[发明专利]力学量测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及力学量测量装置，特别是涉及可应用于利用半导体应变传感器来测量载重的力学量测量装置的有效的技术。

背景技术

用于各种载重测量装置(天平、体重计等)的测压元件(Load Cell：检测载重(施加的力)的传感器、将载重变换为电信号的元件、将载重变换为电信号的载重变换器)使用包括用于接受载重的负荷部、被负担载重时产生变形的起变形部以及用于固定负荷部和起变形部的固定底座部的S字型部件。

例如，JP特开2006-3295号公报(专利文献1)公开了如下的S字型测压元件，即在起变形部的表面和背面的各两个部位(共计四个部位)贴合应变计量器(用于测量弯曲应变的力学传感器)，根据测量到的应变值推测载重值。

此外，JP特开平03-146838号公报(专利文献2)公开了在起变形部的侧面隔着非晶玻璃涂层贴合了应变计量器的利用了S字形状的陶瓷起变形体的测压元件。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2006-3295号公报

专利文献2：JP特开平03-146838号公报

发明内容

发明要解决的课题

作为测量结构物的应变或应力的方法，一般采用应变计量器(将机械的微小变化量的应变作为电信号来进行检测的元件)。应变计量器是在聚酰亚胺薄膜上或环氧树脂薄膜上形成由铜(Cu)-镍(Ni)系合金或镍(Ni)-铬(Cr)系合金的金属薄膜构成的布线图案并与该布线图案连接引出线的结构，通过粘接剂等将应变计量器安装于被测量物来使用。通过金属薄膜的变形引起的电阻值的变化，能够测量被测量物的应变。

但是，近几年，正在推进能够比应变计量器更高精度地测量被测量物的应变的半导体应变传感器的开发。该半导体应变传感器在被测量物的应变感知中不利用金属薄膜，而是利用半导体、例如在硅(Si)中掺杂杂质而形成的半导体压电电阻。与应变计量器相比，半导体应变传感器应对被测量物的应变的电阻值的变化率大数十倍，能够测量微小的被测量物的应变。

此外，在应变计量器中，由于电阻值的变化小，因此需要用于放大所得到的电信号的外部放大器。另一方面，在半导体应变传感器中，由于电阻值的变化大，因此不需要放大所得到的电信号，能够在不使用外部放大器的情况下使用半导体应变传感器。此外，还能在构成半导体应变传感器的半导体芯片中放入放大器电路，因此若半导体应变传感器的用途或使用上的便利性很大，则值得期待。

本申请的发明人开发了使用S字型部件并在其起变形部的一个侧面贴合了(接合了)半导体应变传感器的测压元件。但是，在该测压元件中，刚性大的半导体应变传感器会抑制贴合有半导体应变传感器的起变形部的一个侧面的变形。因此，贴合有半导体应变传感器的起变形部的一个侧面的变形和未贴合半导体应变传感器的起变形部的另一个侧面(与一个侧面相反的一侧的侧面)的变形互不相同，起变形部的两侧面不对称地变形。另外，若起变形部的两侧面的变形变得不对称，则负荷点的位置偏离中心，测压元件的载重推测精度会降低。

此外，由于贴合半导体应变传感器的位置的偏差，即使负担了相同载重的情况下，测量到的剪切应变的变动大，测压元件的载重推测精度会降低。

本发明的目的在于，提供一种在使用将半导体应变传感器接合到S字型部件的测压元件的力学量测量装置中能够抑制载重推测精度的降低的技术。

本发明的上述目的以及其他目的和新的特征会通过说明书的记载及所添加的附图而变得更加明确。

用于解决课题的手段

本申请公开的发明中，简单说明代表性的概要的话，如下。

本发明是力学量测量装置，其在由单晶硅构成的半导体基板的表面侧具有测压元件，该测压元件包括形成有俯视时为四角形状的多个电阻元件的传感器芯片、和部件。部件包括负荷部、固定底座部以及分别与负荷部和固定底座部相分离且配置在负荷部与固定底座部之间的起变形部。并且，以半导体基板的单晶硅的<100>方向与载重方向平行的方式将传感器芯片贴合到部件的起变形部的侧面，而且多个电阻元件的长边方向相对于载重方向构成45度的角度。

发明的效果

本申请公开的发明中，简单说明通过代表性的特征得到的效果的话，如下。

在使用将半导体应变传感器接合到S字型部件的测压元件的力学量测量装置中，能够抑制载重推测精度的降低。

附图说明