JPH09126915A - 半導体荷重検出装置 - Google Patents
半導体荷重検出装置Info
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- JPH09126915A JPH09126915A JP28041995A JP28041995A JPH09126915A JP H09126915 A JPH09126915 A JP H09126915A JP 28041995 A JP28041995 A JP 28041995A JP 28041995 A JP28041995 A JP 28041995A JP H09126915 A JPH09126915 A JP H09126915A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡潔な構成により、大荷重から微小荷重まで
容易に測定でき、且つ、安価な半導体荷重検出装置を提
供する。 【解決手段】 測定荷重が荷重台の一面に加えられる半
導体荷重検出装置において、前記荷重台に対向して前記
荷重台の他面側に設けられた台座と、該台座に設けられ
た基板と、該基板に設けられた半導体圧力検出素子と、
該半導体圧力検出素子を覆って設けられた弾性を有する
被覆体と、該被覆体と前記荷重台とを連結する伝達棒
と、前記荷重台と前記台座との間に設けられ前記測定荷
重を前記伝達棒と分担して支える少なくとも１個のばね
と、前記半導体圧力検出素子の伝達棒による受圧量に対
応した電気信号から測定荷重を演算する演算回路とを具
備したことを特徴とする半導体荷重検出装置である。
容易に測定でき、且つ、安価な半導体荷重検出装置を提
供する。 【解決手段】 測定荷重が荷重台の一面に加えられる半
導体荷重検出装置において、前記荷重台に対向して前記
荷重台の他面側に設けられた台座と、該台座に設けられ
た基板と、該基板に設けられた半導体圧力検出素子と、
該半導体圧力検出素子を覆って設けられた弾性を有する
被覆体と、該被覆体と前記荷重台とを連結する伝達棒
と、前記荷重台と前記台座との間に設けられ前記測定荷
重を前記伝達棒と分担して支える少なくとも１個のばね
と、前記半導体圧力検出素子の伝達棒による受圧量に対
応した電気信号から測定荷重を演算する演算回路とを具
備したことを特徴とする半導体荷重検出装置である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、簡潔な構成によ
り、大荷重から微小荷重まで容易に測定でき、且つ、安
価な半導体荷重検出装置に関するものである。
り、大荷重から微小荷重まで容易に測定でき、且つ、安
価な半導体荷重検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図５は従来より一般に使用されている従
来例の構成説明図で、例えば、書名「計量技術ハンドブ
ック」 工業技術院計量研究所計量技術ハンドブック編
集委員会編 コロナ社発行 Ｐ８５４に示されている。
来例の構成説明図で、例えば、書名「計量技術ハンドブ
ック」 工業技術院計量研究所計量技術ハンドブック編
集委員会編 コロナ社発行 Ｐ８５４に示されている。
【０００３】図において、１は受圧ダイアフラム、２は
受圧ダイアフラム１に設けられた突起である。３は受圧
ダイアフラム１に設けられた歪ゲージである。Ｆは測定
荷重である。
受圧ダイアフラム１に設けられた突起である。３は受圧
ダイアフラム１に設けられた歪ゲージである。Ｆは測定
荷重である。
【０００４】以上の構成において、突起２に測定荷重Ｆ
が加わると、受圧ダイアフラム１が変位し、これに伴い
歪ゲージ３により測定荷重Ｆに対応した電気信号が発生
する。この電気信号を演算することにより測定荷重Ｆを
測定する事ができる。
が加わると、受圧ダイアフラム１が変位し、これに伴い
歪ゲージ３により測定荷重Ｆに対応した電気信号が発生
する。この電気信号を演算することにより測定荷重Ｆを
測定する事ができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この様
な装置において、実際に使用するためには、構造が複雑
となり、調整に手間がかかる。また点伝達なので、接触
部が傷み易い。本発明は、この問題点を、解決するもの
である。
な装置において、実際に使用するためには、構造が複雑
となり、調整に手間がかかる。また点伝達なので、接触
部が傷み易い。本発明は、この問題点を、解決するもの
である。
【０００６】本発明の目的は、簡潔な構成により、大荷
重から微小荷重まで容易に測定でき、且つ、安価な半導
体荷重検出装置を提供するにある。
重から微小荷重まで容易に測定でき、且つ、安価な半導
体荷重検出装置を提供するにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、 （１）測定荷重が荷重台の一面に加えられる半導体荷重
検出装置において、前記荷重台に対向して前記荷重台の
他面側に設けられた台座と、該台座に設けられた基板
と、該基板に設けられた半導体圧力検出素子と、該半導
体圧力検出素子を覆って設けられた弾性を有する被覆体
と、該被覆体と前記荷重台とを連結する伝達棒と、前記
荷重台と前記台座との間に設けられ前記測定荷重を前記
伝達棒と分担して支える少なくとも１個のばねと、前記
半導体圧力検出素子の伝達棒による受圧量に対応した電
気信号から測定荷重を演算する演算回路とを具備したこ
とを特徴とする半導体荷重検出装置。 （２）前記半導体圧力検出素子に形成されたピエゾ抵抗
素子が剪断形ゲージであることを特徴とする請求項１記
載の半導体荷重検出装置。とを構成したものである。
に、本発明は、 （１）測定荷重が荷重台の一面に加えられる半導体荷重
検出装置において、前記荷重台に対向して前記荷重台の
他面側に設けられた台座と、該台座に設けられた基板
と、該基板に設けられた半導体圧力検出素子と、該半導
体圧力検出素子を覆って設けられた弾性を有する被覆体
と、該被覆体と前記荷重台とを連結する伝達棒と、前記
荷重台と前記台座との間に設けられ前記測定荷重を前記
伝達棒と分担して支える少なくとも１個のばねと、前記
半導体圧力検出素子の伝達棒による受圧量に対応した電
気信号から測定荷重を演算する演算回路とを具備したこ
とを特徴とする半導体荷重検出装置。 （２）前記半導体圧力検出素子に形成されたピエゾ抵抗
素子が剪断形ゲージであることを特徴とする請求項１記
載の半導体荷重検出装置。とを構成したものである。
【０００８】
【作用】以上の構成において、測定荷重が荷重台に加え
られると、荷重台が変位する。荷重台の変位に基づき伝
達棒が変位して、被覆体を介して、シリコン半導体圧力
検出素子に圧力変化を伝達する。この圧力変化はシリコ
ン半導体圧力検出素子により電気信号に変換され、演算
回路により印加された測定荷重が演算される。以下、実
施例に基づき詳細に説明する。
られると、荷重台が変位する。荷重台の変位に基づき伝
達棒が変位して、被覆体を介して、シリコン半導体圧力
検出素子に圧力変化を伝達する。この圧力変化はシリコ
ン半導体圧力検出素子により電気信号に変換され、演算
回路により印加された測定荷重が演算される。以下、実
施例に基づき詳細に説明する。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施例の要部構
成説明図、図２は図１の要部構成説明図、図３は図２の
平面図、図４は図１の動作説明図である。
成説明図、図２は図１の要部構成説明図、図３は図２の
平面図、図４は図１の動作説明図である。
【００１０】図において、１１は測定荷重Ｆが加えられ
る荷重台である。１２は、荷重台１１に対向して、荷重
台１１の他面側に設けられた台座である。１３は、台座
１２に設けられた基板である。１４は、基板１３に設け
られたシリコン半導体圧力検出素子である。
る荷重台である。１２は、荷重台１１に対向して、荷重
台１１の他面側に設けられた台座である。１３は、台座
１２に設けられた基板である。１４は、基板１３に設け
られたシリコン半導体圧力検出素子である。
【００１１】図２に示す如く、シリコン半導体圧力検出
素子１４は、半導体よりなるセンサチップ１４１と、セ
ンサチップ１４１にダイアフラム１４２を形成する凹部
１４３と、ダイアフラム１４２に設けられた歪検出セン
サ１４４とよりなる。この場合は、歪検出センサ１４４
は、剪断型ゲージが使用されている。
素子１４は、半導体よりなるセンサチップ１４１と、セ
ンサチップ１４１にダイアフラム１４２を形成する凹部
１４３と、ダイアフラム１４２に設けられた歪検出セン
サ１４４とよりなる。この場合は、歪検出センサ１４４
は、剪断型ゲージが使用されている。
【００１２】１５は、シリコン半導体圧力検出素子１４
を覆って設けられた弾性を有する被覆体である。この場
合は、シリコン樹脂が使用されている。１６は、被覆体
１５と荷重台１１とを連結する伝達棒である。１７は、
荷重台１１と台座１２との間に設けられ、印加された測
定荷重Ｆを、伝達棒１６と分担して支える、少なくとも
１個のばねである。この場合は、２個使用されている。
を覆って設けられた弾性を有する被覆体である。この場
合は、シリコン樹脂が使用されている。１６は、被覆体
１５と荷重台１１とを連結する伝達棒である。１７は、
荷重台１１と台座１２との間に設けられ、印加された測
定荷重Ｆを、伝達棒１６と分担して支える、少なくとも
１個のばねである。この場合は、２個使用されている。
【００１３】１８は、シリコン半導体圧力検出素子１４
の、伝達棒１６による受圧量に対応した電気信号から測
定荷重Ｆを演算する演算回路である。２１はストッパー
棒、２２はカバー、２３は表示部、２４は脚である。
の、伝達棒１６による受圧量に対応した電気信号から測
定荷重Ｆを演算する演算回路である。２１はストッパー
棒、２２はカバー、２３は表示部、２４は脚である。
【００１４】以上の構成において、測定荷重Ｆが荷重台
１１に加えられると、荷重台１１が変位する。荷重台１
１の変位に基づき伝達棒１６が変位して、被覆体１５を
介して、シリコン半導体圧力検出素子１４に圧力変化を
伝達する。この圧力変化はシリコン半導体圧力検出素子
１４により電気信号に変換され、演算回路１８により印
加された測定荷重Ｆが演算される。
１１に加えられると、荷重台１１が変位する。荷重台１
１の変位に基づき伝達棒１６が変位して、被覆体１５を
介して、シリコン半導体圧力検出素子１４に圧力変化を
伝達する。この圧力変化はシリコン半導体圧力検出素子
１４により電気信号に変換され、演算回路１８により印
加された測定荷重Ｆが演算される。
【００１５】即ち、図４において、測定荷重をＦとし、
ばね１７が受け持つ荷重をＦ1、伝達棒１６が受け持つ
荷重をｆとすると、 ｆ＝ｎＦ（ｎ＜１）
ばね１７が受け持つ荷重をＦ1、伝達棒１６が受け持つ
荷重をｆとすると、 ｆ＝ｎＦ（ｎ＜１）
【００１６】伝達棒１６の被覆体１５との接触部の面積
をＳとすると、 Ｐ＝ｆ／Ｓ となる。
をＳとすると、 Ｐ＝ｆ／Ｓ となる。
【００１７】次に、具体例に就いての検討結果を以下に
示す。荷重Ｆが１００ｋｇｆのときのシリコン半導体圧
力検出素子１４のスパン仕様を検討する。
示す。荷重Ｆが１００ｋｇｆのときのシリコン半導体圧
力検出素子１４のスパン仕様を検討する。
【００１８】ｆ＝ｎＦ（ｎ＜１） Ｐ＝ｆ／Ｓ ∴Ｐ＝ｎＦ／Ｓ
【００１９】今、伝達棒１６の直径を４ｍｍとすると、
Ｓ＝（π／４）４2＝４π≒１２ｍｍ2、ｎ＝０．１２と
すると、 Ｐ＝０．１２×１００／１２≒１ｋｇｆ／ｍｍ2＝１０
０ｋｇｆ／ｃｍ2
Ｓ＝（π／４）４2＝４π≒１２ｍｍ2、ｎ＝０．１２と
すると、 Ｐ＝０．１２×１００／１２≒１ｋｇｆ／ｍｍ2＝１０
０ｋｇｆ／ｃｍ2
【００２０】よって、１００ｋｇｆ／ｃｍ2スパンのシ
リコン半導体圧力検出素子１４を使用すれば良い。シリ
コン半導体圧力検出素子１４の分解能はスパンの約０．
０１％程度なので、測定荷重Ｆの分解能は約１０ｇであ
る。シリコン半導体圧力検出素子１４の精度は、±２０
０ｇ程度と高精度である。
リコン半導体圧力検出素子１４を使用すれば良い。シリ
コン半導体圧力検出素子１４の分解能はスパンの約０．
０１％程度なので、測定荷重Ｆの分解能は約１０ｇであ
る。シリコン半導体圧力検出素子１４の精度は、±２０
０ｇ程度と高精度である。
【００２１】この結果、 （１）主要部は荷重台１１と、伝達棒１６と、被覆体１
５と、シリコン半導体圧力検出素子１４とで構成された
ので、装置が小型化でき、安価な半導体荷重検出装置が
得られる。
５と、シリコン半導体圧力検出素子１４とで構成された
ので、装置が小型化でき、安価な半導体荷重検出装置が
得られる。
【００２２】（２）シリコン半導体圧力検出素子１４
は、被覆体１５により直接覆われているので、耐汚染雰
囲気特性が良好な半導体荷重検出装置が得られる。
は、被覆体１５により直接覆われているので、耐汚染雰
囲気特性が良好な半導体荷重検出装置が得られる。
【００２３】（３）荷重台１１の変位に基づき伝達棒１
６が変位して、被覆体１５を介して、シリコン半導体圧
力検出素子１４に荷重が伝達されるので、被覆体１５で
は力は分散されると共に、全体としてシリコン半導体圧
力検出素子１４に加わるので、荷重が確実にシリコン半
導体圧力検出素子１４に伝達されると共に、寿命を長く
することが出来る半導体荷重検出装置が得られる。
６が変位して、被覆体１５を介して、シリコン半導体圧
力検出素子１４に荷重が伝達されるので、被覆体１５で
は力は分散されると共に、全体としてシリコン半導体圧
力検出素子１４に加わるので、荷重が確実にシリコン半
導体圧力検出素子１４に伝達されると共に、寿命を長く
することが出来る半導体荷重検出装置が得られる。
【００２４】（４）シリコン半導体圧力検出素子１４に
形成されたピエゾ抵抗素子１４４が剪断形ゲージであれ
ば、より感度が向上された半導体荷重検出装置が得られ
る。
形成されたピエゾ抵抗素子１４４が剪断形ゲージであれ
ば、より感度が向上された半導体荷重検出装置が得られ
る。
【００２５】なお、前述の実施例においては、被覆体１
５はシリコンよりなると説明したが、これに限ることは
ない。要するに、弾力性があり、力を伝達出来るもので
あれば良い。また、被覆体１５は数種類の樹脂を多層に
重ねたものであっても良いことは勿論である。
５はシリコンよりなると説明したが、これに限ることは
ない。要するに、弾力性があり、力を伝達出来るもので
あれば良い。また、被覆体１５は数種類の樹脂を多層に
重ねたものであっても良いことは勿論である。
【００２６】
【発明の効果】以上詳しく説明したように、本発明は、
請求項１によれば、 （１）主要部は荷重台と、伝達棒と、被覆体と、シリコ
ン半導体圧力検出素子とで構成されたので、装置が小型
化でき、安価な半導体荷重検出装置が得られる。
請求項１によれば、 （１）主要部は荷重台と、伝達棒と、被覆体と、シリコ
ン半導体圧力検出素子とで構成されたので、装置が小型
化でき、安価な半導体荷重検出装置が得られる。
【００２７】（２）シリコン半導体圧力検出素子は、被
覆体により直接覆われているので、耐汚染雰囲気特性が
良好な半導体荷重検出装置が得られる。
覆体により直接覆われているので、耐汚染雰囲気特性が
良好な半導体荷重検出装置が得られる。
【００２８】（３）荷重台の変位に基づき伝達棒が変位
して、被覆体を介して、シリコン半導体圧力検出素子に
荷重が伝達されるので、被覆体では力は分散されると共
に、全体としてシリコン半導体圧力検出素子に加わるの
で、荷重が確実にシリコン半導体圧力検出素子に伝達さ
れると共に、寿命を長くすることが出来る半導体荷重検
出装置が得られる。
して、被覆体を介して、シリコン半導体圧力検出素子に
荷重が伝達されるので、被覆体では力は分散されると共
に、全体としてシリコン半導体圧力検出素子に加わるの
で、荷重が確実にシリコン半導体圧力検出素子に伝達さ
れると共に、寿命を長くすることが出来る半導体荷重検
出装置が得られる。
【００２９】請求項２によれば、請求項１の効果に加え
るに、より感度が向上された半導体荷重検出装置が得ら
れる。
るに、より感度が向上された半導体荷重検出装置が得ら
れる。
【００３０】従って、本発明によれば、簡潔な構成によ
り、大荷重から微小荷重まで容易に測定でき、且つ、安
価な半導体荷重検出装置が得られる。
り、大荷重から微小荷重まで容易に測定でき、且つ、安
価な半導体荷重検出装置が得られる。
【図１】本発明の一実施例の要部構成説明図である。
【図２】図１の要部詳細説明図である。
【図３】図１の平面図である。
【図４】図１の動作説明図である。
【図５】従来より一般に使用されている従来例の構成説
明図である。
明図である。
１１ 荷重台 １２ 台座 １３ 基板 １４ シリコン半導体圧力検出素子 １４１ センサチップ １４２ ダイアフラム １４３ 凹部 １４４ 歪検出センサ １５ 被覆体 １６ 伝達棒 １７ ばね １８ 演算回路 ２１ ストッパー棒 ２２ カバー ２３ 表示部 ２４ 脚
Claims (2)
- 【請求項１】測定荷重が荷重台の一面に加えられる半導
体荷重検出装置において、 前記荷重台に対向して前記荷重台の他面側に設けられた
台座と、 該台座に設けられた基板と、 該基板に設けられた半導体圧力検出素子と、 該半導体圧力検出素子を覆って設けられた弾性を有する
被覆体と、 該被覆体と前記荷重台とを連結する伝達棒と、 前記荷重台と前記台座との間に設けられ前記測定荷重を
前記伝達棒と分担して支える少なくとも１個のばねと、 前記半導体圧力検出素子の伝達棒による受圧量に対応し
た電気信号から測定荷重を演算する演算回路とを具備し
たことを特徴とする半導体荷重検出装置。 - 【請求項２】前記半導体圧力検出素子に形成されたピエ
ゾ抵抗素子が剪断形ゲージであることを特徴とする請求
項１記載の半導体荷重検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28041995A JPH09126915A (ja) | 1995-10-27 | 1995-10-27 | 半導体荷重検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28041995A JPH09126915A (ja) | 1995-10-27 | 1995-10-27 | 半導体荷重検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09126915A true JPH09126915A (ja) | 1997-05-16 |
Family
ID=17624791
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28041995A Pending JPH09126915A (ja) | 1995-10-27 | 1995-10-27 | 半導体荷重検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09126915A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000055757A (ja) * | 1998-08-10 | 2000-02-25 | Ritsumeikan | 半導体圧力センサ |
| JP2016206116A (ja) * | 2015-04-27 | 2016-12-08 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 圧力センサ、圧力検出装置および圧力センサ用センサ部品 |
| CN108344530A (zh) * | 2017-01-24 | 2018-07-31 | 英属开曼群岛商智动全球股份有限公司 | 力量传感器 |
| JP2020180971A (ja) * | 2019-04-25 | 2020-11-05 | メジャメント スペシャリティーズ， インコーポレイテッド | 組込み機構を有するセンサ組立体 |
-
1995
- 1995-10-27 JP JP28041995A patent/JPH09126915A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000055757A (ja) * | 1998-08-10 | 2000-02-25 | Ritsumeikan | 半導体圧力センサ |
| JP2016206116A (ja) * | 2015-04-27 | 2016-12-08 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 圧力センサ、圧力検出装置および圧力センサ用センサ部品 |
| CN108344530A (zh) * | 2017-01-24 | 2018-07-31 | 英属开曼群岛商智动全球股份有限公司 | 力量传感器 |
| JP2020180971A (ja) * | 2019-04-25 | 2020-11-05 | メジャメント スペシャリティーズ， インコーポレイテッド | 組込み機構を有するセンサ組立体 |
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