JPH0564863B2 - - Google Patents
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- JPH0564863B2 JPH0564863B2 JP60065360A JP6536085A JPH0564863B2 JP H0564863 B2 JPH0564863 B2 JP H0564863B2 JP 60065360 A JP60065360 A JP 60065360A JP 6536085 A JP6536085 A JP 6536085A JP H0564863 B2 JPH0564863 B2 JP H0564863B2
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- diffusion layer
- bridge circuit
- force sensor
- silicon
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D48/00—Individual devices not covered by groups H10D1/00 - H10D44/00
- H10D48/50—Devices controlled by mechanical forces, e.g. pressure
Landscapes
- Pressure Sensors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明はロボツトの手などにとりつけ、対象物
を握つた時の反発力やすべり覚を検出したり、あ
るいは圧覚の分布を測定するための力センサの構
造及びその製造方法に関するものである。[Detailed Description of the Invention] (Field of Industrial Application) The present invention is a device that can be attached to a robot's hand, etc., to detect the repulsive force or slip sensation when grasping an object, or to measure the distribution of pressure sensation. The present invention relates to the structure of a force sensor and its manufacturing method.
(従来の技術)
近年安価で高性能なマイクロコンピユータが普
及し、それらを用いることにより、様々な産業分
野で自動化あるいはロボツト化が進められつつあ
る。しかし現在実用化されているロボツトはある
定まつた形定まつた大きさ、あるいは定まつた重
さの物を持上げたり、運んだりあるいは加工・組
立等の作業を一定のプログラムによつてしか行う
ことができるのが現状である。一方消費者層の多
様化により多品種少量生産の傾向が強くなり、
FMS(Flexible Manufacturing System)と呼ば
れる自動化技術の開発が叫ばれている。この様な
自動化の流れに於ては、人間の感覚器官に代る
様々なセンサをロボツトあるいは機械に装備し、
知能化されたロボツトあるいは機械自体に判断さ
せる必要がある。例えばロボツトが対象物を持ち
上げる動作を考えた場合、まず視覚センサにより
対象物を見つけ、近接覚センサにより対象物に近
づき対象物に触れる。(Prior Art) In recent years, inexpensive and high-performance microcomputers have become widespread, and by using them, automation or robotization is progressing in various industrial fields. However, robots that are currently in practical use can only lift or carry objects of a certain size or weight, or perform tasks such as processing or assembly, only according to a certain program. The current situation is that it is possible. On the other hand, due to the diversification of consumer groups, there is a growing trend towards high-mix, low-volume production.
There is a call for the development of an automation technology called FMS (Flexible Manufacturing System). In this trend of automation, robots and machines are equipped with various sensors that replace human sense organs.
It is necessary to have intelligent robots or machines themselves make decisions. For example, when a robot picks up an object, it first finds the object using a visual sensor, approaches the object using a proximity sensor, and touches the object.
触覚センサはまず対象物に触れたかどうかの
ON−OFF情報を検出する。次に対象物を握り対
象物からの反発力を測り、対象物が硬いか柔いか
を判断する。そして対象物を持ち上げる動作に移
るがその時、対象物がすべつていないかどうかも
適確に判断する必要がある。すなわち触覚センサ
として必要な機能は、触れたかどうかの触覚、物
をつかんだ時の強さである圧覚、更にすべつてい
ないかどうかのすべり覚等が必要である。このよ
うにロボツトに必要な触覚センサの機能は多岐に
わたつており、その必要性が強く認識されてい
る。しかしながら、現状では上記の機能をすべて
満足するセンサは実現されていず、各個別の機能
をみたすのみである。例えば「自動化技術」誌第
14巻第6号37頁から42頁及び61頁から70頁に紹介
されているように、導電性ゴムを用いたもの、マ
イクロスイツチを用いたものあるいはカーボンフ
アイバを用いたも等様々である。これらの触覚セ
ンサは大きすぎたりあるいは再現性が直線性に劣
つていたりする欠点があるが、いずれも単機能で
ある。すなわち、分布圧のみあるいはON−OFF
のみ等である。また最近シリコンIC上に感圧物
質を直接はりつけ、IC上で信号処理を行うこと
によりソフト的に分布圧やすべり覚を検出しよう
とする方法が提案されている。(プロシーデイン
グ第12回インターナシヨナル・シンポジウム・オ
ン・インダストリアル・ロボツト
(Proceedings.12th ISIR)、1982年417頁から425
頁)。 The tactile sensor first detects whether the object has been touched.
Detect ON-OFF information. Next, grasp the object and measure the repulsive force from the object to determine whether the object is hard or soft. Then, the robot moves on to lifting the object, but at that time, it is necessary to accurately judge whether the object is slippery or not. In other words, the functions necessary for a tactile sensor include a tactile sense to determine whether something has been touched, a pressure sense to determine the strength of gripping an object, and a sliding sense to determine whether the object is slippery. As described above, the functions of tactile sensors required for robots are wide-ranging, and their necessity is strongly recognized. However, at present, a sensor that satisfies all of the above functions has not been realized, and only each individual function is satisfied. For example, “Automation Technology” magazine No.
As introduced in Vol. 14, No. 6, pages 37 to 42 and pages 61 to 70, there are various types such as those using conductive rubber, those using microswitches, and those using carbon fiber. These tactile sensors have drawbacks such as being too large or having poor linearity in reproducibility, but all of them have a single function. In other words, only distributed pressure or ON-OFF
Only etc. Recently, a method has been proposed in which pressure-sensitive materials are attached directly to a silicon IC and signal processing is performed on the IC to detect distributed pressure and slip sensation using software. (Proceedings of the 12th International Symposium on Industrial Robotics (Proceedings.12th ISIR), 1982, pp. 417-425.
page).
(発明が解決しようとする問題点)
これまで述べてきたようにロボツトに必要な触
覚センサの機能として触覚、圧覚、すべり覚等が
必要であり、従来の技術では、これらをすべて検
出できるセンサは実現されていなかつた。また
IC上で信号処理を行うことにより、ソフト的に
これらの問題を解決しようとする素子に報告され
ているが、信号処理時間の制約は避けられない。
しかしながら、ロボツトが直接物をつかんでいる
時その物を落さないためには、非常に短時間の処
理が必要であり、直接すべり覚等を検出する必要
がある。本発明は以上のような従来の欠点を排し
た力センサの新しい構造及びその製造方法を提供
することを目的としたものである。(Problems to be solved by the invention) As mentioned above, the functions of tactile sensors required for robots include tactile sense, pressure sense, and sliding sense, and with conventional technology, there is no sensor that can detect all of these functions. It had not been realized. Also
It has been reported that devices attempt to solve these problems using software by performing signal processing on an IC, but constraints on signal processing time are unavoidable.
However, in order to prevent the robot from dropping the object when it is directly grasping it, a very short processing time is required, and it is necessary to directly detect the sensation of slipping. It is an object of the present invention to provide a new structure for a force sensor and a method for manufacturing the same, which eliminates the above-mentioned drawbacks of the conventional force sensor.
(問題点を解決するための手段)
本発明は、
1 シリコン半導体基板上に設けられた少なくと
も片側が支持された梁上に梁の少なくとも一つ
の支持部付近でしかも梁を上から見て、その長
さ方向の中心線に対して対象となるように設け
られた拡散層抵抗と支持台部分に設けられた少
なくとも1つの拡散層抵抗とでハーフブリツジ
もしくはフルブリツジ回路が形成され、当該梁
の支持台付近の梁の両側面に設けられた拡散層
抵抗でハーフブリツジ回路が形成されもしくは
この両側面に設けられた拡散層抵抗と支持台部
分に形成された拡散層抵抗とでフルブリツジ回
路が形成されていることを特徴とする力セン
サ。(Means for Solving the Problems) The present invention provides the following features: 1. On a beam provided on a silicon semiconductor substrate and supported on at least one side, the A half-bridge or full-bridge circuit is formed by the diffused layer resistors provided symmetrically with respect to the center line in the longitudinal direction and at least one diffused layer resistor provided at the support base portion, and a half-bridge or full bridge circuit is formed in the vicinity of the support base of the beam. A half-bridge circuit is formed by the diffused layer resistors provided on both sides of the beam, or a full bridge circuit is formed by the diffused layer resistors provided on both sides and the diffused layer resistor formed on the support part. A force sensor featuring:
2 シリコン半導体基板上に設けられた少なくと
も片側が支持された梁上に梁の少なくとも一つ
の支持部付近でしかも梁を上から見て、その長
さ方向の中心線に対して対象となるように設け
られた拡散層抵抗と支持台部分に設けられた少
なくとも1つの拡散層抵抗とでハーフブリツジ
もしくは、フルブリツジ回路が形成され、当該
梁の支持台付近の梁の両側面に設けられた拡散
層抵抗でハーフブリツジ回路が形成され、もし
くはこの両側面に設けられた拡散層抵抗と支持
台部分に形成された拡散層抵抗とでフルブリツ
ジ回路が形成されたことを特徴とする力センサ
であつて、本構造の素子と本構造の素子を基板
面内でほぼ90°回転した素子の少なくとも2組
の素子を当該シリコン基板上に配置構成したこ
とを特徴とする力センサ。2. On a beam provided on a silicon semiconductor substrate and supported on at least one side, in the vicinity of at least one support part of the beam, and when viewed from above, symmetrically with respect to the center line in the longitudinal direction of the beam. A half bridge or a full bridge circuit is formed by the provided diffusion layer resistor and at least one diffusion layer resistor provided at the support base portion, and the diffusion layer resistor provided on both sides of the beam near the support base of the beam forms a half bridge or full bridge circuit. A force sensor is characterized in that a half-bridge circuit is formed, or a full-bridge circuit is formed by a diffusion layer resistor provided on both sides of the half-bridge circuit and a diffusion layer resistor formed on the support base portion, and the present structure is A force sensor characterized in that at least two sets of elements are arranged on the silicon substrate, including an element and an element of this structure rotated by approximately 90 degrees within the plane of the substrate.
3 シリコン半導体基板上に拡散層抵抗を形成す
る工程と、シリコンダイヤフラムを形成し、該
ダイヤフラム部を保護する工程と、梁を形成す
る工程と、各拡散抵抗を結線する工程よりなる
力センサの製造方法において、拡散層抵抗の一
部をエツチング除去することで梁の側面のエツ
ジに等価的に拡散層抵抗を形成する工程を含む
ことを特徴とする力センサの製造方法。3 Manufacture of a force sensor consisting of a step of forming a diffused layer resistor on a silicon semiconductor substrate, a step of forming a silicon diaphragm and protecting the diaphragm part, a step of forming a beam, and a step of connecting each diffused resistor. A method for manufacturing a force sensor, comprising the step of etching away a portion of the diffusion layer resistance to equivalently form the diffusion layer resistance at the edge of the side surface of the beam.
(作用)
本発明はシリコンのピエゾ抵抗効果を利用し、
シリコンの片側支持梁の中央部に形成された拡散
抵抗で梁に垂直方向の力の成分を検出し、梁の両
側面に作られた拡散層抵抗で梁の支持台に平行な
力の成分を検出するものである。また上記素子を
互いに90°方向にむけることにより、梁に垂直方
向及び面内での2方向合わせて3方向の力の成分
を検出できる特徴をもたせたものである。またそ
の製造方法に於いては、梁の両側面に拡散層抵抗
を形成するための3次元的な加工が必要になる
が、本発明者は梁の表面、エツジ部分に拡散層抵
抗を設けることで、梁の支持台に平行な方向の力
の成分を十分な感度で測定できることを見出し、
梁を形成する際に拡散層抵抗の一部が梁のエツジ
に残るような製造方法を提供することにより、3
次元的な加工をせずに同等な効果をもたせる構造
を実現させるものである。(Function) The present invention utilizes the piezoresistance effect of silicon,
A diffusion resistance formed in the center of a silicon beam supported on one side detects the force component perpendicular to the beam, and a diffusion layer resistance formed on both sides of the beam detects the force component parallel to the beam support. It is something to detect. Furthermore, by orienting the above-mentioned elements at 90 degrees to each other, the beam has the characteristic of being able to detect force components in three directions, including two directions perpendicular to the beam and in-plane. In addition, the manufacturing method requires three-dimensional processing to form a diffused layer resistance on both sides of the beam, but the inventor has developed a method of providing a diffused layer resistance on the surface and edge portion of the beam. discovered that the component of force in the direction parallel to the support of the beam could be measured with sufficient sensitivity.
By providing a manufacturing method in which a part of the diffusion layer resistance remains at the edge of the beam when forming the beam, three
The aim is to realize a structure that provides the same effect without dimensional processing.
(実施例)
以下実施例に基づいて、本発明を説明する。第
2図aの平面図及び図中ABでの模式断面図第2
図bに示すように高濃度P+ボロン層202が厚
さ約20μmエピ成長された面方位(100)のP型
シリコン基板201に熱酸化によりシリコン酸化
膜を形成し、拡散層抵抗が形成される部分をエツ
チング除去し、イオン注入によりn型拡散層20
3,204を形成する。次に表面及び裏面の酸化
膜を除去し、再度熱酸化によりシリコン酸化膜2
05を厚さ1000Å形成し、シリコンダイヤフラム
を形成するためのパターンを裏面に形成し、裏面
シリコン酸化酸を加工し、209の窓明けする。
次に90℃のヒドラジン液中でシリコンを約3時間
異方性エツチングし、第2図cに示されるように
シリコンダイヤフラム210を形成する。この時
P型シリコン層201はエツチングされるが高濃
度P+シリコン層202はエツチングされず、エ
ツチング時間を多少オーバしても第2図cに示さ
れるようにダイヤフラム210はうまく形成され
る。これは、ヒドラジンのみならず、水酸化カリ
ウムやエチレンジアミン及びピロカテコール混合
液等の異方性エツチング液を用いた場合の良く知
られた共通の性質である。次に裏面にシリコン酸
化膜211を厚さ約2000ÅCVD法で堆積し、シ
リコンダイヤフラム210の裏面シリコンが露出
した部分を保護し、表面から第2図dに示すよう
に梁208を形成するためのパターンを形成し、
第2図eに示すようにシリコン酸化膜を窓明け
し、レジスト212を残したままで裏面もレジス
ト213で保護し、硝フツ酸混合液で高濃度P+
シリコン層エツチングし、長さ1mm幅500μmの
梁208を形成する。この梁を形成する工程に於
て、出来る限り拡散層抵抗203の中心線上の梁
のエツジが来るように目合せずれがないように加
工するとよい。また硝フツ酸溶液はシリコンに対
して等方的にエツチングを行うのでそれによる横
方向の幅の減少をも見積る必要がある。その後レ
ジストと裏面酸化膜211を除去し、各拡散層抵
抗をアルミ配線で結線し、表面に保護酸化膜を形
成し、パツド部分の窓明けをする。最終的な完成
図が第1図a,bに示すものである。(Example) The present invention will be described below based on Examples. Plan view of Figure 2 a and schematic sectional view at AB in the figure 2
As shown in Figure b, a silicon oxide film is formed by thermal oxidation on a P-type silicon substrate 201 with a plane orientation of (100) on which a high concentration P + boron layer 202 is epitaxially grown to a thickness of about 20 μm, and a diffusion layer resistor is formed. The n-type diffusion layer 20 is removed by etching and ion implantation.
3,204 is formed. Next, the oxide film on the front and back surfaces is removed, and the silicon oxide film 2 is thermally oxidized again.
05 is formed to a thickness of 1000 Å, a pattern for forming a silicon diaphragm is formed on the back side, and a silicon oxide acid is processed on the back side to open a window 209.
Next, the silicon is anisotropically etched in a 90 DEG C. hydrazine solution for about 3 hours to form a silicon diaphragm 210 as shown in FIG. 2c. At this time, the P type silicon layer 201 is etched, but the high concentration P + silicon layer 202 is not etched, and even if the etching time is slightly exceeded, the diaphragm 210 is successfully formed as shown in FIG. 2c. This is a well-known and common property when not only hydrazine but also anisotropic etching liquids such as potassium hydroxide, ethylenediamine and pyrocatechol mixtures are used. Next, a silicon oxide film 211 is deposited on the back surface to a thickness of approximately 2000 Å by CVD method to protect the exposed back silicon portion of the silicon diaphragm 210, and to form a pattern for forming beams 208 from the front surface as shown in FIG. 2d. form,
As shown in Figure 2e, the silicon oxide film is opened, the back side is protected with a resist 213 while leaving the resist 212, and a high concentration P +
The silicon layer is etched to form a beam 208 with a length of 1 mm and a width of 500 μm. In the process of forming this beam, it is preferable to process the beam so that the edge of the beam is on the center line of the diffusion layer resistor 203 as much as possible so that there is no misalignment. Furthermore, since the nitric fluoride solution etches silicon isotropically, it is necessary to estimate the reduction in width in the lateral direction due to this. Thereafter, the resist and backside oxide film 211 are removed, each diffusion layer resistor is connected with aluminum wiring, a protective oxide film is formed on the surface, and a window is opened in the pad portion. The final completed drawings are shown in Figures 1a and 1b.
本発明の素子の等価回路は第3図に示すような
ハーフブリツジ回路であり、第3図中のVD,VE,
RL1,RL2,RL3,RSの記号は、第1図aに対応す
るものでそれぞれVD,VEが電源供給部RL1が梁の
中央部に形成された低抗体で梁に垂直方向の力の
成分を検出し、RL2,RL3が梁のエツジ部に形成
された低抗体で梁の支持台に平行な力の成分を検
出するものである。この素子の評価のために、第
2図f,gに示すように一辺が0.3mm角のシリコ
ン片214を張りつけ、更にその表面をシリコン
ゴム215でおおい荷重試験機で上から左右から
及び斜め上から力を加えて測定した。その結果を
第4図に示す。第4図aは垂直方向の力を加えた
場合、第4図bは水平方向の力を加えた場合、第
4図cは斜め45°下方向へ力を加えた場合の結果
である。但し、縦軸は最大荷重の時の出力値を1
として正規化したものである。この図から直線性
が良く、また力の測定に十分な感度をもつている
ことがわかる。なお、第4図に於いて、VS1,
VS2は第3図のハーブブリツジ回路のそれぞれ
VS1,VS2端子とアース端子VEの間の出力値であ
る。 The equivalent circuit of the element of the present invention is a half-bridge circuit as shown in FIG. 3, and V D , V E ,
The symbols R L1 , R L2 , R L3 , and R S correspond to those in Figure 1a, and the power supply parts R L1 are connected to the beam by a low antibody formed in the center of the beam. The vertical force component is detected, and R L2 and R L3 are low antibodies formed at the edge of the beam, and the force component parallel to the support base of the beam is detected. In order to evaluate this element, as shown in Fig. 2 f and g, a silicone piece 214 with a side of 0.3 mm square was attached, and its surface was further covered with silicone rubber 215, and a load tester was applied from above, left and right, and diagonally upward. The measurement was performed by applying force from . The results are shown in FIG. Figure 4a shows the results when a vertical force is applied, Figure 4b shows the results when a horizontal force is applied, and Figure 4c shows the results when a force is applied diagonally downward at 45 degrees. However, the vertical axis shows the output value at maximum load as 1
It is normalized as . This figure shows that the linearity is good and the sensitivity is sufficient for force measurement. In addition, in Fig. 4, V S1 ,
V S2 is each of the Herb Bridge circuit in Figure 3.
This is the output value between the V S1 and V S2 terminals and the earth terminal V E.
次に第2図の実施例を説明する。製造方法は、
第1の実施例と変わることはなく、第5図に示す
ように第1図に示した素子を互いに90°の方向に
むけ、同一基板上に作製した。試料の測定は第1
の実施例と同じように各梁の上にシリコン片をは
りつけ、表面全体をシリコンゴムでおおい、荷重
試験機で上から、前後から、左右から、あるいは
斜めの方向から力を加えて測定し十分な特性が得
られることがわかつた。 Next, the embodiment shown in FIG. 2 will be explained. The manufacturing method is
This is no different from the first example, and as shown in FIG. 5, the elements shown in FIG. 1 were oriented at 90° to each other and were fabricated on the same substrate. The first step is to measure the sample.
As in the example above, attach a piece of silicone to each beam, cover the entire surface with silicone rubber, and measure with a load tester by applying force from above, from the front and back, from the left and right, or from diagonal directions. It was found that the following characteristics can be obtained.
次に第3の実施例を説明する。本実施例では、
片側支持の梁ではなく、第6図aに示すように両
側支持の梁を用いた点である。本実施例の場合も
本発明の基本構造及び製造方法により試作するこ
とができた。また、両側支持の梁にしたため、破
壊強度も片側支持梁の場合に比べて数倍上げるこ
とが可能となつた。また力の検出感度が片側支持
梁に比べて低下するのを補うために垂直方向に対
しては601,602の2つの拡散抵抗水平方向
に対しては4すみに603,604,605,6
06の拡散抵抗を配置することで解決した。 Next, a third embodiment will be described. In this example,
The point is that a beam supported on both sides is used instead of a beam supported on one side, as shown in FIG. 6a. In the case of this example as well, a prototype could be manufactured using the basic structure and manufacturing method of the present invention. Furthermore, since the beam is supported on both sides, the fracture strength can be increased several times compared to a beam supported on one side. In addition, in order to compensate for the fact that the force detection sensitivity is lower than that of a beam supported on one side, two diffused resistors 601 and 602 are installed in the vertical direction.
The problem was solved by arranging 06 diffused resistors.
なお図が繁雑になるのを防ぐため第6図aでは
配線パターンは省略してある。なお、第6図aの
等価回路を第6図bに示し、第6図a中のRS1,
RS2,RL1,RL2,RL3,RL4,RL5,RL6は第6図b
の各抵抗に対応する。 In order to prevent the diagram from becoming complicated, the wiring pattern is omitted in FIG. 6a. Note that the equivalent circuit of FIG. 6a is shown in FIG. 6b, and R S1 ,
R S2 , R L1 , R L2 , R L3 , R L4 , R L5 , R L6 are shown in Figure 6b
corresponding to each resistance.
(発明の効果)
以上、実施例でも述べてきたように、本発明の
構造を持つた素子を本発明の製造方法により作製
したところ、力センサとしての基本的な機能を再
現性良く、また直線性も良くみたすものであつ
た。(Effects of the Invention) As described above in the Examples, when an element having the structure of the present invention was manufactured by the manufacturing method of the present invention, the basic function as a force sensor was achieved with good reproducibility and linear It also looked good in terms of sex.
なお、本実施例では、比較的小さなものに対す
る触覚を目的としたため通常のシリコン基板を用
いて、梁の大きさも500μm×1mm×20μmt程度
の小さなものであつたが、これは用途に応じた最
適な値を設計すれば良く、本発明の効果になんら
変りはない。また本発明の素子をアレイ化するこ
とにより分布圧力の測定も可能である。また触覚
のみならず、モーメントをも加えた力センサとし
て利用することもできる。 In addition, in this example, since the purpose was to provide a tactile sensation for relatively small objects, a normal silicon substrate was used, and the beam size was small, about 500 μm x 1 mm x 20 μm. It is only necessary to design a value that is suitable for this purpose, and there is no change in the effects of the present invention. Furthermore, by arranging the elements of the present invention into an array, it is also possible to measure distributed pressure. It can also be used as a force sensor that applies not only tactile sensation but also moment.
第1図は本発明の構造を最も良くあらわす図で
第1の実施例の完成素子図であり、第1図aは平
面図、第1図bは第1図aのABでの断面図であ
る。第2図a〜eは、第1図に示される素子の製
造工程途中での模式図である。第2図f,gは、
素子特性を測定するために準備した素子の実装図
である。また第3図は、第1図の等価回路図であ
り、第4図は素子の特性図である。第5図は第2
の実施例の素子平面図であり、第6図aは第3の
実施例の素子平面図である。第6図bは第6図a
の素子の等価回路図である。
101,201……シリコン基板、102,2
02……高濃度P+層、103,104,203,
204,503,504,601,602,60
3,604,605,606……拡散層抵抗、1
05,106,205,206,211……シリ
コン酸化膜、108,208,508……梁。
FIG. 1 is a diagram that best represents the structure of the present invention, and is a diagram of the completed device of the first embodiment. FIG. 1a is a plan view, and FIG. 1b is a sectional view taken at AB in FIG. be. 2A to 2E are schematic views of the device shown in FIG. 1 during the manufacturing process. Figure 2 f and g are
FIG. 3 is a mounting diagram of an element prepared for measuring element characteristics. 3 is an equivalent circuit diagram of FIG. 1, and FIG. 4 is a characteristic diagram of the element. Figure 5 is the second
FIG. 6a is a plan view of the device of the third embodiment. Figure 6b is Figure 6a
FIG. 101,201...Silicon substrate, 102,2
02... High concentration P + layer, 103, 104, 203,
204,503,504,601,602,60
3,604,605,606...Diffusion layer resistance, 1
05, 106, 205, 206, 211... silicon oxide film, 108, 208, 508... beam.
Claims (1)
も片側が支持された梁上に、梁の少なくとも一つ
の支持部付近でしかも梁を上から見て、その長さ
方向の中心線に対して対称となるように設けられ
た拡散層抵抗と支持台部分に設けられた少なくと
も1つの拡散層抵抗とでハーフブリツジもしく
は、フルブリツジ回路が形成され、当該梁の支持
台付近の梁の両側面に設けられた拡散層抵抗でハ
ーブブリツジ回路が形成されもしくは、その両側
面に設けられた2つの拡散層抵抗と支持台部分に
形成された拡散層抵抗とでフルブリツジ回路が形
成されていることを特徴とする力センサ。 2 シリコン半導体基板上に設けられた少なくと
も片側が指示された梁上に、梁の少なくとも一つ
の支持部付近でしかも梁を上から見て、その長さ
方向の中心線に対して対称となるように設けられ
た拡散層抵抗と支持台部分に設けられた少なくと
も1つの拡散層抵抗とでハーフブリツジもしく
は、フルブリツジ回路が形成され、当該梁の支持
台付近の梁の両側面に設けられた拡散層抵抗でハ
ーフブリツジ回路が形成されもしくは、この両側
面に設けられた2つの拡散層抵抗と支持台部分に
形成された拡散層抵抗とでフルブリツジ回路が形
成されている力センサであつて、本構造の素子
と、本構造の素子を基板面内でほぼ90度回転した
素子の少なくとも2組の素子を当該シリコン基板
上に配置構成したことを特徴とする力センサ。 3 シリコン半導体基板上に拡散層抵抗を形成す
る工程と、シリコンダイヤフラムを形成し、該ダ
イヤフラム部を保護する工程と、梁を形成する工
程と、各拡散抵抗を結線する工程よりなる力セン
サの製造方法において、拡散層抵抗の一部をエツ
チング除去することで梁の側面のエツジに等価的
に拡散層抵抗を形成する工程を含むことを特徴と
する力センサの製造方法。[Scope of Claims] 1. On a beam provided on a silicon semiconductor substrate and supported on at least one side, near at least one supporting portion of the beam and also on the center line in the longitudinal direction of the beam when viewed from above. A half-bridge or full-bridge circuit is formed by the diffused layer resistor provided symmetrically with respect to the beam and at least one diffused layer resistor provided in the support part, and the circuit is formed on both sides of the beam near the support base of the beam. A herb bridge circuit is formed by the provided diffused layer resistors, or a full bridge circuit is formed by two diffused layer resistors provided on both sides thereof and a diffused layer resistor formed at the support base portion. force sensor. 2. On a beam provided on a silicon semiconductor substrate with at least one side indicated, place it near at least one support part of the beam and in such a way that it is symmetrical with respect to the center line in the longitudinal direction when the beam is viewed from above. A half-bridge or full-bridge circuit is formed by the diffusion layer resistance provided on the beam and at least one diffusion layer resistance provided on the support base, and the diffusion layer resistance provided on both sides of the beam near the support base of the beam. It is a force sensor in which a half-bridge circuit is formed by the two diffusion layer resistors provided on both sides of the sensor and a full-bridge circuit is formed by the diffusion layer resistor formed in the support part, and the element of this structure is A force sensor characterized in that at least two sets of elements having this structure rotated approximately 90 degrees within the plane of the substrate are arranged on the silicon substrate. 3 Manufacture of a force sensor consisting of a step of forming a diffused layer resistor on a silicon semiconductor substrate, a step of forming a silicon diaphragm and protecting the diaphragm part, a step of forming a beam, and a step of connecting each diffused resistor. A method for manufacturing a force sensor, comprising the step of etching away a portion of the diffusion layer resistance to equivalently form the diffusion layer resistance at the edge of the side surface of the beam.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60065360A JPS61224465A (en) | 1985-03-29 | 1985-03-29 | Force sensor and its manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60065360A JPS61224465A (en) | 1985-03-29 | 1985-03-29 | Force sensor and its manufacturing method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61224465A JPS61224465A (en) | 1986-10-06 |
| JPH0564863B2 true JPH0564863B2 (en) | 1993-09-16 |
Family
ID=13284714
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60065360A Granted JPS61224465A (en) | 1985-03-29 | 1985-03-29 | Force sensor and its manufacturing method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61224465A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09160361A (en) * | 1995-12-06 | 1997-06-20 | Nec Corp | Ep cartridge |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0821722B2 (en) * | 1985-10-08 | 1996-03-04 | 日本電装株式会社 | Semiconductor vibration / acceleration detector |
| US4912990A (en) * | 1989-02-27 | 1990-04-03 | Sundstrand Data Control, Inc. | Magnetically driven vibrating beam force transducer |
| JP2002048661A (en) * | 2000-08-01 | 2002-02-15 | Olympus Optical Co Ltd | Force/torque sensor |
| JP5867688B2 (en) * | 2011-09-22 | 2016-02-24 | 国立大学法人 東京大学 | Tactile sensor and multi-axis tactile sensor |
-
1985
- 1985-03-29 JP JP60065360A patent/JPS61224465A/en active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09160361A (en) * | 1995-12-06 | 1997-06-20 | Nec Corp | Ep cartridge |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61224465A (en) | 1986-10-06 |
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