JPH0473629B2 - - Google Patents
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- JPH0473629B2 JPH0473629B2 JP59008783A JP878384A JPH0473629B2 JP H0473629 B2 JPH0473629 B2 JP H0473629B2 JP 59008783 A JP59008783 A JP 59008783A JP 878384 A JP878384 A JP 878384A JP H0473629 B2 JPH0473629 B2 JP H0473629B2
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
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- H10D48/50—Devices controlled by mechanical forces, e.g. pressure
Landscapes
- Pressure Sensors (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の属する技術分野]
この本発明は、ストレンゲージを用いて、受圧
面に印加されている力を検出する圧覚センサのう
ちで、特に面状に分布された荷重の分布を検出す
るに適した小形の圧覚センサに関する。[Detailed description of the invention] [Technical field to which the invention pertains] This invention relates to a pressure sensor that uses a strain gauge to detect a force applied to a pressure-receiving surface. This invention relates to a small pressure sensor suitable for detecting the distribution of
[従来技術とその問題点]
第1図に従来から用いられている力の3方向成
分を検出するセンサ(八角形応力リング)を示
す。このセンサは金属製八角形リング1の受圧面
2および基板面3を除く外周部の6面と、両側面
および内周面とにそれぞれストレンゲージ41〜
44,51〜54,61〜64を貼付、その貼付
位置によつて3方向成分を互いに分離してそれぞ
れ検出するようにしたものである。上述のストレ
ンゲージ41〜44は八角形リングのうちの受圧
面2に垂直な外周面とリングの内周面とに貼付さ
れており、受圧面2に垂直な力の成分Fzを検出
する。また、ストレンゲージ51〜54は八角形
リングのうちの4つの斜めの外周面に貼付されて
おり、受圧面2にかかる水平な力の成分のうちの
x方向の成分Fxを検出する。さらに、ストレン
ゲージ61〜64はリングの両側面に、八角形リ
ングの斜め面と同じ角度で、リングの肉厚のほぼ
中央部に貼付されており、受圧面2にかかる水平
な力の成分のうちのy方向の成分Fyを検出する。[Prior Art and its Problems] Fig. 1 shows a conventionally used sensor (octagonal stress ring) that detects three-directional components of force. This sensor has strain gauges 41 to 41 on six outer peripheral surfaces of a metal octagonal ring 1 excluding the pressure receiving surface 2 and the substrate surface 3, and on both side surfaces and the inner peripheral surface.
44, 51 to 54, and 61 to 64 are pasted, and the three directional components are separated from each other and detected respectively depending on the pasting position. The above-mentioned strain gauges 41 to 44 are attached to the outer peripheral surface of the octagonal ring perpendicular to the pressure receiving surface 2 and to the inner peripheral surface of the ring, and detect the force component Fz perpendicular to the pressure receiving surface 2. Further, the strain gauges 51 to 54 are attached to four oblique outer peripheral surfaces of the octagonal ring, and detect the x-direction component Fx of the horizontal force component applied to the pressure receiving surface 2. Furthermore, the strain gauges 61 to 64 are attached to both sides of the ring at the same angle as the diagonal surface of the octagonal ring and approximately at the center of the wall thickness of the ring, so that the strain gauges 61 to 64 are affixed to both sides of the ring at the same angle as the diagonal surface of the octagonal ring and approximately at the center of the wall thickness of the ring. Detect the component Fy in the y direction.
このように、図示のような3方向分力センサは
力を基本的な直角座標系に分解し3方向分力とし
て検出しているので、この3分力を演算式により
合成することによつて、力の大きさや方向を求め
ることができる。更に任意の方向の力も求めるこ
とができる。 In this way, the three-direction force sensor shown in the figure decomposes force into the basic orthogonal coordinate system and detects it as three-direction component forces, so by combining these three component forces using an arithmetic expression, , the magnitude and direction of force can be determined. Furthermore, force in any direction can be determined.
このように力の分解、合成が容易にできるの
が、3方向分力センサの大きな特徴である。 A major feature of the three-directional force sensor is that force can be easily decomposed and combined in this way.
しかしながら、図示のような従来の八角形応力
リングは、3方向の力の成分を検出するセンサと
しては著名なものであるが、次のような欠点があ
り、特にこれを面アレイ状に配列して面状に分布
する荷重の荷重分布を検出するには不適当であ
る。以下、その欠点を列挙する。 However, although the conventional octagonal stress ring shown in the figure is well-known as a sensor for detecting force components in three directions, it has the following drawbacks, especially when arranged in a planar array. It is inappropriate to detect the load distribution of a load distributed over a surface. The drawbacks are listed below.
多数のストレンゲージをリング体の各方向に
貼付した構造であるので、小形化が困難であ
る。 Since it has a structure in which a large number of strain gauges are attached in each direction of the ring body, it is difficult to downsize it.
ストレンゲージを貼付するために、その貼付
層によるクリープを生じさせ、安定性が悪い。 Since the strain gauge is attached, creep occurs due to the attached layer, resulting in poor stability.
ストレンゲージの貼付位置により、大きな干
渉出力を発生する。 Depending on where the strain gauge is attached, a large interference output is generated.
製作が比較的大変である。特に、リングの内
周面へのストレンゲージの貼付は難しい。 It is relatively difficult to manufacture. In particular, it is difficult to attach the strain gauge to the inner peripheral surface of the ring.
量産性がなく、高価となる。 It is not suitable for mass production and is expensive.
一方、人間の手のひらの有する圧覚機能にでき
るだけ近いレベルの高度な圧覚機能を有するロボ
ツトハンドを実現するためには、その圧覚センサ
としては3方向分力センサの機能を有し、さらに
このセンサを多数高密度で面アレイ状に配列し
て、印加される力の分布状態や力の中心(重心)
とそれに働く合成力を正確に求めることができな
ければならない。そのため、このような圧覚セン
サとしては、荷重の分力を相互間の干渉なしによ
く分離して正確に検出できること、寸法を極小化
して高密度集積化できることが要求され、例えば
センサの受圧板の大きさは数mm角、できれば1mm
角以下にすることが望ましい。 On the other hand, in order to realize a robot hand with an advanced pressure sensing function as close as possible to the pressure sensing function of the human palm, the pressure sensor must have the function of a three-directional force sensor, and a large number of such sensors must be used. Arranged in a high-density surface array, the distribution state of the applied force and the center of force (center of gravity)
It is necessary to be able to accurately determine the resultant force acting on it. Therefore, such a pressure sensor is required to be able to accurately separate and accurately detect the component forces of a load without mutual interference, and to be able to minimize dimensions and integrate at high density. The size is several mm square, preferably 1 mm.
It is desirable to make it less than a corner.
[発明の目的]
この発明の目的は、上述の従来技術の有する欠
点を解消して、小形で高密度集積化が可能であ
り、かつ安定性が良く、力の3方向成分の正確な
検出ができ、また量産性がよく、廉価に製作で
き、力の3方向成分間の干渉が小さい圧覚センサ
を提供することにある。[Objective of the Invention] The object of the present invention is to overcome the drawbacks of the above-mentioned prior art, to provide a compact and high-density integration system that is highly stable and capable of accurate detection of three-direction components of force. It is an object of the present invention to provide a pressure sensor that can be easily mass-produced, can be manufactured at low cost, and has little interference between components of force in three directions.
[発明の要点]
上記目的を達成するために、本発明は、単結晶
シリコンを感圧構造体とし、該感圧構造体の受圧
面に垂直な面に複数個の拡散形ストレンゲージを
形成し、これらの前記ストレンゲージの抵抗値の
変化によつて前記受圧面に印加された力の3成分
を検出するものであつて、前記感圧構造体が受圧
面に平行な支持面を有する支持体に固定されるも
のにおいて、前記感圧構造体の前記ストレンゲー
ジ形成面に形成された端子と、前記支持体の前記
支持面に形成された端子とを、化撓性配線フイル
ムにより接続してなることを特徴とする。[Summary of the Invention] In order to achieve the above object, the present invention uses single crystal silicon as a pressure sensitive structure, and forms a plurality of diffusion type strain gauges on a surface perpendicular to the pressure receiving surface of the pressure sensitive structure. , a support that detects three components of force applied to the pressure-receiving surface by changes in resistance values of these strain gauges, wherein the pressure-sensitive structure has a support surface parallel to the pressure-receiving surface. in which a terminal formed on the strain gauge forming surface of the pressure sensitive structure and a terminal formed on the supporting surface of the support are connected by a flexible wiring film. It is characterized by
[発明の実施例]
以下、図面を参照してこの発明を詳細に説明す
る。[Embodiments of the Invention] Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第2図はこの発明の基礎となる構成を示すもの
で、N形シリコン単結晶からなるリング状の感圧
構造体7の受圧面8に垂直な平面13の各所定位
置に、複数個のP形拡散形ストレンゲージ101
〜104,111〜114,121〜124をプ
レーナ技術によつて形成している。上述のストレ
ンゲージ101〜104は受圧面8に垂直な力の
成分Fzを検出し、また、ストレンゲージ111
〜114は受圧面8に平行な力の一成分Fxを検
出し、さらに、ストレンゲージ121〜124は
受圧面8に平行な力の他の成分Fyを検出する。
これらのストレンゲージの配置は後述のように高
感度でかつ他の二方向分力に対し理論的に影響を
受けぬ場所に設けられている。 FIG. 2 shows the basic configuration of the present invention, in which a plurality of P Diffusion type strain gauge 101
104, 111-114, 121-124 are formed by planar technology. The strain gauges 101 to 104 described above detect the force component Fz perpendicular to the pressure receiving surface 8, and the strain gauges 111
114 detect one component Fx of the force parallel to the pressure receiving surface 8, and strain gauges 121 to 124 detect another component Fy of the force parallel to the pressure receiving surface 8.
As will be described later, these strain gauges are arranged in locations that are highly sensitive and are theoretically unaffected by component forces in other two directions.
感圧構造体7は基板面9で不図示の基板上に固
定され、受圧面8に印加される力を受け止める。
この力の各成分を検出する上述のストレンゲージ
群は、例えば第3図A〜Cに示すように、それぞ
れにブリツジに結線されて、力の成分に応じた電
気信号Ez、ExおよびEyを出力する。なお、第2
図においては、ブリツジ結線するための配線は煩
雑さを避けるために省略してある。また、この実
施例ではN形シリコン単結晶面にP形拡散形スト
レンゲージを形成すると説明したが、P形シリコ
ンにN形拡散層のストレンゲージを形成する場合
も可能である。しかし、前者の方が感度の高いも
のが得られる。 The pressure-sensitive structure 7 is fixed on a substrate (not shown) at a substrate surface 9 and receives the force applied to the pressure-receiving surface 8 .
The above-mentioned strain gauge groups that detect each component of this force are each connected to a bridge, as shown in FIGS. 3A to C, for example, and output electric signals Ez, Ex, and Ey according to the force component. do. In addition, the second
In the figure, wiring for bridge connection is omitted to avoid complexity. Further, in this embodiment, the P-type diffusion type strain gauge is formed on the N-type silicon single crystal surface, but it is also possible to form the strain gauge of the N-type diffusion layer on the P-type silicon. However, the former method provides higher sensitivity.
第4図は第2図のストレンゲージ形成面(平
面)13のゲージ配置および配線の一例を示す。
図示のように、Fz検出用のストレンゲージ10
1〜104は感圧構造体7の中心を通り、上部の
受圧面8に平行な線A−A′上で、左右の外縁お
よび内縁の近くのストレンゲージ形成面13に合
計4個配置され、かつ配線141でブリツジ結線
され、この配線141に接続したボンデイングパ
ツド部15で入出力がされている。また、Fx検
出用のストレンゲージ111〜114は上述の線
A−A′から上下両方向に角度α°傾いた2つの線上
の外縁近くのストレンゲージ形成面13に合計4
個配置され、かつ配線142でブリツジ結線さ
れ、この配線142に接続したボンデイングパツ
ド部15で入出力がされている。さらに、Fy検
出用のストレンゲージ121〜124は、上述の
線A−A′から上下両方向に角度α°傾いた線上のリ
ングの中央近くの材料力学的な中立軸上の位置の
ストレンゲージ形成面13に合計4個配置され、
かつ配線143でブリツジ結線され、この配線1
43に接続したボンデイングパツド部15で入出
力がされている。上述の角度α°は受圧面8に垂直
な力のみがその受圧面に印加されたとき、ひずみ
を生じない位置の角度に選定され、例えば図示の
ような円形リングの場合には、50.4°の近傍にな
る。 FIG. 4 shows an example of the gauge arrangement and wiring on the strain gauge forming surface (plane) 13 of FIG. 2. FIG.
As shown, strain gauge 10 for Fz detection
1 to 104 are arranged on the line A-A' passing through the center of the pressure-sensitive structure 7 and parallel to the upper pressure-receiving surface 8, on the strain gauge forming surface 13 near the left and right outer edges and inner edge, A bridge connection is made using a wiring 141, and an input/output is performed through a bonding pad section 15 connected to this wiring 141. In addition, a total of four strain gauges 111 to 114 for Fx detection are placed on the strain gauge forming surface 13 near the outer edge on two lines tilted at an angle α° both upward and downward from the above-mentioned line A-A'.
They are arranged and bridge-connected by wiring 142, and input/output is performed by bonding pad section 15 connected to this wiring 142. Furthermore, the strain gauges 121 to 124 for Fy detection are formed on a strain gauge forming surface located on a material mechanical neutral axis near the center of the ring on a line tilted at an angle α° both upward and downward from the above-mentioned line A-A'. A total of 4 pieces are placed in 13,
And bridge-connected with wiring 143, this wiring 1
Input/output is performed by the bonding pad section 15 connected to the terminal 43. The above-mentioned angle α° is selected at a position that does not cause distortion when only a force perpendicular to the pressure receiving surface 8 is applied to the pressure receiving surface. For example, in the case of a circular ring as shown in the figure, the angle α° is 50.4 Become a neighborhood.
次に、このように構成した圧覚センサの製造方
法の一例について、第5図A,Bを参照して簡単
に説明する。まず、所定の厚さ(例えば0.6mm)
を有し、所定の伝導形(例えばN形)と比抵抗
(例えば1〜10Ω・cm)を有し、かつ所定の結晶
方位(例えば111方向の形成面)を有する単結
晶シリコンウエハ16の圧覚センサ単位セル相当
領域17に第4図のような配置の拡散形ストレン
ゲージ101〜124の群、および金属配線をマ
スクレスイオンビーム加工やAl蒸着などのIC製
造技術(プレーナ技術)によつて形成する。この
IC製造方法によれば、1枚のウエハ16に多数
個の圧覚センサ単位セルを作り込むことができ
る。このウエハ16からワイヤーソーカツト法や
レーザ加工あるいはエツチカツトなどの機械加工
により、圧覚センサ単位セルを精度よく切り出す
ことによつて、特性のよく揃つた小形(例えば数
mm〜1mm)のプレーナ形圧覚センサ単位セルが得
られる。なお、以上の説明ではリング状の圧覚セ
ンサについて述べたが、リング状以外の圧覚セン
サにも本発明のプレーナ形構造が適用できること
は勿論である。 Next, an example of a method for manufacturing the pressure sensor configured as described above will be briefly described with reference to FIGS. 5A and 5B. First, a given thickness (e.g. 0.6mm)
Pressure sensation of a single crystal silicon wafer 16 having a predetermined conductivity type (e.g. N-type), specific resistance (e.g. 1 to 10 Ωcm), and a predetermined crystal orientation (e.g. formation plane in the 111 direction). A group of diffusion type strain gauges 101 to 124 arranged as shown in FIG. 4 and metal wiring are formed in the sensor unit cell corresponding area 17 by IC manufacturing technology (planar technology) such as maskless ion beam processing and Al vapor deposition. do. this
According to the IC manufacturing method, a large number of pressure sensor unit cells can be fabricated on one wafer 16. By accurately cutting out pressure sensor unit cells from this wafer 16 by wire saw cutting, laser machining, or machining such as etching, a small size (for example, several
A planar pressure sensor unit cell having a size of 1 mm to 1 mm is obtained. Although the above description has been made regarding a ring-shaped pressure sensor, it goes without saying that the planar structure of the present invention can also be applied to pressure sensors other than ring-shaped.
第6図はこのように構成した本発明が適用され
る圧覚センサの断面構成例を示し、図示のように
N形シリコン単結晶基板7の表面内にイオン注入
法によりP形拡散形ストレンゲージ101〜10
4,111〜114,121〜124が形成さ
れ、また基板7上にSiO2絶縁膜201を介して
金属薄膜配線141〜143およびボンデイング
パツド部15が蒸着法で形成されている。 FIG. 6 shows an example of the cross-sectional configuration of a pressure sensor to which the present invention having the above-described structure is applied. ~10
Metal thin film wirings 141 to 143 and bonding pad portions 15 are formed on the substrate 7 with an SiO 2 insulating film 201 interposed therebetween by vapor deposition.
第7図は本発明の基礎となる圧覚センサを面ア
レイ状に配設して面状に分布する荷重の荷重分布
を検出できるようにした分布荷重計の一例を示
す。まず、上述のようにして構成した本発明の圧
覚センサ202を共通基板203上の平行溝20
4に垂直に嵌合して、水平のx、y両方向に多数
個面アレイ状に並べて固着し、それらの圧覚セン
サ202の上部に受圧板205を固着して分布荷
重計206を形成する。なお、本例では2個の圧
覚センサ202を1組として1個の受圧微細モジ
ユールを形成した場合を示したが、この受圧微細
モジユールを例えば1cm2当り25〜100個程度の密
度でアレイに1体に集積したものをロボツトハン
ドの把持面等に取付け、三次元圧力分布測定を可
能としている。 FIG. 7 shows an example of a distributed load cell in which pressure sensors, which are the basis of the present invention, are arranged in a planar array so that the load distribution of a load distributed in a planar manner can be detected. First, the pressure sensor 202 of the present invention configured as described above is inserted into the parallel groove 202 on the common substrate 203.
4 are vertically fitted to each other, and are arranged and fixed in a multi-plane array in both the horizontal x and y directions, and a pressure receiving plate 205 is fixed on top of these pressure sensors 202 to form a distributed load cell 206. In this example, a case is shown in which one pressure-receiving fine module is formed with two pressure sensors 202 as one set, but these pressure-receiving fine modules are arranged in an array at a density of, for example, about 25 to 100 pieces per 1 cm2. The material accumulated on the body is attached to the gripping surface of a robot hand, making it possible to measure three-dimensional pressure distribution.
第8図は上述の各圧覚センサ202から測定用
配線の接続手段を有する本発明の実施例を示すも
ので、ここで207は接続手段としての可撓性配
線フイルム、208は基板203側の接続手段と
しての端子部であり、配線フイルム207はセン
サ202のボンデイングパツド部15と端子部2
08とを接続する。また、209は接続手段とし
ての配線、210はマウント部であり、このマウ
ント部210上に前述のブリツジ回路や付属増幅
器などの信号処理回路を内部集積化した図示しな
い半導体チツプをマウントして、大方の信号処理
を済ませた上、外部に導出が必要な正味の検出信
号のみを接続ピン211を介して取り出せばよ
い。かかる半導体チツプのマウントに適する手段
としては例えば公知の厚膜回路を最上層212の
上面に施せばよく、また信号処理回路の一部ない
し全部をセンサ202を構成するシリコン単結晶
中に公知の手段で作り込むことも可能である。 FIG. 8 shows an embodiment of the present invention having connection means for measurement wiring from each pressure sensor 202 described above, where 207 is a flexible wiring film as a connection means, and 208 is a connection on the board 203 side. The wiring film 207 serves as a terminal part as a means, and the wiring film 207 connects the bonding pad part 15 of the sensor 202 and the terminal part 2.
Connect with 08. Further, 209 is a wiring as a connection means, and 210 is a mount part. On this mount part 210, a semiconductor chip (not shown) which internally integrates the signal processing circuits such as the aforementioned bridge circuit and an attached amplifier is mounted. After completing the signal processing, only the net detection signal that needs to be output to the outside can be taken out via the connection pin 211. As a means suitable for mounting such a semiconductor chip, for example, a known thick film circuit may be provided on the upper surface of the uppermost layer 212, and a part or all of the signal processing circuit may be formed in the silicon single crystal constituting the sensor 202 by known means. It is also possible to build it in.
なお、ストレンゲージの配置は前述のように高
感度で、かつ他の二方向分力に対し理論的に影響
を受けぬ場所に設けられているので8個のゲージ
抵抗値の不均一補償、温度補償により高精度な三
次元圧力分布の測定が可能である。また、受圧微
細モジユールの圧力は、半導体ストレンゲージの
抵抗変化で表わせられるので、各受圧微細モジユ
ールのストレンゲージの抵抗は、スキヤナーでス
キヤンされ、増幅器、A/Dコンバータを経て、
μ−CPUに取りこまれ、基本演算アルゴリズム
で各点の3方向分力・合成力・3方向モーメント
等が演算され、この演算結果をメモリフアイルに
格納させることができる。また、受圧面パツドの
材質分布を適切に選定することにより、演算によ
り対象物の弾性を求めることが可能であるので、
対象物の変形、破損を避けたソフトハンドリング
が可能であるし、対象物の材質判定、形状認識の
補助入力にもなる。また、受圧面の圧力分布の時
間的変化より把持力不足による滑りが演算され、
把持力制御演算アルゴリズムにより滑りがおこら
ぬソフトハンドリングが可能となる。また、ハン
ド駆動機構制御の為の把持・持ち上げ・挿入・回
転等の基本作業演算アルゴリズムを用いて、高
速・高レスポンス・高精度で、上位コンピユータ
よりのスーパーバイザリ制御又は自律局所制御を
行うことが可能となる。さらに、本発明の圧覚セ
ンサをロボツトの歩行制御用に足のうらに取付け
ることによつて高精度の歩行制御が可能となる。 As mentioned above, the strain gauges are highly sensitive and are placed in locations that are theoretically unaffected by other two-directional force components, so it is possible to compensate for unevenness in the resistance values of the eight gauges, and to compensate for temperature Compensation enables highly accurate measurement of three-dimensional pressure distribution. In addition, since the pressure in the pressure-receiving micro-module is expressed by a change in the resistance of the semiconductor strain gauge, the resistance of the strain gauge in each pressure-receiving micro-module is scanned by a scanner, passed through an amplifier, an A/D converter, and then
It is loaded into the μ-CPU and calculates the three-direction component force, resultant force, three-direction moment, etc. at each point using a basic calculation algorithm, and the results of this calculation can be stored in a memory file. In addition, by appropriately selecting the material distribution of the pressure-receiving surface pad, it is possible to calculate the elasticity of the object.
It enables soft handling of objects without deforming or damaging them, and can also be used as an auxiliary input for determining the object's material and recognizing its shape. In addition, slippage due to insufficient gripping force is calculated from temporal changes in the pressure distribution on the pressure-receiving surface.
The gripping force control calculation algorithm enables soft handling without slippage. In addition, it is possible to perform supervisory control or autonomous local control from a host computer with high speed, high response, and high precision using basic operation calculation algorithms such as grasping, lifting, insertion, and rotation for hand drive mechanism control. It becomes possible. Furthermore, by attaching the pressure sensor of the present invention to the sole of the robot's foot for controlling the robot's walking, highly accurate walking control becomes possible.
[発明の効果]
以上説明したように、この発明によれば、弾性
材料として秀れた単結晶シリコンを感圧構造体と
して、IC製造に用いられるプレーナ技術によつ
てウエハの状態で多数個の圧覚センサ単位セルに
相当する拡散形ストレンゲージ群と配線群とを形
成し、このウエハから多数個の圧覚センサ単位セ
ルを切り出せるようにしたため、極めて小形で、
特性がよく揃い、安全性がよく、精度が高く、か
つ量産性が良く、ひいては価格が低くできる力の
三成分検出用の荷重分布検出に適した圧覚センサ
(圧覚センサ単位セル)を得ることができる。[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, a large number of single crystal silicon, which is excellent as an elastic material, is used as a pressure-sensitive structure in the form of a wafer using planar technology used in IC manufacturing. By forming a diffusion type strain gauge group and a wiring group corresponding to a pressure sensor unit cell, and making it possible to cut out a large number of pressure sensor unit cells from this wafer, it is extremely small.
It is possible to obtain a pressure sensor (pressure sensor unit cell) suitable for detecting load distribution for detecting three components of force, which has well-matched characteristics, good safety, high precision, good mass production, and low cost. can.
第1図は従来技術による圧覚センサ単位セル
(八角形応力リング)を示す斜視図、第2図はこ
の発明の基礎となる圧覚センサ単位セルの構成を
示す斜視図、第3図A〜Cは第2図の圧覚センサ
のストレンゲージの結線状態を示す回路図、第4
図はこの発明の基礎となる圧覚センサ単位セルの
ストレンゲージおよび配線の配置例の模式図、第
5図Aはこの発明の基礎となる圧覚センサ単位セ
ル製造方法の説明図で第5図BはそのA部を拡大
した拡大図、第6図はこの発明が適用される圧覚
センサ単位セルの断面構造の一例を示す断面図、
第7図はこの発明による圧覚センサ単位セルを面
アレイ状に配列して荷重計を形成した一例を示す
斜視図、第8図はその単位セルと基板との結線手
段を有する本発明の実施例を示す拡大図である。
1……金属製八角形リング、7……シリコン感
圧構造体、8……受圧面、9……基板面、13…
…ストレンゲージ形成面、15……ボンデイング
パツド部、16……シリコンウエハ、17……圧
覚センサ単位セル相当領域、101〜104,1
11〜114,121〜124……拡散形ストレ
ンゲージ、141〜143……配線。
FIG. 1 is a perspective view showing a pressure sensor unit cell (octagonal stress ring) according to the prior art, FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of the pressure sensor unit cell that is the basis of the present invention, and FIGS. A circuit diagram showing the connection state of the strain gauge of the pressure sensor shown in Fig. 4.
The figure is a schematic diagram of an example of the arrangement of strain gauges and wiring of a pressure sensor unit cell which is the basis of this invention, FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example of the cross-sectional structure of a pressure sensor unit cell to which the present invention is applied;
FIG. 7 is a perspective view showing an example of a load cell formed by arranging pressure sensor unit cells in a planar array according to the present invention, and FIG. 8 is an embodiment of the present invention having connection means for connecting the unit cells and a substrate. FIG. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Metal octagonal ring, 7... Silicon pressure sensitive structure, 8... Pressure receiving surface, 9... Substrate surface, 13...
...Strain gauge forming surface, 15... Bonding pad portion, 16... Silicon wafer, 17... Area corresponding to pressure sensor unit cell, 101 to 104, 1
11-114, 121-124... Diffusion type strain gauge, 141-143... Wiring.
Claims (1)
造体の受圧面に垂直な面に複数個の拡散形ストレ
ンゲージを形成し、これらの前記ストレンゲージ
の抵抗値の変化によつて前記受圧面に印加された
力の3成分を検出するものであつて、前記感圧構
造体が受圧面に平行な支持面を有する支持体に固
定されるものにおいて、前記感圧構造体の前記ス
トレンゲージ形成面に形成された端子と、前記支
持体の前記支持面に形成された端子とを、可撓性
配線フイルムにより接続してなることを特徴とす
る圧覚センサ。1. A pressure-sensitive structure made of single crystal silicon, a plurality of diffusion strain gauges formed on a surface perpendicular to the pressure-receiving surface of the pressure-sensitive structure, and a change in the resistance value of these strain gauges causes the pressure-receiving The strain gauge of the pressure-sensitive structure detects three components of force applied to a surface, and the pressure-sensitive structure is fixed to a support having a support surface parallel to the pressure-receiving surface. A pressure sensor characterized in that a terminal formed on a forming surface and a terminal formed on the supporting surface of the support body are connected by a flexible wiring film.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59008783A JPS60153172A (en) | 1984-01-20 | 1984-01-20 | Sense of contact force sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59008783A JPS60153172A (en) | 1984-01-20 | 1984-01-20 | Sense of contact force sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60153172A JPS60153172A (en) | 1985-08-12 |
| JPH0473629B2 true JPH0473629B2 (en) | 1992-11-24 |
Family
ID=11702468
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59008783A Granted JPS60153172A (en) | 1984-01-20 | 1984-01-20 | Sense of contact force sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60153172A (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60153171A (en) * | 1984-01-20 | 1985-08-12 | Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd | Two-cell type sense of contact force sensor |
| JPS63155677A (en) * | 1986-12-19 | 1988-06-28 | Agency Of Ind Science & Technol | Method for connecting tactile sense sensor and substrate |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60153171A (en) * | 1984-01-20 | 1985-08-12 | Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd | Two-cell type sense of contact force sensor |
-
1984
- 1984-01-20 JP JP59008783A patent/JPS60153172A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60153172A (en) | 1985-08-12 |
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