JPH10123166A - Semiconductor acceleration sensor - Google Patents

Semiconductor acceleration sensor

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JPH10123166A
JPH10123166A JP9086331A JP8633197A JPH10123166A JP H10123166 A JPH10123166 A JP H10123166A JP 9086331 A JP9086331 A JP 9086331A JP 8633197 A JP8633197 A JP 8633197A JP H10123166 A JPH10123166 A JP H10123166A
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JP
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pedestal
semiconductor
sensor chip
acceleration sensor
semiconductor sensor
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Application number
JP9086331A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Ao
青  建一
Minoru Murata
稔 村田
Seiichiro Ishio
誠一郎 石王
Yasuki Shimoyama
泰樹 下山
Tomohito Kunda
智仁 薫田
Norio Kitao
典雄 北尾
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Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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Publication date
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    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
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    • H01L2224/48137Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being arranged next to each other, e.g. on a common substrate
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    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain stable output characteristics and at the same time simplify structure. SOLUTION: A semiconductor sensor chip 21 has a weight part 23 that is supported via beam part 24 in a frame body 22 and is structured to detect an acceleration up to approximately ±1G by utilizing the piezo resistance effect of a resistance element being formed at the above beam part 24. The semiconductor sensor chip 21 is supported for a pedestal 26 with a thermal coefficient of expansion that is equivalent to it via the frame body 22. At this time, the frame 22 and the pedestal 26 are adhered by a flexible adhesive 29 where a plurality of resin beads 28 functioning as a spacer are blended. Then, by setting the dimension of an air gap between the weight part 23 and the pedestal 26 to 7-15μm in that adhesion state, the air damping of the weight part 23 is performed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ピエゾ抵抗係数が
大きな半導体材料を利用して加速度を検知するようにし
た半導体加速度センサ、特には、±1G前後以下の比較
的低いレベルの加速度を検知できるように構成された半
導体加速度センサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor acceleration sensor for detecting acceleration by using a semiconductor material having a large piezoresistance coefficient, and more particularly to a relatively low level acceleration of about ± 1 G or less. The present invention relates to a semiconductor acceleration sensor configured as described above.

【0002】[0002]

【従来の技術】図35及び図36には、従来知られた半
導体加速度センサの一例が示されている。図35は半導
体加速度センサの中核をなす半導体センサチップの平面
形状を示し、図36は半導体加速度センサの概略的な断
面構造を示している。
2. Description of the Related Art FIGS. 35 and 36 show an example of a conventionally known semiconductor acceleration sensor. FIG. 35 shows a planar shape of a semiconductor sensor chip which forms the core of the semiconductor acceleration sensor, and FIG. 36 shows a schematic sectional structure of the semiconductor acceleration sensor.

【0003】図35において、半導体センサチップ1
は、シリコン単結晶基板を利用して形成されたもので、
第1フレーム2の内側に、第2フレーム3をアーム部4
を介して片持ち状に支持すると共に、第2フレーム3の
内側に、重錘部5を4本の梁部6を介して両持ち状に支
持した形態となっている。この場合、上記各梁部6(加
速度が作用したとき大きな歪みが発生する部分)には、
拡散法などによって抵抗要素(図示せず)が形成される
ものであり、これらの抵抗要素により構成した歪みゲー
ジを利用して加速度を検知する構成とされる。
In FIG. 35, a semiconductor sensor chip 1
Is formed using a silicon single crystal substrate.
Inside the first frame 2, attach the second frame 3 to the arm 4
And the weight 5 is supported inside the second frame 3 in a cantilever manner via four beams 6. In this case, each of the beam portions 6 (portion where a large distortion occurs when an acceleration is applied) includes:
A resistance element (not shown) is formed by a diffusion method or the like, and the acceleration is detected by using a strain gauge formed by these resistance elements.

【0004】図36に示す半導体加速度センサ7おい
て、半導体センサチップ1は、その第1フレーム2がガ
ラス台座8の周縁部に陽極接合され、以て当該ガラス台
座8上に支持される。このような支持構造とすることに
より、半導体センサチップ1及びガラス台座8間の熱膨
張係数の相違に起因した歪みが梁部6(抵抗要素部分)
に及ぶ事態を、アーム部4(図35参照)にて吸収する
構成としている。尚、ガラス台座8には、重錘部5及び
梁部6と対応する位置に凹部8aが形成されており、こ
の凹部8aと重錘部5との間には400μm程度のギャ
ップが存するようになっている。
[0006] In a semiconductor acceleration sensor 7 shown in FIG. 36, a first frame 2 of a semiconductor sensor chip 1 is anodically bonded to a peripheral portion of a glass pedestal 8, and is supported on the glass pedestal 8. With such a support structure, the distortion caused by the difference in the coefficient of thermal expansion between the semiconductor sensor chip 1 and the glass pedestal 8 causes the beam portion 6 (resistance element portion) to be distorted.
Is absorbed by the arm 4 (see FIG. 35). The glass pedestal 8 is formed with a concave portion 8 a at a position corresponding to the weight portion 5 and the beam portion 6, and a gap of about 400 μm exists between the concave portion 8 a and the weight portion 5. Has become.

【0005】上記半導体センサチップ1及びガラス台座
8は、セラミック基板9上に処理回路10などと共に搭
載されると共に、その搭載状態で金属ケース11内に収
納される。この場合、金属ケース内11にはオイル12
が充填されるものであり、そのオイル12により半導体
センサチップ1が有する前記重錘部5のダンピングを行
うようにしている。尚、処理回路10と半導体センサチ
ップ1との間はボンディングワイヤ13により接続され
る構成となっている。
The semiconductor sensor chip 1 and the glass pedestal 8 are mounted on a ceramic substrate 9 together with a processing circuit 10 and the like, and are housed in a metal case 11 in the mounted state. In this case, the oil 12 is contained in the metal case 11.
The damping of the weight portion 5 of the semiconductor sensor chip 1 is performed by the oil 12. The processing circuit 10 and the semiconductor sensor chip 1 are connected by bonding wires 13.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な従来構成では、オイル12の漏れを防ぐための封止構
造が必要になるなど、総じて構造の複雑化を招くという
問題点がある。しかも、近年では、自動車のABS或い
は旋回中横滑り防止装置などの用途において、1G前後
以下の比較的低いレベルの加速度を検知するニーズが高
まっているが、上記のようなオイルダンピングを利用し
た従来構成の加速度センサでは、検知可能な加速度を十
分に下げることが困難になるという事情もあった。
However, in the above-mentioned conventional structure, there is a problem that the structure is generally complicated, for example, a sealing structure for preventing leakage of the oil 12 is required. In recent years, there has been an increasing need to detect relatively low levels of acceleration of about 1 G or less in applications such as automobile ABS or a device for preventing sideslip during turning. However, the conventional configuration using oil damping as described above. With such an acceleration sensor, it has been difficult to sufficiently reduce the detectable acceleration.

【0007】そこで、近年では、マイクロマシニング技
術を駆使することにより、上記のような問題点を一挙に
解決した上で、±1G前後以下の比較的低いレベルの加
速度を検知するというニーズに応え得る構造とした半導
体加速度センサが考えられている。
Therefore, in recent years, the above problems can be solved all at once by making full use of micromachining technology, and the need to detect a relatively low level acceleration of about ± 1 G or less can be met. A semiconductor acceleration sensor having a structure has been considered.

【0008】具体的には、半導体センサチップを、これ
の材料と同等の熱膨張係数を有した材料(望ましくは同
じ材料)より成る台座上に支持する構成を採用すること
により、両者の熱膨張係数の相違に起因した歪みによる
悪影響を除去する。また、半導体センサチップの重錘部
と台座との間に形成されるエアギャップにより重錘部の
エアダンピングを行う構成を採用することにより、図3
6で示したようなオイル12及びこれの封止構造を不要
にして構造の簡単化を実現すると共に、梁部などの加工
精度を高めることにより±1G前後以下の比較的低いレ
ベルの加速度を検知可能な状態とする。
Specifically, by adopting a configuration in which the semiconductor sensor chip is supported on a pedestal made of a material having the same thermal expansion coefficient as that of the semiconductor sensor chip (preferably, the same material), the thermal expansion of the two is achieved. Eliminates adverse effects due to distortion due to differences in coefficients. In addition, by adopting a configuration in which the air gap formed between the weight portion of the semiconductor sensor chip and the pedestal performs air damping of the weight portion, FIG.
The oil 12 and its sealing structure as shown in 6 are not required, thereby simplifying the structure, and detecting a relatively low level acceleration of about ± 1 G or less by increasing the processing accuracy of the beam portion and the like. Make it possible.

【0009】ところで、このような構成の半導体加速度
センサを実際に製造して、その出力特性、特にはセンサ
特性の基準となる加速度零の状態での出力値(以下、こ
れを0G出力と呼ぶ)を測定すると、測定毎に0G出力
がばらつくという現象が発生した。本願発明者は、この
ような現象について、多岐にわたる実験並びに実験結果
の分析を入念に繰り返し、その原因が半導体加速度セン
サ内部で発生する静電引力に起因するものであるという
結論に辿りついた。
By the way, a semiconductor acceleration sensor having such a configuration is actually manufactured, and its output characteristics, in particular, an output value in a state of zero acceleration serving as a reference of the sensor characteristics (hereinafter referred to as 0G output). Measured, the phenomenon that the 0G output fluctuated every measurement occurred. The inventor of the present application has carefully repeated a wide variety of experiments and analysis of experimental results on such a phenomenon, and has come to the conclusion that the cause is caused by electrostatic attraction generated inside the semiconductor acceleration sensor.

【0010】即ち、半導体センサチップには、これを駆
動するための電源電圧が印加された状態にあり、また、
その半導体センサチップと台座との間にある程度の静電
容量が存在することが避けられないため、半導体センサ
チップの重錘部の表面部と、この重錘部に所定のエアギ
ャップを存して対向された台座の表面部とに、それぞれ
異なる極性の電荷が集まるという静電誘導現象が発生
し、これに伴う電界の影響によって、当該重錘部及び台
座間に静電引力が働いて両者間のエアギャップの寸法が
当初の設定値から変動し、斯様な変動が0G出力のばら
つきの原因になることを突き止めた。また。上記0G出
力の変動幅が、エアギャップ寸法の初期設定値や、半導
体センサチップと台座との間に生ずる電位差に応じて異
なるという現象があることも突き止めた。
That is, a power supply voltage for driving the semiconductor sensor chip is applied to the semiconductor sensor chip.
Since it is inevitable that a certain amount of capacitance exists between the semiconductor sensor chip and the pedestal, the surface of the weight portion of the semiconductor sensor chip and a predetermined air gap exist in the weight portion. Electrostatic induction phenomena occur in that charges of different polarities are collected on the surface of the opposing pedestal, and the effect of the electric field accompanying this causes an electrostatic attraction between the weight portion and the pedestal, thereby causing an electrostatic attraction between the two. It was found that the size of the air gap fluctuated from the initially set value, and that such fluctuation caused the variation of the 0G output. Also. It has also been found that there is a phenomenon that the fluctuation range of the 0G output varies depending on the initial setting value of the air gap size and the potential difference generated between the semiconductor sensor chip and the pedestal.

【0011】本発明は上記のような事情に鑑みてなされ
たものであり、その目的は、加速度に応じて変位する重
錘部とこれに対向された台座との間のギャップ寸法を管
理する構成、或いは半導体センサチップと台座との間に
生ずる電位差を抑制するための構成を採用するだけで安
定した出力特性が得られるようにし、そして構造の簡単
化を実現できるようにした半導体加速度センサを提供す
ることにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to manage a gap size between a weight portion displaced in accordance with acceleration and a pedestal opposed thereto. Alternatively, a semiconductor acceleration sensor is provided in which stable output characteristics can be obtained simply by adopting a configuration for suppressing a potential difference generated between a semiconductor sensor chip and a pedestal, and the structure can be simplified. Is to do.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記のような目的を達成
するために、請求項1記載の手段を採用できる。この手
段の最大の特徴は、半導体センサチップが有する重錘部
と当該センサチップを支持する台座とを近接配置するこ
とにより、当該重錘部のエアダンピングを行うように構
成した上で、それら重錘部及び台座間のエアギャップの
寸法を7μm以上に設定したことにある。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the means described in claim 1 can be employed. The greatest feature of this means is that the weight portion of the semiconductor sensor chip and the pedestal supporting the sensor chip are arranged close to each other to perform air damping of the weight portion. The dimension of the air gap between the weight portion and the pedestal is set to 7 μm or more.

【0013】本願発明者の実験によれば、梁部を介して
支持された重錘部を有し、上記梁部に形成された抵抗要
素のピエゾ抵抗効果を利用して±1G前後までの加速度
を検知できるようにした半導体センサチップにおいて
は、その重錘部及び台座間のエアギャップ寸法が7μm
程度以上あれば、重錘部及び台座間に発生する静電引力
に起因した0G出力(加速度零の状態での出力値)の変
動が許容範囲内に収まることが確認されている。
According to an experiment conducted by the inventor of the present invention, an acceleration up to about ± 1 G is provided by using a piezoresistive effect of a resistance element formed on the beam, having a weight supported via the beam. In the semiconductor sensor chip capable of detecting the air gap, the air gap dimension between the weight portion and the pedestal is 7 μm.
It has been confirmed that, when the weight is equal to or more than the above, the fluctuation of the 0G output (output value at zero acceleration) caused by the electrostatic attraction generated between the weight portion and the pedestal falls within an allowable range.

【0014】従って、上記手段を採用したことにより、
内部で発生する静電引力に起因した出力特性の劣化を防
止できるようになり、安定した出力特性が得られること
になる。また、従来構成のようなダンピング用のオイル
が不要になるから、構造の簡単化を実現できる。しか
も、請求項1記載の手段では、半導体センサチップ及び
これを支持する台座の熱膨張係数が同等な状態とされて
いるから、当該半導体センサチップ及び台座間で発生す
る歪みを抑制できるようになる。
Therefore, by adopting the above means,
Deterioration of output characteristics due to electrostatic attraction generated inside can be prevented, and stable output characteristics can be obtained. Further, since the oil for damping as in the conventional configuration is not required, the structure can be simplified. In addition, according to the first aspect of the present invention, since the thermal expansion coefficients of the semiconductor sensor chip and the pedestal supporting the semiconductor sensor chip are made equal, distortion generated between the semiconductor sensor chip and the pedestal can be suppressed. .

【0015】請求項2記載の手段は、重錘部及び台座間
のエアギャップの寸法を7〜15μmの範囲に設定した
ことに特徴を有する。この場合、本願発明者の実験によ
れば、重錘部及び台座間のエアギャップの寸法が15μ
m程度以下であれば十分なエアダンピング効果が得られ
ることが判明している。従って、上記手段を採用したこ
とにより、重錘部の振動に起因した出力特性の劣化も同
時に防止できるようになる。
According to a second aspect of the present invention, the size of the air gap between the weight portion and the pedestal is set in a range of 7 to 15 μm. In this case, according to the experiment of the inventor of the present application, the size of the air gap between the weight portion and the pedestal was 15 μm.
It has been found that a sufficient air damping effect can be obtained if it is less than about m. Therefore, by adopting the above means, it is possible to simultaneously prevent the output characteristics from deteriorating due to the vibration of the weight portion.

【0016】請求項3記載の手段は、重錘部及び台座間
のエアギャップ寸法dと、当該重錘部の底面積Sとの関
係を、0.01≦S/d≦0.05を満たす状態とし
たこと、つまり重錘部の底面積Sの大きさに応じてエア
ギャップ寸法dの設定値を変更する構成とした点に特徴
を有する。
According to a third aspect of the present invention, the relationship between the air gap dimension d between the weight portion and the pedestal and the bottom area S of the weight portion is defined as 0.01 ≦ S / d 2 ≦ 0.05. It is characterized in that the air gap is filled, that is, the set value of the air gap dimension d is changed according to the size of the bottom area S of the weight portion.

【0017】本願発明者の実験によれば、梁部を介して
支持された重錘部を有し、上記梁部に形成された抵抗要
素のピエゾ抵抗効果を利用して±1G前後までの加速度
を検知できるようにした半導体センサチップにおいて
は、上記S/dの値が0.05以下であれば、重錘部
及び台座間に発生する静電引力に起因した0G出力の変
動が許容範囲内に収まることが確認されている。また、
S/dの値が0.01以上あれば十分なエアダンピン
グ効果が得られることが判明している。
According to an experiment conducted by the inventor of the present application, the acceleration having a weight portion supported via a beam portion and having an acceleration up to about ± 1 G by utilizing a piezoresistance effect of a resistance element formed on the beam portion. In a semiconductor sensor chip capable of detecting the force, if the value of S / d 2 is 0.05 or less, the fluctuation of the 0G output due to the electrostatic attraction generated between the weight portion and the pedestal is within an allowable range. It has been confirmed that it fits within. Also,
It has been found that when the value of S / d 2 is 0.01 or more, a sufficient air damping effect can be obtained.

【0018】従って、上記手段を採用したことにより、
内部で発生する静電引力に起因した出力特性の劣化、並
びに重錘部の振動に起因した出力特性の劣化を同時に防
止できるようになり、安定した出力特性が得られること
になる。
Therefore, by adopting the above means,
Deterioration of output characteristics due to electrostatic attraction generated inside and deterioration of output characteristics due to vibration of the weight portion can be prevented at the same time, and stable output characteristics can be obtained.

【0019】請求項4記載の手段によれば、前記台座と
これに支持される半導体センサチップの枠体との間が、
可撓性接着剤により接着されているから、台座側から半
導体センサチップ側に作用する応力を緩和できて、出力
特性のさらなる安定化を図り得るようになる。
According to the fourth aspect, the space between the pedestal and the frame of the semiconductor sensor chip supported by the pedestal is
Since it is adhered by the flexible adhesive, the stress acting on the semiconductor sensor chip side from the pedestal side can be reduced, and the output characteristics can be further stabilized.

【0020】請求項5記載の手段によれば、半導体セン
サチップを台座に支持するための枠体と、重錘部を支持
するための補助枠とがアーム部を介して片持ち状に支持
されているから、枠体側の機械的な歪みが上記アーム部
分で吸収されることになり、結果的に出力特性の安定化
に寄与できるようになる。
According to the fifth aspect, the frame for supporting the semiconductor sensor chip on the pedestal and the auxiliary frame for supporting the weight are supported in a cantilever manner via the arm. Therefore, mechanical distortion on the frame side is absorbed by the arm portion, and as a result, it is possible to contribute to stabilization of output characteristics.

【0021】請求項6記載の手段によれば、重錘部及び
台座間のエアギャップの寸法管理を、その台座と半導体
センサチップ側の枠体との間に設けられたスペーサによ
って行うようにしているから、そのエアギャップの寸法
管理を容易に行い得るようになる。
According to the sixth aspect of the present invention, the dimensional control of the air gap between the weight portion and the pedestal is performed by the spacer provided between the pedestal and the frame on the semiconductor sensor chip side. Therefore, the dimensional control of the air gap can be easily performed.

【0022】請求項7記載の手段によれば、台座側から
半導体センサチップ側に作用する応力を可撓性接着剤に
より緩和できると共に、その接着剤に配合された樹脂ビ
ーズにより、重錘部及び台座間のエアギャップの寸法管
理を厳密且つ容易に行い得るようになる。また、樹脂ビ
ーズは、弾性率が比較的低いという一般的性質があるか
ら、その樹脂ビーズの存在が、上記可撓性接着剤による
応力緩和機能を阻害する虞がなくなる。
According to the seventh aspect of the present invention, the stress acting on the semiconductor sensor chip side from the pedestal side can be reduced by the flexible adhesive, and the weight portion and the resin beads blended in the adhesive can be reduced. The dimensional control of the air gap between the pedestals can be strictly and easily performed. In addition, since the resin beads have a general property of having a relatively low elastic modulus, there is no possibility that the presence of the resin beads impairs the stress relaxation function of the flexible adhesive.

【0023】請求項8記載の手段によれば、重錘部及び
台座間のエアギャップの寸法管理を、台座側または枠体
側に一体に形成した突起部により行う構成としたから、
余分な部品が不要となる利点がある。
According to the means of the present invention, the dimension of the air gap between the weight portion and the pedestal is controlled by the projection integrally formed on the pedestal side or the frame side.
There is an advantage that no extra parts are required.

【0024】請求項9記載の手段によれば、台座に対し
て半導体センサチップに印加される電源電圧と同レベル
の電圧を印加する電圧印加手段が設けられているため、
台座及び半導体センサチップの電位が同レベルとなるよ
うに強制的に保持される。この結果、外部からの静電気
による悪影響を排除できるようになって、0G出力の極
端な変動を未然に防止できるようになる。
According to the ninth aspect of the present invention, the voltage applying means for applying a voltage of the same level as the power supply voltage applied to the semiconductor sensor chip to the base is provided.
The electric potentials of the pedestal and the semiconductor sensor chip are forcibly held so as to be at the same level. As a result, it is possible to eliminate an adverse effect due to external static electricity, and to prevent an extreme fluctuation of the 0G output.

【0025】請求項10記載の手段によれば、重錘部の
過大な変形が凸部により規制されるようになるから、過
大な加速度が作用した場合において梁部が破損する虞が
なくなる。
According to the tenth aspect, since excessive deformation of the weight portion is restricted by the convex portion, there is no possibility that the beam portion is damaged when excessive acceleration acts.

【0026】請求項11記載の手段を採用した場合に
は、バーンイン処理によって、0G出力の初期特性のば
らつきを抑制できるようになり、結果的に製造工程での
歩留まりが向上するようになる。
According to the eleventh aspect, the variation in the initial characteristics of the 0 G output can be suppressed by the burn-in process, and as a result, the yield in the manufacturing process is improved.

【0027】また、前記目的を達成するために請求項1
2記載の手段を採用できる。この手段の特徴は、半導体
センサチップを台座に対して支持する際に、当該半導体
センサチップ及び台座間での電位差発生を抑制する機能
を備えた支持部材を使用した点にある。
[0027] In order to achieve the above object, a first aspect is provided.
The means described in (2) can be adopted. The feature of this means is that a support member having a function of suppressing generation of a potential difference between the semiconductor sensor chip and the pedestal when the semiconductor sensor chip is supported on the pedestal is used.

【0028】このような構成によれば、半導体センサチ
ップ及び台座間で発生する電位差が小さくなるため、重
錘部及び台座間に発生する静電引力も小さくなる。この
結果、内部で発生する静電引力に起因した出力特性の劣
化を防止できるようになり、安定した出力特性が得られ
ることになる。また、このような効果を得るために、所
定の電気的特性を備えた支持部材を設けるだけで済むか
ら、構造の簡単化を実現できる。
According to such a configuration, the potential difference generated between the semiconductor sensor chip and the pedestal is reduced, so that the electrostatic attraction generated between the weight portion and the pedestal is also reduced. As a result, it is possible to prevent output characteristics from deteriorating due to electrostatic attraction generated inside, and to obtain stable output characteristics. Further, in order to obtain such an effect, it is only necessary to provide a support member having predetermined electrical characteristics, so that the structure can be simplified.

【0029】請求項13記載の手段は、半導体センサチ
ップ及び台座間の前記支持部材を介した抵抗値を10
10Ω以下に設定したことに特徴を有する。本願発明者
の実験によれば、半導体センサチップ及び台座間の抵抗
値が1010Ω以下であった場合には、それらセンサチ
ップ及び台座間で発生する電位差を許容範囲内に抑制で
きることが分かっている。従って、上記手段を採用した
ことにより、内部で発生する静電引力に起因した出力特
性の劣化を効果的に防止できるようになる。
According to a thirteenth aspect of the present invention, the resistance between the semiconductor sensor chip and the pedestal via the supporting member is set to 10 or more.
It is characterized by being set to 10 Ω or less. According to the experiment of the inventor of the present application, it was found that when the resistance value between the semiconductor sensor chip and the pedestal was 10 10 Ω or less, the potential difference generated between the sensor chip and the pedestal could be suppressed to an allowable range. I have. Therefore, by adopting the above means, it is possible to effectively prevent the deterioration of the output characteristics due to the electrostatic attraction generated inside.

【0030】請求項15及び17記載の手段によれば、
半導体センサチップ及び台座間で発生する電位差が小さ
くなって出力特性の劣化を防止できると共に、支持部材
に含まれるビーズにより重錘部及び台座間のエアギャッ
プの寸法を管理できるようになるから、請求項1に記載
したような構成を併せて採用できるようになる。
According to the measures of claims 15 and 17,
Since the potential difference generated between the semiconductor sensor chip and the pedestal becomes small, the deterioration of the output characteristics can be prevented, and the size of the air gap between the weight portion and the pedestal can be controlled by the beads included in the support member. The configuration as described in the item 1 can also be adopted.

【0031】特に請求項17記載の手段によれば、半導
体センサチップを台座に支持するための支持部材が、そ
れら半導体センサチップ及び台座間を接着するための可
撓性接着剤と、これに配合された複数個の樹脂ビーズと
により構成されているから、半導体センサチップ及び台
座間で発生する電位差を小さくできると共に、台座側か
ら半導体センサチップ側に作用する応力を緩和できるよ
うになり、出力特性のさらなる安定化を図り得るように
なる。
In particular, according to the present invention, the supporting member for supporting the semiconductor sensor chip on the pedestal comprises a flexible adhesive for adhering the semiconductor sensor chip and the pedestal, and a compounding agent for the flexible adhesive. Since it is composed of a plurality of resin beads formed, the potential difference between the semiconductor sensor chip and the pedestal can be reduced, and the stress acting on the semiconductor sensor chip from the pedestal side can be reduced. Can be further stabilized.

【0032】請求項21記載の手段によれば、半導体セ
ンサチップ支持用の台座と当該半導体センサチップとが
同一材料により一体に形成されているから、半導体セン
サチップ及び台座間で発生する電位差が十分に小さくな
り、重錘部及び台座間に発生する静電引力も大幅に小さ
くなる。この結果、内部で発生する静電引力に起因した
出力特性の劣化を防止できるようになり、安定した出力
特性が得られることになる。また、この手段によれば部
品点数の削減も実現できるようになる。
According to the twenty-first aspect, the pedestal for supporting the semiconductor sensor chip and the semiconductor sensor chip are integrally formed of the same material, so that the potential difference generated between the semiconductor sensor chip and the pedestal is sufficient. And the electrostatic attraction generated between the weight portion and the pedestal is also significantly reduced. As a result, it is possible to prevent output characteristics from deteriorating due to electrostatic attraction generated inside, and to obtain stable output characteristics. According to this means, the number of components can be reduced.

【0033】請求項23及び24記載の手段によれば、
外部からの静電気による影響が半導体センサチップに及
ぶ事態が静電シールドにより阻止される。つまり、半導
体センサチップに外部からの静電気が作用したときに
は、重錘部及び台座間に大きな静電引力が発生して0G
出力の極端な変動を惹起する虞があるが、このような事
態が上記静電シールドにより阻止されることになる。
According to the measures of claims 23 and 24,
A situation in which the influence of external static electricity on the semiconductor sensor chip is prevented by the electrostatic shield. That is, when static electricity from the outside acts on the semiconductor sensor chip, a large electrostatic attraction is generated between the weight portion and the pedestal, and 0 G
Although there is a possibility of causing an extreme fluctuation of the output, such a situation is prevented by the electrostatic shield.

【0034】[0034]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

(第1の実施形態)以下、本発明の第1実施例について
図1〜図11を参照しながら説明する。図1は半導体加
速度センサの要部の断面構造、図2は当該半導体加速度
センサの中核をなす半導体センサチップの平面形状をそ
れぞれ示しており、また、図3は半導体センサチップに
形成されるブリッジ回路(歪みゲージ)の構成を摸式的
に示し、図4は当該ブリッジ回路を示している。
(First Embodiment) Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a sectional structure of a main part of the semiconductor acceleration sensor, FIG. 2 shows a plan view of a semiconductor sensor chip which is a core of the semiconductor acceleration sensor, and FIG. 3 shows a bridge circuit formed on the semiconductor sensor chip. (Strain gauge) is schematically shown, and FIG. 4 shows the bridge circuit.

【0035】図2において、半導体センサチップ21
は、例えばシリコン単結晶基板のようなピエゾ抵抗係数
が大なる材料を電気化学エッチングして形成されるもの
で、3×3mm〜4×4mm程度の大きさの枠体22の
内側に、重錘部23を対象配置された4本の梁部24を
介して両持ち状に支持した形態となっている。
In FIG. 2, the semiconductor sensor chip 21
Is formed by electrochemically etching a material having a large piezoresistance coefficient such as a silicon single crystal substrate, and a weight 22 is placed inside a frame 22 having a size of about 3 × 3 mm to 4 × 4 mm. The portion 23 is supported in a doubly supported manner via four beam portions 24 symmetrically arranged.

【0036】上記各梁部24は、例えばシリコン単結晶
基板上に形成したエピタキシャル層部分を利用して形成
される。また、各梁部24には、拡散法などにより2個
ずつの抵抗要素(図3及び図4に符号R11〜R14、R21
〜R24を付して示す)が形成されるものであり、これら
の抵抗要素により構成したブリッジ回路を利用して加速
度を検知する構成とされる。
Each of the beam portions 24 is formed by using, for example, an epitaxial layer portion formed on a silicon single crystal substrate. Each of the beam portions 24 is provided with two resistive elements (reference numerals R11 to R14, R21 in FIGS. 3 and 4) by a diffusion method or the like.
To R24) are formed, and the acceleration is detected using a bridge circuit formed by these resistance elements.

【0037】具体的には、図3に示すように、各梁部2
4にそれぞれ形成された抵抗要素R11・R12、R13・R
14、R21・R22、R23・R24の各対は、重錘部23の変
位に応じて一方が縮み変形すると共に、他方が伸び変形
する位置関係に設けられる。そして、同一方向に変形す
る2個ずつの直列抵抗(R11とR21、R13とR23、R12
とR22、R14とR24)を一辺とするブリッジ回路を形成
し、当該ブリッジ回路の一対の入力端T1及びT2、並
びに一対の出力端T3、T4を、枠体22上に形成され
た4個のボンディングパット22aに対して、薄膜状の
配線パターンを介して接続している。
More specifically, as shown in FIG.
4, the resistance elements R11, R12, R13, R
Each pair of R21, R22, and R23, R24 is provided in a positional relationship such that one of the pair contracts and deforms in accordance with the displacement of the weight 23, and the other expands and deforms. Then, two series resistors (R11 and R21, R13 and R23, R12
And R22, R14 and R24) as one side, and a pair of input ends T1 and T2 and a pair of output ends T3 and T4 of the bridge circuit are connected to four bridges formed on the frame 22. It is connected to the bonding pad 22a via a thin-film wiring pattern.

【0038】図4にも示すように、上記ブリッジ回路に
おいては、同一方向に変形する抵抗要素が互いに対向す
る辺に位置するように構成される。また、入力端子T1
及びT2は、それぞれ電源端子+Vcc及びグランド端子
GNDに接続され、出力端子T3及びT4はそれぞれ正
側出力端子+V及び負側出力端子−Vに接続される。
尚、ブリッジ回路の形成のためにも薄膜状の配線パター
ンが利用されるものであり、この配線パターンについて
は図1に符号aを付して示している。
As shown in FIG. 4, the bridge circuit is configured such that the resistance elements deforming in the same direction are located on sides facing each other. Also, the input terminal T1
And T2 are connected to a power supply terminal + Vcc and a ground terminal GND, respectively, and output terminals T3 and T4 are connected to a positive output terminal + V and a negative output terminal -V, respectively.
It should be noted that a thin-film wiring pattern is also used for forming a bridge circuit, and this wiring pattern is denoted by reference numeral a in FIG.

【0039】この場合、上記抵抗要素のピエゾ抵抗効果
を利用して±1G前後までの加速度を検知できるように
するために、例えば、重錘部23の重さが1.4mg前
後に設定されると共に、梁部24の厚さ、幅、長さの各
寸法が、それぞれ4〜7μm、140〜180μm、5
30〜570μm程度に設定される。但し、これらの重
さ及び各寸法は一例を挙げたに過ぎず、重錘部23の重
さが変更された場合には、梁部24の厚さ、幅、長さの
各寸法も当然変更されることになる。
In this case, the weight of the weight 23 is set to, for example, about 1.4 mg in order to detect an acceleration up to about ± 1 G by utilizing the piezoresistance effect of the resistance element. In addition, the thickness, width, and length of the beam portion 24 are 4 to 7 μm, 140 to 180 μm, and 5 respectively.
It is set to about 30 to 570 μm. However, these weights and dimensions are merely examples, and when the weight of the weight 23 is changed, the dimensions of the thickness, width, and length of the beam 24 are naturally changed. Will be done.

【0040】図1において、半導体加速度センサ25
(以下、Gセンサと略称する)は、前記半導体センサチ
ップ21を枠体22を介して台座26に支持すると共
に、これら半導体センサチップ21及び台座26の一体
物を後述するハウジング27内に収納することにより構
成されている。尚、上記台座26は、半導体センサチッ
プ21と同等の熱膨張係数を有した材料、具体的には同
じ材料であるシリコン基板により形成されている。
In FIG. 1, the semiconductor acceleration sensor 25
(Hereinafter, abbreviated as a G sensor) supports the semiconductor sensor chip 21 on a pedestal 26 via a frame 22 and stores an integrated body of the semiconductor sensor chip 21 and the pedestal 26 in a housing 27 described later. It is constituted by. The pedestal 26 is formed of a material having the same coefficient of thermal expansion as the semiconductor sensor chip 21, specifically, a silicon substrate of the same material.

【0041】この場合、枠体22と台座26との間は、
スペーサとしての複数個の樹脂ビーズ28を配合した可
撓性接着剤29により接着されるものであり、その接着
状態では、半導体センサチップ21の重錘部23と台座
26との間を十分に近接させることによって、当該重錘
部23のエアダンピングを行うように構成している。具
体的には、樹脂ビーズ28の直径を選択することによっ
て、上記重錘部23及び台座26間のエアギャップの寸
法を7〜15μmの範囲、好ましくは8〜15μmの範
囲に設定している。
In this case, the space between the frame 22 and the base 26 is
It is bonded by a flexible adhesive 29 containing a plurality of resin beads 28 as spacers. In the bonded state, the space between the weight 23 and the pedestal 26 of the semiconductor sensor chip 21 is sufficiently close. By doing so, the damping portion 23 is configured to perform air damping. Specifically, by selecting the diameter of the resin beads 28, the size of the air gap between the weight portion 23 and the pedestal 26 is set in the range of 7 to 15 μm, preferably in the range of 8 to 15 μm.

【0042】尚、一般的に、樹脂ビーズは弾性率が低い
ものであるが、本実施例で使用する樹脂ビーズ28は、
弾性率が10GPa以下のものであることが望ましい。
このような要求を満たすためには、ポリジニビルベンゼ
ン樹脂、シリコン樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、
ポリイミド樹脂、可撓性エポキシ樹脂、ビニル樹脂など
を利用できる。
Generally, resin beads have a low elastic modulus, but the resin beads 28 used in this embodiment are
It is desirable that the elastic modulus is 10 GPa or less.
In order to satisfy such demands, polydinivir benzene resin, silicone resin, urethane resin, acrylic resin,
Polyimide resin, flexible epoxy resin, vinyl resin, etc. can be used.

【0043】また、可撓性接着剤29としては、弾性率
が500MPa以下であることが望ましく、例えば、シ
リコン樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド
樹脂、ポリイミド樹脂、可撓性エポキシ樹脂などを利用
できる。
The flexible adhesive 29 preferably has an elastic modulus of 500 MPa or less. For example, silicone resin, urethane resin, acrylic resin, polyamide resin, polyimide resin, flexible epoxy resin, or the like is used. it can.

【0044】図5及び図6に示すように、台座26は、
ハウジング27に形成された凹部27a内に収納された
状態で、当該ハウジング27を構成するセラミック基板
27b上に接着により固定される。このような接着に
は、複数個の樹脂ビーズ30を配合した可撓性接着剤3
1が使用されるものであり(図1参照)、この場合にお
いても、上述同様に、樹脂ビーズ30としては弾性率が
10GPa以下のものを利用することが望ましく、ま
た、可撓性接着剤31としては弾性率が500MPa以
下のものを利用することが望ましい。
As shown in FIGS. 5 and 6, the pedestal 26
In a state housed in a concave portion 27 a formed in the housing 27, it is fixed on a ceramic substrate 27 b constituting the housing 27 by adhesion. For such bonding, a flexible adhesive 3 containing a plurality of resin beads 30 is used.
1 (see FIG. 1). Also in this case, it is desirable to use a resin bead 30 having an elastic modulus of 10 GPa or less, as described above. It is desirable to use one having an elastic modulus of 500 MPa or less.

【0045】上記ハウジング27は、複数枚のセラミッ
ク基板27bを積層して構成されたもので、内部に前述
した凹部27a及びこれに隣接した台状部27cを備え
た箱状に形成されている。上記台状部27c上には、半
導体センサチップ21に電源電圧を与えると共に、その
センサチップ21による検出出力を増幅する機能を備え
た増幅回路32と、この増幅回路32に印加する電源電
圧のレベル調整などを行うための調整回路33とがダイ
ボンディングされている。
The housing 27 is formed by laminating a plurality of ceramic substrates 27b, and is formed in a box shape having the above-mentioned concave portion 27a and a trapezoidal portion 27c adjacent thereto. On the trapezoidal portion 27c, an amplifying circuit 32 having a function of applying a power supply voltage to the semiconductor sensor chip 21 and amplifying a detection output by the sensor chip 21, and a level of the power supply voltage applied to the amplifier circuit 32 An adjustment circuit 33 for performing adjustment or the like is die-bonded.

【0046】ハウジング27を構成する上記セラミック
基板27bには、各基板27b間に印刷形成した導電ペ
ースト(図示せず)や、各基板27bを貫通するスルー
ホール(図示せず)などを利用して、電源供給や検出出
力の取り出しを行うための複数の配線パターンが形成さ
れている。
The ceramic substrate 27b constituting the housing 27 is formed by using a conductive paste (not shown) printed between the substrates 27b, a through-hole (not shown) penetrating each substrate 27b, and the like. In addition, a plurality of wiring patterns for supplying power and extracting detection output are formed.

【0047】この場合、図6に示すように、ハウジング
27の上縁部には、それらの配線パターンと接続された
外部ターミナル27d群が設けられると共に、台状部2
7cには、同じく配線パターンと接続された内部ターミ
ナル群27eが設けられる。尚、半導体センサチップ2
1及び増幅回路32間の接続、増幅回路32、調整回路
33及び内部ターミナル群27eの各間は、ワイヤボン
ディング手段により接続される。
In this case, as shown in FIG. 6, on the upper edge of the housing 27, a group of external terminals 27d connected to those wiring patterns is provided, and
7c is provided with an internal terminal group 27e also connected to the wiring pattern. In addition, the semiconductor sensor chip 2
1 and the amplifier circuit 32, and between the amplifier circuit 32, the adjustment circuit 33, and the internal terminal group 27e are connected by wire bonding means.

【0048】特に、図1及び図5に示すように、例え
ば、ハウジング27における前記凹部27aに臨むセラ
ミック基板27bと、これの下方に位置したセラミック
基板27bとの間には、アルミペースト、銅ペースト或
いはタングステンペーストのような導電性材料より成る
薄膜状の静電シールド34が全域に渡って形成されてい
る。尚、この静電シールド34は、具体的に図示しない
が、セラミック基板27bに形成したスルーホールなど
を利用してグランドラインに接続される。
In particular, as shown in FIGS. 1 and 5, for example, an aluminum paste or a copper paste is provided between a ceramic substrate 27b facing the concave portion 27a of the housing 27 and a ceramic substrate 27b located below the ceramic substrate 27b. Alternatively, a thin-film electrostatic shield 34 made of a conductive material such as tungsten paste is formed over the entire area. Although not specifically shown, the electrostatic shield 34 is connected to a ground line using a through hole or the like formed in the ceramic substrate 27b.

【0049】そして、ハウジング27上には、その内部
を気密に封止するために、例えばセラミック基板より成
る蓋部35(図5参照)が接着により配設されるもので
あり、以てGセンサ25が完成される。また、実際に
は、少なくとも半導体センサチップ21及びこれを支持
した状態の台座26に対しバーンイン処理を施すことに
より出力特性の安定化を図っている。本実施例では、例
えば、半導体センサチップ21に対し所定電圧(5〜6
V程度)を印加した状態で、所定温度(120℃程度)
の雰囲気に所定時間(6時間程度)以上晒すというバー
ンイン処理を施すようにしている。
On the housing 27, a lid 35 (see FIG. 5) made of, for example, a ceramic substrate is provided by air bonding to hermetically seal the inside thereof. 25 is completed. In practice, the output characteristics are stabilized by performing burn-in processing on at least the semiconductor sensor chip 21 and the pedestal 26 supporting the semiconductor sensor chip 21. In the present embodiment, for example, a predetermined voltage (5 to 6) is applied to the semiconductor sensor chip 21.
(Approximately 120 V) while applying a voltage
The burn-in process of exposing to the atmosphere for a predetermined time (about 6 hours) or more is performed.

【0050】上記した本実施例の構成によれば、以下に
述べるような作用・効果を奏することができる。即ち、
本実施例では、半導体センサチップ21が有する重錘部
23と、当該センサチップ21を支持する台座26との
間のエアギャップの寸法を7〜15μmの範囲に設定す
ることにより、重錘部23の振動を、その重錘部23及
び台座26間のエアダンピングにより減衰させる構成と
している。このような構成とする場合、上記エアギャッ
プ寸法の大小がエアダンピングによる振動減衰量に深く
関与していることは明らかである。
According to the configuration of the present embodiment described above, the following operations and effects can be obtained. That is,
In this embodiment, by setting the size of the air gap between the weight portion 23 of the semiconductor sensor chip 21 and the pedestal 26 supporting the sensor chip 21 in the range of 7 to 15 μm, the weight portion 23 Is damped by air damping between the weight portion 23 and the pedestal 26. In the case of such a configuration, it is apparent that the size of the air gap dimension is deeply involved in the amount of vibration damping due to air damping.

【0051】そこで、本願発明者は、上記のように構成
されたGセンサ25、つまり、梁部24に形成された抵
抗要素のピエゾ抵抗効果を利用して±1G前後までの加
速度を検知できるようにした半導体センサチップ21を
備えたGセンサ25について、重錘部23の振動と重錘
部23及び台座26間のエアギャップの寸法との関係を
実験により求めた。この実験は、Gセンサ25に対し、
重錘部23に振動を印加した状態での振動減衰量(エア
ダンピング特性)を調べるという内容のものであり、そ
の実験データが図9に示されている。
The inventor of the present application can detect acceleration up to about ± 1 G using the piezoresistance effect of the G sensor 25 configured as described above, that is, the resistance element formed on the beam portion 24. The relationship between the vibration of the weight portion 23 and the size of the air gap between the weight portion 23 and the pedestal 26 was determined by experiment for the G sensor 25 having the semiconductor sensor chip 21 described above. In this experiment, the G sensor 25
This is to examine the amount of vibration attenuation (air damping characteristic) in a state where vibration is applied to the weight portion 23, and the experimental data is shown in FIG.

【0052】この図9から明らかなように、重錘部23
及び台座26間のエアギャップの寸法が15μm程度以
下であれば、一般的な仕様において十分なエアダンピン
グ効果が得られることが分かるものであり、結果的に、
重錘部23の振動に起因したGセンサ25の出力特性の
劣化を防止できることになる。尚、より厳しい仕様、例
えば振動減衰量が3dB以下の仕様を満足するために
は、上記エアギャップ寸法を11.5μm程度以下とす
れば良い。
As is apparent from FIG. 9, the weight 23
If the size of the air gap between the base 26 and the base 26 is about 15 μm or less, it is understood that a sufficient air damping effect can be obtained in general specifications.
It is possible to prevent the output characteristics of the G sensor 25 from deteriorating due to the vibration of the weight 23. In order to satisfy stricter specifications, for example, a specification of a vibration attenuation amount of 3 dB or less, the air gap dimension may be set to about 11.5 μm or less.

【0053】また、本実施例において、重錘部23及び
台座26間のエアギャップの寸法の下限値を7μmとし
た根拠は以下に述べる理由による。即ち、Gセンサ25
におけるセンサ特性の基準となる加速度零の状態での出
力値(以下、これを0G出力と呼ぶ)がばらつくという
現象について、本願発明者が詳細に検討した結果、0G
出力のレベルが常に一定方向へ変動し、しかもその変動
方向は、重錘部23が台座26側に引き寄せられる方向
であることを究明し、さらに、その変動原因がGセンサ
25の内部で発生する静電引力に起因するものであると
いう結論を得た。
The reason why the lower limit of the size of the air gap between the weight portion 23 and the pedestal 26 is set to 7 μm in the present embodiment is as follows. That is, the G sensor 25
As a result of the inventor of the present invention, the phenomenon in which the output value in the state of zero acceleration (hereinafter referred to as “0G output”), which is a reference of the sensor characteristics in the above, varies.
It is determined that the output level always fluctuates in a certain direction, and that the direction of the fluctuation is a direction in which the weight portion 23 is drawn to the pedestal 26 side. Further, the cause of the fluctuation occurs inside the G sensor 25. We concluded that it was due to electrostatic attraction.

【0054】このような現象について、Gセンサ25の
要部の断面構造を示す図7を参照しながら説明する。半
導体センサチップ21には、これを駆動するための電源
電圧が印加された状態にあり、また、その半導体センサ
チップ21と台座26との間が絶縁性がある可撓性接着
剤29により接着されるなどの構成となっている関係
上、両者間にある程度の静電容量が存在することが避け
られない。
Such a phenomenon will be described with reference to FIG. 7 showing a sectional structure of a main part of the G sensor 25. A power supply voltage for driving the semiconductor sensor chip 21 is applied to the semiconductor sensor chip 21, and the semiconductor sensor chip 21 and the pedestal 26 are adhered to each other by a flexible adhesive 29 having an insulating property. Due to such a configuration, it is inevitable that a certain amount of capacitance exists between the two.

【0055】このため、図7に示すように、重錘23に
おける台座26と対向する側の表面部には例えば正の電
荷(+)が集まり、また、台座26側には逆極性の負の
電荷(−)が集まるという静電誘導現象が発生し、これ
に伴う電界の影響によって、当該重錘部23及び台座2
6間に次式で表される静電引力Fが発生する。
For this reason, as shown in FIG. 7, for example, positive charges (+) are collected on the surface of the weight 23 on the side facing the pedestal 26, and the negative polarity of the opposite polarity is collected on the pedestal 26 side. An electrostatic induction phenomenon in which charges (−) are collected occurs, and the weight portion 23 and the pedestal 2
An electrostatic attraction F expressed by the following equation is generated between 6.

【0056】[0056]

【数2】F=1/2×ε×S×(V/d) 但し、εは空気の比誘電率、Sは重錘部23の底面積、
Vは重錘部23及び台座26間の電位差、dはエアギャ
ップの寸法を示す。
F = 1/2 × ε × S × (V / d) 2 where ε is the relative permittivity of air, S is the bottom area of the weight portion 23,
V indicates the potential difference between the weight 23 and the pedestal 26, and d indicates the size of the air gap.

【0057】このような静電引力Fが発生した場合に
は、重錘部23が台座26側へ引き寄せられるため、0
G出力のばらつきの原因になる。従って、上式からは、
上記0G出力の変動幅が、重錘23部及び台座26間の
エアギャップ寸法の初期設定値に応じて異なるというこ
とが分かる。
When such an electrostatic attractive force F is generated, the weight 23 is attracted to the pedestal 26 side.
This causes variation in the G output. Therefore, from the above equation,
It can be seen that the fluctuation range of the 0G output varies depending on the initial set value of the air gap dimension between the weight 23 and the pedestal 26.

【0058】本願発明者は、上記のようにエアギャップ
の寸法が0G出力に及ぼす影響を計算及び実験で確認す
る作業を行った。即ち、図8には、半導体センサチップ
21及び台座26間の電位差と0G出力の変動量との関
係について、エアギャップの寸法を5μmから10μm
まで1μmずつ変えた状態で計算した結果を示すもので
あり、その計算結果は実線による曲線で示されている。
また、同図8には、エアギャップ寸法が6μmの状態で
の上記電位差と0G出力との関係を実測した値を黒丸印
で示した。尚、この測定は、図7に示すように、定電圧
電源36及び可変電圧電源37を利用して、半導体セン
サチップ21及び台座26間に複数段階のレベルの電位
差を与えることにより行った。
As described above, the inventor of the present application carried out the work of confirming the effect of the size of the air gap on the 0G output by calculation and experiment. That is, FIG. 8 shows the relationship between the potential difference between the semiconductor sensor chip 21 and the pedestal 26 and the amount of fluctuation of the 0G output by setting the size of the air gap from 5 μm to 10 μm.
The calculation results are shown in the state where the distance is changed by 1 μm at a time, and the calculation results are indicated by the solid curve.
In FIG. 8, black circles indicate values obtained by actually measuring the relationship between the potential difference and the 0 G output when the air gap size is 6 μm. Note that this measurement was performed by applying a plurality of levels of potential differences between the semiconductor sensor chip 21 and the pedestal 26 using the constant voltage power supply 36 and the variable voltage power supply 37 as shown in FIG.

【0059】図8において明らかなように、計算結果と
実測値とはほとんど一致する。要するに、前述した静電
引力Fを低減して、0G出力の変動が許容範囲内に収ま
るようにするためには、重錘部23及び台座26間のエ
アギャップ寸法をある程度大きくすることが必要であ
り、本実施例では、図8のような特性並びに半導体セン
サチップ21及び台座26間に印加される設計上の電位
差が3.5V程度であるという事情に基づいて、上記エ
アギャップ寸法を7μm以上、好ましくは8μm以上
(特に厳しい仕様が要求される場合には10μm以上)
に設定している。
As is apparent from FIG. 8, the calculation results almost agree with the actually measured values. In short, in order to reduce the above-mentioned electrostatic attractive force F so that the fluctuation of the 0G output falls within the allowable range, it is necessary to increase the air gap dimension between the weight 23 and the pedestal 26 to some extent. In this embodiment, the air gap dimension is set to 7 μm or more based on the characteristics as shown in FIG. 8 and the fact that the designed potential difference applied between the semiconductor sensor chip 21 and the pedestal 26 is about 3.5 V. , Preferably 8 μm or more (10 μm or more when particularly strict specifications are required)
Is set to

【0060】要するに、上述のようにエアギャップ寸法
を設定した結果、重錘部23の振動に起因した出力特性
の劣化を防止できると共に、内部で発生する静電引力に
起因した出力特性の劣化も同時に防止できるようにな
り、安定した出力特性が得られることになる。
In short, as a result of setting the air gap dimensions as described above, it is possible to prevent the output characteristics from deteriorating due to the vibration of the weight portion 23, and also to prevent the output characteristics from deteriorating due to the electrostatic attraction generated inside. At the same time, prevention can be achieved, and stable output characteristics can be obtained.

【0061】この場合、重錘部23及び台座26間のエ
アギャップ寸法の管理を、その台座26と半導体センサ
チップ21側の枠体22との間に介在された複数個の樹
脂ビーズ28により行うようにしているから、そのギャ
ップ寸法の管理を厳密且つ容易に行い得るようになり、
出力特性の安定に寄与できるようになる。
In this case, the size of the air gap between the weight 23 and the pedestal 26 is controlled by a plurality of resin beads 28 interposed between the pedestal 26 and the frame 22 on the semiconductor sensor chip 21 side. As a result, the gap size can be controlled strictly and easily,
This can contribute to stabilization of output characteristics.

【0062】また、重錘部23の振動減衰をエアダンピ
ングにより行うようにした本実施例によれば、従来構成
のようなダンピング用のオイルが不要になるから、構造
の簡単化を実現できる。しかも、半導体センサチップ2
1及びこれを支持する台座26の熱膨張係数が同等な状
態とされているから、当該半導体センサチップ21及び
台座26間で発生する熱応力に起因した歪みを抑制でき
て、従来の半導体センサチップのように二重構造のフレ
ームが不必要となり、全体の小形化を実現できるように
なる。
Further, according to the present embodiment in which the vibration of the weight portion 23 is damped by air damping, the oil for damping as in the conventional configuration is not required, so that the structure can be simplified. Moreover, the semiconductor sensor chip 2
1 and the pedestal 26 supporting the same have the same thermal expansion coefficient, so that distortion caused by thermal stress generated between the semiconductor sensor chip 21 and the pedestal 26 can be suppressed, and the conventional semiconductor sensor chip As described above, a frame having a double structure is not required, and the overall size can be reduced.

【0063】台座26とこれに支持される半導体センサ
チップ21の枠体22との間が、低弾性率(500MP
a以下)の可撓性接着剤29により接着されているか
ら、台座26側から半導体センサチップ側21に作用す
る応力を緩和できて、出力特性のさらなる安定化を図り
得るようになる。この場合、上記可撓性接着剤29には
スペーサとして機能する前記樹脂ビーズ28が配合され
た状態となっているが、この樹脂ビーズ28としては弾
性率が比較的低い(10GPa以下)ものを使用してい
るから、その樹脂ビーズ28の存在が、上記可撓性接着
剤29による応力緩和機能を阻害する虞がなくなる。
The space between the pedestal 26 and the frame 22 of the semiconductor sensor chip 21 supported by the pedestal 26 has a low elastic modulus (500 MPa).
a), the stress acting on the semiconductor sensor chip side 21 from the pedestal 26 side can be reduced, and the output characteristics can be further stabilized. In this case, the resin beads 28 functioning as spacers are mixed in the flexible adhesive 29, and the resin beads 28 having a relatively low elastic modulus (10 GPa or less) are used. Therefore, there is no possibility that the presence of the resin beads 28 hinders the stress relaxation function of the flexible adhesive 29.

【0064】ところで、半導体センサチップ21に外部
からの静電気が作用したときには、重錘部23及び台座
26間に大きな静電引力が発生して0G出力の極端な変
動を惹起する虞がある。これに対して、本実施例では、
ハウジング27における底面部分の全域に、半導体セン
サチップ21に対する静電気の影響を除去するための静
電シールド34を設ける構成としたから、外部からの静
電気による影響が半導体センサチップ21に及ぶ事態を
効果的に防止できて、0G出力の安定化に寄与できるよ
うになる。
When external static electricity acts on the semiconductor sensor chip 21, a large electrostatic attraction is generated between the weight 23 and the pedestal 26, which may cause an extreme fluctuation of the 0G output. In contrast, in the present embodiment,
Since the electrostatic shield 34 for removing the influence of static electricity on the semiconductor sensor chip 21 is provided on the entire bottom surface of the housing 27, the situation where the external static electricity affects the semiconductor sensor chip 21 is effectively reduced. , And can contribute to stabilization of the 0G output.

【0065】因みに、図10には、外部静電気量と0G
出力との関係が静電シールド34の有無に応じてどのよ
うに変化するかを調べた実験結果を示す。この図10か
らは、静電シールド34を設けた場合には、外部からの
静電気の影響によって0G出力が極端に変動する事態を
確実に防止できることが分かる。
FIG. 10 shows the relationship between the amount of external static electricity and 0 G
An experimental result showing how the relationship with the output changes depending on the presence or absence of the electrostatic shield 34 is shown. It is understood from FIG. 10 that when the electrostatic shield 34 is provided, a situation in which the 0G output fluctuates extremely due to the influence of external static electricity can be reliably prevented.

【0066】加えて、少なくとも半導体センサチップ2
1及びこれを支持した台座26に対し、当該半導体セン
サチップ21に対し所定電圧を印加した状態で、所定温
度雰囲気に所定時間以上晒すというバーンイン処理を施
す構成としたから、0G出力の初期特性のばらつきを抑
制できるようになり、結果的に、重錘部23及び台座2
6間のエアギャップの寸法を前述のように設定した構成
と相俟って、製造工程での歩留まりが向上するようにな
る。
In addition, at least the semiconductor sensor chip 2
1 and the pedestal 26 supporting the same, a burn-in process of exposing the semiconductor sensor chip 21 to a predetermined temperature atmosphere for a predetermined time or more while applying a predetermined voltage to the semiconductor sensor chip 21 is performed. Variations can be suppressed, and as a result, the weight 23 and the pedestal 2
In combination with the configuration in which the size of the air gap between the six is set as described above, the yield in the manufacturing process is improved.

【0067】因みに、図11には、バーンイン処理を施
した多数個のGセンサ25について、その0G出力の変
動状態をサンプリングした結果を示した、この図11か
らは、ほとんどのサンプルについて0G出力の変動量が
小さくなっていることが分かるものであり、0G出力の
変動量が、例えば±0.1Gまで許容される場合には歩
留まりが99%近くまで向上し、また、さらに厳しい仕
様に対処できる±0.05Gまで許容される場合には歩
留まりが92%以上に向上することが分かる。
FIG. 11 shows the result of sampling the fluctuation state of the 0 G output of a large number of G sensors 25 subjected to the burn-in process. FIG. It can be seen that the fluctuation amount is small. When the fluctuation amount of the 0 G output is allowed to be, for example, ± 0.1 G, the yield is improved to nearly 99%, and it is possible to cope with more severe specifications. It can be seen that the yield is improved to 92% or more when the tolerance is up to ± 0.05G.

【0068】(第2の実施形態)図12ないし図14に
は本発明の第2実施例が示されており、以下これについ
て前記第1実施例と異なる部分のみ説明する。図13に
おいて、半導体センサチップ21側に設けられた4個の
ボンディングパット22a(第1実施例中の図3参照)
は、増幅回路32側に設けられた4個のボンディングパ
ット32aに対してボンディングワイヤ38により接続
される。この場合、増幅回路32側のボンディングパッ
ト32aのうち、半導体センサチップ21の電源端子+
Vcc(図3参照)に電源電圧を供給するためのものは、
当該半導体センサチップ21の台座26に形成されたボ
ンディングパット26aに対して、図12にも示すよう
にボンディングワイヤ39(本発明でいう電圧印加手段
に相当)により接続される。
(Second Embodiment) FIGS. 12 to 14 show a second embodiment of the present invention. Only the portions different from the first embodiment will be described below. In FIG. 13, four bonding pads 22a provided on the semiconductor sensor chip 21 side (see FIG. 3 in the first embodiment).
Are connected by bonding wires 38 to four bonding pads 32 a provided on the amplifier circuit 32 side. In this case, of the bonding pad 32a on the side of the amplifier circuit 32, the power supply terminal of the semiconductor sensor chip 21+
To supply the power supply voltage to Vcc (see FIG. 3),
As shown in FIG. 12, a bonding wire 39 (corresponding to a voltage applying means in the present invention) is connected to a bonding pad 26a formed on the pedestal 26 of the semiconductor sensor chip 21.

【0069】このような構成とした結果、台座26に対
して、半導体センサチップ21に印加される電源電圧と
同レベルの電圧がボンディングワイヤ39を通じて印加
されることになる。このため、台座26及び半導体セン
サチップ21の電位を同レベルとなるように強制的に保
持できて、外部からの静電気による悪影響を排除できる
ようになるから、0G出力の極端な変動を未然に防止で
きるようになる。
As a result of this configuration, a voltage at the same level as the power supply voltage applied to the semiconductor sensor chip 21 is applied to the pedestal 26 through the bonding wires 39. For this reason, the potentials of the pedestal 26 and the semiconductor sensor chip 21 can be forcibly maintained to be at the same level, so that adverse effects due to external static electricity can be eliminated. become able to.

【0070】因みに、図14には、外部静電気量と0G
出力との関係がボンディングワイヤ39の有無に応じて
どのように変化するかを調べた実験結果を示す。この図
14からは、ボンディングワイヤ39を設けた場合に
は、外部からの静電気の影響によって0G出力が極端に
変動する事態を確実に防止できることが分かる。
FIG. 14 shows the amount of external static electricity and 0 G
An experimental result showing how the relationship with the output changes depending on the presence or absence of the bonding wire 39 is shown. FIG. 14 shows that when the bonding wire 39 is provided, it is possible to reliably prevent a situation in which the 0G output fluctuates extremely due to the influence of static electricity from the outside.

【0071】尚、本実施例では、静電シールド34を併
せて設けることにより、外部からの静電気による悪影響
の除去に万全を期するようにしているが、ボンディング
ワイヤ39を設ける場合には、静電シールド34は必要
に応じて設ければ良いものである。
In this embodiment, the electrostatic shield 34 is additionally provided to ensure the elimination of the adverse effects of external static electricity. The electric shield 34 may be provided as needed.

【0072】(第3の実施形態)図15及び図16に
は、前記第1実施例に変更を加えた本発明の第3実施例
が示されており、以下これについて異なる部分のみ説明
する。本実施例では、台座26側における重錘部23と
の対向面に、例えば4個の凸部26bを一体に形成する
ことにより、それら凸部26bを重錘部23及び台座2
6間のエアギャップに位置させる構成とし、以て重錘部
23の過大な変形を上記凸部26bにより規制するよう
にした点に特徴を有する(図16では説明の便宜上、エ
アギャップを拡大した状態で示している)。
(Third Embodiment) FIGS. 15 and 16 show a third embodiment of the present invention in which the first embodiment is modified, and only different portions will be described below. In the present embodiment, for example, four convex portions 26b are integrally formed on the surface of the base 26 facing the weight portion 23 so that the convex portions 26b are formed integrally with the weight portion 23 and the pedestal 2.
6 and is characterized in that excessive deformation of the weight portion 23 is restricted by the convex portion 26b (in FIG. 16, the air gap is enlarged for convenience of explanation). State).

【0073】この場合、凸部26bは、例えば台座26
に対しエッチング(異方性エッチング、電気化学エッチ
ングなど)を施すことにより形成されるものであり、本
実施例では、4本の梁部24と対応した位置に対象配置
する構成としている。
In this case, the projection 26b is, for example,
This is formed by performing etching (anisotropic etching, electrochemical etching, or the like) on the beam, and in the present embodiment, it is configured to be symmetrically disposed at a position corresponding to the four beam portions 24.

【0074】このような構成とした本実施例によれば、
重錘部23が大きく変形した場合に、当該重錘部23が
凸部26bに当接することにより、重錘部23のそれ以
上の変形が規制されるようになる。この結果、半導体セ
ンサチップ21に大きな加速度が作用した場合でも、梁
部24に過大なねじれ力が作用する事態が未然に防止さ
れるようになり、以て当該梁部24が破損する虞がなく
なって製品としての信頼性が高くなる。
According to the present embodiment having such a configuration,
When the weight portion 23 is greatly deformed, the weight portion 23 comes into contact with the convex portion 26b, whereby further deformation of the weight portion 23 is regulated. As a result, even when a large acceleration acts on the semiconductor sensor chip 21, a situation in which an excessive torsional force acts on the beam portion 24 is prevented beforehand, and the beam portion 24 is not likely to be damaged. As a result, the reliability as a product is increased.

【0075】尚、この第3実施例では、凸部26bを4
個設けるようにしたが、少なくとも1個以上の突部を設
ける構成とすれば良く、また、凸部26bを台座26と
一体に形成するようにしたが、別材料より成る凸部を接
着などにより設ける構成としても良い。さらに、重錘部
23側に、台座26との対向した状態で凸部を設ける構
成としても良い。
In the third embodiment, the projection 26b has four
Although at least one protruding portion may be provided, and the protruding portion 26b is formed integrally with the pedestal 26, the protruding portion made of another material is bonded by bonding or the like. It is good also as a structure provided. Further, a configuration in which a convex portion is provided on the weight portion 23 side in a state of facing the pedestal 26 may be adopted.

【0076】(第4の実施形態)図17には、上記第3
実施例にさらに変更を加えた本発明の第4実施例が示さ
れており、以下これについて異なる部分のみ説明する。
この第4実施例は、重錘部23及び台座26間のエアギ
ャップ寸法の管理を、第1実施例における樹脂ビーズ2
8に代えて、台座26側に一体に形成した複数個の突起
部26c(スペーサに相当)により行う構成とした点に
特徴を有する。この場合、上記突起部26cは、台座2
6に対しエッチングを施すことにより形成される。但
し、実際には、図に示すように突起部26cと凸部26
bとは高さなど形状を変えて形成するため、両者の形成
には別工程のエッチングを行うことになる。
(Fourth Embodiment) FIG. 17 shows the third embodiment.
A fourth embodiment of the present invention in which the embodiment is further modified is shown, and only different portions will be described below.
In the fourth embodiment, the management of the size of the air gap between the weight portion 23 and the pedestal 26 is the same as that of the resin beads 2 in the first embodiment.
The feature is that a plurality of projections 26c (corresponding to spacers) integrally formed on the pedestal 26 side are used in place of the configuration of FIG. In this case, the protrusion 26c is
6 is formed by etching. However, actually, as shown in FIG.
Since b is formed by changing the shape such as the height, etching of a different step is performed for forming both.

【0077】このような構成とした本実施例によれば、
重錘部23及び台座26間のエアギャップの寸法管理
を、台座26側に一体に形成した突起部26cにより行
う構成としたから、樹脂ビーズ28(図1参照)が不要
となる利点がある。
According to the present embodiment having such a configuration,
Since the dimension of the air gap between the weight 23 and the pedestal 26 is controlled by the projection 26c formed integrally with the pedestal 26, there is an advantage that the resin beads 28 (see FIG. 1) are not required.

【0078】尚、上記第4実施例では、突起部26cを
台座26側に形成するようにしたが、半導体センサチッ
プ21の枠体22側にスペーサとして機能する突起部を
形成する構成としても良い。また、凸部26bは必要に
応じて設ければ良い。
In the fourth embodiment, the protruding portion 26c is formed on the pedestal 26 side. However, a protruding portion functioning as a spacer may be formed on the frame 22 side of the semiconductor sensor chip 21. . In addition, the protrusion 26b may be provided as needed.

【0079】(第5の実施形態)ところで、上記した第
1ないし第4実施例では、センサ全体の小形化を実現す
るために、重錘部23を梁部24を介して支持して成る
枠体22を台座26に対し接着する構成(二重構造のフ
レームを廃止する構成)としたが、例えば自動車の旋回
中横すべり防止装置のような用途に対応するために、き
わめて高い検出精度が必要となる場合には、二重構造の
フレームを採用することも視野に入れることが望まし
い。
(Fifth Embodiment) By the way, in the first to fourth embodiments described above, in order to realize the miniaturization of the whole sensor, the frame formed by supporting the weight 23 via the beam 24. Although the structure in which the body 22 is bonded to the pedestal 26 (the structure in which the double-structured frame is eliminated) is employed, extremely high detection accuracy is required in order to cope with an application such as a side slip prevention device during turning of an automobile. In such a case, it is desirable to consider adopting a frame having a double structure.

【0080】図18ないし図25には、上記のような二
重フレーム構造を採用した本発明の第5実施例が示され
ており、以下これについて説明する。図18は半導体加
速度センサの要部の断面構造、図19は当該半導体加速
度センサの中核をなす半導体センサチップの平面形状を
それぞれ示しており、また、図20は半導体センサチッ
プに形成されるブリッジ回路の構成を摸式的に示してい
る。
FIGS. 18 to 25 show a fifth embodiment of the present invention employing the above-described double frame structure, which will be described below. 18 shows a cross-sectional structure of a main part of the semiconductor acceleration sensor, FIG. 19 shows a plan shape of a semiconductor sensor chip which is a core of the semiconductor acceleration sensor, and FIG. 20 shows a bridge circuit formed on the semiconductor sensor chip. Is schematically shown.

【0081】図19において、半導体センサチップ41
は、例えばシリコン単結晶基板のようなピエゾ抵抗係数
が大なる材料を電気化学エッチングして形成されるもの
で、7×7mm〜8×8mm程度の大きさの矩形状補助
枠42の内側に、コ字形状の枠体43をアーム部44を
介して片持ち状に支持すると共に、枠体43の内側に、
重錘部45を対象配置された4本の梁部46を介して両
持ち状に支持した形態となっている。
In FIG. 19, the semiconductor sensor chip 41
Is formed by electrochemically etching a material having a large piezoresistance coefficient, such as a silicon single crystal substrate, inside a rectangular auxiliary frame 42 having a size of about 7 × 7 mm to 8 × 8 mm. The U-shaped frame 43 is supported in a cantilever manner via the arm portion 44, and inside the frame 43,
The weight 45 is supported in a doubly supported manner via four beams 46 symmetrically arranged.

【0082】上記各梁部46は、前記第1実施例と同様
に、例えばシリコン単結晶基板上に形成したエピタキシ
ャル層部分を利用して形成されるもので、各梁部46に
は、拡散法などにより2個ずつの抵抗要素(図20に符
号R11〜R14、R21〜R24を付して示す)が形成される
ものであり、これらの抵抗要素により構成したブリッジ
回路を利用して加速度を検知する構成とされる。
Each of the beam portions 46 is formed by using, for example, an epitaxial layer portion formed on a silicon single crystal substrate, as in the first embodiment. For example, two resistive elements (indicated by reference numerals R11 to R14 and R21 to R24 in FIG. 20) are formed, and acceleration is detected using a bridge circuit formed by these resistive elements. Configuration.

【0083】具体的には、図20に示すように、各梁部
46にそれぞれ形成された抵抗要素R11・R12、R13・
R14、R21・R22、R23・R24の各対は、重錘部45の
変位に応じて一方が縮み変形すると共に、他方が伸び変
形する位置関係に設けられる。そして、同一方向に変形
する2個ずつの直列抵抗(R11とR21、R13とR23、R
12とR22、R14とR24)を一辺とするブリッジ回路を形
成し、当該ブリッジ回路の一対の入力端T1及びT2、
並びに一対の出力端T3、T4を、補助枠42上に形成
された4個のボンディングパット42aに対して、薄膜
状の配線パターンを介して接続している。
More specifically, as shown in FIG. 20, the resistance elements R11, R12, R13,
Each pair of R14, R21, R22, and R23, R24 is provided in a positional relationship such that one of the pair is contracted and deformed in accordance with the displacement of the weight 45, and the other is expanded and deformed. Then, two series resistors (R11 and R21, R13 and R23, R
12 and R22, R14 and R24), and a pair of input terminals T1 and T2 of the bridge circuit.
Further, a pair of output terminals T3 and T4 are connected to four bonding pads 42a formed on the auxiliary frame 42 via a thin-film wiring pattern.

【0084】この場合、上記抵抗要素のピエゾ抵抗効果
を利用して±1G前後までの加速度を検知できるように
するために、例えば、重錘部45の重さが6mg前後に
設定されると共に、梁部46の厚さ、幅、長さの各寸法
が、それぞれ3〜6μm、220〜280μm、470
〜530μm程度に設定される。但し、これらの重さ及
び各寸法は一例を挙げたに過ぎず、重錘部45の重さが
変更された場合には、梁部46の厚さ、幅、長さの各寸
法も当然変更されることになる。
In this case, for example, the weight of the weight 45 is set to about 6 mg so that the acceleration up to about ± 1 G can be detected by utilizing the piezoresistance effect of the resistance element. The thickness, width, and length of the beam 46 are 3 to 6 μm, 220 to 280 μm, and 470, respectively.
It is set to about 530 μm. However, these weights and dimensions are merely examples, and when the weight of the weight 45 is changed, the dimensions of the thickness, width, and length of the beam 46 are naturally changed. Will be done.

【0085】図18において、半導体加速度センサ47
(以下、Gセンサと略称する)は、前記半導体センサチ
ップ41を補助枠42を介して台座48に支持すると共
に、その台座48を厚膜基板49上に接着することによ
り構成されている。尚、上記台座48は、半導体センサ
チップ41と同等の熱膨張係数を有した材料、具体的に
は同じ材料であるシリコン基板により形成されている。
In FIG. 18, the semiconductor acceleration sensor 47
(Hereinafter abbreviated as G sensor) is configured by supporting the semiconductor sensor chip 41 on a pedestal 48 via an auxiliary frame 42 and bonding the pedestal 48 on a thick film substrate 49. The pedestal 48 is formed of a material having a thermal expansion coefficient equivalent to that of the semiconductor sensor chip 41, specifically, a silicon substrate of the same material.

【0086】この場合、台座48及び厚膜基板49間の
接着には、複数個の樹脂ビーズ30を配合した可撓性接
着剤31が使用されるものである。また、具体的に図示
しないが、厚膜基板49上には、半導体センサチップ4
1に電源電圧を与えると共に、そのセンサチップ41に
よる検出出力を増幅する機能を備えた増幅回路と、この
増幅回路に印加する電源電圧のレベル調整などを行うた
めの調整回路などが搭載される。さらに、このように半
導体センサチップ41及び増幅回路などを搭載した状態
の厚膜基板49は、入力出力用のターミナルを備えた例
えば金属製のケース内に収納される。
In this case, a flexible adhesive 31 containing a plurality of resin beads 30 is used for bonding between the pedestal 48 and the thick film substrate 49. Although not specifically shown, the semiconductor sensor chip 4 is provided on the thick film substrate 49.
1 is provided with an amplifier circuit having a function of supplying a power supply voltage to the amplifier 1 and amplifying a detection output from the sensor chip 41, an adjustment circuit for adjusting the level of the power supply voltage applied to the amplifier circuit, and the like. Further, the thick film substrate 49 on which the semiconductor sensor chip 41 and the amplifier circuit and the like are mounted as described above is housed in, for example, a metal case having terminals for input and output.

【0087】この場合、補助枠42と台座48との間
は、前記第1実施例と同様に、スペーサとしての複数個
の樹脂ビーズ28を配合した可撓性接着剤29により接
着されるものであり、その接着状態では、半導体センサ
チップ41の重錘部45と台座48との間を十分に近接
させることによって、当該重錘部45のエアダンピング
を行うように構成している。具体的には、樹脂ビーズ2
8の直径を選択することによって、上記重錘部45及び
台座48間のエアギャップの寸法を10〜22μmの範
囲に設定している。
In this case, the space between the auxiliary frame 42 and the pedestal 48 is bonded by a flexible adhesive 29 containing a plurality of resin beads 28 as spacers as in the first embodiment. In the bonded state, the weight 45 of the semiconductor sensor chip 41 and the pedestal 48 are sufficiently close to each other so that the weight 45 is air-damped. Specifically, resin beads 2
By selecting the diameter of 8, the size of the air gap between the weight portion 45 and the pedestal 48 is set in the range of 10 to 22 μm.

【0088】また、重錘部45及び台座48間のエアギ
ャップ寸法をd、当該重錘部45の底面積をSとした場
合、それらエアギャップ寸法d及び底面積Sの関係を、
次式を満たす値に設定している。
When the air gap dimension between the weight 45 and the pedestal 48 is d and the bottom area of the weight 45 is S, the relationship between the air gap dimension d and the bottom area S is as follows.
It is set to a value that satisfies the following equation.

【0089】[0089]

【数3】0.01≦S/d≦0.05 …… 上記した第5実施例の構成によれば、以下に述べるよう
な作用・効果を奏することができる。
Equation 3] According to the fifth embodiment in which 0.01 ≦ S / d 2 ≦ 0.05 ...... above, it is possible to obtain the operation and effect as described below.

【0090】本実施例では、半導体センサチップ41が
有する重錘部45と、当該センサチップ41を支持する
台座48との間のエアギャップの寸法を10〜22μm
の範囲に設定することにより、重錘部45の振動を、そ
の重錘部45及び台座48間のエアダンピングにより減
衰させる構成としている。
In this embodiment, the size of the air gap between the weight 45 of the semiconductor sensor chip 41 and the pedestal 48 supporting the sensor chip 41 is set to 10 to 22 μm.
The vibration of the weight 45 is attenuated by air damping between the weight 45 and the pedestal 48 by setting the distance in the range.

【0091】本願発明者は、本実施例のような二重フレ
ーム構造を有したGセンサ47、つまり、補助枠42
と、これの内側にアーム部44を介して片持ち状に支持
された枠体43と、この枠体43の内側に重錘部45を
両持ち状に支持するように設けられた4本の梁部46と
を備え、その梁部46に形成された抵抗要素のピエゾ抵
抗効果を利用して±1G前後までの加速度を検知できる
ようにした半導体センサチップ41を備えたGセンサ4
7について、重錘部45の振動と重錘部45及び台座4
8間のエアギャップの寸法との関係を実験により求め
た。この実験は、Gセンサ47に対し、重錘部45に振
動を印加した状態での振動減衰量(エアダンピング特
性)を調べるという内容のものであり、その実験データ
が図22に示されている。
The inventor of the present application has proposed a G sensor 47 having a double frame structure as in this embodiment, that is, the auxiliary frame 42.
And a frame 43 supported in a cantilever manner via an arm portion 44 inside thereof, and four frame members 45 provided inside the frame 43 so as to support the weight 45 in a double-supported manner. A G sensor 4 including a beam part 46 and a semiconductor sensor chip 41 capable of detecting an acceleration up to about ± 1 G by utilizing a piezoresistance effect of a resistance element formed in the beam part 46.
7, the vibration of the weight 45 and the weight 45 and the pedestal 4
The relationship with the size of the air gap between 8 was determined by experiments. This experiment is for examining the amount of vibration attenuation (air damping characteristic) in a state where vibration is applied to the weight 45 with respect to the G sensor 47, and the experimental data is shown in FIG. .

【0092】この図22から明らかなように、重錘部4
5及び台座48間のエアギャップの寸法が22μm程度
以下であれば、振動減衰量の許容範囲が6dB程度以下
の比較的厳しい仕様において十分なエアダンピング効果
が得られることが分かるものであり、結果的に、重錘部
45の振動に起因したGセンサ47の出力特性の劣化を
防止できることになる。
As is apparent from FIG. 22, the weight 4
It is understood that if the size of the air gap between the base 5 and the pedestal 48 is about 22 μm or less, a sufficient air damping effect can be obtained in a relatively strict specification in which the allowable range of vibration attenuation is about 6 dB or less. Thus, it is possible to prevent the output characteristics of the G sensor 47 from deteriorating due to the vibration of the weight 45.

【0093】また、本実施例において、重錘部45及び
台座48間のエアギャップの寸法の下限値を10μmと
した根拠は以下に述べる理由による。即ち、本願発明者
は、Gセンサ47の0G出力が重錘部45及び台座48
間に働く静電引力によりばらつくという現象を探るため
に、重錘部45及び台座48間のエアギャップ寸法が0
G出力に及ぼす影響を計算及び実験で確認する作業を行
った。
The reason why the lower limit of the size of the air gap between the weight 45 and the pedestal 48 in this embodiment is set to 10 μm is as follows. That is, the inventor of the present application states that the 0 G output of the G sensor 47 is
In order to search for the phenomenon of variation due to electrostatic attraction acting between them, the air gap dimension between the weight 45 and the pedestal 48 is set to 0.
Work to confirm the effect on G output by calculation and experiment was performed.

【0094】図21には、半導体センサチップ41及び
台座48間の電位差と0G出力の変動量との関係につい
て、エアギャップの寸法を10μmから20μmまで2
μmずつ変えた状態で計算した結果を示すものであり、
その計算結果は実線による曲線で示されている。また、
同図21には、エアギャップ寸法が16μmの状態での
上記電位差と0G出力との関係を実測した値を黒丸印で
示した。
FIG. 21 shows the relationship between the potential difference between the semiconductor sensor chip 41 and the pedestal 48 and the variation of the 0 G output.
It shows the result of calculation in the state of changing by μm,
The result of the calculation is shown by a solid curve. Also,
In FIG. 21, black circles indicate values obtained by actually measuring the relationship between the potential difference and the 0 G output when the air gap size is 16 μm.

【0095】図21において明らかなように、計算結果
と実測値とはほとんど一致する。前記第1実施例でも説
明したように、重錘部45及び台座48間に働く静電引
力を低減して、0G出力の変動が許容範囲内に収まるよ
うにするためには、重錘部45及び台座48間のエアギ
ャップ寸法をある程度大きくすることが必要である。本
実施例では、図21のような特性並びに半導体センサチ
ップ41及び台座48間に印加される設計上の電位差が
3.5V程度であるという事情に基づいて、0G出力の
変動許容範囲が比較的厳しい仕様である0.05V以下
であった場合に、上記エアギャップ寸法が10μm以上
となるように設定している。
As is apparent from FIG. 21, the calculation results almost agree with the actually measured values. As described in the first embodiment, in order to reduce the electrostatic attraction acting between the weight 45 and the pedestal 48 so that the fluctuation of the 0G output falls within an allowable range, the weight 45 is required. In addition, it is necessary to increase the size of the air gap between the pedestals 48 to some extent. In this embodiment, based on the characteristics as shown in FIG. 21 and the fact that the designed potential difference applied between the semiconductor sensor chip 41 and the pedestal 48 is about 3.5 V, the variation allowable range of the 0G output is relatively small. The air gap dimension is set to be 10 μm or more when the voltage is 0.05 V or less which is a strict specification.

【0096】要するに、上述のようにエアギャップ寸法
を設定した結果、重錘部45の振動に起因した出力特性
の劣化を防止できると共に、内部で発生する静電引力に
起因した出力特性の劣化も同時に防止できるようにな
り、自動車の旋回中横すべり防止装置用のような厳しい
仕様に対処可能な安定した出力特性が得られることにな
る。
In short, as a result of setting the air gap dimensions as described above, it is possible to prevent the output characteristics from deteriorating due to the vibration of the weight portion 45, and to prevent the output characteristics from deteriorating due to the electrostatic attraction generated inside. At the same time, it is possible to prevent the vehicle from slipping, and to obtain a stable output characteristic capable of coping with severe specifications such as a device for preventing a skid during turning of a vehicle.

【0097】また、実際には、重錘部45及び台座48
間のエアギャップ寸法は、エアダンピング特性に影響を
与える重錘部45の底面積の大小も加味して決定するこ
とが望ましいものであり、本実施例では、前記式に示
すように、エアギャップ寸法をd、底面積をSとした場
合、S/dの値が、0.01〜0.05の範囲となる
ように設定することにより、0G出力の安定化を図って
いる。
Also, actually, the weight 45 and the pedestal 48
It is desirable that the size of the air gap between the air gaps is determined in consideration of the size of the bottom area of the weight portion 45 which affects the air damping characteristic. In this embodiment, as shown in the above equation, When the dimension is d and the bottom area is S, the value of S / d 2 is set to be in the range of 0.01 to 0.05, thereby stabilizing the 0 G output.

【0098】本実施例において、S/dの最大値を
0.05、最小値を0.01とした根拠は以下に述べる
理由による。即ち、本願発明者は、S/dの値が0G
出力に及ぼす影響を確認するために、図23に示すよう
に、半導体センサチップ41及び台座48間の電位差と
0G出力の変動量との関係が、S/dの値(図23の
例では0.01〜0.07)に応じてどのように変化す
るかを算出した。
The reason why the maximum value of S / d 2 is set to 0.05 and the minimum value of S / d 2 is set to 0.01 in the present embodiment is as follows. That is, the inventor of the present application has found that the value of S / d 2 is 0 G
In order to confirm the effect on the output, as shown in FIG. 23, the relationship between the potential difference between the semiconductor sensor chip 41 and the pedestal 48 and the variation of the 0G output is determined by the value of S / d 2 (in the example of FIG. 0.01 to 0.07).

【0099】図23において明らかなように、0G出力
の変動が許容範囲内に収まるようにするためには、S/
の値をある程度小さくすることが必要である。つま
り、図23のような特性並びに半導体センサチップ41
及び台座48間に印加される設計上の電位差が3.5V
程度であるという事情に基づいて、0G出力の変動許容
範囲が比較的厳しい仕様である0.05V以下であった
場合、上記S/dの値を0.05以下に設定すること
が必要となる。
As is apparent from FIG. 23, in order for the fluctuation of the 0G output to be within the allowable range, S / S
the value of d 2 which is necessary to some extent. That is, the characteristics as shown in FIG.
And the designed potential difference applied between the pedestal 48 and 3.5 V
If the allowable range of the 0G output is 0.05 V or less, which is a relatively severe specification, it is necessary to set the value of S / d 2 to 0.05 or less. Become.

【0100】また、本願発明者は、Gセンサ47につい
て、重錘部45の振動とS/dの値との関係を実験に
より求めた。この実験は、Gセンサ47に対し、重錘部
45に振動を印加した状態での振動減衰量を調べるとい
う内容のものであり、その実験データが図24に示され
ている。
Further, the inventor of the present application obtained the relationship between the vibration of the weight 45 and the value of S / d 2 for the G sensor 47 by experiments. This experiment is for examining the amount of vibration attenuation in a state in which vibration is applied to the weight 45 with respect to the G sensor 47, and the experimental data is shown in FIG.

【0101】この図24から明らかなように、S/d
の値が0.01以上であれば、振動減衰量の許容範囲が
6dB程度以下の比較的厳しい仕様において十分なエア
ダンピング効果が得られることが分かるものである。
As is apparent from FIG. 24, S / d 2
Is 0.01 or more, a sufficient air damping effect can be obtained in a relatively strict specification in which the allowable range of the vibration attenuation is about 6 dB or less.

【0102】ところで、上記第5実施例で用いた半導体
センサチップ41は従来構成の半導体センサチップ(図
35に符号「1」を付して示す)と基本的に同様形状の
ものである。この場合、本実施例では、半導体センサチ
ップ41を、これと同等の熱膨張係数を有した台座48
上に可撓性接着剤29により接着すると共に、オイルレ
スのエアダンピングを行う構成としたので、半導体セン
サチップ1をガラス台座8上に陽極接合すると共に、オ
イルダンピングを行う構成とした従来品に比べて温度特
性が良好となるものである。
Incidentally, the semiconductor sensor chip 41 used in the fifth embodiment has basically the same shape as the semiconductor sensor chip of the conventional configuration (indicated by reference numeral "1" in FIG. 35). In this case, in the present embodiment, the semiconductor sensor chip 41 is replaced with a pedestal 48 having a thermal expansion coefficient equivalent to this.
Since the semiconductor sensor chip 1 is bonded to the upper surface with the flexible adhesive 29 and oil-less air damping is performed, the semiconductor sensor chip 1 is anodically bonded to the glass pedestal 8 and oil damping is performed. The temperature characteristics are better than that.

【0103】即ち、図25には、従来のGセンサ(陽極
接合あり、ダンピング用オイルあり)、従来品において
エアダンピングを行うようにしたGセンサ(陽極接合あ
り、ダンピング用オイルなし)、本実施例によるGセン
サ47の複数のサンプルについて、センサ出力の温度特
性の曲がりを測定した結果を示す。
That is, FIG. 25 shows a conventional G sensor (with anodic bonding and damping oil), a G sensor (with anodic bonding and no damping oil) that performs air damping in a conventional product, The result of measuring the bending of the temperature characteristic of the sensor output is shown for a plurality of samples of the G sensor 47 according to the example.

【0104】図25は測定結果の分布(中心値を黒丸印
で表現)を示すものであり、この図25から理解できる
ように、本実施例のGセンサ47によれば、上記温度特
性の曲がりの許容範囲が比較的厳しい仕様である0.6
%以下であった場合でも、当該仕様を十分に満たすよう
になる。
FIG. 25 shows the distribution of the measurement results (the center value is represented by black circles). As can be understood from FIG. 25, according to the G sensor 47 of the present embodiment, the above-mentioned bending of the temperature characteristic is obtained. 0.6 which is a relatively strict specification
%, The specification sufficiently satisfies the specification.

【0105】尚、上記第5実施例によるGセンサ47に
対して、前記第1実施例と同様の静電シールドを施すこ
とができる。また、前述した第2実施例のような構成
(台座48及び半導体センサチップ41の電位を同レベ
ルとなるように強制的に保持する構成)、第3実施例の
ような構成(重錘部45の過大な変形を規制するための
凸部を設ける構成)、第4実施例のような構成(スペー
サとしての樹脂ビーズ28に代えて突起部を設ける構
成)を適用することもできる。
The G sensor 47 according to the fifth embodiment can be provided with the same electrostatic shield as that of the first embodiment. Further, the configuration as in the above-described second embodiment (the configuration in which the potentials of the pedestal 48 and the semiconductor sensor chip 41 are forcibly held at the same level), the configuration as in the third embodiment (the weight 45 A configuration in which a convex portion for restricting excessive deformation is provided), and a configuration as in the fourth embodiment (a configuration in which a protrusion is provided instead of the resin bead 28 as a spacer) can be applied.

【0106】(第6の実施形態)図26ないし図31に
は本発明の第6実施例が示されており、以下これについ
て前記第1実施例と異なる部分のみ説明する。図26は
半導体加速度センサの外観を示し、図27は図26のA
−A線部分での断面構造を示している。これら図26及
び図27において、半導体加速度センサ50(以下、G
センサと略称する)は、第1実施例と同様構成の半導体
センサチップ21を、その枠体22を介して台座26に
支持すると共に、これら半導体センサチップ21及び台
座26の一体物を、ハウジング27を構成するセラミッ
ク基板27b上に接着することにより構成されている。
尚、この接着には複数個の樹脂ビーズ30を配合した可
撓性接着剤31が使用される。
(Sixth Embodiment) FIGS. 26 to 31 show a sixth embodiment of the present invention. Only parts different from the first embodiment will be described below. FIG. 26 shows the appearance of the semiconductor acceleration sensor, and FIG.
2 shows a cross-sectional structure taken along line -A. 26 and 27, the semiconductor acceleration sensor 50 (hereinafter referred to as G
A semiconductor sensor chip 21 having the same configuration as that of the first embodiment is supported on a pedestal 26 via a frame 22 and an integrated body of the semiconductor sensor chip 21 and the pedestal 26 is connected to a housing 27. Is formed by adhering on a ceramic substrate 27b.
A flexible adhesive 31 containing a plurality of resin beads 30 is used for this bonding.

【0107】本実施例によるGセンサ50にあっては、
上記枠体22と台座26との間を、支持部材としての接
合材51により接着している。この接合材51は、可撓
性接着剤51aに対して、複数個のスペーサ用樹脂ビー
ズ51b(例えば直径8μm程度)を例えば0.1wt
%程度配合することにより構成されている。この場合、
それら複数個の樹脂ビーズ51bの少なくとも1個を、
表面に導電性材料である例えば金をメッキ(コーティン
グ)した導電性ビーズとして形成し、以て半導体センサ
チップ21及び台座26間の接合材51を介した抵抗値
が1010Ω以下となるように設定している。
In the G sensor 50 according to the present embodiment,
The frame 22 and the pedestal 26 are bonded together by a bonding material 51 as a support member. The bonding material 51 is formed by adding a plurality of spacer resin beads 51b (for example, about 8 μm in diameter) to the flexible adhesive 51a by, for example, 0.1 wt.
%. in this case,
At least one of the plurality of resin beads 51b is
The surface is formed as conductive beads, for example, plated (coated) with a conductive material such as gold, so that the resistance value via the bonding material 51 between the semiconductor sensor chip 21 and the pedestal 26 becomes 10 10 Ω or less. You have set.

【0108】ここで、図28には、樹脂ビーズ51b群
中に含まれる導電性ビーズが零個の場合における接合材
51の抵抗値R1と、樹脂ビーズ51b群全体が導電性
ビーズであった場合における接合材51の抵抗値R2と
を、Gセンサ50の一般的な使用温度範囲(−30℃〜
85℃)で評価した結果が示されている。但し、図28
の特性は、樹脂ビーズ51bの配合量が0.1wt%、
金メッキされていない状態の樹脂ビーズ51bの抵抗値
が2.9×1012Ω、金メッキされた樹脂ビーズ51
(導電性ビーズ)の抵抗値が数十Ωの場合の例である。
Here, FIG. 28 shows a case where the resistance value R1 of the bonding material 51 when the number of the conductive beads included in the group of the resin beads 51b is zero and the case where the entire group of the resin beads 51b are the conductive beads. And the resistance value R2 of the bonding material 51 in the general use temperature range of the G sensor 50 (−30 ° C.
85 ° C.). However, FIG.
The characteristics are that the blending amount of the resin beads 51b is 0.1 wt%,
The resistance value of the resin bead 51b not plated with gold is 2.9 × 10 12 Ω,
This is an example in the case where the resistance value of (conductive beads) is several tens Ω.

【0109】この図28に示した評価結果では、樹脂ビ
ーズ51b群全体が導電性ビーズとされた場合の接合材
51の抵抗値R2は100Ω程度になるものであるが、
実際には、接合材51によって接合された状態での半導
体センサチップ21及び台座26間の抵抗値が1010
Ω以下になるように、樹脂ビーズ51b中に占める導電
性ビーズの割合を決定すれば良い。但し、本実施例のよ
うに、金メッキを施した樹脂ビーズを用いる場合には、
樹脂ビーズ51bのうちの少なくとも1個の導電性ビー
ズが半導体センサチップ21及び台座26間を電気的に
接続した状態になれば、半導体センサチップ21及び台
座26間の接合材51を介した抵抗値が1010Ω以下
になるものである。
According to the evaluation results shown in FIG. 28, the resistance value R2 of the bonding material 51 when the entire resin bead 51b group is a conductive bead is about 100Ω.
Actually, the resistance value between the semiconductor sensor chip 21 and the pedestal 26 in the state of being joined by the joining material 51 is 10 10
What is necessary is just to determine the ratio of the conductive beads in the resin beads 51b so as to be Ω or less. However, when resin beads plated with gold are used as in this embodiment,
When at least one conductive bead of the resin beads 51b electrically connects the semiconductor sensor chip 21 and the pedestal 26, the resistance value via the bonding material 51 between the semiconductor sensor chip 21 and the pedestal 26 is obtained. Is 10 10 Ω or less.

【0110】尚、本実施例で使用する可撓性接着剤51
aは、弾性率が500MPa以下であることが望まし
く、例えば、シリコン樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹
脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、可撓性エポキシ
樹脂などを利用する。また、樹脂ビーズ51bは、弾性
率が10GPa以下のものであることが望ましく、この
ため、ポリジニビルベンゼン樹脂、シリコン樹脂、ウレ
タン樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、可撓性エポ
キシ樹脂、ビニル樹脂などを利用する。
The flexible adhesive 51 used in this embodiment is used.
It is desirable that a has an elastic modulus of 500 MPa or less. For example, silicon resin, urethane resin, acrylic resin, polyamide resin, polyimide resin, flexible epoxy resin, or the like is used. The resin beads 51b preferably have an elastic modulus of 10 GPa or less. For this reason, polydinivir benzene resin, silicone resin, urethane resin, acrylic resin, polyimide resin, flexible epoxy resin, vinyl resin, etc. Use.

【0111】また、接合材51中に配合する樹脂ビーズ
51bの量は、以下に述べる事情を考慮して決定された
ものである。即ち、本願発明者らは、Gセンサ50につ
いて、接合材51中に樹脂ビーズ51bを配合しないも
のから0.55wt%程度配合したものまで種々のサン
プルを用意して、温度ストレス試験である低温放置試験
を実施した。この低温放置試験は、室温状態でサンプル
の感度S0 を測定してから、−40℃の雰囲気中に所定
時間放置し、この後に室温に戻して感度S1 を測定する
までの過程を1サイクルの試験として設定したものであ
る。
The amount of the resin beads 51b to be mixed into the bonding material 51 is determined in consideration of the following circumstances. In other words, the present inventors prepared various samples of the G sensor 50 from those in which the resin beads 51b were not added to the bonding material 51 to those in which the resin beads 51b were added at about 0.55 wt%, The test was performed. This low-temperature storage test is a one-cycle test consisting of measuring the sensitivity S0 of a sample at room temperature, leaving it in an atmosphere at -40 ° C for a predetermined time, and then returning to room temperature and measuring the sensitivity S1. It is set as.

【0112】図29は、低温放置試験の前後での感度変
動ΔS(=(S0 −S1 )×100/S0 (%))を、
接合材51への樹脂ビーズ51bの配合量を変えた状態
で測定した結果を示すものである。この結果から、感度
変動ΔSが、例えば±1G前後までの加速度の検出領域
で精度良く検出する範囲である±2%程度に設定されて
いる場合には、樹脂ビーズ51bの配合量を0.1wt
%程度以下にする必要があることが分かった。尚、配合
量の下限値は、理論的には重錘23及び台座26間のス
ペースを確保するために接着面内に最低3個の樹脂ビー
ズ51bが適度な間隔をもって配置されるような値とす
れば良いが、実際の工程能力との関係から、経験的な値
として0.03wt%程度が適当な下限値になることが
分かった。
FIG. 29 shows the sensitivity variation ΔS (= (S0−S1) × 100 / S0 (%)) before and after the low-temperature storage test.
This shows the result of measurement in a state where the amount of the resin beads 51b mixed into the bonding material 51 is changed. From this result, when the sensitivity variation ΔS is set to about ± 2%, which is a range in which the acceleration can be accurately detected in the acceleration detection region up to about ± 1 G, the blending amount of the resin beads 51b is set to 0.1 wt.
%. Note that the lower limit of the blending amount is theoretically a value such that at least three resin beads 51b are arranged at an appropriate interval in the bonding surface in order to secure a space between the weight 23 and the pedestal 26. However, from the relationship with the actual process capability, it has been found that an appropriate lower limit is about 0.03 wt% as an empirical value.

【0113】上記のような構成とした本実施例によれ
ば、半導体センサチップ21に印加される電源電圧と同
レベルの電圧が、台座26に対して樹脂ビーズ51b群
中の導電性ビーズを通じて印加されることになるため、
半導体センサチップ21及び台座26間で発生する電位
差が小さくなる。
According to the present embodiment having the above-described structure, the same voltage as the power supply voltage applied to the semiconductor sensor chip 21 is applied to the pedestal 26 through the conductive beads in the resin beads 51b. Will be
The potential difference between the semiconductor sensor chip 21 and the pedestal 26 is reduced.

【0114】即ち、この電位差をVとした場合、次式が
得られる。
That is, when this potential difference is V, the following equation is obtained.

【数4】 但し、V0 は電圧印加初期の電位差、Cは半導体センサ
チップ21及び台座26間の静電容量、Rは半導体セン
サチップ21及び台座26間の抵抗値、Tは時定数であ
る。
(Equation 4) Here, V0 is a potential difference at the initial stage of voltage application, C is a capacitance between the semiconductor sensor chip 21 and the pedestal 26, R is a resistance value between the semiconductor sensor chip 21 and the pedestal 26, and T is a time constant.

【0115】上式からは、半導体センサチップ21及び
台座26間の抵抗値Rが小さくなるのに応じて、電位差
Vが低下することが分かる。本実施例では、半導体セン
サチップ21及び台座26間の抵抗値が1010Ω以下
となるように構成しており、このような構成によれば、
半導体センサチップ21及び台座26間で発生する電位
差が十分に小さくなるため、重錘部23及び台座26間
に発生する静電引力も小さくなる。この結果、Gセンサ
50の内部で発生する静電引力に起因した出力特性の劣
化を防止できるようになり、安定した出力特性が得られ
ることになる。また、このような効果を得るために、所
定の電気的特性を備えた接合材51を利用するだけで済
むから、構造の簡単化も実現できることになる。
From the above equation, it can be seen that the potential difference V decreases as the resistance value R between the semiconductor sensor chip 21 and the pedestal 26 decreases. In the present embodiment, the resistance between the semiconductor sensor chip 21 and the pedestal 26 is configured to be 10 10 Ω or less.
Since the potential difference generated between the semiconductor sensor chip 21 and the pedestal 26 becomes sufficiently small, the electrostatic attraction generated between the weight 23 and the pedestal 26 also becomes small. As a result, it is possible to prevent output characteristics from deteriorating due to electrostatic attraction generated inside the G sensor 50, and to obtain stable output characteristics. In addition, in order to obtain such an effect, it is only necessary to use the bonding material 51 having predetermined electrical characteristics, so that the structure can be simplified.

【0116】因みに、図30には、半導体センサチップ
21及び台座26間が絶縁された状態(樹脂ビーズ51
b群中に含まれる導電性ビーズが零個の場合に相当)の
サンプルについて、半導体センサチップ21に3.2V
の電圧を加えた状態で、台座26に対し異なるレベルの
電圧を加えたときのセンサ出力の変動量を測定した実験
結果を示す。この結果からは、台座26の電位が半導体
センサチップ21と同電位となるときにセンサ出力の変
動が最小になることが分かる。
FIG. 30 shows that the semiconductor sensor chip 21 and the pedestal 26 are insulated (resin beads 51).
(equivalent to the case where the number of the conductive beads included in the group b is zero)).
An experimental result of measuring the amount of change in the sensor output when different levels of voltage are applied to the pedestal 26 in the state where the above voltage is applied is shown. From this result, it can be seen that when the potential of the pedestal 26 becomes the same as that of the semiconductor sensor chip 21, the fluctuation of the sensor output becomes minimum.

【0117】また、図31には、バーンイン処理を施し
た多数個のGセンサ50について、その0G出力の変動
状態をサンプリングした結果を示した、この図31から
は、ほとんどのサンプルについて、0G出力の変動量が
小さくなっていることが分かるものであり、0G出力の
変動量が例えば±0.05Gまでしか許容されない厳し
い仕様であっても、歩留まりが97%以上に向上するこ
とが分かる。
FIG. 31 shows the result of sampling the fluctuation state of the 0 G output of a large number of G sensors 50 that have been subjected to burn-in processing. FIG. It can be seen that the fluctuation amount of the output is small, and the yield is improved to 97% or more even in a strict specification in which the fluctuation amount of the 0 G output is allowed only to ± 0.05 G, for example.

【0118】尚、上記6実施例のような構成を採用する
場合には、半導体センサチップ21及び台座26間を接
合材51により接着する際に、その接合材51に対し圧
縮力が働くようにすることが望ましく、このようにすれ
ば、樹脂ビーズ51b内の導電性ビーズによる半導体セ
ンサチップ21及び台座26間の電気的な接続状態を確
実なものとすることできる。
When the structure as in the sixth embodiment is adopted, when the semiconductor sensor chip 21 and the pedestal 26 are bonded with the bonding material 51, the compressive force acts on the bonding material 51. It is desirable that the electrical connection between the semiconductor sensor chip 21 and the pedestal 26 by the conductive beads in the resin beads 51b be ensured.

【0119】また、上記第6実施例では、樹脂ビーズの
表面に金メッキを施した導電性ビーズを用いる構成とし
たが、樹脂ビーズの表面に銀などの導電性材料をメッキ
(コーティング)した導電性ビーズを用いたり、全体が
金属より成る導電性ビーズを用いる構成としても良い。
接合材51として、可撓性接着剤51aに樹脂ビーズ5
1bを配合したものを用いたが、接着剤と複数個のビー
ズ(導電性ビーズを少なくとも1個含む)とを組み合わ
せて成る接合材を用いれば良いものである。
Further, in the sixth embodiment, the conductive beads in which the surface of the resin beads is plated with gold are used. However, the conductive beads in which the conductive material such as silver is plated (coated) on the surface of the resin beads are used. A configuration using beads or conductive beads made entirely of metal may be used.
As the bonding material 51, resin beads 5 are added to a flexible adhesive 51a.
1b was used, but a bonding material formed by combining an adhesive and a plurality of beads (including at least one conductive bead) may be used.

【0120】接合材51に代えて、半導体センサチップ
21及び台座26間を接着するための導電性接着剤より
成る接合材を用いても良い。また、接合材51に代え
て、半導体センサチップ21及び台座26間を接着する
ための接着剤と、これに配合されたカーボン粉末とより
成る接合材を用いても良い。さらに、接合材51に代え
て、半導体センサチップ21及び台座26間を接着する
ための導電性接着シートより成る接合材を用いても良
い。
Instead of the bonding material 51, a bonding material made of a conductive adhesive for bonding the semiconductor sensor chip 21 and the pedestal 26 may be used. Further, instead of the bonding material 51, a bonding material composed of an adhesive for bonding the semiconductor sensor chip 21 and the pedestal 26 and carbon powder mixed therein may be used. Further, instead of the bonding material 51, a bonding material made of a conductive adhesive sheet for bonding the semiconductor sensor chip 21 and the pedestal 26 may be used.

【0121】(第7の実施形態)図32には上記第6実
施例に変形を加えた本発明の第7実施例が示されてお
り、以下これについて異なる部分のみ説明する。この第
7実施例は、半導体センサチップ21を台座26に支持
するための支持部材として、第6実施例における接合材
51に代えて、例えば台座26側に一体に形成した複数
個の突起部52aと、半導体センサチップ21及び台座
26を上記突起部52aを介して互いに接触させた状態
に保持するための導電性接着剤52bより成る支持部材
52を設けた構成に特徴を有する。この場合、上記突起
部52aは、台座26に対しエッチングを施すことによ
り形成される。また、導電性接着剤52bとしては、弾
性率が500MPa以下のものを使用することが望まし
い。
(Seventh Embodiment) FIG. 32 shows a seventh embodiment of the present invention in which the sixth embodiment is modified, and only different portions will be described below. In the seventh embodiment, as a supporting member for supporting the semiconductor sensor chip 21 on the pedestal 26, for example, a plurality of protrusions 52a integrally formed on the pedestal 26 side instead of the bonding material 51 in the sixth embodiment. And a support member 52 made of a conductive adhesive 52b for holding the semiconductor sensor chip 21 and the pedestal 26 in contact with each other via the projection 52a. In this case, the protrusion 52a is formed by etching the pedestal 26. It is desirable to use a conductive adhesive having a modulus of elasticity of 500 MPa or less as the conductive adhesive 52b.

【0122】このような構成とした本実施例によれば、
半導体センサチップ21に印加される電源電圧と同レベ
ルの電圧が、台座26に対して突起部52a及び導電性
接着剤52bを通じて印加されることになるため、半導
体センサチップ21及び台座26間で発生する電位差が
小さくなるものであり、結果的に前記第6実施例と同様
の効果を奏することができる。特に、本実施例によれ
ば、半導体センサチップ21側の重錘部23及び台座2
6間のエアギャップの寸法管理を、台座26側に一体に
形成した突起部26cにより行い得る利点がある。
According to the present embodiment having such a structure,
Since a voltage of the same level as the power supply voltage applied to the semiconductor sensor chip 21 is applied to the pedestal 26 through the protrusion 52a and the conductive adhesive 52b, the voltage is generated between the semiconductor sensor chip 21 and the pedestal 26. Therefore, the same effect as in the sixth embodiment can be obtained. In particular, according to the present embodiment, the weight 23 and the pedestal 2 on the semiconductor sensor chip 21 side
There is an advantage that the dimensional control of the air gap between the six can be performed by the protrusion 26c integrally formed on the pedestal 26 side.

【0123】尚、上記第7実施例では、突起部26cを
台座26側に形成するようにしたが、半導体センサチッ
プ21の枠体22側に突起部を形成する構成としても良
い。また、半導体センサチップ21及び台座26間の突
起部52aを介した電気的な接続状態が確実なものとな
るのであれば、導電性接着剤52aに代えて通常の接着
剤を使用することができる。
In the seventh embodiment, the projection 26c is formed on the pedestal 26 side. However, the projection may be formed on the frame 22 side of the semiconductor sensor chip 21. In addition, if the electrical connection between the semiconductor sensor chip 21 and the pedestal 26 via the projection 52a is assured, a normal adhesive can be used instead of the conductive adhesive 52a. .

【0124】(第8の実施形態)図33及び図34には
上記第6実施例に対しさらなる変形を加えた本発明の第
8実施例が示されており、以下これについて異なる部分
のみ説明する。この第8実施例は、半導体センサチップ
21と台座26とを同一材料(例えばシリコン単結晶基
板)により一体に形成したことに特徴を有するもので、
図33は半導体加速度センサの外観を示し、図34は図
33のB−B線部分での断面構造を示している。
(Eighth Embodiment) FIGS. 33 and 34 show an eighth embodiment of the present invention in which the sixth embodiment is further modified, and only different portions will be described below. . The eighth embodiment is characterized in that the semiconductor sensor chip 21 and the pedestal 26 are integrally formed from the same material (for example, a silicon single crystal substrate).
FIG. 33 shows an appearance of the semiconductor acceleration sensor, and FIG. 34 shows a cross-sectional structure taken along a line BB of FIG.

【0125】これら図33及び図34において、半導体
センサチップ21及び台座26を一体物であるセンサユ
ニット53を製造する際には、不純物濃度依存性エッチ
ングを用いる。この場合には、シリコン単結晶基板材料
におけるエッチング対象部分に、高濃度(1019/c
以上)のP若しくはN領域を埋め込み拡散やイ
オン注入により形成し、HF−HNO3 −CH3 COO
H系のエッチング液により上記高濃度領域のみを選択的
にエッチングすることにより、半導体センサチップ21
と台座26とを一体に有したセンサユニット53を形成
する。
In FIGS. 33 and 34, when manufacturing the sensor unit 53 in which the semiconductor sensor chip 21 and the pedestal 26 are integrated, impurity concentration-dependent etching is used. In this case, the high concentration (10 19 / c) is applied to the portion to be etched in the silicon single crystal substrate material.
m 3 or more) is formed by P + or N + region buried diffusion or ion implantation, HF-HNO3 -CH3 COO
By selectively etching only the high concentration region with an H-based etchant, the semiconductor sensor chip 21
And a pedestal 26 are integrally formed to form a sensor unit 53.

【0126】このような構成とした本実施例によれば、
半導体センサチップ21と台座26とが同一材料により
一体に形成されているから、半導体センサチップ21及
び台座26間で発生する電位差が十分に小さくなり、重
錘部23及び台座26間に発生する静電引力も大幅に小
さくなる。この結果、本実施例においても、内部で発生
する静電引力に起因した出力特性の劣化を防止できるよ
うになり、安定した出力特性が得られることになる。ま
た、この手段によれば第6実施例のような接合材51が
不要になると共に、部品点数の削減も実現できるように
なる。
According to the present embodiment having such a configuration,
Since the semiconductor sensor chip 21 and the pedestal 26 are integrally formed of the same material, the potential difference generated between the semiconductor sensor chip 21 and the pedestal 26 is sufficiently small, and the static electricity generated between the weight 23 and the pedestal 26 is reduced. The attraction is also significantly reduced. As a result, also in the present embodiment, it is possible to prevent the output characteristics from deteriorating due to electrostatic attraction generated inside, and to obtain stable output characteristics. According to this means, the bonding material 51 as in the sixth embodiment is not required, and the number of parts can be reduced.

【0127】(その他の実施形態)その他、本発明は上
記した実施例に限定されるものではなく、次のような変
形または拡張が可能である。半導体センサチップ21或
いは41などを、シリコン単結晶基板により形成した
が、ピエゾ抵抗係数が大なる他の材料により形成しても
良い。ハウジング27及び蓋部35の材料はセラミック
に限らず、ガラスなどの絶縁材料や金属にて形成するこ
とができる。静電シールド34は、ハウジング27にお
ける底面部分の全域に設ける構成としたが、蓋部35に
も設ける構成、半導体センサチップ21の底面に対応し
た部分のみに設ける構成、或いは当該センサチップ21
を覆う位置のほぼ全体に設ける構成とするなど、種々の
形態を実施できる。
(Other Embodiments) In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the following modifications or extensions are possible. The semiconductor sensor chip 21 or 41 is formed of a silicon single crystal substrate, but may be formed of another material having a large piezoresistance coefficient. The material of the housing 27 and the lid 35 is not limited to ceramic, but may be formed of an insulating material such as glass or a metal. The electrostatic shield 34 is provided on the entire bottom surface of the housing 27. However, the electrostatic shield 34 is also provided on the cover 35, only on the portion corresponding to the bottom surface of the semiconductor sensor chip 21, or on the sensor chip 21.
Various configurations can be implemented, such as a configuration in which it is provided on almost the entire position covering the.

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

【図1】本発明の第1実施例を示す要部の縦断面図FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a main part showing a first embodiment of the present invention.

【図2】半導体センサチップの平面図FIG. 2 is a plan view of a semiconductor sensor chip.

【図3】半導体センサチップに形成されるブリッジ回路
の構成を摸式的に示す図
FIG. 3 is a diagram schematically showing a configuration of a bridge circuit formed on the semiconductor sensor chip.

【図4】ブリッジ回路の結線図FIG. 4 is a connection diagram of a bridge circuit.

【図5】全体の縦断面図FIG. 5 is an overall vertical sectional view.

【図6】蓋部を除去した状態での全体の平面図FIG. 6 is an overall plan view with the lid removed.

【図7】作用説明用の要部の縦断面図FIG. 7 is a vertical cross-sectional view of a main part for explaining operation.

【図8】半導体センサチップ及び台座間の電位差と0G
出力との関係をエアギャップ寸法をパラメータとして示
す特性図
FIG. 8 shows a potential difference between the semiconductor sensor chip and the base and 0G.
Characteristic diagram showing the relationship with the output using the air gap dimension as a parameter

【図9】エアダンピング特性をエアギャップ寸法をパラ
メータとして示す図
FIG. 9 is a diagram showing air damping characteristics using an air gap dimension as a parameter.

【図10】外部静電気量と0G出力との関係を示す特性
FIG. 10 is a characteristic diagram showing the relationship between the amount of external static electricity and 0 G output.

【図11】バーンイン処理を行った後に0G出力の変動
状態をサンプリングした結果を示す図
FIG. 11 is a diagram illustrating a result of sampling a fluctuation state of 0G output after performing a burn-in process;

【図12】本発明の第2実施例を示す図5相当図FIG. 12 is a view corresponding to FIG. 5, showing a second embodiment of the present invention.

【図13】図6相当図FIG. 13 is a diagram corresponding to FIG. 6;

【図14】図10相当図FIG. 14 is a diagram corresponding to FIG. 10;

【図15】本発明の第3実施例を示す半導体センサチッ
プ及び台座部分の平面図
FIG. 15 is a plan view of a semiconductor sensor chip and a base according to a third embodiment of the present invention.

【図16】半導体センサチップ及び台座部分の縦断面図FIG. 16 is a longitudinal sectional view of a semiconductor sensor chip and a pedestal portion.

【図17】本発明の第4実施例を示す半導体センサチッ
プ及び台座部分の縦断面図
FIG. 17 is a longitudinal sectional view of a semiconductor sensor chip and a pedestal portion showing a fourth embodiment of the present invention.

【図18】本発明の第5実施例を示す図1相当図FIG. 18 is a view corresponding to FIG. 1, showing a fifth embodiment of the present invention.

【図19】図2相当図FIG. 19 is a diagram corresponding to FIG. 2;

【図20】図3相当図FIG. 20 is a diagram corresponding to FIG. 3;

【図21】図8相当図FIG. 21 is a diagram corresponding to FIG. 8;

【図22】図9相当図FIG. 22 is a diagram corresponding to FIG. 9;

【図23】半導体センサチップ及び台座間の電位差と0
G出力との関係をS/d(Sは重錘部の底面積、dは
エアギャップ寸法)の値をパラメータとして示す特性図
FIG. 23 shows a potential difference between semiconductor sensor chip and pedestal and zero.
A characteristic diagram showing the relationship with the G output using the value of S / d 2 (S is the bottom area of the weight portion, d is the air gap dimension) as a parameter.

【図24】エアダンピング特性をS/dの値をパラメ
ータとして示す図
FIG. 24 is a diagram showing the air damping characteristic using the value of S / d 2 as a parameter.

【図25】センサ出力の温度特性の曲がりを測定した結
果を示す図
FIG. 25 is a diagram showing a result of measuring a bending of a temperature characteristic of a sensor output.

【図26】本発明の第6実施例を示す要部の斜視図FIG. 26 is a perspective view of a main part showing a sixth embodiment of the present invention.

【図27】図26のA−A線部分での断面図FIG. 27 is a sectional view taken along line AA of FIG. 26;

【図28】接合材の抵抗値の評価結果を示す特性図FIG. 28 is a characteristic diagram showing evaluation results of resistance values of bonding materials.

【図29】樹脂ビーズの配合量と感度変動との関係を測
定した結果を示す特性図
FIG. 29 is a characteristic diagram showing the result of measuring the relationship between the blending amount of resin beads and sensitivity fluctuation.

【図30】半導体センサチップ及び台座間が絶縁された
状態のサンプルについてセンサ出力の変動量を測定した
結果を示す特性図
FIG. 30 is a characteristic diagram showing a result of measuring a fluctuation amount of a sensor output with respect to a sample in which a semiconductor sensor chip and a base are insulated from each other

【図31】バーンイン処理を行った後に0G出力の変動
状態をサンプリングした結果を示す図
FIG. 31 is a diagram showing a result of sampling a fluctuation state of 0G output after performing burn-in processing;

【図32】本発明の第7実施例を示す縦断面図FIG. 32 is a longitudinal sectional view showing a seventh embodiment of the present invention.

【図33】本発明の第8実施例を示す要部の斜視図FIG. 33 is a perspective view of a main part showing an eighth embodiment of the present invention.

【図34】図33のB−B線部分での断面図FIG. 34 is a sectional view taken along line BB of FIG. 33;

【図35】従来構成を示す半導体センサチップの平面図FIG. 35 is a plan view of a semiconductor sensor chip showing a conventional configuration.

【図36】同従来構成による半導体加速度センサ全体の
縦断面図
FIG. 36 is a longitudinal sectional view of the entire semiconductor acceleration sensor having the conventional configuration.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21…半導体センサチップ、22…枠体、23…重錘
部、24…梁部、25…半導体加速度センサ、26…台
座、26b…凸部、26c…突起部(スペーサ)、27
…ハウジング、28…樹脂ビーズ(スペーサ)、29…
可撓性接着剤、34…静電シールド、35…蓋部、39
…ボンディングワイヤ(電圧印加手段)、41…半導体
センサチップ、42…補助枠、43…枠体、44…アー
ム部、45…重錘部、46…梁部、47…半導体加速度
センサ、48…台座、49…厚膜基板、50…半導体加
速度センサ、51…接合材(支持部材)、51a…可撓
性接着剤、51b…樹脂ビーズ、52…支持部材、52
a…突起部、52b…導電性接着剤、53…センサユニ
ット。
21: semiconductor sensor chip, 22: frame, 23: weight, 24: beam, 25: semiconductor acceleration sensor, 26: base, 26b: convex, 26c: protrusion (spacer), 27
... housing, 28 ... resin beads (spacer), 29 ...
Flexible adhesive, 34: electrostatic shield, 35: lid, 39
... bonding wire (voltage applying means), 41 ... semiconductor sensor chip, 42 ... auxiliary frame, 43 ... frame body, 44 ... arm part, 45 ... weight part, 46 ... beam part, 47 ... semiconductor acceleration sensor, 48 ... pedestal 49, thick film substrate, 50, semiconductor acceleration sensor, 51, bonding material (supporting member), 51a, flexible adhesive, 51b, resin bead, 52, support member, 52
a: Projection, 52b: Conductive adhesive, 53: Sensor unit.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 下山 泰樹 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 薫田 智仁 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 北尾 典雄 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本電 装株式会社内 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing from the front page (72) Inventor Yasuki Shimoyama 1-1-1, Showa-cho, Kariya-shi, Aichi Prefecture Within Nippon Denso Co., Ltd. (72) Inventor Tomohito Kamoda 1-1-1, Showa-cho, Kariya-shi, Aichi Prefecture Nippon Electric (72) Inventor Norio Kitao 1-1-1, Showa-cho, Kariya-shi, Aichi, Japan

Claims (24)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 梁部を介して支持された重錘部を有し、
上記梁部に形成された抵抗要素のピエゾ抵抗効果を利用
して±1G前後までの加速度を検知できるように構成さ
れた半導体センサチップを備えた半導体加速度センサに
おいて、 前記半導体センサチップをこれと同等の熱膨張係数を有
した材料により形成された台座により支持すると共に、
この台座に対し前記重錘部を近接配置することによって
当該重錘部のエアダンピングを行うように構成し、 前記重錘部及び台座間のエアギャップの寸法を7μm以
上に設定したことを特徴とする半導体加速度センサ。
A weight portion supported via a beam portion,
A semiconductor acceleration sensor including a semiconductor sensor chip configured to detect an acceleration up to about ± 1 G using a piezoresistive effect of a resistance element formed in the beam portion, wherein the semiconductor sensor chip is equivalent to the semiconductor sensor chip. While supported by a pedestal formed of a material having a thermal expansion coefficient of
The weight portion is arranged close to the pedestal to perform air damping of the weight portion, and a dimension of an air gap between the weight portion and the pedestal is set to 7 μm or more. Semiconductor acceleration sensor.
【請求項2】 前記重錘部及び台座間のエアギャップの
寸法を7〜15μmの範囲に設定したことを特徴とする
請求項1記載の半導体加速度センサ。
2. The semiconductor acceleration sensor according to claim 1, wherein a size of an air gap between the weight portion and the pedestal is set in a range of 7 to 15 μm.
【請求項3】 前記重錘部及び台座間のエアギャップ寸
法dと、当該重錘部の底面積Sとの関係を、次式を満た
す値に設定したことを特徴とする請求項1記載の半導体
加速度センサ。 【数1】0.01≦S/d≦0.05
3. The relationship between an air gap dimension d between the weight portion and the pedestal and a bottom area S of the weight portion is set to a value satisfying the following expression. Semiconductor acceleration sensor. ## EQU1 ## 0.01 ≦ S / d 2 ≦ 0.05
【請求項4】 前記重錘部を前記梁部を介して支持する
ための枠体を備え、前記台座及び枠体間を可撓性接着剤
により接着する構成としたことを特徴とする請求項1な
いし3の何れかに記載の半導体加速度センサ。
4. A frame for supporting the weight portion via the beam portion, wherein the pedestal and the frame are bonded with a flexible adhesive. The semiconductor acceleration sensor according to any one of claims 1 to 3.
【請求項5】 前記重錘部を前記梁部を介して支持する
補助枠と、この補助枠をアーム部を介して片持ち状に支
持する枠体とを備え、 前記台座及び枠体間を可撓性接着剤により接着する構成
としたことを特徴とする請求項1または3記載の半導体
加速度センサ。
5. An auxiliary frame for supporting said weight portion via said beam portion, and a frame for supporting said auxiliary frame in a cantilever manner via an arm portion, wherein a space between said pedestal and said frame is provided. 4. The semiconductor acceleration sensor according to claim 1, wherein the semiconductor acceleration sensor is configured to be adhered by a flexible adhesive.
【請求項6】 前記台座及び枠体間にスペーサを設け、
このスペーサにより前記エアギャップの寸法を管理する
構成としたことを特徴とする請求項1ないし5の何れか
に記載の半導体加速度センサ。
6. A spacer is provided between the pedestal and the frame,
6. The semiconductor acceleration sensor according to claim 1, wherein the dimension of the air gap is controlled by the spacer.
【請求項7】 前記スペーサを、前記台座及び枠体間を
接着するための可撓性接着剤に配合した複数個の樹脂ビ
ーズにより形成したことを特徴とする請求項6記載の半
導体加速度センサ。
7. The semiconductor acceleration sensor according to claim 6, wherein the spacer is formed by a plurality of resin beads mixed with a flexible adhesive for bonding between the pedestal and the frame.
【請求項8】 前記スペーサを、前記台座側または枠体
側に一体に形成した複数個の突起部により形成したこと
を特徴とする請求項6記載の半導体加速度センサ。
8. The semiconductor acceleration sensor according to claim 6, wherein the spacer is formed by a plurality of protrusions integrally formed on the pedestal side or the frame body side.
【請求項9】 前記台座に対して、前記半導体センサチ
ップに印加される電源電圧と同レベルの電圧を印加する
電圧印加手段を設けたことを特徴とする請求項1ないし
8の何れかに記載の半導体加速度センサ。
9. A voltage applying means for applying a voltage of the same level as a power supply voltage applied to the semiconductor sensor chip to the pedestal is provided. Semiconductor acceleration sensor.
【請求項10】 前記重錘部及び台座の少なくとも一方
に、両者間のギャップに位置される少なくとも1個の凸
部を設け、この凸部により重錘部の過大な変形を規制す
る構成としたことを特徴とする請求項1ないし9の何れ
かに記載の半導体加速度センサ。
10. A structure in which at least one of the weight portion and the pedestal is provided with at least one convex portion positioned in a gap between the weight portion and the pedestal, and the convex portion restricts excessive deformation of the weight portion. The semiconductor acceleration sensor according to claim 1, wherein:
【請求項11】 前記半導体センサチップ及びこれを支
持した台座に対して、これらの一体物を所定温度雰囲気
に所定時間以上晒すというバーンイン処理を施したこと
を特徴とする請求項1ないし10の何れかに記載の半導
体加速度センサ。
11. A burn-in process for exposing said integrated body to a predetermined temperature atmosphere for a predetermined time or more for said semiconductor sensor chip and a pedestal supporting said semiconductor sensor chip. A semiconductor acceleration sensor according to any one of the above.
【請求項12】 梁部を介して支持された重錘部を有
し、上記梁部に形成された抵抗要素のピエゾ抵抗効果を
利用して±1G前後までの加速度を検知できるように構
成された半導体センサチップを備えた半導体加速度セン
サにおいて、 前記半導体センサチップ支持用の台座を備え、 前記半導体センサチップを前記台座に支持するための支
持部材として、当該半導体センサチップ及び台座間での
電位差発生を抑制する機能を備えたものを使用すること
を特徴とする半導体加速度センサ。
12. It has a weight portion supported via a beam portion, and is configured to detect an acceleration up to about ± 1 G using a piezoresistance effect of a resistance element formed on the beam portion. A semiconductor acceleration sensor provided with a semiconductor sensor chip, comprising: a pedestal for supporting the semiconductor sensor chip; generating a potential difference between the semiconductor sensor chip and the pedestal as a support member for supporting the semiconductor sensor chip on the pedestal. A semiconductor acceleration sensor characterized by using a device having a function of suppressing noise.
【請求項13】 半導体センサチップ及び台座間の前記
支持部材を介した抵抗値が1010Ω以下に設定される
ことを特徴とする請求項12記載の半導体加速度セン
サ。
13. The semiconductor acceleration sensor according to claim 12, wherein a resistance value between said semiconductor sensor chip and said base via said supporting member is set to 10 10 Ω or less.
【請求項14】 前記支持部材は、前記半導体センサチ
ップ及び台座間を接着するための導電性接着剤であるこ
とを特徴とする請求項12または13記載の半導体加速
度センサ。
14. The semiconductor acceleration sensor according to claim 12, wherein the support member is a conductive adhesive for bonding the semiconductor sensor chip and the pedestal.
【請求項15】 前記支持部材は、前記半導体センサチ
ップ及び台座間を接着するための接着剤と、これに配合
された複数個のビーズとにより構成され、それら複数個
のビーズの少なくとも1個が導電性ビーズにより形成さ
れたものであることを特徴とする請求項12または13
記載の半導体加速度センサ。
15. The support member includes an adhesive for bonding the semiconductor sensor chip and the pedestal, and a plurality of beads mixed therein, and at least one of the plurality of beads is used. 14. The method according to claim 12, wherein the conductive beads are formed of conductive beads.
The semiconductor acceleration sensor as described in the above.
【請求項16】 前記導電性ビーズは、樹脂ビーズの表
面に導電性材料をコーティングして形成されることを特
徴とする請求項15記載の半導体加速度センサ。
16. The semiconductor acceleration sensor according to claim 15, wherein the conductive beads are formed by coating a surface of a resin bead with a conductive material.
【請求項17】 前記支持部材は、前記半導体センサチ
ップ及び台座間を接着するための可撓性接着剤と、これ
に配合された複数個の樹脂ビーズとにより構成され、そ
れら複数個の樹脂ビーズの少なくとも1個が導電性材料
をコーティングした導電性ビーズにより形成されたもの
であることを特徴とする請求項12または13記載の半
導体加速度センサ。
17. The support member is composed of a flexible adhesive for adhering the semiconductor sensor chip and the pedestal, and a plurality of resin beads mixed with the flexible adhesive. 14. The semiconductor acceleration sensor according to claim 12, wherein at least one of the semiconductor acceleration sensors is formed by conductive beads coated with a conductive material.
【請求項18】 前記支持部材は、前記半導体センサチ
ップ及び台座間を接着するための接着剤と、これに配合
されたカーボン粉末とにより構成されていることを特徴
とする請求項12または13記載の半導体加速度セン
サ。
18. The semiconductor device according to claim 12, wherein the support member is made of an adhesive for bonding the semiconductor sensor chip and the pedestal, and carbon powder mixed with the adhesive. Semiconductor acceleration sensor.
【請求項19】 前記支持部材は、前記半導体センサチ
ップ及び台座間を接着するための導電性接着シートであ
ることを特徴とする請求項12または13記載の半導体
加速度センサ。
19. The semiconductor acceleration sensor according to claim 12, wherein the support member is a conductive adhesive sheet for bonding the semiconductor sensor chip and the pedestal.
【請求項20】 前記支持部材は、前記半導体センサチ
ップ側または台座側に一体に形成された突起部と、それ
ら半導体センサチップ及び台座を上記突起部を介して互
いに接触させた状態に保持するための接着剤とにより構
成されていることを特徴とする請求項12または13記
載の半導体加速度センサ。
20. The support member according to claim 1, further comprising: a projection integrally formed on the semiconductor sensor chip side or the pedestal side, and holding the semiconductor sensor chip and the pedestal in contact with each other via the projection. 14. The semiconductor acceleration sensor according to claim 12, wherein the semiconductor acceleration sensor is made of an adhesive.
【請求項21】 梁部を介して支持された重錘部を有
し、上記梁部に形成された抵抗要素のピエゾ抵抗効果を
利用して±1G前後までの加速度を検知できるように構
成された半導体センサチップを備えた半導体加速度セン
サにおいて、 前記半導体センサチップ支持用の台座と当該半導体セン
サチップとを同一材料により一体に形成したことを特徴
とする半導体加速度センサ。
21. It has a weight portion supported via a beam portion, and is configured to detect an acceleration up to about ± 1 G by utilizing a piezoresistance effect of a resistance element formed on the beam portion. A semiconductor acceleration sensor provided with a semiconductor sensor chip according to claim 1, wherein said pedestal for supporting said semiconductor sensor chip and said semiconductor sensor chip are integrally formed of the same material.
【請求項22】 前記半導体センサチップ及び台座は、
不純物濃度依存性エッチングにより形成されることを特
徴とする請求項21記載の半導体加速度センサ。
22. The semiconductor sensor chip and the pedestal,
The semiconductor acceleration sensor according to claim 21, wherein the semiconductor acceleration sensor is formed by impurity concentration-dependent etching.
【請求項23】 前記半導体センサチップに対する静電
気の影響を除去するように静電シールドを施したことを
特徴とする請求項1ないし22の何れかに記載の半導体
加速度センサ。
23. The semiconductor acceleration sensor according to claim 1, wherein an electrostatic shield is applied so as to remove an influence of static electricity on the semiconductor sensor chip.
【請求項24】 前記静電シールドは、前記半導体セン
サチップ及び台座を収納するためのハウジングに形成さ
れることを特徴とする請求項23記載の半導体加速度セ
ンサ。
24. The semiconductor acceleration sensor according to claim 23, wherein the electrostatic shield is formed on a housing for accommodating the semiconductor sensor chip and the pedestal.
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