專利名稱：加速度傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車、飛機(jī)、便攜終端設(shè)備、玩具等所使用的加速度檢測(cè)用的半導(dǎo)體加
速度傳感器。
背景技術(shù)：
加速度傳感器多用于安全氣囊工作用，將汽車碰撞時(shí)的沖擊作為加速度來(lái)處理。 在汽車中，具有測(cè)定X軸方向和/或Y軸方向的加速度的單軸或雙軸功能就足夠了 。另外， 由于測(cè)定的加速度非常大，因此檢測(cè)加速度的加速度傳感器元件也得制作成牢固的元件。 最近，便攜終端設(shè)備、機(jī)器人等也多使用，為了檢測(cè)空間動(dòng)作，需求一種測(cè)定X、 Y、Z軸方向 的加速度的三軸加速度傳感器。另外，為了檢測(cè)微小加速度，需求一種高分解能、小型的加 速度傳感器。 加速度傳感器用將撓性梁的動(dòng)作轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的方法，與壓阻型和靜電容量型、 壓電型大不相同，考慮傳感器輸出的大小或響應(yīng)頻率特性、耐電磁噪音、輸出的直線性、靜 止加速度的檢測(cè)、溫度特性等來(lái)選擇。從小型且高靈敏度的需求出發(fā)，需要微細(xì)加工，因此 在硅基板上利用光刻技術(shù)來(lái)形成，用半導(dǎo)體技術(shù)在硅中摻入雜質(zhì)形成壓阻的半導(dǎo)體壓阻元 件型三軸加速度傳感器正在被實(shí)用化。 關(guān)于半導(dǎo)體壓阻元件型三軸加速度傳感器，申請(qǐng)人正在大范圍內(nèi)進(jìn)行多個(gè)專利申 請(qǐng)。在專利文獻(xiàn)1至專利文獻(xiàn)6中，明示有重錘的形狀、梁的形狀、半導(dǎo)體壓阻元件的配置、 半導(dǎo)體壓阻元件的連接、梁和支承框的接合部的形狀等。圖15用分解立體圖來(lái)表示三軸加 速度傳感器，圖16A表示沿圖15的XVI A-XVI A線的剖面圖，另外，圖16B用平面圖來(lái)表示 該三軸加速度傳感器中使用的加速度傳感器元件。在三軸加速度傳感器200中，在箱190 內(nèi)，加速度傳感器元件100和限制板180用樹脂等粘著材料54以規(guī)定間隔進(jìn)行粘著。加速 度傳感器元件100的芯片端子104用引線58連接于箱端子192，傳感器的信號(hào)從外部端子 194取出。在箱190上，箱蓋195用例如AuSn軟釬料等粘著材料55進(jìn)行粘著密封。三軸加 速度傳感器元件100由方形的支承框10、重錘20及兩對(duì)梁30構(gòu)成，重錘20用兩對(duì)梁30保 持在支承框10的中央。在梁30上形成有半導(dǎo)體壓阻元件31x、31y、31z。在一對(duì)梁上設(shè)有 X軸半導(dǎo)體壓阻元件31x和Z軸半導(dǎo)體壓阻元件31z，在另一對(duì)梁上設(shè)有Y軸半導(dǎo)體壓阻元 件31y。在一對(duì)梁的4個(gè)端部配有半導(dǎo)體壓阻元件，由這些元件構(gòu)成電橋電路，因此能夠消 除溫度變化等造成的半導(dǎo)體壓阻元件的均一的電阻變化，另外，通過改變電橋電路的連接 方式，能夠分開檢測(cè)X軸、Y軸和Z軸的加速度。在圖16A中，重錘20的下面和箱190的內(nèi) 底面的間隔g4、和重錘20的上面和限制板180的間隔g3在沖擊等過度的加速度施加于傳 感器時(shí)，限制重錘20的動(dòng)作，防止梁30損壞。本發(fā)明的半導(dǎo)體壓阻元件型三軸加速度傳感 器的基本結(jié)構(gòu)與這些專利文獻(xiàn)中所記述的結(jié)構(gòu)相同，因此在不需特別說明的限度內(nèi)省略詳 細(xì)說明。以下，有時(shí)將半導(dǎo)體壓阻元件型三軸加速度傳感器及元件只稱為加速度傳感器或 加速度傳感器元件。另外，有時(shí)也按同義語(yǔ)來(lái)使用加速度傳感器和加速度傳感器元件。
在上述加速度傳感器元件的制作中，需要高精度地加工梁的厚度，因此通常使用用在較厚的硅層的表面上經(jīng)由氧化硅膜層而層疊有較薄的硅層的SOI(Siiicon on Insulator,絕緣體上硅)晶片。可以制作成如下結(jié)構(gòu)將氧化硅膜層作為蝕刻停止層來(lái)使 用，在較薄的硅層上加工成梁等的形狀后，在較厚的硅層上加工槽，將支承框和重錘分開， 通過由較薄的硅層構(gòu)成的梁，將重錘支承于支承框。 在半導(dǎo)體壓阻元件型三軸加速度傳感器中，在重錘上設(shè)有切口部分，將梁與該切
口部分連接，由此能夠兼得小型化和高靈敏度兩者。關(guān)于這種結(jié)構(gòu)的加速度傳感器，例如，
在專利文獻(xiàn)7至專利文獻(xiàn)10中有所記載。圖17用立體圖表示其代表結(jié)構(gòu)。在加速度傳感
器元件100'中，在重錘20'的連接有梁30'的部分設(shè)有切口 22，在切口 22的內(nèi)側(cè)且在重
錘20'上連接有梁30。因此，即使支承框10的內(nèi)部全部形成重錘20'，也只能將梁30加
長(zhǎng)切口 22的長(zhǎng)度的量，即使以較小的面積也能夠得到靈敏度高的傳感器。 專利文獻(xiàn)1 :(日本)特開2003-172745號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)2 :(日本)特開2003-279592號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)3 :(日本)特開2004-184373號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)4 :(日本)特開2006-098323號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)5 :(日本)特開2006-098321號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)6 :W02005/062060A1 專利文獻(xiàn)7 :(日本)特開平11-214705號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)8 :(日本)特開2002-296293號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)9 :(日本)特開2003-101032號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)10 :(日本)特開平9-237902號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)11 :(日本)特開平3-2535號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)12 :(日本)特開平10-170380號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)13 :(日本)特開2000-46862號(hào)公報(bào) 在圖15所示的加速度傳感器200中，通過將構(gòu)成加速度傳感器元件100的傳感器 芯片與箱體粘著的粘著材料的固化收縮、箱體和傳感器芯片的熱膨脹系數(shù)不同造成的熱變 形、將傳感器安裝于安裝基板后安裝基板彎曲等，外力施加于傳感器芯片。當(dāng)外力施加時(shí)， 在傳感器芯片的梁上產(chǎn)生梁延伸的方向的應(yīng)力。例如，當(dāng)向上方向彎曲為凸的力作用于傳 感器芯片時(shí)，在梁上產(chǎn)生拉伸應(yīng)力，在向下方向彎曲為凸時(shí)，在梁上產(chǎn)生壓縮應(yīng)力。當(dāng)在梁 上產(chǎn)生梁延伸的方向的應(yīng)力時(shí)，梁的易變形度發(fā)生變化，因此每單位加速度的壓阻元件的 應(yīng)力變化可能會(huì)發(fā)生變化，傳感器靈敏度可能會(huì)發(fā)生變化。 專利文獻(xiàn)11中公開了一種利用晶片級(jí)封裝技術(shù)將加速度傳感器芯片進(jìn)行封裝 的結(jié)構(gòu)。另外，專利文獻(xiàn)12中公開了一種樹脂模制半導(dǎo)體傳感器的技術(shù)。通過利用這些 技術(shù)，來(lái)研制進(jìn)行圖18的剖面圖所示的那種晶片級(jí)封裝，用樹脂進(jìn)行模制的加速度傳感器 300'。將上蓋芯片150及下蓋芯片160從加速度傳感器元件100'的上下進(jìn)行接合，構(gòu)成 將加速度傳感器元件100'的可動(dòng)部氣密密封的MEMS加速度傳感器組合體170'。加速度 傳感器元件100'的電極焊盤174露出于上蓋芯片150，可以進(jìn)行引線接合。當(dāng)用引線58 將電極焊盤174和外部端子56進(jìn)行引線接合電連接后，用模制樹脂60進(jìn)行密封時(shí)，就可以 得到被樹脂封裝的加速度傳感器。 在專利文獻(xiàn)11的加速度傳感器中，傳感器芯片和蓋芯片采用相同的材料，不存在熱膨脹差，但因形成于傳感器芯片和蓋芯片的表面的絕緣膜及金屬膜而發(fā)生翹曲變形，因 此在蓋芯片接合時(shí)，外力施加于傳感器芯片，梁延伸的方向的應(yīng)力可能會(huì)發(fā)生變化。另外， 即使在組裝成圖18所示的樹脂封裝件時(shí)，模制樹脂的固化收縮和熱膨脹系數(shù)差造成的熱 變形也產(chǎn)生影響，另外，由于安裝后安裝基板的彎曲，因此外力施加于傳感器芯片，靈敏度 可能會(huì)發(fā)生變化。專利文獻(xiàn)13中公開有如下技術(shù)為了降低對(duì)靈敏度產(chǎn)生影響的外力變 化，在梁的大致中央設(shè)置向一方突出的凸?fàn)顝澢?，按照該彎曲部的突出朝向不同的方?的方式，設(shè)置兩根梁。由于設(shè)有兩根梁，因此支承框和重錘的中心線與梁的中心線不在同一 直線上缺乏對(duì)稱性，外力的緩和不夠充分。另外，雖然公開有將與支承框連接的梁的中心 線、和與重錘連接的梁的中心線錯(cuò)開配置，并用梁將其間連接的形狀，但成為關(guān)于支承框和 重錘的中心線缺乏對(duì)稱性的結(jié)構(gòu)，因此外力的緩和不夠充分。特別是，在制成圖18所示的 那種樹脂模制件的加速度傳感器中，由于施加的外力較大，因此難以降低靈敏度變化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為解決上述課題而開發(fā)的，其目的在于，實(shí)現(xiàn)一種加速度傳感器，其實(shí)現(xiàn) 即使外力施加于傳感器芯片而傳感器靈敏度也難以發(fā)生變化的結(jié)構(gòu)，且特性變動(dòng)小。
本發(fā)明的加速度傳感器具有加速度傳感器元件，該加速度傳感器元件具有支承 框；重錘，其在從外部施加有加速度時(shí)，可相對(duì)于支承框進(jìn)行動(dòng)作；多個(gè)具有撓性的梁，其 將重錘和支承框連接且支承重錘；半導(dǎo)體壓阻元件(以下，稱為"壓阻元件")，其在梁與重 錘或支承框連接的連接點(diǎn)附近且設(shè)置于梁上；配線，其連接于壓阻元件并設(shè)置于梁，該加速 度傳感器元件通過壓阻元件的電阻變化來(lái)檢測(cè)從外部施加的加速度，多個(gè)梁中、設(shè)有檢測(cè) 梁的厚度方向的加速度的壓阻元件的梁分別具有至少一個(gè)應(yīng)力緩沖部。 當(dāng)外力施加于加速度傳感器元件時(shí)，雖然X、Y、Z軸方向的加速度檢測(cè)靈敏度發(fā)生 變化，但尤其是Z軸方向的加速度檢測(cè)靈敏度受影響。當(dāng)將加速度傳感器元件的上面設(shè)定 為X-Y面時(shí)，Z軸為梁的厚度方向，受干擾力而翹曲產(chǎn)生于該方向，因此發(fā)生比X、 Y軸方向 約大1位數(shù)的靈敏度變化。因此，至少在設(shè)有檢測(cè)Z軸的加速度的壓阻元件的梁上設(shè)置應(yīng) 力緩沖部。在Z軸以外的梁上也可以設(shè)置應(yīng)力緩沖部。為了將施加于加速度傳感器的本應(yīng) 測(cè)定的外力、和造成靈敏度變化的外力區(qū)別開來(lái)，將賦予應(yīng)測(cè)定的加速度的外力稱為外力， 將不必要的外力稱為干擾力。 可以將在梁上設(shè)置應(yīng)力緩沖部這種本發(fā)明的概念應(yīng)用于如下加速度傳感器中任 一種能測(cè)定X、 Y、 Z軸中任一軸的單軸加速度傳感器、能測(cè)定X、 Y、 Z軸中任意2軸的雙軸 加速度傳感器、能測(cè)定全部X、 Y、 Z軸的三軸加速度傳感器。 即使對(duì)加速度傳感器元件施加干擾力并對(duì)梁施加沿梁延伸的方向拉伸或壓縮的 力，當(dāng)梁上設(shè)有應(yīng)力緩沖部時(shí)，也能夠用應(yīng)力緩沖部吸收該力。由于用應(yīng)力緩沖部吸收干擾 力，因此沿梁延伸的方向施加的應(yīng)力難以變化，梁的易變形度也難以變化。因此，能夠降低 加速度傳感器元件的、特別是施加于梁的干擾力造成的靈敏度變化。在無(wú)應(yīng)力緩沖部的現(xiàn) 有加速度傳感器中，因干擾力而Z軸的靈敏度往往會(huì)變化20 50% ，當(dāng)設(shè)有應(yīng)力緩沖部時(shí)， 能夠使Z軸的靈敏度變化下降近1位數(shù)。 在本發(fā)明的加速度傳感器中，優(yōu)選在設(shè)有應(yīng)力緩沖部的梁的、設(shè)有壓阻元件的區(qū) 域外的梁上形成有應(yīng)力緩沖部，梁關(guān)于梁的長(zhǎng)度中心線和梁的寬度中心線的交點(diǎn)對(duì)稱。
可以采用如下加速度傳感器作為保持加速度傳感器元件的保護(hù)箱，利用由陶瓷 或金屬制作的分為箱狀的底箱和蓋的箱體，在該箱體內(nèi)密封有加速度傳感器元件?；蛘?，可 以采用作為保護(hù)箱體利用模制樹脂將進(jìn)行了晶片級(jí)封裝的加速度傳感器元件進(jìn)行密封的 樹脂封裝加速度傳感器。 優(yōu)選形成于梁的至少一個(gè)應(yīng)力緩沖部關(guān)于梁的長(zhǎng)度中心線和梁的寬度中心線對(duì) 稱地配置。可以考慮梁的長(zhǎng)度和應(yīng)力緩沖部的尺寸來(lái)決定多個(gè)應(yīng)力緩沖部的配置間隔。
優(yōu)選設(shè)有應(yīng)力緩沖部的梁具有第一部分，其將重錘和應(yīng)力緩沖部連接；第二部 分，其將支承框和應(yīng)力緩沖部連接，第一部分和第二部分沿梁整體延伸的方向延伸，制成基 本上相同的厚度。梁的第一部分和第二部分通過從外部施加于該梁的、梁整體延伸的方向 的應(yīng)力向同一方向彎曲。 在加速度傳感器元件受干擾力而梁變形時(shí)，當(dāng)位于重錘和應(yīng)力緩沖部之間的梁的 第一部分的長(zhǎng)度與位于支承框和應(yīng)力緩沖部之間的第二部分的長(zhǎng)度一致時(shí)，夾著應(yīng)力緩沖 部的梁的第一部分和第二部分的變形將會(huì)對(duì)稱。通過使梁的第一部分和第二部分的變形 成為對(duì)稱，易使對(duì)配置于梁的兩端附近的壓阻元件施加的應(yīng)力變化一致。通過配置于梁的 兩端附近的壓阻元件以大致相同的方式發(fā)生電阻變化，能夠減小干擾力造成的電阻變化之 差。如果電阻變化相同，且平衡不發(fā)生變化，則電橋電路的輸出不會(huì)變化，因此能夠減小施 加于加速度傳感器元件的干擾力造成的輸出變化。 在梁的表面形成有氧化鋁或氧化硅絕緣膜、金屬配線等，梁和這些不同的材料具 有不同的拉伸彈性模量及熱膨脹系數(shù)，因此原本就具有梁向厚度方向翹曲的應(yīng)力。當(dāng)由一 根連續(xù)的材料構(gòu)成梁時(shí)，梁的某部分向與應(yīng)力施加的方向相反方向翹曲。這種形狀不穩(wěn)定， 且助長(zhǎng)沿梁延伸的方向施加有干擾力時(shí)的靈敏度變化。通過應(yīng)力緩沖部發(fā)生扭曲變形，可 以將應(yīng)力緩沖部作為翹曲曲率的不連續(xù)點(diǎn)，位于應(yīng)力緩沖部?jī)蓚?cè)的梁的第一部分和第二部 分可以制成已向應(yīng)力施加的方向翹曲的形狀，能夠使梁的變形穩(wěn)定，減小干擾力造成的靈 敏度變化。根據(jù)應(yīng)力緩沖部的扭曲效果的大小，在梁的與應(yīng)力緩和層的連接部附近，形成與 應(yīng)力施加的方向反向翹曲的部分，但梁的大部分為自然翹曲，由此可以充分期待消除不穩(wěn) 定變形的效果。 在本發(fā)明的加速度傳感器中，應(yīng)力緩沖部可以為中央具有開口的框，該框?qū)⑴c連 接于重錘的端部相反的梁的第一部分的端部、和與連接于支承框的端部相反的梁的第二部 分的端部連接，。 通過在梁上形成框狀的應(yīng)力緩沖部，能夠吸收梁整體延伸的方向的干擾力。通過
框狀的應(yīng)力緩沖部變形，吸收沿梁延伸的方向伸縮的應(yīng)力，通過框狀的應(yīng)力緩沖部扭曲，位
于應(yīng)力緩沖部?jī)蓚?cè)的梁的第一部分和第二部分易發(fā)生向梁的厚度方向彎曲的變形。通過框
狀的應(yīng)力緩沖部變形，梁延伸的方向的應(yīng)力相對(duì)于梁延伸的方向的干擾力難以變化，能夠
減小靈敏度變化。通過使用框狀的應(yīng)力緩沖部，能夠防止梁向其寬度方向彎曲的變形。 在本發(fā)明的加速度傳感器中，框狀的應(yīng)力緩沖部可以為方形、具有偶數(shù)邊的多角
形、圓形、橢圓形及它們的變形。 框呈如畫框那樣具有外緣和內(nèi)緣的形狀，外緣的形狀和內(nèi)緣的形狀大致相似。大 致相似是指可以使邊緣寬度因部位而不同，例如，外緣為正方形，內(nèi)緣可以采用長(zhǎng)方形。方 形中包含正方形、長(zhǎng)方形、平行四邊形。多角形優(yōu)選具有偶數(shù)邊，具有奇數(shù)邊的三角形、五角形因變形或扭曲不均等而不優(yōu)選使用。在多角形的角部，可以設(shè)置曲率。圓形難以發(fā)生
沿梁延伸的方向伸縮的變形，但可以期待通過扭曲而易發(fā)生向梁的厚度方向彎曲變形的效
果。橢圓形可以發(fā)生框的變形和扭曲，因此效率比圓形要好。另外，當(dāng)設(shè)定為外緣為圓形且
內(nèi)緣為橢圓形或兩者換位的組合時(shí)，可以形成不具有直線部的應(yīng)力緩沖部。變形是指例如
方形的對(duì)向的邊在內(nèi)側(cè)具有曲率的鼓形、直線和曲線組合成的賽道形狀等。
本發(fā)明使用的框狀的應(yīng)力緩沖部?jī)?yōu)選為由如下4個(gè)框邊構(gòu)成的四邊形框第一框
邊，其連接于設(shè)有應(yīng)力緩沖部的梁的第一部分的、與連接于重錘的端部相反的端部，并沿該
梁的寬度方向延伸；第二框邊，其連接于該梁的第二部分的、與連接于支承框的端部相反的
端部，并沿該梁的寬度方向延伸；第三和第四框邊，其將這兩個(gè)第一和第二框邊的端部彼此
連接，沿梁整體延伸的方向延伸。 在本發(fā)明中，優(yōu)選框狀的應(yīng)力緩沖部具有的、第三和第四框邊間的內(nèi)側(cè)距離比設(shè) 有應(yīng)力緩沖部的梁的寬度大。 第三和第四框邊間的內(nèi)側(cè)距離比梁的寬度大是重要的。在框的外側(cè)的寬度與梁寬 相同且內(nèi)側(cè)的寬度比梁寬小、即在梁上形成有方形孔的應(yīng)力緩沖部中，幾乎不能期待變形， 因此沒有作為應(yīng)力緩沖部的效果。通過將應(yīng)力緩沖部的框邊的內(nèi)側(cè)棱配置于比梁的寬度的 側(cè)棱更靠外側(cè)，易發(fā)生變形或扭曲，能夠?qū)崿F(xiàn)應(yīng)力緩沖效果。 優(yōu)選本發(fā)明中使用的框狀的應(yīng)力緩沖部具有的、第一和第二框邊各邊、第三和第 四框邊各邊、設(shè)有應(yīng)力緩沖部的梁相互在寬度上不同。另外，優(yōu)選所述應(yīng)力緩沖部具有的框 邊分別比設(shè)有應(yīng)力緩沖部的梁薄。 在本發(fā)明的加速度傳感器中，在多個(gè)梁中、設(shè)有檢測(cè)梁的厚度方向的加速度的半 導(dǎo)體壓阻元件的梁分別具有多個(gè)應(yīng)力緩沖部的情況下，設(shè)有多個(gè)應(yīng)力緩沖部的梁具有第 一部分，其將重錘和應(yīng)力緩沖部連接；第二部分，其將支承框和另一應(yīng)力緩沖部連接；至少 一個(gè)第三部分，其將多個(gè)應(yīng)力緩沖部中相鄰的兩個(gè)連接。第一、第二及第三部分沿梁整體延 伸的方向延伸，制成基本上相同的厚度，多個(gè)應(yīng)力緩沖部分別可以為在中央具有開口的框， 該框設(shè)置于第一部分或第二部分和一個(gè)第三部分之間、或兩個(gè)第三部分之間，連接有第三 部分的一端部、與連接于重錘或支承框的端部相反的第一部分或第二部分的端部、或另一 第三部分的一端部。 而且，多個(gè)應(yīng)力緩沖部分別可以為由如下4個(gè)框邊構(gòu)成的四邊形框第一框邊，其 連接于設(shè)有多個(gè)應(yīng)力緩沖部的梁的第一部分的、與連接于重錘的端部相反的端部或梁的第 三部分的一端部，并沿梁的寬度方向延伸；第二框邊，其連接于第三部分的一端部或梁的第 二部分的與連接于支承框的端部相反的端部，并沿梁的寬度方向延伸；第三和第四框邊，其 將這兩個(gè)第一和第二框邊的端部彼此連接，沿梁整體延伸的方向延伸。 在本發(fā)明的加速度傳感器中，應(yīng)力緩沖部可以位于梁的第一部分和第二部分之 間，由從與連接于重錘的端部相反的第一部分的端部起、連續(xù)到與連接于支承框的端部相 反的第二部分的端部而連接成曲徑的邊構(gòu)成。 連接成曲徑的邊可以由如下邊構(gòu)成第一邊，其連接于設(shè)有應(yīng)力緩沖部的梁的第 一部分的、與連接于重錘的端部相反的端部，沿梁的寬度方向延伸；第二邊，其連接于梁的 第二部分的、與連接于支承框的端部相反的端部，沿梁的寬度方向且與第一邊反向地延伸； 第三邊，其從第一邊的外端向梁整體延伸的方向延伸；第四邊，其從第二邊的外端向梁整體延伸的方向延伸；第五邊，其位于將第一邊與第一部分連接的點(diǎn)、和將第二邊與第二部分連
接的點(diǎn)的中央的沿梁的寬度方向引出的線上，將第三邊和第四邊的端部彼此連接。 通過在梁上設(shè)置具有連接成曲徑的邊的應(yīng)力緩沖部，能夠吸收梁整體延伸的方向
的干擾力。通過應(yīng)力緩沖部的邊的變形，吸收沿梁延伸的方向伸縮的應(yīng)力，通過應(yīng)力緩沖部
扭曲，位于應(yīng)力緩沖部?jī)蓚?cè)的梁的第一部分和第二部分易向梁的厚度方向彎曲。通過應(yīng)力
緩沖部的邊變形，梁整體延伸的方向的應(yīng)力相對(duì)于梁整體延伸的方向的干擾力難以變化，
能夠減小靈敏度變化。具有連接成曲徑的邊的應(yīng)力緩沖部與框狀的應(yīng)力緩沖部相比，沿梁
整體延伸的方向伸縮的應(yīng)力的吸收效果大。當(dāng)將連接成曲徑的邊設(shè)定為只是一個(gè)方向的邊
時(shí)，易發(fā)生梁的寬度方向的彎曲，但通過設(shè)定為連接成在寬度方向上彼此反向突出的曲徑
的邊，能夠防止偏向一個(gè)方向的變形。 本發(fā)明的加速度傳感器的多個(gè)梁中、設(shè)有檢測(cè)梁的厚度方向的加速度的半導(dǎo)體壓 阻元件的梁可以分別具有多個(gè)應(yīng)力緩沖部。設(shè)有多個(gè)應(yīng)力緩沖部的梁具有第一部分，其將 重錘和應(yīng)力緩沖部連接；第二部分，其將支承框和另一應(yīng)力緩沖部連接；至少一個(gè)第三部 分，其將多個(gè)應(yīng)力緩沖部中相鄰的兩個(gè)連接，第一、第二及第三部分沿梁整體延伸的方向延 伸，這三部分制成相同厚度。多個(gè)應(yīng)力緩沖部分別設(shè)置于梁的第一部分或第二部分和一個(gè) 第三部分之間、或兩個(gè)第三部分之間，由從一個(gè)第三部分的一端部起、連續(xù)到與連接于重錘 或支承框的端部相反的第一部分或第二部分的端部或另一第三部分的一端部而連接成曲 徑的邊構(gòu)成。 連接成曲徑的邊可以由如下邊構(gòu)成第一邊，其連接于設(shè)有多個(gè)應(yīng)力緩沖部的梁 的第一部分的、與連接于重錘的端部相反的端部、或梁的第三部分的一端部，沿梁的寬度方 向延伸；第二邊，其連接于第三部分的一端部或第二部分的與連接于支承框的端部相反的 端部，沿梁的寬度方向且與第一邊反向地延伸；第三邊，其從第一邊的外端向梁整體延伸的 方向延伸；第四邊，其從第二邊的外端向梁整體延伸的方向延伸；第五邊，其位于將第一邊 與第一部分或第三部分連接的點(diǎn)、和將第二邊與第三部分或第二部分連接的點(diǎn)的中央的沿 梁的寬度方向引出的線上，將第三邊和第四邊的端部彼此連接。 不需要將連接成曲徑的邊的數(shù)量增多，將應(yīng)力吸收效果提高到必要以上。當(dāng)將連 接成曲徑的邊的數(shù)量增多時(shí)，梁的長(zhǎng)度變長(zhǎng)，連接半導(dǎo)體壓阻元件的金屬配線的長(zhǎng)度隨之 變長(zhǎng)。當(dāng)金屬配線變長(zhǎng)時(shí)，電阻變大，因此牽連到電力消耗增加，故而不優(yōu)選。另外，擔(dān)心可 能會(huì)出現(xiàn)梁過于柔軟且共振頻率降低等不希望出現(xiàn)的副作用。因此，優(yōu)選以最小的邊數(shù)形 成應(yīng)力緩沖部。 作為應(yīng)力緩沖部，可以由曲線形成為大致S字狀，以代替直線的組合。另外，可以 采用將直線和曲線組合的形成曲徑的邊。 在本發(fā)明的加速度傳感器中，優(yōu)選連接成曲徑的邊中、第三邊和第四邊間的內(nèi)側(cè) 距離比設(shè)有應(yīng)力緩沖部的梁的寬度大。 在本發(fā)明的加速度傳感器中，連接成曲徑的邊的第一邊和第二邊各邊、第三邊和 第四邊各邊、設(shè)有應(yīng)力緩沖部的梁可以彼此寬度不同。 在框狀的應(yīng)力緩沖部的情況下，框 寬度可以因部位而不同，另外，也可以與梁的 寬度不同。但是，需要關(guān)于梁的寬度中心線及長(zhǎng)度中心線對(duì)稱。當(dāng)破壞對(duì)稱時(shí)，在加速度傳 感器元件受干擾力而應(yīng)力緩沖部變形時(shí)，夾著應(yīng)力緩沖部的左右的梁的第一部分和第二部分的變形易變成非對(duì)稱。當(dāng)梁的變形成為非對(duì)稱時(shí)，位于梁兩端的壓阻元件的力的平衡遭 到破壞，電橋的電阻平衡遭到破壞，因此難以減小干擾力造成的輸出變化。由連接成曲徑的 邊構(gòu)成的應(yīng)力緩沖部的情況也同樣，優(yōu)選關(guān)于應(yīng)力緩沖部的中心對(duì)稱。 在本發(fā)明的加速度傳感器中，優(yōu)選連接成曲徑的邊分別比設(shè)有應(yīng)力緩沖部的梁薄。 通過使應(yīng)力緩沖部的厚度比梁的厚度薄，能夠進(jìn)一步提高應(yīng)力緩沖部效果。即使 當(dāng)不設(shè)置本發(fā)明的應(yīng)力緩沖部時(shí)，通過將梁的中央部分的梁厚減薄，也可以期待梁易彎曲
吸收干擾力的效果，但不能通過梁伸縮來(lái)吸收施加于梁延伸的方向的干擾力，因此效果較 小。將梁的中央部分的梁厚減薄，與框狀或曲徑狀的應(yīng)力緩沖部相比，抑制Z軸的靈敏度變 化的效果較差，只能得到將現(xiàn)有無(wú)應(yīng)力緩沖部的加速度傳感器的約20 50%的Z軸的靈敏 度變化下降到一半左右的程度的效果。但是，通過將框狀或曲徑狀的應(yīng)力緩沖部減薄，可以 期待更大的應(yīng)力緩沖。但是，當(dāng)將應(yīng)力緩沖部的壁厚減薄時(shí)，在制造方面，工時(shí)數(shù)增加，制造 上不太優(yōu)選。在以與梁相同的厚度形成框狀或曲徑狀的應(yīng)力緩沖部的情況下，只變更光刻 的掩模就可以對(duì)應(yīng)，因此不會(huì)增加工時(shí)數(shù)。 優(yōu)選形成于框狀的應(yīng)力緩沖部的金屬配線關(guān)于設(shè)有應(yīng)力緩沖部的梁的寬度中心 線對(duì)稱。 將壓阻元件間連接的金屬配線、特別是從形成于梁的重錘側(cè)的根部的壓阻元件引 出的金屬配線穿過梁的上方向支承框上方引出。優(yōu)選使由金屬配線產(chǎn)生的應(yīng)力的影響關(guān)于 梁的長(zhǎng)度中心線及寬度中心線對(duì)稱。在梁上配置有偶數(shù)根金屬配線的情況下，通過在框狀 的應(yīng)力緩沖部的兩個(gè)框邊分別設(shè)有相同數(shù)目的金屬配線，在加速度傳感器元件受外力而應(yīng) 力緩沖部變形時(shí)，夾著應(yīng)力緩沖部的位于左右的第一部分和第二部分的變形易達(dá)到對(duì)稱。 以其效果而言，位于梁兩端的壓阻元件的力也同樣，即使在組成電橋時(shí)，電阻平衡也不會(huì)遭 到較強(qiáng)破壞，能夠減小干擾力造成的輸出變化。 在本發(fā)明的加速度傳感器中，優(yōu)選將未連接于半導(dǎo)體壓阻元件的虛設(shè)的金屬配線 形成于框狀的應(yīng)力緩沖部的框邊，將金屬配線關(guān)于梁的寬度中心線對(duì)稱地配置在應(yīng)力緩沖 部的兩框邊上。 在梁上設(shè)有奇數(shù)根金屬配線的情況下，可以將中央的一根分割分支為兩根，使框 狀的應(yīng)力緩沖部的各框邊上的金屬配線數(shù)目相同并對(duì)稱。在將一根金屬配線分支為兩根 時(shí)，優(yōu)選分支后的金屬配線的寬度與分支前的金屬配線的寬度相同。當(dāng)將金屬配線一分為 二時(shí)，由于金屬配線寬度變窄，因此金屬配線的斷線危險(xiǎn)會(huì)增大。另外，不進(jìn)行分割分支，例 如設(shè)定為2根和1根，通過在1根側(cè)形成不與半導(dǎo)體壓阻元件連接的虛設(shè)配線，能夠使框的 結(jié)構(gòu)對(duì)稱。 在本發(fā)明的加速度傳感器中，優(yōu)選設(shè)有應(yīng)力緩沖部的梁的第一部分和第二部分分 別由如下各部構(gòu)成第一根部，其將第一或第二部分與重錘或支承框連接；第二根部，其將 第一或第二部分與應(yīng)力緩沖部連接；寬度變化部，其寬度從第一根部到第二根部逐漸變化， 第一根部具有該梁持有的半導(dǎo)體壓阻元件，第一根部的寬度W32a比第一和第二框邊各邊 的、梁整體延伸的方向的寬度怖大。應(yīng)力緩沖部在施加有外力時(shí)進(jìn)行變形來(lái)吸收施加于梁整體延伸的方向的干擾力， 因此優(yōu)選為通過施加于梁整體延伸的方向的干擾力而易變形的形狀。應(yīng)力緩沖部的框邊
12中、沿梁的寬度方向延伸的框邊在寬度越窄長(zhǎng)度越長(zhǎng)時(shí)越易變形。與形成有壓阻元件且設(shè) 有許多金屬配線的第一根部相比，應(yīng)力緩沖部的框邊由于設(shè)有已分支的金屬配線，因此可 以將寬度減小。通過減小框邊的寬度，框邊因施加于梁整體延伸的方向的干擾力而易變形， 能夠提高應(yīng)力緩沖部實(shí)現(xiàn)的應(yīng)力緩沖效果。 在本發(fā)明的加速度傳感器中，更優(yōu)選第一根部的寬度W32a比第二根部的寬度 W32b大，第二根部的寬度W32b比第一和第二框邊各邊的梁整體延伸的方向的寬度怖大。
在梁的第一根部和第二根部形成有相同根數(shù)的金屬配線。但是，在第一根部形成 有壓阻元件，為了將壓阻元件間連接，形成有高濃度地?fù)饺腚x子而提高導(dǎo)電性的P型配線 及金屬配線，因此需要使梁的第一根部的寬度W32a比第二根部的寬度W32b大。S卩，與第一 根部相比，可以減小第二根部的寬度。因此，通過設(shè)置寬度比第一根部小的第二根部，且將 第二根部與應(yīng)力緩沖部連接，即使不改變應(yīng)力緩沖部的尺寸，也能夠?qū)⒀亓旱膶挾确较蜓?伸的框邊的長(zhǎng)度加長(zhǎng)縮小了第二根部的量。這實(shí)質(zhì)上是使應(yīng)力緩沖部向梁的寬度方向伸長(zhǎng) 了。由于需要按照不與重錘接觸的方式來(lái)形成應(yīng)力緩沖部，因此當(dāng)加大應(yīng)力緩沖部的梁的 寬度方向的寬度時(shí)，需要在梁的出自重錘的部分使形成于重錘的切口的寬度比設(shè)置于梁的 應(yīng)力緩沖部的寬度大，因此相應(yīng)地重錘的體積減小而靈敏度降低。通過滿足框邊的寬度怖 〈第二根部的寬度W32b〈第一根部的寬度W32a的關(guān)系，不會(huì)使重錘的體積減小，能夠通過 應(yīng)力緩沖部進(jìn)一步提高應(yīng)力緩沖效果。 在本發(fā)明的加速度傳感器具有由連接成曲徑的邊構(gòu)成的應(yīng)力緩沖部的情況下，優(yōu) 選設(shè)有應(yīng)力緩沖部的梁的第一部分和第二部分分別由第一根部、第二根部、寬度變化部構(gòu) 成，第一根部將第一或第二部分與重錘或支承框連接；第二根部將第一或第二部分與應(yīng)力 緩沖部連接；寬度變化部，其寬度從第一根部到第二根部逐漸變化，第一根部具有梁持有的 半導(dǎo)體壓阻元件，第一根部的寬度W32a比第一和第二邊各邊的、梁整體延伸的方向的寬度 W6'大。 另外，優(yōu)選第一根部的寬度W32a比第二根部的寬度W32b大，第二根部的寬度W32b 比第一和第二邊各邊的梁整體延伸的方向的寬度怖'大。 在由連接成曲徑的邊構(gòu)成的應(yīng)力緩沖部的情況下，在梁的第一根部和第二根部分 別形成有相同數(shù)量的金屬配線。但是，在第一根部形成有壓阻元件，并且為了將壓阻元件間 連接，需要形成高濃度地?fù)饺腚x子而提高導(dǎo)電性的P型配線及金屬配線，因此需要使梁的 第一根部的寬度比第二根部的寬度大。即，與第一根部相比，可以減小第二根部的寬度。因 此，通過使第二根部的寬度W32b比第一根部的寬度W32a小，能夠維持應(yīng)力緩沖部的尺寸保 持原樣，能夠?qū)⒊蔀榍鷱降膽?yīng)力緩沖部的沿梁寬度方向延伸的邊加長(zhǎng)。這實(shí)質(zhì)上是使應(yīng)力 緩沖部向梁的寬度方向伸長(zhǎng)了。應(yīng)力緩沖部需要按照不與重錘接觸的方式來(lái)形成，因此當(dāng) 對(duì)應(yīng)力緩沖部加大梁寬度方向的寬度時(shí)，需要在梁的出自重錘的部分使形成于重錘的切口 的寬度比設(shè)置于梁的應(yīng)力緩沖部的寬度大，因此相應(yīng)地重錘的體積減小而靈敏度降低。通 過滿足邊的寬度怖' <第一根部的寬度W32a的關(guān)系，不會(huì)使重錘的體積減小，能夠進(jìn)一步 提高應(yīng)力緩沖部實(shí)現(xiàn)的應(yīng)力緩沖效果。另外，通過將連接成曲徑的邊中、沿梁的寬度方向延 伸的邊的寬度怖'減小，能夠相對(duì)于沿梁整體延伸的方向施加的干擾力而易變形，能夠進(jìn) 一步提高應(yīng)力緩沖效果。 本發(fā)明的加速度傳感器為在同一芯片上形成有兩個(gè)以上加速度傳感器的多量程
13傳感器芯片(多量程型加速度傳感器元件)，多量程傳感器芯片的多個(gè)加速度傳感器元件 的每單位加速度的輸出電壓可以按照從第一個(gè)到第n加速度傳感器元件的順序依次減小。
加速度傳感器元件通過加速度作用于重錘使梁變形，在形成于梁的壓阻元件上產(chǎn) 生應(yīng)力使其電阻變化，將此轉(zhuǎn)換為電位差(輸出電壓)而輸出。第一到第n加速度傳感器 元件按照每單位加速度的輸出電壓依次變小的方式來(lái)形成。例如，測(cè)定量程士3G的第一加 速度傳感器元件將每1G加速度的輸出電壓制成IV，測(cè)定量程300G的第n個(gè)加速度傳感器 元件將每1G加速度的輸出電壓制成0. 01V，由此能夠?qū)⒏骷铀俣葌鞲衅髟膶?duì)應(yīng)于測(cè)定 量程的輸出電壓的滿量程調(diào)到士3V，如果分別用相同的分解能來(lái)檢測(cè)士3V，則就可以用不 同的加速度量程分別進(jìn)行高精度的檢測(cè)。各加速度傳感器元件的每單位加速度的輸出按照 在測(cè)定量程內(nèi)輸出電壓達(dá)到保持直線性的區(qū)域的方式進(jìn)行設(shè)定。當(dāng)對(duì)測(cè)定量程寬的傳感器 元件過高地設(shè)定每單位加速度的輸出電壓時(shí)，在測(cè)定量程內(nèi)，梁的變形可能會(huì)達(dá)到非線形 區(qū)域，可能不會(huì)保持輸出電壓的直線性。 第一個(gè)到第n個(gè)加速度傳感器元件形成于同一芯片內(nèi)。因此，在各個(gè)元件的形成 上不需要單獨(dú)的制造工序，通過在光刻掩模上描繪各元件的形狀，且利用光刻及蝕刻工序 一并形成，能夠?qū)崿F(xiàn)低成本制造。另外，同一芯片內(nèi)的加速度傳感器元件的梁優(yōu)選為同一厚 度。另外，重錘和支承框優(yōu)選為同一厚度。通過將它們的厚度設(shè)定為在各元件間相同，能夠 實(shí)現(xiàn)工序簡(jiǎn)化，能夠以低成本進(jìn)行制造。 優(yōu)選按照從第一個(gè)到第n個(gè)加速度傳感器元件的順序，重錘的質(zhì)量小、梁的長(zhǎng)度 短、和/或梁的寬度寬。 從第二個(gè)到第n個(gè)中至少一個(gè)以上的加速度傳感器元件優(yōu)選具有支承框、由成對(duì) 的梁保持于支承框的重錘、設(shè)置于梁的壓阻元件、將它們連接的配線，將兩個(gè)可檢測(cè)形成有 梁的面內(nèi)的第一軸、和大體上與上述面垂直的第二軸的加速度的雙軸加速度傳感器元件按 照第一軸彼此相互正交的方式進(jìn)行配置。雙軸加速度傳感器元件的成對(duì)的梁為一對(duì)，但與 三軸加速度傳感器元件不同。通過形成于梁的半導(dǎo)體壓阻元件，能夠檢測(cè)梁整體延伸的方 向即第一軸(X軸)的加速度、和垂直于芯片面的第二軸(Z軸)的加速度。通過將兩個(gè)雙 軸加速度傳感器元件按照兩者的第一軸正交的方式進(jìn)行配置，能夠檢測(cè)兩個(gè)元件各自的第 一軸方向即兩個(gè)軸(X、 Y軸)、和Z軸的三軸的加速度。Z軸加速度的檢測(cè)可以用兩個(gè)元件 中任一元件來(lái)進(jìn)行?；蛘?，可以利用兩個(gè)元件來(lái)檢測(cè)Z軸加速度。另一方面，三軸加速度傳 感器元件具有正交的兩對(duì)梁，能夠檢測(cè)各自的梁整體延伸的方向即兩個(gè)軸(X、 Y軸)、和垂 直于芯片面的軸(Z軸)的加速度。Z軸加速度的檢測(cè)可以用兩個(gè)成對(duì)梁中任一個(gè)來(lái)進(jìn)行。 或者，可以利用兩個(gè)元件來(lái)檢測(cè)。 雙軸加速度傳感器元件的梁為一對(duì)，因此與具有兩對(duì)梁的三軸加速度傳感器元件 相比，梁的總計(jì)彎曲剛性小，為了得到每單位加速度相同的輸出電壓，可以減小重錘的尺 寸。由于梁也只沿一個(gè)方向延伸，因此可以收納于更小的框內(nèi)。在兩個(gè)元件合計(jì)中，面積 比三軸加速度傳感器元件大，但通過將第二個(gè)以后的加速度傳感器元件設(shè)定為兩個(gè)雙軸元 件，且配置在尺寸最大的第一個(gè)三軸加速度傳感器元件的周圍，能夠減小多量程加速度傳 感器元件整體的尺寸。即，第一個(gè)加速度傳感器元件的一個(gè)元件為三軸，第二個(gè)加速度傳感 器元件以后的元件可以選擇設(shè)定為一個(gè)元件為三軸、或?yàn)閮蓚€(gè)雙軸加速度傳感器元件。
具有一對(duì)梁的加速度傳感器元件與具有兩對(duì)梁的加速度傳感器元件相比，梁的總計(jì)彎曲剛性小，但其程度在X及Y軸、和Z軸上不同。關(guān)于X、 Y軸方向，在梁為兩對(duì)的情況下，一對(duì)彎曲變形，但另一對(duì)扭曲變形。在扭曲變形中，剛性較小，因此梁從一對(duì)變成兩對(duì)實(shí)現(xiàn)的梁整體剛性增加為Z軸增加2倍，與此相對(duì)，X、 Y軸停留在10 20%程度的增加。因而也可以為梁用一對(duì)加速度傳感器元件只進(jìn)行Z軸檢測(cè)、梁用兩對(duì)中的另一對(duì)加速度傳感器元件檢測(cè)X、Y軸的構(gòu)成。在用一個(gè)加速度傳感器元件難以使X或Y軸和Z軸的靈敏度一致的情況下，通過用各自的加速度傳感器元件檢測(cè)X或Y軸和Z軸，可以單獨(dú)地調(diào)節(jié)尺寸，易使三個(gè)軸的靈敏度一致。 另外，雖然用梁式加速度傳感器元件進(jìn)行了說明，但也可以使用膜片式加速度傳感器元件，也可以將膜片式和梁式組合。 根據(jù)本發(fā)明的加速度傳感器，能夠提供一種加速度傳感器，其通過形成于梁的應(yīng)力緩沖部，可以吸收梁整體延伸的方向的干擾力，因此能夠減小施加于加速度傳感器元件的干擾力影響。通過減小干擾力的影響，能夠減小加速度傳感器的靈敏度變化，特性相對(duì)于干擾力穩(wěn)定。


圖1是是表示本發(fā)明的實(shí)施例1的加速度傳感器元件的平面 圖2是圖1的II-II線的剖面圖； 圖3表示本發(fā)明的實(shí)施例1的加速度傳感器元件的梁的詳細(xì)結(jié)構(gòu)，圖3A是梁的放大平面圖，圖3B是表示設(shè)置于梁的框狀的應(yīng)力緩沖部的平面圖，而且圖3C是表示另一框狀的應(yīng)力緩沖部的平面圖； 圖4A是示意性表示壓縮干擾力施加于梁時(shí)的應(yīng)力緩沖部變形的實(shí)施例1所使用的梁的立體圖，圖4B是示意性表示壓縮干擾力施加于梁時(shí)的應(yīng)力緩沖部變形的實(shí)施例1所使用的梁的平面圖； 圖5A是示意性表示壓縮干擾力施加于梁時(shí)的梁變形的實(shí)施例1所使用的梁的側(cè)面圖，圖5B是示意性表示壓縮干擾力施加于梁時(shí)的梁變形的現(xiàn)有梁的剖面 圖6是表示具有本發(fā)明的實(shí)施例2所使用的由連接成曲徑的邊構(gòu)成的應(yīng)力緩沖部的梁的平面圖； 圖7表示本發(fā)明的實(shí)施例3的加速度傳感器所使用的梁，圖7A是具有由連接成曲徑的邊構(gòu)成的兩個(gè)應(yīng)力緩沖部的梁的平面圖，圖7B是表示壓縮干擾力施加于圖7A所示的梁時(shí)的梁的側(cè)面圖； 圖8表示實(shí)施例4的加速度傳感器所使用的梁，圖8A是具有三個(gè)框狀的應(yīng)力緩沖部的梁的平面圖，圖8B是表示壓縮干擾力施加于圖8A所示的梁時(shí)的梁變形的側(cè)面 圖9是表示實(shí)施例4的加速度傳感器元件的平面圖，是表示如下兩種第四實(shí)施例的加速度傳感器元件的結(jié)構(gòu)的平面圖在圖9A的加速度傳感器元件中，只在具有檢測(cè)Z軸方向加速度的半導(dǎo)體壓阻元件的梁上設(shè)有實(shí)施例1所述的框狀的應(yīng)力緩沖部；在圖9B的加速度傳感器元件中，只在具有檢測(cè)Z軸方向的加速度的半導(dǎo)體壓阻元件的梁上設(shè)有實(shí)施例2所述的由連接成曲徑的邊構(gòu)成的應(yīng)力緩沖部； 圖10A、圖IOB及圖IOC是表示應(yīng)用本發(fā)明應(yīng)力緩沖部的實(shí)施例5的多量程型加速度傳感器元件的平面 圖11A 圖11H是作為實(shí)施例6表示呈其他形狀的應(yīng)力緩沖部的平面圖；
圖12是表示用實(shí)施例7進(jìn)行說明的、設(shè)有框狀的應(yīng)力緩沖部的梁上的壓阻元件、 金屬配線及P型配線的配置的平面圖； 圖13是表示用實(shí)施例8進(jìn)行說明的、設(shè)有由連接成曲徑的邊構(gòu)成的應(yīng)力緩沖部的 梁上的壓阻元件、金屬配線及P型配線的配置的平面圖； 圖14以剖面圖表示用實(shí)施例9進(jìn)行說明的樹脂模制加速度傳感器；
圖15是三軸加速度傳感器的分解立體圖； 圖16A是表示沿圖15的XVI A-XVI A線的剖面圖，圖16B是表示圖15所使用的 加速度傳感器元件的平面圖； 圖17是表示現(xiàn)有三軸加速度傳感器的加速度傳感器元件的結(jié)構(gòu)的立體圖； 圖18是表示現(xiàn)有三軸加速度傳感器的樹脂封裝件組裝結(jié)構(gòu)的剖面圖。 符號(hào)說明 100a加速度傳感器元件 10 支承框 20 重錘 30、30a、30b、30c、30d 梁 31、31x、31y、31z 半導(dǎo)體壓阻元件32(梁的)第一部分32a第一根部32b第二根部32c寬度變化部34(梁的)第二部分36(梁的)第三部分38、38a、38b、38c 配線
40 、40' 應(yīng)力緩沖部
42a第一框邊42b第二框邊42c第三框邊42d第四框邊42a'第一邊42b'第二邊42c'第三邊42d'第四邊42e'第五邊48開口m_m.梁的長(zhǎng)度中心線n_r^梁的寬度中心線P交點(diǎn)
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖基于實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)地說明。為了便于判斷說明，對(duì)于同
一零件、部位，使用相同的符號(hào)。 實(shí)施例1 下面，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例1的加速度傳感器進(jìn)行說明。圖1和圖2表示實(shí)施例1的 加速度傳感器所使用的加速度傳感器元件的結(jié)構(gòu)。圖1是加速度傳感器100a的平面圖，圖 2是圖1的II-II線的剖面圖。加速度傳感器元件可適用于例如如圖15的分解立體圖所 示組裝而成的加速度傳感器200及用圖14所示的蓋進(jìn)行氣密密封后再組裝成樹脂封裝件 的加速度傳感器300。本發(fā)明尤其是在加速度傳感器元件的結(jié)構(gòu)上具有特征，因此以下對(duì)加 速度傳感器元件進(jìn)行詳細(xì)地說明。 在加速度傳感器元件100a中，在由支承框10包圍的空間15的中央設(shè)有重錘20， 在重錘20的周圍各邊的中央形成有切口 22。利用從支承框10的內(nèi)邊延伸到形成于重錘 20的周圍各邊的切口 22的內(nèi)側(cè)的具有撓性的第一梁30a、第二梁30b、第三梁30c、第四梁 30d (將這些梁統(tǒng)稱為梁30進(jìn)行參照)，將重錘20支承于支承框10。圖1中，第一梁30a和 第二梁30b檢測(cè)X軸和Z軸方向的加速度，在這些梁30的端部形成有X軸加速度檢測(cè)用半 導(dǎo)體壓阻元件31x(以下，稱為"X軸壓阻元件31x"或"壓阻元件31x")和Z軸加速度檢測(cè) 用半導(dǎo)體壓阻元件31z (以下，稱為"Z軸壓阻元件31z"或"壓阻元件31z")。在與第一梁 30a和第二梁30b垂直(Y方向)配置的第三梁30c和第四梁30d上形成有檢測(cè)Y軸方向的 加速度的半導(dǎo)體壓阻元件31y(以下，稱為"Y軸壓阻元件31y"或"壓阻元件31y")。 Z軸 壓阻元件31z可以配置在X軸和Y軸中任一個(gè)的梁上，但在本實(shí)施例中，形成在X軸的第一 梁30a和第二梁30b上。壓阻元件31x、31y、31z(有時(shí)將它們統(tǒng)稱為"壓阻元件31")形成 于各軸的梁的根部附近。檢測(cè)各軸的加速度的4個(gè)壓阻元件用未圖示的金屬配線來(lái)連接， 構(gòu)成電橋電路。當(dāng)通過外力而加速度施加于加速度傳感器元件100a時(shí)，重錘20位移，梁30 變形，由此壓阻元件的電阻變化。通過用電橋電路將由檢測(cè)各軸的加速度的4個(gè)壓阻元件 的電阻變化量之差產(chǎn)生的電位差取出，可以作為加速度的值進(jìn)行檢測(cè)。在第一梁30a 第 四梁30d各自的長(zhǎng)度的大致中央設(shè)有框狀的應(yīng)力緩沖部40?？驙畹膽?yīng)力緩沖部40在框的 中央具有開口 48。 參照?qǐng)D2對(duì)加速度傳感器元件100a的制造進(jìn)行簡(jiǎn)單說明。圖2是圖1的II-II 線的剖面圖。使用在約400 ii m厚的硅層上層疊有約1 P m厚的氧化硅膜層和約6 y m的硅 層的SOI晶片。氧化硅膜層作為干式蝕刻的蝕刻停止層來(lái)使用，將加速度傳感器元件形成 在雙層硅層上。以下，將薄的硅層稱為第一層92，將厚的硅層稱為第二層94，將未與氧化硅 膜層接合的第一層的表面稱為第一面96，將第二層的表面稱為第二面97，將經(jīng)由氧化硅膜 層的連接面稱為第三面98。將壓阻元件的形狀用光致抗蝕劑進(jìn)行構(gòu)圖，向第一面96摻入 硼l 3xl(^原子/cn^形成壓阻元件。在第一面96上形成氧化硅膜，保護(hù)壓阻元件。連 接壓阻元件的金屬配線通過將鋁系金屬濺射到氧化硅膜上來(lái)形成。形成于第一面96的氧 化硅膜也作為第一層硅和金屬配線間的絕緣膜發(fā)揮作用。絕緣膜及金屬配線通過光刻法加 工成所希望的形狀。接著，在第一面96上形成光致抗蝕劑圖案后，通過干式蝕刻加工成支 承框10、重錘20、及梁30的形狀。另外，在第二面97上形成光致抗蝕劑圖案后，通過干式 蝕刻加工成重錘20和支承框10的形狀。留在第一層和第二層之間的氧化硅膜通過濕式蝕刻來(lái)除去。由于在一塊晶片上形成多個(gè)加速度傳感器元件，因此通過干式蝕刻或切割進(jìn)行 單片化，得到芯片化的加速度傳感器元件100a。 如圖1所示，應(yīng)力緩沖部40在設(shè)有壓阻元件的區(qū)域外的梁上設(shè)于梁30的長(zhǎng)度的 大致中央?？驙畹膽?yīng)力緩沖部40與梁30同樣地形成于第一層92，厚度與梁30相同。參照 圖3A，框狀的應(yīng)力緩沖部40為由沿梁30的寬度方向延伸的兩條第一和第二框邊42a、42b、 和沿梁30延伸的方向延伸的兩條第三和第四框邊42c、42d構(gòu)成的四邊形框，在框的中央具 有開口 48。如圖2所示，在圖1的II-II線的剖面圖中，通過應(yīng)力緩沖部40的框內(nèi)的開口 48，將梁30分為第一部分32和第二部分34。如圖3A所示，應(yīng)力緩沖部40優(yōu)選關(guān)于梁30 的長(zhǎng)度中心線m-m'和梁30的寬度中心線n-n'的交點(diǎn)p對(duì)稱地形成。在梁30受干擾力 而變形時(shí)，當(dāng)應(yīng)力緩沖部40關(guān)于梁30的中心對(duì)稱設(shè)置時(shí)，夾著應(yīng)力緩沖部40的梁的第一 部分32和第二部分34的變形將會(huì)對(duì)稱，因此易使配置于梁30兩端的壓阻元件31的應(yīng)力 變化一致。壓阻元件的均一的電阻變化可以通過電橋電路來(lái)消除，因此能夠減小干擾力造 成的輸出變化。 圖3A放大表示具有框狀的應(yīng)力緩沖部40的梁30。當(dāng)應(yīng)力緩沖部40制成易發(fā)生 朝向梁30延伸的方向的彎曲變形和扭曲變形的形狀時(shí)，干擾力的吸收效果大。沿梁延伸的 方向(X方向)延伸的第三框邊42c和第四框邊42d之間的內(nèi)側(cè)距離Ll比梁30的寬度W30 大。應(yīng)力緩沖部40關(guān)于梁30的長(zhǎng)度中心線m-m'和寬度中心線n-n'的交點(diǎn)p對(duì)稱。沿 梁的寬度方向(Y方向)延伸的第一框邊42a和第二框邊42b之間的內(nèi)側(cè)距離L4為18iim， 兩者的外側(cè)距離L3為40ym，沿梁延伸的方向(X方向)延伸的第三框邊42c和第四框邊 42d之間的內(nèi)側(cè)距離Ll為60 ii m，兩者的外側(cè)距離L5為80 y m。另外，沿梁的寬度方向延伸 的第一和第二框邊42a、42b各自的寬度怖為11 P m，沿梁延伸的方向延伸的第三和第四框 邊42c、42d各自的寬度W5為11 ii m，另外，梁30的寬度W30為22 y m。支承框10和重錘20 間的距離即梁30的長(zhǎng)度為400 ii m，梁的第一部分32和第二部分34的長(zhǎng)度都為180 y m。
圖3B和圖3C部分地表示將壓阻元件和用于向外部引出的電極焊盤之間連接的金 屬配線38a、38b、38c。從形成于梁30的重錘側(cè)的根部的壓阻元件中引出來(lái)的金屬配線穿過 梁30的上方引出到支承框上。優(yōu)選由金屬配線38a 38c產(chǎn)生的應(yīng)力關(guān)于梁的長(zhǎng)度中心線 m-m'及寬度中心線n-n'對(duì)稱。圖3B表示設(shè)置于實(shí)施例1的梁上的金屬配線，奇數(shù)根的金 屬配線的中央的金屬配線38b分割配置于上下框邊。圖3C為實(shí)施例1的另一實(shí)施方式，在 一框邊上形成有未與壓阻元件連接的虛設(shè)金屬配線39。金屬配線分別表示三根38a 38c 的情況。在圖3B中，在應(yīng)力緩沖部40的、圖的上側(cè)所示的框邊上配置有金屬配線38a和分 割配置的一金屬配線38b，在應(yīng)力緩沖部40的、圖的下側(cè)所示的框邊上配置有金屬配線38c 和分割配置的另一金屬配線38b。在圖3C中，在應(yīng)力緩沖部40的、圖的上側(cè)所示的框邊上 形成有金屬配線38a和38b，在應(yīng)力緩沖部40的、圖的下側(cè)所示的框邊上形成有金屬配線 38c和虛設(shè)金屬配線39。虛設(shè)金屬配線39的材質(zhì)和配線寬度、配線厚度與金屬配線38a 38c相同。 本實(shí)施例的加速度傳感器元件在沿梁延伸的方向施加有干擾力時(shí)，應(yīng)力緩沖部吸 收干擾力，因此能夠較小地抑制加速度傳感器的檢測(cè)靈敏度變化。下面，利用圖4和圖5對(duì) 應(yīng)力緩沖部40的動(dòng)作進(jìn)行詳細(xì)地說明。圖4A是示意性表示沿梁延伸的方向施加有壓縮干 擾力時(shí)的應(yīng)力緩沖部40的變形的立體圖。圖4B表示應(yīng)力緩沖部40的示意平面圖。由于
18的、與梁的各部連接的框邊發(fā)生彎曲變形，因此吸收梁的第一部分32 和第二部分34上產(chǎn)生的梁延伸的方向的壓縮力。圖5A和圖5B表示梁的剖面示意圖。圖 5A是在實(shí)施例1的梁30的大致中央具有框狀的應(yīng)力緩沖部40的梁30的剖面示意圖。圖 5B是用剖面示意圖來(lái)表示現(xiàn)有的從重錘20連續(xù)到支承框10的梁12。當(dāng)將圖5A和圖5B 進(jìn)行比較時(shí)，就會(huì)清楚地判斷梁的變形不同。本實(shí)施例的梁30如圖5A所示，通過框狀的應(yīng) 力緩沖部40扭曲變形，易使應(yīng)力緩沖部40兩側(cè)的梁的第一部分32和第二部分34向厚度 方向彎曲變形，通過兩者彎曲，更具有易于使壓縮力消失的效果。當(dāng)通過干擾力沿梁延伸的 方向施加拉伸或壓縮的應(yīng)力時(shí)，梁的易變形度因重錘的加速度而變化，因此每單位加速度 的傳感器輸出、即靈敏度發(fā)生變化。在本發(fā)明的加速度傳感器中，即使沿梁延伸的方向施加 干擾力，也可以通過應(yīng)力緩沖部來(lái)吸收該干擾力，梁延伸的方向的應(yīng)力難以變化，因此能夠 得到靈敏度相對(duì)于干擾力不易變化的加速度傳感器。 在加速度傳感器元件中，在梁的表面上形成有絕緣膜、配線，絕緣膜、配線的熱膨 脹系數(shù)與梁的材料即硅不同，因此根據(jù)從絕緣膜、配線的成膜溫度到冷卻至常溫的溫度變 化，產(chǎn)生熱應(yīng)力。該熱應(yīng)力將會(huì)成為干擾力。絕緣膜的應(yīng)力方占有支配地位，氧化硅膜與硅 相比熱膨脹系數(shù)小，因此梁的具有絕緣膜的表面?zhèn)纫紫蜃兺沟姆较蚵N曲。在沒有應(yīng)力緩沖 部且為連續(xù)梁的情況下，梁的曲率連續(xù)，因此在梁的某部分(因應(yīng)力的大小而不同，因此不 能特別指定)，會(huì)與自然翹曲方向反向地翹曲。在梁的中央變成反向翹曲時(shí)，就變成圖5B那 樣的向下凸出。該形狀是不穩(wěn)定的，通過加速度的施加方向，易向凸向上方或重錘上下位移 的形狀過渡。當(dāng)在這樣的狀態(tài)下干擾力發(fā)生變化時(shí)，梁的易變形度容易發(fā)生變化，因此會(huì)助 長(zhǎng)干擾力引起的靈敏度變化。在本實(shí)施例的加速度傳感器中，通過應(yīng)力緩沖部的扭曲變形 效果，如圖5A所示，應(yīng)力緩沖部40為拐點(diǎn)，梁的第一部分32和第二部分34的大部分成為 向自然翹曲方向變形的穩(wěn)定的形狀，因此難以向其他變形過渡，能夠減小干擾力引起的靈 敏度變化。
實(shí)施例2 下面，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例2的加速度傳感器進(jìn)行說明。與實(shí)施例1不同的是應(yīng)力緩 沖部制成曲徑結(jié)構(gòu)。圖6用平面圖表示實(shí)施例2的梁結(jié)構(gòu)。與梁同樣，應(yīng)力緩沖部形成于 SOI晶片的第一層，因此厚度與梁相同。應(yīng)力緩沖部40'制成將多個(gè)直邊在它們的端部連 接成直角的曲徑結(jié)構(gòu)，關(guān)于中心對(duì)稱。即，應(yīng)力緩沖部40'關(guān)于梁30的長(zhǎng)度中心線m-m' 和梁30的寬度中心線n-n'的交點(diǎn)p對(duì)稱。 參照?qǐng)D6對(duì)曲徑狀的應(yīng)力緩沖部40'進(jìn)行詳細(xì)地說明。將支承框10和重錘20間 連結(jié)的梁30由設(shè)置于該梁中央的應(yīng)力緩沖部40'、將重錘20和應(yīng)力緩沖部40'連接的梁 的第一部分32、及將應(yīng)力緩沖部40'和支承框10連接的梁的第二部分34構(gòu)成，在第一部 分32連接于重錘20的連接點(diǎn)附近且在第一部分32上設(shè)有壓阻元件(未圖示)，在第二部 分34連接于支承框10的連接點(diǎn)附近且在第二部分34上設(shè)有壓阻元件(未圖示)。第一邊 42a'從與連接有重錘20的端部相反的第一部分32的端部起，沿梁的寬度方向(Y方向)向 上延伸。上側(cè)的第三邊42c'從第一邊42a'的上端沿梁延伸的方向(X方向)延伸到梁30 的長(zhǎng)度中心線m-m'。另一方面，第二邊42b'從與連接有支承框10的端部相反的第二部分 34的端部起，沿梁的寬度方向(Y方向)向下延伸。下側(cè)的第四邊42d'從該第二邊42b' 的下端起沿梁延伸的方向(X方向)延伸到梁30的長(zhǎng)度中心線m-m'。沿梁的寬度方向(Y
19方向)延伸的第五邊42e'將上側(cè)的第三邊42c'的中心線m-m'上的端部、和下側(cè)的第四 邊42d'的中心線m-m'上的端部連接。當(dāng)應(yīng)力緩沖部40'制成易發(fā)生朝向梁延伸的方向 的彎曲變形及扭曲變形的形狀時(shí)，干擾力的吸收效果大。連接成曲徑的邊中、第三邊42c' 和第四邊42d'之間的內(nèi)側(cè)距離L1'比梁30的寬度W30大。優(yōu)選連接成曲徑的邊關(guān)于應(yīng) 力緩沖部40'的中心對(duì)稱，因此各部的尺寸如下。沿梁延伸的方向延伸的第三邊42c'和 第四邊42d'之間的內(nèi)側(cè)距離L1'為60iim，梁30的寬度W30為22iim，沿梁的寬度方向向 上延伸的第一邊42a'和向下延伸的第二邊42b'之間的內(nèi)側(cè)距離L4'為46iim，相同的兩 邊間的外側(cè)距離L3'(應(yīng)力緩沖部40'的長(zhǎng)度)為90ym，沿梁延伸的方向延伸的第三邊 42c'和第四邊42d'各自的寬度W5'為22ym，沿梁的寬度方向延伸的第一邊42a'和第 二邊42b'各自的寬度怖'為22iim。在連接成曲徑的邊間的連接部的拐角上設(shè)有5iim的 曲率。 與框狀的應(yīng)力緩沖部同樣，曲徑狀的應(yīng)力緩沖部發(fā)生梁延伸方向的彎曲變形、及 扭曲變形，因此能夠吸收沿梁延伸的方向施加于梁的力，能夠減小干擾力引起的靈敏度變 化。在實(shí)施例1的框狀的應(yīng)力緩沖部中，應(yīng)力緩沖部的框?yàn)橐粋€(gè)，整體相對(duì)于干擾力而變 形，但在本實(shí)施例的曲徑狀的應(yīng)力緩沖部中，兩側(cè)的第三邊42c'和第四邊42d'的連接部 可以分別單獨(dú)地變形。換言之，連接成曲徑的邊將梁分處于兩個(gè)部位，因此能夠增大干擾力 的吸收效果。其另一方面，剛性相對(duì)于朝向梁寬度方向的彎曲較小，因此梁易向梁的寬度方 向彎曲變形。當(dāng)發(fā)生這樣的彎曲變形時(shí)，失去關(guān)于梁的長(zhǎng)度中心線m-m'的對(duì)稱性，因此不 優(yōu)選，但通過在兩側(cè)設(shè)置折返部，能夠防止偏向一個(gè)方向并向梁寬度方向的彎曲發(fā)生。
應(yīng)力緩沖部40'關(guān)于梁的長(zhǎng)度中心線m-m'和梁的寬度中心線n-n'的交點(diǎn)p對(duì) 稱，因此在梁30受外力而變形時(shí)，夾著應(yīng)力緩沖部40'的梁的第一部分32和第二部分34 的變形對(duì)稱。當(dāng)使左右梁的各部的變形成為相同時(shí)，配置于梁兩端的壓阻元件的應(yīng)力變化 易相同，能夠減小干擾力引起的輸出變化。
實(shí)施例3 下面，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例3的加速度傳感器進(jìn)行說明。圖7A以平面圖表示實(shí)施例3 的梁的結(jié)構(gòu)。圖7A的梁30具有兩個(gè)由連接成曲徑的邊構(gòu)成的應(yīng)力緩沖部40'，在此，將這 兩個(gè)應(yīng)力緩沖部40'分別稱為第一應(yīng)力緩沖部、第二應(yīng)力緩沖部。梁30分為將重錘和第一 應(yīng)力緩沖部連結(jié)的梁的第一部分32、和將第二應(yīng)力緩沖部和支承框連結(jié)的第二部分34、和 將兩個(gè)應(yīng)力緩沖部40'連結(jié)的第三部分36。曲徑狀的各應(yīng)力緩沖部40'與參照?qǐng)D6已說 明的實(shí)施例2的應(yīng)力緩沖部相同。持有兩個(gè)應(yīng)力緩沖部40'的梁30關(guān)于梁的長(zhǎng)度中心線 m-m'和寬度中心線n-n'的交點(diǎn)P對(duì)稱地形成。從梁的長(zhǎng)度中心線m-m'到各應(yīng)力緩沖部 40'的中央的距離為55iim。 圖7B是示意性表示沿梁延伸的方向施加有壓縮干擾力時(shí)的這兩個(gè)應(yīng)力緩沖部的 變形的側(cè)面圖。由于用兩個(gè)應(yīng)力緩沖部40'來(lái)吸收干擾力，因此兩個(gè)應(yīng)力緩沖部40'間的 梁的第三部分36幾乎不變形。重錘和第一應(yīng)力緩沖部40'間的第一部分32、支承框和第二 應(yīng)力緩沖部40'間的第二部分34因干擾力而關(guān)于梁的長(zhǎng)度中心線m-m'對(duì)稱地變形。由 于對(duì)稱地變形，因此設(shè)置于重錘側(cè)和支承框側(cè)的壓阻元件的應(yīng)力變化易一致，能夠減小干 擾力引起的輸出變化。
實(shí)施例4
下面，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例4的加速度傳感器進(jìn)行說明。圖8A以平面圖表示實(shí)施例4 的梁的結(jié)構(gòu)。圖8A所示的梁30具有三個(gè)框狀的應(yīng)力緩沖部40，在此，將這三個(gè)應(yīng)力緩沖部 分別稱為第一應(yīng)力緩沖部、第二應(yīng)力緩沖部、第三應(yīng)力緩沖部。梁30分為將重錘與第一應(yīng) 力緩沖部連結(jié)的梁的第一部分32、和將第三應(yīng)力緩沖部與支承框連結(jié)的第二部分34、和分 別將第一與第二應(yīng)力緩沖部間及第二與第三應(yīng)力緩沖部間連結(jié)的兩個(gè)第三部分36。各應(yīng)力 緩沖部40與參照?qǐng)D3已說明的實(shí)施例1的應(yīng)力緩沖部相同。持有三個(gè)應(yīng)力緩沖部40的梁 30關(guān)于梁的長(zhǎng)度中心線m-m'和梁的寬度中心線n-n'的交點(diǎn)P對(duì)稱地形成。將從中心線 m-m'到第一和第三應(yīng)力緩沖部40的中心的距離設(shè)定為30 y m。 圖8B示意性表示沿梁延伸的方向施加有壓縮干擾力時(shí)的梁的變形。由于用位于 外側(cè)的第一和第三應(yīng)力緩沖部40來(lái)吸收干擾力，因此將外側(cè)的兩個(gè)第一和第三應(yīng)力緩沖 部與中央的第二應(yīng)力緩沖部連接的兩根梁的第三部分36幾乎不變形。重錘與第一應(yīng)力緩 沖部40間的梁的第一部分32、和支承框與第二應(yīng)力緩沖部40間的梁的第二部分34因干擾 力而關(guān)于梁的長(zhǎng)度中心線m-m'對(duì)稱地變形。由于對(duì)稱地變形，因此設(shè)置于重錘側(cè)和支承框 側(cè)的壓阻元件的應(yīng)力變化易一致，能夠減小干擾力引起的輸出變化。即使是不能由一個(gè)應(yīng) 力緩沖部來(lái)吸收的干擾力，也能夠通過設(shè)置多個(gè)應(yīng)力緩沖部來(lái)吸收干擾力引起的變形。
實(shí)施例5 下面，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例5的加速度傳感器進(jìn)行說明。圖9A和圖9B的平面圖表示實(shí) 施例5的加速度傳感器元件的結(jié)構(gòu)。該加速度傳感器元件只在兩個(gè)成對(duì)的梁的一對(duì)上形成 有應(yīng)力緩沖部40、40'。沿梁延伸的方向施加的干擾力引起的靈敏度變化因梁的厚度方向 (Z方向)的加速度受到顯著地影響，X、Y軸方向的加速度造成的影響不像Z軸那么大。因 此，如圖9所示，只在具有檢測(cè)Z軸的壓阻元件的梁30a、30b上形成有應(yīng)力緩沖部40、40'。 圖9A為在梁30a、30b上形成有框狀的應(yīng)力緩沖部40的加速度傳感器，圖9B為在梁30a、 30b上形成有曲徑狀的應(yīng)力緩沖部40'的加速度傳感器。
實(shí)施例6 圖IO用平面圖表示應(yīng)用應(yīng)力緩沖部的多量程型加速度傳感器元件。多量程型加 速度傳感器元件100b在單一芯片元件內(nèi)形成有測(cè)定例如±數(shù)G的低量程和±數(shù)100G的 高量程的加速度的多個(gè)加速度傳感器元件。由于緊密地進(jìn)行多個(gè)加速度傳感器元件的配 置，因此高量程加速度傳感器元件大多將單軸和雙軸加速度傳感器元件組合而形成。
在圖IOA平面圖所示的多量程型加速度傳感器元件100b中，±數(shù)G的低量程加速 度傳感器元件110和±數(shù)100G的高量程加速度傳感器形成于單一芯片。低量程加速度傳 感器元件110與實(shí)施例1同樣，檢測(cè)X和Z軸的加速度的梁、與檢測(cè)Y軸的加速度的梁交叉 并分別形成于X軸方向、Y軸方向，在各梁30上設(shè)有框狀的應(yīng)力緩沖部40。 ±數(shù)100G的 高量程加速度傳感器將具有形成于X軸方向的梁且檢測(cè)X和Z軸的加速度的雙軸加速度傳 感器122、和具有形成于Y軸方向的梁且檢測(cè)Y軸的加速度的單軸加速度傳感器124組合， 在單軸加速度傳感器124和雙軸加速度傳感器122各自的梁上設(shè)有框狀的應(yīng)力緩沖部40。 在圖10B以平面圖示出的多量程型加速度傳感器元件100b'中，±數(shù)G的低量程加速度傳 感器元件110和高量程加速度傳感器形成于單一芯片。低量程加速度傳感器元件110與圖 10A所示的相同。高量程加速度傳感器將雙軸加速度傳感器126和單軸加速度傳感器128 組合而成，該雙軸加速度傳感器126將檢測(cè)X軸的加速度的梁和檢測(cè)Y軸的加速度的梁交叉并分別形成于X軸方向、Y軸方向；該單軸加速度傳感器128只在X軸方向上形成有一對(duì) 梁并檢測(cè)Z軸的加速度，在雙軸加速度傳感器126的4根梁和單軸加速度傳感器128的2 根梁上設(shè)有框狀的應(yīng)力緩沖部40。雙軸加速度傳感器126具有4根梁，因此面積比圖10A 所示的加速度傳感器124大，但由于雙軸加速度傳感器126檢測(cè)X軸的加速度和Y軸的加 速度，單軸加速度傳感器128檢測(cè)Z軸的加速度，因此能夠?qū)⑺鼈儶?dú)立地進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造，容 易調(diào)整X、 Y、 Z三個(gè)軸的檢測(cè)靈敏度。在圖10C以平面圖所示的多量程型加速度傳感器元 件100b〃中，±數(shù)G的低量程加速度傳感器元件110和±數(shù)10G的中量程加速度傳感器 元件130和±數(shù)100G的高量程加速度傳感器形成于單一芯片。低量程加速度傳感器元件 110的檢測(cè)X和Z軸的加速度的梁與檢測(cè)Y軸的加速度的梁交叉，分別形成于X軸方向、Y 軸方向，在各梁上設(shè)有2個(gè)框狀的應(yīng)力緩沖部40。中量程加速度傳感器元件130為膜片型 三軸加速度傳感器元件，其上邊未設(shè)有應(yīng)力緩沖部?！罃?shù)100G的高量程加速度傳感器將雙 軸加速度傳感器132和單軸加速度傳感器134組合而成，該雙軸加速度傳感器132具有形 成于Y軸方向的梁且檢測(cè)Y和Z軸的加速度；該單軸加速度傳感器134具有形成于X軸方 向的梁且檢測(cè)X軸的加速度，雙軸加速度傳感器132和單軸加速度傳感器134都在各自的 梁上設(shè)有框狀的應(yīng)力緩沖部40。 多量程型加速度傳感器元件100b、100b' 、100b〃與實(shí)施例1相同，使用在約 400ym厚的硅層上層疊有約li!m的氧化硅膜層和約6iim的硅層的S01晶片來(lái)制作。各 量程的加速度傳感器元件同時(shí)進(jìn)行光刻、制膜、蝕刻等，重錘、梁、支承框分別采用相同的厚 度。另外，重錘和支承框?yàn)橥缓穸取?
實(shí)施例7 下面，參照?qǐng)D11對(duì)應(yīng)力緩沖部的其他實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖IIA是將實(shí)施例2已 說明的由連接成曲徑的邊構(gòu)成的兩個(gè)應(yīng)力緩沖部連續(xù)連接的曲徑狀的應(yīng)力緩沖部，圖11B 是由曲線部形成的曲徑狀的應(yīng)力緩沖部。圖11C為圓框狀、圖11D為橢圓框狀、圖IIE為八 角形框狀、圖IIF為鼓形框狀的應(yīng)力緩沖部。圖IIG為方形框狀的應(yīng)力緩沖部，但與梁延伸 的方向平行的框邊較寬，與該框邊正交的框邊較窄。圖IIH用平面圖和側(cè)面圖表示將應(yīng)力 緩沖部的厚度制成比梁更薄的應(yīng)力緩沖部。可以使用在形成于X軸方向的梁和形成于Y軸 方向的梁上為不同形狀的應(yīng)力緩沖部，或者，也可以在同一梁上設(shè)有呈不同的形狀的多個(gè) 應(yīng)力緩沖部。
實(shí)施例8 基于圖12的平面圖對(duì)具有進(jìn)一步提高了框狀的應(yīng)力緩沖部的應(yīng)力緩沖效果的實(shí) 施例8的加速度傳感器元件進(jìn)行說明。在支承框10和重錘20之間的梁30 (30b)的大致中 央設(shè)有框狀的應(yīng)力緩沖部40，梁30b由第一部分32、框狀的應(yīng)力緩沖部40、第二部分34構(gòu) 成，梁的第一部分32和第二部分34分別由與重錘20或支承框10連接的第一根部32a、與 應(yīng)力緩沖部40連接的第二根部32b、及將第一根部32a和第二根部32b連接的寬度變化部 32c構(gòu)成。第一根部32a的長(zhǎng)度為50 y m，第二根部32b的長(zhǎng)度為60 y m，寬度變化部32c的 長(zhǎng)度為30 ii m，應(yīng)力緩沖部40的長(zhǎng)度為30 y m，因此支承框10和重錘20之間的梁30b的長(zhǎng) 度為310iim。關(guān)于梁30b的尺寸，第一根部32a的寬度W32a為30 y m，第二根部32b的寬 度W32b為20 ii m。將第一根部32a和第二根部32b連接的寬度變化部32c的寬度從第一根 部32a到第二根部32b逐漸變化。而且，應(yīng)力緩沖部40的沿梁的寬度方向(Y方向)延伸的第一和第二框邊42a、42b的寬度怖為12ym，沿梁整體延伸的方向(X方向)延伸的第三 和第四框邊42c、42d的寬度W5為12 ii m。圖12表示設(shè)有檢測(cè)X軸和Z軸的加速度的壓阻 元件31x、31z的梁30b，也表示壓阻元件31x、31z、金屬配線38和P型配線38'的配置。將 兩個(gè)X軸壓阻元件31x關(guān)于梁30b的寬度中心線n-n'對(duì)稱配置，用P型配線38'將兩個(gè) X軸壓阻元件31x的應(yīng)力緩沖部40側(cè)的端部彼此串聯(lián)連接，另一端部用P型配線38'引出 到梁30b夕卜，與金屬配線38連接(未圖示)。在X軸壓阻元件31x的外側(cè)配置Z軸壓阻元 件31z，與X軸壓阻元件31x同樣，用金屬配線38和P型配線38'將兩個(gè)Z軸壓阻元件31z 連接。從重錘20側(cè)穿過梁30b上向支承框10側(cè)延伸的金屬配線38有三根。三根金屬配 線內(nèi)其中一根在梁30b的寬度中心線n-n'上，另外兩根關(guān)于梁30b的寬度中心線n-n'對(duì) 稱配置。在形成有壓阻元件31x、31z及P型配線38'的梁面上形成有0.2ym厚的氧化硅 膜，以作為電絕緣膜(未圖示)。金屬配線38形成在絕緣膜上。 形成有壓阻元件的第一根部32a的寬度W32a越小，每單位加速度的重錘位移越 大，在壓阻元件產(chǎn)生的應(yīng)力越大，越能夠增大靈敏度，因此優(yōu)選減小寬度W32a。根據(jù)壓阻元 件的電阻值決定壓阻元件的長(zhǎng)度和寬度，由相鄰的P型配線間的絕緣確保決定壓阻元件的 間隔，因此考慮到這些，在本實(shí)施例中，將第一根部32a的寬度W32a設(shè)定為30 y m。在應(yīng)力 緩沖部40中，沿梁的寬度方向(Y方向)延伸的第一和第二框邊42a、42b的寬度怖越窄， 且從梁30b的側(cè)邊到沿梁延伸的方向(X方向)延伸的第三和第四框邊42c、42d的第一和 第二框邊42a、42b的長(zhǎng)度越長(zhǎng)，通過施加于梁延伸的方向的力而應(yīng)力緩沖部40越易變形， 越能夠提高應(yīng)力緩沖效果。三根金屬配線中位于中央的金屬配線由應(yīng)力緩沖部分成兩根， 使框邊上的配線分別成為兩根。當(dāng)將未分支的一方制成兩根，將另一方制成一根時(shí)，會(huì)產(chǎn)生 由金屬配線的根數(shù)不同引起的梁的彎曲應(yīng)力差，因此不優(yōu)選。通過將中央的金屬配線分支， 與三根配線穿過的梁相比，能夠減小應(yīng)力緩沖部的框邊寬度，因此能夠提高應(yīng)力緩沖效果。
另外，由于使不具有壓阻元件和P型配線的第二根部32b的寬度比第一根部32a 小，因此能夠?qū)⒀亓旱膶挾确较?Y方向)延伸的應(yīng)力緩沖部的框邊全長(zhǎng)、即應(yīng)力緩沖部的 寬度維持原樣，能夠?qū)⒕哂芯彌_干擾力的作用的、沿梁的寬度方向(Y方向)延伸的第一和 第二框邊42a、42b的長(zhǎng)度加長(zhǎng)，因此能夠提高應(yīng)力緩沖效果。在施加較大的加速度而梁和 設(shè)置于梁的應(yīng)力緩沖部變形時(shí)，也需要在重錘和應(yīng)力緩沖部之間確保應(yīng)力緩沖部不與重錘 接觸那樣的間隔。當(dāng)為加大該間隔將形成于重錘的連接有梁的部分的切口的寬度加寬時(shí)， 重錘的體積減小，因此會(huì)招致靈敏度下降。通過在梁上形成減小了寬度的第二根部，不會(huì)招 致靈敏度下降，能夠提高應(yīng)力緩沖效果。
實(shí)施例9 基于圖13的平面圖對(duì)實(shí)施例9的加速度傳感器元件進(jìn)行說明，該實(shí)施例9的加速 度傳感器元件具有進(jìn)一步提高了由連接成曲徑的邊構(gòu)成的應(yīng)力緩沖部的應(yīng)力緩沖效果的 梁結(jié)構(gòu)。在支承框10和重錘20之間的梁30(30b)的大致中央設(shè)有曲徑狀的應(yīng)力緩沖部 40'，梁30b由第一部分32、和曲徑狀的應(yīng)力緩沖部40'、和第二部分34構(gòu)成，梁的第一部 分32和第二部分34分別由與支承框10或重錘20連接的第一根部32a、與應(yīng)力緩沖部40' 連接的第三根部32b、和將第一根部32a與第二根部32b之間連接而寬度從第一根部32a到 第二根部32b逐漸變化的寬度變化部32c構(gòu)成。第一根部32a的長(zhǎng)度為50 y m，第二根部 32b的長(zhǎng)度為40 ii m，寬度變化部32c的長(zhǎng)度為30 y m，應(yīng)力緩沖部40'的長(zhǎng)度為70 y m，因此支承框10和重錘20之間的梁30b的長(zhǎng)度為310 m。關(guān)于梁30b的寬度方向尺寸，第一根 部32a的寬度W32a為30 y m，第二根部32b的寬度W32b為20 y m。而且，應(yīng)力緩沖部40' 的沿梁的寬度方向(Y方向)延伸的第一和第二框邊42a' 、42b'的寬度怖'為20 y m，沿 梁整體延伸的方向(X方向)延伸的第三和第四框邊42c' 、42d'的寬度W5'為20ym。第 一根部32a的壓阻元件31x、31z、金屬配線38及P型配線38'與實(shí)施例8說明的相同。與 實(shí)施例8的圖12所示的框狀的應(yīng)力緩沖部不同，圖13所示的曲徑狀的應(yīng)力緩沖部40'不 具有分支，因此三根金屬配線38形成在應(yīng)力緩沖部40'上。因此，應(yīng)力緩沖部40'的沿梁 的寬度方向(Y方向)延伸的第一和第二邊42a' 、42b'的寬度怖'和沿梁整體延伸的方 向(X方向)延伸的第三和第四邊42c' 、42d'的寬度W5'與第二根部32b的寬度W32b相 同為20ym。在曲徑狀的應(yīng)力緩沖部中，越將應(yīng)力緩沖部40'的沿梁的寬度方向(Y方向) 延伸的第一和第二邊42a' 、42b'的寬度怖'減小，且沿梁整體延伸的方向(X方向)延伸 的應(yīng)力緩沖部的第三和第四邊42c' 、42d'之間的沿梁的寬度方向(Y方向)延伸的第五 邊42e'的長(zhǎng)度越長(zhǎng)，通過施加于梁整體延伸的方向的應(yīng)力而應(yīng)力緩沖部越易變形，越能夠 提高應(yīng)力緩沖效果。由于使應(yīng)力緩沖部的邊寬怖'比第一根部32a的寬度W32a小，因此能 夠提高應(yīng)力緩沖效果。另外，由于使第二根部32b的寬度W32b比第一根部32a的寬度W32a 小，因此能夠?qū)?yīng)力緩沖部的整體寬度維持原樣，且將沿梁整體延伸的方向(X方向)延伸 的應(yīng)力緩沖部的第三和第四邊42c' 、42d'之間的沿梁的寬度方向(Y方向)延伸的第五邊 42e'的長(zhǎng)度加長(zhǎng)，因此能夠提高應(yīng)力緩沖效果。即使在施加大的加速度而梁和設(shè)置于梁的 應(yīng)力緩沖部變形時(shí)，也需要確保應(yīng)力緩沖部不與重錘接觸那樣的間隔。當(dāng)為加大該間隔而 將形成于重錘的連接有梁的部分的切口的寬度加寬時(shí)，重錘的體積減小，因此會(huì)招致靈敏 度下降。通過在梁上形成減小了寬度的縮頸部，不會(huì)招致靈敏度下降，能夠提高應(yīng)力緩沖效 果。 實(shí)施例10 基于圖14的剖面圖對(duì)樹脂模制的加速度傳感器300的實(shí)施例進(jìn)行說明。在厚度 200 y m的引線框50上用粘著劑54固定有進(jìn)行來(lái)自加速度傳感器元件的信號(hào)的增幅或溫度 補(bǔ)償?shù)鹊臋z測(cè)用IC52。使用實(shí)施例1說明的、在4根梁上設(shè)有框狀的應(yīng)力緩沖部的加速度 傳感器元件100a，用粘著劑54將MEMS組合體170固定在檢測(cè)用IC52上，該MEMS組合體 170在其加速度傳感器元件100a上部接合有上蓋芯片150，且在下部接合有下蓋芯片160。 用25 ii m直徑的金裸線58且利用超聲波焊接機(jī)將MEMS組合體170的電極焊盤174和檢測(cè) 用IC52之間、檢測(cè)用IC52和框端子56之間連接。利用傳遞模制法(卜， > 》7 7 —壬一 A卜"法)且用環(huán)氧樹脂60將在引線框50上組裝有MEMS組合體170和檢測(cè)用IC52的結(jié)構(gòu) 體成形。在MEMS組合體170內(nèi)，加速度傳感器元件100a的重錘和梁保持在由支承框和上 蓋芯片150和下蓋芯片160包圍的空間，MEMS組合體170的周圍用環(huán)氧樹脂60進(jìn)行模制， 因此加速度傳感器元件100a能夠在被保持氣密的空間內(nèi)進(jìn)行動(dòng)作。
實(shí)施例11 利用具有實(shí)施例1的框狀的應(yīng)力緩沖部的加速度傳感器元件、和具有實(shí)施例2的 曲徑狀的應(yīng)力緩沖部的加速度傳感器元件，測(cè)定各種干擾力和Z軸的靈敏度變化。加速度 傳感器元件制作成利用圖15所示那樣的封裝件的加速度傳感器200 (稱為箱式)、和進(jìn)行圖 14所示那樣的晶片級(jí)封裝后再單片化并進(jìn)行樹脂模制的加速度傳感器300 (稱為WLP式)。為了進(jìn)行比較，也制作現(xiàn)有的不具有應(yīng)力緩沖部的加速度傳感器元件(稱為現(xiàn)有制品)，以 供試驗(yàn)用。分別制作300 500個(gè)加速度傳感器，測(cè)定Z軸的靈敏度，求其平均值。在箱式 中干擾力有來(lái)自將加速度傳感器與箱體或限制板粘著的粘著材料的應(yīng)力、引線焊接的熱 量等。在WLP式中干擾力有來(lái)自晶片級(jí)封裝時(shí)的蓋芯片的按壓力或接合材料的應(yīng)力、溫度 變化造成的熱應(yīng)力、樹脂模制時(shí)的模制材料的應(yīng)力等。箱式的粘著材料使用彈性系數(shù)低的 材料，因此干擾力小。與此相對(duì)，在WLP式中，接合力等較大，干擾力的影響變大，在現(xiàn)有制 品中，相對(duì)于箱式而言，WLP式的Z軸靈敏度增加了 34%。另一方面，在形成有框及曲徑的 應(yīng)力緩沖部的加速度傳感器中，能夠?qū)軸靈敏度的增加抑制到3X?？梢源_認(rèn)應(yīng)力緩沖部 的形成對(duì)WLP式加速度傳感器的靈敏度變化量抑制特別有效。
權(quán)利要求
一種加速度傳感器，其具有加速度傳感器元件，該加速度傳感器元件具有支承框；重錘，其在從外部施加有加速度時(shí)，可相對(duì)于支承框進(jìn)行動(dòng)作；多個(gè)具有撓性的梁，其將重錘和支承框連接且支承重錘；半導(dǎo)體壓阻元件，其在梁與重錘或支承框連接的連接點(diǎn)附近且設(shè)置于梁上；及配線，其連接于半導(dǎo)體壓阻元件并設(shè)置于梁，該加速度傳感器元件通過半導(dǎo)體壓阻元件的電阻變化來(lái)檢測(cè)從外部施加的加速度，所述多個(gè)梁中、設(shè)有檢測(cè)梁的厚度方向的加速度的半導(dǎo)體壓阻元件的梁分別具有至少一個(gè)應(yīng)力緩沖部。
2. 如權(quán)利要求l所述的加速度傳感器，其中，所述應(yīng)力緩沖部形成于設(shè)有該應(yīng)力緩沖部的梁的、設(shè)有半導(dǎo)體壓阻元件的區(qū)域外的梁 上，該梁關(guān)于該梁的長(zhǎng)度中心線和該梁的寬度中心線的交點(diǎn)對(duì)稱。
3. 如權(quán)利要求2所述的加速度傳感器，其中，設(shè)有所述應(yīng)力緩沖部的梁具有第一部分，其將重錘和該應(yīng)力緩沖部連接；第二部分， 其將支承框和該應(yīng)力緩沖部連接，第一部分和第二部分沿梁整體延伸的方向延伸，制成基本上相同的厚度，該梁的第一部分和第二部分通過從外部施加于該梁的梁整體延伸的方向的應(yīng)力而沿 同一方向彎曲。
4. 如權(quán)利要求2所述的加速度傳感器，其中，設(shè)有所述應(yīng)力緩沖部的梁具有第一部分，其將重錘和該應(yīng)力緩沖部連接；第二部分， 其將支承框和該應(yīng)力緩沖部連接，第一部分和第二部分沿梁整體延伸的方向延伸，制成基本上相同的厚度，該應(yīng)力緩沖部為中央具有開口的框，該框位于該第一部分和該第二部分之間，將與連 接于重錘的端部相反的該第一部分的端部、和與連接于支承框的端部相反的該第二部分的 端部連接。
5. 如權(quán)利要求4所述的加速度傳感器，其中，設(shè)置于中央具有開口的所述框的配線關(guān)于設(shè)有所述應(yīng)力緩沖部的梁的寬度中心線對(duì)稱。
6. 如權(quán)利要求4所述的加速度傳感器，其中，所述應(yīng)力緩沖部為由如下4個(gè)框邊構(gòu)成的四邊形框第一框邊，其連接于設(shè)有所述應(yīng) 力緩沖部的梁的第一部分的、與連接于重錘的端部相反的端部，并沿該梁的寬度方向延伸； 第二框邊，其連接于該梁的第二部分的、與連接于支承框的端部相反的端部，并沿該梁的寬 度方向延伸；第三和第四框邊，其將這兩個(gè)第一和第二框邊的端部彼此連接，沿該梁整體延 伸的方向延伸。
7 如權(quán)利要求6所述的加速度傳感器，其中，所述應(yīng)力緩沖部具有的、第三和第四框邊間的內(nèi)側(cè)距離比設(shè)有所述應(yīng)力緩沖部的梁的 寬度大。
8. 如權(quán)利要求6所述的加速度傳感器，其中，所述應(yīng)力緩沖部具有的第一和第二框邊各邊、第三和第四框邊各邊、設(shè)有所述應(yīng)力緩沖部的梁相互在寬度上不同。
9. 如權(quán)利要求6所述的加速度傳感器，其中， 所述應(yīng)力緩沖部具有的各框邊比設(shè)有所述應(yīng)力緩沖部的梁薄。
10. 如權(quán)利要求6所述的加速度傳感器，其中，設(shè)有所述應(yīng)力緩沖部的梁的所述第一部分和所述第二部分分別由如下各部構(gòu)成第一 根部，其將第一或第二部分與重錘或支承框連接；第二根部，其將第一或第二部分與應(yīng)力緩 沖部連接；寬度變化部，其寬度從第一根部到第二根部逐漸變化，第一根部具有該梁持有的半導(dǎo)體壓阻元件，第一根部的寬度比第一和第二框邊各邊的、該梁整體延伸的方向的寬度大。
11. 如權(quán)利要求io所述的加速度傳感器，其中，第一根部的寬度比第二根部的寬度大，第二根部的寬度比第一和第二框邊各邊的、該 梁整體延伸的方向的寬度大。
12. 如權(quán)利要求2所述的加速度傳感器，其中，所述多個(gè)梁中、設(shè)有檢測(cè)梁的厚度方向的加速度的半導(dǎo)體壓阻元件的梁分別具有多個(gè) 應(yīng)力緩沖部，設(shè)有所述多個(gè)應(yīng)力緩沖部的梁具有第一部分，其將重錘和該應(yīng)力緩沖部連接；第二 部分，其將支承框和另一應(yīng)力緩沖部連接；至少一個(gè)第三部分，其將所述多個(gè)應(yīng)力緩沖部中 相鄰的兩個(gè)連接，第一 、第二及第三部分沿所述梁整體延伸的方向延伸，將其厚度制成基本上相同， 所述多個(gè)應(yīng)力緩沖部分別為在中央具有開口的框，該框設(shè)置于第一部分或第二部分和 一個(gè)第三部分之間、或兩個(gè)第三部分之間，連接第三部分的一端部、與連接于重錘或支承框 的端部相反的第一部分或第二部分的端部、或另一第三部分的一端部。
13. 如權(quán)利要求12所述的加速度傳感器，其中，所述多個(gè)應(yīng)力緩沖部分別為由如下4個(gè)框邊構(gòu)成的四邊形框第一框邊，其連接于設(shè) 有所述多個(gè)應(yīng)力緩沖部的梁的第一部分的、與連接于重錘的端部相反的端部或該梁的第三 部分的一端部，并沿該梁的寬度方向延伸；第二框邊，其連接于第三部分的一端部或該梁的 第二部分的與連接于支承框的端部相反的端部，并沿該梁的寬度方向延伸；第三和第四框 邊，其將這兩個(gè)第一和第二框邊的端部彼此連接，沿該梁整體延伸的方向延伸。
14. 如權(quán)利要求13所述的加速度傳感器，其中，所述多個(gè)應(yīng)力緩沖部分別具有的、第三和第四框邊間的內(nèi)側(cè)距離比設(shè)有所述多個(gè)應(yīng)力 緩沖部的梁的寬度大。
15. 如權(quán)利要求13所述的加速度傳感器，其中，所述多個(gè)應(yīng)力緩沖部分別具有的第一和第二框邊各邊、第三和第四框邊各邊、設(shè)有所 述多個(gè)應(yīng)力緩沖部的梁相互在寬度上不同。
16. 如權(quán)利要求13所述的加速度傳感器，其中，所述多個(gè)應(yīng)力緩沖部分別具有的框邊各邊比設(shè)有所述多個(gè)應(yīng)力緩沖部的梁薄。
17. 如權(quán)利要求2所述的加速度傳感器，其中，設(shè)有所述應(yīng)力緩沖部的梁具有將重錘和該應(yīng)力緩沖部連接的第一部分、將支承框和該 應(yīng)力緩沖部連接的第二部分，第一部分和第二部分沿梁整體延伸的方向延伸，將其厚度制成基本上相同，該應(yīng)力緩沖部位于該第一部分和該第二部分之間，由從與連接于重錘的端部相反的該 第一部分的端部起、連續(xù)到與連接于支承框的端部相反的該第二部分的端部而連接成曲徑 的邊構(gòu)成。
18. 如權(quán)利要求17所述的加速度傳感器，其中，所述連接成曲徑的邊由如下邊構(gòu)成第一邊，其連接于設(shè)有所述應(yīng)力緩沖部的梁的第 一部分的、與連接于重錘的端部相反的端部，并沿該梁的寬度方向延伸；第二邊，其連接于 梁的第二部分的、與連接于支承框的端部相反的端部，并沿該梁的寬度方向且與第一邊反 向地延伸；第三邊，其從該第一邊的外端向該梁整體延伸的方向延伸；第四邊，其從該第二 邊的外端向該梁整體延伸的方向延伸；第五邊，其位于將該第一邊與該第一部分連接的點(diǎn)、 和將該第二邊與該第二部分連接的點(diǎn)的中央的、沿該梁的寬度方向引出的線上，并將該第 三邊和該第四邊的端部彼此連接。
19. 如權(quán)利要求18所述的加速度傳感器，其中，所述連接成曲徑的邊中、第三邊和第四邊間的內(nèi)側(cè)距離比設(shè)有所述應(yīng)力緩沖部的梁的 寬度大。
20. 如權(quán)利要求18所述的加速度傳感器，其中，所述連接成曲徑的邊的第一和第二邊各邊、第三和第四邊各邊、設(shè)有所述應(yīng)力緩沖部 的梁彼此寬度不同。
21. 如權(quán)利要求18所述的加速度傳感器，其中， 所述連接成曲徑的邊分別比設(shè)有所述應(yīng)力緩沖部的梁薄。
22. 如權(quán)利要求18所述的加速度傳感器，其中，設(shè)有所述應(yīng)力緩沖部的梁的所述第一部分和所述第二部分分別由如下各部構(gòu)成第一 根部，其將第一或第二部分與重錘或支承框連接；第二根部，其將第一或第二部分與應(yīng)力緩 沖部連接；寬度變化部，其寬度從第一根部到第二根部逐漸變化，第一根部具有該梁持有的半導(dǎo)體壓阻元件，第一根部的寬度比第一和第二邊各邊的、該梁整體延伸的方向的寬度大。
23. 如權(quán)利要求22所述的加速度傳感器，其中，第一根部的寬度比第二根部的寬度大，第二根部的寬度比第一和第二邊各邊的、該梁 整體延伸的方向的寬度大。
24. 如權(quán)利要求2所述的加速度傳感器，其中，所述多個(gè)梁中、設(shè)有檢測(cè)梁的厚度方向的加速度的半導(dǎo)體壓阻元件的梁分別具有多個(gè) 應(yīng)力緩沖部，設(shè)有所述多個(gè)應(yīng)力緩沖部的梁具有第一部分，其將重錘和應(yīng)力緩沖部連接；第二部 分，其將支承框和另一應(yīng)力緩沖部連接；至少一個(gè)第三部分，其將所述多個(gè)應(yīng)力緩沖部中相 鄰的兩個(gè)連接，第一、第二及第三部分沿所述梁整體延伸的方向延伸，并制成相同厚度，所述多個(gè)應(yīng)力緩沖部分別設(shè)置于該第一部分或該第二部分和一個(gè)第三部分之間、或兩 個(gè)第三部分之間，由從一個(gè)第三部分的一端部起、連續(xù)到與連接于重錘或支承框的端部相 反的該第一部分或該第二部分的端部或另一第三部分的一端部而連接成曲徑的邊構(gòu)成。
25. 如權(quán)利要求24所述的加速度傳感器，其中，所述連接成曲徑的邊由如下邊構(gòu)成第一邊，其連接于設(shè)有所述多個(gè)應(yīng)力緩沖部的梁 的第一部分的與連接于重錘的端部相反的端部、或所述梁的第三部分的一端部，并沿該梁 的寬度方向延伸；第二邊，其連接于第三部分的一端部或該第二部分的與連接于支承框的 端部相反的端部，并沿該梁的寬度方向且與所述第一邊反向地延伸；第三邊，其從第一邊的 外端向該梁整體延伸的方向延伸；第四邊，其從該第二邊的外端向該梁整體延伸的方向延 伸；第五邊，其位于將所述第一邊與所述第一部分或第三部分連接的點(diǎn)、和將第二邊與第三 部分或第二部分連接的點(diǎn)的中央的、沿梁的寬度方向引出的線上，將該第三邊和該第四邊 的端部彼此連接。
26. 如權(quán)利要求25所述的加速度傳感器，其中，所述連接成曲徑的邊中、第三邊和第四邊間的內(nèi)側(cè)距離比設(shè)有所述多個(gè)應(yīng)力緩沖部的 梁的寬度大。
27. 如權(quán)利要求25所述的加速度傳感器，其中，所述連接成曲徑的邊的第一和第二邊各邊、第三和第四邊各邊、設(shè)有所述多個(gè)應(yīng)力緩 沖部的梁彼此寬度不同。
28. 如權(quán)利要求25所述的加速度傳感器，其中， 所述連接成曲徑的邊分別比設(shè)有所述多個(gè)應(yīng)力緩沖部的梁薄。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)一種靈敏度等特性相對(duì)于施加在傳感器芯片上的干擾力難以變動(dòng)的加速度傳感器。加速度傳感器具有經(jīng)由支承框和撓性梁支承在支承框內(nèi)的重錘、設(shè)置于梁的半導(dǎo)體壓阻元件、將它們連接起來(lái)的配線，根據(jù)壓阻元件的電阻變化來(lái)檢測(cè)加速度。在梁的形成有壓阻元件的部分以外的部分設(shè)有應(yīng)力緩沖部。應(yīng)力緩沖部關(guān)于梁的長(zhǎng)度中心線和寬度中心線對(duì)稱。即使干擾力沿梁整體延伸的方向施加于傳感器元件，也可以由應(yīng)力緩沖部來(lái)吸收干擾力。由于梁整體延伸的方向的應(yīng)力難以變化，因此梁的易變形度也難以變化，能夠降低干擾力的影響造成的靈敏度變化。
文檔編號(hào)H01L29/66GK101765776SQ20088010079
公開日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2008年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月27日
發(fā)明者岡田亮二, 齋藤正勝, 青野宇紀(jì), 風(fēng)間敦 申請(qǐng)人:日立金屬株式會(huì)社