JPH08320338A - 加速度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 優れた信頼性を有する加速度センサを安価に
構成する。 【構成】 枠体１１にヒンジ１３を介して支持された質
量体１２の両板面とそれぞれ所定の間隙を介して対向す
るストッパ１８，１９が枠体１１の両板面に接合された
加速度センサにおいて、枠体１１の端子１７ａ〜１７ｄ
が設けられた板面と反対の板面側に位置するストッパ１
９に通気孔３１を設ける。ストッパ１８，１９の高温下
での接合において、内部空間２３の圧力は上昇しないた
め、位置ズレを起こすことなく良好に接合できる。ま
た、ウエハ切断時はウエハシート２７により通気孔３１
は蓋されるため、通気孔３１を接着剤等で密封しなくて
も、切削液の内部空間２３への侵入を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は例えば半導体基板をエ
ッチング加工することによって、入力加速度に対する可
動部が形成される加速度センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の加速度センサの構造を図
４に示す。半導体基板をエッチング加工することによっ
て、枠体１１と、その枠体１１の枠内に位置する質量体
１２と、質量体１２を枠体１１に支持するヒンジ１３が
一体に形成される。ヒンジ１３は厚さが小とされて弾性
変形可能とされており、この例では矩形板状の質量体１
２の一辺に２個配設され、これら一対のヒンジ１３によ
って質量体１２は枠体１１に片持支持されている。

【０００３】その枠体１１部分が最終的に切断されて、
個々の加速度センサとされる。ヒンジ１３には図４Ｂに
示すように、ピエゾ抵抗体１５ａ，１５ｂがそれぞれ配
設される。また、この例では枠体１１の板面にもピエゾ
抵抗体１５ｃ，１５ｄが配設され、これらピエゾ抵抗体
１５ａ〜１５ｄが配線パターン１６により、図に示すよ
うに接続され、さらに枠体１１に設けられた端子１７ａ
〜１７ｄに接続される。

【０００４】上記のように、センサチップ１４が形成さ
れ、かつピエゾ抵抗体１５ａ〜１５ｄ，端子１７ａ〜１
７ｄ等が設けられたウエハに対し、製造時において、あ
るいはまた使用時における過大な加速度入力によって、
ヒンジ１３が破損するのを防止すべく、半導体基板と同
素材またはガラス基板等からなる板状のストッパ１８，
１９がその両面に配設される。

【０００５】これらストッパ１８，１９は質量体１２の
可動範囲を制限するもので、質量体１２の両板面とそれ
ぞれ所定の間隙を介して対向され、枠体１１の両板面と
対向する部分がそれぞれ枠体１１と接合される。この例
は接着剤によりストッパ１８，１９がそれぞれ枠体１１
に接着固定されたもので、図中、２１は接着層を示す。
なお、端子１７ａ〜１７ｄが設けられた側に配設される
ストッパ１８の、端子１７ａ〜１７ｄと対向する部分に
は窓２２が設けられており、端子１７ａ〜１７ｄが露出
される。

【０００６】ストッパ１８，１９と枠体１１との接合方
法としては、接着剤による接合や陽極接合等の方法があ
るが、いずれもその接合は高温にて行われる。従って、
枠体１１と両ストッパ１８，１９とで囲まれた空間、つ
まり質量体１２が位置する内部空間２３の圧力が温度上
昇に伴って増大し、この空気圧によって接着層２１に穴
があいたり、室温時に設定したウエハとストッパ１８，
１９との位置決めがずれるといった不具合が発生する恐
れがあるため、従来においては上側のストッパ１８に、
内部空間２３と外部とを連通する通気孔２４を設けてい
た。

【０００７】一方、ウエハから個々の加速度センサをダ
イシング等で切り出す際には、切削液としての水が通気
孔２４から内部空間２３に入ってしまうため、この侵入
を防止すべく、通気孔２４はダイシング前に接着剤や半
田等で密封される。図４Ａは通気孔２４が接着剤２５に
よって密封されたウエハが切断される様子を示したもの
であり、図中、２６はダイシングブレード、２７はウエ
ハが貼り付けられるダイシング用のウエハシートを示
す。

【０００８】図５は上記のようにして製造された加速度
センサのピエゾ抵抗体１５ａ〜１５ｄ，端子１７ａ〜１
７ｄにより構成されるブリッジ回路を示したものであ
り、質量体１２の板面に垂直な加速度入力により、ヒン
ジ１３がたわみ、ヒンジ１３上のピエゾ抵抗体１５ａ，
１５ｂの抵抗値が入力加速度に応じて変化し、これによ
り端子１７ａ，１７ｃ間の出力電圧が変化する。従っ
て、端子１７ａ，１７ｃ間の出力電圧を測定することに
より、入力加速度を検出することができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、上側
のストッパ１８に通気孔２４を設けておくことにより、
ストッパ１８，１９の高温下でのウエハへの接合を精度
よく、良好に行うことができるものの、この場合、ウエ
ハ切断時にこの通気孔２４を密封しなければならず、こ
の密封作業は手間がかかり、また例えば完全に密封でき
たかどうか確認しずらいため、密封不良が生じる恐れが
あるものとなっていた。なお、通気孔２４の密封が不充
分であると、ウエハ切断時に水などの切削液が質量体１
２が位置する内部空間２３に入ってしまい、性能不良あ
るいは信頼性の低下といった重大な欠陥を引き起こす要
因となる。

【００１０】この発明の目的は従来の欠点を除去し、通
気孔の密封作業を不要とし、よって安価に構成すること
ができ、かつ信頼性に優れた加速度センサを提供するこ
とにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明によれ
ば、枠体と、その枠体の枠内に位置され、ヒンジを介し
て枠体に支持された質量体とが基板から一体に形成さ
れ、ヒンジにピエゾ抵抗体が配設され、そのピエゾ抵抗
体と接続された端子が枠体の一方の板面に設けられ、質
量体の両板面とそれぞれ所定の間隙を介して対向する一
対の板状ストッパが枠体の両板面にそれぞれ接合された
加速度センサにおいて、枠体の、端子が設けられた板面
と反対の板面側に位置するストッパに、質量体が位置す
る内部空間と外部とを連通する通気孔が設けられる。

【００１２】請求項２の発明では、請求項１の発明にお
いて、パッケージ用のベースにスペーサを介して上記通
気孔を有するストッパが取付けられ、スペーサは少なく
とも上記通気孔に対向する部分を含む切欠きを有するも
のとされる。請求項３の発明では、請求項１の発明にお
いて、パッケージ用のベースに上記通気孔を有するスト
ッパが対面固定され、ベースに上記通気孔と外部とを連
通する溝が形成される。

【００１３】

【実施例】次に請求項１の発明の実施例を図１を参照し
て説明する。なお、図中、図４と対応する部分には同一
符号を付し、その説明を省略する。この例では枠体１１
の、端子１７ａ〜１７ｄが設けられた板面と反対の板面
側に位置するストッパ１９に通気孔３１が設けられ、即
ち上側のストッパ１８ではなく、下側のストッパ１９に
通気孔３１が設けられる。

【００１４】ストッパ１８，１９と枠体１１との接合に
おいては、それらが載置される台（図示せず）によって
通気孔３１が蓋されることがないように、台に段差ある
いは穴を設けておき、それら段差あるいは穴と通気孔３
１とを介して質量体１２が位置する内部空間２３が外部
と連通するようにする。これにより、高温下での接合に
おいて、内部空間２３の圧力上昇は防止され、よってス
トッパ１８，１９の接合を精度良く、良好に行うことが
できる。

【００１５】一方、ダイシング等によって個々の加速度
センサをウエハから切り出す際には、切断された加速度
センサが例えばバラバラとなって飛んだりすることがな
いように、ウエハはウエハシート２７に接着剤により貼
り付けられるが、図１Ａに示すように、このウエハシー
ト２７によってストッパ１９の通気孔３１が蓋されるた
め、通気孔３１から内部空間２３に水などの切削液が入
ることはなく、つまり従来必要とした通気孔の密封作業
は不要となる。

【００１６】なお、上述したようにこの例ではストッパ
１８，１９接合時は、通気孔３１に対応して台に段差や
穴等の逃げを設けておく必要があるが、接合工程で繰り
返し使用する治具としての台に、一旦そのような逃げを
設けておけばよく、これにより従来加速度センサを製造
する都度、必要とした手間のかかる密封作業を不要とす
ることができるため、低価格化を図ることができる。

【００１７】図２Ａは請求項２の発明の実施例を示した
ものである。この例はウエハから切り出された加速度セ
ンサがパッケージ用のベース３２に設置されたもので、
ベース３２上にスペーサ３３が配され、そのスペーサ３
３にストッパ１９が取付けられる。スペーサ３３はこの
例では図２Ｂに示すように、ストッパ１９の板面の一半
部とほぼ対応する矩形板状とされて、通気孔３１を蓋し
ない位置に配設されている。ベース３２とスペーサ３３
及びスペーサ３３とストッパ１９との組立は例えば接着
により行われる。

【００１８】この図２Ａに示した構成によれば、通気孔
３１はベース３２によって蓋されず、即ち内部空間２３
は外部と連通されているため、最終パッケージング工程
で例えば真空引き等を行うことにより、内部空間２３か
ら完全に水分や湿気を除去して内部空間２３内を乾燥さ
せることができ、信頼性に優れた加速度センサを得るこ
とができる。

【００１９】なお、スペーサ３３は少なくともストッパ
１９の通気孔３１に対向する部分を含む切欠きを有する
形状とすればよく、例えば図２Ｃに示すように切欠き３
４を有する形状としてもよい。次に、請求項３の発明の
実施例を図３に示す。この例はベース３２の通気孔３１
と対向する位置に予め溝３５を形成しておき、このベー
ス３２に直接ストッパ１９を対面固定するもので、溝３
５及び通気孔３１を介して内部空間２３が外部と連通さ
れるものである。

【００２０】この例では図２Ａのものに比し、スペーサ
３３がない分、部品点数が少なく、かつ組立工数が減
り、よって安価に構成することができ、また例えば図２
Ａにおいて部分的にスペーサ３３を設けることにより生
じる取付精度の悪化を解消することができる。なお、上
述した実施例から明らかなように、ストッパ１８，１９
接合工程からウエハ切断工程及びパッケージング工程に
至るまで、常に上側のストッパ１８を上側として工程を
進めることができるため、段取りが簡単であり、例えば
自動組立も簡易に行うことができる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
通気孔の密封作業は不要となり、またその密封不良によ
り質量体１２が位置する内部空間２３へ水等が侵入する
といった従来の不具合も解消されるため、優れた信頼性
を有する加速度センサを安価に構成することができる。

【００２２】しかも、請求項２及び３の発明によれば最
終パッケージング工程で確実に水分や湿気を内部空間２
３から除去することができ、かつ請求項３の発明では請
求項２の発明に比し、少ない部品点数でそれを実現する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の発明の実施例を説明するための図、
Ａは断面図、Ｂはセンサチップの平面図。

【図２】Ａは請求項２の発明の実施例を示す断面図、Ｂ
はスペーサの平面図、Ｃはスペーサの他の例を示す平面
図。

【図３】請求項３の発明の実施例を示す断面図。

【図４】従来の加速度センサを説明するための図、Ａは
断面図、Ｂはセンサチップの平面図。

【図５】加速度センサのブリッジ回路構成図。

【符号の説明】

１１ 枠体 １２ 質量体 １３ ヒンジ １５ａ〜１５ｄ ピエゾ抵抗体 １７ａ〜１７ｄ 端子 １８，１９ ストッパ ３１ 通気孔 ３２ ベース ３３ スペーサ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 枠体と、その枠体の枠内に位置され、ヒ
   ンジを介して枠体に支持された質量体とが基板から一体
   に形成され、上記ヒンジにピエゾ抵抗体が配設され、そ
   のピエゾ抵抗体と接続された端子が上記枠体の一方の板
   面に設けられ、上記質量体の両板面とそれぞれ所定の間
   隙を介して対向する一対の板状ストッパが上記枠体の両
   板面にそれぞれ接合された加速度センサにおいて、 上記枠体の、上記端子が設けられた板面と反対の板面側
   に位置する上記ストッパに、上記質量体が位置する内部
   空間と外部とを連通する通気孔が設けられていることを
   特徴とする加速度センサ。
2. 【請求項２】 パッケージ用のベースにスペーサを介し
   て上記通気孔を有するストッパが取付けられ、上記スペ
   ーサは少なくとも上記通気孔に対向する部分を含む切欠
   き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。
3. 【請求項３】 パッケージ用のベースに上記通気孔を有
   するストッパが対面固定され、上記ベースに上記通気孔
   と外部とを連通する溝が形成されていることを特徴とす
   る請求項１記載の加速度センサ。