JP3218302B2 - Capacitive acceleration sensor - Google Patents
Capacitive acceleration sensorInfo
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- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
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- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
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- 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
- Pressure Sensors (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は加速度センサに係り、特
に固定電極と可動電極とが設けられ、両電極間の隙間が
変化したときの静電容量の変化から加速度を検出する容
量式加速度センサに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an acceleration sensor, and more particularly, to a capacitance type acceleration sensor provided with a fixed electrode and a movable electrode and detecting acceleration from a change in capacitance when a gap between the two electrodes changes. About.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に、容量式加速度センサは、例えば
特開平1−152369号公報に示されているように、
固定電極と可動電極とを有するセンサチップが基板上に
接着され、固定電極と可動電極間の隙間が変化したとき
の前記両電極間の静電容量の変化から加速度を検出する
ようになっている。2. Description of the Related Art Generally, a capacitive acceleration sensor is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-152369.
A sensor chip having a fixed electrode and a movable electrode is adhered on a substrate, and acceleration is detected from a change in capacitance between the fixed electrode and the movable electrode when a gap between the two electrodes changes. .
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術の容量式加速度センサでは、基板上にセンサチッ
プを接着する際に接着層の厚みを調整することの配慮が
なされておらず、接着層が薄くなってしまう欠点があ
る。接着層が薄くなると基板とセンサチップとの間隔が
狭くなるので、基板およびセンサチップが熱膨張したと
きに両者の熱膨張差の影響が現われる。すなわち、基板
およびセンサチップの熱膨張率の相違により、温度が変
化したときに基板およびセンサチップの伸縮量がそれぞ
れ異り、基板およびセンサチップに反り変形が生じてし
まうことになる。特にセンサチップに反り変形が生じる
と内部に設けられた可動電極と固定電極間の隙間が変化
し、加速度がかかっていない状態でも加速度がかってい
るような静電容量の差分が検出されるような状態とな
り、その結果、ゼロ点がシフトしてしまう。However, in the above-mentioned conventional capacitive acceleration sensor, no consideration is given to adjusting the thickness of the adhesive layer when the sensor chip is adhered to the substrate, and the adhesive layer is not There is a disadvantage that it becomes thin. When the adhesive layer becomes thinner, the distance between the substrate and the sensor chip becomes narrower, so that when the substrate and the sensor chip thermally expand, the influence of the thermal expansion difference between the two appears. That is, due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the substrate and the sensor chip, when the temperature changes, the amounts of expansion and contraction of the substrate and the sensor chip are different from each other, and the substrate and the sensor chip are warped. In particular, when warping deformation occurs in the sensor chip, the gap between the movable electrode and the fixed electrode provided inside changes, and a difference in capacitance that detects acceleration even when no acceleration is applied is detected. State, and as a result, the zero point shifts.
【0004】本発明の目的は、温度変化により基板およ
びセンサチップが熱膨張しても、ゼロ点がシフトしてし
まうことがない容量式加速度センサを提供することであ
る。An object of the present invention is to provide a capacitive acceleration sensor in which the zero point does not shift even if the substrate and the sensor chip thermally expand due to a temperature change.
【0005】[0005]
【0006】[0006]
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】 上記目的を達成するため
に、 本発明は、基板と、該基板上に設けられ固定電極と
可動電極とが所定の隙間を有して配置されたセンサチッ
プとを備え、前記隙間が変化したときの前記両電極間の
静電容量の変化から加速度を検出する容量式加速度セン
サにおいて、前記基板上に形成された配線と同様な導体
材料からなり、前記センサチップよりも大きく且つ閉じ
た形状の枠を前記基板上に形成し、該枠内に前記接着剤
を充填するとともに、その接着剤によって前記センサチ
ップを接着固定したものである。 [MEANS FOR SOLVING THE PROBLEMS] To achieve the above object
Further, the present invention includes a substrate, a sensor chip provided on the substrate, a fixed electrode and a movable electrode are arranged with a predetermined gap, between the two electrodes when the gap changes In a capacitive acceleration sensor for detecting acceleration from a change in capacitance, a conductor similar to a wiring formed on the substrate is provided.
A frame made of a material, which is larger than the sensor chip and has a closed shape is formed on the substrate, and the frame is filled with the adhesive, and the sensor chip is filled with the adhesive.
The cap is bonded and fixed .
【0008】また、本発明は、基板と、該基板上に設け
られ固定電極と可動電極とが所定の隙間を有して配置さ
れたセンサチップとを備え、前記隙間が変化したときの
前記両電極間の静電容量の変化から加速度を検出する容
量式加速度センサにおいて、前記基板上に、前記センサ
チップの搭載位置として、表面保護膜を設けないでくぼ
みを形成しておき、該くぼみ内に前記接着剤を充填する
とともに、その接着剤によって前記センサチップを接着
固定したものである。[0008] The present invention also provides a substrate, and a device provided on the substrate.
Provided with a fixed electrode and the movable electrode and the sensor chip which is arranged with a predetermined gap, the capacitance type acceleration sensor for detecting acceleration from a change in capacitance between the two electrodes when the gap is changed In the above, the sensor on the substrate
As for the mounting position of the chip,
And the adhesive is filled in the recess.
Attach the sensor chip with the adhesive
It is fixed .
【0009】さらに、本発明は、基板と、該基板上に接
着剤により接着固定され、固定電極と可動電極とが所定
の隙間を有して配置されたセンサチップとを備え、前記
隙間が変化したときの前記両電極間の静電容量の変化か
ら加速度を検出する容量式加速度センサにおいて、前記
センサチップの外周部に対応させて前記基板上に部分的
に複数個の突起を設け、該突起で囲まれた空間内に前記
接着剤を充填するとともに、前記突起の材料として、線
膨張係数が前記接着剤とほぼ同じ材料を使用したもので
ある。 Further, the present invention comprises a substrate, and a sensor chip which is adhered and fixed on the substrate with an adhesive, and in which a fixed electrode and a movable electrode are arranged with a predetermined gap, wherein the gap is changed. A capacitance type acceleration sensor for detecting acceleration from a change in capacitance between the two electrodes when the plurality of projections are provided, wherein a plurality of projections are partially provided on the substrate corresponding to an outer peripheral portion of the sensor chip; Is filled with the adhesive, and a material having a linear expansion coefficient substantially equal to that of the adhesive is used as a material of the protrusion.
【0010】[0010]
【作用】接着層の厚さを、センサチップの熱変形を吸収
しセンサチップの反りを回避できる厚さ以上にすれば、
センサチップと基板の熱膨張率の違いによってそれぞれ
の伸縮量に相違が生じても、その伸縮量の相違は接着層
により吸収され、センサチップに反り変形が生じること
を防止できる。このため、センサチップに設けられた可
動電極と固定電極間の隙間の変化を小さく押さえること
ができ、温度変化による容量式加速度センサのゼロ点が
シフトすることを防止できる。[Function] If the thickness of the adhesive layer is made larger than the thickness capable of absorbing thermal deformation of the sensor chip and avoiding warpage of the sensor chip,
Even if there is a difference in the amount of expansion and contraction due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the sensor chip and the substrate, the difference in the amount of expansion and contraction is absorbed by the adhesive layer, thereby preventing the sensor chip from being warped. For this reason, the change in the gap between the movable electrode and the fixed electrode provided on the sensor chip can be kept small, and the shift of the zero point of the capacitive acceleration sensor due to the temperature change can be prevented.
【0011】接着層の厚さを厚く維持するためには、セ
ンサチップを基板上に接着固定するための接着剤が接着
面より外部に漏れだすのを防止する手段を設ける。具体
的には、センサチップよりも大きく且つ閉じた枠を基板
上に形成し、この枠内に接着剤を充填したり、基板上の
センサチップ搭載位置にくぼみを設け、このくぼみ内に
接着剤を充填したりすることによって、接着剤が接着面
より外部に漏れだすのを防止することができる。なお、
枠は基板上に形成された配線と同様な導電材料で形成す
れば、製造が容易である。また、くぼみは基板上に表面
保護膜を設けないことにより容易に形成できる。 In order to keep the thickness of the adhesive layer large, there is provided means for preventing the adhesive for bonding and fixing the sensor chip onto the substrate from leaking out from the bonding surface to the outside. Specifically, a frame that is larger and closed than the sensor chip is formed on the substrate, and the frame is filled with an adhesive, or a recess is provided at the sensor chip mounting position on the substrate, and the adhesive is formed in the recess. By filling the adhesive, it is possible to prevent the adhesive from leaking outside from the adhesive surface. In addition,
The frame is made of the same conductive material as the wiring formed on the substrate.
If it is, manufacturing is easy. In addition, the depression is
It can be easily formed by not providing a protective film.
【0012】また、センサチップの外周部に対応させて
基板上に部分的に複数個の突起を設け、これらの突起で
囲まれた空間内に接着剤を充填してもよい。このような
構成にすると、複数個の突起によりセンサチップを支持
することができ、センサチップの自重によって接着層が
薄くなってしまうのを防ぐことができる。なお、この場
合は、突起の材料の線膨張係数は接着剤の線膨張係数と
ほぼ同じになるようして、接着剤の収縮による影響を緩
和する必要がある。Further, a plurality of projections may be provided on the substrate corresponding to the outer peripheral portion of the sensor chip, and an adhesive may be filled in a space surrounded by these projections. With such a configuration, the sensor chip can be supported by the plurality of protrusions, and it is possible to prevent the adhesive layer from becoming thin due to the weight of the sensor chip. In this case, it is necessary to reduce the influence of the contraction of the adhesive by setting the coefficient of linear expansion of the material of the projection to be substantially equal to the coefficient of linear expansion of the adhesive.
【0013】[0013]
【実施例】以下に、本発明の実施例を図面に従って説明
する。 (第1実施例)図1および図2は本発明の第1実施例を
示し、図1は容量式加速度センサの縦断面図(図2にお
けるB−B断面)、図2はその横断面図(図1における
A−A断面)である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (First Embodiment) FIGS. 1 and 2 show a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a longitudinal sectional view (BB section in FIG. 2) of a capacitive acceleration sensor, and FIG. (A-A cross section in FIG. 1).
【0014】容量式加速度センサのセンサチップ1は、
可動電極形成層12が固定電極形成層11と固定電極形
成層13とに挟まれた三層構造に形成されている。可動
電極形成層12の中央には支持部材16で支持された可
動電極15が設けられ、この可動電極15の両面に所定
の間隔をもって一対の固定電極14A,14Bが固定電
極形成層11,13上にそれぞれ設けられている。The sensor chip 1 of the capacitive acceleration sensor comprises:
The movable electrode forming layer 12 is formed in a three-layer structure sandwiched between the fixed electrode forming layer 11 and the fixed electrode forming layer 13. A movable electrode 15 supported by a support member 16 is provided at the center of the movable electrode forming layer 12, and a pair of fixed electrodes 14 </ b> A and 14 </ b> B are provided on both surfaces of the movable electrode 15 at predetermined intervals on the fixed electrode forming layers 11 and 13. Are provided respectively.
【0015】そして、上記センサチップ1に電極面に対
して垂直方向の加速度が加わると、可動電極15に慣性
力が加わり支持部材16が弾性変形して可動電極15が
変位するので、可動電極15と固定電極14Aとの隙間
が変化し両電極間の静電容量が変化するとともに、可動
電極15と固定電極14Bとの隙間も変化して両電極間
の静電容量も変化する。これらの静電容量の変化を検出
することにより加速度を検出できる。When an acceleration in a direction perpendicular to the electrode surface is applied to the sensor chip 1, an inertial force is applied to the movable electrode 15, and the support member 16 is elastically deformed and the movable electrode 15 is displaced. The gap between the movable electrode 15 and the fixed electrode 14B changes, and the gap between the movable electrode 15 and the fixed electrode 14B also changes. The acceleration can be detected by detecting the change in the capacitance.
【0016】可動電極形成層12は材料としてシリコン
単結晶が用いられ、これをエッチングによって加工する
ことにより、図2に示すような形状に形成されている。
また、固定電極形成層11,13は材料として固定部に
ガラスが用いられている。そして、固定電極形成層1
1,13で可動電極形成層12を両側から挟み、両者を
陽極接合法により接合して、センサチップ1が一体的に
形成されている。The movable electrode forming layer 12 is made of silicon single crystal as a material, and is formed into a shape as shown in FIG. 2 by processing the single crystal by etching.
Further, the fixed electrode forming layers 11 and 13 use glass as a material for the fixed portion. Then, the fixed electrode forming layer 1
The sensor chip 1 is integrally formed by sandwiching the movable electrode forming layer 12 from both sides by 1 and 13 and joining them by an anodic bonding method.
【0017】上記センサチップ1は接着剤2によって基
板4上に接着固定されている。センサチップ1を接着固
定するときに接着剤2が接着面から外部に漏れるのを防
ぐために、基板4上にはセンサチップ1の接着位置に閉
じた形状の枠3が設けられている。The sensor chip 1 is adhered and fixed on a substrate 4 by an adhesive 2. In order to prevent the adhesive 2 from leaking out of the bonding surface when the sensor chip 1 is bonded and fixed, a closed frame 3 is provided on the substrate 4 at the position where the sensor chip 1 is bonded.
【0018】基板4の材料としてはアルミナを、また枠
3の材料としては銀パラジウムをそれぞれ用いる。この
ようにすると、基板4上に周辺回路同様のスクリーン印
刷を施すだけで、枠3を形成することができ、従来の製
造工程に特別な工程を付加する必要がなく製造上極めて
有利となる。Alumina is used as the material of the substrate 4 and silver palladium is used as the material of the frame 3. By doing so, the frame 3 can be formed only by performing screen printing on the substrate 4 in the same manner as the peripheral circuit, and there is no need to add a special process to the conventional manufacturing process, which is extremely advantageous in manufacturing.
【0019】ここで、本発明の容量式加速度センサの特
徴を従来のものと比較しながら説明する。従来の容量式
加速度センサでは、図4(a)および図4(b)に示すよ
うにセンサチップ1を基板4に接着すると、センサチッ
プ1の自重により接着剤2の層厚が薄くなってしまう。
接着剤2の層厚が薄くなると、温度変化があったときに
センサチップ1と基板4の熱膨張差による影響を強く受
けることになり、図4(c)のように、センサチップ1
および基板4に反り変形が生じてしまう。特に反り変形
がセンサチップ1に生じると、加速度が加わっていなく
ても、センサチップ1の支持部材16の傾きが変化して
可動電極15が変位し、固定電極14A,14Bと可動
電極15との隙間が変化し、静電容量の変化が出力され
ることになる。すなわちゼロ点シフトが生じることにな
る。Here, the features of the capacitive acceleration sensor of the present invention will be described in comparison with the conventional one. In the conventional capacitive acceleration sensor, when the sensor chip 1 is bonded to the substrate 4 as shown in FIGS. 4A and 4B, the thickness of the adhesive 2 is reduced due to the weight of the sensor chip 1. .
When the thickness of the adhesive 2 is reduced, the temperature is changed and the sensor chip 1 and the substrate 4 are strongly affected by the difference in thermal expansion, and as shown in FIG.
In addition, the substrate 4 is warped. In particular, when warpage deformation occurs in the sensor chip 1, even when no acceleration is applied, the inclination of the support member 16 of the sensor chip 1 changes and the movable electrode 15 is displaced. The gap changes, and a change in capacitance is output. That is, a zero point shift occurs.
【0020】これに対して本発明の容量式加速度センサ
では、センサチップ1を基板4に接着する工程におい
て、図3(a)に示すように、予め基板4に枠3が設け
られているので、液体状態の接着剤2が充填(または塗
布)されたとき、接着剤2が外部へ流れ出ることがな
い。さらに、図3(b)に示すように、センサチップ1
を接着剤2にのせ、センサチップ1の重さが接着剤2に
加わった状態においても、接着剤2の表面張力により、
センサチップ1を接着剤2の表面に浮かせることができ
る。この状態で接着剤2を硬化させることにより、均一
でかつ十分な厚さをもつ接着層を形成することができ
る。このように、接着層の厚みを確保できる状態で接着
固定することが可能になるので、図4(c)に示すよう
なセンサチップの反り変形は起こりにくくなり、問題と
なるようなゼロ点シフトが生じることがない。On the other hand, in the capacitive acceleration sensor of the present invention, in the step of bonding the sensor chip 1 to the substrate 4, the frame 3 is previously provided on the substrate 4 as shown in FIG. When the liquid adhesive 2 is filled (or applied), the adhesive 2 does not flow out. Further, as shown in FIG.
Is placed on the adhesive 2, and even when the weight of the sensor chip 1 is applied to the adhesive 2, the surface tension of the adhesive 2
The sensor chip 1 can be floated on the surface of the adhesive 2. By curing the adhesive 2 in this state, an adhesive layer having a uniform and sufficient thickness can be formed. As described above, since it is possible to bond and fix the adhesive layer in a state where the thickness of the adhesive layer can be secured, warpage deformation of the sensor chip as shown in FIG. Does not occur.
【0021】本発明の効果を裏付けるために有限要素法
により接着剤厚みと温度変化によって生じる可動電極と
固定電極との隙間の変化量の関係を計算した。その結果
を図5に示す。図5より、接着剤の厚みを10μm以上
とすれば、60℃の温度変化が加わっても隙間の変化を
0.01μm以下とできることがわかる。測定最大加速
度がかかったとき、すなわちフルスケール時の隙間の変
化を1μmと設定すれは、60℃の温度変化によるゼロ
点のシフトは、フルスケールの1%以下とできる。20
℃を基準に設定すれば、±60℃すなわち−40℃から
80℃の間で環境温度が変化してもゼロ点シフトは±1
%の範囲内とすることができ、一般の応用を考えた場
合、実用上十分な精度を確保できることになる。In order to confirm the effects of the present invention, the relationship between the thickness of the adhesive and the amount of change in the gap between the movable electrode and the fixed electrode caused by a change in temperature was calculated by the finite element method. The result is shown in FIG. FIG. 5 shows that if the thickness of the adhesive is 10 μm or more, the change in the gap can be made 0.01 μm or less even when a temperature change of 60 ° C. is applied. When the measurement maximum acceleration is applied, that is, when the change in the gap at the time of full scale is set to 1 μm, the shift of the zero point due to the temperature change of 60 ° C. can be 1% or less of the full scale. 20
° C, the zero point shift is ± 1 even if the environmental temperature changes within ± 60 ° C, that is, -40 ° C to 80 ° C.
%, And practically sufficient accuracy can be ensured when general applications are considered.
【0022】枠の材料として銀パラジウム導体を用い、
基板に導体印刷するときの導体ペーストの粘度を適正に
調整することにより、焼成後の枠の厚さを例えば14±
4μmに制御することができる。すなわち枠の厚さを1
0μm以上とできるので、接着剤の厚さも10μm以上
確保できることになる。A silver palladium conductor is used as the material of the frame,
By appropriately adjusting the viscosity of the conductor paste when printing the conductor on the substrate, the thickness of the fired frame is set to, for example, 14 ±
It can be controlled to 4 μm. That is, if the thickness of the frame is 1
Since the thickness can be set to 0 μm or more, the thickness of the adhesive can be secured to 10 μm or more.
【0023】本実施例によれば、枠3の形状を接着剤2
が漏れだすことのない閉じた、つまり切れ目のない枠に
することで、接着剤2の厚さを一定にすることができる
とともに、センサチップ1を基板4に接着する製造工程
において、枠3がセンサチップ1の接着位置を決める機
能があり、センサチップ1が曲がって接着されることを
防止できるので、量産時のセンサチップの接着工程にお
ける不良品発生の低減を図ることが可能である。According to the present embodiment, the shape of the frame 3 is
By making the frame into a closed, that is, unbroken frame that does not leak out, the thickness of the adhesive 2 can be made constant, and in the manufacturing process of bonding the sensor chip 1 to the substrate 4, Since the sensor chip 1 has a function of determining the bonding position and can prevent the sensor chip 1 from being bent and bonded, it is possible to reduce the occurrence of defective products in the sensor chip bonding process during mass production.
【0024】(第2実施例)図6および図7は本発明の
第2実施例を示し、図6は容量式加速度センサの縦断面
図(図7におけるD−D断面)、図7はその横断面図
(図6におけるC−C断面)である。(Second Embodiment) FIGS. 6 and 7 show a second embodiment of the present invention. FIG. 6 is a longitudinal sectional view of a capacitive acceleration sensor (a sectional view taken along line DD in FIG. 7), and FIG. FIG. 7 is a transverse sectional view (a sectional view taken along line CC in FIG. 6).
【0025】センサチップ1は三層構造に形成され、か
つその内部に可動電極15と固定電極14A,14Bを
有する点は第1実施例と同じである。本実施例の特徴
は、基板4側にくぼみ4Aを設け、センサチップ1を接
着固定するための接着剤2をくぼみ4A内に充填したこ
とである。このようなくぼみ4Aを設けることで接着剤
2が外部に漏れだすのを防止することができる。The sensor chip 1 is formed in a three-layer structure and has a movable electrode 15 and fixed electrodes 14A and 14B therein as in the first embodiment. The feature of this embodiment is that the recess 4A is provided on the substrate 4 side, and the adhesive 2 for bonding and fixing the sensor chip 1 is filled in the recess 4A. By providing the recess 4A, the adhesive 2 can be prevented from leaking to the outside.
【0026】基板4は配線が具備された配線基板であ
り、その表面には表面保護膜5が設けられているが、セ
ンサチップ1が接着される位置には表面保護膜5を設け
ないようにすることによってくぼみ4Aを形成すること
ができる。また、くぼみ4Aを形成するにあたって、表
面保護膜5の材料としてガラスを用いれば、従来の製造
工程にあるように配線形成後のガラスコートの工程を利
用することができる。さらに、本実施例でも第1実施例
の場合と同様にガラスペーストの粘度を調整することに
より、ガラス膜厚を14μm±4μmに制御できるの
で、接着層はそれ以上の厚みを確保できることになるの
で、ゼロ点シフトを実用上十分小さくすることができ
る。The substrate 4 is a wiring substrate provided with wiring, and a surface protective film 5 is provided on the surface thereof. However, the surface protective film 5 is not provided at a position where the sensor chip 1 is bonded. By doing so, the depression 4A can be formed. In forming the depressions 4A, if glass is used as the material of the surface protection film 5, a glass coating process after wiring formation can be used as in a conventional manufacturing process. Further, in this embodiment, the glass film thickness can be controlled to 14 μm ± 4 μm by adjusting the viscosity of the glass paste in the same manner as in the first embodiment, so that the adhesive layer can secure a greater thickness. , The zero point shift can be made sufficiently small for practical use.
【0027】本実施例によれば、接着剤2が漏れだすこ
とを防止できるので、接着剤2を十分な厚さに確保で
き、既述したようなセンサチップ1の反り変形は起こり
にくく、ゼロ点シフトが生じることを防止できる。ま
た、くぼみ4Aの形成も従来の製造工程に特別な工程を
付加することなくできるので、製造コストを増加させる
ことなくゼロ点シフト防止の効果を上げることができ
る。According to the present embodiment, since the adhesive 2 can be prevented from leaking out, the adhesive 2 can be secured to a sufficient thickness, and the warpage of the sensor chip 1 as described above hardly occurs. A point shift can be prevented from occurring. Also, the formation of the recess 4A can be performed without adding a special process to the conventional manufacturing process, so that the effect of preventing the zero point shift can be improved without increasing the manufacturing cost.
【0028】(第3実施例)図8および図9は本発明の
第3実施例を示し、図8は容量式加速度センサの縦断面
図(図9におけるF−F断面)、図9はその横断面図
(図8におけるE−E断面)である。(Third Embodiment) FIGS. 8 and 9 show a third embodiment of the present invention. FIG. 8 is a longitudinal sectional view (a sectional view taken along line FF in FIG. 9) of a capacitive acceleration sensor, and FIG. FIG. 9 is a transverse sectional view (EE section in FIG. 8).
【0029】センサチップ1は三層構造に形成され、か
つその内部に可動電極15と固定電極14A,14Bを
有する点は第1・2実施例と同じである。本実施例の特
徴は、基板4上のセンサチップ1を接着する位置に、セ
ンサチップ下面四隅に対応させて接着剤2の厚みを確保
する機能を備えた突起6を設け、突起6で囲まれた空間
内に接着剤2を充填したことと、突起6と接着剤2の線
膨張係数が同じ材料を使用ことである。The sensor chip 1 is formed in a three-layer structure and has a movable electrode 15 and fixed electrodes 14A and 14B therein as in the first and second embodiments. The feature of the present embodiment is that a projection 6 having a function of securing the thickness of the adhesive 2 is provided at a position on the substrate 4 where the sensor chip 1 is bonded, corresponding to the four corners of the lower surface of the sensor chip. The space is filled with the adhesive 2, and the protrusion 6 and the material of the adhesive 2 have the same linear expansion coefficient.
【0030】本実施例によれば、センサチップ1を基板
4に接着するとき、突起6がセンサチップ1を支えるの
で、センサチップ1の自重により接着剤2の厚みが薄く
なることはなく、図10(a)および図10(b)のよう
に、少なくとも突起6の高さ分は接着剤2の厚みを確保
することができる。しかし、これだけでは温度変化によ
ってゼロ点シフトが生じる恐れがある。それは接着剤2
自身の膨張収縮に対しての考慮がなされていないことに
よる。特に低温時に接着剤2が収縮するときに、突起6
が妨げとなり、センサチップ1の周辺の突起6が存在す
るところは接着剤2の収縮の影響を受けず、中央部分は
接着剤2の収縮の影響を受けることになるので、結果と
して図10(c)に示すようなセンサチップ1の中央部
が基板4側にたわむような反りが生じることである。そ
の反り変形によってゼロ点シフトが生じる問題がある。According to this embodiment, when the sensor chip 1 is bonded to the substrate 4, the protrusion 6 supports the sensor chip 1, so that the thickness of the adhesive 2 does not become thin due to the weight of the sensor chip 1. As shown in FIG. 10A and FIG. 10B, the thickness of the adhesive 2 can be secured at least by the height of the protrusion 6. However, this alone may cause a zero point shift due to a temperature change. It is adhesive 2
No consideration is given to their own expansion and contraction. In particular, when the adhesive 2 contracts at a low temperature, the protrusion 6
Where the protrusions 6 around the sensor chip 1 are not affected by the contraction of the adhesive 2 and the central portion is affected by the contraction of the adhesive 2. As a result, FIG. As shown in (c), warpage occurs such that the central portion of the sensor chip 1 bends toward the substrate 4 side. There is a problem that a zero point shift occurs due to the warpage deformation.
【0031】そこで、本実施例では、突起6と接着剤2
の線膨張係数を同じ材料にすることで、センサチップ1
におよぼす反り変形の影響を緩和している。このように
突起6と接着剤2の熱膨張差をなくすことにより、温度
変化によって生じる突起6と接着剤2の膨張収縮が同じ
になり、図10(d)に示すように、接着剤2が収縮し
てもセンサチップ1に反り変形が生じることを防止で
き、温度変化によるゼロ点シフトを防ぐことができる。Therefore, in this embodiment, the protrusion 6 and the adhesive 2
By using the same material for the linear expansion coefficient of
To reduce the effect of warpage deformation. By eliminating the difference in thermal expansion between the protrusion 6 and the adhesive 2 in this manner, the expansion and contraction of the protrusion 6 and the adhesive 2 caused by a temperature change become the same, and as shown in FIG. Even if the sensor chip 1 contracts, it is possible to prevent the sensor chip 1 from being warped and to prevent a zero point shift due to a temperature change.
【0032】突起6の材料としては銀パラジウムを用い
る。これによって、周辺回路の配線と同様にスクリーン
印刷で突起6を形成することができ、生産性上で極めて
有利である。Silver palladium is used as the material of the projections 6. As a result, the projections 6 can be formed by screen printing similarly to the wiring of the peripheral circuit, which is extremely advantageous in productivity.
【0033】また接着剤2の材料としては、ポリイミド
系樹脂、特にPIQを用いることにより、既述の突起材
料に近い線膨張係数を実現でき、また良好な接着性も確
保できる。By using a polyimide resin, particularly PIQ, as the material of the adhesive 2, a linear expansion coefficient close to that of the above-mentioned projection material can be realized, and good adhesiveness can be secured.
【0034】なお、突起6はセンサチップ1の下面四隅
に対応した位置だけでなく、センサチップ1の下面外周
部に対応した位置に複数個設けられていればよい。It is sufficient that a plurality of protrusions 6 are provided not only at positions corresponding to the four corners of the lower surface of the sensor chip 1 but also at positions corresponding to the outer peripheral portion of the lower surface of the sensor chip 1.
【0035】[0035]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
センサチップと基板とを接着するための接着剤の層厚を
厚く維持することにより、センサチップと基板との間隔
を離すことができるため、温度変化を受けてもセンサチ
ップは反り変形せず、ゼロ点シフトの小さい容量式加速
度センサを得ることができる。As described above, according to the present invention,
By maintaining a large layer thickness of the adhesive for bonding the sensor chip and the substrate, the distance between the sensor chip and the substrate can be increased, so that the sensor chip does not warp even when subjected to a temperature change, A capacitive acceleration sensor with a small zero point shift can be obtained.
【図1】本発明の第1実施例による容量式加速度センサ
の縦断面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a capacitive acceleration sensor according to a first embodiment of the present invention.
【図2】図1の容量式加速度センサの横断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the capacitive acceleration sensor of FIG.
【図3】図1の容量式加速度センサの作用を示した説明
図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing an operation of the capacitive acceleration sensor of FIG. 1;
【図4】従来の容量式加速度センサの作用を示した説明
図である。FIG. 4 is an explanatory view showing the operation of a conventional capacitive acceleration sensor.
【図5】可動電極・固定電極間の隙間と接着剤の厚みと
の関係を示した図である。FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a gap between a movable electrode and a fixed electrode and a thickness of an adhesive.
【図6】本発明の第2実施例による容量式加速度センサ
の縦断面図である。FIG. 6 is a longitudinal sectional view of a capacitive acceleration sensor according to a second embodiment of the present invention.
【図7】図6の容量式加速度センサの横断面図である。FIG. 7 is a transverse sectional view of the capacitive acceleration sensor of FIG. 6;
【図8】本発明の第3実施例による容量式加速度センサ
の縦断面図である。FIG. 8 is a longitudinal sectional view of a capacitive acceleration sensor according to a third embodiment of the present invention.
【図9】図8の容量式加速度センサの横断面図である。9 is a cross-sectional view of the capacitive acceleration sensor of FIG.
【図10】図8の容量式加速度センサの作用を示した説
明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing an operation of the capacitive acceleration sensor of FIG.
1 センサチップ 2 接着剤 3 枠 4 基板 4A くぼみ 5 表面保護膜 6 突起 11,13 固定電極形成層 12 可動電極形成層 14A,14B 固定電極 15 可動電極 16 支持部材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sensor chip 2 Adhesive 3 Frame 4 Substrate 4A Depression 5 Surface protective film 6 Projection 11, 13 Fixed electrode formation layer 12 Movable electrode formation layer 14A, 14B Fixed electrode 15 Movable electrode 16 Support member
フロントページの続き (72)発明者 保川 彰夫 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所 機械研究所内 (72)発明者 市川 範男 茨城県勝田市大字高場字鹿島谷津2477番 地3 日立オートモティブエンジニアリ ング株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−47271(JP,A) 特開 平1−251624(JP,A) 特開 平2−125628(JP,A) 実開 平4−137041(JP,U) 実開 平1−157424(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01P 15/08 G01P 15/125 H01L 29/84 Continued on the front page (72) Inventor Akio Hogawa 502 Kandachicho, Tsuchiura-shi, Ibaraki Pref. Machinery Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (56) References JP-A-4-47271 (JP, A) JP-A-1-251624 (JP, A) JP-A-2-125628 (JP, A) JP-A-4-1377041 ( JP, U) Hikaru 1-157424 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01P 15/08 G01P 15/125 H01L 29/84
Claims (3)
可動電極とが所定の隙間を有して配置されたセンサチッ
プとを備え、前記隙間が変化したときの前記両電極間の
静電容量の変化から加速度を検出する容量式加速度セン
サにおいて、前記基板上に形成された配線と同様な導体材料からな
り、 前記センサチップよりも大きく且つ閉じた形状の枠
を前記基板上に形成し、該枠内に前記接着剤を充填する
とともに、その接着剤によって前記センサチップを接着
固定したことを特徴とする容量式加速度センサ。1. A semiconductor device comprising: a substrate; and a sensor chip provided on the substrate and having a fixed electrode and a movable electrode disposed with a predetermined gap therebetween, wherein a static capacitance between the two electrodes when the gap changes is provided. In a capacitive acceleration sensor that detects acceleration from a change in capacitance, the capacitive acceleration sensor is made of the same conductive material as the wiring formed on the substrate.
Ri, the frame of large and closed shape than the sensor chip is formed on the substrate, filling the adhesive in the frame
Attach the sensor chip with the adhesive
A capacitive acceleration sensor characterized by being fixed .
可動電極とが所定の隙間を有して配置されたセンサチッ
プとを備え、前記隙間が変化したときの前記両電極間の
静電容量の変化から加速度を検出する容量式加速度セン
サにおいて、前記基板上に、前記センサチップの搭載位置として、表
面保護膜を設けないでくぼみを形成しておき、該くぼみ
内に前記接着剤を充填するとともに、その接着剤によっ
て前記センサチップを接着固定した ことを特徴とする容
量式加速度センサ。2. A semiconductor device comprising: a substrate; and a sensor chip provided on the substrate and having a fixed electrode and a movable electrode disposed with a predetermined gap therebetween, wherein a static gap between the two electrodes when the gap changes is provided. In a capacitive acceleration sensor for detecting acceleration from a change in capacitance , a table is provided on the substrate as a mounting position of the sensor chip.
A dent is formed without providing a surface protection film, and the dent is formed.
Is filled with the adhesive, and the adhesive
Wherein the sensor chip is bonded and fixed .
定され、固定電極と可動電極とが所定の隙間を有して配
置されたセンサチップとを備え、前記隙間が変化したと
きの前記両電極間の静電容量の変化から加速度を検出す
る容量式加速度センサにおいて、 前記センサチップの外周部に対応させて前記基板上に部
分的に複数個の突起を設け、該突起で囲まれた空間内に
前記接着剤を充填するとともに、前記突起の材料とし
て、線膨張係数が前記接着剤とほぼ同じ材料を使用した
ことを特徴とする容量式加速度センサ。3. A sensor device comprising: a substrate; and a sensor chip which is bonded and fixed on the substrate with an adhesive, and in which a fixed electrode and a movable electrode are arranged with a predetermined gap. In a capacitive acceleration sensor for detecting acceleration from a change in capacitance between both electrodes, a plurality of projections are provided on the substrate corresponding to the outer peripheral portion of the sensor chip, and the projection is surrounded by the projections A capacitive acceleration sensor in which a space is filled with the adhesive and a material having a linear expansion coefficient substantially equal to that of the adhesive is used as a material of the protrusion.
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JP34249192A JP3218302B2 (en) | 1992-12-22 | 1992-12-22 | Capacitive acceleration sensor |
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