JPH11344505A - 半導体加速度センサ - Google Patents
半導体加速度センサInfo
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- JPH11344505A JPH11344505A JP10159352A JP15935298A JPH11344505A JP H11344505 A JPH11344505 A JP H11344505A JP 10159352 A JP10159352 A JP 10159352A JP 15935298 A JP15935298 A JP 15935298A JP H11344505 A JPH11344505 A JP H11344505A
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- acceleration sensor
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- semiconductor acceleration
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P2015/0805—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration
- G01P2015/0822—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass
- G01P2015/0825—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass
- G01P2015/0828—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass the mass being of the paddle type being suspended at one of its longitudinal ends
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- Pressure Sensors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 耐衝撃性が高い半導体加速度センサを容易に
製造する。 【解決手段】 下部パッケージ１０の上面にストッパ１
０を配置し、ストッパ１０の上面と下部パッケージ１０
の端面に接する、重り位置決め用治具１４を配置し、真
空排気により重り位置決め用治具１４の内側の上部と側
面の端面により重り５の３次元の位置を規定し、重り５
を設置することにより、重り５とパッケージの間隔を精
密に固定することにより、センサ素子１が破壊しない最
大値の加速度を測定することができる。
製造する。 【解決手段】 下部パッケージ１０の上面にストッパ１
０を配置し、ストッパ１０の上面と下部パッケージ１０
の端面に接する、重り位置決め用治具１４を配置し、真
空排気により重り位置決め用治具１４の内側の上部と側
面の端面により重り５の３次元の位置を規定し、重り５
を設置することにより、重り５とパッケージの間隔を精
密に固定することにより、センサ素子１が破壊しない最
大値の加速度を測定することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリコンなどの半
導体結晶のもつピエゾ抵抗効果を利用して印加加速度を
電気信号に変換する半導体加速度センサに関する。
導体結晶のもつピエゾ抵抗効果を利用して印加加速度を
電気信号に変換する半導体加速度センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】図２は、特開平１−３０１１７５公報に
開示されるエッチングプロセスを主体として作製される
半導体加速度センサの概略図である。この半導体加速度
センサでは、過大な衝撃によるセンサ素子１０１の破断
防止を目的として、パッケージ内にシリコン油の緩衝剤
１０５を注入し、さらにパッケージ周辺部に発泡シリコ
ンゴムまたはシリコンゲル等の緩衝材１０６を付着させ
ている。
開示されるエッチングプロセスを主体として作製される
半導体加速度センサの概略図である。この半導体加速度
センサでは、過大な衝撃によるセンサ素子１０１の破断
防止を目的として、パッケージ内にシリコン油の緩衝剤
１０５を注入し、さらにパッケージ周辺部に発泡シリコ
ンゴムまたはシリコンゲル等の緩衝材１０６を付着させ
ている。
【０００３】また、図３に示す特開昭６１−１４４５７
６公報に開示されるエッチングプロセスを主体として作
製される半導体加速度センサでは、過大な衝撃によるセ
ンサ素子２０１の破壊防止を目的として、センサ素子２
０１の上下に上部ストッパ２０４と下部ストッパ２０５
を配置している。
６公報に開示されるエッチングプロセスを主体として作
製される半導体加速度センサでは、過大な衝撃によるセ
ンサ素子２０１の破壊防止を目的として、センサ素子２
０１の上下に上部ストッパ２０４と下部ストッパ２０５
を配置している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図２に示す従来の半導
体加速度センサにおいて、印加加速度に対する感度の向
上を目的として片持ち梁に薄肉部１０４を形成している
が、この結果、上下方向の過大な衝撃に対して破壊しや
すいという課題がある。この対策として、パッケージ内
部ではシリコン油等の緩衝剤１０５、パッケージ周辺部
では発泡シリコンゴム等の緩衝材１０６を使用している
が、部材費に加えて、熱膨張による緩衝剤１０５の漏れ
対策を行う必要があり、耐衝撃特性の高い半導体加速度
センサを低コストで実現することが困難であった。
体加速度センサにおいて、印加加速度に対する感度の向
上を目的として片持ち梁に薄肉部１０４を形成している
が、この結果、上下方向の過大な衝撃に対して破壊しや
すいという課題がある。この対策として、パッケージ内
部ではシリコン油等の緩衝剤１０５、パッケージ周辺部
では発泡シリコンゴム等の緩衝材１０６を使用している
が、部材費に加えて、熱膨張による緩衝剤１０５の漏れ
対策を行う必要があり、耐衝撃特性の高い半導体加速度
センサを低コストで実現することが困難であった。
【０００５】図３に示す従来の半導体加速度センサにお
いて、片持ち梁の破壊防止を目的として上部ストッパ２
０４と下部ストッパ２０５とを使用しているが、ストッ
パとセンサ素子２０１の重りとの隙間間隔を正確に設定
する必要があった。さらに、センサ素子の薄肉部１０
４、２０２や下部ストッパ２０５の凹部の加工を行うた
めにはエッチングプロセスを使用しており、エッチング
液の組成、温度、撹拌条件等を厳密に管理する必要があ
ることから、半導体加速度センサを低コストで実現する
ことが困難であった。
いて、片持ち梁の破壊防止を目的として上部ストッパ２
０４と下部ストッパ２０５とを使用しているが、ストッ
パとセンサ素子２０１の重りとの隙間間隔を正確に設定
する必要があった。さらに、センサ素子の薄肉部１０
４、２０２や下部ストッパ２０５の凹部の加工を行うた
めにはエッチングプロセスを使用しており、エッチング
液の組成、温度、撹拌条件等を厳密に管理する必要があ
ることから、半導体加速度センサを低コストで実現する
ことが困難であった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として、本発明では、吸気孔を有する重り位置決
め用の治具と、吸気孔に接続された吸着手段である真空
ポンプを使用して重りを吸着し、センサ素子の他の一端
と支持手段である下部パッケージとの接着を行う。
の手段として、本発明では、吸気孔を有する重り位置決
め用の治具と、吸気孔に接続された吸着手段である真空
ポンプを使用して重りを吸着し、センサ素子の他の一端
と支持手段である下部パッケージとの接着を行う。
【０００７】この方式では、重りとストッパとの隙間間
隔を容易に設定できるため、緩衝剤等を使用しなくても
十分な耐衝撃特性が確保され、信頼性の高い半導体加速
度センサを低コストで実現することが可能となる。
隔を容易に設定できるため、緩衝剤等を使用しなくても
十分な耐衝撃特性が確保され、信頼性の高い半導体加速
度センサを低コストで実現することが可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】半導体加速度センサにおいて、重
りと、前記重りに一端が接続されたセンサ素子と、前記
センサ素子の他端に接続され前記重りの下面と離間する
底面を有する下部パッケージと、前記下部パッケージの
上面に接続された前記重りの上面と離間する底面を有す
る上部パッケージと、前記上部パッケージの上面に接続
され、前記重りの対向する２つの側面と離間する側面を
有し、かつ上面が前記下部パッケージの底面と離間する
ストッパを有するようにする。
りと、前記重りに一端が接続されたセンサ素子と、前記
センサ素子の他端に接続され前記重りの下面と離間する
底面を有する下部パッケージと、前記下部パッケージの
上面に接続された前記重りの上面と離間する底面を有す
る上部パッケージと、前記上部パッケージの上面に接続
され、前記重りの対向する２つの側面と離間する側面を
有し、かつ上面が前記下部パッケージの底面と離間する
ストッパを有するようにする。
【０００９】上記センサにおいては、重りの上下の位置
を上部パッケージと下部パッケージとの間隔により、重
りの横の位置をストッパとの間隔により規定し、センサ
素子の破壊限界以下に規制することができ、検出可能な
加速度の最大値の増加と、センサの耐衝撃性を高めるこ
とができる。さらに、上部パッケージや下部パッケージ
の重りと向かい合う面に突起を設けることにより、重り
の可動範囲を調整することができる。
を上部パッケージと下部パッケージとの間隔により、重
りの横の位置をストッパとの間隔により規定し、センサ
素子の破壊限界以下に規制することができ、検出可能な
加速度の最大値の増加と、センサの耐衝撃性を高めるこ
とができる。さらに、上部パッケージや下部パッケージ
の重りと向かい合う面に突起を設けることにより、重り
の可動範囲を調整することができる。
【００１０】さらに、重りの上面と側面の位置を規定す
る、治具を上部パッケージの側面とストッパの上部に渡
るように配置し、真空排気することにより、重りの３次
元の位置を正確に規定して、加速度センサを製造するこ
とができる。本発明を図４に基づいて説明する。図４
は、センサ素子１を直方体の構造とし、加速度印加方向
に対し平行な面に検出部を有するという構成の加速度セ
ンサである。このような加速度センサの場合、本発明の
適応例について、説明する。
る、治具を上部パッケージの側面とストッパの上部に渡
るように配置し、真空排気することにより、重りの３次
元の位置を正確に規定して、加速度センサを製造するこ
とができる。本発明を図４に基づいて説明する。図４
は、センサ素子１を直方体の構造とし、加速度印加方向
に対し平行な面に検出部を有するという構成の加速度セ
ンサである。このような加速度センサの場合、本発明の
適応例について、説明する。
【００１１】センサ素子１は、シリコンウエハからダイ
シング等の方法で作製され、半導体加速度センサに対し
て要求されるスペックに応じて幅、高さ、長さを決定す
る。センサ素子１表面には拡散抵抗２が形成され。セン
サ素子１の表面には、拡散抵抗２と電気的に接続された
入出力端子３が形成される。次に、ワイヤ４は、入出力
端子３と後述する下部パッケージの表面に形成された電
極とを接続する。そして、重り５は、センサ素子１の一
端に固着され、半導体加速度センサに対して要求される
感度に応じてサイズや材質を決定する。
シング等の方法で作製され、半導体加速度センサに対し
て要求されるスペックに応じて幅、高さ、長さを決定す
る。センサ素子１表面には拡散抵抗２が形成され。セン
サ素子１の表面には、拡散抵抗２と電気的に接続された
入出力端子３が形成される。次に、ワイヤ４は、入出力
端子３と後述する下部パッケージの表面に形成された電
極とを接続する。そして、重り５は、センサ素子１の一
端に固着され、半導体加速度センサに対して要求される
感度に応じてサイズや材質を決定する。
【００１２】下部パッケージ１０は、センサ素子１の他
の一端に固着され、センサ素子１の支持部となる。下部
パッケージ１０の上面には電極１１が形成され、入出力
端子３とワイヤ４を介して電気的に接続されている。下
部パッケージ１０には、ガラスエポキシやＭＩＤ（Ｍｏ
ｌｄ Ｉｎｔｅｒ−ｃｏｎｅｃｔ Ｄｅｖｉｃｅ）等の
材料が用いられる。
の一端に固着され、センサ素子１の支持部となる。下部
パッケージ１０の上面には電極１１が形成され、入出力
端子３とワイヤ４を介して電気的に接続されている。下
部パッケージ１０には、ガラスエポキシやＭＩＤ（Ｍｏ
ｌｄ Ｉｎｔｅｒ−ｃｏｎｅｃｔ Ｄｅｖｉｃｅ）等の
材料が用いられる。
【００１３】上部パッケージ１２は、センサ素子の保護
手段である。そして、ストッパ１３は、過大な衝撃によ
るセンサ素子１の破壊を防止する役割を持つ。拡散抵抗
２は、Ｐ型とＮ型の拡散抵抗を用いており、４本の拡散
抵抗でブリッジ回路を構成している。印加加速度に応じ
てセンサ素子１が撓むことにより、センサ素子１の表面
に形成された４本の拡散抵抗２の抵抗値が変化し、入出
力端子３とワイヤ４と電極１１とを介して、電圧若しく
は電流の変化を検出する手段を用いることにより、印加
加速度を電気的信号に変換して検出する。
手段である。そして、ストッパ１３は、過大な衝撃によ
るセンサ素子１の破壊を防止する役割を持つ。拡散抵抗
２は、Ｐ型とＮ型の拡散抵抗を用いており、４本の拡散
抵抗でブリッジ回路を構成している。印加加速度に応じ
てセンサ素子１が撓むことにより、センサ素子１の表面
に形成された４本の拡散抵抗２の抵抗値が変化し、入出
力端子３とワイヤ４と電極１１とを介して、電圧若しく
は電流の変化を検出する手段を用いることにより、印加
加速度を電気的信号に変換して検出する。
【００１４】表１は、センサ素子１の梁長さ７ｍｍ、幅
０．１８ｍｍ、高さ０．５２ｍｍの条件下でセンサ素子
１のy方向に加わる静的な加圧力と破断限界の関係を示
す。個々のばらつきが多少見られるが、２５０〜３００
μｍ程度で破断する。以上の結果から、前記のセンサ素
子の条件では重り５と下部パッケージ１０との隙間間隔
を２５０μｍ以下に設定すれば、破断限界に到達する前
に下部パッケージ１０によって重りが変位の制限を受け
ることにより、静的にはセンサ素子１の破断を防止する
ことが可能となる。ただし、実際の落下時にはセンサ素
子１に動的な衝撃が加わるため、実使用時の耐衝撃特性
を考慮すると、隙間間隔を静的な破断限界より狭く設定
する必要がある。
０．１８ｍｍ、高さ０．５２ｍｍの条件下でセンサ素子
１のy方向に加わる静的な加圧力と破断限界の関係を示
す。個々のばらつきが多少見られるが、２５０〜３００
μｍ程度で破断する。以上の結果から、前記のセンサ素
子の条件では重り５と下部パッケージ１０との隙間間隔
を２５０μｍ以下に設定すれば、破断限界に到達する前
に下部パッケージ１０によって重りが変位の制限を受け
ることにより、静的にはセンサ素子１の破断を防止する
ことが可能となる。ただし、実際の落下時にはセンサ素
子１に動的な衝撃が加わるため、実使用時の耐衝撃特性
を考慮すると、隙間間隔を静的な破断限界より狭く設定
する必要がある。
【００１５】
【表１】
【００１６】表２は、本発明による半導体加速度センサ
の重り５と下部パッケージ１０との隙間間隔及び緩衝剤
（シリコン油）の有無による落下耐久試験の結果を示
す。この結果から、前記隙間間隔及び緩衝剤の条件で半
導体加速度センサの耐衝撃特性が大きく異なることがわ
かる。これより、重りと上部及び下部パッケージの隙間
間隔を０．１ｍｍ以下に設定することにより、センサ素
子の上下方向の耐衝撃特性を向上させることが可能とな
る。
の重り５と下部パッケージ１０との隙間間隔及び緩衝剤
（シリコン油）の有無による落下耐久試験の結果を示
す。この結果から、前記隙間間隔及び緩衝剤の条件で半
導体加速度センサの耐衝撃特性が大きく異なることがわ
かる。これより、重りと上部及び下部パッケージの隙間
間隔を０．１ｍｍ以下に設定することにより、センサ素
子の上下方向の耐衝撃特性を向上させることが可能とな
る。
【００１７】
【表２】
【００１８】本発明における製造方法について、説明す
る。最初に、重りとストッパを含めた下部パッケージと
の隙間間隔を設定するために必要な重り用の位置決め治
具１４について説明し、次に、重り５と下部パッケージ
１２との隙間間隔を設定する基本原理について説明す
る。図５（ａ）は下部パッケージ１０の、センサ素子１
を接合する面を含む、長さ方向の断面図で、重り５が配
置される側の端面６３を有する。さらに、図５（ｂ）は
下部パッケージ１０の、重り５の周辺となる、幅方向の
断面図であり、外側の端面６１と上面の端面６２を有す
る。さらに、端面６２の上部に、下部パッケージの溝の
幅と同じ幅の間隔を有し、下部パッケージの幅より狭い
幅を有するストッパ１３が配置されている。
る。最初に、重りとストッパを含めた下部パッケージと
の隙間間隔を設定するために必要な重り用の位置決め治
具１４について説明し、次に、重り５と下部パッケージ
１２との隙間間隔を設定する基本原理について説明す
る。図５（ａ）は下部パッケージ１０の、センサ素子１
を接合する面を含む、長さ方向の断面図で、重り５が配
置される側の端面６３を有する。さらに、図５（ｂ）は
下部パッケージ１０の、重り５の周辺となる、幅方向の
断面図であり、外側の端面６１と上面の端面６２を有す
る。さらに、端面６２の上部に、下部パッケージの溝の
幅と同じ幅の間隔を有し、下部パッケージの幅より狭い
幅を有するストッパ１３が配置されている。
【００１９】図６は重５りを示す図で、上部の端面７２
と、センサ素子１を接合する面の裏面の端面７１と、重
り５の先端部となる端部７３を有する。図７（ａ）は、
重り位置決め用治具１４を示す図であり、上面に重りを
吸引するための吸気孔１５が形成されている。図７
（ｃ）は、図７（ａ）のａ１−ａ２断面を示す図であ
り、図５（ａ）の下部パッケージ１０の端面６３に接す
る、下部の端面５３とを有する。さらに、下部の端面５
３の上部にあり、図６の重り５の端面７３に接する、上
部の端面５３ａを有する。
と、センサ素子１を接合する面の裏面の端面７１と、重
り５の先端部となる端部７３を有する。図７（ａ）は、
重り位置決め用治具１４を示す図であり、上面に重りを
吸引するための吸気孔１５が形成されている。図７
（ｃ）は、図７（ａ）のａ１−ａ２断面を示す図であ
り、図５（ａ）の下部パッケージ１０の端面６３に接す
る、下部の端面５３とを有する。さらに、下部の端面５
３の上部にあり、図６の重り５の端面７３に接する、上
部の端面５３ａを有する。
【００２０】図７（ｂ）は、図７（ａ）のｂ１−ｂ２断
面を示す図であり、図６の重り５の端面７２に接する上
面の端面５２ａと、同じく重り５の端面７１に接する側
面の端面５１ａとを有する。さらに、図５（ａ）の下部
パッケージ１０の端面６２に接する、上面の端面５２
と、同じく下部パッケージ１０の端面６１に接する側面
の端面５１を有する。
面を示す図であり、図６の重り５の端面７２に接する上
面の端面５２ａと、同じく重り５の端面７１に接する側
面の端面５１ａとを有する。さらに、図５（ａ）の下部
パッケージ１０の端面６２に接する、上面の端面５２
と、同じく下部パッケージ１０の端面６１に接する側面
の端面５１を有する。
【００２１】次に、上述の重り位置決め用治具１４を使
用した、加速度センサの重り位置合わせについて説明す
る。図８（ａ）で示すように重り位置決め用治具１４
を、下部パッケージ１０の端面６１、６２、６３がそれ
ぞれ位置決め治具の端面５１、５２、５３に密着するよ
うに装着する。さらに、図８（ｂ）で示すように、１５
は位置決め治具の内面５１ａ、５２ａ、５３ａの交点を
通る吸気孔が設けられており、真空ポンプを使用して重
り５の吸着を開始すると、重り５の端面７１、７２、７
３にそれぞれ位置決め治具の内面５１ａ、５２ａ、５３
ａに接触する。この時点で、ストッパ及び下部パッケー
ジに対する重りの相対的な位置が決定する。なお、位置
決め治具１４と下部パッケージ１０との位置がずれる
と、重りとストッパ及び下部パッケージとの隙間間隔の
精度に大きな影響を与えるため、下部パッケージ１０の
端面６１と重りの端面７１、下部パッケージ１０の端面
６２と重りの端面７２、下部パッケージ１０の端面６３
と重りの端面７３とが、互いに平行になるように位置決
め治具を作製するのが望ましい。
用した、加速度センサの重り位置合わせについて説明す
る。図８（ａ）で示すように重り位置決め用治具１４
を、下部パッケージ１０の端面６１、６２、６３がそれ
ぞれ位置決め治具の端面５１、５２、５３に密着するよ
うに装着する。さらに、図８（ｂ）で示すように、１５
は位置決め治具の内面５１ａ、５２ａ、５３ａの交点を
通る吸気孔が設けられており、真空ポンプを使用して重
り５の吸着を開始すると、重り５の端面７１、７２、７
３にそれぞれ位置決め治具の内面５１ａ、５２ａ、５３
ａに接触する。この時点で、ストッパ及び下部パッケー
ジに対する重りの相対的な位置が決定する。なお、位置
決め治具１４と下部パッケージ１０との位置がずれる
と、重りとストッパ及び下部パッケージとの隙間間隔の
精度に大きな影響を与えるため、下部パッケージ１０の
端面６１と重りの端面７１、下部パッケージ１０の端面
６２と重りの端面７２、下部パッケージ１０の端面６３
と重りの端面７３とが、互いに平行になるように位置決
め治具を作製するのが望ましい。
【００２２】続いて、実際の製造工程について、図９
（ａ）〜（ｅ）に基づき説明する。最初に図９（ａ）に
おいて、センサ素子１と重り５の接着を行う。この工程
では、センサ素子１と重り５の位置精度が加速度センサ
の感度特性や他軸感度に大きな影響を与えるため、重り
−センサ素子接着用治具１６を使用して、センサ素子１
の梁長さの設定及びセンサ素子１の側面と重り５の端面
との角度が平行になるよう設定するのが望ましい。
（ａ）〜（ｅ）に基づき説明する。最初に図９（ａ）に
おいて、センサ素子１と重り５の接着を行う。この工程
では、センサ素子１と重り５の位置精度が加速度センサ
の感度特性や他軸感度に大きな影響を与えるため、重り
−センサ素子接着用治具１６を使用して、センサ素子１
の梁長さの設定及びセンサ素子１の側面と重り５の端面
との角度が平行になるよう設定するのが望ましい。
【００２３】次に、図９（ｂ）において、下部パッケー
ジ１０の溝の底部に接着剤１７を滴下する。次に、図９
（ｃ）において、図９（ａ）で重り５と接着されたセン
サ素子１を配置する。センサ素子１の重り側を下部パッ
ケージ１０の凹部に配置し、センサ素子１の入出力端子
側を下部パッケージ１２の溝に配置する。
ジ１０の溝の底部に接着剤１７を滴下する。次に、図９
（ｃ）において、図９（ａ）で重り５と接着されたセン
サ素子１を配置する。センサ素子１の重り側を下部パッ
ケージ１０の凹部に配置し、センサ素子１の入出力端子
側を下部パッケージ１２の溝に配置する。
【００２４】次に、図９（ｄ）において、位置決め治具
１４を下部パッケージ１０に装着する。この工程では、
位置決め治具１４の凹部で重り５の端面を囲むように、
位置決め治具１４を装着する必要がある。次に、図９
（ｅ）において、真空ポンプ（図示しない）を利用した
重り５の吸着を開始する。重り５を位置決め治具１４に
接触させ、同時に、重り５が接着されているセンサ素子
１の他の一端と下部パッケージ１０とを接着することに
より、重り５と下部パッケージ１０との隙間間隔をセン
サ素子１の破断限界以下に制限することが可能となる。
実際の工程では、前記接着剤１７として紫外線硬化型接
着剤を使用し、紫外線照射装置１８で紫外線を照射する
ことにより、ａ及びｅにおける接着時間を数秒に短縮す
ることが可能となる。なお、ｅにおいて、重り５とスト
ッパ１３及び重り５と下部パッケージ１０との位置関係
を測定する手段を用い、所定の許容差以内の場合に限り
紫外線を照射するように構成すると、前記隙間間隔の精
度をより向上させることが可能である。
１４を下部パッケージ１０に装着する。この工程では、
位置決め治具１４の凹部で重り５の端面を囲むように、
位置決め治具１４を装着する必要がある。次に、図９
（ｅ）において、真空ポンプ（図示しない）を利用した
重り５の吸着を開始する。重り５を位置決め治具１４に
接触させ、同時に、重り５が接着されているセンサ素子
１の他の一端と下部パッケージ１０とを接着することに
より、重り５と下部パッケージ１０との隙間間隔をセン
サ素子１の破断限界以下に制限することが可能となる。
実際の工程では、前記接着剤１７として紫外線硬化型接
着剤を使用し、紫外線照射装置１８で紫外線を照射する
ことにより、ａ及びｅにおける接着時間を数秒に短縮す
ることが可能となる。なお、ｅにおいて、重り５とスト
ッパ１３及び重り５と下部パッケージ１０との位置関係
を測定する手段を用い、所定の許容差以内の場合に限り
紫外線を照射するように構成すると、前記隙間間隔の精
度をより向上させることが可能である。
【００２５】本発明の代表例である第１の構成は、位置
決め治具１４の端面５１、５２、５３が下部パッケージ
の端面６１、６２、６３と安定して接触し、重り５とス
トッパ１３間及び重り５と下部パッケージ１０間の隙間
間隔の精度を高めるために、ストッパ１３及び下部パッ
ケージ１０の形状を重り５の端面７１、７２、７３が露
出するような形状に設定することに特徴がある。
決め治具１４の端面５１、５２、５３が下部パッケージ
の端面６１、６２、６３と安定して接触し、重り５とス
トッパ１３間及び重り５と下部パッケージ１０間の隙間
間隔の精度を高めるために、ストッパ１３及び下部パッ
ケージ１０の形状を重り５の端面７１、７２、７３が露
出するような形状に設定することに特徴がある。
【００２６】続いて、本発明の他の一例である第２の構
成について、図１０に基づき説明する。第２の構成で
は、前記第１の構成に加えて、センサ素子１の上下方向
の耐衝撃特性を更に向上させることを目的として、重り
の上方向の変位を制限する機能を有する上部パッケージ
１２の内面と重り５との隙間間隔をセンサ素子１の破断
限界を超えないように設定する。なお、第２の構成にお
いて、ストッパ１３ａは上部パッケージ１２の内面と直
接接触し、一方、重り５と上部パッケージ１２とは接触
しないように高さを設定する。第１の構成では、上部パ
ッケージ１２と下部パッケージ１０間の接着剤の分量等
によって上部パッケージと重りの隙間間隔が変動する
が、第２の構成では、ストッパ１３ａの高さによって前
記隙間間隔が決定するため、隙間間隔の精度が向上する
というメリットがある。
成について、図１０に基づき説明する。第２の構成で
は、前記第１の構成に加えて、センサ素子１の上下方向
の耐衝撃特性を更に向上させることを目的として、重り
の上方向の変位を制限する機能を有する上部パッケージ
１２の内面と重り５との隙間間隔をセンサ素子１の破断
限界を超えないように設定する。なお、第２の構成にお
いて、ストッパ１３ａは上部パッケージ１２の内面と直
接接触し、一方、重り５と上部パッケージ１２とは接触
しないように高さを設定する。第１の構成では、上部パ
ッケージ１２と下部パッケージ１０間の接着剤の分量等
によって上部パッケージと重りの隙間間隔が変動する
が、第２の構成では、ストッパ１３ａの高さによって前
記隙間間隔が決定するため、隙間間隔の精度が向上する
というメリットがある。
【００２７】図１で示すようにセンサ素子の断面形状が
縦長の条件では、断面における縦方向の変位の破断限界
は横方向の変位の破断限界よりも低くなる。そこで、半
導体加速度センサの耐衝撃特性を向上させる場合は、前
記破断限界の低いセンサ素子断面の縦方向に対して重り
とストッパとの隙間間隔をより狭く設定する必要があ
り、第２の構成がもたらす効果として、重りと上部パッ
ケージの端面との隙間間隔を正確に設定することが可能
となるため、第１の構成よりも全体的な耐衝撃特性を向
上させることが可能となる。
縦長の条件では、断面における縦方向の変位の破断限界
は横方向の変位の破断限界よりも低くなる。そこで、半
導体加速度センサの耐衝撃特性を向上させる場合は、前
記破断限界の低いセンサ素子断面の縦方向に対して重り
とストッパとの隙間間隔をより狭く設定する必要があ
り、第２の構成がもたらす効果として、重りと上部パッ
ケージの端面との隙間間隔を正確に設定することが可能
となるため、第１の構成よりも全体的な耐衝撃特性を向
上させることが可能となる。
【００２８】本発明の第３の構成について、図１１と図
１２に基づき説明する。図１１は前記第１の構成に加え
て、重り５の重心に最も近い上部パッケージ１２ａ及び
下部パッケージ１０ａに突起を設けることにより、半導
体加速度センサが過大な衝撃を受けたときに発生する、
重り５とセンサ素子１との接着部付近に加わる応力を減
少させることが可能となる。図１２は、前記突起の代わ
りに切り欠きを上部パッケージ１０ｂ及び下部パッケー
ジ１２ｂに設ける構成であり、図１１で示した構成と同
様に、重り５とセンサ素子１の接着部に加わる応力を減
少させることが可能となる。
１２に基づき説明する。図１１は前記第１の構成に加え
て、重り５の重心に最も近い上部パッケージ１２ａ及び
下部パッケージ１０ａに突起を設けることにより、半導
体加速度センサが過大な衝撃を受けたときに発生する、
重り５とセンサ素子１との接着部付近に加わる応力を減
少させることが可能となる。図１２は、前記突起の代わ
りに切り欠きを上部パッケージ１０ｂ及び下部パッケー
ジ１２ｂに設ける構成であり、図１１で示した構成と同
様に、重り５とセンサ素子１の接着部に加わる応力を減
少させることが可能となる。
【００２９】この基本原理を図１３と図１４に基づき説
明する。図１３は前記第１の構成で、上から下方向への
衝撃を受けた時のセンサ素子１の動きを示す。センサ素
子１と下部パッケージ１０の接着部付近では上方向に撓
むが、重り５は先端部で最初に上部パッケージ１２に接
触するため、センサ素子１と重り５との接着部付近で
は、センサ素子１と下部パッケージ１０の接着部付近と
は逆方向の曲げ応力が発生する。
明する。図１３は前記第１の構成で、上から下方向への
衝撃を受けた時のセンサ素子１の動きを示す。センサ素
子１と下部パッケージ１０の接着部付近では上方向に撓
むが、重り５は先端部で最初に上部パッケージ１２に接
触するため、センサ素子１と重り５との接着部付近で
は、センサ素子１と下部パッケージ１０の接着部付近と
は逆方向の曲げ応力が発生する。
【００３０】図１４は前記第３の構成で、上から下方向
への衝撃を受けたときのセンサ素子１の動きを示す。こ
の構成では、重り５は、重心８１に最も近い中央付近で
上部パッケージ１２ａに接触するため、センサ素子１と
重り５との接着部付近に発生する曲げ応力を最小限に抑
えることが可能である。本実施例では、センサ素子１を
直方体の構造体としたが、感歪部をエッチングし、作製
するような従来例に示す加速度センサについても適応可
能である。
への衝撃を受けたときのセンサ素子１の動きを示す。こ
の構成では、重り５は、重心８１に最も近い中央付近で
上部パッケージ１２ａに接触するため、センサ素子１と
重り５との接着部付近に発生する曲げ応力を最小限に抑
えることが可能である。本実施例では、センサ素子１を
直方体の構造体としたが、感歪部をエッチングし、作製
するような従来例に示す加速度センサについても適応可
能である。
【００３１】
【発明の効果】本発明によれば、半導体加速度センサを
構成する重りやパッケージの加工も容易であり、加えて
シリコン油等のパッケージ内部の緩衝剤や発泡シリコン
ゴム等のパッケージ外部の緩衝材を使用しないため、部
品コストを低減することが可能である。
構成する重りやパッケージの加工も容易であり、加えて
シリコン油等のパッケージ内部の緩衝剤や発泡シリコン
ゴム等のパッケージ外部の緩衝材を使用しないため、部
品コストを低減することが可能である。
【００３２】本発明によれば、半導体加速度センサにシ
リコン油等の緩衝剤を使用しなくても、耐衝撃特性を高
めることが可能となるため、高温環境下におけるオイル
漏れの問題を回避することが可能であり、信頼性の高い
半導体加速度センサを実現できる。本発明における製造
方法によって、短時間で重りとストッパ及び重りとパッ
ケージとの隙間間隔を設定することが可能であり、かつ
製造設備も低コストで実現できるため、半導体加速度セ
ンサのトータルコストを低減することが可能である。
リコン油等の緩衝剤を使用しなくても、耐衝撃特性を高
めることが可能となるため、高温環境下におけるオイル
漏れの問題を回避することが可能であり、信頼性の高い
半導体加速度センサを実現できる。本発明における製造
方法によって、短時間で重りとストッパ及び重りとパッ
ケージとの隙間間隔を設定することが可能であり、かつ
製造設備も低コストで実現できるため、半導体加速度セ
ンサのトータルコストを低減することが可能である。
【図１】本発明の一実施例に係る第１の構成による半導
体加速度センサの断面図
体加速度センサの断面図
【図２】従来の半導体加速度センサの構成を示す断面図
【図３】従来の半導体加速度センサの構成を示す断面図
【図４】本発明の一実施例に係る第１の構成による半導
体加速度センサの斜視図
体加速度センサの斜視図
【図５】本発明の一実施例に係る重り位置決め用治具を
示す斜視図及び断面図
示す斜視図及び断面図
【図６】本発明の一実施例に係る下部パッケージを示す
断面図
断面図
【図７】本発明の一実施例に係る重りを示す斜視図
【図８】重り位置決め方法の基本原理を説明するための
説明図
説明図
【図９】本発明の一実施例に係る製造方法の各工程を示
す斜視図
す斜視図
【図１０】本発明の一実施例に係る第２の構成による半
導体加速度センサの断面図
導体加速度センサの断面図
【図１１】本発明の一実施例に係る第３の構成による半
導体加速度センサの断面図
導体加速度センサの断面図
【図１２】本発明の一実施例に係る第３の構成による半
導体加速度センサの断面図
導体加速度センサの断面図
【図１３】本発明の一実施例に係る第３の構成による効
果を説明するための説明図
果を説明するための説明図
【図１４】本発明の一実施例に係る第３の構成による効
果を説明するための説明図
果を説明するための説明図
１、１０１、２０１ センサ素子 ２、１０２、２０３ 拡散抵抗 ３ 出力端子 ４、１０８、１１１ ワイヤ ５ 重り １０、１０ａ、１０ｂ 下部パッケージ １１ 電極 １２、１２ａ、１２ｂ 上部パッケージ １３、１３ａ ストッパ １４ 重り位置決め用治具 １５ 吸気孔 １６ 重り−センサ素子接着用治具 １７ 接着剤 １８ 紫外線照射装置 ５１〜５３、５１ａ〜５３ａ 重り位置決め用治具の
端面及び内面 ６１〜６３ 下部パッケージの端面 ７１〜７３ 重りの端面 ８１ 重心 １０３ 支持部 １０４、２０２ 薄肉部 １０５ 緩衝剤 １０６ 緩衝材 １０７ パッケージ １０９ リード端子 １１０ カバー １１２ 周辺基板 ２０４ 上部ストッパ ２０５ 下部ストッパ
端面及び内面 ６１〜６３ 下部パッケージの端面 ７１〜７３ 重りの端面 ８１ 重心 １０３ 支持部 １０４、２０２ 薄肉部 １０５ 緩衝剤 １０６ 緩衝材 １０７ パッケージ １０９ リード端子 １１０ カバー １１２ 周辺基板 ２０４ 上部ストッパ ２０５ 下部ストッパ
Claims (7)
- 【請求項１】 物理量変化を検出する感歪み部を有する
基体と、前記基体の一端に固着された重りと、前記基体
の他の一端を固定する支持体と、前記基体を保護する保
護手段と、前記基体と前記支持体が接続手段によって接
続された半導体加速度センサにおいて、 前記重りを挟むように配置され、前記重りの変位範囲を
制限し、前記基体の破断を防止するストッパを含み、 前記重りは直方体状の端面に囲まれ、互いに直交する３
端面の少なくとも一部の領域を露出させるよう構成した
半導体加速度センサ。 - 【請求項２】 前記保護手段は、前記重りの変位範囲を
制限する機能を有し、 前記保護手段の端面が前記ストッパの上面に直接接触す
るように構成した請求項１記載の半導体加速度センサ。 - 【請求項３】 前記重りの端面のうち、重心に最も近い
部分に接触するよう、前記基体と、前記保護手段と、前
記ストッパの表面とに、突起もしくは切り欠きを有する
請求項１及び請求項２記載の半導体加速度センサ。 - 【請求項４】 吸気孔を有する位置決め用治具と、該位
置決め用治具の吸気孔に接続した吸着手段とを利用して
前記重りを吸着し、 前記基体の破断を防止するように前記重りと前記ストッ
パとの間隔、若しくは該間隔と、前記重りと前記保護手
段との間隔を設定し、 前記基体と前記支持体との接着を行う工程を含む請求項
１乃至３いづれか１項記載の半導体加速度センサの製造
方法。 - 【請求項５】 重りと、前記重りに一端が接続されたセ
ンサ素子と、 前記センサ素子の他端に接続され前記重りの下面と離間
する底面を有する下部パッケージと、 前記下部パッケージの上面に接続された前記重りの上面
と離間する底面を有する上部パッケージと、 前記上部パッケージの上面に接続され、前記重りの対向
する２つの側面と離間する側面を有し、かつ上面が前記
下部パッケージの底面と離間するストッパを有する半導
体加速度センサ。 - 【請求項６】 前記下部パッケージの底面上に前記重り
の下面と離間した突起を有する請求項５記載の半導体加
速度センサ。 - 【請求項７】 前記上部パッケージの底面に前記重りの
上面と離間した突起を有する請求項５記載の半導体加速
度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10159352A JPH11344505A (ja) | 1998-04-02 | 1998-06-08 | 半導体加速度センサ |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9038898 | 1998-04-02 | ||
| JP10-90388 | 1998-04-02 | ||
| JP10159352A JPH11344505A (ja) | 1998-04-02 | 1998-06-08 | 半導体加速度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11344505A true JPH11344505A (ja) | 1999-12-14 |
Family
ID=26431878
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10159352A Pending JPH11344505A (ja) | 1998-04-02 | 1998-06-08 | 半導体加速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11344505A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010127842A (ja) * | 2008-11-28 | 2010-06-10 | Kyocera Corp | 半導体加速度センサ、半導体加速度センサの評価方法及び半導体加速度センサの製造方法 |
-
1998
- 1998-06-08 JP JP10159352A patent/JPH11344505A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010127842A (ja) * | 2008-11-28 | 2010-06-10 | Kyocera Corp | 半導体加速度センサ、半導体加速度センサの評価方法及び半導体加速度センサの製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20040302 |