TW200914808A - Semiconductor strain sensor - Google Patents

Description

200914808 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明，係有關於可使用在構造物之變形與應力之測 定中的變形感測器，特別是有關於使用有半導體應變計（ strain gauge)之半導體變形感測器。 【先前技術】 在構造物之變形或是應力之計測中所使用的應變計， 係成爲將由Cu-Ni系合金或是Ni-Cr系合金之金屬薄膜所 形成的配線圖案，以具備有可撓性之聚亞醯胺或是環氧樹 脂薄膜來覆蓋的構造。將該應變計以接著劑來接著於被測 定物上並作使用。金屬薄膜之配線圖案，若是受到變形應 力而變形，則會產生電阻變化，而能夠測定變形量。 亦存在有代替金屬薄膜而將在矽等之半導體中摻雜不 純物而形成的半導體壓電電阻元件作爲變形檢測部來利用 的半導體應變計。半導體應變計，其之由變形所導致的電 阻變化率，係爲使用有金屬薄膜之應變計的數1 〇倍而爲 大，故能夠對微小之變形作測定。又，在金屬薄膜之應變 計中，由於電阻變化係爲小，故有必要將電性訊號作放大 ，而爲了此，係需要放大器。半導體應變計，由於其電阻 變化係爲大，因此，不需要使用放大器，而能夠將電性訊 號直接作使用。或者是，由於亦可在半導體應變計之晶片 內組入放大電路，因此，在作爲變形感測器之用途以及使 用之便利性上，係爲廣泛，而被多所期待。在本說明書中 -5- 200914808 ，係將變形感測器與應變計作爲同義來使用。 使用半導體製造技術，來在砂晶圓上進行不純物之摻 雜，而後，形成配線，之後’再將其晶片化’而得到半導 體應變計。在此晶片中（以下’稱爲「變形感測晶片」） ，將測定對象物之變形正確地作傳達一事係爲重要’而變 形感測晶片之模組化與其之對於測定對象物的安裝’係成 爲重點。 在專利文獻1中，係揭示有將半導體應變計設爲實用 性之模組後的構造。將該半導體應變計，在圖1 6 A中以立 體圖來作展示。在將半導體應變計形成於矽晶圓表面後， 將矽晶圓蝕刻爲數# m之厚度，而後，得到晶片化之變形 感測晶片5 2。形成配線5 3，並藉由聚亞醯胺薄膜5 4來作 挾持，而得到半導體應變計5 1。由於係將變形感測晶片 52與配線53模組化，因此，能夠與先前之應變計同樣的 對半導體應變計作處理。 在專利文獻2中，係揭示有：使用低融點玻璃5 8來 將變形感測晶片5 2接合於玻璃製之台座5 7上的變形檢測 感測器56。將該變形檢測感測器56，在圖1 6B中以側面 圖來作展示。將玻璃製之台座57，藉由螺栓鎖合等來固定 在測定對象物上。在變形感測晶片5 2與玻璃製台座5 7之 間、以及玻璃製台座5 7與測定對象物之間，由於係並未 塡充有樹脂接著劑，因此，係能夠避免由於接著樹脂與變 形檢測感測器之間的熱膨脹係數之差異所產生的溫度偏移 -6- 200914808 〔專利文獻1〕日本特開200 1 -264 1 88號公報 〔專利文獻2〕日本特開200 1 -272287號公報 【發明內容】 〔發明所欲解決之課題〕 與先前之使用有金屬薄膜的應變計同樣的’係可將專 利文獻1之半導體應變計藉由樹脂接著劑來貼附於測定對 象物上而使用。由於係使用有樹脂接著劑，因此’由於樹 脂接著劑之變質或是劣化，會造成變形檢測感度以及0點 (z e r ο p 〇 i n t )有所變動的問題。此事，在作長期間使用 時，從特性之安定性的觀點來看，係會成爲問題。由於係 使用有高感度之半導體應變計，因此，特性變動之影響係 會更顯著的顯現。 在專利文獻2之變形檢測感測器中，由於並未使用有 樹脂接著劑，因此，相較於專利文獻1之半導體應變計， 可以想見其之長期安定性係爲佳。但是，在將發生於測定 對象物處之變形傳達至變形感測晶片的傳達方法上，係存 在有課題。若是對組裝時之處理作考慮，則專利文獻2之 變形感測晶片係有必要具備有某種程度之厚度，而由於該 厚度，變形感測晶片本身係具備有無法忽視之程度的剛性 。因此，被接合有變形感測晶片52之台座57，從全體來 看’係不會成爲均一之剛性。如圖1 7 A中所示一般，在藉 由螺桿2 4而被安裝於測定對象物6上之變形檢測感測器 5 6中’例如當對測定對象物6於以箭頭所示之方向來施加 200914808 拉張變形的情況時，伴隨著螺桿間之位移，會從螺桿24 而對台座57傳導有力。藉由此而在台座全體所產生之變 形’係由於變形感測晶片5 2所具備之剛性的影響，而不 會成爲均一，在變形檢測部5 9之某一變形感測晶片表面 處所產生之變形’係成爲與測定對象物6之變形爲相異者 〇 相對於測定對象物6之變形的變形感測晶片5 2之變 形，若是係如圖1 7B所示一般，在必要之測定範圍內具備 有比例性的關係，則使用代表變形之變換係數的圖表之斜 率，能夠從變形感測晶片之檢測値來求取出測定對象物之 變形。實際上，變形感測器之輸出，係藉由壓電電阻變化 所致之電壓的輸出變化所得，藉由於其上乘算變形之變換 係數，而能夠求取出測定對象物6之變形。 在專利文獻2中’如圖18所示一般，係在單純之板 狀的台座5 7上，藉由低融點玻璃5 8而接合有變形感測晶 片52，在變形感測晶片52所被接合之區域中，變形感測 晶片之剛性係偏向於被接合之面側。故而，例如當台座5 7 追隨於在測定對象物6處所產生之以箭頭所示的方向之位 移而被拉張時，在台座57處係會產生彎曲變形。若是產 生彎曲變形，則在變形感測晶片52之厚度方向處，會產 生變形之梯度，變形感測晶片表面之變形檢測部5 9的變 形，係會顯著地與測定對象物6之變形相異。在極端的情 況時，若是台座5 7被拉張，則在變形檢測部5 9處會產生 壓縮變形。此係因爲，測定對象物6之平面變形，係成爲 -8 - 200914808 被變換爲變形感測晶片5 2之彎曲並被檢測出來，而若是 變形之變換係數係爲小，則感度係降低。若是在變形感測 晶片5 2處產生有彎曲變形，則會受到台座5 7與測定對象 物6間之接觸狀態的變化之影響而表現出非線性的舉動， 在測定範圍內將變形之變換係數保持爲一定之事係變得困 難，同時，其與變形感測器間之變換係數的變動係變大。 若是相對於變形感測晶片52之厚度而將台座57之厚度設 爲充分的厚，則能夠降低此種之問題，但是，包含有台座 之感測模組全體的剛性係變高，而對於測定對象物之變形 本身的影響係變大。 本發明之目的，係在於提供一種半導體變形感測器， 其係爲使用有高感度之半導體應變計的變形感測器，而特 性係長期間安定，且能夠防止變形感測晶片之彎曲變形， 因應於測定對象物之變形而在變形感測晶片處所產生之變 形的變換係數，在變形測定範圍內係爲安定。 〔用以解決課題之手段〕 本發明之半導體變形感測器，其特徵爲，具備有：變 形感測晶片，係由半導體基板所成，並具備有被形成於該 基板上面之壓電電阻元件；和金屬基底板，係被設置有將 變形感測晶片之下面藉由金屬接合材來作接合之接合區域 ，且具備有至少2個的突出構件，該突出構件’係從接合 區域之側邊而突出，並在與接合區域相對向之金屬基底板 的下面具備有用以連接於測定對象物之表面的連接區域； -9- 200914808 和配線構件，係被連接於變形感測晶片所具備之壓電電阻 元件的電極處，並被拉出至外部。 變形感測晶片，係藉由金屬材料而被接合於金屬基底 板上。在變形感測晶片所產生之熱，係從感測晶片背面而 傳導至金屬基底板並被放熱。金屬基底板係爲平板，其面 積係較變形感測晶片爲更大，而熱之放散係有效率地被進 行。由於熱之放散係爲佳，因此，能夠防止變形感測晶片 之溫度的上升，而易於將金屬基底板與變形感測晶片之溫 度保持爲均一。由於係可使半導體變形感測器之溫度成爲 均一，因此，能夠避免由於溫度變化所致之壓電電阻係數 的變動、以及由於變形感測晶片與金屬基底板間之溫度不 均一所致的熱變形而對壓電電阻元件所施加之應力的變動 ，而產生特性的變化。又，由於係將變形感測晶片與金屬 基底板間作金屬接合，因此，在接合部處係難以發生潛變 (creep )、變質或者是劣化，而在特性之長期安定性上係 爲優良。 將變形感測晶片安裝於測定對象物上之基底板，由於 係藉由導電性材料所構成，因此，對於電性雜訊之耐性係 爲優異。若是使絕緣性之材料介於存在於變形感測晶片與 測定對象物之間，則當在測定對象物處流動有電流而使電 位變動時，在變形感測晶片之各部位與測定對象物之間， 會產生有寄生電容。若是發生有寄生電容，則電位亦會變 動，而成爲容易產生雜訊。在本發明之半導體變形感測器 中，由於係將變形感測晶片之接地從變形感測晶片之背面 -10- 200914808 而電性連接於測定對象物上，因此，變形感測晶片之接地 係與測定對象物之電位爲一致，而難以產生雜訊。 作爲金屬基底板，係可使用鎳、鐵、銅等之金屬或者 是不鏽鋼等之合金。若是使用鐵-鎳系合金或是鐵-鎳-鈷系 合金之類的熱膨脹係數與矽接近之材料，則能夠縮小由於 溫度變化所致之特性變化。由於係藉由金屬接合材來將變 形感測晶片之下面與金屬基底板之表面相接合，因此，爲 了在接合時使金屬基底板不會溶融而變形，係有需要具備 較金屬接合材之融點而更充分高之融點。 由於係在設爲更大之面積的金屬基底板處，將變形感 測晶片作金屬接合，因此，從變形感測晶片之側邊，金屬 基底板係突出並成爲突出構件。2個或者是4個的突出構 件，係挾持變形感測晶片。突出構件，係在金屬基底板之 下面處具備有連接區域，經由連接區域，而將半導體變形 感測器固定在測定對象物上。金屬基底板係具備有2個或 者是4個的突出構件，各突出構件，係具備有1個的連接 區域。當金屬基底板具備有2個的突出構件時，係挾持對 應於將變形感測晶片接合於金屬基底板處之接合區域的金 屬基底板之下面的區域，而存在有2個的連接區域。而， 1個的連接區域、和對應於接合區域的金屬基底板之下面 的區域、以及另外之連接區域，係位在一直線上。當金屬 基底板具備有4個的突出構件時，係在將變形感測晶片接 合於金屬基底板處之接合區域的4側邊處，分別突出有突 出構件。在對應於接合區域之金屬基底板的下面之區域的 -11 - 200914808 4側邊之各別的外側處，係存在有連接區域。4個的連接 區域中之各2個，與接合區域，係位在一直線上。 4個的連接區域中，將挾持接合區域而存在於一直線 上之2個的連接區域，分別設爲第1與第2連接區域’並 將在與該直線相垂直之直線上挾持著接合區域而被設置之 2個的連接區域，分別設爲第3與第4連接區域。於測定 對象物處所發生之在從第1連接區域而連結第2連接區域 的方向上（稱爲X方向）之變形，係透過第1以及第2連 接區域而傳達至金屬基底板以及變形感測晶片處，而可經 由半導體壓電電阻元件之電阻變化來檢測出變形。在從第 3連接區域而連結第4連接區域的方向上（稱爲Y方向） 之變形，係透過第3以及第4連接區域而傳達至金屬基底 板以及變形感測晶片處，而可經由半導體壓電電阻元件之 電阻變化來檢測出變形。在具備有2個的連接區域之半導 體變形感測器中，係僅對X方向或是僅對Y方向之變形 作測定，但是，在具備有4個的連接區域之半導體變形感 測器中，係可對X方向以及Y方向之變形作測定。藉由 使用具備有4個的連接區域之半導體變形感測器，來對相 關於X方向以及Y方向之45度的方向處之變形作檢測， 而能夠將其作爲扭矩檢測感測器來使用。 在本發明之半導體變形感測器中，係以如同下述一般 爲理想：金屬基底板，係具備有在金屬基底板之下面而沿 著對應於接合區域之側邊的線所形成的具有該側邊之長度 或者是較其爲更長之長度的溝，該溝，係在金屬基底板之 -12- 200914808 下面，將對應於接合區域之區域與突出構件之連接區域相 分離。 於金屬基底板之下面，由於係在對應於接合區域之區 域與2個的突出構件之連接區域間被設置有溝，因此，在 金屬基底板之下面的對應於接合區域之區域，係在下方突 出，而突出之區域與變形感測晶片，係幾乎成爲相對稱之 構造。由於此些係在半導體變形感測器之表面與背面而成 爲相對稱，因此，半導體變形感測器之剛性係成爲接近於 對稱者，當變形從連接區域而傳達至金屬基底板處時，變 形感測晶片係成爲難以產生彎曲變形，而變形變換係數係 成爲難以產生變動。 又，在本發明之半導體變形感測器中，係以如同下述 一般爲理想：在金屬基底板之下面而沿著對應於接合區域 之側邊的線所形成的溝，係與變形感測晶片之變形檢測方 向垂直地作延伸。又，係以如同下述一般爲理想：在對應 於變形感測晶片之兩側邊的金屬基底板之下面的位置處， 分別被設置有此些之溝。而’係以如同下述一般爲理想： 在此些之溝的側壁中，較接近於接合區域之側壁’係在金 屬基底板之下面處，對應於接合區域之側邊而被設置。 如此這般，若是將在金屬基底板之下面之對應於接合 區域的區域作挾持之2根的溝’係成爲接合區域之側邊的 長度、或是成爲較其爲更長之長度’則當在測定對象物處 所產生之彎曲變形透過半導體變形感測器之連接區域而傳 達至金屬基底板的情況時’經由被設置在金屬基底板處之 -13- 200914808 溝’彎曲變形之傳達係被阻止。故而，係成爲能夠防止在 變形感測晶片處產生彎曲變形。因此，係以如同下述一般 爲理想：在金屬基底板上，從變形感測晶片之周圍的4側 邊處，分別突出有突出構件，而在金屬基底板之下面處， 於各個對應於4側邊的線處，以將對應於接合區域之區域 作包圍的方式，而被形成有溝。 在本發明之半導體變形感測器中，當金屬基底板之楊 格率設爲Es、將變形感測晶片之楊格率設爲Ed、將變形 感測晶片之厚度設爲td、並將溝之深度設爲ts時，係以 滿足tsxEs=tdxEd之式爲理想。 但是，係並不需要完全滿足此式，只要成爲滿足金屬 基底板之表面與背面的剛性係成爲對稱的程度即可。因此 ，上式係可以表示爲tsxEs与tdxEd。藉由滿足此些之關係 ，金屬基底板之被溝所挾持的突出部之剛性，由於係成爲 幾乎與變形感測晶片之剛性一致，因此，能夠提昇半導體 變形感測器之表面與背面的剛性之對稱性。亦即是，當從 測定對象物而受到有拉張、壓縮時，在接合有感測晶片之 金屬基底部分的厚度中央之平面處，由於感測晶片接合側 與相反側之金屬基底側的剛性係成爲幾乎對稱，因此，能 夠抑制感測晶片接合部之彎曲。其結果’能夠以良好精確 度來對測定對象物之拉張、壓縮作計測。 在本發明之半導體變形感測器中，係以如同下述一般 爲理想：金屬基底板，關於其厚度中央之平面’係在金屬 基底板之上面，具備有與存在於金屬基底板之下面的前述 -14- 200914808 溝對稱地形成之溝’接合區域，係在被形成於上面 間，從金屬基底板之上面而降低有該溝之深度。亦 係以如同下述一般爲理想：在金屬基底板之上面處 形成有凹部（recess )，於其之中，係被設置有變 晶片。 經由將溝在金屬基底板之表面與背面處對稱地 且半導體變形感測晶片係被裝入至在金屬基底板上 之凹部中，在金屬基底板之表背面處的剛性之對稱 爲更佳，而能夠更加避免金屬基底板產生彎曲變形 在本發明之半導體變形感測器中，係以如同下 爲理想：在將2個的連接區域與變形感測晶片接合 連結之方向處的剖面上，當將在變形感測晶片接合 之變形感測晶片和金屬基底板以及金屬接合材之總 設爲ta、將在溝之底部的金屬基底板之厚度設爲tb 連接區域處之金屬基底板厚度設爲tc、並將變形感 之一半的長度設爲la時，溝之寬幅lb，係成爲 lax〔 tbx ( ta-tc) 〕/〔 tax ( tc-tb)〕。 但是，係並不需要完全滿足^=13><〔6)<(13-/〔tax(tc-tb)〕之式子，而只要成爲滿足可以I 形之變換係數產生變動的程度即可。因此’上式係 示爲 lb 与 lax〔 tbx ( ta-tc) 〕/〔 tax ( tc-tb)〕。 足此式，將從溝起直到變形感測晶片接合區域爲止 基底板與變形感測晶片作總和後之剛性，由於係成 連接區域處之金屬基底板的剛性爲略一致’因此’ 之溝之 即是， ，係被 形感測 形成， 所設置 性係成 〇 述一般 區域相 區域處 和厚度 、將在 測晶片 tc )〕 防止變 可以表 藉由滿 的金屬 爲與在 對於兩 -15- 200914808 者之變形的分配係成爲相等。故而，就算是連接區域之位 置改變，亦可將變形之變換係數的變化縮小。就算是半導 體變形感測器之對於測定對象物的安裝位置改變，亦能夠 防止變形之變換係數的變動。 以下，作詳細說明。若是所檢測出之變形量隨著溶接 點之位置而變化，則測定精確度係顯著地降低。作爲安裝 構造，係有必要努力避免此現象。爲了達成此，只要使感 測晶片連接區域之經由測定對象物之變形所受到的變形ea 、和從溝起直到溶接點爲止的連接區域之變形量ec，其兩 者間的比ea/ ec，成爲並不依存於從溝起直到溶接點爲止 的長度，而恆常爲一定即可。若是將溝區域之變形設爲eb ，則所應達成之關係，係可表示爲（laxea+ lbxeb ) / ( la + lb ) = ec。另一方面，由於感測晶片接合區域、溝區 域、以及連接區域，係爲串聯連續，因此，所傳達之力係 爲均一。亦即是，係成爲（tsxEs+tdxEd) xea=Esxtbxeb = Esxtcxec。由於係設定爲tsxEs与tdxEd，因此，上式在 槪略上係成爲 Esxtaxea=Esxtbxeb=Esxtcxec。若是使用 此式而將應達成之關係作變形，則係成爲lbx〔 tax ( tc-tb )]=lax [ tbx ( ta-tc )〕。當然，此關係係並不需要爲 嚴密，而只要滿足能夠防止變形之變換係數產生變動的程 度即可。 本發明之半導體變形感測器的配線構件，係可由以下 部分所構成：一端係以樹脂而被接著於金屬基底板上之可 撓性配線板；和在可撓性配線板之配線與變形感測晶片所 -16- 200914808 具備之壓電電阻兀件的電極之間作電性連接之金屬線；和 將壓電電阻元件之電極與金屬線作包覆之樹脂。 在可撓性配線板與變形感測晶片之間，藉由對未被被 覆之金屬線進行超音波溶接或者是焊接，而可以得到導通 。金屬線’係可使用口徑1 0 # m〜2 0 0 // m之裸金線。將 金屬線與該連接部以及電極，藉由樹脂來作包覆，而能確 實地得到電性之絕緣以及外部氣體之遮斷。不僅是配線構 件’亦可將變形感測晶片全體以樹脂來作包覆。若是可撓 性配線板與將其作接著之接著劑的剛性爲大，則可撓性配 線板與接著劑之潛變（creep )、變質或者是劣化，會有對 半導體變形感測器全體之剛性造成影響之虞。故而，係以 盡可能地將可撓性配線板或是接著劑之彈性率縮小，並將 其體積縮小爲理想。 本發明之半導體變形感測器的配線構件，係可由以下 部分所構成：被設置在變形感測晶片所具備之壓電電阻元 件之電極處的金屬突塊；和具備有與金屬突塊電性連接之 配線的可撓性配線板；和被塡充於變形感測元件與可撓性 配線板之間的樹脂。 藉由在被設置於變形感測晶片處之壓電電阻元件的電 極處設置金屬突塊，能夠將可撓性配線板直接連接於變形 感測晶片之表面，而不需要將可撓性配線板接著在金屬基 底板上。故而，能夠提昇配置在變形感測晶片側部之突出 構件的設計之自由度。係以將可撓性配線板盡可能的變薄 ，而使其成爲不會對半導體變形感測器之剛性產生影響爲 -17- 200914808 理想。 本發明之半導體變形感測器的配線構件，係可由以下 部分所構成：在金屬基底板上隔著絕緣膜而被形成之基底 板電極；和將基底板電極與變形感測晶片所具備之壓電電 阻元件的電極之間作電性連接之金屬線；和將壓電電阻元 件之電極與金屬線以及基底板電極作包覆之樹脂。 藉由使用基底板電極，能夠去掉可撓性配線板。可將 基底板電極與變形感測晶片之電極間藉由金屬線來作電性 連接，並從基底板電極來經由被覆線而將變形感測晶片之 電性訊號取出至晶片之外。由於在金屬基底板上係並未接 著有可撓性配線板，因此，能夠提昇配置在變形感測晶片 側部之突出構件的設計之自由度。將金屬線與該連接部或 電極’藉由樹脂來作包覆，而能確實地得到電性之絕緣以 及外部氣體之遮斷。 在本發明之半導體變形感測器中，係以如同下述一般 爲理想：使半導體變形感測器之金屬基底板的下面與測定 封象物相對向’同時’以使金屬基底板之連接區域的至少 一部份密著於測定對象物的方式，來進行安裝。 金屬基底板之連接區域的至少一部份，係有必要密著 於測定對象物。由於測定對象物之變形係透過相連接之部 分而傳達至金屬基底板’因此’若是連接面積爲小，則變 形係集中於連接部，而有使連接部塑性變形之虞。若是能 夠得到不會由於所測定之大小的變形而產生塑性變形之充 为的連接面積’則並不需要將連接區域全體均密著於測定 -18- 200914808 對象物。金屬基底板之連接區域以外的部份，係並不必要 密著於測定對象物。 在本發明之半導體變形感測器中，半導體變形感測器 與測定對象物，係藉由至少2個以上的連接區域而作連接 ，而各連接區域，係可藉由1處以上之溶接部來作固定。 作爲溶接，係可使用雷射溶接或是電阻點溶接。在溶 接部處，由於係難以產生潛變、劣化、變質，因此溶接在 長期之安定性一點上係爲優良。可在連接區域與測定對象 物之間，藉由銲材等之金屬來作溶接。若是使用手持式之 點溶接機，則就算是對於既設之裝置或是構造物，亦可將 本發明之半導體變形感測器容易地在現場作安裝。又，在 安裝時，由於並不會有直接對變形感測晶片施加有力之虞 ，因此，能夠降低對變形感測晶片造成破壞或是賦予不必 要之變形而使變形感測晶片之特性產生變化的危險。 在本發明之半導體變形感測器中，半導體變形感測器 與測定對象物，係藉由至少2個以上的連接區域而作連接 ，而各連接區域，係可藉由1處以上之螺絲來作固定。 在由無法進行溶接之材質而成的測定對象物上，可將 本發明之半導體變形感測器藉由螺絲連接而作安裝。又， 在使用螺絲連接時，於半導體變形感測器之安裝中，由於 係並不需要使用雷射溶接機或是點溶接機等之裝置，因此 ，在狹小之場所或是高處等之安裝係成爲容易。 〔發明之效果〕 -19- 200914808 藉由使用有高感度之半導體應變計的變形感測器，能 夠提供一種特性爲長期間安定’切就算是對於變形感測晶 片之發熱，亦難以產生特定之變化的半導體變形感測器。 【實施方式】 以下’根據實施例，對本發明一面參考圖面一面詳細 作說明。爲了使說明易於理解’對於相同之構件、部位， 係使用相同之符號。 〔實施例1〕 針對本發明之實施例1的半導體變形感測器之構造， 使用圖1與圖2而於以下作說明。圖1，係爲展示被安裝 在測定對象物處之實施例1之半導體變形感測器的平面圖 ，圖2係爲圖1之Π-Π線剖面圖。被形成有壓電電阻元 件（未圖示）之作爲變形感測器而起作用的由矽半導體基 板所成之變形感測晶片2，係在金屬基底板3之中央，藉 由金屬接合材之金屬銲料而被接合。金屬基底板3，係爲 延伸於圖1之X方向的長方形，在接合有變形感測晶片2 之接合區域的兩側處’具備有突出構件11、12，各突出構 件1 1、1 2，係在對向於接合區域1 5之金屬基底板3的下 面處，具備有被連接於測定對象物6之連接區域1 1，、1 2， 。變形感測晶片2 ’通常係與接合區域1 5之面積相同、或 是較其爲更小，並被接合於接合區域15之中央處。金屬 基底板3，係可藉由熱膨脹係數與矽相近之鐵58-鎳42合 -20- 200914808 金而製作，並可設爲14〇1111長><6111111寬><0·3111111厚。可將變 形感測晶片2之大小，設爲2.5 m m長X 2.5 m m寬X 0 _ 1 6 m m 厚。 變形感測晶片2，係藉由金屬銲料4而被接合於金屬 基底板3上。在變形感測晶片2之與金屬基底板3相對向 的面上，藉由濺鍍而形成由Cr、Ni以及Au之3層所成的 金屬噴敷（metallizing)層’並於其上蒸鍍Sn系之金屬 銲料材料。在金屬基底板3之與變形感測晶片2相對向的 面上，亦被形成有由Cr、Ni以及Au之3層所成的金屬噴 敷（m e t al 1 i z i n g )層。使變形感測晶片2位置於金屬基底 板3之中央，並對金屬銲料進行加熱溶融，而在金屬基底 板3處接合變形感測晶片2。可在金屬基底板之全面上， 形成3層之金屬噴敷層。 爲了從變形感測晶片2所具備之壓電電阻元件的電極 1 6而將配線拉出，係使用可撓性配線板5。將與可撓性配 線板5之前端的配線所露出之側爲相反的面，在金屬基底 板上鄰接於變形感測晶片所被接合之位置，而使用環氧系 樹脂來作接著。在可撓性配線板5之配線與變形感測晶片 2的電極1 6之間，係藉由超音波溶接而連接有2 0 // m徑 之裸金線1 7。以將變形感測晶片2之電極1 6、金線丨7以 及可撓性配線板5之配線作包覆的方式，而塗布包覆樹脂 1 8。作爲包覆樹脂1 8，係使用有彈性率爲小之熱硬化樹脂 。可將樹脂以覆蓋變形感測晶片全體的方式來作塗布。由 於變形感測晶片之壓電電阻元件係會受到光的影響，因此 -21 - 200914808 ’係以藉由有色之樹脂來將變形感測晶片全體作覆蓋來抑 制光的影響爲理想。 將在金屬基底板3藉由金屬銲料4而接合有變形感測 晶片2並進行了配線之半導體變形感測器1，安裝在測定 對象物6上。將半導體變形感測器1，設置在測定對象物 之所期望的位置處’並將存在於金屬基底板3之突出構件 11、12處之2個的連接區域η’、12，，進行各1〇點之點 溶接’而固定在測定對象物6上。1 〇點之點溶接，係爲2 列5行’ 5點之溶接點1 9，係在γ方向被等間隔配置，第 3點之溶接點’係被設置在金屬基底板3之寬幅中心線上 〇 在變形感測晶片2處，係以能夠檢測出X方向與γ 方向之變形的方式’而被形成有複數之壓電電阻元件。以 能夠得到比例於X方向與γ方向之變形的輸出之方式， 而藉由各方向之複數的壓電電阻元件來構成了橋接電路。 在本實施例中’係僅使用測定X方向之變形的壓電電阻元 件。若是測定對象物6在X方向被拉張並產生變形，則該 變形係經由存在於連接區域1 1 ’、1 2 ’之點溶接點1 9，而傳 達至半導體變形感測器1之金屬基底板3處，並在金屬基 底板3與變形感測晶片2處產生變形，而藉由壓電電阻元 件之電阻變化’來得到對應於測定對象物6之變形的電性 訊號之輸出。由於金屬基底板3以及變形感測晶片2之剛 性，在變形感測晶片2處所產生之變形，雖然並不會與測 定對象物6之變形一致，但是，藉由預先求取出變換係數 -22- 200914808 ，而能夠作爲實用的變形感測器來使用。 此實施例之半導體變形感測器1，由於係使 料來將變形感測晶片2接合於金屬基底板3上， 變形感測晶片2處所產生之熱，係會傳導致金屬 處並放熱。壓電電阻元件，由於電阻係爲高，故 ，另外，當在變形感測晶片2內形成有C Μ ◦ S之 的情況時，從放大電路處亦會發熱。在半導體變 1處，由於熱係傳導致金屬基底板3處而易於放 ，能夠將變形感測晶片2之溫度上升抑制在最小 時，能夠將金屬基底板3與變形感測晶片2之溫 均一。藉由此，能夠避免由於溫度變化所致之壓 數的變化、或是由於變形感測晶片2與金屬基底 溫度不均一所致之熱變形而造成的壓電電阻元件 化，所造成的特性變化。當在變形感測晶片與金 之間、或是在金屬基底板與測定對象物之間，係 有樹脂接著劑等之有機材料的情況時，若是長時 有變形，則有機材料會產生潛變，而會有變形檢 (z e r ο ρ 〇 i n t )產生變化的問題。又，由於有機 化以及變質’變形之傳達係會被阻礙，而會有使 感度產生變化的情況。在本發明之半導體變形感 ，由於在變形感測晶片2與金屬基底板3之接合 用金屬銲料，而在金屬基底板3與測定對象物6 ，係使用溶接，因此’能夠避免起因於有機材料 般的特性變化，而成爲感測特性之長期安定性爲 用金屬材 因此，在 基底板3 容易發熱 放大電路 形感測器 熱，因此 限度，同 度保持爲 電電阻係 板3間之 之應力變 屬基底板 介於存在 間被施加 測之〇點 材料之劣 變形檢測 測器1中 中，係使 之安裝中 之前述一 優良的感 -23- 200914808 測器。在接合所使用之金屬材料中，雖然亦有產生潛變的 可能性’但是’相較於使用樹脂接著劑的情況，其係爲極 小’對於長期安定性，係有充分的效果。 本發明之半導體變形感測器，由於係藉由導電材料來 將變形感測晶片連接於測定對象物，因此，對於雜訊之耐 性係爲強。於圖3 A中’展不當將變形感測晶片與測定對 象物藉由導電材料而相連接時之情況的等價電路，於圖 3 B中’展示當在兩者之間介於存在有絕緣材料的情況時 之等價電路。如圖3A所示一般，本發明之半導體變形感 測器’由於係將變形感測晶片之接地與測定對象物6作電 性連接，因此，變形感測晶片之接地係與測定對象物之電 位一同變動，而難以在感測晶片電路中產生雜訊。若是如 同先前之半導體變形感測器一般，而使絕緣材料介於存在 於變形感測晶片與測定對象物6之間，則當在測定對象物 6中流動有電流等而使電位有所變動的情況時，如圖3 b 所示一般，由於感測晶片電路2 1內之各場所，係在其與 測定對象物6之間具有寄生容量22，因此，感測晶片電路 21內之電位亦會有各種變動，故而，係容易產生雜訊。 本發明之半導體變形感測器，由於係將變形感測晶片 預先金屬接合於金屬基底板上，因此，係可設爲被連接有 可撓性電路板配線之模組。在本發明之半導體變形感測器 中’藉由將突出構件之連接區域溶接於測定對象物上，而 成爲能夠進行變形之測定。就算是對於無法移動之測定對 象物’亦可藉由將點電阻溶接機帶到現場，而使安裝成爲 -24- 200914808 可能。又，並不限定於電阻點溶接，而亦可使用雷射溶接 或是縫溶接（seam welding )等。由於係經由金屬基底板 而將變形感測晶片安裝於測定對象物上，因此’在安裝作 業時，能夠降低對變形感測晶片造成破壞或是賦予不必要 之變形而使特性產生變化之類的危險性。 〔實施例2〕 針對本發明之實施例2的半導體變形感測器作說明。 圖4，係爲展示被安裝在測定對象物處之實施例2之半導 體變形感測器1的平面圖，圖5係爲圖4之V - V線剖面 圖。在金屬基底板3之2個的突出構件1 1、12上分別形 成螺孔，並將半導體變形感測器1藉由螺桿24而固定於 測定對象物6上。螺絲接合，若是能夠形成螺絲孔，則係 亦可適用在無法進行溶接之陶瓷等上。 〔實施例3〕 針對本發明之實施例3的半導體變形感測器作說明。 圖6，係爲展示被安裝在測定對象物處之實施例3之半導 體變形感測器1的平面圖，圖7係爲圖6之W -W線剖面 圖。如圖6所示一般’除了在X方向上而挾持感測晶片接 合區域15之2個的突出構件11、12之外，在Y方向上， 係被設置有挾持感測晶片接合區域1 5之2個的突出構件 1 3、14。將X方向之2個的突出構件1 1、1 2的連接區域 1 1 ’、1 2 ’藉由點電阻溶接而連接於測定對象物6上，同時 -25- 200914808 ，將被設置於Y方向之2個的突出構件i 3、14的連接區 域1 3 ’、1 4 ’藉由點電阻溶接而連接於測定對象物6上。在 圖6、圖7中’ 1 9係爲溶接點。被施加於測定對象物6的 X方向上之變形，係經由2個的連接區域1丨，、1 2，而將變 形傳達至變形感測晶片2處，被施加於γ方向上之變形， 係經由2個的連接區域13’、14’而將變形傳達至變形感測 晶片2處’而能夠檢測出施加於測定對象物6上之變开乡。 由於係以包圍變形感測晶片2之接合區域1 5的方式 ，來設置連接區域11’、12’、13’、14’，因此，係將可撓 性配線板5設置在變形感測晶片2之上。在變形感測晶片 2之電極上，形成金屬突塊26，而連接可撓性配線板5。 爲了避免可撓性配線板5之應力的方向性，係以覆蓋變形 感測晶片2的方式而設置可撓性配線板5。在可撓性配線 板5與變形感測晶片2之間的空隙間，係塗布有包覆樹脂 1 8。在包覆樹脂1 8中’係使用有環氧樹脂。包覆樹脂i 8 ’係在將配線構件作電性絕緣並將外部氣體遮斷的同時， 亦具備有使可撓性配線板與變形感測晶片間的接合力增加 之功效。由於係將可撓性配線板配置在變形感測晶片上， 因此，當對連接區域與測定對象物進行溶接時，不會有可 撓性配線板對溶接作業造成阻礙的困擾。 本實施例之半導體變形感測器，係亦適合.於扭矩之檢 測。於圖8中，展示扭矩檢測之其中一例。將被施加有扭 矩之圓柱構件2 7作爲測定對象物，並在圓柱構件2 7之圓 柱側面處形成切缺溝28，而在平坦之溝底處，安裝半導體 -26- 200914808 變形感測器1。本發明之半導體變形感測器’係在變形感 測晶片之周圍4場所的連接區域處，將測定對象物之圓柱 構件27藉由溶接來固定。由於變形係從測定對象物而於 X方向與Y方向上作傳達，因此，測定對象物之扭轉所致 的剪斷變形係傳達至變形感測晶片2處’而可藉由計算來 求取出比例於扭矩之剪斷變形。在本實施例中’係具備有 配置在X方向之壓電電阻元件與配置在γ方向之壓電電 阻元件。但是，係可使用在關於X方向與Υ方向之45度 的方向處而設置有壓電電阻元件之變形感測晶片’並可經 由該變形感測晶片來直接測定剪斷方向之變形° 〔實施例4〕 針對本發明之實施例4的半導體變形感測器1作說明 。圖9，係爲實施例4之半導體變形感測器的平面圖。在 金屬基底板3上，隔著絕緣膜31而被形成有基底板電極 3 2。將基底板電極3 2與變形感測晶片2之電極1 6之間， 藉由金導線17來連接，又，在基底板電極32處，對被覆 配線3 3之把被覆剝除後之前端部，進行銲錫焊接。以將 包含有配線構件之變形感測晶片2作包覆的方式，而塗布 有包覆樹脂1 8。當樹脂所致之應力爲大的情況時，可將包 覆樹脂之塗布僅限於配線構件，或是將樹脂塗布在配線構 件以及與配線構件相對稱之位置處。若藉由本實施例，則 藉由使用預先形成有基底板電極32之金屬基底板，可撓 性配線板係成爲不必要，而能夠將可撓性配線板之對於金 -27- 200914808 屬基底板的接著等之組裝工程省略。此係爲適合於拉出配 線數量爲少之情況時的配線拉出構造。 〔實施例5〕 針對本發明之實施例5的半導體變形感測器，使用圖 1 〇與圖1 1而於以下作說明。圖1 0，係爲展示被安裝在測 定對象物處之實施例5之半導體變形感測器1的平面圖， 圖1 1係爲圖1 〇之X I - X I線剖面圖。被形成有壓電電 阻元件（未圖示）之作爲半導體變形感測器而起作用的由 矽半導體基板所成之變形感測晶片2，係在金屬基底板3 之中央，藉由金屬接合材之金屬銲料4而被接合。從變形 感測晶片2之壓電電阻元件的電極，與在實施例1中所說 明者相同的，而使用可撓性配線板來將配線拉出。金屬基 底板3，係爲延伸於圖10之X方向的長方形，在將接合 有變形感測晶片2之接合區域1 5作挾持的兩側處，具備 有突出構件1 1、1 2，各突出構件1 1、1 2，係在對向於接 合區域15之金屬基底板3的下面處，具備有被連接於測 定對象物6之連接區域1 Γ、1 2 ’。沿著在金屬基底板下面 處之對應於變形感測晶片2之被接合於金屬基底板3處的 接合區域1 5之側邊的線，而在金屬基底板下面處分別形 成溝3 0。於此，在溝3 0的側壁中，較接近於接合區域之 側壁，係與在金屬基底板之下面處的對應於接合區域1 5 之側邊的線相一致地被設置。溝3 0 ’係較半導體感測晶片 2之寬幅（Y方向之長度）爲更長，而爲與金屬基底板3 -28- 200914808 之寬幅爲相同長度。在金屬基底扳3之下面，係依序並排 有：突出構件11之連接區域11’、溝30、藉由2個的溝 而被挾持之突出部3 5、溝3 0、以及突出構件1 2之連接區 域 12,。 由於係將溝3 0之接近於變形感測晶片2的側壁，設 爲與變形感測晶片之側邊的位置爲略一致，因此，突出部 35之X方向的長度，與變形感測晶片2之接合區域15之 X方向的長度’係爲略相同。金屬基底板3’係藉由鐵 58 -鎳42合金而製作，並可設爲14mm長x6mm寬x0_3mm 厚之尺寸。可將變形感測晶片2之大小’設爲2.5 mm長x 2.5mm寬x0.16mm厚。溝30之寬幅lb係爲0_3mm，深度 ts係爲〇· 18mm。2個的接合區域11’、12’係爲5.45mm長 x6mm寬，突出部35係爲2.5mm長x6mm寬。 變形感測晶片2，係藉由金屬銲料4而被接合於金屬 基底板3上。在變形感測晶片2之與金屬基底板相對向的 面上，藉由濺鍍而形成由Ti' Pt以及Au2 3層所成的金 屬噴敷（m e t a丨Π z i η g )層，並於其上蒸鍍S η系之金屬銲 料材料。在金屬基底板3之與變形感測晶片2相對向的面 上，亦被形成有由Ti、Pt以及Au之3層所成的金屬噴敷 (metamzing)層。使變形感測晶片2位置於接合區域15 之中央處，並對金屬銲料4進行加熱溶融’而在金屬基底 板3處接合變形感測晶片2 °可在金屬基底板之全面上’ 形成3層之金屬噴敷層。 在實施例5之半導體變形感測器1中’由於係在金屬 -29- 200914808 基底板3處形成溝3 0，因此，半導體變形感測器之表面與 背面的剛性之對稱性係爲佳。又，當測定對象物6在X Υ 平面處變形時，係可藉由溝，來防止金屬基底板3之被接 合有變形感測晶片2的區域1 5產生變形。故而，因應於 測定對象物之變形而在變形感測晶片處所產生之變形的變 換係數，在變形測定範圍內，係爲安定。 將由於形成在金屬基底板3上之溝30而使金屬基底 板3變薄的部分，設爲連結部3 7。在變形感測晶片2之被 接合於金屬基底板3處的接合區域1 5之下側處，由於係 被配置有突出部3 5，因此，半導體變形感測器1之表面與 背面處的剛性之對稱性係提昇。例如，當在測定對象物6 處產生有拉張變形時’經由溶接點1 9，力係傳達至金屬基 底板3處，並進而經由連結部3 7而傳達至變形感測晶片2 之接合區域15處。在金屬基底板3之上，係存在有半導 體變形感測晶片2，又’在下面’係存在有突出部3 5 ’而 此些係成爲對稱’因此’能夠對由於透過連結部3 7所傳 達而來之力而使接合區域1 5以及連接區域1 1 ’、1 2 ’朝向 上方或下方彎曲一事作抑制。故而’金屬基底板3與測定 對象物6之接觸 '金屬基底板3與變形感測晶片2之接觸 係不會變化，在測定範圍內，測定對象物6之變形與變形 感測晶片2之變形的關係係被維持，而該些之間的變換係 數係成爲一定。 由於變形感測晶片2與突出部3 5係具有剛性之對稱 性，因此，突出部3 5係以具備有與變形感測晶片2相同 -30- 200914808 之長度爲理想。因此，在此實施例之半導體變形感測器1 中，係沿著金屬基底板之下面的對應於變形感測晶片2之 兩側邊的線，而被設置有溝，並將溝的側壁中之接近於接 合區域1 5的側壁，沿著該線來作設置。 又，變形感測晶片2與金屬基底板3之突出部35的 剛性，由於係以相等爲理想，因此，係使該些之楊格率與 厚度的乘積成爲槪略一致。當將變形感測晶片2之楊格率 設爲Ed、將厚度設爲td、並將金屬基底板3之楊格率設 爲Es、將突出部35之高度（溝30之深度）設爲ts時， 係滿足Edxtd= Esxts之式。藉由矽所製作之變形感測晶片 2的楊格率，係爲Ed : 169GPa，藉由鐵-鎳合金所製作之 金屬基底板3的楊格率，係爲Es : 150GPa，而變形感測 晶片2之厚度td，係爲0.1 6mm，突出部35之厚度ts，係 爲0.18mm，因此，係滿足上述之關係。在使用此半導體 變形感測器1而測定了變形之變換係數後，變形之變換係 數係爲約0.63，在變形測定範圍±500x 1 0·4%下，變形之變 換係數係爲略一定。 在此實施例中，亦與實施例1相同的，金屬基底板3 係被點電阻溶接於測定對象物6處。在連接區域處之溶接 點，係以接近於變形感測晶片2爲理想。如圖η中所示 一般，將連接區域U ’之最接近於變形感測晶片2的溶接 點19，作爲第1溶接點19a，並將連接區域12,之最接近 於變形感測晶片2的溶接點1 9，作爲第2溶接點1 9b。經 由在測定對象物6處所產生的變形，在金屬基底板3 3之 -31 - 200914808 第1溶接點1 9 a與第2溶接點1 9 b之間的區域，係受到有 力’並產生變形。由於若是越將第1溶接點19a與第2溶 接點1 9 b靠近變形感測晶片2，則係能夠受到力之金屬基 底板3的區域變得更短’因此，能夠使金屬基底板難以產 生彎曲變形。 又’在第1溶接點19a與第2溶接點19b之間，由於 連接區域1 1 ’、1 2 ’；溝3 0 ;變形感測晶片之接合區域1 5 的各別之部位之剖面的剛性係爲相異，因此，所產生之變 形亦爲相異。在製作了複數之半導體變形感測器時，在該 些之複數的半導體變形感測器間，若是第1與第2溶接點 1 9 a、1 9 b之位置係爲相異，則由於連接區域1 1 ’、1 2 ’之面 積係會變化，因此，變形之分配係會變化，而在變形感測 晶片處所產生之變形亦會變化。若是第1與第2溶接點 1 9a、1 9b之位置改變，則在該些之複數的半導體變形感測 器之間，變形之變換係數會有產生改變之虞。若是將變形 感測晶片2、藉由2根之溝3 0所挾持之金屬基底板部分、 以及金屬基底板之2個的連結部3 7之合計剛性，設爲與 各突出構件Π、1 2之剛性相等，則能夠將對於受到力之 連接區域的長度之變化的變形之分配設爲一定。藉由此， 能夠不依存於溶接點之位置，而將變形之變換係數設爲一 定。 如圖1 1所示一般，若是將金屬基底板3之接合區域 1 5處的半導體變形感測器1之厚度設爲ta、將連結部3 7 之厚度設爲tb、將突出構件1 1、丨2之厚度設爲tc、將變 -32- 200914808 形感測晶片2之長度設爲1 a x 2 ’則較理想之溝3 0的寬幅 ，係如同下式所示一般： 1b= lax〔 tbx ( ta-tc) 〕/〔 tax ( tc-tb)〕。 於此，變形感測晶片2與金屬基底板3之楊格率，由 於係爲相異，因此’係有必要預先對變形感測晶片2之厚 度作修正。於此，將變形感測晶片2換算爲金屬基底板後 之厚度，係爲若是使用半導體變形感測器1之 厚度ta: 0.48mm、連結部37之厚度tb: 0.12mm、突出構 件11、12之厚度tc: 0.3mm'變形感測晶片2之長度（la x2 ) : 2.4mm，則由前式可以得知，較理想之溝30的寬幅 ，係成爲〇 . 3 m m。 於圖12中，將金屬基底板3藉由從被接合有變形感 測晶片之面的相反側所視之立體圖來作展示。2根之溝3 0 ，係以橫斷金屬基底板3之寬幅方向的方式而被形成。溝 3 0之形成，係藉由化學蝕刻而進行。亦可使用金屬之機械 切削加工或是衝壓加工來形成之。 於圖1 3中，將可使用於本發明之半導體變形感測器1 中的於上述而作了說明之金屬基底板的變形例’藉由從下 方所視之立體圖來作展示。在此金屬基底板3中’係被形 成有延伸於寬幅方向之2根的溝3 0、和與該些之溝3 0正 交之2根的溝3 0 a。溝3 0 a之較接近變形感測晶片之側的 側壁，係以與變形感測晶片之Y方向的側邊相一致的方式 而被設置。圖13之金屬基底板3，係亦可使用於在實施例 3中所說明之半導體變形感測器中。 -33- 200914808 〔實施例6〕 一面參考圖14，一面針對本發明之實施例6的半導體 變形感測器1作說明。如圖1 4之平面圖中所示一般’除 了在X方向上而挾持變形感測晶片2之接合區域15之2 個的突出構件1 1、1 2之外，在γ方向上，係被設置有挾 持變形感測晶片2之接合區域1 5之2個的突出構件1 3、 14。各突出構件11、12、13、14，係在金屬基底板3之下 面，具備有連接區域11’、12’、13’、I4’。在對應於接合 區域15之金屬基底板3的下面之區域，與各連接區域11’ 、：1 2 ’、1 3 ’、1 4 ’之間，係被形成有溝3 0、3 0a。將藉由4 根的溝3 0、3 0a之較接近變形感測晶片2的側壁所包圍之 突出部3 5的外形，設爲和變形感測晶片2之外形相同， 並在對應於突出部3 5之金屬基底板上的位置處，接合變 形感測晶片2。各連接區域1 1 ’、1 2 ’、1 3，、1 4，，係被點 電阻溶接於測定對象物6處並被固定。被施加於測定對象 物ό的X方向上之變形，係經由突出構件n與突出構件 1 2而傳達至變形感測晶片2處，被施加於γ方向上之變 形’係經由突出構件1 3與突出構件1 4而傳達至變形感測 晶片2處’而能夠檢測出施加於測定對象物6上之變形量 〔實施例7〕 -面參考圖15Α〜圖15D，一面針對本發明之實施例 -34- 200914808 7的半導體變形感測器1作說明。將表背面之剛性 進而作了提昇的金屬基底板之構造，係與第1實施 。圖1 5 A，係爲展示被安裝於測定對象物6上之本 的半導體變形感測器1之平面圖，圖1 5 B係爲圖 XVB-XVB線剖面圖，圖15C係爲從背面側所視之 於本實施例的半導體變形感測器1中之金屬基底板 體圖，而圖15D係爲從表面所視之該金屬基底板3 圖。在金屬基底板3之中央處，係存在有連接區域 其上，係藉由金屬銲料4而被安裝有變形感測晶片 屬基底板3，係具備有從變形感測晶片2之左右而 突出構件1 1、1 2，在突出構件1 1、12的下面處， 有用以連接於測定對象物6之連接區域U ’、1 2 ’。 基底板3之下面，於金屬基底板3之Y方向側面間 形成有將對應於連接區域15之下面上的區域與突 11、12之連接區域11’、12’作區隔之2根的溝30 在金屬基底板3之下面處，係沿著對應於接合區域 Y方向之側邊的下面上之線，而被設置有2根的溝 參考圖15C)，溝30a，係與溝30成爲直角，並從 方之溝30起而延伸至另外一方之溝30處。在金屬 3 0之下面，係被形成有藉由2根之溝3 0與2根之 所包圍的突出部3 5。 在金屬基底板3之上面處，對於金屬基底板之 央的平面，係與被設置在金屬基底板3之下面處的 溝3 0與2根之溝3 0a相對稱地，而被形成有2根之 平衡而 例相異 實施例 15A之 被使用 3的立 的立體 1 5，於 2，金 突出的 係具備 在金屬 ，係被 出構件 。又， 15的 30a ( 其中一 基底板 溝3 0a 厚度中 2根之 .溝 3 0， -35- 200914808 與2根之溝30a’。在金屬基底板3〇之下面的溝3〇、3〇a 之深度’係成爲與上面的溝30，、30a，之深度相同。藉由 上面之4根的溝30’、30a，所包圍之部分，係成爲具有與 溝之深度相同的深度之凹部3 9，而凹部3 9之底部，係成 爲將變形感測晶片2作接合之接合區域i 5。在接合區域 1 5處’係藉由金屬銲料4而被接合有變形感測晶片2。 由於變形感測晶片2係被嵌入凹部3 9之中，因此， 變形感測晶片2與下面之突出部3 5係成爲對稱，而成爲 對剛性之對稱性作了改善者。 【圖式簡單說明】 〔圖1〕圖1，係爲展示被安裝在測定對象物處之本 發明的實施例1之半導體變形感測器的平面圖。 〔圖2〕圖2，係爲圖1之Π - Π線剖面圖。 〔圖3〕於圖3中’圖3A係爲展不當將變形感測晶 片與測定對象物藉由導電材料而相連接時之本發明的情況 中之等價電路，圖3B係爲展示當在兩者之間介於存在有 絕緣材料的情況時之等價電路。 〔圖4〕圖4，係爲展示被安裝在測定對象物處之本 發明的實施例2之半導體變形感測器的平面圖。 〔圖5〕圖5，係爲圖4之V-V線剖面圖。 〔圖6〕圖6，係爲展示被安裝在測定對象物處之本 #明的實施例3之半導體變形感測器的平面圖。 〔圖7〕圖7，係爲圖6之W -W線剖面圖。 -36- 200914808 〔圖8〕圖8 ’係爲將實施例3之半導體變形感測器 應用在扭矩檢測中之模式立體圖。 〔圖9〕圖9 ’係爲展示本發明的實施例4之半導體 變形感測器的平面圖。 〔圖1 0〕圖1 0 ’係爲展示被安裝在測定對象物處之 本發明的實施例5之半導體變形感測器的平面圖。 〔圖1 1〕圖1 1，係爲圖1 〇之X I - X I線剖面圖。 〔圖1 2〕圖1 2，係爲從底部所視之在實施例5之半 導體變形感測器中所使用的金屬基底板之立體圖。 〔圖1 3〕圖1 3，係爲從底部所視之在實施例5之半 導體變形感測器中所使用的金屬基底板之變形例的立體圖 〇 〔圖1 4〕圖1 4，係爲展示本發明的實施例6之半導 體變形感測器的平面圖。 〔圖15〕於圖15中’圖15A係爲展示被安裝於測定 對象物上之本發明的實施例7之半導體變形感測器的平面 圖，圖1 5B係爲圖1 5A之XVB-XVB線剖面圖’圖1 5C係 爲從底部所視之實施7的半導體變形感測器中所使用之金 屬基底板的立體圖’而圖15D係爲從上面所視之該金屬基 底板的立體圖。 〔圖16〕於圖16中’圖16八係爲展示在文獻中所記 載之半導體應變計的立體圖’圖16B係爲展示在其他之文 獻中所記載之變形檢測感測器的立體圖。 〔圖17〕於圖17中’圖17八係爲展示藉由螺桿而被 -37- 200914808 安裝於測定對象物上之變形檢測感測器之剖面圖’圖1 7 B 係爲對測定對象物之變形與所檢測出的變形間之關係作說 明的圖表。 〔圖18〕圖18，係爲展示在台座處所產生之彎曲變 形的模式說明圖。 【主要元件符號說明】 1 :半導體變形感測器 2 :變形感測晶片 3 :金屬基底板 4 :金屬接合材（金屬銲材） 5 :可撓性配線板 1 1、1 2 :突出構件 1 1 ’、1 2 ’ ：連接區域 1 5 _接合區域 1 6 :電極 1 7 :金屬導線 1 8 :樹脂 26 :金屬突塊 30' 30，' 30a、30a，··溝 -38-

Claims (1)

1. 200914808 十、申請專利範圍 1. 一種半導體變形感測器，其特徵爲，具備有： 變形感測晶片，係由半導體基板所成，並具備有被形 成於該基板上面之壓電電阻元件；和 金屬基底板，係被設置有將變形感測晶片之下面藉由 金屬接合材來作接合之接合區域，且具備有至少2個的突 出構件’該突出構件，係從接合區域之側邊而突出，並在 與接合區域相對向之金屬基底板的下面具備有用以連接於 測定對象物之表面的連接區域；和 配線構件，係被連接於變形感測晶片所具備之壓電電 阻元件的電極處，並被拉出至外部。 2-如申請專利範圍第1項所記載之半導體變形感測 器，其中，金屬基底板，係具備有在金屬基底板之下面而 沿著對應於接合區域之側邊的線所形成的具有該側邊之長 度或者是較其爲更長之長度的溝，該溝，係在金屬基底板 之下面，將對應於接合區域之區域與突出構件之連接區域 相分離。 3 .如申請專利範圍第2項所記載之半導體變形感測 器，其中，前述溝，係與變形感測晶片之變形檢測方向垂 直地作延伸。 4.如申請專利範圍第2項所記載之半導體變形感測 器，其中，前述溝之側壁中，較接近於接合區域之側壁， 係在金屬基底板之下面處’沿著對應於接合區域之側邊的 前述線而被設置。 -39- 200914808 5. 如申請專利範圍第2項所記載之半導體變形感測 器，其中，金屬基底板，關於其厚度中央之平面，係在金 屬基底板之上面，具備有與存在於金屬基底板之下面的前 述溝對稱地形成之溝， 前述接合區域，係在被形成於上面之溝之間，從其之 上面而降低有該溝之深度。 6. 如申請專利範圍第1項所記載之半導體變形感測 器，其中，前述配線構件，係由以下部分所構成： 一端係以樹脂而被接著於金屬基底板上之可撓性配線 板；和 在可撓性配線板之配線與變形感測晶片所具備之壓電 電阻元件的電極之間作電性連接之金屬線；和 將壓電電阻元件之電極與金屬線作包覆之樹脂。 7. 如申請專利範圍第1項所記載之半導體變形感測 器，其中，前述配線構件，係由以下部分所構成： 被設置在變形感測晶片所具備之壓電電阻元件之電極 處的金屬突塊；和 具備有與金屬突塊電性連接之配線的可撓性配線板； 和 被塡充於變形感測元件與可撓性配線板之間的樹脂。 8 ·如申請專利範圍第1項所記載之半導體變形感測 器’其中，前述配線構件，係由以下部分所構成： 在金屬基底板上隔著絕緣膜而被形成之基底板電極； 和 -40- 200914808 將基底板電極與變形感測晶片所具備之壓電電阻元件 的電極之間作電性連接之金屬線；和 將壓電電阻元件之電極與金屬線以及基底板電極作包 覆之樹脂。 -41 -