传感器芯片、力传感器装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种传感器芯片、力传感器装置，兼顾了耐载荷和灵敏度。该传感器芯片基于形变检测元件的输出的变化对预定的轴向的力或力矩进行多轴探测，其中，具有多个第一支撑部，将各轴的上述形变检测元件的输出放大的多个放大器配置于上述第一支撑部且与上述第一支撑部一体形成。支撑部一体形成。支撑部一体形成。

【技术实现步骤摘要】
传感器芯片、力传感器装置


[0001]本专利技术涉及传感器芯片、力传感器装置。

技术介绍

[0002]以往，已知一种探测预定的轴向的位移的力传感器装置。作为一例，列举一种力传感器装置，其具备传感器芯片和配置于传感器芯片的周围的结构体，该结构体包括被施加外力的外力施加板、支撑传感器芯片的台座部、将外力施加板固定于台座部的外力缓冲机构以及作为外力传递机构的连结杆，外力施加板和作用部由连结杆连结。
[0003]传感器芯片例如由被施加外力的作用部、固定于外部的支撑部、以及连结作用于及支撑部的连结部形成，且在作用部或连结部的表面配置有通过压电效应检测相当于被施加的外力的形变量的电阻元件(例如，参照专利文献1)。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：日本特开2003
‑
207405号公报

技术实现思路

[0007]专利技术所要解决的课题
[0008]在用于力传感器装置的传感器芯片中，一般存在当使耐载荷提高时，灵敏度(输出)降低的权衡的关系。因此，难以实现兼顾耐载荷和灵敏度的传感器芯片。
[0009]本专利技术鉴于上述的点而提出，目的在于提供一种兼顾了耐载荷和灵敏度的传感器芯片。
[0010]用于解决课题的方案
[0011]该传感器芯片100基于形变检测元件FxR1等的输出的变化对预定的轴向的力或力矩进行多轴探测，其中，具有多个第一支撑部101～104，将各轴的上述形变检测元件FxR1等的输出放大的多个放大器Fx_AMP等配置于上述第一支撑部101～104且与上述第一支撑部101～104一体形成。
[0012]此外，上述参照符号是为了容易理解而标注的，仅为一例，不限于图示的方案。
[0013]专利技术效果
[0014]根据本公开的技术，能够提供一种兼顾了耐载荷和灵敏度的传感器芯片。
附图说明
[0015]图1是例示第一实施方式的力传感器装置的立体图。
[0016]图2是例示第一实施方式的力传感器装置的剖视立体图。
[0017]图3是表示在输入传递部安装有传感器芯片的状态的上表面侧立体图。
[0018]图4是表示在输入传递部安装有传感器芯片的状态的下表面侧立体图。
[0019]图5是从Z轴方向上侧观察传感器芯片100的立体图。
[0020]图6是从Z轴方向上侧观察传感器芯片100的俯视图。
[0021]图7是从Z轴方向下侧观察传感器芯片100的立体图。
[0022]图8是从Z轴方向下侧观察传感器芯片100的仰视图。
[0023]图9是对表示作用于各轴的力及力矩的符号进行说明的图。
[0024]图10是例示传感器芯片100的压阻元件的配置的图。
[0025]图11是图10所示的传感器芯片的一组探测块的局部放大图。
[0026]图12是表示使用了各压阻元件的检测电路的一例的第一图。
[0027]图13是表示使用了各压阻元件的检测电路的一例的第二图。
[0028]图14是对Fx输入进行说明的图。
[0029]图15是对Fy输入进行说明的图。
[0030]图16是例示构成应变体200的受力板的立体图。
[0031]图17是例示构成应变体200的应变部的立体图。
[0032]图18是例示构成应变体200的输入传递部的上表面侧的立体图。
[0033]图19是例示构成应变体200的输入传递部的下表面侧的立体图。
[0034]图20是例示构成应变体200的输入传递部的侧视图。
[0035]图21是例示构成应变体200的盖板的立体图。
[0036]图22是说明传感器芯片100的AMP的配置的俯视图。
[0037]图23是示意性的示出了连接于压阻元件及AMP的配线的俯视图。
[0038]图24是表示各AMP的连接的图。
[0039]图25是例示构成各AMP的晶体管的剖视图。
[0040]图26是说明传感器芯片100A中的AMP及ADC的配置的俯视图。
[0041]图中：
[0042]1—力传感器装置，100、100A—传感器芯片，101～105—支撑部，111～114—框部，121～124—连结部，131a、131c、131e、132a、132c、132e、133a、133c、133e、134a、134c、134e—第一探测用梁，131b、131d、131f、132b、132d、132f、133b、133d、133f、134b、134d、134f—第二探测用梁，131T1、131T2、131T3、132T1、132T2、132T3、133T1、133T2、133T3、134T1、134T2、134T3—T字型梁结构，141～144—连接部，151～154—力点，200—应变体，210—受力板，211—贯通孔，220—应变部，220x、220y—槽，221、231—外框部，222—中央部，223、233—梁结构，224a—第一连接部，224b—第二连接部，230—输入传递部，232—内框部，235—容纳部，235a—水平支撑部，235b—垂直支撑部，235c—传感器连接部，240—盖板。
具体实施方式
[0043]以下，参照附图，对用于实施专利技术的方式进行说明。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。
[0044]〈第一实施方式〉
[0045](力传感器装置1的概略结构)
[0046]图1是例示第一实施方式的力传感器装置的立体图。图2是例示第一实施方式的力传感器装置的剖视立体图。参照图1及图2，力传感器装置1具有传感器芯片100和应变体200。力传感器装置1例如是搭载于在机床等中使用的机器人的臂或手指等的多轴的力传感
Electro Mechanical Systems)传感器芯片，由SOI(Silicon On Insulator)基板等半导体基板形成。传感器芯片100的平面形状例如能够设为7000μm见方左右的矩形(正方形或长方形)。
[0057]传感器芯片100具备柱状的五个支撑部101～105。支撑部101～105的平面形状例如能够设为2000μm见方左右的正方形。支撑部101～104配置于矩形的传感器芯片100的四个角。支撑部105配置于矩形的传感器芯片100的中央。此外，支撑部101～104是本专利技术的第一支撑部的代表性的一例，支撑部105是本专利技术的第二支撑部的代表性的一例。
[0058]在支撑部101与支撑部102之间设有框部112，该框部112将两端固定于支撑部101和支撑部102(将相邻的支撑部彼此连结)。在支撑部102与支撑部103之间设有框部113，该框部113将两端固定于支撑部102和支撑部103(将相邻的支撑部彼此连结)。
[0059]在支撑部103与支撑部104之间设有框部114，该框部114将两端固定于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种传感器芯片，其基于形变检测元件的输出的变化对预定的轴向的力或力矩进行多轴探测，其特征在于，具有多个第一支撑部，将各轴的上述形变检测元件的输出放大的多个放大器配置于上述第一支撑部且与上述第一支撑部一体形成。2.根据权利要求1所述的传感器芯片，其特征在于，平面形状为矩形，上述第一支撑部配置于上述矩形的四个角，多个上述放大器包括将多轴的上述形变检测元件的输出放大的多轴量的放大器，多个上述放大器中的至少一个配置于四个上述第一支撑部中的一个，多个上述放大器中的其它至少一个配置于其它三个上述第一支撑部中的一个。3.根据权利要求1所述的传感器芯片，其特征在于，平面形状为矩形，上述第一支撑部配置于上述矩形的四个角，多个上述放大器包括将六轴的上述形变检测元件的输出放大的六个放大器，六个上述放大器中的三个配置于四个上述第一支撑部中的一个，六个上述放大器中的其它三个配置于其它三个上述第一支撑部中的一个。4.根据权利要求3所述的传感器芯片，其特征在于，将三个上述放大器放大后的模拟信号转换成数字信号的三个AD转换器配置于未配置上述放大器的两个上述第一支撑部中的一个，且与上述第一支撑部一体形成，将其它三个上述放大器放大后的模拟信号转换成数字信号的其它三个AD转换器配置于未配置上述放大器的...

【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：