(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラケットと、第１極板と、第１接触部と、第１引出し線と、回転シャフトと、サポートフレームと、第２極板と、第２接触部と、第２引出し線とを備えるセンサ装置であって、
前記ブラケットは、２つの開口端部を有する円筒状構造であり、
前記第１極板は、前記ブラケットの第１端部に配置され、
前記第１接触部は、被測定物と強固に接触し、前記ブラケットの第２端部に配置され、
前記第１引出し線は、前記第１極板及び前記ブラケットの外側に配置され、前記第１引出し線の一方の端部は、前記第１接触部に接続され、前記第１引出し線の他方の端部は、前記第１極板に接続され、
前記第２接触部は、前記サポートフレームの第１端部に配置され、前記第２極板は、前記サポートフレームの第２端部に配置され、前記回転シャフトは、前記サポートフレームの前記第１端部と前記サポートフレームの前記第２端部との間に配置され、前記サポートフレームは、前記回転シャフトを用いて前記ブラケットにヒンジ連結され、
前記第２接触部は、前記被測定物と強固に接触し、
前記第２引出し線は、前記サポートフレーム及び前記第２極板上に配置され、前記第２引出し線の一方の端部は、前記第２接触部に接続され、前記第２引出し線の他方の端部は、前記ブラケットの内側に接続され、前記第２引出し線及び前記第１引出し線の前記他方の端部の両方は、前記ブラケットの同じ側に配置される、
センサ装置。
【請求項２】
前記回転シャフトと前記サポートフレームの一方の端部との両方に接続された弾性バランシングコンポーネントを更に備える、請求項１に記載のセンサ装置。
【請求項３】
前記ブラケットが、外側パッケージ本体のキャビティ内に配置され、
前記第１接触部及び前記第２接触部は、前記外側パッケージ本体の底に配置される、
前記外側パッケージ本体を更に備える、請求項１又は２に記載のセンサ装置。
【請求項４】
前記外側パッケージ本体の上部に組み込まれたセンシング部分であって、
前記センシング部分は、前記第１極板と接触している、
前記センシング部分を更に備える、請求項３に記載のセンサ装置。
【請求項５】
前記センシング部分は、センシングロッド、及び前記センシングロッドの動きを制限する第１弾性コンポーネント及び第２弾性コンポーネントを備え、
前記センシングロッドは、前記第１極板と接触している、
請求項４に記載のセンサ装置。
【請求項６】
前記センシング部分は、弾性膜である、請求項４又は５に記載のセンサ装置。
【請求項７】
前記弾性バランシングコンポーネントは、前記回転シャフトに接続された第３弾性コンポーネントと、前記サポートフレームの一方の端部に接続された第４弾性コンポーネントとを備える、請求項２に記載のセンサ装置。
【請求項８】
前記ブラケットは、円筒であり、前記円筒は、中空構造である、請求項１から７の何れか一項に記載のセンサ装置。
【請求項９】
前記ブラケットの前記内側に突起が設けられ、前記第２引出し線の前記他方の端部は、前記突起に接続される、請求項１から８の何れか一項に記載のセンサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１５年１２月２４日に中国特許庁に出願された、「ＳＥＮＳＯＲ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ」と題する中国特許出願第２０１５２１０９８４１７．２号に対する優先権を主張し、これは、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、集積回路の製造、パッケージング、及び測定の技術分野に関し、特にセンサ装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
センサは、電子デバイスの主なコンポーネントである。センサは、測定された情報を感知し得、情報伝送、処理、記憶、表示、記録、及び制御等の要件を満たすべく、規則に従って、センサにより感知された測定された情報を、出力のために電気信号又は別の必要な形態の情報に変換し得る。応力センサは、主に、応力に起因する被測定物の変形を、抵抗変化又は静電容量変化に変換し、応力測定を実施する。
【０００４】
従来技術では、物体に加えられる応力を測定するために、歪ゲージセンサが通常用いられている。具体的な使用では、接着剤を用いて、歪ゲージセンサが、測定される物体の表面に取り付けられる。歪ゲージセンサは、接着剤を用いて、測定される物体の表面が、応力によって変形しているかどうかを測定し、歪ゲージセンサに接続された導線を用いて、歪ゲージセンサにより測定された信号を応力テスタに伝送し得る。応力テスタは、測定された信号を電気信号に変換し、解析のために電気信号をコンピュータに送り、これにより、測定される物体に加えられた応力の値が、最終的に取得される。
【０００５】
しかしながら、従来技術が用いられる場合には、測定される物体の、応力に起因する変形が、接着剤を用いて歪ゲージセンサに伝送される。接着剤の剛性変化が、歪ゲージセンサによって収集された、測定される物体に加えられた応力の結果の正確性に影響を与え得るので、歪ゲージセンサの測定精度は、低下する。
【発明の概要】
【０００６】
本発明の実施形態は、歪ゲージセンサの測定精度が低くなるという従来技術の課題を解決するためのセンサ装置を提供する。
【０００７】
第１態様によれば、本発明の実施形態は、ブラケットと、第１極板と、第１接触部と、第１引出し線と、回転シャフトと、サポートフレームと、第２極板と、第２接触部と、第２引出し線とを含むセンサ装置であって、
ブラケットは、２つの開口端部を有する円筒状構造であり、
第１極板は、ブラケットの第１端部に配置され、
第１接触部は、被測定物と強固に接触するように構成され、ブラケットの第２端部に配置され、
第１引出し線は、第１極板及びブラケットの外側に配置され、第１引出し線の一方の端部は、第１接触部に接続され、第１引出し線の他方の端部は、第１極板に接続され、
第２接触部は、サポートフレームの第１端部に配置され、第２極板は、サポートフレームの第２端部に配置され、回転シャフトは、サポートフレームの第１端部とサポートフレームの第２端部との間に配置され、サポートフレームは、回転シャフトを用いてブラケットにヒンジ連結され、
第２接触部は、被測定物と強固に接触するように構成され、
第２引出し線は、サポートフレーム及び第２極板上に配置され、第２引出し線の一方の端部は、第２接触部に接続され、第２引出し線の他方の端部は、ブラケットの内側に接続され、第２引出し線及び第１引出し線の他方の端部の両方は、ブラケットの同じ側に配置される、
センサ装置を提供する。
【０００８】
第１態様を参照すると、第１態様の第１の可能な実施例において、センサ装置は、回転シャフトとサポートフレームの一方の端部との両方に接続された弾性バランシングコンポーネントを更に含む。
【０００９】
第１態様又は第１態様の第１の可能な実施例を参照すると、第１態様の第２の可能な実施例において、センサ装置は、
ブラケットが、外側パッケージ本体のキャビティ内に配置され、
第１接触部及び第２接触部は、外側パッケージ本体の底に配置される、
外側パッケージ本体を更に含む。
【００１０】
第１態様の第２の可能な実施例を参照すると、第１態様の第３の可能な実施例において、センサ装置は、
外側パッケージ本体の上部に組み込まれたセンシング部分であって、
センシング部分は、第１極板と接触している、
センシング部分を更に含む。
【００１１】
第１態様の第２の可能な実施例を参照すると、第１態様の第４の可能な実施例において、センシング部分は、センシングロッド、及びセンシングロッドの動きを制限するように構成された第１弾性コンポーネント及び第２弾性コンポーネントを含み、
センシングロッドは、第１極板と接触している。
【００１２】
第１態様の第２の可能な実施例を参照すると、第１態様の第５の可能な実施例において、センシング部分は、弾性膜である。
【００１３】
第１態様の第１の可能な実施例を参照すると、第１態様の第６の可能な実施例において、弾性バランシングコンポーネントは、回転シャフトに接続された第３弾性コンポーネントと、サポートフレームの一方の端部に接続された第４弾性コンポーネントとを含む。
【００１４】
第１態様を参照すると、第１態様の第７の可能な実施例において、ブラケットは、円筒であり、円筒は、中空構造である。
【００１５】
第１態様を参照すると、第１態様の第８の可能な実施例において、ブラケットの内側に突起が設けられ、第２引出し線の他方の端部は、突起に接続される。
【００１６】
本発明において提供されているセンサ装置は、ブラケットと、第１極板と、第１接触部と、第１引出し線と、回転シャフトと、サポートフレームと、第２極板と、第２接触部と、第２引出し線とを含む。ブラケットは、２つの開口端部を有する円筒状構造である。第１極板は、ブラケットの第１端部に配置される。第１接触部は、被測定物と強固に接触するように構成され、ブラケットの第２端部に配置される。第１引出し線は、第１極板及びブラケットの外側に配置され、第１引出し線の一方の端部は、第１接触部に接続され、第１引出し線の他方の端部は、第１極板に接続される。第２接触部は、サポートフレームの第１端部に配置され、第２極板は、サポートフレームの第２端部に配置され、回転シャフトは、サポートフレームの第１端部とサポートフレームの第２端部との間に配置され、サポートフレームは、回転シャフトを用いてブラケットにヒンジ連結される。第２接触部は、被測定物と強固に接触するように構成される。第２引出し線は、サポートフレーム及び第２極板上に配置され、第２引出し線の一方の端部は、第２接触部に接続され、第２引出し線の他方の端部は、ブラケットの内側に接続され、第２引出し線及び第１引出し線の他方の端部の両方は、ブラケットの同じ側に配置される。このように、第１極板及び第１引出し線は、キャパシタの第１電極を形成し、第２極板及び第２引出し線は、キャパシタの第２電極を形成し、センサ装置は、第１接触部及び第２接触部を用いて、被測定物と強固に接触する。従って、被測定物の応力変化は、第１電極及び第２電極により形成されたキャパシタの静電容量値変化に変換される。この場合、被測定物の応力変化は、キャパシタの静電容量値変化に応じた解析により、正確に取得され得、それにより、用いられる歪ゲージセンサ装置が、接着剤を用いて測定される物体の表面に取り付けられる必要がある場合に引き起こされる、不正確な測定結果という従来技術の課題を回避する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
本発明の実施形態における、又は従来技術における技術的解決手段をより明確に説明すべく、実施形態又は従来技術を説明するために必要な添付図面を以下で簡潔に説明する。以下の説明における添付図面は、本発明のいくつかの実施形態を示し、当業者であれば、これらの添付図面から、創造努力なく、他の図面を更に導出し得ることは明らかである。
【００１８】
【図１】本発明に係るセンサ装置の実施形態１の概略構造図である。
【００１９】
【図２】本発明に係るセンサ装置の実施形態３の概略構造図である。
【００２０】
【図３】本発明に係るセンサ装置の実施形態５の概略構造図である。
【００２１】
【図４】本発明に係るセンサ装置の実施形態６の概略構造図である。
【００２２】
参照番号：
１：ブラケット、
２：第１引出し線、
３：第１接触部、
４：回転シャフト、
５：サポートフレーム、
６：第２接触部、
７：第２引出し線、
８：弾性バランシングコンポーネント、
９：外側パッケージ本体、
１０：第３バネコンポーネント、
１１：第４バネコンポーネント、
１２：センシングロッド、
１３：突起、
１４：弾性膜、
２０：第１弾性コンポーネント、
２１：第２弾性コンポーネント、
３０：ブラケットの第１端部、
３１：ブラケットの第２端部、
４０：サポートフレームの第１端部、
４１：サポートフレームの第２端部。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の実施形態の目的、技術的解決手段、及び利点をより明確にすべく、以下、本発明の実施形態における添付図面を参照して本発明の実施形態における技術的解決手段を明確かつ完全に説明する。説明している実施形態は、本発明の実施形態の一部であって全てではないことは明らかである。本発明の実施形態に基づいて、創造努力なく当業者により取得される全ての他の実施形態は、本発明の保護範囲に含まれることになる。
【００２４】
図１は、本発明に係るセンサ装置の実施形態１の概略構造図である。図１に示すとおり、本実施形態におけるセンサ装置は、ブラケット１と、第１極板（不図示）と、第１接触部３と、第１引出し線２と、回転シャフト４と、サポートフレーム５と、第２極板（不図示）と、第２接触部６と、第２引出し線７とを含む。
【００２５】
ブラケット１は、２つの開口端部を有する円筒状構造である。
【００２６】
第１極板は、ブラケットの第１端部３０に配置される。
【００２７】
具体的には、第１極板は、ブラケットの第１端部３０に積層され、又は圧入される。
【００２８】
加えて、第１引出し線２は、単一の導線であってもよく、又は、複数の導線によって形成された矩形の導線であってもよい。
【００２９】
第１接触部３は、被測定物と強固に接触するように構成され、ブラケットの第２端部３１に配置される。
【００３０】
第１引出し線２は、第１極板及びブラケット１の外側に配置され、第１引出し線２の一方の端部は、第１接触部３に接続され、第１引出し線２の他方の端部は、第１極板に接続される。
【００３１】
第２接触部６は、サポートフレームの第１端部４０に配置され、第２極板は、サポートフレームの第２端部４１に配置され、回転シャフト４は、サポートフレームの第１端部４０とサポートフレームの第２端部４１との間に配置され、サポートフレーム５は、回転シャフト４を用いてブラケット１にヒンジ連結される。
【００３２】
具体的には、第２極板は、サポートフレーム５に積層され、又は圧入される。
【００３３】
ブラケット１及びサポートフレーム５の両方は、非金属の絶縁材料で作製され、第１極板及び第２極板の内部に電荷が蓄積され、電荷は、導線を用いて導出されてもよいことに留意されたい。例えば、第１極板及び第２極板は、金属膜であってもよく、又は金属板であってもよいが、これは限定されるものではない。
【００３４】
第２接触部６は、被測定物と強固に接触するように構成される。
【００３５】
第２引出し線７は、サポートフレーム５及び第２極板上に配置され、第２引出し線７の一方の端部は、第２接触部６に接続され、第２引出し線７の他方の端部は、ブラケット１の内側に接続され、第２引出し線７及び第１引出し線２の他方の端部の両方は、ブラケット１の同じ側に配置される。
【００３６】
加えて、ブラケット１及び第１接触部３は、一体的に成形され、サポートフレーム５及び第２接触部６は、一体的に成形されるが、これは限定されるものではないことに留意されたい。
【００３７】
具体的な使用では、センサ装置の第１接触部３及び第２接触部６は、被測定物と強固に接触する。加えて、第１極板及び第１引出し線２は、キャパシタの第１電極を形成し、第１極板は、ブラケットの第１端部３０に配置され、第１引出し線２は、第１極板及びブラケット１の外側に配置され、第１極板を外部に接続するために用いられる。第２極板及び第２引出し線７は、キャパシタの第２電極を形成し、第２極板は、サポートフレームの第２端部４１に配置され、第２引出し線７は、第２極板及びサポートフレーム５上に配置される。このように、センサ装置は、第１接触部３及び第２接触部６を用いて被測定物と強固に接触し得、被測定物の応力変化が、回転シャフト４を移動させ、更に、一方の端部が回転シャフトに接続されているサポートフレーム５を移動させる。この場合、第２極板及びサポートフレーム５上に配置された第２引出し線７はまた、サポートフレーム５と共に移動し、それにより、キャパシタの第１電極と第２電極との間の電極間隔と重なり領域とを変化させ、キャパシタの静電容量値変化を引き起こす。従って、被測定物の応力変化は、キャパシタの静電容量値変化に応じた解析により取得され得る。
【００３８】
本発明におけるセンサ装置における被測定物の応力変化とキャパシタの静電容量値変化との間の対応関係を規定するため、センサ装置が被測定物に接続されていない場合に、第１電極と第２電極との間の重なり領域は、ｓ１であり、第１電極と第２電極との間の間隔は、ｄ１であると仮定する。
【００３９】
センサ装置の第１接触部３及び第２接触部６は、被測定物と強固に接触する。この場合、被測定物の応力変化は、回転シャフト４を移動させ、更に、一方の端部が回転シャフトに接続されているサポートフレーム５を移動させる。この場合、第１電極と第２電極との間の重なり領域は、ｓ２であり、第１電極と第２電極との間の間隔は、ｄ２である。これは、キャパシタの静電容量値変化につながる。キャパシタの静電容量値の変化Δｃは、式（１）に従って計算され得る。
【数１】
0006544879.tif 000002
ここで、εは、第１電極と第２電極との間の誘電率であり、ｃ１は、センサ装置が被測定物に接続されていない場合のキャパシタの静電容量値であり、ｃ２は、センサ装置が被測定物の応力変化を検出した場合のキャパシタの静電容量値である。
【００４０】
センサ装置における被測定物の応力変化とキャパシタの静電容量値変化との間には、一対一の対応関係があることが理解できるであろう。センサ装置に接続されたコンピュータにセンサ装置の静電容量の変化が入力された後、コンピュータソフトウェアは、キャパシタの静電容量値変化に応じた解析により、被測定物の応力変化を正確に取得し得る。
【００４１】
本実施形態において、センサ装置は、ブラケットと、第１極板と、第１接触部と、第１引出し線と、回転シャフトと、サポートフレームと、第２極板と、第２接触部と、第２引出し線とを含む。ブラケットは、２つの開口端部を有する円筒状構造である。第１極板は、ブラケットの第１端部に配置される。第１接触部は、被測定物と強固に接触するように構成され、ブラケットの第２端部に配置される。第１引出し線は、第１極板及びブラケットの外側に配置され、第１引出し線の一方の端部は、第１接触部に接続され、第１引出し線の他方の端部は、第１極板に接続される。第２接触部は、サポートフレームの第１端部に配置され、第２極板は、サポートフレームの第２端部に配置され、回転シャフトは、サポートフレームの第１端部とサポートフレームの第２端部との間に配置され、サポートフレームは、回転シャフトを用いてブラケットにヒンジ連結される。第２接触部は、被測定物と強固に接触するように構成される。第２引出し線は、サポートフレーム及び第２極板上に配置され、第２引出し線の一方の端部は、第２接触部に接続され、第２引出し線の他方の端部は、ブラケットの内側に接続され、第２引出し線の他方の端部と第１引出し線の両方は、ブラケットの同じ側に配置される。このように、第１極板及び第１引出し線は、キャパシタの第１電極を形成し、第２極板及び第２引出し線は、キャパシタの第２電極を形成し、センサ装置は、第１接触部及び第２接触部を用いて、被測定物と強固に接触する。従って、被測定物の応力変化は、第１電極及び第２電極により形成されたキャパシタの静電容量値変化に変換される。この場合、被測定物の応力変化は、キャパシタの静電容量値変化に応じた解析により、正確に取得され得、それにより、用いられる歪ゲージセンサ装置が、接着剤を用いて測定される物体の表面に取り付けられる必要がある場合に引き起こされる、不正確な測定結果という従来技術の課題を回避する。
【００４２】
更に、実施形態１に基づいて、本発明において提供されているセンサ装置の実施形態２において、導電膜が、第１引出し線２の下に設けられ、第１引出し線２を覆い、引出し線の導電性を向上させる。
【００４３】
図２は、本発明に係るセンサ装置の実施形態３の概略構造図である。図２に示すとおり、図１で示されている実施形態に基づいて、本実施形態におけるセンサ装置は、回転シャフト４とサポートフレーム５の一方の端部との両方に接続された、弾性バランシングコンポーネント８を更に含む。
【００４４】
任意で、弾性バランシングコンポーネント８は、回転シャフト４に接続された第３弾性コンポーネント１０と、サポートフレーム５の一方の端部に接続された第４弾性コンポーネント１１とを含む。このように、回転シャフト４が回転し、初期位置から離れる場合に、回転シャフト４は、センサ装置の次の測定結果に影響を与えることなく、第３弾性コンポーネント１０及び第４弾性コンポーネント１１の作用の下で初期位置に戻り得る。
【００４５】
第３弾性コンポーネント１０及び第４弾性コンポーネント１１が配置された後、回転シャフト４は、回転シャフト４の回転する方向に関係なく、第３弾性コンポーネント１０及び第４弾性コンポーネント１１の接合作用の下で初期位置に戻り得ることに留意されたい。
【００４６】
更に、上記の実施形態の何れかに基づいて、本発明において提供されているセンサ装置の実施形態４において、ブラケット１は、円筒であり、円筒は、中空構造である。
【００４７】
ブラケット１は、更に矩形物体であってもよく、矩形物体は、中空構造であるが、これは限定されるものではないことに留意されたい。
【００４８】
任意で、ブラケット１の内側に突起１３が設けられ、第２引出し線７の他方の端部は、突起１３に接続され、突起１３を用いて、第２引出し線７の他方の端部がブラケット１の内側に圧入されることを可能にする。
【００４９】
図３は、本発明に係るセンサ装置の実施形態５の概略構造図である。図３に示すとおり、図２で示されている実施形態に基づいて、本実施形態におけるセンサ装置は、外側パッケージ本体９を更に含む。
【００５０】
ブラケット１が、外側パッケージ本体９のキャビティ内に配置され、これにより、粉塵等の不純物がブラケット１の内部に入ることを効果的に防止し得る。
【００５１】
第１接触部３及び第２接触部６が、被測定物との接触を容易にするために外側パッケージ本体の底に配置される。
【００５２】
第１接触部３及び第２接触部６は、半田パッド又は半田接触部であり得ることに留意されたい。
【００５３】
任意で、更に図３を参照すると、センサ装置は、外側パッケージ本体の上部に組み込まれたセンシング部分（不図示）を更に含む。
【００５４】
センシング部分は、第１極板と接触し、被測定物に加えられた縦方向の応力を、センサ装置におけるキャパシタの第１電極と第２電極との間の電極間隔の変化に変換し、これにより、被測定物に加えられた縦方向の応力は、センサ装置におけるキャパシタの静電容量値変化に変換される。被測定物に加えられた縦方向の応力の変化は、センサ装置におけるキャパシタの静電容量値変化に応じた解析により取得され得る。
【００５５】
被測定物に縦方向における応力が加えられた場合に、センシング部分は、応力の作用の下で、第１極板から導出された第１引出し線２を推進し、それによりキャパシタの第１電極とキャパシタの第２電極との間の電極間隔を変化させ、更に、キャパシタの静電容量値変化を引き起こすことに留意されたい。
【００５６】
任意で、センシング部分は、センシングロッド１２、及びセンシングロッド１２の動きを制限するように構成された第１弾性コンポーネント２０及び第２弾性コンポーネント２１を含む。これは、センシングロッド１２が第１極板から導出された第１引出し線２と常に接触するようにする。
【００５７】
センシングロッド１２は、絶縁材料で作製され得ることに留意されたい。
【００５８】
センシングロッド１２は、第１極板と接触している。
【００５９】
図４は、本発明に係るセンサ装置の実施形態６の概略構造図である。図３で示されている実施形態に基づいて、図４に示すとおり、センシング部分は、弾性膜１４である。
【００６０】
弾性膜１４は、第１極板と接触している。
【００６１】
具体的な使用では、被測定物に縦方向における応力が加えられた場合に、弾性膜１４が変形し、それにより、キャパシタの第１電極と第２電極との間の電極間隔を変化させ、キャパシタの静電容量値変化を引き起こす。
【００６２】
最後に、上記の実施形態は、本発明の技術的解決手段を説明することを意図したものに過ぎず、本発明を限定することを意図したものではないことに留意されたい。本発明は、上記の実施形態を参照して詳細に説明されたが、当業者であれば更に、本発明の実施形態の技術的解決手段の範囲から逸脱することなく、上記の実施形態において説明された技術的解決手段に対して変更を施し得る、又は、これらのいくつか若しくは全ての技術的特徴に対して等価な置き換えを成し得ることを理解すべきである。
【図１】
0006544879.tif 000003
【図２】
0006544879.tif 000004
【図３】
0006544879.tif 000005
【図４】
0006544879.tif 000006