JP2004132792A

JP2004132792A - センサユニットの構造

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Publication number: JP2004132792A
Application number: JP2002296688A
Authority: JP
Inventors: Kazumi Senda; 千田　和身
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-10-09
Filing date: 2002-10-09
Publication date: 2004-04-30

Abstract

【課題】本発明は、センサユニットの構造に関し、封止工程時や温度変化時等におけるセンサチップの変形の抑制と、封止が行われた後におけるケース内の真空度の維持とを両立させることを目的とする。
【解決手段】加速度センサ及びヨーレートセンサ双方の信号出力部であるセンサチップ１２をセンサ下ダイボンド剤５０により、また、センサチップ１２からの信号を処理するＩＣ５４をダイボンド剤５６により、それぞれ基板５２に接着固定する。また、基板５２を基板下ダイボンド剤６０によりケース７０の一部となるステム６２に接着固定する。センサ下ダイボンド剤５０の厚さ及び基板下ダイボンド剤６０の厚さを、加速度センサ及びヨーレートセンサのゼロ点変動の抑制と、ヨーレートセンサの駆動能力の維持とを考慮して、互いに関連させて設定する。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、センサユニットの構造に係り、特に、物理量に応じた信号を出力するセンサチップが接着剤で基板に接着され、また、その基板が接着剤でケースに接着されるセンサユニットの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、加速度に応じた信号を出力するセンサチップを基板に接着固定したセンサユニットが知られている（例えば、特許文献１参照）。このセンサユニットにおいて、センサチップと基板との間の接着層は、十分な厚さを有している。このため、封止工程時や環境温度が変化した際にも、その際に発生する応力が接着層に吸収され易く、センサチップの変形や反りの発生は抑制される。従って、従来のセンサユニットにおいては、加速度が生じていないにもかかわらず加速度が生じているような信号が出力される事態、すなわち、加速度センサのゼロ点が変動するのを抑制することができる。
【０００３】
ところで、加速度センサが、軸回りに生ずる角速度に応じた信号を出力するヨーレートセンサと一体に構成されたセンサユニットが知られている（例えば、特許文献２参照）。このセンサユニットにおいて、ヨーレートセンサは、振動する部材に角速度が加わることにより生ずるコリオリ力を検知し、その振動部材に加わる角速度に応じた信号を出力する。すなわち、ヨーレートセンサを用いて軸回りに生ずる角速度を検出するためには、部材を常に振動させる必要がある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−１９４３８２号公報
【特許文献２】
特開平９−１１３２８５号公報。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ヨーレートセンサの振動部材の周りに存在するガスが高圧状態にあるほど、振動部材の振動はガスとの摩擦により減衰し易いため、振動部材を所望の振幅で振動させるのに必要な電力が増大する。従って、ヨーレートセンサの振動部材の駆動能力を高く維持するうえでは、振動部材の周りを、基板が接着固定されるケースにより密閉し、そのケース内を真空に近い状態に維持することが望ましい。
【０００６】
しかしながら、ヨーレートセンサと一体に構成される加速度センサのセンサチップと基板との間の接着剤が、上記特許文献１記載の如く十分に大きな厚さを有している構成では、その分だけ接着剤の体積が大きく、その接着剤の中に含まれる水分やガスの量が多量であるため、封止工程での高温溶接時に接着剤からケース内に向けて蒸発する水分やガスの量が増大し、ケース内の真空度を低圧状態に維持することが困難となる。この点、ケース内の真空度を低圧状態に維持したうえでセンサチップの変形を抑制するためには、単にセンサチップと基板との間の接着剤を厚くするだけでは不十分である。
【０００７】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、封止工程時や温度変化時等におけるセンサチップの変形の抑制と、封止が行われた後におけるケース内の真空度の維持とを両立させることが可能なセンサユニットの構造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】
上記の目的は、請求項１に記載する如く、センサチップと、前記センサチップが第１の接着剤により接着される基板と、前記基板が第２の接着剤により接着されるケースと、を備え、前記センサチップが前記ケース内にパッケージされたセンサユニットの構造であって、
前記第１の接着剤の厚さと前記第２の接着剤の厚さとが互いに関連して設定されているセンサユニットの構造により達成される。
【０００９】
本発明において、センサチップと基板とを接着させる第１の接着剤の厚さと基板とケースとを接着させる第２の接着剤の厚さとは、互いに関連して設定される。センサチップと基板との接着面積は基板とケースとの接着面積よりも小さい。この点、封止工程時等におけるセンサチップの変形を抑制するうえでは、第１及び第２の接着剤の厚さをトータルとして所定の厚さ以上に確保することが重要であると共に、封止が行われた後におけるケース内の真空度を所望の低圧状態に維持するうえでは、第１及び第２の接着剤の厚さを両者の関係を考慮して設定することが必要である。従って、第１の接着剤の厚さと第２の接着剤の厚さとを互いに関連させて設定することとすれば、封止工程時等におけるセンサチップの変形の抑制と、封止が行われた後におけるケース内の真空度の維持とを両立させることが可能となる。
【００１０】
また、上記の目的は、請求項２に記載する如く、請求項１記載のセンサユニットの構造において、前記第２の接着剤の厚さが前記第１の接着剤の厚さに比して小さいセンサユニットの構造により達成される。
【００１１】
本発明において、第２の接着剤は、第１の接着剤よりも小さな厚さを有している。センサチップと基板との接着面積は基板とケースとの接着面積よりも小さい。従って、本発明の構成においては、センサチップとケースとの間に介在する接着剤の厚さが本発明の構成におけるものと同一である一方、第２の接着剤が第１の接着剤よりも本発明の構成における差厚と同量だけ大きな厚さを有している構成と比較して、接着剤の量が少なくなる。この場合には、接着剤中に含まれる水分やガスの量も少なくなる。このため、封止工程時等におけるセンサチップの変形を抑制すると共に、封止が行われた後におけるケース内の真空度を低圧状態に維持することが可能となる。
【００１２】
ところで、加速度に応じた信号を出力する加速度センサは、加速度が加わった際に変形が生ずる例えば半導体歪ゲージを備える。また、軸回りの角速度に応じた信号を出力するヨーレートセンサは、回転運動が加わった際にコリオリ力が発生する振動素子を備える。
【００１３】
従って、請求項３に記載する如く、請求項１又は２記載のセンサユニットの構造において、前記センサチップは、加速度に応じた信号を出力する加速度センサと、コリオリ力を用いて軸回りの角速度に応じた信号を出力するヨーレートセンサと、を有することとすれば、封止工程時等におけるセンサチップの変形が抑制されると共に、封止が行われた後におけるケース内の真空度が低圧状態に維持されるため、加速度センサのゼロ点変動を抑制することができると共に、ヨーレートセンサの有する振動素子の駆動能力を所望の範囲に維持することができる。
【００１４】
この場合、第１又は第２の接着剤の厚さの下限値は、センサチップの変形が抑制される程度に制限される。また、その上限値は、ケース内が所定の低圧状態に維持される程度に制限される。
【００１５】
従って、請求項４に記載する如く、請求項３記載のセンサユニットの構造において、前記第１又は第２の接着剤の厚さは、前記加速度センサの特性条件に従った下限値以上に設定され、前記ヨーレートセンサの特性条件に従った上限値以下に設定されていることとすれば、加速度センサのゼロ点変動の抑制と、ヨーレートセンサの有する振動素子の駆動能力の維持とを確実に両立させることができる。
【００１６】
尚、請求項５に記載する如く、請求項１乃至４の何れか一項記載のセンサユニットの構造において、前記第１の接着剤の厚さは、前記第２の接着剤の厚さが１０μｍ近傍であるとき、３０μｍ以上かつ１５０μｍ以下であることとしてもよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施例であるセンサユニット１０の構造を表した図を示す。尚、図１には、センサユニット１０の側断面図が示されている。本実施例のセンサユニット１０は、車両に生ずる車体前後方向又は車幅方向の加速度Ｇに応じた信号を出力する加速度センサと、車両の重心軸回りに生ずる角速度ωに応じた信号を出力するヨーレートセンサとを一体に構成した、車両に搭載されるサブアッシィである。センサユニット１０は、加速度センサ及びヨーレートセンサ双方の信号出力部であるセンサチップ１２を備えている。
【００１８】
図２は、センサユニット１０が備えるセンサチップ１２の上面図を示す。図３は、図２に示すセンサチップ１２を直線ＩＩＩ−ＩＩＩで切断した際の断面図を示す。センサチップ１２は、シリコン結晶の表面に微細加工によるエッチングを施すことにより形成される。センサチップ１２は、シリコン基板１４を備えている。シリコン基板１４上には、それぞれ質量ｍからなる可動部２０_−１，２０_−２と、シリコン基板１４に固定されたアンカ部２２と、可動部２０_−１，２０_−２とアンカ部２２との間に介在する駆動梁２４_−１〜２４_−４及び検出梁２６_−１〜２６_−４と、が設けられている。
【００１９】
可動部２０_−１，２０_−２は、シリコン基板１４の表面から離れて配置されており、アンカ部２２により駆動梁２４_−１〜２４_−４及び検出梁２６_−１〜２６_−４を介してシリコン基板１４に支持されている。駆動梁２４_−１〜２４_−４は、アンカ部２２に対する可動部２０_−１，２０_−２のＹ軸方向の変位を許容する梁である。また、検出梁２６_−１〜２６_−４は、アンカ部２２に対する可動部２０_−１，２０_−２のＸ軸方向の変位を許容する梁である。
【００２０】
可動部２０_−１は可動電極３０_−１を、また、可動部２０_−２は可動電極３０_−２を、それぞれ有している。また、シリコン基板１４上には、固定電極３２_−１，３２_−２が設けられている。固定電極３２_−１，３２_−２と可動電極３０_−１，３０_−２とは、常態で所定の隙間を空けて対向するように配置されている。可動電極３０及び固定電極３２には、配線を介して後述の集積回路が接続されている。
【００２１】
シリコン基板１４上には、励磁電極３４_−１〜３４_−４が設けられている。また、駆動梁２４_−１〜２４_−４には、可動部２０_−１，２０_−２と一体に構成された駆動電極３６_−１〜３６_−４が設けられている。励磁電極３４_−１〜３４_−４と駆動電極３６_−１〜３６_−４とは、常態で所定の隙間を空けて対向するように配置されている。励磁電極３４_−１〜３４_−４には、配線を介して後述の集積回路が接続されており、イグニションオン中には所定周波数の励磁電圧が印加される。尚、励磁電極３４_−１，３４_−２に印加される励磁電圧と、励磁電極３４_−３，３４_−４に印加される励磁電圧とは、互いに大きさが一致する一方、位相が１８０°異なる電圧である。
【００２２】
励磁電極３４_−１〜３４_−４に所定周波数の励磁電極が印加されると、励磁電極３４_−１〜３４_−４と駆動電極３６_−１〜３６_−４との間に、その周波数に応じた周期で可動部２０_−１，２０_−２をＹ軸方向に振動させる力が発生する。この際、上記の如く、励磁電極３４_−１，３４_−２に印加される励磁電圧と励磁電極３４_−３，３４_−４に印加される励磁電圧とは位相が互いに１８０°異なる電圧であるので、可動部２０_−１が振動する方向と、可動部２０_−２が振動する方向とは、Ｙ軸方向で互いに逆向きとなる。
【００２３】
上記の構成において、車両に加速度が生じ、シリコン基板１４にＸ軸方向の加速度が加わると、可動部２０にその加速度及び質量ｍに応じた慣性力が作用する。この際、検出梁２６はアンカ部２２を支点としてその慣性力の大きさに応じた分だけ弾性変形するので、可動部２０の有する可動電極３０と固定電極３２との隙間が慣性力の大きさの分だけ変化する。尚、この隙間の初期値は、その状態で所定の慣性力が作用しても両電極３０，３２が接触しないように設定されている。
【００２４】
可動部２０_−１の質量と可動部２０_−２の質量とは同一であるので、可動部２０_−１に作用する慣性力と可動部２０_−２に作用する慣性力とは、Ｘ軸方向の向きが一致しかつ大きさが一致する力である。従って、シリコン基板１４にＸ軸方向の加速度が加わった際、可動部２０_−１の有する可動電極３０_−１と固定電極３２_−１との隙間の変化方向と、可動部２０_−２の有する可動電極３０_−２と固定電極３２_−２との隙間の変化方向とは一致する。可動電極３０と固定電極３２との隙間が変化すると、両者間の静電容量がその隙間に応じて変化する。従って、車両に生ずるＸ軸方向の加速度Ｇは、可動電極３０と固定電極３２との間の静電容量の変化に基づいて検出することができる。
【００２５】
また、上記の構成において、可動部２０_−１，２０_−２が励振され振動している状態で、車両に角速度が生じ、シリコン基板１４にＺ軸回りの角速度が加わると、可動部２０に振動速度、質量ｍ、及び角速度に応じたコリオリ力が作用する。この際、検出梁２６はアンカ部２２を支点としてそのコリオリ力の大きさに応じた分だけ弾性変形するので、可動部２０の有する可動電極３０と固定電極３２との隙間がコリオリ力の大きさの分だけ変化する。尚、この隙間の初期値は、その状態で所定のコリオリ力が作用しても両電極３０，３２が接触しないように設定されている。
【００２６】
可動部２０_−１が振動する方向と可動部２０_−２が振動する方向とは、上記の如くＹ軸方向で互いに逆向きであり、また、可動部２０_−１の質量と可動部２０_−２の質量とは同一であるので、可動部２０_−１に作用するコリオリ力と可動部２０_−２に作用するコリオリ力とは、大きさが一致する一方でＸ軸方向の向きが逆方向となる力である。従って、シリコン基板１４にＺ軸回りの角速度が加わった際、可動部２０_−１の有する可動電極３０_−１と固定電極３２_−１との隙間の変化方向と、可動部２０_−２の有する可動電極３０_−２と固定電極３２_−２との隙間の変化方向とは互いに逆向きとなる。可動電極３０と固定電極３２との隙間が変化すると、両者間の静電容量がその隙間に応じて変化する。従って、車両に生ずるＺ軸回りの角速度ωは、可動電極３０と固定電極３２との間の静電容量の変化に基づいて検出することができる。
【００２７】
このように、センサチップ１２の構造によれば、車両に生ずるＸ軸方向の加速度ＧおよびＺ軸回りの角速度ωに応じた信号を出力することができ、２つの可動部２０_−１，２０_−２による可動電極３０_−１と固定電極３２_−１との静電容量の変化と、可動電極３０_−２と固定電極３２_−２との静電容量の変化との関係に基づいて、加速度Ｇおよび角速度ωを同時に検出させることができるヨーレート・加速度一体センサが構成される。
【００２８】
図１に示す如く、センサチップ１２は、ダイボンド剤５０により台座としての基板５２に接着固定されている。ダイボンド剤５０は、硬化後に柔軟性を示すシリコーン系の材料により構成されている。センサチップ１２は、例えば５（ｍｍ）×５（ｍｍ）程度の面積を有しており、その下面全面にダイボンド剤５０が塗布された状態で基板５２に接着される。また、基板５２は、例えばシリコン材料により構成されており、例えば１４．５（ｍｍ）×８（ｍｍ）程度の面積を有している。
【００２９】
基板５２には、また、集積回路（ＩＣ）５４がダイボンド剤５６により接着固定されている。ダイボンド剤５６は、ダイボンド剤５０と同様に、硬化後に柔軟性を示すシリコーン系の材料により構成されており、一定の厚さを有している。ＩＣ５４は、例えば８（ｍｍ）×６（ｍｍ）程度の面積を有しており、その下面全面にダイボンド剤５６が塗布された状態で基板５２に接着される。ＩＣ５４は、センサチップ１２からの信号を処理する機能を有している。
【００３０】
基板５２は、ダイボンド剤６０によりステム６２に接着固定されている。ステム６２は、表面にニッケルめっきが施された鉄材料により構成されている。ステム６２には、その全周にフランジ部６４が形成されている。ステム６２のフランジ部６４には、断面コの字状のシェル６６が、センサチップ１２及びＩＣ５４が接着固定された基板５２を覆うように取り付けられている。シェル６６も、ステム６２と同様に、表面にニッケルめっきが施された鉄材料により構成されている。シェル６６とステム６２とは、例えば７５（Ｐａ）程度の真空下でスポット溶接の一種であるプロジェクション溶接が行われるにより互いに固定される。このため、センサユニット１０の封止後は、シェル６６とステム６２とで囲まれるケース内は、大気圧より低い圧力の真空度に保たれる。
【００３１】
以下、シェル６６とステム６２とで囲まれるケースをケース７０と称し、また、ダイボンド剤５０をセンサ下ダイボンド剤５０と、ダイボンド剤６０を基板下ダイボンド剤６０と、それぞれ称す。
【００３２】
図４は、基板下ダイボンド剤６０の厚さを１０μｍに固定した場合のセンサ下ダイボンド剤５０の厚さと封止後における加速度センサの０点変動との関係を表した実験結果を示す。ダイボンド剤５０，６０は、上記の如く硬化後に柔軟性を示すため、ステム６２側で発生する力を吸収する。この際、ダイボンド剤５０，６０の、センサチップ１２と基板５２とステム６２との積層方向の厚さ（以下、単に厚さと称す）がトータルとして大きいほど、ステム６２側で発生する力は吸収され易く、センサチップ１２側に伝わり難い。センサチップ１２に力が伝わり難いと、そのセンサチップ１２の変形や反りの発生は抑制され、加速度センサ部１６およびヨーレートセンサ部１８において加速度および角速度が生じていないにもかかわらず加速度および角速度が生じているような信号が検出電極（固定電極３２）から出力される事態（すなわち、ゼロ点変動）は抑制される。
【００３３】
図４に示す如く、基板下ダイボンド剤６０の厚さが１０μｍである状況下、加速度センサのゼロ点は、センサ下ダイボンド剤５０の厚さが３０μｍ未満である場合には−０．０７Ｇ（のちの制御に影響を与える最小値）相当（すなわち、加速度が実際には生じていない状態で加速度センサが−０．０７Ｇを示す信号を出力すること）を超え、制御に影響を与える程度に変動する。一方、センサ下ダイボンド剤５０の厚さが３０μｍ以上である場合には−０．０７Ｇ相当以下の、制御に影響を与えない程度に抑えられる。
【００３４】
尚、センサのゼロ点変動を抑制するうえでは、センサ下ダイボンド剤５０及び基板下ダイボンド剤６０のトータルの厚さを大きくすれば十分である。センサ下ダイボンド剤５０の厚さを１０μｍに固定した場合の基板下ダイボンド剤６０の厚さと封止後における加速度センサの０点変動との関係は、図４に示す結果と同様の結果を示す。この点、センサ下ダイボンド剤５０の厚さを大きくする代わりに、基板下ダイボンド剤６０の厚さを大きくすることとしても、センサのゼロ点変動を抑制することは可能である。
【００３５】
一方、ダイボンド剤５０，６０の厚さが大きくなると、ケース７０内に存在するダイボンド剤５０，６０の体積がその分だけ大きくなり、その中に含まれる水分やガスの量は比較的多くなる。ダイボンド剤５０，６０の体積が大きくなると、センサユニット１０の封止工程での高温溶接時にダイボンド剤５０，６０からケース７０内に向けて蒸発する水分やガスの量が増大し、ケース７０の真空度が高圧側に上昇する。
【００３６】
特に、上記の如く、センサチップ１２は５（ｍｍ）×５（ｍｍ）程度の面積を有し、また、基板５２は１４．５（ｍｍ）×８（ｍｍ）程度の面積を有しており、基板５２の面積はセンサチップ１２の面積よりも大きい。このため、センサ下ダイボンド剤５０の厚さを大きくする代わりに、基板下ダイボンド剤６０の厚さを大きくした場合には、センサ下ダイボンド剤５０の厚さを同量だけ大きくした場合に比べて、その分だけセンサユニット１０の有するダイボンド剤の体積が増大し、ケース７０の真空度が高圧側に上昇する。
【００３７】
図５は、ケース７０内の真空度（Ｐａ）とヨーレートセンサ部１８の駆動能力（励磁電極３４に１Ｖの電圧を印加した際の可動部３２の変位量μｍ；μｍ／Ｖ）との関係を表した実験結果を示す。また、図６は、ダイボンド剤６０，５０の厚さを１０μｍに固定した場合のダイボンド剤５０，６０の厚さ（μｍ）と封止後におけるケース７０内の真空度（Ｐａ）との関係を表した実験結果を示す。尚、図６においては、基板下ダイボンド剤６０を固定した場合のセンサ下ダイボンド剤５０の厚さと真空度との関係を実線で、また、センサ下ダイボンド剤５０を固定した場合の基板下ダイボンド剤６０の厚さと真空度との関係を破線で、それぞれ示す。
【００３８】
ヨーレートセンサは、角速度が生じた際に発生するコリオリ力を基に角速度に応じた信号を出力するものであるため、常に所定周波数で振動する可動部３２を有している。可動部３２の周囲に存在するガスが高圧状態にあるほど、可動部３２の振動がガスとの摩擦により減衰し易い。このため、ケース７０内の真空度が高圧側であるほど、可動部３２を所望の振幅で振動させるために必要な励磁電極３４への電力が増大し、ヨーレートセンサの駆動能力が低下する。
【００３９】
図５に示す如く、可動部３２は、ケース７０内の圧力が約１２０Ｐａ未満である場合には励磁電圧１Ｖ当たりに４μｍ以上変位するが、ケース７０内の圧力が約１２０Ｐａ以上である場合には励磁電圧１Ｖ当たりに４μｍ未満しか変位しない。尚、この４μｍは、励磁電圧１Ｖ当たりの可動部３２が振動すべき所望の振幅の下限値である。この点、可動部３２の振幅を所望の量だけ確保し、ヨーレートセンサの駆動能力を確保するためには、ケース７０内の真空度を約１２０Ｐａ未満の低圧側にすることが必要である。
【００４０】
図６に示す如く、ケース７０内の真空度を約１２０Ｐａ未満の低圧側にするためには、基板下ダイボンド剤６０の厚さが１０μｍである場合、センサ下ダイボンド剤５０の厚さを約１５０μｍ以下に設定することが必要である一方、基板下ダイボンド剤６０の面積はセンサ下ダイボンド剤５０の面積に比して小さいため、センサ下ダイボンド剤５０の厚さが１０μｍである場合、基板下ダイボンド剤６０の厚さを約７０μｍ以下に設定することが必要である。従って、ヨーレートセンサの駆動能力を所望の範囲内に維持するためには、基板下ダイボンド剤６０の量（すなわち、体積）とセンサ下ダイボンド剤５０の量とを互いに関連させて設定する必要がある。尚、この場合にも、センサ下ダイボンド剤５０はセンサチップ１２と基板５２とが確実に接着する程度の厚さを有し、また、基板下ダイボンド剤６０は基板５２とステム６２とが確実に接着する程度の厚さを有する。
【００４１】
このように、基板下ダイボンド剤６０の厚さが１０μｍである場合、センサ下ダイボンド剤５０の厚さは、センサのゼロ点変動を抑制するうえで３０μｍ以上である必要があり、一方、ヨーレートセンサの駆動能力を所望の範囲内に維持するうえで１５０μｍ以下である必要がある。また、センサ下ダイボンド剤５０の厚さが１０μｍである場合、基板下ダイボンド剤６０の厚さは、センサのゼロ点変動を抑制するうえで３０μｍ以上である必要があり、一方、ヨーレートセンサの駆動能力を所望の範囲内に維持するうえで７０μｍ以下である必要がある。
【００４２】
本実施例において、ダイボンド剤５０，６０の量すなわち厚さは、封止工程時等におけるセンサチップ１２の変形や反りの発生によるセンサのゼロ点変動の抑制と、ケース７０内の真空度の確保によるヨーレートセンサの駆動能力の維持とを考慮して、互いに関連して設定される。具体的には、基板下ダイボンド剤６０の厚さが１０μｍとされた場合、センサ下ダイボンド剤５０の厚さは、３０μｍ以上かつ１５０μｍ以下に設定する。また、センサ下ダイボンド剤５０の厚さが１０μｍとされた場合、基板下ダイボンド剤６０の厚さは、３０μｍ以上かつ７０μｍ以下に設定される。
【００４３】
かかる構成によれば、ダイボンド剤５０，６０のトータルの厚さが、ステム６２とシェル６６との溶接が行われるセンサユニット１０の封止工程時や環境温度の変化時に発生する応力を十分に吸収できる程度に確保されるので、封止工程時等におけるセンサチップの変形や反りの発生を抑制することができると共に、ケース７０内におけるダイボンド剤５０，６０の量が、封止時に水分やガスが発生してもケース７０内の真空度がある程度低圧側に維持される程度に確保されるので、封止後におけるケース７０内の真空度を所望の低圧側に維持することができる。
【００４４】
このように、本実施例においては、封止工程時等におけるセンサチップ１２の変形の抑制と、封止が行われた後におけるケース７０内の真空度の維持とを両立させることができ、その結果、加速度センサやヨーレートセンサのゼロ点変動を抑制すると共に、ヨーレートセンサの駆動能力を所望の範囲内に維持することが可能である。従って、本実施例のセンサユニット１０によれば、加速度センサやヨーレートセンサのゼロ点変動に伴う加速度や角速度の検出精度の低下を防止することができ、また、ヨーレートセンサの駆動能力の低下に伴う消費電力の増大を防止することが可能となっている。
【００４５】
尚、基板下ダイボンド剤６０の厚さを１０μｍとし、センサ下ダイボンド剤５０の厚さを３０μｍ以上かつ１５０μｍ以下に設定する場合（すなわち、基板下ダイボンド剤６０の厚さがセンサ下ダイボンド剤５０の厚さよりも小さい場合）と、センサ下ダイボンド剤５０の厚さを１０μｍとし、基板下ダイボンド剤６０の厚さを３０μｍ以上かつ７０μｍ以下に設定する場合（すなわち、基板下ダイボンド剤６０の厚さがセンサ下ダイボンド剤５０の厚さよりも大きい場合）とを比較すると、一方の厚さを固定した場合の他方の厚さの許容領域が順に１５０−３０＝１２０μｍ，７０−３０＝４０μｍであり、基板下ダイボンド剤６０の厚さがセンサ下ダイボンド剤５０の厚さよりも小さい場合の方が大きな許容領域を有する。
【００４６】
このため、基板下ダイボンド剤６０の厚さがセンサ下ダイボンド剤５０の厚さよりも小さい場合には、大きい場合に比べて、センサチップ１２の作製を容易に行うことが可能である。従って、基板下ダイボンド剤６０の厚さをセンサ下ダイボンド剤５０の厚さよりも小さく設定することとすれば、大きく設定する場合に比べて、封止工程時等におけるセンサチップ１２の変形の抑制と、封止が行われた後におけるケース７０内の真空度の維持とを図るセンサチップ１２の実現可能性を高くすることが可能である。
【００４７】
尚、上記の実施例においては、センサ下ダイボンド剤５０が特許請求の範囲に記載した「第１の接着剤」に、基板５２が特許請求の範囲に記載した「基板」に、基板下ダイボンド剤６０が特許請求の範囲に記載した「第２の接着剤」に、それぞれ相当している。
【００４８】
ところで、上記の実施例においては、センサ下ダイボンド剤５０の厚さ及び基板下ダイボンド剤６０の厚さの一方を１０μｍに固定すると共に、他方をそれがセンサ下ダイボンド剤５０である場合には３０μｍ〜１５０μｍに設定し、基板下ダイボンド剤６０の場合には３０μｍ〜７０μｍに設定することとしているが、これらの厚さの組み合わせはこれに限定されるものではなく、両ダイボンド剤５０，６０の厚さをそれぞれ、封止工程時等におけるセンサチップ１２の変形の抑制と、封止が行われた後におけるケース７０内の真空度の維持とが両立される範囲内で設定することとすればよい。
【００４９】
【発明の効果】
上述の如く、請求項１、２、及び５記載の発明によれば、封止工程時等におけるセンサチップの変形の抑制と、封止が行われた後におけるケース内の真空度の維持とを両立させることができる。
【００５０】
請求項３及び４記載の発明によれば、加速度センサのゼロ点変動を抑制することができると共に、ヨーレートセンサの有する振動素子の駆動能力を所望の範囲内に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるセンサユニットの構造を表した図である。
【図２】本実施例のセンサユニットが備えるセンサチップの上面図である。
【図３】図２に示すセンサチップを直線ＩＩＩ−ＩＩＩで切断した際の断面図である。
【図４】接着剤の厚さと封止後における加速度センサの０点変動との関係を表した図である。
【図５】ケース内の真空度とヨーレートセンサの駆動能力との関係を表した図である。
【図６】接着剤の厚さと封止後におけるケース内の真空度との関係を表した図である。
【符号の説明】
１０　センサユニット
１２　センサチップ
５０　センサ下ダイボンド剤
５２　基板
６０　基板下ダイボンド剤
６２　ステム
６６　シェル
７０　ケース

Claims

センサチップと、前記センサチップが第１の接着剤により接着される基板と、前記基板が第２の接着剤により接着されるケースと、を備え、前記センサチップが前記ケース内にパッケージされたセンサユニットの構造であって、
前記第１の接着剤の厚さと前記第２の接着剤の厚さとが互いに関連して設定されていることを特徴とするセンサユニットの構造。
前記第２の接着剤の厚さが前記第１の接着剤の厚さに比して小さいことを特徴とする請求項１記載のセンサユニットの構造。
前記センサチップは、加速度に応じた信号を出力する加速度センサと、コリオリ力を用いて軸回りの角速度に応じた信号を出力するヨーレートセンサと、を有することを特徴とする請求項１又は２記載のセンサユニットの構造。
前記第１又は第２の接着剤の厚さは、前記加速度センサの特性条件に従った下限値以上に設定され、前記ヨーレートセンサの特性条件に従った上限値以下に設定されていることを特徴とする請求項３記載のセンサユニットの構造。
前記第１の接着剤の厚さは、前記第２の接着剤の厚さが１０μｍ近傍であるとき、３０μｍ以上かつ１５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項記載のセンサユニットの構造。