DE19734530A1

DE19734530A1 - Halbleiterbeschleunigungssensor

Info

Publication number: DE19734530A1
Application number: DE19734530A
Authority: DE
Inventors: Seiichiro Ishio; Kenichi Ao; Minoru Murata; Yasuki Shimoyama; Tomohito Kunda; Norio Kitao
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1996-08-09
Filing date: 1997-08-08
Publication date: 1998-02-12
Anticipated expiration: 2017-08-09
Also published as: US6448624B1; DE19734530B4

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Halb leiterbeschleunigungssensor zum Erfassen einer Beschleuni gung unter Verwendung eines Halbleitermaterials mit einem großen piezoelektrischen Widerstandskoeffizienten und ins besondere auf einen Halbleiterbeschleunigungssensor, wel cher derart gebildet ist, daß er zum Erfassen einer Be schleunigung eines vergleichsweise niedrigen Pegels von et wa ±1G oder kleiner geeignet ist.

Es ist ein Halbleiterbeschleunigungssensor bekannt, welcher durch Ätzen eines Siliziumsubstrats in eine Form gebildet ist, bei welcher ein Gewichtsteil, welches durch eine empfangene Beschleunigung versetzt wird, von einem äu ßeren Rahmen über Balken bzw. Ausleger gehalten wird, an welchen Diffusionswiderstände gebildet sind. Wenn eine Be schleunigung darauf aufgebracht wird, wird bei diesem Sen sor das Gewichtsteil durch die Aufnahme einer Kraft propor tional zu der Beschleunigung versetzt, und daher werden die Ausleger, welche das Gewichtsteil halten, verdreht bzw. verbogen, wodurch Widerstandswerte der Diffusionswiderstän de durch einen piezoelektrischen Widerstandseffekt im An sprechen auf durch die Verdrehung hervorgerufenen Drücke bzw. Spannungen geändert werden. Die Änderung des Wider standswerts kann als Spannungssignal durch Bildung einer Erfassungsschaltung erfaßt werden, bei welcher die Diffusi onswiderstände in einer Brückenschaltung angeschlossen sind und die aufgebrachte Beschleunigung auf der Grundlage des Spannungssignals erfaßt werden kann.

Inzwischen wird ein derartiger Halbleiterbeschleuni gungssensor zum Erfassen beispielsweise eines vehementen Stoßes verwendet, welcher im Falle einer Kollision eines Kraftfahrzeugs auftritt. Da dieser Halbleiterbeschleuni gungssensor den Grad des durch ein Erfassungsteil aufgenom menen Stoßes als Größe einer Beschleunigung erfaßt, weist die zu erfassende Beschleunigung einen großen Beschleuni gungswert auf, welcher 10G (G stellt die Erdbeschleunigung mit einem Wert von 9,8m/s² dar) überschreitet.

In den vergangenen Jahren ist es bei Kraftfahrzeugen oder dergleichen zur Unterstützung der Sicherheit beim Durchführen einer Bremssteuerung oder dergleichen ein Er fassen einer sehr kleinen Beschleunigung eines Beschleuni gungspegels oder Verzögerungspegels, welche in einem norma len Laufzustand hervorgerufen wird, erforderlich geworden, welche sehr viel kleiner als die Beschleunigung ist, welche wie oben beschrieben durch den Stoß hervorgerufen wird. Dementsprechend wird ein Beschleunigungssensor erfordert, welcher zum genauen Erfassen einer Beschleunigung in einem Bereich von etwa ±1G auf wenigstens etwa ±2G eines zu er fassenden Beschleunigungsbereichs geeignet ist.

Bei einem derartigen Halbleiterbeschleunigungssensor zum Erfassen einer sehr kleinen Beschleunigung treten je doch die folgenden technischen Schwierigkeiten auf. Eine sehr kleine Kraft, welche das Gewichtsteil des Sensorchips durch die Beschleunigung empfängt, zeigt sich als Dehnung der Ausleger, und wenn die Ausleger eine leichte Kraft durch das Rahmenteil empfangen, an welchem ein Sensorchip per se befestigt ist, wird in den Auslegern, welche das Ge wichtsteil halten, ein Druck hervorgerufen, und die Diffu sionswiderstände auf den Auslegern, auf welche der Druck aufgebracht wird, können bezüglich der Erfassungsoperation sowie einer Änderung der Erfassungsempfindlichkeit ungün stig beeinflußt werden.

Um mit einem derartigen Nachteil fertig zu werden, ist bei einem Halbleiterbeschleunigungssensor mit einem kleinen Erfassungsbereich von ±1G bis ±2G als Beschleunigungserfas sungsbereich eine Struktur zum Verringern von Dehnungen so weit wie möglich, die von einem Substrat aufgenommen wer den, angenommen worden, und in Fig. 44 und 45 ist bei spielsweise ein Umriß der Struktur dargestellt. Ein aus Si lizium gebildeter Halbleitersensorchip ist in einem Zustand gebildet, bei welchem ein Sensorelement 3 durch einen Aus leger 4 in einem ersten Rahmen 2 gehalten wird, welcher ei nen äußeren Rahmen bildet.

Das Sensorelement 3 ist durch einen zweiten Rahmen 5 in einer U-ähnlichen Form, vier Balken bzw. Ausleger 6a bis 6d, welche sich von dem zweiten Rahmen 5 aus erstrecken, und einem Gewichtsteil 7 gebildet, welches von den vier Auslegern 6a bis 6d gehalten wird. Diffusionswiderstände sind vorausgehend an den vier Balken 6a bis 6d gebildet, deren Widerstandswerte durch den piezoelektrischen Wider standseffekt geändert werden, wenn die Verdrehung auftritt. Des weiteren sind die Diffusionswiderstände in einer Brückenschaltung miteinander verdrahtet, wodurch eine Ände rung des Widerstandswerts als Spannungssignal ausgegeben werden kann.

Bei dem Halbleitersensorchip 1 ist der erste Rahmen 2 an einem aus Glas gebildeten Sitz 8 durch anodisches Bonden befestigt. Eine Aussparung 8a ist in dem Sitz 8 auf einer Seite davon mehr innen als ein Teil davon gegenüberliegend dem ersten Rahmen 2 gebildet, wodurch das Gewichtsteil 7 sogar dann, wenn es deformiert wird, nicht in Kontakt mit der Aussparung 8a gebracht wird. Der aus Glas gebildete Sitz ist auf ein aus Keramik gebildetes Substrat 9 gebondet und daran befestigt. Ein IC-Chip 10 zum Durchführen einer Signalverarbeitung eines Ausgangssignals von dem Sensor ist durch Bonden an dem Substrat 9 befestigt, und der IC-Chip 10 und der Halbleitersensorchip 1 sind elektrisch mit einem Bonddraht 11 verbunden.

Das Substrat 9, auf welchem der Halbleitersensorchip 1 über den Sitz 8 fest anhaftet, ist in einem Gehäuse 12 an geordnet, welcher einen Sockel 12a und eine Kappe 12b auf weist. Öl 13 ist in das Gehäuse 12 als Dämpfungsmaterial eingefüllt, um zu verhindern, daß die Vorrichtung zerstört wird, wenn eine übermäßige Beschleunigung darauf aufge bracht wird. Ein nichtdargestellter Leiter ist elektrisch mit dem Halbleitersensorchip 1 und dem IC-Chip 10 verbunden und erstreckt sich von dem Gehäuse 12 nach außen, wodurch ein Erfassungssignal ausgegeben wird.

Wenn entsprechend der oben beschriebenen Struktur der Halbleitersensorchip 1 eine Beschleunigung senkrecht zu ei ner Seite davon empfängt, wird das Gewichtsteil 7 in eine Richtung entgegengesetzt zu der Beschleunigung durch eine Kraft zu dem Augenblick versetzt, wodurch auf die an dem Ausleger 6a bis 6d gebildeten Diffusionswiderstände ent sprechend der Beschleunigung eine Verdrehung aufgebracht wird. Danach wird eine Ausgangsspannung eines Schaltkreises in einer Brückenschaltung durch den piezoelektrischen Wi derstandseffekt der Diffusionswiderstände geändert, und dementsprechend kann die aufgebrachte Beschleunigung erfaßt werden.

Durch Annahme einer derartigen Struktur muß das Teil des ersten Rahmens 2 zusätzlich zu den wesentlichen Teilen zum Erfassen einer Beschleunigung entsprechend dem Halblei terbeschleunigungssensor 1 außen gebildet werden, und es ist unvermeidlich, daß die Chipgröße durch den ersten Rah men 2 vergrößert wird. Als Ergebnis wird das Teil des er sten Rahmens 2 zu einem Hindernis für ein Verringern der Gesamtgröße des Sensors.

Des weiteren wird bei dem oben beschriebenen Sensor ein Versiegelungsmechanismus zum Verhindern einer Leckstelle des Öls 13 und dergleichen benötigt, wodurch sich die Kom plexidität der Struktur erhöht.

Darüber hinaus ist in den vergangenen Jahren die Anfor derung zum Erfassen einer Beschleunigung eines vergleichs weise niedrigen Pegels von etwa 1G oder niedriger bei der Verwendung von ABS (Antilock Braking System) oder einer Vorrichtung zur Verhinderung eines transversalen Schleu derns bzw. Durchdrehens bei einer Kurvenfahrt eines Kraft fahrzeugs gestiegen, jedoch ist es bei dem herkömmlichen Beschleunigungssensor unter Verwendung von Öldämpfung wie oben beschrieben schwierig, die erfaßbare Beschleunigung hinreichend zu verringern.

D. h. der herkömmliche Sensor besitzt den Nachteil, daß ein stabiler Erfassungsbetrieb infolge des in das Gehäuse 12 als Dämpfungsmaterial gefüllten Öls 13 nicht durchge führt werden kann, wodurch der Temperaturbereich der Ver wendung beschränkt werden kann oder Erfassungsfehler erhöht werden können.

Beispielsweise wird entsprechend einem Ergebnis einer tatsächlichen Messung eines Grads der Empfindlichkeitsände rung (welcher einen prozentualen Wert eines Grads einer Empfindlichkeitsänderung in einem Fall anzeigt, bei welchem die Empfindlichkeit als Wert einer Differenz zwischen Aus gangsspannungen definiert wird, wenn die Beschleunigung 0G und wenn die Beschleunigung 1G beträgt) bei der oben be schriebenen Struktur in dem Fall, bei welchem der Tempera turbereich für die Verwendung in einem Bereich etwa von -30°C bis 85°C liegt, eine Streuung von etwa -2,5% als mini maler Wert und von etwa +1% als maximaler Wert hervorgeru fen. Da der Grad der Empfindlichkeitsänderung, welcher praktisch bei einer genauen Beschleunigungsmessung von etwa ±1G in dem oben beschriebenen Temperaturbereich bei der Verwendung benötigt wird, etwa 1 bis 2% beträgt, kann eine derartige Bedingung nicht erfüllt werden.

Als nächstes ist eine Untersuchung des Halbleiterbe schleunigungssensors durchgeführt worden, welcher geeignet ist, die Anforderungen zum Erfassen einer Beschleunigung eines vergleichsweise niedrigen Pegels von etwa ±1G oder weniger zu erfüllen, nachdem die oben beschriebenen Schwie rigkeiten unter freier Anwendung einer Mikrobearbeitungs technologie gelöst wurden.

Insbesondere ist ein Halbleitersensorchip auf einem Sitz angebracht, welcher aus einem Material mit einem ther mischen Ausdehnungskoeffizienten äquivalent zu dem des Mate rials des Chips (vorzugsweise aus demselben Material) ge bildet ist, wodurch ein ungünstiger Einfluß aufgehoben wird, welcher durch eine Verdrehung infolge einer Differenz der thermischen Ausdehnungskoeffizienten beider Teile her vorgerufen wird. Des weiteren wird eine Luftdämpfung für ein Gewichtsteil durch einen Luftzwischenraum durchgeführt, welcher zwischen dem Gewichtsteil und dem Sitz gebildet ist, wodurch eine Vereinfachung der Struktur durch Verzich ten auf Öl 13 und eine Versiegelungsstruktur davon wie in Fig. 45 dargestellt realisiert wird, und des weiteren kann eine Beschleunigung bei einem vergleichsweise niedrigen Pe gel von etwa ±1G oder weniger erfaßt werden durch Erhöhen der Genauigkeit beim Herstellen der Ausleger und derglei chen.

Wenn ein Halbleiterbeschleunigungssensor mit einer der artigen Struktur real hergestellt wird und eine Ausgangs charakteristik davon, insbesondere ein Ausgangswert in dem Zustand einer Beschleunigung von 0 zum Bilden des Bezugs der Sensorcharakteristik (hiernach als der 0G-Ausgang be zeichnet) gemessen wird, wird ein Phänomen hervorgerufen, bei welchem der 0G-Ausgang zu jeder Zeit der Messung zer streut wird. Die Erfinder haben sorgfältig diversifizierte Experimente und Analysen von Ergebnissen der Experimente bezüglich eines derartigen Phänomens wiederholt und sind zu der Schlußfolgerung gekommen, daß das Phänomen durch eine elektrostatische Anziehung hervorgerufen wird, welche an der Innenseite des Halbleiterbeschleunigungssensors hervor gerufen wird.

Folgendes wurde festgestellt. Auf den Halbleitersen sorchip wurde eine Ansteuerungsspannung aufgebracht, und daher wurde es unvermeidlich, daß eine elektrostatische Ka pazität in gewissen Umfang zwischen dem Halbleitersen sorchip und dem Sitz gebildet wurde. Als Ergebnis wurde ein elektrostatisches Induktionsphänomen hervorgerufen, bei welchem elektrische Ladungen mit unterschiedlichen Polari täten jeweils an der Oberfläche des Gewichtsteils und der Oberfläche des Sitzes gegenüberliegend dem Gewichtsteil über einen vorbestimmten Luftzwischenraum angehäuft wurden. Eine elektrostatische Anziehung trat zwischen dem Gewichts teil und dem Sitz durch den Einfluß eines durch das elek trostatische Induktionsphänomen hervorgerufenen elektri schen Felds auf, wodurch die Dimension des Luftzwischen raums dazwischen von einem anfänglich gesetzten Wert geän dert wurde und eine derartige Änderung der Zerstreuung in dem 0G-Ausgang hervorgerufen wurde. Des weiteren wurde es festgestellt, daß dort ein Phänomen auftrat, wo eine Breite der Änderung des 0G-Ausgangs sich entsprechend dem anfäng lich gesetzten Wert der Dimension des Luftzwischenraums un terschied und eine Potentialdifferenz zwischen dem Halblei tersensorchip und dem Sitz hervorgerufen wurde.

Des weiteren liegt der Erfassungsbereich der Beschleu nigung in einem sehr engen Gebiet von etwa ±1G bis ±2G, und daher ist es nötig, die Dimension der Dicke der Ausleger dünn auszubilden, um eine Erfassungsempfindlichkeit bei der Struktur des Halbleitersensorchip zu verbessern, es wurde jedoch nicht notwendigerweise die Erfassungsempfindlichkeit lediglich durch dünnes Ausbilden der Dimension der Dicke davon verbessert.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Halb leiterbeschleunigungssensor zu schaffen, bei welchem eine stabile Ausgangscharakteristik lediglich durch Annehmen ei ner Struktur zum Steuern einer Dimension eines Zwischen raums zwischen einem Gewichtsteil, welches entsprechend der Beschleunigung versetzt wird, und einem gegenüberliegenden Sitz oder einer Struktur zum Halten einer Potentialdiffe renz, welche zwischen dem Halbleitersensorchip und dem Sitz hervorgerufen wird, erzielt wird und die Vereinfachung der Struktur realisiert wird.

Entsprechend einer ersten Weiterbildung der vorliegen den Erfindung wird ein Halbleiterbeschleunigungssensor ge schaffen, bei welchem soweit wie möglich ein ungünstiger Einfluß verhindert wird, welcher durch einen Druck von der Seite eines Substrats hervorgerufen wird, wodurch ein Ver ringern der Größe in Abhängigkeit des Erfassungspegels so gar mit einer Struktur erzielt wird, wodurch eine Beschleu nigung, welche vergleichsweise klein ist, um einen Be schleunigungsgrad von ±1G bis ±2G genau erfaßt werden kann.

Entsprechend einer zweiten Weiterbildung der vorliegen den Erfindung wird ein Halbleiterbeschleunigungssensor ge schaffen, welcher zum Durchführen eines sehr genauen Erfas sungsbetriebs sogar in dem Fall geeignet ist, bei welchem der Erfassungsbereich beispielsweise etwa ±1G als weiterer kleiner Beschleunigungsbereich vorgesehen ist und der Tem peraturbereich zur Verwendung groß ist.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung enthält ein Halbleiterbeschleunigungssensor einen Halbleitersensorchip, welcher ein über Ausleger gehaltenes Gewichtsteil besitzt, zum Erfassen einer Beschleunigung bis auf etwa ±1G durch Anwendung bzw. Verwendung eines piezoelektrischen Wider standseffekts von auf den Auslegern gebildeten Widerstands elementen. Der Halbleitersensorchip wird von einem Sitz ge halten, welcher durch ein Material mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten äquivalent zu dem thermischen Ex pansionskoeffizienten des Halbleitersensorchips gebildet ist, und das Gewichtsteil ist in der Nähe des Sitzes ange ordnet, wodurch eine Luftdämpfung des Gewichtsteils erzielt wird. Die Dimension eines Luftzwischenraums zwischen dem Gewichtsteil und dem Sitz ist auf 7 µm oder mehr bestimmt.

Die Erfinder haben aus ihren Experimenten festgestellt, daß dann, wenn die Dimension des Luftzwischenraums zwischen dem Gewichtsteil und dem Sitz 7 µm oder mehr beträgt, eine Änderung des 0G-Ausgangs, welche durch die elektrostatische Anziehung hervorgerufen wird, welche zwischen dem Gewichts teil und dem Sitz erzeugt wird, innerhalb eines zulässigen Bereiches fällt.

Daher kann bei dem Halbleiterbeschleunigungssensor der vorliegenden Erfindung eine Verschlechterung der Ausgangs charakteristik, welche durch die in dem Inneren des Sensors erzeugte elektrostatische Anziehung hervorgerufen wird, verhindert werden, wodurch eine stabile Ausgangscharakteri stik erzielt wird. Da das Öl zur Dämpfung weggelassen wer den kann, kann eine Vereinfachung der Struktur erzielt wer den. Da der thermische Ausdehnungskoeffizient des Halblei terbeschleunigungssensorchips äquivalent zu demjenigen des Sitzes ist, welcher den Sensorchip hält, kann eine zwischen dem Halbleitersensorchip und dem Sitz erzeugte Verzerrung unterdrückt werden.

Entsprechend der ersten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung enthält der Halbleiterbeschleunigungssensor ein Halbleitersensorelement mit einem Gewichtsteil, welches über Ausleger gehalten wird, zum Erfassen einer Beschleuni gung von bis zu etwa ±1G bis ±2G unter Anwendung eines pie zoelektrischen Widerstandseffekts von auf den Auslegern ge bildeten Widerstandselementen. Die Dimension der Dicke der Ausleger bei dem Halbleitersensorelement ist auf einen Wert gleich oder größer als die Dimension in einem Fall be stimmt, bei welchem ein Änderungsbetrag einer Empfindlich keit in einem Temperaturbereich zur Verwendung des Halblei tersensorelements einen vorbestimmten zulässigen Wert an nimmt.

Die Erfinder haben auf die Dimension der Dicke der Aus leger des Halbleiterbeschleunigungssensorelements geachtet, um die Erfassungsgenauigkeit des Halbleiterbeschleunigungs sensors zu verbessern, welcher eine sehr kleine Beschleuni gung in einem Bereich von ±1G bis ±2G erfaßt. Solange wie die Ausleger gebildet sind, um der Bedingung der Dimension zu genügen, kann ein Erfassungsbetrieb mit hoher Genauig keit durchgeführt werden. Des weiteren kann ein Verringern der Größe des Sensors ebenfalls erzielt werden.

Entsprechend der zweiten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung enthält der Halbleiterbeschleunigungssensor ein Halbleitersensorelement mit einem Gewichtsteil, welches über Ausleger gehalten wird, zum Erfassen einer Beschleuni gung bis zu etwa ±1G unter Anwendung eines piezoelektri schen Widerstandseffekts von Widerstandselementen, die auf den Auslegern gebildet sind. Das Halbleitersensorelement wird von einem Sitz gehalten, welcher aus einem Material mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten äquivalent zu dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Halbleiter sensorelements gebildet und in der Nähe des Gewichtsteils angeordnet ist, wodurch eine Luftdämpfung vorgesehen wird. Des weiteren enthält das Halbleitersensorelement einen in neren Rahmen zum Halten des Gewichtsteils über die Ausleger und einen äußeren Rahmen, welcher an dem Sitz befestigt ist, zum Halten des inneren Rahmens über ein dickes Verbin dungsteil. Die Dimension einer Dicke der Ausleger ist auf einen Wert gleich oder größer als die Dimension in einem Fall- bestimmt, bei welchem ein Änderungsbetrag einer Empfindlichkeit in einem Temperaturbereich für die Verwen dung des Halbleitersensorelements einen vorbestimmten zu lässigen Wert annimmt.

Um mit dem Halbleiterbeschleunigungssensor mit hoher Genauigkeit des weiteren eine kleine Beschleunigung in ei nem Bereich von bis zu etwa ±1G zu erfassen, wird die Di mension der Dicke der Ausleger derart gesteuert, daß sie in einem gewünschten Bereich liegt, wobei ein Rahmenteil zum Halten des Gewichtsteil sich aus einem doppelten Rahmen ei nes inneren Rahmens und eines äußeren Rahmens zusammensetzt und darüber hinaus eine Luftdämpfung durchgeführt wird.

Wenn das Gewichtsteil durch eine Kraft versetzt wird, welche sich aus einer Beschleunigung ergibt, die auf das Halbleitersensorelement einwirkt, werden die Ausleger, wel che das Gewichtsteil halten, von dem inneren Rahmen ver dreht, wodurch die Widerstandswerte der Widerstandselemente geändert werden, und daher kann die Beschleunigung erfaßt werden. Da der innere Rahmen an dem Sitz derart befestigt ist, daß er von dem äußeren Rahmen durch das dicke Verbin dungsteil gehalten wird, kann zu diesem Zeitpunkt sogar dann, wenn sich ein Druck von dem Sitz zu dem Rahmenteil beispielsweise durch die Änderung einer Umgebungstemperatur erstreckt, soweit wie möglich verhindert werden, daß sich der Druck auf den inneren Rahmen ausdehnt. Da eine Luft dämpfungsstruktur angenommen wird, kann darüber hinaus ein durch die Temperaturänderung hervorgerufener ungünstiger Effekt, welcher durch das Dämpfungsmaterial wie Öl erhalten wird, aufgehoben werden. Daher kann der Halbleiterbeschleu nigungssensor mit hoher Genauigkeit eine weitere kleine Be schleunigung von etwa ±1G in einem weiten Temperaturbereich bei der Verwendung erfassen.

Die vorliegende Erfindung wird in der nachfolgenden Be schreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Längsquerschnittsansicht von wesent lichen Teilen entsprechend einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf einen Halbleitersen sorchip entsprechend der ersten Ausführungsform der vorlie genden Erfindung;

Fig. 3 zeigt ein Diagramm, welches schematisch die Struktur einer Brückenschaltung darstellt, welche in dem Halbleitersensorchip entsprechend der ersten Ausführungs form der vorliegenden Erfindung gebildet ist;

Fig. 4 zeigt ein Verdrahtungsdiagramm der Brückenschal tung entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegen den Erfindung;

Fig. 5 zeigt eine Längsquerschnittsgesamtansicht der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 zeigt eine Gesamtdraufsicht auf die erste Aus führungsform der vorliegenden Erfindung in einem Zustand, bei welchem ein Deckel entfernt ist;

Fig. 7 zeigt einen Graphen eines Meßergebnisses, wel cher die Beziehung zwischen einer Dimension der Dicke eines Siliziumsitzes und einer Empfindlichkeitsänderung entspre chend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt;

Fig. 8 zeigt einen Graphen eines Meßergebnisses, wel cher eine Beziehung eines Mischungsverhältnisses von Harz teilchen und einer Empfindlichkeitsänderung entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar gestellt;

Fig. 9 zeigt einen Graphen eines Messungsergebnisses, welcher eine Beziehung zwischen einer Dimension der Dicke eines Auslegers des Sensorchips und eines Temperaturempfindlichkeitskoeffizienten entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darge stellt;

Fig. 10 bis 14 zeigen erläuternde Ansichten, welche Ätzverfahrensschritte des Sensorchips entsprechend der er sten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen;

Fig. 15 zeigt eine Längsquerschnittsansicht von wesent lichen Teilen zum Erklären des Betriebs der ersten Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 16 zeigt einen Graphen, welcher Beziehungen zwi schen einer Potentialdifferenz zwischen dem Sensorchip und einem Sitz und dem 0G-Ausgang bezüglich einer Dimension des Luftzwischenraums als Parameter entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 17 zeigt einen Graphen, welcher die Luftdämpfung scharakteristik bezüglich der Dimension des Luftzwischen raums als Parameter entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 18 zeigt einen Graphen, welcher eine Beziehung zwischen einem Betrag einer äußeren statischen Elektrizität (einer elektrostatischen Größe) und dem 0G-Ausgang entspre chend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 19 zeigt einen Graphen, welcher ein Ergebnis von Abtast- bzw. Probenwerten des 0G-Ausgangs nach dem Durch führen eines Burn-in-Verfahrens entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 20 zeigt eine Längsquerschnittsgesamtansicht einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 21 zeigt eine Gesamtdraufsicht auf die zweite Aus führungsform der vorliegenden Erfindung in einem Zustand, bei welchem ein Deckel entfernt ist;

Fig. 22 zeigt einen Graphen, welcher eine Beziehung zwischen einem Betrag einer äußeren statischen Elektrizität (einer elektrostatischen Größe) und dem 0G-Ausgang entspre chend der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung darstellt;

Fig. 23 zeigt eine Draufsicht auf einen Sensorchip und ein Sitzteil entsprechend einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 24 zeigt eine Längsquerschnittsansicht des Sen sorchips und des Sitzteils entsprechend der dritten Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 25 zeigt eine Längsquerschnittsansicht eines Sen sorchips und eines Sitzteils entsprechend einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 26 zeigt eine Längsquerschnittsansicht von wesent lichen Teilen entsprechend einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 27 zeigt eine Draufsicht auf einen Sensorchip ent sprechend der fünften Ausführungsform der vorliegenden Er findung;

Fig. 28 zeigt ein Diagramm, welches schematisch die Struktur einer in dem Halbleitersensorchip gebildeten Brückenschaltung entsprechend der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 29 zeigt einen Graphen, welcher eine Beziehung zwischen einer Potentialdifferenz zwischen dem Sensorchip und einem Sitz und dem 0G-Ausgang mit der Dimension eines Luftzwischenraums als Parameter entsprechend der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 30 zeigt einen Graphen, welcher eine Luftdämpfung scharakteristik mit der Dimension des Luftzwischenraums als Parameter entsprechend der fünften Ausführungsform der vor liegenden Erfindung darstellt;

Fig. 31 zeigt einen Graphen, welcher eine Beziehung zwischen der Potentialdifferenz zwischen dem Sensor und dem Sitz und dem 0G-Ausgang mit einem Wert von S/d² (S: Boden fläche des Gewichtsteils, d: Dimension des Luftzwischen raums) als Parameter entsprechend der fünften Ausführungs form der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 32 zeigt einen Graphen, welcher eine Luftdämpfung scharakteristik mit dem Wert von S/d² als Parameter ent sprechend der fünften Ausführungsform der vorliegenden Er findung darstellt;

Fig. 33 zeigt einen Graphen, welcher ein Ergebnis des Messens des Biegens bezüglich der Temperaturcharakteristik des Sensorausgangs entsprechend der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 34 zeigt ein Korrelationsdiagramm zwischen der Di mension der Dicke eines Auslegers und einem Temperaturemp findlichkeitskoeffizienten entsprechend der fünften Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 35 zeigt eine perspektivische Ansicht von wesent lichen Teilen entsprechend einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 36 zeigt eine Querschnittsansicht entlang Linie A-A von Fig. 35;

Fig. 37 zeigt einen Graphen, welcher ein Ergebnis eines abzuschätzenden Widerstandswerts eines Bondmaterials ent sprechend der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Er findung darstellt;

Fig. 38 zeigt einen Graphen, welcher ein Ergebnis des Messens einer Beziehung zwischen einem Mischungsbetrag von Harzkörnern und einer Empfindlichkeitsänderung entsprechend der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 39 zeigt einen Graphen, welcher ein Ergebnis des Messens eines Änderungsbetrags eines Sensorausgangs bezüg lich einer Probe darstellt, bei welcher ein Sensorchip von einem Sitz isoliert ist, entsprechend der sechsten Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 40 zeigt einen Graphen, welcher ein Ergebnis von Proben- bzw. Abtastwerten des 0G-Ausgangs nach dem Durch führen eines Burn-in-Verfahrens entsprechend der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 41 zeigt eine Längsquerschnittsansicht von wesent lichen Teilen entsprechend einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 42 zeigt eine perspektivische Ansicht von wesent lichen Teilen entsprechend einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 43 zeigt eine Querschnittsansicht entlang Linie B-B von Fig. 42;

Fig. 44 zeigt eine Draufsicht auf einen Sensorchip, welche eine herkömmliche Probe darstellt; und

Fig. 45 zeigt eine Längsquerschnittsansicht, welche ei nen Anbringungszustand der herkömmlichen Probe darstellt.

Im folgenden wird eine Erklärung der ersten Ausfüh rungsform für den Fall gegeben, bei welchem die vorliegende Erfindung auf einen Halbleiterbeschleunigungssensor für ABS (Anti-Lock-Braking-System) eines Kraftfahrzeugs zum Erfas sen einer Beschleunigung in einem Bereich von etwa ±1G (1G bezeichnet die Erdbeschleunigung, welche 9,8 m/s² beträgt) bezüglich Fig. 1 bis 19 angewandt wird.

Fig. 1 zeigt eine Querschnittsstruktur von wesentlichen Teilen eines Halbleiterbeschleunigungssensors, und Fig. 2 zeigt eine planare Form eines Halbleitersensorchips, wel cher den Kern des Halbleiterbeschleunigungssensors bildet. Des weiteren zeigt Fig. 3 schematisch die Struktur einer Brückenschaltung (Dehnungsmeßgerät), welche an dem Halblei tersensorchip gebildet ist, und Fig. 4 zeigt die Brücken schaltung.

Entsprechend Fig. 2 wird ein Halbleitersensorchip 21 durch elektrochemisches Ätzen eines Materials mit einem großen piezoelektrischen Widerstandskoeffizienten (piezoresistant coeffizient) wie beispielsweise in einem Substrat aus einem Siliziumeinkristall gebildet, bei wel chem ein Gewichtsteil 23 in einem an beiden Seiten gehalte nen Zustand an der inneren Seite eines Rahmens 22 mit einer Größe von etwa 3 × 3 mm bis 4 × 4 mm über vier symmetrisch angeordnete Ausleger 24 gehalten wird.

Die jeweiligen Ausleger 24 werden beispielsweise durch Verwendung einer auf dem Siliziumeinkristallsubstrat gebil deten epitaxialen Schicht gebildet. Des weiteren werden zwei Widerstandselemente (welche in Fig. 3 und Fig. 4 mit den Bezugszeichen R11 bis R14 und R21 bis R24 bezeichnet werden) an jedem der Ausleger 24 mittels eines Diffusions verfahrens oder dergleichen gebildet, und es wird eine Be schleunigung durch Verwendung einer Brückenschaltung er faßt, welche durch die Widerstandselemente gebildet wird.

Insbesondere sind wie in Fig. 3 dargestellt die jewei ligen Paare der Widerstandselemente R11, R12, R13, R14, R21, R22, R23 und R24, welche jeweils an den Auslegern 24 gebildet sind, an Positionen mit einer Beziehung instal liert, bei welcher einige von ihnen entsprechend der Ver schiebung des Gewichtsteils 23 sich zusammenziehen und die anderen verlängert werden. Des weiteren ist eine Brücken schaltung mit zwei Widerständen, welche in Serie verbunden sind (R1 und R21, R13 und R23, R12 und R22, R14 und R24) und in dieselbe Richtung wie eine Seite deformiert werden, gebildet, und ein Paar von Eingangsanschlüssen T1 und T2 und ein Paar von Ausgangsanschlüssen T3 und T4 der Brücken schaltung ist mit vier Bondkontaktstellen 22a, welche auf dem Rahmen 22 gebildet sind, über eine Verdrahtungsstruktur in einer Dünnschichtform verbunden.

Wie in Fig. 4 dargestellt sind bei der Brückenschaltung die Widerstandselemente, welche in dieselbe Richtung defor miert werden, an Seiten einander gegenüberliegend positio niert. Des weiteren sind die Eingangsanschlüsse T1 und T2 jeweils mit einem Spannungsquellenanschluß +Vcc und einem Masseanschluß GND verbunden, und die Ausgangsanschlüsse T3 und T4 sind jeweils mit einem positiven Ausgangsanschluß +V bzw. einem negativen Ausgangsanschluß -V verbunden. Eine Verdrahtungsstruktur in einer Dünnschichtform wird eben falls zum Bilden der Brückenschaltung verwendet, und die Verdrahtungsstruktur ist in Fig. 1 durch das Bezugszeichen "a" bezeichnet.

Die Ausleger 24 und das Gewichtsteil 23 sind durch ein anisotropes Ätzverfahren unter Verwendung eines elektroche mischen Ätzverfahrens, welches später erwähnt wird, gebil det, bei welchem unter Durchführung eines elektrochemischen Ätzverfahrens (beispielsweise eines elektrochemischen Ätz verfahrens, welches in der japanischen Patentanmeldung Nr. Hei 6-42839 offenbart ist) unter Verwendung eines Unter schieds der Leitungstypen des Siliziumsubstrats und der epitaxialen Schicht lediglich das Siliziumsubstrat durch Ätzen entfernt wird und danach die Dimension der Dicke des epitaxialen Schichtteils durch ein normales Ätzverfahren eingestellt wird, wodurch die Ausleger 24 mit einer ge wünschten Dicke der Dimension gebildet werden. Bei dem nor malen Ätzverfahren wird in diesem Fall ein anisotropes Ätz verfahren unter Verwendung einer Alkalilösung von KOH (Kaliumhydroxid) oder dergleichen durchgeführt.

Detailliert dargestellt, jeder der Ausleger 24 wird derart gebildet, daß die Dimension der Dicke davon in einem Bereich von etwa 4,2 bis 5,5 µm mit einem Mittelwert von et wa 4,5 µm, die Dimension der Breite davon in einem Bereich von etwa 140 bis 180 µm mit 160 µm als Mittelwert und die Di mension der Länge davon in einem Bereich von etwa 530 bis 570 µm mit einem Mittelwert von 550 µm liegt. Des weiteren wird das Gewichtsteil 23 derart gebildet, daß es ein Ge wicht von etwa 1,4 mg aufweist.

Durch Festlegen der jeweiligen Dimensionen wie oben be schrieben wird der Wert des Temperaturempfindlichkeitskoef fizienten TCS (ppm/°C) bezüglich der Gesamtcharakteristik auf 800 ppm/°C oder weniger wie später erwähnt bestimmt, wo durch der Grad einer Änderung der Empfindlichkeit auf 5 bis 6% oder weniger in einem Temperaturbereich zur Verwendung bei etwa -30°C bis 80°C wie bei dem Halbleiterbeschleuni gungssensor für ABS beschränkt werden kann, wodurch eine sehr kleine Beschleunigung in dem Bereich von etwa ±1G bis ±2G genau erfaßt werden kann.

Entsprechend Fig. 1 ist der Halbleiterbeschleunigungs sensor 25 (hiernach als G-Sensor bezeichnet) derart gebil det, daß der Halbleitersensorchip 21 durch einen aus Sili zium gebildeten Sitz 26 über den Rahmen 22 gehalten wird. Ein integrierter Körper des Halbleitersensorchips 21 und des Sitzes 26 ist in einem später beschriebenen Gehäuse (Keramiksubstrat) 27 befindlich. Der Sitz 26 ist aus einem Material gebildet, welches einen thermischen Ausdehnungs koeffizienten äquivalent zu demjenigen des Halbleitersen sorchips 21 aufweist. Insbesondere ist das Material ein Si liziumsubstrat, welches demjenigen des Sensorchips 21 ent spricht.

Bezüglich des zwischen dem Halbleitersensorchip 21 und dem Keramiksubstrat 27 angeordneten Halbleitersitz 26 ist die Dimension der Dicke D auf etwa 1,8 mm (gleich oder grö ßer als 1 mm) bestimmt und dazwischen befindliche Teile bzw. Zwischenstücke haften fest daran durch flexible Haftmittel 29 und 31.

Entsprechend der flexiblen Haftmittel 29 und 31 sind Harzkörner 28 und 30 als Harzteilchen mit einem Basishaft mittel zusammengemischt. Ein Silikonharz, welches eine Art flexibles Harz ist, wird als das Basishaftmittel verwendet, und das Elastizitätsmodul des Siliziumharzes beträgt etwa 1 MPa.

Bezüglich der in das flexible Haftmittel 29 gemischten Harzkörner 28, welche zwischen dem Halbleitersensorchip 21 und dem Sitz 26 vorgesehen sind, wird sphärisches Polybuta dienbenzolharz (polydivinylbenzene resin) von etwa 8 µm in das Basishaftmittel um 0,1 Gewichts% oder niedriger ge mischt, und das Elastizitätsmodul der Harzkörner 28 beträgt etwa 4,8GPa. Bezüglich der Harzkörner 30, welche in das flexible Haftmittel 31 gemischt sind, das zwischen dem Si liziumsitz 26 und dem Keramiksubstrat 27 vorgesehen ist, besitzen die Körner eine Teilchengröße von beispielsweise etwa 28 µm und sind in das Basishaftmittel um etwa 0,54 Ge wichts% gemischt.

Bezüglich des unteren Grenzwerts des Mischungsverhält nisses der Harzkörner 28 besteht der Zustand bzw. die Be dingung des unteren Grenzwerts dahingehend, daß beim An bringen des Halbleitersensorchips 21 drei Stücke oder mehr der Harzkörner 28 dafür vorgesehen sind, auf der unteren Seite (d. h. der Haftseite) des Rahmens 22 in dem Halblei tersensorchip 21 zerstreut zu werden, und es sind etwa 0,03 Gewichts% bezüglich des unteren Grenzwerts als empirischer Wert unter Berücksichtigung der Leistungsfähigkeit des Ver fahrens nötig.

Entsprechend dem auf diese Weise erlangten Haftzustands wird eine Luftdämpfung des Gewichtsteils 23 dadurch durch geführt, daß das Gewichtsteil 23 des Halbleitersensorchips 21 und der Sitz 26 hinreichend nahe zu einander gebracht werden. Insbesondere durch Wählen des Durchmessers der Harzkörner 28 im Hinblick auf einen gewünschten Wert wird die Dimension eines Luftzwischenraums zwischen dem Ge wichtsteil 23 und dem Sitz 26 innerhalb eines Bereichs von 7 bis 15 µm, vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 8 bis 15 µm bestimmt.

Üblicherweise besitzt das Harzkorn einen geringen Ela stizitätsmodul, und das bei dieser Ausführungsform verwen dete Harzkorn 28 besitzt vorzugsweise einen Elastizitätsmo dul von 10GPa oder weniger. Um einer Anforderung zu genü gen, können Polybutadienbenzolharz, Silikonharz, Urethan harz, Acrylharz, Polyimidharz, flexibles Epoxidharz, Vinyl harz und dergleichen verwendet werden.

Des weiteren besitzt das flexible Haftmittel 29 vor zugsweise den Elastizitätsmodul von 500 MPa oder weniger, und es können beispielsweise Silikonharz, Urethanharz, Acryl harz, Polyamidharz, Polyimidharz, flexibles Epoxidharz und dergleichen verwendet werden.

Wie in Fig. 5 und 6 dargestellt ist der Sitz 26 auf dem Keramiksubstrat 27b, welches das Gehäuse 27 bildet, durch Anhaften in einem Zustand befestigt, bei welchem es in einer in dem Gehäuse 27 gebildeten Aussparung 27a unter gebracht ist. Bei einem derartigen Anhaften wird das mit einer Mehrzahl von Stücken bzw. Teilchen der Harzkörner 30 vermischte flexible Haftmittel 31 verwendet, (siehe Fig. 1), und ebenfalls in diesem Fall werden die Harzkörner 30 mit dem Elastizitätsmodul von 10GPa oder weniger vorzugs weise wie oben beschrieben verwendet, und das flexible Haftmittel 31 mit dem Elastizitätsmodul von 500 MPa oder we niger wird vorzugsweise verwendet.

Das Gehäuse 27 wird durch Aufschichten einer Mehrzahl von Schichten der Keramiksubstrate 27b gebildet, und es wird in einer kastenähnlicher Form, welche die Aussparung 27a und das Basisteil 27c besitzt, welches an die Ausspa rung 27a an der Innenseite davon angrenzt, gebildet. Eine Verstärkerschaltung 32, welche zum Bereitstellen einer Ver sorgungsspannung für den Halbleitersensorchip 21 dient und ein von dem Sensorchip 21 erfaßtes Ausgangssignal ver stärkt, und eine Einstellschaltung 33 zum Durchführen einer Pegeleinstellung der Versorgungsspannung, welche an die Verstärkerschaltung 32 angelegt wird, sind auf das Basis teil 27c gebondet.

Eine Mehrzahl von Verdrahtungsstrukturen für eine Ver sorgungsspannung oder zum Ausgeben eines erfaßten Ausgangs signals sind auf den Keramiksubstraten 27b gebildet, welche das Gehäuse 27 bilden, unter Verwendung von nicht darge stellten Leitungspasten, welche zwischen die jeweiligen Substrate 27b und nicht dargestellte Durchgangslöcher ge druckt sind, welche die jeweiligen Substrate 27b durchdrin gen.

In diesem Fall ist wie in Fig. 6 dargestellt der obere Rand des Gehäuses 27 mit einer Gruppe von externen An schlüssen 27d versehen, welche mit diesen Verdrahtungs strukturen verbunden sind, und die Basis 27c ist mit einer Gruppe von inneren Anschlüssen 27e versehen, welche ähnlich mit den Verdrahtungsstrukturen verbunden sind. Eine Verbin dung zwischen dem Halbleitersensorchip 21 und der Verstär kerschaltung 32 und den Zwischenstücken bezüglich der Ver stärkerschaltung 32, der Einstellschaltung 33 und der Grup pe von inneren Anschlüssen 27e ist durch Drahtbonden ge schaffen.

Insbesondere ist wie in Fig. 1 und in Fig. 5 darge stellt ein elektrostatischer Schild bzw. Schirm 34 in einer Dünnschichtform, welche aus einem leitenden Material einer Aluminiumpaste, einer Kupferpaste oder einer Wolframpaste gebildet ist, über den gesamten Teilen zwischen dem Kera miksubstrat 27b, welches der Aussparung 27a in dem Gehäuse 27 gegenüberliegt, und dem darunter angeordneten Kera miksubstrat 27b gebildet. Obwohl nicht besonders veran schaulicht ist der elektrostatische Schild 34 mit einer Masseleitung unter Verwendung eines Durchgangslochs oder dergleichen verbunden, welches in dem Keramiksubstrat 27b gebildet ist.

Insbesondere ist (entsprechend Fig. 5) ein beispiels weise aus einem Keramiksubstrat gebildeter Deckel durch An haften auf dem Gehäuse 27 angeordnet, um die Innenseite luftdicht zu versiegeln, wodurch der G-Sensor 25 fertigge stellt ist. Des weiteren wird eine Stabilisierung der Aus gangscharakteristik durch Unterwerfen wenigstens des Halb leitersensorchips 21 und des Sitzes 26, welcher den Halb leitersensorchip 21 trägt, einem Burn-in-Verfahren erzielt. Bei dieser Ausführungsform wird das Burn-in-Verfahren bei spielsweise durch Aussetzen des Halbleitersensorchips 21 einer Umgebung einer vorbestimmten Temperatur (von etwa 120°C) über eine bestimmte Zeitperiode (von etwa 6 Stunden) oder mehr in einem Zustand, bei welchem eine vorbestimmte Spannung (von etwa 5 bis 6 Volt) angelegt wird, durchge führt.

Durch Annehmen der oben beschriebenen Struktur haftet der Halbleitersensorchip 21 fest auf dem Siliziumsitz 26 an, durch welchen das Gewichtsteil 23 von dem Siliziumsitz 26 um eine Dimension einer Dicke (beispielsweise von etwa 8 µm bis 15 µm) des flexiblen Haftmittels 29 getrennt ist. Durch Bereitstellen des Luftzwischenraums in diesem Grad kann eine Luftdämpfung unter Verwendung von Luft als Dämp fungsmittel gebildet werden, wenn das Gewichtsteil 23 mit einer übermäßigen Beschleunigung beaufschlagt wird. Die Halbleiterbeschleunigungssensoren, welche wie oben be schrieben gebildet sind, sind an Positionen senkrecht zu einander in einem Zustand angebracht, bei welchem sie auf dem Anbringungssubstrat aufgestellt sind, um Beschleunigun gen in zweidimensionalen Richtungen auf der Horizontalebene zu erfassen.

Entsprechend der oben beschriebenen Struktur nehmen bei der Aufnahme einer Beschleunigung in Horizontalrichtung die zwei Halbleiterbeschleunigungssensoren eine Beschleunigung mit Komponenten entsprechend den jeweiligen Richtungen der zwei Sensoren auf. Entsprechend dem Halbleiterbeschleuni gungssensor nimmt das Gewichtsteil 23 des Halbleitersen sorchips 21 eine Kraft entsprechend der aufgebrachten Be schleunigung in einer Richtung entgegengesetzt zu der auf gebrachten Beschleunigungsrichtung auf. Wenn das Gewichts teil 23 in die Richtung des Empfangs der Kraft dadurch ver setzt wird, werden die vier Ausleger 24 verdreht, welche das Gewichtsteil 23 halten.

Wenn in diesem Augenblick beispielsweise das Gewichts teil 23 auf die Seite des Sitzes 26 versetzt wird, nehmen die jeweiligen Ausleger 24 Koinpressionsdrücke an Positionen der Oberflächen davon auf der Seite des Gewichtsteils 23 auf und nehmen Dehnungsdrücke an Positionen davon auf der Seite des Rahmens 22 auf, wodurch die Widerstandswerte der jeweils gebildeten Diffusionswiderstände durch den pie zoelektrischen Widerstandseffekt (piezoresistant effect) verändert werden. Danach wird der Spannungsausgang entspre chend der Änderung der Widerstandswerte der jeweiligen Wi derstände bereitgestellt, welche in einer Brückenschaltung miteinander verbunden sind.

Wenn des weiteren eine übermäßige Beschleunigung aufge nommen wird, besitzt ein schmaler Zwischenraum zwischen dem Gewichtsteil 23 und dem Sitz 26 die Wirkung einer Luftdämp fung, und daher kann verhindert werden, daß das Gewichts teil 23 und die jeweiligen Ausleger 24 zerstört werden.

Des weiteren ist die Dimension der Dicke des Sitzes 26 auf 1,75 mm festgelegt, also auf mehr als 1 mm, und der Sitz 36 haftet unter Verwendung der flexiblen Haftmittel 29 und 31 fest an, und daher kann sogar dann, wenn eine Tempera turänderung vorliegt, der Einfluß des Druckes minimiert werden, so daß eine Änderung der Empfindlichkeit zu der Zeit in einen vorbestimmten zulässigen Bereich gebracht wird, bei welchem sogar in dem Fall, bei welchem eine Be schleunigung von etwa ±1,5G gemessen wird, die Beschleuni gung mit einem kleinen Fehler und einer hohen Genauigkeit gemessen werden kann.

Als nächstes werden die Daten dargestellt, welche die Basis zur Annahme der oben beschriebenen Struktur bilden. Es heißt die oben beschriebenen jeweiligen Dimensionen gründen sich auf Ergebnisse von Messungen einer Empfind lichkeitsänderung ΔS (%) von Empfindlichkeiten S (V/G) vor und nach einem Temperaturzyklustest bezüglich der Dimension der Dicke des Sitzes 26 und von Messungen einer Empfind lichkeitsänderung ΔS (%) von dem Mischungsverhältnis der Harzkörner 28 und 30 der flexiblen Haftmittel 29 und 31 und der Empfindlichkeiten S(V/G) vor und nach einem Test des Belassens bei niedrigen Temperatur.

Es wird festgestellt, daß die Empfindlichkeit S durch einen Wert einer Ausgangsspannung pro G definiert wird. Tatsächlich wird die Empfindlichkeit durch die folgende Gleichung (1) als Spannungswert (V) einer Differenz zwi schen einer Ausgangsspannung V0 (V), wenn die Beschleuni gung 0G beträgt, und einer Ausgangsspannung V1 (V) defi niert, wenn die Beschleunigung 1G beträgt, da der Meßbe reich des Halbleiterbeschleunigungssensors per se tatsäch lich ±1G beträgt.

S(V/G) = V1-V0 (1)

Des weiteren wird die Empfindlichkeitsänderung ΔS (%) durch die folgende Gleichung (2) als Verhältnis einer Dif ferenz zwischen einer Empfindlichkeit S₀ vor einem Test und einer Empfindlichkeit S1 nach einem Test bezüglich S₀ defi niert.

ΔS(%) = (S₀-S1)/S₀ × 100(%) (2)

Im folgenden wurde zuerst bezüglich der Dimension der Dicke des Sitzes 26 ein Temperaturzyklustest, d. h. ein Tem peraturspannungstest, unter Verwendung verschiedener Proben im Bereich von einer Probe, bei welcher der Sitz 26 nicht vorgesehen war, d. h. bei welcher die Dimension der Dicke gleich 0 war, bis zu einer Probe mit einer Dimension der Dicke von etwa 2 mm, durchgeführt. Bei dem Temperaturzyklustest wurde ein einziger Zyklustest von dem Punkt an bestimmt, bei welchem eine Probe in einer Umgebung von -30°C über zwei Stunden und darauffolgend in einer Um gebung von 85°C über zwei Stunden verblieb, nachdem die Empfindlichkeit S₀ bei Raumtemperatur gemessen wurde, bis zu dem Punkt, bei welchem die Empfindlichkeit S1 unter Wie dererlangung der Temperatur der Probe auf Raumtemperatur gemessen wurde.

In Fig. 7 ist die Empfindlichkeitsänderung ΔS vor und nach dem Temperaturzyklustest bezüglich der Dimension der Dicke des Sitzes 26 dargestellt. Damit entsprechend dem Er gebnis die Empfindlichkeitsänderung ΔS in einen Bereich von etwa ±2% als Bezug für ein genaues Erfassen der Beschleuni gung in einem Erfassungsgebiet einer niedrigen Beschleuni gung von etwa ±1G (einen Bereich von etwa ±1G bis ±1G) fällt, wurde festgestellt, daß die Dicke des Sitzes 26 vor zugsweise auf 1 mm oder darüber bestimmt wird.

Als nächstes wurde bezüglich des Mischungsverhältnisses der Harzkörner 28 und 30 zum Hinzumischen zu den flexiblen Haftmitteln 29 und 31 ein Test des Belassens bei einer niedrigen Temperatur, d. h. ein Temperaturspannungstest, un ter Verwendung von verschiedenen Proben durchgeführt, wel che in einem Bereich einer Probe, bei welcher die Harzkör ner 28 und 39 nicht eingemischt wurden, bis zu einer Probe lagen, bei welcher sie um etwa 0,55 Gewichts% eingemischt wurden. Der Test des Belassens bei der niedrigen Temperatur wurde als Test eines Zyklus von einem Punkt an bestimmt, bei welchem eine Probe in einer Umgebung von -40°C über ei ne vorbestimmte Zeitperiode gebracht wurde, nachdem die Empfindlichkeit S₀ unter Raumtemperatur gemessen wurde, bis zu einem Punkt, bei welchem die Empfindlichkeit S1 gemessen wurde, nachdem die Temperatur entsprechend der Raumtempe ratur wiedererlangt wurde.

Fig. 8 zeigt ein Meßergebnis bezüglich der Empfindlich keitsänderung ΔS vor und nach dem Test des Belassens bei der niedrigen Temperatur, wenn das Mischungsverhältnis der Harzkörner 28 und 30 zu dem flexiblen Haftmittel 29 und 31 geändert wurde. Aus dem Ergebnis wurde herausgefunden, daß in dem Fall, bei welchem die Empfindlichkeitsänderung ΔS auf den oben beschriebenen Bezug bestimmt worden ist, d. h. auf etwa ±2%, es nötig wurde, daß das Mischungsverhältnis der Harzkörner 28 und 30 bei etwa 0,1 Gewichts% oder darun ter liegt. Wie oben erwähnt wird der untere Grenzwert des Mischungsverhältnisses theoretisch vorzugsweise auf einen Wert bestimmt, bei welchem wenigstens drei Stücke der Harz körner 28 und 30 an angemessenen Intervallen an der Haft seite zum Anhaften an dem Sensorchip 21 angeordnet sind, es ist jedoch bekannt, daß der untere Grenzwert bei etwa 0,03 Gewichts% als empirischer Wert in Abhängigkeit von der Ver fahrensleistungsfähigkeit liegt.

Bei der vorliegenden Ausführungsform wurde die Dimen sion der Dicke des Sitzes 26 auf etwa 1,75 mm bestimmt, d. h. auf einen Wert von mindestens 1 mm, und das Mischungsver hältnis der Harzkörner 28 und 30 der flexiblen Haftmittel 29 und 31 ist auf etwa 0,1 Gewichts% oder darunter be stimmt, wodurch die Haft- und Befestigungsoperation durch geführt wird, und daher kann die Empfindlichkeitsänderung ΔS auf 2% oder darunter sogar dann beschränkt werden, nach dem eine Probe einem Temperaturzyklustest oder einem Test des Belassens in einer niedrigen Temperatur als Temperatur spannungstest unterworfen wird, durch welchen sogar dann, wenn der Sensor in einer Umgebung verwendet wird, bei der sich die Temperatur ändert, die Beschleunigung in einem niedrigen Bereich von etwa ±1,5G genau erfaßt werden kann.

Als nächstes wird die Dimension der Dicke der jeweili gen Ausleger 24 des Halbleitersensorchips 21 in einem Be reich von 4,2 µm bis 5,5 µm, vorzugsweise von 4,5 µm auf der Grundlage der folgenden neuen Erkenntnis der Erfinder be stimmt.

Auf der Grundlage einer Entdeckung, entsprechend derer die Dimension der Dicke der jeweiligen Ausleger 24 eine Temperaturempfindlichkeitsänderung TCS entsprechend der Temperaturänderung einer Umgebung bei der Verwendung des Halbleitersensorchips 21 beeinflußt, haben die Erfinder Proben mit verschiedenen Größen von Dimensionen der Dicke bereitgestellt und den Temperaturempfindlichkeitskoeffi zienten (Änderung) TCS (ppm/°C) bezüglich der jeweiligen Proben gemessen.

Als Ergebnis wurde wie in Fig. 9 dargestellt, herausge funden, daß die Temperaturempfindlichkeitsänderung TCS in nerhalb von ±800 ppm/°C liegt, wenn die Dimension der Dicke der jeweiligen Ausleger 24 auf einen Wert von 4,2 µm oder größer bestimmt ist. Des weiteren besitzt die Dicke als oberer Grenzwert bezüglich eines praktischen Gesichtspunkts eine obere Grenze von etwa 5,5 µm, wenn eine Beschleunigung von etwa ±1G bis ±2G erfaßt wurde, da je größer die Dimen sion der Dicke der jeweiligen Ausleger 24 war, desto gerin ger die Erfassungsempfindlichkeit per se war.

In dem oben beschriebenen Fall ist der Temperaturemp findlichkeitskoeffizient TCS (ppm/°C) wie folgt definiert. Zuerst wird die Empfindlichkeit S, welche die Ausgangscha rakteristik des Beschleunigungssensors anzeigt, wie in der Gleichung (1) definiert.

Des weiteren wird der Temperaturempfindlichkeitskoeffi zient TCS (ppm/°C) als Wert definiert, welcher einen Grad der Empfindlichkeitsänderung bezüglich einer Temperaturän derung von 1°C anzeigt, wenn sich die Temperatur der Umge bung unter Verwendung eines Sensors ändert, und wird wie in der folgenden Gleichung (3) bezüglich der Empfindlichkeiten SRT und SHT bei den jeweiligen Temperaturen berechnet, wo bei eine Temperatur einer hohen Temperaturseite HT als obe rer Grenzwert bezüglich einer Bezugstemperatur RT angenom men wird (beispielsweise Raumtemperatur oder dergleichen), welche in dem verwendeten Temperaturbereich als Mitte ange nommen wird.

TCS = {(SHT-SRT)/SRT]/(HT-RT) × 10⁶ (3)

Der durch die Gleichung (3) dargestellte Temperaturemp findlichkeitskoeffizient TCS zeigt einen Betrag einer Emp findlichkeitsänderung pro °C an, und dementsprechend kann wie durch die folgende Gleichung (4) dargestellt der Ände rungsgrad der Empfindlichkeit ΔS in dem verwendeten Tempe raturbereich als Wert von TCS multipliziert mit einem Be trag der Änderung der Temperatur ΔT bezüglich der Raumtem peratur RT, welche die Bezugstemperatur ist, bereitgestellt werden. Danach kann durch Modifizieren der Gleichung (4) der notwendige Temperaturempfindlichkeitskoeffizient TCS umgekehrt bezüglich des Änderungsgrads der Empfindlichkeit ΔS berechnet werden, welcher in dem Temperaturbereich zur Verwendung zugelassen ist, und der Betrag der Änderung der Temperatur ΔT wird durch die folgende Gleichung (5) darge stellt.

ΔS = ΔT × TCS (4)

TCS = ΔS/ΔT (5)

Wenn ein Bereich von beispielsweise -30°C bis 80°C als der verwendete Temperaturbereich entsprechend der Ausfüh rungsform angenommen wird, falls die Bezugstemperatur einer Umgebung, in welcher der Sensor verwendet wird, auf 25°C als Raumtemperatur RT bestimmt ist, wird der Grad der Ände rung der Temperatur ΔT zu ±55°C, und der Wert des Ände rungsgrads der Empfindlichkeit ΔS in dem Fall kann als etwa 4,4% aus Gleichung (4) berechnet werden. Wenn der Wert des Grads der Änderung der Empfindlichkeit ΔS bei etwa 5 bis 6% oder darunter liegt, kann bei dem für das ABS verwendeten Halbleiterbeschleunigungssensor eine sehr kleine Beschleu nigung von etwa ±1G bis ±2G erfaßt werden, was dieser Be dingung genügt.

Als nächstes wird eine Erklärung eines elektroche mischen Ätzverfahrens gegeben, welches beim Bilden des Ge wichtsteils 23 und der jeweiligen Ausleger 24 des Halblei tersensorchips 21 durchgeführt wird, und eines Ätzverfah rens zum Steuern der Dimension der Dicke der jeweiligen Ausleger 24 bezüglich der Fig. 10 bis 14. D.h. die Dif fusionswiderstände, welche die piezoelektrische Wider standswirkung aufweisen, werden an Teilen einer epitaxialen Schicht 21b, welche auf einem Siliziumsubstrat 21a entspre chend den jeweiligen Auslegern 24 durch Unterwerfung einem Diffusionsverfahren oder dergleichen gebildet. Danach wer den die jeweiligen Diffusionswiderstände in einem Zustand gebildet, bei welchem sie in einer Brücke durch Durchfüh rung einer Aluminiumverdrahtung miteinander verbunden wer den, und es werden des weiteren Elektrodenteile, welche sich nach außen erstrecken können, gebildet. Wenn die je weiligen eingebauten Elemente der Diffusionswiderstände und dergleichen wie oben beschrieben gebildet werden, wird da nach eine Siliziumnitridschicht 36 als Maskenmaterial beim Ätzen durch ein CVD-Verfahren (Chemical Vapor Deposition, chemische Aufdampfung) oder dergleichen auf der Oberfläche des Halbleitersensorchips 21 auf der Seite des Silizium substrats 21a gebildet (siehe Fig. 10). Darauf folgend wer den Öffnungen 36a entsprechend den Ätzgebieten durch Struk turierung der Siliziumnidridschicht 36 durch Fotolithogra fie oder dergleichen gebildet (siehe Fig. 11).

Als nächstes wird die epitaxiale Schicht 21b des Sili ziumsubstrats 21a durch Versetzen in einen Zustand ge schützt, bei welchem sie mit einem Harzwachs oder derglei chen bedeckt wird, und es wird ein elektrochemisches Ätz verfahren unter Verwendung einer alkalischen anisotropen Ätzlösung durchgeführt. Bei dem Ätzverfahren wird eine KOH- (Kaliumhydroxid) Lösung als alkalische anisotrope Ätzlösung verwendet, das Siliziumsubstrat 21a wird in ein mit der KOH-Lösung gefülltes Gefäß getaucht, und das Ätzverfahren wird in einem Zustand durchgeführt, bei welchem eine Span nung derart angelegt wird, daß das Siliziumsubstrat 21a ei nes p-Typs negativ gemacht wird und die epitaxiale Schicht 21b eines n-Typs positiv gemacht wird. Das Ätzverfahren wird unter Verwendung beispielsweise eines elektroche mischen Ätzstoppverfahrens durchgeführt, welches wie oben erwähnt in der japanischen Patentanmeldung Nr. Hei. 6-42839 offenbart wird.

Wenn das elektrochemische Ätzstoppverfahren unter Ver wendung der alkalischen anisotropen Ätzlösung beendet wor den ist, wird danach ein Ätzgebiet 40 an einem Teil gebil det, an welchem die Siliziumnitridschicht 36 an der Seite des Siliziumsubstrats 21a des p-Typs abgeschiefert bzw. ab geblättert ist. Ein Bodenteil 40a des Ätzgebiets 40 wird auf einen Grad des Erreichens der Nähe einer Seite eines pn-Übergangs des Siliziumsubstrats 21a und der epitaxialen Schicht 21b geätzt, und ein Seitenteil 40b des Ätzgebiets 40 legt die (111)-Seite bloß, welche eine verlangsamte Ätz rate aufweist, wodurch das Seitenteil 40b zu einer geneig ten Seite wird (siehe Fig. 12).

Als nächstes wird die Dimension der Dicke der Ausleger 24, welche durch das Ätzverfahren gebildet werden, wie folgt gemessen. D.h. nach einem Reinigen des Silizium substrats 21a, welches aus der Ätzlösung genommen wird, wird die Dimension der Dicke der jeweiligen Ausleger 24 in einem Nichtkontaktierungszustand unter Verwendung von bei spielsweise einem FT-IR (Fourier Transformation Infrared Spectrometer), einem Lasermeßinstrument oder dergleichen gemessen.

Danach wird ein zusätzliches Ätzverfahren durchgeführt, um eine Dimension einer vorbestimmten Dicke bezüglich jeder Schicht in einem Wafer auf der Grundlage des Meßergebnisses zu bilden. Entsprechend dem zusätzlichen Ätzverfahren wird der Betrag des Ätzens der epitaxialen Schicht 21b derart gesteuert, daß die Dimension der vorbestimmten Dicke be reitgestellt wird, während der Ätzbetrag über eine Zeitpe riode unter Verwendung einer Ätzlösung gesteuert wird, de ren Ätzrate genau bekannt ist. Als Ätzlösung werden in die sem Fall eine KOH-Lösung, welche eine alkalische anisotrope Ätzlösung ist, und Fluorwasserstoff HF verwendet, welches eine isotrope Ätzlösung ist.

Als Ätzbetrag wird die epitaxiale Schicht 21b auf etwa 5 bis 6 µm unter Verwendung einer alkalischen anisotropen Ätzlösung geätzt, und als abschließender Schritt wird die epitaxiale Schicht 21b auf 4,5 µm unter Verwendung einer isotropen Ätzlösung wie Fluorwasserstoff HF geätzt (siehe Fig. 13).

Wenn auf diese Weise das Ätzverfahren durchgeführt wird, bis die epitaxiale Schicht auf etwa 4,5 µm verdünnt worden ist, d. h. auf die oben beschriebene Dimension der Dicke, während die Dimension der Dicke der jeweiligen Aus leger 24 gemessen wird, wird die Ätzoperation beendet, und danach wird die Operation durch Abschiefern der Siliziumni tridschicht 36 beendet, welche auf der Oberfläche des Halb leitersubstrats 21a verblieben ist (siehe Fig. 14).

Bei dem oben beschriebenen Ätzverfahren wird die Dimen sion der Dicke der epitaxialen Schicht 21b erhöht, und nach dem Ätzen des Siliziumsubstrats 21a zur Bloßlegung der epi taxialen Schicht 21b durch das elektrochemische Ätzstopp verfahren wird die Dimension der Dicke der jeweiligen Aus leger 24 durch Zeitsteuerung gesteuert, und dementsprechend kann sogar dann, wenn eine Zerstreuung der Dimension der Dicke der epitaxialen Schicht 21b nicht berücksichtigt wird, die Dimension der Dicke der Ausleger 24 genau gesteu ert werden und des weiteren kann unter Verwendung der isotropen Ätzlösung die Stärke der jeweiligen Ausleger 24 ebenfalls unterstützt werden.

Das oben beschriebene Ätzverfahren ist im Hinblick auf die Tatsache, daß die Schritte kompliziert sind, nachtei lig. Demgegenüber kann anstelle des oben beschriebenen Ver fahrens durch Ausbilden der Dimension der Dicke per se der epitaxialen Schicht 21b auf einen im wesentlichen gleichen Wert der Dimension der endgültigen Dicke der jeweiligen Ausleger 24 die Dimension der Dicke mit einer vorbestimmten Genauigkeit lediglich durch Ausführen des elektrochemischen Stoppverfahrens erlangt werden, wodurch die Herstellungs schritte vereinfacht werden. In diesem Fall wird die Genau igkeit der Dimension der Dicke der Ausleger und der Stärke der Ausleger im Vergleich zu den Werten des oben beschrie benen Verfahrens verschlechtert.

Entsprechend der Ausführungsform wird bei der Bildung bzw. Strukturierung zur Erfassung einer sehr kleinen Be schleunigung von etwa ±1G bis ±2G zur Beschränkung des Än derungsgrads der Empfindlichkeit des Temperaturbereichs zur Verwendung eines vorbestimmten Pegels oder darunter darauf geachtet, daß die Dimension der Dicke der Ausleger 24 des Halbleitersensorchips 21 gesteuert wird. Es wurde herausge funden, daß die Dimension der Dicke der Ausleger 24 auf ei nen Bereich von 4,2 µm und größer oder kleiner als 5,5 µm und vorzugsweise von 4,5 µm bestimmt wird, so daß der Tempe raturempfindlichkeitskoeffizient TCS auf 800ppm/°C bestimmt wird, um den Änderungsgrad der Empfindlichkeit ΔS auf 5 bis 6% in dem Temperaturbereich zur Verwendung bei -30°C bis 80°C zu bestimmen, wodurch die Erfassungsoperation während des Verringerns der Größe des Sensor genau durchgeführt werden kann.

Entsprechend der oben beschriebenen Struktur der Aus führungsform können der folgende Betrieb und die folgende Wirkung erzielt werden.

Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Vibration des Gewichsteils 23 durch die Luftdämpfung zwischen dem Ge wichtsteil 23 und dem Sitz 26 durch Bestimmen der Dimension des Luftzwischenraums zwischen dem Gewichtsteil 23 des Halbleitersensorchips 21 und dem Sitz 26, welcher den Sen sorchip 21 hält, auf einem Bereich von 7 bis 1 µm verrin gert. Bei einer derartigen Struktur ist es offensichtlich, daß die Größe der Dimension des Luftzwischenraums bezüglich der Abschwächung der Vibration durch die Luftdämpfung stark relevant ist.

Daher wurde experimentell eine Beziehung zwischen der Vibration des Gewichtsteils 23 und der Dimension des Luft zwischenraums zwischen dem Gewichtsteil und dem Sitz 26 be züglich des wie oben beschrieben gebildeten G-Sensors her ausgefunden, d. h. bezüglich des G-Sensors, welcher den Halbleitersensorchip 21 aufweist und zum Erfassen der Be schleunigung von etwa ±1G unter Verwendung des piezoelek trischen Widerstandseffekts der Widerstandselemente geeig net ist, welche auf den Auslegern 24 gebildet sind. Ent sprechend dem Experiment wurde der Vibrationsabschwächungs betrag (Luftdämpfungscharakteristik) des G-Sensors 25 in einem Zustand untersucht, bei welchem das Gewichtsteil 23 mit einer Vibration beaufschlagt wurde, und Daten den Expe riments sind in Fig. 17 dargestellt.

Aus Fig. 17 ist ersichtlich, daß wenn die Dimension des Luftzwischenraums zwischen dem Gewichtsteil 23 und dem Sitz 26 gleich oder kleiner als 15 µm ist, ein hinreichender Luftdämpfungseffekt bei einer üblichen bzw. allgemeinen Be stimmung erzielt werden kann, und als Ergebnis kann eine Verschlechterung der Ausgangscharakteristik des G-Sensors 25, welche durch die Vibration des Gewichtsteils 23 hervor gerufen wird, verhindert werden. Um einer härteren Anforde rung zu genügen, beispielsweise einer Anforderung bezüglich eines Vibrationsabschwächungsbetrags von 3dB oder weniger, wird die Dimension des Luftzwischenraums auf etwa 11,5 µm oder weniger bestimmt. Bei dieser Ausführungsform ist der untere Grenzwert der Dimension des Luftzwischenraums zwi schen dem Gewichtsteil 23 und dem Sitz 26 aus dem folgenden Grund auf 7 mm bestimmt.

D. h. es wurde als Ergebnis einer detaillierten Untersu chung der Erfinder bezüglich eines Phänomens, bei welchem ein Ausgangswert in einem Zustand, bei welchem die Be schleunigung gleich 0 war, was den Bezug der Halbleitercha rakteristik in dem G-Sensor 25 (hiernach als 0G-Ausgang be zeichnet) darstellt, verändert wurde, herausgefunden, daß der Pegel des 0G-Ausgangs stets in einer konstanten Rich tung geändert wurde und des weiteren die Richtung der Ände rung eine Richtung der Anziehung des Gewichtsteils 23 auf die Seite des Sitzes 26 war, und es wurde eine Schlußfolge rung erzielt, daß die Änderung durch eine elektrostatische Anziehung hervorgerufen wurde, welche an der Innenseite des G-Sensors 25 hervorgerufen wurde.

Eine Erklärung eines derartigen Phänomens unter Bezug nahme auf Fig. 15, welche eine Querschnittsstruktur von we sentlichen Teilen des G-Sensors 25 darstellt, wird im fol genden gegeben. Der Halbleitersensorchip 21 befindet sich in einem Zustand, bei welchem er mit einer Versorgungsspan nung zur Ansteuerung versehen wird und der Halbleitersen sorchip 21 an dem Sitz 26 durch das flexible Haftmittel 29 anhaftet, welches eine isolierende Eigenschaft besitzt, und daher ist es unvermeidlich, daß dazwischen eine elektrosta tische Kapazität eines bestimmten Grads vorhanden ist.

Daher wird wie in Fig. 15 dargestellt ein elektrostati sches Induktionsphänomen, bei welchem beispielsweise sich eine positive elektrische Ladung (+) auf einer Oberfläche des Gewichtsteils 23 gegenüberliegend zu dem Sitz 26 sam melt und sich eine negative elektrische Ladung (-) einer umgekehrten Polarität auf der Seite des Sitzes 26 sammelt, hervorgerufen und es tritt ein Einfluß eines dadurch her vorgerufenen elektrischen Feldes auf, wobei eine elektro statische Anziehung F, welche durch die folgende Gleichung (6) dargestellt wird, zwischen dem Gewichtsteil 23 und dem Sitz 26 hervorgerufen wird.

F = 1/2 × ε × S × (V/d)² (6)

wobei ε eine relative Dielektrizitätskonstante von Luft, S eine Bodenfläche des Gewichtsteils 23, V eine Po tentialdifferenz zwischen dem Gewichtsteil 23 und dem Sitz 26 und d eine Dimension des Luftzwischenraums darstellen.

Wenn eine derartige elektrostatische Anziehung F er zeugt wird, wird das Gewichtsteil 23 auf die Seite des Sit zes 26 angezogen, wodurch die Zerstreuung in dem 0G-Ausgang hervorgerufen wird. Dementsprechend wird aus der obigen Gleichung (6) abgeleitet, daß die Breite der Änderung des 0G-Ausgangs sich entsprechend einem anfänglich gesetzten Wert der Dimension des Luftzwischenraums zwischen dem Ge wichtsteil 23 und dem Sitz 26 ändert.

Die Erfinder bestätigen den Einfluß der Dimension des Luftzwischenraums auf den 0G-Ausgang durch Berechnung und Experiment. Fig. 16 zeigt ein Ergebnis der Berechnung einer Beziehung zwischen der Potentialdifferenz zwischen dem Halbleitersensorchip 21 und dem Sitz 26 und den Betrag der Änderung des 0G-Ausgangs, wenn die Dimension des Luftzwi schenraums von 5 µm auf 10 µm mit einem Inkrement von 1 µm ge ändert wird, und das Ergebnis der Berechnung wird durch die durchgezogenen Kurven dargestellt. Des weiteren werden in Fig. 16 die tatsächlichen Meßwerte der Beziehung zwischen der Potentialdifferenz und dem 0G-Ausgang durch schwarze Kreise dargestellt, wenn die Dimension des Luftzwischen raums 6 µm beträgt. Wie in Fig. 15 dargestellt wird die Mes sung durch Anwendung einer Mehrzahl von Stufen von Pegeln bei der Potentialdifferenz zwischen dem Halbleitersen sorchip 21 und dem Sitz 26 unter Verwendung einer konstan ten Spannung einer Spannungsquelle 36 und einer variablen Spannung einer Spannungsquelle 37 durchgeführt.

Aus Fig. 16 ist es ersichtlich, daß das Ergebnis der Berechnung und die Meßwerte nahezu miteinander übereinstim men. Um die oben beschriebene elektrostatische Anziehung F zu verringern, wodurch schließlich die Änderung des 0G-Aus gangs auf einen zulässigen Bereich begrenzt wird, ist es schließlich nötig, die Dimension des Luftzwischenraums zwi schen dem Gewichtsteil 23 und dem Sitz 26 etwas zu vergrö ßern. Bei dieser Ausführungsform wird auf der Grundlage der in Fig. 16 dargestellten Charakteristik und einer Situa tion, bei welcher die Potentialdifferenz eines Entwurfs, welche zwischen dem Halbleitersensorchip 21 und dem Sitz 26 angelegt wurde, etwa 3,5V beträgt, die Dimension des Luft zwischenraums auf 7 µm und mehr bestimmt, vorzugsweise auf 8 µm oder mehr (10 µm oder mehr, wenn eine bestimmte harte Anforderung erfordert wird).

Schließlich kann als Ergebnis des Bestimmens der Dimen sion des Luftzwischenraums wie oben beschrieben eine Ver schlechterung der Ausgangscharakteristik, welche durch die Vibration des Gewichtsteils 23 hervorgerufen wird, verhin dert werden, und des weiteren kann gleichzeitig eine Ver schlechterung der Ausgangscharakteristik, welche durch die elektrostatische Anziehung hervorgerufen wird, die an der Innenseite erzeugt wird, verhindert werden, wodurch die stabile Ausgangscharakteristik erzielt werden kann.

In diesem Fall wird die Steuerung der Dimension des Luftzwischenraums zwischen dem Gewichtsteil 23 und dem Sitz 26 durch die Mehrzahl von Harzkörnern 28 durchgeführt, wel che zwischen dem Sitz 26 und dem Rahmen 22 des Halbleiter sensorchips 21 angeordnet sind, und dementsprechend kann die Steuerung der Dimension des Luftzwischenraums genau und leicht durchgeführt werden, was zur Stabilisierung der Aus gangscharakteristik beiträgt.

Des weiteren wird bei der vorliegenden Erfindung dort, wo die Vibration des Gewichtsteils 23 durch die Luftdämp fung vermindert wird, auf Öl zur Dämpfung wie bei der her kömmlichen Struktur verzichtet, und daher kann eine Verein fachung der Struktur realisiert werden. Des weiteren sind die thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Halbleitersensorchips 21 und des Sitzes 26, welcher den Halbleitersen sorchip 21 hält, zueinander äquivalent, und daher kann eine Verzerrung, welche durch eine Temperaturspannung hervorge rufen wird, die zwischen dem Halbleitersensorchip 21 und dem Sitz 26 erzeugt wird, zurückgehalten werden, und ein Rahmen, welcher eine Doppelstruktur wie bei dem herkömmli chen Halbleitersensorchip aufweist, wird nicht benötigt, wodurch eine Verringerung einer Gesamtstruktur davon reali siert werden kann.

Der Sitz 26 und der Rahmen des Halbleitersensorchips 21, welcher von dem Sitz 26 gehalten wird, haften durch das flexible Haftmittel 29, welches den niedrigen Elastizitäts modul aufweist (500 MPa oder weniger) aneinander und dement sprechend können Drücke, welche von der Seite des Sitzes 26 auf die Seite des Halbleitersensorchips 21 wirken, vermin dert werden, wodurch des weiteren eine Stabilisierung der Ausgangscharakteristik erzielt werden kann. Obwohl in die sem Fall die Harzkörner 28, welche als Abstandshalter agie ren, in das flexible Haftmittel 29 gemischt sind, werden einige, welche einen vergleichsweise niedrigen Elastizi tätsmodul (10GPa oder weniger) aufweisen, für die Harzkör ner 28 verwendet, und somit besteht keine Besorgnis dar über, daß die Druckverminderungsfunktion des flexiblen Haftmittels 19 durch die Anwesenheit der Harzkörner 28 be hindert wird.

Wenn mittlerweile die statische Elektrizität von außen auf den Halbleitersensorchip 21 einwirkt, kann die große elektrostatische Anziehung zwischen dem Gewichtsteil 23 und dem Sitz 26 hervorgerufen werden, wodurch eine extreme Än derung des 0G-Ausgangs hervorgerufen werden kann. Diesbe züglich wird bei der vorliegenden Ausführungsform der elek trostatische Schild 34 zum Entfernen des Einflusses der statischen Elektrizität von außen bezüglich des Halbleiter sensorchips 21 an dem gesamten Gebiet der Bodenoberfläche des Gehäuses 27 vorgesehen, und daher kann eine Situation, bei welcher der Einfluß durch statische Elektrizität von außerhalb auf den Halbleitersensorchip 21 sich auswirkt, wirksam verhindert werden, was zur Stabilisierung des 0G-Ausgangs beiträgt.

Fig. 18 zeigt ein experimentelles Ergebnis einer Unter suchung darüber, wie sich eine Beziehung zwischen einem ex ternen statischen Elektrizitätsbetrag und dem 0G-Ausgang bei Anwesenheit oder Abwesenheit des elektrostatischen Schilds 34 ändert. Aus Fig. 18 ist zu entnehmen, daß dann, wenn der elektrostatische Schild 34 vorgesehen ist, eine Situation, bei welcher der 0G-Ausgang durch den Einfluß der statischen Elektrizität von außen stark geändert wird, si cher verhindert werden kann.

Darüber hinaus wird die Burn-in-Verarbeitung zur Aus setzung wenigstens des Halbleitersensorchips 21 und des Sitzes 26, welcher den Halbleitersensorchip 21 hält, einer Umgebung einer vorbestimmten Temperatur über eine vorbe stimmte Zeitperiode und darüber hinaus in einem Zustand, bei welchem eine vorbestimmte Spannung an den Halbleiter sensorchip 21 angelegt wird, durchgeführt, und daher kann eine Streuung einer anfänglichen Charakteristik des 0G-Aus gangs zurückgehalten werden, und als Ergebnis wird der Er trag bei den Herstellungsschritten im Zusammenwirken mit der Struktur unterstützt, wobei die Dimension der Luft brücke zwischen dem Gewichtsteil 23 und dem Sitz 26 wie oben beschrieben bestimmt ist.

Fig. 19 stellt ein Ergebnis des Abtastens eines Varia tionszustands des 0G-Ausgangs bezüglich der Anzahl von G-Sensoren 25 dar, welche der Burn-in-Verarbeitung unterwor fen worden sind. Aus Fig. 19 ergibt sich, daß der Variati onsbetrag des 0G-Ausgangs bezüglich nahezu aller Proben sich verringert, und wenn der Variationsbetrag des 0G-Aus gangs beispielsweise auf ±1G ermöglicht wird, wird ein Er trag von bis zu 99% erzielt, und wenn ein Variationsbetrag von bis zu ±0,05G ermöglicht wird, was unter exakten Anfor derungen erreicht werden kann, kann ein Ertrag von bis zu 92% oder mehr erzielt werden.

Zweite Ausführungsform

Fig. 20 bis 22 stellen die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erf 55106 00070 552 001000280000000200012000285915499500040 0002019734530 00004 54987indung dar, und es wird eine Beschrei bung von Teilen gegeben, die sich bezüglich denen der er sten Ausführungsform unterscheiden.

Entsprechend Fig. 21 sind die vier Bondinseln 22a (entsprechend Fig. 3 bei der ersten Ausführungsform), wel che an der Seite des Halbleitersensorchips 21 vorgesehen sind, mit vier Bondinseln 32a, welche an der Seite der Ver stärkerschaltung 32 vorgesehen sind, durch Bonddrähte 60 verbunden. In diesem Fall ist eine der Bondinseln 32a an der Seite der Verstärkerschaltung 32 zum Zuführen einer Versorgungsspannung dem Spannungsquellenanschluß +Vcc (entsprechend Fig. 3) des Halbleitersensorchips 21 mit ei ner Bondinsel 26a, welche an dem Sitz 26 gebildet ist, der dem Halten des Halbleitersensorchips 21 dient, durch einen Bonddraht 61 (entsprechend einer Spannungsversorgungsein richtung gemäß der vorliegenden Erfindung) wie in Fig. 20 dargestellt verbunden.

Als Ergebnis einer derartigen Struktur wird eine Span nung mit demselben Pegel wie dem Pegel der an den Halblei tersensorchip 21 angelegten Versorgungsspannung an den Sitz 26 über den Bonddraht 61 angelegt. Dementsprechend können die Potentialpegel des Sitzes 26 und des Halbleitersen sorchips 21 erzwungenermaßen auf demselben Pegel gehalten werden, und dementsprechend kann ein durch die statische Elektrizität von außen hervorgerufener ungünstiger Einfluß ausgeschlossen werden, wodurch eine extreme Änderung des 0G-Ausgangs vorher verhindert werden kann.

Fig. 22 zeigt ein experimentelles Ergebnis der Untersu chung darüber, wie die Beziehung zwischen einem äußeren statischen Elektrizitätsbetrag und dem 0G-Ausgang bei Anwe senheit oder Abwesenheit des Bonddrahts 61 geändert werden kann. Aus Fig. 22 ergibt sich, daß dann, wenn der Bonddraht 61 vorgesehen ist, eine Situation, bei welcher sich der 0G-Ausgang durch den Einfluß der statischen Elektrizität von außen äußerst ändert, sicher verhindert werden kann.

Obwohl bei der vorliegenden Ausführungsform ein durch die statische Elektrizität von außen hervorgerufener ungün stiger Einfluß durch Bereitstellen ebenfalls des elektro statischen Schilds 34 vollständig ausgeschlossen werden kann, wenn der Bonddraht 61 installiert wird, kann nötigen falls das elektrostatische Schild 34 vorgesehen werden.

Dritte Ausführungsform

Fig. 23 und 24 zeigen die dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche durch Modifizieren der er sten Ausführungsform gebildet wird, und es wird lediglich eine Erklärung von Teilen wie folgt gegeben, die sich von denen der ersten Ausführungsform unterscheiden.

Die dritte Ausführungsform weist beispielsweise inte griert gebildete vier Vorsprünge 26b auf der Seite des Sit zes 26 gegenüberliegend zu dem Gewichtsteil 23 auf, wobei die Vorsprünge 26b an dem Luftzwischenraum zwischen dem Ge wichtsteil 23 und dem Sitz 26 positioniert sind, wodurch eine übermäßige Deformierung des Gewichtsteils 23 durch die Vorsprünge 26b beschränkt wird (der Luftzwischenraum ist in Fig. 24 zur leichteren Erklärung größer dargestellt).

In diesem Fall werden die Vorsprünge 26b durch Durch führen beispielsweise einer Ätzopteration (anisotropes Ät zen, elektrochemisches Ätzen oder dergleichen) bezüglich des Sitzes 26 durchgeführt, und bei der Ausführungsform sind die Vorsprünge 26b symmetrisch an Positionen entspre chend den vier Auslegern 24 symmetrisch angeordnet.

Wenn bei der wie oben beschrieben gebildeten Ausfüh rungsform das Gewichtsteil 23 wesentlich deformiert wird, wird das Gewichtsteil 23 in Kontakt mit den Vorsprüngen 26b gebracht, und eine weitere Deformierung des Gewichtsteils 23 wird eingeschränkt. Sogar wenn eine große Beschleunigung auf den Halbleitersensorchip 21 einwirkt, kann als Ergebnis eine Situation verhindert werden, bei welcher eine übermä ßige Torsionskraft auf die Ausleger 24 einwirkt, wodurch eine Zerstörung der Ausleger 24 verhindert wird und die Verläßlichkeit des Produkts erhöht wird.

Obwohl bei der dritten Ausführungsform vier Vorsprünge 26b vorgesehen sind, kann die Struktur mit wenigstens einem Vorsprung versehen sein, und obwohl die Vorsprünge 26b mit dem Sitz 26 integriert gebildet sind, können sie durch An haften der vorspringenden Teile bereitgestellt werden, wel che ein separates Material oder dergleichen aufweisen. Des weiteren können Vorsprünge an der Seite des Gewichtsteils 23 dem Sitz 26 gegenüberliegend vorgesehen werden.

Vierte Ausführungsform

Fig. 25 zeigt die vierte Ausführungsform der vorliegen den Erfindung, welche durch eine weitere Modifizierung der dritten Ausführungsform gebildet wird, und es wird eine Er klärung von Teilen gegeben, welche sich bezüglich denen der dritten Ausführungsform unterscheiden.

Bei der vierten Ausführungsform wird die Dimension des Luftzwischenraums zwischen dem Gewichtsteil 23 und dem Sitz 26 durch eine Mehrzahl von Vorsprüngen 26c (welche Ab standshaltern entsprechen) gesteuert, die an der Seite des Sitzes 26 anstelle der Harzkörner 28 bei der ersten Ausfüh rungsform integriert gebildet sind. In diesem Fall werden die Vorsprünge 26c durch Ätzen des Sitzes 26 gebildet. Je doch werden wie in Fig. 25 dargestellt die Vorsprünge 26c und die Vorsprünge 26b mit zueinander unterschiedlichen Formen davon wie den Höhen gebildet, und daher werden beide durch Durchführen von Ätzoperationen bei unterschiedlichen Schritten gebildet.

Entsprechend der wie oben beschrieben gebildeten vier ten Ausführungsform besteht ein Vorteil des Zerstreuens be züglich der Harzkörner 28 (vgl. Fig. 1), da die Steuerung der Dimension des Luftzwischenraums zwischen dem Gewichts teil 23 und dem Sitz 26 durch die Vorsprünge 26c durchge führt wird, welche integriert mit dem Sitz 26 gebildet wer den.

Obwohl die Vorsprünge 26c bezüglich der Seite des Sit zes 26 bei der vierten Ausführungsform gebildet werden, können die vorspringenden Teile, welche als Abstandshalter arbeiten, an der Seite des Rahmens 22 des Halbleitersen sorchips 21 gebildet werden. Des weiteren können wenn nötig die Vorsprünge 26b bereitgestellt werden.

Fünfte Ausführungsform

Um bei der ersten bis vierten Ausführungsform eine Ver ringerung der Gesamtgröße eines Sensors zu realisieren wird der Rahmen 22 zum Halten des Gewichtsteils 23 über die Ausleger 24 an dem Sitz 26 angehaftet (um einen Rahmen ei ner Doppelstruktur aufzuheben), wenn jedoch eine extrem ho he Erfassungsgenauigkeit benötigt wird, um einer Verwendung beispielsweise in einer Vorrichtung zum verhindern eines transversalen Schleuderns bei einer Kurvenfahrt eines Kraftfahrzeugs zu genügen, wird die Annahme eines Rahmens mit einer Koppelstruktur bevorzugt.

Fig. 26 bis 34 stellen die fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, bei welcher eine Doppelrah menstruktur wie oben beschrieben angenommen ist, und es wird eine Erklärung davon im folgenden gegeben.

Fig. 26 zeigt eine Querschnittsstruktur von wesentli chen Teilen eines Halbleiterbeschleunigungssensors, Fig. 27 zeigt eine Draufsicht auf einen Halbleitersensorchip, wel cher den Kern des Halbleiterbeschleunigungssensors bildet, und Fig. 28 stellt schematisch die Struktur einer Brücken schaltung dar, welche auf dem Halbleitersensorchip gebildet ist.

Entsprechend Fig. 27 wird ein Halbleitersensorchip 41 durch elektrochemisches Ätzen eines Materials mit einem großen piezoelektrischen Widerstandskoeffizienten wie ein Siliziumeinkristallsubstrat gebildet. Ein Rahmen 43 (hiernach als innerer Rahmen bezeichnet) mit einer U-ähnli chen Form wird in einer Auslegerform mit einem Arm 44 an der inneren Seite eines rechtwinkligen Hilfsrahmens 42 (hiernach als äußerer Rahmen bezeichnet) mit einer Dicke von etwa 300 µm und einer Größe von etwa 7 × 7 mm bis 8 × 8 mm gehalten. Ein Gewichtsteil 45 wird in einem zweifach gehal tenen Zustand an einer inneren Seite des Rahmens 43 über vier Ausleger 46 gehalten, welche symmetrisch angeordnet sind.

Ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform werden die Ausleger 46 unter Verwendung beispielsweise einer epitaxia len Schicht auf einem Siliziumhalbleitereinkristall gebil det. Paare von Widerstandselementen (in Fig. 28 durch Be zugszeichen R11 bis R14 und R21 bis R24 bezeichnet) werden an den jeweiligen Auslegern 46 durch ein Diffusionsverfah ren oder dergleichen gebildet, und es wird die Beschleuni gung durch eine Brückenschaltung erfaßt, welche durch die Widerstandselemente gebildet ist.

Insbesondere sind wie in Fig. 28 dargestellt die jewei ligen Paare von Widerstandselementen R11 und R14, R12 und R13, R21 und R24, R22 und R23, welche jeweils an den Ausle gern 46 in einer Diffusionsform gebildet sind, in einer Po sitionsbeziehung bereitgestellt, bei welcher entsprechend der Verschiebung des Gewichtsteils 45 einige zusammengezo gen und andere verlängert werden. Des weiteren sind Paare von Widerständen, welche lokalisiert sind, um in denselben Zuständen deformiert zu werden (R11 und R21, R13 und R23, R12 und R22, R14 und R24) in Serie miteinander verbunden, und es ist eine Brückenschaltung gebildet, welche Paare von Serienwiderständen an jeder Seite aufweist. Des weiteren ist ein Paar von Eingangsanschlüssen T1 und T2 und ein Paar von Ausgangsanschlüssen T3 und T4 mit vier auf dem Hilfs rahmen 42 gebildeten Bondinseln 42a über eine Verdrahtungs struktur in einer Dünnschichtform verbunden.

Das Paar von Eingangsanschlüssen T1 und T2 und das Paar von Ausgangsanschlüssen T3 und T4 der Brückenschaltung sind elektrisch mit jeweiligen Bondinseln Vcc, GND, +V und -V bezüglich der vier Anschlüsse über eine auf der Oberfläche gebildete Verdrahtungsstruktur verbunden.

In diesem Fall wird eine vorbestimmte Spannung an die Bondinsel Vcc angelegt, und eine Ausgangsspannung wird zwi schen dem Ausgangsanschluß +V und -V bereitgestellt, wenn das Gewichtsteil 45 durch Empfang einer Beschleunigung ver setzt wird. Obwohl nicht veranschaulicht wird eine Aus gangsspannung von den Ausgangsanschlüssen +V und -V als Ausgang zum Erfassen einer Beschleunigung über eine Ver stärkerschaltung und eine Verarbeitungsschaltung bereitge stellt.

Der innere Rahmen 43, die Ausleger 46 und das Gewichts teil 45 werden durch ein anisotropes Ätzverfahren unter Verwendung eines elektrochemischen Ätzverfahrens wie oben beschrieben gebildet, wobei die Ausleger 46 mit einer ge wünschten Dimension der Dicke unter Verwendung sowohl eines elektrochemischen Ätzstoppschrittes und eines normalen che mischen Ätzschrittes unter Verwendung eines Unterschieds der Leitungstypen des Siliziumsubstrats und der epitaxialen Schicht gebildet werden.

Des weiteren wird bezüglich der Ausleger 46 die Dimen sion der Dicke in einem Bereich von etwa 3,2 bis 6,0 µm mit etwa 4,7 µm als Mittelwert gebildet, die Dimension der Brei te wird in einem Bereich von etwa 220 bis 280 µm mit 250 µm als Mittelwert gebildet, und die Dimension der Länge wird in einem Bereich von etwa 470 bis 530 µm mit 500 µm als Mit telwert gebildet. Des weiteren wird das Gewichtsteil 45 derart gebildet, daß es ein Gewicht von etwa 6,0 mg auf weist.

Durch Bestimmen der jeweiligen oben beschriebenen Di mensionen wird der Wert des Temperaturempfindlichkeitskoef fizienten TCS (ppm/°C) wie bei der Gesamtcharakteristik des Sensors auf ±800 ppm/°C oder weniger und ±200 ppm/°C oder we niger bezüglich des Mittelwerts wie später beschrieben be stimmt. Wenn die Ausführungsform als Halbleiterbeschleuni gungssensor für eine Vorrichtung, welche ein transversales Schleudern des Fahrzeugs verhindert, verwendet wird, kann dadurch der Änderungsgrad der Empfindlichkeit auf einem vorbestimmten Wert oder weniger bezüglich des weiten Tempe raturbereichs für eine Verwendung bei etwa -30°C bis 80°C gehalten werden, und durch Kompensieren des Werts durch ei ne Temperaturkompensierungsschaltung oder dergleichen kann der Änderungsgrad der Empfindlichkeit schließlich und äqui valent auf 1 bis 2% oder weniger gehalten werden.

Wenn der Temperaturempfindlichkeitskoeffizient TCS auf ±200 ppm/°C oder weniger gesetzt wird, kann der Änderungs grad der Empfindlichkeit auf 1 bis 2% oder weniger durch eine Struktur gehalten werden, welche keine derartige Tem peraturkompensierungsschaltung aufweist. Wenn der Tempera turempfindlichkeitskoeffizient TCS auf ±200 ppm/°C oder we niger gesetzt wird, wird wie oben beschrieben eine ideale Charakteristik bereitgestellt, in praktischen Fällen ist es jedoch schwierig, den Wert auf ±200 ppm/°C oder weniger im Hinblick auf den Ertrag unter Berücksichtigung einer Ver teilung bei der Herstellung zu setzen, und dementsprechend wird der Sensor im Hinblick auf die Fälle hergestellt, bei welchen der Temperaturempfindlichkeitskoeffizient mögli cherweise auf ±800 ppm/°C oder weniger wie oben beschrieben gesetzt wird.

Bezüglich eines aus Silizium gebildeten Sitzes 48, wel cher zwischen dem Halbleitersensorchip 41 und einem Gehäuse (Keramiksubstrat) 49 angeordnet ist, wird die Dimension der Dicke D auf etwa 1,8 mm (größer als 1 mm) bestimmt und Zwi schenstücke werden durch die flexiblen Haftmittel 29 und 31 dazwischen fest angehaftet. In diesem Fall haftet der Sen sorhalbleiterchip 41 auf dem Sitz 48 an dem Teil des äuße ren Rahmens 42.

Entsprechend den flexiblen Haftmitteln 29 und 31 sind in einer Mehrzahl vorkommende Harzkörner 28 und 30 als Ab standshalter in ein Basishaftmittel gemischt. Das Basis haftmittel verwendet Silikonharz, welches eine Art eines flexiblen Harzes ist, und der Elastizitätsmodul des Sili konharzes beträgt etwa 1 MPa.

Des weiteren wird das zwischen dem Halbleitersensorchip 41 und dem Sitz 48 vorgesehene flexible Haftmittel 29 mit den Harzkörnern 28 vermischt, welche eine vorbestimmte Teilchengröße besitzen. In dem Haftzustand ist die Dimen sion des Luftzwischenraums zwischen dem Gewichtsteil 45 des Halbleitersensorchips 41 und des Sitzes 48 auf etwa 10 bis 22 µm gesetzt, wodurch eine Luftdämpfung erzielt wird.

In dem oben beschriebenen Fall beträgt bezüglich eines flexiblen Harzes eines Basishaftmittels der Elastizitätsmo dul vorzugsweise 500 MPa oder weniger, und es kann anstatt von Silikonharz wie oben beschrieben beispielsweise Ure thanharz, Acrylharz, Polyamidharz, Polyimidharz oder flexi bles Epoxidharz oder dergleichen verwendet werden.

Des weiteren sind die Harzkörner im allgemeinen mit ei nem niedrigen Elastizitätsmodul versehen und bezüglich der Harzkörner 28 und 30, welche bei der fünften Ausführungs form verwendet werden, beträgt der Elastizitätsmodul vor zugsweise 10GPa oder weniger. Um einer derartigen Anforde rung zu genügen, kann Polybutadienbenzolharz, Silikonharz, Urethanharz, Acrylharz, Polyimidharz, flexibles Epoxidharz, Vinylharz und dergleichen verwendet werden.

Wenn bei der oben beschriebenen Struktur die Beschleu nigung in Horizontalrichtung auf die Halbleiterbeschleuni gungssensoren einwirkt, welche senkrecht zueinander lokali siert sind, werden Komponenten der Beschleunigung jeweils in Übereinstimmung mit den Richtungen von zwei der Halblei terbeschleunigungssensoren von den zwei Halbleiterbeschleu nigungssensoren aufgenommen. Bei dem Halbleiterbeschleuni gungssensor nimmt das Gewichtsteil 45 des Halbleitersen sorchips 41 eine Kraft entsprechend der Beschleunigung in eine Richtung entgegengesetzt zu einer Richtung der Be schleunigung auf. Wenn das Gewichtsteil 45 in die Richtung der Aufnahme der Kraft versetzt wird, werden dadurch die vier Ausleger 46, welche das Gewichtsteil 45 halten bzw. tragen, verdreht.

Wenn in diesem Augenblick beispielsweise das Gewichts teil 45 auf die Seite des Sitzes 48 versetzt wird, empfan gen die jeweiligen Ausleger 46 Dehnungsspannungen an Posi tionen an der Seite des inneren Rahmens 43. Dadurch werden die Widerstandswerte der jeweils gebildeten Diffusionswi derstände durch den piezoelektrischen Widerstandseffekt ge ändert. Danach wird eine Ausgangsspannung zwischen den Aus gangsanschlüssen +V und -V entsprechend Änderungen der Wi derstandswerte an jeweiligen Widerständen geändert, welche in einer Brücke angeschlossen sind.

Wenn eine übermäßige Beschleunigung aufgebracht wird, kann, da der Zwischenraum zwischen dem Gewichtsteil 45 und dem Sitz 48 den Effekt einer Luftdämpfung aufweist, verhin dert werden, daß das Gewichtsteil 45 und die Ausleger 46 zerstört werden.

Als nächstes werden Daten zum Klären der Grundlagen zur Annahme der oben beschriebenen Struktur dargestellt. D.h. die Dimension der Dicke der Ausleger 46 des Halbleitersen sorchips 41 wird auf einen Bereich von 3,2 µm bis 6,0 µm wie oben beschrieben auf der Grundlage eines Ergebnisses einer neuen Erkenntnis wie folgt durch die Erfinder ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform bestimmt.

D. h. auf der Grundlage der Entdeckung, bei welcher die Dimension der Dicke der Ausleger 46 die Temperaturempfind lichkeitsänderung entsprechend der Temperaturänderung einer Umgebung bei Verwendung des Halbleitersensorchips 41 beein flußt, haben die Erfinder die Proben mit verschiedenen Grö ßen bezüglich der Dimension der Dicke bereitgestellt, und es wurden die jeweiligen Temperaturempfindlichkeitskoeffi zienten TCS (ppm/°C) gemessen.

Wie in Fig. 34 dargestellt wurde als Ergebnis herausge funden, daß der Temperaturempfindlichkeitskoeffizient TCS innerhalb von ±800 ppm/°C lag, wenn die Dimension der Dicke der Ausleger 46 auf einen Wert von 3,2 µm oder größer ge setzt wurde. Entsprechend einem praktischen Gesichtspunkt wurde bezüglich des oberen Grenzwerts festgestellt, daß je größer die Dimension der Dicke der Ausleger 46 war, desto schlechter die Erfassungsempfindlichkeit per se war, und dementsprechend wurde herausgefunden, daß eine obere Grenze etwa bei 6,0 µm lag, wenn eine Beschleunigung von etwa ±1G erfaßt wurde.

Wenn der Temperaturempfindlichkeitskoeffizient TCS auf ±800 ppm/°C oder weniger gesetzt wird, darf der maximale Grad der Empfindlichkeitsänderung nicht bei etwa 1 bis 2% oder weniger liegen, in dem Fall einer Empfindlichkeits gradsänderung auf einen derartigen Grad kann jedoch durch Bereitstellen einer Temperaturkompensierungsschaltung oder dergleichen an der Ausgangsseite der Fehler bezüglich der Temperaturänderung in dem Temperaturänderungsbereich eines Erfassungsgegenstands kompensiert werden.

Wenn die Dimension der Dicke der Ausleger 46 derart be stimmt wird, daß der Temperaturempfindlichkeitskoeffizient TCS zu ±200 ppm/°C oder weniger wird (ein Bereich von etwa 4,2 bis 5,2 µm entsprechend Fig. 34), kann eine genaue Er fassungsoperation ohne Vorsehen einer Temperaturkompensie rungsschaltung wie oben beschrieben durchgeführt werden. Des weiteren wird in diesem Fall der Wert des Grads der Empfindlichkeitsänderung ΔS wie durch Gleichung (2) und Gleichung (4) dargestellt auf etwa 1,1% berechnet, und bei einem Halbleiterbeschleunigungssensor für eine Vorrichtung zum Verhindern eines transversalen Schleuderns des Fahr zeugs kann, wenn der Wert des Änderungsgrads der Empfind lichkeit ΔS etwa bei 1 bis 2% oder weniger liegt, eine sehr kleine Beschleunigung von etwa ±1G genau erfaßt werden, und daher wird die Bedingung erfüllt.

Bei der fünften Ausführungsform wird hinsichtlich der Struktur des Halbleitersensorchips 41 der innere Rahmen 43, welcher das Gewichtsteil 45 trägt, von dem äußeren Rahmen 42, welcher an dem Sitz 48 anhaftet, über ein Verbindungs teil 44 gehalten, welches eine große Dicke aufweist, und das Gewichtsteil 45 ist an einer Position benachbart zu dem Sitz 48 angeordnet, wodurch die Luftdämpfung erzielt wird, und dementsprechend kann eine kleine Beschleunigung von et wa ±1G über einen weiten Betriebstemperaturbereich genau erfaßt werden.

Obwohl nicht besonders veranschaulicht sind eine Ver stärkerschaltung, welche Funktionen einer Spannungsversor gung auf dem Halbleitersensorchip 41 besitzt und einen von dem Sensorchip 41 erfaßten Ausgang verstärkt, und eine Ein stellungsschaltung zum Einstellen des Pegels der an die Verstärkerschaltung angelegten Versorgungsspannung und der gleichen auf einem Dickschichtsubstrat 49 angebracht. Des weiteren sind das mit dem Halbleitersensorchip 41 versehene Dickschichtsubstrat 49, die Verstärkerschaltung und der gleichen auf diese Weise in einem Gehäuse untergebracht, welches beispielsweise aus Metall besteht und Anschlüsse zum Eingeben und Ausgeben aufweist.

Wenn die Dimension des Luftzwischenraums zwischen dem Gewichtsteil 45 und dem Sitz 48 mit d bezeichnet wird und die Bodenfläche des Gewichtsteils 45 mit S bezeichnet wird, werden die Werte der Dimension des Luftzwischenraums d und der Bodenfläche des Gewichtsteils 45 derart bestimmt, daß die Beziehung zwischen der Dimension des Luftzwischenraums d und der Bodenfläche S der folgenden Gleichung (7) genügt.

0,01≦S/d²≦0,05 (7)

Entsprechend der Struktur der fünften Ausführungsform, können die folgende Operation und Effekte erzielt werden.

Entsprechend der fünften Ausführungsform wird die Vi bration des Gewichtsteils 45 durch die Luftdämpfung zwi schen dem Gewichtsteil 45 und dem Sitz 48 durch Festlegen der Dimension des Luftzwischenraums zwischen dem Gewichts teil 45 des Halbleitersensorchips 41 und dem Sitz 48, wel cher den Sensorchip 41 trägt, auf einen Bereich von 10 bis 22 µm vermindert.

Es wurde durch Experimente eine Beziehung herausgefun den zwischen der Vibration des Gewichtsteils 45 und der Di mension des Luftzwischenraums zwischen dem Gewichtsteil 45 und dem Sitz 48 bezüglich des G-Sensors 47, welcher die Doppelrahmenstruktur entsprechend der fünften Ausführungs form aufweist, d. h. bezüglich des G-Sensors 47, welcher den Sensorhalbleiterchip 41 aufweist, welcher den Hilfsrahmen 42, den Rahmen 43, welcher an der Innenseite des Hilfsrah mens 42 in einer Auslegerform mit dem Arm 44 gehalten wird und vier Ausleger 46 enthält, die an der Innenseite des Rahmens 43 vorgesehen sind, um das Gewichtsteil 45 in einer zweifach getragenen Form zu tragen, wodurch eine Beschleu nigung bis etwa ±1G unter Verwendung des piezoelektrischen Widerstandseffekts der Widerstandselemente erfaßt werden kann, welche an den Auslegern 46 gebildet sind. Ziel des Experiments war es, einen Schwingungsverringerungsbetrag (Luftdämpfungscharakteristik) in einem Zustand zu untersu chen, bei welchem eine Vibration auf das Gewichtsteil 45 des G-Sensors 47 aufgebracht wird, und die experimentellen Daten sind in Fig. 30 dargestellt.

Aus Fig. 30 ergibt sich, daß, wenn die Dimension des Luftzwischenraums zwischen dem Gewichtsteil 45 und dem Sitz 48 etwa 22 µm oder weniger beträgt, ein hinreichender Luft dämpfungseffekt sogar unter einer vergleichsweisen harten Anforderung vorgesehen wird, bei welcher ein zulässiger Be reich des Schwingungsabschwächungsbetrags bei etwa 6 dB oder weniger liegt. Als Ergebnis kann eine Verschlechterung der Ausgangscharakteristik des G-Sensors 47 verhindert werden, welche durch die Vibration des Gewichtsteils 47 hervorgeru fen wird.

Bei der fünften Ausführungsform ist der untere Grenz wert der Dimension des Luftzwischenraums zwischen dem Ge wichtsteil 45 und dem Sitz 48 auf 10 µm auf der Grundlage des folgenden Grunds bestimmt.

Um ein Phänomen zu untersuchen, bei welchem der 0G-Aus gang des G-Sensors 47 durch eine elektrostatische Anzie hungsoperation zwischen dem Gewichtsteil 45 und dem Sitz 48 zerstreut wird, haben die Erfinder durch Berechnung und Ex periment den Effekt der Dimension des Luftzwischenraums zwischen dem Gewichtsteil 45 und dem Sitz 48 auf den 0G-Ausgang bestätigt. Fig. 29 stellt ein Ergebnis eines Be rechnens einer Beziehung zwischen der Potentialdifferenz zwischen dem Halbleitersensorchip 41 und dem Sitz 48 und dem Änderungsbetrag des 0G-Ausgangs in einem Zustand dar, bei welchem die Dimension des Luftzwischenraums von 10 µm bis auf 20 µm mit einem Inkrement von 2 µm geändert wird. Das Ergebnis der Berechnung ist durch Kurven von durchgezogenen Linien dargestellt. Des weiteren stellt Fig. 29 Werte des tatsächlichen Messens der Beziehung zwischen der Potential differenz und dem 0G-Ausgang durch schwarze Kreise in einem Zustand dar, bei welchem die Dimension des Luftzwischen raums 16 µm beträgt.

Aus Fig. 29 ist ersichtlich, daß das Ergebnis der Be rechnung und die gemessenen Werte nahezu miteinander über einstimmen. Wie bei der ersten Ausführungsform erklärt, muß, um die Änderung des 0G-Ausgangs in einem zulässigen Bereich durch Reduzieren der elektrostatischen Anziehung, welche zwischen dem Gewichtsteil 45 und dem Sitz 48 wirkt, die Dimension des Luftzwischenraums zwischen dem Gewichts teil 45 und dem Sitz 48 etwas vergrößert werden. Bei der fünften Ausführungsform ist auf der Grundlage der in Fig. 29 dargestellten Charakteristik und der Situation, bei wel cher die entworfene Potentialdifferenz, welche zwischen dem Halbleitersensorchip 41 und dem Sitz 48 aufgebracht wird, etwa 3,5 V beträgt, die Dimension des Luftzwischenraums auf 10 µm oder mehr bestimmt, wenn der gewährbare Bereich der Änderung bei dem 0G-Ausgang 0,05 V oder weniger beträgt, was eine vergleichsweise harte Anforderung dargestellt.

Schließlich kann als Ergebnis des Bestimmens der Dimen sion des Luftzwischenraums wie oben beschrieben eine Ver schlechterung der durch die Vibration des Gewichtsteils 45 hervorgerufenen Ausgangscharakteristik verhindert werden, und des weiteren kann eine Verschlechterung der Ausgangs charakteristik, welche durch die an der Innenseite erzeug ten elektrostatischen Anziehung hervorgerufen wird, gleich zeitig verhindert werden, wodurch eine stabile Ausgangscha rakteristik bereitgestellt werden kann, die einer harten Anforderung bei einer Vorrichtung zum Verhindern eines transversalen Schleuderns bei einer Kurvenfahrt eines Kraftfahrzeugs genügt.

Des weiteren wird es tatsächlich bevorzugt, die Dimen sion des Luftzwischenraums zwischen dem Gewichtsteil 45 und dem Sitz 48 ebenfalls unter Berücksichtigung der Größe der Bodenfläche des Gewichtsteils 45 zu bestimmen, welche einen Einfluß auf die Luftdämpfungscharakteristik ausübt. Wenn bei der fünften Ausführungsform wie durch Gleichung (7) da rgestellt die Dimension des Luftzwischenraums durch Bezugs zeichen d bezeichnet wird und die Bodenfläche durch Bezugs zeichen S bezeichnet wird, wird der Wert von S/d² auf einen Bereich von 0,01 bis 0,05 bestimmt, wodurch eine Stabili sierung des 0G-Ausgangs erzielt wird.

Bei der fünften Ausführungsform sind aus dem folgenden Grund der maximale Wert von S/d² auf 0,05 und der minimale Wert auf 0,01 bestimmt.

Um den Einfluß des Werts von S/d² auf den 0G-Ausgang zu bestätigen, haben die Erfinder berechnet, wie sich die Be ziehung zwischen der Potentialdifferenz zwischen dem Halb leitersensorchip 41 und dem Sitz 48 und dem Änderungsbetrag des 0G-Ausgangs entsprechend dem Wert S/d² wie durch Fig. 31 dargestellt ändert (0,01-0,07 in einem Beispiel entspre chend Fig. 31).

Aus Fig. 31 ergibt sich, daß, um die Änderung des 0G-Ausgangs in einem zulässigen Bereich zu begrenzen, der Wert von S/d² etwas verringert werden muß. D.h. auf der Grund lage der in Fig. 31 dargestellten Charakteristik und der Situation, bei welcher die Potentialdifferenz im Entwurf, welche zwischen dem Sensorhalbleiterchip 41 und dem Sitz 48 angelegt wird, etwa 3,5 V beträgt, der Wert von S/d² auf 0,05 oder weniger bestimmt werden muß, wenn der zulässige Bereich der Änderung des 0G-Ausgangs 0,05 V oder weniger be trägt, was eine vergleichsweise harte Anforderung dar stellt.

Die Erfinder haben durch Experiment die Beziehung zwi schen der Vibration des Gewichtsteils 45 und dem Wert S/d² bezüglich des G-Sensors 47 herausgefunden. Ziel des Experi mentes war es, den Vibrationsabschwächungsbetrag bzw. -ver ringerungsbetrag in einem Zustand zu untersuchen, bei wel chem die Vibration auf das Gewichtsteil 45 des G-Sensors 47 aufgebracht wird, und die experimentellen Daten sind in Fig. 32 dargestellt.

Aus Fig. 32 ergibt sich, daß dann, wenn der Wert von S/d² 0,01 oder mehr beträgt, ein hinreichender Luftdämp fungseffekt bei einer vergleichsweise harten Anforderung bereitgestellt werden kann, bei welcher der gewährbare Be reich des Vibrationsabschwächungsbetrags bei etwa 6 dB oder weniger liegt.

Mittlerweile besitzt der bei der fünften Ausführungs form verwendete Halbleitersensorchip 41 eine Form, welche etwa ähnlich derjenigen des Halbleitersensorchips der her kömmlichen Struktur ist (wie in Fig. 44 dargestellt). Je doch ist bei der fünften Ausführungsform der Halbleitersen sorchip 41 auf dem Sitz 48 durch das flexible Haftmittel 29 befestigt, dessen thermischer Ausdehnungskoeffizient äqui valent zu demjenigen des Halbleitersensorchips 41 ist, durch das flexible Haftmittel 29, und des weiteren wird ei ne öllose Luftdämpfung durchgeführt, und dementsprechend ist die Temperaturcharakteristik derjenigen des herkömmli chen Produkts überlegen, bei welcher der Halbleitersensorchip 1 anodisch auf den Glassitz 8 gebondet ist und eine Öldämpfung durchgeführt wird.

D. h. Fig. 33 stellt ein Ergebnis des Messens eines Krümmungspunkts bezüglich der Temperaturcharakteristik ei nes Sensorausgangs im Hinblick auf eine Mehrzahl von Proben des herkömmlichen G-Sensors (anodisch gebondet, mit Öl zur Dämpfung), eines G-Sensors (anodisch gebondet, ohne Öl zur Dämpfung) dar, welcher eine Luftdämpfung in einem herkömm lichen Produkt und dem G-Sensor 47 entsprechend der fünften Ausführungsform ausführt.

Fig. 33 stellt Verteilungen von Meßergebnissen dar (Mittelwerte sind durch schwarze Kreise dargestellt), und aus Fig. 33 ist ersichtlich, daß bei dem G-Sensor 47 der fünften Ausführungsform sogar dann, wenn der zulässige Be reich des Krümmungspunkts der Temperaturcharakteristik bei 0,6% oder darunter liegt, was eine vergleichsweise hart An forderung darstellt, die Anforderung hinreichend erfüllt wird.

Der elektrostatische Schild kann ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform dem G-Sensor 47 entsprechend der fünften Ausführungsform bereitgestellt werden. Des weiteren kann die Struktur wie bei der zweiten Ausführungsform (die Struktur des erzwungenen Beibehaltens von Potentialen des Sitzes 48 und des Halbleitersensorchips 41 auf demselben Pegel), die Struktur wie bei der dritten Ausführungsform (die Struktur des Bereitstellens von Vorsprüngen zum Be schränken der übermäßigen Deformierung des Gewichtteils 45) und die Struktur wie bei der vierten Ausführungsform (die Struktur des Bereitstellens von Vorsprüngen anstelle der Harzkörner 28 als Abstandshalter) können ebenfalls auf die fünfte Ausführungsform angewandt werden.

Sechste Ausführungsform

Fig. 35 bis Fig. 40 stellen die sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, und es wird lediglich eine Beschreibung von Teilen im folgenden gegeben, welche sich von denjenigen der ersten Ausführungsform unterscheiden.

Fig. 35 zeigt das Aussehen eines Halbleiterbeschleuni gungssensors, und Fig. 36 stellt eine Querschnittsstruktur entlang Linie A-A von Fig. 35 dar. Entsprechend Fig. 35 und Fig. 36 wird bei einem Halbleiterbeschleunigungssensor 50 (hiernach als G-Sensor bezeichnet) ein Halbleitersensorchip 21 mit einer ähnlichen Struktur wie derjenigen bei der er sten Ausführungsform von einem Sitz 26 über einen Rahmen 22 davon gehalten, und ein integrierter Körper des Halbleiter sensorchips 21 und des Sitzes 26 haften an einem Kera miksubstrat 27b an, welches ein Gehäuse 27 bildet. Das fle xible Haftmittel 31, welches mit einer Mehrzahl von Harz körner 33 vermischt ist, wird bei der Haftoperation verwen det.

Bei dem G-Sensor 50 der sechsten Ausführungsform haften der Rahmen 22 und der Sitz 26 durch ein Bondmaterial 51 als Trageteil aneinander. Das Bondmaterial 51 wird durch Mi schen einer Mehrzahl von Harzkörner 51b für Abstandshalter (mit einem Durchmesser von beispielsweise etwa 8 µm) mit ei nem flexiblen Haftmittel 51a von beispielsweise etwa 0,1 Gewichts% gebildet. In diesem Fall wird wenigstens einer der in der Mehrzahl vorkommenden Harzkörner 51b durch ein leitendes Korn gebildet, wobei die Oberfläche davon mit ei nem leitenden Material überzogen (umhüllt) ist, beispiels weise mit Gold, wodurch der Widerstandswert zwischen dem Halbleitersensorchip 21 und dem Sitz 26 über das Bondmate rial 51 auf 10¹⁰ Ohm oder weniger bestimmt wird.

Fig. 37 zeigt ein Ergebnis des Abschätzens eines Wider standswerts R1 des Bondmaterials 51, wenn kein leitendes Korn in der Gruppe der Harzkörner 51b vorhanden ist, und einen Widerstandswert R2 des Bondmaterials 51, wenn alle der Gruppe von leitenden Körnern 51b durch leitende Körner in einem üblichen Temperaturbereich zur Verwendung des G-Sensors 50 gebildet sind (-30°C bis 85°C). Die Charakteri stik von Fig. 37 stellt ein Beispiel dar, bei welchem das Mischungsverhältnis der Harzkörner 51b 0,1 Gewichts% be trägt, dem Widerstandswert der Harzkörner 51b, wenn sie nicht mit Gold überzogen sind, 2,9 × 10¹² Ohm beträgt, und der Widerstandswert der Harzkörner 51, welche mit Gold überzogen sind, mehrere 10 Ohm beträgt.

Entsprechend dem durch Fig. 37 dargestellten Ergebnis der Abschätzung beträgt der Widerstandswert R2 des Bondma terials 51 dann, wenn die Gesamtheit der Gruppe aus Harz körner 51b aus den leitenden Körnern besteht, etwa 100 Ohm. Tatsächlich kann das Verhältnis der leitenden Körner in den Harzkörnern 51b derart bestimmt werden, daß der Wider standswert zwischen dem Sensorhalbleiterchip 21 und dem Sitz 26 in einem Zustand, bei welchem sie durch das Bondma terial 51 gebondet sind, zu 10¹⁰ Ohm oder weniger wird. Wenn die mit Gold überzogenen Harzkörner, die bei der sech sten Ausführungsform verwendet werden, falls wenigstens ei ner der leitenden Körner der Harzkörner 51b in einen Zu stand gebracht wird, bei welchem der Halbleitersensorchip 21 und der Sitz 26 elektrisch verbunden sind, wird der Wi derstandswert zwischen dem Halbleitersensorchip 21 und dem Sitz 26 über das Bondmaterial 51 zu 10¹⁰ Ohm oder weniger.

Es wird bevorzugt, daß der Elastizitätsmodul des flexi blen Haftmittels 51a, welches bei der sechsten Ausführungs form verwendet wird, 500 MPa oder weniger beträgt und daß beispielsweise Silikonharz, Urethanharz, Acrylharz, Poly amidharz, Polyimidharz, flexibles Epoxidharz oder derglei chen dafür verwendet wird. Des weiteren beträgt der Elasti zitätsmodul der Harzkörner 51b vorzugsweise 10 GPa oder we niger, und daher wird Polybutadienbenzolharz, Silikonharz, Urethanharz, Acrylharz, Polyimidharz, flexibles Epoxidharz, Venylharz oder dergleichen verwendet.

Des weiteren wird ein Betrag der in das Bondmaterial 51 gemischten Harzkörner 51b unter Berücksichtigung der unten erwähnten Situation bestimmt.

D. h. die Erfinder haben einen Test eines Belassens in bzw. bei einer niedrigen Temperatur durchgeführt, welcher ein Temperaturspannungstest war, durch Bereitstellen bzw. Aufbereiten von verschiedenen Proben bezüglich des G-Sen sors 50 aus einer Probe, bei welcher die Harzkörner 51b nicht in das Bondmaterial 51 gemischt wurden, bis zu einer Probe, bei welcher etwa 0,55 Gewichts% davon hineingemischt wurden. Entsprechend dem Test des Belassens in der niedri gen Temperatur wurde ein Verfahren eines Testzyklus durch geführt, wobei nach dem Messen einer Empfindlichkeit S0 ei ner Probe bei Raumtemperatur die Probe in einer Umgebung von -40°C über eine vorbestimmte Zeitperiode belassen wurde und danach die Temperatur der Probe wieder auf Raumtempera tur gebracht und eine Empfindlichkeit S1 gemessen wurde.

Fig. 38 zeigt ein Ergebnis des Messens der Empfindlich keitsänderung ΔS (=(S0-S1)×100/S0(%)) vor und nach dem Test des Belassens bei niedriger Temperatur in einem Zustand, bei welchem der Betrag des Mischens der Harzkörner 51b in das Bondmaterial geändert wurde. Aus dem Ergebnis ergibt sich, daß dann, wenn die Empfindlichkeitsänderung ΔS auf etwa ±2% festgelegt wurde, was einen Bereich des genauen Erfassens der Beschleunigung in einem Erfassungsgebiet ei ner Beschleunigung von beispielsweise etwa ±1G darstellt, der Mischungsbetrag der Harzkörner 51b bei etwa 0,1 Ge wichts% oder weniger liegen muß. Der untere Grenzwert des Mischungsbetrags kann theoretisch auf einen Wert festgelegt werden, bei welchem wenigstens drei Stücke von Harzkörner 51b an relevanten Intervallen an der Haftseite zum Sichern eines Raums zwischen dem Gewichtsteil 23 und dem Sitz 26 angeordnet sind, es wurde jedoch herausgefunden, daß 0,03 Gewichts% ein relevanter unterer Grenzwert eines empiri schen Werts aus einer Beziehung für eine tatsächliche Ver fahrensleistungsfähigkeit darstellt.

Bei der sechsten Ausführungsform, welche wie oben be schrieben gebildet ist, wird eine Spannung mit demselben Pegel wie demjenigen der an den Halbleitersensorchip 21 an gelegten Versorgungsspannung an den Sitz 26 über die lei tenden Körner in der Gruppe der Harzkörner 21b angelegt. Dementsprechend wird die zwischen dem Halbleitersensorchip 21 und dem Sitz 26 hervorgerufene Potentialdifferenz redu ziert. D.h. es wird dann, wenn die Potentialdifferenz durch V bezeichnet wird, die folgende Gleichung (8) erzielt

V = V₀ × (1-e^-T/CR) (8)

wobei V₀ eine Potentialdifferenz an einer Eingangsstufe einer Anlegespannung bezeichnet, C eine elektrostatische Kapazität zwischen dem Halbleitersensorchip 21 und dem Sitz 26 bezeichnet, R einen Widerstandswert zwischen dem Halb leitersensorchip 21 und dem Sitz 26 bezeichnet und T eine Zeitkonstante bezeichnet.

Aus der obigen Gleichung ist zu entnehmen, daß sich die Potentialdifferenz V entsprechend einer Reduzierung des Wi derstandswerts R zwischen dem Halbleitersensorchip 21 und dem Sitz 26 verringert. Bei der sechsten Ausführungsform wird der Widerstandswert zwischen dem Halbleitersensorchip 21 und dem Sitz 26 auf 10¹⁰ Ohm oder weniger bestimmt und entsprechend einer derartigen Struktur wird die zwischen dem Halbleitersensorchip 21 und dem Sitz 26 hervorgerufene Potentialdifferenz hinreichend reduziert. Dementsprechend wird die zwischen dem Gewichtsteil 23 und dem Sitz 26 her vorgerufene elektrostatische Anziehung reduziert. Als Er gebnis kann eine Verschlechterung der Ausgangscharakteri stik, welche durch die an der Innenseite des G-Sensors 50 gebildete elektrostatische Anziehung hervorgerufen wird, verhindert werden, wodurch eine stabile Ausgangscharakteri stik vorgesehen werden kann. Um einen derartigen Effekt be reitzustellen, wird lediglich das Bondmaterial 21 mit einer vorbestimmten elektrischen Charakteristik verwendet, und daher kann eine Vereinfachung der Struktur ebenfalls reali siert werden.

Fig. 39 stellt ein experimentelles Ergebnis des Messen eines Änderungsbetrags des Sensorausgangs dar, wenn unter schiedliche Spannungspegel an den Sitz 26 in einem Zustand angelegt werden, bei welchem eine Spannung von 3,2 V an den Halbleitersensorchip 21 bezüglich einer Probe in einem Zu stand angelegt wird, bei welchem der Halbleitersensorchip 21 und der Sitz 26 voneinander isoliert sind (es ist kein leitendes Korn in der Gruppe der Harzkörner 51b enthalten). Aus dem Ergebnis ist zu entnehmen, daß die Änderung des Sensorausgangs minimiert wird, wenn der Potentialpegel des Sitzes 26 gleich dem Potentialpegel des Halbleitersen sorchips 21 ist.

Fig. 40 stellt des weiteren ein Ergebnis des Abtastens eines Änderungszustands des 0G-Ausgangs bezüglich einer An zahl von G-Sensoren 50 dar, welche einer Burn-In-Verarbei tung unterworfen worden sind. Aus Fig. 40 ergibt sich, daß der Änderungsbetrag des 0G-Ausgangs für nahezu alle Proben reduziert ist, und es ergibt sich, daß ein Ertrag bis 97% oder mehr bei einer harten Anforderung erreicht wird, bei welcher der Änderungsbetrag des 0G-Ausgangs auf beispiels weise lediglich ±0,05G zugelassen wird.

Wenn die Struktur der sechsten Ausführungsform angenom men wird, wird es des weiteren bevorzugt, daß eine Druck kraft auf das Bondmaterial 51 ausgeübt wird, wenn der Halb leitersensorchip 21 durch das Bondmaterial 51 an dem Sitz 26 anhaftet. Auf diese Weise kann der elektrische Verbin dungszustand zwischen dem Halbleitersensorchip 21 und dem Sitz 26 durch die leitenden Körner der Harzkörner 51b si chergestellt werden.

Obwohl die leitenden Körner, bei welchen die Oberfläche der Harzkörner mit Gold überzogen ist, bei der sechsten Ausführungsform verwendet werden, können leitende Körner, bei welchen die Oberflächen der Harzkörner mit einem lei tendem Material wie Silber oder dergleichen überzogen (umhüllt) sind, verwendet werden, oder es können leitende Körner verwendet werden, welche ein Metall aufweisen bzw. daraus bestehen. Obwohl das Bondmaterial 51, in welches die Harzkörner 51b in das flexible Haftmittel 51a gemischt sind, verwendet wird, kann ein Bondmaterial verwendet wer den, welches ein Haftmittel und eine Mehrzahl von Körnern (einschließlich wenigstens eines leitenden Korns) in Kombi nation aufweist.

Ein Bondmaterial, welches ein leitendes Haftmittel zum Anhaften des Halbleitersensorchips 21 an dem Sitz 26 auf weist, kann anstelle des Bondmaterials 51 verwendet werden. Des weiteren kann ein Bondmaterial, welches ein Haftmittel zum Anhaften des Halbleitersensorchips 21 an dem Sitz 26 und in das Haftmittel gemischtes Kohlenstoffpulver auf weist, anstelle des Bondmaterials 51 verwendet werden. Des weiteren kann ein Bondmaterial, welches eine leitende Haft schicht zum Anhaften des Halbleitersensorchips 21 an dem Sitz 26 aufweist, anstelle des Bondmaterials 51 verwendet werden.

Siebente Ausführungsform

Fig. 41 stellt die siebente Ausführungsform der vorlie genden Erfindung dar, welche durch Modifizieren der sech sten Ausführungsform gebildet wird, und eine Erklärung von Teilen, die sich bezüglich denen der sechsten Ausführungs form unterscheiden, wird im folgenden gegeben.

Die siebente Ausführungsform ist derart gebildet, daß anstelle eines Trageteils zum Tragen des Halbleitersensorchips 21 durch den Sitz 26 anstelle des Bondmaterials 51 wie bei der sechsten Ausführungsform ein Trageteil 52 vor gesehen ist, welches beispielsweise eine Mehrzahl von Vor sprüngen 52a, welche integriert mit dem Sitz 26 gebildet sind, und ein leitendes Haftmittel 52b aufweist, um den Halbleitersensorchip 21 und den Sitz 26 über die Vorsprünge 52a in Kontakt miteinander zu bringen. In diesem Fall wer den die Vorsprünge 52a durch Ätzen des Sitzes 26 gebildet. Des weiteren wird bevorzugt, daß das leitende Haftmittel 52b verwendet wird, welches einen Elastizitätsmodul von 500 MPa oder weniger aufweist.

Bei der wie oben beschrieben gebildeten siebenten Aus führungsform wird eine Spannung, welche denselben Pegel wie denjenigen der an den Sensorhalbleiterchip 21 angelegten Versorgungsspannung aufweist, an den Sitz 26 über die Vor sprünge 52a und das leitende Haftmittel 52b angelegt. Daher wird die zwischen dem Halbleitersensorchip 21 und dem Sitz 26 hervorgerufene Potentialdifferenz reduziert, und als Er gebnis kann derselbe Effekt wie bei der sechsten Ausfüh rungsform erzielt werden. Insbesondere besitzt die siebente Ausführungsform den Vorteil, daß die Dimensionssteuerung des Luftzwischenraums zwischen dem Gewichtsteil 23 des Halbleitersensorchips 21 und dem Sitz 26 durch die Vor sprünge 52a durchgeführt werden kann, welche integriert mit dem Sitz 26 gebildet sind.

Obwohl bei der siebenten Ausführungsform die Vorsprünge 52a an der Seite des Sitzes 26 gebildet sind, können die Vorsprünge an der Seite des Rahmens 22 des Halbleitersen sorchips 21 gebildet werden. Wenn der elektrische Leitungs zustand zwischen dem Halbleitersensorchip 21 und dem Sitz 26 über die Vorsprünge 52a sichergestellt wird, kann des weiteren ein normales Haftmittel anstelle des leitenden Haftmittels 52b verwendet werden.

Achte Ausführungsform

Fig. 42 und 43 stellen die achte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, welche durch ein weiteres Modi fizieren der sechsten Ausführungsform gebildet wird, und es wird im folgenden eine Erklärung der Teile gegeben, die sich von denjenigen der sechsten Ausführungsform unter scheiden.

Bei der achten Ausführungsform sind der Halbleitersen sorchip 21 und der Sitz 26 durch dasselbe Material (beispielsweise einem Siliziumeinkristallsubstrat) inte griert. Fig. 42 stellt eine Außenansicht eines Halbleiter beschleunigungssensors dar, und Fig. 43 stellt eine Quer schnittsstruktur entlang Linie B-B von Fig. 42 dar.

Wenn entsprechend Fig. 42 und Fig. 43 eine Sensorein heit 53, welche ein integrierter Körper des Halbleitersen sorchips 21 ist, und der Sitz 26 hergestellt werden, wird ein Verfahren des Ätzens in Abhängigkeit einer Verunreini gungskonzentration durchgeführt. In diesem Fall wird ein P⁺- oder N⁺-Gebiet mit einer hohen Konzentration (10¹⁹/cm³ oder mehr) durch Einbetten eines Diffusionsgebiets oder Im plantieren von Ionen an einem Teil eines Halbleitereinkri stallsubstratmaterials gebildet, welches Gegenstand des Ätzens ist, und es wird lediglich das Gebiet hoher Konzen tration selektiv durch eine Ätzlösung einer HF-HNO₃- CH₃COOH-Gruppe geätzt, durch welche die Sensoreinheit 53 gebildet wird, welche mit dem Halbleitersensorchip 21 und dem Sitz 26 integriert ist.

Bei der wie oben beschrieben gebildeten achten Ausfüh rungsform sind der Halbleitersensorchip 21 und der Sitz 26 durch dasselbe Material integriert gebildet. Daher wird die durch den Halbleitersensorchip 21 und den Sitz 26 hervorge rufene Potentialdifferenz hinreichend reduziert, und es wird die durch das Gewichtsteil 23 und den Sitz 26 hervor gerufene elektrostatische Anziehung spürbar reduziert. Als Ergebnis kann ebenfalls wie bei der achten Ausführungsform eine Verschlechterung der Ausgangscharakteristik, welche durch die elektrostatische Anziehung hervorgerufen wird, die an der Innenseite erzeugt wird, verhindert werden, und es kann eine stabile Ausgangscharakteristik erzielt werden. Bei der achten Ausführungsform wird des weiteren auf das Bondmaterial 51 der sechsten Ausführungsform verzichtet, und es kann eine Verringerung einer Anzahl von Teilen rea lisiert werden.

Weitere Ausführungsformen

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben be schriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann wie folgt modifiziert oder erweitert werden.

Obwohl der Halbleitersensorchip 21 oder 41 durch ein Siliziumeinkristallsubstrat gebildet wird, kann er durch ein anderes Material mit einem großen piezoelektrischen Wi derstandskoeffizienten gebildet werden. Das Material des Gehäuses 27 und des Deckels 35 ist nicht auf Keramik be schränkt, sondern die Teile können durch ein Isolierungsma terial wie Glas oder Metall gebildet werden. Obwohl der elektrostatische Schild 34 über dem Gesamtgebiet des Ober seitenteils in dem Gehäuse 27 installiert ist, können ver schiedene Arten einer Struktur ausgebildet werden, bei wel cher der elektrostatische Schild ebenfalls als Deckel 35 vorgesehen ist, einer Struktur, bei welcher der elektrosta tische Schild lediglich an einem Teil entsprechend der Bo denseite des Halbleitersensorchips 21 vorgesehen ist, oder einer Struktur, bei welcher der elektrostatische Schild na hezu den gesamten Sensorchip 21 bedeckt, oder dergleichen.

Das Ätzverfahren zur Bildung der Ausleger 24 oder 46 ist nicht auf ein elektrochemisches Ätzstoppverfahren be schränkt, sondern es kann auch ein normales Ätzverfahren sein. Ebenfalls kann ein isotropes Ätzverfahren anstelle des alkalischen anisotropen Ätzens verwendet werden.

Als Basishaftmittel des flexiblen Haftmittels 29, 31, 51a oder 52b kann ein flexibles Epoxidharz oder dergleichen gegenüber dem Silikonharz verwendet werden.

Die Ausleger können eine Struktur zum Tragen des Ge wichtsteils an drei oder weniger als drei Teilen gegenüber der Struktur besitzen, bei welcher die Ausleger das Ge wichtsteil an vier Teilen eines zweifach unterstützten Typs tragen, oder es kann an fünf oder mehr Teilen getragen wer den. Die vorliegende Erfindung ist auf einen Balken eines Auslegertyps anwendbar.

Obenstehend wurde ein Halbleiterbeschleunigungssensor offenbart. Der Hableitersensorchip ist mit einem über Aus leger in einem Rahmen getragenes Gewichtsteil versehen, wo durch eine Beschleunigung von bis zu etwa ±1G unter Anwen dung bzw. Verwendung eines piezoelektrischen Widerstandsef fekts von Widerstandselementen erfaßt werden kann, die auf den Auslegern gebildet sind. Der Halbleitersensorchip wird über den Rahmen durch einen Sitz getragen, dessen thermi scher Ausdehnungskoeffizient äquivalent zu demjenigen des Halbleitersensorchips ist. Der Rahmen und der Sitz haften durch ein flexibles Haftmittel aneinander, welches mit ei ner Mehrzahl von Harzkörnern vermischt ist, die als Ab standshalter wirken, und in einem Haftzustand wird eine Luftdämpfung des Gewichtsteils durch Bestimmen einer Dimen sion des Luftzwischenraums zwischen dem Gewichtsteil und dem Sitz auf einen Bereich von 7 bis 15 µm erzielt.

Claims

1. Halbleiterbeschleunigungssensor mit:
einem Halbleitersensorchip (21), welcher ein über Aus leger (24) getragenes Gewichtsteil (23) aufweist, zum Er fassen einer Beschleunigung bis zu etwa ±1G unter Anwendung eines piezoelektrischen Widerstandseffekts von Widerstands elementen (R11 bis R14, R21 bis R24), welche auf den Ausle gern gebildet sind; und
einem Sitz (26), welcher den Halbleitersensorchip trägt, wobei der Sitz aus einem Material gebildet ist, wel ches einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten äquivalent zu einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Halblei tersensorchips aufweist,
wobei das Gewichtsteil (23) in der Nähe des Sitzes (26) angeordnet ist, wodurch eine Luftdämpfung des Ge wichtsteils erreicht wird und die Dimension eines Luftzwi schenraums zwischen dem Gewichtsteil (23) und dem Sitz (26) auf 7 µm oder mehr bestimmt ist.

2. Halbleiterbeschleunigungssensor nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß die Dimension des Luftzwischen raums zwischen dem Gewichtsteil (23) und dem Sitz (26) auf einen Bereich von 7 bis 15 µm bestimmt ist.

3. Halbleiterbeschleunigungssensor nach Anspruch 2, da durch gekennzeichnet, daß der Halbleitersensorchip (21)
einen Rahmen (22) zum Tragen des Gewichtsteils (23) über die Ausleger (24); und
Abstandshalter (28) aufweist, welche zwischen dem Sitz und dem Rahmen vorgesehen sind,
wobei die Dimension des Luftzwischenraums durch die Ab standshalter gesteuert wird.

4. Halbleiterbeschleunigungssensor nach Anspruch 3, da durch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter Harzteilchen (28) aufweisen, welche eine vorbestimmte Teilchengröße be sitzen, und der Sitz an dem Rahmen durch ein flexibles Haftmittel (29) anhaftet, in welches die Harzteilchen von 0,1 Gewichts% oder weniger gemischt sind.

5. Halbleiterbeschleunigungssensor nach Anspruch 1, ge kennzeichnet durch, eine Einrichtung (32) zum Anlegen einer Spannung an den Sitz, deren Pegel genauso groß ist wie eine an den Halblei tersensorchip angelegte Versorgungsspannung.

6. Halbleiterbeschleunigungssensor nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß ein Burn-in-Verfahren ausgeführt wird, bei welchem ein integrierter Körper des Halbleiter sensorchips (21) und des Sitzes (26), welcher den Halblei tersensorchip trägt, einer Umgebung einer vorbestimmten Temperatur über eine vorbestimmte Zeit ausgesetzt wird.

7. Halbleiterbeschleunigungssensor nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß die Dimension der Dicke der Aus leger (24) des Halbleitersensorchips auf einen Wert gleich oder größer als eine bestimmte Dimension bestimmt ist, wo durch ein Änderungsbetrag einer Empfindlichkeit in einem Temperaturbereich bezüglich der Verwendung des Halbleiter sensorchips einen vorbestimmten zulässigen Wert annimmt.

8. Halbleiterbeschleunigungssensor nach Anspruch 1, ge kennzeichnet durch einen elektrostatischen Schild (34), welcher wenigstens an einer Position entsprechend einer Bodenseite des Halb leitersensorchips vorgesehen ist, zum Entfernen eines Ein flusses einer statischen Elektrizität auf den Halbleiter sensorchip.

9. Halbleiterbeschleunigungssensor mit:
einem Halbleitersensorchip (21) mit einem über Ausleger (24) getragenen Gewichtsteil (23) zum Erfassen einer Be schleunigung von bis zu etwa ±1G durch Anwendung eines pie zoelektrischen Widerstandseffekts von Widerstandselementen (R11 bis R14, R21 bis R24), welche auf den Auslegern gebil det sind; und
einem Sitz (26), welcher den Halbleitersensorchip trägt, wobei der Sitz aus einem Material mit einem thermi schen Ausdehnungskoeffizienten äquivalent zu dem thermi schen Ausdehnungskoeffizienten des Halbleitersensorchips gebildet ist,
wobei das Gewichtsteil (23) bezüglich des Sitzes derart angeordnet ist, daß die folgende Gleichung erfüllt wird: 0,01≦S/d²≦0,05wobei d eine Dimension eines Luftzwischenraums zwischen dem Sitz und dem Gewichtsteil und S eine Bodenfläche des Gewichtsteils bezeichnen, wodurch eine Luftdämpfung des Ge wichtsteils vorgesehen wird.

10. Halbleiterbeschleunigungssensor nach Anspruch 9, da durch gekennzeichnet, daß der Halbleitersensorchip
einen Rahmen (22) zum Tragen des Gewichtsteils über die Ausleger; und
Abstandshalter (28) aufweist, welche zwischen dem Sitz und dem Rahmen vorgesehen sind,
wobei die Dimension des Luftzwischenraums durch die Ab standshalter gesteuert wird.

11. Halbleiterbeschleunigungssensor nach Anspruch 10, da durch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter (28) Harzteil chen (28) aufweisen, welche eine vorbestimmte Teilchengröße besitzen, und der Sitz an dem Rahmen durch ein flexibles Haftmittel anhaftet, in welches die Harzteilchen von 0,1 Gewichts% oder weniger gemischt sind.

12. Halbleiterbeschleunigungssensor nach Anspruch 9, ge kennzeichnet durch eine Einrichtung (32) zum Anlegen einer Spannung an den Sitz, deren Pegel dieselbe Größe wie ein Pegel einer an den Halbleitersensorchip angelegten Versorgungsspannung be sitzt.

13. Halbleiterbeschleunigungssensor nach Anspruch 9, da durch gekennzeichnet, daß ein Burn-in-Verfahren ausgeführt wird, bei welchem ein integrierter Körper des Halbleiter sensorchips (21) und des Sitzes (26), welcher den Halblei tersensorchip trägt, einer vorbestimmten Temperatur über eine vorbestimmte Zeit ausgesetzt wird.

14. Halbleiterbeschleunigungssensor nach Anspruch 9, da durch gekennzeichnet, daß eine Dimension der Dicke der Aus leger (24) des Halbleitersensorchips auf einen Wert gleich oder größer einer bestimmten Dimension bestimmt ist, wo durch ein Änderungsbetrag einer Empfindlichkeit eines Tem peraturbereichs zur Verwendung des Halbleitersensorchips einen vorbestimmten zulässigen Wert annimmt.

15. Halbleiterbeschleunigungssensor nach Anspruch 9, ge kennzeichnet durch einen elektrostatischen Schild (34), welcher wenigstens an einer Position entsprechend einer Bodenseite des Halb leitersensorchips vorgesehen ist, zum Aufheben eines Ein flusses einer statischen Elektrizität auf den Halbleiter sensorchip.

16. Halbleiterbeschleunigungssensor mit:
einem Halbleitersensorchip (21) mit einem über Ausleger (24) getragenes Gewichtsteil zum Erfassen einer Beschleuni gung bis zu etwa ±1G unter Anwendung eines piezoelektri schen Widerstandseffekts von Widerstandselementen (R11 bis R14, R21 bis R24), welche auf den Auslegern gebildet sind;
einem Sitz (26), welcher den Halbleitersensorchip trägt; und
einem Trageteil (28, 29), welches zwischen dem Halblei tersensorchip und dem Sitz angeordnet ist, um das Auftreten einer Potentialdifferenz zwischen dem Halbleitersensorchip und dem Sitz zurückzuhalten.

17. Halbleiterbeschleunigungssensor nach Anspruch 16, da durch gekennzeichnet, daß ein Widerstandswert zwischen dem Halbleitersensorchip (21) und dem Sitz (26) über das Trage teil (28, 29) auf 10¹⁰ Ohm oder weniger bestimmt ist.

18. Halbleiterbeschleunigungssensor nach Anspruch 16, da durch gekennzeichnet, daß das Trageteil (28, 29) ein Haft mittel (29) zum Anhaften des Halbleitersensorchips und des Sitzes und eine Mehrzahl von Körnern (28) aufweist, welche in das Haftmittel gemischt sind, und wenigstens eines der in der Mehrzahl vorkommenden Körner (28) als leitendes Korn ausgebildet ist.

19. Halbleiterbeschleunigungssensor nach Anspruch 18, da durch gekennzeichnet, daß das leitende Korn (28) durch Um hüllung mit einem leitenden Material der Oberfläche des Harzkorns gebildet ist.

20. Halbleiterbeschleunigungssensor nach Anspruch 16, da durch gekennzeichnet, daß das Trageteil (29) ein Haftmittel zum Anhaften des Halbleitersensorchips und des Sitzes und ein in das Haftmittel gemischtes Kohlenstoffpulver auf weist.

21. Halbleiterbeschleunigungssensor nach Anspruch 16, da durch gekennzeichnet, daß das Trageteil (29) als leitende Haftschicht zum Anhaften des Halbleitersensorchips und des Sitzes ausgebildet ist.

22. Halbleiterbeschleunigungssensor mit:
einem Halbleitersensorchip (21), welcher ein durch Aus leger (24) getragenes Gewichtsteil (23) aufweist, zum Er fassen einer Beschleunigung bis zu etwa ±1G unter Anwendung eines piezoelektrischen Widerstandseffekts von Widerstands elementen (R11 bis R14, R21 bis R24), welche auf den Ausle gern gebildet sind; und
einem Sitz (26) zum Tragen des Halbleitersensorchips, wobei der Sitz integriert mit dem Halbleiterchip durch das selbe Material wie das Material des Halbleitersensorchips gebildet ist.

23. Halbleiterbeschleunigungssensor nach Anspruch 22, da durch gekennzeichnet, daß der Halbleitersensorchip (21) und der Sitz (26) durch Ätzen in Abhängigkeit einer Verunreini gungskonzentration gebildet sind.

24. Halbleiterbeschleunigungssensor mit:
einem Halbleitersensorelement (21), welches ein über Ausleger (24) getragenes Gewichtsteil (23) aufweist, zum Erfassen einer Beschleunigung bis zu etwa ±1G unter Anwen dung eines piezoelektrischen Widerstandseffekts von Wider standselementen (R11 bis R14, R21 bis R24), welche auf den Auslegern gebildet sind; und
einem Sitz (26), welcher zwischen dem Halbleitersenso relement und einem Substrat (27b) angeordnet ist, zum An bringen des Halbleitersensorelements, wobei der Sitz einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, welcher im wesentlichen genauso groß wie ein thermischer Ausdehnungs koeffizient des Halbleitersensorelements ist,
wobei die Dimension der Dicke des Sitzes (26) derart bestimmt ist, daß eine Änderungsrate einer Erfassungsemp findlichkeit des Halbleitersensorelements vor und nach ei nem vorbestimmten thermischen Spannungstest einen vorbe stimmten zulässigen Wert oder weniger annimmt.

25. Halbleiterbeschleunigungssensor nach Anspruch 24, da durch gekennzeichnet, daß die Dimension der Dicke des Sit zes (26) auf 1 mm oder größer bestimmt ist, wenn eine Chip größe des Halbleitersensorelements etwa 3 × 3 mm bis 4 × 4 mm beträgt.

26. Halbleiterbeschleunigungssensor nach Anspruch 25, da durch gekennzeichnet, daß der Sitz (26) aus demselben Halb leitermaterial wie das Halbleitersensorelement (21) gebil det ist.

27. Halbleiterbeschleunigungssensor nach Anspruch 26, da durch gekennzeichnet, daß jeder der Ausleger (24) das Ge wichtsteil (23) an beiden Seiten davon trägt.

28. Halbleiterbeschleunigungssensor mit:
einem Halbleitersensorelement (21), welches ein durch Ausleger (24) getragenes Gewichtsteil (23) aufweist, zum Erfassen einer Beschleunigung bis zu etwa ±1G unter Anwen dung eines piezoelektrischen Widerstandseffekts von Wider standselementen (R11 bis R14, R21 bis R24), welche auf den Auslegern gebildet sind;
einem Sitz (26), welcher zwischen dem Halbleitersensor element und einem Substrat angebracht ist, zum Anbringen des Halbleitersensorelements, wobei der Sitz einen thermi schen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, welcher im wesent lichen genauso groß wie der thermische Ausdehnungskoeffizi ent des Halbleitersensorelements ist; und
einem Haftmittel (28, 29), wobei ein flexibles Harz (29) in einem Basismaterial verwendet wird und Harzteilchen (28), welche eine vorbestimmte Teilchengröße aufweisen, in das Basismaterial derart gemischt sind, daß das prozentuale Gewicht einen Wert von 0,1 Gewichts% oder weniger annimmt, um das Halbleitersensorelement an dem Sitz zu befestigen.

29. Halbleiterbeschleunigungssensor nach Anspruch 28, da durch gekennzeichnet, daß eine Dimension der Dicke des Sit zes (26) auf 1 mm oder größer bestimmt ist, wenn die Chip größe des Halbleitersensorelements etwa 3 × 3 mm bis 4 × 4 mm beträgt.

30. Halbleiterbeschleunigungssensor nach Anspruch 29, da durch gekennzeichnet, daß der Sitz (26) aus demselben Mate rial wie das Halbleitersensorelement gebildet ist.

31. Halbleiterbeschleunigungssensor nach Anspruch 30, da durch gekennzeichnet, daß jeder der Ausleger (24) das Ge wichtsteil an beiden Seiten davon trägt.

32. Halbleiterbeschleunigungssensor nach Anspruch 28, da durch gekennzeichnet, daß eine Dimension der Dicke des Sit zes (26) derart bestimmt ist, daß eine Änderungsrate einer Erfassungsempfindlichkeit des Halbleitersensorelements vor und nach einem vorbestimmten thermischen Spannungstest ei nen vorbestimmten zulässigen Wert oder weniger annimmt.

33. Halbleiterbeschleunigungssensor mit:
einem Halbleitersensorelement (21), welches ein über Ausleger (24) getragenes Gewichtsteil aufweist, zum Erfas sen einer Beschleunigung von bis zu etwa ±1G unter Anwen dung eines piezoelektrischen Widerstandseffekts von Wider standselementen (R11 bis R14, R21 bis R24), welche auf den Auslegern gebildet sind,
wobei eine Dimension der Dicke der Ausleger (24) des Halbleitersensorelements auf einen Wert gleich oder größer einer bestimmten Dimension bestimmt ist, wenn ein Ände rungsbetrag einer Empfindlichkeit eines Temperaturbereichs für die Verwendung des Halbleitersensorchips einen vorbe stimmten zulässigen Wert annimmt.

34. Halbleiterbeschleunigungssensor nach Anspruch 33, da durch gekennzeichnet, daß der Temperaturbereich zur Verwen dung des Halbleitersensorchips (21) auf ±60°C mit einer mittleren Umgebungstemperatur als Bezugstemperatur bestimmt ist.

35. Halbleiterbeschleunigungssensor nach Anspruch 34, da durch gekennzeichnet, daß der zulässige Wert des Änderungs betrags der Empfindlichkeit bis zu 5 bis 6% beträgt.

36. Halbleiterbeschleunigungssensor nach Anspruch 33, da durch gekennzeichnet, daß eine Dimension der Dicke der Aus leger (24) des Halbleitersensorelements auf 4,2 µm oder grö ßer bestimmt ist.

37. Halbleiterbeschleunigungssensor nach Anspruch 33, da durch gekennzeichnet, daß eine Dimension der Dicke der Aus leger (24) des Halbleitersensorelements auf 4,5 µm bis 5,5 µm bestimmt ist.

38. Halbleiterbeschleunigungssensor nach Anspruch 33, da durch gekennzeichnet, daß jeder der Ausleger (24) das Ge wichtsteil an beiden Seiten davon trägt.

39. Halbleiterbeschleunigungssensor mit:
einem Halbleitersensorelement (21), welches ein über Ausleger (24) getragenes Gewichtsteil aufweist, zum Erfas sen einer Beschleunigung von bis zu etwa ±1G unter Anwen dung eines piezoelektrischen Widerstandseffekts von Wider standselementen (R11 bis R14, R21 bis R24), welche auf den Auslegern gebildet sind,
wobei eine Dimension der Dicke der Ausleger (24) des Halbleitersensorelements auf einen Wert gleich oder größer als eine bestimmte Dimension bestimmt ist, wenn ein Wert eines Temperaturempfindlichkeitskoeffizienten TCS, welcher eine Änderungsrate der Empfindlichkeit pro Grad anzeigt, zu ±800 ppm wird.

40. Halbleiterbeschleunigungssensor nach Anspruch 39, da durch gekennzeichnet, daß die Dimension der Dicke der Ausleger (24) des Halbleitersensorelements auf 4,2 µm oder größer bestimmt ist.

41. Halbleiterbeschleunigungssensor nach Anspruch 39, da durch gekennzeichnet, daß die Dimension der Dicke der Aus leger (24) des Halbleitersensorelements auf 4,5 µm bis 5,5 µm bestimmt ist.

42. Halbleiterbeschleunigungssensor nach Anspruch 39, da durch gekennzeichnet, daß jeder der Ausleger (24) das Ge wichtsteil an beiden Seiten davon trägt.

43. Halbleiterbeschleunigungssensor mit:
einem Halbleitersensorelement (41), welches ein über Ausleger (46) getragenes Gewichtsteil (45) aufweist, zum Erfassen einer Beschleunigung von bis zu etwa ±1G unter An wendung eines piezoelektrischen Effekts von Widerstandsele menten (R11 bis R14, R21 bis R24), welche auf den Auslegern gebildet sind;
einem Sitz (48), welcher aus einem Material mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten äquivalent zu einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Halbleitersensore lements gebildet ist und in der Nähe des Gewichtsteils an geordnet ist, wodurch eine Luftdämpfung des Gewichtsteils vorgesehen ist;
einem inneren Rahmen (43) zum Tragen des Gewichtsteils über die Ausleger;
einem äußeren Rahmen (42), welcher an dem Sitz (48) be festigt ist, zum Tragen des inneren Rahmens über ein dickes Verbindungsteil,
wobei eine Dimension der Dicke der Ausleger (46) des Halbleitersensorelements auf einen Wert gleich oder größer als eine bestimmte Dimension bestimmt ist, wenn ein Ände rungsbetrag einer Empfindlichkeit in einem Temperaturbe reich für die Verwendung des Halbleitersensorelements einen vorbestimmten zulässigen Wert annimmt.

44. Halbleiterbeschleunigungssensor nach Anspruch 43, da durch gekennzeichnet, daß der Temperaturbereich für die Verwendung des Halbleitersensorelements (41) auf ±60°C mit einer mittleren Umgebungstemperatur als Bezugstemperatur bestimmt ist.

45. Halbleiterbeschleunigungssensor nach Anspruch 43, da durch gekennzeichnet, daß der zulässige Wert des Änderungs betrags der Empfindlichkeit bis zu 1 bis 2% beträgt.

46. Halbleiterbeschleunigungssensor nach Anspruch 43, da durch gekennzeichnet, daß die Dimension der Dicke der Aus leger (46) des Halbleitersensorelements auf 3,2 µm bis 6,0 µm bestimmt ist.

47. Halbleiterbeschleunigungssensor mit:
einem Halbleitersensorelement (41), welches ein über Ausleger (46) getragenes Gewichtsteil aufweist, zum Erfas sen einer Beschleunigung von bis zu etwa ±1G unter Anwen dung eines piezoelektrischen Widerstandseffekts von Wider standselementen (R11 bis R14, R21 bis R24), welche auf den Auslegern gebildet sind;
einem Sitz (48), welcher aus einem Material mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten äquivalent zu einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Halbleitersensore lements gebildet ist und in der Nähe des Gewichtsteils an geordnet ist, wodurch das Gewichtsteil mit einer Luftdämp fung versehen ist;
einem inneren Rahmen (43) zum Tragen des Gewichtsteils über die Ausleger;
einem äußeren Rahmen (42), welcher an dem Sitz befe stigt ist, zum Tragen des inneren Rahmens über ein dickes Verbindungsteil (44),
wobei eine Dimension der Dicke der Ausleger (46) des Halbleitersensorelements auf einen Wert gleich oder größer als eine bestimmte Dimension gesetzt ist, wenn ein Wert ei nes Temperaturempfindlichkeitskoeffizienten TCS, welche ei ne Änderungsrate der Empfindlichkeit pro °C anzeigt, zu ±800 ppm wird.

48. Halbleiterbeschleunigungssensor nach Anspruch 47, da durch gekennzeichnet, daß die Dimension der Dicke der Aus leger (46) des Halbleitersensorelements auf einen Wert gleich oder größer als eine bestimmte Dimension gesetzt ist, wenn der Wert des Temperaturempfindlichkeitskoeffi zienten TCS, welche die Änderungsrate der Empfindlichkeit pro Grad anzeigt, zu ±200 ppm wird.

49. Halbleiterbeschleunigungssensor nach Anspruch 47, da durch gekennzeichnet, daß die Dimension der Dicke der Aus leger (46) des Halbleitersensorelements auf 3,2 µm bis 6,0 µm bestimmt ist.