传感器芯片及力传感器装置制造方法及图纸

本传感器芯片具有：基板；第一支撑部；第二支撑部，其周围配置有上述第一支撑部，且配置于上述基板的中央；第一探测用梁，其连结相邻的上述第一支撑部彼此；第二探测用梁，其在上述第一探测用梁与上述第二支撑部之间与上述第一探测用梁平行地设置；力点，其配置于上述第一探测用梁，且被施加力；以及多个形变检测元件，其配置于上述第一探测用梁及上述第二探测用梁的预定位置。上述多个形变检测元件包括：第一检测部，其具有能够检测上述第一方向的力的形变检测元件；以及第二检测部，其具有能够检测上述第一方向的力且设置在相对于上述第一检测部对称的位置的形变检测元件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】传感器芯片及力传感器装置
本专利技术涉及传感器芯片及力传感器装置。
技术介绍
一直以来，已知有力传感器装置，其在由金属构成的应变体粘贴多个应变仪，通过将施加有外力时的形变转换成电信号来检测多轴的力。但是，该力传感器装置需要通过手工作业将应变仪逐张粘贴，因此在精度、生产性上存在问题，而且在构造上难以小型化。另一方面，提出了一种力传感器装置，其通过将应变仪置换成形变检测用的MEMS的传感器芯片，从而消除贴合精度的问题，而且实现小型化(例如，参照专利文献1)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利第4011345号
技术实现思路
专利技术所要解决的课题另外，在上述现有的使用了MEMS的传感器芯片的力传感器装置中，如果在输入为单轴的情况(沿六个轴[Fx、Fy、Fz、Mx、My、Mz]中的任一个轴的方向的情况)下，则力传感器能够得到高的精度。但是，在输入为复合输入的情况(沿六个轴[Fx、Fy、Fz、Mx、My、Mz]中的任意两个以上的轴的复合的输入的情况)下，由于轴分离性不充分，因此，力传感器的误差增大，精度降低。尤其是，在复合输入的情况下，存在不足精度的目标值的复合输入的轴的组合。本专利技术鉴于上述的点而做成，其目的在于提高传感器芯片相对于复合输入的轴分离性，改善传感器精度。用于解决课题的方案本传感器芯片110具有：基板；第一支撑部111a、111b、111c、111d；第二支撑部111e，其周围配置有上述第一支撑部，且配置于上述基板的中央；第一探测用梁113a、113d、113g、113j，其连结相邻的上述第一支撑部彼此；第二探测用梁113b、113e、113h、113k，其在上述第一探测用梁与上述第二支撑部之间与上述第一探测用梁平行地设置；力点114a、114b、114c、114d，其配置于上述第一探测用梁，且被施加力；以及多个形变检测元件，其配置于上述第一探测用梁及上述第二探测用梁的预定位置，上述多个形变检测元件包括：第一检测部，其具有能够检测上述第一方向的力的形变检测元件；以及第二检测部，其具有能够检测上述第一方向的力且设置在相对于上述第一检测部对称的位置的形变检测元件。此外，上述参照符号是为了容易理解而添加的，只是一例，并非限定于图示的方案。专利技术效果根据公开的技术，能够提高传感器芯片相对于复合输入的轴分离性，改善传感器精度。附图说明图1是表示实施方式的力传感器装置的一例的立体图。图2是表示实施方式的力传感器装置的传感器芯片及应变体的一例的立体图。图3是实施方式的传感器芯片的一例的从Z轴方向上侧观察的图。图4是实施方式的传感器芯片的一例的从Z轴方向下侧观察的图。图5是对表示施加于实施方式的各轴的力及力矩的符号进行说明的图。图6是表示实施方式的传感器芯片的一例的压电电阻元件的配置的图。图7是表示实施方式的应变体的一例的图(其一)。图8是表示实施方式的应变体的一例的图(其二)。图9是表示实施方式的应变体的一例的图(其三)。图10是表示实施方式的力传感器装置的制造工序的一例的图(其一)。图11是表示实施方式的力传感器装置的制造工序的一例的图(其二)。图12是表示实施方式的力传感器装置的制造工序的一例的图(其三)。图13是表示实施方式的传感器芯片的另一例的对Fz方向的力进行探测的压电电阻元件的配置的图。图14是表示实施方式的传感器芯片的基于对Fz或Mz方向的力进行探测的压电电阻元件的桥电路的图。图15是表示参考例的传感器芯片的基于对Fz方向的力进行探测的压电电阻元件的桥电路的图。图16是说明对于参考例的构造的其它轴成分的模拟的图。图17是说明对于实施例的构造的其它轴成分的模拟的图。具体实施方式以下，参照附图，对用于实施本专利技术的方案进行说明。在各附图中，对相同结构部分标注相同符号，有时省略重复的说明。(力传感器装置1的概略结构)图1是示例第一实施方式的力传感器装置的立体图。图2是示例第一实施方式的力传感器装置的传感器芯片及应变体的立体图。参照图1及图2，力传感器装置1具有传感器芯片110、应变体20以及输入/输出基板30。力传感器装置1例如是搭载于机床等使用的机器人的腕、指等的多轴的力传感器装置。传感器芯片110具有对预定的轴向的位移最大进行6轴探测的功能。应变体20具有将施加的力传递给传感器芯片110的功能。传感器芯片110以从应变体20不突出的方式粘接于应变体20的上表面侧。另外，在应变体20的上表面及各侧面，以适当屈曲的状态粘接有针对传感器芯片110进行信号的输入/输出的输入/输出基板30的一端侧。传感器芯片110和输入/输出基板30的各电极31通过焊线等(未图示)电连接。在输入/输出基板30的配置于应变体20的第一侧面的区域装配有有源部件32及无源部件39。在输入/输出基板30的配置于应变体20的第二侧面的区域装配有有源部件33及无源部件39。在输入/输出基板30的配置于应变体20的第三侧面的区域装配有有源部件34及无源部件39。在输入/输出基板30的配置于应变体20的第四侧面的区域具有有源部件35及无源部件39。有源部件33例如是将来自对从传感器芯片110输出的X轴方向的力Fx进行检测的桥电路的模拟电信号、以及来自对从传感器芯片110输出的Y轴方向的力Fy进行检测的桥电路的模拟电信号转换成数字电信号的IC(AD转换器)。有源部件34例如是将来自对从传感器芯片110输出的Z轴方向的力Fz进行检测的桥电路的模拟电信号、以及来自对从传感器芯片110输出的使以X轴为轴旋转的力矩Mx进行检测的桥电路的模拟电信号转换成数字电信号的IC(AD转换器)。有源部件35例如是将来自对从传感器芯片110输出的使以Y轴为轴旋转的力矩My进行检测的桥电路的模拟电信号、以及来自对从传感器芯片110输出的使以Z轴为轴旋转的力矩Mz进行检测的桥电路的模拟电信号转换成数字电信号的IC(AD转换器)。有源部件32例如是对从有源部件33、34以及35输出的数字电信号进行预定的运算，生成表示力Fx、Fy及Fz以及力矩Mx、My及Mz的信号，并输出至外部的IC。无源部件39是连接于有源部件32～35的电阻、电容器等。此外，能够任意决定通过几个IC来实现有源部件32～35的功能。另外，也可以构成为，将有源部件32～35不装配于输入/输出基板30而装配于与输入/输出基板30连接的外部电路侧。该情况下，从输入/输出基板30输出模拟电信号。输入/输出基板30在应变体20的第一侧面的下方向外侧屈曲，使输入/输出基板30的另一端侧引出至外部。在输入/输出基板30的另一端侧配列有可进行与连接于力传感器装置1的外部电路(控制装置等)的电输入/输出的端子(未图示)。此外，在本实施方式中，为了方便，在力传感器装置1中，将设有传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种传感器芯片，其特征在于，具有：/n基板；/n第一支撑部；/n第二支撑部，其周围配置有上述第一支撑部，且配置于上述基板的中央；/n第一探测用梁，其连结相邻的上述第一支撑部彼此；/n第二探测用梁，其在上述第一探测用梁与上述第二支撑部之间与上述第一探测用梁平行地设置；/n力点，其配置于上述第一探测用梁，且被施加力；以及/n多个形变检测元件，其配置于上述第一探测用梁及上述第二探测用梁的预定位置，/n上述多个形变检测元件包括：第一检测部，其具有能够检测第一方向的力的形变检测元件；以及第二检测部，其具有能够检测上述第一方向的力且设置在相对于上述第一检测部对称的位置的形变检测元件。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180129 JP 2018-0129231.一种传感器芯片，其特征在于，具有：
基板；
第一支撑部；
第二支撑部，其周围配置有上述第一支撑部，且配置于上述基板的中央；
第一探测用梁，其连结相邻的上述第一支撑部彼此；
第二探测用梁，其在上述第一探测用梁与上述第二支撑部之间与上述第一探测用梁平行地设置；
力点，其配置于上述第一探测用梁，且被施加力；以及
多个形变检测元件，其配置于上述第一探测用梁及上述第二探测用梁的预定位置，
上述多个形变检测元件包括：第一检测部，其具有能够检测第一方向的力的形变检测元件；以及第二检测部，其具有能够检测上述第一方向的力且设置在相对于上述第一检测部对称的位置的形变检测元件。


2.根据权利要求1所述的传感器芯片，其特征在于，
具备第三探测用梁，上述第三探测用梁在平行地设置的上述第一探测用梁及上述第二探测用梁的组中连结上述第一探测用梁和上述第二探测用梁，
上述力点配置于上述第一探测用梁与各个上述第三探测用梁的交点。


3.根据权利要求1所述的传感器芯片，其特征在于，
在一个上述第二探测用梁形成有上述第一检测部的一部分和上述第二检测部的一部分，
在与上述一个上述第二探测用梁平行地设置的另一上述第二探测用梁形成有上述第一检测部的剩余部分和上述第二检测部的剩余部分。


4.根据权利要求3所述的传感器芯片，其特征在于，
在将上述基板的厚度方向设为Z轴方向时，
上述第一方向为Z轴方向，
上述第一检测部和上述第二检测部设置在相对于穿过上述基板的中央且与上述Z轴正交的线线对称的位置。


5.根据权利要求3所述的传感器芯片，其特征在于，
在将上述基板的厚度方向设为Z轴方向...

【专利技术属性】
技术研发人员：山口真也，
申请(专利权)人：美蓓亚三美株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP