JP2003028892A - 加速度センサ - Google Patents
加速度センサInfo
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- JP2003028892A JP2003028892A JP2001214926A JP2001214926A JP2003028892A JP 2003028892 A JP2003028892 A JP 2003028892A JP 2001214926 A JP2001214926 A JP 2001214926A JP 2001214926 A JP2001214926 A JP 2001214926A JP 2003028892 A JP2003028892 A JP 2003028892A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 外部環境の温度変化に対する加速度の検出精
度の低下が小さく、特に３次元方向の加速度を高い精度
で検出することが可能な加速度センサを提供すること。 【解決手段】 薄肉部と薄肉部の外周にある固定部とを
有し、該薄肉部にピエゾ抵抗等の歪み検出素子が設けら
れ、該薄肉部によって形成された凹部に受圧媒体が封入
された加速度センサチップ２ａ，２ｂが、複数の固定面
を有する支持部材１に固定されていることを特徴とする
加速度センサ。支持部材の固定面に加速度センサチップ
を１つずつ固定することによって、３次元方向の加速度
を高い精度で検出することができる。加速度センサチッ
プは基板３ａ，３ｂを介して支持部材１に固定しても良
く、電気回路が形成された支持部材に直接固定しても良
い。
度の低下が小さく、特に３次元方向の加速度を高い精度
で検出することが可能な加速度センサを提供すること。 【解決手段】 薄肉部と薄肉部の外周にある固定部とを
有し、該薄肉部にピエゾ抵抗等の歪み検出素子が設けら
れ、該薄肉部によって形成された凹部に受圧媒体が封入
された加速度センサチップ２ａ，２ｂが、複数の固定面
を有する支持部材１に固定されていることを特徴とする
加速度センサ。支持部材の固定面に加速度センサチップ
を１つずつ固定することによって、３次元方向の加速度
を高い精度で検出することができる。加速度センサチッ
プは基板３ａ，３ｂを介して支持部材１に固定しても良
く、電気回路が形成された支持部材に直接固定しても良
い。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は加速度センサに関す
る。
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、航空機、自動車等の輸送用機器
や、家電製品、娯楽商品などの様々な分野に加速度セン
サが広く用いられている。加速度センサとしては、信頼
性が高く、コストに優れ、小型・軽量化が可能である点
で、シリコン基板などの半導体を利用したものが用いら
れることが多い。
や、家電製品、娯楽商品などの様々な分野に加速度セン
サが広く用いられている。加速度センサとしては、信頼
性が高く、コストに優れ、小型・軽量化が可能である点
で、シリコン基板などの半導体を利用したものが用いら
れることが多い。
【０００３】従来の一般的な半導体加速度センサの概略
図を図１９に示す。図１９に示す従来の半導体加速度セ
ンサは、シリコン基板２９に梁構造（カンチレバー）が
延設され、梁の根元部分の上面にピエゾ抵抗３０が設け
られた加速度センサチップの上下面にガラス基板３１
ａ，３１ｂが陽極接合されてなる。加速度センサチップ
の上下面にガラス基板３１ａ，３１ｂを接合するのは、
梁の先端側が許容範囲以上に撓んで梁が欠損することを
防止するためである。ピエゾ抵抗３０上を含むシリコン
基板２９の表面にはシリコン酸化膜３２が形成されてい
る。
図を図１９に示す。図１９に示す従来の半導体加速度セ
ンサは、シリコン基板２９に梁構造（カンチレバー）が
延設され、梁の根元部分の上面にピエゾ抵抗３０が設け
られた加速度センサチップの上下面にガラス基板３１
ａ，３１ｂが陽極接合されてなる。加速度センサチップ
の上下面にガラス基板３１ａ，３１ｂを接合するのは、
梁の先端側が許容範囲以上に撓んで梁が欠損することを
防止するためである。ピエゾ抵抗３０上を含むシリコン
基板２９の表面にはシリコン酸化膜３２が形成されてい
る。
【０００４】このような構造を持つ加速度センサでは、
与えられた加速度によって梁の先端側が撓み、それによ
って生じた応力がピエゾ抵抗３０の抵抗値を変化させ
る。抵抗値の変化は電気信号に変換され、ワイヤボンデ
ィング用アルミニウムパッド３３を介して電気信号が外
部に伝達される。
与えられた加速度によって梁の先端側が撓み、それによ
って生じた応力がピエゾ抵抗３０の抵抗値を変化させ
る。抵抗値の変化は電気信号に変換され、ワイヤボンデ
ィング用アルミニウムパッド３３を介して電気信号が外
部に伝達される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】図１９に示す構造の加
速度センサにおいて、梁に作用する加速度に対して出力
される電気信号を大きくするためには、梁の断面積を小
さくする、梁の長さを大きくするなどによって、梁を大
きく撓ませる必要がある。
速度センサにおいて、梁に作用する加速度に対して出力
される電気信号を大きくするためには、梁の断面積を小
さくする、梁の長さを大きくするなどによって、梁を大
きく撓ませる必要がある。
【０００６】しかし、梁の断面積を小さくし梁の長さを
大きくして、梁の長さ／断面積の比が大きくなると、梁
の撓み方が非線型になって検出精度が低下したり、梁の
座屈が発生しやすくなる。また、外部環境の温度変化に
よって梁の長さが変動しやすくなり、加速度の検出精度
が低下することがある。
大きくして、梁の長さ／断面積の比が大きくなると、梁
の撓み方が非線型になって検出精度が低下したり、梁の
座屈が発生しやすくなる。また、外部環境の温度変化に
よって梁の長さが変動しやすくなり、加速度の検出精度
が低下することがある。
【０００７】本発明は上記の課題に鑑みてなされたもの
で、外部環境の温度変化に対する加速度の検出精度の低
下が小さく、特に３次元方向の加速度を高い精度で検出
することが可能な加速度センサを提供することを目的と
する。
で、外部環境の温度変化に対する加速度の検出精度の低
下が小さく、特に３次元方向の加速度を高い精度で検出
することが可能な加速度センサを提供することを目的と
する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決する本
件の発明の加速度センサは、薄肉部と薄肉部の外周にあ
る固定部とを有し、該薄肉部にピエゾ抵抗等の歪み検出
素子が設けられ、該薄肉部によって形成された凹部に受
圧媒体が封入された加速度センサチップが複数の固定面
を有する支持部材に固定されていることを特徴とする。
部分的に薄肉部を有し、該薄肉部によって形成された凹
部に受圧媒体が封入されたこの加速度センサチップによ
れば、加速度を受けたときに、受圧媒体が加速度センサ
チップの薄肉部に応力を与え、この応力の変化を薄肉部
に取りつけられたピエゾ抵抗等の歪み検出素子で検出す
ることによって、加速度が検出される。この加速度セン
サチップによれば、従来の加速度センサのように、検出
感度を高めるために、梁の長さ／断面積の比を大きくす
る必要がなく、梁が非線型に撓むことや外部環境の温度
変化によって梁の長さが変動することによる検出精度の
低下という問題が生じない。
件の発明の加速度センサは、薄肉部と薄肉部の外周にあ
る固定部とを有し、該薄肉部にピエゾ抵抗等の歪み検出
素子が設けられ、該薄肉部によって形成された凹部に受
圧媒体が封入された加速度センサチップが複数の固定面
を有する支持部材に固定されていることを特徴とする。
部分的に薄肉部を有し、該薄肉部によって形成された凹
部に受圧媒体が封入されたこの加速度センサチップによ
れば、加速度を受けたときに、受圧媒体が加速度センサ
チップの薄肉部に応力を与え、この応力の変化を薄肉部
に取りつけられたピエゾ抵抗等の歪み検出素子で検出す
ることによって、加速度が検出される。この加速度セン
サチップによれば、従来の加速度センサのように、検出
感度を高めるために、梁の長さ／断面積の比を大きくす
る必要がなく、梁が非線型に撓むことや外部環境の温度
変化によって梁の長さが変動することによる検出精度の
低下という問題が生じない。
【０００９】加速度センサが複数の加速度センサチップ
を備えており、支持部材の固定面に加速度センサチップ
を１つずつ固定することによって、３次元方向の加速度
を高い精度で検出することができる。
を備えており、支持部材の固定面に加速度センサチップ
を１つずつ固定することによって、３次元方向の加速度
を高い精度で検出することができる。
【００１０】上記の受圧媒体には、液体や粒状の固体を
用いることができる。
用いることができる。
【００１１】上記の加速度センサチップは、加速度セン
サチップと電気的に接続された基板を介して支持部材に
固定しても良く、必要な電気回路が形成された支持部材
に直接固定しても良い。
サチップと電気的に接続された基板を介して支持部材に
固定しても良く、必要な電気回路が形成された支持部材
に直接固定しても良い。
【００１２】
【発明の実施の形態】本件発明の加速度センサの実施態
様の一例を図１に示す。この加速度センサは、直方体の
ような複数の固定面を有する支持部材１の２つの面に、
加速度センサチップ２ａ，２ｂが各１つ固定されてい
る。この加速度センサチップは薄肉部とその外周にある
固定部とを有するダイヤフラムであり、固定部で支持部
材に固定されている。薄肉部による凹部には、受圧媒体
が封入されている。この加速度センサチップの凹部に
は、加速度を受けて薄肉部が撓んだときに、その撓みを
検出するためにピエゾ抵抗、歪みゲージなどの歪み検出
素子が配設されている（図示しない）。なお、図１では
凹部の存在を明確に示すため、加速度センサチップの断
面を示しているが、図３、図４に示すように、薄肉部に
よる凹部の受圧媒体が封止されるよう、チップの略中央
部分が掘り込まれて凹部が形成されている（図５、図７
等においても同様である。）。
様の一例を図１に示す。この加速度センサは、直方体の
ような複数の固定面を有する支持部材１の２つの面に、
加速度センサチップ２ａ，２ｂが各１つ固定されてい
る。この加速度センサチップは薄肉部とその外周にある
固定部とを有するダイヤフラムであり、固定部で支持部
材に固定されている。薄肉部による凹部には、受圧媒体
が封入されている。この加速度センサチップの凹部に
は、加速度を受けて薄肉部が撓んだときに、その撓みを
検出するためにピエゾ抵抗、歪みゲージなどの歪み検出
素子が配設されている（図示しない）。なお、図１では
凹部の存在を明確に示すため、加速度センサチップの断
面を示しているが、図３、図４に示すように、薄肉部に
よる凹部の受圧媒体が封止されるよう、チップの略中央
部分が掘り込まれて凹部が形成されている（図５、図７
等においても同様である。）。
【００１３】上記の加速度センサチップの加速度検出軸
方向は加速度センサチップに対して鉛直方向であるか
ら、これを支持部材上に固定すれば、支持部材の加速度
センサチップ取り付け面の鉛直軸方向と加速度検出軸方
向とが一致する。したがって、図１のように鉛直軸が直
交する２つの固定面に加速度センサを取り付ければ、一
方の加速度センサの加速度検出軸方向が他方の加速度セ
ンサが取り付けられている固定面の方向と一致すること
になる。
方向は加速度センサチップに対して鉛直方向であるか
ら、これを支持部材上に固定すれば、支持部材の加速度
センサチップ取り付け面の鉛直軸方向と加速度検出軸方
向とが一致する。したがって、図１のように鉛直軸が直
交する２つの固定面に加速度センサを取り付ければ、一
方の加速度センサの加速度検出軸方向が他方の加速度セ
ンサが取り付けられている固定面の方向と一致すること
になる。
【００１４】図２に示す本件発明の加速度センサの実施
態様では、加速度センサチップ２ａ，２ｂがセラミック
ス等の基板３ａ，３ｂを介して支持部材１にエポキシ系
接着剤、シリコン系接着剤等を用いて固定されている。
基板３ａ，３ｂとチップ２ａ，２ｂとはそれぞれ電気的
に接続されている。基板３ａ，３ｂからの出力は、フレ
キシブル板４ａ，4ｂ、金属細線等により出力される。
態様では、加速度センサチップ２ａ，２ｂがセラミック
ス等の基板３ａ，３ｂを介して支持部材１にエポキシ系
接着剤、シリコン系接着剤等を用いて固定されている。
基板３ａ，３ｂとチップ２ａ，２ｂとはそれぞれ電気的
に接続されている。基板３ａ，３ｂからの出力は、フレ
キシブル板４ａ，4ｂ、金属細線等により出力される。
【００１５】加速度センサチップはシリコン基板等から
なり、その薄肉部５は異方性エッチング等により形成さ
れる。薄肉部５の厚さは例えば２０μｍである。ピエゾ
抵抗が配設される面が（１００）面である場合は、図３
に示すように、ピエゾ抵抗６ａ〜６ｄは薄肉部５の外周
部近くに配設され、ピエゾ抵抗が配設される面が（１１
０）面である場合は、図４に示すように、ピエゾ抵抗６
ａ〜６ｄは薄肉部５の中央部よりに配設される。
なり、その薄肉部５は異方性エッチング等により形成さ
れる。薄肉部５の厚さは例えば２０μｍである。ピエゾ
抵抗が配設される面が（１００）面である場合は、図３
に示すように、ピエゾ抵抗６ａ〜６ｄは薄肉部５の外周
部近くに配設され、ピエゾ抵抗が配設される面が（１１
０）面である場合は、図４に示すように、ピエゾ抵抗６
ａ〜６ｄは薄肉部５の中央部よりに配設される。
【００１６】加速度センサチップの凹部とこれが実装さ
れる基板とで構成される空間に気密封入される受圧媒体
７は、液体であっても、固体であっても良い。受圧媒体
は、上記空間に可能な限り空隙が生じないように封入さ
れる。当該空間に液体または固体の受圧媒体を封入する
ことにより、受圧媒体の質量に相当する分だけ薄肉部に
大きな応力がかかって薄肉部がより大きく撓む。これに
よって、加速度の検出精度が高められる。
れる基板とで構成される空間に気密封入される受圧媒体
７は、液体であっても、固体であっても良い。受圧媒体
は、上記空間に可能な限り空隙が生じないように封入さ
れる。当該空間に液体または固体の受圧媒体を封入する
ことにより、受圧媒体の質量に相当する分だけ薄肉部に
大きな応力がかかって薄肉部がより大きく撓む。これに
よって、加速度の検出精度が高められる。
【００１７】受圧媒体としてシリコンオイル、フッ素系
不活性液体などの液体を利用すれば、より高い検出精度
が実現でき、また液体を注入するという比較的容易な工
程によって、当該空間に受圧媒体を封入することができ
る。
不活性液体などの液体を利用すれば、より高い検出精度
が実現でき、また液体を注入するという比較的容易な工
程によって、当該空間に受圧媒体を封入することができ
る。
【００１８】受圧媒体として粒状の固体を利用する場合
には、直径が１０〜１００μｍ以下のシリカ（二酸化珪
素）の球状体を利用することができる。一般に固体は液
体に比べて温度変化に対する体積変化が小さいことか
ら、受圧媒体として固体を利用すると、液体を利用する
場合に比べて、周囲の環境の温度変化による影響が緩和
され、加速度の検出精度をより高めることができる。ま
た、凹部の大きさにあわせて固体の大きさや形状を適宜
設定することによって、その取り扱いを容易にすること
ができる。
には、直径が１０〜１００μｍ以下のシリカ（二酸化珪
素）の球状体を利用することができる。一般に固体は液
体に比べて温度変化に対する体積変化が小さいことか
ら、受圧媒体として固体を利用すると、液体を利用する
場合に比べて、周囲の環境の温度変化による影響が緩和
され、加速度の検出精度をより高めることができる。ま
た、凹部の大きさにあわせて固体の大きさや形状を適宜
設定することによって、その取り扱いを容易にすること
ができる。
【００１９】本件の発明による加速度センサは、航空
機、自動車等の輸送用機器や、家電製品、娯楽商品など
の様々な分野に利用が可能である。
機、自動車等の輸送用機器や、家電製品、娯楽商品など
の様々な分野に利用が可能である。
【００２０】本件発明の加速度センサでは、加速度の検
出感度を高めるために、受圧媒体の容量が大きいことが
好ましい。
出感度を高めるために、受圧媒体の容量が大きいことが
好ましい。
【００２１】受圧媒体の容量を大きくした加速度センサ
チップの実装方法として、様々な態様が挙げられる。そ
れを以下に説明する。
チップの実装方法として、様々な態様が挙げられる。そ
れを以下に説明する。
【００２２】図５に加速度センサチップおよび実装基板
の拡大図を示すものでは、加速度センサチップ２が実装
される基板３に凹部８が設けられている。
の拡大図を示すものでは、加速度センサチップ２が実装
される基板３に凹部８が設けられている。
【００２３】図６に示す加速度センサチップでは、実装
基板３にレーザー加工法などにより貫通孔９が設けら
れ、加速度センサチップ２の凹部および貫通孔９内に受
圧媒体７が封入されている。
基板３にレーザー加工法などにより貫通孔９が設けら
れ、加速度センサチップ２の凹部および貫通孔９内に受
圧媒体７が封入されている。
【００２４】図７に図示するものでは、加速度センサチ
ップ２が実装される基板３上に、平面形状がロの字形の
スペーサ１０を介して加速度センサチップ２が実装され
ている。基板３は支持部材に固定される。スペーサ１０
には、シリコン基板などの外部からの応力を緩和する効
果をもつ材料を用いることが有効である。
ップ２が実装される基板３上に、平面形状がロの字形の
スペーサ１０を介して加速度センサチップ２が実装され
ている。基板３は支持部材に固定される。スペーサ１０
には、シリコン基板などの外部からの応力を緩和する効
果をもつ材料を用いることが有効である。
【００２５】また、図８に図示するように、スペーサ１
０に替えて、レーザー加工法などにより貫通孔が設けら
れた、加速度センサチップ２から出力された信号の増幅
や温度補償を行うＩＣチップ１１を、バンプを用いてフ
リップチップ接続し、その上に、加速度センサチップ２
を実装しても良い。これにより、加速度センサが組み込
まれる機器の小型化が図れる。
０に替えて、レーザー加工法などにより貫通孔が設けら
れた、加速度センサチップ２から出力された信号の増幅
や温度補償を行うＩＣチップ１１を、バンプを用いてフ
リップチップ接続し、その上に、加速度センサチップ２
を実装しても良い。これにより、加速度センサが組み込
まれる機器の小型化が図れる。
【００２６】図９に図示するものでは、支持部材１の加
速度センサチップ２固定面に凹部１２が設けられてお
り、貫通孔を持つ実装基板３と加速度センサチップ２と
が、支持部材１の凹部１２、上記貫通孔および加速度セ
ンサチップ２の凹部内に受圧媒体が封入されて実装され
ている。
速度センサチップ２固定面に凹部１２が設けられてお
り、貫通孔を持つ実装基板３と加速度センサチップ２と
が、支持部材１の凹部１２、上記貫通孔および加速度セ
ンサチップ２の凹部内に受圧媒体が封入されて実装され
ている。
【００２７】図１０に図示するものでは、互いに向き合
う面を貫通する貫通孔１３が設けられた支持部材１の貫
通孔１３を持つ１つの面に、貫通孔が設けられた実装基
板３と加速度センサチップ２とが実装され、支持部材１
の貫通孔９、実装基板３の上記貫通孔および加速度セン
サチップ２の凹部内に受圧媒体７が封入されている。支
持部材１に貫通孔１３が設けられたもう一方の面には蓋
１４が設けられている。また、図１１に図示するよう
に、蓋１４に替えてＩＣチップ１１を接着しても良い。
う面を貫通する貫通孔１３が設けられた支持部材１の貫
通孔１３を持つ１つの面に、貫通孔が設けられた実装基
板３と加速度センサチップ２とが実装され、支持部材１
の貫通孔９、実装基板３の上記貫通孔および加速度セン
サチップ２の凹部内に受圧媒体７が封入されている。支
持部材１に貫通孔１３が設けられたもう一方の面には蓋
１４が設けられている。また、図１１に図示するよう
に、蓋１４に替えてＩＣチップ１１を接着しても良い。
【００２８】図１２に図示するものでは、互いに向き合
う面を貫通する貫通孔１３が設けられた支持部材１の貫
通孔１３を持つ１つの面に、貫通孔が設けられた実装基
板３ａと加速度センサチップ２ａとが実装され、支持部
材１の貫通孔１３、実装基板３ａの貫通孔および加速度
センサチップ２ａの凹部内に受圧媒体７が封入されてい
る。支持部材１に貫通孔１３が設けられたもう一方の面
にも同様に貫通孔が設けられた実装基板３ｂと加速度セ
ンサチップ２ｂとが実装される。このように１つの鉛直
軸方向に２つの加速度センサチップを設けることによっ
て、加速度を高い感度で検出することができる。
う面を貫通する貫通孔１３が設けられた支持部材１の貫
通孔１３を持つ１つの面に、貫通孔が設けられた実装基
板３ａと加速度センサチップ２ａとが実装され、支持部
材１の貫通孔１３、実装基板３ａの貫通孔および加速度
センサチップ２ａの凹部内に受圧媒体７が封入されてい
る。支持部材１に貫通孔１３が設けられたもう一方の面
にも同様に貫通孔が設けられた実装基板３ｂと加速度セ
ンサチップ２ｂとが実装される。このように１つの鉛直
軸方向に２つの加速度センサチップを設けることによっ
て、加速度を高い感度で検出することができる。
【００２９】図１３に図示するものでは、加速度センサ
チップ２を実装した基板３を、支持部材１の１つの面に
固定し、これと対向する面にＩＣチップ１１が接着され
ている。
チップ２を実装した基板３を、支持部材１の１つの面に
固定し、これと対向する面にＩＣチップ１１が接着され
ている。
【００３０】本件発明の加速度センサでは、電気回路が
予め形成された支持部材１を用いることもできる。その
一例を図１４に示す。この加速度センサでは、所定の電
気回路が形成された射出成型品などの支持部材１を用
い、加速度センサチップ２ａ，２ｂが支持部材１に直接
実装されている。支持部材１は所定の電子回路に組み込
まれる。これによって、加速度センサの構造や実装工程
の簡略化が可能となる。
予め形成された支持部材１を用いることもできる。その
一例を図１４に示す。この加速度センサでは、所定の電
気回路が形成された射出成型品などの支持部材１を用
い、加速度センサチップ２ａ，２ｂが支持部材１に直接
実装されている。支持部材１は所定の電子回路に組み込
まれる。これによって、加速度センサの構造や実装工程
の簡略化が可能となる。
【００３１】このような所定の電気回路が形成された支
持部材１を用いるに際し、図１５に示すように、支持部
材１と支持部材が組み込まれる電子回路１５との対応す
る位置にそれぞれ永久磁石１６ａ，１６ｂを埋設してお
くことができる。支持部材および電子回路にそれぞれ埋
設された永久磁石が引き付け合う力を利用することによ
って、電子回路１５に支持部材１を搭載する際のアライ
メント作業が容易となる。
持部材１を用いるに際し、図１５に示すように、支持部
材１と支持部材が組み込まれる電子回路１５との対応す
る位置にそれぞれ永久磁石１６ａ，１６ｂを埋設してお
くことができる。支持部材および電子回路にそれぞれ埋
設された永久磁石が引き付け合う力を利用することによ
って、電子回路１５に支持部材１を搭載する際のアライ
メント作業が容易となる。
【００３２】また、このような所定の電子回路が形成さ
れた支持部材１を用いるに際し、図１６に示すように、
支持部材１の電子回路１５側に突出部（フランジ部）１
７を設けることができる。このようにすることによっ
て、支持部材１と電子回路１５との間の接着面積を大き
くすることができ、両者の接着強度を高めることができ
る。
れた支持部材１を用いるに際し、図１６に示すように、
支持部材１の電子回路１５側に突出部（フランジ部）１
７を設けることができる。このようにすることによっ
て、支持部材１と電子回路１５との間の接着面積を大き
くすることができ、両者の接着強度を高めることができ
る。
【００３３】図１７に示す加速度センサは、支持部材の
４つの面に加速度センサチップ２ａ〜２ｄが実装されて
いる。そして、支持部材１の電子回路１５側に、加速度
センサチップ２ｃを覆うように突出部１８を設けてい
る。支持部材をこのような形状にすることによって、加
速度センサチップ２ａが電子回路１５に接触しない構造
とすることができる。
４つの面に加速度センサチップ２ａ〜２ｄが実装されて
いる。そして、支持部材１の電子回路１５側に、加速度
センサチップ２ｃを覆うように突出部１８を設けてい
る。支持部材をこのような形状にすることによって、加
速度センサチップ２ａが電子回路１５に接触しない構造
とすることができる。
【００３４】本件の発明の加速度センサで用いられる加
速度センサチップの製造方法の一例は図１８および以下
に示すとおりである。
速度センサチップの製造方法の一例は図１８および以下
に示すとおりである。
【００３５】まず、両面に鏡面研磨処理を施したｎ型単
結晶シリコン基板１９上に、熱処理によりシリコン酸化
膜２０を形成する。その後、シリコン酸化膜２０表面の
所定の位置にフォトレジストマスク（図示せず）を形成
してパターニングをしてから、フォトレジストマスクが
表面に形成されていない部分のシリコン酸化膜２０をエ
ッチングにより除去する。次にイオン注入法により、ｐ
型の不純物２１をシリコン基板１９に注入する（図１８
（ａ））。
結晶シリコン基板１９上に、熱処理によりシリコン酸化
膜２０を形成する。その後、シリコン酸化膜２０表面の
所定の位置にフォトレジストマスク（図示せず）を形成
してパターニングをしてから、フォトレジストマスクが
表面に形成されていない部分のシリコン酸化膜２０をエ
ッチングにより除去する。次にイオン注入法により、ｐ
型の不純物２１をシリコン基板１９に注入する（図１８
（ａ））。
【００３６】次に、窒素雰囲気で熱処理して、不純物２
１を深く拡散させ、その後、酸素雰囲気で熱処理して、
拡散抵抗配線（ゲージ抵抗）２２及びシリコン酸化膜２
３を形成する。この一連の熱処理により、シリコン基板
１９に注入された不純物２１は、シリコン結晶格子中に
配置するようになり、後に加速度センサチップの薄肉部
となる箇所にピエゾ抵抗２４も形成される（図１８
（ｂ））。次に、減圧ＣＶＤ法により、シリコン窒化膜
２５を形成し、その後、シリコン基板１９の裏面側のシ
リコン窒化膜２５表面にフォトレジスト２６を形成しパ
ターニングをしてから、ＲＩＥ等のドライエッチング技
術により、シリコン窒化膜２５をエッチングにより除去
する（図１８（ｃ））。
１を深く拡散させ、その後、酸素雰囲気で熱処理して、
拡散抵抗配線（ゲージ抵抗）２２及びシリコン酸化膜２
３を形成する。この一連の熱処理により、シリコン基板
１９に注入された不純物２１は、シリコン結晶格子中に
配置するようになり、後に加速度センサチップの薄肉部
となる箇所にピエゾ抵抗２４も形成される（図１８
（ｂ））。次に、減圧ＣＶＤ法により、シリコン窒化膜
２５を形成し、その後、シリコン基板１９の裏面側のシ
リコン窒化膜２５表面にフォトレジスト２６を形成しパ
ターニングをしてから、ＲＩＥ等のドライエッチング技
術により、シリコン窒化膜２５をエッチングにより除去
する（図１８（ｃ））。
【００３７】次に、フォトレジスト２６を除去してか
ら、例えば８０℃の水酸化カリウム水溶液を用い、シリ
コン窒化膜２５をマスクとする異方性エッチングを行っ
て、凹所及び薄肉部を形成する。この異方性エッチング
の条件を調整することにより、薄肉部の厚さを調整する
ことができる。さらに、シリコン基板１９の表面側にお
いて所定の位置にフォトレジストマスク（図示せず）を
形成してパターニングをしてから、ウエットエッチング
により、シリコン基板１９の裏面側に形成したシリコン
酸化膜２５及びシリコン窒化膜２５を除去して、ダイヤ
フラム２７を形成する（図１８（ｄ））。
ら、例えば８０℃の水酸化カリウム水溶液を用い、シリ
コン窒化膜２５をマスクとする異方性エッチングを行っ
て、凹所及び薄肉部を形成する。この異方性エッチング
の条件を調整することにより、薄肉部の厚さを調整する
ことができる。さらに、シリコン基板１９の表面側にお
いて所定の位置にフォトレジストマスク（図示せず）を
形成してパターニングをしてから、ウエットエッチング
により、シリコン基板１９の裏面側に形成したシリコン
酸化膜２５及びシリコン窒化膜２５を除去して、ダイヤ
フラム２７を形成する（図１８（ｄ））。
【００３８】次に、シリコン基板１９の表面側に、スパ
ッタリング法又は蒸着法により、アルミ層（図示せず）
を形成し、その後、フォトレジストマスク（図示せず）
を形成してパターニングをしてから、ＲＩＥ等のドライ
エチングにより、所定の位置に、アルミ層２８を形成す
る（図１８（ｅ））。
ッタリング法又は蒸着法により、アルミ層（図示せず）
を形成し、その後、フォトレジストマスク（図示せず）
を形成してパターニングをしてから、ＲＩＥ等のドライ
エチングにより、所定の位置に、アルミ層２８を形成す
る（図１８（ｅ））。
【００３９】次に、基板３を加速度センサチップに接合
する場合は、加速度センサチップの凹部に受圧媒体を入
れた状態でシリコーン系接着剤等により接合して、シリ
コン基板１９の一方面に形成された凹所を閉塞して、閉
塞空間を形成する。最後に、ダイシングにより個別に分
離することによって、加速度センサチップと基板とが接
合された構造物を得ることができる。
する場合は、加速度センサチップの凹部に受圧媒体を入
れた状態でシリコーン系接着剤等により接合して、シリ
コン基板１９の一方面に形成された凹所を閉塞して、閉
塞空間を形成する。最後に、ダイシングにより個別に分
離することによって、加速度センサチップと基板とが接
合された構造物を得ることができる。
【００４０】
【発明の効果】本件の発明の加速度センサによれば、外
部環境の温度変化に対する加速度の検出精度の低下を小
さくすることができ、特に加速度センサが複数の加速度
センサチップを備えており、支持部材の複数の固定面に
加速度センサチップを１つずつ固定することによって、
３次元方向の加速度を高い精度で検出することができ
る。
部環境の温度変化に対する加速度の検出精度の低下を小
さくすることができ、特に加速度センサが複数の加速度
センサチップを備えており、支持部材の複数の固定面に
加速度センサチップを１つずつ固定することによって、
３次元方向の加速度を高い精度で検出することができ
る。
【００４１】本件の発明において、加速度センサチップ
が固定された基板に凹部や貫通孔を設けたり、貫通孔が
設けられた基板や、スペーサ、ＩＣチップを介して加速
度センサチップが固定された支持部材面に凹部または貫
通孔を設けたりすることによって受圧媒体の容量を大き
くして、加速度の検出感度を高めることができる。
が固定された基板に凹部や貫通孔を設けたり、貫通孔が
設けられた基板や、スペーサ、ＩＣチップを介して加速
度センサチップが固定された支持部材面に凹部または貫
通孔を設けたりすることによって受圧媒体の容量を大き
くして、加速度の検出感度を高めることができる。
【００４２】受圧媒体として液体を利用すれば、比較的
容易な工程によって、当該空間に受圧媒体を封入するこ
とができる。受圧媒体として固体を利用すれば、固体は
液体に比べて温度変化に対する体積変化が小さいことか
ら、周囲の環境の温度変化による影響が緩和され、加速
度の検出精度をより高めることができる。
容易な工程によって、当該空間に受圧媒体を封入するこ
とができる。受圧媒体として固体を利用すれば、固体は
液体に比べて温度変化に対する体積変化が小さいことか
ら、周囲の環境の温度変化による影響が緩和され、加速
度の検出精度をより高めることができる。
【００４３】本件の発明において、加速度センサチップ
を、加速度センサチップと電気的に接続された基板やIC
チップを介して支持部材に固定したり、必要な電気回路
が形成された支持部材に直接固定することによって、加
速度センサが組み込まれる機器の小型化、加速度センサ
の構造や実装工程の簡略化が図れる。
を、加速度センサチップと電気的に接続された基板やIC
チップを介して支持部材に固定したり、必要な電気回路
が形成された支持部材に直接固定することによって、加
速度センサが組み込まれる機器の小型化、加速度センサ
の構造や実装工程の簡略化が図れる。
【図１】本件発明の加速度センサの実施態様の一例の概
略斜視図である。
略斜視図である。
【図２】本件発明における加速度センサチップの固定状
態の一例を示す図である。
態の一例を示す図である。
【図３】加速度センサチップのピエゾ抵抗の配設位置を
示す図である。
示す図である。
【図４】加速度センサチップのピエゾ抵抗の他の配設位
置を示す図である。
置を示す図である。
【図５】本件発明における加速度センサチップの固定状
態の他の一例を示す図である。
態の他の一例を示す図である。
【図６】本件発明における加速度センサチップの固定状
態の他の一例を示す図である。
態の他の一例を示す図である。
【図７】本件発明における加速度センサチップの固定状
態の他の一例を示す図である。
態の他の一例を示す図である。
【図８】本件発明における加速度センサチップの固定状
態の他の一例を示す図である。
態の他の一例を示す図である。
【図９】本件発明における加速度センサチップの固定状
態の他の一例を示す図である。
態の他の一例を示す図である。
【図１０】本件発明における加速度センサチップの固定
状態の他の一例を示す図である。
状態の他の一例を示す図である。
【図１１】本件発明における加速度センサチップの固定
状態の他の一例を示す図である。
状態の他の一例を示す図である。
【図１２】本件発明における加速度センサチップの固定
状態の他の一例を示す図である。
状態の他の一例を示す図である。
【図１３】本件発明における加速度センサチップの固定
状態の他の一例を示す図である。
状態の他の一例を示す図である。
【図１４】本件発明における加速度センサチップの固定
状態の他の一例を示す図である。
状態の他の一例を示す図である。
【図１５】本件発明における加速度センサチップの固定
状態の他の一例を示す図である。
状態の他の一例を示す図である。
【図１６】本件発明における加速度センサチップの固定
状態の他の一例を示す図である。
状態の他の一例を示す図である。
【図１７】本件発明における加速度センサチップの固定
状態の他の一例を示す図である。
状態の他の一例を示す図である。
【図１８】加速度センサチップの製造方法の一例を示す
図である。
図である。
【図１９】従来の一般的な半導体加速度センサの概略図
である。
である。
１…支持部材、２，２ａ〜２ｄ…加速度センサチップ、
３，３ａ〜３ｂ…基板、 ５…薄肉部、７…受圧媒体
３，３ａ〜３ｂ…基板、 ５…薄肉部、７…受圧媒体
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Ｆターム(参考） 4M112 AA02 BA01 CA01 CA03 CA04
CA08 CA15 DA03 DA04 DA06
DA08 DA09 DA10 DA12 DA13
DA16 DA18 EA03 EA06 EA07
FA01 FA05
Claims (10)
- 【請求項１】 薄肉部と薄肉部の外周にある固定部とを
有し、該薄肉部に歪み検出素子が設けられ、該薄肉部に
よって形成された凹部に受圧媒体が封入された加速度セ
ンサチップが複数の固定面を有する支持部材に固定され
ていることを特徴とする加速度センサ。 - 【請求項２】 複数の加速度センサチップを備えてお
り、支持部材の複数の固定面に加速度センサチップが１
つずつ固定されている請求項１記載の加速度センサ。 - 【請求項３】 加速度センサチップが、該加速度センサ
チップと電気的に接続された基板を介して支持部材に固
定されている請求項１または２記載の加速度センサ。 - 【請求項４】 加速度センサチップが固定された基板に
凹部が設けられており、該凹部にも受圧媒体が封入され
ている請求項３記載の加速度センサ。 - 【請求項５】 加速度センサチップが固定された基板に
貫通孔が設けられており、該貫通孔にも受圧媒体が封入
されている請求項３記載の加速度センサ。 - 【請求項６】 貫通孔が設けられた基板を介して加速度
センサチップが固定された支持部材面に凹部または貫通
孔が設けられており、該支持部材の凹部または貫通孔に
も受圧媒体が封入されている請求項3記載の加速度セン
サ。 - 【請求項７】 加速度センサチップが貫通孔を有するス
ペーサまたはＩＣチップを介して基板に固定されてお
り、スペーサまたはＩＣチップの貫通孔にも受圧媒体が
封入されている請求項３記載の加速度センサ。 - 【請求項８】 加速度センサチップが、回路が形成され
た支持部材に直接固定されている請求項１または２記載
の加速度センサ。 - 【請求項９】 受圧媒体が液体である請求項１〜８のい
ずれか１項に記載の加速度センサ。 - 【請求項１０】 受圧媒体が粒状の固体である請求項１
〜８のいずれか１項に記載の加速度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001214926A JP2003028892A (ja) | 2001-07-16 | 2001-07-16 | 加速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001214926A JP2003028892A (ja) | 2001-07-16 | 2001-07-16 | 加速度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003028892A true JP2003028892A (ja) | 2003-01-29 |
Family
ID=19049660
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001214926A Pending JP2003028892A (ja) | 2001-07-16 | 2001-07-16 | 加速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003028892A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1783498A2 (en) * | 2005-11-07 | 2007-05-09 | Mitutoyo Corporation | Sensor block |
| US8138725B2 (en) | 2006-12-01 | 2012-03-20 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Simulated fast recharge of power supply |
| JP2012078103A (ja) * | 2010-09-30 | 2012-04-19 | Seiko Epson Corp | センサーモジュール、センサーデバイス、センサーデバイスの製造方法及び電子機器 |
| JP2012220296A (ja) * | 2011-04-07 | 2012-11-12 | Seiko Epson Corp | センサーモジュール、センサーデバイス、センサーデバイスの製造方法及び電子機器 |
| JP2012220231A (ja) * | 2011-04-05 | 2012-11-12 | Seiko Epson Corp | センサーモジュール、センサーデバイス、センサーデバイスの製造方法及び電子機器 |
| JP2013019746A (ja) * | 2011-07-11 | 2013-01-31 | Seiko Epson Corp | 電子デバイスおよび電子機器 |
| JP2013036810A (ja) * | 2011-08-05 | 2013-02-21 | Seiko Epson Corp | センサーモジュールおよび電子機器 |
| JP2013186108A (ja) * | 2012-03-12 | 2013-09-19 | Seiko Epson Corp | 物理量センサーモジュール及び電子機器 |
| JP2021022680A (ja) * | 2019-07-30 | 2021-02-18 | 京セラ株式会社 | 配線基板、電子装置及び電子モジュール |
-
2001
- 2001-07-16 JP JP2001214926A patent/JP2003028892A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1783498A2 (en) * | 2005-11-07 | 2007-05-09 | Mitutoyo Corporation | Sensor block |
| EP1783498A3 (en) * | 2005-11-07 | 2008-07-02 | Mitutoyo Corporation | Sensor block |
| US8138725B2 (en) | 2006-12-01 | 2012-03-20 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Simulated fast recharge of power supply |
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| JP2012220231A (ja) * | 2011-04-05 | 2012-11-12 | Seiko Epson Corp | センサーモジュール、センサーデバイス、センサーデバイスの製造方法及び電子機器 |
| JP2012220296A (ja) * | 2011-04-07 | 2012-11-12 | Seiko Epson Corp | センサーモジュール、センサーデバイス、センサーデバイスの製造方法及び電子機器 |
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| JP2021022680A (ja) * | 2019-07-30 | 2021-02-18 | 京セラ株式会社 | 配線基板、電子装置及び電子モジュール |
| JP7241635B2 (ja) | 2019-07-30 | 2023-03-17 | 京セラ株式会社 | 配線基板、電子装置及び電子モジュール |
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