(57)【要約】  被測定物（４）に作用する力学量に対応するセンス出力（Ｓ）を出力するセンサチップ（２）と、センサチップ（２）を支持しセンス出力（Ｓ）を外部に引き出すための配線（６）を備えるフレキシブル配線基板（３）とを有し、力学量の測定の際には、センサチップ（２）とフレキシブル配線基板（３）とが被測定物（４）に貼り付けられる力学量測定装置（１）において、センサチップ（２）の近傍かつセンサチップ（２）に対して配線（６）が配置されている側のフレキシブル配線基板（３）に、切欠（５）が設けられている。これにより、センス出力（Ｓ）の経時的な変動を抑制することができる。
2012144048.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前記被測定物に作用する力学量に対応するセンス出力を出力するセンサチップと、前記センサチップを支持し前記センス出力を外部に引き出すための配線を備えるフレキシブル配線基板とを有し、前記力学量の測定の際には、前記センサチップと前記フレキシブル配線基板とが前記被測定物に貼り付けられる力学量測定装置において、
前記センサチップの近傍かつ前記センサチップに対して前記配線が配置されている側の前記フレキシブル配線基板に、切欠が設けられていることを特徴とする力学量測定装置。
【請求項２】
前記フレキシブル配線基板は、
先端部に前記センサチップを支持し、前記配線が前記先端部から付け根部まで引かれている腕部と、
前記配線に接続する外部電極を備え、前記付け根部において前記腕部に連結している基部とを有し、
前記切欠は、前記先端部から前記付け根部へ向かう前記腕部の長手方向において、前記センサチップに対して前記外部電極の側に設けられていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の力学量測定装置。
【請求項３】
前記切欠の長手方向は、前記腕部の長手方向と略直角に交差していることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の力学量測定装置。
【請求項４】
前記切欠の長手方向は、前記腕部の長手方向と平行な前記腕部の中心線と略直角に交差していることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の力学量測定装置。
【請求項５】
前記センサチップの中心点は、前記腕部の前記中心線上に配置され、
前記センサチップの前記切欠と対向する辺は、前記腕部の前記中心線と略直角に交差していることを特徴とする請求の範囲第４項に記載の力学量測定装置。
【請求項６】
前記切欠から、前記センサチップの中心点までの距離は、
前記フレキシブル配線基板の前記センサチップに対して前記切欠とは反対側の端から、前記センサチップの中心点までの距離に、略等しいことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の力学量測定装置。
【請求項７】
前記切欠は、前記腕部の前記中心線を軸として、線対称になっていることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の力学量測定装置。
【請求項８】
前記センサチップと前記配線は、それぞれ、前記腕部の前記中心線を軸として、線対称に配置されていることを特徴とする請求の範囲第７項に記載の力学量測定装置。
【請求項９】
前記切欠の前記腕部の前記長手方向と略直角に交差している方向の幅は、前記腕部の前記中心線によって２等分されていることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の力学量測定装置。
【請求項１０】
前記切欠から、前記センサチップの中心点までの距離は、
前記センサチップの中心点において前記腕部の前記長手方向と略直角に交差している方向の前記腕部の幅の半分に略等しいことを特徴とする請求の範囲第２項に記載の力学量測定装置。
【請求項１１】
前記切欠から、前記フレキシブル配線基板の前記切欠に対して前記外部電極とは反対側の端までの距離は、
前記センサチップの中心点において前記腕部の前記長手方向と略直角に交差している方向の前記腕部の幅に略等しいことを特徴とする請求の範囲第２項に記載の力学量測定装置。
【請求項１２】
前記切欠は、複数に分割されていることを特徴とする請求の範囲第７項に記載の力学量測定装置。
【請求項１３】
複数に分割された前記切欠の１つは、前記フレキシブル配線基板の前記腕部の前記長手方向に沿う対向する２辺の一方に達し、
複数に分割された前記切欠の別のもう１つは、前記フレキシブル配線基板の前記腕部の前記長手方向に沿う前記対向する２辺の他方に達していることを特徴とする請求の範囲第１２項に記載の力学量測定装置。
【請求項１４】
前記センサチップには、ピエゾ抵抗素子が形成されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の力学量測定装置。
【請求項１５】
前記センサチップには、電極パッドが形成され、
前記電極パッドと前記配線とは、バンプによって接続され、
前記センサチップと前記フレキシブル配線基板との間の前記バンプ以外の領域には、アンダーフィル材が充填されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の力学量測定装置。
【請求項１６】
前記フレキシブル配線基板の前記センサチップに対して前記切欠とは反対側に、前記切欠とは別の第１別切欠が設けられていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の力学量測定装置。
【請求項１７】
前記第１別切欠から、前記センサチップの中心点までの距離は、
前記切欠から、前記センサチップの中心点までの距離に、略等しいことを特徴とする請求の範囲第１６項に記載の力学量測定装置。
【請求項１８】
前記フレキシブル配線基板の前記腕部の前記長手方向に沿う対向する２辺の一方と、前記センサチップの間に設けられ、前記センサチップに対向し、前記切欠とは別の第２別切欠と、
前記フレキシブル配線基板の前記腕部の前記長手方向に沿う前記対向する２辺の他方と、前記センサチップの間に設けられ、前記センサチップに対向し、前記切欠と前記第２別切欠とは別の第３別切欠とを有することを特徴とする請求の範囲第２項に記載の力学量測定装置。
【請求項１９】
前記第２別切欠から、前記センサチップの中心点までの距離と、
前記第３別切欠から、前記センサチップの中心点までの距離とは、
前記切欠から、前記センサチップの中心点までの距離に、略等しいことを特徴とする請求の範囲第１８項に記載の力学量測定装置。
【請求項２０】
前記切欠の前記腕部の前記長手方向と略直角に交差している方向の幅は、前記センサチップの前記腕部の前記長手方向と略直角に交差している方向の幅と比べて、略等しいか大きいことを特徴とする請求の範囲第２項に記載の力学量測定装置。
【請求項２１】
前記第１別切欠の前記腕部の前記長手方向と略直角に交差している方向の幅は、前記切欠の前記腕部の前記長手方向と略直角に交差している方向の幅に略等しいことを特徴とする請求の範囲第１６項に記載の力学量測定装置。
【請求項２２】
前記第２別切欠の前記腕部の前記長手方向の幅と、
前記第３別切欠の前記腕部の前記長手方向の幅とは、
前記切欠の前記腕部の前記長手方向と略直角に交差している方向の幅に略等しいことを特徴とする請求の範囲第１８項に記載の力学量測定装置。
【請求項２３】
前記切欠の長手方向の両端の少なくともどちらか一方は、円弧形状になっていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の力学量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサチップがフレキシブル配線基板に支持されている力学量測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
力学量測定装置は、被測定物に貼り付けられて、被測定物に作用する力学量を測定することができる。この力学量測定装置としては、ひずみに依存して抵抗が変わる効果（ピエゾ抵抗効果）を応用したセンサチップを用いたものが提案されている。このセンサチップには、表面に不純物拡散抵抗が形成されており、センサチップは、被測定物に接着剤によって貼り付けられている。被測定物に力学量が作用し、被測定物がひずむと、接着剤を介して、不純物拡散抵抗がひずみ、抵抗が変わるので、この抵抗の変化をセンス出力として出力することができ、被測定物に作用する力学量（ひずみ）を検知することができる。【０００３】
このセンサチップを普及させるためには、被測定物への取り付けが容易で、センス出力を確実に取り出せることが重要となる。このような要求に対して、センサチップが、配線を有したフレキシブル配線基板に被着されるとともに、そのセンサチップが、その配線に電気的に接続されている力学量測定装置が提案されている（特許文献１等参照）。このようにセンサチップとフレキシブル配線基板をモジュール化しておくことで、センサチップ単体の場合と比較して、取扱いが容易になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２６４１８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の力学量測定装置では、センサチップがフレキシブル配線基板に被着されているので、フレキシブル配線基板に接続される外部の配線からのテンションがセンサチップに作用しないように、センサチップだけでなく、センサチップ周辺のフレキシブル配線基板も、被測定物に貼り付けられている。このような、従来の力学量測定装置では、センス出力が、経時的に変動する場合があった。【０００６】
そこで、本発明の目的は、センス出力の経時的な変動を抑制可能な力学量測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明は、前記被測定物に作用する力学量に対応するセンス出力を出力するセンサチップと、前記センサチップを支持し前記センス出力を外部に引き出すための配線を備えるフレキシブル配線基板とを有し、前記力学量の測定の際には、前記センサチップと前記フレキシブル配線基板とが前記被測定物に貼り付けられる力学量測定装置において、
前記センサチップの近傍かつ前記センサチップに対して前記配線が配置されている側の前記フレキシブル配線基板に、切欠が設けられていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、センス出力の経時的な変動を抑制可能な力学量測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】本発明の第１の実施形態に係る力学量測定装置の平面図である。
【図１Ｂ】本発明の第１の実施形態に係る力学量測定装置の下面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る力学量測定装置のセンサチップ周辺の図１Ａの拡大図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る力学量測定装置を被測定物に接着剤で貼り付けたときの平面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ方向の矢視断面図の拡大図である。
【図５Ａ】センサチップの一例（その１）の平面図である。
【図５Ｂ】センサチップの一例（その２）の平面図である。
【図６】従来の力学量測定装置の断面図である。
【図７】フレキシブル配線基板の応力緩和現象を説明するための、緩和弾性係数の経時変化を示すグラフである。
【図８】図３のＡ−Ａ方向の矢視断面の模式図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る力学量測定装置のセンサチップ周辺の拡大図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る力学量測定装置の平面図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る力学量測定装置のセンサチップ周辺の図１０の拡大図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態に係る力学量測定装置のセンサチップ周辺と外部電極周辺の、力学量測定装置を被測定物に接着剤で貼り付けたときにおける、図１０のＡ−Ａ方向の矢視断面に対応する断面図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態に係る力学量測定装置のセンサチップ周辺の、力学量測定装置を被測定物に接着剤で貼り付けたときにおける、図１０のＢ−Ｂ方向の矢視断面に対応する断面図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態に係る力学量測定装置を被測定物に接着剤で貼り付けたときの、図１０のＡ−Ａ方向の矢視断面に対応する模式的な断面図である。
【図１５】本発明の第４の実施形態に係る力学量測定装置の平面図である。
【図１６】本発明の第４の実施形態に係る力学量測定装置のセンサチップ周辺の図１５の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下の実施の形態では特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。さらに、以下の実施の形態では便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明などの関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数など（個数、数値、量、範囲などを含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合などを除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良いものとする。また、以下の実施の形態において、その構成要素は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、以下の実施の形態において、構成要素等について、「Ａからなる」、「Ａよりなる」、「Ａを有する」、「Ａを含む」と言うときは、特にその要素のみである旨明示した場合等を除き、それ以外の要素を排除するものでないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、本発明は、ここで取り上げた複数の実施形態の個々に限定されることはなく、適宜組み合わせてもよい。
【００１２】
（第１の実施形態）
図１Ａに、本発明の第１の実施形態に係る力学量測定装置１の平面図を示す。力学量測定装置１は、センサチップ２と、センサチップ２を支持するフレキシブル配線基板３とを有している。センサチップ２は、被測定物４（図３参照）に作用する力学量に対応するセンス出力Ｓを出力することができる。
【００１３】
フレキシブル配線基板３は、配線６と、配線６と電気的に接続する外部電極２５を備えている。配線６は、センサチップ２に電気的に接続し、センス出力Ｓをセンサチップ２から引き出す。外部電極２５は、配線６からのセンス出力Ｓを外部に出力する。
【００１４】
また、フレキシブル配線基板３は、腕部２１と、腕部２１に連結している基部２４とを有している。腕部２１は、その先端部２２においてセンサチップ２を支持し、その付け根部２３において基部２４に連結している。配線６は、腕部２１の先端部２２から付け根部２３まで引かれている。基部２４には、配線６に接続する外部電極２５が設けられている。フレキシブル配線基板３は、屈曲性に優れている特性を生かして、多くの半導体実装品に用いられている。また、厚さ１００μｍ以下の薄型化や配線部の小型化が可能であり、携帯電子機器には必須の部品である。
【００１５】
フレキシブル配線基板３には、切欠（スリット）５が設けられている。切欠（スリット）５は、センサチップ２と外部電極２５の間のフレキシブル配線基板３に設けられている。切欠（スリット）５は、センサチップ２の近傍、かつ、センサチップ２に対して配線６が配置されている側のフレキシブル配線基板３に設けられている。切欠５は、腕部２１の先端部２２から付け根部２３へ向かう方向の腕部２１の長手方向２７において、センサチップ２に対して外部電極２５の側に設けられている。切欠５の長手方向２８は、腕部２１の長手方向２７と略直角に交差している。切欠５の長手方向２８は、腕部２１の長手方向２７と平行な腕部２１の中心線２６と略直角に交差している。なお、切欠５は、フレキシブル配線基板３の外形形状を作製する時と同様に、プレス金型を用いた打ち抜きで作製することができるので、コストアップ要因にはならない。
【００１６】
センサチップ２は、その中心点２ａが、腕部２１の中心線２６上になるように配置されている。また、センサチップ２は、腕部２１の中心線２６を軸として、線対称になるように配置されている。
【００１７】
配線６は、複数本（図１Ａの例では４本）引かれている。複数本の配線６は、切欠５を迂回するように引き回されている。複数本の配線６は、互いに、腕部２１の中心線２６を軸として線対称になるように配置されている。
【００１８】
なお、力学量測定装置１（フレキシブル配線基板３）の表面側には、ほぼ全面にわたりベースフィルム１７が露出している。
【００１９】
図１Ｂに、本発明の第１の実施形態に係る力学量測定装置１の下面図を示す。フレキシブル配線基板３の裏面側に、センサチップ２が支持されている。配線６は、ベースフィルム１７の下に形成され、さらに、絶縁膜１６に被覆されている。すなわち、配線６は、フレキシブル配線基板３の表面側からはベースフィルム１７に覆われ、フレキシブル配線基板３の裏面側からは絶縁膜１６に覆われている。外部電極２５は、ベースフィルム１７の下に形成されている。外部電極２５の下側は、絶縁膜１６に被覆されておらず、露出して、外部装置と接続可能になっている。
【００２０】
図２に、本発明の第１の実施形態に係る力学量測定装置１のセンサチップ２周辺の拡大図を示す。切欠５の長手方向２８の両端は、円弧形状になっている。切欠５は、腕部２１の長手方向２７と平行な中心線２６を軸として、線対称になっている。切欠５の腕部２１の長手方向２７と略直角に交差している方向の幅Ｗ１は、腕部２１の中心線２６によって２等分されている。切欠５の腕部２１の長手方向２７と略直角に交差している方向の幅Ｗ１は、センサチップ２の腕部２１の長手方向２７と略直角に交差している方向の幅Ｗ２と比べて、略等しいか大きくなっている（Ｗ１≧Ｗ２）。
【００２１】
センサチップ２の中心点２ａは、腕部２１の長手方向２７と平行な中心線２６上に配置されている。フレキシブル配線基板３の腕部２１の長手方向２７に沿う側辺２９ａからセンサチップ２の中心点２ａまでの距離Ｄ７は、フレキシブル配線基板３の腕部２１の長手方向２７に沿う側辺２９ｂからセンサチップ２の中心点２ａまでの距離Ｄ８に、略等しくなっている（Ｄ７＝Ｄ８）。
【００２２】
センサチップ２は、平面視で、略正方形状をしている。辺２ｂは、切欠５に対向するように配置されている。辺２ｃは、腕部２１の先端部２２側の端辺に対向するように平行に配置されている。辺２ｄは、フレキシブル配線基板３の腕部２１の長手方向２７に沿う側辺２９ａに対向するように平行に配置されている。辺２ｅは、フレキシブル配線基板３の腕部２１の長手方向２７に沿う側辺２９ｂに対向するように平行に配置されている。センサチップ２の切欠５と対向する辺２ｂは、腕部２１の中心線２６と略直角に交差している。切欠５の長手方向２８は、腕部２１の長手方向２７（中心線２６）と略直角に交差している。そして、切欠５の長手方向２８は、辺２ｂに対して平行に配置されている。
【００２３】
切欠５からセンサチップ２の中心点２ａまでの距離Ｄ１は、フレキシブル配線基板３のセンサチップ２に対して切欠５とは反対側の端辺から、センサチップ２の中心点２ａまでの距離Ｄ２に、略等しくなっている（Ｄ１＝Ｄ２）。切欠５から、フレキシブル配線基板３の切欠５に対して外部電極２５とは反対側の端辺までの距離Ｄ６は、センサチップ２の中心点２ａにおいて腕部２１の長手方向２７と略直角に交差している方向の腕部２１の幅Ｗ３に略等しくなっている（Ｄ６＝Ｗ３）。切欠５からセンサチップ２の中心点２ａまでの距離Ｄ１は、側辺２９ａからセンサチップ２の中心点２ａまでの距離Ｄ７と、側辺２９ｂからセンサチップ２の中心点２ａまでの距離Ｄ８とに、略等しくなっている（Ｄ１＝Ｄ７＝Ｄ８）。切欠５からセンサチップ２の中心点２ａまでの距離Ｄ１は、センサチップ２の中心点２ａにおいて腕部２１の長手方向２７と略直角に交差している方向の腕部２１の幅Ｗ３の半分に略等しくなっている。
【００２４】
なお、第１の実施形態では、センサチップ２が平面視で正方形の例を示したが、これに限らず、中心点２ａが決定できれば、例えば、長方形や、円形であってもよい。
【００２５】
図３に、本発明の第１の実施形態に係る力学量測定装置１を、被測定物４に接着剤７で貼り付けたときの様子を示す。力学量測定装置１は、力学量の測定の際には、センサチップ２とフレキシブル配線基板３とが、接着剤７によって、被測定物４に貼り付けられている。接着剤７は、センサチップ２と、センサチップ２の周囲の腕部２１の先端部２２だけでなく、腕部２１の先端部２２から付け根部２３付近まで塗布されている。接着剤７の接着端面７ｃは、腕部２１の付け根部２３付近まで達している。接着剤７は、フレキシブル配線基板３の基部２４には、塗布されていない。外部電極２５に外部装置からの外部配線が接続されて、外部配線からのテンションが外部電極２５に作用しても、外部電極２５とセンサチップ２の間のフレキシブル配線基板３が被測定物４に貼り付けられていることにより、そのテンションがセンサチップ２に作用するのを抑制することができる。なお、接着剤７としては、二液性または一液性で、エポキシ樹脂製の接着剤などを用いることができる。
【００２６】
図４に、図３のＡ−Ａ方向の矢視断面図の要部を拡大して示す。センサチップ２の表面には、電極パッド（チップ側）１２が複数形成されている。複数の電極パッド１２と対向するベースフィルム１７の裏面には、電極パッド（フレキシブル配線基板側）１５が複数形成されている。複数の電極パッド１５は、配線６に接続されている。電極パッド（チップ側）１２と、電極パッド（フレキシブル配線基板側）１５とは、金バンプ等のバンプ１３によって、接続されている。センサチップ２とフレキシブル配線基板３との間のバンプ１３以外の領域には、アンダーフィル材１４が充填されている。このように、バンプ１３と、特に、アンダーフィル材１４とによって、センサチップ２は、フレキシブル配線基板３に、貼り付けられ、支持されている。アンダーフィル材１４としては、エポキシ樹脂を用いることができ、バンプ１３間や電極パッド１２、１５間の短絡防止、センサチップ２表面の保護、および、フレキシブル配線基板３とセンサチップ２間の接合力増強を目的として用いられている。
【００２７】
フレキシブル配線基板３は、ベースフィルム１７の裏面に配線６が形成され、配線６の下に絶縁膜１６が形成されている。フレキシブル配線基板３は、ベースフィルム１７と絶縁膜１６とで、配線６を挟むサンドイッチ構造になっている。
【００２８】
図５Ａに、センサチップ２の一例（その１）の平面図を示す。センサチップ２としては、半導体基板、特に、表面が（１００）面であるシリコン（Ｓｉ）の単結晶基板を用いることができる。センサチップ２（半導体基板）上には、４個のピエゾ抵抗素子１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）が形成されている。ピエゾ抵抗素子１１は、半導体基板表面に形成された不純物拡散抵抗である。ピエゾ抵抗素子（不純物拡散抵抗）１１の導電型は、ｐ型になっている。ピエゾ抵抗素子１１において、電流の流れる方向が、ピエゾ抵抗素子１１の長手方向になっている。ピエゾ抵抗素子１１の長手方向は、半導体基板の結晶方位の＜１１０＞方向になっている。そして、ピエゾ抵抗素子１１（１１ａ、１１ｃ）の長手方向は、ｘ軸方向（辺２ｄ、２ｅに平行な方向）になっている。ピエゾ抵抗素子１１（１１ｂ、１１ｄ）の長手方向は、ｘ軸方向とは直角に交わるｙ軸方向（辺２ｂ、２ｃに平行な方向）になっている。４個のピエゾ抵抗素子１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）は、チップ内配線１９によって接続され、ホイートストンブリッジ回路１８が形成されている。チップ内配線１９には、４つの電極パッド（チップ側）１２が接続されている。このようなセンサチップ２によれば、ｘ方向のひずみ（力学量）Ｆｘと、ｙ方向のひずみ（力学量）Ｆｙとの差分の力学量に応じたセンス出力Ｓを、高感度に出力することができる。
【００２９】
なお、センス出力Ｓを増幅するために、ホイートストンブリッジ回路１８を形成しているセンサチップ２表面上に、アンプ回路を形成することも可能である。センサチップ上に形成されるホイートストンブリッジ回路１８やアンプ回路等は、全て通常の半導体製造プロセスを用いて作製できるため、微細化が容易であり、製造コストを低減できる。
【００３０】
また、センサチップ２は、ｘ方向のひずみ（力学量）Ｆｘと、ｙ方向のひずみ（力学量）Ｆｙとの差分の力学量に応じたセンス出力Ｓを出力するので、ひずみ計測時に環境温度が変化し、センサチップ２と被測定物４の線膨脹係数差に依存した熱ひずみが発生しても、熱ひずみは、ｘ方向およびｙ方向に、均一な値となるため、キャンセルすることができる。すなわち、センサチップ２を用いれば、環境温度の変化によるひずみ値のばらつきを懸念する必要がない。
【００３１】
そして、図２で説明したように、切欠５から端辺までの距離Ｄ６と、腕部２１の幅Ｗ３は略等しくなっている（Ｄ６＝Ｗ３）ので、図８の説明の際に記載する実質的な接着領域７ｂの大きさが、センサチップ２のｘ方向とｙ方向とで等しくなる。センサチップ２のｘ方向とｙ方向とで、緩和する応力が等しくなるので、環境温度の変化と同様に、緩和する応力をキャンセルすることができる。
【００３２】
図５Ｂに、センサチップ２の一例（その２）の平面図を示す。センサチップ２の一例（その２）が、センサチップ２の一例（その１）と異なっている点は、ピエゾ抵抗素子（不純物拡散抵抗）１１の導電型は、ｎ型になっている点である。これに伴い、ピエゾ抵抗素子１１の長手方向は、半導体基板の結晶方位の＜１００＞方向になっている。このようなセンサチップ２によっても、ｘ方向のひずみ（力学量）Ｆｘと、ｙ方向のひずみ（力学量）Ｆｙとの差分の力学量に応じたセンス出力Ｓを、高感度に出力することができる。
【００３３】
図６に、従来の力学量測定装置の断面図を示す。本願の発明者らは、従来の力学量測定装置において、センス出力が経時的に変動する理由が、フレキシブル配線基板３に発生しているひずみが、経時的に緩和しているからであることを明らかにした。被測定物４に引張ひずみを発生させた場合、被測定物４に貼り付けられたフレキシブル配線基板３にも引張ひずみが発生し、応力が生じる。そして、フレキシブル配線基板３は、ポリイミドやエポキシ樹脂などの樹脂材料で形成されており、樹脂材料（フレキシブル配線基板３）に対して一定ひずみを負荷する試験を行った場合、時間の経過と共に、樹脂材料（フレキシブル配線基板３）に発生していた応力が減少するように、応力緩和が起こる。
【００３４】
図７に、樹脂材料（フレキシブル配線基板３）の緩和弾性係数の経時変化を示す。時間の経過に伴い、緩和弾性係数が低下していることがわかる。時間によらず、フレキシブル配線基板３に、一定の引張ひずみを発生させていても、緩和弾性係数が低下すれば、引張ひずみ（量）と緩和弾性係数との積である応力は低下し、応力緩和が起こる。なお、緩和弾性係数は、試験温度（樹脂材料の温度）が高温になるほど、早い時期に低下する。
【００３５】
図６に示すように、フレキシブル配線基板３（樹脂材料）に発生していた応力が緩和すると、フレキシブル配線基板３が貼り付けられている被測定物４のひずみ状態が変化し、フレキシブル配線基板３に支持され被測定物４に貼り付けられているセンサチップ２のひずみ状態が変化する。つまり、フレキシブル配線基板３の応力緩和に起因して、センサチップ２のセンス出力Ｓが変動する結果となる。そして、このセンス出力Ｓの変動量は、フレキシブル配線基板３と被測定物４とを接着する接着剤７の接着領域７ａが大きくなるほど、増加する。
【００３６】
図８に、図３のＡ−Ａ方向の矢視断面図を模式的に示す。第１の実施形態の力学量測定装置１でも、フレキシブル配線基板３と被測定物４とを接着する接着剤７の接着領域７ａの大きさは、従来の力学量測定装置と同じであるが、切欠５が設けられることで、センス出力Ｓを変動させる接着領域は、実質的に、接着領域７ｂとなり、従来と比べ小さくなっていると考えられる。これにより、センス出力Ｓの変動を抑制できている。また、外部電極２５（図３参照）に外部装置からの外部配線が接続されて、外部配線からのテンションが、外部電極２５が形成されているフレキシブル配線基板３に作用しても、切欠５が設けられることで、そのテンションがフレキシブル配線基板３をストレートではなく迂回してセンサチップ２に作用するので、そのテンションのセンサチップ２に与える影響を抑制することができる。また、切欠５が設けられても、フレキシブル配線基板３と被測定物４とを接着する接着剤７の接着領域７ａの大きさは、従来と比べほとんど減少していないので、そのテンションによって、フレキシブル配線基板３が剥がれることはなく、接続信頼性を確保することができる。また、切欠５においては、接着剤７が、フレキシブル配線基板３の側壁にせりあがって固定するので、いわゆる、アンカ効果により、フレキシブル配線基板３を被測定物４に強固に接着することができる。
【００３７】
また、図２で説明したように、切欠５から端辺までの距離Ｄ６と、腕部２１の幅Ｗ３は略等しくなっている（Ｄ６＝Ｗ３）ので、センス出力Ｓを変動させる実質的な接着領域７ｂの大きさが、センサチップ２のｘ方向とｙ方向（図５Ａ参照）とで等しくなる。センサチップ２のｘ方向とｙ方向とで、緩和する応力が等しくなるので、緩和する応力をキャンセルしたセンス出力Ｓを出力することができる。
【００３８】
（第２の実施形態）
図９に、本発明の第２の実施形態に係る力学量測定装置１のセンサチップ２周辺の拡大図を示す。第２の実施形態に係る力学量測定装置１が、第１の実施形態に係る力学量測定装置１と異なっている点は、切欠５が複数に分割されている点である。図９では、切欠５を、３つの切欠５ａ、５ｂ、５ｃに分割した例を示している。切欠５ａ、５ｂ、５ｃの長手方向２８の両端は、円弧形状になっている。切欠５ａ、５ｂ、５ｃは、切欠５の長手方向２８に、一列に配置されている。切欠５ａ、５ｂ、５ｃの長手方向は、切欠５の長手方向２８に略一致している。切欠５（５ａ、５ｂ、５ｃ）は、腕部２１の長手方向２７と平行な中心線２６を軸として、線対称になっている。具体的に、切欠５ｂは、中心線２６を軸として、線対称になっている。切欠５ｂの腕部２１の長手方向２７と略直角に交差している方向の幅Ｗ１ｂは、中心線２６によって２等分されている。切欠５ａと切欠５ｃとは、中心線２６を軸として、線対称になっている。切欠５ａの腕部２１の長手方向２７と略直角に交差している方向の幅Ｗ１ａは、切欠５ｃの腕部２１の長手方向２７と略直角に交差している方向の幅Ｗ１ｃに、略等しくなっている（Ｗ１ａ＝Ｗ１ｃ）。第２の実施形態によれば、第１の実施形態の効果が得られるだけでなく、配線６（図１Ａ参照）は、切欠５を迂回させるだけでなく、切欠５ａ、５ｂ、５ｃの互いの間を通すことができるので、配線６の設計の自由度を向上できる。
【００３９】
（第３の実施形態）
図１０に、本発明の第３の実施形態に係る力学量測定装置１の平面図を示す。第３の実施形態に係る力学量測定装置１が、第１の実施形態に係る力学量測定装置１と異なっている点は、切欠５に加えて、第１別切欠５１と、第２別切欠５２と、第３別切欠５３とが、フレキシブル配線基板３に設けられている点である。
【００４０】
第１別切欠５１は、フレキシブル配線基板３のセンサチップ２に対して切欠５とは反対側に設けられている。センサチップ２に対して、腕部２１の長手方向２７の両側の、一方に切欠５が配置され、他方に第１別切欠５１が配置されている。
【００４１】
第２別切欠５２は、フレキシブル配線基板３の腕部２１の長手方向２７に沿う対向する２辺の一方の側辺２９ａと、センサチップ２との間に設けられている。
【００４２】
第３別切欠５３は、フレキシブル配線基板３の腕部２１の長手方向２７に沿う対向する２辺の他方の側辺２９ｂと、センサチップ２の間に設けられている。センサチップ２に対して、腕部２１の長手方向２７と直角に交差する方向の両側の、一方に第２別切欠５２が配置され、他方に第３別切欠５３が配置されている。
【００４３】
図１１に、本発明の第３の実施形態に係る力学量測定装置１のセンサチップ２周辺の様子を示す。切欠５は、センサチップ２の辺２ｂに対向している。切欠５の長手方向は、辺２ｂに略平行になっている。切欠５の長手方向の幅Ｗ１は、辺２ｂの長さ（幅）Ｗ２と比べて、略等しいか大きくなっている（Ｗ１≧Ｗ２）。
【００４４】
第１別切欠５１は、センサチップ２の辺２ｃに対向している。第１別切欠５１の長手方向は、辺２ｃに略平行になっている。第１別切欠５１の長手方向の幅Ｗ４は、辺２ｃの長さ（幅）（＝Ｗ２）と比べて、略等しいか大きくなっている（Ｗ４≧Ｗ２）。幅Ｗ４は、切欠５の長手方向の幅Ｗ１に略等しくなっている（Ｗ４＝Ｗ１）。
【００４５】
第２別切欠５２は、センサチップ２の辺２ｄに対向している。第２別切欠５２の長手方向は、辺２ｄに略平行になっている。第２別切欠５２の長手方向の幅Ｗ５は、辺２ｄの長さ（幅）（＝Ｗ２）と比べて、略等しいか大きくなっている（Ｗ５≧Ｗ２）。
【００４６】
第３別切欠５３は、センサチップ２の辺２ｅに対向している。第３別切欠５３の長手方向は、辺２ｅに略平行になっている。第３別切欠５３の長手方向の幅Ｗ６は、辺２ｅの長さ（幅）（＝Ｗ２）と比べて、略等しいか大きくなっている（Ｗ６≧Ｗ２）。幅Ｗ６は、第２別切欠５２の長手方向の幅Ｗ５に略等しくなっている（Ｗ６＝Ｗ５）。幅Ｗ５と幅Ｗ６は、切欠５の長手方向の幅Ｗ１に略等しくなっている（Ｗ５＝Ｗ６＝Ｗ１）。
【００４７】
第１別切欠５１からセンサチップ２の中心点２ａまでの距離Ｄ３は、切欠５からセンサチップ２の中心点２ａまでの距離Ｄ１に略等しくなっている（Ｄ３＝Ｄ１）。第２別切欠５２からセンサチップ２の中心点２ａまでの距離Ｄ４は、第３別切欠５３からセンサチップ２の中心点２ａまでの距離Ｄ５に略等しくなっている（Ｄ４＝Ｄ５）。また、距離Ｄ４と距離Ｄ５とは、距離Ｄ１に略等しくなっている（Ｄ４＝Ｄ５＝Ｄ１）。切欠５から第１別切欠５１までの距離Ｄ６は、第２別切欠５２から第３別切欠５３までの距離Ｄ９に略等しくなっている（Ｄ６＝Ｄ９）。
【００４８】
図１２に、本発明の第３の実施形態に係る力学量測定装置１のセンサチップ２周辺と外部電極２５周辺の、力学量測定装置１を被測定物４に接着剤７で貼り付けたときにおける断面図を示す。なお、図１２の断面図の切断面は、図１０のＡ−Ａ方向の矢視断面に対応している。第１別切欠５１は、フレキシブル配線基板３のセンサチップ２に対して切欠５とは反対側に設けられている。センサチップ２に対して、腕部２１の長手方向２７の両側の、一方に切欠５が配置され、他方に第１別切欠５１が配置されている。センサチップ２にとって、両側に切欠５、５１が設けられるので、対称性が高まり、フレキシブル配線基板３からセンサチップ２へ作用する応力を均一化することができる。特に、切欠５と第１別切欠５１においては、接着剤７が、フレキシブル配線基板３の側壁にせりあがって固定するので、いわゆる、両側からのアンカ効果により、センサチップ２を支持している箇所のフレキシブル配線基板３を、被測定物４に、強固かつ均一に接着することができる。
【００４９】
図１３に、本発明の第３の実施形態に係る力学量測定装置１のセンサチップ２周辺の、力学量測定装置１を被測定物４に接着剤７で貼り付けたときにおける断面図を示す。なお、図１３の断面図の切断面は、図１０のＢ−Ｂ方向の矢視断面に対応している。センサチップ２に対して、腕部２１の長手方向２７と直角に交差する方向の両側の、一方に第２別切欠５２が配置され、他方に第３別切欠５３が配置されている。センサチップ２にとって、両側に切欠５２、５３が設けられるので、対称性が高まり、フレキシブル配線基板３からセンサチップ２へ作用する応力を均一化することができる。特に、第２別切欠５２と第３別切欠５３においては、接着剤７が、フレキシブル配線基板３の側壁にせりあがって固定するので、いわゆる、両側からのアンカ効果により、センサチップ２を支持している箇所のフレキシブル配線基板３を、被測定物４に、強固かつ均一に接着することができる。
【００５０】
図１４に、本発明の第３の実施形態に係る力学量測定装置１を被測定物４に接着剤７で貼り付けたときの断面図を模式的に示す。図１４の断面図の切断面は、図１０のＡ−Ａ方向の矢視断面に対応している。第３の実施形態の力学量測定装置１でも、フレキシブル配線基板３と被測定物４とを接着する接着剤７の接着領域７ａの大きさは、従来の力学量測定装置（図６参照）と同じであるが、切欠５と第１別切欠５１（第２別切欠５２、第３別切欠５３）が設けられることで、センス出力Ｓを変動させる接着領域は、実質的に、接着領域７ｂとなり、従来と比べ小さくなっていると考えられる。これにより、センス出力Ｓの変動を抑制できている。このように、第３の実施形態では、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。第３の実施形態では、切欠５と第１別切欠５１（第２別切欠５２、第３別切欠５３）とを、容易にセンサチップ２に近づけることができ、接着領域７ａを小さくすることなく、センス出力Ｓを変動させる実質的な接着領域７ｂを第１の実施形態より小さくすることができる。
【００５１】
また、図１１で説明したように、切欠５から第１別切欠５１までの距離Ｄ６は、第２別切欠５２から第３別切欠５３までの距離Ｄ９に略等しくなっている（Ｄ６＝Ｄ９）ので、センス出力Ｓを変動させる実質的な接着領域７ｂの大きさが、センサチップ２のｘ方向とｙ方向（図５Ａ参照）とで等しくなる。センサチップ２のｘ方向とｙ方向とで、緩和する応力が等しくなるので、緩和する応力をキャンセルしたセンス出力Ｓを出力することができる。
【００５２】
（第４の実施形態）
図１５に、本発明の第４の実施形態に係る力学量測定装置１の平面図を示し、図１６に、その力学量測定装置１のセンサチップ２周辺の拡大図を示す。第４の実施形態に係る力学量測定装置１は、第２の実施形態に係る力学量測定装置１と同様に、切欠５が複数に分割されている。ただ、第４の実施形態に係る力学量測定装置１が、第２の実施形態に係る力学量測定装置１と異なっている点は、分割された切欠５ａと５ｃが、フレキシブル配線基板３の側辺２９ａと２９ｂに、達している点である。なお、この点は、側辺２９ａ、２９ｂから切り込みが入れられ、側辺２９ａ、２９ｂに、切欠５ａ、５ｃが形成されていると考えることもできる。
【００５３】
切欠５ａ、５ｃの長手方向２８の一端は、円弧形状になっている。切欠５ａ、５ｃは、切欠５の長手方向２８に沿って、一列に配置されている。切欠５ａ、５ｃの長手方向は、切欠５の長手方向２８に略一致している。切欠５ａと５ｃは互いに、腕部２１の長手方向２７と平行な中心線２６を軸として、線対称になっている。切欠５ａの腕部２１の長手方向２７と略直角に交差している方向の幅Ｗ１ａは、切欠５ｃの腕部２１の長手方向２７と略直角に交差している方向の幅Ｗ１ｃに、略等しくなっている（Ｗ１ａ＝Ｗ１ｃ）。第４の実施形態によれば、配線６（図１Ａ参照）は、切欠５を迂回させることなく、切欠５ａと切欠５ｃの間を通すことができるので、第２の実施形態と同様に、配線６の設計の自由度を向上できる。
【符号の説明】
【００５４】
１      力学量測定装置
２      センサチップ
２ａ    センサチップの中心点
２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ  センサチップの側辺
３      フレキシブル配線基板
４      被測定物
５      切欠
５ａ、５ｂ、５ｃ  複数に分割された切欠
６      配線
７      接着剤
７ａ、７ｂ  接着領域
７ｃ    接着端面
１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ  ピエゾ抵抗素子
１２    電極パッド（チップ側）
１３    バンプ
１４    アンダーフィル材
１５    電極パッド（フレキシブル配線基板側）
１６    絶縁膜
１７    ベースフィルム
１８    ホイートストンブリッジ回路
１９    チップ内配線
２１    腕部
２２    先端部
２３    付け根部
２４    基部
２５    外部電極
２６    腕部の中心線
２７    腕部の長手方向
２８    切欠の長手方向
２９ａ、２９ｂ  フレキシブル配線基板の側辺
５１    第１別切欠
５２    第２別切欠
５３    第３別切欠
Ｄ１〜Ｄ９  距離
Ｆｘ    ｘ方向のひずみ（力学量）
Ｆｙ    ｙ方向のひずみ（力学量）
Ｗ１〜Ｗ６  幅
Ｓ      センス出力
【図１Ａ】
2012144048.tif 000003
【図１Ｂ】
2012144048.tif 000004
【図２】
2012144048.tif 000005
【図３】
2012144048.tif 000006
【図４】
2012144048.tif 000007
【図５Ａ】
2012144048.tif 000008
【図５Ｂ】
2012144048.tif 000009
【図６】
2012144048.tif 000010
【図７】
2012144048.tif 000011
【図８】
2012144048.tif 000012
【図９】
2012144048.tif 000013
【図１０】
2012144048.tif 000014
【図１１】
2012144048.tif 000015
【図１２】
2012144048.tif 000016
【図１３】
2012144048.tif 000017
【図１４】
2012144048.tif 000018
【図１５】
2012144048.tif 000019
【図１６】
2012144048.tif 000020
【国際調査報告】
2012144048.tif 000021
2012144048.tif 000022
2012144048.tif 000023
2012144048.tif 000024