(57)【要約】【課題】  加速度の検出感度の低下、オフセット電圧の増加、温度ドリフトの悪化などが発生して電気的特性が劣化するのを抑制することができる加速度センサ装置を提供する。【解決手段】  加速度センサ装置５０は、加速度センサ素子１０と、加速度センサ素子１０が実装される実装面を有する基板２１と、加速度センサ素子１０と基板２１とを接続する接着剤４１とを備える。加速度センサ素子１０は、錘部１１と、錘部１１を囲繞する枠状の枠部１２と、枠部１２の下面に設けられる凸部１２ａと、一方端が錘部１１に、他方端が枠部１２にそれぞれ接続され、かつ可撓性を有する梁部１３と、梁部１３に設けられる抵抗素子１４とを有する。そして、前記接着剤４１は、前記凸部１２ａの下面と前記基板２１の実装面との間に介在され、加速度センサ素子１０と基板２１とを接続するように構成されている。【選択図】      図２
2010107486.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
錘部と、前記錘部を囲繞する枠状の枠部と、前記枠部の下面に設けられる凸部と、一方端が前記錘部に、他方端が前記枠部にそれぞれ接続され、かつ可撓性を有する梁部と、前記梁部に設けられる抵抗素子と、を有する加速度センサ素子と、
前記加速度センサ素子が実装される実装面を有する基板と、
前記凸部の下面と前記基板の実装面との間に介在され、前記加速度センサ素子と前記基板とを接続する接着剤と、を備えた加速度センサ装置。
【請求項２】
前記枠部と前記凸部とが一体形成されている請求項１に記載の加速度センサ装置。
【請求項３】
前記凸部が前記枠部の四隅に設けられており、前記基板には隣接する前記凸部の間に入り込む張り出し部が設けられている請求項１または２に記載の加速度センサ装置。
【請求項４】
前記基板の実装面は、第１実装面と、前記第１実装面より高い位置にある第２実装面とを有し、
前記加速度センサ素子は、前記第２実装面に実装されている請求項１〜３のいずれか１つに記載の加速度センサ装置。
【請求項５】
前記張り出し部は、隣接する内側側面同士が連結されて、枠状に形成されている請求項３に記載の加速度センサ装置。
【請求項６】
前記加速度センサ素子の出力信号を信号処理する半導体素子を備えた請求項１〜５のいずれか１つに記載の加速度センサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加速度を検出する加速度センサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯型音楽プレイヤーやノート型パソコンなどのハードディスクドライブ搭載機器の落下保護、自動車のナビゲーションシステムにおける加速度検知などに、加速度センサ装置が使用されている。
【０００３】
図１５は、従来の加速度センサ装置２００の構成を示す分解斜視図である。また、図１６は、図１５に示す従来の加速度センサ装置２００の構成を示す断面図である。加速度センサ装置２００は、シリコン基板を加工して作製された加速度センサ素子２１０と、加速度センサ素子２１０を載置する基板２２０とを備えた構成を有している。
【０００４】
加速度センサ素子２１０は、錘部２１１と、錘部２１１を囲繞する枠状の枠部２１２と、錘部２１１と枠部２１２とに連結される梁部２１３と、梁部２１３に形成される抵抗素子２１４とを有している。
【０００５】
このような加速度センサ素子２１０を有する加速度センサ装置２００に加速度に比例した外力が加わると錘部２１１が動き、それに伴って梁部２１３が変形し、抵抗素子２１４も変形する。この抵抗素子２１４の変形による抵抗値の変化に基づく出力電圧の変化を電気信号として取り出し、加速度が検出されることとなる。
【０００６】
ところで加速度センサ素子２１０は、枠部２１２の下面と基板２２０の主面２２０ｄとの間に介在された接着剤２３０によって基板２２０に固定されている。通常、基板２２０、接着剤２３０、および加速度センサ素子２１０とは、それぞれ線膨張係数が大きく異なっているため、接着剤２３０を枠部２１２の下面全面にわたって塗布し、接着剤２３０を硬化した場合、両者の線膨張係数の差に起因した残留応力が発生しやすくなり、この残留応力の影響によって梁部２１３が変形するなどして、加速度の検出感度の低下、オフセット電圧の増加、温度ドリフトの悪化といった問題が起こる。そこで、接着剤２３０は、枠部２１２の下面全体にではなく、複数箇所、たとえば枠部２１２の下面四隅に対応する４箇所に分けて接着面積が小さくなるように塗布されている（たとえば、特許文献１，２参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２１２２４６号公報
【特許文献２】特開２００４−２３３０７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図１５，１６に示すような従来の加速度センサ装置２００では、複数箇所に分けて塗布した接着剤２３０が枠部２１２の下面に沿って広がるなどして、各接着剤２３０の接着面積および接着位置にばらつきが生じる場合がある。さらに、加速度センサ素子２１０の低背小型化が進むと、接着面積をさらに小さくする必要があるが、複数箇所に塗布する接着剤２３０の量を従来のディスペンサーを使って均一に制御するのには限界がある。たとえば、枠部２１２の下面四隅に対応する４箇所に分けて接着剤２３０を塗布する場合、各箇所における接着剤２３０の塗布量にばらつきが生じ、１つの隅における接着面積は小さく、別の隅における接着面積は大きくなる場合があり、接着剤２３０の塗布量がばらつくのに伴って、接着位置もばらつくことになる。このように接着剤２３０の接着面積および接着位置がばらつくと、加速度センサ素子２１０に不均一な残留応力が発生するなどして梁部２１３が変形し、結局、加速度の検出感度の低下、オフセット電圧の増加、温度ドリフトの悪化などが起こり電気的特性の劣化を招くこととなる。特に加速度センサ装置２００が低背小型化するほど、これらの問題が顕著になってきている。
【０００９】
したがって本発明の目的は、加速度の検出感度の低下、オフセット電圧の増加、温度ドリフトの悪化などが発生して電気的特性が劣化するのを抑制することができる加速度センサ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、錘部と、前記錘部を囲繞する枠状の枠部と、前記枠部の下面に設けられる凸部と、一方端が前記錘部に、他方端が前記枠部にそれぞれ接続され、かつ可撓性を有する梁部と、前記梁部に設けられる抵抗素子と、を有する加速度センサ素子と、
前記加速度センサ素子が実装される実装面を有する基板と、
前記凸部の下面と前記基板の実装面との間に介在され、前記加速度センサ素子と前記基板とを接続する接着剤と、を備えた加速度センサ装置である。
【００１１】
また本発明は、前記枠部と前記凸部とが一体形成されている。
また本発明は、前記凸部が前記枠部の四隅に設けられており、前記基板には隣接する前記凸部の間に入り込む張り出し部が設けられている。
【００１２】
また本発明は、前記基板の実装面は、第１実装面と、前記第１実装面より高い位置にある第２実装面とを有し、
前記加速度センサ素子は、前記第２実装面に実装されている。
【００１３】
また本発明は、前記張り出し部は、隣接する内側側面同士が連結されて、枠状に形成されている。
【００１４】
また本発明は、前記加速度センサ素子の出力信号を信号処理する半導体素子を備えた。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の加速度センサ装置は、接着剤が、凸部の下面と基板の実装面との間に介在され、加速度センサ素子と基板とを接続するように構成されているので、接着剤による加速度センサ素子と基板との接着領域は凸部の下面領域部分によって規定され、接着剤の塗布量が多くても、余分な接着剤が枠部の下面長手方向に沿って広がるのを抑制することができる。これにより接着剤の接着面積および接着位置のばらつきを小さくすることができ、加速度センサ素子に不均一な残留応力が発生するのを抑制することができる。その結果、電気的特性に優れた加速度センサ装置となすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、本発明の第１実施形態である加速度センサ装置５０の構成を示す斜視図である。また、図２は、加速度センサ装置５０の構成を示す分解斜視図である。図３は、図２に示す加速度センサ装置５０の構成を示す断面図であり、図３（ａ）が図２に示す加速度センサ装置５０の切断面線Ａ−Ａで切断したときの断面図、図３（ｂ）が切断面線Ｂ−Ｂで切断したときの断面図、図３（ｃ）が切断面線Ｃ−Ｃで切断したときの断面図をそれぞれ示す。また、図４は、加速度センサ装置５０の蓋体４０を外した状態における平面図である。これらの図に示すように、本実施の形態にかかる加速度センサ装置５０は、加速度センサ素子１０と、基板２１と、加速度センサ素子１０と基板２１とを接続する接着剤４１とから主に構成されている。
【００１７】
加速度センサ素子１０は、錘部１１と、錘部１１を囲繞する枠状の枠部１２と、枠部１２の下面に設けられる凸部１２ａと、一方端が錘部１１に連結され、かつ他方端が枠部１２に連結される梁部１３と、梁部１３に設けられる抵抗素子１４と、枠部１２に設けられる素子側電極パッド１５とを含む。加速度センサ素子１０においては、加速度センサ素子１０に加速度が加わると、加速度に応じた力が錘部１１に作用し、錘部１１が動くことで梁部１３が撓むようになっている。
【００１８】
錘部１１は、加速度センサ素子１０における中央部に配置される中央錘部１１ａと、中央錘部１１ａに連結される４個の付属錘部１１ｂとを含む。付属錘部１１ｂは、中央錘部１１ａと一体形成されるものである。
【００１９】
中央錘部１１ａの平面形状は、任意の形状とすることができるが、本実施の形態では略正方形であり、その一辺の長さがたとえば０．２５〜０．５ｍｍに設定される。また、中央錘部１１ａの厚みは、たとえば０．２〜０．６２５ｍｍに設定される。４個の付属錘部１１ｂは、それぞれ中央錘部１１ａの四隅に連結されている。各付属錘部１１ｂの平面形状は、任意の形状とすることができるが、本実施の形態では略正方形であり、その一辺の長さがたとえば０．１〜０．４ｍｍに設定される。また、付属錘部１１ｂの厚みは、中央錘部１１ａと同じ厚みを有するようにたとえば０．２〜０．６２５ｍｍに設定される。
【００２０】
ここで、本実施の形態では、錘部１１は、平面視したときの幅が上面から下面にわたって一定となるように形成されている。また、錘部１１は、中央錘部１１ａの中心を基点とした場合、４個の付属錘部１１ｂは対称な位置関係にある。そのため、錘部１１の重心は、中央錘部１１ａの中心と一致する。また、中央錘部１１ａおよび付属錘部１１ｂは、たとえばＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板を加工することにより一体的に形成されている。
【００２１】
枠部１２は、平面形状が略正方形を成し、中央部に錘部１１より若干大きい開口部を有して枠状に形成され、錘部１１を所定の間隔を有して囲繞するように配置されている。枠部１２は、外周の一辺がたとえば０．７〜３．０ｍｍに設定され、幅がたとえば０．１〜０．９ｍｍに設定される。また、枠部１２の厚みＤは、梁部１３の厚みより大きく且つ錘部１１の厚みよりも小さくなるようにたとえば５〜６２０μｍに設定される。
【００２２】
凸部１２ａは、枠部１２の下面に設けられるものであり、本実施の形態では、枠部１２の下面四隅に対応する４箇所以外の領域をエッチング処理することによって、枠部１２と一体形成されている。つまり、枠部１２の下面四隅に対応する４箇所であり、エッチング処理された枠部１２の下面から外方に突出するように形成された部分が凸部１２ａとなる。
また、本実施の形態では、枠部１２の下面四隅に対応する４つの凸部１２ａのそれぞれが、下面の形状および大きさが同じであるように形成されている。そして、本実施の形態の加速度センサ装置５０では、加速度センサ素子１０を基板２１に実装して加速度センサ装置５０を製造するときには、凸部１２ａの下面が接着剤４１によって基板２１の実装面２１ｄに接合されることにより加速度センサ素子１０が基板２１に固定されることになる。
【００２３】
ここで、接着剤４１は、たとえば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂などを使用することができる。中でも接着時の残留応力を緩和する観点からシリコーン樹脂を用いることが好ましい。また、接着剤４１には、錘部１１の下面と基板２１の実装面２１ｄとの間に所定の大きさのギャップが形成されるように、所定の径を有する球状のスペーサ部材が混合されている。すなわち、錘部１１の下面と基板２１の実装面２１ｄとの間のギャップの大きさを、スペーサ部材によって制御することができる。スペーサ部材は、たとえばシリカ、シリコン、ジビニルベンゼンなどから成る所定の硬さを有する球状の部材であり、その直径はたとえば２〜２０μｍである。
【００２４】
スペーサ部材によって接着剤４１の塗布用ノズルが目詰まりしないようにノズルの内径を比較的大きくする必要があるため、基板２１の実装面２１ｄに対する接着剤４１の塗布量を少なく制御することが困難であり、過剰な量の接着剤４１が塗布される。この場合、従来の加速度センサ装置では、余分な接着剤４１が枠部の下面長手方向に沿って広がって枠部から外側にはみ出すことになる。このように、余分な接着剤４１が枠部からはみ出した場合、錘部の可動範囲を狭くするなどして加速度センサ装置の電気的特性の劣化を招く。また、余分な接着剤４１が枠部の下面長手方向に沿って広がると、接着剤４１の接着面積および接着位置がばらつくことになり、加速度センサ素子に不均一な残留応力が発生することになる。特に、加速度センサ装置の低背小型化が進むにつれて、必然的に加速度センサ素子が低背小型化されるため、接着剤４１の塗布量を少なく制御することがより困難となってきており、過剰な量の接着剤４１による上記問題が顕著になる傾向にある。
【００２５】
これに対して、本実施の形態の加速度センサ装置５０では、接着剤４１による加速度センサ素子１０と基板２１の実装面２１ｄとの接着領域は、凸部１２ａの下面領域部分によって規定される。具体的には、本実施の形態の加速度センサ装置５０では、凸部１２ａの下面しか基板２１の実装面２１ｄに接着されないので、加速度センサ素子１０における接着面は凸部１２ａの下面と等しくなる。したがって、接着剤４１の塗布量が多くても、余分な接着剤４１が枠部１２の下面長手方向に沿って広がるのを抑制することができる。これにより、余分な接着剤４１が枠部１２からはみ出すのを防止するとともに、接着剤４１の接着面積および接着位置のばらつきを小さくすることができ、加速度センサ素子１０に不均一な残留応力が発生するのを抑えることができる。これにより加速度センサ装置の電気的特性が劣化するのを抑制し、例えば加速度の検出感度やオフセット電圧を所望の値にすることができる。さらに、本実施の形態では、枠部１２の下面四隅に対応する４つの凸部１２ａの下面の形状および大きさが同じであるので、接着剤４１の接着面積および接着位置のばらつきを小さくすることができる。
【００２６】
図５は、枠部１２の下面に設けられる凸部１２ａの形状の例を示す図であり、加速度センサ素子１０を、凸部１２ａの下面側から見た図である。加速度センサ素子１０において凸部１２ａの形状は、特に限定されるものではなく、図５（ａ）に示すような正方形、図５（ｂ）に示すような三角形、図５（ｃ）に示すような円形などである柱状形状を挙げることができる。
【００２７】
本実施の形態では、枠部１２の下面四隅に対応する４箇所に設けられる４つの凸部１２ａの下面の合計面積は、枠部１２の下面の面積全体の５％以上２５％以下となるように設定されている。加速度センサ素子１０において、接着剤４１により基板２１の実装面に接合される接着面となる凸部１２ａの下面面積が、前述のように設定されることによって、加速度センサ装置５０がたとえば１０００Ｇ程度の大きな加速度が印加される環境において使用されても、加速度センサ素子１０が基板２１から剥離することのない強固な接着力で固定することができる。
【００２８】
また、凸部１２ａの厚みは、加速度センサ素子１０を基板２１に実装するときに、接着剤４１が塗布量が多い状態で基板２１の実装面に塗布された場合であっても、凸部１２ａの外壁面に沿って盛り上がって固化する余分な接着剤４１が錘部１１に付着しない程度に設定すればよく、たとえば１０〜６００μｍに設定される。
【００２９】
梁部１３は、一方端が中央錘部１１ａの各側面の上面側中央部に連結され、他方端が枠部１２の内周における各側面の上面側中央部に連結されており、本実施の形態における加速度センサ素子１０では、４本の梁部１３が設けられている。梁部１３は可撓性を有し、加速度センサ素子１０に加速度が加わると錘部１１が動き、錘部１１の動きに伴って梁部１３が撓むようになっている。梁部１３は、たとえば長手方向の長さが０．２〜０．８ｍｍに設定され、幅（長手方向と直交する方向の長さ）が０．０４〜０．２ｍｍに設定され、厚みが５〜２０μｍに設定されている。このように梁部１３を細長く且つ薄く形成することによって可撓性が発現される。
【００３０】
このような梁部１３の上面には複数の抵抗素子１４が形成されている。抵抗素子１４は、より具体的には、ＳＯＩ基板にボロンを打ち込むことにより形成されたピエゾ抵抗素子である。本実施形態では、３軸方向（３次元直交座標系におけるＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向）の加速度を検出できるように梁部１３の所定の位置にこれらの抵抗素子１４が形成されている。たとえば、ＸＹ座標の（１，０）方向に平行に伸びる２つの梁部１３には、Ｘ軸方向の加速度を検出するための４個の抵抗素子１４が設けられており、それぞれの梁部１３に２個ずつ配置されている。これら４個の抵抗素子１４のうち、枠部１２側に配された抵抗素子同士を直列に接続し、錘部１１側に配された抵抗素子同士を直列に接続し、これらを並列に接続することでブリッジ回路を構成している。
【００３１】
またＸＹ座標の（０，１）方向に平行に伸びる２つの梁部１３には、Ｙ軸方向の加速度を検出するための４個の抵抗素子１４が設けられており、これらの抵抗素子１４を、Ｘ軸方向の加速度検出用の抵抗素子１４と同様に配置し、抵抗素子同士の接続を行うことによってブリッジ回路を構成している。また、図示していないがＺ軸方向の加速度を検出するための４個の抵抗素子１４が、ＸＹ座標の（１，０）方向に平行に伸びる２つの梁部１３に、Ｘ軸方向の加速度を検出するための４個の抵抗素子１４それぞれと並ぶようにして形成されている。このＺ軸方向の加速度検出用の抵抗素子１４は、Ｘ軸方向の加速度検出用の抵抗素子１４とは、抵抗素子同士の接続の仕方が異なっており、本実施形態では、Ｘ軸方向に伸びる２本の梁部１３のうち一方の梁部１３に設けられた枠部１２側の抵抗素子１４と、他方の梁部１３に設けられた錘部１１側の抵抗素子１４とを直列に接続してブリッジ回路を構成している。
【００３２】
このようなブリッジ回路が組まれた加速度センサ素子１０に加速度が加わると、上述したように梁部１３が撓み、この撓みに伴って抵抗素子１４の抵抗値が変化するため、ブリッジ回路で検出する出力電圧が変化する。この抵抗値の変化に基づく出力電圧の変化を電気信号として取り出し、これを外部の半導体素子であるＩＣ（Integrated Circuit）などで演算処理することによって印加された加速度の方向並びに大きさを検知することができる。なおＺ軸方向の加速度検出用の抵抗素子１４は、Ｘ軸方向に伸びる梁部１３に設けたのと同様にして、Ｙ軸方向に伸びる２つの梁部１３に設けるようにしてもよい。
【００３３】
枠部１２の上面には、抵抗素子１４と電気的に接続される素子側電極パッド１５が設けられており、この素子側電極パッド１５を介して抵抗素子同士の接続や抵抗素子１４からの電気信号の外部への取り出しなどを行っている。
【００３４】
次に、加速度センサ素子１０の製造方法について説明する。加速度センサ素子１０は、たとえばＳＯＩ基板を用いて作製されるものであり、まずＳＯＩ基板表面のシリコン層にイオン注入法によりボロンを注入することでピエゾ抵抗からなる抵抗素子１４を形成する。抵抗素子１４を形成した後、抵抗素子１４に連結する配線を金属スパッター、ドライエッチング装置を用いて作製する。次に、従来周知の半導体微細加工技術、たとえばフォトリソグラフィ法やディープドライエッチングによりＳＯＩ基板の表面側と裏面側から加工を施すことにより、梁部１３と錘部１１と枠部１２とを形成する。そして、枠部１２の下面四隅に対応する４箇所以外の領域をエッチング処理することによって、凸部１２ａを形成する。このようにして加速度センサ素子１０が作製される。
【００３５】
加速度センサ素子１０は、接着剤４１により基板２１の実装面２１ｄに接合されている。基板２１は、加速度センサ素子１０を保護する機能を有し、内部には加速度センサ素子１０を収容するキャビティ２５が設けられている。基板２１は、セラミック材料などからなる絶縁層を複数積層することにより形成され、本実施形態では３層の絶縁層２１ａ，２１ｂ，２１ｃにより構成されている。絶縁層２１ａは平板状の部材からなり、その主面が加速度センサ素子１０が載置される実装面２１ｄとなる。絶縁層２１ｂは加速度センサ素子１０より若干大きい開口部を有する枠状の部材であり、絶縁層２１ａと接合されている。絶縁層２１ｃは、絶縁層２１ｂの開口部より広い開口部を有する枠状の部材であり、絶縁層２１ｂの主面の一部が露出するようにして絶縁層２１ｂと接合されている。絶縁層２１ｃの開口部から露出する絶縁層２１ｂの主面には、複数の基板側電極パッド２４が形成されている。基板側電極パッド２４は、金、銅、アルミニウムなどから成る金属細線２６によって加速度センサ素子１０の素子側電極パッド１５と電気的に接続されている。
【００３６】
また、基板２１の下面には複数の外部端子２２が設けられており、外部端子２２は、基板２１の内部に設けたビアホール導体２３を介して基板側電極パッド２４と接続されている。すなわち、加速度センサ素子１０の電気信号は、素子側電極パッド１５、金属細線２６、基板側電極パッド２４、ビアホール導体２３、外部端子２２などを介して外部へ取り出されることとなる。
【００３７】
また、本実施の形態の加速度センサ装置５０では、加速度センサ素子１０と基板２１との接着剤４１による接合は、前述したように、枠部１２の下面四隅に対応する４箇所に設けられる凸部１２ａにおいて行われており、梁部１３が中央錘部１１ａの各側面の上面側中央部に連結されている。これにより加速度センサ素子１０の基板２１への接合箇所と梁部１３との間の距離が離れるため、接着剤４１による接合に起因して発生し得る残留応力が梁部１３に与える影響を小さくすることができ、加速度センサ装置５０の電気的な特性が劣化するのを抑えることができる。
【００３８】
このようにして加速度センサ素子１０が接合された基板２１のキャビティ２５の開口部を塞ぐようにして蓋体４０が基板２１の上面（絶縁層２１ｃの上面）に固着されており、加速度センサ素子１０がキャビティ２５内に気密封止されている。蓋体４０は、たとえば４２アロイやステンレスなどの金属板からなり、Ａｕ−Ｓｎやエポキシ樹脂などの接合材２９により基板２１に接合されている。
【００３９】
以上のような本実施の形態の加速度センサ装置５０によれば、加速度センサ素子１０を基板２１に実装して加速度センサ装置５０を製造するときには、凸部１２ａの下面が接着剤４１によって基板２１の実装面２１ｄに接合されることにより加速度センサ素子１０が基板２１に固定されることになる。そのため、接着剤４１による加速度センサ素子１０と基板２１の実装面２１ｄとの接着領域は、凸部１２ａの下面領域部分によって規定され、接着剤４１の塗布量が多くても、余分な接着剤４１が枠部１２の下面長手方向に沿って広がるのを抑制することができる。これにより接着剤４１の接着面積および接着位置のばらつきを小さくすることができ、加速度センサ素子１０に不均一な残留応力が発生するのを抑制して、電気的特性が劣化するのを抑制することができる。
【００４０】
図６は、本発明の第２実施形態である加速度センサ装置６０の構成を示す分解斜視図である。また、図７は、図６に示す加速度センサ装置６０の構成を示す断面図であり、図７（ａ）が図６に示す加速度センサ装置６０の切断面線Ａ−Ａで切断したときの断面図、図７（ｂ）が切断面線Ｂ−Ｂで切断したときの断面図、図７（ｃ）が切断面線Ｃ−Ｃで切断したときの断面図をそれぞれ示す。加速度センサ装置６０は、前述した加速度センサ装置５０に類似し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００４１】
本実施形態の加速度センサ装置６０では、加速度センサ素子１０が実装される基板６１が、第１実装面６１ｅと、第１実装面６１ｅより高い位置にある第２実装面６１ｆとを有し、凸部１２ａの下面が接着剤４１によって第２実装面６１ｆに接合されることにより加速度センサ素子１０が基板６１に固定されている。
【００４２】
基板６１は、加速度センサ素子１０を保護する機能を有し、内部には加速度センサ素子１０を収容するキャビティ２５が設けられている。基板６１は、セラミック材料などからなる絶縁層を複数積層することにより形成され、本実施の形態では４層の絶縁層６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄにより構成されている。絶縁層６１ａは平板状の部材からなり、その主面が第１実装面６１ｅとなる。
【００４３】
絶縁層６１ｂは、加速度センサ素子１０の錘部１１より若干大きい開口部を有する枠状の部材であり、絶縁層６１ａの第１実装面６１ｅが露出するようにして絶縁層６１ａと接合されている。このとき、絶縁層６１ｂの開口部の内周面と錘部１１の外周面（付属錘部１１ｂの外側面）との間隔Ｇ１は、加速度センサ装置６０がたとえば１０００Ｇ程度の大きな加速度が印加される環境において使用されて加速度に応じた力が錘部１１に作用し、錘部１１が動いても、絶縁層６１ｂと錘部１１とが接触しないように設定されている。本実施の形態では、絶縁層６１ｂの開口部の内周面と錘部１１の外周面との間隔Ｇ１は、数μｍ程度に設定されている。
【００４４】
そして、絶縁層６１ｂの主面は、絶縁層６１ｂの厚みＧ２の分だけ第１実装面６１ｅよりも高い位置にあり、加速度センサ素子１０の凸部１２ａの下面が接着剤４１によって接合される接着面となる第２実装面６１ｆである。ここで、絶縁層６１ｂの厚みＧ２は、錘部１１の下面と絶縁層６１ａの第１実装面６１ｅとの間に所定の大きさのギャップが形成されるように設定されており、たとえば２〜２０μｍである。このように絶縁層６１ｂの厚みＧ２を設定することによって、接着剤４１中にスペーサ部材が混合されていなくても、錘部１１の下面と絶縁層６１ａの第１実装面６１ｅとの間のギャップの大きさを規定することができる。また、加速度センサ素子１０が、絶縁層６１ｂの厚みＧ２の分だけ第１実装面６１ｅよりも高い位置にある第２実装面６１ｆに接着剤４１によって接合されているので、塗布量の多い状態で接着剤４１が第２実装面６１ｆに塗布された場合であっても、余分な接着剤４１が第２実装面６１ｆよりも低い位置にある第１実装面６１ｅ側に流れて凸部１２ａの外壁面に沿って盛り上がって固化するのを防止し、余分な接着剤４１が錘部１１に付着するのを防止することができる。
【００４５】
絶縁層６１ｃは、加速度センサ素子１０より若干大きい開口部を有する枠状の部材であり、絶縁層６１ｂの第２実装面６１ｆが露出するようにして絶縁層６１ｂと接合されている。絶縁層６１ｄは、絶縁層６１ｃの開口部より広い開口部を有する枠状の部材であり、絶縁層６１ｃの主面の一部が露出するようにして絶縁層６１ｃと接合されている。絶縁層６１ｄの開口部から露出する絶縁層６１ｃの主面には、複数の基板側電極パッド２４が形成されている。そして、基板側電極パッド２４は、金属細線２６によって加速度センサ素子１０の素子側電極パッド１５と電気的に接続されている。
【００４６】
加速度センサ装置６０によれば、基板６１が、第１実装面６１ｅと、第１実装面６１ｅより高い位置にある第２実装面６１ｆとを有し、凸部１２ａの下面が接着剤４１によって第２実装面６１ｆに接合されることにより加速度センサ素子１０が基板６１に固定されている。したがって、接着剤４１による加速度センサ素子１０と基板６１の第２実装面６１ｆとの接着領域は、凸部１２ａの下面領域部分によって規定されるので、接着剤４１の塗布量が多くても、余分な接着剤４１が枠部１２の下面長手方向に沿って広がるのを抑制することができる。これにより接着剤４１の接着面積および接着位置のばらつきを小さくすることができ、加速度センサ素子１０に不均一な残留応力が発生するのを抑制して、電気的特性が劣化するのを抑制することができる。
【００４７】
図８は、本発明の第３実施形態である加速度センサ装置７０の構成を示す分解斜視図である。また、図９は、図８に示す加速度センサ装置７０の構成を示す断面図であり、図９（ａ）が図８に示す加速度センサ装置７０の切断面線Ａ−Ａで切断したときの断面図、図９（ｂ）が切断面線Ｂ−Ｂで切断したときの断面図、図９（ｃ）が切断面線Ｃ−Ｃで切断したときの断面図をそれぞれ示す。加速度センサ装置７０は、前述した加速度センサ装置５０に類似し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００４８】
本実施形態の加速度センサ装置７０では、加速度センサ素子１０の枠部１２の四隅に対応する部分に形成される４つの凸部１２ａに対応して、隣接する凸部１２ａの間に入り込む張り出し部７１ｆが、加速度センサ素子１０が実装される基板７１に設けられている。
【００４９】
基板７１は、加速度センサ素子１０を保護する機能を有し、内部には加速度センサ素子１０を収容するキャビティ２５が設けられている。基板７１は、セラミック材料などからなる絶縁層を複数積層することにより形成され、本実施の形態では４層の絶縁層７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄにより構成されている。絶縁層７１ａは平板状の部材からなり、その主面は、加速度センサ素子１０の凸部１２ａの下面が接着剤４１によって接合される接着面となる第１実装面７１ｇである。
【００５０】
絶縁層７１ｂは、加速度センサ素子１０より若干大きい開口部を有する枠状の部分である支持部７１ｅと、平面形状が長方形であり、支持部７１ｅの各内壁面の中央部から内方に枠部１２の幅寸法に対応する長さ分だけ突出する４つの張り出し部７１ｆとを含む。絶縁層７１ｂにおいては、支持部７１ｅと張り出し部７１ｆとは一体形成されており、絶縁層７１ａの第１実装面７１ｇが露出するようにして絶縁層７１ａと接合されている。
【００５１】
また、絶縁層７１ｂは、４つの張り出し部７１ｆのそれぞれの内側側面で囲まれる領域の大きさが、加速度センサ素子１０の錘部１１より若干大きくなるように形成されている。このとき、絶縁層７１ｂの張り出し部７１ｆの内側側面と錘部１１の外周面（付属錘部１１ｂの外側面）との間隔Ｇ３は、加速度センサ装置７０の用途に応じて適宜設定される。本実施の形態では、張り出し部７１ｆの内側側面と錘部１１の外周面との間隔Ｇ３は、４〜１５μｍ程度に設定されている。
【００５２】
そして、張り出し部７１ｆの主面７１ｈは、張り出し部７１ｆの厚みＧ４の分だけ第１実装面７１ｇよりも高い位置にあり、張り出し部７１ｆの厚みＧ４は、枠部１２の下面と張り出し部７１ｆの主面７１ｈとが接触しない程度であり、錘部１１の下面が張り出し部７１ｆの主面７１ｈよりも低い位置となるように設定され、たとえば１０〜６００μｍである。
【００５３】
加速度センサ装置７０では、絶縁層７１ｂの一部である４つの張り出し部７１ｆのそれぞれが隣接する凸部１２ａの間に入り込むようになっており、さらに、錘部１１の下面が張り出し部７１ｆの主面７１ｈよりも低い位置となるように張り出し部７１ｆの厚みＧ４が設定されているので、加速度センサ素子１０に加速度が加わって錘部１１が必要以上に動こうとした場合には、錘部１１が張り出し部７１ｆに接触することになる。つまり、張り出し部７１ｆは、錘部１１が必要以上に動くのを防止する役割を果たし、これによって梁部１３が撓み過ぎて破壊されるのを防止することができる。また、基板７１は、張り出し部７１ｆを有するので、前述した第１実施形態の加速度センサ装置５０が備える基板２１よりも強度の高いものとなる。
【００５４】
絶縁層７１ｃは、絶縁層７１ｂの支持部７１ｅの開口部と同じ大きさであり、加速度センサ素子１０より若干大きい開口部を有する枠状の部材であり、絶縁層７１ｂの張り出し部７１ｆの主面７１ｈが露出するようにして絶縁層７１ｂと接合されている。絶縁層７１ｄは、絶縁層７１ｃの開口部より広い開口部を有する枠状の部材であり、絶縁層７１ｃの主面の一部が露出するようにして絶縁層７１ｃと接合されている。絶縁層７１ｄの開口部から露出する絶縁層７１ｃの主面には、複数の基板側電極パッド２４が形成されている。そして、基板側電極パッド２４は、金属細線２６によって加速度センサ素子１０の素子側電極パッド１５と電気的に接続されている。
【００５５】
加速度センサ装置７０によれば、基板７１には隣接する凸部１２ａの間に入り込む張り出し部７１ｆが設けられており、凸部１２ａの下面が張り出し部７１ｆの主面７１ｈよりも低い位置にある第１実装面７１ｇに接着剤４１によって接合されることにより、加速度センサ素子１０が基板７１に固定されている。したがって、接着剤４１による加速度センサ素子１０と基板７１の第１実装面７１ｇとの接着領域は、凸部１２ａの下面領域部分によって規定されるので、接着剤４１の塗布量が多くても、余分な接着剤４１が枠部１２の下面長手方向に沿って広がるのを抑制することができる。これにより接着剤４１の接着面積および接着位置のばらつきを小さくすることができ、加速度センサ素子１０に不均一な残留応力が発生するのを抑制して、電気的特性が劣化するのを抑制することができる。
【００５６】
図１０は、本発明の第４実施形態である加速度センサ装置８０の構成を示す分解斜視図である。また、図１１は、図１０に示す加速度センサ装置８０の構成を示す断面図であり、図１１（ａ）が図１０に示す加速度センサ装置８０の切断面線Ａ−Ａで切断したときの断面図、図１１（ｂ）が切断面線Ｂ−Ｂで切断したときの断面図、図１１（ｃ）が切断面線Ｃ−Ｃで切断したときの断面図をそれぞれ示す。加速度センサ装置８０は、前述した加速度センサ装置５０に類似し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００５７】
本実施形態の加速度センサ装置８０では、加速度センサ素子１０の枠部１２の四隅に対応する部分に形成される４つの凸部１２ａに対応して、隣接する凸部１２ａの間に入り込む張り出し部８１ｆが基板８１に設けられ、該張り出し部８１ｆは、隣接する内側側面同士が連結されて枠状に形成されている。
【００５８】
基板８１は、加速度センサ素子１０を保護する機能を有し、内部には加速度センサ素子１０を収容するキャビティ２５が設けられている。基板８１は、セラミック材料などからなる絶縁層を複数積層することにより形成され、本実施の形態では４層の絶縁層８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄにより構成されている。絶縁層８１ａは平板状の部材からなり、その主面は、加速度センサ素子１０の錘部１１の下面と所定の大きさのギャップを有して配置されて、加速度センサ素子１０の凸部１２ａの下面が接着剤４１によって接合される接着面となる第１実装面８１ｇである。
【００５９】
絶縁層８１ｂは、加速度センサ素子１０より若干大きい開口部を有する枠状の部分である支持部８１ｅと、支持部８１ｅの内壁面から内方に枠部１２の幅寸法に対応する長さ分だけ突出し、枠状に形成される張り出し部８１ｆとを含む。枠状の張り出し部８１ｆは、隣接する凸部１２ａの間に入り込むことが可能なように、４つの凸部１２ａのそれぞれに対応して、凸部１２ａの下面よりも若干大きい開口を有する貫通孔が形成されている。つまり、張り出し部８１ｆは、支持部８１ｅの各内壁面のそれぞれに対応する４つの領域部からなり、隣接する領域部の内側側面同士が連結されている。絶縁層８１ｂにおいては、支持部８１ｅと張り出し部８１ｆとは一体形成されており、前記貫通孔に対応する部分も含む絶縁層８１ａの第１実装面８１ｇが露出するようにして、絶縁層８１ａと接合されている。
【００６０】
そして、加速度センサ装置８０では、絶縁層８１ａの第１実装面８１ｇのうち、絶縁層８１ｂの前記貫通孔に対応する部分と凸部１２ａの下面とが接着剤４１によって接合されて、加速度センサ素子１０が基板８１に実装されている。したがって、接着剤４１の塗布量が多くても、余分な接着剤４１が前記貫通孔に対応する部分からはみ出して第１実装面８１ｇに広がるのを防止することができ、余分な接着剤４１が錘部１１に付着するのを防止することができる。
【００６１】
また、絶縁層８１ｂは、枠状に形成される張り出し部８１ｆの内周面で囲まれる領域の大きさが、加速度センサ素子１０の錘部１１より若干大きくなるように形成されている。このとき、絶縁層８１ｂの張り出し部８１ｆの内周面と錘部１１の外周面（付属錘部１１ｂの外側面）との間隔Ｇ５は、加速度センサ装置８０がの用途に応じて適宜設定される。本実施の形態では、張り出し部８１ｆの内周面と錘部１１の外周面との間隔Ｇ５は、４〜１５μｍ程度に設定されている。
【００６２】
そして、張り出し部８１ｆの主面８１ｈは、張り出し部８１ｆの厚みＧ６の分だけ第１実装面８１ｇよりも高い位置にあり、張り出し部８１ｆの厚みＧ６は、枠部１２の下面と張り出し部８１ｆの主面８１ｈとが接触しない程度であり、錘部１１の下面が張り出し部８１ｆの主面８１ｈよりも低い位置となるように設定され、たとえば１０〜６００μｍである。
【００６３】
加速度センサ装置８０では、絶縁層８１ｂの一部である張り出し部８１ｆが隣接する凸部１２ａの間に入り込むようになっており、さらに、錘部１１の下面が張り出し部８１ｆの主面８１ｈよりも低い位置となるように張り出し部８１ｆの厚みＧ６が設定されているので、加速度センサ素子１０に加速度が加わって錘部１１が必要以上に動こうとした場合には、錘部１１が張り出し部８１ｆに接触することになる。つまり、張り出し部８１ｆは、錘部１１が必要以上に動くのを防止する役割を果たし、これによって梁部１３が撓み過ぎて破壊されるのを防止することができる。
【００６４】
絶縁層８１ｃは、絶縁層８１ｂの支持部８１ｅの開口部と同じ大きさであり、加速度センサ素子１０より若干大きい開口部を有する枠状の部材であり、絶縁層８１ｂの張り出し部８１ｆの主面８１ｈが露出するようにして絶縁層８１ｂと接合されている。絶縁層８１ｄは、絶縁層８１ｃの開口部より広い開口部を有する枠状の部材であり、絶縁層８１ｃの主面の一部が露出するようにして絶縁層８１ｃと接合されている。絶縁層８１ｄの開口部から露出する絶縁層８１ｃの主面には、複数の基板側電極パッド２４が形成されている。そして、基板側電極パッド２４は、金属細線２６によって加速度センサ素子１０の素子側電極パッド１５と電気的に接続されている。
【００６５】
加速度センサ装置８０によれば、基板８１には隣接する凸部１２ａの間に入り込む枠状の張り出し部８１ｆが設けられており、凸部１２ａの下面が、張り出し部８１ｆの主面８１ｈよりも低い位置であり、絶縁層８１ｂの貫通孔に対応する第１実装面８１ｇの部分に接着剤４１によって接合されることにより、加速度センサ素子１０が基板８１に固定されている。したがって、接着剤４１による加速度センサ素子１０と基板８１の第１実装面８１ｇとの接着領域は、凸部１２ａの下面領域部分によって規定されるので、接着剤４１の塗布量が多くても、余分な接着剤４１が枠部１２の下面長手方向に沿って広がるのを抑制することができる。これにより接着剤４１の接着面積および接着位置のばらつきを小さくすることができ、加速度センサ素子１０に不均一な残留応力が発生するのを抑制して、電気的特性が劣化するのを抑制することができる。
【００６６】
図１２は、本発明の第５実施形態である加速度センサ装置９０の構成を示す分解斜視図である。また、図１３は、図１２に示す加速度センサ装置９０の構成を示す断面図であり、図１３（ａ）が図１２に示す加速度センサ装置９０の切断面線Ａ−Ａで切断したときの断面図、図１３（ｂ）が切断面線Ｂ−Ｂで切断したときの断面図、図１３（ｃ）が切断面線Ｃ−Ｃで切断したときの断面図をそれぞれ示す。加速度センサ装置９０は、前述した加速度センサ装置５０に類似し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００６７】
本実施形態の加速度センサ装置９０は、加速度センサ素子１００と、基板１１０と、加速度センサ素子１００と基板１１０とを接続する接着剤４１とから主に構成されており、基板１１０は、加速度センサ装置５０が有する前述した基板２１と同様に構成されている。
【００６８】
加速度センサ装置９０と前述した加速度センサ装置５０との相違点は、加速度センサ装置５０が有する加速度センサ素子１０では、凸部１２ａが枠部１２をエッチング処理することによって枠部１２と一体形成されているのに対して、加速度センサ装置９０が有する加速度センサ素子１００では、枠部１０２とは別体の凸部１０２ａが、枠部１０２の下面から突出するように形成されている。
【００６９】
加速度センサ装置９０によれば、加速度センサ素子１００を基板１１０に実装して加速度センサ装置９０を製造するときには、凸部１０２ａの下面が接着剤４１によって基板１１０の実装面２１ｄに接合されることにより加速度センサ素子１００が基板１１０に固定されることになる。そのため、接着剤４１による加速度センサ素子１００と基板１１０の実装面２１ｄとの接着領域は、凸部１０２ａの下面領域部分によって規定され、接着剤４１の塗布量が多くても、余分な接着剤４１が枠部１０２の下面長手方向に沿って広がるのを抑制することができる。これにより接着剤４１の接着面積および接着位置のばらつきを小さくすることができ、加速度センサ素子１００に不均一な残留応力が発生するのを抑制して、電気的特性が劣化するのを抑制することができる。
【００７０】
図１４は、加速度センサ装置１２０の構成を示す断面図である。加速度センサ装置１２０は、上述した加速度センサ装置５０の変形例である。なお、図１４の断面図は、図２における切断面線Ａ−Ａで切断したときの断面に相当するものである。この変形例にかかる加速度センサ装置１２０は、加速度センサ素子１０の出力信号を演算処理する半導体素子１２１をさらに含んでいる。図１４に示す加速度センサ装置１２０では、基板２１の下面側に設けたキャビティに半導体素子１２１が収容されている。半導体素子１２１は、基板２１に設けたビアホール導体２３や金属細線２６などを介して加速度センサ素子１０および外部端子２２と電気的に接続されている。半導体素子１２１は、たとえば、加速度センサ素子１０の出力信号を増幅する増幅回路、加速度センサ素子１０の温度特性を補償する温度補償回路、ノイズを除去するノイズ除去回路などが集積化されたものである。このような半導体素子１２１を備えることによって加速度を高精度に検知することができる。なお、上述した加速度センサ装置６０，７０，８０，９０が前記半導体素子１２１をさらに含むように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の第１実施形態である加速度センサ装置５０の構成を示す斜視図である。
【図２】加速度センサ装置５０の構成を示す分解斜視図である。
【図３】図２に示す加速度センサ装置５０の構成を示す断面図である。
【図４】加速度センサ装置５０の蓋体４０を外した状態における平面図である。
【図５】枠部１２の下面に設けられる凸部１２ａの形状の例を示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態である加速度センサ装置６０の構成を示す分解斜視図である。
【図７】図６に示す加速度センサ装置６０の構成を示す断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態である加速度センサ装置７０の構成を示す分解斜視図である。
【図９】図８に示す加速度センサ装置７０の構成を示す断面図である。
【図１０】本発明の第４実施形態である加速度センサ装置８０の構成を示す分解斜視図である。
【図１１】図１０に示す加速度センサ装置８０の構成を示す断面図である。
【図１２】本発明の第５実施形態である加速度センサ装置９０の構成を示す分解斜視図である。
【図１３】図１２に示す加速度センサ装置９０の構成を示す断面図である。
【図１４】加速度センサ装置１２０の構成を示す断面図である。
【図１５】従来の加速度センサ装置２００の構成を示す分解斜視図である。
【図１６】図１５に示す従来の加速度センサ装置２００の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７２】
１０，１００，２１０  加速度センサ素子
１１，２１１  錘部
１２，１０２，２１２  枠部
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１０２ａ  凸部
１３，２１３  梁部
１４，２１４  抵抗素子
１５，２１５  素子側電極パッド
２１，６１，７１，８１，１１０，２２０  実装基板
２２，２２２  外部端子
２３，２２３  ビアホール導体
２４，２２１  基板側電極パッド
４１，２３０  接着剤
５０，６０，７０，８０，９０，１２０，２００  加速度センサ装置
１２１  半導体素子
【図１】
2010107486.tif 000003
【図２】
2010107486.tif 000004
【図３】
2010107486.tif 000005
【図４】
2010107486.tif 000006
【図５】
2010107486.tif 000007
【図６】
2010107486.tif 000008
【図７】
2010107486.tif 000009
【図８】
2010107486.tif 000010
【図９】
2010107486.tif 000011
【図１０】
2010107486.tif 000012
【図１１】
2010107486.tif 000013
【図１２】
2010107486.tif 000014
【図１３】
2010107486.tif 000015
【図１４】
2010107486.tif 000016
【図１５】
2010107486.tif 000017
【図１６】
2010107486.tif 000018