである。
形成されつるので、状態の点検のためには、比較的大き
い電流が流れ5る。電流が大きいと、支持要素、従って
その上に配置された導体路44の一部に、たとえ毛髪状
の割れを生じても、端子パッド46および48間におけ
る電流の中断が確実に起こる。そのわけは、電流が比較
的太きい場合には、導体路内の毛髪状の割れにおける電
力損失が、熱発生によって導体路の完全な破断を生ゼし
ぬ檄のに十分な大きさになるからである。
このため、故障状態は明瞭に指示される。
第1図には、導体路44は、測定部材32゜34.36
.38に接続されない独立した導体路として示されてい
る。基本的には、測定部材32゜34.36.38への
給電線を、導体路44のように全ての支持要素上を通過
するようにして、センサ10の表面に付けることも可能
である。このような設計の場合は、支持要素が破損すれ
ば測定回路の中断が生じるので、これによっても故障の
指示が得られる。 − 8g5図には、センサ10の使用状況がブロック回路図
によって示されている。センサ10は、力センサとして
、あるいは加速度センサとして使用されうる。いずれの
物理量が澗定されるかは、評価回路50による。評価回
路50は、線路52を経て、センサ内に含まれ前述のよ
うに圧電抵抗孝子として形成されている測定部材32
、34 。
.38に接続されない独立した導体路として示されてい
る。基本的には、測定部材32゜34.36.38への
給電線を、導体路44のように全ての支持要素上を通過
するようにして、センサ10の表面に付けることも可能
である。このような設計の場合は、支持要素が破損すれ
ば測定回路の中断が生じるので、これによっても故障の
指示が得られる。 − 8g5図には、センサ10の使用状況がブロック回路図
によって示されている。センサ10は、力センサとして
、あるいは加速度センサとして使用されうる。いずれの
物理量が澗定されるかは、評価回路50による。評価回
路50は、線路52を経て、センサ内に含まれ前述のよ
うに圧電抵抗孝子として形成されている測定部材32
、34 。
36.38v通るa流を送る。もし、圧電抵抗素子が、
センサ10に作用する加速度、または受力要素14に作
用する力によって変形すれば、圧電抵抗素子の抵抗は変
化する。評価回路は、抵抗の変化から、作用している加
速度または力を求めることができる。′厄流導通試験回
路54は、線路56を経て、端子パラげ46および48
の間に延長する導体路を通る電流を送る。この電流が流
れている限り、電流導通試験回路54は導体路44が中
断されていないことを指示する。しかし、もし、例えば
支持要素16.18,20.22の破損により導体路4
4を通って電流が流れえなくなったことを電流4通試験
回路が検出すれば、この回路は線路58を経て評価回路
に信号を送って、評価回路を非動作状態にする。このこ
とは、評価回路50が、センサ10内の全支持要素16
゜18.20.22が良好な状態にあり、従って正しい
測定結果が期待できる場合にのみ、測定結果を与えるこ
とを意味する。支持要素が破損すれば、すなわちセンサ
10が誤った出力信号を供給するようになれば直ちに、
評価回路50は上述のよ5に電流4J通試験回路54に
よって非動作状tQlcされるので、評価回路50は測
定結果を与えなくなる。このようにして、誤った測定結
果の表示は極めて確実に防止される。
センサ10に作用する加速度、または受力要素14に作
用する力によって変形すれば、圧電抵抗素子の抵抗は変
化する。評価回路は、抵抗の変化から、作用している加
速度または力を求めることができる。′厄流導通試験回
路54は、線路56を経て、端子パラげ46および48
の間に延長する導体路を通る電流を送る。この電流が流
れている限り、電流導通試験回路54は導体路44が中
断されていないことを指示する。しかし、もし、例えば
支持要素16.18,20.22の破損により導体路4
4を通って電流が流れえなくなったことを電流4通試験
回路が検出すれば、この回路は線路58を経て評価回路
に信号を送って、評価回路を非動作状態にする。このこ
とは、評価回路50が、センサ10内の全支持要素16
゜18.20.22が良好な状態にあり、従って正しい
測定結果が期待できる場合にのみ、測定結果を与えるこ
とを意味する。支持要素が破損すれば、すなわちセンサ
10が誤った出力信号を供給するようになれば直ちに、
評価回路50は上述のよ5に電流4J通試験回路54に
よって非動作状tQlcされるので、評価回路50は測
定結果を与えなくなる。このようにして、誤った測定結
果の表示は極めて確実に防止される。
上述の実施例においては、導体路44は金属層によって
形F12Jされた。しかし、導体路44は池の様式に作
ることもできる。例えば、それは半導体材料内への拡散
またはイオン打込みによって形成され、半導体材料内に
金属層によって形成された導体路44のように第1端子
パツドからそれぞれの支持要素および受力要素を経て第
2端子パツドまで延長する導電帯であってもよい。
形F12Jされた。しかし、導体路44は池の様式に作
ることもできる。例えば、それは半導体材料内への拡散
またはイオン打込みによって形成され、半導体材料内に
金属層によって形成された導体路44のように第1端子
パツドからそれぞれの支持要素および受力要素を経て第
2端子パツドまで延長する導電帯であってもよい。
第1図は、本発明のセンサの平面図、第2図は、第1図
のA−Aiにおける斜視断面図、第3図は、第1図のセ
ンサの使用例を示すブロック回路図である。 符号の説明 10・・−センサ、12・・・台ボデー、14・・・受
力要素、16.18,20.22・−・支持要素゛、2
4゜26.28.30・・・みぞ穴、44・−・導体路
、46−IG1端子パッド、48・・・第2端子ハツト
、50・・・評価回路、54・・・電流導通試験回路。
のA−Aiにおける斜視断面図、第3図は、第1図のセ
ンサの使用例を示すブロック回路図である。 符号の説明 10・・−センサ、12・・・台ボデー、14・・・受
力要素、16.18,20.22・−・支持要素゛、2
4゜26.28.30・・・みぞ穴、44・−・導体路
、46−IG1端子パッド、48・・・第2端子ハツト
、50・・・評価回路、54・・・電流導通試験回路。
Claims (6)
- (1)力の作用に応答するセンサであつて、台ボデーと
、少なくとも1つの支持要素によつて該台ボデーに連結
された受力要素であつて該支持要素が該受力要素に作用
する力の影響により変形するようになつている該受力要
素と、それぞれの該支持要素と該受力要素との間の変形
領域に配置され前記変形に応答して物理的パラメータの
変化を起こす測定部材と、を備えており、前記台ボデー
(12)上の第1端子パツド(46)からそれぞれの前
記支持要素(16、18、20、22)と前記受力要素
(14)とを経て前記台ボデー(12)上の第2端子パ
ツド(48)まで延長する中断のない導体路(44)を
有することを特徴とする、力の作用に応答するセンサ。 - (2)特許請求の範囲第1項において、前記受力要素(
14)が実質的に正方形状に作られ、その角領域が4つ
の支持要素(16、18、20、22)によつて台ボデ
ー(12)に連結されており、それぞれの該支持要素が
前記受力要素(14)の1辺に平行に延長しており、該
4つの支持要素(16、18、20、22)がそれらの
長辺に沿うみぞ穴(24、26、28、30)によつて
前記台ボデー(12)および前記受力要素(14)から
分離され、かつ1端部を該台ボデー(12)に、他端部
を該受力要素(14)に連結されており、前記2つの端
子パツド(46、48)の間の導体路(44)が前記4
つの支持要素(16、18、20、22)の全てを経て
延長していることを特徴とする、力の作用に応答するセ
ンサ。 - (3)特許請求の範囲第1項または第2項において、前
記台ボデー(12)と、それぞれの前記支持要素(16
、18、20、22)と、前記受力要素(14)と、が
単結晶シリコンから一体のものとして作られていること
を特徴とする、力の作用に応答するセンサ。 - (4)特許請求の範囲第3項において、前記導体路(4
4)が、前記台ボデー(12)と、前記受力要素(14
)と、前記支持要素(16、18、20、22)との上
に固着された金属層から成ることを特徴とする、力の作
用に応答するセンサ。 - (5)特許請求の範囲第3項において、前記導体路(4
4)が、前記単結晶シリコン内に拡散またはイオン打込
みによつて形成された導電帯から成ることを特徴とする
、力の作用に応答するセンサ。 - (6)特許請求の範囲第1項から第5項までのいずれか
に記載のセンサと、前記測定部材に接続された評価回路
とを用いた力の測定装置であつて、前記台ボデー(12
)上の前記端子パツド(46、48)に通流導通試験回
路(54)が接続されており、該回路が前記導体路(4
4)を流れる電流の中断を検出した時前記評価回路(5
0)を非動作状態にするようになつていることを特徴と
する、力の測定装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3429250.0 | 1984-08-08 | ||
DE19843429520 DE3429520A1 (de) | 1983-09-12 | 1984-08-10 | Kettenwirkmaschine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6193961A true JPS6193961A (ja) | 1986-05-12 |
JPH0558140B2 JPH0558140B2 (ja) | 1993-08-25 |
Family
ID=6242805
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60172567A Granted JPS6193961A (ja) | 1984-08-08 | 1985-08-07 | 力の作用に応答するセンサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6193961A (ja) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5595373A (en) * | 1979-01-11 | 1980-07-19 | Nissan Motor Co Ltd | Semiconductor pressure sensor |
JPS5999356A (ja) * | 1982-11-09 | 1984-06-08 | テキサス・インスツルメンツ・インコ−ポレイテツド | 半導体加速度計 |
-
1985
- 1985-08-07 JP JP60172567A patent/JPS6193961A/ja active Granted
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5595373A (en) * | 1979-01-11 | 1980-07-19 | Nissan Motor Co Ltd | Semiconductor pressure sensor |
JPS5999356A (ja) * | 1982-11-09 | 1984-06-08 | テキサス・インスツルメンツ・インコ−ポレイテツド | 半導体加速度計 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0558140B2 (ja) | 1993-08-25 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |