JP4174979B2 - 加速度センサ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車、航空機、家電製品などに用いられる加速度センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１４は従来の加速度センサの、（ａ）側面断面図、（ｂ）前面図を示し、プリント基板１１０の基板面に対して平行である感度軸Ｘの方向に印加された加速度を電気信号に変換するセンサチップ１０１と、センサチップ１０１の電気信号を処理する処理回路であるＩＣチップ１０３と、センサチップ１０１を支持固定する斜めスペーサ１０２と、函体形状を有してセンサチップ１０１を支持固定した斜めスペーサ１０２及びＩＣチップ１０３を収納し、センサチップ１０１及びＩＣチップ１０３と外部との間で信号の授受を行うための端子１０６を前面及び後面の下端に設けて、半田部１１１によって端子１０６をプリント基板１１０に固定して実装されたパッケージ１０４と、パッケージ１０４の前面に設けた開口に覆設するキャップ１０５と、センサチップ１０１のパッド１１２−パッケージ１０４の内面に形成したパッド１１３間、及びＩＣチップ１０３のパッド１１４−パッケージ１０４の内面に形成したパッド１１５間を接続するワイヤボンド１０９と、パッド１１３，１１５、端子１０６を各々接続する配線パターン１０７とから構成される。
【０００３】
本従来例のセンサチップ１０１は図１５（ａ），（ｂ）に前面図、側面図を示すように、半導体基板からなる第１の基板２０と、第１の基板２０に形成された重り部２３と、第１の基板２０の主表面側に形成され一端が重り部２３に一体連結された撓み部２２と、第１の基板２０に形成され撓み部２２の他端が一体連結され撓み部２２を介して重り部２３を揺動自在に支持する支持部２１と、撓み部２２に形成され撓み部２２の変形を検出して、その変形の度合を加速度として電気信号に変換するセンシング素子であるピエゾ抵抗部２４と、第１の基板２０の裏面側に接合された第２の基板３０とを有するいわゆる片持ち梁構造であり、加速度を印加されると撓み部２２が撓むことによって、ピエゾ抵抗部２４も撓んで抵抗値が変化し、その抵抗値に応じた電気信号を加速度として出力するものである。
【０００４】
このような片持ち梁構造のセンサチップ１０１は、図１６に示すように、撓み部２２の撓みの支点Ｂ−重り重心Ｃを結んだ線と、感度軸Ｘ（加速度の印加方向）とが垂直になるように角度θ°傾斜させる（即ち、チップの主表面と感度軸Ｘとが垂直でない）ことが必要になり、この角度θ°がずれると加速度が０Ｇの状態でも撓み部２２が撓むため、センサの他軸感度が増加して出力ずれが生じる。斜めスペーサ１０２はこの傾斜角を成すようにセンサチップ１０１を支持固定するものである。
【０００５】
なお、センサチップ１０１は重り部を撓み部を介して複数方向から支持部により両持ちしたいわゆる両持ち梁構造を用いてもよく、その場合は、図１６の角度θ＝０°（すなわち、チップの主表面と感度軸Ｘとが垂直）となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の加速度センサにおいては、センサチップ１０１の主表面に対して感度軸Ｘが垂直あるいは垂直に近いため、プリント基板１１０の基板面に対して水平方向の加速度を検知する場合、パッケージ１０４の面積が狭い下端面をプリント基板１１０に対向するように実装する必要があるので、実装傾きが大きくなり、感度軸Ｘとプリント基板１１０の基板面との平行性が保たれず、センサの他軸感度が大きくなるという問題があった。
【０００７】
また、パッケージ１０４は、積層面がプリント基板１１０の基板面に対して垂直になるようにセラミック板１０４ａ〜１０４ｅを積層した多層セラミックパッケージで形成されている。セラミック板１０４ａ〜１０４ｅは、１枚のセラミックシートを所望の大きさに切り分ける安価な分割法であるブレーク法を用いて分割しているため、セラミック板１０４ａ〜１０４ｅの分割面である端面で形成されるパッケージ１０４の端面、側面にはバリが生じるので平面度を欠きやすく、そのため実装傾きが大きくなり、センサの他軸感度が大きくなるという問題があった。
【０００８】
さらに、多層セラミックパッケージの場合、ワイヤボンディングできる程度の大きさの平面導体パターンは積層面と平行な面にしか形成することができない。ここで前記のように、チップの主表面（ワイヤボンド面）と感度軸とが垂直でない片持ち梁構造のセンサチップ１０１の場合、センサチップ１０１のパッド１１２とパッケージ１０４のパッド１１３との各ワイヤボンド面は互いに平行ではなく、パッド１１２（１ｓｔパッド）とパッド１１３（２ｎｄパッド）との互いに平行ではない２面間にワイヤボンディングしなければならず、ワイヤボンド部の信頼性を確保することが困難であるという問題もあった。
【０００９】
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、センサチップの実装傾きを小さくしてセンサの他軸感度を小さくし、且つワイヤボンド部の信頼性を確保した加速度センサを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、感度軸の方向に印加された加速度を電気信号に変換するセンサチップと、前記センサチップの電気信号を処理する処理回路と、前記センサチップを支持固定し、前記センサチップ及び処理回路と接続する配線パターンを有する配線基台と、函体形状を有して前記センサチップを支持固定した配線基台及び前記処理回路を収納したパッケージと、前記パッケージの函体の最も広い外面を基板面と対向させてパッケージを実装したプリント基板とを備えて、前記感度軸は前記プリント基板の基板面に対して平行であり、前記パッケージは、積層面を前記プリント基板の基板面に対して平行に多層積層したセラミック板で形成され、前記パッケージの内壁を形成したセラミック板のうち、一部の層のセラミック板の側面のみを前記パッケージの内側に突出させ、前記配線基台は、前記突出したセラミック板の側面に当接することによって位置決めされることを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記パッケージは、前記プリント基板と接続して信号授受を行うリードを備えることを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記配線基台は、樹脂材料で形成されることを特徴とする。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項１の発明において、前記配線基台は、前記センサチップの熱膨張率との差が小さい熱膨張率を有する材料で形成されることを特徴とする。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項１の発明において、前記センサチップは加速度を電気信号に変換するセンシング素子を具備し、前記センシング素子を実装した主表面に対して前記感度軸が垂直方向にあることを特徴とする。
【００１５】
請求項６の発明は、請求項１の発明において、前記配線基台の配線パターンは、前記センサチップ及び処理回路とワイヤボンドによって接続され、前記配線基台は、ワイヤボンドを接続するワイヤボンド面を２面以上設けて、前記センサチップのワイヤボンド面との間の段差が小さく且つ互いに平行であるワイヤボンド面と、前記処理回路のワイヤボンド面との間の段差が小さく且つ互いに平行であるワイヤボンド面とを有することを特徴とする。
【００１６】
請求項７の発明は、請求項１の発明において、前記センサチップは、半導体基板からなる第１の基板と、第１の基板に形成された重り部と、第１の基板の主表面側に形成され一端が重り部に一体連結された撓み部と、第１の基板に形成され撓み部の他端が一体連結され撓み部を介して重り部を揺動自在に支持する支持部と、撓み部に形成され撓み部の変形を検出して加速度として電気信号に変換するセンシング素子と、第１の基板の裏面側に接合された第２の基板とを有する片持ち梁構造であり、前記重り部の重心と前記撓み部が撓む支点とを結ぶ直線は重力方向であることを特徴とする。
【００１７】
請求項８の発明は、請求項１の発明において、前記パッケージは、１つの面に開口を設け、前記開口に覆設する金属で形成したキャップを備えることを特徴とする。
【００１８】
請求項９の発明は、請求項１乃至８いずれかの発明において、前記パッケージの内壁を形成する多層積層したセラミック板は、前記配線基台を載置した第１のセラミック板と、第１のセラミック板に積層した少なくとも１つの第２のセラミック板と、第２のセラミック板に積層して側面を前記パッケージの内側に突出させた第３のセラミック板とを備え、前記配線基台は、前記突出した第３のセラミック板の側面に当接することによって位置決めされることを特徴とする。
【００１９】
請求項１０の発明は、請求項１の発明において、前記パッケージは第１のプリント基板に実装され、前記配線基台は前記パッケージの内面に垂直に立設した第２のプリント基板からなり、前記第２のプリント基板の端面には端面スルーホールを設け、前記第２のプリント基板の配線パターンと前記処理回路とは前記端面スルーホールを介して接続することを特徴とする。
【００２０】
請求項１１の発明は、請求項１０の発明において、前記第２のプリント基板の端面に設けた端面スルーホールと前記処理回路とはＡｇペーストによって接続されることを特徴とする。
【００２１】
請求項１２の発明は、請求項１０の発明において、前記第２のプリント基板の端面に設けた端面スルーホールと前記処理回路とはワイヤボンドによって接続されることを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２３】
（参考例１）
本参考例の加速度センサは、図１〜３に示す前面図、側面図、端面図、及び図４に示す図１のＡ−Ａ断面矢視図のように、プリント基板１０の基板面に対して平行である感度軸Ｘの方向に印加された加速度を電気信号に変換するセンサチップ１と、センサチップ１の電気信号を処理する処理回路であるＩＣチップ３と、センサチップ１を支持固定し、センサチップ１及びＩＣチップ３と接続する配線パターン（導体パターン）８を有する樹脂材料（ＭＩＤ）で形成された配線基台２と、函体形状を有してセンサチップ１を支持固定した配線基台２及びＩＣチップ３を収納し、センサチップ１及びＩＣチップ３と外部との間で信号の授受を行うための端子６を上端面及び下端面の後面側に設けて、半田部１１によって端子６をプリント基板１０に固定して実装されたパッケージ４と、パッケージ４の前面に設けた開口に覆設するキャップ５と、センサチップ１と配線基台２の配線パターン８及びパッケージ４に形成したパッド２０との間、及びＩＣチップ３のパッド１９と配線基台２の配線パターン８及びパッケージ４に形成したパッド２０との間を接続するワイヤボンド９とから構成される。
【００２４】
パッケージ４は、キャップ５に対向する内面に垂直な内壁からなる位置決め面Ｓを有する段差を設け、配線基台２は位置決め面Ｓに側面を当接して位置決めしている。ＩＣチップ３は、段差の上段部に配置されている。センサチップ１は従来例と同様に図１５，１６に示すチップの主表面（ワイヤボンド面）と感度軸Ｘとが垂直でない片持ち梁構造であり、撓み部２２が撓む支点Ｂと重り部２３の重心Ｃとを結ぶ直線が基板面に対して平行（梁がプリント基板１０の基板面に対して平行）となるように配線基台２で支持固定されている。
【００２５】
ここで、図６に示すように、配線基台２は、パッド１２を形成したセンサチップ１のワイヤボンド面と平行且つ同一面上のワイヤボンド面１３と、パッド１９を形成したＩＣチップ３のワイヤボンド面及びパッド２０を形成したパッケージ４のワイヤボンド面と平行且つ同一面上のワイヤボンド面１４とを備え、ワイヤボンド面１３−ワイヤボンド面１４間には配線パターン８が形成されており、ワイヤボンド面１３上の配線パターン８の各端部はセンサチップ１のパッド１２とワイヤボンド９によって接続され、ワイヤボンド面１４上の配線パターン８の各端部はＩＣチップ３のパッド１９及びパッケージ４のパッド２０とワイヤボンド９によって接続される。したがって、センサチップ１のワイヤボンド面とＩＣチップ３及びパッケージ４のワイヤボンド面とが互いに平行でない場合にでも、配線基台２の２面のワイヤボンド面１３，１４を介して、ワイヤボンドを行う際の１ｓｔパッドと２ｎｄパッドとを平行且つ互いの段差を小さくすることによって、安定したワイヤボンドを行うことができる。
【００２６】
したがって、センサチップ１のワイヤボンド面とＩＣチップ３及びパッケージ４のワイヤボンド面とは平行ではないが、配線基台２は、センサチップ１のワイヤボンド面と平行なワイヤボンド面１３と、ＩＣチップ３及びパッケージ４のワイヤボンド面と平行なワイヤボンド面１４とを形成しているので、ワイヤボンド９は互いに平行なワイヤボンド面間を接続することができ、ワイヤボンド部の信頼性を確保することができる。なお、センサチップ１は従来例と同様に図１５，１６に示すチップのワイヤボンド面と感度軸とが垂直でない片持ち梁構造を有して、支持部２１−撓み部２２−重り部２３からなる片持ち梁がパッケージ４の後面に略平行となるように配置されている。
【００２７】
また、図１４（ａ），（ｂ）に示す従来例でプリント基板１０の基板面に対して感度軸Ｘを平行にするためには、センサチップ１のワイヤボンド面に対して感度軸Ｘは垂直に近いので、パッケージ１０４の面積の狭い下端面をプリント基板１０の基板面に対向するように実装していた。しかし、本参考例では、センサチップ１はそのワイヤボンド面がＩＣチップ３及びパッケージ４の各ワイヤボンド面に対して平行にならなくてもよいため、センサチップ１のワイヤボンド面がパッケージ４の後面に対して平行にならなくともよく（ＩＣチップ３及びパッケージ４の各ワイヤボンド面はパッケージ４の後面に対して平行に形成されている）、したがって図１のように、センサチップ１のワイヤボンド面がパッケージ４の後面に対して垂直になるように配置して、パッケージ４の面積の広い後面をプリント基板１０の基板面に対向するように実装することができて、センサチップ１の実装傾きを小さくしてセンサの他軸感度を小さくすることができる。
【００２８】
さらに、パッケージ４は樹脂材料（ＭＩＤ）で形成されており、成形時の金型の精度によって高精度の成形が可能であり、センサチップ１０４の実装傾きをさらに小さくしてセンサの他軸感度を小さくすることができる。
【００２９】
また、図５に示すように、パッケージ４の上端面、下端面からプリント基板１０の基板面に向かって各々湾曲しながら上、下方向に延びるリード７を端子６の代わりに設ければ、湾曲した曲げ部による応力緩和機構が動作して、半田部１１の信頼性を確保することができる。
【００３０】
なお、配線基台２はセラミックまたはガラスで形成してもよく、この場合は熱膨張係数がセンサチップ１、ＩＣチップ３の材料であるシリコンに近く熱応力を低減することができて、信頼性を確保することができる。
【００３１】
（参考例２）
本参考例の加速度センサの部分斜視図を図７に、端面断面図を図８に示す。センサチップ１は従来例と同様に図１５，１６に示すチップの主表面（ワイヤボンド面）と感度軸とが垂直でない片持ち梁構造であるが、梁がぶらさがるように、すなわち撓み部２２が撓む支点Ｂと重り部２３の重心Ｃとを結ぶ直線が重力方向となるように配線基台２で支持固定されている点、及びパッケージ４がセラミック板４ａ〜４ｆを積層した多層セラミックパッケージからなる点が参考例１と異なり、他の構成は参考例１と同様であり、同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。
【００３２】
センサチップ１は、図１６に示す撓み部２２が撓む支点Ｂと重り部２３の重心Ｃとを結ぶ直線が重力方向となるように配線基台２に支持固定されており、したがって、支点Ｂと重心Ｃとを結ぶ直線に対して支点Ｂの応力分布が対称となり、センサの他軸感度が低減して信頼性を向上させることができる。
【００３３】
そして、パッケージ４は、セラミック板４ａ〜４ｆの積層面をプリント基板１０の基板面と平行にした多層セラミックパッケージからなり、セラミック板４ｆの積層面からなる面積の広い後面をプリント基板１０の基板面に対向するように実装することができる。すなわち、セラミック板の積層面の表裏の平行度と平面度とは精度がよいので、センサチップ１の実装傾きを小さくしてセンサの他軸感度を小さくすることができる。また、キャップ５に対向する内面に垂直な位置決め面Ｓを有する段差を設け、配線基台２は位置決め面Ｓに側面を当接して位置決めし、ＩＣチップ３は、段差の上段部に配置されている。
【００３４】
キャップ５はセラミックから形成され、セラミックからなるパッケージ４との熱膨張係数が等しくなるので、パッケージ４とキャップ５との封止部の信頼性を確保することができる。なお、キャップ５はコバールや４２アロイ等の金属から形成してもよく、この場合はセラミックからなるパッケージ４との熱膨張係数の差が小さいので、パッケージ４とキャップ５との封止部の信頼性を確保することができ、且つ耐ノイズシールド性能を向上させることができる。
【００３５】
（実施形態１）
本実施形態では、配線基台２の位置決め方法が異なる３種類の加速度センサについて図９〜１１を用いて各々説明する。図９〜１１に示す各端面断面図においては、センサチップ１は従来例と同様に図１５，１６に示すチップの主表面（ワイヤボンド面）と感度軸とが垂直でない片持ち梁構造であるが、撓み部２２が撓む支点Ｂと重り部２３の重心Ｃとを結ぶ直線が基板面に対して平行（梁がプリント基板１０の基板面に対して平行）となるように配線基台２で支持固定されている点が参考例２と異なり、他の構成は参考例２と同様であり、同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。
【００３６】
図９においては、パッケージ４は、セラミック板４ａ〜４ｆの積層面をプリント基板１０の基板面に対して平行にした多層セラミックパッケージからなり、配線基台２は一方の側面にセンサチップ１を支持固定して、セラミック板４ｆ上に配置される。セラミック板４ｃ〜４ｄは一方の側面を同一平面上に揃えて位置決め面Ｓを形成し、配線基台２は他方の側面を位置決め面Ｓに当接することによって位置決めしている。このセラミック板４ａ〜４ｆは金型を利用して形成しているため、その側面は寸法精度が高く、センサの他軸感度を低減させることができる。
【００３７】
図１０は、配線基台２が配置されているセラミック板４ｆの直上のセラミック板４ｅの一方の側面を、セラミック板４ｃ，４ｄよりもパッケージ４の内側に突出させたもので、セラミック板４ｅの一方の側面のみで位置決め面Ｓを形成して、配線基台２は他方の側面を位置決め面Ｓに当接することによって位置決めしている。このように、位置決め面Ｓを形成するためのセラミック板の数を減らすことによって、積層ずれによる位置決めずれを低減することができる。
【００３８】
図１１は、配線基台２が配置されているセラミック板４ｆとの間にセラミック板４ｄ，４ｅを挟んだセラミック板４ｃの一方の側面を、セラミック板４ｅ，４ｄよりもパッケージ４の内側に突出させたもので、セラミック板４ｆの一方の側面のみで位置決め面Ｓを形成して、配線基台２は他方の側面を位置決め面Ｓに当接することによって位置決めしている。ここで配線基台２はセラミック板４ｆ上に接着剤１５によって固定されており、配線基台２とセラミック板４ｅ，４ｄとの間に生じた空間にはみでた接着剤１５を逃がすことができ、したがって接着剤１５の這い上がりによる応力発生から生じる特性劣化を低減することができる。
【００３９】
（参考例３）
本参考例の加速度センサは前面図を図１２，１３に示すように、プリント基板２ａを配線基台として用いた点が参考例１と異なり、他の構成は参考例１と同様であり、同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。
【００４０】
図１２においては、センサチップ１を支持固定するプリント基板２ａは、セラミックで形成されたパッケージ４の内部後面上に立設され、一方の基板面にセンサチップ１を実装しており、基板端面には端面スルーホール１６が形成されて、センサチップ１はワイヤボンド９と端面スルーホール１６を介し、Ａｇペースト１７によってパッケージ４の内部に形成した導体パターン１８と接続する。そして、その導体パターン１８の端部はワイヤボンド９によってＩＣチップ３と接続される。
【００４１】
または、図１３に示すように、センサチップ１は端面スルーホール１６を介し、ワイヤボンド９ａによってパッケージ４の内部に形成した導体パターン１８と接続してもよい。
【００４２】
端面スルーホール１６は１方向からのメタライズ（めっき）を行うことで製造できるので、製造コストを安価にすることができる。
【００４３】
なお実施形態１、参考例１〜３において、センサチップ１は片持ち梁構造としているが、両持ち梁構造のものを用いてもよく、その場合、感度軸Ｘはセンサチップ１の主表面に対して垂直方向となり、図１６における角度θは０°となる。他は実施形態１、参考例１〜３と同様の各効果を得ることができる。
【００４４】
【発明の効果】
請求項１の発明は、感度軸の方向に印加された加速度を電気信号に変換するセンサチップと、前記センサチップの電気信号を処理する処理回路と、前記センサチップを支持固定し、前記センサチップ及び処理回路と接続する配線パターンを有する配線基台と、函体形状を有して前記センサチップを支持固定した配線基台及び前記処理回路を収納したパッケージと、前記パッケージの函体の最も広い外面を基板面と対向させてパッケージを実装したプリント基板とを備えて、前記感度軸は前記プリント基板の基板面に対して平行であり、前記パッケージは、積層面を前記プリント基板の基板面に対して平行に多層積層したセラミック板で形成され、前記パッケージの内壁を形成したセラミック板のうち、一部の層のセラミック板の側面のみを前記パッケージの内側に突出させ、前記配線基台は、前記突出したセラミック板の側面に当接することによって位置決めされるので、パッケージの最も広い外面がプリント基板の基板面と対向してプリント基板に実装されることによってセンサチップの実装傾きを小さくして、センサの他軸感度を小さくすることができて、且つセンサチップ及び処理回路と接続する配線パターンを有する配線基台の形状をワイヤボンドが容易となる形状に自在に形成することによってワイヤボンド部の信頼性を確保することできるという効果がある。さらに、プリント基板の基板面と対向するパッケージの面はセラミック板の積層面であり、セラミック板の積層面の表裏の平行度と平面度とは精度がよく、センサチップの実装傾きを小さくしてセンサの他軸感度を小さくすることができるという効果もある。また、セラミック板の積層ずれによる位置決めずれが低減できて、センサの他軸感度を小さくすることができるという効果もある。
【００４５】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記パッケージは、前記プリント基板と接続して信号授受を行うリードを備えるので、リードの曲げ部による応力緩和機構が働き、半田部の信頼性を確保することができるという効果がある。
【００４６】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記配線基台は、樹脂材料で形成されるので、配線基台を成形する時の金型の精度によって高精度の成形が可能であり、センサチップの実装傾きをさらに小さくしてセンサの他軸感度を小さくすることができるという効果がある。
【００４７】
請求項４の発明は、請求項１の発明において、前記配線基台は、前記センサチップの熱膨張率との差が小さい熱膨張率を有する材料で形成されるので、熱応力が小さくなり、信頼性を確保することができるという効果がある。
【００４８】
請求項５の発明は、請求項１の発明において、前記センサチップは加速度を電気信号に変換するセンシング素子を具備し、前記センシング素子を実装した主表面に対して前記感度軸が垂直方向にあるので、両持ち梁構成のセンサチップを用いることができるという効果がある。
【００４９】
請求項６の発明は、請求項１の発明において、前記配線基台の配線パターンは、前記センサチップ及び処理回路とワイヤボンドによって接続され、前記配線基台は、ワイヤボンドを接続するワイヤボンド面を２面以上設けて、前記センサチップのワイヤボンド面との間の段差が小さく且つ互いに平行であるワイヤボンド面と、前記処理回路のワイヤボンド面との間の段差が小さく且つ互いに平行であるワイヤボンド面とを有するので、配線基台を介することによって全てのワイヤボンド箇所で平行で段差の小さいワイヤボンドを行うことができ、ワイヤボンドの１ｓｔパッドと２ｎｄパッドとを平行、且つ互いの段差を小さくできるため安定したワイヤボンドを行うことができるという効果がある。
【００５０】
請求項７の発明は、請求項１の発明において、前記センサチップは、半導体基板からなる第１の基板と、第１の基板に形成された重り部と、第１の基板の主表面側に形成され一端が重り部に一体連結された撓み部と、第１の基板に形成され撓み部の他端が一体連結され撓み部を介して重り部を揺動自在に支持する支持部と、撓み部に形成され撓み部の変形を検出して加速度として電気信号に変換するセンシング素子と、第１の基板の裏面側に接合された第２の基板とを有する片持ち梁構造であり、前記重り部の重心と前記撓み部が撓む支点とを結ぶ直線は重力方向であるので、片持ち梁方式のセンサチップを用いた際に、重り部の重心と撓み部の支点とを結ぶ直線に対して撓み部，支持部の応力分布が左右対称となり、センサの他軸感度が低減し、信頼性を向上させることができるという効果がある。
【００５１】
請求項８の発明は、請求項１の発明において、前記パッケージは、１つの面に開口を設け、前記開口に覆設する金属で形成したキャップを備えるので、セラミックからなるパッケージとの熱膨張係数の差が小さいので、パッケージとキャップとの封止部の信頼性を確保することができ、且つ耐ノイズシールド性能を向上させることができるという効果がある。
【００５２】
請求項９の発明は、請求項１乃至８いずれかの発明において、前記パッケージの内壁を形成する多層積層したセラミック板は、前記配線基台を載置した第１のセラミック板と、第１のセラミック板に積層した少なくとも１つの第２のセラミック板と、第２のセラミック板に積層して側面を前記パッケージの内側に突出させた第３のセラミック板とを備え、前記配線基台は、前記突出した第３のセラミック板の側面に当接することによって位置決めされるので、セラミック板の積層ずれによる位置決めずれが低減できて、センサの他軸感度を小さくすることができ、且つ配線基台をセラミック板上に接着剤によって固定した際に、配線基台とセラミック板との間に生じた空間にはみでた接着剤を逃がすことができて、接着剤の這い上がりによる応力発生から生じる特性劣化を低減することができるという効果がある。
【００５３】
請求項１０の発明は、請求項１の発明において、前記パッケージは第１のプリント基板に実装され、前記配線基台は前記パッケージの内面に垂直に立設した第２のプリント基板からなり、前記第２のプリント基板の端面には端面スルーホールを設け、前記第２のプリント基板の配線パターンと前記処理回路とは前記端面スルーホールを介して接続するので、端面スルーホールは１方向からのメタライズ（めっき）を行うことで製造でき、製造コストを安価にすることができるという効果がある。
【００５４】
請求項１１の発明は、請求項１０の発明において、前記第２のプリント基板の端面に設けた端面スルーホールと前記処理回路とはＡｇペーストによって接続されるので、容易に請求項１０の発明を実現することができるという効果がある。
【００５５】
請求項１２の発明は、請求項１０の発明において、前記第２のプリント基板の端面に設けた端面スルーホールと前記処理回路とはワイヤボンドによって接続されるので、容易に請求項１０の発明を実現することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の参考例１を示す前面図である。
【図２】 本発明の参考例１を示す第１の側面図である。
【図３】 本発明の参考例１を示す端面図である。
【図４】 本発明の参考例１を示す断面矢視図である。
【図５】 本発明の参考例１を示す第２の側面図である。
【図６】 本発明の参考例１を示す配線基台及びセンサチップの外観図である。
【図７】 本発明の参考例２を示す部分斜視図である。
【図８】 本発明の参考例２を示す端面断面図である。
【図９】 本発明の実施形態１を示す第１の端面断面図である。
【図１０】 本発明の実施形態１を示す第２の端面断面図である。
【図１１】 本発明の実施形態１を示す第３の端面断面図である。
【図１２】 本発明の参考例３を示す第１の前面図である。
【図１３】 本発明の参考例３を示す第２の前面図である。
【図１４】 （ａ）従来例を示す側面断面図である。
（ｂ）従来例を示す前面図である。
【図１５】 （ａ）従来例の片持ち梁構造のセンサチップを示す前面図である。
（ｂ）従来例の片持ち梁構造のセンサチップを示す側面断面図である。
【図１６】 片持ち梁構造のセンサチップの主表面と感度軸との関係を示す側面断面図である。
【符号の説明】
１ センサチップ
２ 配線基台
３ ＩＣチップ
４ パッケージ
８ 導体パターン
９ ワイヤボンド
１０ プリント基板
Ｘ 感度軸
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車、航空機、家電製品などに用いられる加速度センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１４は従来の加速度センサの、（ａ）側面断面図、（ｂ）前面図を示し、プリント基板１１０の基板面に対して平行である感度軸Ｘの方向に印加された加速度を電気信号に変換するセンサチップ１０１と、センサチップ１０１の電気信号を処理する処理回路であるＩＣチップ１０３と、センサチップ１０１を支持固定する斜めスペーサ１０２と、函体形状を有してセンサチップ１０１を支持固定した斜めスペーサ１０２及びＩＣチップ１０３を収納し、センサチップ１０１及びＩＣチップ１０３と外部との間で信号の授受を行うための端子１０６を前面及び後面の下端に設けて、半田部１１１によって端子１０６をプリント基板１１０に固定して実装されたパッケージ１０４と、パッケージ１０４の前面に設けた開口に覆設するキャップ１０５と、センサチップ１０１のパッド１１２−パッケージ１０４の内面に形成したパッド１１３間、及びＩＣチップ１０３のパッド１１４−パッケージ１０４の内面に形成したパッド１１５間を接続するワイヤボンド１０９と、パッド１１３，１１５、端子１０６を各々接続する配線パターン１０７とから構成される。
【０００３】
本従来例のセンサチップ１０１は図１５（ａ），（ｂ）に前面図、側面図を示すように、半導体基板からなる第１の基板２０と、第１の基板２０に形成された重り部２３と、第１の基板２０の主表面側に形成され一端が重り部２３に一体連結された撓み部２２と、第１の基板２０に形成され撓み部２２の他端が一体連結され撓み部２２を介して重り部２３を揺動自在に支持する支持部２１と、撓み部２２に形成され撓み部２２の変形を検出して、その変形の度合を加速度として電気信号に変換するセンシング素子であるピエゾ抵抗部２４と、第１の基板２０の裏面側に接合された第２の基板３０とを有するいわゆる片持ち梁構造であり、加速度を印加されると撓み部２２が撓むことによって、ピエゾ抵抗部２４も撓んで抵抗値が変化し、その抵抗値に応じた電気信号を加速度として出力するものである。
【０００４】
このような片持ち梁構造のセンサチップ１０１は、図１６に示すように、撓み部２２の撓みの支点Ｂ−重り重心Ｃを結んだ線と、感度軸Ｘ（加速度の印加方向）とが垂直になるように角度θ°傾斜させる（即ち、チップの主表面と感度軸Ｘとが垂直でない）ことが必要になり、この角度θ°がずれると加速度が０Ｇの状態でも撓み部２２が撓むため、センサの他軸感度が増加して出力ずれが生じる。斜めスペーサ１０２はこの傾斜角を成すようにセンサチップ１０１を支持固定するものである。
【０００５】
なお、センサチップ１０１は重り部を撓み部を介して複数方向から支持部により両持ちしたいわゆる両持ち梁構造を用いてもよく、その場合は、図１６の角度θ＝０°（すなわち、チップの主表面と感度軸Ｘとが垂直）となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の加速度センサにおいては、センサチップ１０１の主表面に対して感度軸Ｘが垂直あるいは垂直に近いため、プリント基板１１０の基板面に対して水平方向の加速度を検知する場合、パッケージ１０４の面積が狭い下端面をプリント基板１１０に対向するように実装する必要があるので、実装傾きが大きくなり、感度軸Ｘとプリント基板１１０の基板面との平行性が保たれず、センサの他軸感度が大きくなるという問題があった。
【０００７】
また、パッケージ１０４は、積層面がプリント基板１１０の基板面に対して垂直になるようにセラミック板１０４ａ〜１０４ｅを積層した多層セラミックパッケージで形成されている。セラミック板１０４ａ〜１０４ｅは、１枚のセラミックシートを所望の大きさに切り分ける安価な分割法であるブレーク法を用いて分割しているため、セラミック板１０４ａ〜１０４ｅの分割面である端面で形成されるパッケージ１０４の端面、側面にはバリが生じるので平面度を欠きやすく、そのため実装傾きが大きくなり、センサの他軸感度が大きくなるという問題があった。
【０００８】
さらに、多層セラミックパッケージの場合、ワイヤボンディングできる程度の大きさの平面導体パターンは積層面と平行な面にしか形成することができない。ここで前記のように、チップの主表面（ワイヤボンド面）と感度軸とが垂直でない片持ち梁構造のセンサチップ１０１の場合、センサチップ１０１のパッド１１２とパッケージ１０４のパッド１１３との各ワイヤボンド面は互いに平行ではなく、パッド１１２（１ｓｔパッド）とパッド１１３（２ｎｄパッド）との互いに平行ではない２面間にワイヤボンディングしなければならず、ワイヤボンド部の信頼性を確保することが困難であるという問題もあった。
【０００９】
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、センサチップの実装傾きを小さくしてセンサの他軸感度を小さくし、且つワイヤボンド部の信頼性を確保した加速度センサを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、感度軸の方向に印加された加速度を電気信号に変換するセンサチップと、前記センサチップの電気信号を処理する処理回路と、前記センサチップを支持固定し、前記センサチップ及び処理回路と接続する配線パターンを有する配線基台と、函体形状を有して前記センサチップを支持固定した配線基台及び前記処理回路を収納したパッケージと、前記パッケージの函体の最も広い外面を基板面と対向させてパッケージを実装したプリント基板とを備えて、前記感度軸は前記プリント基板の基板面に対して平行であり、前記パッケージは、積層面を前記プリント基板の基板面に対して平行に多層積層したセラミック板で形成され、前記パッケージの内壁を形成したセラミック板のうち、一部の層のセラミック板の側面のみを前記パッケージの内側に突出させ、前記配線基台は、前記突出したセラミック板の側面に当接することによって位置決めされることを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記パッケージは、前記プリント基板と接続して信号授受を行うリードを備えることを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記配線基台は、樹脂材料で形成されることを特徴とする。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項１の発明において、前記配線基台は、前記センサチップの熱膨張率との差が小さい熱膨張率を有する材料で形成されることを特徴とする。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項１の発明において、前記センサチップは加速度を電気信号に変換するセンシング素子を具備し、前記センシング素子を実装した主表面に対して前記感度軸が垂直方向にあることを特徴とする。
【００１５】
請求項６の発明は、請求項１の発明において、前記配線基台の配線パターンは、前記センサチップ及び処理回路とワイヤボンドによって接続され、前記配線基台は、ワイヤボンドを接続するワイヤボンド面を２面以上設けて、前記センサチップのワイヤボンド面との間の段差が小さく且つ互いに平行であるワイヤボンド面と、前記処理回路のワイヤボンド面との間の段差が小さく且つ互いに平行であるワイヤボンド面とを有することを特徴とする。
【００１６】
請求項７の発明は、請求項１の発明において、前記センサチップは、半導体基板からなる第１の基板と、第１の基板に形成された重り部と、第１の基板の主表面側に形成され一端が重り部に一体連結された撓み部と、第１の基板に形成され撓み部の他端が一体連結され撓み部を介して重り部を揺動自在に支持する支持部と、撓み部に形成され撓み部の変形を検出して加速度として電気信号に変換するセンシング素子と、第１の基板の裏面側に接合された第２の基板とを有する片持ち梁構造であり、前記重り部の重心と前記撓み部が撓む支点とを結ぶ直線は重力方向であることを特徴とする。
【００１７】
請求項８の発明は、請求項１の発明において、前記パッケージは、１つの面に開口を設け、前記開口に覆設する金属で形成したキャップを備えることを特徴とする。
【００１８】
請求項９の発明は、請求項１乃至８いずれかの発明において、前記パッケージの内壁を形成する多層積層したセラミック板は、前記配線基台を載置した第１のセラミック板と、第１のセラミック板に積層した少なくとも１つの第２のセラミック板と、第２のセラミック板に積層して側面を前記パッケージの内側に突出させた第３のセラミック板とを備え、前記配線基台は、前記突出した第３のセラミック板の側面に当接することによって位置決めされることを特徴とする。
【００１９】
請求項１０の発明は、請求項１の発明において、前記パッケージは第１のプリント基板に実装され、前記配線基台は前記パッケージの内面に垂直に立設した第２のプリント基板からなり、前記第２のプリント基板の端面には端面スルーホールを設け、前記第２のプリント基板の配線パターンと前記処理回路とは前記端面スルーホールを介して接続することを特徴とする。
【００２０】
請求項１１の発明は、請求項１０の発明において、前記第２のプリント基板の端面に設けた端面スルーホールと前記処理回路とはＡｇペーストによって接続されることを特徴とする。
【００２１】
請求項１２の発明は、請求項１０の発明において、前記第２のプリント基板の端面に設けた端面スルーホールと前記処理回路とはワイヤボンドによって接続されることを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２３】
（参考例１）
本参考例の加速度センサは、図１〜３に示す前面図、側面図、端面図、及び図４に示す図１のＡ−Ａ断面矢視図のように、プリント基板１０の基板面に対して平行である感度軸Ｘの方向に印加された加速度を電気信号に変換するセンサチップ１と、センサチップ１の電気信号を処理する処理回路であるＩＣチップ３と、センサチップ１を支持固定し、センサチップ１及びＩＣチップ３と接続する配線パターン（導体パターン）８を有する樹脂材料（ＭＩＤ）で形成された配線基台２と、函体形状を有してセンサチップ１を支持固定した配線基台２及びＩＣチップ３を収納し、センサチップ１及びＩＣチップ３と外部との間で信号の授受を行うための端子６を上端面及び下端面の後面側に設けて、半田部１１によって端子６をプリント基板１０に固定して実装されたパッケージ４と、パッケージ４の前面に設けた開口に覆設するキャップ５と、センサチップ１と配線基台２の配線パターン８及びパッケージ４に形成したパッド２０との間、及びＩＣチップ３のパッド１９と配線基台２の配線パターン８及びパッケージ４に形成したパッド２０との間を接続するワイヤボンド９とから構成される。
【００２４】
パッケージ４は、キャップ５に対向する内面に垂直な内壁からなる位置決め面Ｓを有する段差を設け、配線基台２は位置決め面Ｓに側面を当接して位置決めしている。ＩＣチップ３は、段差の上段部に配置されている。センサチップ１は従来例と同様に図１５，１６に示すチップの主表面（ワイヤボンド面）と感度軸Ｘとが垂直でない片持ち梁構造であり、撓み部２２が撓む支点Ｂと重り部２３の重心Ｃとを結ぶ直線が基板面に対して平行（梁がプリント基板１０の基板面に対して平行）となるように配線基台２で支持固定されている。
【００２５】
ここで、図６に示すように、配線基台２は、パッド１２を形成したセンサチップ１のワイヤボンド面と平行且つ同一面上のワイヤボンド面１３と、パッド１９を形成したＩＣチップ３のワイヤボンド面及びパッド２０を形成したパッケージ４のワイヤボンド面と平行且つ同一面上のワイヤボンド面１４とを備え、ワイヤボンド面１３−ワイヤボンド面１４間には配線パターン８が形成されており、ワイヤボンド面１３上の配線パターン８の各端部はセンサチップ１のパッド１２とワイヤボンド９によって接続され、ワイヤボンド面１４上の配線パターン８の各端部はＩＣチップ３のパッド１９及びパッケージ４のパッド２０とワイヤボンド９によって接続される。したがって、センサチップ１のワイヤボンド面とＩＣチップ３及びパッケージ４のワイヤボンド面とが互いに平行でない場合にでも、配線基台２の２面のワイヤボンド面１３，１４を介して、ワイヤボンドを行う際の１ｓｔパッドと２ｎｄパッドとを平行且つ互いの段差を小さくすることによって、安定したワイヤボンドを行うことができる。
【００２６】
したがって、センサチップ１のワイヤボンド面とＩＣチップ３及びパッケージ４のワイヤボンド面とは平行ではないが、配線基台２は、センサチップ１のワイヤボンド面と平行なワイヤボンド面１３と、ＩＣチップ３及びパッケージ４のワイヤボンド面と平行なワイヤボンド面１４とを形成しているので、ワイヤボンド９は互いに平行なワイヤボンド面間を接続することができ、ワイヤボンド部の信頼性を確保することができる。なお、センサチップ１は従来例と同様に図１５，１６に示すチップのワイヤボンド面と感度軸とが垂直でない片持ち梁構造を有して、支持部２１−撓み部２２−重り部２３からなる片持ち梁がパッケージ４の後面に略平行となるように配置されている。
【００２７】
また、図１４（ａ），（ｂ）に示す従来例でプリント基板１０の基板面に対して感度軸Ｘを平行にするためには、センサチップ１のワイヤボンド面に対して感度軸Ｘは垂直に近いので、パッケージ１０４の面積の狭い下端面をプリント基板１０の基板面に対向するように実装していた。しかし、本参考例では、センサチップ１はそのワイヤボンド面がＩＣチップ３及びパッケージ４の各ワイヤボンド面に対して平行にならなくてもよいため、センサチップ１のワイヤボンド面がパッケージ４の後面に対して平行にならなくともよく（ＩＣチップ３及びパッケージ４の各ワイヤボンド面はパッケージ４の後面に対して平行に形成されている）、したがって図１のように、センサチップ１のワイヤボンド面がパッケージ４の後面に対して垂直になるように配置して、パッケージ４の面積の広い後面をプリント基板１０の基板面に対向するように実装することができて、センサチップ１の実装傾きを小さくしてセンサの他軸感度を小さくすることができる。
【００２８】
さらに、パッケージ４は樹脂材料（ＭＩＤ）で形成されており、成形時の金型の精度によって高精度の成形が可能であり、センサチップ１０４の実装傾きをさらに小さくしてセンサの他軸感度を小さくすることができる。
【００２９】
また、図５に示すように、パッケージ４の上端面、下端面からプリント基板１０の基板面に向かって各々湾曲しながら上、下方向に延びるリード７を端子６の代わりに設ければ、湾曲した曲げ部による応力緩和機構が動作して、半田部１１の信頼性を確保することができる。
【００３０】
なお、配線基台２はセラミックまたはガラスで形成してもよく、この場合は熱膨張係数がセンサチップ１、ＩＣチップ３の材料であるシリコンに近く熱応力を低減することができて、信頼性を確保することができる。
【００３１】
（参考例２）
本参考例の加速度センサの部分斜視図を図７に、端面断面図を図８に示す。センサチップ１は従来例と同様に図１５，１６に示すチップの主表面（ワイヤボンド面）と感度軸とが垂直でない片持ち梁構造であるが、梁がぶらさがるように、すなわち撓み部２２が撓む支点Ｂと重り部２３の重心Ｃとを結ぶ直線が重力方向となるように配線基台２で支持固定されている点、及びパッケージ４がセラミック板４ａ〜４ｆを積層した多層セラミックパッケージからなる点が参考例１と異なり、他の構成は参考例１と同様であり、同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。
【００３２】
センサチップ１は、図１６に示す撓み部２２が撓む支点Ｂと重り部２３の重心Ｃとを結ぶ直線が重力方向となるように配線基台２に支持固定されており、したがって、支点Ｂと重心Ｃとを結ぶ直線に対して支点Ｂの応力分布が対称となり、センサの他軸感度が低減して信頼性を向上させることができる。
【００３３】
そして、パッケージ４は、セラミック板４ａ〜４ｆの積層面をプリント基板１０の基板面と平行にした多層セラミックパッケージからなり、セラミック板４ｆの積層面からなる面積の広い後面をプリント基板１０の基板面に対向するように実装することができる。すなわち、セラミック板の積層面の表裏の平行度と平面度とは精度がよいので、センサチップ１の実装傾きを小さくしてセンサの他軸感度を小さくすることができる。また、キャップ５に対向する内面に垂直な位置決め面Ｓを有する段差を設け、配線基台２は位置決め面Ｓに側面を当接して位置決めし、ＩＣチップ３は、段差の上段部に配置されている。
【００３４】
キャップ５はセラミックから形成され、セラミックからなるパッケージ４との熱膨張係数が等しくなるので、パッケージ４とキャップ５との封止部の信頼性を確保することができる。なお、キャップ５はコバールや４２アロイ等の金属から形成してもよく、この場合はセラミックからなるパッケージ４との熱膨張係数の差が小さいので、パッケージ４とキャップ５との封止部の信頼性を確保することができ、且つ耐ノイズシールド性能を向上させることができる。
【００３５】
（実施形態１）
本実施形態では、配線基台２の位置決め方法が異なる３種類の加速度センサについて図９〜１１を用いて各々説明する。図９〜１１に示す各端面断面図においては、センサチップ１は従来例と同様に図１５，１６に示すチップの主表面（ワイヤボンド面）と感度軸とが垂直でない片持ち梁構造であるが、撓み部２２が撓む支点Ｂと重り部２３の重心Ｃとを結ぶ直線が基板面に対して平行（梁がプリント基板１０の基板面に対して平行）となるように配線基台２で支持固定されている点が参考例２と異なり、他の構成は参考例２と同様であり、同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。
【００３６】
図９においては、パッケージ４は、セラミック板４ａ〜４ｆの積層面をプリント基板１０の基板面に対して平行にした多層セラミックパッケージからなり、配線基台２は一方の側面にセンサチップ１を支持固定して、セラミック板４ｆ上に配置される。セラミック板４ｃ〜４ｄは一方の側面を同一平面上に揃えて位置決め面Ｓを形成し、配線基台２は他方の側面を位置決め面Ｓに当接することによって位置決めしている。このセラミック板４ａ〜４ｆは金型を利用して形成しているため、その側面は寸法精度が高く、センサの他軸感度を低減させることができる。
【００３７】
図１０は、配線基台２が配置されているセラミック板４ｆの直上のセラミック板４ｅの一方の側面を、セラミック板４ｃ，４ｄよりもパッケージ４の内側に突出させたもので、セラミック板４ｅの一方の側面のみで位置決め面Ｓを形成して、配線基台２は他方の側面を位置決め面Ｓに当接することによって位置決めしている。このように、位置決め面Ｓを形成するためのセラミック板の数を減らすことによって、積層ずれによる位置決めずれを低減することができる。
【００３８】
図１１は、配線基台２が配置されているセラミック板４ｆとの間にセラミック板４ｄ，４ｅを挟んだセラミック板４ｃの一方の側面を、セラミック板４ｅ，４ｄよりもパッケージ４の内側に突出させたもので、セラミック板４ｆの一方の側面のみで位置決め面Ｓを形成して、配線基台２は他方の側面を位置決め面Ｓに当接することによって位置決めしている。ここで配線基台２はセラミック板４ｆ上に接着剤１５によって固定されており、配線基台２とセラミック板４ｅ，４ｄとの間に生じた空間にはみでた接着剤１５を逃がすことができ、したがって接着剤１５の這い上がりによる応力発生から生じる特性劣化を低減することができる。
【００３９】
（参考例３）
本参考例の加速度センサは前面図を図１２，１３に示すように、プリント基板２ａを配線基台として用いた点が参考例１と異なり、他の構成は参考例１と同様であり、同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。
【００４０】
図１２においては、センサチップ１を支持固定するプリント基板２ａは、セラミックで形成されたパッケージ４の内部後面上に立設され、一方の基板面にセンサチップ１を実装しており、基板端面には端面スルーホール１６が形成されて、センサチップ１はワイヤボンド９と端面スルーホール１６を介し、Ａｇペースト１７によってパッケージ４の内部に形成した導体パターン１８と接続する。そして、その導体パターン１８の端部はワイヤボンド９によってＩＣチップ３と接続される。
【００４１】
または、図１３に示すように、センサチップ１は端面スルーホール１６を介し、ワイヤボンド９ａによってパッケージ４の内部に形成した導体パターン１８と接続してもよい。
【００４２】
端面スルーホール１６は１方向からのメタライズ（めっき）を行うことで製造できるので、製造コストを安価にすることができる。
【００４３】
なお実施形態１、参考例１〜３において、センサチップ１は片持ち梁構造としているが、両持ち梁構造のものを用いてもよく、その場合、感度軸Ｘはセンサチップ１の主表面に対して垂直方向となり、図１６における角度θは０°となる。他は実施形態１、参考例１〜３と同様の各効果を得ることができる。
【００４４】
【発明の効果】
請求項１の発明は、感度軸の方向に印加された加速度を電気信号に変換するセンサチップと、前記センサチップの電気信号を処理する処理回路と、前記センサチップを支持固定し、前記センサチップ及び処理回路と接続する配線パターンを有する配線基台と、函体形状を有して前記センサチップを支持固定した配線基台及び前記処理回路を収納したパッケージと、前記パッケージの函体の最も広い外面を基板面と対向させてパッケージを実装したプリント基板とを備えて、前記感度軸は前記プリント基板の基板面に対して平行であり、前記パッケージは、積層面を前記プリント基板の基板面に対して平行に多層積層したセラミック板で形成され、前記パッケージの内壁を形成したセラミック板のうち、一部の層のセラミック板の側面のみを前記パッケージの内側に突出させ、前記配線基台は、前記突出したセラミック板の側面に当接することによって位置決めされるので、パッケージの最も広い外面がプリント基板の基板面と対向してプリント基板に実装されることによってセンサチップの実装傾きを小さくして、センサの他軸感度を小さくすることができて、且つセンサチップ及び処理回路と接続する配線パターンを有する配線基台の形状をワイヤボンドが容易となる形状に自在に形成することによってワイヤボンド部の信頼性を確保することできるという効果がある。さらに、プリント基板の基板面と対向するパッケージの面はセラミック板の積層面であり、セラミック板の積層面の表裏の平行度と平面度とは精度がよく、センサチップの実装傾きを小さくしてセンサの他軸感度を小さくすることができるという効果もある。また、セラミック板の積層ずれによる位置決めずれが低減できて、センサの他軸感度を小さくすることができるという効果もある。
【００４５】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記パッケージは、前記プリント基板と接続して信号授受を行うリードを備えるので、リードの曲げ部による応力緩和機構が働き、半田部の信頼性を確保することができるという効果がある。
【００４６】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記配線基台は、樹脂材料で形成されるので、配線基台を成形する時の金型の精度によって高精度の成形が可能であり、センサチップの実装傾きをさらに小さくしてセンサの他軸感度を小さくすることができるという効果がある。
【００４７】
請求項４の発明は、請求項１の発明において、前記配線基台は、前記センサチップの熱膨張率との差が小さい熱膨張率を有する材料で形成されるので、熱応力が小さくなり、信頼性を確保することができるという効果がある。
【００４８】
請求項５の発明は、請求項１の発明において、前記センサチップは加速度を電気信号に変換するセンシング素子を具備し、前記センシング素子を実装した主表面に対して前記感度軸が垂直方向にあるので、両持ち梁構成のセンサチップを用いることができるという効果がある。
【００４９】
請求項６の発明は、請求項１の発明において、前記配線基台の配線パターンは、前記センサチップ及び処理回路とワイヤボンドによって接続され、前記配線基台は、ワイヤボンドを接続するワイヤボンド面を２面以上設けて、前記センサチップのワイヤボンド面との間の段差が小さく且つ互いに平行であるワイヤボンド面と、前記処理回路のワイヤボンド面との間の段差が小さく且つ互いに平行であるワイヤボンド面とを有するので、配線基台を介することによって全てのワイヤボンド箇所で平行で段差の小さいワイヤボンドを行うことができ、ワイヤボンドの１ｓｔパッドと２ｎｄパッドとを平行、且つ互いの段差を小さくできるため安定したワイヤボンドを行うことができるという効果がある。
【００５０】
請求項７の発明は、請求項１の発明において、前記センサチップは、半導体基板からなる第１の基板と、第１の基板に形成された重り部と、第１の基板の主表面側に形成され一端が重り部に一体連結された撓み部と、第１の基板に形成され撓み部の他端が一体連結され撓み部を介して重り部を揺動自在に支持する支持部と、撓み部に形成され撓み部の変形を検出して加速度として電気信号に変換するセンシング素子と、第１の基板の裏面側に接合された第２の基板とを有する片持ち梁構造であり、前記重り部の重心と前記撓み部が撓む支点とを結ぶ直線は重力方向であるので、片持ち梁方式のセンサチップを用いた際に、重り部の重心と撓み部の支点とを結ぶ直線に対して撓み部，支持部の応力分布が左右対称となり、センサの他軸感度が低減し、信頼性を向上させることができるという効果がある。
【００５１】
請求項８の発明は、請求項１の発明において、前記パッケージは、１つの面に開口を設け、前記開口に覆設する金属で形成したキャップを備えるので、セラミックからなるパッケージとの熱膨張係数の差が小さいので、パッケージとキャップとの封止部の信頼性を確保することができ、且つ耐ノイズシールド性能を向上させることができるという効果がある。
【００５２】
請求項９の発明は、請求項１乃至８いずれかの発明において、前記パッケージの内壁を形成する多層積層したセラミック板は、前記配線基台を載置した第１のセラミック板と、第１のセラミック板に積層した少なくとも１つの第２のセラミック板と、第２のセラミック板に積層して側面を前記パッケージの内側に突出させた第３のセラミック板とを備え、前記配線基台は、前記突出した第３のセラミック板の側面に当接することによって位置決めされるので、セラミック板の積層ずれによる位置決めずれが低減できて、センサの他軸感度を小さくすることができ、且つ配線基台をセラミック板上に接着剤によって固定した際に、配線基台とセラミック板との間に生じた空間にはみでた接着剤を逃がすことができて、接着剤の這い上がりによる応力発生から生じる特性劣化を低減することができるという効果がある。
【００５３】
請求項１０の発明は、請求項１の発明において、前記パッケージは第１のプリント基板に実装され、前記配線基台は前記パッケージの内面に垂直に立設した第２のプリント基板からなり、前記第２のプリント基板の端面には端面スルーホールを設け、前記第２のプリント基板の配線パターンと前記処理回路とは前記端面スルーホールを介して接続するので、端面スルーホールは１方向からのメタライズ（めっき）を行うことで製造でき、製造コストを安価にすることができるという効果がある。
【００５４】
請求項１１の発明は、請求項１０の発明において、前記第２のプリント基板の端面に設けた端面スルーホールと前記処理回路とはＡｇペーストによって接続されるので、容易に請求項１０の発明を実現することができるという効果がある。
【００５５】
請求項１２の発明は、請求項１０の発明において、前記第２のプリント基板の端面に設けた端面スルーホールと前記処理回路とはワイヤボンドによって接続されるので、容易に請求項１０の発明を実現することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の参考例１を示す前面図である。
【図２】 本発明の参考例１を示す第１の側面図である。
【図３】 本発明の参考例１を示す端面図である。
【図４】 本発明の参考例１を示す断面矢視図である。
【図５】 本発明の参考例１を示す第２の側面図である。
【図６】 本発明の参考例１を示す配線基台及びセンサチップの外観図である。
【図７】 本発明の参考例２を示す部分斜視図である。
【図８】 本発明の参考例２を示す端面断面図である。
【図９】 本発明の実施形態１を示す第１の端面断面図である。
【図１０】 本発明の実施形態１を示す第２の端面断面図である。
【図１１】 本発明の実施形態１を示す第３の端面断面図である。
【図１２】 本発明の参考例３を示す第１の前面図である。
【図１３】 本発明の参考例３を示す第２の前面図である。
【図１４】 （ａ）従来例を示す側面断面図である。
（ｂ）従来例を示す前面図である。
【図１５】 （ａ）従来例の片持ち梁構造のセンサチップを示す前面図である。
（ｂ）従来例の片持ち梁構造のセンサチップを示す側面断面図である。
【図１６】 片持ち梁構造のセンサチップの主表面と感度軸との関係を示す側面断面図である。
【符号の説明】
１ センサチップ
２ 配線基台
３ ＩＣチップ
４ パッケージ
８ 導体パターン
９ ワイヤボンド
１０ プリント基板
Ｘ 感度軸
Claims (12)
- 感度軸の方向に印加された加速度を電気信号に変換するセンサチップと、前記センサチップの電気信号を処理する処理回路と、前記センサチップを支持固定し、前記センサチップ及び処理回路と接続する配線パターンを有する配線基台と、函体形状を有して前記センサチップを支持固定した配線基台及び前記処理回路を収納したパッケージと、前記パッケージの函体の最も広い外面を基板面と対向させてパッケージを実装したプリント基板とを備えて、前記感度軸は前記プリント基板の基板面に対して平行であり、前記パッケージは、積層面を前記プリント基板の基板面に対して平行に多層積層したセラミック板で形成され、前記パッケージの内壁を形成したセラミック板のうち、一部の層のセラミック板の側面のみを前記パッケージの内側に突出させ、前記配線基台は、前記突出したセラミック板の側面に当接することによって位置決めされることを特徴とする加速度センサ。
- 前記パッケージは、前記プリント基板と接続して信号授受を行うリードを備えることを特徴とする請求項１記載の加速度センサ。
- 前記配線基台は、樹脂材料で形成されることを特徴とする請求項１記載の加速度センサ。
- 前記配線基台は、前記センサチップの熱膨張率との差が小さい熱膨張率を有する材料で形成されることを特徴とする請求項１記載の加速度センサ。
- 前記センサチップは加速度を電気信号に変換するセンシング素子を具備し、前記センシング素子を実装した主表面に対して前記感度軸が垂直方向にあることを特徴とする請求項１記載の加速度センサ。
- 前記配線基台の配線パターンは、前記センサチップ及び処理回路とワイヤボンドによって接続され、前記配線基台は、ワイヤボンドを接続するワイヤボンド面を２面以上設けて、前記センサチップのワイヤボンド面との間の段差が小さく且つ互いに平行であるワイヤボンド面と、前記処理回路のワイヤボンド面との間の段差が小さく且つ互いに平行であるワイヤボンド面とを有することを特徴とする請求項１記載の加速度センサ。
- 前記センサチップは、半導体基板からなる第１の基板と、第１の基板に形成された重り部と、第１の基板の主表面側に形成され一端が重り部に一体連結された撓み部と、第１の基板に形成され撓み部の他端が一体連結され撓み部を介して重り部を揺動自在に支持する支持部と、撓み部に形成され撓み部の変形を検出して加速度として電気信号に変換するセンシング素子と、第１の基板の裏面側に接合された第２の基板とを有する片持ち梁構造であり、前記重り部の重心と前記撓み部が撓む支点とを結ぶ直線は重力方向であることを特徴とする請求項１記載の加速度センサ。
- 前記パッケージは、１つの面に開口を設け、前記開口に覆設する金属で形成したキャップを備えることを特徴とする請求項１記載の加速度センサ。
- 前記パッケージの内壁を形成する多層積層したセラミック板は、前記配線基台を載置した第１のセラミック板と、第１のセラミック板に積層した少なくとも１つの第２のセラミック板と、第２のセラミック板に積層して側面を前記パッケージの内側に突出させた第３のセラミック板とを備え、前記配線基台は、前記突出した第３のセラミック板の側面に当接することによって位置決めされることを特徴とする請求項１乃至８いずれか記載の加速度センサ。
- 前記パッケージは第１のプリント基板に実装され、前記配線基台は前記パッケージの内面に垂直に立設した第２のプリント基板からなり、前記第２のプリント基板の端面には端面スルーホールを設け、前記第２のプリント基板の配線パターンと前記処理回路とは前記端面スルーホールを介して接続することを特徴とする請求項１記載の加速度センサ。
- 前記第２のプリント基板の端面に設けた端面スルーホールと前記処 理回路とはＡｇペーストによって接続されることを特徴とする請求項１０記載の加速度センサ。
- 前記第２のプリント基板の端面に設けた端面スルーホールと前記処理回路とはワイヤボンドによって接続されることを特徴とする請求項１０記載の加速度センサ。
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