(57)【要約】【課題】  生産性が高く小型な加速度センサ素子及び加速度センサを提供する。  【解決手段】  錘部と、平面視で外形が矩形状であり、前記錘部を囲繞する枠状の固定部と、一方端が前記錘部に、他方端が前記固定部に接続された梁部と、前記梁部に設けられ、前記梁部の撓みに応じて抵抗値が変化する抵抗素子と、平面視で前記錘部に重なるように配置され、前記固定部の一主面側の辺上に固定された規制板と、を有する加速度センサ素子。【選択図】  図１
2010230393.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
錘部と、
平面視で外形が矩形状であり、前記錘部を囲繞する枠状の固定部と、
一方端が前記錘部に、他方端が前記固定部に接続された梁部と、
前記梁部に設けられ、前記梁部の撓みに応じて抵抗値が変化する抵抗素子と、
平面視で前記錘部に重なるように配置され、前記固定部の一主面側の辺上に固定された規制板と、を有する加速度センサ素子。
【請求項２】
前記固定部は、一主面側において、
前記錘部を挟んで対向する１対の辺で構成される第１枠部及び第２枠部と、
４つの角部と、
前記第１枠部または前記角部に配置され、前記抵抗素子に電気的に接続された、前記抵抗素子からの信号を外部に取り出すためのパッド電極と、を有し、
前記規制板は、平面視で外形が長方形状であり、その短辺側が前記固定部の前記第２枠部に固定されるとともに、前記固定部の前記第１枠部が平面視で露出するように配置された、請求項１記載の加速度センサ素子。
【請求項３】
前記パッド電極は複数個あり、その少なくとも１つは、前記角部に配置されている、請求項２記載の加速度センサ素子。
【請求項４】
前記規制板と前記固定部の前記第２枠部とは、前記第２枠部を構成する２つの辺上のそれぞれ１箇所において接着剤を介して固定されている、請求項２または３記載の加速度センサ素子。
【請求項５】
請求項３記載の加速度センサ素子と、
前記加速度センサ素子の複数の前記パッド電極にそれぞれ電気的に接続される、複数の外部回路端子と、前記パッド電極と前記外部回路端子とを接続する複数の接続線とを有する、前記加速度センサ素子を内部に収容するパッケージと、を備えた加速度センサ。
【請求項６】
複数の前記接続線は、平面視で互いに平行となっている、請求項５記載の加速度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は加速度センサ素子および加速度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
ピエゾ抵抗効果を利用して加速度を検出する加速度センサ素子が知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１の加速度センサ素子は、重り部と、重り部を支持する梁部と、梁部を支持する固定部と、梁部に設けられたピエゾ抵抗素子と、重り部の動きを規制する固定部に設けられた規制板とを有している。加速度センサ素子に加速度に比例した外力が加えられると、重り部が固定部に対して変位するとともに梁部に撓み変形が生じる。そして、梁部とともに曲げ変形が生じたピエゾ抵抗素子の抵抗値の変化を検出することにより、加速度が検出される。また、過大な加速度を加えられたときに重り部が規制板に当接して変位が規制されることにより、加速度センサ素子の破損を防いでいる。
【０００３】
特許文献１の加速度センサ素子の規制板は、固定部の四隅において接着されており、その接着部を除く箇所に切り欠き部を設けている。この切り欠き部により、加速度センサ素子を外部回路に接続するためのワイヤーの取り回しや接続を容易とすることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１８４０８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された加速度センサ素子の規制板は、切り欠き部を有する複雑な形状に加工する必要があるため、生産性が低下するとともに、量産性を維持した状態で小型化に対応することが困難であった。また、複雑な形状の規制板を四隅で固定しているため、位置合わせが困難であり、小型化に対応することが困難であった。また、規制板を四隅において接着しているため、加速度センサ素子が小型化したときに、固定部の一主面側の平面において規制板で覆われる領域の割合が多くなり、外部回路に接続するためのパッド電極の配置やワイヤーの取り回しに対応できない、とういう問題点があった。
【０００６】
本発明は上述の事情に鑑みて案出されたものであり、その目的は、生産性の高く、小型な加速度センサ素子および加速度センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の加速度センサ素子は、錘部と、平面視で外形が矩形状であり、前記錘部を囲繞する枠状の固定部と、一方端が前記錘部に、他方端が前記固定部に接続された梁部と、前記梁部に設けられ、前記梁部の撓みに応じて抵抗値が変化する抵抗素子と、平面視で前記錘部に重なるように配置され、前記固定部の一主面側の辺上に固定された規制板と、を有するものである。
【０００８】
また、本発明の加速度センサは、加速度センサ素子と、加速度センサ素子の複数のパッド電極にそれぞれ電気的に接続される、複数の外部回路端子と、パッド電極と外部回路端子とを接続する複数の接続線とを有する、加速度センサ素子を内部に収容するパッケージと、を備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の加速度センサ素子によれば、規制板を固定部の一主面側の辺上に固定しているため、固定部の四隅で固定する必要がない。これにより、必要部分（平面視で重り部と重なる領域）を覆えば、規制板の外形の寸法を固定部の外形の寸法と合わせる必要がなくなり、規制板を小型化することができる。また、規制板を固定部の外形の寸法に合わせる必要がなくなるため、固定部の一主面側において規制板に覆われる領域を少なくするために切り欠け部を設けなくても、外部回路に接続するためのパッド電極の配置やワイヤーの取り回しが可能となる。以上より、生産性が高く、小型化が可能な加速度センサ素子を提供することができる。
【００１０】
また、本発明の加速度センサは、上記加速度センサ素子を用いる。本発明の加速度センサ素子は、固定部の一主面側の平面において規制板に覆われる領域が少ないため、外部回路に接続するためのパッド電極を配置することのできる領域が広く、パッド電極を固定部の角部にも設けられる。
【００１１】
ここで、パッケージは加速度センサ素子に比べて大きく、パッド電極に接続されるパッケージ側の外部回路端子の配置領域にも余裕があるため、通常はパッド電極同士の間隔に比べ外部回路端子同士の間隔の方が大きくなる。このため、配列方向の外側に位置するパッド電極と外部回路端子とを接続する接続線は、他のパッド電極と外部回路端子とを接続する接続線に比べ、長い距離を結ぶ必要がある。このような接続線は、その長さからインダクタンスが増え電気特性が悪化する要因となったり、接続線自体の重さが増えることによる応力がかかり接続線が劣化・切断してしまい信頼性が悪化する要因となったりしていた。
【００１２】
これに対して、本発明の加速度センサによれば、パッド電極を配置する領域を広くすることができるので、パッケージ側の外部回路端子の配置位置に応じてパッド電極を配置することができる。これにより、接続線の長さを短くすることができるので、信頼性の高い加速度センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ本発明の加速度センサ素子の実施形態の一例を示す模式的な透視状態の平面図及び断面図であり、（ｃ）は固定部１３の構成を説明する平面図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ本発明の加速度センサ素子の変形例を示す模式的な平面図である。
【図３】本発明の加速度センサ素子の変形例を示す斜視図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ本発明の加速度センサの実施形態の一例を示す模式的な透視状態の平面図及び断面図であり、（ｃ），（ｄ）はそれぞれ接続線を説明する要部拡大平面図である。
【図５】（ａ），（ｂ）は、それぞれ本発明の加速度センサの変形例を示す模式的な平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に図面を参照して、本発明に係る加速度センサ素子及び加速度センサの好適な実施の形態を詳細に説明する。また、以下の実施の形態で用いられる図は模式的なものであり、図面上の寸法比率は現実のものとは必ずしも一致していない。また、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。なお、本実施形態ではピエゾ抵抗効果を利用した三次元加速度センサ素子を例に説明する。
【００１５】
＜加速度センサ素子＞
図１（ａ），（ｂ）は、本発明の加速度センサ素子１０（以下、単にセンサ素子１０ということがある）の透視状態の平面図および図１（ａ）のＩ−Ｉ線における断面図である。
【００１６】
図１に示すようにセンサ素子１０は、錘部１１と、錘部１１を囲繞する枠状の固定部１３と、一方端が固定部１３に連結され、他方端が錘部１１に連結される梁部１２と、固定部１３に形成されるパッド電極１４と、梁部１２に形成される抵抗素子１５と、固定部１３の一主面１３ａ上に接着剤１７を介して配置された規制板１６と、を有している。
【００１７】
センサ素子１０に加速度が加わると、加速度に応じた力がこの錘部１１に作用し、錘部１１が動くことで梁部１２が撓むようになっている。そしてセンサ素子に過度の加速度がかかり、錘部１１が大きく変位しようとしたときに、規制板１６に当接して変位が制限される。
【００１８】
本実施形態は、この規制板１６を固定部１３の辺上で固定することで、規制板１６の外形寸法を固定部１３の外形寸法に比べ小さくでき、それにより外部回路へ接続するためのパッド電極１４を配置する領域を大きくすることができる点に特徴を有する。以下、その特徴点を中心に説明する。
【００１９】
固定部１３の一主面１３ａは、図１（ｃ）に示す通り、対向する辺で構成される二組の枠部、第１枠部１３ｂおよび第２枠部１３ｃと、４つの角部１３ｄと、で枠状の形状を構成している。なお、図１（ｃ）は本実施形態の固定部１３の平面図である。
【００２０】
ここで、従来の加速度センサ素子においては、角部１３ｄで規制板１６を固定していた。この場合には、平面視で固定部１３の一主面１３ａのうち、角部１３ｄと第１および第２枠部１３ｂ，１３ｃの一部とが規制板１６により覆われる構成となる。従って、パッド電極１４を配置できる領域が狭くなっていた。また、加速度センサ素子の小型化が進むと更に規制板１６で覆われる領域の割合が高くなり、パッド電極の配置や外部回路との配線が困難となり、小型化に対応できないという問題点があった。
【００２１】
これに対して、本実施形態のセンサ素子１０によれば、固定部１３の第２枠部１３ｃに規制板１６を固定することにより、規制板１６の外形寸法を固定部１３の外形寸法に比べ小さくすることができる。これにより、第１枠部１３ｂおよび４つの角部１３ｄを全て規制板１６から露出させることができる。このような構成により、パッド電極１４を配置する領域を十分に確保することができるので、外部回路との接続を安定して確立できる、信頼性の高いセンサ素子１０とすることができる。また、外部回路との接続を容易に実現することができるので、取り扱いの容易な、生産性の高いセンサ素子１０とすることができる。
【００２２】
また、複雑な切り欠き形状に加工しなくても、図１に示すような単純な矩形状でパッド電極１４を配置する領域を十分確保することができる構成を実現できるため、生産性が高く、将来の小型化にも対応できるものとなる。
【００２３】
また、従来のように、複雑な切り欠き形状を有する規制板を固定部の四隅に正確に位置合わせする場合に比べ、固定部１３の角部１３ｄに比べて面積の広い第２枠部１３ｃに単純な矩形状の規制板１６を接続するので、位置合わせが容易であり、生産性の高いものとすることができる。例え多少の位置ずれが生じても、外部回路との接続には影響がないため歩留まりの高い、生産性の高いものとすることができる。
【００２４】
また、規制板１６に複雑な切り欠き形状がないため、規制板１６からの破片等が梁部１２，錘部１１，固定部１３等に付着することがないため、信頼性の高い加速度センサ素子を提供することができる。
【００２５】
さらに、図１（ａ）に示すように、パッド電極１４を角部１３ｄと第１枠部１３ｂとで構成される領域に配置させる、すなわち、パッド電極１４の一部が角部１３ｄにかかるように配置させることにより、個々のパッド電極１４の形状を大きくしたり、パッド電極１４同士の間隔を広く設定したりすることができ、外部回路との接続を確実に行なうことができる。
【００２６】
＜センサ素子の構成＞
次に、上記のようなセンサ素子１０の構成について詳述する。
【００２７】
錘部１１，固定部１３，梁部１２は、例えば、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を用いて、これを加工することにより一体的に形成することができる。このようなＳＯＩ基板は、ＳｉＯ２からなる絶縁層の一主面側に、ｎ型またはｐ型のＳｉからなる半導体層が形成されており、他主面側にＳｉからなる支持層が形成されたものを用いればよい。そして錘部１１及び固定部１３はこの半導体層，絶縁層，支持層から構成され、梁部は半導体層，絶縁層から構成されるように加工すればよい。
【００２８】
錘部１１は、加速度に対する感度をあげるために、可能な限り大きくすることが好ましいが、その形状及び大きさは適宜に設定されてよい。この例では平面形状が略正方形をなし、その一辺の長さは例えば０．２５ｍｍ〜０．５ｍｍに設定される。また錘部１１の厚みは例えば０．２ｍｍ〜０．６２５ｍｍに設定される。特に限定はないが、後述する固定部１３の厚みと同程度とすることが好ましい。
【００２９】
このような錘部１１を囲繞するようにして枠状の固定部１３が形成されている。固定部１３は、平面形状が略正方形をなし、中央部に錘部１１より若干大きい略正方形の開口部を有している。固定部１３は、その一辺が例えば０．８ｍｍ〜３．０ｍｍに設定され、固定部１３の一主面１３ａで第１および第２枠部１３ｂ，１３ｃを構成するアーム（辺）の幅（アームの長手方向と直交する方向の幅。図１のｗ）は例えば０．１ｍｍ〜１．８ｍｍに設定される。また固定部１３の厚み（図１のｔ）は、例えば０．２ｍｍ〜０．６２５ｍｍに設定される。
【００３０】
このような固定部１３と錘部１１との間には図１に示すように梁部１２が設けられている。梁部１２は、一方端が錘部１１の各辺の上面側中央部に連結され、他方端が固定部１３の内周における各辺の上面側（一主面１３ａ側）中央部に連結されており、本実施形態におけるセンサ素子１０では、４本の梁部１２が設けられている。
【００３１】
梁部１２は可撓性を有し、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１２が撓むようになっている。梁部１２は、例えば長手方向の長さが０．１ｍｍ〜０．８ｍｍに設定され、幅（長手方向と直交する方向の長さ）が０．０１ｍｍ〜０．２ｍｍに設定され、厚みが５μｍ〜２０μｍに設定されている。このように梁部１２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。
【００３２】
このような梁部１２の上面には複数の抵抗素子１５が形成されている。抵抗素子１５は、より具体的には、梁部１２がｎ型のＳｉからなる場合には、ボロンを打ち込んだり拡散させたりすることにより形成されたピエゾ抵抗素子で構成させることができる。本実施形態では、３軸方向（図１に示した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１２の所定の位置にこれらの抵抗素子１５が形成されている。
【００３３】
例えば、Ｘ軸方向に伸びる２つの梁部１２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１５が設けられており、それぞれの梁部１２に２個ずつ配置されている。これら４個の抵抗素子１５のうち、固定部１３側に配された抵抗素子同士を直列に接続し、固定部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。またＹ軸方向に伸びる２つの梁部１２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１５が設けられており、これらの抵抗素子１５を、Ｘ軸方向の加速度検出用の抵抗素子１５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。
【００３４】
また、図示ししていないがＺ軸方向の加速度を検出するための４個の抵抗素子１５が、Ｘ軸方向に伸びる２つの梁部１２に、Ｘ軸方向の加速度を検出するための４個の抵抗素子１５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１５は、Ｘ軸方向の加速度検出用の抵抗素子１５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１２のうち一方の梁部１２に設けられた固定部１３側の抵抗素子１５と、他方の梁部１２に設けられた錘部１１側の抵抗素子１５とを直列接続してブリッジ回路を構成している。
【００３５】
このようなブリッジ回路が組まれたセンサ素子２０に加速度が加わると、上述したように梁部１２が撓み、この撓みに応じて抵抗素子１５が変形するため、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ＩＣ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。
【００３６】
また、ＩＣは、加速度センサ素子１０に設けてもよい。なおＺ軸方向の加速度検出用の抵抗素子１５は、Ｘ軸方向に伸びる梁部１２に設けたのと同様にして、Ｙ軸方向に伸びる２つの梁部１２に設けるようにしてもよい。
【００３７】
固定部１３の上面には、抵抗素子１５と電気的に接続される素子側のパッド電極１４が設けられており、このパッド電極１４と不図示の配線を介して抵抗素子同士の接続や抵抗素子１５からの電気信号の外部への取り出しなどを行っている。
【００３８】
そして、固定部１３の一主面１３ａ上には、接着剤１７を介して規制板１６が配置される。
【００３９】
規制板１６は、平面視で錘部１１に重なるように配置させることができれば、その形状は特に限定されない。図１では、矩形状であり、その短辺側の辺の長さは固定部１３の第２枠部１３ｃの辺の長さ（アームの長さ）に比べて短く、この短辺側で第２枠部１３ｃに固定されている。長辺側の辺の長さは、第１枠部１３ｂの辺の長さよりも長く、固定部１３の外形寸法（第１枠部１３ｂの辺の長さと辺の幅ｗの２倍の長さとを足し合わせた寸法）よりも小さくする。これにより、第２枠部１３ｃの辺上に固定させるとともに、第１枠部１３ｂおよび角部１３ｄを露出させることができる。また、規制板１６の錘部１１と対向する側の面は、錘部１１と規制板１６との間隔を確保できる程度の平坦度が求められる。ただし、両者の間隔のオーダーより低いオーダーで規制板１６の表面に凹凸をつけ表面粗さを大きくすることは、錘部１１が規制板１６に貼りつくことを抑制することができるので好ましい。このような規制板１６は、例えば、ガラス基板，シリコン基板，セラミック基板などにより構成されている。
【００４０】
そして、規制板１６は、例えば、接着剤１７により、固定部１３と固定されている。接着剤１７は、平面視において、固定部１３の辺上の適宜な位置に塗布される。例えば、第２枠部１３ｃの辺上に梁部１２が接続される位置を挟んで対称な位置に塗布される。これにより、接着剤１７により応力が梁部１２に不均一にかかることがなく、感出感度のばらつきを抑制させることができる。このように、接着剤１７を第２枠部１３ｃを構成するそれぞれの辺上に２箇所ずつ塗布することで、規制板１６を固定部１３に固定させることができる。このような接着剤２５は、例えば、シリコン樹脂やエポキシ樹脂により形成されている。
【００４１】
接着剤２５は、複数のフィラーを含有していてもよい。複数のフィラーは、例えば、所定の径を有する球状部材である。従って、フィラーがスペーサとしての機能を果たすことによって、固定部１３と規制板１６とのギャップが一定に保たれる。ひいては、錘部１１が、一定の隙間で、規制板１６に対向する。そして、錘部１１は、規制板１６との間の範囲内で、Ｚ軸方向における変位が許容される。フィラーの直径は、例えば、４〜３０μｍである。なお、フィラーの形状は球状に限定されない。
【００４２】
センサ素子１０に過大な加速度が加えられたときには、錘部１１が規制板１６に当接することにより、変位が規制される。これにより、センサ素子１０の破損が抑制される。
【００４３】
＜加速度センサの製造方法＞
次に本発明のセンサ素子１０の製造方法について説明する。センサ素子の製造方法は、概略、ＳＯＩ基板を準備する工程と、規制板１６を配置する工程とを有する。具体的には、以下のとおりである。
【００４４】
＜基板準備工程：抵抗素子１５の形成＞
基板としてＳＯＩ基板を用いた例を用いて説明する。ＳＯＩ基板は、絶縁層と、絶縁層の一方側に積層された半導体層と、絶縁層の他方側に積層された支持層とを有するものである。絶縁層は、例えばＳｉＯ２により形成されている。半導体層は、シリコンにより形成されている。支持層は、例えば、シリコン等の半導体により形成されている。まずＳＯＩ基板の半導体層に対して表面加工を行う。
【００４５】
具体的には、半導体層にイオン注入法又は熱拡散法などにより不純物を注入することでピエゾ抵抗からなる抵抗素子１５を形成する。不純物としては、半導体層がｎ型のＳＯＩ基板を用いた場合にはＢ（ボロン）が例示でき、半導体層がｐ型のＳＯＩ基板を用いた場合にはＰ（リン），Ａｓ（ヒ素），Ｐｈ（ホスヒン）などが例示できる。抵抗素子１５を形成した後、ピエゾ抵抗素子に連結する配線を形成する。配線は、スパッター、ＣＶＤ、蒸着などによりアルミなどの金属材料を成膜した後、成膜した金属材料をドライエッチング、ウェットエッチングなどによりパターニングすることにより形成される。
【００４６】
次に、従来周知の半導体微細加工技術、例えばフォトリソグラフィ法や反応性イオンエッチング（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ：ＲＩＥ）などによりＳＯＩ基板の半導体層側と支持層側から加工を施すことにより、固定部１３，錘部１１，梁部１２を形成する。厚み方向（Ｚ軸方向）において固定部１３，錘部１１等を一主面に対して垂直に加工するためには、誘導結合型プラズマ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ：ＩＣＰ）ＲＩＥにより加工することが好ましい。
【００４７】
具体的には、まず、錘部１１と固定部１３とを区切る溝部に対応する領域において半導体層を除去する。次に、上記の溝部，梁部１２に対応する領域において支持層を除去する。
【００４８】
さらに、上記の溝部に対応する領域において絶縁層を除去する。以上のようにして、半導体層、絶縁層及び支持層を貫通する溝部が形成され、当該溝部によりＳＯＩ基板が内周側と外周側とに区切られ、錘部１１と固定部１３とが形成される。また、溝部の間欠部分（溝部が途切れる部分）における半導体層２５により梁部１２が形成される。
【００４９】
＜規制板を設ける工程＞
次に、固定部１３の一主面１３ａに規制板１６を配置する工程について説明する。
【００５０】
規制板１６には、配置される前に、所望の形状に加工される。この例では第２枠部１３ｃの辺の長さに比べて短い短辺を有し、第１枠部１３ｂの辺の長さより長く辺の長さに辺の幅の二倍の長さを足した長さに比べて短い長辺を有する矩形状に加工する。固定部１３の第２枠部１３ｃには、スペーサを含有する接着剤１７が塗布される。そして、規制板１６及び固定部１３は、接着剤１７により固定される。
【００５１】
接着剤１７により確保する規制板１６と固定部１３との間隙は、下限は、素子の感度と加速度検出範囲とを考慮して設定し、上限は過度な加速度により生じる変位に起因する破損を考慮して設定すればよい。
【００５２】
なお、ＳＯＩ基板は、複数のセンサ素子１０よりも広い面積を有しており、上述の各工程においては、１枚のＳＯＩ基板から複数のセンサ素子１０が形成される。各工程は、基本的には１枚のＳＯＩ基板の複数のセンサ素子１０に対して並行的に行われる。そして、規制板を設ける工程の後、ＳＯＩ基板は、例えばダイシングなどにより複数のセンサ素子１０に分割される。
【００５３】
また、規制板１６も、一枚のガラス基板から多数個取りされる。従って、上述の説明では予め切断した規制板１６を個々に固定部１３に接続したが、接着剤１７を塗布した後、一枚のガラス基板を接続し、ＳＯＩ基板を分断するときに、ガラス基板も所望の規制板１６の形状となるように分断してもよい。
【００５４】
以上のとおり、各工程により、センサ素子１０は形成される。
【００５５】
＜規制板の変形例＞
図２（a）〜（ｃ）を用いて、規制板１６の形状、配置、固定位置に関する変形例を説明する。図２（a）〜（ｃ）はそれぞれ、本発明の実施形態の他の例を示すセンサ素子２０，３０，４０の透視状態の平面図である。センサ素子２０，３０，４０と、センサ素子１０とは、規制板１６の形状、配置、固定位置の点で異なるため、以下、相違点のみ説明する。
【００５６】
センサ素子１０では規制板１６は固定部１３の第１枠部１３ｂが全て露出するように配置されていたが、図２（ａ）に示すセンサ素子２０のように、第１枠部１３ｂを構成する一方の辺とそれに続く２箇所の角部１３ｄのみが露出するように配置させてもよい。また、センサ素子１０では規制板１６が錘部１１の全面を覆うように配置されていたが、図２（ａ）に示すように、錘部１１の全面を覆わなくてもよい。
【００５７】
また、センサ素子１０では規制板１６を規制板１６の四隅で固定していたが、図２（ｂ）に示すように、第２枠部１３ｃを構成するそれぞれの辺上で一箇所ずつ接続箇所を設けて固定してもよい。この場合には、接着剤１７を配置する面積を広くとることができるので、より強固に規制板１６を固定することができる。また。接着剤１７を配置する位置に求められる精度が４箇所固定の場合に比べて低くなるため、取り扱いが容易で生産性の高いものとなる。さらに、以上のような効果より、将来の固定部の小型化にも対応できるものとなる。
【００５８】
また、センサ素子１０の規制板１６は固定部１３の第２枠部１３ｃを構成する２辺において固定されていたが、図２（ｃ）に示すように、角部１３ｄを挟んで連続するような、第１枠部１３ｂ、第２枠部１３ｃを構成する２辺のうち１辺同士に接続してもよい。規制板１６は正方形でもよい。この場合には、固定部１３の一主面１３ａのうち規制板１６で覆われる領域をさらに少なくすることができるため好ましい。
【００５９】
なお、図２（ａ）〜（ｃ）において、接着剤１７の配置位置は特に限定されず、自由に変更することができる。例えば、図２（ａ）において第１枠部１３ｂの一辺上に２箇所接着剤１７を配置したが、１箇所でもよい。図２（ｂ）において、第２枠部１３ｃの梁部１２が接続される箇所を中心として、Ｙ軸方向の座標がほぼ等しくなるように接着剤１７を配置したが、錘部１１を挟んで点対称の位置に配置してもよい。さらに、図２（ａ）、（ｃ）に示すように、規制板１６が一部の角部１３ｄを覆う場合には、補助的に角部１３ｄにも接着剤を配置してもよい。この場合であっても、露出している角部１３ｄが存在するため、本発明の規制板１６の外形寸法を固定部１３の外形寸法に比べて小さくすることができ、それにより、パッド電極１４等の配置が容易となったり、素子を小型化することができるという効果を有するものとなる。
【００６０】
さらに、電極パッド１４は、図２（ａ）〜（ｃ）に例示された領域以外にも、規制板１６から露出する固定部１３の一主面１３ａ上であれば自由に配置することができる。
【００６１】
＜錘部の変形例＞
図１に示すセンサ素子１０は錘部１１の平面形状が略正方形のものを示したが、図３に示すように、錘部１１の四隅に連結された４個の付属錘部２１が設けられた構成としてもよい。付属錘部２１は、錘部１１と一体形成されるものであり、付属錘部２１を設けることによって加速度に対する梁部１２の撓みが大きくなり、加速度の検出感度を向上させることができる。
【００６２】
付属錘部２１の平面視における一辺の長さは例えば、０．１ｍｍ〜０．４ｍｍである。付属錘部２１の厚みは例えば錘部１１の厚みと同じである。このような付属錘部２１は、ＳＯＩ基板を加工して錘部１１を形成するときに同時に形成するようにパターニングを工夫すればよい。
【００６３】
なお、図１および図３に示すセンサ素子１０、５０は、錘部１１が単一材料からなる場合を例に説明したが、錘部１１を構成する材料に比べ比重の大きい材料からなる別体の錘部材を貼りあわせてもよい。この場合には、同じ加速度が加わった場合に梁部１２が撓む量が増え、より感度の高いセンサ素子を提供することができる。
【００６４】
このような錘部材としては、錘部１１がシリコンであればイリジウム、オスミウム、白金、レニウム、金、タングステン、ウラン、タンタル、パラジウム、ルテニウム、タリウム、鉛、銀、モリブデン、ルテチウム、ビスマスにより形成し、例えば、ポリイミド、エポキシ、シリコーン等の接着部材を介して錘部１１に接続すればよい。
【００６５】
＜加速度センサ＞
次に本発明の加速度センサの実施形態について説明する。図４（ａ），（ｂ）は、図１に示す加速度センサ素子１０と、それを収容するパッケージ１０１とを有する加速度センサ１００の模式的な平面図及び断面図である。なお、図４（ａ）において、上部に位置する一部の構成要素を省略している。
【００６６】
加速度センサ１００は、センサ素子１０と、センサ素子１０を収容するパッケージ１０１とを有している。そして、パッケージ１０１は、センサ素子を内部に収容するケース１０２と、ケース１０２に取り付けられた蓋体１０５と、センサ素子１０のパッド電極１４に電気的に接続される外部回路端子１０３と、この外部回路端子１０３とパッド電極１４とを接続する接続線と、からなる。また、ケース１０２の開口部側の内壁面には段部１０６が形成されている。
【００６７】
ケース１０２は、例えば、複数の層が積層されて構成されるセラミックパッケージである。開口部を有し、その底面にはセンサ素子１０が樹脂等からなる接着剤を介して固定されている。そして開口部の内周に段部１０６が形成されている。
【００６８】
この段部の上面には、外部回路端子１０３が形成されている。この外部回路端子１０３は導体であれば特に材料は限定されないが、Ｍｏ−Ｍｎ、Ａｇ−Ｐｄ等のメタライズ層の上面にＮｉ層等を介してＡｕ層を積層した構成等とすればよい。さらに、この外部回路端子１０３はケース１０２の内部に配線され、内周部から外周部または下面等に電気的に引き出す構成となっている。
【００６９】
そして、ボンディングワイヤ等の接続線１０４により、外部回路端子１０３とパッド電極１４とが電気的に接続されている。
【００７０】
蓋体１０５は、ケース１０２の開口を塞ぐように配置され、ＡｕＳｎ等のロウ材や、クリーム半田，接着剤等によりケース１０２に固定されている。これによりセンサ素子１０が封止されている。
【００７１】
また、不図示のＩＣ等をパッケージ内に搭載することもできる。
【００７２】
このようにセンサ素子１０をパッケージに収容して気密封止することで、外部環境によるセンサ素子１０の劣化を抑制することができるとともに、外部の衝撃からセンサ素子１０の構造を保護することができる。
【００７３】
ここで、本発明の加速度センサ１００は、センサ素子１０のパッド電極１４とパッケージ１０１の外部回路端子１０３とを対応して配置させることで、両者を接続する接続線１０４の長さを最小にする点に特徴がある。以下、特徴点について詳述する。
【００７４】
加速度センサ１００は強い加速度が断続的に印加される環境に配置されるため、通常の電子部品に比べ、高い耐衝撃性を有する構成が望まれる。発明者は、センサ素子１０とパッケージ１０１との電気的接続を行なう接続線に着目し、衝撃試験を繰り返した結果、複数ある接続線１０４のうち、一番外側に位置する接続線１０４ａのみが切断されるという不良を発生させることに気付いた。このような現象の理由は明らかではないが、発明者が鋭意検討を重ねた結果、通常では問題とならないような接続線１０４の長さと「角度」とが以下のようなメカニズムにより加速度センサ１００の使用環境では問題になる可能性があることを見出した。ここで、接続線１０４の「角度」とは、接続線１０４の主として延びる方向（図ではＸ軸方向）に対して、実際の接続線１０４がなす角度αとする。以下、接続線の「角度」を角度αとする。
【００７５】
角度αが大きくなると、接続線１０４が長くなり、接続線自体の重さが大きくなる。これにより、他の短い接続線１０４に比べて同じ加速度が加わったときにも受ける力が大きくなり故障の原因となる。また、接続線１０４が長くなることにより、他の短い接続線１０４との電気特性の違いが生じる。
【００７６】
さらに、接続線１０４に角度αがある場合には（図４（ｃ））、固定された部分から角度αを作るために接続線１０４にねじれが生じる。このねじれにより、接続線１０４に角度αがない場合（図４（ｄ））に比べて接続線１０４の加速度に対する耐性が劣化する可能性がある。
【００７７】
以上のように推定されるメカニズムに着目し、本実施形態の加速度センサ１００では、センサ素子１０において、複数のパッド電極１４の少なくとも一つが固定部１３の角部にもかかるように配置することで、対応する外部回路端子１０３とのＹ軸方向の位置を可能な限り揃えることができる。すなわち、加速度センサ１０によれば、パッド電極１４を配置する領域を広くすることができるので、パッケージ１０１側の外部回路端子１０３の配置位置に応じてパッド電極１４を配置することができる。これにより、接続線１０４の長さを短く、角度αを小さく、ねじれを小さくすることができ、接続線１０４の切断・劣化を抑制することができる。これにより、信頼性の高い加速度センサを提供することができる。
【００７８】
＜加速度センサの変形例＞
次に加速度センサ１００の変形例の加速度センサ１１０，１２０について図５（ａ），（ｂ）を用いて説明する。図５（ａ），（ｂ）は加速度センサ１１０，１２０の模式的な平面図である。
【００７９】
加速度センサ１００と加速度センサ１１０，１２０とは、外部回路端子１０３の配置と外部回路端子１０３とパッド電極１４とを接続する接続線１０４の接続方向とが異なる。以下、相違点のみ説明する。
【００８０】
加速度センサ素子１００では角度αを緩和したものも、最も外側に位置する接続線１０４ａは他の接続線１０４に比べ角度αが大きくなっていたが、図５（ａ）の加速度センサ１１０では、全ての接続線１０４が略平行となっている。このような構成は、外部回路端子１０３とパッド電極１４とが、その配列方向（Ｙ方向）において互いに対応する位置とすることで実現することができる。これにより、小型化した場合であっても、接続線１０４の切断・劣化を更に抑制することができ、信頼性の高い加速度センサを提供できる。
【００８１】
なお、略平行とは、複数の接続線１０４同士のなす角度が±１０°未満、すなわち角度αが±１０°未満であることをさすものとする。
【００８２】
また、図５（ｂ）に示すように、接続線１０４の全てが一方向に延び、互いに平行となっていなくてもよく、一部が他の接続線１０４が延びる方向と直交する方向に延びるように外部回路端子１０３を配置し、接続線１０４を設けてもよい。
【００８３】
また、図２（ｃ）に示す加速度センサ素子４０を用いる場合には、Ｙ軸方向に配列されたパッド電極１４にはＸ軸方向に延びる互いに平行な接続線１０４を接続し、Ｘ軸方向に配列されたパッド電極１４にはＹ軸方向に延びる互いに平行な接続線１０４を接続してもよい。
【００８４】
なお、本発明の加速度センサ素子１０の製造工程において、基板準備工程が終わったものを、規制板１６を配置する前にケース１０２内に配置し、接続線１０４によりパッド電極１４と外部回路端子１０３とを接続した後に、規制板を設ける工程を行なってもよい。この場合には、規制板１６を設ける前に事前に電気特性を試験することができる。これにより、電気特性に問題のない構造体にのみ規制板１６を設けて加速度センサ素子１０および加速度センサ１００を完成させることができるので、歩留まりを高めることができる。
【００８５】
本発明は、以上の実施形態及び変形例に限定されず、種々の態様で実施されてよい。
【００８６】
加速度センサは、３軸の加速度を計測するものに限定されない。また、重り部の形状や梁部の数等の具体的な構成は、適宜に設定されてよい。例えば、加速度センサ素子は、梁部を１本のみ又は２本のみ有し、１軸の加速度を計測するものであってもよい。また、ＳＯＩ基板ではなくＳｉ基板を用いてもよい。また、梁部の形状をダイヤフラム形状としてもよい。
【符号の説明】
【００８７】
１０・・・センサ素子
１１・・・錘部
１２・・・梁部
１３・・・固定部
１３ａ・・一主面
１３ｂ・・第１枠部
１３ｃ・・第２枠部
１３ｄ・・角部
１４・・・パッド電極
１５・・・抵抗素子
１６・・・規制板
１０１・・パッケージ
１０３・・外部回路端子
１０４・・接続線
【図１】
2010230393.tif 000003
【図２】
2010230393.tif 000004
【図３】
2010230393.tif 000005
【図４】
2010230393.tif 000006
【図５】
2010230393.tif 000007