JP2549815B2 - 半導体加速度センサおよびその試験方法 - Google Patents
半導体加速度センサおよびその試験方法Info
- Publication number
- JP2549815B2 JP2549815B2 JP5133408A JP13340893A JP2549815B2 JP 2549815 B2 JP2549815 B2 JP 2549815B2 JP 5133408 A JP5133408 A JP 5133408A JP 13340893 A JP13340893 A JP 13340893A JP 2549815 B2 JP2549815 B2 JP 2549815B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- acceleration sensor
- lower glass
- weight
- silicon
- glass
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P21/00—Testing or calibrating of apparatus or devices covered by the preceding groups
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring 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
- G01P15/0802—Details
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring 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
- G01P15/12—Measuring 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 by alteration of electrical resistance
- G01P15/124—Measuring 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 by alteration of electrical resistance by semiconductor devices comprising at least one PN junction, e.g. transistors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring 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
- G01P2015/0805—Measuring 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
- G01P2015/0822—Measuring 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
- G01P2015/0825—Measuring 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
- G01P2015/0828—Measuring 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は加速度を検出するための
加速度センサに関し、特に半導体ストレインゲージを用
いて、加速度検出回路を構成している半導体加速度セン
サおよびその試験方法に関するものである。
加速度センサに関し、特に半導体ストレインゲージを用
いて、加速度検出回路を構成している半導体加速度セン
サおよびその試験方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体基板にストレインゲージを組込ん
だ小型の半導体加速度センサが知られている。通常、半
導体加速度センサの試験は大型の振動試験機を用いて行
われる。均一な特性の半導体加速度センサを製作するた
めには、振動試験機による振動試験（加速度試験）によ
って得られたセンサ感度を補正回路によって調整する方
法が採られている。しかしながら、量産的にこれらの試
験を行うには複数の振動試験設備を並列に運転する必要
があり、多くの時間を要し、かつ生産コストを膨大にす
る。
だ小型の半導体加速度センサが知られている。通常、半
導体加速度センサの試験は大型の振動試験機を用いて行
われる。均一な特性の半導体加速度センサを製作するた
めには、振動試験機による振動試験（加速度試験）によ
って得られたセンサ感度を補正回路によって調整する方
法が採られている。しかしながら、量産的にこれらの試
験を行うには複数の振動試験設備を並列に運転する必要
があり、多くの時間を要し、かつ生産コストを膨大にす
る。
【０００３】このような問題を解決するための技術が米
国特許５，１０３，６６７号に提案されている。図６は
同特許による半導体加速度センサの一例で、加速度セン
サはシリコンフレーム１２０に梁（可撓部）１１２，１
１４を介して支持されたシリコンのおもり１１０，キャ
ップ１４０およびシリコンベース１５０からなってい
る。梁１１２，１１４の上面にはピエゾレジスタ１３
０，１３２が形成されている。キャップ１４０はエアギ
ャップ１４２を形成するようにフレーム１２０と対向
し、その内面には偏位電極１６０が設けられている。お
もり１１０はシリコンベース１５０とエアギャップ１５
２を構成するように対向している。１６１はパッドであ
り、１８０は金属導体である。
国特許５，１０３，６６７号に提案されている。図６は
同特許による半導体加速度センサの一例で、加速度セン
サはシリコンフレーム１２０に梁（可撓部）１１２，１
１４を介して支持されたシリコンのおもり１１０，キャ
ップ１４０およびシリコンベース１５０からなってい
る。梁１１２，１１４の上面にはピエゾレジスタ１３
０，１３２が形成されている。キャップ１４０はエアギ
ャップ１４２を形成するようにフレーム１２０と対向
し、その内面には偏位電極１６０が設けられている。お
もり１１０はシリコンベース１５０とエアギャップ１５
２を構成するように対向している。１６１はパッドであ
り、１８０は金属導体である。
【０００４】シリコンベース１５０，シリコンフレーム
１２０およびシリコンキャップ１４０はそれぞれ接合あ
るいは接着されている。接着剤を用いて接着しても、あ
るいははんだなどを用いて接合しても、これら接着層あ
るいは接合層は劣化のおそれがあり、信頼性の面で問題
がある。また接着あるいは接合層の厚さを制御しなけれ
ばならないという問題がある。
１２０およびシリコンキャップ１４０はそれぞれ接合あ
るいは接着されている。接着剤を用いて接着しても、あ
るいははんだなどを用いて接合しても、これら接着層あ
るいは接合層は劣化のおそれがあり、信頼性の面で問題
がある。また接着あるいは接合層の厚さを制御しなけれ
ばならないという問題がある。
【０００５】接着（接合）剤を介在せずに接合を行う方
法に静電接合法（陽極接合法）がある。これはシリコン
とガラスの接合に用いられる方法で、シリコンとガラス
とを密接させ、３００〜５００℃の加熱下で電圧を印加
してガラス中のアルカリイオンを移動させてシリコンと
の界面近傍に空間電荷層を形成させ、これによってシリ
コン側との間に大きな静電力を生じさせ、界面で化学結
合を起させる方法である。化学結合は静電気力によるガ
ラスの変形、あるいは電界によってガラス中のＯ- が移
動し、Ｓｉと結合することによって、界面でＳｉＯ2 が
形成されることによると考えられている。
法に静電接合法（陽極接合法）がある。これはシリコン
とガラスの接合に用いられる方法で、シリコンとガラス
とを密接させ、３００〜５００℃の加熱下で電圧を印加
してガラス中のアルカリイオンを移動させてシリコンと
の界面近傍に空間電荷層を形成させ、これによってシリ
コン側との間に大きな静電力を生じさせ、界面で化学結
合を起させる方法である。化学結合は静電気力によるガ
ラスの変形、あるいは電界によってガラス中のＯ- が移
動し、Ｓｉと結合することによって、界面でＳｉＯ2 が
形成されることによると考えられている。
【０００６】上述した米国特許の場合のようにシリコン
同士を静電接合する場合には、接合させる両面に湿式酸
化によってＳｉＯ2 膜を形成し、同時にＳｉＯＨ基をＳ
ｉＯ2 膜内に多く形成する。これは次式の反応
同士を静電接合する場合には、接合させる両面に湿式酸
化によってＳｉＯ2 膜を形成し、同時にＳｉＯＨ基をＳ
ｉＯ2 膜内に多く形成する。これは次式の反応
【０００７】
【数１】ＳｉＯＨ→ＳｉＯ- ＋Ｈ+ によるＨ+ をキャリアとするためである。シリコン−シ
リコンの静電接合は９００℃という高温で行われるた
め、通常配線に使用されるアルミニウムは使用できず、
さらに回路が形成されたデバイスを高温に加熱すること
による悪影響もあり、半導体加速度センサに適用するこ
とは現実には困難である。
リコンの静電接合は９００℃という高温で行われるた
め、通常配線に使用されるアルミニウムは使用できず、
さらに回路が形成されたデバイスを高温に加熱すること
による悪影響もあり、半導体加速度センサに適用するこ
とは現実には困難である。
【０００８】そこで、上記米国特許におけるキャップ１
４０にガラスを使用し、３００〜５００℃の低温でシリ
コンフレーム１２０と静電接合することが考えられる。
４０にガラスを使用し、３００〜５００℃の低温でシリ
コンフレーム１２０と静電接合することが考えられる。
【０００９】図７はこのようにキャップ２００および基
板３００をガラスで構成し、シリコン検出体１００との
３層構造を低温度で静電接合させた例を示す。図７にお
いて、（ａ）は加速度センサ全体の断面図、（ｂ）はそ
の部分拡大図である。
板３００をガラスで構成し、シリコン検出体１００との
３層構造を低温度で静電接合させた例を示す。図７にお
いて、（ａ）は加速度センサ全体の断面図、（ｂ）はそ
の部分拡大図である。
【００１０】ここでキャップ２００の窪み２０１には導
電膜２０２が形成されていて、そこから外部まで接合あ
るいは接着面４００を通過して、シリコン検出体１００
へと配線を接続している。ここで、梁１０１の上面に
は、半導体ストレインゲージ１０４によってホイートス
トンブリッジが形成されていて、シリコン検出体１００
とおもり１０２は、このブリッジ回路のグランドと接続
されている。シリコン検出体１００はその支持体部１０
３において、基板３００と静電接合され、窪み３０１を
形成している。
電膜２０２が形成されていて、そこから外部まで接合あ
るいは接着面４００を通過して、シリコン検出体１００
へと配線を接続している。ここで、梁１０１の上面に
は、半導体ストレインゲージ１０４によってホイートス
トンブリッジが形成されていて、シリコン検出体１００
とおもり１０２は、このブリッジ回路のグランドと接続
されている。シリコン検出体１００はその支持体部１０
３において、基板３００と静電接合され、窪み３０１を
形成している。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の発明
の構成を実現するためには、キャップ２００の窪み２０
１から、接合あるいは接着面４００を通過してシリコン
検出体１００へと配線を取り出す必要がある。そのた
め、接合あるいは接着面４００の平坦度を保つことが困
難となり、その部分が機械的強度の点で信頼性を損なう
危険性がある。特に、このような加速度センサが車のエ
アバッグなどの衝突検出用センサとして利用される場
合、センサの構造体には高度の信頼性が要求され、この
ような危険性は致命的なセンサ不良に発展する可能性が
ある。また、その問題を回避するためには、接着および
接合面積を大きくすることで可能であるが、チップサイ
ズが大きくなり、コストも増加する、等の課題がある。
の構成を実現するためには、キャップ２００の窪み２０
１から、接合あるいは接着面４００を通過してシリコン
検出体１００へと配線を取り出す必要がある。そのた
め、接合あるいは接着面４００の平坦度を保つことが困
難となり、その部分が機械的強度の点で信頼性を損なう
危険性がある。特に、このような加速度センサが車のエ
アバッグなどの衝突検出用センサとして利用される場
合、センサの構造体には高度の信頼性が要求され、この
ような危険性は致命的なセンサ不良に発展する可能性が
ある。また、その問題を回避するためには、接着および
接合面積を大きくすることで可能であるが、チップサイ
ズが大きくなり、コストも増加する、等の課題がある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めに、本発明による半導体加速度センサは、シリコン基
体から一体加工され、おもり、支持体部および該おもり
と支持体部とを連結する梁を有し、さらに該梁の上面に
半導体ストレインゲージが形成されているシリコン検出
体と、該シリコン検出体の上部に設けられ、前記おもり
が変位可能なように窪みを有する上部ガラスと、前記シ
リコン検出体の下部に設けられ、前記おもりが変位可能
なように窪みを有する下部ガラスとを具え、前記シリコ
ン検出体の支持体部が前記上部ガラスおよび前記下部ガ
ラスとそれぞれ静電接合されており、前記下部ガラスの
窪みに導体膜が形成されており、該下部ガラスには前記
導体膜から外部配線を取り出すための開口部が設けられ
ていることを特徴とする。
めに、本発明による半導体加速度センサは、シリコン基
体から一体加工され、おもり、支持体部および該おもり
と支持体部とを連結する梁を有し、さらに該梁の上面に
半導体ストレインゲージが形成されているシリコン検出
体と、該シリコン検出体の上部に設けられ、前記おもり
が変位可能なように窪みを有する上部ガラスと、前記シ
リコン検出体の下部に設けられ、前記おもりが変位可能
なように窪みを有する下部ガラスとを具え、前記シリコ
ン検出体の支持体部が前記上部ガラスおよび前記下部ガ
ラスとそれぞれ静電接合されており、前記下部ガラスの
窪みに導体膜が形成されており、該下部ガラスには前記
導体膜から外部配線を取り出すための開口部が設けられ
ていることを特徴とする。
【００１３】本発明による試験方法は、前記シリコン検
出体の基板と前記下部ガラスの窪みとに電位差が発生す
るように該下部ガラスの導体膜に直流電位を印加し、前
記シリコン検出体のおもりの下面と前記下部ガラスの窪
みに形成された導電膜との間に発生する静電力によっ
て、擬似加速度を発生させて、半導体加速度センサのキ
ャリブレーションを行うことを特徴とする。
出体の基板と前記下部ガラスの窪みとに電位差が発生す
るように該下部ガラスの導体膜に直流電位を印加し、前
記シリコン検出体のおもりの下面と前記下部ガラスの窪
みに形成された導電膜との間に発生する静電力によっ
て、擬似加速度を発生させて、半導体加速度センサのキ
ャリブレーションを行うことを特徴とする。
【００１４】さらに本発明による試験方法は、前記シリ
コン検出体の基板と前記下部ガラスの窪みとに電位差が
発生するように該下部ガラスの導体膜に交流電位を印加
し、前記シリコン検出体のおもりの下面と前記下部ガラ
スの窪みに形成された導電膜との間に発生する静電力に
よって、擬似加速度を発生させて、半導体加速度センサ
のキャリブレーションを行うことを特徴とする。
コン検出体の基板と前記下部ガラスの窪みとに電位差が
発生するように該下部ガラスの導体膜に交流電位を印加
し、前記シリコン検出体のおもりの下面と前記下部ガラ
スの窪みに形成された導電膜との間に発生する静電力に
よって、擬似加速度を発生させて、半導体加速度センサ
のキャリブレーションを行うことを特徴とする。
【００１５】
【作用】本発明においてはシリコン検出体の基板電位が
ホイートストーンブリッジへの供給電源あるいはグラン
ド電位に接続され、下部のガラスの窪みに導電膜を形成
し、例えばワイヤボンディングなどによって、導体膜か
ら外部へ配線が取り出せるように、シリコンより下部の
ガラスの寸法を大きくして構成する。
ホイートストーンブリッジへの供給電源あるいはグラン
ド電位に接続され、下部のガラスの窪みに導電膜を形成
し、例えばワイヤボンディングなどによって、導体膜か
ら外部へ配線が取り出せるように、シリコンより下部の
ガラスの寸法を大きくして構成する。
【００１６】このような構成によって、おもり下面と下
部ガラスとの間に電位差が発生するように電位を与える
ことにより、おもり下面と下部ガラスとの間に静電力が
発生し、これを擬似加速度として、半導体加速度センサ
のキャリブレーションを行うことができる。
部ガラスとの間に電位差が発生するように電位を与える
ことにより、おもり下面と下部ガラスとの間に静電力が
発生し、これを擬似加速度として、半導体加速度センサ
のキャリブレーションを行うことができる。
【００１７】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。
に説明する。
【００１８】図１は本発明による半導体加速度センサの
第１の実施例の断面図である。図２は図１に示した断面
構造を説明するための図であって、（ａ）は外観斜視
図、（ｂ），（ｃ）および（ｄ）はそれぞれ上部ガラス
２０，シリコン検出体１０および下部ガラス３０の分解
斜視図である。図２（ａ）の上部ガラス２０は上下を反
転した形状を、図２（ｂ）のシリコン検出体１０は部分
破断図を示している。図１は図２（ａ）における破線Ａ
に沿った断面図である。
第１の実施例の断面図である。図２は図１に示した断面
構造を説明するための図であって、（ａ）は外観斜視
図、（ｂ），（ｃ）および（ｄ）はそれぞれ上部ガラス
２０，シリコン検出体１０および下部ガラス３０の分解
斜視図である。図２（ａ）の上部ガラス２０は上下を反
転した形状を、図２（ｂ）のシリコン検出体１０は部分
破断図を示している。図１は図２（ａ）における破線Ａ
に沿った断面図である。
【００１９】本実施例においては、半導体ストレインゲ
ージ１４が形成された片持ちの梁（可撓部）１１，おも
り１２および支持体部１３が一体加工されたシリコン検
出体１０の支持体部１３上部には、梁１１によって支持
されたおもり１２が加速度によって変位可能なように、
おもり１２に対向する側に窪み２１が形成された上部ガ
ラス２０が静電接合されている。また、同様に梁１１に
よって支持されたおもり１２が加速度によって変位可能
なように、おもり１２に対向する側に窪み３１を有し、
この窪み３１に蒸着やスパッタなどによって表面に薄膜
導電膜３２が形成され、薄膜導電膜３２からワイヤボン
ディングなどによって配線が取り出せるように、シリコ
ン検出体１０よりやや大きめの下部ガラス３０が、シリ
コン検出体１０の支持体部１３の下側に静電接合されて
いる。また、梁１１の上面に形成された複数の半導体ス
トレインゲージ１４によって、加速度が発生した場合
に、差出力が発生するようにホイートストーンブリッジ
回路が組まれていて、シリコン検出体１０の基板電位
は、このホイートストーンブリッジ回路への供給電源ま
たはグランド電位に接続されている。
ージ１４が形成された片持ちの梁（可撓部）１１，おも
り１２および支持体部１３が一体加工されたシリコン検
出体１０の支持体部１３上部には、梁１１によって支持
されたおもり１２が加速度によって変位可能なように、
おもり１２に対向する側に窪み２１が形成された上部ガ
ラス２０が静電接合されている。また、同様に梁１１に
よって支持されたおもり１２が加速度によって変位可能
なように、おもり１２に対向する側に窪み３１を有し、
この窪み３１に蒸着やスパッタなどによって表面に薄膜
導電膜３２が形成され、薄膜導電膜３２からワイヤボン
ディングなどによって配線が取り出せるように、シリコ
ン検出体１０よりやや大きめの下部ガラス３０が、シリ
コン検出体１０の支持体部１３の下側に静電接合されて
いる。また、梁１１の上面に形成された複数の半導体ス
トレインゲージ１４によって、加速度が発生した場合
に、差出力が発生するようにホイートストーンブリッジ
回路が組まれていて、シリコン検出体１０の基板電位
は、このホイートストーンブリッジ回路への供給電源ま
たはグランド電位に接続されている。
【００２０】半導体ストレインゲージ１４は公知の任意
の方法によって形成することができる。１５はパッドで
ある。梁（可撓部）１１に発生する歪はストレインゲー
ジ１４によって抵抗変化としてパッド１５を通じて外部
へ出力される。この半導体加速度センサも、通常の半導
体デバイスと同様に配線部分はＳｉＯ2 またはＳｉＮな
どのパッシベーション膜によって保護されている。従っ
てシリコン検出体１０と上部ガラス２０との静電接合は
配線あるいはパッシベーション膜を避けて行われてお
り、図１におけるシリコン検出体の上面左端は開放され
ている。このことは静電接合を確実にすると共に、配線
の安全性を高めるものでもである。同様に、下部ガラス
３０には切込み部３３が設けられており、薄膜導電体３
２の外部への接続を容易かつ確実にすると共に、シリコ
ン検出体１０と下部ガラス３０との静電接合を確実にし
ている。なお、薄膜導電体３２からの配線を取り出すた
めの切込み部の形状は図２に示した形状に限られない。
下部ガラス３０の寸法をシリコン検出体１０の寸法より
大きくし、例えば図２におけるシリコン検出体の右端の
全長に近い大きな開口部を設けてもよい。
の方法によって形成することができる。１５はパッドで
ある。梁（可撓部）１１に発生する歪はストレインゲー
ジ１４によって抵抗変化としてパッド１５を通じて外部
へ出力される。この半導体加速度センサも、通常の半導
体デバイスと同様に配線部分はＳｉＯ2 またはＳｉＮな
どのパッシベーション膜によって保護されている。従っ
てシリコン検出体１０と上部ガラス２０との静電接合は
配線あるいはパッシベーション膜を避けて行われてお
り、図１におけるシリコン検出体の上面左端は開放され
ている。このことは静電接合を確実にすると共に、配線
の安全性を高めるものでもである。同様に、下部ガラス
３０には切込み部３３が設けられており、薄膜導電体３
２の外部への接続を容易かつ確実にすると共に、シリコ
ン検出体１０と下部ガラス３０との静電接合を確実にし
ている。なお、薄膜導電体３２からの配線を取り出すた
めの切込み部の形状は図２に示した形状に限られない。
下部ガラス３０の寸法をシリコン検出体１０の寸法より
大きくし、例えば図２におけるシリコン検出体の右端の
全長に近い大きな開口部を設けてもよい。
【００２１】図３は本発明による半導体加速度センサの
第２の実施例の断面図で、第１の実施例の構成のうち、
片持ち梁を両持ち梁に置き換えた例である。本実施例の
全体の外観は図２（ａ）と同様であり、図３は図２
（ａ）の破線Ａに沿った断面図である。上部ガラス２０
および下部ガラス３０の形状はそれぞれ図２（ｂ）およ
び（ｄ）に示したと同様である。図４は両持ち梁構造の
シリコン検出体の部分破断斜視図であって、図４（ａ）
は２本梁両持ち構造、図４（ｂ）は４本梁両持ち構造を
示す。シリコン検出体１０と上部ガラス２０および下部
ガラス３０との接合は第１の実施例と同じく静電接合に
よっている。
第２の実施例の断面図で、第１の実施例の構成のうち、
片持ち梁を両持ち梁に置き換えた例である。本実施例の
全体の外観は図２（ａ）と同様であり、図３は図２
（ａ）の破線Ａに沿った断面図である。上部ガラス２０
および下部ガラス３０の形状はそれぞれ図２（ｂ）およ
び（ｄ）に示したと同様である。図４は両持ち梁構造の
シリコン検出体の部分破断斜視図であって、図４（ａ）
は２本梁両持ち構造、図４（ｂ）は４本梁両持ち構造を
示す。シリコン検出体１０と上部ガラス２０および下部
ガラス３０との接合は第１の実施例と同じく静電接合に
よっている。
【００２２】このような構成によって実現された半導体
加速度センサは、上部ガラス２０および下部ガラス３０
は、過大加速度によって梁１１が破損しないようにおも
り１２の変位を強制的に止めることができ、さらに、お
もり１２と両ガラスとの隙間に発生するスクイーズフィ
ルム効果によって、梁１１とおもり１２の構造体の共振
点で発生する過大振動を抑えることができる。
加速度センサは、上部ガラス２０および下部ガラス３０
は、過大加速度によって梁１１が破損しないようにおも
り１２の変位を強制的に止めることができ、さらに、お
もり１２と両ガラスとの隙間に発生するスクイーズフィ
ルム効果によって、梁１１とおもり１２の構造体の共振
点で発生する過大振動を抑えることができる。
【００２３】次に、このような半導体加速度センサのキ
ャリブレーションの方法を次に述べる。
ャリブレーションの方法を次に述べる。
【００２４】下部ガラス３０の窪み３１に形成された導
電膜３２に電圧Ｖを印加すると、おもり１２の下面と下
部ガラス３０の薄膜導電膜３２との間に、次式で表され
る静電力Ｆｖが働き、梁１１によって発生するバネ力Ｆ
ｋとΔｘ変位した地点で釣り合うことになる。この時の
釣合式は次のように表される。
電膜３２に電圧Ｖを印加すると、おもり１２の下面と下
部ガラス３０の薄膜導電膜３２との間に、次式で表され
る静電力Ｆｖが働き、梁１１によって発生するバネ力Ｆ
ｋとΔｘ変位した地点で釣り合うことになる。この時の
釣合式は次のように表される。
【００２５】
【数２】Ｆｖ＝Ｆｋ
【００２６】
【数３】 Ｆｖ＝０．５×ε×ε0 ×Ｓ×（Ｖ／ｄ−Δｘ）2
【００２７】
【数４】Ｆｋ＝Ｋ×Δｘ ここで、εは下部ガラス３０の窪み３１とおもり１２と
の間に存在する媒体の比誘電率、ε0 は真空の誘電率
（Ｆ／ｍ）、Ｓはおもり１２の下面の面積（ｍ2）、ｄ
は窪み３１の深さ（ｍ）、Δｘは静電力によって発生し
たおもり１２の変位、Ｋは梁１１のバネ定数である。
の間に存在する媒体の比誘電率、ε0 は真空の誘電率
（Ｆ／ｍ）、Ｓはおもり１２の下面の面積（ｍ2）、ｄ
は窪み３１の深さ（ｍ）、Δｘは静電力によって発生し
たおもり１２の変位、Ｋは梁１１のバネ定数である。
【００２８】この釣合状態における変位Δｘは、ある加
速度が発生した場合の変位として置き換えることが可能
であり、静電力を擬似加速度として感度補正、つまりキ
ャリブレーションを行うことができる。
速度が発生した場合の変位として置き換えることが可能
であり、静電力を擬似加速度として感度補正、つまりキ
ャリブレーションを行うことができる。
【００２９】上記媒体を空気とし、梁１１の寸法を長さ
１．９ｍｍ、厚さ０．０３ｍｍ、おもり１２の下面の面
積を２．２５ｍｍ2 、窪み３１の深さを０．０１２ｍｍ
とした時、静電力を発生する印加電圧Ｖと擬似加速度Ｇ
との関係を図５に示す。従って図５の曲線を較正曲線と
して加速度センサの感度補正を行うことができる。
１．９ｍｍ、厚さ０．０３ｍｍ、おもり１２の下面の面
積を２．２５ｍｍ2 、窪み３１の深さを０．０１２ｍｍ
とした時、静電力を発生する印加電圧Ｖと擬似加速度Ｇ
との関係を図５に示す。従って図５の曲線を較正曲線と
して加速度センサの感度補正を行うことができる。
【００３０】なお、図５には直流電圧を印加した場合を
示したが、交流電圧を印加してもよい。この場合には、
おもりの質量と梁のバネ定数によって決まる固有振動数
に近い周波数の電圧を印加することによって、低い電圧
の印加で高い擬似加速度を得ることができる。
示したが、交流電圧を印加してもよい。この場合には、
おもりの質量と梁のバネ定数によって決まる固有振動数
に近い周波数の電圧を印加することによって、低い電圧
の印加で高い擬似加速度を得ることができる。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
次のような効果を得ることができる。
次のような効果を得ることができる。
【００３２】（１）キャリブレーションを振動試験およ
び設備が無くても、簡単に実現することが可能で、製造
コストを下げることができる。
び設備が無くても、簡単に実現することが可能で、製造
コストを下げることができる。
【００３３】（２）おもりの過大変位を防御する上部お
よび下部ガラスとシリコン検出体との接合部分が、平坦
に保つことができるため、機械的強度の信頼性を高める
ことができる。
よび下部ガラスとシリコン検出体との接合部分が、平坦
に保つことができるため、機械的強度の信頼性を高める
ことができる。
【図１】本発明の第１の実施例の断面図である。
【図２】図１を説明するための構成部分の斜視図であ
る。
る。
【図３】本発明の第２の実施例の断面図である。
【図４】両持ち梁構成のシリコン検出体の部分破断斜視
図である。
図である。
【図５】印加電圧と擬似加速度の関係を示す特性図であ
る。
る。
【図６】従来例の断面図である。
【図７】従来例の断面図である。
１０ シリコン検出体 １１ 梁 １２ おもり １３ 支持体部 １４ 半導体ストレインゲージ １５ パッド ２０ 上部ガラス ２１ 窪み ３０ 下部ガラス ３１ 窪み ３２ 薄膜導電膜 ３３ 切込み部 １００ シリコン検出体 １０１ 梁 １０２ おもり １０３ 支持体部 １０４ 半導体ストレインゲージ ２００ キャップ ２０１ 窪み ２０２ 薄膜導電膜 ３００ 基板 ３０１ 窪み ４００ 接合または接着面
Claims (3)
- 【請求項１】 シリコン基体から一体加工され、おも
り、支持体部および該おもりと支持体部とを連結する梁
を有し、さらに該梁の上面に半導体ストレインゲージが
形成されているシリコン検出体と、該シリコン検出体の
上部に設けられ、前記おもりが変位可能なように窪みを
有する上部ガラスと、前記シリコン検出体の下部に設け
られ、前記おもりが変位可能なように窪みを有する下部
ガラスとを具え、前記シリコン検出体の支持体部が前記
上部ガラスおよび前記下部ガラスとそれぞれ静電接合さ
れており、前記下部ガラスの窪みに導体膜が形成されて
おり、該下部ガラスには前記導体膜から外部配線を取り
出すための開口部が設けられていることを特徴とする半
導体加速度センサ。 - 【請求項２】 請求項１に記載の半導体加速度センサの
試験方法において、前記シリコン検出体の基板と前記下
部ガラスの窪みとに電位差が発生するように該下部ガラ
スの導体膜に直流電位を印加し、前記シリコン検出体の
おもりの下面と前記下部ガラスの窪みに形成された導電
膜との間に発生する静電力によって、擬似加速度を発生
させて、半導体加速度センサのキャリブレーションを行
うことを特徴とする半導体加速度センサの試験方法。 - 【請求項３】 請求項１に記載の半導体加速度センサの
試験方法において、前記シリコン検出体の基板と前記下
部ガラスの窪みとに電位差が発生するように該下部ガラ
スの導体膜に交流電位を印加し、前記シリコン検出体の
おもりの下面と前記下部ガラスの窪みに形成された導電
膜との間に発生する静電力によって、擬似加速度を発生
させて、半導体加速度センサのキャリブレーションを行
うことを特徴とする半導体加速度センサの試験方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5133408A JP2549815B2 (ja) | 1993-06-03 | 1993-06-03 | 半導体加速度センサおよびその試験方法 |
| US08/252,557 US5526687A (en) | 1993-06-03 | 1994-06-01 | Semiconductor acceleration sensor and testing method thereof |
| DE4419267A DE4419267C2 (de) | 1993-06-03 | 1994-06-01 | Halbleiterbeschleunigungssensor und Testverfahren dafür |
| GB9411068A GB2280307B (en) | 1993-06-03 | 1994-06-02 | Semiconductor acceleration sensor and testing method thereof |
| US08/456,279 US5608153A (en) | 1993-06-03 | 1995-05-31 | Semiconductor acceleration sensor and testing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5133408A JP2549815B2 (ja) | 1993-06-03 | 1993-06-03 | 半導体加速度センサおよびその試験方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06342007A JPH06342007A (ja) | 1994-12-13 |
| JP2549815B2 true JP2549815B2 (ja) | 1996-10-30 |
Family
ID=15104070
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5133408A Expired - Fee Related JP2549815B2 (ja) | 1993-06-03 | 1993-06-03 | 半導体加速度センサおよびその試験方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5526687A (ja) |
| JP (1) | JP2549815B2 (ja) |
| DE (1) | DE4419267C2 (ja) |
| GB (1) | GB2280307B (ja) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08122359A (ja) * | 1994-10-21 | 1996-05-17 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体加速度センサとその製造方法および試験方法 |
| DE69608380T2 (de) * | 1995-09-04 | 2000-11-30 | Murata Manufacturing Co | Beschleunigungsdetektionsvorrichtung |
| US6041655A (en) * | 1997-04-22 | 2000-03-28 | Alliedsignal, Inc. | Active cover accelerometer |
| US6878861B2 (en) * | 2000-07-21 | 2005-04-12 | Washington State University Research Foundation | Acyl coenzyme A thioesterases |
| US6642067B2 (en) | 2000-10-03 | 2003-11-04 | Honeywell International, Inc. | Method of trimming micro-machined electromechanical sensors (MEMS) devices |
| US7060442B2 (en) * | 2000-10-30 | 2006-06-13 | Regents Of The University Of Michigan | Modulators on Nod2 signaling |
| DE10201551A1 (de) * | 2002-01-17 | 2003-07-31 | Conti Temic Microelectronic | Verfahren zum Bewerten eines Einbauorts einer Beschleunigungssensor-Baugruppe in einem Fahrzeug |
| US6863731B2 (en) * | 2002-10-18 | 2005-03-08 | Controls Corporation Of America | System for deposition of inert barrier coating to increase corrosion resistance |
| DE102004049084A1 (de) * | 2004-10-08 | 2006-04-13 | Robert Bosch Gmbh | Sensorschnittstelle mit integrierter Strommessung |
| JP2006226743A (ja) * | 2005-02-16 | 2006-08-31 | Mitsubishi Electric Corp | 加速度センサ |
| EP2156921B1 (de) * | 2008-08-21 | 2011-10-26 | Step-Tec AG | Vorrichtung zur Verminderung von Schwingungen einer Werkzeugspindel |
| US20110196636A1 (en) * | 2010-02-03 | 2011-08-11 | Baker Hughes Incorporated | Measurement method for a component of the gravity vector |
| FR3110284B1 (fr) * | 2020-05-14 | 2023-01-13 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif de détection utilisant une transduction piézorésistive |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4553436A (en) * | 1982-11-09 | 1985-11-19 | Texas Instruments Incorporated | Silicon accelerometer |
| US5373722A (en) * | 1987-10-27 | 1994-12-20 | Temic Telefunken Microelectronic Gmbh | Apparatus for performance testing acceleration sensors |
| DE3824695A1 (de) * | 1988-07-20 | 1990-02-01 | Fraunhofer Ges Forschung | Mikromechanischer beschleunigungssensor mit kapazitiver signalwandlung und verfahren zu seiner herstellung |
| DE68910641T2 (de) * | 1988-09-23 | 1994-04-28 | Automotive Systems Lab | Selbsteichender Beschleunigungsmesser. |
| US5060504A (en) * | 1988-09-23 | 1991-10-29 | Automotive Systems Laboratory, Inc. | Self-calibrating accelerometer |
| US5103667A (en) * | 1989-06-22 | 1992-04-14 | Ic Sensors, Inc. | Self-testable micro-accelerometer and method |
| JPH03146872A (ja) * | 1989-11-02 | 1991-06-21 | Hitachi Ltd | 半導体加速度センサ |
| EP0461265B1 (en) * | 1989-12-28 | 1995-05-10 | Wacoh Corporation | Acceleration sensors |
| US5277053A (en) * | 1990-04-25 | 1994-01-11 | Litton Systems, Inc. | Square law controller for an electrostatic force balanced accelerometer |
| JPH05322921A (ja) * | 1992-05-19 | 1993-12-07 | Hitachi Ltd | 加速度センサ及びこれを用いたエアバッグシステム |
| US5121180A (en) * | 1991-06-21 | 1992-06-09 | Texas Instruments Incorporated | Accelerometer with central mass in support |
| US5233874A (en) * | 1991-08-19 | 1993-08-10 | General Motors Corporation | Active microaccelerometer |
| JPH05264576A (ja) * | 1992-03-19 | 1993-10-12 | Hitachi Ltd | 加速度センサ |
| US5369057A (en) * | 1993-12-21 | 1994-11-29 | Delco Electronics Corporation | Method of making and sealing a semiconductor device having an air path therethrough |
-
1993
- 1993-06-03 JP JP5133408A patent/JP2549815B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-06-01 DE DE4419267A patent/DE4419267C2/de not_active Expired - Fee Related
- 1994-06-01 US US08/252,557 patent/US5526687A/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-06-02 GB GB9411068A patent/GB2280307B/en not_active Expired - Fee Related
-
1995
- 1995-05-31 US US08/456,279 patent/US5608153A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE4419267A1 (de) | 1994-12-15 |
| GB9411068D0 (en) | 1994-07-20 |
| JPH06342007A (ja) | 1994-12-13 |
| US5608153A (en) | 1997-03-04 |
| US5526687A (en) | 1996-06-18 |
| DE4419267C2 (de) | 2003-02-27 |
| GB2280307A (en) | 1995-01-25 |
| GB2280307B (en) | 1997-01-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2549815B2 (ja) | 半導体加速度センサおよびその試験方法 | |
| US5616844A (en) | Capacitance type acceleration sensor | |
| US8186221B2 (en) | Vertically integrated MEMS acceleration transducer | |
| US7057247B2 (en) | Combined absolute differential transducer | |
| US5864063A (en) | Electrostatic capacity-type acceleration sensor | |
| US8220330B2 (en) | Vertically integrated MEMS sensor device with multi-stimulus sensing | |
| TWI427293B (zh) | An acceleration sensor element and an acceleration sensor having its acceleration | |
| EP0490419B1 (en) | Accelerometer | |
| JP3063209B2 (ja) | 容量型加速度センサ | |
| US6293154B1 (en) | Vibration compensated pressure sensing assembly | |
| US8631707B2 (en) | Differential temperature and acceleration compensated pressure transducer | |
| JPH09113534A (ja) | 加速度センサー | |
| US5760290A (en) | Semiconductor acceleration sensor and testing method thereof | |
| JP2005249454A (ja) | 容量型加速度センサ | |
| JPS63308529A (ja) | 容量性圧力変換器 | |
| US5535626A (en) | Sensor having direct-mounted sensing element | |
| US20090223292A1 (en) | Acceleration sensor | |
| JP3223849B2 (ja) | 半導体加速度センサ | |
| JPH06300650A (ja) | 静電容量式圧力センサ | |
| JP2021535390A (ja) | 湿気絶縁ひずみゲージ、および湿気の侵入に対してひずみゲージを絶縁する方法 | |
| JP3382030B2 (ja) | フルモールド実装型加速度センサ | |
| JP3310154B2 (ja) | 半導体式加速度センサおよびその製造方法 | |
| JP3368744B2 (ja) | 振動型加速度センサ | |
| JP2861477B2 (ja) | 半導体歪みセンサ | |
| JPH1022512A (ja) | 静電容量型圧力センサ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19960628 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070808 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080808 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080808 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090808 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090808 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100808 Year of fee payment: 14 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100808 Year of fee payment: 14 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100808 Year of fee payment: 14 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100808 Year of fee payment: 14 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100808 Year of fee payment: 14 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |