JPS581548B2 - 薄膜ストレンゲ−ジ変換器 - Google Patents
薄膜ストレンゲ−ジ変換器Info
- Publication number
- JPS581548B2 JPS581548B2 JP2970877A JP2970877A JPS581548B2 JP S581548 B2 JPS581548 B2 JP S581548B2 JP 2970877 A JP2970877 A JP 2970877A JP 2970877 A JP2970877 A JP 2970877A JP S581548 B2 JPS581548 B2 JP S581548B2
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- Japan
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- thin film
- strain gauge
- film strain
- insulating layer
- semiconductor substrate
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、薄膜金属抵抗体よりなる薄膜ストレンゲージ
素子を用いて、圧力、力、変位等を電気信号に変換する
薄膜ストレンゲージ変換器に関するものである。
素子を用いて、圧力、力、変位等を電気信号に変換する
薄膜ストレンゲージ変換器に関するものである。
近年、薄膜ストレンゲージ素子を用いた変換器では、薄
膜ストレンゲージ素子を取り付ける際に用いる接着剤に
よるクリープやヒステリシスの影響を除去するために、
金属ばね材の表面に絶縁層を被着し、この絶縁層の表面
に薄膜ストレンゲージを被着することが行なわれている
。
膜ストレンゲージ素子を取り付ける際に用いる接着剤に
よるクリープやヒステリシスの影響を除去するために、
金属ばね材の表面に絶縁層を被着し、この絶縁層の表面
に薄膜ストレンゲージを被着することが行なわれている
。
しかし、このような構成によれば、金属ばね材の表面研
磨状態により薄膜ストレンゲージ素子の特性が大きく変
化し、表面に傷がある場合には充分な絶縁が得られなか
ったり、抵抗体の温度係数が異なったりして、特性の揃
った変換器を歩留まり良く生産することは困難である。
磨状態により薄膜ストレンゲージ素子の特性が大きく変
化し、表面に傷がある場合には充分な絶縁が得られなか
ったり、抵抗体の温度係数が異なったりして、特性の揃
った変換器を歩留まり良く生産することは困難である。
また、金属ばね材の受歪部のみを薄くし、取付部を厚く
する等の機械加工も容易でない。
する等の機械加工も容易でない。
本発明は、これらの欠点を解決したものであって、以下
、図面を用いて詳細に説明する。
、図面を用いて詳細に説明する。
第1図は、本発明の一実施例を示す断面図であって、圧
力変換器の例について示したものであり、1は半導体基
板、2は絶縁層、3,9は薄膜金属抵抗体、4は保護層
、5は取付基台、6は接着剤、7は導圧パイプ、8は増
幅回路素子である。
力変換器の例について示したものであり、1は半導体基
板、2は絶縁層、3,9は薄膜金属抵抗体、4は保護層
、5は取付基台、6は接着剤、7は導圧パイプ、8は増
幅回路素子である。
半導体基板1としては、完全弾性材でばね材として好適
な単結晶板、たとえばシリコン単結晶基板を用いる。
な単結晶板、たとえばシリコン単結晶基板を用いる。
この・イリコン単結晶基板10表面を酸化して、sio
2あるいはSiOの絶縁層2を形成する。
2あるいはSiOの絶縁層2を形成する。
ここで、シリコン単結晶基板10表面に鏡面研磨を施し
ておくことにより、極めて平滑な面を有する絶縁層2が
容易にかつ確実に形成できる。
ておくことにより、極めて平滑な面を有する絶縁層2が
容易にかつ確実に形成できる。
この絶縁層2の表面に、たとえばニクロム系の低温度係
数を有する複数の薄膜金属抵抗体3を選択的に被着する
。
数を有する複数の薄膜金属抵抗体3を選択的に被着する
。
この薄膜金属抵抗体3は、薄膜ストレンゲージ素子とし
て作用するものである。
て作用するものである。
ここで、絶縁層2はシリコン単結晶基板10表面に極め
て平滑にかつ確実に形成されているので、この絶縁層2
0表面に被着される薄膜金属抵抗体3としては特別の揃
ったものが得られる。
て平滑にかつ確実に形成されているので、この絶縁層2
0表面に被着される薄膜金属抵抗体3としては特別の揃
ったものが得られる。
このようにして薄膜金属抵抗体3を被着した後、これら
薄膜金属抵抗体3を含む絶縁層20表面に、たとえばS
iO2の保護層4を形成する。
薄膜金属抵抗体3を含む絶縁層20表面に、たとえばS
iO2の保護層4を形成する。
これにより、薄膜金属抵抗体3すなわち薄膜ストレンゲ
ージ素子は外部雰囲気から保護されることになる。
ージ素子は外部雰囲気から保護されることになる。
一方、シリコン単結晶基板1の薄膜ストレンゲージ素子
3が被着される部分に対応した裏面には選択的にエッチ
ングを施して受歪部として作用する薄肉部11を形成す
る。
3が被着される部分に対応した裏面には選択的にエッチ
ングを施して受歪部として作用する薄肉部11を形成す
る。
また、残りの厚肉部は取付部あるいは固定部を形成する
ものであり、接着剤6を介して取付基台5に固着する。
ものであり、接着剤6を介して取付基台5に固着する。
なお、エッチングは、たとえば(100)面のシリコン
単結晶の一部にKOHによる異方性エッチングを施し、
薄肉部を約50μ厚肉部を約300μとする。
単結晶の一部にKOHによる異方性エッチングを施し、
薄肉部を約50μ厚肉部を約300μとする。
取付基台5としてはたとえばセラミック板を用い、接着
剤6としてはたとえばAu−Si O共晶合金あるいは
ガラス等を用いる。
剤6としてはたとえばAu−Si O共晶合金あるいは
ガラス等を用いる。
なお、取付基台5の中央部には導圧孔51が形成されて
いて、導圧パイプ7が植設されている。
いて、導圧パイプ7が植設されている。
このように構成することにより、絶縁層2、薄膜ストレ
ンゲージ素子3および保護層4を有する半導体基板1は
受圧ダイヤフラムとして作用することになり、導圧パイ
プ7を介して導入される圧力Pは電気信号に変換されて
外部に取り出される。
ンゲージ素子3および保護層4を有する半導体基板1は
受圧ダイヤフラムとして作用することになり、導圧パイ
プ7を介して導入される圧力Pは電気信号に変換されて
外部に取り出される。
第2図は、第1図のような変換器において通常用いられ
る増幅回路の一例を示す回路図であって、Gl−G,は
薄膜ストレンゲージ素子、Dzぱツエナーダイオード、
Aは増幅器、CCは定電流源、Trはトランジスタ、R
fは帰還抵抗、Eは直流電源、Rは抵抗である。
る増幅回路の一例を示す回路図であって、Gl−G,は
薄膜ストレンゲージ素子、Dzぱツエナーダイオード、
Aは増幅器、CCは定電流源、Trはトランジスタ、R
fは帰還抵抗、Eは直流電源、Rは抵抗である。
これらの回路のうち、破線で囲った部分の回路素子、す
なわち、薄膜ストレンゲージ素子01〜G4、ツエナー
ダイオードDz、増幅器A、定電流源CC、トランジス
タTrおよび帰還抵抗Rfは、必要に応じて同一の半導
体基板上に集積回路技術により一体化することができる
。
なわち、薄膜ストレンゲージ素子01〜G4、ツエナー
ダイオードDz、増幅器A、定電流源CC、トランジス
タTrおよび帰還抵抗Rfは、必要に応じて同一の半導
体基板上に集積回路技術により一体化することができる
。
再び第1図において、増幅回路素子8は第2図のツエナ
ーダイオードDz、増幅器A、定電流源CCおよびトラ
ンジスタTrを含むものであって、半導体基板1の歪の
加わらない部分に形成されている。
ーダイオードDz、増幅器A、定電流源CCおよびトラ
ンジスタTrを含むものであって、半導体基板1の歪の
加わらない部分に形成されている。
また、薄膜金属抵抗体9は第2図の帰還抵抗素子Rfと
して用いるものであって、増幅回路素子8と同様に、半
導体基板1の歪の加わらない部分に、薄膜金属抵抗体3
と同時に形成されている。
して用いるものであって、増幅回路素子8と同様に、半
導体基板1の歪の加わらない部分に、薄膜金属抵抗体3
と同時に形成されている。
すなわち、第1図の装置は、薄膜ストレンゲージ変換器
と増幅回路とが一体化された構成となっている。
と増幅回路とが一体化された構成となっている。
第3図は、本発明の他の実施例を示す断面図であって、
力あるいは変位変換器の例について示したものであり、
第1図と同等部分には同一符号を付している。
力あるいは変位変換器の例について示したものであり、
第1図と同等部分には同一符号を付している。
第3図において、半導体基板1はビーム状に形成されて
いて、その両端は取付基台5に固着されている。
いて、その両端は取付基台5に固着されている。
また、半導体基板1の中間部の一方の面には薄膜ストレ
ンゲージ素子3が被着され、これら薄膜ストレンゲージ
素子3に対応した他方の面にはエッチングが施されて、
受歪部として作用する薄肉部12,13が形成されてい
る。
ンゲージ素子3が被着され、これら薄膜ストレンゲージ
素子3に対応した他方の面にはエッチングが施されて、
受歪部として作用する薄肉部12,13が形成されてい
る。
なお、第3図において、絶縁層および保護層は図示しな
い。
い。
このような構成において、半導体基板1の中間部に力あ
るいは変位Fを加えると、電気信号に変換されることに
なる。
るいは変位Fを加えると、電気信号に変換されることに
なる。
これらから明らかなように、本発明によれば、ばね材と
して半導体基板を用い、ストレンゲージ素子として薄膜
金属抵抗体を用いているので、ばね特性や電気的特性、
加工性等に優れ、さらに特性の揃った変換器を歩留まり
良く大量に生産することができるとともに、必要に応じ
て増幅回路素子を組み込むことができる等、その効果は
大きい。
して半導体基板を用い、ストレンゲージ素子として薄膜
金属抵抗体を用いているので、ばね特性や電気的特性、
加工性等に優れ、さらに特性の揃った変換器を歩留まり
良く大量に生産することができるとともに、必要に応じ
て増幅回路素子を組み込むことができる等、その効果は
大きい。
第1図は本発明の一実施例を示す断面図、第2図はこの
種の変換器において通常用いられる増幅回路の一例を示
す回路図、第3図は本発明の他の実施例を示す断面図で
ある。 1・・・・・・半導体基板、2・・・・・・絶縁層、3
・・・・・・薄膜金属抵抗体(薄膜ストレンゲージ素子
)、4−・・・・・保護層、5・・・・−・取付台、6
・・・・・・接着剤、7・・・・・・導圧パイプ、8・
・・・・・増幅回路素子、9・・・・・・薄膜金属抵抗
体(帰還抵抗素子)。
種の変換器において通常用いられる増幅回路の一例を示
す回路図、第3図は本発明の他の実施例を示す断面図で
ある。 1・・・・・・半導体基板、2・・・・・・絶縁層、3
・・・・・・薄膜金属抵抗体(薄膜ストレンゲージ素子
)、4−・・・・・保護層、5・・・・−・取付台、6
・・・・・・接着剤、7・・・・・・導圧パイプ、8・
・・・・・増幅回路素子、9・・・・・・薄膜金属抵抗
体(帰還抵抗素子)。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 半導体基板と、この基板め表面に形成された絶縁層
と、この絶縁層の表面に被着された複数の薄膜ストレン
ゲージ素子とから成る薄膜ストレンゲージ変換器。 2 半導体基板と、この基板の表面に形成された複数の
増幅回路素子と、これら増幅回路素子を含む前記基板の
表面に形成された絶縁層と、この絶縁層の表面に被着さ
れた複数の薄膜ストレンゲージ素子とから成る薄膜スト
レンゲージ変換器。 3 半導体基板として、薄膜ストレンゲージ素子が被着
される部分に対応した裏面が選択的に除去されて受歪部
が形成された半導体基板を用いることを特徴とする特許
請求の範囲第1項または第2項記載の薄膜ストレンゲー
ジ変換器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2970877A JPS581548B2 (ja) | 1977-03-17 | 1977-03-17 | 薄膜ストレンゲ−ジ変換器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2970877A JPS581548B2 (ja) | 1977-03-17 | 1977-03-17 | 薄膜ストレンゲ−ジ変換器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS53114690A JPS53114690A (en) | 1978-10-06 |
JPS581548B2 true JPS581548B2 (ja) | 1983-01-11 |
Family
ID=12283597
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2970877A Expired JPS581548B2 (ja) | 1977-03-17 | 1977-03-17 | 薄膜ストレンゲ−ジ変換器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS581548B2 (ja) |
Families Citing this family (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4188258A (en) * | 1978-05-18 | 1980-02-12 | Gulton Industries, Inc. | Process for fabricating strain gage transducer |
US4345477A (en) * | 1980-12-03 | 1982-08-24 | Honeywell Inc. | Semiconduction stress sensing apparatus |
JPS6029627A (ja) * | 1983-07-27 | 1985-02-15 | Toshiba Corp | 半導体圧力センサ |
JPS60152949U (ja) * | 1984-03-21 | 1985-10-11 | 株式会社東海理化電機製作所 | セラミツク圧力センサ |
DE3440568A1 (de) * | 1984-11-07 | 1986-05-15 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Hochdrucksensor |
JPS6187337U (ja) * | 1984-11-14 | 1986-06-07 | ||
JPS61259134A (ja) * | 1985-05-14 | 1986-11-17 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体圧力センサ |
JPH064308Y2 (ja) * | 1985-07-10 | 1994-02-02 | サンクス株式会社 | 半導体圧力センサ |
JPS62133143U (ja) * | 1986-02-07 | 1987-08-22 | ||
JPS63118629A (ja) * | 1986-11-06 | 1988-05-23 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体圧力センサのブリツジ回路調整方法 |
JPS63118628A (ja) * | 1986-11-06 | 1988-05-23 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体圧力センサのブリツジ回路調整方法 |
JPS6378229U (ja) * | 1986-11-10 | 1988-05-24 | ||
JPH0495741A (ja) * | 1990-08-07 | 1992-03-27 | Seiko Epson Corp | 圧力センサ |
JPH0495742A (ja) * | 1990-08-07 | 1992-03-27 | Seiko Epson Corp | 圧力センサ |
JP6131819B2 (ja) * | 2013-10-10 | 2017-05-24 | 株式会社デンソー | 圧力センサ |
WO2018079363A1 (ja) * | 2016-10-25 | 2018-05-03 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 圧力センサ |
-
1977
- 1977-03-17 JP JP2970877A patent/JPS581548B2/ja not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS53114690A (en) | 1978-10-06 |
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