JP2000338124A - Semiconductor acceleration sensor - Google Patents
Semiconductor acceleration sensorInfo
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- JP2000338124A JP2000338124A JP14573299A JP14573299A JP2000338124A JP 2000338124 A JP2000338124 A JP 2000338124A JP 14573299 A JP14573299 A JP 14573299A JP 14573299 A JP14573299 A JP 14573299A JP 2000338124 A JP2000338124 A JP 2000338124A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車、航空機、
家電製品などに用いられる半導体加速度センサに関する
ものである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to an automobile, an aircraft,
The present invention relates to a semiconductor acceleration sensor used for home electric appliances and the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、半導体加速度センサとして、
図１１および図１２に示すように、矩形枠状の支持部１
６に一対の薄肉の撓み部４を介して揺動自在に支持され
た重り部５を有し、各撓み部４にそれぞれ撓み部４の変
形を検出する２つのゲージ抵抗６が形成され、各ゲージ
抵抗６から支持部１６の所定部位にわたってｐ+形拡散
抵抗配線１１が形成されたセンシングエレメント１を備
えたものが提案されている（特開平７−１５９４３２号
公報参照）。2. Description of the Related Art Conventionally, as a semiconductor acceleration sensor,
As shown in FIG. 11 and FIG.
6 has a weight portion 5 swingably supported via a pair of thin bending portions 4, and each of the bending portions 4 is formed with two gauge resistors 6 for detecting deformation of the bending portion 4. There is proposed a sensor provided with a sensing element 1 in which ap + -type diffusion resistance wiring 11 is formed from a gauge resistor 6 to a predetermined portion of a support portion 16 (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-159432).
【０００３】ここにおいて、センシングエレメント１に
おける重り部５と、撓み部４と、支持部１６とはｎ形シ
リコン基板１ａをエッチング加工することで一体に形成
されている。すなわち、センシングエレメント１は、ｎ
形シリコン基板１ａの裏面側において重り部５を全周に
わたって囲む凹所１０ａが異方性エッチングなどを利用
して形成され、ｎ形シリコン基板１ａの主表面側におい
て撓み部４を残して重り部５を略全周にわたって囲み且
つ凹所１０ａに連通するスリット１０が反応性イオンエ
ッチングなどを利用して形成されている。要するに、ｎ
形シリコン基板１ａの主表面側において、支持部１６の
内周面と重り部５の外周面との間には、スリット１０の
幅だけの隙間があることになる。なお、ゲージ抵抗６は
ｎ形シリコン基板１ａの一部よりなる撓み部４の主表面
側の適宜位置にｐ形不純物を拡散させることにより形成
されている。Here, the weight 5, the flexure 4 and the support 16 of the sensing element 1 are integrally formed by etching the n-type silicon substrate 1a. That is, the sensing element 1 is n
A recess 10a is formed on the back side of the n-type silicon substrate 1a surrounding the weight 5 over the entire circumference by using anisotropic etching or the like. A slit 10 surrounding substantially the entire circumference 5 and communicating with the recess 10a is formed using reactive ion etching or the like. In short, n
On the main surface side of the silicon substrate 1a, there is a gap of the width of the slit 10 between the inner peripheral surface of the support portion 16 and the outer peripheral surface of the weight portion 5. The gauge resistor 6 is formed by diffusing a p-type impurity at an appropriate position on the main surface side of the bent portion 4 formed of a part of the n-type silicon substrate 1a.
【０００４】また、センシングエレメント１の主表面側
（図１１における上面側）には、支持部１６において上
記ｐ+形拡散抵抗配線１１にコンタクト部１２を介して
接続されたアルミニウム配線１３が設けられており、さ
らに、アルミニウム配線１３に接続されたワイヤボンデ
ィング用のパッド１４が設けられている。パッド１４に
は、一端が外部接続されるボンディングワイヤ７の他端
がボンディングされる。On the main surface side (upper surface side in FIG. 11) of the sensing element 1, an aluminum wiring 13 connected to the p + -type diffusion resistance wiring 11 via a contact portion 12 at a support portion 16 is provided. Further, a pad 14 for wire bonding connected to the aluminum wiring 13 is provided. The other end of the bonding wire 7 whose one end is externally connected is bonded to the pad 14.
【０００５】なお、この半導体加速度センサでは、上述
の４つのゲージ抵抗６がブリッジ接続されており、セン
シングエレメント１の厚み方向（図１１における上下方
向）に加速度αが印加されると、その加速度αの大きさ
に応じて重り部５（以下、重り部５の重さをＭとする）
に力Ｆ＝Ｍαが発生し重り部５が揺動することで撓み部
４が撓み、その結果、撓み部４に歪みによる応力が生
じ、ピエゾ抵抗効果によって各ゲージ抵抗６の抵抗値が
変化するので、この抵抗値変化を電圧信号として取り出
すことで、印加された加速度を検出できるようになって
いる。In this semiconductor acceleration sensor, the four gauge resistors 6 described above are bridge-connected, and when an acceleration α is applied in the thickness direction of the sensing element 1 (vertical direction in FIG. 11), the acceleration α Weight 5 according to the size of the weight (hereinafter, the weight of the weight 5 is M)
When the force F = Mα is generated and the weight portion 5 swings, the bending portion 4 bends. As a result, a stress is generated in the bending portion 4 by distortion, and the resistance value of each gauge resistor 6 changes due to the piezoresistance effect. Therefore, the applied acceleration can be detected by extracting the change in the resistance value as a voltage signal.
【０００６】また、センシングエレメント１の主表面側
（図１１における上面側）には、撓み部４および重り部
５を覆いシリコンと略等しい熱膨張率を有する耐熱ガラ
スからなる上部キャップ２が陽極接合により接合されて
いる。なお、上部キャップ２は、センシングエレメント
１の主表面側に設けられた接合用アルミニウム薄膜９
（図１２参照）を介してセンシングエレメント１に接合
されている。ここに、接合用アルミニウム薄膜９は支持
部１６の周方向に沿って全周にわたって形成されてい
る。言い換えれば、接合用アルミニウム薄膜９は、ｎ形
シリコン基板１ａの主表面側において、重り部５を全周
にわたって囲むように配設されている。On the main surface side (upper surface side in FIG. 11) of the sensing element 1, an upper cap 2 made of heat-resistant glass which covers the bending portion 4 and the weight portion 5 and has a thermal expansion coefficient substantially equal to that of silicon is anodically bonded. It is joined by. Note that the upper cap 2 is formed of a bonding aluminum thin film 9 provided on the main surface side of the sensing element 1.
(See FIG. 12). Here, the bonding aluminum thin film 9 is formed over the entire circumference along the circumferential direction of the support portion 16. In other words, the bonding aluminum thin film 9 is provided on the main surface side of the n-type silicon substrate 1a so as to surround the weight portion 5 over the entire circumference.
【０００７】さらに、センシングエレメント１の裏面側
（図１１における下面側）には、撓み部４および重り部
５を覆いシリコンと略等しい熱膨張率を有する耐熱ガラ
スからなる下部キャップ３が陽極接合により接合されて
いる。ここに、下部キャップ３は、周部が全周にわたっ
て支持部１６に接合されている。Further, a lower cap 3 made of heat-resistant glass which covers the bending portion 4 and the weight portion 5 and has a thermal expansion coefficient substantially equal to that of silicon is provided on the back surface side (the lower surface side in FIG. 11) of the sensing element 1 by anodic bonding. Are joined. Here, the lower cap 3 is joined to the support 16 over its entire periphery.
【０００８】上部キャップ２および下部キャップ３は、
それぞれ重り部５との対向面に重り部５の揺動空間（重
り部５との間のエアギャップ）を確保する凹所２ａ，３
ａがエッチングやサンドブラスト加工などにより形成さ
れている。The upper cap 2 and the lower cap 3
Recesses 2a and 3 for securing a swing space (air gap between the weights 5) of the weights 5 on the surfaces facing the weights 5, respectively.
a is formed by etching or sandblasting.
【０００９】上述の半導体加速度センサでは、上記エア
ギャップを形成することにより、エアダンピング効果を
利用してセンサ自体の周波数特性を制御するようになっ
ている。ここに、各凹所２ａ，３ａの底面と重り部５と
距離や各凹所２ａ，３ａの形状は、センサ自体の周波数
特性が最適となるように設定してある。つまり、共振を
起こさないようにエアダンピング効果を利用して減衰特
性を持たせてある。要するに、センシングエレメント１
の撓み部４と重り部５とを上部キャップ２及び下部キャ
ップ３にて密閉された空間に収納しエアダンピングを大
気圧下で行わせることにより、重り部５の移動を抑制し
て撓み部４の破壊を防止している。In the above-described semiconductor acceleration sensor, by forming the air gap, the frequency characteristic of the sensor itself is controlled by utilizing the air damping effect. Here, the distance between the bottom surface of each of the recesses 2a and 3a and the weight 5 and the shape of each of the recesses 2a and 3a are set so that the frequency characteristics of the sensor itself are optimized. That is, a damping characteristic is provided by utilizing the air damping effect so as not to cause resonance. In short, sensing element 1
The bending portion 4 and the weight portion 5 are accommodated in a space sealed by the upper cap 2 and the lower cap 3, and the air damping is performed under the atmospheric pressure. To prevent destruction.
【００１０】さらに、上部キャップ２および下部キャッ
プ３は、それぞれ凹所２ａ，３ａの底面の適宜位置に、
過大な加速度が印加された時に重り部５の移動範囲を規
制するストッパ２ｂ，３ｂ（図１１および図１３参照）
が形成されている。要するに、過大な加速度が印加され
た場合には、重り部５がストッパ２ｂ，３ｂに当接する
ことにより、それ以上変位することがないから、重り部
５が過大に変位することによる撓み部４の破壊を防止す
ることができるのである。ここに、上部キャップ２が第
１のストッパ部材を構成し、下部キャップ３が第２のス
トッパ部材を構成している。Further, the upper cap 2 and the lower cap 3 are located at appropriate positions on the bottom surfaces of the recesses 2a and 3a, respectively.
Stoppers 2b, 3b that regulate the range of movement of weight 5 when excessive acceleration is applied (see FIGS. 11 and 13)
Are formed. In short, when an excessive acceleration is applied, the weight portion 5 abuts against the stoppers 2b and 3b, so that the weight portion 5 is not further displaced. Destruction can be prevented. Here, the upper cap 2 constitutes a first stopper member, and the lower cap 3 constitutes a second stopper member.
【００１１】ところで、センシングエレメント１は、撓
み部４の幅を細くすることにより感度が向上する。な
お、センシングエレメント１の感度は、立方結晶の主軸
に対する独立なピエゾ抵抗係数をπ44、重り部５の重さ
をＭ、重り部５の中心からゲージ抵抗６の中心までの重
心距離をＬ、撓み部４の幅をＨ、撓み部４の厚さをＴ、
印加電圧をＥとすると、 感度（ｍＶ／Ｇ）＝６×π44×｛（Ｍ×Ｌ）／（Ｈ×Ｔ
2）｝×Ｅ で求められる。By the way, the sensitivity of the sensing element 1 is improved by reducing the width of the bending portion 4. Note that the sensitivity of the sensing element 1 is such that the independent piezoresistance coefficient with respect to the main axis of the cubic crystal is π 44 , the weight of the weight 5 is M, the distance of the center of gravity from the center of the weight 5 to the center of the gauge resistor 6 is L, The width of the flexure 4 is H, the thickness of the flexure 4 is T,
If the applied voltage is E, sensitivity (mV / G) = 6 × π 44 × ｛(M × L) / (H × T
2 ) It is obtained by｝ × E.
【００１２】[0012]
【発明が解決しようとする課題】ところで、図１１およ
び図１２に示した構成の半導体加速度センサでは、上部
キャップ２，３をセンシングエレメント１に接合するこ
とにより、エアダンピング効果を利用して減衰特性を持
たせ、ストッパ２ｂ，３ｂにより重り部５が一定以上変
位しないようにすることができる。したがって、例えば
センサ自体を誤って落とされた場合でも、主感度方向
（重り部５の厚み方向）にのみ過大な加速度が印加され
たときには、重り部５の移動範囲がストッパ２ｂ，３ｂ
により規制されるので、撓み部４にかかる応力が抑制さ
れ、撓み部４の破壊を防止することができる。しかしな
がら、センサ自体を誤って落とされた場合に、支持部１
６と撓み部４と重り部５とを結ぶ直線に直交し且つ重り
部５の厚み方向に直交する方向の衝撃を受けたときに
は、撓み部４と重り部５との連結部、あるいは撓み部４
と支持部１６との連結部に応力が集中し、撓み部４が破
壊されてしまうという不具合があった。このため、収率
（歩留まり）が悪く低コスト化が難しいという不具合が
あった。また、撓み部４の強度を高めるために撓み部４
の幅を大きくすると、感度の向上が図れず、感度を高め
には重り部５を大きくする必要があり、結果的にチップ
サイズが大きくなって、小型化の妨げになるという不具
合があった。By the way, in the semiconductor acceleration sensor having the structure shown in FIGS. 11 and 12, the upper caps 2 and 3 are joined to the sensing element 1 so that the damping characteristic is obtained by utilizing the air damping effect. And the stoppers 2b and 3b prevent the weight portion 5 from being displaced more than a certain amount. Therefore, even if the sensor itself is accidentally dropped, for example, when an excessive acceleration is applied only in the main sensitivity direction (the thickness direction of the weight portion 5), the movement range of the weight portion 5 is limited to the stoppers 2b and 3b.
Therefore, the stress applied to the bending portion 4 is suppressed, and the breaking of the bending portion 4 can be prevented. However, if the sensor itself is accidentally dropped, the support 1
When a shock is applied in a direction perpendicular to a straight line connecting the flexible portion 6 and the flexible portion 4 to the weight portion 5 and perpendicular to the thickness direction of the weight portion 5, the connecting portion between the flexible portion 4 and the weight portion 5 or the flexible portion 4
Stress concentrates on the connecting portion between the flexible portion 4 and the supporting portion 16, and the bent portion 4 is broken. For this reason, there was a problem that the yield (yield) was poor and it was difficult to reduce the cost. Further, in order to increase the strength of the bending portion 4, the bending portion 4
When the width is increased, the sensitivity cannot be improved, and to increase the sensitivity, it is necessary to increase the weight portion 5. As a result, there is a problem that the chip size becomes large and the miniaturization is hindered.
【００１３】本発明は上記事由に鑑みて為されたもので
あり、その目的は、低コストで信頼性が高く、しかも小
型で高感度の半導体加速度センサを提供することにあ
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a small, highly sensitive semiconductor acceleration sensor which is low in cost and high in reliability.
【００１４】[0014]
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、上記
目的を達成するために、半導体基板よりなる枠状の支持
部の内側に薄肉の撓み部を介して揺動自在に支持され支
持部から離間した重り部を有し、撓み部に撓み部の変形
を検出するゲージ抵抗が形成されたセンシングエレメン
トと、センシングエレメントの主表面側において撓み部
および重り部を覆うように支持部の全周にわたって接合
され少なくとも重り部に対向する部位に凹所が形成され
た第１のストッパ部材と、センシングエレメントの裏面
側において撓み部および重り部を覆うように支持部の全
周にわたって接合され少なくとも重り部に対向する部位
に凹所が形成された第２のストッパ部材とを備え、支持
部と撓み部と重り部とを結ぶ直線に交差する方向におい
て、支持部の内周面と重り部の外周面との少なくとも一
方の一部に、２面間の距離を他の部位より小さくするス
トッパ部が突設されてなることを特徴とするものであ
り、第１のストッパ部材および第２のストッパ部材が設
けられていることにより、エアダンピング効果を持たせ
ることができるとともに、センシングエレメントの厚み
方向における重り部の移動範囲を規制することができ、
また、支持部と撓み部と重り部とを結ぶ直線に交差する
方向において、支持部の内周面と重り部の外周面との少
なくとも一方の一部に、２面間の距離を他の部位より小
さくするストッパ部が突設されていることにより、支持
部と撓み部と重り部とを結ぶ直線に交差する方向の衝撃
を受けた場合には、重り部の移動がストッパ部により規
制されるので、撓み部にかかる応力を抑制することがで
きて、撓み部が破壊されるのを防止することができ、収
率が高くなって低コスト化を図ることができるととも
に、信頼性が高くなる。しかも、撓み部の破壊が防止さ
れることで、収率を悪くすることなしに支持部と撓み部
と重り部とを結ぶ直線に直交する撓み部の幅を小さくす
ることが可能となるので、小型化および高感度化を図る
ことができる。According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device having a frame-shaped supporting portion made of a semiconductor substrate, which is swingably supported via a thin bending portion. A sensing element having a weight portion separated from the portion, a gauge resistor formed on the bending portion for detecting deformation of the bending portion, and a support portion covering the bending portion and the weight portion on the main surface side of the sensing element. A first stopper member joined over the periphery and having a recess formed at least in a portion facing the weight portion, and at least a weight joined over the entire periphery of the support portion to cover the bending portion and the weight portion on the back surface side of the sensing element. A second stopper member having a recess formed in a portion opposed to the portion, and an inner periphery of the support portion in a direction intersecting a straight line connecting the support portion, the bending portion, and the weight portion. And at least one of the outer peripheral surface of the weight portion and the outer peripheral surface of the weight portion is provided with a stopper portion projecting the distance between the two surfaces smaller than the other portions. By providing the second stopper member, it is possible to have an air damping effect, and it is possible to regulate the moving range of the weight portion in the thickness direction of the sensing element,
Further, in a direction intersecting a straight line connecting the supporting portion, the bending portion, and the weight portion, at least one of the inner peripheral surface of the supporting portion and the outer peripheral surface of the weight portion has the distance between the two surfaces set to another portion. Since the stopper portion is made smaller, the movement of the weight portion is restricted by the stopper portion when an impact is applied in a direction intersecting a straight line connecting the support portion, the bending portion, and the weight portion. Therefore, the stress applied to the bent portion can be suppressed, the broken portion can be prevented from being broken, the yield can be increased, the cost can be reduced, and the reliability can be increased. . Moreover, since the destruction of the bent portion is prevented, the width of the bent portion orthogonal to the straight line connecting the support portion, the bent portion, and the weight portion can be reduced without deteriorating the yield, It is possible to reduce the size and increase the sensitivity.
【００１５】請求項２の発明は、半導体基板よりなる枠
状の支持部の内側に薄肉の撓み部を介して揺動自在に支
持され支持部から離間した重り部を有し、撓み部に撓み
部の変形を検出するゲージ抵抗が形成されたセンシング
エレメントと、センシングエレメントの主表面側におい
て撓み部および重り部を覆うように支持部の全周にわた
って接合され少なくとも重り部に対向する部位に凹所が
形成された第１のストッパ部材と、センシングエレメン
トの裏面側において撓み部および重り部を覆うように支
持部の全周にわたって接合され少なくとも重り部に対向
する部位に凹所が形成された第２のストッパ部材とを備
え、支持部と撓み部と重り部とを結ぶ直線に平行する方
向において、重り部の外周面に突起部が突設され、支持
部の内周面に上記突起部が入る凹部が設けられ、支持部
と撓み部と重り部とを結ぶ直線に直交する方向におい
て、突起部と凹部との間の距離は、支持部の内周面と重
り部の外周面との距離よりも小さく設定されてなること
を特徴とするものであり、第１のストッパ部材および第
２のストッパ部材が設けられていることにより、エアダ
ンピング効果を持たせることができるとともに、センシ
ングエレメントの厚み方向における重り部の移動範囲を
規制することができ、また、支持部と撓み部と重り部と
を結ぶ直線に平行する方向において、重り部の外周面に
突起部が突設され、支持部の内周面に上記突起部が入る
凹部が設けられ、支持部と撓み部と重り部とを結ぶ直線
に直交する方向において、突起部と凹部との間の距離
は、支持部の内周面と重り部の外周面との距離よりも小
さく設定されていることにより、支持部と撓み部と重り
部とを結ぶ直線に交差する方向の衝撃を受けた場合に
は、突起部が凹部の内面に当接することによって重り部
の移動が規制されるので、撓み部にかかる応力を抑制す
ることができて、撓み部が破壊されるのを防止すること
ができ、収率が高くなって低コスト化を図ることができ
るとともに、信頼性が高くなる。しかも、撓み部の破壊
が防止されることで、収率を悪くすることなしに支持部
と撓み部と重り部とを結ぶ直線に直交する撓み部の幅を
小さくすることが可能となるので、小型化および高感度
化を図ることができる。According to a second aspect of the present invention, a weight portion which is swingably supported via a thin flexible portion and is separated from the support portion is provided inside a frame-shaped support portion made of a semiconductor substrate. A sensing element formed with a gauge resistor for detecting deformation of the portion, and a concave portion at least at a portion opposed to the weight portion and joined over the entire periphery of the support portion so as to cover the bent portion and the weight portion on the main surface side of the sensing element. And a second stopper having a concave portion formed at least in a portion opposed to the weight portion and joined to the entire periphery of the support portion so as to cover the bending portion and the weight portion on the back side of the sensing element. A stopper is provided on the outer peripheral surface of the weight portion in a direction parallel to a straight line connecting the support portion, the bending portion, and the weight portion. In the direction orthogonal to the straight line connecting the support, the flexure and the weight, the distance between the protrusion and the recess is determined by the inner peripheral surface of the support and the outer peripheral surface of the weight. The distance between the first and second stopper members is set to be smaller than the distance between the first and second stopper members. The movement range of the weight portion in the thickness direction of the element can be regulated, and a projection is provided on the outer peripheral surface of the weight portion in a direction parallel to a straight line connecting the support portion, the bending portion, and the weight portion, A recess is provided on the inner peripheral surface of the support portion to receive the protrusion, and a distance between the protrusion and the recess in the direction orthogonal to a straight line connecting the support, the flexible portion, and the weight portion is equal to the distance of the support portion. With the peripheral surface and the peripheral surface of the weight By setting the distance to be smaller than the distance, when an impact is applied in a direction intersecting a straight line connecting the support portion, the flexure portion, and the weight portion, the protrusion comes into contact with the inner surface of the concave portion so that the weight portion has Since the movement is regulated, the stress applied to the bending portion can be suppressed, the bending portion can be prevented from being broken, and the yield can be increased and the cost can be reduced. Increases reliability. Moreover, since the destruction of the bent portion is prevented, the width of the bent portion orthogonal to the straight line connecting the support portion, the bent portion, and the weight portion can be reduced without deteriorating the yield, It is possible to reduce the size and increase the sensitivity.
【００１６】請求項３の発明は、半導体基板よりなる枠
状の支持部の内側に薄肉の撓み部を介して揺動自在に支
持され支持部から離間した重り部を有し、撓み部に撓み
部の変形を検出するゲージ抵抗が形成されたセンシング
エレメントと、センシングエレメントの主表面側におい
て撓み部および重り部を覆うように支持部の全周にわた
って接合され少なくとも重り部に対向する部位に凹所が
形成された第１のストッパ部材と、センシングエレメン
トの裏面側において撓み部および重り部を覆うように支
持部の全周にわたって接合され少なくとも重り部に対向
する部位に凹所が形成された第２のストッパ部材とを備
え、支持部と撓み部と重り部とを結ぶ直線に平行する方
向において、支持部の内周面に突起部が突設され、重り
部の外周面に上記突起部が入る凹部が設けられ、支持部
と撓み部と重り部とを結ぶ直線に直交する方向におい
て、突起部と凹部との間の距離は、支持部の内周面と重
り部の外周面との距離よりも小さく設定されてなること
を特徴とするものであり、第１のストッパ部材および第
２のストッパ部材が設けられていることにより、エアダ
ンピング効果を持たせることができるとともに、センシ
ングエレメントの厚み方向における重り部の移動範囲を
規制することができ、また、支持部と撓み部と重り部と
を結ぶ直線に平行する方向において、支持部の内周面に
突起部が突設され、重り部の外周面に上記突起部が入る
凹部が設けられ、支持部と撓み部と重り部とを結ぶ直線
に直交する方向において、突起部と凹部との間の距離
は、支持部の内周面と重り部の外周面との距離よりも小
さく設定されていることにより、支持部と撓み部と重り
部とを結ぶ直線に交差する方向の衝撃を受けた場合に
は、突起部が凹部の内面に当接することによって重り部
の移動が規制されるので、撓み部にかかる応力を抑制す
ることができて、撓み部が破壊されるのを防止すること
ができ、収率が高くなって低コスト化を図ることができ
るとともに、信頼性が高くなる。しかも、撓み部の破壊
が防止されることで、収率を悪くすることなしに支持部
と撓み部と重り部とを結ぶ直線に直交する撓み部の幅を
小さくすることが可能となるので、小型化および高感度
化を図ることができる。According to a third aspect of the present invention, there is provided a weight portion which is swingably supported via a thin flexible portion and is separated from the support portion inside a frame-shaped support portion made of a semiconductor substrate. A sensing element formed with a gauge resistor for detecting deformation of the portion, and a concave portion at least at a portion opposed to the weight portion and joined over the entire periphery of the support portion so as to cover the bent portion and the weight portion on the main surface side of the sensing element. And a second stopper having a concave portion formed at least in a portion opposed to the weight portion and joined to the entire periphery of the support portion so as to cover the bending portion and the weight portion on the back side of the sensing element. A stopper is provided on the inner peripheral surface of the support portion in a direction parallel to a straight line connecting the support portion, the bending portion, and the weight portion, and the outer peripheral surface of the weight portion is In the direction orthogonal to the straight line connecting the support, the flexure and the weight, the distance between the protrusion and the recess is determined by the inner peripheral surface of the support and the outer peripheral surface of the weight. The distance between the first and second stopper members is set to be smaller than the distance between the first and second stopper members. The movement range of the weight portion in the thickness direction of the element can be regulated, and a projection is provided on the inner peripheral surface of the support portion in a direction parallel to a straight line connecting the support portion, the bending portion, and the weight portion. A concave portion is provided on the outer peripheral surface of the weight portion, in which the above-mentioned projection portion is inserted. With the peripheral surface and the peripheral surface of the weight By setting the distance to be smaller than the distance, when an impact is applied in a direction intersecting a straight line connecting the support portion, the flexure portion, and the weight portion, the protrusion comes into contact with the inner surface of the concave portion so that the weight portion has Since the movement is regulated, the stress applied to the bending portion can be suppressed, the bending portion can be prevented from being broken, and the yield can be increased and the cost can be reduced. Increases reliability. Moreover, since the destruction of the bent portion is prevented, the width of the bent portion orthogonal to the straight line connecting the support portion, the bent portion, and the weight portion can be reduced without deteriorating the yield, It is possible to reduce the size and increase the sensitivity.
【００１７】請求項４の発明は、半導体基板よりなる枠
状の支持部の内側に薄肉の撓み部を介して揺動自在に支
持され支持部から離間した重り部を有し、撓み部に撓み
部の変形を検出するゲージ抵抗が形成されたセンシング
エレメントと、センシングエレメントの主表面側におい
て撓み部および重り部を覆うように支持部の全周にわた
って接合され少なくとも重り部に対向する部位に凹所が
形成された第１のストッパ部材と、センシングエレメン
トの裏面側において撓み部および重り部を覆うように支
持部の全周にわたって接合され少なくとも重り部に対向
する部位に凹所が形成された第２のストッパ部材とを備
え、支持部と撓み部と重り部とを結ぶ直線に平行する方
向において、重り部の外周面に第１の突起部が突設さ
れ、支持部の内周面に第１の突起部を挟む一対の第２の
突起部が突設され、支持部と撓み部と重り部とを結ぶ直
線に直交する方向において、第１の突起部と第２の突起
部との間の距離は、支持部の内周面と重り部の外周面と
の距離よりも小さく設定されてなることを特徴とするも
のであり、第１のストッパ部材および第２のストッパ部
材が設けられていることにより、エアダンピング効果を
持たせることができるとともに、センシングエレメント
の厚み方向における重り部の移動範囲を規制することが
でき、また、支持部と撓み部と重り部とを結ぶ直線に平
行する方向において、重り部の外周面に第１の突起部が
突設され、支持部の内周面に第１の突起部を挟む一対の
第２の突起部が突設され、支持部と撓み部と重り部とを
結ぶ直線に直交する方向において、第１の突起部と第２
の突起部との間の距離は、支持部の内周面と重り部の外
周面との距離よりも小さく設定されていることにより、
支持部と撓み部と重り部とを結ぶ直線に交差する方向の
衝撃を受けた場合には、第１の突起部が第２の突起部に
当接することによって重り部の移動が規制されるので、
撓み部にかかる応力を抑制することができて、撓み部が
破壊されるのを防止することができ、収率が高くなって
低コスト化を図ることができるとともに、信頼性が高く
なる。しかも、撓み部の破壊が防止されることで、収率
を悪くすることなしに支持部と撓み部と重り部とを結ぶ
直線に直交する撓み部の幅を小さくすることが可能とな
るので、小型化および高感度化を図ることができる。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a weight portion which is swingably supported via a thin flexible portion and is separated from the support portion inside a frame-shaped support portion made of a semiconductor substrate. A sensing element formed with a gauge resistor for detecting deformation of the portion, and a concave portion at least at a portion opposed to the weight portion and joined over the entire periphery of the support portion so as to cover the bent portion and the weight portion on the main surface side of the sensing element. And a second stopper having a concave portion formed at least in a portion opposed to the weight portion and joined to the entire periphery of the support portion so as to cover the bending portion and the weight portion on the back side of the sensing element. A first protruding portion is provided on an outer peripheral surface of the weight portion in a direction parallel to a straight line connecting the support portion, the bending portion, and the weight portion, and an inner peripheral surface of the support portion is provided. A pair of second projecting portions sandwiching the first projecting portion protrude, and the first projecting portion and the second projecting portion are positioned in a direction orthogonal to a straight line connecting the supporting portion, the bending portion, and the weight portion. The distance between them is set smaller than the distance between the inner peripheral surface of the support portion and the outer peripheral surface of the weight portion, and the first stopper member and the second stopper member are provided. By doing so, it is possible to have an air damping effect, it is possible to regulate the movement range of the weight part in the thickness direction of the sensing element, and it is parallel to the straight line connecting the support part, the bending part and the weight part In the direction in which the first protrusions protrude from the outer circumferential surface of the weight portion, a pair of second protrusions sandwiching the first protrusion protrude from the inner circumferential surface of the support portion. In the direction perpendicular to the straight line connecting the The projection portion and the second
Distance is set smaller than the distance between the inner peripheral surface of the support portion and the outer peripheral surface of the weight portion,
When an impact is received in a direction intersecting a straight line connecting the supporting portion, the bending portion, and the weight portion, the movement of the weight portion is restricted by the first projection abutting on the second projection portion. ,
The stress applied to the bent portion can be suppressed, the broken portion can be prevented from being broken, the yield can be increased, the cost can be reduced, and the reliability can be increased. Moreover, since the destruction of the bent portion is prevented, the width of the bent portion orthogonal to the straight line connecting the support portion, the bent portion, and the weight portion can be reduced without deteriorating the yield, It is possible to reduce the size and increase the sensitivity.
【００１８】[0018]
【発明の実施の形態】（実施形態１）本実施形態の半導
体加速度センサは、図１および図２に示すように、図１
１および図１２に示した従来構成と同様、矩形枠状の支
持部１６に一対の薄肉の撓み部４を介して揺動自在に支
持された重り部５を有し、各撓み部４にそれぞれ撓み部
４の変形を検出する２つのゲージ抵抗６が形成され、各
ゲージ抵抗６から支持部１６の所定部位にわたってｐ+
形拡散抵抗配線１１が形成されたセンシングエレメント
１を備えている。(Embodiment 1) As shown in FIGS. 1 and 2, a semiconductor acceleration sensor according to this embodiment has a structure shown in FIG.
1 and a conventional structure shown in FIG. 12, a weight portion 5 swingably supported by a rectangular frame-shaped support portion 16 via a pair of thin bending portions 4 is provided. Two gauge resistors 6 for detecting the deformation of the bending portion 4 are formed, and p + is provided from each gauge resistor 6 to a predetermined portion of the support portion 16.
It has a sensing element 1 on which a diffused resistance wiring 11 is formed.
【００１９】センシングエレメント１における重り部５
と、撓み部４と、支持部１６とはｎ形シリコン基板１ａ
をエッチング加工することで一体に形成されている。す
なわち、センシングエレメント１は、ｎ形シリコン基板
１ａの裏面側において重り部５を全周にわたって囲む凹
所１０ａが異方性エッチングなどを利用して形成され、
ｎ形シリコン基板１ａの主表面側において撓み部４を残
して重り部５を略全周にわたって囲み且つ凹所１０ａに
連通するスリット１０が反応性イオンエッチングなどを
利用して形成されている。要するに、ｎ形シリコン基板
１ａの主表面側において、支持部１６の内周面と重り部
５の外周面との間には、スリット１０の幅だけの隙間が
あることになる。なお、ゲージ抵抗６はｎ形シリコン基
板１ａの一部よりなる撓み部４の主表面側の適宜位置に
ｐ形不純物を拡散させることにより形成されている。Weight part 5 of sensing element 1
And the bending portion 4 and the supporting portion 16 are formed of an n-type silicon substrate 1a.
Are formed integrally by etching. That is, in the sensing element 1, a recess 10 a surrounding the weight portion 5 over the entire circumference is formed on the back surface side of the n-type silicon substrate 1 a using anisotropic etching or the like,
On the main surface side of the n-type silicon substrate 1a, a slit 10 which surrounds the weight portion 5 over substantially the entire periphery except for the bent portion 4 and communicates with the recess 10a is formed by using reactive ion etching or the like. In short, on the main surface side of the n-type silicon substrate 1a, there is a gap of the width of the slit 10 between the inner peripheral surface of the support portion 16 and the outer peripheral surface of the weight portion 5. The gauge resistor 6 is formed by diffusing a p-type impurity at an appropriate position on the main surface side of the bent portion 4 formed of a part of the n-type silicon substrate 1a.
【００２０】また、センシングエレメント１の主表面側
（図２における上面側）には、支持部１６において上記
ｐ+形拡散抵抗配線１１にコンタクト部１２を介して接
続されたアルミニウム配線１３が設けられており、さら
に、アルミニウム配線１３に接続されたワイヤボンディ
ング用のパッド１４が設けられている。パッド１４に
は、一端が外部接続されるボンディングワイヤ７の他端
がボンディングされる。なお、上述の４つのゲージ抵抗
６は上記従来構成と同様にブリッジ接続されている。On the main surface side (upper surface side in FIG. 2) of the sensing element 1, an aluminum wiring 13 connected to the p + -type diffusion resistance wiring 11 via a contact portion 12 at a support portion 16 is provided. Further, a pad 14 for wire bonding connected to the aluminum wiring 13 is provided. The other end of the bonding wire 7 whose one end is externally connected is bonded to the pad 14. The four gauge resistors 6 are bridge-connected in the same manner as in the conventional configuration.
【００２１】また、センシングエレメント１の主表面側
（図２における上面側）には、撓み部４および重り部５
を覆いシリコンと略等しい熱膨張率を有する耐熱ガラス
からなる上部キャップ２が陽極接合により接合されてい
る。なお、上部キャップ２は、センシングエレメント１
の主表面側に設けられた接合用アルミニウム薄膜９（図
１参照）を介してセンシングエレメント１に接合されて
いる。ここに、接合用アルミニウム薄膜９は支持部１６
の周方向に沿って全周にわたって形成されている。言い
換えれば、接合用アルミニウム薄膜９は、ｎ形シリコン
基板１ａの主表面側において、重り部５を全周にわたっ
て囲むように配設されている。On the main surface side (upper side in FIG. 2) of the sensing element 1, a bending portion 4 and a weight portion 5 are provided.
And an upper cap 2 made of heat resistant glass having a thermal expansion coefficient substantially equal to that of silicon is joined by anodic bonding. In addition, the upper cap 2 is a sensing element 1
Are joined to the sensing element 1 via a joining aluminum thin film 9 (see FIG. 1) provided on the main surface side of the sensor element. Here, the bonding aluminum thin film 9 is supported by the support portion 16.
Is formed over the entire circumference along the circumferential direction. In other words, the bonding aluminum thin film 9 is provided on the main surface side of the n-type silicon substrate 1a so as to surround the weight portion 5 over the entire circumference.
【００２２】さらに、センシングエレメント１の裏面側
（図２における下面側）には、撓み部４および重り部５
を覆いシリコンと略等しい熱膨張率を有する耐熱ガラス
からなる下部キャップ３が陽極接合により接合されてい
る。ここに、下部キャップ３は、周部が全周にわたって
支持部１６に接合されている。Further, on the back side (the lower side in FIG. 2) of the sensing element 1, a bending portion 4 and a weight portion 5 are provided.
And a lower cap 3 made of heat-resistant glass having a thermal expansion coefficient substantially equal to that of silicon is joined by anodic bonding. Here, the lower cap 3 is joined to the support 16 over its entire periphery.
【００２３】上部キャップ２および下部キャップ３は、
それぞれ重り部５との対向面に重り部５の揺動空間（重
り部５との間のエアギャップ）を確保する凹所２ａ，３
ａがエッチングやサンドブラスト加工などにより形成さ
れている。The upper cap 2 and the lower cap 3 are
Recesses 2a and 3 for securing a swing space (air gap between the weights 5) of the weights 5 on the surfaces facing the weights 5, respectively.
a is formed by etching or sandblasting.
【００２４】すなわち、本実施形態においても、上記エ
アギャップを形成することにより、エアダンピング効果
を利用してセンサ自体の周波数特性を制御するようにな
っている。ここに、各凹所２ａ，３ａの底面と重り部５
と距離や各凹所２ａ，３ａの形状は、センサ自体の周波
数特性が最適となるように設定してある。つまり、共振
を起こさないようにエアダンピング効果を利用して減衰
特性を持たせてある。要するに、センシングエレメント
１の撓み部４と重り部５とを上部キャップ２及び下部キ
ャップ３にて密閉された空間に収納しエアダンピングを
大気圧下で行わせることにより、重り部５の移動を抑制
して撓み部４の破壊を防止している。That is, also in this embodiment, by forming the air gap, the frequency characteristics of the sensor itself are controlled by utilizing the air damping effect. Here, the bottom of each recess 2a, 3a and the weight 5
The distance and the shape of each of the recesses 2a and 3a are set so that the frequency characteristics of the sensor itself are optimized. That is, a damping characteristic is provided by utilizing the air damping effect so as not to cause resonance. In short, the bending portion 4 and the weight portion 5 of the sensing element 1 are stored in a space sealed by the upper cap 2 and the lower cap 3, and the air damping is performed under the atmospheric pressure, so that the movement of the weight portion 5 is suppressed. As a result, destruction of the bending portion 4 is prevented.
【００２５】さらに、上部キャップ２および下部キャッ
プ３は、それぞれ凹所２ａ，３ａの底面の適宜位置に、
過大な加速度が印加された時に重り部５の移動範囲を規
制するストッパ２ｂ，３ｂが形成されている。なお、ス
トッパ３ｂは、上記従来構成では図１３に示すように２
つしか形成されていなかったが、本実施形態では重り部
５の下方に図３に示すように互いに離間して４つ形成し
てあり、重り部５が仮にねじれて変位した場合でも凹所
３ａの底面に重り部５が当接しないようになっている。
また、ストッパ２ｂについても同様に重り部５の上方に
４つ形成してある。Further, the upper cap 2 and the lower cap 3 are located at appropriate positions on the bottom surfaces of the recesses 2a and 3a, respectively.
Stoppers 2b and 3b are formed to regulate the range of movement of the weight portion 5 when an excessive acceleration is applied. Incidentally, the stopper 3b is, as shown in FIG.
Although only one is formed, in the present embodiment, four are formed below the weight portion 5 so as to be separated from each other as shown in FIG. 3, and even if the weight portion 5 is distorted and displaced, the recess 3a is formed. The weight 5 does not come into contact with the bottom surface of the.
Similarly, four stoppers 2b are formed above the weight portion 5.
【００２６】要するに、過大な加速度が印加された場合
には、重り部５がストッパ２ｂ，３ｂに当接することに
より、それ以上変位することがないから、重り部５が過
大に変位することによる撓み部４の破壊を防止すること
ができるのである。ここに、上部キャップ２が第１のス
トッパ部材を構成し、下部キャップ３が第２のストッパ
部材を構成している。In short, when an excessive acceleration is applied, the weight portion 5 abuts against the stoppers 2b and 3b, so that the weight portion 5 is not further displaced. Therefore, the deflection caused by the excessive displacement of the weight portion 5 is caused. The destruction of the part 4 can be prevented. Here, the upper cap 2 constitutes a first stopper member, and the lower cap 3 constitutes a second stopper member.
【００２７】ところで、本実施形態の半導体加速度セン
サは、支持部１６と撓み部４と重り部５とを結ぶ直線に
直交（交差）する方向（図１における上下方向）におい
て、支持部１６の内周面の一部に、支持部１６の内周面
と重り部５との間の距離を他の部位より小さくするスト
ッパ部８が突設されている。ここにおいて、ストッパ部
８は支持部１６と撓み部４と重り部５とを結ぶ直線に交
差する方向への重り部５の移動範囲を規制するものであ
り、図１における左右方向において重り部５の中心より
も右側（つまり、撓み部４から遠い側）に設けられてい
る。なお、本実施形態では、重り部５の外周面における
２つの側面に対してそれぞれ１つのストッパ部８が支持
部１６の内周面に形成されているが、ストッパ部８の数
は特に限定されるものではない。By the way, the semiconductor acceleration sensor according to the present embodiment has a structure in which the support portion 16 is perpendicular to (or crosses) a straight line connecting the support portion 16, the bending portion 4, and the weight portion 5 (vertical direction in FIG. 1). A stopper 8 that protrudes from a part of the peripheral surface to make the distance between the inner peripheral surface of the support part 16 and the weight part 5 smaller than other parts. Here, the stopper portion 8 regulates a moving range of the weight portion 5 in a direction intersecting a straight line connecting the support portion 16, the bending portion 4, and the weight portion 5, and the weight portion 5 in the left-right direction in FIG. Are provided on the right side (ie, farther from the bending portion 4) than the center of the center. In the present embodiment, one stopper portion 8 is formed on each of the two side surfaces on the outer peripheral surface of the weight portion 5 on the inner peripheral surface of the support portion 16, but the number of the stopper portions 8 is particularly limited. Not something.
【００２８】しかして、本実施形態の半導体加速度セン
サでは、支持部１６と撓み部４と重り部５とを結ぶ直線
に交差する方向の衝撃を受けた場合には、重り部５の移
動がストッパ部８により規制されるので、撓み部４にか
かる応力を抑制することができて、撓み部４が破壊され
るのを防止することができ、収率（歩留まり）が高くな
って低コスト化を図ることができるとともに、製品の信
頼性が高くなる。しかも、撓み部４の破壊が防止される
ことで、収率を悪くすることなしに支持部１６と撓み部
４と重り部５とを結ぶ直線に直交する撓み部４の幅を小
さくすることが可能となるので、小型化および高感度化
を図ることができる。言い換えれば、仮に同じ収率で従
来構成と同じ感度を得ようとした場合、本実施形態では
撓み部４の幅を従来構成に比べて小さくすることにより
重り部５の重さも従来構成に比べて小さくできるので、
ｎ形シリコン基板１ａの厚さが同じであれば従来構成に
比べて重り部５のセンシングエレメント１の平面形状に
おける占有面積（チップ面積に占める割合）を小さくで
き、結果的にセンサ全体の小型化を図ることができる。In the semiconductor acceleration sensor according to the present embodiment, when an impact is applied in a direction intersecting a straight line connecting the supporting portion 16, the bending portion 4, and the weight portion 5, the movement of the weight portion 5 is stopped. Because of the restriction by the part 8, the stress applied to the bending part 4 can be suppressed, the bending part 4 can be prevented from being broken, the yield (yield) can be increased and the cost can be reduced. As well as the reliability of the product. Moreover, since the destruction of the flexible portion 4 is prevented, the width of the flexible portion 4 perpendicular to the straight line connecting the support portion 16, the flexible portion 4, and the weight portion 5 can be reduced without reducing the yield. As a result, miniaturization and high sensitivity can be achieved. In other words, if the same sensitivity as that of the conventional configuration is to be obtained with the same yield, in this embodiment, the width of the bending portion 4 is made smaller than that of the conventional configuration, so that the weight of the weight portion 5 is also smaller than that of the conventional configuration. Because it can be made smaller
If the thickness of the n-type silicon substrate 1a is the same, the area occupied by the weight portion 5 in the planar shape of the sensing element 1 (the ratio to the chip area) can be reduced as compared with the conventional configuration, and as a result, the entire sensor can be downsized Can be achieved.
【００２９】なお、本実施形態では、スリット１０の幅
（支持部１６の内周面と重り部５の外周面との間の距
離）を４０μｍ〜７０μｍに設定してあり、ストッパ部
８が突設されている部位ではスリット１０の幅（ストッ
パ部８の先端面と重り部５の外周面との間の距離）が数
μｍ〜１０μｍ以下になるように設定されているが、こ
れらの数値は一例であって特に限定されるものではな
い。In this embodiment, the width of the slit 10 (the distance between the inner peripheral surface of the support portion 16 and the outer peripheral surface of the weight portion 5) is set to 40 μm to 70 μm, and the stopper portion 8 has a protrusion. In the provided portion, the width of the slit 10 (the distance between the tip end surface of the stopper portion 8 and the outer peripheral surface of the weight portion 5) is set to be several μm to 10 μm or less. It is an example and is not particularly limited.
【００３０】（実施形態２）本実施形態の半導体加速度
センサの基本構成は実施形態１と略同じであって、図４
に示すように、支持部１６と撓み部４と重り部５とを結
ぶ直線に直交（交差）する方向（図４における上下方
向）において、重り部５の外周面の一部に、支持部１６
の内周面と重り部５との間の距離を他の部位より小さく
するストッパ部８が突設されている点に特徴がある。こ
こにおいて、ストッパ部８は支持部１６と撓み部４と重
り部５とを結ぶ直線に交差する方向への重り部５の移動
範囲を規制するものであり、図４における左右方向にお
いて重り部５の中心よりも右側（つまり、撓み部４から
遠い側）に設けられている。本実施形態では、重り部５
の外周面における２つの側面にそれぞれ１つのストッパ
部８が形成されているが、ストッパ部８の数は特に限定
されるものではない。要するに、本実施形態の半導体加
速度センサは、本実施形態１で支持部１６に形成されて
いたストッパ部８を、支持部１６に形成する代わりに、
重り部５に形成したものである。なお、実施形態１と同
様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。(Embodiment 2) The basic configuration of a semiconductor acceleration sensor according to the present embodiment is substantially the same as that of Embodiment 1, and FIG.
As shown in FIG. 4, in a direction (vertical direction in FIG. 4) orthogonal (intersecting) to a straight line connecting the support portion 16, the flexible portion 4, and the weight portion 5, a part of the outer peripheral surface of the weight portion 5 is provided.
Is characterized in that a stopper portion 8 is provided to make the distance between the inner peripheral surface and the weight portion 5 smaller than other portions. Here, the stopper portion 8 regulates a moving range of the weight portion 5 in a direction intersecting a straight line connecting the support portion 16, the bending portion 4, and the weight portion 5, and the weight portion 5 in the left-right direction in FIG. Are provided on the right side (ie, farther from the bending portion 4) than the center of the center. In the present embodiment, the weight 5
Although one stopper portion 8 is formed on each of two side surfaces of the outer peripheral surface, the number of the stopper portions 8 is not particularly limited. In short, the semiconductor acceleration sensor of the present embodiment differs from the semiconductor acceleration sensor of the first embodiment in that the stopper 8 formed on the support 16 is
It is formed on the weight portion 5. Note that the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
【００３１】しかして、本実施形態の半導体加速度セン
サでは、支持部１６と撓み部４と重り部５とを結ぶ直線
に交差する方向の衝撃を受けた場合には、重り部５の移
動がストッパ部８により規制されるので、撓み部４にか
かる応力を抑制することができて、撓み部４が破壊され
るのを防止することができ、収率（歩留まり）が高くな
って低コスト化を図ることができるとともに、製品の信
頼性が高くなる。しかも、撓み部４の破壊が防止される
ことで、収率を悪くすることなしに支持部１６と撓み部
４と重り部５とを結ぶ直線に直交する撓み部４の幅を小
さくすることが可能となるので、小型化および高感度化
を図ることができる。In the semiconductor acceleration sensor according to the present embodiment, when an impact is applied in a direction intersecting a straight line connecting the supporting portion 16, the bending portion 4, and the weight portion 5, the movement of the weight portion 5 is stopped. Because of the restriction by the part 8, the stress applied to the bending part 4 can be suppressed, the bending part 4 can be prevented from being broken, the yield (yield) can be increased and the cost can be reduced. As well as the reliability of the product. Moreover, since the destruction of the flexible portion 4 is prevented, the width of the flexible portion 4 perpendicular to the straight line connecting the support portion 16, the flexible portion 4, and the weight portion 5 can be reduced without reducing the yield. As a result, miniaturization and high sensitivity can be achieved.
【００３２】（実施形態３）本実施形態の半導体加速度
センサの基本構成は実施形態１と略同じであって、図５
および図６に示すように、支持部１６と撓み部４と重り
部５とを結ぶ直線に平行する方向（図５における左右方
向）において、重り部５の外周面に突起部８’が突設さ
れ、支持部１６の内周面に上記突起部８’が入る凹部１
５が設けられ、支持部１６と撓み部４と重り部５とを結
ぶ直線に直交する方向において、突起部８’と凹部１５
との間の距離が、支持部１６の内周面と重り部５の外周
面との距離よりも小さく設定されているいる点に特徴が
ある。ここにおいて、本実施形態では、支持部１６と撓
み部４と重り部５とを結ぶ直線に直交する方向（図５に
おける上下方向）において、突起部８’と凹部１５との
間の距離は数μｍ〜１０μｍ以下に設定され、支持部１
６の内周面と重り部５の外周面との距離（つまり、スリ
ット１０の幅）は４０μｍ〜７０μｍに設定してあるが
数値は特に限定されるものではない。なお、実施形態１
と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略す
る。(Embodiment 3) The basic configuration of a semiconductor acceleration sensor according to this embodiment is substantially the same as that of Embodiment 1, and FIG.
As shown in FIG. 6 and FIG. 6, a projection 8 ′ protrudes from the outer peripheral surface of the weight 5 in a direction parallel to a straight line connecting the support 16, the flexure 4, and the weight 5 (the left-right direction in FIG. 5). The recess 1 in which the projection 8 ′ is inserted into the inner peripheral surface of the support 16.
5 are provided, and the projection 8 ′ and the recess 15 are provided in a direction orthogonal to a straight line connecting the support portion 16, the bending portion 4, and the weight portion 5.
Is set to be smaller than the distance between the inner peripheral surface of the support portion 16 and the outer peripheral surface of the weight portion 5. Here, in the present embodiment, the distance between the protrusion 8 ′ and the recess 15 in the direction (vertical direction in FIG. 5) orthogonal to the straight line connecting the support 16, the flexure 4, and the weight 5 is several μm to 10 μm or less,
Although the distance between the inner peripheral surface of 6 and the outer peripheral surface of the weight portion 5 (that is, the width of the slit 10) is set to 40 μm to 70 μm, the numerical value is not particularly limited. Embodiment 1
The same components as those described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
【００３３】しかして、本実施形態の半導体加速度セン
サでは、支持部１６と撓み部４と重り部５とを結ぶ直線
に交差する方向の衝撃を受けた場合には、突起部８’が
凹部１５の内面に当接することによって重り部５の移動
が規制されるから、撓み部４にかかる応力を抑制するこ
とができて、撓み部４が破壊されるのを防止することが
でき、収率（歩留まり）が高くなって低コスト化を図る
ことができるとともに、信頼性が高くなる。しかも、撓
み部４の破壊が防止されることで、収率を悪くすること
なしに支持部１６と撓み部４と重り部５とを結ぶ直線に
直交する撓み部４の幅を小さくすることが可能となるの
で、小型化および高感度化を図ることができる。さら
に、重り部５に突起部８’を形成したことにより、重り
部５の重さを大きくすることができ、感度をより向上さ
せることができる。However, in the semiconductor acceleration sensor of the present embodiment, when an impact is applied in a direction intersecting a straight line connecting the supporting portion 16, the bending portion 4, and the weight portion 5, the projection 8 'is turned into the recessed portion 15. Since the movement of the weight portion 5 is regulated by contacting the inner surface of the first member, the stress applied to the flexible portion 4 can be suppressed, and the flexible portion 4 can be prevented from being broken, and the yield ( (Yield) is increased, cost can be reduced, and reliability is improved. Moreover, since the destruction of the flexible portion 4 is prevented, the width of the flexible portion 4 perpendicular to the straight line connecting the support portion 16, the flexible portion 4, and the weight portion 5 can be reduced without reducing the yield. As a result, miniaturization and high sensitivity can be achieved. Further, by forming the projection 8 'on the weight 5, the weight of the weight 5 can be increased, and the sensitivity can be further improved.
【００３４】なお、本実施形態では、上記突起部８’を
重り部５のうち最も変位する位置（撓み部４の支持部１
６との接続部が重り部５の揺動支点となるので上記突起
部８’が形成されている部位が最も変位する位置にな
る）に形成してあるので、撓み部４の支持部１６との接
続部（連結部）に発生する曲げモーメントを、上記突起
部８’により効率良く制限することができる。また、突
起部８’の数は１つに限定されるものではなく、凹部１
５についても突起部８’の数に応じて適宜変更すればよ
い。In this embodiment, the protrusion 8 'is moved to the position of the weight 5 where it is most displaced (the supporting portion 1 of the bending portion 4).
6 is formed at the position where the protrusion 8 'is formed at the most displaced position since the connecting portion with the weight 6 serves as a swing fulcrum of the weight portion 5). The bending moment generated at the connecting portion (connecting portion) can be efficiently limited by the protrusion 8 '. Further, the number of protrusions 8 'is not limited to one, and
The number 5 may be appropriately changed according to the number of the projections 8 '.
【００３５】（実施形態４）本実施形態の半導体加速度
センサの基本構成は実施形態１と略同じであって、図７
および図８に示すように、支持部１６と撓み部４と重り
部５とを結ぶ直線に平行する方向（図７における左右方
向）において、支持部１６の内周面に突起部８”が突設
され、重り部５の外周面に上記突起部８”が入る凹部１
５’が設けられ、支持部１６と撓み部４と重り部５とを
結ぶ直線に直交する方向において、突起部８”と凹部１
５’との間の距離が、支持部１６の内周面と重り部５の
外周面との距離よりも小さく設定されている点に特徴が
ある。ここにおいて、本実施形態では、支持部１６と撓
み部４と重り部５とを結ぶ直線に直交する方向（図７に
おける上下方向）において、突起部８”と凹部１５’と
の間の距離は数μｍ〜１０μｍ以下に設定され、支持部
１６の内周面と重り部５の外周面との距離（つまり、ス
リット１０の幅）は４０μｍ〜７０μｍに設定してある
が数値は特に限定されるものではない。なお、実施形態
１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略
する。(Embodiment 4) The basic configuration of a semiconductor acceleration sensor according to the present embodiment is substantially the same as that of Embodiment 1, and FIG.
As shown in FIG. 8 and FIG. 8, a projection 8 ″ projects on the inner peripheral surface of the support 16 in a direction parallel to a straight line connecting the support 16, the flexure 4, and the weight 5 (the left-right direction in FIG. 7). The recess 1 in which the protrusion 8 ″ is provided on the outer peripheral surface of the weight 5.
5 ′ is provided, and the projection 8 ″ and the recess 1 are provided in a direction orthogonal to a straight line connecting the support 16, the flexure 4, and the weight 5.
It is characterized in that the distance between the outer peripheral surface of the weight portion 5 and the inner peripheral surface of the support portion 16 is set smaller than the distance between the inner peripheral surface of the support portion 16 and the outer peripheral surface of the weight portion 5. Here, in the present embodiment, the distance between the protrusion 8 ″ and the recess 15 ′ in a direction (vertical direction in FIG. 7) orthogonal to a straight line connecting the support portion 16, the bending portion 4, and the weight portion 5 is Although it is set to several μm to 10 μm or less, and the distance between the inner peripheral surface of the support portion 16 and the outer peripheral surface of the weight portion 5 (that is, the width of the slit 10) is set to 40 μm to 70 μm, the numerical value is not particularly limited. Note that the same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
【００３６】しかして、本実施形態の半導体加速度セン
サでは、支持部１６と撓み部４と重り部５とを結ぶ直線
に交差する方向の衝撃を受けた場合には、突起部８”が
凹部１５’の内面に当接することによって重り部５の移
動が規制されるから、撓み部４にかかる応力を抑制する
ことができて、撓み部４が破壊されるのを防止すること
ができ、収率（歩留まり）が高くなって低コスト化を図
ることができるとともに、信頼性が高くなる。しかも、
撓み部４の破壊が防止されることで、収率を悪くするこ
となしに支持部１６と撓み部４と重り部５とを結ぶ直線
に直交する撓み部４の幅を小さくすることが可能となる
ので、小型化および高感度化を図ることができる。According to the semiconductor acceleration sensor of the present embodiment, when an impact is applied in a direction intersecting a straight line connecting the supporting portion 16, the bending portion 4, and the weight portion 5, the projection 8 " Since the movement of the weight portion 5 is restricted by contacting the inner surface of the ′, the stress applied to the bending portion 4 can be suppressed, and the bending portion 4 can be prevented from being destroyed. (Yield) is increased, cost can be reduced, and reliability is increased.
The prevention of the breakage of the flexible portion 4 makes it possible to reduce the width of the flexible portion 4 orthogonal to the straight line connecting the support portion 16, the flexible portion 4, and the weight portion 5 without deteriorating the yield. Therefore, downsizing and high sensitivity can be achieved.
【００３７】なお、本実施形態では、上記凹部１５’を
重り部５のうち最も変位する位置に形成してあるので、
撓み部４の支持部１６との接続部（連結部）に発生する
曲げモーメントを、上記突起部８”により効率良く制限
することができる。また、突起部８”の数は１つに限定
されるものではなく、凹部１５’についても突起部８”
の数に応じて適宜変更すればよい。また、突起部８”を
薄板状に形成すれば、突起部８”の弾性により、重り部
５の衝撃をより緩和することができる。In this embodiment, since the concave portion 15 'is formed at the most displaced position in the weight portion 5,
The bending moment generated at the connecting portion (connecting portion) of the bending portion 4 with the supporting portion 16 can be efficiently limited by the above-mentioned projection 8 ″. The number of the projection 8 ″ is limited to one. The projection 8 ″ is also provided for the recess 15 ′.
May be changed as appropriate according to the number. Further, if the projection 8 ″ is formed in a thin plate shape, the impact of the weight 5 can be further reduced by the elasticity of the projection 8 ″.
【００３８】（実施形態５）本実施形態の半導体加速度
センサの基本構成は実施形態１と略同じであって、図９
および図１０に示すように、支持部１６と撓み部４と重
り部５とを結ぶ直線に平行する方向（図９の左右方向）
において、重り部５の外周面に第１の突起部８’が突設
され、支持部１６の内周面に第１の突起部８’を挟むよ
うに一対の第２の突起部８”が突設され、第１の突起部
８’と第２の突起部８”との間の距離が、支持部１６の
内周面と重り部５の外周面との距離よりも小さく設定さ
れている点に特徴がある。ここにおいて、本実施形態で
は、第１の突起部８’と各第２の突起部８”と間のそれ
ぞれの距離は数μｍ〜１０μｍ以下に設定され、支持部
１６の内周面と重り部５の外周面との距離（つまり、ス
リット１０の幅）は４０μｍ〜７０μｍに設定してある
が数値は特に限定されるものではない。なお、実施形態
１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略
する。(Embodiment 5) The basic configuration of a semiconductor acceleration sensor according to the present embodiment is substantially the same as that of Embodiment 1, and FIG.
10, as shown in FIG. 10, a direction parallel to a straight line connecting the support portion 16, the bending portion 4, and the weight portion 5 (the left-right direction in FIG. 9).
, A first projection 8 ′ is projected from the outer peripheral surface of the weight portion 5, and a pair of second projections 8 ″ is formed on the inner peripheral surface of the support portion 16 so as to sandwich the first projection 8 ′. The distance between the first protrusion 8 ′ and the second protrusion 8 ″ is set to be smaller than the distance between the inner peripheral surface of the support 16 and the outer peripheral surface of the weight 5. There is a feature in the point. Here, in the present embodiment, the respective distances between the first protrusions 8 ′ and the respective second protrusions 8 ″ are set to several μm to 10 μm or less, and the inner peripheral surface of the support 16 and the weight Although the distance from the outer peripheral surface (that is, the width of the slit 10) is set to 40 μm to 70 μm, the numerical value is not particularly limited. And the description is omitted.
【００３９】しかして、本実施形態の半導体加速度セン
サでは、支持部１６と撓み部４と重り部５とを結ぶ直線
に交差する方向の衝撃を受けた場合には、第１の突起部
８’が第２の突起部８”に当接することによって重り部
５の移動が規制されるから、撓み部４にかかる応力を抑
制することができて、撓み部４が破壊されるのを防止す
ることができ、収率（歩留まり）が高くなって低コスト
化を図ることができるとともに、信頼性が高くなる。し
かも、撓み部４の破壊が防止されることで、収率を悪く
することなしに支持部１６と撓み部４と重り部５とを結
ぶ直線に直交する撓み部４の幅を小さくすることが可能
となるので、小型化および高感度化を図ることができ
る。However, in the semiconductor acceleration sensor of the present embodiment, when an impact is applied in a direction intersecting a straight line connecting the supporting portion 16, the bending portion 4, and the weight portion 5, the first projection 8 'is formed. Abuts on the second protrusion 8 ″ to restrict the movement of the weight 5, so that the stress applied to the bending portion 4 can be suppressed, and the bending of the bending portion 4 can be prevented. As a result, the yield (yield) can be increased, the cost can be reduced, the reliability can be improved, and the destruction of the bending portion 4 can be prevented, so that the yield is not deteriorated. Since the width of the flexible portion 4 orthogonal to the straight line connecting the support portion 16, the flexible portion 4, and the weight portion 5 can be reduced, downsizing and high sensitivity can be achieved.
【００４０】[0040]
【発明の効果】請求項１の発明は、半導体基板よりなる
枠状の支持部の内側に薄肉の撓み部を介して揺動自在に
支持され支持部から離間した重り部を有し、撓み部に撓
み部の変形を検出するゲージ抵抗が形成されたセンシン
グエレメントと、センシングエレメントの主表面側にお
いて撓み部および重り部を覆うように支持部の全周にわ
たって接合され少なくとも重り部に対向する部位に凹所
が形成された第１のストッパ部材と、センシングエレメ
ントの裏面側において撓み部および重り部を覆うように
支持部の全周にわたって接合され少なくとも重り部に対
向する部位に凹所が形成された第２のストッパ部材とを
備え、支持部と撓み部と重り部とを結ぶ直線に交差する
方向において、支持部の内周面と重り部の外周面との少
なくとも一方の一部に、２面間の距離を他の部位より小
さくするストッパ部が突設されているので、第１のスト
ッパ部材および第２のストッパ部材が設けられているこ
とにより、エアダンピング効果を持たせることができる
とともに、センシングエレメントの厚み方向における重
り部の移動範囲を規制することができ、また、支持部と
撓み部と重り部とを結ぶ直線に交差する方向において、
支持部の内周面と重り部の外周面との少なくとも一方の
一部に、２面間の距離を他の部位より小さくするストッ
パ部が突設されていることにより、支持部と撓み部と重
り部とを結ぶ直線に交差する方向の衝撃を受けた場合に
は、重り部の移動がストッパ部により規制されるから、
撓み部にかかる応力を抑制することができて、撓み部が
破壊されるのを防止することができ、収率が高くなって
低コスト化を図ることができるとともに、信頼性が高く
なるという効果がある。しかも、撓み部の破壊が防止さ
れることで、収率を悪くすることなしに支持部と撓み部
と重り部とを結ぶ直線に直交する撓み部の幅を小さくす
ることが可能となるので、小型化および高感度化を図る
ことができるという効果がある。According to the first aspect of the present invention, there is provided a flexure portion having a weight portion which is swingably supported via a thin flexure portion and is separated from the support portion inside a frame-like support portion made of a semiconductor substrate. A sensing element formed with a gauge resistor for detecting deformation of the bent portion, and a portion opposed to at least a portion opposed to the weight portion, which is joined over the entire periphery of the support portion to cover the bent portion and the weight portion on the main surface side of the sensing element. A first stopper member having a recess formed on the back surface side of the sensing element, and a concave portion formed at least at a portion opposed to the weight portion by being joined over the entire periphery of the support portion so as to cover the bending portion and the weight portion; A second stopper member, and at least one of an inner peripheral surface of the support portion and an outer peripheral surface of the weight portion in a direction intersecting a straight line connecting the support portion, the bending portion, and the weight portion. In addition, since a stopper portion that makes the distance between the two surfaces smaller than that of the other portions is protruded, an air damping effect is provided by providing the first stopper member and the second stopper member. And the movement range of the weight portion in the thickness direction of the sensing element can be regulated, and in a direction intersecting a straight line connecting the support portion, the bending portion, and the weight portion,
A stopper portion that makes the distance between the two surfaces smaller than the other portion is provided on at least one part of the inner peripheral surface of the support portion and the outer peripheral surface of the weight portion, so that the support portion, the bending portion, When an impact in a direction intersecting the straight line connecting the weight portion is received, the movement of the weight portion is regulated by the stopper portion.
The effect of suppressing the stress applied to the bending portion, preventing the bending portion from being broken, increasing the yield and reducing the cost, and increasing the reliability. There is. Moreover, since the destruction of the bent portion is prevented, the width of the bent portion orthogonal to the straight line connecting the support portion, the bent portion, and the weight portion can be reduced without deteriorating the yield, There is an effect that downsizing and high sensitivity can be achieved.
【００４１】請求項２の発明は、半導体基板よりなる枠
状の支持部の内側に薄肉の撓み部を介して揺動自在に支
持され支持部から離間した重り部を有し、撓み部に撓み
部の変形を検出するゲージ抵抗が形成されたセンシング
エレメントと、センシングエレメントの主表面側におい
て撓み部および重り部を覆うように支持部の全周にわた
って接合され少なくとも重り部に対向する部位に凹所が
形成された第１のストッパ部材と、センシングエレメン
トの裏面側において撓み部および重り部を覆うように支
持部の全周にわたって接合され少なくとも重り部に対向
する部位に凹所が形成された第２のストッパ部材とを備
え、支持部と撓み部と重り部とを結ぶ直線に平行する方
向において、重り部の外周面に突起部が突設され、支持
部の内周面に上記突起部が入る凹部が設けられ、支持部
と撓み部と重り部とを結ぶ直線に直交する方向におい
て、突起部と凹部との間の距離は、支持部の内周面と重
り部の外周面との距離よりも小さく設定されているの
で、第１のストッパ部材および第２のストッパ部材が設
けられていることにより、エアダンピング効果を持たせ
ることができるとともに、センシングエレメントの厚み
方向における重り部の移動範囲を規制することができ、
また、支持部と撓み部と重り部とを結ぶ直線に平行する
方向において、重り部の外周面に突起部が突設され、支
持部の内周面に上記突起部が入る凹部が設けられ、支持
部と撓み部と重り部とを結ぶ直線に直交する方向におい
て、突起部と凹部との間の距離は、支持部の内周面と重
り部の外周面との距離よりも小さく設定されていること
により、支持部と撓み部と重り部とを結ぶ直線に交差す
る方向の衝撃を受けた場合には、突起部が凹部の内面に
当接することによって重り部の移動が規制されるから、
撓み部にかかる応力を抑制することができて、撓み部が
破壊されるのを防止することができ、収率が高くなって
低コスト化を図ることができるとともに、信頼性が高く
なるという効果がある。しかも、撓み部の破壊が防止さ
れることで、収率を悪くすることなしに支持部と撓み部
と重り部とを結ぶ直線に直交する撓み部の幅を小さくす
ることが可能となるので、小型化および高感度化を図る
ことができるという効果がある。According to a second aspect of the present invention, there is provided a weight portion which is swingably supported via a thin flexible portion and is separated from the support portion inside a frame-shaped support portion made of a semiconductor substrate. A sensing element formed with a gauge resistor for detecting deformation of the portion, and a concave portion at least at a portion opposed to the weight portion and joined over the entire periphery of the support portion so as to cover the bent portion and the weight portion on the main surface side of the sensing element. And a second stopper having a concave portion formed at least in a portion opposed to the weight portion and joined to the entire periphery of the support portion so as to cover the bending portion and the weight portion on the back side of the sensing element. A stopper is provided on the outer peripheral surface of the weight portion in a direction parallel to a straight line connecting the support portion, the bending portion, and the weight portion. In the direction orthogonal to the straight line connecting the support, the flexure and the weight, the distance between the protrusion and the recess is determined by the inner peripheral surface of the support and the outer peripheral surface of the weight. Is set smaller than the distance between the sensing element and the first stopper member and the second stopper member, so that an air damping effect can be provided and the weight portion in the thickness direction of the sensing element can be provided. Can regulate the movement range of
Further, in a direction parallel to a straight line connecting the support portion, the bending portion, and the weight portion, a protrusion is provided on the outer peripheral surface of the weight portion, and a concave portion is provided on the inner peripheral surface of the support portion, in which the protrusion portion enters, In a direction orthogonal to a straight line connecting the support, the flexure, and the weight, the distance between the protrusion and the recess is set to be smaller than the distance between the inner peripheral surface of the support and the outer periphery of the weight. By receiving the impact in the direction intersecting the straight line connecting the supporting portion, the bending portion, and the weight portion, the movement of the weight portion is restricted by the projection portion coming into contact with the inner surface of the concave portion,
The effect of suppressing the stress applied to the bending portion, preventing the bending portion from being broken, increasing the yield and reducing the cost, and increasing the reliability. There is. Moreover, since the destruction of the bent portion is prevented, the width of the bent portion orthogonal to the straight line connecting the support portion, the bent portion, and the weight portion can be reduced without deteriorating the yield, There is an effect that downsizing and high sensitivity can be achieved.
【００４２】請求項３の発明は、半導体基板よりなる枠
状の支持部の内側に薄肉の撓み部を介して揺動自在に支
持され支持部から離間した重り部を有し、撓み部に撓み
部の変形を検出するゲージ抵抗が形成されたセンシング
エレメントと、センシングエレメントの主表面側におい
て撓み部および重り部を覆うように支持部の全周にわた
って接合され少なくとも重り部に対向する部位に凹所が
形成された第１のストッパ部材と、センシングエレメン
トの裏面側において撓み部および重り部を覆うように支
持部の全周にわたって接合され少なくとも重り部に対向
する部位に凹所が形成された第２のストッパ部材とを備
え、支持部と撓み部と重り部とを結ぶ直線に平行する方
向において、支持部の内周面に突起部が突設され、重り
部の外周面に上記突起部が入る凹部が設けられ、支持部
と撓み部と重り部とを結ぶ直線に直交する方向におい
て、突起部と凹部との間の距離は、支持部の内周面と重
り部の外周面との距離よりも小さく設定されているの
で、第１のストッパ部材および第２のストッパ部材が設
けられていることにより、エアダンピング効果を持たせ
ることができるとともに、センシングエレメントの厚み
方向における重り部の移動範囲を規制することができ、
また、支持部と撓み部と重り部とを結ぶ直線に平行する
方向において、支持部の内周面に突起部が突設され、重
り部の外周面に上記突起部が入る凹部が設けられ、支持
部と撓み部と重り部とを結ぶ直線に直交する方向におい
て、突起部と凹部との間の距離は、支持部の内周面と重
り部の外周面との距離よりも小さく設定されていること
により、支持部と撓み部と重り部とを結ぶ直線に交差す
る方向の衝撃を受けた場合には、突起部が凹部の内面に
当接することによって重り部の移動が規制されるから、
撓み部にかかる応力を抑制することができて、撓み部が
破壊されるのを防止することができ、収率が高くなって
低コスト化を図ることができるとともに、信頼性が高く
なるという効果がある。しかも、撓み部の破壊が防止さ
れることで、収率を悪くすることなしに支持部と撓み部
と重り部とを結ぶ直線に直交する撓み部の幅を小さくす
ることが可能となるので、小型化および高感度化を図る
ことができるという効果がある。According to a third aspect of the present invention, there is provided a weight portion which is swingably supported via a thin flexible portion and is separated from the support portion inside a frame-shaped support portion made of a semiconductor substrate. A sensing element formed with a gauge resistor for detecting deformation of the portion, and a concave portion at least at a portion opposed to the weight portion and joined over the entire periphery of the support portion so as to cover the bent portion and the weight portion on the main surface side of the sensing element. And a second stopper having a concave portion formed at least in a portion opposed to the weight portion and joined to the entire periphery of the support portion so as to cover the bending portion and the weight portion on the back side of the sensing element. A stopper is provided on the inner peripheral surface of the support portion in a direction parallel to a straight line connecting the support portion, the bending portion, and the weight portion, and the outer peripheral surface of the weight portion is In the direction orthogonal to the straight line connecting the support, the flexure and the weight, the distance between the protrusion and the recess is determined by the inner peripheral surface of the support and the outer peripheral surface of the weight. Is set smaller than the distance between the sensing element and the first stopper member and the second stopper member, so that an air damping effect can be provided and the weight portion in the thickness direction of the sensing element can be provided. Can regulate the movement range of
Further, in a direction parallel to a straight line connecting the support portion, the flexure portion, and the weight portion, a protrusion is provided on the inner peripheral surface of the support portion, and a concave portion is provided on the outer peripheral surface of the weight portion, in which the protrusion portion enters, In a direction orthogonal to a straight line connecting the support, the flexure, and the weight, the distance between the protrusion and the recess is set to be smaller than the distance between the inner peripheral surface of the support and the outer periphery of the weight. By receiving the impact in the direction intersecting the straight line connecting the supporting portion, the bending portion, and the weight portion, the movement of the weight portion is restricted by the projection portion coming into contact with the inner surface of the concave portion,
The effect of suppressing the stress applied to the bending portion, preventing the bending portion from being broken, increasing the yield and reducing the cost, and increasing the reliability. There is. Moreover, since the destruction of the bent portion is prevented, the width of the bent portion orthogonal to the straight line connecting the support portion, the bent portion, and the weight portion can be reduced without deteriorating the yield, There is an effect that downsizing and high sensitivity can be achieved.
【００４３】請求項４の発明は、半導体基板よりなる枠
状の支持部の内側に薄肉の撓み部を介して揺動自在に支
持され支持部から離間した重り部を有し、撓み部に撓み
部の変形を検出するゲージ抵抗が形成されたセンシング
エレメントと、センシングエレメントの主表面側におい
て撓み部および重り部を覆うように支持部の全周にわた
って接合され少なくとも重り部に対向する部位に凹所が
形成された第１のストッパ部材と、センシングエレメン
トの裏面側において撓み部および重り部を覆うように支
持部の全周にわたって接合され少なくとも重り部に対向
する部位に凹所が形成された第２のストッパ部材とを備
え、支持部と撓み部と重り部とを結ぶ直線に平行する方
向において、重り部の外周面に第１の突起部が突設さ
れ、支持部の内周面に第１の突起部を挟む一対の第２の
突起部が突設され、支持部と撓み部と重り部とを結ぶ直
線に直交する方向において、第１の突起部と第２の突起
部との間の距離は、支持部の内周面と重り部の外周面と
の距離よりも小さく設定されているので、第１のストッ
パ部材および第２のストッパ部材が設けられていること
により、エアダンピング効果を持たせることができると
ともに、センシングエレメントの厚み方向における重り
部の移動範囲を規制することができ、また、支持部と撓
み部と重り部とを結ぶ直線に平行する方向において、重
り部の外周面に第１の突起部が突設され、支持部の内周
面に第１の突起部を挟む一対の第２の突起部が突設さ
れ、支持部と撓み部と重り部とを結ぶ直線に直交する方
向において、第１の突起部と第２の突起部との間の距離
は、支持部の内周面と重り部の外周面との距離よりも小
さく設定されていることにより、支持部と撓み部と重り
部とを結ぶ直線に交差する方向の衝撃を受けた場合に
は、第１の突起部が第２の突起部に当接することによっ
て重り部の移動が規制されるから、撓み部にかかる応力
を抑制することができて、撓み部が破壊されるのを防止
することができ、収率が高くなって低コスト化を図るこ
とができるとともに、信頼性が高くなるという効果があ
る。しかも、撓み部の破壊が防止されることで、収率を
悪くすることなしに支持部と撓み部と重り部とを結ぶ直
線に直交する撓み部の幅を小さくすることが可能となる
ので、小型化および高感度化を図ることができるという
効果がある。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a weight portion which is swingably supported via a thin flexible portion and is separated from the support portion inside a frame-shaped support portion made of a semiconductor substrate. A sensing element formed with a gauge resistor for detecting deformation of the portion, and a concave portion at least at a portion opposed to the weight portion and joined over the entire periphery of the support portion so as to cover the bent portion and the weight portion on the main surface side of the sensing element. And a second stopper having a concave portion formed at least in a portion opposed to the weight portion and joined to the entire periphery of the support portion so as to cover the bending portion and the weight portion on the back side of the sensing element. A first protruding portion is provided on an outer peripheral surface of the weight portion in a direction parallel to a straight line connecting the support portion, the bending portion, and the weight portion, and an inner peripheral surface of the support portion is provided. A pair of second projecting portions sandwiching the first projecting portion protrude, and the first projecting portion and the second projecting portion are positioned in a direction orthogonal to a straight line connecting the supporting portion, the bending portion, and the weight portion. Since the distance between them is set smaller than the distance between the inner peripheral surface of the support portion and the outer peripheral surface of the weight portion, the provision of the first stopper member and the second stopper member allows air damping. In addition to providing the effect, the moving range of the weight in the thickness direction of the sensing element can be restricted, and the weight of the weight in a direction parallel to a straight line connecting the support, the flexure, and the weight. A first protruding portion is provided on the outer peripheral surface, and a pair of second protruding portions sandwiching the first protruding portion is provided on the inner peripheral surface of the supporting portion to connect the supporting portion, the bending portion, and the weight portion. A first protrusion and a second protrusion in a direction perpendicular to the straight line; Is set to be smaller than the distance between the inner peripheral surface of the support portion and the outer peripheral surface of the weight portion, so that the impact in the direction intersecting the straight line connecting the support portion, the bending portion, and the weight portion is obtained. In this case, since the movement of the weight portion is restricted by the first protrusion contacting the second protrusion, the stress applied to the bending portion can be suppressed, and the bending portion is broken. In addition, the yield can be increased, the cost can be reduced, and the reliability can be increased. Moreover, since the destruction of the bent portion is prevented, the width of the bent portion orthogonal to the straight line connecting the support portion, the bent portion, and the weight portion can be reduced without deteriorating the yield, There is an effect that downsizing and high sensitivity can be achieved.
【図１】実施形態１におけるセンシングエレメントの概
略平面図である。FIG. 1 is a schematic plan view of a sensing element according to a first embodiment.
【図２】同上の概略断面図である。FIG. 2 is a schematic sectional view of the same.
【図３】同上に用いる下部キャップの概略平面図であ
る。FIG. 3 is a schematic plan view of a lower cap used in the above.
【図４】実施形態２におけるセンシングエレメントの概
略平面図である。FIG. 4 is a schematic plan view of a sensing element according to a second embodiment.
【図５】実施形態３におけるセンシングエレメントの概
略平面図である。FIG. 5 is a schematic plan view of a sensing element according to a third embodiment.
【図６】図５のＡ−Ａ’断面図である。FIG. 6 is a sectional view taken along line A-A ′ of FIG. 5;
【図７】実施形態４におけるセンシングエレメントの概
略平面図である。FIG. 7 is a schematic plan view of a sensing element according to a fourth embodiment.
【図８】図７のＡ−Ａ’断面図である。8 is a sectional view taken along line A-A 'of FIG.
【図９】実施形態５におけるセンシングエレメントの概
略平面図である。FIG. 9 is a schematic plan view of a sensing element according to a fifth embodiment.
【図１０】図９のＡ−Ａ’断面図である。FIG. 10 is a sectional view taken along line A-A ′ of FIG. 9;
【図１１】従来例を示す概略断面図である。FIG. 11 is a schematic sectional view showing a conventional example.
【図１２】同上におけるセンシングエレメントの概略平
面図である。FIG. 12 is a schematic plan view of the sensing element in the above.
【図１３】同上に用いる下部キャップの概略平面図であ
る。FIG. 13 is a schematic plan view of a lower cap used in the above.
１ センシングエレメント １ａ ｎ形シリコン基板 ４ 撓み部 ５ 重り部 ６ ゲージ抵抗 ８ ストッパ部 １０ スリット １１ ｐ+形拡散抵抗配線 １６ 支持部DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sensing element 1a N-type silicon substrate 4 Flexure part 5 Weight part 6 Gauge resistance 8 Stopper part 10 Slit 11 P + Diffusion resistance wiring 16 Support part
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石田 拓郎 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 片岡 万士 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 上 浩則 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 西條 隆司 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 斉藤 誠 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 Ｆターム(参考） 4M112 AA02 BA01 CA23 CA33 CA36 DA02 DA12 DA18 EA02 EA13 FA07 GA01 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (72) Inventor Takuro Ishida 1048 Kadoma Kadoma, Osaka Pref.Matsushita Electric Works, Ltd. (72) Inventor Hironori Kami 1048 Kadoma Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Inside Matsushita Electric Works Co., Ltd. 1048, Kadoma, Kamon, Fumonma-shi Matsushita Electric Works Co., Ltd. F-term (reference) 4M112 AA02 BA01 CA23 CA33 CA36 DA02 DA12 DA18 EA02 EA13 FA07 GA01
Claims (4)
に薄肉の撓み部を介して揺動自在に支持され支持部から
離間した重り部を有し、撓み部に撓み部の変形を検出す
るゲージ抵抗が形成されたセンシングエレメントと、セ
ンシングエレメントの主表面側において撓み部および重
り部を覆うように支持部の全周にわたって接合され少な
くとも重り部に対向する部位に凹所が形成された第１の
ストッパ部材と、センシングエレメントの裏面側におい
て撓み部および重り部を覆うように支持部の全周にわた
って接合され少なくとも重り部に対向する部位に凹所が
形成された第２のストッパ部材とを備え、支持部と撓み
部と重り部とを結ぶ直線に交差する方向において、支持
部の内周面と重り部の外周面との少なくとも一方の一部
に、２面間の距離を他の部位より小さくするストッパ部
が突設されてなることを特徴とする半導体加速度セン
サ。A weight portion which is swingably supported via a thin flexible portion and is separated from the support portion inside a frame-shaped support portion made of a semiconductor substrate, and the flexible portion detects deformation of the flexible portion. A sensing element having a gauge resistor formed thereon, and a concave portion formed at least in a portion opposed to the weight portion and joined over the entire periphery of the support portion so as to cover the bending portion and the weight portion on the main surface side of the sensing element. 1 stopper member and a second stopper member which is joined on the back side of the sensing element over the entire periphery of the supporting portion so as to cover the bending portion and the weight portion and has a recess formed at least in a portion facing the weight portion. In the direction intersecting the straight line connecting the support, the flexure, and the weight, the distance between the inner surface of the support and at least one of the outer surface of the weight is set to the distance between the two surfaces. A semiconductor acceleration sensor, wherein a stopper portion that is smaller than other portions is provided so as to protrude.
に薄肉の撓み部を介して揺動自在に支持され支持部から
離間した重り部を有し、撓み部に撓み部の変形を検出す
るゲージ抵抗が形成されたセンシングエレメントと、セ
ンシングエレメントの主表面側において撓み部および重
り部を覆うように支持部の全周にわたって接合され少な
くとも重り部に対向する部位に凹所が形成された第１の
ストッパ部材と、センシングエレメントの裏面側におい
て撓み部および重り部を覆うように支持部の全周にわた
って接合され少なくとも重り部に対向する部位に凹所が
形成された第２のストッパ部材とを備え、支持部と撓み
部と重り部とを結ぶ直線に平行する方向において、重り
部の外周面に突起部が突設され、支持部の内周面に上記
突起部が入る凹部が設けられ、支持部と撓み部と重り部
とを結ぶ直線に直交する方向において、突起部と凹部と
の間の距離は、支持部の内周面と重り部の外周面との距
離よりも小さく設定されてなることを特徴とする半導体
加速度センサ。A weight portion which is swingably supported through a thin flexible portion and is separated from the support portion inside a frame-shaped support portion made of a semiconductor substrate, and detects the deformation of the flexible portion in the flexible portion. A sensing element having a gauge resistor formed thereon, and a concave portion formed at least in a portion opposed to the weight portion and joined over the entire periphery of the support portion so as to cover the bending portion and the weight portion on the main surface side of the sensing element. 1 stopper member and a second stopper member which is joined on the back side of the sensing element over the entire periphery of the supporting portion so as to cover the bending portion and the weight portion and has a recess formed at least in a portion facing the weight portion. In the direction parallel to the straight line connecting the supporting portion, the bending portion, and the weight portion, a projection portion is provided on an outer peripheral surface of the weight portion, and a concave portion in which the projection portion enters the inner peripheral surface of the supporting portion is provided. The distance between the protrusion and the concave portion is smaller than the distance between the inner peripheral surface of the support portion and the outer peripheral surface of the weight portion in a direction orthogonal to a straight line connecting the support portion, the bending portion, and the weight portion. A semiconductor acceleration sensor characterized by being set.
に薄肉の撓み部を介して揺動自在に支持され支持部から
離間した重り部を有し、撓み部に撓み部の変形を検出す
るゲージ抵抗が形成されたセンシングエレメントと、セ
ンシングエレメントの主表面側において撓み部および重
り部を覆うように支持部の全周にわたって接合され少な
くとも重り部に対向する部位に凹所が形成された第１の
ストッパ部材と、センシングエレメントの裏面側におい
て撓み部および重り部を覆うように支持部の全周にわた
って接合され少なくとも重り部に対向する部位に凹所が
形成された第２のストッパ部材とを備え、支持部と撓み
部と重り部とを結ぶ直線に平行する方向において、支持
部の内周面に突起部が突設され、重り部の外周面に上記
突起部が入る凹部が設けられ、支持部と撓み部と重り部
とを結ぶ直線に直交する方向において、突起部と凹部と
の間の距離は、支持部の内周面と重り部の外周面との距
離よりも小さく設定されてなることを特徴とする半導体
加速度センサ。3. A weight portion which is swingably supported via a thin flexible portion and is separated from the support portion inside a frame-shaped support portion made of a semiconductor substrate, and the flexible portion detects deformation of the flexible portion. A sensing element having a gauge resistor formed thereon, and a concave portion formed at least in a portion opposed to the weight portion and joined over the entire periphery of the support portion so as to cover the bending portion and the weight portion on the main surface side of the sensing element. 1 stopper member and a second stopper member which is joined on the back side of the sensing element over the entire periphery of the supporting portion so as to cover the bending portion and the weight portion and has a recess formed at least in a portion facing the weight portion. A projection is provided on the inner peripheral surface of the support portion in a direction parallel to a straight line connecting the support portion, the bending portion, and the weight portion, and a concave portion in which the projection portion enters the outer peripheral surface of the weight portion is provided. The distance between the protrusion and the concave portion is smaller than the distance between the inner peripheral surface of the support portion and the outer peripheral surface of the weight portion in a direction orthogonal to a straight line connecting the support portion, the bending portion, and the weight portion. A semiconductor acceleration sensor characterized by being set.
に薄肉の撓み部を介して揺動自在に支持され支持部から
離間した重り部を有し、撓み部に撓み部の変形を検出す
るゲージ抵抗が形成されたセンシングエレメントと、セ
ンシングエレメントの主表面側において撓み部および重
り部を覆うように支持部の全周にわたって接合され少な
くとも重り部に対向する部位に凹所が形成された第１の
ストッパ部材と、センシングエレメントの裏面側におい
て撓み部および重り部を覆うように支持部の全周にわた
って接合され少なくとも重り部に対向する部位に凹所が
形成された第２のストッパ部材とを備え、支持部と撓み
部と重り部とを結ぶ直線に平行する方向において、重り
部の外周面に第１の突起部が突設され、支持部の内周面
に第１の突起部を挟む一対の第２の突起部が突設され、
支持部と撓み部と重り部とを結ぶ直線に直交する方向に
おいて、第１の突起部と第２の突起部との間の距離は、
支持部の内周面と重り部の外周面との距離よりも小さく
設定されてなることを特徴とする半導体加速度センサ。4. A weight portion which is swingably supported via a thin flexible portion and is separated from the support portion inside a frame-shaped support portion made of a semiconductor substrate, and the flexible portion detects deformation of the flexible portion. A sensing element having a gauge resistor formed thereon, and a concave portion formed at least in a portion opposed to the weight portion and joined over the entire periphery of the support portion so as to cover the bending portion and the weight portion on the main surface side of the sensing element. 1 stopper member and a second stopper member which is joined on the back side of the sensing element over the entire periphery of the supporting portion so as to cover the bending portion and the weight portion and has a recess formed at least in a portion facing the weight portion. A first projection is provided on an outer peripheral surface of the weight portion in a direction parallel to a straight line connecting the support portion, the bending portion, and the weight portion, and the first projection portion is sandwiched on an inner peripheral surface of the support portion. A pair of second protrusions are provided,
In a direction orthogonal to a straight line connecting the support portion, the bending portion, and the weight portion, a distance between the first protrusion and the second protrusion is
A semiconductor acceleration sensor, wherein the distance is set smaller than a distance between an inner peripheral surface of a support portion and an outer peripheral surface of a weight portion.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14573299A JP2000338124A (en) | 1999-05-26 | 1999-05-26 | Semiconductor acceleration sensor |
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|---|---|---|---|
| JP14573299A JP2000338124A (en) | 1999-05-26 | 1999-05-26 | Semiconductor acceleration sensor |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000338124A true JP2000338124A (en) | 2000-12-08 |
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ID=15391871
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (1)
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|---|---|
| JP (1) | JP2000338124A (en) |
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- 1999-05-26 JP JP14573299A patent/JP2000338124A/en active Pending
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040113 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040210 |