JPH08313550A - 半導体式加速度センサと該センサのセンサ素子の特性評価方法 - Google Patents
半導体式加速度センサと該センサのセンサ素子の特性評価方法Info
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- JPH08313550A JPH08313550A JP12389695A JP12389695A JPH08313550A JP H08313550 A JPH08313550 A JP H08313550A JP 12389695 A JP12389695 A JP 12389695A JP 12389695 A JP12389695 A JP 12389695A JP H08313550 A JPH08313550 A JP H08313550A
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- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
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- Testing Of Individual Semiconductor Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 センサ信号の信頼性が高く、かつ生産コスト
が低くかつ量産が可能な半導体加速度センサおよびセン
サ素子の特性評価方法を提供する。 【構成】 加速度センサ素子１００は、その内部に半導
体ストレンゲージ１１０によってホイートストーンブリ
ッジ１２０が構成されている。また、ホイートストーン
ブリッジ１２０の一部にオフセット調整用拡散配線１３
０が設けられている。また、センサ素子を覆うパッケー
ジ本体の少なくとも１箇所に、被加速度検出体と結合す
るための結合手段、雄螺子、雌螺子、および雄螺子と雌
螺子との組み合わせのいずれか一つを有する。また、本
発明にもとづくセンサ素子の特性評価方法は、センサ素
子と絶縁体表面のメタライズとの間に直流または交流電
圧を印加して静電力を発生させることによりセンサ素子
の感度、周波数等の特性を評価する。
が低くかつ量産が可能な半導体加速度センサおよびセン
サ素子の特性評価方法を提供する。 【構成】 加速度センサ素子１００は、その内部に半導
体ストレンゲージ１１０によってホイートストーンブリ
ッジ１２０が構成されている。また、ホイートストーン
ブリッジ１２０の一部にオフセット調整用拡散配線１３
０が設けられている。また、センサ素子を覆うパッケー
ジ本体の少なくとも１箇所に、被加速度検出体と結合す
るための結合手段、雄螺子、雌螺子、および雄螺子と雌
螺子との組み合わせのいずれか一つを有する。また、本
発明にもとづくセンサ素子の特性評価方法は、センサ素
子と絶縁体表面のメタライズとの間に直流または交流電
圧を印加して静電力を発生させることによりセンサ素子
の感度、周波数等の特性を評価する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は加速度を検出するための
加速度センサに関し、特に半導体ストレンゲージを用い
て、加速度検出回路を構成している半導体加速度センサ
とそのセンサ素子の特性評価方法に関する。
加速度センサに関し、特に半導体ストレンゲージを用い
て、加速度検出回路を構成している半導体加速度センサ
とそのセンサ素子の特性評価方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体式加速度センサは、半導体の伸縮
による抵抗変化を利用したもので、一般にゲージ率の高
いシリコンが用いられる。従来の半導体式加速度センサ
を図１０および図１１を参照しながら説明する。
による抵抗変化を利用したもので、一般にゲージ率の高
いシリコンが用いられる。従来の半導体式加速度センサ
を図１０および図１１を参照しながら説明する。
【０００３】図１０は、従来の半導体式加速度センサの
概略的構成を説明するための断面図である。センサ素子
４００は、梁４０１、おもり４０３、および支持枠４０
４がシリコンを一体加工することによって、断面形状略
Ｅ字状に形成されている。肉薄となった梁４０１は、肉
厚となった支持枠４０４とおもり４０３との間を橋渡し
する。また、梁４０１の表面に半導体ストレンゲージ４
０２が設けられている。さらに、２つの梁４０１を橋渡
しするようにしてパッシベーション膜４０５が設けられ
ている。
概略的構成を説明するための断面図である。センサ素子
４００は、梁４０１、おもり４０３、および支持枠４０
４がシリコンを一体加工することによって、断面形状略
Ｅ字状に形成されている。肉薄となった梁４０１は、肉
厚となった支持枠４０４とおもり４０３との間を橋渡し
する。また、梁４０１の表面に半導体ストレンゲージ４
０２が設けられている。さらに、２つの梁４０１を橋渡
しするようにしてパッシベーション膜４０５が設けられ
ている。
【０００４】ところで、半導体ストレンゲージ４０２と
配線によってホイートストーンブリッジを構成する上記
半導体式加速度センサは、製造時に半導体ストレンゲー
ジ４０２を拡散するときのブロセス上のバラツキによっ
てオフセットを生じる。また、バッシペーション膜４０
５とシリコンとの熱膨張係数の違いによって梁４０１表
面に歪が生じる。この歪によってもオフセットが生じて
しまうので、センサ特性の問題となっている。ここで
「オフセット」とは、加速度センサに加速度が作用しな
い状態でも、加速度が発生したような信号がセンサから
出力されることをいう。
配線によってホイートストーンブリッジを構成する上記
半導体式加速度センサは、製造時に半導体ストレンゲー
ジ４０２を拡散するときのブロセス上のバラツキによっ
てオフセットを生じる。また、バッシペーション膜４０
５とシリコンとの熱膨張係数の違いによって梁４０１表
面に歪が生じる。この歪によってもオフセットが生じて
しまうので、センサ特性の問題となっている。ここで
「オフセット」とは、加速度センサに加速度が作用しな
い状態でも、加速度が発生したような信号がセンサから
出力されることをいう。
【０００５】このようなオフセットに対して、半導体ス
トンケージ４０２を介してセンサ素子４０１とアンプ処
理ＩＣチップとを連結する。そして、一般的にはセンサ
信号を増幅したり、周波数応答性能を決めるアンブ処理
ＩＣチッブ４１０内に、オフセット調整用抵抗を設ける
ことによって、トミリングなどの作業によりオフセット
調整を行う。
トンケージ４０２を介してセンサ素子４０１とアンプ処
理ＩＣチップとを連結する。そして、一般的にはセンサ
信号を増幅したり、周波数応答性能を決めるアンブ処理
ＩＣチッブ４１０内に、オフセット調整用抵抗を設ける
ことによって、トミリングなどの作業によりオフセット
調整を行う。
【０００６】また、近年になって半導体加速度センサの
小型化、コストダウンに対する要望が大きいために、図
１１に示すような電子部品タイブのＩＣパッケージによ
って実装する加速度センサも開発されている。
小型化、コストダウンに対する要望が大きいために、図
１１に示すような電子部品タイブのＩＣパッケージによ
って実装する加速度センサも開発されている。
【０００７】図１１中、（ａ）は電子部品タイプの加速
度センサの一例を示す斜視図、（ｂ）は電子部品タイプ
の加速度センサの他の例を示す斜視図、（ｃ）はプリン
ト回路基板上に信号ワイヤを介して接続された加速度セ
ンサを示す側面図、（ｄ）はプリント回路基板上に信号
ワイヤを介して接続された加速度センサを示す側面図で
ある。
度センサの一例を示す斜視図、（ｂ）は電子部品タイプ
の加速度センサの他の例を示す斜視図、（ｃ）はプリン
ト回路基板上に信号ワイヤを介して接続された加速度セ
ンサを示す側面図、（ｄ）はプリント回路基板上に信号
ワイヤを介して接続された加速度センサを示す側面図で
ある。
【０００８】図中、参照符号５１０は短冊状の電子部品
タイプ加速度センサ、５２０は円柱状の電子部品タイプ
加速度センサ、５３０はプリント回路基板、および５４
０は信号ワイヤである。
タイプ加速度センサ、５２０は円柱状の電子部品タイプ
加速度センサ、５３０はプリント回路基板、および５４
０は信号ワイヤである。
【０００９】つぎに、上記半導体加速度センサの特性を
評価するための手段および方法について図１２を参照し
ながら説明する。
評価するための手段および方法について図１２を参照し
ながら説明する。
【００１０】図１２は、従来の半導体加速度センサの特
性を評価について説明するためのもので、（ａ）は装置
構成を説明するための模式的断面図、（ｂ）は（ａ）の
装置を用いて検出されるピックアップ出力および加速度
センサ出力の波形を示す波形図である。
性を評価について説明するためのもので、（ａ）は装置
構成を説明するための模式的断面図、（ｂ）は（ａ）の
装置を用いて検出されるピックアップ出力および加速度
センサ出力の波形を示す波形図である。
【００１１】半導体加速度センサの特性の主な評価項目
には感度と周波数応答特性が上げられる。通常では図１
２（ａ）に示すようにセンサ素子６１０およびアンプ処
理ＩＣチップ６２０をアセンブリしたセンサアッシー６
００を振動試験装置６３０によって加振して、例えば図
１２（ｂ）に示すような出力を得る。すなわち、加速度
ピックアッブ６４０の出力信号６５０と加速度センサの
出力信号６６０とを比較することによって加速度・感度
特性や周波数応答などのセンサ特性を測定する。
には感度と周波数応答特性が上げられる。通常では図１
２（ａ）に示すようにセンサ素子６１０およびアンプ処
理ＩＣチップ６２０をアセンブリしたセンサアッシー６
００を振動試験装置６３０によって加振して、例えば図
１２（ｂ）に示すような出力を得る。すなわち、加速度
ピックアッブ６４０の出力信号６５０と加速度センサの
出力信号６６０とを比較することによって加速度・感度
特性や周波数応答などのセンサ特性を測定する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の半導体
加速度センサは、以下のような解決すべき課題を有す
る。
加速度センサは、以下のような解決すべき課題を有す
る。
【００１３】図１０に示す従来の半導体加速度センサ
は、一般的にはセンサ素子の感度を上げるために半導体
ストレンゲージを形成する部分は薄い梁構造としてい
る。そのため、特にパッシペーション膜によって発生す
るオフセットが大きく、またバラツキも大きくなるとい
う問題点がある。そこで、オフセット調整用にかなり広
い領域に渡ってトリミング抵抗を確保する必要がある。
しかし、このような構成は半導体加速度センサの小型化
を阻害する一因となる。一方、図１１に示す従来の半導
体加速度センサでは、図１１（ｃ）および（ｄ）に示す
ように、加速度センサを一般電子部品と同様にプリント
回路基板５３０に実装して使用する。
は、一般的にはセンサ素子の感度を上げるために半導体
ストレンゲージを形成する部分は薄い梁構造としてい
る。そのため、特にパッシペーション膜によって発生す
るオフセットが大きく、またバラツキも大きくなるとい
う問題点がある。そこで、オフセット調整用にかなり広
い領域に渡ってトリミング抵抗を確保する必要がある。
しかし、このような構成は半導体加速度センサの小型化
を阻害する一因となる。一方、図１１に示す従来の半導
体加速度センサでは、図１１（ｃ）および（ｄ）に示す
ように、加速度センサを一般電子部品と同様にプリント
回路基板５３０に実装して使用する。
【００１４】プリント回路基板５３０は、一般に剛性が
低いため、加速度によって基板本体がたわむ場合があ
る。また、加速度の方向によっては半導体加速度センサ
の信号ワイヤ５４０がたわむ場合もある。例えば、図１
１（ｃ）では、縦方向（矢印Ａ方向）の外力によって回
路基板５３０がたわむとともに、該回路基板５３０に設
けられた加速度センサ５１０（または５２０）の半導体
が受けるべき外力が回路基板５３０によって吸収され
る。また、図１１（ｂ）では、横方向（矢印Ｂ方向）の
外力が負荷される。この際、回路基板５３０はたわまな
いけれども、該回路基板５３０に設けられた加速度セン
サ５１０（または５２０）のに横方向の力が加わって信
号ワイヤ５４０にたわみが生じるとともに加速度センサ
５１０（または５２０）の半導体が受けるべき外力が吸
収される。このようなプリント回路基板または信号ワイ
ヤのたわみによって、検出すべき加速度がプリント回路
基板５３０または信号ワイヤ５４０に吸収され、センサ
信号の信頼性が低下してしまう。
低いため、加速度によって基板本体がたわむ場合があ
る。また、加速度の方向によっては半導体加速度センサ
の信号ワイヤ５４０がたわむ場合もある。例えば、図１
１（ｃ）では、縦方向（矢印Ａ方向）の外力によって回
路基板５３０がたわむとともに、該回路基板５３０に設
けられた加速度センサ５１０（または５２０）の半導体
が受けるべき外力が回路基板５３０によって吸収され
る。また、図１１（ｂ）では、横方向（矢印Ｂ方向）の
外力が負荷される。この際、回路基板５３０はたわまな
いけれども、該回路基板５３０に設けられた加速度セン
サ５１０（または５２０）のに横方向の力が加わって信
号ワイヤ５４０にたわみが生じるとともに加速度センサ
５１０（または５２０）の半導体が受けるべき外力が吸
収される。このようなプリント回路基板または信号ワイ
ヤのたわみによって、検出すべき加速度がプリント回路
基板５３０または信号ワイヤ５４０に吸収され、センサ
信号の信頼性が低下してしまう。
【００１５】自動車のエアバッグシステムに用いられる
加速度センサでは２０〜５０Ｇという加速度を約数％の
高精度で測定する必要があり、剛性の低いブリント回路
基板や信号ワイヤ５３０で支持された加速度センサで
は、プリント回路基板５３０や信号ワイヤ５４０の共振
モードによってセンサ信号の信頼性が低下してしまう。
加速度センサでは２０〜５０Ｇという加速度を約数％の
高精度で測定する必要があり、剛性の低いブリント回路
基板や信号ワイヤ５３０で支持された加速度センサで
は、プリント回路基板５３０や信号ワイヤ５４０の共振
モードによってセンサ信号の信頼性が低下してしまう。
【００１６】さらに、図１２に示す従来例では、２つの
問題点が挙げられる。一つはアッシーに組立した後でな
いとセンサ特性が評価できないため、特性不良になった
アッシーの組立部品が無駄になってしまうこと。もう一
つは、センサ量産する場合には、高価な振動試験機を複
数台導入する必要があり、コスト高になってしまうこと
である。
問題点が挙げられる。一つはアッシーに組立した後でな
いとセンサ特性が評価できないため、特性不良になった
アッシーの組立部品が無駄になってしまうこと。もう一
つは、センサ量産する場合には、高価な振動試験機を複
数台導入する必要があり、コスト高になってしまうこと
である。
【００１７】しがって、本発明は上記課題を解決し、セ
ンサ信号の信頼性が高く、かつ生産コストが低くかつ量
産が可能な半導体加速度センサとセンサ素子の特性評価
方法を提供することを目的とする。
ンサ信号の信頼性が高く、かつ生産コストが低くかつ量
産が可能な半導体加速度センサとセンサ素子の特性評価
方法を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明にもとづく半導体式加速度センサは、支持枠
と、おもりと、支持枠とおもりとを連結する梁と、該梁
の表面に形成された半導体ストレンゲージとが一体成型
されたセンサ素子と、該センサ素子の半導体ストレンゲ
ージに接続されるＡｌ配線とを有し、さらに半導体スト
レンゲージとＡｌ配線との接続によってホイートストー
ンブリッジが構成された半導体式加速度センサであっ
て、半導体加速度センサのセンサ素子内に、調整用拡散
抵抗が千鳥状に配置されたパターンが設けられたことを
特徴とする。
に、本発明にもとづく半導体式加速度センサは、支持枠
と、おもりと、支持枠とおもりとを連結する梁と、該梁
の表面に形成された半導体ストレンゲージとが一体成型
されたセンサ素子と、該センサ素子の半導体ストレンゲ
ージに接続されるＡｌ配線とを有し、さらに半導体スト
レンゲージとＡｌ配線との接続によってホイートストー
ンブリッジが構成された半導体式加速度センサであっ
て、半導体加速度センサのセンサ素子内に、調整用拡散
抵抗が千鳥状に配置されたパターンが設けられたことを
特徴とする。
【００１９】好ましくは、センサ素子を覆うパッケージ
本体の少なくとも１箇所に、被加速度検出体と結合する
ための結合手段が設けられている。
本体の少なくとも１箇所に、被加速度検出体と結合する
ための結合手段が設けられている。
【００２０】好ましくは、結合手段は、雄螺子、雌螺
子、および雄螺子と雌螺子との組み合わせのいずれか一
つである。
子、および雄螺子と雌螺子との組み合わせのいずれか一
つである。
【００２１】例えば、センサ素子内部にオフセット調整
用拡散抵抗を４つ設置したバターンを形成する。また、
このようなバターンを形成する際に、試作実験によって
初期オフセットを確認し、発生したオフセットをキャン
セルするようにオフセット調整用拡散抵抗を選択してブ
リッジに組み込むことが好ましい。このとき、オフセッ
ト調整用拡散配線を選択するために、半導体プロセスの
うち配線をパターニングするマスクだけを数種類用意し
て、試作実験によって必要なオフセット調整用拡散配線
をブリッジ内に取り入れることが好ましい。
用拡散抵抗を４つ設置したバターンを形成する。また、
このようなバターンを形成する際に、試作実験によって
初期オフセットを確認し、発生したオフセットをキャン
セルするようにオフセット調整用拡散抵抗を選択してブ
リッジに組み込むことが好ましい。このとき、オフセッ
ト調整用拡散配線を選択するために、半導体プロセスの
うち配線をパターニングするマスクだけを数種類用意し
て、試作実験によって必要なオフセット調整用拡散配線
をブリッジ内に取り入れることが好ましい。
【００２２】この際、オフセット調節用拡散抵抗を、Ａ
ｌ配線によって直列または並列の組み合わせを選択する
ことにより微細なオフセット調整が可能となる。
ｌ配線によって直列または並列の組み合わせを選択する
ことにより微細なオフセット調整が可能となる。
【００２３】つぎに、本発明にもとづくセンサ素子の特
性評価方法は、半導体式加速度センサに設けられたセン
サ素子の特性を評価するための方法であって、表面に形
成された凹部の中に、金属薄膜がメタライズされ、また
凹部から外部に取り出す端子を具備した絶縁材料から構
成される静電力印加治具を用いることを特徴とする。
性評価方法は、半導体式加速度センサに設けられたセン
サ素子の特性を評価するための方法であって、表面に形
成された凹部の中に、金属薄膜がメタライズされ、また
凹部から外部に取り出す端子を具備した絶縁材料から構
成される静電力印加治具を用いることを特徴とする。
【００２４】好ましくは、半導体式加速度センサは、支
持枠と、おもりと、支持枠とおもりとを連結する梁と、
該梁の表面に形成された半導体ストレンゲージとが一体
成型されたセンサ素子と、該センサ素子の半導体ストレ
ンゲージに接続されるＡｌ配線とを有し、さらに半導体
ストレンゲージとＡｌ配線との接続によってホイートス
トーンブリッジが構成された半導体式加速度センサであ
り、さらに該半導体加速度センサのセンサ素子内に、調
整用拡散抵抗が千鳥状に配置されたパターンが設けられ
ている。
持枠と、おもりと、支持枠とおもりとを連結する梁と、
該梁の表面に形成された半導体ストレンゲージとが一体
成型されたセンサ素子と、該センサ素子の半導体ストレ
ンゲージに接続されるＡｌ配線とを有し、さらに半導体
ストレンゲージとＡｌ配線との接続によってホイートス
トーンブリッジが構成された半導体式加速度センサであ
り、さらに該半導体加速度センサのセンサ素子内に、調
整用拡散抵抗が千鳥状に配置されたパターンが設けられ
ている。
【００２５】好ましくは、凹部に形成されたメタライズ
部をセンサ素子のおもり部分に対抗して固定し、センサ
素子とメタライズ部との間に直流電圧を印加して静電力
を発生させることによりセンサ素子の感度を評価をす
る。
部をセンサ素子のおもり部分に対抗して固定し、センサ
素子とメタライズ部との間に直流電圧を印加して静電力
を発生させることによりセンサ素子の感度を評価をす
る。
【００２６】好ましくは、凹部に形成されたメタライズ
部をセンサ素子のおもり部分に対向して固定し、センサ
素子とメタライズ部との間に交流電圧を印加して静電力
を発生させることによりセンサ素子の感度を評価をす
る。
部をセンサ素子のおもり部分に対向して固定し、センサ
素子とメタライズ部との間に交流電圧を印加して静電力
を発生させることによりセンサ素子の感度を評価をす
る。
【００２７】好ましくは、凹部に形成されたメタライズ
部をセンサ素子のおもり部分に対向して固定し、センサ
素子とメタライズ部との間に直流電圧を周波数を変えて
印加することによって、センサ素子の周波数特性および
固有振動数を評価する。
部をセンサ素子のおもり部分に対向して固定し、センサ
素子とメタライズ部との間に直流電圧を周波数を変えて
印加することによって、センサ素子の周波数特性および
固有振動数を評価する。
【００２８】
【作用】半導体加速度センサのセンサ素子内に、調整用
拡散抵抗が千鳥状に配置されているため、Ａｌ配線の組
み合わせが容易となり、またオフセット調整用拡散配線
を直列または並列に組み合わせを変更することが可能と
なる。センサ素子を覆うパッケージ本体の少なくとも１
箇所に、被加速度検出体と結合するための結合手段、例
えば雄螺子、雌螺子、および雄螺子と雌螺子との組み合
わせのいずれか一つを有する。したがって、被加速度検
出体と半導体加速度センサとを上記結合手段を介して結
合することができる。
拡散抵抗が千鳥状に配置されているため、Ａｌ配線の組
み合わせが容易となり、またオフセット調整用拡散配線
を直列または並列に組み合わせを変更することが可能と
なる。センサ素子を覆うパッケージ本体の少なくとも１
箇所に、被加速度検出体と結合するための結合手段、例
えば雄螺子、雌螺子、および雄螺子と雌螺子との組み合
わせのいずれか一つを有する。したがって、被加速度検
出体と半導体加速度センサとを上記結合手段を介して結
合することができる。
【００２９】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の具体的例を説
明する。
明する。
【００３０】＜実施例１＞図１は、本発明にもとづく半
導体加速度センサの一例を示すもので、（ａ）は模式的
平面図、（ｂ）は回路図である。
導体加速度センサの一例を示すもので、（ａ）は模式的
平面図、（ｂ）は回路図である。
【００３１】加速度センサ素子１００は、その内部に半
導体ストレンゲージ１１０によってホイートストーンブ
リッジ１２０が構成されている。また、ホイートストー
ンブリッジ１２０の一部にオフセット調整用拡散配線１
３０が設けられている。この実施例の構成は、オフセッ
トが全く発生しない場合に採用される配線パターンであ
り、上記ホイートストーンブリッジ１２０にはオフセッ
ト調整用拡散配線１３０は取り込まれていない。
導体ストレンゲージ１１０によってホイートストーンブ
リッジ１２０が構成されている。また、ホイートストー
ンブリッジ１２０の一部にオフセット調整用拡散配線１
３０が設けられている。この実施例の構成は、オフセッ
トが全く発生しない場合に採用される配線パターンであ
り、上記ホイートストーンブリッジ１２０にはオフセッ
ト調整用拡散配線１３０は取り込まれていない。
【００３２】＜実施例２＞図２は、本発明にもとづく半
導体加速度センサの第二の例を示すもので、（ａ）は模
式的平面図、（ｂ）は回路図である。
導体加速度センサの第二の例を示すもので、（ａ）は模
式的平面図、（ｂ）は回路図である。
【００３３】実施例１と同様に、センサ素子１００内部
に半導体ストレンゲージ１１０によってホイートストー
ンブリッジ１２０が構成さており、その一部にオフセッ
ト調整用拡散配線１３０が形成されている。本実施例の
構成は、オフセットがマイナス側に多く発生する場合に
採用される配線パターンであり、ホイートストーンブリ
ッジ１２０のプラス出力とＧＮＤとの間にオフセット調
整用拡散配線１３０を全て直列になるように取り込み、
オフセットをゼロ点に近くなるように調整することがで
きる。
に半導体ストレンゲージ１１０によってホイートストー
ンブリッジ１２０が構成さており、その一部にオフセッ
ト調整用拡散配線１３０が形成されている。本実施例の
構成は、オフセットがマイナス側に多く発生する場合に
採用される配線パターンであり、ホイートストーンブリ
ッジ１２０のプラス出力とＧＮＤとの間にオフセット調
整用拡散配線１３０を全て直列になるように取り込み、
オフセットをゼロ点に近くなるように調整することがで
きる。
【００３４】＜実施例３＞図３は、本発明にもとづく半
導体加速度センサの第三の例を示すもので、（ａ）は模
式的平面図、（ｂ）は回路図である。
導体加速度センサの第三の例を示すもので、（ａ）は模
式的平面図、（ｂ）は回路図である。
【００３５】実施例１および２と同様に、センサ素子１
００内部に半導体ストレンゲージ１１０によってホイー
トストーンブリッジ１２０が構成さており、その一部に
オフセット調整用拡散配線１３０が形成されている。本
実施例はオフセットがプラス側に多く発生する場合に採
用される配線バターンであり、ホイートストーンブリッ
ジ１２０のプラス出力とＧＮＤとの間にオフセット調整
用拡散配線１３０を全て直列になるように取り込み、オ
フセットをゼロ点に近くなるように調整することができ
る。
００内部に半導体ストレンゲージ１１０によってホイー
トストーンブリッジ１２０が構成さており、その一部に
オフセット調整用拡散配線１３０が形成されている。本
実施例はオフセットがプラス側に多く発生する場合に採
用される配線バターンであり、ホイートストーンブリッ
ジ１２０のプラス出力とＧＮＤとの間にオフセット調整
用拡散配線１３０を全て直列になるように取り込み、オ
フセットをゼロ点に近くなるように調整することができ
る。
【００３６】＜実施例４＞図４は、本発明にもとづく半
導体加速度センサの第四の例を示すもので、（ａ）は模
式的平面図、（ｂ）は回路図である。
導体加速度センサの第四の例を示すもので、（ａ）は模
式的平面図、（ｂ）は回路図である。
【００３７】実施例１ないし３と同様に、センサ素子１
００内部に半導体ストレンゲージ１１０によってホイー
トストーンブリッジ１２０が構成さており、その一部に
オフセット調整用拡散配線１３０が形成されている。
００内部に半導体ストレンゲージ１１０によってホイー
トストーンブリッジ１２０が構成さており、その一部に
オフセット調整用拡散配線１３０が形成されている。
【００３８】本実施例ではオフセットがマイナス側に小
さく発生する場合に採用される配線パターンであり、ホ
イートストーンブリッジ１２０のブラス出力とＧＮＤと
の間にオフセット調整用拡散配線１３０を全て並列にな
るように取り込み、オフセットをゼロ点に近くなるよう
に調整することができる。
さく発生する場合に採用される配線パターンであり、ホ
イートストーンブリッジ１２０のブラス出力とＧＮＤと
の間にオフセット調整用拡散配線１３０を全て並列にな
るように取り込み、オフセットをゼロ点に近くなるよう
に調整することができる。
【００３９】上記実施例１ないし３は、半導体加速度セ
ンサの製造プロセスで使用されるＡｌ配線用のマスクバ
ターン１枚を、４つのオフセット調整用拡散抵抗のいず
れか一つと切り替えることによって容易に実現すること
ができる。また、オフセット調整用拡散配線が千鳥状に
配置されているため、Ａｌ配線パターンの組合せも容易
である。更に、これらのオフセット調整用拡散配線を直
列または並列に組み合わせを変更して微細なオフセット
調整を行うことが可能である。さらに、本発明において
オフセット調整用拡散配線は、その一つが数十Ωで構成
され、半導体ストレンゲージ１１０が約数ｋΩで構成さ
れているので、オフセット調整用拡故配線１３０の取り
込みによる感度の低下は非常に小さいと考えられる。
ンサの製造プロセスで使用されるＡｌ配線用のマスクバ
ターン１枚を、４つのオフセット調整用拡散抵抗のいず
れか一つと切り替えることによって容易に実現すること
ができる。また、オフセット調整用拡散配線が千鳥状に
配置されているため、Ａｌ配線パターンの組合せも容易
である。更に、これらのオフセット調整用拡散配線を直
列または並列に組み合わせを変更して微細なオフセット
調整を行うことが可能である。さらに、本発明において
オフセット調整用拡散配線は、その一つが数十Ωで構成
され、半導体ストレンゲージ１１０が約数ｋΩで構成さ
れているので、オフセット調整用拡故配線１３０の取り
込みによる感度の低下は非常に小さいと考えられる。
【００４０】＜実施例５＞図５は半導体加速度センサの
一例を示す斜視図、図６は図５の半導体加速度センサを
取り付けた被加速度検出体の断面図である。
一例を示す斜視図、図６は図５の半導体加速度センサを
取り付けた被加速度検出体の断面図である。
【００４１】本発明にもとづく加速度センサ２００のパ
ッケージは、金属などの剛体からなる基台２１０と、該
基台２１０の底面に一体的に形成された雄螺子２２０
と、基台２１０からと出し、かつ基台２１０と電気的に
絶縁された信号取り出し端子２３０と、基台上に設けら
れたセンサ素子２４０、アンプ処理ＩＣチップ２５０、
および他の周辺部品２６０が実装されたセラミック基板
２７０と、基台上のこれらの部品を密閉する金属キャッ
プ２８０とが実装されたセラミック基板とからなる。
ッケージは、金属などの剛体からなる基台２１０と、該
基台２１０の底面に一体的に形成された雄螺子２２０
と、基台２１０からと出し、かつ基台２１０と電気的に
絶縁された信号取り出し端子２３０と、基台上に設けら
れたセンサ素子２４０、アンプ処理ＩＣチップ２５０、
および他の周辺部品２６０が実装されたセラミック基板
２７０と、基台上のこれらの部品を密閉する金属キャッ
プ２８０とが実装されたセラミック基板とからなる。
【００４２】このような構成からなる加速度センサ２０
０は、図６に示すように、被加速度検出体２９０に対し
て上記雄螺子２２０によって固定され、信号取り出し端
子２３０からプリント回路基板２９１へ配線されて使用
される。したがって、被加速度検出体２９０から発生す
る加速度を正確に検出することができる。
０は、図６に示すように、被加速度検出体２９０に対し
て上記雄螺子２２０によって固定され、信号取り出し端
子２３０からプリント回路基板２９１へ配線されて使用
される。したがって、被加速度検出体２９０から発生す
る加速度を正確に検出することができる。
【００４３】＜実施例６＞図７は半導体加速度センサの
一例を示す斜視図、図８は図７の半導体加速度センサを
取り付けた被加速度検出体の断面図である。
一例を示す斜視図、図８は図７の半導体加速度センサを
取り付けた被加速度検出体の断面図である。
【００４４】本発明にもとづく加速度センサ２００のパ
ッケージは、金属などの剛体からなる基台２１０と、該
基台２１０の底面に一体的に形成された雌螺子２２１
と、基台２１０からと出し、かつ基台２１０と電気的に
絶縁された信号取り出し端子２３０と、基台上に設けら
れたセンサ素子２４０、アンプ処理ＩＣチップ２５０、
および他の周辺部品２６０が実装されたセラミック基板
２７０と、基台上のこれらの部品を密閉する金属キャッ
プ２８０とが実装されたセラミック基板とからなる。
ッケージは、金属などの剛体からなる基台２１０と、該
基台２１０の底面に一体的に形成された雌螺子２２１
と、基台２１０からと出し、かつ基台２１０と電気的に
絶縁された信号取り出し端子２３０と、基台上に設けら
れたセンサ素子２４０、アンプ処理ＩＣチップ２５０、
および他の周辺部品２６０が実装されたセラミック基板
２７０と、基台上のこれらの部品を密閉する金属キャッ
プ２８０とが実装されたセラミック基板とからなる。
【００４５】このような構成からなる加速度センサ２０
０は、図６に示すように、被加速度検出体２９０に対し
て上記雌螺子２２０に雄螺子２２２をよって固定され、
信号取り出し端子２３０からプリント回路基板２９１へ
配線されて使用される。したがって、被加速度検出体２
９０から発生する加速度を正確に検出することができ
る。
０は、図６に示すように、被加速度検出体２９０に対し
て上記雌螺子２２０に雄螺子２２２をよって固定され、
信号取り出し端子２３０からプリント回路基板２９１へ
配線されて使用される。したがって、被加速度検出体２
９０から発生する加速度を正確に検出することができ
る。
【００４６】＜実施例７＞図９は、本発明にもとづく半
導体加速度センサの特性評価方法を説明するためのもの
で、（ａ）静電力印加治具の模式的正面図、（ｂ）は上
記（ａ）のＡ−Ａ′線に沿う静電力印加治具の断面であ
って、静電力印加治具上に加速度センサ３００が固定さ
れる直前の状態を示す図、（ｃ）は静電力印加治具上に
加速度センサ３００が固定された状態を説明するための
模式的断面図、そして（ｄ）は特性評価終了後に加速度
センサ素子をセラミック基板上に実装した状態の模式的
断面図である。
導体加速度センサの特性評価方法を説明するためのもの
で、（ａ）静電力印加治具の模式的正面図、（ｂ）は上
記（ａ）のＡ−Ａ′線に沿う静電力印加治具の断面であ
って、静電力印加治具上に加速度センサ３００が固定さ
れる直前の状態を示す図、（ｃ）は静電力印加治具上に
加速度センサ３００が固定された状態を説明するための
模式的断面図、そして（ｄ）は特性評価終了後に加速度
センサ素子をセラミック基板上に実装した状態の模式的
断面図である。
【００４７】静電力印加治具３１０は、その表面に形成
された凹部の中に、金属薄膜３２０がメタライズされ、
また凹部から外部に取り出す端子を具備したガラスなど
の絶縁材料から構成される。
された凹部の中に、金属薄膜３２０がメタライズされ、
また凹部から外部に取り出す端子を具備したガラスなど
の絶縁材料から構成される。
【００４８】半導体加速度センサの特性評価は、以下の
ようにして実施される。まず、上記凹部に形成された金
属薄膜３２０をセンサ素子３００のおもり部分３０１に
固定する。
ようにして実施される。まず、上記凹部に形成された金
属薄膜３２０をセンサ素子３００のおもり部分３０１に
固定する。
【００４９】つぎに、センサ素子３００の電極パッド３
３０と静電力印加治具３１０の金属薄膜３２０との間に
電圧を印加する。これによって、センサ素子３００のお
もり部分３０１と金属薄膜３２０との間に静電力が発生
し、センサ素子３００の擬似的な加速度が印加される。
したがって、予備実験等により静電力と加速度との相関
を調べておけば、必要な加速度に応じた静電力を与えて
センサ素子の感度を評価することが可能となる。このと
き、印加する電圧が交流の場合は、センサの静電力−感
度の関係だけでなく、印加する電圧の周波数を変えるこ
とによって、センサの周波数特性および固有振動数まで
測定することができる。
３０と静電力印加治具３１０の金属薄膜３２０との間に
電圧を印加する。これによって、センサ素子３００のお
もり部分３０１と金属薄膜３２０との間に静電力が発生
し、センサ素子３００の擬似的な加速度が印加される。
したがって、予備実験等により静電力と加速度との相関
を調べておけば、必要な加速度に応じた静電力を与えて
センサ素子の感度を評価することが可能となる。このと
き、印加する電圧が交流の場合は、センサの静電力−感
度の関係だけでなく、印加する電圧の周波数を変えるこ
とによって、センサの周波数特性および固有振動数まで
測定することができる。
【００５０】また、このようにして感度を評価した後、
感度が良品であるセンサ素子３００のみを、信号増幅用
ＩＣ３５０やその他の部品３６０と一緒にセラミック基
板３７０上に実装し、パッケージ３８０で密封すること
によって、センサ素子３００以外の部品の無駄を省くこ
とができる。
感度が良品であるセンサ素子３００のみを、信号増幅用
ＩＣ３５０やその他の部品３６０と一緒にセラミック基
板３７０上に実装し、パッケージ３８０で密封すること
によって、センサ素子３００以外の部品の無駄を省くこ
とができる。
【００５１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明にもとづく
半導体加速度センサは、半導体加速度センサのセンサ素
子内に、調整用拡散抵抗が千鳥状に配置されているた
め、Ａｌ配線の組み合わせが容易となり、またオフセッ
ト調整用拡散配線を直列または並列に組み合わせを変更
することが可能となる。さらに、センサ素子を覆うパッ
ケージ本体の少なくとも１箇所に、被加速度検出体と結
合するための結合手段、例えば雄螺子、雌螺子、および
雄螺子と雌螺子との組み合わせのいずれか一つを有すた
め、被加速度検出体と半導体加速度センサとを上記結合
手段を介して結合することができる。その結果、センサ
信号の信頼性が高く、かつ生産コストが低くかつ量産が
可能な半導体加速度センサを提供することが可能とな
る。さらに、本発明にもとづくセンサ素子の特性評価方
法は、センサ素子と絶縁体表面のメタライズとの間に直
流または交流電圧を印加して静電力を発生させることに
よりセンサ素子の感度、周波数等の特性を評価すること
を可能とする。
半導体加速度センサは、半導体加速度センサのセンサ素
子内に、調整用拡散抵抗が千鳥状に配置されているた
め、Ａｌ配線の組み合わせが容易となり、またオフセッ
ト調整用拡散配線を直列または並列に組み合わせを変更
することが可能となる。さらに、センサ素子を覆うパッ
ケージ本体の少なくとも１箇所に、被加速度検出体と結
合するための結合手段、例えば雄螺子、雌螺子、および
雄螺子と雌螺子との組み合わせのいずれか一つを有すた
め、被加速度検出体と半導体加速度センサとを上記結合
手段を介して結合することができる。その結果、センサ
信号の信頼性が高く、かつ生産コストが低くかつ量産が
可能な半導体加速度センサを提供することが可能とな
る。さらに、本発明にもとづくセンサ素子の特性評価方
法は、センサ素子と絶縁体表面のメタライズとの間に直
流または交流電圧を印加して静電力を発生させることに
よりセンサ素子の感度、周波数等の特性を評価すること
を可能とする。
【図１】本発明にもとづく半導体加速度センサの一例を
示すもので、（ａ）は模式的平面図、（ｂ）は回路図で
ある。
示すもので、（ａ）は模式的平面図、（ｂ）は回路図で
ある。
【図２】本発明にもとづく半導体加速度センサの第二の
例を示すもので、（ａ）は模式的平面図、（ｂ）は回路
図である。
例を示すもので、（ａ）は模式的平面図、（ｂ）は回路
図である。
【図３】本発明にもとづく半導体加速度センサの第三の
例を示すもので、（ａ）は模式的平面図、（ｂ）は回路
図である。
例を示すもので、（ａ）は模式的平面図、（ｂ）は回路
図である。
【図４】本発明にもとづく半導体加速度センサの第四の
例を示すもので、（ａ）は模式的平面図、（ｂ）は回路
図である。
例を示すもので、（ａ）は模式的平面図、（ｂ）は回路
図である。
【図５】本発明にもとづく半導体加速度センサの一例を
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図６】半導体加速度センサを取り付けた被加速度検出
体の断面図である。
体の断面図である。
【図７】本発明にもとづく半導体加速度センサの一例を
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図８】図７の半導体加速度センサを取り付けた被加速
度検出体の断面図である。
度検出体の断面図である。
【図９】本発明にもとづく半導体加速度センサの特性評
価方法を説明するためのもので、（ａ）静電力印加治具
の模式的正面図、（ｂ）は上記（ａ）のＡ−Ａ′線に沿
う静電力印加治具の断面であって、静電力印加治具上に
加速度センサが固定される直前の状態を示す図、（ｃ）
は静電力印加治具上に加速度センサが固定された状態を
説明するための模式的断面図、そして（ｄ）は特性評価
終了後に加速度センサ素子をセラミック基板上に実装し
た状態の模式的断面図である。
価方法を説明するためのもので、（ａ）静電力印加治具
の模式的正面図、（ｂ）は上記（ａ）のＡ−Ａ′線に沿
う静電力印加治具の断面であって、静電力印加治具上に
加速度センサが固定される直前の状態を示す図、（ｃ）
は静電力印加治具上に加速度センサが固定された状態を
説明するための模式的断面図、そして（ｄ）は特性評価
終了後に加速度センサ素子をセラミック基板上に実装し
た状態の模式的断面図である。
【図１０】従来の半導体式加速度センサの概略的構成を
説明するための断面図である。
説明するための断面図である。
【図１１】従来の半導体式加速度センサの概略的構成を
説明するためのもので、（ａ）は電子部品タイプの加速
度センサの一例を示す斜視図、（ｂ）は電子部品タイプ
の加速度センサの他の例を示す側面図、（ｃ）はプリン
ト回路基板上に信号ワイヤを介して接続された加速度セ
ンサを示す斜視図、（ｄ）はプリント回路基板上に信号
ワイヤを介して接続された加速度センサを示す側面図で
ある。
説明するためのもので、（ａ）は電子部品タイプの加速
度センサの一例を示す斜視図、（ｂ）は電子部品タイプ
の加速度センサの他の例を示す側面図、（ｃ）はプリン
ト回路基板上に信号ワイヤを介して接続された加速度セ
ンサを示す斜視図、（ｄ）はプリント回路基板上に信号
ワイヤを介して接続された加速度センサを示す側面図で
ある。
【図１２】従来の半導体加速度センサの特性を評価につ
いて説明するためのもので、（ａ）は装置構成を説明す
るための模式的断面図、（ｂ）は（ａ）の装置を用いて
検出されるピックアップ出力および加速度センサ出力の
波形を示す波形図である。
いて説明するためのもので、（ａ）は装置構成を説明す
るための模式的断面図、（ｂ）は（ａ）の装置を用いて
検出されるピックアップ出力および加速度センサ出力の
波形を示す波形図である。
１００ センサ素子 １１０ 半導体ストレンゲージ １２０ ホイートストーンブリッジ １３０ オフセット調整用拡散配線 ２００ 加速度センサ ２１０ 基台 ２２０ 雄螺子 ２２１ 雌螺子 ２２２ ボルト ２３０ 信号取り出し端子 ２４０ センサ素子 ２５０ アンプ処理ＩＣチップ ２６０ 周辺部品 ２７０ セラミック基板 ２８０ 金属キャップ ２９０ 被加速度検出体 ２９１ プリント基板端子 ３００ センサ素子 ３０１ おもり部分 ３１０ 静電力印加治具 ３２０ 金属薄膜 ３３０ 電極パッド ３４０ プローブ ３５０ 信号増幅用ＩＣ ３６０ 他の部品 ３７０ セラミック基板 ３８０ パッケージ
Claims (8)
- 【請求項１】 支持枠と、おもりと、前記支持枠と前記
おもりとを連結する梁と、該梁の表面に形成された半導
体ストレンゲージとが一体成型されたセンサ素子と、該
センサ素子の前記半導体ストレンゲージに接続されるＡ
ｌ配線とを有し、さらに前記半導体ストレンゲージと前
記Ａｌ配線との接続によってホイートストーンブリッジ
が構成された半導体式加速度センサであって、 前記半導体加速度センサのセンサ素子内に、調整用拡散
抵抗が千鳥状に配置されたパターンが設けられたことを
特徴とする半導体式加速度センサ。 - 【請求項２】 請求項１記載の半導体式加速度センサで
あって、 前記センサ素子を覆うパッケージ本体の少なくとも１箇
所に、被加速度検出体と結合するための結合手段が設け
られたことを特徴とする半導体式加速度センサ。 - 【請求項３】 請求項２記載の半導体式加速度センサで
あって、 前記結合手段は、雄螺子、雌螺子、および雄螺子と雌螺
子との組み合わせのいずれか一つであることを特徴とす
る半導体式加速度センサ。 - 【請求項４】 半導体式加速度センサに設けられたセン
サ素子の特性を評価するための方法であって、 表面に形成された凹部の中に、金属薄膜がメタライズさ
れ、また前記凹部から外部に取り出す端子を具備した絶
縁材料から構成される静電力印加治具を用いることを特
徴とするセンサ素子の特性評価方法。 - 【請求項５】 請求項４記載の方法であって、 前記半導体式加速度センサは、支持枠と、おもりと、前
記支持枠と前記おもりとを連結する梁と、該梁の表面に
形成された半導体ストレンゲージとが一体成型されたセ
ンサ素子と、該センサ素子の前記半導体ストレンゲージ
に接続されるＡｌ配線とを有し、さらに前記半導体スト
レンゲージと前記Ａｌ配線との接続によってホイートス
トーンブリッジが構成された半導体式加速度センサであ
り、さらに該半導体加速度センサのセンサ素子内に、調
整用拡散抵抗が千鳥状に配置されたパターンが設けられ
たことを特徴とするセンサ素子の特性評価方法。 - 【請求項６】 請求項４または５記載の方法であって、 前記凹部に形成されたメタライズ部を前記センサ素子の
おもり部分に対向して固定し、センサ素子と前記メタラ
イズ部との間に直流電圧を印加して静電力を発生させる
ことにより前記センサ素子の感度を評価をすることを特
徴とするセンサ素子の特性評価方法。 - 【請求項７】 請求項４または５記載の方法であって、 前記凹部に形成されたメタライズ部を前記センサ素子の
おもり部分に対向して固定し、センサ素子と前記メタラ
イズ部との間に交流電圧を印加して静電力を発生させる
ことにより前記センサ素子の感度を評価をすることを特
徴とするセンサ素子の特性評価方法。 - 【請求項８】 請求項４または５記載の方法であって、 前記凹部に形成されたメタライズ部を前記センサ素子の
おもり部分に対向して固定し、センサ素子と前記メタラ
イズ部との間に直流電圧を周波数を変えて印加すること
によって、前記センサ素子の周波数特性および固有振動
数を評価することを特徴とするセンサ素子の特性評価方
法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12389695A JP3281217B2 (ja) | 1995-05-23 | 1995-05-23 | 半導体式加速度センサと該センサのセンサ素子の特性評価方法 |
| DE1996120459 DE19620459B4 (de) | 1995-05-23 | 1996-05-21 | Halbleiter-Beschleunigungsmesser und Verfahren zur Bewertung der Eigenschaften eines Halbleiter-Beschleunigungsmessers |
| GB9610674A GB2301190B (en) | 1995-05-23 | 1996-05-22 | A semiconductor-type accelerometer and a method for evaluating the properties of a sensor element formed |
| US08/651,578 US5827967A (en) | 1995-05-23 | 1996-05-22 | Semiconductor accelerometer including strain gauges forming a wheatstone bridge and diffusion resistors |
| CN96105485A CN1083980C (zh) | 1995-05-23 | 1996-05-22 | 半导体加速度计和评价其传感元件特性的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12389695A JP3281217B2 (ja) | 1995-05-23 | 1995-05-23 | 半導体式加速度センサと該センサのセンサ素子の特性評価方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08313550A true JPH08313550A (ja) | 1996-11-29 |
| JP3281217B2 JP3281217B2 (ja) | 2002-05-13 |
Family
ID=14872026
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12389695A Expired - Fee Related JP3281217B2 (ja) | 1995-05-23 | 1995-05-23 | 半導体式加速度センサと該センサのセンサ素子の特性評価方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5827967A (ja) |
| JP (1) | JP3281217B2 (ja) |
| CN (1) | CN1083980C (ja) |
| DE (1) | DE19620459B4 (ja) |
| GB (1) | GB2301190B (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000162232A (ja) * | 1998-11-25 | 2000-06-16 | Murata Mfg Co Ltd | 加速度センサモジュール |
| JP2000162233A (ja) * | 1998-11-25 | 2000-06-16 | Murata Mfg Co Ltd | 加速度センサ |
| KR100533569B1 (ko) * | 1999-05-27 | 2005-12-06 | 삼성전자주식회사 | 테스트용 반도체 패키지 및 그 제조 방법 |
| JP2018159659A (ja) * | 2017-03-23 | 2018-10-11 | 戸田建設株式会社 | 擬似加振装置 |
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