JP2001337103A - Semiconductor acceleration sensor - Google Patents

Semiconductor acceleration sensor

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JP2001337103A
JP2001337103A JP2000157335A JP2000157335A JP2001337103A JP 2001337103 A JP2001337103 A JP 2001337103A JP 2000157335 A JP2000157335 A JP 2000157335A JP 2000157335 A JP2000157335 A JP 2000157335A JP 2001337103 A JP2001337103 A JP 2001337103A
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JP
Japan
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acceleration sensor
cap
sensor chip
stress
bending portion
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JP2000157335A
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Japanese (ja)
Inventor
Takuo Ishida
拓郎 石田
Hironori Kami
浩則 上
Hiroshi Saito
宏 齊藤
Sumio Akai
澄夫 赤井
Kazushi Kataoka
万士 片岡
Takashi Saijo
隆司 西條
Makoto Saito
誠 斉藤
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P2015/0805Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration
    • G01P2015/0822Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass
    • G01P2015/0825Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass
    • G01P2015/0828Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass the mass being of the paddle type being suspended at one of its longitudinal ends

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make a temperature characteristic relating to the detection of acceleration hard to deteriorate. SOLUTION: This semiconductor acceleration sensor includes an acceleration sensor chip 1 having a beam-shaped deflecting part extended therefrom, with a weight part 13 supported against the end of the deflecting part by integral molding, the weight part 13 being displaced by acceleration; a first cap 2 having a joining face 23 joined to one face of the acceleration sensor chip 1 in such a manner as to face the weight part 13; and a second cap joined to the other face of the acceleration sensor chip 1, in such a manner as to face the weight part 13 from the side opposite to the first cap 1, with the second cap being supported on a base. The first cap 2 is formed with a recessed stress-relieving part 24 for releaving stresses is provided on the joining face 23 thereof.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、加速度をこれに比
例する電気信号で検出する半導体加速度センサに関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor acceleration sensor for detecting an acceleration by an electric signal proportional to the acceleration.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の半導体加速度センサとし
て図6に示すものが存在する。このものは、加速度セン
サチップA、第1のキャップB、第2のキャップCを備
えている。
2. Description of the Related Art Conventionally, there is a semiconductor acceleration sensor of this type shown in FIG. This device includes an acceleration sensor chip A, a first cap B, and a second cap C.

【0003】加速度センサチップAは、シリコン基板よ
りなり、梁状の撓み部A1を延設し、その撓み部A1の
先端側に、加速度を受けて変位する重り部A2を一体形
成により支持している。この加速度センサチップAの撓
み部A1には、その撓み部A1の撓み状態に応じて、抵
抗値が変化するゲージ抵抗A3が設けられている。この
加速度センサチップAは、このゲージ抵抗A3からの出
力により加速度を検出する。
The acceleration sensor chip A is made of a silicon substrate, has a beam-shaped bent portion A1 extending therefrom, and supports a weight portion A2, which is displaced by receiving an acceleration, integrally formed on the tip side of the bent portion A1. I have. The flexure portion A1 of the acceleration sensor chip A is provided with a gauge resistor A3 whose resistance value changes according to the flexure state of the flexure portion A1. The acceleration sensor chip A detects the acceleration based on the output from the gauge resistor A3.

【0004】第1のキャップBは、ガラスよりなり、重
り部A2と対向するよう加速度センサチップAの一方面
に基端側が接合される接合面B1を有している。この第
1のキャップBは、重り部A2が過度に加速度を受けて
変位した場合に、その変位した重り部A2に接触するこ
とにより、重り部A2が過度の変位をするのを規制し、
重り部A2の破損を防止する。
The first cap B is made of glass and has a joint surface B1 whose base end is joined to one surface of the acceleration sensor chip A so as to face the weight portion A2. When the weight portion A2 is displaced due to excessive acceleration, the first cap B contacts the displaced weight portion A2 to restrict the weight portion A2 from being excessively displaced.
The weight A2 is prevented from being damaged.

【0005】第2のキャップCは、第1のキャップBと
は反対側から重り部A2と対向するよう加速度センサチ
ップAの他方面に接合されている。この第2のキャップ
Cは、重り部A2が過度に加速度を受けて変位した場合
に、その変位した重り部A2に接触することにより、重
り部A2が過度の変位をするのを規制し、重り部A2の
破損を防止する。この第2のキャップは、例えば、この
加速度センサチップを収容する樹脂製の箱型のパッケー
ジ(図示せず)の底部に設けられたアルミナ製の基板
(基台)に支持される。
[0005] The second cap C is joined to the other surface of the acceleration sensor chip A so as to face the weight portion A2 from the side opposite to the first cap B. When the weight portion A2 is excessively accelerated and displaced, the second cap C contacts the displaced weight portion A2, thereby restricting the weight portion A2 from being excessively displaced. The portion A2 is prevented from being damaged. The second cap is supported on, for example, an alumina substrate (base) provided at the bottom of a resin box-shaped package (not shown) that accommodates the acceleration sensor chip.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の半導体
加速度センサにあっては、加速度センサチップAをなす
シリコンの熱膨張係数が約2.81×10-6/K(20
℃)であり、第1のキャップBをなすガラスの熱膨張係
数が約3.31×10-6/K(20℃)であって、互い
の熱膨張係数が異なるために、加熱された状態で使用さ
れた場合に、接合部分から熱応力を発生する恐れがあ
る。
In the above-described conventional semiconductor acceleration sensor, the silicon constituting the acceleration sensor chip A has a coefficient of thermal expansion of about 2.81 × 10 −6 / K (20
° C), and the glass forming the first cap B has a coefficient of thermal expansion of about 3.31 × 10 −6 / K (20 ° C.) and has a different coefficient of thermal expansion. When used in the above, there is a possibility that a thermal stress is generated from the joint.

【0007】このように、加速度センサチップAと第1
のキャップBとの接合部分から発生した場合に、その熱
応力が撓み部A1に伝達されると、ゲージ抵抗A3の抵
抗値が変化してしまい、加速度検出の温度特性が低下す
る恐れがある。
As described above, the acceleration sensor chip A and the first
When the thermal stress is transmitted to the bent portion A1 when the thermal stress is generated from the joint portion with the cap B, the resistance value of the gauge resistor A3 changes, and the temperature characteristic of acceleration detection may be deteriorated.

【0008】本発明は、上記の点に着目してなされたも
ので、その目的とするところは、加速度検出の温度特性
が低下し難い半導体加速度センサを提供することにあ
る。
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a semiconductor acceleration sensor in which the temperature characteristic of acceleration detection is hardly reduced.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために、請求項1記載の半導体加速度センサは、梁状の
撓み部を延設しその撓み部の先端側に加速度により変位
する重り部を一体形成により支持した加速度センサチッ
プと、重り部と対向するよう加速度センサチップの一方
面に接合される接合面を有した第1のキャップと、第1
のキャップとは反対側から重り部と対向するよう加速度
センサチップの他方面に接合されるとともに基台に支持
される第2のキャップと、を備えた半導体加速度センサ
において、前記第1のキャップは、応力を緩和する凹型
の応力緩和部を前記接合面に設けた構成にしている。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor acceleration sensor, comprising a beam-like bent portion extending and a weight portion which is displaced by acceleration toward the tip end of the bent portion. A first cap having a joint surface joined to one surface of the acceleration sensor chip so as to face the weight portion;
A second cap that is joined to the other surface of the acceleration sensor chip so as to face the weight portion from the side opposite to the cap and that is supported by the base, wherein the first cap is And a structure in which a concave stress relaxing portion for relaxing stress is provided on the joint surface.

【0010】請求項2記載の半導体加速度センサは、請
求項1記載の半導体加速度センサにおいて、前記第1の
キャップは、前記撓み部の延設方向に沿って前記接合面
を有し、その接合面に延設方向に沿って前記応力緩和部
を設けた構成にしている。
According to a second aspect of the present invention, in the semiconductor acceleration sensor according to the first aspect, the first cap has the joining surface along a direction in which the bending portion extends. The stress relief portion is provided along the extending direction.

【0011】請求項3記載の半導体加速度センサは、請
求項2記載の半導体加速度センサにおいて、前記第1の
キャップは、前記応力緩和部により前記接合面が分断さ
れてなる箇所の幅を略等しくした構成にしている。
According to a third aspect of the present invention, in the semiconductor acceleration sensor according to the second aspect, the first cap has a width substantially equal to a width of a portion where the joint surface is divided by the stress relaxation portion. It has a configuration.

【0012】請求項4記載の半導体加速度センサは、請
求項2記載の半導体加速度センサにおいて、前記第1の
キャップは、前記応力緩和部により前記接合面が分割さ
れてなる複数個の面のうち、前記撓み部寄りの面の面積
を前記撓み部から離れた面の面積より小さくした構成に
している。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the semiconductor acceleration sensor according to the second aspect, wherein the first cap is formed of a plurality of surfaces formed by dividing the joining surface by the stress relaxation portion. The area of the surface near the bending portion is made smaller than the area of the surface remote from the bending portion.

【0013】請求項5記載の半導体加速度センサは、請
求項1記載の半導体加速度センサにおいて、前記第1の
キャップは、前記撓み部の延設方向に沿って前記接合面
を有し、その接合面に延設方向に直交する直交方向に沿
って、前記応力緩和部を設けた構成にしている。
According to a fifth aspect of the present invention, in the semiconductor acceleration sensor of the first aspect, the first cap has the joining surface along a direction in which the bending portion extends, and the joining surface is provided. The stress relaxation portion is provided along a direction orthogonal to the extending direction.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】本発明の第1実施形態の半導体加
速度センサを図1乃至図4に基づいて以下に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A semiconductor acceleration sensor according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0015】1は加速度センサチップで、シリコン基板
よりなり、図3に示すように、平面視矩形状に形成さ
れ、その中央部に平面視矩形状の孔11が穿設されてい
る。この加速度センサチップ1は、その孔11の一開口
縁部のから弾性を有する一対の梁状の撓み部12が、孔
11の開口部へ向かって所定方向に沿って延設され、こ
の撓み部12の先端部に、加速度を受けて垂直方向に沿
って変位する重り部13を一体成形により支持してい
る。この重り部13が加速度を受けて垂直方向に沿って
変位すると、その変位に応じて、撓み部12が撓むこと
になる。
Reference numeral 1 denotes an acceleration sensor chip which is formed of a silicon substrate and is formed in a rectangular shape in plan view, as shown in FIG. 3, and has a rectangular hole 11 in plan view in the center thereof. In the acceleration sensor chip 1, a pair of beam-shaped flexures 12 having elasticity from one opening edge of the hole 11 are extended in a predetermined direction toward the opening of the hole 11, and the flexure A weight portion 13 that is displaced in the vertical direction in response to acceleration is supported at the tip of 12 by integral molding. When the weight portion 13 is displaced in the vertical direction under acceleration, the flexure portion 12 bends in accordance with the displacement.

【0016】この加速度センサチップ1の撓み部12に
は、その撓み部12の撓みに応じて抵抗値が変化するゲ
ージ抵抗14が2個形成されている。従って、このゲー
ジ抵抗14により、重り部13が受けた加速度に比例す
る電圧を出力として取り出すことが可能になっている。
The bending portion 12 of the acceleration sensor chip 1 is formed with two gauge resistors 14 whose resistance values change in accordance with the bending of the bending portion 12. Therefore, it is possible to take out a voltage proportional to the acceleration received by the weight portion 13 as an output by the gauge resistor 14.

【0017】また、この加速度センサチップ1上の一端
部には、信号の入出力用に、5個のワイヤボンディング
パッド15が互いに等間隔離れて一列に配置されてい
る。ゲージ抵抗14から加速度に比例して出力された出
力信号は、このワイヤボンディングパッド15から取り
出される。
At one end of the acceleration sensor chip 1, five wire bonding pads 15 are arranged in a line at equal intervals from each other for inputting and outputting signals. An output signal output from the gauge resistor 14 in proportion to the acceleration is taken out from the wire bonding pad 15.

【0018】この加速度センサチップ1は、その一方面
の両側には、後述する第1のキャップ2を接合するため
のアルミ薄膜16が、後述する第1のキャップ2の接合
面23と対応する箇所に設けられ、他方面には、後述す
る第2のキャップ3を接合するためのアルミ薄膜(図示
せず)が平面視矩形状に設けられている。
The acceleration sensor chip 1 has an aluminum thin film 16 for joining a first cap 2 described later on both sides of one surface of the acceleration sensor chip 1 at a position corresponding to a joining surface 23 of the first cap 2 described later. On the other surface, an aluminum thin film (not shown) for joining a second cap 3 to be described later is provided in a rectangular shape in plan view.

【0019】2は第1のキャップで、耐熱ガラスによ
り、ブリッジ状、すなわち図2に示すように板状でかつ
前述した所定方向から見た各側面が下方に屈曲する形状
に形成されてなり、その両側部21,21により形成さ
れる深さが数μmの凹部22を有している。この第1の
キャップ2の両側部21,21の先端面は、前述したア
ルミ薄膜16を介して加速度センサチップ1に陽極接合
される接合面23となっている。この第1のキャップ2
は、その接合面23がアルミ薄膜16を介して加速度セ
ンサチップ1に陽極接合されることにより、凹部22が
重り部13に対向する。
Reference numeral 2 denotes a first cap, which is formed of heat-resistant glass in a bridge shape, that is, a plate shape as shown in FIG. It has a recess 22 having a depth of several μm formed by both side portions 21 and 21. The tip surfaces of both side portions 21 and 21 of the first cap 2 form a bonding surface 23 that is anodically bonded to the acceleration sensor chip 1 via the aluminum thin film 16 described above. This first cap 2
The concave portion 22 is opposed to the weight portion 13 because the joint surface 23 is anodically bonded to the acceleration sensor chip 1 via the aluminum thin film 16.

【0020】この第1のキャップ2は、加速度センサチ
ップ1との接合面23に、撓み部12の延設方向である
所定方向に沿って、断面三角形で溝型(凹型)の応力緩
和部24を所定方向の両端に亙って設けることにより、
接合面23を所定方向に沿って両端に亙るよう分断し
て、幅の略等しい2つの面に分割している。この応力緩
和部24は、アルミ薄膜16を介しての加速度センサチ
ップ1及び第1のキャップ2という異種材料の接合部分
に発生する熱応力を、吸収することにより緩和する。
The first cap 2 is provided on a joint surface 23 with the acceleration sensor chip 1 along a predetermined direction which is a direction in which the bending portion 12 extends. Is provided over both ends in a predetermined direction,
The joining surface 23 is divided along both ends along a predetermined direction, and divided into two surfaces having substantially the same width. The stress relieving unit 24 relieves the thermal stress generated at the joint between different materials such as the acceleration sensor chip 1 and the first cap 2 via the aluminum thin film 16 by relieving it.

【0021】この第1のキャップ2は、加速度センサチ
ップ1の重り部13が過度に加速度を受けて変位した場
合に、その変位した重り部13に接触することにより、
重り部13が過度の変位をするのを規制し、重り部13
の破損を防止する。
When the weight portion 13 of the acceleration sensor chip 1 is displaced due to excessive acceleration, the first cap 2 comes into contact with the displaced weight portion 13,
The weight portion 13 is prevented from being excessively displaced,
To prevent damage.

【0022】3は第2のキャップで、第1のキャップ2
と同様に、耐熱ガラスよりなり、前述した平面視矩形状
のアルミ薄膜を介して陽極接合され、加速度センサチッ
プ1の重り部13に対向する。この第2のキャップ3に
おける重り部13との対向面31は、凹型に形成されて
いる。この第2のキャップは、例えば、この加速度セン
サチップを収容する樹脂製の箱型のパッケージ(図示せ
ず)の底部に設けられたアルミナ製の基板(基台)に支
持される。
Reference numeral 3 denotes a second cap, and the first cap 2
In the same manner as described above, the acceleration sensor chip 1 is made of heat-resistant glass and is anodically bonded via the above-described rectangular aluminum thin film in plan view. The surface 31 of the second cap 3 facing the weight portion 13 is formed in a concave shape. The second cap is supported on, for example, an alumina substrate (base) provided at the bottom of a resin box-shaped package (not shown) that accommodates the acceleration sensor chip.

【0023】この第2のキャップ3は、加速度センサチ
ップ1の重り部13が過度に加速度を受けて変位した場
合に、その変位した重り部13に接触することにより、
重り部13が過度の変位をするのを規制し、重り部13
の破損を防止する。
When the weight portion 13 of the acceleration sensor chip 1 is displaced due to excessive acceleration, the second cap 3 comes into contact with the displaced weight portion 13,
The weight portion 13 is prevented from being excessively displaced,
To prevent damage.

【0024】かかる半導体加速度センサにあっては、第
1のキャップと加速度センサチップとの間に熱膨張係数
の差異に基づいて、撓み部12の延設方向である所定方
向に直交する直交方向の応力が発生したとしても、その
応力が、撓み部12の延設方向に沿って接合面23を分
割するよう設けられた応力緩和部24により吸収されて
緩和されるから、応力が加速度センサチップ1の撓み部
12に伝達され難くなり、加速度検出の温度特性が低下
し難くなる。
In such a semiconductor acceleration sensor, based on the difference in thermal expansion coefficient between the first cap and the acceleration sensor chip, an orthogonal direction orthogonal to a predetermined direction in which the bending portion 12 extends is provided. Even if a stress is generated, the stress is absorbed and relieved by the stress relieving portion 24 provided so as to divide the joint surface 23 along the extending direction of the bending portion 12. And the temperature characteristics of acceleration detection are less likely to be reduced.

【0025】また、第1のキャップは、応力緩和部24
により接合面23が分断されてなる箇所の幅を略等しく
しているから、応力緩和部24が設けられることにより
特に幅が狭くなって機械的強度が弱くなってしまう箇所
がなくなり、破損し難くなる。
The first cap is provided with a stress relaxation portion 24.
Since the width of the portion where the joining surface 23 is divided is made substantially equal, the provision of the stress relaxation portion 24 eliminates the portion where the width is particularly narrowed and the mechanical strength is weakened, and it is hard to break. Become.

【0026】なお、本実施形態では、第1のキャップ2
は、加速度センサチップ1との接合面23に、撓み部1
2の延設方向である所定方向に沿って、応力緩和部24
を所定方向の両端に亙って設けることにより、接合面2
3を所定方向に沿って両端に亙るよう分断して、幅の略
等しい2つの面に分割しているが、接合面23を所定方
向に沿って部分的に分断して、分断されてなる箇所の幅
を略等しくしても、破損し難くなるという効果を奏する
ことができる。
In this embodiment, the first cap 2
Are provided on the joint surface 23 with the acceleration sensor chip 1
2 along a predetermined direction which is the extension direction of the stress relaxation portion 24.
Are provided over both ends in a predetermined direction, so that the bonding surface 2
3 is divided along both ends along a predetermined direction and divided into two surfaces having substantially equal widths. Even if the widths are substantially equal, the effect of being hardly damaged can be obtained.

【0027】次に、本発明の第2実施形態の半導体加速
度センサを図5及び図6に基づいて以下に説明する。な
お、第1実施形態の半導体加速度センサと実質的に同様
の機能を有する部分には同一の符号を付し、第1実施形
態の半導体加速度センサと異なるところのみ記す。
Next, a semiconductor acceleration sensor according to a second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. The portions having substantially the same functions as those of the semiconductor acceleration sensor according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and only the differences from the semiconductor acceleration sensor according to the first embodiment will be described.

【0028】第1実施形態の半導体加速度センサでは、
第1のキャップ2は、加速度センサチップ1との接合面
23に応力緩和部24を設け、その応力緩和部24によ
り分割されてなる2つの面の幅が略等しくなっているの
に対し、本実施形態では、第1のキャップ2は、接合面
23における撓み部12寄りに応力緩和部24を設ける
ことにより、撓み部12寄りの面の面積が、撓み部12
から遠い面の面積よりも小さくしている。
In the semiconductor acceleration sensor according to the first embodiment,
The first cap 2 is provided with a stress relaxation portion 24 on a joint surface 23 with the acceleration sensor chip 1, and the two surfaces divided by the stress relaxation portion 24 have substantially the same width. In the embodiment, the first cap 2 is provided with the stress relaxation portion 24 near the bending portion 12 in the joining surface 23, so that the area of the surface near the bending portion 12 is reduced.
It is smaller than the area of the surface far from.

【0029】かかる半導体加速度センサにあっては、第
1実施形態の半導体加速度センサと同様に、第1のキャ
ップ2と加速度センサチップ1との間に熱膨張率の差異
に基づく応力が発生したとしても、その応力が応力緩和
部24により吸収されて緩和されるから、応力が加速度
センサチップ1の撓み部12に伝達され難くなり、加速
度検出の温度特性が低下し難くなる。
In this semiconductor acceleration sensor, similarly to the semiconductor acceleration sensor of the first embodiment, it is assumed that stress is generated between the first cap 2 and the acceleration sensor chip 1 based on the difference in the coefficient of thermal expansion. Also, since the stress is absorbed and relieved by the stress relieving portion 24, the stress is less likely to be transmitted to the bending portion 12 of the acceleration sensor chip 1 and the temperature characteristics of the acceleration detection are less likely to decrease.

【0030】しかも、接合面23が分割されてなる面の
面積が小さいほど、第1のキャップ2と加速度センサチ
ップ1との間の熱膨張係数の差異に基づく応力が小さく
なることを考慮すると、撓み部12寄りの面の面積をよ
り小さくすることにより、撓み部12寄りで発生する応
力をより小さくすることができるので、加速度検出の温
度特性が低下し難くなるという効果をさらに奏すること
ができる。
In addition, considering that the smaller the area of the divided surface of the bonding surface 23 is, the smaller the stress based on the difference in the coefficient of thermal expansion between the first cap 2 and the acceleration sensor chip 1 is. By making the area of the surface closer to the bending portion 12 smaller, the stress generated near the bending portion 12 can be further reduced, so that the effect that the temperature characteristic of acceleration detection is less likely to decrease can be further exhibited. .

【0031】次に、本発明の第3実施形態の半導体加速
度センサを図7乃至図9に基づいて以下に説明する。な
お、第1実施形態の半導体加速度センサと実質的に同様
の機能を有する部分には同一の符号を付し、第1実施形
態の半導体加速度センサと異なるところのみ記す。
Next, a semiconductor acceleration sensor according to a third embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. The portions having substantially the same functions as those of the semiconductor acceleration sensor according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and only the differences from the semiconductor acceleration sensor according to the first embodiment will be described.

【0032】第1実施形態の半導体加速度センサでは、
第1のキャップ2は、加速度センサチップ1との接合面
23に、撓み部12の延設方向である所定方向に沿っ
て、応力緩和部24を設けているのに対し、本実施形態
では、第1のキャップ2は、加速度センサチップ1との
接合面23に、撓み部12の延設方向である所定方向に
直交する直交方向に沿って、応力緩和部24を設けてい
る。
In the semiconductor acceleration sensor according to the first embodiment,
The first cap 2 has a stress relaxation portion 24 provided on a joint surface 23 with the acceleration sensor chip 1 along a predetermined direction which is a direction in which the bending portion 12 extends. The first cap 2 has a stress relaxing portion 24 provided on a joint surface 23 with the acceleration sensor chip 1 along a direction orthogonal to a predetermined direction which is a direction in which the bending portion 12 extends.

【0033】かかる半導体加速度センサにあっては、第
1のキャップ2と加速度センサチップ1との間に、熱膨
張係数の差異に基づいて、撓み部12の延設方向の応力
が発生したとしても、その応力が、撓み部12の延設方
向に直交する直交方向に沿って接合面23を分割するよ
う設けられた応力緩和部24により吸収されて緩和され
るから、応力が加速度センサチップ1の撓み部12に伝
達され難くなり、加速度検出の温度特性が低下し難くな
る。
In such a semiconductor acceleration sensor, even if a stress in the extending direction of the bending portion 12 is generated between the first cap 2 and the acceleration sensor chip 1 based on the difference in the coefficient of thermal expansion. The stress is absorbed and relieved by the stress relieving portion 24 provided so as to divide the joint surface 23 along a direction orthogonal to the direction in which the bending portion 12 extends, so that the stress of the acceleration sensor chip 1 is reduced. It is difficult to be transmitted to the bending portion 12, and the temperature characteristic of acceleration detection is hard to decrease.

【0034】また、第1実施形態乃至第3実施形態の半
導体加速度センサは、いずれも、重り部13が受けた加
速度を、撓み部12に設けたゲージ抵抗13の抵抗値の
変化により検出しているが、例えば、第1のキャップ2
又は第2のキャップ3と重り部13との相互の対向面に
コンデンサを設けて、重り部13の変位に基づく対向距
離の変化に応じた静電容量の変化に基づいて、重り部1
3が受けた加速度を検出するようにしてもよい。
In each of the semiconductor acceleration sensors according to the first to third embodiments, the acceleration received by the weight portion 13 is detected by a change in the resistance value of the gauge resistor 13 provided in the bending portion 12. However, for example, the first cap 2
Alternatively, a capacitor may be provided on the mutually opposing surfaces of the second cap 3 and the weight portion 13, and based on a change in the capacitance corresponding to a change in the facing distance based on the displacement of the weight portion 13, the weight portion 1 may be provided.
3 may detect the acceleration received.

【0035】なお、第1実施形態及び第2実施形態と同
様に、加速度センサチップ1との接合面23に、撓み部
12の延設方向である所定方向に沿って、応力緩和部2
4を設けるとともに、所定方向に直交する直交方向に沿
って、応力緩和部24を設けることにより、応力緩和部
24を平面視格子状としてもよく、そのときは、撓み部
12の延設方向又はその延設方向に直交する直交方向の
いずれの応力が発生しても、応力緩和部24により吸収
されて緩和されるから、応力が加速度センサチップ1の
撓み部12に伝達され難くなり、加速度検出の温度特性
が低下し難くなる。
As in the first embodiment and the second embodiment, the stress relaxing portion 2 is provided on the joint surface 23 with the acceleration sensor chip 1 along a predetermined direction which is the direction in which the bending portion 12 extends.
4 and at the same time, by providing the stress relaxation portions 24 along an orthogonal direction perpendicular to the predetermined direction, the stress relaxation portions 24 may be formed in a lattice shape in a plan view, in which case, the extending direction of the bending portion 12 or Even if any stress in the direction perpendicular to the extending direction is generated, the stress is absorbed and relieved by the stress relieving portion 24, so that the stress is hardly transmitted to the bending portion 12 of the acceleration sensor chip 1, and the acceleration is detected. Temperature characteristics hardly deteriorate.

【0036】[0036]

【発明の効果】請求項1記載の半導体加速度センサは、
第1のキャップと加速度センサチップとの間に熱膨張係
数の差異に基づく応力が発生したとしても、その応力が
第1のキャップの接合面に設けられた凹型の応力緩和部
により吸収されて緩和されるから、応力が加速度センサ
チップの撓み部に伝達され難くなり、加速度検出の温度
特性が低下し難くなる。
According to the semiconductor acceleration sensor of the first aspect,
Even if a stress is generated between the first cap and the acceleration sensor chip based on the difference in the coefficient of thermal expansion, the stress is absorbed by the concave stress relief portion provided on the joint surface of the first cap and relaxed. Therefore, it is difficult for the stress to be transmitted to the bent portion of the acceleration sensor chip, and the temperature characteristics of acceleration detection are hardly reduced.

【0037】請求項2記載の半導体加速度センサは、第
1のキャップと加速度センサチップとの間に熱膨張係数
の差異に基づいて、撓み部の延設方向に直交する直交方
向の応力が発生したとしても、その応力が、撓み部の延
設方向に沿って接合面に設けられた応力緩和部により吸
収されて緩和されるから、応力が加速度センサチップの
撓み部に伝達され難くなり、加速度検出の温度特性が低
下し難くなる。
In the semiconductor acceleration sensor according to the second aspect, stress in the orthogonal direction perpendicular to the extending direction of the bending portion is generated based on the difference in the coefficient of thermal expansion between the first cap and the acceleration sensor chip. However, since the stress is absorbed and relieved by the stress relieving portion provided on the joint surface along the extending direction of the bending portion, the stress is hardly transmitted to the bending portion of the acceleration sensor chip, and the acceleration detection is performed. Temperature characteristics hardly deteriorate.

【0038】請求項3記載の半導体加速度センサは、請
求項2記載の半導体加速度センサの効果に加えて、第1
のキャップは、応力緩和部により接合面が分断されてな
る箇所の幅を略等しくしているから、応力緩和部が設け
られることにより特に幅が狭くなって機械的強度が弱く
なってしまう箇所がなくなり、破損し難くなる。
According to the semiconductor acceleration sensor of the third aspect, in addition to the effect of the semiconductor acceleration sensor of the second aspect, a first
In the cap, since the width of the portion where the joining surface is divided by the stress relaxation portion is made substantially equal, the location where the stress relaxation portion is provided particularly narrows the width and the mechanical strength is weakened. It is less likely to break.

【0039】請求項4記載の半導体加速度センサは、接
合面が分割されてなる複数個の面の面積が小さいほど、
第1のキャップと加速度センサチップとの間の熱膨張係
数の差異に基づく応力が小さくなるから、撓み部寄りの
面の面積を撓み部から離れた面積より小さくすることに
より、撓み部寄りで発生する応力を小さくすることがで
き、よって、加速度検出の温度特性が低下し難くなると
いう請求項2記載の半導体加速度センサの効果をさらに
奏することができる。
In the semiconductor acceleration sensor according to the fourth aspect, the smaller the area of the plurality of divided surfaces of the bonding surface is,
Since the stress based on the difference in the coefficient of thermal expansion between the first cap and the acceleration sensor chip is reduced, the surface area near the bent portion is made smaller than the area away from the bent portion, so that the stress is generated near the bent portion. Therefore, the effect of the semiconductor acceleration sensor according to the second aspect, in which the temperature characteristic of acceleration detection does not easily decrease, can be further exhibited.

【0040】請求項5記載の半導体加速度センサは、第
1のキャップと加速度センサチップとの間に熱膨張係数
の差異に基づいて、撓み部の延設方向の応力が発生した
としても、その応力が、撓み部の延設方向に直交する直
交方向に沿って接合面に設けられた応力緩和部により吸
収されて緩和されるから、応力が加速度センサチップの
撓み部に伝達され難くなり、加速度検出の温度特性が低
下し難くなる。
According to the semiconductor acceleration sensor of the present invention, even if a stress is generated in the extending direction of the bent portion based on the difference in the coefficient of thermal expansion between the first cap and the acceleration sensor chip, the stress is not changed. Is absorbed and relieved by the stress relieving portion provided on the joint surface along the orthogonal direction orthogonal to the extending direction of the bending portion, so that stress is less likely to be transmitted to the bending portion of the acceleration sensor chip, and acceleration is detected. Temperature characteristics hardly deteriorate.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施形態の正面断面図である。FIG. 1 is a front sectional view of a first embodiment of the present invention.

【図2】同上の第1のキャップの斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of a first cap of the above.

【図3】同上の加速度センサチップの上面図である。FIG. 3 is a top view of the acceleration sensor chip.

【図4】同上の側面図である。FIG. 4 is a side view of the same.

【図5】本発明の第2実施形態の正面断面図である。FIG. 5 is a front sectional view of a second embodiment of the present invention.

【図6】同上の加速度センサチップの上面図である。FIG. 6 is a top view of the acceleration sensor chip.

【図7】本発明の第3実施形態の正面断面図である。FIG. 7 is a front sectional view of a third embodiment of the present invention.

【図8】同上の加速度センサチップの上面図である。FIG. 8 is a top view of the acceleration sensor chip.

【図9】同上の側面図である。FIG. 9 is a side view of the same.

【図10】従来例の断面図である。FIG. 10 is a sectional view of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 加速度センサチップ 12 撓み部 13 重り部 2 第1のキャップ 23 接合面 24 応力緩和部 3 第2のキャップ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Acceleration sensor chip 12 Flexure part 13 Weight part 2 First cap 23 Joining surface 24 Stress relaxation part 3 Second cap

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 齊藤 宏 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 赤井 澄夫 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 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 CA24 CA26 CA36 DA18 EA02 EA13 FA09 GA01 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Hiroshi Saito 1048 Kadoma Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Works, Ltd. 72) Inventor Masashi Kataoka 1048 Kadoma Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Works Co., Ltd. 1048, Kadoma, Kamon, Fumonma-shi Matsushita Electric Works F-term (reference) 4M112 AA02 BA01 CA24 CA26 CA36 DA18 EA02 EA13 FA09 GA01

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 梁状の撓み部を延設しその撓み部の先端
側に加速度により変位する重り部を一体形成により支持
した加速度センサチップと、重り部と対向するよう加速
度センサチップの一方面に接合される接合面を有した第
1のキャップと、第1のキャップとは反対側から重り部
と対向するよう加速度センサチップの他方面に接合され
るとともに基台に支持される第2のキャップと、を備え
た半導体加速度センサにおいて、 前記第1のキャップは、応力を緩和する凹型の応力緩和
部を前記接合面に設けたことを特徴とする半導体加速度
センサ。
An acceleration sensor chip in which a beam-shaped bending portion is extended and a weight portion displaced by acceleration is integrally formed and supported on a tip side of the bending portion, and one surface of the acceleration sensor chip is opposed to the weight portion. A first cap having a joining surface joined to the acceleration sensor chip, and a second cap supported on the base and joined to the other surface of the acceleration sensor chip so as to face the weight portion from the side opposite to the first cap. A semiconductor acceleration sensor comprising: a cap; wherein the first cap is provided with a concave stress relief portion for relaxing stress on the bonding surface.
【請求項2】 前記第1のキャップは、前記撓み部の延
設方向に沿って前記接合面を有し、その接合面に延設方
向に沿って前記応力緩和部を設けたことを特徴とする請
求項1記載の半導体加速度センサ。
2. The method according to claim 1, wherein the first cap has the joint surface along a direction in which the bending portion extends, and the stress relief portion is provided on the joint surface along the extension direction. The semiconductor acceleration sensor according to claim 1, wherein
【請求項3】 前記第1のキャップは、前記応力緩和部
により前記接合面が分断されてなる箇所の幅を略等しく
したことを特徴とする請求項2記載の半導体加速度セン
サ。
3. The semiconductor acceleration sensor according to claim 2, wherein the first cap has substantially equal widths at portions where the joint surface is divided by the stress relieving portion.
【請求項4】 前記第1のキャップは、前記応力緩和部
により前記接合面が分割されてなる複数個の面のうち、
前記撓み部寄りの面の面積を前記撓み部から離れた面の
面積より小さくしたことを特徴とする請求項2記載の半
導体加速度センサ。
4. The first cap includes a plurality of surfaces formed by dividing the joining surface by the stress relieving portion.
3. The semiconductor acceleration sensor according to claim 2, wherein an area of a surface near the bending portion is smaller than an area of a surface remote from the bending portion.
【請求項5】 前記第1のキャップは、前記撓み部の延
設方向に沿って前記接合面を有し、その接合面に延設方
向に直交する直交方向に沿って、前記応力緩和部を設け
たことを特徴とする請求項1記載の半導体加速度セン
サ。
5. The first cap has the joint surface along a direction in which the bending portion extends, and the stress relief portion is formed on the joint surface along an orthogonal direction perpendicular to the extension direction. The semiconductor acceleration sensor according to claim 1, wherein the sensor is provided.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6988407B2 (en) 2003-09-03 2006-01-24 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Acceleration sensor
WO2023026731A1 (en) * 2021-08-26 2023-03-02 株式会社日立ハイテク Pressure sensor

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