JPH05333051A - 半導体加速度センサ - Google Patents
半導体加速度センサInfo
- Publication number
- JPH05333051A JPH05333051A JP4159987A JP15998792A JPH05333051A JP H05333051 A JPH05333051 A JP H05333051A JP 4159987 A JP4159987 A JP 4159987A JP 15998792 A JP15998792 A JP 15998792A JP H05333051 A JPH05333051 A JP H05333051A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- acceleration sensor
- pedestal
- semiconductor acceleration
- temperature drift
- base
- 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.)
- Pending
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Classifications
-
- 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
- G01P2015/084—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 the mass being suspended at more than one of its sides, e.g. membrane-type suspension, so as to permit multi-axis movement of the mass
Landscapes
- Pressure Sensors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 加工性やコストに問題を生じさせること無
く、温度ドリフト特性を小さなものに改善し、従って、
広い温度範囲に亙り精度の高い加速度測定ができる。 【構成】 半導体加速度センサチップは、シリコンペレ
ット１、可撓部２、ピエゾ抵抗３、重錘体４、及び、接
着剤７を有し、更に、シリコンペレットを支持する台座
１０、該台座が設置されるステム１１を備えて、前記台
座１０は、ガラスからなり、厚みが１ｍｍ以上（例えば
２ｍｍ）である。これにより、温度ドリフト特性が小さ
なものになる。
く、温度ドリフト特性を小さなものに改善し、従って、
広い温度範囲に亙り精度の高い加速度測定ができる。 【構成】 半導体加速度センサチップは、シリコンペレ
ット１、可撓部２、ピエゾ抵抗３、重錘体４、及び、接
着剤７を有し、更に、シリコンペレットを支持する台座
１０、該台座が設置されるステム１１を備えて、前記台
座１０は、ガラスからなり、厚みが１ｍｍ以上（例えば
２ｍｍ）である。これにより、温度ドリフト特性が小さ
なものになる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体のピエゾ抵抗効
果を利用した３次元等の多次元加速度センサに適用する
のに好適な、半導体加速度センサに関する。
果を利用した３次元等の多次元加速度センサに適用する
のに好適な、半導体加速度センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体のピエゾ抵抗効果を利用し、シリ
コンのカンチレバーやダイヤフラム型の可撓部を備えた
半導体加速度センサが開発され、利用されている。
コンのカンチレバーやダイヤフラム型の可撓部を備えた
半導体加速度センサが開発され、利用されている。
【０００３】図４は、従来の半導体加速度センサを示す
（特開平３−２５３５号公報等）。図４において、１は
単結晶シリコンからなるシリコンペレット、２はシリコ
ンペレット１をエッチングして形成した可撓部（ダイヤ
フラム）、３は可撓部２上に形成されたピエゾ抵抗、４
はシリコンペレット１に固着される重錘体、５はシリコ
ンペレット１を支持する台座、６は台座５を介してシリ
コンペレット１が設置される制御基板、７は台座５をス
テム６に接着する接着剤（一般に半田であり台座５は半
田付けにより接着される）、８は重錘体４の可動範囲を
制御する制御部材である。
（特開平３−２５３５号公報等）。図４において、１は
単結晶シリコンからなるシリコンペレット、２はシリコ
ンペレット１をエッチングして形成した可撓部（ダイヤ
フラム）、３は可撓部２上に形成されたピエゾ抵抗、４
はシリコンペレット１に固着される重錘体、５はシリコ
ンペレット１を支持する台座、６は台座５を介してシリ
コンペレット１が設置される制御基板、７は台座５をス
テム６に接着する接着剤（一般に半田であり台座５は半
田付けにより接着される）、８は重錘体４の可動範囲を
制御する制御部材である。
【０００４】前記半導体加速度センサに加速度が加わる
と、重錘体４の慣性力により可撓部２に撓みが生じ、ピ
エゾ抵抗３の抵抗値がこの撓み応力に比例して変化す
る。この変化量を電圧あるいは電流として取り出せば、
前記加速度を測定することができる。また、シリコンペ
レット１の固定部の底面は台座５上に接着され、また、
台座５は制御基板６に接着されている。
と、重錘体４の慣性力により可撓部２に撓みが生じ、ピ
エゾ抵抗３の抵抗値がこの撓み応力に比例して変化す
る。この変化量を電圧あるいは電流として取り出せば、
前記加速度を測定することができる。また、シリコンペ
レット１の固定部の底面は台座５上に接着され、また、
台座５は制御基板６に接着されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来の
加速度センサにおいては、前記台座５、制御基板６及び
接着剤７、特に制御基板６と接着剤７は、シリコンペレ
ット１と材質ひいては熱膨脹係数が異なっているため、
温度変化によってペレット１に熱応力が伝わり、この熱
応力によりピエゾ抵抗３の抵抗値が変化する（温度ドリ
フト）。前記従来の加速度センサは、この温度ドリフト
が無視できない大きさであるため、ピエゾ抵抗３の温度
ドリフト特性が大きく、即ち、該センサ出力の温度ドリ
フト特性が大きかった。従って、狭い温度範囲でしか精
度の高い加速度測定ができないという問題点を有してい
た。
加速度センサにおいては、前記台座５、制御基板６及び
接着剤７、特に制御基板６と接着剤７は、シリコンペレ
ット１と材質ひいては熱膨脹係数が異なっているため、
温度変化によってペレット１に熱応力が伝わり、この熱
応力によりピエゾ抵抗３の抵抗値が変化する（温度ドリ
フト）。前記従来の加速度センサは、この温度ドリフト
が無視できない大きさであるため、ピエゾ抵抗３の温度
ドリフト特性が大きく、即ち、該センサ出力の温度ドリ
フト特性が大きかった。従って、狭い温度範囲でしか精
度の高い加速度測定ができないという問題点を有してい
た。
【０００６】これに対して、ピエゾ抵抗３の抵抗値の温
度ドリフトを減少させるため、制御基板６にペレット１
と同一又は近似の熱膨張係数を有する部材を用いる等の
提案がなされている。しかるに、ペレット１と同一又は
近似の熱膨張係数を有する部材はその数が限られてお
り、しかも、接着剤７に限っていえばそのような部材は
ほとんどないに等しい。また、そのような部材は、加工
性やコストに問題がある。従って、前記の提案だけで
は、加速度センサの温度ドリフト特性を小さなものに改
善するのは困難である。
度ドリフトを減少させるため、制御基板６にペレット１
と同一又は近似の熱膨張係数を有する部材を用いる等の
提案がなされている。しかるに、ペレット１と同一又は
近似の熱膨張係数を有する部材はその数が限られてお
り、しかも、接着剤７に限っていえばそのような部材は
ほとんどないに等しい。また、そのような部材は、加工
性やコストに問題がある。従って、前記の提案だけで
は、加速度センサの温度ドリフト特性を小さなものに改
善するのは困難である。
【０００７】本発明は、前記従来の問題点に鑑みてなさ
れたものであって、加工性やコストに問題を生じさせる
こと無く、温度ドリフト特性を小さなものに改善し、従
って、広い温度範囲に亙り精度の高い加速度測定ができ
る加速度センサを提供することを課題とする。
れたものであって、加工性やコストに問題を生じさせる
こと無く、温度ドリフト特性を小さなものに改善し、従
って、広い温度範囲に亙り精度の高い加速度測定ができ
る加速度センサを提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、可撓部に半導
体ピエゾ抵抗部が形成された基体ペレットと、該基体ペ
レットをステム上に設置するための台座とを有する半導
体加速度センサにおいて、台座の厚みを１ｍｍ以上とす
ることにより、前記課題を解決したものである。
体ピエゾ抵抗部が形成された基体ペレットと、該基体ペ
レットをステム上に設置するための台座とを有する半導
体加速度センサにおいて、台座の厚みを１ｍｍ以上とす
ることにより、前記課題を解決したものである。
【０００９】
【作用】発明者は、台座を介してシリコンペレット等の
基体ペレットがステム上に設置される半導体加速度セン
サの温度ドリフト特性を小さなものに改善するべく、種
々の検討を行った。この際、温度ドリフト特性が台座の
厚みにどのように依存するか実験などにより調査した。
基体ペレットがステム上に設置される半導体加速度セン
サの温度ドリフト特性を小さなものに改善するべく、種
々の検討を行った。この際、温度ドリフト特性が台座の
厚みにどのように依存するか実験などにより調査した。
【００１０】図２は、その調査結果であり、台座の厚み
を種々に変えた際の温度ドリフトによる誤差の分布（フ
ルスケール％）を示す温度ドリフト特性である。図２か
ら、半導体加速度センサは、台座の厚みが１ｍｍ以上で
あれば、温度ドリフト特性が小さなものになることが分
かる。これは、台座の厚みが１ｍｍ以上であれば、ピエ
ゾ抵抗への熱応力が緩和されたものである。
を種々に変えた際の温度ドリフトによる誤差の分布（フ
ルスケール％）を示す温度ドリフト特性である。図２か
ら、半導体加速度センサは、台座の厚みが１ｍｍ以上で
あれば、温度ドリフト特性が小さなものになることが分
かる。これは、台座の厚みが１ｍｍ以上であれば、ピエ
ゾ抵抗への熱応力が緩和されたものである。
【００１１】そこで、本発明では、前記台座の厚みを１
ｍｍ以上としてピエゾ抵抗ひいては、半導体加速度セン
サの温度ドリフト特性を小さなものに改善する。従っ
て、温度ドリフト特性を小さなものに改善できるため、
広い温度範囲に亙り精度の高い加速度測定ができる。ま
た、台座の厚みを１ｍｍ以上とするだけのため、従来の
半導体加速度センサの台座の厚みを変えて製造すれば良
く、製造工程の変更を必要としない。その為、製造上余
計な工程を増やす必要が無いため、加工性やコスト的に
有利である。
ｍｍ以上としてピエゾ抵抗ひいては、半導体加速度セン
サの温度ドリフト特性を小さなものに改善する。従っ
て、温度ドリフト特性を小さなものに改善できるため、
広い温度範囲に亙り精度の高い加速度測定ができる。ま
た、台座の厚みを１ｍｍ以上とするだけのため、従来の
半導体加速度センサの台座の厚みを変えて製造すれば良
く、製造工程の変更を必要としない。その為、製造上余
計な工程を増やす必要が無いため、加工性やコスト的に
有利である。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。図
１は、本発明の半導体加速度センサのセンサチップの実
施例の構成図である。図１のように、この半導体加速度
センサチップは、前記図４に示した従来のセンサと同様
のシリコンペレット１、可撓部２、ピエゾ抵抗３、重錘
体４、及び、接着剤７を有し、更に、シリコンペレット
を支持する台座１０、該台座が設置されるステム１１を
備えたものである。
１は、本発明の半導体加速度センサのセンサチップの実
施例の構成図である。図１のように、この半導体加速度
センサチップは、前記図４に示した従来のセンサと同様
のシリコンペレット１、可撓部２、ピエゾ抵抗３、重錘
体４、及び、接着剤７を有し、更に、シリコンペレット
を支持する台座１０、該台座が設置されるステム１１を
備えたものである。
【００１３】前記台座１０は、例えばガラスからなり、
厚み（シリコンペレット１及びステム１１間の台座１０
高さ）が１ｍｍ以上（実施例では２ｍｍ）である。ま
た、ステム１１は、重錘体４に対向する側に適宜の深さ
の凹み部１２が形成されている。また、このステム１１
の材質は、ガラス、金属等適宜のものとすることがで
き、好ましくは、シリコンペレット１、台座１０と同等
の熱膨張係数を有するものを用いる。
厚み（シリコンペレット１及びステム１１間の台座１０
高さ）が１ｍｍ以上（実施例では２ｍｍ）である。ま
た、ステム１１は、重錘体４に対向する側に適宜の深さ
の凹み部１２が形成されている。また、このステム１１
の材質は、ガラス、金属等適宜のものとすることがで
き、好ましくは、シリコンペレット１、台座１０と同等
の熱膨張係数を有するものを用いる。
【００１４】実施例の半導体加速度センサでは、台座１
０の厚みを２ｍｍとしており、該センサの温度ドリフト
特性を調査した。その調査により、図３に示すような温
度ドリフト特性が得られた。この場合、温度ドリフトは
平均値で約３．３８％となり、温度ドリフトが少ないこ
とが理解される。
０の厚みを２ｍｍとしており、該センサの温度ドリフト
特性を調査した。その調査により、図３に示すような温
度ドリフト特性が得られた。この場合、温度ドリフトは
平均値で約３．３８％となり、温度ドリフトが少ないこ
とが理解される。
【００１５】なお、前記実施例においては、図１に示す
構成の半導体加速度センサチップを示したが、本発明の
実施範囲は台座の厚みが２ｍｍに限定されるものではな
く、台座の厚みが１ｍｍ以上であれば、他の構成のチッ
プで本発明を実施できる。
構成の半導体加速度センサチップを示したが、本発明の
実施範囲は台座の厚みが２ｍｍに限定されるものではな
く、台座の厚みが１ｍｍ以上であれば、他の構成のチッ
プで本発明を実施できる。
【００１６】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、加
工性やコストに問題を生じさせること無く、温度ドリフ
ト特性を小さなものに改善し、従って、広い温度範囲に
亙り精度の高い加速度測定ができるという優れた効果が
得られる。
工性やコストに問題を生じさせること無く、温度ドリフ
ト特性を小さなものに改善し、従って、広い温度範囲に
亙り精度の高い加速度測定ができるという優れた効果が
得られる。
【図１】図１は、本発明の半導体加速度センサの実施例
にかかるセンサチップの断面構成図である。
にかかるセンサチップの断面構成図である。
【図２】図２は、本発明の原理の説明図である。
【図３】図３は、本発明の半導体加速度センサの実施例
の温度ドリフト測定結果を示す説明図である。
の温度ドリフト測定結果を示す説明図である。
【図４】図４は、従来の半導体加速度センサのセンサチ
ップの断面構成図である。
ップの断面構成図である。
１ シリコンペレット ２ 可撓部 ３ ピエゾ抵抗 ４ 重錘体 １０ 台座 １１ ステム １２ 凹み部
Claims (1)
- 【請求項１】 可撓部に半導体ピエゾ抵抗部が形成され
た基体ペレットと、該基体ペレットをステム上に設置す
るための台座とを有する半導体加速度センサにおいて、 台座の厚みを１ｍｍ以上とすることを特徴とする半導体
加速度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4159987A JPH05333051A (ja) | 1992-05-28 | 1992-05-28 | 半導体加速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4159987A JPH05333051A (ja) | 1992-05-28 | 1992-05-28 | 半導体加速度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05333051A true JPH05333051A (ja) | 1993-12-17 |
Family
ID=15705527
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4159987A Pending JPH05333051A (ja) | 1992-05-28 | 1992-05-28 | 半導体加速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05333051A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6448624B1 (en) | 1996-08-09 | 2002-09-10 | Denso Corporation | Semiconductor acceleration sensor |
-
1992
- 1992-05-28 JP JP4159987A patent/JPH05333051A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6448624B1 (en) | 1996-08-09 | 2002-09-10 | Denso Corporation | Semiconductor acceleration sensor |
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