JPH0566537B2 - - Google Patents
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- JPH0566537B2 JPH0566537B2 JP59168467A JP16846784A JPH0566537B2 JP H0566537 B2 JPH0566537 B2 JP H0566537B2 JP 59168467 A JP59168467 A JP 59168467A JP 16846784 A JP16846784 A JP 16846784A JP H0566537 B2 JPH0566537 B2 JP H0566537B2
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- Japan
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- strain
- diaphragm
- sensitive resistor
- layer
- sensitive
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
- G01L9/0051—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance
- G01L9/0052—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance of piezoresistive elements
- G01L9/0055—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance of piezoresistive elements bonded on a diaphragm
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
技術分野
この発明は液体などの圧力をダイヤフラムで受
け、ダイヤフラム上に設定された感歪抵抗体によ
り歪を電気信号に変換して取り出す形式の歪セン
サに関する。
け、ダイヤフラム上に設定された感歪抵抗体によ
り歪を電気信号に変換して取り出す形式の歪セン
サに関する。
技術の技術
従来より液体などの圧力を測定する圧力センサ
としてダイヤフラムで圧力を受け、ダイヤフラム
上に形成した感歪抵抗体により、歪を電気抵抗の
変化として取り出す歪センサが広く使用されてい
る。感歪抵抗体には金属歪ゲージや半導体歪ゲー
ジを使用し、これをダイヤフラム上に接着剤で貼
着・固定したものが用いられている。
としてダイヤフラムで圧力を受け、ダイヤフラム
上に形成した感歪抵抗体により、歪を電気抵抗の
変化として取り出す歪センサが広く使用されてい
る。感歪抵抗体には金属歪ゲージや半導体歪ゲー
ジを使用し、これをダイヤフラム上に接着剤で貼
着・固定したものが用いられている。
第６図は従来の歪センサの１例を示したもの
で、金属歪ゲージをダイヤフラム上に貼着した要
部の断面図である。第６図において歪ゲージ１は
ダイヤフラム２上に接着剤３により固定されてい
る。液体導入口７から導入された液体の圧力によ
り、ダイヤフラム２が歪み、ダイヤフラム２に発
生した歪は、接着剤層３及び樹脂基板５を介して
感歪抵抗体４に伝えられ、感歪抵抗体４において
液体の圧力に応じた歪が発生する。この歪がリー
ド線６により電気抵抗の変化として検出され、液
体の圧力を知ることができる。しかし、かゝる構
造のセンサでは、使用中、接着中の低下により特
性の劣化があること、ダイヤフラム上に金属歪ゲ
ージや半導体歪ゲージを接着剤で均一に貼着せし
めるのにかなりの熟練を要すること、などの問題
を内在していた。
で、金属歪ゲージをダイヤフラム上に貼着した要
部の断面図である。第６図において歪ゲージ１は
ダイヤフラム２上に接着剤３により固定されてい
る。液体導入口７から導入された液体の圧力によ
り、ダイヤフラム２が歪み、ダイヤフラム２に発
生した歪は、接着剤層３及び樹脂基板５を介して
感歪抵抗体４に伝えられ、感歪抵抗体４において
液体の圧力に応じた歪が発生する。この歪がリー
ド線６により電気抵抗の変化として検出され、液
体の圧力を知ることができる。しかし、かゝる構
造のセンサでは、使用中、接着中の低下により特
性の劣化があること、ダイヤフラム上に金属歪ゲ
ージや半導体歪ゲージを接着剤で均一に貼着せし
めるのにかなりの熟練を要すること、などの問題
を内在していた。
上述の問題点を解決するため、出願人は先に新
たな歪センサを提案した（特開昭58−232497号）。
それを要約すれば、受歪構造部材（ダイヤフラ
ム）と該ダイヤフラム上に直接蒸着形成され歪に
従つて電気抵抗の変化する複数個の感歪抵抗体
と、該感歪抵抗体両端上に形成された電極とを備
え、ダイヤフラムに発生した歪を電気信号として
取出す歪センサである。即ち、従来種々の問題を
生じていた接着剤を追放し、ダイヤフラム上に直
接感歪抵抗体を形成することにより上述の諸問題
を解決しようとするものである。
たな歪センサを提案した（特開昭58−232497号）。
それを要約すれば、受歪構造部材（ダイヤフラ
ム）と該ダイヤフラム上に直接蒸着形成され歪に
従つて電気抵抗の変化する複数個の感歪抵抗体
と、該感歪抵抗体両端上に形成された電極とを備
え、ダイヤフラムに発生した歪を電気信号として
取出す歪センサである。即ち、従来種々の問題を
生じていた接着剤を追放し、ダイヤフラム上に直
接感歪抵抗体を形成することにより上述の諸問題
を解決しようとするものである。
第４図は上述の歪センサの要部の断面図を示し
たものである。第４図において、ダイヤフラム２
の上面に電気絶縁層９が形成されており、該電気
絶縁層９上には感歪抵抗体４が設けられており、
感歪抵抗体４の両端には感歪抵抗体４に生じた電
気抵抗の変化を取り出すための電極部８が形成さ
れている。電極部８は詳しくは、感歪抵抗体上の
電極８ａ及び導体回路部８ｂから形成されてい
る。６は導体回路部８ｂから電気信号を取り出す
ためのリード線である。かゝる構造はセンサは通
常第５図の如く、ブリツジ回路に構成して使用さ
れる。第５図においてR1，R2，R3，R4は感歪抵
抗体、γ1a，γ1b，γ2a，γ2b，γ3a，γ3b，γ4a，γ
4bは
電極間の導体回路の抵抗を示す。又Ｅはブリツジ
の入力電源部Ｖはブリツジ出力端子部を示す。電
極及び電極感の導体回路は通常、蒸着などの薄膜
形成手段により形成される。
たものである。第４図において、ダイヤフラム２
の上面に電気絶縁層９が形成されており、該電気
絶縁層９上には感歪抵抗体４が設けられており、
感歪抵抗体４の両端には感歪抵抗体４に生じた電
気抵抗の変化を取り出すための電極部８が形成さ
れている。電極部８は詳しくは、感歪抵抗体上の
電極８ａ及び導体回路部８ｂから形成されてい
る。６は導体回路部８ｂから電気信号を取り出す
ためのリード線である。かゝる構造はセンサは通
常第５図の如く、ブリツジ回路に構成して使用さ
れる。第５図においてR1，R2，R3，R4は感歪抵
抗体、γ1a，γ1b，γ2a，γ2b，γ3a，γ3b，γ4a，γ
4bは
電極間の導体回路の抵抗を示す。又Ｅはブリツジ
の入力電源部Ｖはブリツジ出力端子部を示す。電
極及び電極感の導体回路は通常、蒸着などの薄膜
形成手段により形成される。
リード線６は電極部８（通常導体回路部８ｂ）
に直接細線によるワイヤボンデイング法やハンダ
付け法により形成せしめることができるが、電極
部へのリード線接合は電極部が薄膜のため、通常
太いリード線を直接接合し難く、又細線リード線
接続ではリード線の断線などの問題があり、接合
の信頼性が低い他、作業性にも劣つている。更に
電極間をつなぐ導体回路部の抵抗γ1a，γ1b，γ2a，
γ2b，γ3a，γ3b，γ4a，γ4bにバラツキがあり、感歪
抵抗体をブリツジ形成する際、抵抗値バラツキの
１因をつくるなどの問題がある。この他感歪抵抗
体がシリコンなどの半導体の場合、抵抗の温度係
数が一般に大なるため、各感歪抵抗体感の温度差
をより小さくすることが望まれている。
に直接細線によるワイヤボンデイング法やハンダ
付け法により形成せしめることができるが、電極
部へのリード線接合は電極部が薄膜のため、通常
太いリード線を直接接合し難く、又細線リード線
接続ではリード線の断線などの問題があり、接合
の信頼性が低い他、作業性にも劣つている。更に
電極間をつなぐ導体回路部の抵抗γ1a，γ1b，γ2a，
γ2b，γ3a，γ3b，γ4a，γ4bにバラツキがあり、感歪
抵抗体をブリツジ形成する際、抵抗値バラツキの
１因をつくるなどの問題がある。この他感歪抵抗
体がシリコンなどの半導体の場合、抵抗の温度係
数が一般に大なるため、各感歪抵抗体感の温度差
をより小さくすることが望まれている。
発明の目的
それゆえ本発明の目的は電極部に直接太いハン
ダ層を設けてリード線の断線を防止し、接合信頼
性を高め作業性も向上せしめるようにすること、
電極部間をつなぐ導体回路のほゞ全ての面を覆い
導体部の抵抗のバラツキを低減せしめること、更
に感歪抵抗体がシリコン等の半導体の場合には、
抵抗の温度係数が一般に大きいため、各感歪抵抗
体感の温度差を小さくすることである。
ダ層を設けてリード線の断線を防止し、接合信頼
性を高め作業性も向上せしめるようにすること、
電極部間をつなぐ導体回路のほゞ全ての面を覆い
導体部の抵抗のバラツキを低減せしめること、更
に感歪抵抗体がシリコン等の半導体の場合には、
抵抗の温度係数が一般に大きいため、各感歪抵抗
体感の温度差を小さくすることである。
発明の構成
本発明は、少なくとも表層に電気絶縁層を有す
るダイヤフラム上に感歪抵抗体がブリツジ形成さ
れてなる歪みセンサにおいて、薄膜状に形成され
た該感歪抵抗体両端電極及び電極間の導体回路上
に厚膜状のハンダ層を形成し、より望ましくは該
感歪抵抗体が耐熱性樹脂等の絶縁層にて保護され
ていることを特徴とする歪センサを提供する。
るダイヤフラム上に感歪抵抗体がブリツジ形成さ
れてなる歪みセンサにおいて、薄膜状に形成され
た該感歪抵抗体両端電極及び電極間の導体回路上
に厚膜状のハンダ層を形成し、より望ましくは該
感歪抵抗体が耐熱性樹脂等の絶縁層にて保護され
ていることを特徴とする歪センサを提供する。
実施例
第１図及び第２図は本発明の歪センサの実施例
で第１図は断面図、第２図はダイヤフラム上部の
要部を示している。
で第１図は断面図、第２図はダイヤフラム上部の
要部を示している。
第１図及び第２図において２はステンレス鋼な
どの金属ダイヤフラム、９は樹脂やセラミツク
ス、ガラスなどからなる電気絶縁層、４は該絶縁
層上にシリコン半導体などで形成された薄膜状の
感歪抵抗体を示し、第２図に示した如く、電気絶
縁層９上に厚み約1μmで４ケ形成され、それらを
導体回路で結びブリツジ回路を構成している（中
央の感歪抵抗体２ケは引張力、端部の感歪抵抗体
２ケは圧縮力を受ける）。又８は該感歪抵抗体両
端部に形成された周知の導電材質であるニツケル
や銅などの薄膜状の電極部（厚み約0.5μm）で、
８ａは感歪抵抗体上の電極、８ｂは感歪抵抗体間
の導体回路部を示す。１０は電極８ａおよび電極
間導体回路部８ｂ上に形成された厚膜状のハンダ
層（厚み約0.4mm）でブリツジ回路における各々
の電極及び導体回路部全体を被覆している。ダイ
ヤフラム２は液体導入口７よりの圧力により歪を
生じ、ダイヤフラム２上の各感歪抵抗体は歪に伴
う電気抵抗変化を生じ、この変化がブリツジ出力
電圧変化としてリード線６を通して外部に取り出
される（印加電源部は図より省略してある）。
どの金属ダイヤフラム、９は樹脂やセラミツク
ス、ガラスなどからなる電気絶縁層、４は該絶縁
層上にシリコン半導体などで形成された薄膜状の
感歪抵抗体を示し、第２図に示した如く、電気絶
縁層９上に厚み約1μmで４ケ形成され、それらを
導体回路で結びブリツジ回路を構成している（中
央の感歪抵抗体２ケは引張力、端部の感歪抵抗体
２ケは圧縮力を受ける）。又８は該感歪抵抗体両
端部に形成された周知の導電材質であるニツケル
や銅などの薄膜状の電極部（厚み約0.5μm）で、
８ａは感歪抵抗体上の電極、８ｂは感歪抵抗体間
の導体回路部を示す。１０は電極８ａおよび電極
間導体回路部８ｂ上に形成された厚膜状のハンダ
層（厚み約0.4mm）でブリツジ回路における各々
の電極及び導体回路部全体を被覆している。ダイ
ヤフラム２は液体導入口７よりの圧力により歪を
生じ、ダイヤフラム２上の各感歪抵抗体は歪に伴
う電気抵抗変化を生じ、この変化がブリツジ出力
電圧変化としてリード線６を通して外部に取り出
される（印加電源部は図より省略してある）。
ハンダ層１０は感歪抵抗体４、電極部８、絶縁
層１１の形成後ダイヤフラムの上面をハンダ融液
中に浸漬するか又はハンダペーストによるスクリ
ーン印刷後焼却して得られる。絶縁層１１はポリ
エステルアミドなどの耐熱性樹脂などで形成さ
れ、ハンダ層形成時、感歪抵抗体の表面劣化（感
歪体が金属の場合には抵抗の短絡）を防止させる
と共に、外部よりの湿気侵入防止層としての働き
をもつものである。尚絶縁層１１は相互電極間、
あるいは相互導電回路部間の巾が狭く、ハンダで
短絡する恐れのある時は予め、一定の範囲で広く
被覆しても差支えない。
層１１の形成後ダイヤフラムの上面をハンダ融液
中に浸漬するか又はハンダペーストによるスクリ
ーン印刷後焼却して得られる。絶縁層１１はポリ
エステルアミドなどの耐熱性樹脂などで形成さ
れ、ハンダ層形成時、感歪抵抗体の表面劣化（感
歪体が金属の場合には抵抗の短絡）を防止させる
と共に、外部よりの湿気侵入防止層としての働き
をもつものである。尚絶縁層１１は相互電極間、
あるいは相互導電回路部間の巾が狭く、ハンダで
短絡する恐れのある時は予め、一定の範囲で広く
被覆しても差支えない。
又感歪抵抗体としてはシリコンの他Ge，Ｃ（ダ
イヤモンド）、Ga，As，GaPなどの半導体、Ni
−Cu，Ni−Crなどの金属を用いることができ
る。
イヤモンド）、Ga，As，GaPなどの半導体、Ni
−Cu，Ni−Crなどの金属を用いることができ
る。
又ダイヤフラムは第１図の如く、表層に電気絶
縁層を有していることが必要であるが、全体を絶
縁体あるいは半絶縁体材料で構成することも可能
である。第３図は本発明における他の実施例を示
す。第３図は第２図は同様のブリツジ回路を示し
ているが、電極間の導体回路の面積を大きくし
て、ハンダ層の熱容量を大とし熱伝導を良くした
もので各感歪抵抗体部の温度をより均一ならしめ
ている。
縁層を有していることが必要であるが、全体を絶
縁体あるいは半絶縁体材料で構成することも可能
である。第３図は本発明における他の実施例を示
す。第３図は第２図は同様のブリツジ回路を示し
ているが、電極間の導体回路の面積を大きくし
て、ハンダ層の熱容量を大とし熱伝導を良くした
もので各感歪抵抗体部の温度をより均一ならしめ
ている。
発明の効果
上述の如く、本発明は少なくとも表層に電気絶
縁層を有するダイヤフラム上に感歪抵抗体がブリ
ツジ形成されてなる歪センサにおいて、該感歪抵
抗体両端電極及び電極間の導体回路上にハンダ層
を形成してなる歪センサで薄膜状の電極及び導体
回路上に厚膜状にハンダ層が形成されているので
リード線の接続作業が極めて、迅速、容易にな
り、従来適用が困難であつた比較的太いリード線
でも、直接ハンダ接続することが可能となり、細
線リードのハンダ接続や、ワイヤボンデイングに
みられるリード線の断線などのトラブルを消失せ
しめることができる。又導体回路部の抵抗値は第
４図の構成では数Ω〜数＋Ωのバラツキが生じて
いたが、本発明の構成をとることにより導体回路
部の抵抗値はすべてほゞ零Ωとなり、抵抗バラツ
キを消失せしめることができる。更に電極及び導
体回路部の熱容量を増大せしめて、熱伝導を良好
ならしめたので感歪抵抗体間の温度差を急熱、急
冷などの熱過渡状態時でも極力小さくできるの
で、熱的バランスが一段と向上し性能的にも安定
したセンサを提供する。又、該感歪抵抗体上の耐
熱性樹脂等の絶縁層により、ハンダ層形成時、感
歪抵抗体の表面劣化を防止する。
縁層を有するダイヤフラム上に感歪抵抗体がブリ
ツジ形成されてなる歪センサにおいて、該感歪抵
抗体両端電極及び電極間の導体回路上にハンダ層
を形成してなる歪センサで薄膜状の電極及び導体
回路上に厚膜状にハンダ層が形成されているので
リード線の接続作業が極めて、迅速、容易にな
り、従来適用が困難であつた比較的太いリード線
でも、直接ハンダ接続することが可能となり、細
線リードのハンダ接続や、ワイヤボンデイングに
みられるリード線の断線などのトラブルを消失せ
しめることができる。又導体回路部の抵抗値は第
４図の構成では数Ω〜数＋Ωのバラツキが生じて
いたが、本発明の構成をとることにより導体回路
部の抵抗値はすべてほゞ零Ωとなり、抵抗バラツ
キを消失せしめることができる。更に電極及び導
体回路部の熱容量を増大せしめて、熱伝導を良好
ならしめたので感歪抵抗体間の温度差を急熱、急
冷などの熱過渡状態時でも極力小さくできるの
で、熱的バランスが一段と向上し性能的にも安定
したセンサを提供する。又、該感歪抵抗体上の耐
熱性樹脂等の絶縁層により、ハンダ層形成時、感
歪抵抗体の表面劣化を防止する。
上述の如く本発明になる歪センサは種々の優れ
た効果を有しており、その工業的価値の大なるも
のである。
た効果を有しており、その工業的価値の大なるも
のである。
第１図及び第２図は本発明の歪センサの実施例
で第１図は要部の断面図。第２図はダイヤフラム
上部の要部の平面図を示している。第３図は本発
明の歪センサの他の実施例で、ダイヤフラム上部
の要部の平面図を示している。第４図は先願の歪
センサの要部の断面図。第５図は第４図のブリツ
ジ回路の電気回路図を示す。第６図は従来の歪セ
ンサの１例で要部の断面図を示す。 ２……ダイヤフラム、４……感歪抵抗体、６…
…リード線、８……薄膜状の電極部、１０……ハ
ンダ層、１１……絶縁層。
で第１図は要部の断面図。第２図はダイヤフラム
上部の要部の平面図を示している。第３図は本発
明の歪センサの他の実施例で、ダイヤフラム上部
の要部の平面図を示している。第４図は先願の歪
センサの要部の断面図。第５図は第４図のブリツ
ジ回路の電気回路図を示す。第６図は従来の歪セ
ンサの１例で要部の断面図を示す。 ２……ダイヤフラム、４……感歪抵抗体、６…
…リード線、８……薄膜状の電極部、１０……ハ
ンダ層、１１……絶縁層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 少くとも表層に電気絶縁層を有するダイヤフ
ラム上に感歪抵抗体がブリツジ形成されてなる歪
センサにおいて、該感歪抵抗体両端電極及び該電
極感の導体回路の第１層がニツケルや銅などの薄
膜状導電金属材料からなり更にその上に第１層の
ほゞすべての面にハンダ層を有する第２の導体層
を形成してなることを特徴とする歪センサ。 ２ 該感歪抵抗体が耐熱性樹脂等の絶縁層にて保
護されてなる特許請求の範囲第１項記載の歪セン
サ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16846784A JPS6147532A (ja) | 1984-08-11 | 1984-08-11 | 歪センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16846784A JPS6147532A (ja) | 1984-08-11 | 1984-08-11 | 歪センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6147532A JPS6147532A (ja) | 1986-03-08 |
| JPH0566537B2 true JPH0566537B2 (ja) | 1993-09-22 |
Family
ID=15868649
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16846784A Granted JPS6147532A (ja) | 1984-08-11 | 1984-08-11 | 歪センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6147532A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0380661A4 (en) * | 1987-10-07 | 1991-08-14 | Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho | Semiconducteur thin-film pressure sensor and method of producing the same |
| JP2651492B2 (ja) * | 1989-11-08 | 1997-09-10 | セイコー電子工業 株式会社 | 相対圧圧力センサの製造方法 |
| JP5295388B2 (ja) * | 2009-12-25 | 2013-09-18 | アルプス電気株式会社 | フォースセンサ及びその製造方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5123179A (en) * | 1974-08-20 | 1976-02-24 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | Atsuryokuhenkanki |
| US4188258A (en) * | 1978-05-18 | 1980-02-12 | Gulton Industries, Inc. | Process for fabricating strain gage transducer |
| JPS56107141A (en) * | 1980-01-30 | 1981-08-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Pressure sensor |
-
1984
- 1984-08-11 JP JP16846784A patent/JPS6147532A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6147532A (ja) | 1986-03-08 |
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