JPH0727786A - Semiconductor-type acceleration sensor - Google Patents

Semiconductor-type acceleration sensor

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Publication number
JPH0727786A
JPH0727786A JP17448193A JP17448193A JPH0727786A JP H0727786 A JPH0727786 A JP H0727786A JP 17448193 A JP17448193 A JP 17448193A JP 17448193 A JP17448193 A JP 17448193A JP H0727786 A JPH0727786 A JP H0727786A
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JP
Japan
Prior art keywords
adhesive
acceleration sensor
adhesive layer
ceramic substrate
stem
Prior art date
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Pending
Application number
JP17448193A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masaru Goto
優 後藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Marelli Corp
Original Assignee
Kansei Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Kansei Corp filed Critical Kansei Corp
Priority to JP17448193A priority Critical patent/JPH0727786A/en
Publication of JPH0727786A publication Critical patent/JPH0727786A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To reduce the aged deterioration of sensor characteristics and to enhance the stability and the temperature characteristic of an acceleration sensor by a method wherein a ceramic substrate is bonded to a metal stem by silicone-based adhesive which is provided with elasticity after hardening. CONSTITUTION:A semiconductor-type acceleration sensor element in which a beam part 4 is formed, provided with a plate spring part in its base part and a mass part 7 in its tip part, and a peripheral circuit 10 are mounted on a ceramic substrate 9, and the substrate 9 is bonded to a metal stem 1 via an adhesive layer 13. Then, the adhesive layer is formed so as to be divided into a plurality of stripes, spaces 20 are formed in divided adhesive layers 13, the air flows through the spaces 20 and the hardening of the adhesive layers 13 is promoted. As an adhesive which forms the adhesive layers 13, a thermoset resin and a room-temperature hardening resin are enumerated. However, in order to reduce thermal damage to an electronic component mounted on the ceramic substrate 9, a room-temperature hardening-type silicone-based adhesive is used.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、半導体式加速度セン
サに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor type acceleration sensor.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の半導体式加速度センサの構造を図
5及び図6に基づいて説明する。同図において、1は平
板状の金属性ステムで、その周辺部には外部との電気接
続をするための貫通孔が複数穿設され、その複数の貫通
孔のそれぞれには硬質ガラス2を溶着することによりリ
ード端子3が固定されている。リード端子3とステム1
とは硬質ガラス2によって電気的に絶縁されており、ま
た硬質ガラス2は気密性よく介在されている。またこの
ステム1上には、カンチレバー(梁部)4及び台座5に
より成る半導体式加速度センサエレメントが搭載されて
いる。
2. Description of the Related Art The structure of a conventional semiconductor type acceleration sensor will be described with reference to FIGS. In the figure, reference numeral 1 is a flat metal stem, and a plurality of through holes for electrical connection with the outside are formed in the peripheral portion thereof, and a hard glass 2 is welded to each of the plurality of through holes. By doing so, the lead terminal 3 is fixed. Lead terminal 3 and stem 1
Are electrically insulated from each other by the hard glass 2, and the hard glass 2 is well airtightly interposed. A semiconductor type acceleration sensor element including a cantilever (beam portion) 4 and a pedestal 5 is mounted on the stem 1.

【0003】またカンチレバー4は、基板をエッチング
することにより基部に薄肉状の板バネ部6が形成されて
台座5に固定されている。また、その先端部に形成され
た厚肉状の部分はその一部を被測定加速度に応じて変位
できるようにした自由端が質量部7として形成されてい
る。また板バネ部6には歪ゲージが形成され、その歪ゲ
ージはワイヤボンデングによってセラミック基板9に形
成された周辺回路10に電気接続され、さらにその周辺
回路10はワイヤ線11をワイヤボンディングすること
によりリード端子3に電気接続されている。
The cantilever 4 is fixed to the pedestal 5 by forming a thin plate spring portion 6 on the base by etching the substrate. In addition, the thick-walled portion formed at the tip portion thereof has a free end formed as a mass portion 7 that is capable of displacing a part thereof according to the acceleration to be measured. Further, a strain gauge is formed in the leaf spring portion 6, and the strain gauge is electrically connected to a peripheral circuit 10 formed on the ceramic substrate 9 by wire bonding, and the peripheral circuit 10 wire-bonds a wire wire 11. Is electrically connected to the lead terminal 3.

【0004】12はストッパーであり、その断面形状は
逆L字状にされて立設され、カンチレバー7の上方への
最大変位量を規制している。13はセラミック基板9を
金属性ステム1に接着固定している接着層で、熱硬化型
エポキシ系接着剤が使用されており、双方の接着可能な
対向面全体に塗布されている。
Reference numeral 12 denotes a stopper, the cross-sectional shape of which is an inverted L-shape and is erected so as to limit the maximum amount of upward displacement of the cantilever 7. Reference numeral 13 denotes an adhesive layer that adheres and fixes the ceramic substrate 9 to the metallic stem 1, and a thermosetting epoxy adhesive is used, and is applied to the entire opposing surfaces to which both can be adhered.

【0005】14は周辺部に鍔部15が形成された金属
性シェルで、プレス加工により凹部が形成され、箱型と
なり、その周辺部が金属性ステム1の周辺部に溶着され
て気密封止されている。なお、この気密封止はステム1
の周辺部が金属性シェル14の鍔部15に一致するよう
に上方から金属性シェル14をステム1にかぶせ、接触
させた後に、プレスにより圧力を加えながら金属性シェ
ル14とステム1との間に通電することにより両者を溶
接するものである。
Reference numeral 14 is a metallic shell having a flange portion 15 formed on the peripheral portion thereof, and a concave portion is formed by pressing to form a box shape, and the peripheral portion is welded to the peripheral portion of the metallic stem 1 and hermetically sealed. Has been done. In addition, this airtight seal is the stem 1
The metal shell 14 is covered with the stem 1 from above so that the peripheral portion of the metal shell 14 is aligned with the collar portion 15 of the metal shell 14, and after contacting them, a pressure is applied by a press between the metal shell 14 and the stem 1. The two are welded by energizing them.

【0006】このように構成された半導体式加速度セン
サに加速度が上下方向に外部から加えられた場合には、
カンチレバー4の自由端に形成された質量部7が上下方
向に振動し、その結果板バネ部6に歪を生じる。その歪
の大きさに応じて前記半導体式歪ゲージの抵抗値が変化
し、電気信号として検出される。
When an acceleration is applied to the semiconductor type acceleration sensor constructed as above in the vertical direction,
The mass portion 7 formed at the free end of the cantilever 4 vibrates in the vertical direction, and as a result, the leaf spring portion 6 is distorted. The resistance value of the semiconductor strain gauge changes according to the magnitude of the strain, and is detected as an electric signal.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
如くセラミック基板9をエポキシ系接着層13を介して
金属性ステム1に接着固定しているので、次のような問
題点を発生していた。すなわち、第1に、エポキシ系接
着剤は通常加熱されて硬化する性質を有しているため
に、熱硬化後に残留応力が接着層13内部にストレスと
して残る。
However, since the ceramic substrate 9 is adhesively fixed to the metallic stem 1 through the epoxy adhesive layer 13 as described above, the following problems occur. That is, firstly, since the epoxy adhesive has a property of being usually heated and cured, residual stress remains as a stress inside the adhesive layer 13 after thermal curing.

【0008】また、第2に、エポキシ系接着層13と、
セラミック基板9と、金属ステム1とのそれぞれの熱膨
張係数の違いによりセラミック基板9に熱ストレスが加
わり、半導体式加速度センサエレメントの温度特性が変
化してしまう。
Secondly, an epoxy adhesive layer 13 and
Due to the difference in thermal expansion coefficient between the ceramic substrate 9 and the metal stem 1, thermal stress is applied to the ceramic substrate 9 and the temperature characteristics of the semiconductor type acceleration sensor element change.

【0009】さらに、第3に、セラミック基板9の熱膨
張係数を金属ステム1の熱膨張係数に合わせるためには
セラミック基板9の熱膨張係数を金属ステム1の熱膨張
係数に近ずける必要がある。すなわち熱膨張係数が小さ
いニッケル合金やコバールなどの高価な材料を使用する
必要が生じ、コストアップを引き起こす原因になる。
Thirdly, in order to match the coefficient of thermal expansion of the ceramic substrate 9 with the coefficient of thermal expansion of the metal stem 1, the coefficient of thermal expansion of the ceramic substrate 9 must be close to the coefficient of thermal expansion of the metal stem 1. is there. That is, it is necessary to use an expensive material such as a nickel alloy or Kovar having a small thermal expansion coefficient, which causes an increase in cost.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体式
加速度センサは、梁部が形成され、該梁部の基部に板バ
ネ部が、また先端部に質量部が設けられてなる半導体式
加速度センサエレメントと、該半導体式加速度センサエ
レメント及びその周辺回路が搭載されてなる基板と、該
基板が接着層を介して接着される金属性ステムと、該金
属性ステムの上方からそのステムを覆って周縁部が互い
に溶着される金属性シェルとを備えてなる半導体式加速
度センサにおいて、前記接着層は複数箇所に分割されて
設けられ、かつ該接着層はシリコン接着剤から形成され
てなる。
A semiconductor type acceleration sensor according to the present invention comprises a beam portion, a plate spring portion at the base of the beam portion, and a mass portion at the tip. A sensor element, a substrate on which the semiconductor type acceleration sensor element and its peripheral circuits are mounted, a metal stem to which the substrate is bonded via an adhesive layer, and a metal stem covering the stem from above the metal stem. In a semiconductor acceleration sensor having a metallic shell whose peripheral portions are welded to each other, the adhesive layer is divided into a plurality of portions, and the adhesive layer is made of a silicone adhesive.

【0011】[0011]

【作用】上記構成によれば、セラミック基板の金属性ス
テムへの接着を、硬化後、弾力性を有するシリコン系接
着剤によって行い、接着層の弾性を利用して熱ストレス
を吸収して蓄積されることを防止する。
According to the above structure, the ceramic substrate is adhered to the metallic stem with a silicone adhesive having elasticity after curing, and the elasticity of the adhesive layer is used to absorb and accumulate thermal stress. To prevent

【0012】[0012]

【実施例】図1及び図2に基づいてこの発明による実施
例を詳細に説明する。図1及び図2において、図5及び
図6で説明した構成のものと同一、または均等なものに
は同一符号を付してその詳細な説明を省略する。すなわ
ち、図1及び図2に示す接着層13は複数条、例えば3
条(または3列)に分割されて設けられ、それらの接着
層13間には空間20が形成され、その空間20内を空
気が流通して接着層13の硬化を促進している。なお、
この接着層13を形成する接着剤としては、熱硬化型の
ものと常温硬化型のものとがあり、セラミック基板9に
搭載された電子部品への熱的ダメージを小さくするには
常温硬化型のものを使用すればよい。なお、この常温硬
化型のものには、空気中の湿気と反応するタイプと、脱
アルコールタイプのものがある。また、前記空間20が
設けられることにより、接着層13に含まれるガス等が
硬化時に空気中に放出されることを促進する。
Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2, the same or equivalent elements as those in the configurations described in FIGS. 5 and 6 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. That is, the adhesive layer 13 shown in FIG. 1 and FIG.
Spaces are formed between the adhesive layers 13 by dividing the adhesive layers 13 into strips (or three rows), and air flows through the spaces 20 to promote curing of the adhesive layers 13. In addition,
The adhesive forming the adhesive layer 13 includes a thermosetting type and a room temperature curing type. In order to reduce thermal damage to electronic components mounted on the ceramic substrate 9, the room temperature curing type adhesive is used. You can use one. The room temperature curing type includes a type that reacts with moisture in the air and a dealcohol type. In addition, the provision of the space 20 promotes release of gas and the like contained in the adhesive layer 13 into the air during curing.

【0013】また、上記実施例では接着層13を複数条
に分割して設けたが、接着に要する時間をさらに短くす
るためには、図3及び図4に示すように接着層13を更
に細かく分割し、正方形に形成しても良いことはいうま
でもなく明かなことである。なお、図3及び図4におい
て、図5及び図6で示した構成のものと同一のもの、ま
たは均等なものには同一符号を付してその説明は省略し
た。
Further, although the adhesive layer 13 is divided into a plurality of strips in the above embodiment, in order to further shorten the time required for the adhesion, as shown in FIGS. 3 and 4, the adhesive layer 13 is made finer. Needless to say, it may be divided into squares. In FIGS. 3 and 4, the same or equivalent components as those shown in FIGS. 5 and 6 are designated by the same reference numerals and the description thereof is omitted.

【0014】[0014]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、次のような効果が発揮される。すなわち、硬化後、
接着層がゴム弾性を有するためにエポキシ系接着剤に比
べて残留応力が小さくなり、センサ特性の経年変化が小
さくなり、センサの特性の安定性及び温度特性を向上で
きる。
As described above, according to the present invention, the following effects are exhibited. That is, after curing,
Since the adhesive layer has rubber elasticity, the residual stress is smaller than that of the epoxy adhesive, the secular change of the sensor characteristics is small, and the stability and temperature characteristics of the sensor characteristics can be improved.

【0015】また、セラミック基板と金属ステムとの間
の熱膨張係数の違いによる熱歪はゴム弾性によって吸収
される。そのために、金属ステムの材料として一般的で
安価な鋼板を使用でき、コスト低減を図ることができ
る。
Further, the thermal strain due to the difference in thermal expansion coefficient between the ceramic substrate and the metal stem is absorbed by the rubber elasticity. Therefore, a general and inexpensive steel plate can be used as the material of the metal stem, and the cost can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による一実施例を説明するための断面説
明図である。
FIG. 1 is a cross-sectional explanatory view for explaining an embodiment according to the present invention.

【図2】図1に示す実施例の平面説明図である。FIG. 2 is an explanatory plan view of the embodiment shown in FIG.

【図3】本発明による他の実施例を説明するための断面
説明図である。
FIG. 3 is a sectional explanatory view for explaining another embodiment according to the present invention.

【図4】図1に示す他の実施例の平面説明図である。FIG. 4 is an explanatory plan view of another embodiment shown in FIG.

【図5】従来例を説明するための半導体式加速度センサ
の斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view of a semiconductor type acceleration sensor for explaining a conventional example.

【図6】図5に示す説明図のX−X断面説明図である。6 is a cross-sectional view taken along the line XX of the explanatory view shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 金属性ステム 4 カンチレバー 5 台座 6 板バネ部 7 質量部 9 セラミック基板 10 周辺回路 13 接着層 20 空間 1 Metal Stem 4 Cantilever 5 Pedestal 6 Leaf Spring Part 7 Mass Part 9 Ceramic Substrate 10 Peripheral Circuit 13 Adhesive Layer 20 Space

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 梁部(4)が形成され、該梁部の基部に
板バネ部(6)が、また先端部に質量部(7)が設けら
れてなる半導体式加速度センサエレメントと、該半導体
式加速度センサエレメント及びその周辺回路(10)が
搭載されてなる基板(9)と、該基板が接着層(13)
を介して接着される金属性ステム(1)と、該金属性ス
テムの上方からそのステムを覆って周縁部(15)が互
いに溶着される金属性シェル(14)とを備えてなる半
導体式加速度センサにおいて、前記接着層(13)は複
数箇所に分割されて設けられ、かつ該接着層(13)は
シリコン接着剤から形成されてなることを特徴とする半
導体式加速度センサ。
1. A semiconductor type acceleration sensor element comprising a beam (4), a leaf spring (6) at the base of the beam, and a mass (7) at the tip. A substrate (9) on which the semiconductor type acceleration sensor element and its peripheral circuit (10) are mounted, and the substrate is an adhesive layer (13).
A semiconductor acceleration (1) having a metal stem (1) adhered thereto via a metal shell, and a metal shell (14) covering the stem from above the metal stem and having peripheral portions (15) welded to each other. In the sensor, the semiconductor type acceleration sensor characterized in that the adhesive layer (13) is provided in a plurality of divided portions, and the adhesive layer (13) is formed of a silicone adhesive.
JP17448193A 1993-07-14 1993-07-14 Semiconductor-type acceleration sensor Pending JPH0727786A (en)

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JP17448193A JPH0727786A (en) 1993-07-14 1993-07-14 Semiconductor-type acceleration sensor

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004212246A (en) * 2003-01-06 2004-07-29 Hitachi Metals Ltd Acceleration sensor
US6848306B2 (en) 2000-06-26 2005-02-01 Denso Corporation Semiconductor dynamic sensor
WO2006136417A1 (en) * 2005-06-22 2006-12-28 Giesecke & Devrient Gmbh Apparatus for checking banknotes

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