(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-01-04
(54)【発明の名称】薄膜圧力センサ及びそのレイアウト方法
(51)【国際特許分類】
G01L 9/04 20060101AFI20221222BHJP
G01L 7/08 20060101ALI20221222BHJP
【ＦＩ】
G01L9/04
G01L7/08
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022542669
(86)(22)【出願日】2021-01-29
(85)【翻訳文提出日】2022-07-11
(86)【国際出願番号】 CN2021074355
(87)【国際公開番号】W WO2022121099
(87)【国際公開日】2022-06-16
(31)【優先権主張番号】202011426956.X
(32)【優先日】2020-12-09
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】522277353
【氏名又は名称】湖南啓泰伝感科技有限公司
【氏名又は名称原語表記】ＨＵＮＡＮ ＣＨＮＴＥＫ ＳＥＮＳＯＲ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＣＯ．， ＬＴＤ．
【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．２２， Ｄｉｎｇｓｈｅｎｇ Ｒｏａｄ， Ｌｉｕｙａｎｇ Ｈｉｇｈ－ｔｅｃｈ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｚｏｎｅ Ｃｈａｎｇｓｈａ， Ｈｕｎａｎ ４１０３２３， Ｃｈｉｎａ
(74)【代理人】
【識別番号】100146374
【弁理士】
【氏名又は名称】有馬 百子
(72)【発明者】
【氏名】王 国秋
(72)【発明者】
【氏名】黄 堅
(72)【発明者】
【氏名】陳 ▲崔▼
【テーマコード（参考）】
2F055
【Ｆターム（参考）】
2F055CC02
2F055EE11
(57)【要約】
本発明は薄膜圧力センサ及びそのレイアウト方法を開示し、本発明による薄膜圧力センサは、フラットダイヤフラムとフラットダイヤフラムに設けられた薄膜状の第１の感知ユニットを備え、前記第１の感知ユニットはフラットダイヤフラムの円形変形領域の円心Ｏの周りに配置されたｍ本のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線を備え、且つその一側のｍ／２本のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線を直列接続して第２の誘導抵抗Ｒ２を形成し、他側のｍ／２本のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線を直列接続して第４の誘導抵抗Ｒ４を形成し、ｍは４の倍数であり、レイアウト方法は、第１の感知ユニットをレイアウトするステップを含む。本発明はフラットダイヤフラムの径方向の歪みと接線方向の歪みを十分に利用し、薄膜圧力センサの検出感度を向上させ、らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線の両側に発生した歪みの差が小さく、抵抗線がねじれにくいため、らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線とフラットダイヤフラムの長期的かつ安定した組み合わせを保持するのに役に立ち、耐用年数がより長く、構造がより堅固で信頼性が高い。
【選択図】図２
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
フラットダイヤフラム、及びフラットダイヤフラムに設けられた薄膜状の第１の感知ユニットを備える薄膜圧力センサであって、前記第１の感知ユニットはフラットダイヤフラムの円形変形領域の円心Ｏの周りに配置されたｍ本のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線を備え、
且つその一側のｍ／２本のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線を直列接続して第２の誘導抵抗Ｒ２を形成し、
他側のｍ／２本のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線を直列接続して第４の誘導抵抗Ｒ４を形成し、
ｍは４の倍数であることを特徴とする薄膜圧力センサ。
【請求項2】
前記らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線は複数本の直線抵抗線を順次に直列接続するように形成され、隣接する２本の直線抵抗線のうちの円心Ｏ側から離れる直線抵抗線がＸ軸の正方向に対する角度θは、θ＝ａｒｃｔａｎ（Ｙｙ／Ｙｘ）を満たし、
上記式では、ａｒｃｔａｎはアークタンジェント関数であり、Ｙｘ、Ｙｙはそれぞれ円心Ｏ側から離れる直線抵抗線と円心Ｏ側に近い直線抵抗線の両方の交差位置の径方向の歪みＹｊと接線方向の歪みＹｑの両方の合成ベクトルのｘ軸成分、ｙ軸成分である、ことを特徴とする請求項１に記載の薄膜圧力センサ。
【請求項3】
前記フラットダイヤフラムに薄膜状の第２の感知ユニットが更に設けられ、前記第２の感知ユニットは円心Ｏの周りに第１の感知ユニットの外側に対称的に配布される第１の誘導抵抗Ｒ１と第３の誘導抵抗Ｒ３を備え、第１の誘導抵抗Ｒ１と第３の誘導抵抗Ｒ３はいずれも延長線が円心Ｏを通るｎ本の放射状線を含み、ｎ本の放射状線は直列に接続され、且つ第１の誘導抵抗Ｒ１、第２の誘導抵抗Ｒ２、第３の誘導抵抗Ｒ３、第４の誘導抵抗Ｒ４は順次にエンドツーエンドで接続されてホイートストンブリッジを形成し、且つ任意の隣接する２つの抵抗の間に端子台が引き出される、ことを特徴とする請求項２に記載の薄膜圧力センサ。
【請求項4】
請求項２に記載の薄膜圧力センサのレイアウト方法であって、 第１の感知ユニットをレイアウトする以下のステップを含み、
Ａ１）円心Ｏを円心とする補助円Ｒ３上でｍ個の点Ｍ１～Ｍｍを均等にマークし、ｍ個の点Ｍ１～Ｍｍのうちの任意の点Ｍｉに対して、点Ｍｉに対応するリストＬｉｓｔｉを空にするように初期化し、点Ｍｉから開始する端点Ｑｉを決定し、端点Ｑｉの位置をリストＬｉｓｔｉに加え、端点Ｑｉでの径方向の歪みＹｊと接線方向の歪みＹｑの両方の合成ベクトルの角度θを計算し、更新回数Ｕが１であり、
Ａ２）Ｕ回目の更新を実行し、各端点Ｑｉを角度θとステップサイズδで外へ延伸して新しい位置を取得し、それをリストＬｉｓｔｉに加え、端点Ｑｉでの径方向の歪みＹｊと接線方向の歪みＹｑの両方の合成ベクトルの角度θを計算し、リストＬｉｓｔｉにおける端点Ｑｉの軌跡からなるらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｉの長さ及びｍ本のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓ１～Ｓｍの全長を計算し、更新回数Ｕが２であると、リストＬｉｓｔｉにおける端点Ｑｉの最初の２つの位置に基づき第２の誘導抵抗Ｒ２、第４の誘導抵抗Ｒ４の各対のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線の間に一本の近位端遷移アークをレイアウトし、一本の近位端遷移アークの長さを計算し、さらにｍ／２本の近位端遷移アークの全長を決定し、ｍ本のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線の全長とｍ／２本の近位端遷移アークの全長の和は２×Ｌ２／ｍ以上であるかどうかを判断し、ここで、Ｌ２は第２の誘導抵抗Ｒ２または第４の誘導抵抗Ｒ４の設計全長であり、そうであると、ｍ本のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗Ｓ１～Ｓｍの最初のレイアウトが完了すると判定し、ステップＡ３）にジャンプして実行し、そうでないと、更新回数Ｕに１を足し、ステップＡ２）にジャンプして実行し、最初のレイアウトを実行し続け、
Ａ３）各端点Ｑｉの新しい位置に基づき第２の誘導抵抗Ｒ２、第４の誘導抵抗Ｒ４の各対のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線の間に一本の遠位端遷移アークをレイアウトし、一本の遠位端遷移アークの長さＬｙを計算し、さらに、（ｍ／２－２）本の遠位端遷移アークの全長を決定し、
Ａ４）ｍ本のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗Ｓ１～Ｓｍの全長、ｍ／２本の近位端遷移アークの全長、（ｍ／２－２）本の遠位端遷移アークの全長を加算して２で割り、第２の誘導抵抗Ｒ２または第４の誘導抵抗Ｒ４の推定全長Ｌ２’を取得し、
Ａ５）設計全長Ｌ２と推定全長Ｌ２’を比較し、設計全長Ｌ２は推定全長Ｌ２’よりも大きいと、本回の比較結果Ｂｉを「＞」とし、設計全長Ｌ２は推定全長Ｌ２’に等しいと、本回の比較結果Ｂｉを「＝」とし、設計全長Ｌ２は推定全長Ｌ２’より小さいと、本回の比較結果Ｂｉを「＜」とし、前回の比較結果Ｂｉ－１を読み取り、前回の比較結果Ｂｉ－１がないと、「Ｎｏｎｅ」とし、
Ａ６）本回の比較結果Ｂｉは「＞」であり且つ前回の比較結果Ｂｉ－１は「＞」または「Ｎｏｎｅ」であると、各端点Ｑｉを対応するリストＬｉｓｔｉで１ステップ戻し、更新回数Ｕから１を引いて、ジャンプしてステップＡ３）を実行し、そうでないと、ジャンプして次のステップを実行し、
Ａ７）本回の比較結果Ｂｉは「＜」であり且つ前回の比較結果Ｂｉ－１は「＜」または「Ｎｏｎｅ」であると、更新回数Ｕに１を足し、ジャンプしてステップＡ２）を実行し、そうでないと、各の端点Ｑｉの検索が完了すると判定し、ｍ本のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓ１～Ｓｍのレイアウトが完了する、ことを特徴とする薄膜圧力センサのレイアウト方法。
【請求項5】
前記の端点Ｑｉでの径方向の歪みＹｊと接線方向の歪みＹｑの両方の合成ベクトルの角度θを計算するステップは、端点Ｑｉでの径方向の歪みＹｊと接線方向の歪みＹｑを計算し、径方向の歪みＹｊと接線方向の歪みＹｑをそれぞれｘ，ｙ軸の両方向の成分に分解してから、合成して合成ベクトルのｘ軸成分Ｙｘ、ｙ軸成分Ｙｙ及び角度θを取得するステップを含み、ここで、端点Ｑｉでの径方向の歪みＹｊと接線方向の歪みＹｑを計算する関数式はＹｊ＝ｋ（ｒ１ ２－３Ｒｑ２）
Ｙｑ＝ｋ（ｒ１ ２－Ｒｑ２）であり、
上記式では、ｋは材料とプロセス係数であり、ｒ１はフラットダイヤフラム上の変形領域の半径であり、Ｒｑは円心Ｏに対する端点Ｑｉの距離であり、径方向の歪みＹｊ、接線方向の歪みＹｑをｘ，ｙ軸の両方向の成分にそれぞれ分解する関数式は、
Ｙｊ，ｘ＝ｋ（ｒ１ ２－３Ｒｑ２）×ｃｏｓ（β）
Ｙｊ，ｙ＝ｋ（ｒ１ ２－３Ｒｑ２）×ｓｉｎ（β）
Ｙｑ，ｘ＝ｋ（ｒ１ ２－Ｒｑ２）×ｓｉｎ（β）
Ｙｑ，ｙ＝ｋ（ｒ１ ２－Ｒｑ２）×ｃｏｓ（β）であり、
上記式では、βは端点Ｑｉの極角であり、Ｙｊ，ｘ，Ｙｊ，ｙはそれぞれ径方向の歪みＹｊのｘ，ｙ軸の２方向の成分であり、Ｙｑ，ｘ，Ｙｑ，ｙはそれぞれ接線方向の歪みＹｑのｘ，ｙ軸の２方向の成分であり、
合成して得られた合成ベクトルのｘ軸成分Ｙｘ、ｙ軸成分Ｙｙ及び角度θの関数式は、
Ｙｘ＝Ｙｊ，ｘ＋Ｙｑ，ｘ＝ｋ（ｒ１ ２－３Ｒｑ２）×ｃｏｓ（β）＋ｋ（ｒ１ ２－Ｒｑ２）×ｓｉｎ（β）
Ｙｙ＝Ｙｊ，ｙ＋Ｙｑ，ｙ＝Ｙｊ，ｙ＝ｋ（ｒ１ ２－３Ｒｑ２）×ｓｉｎ（β）＋ｋ（ｒ１ ２－Ｒｑ２）×ｃｏｓ（β）
θ＝ａｒｃｔａｎ（Ｙｙ／Ｙｘ）であり、
上記式では、ａｒｃｔａｎはアークタンジェント関数であり、
且つステップＡ２）では、各端点Ｑｉを角度θ、ステップサイズδで外へ延伸して新しい位置を取得するステップは、まず、合成ベクトルの角度θとステップサイズδに基づき端点Ｑｉのｘ軸座標Ｑｘ、ｙ軸座標Ｑｙを更新し、次に、更新後のｘ軸座標Ｑｘ、ｙ軸座標Ｑｙに基づき端点Ｑｉの新しい位置の極座標を計算するステップを含み、端点Ｑｉのｘ軸座標Ｑｘ、ｙ軸座標Ｑｙを更新する関数式は、
Ｑｘ＝Ｑｘ＋δｃｏｓ（θ）
Ｑｙ＝Ｑｙ＋δｓｉｎ（θ）であり、
上記式では、δはステップサイズであり、θは径方向の歪みＹｊと接線方向の歪みＹｑとの両方の合成ベクトルの角度であり、
端点Ｑｉの新しい位置の極座標を計算する関数式は、
β＝ａｒｃｔａｎ（Ｑｙ／Ｑｘ）
上記式では、βは端点Ｑｉの新しい位置の極角であり、Ｒｑは端点Ｑｉの新しい位置の極径であり、ａｒｃｔａｎはアークタンジェント関数である、ことを特徴とする請求項４に記載の薄膜圧力センサのレイアウト方法。
【請求項6】
ステップＡ２）ではリストＬｉｓｔｉにおける端点Ｑｉの前の２つの位置に基づき第２の誘導抵抗Ｒ２、第４の誘導抵抗Ｒ４の各対のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線の間に一本の近位端遷移アークをレイアウトするステップは、以下のステップを含み、 Ｂ１）この対のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線に対して、渦巻き方向側に位置するらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線ＳｉのリストＬｉｓｔｉにおける第１の要素Ｌｉｓｔｉ［０］かららせん状に回転するマルチセグメント抵抗線ＳｉのＬｉｓｔｉ［０］とＬｉｓｔｉ［１］との間の線分に垂直である法線を描画し、該法線と他のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｊは点Ｆｊに交差し、
Ｂ２）リストＬｉｓｔｉにおける第１の要素Ｌｉｓｔｉ［０］、点Ｆｊの間の線分を直径として半径がｒ４の半円を構成し、該半円を該らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｉ、らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｊの間の近位端遷移アークとし、
Ｂ３）らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｊに対して、点Ｆｊ、らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線ＳｊのリストＬｉｓｔｊにおける第１の要素Ｌｉｓｔｊ［０］に対応する位置の間の線分をレイアウトから削除し、
Ｂ４）リストＬｉｓｔｊから点Ｆｊに最も近い要素Ｌｉｓｔｊ［ｚ１］を検索し、インデックス番号ｚ１を抽出し、らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｊから長さｚ１×δを引いて、Ｌｊ＝（ｒ４×π）に基づき計算してらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｉ、らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｊの間の近位端遷移アークの長さＬｊを取得し、ｒ４は近位端遷移アークの半径であり、δはステップサイズである、ことを特徴とする請求項４に記載の薄膜圧力センサのレイアウト方法。
【請求項7】
ステップＡ３）では、各端点Ｑｉの新しい位置に基づき第２の誘導抵抗Ｒ２、第４の誘導抵抗Ｒ４の各対のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線の間に一本の遠位端遷移アークをレイアウトするステップは、以下のステップを含み、Ｃ１）この対のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線に対して、渦巻き方向側から背離するらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線ＳｉのリストＬｉｓｔｉにおける最後の要素Ｌｉｓｔｉ［Ｕ－１］に対応する位置を開始点としてらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線ＳｉのＬｉｓｔｉ［Ｕ－２］とＬｉｓｔｉ［Ｕ－１］との間の線分に垂直である法線を描画し、該法線と他のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｊは点Ｆｙに交差し、
Ｃ２）最後の要素Ｌｉｓｔｉ［Ｕ－１］、点Ｆｙの間の線分を直径として半径がｒ５の半円を構成し、該半円を該らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｉとらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｊとの間の遠位端遷移アークとし、
Ｃ３）らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｊに対して、点Ｆｙ、らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線ＳｊのリストＬｉｓｔｊにおける最後の要素Ｌｉｓｔｊ［Ｕ－１］の間の線分をレイアウトから削除し、
Ｃ４）リストＬｉｓｔｊから点Ｆｙに最も近い要素を検索して要素Ｌｉｓｔｊ［ｚ２］を取得し、要素Ｌｉｓｔｊ［ｚ２］に対応するインデックス番号ｚ２を抽出し、らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｊから長さ（Ｕ－１－ｚ２）×δを引いて、Ｌｙ＝（ｒ５×π）に基づき計算してらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｉとらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｊとの間の遠位端遷移アークの長さＬｙを取得し、ｒ５は遠位端遷移アークの半径であり、Ｕは更新回数であり、δはステップサイズである、ことを特徴とする請求項４に記載の薄膜圧力センサのレイアウト方法。
【請求項8】
第１の誘導抵抗Ｒ１と第３の誘導抵抗Ｒ３をレイアウトする以下のステップを更に含み、Ｄ１）放射状線の間の角度αを初期化し、リストＬｉｓｔを空に初期化し、
Ｄ２）角度αに基づき放射状線の数Ｎ、放射状線の近位端から円心Ｏまでの距離ｒ２及び歪み量Ｙを決定し、角度α、放射状線の数Ｎ、放射状線の近位端から円心Ｏまでの距離ｒ２及び歪み量Ｙをスーパー要素に構成してリストＬｉｓｔに加え、角度αに対応する歪み量Ｙを元の歪み量Ｙ０とし、
Ｄ３）現在の角度αに予め設定された増分値Δαを足して増分角度α１を取得し、リストＬｉｓｔに増分角度α１の値に対応するスーパー要素が存在するかどうかを判断し、存在すると、該スーパー要素における歪み量を増分角度α１に対応する第１の歪み量Ｙ１に直接割り当て、存在しないと、増分角度α１に基づき放射状線の数Ｎ、放射状線の近位端から円心Ｏまでの距離ｒ２及び歪み量Ｙを決定し、角度α、放射状線の数Ｎ、放射状線の近位端から円心Ｏまでの距離ｒ２及び歪み量Ｙをスーパー要素に構成してリストＬｉｓｔに加え、増分角度α１に対応する歪み量Ｙを第１の歪み量Ｙ１とし、現在の角度αから予め設定された増分値Δαを引いて減分角度α２を取得し、リストＬｉｓｔに減分角度α２の値に対応するスーパー要素が存在するかどうかを判断し、存在すると、該スーパー要素における歪み量を減分角度α２に対応する第２の歪み量Ｙ２に直接割り当て、存在しないと、減分角度α２に基づき放射状線の数Ｎ、放射状線の近位端から円心Ｏまでの距離ｒ２及び歪み量Ｙを決定し、角度α、放射状線の数Ｎ、放射状線の近位端から円心Ｏまでの距離ｒ２及び歪み量Ｙをスーパー要素に構成してリストＬｉｓｔに加え、減分角度α２に対応する歪み量Ｙを第２の歪み量Ｙ２とし、
Ｄ４）元の歪み量Ｙ０、第１の歪み量Ｙ１、第２の歪み量Ｙ２の大きさを比較し、第１の歪み量Ｙ１は同時に元の歪み量Ｙ０及び第２の歪み量Ｙ２以上である場合、現在の角度αの値を増分角度α１に更新し、ジャンプしてステップＤ３）を実行し、第２の歪み量Ｙ２は同時に元の歪み量Ｙ０及び第１の歪み量Ｙ１以上である場合、現在の角度αの値を減分角度α２に更新し、ジャンプしてステップＤ３）を実行し、元の歪み量Ｙ０は同時に第１の歪み量Ｙ１及び第２の歪み量Ｙ２以上である場合、角度αの値の検索を停止し、現在の角度αに対応するスーパー要素を結果として出力し、退出する、ことを特徴とする請求項４に記載の薄膜圧力センサのレイアウト方法。
【請求項9】
前記の放射状線の数Ｎ、放射状線の近位端から円心Ｏまでの距離ｒ２及び歪み量Ｙを決定するステップは、以下のステップを含み、Ｅ１）ｒ２＝ｄ１／（２×ｓｉｎ（αｉ／２））に基づき放射状線の円心Ｏ側に近い端点から円心Ｏまでの距離ｒ２を計算し、ｄ１は放射状線の間の最短距離であり、αｉは放射状線の数Ｎ、放射状線の近位端から円心Ｏまでの距離ｒ２及び歪み量Ｙを決定する目標角であり、
Ｅ２）下記式によって放射状線の円心Ｏ側に近い端点から円心Ｏまでの距離ｒ２を修正し、
Ｅ３）偶数である適切な放射状線の数Ｎを検索し、第１の誘導抵抗Ｒ１と第３の誘導抵抗Ｒ３の長さが両方とも設計全長Ｌ１に近くなるようにし、
Ｅ４）放射状線の数Ｎに基づき放射状線の近位端から円心Ｏまでの距離ｒ２を更新するとともに、放射状線の円心Ｏ側に近い端点から円心Ｏまでの距離ｒ２を更新する関数式は
ｒ２＝（Ｎ×ｒ１＋（ｒ１×ｓｉｎ（αｉ／２）×π×Ｎ／２）－Ｌ１）／（Ｎ－ｓｉｎ（αｉ／２）×π×（Ｎ／２－１））であり、
上記式では、Ｎは放射状線の数であり、ｒ１はフラットダイヤフラム上の変形領域の半径であり、ｒ２は修正後の放射状線の円心Ｏ側に近い端点から円心Ｏまでの距離であり、αｉは目標角であり、Ｌ１は第１の誘導抵抗Ｒ１または第３の誘導抵抗Ｒ３の全長であり、
Ｅ５）距離ｒ２に基づき放射状線の初期の歪み量Ｙを計算し、現在の角度α、距離ｒ２、放射状線の数Ｎ、歪み量Ｙをスーパー要素に構成してリストＬｉｓｔに加え、且つ歪み量Ｙの計算関数式は、
上記式では、Ｙは計算して得られた歪み量であり、Ｎは放射状線の数であり、ｐは圧力強度であり、ｕはフラットダイヤフラムの弾性材料のポアソン比であり、Ｅは弾性率であり、ｈはフラットダイヤフラムの厚さであり、ｒ１はフラットダイヤフラム上の変形領域の半径であり、ｒ２は放射状線の円心Ｏ側に近い端点から円心Ｏまでの距離であり、ｒはフラットダイヤフラム上の変形領域の内部にはｒ１、ｒ２の間に位置するある目標位置がフラットダイヤフラム円心Ｏに対する半径である、ことを特徴とする請求項８に記載の薄膜圧力センサのレイアウト方法。
【請求項10】
ステップＥ３）は、以下のステップを含み、Ｅ３．１）ｒｗ＝ｒ１×ｓｉｎ（αｉ／２）、ｒｎ＝ｒ２×ｓｉｎ（αｉ／２）に基づき内半円Ｃｎの半径ｒｎ、外半円Ｃｗの半径ｒｗを計算し、ｒ１はフラットダイヤフラム上の変形領域の半径であり、ｒ２は放射状線の円心Ｏ側に近い端点から円心Ｏまでの距離であり、αｉは目標角であり、放射状線は内半円Ｃｎと外半円Ｃｗの間に位置し、
Ｅ３．２）指定された区間から偶数である放射状線の数Ｎの値をランダムに選択し、
Ｅ３．３）下記式によって推定長さＬ１’を計算し、
Ｌ１’＝Ｎ×（ｒ１－ｒ２）＋（ｒｗ×π×Ｎ／２）＋（ｒｎ×π×（Ｎ／２－１））
上記式では、Ｎは放射状線の数であり、ｒ１はフラットダイヤフラム上の変形領域の半径であり、ｒ２は修正後の放射状線の円心Ｏ側に近い端点から円心Ｏまでの距離であり、ｒｗは外半円Ｃｗの半径であり、ｒｎは内半円Ｃｎの半径であり、
Ｅ３．４）推定長さＬ１’と設計全長Ｌ１の両方の間の差（Ｌ１’－Ｌ１）を計算し、設計全長Ｌ１とは、第１の誘導抵抗Ｒ１または第３の誘導抵抗Ｒ３の設計全長を指し、差（Ｌ１’－Ｌ１）は０以上で且つ予め設定された閾値Δ２よりも小さいと、放射状線の数Ｎの検索が終了すると判断し、ジャンプしてステップＥ４）を実行し、そうでないと、ジャンプして次のステップを実行し、
Ｅ３．５）差（Ｌ１’－Ｌ１）が０より小さいであるかどうかを判断し、そうであると、放射状線の数量Ｎの値をＮ＝Ｎ＋２に更新し、ジャンプしてステップＥ３．３）を実行し、そうでないと、差（Ｌ１’－Ｌ１）は予め設定された閾値Δ２以上であると、放射状線の数量Ｎの値をＮ＝Ｎ－２に更新し、ジャンプしてステップＥ３．３）を実行する、ことを特徴とする請求項９に記載の薄膜圧力センサのレイアウト方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は薄膜抵抗歪み圧力センサ（薄膜圧力センサと略称）に関し、具体的に薄膜圧力センサ及びそのレイアウト方法に関する。
【背景技術】
【0002】
センサは、新技術革命と情報社会の重要な技術基礎であり、通信技術及びコンピュータ技術とともに情報産業の３つの柱を形成し、インテリジェントな製造と産業自動化のレベルを向上させるための重要なコア技術の１つである。圧力センサは測定される圧力をそれに対応する、正確に処理しやすい電力（例えば電流、電圧等）出力に変換する測定装置であり、幅広く使用されていた。圧力センサの動作プロセスは、一般的に、弾性センシング素子により圧力または圧力強度を歪み量または変位量等に変換し、次に、様々な形態の変換素子と合わせて、非電力を電力に変換し、最後に電気信号を理想的な信号に変調して出力する。弾性素子と変換素子の品質の良否はセンサの性能及び精度に影響を直接及ぼす。抵抗圧力センサは非電気的な物理量の圧力を抵抗変化に変換するものであり、現在、最も広く使用されているセンサの１つである。構造が簡単で、使用しやすく、動的及び静的測定に適するユニークな利点を有する。抵抗歪み圧力センサは、ワイヤー抵抗歪み圧力センサ、フォイル抵抗歪み圧力センサ及び薄膜抵抗歪み圧力センサの３つの段階を経る。ワイヤー抵抗歪み圧力センサとフォイル抵抗歪み圧力センサにおいて、変換素子とセンシング素子が緊密に結合しなく、機械的特性が低く、ヒステリシスやクリープ等の現象が発生しやすく、且つ安定性が悪く、徐々に薄膜抵抗歪み圧力センサによって置き換えられる。
【0003】
薄膜抵抗歪み圧力センサ（薄膜圧力センサと略称）は、センシング素子として性能に優れた金属弾性基板を使用して、基板に一層の金属薄膜が直接スパッタリングされ、次に、フォトリソグラフィなどの技術によって抵抗に製造され、該抵抗は変換素子として使用される。変換素子として薄膜抵抗を備えたセンサでは、その変換原理は金属線の抵抗歪み効果に基づくものである。所謂歪み効果とは、金属導体（抵抗線、薄膜抵抗ストリップなど）は圧力の作用で変形（伸長または圧縮）し、抵抗値が変形に伴って変化する物理現象を指す。現在、薄膜圧力センサはフラットダイヤフラムとフラットダイヤフラム上に配置された薄膜状の誘導抵抗を備えるが、誘導抵抗は、一般に簡単な直線で配線するため、感度が低いという問題がある。
【発明の概要】
【0004】
本発明が解決しようとする技術的問題は、従来の技術における上記の問題に対して、薄膜圧力センサ及びそのレイアウト方法を提供することであり、本発明はフラットダイヤフラムの径方向の歪みと接線方向の歪みを十分に利用し、薄膜圧力センサの検出感度を向上させ、らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線の両側に発生した歪みの差が小さく、抵抗線がねじれにくいため、らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線とフラットダイヤフラムの長期的かつ安定した組み合わせを保持するのに役に立ち、耐用年数がより長く、構造がより堅固で信頼性が高い。
上記の技術的問題を解決するために、本発明に用いられる技術的解決手段は以下の通りである。
上記の技術的問題を解決するために、本発明に用いられる技術的解決手段は以下の通りである。
【0005】
薄膜圧力センサであって、フラットダイヤフラムとフラットダイヤフラムに設けられた薄膜状の第１の感知ユニットとを備え、前記第１の感知ユニットはフラットダイヤフラムの円形変形領域の円心Ｏの周りに配置されたｍ本のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線を備え、且つその一側のｍ／２本のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線を直列接続して第２の誘導抵抗Ｒ２を形成し、他側のｍ／２本のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線を直列接続して第４の誘導抵抗Ｒ４を形成し、ｍは４の倍数である。
【0006】
選択可能に、前記らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線は複数本の直線抵抗線を順次に直列接続するように形成され、隣接する２本の直線抵抗線のうちの円心Ｏ側から離れる直線抵抗線はＸ軸の正方向に対する角度θが、
θ＝ａｒｃｔａｎ（Ｙｙ／Ｙｘ）を満たし、
θ＝ａｒｃｔａｎ（Ｙｙ／Ｙｘ）を満たし、
【0007】
上記式では、ａｒｃｔａｎはアークタンジェント関数であり、Ｙｘ、Ｙｙはそれぞれ円心Ｏ側から離れる直線抵抗線と円心Ｏ側に近い直線抵抗線の両方の交差位置の径方向の歪みＹｊと接線方向の歪みＹｑの両方の合成ベクトルのｘ軸成分、ｙ軸成分である。
【0008】
選択可能に、前記フラットダイヤフラムに薄膜状の第２の感知ユニットが更に設けられ、前記第２の感知ユニットは円心Ｏの周りに第１の感知ユニットの外側に対称的に配布される第１の誘導抵抗Ｒ１と第３の誘導抵抗Ｒ３を備え、第１の誘導抵抗Ｒ１と第３の誘導抵抗Ｒ３はいずれも延長線が円心Ｏを通るｎ本の放射状線を含み、ｎ本の放射状線の間に直列に接続され、且つ第１の誘導抵抗Ｒ１、第２の誘導抵抗Ｒ２、第３の誘導抵抗Ｒ３、第４の誘導抵抗Ｒ４は順次にエンドツーエンドで接続されてホイートストンブリッジを形成し、且つ任意の隣接する２つの抵抗の間に端子台が引き出される。
なお、本発明は前記の薄膜圧力センサのレイアウト方法をさらに提供し、第１の感知ユニットをレイアウトする以下のステップを含む。
なお、本発明は前記の薄膜圧力センサのレイアウト方法をさらに提供し、第１の感知ユニットをレイアウトする以下のステップを含む。
【0009】
Ａ１）円心Ｏを円心とする補助円Ｒ３上でｍ個の点Ｍ１～Ｍｍを均等にマークし、ｍ個の点Ｍ１～Ｍｍのうちの任意の点Ｍｉに対して、点Ｍｉに対応するリストＬｉｓｔｉを空にするように初期化し、点Ｍｉから開始する端点Ｑｉを決定し、端点Ｑｉの位置をリストＬｉｓｔｉに加え、端点Ｑｉでの径方向の歪みＹｊと接線方向の歪みＹｑの両方の合成ベクトルの角度θを計算し、更新回数Ｕが１である。
【0010】
Ａ２）Ｕ回目の更新を実行し、各端点Ｑｉを角度θとステップサイズδで外へ延伸して新しい位置を取得し、それをリストＬｉｓｔｉに加え、端点Ｑｉでの径方向の歪みＹｊと接線方向の歪みＹｑの両方の合成ベクトルの角度θを計算し、リストＬｉｓｔｉにおける端点Ｑｉの軌跡からなるらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｉの長さ及びｍ本のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓ１～Ｓｍの全長を計算し、更新回数Ｕが２であると、リストＬｉｓｔｉにおける端点Ｑｉの最初の２つの位置に基づき第２の誘導抵抗Ｒ２、第４の誘導抵抗Ｒ４の各対のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線の間に一本の近位端遷移アークをレイアウトし、一本の近位端遷移アークの長さを計算し、さらにｍ／２本の近位端遷移アークの全長を決定し、ｍ本のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線の全長とｍ／２本の近位端遷移アークの全長の和は２×Ｌ２／ｍ（Ｌ２は第２の誘導抵抗Ｒ２または第４の誘導抵抗Ｒ４の設計全長である）以上であるかどうかを判断し、そうであると、ｍ本のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗Ｓ１～Ｓｍの最初のレイアウトが完了すると判定し、ステップＡ３）にジャンプして実行し、そうでないと、更新回数Ｕに１を足し、ステップＡ２）にジャンプして実行し、最初のレイアウトを実行し続ける。
【0011】
Ａ３）各端点Ｑｉの新しい位置に基づき第２の誘導抵抗Ｒ２、第４の誘導抵抗Ｒ４の各対のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線の間に一本の遠位端遷移アークをレイアウトし、一本の遠位端遷移アークの長さＬｙを計算し、さらに、（ｍ／２－２）本の遠位端遷移アークの全長を決定する。
【0012】
Ａ４）ｍ本のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗Ｓ１～Ｓｍの全長、ｍ／２本の近位端遷移アークの全長、（ｍ／２－２）本の遠位端遷移アークの全長を加算して２で割り、第２の誘導抵抗Ｒ２または第４の誘導抵抗Ｒ４の推定全長Ｌ２’を取得する。
【0013】
Ａ５）設計全長Ｌ２と推定全長Ｌ２’を比較し、設計全長Ｌ２は推定全長Ｌ２’よりも大きいと、本回の比較結果Ｂｉを「＞」とし、設計全長Ｌ２は推定全長Ｌ２’に等しいと、本回の比較結果Ｂｉを「＝」とし、設計全長Ｌ２は推定全長Ｌ２’より小さいと、本回の比較結果Ｂｉを「＜」とし、前回の比較結果Ｂｉ－１を読み取り、前回の比較結果Ｂｉ－１がないと、「Ｎｏｎｅ」とする。
【0014】
Ａ６）本回の比較結果Ｂｉは「＞」であり且つ前回の比較結果Ｂｉ－１は「＞」または「Ｎｏｎｅ」であると、各端点Ｑｉを対応するリストＬｉｓｔｉで１ステップ戻し、更新回数Ｕを１で引き、ジャンプしてステップＡ３）を実行し、そうでないと、ジャンプして次のステップを実行する。
【0015】
Ａ７）本回の比較結果Ｂｉは「＜」であり且つ前回の比較結果Ｂｉ－１は「＜」または「Ｎｏｎｅ」であると、更新回数Ｕに１を足し、ジャンプしてステップＡ２）を実行し、そうでないと、各の端点Ｑｉの検索が完了すると判定し、ｍ本のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓ１～Ｓｍのレイアウトが完了する。
【0016】
選択可能に、前記の端点Ｑｉでの径方向の歪みＹｊと接線方向の歪みＹｑの両方の合成ベクトルの角度θを計算するステップは、端点Ｑｉでの径方向の歪みＹｊと接線方向の歪みＹｑを計算し、径方向の歪みＹｊと接線方向の歪みＹｑをそれぞれｘ，ｙ軸の両方向の成分に分解してから、合成して合成ベクトルのｘ軸成分Ｙｘ、ｙ軸成分Ｙｙ及び角度θを取得するステップを含み、ここで、端点Ｑｉでの径方向の歪みＹｊと接線方向の歪みＹｑを計算する関数式は、
Ｙｊ＝ｋ（ｒ１ ２－３Ｒｑ２）
Ｙｑ＝ｋ（ｒ１ ２－Ｒｑ２）であり、
Ｙｊ＝ｋ（ｒ１ ２－３Ｒｑ２）
Ｙｑ＝ｋ（ｒ１ ２－Ｒｑ２）であり、
【0017】
上記式では、ｋは材料とプロセス係数であり、ｒ１はフラットダイヤフラム上の変形領域の半径であり、Ｒｑは円心Ｏに対する端点Ｑｉの距離であり、径方向の歪みＹｊ、接線方向の歪みＹｑをｘ，ｙ軸の両方向の成分にそれぞれ分解する関数式は、
Ｙｊ，ｘ ＝ｋ（ｒ１ ２－３Ｒｑ２）×ｃｏｓ（β）
Ｙｊ，ｙ＝ｋ（ｒ１ ２－３Ｒｑ２）×ｓｉｎ（β）
Ｙｑ，ｘ ＝ｋ（ｒ１ ２－Ｒｑ２）×ｓｉｎ （β）
Ｙｑ，ｙ＝ｋ（ｒ１ ２－Ｒｑ２）×ｃｏｓ（β）であり、
Ｙｊ，ｘ ＝ｋ（ｒ１ ２－３Ｒｑ２）×ｃｏｓ（β）
Ｙｊ，ｙ＝ｋ（ｒ１ ２－３Ｒｑ２）×ｓｉｎ（β）
Ｙｑ，ｘ ＝ｋ（ｒ１ ２－Ｒｑ２）×ｓｉｎ （β）
Ｙｑ，ｙ＝ｋ（ｒ１ ２－Ｒｑ２）×ｃｏｓ（β）であり、
【0018】
上記式では、βは端点Ｑｉの極角であり、Ｙｊ，ｘ，Ｙｊ，ｙはそれぞれ径方向の歪みＹｊのｘ，ｙ軸の２方向の成分であり、Ｙｑ，ｘ，Ｙｑ，ｙはそれぞれ接線方向の歪みＹｑのｘ，ｙ軸の２方向の成分であり、
合成して得られた合成ベクトルのｘ軸成分Ｙｘ、ｙ軸成分Ｙｙ及び角度θの関数式は、
Ｙｘ＝ Ｙｊ，ｘ ＋ Ｙｑ，ｘ＝ ｋ（ｒ１ ２－３Ｒｑ２）×ｃｏｓ（β） ＋ ｋ（ｒ１ ２－Ｒｑ２）×ｓｉｎ （β）
Ｙｙ＝ Ｙｊ，ｙ ＋ Ｙｑ，ｙ＝ Ｙｊ，ｙ＝ｋ（ｒ１ ２－３Ｒｑ２）×ｓｉｎ（β） ＋ ｋ（ｒ１ ２－Ｒｑ２）×ｃｏｓ（β）
θ＝ａｒｃｔａｎ（Ｙｙ／Ｙｘ）であり、
上記式では、ａｒｃｔａｎはアークタンジェント関数であり、
合成して得られた合成ベクトルのｘ軸成分Ｙｘ、ｙ軸成分Ｙｙ及び角度θの関数式は、
Ｙｘ＝ Ｙｊ，ｘ ＋ Ｙｑ，ｘ＝ ｋ（ｒ１ ２－３Ｒｑ２）×ｃｏｓ（β） ＋ ｋ（ｒ１ ２－Ｒｑ２）×ｓｉｎ （β）
Ｙｙ＝ Ｙｊ，ｙ ＋ Ｙｑ，ｙ＝ Ｙｊ，ｙ＝ｋ（ｒ１ ２－３Ｒｑ２）×ｓｉｎ（β） ＋ ｋ（ｒ１ ２－Ｒｑ２）×ｃｏｓ（β）
θ＝ａｒｃｔａｎ（Ｙｙ／Ｙｘ）であり、
上記式では、ａｒｃｔａｎはアークタンジェント関数であり、
【0019】
且つステップＡ２）では、各端点Ｑｉを角度θ、ステップサイズδで外へ延伸して新しい位置を取得するステップは、まず、合成ベクトルの角度θとステップサイズδに基づき端点Ｑｉのｘ軸座標Ｑｘ、ｙ軸座標Ｑｙを更新し、次に、更新後のｘ軸座標Ｑｘ、ｙ軸座標Ｑｙに基づき端点Ｑｉの新しい位置の極座標を計算するステップを含み、端点Ｑｉのｘ軸座標Ｑｘ、ｙ軸座標Ｑｙを更新する関数式は、
Ｑｘ＝Ｑｘ＋δｃｏｓ（θ）
Ｑｙ＝Ｑｙ＋δｓｉｎ（θ）であり、
上記式では、δはステップサイズであり、θは径方向の歪みＹｊと接線方向の歪みＹｑとの両方の合成ベクトルの角度であり、
端点Ｑｉの新しい位置の極座標を計算する関数式は、
β＝ａｒｃｔａｎ（Ｑｙ／Ｑｘ）
であり、
上記式では、βは端点Ｑｉの新しい位置の極角であり、Ｒｑは端点Ｑｉの新しい位置の極径であり、ａｒｃｔａｎはアークタンジェント関数である。
Ｑｘ＝Ｑｘ＋δｃｏｓ（θ）
Ｑｙ＝Ｑｙ＋δｓｉｎ（θ）であり、
上記式では、δはステップサイズであり、θは径方向の歪みＹｊと接線方向の歪みＹｑとの両方の合成ベクトルの角度であり、
端点Ｑｉの新しい位置の極座標を計算する関数式は、
β＝ａｒｃｔａｎ（Ｑｙ／Ｑｘ）
上記式では、βは端点Ｑｉの新しい位置の極角であり、Ｒｑは端点Ｑｉの新しい位置の極径であり、ａｒｃｔａｎはアークタンジェント関数である。
【0020】
選択可能に、ステップＡ２）ではリストＬｉｓｔｉにおける端点Ｑｉの前の２つの位置に基づき第２の誘導抵抗Ｒ２、第４の誘導抵抗Ｒ４の各対のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線の間に一本の近位端遷移アークをレイアウトするステップは、以下のステップを含む。
【0021】
Ｂ１）この対のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線に対して、渦巻き方向側に位置するらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線ＳｉのリストＬｉｓｔｉにおける第１の要素Ｌｉｓｔｉ［０］かららせん状に回転するマルチセグメント抵抗線ＳｉのＬｉｓｔｉ［０］とＬｉｓｔｉ［１］との間の線分に垂直である法線を描画し、該法線と他のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｊは点Ｆｊに交差する。
【0022】
Ｂ２）リストＬｉｓｔｉにおける第１の要素Ｌｉｓｔｉ［０］、点Ｆｊの間の線分を直径として半径がｒ４の半円を構成し、該半円を該らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｉ、らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｊの間の近位端遷移アークとする。
【0023】
Ｂ３）らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｊに対して、点Ｆｊ、らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線ＳｊのリストＬｉｓｔｊにおける第１の要素Ｌｉｓｔｊ［０］に対応する位置の間の線分をレイアウトから削除する。
【0024】
Ｂ４）リストＬｉｓｔｊから点Ｆｊに最も近い要素Ｌｉｓｔｊ［ｚ１］を検索し、インデックス番号ｚ１を抽出し、らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｊから長さｚ１×δを引いて、Ｌｊ＝（ｒ４×π）に基づき計算してらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｉ、らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｊの間の近位端遷移アークの長さＬｊを取得し、ｒ４は近位端遷移アークの半径であり、δはステップサイズである。
【0025】
選択可能に、ステップＡ３）では、各端点Ｑｉの新しい位置に基づき第２の誘導抵抗Ｒ２、第４の誘導抵抗Ｒ４の各対のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線の間に一本の遠位端遷移アークをレイアウトするステップは、以下のステップを含む。
【0026】
Ｃ１）この対のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線に対して、渦巻き方向側から背離するらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線ＳｉのリストＬｉｓｔｉにおける最後の要素Ｌｉｓｔｉ［Ｕ－１］に対応する位置を開始点としてらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線ＳｉのＬｉｓｔｉ［Ｕ－２］とＬｉｓｔｉ［Ｕ－１］との間の線分に垂直である法線を描画し、該法線と他のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｊは点Ｆｙに交差する。
【0027】
Ｃ２）最後の要素Ｌｉｓｔｉ［Ｕ－１］、点Ｆｙの間の線分を直径として半径がｒ５の半円を構成し、該半円を該らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｉとらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｊとの間の遠位端遷移アークとする。
【0028】
Ｃ３）らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｊに対して、点Ｆｙ、らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線ＳｊのリストＬｉｓｔｊにおける最後の要素Ｌｉｓｔｊ［Ｕ－１］の間の線分をレイアウトから削除する。
【0029】
Ｃ４）リストＬｉｓｔｊから点Ｆｙに最も近い要素を検索して要素Ｌｉｓｔｊ［ｚ２］を取得し、要素Ｌｉｓｔｊ［ｚ２］に対応するインデックス番号ｚ２を抽出し、らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｊから長さ（Ｕ－１－ｚ２）×δを引いて、Ｌｙ＝（ｒ５×π）に基づき計算してらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｉとらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｊとの間の遠位端遷移アークの長さＬｙを取得し、ｒ５は遠位端遷移アークの半径であり、Ｕは更新回数であり、δはステップサイズである。
選択可能に、第１の誘導抵抗Ｒ１と第３の誘導抵抗Ｒ３をレイアウトする以下のステップを更に含む。
Ｄ１）放射状線の間の角度αを初期化し、リストＬｉｓｔを空に初期化する。
選択可能に、第１の誘導抵抗Ｒ１と第３の誘導抵抗Ｒ３をレイアウトする以下のステップを更に含む。
Ｄ１）放射状線の間の角度αを初期化し、リストＬｉｓｔを空に初期化する。
【0030】
Ｄ２）角度αに基づき放射状線の数Ｎ、放射状線の近位端から円心Ｏまでの距離ｒ２及び歪み量Ｙを決定し、角度α、放射状線の数Ｎ、放射状線の近位端から円心Ｏまでの距離ｒ２及び歪み量Ｙをスーパー要素に構成してリストＬｉｓｔに加え、角度αに対応する歪み量Ｙを元の歪み量Ｙ０とする。
【0031】
Ｄ３）現在の角度αに予め設定された増分値Δαを足して増分角度α１を取得し、リストＬｉｓｔに増分角度α１の値に対応するスーパー要素が存在するかどうかを判断し、存在すると、該スーパー要素における歪み量を増分角度α１に対応する第１の歪み量Ｙ１に直接割り当て、存在しないと、増分角度α１に基づき放射状線の数Ｎ、放射状線の近位端から円心Ｏまでの距離ｒ２及び歪み量Ｙを決定し、角度α、放射状線の数Ｎ、放射状線の近位端から円心Ｏまでの距離ｒ２及び歪み量Ｙをスーパー要素に構成してリストＬｉｓｔに加え、増分角度α１に対応する歪み量Ｙを第１の歪み量Ｙ１とし、現在の角度αから予め設定された増分値Δαを引いて減分角度α２を取得し、リストＬｉｓｔに減分角度α２の値に対応するスーパー要素が存在するかどうかを判断し、存在すると、該スーパー要素における歪み量を減分角度α２に対応する第２の歪み量Ｙ２に直接割り当て、存在しないと、減分角度α２に基づき放射状線の数Ｎ、放射状線の近位端から円心Ｏまでの距離ｒ２及び歪み量Ｙを決定し、角度α、放射状線の数Ｎ、放射状線の近位端から円心Ｏまでの距離ｒ２及び歪み量Ｙをスーパー要素に構成してリストＬｉｓｔに加え、減分角度α２に対応する歪み量Ｙを第２の歪み量Ｙ２とする。
【0032】
Ｄ４）元の歪み量Ｙ０、第１の歪み量Ｙ１、第２の歪み量Ｙ２の大きさを比較し、第１の歪み量Ｙ１は同時に元の歪み量Ｙ０及び第２の歪み量Ｙ２以上である場合、現在の角度αの値を増分角度α１に更新し、ジャンプしてステップＤ３）を実行し、第２の歪み量Ｙ２は同時に元の歪み量Ｙ０及び第１の歪み量Ｙ１以上である場合、現在の角度αの値を減分角度α２に更新し、ジャンプしてステップＤ３）を実行し、元の歪み量Ｙ０は同時に第１の歪み量Ｙ１及び第２の歪み量Ｙ２以上である場合、角度αの値の検索を停止し、現在の角度αに対応するスーパー要素を結果として出力し、退出する。
選択可能に、前記の放射状線の数Ｎ、放射状線の近位端から円心Ｏまでの距離ｒ２及び歪み量Ｙを決定するステップは、以下のステップを含む。
選択可能に、前記の放射状線の数Ｎ、放射状線の近位端から円心Ｏまでの距離ｒ２及び歪み量Ｙを決定するステップは、以下のステップを含む。
【0033】
Ｅ１）ｒ２＝ｄ１／（２×ｓｉｎ（αｉ／２））に基づき放射状線の円心Ｏ側に近い端点から円心Ｏまでの距離ｒ２を計算し、ｄ１は放射状線の間の最短距離であり、αｉは放射状線の数Ｎ、放射状線の近位端から円心Ｏまでの距離ｒ２及び歪み量Ｙを決定する目標角である。
Ｅ２）下記式によって放射状線の円心Ｏ側に近い端点から円心Ｏまでの距離ｒ２を修正する。
Ｅ２）下記式によって放射状線の円心Ｏ側に近い端点から円心Ｏまでの距離ｒ２を修正する。
【0034】
上記式では、ｒｆは第１の誘導抵抗Ｒ１、第３の誘導抵抗Ｒ３の両方が円心Ｏを円心とする円形の境界線を位置決めするための半径であり、Δ１はマージンパラメータである。
Ｅ３）偶数である適切な放射状線の数Ｎを検索し、第１の誘導抵抗Ｒ１と第３の誘導抵抗Ｒ３の長さが両方とも設計全長Ｌ１に近くなるようにする。
Ｅ３）偶数である適切な放射状線の数Ｎを検索し、第１の誘導抵抗Ｒ１と第３の誘導抵抗Ｒ３の長さが両方とも設計全長Ｌ１に近くなるようにする。
【0035】
Ｅ４）放射状線の数Ｎに基づき放射状線の近位端から円心Ｏまでの距離ｒ２を更新するとともに、放射状線の円心Ｏ側に近い端点から円心Ｏまでの距離ｒ２を更新する関数式は
ｒ２＝（Ｎ×ｒ１＋（ｒ１×ｓｉｎ（αｉ／２）×π×Ｎ／２）－Ｌ１）／（Ｎ－ｓｉｎ（αｉ／２）×π×（Ｎ／２－１））であり、
ｒ２＝（Ｎ×ｒ１＋（ｒ１×ｓｉｎ（αｉ／２）×π×Ｎ／２）－Ｌ１）／（Ｎ－ｓｉｎ（αｉ／２）×π×（Ｎ／２－１））であり、
【0036】
上記式では、Ｎは放射状線の数であり、ｒ１はフラットダイヤフラム上の変形領域の半径であり、ｒ２は修正後の放射状線の円心Ｏ側に近い端点から円心Ｏまでの距離であり、αｉは目標角であり、Ｌ１は第１の誘導抵抗Ｒ１または第３の誘導抵抗Ｒ３の全長である。
【0037】
Ｅ５）距離ｒ２に基づき放射状線の初期の歪み量Ｙを計算し、現在の角度α、距離ｒ２、放射状線の数Ｎ、歪み量Ｙをスーパー要素に構成してリストＬｉｓｔに加え、且つ歪み量Ｙの計算関数式は、
であり、
【0038】
上記式では、Ｙは計算して得られた歪み量であり、Ｎは放射状線の数であり、ｐは圧力強度であり、ｕはフラットダイヤフラムの弾性材料のポアソン比であり、Ｅは弾性率であり、ｈはフラットダイヤフラムの厚さであり、ｒ１はフラットダイヤフラム上の変形領域の半径であり、ｒ２は放射状線の円心Ｏ側に近い端点から円心Ｏまでの距離であり、ｒはフラットダイヤフラム上の変形領域の内部にはｒ１、ｒ２の間に位置するある目標位置がフラットダイヤフラム円心Ｏに対する半径である。
選択可能に、ステップＥ３）は、以下のステップを含む。
選択可能に、ステップＥ３）は、以下のステップを含む。
【0039】
Ｅ３．１）ｒｗ＝ｒ１×ｓｉｎ（αｉ／２）、ｒｎ＝ｒ２×ｓｉｎ（αｉ／２）に基づき内半円Ｃｎの半径ｒｎ、外半円Ｃｗの半径ｒｗを計算し、ｒ１はフラットダイヤフラム上の変形領域の半径であり、ｒ２は放射状線の円心Ｏ側に近い端点から円心Ｏまでの距離であり、αｉは目標角であり、放射状線は内半円Ｃｎと外半円Ｃｗの間に位置する。
Ｅ３．２）指定された区間から偶数である放射状線の数Ｎの値をランダムに選択する。
Ｅ３．３）下記式によって推定長さＬ１’を計算し、
Ｌ１’＝Ｎ×（ｒ１－ｒ２）＋（ｒｗ×π×Ｎ／２）＋（ｒｎ×π×（Ｎ／２－１））
Ｅ３．２）指定された区間から偶数である放射状線の数Ｎの値をランダムに選択する。
Ｅ３．３）下記式によって推定長さＬ１’を計算し、
Ｌ１’＝Ｎ×（ｒ１－ｒ２）＋（ｒｗ×π×Ｎ／２）＋（ｒｎ×π×（Ｎ／２－１））
【0040】
上記式では、Ｎは放射状線の数であり、ｒ１はフラットダイヤフラム上の変形領域の半径であり、ｒ２は修正後の放射状線の円心Ｏ側に近い端点から円心Ｏまでの距離であり、ｒｗは外半円Ｃｗの半径であり、ｒｎは内半円Ｃｎの半径である。
【0041】
Ｅ３．４）推定長さＬ１’と設計全長Ｌ１の両方の間の差（Ｌ１’－Ｌ１）を計算し、設計全長Ｌ１とは、第１の誘導抵抗Ｒ１または第３の誘導抵抗Ｒ３の設計全長を指し、差（Ｌ１’－Ｌ１）は０以上で且つ予め設定された閾値Δ２よりも小さいと、放射状線の数Ｎの検索が終了すると判断し、ジャンプしてステップＥ４）を実行し、そうでないと、ジャンプして次のステップを実行する。
【0042】
Ｅ３．５）差（Ｌ１’－Ｌ１）が０より小さいであるかどうかを判断し、そうであると、放射状線の数量Ｎの値をＮ＝Ｎ＋２に更新し、ジャンプしてステップＥ３．３）を実行し、そうでないと、差（Ｌ１’－Ｌ１）は予め設定された閾値Δ２以上であると、放射状線の数量Ｎの値をＮ＝Ｎ－２に更新し、ジャンプしてステップＥ３．３）を実行する。
従来の技術と比べて、本発明は以下の利点を有する。
従来の技術と比べて、本発明は以下の利点を有する。
【0043】
１、本発明の第１の感知ユニットは、フラットダイヤフラムの円形変形領域の円心Ｏの周りに配置されたｍ本のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線を備え、らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線はらせん状に回転する構造で配置され、その一側のｍ／２本のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線を直列接続して第２の誘導抵抗Ｒ２を形成し、他側のｍ／２本のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線を直列接続して第４の誘導抵抗Ｒ４を形成することによって、らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線のレイアウトは径方向の歪みと接線方向の歪みの合成方向に沿って配線され、圧力の作用下で抵抗線に最大の正歪みが発生し、これにより、第１の感知ユニットの圧力検出感度を効果的に向上させることができる。
【0044】
２、本発明の第１の感知ユニットは、フラットダイヤフラムの円形変形領域の円心Ｏの周りに配置されたｍ本のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線を備え、らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線はらせん状に回転する構造で配置され、該レイアウト構造によって、らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線の両側に発生する歪みの差がより小さく、抵抗線がねじれにくいため、らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線とフラットダイヤフラムの長期的かつ安定した組み合わせを保持するのに役に立ち、耐用年数がより長く、構造がより堅固で信頼性が高い。
【図面の簡単な説明】
【0045】
【図1】本発明の実施例における薄膜圧力センサの断面構造模式図である。
【図2】本発明の実施例における第１の感知ユニットの平面構造模式図である。
【図3】本発明の実施例におけるらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線のうちの隣接する２本の直線抵抗線の構造模式図である。
【図4】本発明の実施例における第１の感知ユニットと第２の感知ユニットの平面構造模式図である。
【図5】本発明の実施例におけるレイアウト方法によって第１の感知ユニットをレイアウトする基本的なフローチャートである。
【図6】本発明の実施例におけるレイアウト方法によって近位端遷移アークをレイアウトする原理模式図である。
【図7】本発明の実施例におけるレイアウト方法によって遠位端遷移アークをレイアウトする原理模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0046】
図１及び図２に示すように、本実施例は薄膜圧力センサを提供し、フラットダイヤフラム（図１の符号１で示す）とフラットダイヤフラムに設けられた薄膜状の第１の感知ユニット（図１の符号２で示す）を備え、第１の感知ユニットは、フラットダイヤフラムの円形変形領域の円心Ｏの周りに配置されたｍ本のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線を備え、その一側のｍ／２本のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線を直列接続して第２の誘導抵抗Ｒ２を形成し、他側のｍ／２本のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線を直列接続して第４の誘導抵抗Ｒ４を形成し、ｍは４の倍数である。図２を参照して、一選択可能な実施形態として、本実施例において、ｍの取る値は１２であり、１２本のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線であり、その一側の６本のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線を直列接続して第２の誘導抵抗Ｒ２（その端子がそれぞれＲ２＿１とＲ２＿２である）を形成し、他側の６本のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線を直列接続して第４の誘導抵抗Ｒ４（その端子がそれぞれＲ４＿１とＲ４＿２である）を形成し、なお、ｍの取る値は４の他の倍数を選択してもよい。
【0047】
図１を参照して、取付の簡便のため、フラットダイヤフラムの周りに周囲固定支持構造が設けられる。図２を参照して、一選択可能な実施形態として、本実施例におけるｍ本のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線の渦巻き方向は逆時計回り方向であり、なお、必要に応じて時計回り方向にしてもよい。
【0048】
図３を参照して、一選択可能な実施形態として、らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線は複数本の直線抵抗線を順次に直列接続して形成され、隣接する２本の直線抵抗線のうちの円心Ｏ側から遠い直線抵抗線がＸ軸正方向に対する角度θは、
θ＝ａｒｃｔａｎ（Ｙｙ／Ｙｘ）を満たし、
θ＝ａｒｃｔａｎ（Ｙｙ／Ｙｘ）を満たし、
【0049】
上記式では、ａｒｃｔａｎはアークタンジェント関数であり、Ｙｘ、Ｙｙはそれぞれ円心Ｏ側から遠い直線抵抗線、円心Ｏ側に近い直線抵抗線の両方の交差位置（図３における点Ｑを参照）の径方向の歪みＹｊ、接線方向の歪みＹｑの両方の合成ベクトルのｘ軸成分、ｙ軸成分である。
【0050】
上記の構造により、圧力の作用下でのエラストマーダイヤフラムの機械的特性に応じて、薄膜抵抗をエラストマーダイヤフラム歪みの合成方向に沿ってレイアウトし、エラストマーダイヤフラムの変形を最大限に利用し、センサの感度を向上させる。図３を参照して、Ｌ１とＬ２はらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線における隣接する２本の直線抵抗線であり、Ｌ１は円心Ｏ側に近い直線抵抗線であり、Ｌ２は円心Ｏ側から遠い直線抵抗線である場合、円心Ｏ側から遠い直線抵抗線Ｌ２はＸ軸正方向に対する角度θを図３に示す。該角度θを設置することによって、らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線の直線抵抗線の両側に発生した歪みが同じであり、抵抗線のねじれがなく、抵抗線と基板の長期的かつ安定した組み合わせを保持することに役に立つ。
【0051】
なお、一側のｍ／２本のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線を直列接続して第２の誘導抵抗Ｒ２を形成し、他側のｍ／２本のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線を直列接続して第４の誘導抵抗Ｒ４を形成する場合、必要に応じて直線、円弧線または他の形態の配線で接続することができる。図２を参照して、一選択可能な実施形態として、薄膜圧力センサの検出感度を向上させ、アンチサージ能力、動的信号感知能力を向上させるために、本実施例において、隣接するらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線は遷移アークによって接続される。識別を容易にするために、円心Ｏ側に近い遷移アークを近位端遷移アークとし、円心Ｏ側から遠い遷移アークを遠位端遷移アークとする。
【0052】
さらに、一選択可能な実施形態として、薄膜圧力センサの検出感度を向上させるために、本実施例において、フラットダイヤフラムに薄膜状の第２の感知ユニットが更に設けられ、図４に示すように、第２の感知ユニットは円心Ｏの周りに第１の感知ユニットの外側に対称的に配置される第１の誘導抵抗Ｒ１と第３の誘導抵抗Ｒ３を備え、第１の誘導抵抗Ｒ１と第３の誘導抵抗Ｒ３はいずれも延長線が円心Ｏを通るｎ本の放射状線を含み、ｎ本の放射状線は直列に接続され、且つ第１の誘導抵抗Ｒ１、第２の誘導抵抗Ｒ２、第３の誘導抵抗Ｒ３、第４の誘導抵抗Ｒ４は順次にエンドツーエンドで接続されてホイートストンブリッジを形成し、且つ任意の隣接する２つの抵抗の間に端子台が引き出される。第１の誘導抵抗Ｒ１と第３の誘導抵抗Ｒ３は第１の感知ユニットの外側に対称的に配置され、且つ延長線が円心Ｏを通るｎ本の放射状線を含むため、圧力の作用下で、抵抗線に負の径方向の歪みと正の接線方向の歪みが発生し、両方の歪みによって抵抗値が小さくなる。第１の感知ユニットの第２の誘導抵抗Ｒ２、第４の誘導抵抗Ｒ４は内側にレイアウトされ、径方向の歪みと接線方向の歪みの合成方向に沿って配線され、圧力の作用下で抵抗線に最大の正の歪みが発生する。該レイアウトの場合、抵抗線の両側に発生した歪みが同じであり、抵抗線のねじれがなく、抵抗線とフラットダイヤフラムの長期的かつ安定した組み合わせを保持するのに役に立つ。
【0053】
図４を参照して、一選択可能な実施形態として、薄膜圧力センサの検出感度を向上させ、アンチサージ能力、動的信号感知能力を向上させるために、本実施例において、ｎ本の放射状線は遷移アークによって接続される。識別を容易にするために、円心Ｏ側に近い遷移アークを内側円弧線とし、円心Ｏ側から遠い遷移アークを外側円弧線とする。
【0054】
図４を参照して、配線を容易にするために、本実施例において、第１の誘導抵抗Ｒ１、第２の誘導抵抗Ｒ２、第３の誘導抵抗Ｒ３、第４の誘導抵抗Ｒ４のうちの任意の隣接するものの間にリードブリッジによって端子台が引き出される。一選択可能な実施形態として、薄膜圧力センサの検出感度を向上させ、アンチサージ能力、動的信号感知能力を向上させるために、本実施例において、第１の誘導抵抗Ｒ１、第２の誘導抵抗Ｒ２、第３の誘導抵抗Ｒ３、及び第４の誘導抵抗Ｒ４とリードブリッジとの接続部にいずれも滑らかな遷移部が設けられ、リードブリッジとパッドとはリード線によって接続される。第１の誘導抵抗Ｒ１、第２の誘導抵抗Ｒ２、第３の誘導抵抗Ｒ３、第４の誘導抵抗Ｒ４に対して、全体として基本的に同じ幅、同じ厚さの薄膜抵抗構造であり、リードブリッジとの接続部のみで滑らかな遷移部によって部分の線幅が変化する。
フラットダイヤフラムの円形変形領域の径方向の歪みεｒの計算関数式は下記式に示すように、
式（２）
εｒ＝３ｐ（１－μ２）（Ｒ－３ｒ２）／（８Ｅｈ２）
フラットダイヤフラムの円形変形領域の径方向の歪みεｒの計算関数式は下記式に示すように、
式（２）
εｒ＝３ｐ（１－μ２）（Ｒ－３ｒ２）／（８Ｅｈ２）
【0055】
上記式では、ｐは変形領域の内部のある目標位置の圧力強度であり、μはフラットダイヤフラム１に使用される弾性材料のポアソン比であり、Ｒは円形変形領域の半径であり、ｒは変形領域の内部のある目標位置が円心Ｏに対する半径であり、Ｅは弾性率であり、ｈはフラットダイヤフラム１の厚さである。式（２）によって、フラットダイヤフラムの径方向の歪みの臨界線を計算することができ、該臨界線は
式（３）
Ｒ２－３ｒ２＝０を満たし、
上記の約束条件に従って、臨界線が半径
式（３）
Ｒ２－３ｒ２＝０を満たし、
上記の約束条件に従って、臨界線が半径
【0056】
である円を取得できる。本実施例において、第１の誘導抵抗Ｒ１と第３の誘導抵抗Ｒ３は臨界線の外側にレイアウトされ、第２の誘導抵抗Ｒ２と第４の誘導抵抗Ｒ４は臨界線の内側にレイアウトされ、且つ第１の誘導抵抗Ｒ１と第３の誘導抵抗Ｒ３はＸ軸で対称的に分布する。
なお、本実施例は以上の薄膜圧力センサのレイアウト方法をさらに提供し、図５に示すように、第１の感知ユニットをレイアウトする以下のステップを含む。
なお、本実施例は以上の薄膜圧力センサのレイアウト方法をさらに提供し、図５に示すように、第１の感知ユニットをレイアウトする以下のステップを含む。
【0057】
Ａ１）円心Ｏを円心とする補助円Ｒ３上でｍ個の点Ｍ１～Ｍｍを均等にマークし、ｍ個の点Ｍ１～Ｍｍのうちの任意の点Ｍｉに対して、点Ｍｉに対応するリストＬｉｓｔｉを空にするように初期化し、点Ｍｉから開始する端点Ｑｉを決定し、端点Ｑｉの位置をリストＬｉｓｔｉに加え、端点Ｑｉでの径方向の歪みＹｊと接線方向の歪みＹｑの両方の合成ベクトルの角度θを計算し、更新回数Ｕが１である。
【0058】
Ａ２）Ｕ回目の更新を実行し、各端点Ｑｉを角度θとステップサイズδで外へ延伸して新しい位置を取得し、それをリストＬｉｓｔｉに加え、端点Ｑｉでの径方向の歪みＹｊと接線方向の歪みＹｑの両方の合成ベクトルの角度θを計算し、リストＬｉｓｔｉにおける端点Ｑｉの軌跡からなるらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｉの長さ及びｍ本のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓ１～Ｓｍの全長を計算し、更新回数Ｕが２であると、リストＬｉｓｔｉにおける端点Ｑｉの最初の２つの位置に基づき第２の誘導抵抗Ｒ２、第４の誘導抵抗Ｒ４の各対のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線の間に一本の近位端遷移アークをレイアウトし、一本の近位端遷移アークの長さを計算し、さらにｍ／２本の近位端遷移アークの全長を決定し、ｍ本のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線の全長とｍ／２本の近位端遷移アークの全長の和は２×Ｌ２／ｍ（Ｌ２は第２の誘導抵抗Ｒ２または第４の誘導抵抗Ｒ４の設計全長である）以上であるかどうかを判断し、そうであると、ｍ本のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗Ｓ１～Ｓｍの最初のレイアウトが完了すると判定し、ステップＡ３）にジャンプして実行し、そうでないと、更新回数Ｕに１を足し、ステップＡ２）にジャンプして実行し、最初のレイアウトを実行し続ける。
【0059】
Ａ３）各端点Ｑｉの新しい位置に基づき第２の誘導抵抗Ｒ２、第４の誘導抵抗Ｒ４の各対のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線の間に一本の遠位端遷移アークをレイアウトし、一本の遠位端遷移アークの長さＬｙを計算し、さらに、（ｍ／２－２）本の遠位端遷移アークの全長を決定する。
【0060】
Ａ４）ｍ本のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗Ｓ１～Ｓｍの全長、ｍ／２本の近位端遷移アークの全長、（ｍ／２－２）本の遠位端遷移アークの全長を加算して２で割り、第２の誘導抵抗Ｒ２または第４の誘導抵抗Ｒ４の推定全長Ｌ２’を取得する。
【0061】
Ａ５）設計全長Ｌ２と推定全長Ｌ２’を比較し、設計全長Ｌ２は推定全長Ｌ２’よりも大きいと、本回の比較結果Ｂｉを「＞」とし、設計全長Ｌ２は推定全長Ｌ２’に等しいと、本回の比較結果Ｂｉを「＝」とし、設計全長Ｌ２は推定全長Ｌ２’より小さいと、本回の比較結果Ｂｉを「＜」とし、前回の比較結果Ｂｉ－１を読み取り、前回の比較結果Ｂｉ－１がないと、「Ｎｏｎｅ」とする。
【0062】
Ａ６）本回の比較結果Ｂｉは「＞」であり且つ前回の比較結果Ｂｉ－１は「＞」または「Ｎｏｎｅ」であると、各端点Ｑｉを対応するリストＬｉｓｔｉで１ステップ戻し、更新回数Ｕから１を引いて、ジャンプしてステップＡ３）を実行し、そうでないと、ジャンプして次のステップを実行する。
【0063】
Ａ７）本回の比較結果Ｂｉは「＜」であり且つ前回の比較結果Ｂｉ－１は「＜」または「Ｎｏｎｅ」であると、更新回数Ｕに１を足し、ジャンプしてステップＡ２）を実行し、そうでないと、各の端点Ｑｉの検索が完了すると判定し、ｍ本のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓ１～Ｓｍのレイアウトが完了する。
【0064】
上記ステップＡ１）～Ａ７）では、ｍ本のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線の全長、ｍ／２本の近位端遷移アークの全長の和は２×Ｌ２／ｍ以上になる前に遠位端遷移アークをレイアウトして計算する必要がないため、計算量が小さく、計算効率が高い利点を有する。なお、端点Ｑｉを更新するたびに、遠位端遷移アークのレイアウト計算を実行する方法を採用してもよく、具体的なステップは、以下を含む。
【0065】
Ａ１’）円心Ｏを円心とする補助円Ｒ３上でｍ個の点Ｍ１～Ｍｍを均等にマークし、ｍ個の点Ｍ１～Ｍｍのうちの任意の点Ｍｉに対して、点Ｍｉに対応するリストＬｉｓｔｉを空にするように初期化し、Ｍｉから開始する端点Ｑｉを決定し、端点Ｑｉの位置をリストＬｉｓｔｉに加え、端点Ｑｉでの径方向の歪みＹｊと接線方向の歪みＹｑの両方の合成ベクトルの角度θを計算し、更新回数Ｕが１である。
【0066】
Ａ２’）Ｕ回目の更新を実行し、各端点Ｑｉを角度θとステップサイズδで外へ延伸して新しい位置を取得し、それをリストＬｉｓｔｉに加え、端点Ｑｉでの径方向の歪みＹｊと接線方向の歪みＹｑの両方の合成ベクトルの角度θを計算し、リストＬｉｓｔｉにおける端点Ｑｉの軌跡からなるらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｉの長さ及びｍ本のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓ１～Ｓｍの全長を計算する。
【0067】
Ａ３’）更新回数Ｕが２であると、リストＬｉｓｔｉにおける端点Ｑｉの最初の２つの位置に基づき第２の誘導抵抗Ｒ２、第４の誘導抵抗Ｒ４の各対のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線の間に一本の近位端遷移アークをレイアウトし、一本の近位端遷移アークの長さを計算し、さらにｍ／２本の近位端遷移アークの全長を決定し、各端点Ｑｉの新しい位置に基づき第２の誘導抵抗Ｒ２、第４の誘導抵抗Ｒ４の各対のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線の間に一本の遠位端遷移アークをレイアウトし、一本の遠位端遷移アークの長さＬｙを計算する。
【0068】
Ａ４’）ｍ本のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗Ｓ１～Ｓｍの全長、ｍ／２本の近位端遷移アークの全長、（ｍ／２－２）本の遠位端遷移アークの全長を加算して２で割り、第２の誘導抵抗Ｒ２または第４の誘導抵抗Ｒ４の推定全長Ｌ２’を取得する。
【0069】
Ａ５’）設計全長Ｌ２と推定全長Ｌ２’を比較し、設計全長Ｌ２は推定全長Ｌ２’以上であると、各端点Ｑｉの検索が完了すると判定し、ｍ本のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓ１～Ｓｍのレイアウトが完了し、そうでないと、更新回数Ｕに１を足し、ジャンプしてステップＡ２’）を実行する。
【0070】
本実施例において、端点Ｑｉでの径方向の歪みＹｊと接線方向の歪みＹｑの両方の合成ベクトルの角度θを計算するステップは、端点Ｑｉでの径方向の歪みＹｊと接線方向の歪みＹｑを計算し、径方向の歪みＹｊと接線方向の歪みＹｑをそれぞれｘ，ｙ軸の両方向の成分に分解してから、合成して合成ベクトルのｘ軸成分Ｙｘ、ｙ軸成分Ｙｙ及び角度θを取得するステップを含み、ここで、端点Ｑｉでの径方向の歪みＹｊと接線方向の歪みＹｑを計算する関数式は、
式（４）
Ｙｊ＝ｋ（ｒ１ ２－３Ｒｑ２）
式（５）
Ｙｑ＝ｋ（ｒ１ ２－Ｒｑ２）
式（４）
Ｙｊ＝ｋ（ｒ１ ２－３Ｒｑ２）
式（５）
Ｙｑ＝ｋ（ｒ１ ２－Ｒｑ２）
【0071】
上記式では、ｋは材料とプロセス係数であり、ｒ１はフラットダイヤフラム上の変形領域の半径であり、Ｒｑは円心Ｏに対する端点Ｑｉの距離であり、径方向の歪みＹｊ、接線方向の歪みＹｑをｘ，ｙ軸の両方向の成分にそれぞれ分解する関数式は、
式（６）
Ｙｊ，ｘ ＝ｋ（ｒ１ ２－３Ｒｑ２）×ｃｏｓ（β）
式（７）
Ｙｊ，ｙ＝ｋ（ｒ１ ２－３Ｒｑ２）×ｓｉｎ（β）
式（８）
Ｙｑ，ｘ ＝ｋ（ｒ１ ２－Ｒｑ２）×ｓｉｎ （β）
式（９）
Ｙｑ，ｙ＝ｋ（ｒ１ ２－Ｒｑ２）×ｃｏｓ（β）
式（６）
Ｙｊ，ｘ ＝ｋ（ｒ１ ２－３Ｒｑ２）×ｃｏｓ（β）
式（７）
Ｙｊ，ｙ＝ｋ（ｒ１ ２－３Ｒｑ２）×ｓｉｎ（β）
式（８）
Ｙｑ，ｘ ＝ｋ（ｒ１ ２－Ｒｑ２）×ｓｉｎ （β）
式（９）
Ｙｑ，ｙ＝ｋ（ｒ１ ２－Ｒｑ２）×ｃｏｓ（β）
【0072】
上記式では、βは端点Ｑｉの極角であり、Ｙｊ，ｘ，Ｙｊ，ｙはそれぞれ径方向の歪みＹｊのｘ，ｙ軸の２方向の成分であり、Ｙｑ，ｘ，Ｙｑ，ｙはそれぞれ接線方向の歪みＹｑのｘ，ｙ軸の２方向の成分であり、
合成して得られた合成ベクトルのｘ軸成分Ｙｘ、ｙ軸成分Ｙｙ及び角度θの関数式は、
式（１０）
Ｙｘ＝Ｙｊ，ｘ＋Ｙｑ，ｘ＝ｋ（ｒ１ ２－３Ｒｑ２）×ｃｏｓ（β）＋ｋ（ｒ１ ２－Ｒｑ２）×ｓｉｎ（β）
式（１１）
Ｙｙ＝Ｙｊ，ｙ＋Ｙｑ，ｙ＝Ｙｊ，ｙ＝ｋ（ｒ１ ２－３Ｒｑ２）×ｓｉｎ（β）＋ｋ（ｒ１ ２－Ｒｑ２）×ｃｏｓ（β）
式（１）
θ＝ａｒｃｔａｎ（Ｙｙ／Ｙｘ）
上記式では、ａｒｃｔａｎはアークタンジェント関数であり、
合成して得られた合成ベクトルのｘ軸成分Ｙｘ、ｙ軸成分Ｙｙ及び角度θの関数式は、
式（１０）
Ｙｘ＝Ｙｊ，ｘ＋Ｙｑ，ｘ＝ｋ（ｒ１ ２－３Ｒｑ２）×ｃｏｓ（β）＋ｋ（ｒ１ ２－Ｒｑ２）×ｓｉｎ（β）
式（１１）
Ｙｙ＝Ｙｊ，ｙ＋Ｙｑ，ｙ＝Ｙｊ，ｙ＝ｋ（ｒ１ ２－３Ｒｑ２）×ｓｉｎ（β）＋ｋ（ｒ１ ２－Ｒｑ２）×ｃｏｓ（β）
式（１）
θ＝ａｒｃｔａｎ（Ｙｙ／Ｙｘ）
上記式では、ａｒｃｔａｎはアークタンジェント関数であり、
【0073】
且つステップＡ２）では、各端点Ｑｉを角度θ、ステップサイズδで外へ延伸して新しい位置を取得するステップＡ２）は、まず、合成ベクトルの角度θとステップサイズδに基づき端点Ｑｉのｘ軸座標Ｑｘ、ｙ軸座標Ｑｙを更新し、次に、更新後のｘ軸座標Ｑｘ、ｙ軸座標Ｑｙに基づき端点Ｑｉの新しい位置の極座標を計算するステップを含み、端点Ｑｉのｘ軸座標Ｑｘ、ｙ軸座標Ｑｙを更新する関数式は、
式（１２）
Ｑｘ＝Ｑｘ＋δｃｏｓ（θ）
式（１３）
Ｑｙ＝Ｑｙ＋δｓｉｎ（θ）
上記式では、δはステップサイズであり、θは径方向の歪みＹｊと接線方向の歪みＹｑとの両方の合成ベクトルの角度であり、
端点Ｑｉの新しい位置の極座標を計算する関数式は、
式（１４）
β＝ａｒｃｔａｎ（Ｑｙ／Ｑｘ）
式（１５）
上記式では、βは端点Ｑｉの新しい位置の極角であり、Ｒｑは端点Ｑｉの新しい位置の極径であり、ａｒｃｔａｎはアークタンジェント関数である。
式（１２）
Ｑｘ＝Ｑｘ＋δｃｏｓ（θ）
式（１３）
Ｑｙ＝Ｑｙ＋δｓｉｎ（θ）
上記式では、δはステップサイズであり、θは径方向の歪みＹｊと接線方向の歪みＹｑとの両方の合成ベクトルの角度であり、
端点Ｑｉの新しい位置の極座標を計算する関数式は、
式（１４）
β＝ａｒｃｔａｎ（Ｑｙ／Ｑｘ）
式（１５）
【0074】
本実施例において、ステップＡ２）ではリストＬｉｓｔｉにおける端点Ｑｉの前の２つの位置に基づき第２の誘導抵抗Ｒ２、第４の誘導抵抗Ｒ４の各対のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線の間に一本の近位端遷移アークをレイアウトするステップは、 以下のステップを含む。
【0075】
Ｂ１）この対のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線に対して、渦巻き方向側に位置するらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線ＳｉのリストＬｉｓｔｉにおける第１の要素Ｌｉｓｔｉ［０］かららせん状に回転するマルチセグメント抵抗線ＳｉのＬｉｓｔｉ［０］とＬｉｓｔｉ［１］との間の線分に垂直である法線を描画し、該法線と他のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｊは点Ｆｊに交差する。
【0076】
Ｂ２）リストＬｉｓｔｉにおける第１の要素Ｌｉｓｔｉ［０］、点Ｆｊの間の線分を直径として半径がｒ４の半円を構成し、該半円を該らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｉ、らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｊの間の近位端遷移アークとする。
【0077】
Ｂ３）らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｊに対して、点Ｆｊ、らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線ＳｊのリストＬｉｓｔｊにおける第１の要素Ｌｉｓｔｊ［０］に対応する位置の間の線分をレイアウトから削除する。
【0078】
Ｂ４）リストＬｉｓｔｊから点Ｆｊに最も近い要素Ｌｉｓｔｊ［ｚ１］を検索し、インデックス番号ｚ１を抽出し、らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｊから長さｚ１×δを引いて、Ｌｊ＝（ｒ４×π）に基づき計算してらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｉ、らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｊの間の近位端遷移アークの長さＬｊを取得し、ｒ４は近位端遷移アークの半径であり、δはステップサイズである。
【0079】
図６に示すように、らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓ１とらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｍの間の近位端遷移アークを例として、ステップは、以下のステップを含み、（１）渦巻き方向側のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓ１の第１の要素Ｌｉｓｔ１［０］（即ちＭ１）かららせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓ１の第１の要素Ｌｉｓｔ１［０］と第２の要素Ｌｉｓｔ１［１］との間の線分に垂直である法線を描画し、該法線とらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｍは点Ｆｊに交差し（本実施例において、逆時計回り方位にあるらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓ１の近位端（即ちＭ１）を法線の開始点として選択する。らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓ１がらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｍの逆時計回り方向にあるため、法線がらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓ１の近位端から開始し、らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｍと交差する）、（２）要素Ｌｉｓｔ１［０］と点Ｆｊを端点として、要素Ｌｉｓｔ１［０］と点Ｆｊとの間の線分を直径として半円を描き、該半円はらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓ１とらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｍとの間の近位端遷移アークであり、その半径長さをｒ４とし、（３）らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｍに対して、点Ｆｊとらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線ＳｍのリストＬｉｓｔｍにおける第１の要素Ｌｉｓｔｍ［０］（即ちＭｍ）に対応する位置との間の線分をレイアウトから削除（図６の点線部分を参照）し、（４）リストＬｉｓｔｍから点Ｆｊと最も近い要素を検索して要素Ｌｉｓｔｍ［ｚ１］を取得し、要素Ｌｉｓｔｍ［ｚ１］に対応するインデックス番号ｚ１を抽出し、Ｌｉｓｔｍ［ｚ１］が点Ｆｊに最も近いと仮定すると、らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｍの長さから（ｚ１×δ）を引く必要があり（概算）、例えば図ではＬｉｓｔｍ［１］が点Ｆｊに最も近く、即ちらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｍの長さからδを引く必要があり、ステップサイズδの取る値が小さいほど、該概算値の誤差が小さく、Ｌｊ＝（ｒ４×π）に基づき計算してらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｉとらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｍとの間の近位端遷移アークの長さＬｊを取得し、ｒ４は近位端遷移アークの半径であり、δはステップサイズである。
【0080】
本実施例において、ステップＡ３）では、各端点Ｑｉの新しい位置に基づき第２の誘導抵抗Ｒ２、第４の誘導抵抗Ｒ４の各対のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線の間に一本の遠位端遷移アークをレイアウトするステップは、以下のステップを含む。
【0081】
Ｃ１）この対のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線に対して、渦巻き方向側から背離するらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線ＳｉのリストＬｉｓｔｉにおける最後の要素Ｌｉｓｔｉ［Ｕ－１］に対応する位置を開始点としてらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線ＳｉのＬｉｓｔｉ［Ｕ－２］とＬｉｓｔｉ［Ｕ－１］との間の線分に垂直である法線を描画し、該法線と他のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｊは点Ｆｙに交差する。
【0082】
Ｃ２）最後の要素Ｌｉｓｔｉ［Ｕ－１］、点Ｆｙの間の線分を直径として半径がｒ５の半円を構成し、該半円を該らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｉとらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｊとの間の遠位端遷移アークとする。
【0083】
Ｃ３）らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｊに対して、点Ｆｙ、らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線ＳｊのリストＬｉｓｔｊにおける最後の要素Ｌｉｓｔｊ［Ｕ－１］の間の線分をレイアウトから削除する。
【0084】
Ｃ４）リストＬｉｓｔｊから点Ｆｙに最も近い要素を検索して要素Ｌｉｓｔｊ［ｚ２］を取得し、要素Ｌｉｓｔｊ［ｚ２］に対応するインデックス番号ｚ２を抽出し、らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｊから長さ（Ｕ－１－ｚ２）×δを引いて、Ｌｙ＝（ｒ５×π）に基づき計算してらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｉとらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｊとの間の遠位端遷移アークの長さＬｙを取得し、ｒ５は遠位端遷移アークの半径であり、Ｕは更新回数であり、δはステップサイズである。
【0085】
図７を参照して、らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓ１とらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓ２との間の遠位端遷移アークを例として、ステップは、以下のステップを含み、（１）本実施例において、この対のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線に対して、渦巻き方向側から背離するらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓ１をらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｉとして、渦巻き方向側から背離するらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線ＳｉのリストＬｉｓｔ１における最後の要素Ｌｉｓｔ１［Ｕ－１］（Ｑ１）を開始点としてらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線ＳｉのＬｉｓｔ１［Ｕ－２］とＬｉｓｔ１［Ｕ－１］との間の線分に垂直である法線を描画し、該法線と他のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｊは点Ｆｙに交差し、（２）最後の要素Ｌｉｓｔ１［Ｕ－１］、点Ｆｙの間の線分を直径として半径がｒ５の半円を構成し、該半円を該らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓ１とらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓ２との間の遠位端遷移アークとし、（３）らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓ２に対して、点Ｆｙ、らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓ２のリストＬｉｓｔ２における最後の要素Ｌｉｓｔ２［Ｕ－１］の間の線分をレイアウトから削除し、（４）リストＬｉｓｔ２から点Ｆｙに最も近い要素を検索して要素Ｌｉｓｔ２［ｚ２］を取得し、要素Ｌｉｓｔ２［ｚ２］に対応するインデックス番号ｚ２を抽出し、Ｌｉｓｔ２［ｚ２］が点Ｆｙに最も近いと仮定すると、らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓ２の長さから（Ｕ－１－ｚ２）×δを引く必要がある（概算）。Ｌｙ＝（ｒ５×π）に基づき計算してらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｉとらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｊとの間の遠位端遷移アークの長さＬｙを取得する。
第１の感知ユニットの抵抗は以下のいくつかの部分を含むべきであり、
第１の部分は、ｍ本のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線の元の長さがＵ×δ×ｍである。
第１の感知ユニットの抵抗は以下のいくつかの部分を含むべきであり、
第１の部分は、ｍ本のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線の元の長さがＵ×δ×ｍである。
【0086】
第２の部分は、らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線の削除長さ（負数）であり、（１）近位端遷移アークを計算する場合、各対のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線（各近位端遷移アークに対応する）において、らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｍから長さ（ｚ１×δ）を引く必要があり、近位端遷移アークの数がｍ／２本であるため、ｍ本のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線から合計で（ｚ１×δ）×ｍ／２を引く必要がある。（２）遠位端遷移アークを計算する場合、各対のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線（各遠位端遷移アークに対応する）において、らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｊから長さ（Ｕ－１－ｚ２）×δを引く必要があり、遠位端遷移アークの数は（ｍ／２－２）本であるため、ｍ本のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線から合計で（Ｕ－１－ｚ２）×δ×（ｍ／２－２）を引く必要がある。
第３の部分は、ｍ／２本の近位端遷移アークの全長がＬｊ×ｍ／２である。
第４の部分は、（ｍ／２－２）本の遠位端遷移アークの全長がＬｙ×（ｍ／２－２）である。
第１の感知ユニットの抵抗は、
（Ｕ×δ×ｍ）＋（Ｌｊ－ｚ１×δ）×ｍ／２＋（Ｌｙ－（Ｕ－１－ｚ２）×δ）×（ｍ／２－２）として示されることができる。
第３の部分は、ｍ／２本の近位端遷移アークの全長がＬｊ×ｍ／２である。
第４の部分は、（ｍ／２－２）本の遠位端遷移アークの全長がＬｙ×（ｍ／２－２）である。
第１の感知ユニットの抵抗は、
（Ｕ×δ×ｍ）＋（Ｌｊ－ｚ１×δ）×ｍ／２＋（Ｌｙ－（Ｕ－１－ｚ２）×δ）×（ｍ／２－２）として示されることができる。
【0087】
したがって、ステップＡ４）では、ｍ本のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗Ｓ１～Ｓｍの全長、ｍ／２本の近位端遷移アークの全長、（ｍ／２－２）本の遠位端遷移アークの全長を加算して２で割ることによって、第２の誘導抵抗Ｒ２または第４の誘導抵抗Ｒ４の推定全長Ｌ２’を取得する関数式は
Ｌ２’＝（（Ｕ×δ×ｍ）＋（Ｌｊ－ｚ１×δ）×ｍ／２＋（Ｌｙ－（Ｕ－１－ｚ２）×δ）×（ｍ／２－２））／２である。
Ｌ２’＝（（Ｕ×δ×ｍ）＋（Ｌｊ－ｚ１×δ）×ｍ／２＋（Ｌｙ－（Ｕ－１－ｚ２）×δ）×（ｍ／２－２））／２である。
【0088】
一選択可能な実施形態として、本実施例において、ステップＡ３）の前に第２の誘導抵抗Ｒ２または第４の誘導抵抗Ｒ４の設計全長Ｌ２を計算する以下のステップ（第２の誘導抵抗Ｒ２を例とする）を更に含み、（１）第２の誘導抵抗Ｒ２に圧力が印加されていない場合の抵抗値Ｒ２ｓを取得し、（２）薄膜抵抗の製造プロセスに従って、第２の誘導抵抗Ｒ２の厚さｈ、薄膜の抵抗率ρを取得し、第２の誘導抵抗Ｒ２の抵抗線の幅ｗを取得し、（３）Ｌ２＝Ｒ２Ｓ×（ｗ×ｈ）／ρに従って第２の誘導抵抗Ｒ２の設計全長Ｌ２を計算する。
【0089】
一選択可能な実施形態として、本実施例において、ステップＡ１）の前に補助円Ｒ３を決定するステップを更に含み、任意の隣接するらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線の間の最短距離をｄ２とし、ｄ２は約束条件２ｗ＜ｄ２を満たさなければならなく、ここで、ｗは抵抗線の線幅であり、補助円Ｒ３の半径ｒ３は約束条件
ｒ３≧ｄ２／（２×ｃｏｓ（３６０／２ｍ））
を満たさなければならないように推定できる。
上記式では、ｍはらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線の総数である。一定のマージンを保持するために、本実施例において、補助円Ｒ３の半径ｒ３は
ｒ３≧ｄ２／（２×ｃｏｓ（３６０／２ｍ））
であると決定する。
ｒ３≧ｄ２／（２×ｃｏｓ（３６０／２ｍ））
を満たさなければならないように推定できる。
上記式では、ｍはらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線の総数である。一定のマージンを保持するために、本実施例において、補助円Ｒ３の半径ｒ３は
ｒ３≧ｄ２／（２×ｃｏｓ（３６０／２ｍ））
であると決定する。
【0090】
本実施例において、ステップＡ１）では円心Ｏを円心とする補助円Ｒ３にｍ個の点Ｍ１～Ｍｍを均一にマークし、Ｍ１は極座標０°方向に位置し、Ｍ２は極座標３６０°／ｍ方向に位置し、これに従って類推する。
【0091】
一選択可能な実施形態として、本実施例において、ステップＡ２）におけるステップサイズδの取る値は＜Ｌ２／１０００であり、ここで、Ｌ２は第２の誘導抵抗Ｒ２または第４の誘導抵抗Ｒ４の設計全長である。
【0092】
ステップＡ７）において、Ｂｉが「＞」を取る場合、Ｂｉ－１が「＜」または 「＝」を取る場合、渦巻き線の遠位端の前縁端点Ｑ１．．．Ｑｍの検索を停止し、Ｂｉが「＜」を取る場合、Ｂｉ－１が「＜」または「Ｎｏｎｅ」を取る場合、渦巻き線の遠位端の前縁端点Ｑ１．．．Ｑｍの検索を停止し、Ｂｉが「＝」を取る場合、渦巻き線の遠位端の前縁端点Ｑ１．．．Ｑｍの検索を停止する。
【0093】
なお、一選択可能な実施形態として、本実施例の薄膜圧力センサのレイアウト方法は、第１の誘導抵抗Ｒ１と第３の誘導抵抗Ｒ３をレイアウトする以下のステップを更に含む。
Ｄ１）放射状線の間の角度αを初期化し、リストＬｉｓｔを空に初期化する。
Ｄ１）放射状線の間の角度αを初期化し、リストＬｉｓｔを空に初期化する。
【0094】
Ｄ２）角度αに基づき放射状線の数Ｎ、放射状線の近位端から円心Ｏまでの距離ｒ２及び歪み量Ｙを決定し、角度α、放射状線の数Ｎ、放射状線の近位端から円心Ｏまでの距離ｒ２及び歪み量Ｙをスーパー要素に構成してリストＬｉｓｔに加え、角度αに対応する歪み量Ｙは元の歪み量Ｙ０である。
【0095】
Ｄ３）現在の角度αに予め設定された増分値Δαを足して増分角度α１を取得し、リストＬｉｓｔに増分角度α１の値に対応するスーパー要素が存在するかどうかを判断し、存在すると、該スーパー要素における歪み量を増分角度α１に対応する第１の歪み量Ｙ１を直接割り当て、存在しないと、増分角度α１に基づき放射状線の数Ｎ、放射状線の近位端から円心Ｏまでの距離ｒ２及び歪み量Ｙを決定し、角度α、放射状線の数Ｎ、放射状線の近位端から円心Ｏまでの距離ｒ２及び歪み量Ｙをスーパー要素に構成してリストＬｉｓｔに加え、増分角度α１に対応する歪み量Ｙは第１の歪み量Ｙ１であり、現在の角度αから予め設定された増分値Δαを引いて減分角度α２を取得し、リストＬｉｓｔに減分角度α２の値に対応するスーパー要素が存在するかどうかを判断し、存在すると、該スーパー要素における歪み量を減分角度α２に対応する第２の歪み量Ｙ２に直接割り当て、存在しないと、減分角度α２に基づき放射状線の数Ｎ、放射状線の近位端から円心Ｏまでの距離ｒ２及び歪み量Ｙを決定し、角度α、放射状線の数Ｎ、放射状線の近位端から円心Ｏまでの距離ｒ２及び歪み量Ｙをスーパー要素に構成してリストＬｉｓｔに加え、減分角度α２に対応する歪み量Ｙを第２の歪み量Ｙ２とする。
【0096】
Ｄ４）元の歪み量Ｙ０、第１の歪み量Ｙ１、第２の歪み量Ｙ２の大きさを比較し、第１の歪み量Ｙ１は同時に元の歪み量Ｙ０及び第２の歪み量Ｙ２以上である場合、現在の角度αの値を増分角度α１に更新し、ジャンプしてステップＤ３）を実行し、第２の歪み量Ｙ２は同時に元の歪み量Ｙ０及び第１の歪み量Ｙ１以上である場合、現在の角度αの値を減分角度α２に更新し、ジャンプしてステップＤ３）を実行し、元の歪み量Ｙ０は同時に第１の歪み量Ｙ１及び第２の歪み量Ｙ２以上である場合、角度αの値の検索を停止し、現在の角度αに対応するスーパー要素を結果として出力し、退出する。
本実施例において、放射状線の数Ｎ、放射状線の近位端から円心Ｏまでの距離ｒ２及び歪み量Ｙを決定するステップは以下を含む。
本実施例において、放射状線の数Ｎ、放射状線の近位端から円心Ｏまでの距離ｒ２及び歪み量Ｙを決定するステップは以下を含む。
【0097】
Ｅ１）ｒ２＝ｄ１／（２×ｓｉｎ（αｉ／２））に基づき放射状線の円心Ｏ側に近い端点から円心Ｏまでの距離ｒ２を計算し、ｄ１は放射状線の間の最短距離であり、αｉは放射状線の数Ｎ、放射状線の近位端から円心Ｏまでの距離ｒ２及び歪み量Ｙを決定する目標角である。
Ｅ２）下記式によって放射状線の円心Ｏ側に近い端点から円心Ｏまでの距離ｒ２を修正し、
Ｅ２）下記式によって放射状線の円心Ｏ側に近い端点から円心Ｏまでの距離ｒ２を修正し、
【0098】
上記式では、ｒｆは第１の誘導抵抗Ｒ１、第３の誘導抵抗Ｒ３の両方が円心Ｏを円心とする円形の境界線を位置決めするための半径であり、Δ１はマージンパラメータである。
Ｅ３）偶数である適切な放射状線の数Ｎを検索し、第１の誘導抵抗Ｒ１と第３の誘導抵抗Ｒ３の長さが両方とも設計全長Ｌ１に近くなるようにする。
Ｅ３）偶数である適切な放射状線の数Ｎを検索し、第１の誘導抵抗Ｒ１と第３の誘導抵抗Ｒ３の長さが両方とも設計全長Ｌ１に近くなるようにする。
【0099】
Ｅ４）放射状線の数Ｎに基づき放射状線の近位端から円心Ｏまでの距離ｒ２を更新するとともに、放射状線の円心Ｏ側に近い端点から円心Ｏまでの距離ｒ２を更新する関数式は
ｒ２＝（Ｎ×ｒ１＋（ｒ１×ｓｉｎ（αｉ／２）×π×Ｎ／２）－Ｌ１）／（Ｎ－ｓｉｎ（αｉ／２）×π×（Ｎ／２－１））であり、
ｒ２＝（Ｎ×ｒ１＋（ｒ１×ｓｉｎ（αｉ／２）×π×Ｎ／２）－Ｌ１）／（Ｎ－ｓｉｎ（αｉ／２）×π×（Ｎ／２－１））であり、
【0100】
上記式では、Ｎは放射状線の数であり、ｒ１はフラットダイヤフラム上の変形領域の半径であり、ｒ２は修正後の放射状線の円心Ｏ側に近い端点から円心Ｏまでの距離であり、αｉは目標角であり、Ｌ１は第１の誘導抵抗Ｒ１または第３の誘導抵抗Ｒ３の全長である。
【0101】
Ｅ５）距離ｒ２に基づき放射状線の初期の歪み量Ｙを計算し、現在の角度α、距離ｒ２、放射状線の数Ｎ、歪み量Ｙをスーパー要素に構成してリストＬｉｓｔに加え、且つ歪み量Ｙの計算関数式は、
であり、
【0102】
上記式では、Ｙは計算して得られた歪み量であり、Ｎは放射状線の数であり、ｐは圧力強度であり、ｕはフラットダイヤフラムの弾性材料のポアソン比であり、Ｅは弾性率であり、ｈはフラットダイヤフラムの厚さであり、ｒ１はフラットダイヤフラム上の変形領域の半径であり、ｒ２は放射状線の円心Ｏ側に近い端点から円心Ｏまでの距離であり、ｒはフラットダイヤフラム上の変形領域の内部にはｒ１、ｒ２の間に位置するある目標位置がフラットダイヤフラム円心Ｏに対する半径である。
本実施例において、ステップＥ３）は以下のステップを含む。
本実施例において、ステップＥ３）は以下のステップを含む。
【0103】
Ｅ３．１）ｒｗ＝ｒ１×ｓｉｎ（αｉ／２）、ｒｎ＝ｒ２×ｓｉｎ（αｉ／２）に基づき内半円Ｃｎの半径ｒｎ、外半円Ｃｗの半径ｒｗを計算し、ｒ１はフラットダイヤフラム上の変形領域の半径であり、ｒ２は放射状線の円心Ｏ側に近い端点から円心Ｏまでの距離であり、αｉは目標角であり、放射状線は内半円Ｃｎと外半円Ｃｗの間に位置する。
【0104】
Ｅ３．２）指定された区間から偶数である放射状線の数Ｎの値をランダムに選択し、例えば、本実施例において、具体的に、１０～２０から偶数の放射状線の数Ｎの値をランダムに選択する。
Ｅ３．３）下記式によって推定長さＬ１’を計算し、
Ｌ１’＝Ｎ×（ｒ１－ｒ２）＋（ｒｗ×π×Ｎ／２）＋（ｒｎ×π×（Ｎ／２－１））
Ｅ３．３）下記式によって推定長さＬ１’を計算し、
Ｌ１’＝Ｎ×（ｒ１－ｒ２）＋（ｒｗ×π×Ｎ／２）＋（ｒｎ×π×（Ｎ／２－１））
【0105】
上記式では、Ｎは放射状線の数であり、ｒ１はフラットダイヤフラム上の変形領域の半径であり、ｒ２は修正後の放射状線の円心Ｏ側に近い端点から円心Ｏまでの距離であり、ｒｗは外半円Ｃｗの半径であり、ｒｎは内半円Ｃｎの半径である。
【0106】
Ｅ３．４）推定長さＬ１’と設計全長Ｌ１の両方の間の差（Ｌ１’－Ｌ１）を計算し、設計全長Ｌ１とは、第１の誘導抵抗Ｒ１または第３の誘導抵抗Ｒ３の設計全長を指し、差（Ｌ１’－Ｌ１）は０以上で且つ予め設定された閾値Δ２よりも小さいと、放射状線の数Ｎの検索が終了すると判断し、ジャンプしてステップＥ４）を実行し、そうでないと、ジャンプして次のステップを実行する。
【0107】
Ｅ３．５）差（Ｌ１’－Ｌ１）が０より小さいであるかどうかを判断し、そうであると、放射状線の数量Ｎの値をＮ＝Ｎ＋２に更新し、ジャンプしてステップＥ３．３）を実行し、そうでないと、差（Ｌ１’－Ｌ１）は予め設定された閾値Δ２以上であると、放射状線の数量Ｎの値をＮ＝Ｎ－２に更新し、ジャンプしてステップＥ３．３）を実行する。ここで、予め設定された閾値Δ２＞０であり、予め設定されたパラメータである。
【0108】
一選択可能な実施形態として、本実施例において、第１の誘導抵抗Ｒ１または第３の誘導抵抗Ｒ３の設計全長Ｌ１を計算するステップ（第１の誘導抵抗Ｒ１を例とする）を更に含み、（１）設計指標に従って、第１の誘導抵抗Ｒ１の圧力が印加されていない場合の抵抗値Ｒ１ｓを取得し、（２）薄膜抵抗の製造プロセスに従って、薄膜抵抗Ｒ１の厚さｈｓ、薄膜の抵抗率ρを取得し、抵抗線の幅ｗを取得し、（３）Ｌ１ ＝Ｒ１Ｓ×（ｗ×ｈｓ）／ρに従って第１の誘導抵抗Ｒ１の設計全長Ｌ１を計算する。
【0109】
なお、本実施例は薄膜圧力センサのレイアウトシステムをさらに提供し、コンピュータ機器を備え、該コンピュータ機器は互いに接続されたマイクロプロセッサとメモリを少なくとも備え、該マイクロプロセッサは、前記の薄膜圧力センサのレイアウト方法のステップを実行するようにプログラミングまたは配置される。
【0110】
なお、本実施例は薄膜圧力センサのレイアウトシステムをさらに提供し、コンピュータ機器を備え、該コンピュータ機器は互いに接続されたマイクロプロセッサとメモリを少なくとも備え、該メモリに、前記の薄膜圧力センサのレイアウト方法を実行するようにプログラミングまたは配置されるコンピュータプログラムが記憶される。
【0111】
なお、本実施例はコンピュータ可読記憶媒体をさらに提供し、該コンピュータ可読記憶媒体に、前記の薄膜圧力センサのレイアウト方法を実行するようにプログラミングまたは配置されるコンピュータプログラムが記憶される。
【0112】
当業者が理解すべきであるように、本願の実施例は、方法、システム、またはコンピュータプログラム製品として提供されることができる。したがって、本願は、完全なハードウェア実施例、完全なソフトウェア実施例、またはソフトウェアとハードウェアを組み合わせた実施例の形態を採用することができる。また、本願は、コンピュータで使用可能なプログラムコードを含む１つまたは複数のコンピュータ可読記憶媒体（ディスクメモリ、ＣＤ－ＲＯＭ、光学メモリ等を含むが、これらに制限されない）に実施されたコンピュータプログラム製品の形態を採用してもよい。本願は、本願の実施例による方法、機器（システム）、及びコンピュータプログラム製品のフローチャート及び／又はプロセッサにより実行される命令に従ってフローチャートにおける１つのフローまたは複数のフロー及び／又はブロック図における１つのブロックまたは複数のブロックに指定された機能を実現するための装置を参照するものである。これらのコンピュータプログラム命令は、コンピュータまたは他のプログラミング可能なデータ処理装置が特定の方法で動作するようにガイドすることができるコンピュータ可読メモリに記憶されることもでき、その結果、該コンピュータ可読メモリに記憶される命令に命令装置を備える製造品を発生させ、該命令装置はフローチャートにおける１つのフローまたは複数のフロー及び／又はブロック図における１つのブロックまたは複数のブロックに指定された機能を実現する。これらのコンピュータプログラム命令は、コンピュータまたは他のプログラミング可能なデータ処理装置にロードされてもよく、その結果、コンピュータまたは他のプログラミング可能な装置に一連の操作ステップを実行させ、コンピュータにより実現される処理を発生させ、これにより、コンピュータまたは他のプログラミング可能な機器に実行される命令は、フローチャートにおける１つのフローまたは複数のフロー及び／又はブロック図における１つのブロックまたは複数のブロックに指定され機能を実現するためのステップを提供する。
【0113】
以上は本発明の好ましい実施形態に過ぎず、本発明の保護範囲は、上記実施例に制限されず、本発明の構想の下での技術的手段はいずれも本発明の保護範囲に属する。指摘する必要があるものとして、当業者にとって、本発明の原理から逸脱しない限り、いくつかの改良と修正を行うことができ、これらの改良と修正は本発明の保護範囲と見なされるべきである。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【手続補正書】
【提出日】2022-07-11
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
フラットダイヤフラム、及びフラットダイヤフラムに設けられた薄膜状の第１の感知ユニットを備える薄膜圧力センサであって、前記第１の感知ユニットはフラットダイヤフラムの円形変形領域の円心Ｏの周りに配置されたｍ本のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線を備え、
且つその一側のｍ／２本のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線を直列接続して第２の誘導抵抗Ｒ２を形成し、
他側のｍ／２本のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線を直列接続して第４の誘導抵抗Ｒ４を形成し、
ｍは４の倍数であり、
前記らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線は複数本の直線抵抗線を順次に直列接続するように形成され、隣接する２本の直線抵抗線のうちの円心Ｏ側から離れる直線抵抗線がＸ軸の正方向に対する角度θは、
θ＝ａｒｃｔａｎ（Ｙ ｙ ／Ｙ ｘ ）を満たし、
上記式では、ａｒｃｔａｎはアークタンジェント関数であり、Ｙ ｘ 、Ｙ ｙ はそれぞれ円心Ｏ側から離れる直線抵抗線と円心Ｏ側に近い直線抵抗線の両方の交差位置の径方向の歪みＹ ｊ と接線方向の歪みＹ ｑ の両方の合成ベクトルのｘ軸成分、ｙ軸成分である、ことを特徴とする薄膜圧力センサ。
【請求項2】
前記フラットダイヤフラムに薄膜状の第２の感知ユニットが更に設けられ、前記第２の感知ユニットは円心Ｏの周りに第１の感知ユニットの外側に対称的に配布される第１の誘導抵抗Ｒ１と第３の誘導抵抗Ｒ３を備え、第１の誘導抵抗Ｒ１と第３の誘導抵抗Ｒ３はいずれも延長線が円心Ｏを通るｎ本の放射状線を含み、ｎ本の放射状線は直列に接続され、且つ第１の誘導抵抗Ｒ１、第２の誘導抵抗Ｒ２、第３の誘導抵抗Ｒ３、第４の誘導抵抗Ｒ４は順次にエンドツーエンドで接続されてホイートストンブリッジを形成し、且つ任意の隣接する２つの抵抗の間に端子台が引き出される、ことを特徴とする請求項１に記載の薄膜圧力センサ。
【請求項3】
請求項１に記載の薄膜圧力センサのレイアウト方法であって、第１の感知ユニットをレイアウトする以下のステップを含み、
Ａ１）円心Ｏを円心とする補助円Ｒ３上でｍ個の点Ｍ１～Ｍｍを均等にマークし、ｍ個の点Ｍ１～Ｍｍのうちの任意の点Ｍｉに対して、点Ｍｉに対応するリストＬｉｓｔｉを空にするように初期化し、点Ｍｉから開始する端点Ｑｉを決定し、端点Ｑｉの位置をリストＬｉｓｔｉに加え、端点Ｑｉでの径方向の歪みＹｊと接線方向の歪みＹｑの両方の合成ベクトルの角度θを計算し、更新回数Ｕが１であり、
Ａ２）Ｕ回目の更新を実行し、各端点Ｑｉを角度θとステップサイズδで外へ延伸して新しい位置を取得し、それをリストＬｉｓｔｉに加え、端点Ｑｉでの径方向の歪みＹｊと接線方向の歪みＹｑの両方の合成ベクトルの角度θを計算し、リストＬｉｓｔｉにおける端点Ｑｉの軌跡からなるらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｉの長さ及びｍ本のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓ１～Ｓｍの全長を計算し、更新回数Ｕが２であると、リストＬｉｓｔｉにおける端点Ｑｉの最初の２つの位置に基づき第２の誘導抵抗Ｒ２、第４の誘導抵抗Ｒ４の各対のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線の間に一本の近位端遷移アークをレイアウトし、一本の近位端遷移アークの長さを計算し、さらにｍ／２本の近位端遷移アークの全長を決定し、ｍ本のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線の全長とｍ／２本の近位端遷移アークの全長の和は２×Ｌ２／ｍ以上であるかどうかを判断し、ここで、Ｌ２は第２の誘導抵抗Ｒ２または第４の誘導抵抗Ｒ４の設計全長であり、そうであると、ｍ本のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗Ｓ１～Ｓｍの最初のレイアウトが完了すると判定し、ステップＡ３）にジャンプして実行し、そうでないと、更新回数Ｕに１を足し、ステップＡ２）にジャンプして実行し、最初のレイアウトを実行し続け、
Ａ３）各端点Ｑｉの新しい位置に基づき第２の誘導抵抗Ｒ２、第４の誘導抵抗Ｒ４の各対のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線の間に一本の遠位端遷移アークをレイアウトし、一本の遠位端遷移アークの長さＬｙを計算し、さらに、（ｍ／２－２）本の遠位端遷移アークの全長を決定し、
Ａ４）ｍ本のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗Ｓ１～Ｓｍの全長、ｍ／２本の近位端遷移アークの全長、（ｍ／２－２）本の遠位端遷移アークの全長を加算して２で割り、第２の誘導抵抗Ｒ２または第４の誘導抵抗Ｒ４の推定全長Ｌ２’を取得し、
Ａ５）設計全長Ｌ２と推定全長Ｌ２’を比較し、設計全長Ｌ２は推定全長Ｌ２’よりも大きいと、本回の比較結果Ｂｉを「＞」とし、設計全長Ｌ２は推定全長Ｌ２’に等しいと、本回の比較結果Ｂｉを「＝」とし、設計全長Ｌ２は推定全長Ｌ２’より小さいと、本回の比較結果Ｂｉを「＜」とし、前回の比較結果Ｂｉ－１を読み取り、前回の比較結果Ｂｉ－１がないと、「Ｎｏｎｅ」とし、
Ａ６）本回の比較結果Ｂｉは「＞」であり且つ前回の比較結果Ｂｉ－１は「＞」または「Ｎｏｎｅ」であると、各端点Ｑｉを対応するリストＬｉｓｔｉで１ステップ戻し、更新回数Ｕから１を引いて、ジャンプしてステップＡ３）を実行し、そうでないと、ジャンプして次のステップを実行し、
Ａ７）本回の比較結果Ｂｉは「＜」であり且つ前回の比較結果Ｂｉ－１は「＜」または「Ｎｏｎｅ」であると、更新回数Ｕに１を足し、ジャンプしてステップＡ２）を実行し、そうでないと、各の端点Ｑｉの検索が完了すると判定し、ｍ本のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓ１～Ｓｍのレイアウトが完了する、ことを特徴とする薄膜圧力センサのレイアウト方法。
【請求項4】
前記の端点Ｑｉでの径方向の歪みＹｊと接線方向の歪みＹｑの両方の合成ベクトルの角度θを計算するステップは、端点Ｑｉでの径方向の歪みＹｊと接線方向の歪みＹｑを計算し、径方向の歪みＹｊと接線方向の歪みＹｑをそれぞれｘ，ｙ軸の両方向の成分に分解してから、合成して合成ベクトルのｘ軸成分Ｙｘ、ｙ軸成分Ｙｙ及び角度θを取得するステップを含み、ここで、端点Ｑｉでの径方向の歪みＹｊと接線方向の歪みＹｑを計算する関数式はＹｊ＝ｋ（ｒ１ ２－３Ｒｑ２）
Ｙｑ＝ｋ（ｒ１ ２－Ｒｑ２）であり、
上記式では、ｋは材料とプロセス係数であり、ｒ１はフラットダイヤフラム上の変形領域の半径であり、Ｒｑは円心Ｏに対する端点Ｑｉの距離であり、径方向の歪みＹｊ、接線方向の歪みＹｑをｘ，ｙ軸の両方向の成分にそれぞれ分解する関数式は、
Ｙｊ，ｘ＝ｋ（ｒ１ ２－３Ｒｑ２）×ｃｏｓ（β）
Ｙｊ，ｙ＝ｋ（ｒ１ ２－３Ｒｑ２）×ｓｉｎ（β）
Ｙｑ，ｘ＝ｋ（ｒ１ ２－Ｒｑ２）×ｓｉｎ（β）
Ｙｑ，ｙ＝ｋ（ｒ１ ２－Ｒｑ２）×ｃｏｓ（β）であり、
上記式では、βは端点Ｑｉの極角であり、Ｙｊ，ｘ，Ｙｊ，ｙはそれぞれ径方向の歪みＹｊのｘ，ｙ軸の２方向の成分であり、Ｙｑ，ｘ，Ｙｑ，ｙはそれぞれ接線方向の歪みＹｑのｘ，ｙ軸の２方向の成分であり、
合成して得られた合成ベクトルのｘ軸成分Ｙｘ、ｙ軸成分Ｙｙ及び角度θの関数式は、
Ｙｘ＝Ｙｊ，ｘ＋Ｙｑ，ｘ＝ｋ（ｒ１ ２－３Ｒｑ２）×ｃｏｓ（β）＋ｋ（ｒ１ ２－Ｒｑ２）×ｓｉｎ（β）
Ｙｙ＝Ｙｊ，ｙ＋Ｙｑ，ｙ＝Ｙｊ，ｙ＝ｋ（ｒ１ ２－３Ｒｑ２）×ｓｉｎ（β）＋ｋ（ｒ１ ２－Ｒｑ２）×ｃｏｓ（β）
θ＝ａｒｃｔａｎ（Ｙｙ／Ｙｘ）であり、
上記式では、ａｒｃｔａｎはアークタンジェント関数であり、
且つステップＡ２）では、各端点Ｑｉを角度θ、ステップサイズδで外へ延伸して新しい位置を取得するステップは、まず、合成ベクトルの角度θとステップサイズδに基づき端点Ｑｉのｘ軸座標Ｑｘ、ｙ軸座標Ｑｙを更新し、次に、更新後のｘ軸座標Ｑｘ、ｙ軸座標Ｑｙに基づき端点Ｑｉの新しい位置の極座標を計算するステップを含み、端点Ｑｉのｘ軸座標Ｑｘ、ｙ軸座標Ｑｙを更新する関数式は、
Ｑｘ＝Ｑｘ＋δｃｏｓ（θ）
Ｑｙ＝Ｑｙ＋δｓｉｎ（θ）であり、
上記式では、δはステップサイズであり、θは径方向の歪みＹｊと接線方向の歪みＹｑとの両方の合成ベクトルの角度であり、
端点Ｑｉの新しい位置の極座標を計算する関数式は、
β＝ａｒｃｔａｎ（Ｑｙ／Ｑｘ）
上記式では、βは端点Ｑｉの新しい位置の極角であり、Ｒｑは端点Ｑｉの新しい位置の極径であり、ａｒｃｔａｎはアークタンジェント関数である、ことを特徴とする請求項３に記載の薄膜圧力センサのレイアウト方法。
【請求項5】
ステップＡ２）ではリストＬｉｓｔｉにおける端点Ｑｉの前の２つの位置に基づき第２の誘導抵抗Ｒ２、第４の誘導抵抗Ｒ４の各対のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線の間に一本の近位端遷移アークをレイアウトするステップは、以下のステップを含み、 Ｂ１）この対のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線に対して、渦巻き方向側に位置するらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線ＳｉのリストＬｉｓｔｉにおける第１の要素Ｌｉｓｔｉ［０］かららせん状に回転するマルチセグメント抵抗線ＳｉのＬｉｓｔｉ［０］とＬｉｓｔｉ［１］との間の線分に垂直である法線を描画し、該法線と他のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｊは点Ｆｊに交差し、
Ｂ２）リストＬｉｓｔｉにおける第１の要素Ｌｉｓｔｉ［０］、点Ｆｊの間の線分を直径として半径がｒ４の半円を構成し、該半円を該らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｉ、らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｊの間の近位端遷移アークとし、
Ｂ３）らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｊに対して、点Ｆｊ、らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線ＳｊのリストＬｉｓｔｊにおける第１の要素Ｌｉｓｔｊ［０］に対応する位置の間の線分をレイアウトから削除し、
Ｂ４）リストＬｉｓｔｊから点Ｆｊに最も近い要素Ｌｉｓｔｊ［ｚ１］を検索し、インデックス番号ｚ１を抽出し、らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｊから長さｚ１×δを引いて、Ｌｊ＝（ｒ４×π）に基づき計算してらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｉ、らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｊの間の近位端遷移アークの長さＬｊを取得し、ｒ４は近位端遷移アークの半径であり、δはステップサイズである、ことを特徴とする請求項３に記載の薄膜圧力センサのレイアウト方法。
【請求項6】
ステップＡ３）では、各端点Ｑｉの新しい位置に基づき第２の誘導抵抗Ｒ２、第４の誘導抵抗Ｒ４の各対のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線の間に一本の遠位端遷移アークをレイアウトするステップは、以下のステップを含み、Ｃ１）この対のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線に対して、渦巻き方向側から背離するらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線ＳｉのリストＬｉｓｔｉにおける最後の要素Ｌｉｓｔｉ［Ｕ－１］に対応する位置を開始点としてらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線ＳｉのＬｉｓｔｉ［Ｕ－２］とＬｉｓｔｉ［Ｕ－１］との間の線分に垂直である法線を描画し、該法線と他のらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｊは点Ｆｙに交差し、
Ｃ２）最後の要素Ｌｉｓｔｉ［Ｕ－１］、点Ｆｙの間の線分を直径として半径がｒ５の半円を構成し、該半円を該らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｉとらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｊとの間の遠位端遷移アークとし、
Ｃ３）らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｊに対して、点Ｆｙ、らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線ＳｊのリストＬｉｓｔｊにおける最後の要素Ｌｉｓｔｊ［Ｕ－１］の間の線分をレイアウトから削除し、
Ｃ４）リストＬｉｓｔｊから点Ｆｙに最も近い要素を検索して要素Ｌｉｓｔｊ［ｚ２］を取得し、要素Ｌｉｓｔｊ［ｚ２］に対応するインデックス番号ｚ２を抽出し、らせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｊから長さ（Ｕ－１－ｚ２）×δを引いて、Ｌｙ＝（ｒ５×π）に基づき計算してらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｉとらせん状に回転するマルチセグメント抵抗線Ｓｊとの間の遠位端遷移アークの長さＬｙを取得し、ｒ５は遠位端遷移アークの半径であり、Ｕは更新回数であり、δはステップサイズである、ことを特徴とする請求項３に記載の薄膜圧力センサのレイアウト方法。
【請求項7】
第１の誘導抵抗Ｒ１と第３の誘導抵抗Ｒ３をレイアウトする以下のステップを更に含み、Ｄ１）放射状線の間の角度αを初期化し、リストＬｉｓｔを空に初期化し、
Ｄ２）角度αに基づき放射状線の数Ｎ、放射状線の近位端から円心Ｏまでの距離ｒ２及び歪み量Ｙを決定し、角度α、放射状線の数Ｎ、放射状線の近位端から円心Ｏまでの距離ｒ２及び歪み量Ｙをスーパー要素に構成してリストＬｉｓｔに加え、角度αに対応する歪み量Ｙを元の歪み量Ｙ０とし、
Ｄ３）現在の角度αに予め設定された増分値Δαを足して増分角度α１を取得し、リストＬｉｓｔに増分角度α１の値に対応するスーパー要素が存在するかどうかを判断し、存在すると、該スーパー要素における歪み量を増分角度α１に対応する第１の歪み量Ｙ１に直接割り当て、存在しないと、増分角度α１に基づき放射状線の数Ｎ、放射状線の近位端から円心Ｏまでの距離ｒ２及び歪み量Ｙを決定し、角度α、放射状線の数Ｎ、放射状線の近位端から円心Ｏまでの距離ｒ２及び歪み量Ｙをスーパー要素に構成してリストＬｉｓｔに加え、増分角度α１に対応する歪み量Ｙを第１の歪み量Ｙ１とし、現在の角度αから予め設定された増分値Δαを引いて減分角度α２を取得し、リストＬｉｓｔに減分角度α２の値に対応するスーパー要素が存在するかどうかを判断し、存在すると、該スーパー要素における歪み量を減分角度α２に対応する第２の歪み量Ｙ２に直接割り当て、存在しないと、減分角度α２に基づき放射状線の数Ｎ、放射状線の近位端から円心Ｏまでの距離ｒ２及び歪み量Ｙを決定し、角度α、放射状線の数Ｎ、放射状線の近位端から円心Ｏまでの距離ｒ２及び歪み量Ｙをスーパー要素に構成してリストＬｉｓｔに加え、減分角度α２に対応する歪み量Ｙを第２の歪み量Ｙ２とし、
Ｄ４）元の歪み量Ｙ０、第１の歪み量Ｙ１、第２の歪み量Ｙ２の大きさを比較し、第１の歪み量Ｙ１は同時に元の歪み量Ｙ０及び第２の歪み量Ｙ２以上である場合、現在の角度αの値を増分角度α１に更新し、ジャンプしてステップＤ３）を実行し、第２の歪み量Ｙ２は同時に元の歪み量Ｙ０及び第１の歪み量Ｙ１以上である場合、現在の角度αの値を減分角度α２に更新し、ジャンプしてステップＤ３）を実行し、元の歪み量Ｙ０は同時に第１の歪み量Ｙ１及び第２の歪み量Ｙ２以上である場合、角度αの値の検索を停止し、現在の角度αに対応するスーパー要素を結果として出力し、退出する、ことを特徴とする請求項３に記載の薄膜圧力センサのレイアウト方法。
【請求項8】
前記の放射状線の数Ｎ、放射状線の近位端から円心Ｏまでの距離ｒ２及び歪み量Ｙを決定するステップは、以下のステップを含み、Ｅ１）ｒ２＝ｄ１／（２×ｓｉｎ（αｉ／２））に基づき放射状線の円心Ｏ側に近い端点から円心Ｏまでの距離ｒ２を計算し、ｄ１は放射状線の間の最短距離であり、αｉは放射状線の数Ｎ、放射状線の近位端から円心Ｏまでの距離ｒ２及び歪み量Ｙを決定する目標角であり、
Ｅ２）下記式によって放射状線の円心Ｏ側に近い端点から円心Ｏまでの距離ｒ２を修正し、
Ｅ３）偶数である適切な放射状線の数Ｎを検索し、第１の誘導抵抗Ｒ１と第３の誘導抵抗Ｒ３の長さが両方とも設計全長Ｌ１に近くなるようにし、
Ｅ４）放射状線の数Ｎに基づき放射状線の近位端から円心Ｏまでの距離ｒ２を更新するとともに、放射状線の円心Ｏ側に近い端点から円心Ｏまでの距離ｒ２を更新する関数式は
ｒ２＝（Ｎ×ｒ１＋（ｒ１×ｓｉｎ（αｉ／２）×π×Ｎ／２）－Ｌ１）／（Ｎ－ｓｉｎ（αｉ／２）×π×（Ｎ／２－１））であり、
上記式では、Ｎは放射状線の数であり、ｒ１はフラットダイヤフラム上の変形領域の半径であり、ｒ２は修正後の放射状線の円心Ｏ側に近い端点から円心Ｏまでの距離であり、αｉは目標角であり、Ｌ１は第１の誘導抵抗Ｒ１または第３の誘導抵抗Ｒ３の全長であり、
Ｅ５）距離ｒ２に基づき放射状線の初期の歪み量Ｙを計算し、現在の角度α、距離ｒ２、放射状線の数Ｎ、歪み量Ｙをスーパー要素に構成してリストＬｉｓｔに加え、且つ歪み量Ｙの計算関数式は、
上記式では、Ｙは計算して得られた歪み量であり、Ｎは放射状線の数であり、ｐは圧力強度であり、ｕはフラットダイヤフラムの弾性材料のポアソン比であり、Ｅは弾性率であり、ｈはフラットダイヤフラムの厚さであり、ｒ１はフラットダイヤフラム上の変形領域の半径であり、ｒ２は放射状線の円心Ｏ側に近い端点から円心Ｏまでの距離であり、ｒはフラットダイヤフラム上の変形領域の内部にはｒ１、ｒ２の間に位置するある目標位置がフラットダイヤフラム円心Ｏに対する半径である、ことを特徴とする請求項７に記載の薄膜圧力センサのレイアウト方法。
【請求項9】
ステップＥ３）は、以下のステップを含み、Ｅ３．１）ｒｗ＝ｒ１×ｓｉｎ（αｉ／２）、ｒｎ＝ｒ２×ｓｉｎ（αｉ／２）に基づき内半円Ｃｎの半径ｒｎ、外半円Ｃｗの半径ｒｗを計算し、ｒ１はフラットダイヤフラム上の変形領域の半径であり、ｒ２は放射状線の円心Ｏ側に近い端点から円心Ｏまでの距離であり、αｉは目標角であり、放射状線は内半円Ｃｎと外半円Ｃｗの間に位置し、
Ｅ３．２）指定された区間から偶数である放射状線の数Ｎの値をランダムに選択し、
Ｅ３．３）下記式によって推定長さＬ１’を計算し、
Ｌ１’＝Ｎ×（ｒ１－ｒ２）＋（ｒｗ×π×Ｎ／２）＋（ｒｎ×π×（Ｎ／２－１））
上記式では、Ｎは放射状線の数であり、ｒ１はフラットダイヤフラム上の変形領域の半径であり、ｒ２は修正後の放射状線の円心Ｏ側に近い端点から円心Ｏまでの距離であり、ｒｗは外半円Ｃｗの半径であり、ｒｎは内半円Ｃｎの半径であり、
Ｅ３．４）推定長さＬ１’と設計全長Ｌ１の両方の間の差（Ｌ１’－Ｌ１）を計算し、設計全長Ｌ１とは、第１の誘導抵抗Ｒ１または第３の誘導抵抗Ｒ３の設計全長を指し、差（Ｌ１’－Ｌ１）は０以上で且つ予め設定された閾値Δ２よりも小さいと、放射状線の数Ｎの検索が終了すると判断し、ジャンプしてステップＥ４）を実行し、そうでないと、ジャンプして次のステップを実行し、
Ｅ３．５）差（Ｌ１’－Ｌ１）が０より小さいであるかどうかを判断し、そうであると、放射状線の数量Ｎの値をＮ＝Ｎ＋２に更新し、ジャンプしてステップＥ３．３）を実行し、そうでないと、差（Ｌ１’－Ｌ１）は予め設定された閾値Δ２以上であると、放射状線の数量Ｎの値をＮ＝Ｎ－２に更新し、ジャンプしてステップＥ３．３）を実行する、ことを特徴とする請求項８に記載の薄膜圧力センサのレイアウト方法。
【国際調査報告】