JPH09135032A - 加速度検出用混成集積回路装置 - Google Patents
加速度検出用混成集積回路装置Info
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- JPH09135032A JPH09135032A JP7289817A JP28981795A JPH09135032A JP H09135032 A JPH09135032 A JP H09135032A JP 7289817 A JP7289817 A JP 7289817A JP 28981795 A JP28981795 A JP 28981795A JP H09135032 A JPH09135032 A JP H09135032A
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- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
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- 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
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- G01P2015/0831—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 for one single degree of freedom of movement of the mass the mass being of the paddle type having the pivot axis between the longitudinal ends of the mass, e.g. see-saw configuration
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 歩留まりと品質の高い加速度検出用混成集積
装置を提供する。 【解決手段】 導電性の半田バンプ電極８を介して厚膜
基板１の上に半導体歪みセンサ素子２が取り付けられ
る。半導体歪みセンサ素子２は質量保持部２ｂ、ピエゾ
抵抗層が設けられる加速度感知部２ａ、半田バンプ電極
８上に固定される基端部２ｃ、及びバランス保持部２ｄ
から成る。半導体歪みセンサ素子２からの電気信号は半
田バンプ電極８を介して厚膜基板１に設けられるパター
ン配線７に接続される。厚膜基板１と質量保持部２ｂと
の間隔Ｗは半田バンプ電極８によって決定される。以上
のように構成される加速度検出用混成集積回路装置１０
０に加速度が印加された場合、加速度感知部２ａ及び質
量保持部２ｂ、ならびにバランス保持部２ｄはそれぞれ
異なる固有の振動モードにて半田バンプ電極８上方にお
いてアンバランスに、互いに影響を及ぼし合いながら振
動する。
装置を提供する。 【解決手段】 導電性の半田バンプ電極８を介して厚膜
基板１の上に半導体歪みセンサ素子２が取り付けられ
る。半導体歪みセンサ素子２は質量保持部２ｂ、ピエゾ
抵抗層が設けられる加速度感知部２ａ、半田バンプ電極
８上に固定される基端部２ｃ、及びバランス保持部２ｄ
から成る。半導体歪みセンサ素子２からの電気信号は半
田バンプ電極８を介して厚膜基板１に設けられるパター
ン配線７に接続される。厚膜基板１と質量保持部２ｂと
の間隔Ｗは半田バンプ電極８によって決定される。以上
のように構成される加速度検出用混成集積回路装置１０
０に加速度が印加された場合、加速度感知部２ａ及び質
量保持部２ｂ、ならびにバランス保持部２ｄはそれぞれ
異なる固有の振動モードにて半田バンプ電極８上方にお
いてアンバランスに、互いに影響を及ぼし合いながら振
動する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は振動等の加速度を、
歪み量を通じて電気量に変換する半導体歪みセンサ素子
が実装される加速度検出用混成集積回路装置に関する。
歪み量を通じて電気量に変換する半導体歪みセンサ素子
が実装される加速度検出用混成集積回路装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１４は従来の加速度検出用混成集積回
路装置の実装図である断面図であり、図１５は平面図で
ある。
路装置の実装図である断面図であり、図１５は平面図で
ある。
【０００３】加速度検出用混成集積回路装置２００は以
下のように構成される。極薄い中間台座３を介して厚膜
基板１の上に半導体歪みセンサ素子２０が取り付けられ
ている。半導体歪みセンサ素子２００は加速度感知部２
ａ、質量保持部２ｂ及び基端部２ｃから成る。撓み易い
ように加速度感知部２ａは薄肉であり、質量保持部２ｂ
と基端部２ｃとを結ぶ。基端部２ｃが中間台座３上方に
固定される。加速度感知部２ａの厚膜基板１に対向しな
い面には撓み量を計測する検知手段（図示されない）と
して、例えば撓みによる抵抗値の変化によって加速度を
電気量に変換するピエゾ抵抗層が設けられる。このよう
なメカニズムを利用して半導体歪みセンサ素子２０は加
速度を電気信号に変換する。厚膜基板１及び半導体歪み
センサ素子２０と中間台座３との固定はそれぞれダイボ
ンド用接着剤４にて成されている。基端部２ｃの厚膜基
板１に対向しない面には電極パッド５が設けられ、電極
パッド５からは金ワイヤ線６が引き出される。金ワイヤ
線６は厚膜基板１に設けられるパターン配線７に接続さ
れる。ピエゾ抵抗層から得られる電気信号は電極パッド
５、金ワイヤ線６及びパターン配線７を介して取り出さ
れ、電気処理される。加速度の印加されていないときの
質量保持部２ｂと厚膜基板１との間隔を示す間隔Ｗは中
間台座３及びダイボンド用接着剤４の厚さにて決定され
る。
下のように構成される。極薄い中間台座３を介して厚膜
基板１の上に半導体歪みセンサ素子２０が取り付けられ
ている。半導体歪みセンサ素子２００は加速度感知部２
ａ、質量保持部２ｂ及び基端部２ｃから成る。撓み易い
ように加速度感知部２ａは薄肉であり、質量保持部２ｂ
と基端部２ｃとを結ぶ。基端部２ｃが中間台座３上方に
固定される。加速度感知部２ａの厚膜基板１に対向しな
い面には撓み量を計測する検知手段（図示されない）と
して、例えば撓みによる抵抗値の変化によって加速度を
電気量に変換するピエゾ抵抗層が設けられる。このよう
なメカニズムを利用して半導体歪みセンサ素子２０は加
速度を電気信号に変換する。厚膜基板１及び半導体歪み
センサ素子２０と中間台座３との固定はそれぞれダイボ
ンド用接着剤４にて成されている。基端部２ｃの厚膜基
板１に対向しない面には電極パッド５が設けられ、電極
パッド５からは金ワイヤ線６が引き出される。金ワイヤ
線６は厚膜基板１に設けられるパターン配線７に接続さ
れる。ピエゾ抵抗層から得られる電気信号は電極パッド
５、金ワイヤ線６及びパターン配線７を介して取り出さ
れ、電気処理される。加速度の印加されていないときの
質量保持部２ｂと厚膜基板１との間隔を示す間隔Ｗは中
間台座３及びダイボンド用接着剤４の厚さにて決定され
る。
【０００４】次に加速度の検知原理について述べる。加
速度が加速度検出用混成集積回路装置２００に加えられ
るとき、質量保持部２ｂには慣性力が働く。従って、薄
肉の可撓部である加速度感知部２ａが撓み、ピエゾ抵抗
層の特性が変化する。大きな加速度がかかればそれだけ
撓み量も増大するので、ピエゾ抵抗層を用いて加速度を
検出することが可能となる。ピエゾ抵抗層の特性の変化
は、加速度を電圧に変換する信号処理を施され電気信号
に変換される。
速度が加速度検出用混成集積回路装置２００に加えられ
るとき、質量保持部２ｂには慣性力が働く。従って、薄
肉の可撓部である加速度感知部２ａが撓み、ピエゾ抵抗
層の特性が変化する。大きな加速度がかかればそれだけ
撓み量も増大するので、ピエゾ抵抗層を用いて加速度を
検出することが可能となる。ピエゾ抵抗層の特性の変化
は、加速度を電圧に変換する信号処理を施され電気信号
に変換される。
【０００５】通常の計測時に印加される数十〜数百Ｇの
加速度では加速度感知部２ａが破損することはなく、加
速度の検出は可能である。しかし落下衝撃試験等の際に
は数万Ｇが印加されて、薄肉の加速度感知部２ａが折れ
て破損することがあった。
加速度では加速度感知部２ａが破損することはなく、加
速度の検出は可能である。しかし落下衝撃試験等の際に
は数万Ｇが印加されて、薄肉の加速度感知部２ａが折れ
て破損することがあった。
【０００６】そこで従来は、落下衝撃時に質量保持部２
ｂを厚膜基板１に衝突させてメカニカルダンピング効果
にて半導体歪みセンサ素子２０に加わる衝撃を吸収・緩
和させ、加速度感知部２ａを保護してきた。質量保持部
２ｂと厚膜基板１との衝突の生起は間隔Ｗによって決定
される。
ｂを厚膜基板１に衝突させてメカニカルダンピング効果
にて半導体歪みセンサ素子２０に加わる衝撃を吸収・緩
和させ、加速度感知部２ａを保護してきた。質量保持部
２ｂと厚膜基板１との衝突の生起は間隔Ｗによって決定
される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし上記の構成を持
つ加速度検出用混成集積回路装置２００ではダイボンド
用接着剤４の厚さを正確に揃えることが困難であり、通
常２５０μｍ程度の間隔Ｗに対してバラツキが数十μｍ
となる。間隔Ｗの値を正確にコントロールすることが困
難であり実装上のバラツキが大きいため、製品の歩留ま
りと品質が低下するという問題点があった。
つ加速度検出用混成集積回路装置２００ではダイボンド
用接着剤４の厚さを正確に揃えることが困難であり、通
常２５０μｍ程度の間隔Ｗに対してバラツキが数十μｍ
となる。間隔Ｗの値を正確にコントロールすることが困
難であり実装上のバラツキが大きいため、製品の歩留ま
りと品質が低下するという問題点があった。
【０００８】本発明は上記のような問題点を解消するた
めに成されたものであり、容易に安定して間隔Ｗをコン
トロールすることができ、歩留まりと品質の高い加速度
検出用混成集積装置を提供することを目的とする。
めに成されたものであり、容易に安定して間隔Ｗをコン
トロールすることができ、歩留まりと品質の高い加速度
検出用混成集積装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の加速度検
出用混成集積回路装置は、順に積層される基板、支持台
座及び検出手段とを含んで成り、該検出手段には加速度
検出部が備えられる加速度検出用混成集積回路装置にお
いて、前記検出手段が順に連なる第１乃至第４部分から
成り、前記第２部分は前記第１、第３及び第４部分に比
べて薄肉であり、前記第３部分が前記支持台座に固定さ
れ、前記第４部分が前記第１及び第２部分とバランスす
ることを特徴とする。
出用混成集積回路装置は、順に積層される基板、支持台
座及び検出手段とを含んで成り、該検出手段には加速度
検出部が備えられる加速度検出用混成集積回路装置にお
いて、前記検出手段が順に連なる第１乃至第４部分から
成り、前記第２部分は前記第１、第３及び第４部分に比
べて薄肉であり、前記第３部分が前記支持台座に固定さ
れ、前記第４部分が前記第１及び第２部分とバランスす
ることを特徴とする。
【００１０】請求項２記載の加速度検出用混成集積回路
装置は、上記支持台座が導電性を有することを特徴とす
る。
装置は、上記支持台座が導電性を有することを特徴とす
る。
【００１１】請求項３記載の加速度検出用混成集積回路
装置は、上記支持台座が半田を含んで成ることを特徴と
する。
装置は、上記支持台座が半田を含んで成ることを特徴と
する。
【００１２】請求項４記載の加速度検出用混成集積回路
装置は、上記基板と上記第１部分の間隔が上記半田の配
置量及び上記支持台座の配置数によって決定されること
を特徴とする。
装置は、上記基板と上記第１部分の間隔が上記半田の配
置量及び上記支持台座の配置数によって決定されること
を特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１及び図２に本発明の一実施の
形態である加速度検出用混成集積回路装置１００を示
す。図１は断面図であり、図２は平面図である。従来例
と同一の構成には同一の参照符号を付して説明は省略す
る。
形態である加速度検出用混成集積回路装置１００を示
す。図１は断面図であり、図２は平面図である。従来例
と同一の構成には同一の参照符号を付して説明は省略す
る。
【００１４】加速度検出用混成集積回路装置１００の説
明を以下に記す。導電性の半田バンプ電極８を介して厚
膜基板１の上に半導体歪みセンサ素子２が取り付けら
れ、フリップチップ実装が施されている。厚膜基板１の
材料はＳｉであるが、Ｓｉよりも柔らかいのでメカニカ
ルダンピングによる衝撃吸収効果がさらに高いＡｌ2Ｏ3
を用いても良い。半導体歪みセンサ素子２は質量保持部
２ｂ、加速度感知部２ａ、基端部２ｃ及びバランス保持
部２ｄから成り、半導体歪みセンサ素子２の基端部２ｃ
が半田バンプ電極８上に固定される。請求項に記載され
る基板、支持台座及び検出手段はそれぞれ厚膜基板１、
半田バンプ電極８及び半導体歪みセンサ素子２に相当す
る。加速度感知部２ａの厚膜基板１に対向する面にはピ
エゾ抵抗層が設けられる。半導体歪みセンサ素子２から
の電気信号は半田バンプ電極８を介して厚膜基板１に設
けられるパターン配線７に伝達される。間隔Ｗは半田バ
ンプ電極８によって決定される。半導体歪みセンサ素子
２を支持する半田バンプ電極８が電気的な接続をも行う
ので、従来例にて必要とされていた電極パッド５及び金
ワイヤ線６が不要となり、また製造工程も簡単なものと
なる。電気的な接続を行うという点においては、半田バ
ンプ電極８は導電性ゴム等に置換可能である。
明を以下に記す。導電性の半田バンプ電極８を介して厚
膜基板１の上に半導体歪みセンサ素子２が取り付けら
れ、フリップチップ実装が施されている。厚膜基板１の
材料はＳｉであるが、Ｓｉよりも柔らかいのでメカニカ
ルダンピングによる衝撃吸収効果がさらに高いＡｌ2Ｏ3
を用いても良い。半導体歪みセンサ素子２は質量保持部
２ｂ、加速度感知部２ａ、基端部２ｃ及びバランス保持
部２ｄから成り、半導体歪みセンサ素子２の基端部２ｃ
が半田バンプ電極８上に固定される。請求項に記載され
る基板、支持台座及び検出手段はそれぞれ厚膜基板１、
半田バンプ電極８及び半導体歪みセンサ素子２に相当す
る。加速度感知部２ａの厚膜基板１に対向する面にはピ
エゾ抵抗層が設けられる。半導体歪みセンサ素子２から
の電気信号は半田バンプ電極８を介して厚膜基板１に設
けられるパターン配線７に伝達される。間隔Ｗは半田バ
ンプ電極８によって決定される。半導体歪みセンサ素子
２を支持する半田バンプ電極８が電気的な接続をも行う
ので、従来例にて必要とされていた電極パッド５及び金
ワイヤ線６が不要となり、また製造工程も簡単なものと
なる。電気的な接続を行うという点においては、半田バ
ンプ電極８は導電性ゴム等に置換可能である。
【００１５】加速度検出用混成集積回路装置１００に加
速度が印加された場合、加速度感知部２ａ及び質量保持
部２ｂ、ならびにバランス保持部２ｄはそれぞれ異なる
固有の振動モードにて振動する。図３及び図４に振動の
様子の例を示す。加速度感知部２ａ及び質量保持部２ｂ
ならびにバランス保持部２ｄがともに同じ向きに（例え
ば図３において示される如く厚膜基板１に近づくよう
に）反ることもあれば、互いに反対向きに（例えば図４
において示される如く加速度感知部２ａ及び質量保持部
２ｂは厚膜基板１から遠ざかり、バランス保持部２ｄは
厚膜基板１に近づくように）反ることもある。互いに連
動する振り子がエネルギーのやり取りを行うように、加
速度感知部２ａ及び質量保持部２ｂならびにバランス保
持部２ｄは互いに影響を及ぼし合いながら振動する。こ
のことを利用して、以下に述べるようにピエゾ抵抗層を
破損から守ることが可能となる。
速度が印加された場合、加速度感知部２ａ及び質量保持
部２ｂ、ならびにバランス保持部２ｄはそれぞれ異なる
固有の振動モードにて振動する。図３及び図４に振動の
様子の例を示す。加速度感知部２ａ及び質量保持部２ｂ
ならびにバランス保持部２ｄがともに同じ向きに（例え
ば図３において示される如く厚膜基板１に近づくよう
に）反ることもあれば、互いに反対向きに（例えば図４
において示される如く加速度感知部２ａ及び質量保持部
２ｂは厚膜基板１から遠ざかり、バランス保持部２ｄは
厚膜基板１に近づくように）反ることもある。互いに連
動する振り子がエネルギーのやり取りを行うように、加
速度感知部２ａ及び質量保持部２ｂならびにバランス保
持部２ｄは互いに影響を及ぼし合いながら振動する。こ
のことを利用して、以下に述べるようにピエゾ抵抗層を
破損から守ることが可能となる。
【００１６】ピエゾ抵抗層が破損に至る共振周波数は７
〜１２ｋＨｚ付近に存在する。１ｍの高さからのコンク
リート面への落下試験時において、外装を施した完成品
のピエゾ抵抗層に印加される外力の周波数スペクトルは
前記ピエゾ抵抗層の共振周波数を含む０〜２０ｋＨｚの
範囲に存在し、このスペクトルを有する外力が加えられ
るとピエゾ抵抗層が破壊される恐れがある。図５はこの
スペクトルを有する外力がそのまま印加される場合のピ
エゾ抵抗層の応答関数（デシベル）を示すグラフであ
る。同図において、落下衝撃試験時にピエゾ抵抗層に印
加される周波数が横軸に、印加される周波数に対するピ
エゾ抵抗層の応答関数が縦軸に採られている。
〜１２ｋＨｚ付近に存在する。１ｍの高さからのコンク
リート面への落下試験時において、外装を施した完成品
のピエゾ抵抗層に印加される外力の周波数スペクトルは
前記ピエゾ抵抗層の共振周波数を含む０〜２０ｋＨｚの
範囲に存在し、このスペクトルを有する外力が加えられ
るとピエゾ抵抗層が破壊される恐れがある。図５はこの
スペクトルを有する外力がそのまま印加される場合のピ
エゾ抵抗層の応答関数（デシベル）を示すグラフであ
る。同図において、落下衝撃試験時にピエゾ抵抗層に印
加される周波数が横軸に、印加される周波数に対するピ
エゾ抵抗層の応答関数が縦軸に採られている。
【００１７】本発明においては、上述のように加速度感
知部２ａ及び質量保持部２ｂにて構成される薄肉部を有
する部分と厚さ均一のバランス保持部２ｄとがそれぞれ
異なる固有の振動モードで半田バンプ電極８上方にてア
ンバランスに振動することによって、バンプ電極８上方
を中心として応力を吸収することができる。その結果、
図６に示すように本発明においてはピエゾ抵抗層に印加
される外力の周波数スペクトルの範囲を小さくすること
ができる。従って、バランス保持部２ｄを設けることに
よって共振点を避けることができ、落下試験時にも共振
による破壊を考慮する必要がなくなり、加速度検出用混
成集積回路装置１００を広範囲に使用することが可能と
なる。
知部２ａ及び質量保持部２ｂにて構成される薄肉部を有
する部分と厚さ均一のバランス保持部２ｄとがそれぞれ
異なる固有の振動モードで半田バンプ電極８上方にてア
ンバランスに振動することによって、バンプ電極８上方
を中心として応力を吸収することができる。その結果、
図６に示すように本発明においてはピエゾ抵抗層に印加
される外力の周波数スペクトルの範囲を小さくすること
ができる。従って、バランス保持部２ｄを設けることに
よって共振点を避けることができ、落下試験時にも共振
による破壊を考慮する必要がなくなり、加速度検出用混
成集積回路装置１００を広範囲に使用することが可能と
なる。
【００１８】また、従来のような構造を持つ半導体加速
度検出用混成集積回路装置２００では、厚膜基板１と質
量保持部２ｂによるメカニカルダンピング効果が得られ
るのみであり、加速度感知部２ａの両端に応力が集中し
易くなる。バランス保持部２ｄを設けることによって、
半田バンプ電極８を中心として両サイドからの応力を吸
収するため、メカニカルダンピング効果に加えてさらに
応力が緩和される。よって半導体歪みセンサ素子２の破
壊の危険性も一層少なくなる。
度検出用混成集積回路装置２００では、厚膜基板１と質
量保持部２ｂによるメカニカルダンピング効果が得られ
るのみであり、加速度感知部２ａの両端に応力が集中し
易くなる。バランス保持部２ｄを設けることによって、
半田バンプ電極８を中心として両サイドからの応力を吸
収するため、メカニカルダンピング効果に加えてさらに
応力が緩和される。よって半導体歪みセンサ素子２の破
壊の危険性も一層少なくなる。
【００１９】次に加速度検出用混成集積回路装置１００
の実装方法について図７乃至１２を用いて説明を行う。
の実装方法について図７乃至１２を用いて説明を行う。
【００２０】直径がｂである厚膜基板バンプ電極１１が
備えられる厚膜基板１を用意する（図７）。次に図８に
示すように、直径ｃの開口９ａを有する厚さｄのメタル
マスク９を用いて厚膜基板バンプ電極１１上に厚膜基板
印刷半田１０を半田印刷する。冷却時に厚膜基板印刷半
田１０は収縮して、冷却後にはその直径が厚膜基板バン
プ電極の直径ｂと同じになるようにｃ＞ｂとなってい
る。同様に、半導体歪みセンサ素子２に直径ａの半球状
のバンプ半田１３を、厚膜基板バンプ電極１１及び厚膜
基板印刷半田１０と整合する位置に設ける（図１０）。
次に図１１に示すように、半導体歪みセンサ素子２を厚
膜基板１にチッププレースし、発熱板１２上に載置して
厚膜基板印刷半田１０及びバンプ半田１３を溶融させ接
続半田１４を形成する（図１２）。このとき、溶融した
接続半田１４の表面張力によって半導体歪みセンサ素子
２と厚膜基板１がセルフアラインメントされる。従来例
のように加速度感知部２ａ、質量保持部２ｂ及び基端部
２ｃのみの構造では半導体歪みセンサ素子２を保持する
保持手段が半田を溶融しているときに必要となる。しか
し本実施の形態においてはバランス保持部２ｄと加速度
感知部２ａ及び質量保持部２ｂとがうまくバランスする
ので、発熱板１２によって厚膜基板印刷半田１０及びバ
ンプ半田１３を溶解させる際にセンサ素子２を他の保持
手段によって保持する必要がない。厚膜基板印刷半田１
０及びバンプ半田１３の配置数、配置量及び表面張力に
よって間隔Ｗは定まり、品質の一定な半田においては常
時一定の表面張力が得られる。従って、品質の一定な半
田を用いると配置数及び配置量に対して一意に間隔Ｗは
決定される。精度の良い間隔Ｗを常時得ることが可能と
なり、安定した落下耐量が得られ歩留まり及び品質の良
い加速度検出用混成集積回路装置１００が得られる。厚
膜基板バンプ電極１１と接続半田１４にて半田バンプ電
極８が構成される。
備えられる厚膜基板１を用意する（図７）。次に図８に
示すように、直径ｃの開口９ａを有する厚さｄのメタル
マスク９を用いて厚膜基板バンプ電極１１上に厚膜基板
印刷半田１０を半田印刷する。冷却時に厚膜基板印刷半
田１０は収縮して、冷却後にはその直径が厚膜基板バン
プ電極の直径ｂと同じになるようにｃ＞ｂとなってい
る。同様に、半導体歪みセンサ素子２に直径ａの半球状
のバンプ半田１３を、厚膜基板バンプ電極１１及び厚膜
基板印刷半田１０と整合する位置に設ける（図１０）。
次に図１１に示すように、半導体歪みセンサ素子２を厚
膜基板１にチッププレースし、発熱板１２上に載置して
厚膜基板印刷半田１０及びバンプ半田１３を溶融させ接
続半田１４を形成する（図１２）。このとき、溶融した
接続半田１４の表面張力によって半導体歪みセンサ素子
２と厚膜基板１がセルフアラインメントされる。従来例
のように加速度感知部２ａ、質量保持部２ｂ及び基端部
２ｃのみの構造では半導体歪みセンサ素子２を保持する
保持手段が半田を溶融しているときに必要となる。しか
し本実施の形態においてはバランス保持部２ｄと加速度
感知部２ａ及び質量保持部２ｂとがうまくバランスする
ので、発熱板１２によって厚膜基板印刷半田１０及びバ
ンプ半田１３を溶解させる際にセンサ素子２を他の保持
手段によって保持する必要がない。厚膜基板印刷半田１
０及びバンプ半田１３の配置数、配置量及び表面張力に
よって間隔Ｗは定まり、品質の一定な半田においては常
時一定の表面張力が得られる。従って、品質の一定な半
田を用いると配置数及び配置量に対して一意に間隔Ｗは
決定される。精度の良い間隔Ｗを常時得ることが可能と
なり、安定した落下耐量が得られ歩留まり及び品質の良
い加速度検出用混成集積回路装置１００が得られる。厚
膜基板バンプ電極１１と接続半田１４にて半田バンプ電
極８が構成される。
【００２１】半田バンプ電極８の配置数を１個として
も、間隔Ｗを半田の配置量に対して一意に得ることは可
能である。この場合、ピエゾ抵抗層からの複数の電気信
号をそれぞれパターン配線７に接続するためには電極パ
ッド５及び金ワイヤ線６が必要となる。図１３に単一の
半田バンプ電極８が設けられる加速度検出用混成集積回
路装置１１０を示す。しかし図１及び図２に示されるよ
うに半田バンプ電極８を複数個設けると、ピエゾ抵抗層
からの複数の電気信号を複数の半田バンプ電極８によっ
て接続することが可能である。また、バランス保持部２
ｄによる効果に加えて、フリップチップ実装時に半導体
センサ素子２が複数の半田バンプ電極８によってさらに
安定に厚膜基板１上に配置される。
も、間隔Ｗを半田の配置量に対して一意に得ることは可
能である。この場合、ピエゾ抵抗層からの複数の電気信
号をそれぞれパターン配線７に接続するためには電極パ
ッド５及び金ワイヤ線６が必要となる。図１３に単一の
半田バンプ電極８が設けられる加速度検出用混成集積回
路装置１１０を示す。しかし図１及び図２に示されるよ
うに半田バンプ電極８を複数個設けると、ピエゾ抵抗層
からの複数の電気信号を複数の半田バンプ電極８によっ
て接続することが可能である。また、バランス保持部２
ｄによる効果に加えて、フリップチップ実装時に半導体
センサ素子２が複数の半田バンプ電極８によってさらに
安定に厚膜基板１上に配置される。
【００２２】本発明に従うと、溶融した半田の厚みが可
変であることを利用して間隔Ｗを設定する。本発明では
特に半田バンプ電極の半田量及び配置数を種々設定する
ことによって、間隔Ｗをコントロールする。また、加速
度検出用混成集積回路装置１００を構成する際に、バラ
ンス保持部２ｄを設けることによって容易に実装するこ
とが可能となる。
変であることを利用して間隔Ｗを設定する。本発明では
特に半田バンプ電極の半田量及び配置数を種々設定する
ことによって、間隔Ｗをコントロールする。また、加速
度検出用混成集積回路装置１００を構成する際に、バラ
ンス保持部２ｄを設けることによって容易に実装するこ
とが可能となる。
【００２３】以下に間隔Ｗを１５±５μｍに設定するこ
との可能な、それぞれの部材の材料及び寸法の一例を示
す。
との可能な、それぞれの部材の材料及び寸法の一例を示
す。
【００２４】半導体歪みセンサ素子２はＳｉ単結晶基板
であり、長さ８．０ｍｍ、幅１．２ｍｍ、厚み２５０μ
ｍである。メタルマスク９の厚さｄは５０μｍであり、
開口９ａの直径ｃは１８０μｍである。厚膜基板印刷半
田１０及び厚膜基板バンプ電極１１の直径ｂは１３０μ
ｍである。バンプ半田１３の直径ａは１００μｍであ
る。半田バンプ電極８の配置数は１５個である。
であり、長さ８．０ｍｍ、幅１．２ｍｍ、厚み２５０μ
ｍである。メタルマスク９の厚さｄは５０μｍであり、
開口９ａの直径ｃは１８０μｍである。厚膜基板印刷半
田１０及び厚膜基板バンプ電極１１の直径ｂは１３０μ
ｍである。バンプ半田１３の直径ａは１００μｍであ
る。半田バンプ電極８の配置数は１５個である。
【００２５】以上のように、本発明によれば、バランス
保持部２ｄならびに加速度感知部２ａ及び質量保持部２
ｂが異なる固有の振動モードにて振動するために、ピエ
ゾ抵抗層に印加される周波数の範囲を小さくすることが
できる。また、バンプ電極を中心として応力を吸収する
ため、質量保持部２ｂと厚膜基板１との衝突によるメカ
ニカルダンピング効果に加えてさらに応力が緩和され
る。
保持部２ｄならびに加速度感知部２ａ及び質量保持部２
ｂが異なる固有の振動モードにて振動するために、ピエ
ゾ抵抗層に印加される周波数の範囲を小さくすることが
できる。また、バンプ電極を中心として応力を吸収する
ため、質量保持部２ｂと厚膜基板１との衝突によるメカ
ニカルダンピング効果に加えてさらに応力が緩和され
る。
【００２６】さらに、加速度検出用混成集積回路装置１
００をフリップチップ実装する際に、バランス保持部２
ｄを設けることによって半導体歪みセンサ素子２を保持
する保持手段が不必要となるので、製造工程の簡易化が
進み、製造コストを下げることが可能となる。また、本
発明の実装方法に従うと、厚膜基板１と質量保持部２ｂ
との間隔Ｗのバラツキを少なくすることが可能となる。
００をフリップチップ実装する際に、バランス保持部２
ｄを設けることによって半導体歪みセンサ素子２を保持
する保持手段が不必要となるので、製造工程の簡易化が
進み、製造コストを下げることが可能となる。また、本
発明の実装方法に従うと、厚膜基板１と質量保持部２ｂ
との間隔Ｗのバラツキを少なくすることが可能となる。
【００２７】
【発明の効果】請求項１記載の構成によると、支持台座
から第１及び第２部分が伸び、第１及び第２部分とは反
対向きに第４部分が伸びることによって第１及び第２部
分とバランスする。従って、加速度印加の際には第１及
び第２部分ならびに第４部分が異なるモードにて振動す
るので、検出手段に印加される周波数の範囲を小さくす
ることが可能となる。その結果、検出手段に備えられる
加速度検出部に固有の共振周波数が加わることを回避す
ることが可能となる。
から第１及び第２部分が伸び、第１及び第２部分とは反
対向きに第４部分が伸びることによって第１及び第２部
分とバランスする。従って、加速度印加の際には第１及
び第２部分ならびに第４部分が異なるモードにて振動す
るので、検出手段に印加される周波数の範囲を小さくす
ることが可能となる。その結果、検出手段に備えられる
加速度検出部に固有の共振周波数が加わることを回避す
ることが可能となる。
【００２８】請求項２記載の構成によると、支持台座が
導電性を有するので、検出手段によって得られる信号を
接続するために要するワイヤ線等が不要になる。従っ
て、製造工程を省略することができ、製造コストを下げ
安価に本発明の加速度検出用混成集積回路装置を提供す
ることが可能となる。
導電性を有するので、検出手段によって得られる信号を
接続するために要するワイヤ線等が不要になる。従っ
て、製造工程を省略することができ、製造コストを下げ
安価に本発明の加速度検出用混成集積回路装置を提供す
ることが可能となる。
【００２９】請求項３記載の構成によると、基板と第１
部分との間隔を加熱による半田の溶融によって設定し、
支持台座を形成する。このとき、溶融前の半田の厚みと
設定される間隔とは独立であり、半田の量によってのみ
間隔は設定される。さらに半田は商業的に簡単に入手可
能であるので、本発明の加速度検出用混成集積回路装置
を製造することが容易に実施可能となる。
部分との間隔を加熱による半田の溶融によって設定し、
支持台座を形成する。このとき、溶融前の半田の厚みと
設定される間隔とは独立であり、半田の量によってのみ
間隔は設定される。さらに半田は商業的に簡単に入手可
能であるので、本発明の加速度検出用混成集積回路装置
を製造することが容易に実施可能となる。
【００３０】請求項４記載の構成によると、半田の配置
量及び支持台座の配置数によって基板と第１部分との間
隔が定まる。異なる間隔ごとに異なる高さの支持台座を
予め用意するのではなく、半田の配置量及び支持台座の
配置数を変更するだけで様々な間隔を得ることが可能と
なる。製造工程が簡素化されることによって、製造コス
トを下げることが可能となり安価に本発明の加速度検出
用混成集積回路装置を提供することが可能となる。
量及び支持台座の配置数によって基板と第１部分との間
隔が定まる。異なる間隔ごとに異なる高さの支持台座を
予め用意するのではなく、半田の配置量及び支持台座の
配置数を変更するだけで様々な間隔を得ることが可能と
なる。製造工程が簡素化されることによって、製造コス
トを下げることが可能となり安価に本発明の加速度検出
用混成集積回路装置を提供することが可能となる。
【図１】 本発明の一実施の形態である加速度検出用混
成集積回路装置を示す断面図である。
成集積回路装置を示す断面図である。
【図２】 図１の加速度検出用混成集積回路装置の平面
図である。
図である。
【図３】 図１及び図２の加速度検出用混成集積回路装
置の加速度印加時の振動の様子の一例を示す断面図であ
る。
置の加速度印加時の振動の様子の一例を示す断面図であ
る。
【図４】 図１及び図２の加速度検出用混成集積回路装
置の加速度印加時の振動の様子の他例を示す断面図であ
る。
置の加速度印加時の振動の様子の他例を示す断面図であ
る。
【図５】 質量保持部の備えられない半導体歪みセンサ
素子の応答関数を示すグラフである。
素子の応答関数を示すグラフである。
【図６】 質量保持部の備えられる半導体歪みセンサ素
子の応答関数を示すグラフである。
子の応答関数を示すグラフである。
【図７】 本発明の加速度検出用混成集積回路装置の製
造工程を工程順に示す断面図である。
造工程を工程順に示す断面図である。
【図８】 本発明の加速度検出用混成集積回路装置の製
造工程を工程順に示す断面図である。
造工程を工程順に示す断面図である。
【図９】 本発明の加速度検出用混成集積回路装置の製
造工程を工程順に示す断面図である。
造工程を工程順に示す断面図である。
【図１０】 本発明の加速度検出用混成集積回路装置の
製造工程を工程順に示す断面図である。
製造工程を工程順に示す断面図である。
【図１１】 本発明の加速度検出用混成集積回路装置の
製造工程を工程順に示す断面図である。
製造工程を工程順に示す断面図である。
【図１２】 本発明の加速度検出用混成集積回路装置の
製造工程を工程順に示す断面図である。
製造工程を工程順に示す断面図である。
【図１３】 単一の半田バンプ電極が備えられる本発明
の加速度検出用混成集積回路装置を示す断面図である。
の加速度検出用混成集積回路装置を示す断面図である。
【図１４】 従来の加速度検出用混成集積回路装置を示
す断面図である。
す断面図である。
【図１５】 図１４の加速度検出用混成回路集積装置を
示す平面図である。
示す平面図である。
１ 厚膜基板、２ 半導体歪みセンサ素子、２ａ 加速
度感知部、２ｂ 質量保持部、２ｃ 基端部、２ｄ バ
ランス保持部、８ 半田バンプ電極、Ｗ 間隔、１０
０，１１０ 加速度検出用混成集積回路装置。
度感知部、２ｂ 質量保持部、２ｃ 基端部、２ｄ バ
ランス保持部、８ 半田バンプ電極、Ｗ 間隔、１０
０，１１０ 加速度検出用混成集積回路装置。
Claims (4)
- 【請求項１】 順に積層される基板、支持台座及び検出
手段とを含んで成り、該検出手段には加速度検出部が備
えられる加速度検出用混成集積回路装置において、 前記検出手段が順に連なる第１乃至第４部分から成り、 前記第２部分は前記第１、第３及び第４部分に比べて薄
肉であり、 前記第３部分が前記支持台座に固定され、 前記第４部分が前記第１及び第２部分とバランスするこ
とを特徴とする加速度検出用混成集積回路装置。 - 【請求項２】 上記支持台座が導電性を有することを特
徴とする請求項１記載の加速度検出用混成集積回路装
置。 - 【請求項３】 上記支持台座が半田を含んで成ることを
特徴とする請求項１または２記載の加速度検出用混成集
積回路装置。 - 【請求項４】 上記基板と上記第１部分との間隔が上記
半田の配置量及び上記支持台座の配置数によって決定さ
れることを特徴とする請求項３記載の加速度検出用混成
集積回路装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7289817A JPH09135032A (ja) | 1995-11-08 | 1995-11-08 | 加速度検出用混成集積回路装置 |
| US08/633,694 US5659196A (en) | 1995-11-08 | 1996-04-19 | Integrated circuit device for acceleration detection |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7289817A JPH09135032A (ja) | 1995-11-08 | 1995-11-08 | 加速度検出用混成集積回路装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09135032A true JPH09135032A (ja) | 1997-05-20 |
Family
ID=17748160
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7289817A Pending JPH09135032A (ja) | 1995-11-08 | 1995-11-08 | 加速度検出用混成集積回路装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5659196A (ja) |
| JP (1) | JPH09135032A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6688185B2 (en) * | 2001-08-20 | 2004-02-10 | Autoliv Asp, Inc. | System and method for microstrain measurement |
| JP2009053005A (ja) * | 2007-08-27 | 2009-03-12 | Hitachi Metals Ltd | 半導体歪センサーおよび半導体歪センサーの取付け方法 |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004106943A1 (en) * | 2003-05-27 | 2004-12-09 | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich | Accelerometer system |
| US7349994B2 (en) | 2000-10-17 | 2008-03-25 | Avaya Technology Corp. | Method and apparatus for coordinating routing parameters via a back-channel communication medium |
| US7720959B2 (en) | 2000-10-17 | 2010-05-18 | Avaya Inc. | Method and apparatus for characterizing the quality of a network path |
| AU2002213287A1 (en) | 2000-10-17 | 2002-04-29 | Routescience Technologies Inc | Method and apparatus for performance and cost optimization in an internetwork |
| US8023421B2 (en) * | 2002-07-25 | 2011-09-20 | Avaya Inc. | Method and apparatus for the assessment and optimization of network traffic |
| CA2366030A1 (en) * | 2001-12-20 | 2003-06-20 | Global E Bang Inc. | Profiling system |
| US20070121423A1 (en) * | 2001-12-20 | 2007-05-31 | Daniel Rioux | Head-mounted display apparatus for profiling system |
| US8723276B2 (en) | 2008-09-11 | 2014-05-13 | Infineon Technologies Ag | Semiconductor structure with lamella defined by singulation trench |
| US7832279B2 (en) | 2008-09-11 | 2010-11-16 | Infineon Technologies Ag | Semiconductor device including a pressure sensor |
| US8471346B2 (en) * | 2009-02-27 | 2013-06-25 | Infineon Technologies Ag | Semiconductor device including a cavity |
| US8518732B2 (en) | 2010-12-22 | 2013-08-27 | Infineon Technologies Ag | Method of providing a semiconductor structure with forming a sacrificial structure |
| ITMI20122241A1 (it) * | 2012-12-27 | 2014-06-28 | St Microelectronics Srl | Dispositivo elettronico integrato per il monitoraggio di sforzo meccanico all'interno di una struttura solida |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3186237A (en) * | 1961-10-17 | 1965-06-01 | Litton Systems Inc | Piezoelectric transducer |
| US3312790A (en) * | 1963-05-23 | 1967-04-04 | Bell Telephone Labor Inc | Stress-responsive semiconductor transducers |
| US3437849A (en) * | 1966-11-21 | 1969-04-08 | Motorola Inc | Temperature compensation of electrical devices |
| US4069094A (en) * | 1976-12-30 | 1978-01-17 | Rca Corporation | Method of manufacturing apertured aluminum oxide substrates |
| DE3727142C2 (de) * | 1987-08-14 | 1994-02-24 | Kernforschungsz Karlsruhe | Verfahren zur Herstellung von Mikrosensoren mit integrierter Signalverarbeitung |
| JPH07113647B2 (ja) * | 1988-09-02 | 1995-12-06 | 日産自動車株式会社 | 半導体加速度センサ |
| JPH04206778A (ja) * | 1990-11-30 | 1992-07-28 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体加速度検出装置 |
| US5260596A (en) * | 1991-04-08 | 1993-11-09 | Motorola, Inc. | Monolithic circuit with integrated bulk structure resonator |
| JPH057006A (ja) * | 1991-06-28 | 1993-01-14 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体加速度検出装置 |
| DE4339190B4 (de) * | 1992-11-16 | 2006-04-13 | Denso Corp., Kariya | Halbleiter-Beschleunigungsmesser |
-
1995
- 1995-11-08 JP JP7289817A patent/JPH09135032A/ja active Pending
-
1996
- 1996-04-19 US US08/633,694 patent/US5659196A/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5659196A (en) | 1997-08-19 |
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