(57)【要約】【課題】  セラミックやガラス、シリコンで形成された保護ケースを用いた加速度センサーで、加速度センサー素子の錘部の下面側の角部や稜部の欠けを防ぎ、高耐衝撃性、高性能を実現した加速度センサーを提供する。【解決手段】  シリコンで形成された錘部の下面側とセラミックやガラス、シリコンで形成された保護ケース内底との間に、金属やプラスチック系の衝撃緩衝材を１．０μｍ以上の厚みで、錘部下面側もしくは保護ケース内底に付加し、錘部の下面側の角部や稜部が直接保護ケース内底と接触しない様にする。【選択図】      図１
2007040933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持枠部と支持枠部に可撓部を介して保持される錘部、可撓部に設けられた半導体ピエ
ゾ抵抗素子と配線よりなる加速度センサー素子を、セラミックやガラス、シリコンで形成
された保護ケース内に保持し、加速度センサー素子の錘部上面側には錘部の動きを規制す
る規制板を備える加速度センサーであって、錘部下面側と保護ケース内底との間に、衝撃
緩衝材が設けられていることを特徴とする加速度センサー。
【請求項２】
衝撃緩衝材が、錘部下面側もしくは保護ケース内底に付加されていることを特徴とする
請求項１に記載の加速度センサー。
【請求項３】
衝撃緩衝材が、金属もしくはプラスチック系の材料であることを特徴とする請求項１お
よび２に記載の加速度センサー。
【請求項４】
衝撃緩衝材が、１．０μｍ以上の厚みを有することを特徴とする請求項１から３に記載
の加速度センサー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車や航空機、携帯端末機器、玩具等に用いられる加速度検出用の半導体
加速度センサーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
加速度センサーは、エアーバッグ作動用に多く用いられ自動車が衝突した衝撃を加速度
としてとらえていた。自動車ではＸ軸，Ｙ軸の加速度を測定するため１軸もしくは２軸機
能で充分であった。また、測定する加速度が非常に大きいため、加速度を検知する加速度
センサー素子も頑丈に製作されている。最近は、携帯端末機器やロボット等にも使用され
ることが多くなり、空間の動きを検出するためＸ，Ｙ，Ｚ軸の加速度を測定する３軸加速
度センサーが要求されてきている。また、携帯電話に代表されるような携帯機器用途では
、小型で微小な加速度を検出するために数１０ｍＧの高分解能が要求され一方、機器の落
下衝撃に耐えられる高耐衝撃性を要求されている。機器の落下衝突時の衝撃は、落下高さ
や機器の材質、衝突相手の材質など種々の条件で変るが、容易に２０００〜３０００Ｇ以
上になる。このような大きい衝撃加速度にも耐えられることが必要とされる。
【０００３】
加速度センサーは可撓部の動きを電気信号に変換する方法で、ピエゾ抵抗型、静電容量
型、圧電型に大別され、加速度センサーの出力の大きさや応答周波数特性、耐電磁ノイズ
、出力の直線性、静止加速度の検出、温度特性等を考慮し選ばれている。小型で高感度の
要求から微細加工が必要なため、シリコン基板にフォトリソ技術を用い所定の形状を形成
し、半導体技術でシリコンに不純物を打ち込みピエゾ抵抗を形成するピエゾ抵抗型３軸加
速度センサーが実用化されてきている。
【０００４】
従来の加速度センサーの展開斜視図を図８に示す。図８において加速度センサー素子１
はワイヤー４で保護ケース２の端子５に接続され外部端子６に接続される。保護ケース蓋
３が保護ケース２に固着密封され加速度センサー１０が構成されている。加速度センサー
素子のピエゾ抵抗素子の図示は省略している。図９に図８のｊ−ｊ’断面を示す。加速度
センサー素子１は、錘部１１と支持枠部１２、可撓部１３から成っている。可撓部１３の
ワイヤー４接続面にはピエゾ抵抗素子９が形成されている。保護ケース２に支持枠部１２
および保護ケース蓋３が接着剤７および８により固着されている。加速度センサー素子に
外力が加わると、可撓部１３に吊り下げられた錘部１１が動き可撓部１３を撓ませ、その
撓み量をピエゾ抵抗素子９で感知し電圧として出力するものである。
【０００５】
加速度センサー素子の拡大図を図１０ａ）に示す。加速度センサー素子１は、錘部１１
を支える可撓部１３、可撓部１３を支える支持部１２から構成され、可撓部１３にはピエ
ゾ抵抗素子９が設けられている。ピエゾ抵抗素子は端子１４にパターニングされた配線（
図示せず）で接続されている。外力を加速度センサー素子１が受けた時の錘部と可撓部の
動きを、図１０ａ）のｎ−ｎ’断面を使って図１０ｂ）からｄ）に示す。図１０ｂ）は、
外力が加わっていない状態で可撓部１３はほぼ水平の状態である。このときの錘部１１の
角部と保護ケース２の内底の間隔をＡ０とする。図１０ｃ）は、加速度センサー素子の横
方向から外力が加わったときの、錘部と可撓部の形状を模式的に表している。錘部１１が
左右に動かされ一方の可撓部１３が下に、他方が上に撓みピエゾ抵抗素子の抵抗が変化し
てＸ軸方向、Ｙ軸方向の加速度に応じた電圧として検出される。このときの錘部の角部と
保護ケース２の内底の間隔をＡ１とする。図１０ｄ）は、加速度センサー素子の上下方向
から外力が加わったときの、錘部と可撓部の形状を模式的に表している。このときの錘部
の角部と保護ケース２の内底の間隔をＡ２とする。左右の可撓部は同一方向に撓みＺ軸方
向の加速度を検知することができる。可撓部の寸法や印加された加速度によって決まるが
、加速度センサー素子１に例えば１０００Ｇという大きな加速度が加わるとＡ０とＡ１の
位置の差は約４０μｍ、Ａ０とＡ２の位置の差は約２５μｍと大きく変動することとなる
。
【０００６】
加速度センサー素子１の感度は、可撓部１３の撓み易さで決まるため、可撓部１３の長
さが長く、幅が狭く、厚みが薄いほど向上するものである。そのため、高感度品では可撓
部１３の長さは５００〜７００μｍ、幅は８０〜１２０μｍ、厚みは５〜１０μｍと非常
に薄くなっている。このため、シリコンで形成された可撓部１３は、前述した落下衝撃の
ような数１０００Ｇという大きな加速度が加わった場合には、変形量が数１０μｍを超え
るため可撓部が破損し、加速度センサー素子１としての機能が失われてしまう。加速度セ
ンサーの感度を上げることと、測定できる加速度の上限を上げること言い換えると耐衝撃
性を上げることは相反することとなる。加速度センサーが携帯機器等に用いられ落下衝撃
に耐えられる様にするには、加速度センサーの感度を下げざるを得なかった。
【０００７】
そこで、高感度で落下衝撃に耐えられる加速度センサーを得るため、錘部１１の動く量
を５〜１０μｍに強制的に抑えるための規制板１５を設ける構造が、特許文献１から３に
記載されている。規制板を設けた加速度センサーの展開斜視図を図１１に示す。また、図
１２に図１１のｋ−ｋ’断面を示す。図１２は図１０ａ）に示した加速度センサー素子１
を接着剤７により保護ケース２の内底に接着固定した。規制板１５を加速度センサー素子
１の可撓部１３側の支持枠部１２の一部に接着剤７’で固定している。最後に保護ケース
の蓋３と保護ケース２とを接着剤８で接着して完成するものである。加速度センサー素子
１の電極と保護ケース２の外部電極（いずれも図示せず）はワイヤーボンドで接続される
がこれも図では省略している。この構造では加速度センサー素子１の下側の規制板は保護
ケース２の内底を利用するものであり、その分薄型に向いた構造である。錘部１１の下面
と保護ケース内底の間隔ｇ２、錘部１１の上面と規制板１５との間隔ｇ１が、錘部が動く
ことのできる距離であり、これら間隔ｇ１、ｇ２では可撓部の破損は起きないものである
。間隔ｇ１、ｇ２は精度が求められるため、接着剤７，７’には直径５〜１０μｍの硬質
プラスチック球のスペーサを接着樹脂に混合して用いている。硬質プラスチックの球径を
変えることで、間隔ｇ１、ｇ２を変えることができる。
【０００８】
【特許文献１】特開平５−４１１４８号公報
【０００９】
【特許文献２】特開平４−２７４００５号公報
【００１０】
【特許文献３】特開平８−２３３８５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
図１２に示した様に、錘１１の上面と規制板１５間、錘１１の下面と保護ケース２の内
底間で、錘の過度な動きを規制することで可撓部１３の損傷を防ぐことができた。しかし
、数多くの加速度センサーを製造するなかで、シリコンで形成されている錘部１１の下部
の稜部や角部が欠けると言う問題が、非常に低い発生頻度であるが出てきた。図１３に、
観察された欠け易い部分１６を破線で示す。欠けた破片が間隔ｇ１やｇ２に挟まると、正
常な錘の動きを阻害することとなり、加速度の検出値が不正確となる。錘の下面側の角部
と稜部が、保護ケースの内底と角度を持ってぶつかった時つまり、錘がＸ，Ｙ方向に大き
な加速度を受けた時に、欠けが発生していると見られる。
【００１２】
錘の下面側の角部や稜部が保護ケースの内底とぶつかっても、欠けないように角部や稜
部に面取りやｒ付けを行なうことが考えられるが、加工が難しく実用化には向いていなか
った。ぶつかっても錘の下面側の角部や稜部が欠けない様に、保護ケースを軟らかい材質
である金属やプラスチックで製作することが考えられるが、大部分がシリコンからなる加
速度センサー素子１と、金属やプラスチックでは熱膨張係数の差が大きい。加速度センサ
ーの周囲の温度変化で、加速度センサー素子の可撓部を引っ張ったり押し込んだりする力
が働き、加速度が加わっていないにも係わらず、ピエゾ抵抗素子の抵抗が変化して出力が
出る。この出力は、加速度センサーのノイズとなる。このような理由から、保護ケースの
材質は加速度センサー素子１のシリコンと同程度の熱膨張係数を有する、セラミックやガ
ラスあるいは加速度センサー素子と同じ材質のシリコンが主に用いられている。
【００１３】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、セラミックやガラス、シリ
コンで形成された保護ケースを用いた加速度センサーで、加速度センサー素子の錘部の下
面側の角部や稜部の欠けを防ぎ、高耐衝撃性、高性能を実現した加速度センサーを提供す
ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の加速度センサーは、支持枠部と支持枠部に可撓部を介して保持される錘部、可
撓部に設けられた半導体ピエゾ抵抗素子と配線よりなる加速度センサー素子を、セラミッ
クやガラス、シリコンで形成された保護ケース内に保持し、加速度センサー素子の錘部上
面側には錘部の動きを規制する規制板を備える加速度センサーであって、錘部下面側と保
護ケース内底との間に、衝撃緩衝材が設けられていることが好ましい。
【００１５】
錘部下面側と保護ケースの内底との間に設けられた衝撃緩衝材は、錘部下面側と保護ケ
ース内底が対向する領域の全域に付加しても良いし、対向する一部の領域にのみ付加して
も良いものである。衝撃緩衝材により、錘部下面側の角部や稜部と保護ケース内底とが直
接ぶつからない様にすることで、角部や稜部の欠け発生を防ぐことができる。錘に付加さ
れた衝撃緩衝材面と保護ケース内底との距離もしくは、錘部下面と保護ケース内底に付加
された衝撃緩衝材面との距離が、錘部が動くことのできる間隔、逆に言うと錘部の動きを
規制する間隔となる。
【００１６】
本発明の加速度センサーは、衝撃緩衝材が錘部下面側もしくは保護ケース内底に付加さ
れていることが好ましい。
【００１７】
衝撃緩衝材は、錘部下面側もしくは保護ケース内底のいずれかに付加されていれば良く
、錘部下面側と保護ケース内底の両方に設ける必要はない。両方に設けても何ら構わない
が、製造コストが上がるので工業的には好ましくない。衝撃緩衝材を付加する部位を錘部
下面側にするか保護ケース内底にするかは、衝撃緩衝材の材質、付加方法等で決めること
ができる。また、衝撃緩衝材を支持枠部と保護ケース内底の間にも付加してもよいもので
ある。
【００１８】
本発明の加速度センサーは、衝撃緩衝材が、金属もしくはプラスチック系の材料である
ことが好ましい。
【００１９】
錘と保護ケースは同程度の硬さや脆さを持つため、ぶつかった際にシリコン錘の角部や
稜部に欠けが発生するので、衝撃緩衝材はシリコンやセラミック、ガラスより軟らかく粘
っこさを持つ材料が良いものである。金属では、スパッターや真空蒸着、めっきで製膜が
できるものなら衝撃緩衝材として使用できる。加速度センサー素子の電極や配線等に使用
している、アルミニウムや銅、銀、金を衝撃緩衝材にも使用することで、スパッターのタ
ーゲット材の種類を増やすことなく、衝撃緩衝材を形成することができる。また、金属箔
を貼り付けることもできる。アルミナ等の酸化物や炭化珪素等の炭化物、窒化珪素等の窒
化物は、硬くて脆い材料であるので、衝撃緩衝材としては好ましいものではない。プラス
チック系の材料を使用することもできる。シート材を貼り付けるか、溶剤で溶かして吹き
付けることで衝撃緩衝材として機能させることができる。材質としては、変性弗化ビニリ
デン、ＰＴＦＥ等のフッ素系樹脂や塩化ビニル、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリ
オレフィン系樹脂、シリコンゴムやエチレン・プロビレン・ラバー等のゴム系、フルオロ
エラストマー、フルオロポリマー、エポキシ樹脂（接着剤）等々が挙げられる。
【００２０】
本発明の加速度センサーは、衝撃緩衝材が１．０μｍ以上、好ましくは１．３μｍ以上
の厚みを有することが好ましい。
【００２１】
錘部下面側と保護ケース内底との間に設けられた衝撃緩衝材の厚みは、１．０μｍ以上
あれば錘部下面側の角部や稜部と保護ケース内底とが直接ぶつかることを防ぐことができ
る。つまり、錘部下面側の角部や稜部は衝撃緩衝材を介して保護ケース内底とぶつかるか
、衝撃緩衝材が錘部下面の一部もしくは保護ケース内底とぶつかり、錘部下面側の角部や
稜部が保護ケース内底と直接ぶつかることを防ぐことができる。衝撃緩衝材を加速度セン
サー素子側に設けた場合は、上限値は特に制限する必要はないものである。錘部に金属系
の衝撃緩衝材を厚く設けることは、実質的に錘の重さを増加させることとなり、加速度セ
ンサーの感度が上がることになる。しかし、衝撃緩衝材を厚くすることは、実質的に加速
度センサー素子の厚みを厚くすることで、小型薄肉化に逆行することになる。また、スパ
ッター等で衝撃緩衝材を形成する場合、衝撃緩衝材の厚みはスパッター時間と略比例する
ので、製造コストの上昇を招くことになる。それ故、スパッターや蒸着、めっき等では上
限厚みを１０μｍ程度、金属箔やプラスチック系シートを貼り付ける方法では、上限厚み
を３００μｍ程度、プラスチック系の吹き付け方法では、上限厚みを２００μｍ程度とす
ることが好ましい。
【００２２】
衝撃緩衝材を保護ケース内底に設ける場合の上限厚みは、衝撃緩衝材が支持枠部に有る
か無いかで変える必要がある。衝撃緩衝材が支持枠部には無く錘部のみの場合は、衝撃緩
衝材を加速度センサー素子側に設けた場合と同様の上限厚みを用いることができる。衝撃
緩衝材が支持枠部にもある場合は、衝撃緩衝材の厚みを５μｍ未満とすることが重要であ
る。５μｍ未満とすることで、金属やプラスチックの大きな熱膨張が、加速度センサー素
子の可撓部の変形に及ぶことを防ぐことができる。支持枠部と保護ケース内底の間に厚い
衝撃緩衝材を形成すると、加速度センサーの周囲の温度変化で、衝撃緩衝材によって加速
度センサー素子の可撓部を引っ張ったり押し込んだりする力が働き、加速度が加わってい
ないにも係わらす、ピエゾ抵抗素子の抵抗が変化して出力が出るので好ましくない。
【００２３】
衝撃緩衝材は種々の方法、工程で付加することができる。付加する方法および材料に付
いては前述したので、付加する工程に付いて代表的な方法を挙げて説明する。ここで、説
明する以外の方法で衝撃緩衝材を付加することもできる。ます、加速度センサー素子の製
造工程の途中に衝撃緩衝材を付加する方法に付いて述べる。加速度センサー素子の可撓部
側を形成した後、反体面にフォトリソで錘部に相当する部位が露出するレジストマスクを
作製し、スパッターもしくは蒸着等で錘部に相当する部位に金属膜を作製したのち、レジ
ストマスクを除去する。錘部と支持枠部に相当する部位を覆うレジストを作製しＳＦ６と
酸素を導入したプラズマ内でシリコンをドライエッチングして、錘部と支持枠部を形成す
る。
【００２４】
加速度センサー素子が完成した後に、衝撃緩衝材を付加する方法に付いて述べる。完成
した加速度センサー素子を、約４５度に傾け自転と公転させながらスパッターを行なう。
斜めスパッターすることで、錘部の角部と稜部を包み込む様に金属膜を形成することがで
きる。可撓部に金属膜が付着するとセンサー感度に影響するので、可撓部背面をレジスト
等で覆っておくことが好ましい。スパッターの代わりに、プラスチック樹脂等を吹き付け
塗装を行なうこともできる。
【００２５】
保護ケースの内底に衝撃緩衝材を付加する工程に付いて、代表的な方法を挙げて説明す
る。保護ケースには端子が付いているので、端子間の電気的短絡や端子の表面絶縁化を防
ぐため、少なくとも端子部分はマスクを行なった後に、スパッターや蒸着、めっきで金属
膜を付加したり、プラスチック樹脂等の吹き付けを行なうことができる。また、保護ケー
スは加速度センサー素子に比べ、壊れ難いので金属箔やプラスチックシートを貼り付ける
方法も有効である。挙げた衝撃緩衝材の付加方法の何れを用いるかは、処理する個数や所
有設備等々を考慮し決めることができる。
【発明の効果】
【００２６】
セラミックやガラス、シリコンで形成された保護ケースを用いた加速度センサーで、加
速度センサー素子の錘部の下面側の角部や稜部の欠けを防ぎ、高耐衝撃性、高性能を実現
した加速度センサーを提供することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施例について、図を用いて詳細に説明する。説明を判り易くするため
、同じ部品、部位には同一の符号を用いている。
【実施例１】
【００２８】
図１は、本発明の加速度センサー断面図である。半導体型３軸加速度センサーの基本的
な構成、構造は加速度センサー素子と保護ケース内底間に衝撃緩衝材が付加されている点
が異なるだけで、図１０ａ）に示した従来の加速度センサー素子構造、また、図１１に示
した従来例の展開斜視図と同じであるので図示は省略している。本願で実施した加速度セ
ンサーの構成、構造を簡単に述べる。加速度センサー素子１は、ケース２にφ１２μｍの
硬質プラスチック球を含有した接着剤７で固着した。錘部に付加したアルミニウムの衝撃
緩衝材２０の厚みは２μｍとした。加速度センサー素子１の質量部１１に付加した衝撃緩
衝材の下面と、保護ケース２の内底との間隔ｇ２は、硬質プラスチックの球径１２μｍか
ら衝撃緩衝材の厚み２μｍを差し引いた１０μｍである。この間隔ｇ２は、過度の加速度
が加わった時に、錘部１１の動きを規制し可撓部１３の破損を防ぐものである。図１では
図示を省略したが、加速度センサー素子１の端子１４と保護ケース２の端子５はワイヤー
４で接続した。ワイヤー４はφ２５μｍの金の裸線を超音波ボンディングで端子５，７に
熔接した。加速度センサー素子１の上にφ１０μｍの硬質プラスチック球を含有した接着
剤７’で規制板１５を固着した。規制板１５には、厚さ０．３ｍｍの青板ガラスを用いた
。この規制板と加速度センサー素子との間隔ｇ１も、質量部１３の過度の動きを規制し可
撓部の破損を防ぐものである。保護ケース蓋３を保護ケース２にエポキシ系の接着剤８で
固着して加速度センサー１０を得た。
【００２９】
実施した加速度センサー素子１の製造方法を説明する。衝撃緩衝材２０の付加工程を除
いた製造工程で、図１０ａ）の加速度センサー素子１で説明する。６２５μｍ厚のシリコ
ン板に１μｍ程度のシリコン酸化層と６μｍのシリコン層の積層構造を有するＳＯＩ（Ｓ
ｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウェファーを使用した。フォトレジストでパ
ターニングを行い、シリコン層にボロンを１〜３×１０１９原子／ｃｍ３打ち込みピエゾ
抵抗素子９を作製した。高濃度拡散層はシリコン層にボロンを１〜３×１０２１原子／ｃ
ｍ３打ち込んだ。ピエゾ抵抗素子９を保護するためと、シリコンとアルミ配線電極の絶縁
を確保するために、０．２〜０．５μｍ厚に酸化シリコンの絶縁層を形成した。ピエゾ抵
抗素子９に接続するアルミ配線（図示せず）と端子１４、可撓部１３等を、フォトレジス
トのパターニングとスパッタリング成膜装置、ドライエッチング装置等を用いて形成した
。ＳＯＩウェファーのシリコン酸化層がエッチングストッパーとなるため、エッチングさ
れるのはシリコン層のみである。ピエゾ素子面側を下にして、熱伝導の高い金属粉末を樹
脂に混錬したものを用いて、ダミー基板に接着した。ＳＯＩウェファーのシリコン板部分
の６２５μｍをドライエッチングし、錘部１１と支持枠部１２を形成するには、ＳＦ６と
酸素を導入したプラズマ内で長時間作業を行う。そのため、被加工物の冷却が重要なため
である。ドライエッチングされるのはシリコンのみであるので、シリコン板はエッチング
されるが、シリコン酸化層は残っている。ドライエッチング後、弗酸溶液に漬け、シリコ
ン酸化層を化学エッチングで除去した。最後に切断砥石を使って加速度センサー素子のチ
ップに分離した後、洗浄し図１０ａ）に示す加速度センサー素子１を得た。
【００３０】
実施例１の加速度センサー素子１の製造方法について、図２を用いて説明する。図２は
、形状等を判り易くするため加速度センサー素子単体の形状で描いている。ＳＯＩウェフ
ァーのシリコン層側にアルミ配線と端子、可撓部等（破線で示す）を形成した（図２ａ）
）。シリコン板側にフォトレジストを形成し、スパッターでアルミニウムを２μｍ厚に製
膜した後、フォトレジストを除去し錘部の形状をした衝撃緩衝材２０を得た（図２ｂ））
。錘部と支持枠部に相当する部位にフォトレジスト２１を形成（図２ｃ））。ドライエッ
チングで凹部２２を加工し、錘部と支持枠部を形成した（図２ｄ））。フォトレジストを
除去し、ＳＯＩウェファーのシリコン酸化層を化学エッチングで除去した後、加速度セン
サー素子単体に切断し、錘部に衝撃緩衝材が付加された加速度センサー素子１を得た（図
２ｅ））。図２ｆ）に、錘部１１の端部と衝撃緩衝材２０の端部の位置関係を示す。両方
の端部が揃っている状態のｓがゼロが好ましいが、フォトリソの精度等からゼロにするこ
とは難しい。錘部の角部や稜部が保護ケース内底と直接接触しない様にするには、ｓの値
を衝撃緩衝材の厚みの７０％以下にすることが必要である。
【実施例２】
【００３１】
衝撃緩衝材の材質、厚みと錘部の欠け発生率の関係について検討した結果を図３に示す
。衝撃緩衝材の付加方法は、実施例１と同じである。錘部１１の端部と衝撃緩衝材（スパ
ッター膜）２０の端部の差ｓは、０．５μｍとした。衝撃緩衝材の材質を、アルミニウム
、銅、金、アルミナ、窒化珪素とし、厚みは０．５μｍから２．５μｍまで０．５μｍ間
隔でスパッターを用い作製した。材質と厚みの組合わせで各々２５００〜２８００個の加
速度センサーを作製し、衝撃緩衝材の効果を確認した。衝撃緩衝材の厚み０μｍは、従来
の加速度センサーである。供試数を多くしているのは、錘部の欠け発生率が低いためであ
る。供試加速度センサー１００個を板に固定し、所定の加速度を与え出力ｖ０を測定した
後、板に固定した状態で、１ｍの高さから１０ｃｍの木の板上に自然落下させて衝撃を与
えた。図１０ｃ）で示した様なＸ，Ｙ方向に加速度が加わる方向に自然落下させた。２０
回自然落下させた後、所定の加速度を与え出力ｖ１を測定し、ｖ１とｖ０で２０％以上の
差が有ったものを、欠けが発生した加速度センサー素子とした。錘部の角部や稜部が欠け
るような衝撃が一回加わった時に、欠けが発生する割合を欠け発生率としている。欠け発
生率＝欠けが発生した加速度センサー素子数／（供試加速度センサー素子数×２０回）×
１００％で求めている。欠け発生率が低いため、効果を確認するには分母を大きくする必
要があるためである。本実験の自然落下によって、加速度センサーに加わる加速度は４０
００〜５０００（Ｇ）と測定されている。
【００３２】
衝撃緩衝材の無い従来の加速度センサー素子の欠け発生率は、０．０３６％であった。
衝撃緩衝材にアルミニウムと銅、金を用いた加速度センサー素子で欠けが発生したのは、
０．５μｍ厚で何れも１８個であった。供試センサー数が２５５０個、２５００個、２７
００個であるので、０．０３３〜０．０３６％の欠け発生率である。１．０μｍ以上では
、欠け発生率は０％である。図３では、アルミニウムを代表として表示している。０．５
μｍと１．０μｍでは、欠け発生率が大きく異なっている。錘部１１の端部と衝撃緩衝材
２０の端部の差ｓを０．５μｍとしているので、金属膜の厚みが０．５μｍではダンパー
としての効果が発揮できず、錘部の角部や稜部が保護ケース内底と直接接触したためと考
えられる。これは、衝撃緩衝材の無い従来の欠け発生率と同等であることからも推察でき
る。金属系の衝撃緩衝材の厚みは、０．８μｍ程度から欠け防止効果が出始め１μｍ以上
あれば十分な効果を発揮できることが確認できた。余裕を見て、金属系の衝撃緩衝材を用
いる場合は、厚みを１．３μｍ以上とすることがより好ましいと見られる。
【００３３】
アルミナと窒化珪素の欠け発生率は次の通りであった。衝撃緩衝材の厚み、アルミナと
窒化珪素の欠け発生率の順に記載している。０．５μｍでは０．０３８％、０．０４％。
１．０μｍでは０．０１９％、０．０１７％。１．５μｍでは０．０２０％、０．０１８
％。２．０μｍでは０．０１２％、０．０１５％。２．５μｍでは０．０１４、０．０１
５％であった。アルミナと窒化珪素で０．５μｍに対し１．０μｍの欠け発生率が半分に
なっているのは、金属系衝撃緩衝材と同様に厚みの効果と考えられる。しかし、アルミナ
と窒化珪素のセラミックの衝撃緩衝材では、厚みが１．０μｍを超えても、欠け発生率は
ほとんど変わっていない。衝撃緩衝材の厚みが厚くなり、錘部の角部や稜部が保護ケース
内底と直接接触することはなくなったが、セラミックの衝撃緩衝材が衝撃で欠けてしまっ
たためと考えられる。欠け発生と判断された加速度センサーを分解して調べると、衝撃緩
衝材の厚みが１μｍ以上の加速度センサーでは、全て衝撃緩衝材に欠けが確認された。こ
のことから、衝撃緩衝材０．５μｍでは錘部の欠け、１．０μｍ以上では衝撃緩衝材の欠
けであることが判った。このことから、衝撃緩衝材に硬くて脆いセラミックを用いるのは
好ましくないことが確認できた。
【実施例３】
【００３４】
図４に、錘部と支持枠部の角部や稜部を覆う衝撃緩衝材の付加方法を示す。実施例１で
示した製造方法でシリコン板をドライエッチングまで行なった後、Θが約４５度の斜め方
向から基板を自公転させながら、アルミニウムをスパッターしたものである。回転させな
がら斜め方向からスパッターを行なったので、錘部の角部や稜部を覆う様に衝撃緩衝材（
スパッター膜）２０が付加されている。Θを４５度以下とすることでアルミニウムの付着
は、錘部と支持枠部の厚み方向の半分位となり、可撓部にアルミニウムの付着はなかった
。Θを４５度以下とできない場合は、可撓部にアルミニウムが付着しない様に、フォトレ
ジストを塗布する等の方策を取ることで、加速度センサーの感度を落さず、錘部と支持枠
部の角部や稜部を覆う様に衝撃緩衝材を付加することができた。
【実施例４】
【００３５】
図５に、錘部下面に樹脂を吹き付け塗布した衝撃緩衝材の付加方法を示す。実施例１で
示した製造方法でシリコン板をドライエッチングまで行なった後、錘部の形状に切り抜い
た金属マスクを密着するように被せ、樹脂２２を吹き付けた。エポキシ系樹脂２２を有機
溶剤で希釈し、スプレー塗布した後室温で２時間放置した後、金属マスクを外して８０℃
で２０分間加熱した。室温放置後金属マスクを外して加熱硬化しても、樹脂が垂れ落ちる
ことはなかった。
【実施例５】
【００３６】
図６に、保護ケース内底に真空蒸着で衝撃緩衝材を付加する方法を示す。保護ケース２
の内底以外を覆う様に金属マスクを密着させた。実際は、金属マスクの開口部に保護ケー
スの内底が下になる様し、蒸着源に向かい合わせて保護ケースを並べた。蒸着膜は銅とし
、厚みは１．３μｍとした。保護ケース２の端子５の近傍に蒸着膜が付くと、端子間の電
気的短絡を起こす恐れがあるので、金属マスクと保護ケースの密着度を上げることが重要
である。また、金属マスクの開口部は、保護ケースの開口部より０．３ｍｍ小さくして、
端子５の近傍に蒸着膜が付くことを防いだ。
【実施例６】
【００３７】
図７に、保護ケース内底にベリリウム銅箔を付加する方法を示す。３μｍ厚のベリリウ
ム銅箔２４を、希釈した樹脂で保護ケース内底に貼り付けた。ベリリウム銅箔は、錘部の
端部からはみ出すように設け、支持枠部には設けていない。ベリリウム銅箔を切断したり
持ったりするとき、箔の角部にバリが出来易いのと曲げてしまうことが多い。このような
状態の箔を使用しても、箔の端部を錘部と支持枠部の略中間位置にすることで、錘部下面
とベリリウム銅箔上面の間隔ｇ２の安定化が図れるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明実施例１の加速度センサーの断面図である。
【図２】実施例１の加速度センサー素子１の製造方法を説明する図である。
【図３】実施例２で衝撃緩衝材の材質、厚みと錘部の欠け発生率の関係を示す図である。
【図４】実施例３で錘部と支持枠部の角部や稜部を覆う衝撃緩衝材と加速度センサーの断面図である。
【図５】実施例４で錘部下面に樹脂を吹き付け塗布した衝撃緩衝材と加速度センサーの断面図である。
【図６】実施例５で保護ケース内底に真空蒸着付加した衝撃緩衝材と加速度センサーの断面図である。
【図７】実施例６で保護ケース内底にベリリウム銅箔を接着付加した加速度センサーの断面図である。
【図８】従来の加速度センサーの展開斜視図である。
【図９】従来の加速度センサーの断面図である。
【図１０】加速度センサー素子の拡大図と錘部の動きを説明する図である。
【図１１】規制板を設けた加速度センサーの展開斜視図である。
【図１２】規制板を設けた加速度センサーの断面図である。
【図１３】観察された欠け易い部分を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１加速度センサー素子、２  保護ケース、
３  保護ケース蓋、４  ワイヤー、
５  端子、６外部端子、
７，７’接着剤、８接着剤、
９  ピエゾ抵抗素子、１０  加速度センサー、
１１  錘部、１２  支持枠部、
１３  可撓部、１４  端子、
１５  規制板、１６  欠け易い部分、
２０  衝撃緩衝材、２１  レジスト、
２２  樹脂、２３  蒸着膜、
２４  箔。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【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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