JPH046471A - 半導体加速度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、拡散抵抗部からの差電圧を用いた半導体加
速度センサに関し、特にコストダウンを実現した半導体
加速度センサに関するものである。

［従来の技術］ 従来より、半導体の圧電効果を用いた半導体加速度セン
サは種々考えられている。この種の半導体加速度センサ
においては、半導体カンチレバービームのほぼ中央部に
ブリッジ構成の拡散抵抗部を設け、ブリッジの差電圧を
適宜増幅して加速度を検出するようになっている。

第３図は従来の半導体加速度センサの構造を示す側断面
図である。

図において、（１）はシリコン等の半導体からなる半導
体カンチレバービームであり、通常、リン等の不純物が
ドープされている。

（２）は半導体カンチレバービーム（１）のほぼ中央部
に形成された拡散抵抗部であり、半導体カンチレバービ
ーム（１）がＮ形であればＰ形、半導体カンチレバービ
ーム（１〉がＰ形であればＮ形となるように、不純物が
選択的に拡散されており、ブリッジ構成の複数の抵抗（
後述する）を形成している。

（３）は化学的又は機械的に加工処理により半導体カン
チレバービーム（１）に形成された講であり、拡散抵抗
部（２）の下部に対向するように位置しており、半導体
カンチレバービーム（１）に加わる応力を集中させるよ
うになっている。

く４）は半導体カンチレバービーム（］）の一端を固定
して支持するための台座、（５）は拡散抵抗部（２）の
ブリッジ端子を外部に引き出すためのワイヤ、（６）は
ワイヤ（５）を介して拡散抵抗部（２）に電気的に接続
された外部リード、（７）は半導体カンチレバービーム
（１）の他端に設けられた金属性の重り、（８）は半導
体カンチレバービーム（１）と重り（７）とを接合する
接合材である。

第４図は第３図内の拡散抵抗部（２）を等価的に示す回
路図であり、（２ａ）〜（２ｄ）は拡散抵抗部（２）を
構成するブリッジ接続された複数の抵抗、（９）〜（１
２）はブリッジ端子である。ブリッジ端子（９）及び（
１２）は、電源及びグランドにそれぞれ接続されており
、ブリッジ端子（１０）及び（１１）から差電圧が得ら
れるようになっている。又、各抵抗（２ａ）〜（２ｄ）
は、半導体カンチレバービーム（１）に加わる応力に応
じて、相対向する一対の抵抗（２ａ）及び（２ｄ）と、
（２ｂ）及び（２Ｃ）との抵抗値がそれぞれ相補的に変
化するように配置されている７ 次に、第３図及び第４図に示した従来の半導体加速度セ
ンサの動作について説明する。

いま、重り（７）の質量をｍとしたとき、矢印て示した
ように重り（７）に加速度αが加わると、Ｆ＝ｍ　α で表わされる力Ｆが発生する。この力Ｆは、接合材（８
）を介して半導体カンチレバービーム（１）に伝達され
、半導体カンチレバービーム（１）は台座〈４）を支点
としてたわむことになる。このとき、力Ｆによる応力が
溝く３）に集中するため、講（３）が他の部分より大き
くたわむ。

一般に、シリコン結晶等の半導体は、圧電抵抗効果によ
り、機械的に応力歪みが生じると抵抗値が変化するので
、拡散抵抗部（２）によって構成された各抵抗（２ａ）
〜（２ｄ）の抵抗値は、半導体カンチレバービーム（１
）のたわみによって変化する。即ち一各抵抗（２ａ）〜
＜２ｄ）はシリコン結晶軸に応して伸縮され、例えば、
抵抗（２ａ）及び（２ｄ）は軸方向の伸長によって抵抗
値が大きくなり、抵抗（２ｂ）及び（２ｃ）は軸方向の
圧縮によって抵抗値が小さくなる。

ここで、ブリッジ端子（９）及び（１２）間に電圧を印
加すれば、ブリッジ端子（１０）及び（１１）間に加速
度αに応じた差電圧が発生する。

この差電圧は、ワイヤ（５）から外部リード（６）に導
出され、増幅回路（図示せず）により適宜増幅されて加
速度αの検出に寄与する。通常、差電圧は、差動増幅器
により電源及びグランド間の電圧に変更され、増幅回路
により処理し易いレベルまで増幅される。

「発明が解決しようとする課題］ 従来の半導体加速度センサは以上のように、拡散抵抗部
（２）からの差電圧をそのまま外部に引き出しているの
で、外部に増幅回路を設ける必要があり、コストダウン
が実現できないという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、重り内に増幅回路を内蔵させることにより外
部の増幅回路を不要とＬ、コストダウンを実現した半導
体加速度センサを得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段１ この発明に係る半導体加速度センサは、重りが、増幅回
路を内蔵したＩＣを含むと共に、バンプを介して半導体
カンチレバービームに接合され、拡散抵抗部のブリッジ
端子と増幅回路とが、ハングを介して電気的に接続され
たものである。

［作用］ この発明においては、拡散抵抗部のブリッジ端子から得
られる差電圧を、バンプを介して重り内の増幅回路に導
入し、増幅処理した後に外部に弓き出す。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する６第１
図はこの発明の一実施例を示す側断面図であり、（１）
〜（６）は前述と同様のものである。

（１３）は増幅回路を内蔵した半導体ＴＣを含む重りで
あり、半田又は金等からなるバンプ（１４）を介して半
導体カンチレバービーム（１）に接合されている。

第２図は拡散抵抗部（２）及び重り（１３）の回路構成
を示す結線図である。　（＋５＞は半導体ＩＣにより重
り（１３）内に形成された増幅回路であり、バンプ（１
４）を介して各ブリッジ端子（９）〜（１２）に電気的
に接続されている。（１６）は増幅回路（１５）の出力
端子であり、バンプ（１４）を介してワイヤ（５）に電
気的に接続されている。

尚、増幅回路（１５）は差動増幅器等も含んでおり、重
り（１３）は、半導体重Ｃチップそのもので構成されて
いてもよく、任意の材料内に半導体ＩＣを埋設した構成
であってもよい。

次に、第１図及び第２図に示したこの発明の一実施例の
動作について説明する。

前述と同様に、重り（１３）に加速度αが加わると、ブ
リッジ端子（１０）及び（１１）間に差電圧が発生する
が、この差電圧は、バンプ（１４）を介して重り（１３
）内の増幅回路（１５）に入力され、増幅回路（１５）
で増幅処理された後、出力端子（１６）からバンプ（１
４）を介してワイヤ（５）に出力される。

このように、増幅回路（１５）を含む半導体ＴＣを重り
（１３）に設け、バンプ（１４）により半導体カン千し
パービーム（１）に機械的月−つ電気的に接合したので
、外部に増幅回路を設ける必要はなくなり、加速度セン
サのローコスト化が実現する。

［発明の効果コ 以上のようにこの発明によれば、増幅回路を内蔵したＩ
Ｃを重りに設け、バンプを介して重りを半導体カンチレ
バービームに接合し、拡散抵抗部のブリッジ端子と増幅
回路とをバンプを介して電気的に接続し、拡散抵抗部の
ブリッジ端子から得られる差電圧を増幅処理した後に外
部に引き出すようにしたので、外部の増幅回路が不要と
なり、コストダウンを実現した半導体加速度センサが得
られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す側断面図、第２図は
第１図内の拡散抵抗部及び重りの回路構成を示す結線図
、第３図は従来の半導体加速度センサを示す側断面図、
第４図は第３図内の拡散抵抗部を示す回路図である。 （１）半導体カンチレバービーム （２）拡散抵抗部 （９）〜（１２）　　ブリッジ端子 （１３）・・・重り　　　　　　（１４）・・・バンプ
（１５）・・・増幅回路 尚、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 第　１　図 α　　１３ ↑ジ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　ブリッジ構成の拡散抵抗部を有し一端が固定された半
   導体カンチレバービームと、 この半導体カンチレバービームの他端に接合された重り
   と、 を備えた半導体加速度センサにおいて、 前記重りは、増幅回路を内蔵したＩＣを含むと共に、バ
   ンプを介して前記半導体カンチレバービームに接合され
   、 前記拡散抵抗部のブリッジ端子と前記増幅回路とが前記
   バンプを介して電気的に接続されたことを特徴とする半
   導体加速度センサ。