【事件の表示】
　特許第３３８２０３０号「フルモールド実装型加速度センサ」の請求項１、７に係る特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結　論】
　訂正を認める。
　特許第３３８２０３０号の請求項１、７に係る特許を取り消す。
【理　由】
１．手続の経緯
　特許第３３８２０３０号の請求項１ないし３３に係る発明についての出願は、平成６年１０月１４日に特許出願され、平成１４年１２月２０日にその特許権の設定登録がされ、その後、請求項１及び７に係る特許に対し、特許異議申立人近藤武より特許異議の申立がなされ、取消理由が通知され、その指定期間内である平成１６年５月７日に訂正請求がなされたものである。
　
２．訂正の適否についての判断
（１）訂正の内容
　　ア　訂正事項ａ
　特許請求の範囲の請求項７の
「請求項１記載の加速度センサにおいて、」
の後に、
「前記検出部構造体はリードフレーム上に固定され、」
を挿入する。
　　イ　訂正事項ｂ
　特許請求の範囲の請求項７の
「プラスチック部に少なくとも１個以上の溝もしくは凹み」
を、
「前記リードフレームの上部におけるプラスチック材料の表面及び下部におけるプラスチック材料の表面に１個以上の溝もしくは凹み」
に訂正する。
　
（２）訂正の目的の適否、新規事項の有無及び拡張・変更の存否
　上記訂正事項ａは、願書に添付された明細書又は図面に記載された事項の範囲内において、「リードフレーム上に固定され」る点を限定付加するものであるから、特許請求の範囲の減縮を目的とするものであり、新規事項の追加でもなく、実質上特許請求の範囲を拡張し変更するものでもない。
　次に上記訂正事項ｂについては、願書に添付された明細書及び図面の段落【０００７】の「リードフレーム３の上部におけるプラスチック材料８の・・・下部におけるプラスチック材料８の・・・」との記載、段落【００１９】の「モールドプラスチック部の熱応力緩和機構の実施例を図１５に示す・・・図に示すようにプラスチック材料部８に溝あるいは凹み１１７，１１８を設ければ良い」との記載、及び、図面の図１５に波線でハッチングされた８の部分の上端の２つの白抜き部の一方に引出線と符号１１７が、下端の２つの白抜き部の一方に引出線と符号１１８が描かれていることからみて、明細書及び図面に記載された事項の範囲内であることが明らかであり、特許請求の範囲の減縮を目的とするものであり、新規事項の追加でもなく、実質上特許請求の範囲を拡張し変更するものでもない。
　
（３）むすび
　したがって、上記訂正は、特許法第１２０条の４第３項において準用する平成６年法律第１１６号による改正前の特許法第１２６条第１項ただし書及び第２項の規定に適合するので、当該訂正を認める。
　
３．特許異議申立についての判断
（１）本件発明
　上記２．で示したように上記訂正が認められるから、本件の請求項１及び７に係る発明（以下、「本件発明１及び７」という）は、上記訂正に係る訂正明細書の特許請求の範囲の請求項１及び７に記載された次のとおりのものである。
「【請求項１】シリコン板をエッチング加工してビームで支持されたマスを形成し、前記マスの変位をマスに対向して配置した固定電極とマスとの間の静電容量の変化あるいはビームに配置した歪ゲージの抵抗値変化から加速度を検出できる加速度検出部構造体と有し、前記検出部構造体をプラスチック材料で完全にモールド実装する方式の加速度センサにおいて、前記マスとビームからなる検出部構造体自体が完全に気密構造であり、検出部構造体とプラスチック材料との間の熱膨張係数の差による熱応力によって引き起こされる検出部構造体自体の変形を極小化するように検出部構造体あるいは検出部構造体を囲むプラスチック構造体に熱応力緩和機構を設けたことを特徴とするフルモールド実装型加速度センサ。
【請求項７】請求項１記載の加速度センサにおいて、前記検出部構造体はリードフレーム上に固定され、熱応力緩和機構として前記リードフレームの上部におけるプラスチック材料の表面及び下部におけるプラスチック材料の表面に１個以上の溝もしくは凹みを設けたことを特徴とする加速度センサ。」
　
（２）刊行物記載の発明
　当審で通知した取消理由で引用された刊行物１（特開平１−１４３９６３号公報）には、以下の事項が図面とともに記載されている。
　「本発明は半導体加速度センサーの実装に関するもので、自動車用の加速度センサーとしてアンチスキッドブレーキシステム等に利用される」（１頁右下欄８〜１０行）、
　「本発明に係る従来技術としては・・・単一結晶シリコンの圧電抵抗効果を用いたセンサーで第５図に示すように加速度センサーのチップ１をヘッダー３、カバー２に取り付けた構造で、ヘッダーとカバーとチップの間には・・・エポキシ化合物４が挟まれている構造である」（１頁右下欄１２〜１９行）、
　「半導体よりなるゲージ梁とウエイトを有するセンサー部及びカバー、ヘッダーよりなる加速度センサーの製造方法に於いて、（１）窒化ケイ素に被覆されたセンサー部及びカバー及びヘッダーの各ウエハを低融点ガラスにて接着し、（２）電極取出しのためのパターン成形を行い、シリコンエッチング液により前記エッチング速度の極めて遅い窒化ケイ素膜までエッチングを行い、（３）緩衝剤注入用の孔を形成し、（４）ワイヤボンデイングを行うために、カバーウエハ裏面と、センサー部ウエハ表面の窒化ケイ素膜及び接着用の低融点ガラスをドライエッチにより除去しボンデイングパッドを露出し、（５）緩衝剤を注入し密閉し、（６）電極パッドと外部リードとをワイヤボンデイング法で結線し、（７）樹脂モールを行う、加速度センサーの製造方法である」（２頁左上欄１６行〜右上欄１６行）、
　「前記技術的手段は次のように作用する・・・通常のウエハと同様に、ダイシングにより多数個のチップに分割すると同時にそのままチップになり、通常のＩＣと同様樹脂封止も可能となり、ＨＩＣ、プリント板へのベアチップも実装可能である」（２頁右上欄１８〜左下欄６行）、
　「以下実施例について説明する。第１図（イ）〜（チ）は本実施例の製造工程で、１は加速度センサーを形成したウエハ、２はオーバーロード保護と緩衝剤を内蔵するためのカバーを形成したウエハ、３はセンサーの保護とオーバーロード保護の機能を持つヘッダーを形成したウエハで、それぞれのウエハは第１図（イ）に示すように窒化ケイ素膜８で覆われており、６はウエイトで、７はゲージ梁である。
（１）第１図（ロ）に示すように前記各ウエハ１、２及び３を低融点ガラス（３００℃〜４００℃）により接着する。５は接着剤である。（２）第２図（ハ）に示すようにウエハ２の表面の窒化ケイ素膜８に電極取り出しのためのエッチング用にパターンを形成する。（３）第２図（ニ）に示すようにＫＯＨ等のエッチング液を用いウエハ２のシリコンを表面よりウエハ２の裏面の窒化ケイ素膜８に達するまでエッチングを行う。・・・（７）第２図（チ）に示すようにシリコンオイル等の緩衝剤を注入孔１０より注入後、シリコンゴム２等を塗布することにより孔１０をふさぐ。・・・（８）次に第２図に示すように通常のＩＣ工程と同様にダイシングによりセンサーチップ毎に分割し、分割したチップをリードフレーム１５にダイボンド後、ワイヤボンデイングによりチップの電極とリードを接続する。９はワイヤである。（９）第３図に示すようにトランスファ成形機により樹脂封止を行い、１３に示すようにパッケージにする。」（２頁左下欄９行〜３頁左上欄１２行）、
　
　同じく刊行物２（特開平５−５２８６７号公報：甲第１号証）には、以下の事項が図面とともに記載されている。
　「本発明は加速度による慣性力によって移動し周囲から弾性を有した梁にて支持された振動マスが形成されたシリコン基板と、絶縁材に形成された絶縁基板上に前記振動マスと微小ギャップを有して対向する固定電極を形成し、この振動マスと固定電極間の静電容量の変化により、加速度を測定するようにした容量型加速度センサに関する」（段落【０００１】）、
　「【従来の技術】一般に容量型加速度センサは、図５に示すようにシリコン基板５０の表面からエッチングを施し、振動マス５１および梁５２を残してシリコン基板５０の内部に空洞を形成し、この振動マス５１および梁５２を形成したシリコン基板５０の両面から振動マス５１と対向する部分に凹部５３を形成したガラス基板５４，５５が陽極接合され、さらに台座６３が接着されている。・・・そしてガラス基板５４，５５に形成された凹部５３にはアルミニウム等をスパッタリングもしくは蒸着して電極５６，５７が形成され、この電極５６，５７にはリード線５８，５９が同様にスパッタリングもしくは蒸着されている。また、振動マス５１の表面には不純物を拡散して拡散層６０が形成され、この拡散層６０からそれぞれ拡散リード６１が拡散層６０と同様に不純物を拡散して形成されている。そしてこの拡散リード６１およびリード線５８の端部では金線にてウエッジボンディングされて外部に信号が取り出されている」（段落【０００２】〜【０００３】）、
　「【実施例】以下、本願発明を具体的な実施例に基づいて説明する。図１は本発明に係わる差動容量型加速度センサの加速度検出部１０を示した平面図であり、図２は図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。１１は慣性力を受ける振動マス部１２と、中継部１３と、配線取出し部１４ａ，１４ｂおよび外周部１５とで構成されるシリコン基板である。１６，１７はシリコン基板１１の両面から陽極接合にて配線取出し部１４ａ，１４ｂおよび外周部１５に接合された上部ガラス基板および下部ガラス基板であり、この上部ガラス基板１６と下部ガラス基板１７には振動マス部１２に対して微小ギャップを有して対向する上部固定電極２０と下部固定電極２１がそれぞれ形成されている。・・・前記シリコン基板１１の両面はｎ型の拡散層が形成されており、このシリコン基板１１の前記振動マス部１２と中継部１３はそれぞれ複数の梁２２にて弾性的に結合されている。」（段落【０００９】〜【００１０】）、
　「ここで、図１および図２におけるシリコン基板１１の製作プロセスを示した図３（ａ）〜（ｅ）・・・図４（ａ）〜（ｄ）を参照し、これらの製作プロセスを説明する。・・・シリコン基板１１は厚さ３００μｍの両面をポリッシュしたものに、リン拡散処理を施し、この後厚さ２μｍのオキシナイトライドの絶縁層２３をシリコン基板１１の表面に選択的にＣＶＤ法にて気相成長させて梁２２および支持部３０を形成する・・・次にこの梁２２および支持部３０にＣＶＤ法にてシリカの絶縁膜２５を気相成長させるとともに、振動マス部１２上にストッパ３１をシリカの絶縁膜２５（１μｍ）で形成する・・・次にシリコン基板１１にＣＶＤ法にて窒化けい素（ＳｉＮ）の皮膜を形成して（図３（ｄ））ヒドラジンにてシリコン基板１１のエッチングを行うことによって振動マス部１２と、中継部１３と、配線取出し部１４ａ，１４ｂおよび外周部１５にそれぞれ分割される（図３（ｅ））」（段落【００１３】〜【００１５】）、
　「次に、上述の製作プロセスにて製作されたシリコン基板１１と上部ガラス基板１６および下部ガラス基板１７との組付けプロセスを説明する。・・・上部ガラス基板１６および下部ガラス基板１７とシリコン基板１１とをそれぞれ真空にて陽極接合する。・・・そして、次工程のダイシングをする前に、上述したように上部ガラス基板１６の第１穴部３２と第２穴部３３および第３穴部３４の内部にクロム銅金（Ｃｒ−Ｃｕ−Ａｕ）を蒸着する。この後、ダイシングを行って第１穴部３２と第２穴部３３および第３穴部３４から配線をボンディングすることで、差動型圧力センサの加速度検出部１０が完成される。」（段落【００１８】〜【００２０】）、
　「また、外周部から電気的に絶縁されたシリコンの島で形成された信号取出し部を介して固定電極との配線を行い、この信号取出し部から第１穴部の第１リードにて電気的に接続されて信号が取り出される。これによって寄生容量の影響を防止できるとともにセンサを完全に密閉することができる効果がある。」（段落【００２２】）
　
　同じく刊行物３（特開平５−３４６３６１号公報：甲第２号証）には、以下の事項が図面とともに記載されている。
　「この発明は、半導体圧力センサのアセンブリ構造に関するものである。」（段落【０００１】）、
　「図５、図６は従来のモールド封止形半導体圧力センサの断面図と斜視図であり、図において、１は半導体圧力センサチップ、２はそのダイヤフラム領域、３はこのダイヤフラム領域２のチップ表面側に形成される歪ゲージ抵抗、４はガラス台座、５はこのガラス台座４がダイボンドされるダイパッド、６はアウターリード、７はこのアウターリード６と圧力センサチップ１上に形成される電極パッドとを接続するワイヤ、８はモールド樹脂である。」（段落【０００２】）、
　「以下この発明の一実施例を図について説明する。図１、図２において、１〜８は上記従来例と同一部品を示しており、９はモールド樹脂８で形成されるパッケージに設けられた応力緩和溝である。ここで応力緩和溝９は、モールド樹脂８によりパッケージを形成するときと同時に形成され、かつ圧力検知部分から離れた位置に配置されている。・・・次に動作について説明する。圧力に対して電気信号を取り出す方法は従来と同様であるが、ここでモールド樹脂がパッケージ形成後に圧力センサ素子に加える残留応力や熱変化で発生する熱応力は、応力緩和溝９に集中し、歪みゲージ抵抗に加わる圧力以外の応力は緩和され、応力による電気出力信号の誤差が減少する。」（段落【０００８】〜【０００９】）
　図面の図２には、応力緩和溝９がモールド樹脂８の表面に描かれている。
　
（３）対比・判断
　　ア　本件発明１について
　本件発明１と刊行物１に記載された発明を対比する。
　ａ．刊行物１記載の「ゲージ梁、ウエイト、半導体加速度センサー」が、本件発明１の「ビーム、マス、加速度センサ」に相当する。
　ｂ．刊行物１記載の「トランスファ成形機により樹脂封止を行い・・・パッケージにする」ことは、本件発明１の「プラスチック材料で完全にモールド実装する方式」に相当し、刊行物１記載のものも「フルモールド実装型加速度センサ」である。
　ｃ．刊行物１記載の「緩衝剤を注入し密閉する」ことは、本件発明１の「検出部構造体自体が完全に気密構造である」ことと異ならない。
　ｄ．本件発明１はシリコン板をエッチング加工してビームで支持されたマスを形成するものであるが、刊行物１記載のウエイト６、ゲージ梁７は、ウエハ１に形成されているものの、ウエハ１の材質及び加工手段に関する記載はない。
　ｅ．本件発明１はマスの変位をマスに対向して配置した固定電極とマスとの間の静電容量の変化あるいはビームに配置した歪ゲージの抵抗値変化から加速度を検出するものであるが、刊行物１にはゲージ梁と記載されているだけで何の値の変化から加速度を検出するのか明記されていない。
　ｆ．刊行物１には応力緩和機構に関する記載がない。
　上記ａ．〜ｆ．の考察から、両者は、「板を加工してビームで支持されたマスを形成し、前記マスの変位から加速度を検出できる加速度検出部構造体を有し、前記検出部構造体をプラスチック材料で完全にモールド実装する方式の加速度センサにおいて、前記マスとビームからなる検出部構造体自体が完全に気密構造であるフルモールド実装型加速度センサ」である点の構成（以下、「構成ア」という）で一致し、次の相違点１〜３で相違する。
　相違点１：ビームで支持されたマスを形成する際に、本件発明１はシリコン板をエッチング加工して形成するのに対し、刊行物１にはウエハ１の材質及びその加工手段に関する記載がない点。
　相違点２：加速度を検出する際に、本件発明１はマスに対向して配置した固定電極とマスとの間の静電容量の変化あるいはビームに配置した歪ゲージの抵抗値変化から検出するのに対して、刊行物１には何の値の変化から検出するのか明記されてない点。
　相違点３：本件発明１は、検出部構造体とプラスチック材料との間の熱膨張係数の差によって引き起こされる検出部構造体自体の変形を極小化するように検出部構造体あるいは検出部構造体を囲むプラスチック構造体に熱応力緩和機構を設けるのに対し、刊行物１には熱応力緩和機構に関する記載がない点。
　上記相違点について検討するに、相違点１については、刊行物２にシリコン基板（５０、１１）をエッチング加工してビームで支持されたマスを形成するものが記載されていることから、刊行物１記載のウエハ１及びその加工手段として刊行物２記載のシリコン基板及びエッチング加工手段を採用して本件発明１のごとく構成することは当業者が容易になし得たものである。
　次に、相違点２については、刊行物２に振動マスと固定電極間の静電容量の変化により加速度を測定することが記載されており、しかも、刊行物２記載の加速度センサも、いわゆるビームに支持されたマスの変位を利用するという点で刊行物１記載の加速度センサと共通しているから、刊行物１記載の加速度センサに刊行物２に記載された容量変化から検出する検出手段を適用して本件発明１のごとく構成することは当業者が容易になし得たものである。
　次に、相違点３については、刊行物３の「モールド樹脂がパッケージ形成後に圧力センサ素子に加える残留応力や熱変化で発生する熱応力は、応力緩和溝９に集中し、歪みゲージ抵抗に加わる圧力以外の応力は緩和される」旨の記載からみて、刊行物３記載の「該応力緩和溝９」が本件発明１の「応力緩和機構」に相当することは明らかである。そして、刊行物３記載のものと刊行物１記載のものとは共に樹脂モールドされたセンサであるという点で技術分野を共通にしているから、刊行物１記載の樹脂モールドされた加速度センサに刊行物３記載の応力緩和溝９を適用して本件発明１のごとく構成することは当業者が容易になし得たものである。
　そして、本件発明１の奏する効果は、上記刊行物１〜３に記載された発明から当業者であれば予測し得る程度のものである。
　したがって、本件発明１は、上記刊行物１〜３に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものであるから、特許法第２９条第２項の規定により特許を受けることができない。
　
　　イ　本件発明７について
　本件発明７は、本件発明１の構成に加えて、「検出部構造体はリードフレーム上に固定され、熱応力緩和機構として前記リードフレームの上部におけるプラスチック材料の表面及び下部におけるプラスチック材料の表面に１個以上の溝もしくは凹みを設けた」点の構成を有するものである。そこで、本件発明７と上記刊行物１に記載された発明を対比する。
　ａ．本件発明１の構成に関する対比・判断については、上記「ア　本件発明１について」で述べたとおりである。
　ｂ．刊行物１の記載「第２図に示すように通常のＩＣ工程と同様にダイシングによりセンサーチップ毎に分割し、分割したチップをリードフレーム１５にダイボンド後、ワイヤボンデイングによりチップの電極とリードを接続する」からみて、刊行物１記載のものもリードフレーム上に固定されていることが明らかである。
　したがって、上記ａ．及びｂ．の考察から、両者は、上記「構成ア」及び「検出部構造体はリードフレーム上に固定され」る点の構成で一致し、上記相違点１〜３及び下記相違点４で相違する。
　相違点４：本件発明７は、熱応力緩和機構としてリードフレームの上部におけるプラスチック材料の表面及び下部におけるプラスチック材料の表面に１個以上の溝もしくは凹みを設けたものであるのに対して、刊行物１には応力緩和機構に関する記載がない点。
　上記相違点について検討するに、相違点１〜３については上記「ア　本件発明１について」で述べたとおりである。
　次に相違点４については、刊行物３記載の「応力緩和溝９」が本件発明７の「応力緩和機構としての溝あるいは凹み」に相当し、また、刊行物３記載の応力緩和溝９もモールド樹脂８の表面に設けられていることが明らかである。そして、刊行物３記載のものと刊行物１記載のものとは共に樹脂でモールドされたセンサであるという点で技術分野を共通にしているから、刊行物１記載のモールドされた樹脂の上部表面及び下部表面に刊行物３記載の応力緩和溝９を適用して本件発明７のごとく構成することは当業者が容易になし得たものである。
　そして、本件発明７の奏する効果は、上記刊行物１〜３に記載された発明から当業者であれば予測し得る程度のものである。
　したがって、本件発明７は、上記刊行物１〜３に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものであるから、特許法第２９条第２項の規定により特許を受けることができない。
　
４．むすび
　以上のとおりであるから、本件発明１、７は、特許法第２９条第２項の規定により特許を受けることができない。
　したがって、本件発明１、７についての特許は拒絶の査定をしなければならない特許出願に対してされたものと認める。
　よって、特許法等の一部を改正する法律（平成６年法律第１１６号）附則第１４条の規定に基づく、特許法等の一部を改正する法律の施行に伴う経過措置を定める政令（平成７年政令第２０５号）第４条第２項の規定により、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１６年５月２６日（２００４．５．２６）
【訂正の要旨】
審決（決定）の【理由】欄参照。
（５４）【発明の名称】
フルモールド実装型加速度センサ
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】　シリコン板をエッチング加工してビームで支持されたマスを形成し、前記マスの変位をマスに対向して配置した固定電極とマスとの間の静電容量の変化あるいはビームに配置した歪ゲージの抵抗値変化から加速度を検出できる加速度検出部構造体と有し、前記検出部構造体をプラスチック材料で完全にモールド実装する方式の加速度センサにおいて、前記マスとビームからなる検出部構造体自体が完全に気密構造であり、検出部構造体とプラスチック材料との間の熱膨張係数の差による熱応力によって引き起こされる検出部構造体自体の変形を極小化するように検出部構造体あるいは検出部構造体を囲むプラスチック構造体に熱応力緩和機構を設けたことを特徴とするフルモールド実装型加速度センサ。
　【請求項２】　請求項１記載の加速度センサにおいて、検出部構造体はリードフレーム上に固定され、静電容量の変化あるいは抵抗値変化を検出して加速度に対応した信号を外部に出力する信号処理回路を有し、前記信号処理回路は前記検出部構造体に一体に集積化されるかあるいは前記検出部構造体とは別体で前記検出部構造体近傍のリードフレーム上に固定されていることを特徴とする加速度センサ。
　【請求項３】　請求項２記載の加速度センサにおいて、熱応力緩和機構として検出部構造体におけるビームの固定端が相対的に信号処理回路の反対側の位置にくるように、検出部構造体と信号処理回路をリードフレーム上に固定したことを特徴とする加速度センサ。
　【請求項４】　請求項２記載の加速度センサにおいて、リードフレームからなる電源，入出力端子及び調整用端子が外部に引き出されており、信号処理回路部に設けたディジタルメモリの内容を前記調整用端子を利用してディジタル的に変更することにより、ゼロ点や感度などの出力特性をプラスチック材料をモールドした後に調整できるようにしたことを特徴とする加速度センサ。
　【請求項５】　請求項２記載の加速度センサにおいて、熱応力緩和機構としてリードフレーム上，下のプラスチックの厚さをほぼ等しくしたことを特徴とする加速度センサ。
　【請求項６】　請求項２記載の加速度センサにおいて、リードフレーム下部のプラスチック表面に金属製の板を装着したとき、熱応力緩和機構としてリードフレーム下部のプラスチックの厚さをリードフレーム上部のプラスチックの厚さより厚くしたことを特徴とする加速度センサ。
　【請求項７】　請求項１記載の加速度センサにおいて、
前記検出部構造体はリードフレーム上に固定され、
前記リードフレームの上部におけるプラスチック材料の表面及び下部におけるプラスチック材料の表面に
　【請求項８】　請求項１記載の加速度センサにおいて、プラスチック表面の一部を半導電性の材料あるいは疎水性の材料でコーティングしたことを特徴とする加速度センサ。
　【請求項９】　請求項２記載の加速度センサにおいて、電源，入出力端子などのリードフレームを介して加速度センサを使用するシステムのコントロールユニットへ加速度センサ自身を直接的に表面実装できることを特徴とする加速度センサ。
　【請求項１０】　請求項９記載の加速度センサにおいて、リードフレームは水平あるいは途中でほぼ直角に曲げられていることを特徴とする加速度センサ。
　【請求項１１】　請求項１記載の加速度センサにおいて、検出部構造体はビームで支持されたマスの変位を静電容量の変化から検出する方式のものであり、ビームとマスを形成した第１のシリコン板の上面と下面にそれぞれ第１と第２のガラス板を接合し、さらに上部の第１のガラス板に第２のシリコン板を接合した４層構造よりなり、可動電極であるマスに対向した第１のガラス板の表面部分に固定電極を配置した構造体よりなり、熱応力緩和機構として第２のシリコン板と第１のガラス板の間に空所を設けたことを特徴とする加速度センサ。
　【請求項１２】　請求項１１記載の加速度センサにおいて、空所は第１のガラス板あるいは第２のシリコン板の表面の少なくとも一方に加工した凹みであることを特徴とする加速度センサ。
　【請求項１３】　請求項１２記載の加速度センサにおいて、第２のシリコン板と第１のガラス板のダイシング面からの接合寸法が第１のシリコン板と第１のガラス板のダイシング面からの接合寸法より小さくなるように空所の大きさを決めたことを特徴とする加速度センサ。
　【請求項１４】　請求項１１記載の加速度センサにおいて、リードフレームと直接的に固定される第２のガラス板の厚さが検出部構造体を構成する４枚の板の中で最も厚いことを特徴とする加速度センサ。
　【請求項１５】　請求項１記載の加速度センサにおいて、検出部構造体はビームで支持されたマスの変位を静電容量の変化から検出する方式のものであり、ビームとマスを形成した第１のシリコン板の上面と下面にそれぞれ第２と第３の板を接合、前記第２と第３の板の逆側の面にそれぞれ第４と第５の板を接合した５層構造よりなり、熱応力緩和機構として前記第２と第４の板の間および前記第３と第５の板の間に空所をそれぞれ設けたことを特徴とする加速度センサ。
　【請求項１６】　請求項１５記載の加速度センサにおいて、空所は第２と第４の板および第３と第５の板の表面の少なくとも一方に加工した凹みであることを特徴とする加速度センサ。
　【請求項１７】　請求項１６記載の加速度センサにおいて、第４および第５の板のダイシング面からの接合寸法が第１の板のダイシング面からの接合寸法より小さくなるように空所の大きさを決めたことを特徴とする加速度センサ。
　【請求項１８】　請求項１５記載の加速度センサにおいて、リードフレームと直接的に固定される第５の板の厚さが検出部構造体を構成する５枚の板の中で最も厚いことを特徴とする加速度センサ。
　【請求項１９】　請求項１５記載の加速度センサにおいて、第２および第３の板はガラス板，第４および第５の板はシリコン板で構成され、５枚の板を積層した検出部構造体は前記５枚の板を同時に陽極接合することによって組み立てられ、可動電極であるマスの両面に対向した前記第２および第３の板の表面部分にそれぞれ固定電極を配置したことを特徴とする加速度センサ。
　【請求項２０】　請求項１５記載の加速度センサにおいて、第１，第２，第３，第４および第５の板は全てシリコン板で構成され、これらのシリコン板を積層した検出部構造体はシリコンを酸化させた熱酸化膜によって高温で接合することによって組み立てられ、可動電極であるマスと対向した前記第２と第３の板は導電性の材料であるためそのまま固定電極として使用することができることを特徴とする加速度センサ。
　【請求項２１】　請求項１記載の加速度センサにおいて、検出部構造体はビームで支持されたマスの変位を静電容量の変化から検出する方式のものであり、ビームとマスを形成した第１のシリコン板の上面と下面にそれぞれ第２と第３のシリコン板を熱酸化膜を介して接合した３層構造よりなり、可動電極である前記マスの両面に対向した前記第２，第３のシリコン板の少なくとも一方に、熱応力緩和機構として両端支持あるいは片側支持のシリコン薄板よりなる固定電極をエッチング加工により形成したことを特徴とする加速度センサ。
　【請求項２２】　請求項２１記載の加速度センサにおいて、エッチング加工前に第２，第３のシリコン板の少なくとも一方の表面にボロンを高濃度にドープし、このドーピング部分によってシリコン薄板よりなる固定電極が形成され、この薄板形状の固定電極によって前記第２，第３のシリコン板の少なくとも一方に空所が構成されていることを特徴とする加速度センサ。
　【請求項２３】　請求項２２記載の加速度センサにおいて、ダイシング面から空所までの距離が第１のシリコン板のダイシング面からの接合寸法より小さくなるように空所の大きさを決めたことを特徴とする加速度センサ。
　【請求項２４】　請求項２１記載の加速度センサにおいて、３枚のシリコン板を積層した検出部構造体の中で熱応力緩和機構として、リードフレームと固定される第３のシリコン板の厚さが最も厚いことを特徴とする加速度センサ。
　【請求項２５】　請求項１記載の加速度センサにおいて、検出部構造体はビームで支持されたマスの変位を静電容量の変化から検出する方式のものであり、前記ビームとマスはシリコン板の表面を犠牲層を利用したエッチング加工によって製作され、且つ前記シリコン板とは熱酸化膜を介して電気的に絶縁されており、熱応力緩和機構として前記シリコン板の厚さを前記ビームとマスの厚さより約１００倍以上厚くし、前記ビームとマスを空所内に囲むように前記熱酸化膜の上に形成したポリシリコン層へガラス板よりなるキャップを気密に接合したことを特徴とする加速度センサ。
　【請求項２６】　請求項２５記載の加速度センサにおいて、シリコン板自体が固定電極材料になっていることを特徴とする加速度センサ。
　【請求項２７】　請求項２５記載の加速度センサにおいて、可動電極であるマスに対向した固定電極を前記マスと同様、犠牲層を利用したエッチング加工によって前記シリコン板の表面に形成したことを特徴とする加速度センサ。
　【請求項２８】　請求項２７記載の加速度センサにおいて、可動電極であるマスおよび固定電極は共に櫛歯の形状を有していることを特徴とする加速度センサ。
　【請求項２９】　請求項１記載の加速度センサにおいて、検出部構造体はビームで支持されたマスの変位をビームに形成された歪ゲージの抵抗値変化から検出する方式のものであり、前記ビームとマスを形成した第１のシリコン板の上面と下面にそれぞれ第１，第２のガラス板を陽極接合した３層構造よりなり、熱応力緩和機構として前記シリコン板表面の熱酸化膜上に形成したポリシリコン層を介して陽極接合される前記第１のガラス板の表面に空所となる凹みを設けたことを特徴とする加速度センサ。
　【請求項３０】　請求項２９記載の加速度センサにおいて、歪ゲージを形成したビーム固定端における第１のシリコン板と第２のガラス板間のダイシング面からの接合距離が第１のシリコン板と第１のガラス板間のダイシング面からの接合距離より大きいことを特徴とする加速度センサ。
　【請求項３１】　請求項２９記載の加速度センサにおいて、３層積層構造の検出部構造体において、第２のガラス板の厚さが最も厚いことを特徴とする加速度センサ。
　【請求項３２】　請求項１記載の加速度センサにおいて、検出部構造体はビームで支持されたマスの変位をビームに形成された歪ゲージの抵抗値変化から検出する方式のものであり、前記ビームとマスはシリコン板の表面を犠牲層を利用したエッチング加工によって製作され、熱応力緩和機構として前記シリコン板自体の厚さを前記ビームとマスの厚さより約１００倍以上厚くし、前記ビームとマスを空所内に囲むように前記シリコン板の表面に形成したポリシリコン層へガラス板よりなるキャップを気密に接合したことを特徴とする加速度センサ。
　【請求項３３】　請求項１記載の加速度センサにおいて、検出部構造体はビームで支持されたマスを有する第１のシリコン板の上下にそれぞれ第２のシリコン板と第３のシリコン板を気密に積層したものよりなり、熱応力緩和機構として前記第２及び第３のシリコン板の厚さを前記第１のシリコン板の横幅寸法の少なくとも半分以上に、また前記第１のシリコン板と前記第２及び第３のシリコン板との接合しろを前記第１のシリコン板の横幅寸法の少なくとも１０％以上にしたことを特徴とする加速度センサ。
【発明の詳細な説明】
　【０００１】
　【産業上の利用分野】
　本発明は、自動車の安全システム用加速度センサ、特にアンチロック・ブレーキ制御システムやエアバッグシステムなどに使用される加速度センサに関する。
　【０００２】
　【従来の技術】
　従来、この種の加速度センサとして半導体歪ゲージ式，静電容量式，圧電式など数多くのものが知られている。例えば、特開平１−１５２３６９号公報に記載されているように、これらの加速度センサの検出部構造体は金属パッケージ内に収納されている。
　【０００３】
　【発明が解決しようとする課題】
　検出部構造体は金属パッケージ内に実装されるため、加速度センサの実装コストが高くなると共に、パッケージ前にセンサの出力特性を調整しなければならなかった。また、加速度センサの寸法が大きく、重量もおもくなるので、自動車応用システムのコントロールユニットへ表面実装したとき共振などの問題が生じる。一方、プラスチック材料のフルモールド実装は汎用ＩＣの低コストな実装方法の一つとして広く知られている。本実装方法を適用したとき、従来型加速度センサの検出部構造体は汎用ＩＣとは異なり、一般的に熱応力の影響を受けやすい構造になっているので、加速度センサの温度特性が極端に悪くなるという問題点があった。さらに、プラスチック材料の吸湿による変形によって、加速度センサの出力特性が変化するという問題点もあった。また、金属パッケージでないため、外部からの電気的ノイズの影響を受け易いという問題点もあった。
　【０００４】
　本発明の目的は、低コストでパッケージ後に出力特性が調整でき、また表面実装が可能な小型，軽量で高性能な加速度センサを提供することにある。
　【０００５】
　【課題を解決するための手段】
　加速度センサの気密型検出部構造体とディジタル調整機能付き信号処理回路をリードフレーム上に固定し、検出部構造体，信号処理回路およびリードフレーム間のワイヤボンディングを行った後、その周囲へプラスチック材料を完全にモールドする。このとき、検出部構造体とモールドプラスチック部に種々の熱応力緩和機構を設ける。そして、モールド終了後にプラスチック部の表面を半導電性の材料や疎水性の材料でコーティングする。
　【０００６】
　【作用】
　加速度センサの気密型検出部構造体とディジタル調整機能付き信号処理回路をリードフレーム上に固定した後、その周囲をプラスチック材料でフルモールドする実装方法により低コスト化を図る。フルモールド実装により加速度センサの小型，軽量化が図れ、加速度センサの表面実装が可能になる。モールドプラスチック部の外表面を半導電性の材料でコーティングすることにより、電気的ノイズに強い加速度センサが得られる。検出部構造体とフルモールドプラスチック部に熱応力緩和機構を設けることにより、検出部構造体とプラスチック材料との間の熱膨張係数の差による熱応力によって引き起こされる検出部構造体自体の変形を極少化し、加速度センサの温度特性を改善する。この熱応力緩和機構は、プラスチック材料の吸湿変形によって引き起こされる出力特性の変化を防止することに対しても効果がある。モールドプラスチックの表面を疎水性の材料でコーティングすればプラスチックの吸湿による変形を極少化でき、加速度センサの出力変化を防止できる。信号処理回路に結線されたリード端子をフルモールドプラスチック部の外部に引出すことにより、この端子を利用して加速度センサの出力特性の調整をフルモールド終了後にできるようにする。
　【０００７】
　【実施例】
　本発明によるフルモールド実装型加速度センサの実施例を図１に示す。ビームで支持されたマス（錘）を有する加速度検出部構造体２と前記マスの変位を静電容量の変化あるいは歪ゲージの抵抗値変化から検出して加速度に対応した信号を外部に出力する信号処理回路１をＦｅ−Ｎｉなどの金属材料よりなるリードフレーム３へ接着剤（図には示していない）を介して固定した後、信号処理回路１と検出部構造体２間を金線などの導線７，信号処理回路１と出力調整端子５間を導線２００，信号処理回路１と電源および出力端子４間を導線６を介してワイヤボンディング作業により電気的に結線している。なお、加速度検出部構造体２の詳細構造については後述する。ワイヤボンディング作業が終わった後、検出部構造体２と信号処理回路１の周囲へ図に示すようにプラスチック材料８を完全にフルモールドする。なお、プラスチック材料８のモールド作業は７０気圧，１７０℃の条件下で行われた。プラスチック材料８の熱膨張係数はビームとマスの材料であるシリコンと同じであることが望ましいが、モールド作業時のプラスチック材料８の流動性から適用できる熱膨張係数の下限値は８ｐｐｍ／℃であった。なお、シリコンの熱膨張係数は約３ｐｐｍ／℃である。このように、検出部構造体２を構成する材料とプラスチック材料８間の熱膨張係数の差は約５ｐｐｍ／℃と大きく、この熱膨張係数の差によって検出部構造体２は大きな熱応力である圧縮と曲げ作用を受けて変形する。この変形によって、加速度センサのゼロ点や感度が温度によって大きく変化する。この温度影響を改善する種々の熱応力緩和機構を本図および以下に示す図で説明する。プラスチック材料８が吸湿で変形したときの影響は、見かけ上プラスチック材料８の熱膨張係数が部分的に変化したものと等価である故、この熱応力緩和機構はプラスチック材料８の吸湿変形の影響をなくすことに対しても有効な結果をもたらす。出力調整端子５，電源および出力端子４はリードフレーム３と同じ材料で構成され、これらはプラスチック材料８をモールドする前は外部の外枠で機械的に連結している。プラスチック材料８をフルモールドした後、外枠を切断しこれらの機械的および電気的な連結をなくする。本加速度センサは孔９を介してネジなどにより、自動車システムのコントロールユニットへ固定される。あるいは、プラスチック材料８の下部１０でコントロールユニットへ表面実装される。本図における熱応力緩和機構は、リードフレーム３の上部におけるプラスチック材料８の厚さＴｐａを下部におけるプラスチック材料８の厚さＴｐｂにほぼ等しくしたことである。こうすることによって、リードフレーム３を中心とするプラスチック材料８の温度変化による曲げ変形は極少になり、加速度センサの温度影響の改善に大きく寄与できた。なお、以下に示す図において、同一の番号は同一の要素を示すものとする。
　【０００８】
　本発明による検出部構造体のフルモールド時における熱応力緩和機構を図２に示す。検出部構造体はシリコン板１１，ガラス板１２，シリコン板１３およびガラス板１４の４層積層構造よりなり、これらの４枚の板はウエハ状態で積層された後、良く知られた陽極接合方法で接着され各検出部構造体にダイサーなどの方法によってダイシングされる。シリコン板１３にはエッチング加工によって、ビーム１５に支持されたマス１６を形成している。（なお、シリコン板１３の平面構造を参考までに図８に示している。）マス１６に対向したガラス板１２の表面へ金属膜よりなる固定電極１７をスパッタや蒸着などの方法で形成している。この固定電極１７はガラス板１２にあけたスルーホール１９の内面とガラス板１２の上部表面に設けたリード部２０によってシリコン板１１と電気的に接続されている。リード部２０の一部はシリコン板１１とガラス板１２の間に、図に示すように挾みこまれている。本検出部構造体に加速度が作用すると、ビーム１５で支持されたマス１６は錘の機能を有し、加速度の大きさに応じて上下に変位する。シリコン板１３は導電性の材料であり、マス１６は可動電極となる。マス１６と固定電極１７間のギャップ１８の寸法変化を静電容量の変化から計測して、加速度に応じたマス１６の変位を検出することができる。即ち、本図に示した加速度検出部構造体は静電容量式の検出部構造体である。シリコン板１１の上にパッド２１，シリコン板１３の上にパッド２２が形成され、これらのパッドを介して検出部構造体は前述したワイヤボンディング作業により信号処理回路と電気的に結線される。本図に示した検出部構造体のチップサイズは約数ミリ角で、各４枚の板の厚さは約数百ミクロン（但し、後述するようにガラス板１４の厚さは厚いほど良い）、マス１６とビーム１５の厚さは約数十ミクロン，ギャップ１８は約数ミクロンである。次に、本検出部構造体における熱応力緩和機構について述べる。静電容量式加速度センサにおけるゼロ点や感度の温度特性はマス１６と固定電極１８間のギャップ１８によって決まる故、熱応力緩和機構の目的は温度が変化してもギャップ１８の寸法が変化しないようにすることにある。このためには、ガラス板１２とマス１６を支持するビーム１５の熱応力による変形を極少化すれば良い。シリコン板１１に空所２１を形成することにより、検出部構造体が周囲のプラスチック材料から圧縮，引っ張り，曲げなどの熱応力を受けても、加速度センサの温度特性に問題を起こさない程度までガラス板１２の変形を小さくすることができた。なお、空所２１はシリコン板１１の表面にエッチングによって加工された凹みである。また、ガラス板１２とシリコン板１１の接合部のダイシング面からの距離Ｌａをガラス板１２とシリコン板１３の接合部のダイシング面からの距離Ｌｂより小さくすることにより、ガラス板１２とビーム１５の曲げ変形を小さくすることができた。前述したように、シリコン板１１の厚さＴｓａ，ガラス板１２の厚さＴｇａ，シリコン板１３の厚さＴｓｂは約数百ミクロンと似たような厚さである。これに対して、検出部構造体自体が熱膨張係数の異なるリードフレームに接着される面となるガラス板１４の厚さＴｇｂを前記３枚の板より約２倍程度以上に厚くすることが、熱応力緩和機構として有効であった。
　【０００９】
　本発明による検出部構造体のフルモールド時における熱応力緩和機構の他の実施例を図３に示す。検出部構造体はシリコン板２３，ガラス板２４，シリコン板２５，ガラス板２６，シリコン板２７の５層構造よりなり、陽極接合によって接合されている。中央のシリコン板２５には、ビーム２８で支持されたマス２９がエッチングによって形成されている。このマス２９に対向して、上下のガラス板２４，２６には固定電極３２，３４が形成されている。これらの固定電極３２，３４はそれぞれスルーホール３０，３１の内面およびガラス板２４，２６の表面に形成したリード部３３，３５を介してシリコン板２３，２７と電気的に結線されている。本検出部構造体は前図と同様、静電容量式であり、可動電極であるマス２９の両面に固定電極を形成し、マス２９の厚さがビーム２８の厚さより厚くなっていることが特徴である。次に、本検出部構造体における熱応力緩和機構を説明する。熱応力緩和機構として、（１）シリコン板２３と２７に空所３６，３７を設けること、（２）ビーム２８の固定端側におけるシリコン板２５とガラス板２４，２６との接合部のダイシング面からの距離をガラス板２４，２６とシリコン板２３，２７との接合部のダイシング面から空所３６，３７までの距離より大きくすること、（３）シリコン板２７の厚さを他の４枚の板の厚さより約２倍以上厚くすることが有効であった。なお、空所３６，３７はシリコン板２３，２７の表面をエッチングすることによって得られる凹みであり、その深さは前図と同様に約１０ミクロンである。
　【００１０】
　本発明による検出部構造体のフルモールド時における熱応力緩和機構の他の実施例を図４に示す。検出部構造体はシリコン板３８，３９，４０，４１および４２の５層構造よりなり、熱酸化膜４３，４４，４５および４６を介して良く知られたシリコン板の直接接合技術によって気密に接合されている。本検出部構造体も静電容量式であり、中央のシリコン板４０にはビーム４８に支持されたマス４７がエッチングにより形成されている。可動電極であるマス４７に対向したシリコン板３９，４１は導電性の材料であり、このまま固定電極として使用される。なお、固定電極用のパッドは図には示していないものの、これらのシリコン板３９，４１上に設けられる。この場合も前図と同様、熱応力緩和機構として、（１）シリコン板３８，４２へ空所４９，５０を設けること、（２）ビーム４８の固定端側におけるシリコン板４０の接合寸法をダイシング面から空所４９，５０までの距離より大きくすること、（３）シリコン板４２の厚さを他の４枚のシリコン板の厚さの約２倍以上にすることが有効であった。
　【００１１】
　本発明による検出部構造体のフルモールド時における熱応力緩和機構の他の実施例を図５に示す。検出部構造体はシリコン板５１，５２および５３の３層構造よりなり、熱酸化膜５４及び５５を介して気密に接合されている。本検出部構造体は静電容量式であり、中央のシリコン板５２にはビーム５７に支持されたマス５６がエッチング加工により形成されている。あらかじめ、シリコン板５１と５３の表面にボロンを高濃度にドーピングし、この高濃度部が他の部分よりエッチング速度が極端に遅いことを利用して、シリコン板５１および５３の表面に両端支持構造の薄板５８および５９を形成している。この薄板部分５８，５９がボロンの高濃度部である。あらかじめドライエッチであけた孔６０及び６１を介して、異方性エッチングによりシリコン板５１および５３に空所６２及び６３をそれぞれ形成している。可動電極であるマス５６に対向した薄板５８および５９は固定電極となる。この場合の熱応力緩和機構としては、（１）両端支持構造の薄板５８および５９を固定電極とし、空所６２および６３をそれぞれシリコン板５１および５３に設けること、（２）ビーム５７の固定端側のみならず、全周囲におけるシリコン板５２とシリコン板５１および５３の接合部のダイシング面からの距離がダイシング面から凹み６２および６３までの寸法より大きいこと、（３）シリコン板５３の厚さを他のシリコン板の厚さの約２倍以上にすることが有効である。
　【００１２】
　本発明による検出部構造体の熱応力緩和機構の他の実施例を図６に示す。検出部構造体はシリコン板６４，６５および６６の３層構造よりなり、熱酸化膜６７および６８を介して気密に接合されている。中央のシリコン板６５には、ビーム７０で支持されたマス６９をエッチング加工により形成している。シリコン板６４および６６にはそれぞれ、固定電極となる片側支持構造の薄板７１および７２，空所７３および７４がエッチングにより形成されている。熱応力緩和機構として、（１）固定電極を片側支持構造の薄板とし、空所を設けたこと、（２）中央シリコン板のビーム固定端側の接合寸法をダイシング面から凹みまでの距離より大きくしたこと、（３）最下部のシリコン板の厚さを他のシリコン板の厚さの約２倍以上にしたことが有効である。プラスチック材料から検出部構造体が熱応力を受けて変形しても、ビーム７０および片側支持構造の薄板７１，７２の変形は極少化される。ビーム７０と薄板７１，７２が変形しても、同じビーム形状である故、マス６９と薄板７１，７２間のギャップの変化は極めて小さいものになる。
　【００１３】
　本発明による検出部構造体のフルモールド時における熱応力緩和機構の他の実施例を図７に示す。検出部構造体はガラス板７５，シリコン板７６およびガラス板７７の３層構造よりなり、陽極接合によって気密に接合されている。中央のシリコン板７６には、ビーム７９で支持されたマス７８がエッチングにより形成されている。ビーム７９の固定端近傍に、歪ゲージ８０が拡散によって形成され、熱酸化膜８２で保護されている。本検出部構造体は、加速度によるマス７８の変位を歪ゲージの抵抗値変化から検出する歪ゲージ式である。熱酸化膜８２の上にはポリシリコン層８３が形成されており、このポリシリコン層８３を利用して空所８１を有するガラス板７５がシリコン板７６へ陽極接合により気密に接着されている。なお、空所８１はガラス板７５にエッチングその他の方法で形成された深さ約１０ミクロンの凹みである。歪ゲージ８０はシリコン板７６上に形成したパッド８４を介して、信号処理回路と電気的に結線される。図に示すように、ダイシング面から空所８１までの距離をＬａ、ビーム７９の上部固定端までの距離をＬｂ、下部固定端までの距離をＬｃとする。寸法Ｌａが寸法ＬｂおよびＬｃに対して小さくなるように空所８１のサイズを決めることが、熱応力緩和機構として有効であった。また、静電容量式の場合と同様、リードフレームへ接着されるガラス板７７の厚さが他の２枚の板の厚さの約２倍以上であることも有効であった。
　【００１４】
　図２に示した検出部構造体のシリコン板１３の平面図を図８に示す。図８に示すように、マス１６は２本のビーム１５で支持されている。領域８５はガラス板１２と接合される部分およびそれと同一平面の部分、領域８６はパッド２２の形成される部分、領域８７はエッチング深さが約１００ミクロンの部分、領域８８はビーム１５およびマス１６と同一のエッチング深さ（数ミクロンのエッチング量でギャップ寸法を決める）の部分である。
　【００１５】
　本発明による検出部構造体のフルモールド時における熱応力緩和機構の他の実施例を図９に示す。ＳＯＩ基板の犠牲層エッチング技術を利用して、シリコン基板９０の表面にビーム・マス系９３を形成している。ビーム・マス系９３の下部のギャップ９４は熱酸化膜９１を犠牲層エッチングによって除去した部分である。熱酸化膜９１の上に形成したポリシリコン層９２を介して、空所９５を有するガラス板８９をシリコン板９０へ陽極接合により気密に接着している。空所９５はガラス板８９にエッチングなどによって加工した凹みである。シリコン板９０はパッド９７を介して、ビーム・マス系９３はポリシリコン層９２，パッド９６を介して信号処理回路と電気的に結線される。本検出部構造体はＹ−Ｙ軸方向の加速度を検出するものである。プラスチック材料からの熱応力によってビーム・マス系９３およびシリコン板９０が変形しないように、シリコン板９０の厚さをビーム・マス系９３の厚さの少なくとも約１００倍以上に厚くすることが熱応力緩和機構として有効であった。なお、ビーム・マス系９３の厚さは数ないし数十ミクロンの値である。ビーム・マス系９３の平面図を図１０に示す。ビーム・マス系は４本のビーム９９で支持されたマス１００よりなり、各ビーム９９は固定端９８部で熱酸化膜９１の上に固着されている。本検出部構造体はマス１００を可動電極、シリコン板９０を固定電極として使用すれば静電容量式に、ビーム９９に歪ゲージを形成してこれを利用すれば歪ゲージ式の検出部になる。
　【００１６】
　本発明による検出部構造体の熱応力緩和機構の他の実施例を図１１に示す。本検出部構造体は図９に示した構造体と同様な手法で製作され、図９とはビーム・マス系の形状が異なり、Ｘ−Ｘ方向の加速度を検出するところに特徴がある。可動電極であるマス１０２と固定電極１０１間のギャップ１０３の寸法変化を静電容量の変化から検出して加速度を計測するものである。熱応力緩和機構の内容は、図９に示した検出部構造体の場合と同じである。ビーム・マス系の平面図を図１２に示した。ビーム１０５で支持されたマス１０２と固定電極１０１は櫛歯形状になっている。櫛歯形状にしているのは、ギャップ１０３の対向面積を大きくして感度を増加させるためである。ビーム１０５および固定電極１０１は固定端１０４部で熱酸化膜９１の上に固着されている。
　【００１７】
　本発明による検出部構造体の熱応力緩和機構の他の実施例を図１３に示す。シリコン板１０８，シリコン板１０９およびシリコン板１１０が熱酸化膜１１１および１１２を介して気密に接合された３層構造よりなり、中央のシリコン板１０９にビーム１０７で支持されたマス１０６がエッチング加工によって形成されている。マス１０６を可動電極、これに対向した上下のシリコン板１０８と１１０を固定電極とする静電容量式の検出部構造体である。プラスチック材料からの熱応力によるビーム１０７と上下のシリコン基板１０８および１１０の変形を極少化できれば、加速度センサの温度特性を改善することができる。このためには、上下のシリコン板を厚くして検出部構造体の全体形状をサイコロのように立方体に近い形にし、ビーム固定端の接合寸法を十分に大きくすれば良い。検出部構造体の横幅、即ち中央シリコン板１０９の横幅寸法をＬとすると、熱応力緩和機構としてシリコン板１０８の厚さＴｕおよびシリコン板１１０の厚さＴｄを少なくとも横幅寸法Ｌの半分以上にすることが有効であった。また、ビーム１０７の固定端側における中央のシリコン板１０９と上下のシリコン板１０８および１１０との間の接合寸法Ｗは少なくとも横幅寸法Ｌの１０％以上にすることも極めて有効であった。
　【００１８】
　本発明による検出部構造体の熱応力緩和機構の他の実施例を図１４に示す。シリコン板１０８，１０９および１１０が厚さ約数十ミクロンのガラス層１１３および１１４を介して陽極接合で気密に接合された３層構造よりなり、中央のシリコン板１０９にビーム１０７で支持されたマス１０６をエッチング加工で形成した静電容量式の検出部構造体である。マス１０６に対向したガラス層１１３および１１４の表面にはそれぞれ金属薄膜よりなる固定電極１１５および１１６が形成されており、それぞれシリコン板１０８および１１０と電気的に接続されている。本検出部構造体は前図に示したものに対して接合方法が異なるだけであり、前図と同じ熱応力緩和機構を適用できた。
　【００１９】
　本発明によるモールドプラスチック部の熱応力緩和機構の実施例を図１５に示す。プラスチック材料部８が検出部構造体２に及ぼす熱応力を低減させるためには、図に示すようにプラスチック材料部８に溝あるいは凹み１１７，１１８を設ければ良い。これらの溝は温度特性を向上させるための熱応力緩和機構として有効であった。
　【００２０】
　本発明によるモールドプラスチック部の熱応力緩和機構の他の実施例を図１６に示す。信号処理回路１の厚さ（高さ）は約数百ミクロンであるのに対して、検出部構造体２は１ミリ以上と厚い場合が多い。この場合の熱応力緩和機構としては、検出部構造体２の上部のプラスチック材料８を凸型部１１９とするのが有効である。信号処理回路１と検出部構造体２の上部のプラスチック材料の厚さが同じになり、フルモールド時のプラスチック材料の流動性を確保できる。結果として、プラスチック材料８の局所的な熱膨張係数の差異はなくなり、プラスチック材料部８が検出部構造体２に及ぼす熱応力を全体的に均一化することができる。本発明によるモールドプラスチック部の熱応力緩和機構の他の実施例を図１７に示す。加速度センサを使用するシステムの装着方法によっては、プラスチック材料部８の下部に金属板１２０を設けて同時にフルモールドするほうが都合が良い場合がある。このとき、プラスチック材料部８がバイメタル効果によって全体的にそらないようにする必要がある。この場合の熱応力緩和機構として、プラスチック材料部８のリードフレーム下部の厚さＴｐｂをリードフレーム上部の厚さＴｐａより厚くすることが有効である。
　【００２１】
　本発明によるモールドプラスチック部の熱応力緩和機構の他の実施例を図１８に示す。本図は信号処理回路１と検出部構造体２の相対位置関係を示したものである。信号処理回路１はシリコン基板よりなるＩＣであり、プラスチック材料８より剛性の高い材料である。この剛性の高い材料によって検出部構造体２の内部構造が曲げなどの変形を受けないように、マス１２１を支持するビーム１２２の固定端側を信号処理回路１の反対側にくるように検出部構造体２を配置するのが熱応力緩和機構として有効であった。
　【００２２】
　本発明によるモールドプラスチック部の熱応力緩和機構の他の実施例を図１９に示す。プラスチック材料部８の周囲に疎水性の材料１２３をコーティングしたものである。これによって、プラスチック材料部８の吸湿による変形を防止できる故、熱応力緩和機構として有効である。また、コーティング膜１２３が導電性もしくは半導電性の材料であれば、加速度センサは外部からの電気的なノイズの影響を受けにくくなる。
　【００２３】
　本発明によるフルモールド型加速度センサの実装方法の他の実施例を図２０に示す。本図は信号処理回路と検出部構造体を一体に集積化したもので、１２４は集積化検出部構造体を示している。このような場合でも、これまでに述べてきた検出部構造体およびプラスチック材料部の熱応力緩和機構の手法がそのまま適用できる。
　【００２４】
　本発明によるフルモールド型加速度センサの実装方法の他の実施例を図２１に示す。電源や出力端子であるリードフレーム４を厚く、例えば０．５ミリ以上にしてリードフレームの剛性を上げれば、このリードフレーム４を介して加速度センサを各種自動車応用システムのコントロールユニットへ直接的に表面実装することができる。
　【００２５】
　本発明によるフルモールド型加速度センサの実装方法の他の実施例を図２２に示す。良く知られた汎用ＩＣと同じ実装方法であり、信号処理回路部１と検出部構造体２をプラスチック材料８内に封入した後、電源および出力端子であるリードフレーム４と出力調整端子であるリードフレーム５を図に示すように直角に曲げている。
　【００２６】
　本発明によるフルモールド実装型加速度センサの製造工程図を図２３に示す。検出部構造体と信号処理回路を厚さが約数十ミクロンのエポキシ接着剤でリードフレームの上に接着する。検出部構造体，信号処理回路およびリードフレーム間をワイヤボンディングで電気的に結線した後、これらをモールド治具内に装着し、１７０℃，７０気圧の雰囲気下でプラスチックをモールドする。次に、本モールド品のリードフレームの外枠を切断によって除去し、電源，出力端子および調整端子を各々電気的に分離する。調整端子を利用して、加速度センサの出力特性をディジタル的に調整する。最後に、製品としての検査を行う。
　【００２７】
　信号処理回路の概略構成を図２４に示す。信号処理回路１は検出部構造体２における静電容量の変化（あるいは歪ゲージの抵抗値変化）を検出する部分１２５，前記検出部の信号を増幅する部分１２６およびゼロ点や感度などの特性を調整して出力信号Ｖｏを出力する部分１２７よりなる。
　【００２８】
　本発明によるフルモールド実装型加速度センサの温度特性の評価結果の一例を図２５に示す。本図は測定範囲が０〜±５０Ｇ用の加速度センサの感度誤差を示したものである。ここで、１Ｇ＝９．８ｍ／ｓ２である。図２に示した検出部構造体を図１８に述べた手法でモールドしたときの温度特性を対策後として記載した。−４０℃〜＋８５℃の広い温度範囲で、感度誤差は±１％以下と高精度であった。対策前と記載したものは本発明による熱応力緩和機構を何ら適用しなかった場合であり、感度誤差は約±２５％と大きかった。なお、測定範囲が０〜±１Ｇと小さい加速度センサについても、本発明による熱応力緩和機構の効果を確認した。マスを支持するビーム系の最適なバネ定数を測定範囲に合致させることにより、測定範囲にあまり係り無く温度特性を図２５のように改善することができた。
　【００２９】
　【発明の効果】
　前述したように、本発明により小型，低コストで表面実装に適した高性能な加速度センサが得られる。
【図面の簡単な説明】
　【図１】
　本発明によるフルモールド実装型加速度センサの実施例を示した図。
　【図２】
　本発明による検出部構造体の熱応力緩和機構の実施例を示した図。
　【図３】
　本発明による検出部構造体の熱応力緩和機構の他の実施例を示した図。
　【図４】
　本発明による検出部構造体の熱応力緩和機構の他の実施例を示した図。
　【図５】
　本発明による検出部構造体の熱応力緩和機構の他の実施例を示した図。
　【図６】
　本発明による検出部構造体の熱応力緩和機構の他の実施例を示した図。
　【図７】
　本発明による検出部構造体の熱応力緩和機構の他の実施例を示した図。
　【図８】
　図２に示した検出部構造体の中央シリコン板の平面図。
　【図９】
　本発明による検出部構造体の熱応力緩和機構の他の実施例を示した図。
　【図１０】
　図９に示した検出部構造体のビーム・マス系の平面図。
　【図１１】
　本発明による検出部構造体の熱応力緩和機構の他の実施例を示した図。
　【図１２】
　図１１に示した検出部構造体のビーム・マス系の平面図。
　【図１３】
　本発明による検出部構造体の熱応力緩和機構の他の実施例を示した図。
　【図１４】
　本発明による検出部構造体の熱応力緩和機構の他の実施例を示した図。
　【図１５】
　本発明によるプラスチック部の熱応力緩和機構の実施例を示した図。
　【図１６】
　本発明によるプラスチック部の熱応力緩和機構の他の実施例図。
　【図１７】
　本発明によるプラスチック部の熱応力緩和機構の他の実施例図。
　【図１８】
　本発明によるプラスチック部の熱応力緩和機構の他の実施例図。
　【図１９】
　本発明によるプラスチック部の熱応力緩和機構の他の実施例図。
　【図２０】
　本発明によるフルモールド型加速度センサの実装方法の他の実施例図。
　【図２１】
　本発明によるフルモールド型加速度センサの実装方法の他の実施例図。
　【図２２】
　本発明によるフルモールド型加速度センサの実装方法の他の実施例図。
　【図２３】
　本発明によるフルモールド実装型加速度センサの製造工程図。
　【図２４】
　信号処理回路の概略構成図。
　【図２５】
　本発明によるフルモールド実装型加速度センサの温度特性を示した図。
　【符号の説明】
　１…信号処理回路、２…検出部構造体、３…リードフレーム、４…電源，出力端子、５…出力調整端子、６，７，２００…導線、８…プラスチック材料部、９，６０，６１…孔、１０…下部、１１，１３，２３，２５，２７，３８，３９，４０，４１，４２，５１，５２，５３，６４，６５，６６，７６，９０，１０８，１０９，１１０…シリコン板、１２，１４，２４，２６，７５，７７，８９…ガラス板、１５，２８，４８，５７，７０，７９，９９，１０５，１０７，１２２…ビーム、１６，２９，４７，５６，６９，７８，１００，１０２，１０６，１２１…マス、１７，３２，３４，１０１，１１５，１１６…固定電極、１８，９４，１０３…ギャップ、１９，３０，３１…スルーホール、２０，３３，３５…リード部、２１，３６，３７，４９，５０，６２，６３，７３，７４，８１，９５…空所、２２，８４，９６，９７…パッド、４３，４４，４５，４６，５４，５５，６７，６８，８２，９１，１１１，１１２…熱酸化膜、５８，５９，７１，７２…薄板、８０…歪ゲージ、８３，９２…ポリシリコン層、８５，８６，８７，８８…領域、９３…ビーム・マス系、９８，１０４…固定端、１１３，１１４…ガラス層、１１７，１１８…溝，凹み、１１９…凸型部、１２０…金属板、１２３…コーティング材、１２４…集積化検出部構造体、１２５…静電容量の変化検出部、１２６…増幅部、１２７…調整部。