JP2003526084A - 加速度計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 検出具の外側の力及び張力を低減するための、加速度計のような検出具を包囲する方法及び装置。このカバーは、互いに結合されクラムシェル型のカバーを形成する２つの部品（６，７）を有する。検出具は、カバー内で浮くことができ、カバー部分の一方の結合点（８，１０，１２）に結合され、検出具の２つのカバー部品に圧力ばめによって所定の位置に保持される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は、加速度計の設計及び構造に関し、より詳細には、加速度計カバーに
関する。

【０００２】

【従来の技術】

小型で高性能の加速度計は通常、シリコンによって製造される。図１及び図２
に示すように、加速度計は、通常プレーナ製造方法を用いる。加速度計は、回転
機構、すなわち、たわみヒンジによって静止フレームから垂下した基準質量（pr
oof mass）を作るために、モノリシックシリコンが超微小機械によって加工され
る。このヒンジは、ヒンジの軸の周りに基準質量の回転を可能にする。上方及び
基部カバープレートは、減衰表面及び衝撃停止抑制部材として使用される。図２
を参照すると、これらのカバープレートは、完成したダイスタック（die stack
）を形成するために垂下した基準質量を含む機構に結合される。このダイスタッ
クは、完成した加速度計を形成するために取り付けられる適当な駆動電子装置を
備えるヘッダに結合される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】

都合の悪いことに、これらの結合作業は、加速度計の性能に直接影響を与える
。エポキシ樹脂、ガラスフリット等の利用可能な結合材料は、シリコンの熱膨張
係数とは異なる熱膨張係数を有する。結合は高温で実行されるので、シリコンと
接着剤結合部分との間の直立した内部応力状態がある。精密な検出機構は、この
結合処理の間にたわむ。時間が経つことで内部応力が解放されることと温度が加
速度計の性能を制限するドリフト及びヒステリシスを発生する。

【０００４】 接着剤結合応力から基本的な機構を隔離する試みがなされてきた。例示的な方
法が図３に示されている。この構成は、フレーム上に加速度機構を垂下し、外側
のリムにカバー接着部分を形成し、フレームを垂下ビームで外側リムに接続する
ことを含む。これ及び他の従来技術の構成は、この問題を幾分緩和したが、それ
らは問題の源を解決するには失敗した。また、この隔離に関する特徴部分は、余
分なシリコン及び構成上の複雑性に対する出費を増大する。また、同様の議論が
完成した検出機構を完成した加速度計のパッケージヘッダに取り付ける結合部に
も適用される。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

本発明は、駆動応力を直接低減する。またコストを増大しないで改良された隔
離を行う。更に高価なシリコンを最小限使用することによって製造コストを低減
する選択枝を提供する。この技術分野における大きな進歩は、検出機構をプレー
ト内に包囲するように従来のカバープレートを「クラムシェル型」カバープレー
トと交換することによって達成される。カバープレート結合領域の中心線での単
一のカバーとカバーとの結合は、プレートを互いに結合する。センサーの結合は
、クラムシェルの構成での選択枝である。 もしセンサーを結合することが望ま
しいときには、それらを局所化し、検出機構から隔離する。したがって、クラム
シェル型構成は、従来の隔離構造よりさらに有効に廉価に内側応力の問題を解決
する。 本発明のこれまでの特徴及び多数の利点は、添付図面を参照して次の詳細な説
明を参照すると更に容易に理解できる。

【０００６】

【発明の実施の形態】

以下、本発明の一実施形態を図面を参照して詳細に説明する。本発明によって
形成された加速度計/検出機構４のクラムシェルカバー５が図４Ａ及び図４Ｂに
示されている。本発明において、カバープレート６及び７は、さらに深くエッチ
ング処理されたキャビティ２及び３を有する。その結果、加速度計の基準質量部
分１が動くことができるように単なるセットアップ部分を提供する代わりに、検
出機構４全体の室が提供される。検出機構４は、全体がカバープレート６及び７
の内側に包囲され、カバープレート６及び７は、中心線の接着剤９によって互い
に結合される。検出機構４は、カバープレート６及び７に接着された結合点８，
１０及び１２に結合される。結合点８，１０及び１２は、非常に小さく局所化さ
れており、センサーへの衝撃が最小限になるように適切に配置される。この結合
点８，１０及び１２は、（図５に示すように）接触圧によって検出機構を所定の
位置に保持することによって、又は（図６に示す）クラムシェルカバー６及び７
の間に捕捉されるように検出機構４を単に浮かせることによって置換することが
できる。

【０００７】 実際の機構を製造する際に、センサーシリコンは、カバープレートとの局所化
された接点の中心線に向かって薄くされる。これは、曲がりを減少させ、この小
さいエラーを有するドライバからセンサーを隔離するためにこれらの局所化され
た応力点を中心線に接近させる。

【０００８】 本発明は、カバープレート６及び７上に単一の中心線結合部分９と中心線から
片寄った２つの従来技術の結合部分と置換される。これは、駆動応力をすぐに低
減する。なぜならば、１つと半分の結合部分のみがあるからである。またこれは
平面から出るように機構を曲げる、上方結合部分と下方結合部分との間の不整合
の可能性をなくす。しかしながら、残りの結合部分の場所が重要である。中心線
上に対称的に結合部分を配置することによって、結合接続部分が検出機構４を曲
げる曲げモーメントアームがなくされる。最後に、中心線結合部分９は、検出機
構から固有に隔離されている。なぜならば、画定された局所化された点でのみ検
出機構４に接触されるからである。これは、大部分の適用において内部隔離構造
をなくすことができる。

【０００９】 また本発明は、いくつかのコストを削減する利点を提供する。センサー機構４
がクラムシェルカバー６及び７によって内側に捕捉されるので、本発明は、結合
の前にカバーウエハに個々の機構を配置するために自己仕上げ（self-tooling)
される。これは利点ではないように見える。なぜならば、全体機構のウエハ及び
カバーウエハは、ウエハ水準で１つの動作で電流で結合されるからである。しか
しながら、ウエハ全体は、良好な機構及び不良な機構が結合されることを要求す
る。その結果、センサーの歩留まり損失は関連する労働コスト及び損失カバーを
通して倍加される。

【００１０】 更に従来技術は、センサーシリコン面積がカバープレート面積に等しいことを
要求する。センサー用のシリコンの価格は、カバーシリコンのコストより大きい
ので、センサー材料の小さい低減でも大きなコストの低減を示す。本発明は、隔
離特徴部分を必要とするセンサーシリコン領域をなくす。またそれは、センサー
のシリコン面積をカバープレート面積よりかなり小さくすることができる。なぜ
ならば、個々の機構が単一の動作結合用のカバープレート全体の溝に容易に配置
されるからである。さらに、良好なセンサー機構のみが結合される必要がある。
これらの特徴全体は、高価なセンサー用シリコンを節約する。

【００１１】 本発明の重要な利点は、上述したようなカバープレートにセンサー機構を個々
に配置する必要がないことである。製造業者はこの選択枝及び対応する利点を選
択することができる。しかしながら、全体のウエハ処理がさらに有利である場合
は、図４Ａに示すセンサー取付タブ８，１０及び１２がカバープレートの側面を
通して単に延長される。これらのタブは、結合された組立体が切断される（dice
d）ときに切断される。

【００１２】 本発明は、大きな設計上の大きな柔軟性を提供し、設計上の選択を可能にする
。自己仕上げ型カバープレートは、良好であるとして公知の個々の機構を容易に
配置することができ、複数の設計はさらに容易に達成できる。したがって、この
設計の変化及び処理の実験は、経済的であることを証明した。これらの利点は、
個々のダイスを自己仕上げ型カバーウエハを配置するコストよりまさり、この作
業は、大量生産において自動化される。

【００１３】 図５は、検出具１８を示しており、この検出具１８は、検出具１８のフレーム
２８に配置された支柱に接触するように接触圧を加えることによって２つのカバ
ープレート２４及び２６によって形成されたキャビティ２２内に保持される。こ
の接触支柱２０は、カバープレート２４及び２６の結合中心線で空隙を可能にす
る寸法である。この空隙の幅は、結合材料を受ける所定の寸法である。 本発明の好ましい実施形態を示し説明したが、本発明の精神及び観点から逸脱
せずに種々の改造が可能であことは理解すべきである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 典型的な加速度計の断面図である。

【図２】 図１に示す加速度計の分解図である。

【図３】 支持フレームと隔離特徴部分を備えた通常の加速度計機構を示す図である。

【図４】 図４Ａは、本発明によって形成されたクラムシェル型カバーの加速度計の下半
分を示す平面図、図４Ｂは、図４Ａに示すクラムシェル型カバーの加速度計の側
面図である。

【図５】 本発明の他の実施形態を示す図である。

【図６】 本発明の他の実施形態を示す図である。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検出具を包囲する装置であって、ベースにより形成されるキ
   ャビティ及び前記ベースの縁部に取り付けられる壁を備えるトップカバーと、 ベースにより形成されるキャビティ及び前記ベースの縁部に取り付けられる壁
   を備える基部カバーと、を有し、前記基部カバーの壁及び前記トップカバーの壁
   は、一緒に結合され、検出具を包囲するキャビティを形成する装置。
2. 【請求項２】 前記検出具をトップカバー及び基部カバーの少なくとも１つ
   に結合するため下方壁から分離される１つ又は複数の結合点を含む請求項１の装
   置。
3. 【請求項３】 前記結合壁により形成されるキャビティ内に前記検出具を固
   定するための圧力支柱を有する請求項１の装置。
4. 【請求項４】 ベースにより形成されるキャビティ及び前記ベースの縁部に
   取り付けられる壁を備えるトップカバー、 ベースにより形成されるキャビティ及び前記ベースの縁部に取り付けられる壁
   を備える基部カバーであって、前記基部カバーの壁及び前記トップカバーの壁が
   一緒に結合され検出具を包囲するキャビティを形成する基部カバー、並びに 前記結合された壁によって形成される前記キャビティ内に配置される検出具、
   を含む検出装置。
5. 【請求項５】 前記検出具をトップカバー及び基部カバーの少なくとも１つ
   に結合するために下方壁から分離した１つ又は複数の結合点を有する請求項４に
   記載の検出装置。
6. 【請求項６】 前記結合された壁により形成されるキャビティ内に前記検出
   具を固定するための圧力支柱を有する請求項４の検出装置。
7. 【請求項７】 前記検出具は、加速度計を有する請求項４の検出装置。
8. 【請求項８】 上カバー及び底カバー内に検出具を包囲する方法であって、
   上カバー及び底カバーはベースによって支持される壁を備えるカップ形状であり
   、該方法は、上方及び基部カバーの少なくとも１つの壁により形成されるキャビ
   ティに検出具を挿入する工程、及び前記基部カバーの壁に前記トップカバーの壁
   を結合し、前記挿入された検出具を包囲するキャビティを形成する工程、を含む
   方法。
9. 【請求項９】 前記検出具を前記トップカバー及び基部カバーの少なくとも
   一方の結合点に検出具を結合する工程を更に含む請求項８の方法。
10. 【請求項１０】 前記形成されたキャビティ内に前記検出具を圧力をかけて
    固定する工程を更に含む請求項８の方法。