JP2006220453A - 加速度センサ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 検出軸方向に変位可能な可動電極とこれに対向する固定電極とを有するセンサチップを、接着剤を介してパッケージに支持してなる加速度センサ装置において、温度による出力値の変動を極力抑制する。
【解決手段】 基板に対して検出軸方向Ｘに変位可能な状態で支持された可動電極２４およびこれに対向して配置された固定電極３１、４１とを有してなるセンサチップ２００を、回路チップ３００に積層し、接着剤４００を介してパッケージ１００に固定してなる加速度センサ装置Ｓ１において、接着剤４００を、検出軸方向Ｘよりも検出軸直交方向Ｙの方が長くなった配置パターンとすることにより、センサチップ２００を構成する基板１０の検出軸方向Ｘへの反りが、基板１０の検出軸直交方向Ｙへの反りよりも発生しにくくなっている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、たとえば、容量式加速度センサ装置のように、検出軸方向に変位可能な可動電極とこれに対向する固定電極とを有するセンサチップを、接着剤を介してパッケージに支持してなる加速度センサ装置に関する。

この種の一般的な加速度センサ装置は、半導体基板に対して検出軸方向に間隔（つまり、検出間隔）を有して対向する可動電極と固定電極とを形成してなる加速度検出用のセンサチップを備える。

このセンサチップにおいては、加速度が印加されたときに可動電極が検出軸方向に変位して、両電極の対向距離が変化する。そして、この距離変化に伴う両電極間の容量変化などに基づいて印加加速度を検出する。

そして、このセンサチップは、たとえばセラミックなどからなるパッケージに接着剤を介して搭載され支持されるようになっている。

このような加速度センサ装置としては、具体的には、センサチップを、センサ出力を処理するなどの機能を有する回路チップに接合し、これら両チップが一体化されたアッシー構造体を、セラミックなどのパッケージ上に、樹脂製の接着剤を介して接着したものが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
特開２００４−６９３４９号公報

しかしながら、従来のこの種の加速度センサ装置においては、使用温度の変化時に出力値が変動するという問題、すなわち出力値が温度特性を持つという問題がある。その要因としては、センサチップが、チップ自身の熱応力およびパッケージなどの周囲の部品から受ける熱応力によって歪むことが考えられる。

上述したように、この種の加速度センサ装置においては、検出軸方向に加速度が印加されたとき、センサチップにおける可動電極と固定電極との距離すなわち検出間隔が変化し、この変化に基づいて印加された加速度を求めるようにしている。

そのようななかで、センサチップが、上記熱応力により歪むと、センサチップを構成する基板が反ったり、変形したりする。すると、この基板に形成されている可動電極と固定電極との検出間隔が変化してしまい、センサ出力に誤差が生じ、これが出力値の温度特性を大きくすると考えられる。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、検出軸方向に変位可能な可動電極とこれに対向する固定電極とを有するセンサチップを、接着剤を介してパッケージに支持してなる加速度センサ装置において、温度による出力値の変動を極力抑制することを目的とする。

上記目的を達成するため、鋭意検討を行った。その結果、従来の加速度センサ装置においては、センサチップとパッケージとを固定する接着剤の配置パターンに問題があることがわかった。

図８は、上記特許文献１に記載されている従来の加速度センサ装置における接着剤の平面配置パターンを示す図である。

なお、上記特許文献１では、センサチップは回路チップに接合され、回路チップにて接着剤を介してパッケージと接着されているため、図８に示される接着剤４００の配置パターンは、回路チップ３００の接着面におけるパターンである。

つまり、センサチップは回路チップ３００を介してパッケージに接着されてはいるものの、センサチップとこれを支持するパッケージとの固定は、この回路チップ３００とパッケージとの間の接着剤４００の配置パターンに実質的に依存する。

そして、本発明者は、この図８に示されるものを複数個用意し、これら複数のサンプルにおいて、出力値の温度特性を調査した。図９は、その結果を示す図である。図９に示されるように、従来の加速度センサ装置においては、温度によって出力値が大きくばらついている。

ここで、図９において、出力値の温度特性のばらつきが大きいものと、小さいものとで、センサチップの反りの様子を観察した。その結果、ばらつきが大きいものほど、センサチップを構成する基板が、加速度の検出方向すなわち検出軸方向において大きく反っているという傾向が確認された。

検出軸方向においてセンサチップを構成する基板が、熱応力によって大きく反るということは、この検出軸方向に検出間隔を有して対向する可動電極と固定電極との距離が、温度によって変動し、センサ出力も変動することにつながる。

つまり、従来におけるセンサチップをパッケージに固定するための接着剤の配置パターンでは、センサチップを構成する基板が、検出軸方向にて大きく反りやすいということがわかった。

そのため、パッケージなどの周囲部品から受ける熱応力などにより、センサチップを構成する基板の検出軸方向における反りを小さくしてやれば、出力値の温度依存性を小さくすることができると考えられる。

本発明は、このような検討結果に基づいて得られた知見から、得られたものである。

すなわち、請求項１に記載の発明では、基板（１０）に対して検出軸方向（Ｘ）に変位可能な状態で支持された可動電極（２４）および可動電極（２４）と対向して配置された固定電極（３１、４１）とを有してなる加速度検出用のセンサチップ（２００）と、センサチップ（２００）を支持するパッケージ（１００）と、センサチップ（２００）とパッケージ（１００）との間に介在しセンサチップ（２００）をパッケージ（１００）に固定する接着剤（４００）とを備え、加速度が印加されたときに可動電極（２４）の検出軸方向（Ｘ）への変位に伴う可動電極（２４）と固定電極（３１、４１）との距離変化に基づいて加速度の検出を行うようにした加速度センサ装置において、
接着剤（４００）は、センサチップ（２００）にて基板（１０）の検出軸方向（Ｘ）への反りが、基板（１０）の検出軸方向（Ｘ）と直交する方向（Ｙ）への反りよりも発生しにくくなるように、配置されていることを特徴としている。

それによれば、センサチップ（２００）を構成する基板（１０）の検出軸方向（Ｘ）への反りが、基板（１０）の検出軸方向（Ｘ）と直交する方向（Ｙ）への反りよりも発生しにくくなるように、接着剤（４００）を配置しているため、従来の接着剤の配置パターンに比べて、当該基板（１０）の検出軸方向（Ｘ）への反りを抑制することができる。

よって、本発明によれば、検出軸方向（Ｘ）に変位可能な可動電極（２４）とこれに対向する固定電極（３１、４１）とを有するセンサチップ（２００）を、接着剤（４００）を介してパッケージ（１００）に支持してなる加速度センサ装置において、温度による出力値の変動を極力抑制することができる。

ここで、請求項２に記載の発明のように、請求項１に記載の加速度センサ装置においては、接着剤（４００）は、検出軸方向（Ｘ）よりも検出軸方向（Ｘ）と直交する方向（Ｙ）の方が長くなった配置パターンとなっているものにできる。

それによれば、センサチップ（２００）を構成する基板（１０）において、検出軸方向（Ｘ）と直交する方向（Ｙ）に沿った両端部は接着剤（４００）を介してパッケージ（１００）に固定されるが、検出軸方向（Ｘ）に沿った両端部では接着剤（４００）が存在せず、パッケージ（１００）に固定されていない状態にできる。

そのため、センサチップ（２００）を構成する基板（１０）は、検出軸方向（Ｘ）の両端部において、パッケージ（１００）などからの熱応力を受けにくくなり、当該基板（１０）は検出軸方向（Ｘ）に反りにくくなる。

また、請求項３に記載の発明のように、請求項１または請求項２に記載の加速度センサ装置においては、センサチップ（２００）が、回路チップ（３００）を介してパッケージ（１００）に支持されている場合、接着剤（４００）は回路チップ（３００）とパッケージ（１００）との間に介在しているものにできる。

また、請求項４に記載の発明のように、請求項１または請求項２に記載の加速度センサ装置においては、センサチップ（２００）が、回路チップ（３００）を介してパッケージ（１００）に支持されている場合、接着剤（４００）はセンサチップ（２００）と回路チップ（３００）との間に介在しているものにできる。

また、請求項５に記載の発明のように、請求項１〜請求項４に記載の加速度センサ装置においては、可動電極（２４）は、検出軸方向（Ｘ）に沿って配列された櫛歯形状をなすものであり、固定電極（３１、４１）は、可動電極（２４）の櫛歯の間にかみ合うように配置された櫛歯形状をなすものにできる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。

図１（ａ）は、本発明の実施形態に係る加速度センサ装置としての差動容量式加速度センサ装置Ｓ１の概略平面構成を示す図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）中の検出軸方向Ｘと直交する方向Ｙに沿った概略断面構成を示す図である。

この加速度センサ装置Ｓ１は、たとえば、エアバッグ、ＡＢＳ、ＶＳＣ等の作動制御を行うための自動車用加速度センサやジャイロセンサなどに適用することができる。

［構成等］
図１に示されるように、この加速度センサ装置Ｓ１は、大きくは、パッケージ１００と、パッケージ１００に支持されたセンサチップ２００および回路チップ３００と、センサチップ２００を回路チップ３００を介してパッケージ１００に固定する接着剤４００とを備えて構成されている。

パッケージ１００は、センサチップ２００および回路チップ３００を収納するものであって、加速度センサ装置Ｓ１の本体を区画形成する基部となるとともに、加速度センサ装置Ｓ１を被測定体の適所に取り付けるためのものである。

このパッケージ１００は、特に限定するものではないが、セラミックや樹脂などからなるものにできる。

具体的には、パッケージ１００は、たとえばアルミナなどのセラミック層が複数積層された積層基板として構成されており、各セラミック層の表面や各セラミック層に形成されたスルーホールの内部に配線が形成されたものにできる。

ここで、図１（ａ）には、パッケージ１００の表面に形成された配線１１０が、斜線ハッチングにて示されている。そして、この配線１１０を介して加速度センサ装置Ｓ１と外部とが電気的に接続可能となっている。

また、図１（ｂ）に示されるように、パッケージ１００の開口部には蓋（リッド）１２０が溶接やロウ付けなどにより取り付けられている。この蓋１２０は、金属、樹脂、セラミックなど何でもよく、そして、この蓋１２０によってパッケージ１００の内部が封止されている。

次に、加速度検出用のセンサチップ２００について、図２、図３、図４を参照して説明する。図２は、センサチップ２００の概略平面図であり、図３は図２中のＡ−Ａ線に沿ったセンサチップ２００の概略断面図、図４は図２中のＢ−Ｂ線に沿ったセンサチップ２００の概略断面図である。なお、上記図１では、これら図２〜図４に示されるセンサチップ２００を、さらに模式的に示してある。

このセンサチップ２００は、半導体基板１０に周知のマイクロマシン加工を施すことにより形成される。

本例においては、センサチップ２００を構成する基板としての半導体基板１０は、図３および図４に示されるように、第１の半導体層としての第１シリコン基板１１と第２の半導体層としての第２シリコン基板１２との間に、絶縁層としての酸化膜１３を有する矩形状のＳＯＩ基板１０である。ここで、第１シリコン基板１１は支持基板として構成されている。

第２シリコン基板１２には、溝部１４を形成することにより、可動部２０および固定部３０、４０よりなる櫛歯形状を有する梁構造体が形成されている。

また、第２シリコン基板１２のうち上記梁構造体２０〜４０の形成領域に対応した部位は、図１中の破線の矩形１５に示されるように、第１シリコン基板１１および酸化膜１３が除去された開口部１５となっている。

このようなセンサチップ２００は、たとえば、次のようにして製造される。ＳＯＩ基板１０の第２シリコン基板１２にフォトリソグラフ技術を用いて梁構造体に対応した形状のマスクを形成する。

その後、ＣＦ₄やＳＦ₆等のガスを用いてドライエッチング等にてトレンチエッチングを行い、溝１４を形成することによって、梁構造体２０〜４０のパターンを一括して形成する。

続いて、第１シリコン基板１１側から、ＫＯＨなどのエッチング液を用いてエッチングを行い、さらに、ドライエッチングにより、酸化膜１３を除去することにより、上記開口部１５を形成する。このようにしてセンサチップ２００を製造することができる。

このセンサチップ１００において、開口部１５上に位置する可動部２０は、細長四角形状の錘部２１の両端が、バネ部２２を介してアンカー部２３ａおよび２３ｂに一体に連結された構成となっている。

これらアンカー部２３ａおよび２３ｂは、図４に示されるように、酸化膜１３に固定されており、酸化膜１３を介して支持基板としての第１シリコン基板１１上に支持されている。これによって、可動部２０である錘部２１およびバネ部２２は、開口部１５上に浮遊した状態となっている。

ここでは、バネ部２２は、図２に示されるように、平行な２本の梁がその両端で連結された矩形枠状をなしており、２本の梁の長手方向と直交する方向に変位するバネ機能を有するものである。

具体的に、バネ部２２は、図２中の矢印Ｘに示される加速度の検出軸方向Ｘの成分を含む加速度を受けたときに錘部２１を基板面水平方向にて検出軸方向Ｘへ変位させるとともに、加速度の消失に応じて元の状態に復元させるようになっている。

よって、このようなバネ部２２を介して半導体基板１０に連結された可動部２０は、加速度の印加に応じて、半導体基板１０において基板面水平方向にて上記検出軸方向Ｘへ変位可能な状態で半導体基板１０に支持されている。

また、図２に示されるように、可動部２０は、櫛歯状の可動電極２４を備えている。この可動電極２４は、上記錘部２１の長手方向である検出軸方向Ｘと直交した方向Ｙにて、錘部２１の両側面から互いに反対方向へ延びる梁形状をなす複数本のものである。なお、上記方向Ｙを以下、検出軸直交方向Ｙということにする。

言い換えれば、可動電極２４は、上記錘部２１の長手方向でありバネ部２２の変位方向である検出軸方向Ｘを配列方向とし、この検出軸方向Ｘに沿って櫛歯状に複数本配列されたものとなっている。

図２では、可動電極２４は、錘部２１の左側および右側にそれぞれ４個ずつ突出して形成されており、各可動電極２４は断面矩形の梁状に形成されて、開口部１５上にリリースされた状態となっている。

このように、各可動電極２４は、梁部２２および錘部２１と一体的に形成されることにより、梁部２２および錘部２１とともに、基板面水平方向にて検出軸方向Ｘへ変位可能となっている。

また、図２〜図４に示されるように、固定部３０、４０は、開口部１５の外周縁部のうちアンカー部２３ａ、２３ｂが支持されていないもう１組の対向辺部の外周にて、酸化膜１３に固定されている。そして、固定部３０、４０は酸化膜１３を介して支持基板としての第１シリコン基板１１上に支持されている。

図２において、錘部２１の左側に位置する固定部３０は、左側固定電極３１および左側固定電極用配線部３２とから構成されている。一方、図２において、錘部２１の右側に位置する固定部４０は、右側固定電極４１および右側固定電極用配線部４２とから構成されている。

本例では、図２に示されるように、各固定電極３１、４１は、可動電極２４における櫛歯の隙間にかみ合うように櫛歯状に複数本配列されたものである。

ここで、図２においては、錘部２１の左側については、個々の可動電極２４に対して検出軸方向Ｘに沿って上側に左側固定電極３１が設けられており、一方、錘部２１の右側については、個々の可動電極２４に対して検出軸方向Ｘに沿って下側に右側固定電極４１が設けられている。

このように、基板面水平方向において個々の可動電極２４に対して、それぞれ検出軸方向Ｘに沿って固定電極３１、４１が対向して配置されており、各対向間隔において、可動電極２４の側面（つまり検出面）と固定電極３１、４１の側面（つまり検出面）との間に容量を検出するための検出間隔が形成されている。

また、左側固定電極３１と右側固定電極４１とは、それぞれ互いに電気的に独立している。そして、各固定電極３１、４１は、可動電極２４に対して略平行に延びる断面矩形の梁状に形成されている。

ここで、左側固定電極３１および右側固定電極４１は、それぞれ、酸化膜１３を介して支持基板１１に固定されている各固定電極用配線部３２、４２に片持ち状に支持された状態となっている。そして、各固定電極３１、４１は、開口部１５に臨んだ状態となっている。

このように、左側固定電極３１および右側固定電極４１については、それぞれの複数本の電極が、電気的に共通した各配線部３２、４２にまとめられた形となっている。

また、左側固定電極用配線部３２および右側固定電極用配線部４２上の所定位置には、それぞれ、左側固定電極用パッド３０ａおよび右側固定電極用パッド４０ａが形成されている。

また、一方のアンカー部２３ｂと一体に連結された状態で、可動電極用配線部２５が形成されており、この配線部２５上の所定位置には、可動電極用パッド２５ａが形成されている。上記の各電極用パッド２５ａ、３０ａ、４０ａは、たとえばアルミニウムをスパッタや蒸着することなどにより形成されている。

また、センサチップ２００を構成する半導体基板１０上には、上記各電極用パッド２５ａ、３０ａ、４０ａ以外にも、半導体基板１０を一定電位に保持するための基準電位用パッドなどのその他のパッドが形成されている。このようにして、本実施形態のセンサチップ２００が構成されている。

そして、図１に示されるように、このセンサチップ２００は、第１シリコン基板１０を回路チップ３００に対向させた状態で、第１シリコン基板１１側にて、接着フィルム４１０を介して回路チップ３００に接合されている。

この回路チップ３００は、センサチップ２００からの出力信号を処理するための検出回路（後述の図６参照、検出回路３５０）や、検査用の回路が形成されたものである。たとえば、回路チップ３００は、シリコン基板等の半導体基板に半導体プロセスを用いてＭＯＳトランジスタ素子などを形成し、回路を構成したものである。

また、接着フィルム４１０は、たとえば、熱圧着などにより接着が可能な樹脂などからなるフィルム、具体的には、ポリイミド系樹脂などからなる粘着性のテープなどを採用することができる。

そして、センサチップ２００における第２シリコン基板１２側に形成された上記各電極用パッド２５ａ、３０ａ、４０ａなどのパッドは、回路チップ３００とボンディングワイヤ５００を介して電気的に接続されている。このボンディングワイヤ５００は、金やアルミニウムなどを用いたワイヤボンディングにより形成される。

このようにセンサチップ２００が接合され一体化された回路チップ３００は、樹脂製の接着剤４００を介してパッケージ１００の上に搭載されている。

つまり、本実施形態の加速度センサ装置Ｓ１においては、センサチップ２００は、回路チップ３００を介してパッケージ１００に支持されており、センサチップ２００をパッケージ１００に固定する接着剤４００は、回路チップ３００とパッケージ１００との間に介在している。

ここで、接着剤４００は、塗布して硬化させることで接着を行うシリコーン系樹脂やエポキシ系樹脂などからなる接着剤や、上記した接着フィルムなどからなる。本例では、接着剤４００はシリコーン系樹脂からなる。

本実施形態においては、接着剤４００は、センサチップ２００を構成する基板としての半導体基板１０の検出軸方向Ｘへの反りが、半導体基板１０の検出軸直交方向Ｙへの反りよりも発生しにくくなるように、配置されている。

ここで、センサチップ２００において、半導体基板１０の検出軸方向Ｘへの反りは上記図３中の白抜き矢印に示され、半導体基板１０の検出軸直交方向Ｙへの反りは上記図２中の白抜き矢印に示される。これらの各反りは、たとえば、これらの白抜き矢印に示されるような基板１０の反りである。

図５は、このような特徴的な配置構成を有する接着剤４００の具体的な平面的な配置パターンを示す図であり、回路チップ３００の接着面における接着剤４００の配置パターンである。

この図５に示されるように、接着剤４００は、検出軸方向Ｘよりも検出軸直交方向Ｙの方が長くなった配置パターンとなっている。具体的には、２箇所の接着剤４００が、検出軸直交方向Ｙに沿って配列されたパターンとなっている。

このような接着剤４００の配置構成は、本実施形態特有の構成である。ちなみに、従来の加速度センサ装置においては、接着剤４００の配置パターンは、上記図８に示されるように、４箇所の接着剤４００が検出軸方向Ｘと検出軸直交方向Ｙとで２個ずつ配列されており、全体として検出軸方向Ｘと検出軸直交方向Ｙとの長さが、実質的に同一であるパターンとなっている。

また、図１に示されるように、回路チップ３００とパッケージ１００の配線１１０とは、ボンディングワイヤ５００により結線され、電気的に接続されている。こうして、本実施形態においては、センサチップ２００、回路チップ３００およびパッケージ１００は、ボンディングワイヤ５００を介して電気的に接続されている。

それにより、回路チップ３００からセンサチップ２００に対して電気信号を与えたり、センサチップ２００から出力される信号は、回路チップ３００にて処理され、パッケージ１００の配線１１０から外部へ取り出されるようになっている。

［製法、作動等］
このような本実施形態の加速度センサ装置Ｓ１は、たとえば、パッケージ１００上に接着剤４００を介して回路チップ３００を搭載固定し、その上に、接着フィルム４１０を介してセンサチップ２００を搭載固定した後、ワイヤボンディングを行って、各部をワイヤ５００にて結線し、その後、上記蓋１２０を取り付けることにより、製造することができる。

次に、本加速度センサ装置Ｓ１の検出動作について説明する。本実施形態では、加速度の印加に伴う可動電極２４と固定電極３１、４１との間の容量変化に基づいて加速度を検出するようになっている。

上述したように、センサチップ１００においては、個々の可動電極２４の側面（つまり検出面）に対してそれぞれ固定電極３１、４１の側面（つまり検出面）が対向して設けられており、これら両電極３１、４２の側面の各対向間隔において、容量を検出するための検出間隔が形成されている。

ここで、左側固定電極３１と可動電極２４との間隔に、検出容量として第１の容量ＣＳ１が形成されており、一方、右側固定電極４１と可動電極２４との間隔に、検出容量として第２の容量ＣＳ２が形成されているとする。

そして、センサチップ１００において、基板面水平方向において上記図２中の検出軸方向Ｘへ加速度が印加されると、バネ部２２のバネ機能により、可動部２０全体が一体的に検出軸方向Ｘへ変位し、当該検出軸方向Ｘへの可動電極２４の変位に応じて上記各容量ＣＳ１、ＣＳ２が変化する。

たとえば、上記図２において、可動部２０が、検出軸方向Ｘに沿って下方へ変位したときを考える。このとき、左側固定電極３１と可動電極２４との間隔は広がり、一方、右側固定電極４１と可動電極２４との間隔は狭まる。

よって、可動電極２４と固定電極３１、４１による差動容量（ＣＳ１−ＣＳ２）の変化に基づいて、検出軸方向Ｘの加速度を検出することができる。

具体的には、この容量の差（ＣＳ１−ＣＳ２）に基づく信号がセンサチップ２００から出力信号として出力され、この信号は上記回路チップ３００にて処理され、最終的にパッケージ１００から外部へ出力される。

図６は、本加速度センサ装置Ｓ１における加速度を検出するための上記検出回路３５０の一例を示す回路図である。

この検出回路３５０において、スイッチドキャパシタ回路（ＳＣ回路）３５１は、容量がＣｆであるコンデンサ３５２、スイッチ３５３および差動増幅回路３５４を備え、入力された容量差（ＣＳ１−ＣＳ２）を電圧に変換するものとなっている。

そして、本加速度センサ装置Ｓ１においては、たとえば、左側固定電極用パッド３０ａから振幅Ｖｃｃの搬送波１、右側固定電極用パッド４０ａから搬送波１と位相が１８０°ずれた搬送波２を入力し、ＳＣ回路３５１のスイッチ３５３を所定のタイミングで開閉する。

そして、検出軸方向Ｘの印加加速度は、下記の数式１に示す様に、電圧値Ｖ０として出力される。

（数１）
Ｖ０＝（ＣＳ１−ＣＳ２）・Ｖｃｃ／Ｃｆ
このようにして、加速度の検出がなされる。

［効果等］
ところで、本実施形態によれば、半導体基板１０に対して検出軸方向Ｘに変位可能な状態で支持された可動電極２４および可動電極２４と対向して配置された固定電極３１、４１とを有してなる加速度検出用のセンサチップ２００と、センサチップ２００を支持するパッケージ１００と、センサチップ２００とパッケージ１００との間に介在しセンサチップ２００をパッケージ１００に固定する接着剤４００とを備え、加速度が印加されたときに可動電極２４の検出軸方向Ｘへの変位に伴う可動電極２４と固定電極３１、４１との距離変化に基づいて加速度の検出を行うようにした加速度センサ装置において、接着剤４００は、センサチップ２００にて基板１０の検出軸方向Ｘへの反りが、基板１０の検出軸直交方向Ｙへの反りよりも発生しにくくなるように、配置されていることを特徴とする加速度センサ装置Ｓ１が提供される。

それによれば、センサチップ２００を構成する基板１０の検出軸方向Ｘへの反りが、基板１０の検出軸直交方向Ｙへの反りよりも発生しにくくなるように、接着剤４００を配置しているため、従来の接着剤の配置パターン（上記図８参照）に比べて、当該基板１０の検出軸方向Ｘへの反りを抑制することができる。

ちなみに、従来の加速度センサ装置においては、上述したように、接着剤４００の配置パターンは、検出軸方向Ｘと検出軸直交方向Ｙとの長さが、実質的に同一であるパターンとなっている（上記図８照）。

そのため、従来の加速度センサ装置においては、センサチップ２００に熱応力が加わったときに、検出軸方向Ｘにおける基板の反りと検出軸直交方向Ｙにおける基板の反りとで、どちらか一方の反りが発生しやすいとは言えなかった。

そのため、従来では、センサチップ２００において、検出軸方向Ｘにおける基板の反りが発生し、そのような反りが発生したセンサチップ２００において、上記図９に示されるような出力値の温度特性の大きなばらつきが発生していた。

その点、本実施形態では、上述したように、従来の接着剤の配置パターンに比べて、当該基板１０の検出軸方向Ｘへの反りを抑制することができるため、可動電極２４と固定電極３１、４１との距離すなわち検出間隔が温度によって変動することを抑制し、センサ出力の変動の抑制につながる。

また、本実施形態では、センサチップ２００において、検出軸直交方向Ｙにおける基板１０の反りが比較的発生しやすいが、たとえ検出軸直交方向Ｙにおける基板１０の反りが生じても、可動電極２４と固定電極３１、４１との検出間隔の変化は、ほとんど生じないため、出力値の変動に対する影響は小さい。

このように、本実施形態によれば、検出軸方向Ｘに変位可能な可動電極２４とこれに対向する固定電極３１、４１とを有するセンサチップ２００を、接着剤４００を介してパッケージ１００に支持してなる加速度センサ装置Ｓ１において、温度による出力値の変動を極力抑制することができる。

ここで、本実施形態の加速度センサ装置Ｓ１においては、上記図５に示されるように、接着剤４００は、検出軸方向Ｘよりも検出軸直交方向Ｙの方が長くなった配置パターンとなっているものとしたことも特徴のひとつである。

なお、図５に示される例では、２箇所の接着剤４００が、検出軸直交方向Ｙに沿って配列されたパターンとなっているが、３箇所以上の接着剤４００が検出軸直交方向Ｙに沿って配列されたパターンであってもよい。さらに、接着剤４００の配置パターンとしては、接着剤４００を検出軸直交方向Ｙに沿って複数箇所配列したパターンでなくてもよく、１箇所だけ設けるものでもよい。

たとえば、接着剤４００を１箇所設ける場合に、その接着剤４００の形状を、検出軸直交方向Ｙに沿って長くなった楕円形や長方形などの形状とすることによっても、検出軸方向Ｘよりも検出軸直交方向Ｙの方が長くなった配置パターンが実現できる。

このような検出軸方向Ｘよりも検出軸直交方向Ｙの方が長くなった配置パターンによれば、センサチップ２００を構成する基板１０において、検出軸直交方向Ｙに沿った両端部は接着剤４００を介してパッケージ１００に固定されるが、検出軸方向Ｘに沿った基板１０の両端部では接着剤４００が存在せず、パッケージ１００に固定されていない状態にすることができる。

そのため、センサチップ２００を構成する基板１０は、検出軸方向Ｘの両端部において、パッケージ１００などからの熱応力を受けにくくなり、当該基板１０は検出軸方向Ｘに反りにくくなる。

ここで、本発明者は、上記図５に示される本実施形態の接着剤４００の配置パターンを採用した加速度センサ装置Ｓ１について、出力値の温度特性を調査した。サンプルとして、複数個の加速度センサ装置Ｓ１を用意し、それぞれについて、０Ｇ出力の温度依存性を調査した。

図７は、その結果を示す図であり、横軸に温度（℃）、縦軸に０Ｇ出力（単位：Ｖ）をとってある。ここで、０Ｇ出力は、センサに印加される検出軸方向Ｘの加速度が０Ｇであるときの出力である。温度によってこの０Ｇ出力がばらつくと、出力値の温度ばらつきとなる。

図７に示されるように、本実施形態の加速度センサ装置Ｓ１においては、温度による出力値のばらつきは、上記図９に示される従来の加速度センサ装置の結果に比べて、大幅に低減されている。

また、図７に示されるサンプルについて、センサチップ２００の反りの様子を観察した結果、本実施形態のセンサチップ２００においては、基板１０の検出軸方向Ｘにおける反りはほとんど発生していないことが確認された。

また、本実施形態の加速度センサ装置Ｓ１においては、図１に示されるように、センサチップ２００が、回路チップ３００を介してパッケージ１００に支持されており、接着剤４００は回路チップ３００とパッケージ１００との間に介在していることも特徴のひとつである。

ここにおいて、本実施形態では、センサチップ２００と回路チップ３００とは、上記接着フィルム４１０を介して全面的に固定されているため、センサチップ２００とこれを支持するパッケージ１００との固定は、この回路チップ３００とパッケージ１００との間の接着剤４００の配置パターンに実質的に依存する。

これに対して、本実施形態の加速度センサ装置においては、変形例として、センサチップ２００が、回路チップ３００を介してパッケージ１００に支持されている場合、接着剤４００はセンサチップ２００と回路チップ３００との間に介在しているものであってもよい。

この場合、回路チップ３００とパッケージ１００とは、接着フィルムなどにより全面的な固定状態とし、センサチップ２００と回路チップ３００との間に、上記図５に示されるような配置パターンを有する接着剤４００を介在させればよい。この場合も、上記図１に示される構成と同様に、センサチップ２００において基板１０の検出軸方向Ｘの反りが極力抑制されることは、明らかである。

また、本実施形態の加速度センサ装置Ｓ１においては、可動電極２４は、検出軸方向Ｘに沿って配列された櫛歯形状をなすものであり、固定電極３１、４１は、可動電極２４の櫛歯の間にかみ合うように配置された櫛歯形状をなすものであることも特徴のひとつである。

（他の実施形態）
なお、上記実施形態では、センサチップ２００は、回路チップ３００を介してパッケージ１００に搭載され支持されていたが、たとえば、上記図１において、回路チップ３００を省略し、センサチップ２００を直接、接着剤４００を介してパッケージ１００に固定してもよい。

また、加速度センサ装置における接着剤４００の配置パターンは、センサチップにて基板の検出軸方向への反りが、基板の検出軸直交方向への反りよりも発生しにくくなるような配置パターンであるならば、上記図５に示されるような配置パターンに限定されるものではない。

また、上記実施形態のセンサチップ２００では、可動電極２４は櫛歯状に複数本配列されたものであり、固定電極３１、４１は、可動電極２４における櫛歯の隙間にかみ合うように櫛歯状に複数本配列されたものであるが、これら電極の構成は、これに限定されるものではない。

また、上記センサチップ２００は、基板１０と、この基板１０に支持され基板面と水平な検出軸方向Ｘに変位可能となっている可動電極２４と、基板１０に設けられ可動電極２４との間に検出間隔を介して対向する固定電極３１、４１とを備えてなるものであったが、このセンサチップを構成する基板としては、上記したＳＯＩ基板１０に限定されるものではない。

また、パッケージとしては、上記したような配線を内蔵するセラミック積層基板に限定されるものではない。

要するに、本発明は、基板に対して検出軸方向に変位可能な状態で支持された可動電極およびこれと対向して配置された固定電極とを有してなるセンサチップと、センサチップを支持するパッケージと、センサチップとパッケージとの間に介在しセンサチップをパッケージに固定する接着剤とを備え、加速度印加時に可動電極の検出軸方向への変位に伴う可動および固定電極間の距離変化に基づいて加速度検出を行う加速度センサ装置において、センサチップにて基板の検出軸方向への反りが、基板の検出軸直交方向への反りよりも発生しにくくなるように、接着剤を配置し、周囲部品の熱応力の影響がセンサチップに伝わりにくくしたことを要部とするものであり、その他の部分については、適宜設計変更が可能である。

（ａ）は、本発明の実施形態に係る加速度センサ装置としての差動容量式加速度センサ装置の概略平面図であり、（ｂ）は（ａ）中の検出軸直交方向Ｙに沿った概略断面図である。 センサチップの概略平面図である。 図２中のＡ−Ａ線に沿ったセンサチップの概略断面図である。 図２中のＢ−Ｂ線に沿ったセンサチップの概略断面図である。 上記実施形態における接着剤の具体的な平面的な配置パターンを示す図である。 本実施形態の加速度センサ装置における加速度検出用の検出回路の一例を示す回路図である。 本実施形態の加速度センサ装置について本発明者が出力値の温度特性を調査した結果を示す図である。 従来の加速度センサ装置における接着剤の平面配置パターンを示す図である。 従来の加速度センサ装置について本発明者が出力値の温度特性を調査した結果を示す図である。

符号の説明

１０…基板としての半導体基板、２４…可動電極、３１、４１…固定電極、
１００…パッケージ、２００…センサチップ、３００…回路チップ、
４００…接着剤、Ｘ…検出軸方向、Ｙ…検出軸と直交する方向（検出軸直交方向）。

Claims (5)

1. 基板（１０）に対して検出軸方向（Ｘ）に変位可能な状態で支持された可動電極（２４）および前記可動電極（２４）と対向して配置された固定電極（３１、４１）とを有してなる加速度検出用のセンサチップ（２００）と、
   前記センサチップ（２００）を支持するパッケージ（１００）と、
   前記センサチップ（２００）と前記パッケージ（１００）との間に介在し前記センサチップ（２００）を前記パッケージ（１００）に固定する接着剤（４００）とを備え、
   加速度が印加されたときに前記可動電極（２４）の前記検出軸方向（Ｘ）への変位に伴う前記可動電極（２４）と前記固定電極（３１、４１）との距離変化に基づいて前記加速度の検出を行うようにした加速度センサ装置において、
   前記接着剤（４００）は、前記センサチップ（２００）にて前記基板（１０）の前記検出軸方向（Ｘ）への反りが、前記基板（１０）の前記検出軸方向（Ｘ）と直交する方向（Ｙ）への反りよりも発生しにくくなるように、配置されていることを特徴とする加速度センサ装置。
2. 前記接着剤（４００）は、前記検出軸方向（Ｘ）よりも前記検出軸方向（Ｘ）と直交する方向（Ｙ）の方が長くなった配置パターンとなっていることを特徴とする請求項１に記載の加速度センサ装置。
3. 前記センサチップ（２００）は、回路チップ（３００）を介して前記パッケージ（１００）に支持されており、
   前記接着剤（４００）は前記回路チップ（３００）と前記パッケージ（１００）との間に介在していることを特徴とする請求項１または２に記載の加速度センサ装置。
4. 前記センサチップ（２００）は、回路チップ（３００）を介して前記パッケージ（１００）に支持されており、
   前記接着剤（４００）は前記センサチップ（２００）と前記回路チップ（３００）との間に介在していることを特徴とする請求項１または２に記載の加速度センサ装置。
5. 前記可動電極（２４）は、前記検出軸方向（Ｘ）に沿って配列された櫛歯形状をなすものであり、
   前記固定電極（３１、４１）は、前記可動電極（２４）の櫛歯の間にかみ合うように配置された櫛歯形状をなすものであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の加速度センサ装置。
   

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