(57)【要約】【課題】小型化が可能な半導体加速度センサエレメント及び加速度センサを提供する。【解決手段】半導体基板を加工することにより形成された加速度センサエレエメントであって、半導体基板の主面に沿った矩形状の表面を有する重り部３と、重り部３の表面周縁部に一端が連結され、且つ同表面とは離間して他端が同表面の中央領域に向かって延設された複数の撓み部４と、重り部３の表面中央領域に同表面と離間して配置され、各撓み部４の他端と連結されて重り部３を揺動自在に支持する支持部５と、撓み部４に設けられたピエゾ抵抗とを備えた。半導体基板の主面に沿った方向において支持部５と撓み部４とが重り部３から突出しないから、重り部３に対して半導体基板の主面に沿った方向に支持部５を並べて配置する場合に比べ、半導体加速度センサエレメント１の小型化が可能となる。【選択図】        図１
2004177231.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板をマイクロマシンニング加工することにより形成された加速度センサエレエメントであって、前記半導体基板において相対向する主面の一方側を表面方向、他方側を裏面側とし、且つ前記主面に垂直な方向を厚み方向と規定するとき、
厚み方向からみた平眼視が矩形状となる重り部と、
この重り部の表面周縁部に一端が連結され、且つ同表面とは離間して他端が同表面の中央領域に向かって延設された複数の撓み部と、
前記重り部の表面中央領域に同表面と離間して配置され、前記各撓み部の他端と連結されて前記重り部を揺動自在に支持する支持部と、
前記撓み部に設けられたピエゾ抵抗と、
を備えたことを特徴とする半導体加速度センサエレメント。
【請求項２】
半導体基板をマイクロマシンニング加工することにより形成された加速度センサエレエメントであって、前記半導体基板において相対向する主面の一方側を表面方向、他方側を裏面側とし、且つ前記主面に垂直な方向を厚み方向と規定するとき、
厚み方向からみた平眼視が矩形状となる重り部と、
前記重り部の表面中央領域に同表面と離間して配置された支持部と、
前記支持部と一端が連結され、且つ前記重り部の表面とは離間して外向きに延設され他端が前記重り部の表面周縁部に連結されて、前記重り部を前記支持部に対して揺動自在とする複数の撓み部と、
前記撓み部に設けられたピエゾ抵抗と、
を備えたことを特徴とする半導体加速度センサエレメント。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の半導体加速度センサエレメントと、該半導体加速度センサエレメントを収容する収納空間を有するとともに、前記支持部を連結固定することで前記重り部が前記収納空間内で揺動自在となるパッケージとを備えたことを特徴とする加速度センサ。
【請求項４】
前記パッケージは、前記撓み部が変形していないときは前記重り部と前記撓み部とがいずれも接触せず、前記撓み部が変形したとき前記撓み部が破壊に至る前に前記重り部と前記撓み部との少なくとも一方が接触する形状及び寸法に形成されたことを特徴とする請求項３記載の加速度センサ。
【請求項５】
前記半導体加速度センサエレメントを前記パッケージにフリップチップ実装したことを特徴とする請求項３記載の加速度センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ピエゾ抵抗によって加速度を検出する半導体加速度センサエレメント及び半導体加速度センサエレメントをパッケージに収納した加速度センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、アミューズメント分野やエアバッグのような車載機器分野などの様々な分野において、加速度センサが用いられている。加速度センサの中でも、１つのセンサで一度に複数方向の加速度を測定することができる多軸加速度センサの用途は近年ますます広がっている。例えばアミューズメント分野においては、３次元システムを用いたゲームにおけるコントローラへの３軸方向の操作を検知する用途や人体の移動を検知する用途、ペットロボットの姿勢制御の用途などに用いられている。こうした用途の拡大に伴い、より小型・軽量・低コストな加速度センサが求められている。
【０００３】
加速度センサとして、半導体加速度センサエレメント１をパッケージ２（図１１参照）に収納したものが提供されている（例えば、特許文献１参照）。半導体加速度センサエレメント１としては、例えば図８に示すように板状の重り部３と、重り部３の両側にそれぞれ設けられ重り部３よりも薄肉に形成されて弾性を有する撓み部４と、隙間を挟んで重り部３を囲む枠状であって撓み部４を介して重り部３を揺動自在に支持する支持部５とを備える所謂両持ち梁構造のものが用いられている。
【０００４】
撓み部４にはピエゾ抵抗（図示せず）が形成されていて、重り部３が加速度を受けて支持部５に対して変位するときに撓み部４に生じるひずみをピエゾ抵抗４１の抵抗値の変化に基づいて検出することにより加速度を検出することができる。ピエゾ抵抗４１の抵抗値は、ピエゾ抵抗４１を含むブリッジ回路を用いて測定する。また、例えば図９に示すように加速度が右向きＤ１であれば撓み部４が重り部３の左右両側において右側へ向かって上側へ傾斜するように変形し、図１０に示すように加速度が下向きＤ２であれば重り部３から離れるほど下側へ傾斜するように変形するといったように、加速度の方向によって撓み部４の変形が異なることを利用して３軸方向の加速度を検出することができる。
【０００５】
図１１に示すように、半導体加速度センサエレメント１は加熱硬化型の接着剤Ｍによってケース２１に接着固定されるとともにワイヤＷを用いたワイヤボンディングによってケース２１に電気的に接続される。ケース２１には、半導体加速度センサエレメント１を収納するパッケージ２をケース２１とともに構成するカバー２２が装着される。
【０００６】
また、半導体加速度センサエレメント１として、上述した両持ち梁構造の他に、図１２に示すように貫通穴３３が設けられた板状の重り部３と、一端が重り部３に連結された弾性を有する撓み部４と、貫通穴３３に挿通され撓み部４の他端が連結されて撓み部４を介して重り部３を揺動自在に支持する支持部５とを備える中央支持構造の半導体加速度センサエレメント１も用いられていた。中央支持構造の半導体加速度センサエレメント１も、両持ち梁構造の半導体加速度センサエレメント１と同様に３軸方向の加速度を検出することができる。例えば図１３に示すように加速度が右向きＤ３であれば支持部５の左右両側において撓み部４が右側へ向かって下側へ傾斜するように変形し、図１４に示すように加速度が下向きＤ４であれば撓み部４が支持部５から左右に離れるほど上側へ傾斜するように変形する。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５−２０３６６７号公報（第３−４頁、第１−２図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、撓み部４は十分な強度を維持するために一定の断面積を必要とするほか必要な検出感度を確保するために一定の長さを必要とし、重り部３は必要な検出感度を確保するために一定の重量すなわち大きさを必要とする。両持ち梁構造の半導体加速度センサエレメント１においては、支持部５が重り部３を囲む枠状であるために、重り部３と撓み部４とが並ぶ方向（図８における左右方向）における半導体加速度センサエレメント１全体の長さ寸法は、重り部３の長さ寸法と両側の撓み部４の長さ寸法との合計よりもさらに大きくなる支持部５の長さ寸法によって決定していたため、小型化が難しかった。また、中央支持構造の半導体加速度センサエレメント１においては、支持部５が挿通する貫通穴３３が設けられるために重り部３が重量の割にかさばり、結果として半導体加速度センサエレメント１全体が大きくなってしまい、小型化が難しかった。言い換えると、重り部３の表面に沿った方向に支持部５と重り部３とを並べて配置していたため、半導体加速度センサエレメント１が重り部３の表面に沿った方向に大型化していた。
【０００９】
また、ワイヤボンディングによって半導体加速度センサエレメント１とパッケージ２とを電気的に接続しているため、ワイヤＷを取りまわすスペースをパッケージ２の内部に設けなければならず、従ってパッケージ２が大型化していた。
【００１０】
ワイヤボンディングに代えてフリップチップボンディングを採用することを考える。ここで、一般にパッケージ２の材料として用いられるエンジニアリングプラスチックやセラミックスは概してシリコンよりも線膨張係数が大きいから、半導体加速度センサエレメント１のパッケージ２への実装工程の後の放熱時に撓み部４が応力を受ける。また、両持ち梁構造の半導体加速度センサエレメント１においては、パッケージ２に固定される支持部５が撓み部４を挟む両側にあるから、撓み部４が受ける応力は圧縮応力となる。さらに、ワイヤボンディングでは、線膨張係数がシリコンと同程度の材料からなる図示しない台座を支持部５とパッケージ２との間に挟むことによって撓み部４が受ける応力を軽減することができるのに対し、フリップチップボンディングでは支持部５が直接パッケージ２に固定されるため、撓み部４が受ける圧縮応力が大きくなり、撓み部４が座屈するおそれがあった。以上により、両持ち梁構造の半導体加速度センサエレメント１においては、ワイヤボンディングに代えてフリップチップボンディングを採用することによる小型化はできなかった。
【００１１】
本発明は上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型化が可能な半導体加速度センサエレメント及び加速度センサを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、重り部と、これを支持する支持部と、これらを結合する撓み部との位置関係を工夫し、半導体基板の主面方向における重り部の２次元寸法内に支持部及び撓み部が収まるような配置構造とすることによって、半導体加速度センサエレメントの小型化を実現可能とする、という技術的思想を有している。そして、その具体的な解決手段は以下の如く構成される。
【００１３】
すなわち、請求項１の発明は、半導体基板をマイクロマシンニング加工することにより形成された加速度センサエレエメントであって、前記半導体基板において相対向する主面の一方側を表面方向、他方側を裏面側とし、且つ前記主面に垂直な方向を厚み方向と規定するとき、厚み方向からみた平眼視が矩形状となる重り部と、この重り部の表面周縁部に一端が連結され、且つ同表面とは離間して他端が同表面の中央領域に向かって延設された複数の撓み部と、前記重り部の表面中央領域に同表面と離間して配置され、前記各撓み部の他端と連結されて前記重り部を揺動自在に支持する支持部と、前記撓み部に設けられたピエゾ抵抗と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
請求項２の発明は、半導体基板をマイクロマシンニング加工することにより形成された加速度センサエレエメントであって、前記半導体基板において相対向する主面の一方側を表面方向、他方側を裏面側とし、且つ前記主面に垂直な方向を厚み方向と規定するとき、厚み方向からみた平眼視が矩形状となる重り部と、前記重り部の表面中央領域に同表面と離間して配置された支持部と、前記支持部と一端が連結され、且つ前記重り部の表面とは離間して外向きに延設され他端が前記重り部の表面周縁部に連結されて、前記重り部を前記支持部に対して揺動自在とする複数の撓み部と、前記撓み部に設けられたピエゾ抵抗と、を備えたことを特徴とする。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の半導体加速度センサエレメントと、該半導体加速度センサエレメントを収容する収納空間を有するとともに、前記支持部を連結固定することで前記重り部が前記収納空間内で揺動自在となるパッケージとを備えたことを特徴とする。
【００１６】
請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記パッケージは、前記撓み部が変形していないときは前記重り部と前記撓み部とがいずれも接触せず、前記撓み部が変形したとき前記撓み部が破壊に至る前に前記重り部と前記撓み部との少なくとも一方が接触する形状及び寸法に形成されたことを特徴とする。
【００１７】
請求項５の発明は、請求項３記載の発明において、前記半導体加速度センサエレメントを前記パッケージにフリップチップ実装したことを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
本実施形態は、図２に示すように、図２における上下方向（以下、「厚み方向」と呼ぶ）からみた平眼視が矩形状となる重り部３と、この重り部３の図２における上面（以下、「表面」と呼ぶ）の周縁部に一端が連結され、且つ同表面とは離間して他端が同表面の中央部付近（以下、「中央領域」と呼ぶ）に向かって延設された複数（図２においては４本）の撓み部４と、重り部３の表面中央領域に同表面と離間して配置され、各撓み部４の他端と連結されて重り部３を揺動自在に支持する支持部５とを備える。
【００２０】
言い換えると、支持部５は、重り部３の表面中央領域に同表面と離間して配置され、撓み部４は、一端が支持部５に連結され且つ重り部３の表面とは離間して外向きに延設され他端が重り部３の表面周縁部に連結されて重り部３を支持部５に対して揺動自在としている。
【００２１】
半導体加速度センサエレメント１の形状を詳しく説明すると、重り部３は矩形板状であって、重り部３の表面の周縁部には連結部４ａが突設されている。各撓み部４はそれぞれ一端が連結部４ａの表側端部の４辺の中間部に連結され、重り部３の表面に沿って重り部３の表面の中央領域に向かって延設され、他端が支持部５に連結されて全体として十字状に形成されている。つまり、各撓み部４はそれぞれ連結部４ａを介して重り部３の表面の周縁部に連結されている。
【００２２】
図１に示すように、支持部５は、重り部３から離れた側の面において、有底角筒形状のケース２１の底部に設けられた接合凸部２１ａに連結固定される。ケース２１は板状のカバー２２によって閉塞される。ここにおいて、ケース２１とカバー２２とからなるパッケージ２の内部には収納空間Ｓ１が形成される。また、半導体加速度センサエレメント１は収納空間Ｓ１に収容され、重り部３は収納空間Ｓ１の内部で揺動自在となる。
【００２３】
図３に示すように、重り部３と支持部５の間、並びに重り部３と撓み部４との間には隙間Ｓが形成されている。また、パッケージ２は、撓み部４が変形していないときは重り部３と撓み部４とがいずれも接触しない形状及び寸法に形成されている。
【００２４】
各撓み部４にはそれぞれピエゾ抵抗４１（図６（ｄ）参照）が形成されている。重り部３が加速度を受けて支持部５に対して変位するときに撓み部４に生じるひずみをピエゾ抵抗４１の抵抗値の変化に基づいて検出することにより、加速度を検出することができる。ピエゾ抵抗４１の抵抗値は、ピエゾ抵抗４１を含むブリッジ回路を用いて測定する。ここで、例えば図４に示すように加速度が右向きＤ５であれば撓み部４が支持部５の左右両側において右側へ向かって下側へ傾斜するように変形し、図５に示すように加速度が下向きＤ６であれば支持部５から離れるほど上側へ傾斜するように変形するといったように、加速度の方向によって撓み部４の変形が異なることを利用して３軸方向の加速度を検出することができる。また、パッケージ２は、撓み部４が変形したとき撓み部４が破壊に至る前に重り部３と撓み部４との少なくとも一方が接触する形状及び寸法に形成されている。つまり、重り部３が大きな加速度を受けたときにパッケージ２がストッパーの役割を果たすから、撓み部４が破壊されることを防ぐことができる。
【００２５】
支持部５と、撓み部４と、連結部４ａとは半導体基板をマイクロマシンニング加工して形成される。半導体加速度センサエレメント１の製造方法を以下に説明する。ここで、通常の半導体製造プロセスと同様に、１枚の基板上に複数個の半導体加速度センサエレメント１を形成した後にダイシングによって個々に分離することを想定する。ただし、説明においては１個の半導体加速度センサエレメント１に着目する。
【００２６】
まず、図６（ａ）に示すように、ｎ型単結晶シリコンからなるシリコン基板１ａの表裏の両側の主面に酸化膜１ｂを形成し、フォトリソグラフィ技術及びドライエッチング技術を用いたパターニングによってシリコン基板１ａの一方の主面（以下、「表面」と呼ぶ）のピエゾ抵抗４１並びにピエゾ抵抗４１に接続される拡散抵抗４２（図６（ｂ）参照）に対応する部位の酸化膜１ｂを除去した後、酸化膜１ｂが除去された部位に例えばボロンのようなｐ型不純物Ｐをイオン注入する。
【００２７】
次に、シリコン基板１ａを高温雰囲気中で活性化処理することにより、ピエゾ抵抗４１と拡散抵抗４２とを同時に形成する。なお、酸化膜１ｂの形成の工程とフォトレジストによるパターニングの工程、及びエッチングの工程を繰り返すことにより、ピエゾ抵抗４１と拡散抵抗４２とを別々に形成してもよい。
【００２８】
次に、図６（ｂ）に示すように、シリコン基板１ａの表裏両面に窒化膜１ｃを形成した後、シリコン基板１ａの裏面にフォトレジスト１ｄを用いたパターニングとエッチングとを施し、シリコン基板１ａの裏面において連結部４ａに囲まれる範囲の下部に相当する部位の酸化膜１ｂ及び窒化膜１ｃを除去する。
【００２９】
その後、図６（ｃ）に示すように、例えば８０℃程度の水酸化カリウム水溶液を用いた異方性エッチングによって、連結部４ａに囲まれる範囲に相当する凹部Ｈをシリコン基板１ａの裏面に形成する。その後、シリコン基板１ａの表面へのフォトレジストによるパターニングとドライエッチングとを経て撓み部４と支持部５と連結部４ａとを形成する。
【００３０】
次に、フォトレジストによるパターニングとドライエッチングとによって拡散抵抗４２上の酸化膜１ｂ及び窒化膜１ｃの一部を除去してコンタクト１ｅを形成し、コンタクト１ｅ上にアルミ膜をスパッタリング又は蒸着によって形成する。その後、図６（ｄ）に示すように、アルミ膜にフォトレジストによるパターニングとエッチングとを施すことにより、電極や配線として機能する導電膜４３を形成する。次に、導電膜４３にシンタ処理を施し、その後、例えばガラスからなる重り部３をシリコン基板１ａの裏面に４００℃、６００Ｖの条件の元で陽極接合する。ここにおいて重り部３と支持部５との間の隙間Ｓが形成される。ここで、シリコン基板１ａに接合できれば重り部３の材質は何であってもよく、例えばシリコンであってもよい。
【００３１】
その後、ダイシングによって半導体加速度センサエレメント１を個別に切り離す。ここで、半導体基板の厚み方向からみた重り部３の形状は矩形状となる。
【００３２】
ケース２１とカバー２２との少なくとも一方には、パッケージ２の外側に露出する図示しない外部端子が設けられる。ケース２１の底部には、外部端子に電気的に接続された図示しない内部電極が設けられる。図６（ｅ）に示すように、半導体加速度センサエレメント１はケース２１の接合凸部２１ａにバンプＢを介してフリップチップ実装される。その後、ケース２１にカバー２２が装着されて半導体加速度センサエレメント１を収納するパッケージ２が構成される。なお、支持強度を向上するために、電気的接続を目的としないバンプＢを設けてもよい。
【００３３】
なお、半導体加速度センサエレメント１を製造する方法としては、上述した方法に代えて、図７（ａ）乃至図７（ｅ）に示すようにシリコン基板１ａに代えてＳＯＩ基板１ｈを用いる方法を採用してもよい。詳しく説明すると、ＳＯＩ基板１ｈはｎ型シリコンからなる活性層１ｆに挟まれた酸化層１ｇを有する。図７（ａ）に示すようにＳＯＩ基板１ｈの表裏の一方の主面（以下、「表面」と呼ぶ）にｐ型不純物を注入して図７（ｂ）に示すようにピエゾ抵抗４１と拡散抵抗４２とを形成した後、図７（ｃ）に示すように、ＳＯＩ基板１ｈの表面にフォトレジスト１ｄによるパターニングとエッチングとを施すことによって支持部５と撓み部４とを上側の活性層１ｆに形成し、例えばフッ酸溶液を用いて酸化層１ｇを選択的にエッチングすることによって支持部５と重り部３との間、並びに撓み部４と重り部３との間に隙間Ｓを形成する。その後、図７（ｄ）に示すように導電膜４３を形成し、ダイシングによって半導体加速度センサエレメント１を個別に切り離し、図７（ｅ）に示すようにケース２１にフリップチップ実装する。
【００３４】
上記構成によれば、複数の撓み部４が支持部５の周囲に配置されているから、両持ち梁構造の半導体加速度センサエレメント１に比べて支持部５を小さくすることができる。また、支持部５を挿通する貫通穴３３を重り部３に設ける必要がないから、中央支持構造の半導体加速度センサエレメント１に比べて重り部３を小さくすることができる。
【００３５】
また、各撓み部４をそれぞれ重り部３の表面の周縁部において重り部３に連結し、かつ支持部５を重り部３の表面の中央領域に配置したことにより、各撓み部４は重り部３の表面の周縁部と重り部３の表面の中央領域との間にそれぞれ形成されており、半導体基板の主面に沿った方向において重り部３から突出しない。従って、半導体基板の主面に沿った方向における半導体加速度センサエレメント１の寸法は重り部３と同じになっており、両持ち梁構造や中央支持構造のように半導体基板の主面に沿った方向に重り部３と支持部５とを並べて配置する場合に比べ、半導体基板の主面に沿った方向における半導体加速度センサエレメント１の寸法を小さくすることができる。さらに、半導体基板の厚み方向における撓み部４の厚み寸法は重り部３の厚み寸法に比べて小さくすることができる。また、支持部５を重り部３の反対側において固定するから半導体基板の厚み方向における支持部５の厚み寸法を確保する必要がないため、支持部５の厚み寸法は撓み部４と同程度にしてある。つまり、半導体基板の厚み方向における半導体加速度センサエレメント１の厚み寸法は重り部３の厚み寸法に比べてほとんど大型化していない。以上より、半導体加速度センサエレメント１の全体の大きさを重り部と同程度とすることができ、半導体基板の主面に沿った方向に重り部３と支持部５とを並べて配置する場合に比べて半導体加速度センサエレメント１の小型化が可能となっている。
【００３６】
また、パッケージ２に固定される支持部５が撓み部４に挟まれているため、半導体加速度センサエレメント１をパッケージ２に実装する工程の後の放熱時に半導体加速度センサエレメント１とパッケージ２とで収縮率が異なることに起因して撓み部４にかかる応力が引っ張り応力になるから、撓み部４が座屈することがない。その上、従来よりも線膨張係数が大きな材料をパッケージ２の材料として用いることができる。
【００３７】
さらに、半導体加速度センサエレメント１がパッケージ２にフリップチップ実装されているから、半導体加速度センサエレメント１をパッケージ２にワイヤボンディングする場合に比べ、ワイヤＷを取りまわす空間をパッケージ２の内部に設ける必要がないことにより、パッケージ２の小型化が可能となる。
【００３８】
【発明の効果】
請求項１の発明は、半導体基板をマイクロマシンニング加工することにより形成された加速度センサエレエメントであって、前記半導体基板において相対向する主面の一方側を表面方向、他方側を裏面側とし、且つ前記主面に垂直な方向を厚み方向と規定するとき、厚み方向からみた平眼視が矩形状となる重り部と、この重り部の表面周縁部に一端が連結され、且つ同表面とは離間して他端が同表面の中央領域に向かって延設された複数の撓み部と、前記重り部の表面中央領域に同表面と離間して配置され、前記各撓み部の他端と連結されて前記重り部を揺動自在に支持する支持部と、前記撓み部に設けられたピエゾ抵抗と、を備えたので、各撓み部は重り部の表面の周縁部と重り部の表面中央領域との間に形成されることになり、半導体基板の主面に沿った方向において重り部から突出しない。従って、半導体基板の主面に沿った方向における半導体加速度センサエレメントの寸法は、重り部と同程度となるから、半導体基板の主面に沿った方向に重り部と支持部とを並べて配置する場合に比べて小さくすることができる。さらに、半導体基板の厚み方向における撓み部の厚み寸法は重り部の厚み寸法に比べて小さくすることができ、かつ、支持部を重り部の反対側において固定することができるから半導体基板の厚み方向における支持部の厚み寸法を確保する必要がない。つまり、半導体基板の厚み方向における半導体加速度センサエレメントの厚み寸法は重り部の厚み寸法に比べてほとんど大型化しない。従って、半導体加速度センサエレメントの大きさは重り部と同程度とすることができるから、半導体基板の主面に沿った方向に重り部と支持部とを並べて配置する場合に比べて半導体加速度センサエレメントの小型化が可能となる。
【００３９】
請求項２の発明は、半導体基板をマイクロマシンニング加工することにより形成された加速度センサエレエメントであって、前記半導体基板において相対向する主面の一方側を表面方向、他方側を裏面側とし、且つ前記主面に垂直な方向を厚み方向と規定するとき、厚み方向からみた平眼視が矩形状となる重り部と、前記重り部の表面中央領域に同表面と離間して配置された支持部と、前記支持部と一端が連結され、且つ前記重り部の表面とは離間して外向きに延設され他端が前記重り部の表面周縁部に連結されて、前記重り部を前記支持部に対して揺動自在とする複数の撓み部と、前記撓み部に設けられたピエゾ抵抗と、を備えたので、各撓み部は重り部の表面の周縁部と重り部の表面中央領域との間に形成されることになり、半導体基板の主面に沿った方向において重り部から突出しない。従って、半導体基板の主面に沿った方向における半導体加速度センサエレメントの寸法は、重り部と同程度となるから、半導体基板の主面に沿った方向に重り部と支持部とを並べて配置する場合に比べて小さくすることができる。さらに、半導体基板の厚み方向における撓み部の厚み寸法は重り部の厚み寸法に比べて小さくすることができ、かつ、支持部を重り部の反対側において固定することができるから半導体基板の厚み方向における支持部の厚み寸法を確保する必要がない。つまり、半導体基板の厚み方向における半導体加速度センサエレメントの厚み寸法は重り部の厚み寸法に比べてほとんど大型化しない。従って、半導体加速度センサエレメントの大きさは重り部と同程度とすることができるから、半導体基板の主面に沿った方向に重り部と支持部とを並べて配置する場合に比べて半導体加速度センサエレメントの小型化が可能となる。
【００４０】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の半導体加速度センサエレメントと、該半導体加速度センサエレメントを収容する収納空間を有するとともに、前記支持部を連結固定することで前記重り部が前記収納空間内で揺動自在となるパッケージとを備えたので、半導体加速度センサエレメントをパッケージに実装する工程の後の放熱時に半導体加速度センサエレメントとパッケージとで収縮率が異なることに起因して撓み部にかかる応力が引っ張り応力になるから、撓み部に座屈が生じない。さらに、両持ち梁構造を採用する場合に比べ、線膨張係数の大きな材料をパッケージの材料として用いることができる。
【００４１】
請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記パッケージは、前記撓み部が変形していないときは前記重り部と前記撓み部とがいずれも接触せず、前記撓み部が変形したとき前記撓み部が破壊に至る前に前記重り部と前記撓み部との少なくとも一方が接触する形状及び寸法に形成されたので、重り部が大きな加速度を受けたときにパッケージがストッパーの役割を果たすことにより、撓み部が破壊されることを防ぐことができる。
【００４２】
請求項５の発明は、請求項３の発明において、前記半導体加速度センサエレメントを前記パッケージにフリップチップ実装したので、ワイヤボンディングを用いる場合に比べ、ワイヤを取りまわすための空間をパッケージの内部に設ける必要がないから、小型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す一部破断した斜視図である。
【図２】同上における半導体加速度センサエレメントを示す一部破断した斜視図である。
【図３】同上を示す要部断面図である。
【図４】同上の動作を示す要部断面図である。
【図５】同上の別の動作を示す要部断面図である。
【図６】同上の製造方法を示す説明図である。
【図７】同上の別の製造方法を示す説明図である。
【図８】従来の両持ち梁構造の半導体加速度センサエレメントを示す断面図である。
【図９】同上の動作を示す断面図である。
【図１０】同上の別の動作を示す断面図である。
【図１１】従来の加速度センサを示す断面図である。
【図１２】従来の中央支持構造の半導体加速度センサエレメントを示す断面図である。
【図１３】同上の動作を示す断面図である。
【図１４】同上の別の動作を示す断面図である。
【符号の説明】
１  半導体加速度センサエレメント
２  パッケージ
３  重り部
４  撓み部
５  支持部
４１  ピエゾ抵抗
Ｓ  隙間
Ｓ１  収納空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004177231.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2004177231.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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