[發明專利]物理量傳感器

無效

• 申請號: 201080013152.5
• 申請日: 2010-03-08
• 公開（公告）號: CN102362162A
• 公開（公告）日: 2012-02-22
• 發明（設計）人: 松浦昭;大越偉生;中西努;川井孝士
• 申請（專利權）人: 松下電器產業株式會社
• 主分類號: G01L1/10
• 分類號: G01L1/10
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 汪惠民

技術領域

本發明涉及檢測作用于物體的變形或張力的物理量傳感器。

背景技術

近年來，正在開發應用微型機械技術來檢測作用于物體的變形或張力 的小型且高性能的物理量傳感器。圖6是在專利文獻1中記載的現有技術 中的物理量傳感器501的剖視圖。在由硅等材料構成的半導體基板1的表 面，形成了由氧化硅或氮化硅構成的絕緣層222。在絕緣層222的表面， 設有包括由多晶硅或金屬構成的下部電極3和上部電極5的振動元件部。 上部電極5是具有帶狀的彈性體，其長度方向的兩端部固定在絕緣層222 的表面上。上部電極5的中央部經由空洞4而與下部電極3對置。電子電 路部6與振動元件部一體形成在半導體基板1上。在半導體基板1的大致 中央設置有空洞7，在空洞7的兩側部分，半導體基板1被固定于測定變 形或張力的被測定體8。半導體基板1中的位于空洞7之上的部分形成得 較薄。

若在振動元件部的下部電極3與上部電極5之間，施加具有上部電極 5的中央部分所具有的固有頻率的交流電壓，則通過在下部電極3與上部 電極5之間產生的靜電引力和上部電極5的彈性應力的相互作用，上部電 極5的中央部進行諧振，以特定的頻率和振幅振動。由此，若在振動元件 部振動的狀態下，被測定體8在方向501A、501B上產生伸展變形，則經 由絕緣層222而固定在半導體基板1上的上部電極5的長度方向的兩端部 也同樣在方向501A、501B上擴展。由于半導體基板1中的位于空洞7 之上的部分較薄，所以在上部電極5的中央部產生的變形比在空洞7的兩 側部分產生的變形還要大。由此，會對上部電極5的中央部施加張力，所 以上部電極5的中央部振動的頻率或振幅會變化。通過由電子電路部6 處理該振動的頻率或振幅的變化，從而能夠求出在被測定體8中產生的變 形或張力。

在現有技術中的物理量傳感器501中，由于電子電路部6一體形成在 半導體基板1上，所以有時因在空洞7的兩側部分產生的變形而導致構成 電子電路部6的電阻等電路元件的值變化，從而引起電路變得不穩定而產 生誤動作。此外，由于振動元件部和電子電路部6暴露，所以存在水分或 灰塵等附著在振動元件部或電子電路部6而阻礙傳感器的功能的情況。

【專利文獻1】(日本)特開平7-333077號公報

發明內容

本發明提供一種物理量傳感器，包括：起變形體，其根據應力產生變 形；振子，其以對應于該變形的頻率或對應于該變形的振幅進行振動；以 及處理電路，其對從振子輸出的信號進行處理。振子配置在起變形體上， 以便傳遞該變形。處理電路按照實質上不傳遞該變形的方式與起變形體結 合。

該物理量傳感器能夠穩定地檢測作用于物體的變形或張力。

附圖說明

圖1A是本發明的實施方式的物理量傳感器的俯視圖。

圖1B是實施方式的物理量傳感器的側視圖。

圖2是圖1A所示的物理量傳感器的線2-2的剖視圖。

圖3A是實施方式的物理量傳感器的振子的俯視圖。

圖3B是圖3A所示的振子的線3B-3B的剖視圖。

圖3C是圖3A所示的振子的線3C-3C的剖視圖。

圖3D是圖3B所示的振子的放大剖視圖。

圖4是實施方式的物理量傳感器的分解立體圖。

圖5是實施方式的其他物理量傳感器的分解立體圖。

圖6是現有技術中的物理量傳感器的剖視圖。

具體實施方式

圖1A和圖1B分別是本發明的實施方式1的物理量傳感器1001的俯 視圖和側視圖。圖2是圖1A所示的物理量傳感器1001的線2-2的剖視 圖。起變形體21由SUS等金屬構成，且根據應力而產生變形。在起變形 體21的上面21A安裝了由聚酰亞胺膜等撓性材料構成的撓性基板22。在 撓性基板22上搭載了振子23和處理電路24。振子23根據在起變形體21 中產生的變形的量，以變化的振動頻率振動。處理電路24由集成電路(IC) 和電阻等電子部件構成，對從振子23輸出的信號進行處理。在起變形體 21中配置有由陶瓷或金屬構成的外裝部件25，該外裝部件25收納并保護 振子23和處理電路24的整體。