專利名稱：加速度傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種加速度傳感器。更具體地，本發(fā)明涉及一種加速度傳感器，其能夠檢測(cè)三個(gè)軸線上的各個(gè)加速度并且能改善溫度特性。
背景技術(shù)：
為了對(duì)運(yùn)動(dòng)物體(例如汽車和船)、機(jī)器人、機(jī)械制造裝置或者可以由使用者掌握并使用的移動(dòng)裝置(例如，筆記本電腦、便攜式電話機(jī)、PDA(個(gè)人數(shù)字助理)、DVC(數(shù)字視頻攝像機(jī))、DSC(數(shù)字靜物攝像機(jī)))進(jìn)行各種類型的控制，(例如)有必要根據(jù)控制目的對(duì)作用在全部或部分目標(biāo)物體上的應(yīng)力進(jìn)行檢測(cè)。通過感測(cè)作用在全部或部分目標(biāo)上的基于加速度的應(yīng)力，可以感測(cè)出加速度。
傳統(tǒng)上已經(jīng)研制出多種用于檢測(cè)這種應(yīng)力或加速度的裝置，在其中已知的一種裝置中，在半導(dǎo)體基板上形成有計(jì)量電阻(gauge resistor)，并且根據(jù)壓阻效應(yīng)(piezoresistive effect)將從外部施加并作用在用于擺動(dòng)的重物部分上的力產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力(mechanicalstrain)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)(“三軸傳感器的發(fā)展(Development of three-spindle sensor)”，“發(fā)明(Invention)”雜志52至63頁，由發(fā)明協(xié)會(huì)于2003年9月發(fā)表)。
此外，在由發(fā)明協(xié)會(huì)于2003年9月發(fā)表的“三軸傳感器的發(fā)展”，(“發(fā)明”雜志52至63頁)中說明了這樣的事實(shí)也可以使用與應(yīng)力相對(duì)應(yīng)的靜電容量的變化，而不使用計(jì)量電阻的壓阻效應(yīng)。
具體地，在由發(fā)明協(xié)會(huì)于2003年9月發(fā)表的“三軸傳感器的發(fā)展”，(“發(fā)明”雜志52至63頁)中的描述的發(fā)明的特征在于，可借助于在半導(dǎo)體基板上形成的用于多個(gè)軸向的力傳感器，使用一個(gè)裝置來構(gòu)成多種類型的傳感器，也就是四種類型的傳感器，即，三軸力傳感器、三軸加速度傳感器、三軸角速度傳感器和六軸運(yùn)動(dòng)傳感器。
利用發(fā)明協(xié)會(huì)2003年9月發(fā)表的“三軸傳感器的發(fā)展”(“發(fā)明”雜志52至63頁)中闡述的原理的半導(dǎo)體加速度傳感器存在各種問題，針對(duì)這些問題，已經(jīng)提出了一些建議。這些各種問題之一是，由于加速度傳感器所應(yīng)用的環(huán)境(取決于使用加速度傳感器的裝置的類型)，這些傳感器有時(shí)會(huì)被施加不可預(yù)見的大沖擊。在這種情況下，存在著重物部分發(fā)生較大位移并因此使計(jì)量電阻損壞的風(fēng)險(xiǎn)。
為了消除這種不便之處，已經(jīng)提出一種結(jié)構(gòu)，其中提供了限制重物部分位移的止動(dòng)件(日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_No.2000-187041)。
同時(shí)，存在著檢測(cè)誤差的問題，該檢測(cè)誤差是由于構(gòu)成加速度傳感器的各部分的熱膨脹系數(shù)的差異而出現(xiàn)的應(yīng)力所導(dǎo)致的。熱膨脹系數(shù)的差異例如半導(dǎo)體基板和止動(dòng)件的熱膨脹系數(shù)差異，或者半導(dǎo)體基板和電極焊盤(提供電極焊盤是為了將檢測(cè)元件的輸出引到外部)的熱膨脹系數(shù)差異。
另外，已經(jīng)提出了一種用于解決由于熱膨脹系數(shù)差異所出現(xiàn)問題的結(jié)構(gòu)(日本專利申請(qǐng)No.2000-304762)。在日本專利申請(qǐng)No.2000-304762中披露的發(fā)明是這樣一種結(jié)構(gòu)，其中通過從矩形支撐框架的四個(gè)角部延伸的支撐部分的頂端形成一止動(dòng)件。結(jié)果，減少在框架和止動(dòng)件之間的接合區(qū)域，從而消除了由于半導(dǎo)體基板和止動(dòng)件之間的熱膨脹系數(shù)差異而出現(xiàn)的問題。
在日本專利申請(qǐng)No.2000-304762中披露的發(fā)明的情況下，因?yàn)橹箘?dòng)件從四個(gè)角部延伸，所以框架上用于電連接的焊盤集中在柔性梁部分附近。結(jié)果，在這樣的結(jié)構(gòu)中，很容易在梁部分中產(chǎn)生由于框架和焊盤的熱膨脹系數(shù)差異而出現(xiàn)的熱應(yīng)力。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明涉及由熱膨脹系數(shù)差異而出現(xiàn)的應(yīng)力問題，并且目的在于提供一種加速度傳感器，消除該常規(guī)發(fā)明的不便之處。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的的、根據(jù)本發(fā)明的加速度傳感器的第一方面在于一種加速度傳感器，該加速度傳感器檢測(cè)在三維坐標(biāo)系統(tǒng)中三個(gè)軸向上的加速度，包括具有四個(gè)側(cè)面的框架，其通過半導(dǎo)體基板一體形成；重物部分，其位于所述框架中；和四個(gè)梁部分，它們分別與四個(gè)側(cè)面中的每一個(gè)相對(duì)應(yīng)，該梁部分的一端連接到重物部分上以支撐該重物部分，而另一端連接到四個(gè)側(cè)面的相應(yīng)側(cè)面上，其中在四個(gè)梁部分的每一個(gè)上形成有檢測(cè)元件，該檢測(cè)元件檢測(cè)與作用在重物部分上的加速度相對(duì)應(yīng)的梁部分的撓曲；在框架的四個(gè)側(cè)面的每一個(gè)側(cè)面上都形成有接合部分對(duì)，在所述接合部分對(duì)之間形成有間隙；并且在一個(gè)側(cè)面上形成的所述接合部分對(duì)之間的間隙以該側(cè)面的中心為對(duì)稱點(diǎn)具有預(yù)定的長(zhǎng)度。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的的、根據(jù)本發(fā)明的加速度傳感器的第二方面在于一種根據(jù)所述第一方面的加速度傳感器，其中所述接合部分對(duì)的每一個(gè)都包括多個(gè)與預(yù)定電極引線相連的電極端子，該電極引線與所述檢測(cè)元件相連，并且所述多個(gè)電極元件沿相應(yīng)側(cè)面以相等的間隔布置。
此外，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明上述目的的、根據(jù)本發(fā)明的加速度傳感器的第三方面在于一種根據(jù)所述第一方面的加速度傳感器，其中通過所述接合部分對(duì)之間的間隙大小來調(diào)節(jié)由檢測(cè)元件檢測(cè)到的偏移電壓。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明上述目的的、根據(jù)本發(fā)明的加速度傳感器的第四方面是一種根據(jù)所述第一方面的加速度傳感器，其中所述框架具有預(yù)定的厚度，并在其四個(gè)側(cè)面中的每一個(gè)側(cè)面上包括一凹口，在該凹口中，沿著所述框架的該側(cè)面，在與形成所述接合部分對(duì)的表面相對(duì)的面上形成比所述預(yù)定厚度窄、并均勻地形成為預(yù)定長(zhǎng)度的區(qū)域；并且所述凹口接合在與所述相對(duì)面相對(duì)的臺(tái)座上，在所述基板和框架之間形成間隔凹槽。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的的、根據(jù)本發(fā)明加速度傳感器的第五方面是一種根據(jù)所述第一方面的加速度傳感器，其中所述框架具有預(yù)定厚度，形成有凹口，在該凹口中，沿著所述框架的一側(cè)面均勻地形成預(yù)定長(zhǎng)度的、比預(yù)定厚度窄的至少一個(gè)區(qū)域，在所述至少一個(gè)區(qū)域處形成所述接合部分對(duì)；并且所述凹口接合在與所述接合部分對(duì)相對(duì)的止動(dòng)基板上，該凹口在所述止動(dòng)基板和框架之間形成間隔凹槽。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的的、根據(jù)本發(fā)明的加速度傳感器的第六方面是一種根據(jù)第四方面的加速度傳感器，其中接合到框架上的所述臺(tái)座為電路基板、殼體底部分或者殼體蓋罩。
此外，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的的、根據(jù)本發(fā)明加速度傳感器的第七方面是一種根據(jù)所述第四或第五方面的加速度傳感器，其中通過預(yù)定長(zhǎng)度的所述凹口來調(diào)節(jié)由所述檢測(cè)元件檢測(cè)到的偏移電壓。
此外，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的的、根據(jù)本發(fā)明的加速度傳感器的第八方面是一種根據(jù)所述第四或五方面的加速度傳感器，其中在所述框架的背面?zhèn)壬涎刂c所述梁部分的垂直方向相匹配的方向、在所述框架的凹口的中心還形成凹槽部分。
另外，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的的、根據(jù)本發(fā)明加速度傳感器的第九方面是一種根據(jù)第四或第五方面的加速度傳感器，其中在框架的表面?zhèn)壬吓c框架的四個(gè)角部相對(duì)應(yīng)的位置處形成凹槽部分。
根據(jù)下面結(jié)合附圖描述的本發(fā)明的實(shí)施例將更加清楚本發(fā)明的特征。
本發(fā)明可以提供一種加速度傳感器，其通過簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)解決了由于熱膨脹系數(shù)差異而出現(xiàn)的應(yīng)力問題，并且改善了溫度特性。


圖1A示出了根據(jù)本發(fā)明的加速度傳感器的第一實(shí)施例的俯視圖和側(cè)向剖視圖；圖1B示出了在第一實(shí)施例的傳感器基片和臺(tái)座之間的接合情況；圖1C是第一實(shí)施例的溫度特性曲線圖；圖2A是示出了根據(jù)本發(fā)明的加速度傳感器的第二實(shí)施例的俯視圖和側(cè)向剖視圖；圖2B示出了在第二實(shí)施例的傳感器基片和臺(tái)座之間的接合情況；圖2C是第二實(shí)施例的溫度特性曲線圖；圖3是示出了圖2A的平面圖(I)的放大視圖；圖4A是一示例，其中單個(gè)接合部分7a之間的間隙被確定為使得該間隔與第一實(shí)施例的中間接合間隙9具有相同的尺寸；
圖4B是一示例，其中在第二實(shí)施例中在使得溫度漂移為0的條件下確定單個(gè)接合部分7a的間隔；圖5A示出了第三實(shí)施例的斜視圖；圖5B示出了第三實(shí)施例的間隔凹槽的長(zhǎng)度；圖5C是第三實(shí)施例的溫度特性曲線圖；圖6A示出了第四實(shí)施例的斜視圖；圖6B示出了第四實(shí)施例的間隔凹槽的高度；圖7A是第四實(shí)施例的變型例，示出了作為第五實(shí)施例的示例，其中間隔凹槽位于傳感器基片的表面?zhèn)壬希粓D7B是第四實(shí)施例的變型例，示出了作為第五實(shí)施例的示例，其中多個(gè)間隔凹槽位于傳感器基片的下表面?zhèn)壬?；圖8是第六實(shí)施例，其中還設(shè)有第二凹槽；圖9是根據(jù)本發(fā)明的第七實(shí)施例；圖10A示出了根據(jù)本發(fā)明的加速度傳感器被封裝的第一示例；圖10B示出了根據(jù)本發(fā)明的加速度傳感器被封裝的第二示例；圖10C示出了根據(jù)本發(fā)明的加速度傳感器被封裝的第三示例；以及圖10D示出了根據(jù)本發(fā)明的加速度傳感器被封裝的第四示例。
具體實(shí)施例方式
下面將參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。另外，這些實(shí)施例用于理解本發(fā)明，本發(fā)明的技術(shù)范圍并不限于這些實(shí)施例。
第一實(shí)施例在圖1A至圖1C中示出了本發(fā)明的第一實(shí)施例。圖1A是根據(jù)本發(fā)明的加速度傳感器的俯視圖(圖1A，I)及其沿著線a-b的側(cè)向剖視圖(圖1A，II)。通過利用作為傳感器基片(sensor base)10的半導(dǎo)體基板一體形成具有四個(gè)側(cè)面(圍成外圍)的框架1、位于框架1中的重物部分2以及形成在框架1和重物部分2之間的梁部分3來生成該加速度傳感器。另外，傳感器基片10的背面固定安裝在由封裝材料(例如，玻璃或者氧化鋁陶瓷)構(gòu)成的臺(tái)座(mount)4上。
在該結(jié)構(gòu)中，當(dāng)應(yīng)力垂直地或者沿橫向作用在重物部分2上時(shí)，梁部分3產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于該應(yīng)力的撓曲(flexure)?？梢越柚谠诹翰糠?上形成的檢測(cè)元件5來檢測(cè)該作為變形的撓曲，從而確定出產(chǎn)生該應(yīng)力的加速度。
圖1B示出了在第一實(shí)施例的傳感器基片10和臺(tái)座4之間的接合情況。傳感器基片10和臺(tái)座4借助于形成在臺(tái)座4周邊上的接合部分6通過陽極粘合(anode bonding)或樹脂等而接合在一起。
另外，通過由導(dǎo)電材料(例如，鋁)制成的焊盤(接合部分)7將同樣由玻璃或氧化鋁陶瓷等制成的止動(dòng)基板8覆蓋在傳感器基片10的表面?zhèn)壬?，從而將與源自檢測(cè)元件5的引線(未示出)相連的電極拉出。止動(dòng)基板8可以是尺寸與基片10相對(duì)應(yīng)的平板，或者可以形成為具有如圖1B中所示的梁形狀，其兩端可以固定在基片10的對(duì)角線上。
這里，在該結(jié)構(gòu)中，其上安裝并固定有傳感器基片10的臺(tái)座4還具有這樣的功能，即其與止動(dòng)基板8一起限制重物部分2在垂直方向的運(yùn)動(dòng)。
然而，接合部分6和7與構(gòu)成半導(dǎo)體基板的傳感器基片10之間的熱膨脹系數(shù)差異是一個(gè)問題。換句話說，由于該熱膨脹系數(shù)的差異而導(dǎo)致產(chǎn)生了熱應(yīng)力。因此，即使在其中沒有施加加速度的0G狀態(tài)下，梁部分3上也會(huì)發(fā)生變形，并且由檢測(cè)元件5生成一信號(hào)(以下稱為“失調(diào)漂移(offset drift)”)。另外，盡管在日本專利申請(qǐng)No.2000-304762中已經(jīng)披露了一種用于解決該失調(diào)漂移的方法(在前面已將其作為常規(guī)示例進(jìn)行了描述)，但是該結(jié)構(gòu)是這樣的結(jié)構(gòu)，其中在梁部分3中容易生成由于框架1和接合部分7之間的熱膨脹系數(shù)差異而出現(xiàn)的熱應(yīng)力。
因此，本發(fā)明要解決該不便之處。
在第一實(shí)施例的情況下，本發(fā)明的特征在于這樣的結(jié)構(gòu)，其在框架1的四個(gè)側(cè)面的每一個(gè)上都形成接合部分對(duì)7a和7b，并且在接合部分對(duì)7a和7b之間形成有間隙。
圖1C是該第一實(shí)施例的溫度特性圖，該圖繪制了在中間接合間隙9從其中沒有間隙(即，從0間隙)的狀態(tài)變寬的情況下，各個(gè)間隙中的溫度從-45℃變?yōu)?85℃時(shí)的最大偏移電壓被規(guī)格化為溫度為25℃時(shí)的偏移電壓所獲得的值。
如圖1C所示，可以看出，中間接合間隙9越大，則規(guī)格化后的偏移電壓就變得越小。
因此，在本發(fā)明的第一實(shí)施例的情況下，接合部分7形成在框架1的平面(X-Y平面)中，而在與梁部分3的縱向?qū)ΨQ中心垂直的方向形成中間接合間隙9。結(jié)果，可以抑制由于接合部分7和半導(dǎo)體基板的線性膨脹系數(shù)差異而產(chǎn)生的熱應(yīng)力，并且可以抑制溫度失調(diào)漂移。
另外，如圖1B所示，作為附加的效果，框架1的整個(gè)表面可以通過臺(tái)座4和傳感器基片10之間的接合部分6而固定在臺(tái)座4上。結(jié)果，第一實(shí)施例還表現(xiàn)出優(yōu)異的抗沖擊性。
第二實(shí)施例圖2A、2B和2C示出了本發(fā)明的第二實(shí)施例，并且分別與圖1A、1B和1C相對(duì)應(yīng)。
因此，在圖2A和2B中，與圖1A和1B中相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件。然而，與第一實(shí)施例的接合部分7不同，第二實(shí)施例的接合部分為多個(gè)單獨(dú)接合部分7a的形式。
圖3示出了圖2A的平面圖(I)的放大圖。另外，圖3示出了一示例，其中與圖2B不同，止動(dòng)基板8具有X形狀，并且該X形狀的四端分別固定在基片10的四角上。
在圖3中，在梁部分3上形成有用于檢測(cè)X軸方向的加速度的壓敏電阻(piezoresistor)Rx1到Rx4、用于檢測(cè)Y軸方向的加速度的壓敏電阻Ry1到Ry4以及用于檢測(cè)Z軸方向的加速度的壓敏電阻Rz1到Rz4。
另外，這些壓敏電阻的兩個(gè)端子通過引線與構(gòu)成相應(yīng)電極焊盤的單個(gè)接合部分7a相連。另外，在圖3中還具有并沒有與壓敏電阻相連的單個(gè)接合部分7a，這些偽焊盤是用于保持各側(cè)面上的應(yīng)力平衡的。
在源自單個(gè)接合部分7a的外部電路(未示出)中，惠斯登電橋被合在一起，并且梁部分3的變形量被感測(cè)為加速度。用于該檢測(cè)的電路構(gòu)造并不與本發(fā)明直接相關(guān)，因此這里省略額外的描述。
現(xiàn)在將返回圖2C繼續(xù)進(jìn)行描述。與圖1C相似，圖2C的圖繪制了各個(gè)中間接合間隙9中的溫度從-45℃變?yōu)?85℃時(shí)的最大偏移電壓被規(guī)格化為溫度為25℃時(shí)的偏移電壓時(shí)所獲得的值。
在圖2C中，曲線A是第一實(shí)施例的特性曲線，與圖1C的曲線相同。另一方面，曲線B示出了第二實(shí)施例的特性。從圖2C中所示的曲線可以看出，在第二實(shí)施例的情況下，當(dāng)中間接合間隙9增加時(shí)規(guī)格化后的偏移電壓的變化較大。即，可以看出，與第一實(shí)施例的情況相比，在第二實(shí)施例的情況下，即使提供相同的中間接合間隙9，也可以更大程度地抑制溫度漂移。
因此，在溫度漂移應(yīng)為0的條件下，第二實(shí)施例可以比第一實(shí)施例更進(jìn)一步地減少中間接合間隙9(參見圖2C中的雙向箭頭部分)。
圖4A和4B進(jìn)一步示出了與第一實(shí)施例相比較，可通過減小中間接合間隙9而能夠增加接合長(zhǎng)度L的理由。
圖4A是一示例，其中中間接合間隙9具有與第一實(shí)施例的中間接合間隙9相同的尺寸，因此單個(gè)接合部分7a之間的間隙被確定為使該距離(interval)具有與第一實(shí)施例相同的接合長(zhǎng)度L。在這種情況下，如圖2C所示，該第二實(shí)施例表現(xiàn)出比第一實(shí)施例的情況更小的規(guī)格化后的偏移電壓。
圖4B是一示例，其中在第二實(shí)施例中，確定單個(gè)接合部分7a的間隔，從而在使得溫度漂移為0的條件下，提供比第一實(shí)施例的中間接合間隙9更小的間隙。因?yàn)榕c圖4A相比中間接合部分9較小，所以可以增加接合長(zhǎng)度L。
第三實(shí)施例圖5A至5C示出了根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例。與前述第一和第二實(shí)施例相同的附圖標(biāo)記表示相同的部分。
第三實(shí)施例包括前述第一或者第二實(shí)施例的特征，并且包括作為附加特征的、在臺(tái)座4和傳感器基片10之間的間隔凹槽11。這里，與前述的第一和第二實(shí)施例一樣，臺(tái)座4包括殼體(package)和具有導(dǎo)電接合部分的基板(例如電路基板)。
通過陽極粘合或樹脂等將形成在傳感器基片10的四個(gè)側(cè)面的角部中的柱形部分12與臺(tái)座4相接合，來實(shí)現(xiàn)傳感器基片10與臺(tái)座4的接合。由于柱形部分12而存在于臺(tái)座4和傳感器基片10之間的間隔凹槽11的寬度是在兩個(gè)角部中兩個(gè)柱形部分12之間的長(zhǎng)度。
這里，如圖5B所示，兩個(gè)柱形部分12之間的長(zhǎng)度(即，間隔凹槽11的寬度)為W1，而傳感器基片10的一側(cè)的長(zhǎng)度為W。圖5C是示出了偏移電壓變化相對(duì)于比值W1/W的曲線圖。在該曲線圖上標(biāo)繪了各W1/W比的、當(dāng)溫度從-45℃變?yōu)?85℃時(shí)的最大偏移變化(電壓)。
如從圖5C中可以看出的，與前述實(shí)施例中的一樣，在第三實(shí)施例中，通過調(diào)節(jié)W1/W比率，可以調(diào)節(jié)由于線性膨脹系數(shù)差異出現(xiàn)并生成的熱應(yīng)力，并可以抑制失調(diào)漂移。
第四實(shí)施例圖6A是根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例。該實(shí)施例通過改變?cè)诘谌龑?shí)施例中的間隔凹槽11的高度t1、傳感器基片10的高度T和比率t1/T而使偏移變化為0，從而解決由于熱膨脹系數(shù)差異而出現(xiàn)的問題。
即，圖6B是當(dāng)將間隔凹槽11的長(zhǎng)度W1設(shè)置為基本等于梁部分3的寬度、改變比率t1/T，并將溫度從-45℃變?yōu)?85℃時(shí)的最大偏移變化(電壓)的曲線圖。從圖6B可以看出，如果將間隔凹槽11的高度t1設(shè)定在固定高度或該固定高度以上，則沒有溫度變化效應(yīng)。
第五實(shí)施例圖7A和7B是圖5A中第三實(shí)施例的擴(kuò)展示例。在圖7A中示出了這樣的示例，其中在傳感器基片10的表面?zhèn)戎行纬捎虚g隔凹槽11a(該間隔凹槽11a與在圖5A的實(shí)施例中形成的間隔凹槽11相對(duì)應(yīng))，并在該表面?zhèn)群椭箘?dòng)基板8之間設(shè)置間隔。另外，圖7B中所示的示例為包括間隔凹槽11和間隔凹槽11a的實(shí)施例。
當(dāng)蓋罩(cover)或電路基板、殼體和包括導(dǎo)電接合部分的基板以電或者機(jī)械的方式接合到傳感器基片10的框架1的所述表面?zhèn)群捅趁鎮(zhèn)葧r(shí)，由于熱膨脹系數(shù)差異而產(chǎn)生熱應(yīng)力，該熱應(yīng)力影響檢測(cè)元件，并且產(chǎn)生失調(diào)漂移。然而，根據(jù)圖7A和7B中所示的結(jié)構(gòu)，通過還在框架中形成間隔凹槽11和11a，來減少接合部分7和7a的熱應(yīng)力，從而可抑制在梁部分3并因此在檢測(cè)元件5上的熱應(yīng)力效應(yīng)，并且抑制溫度失調(diào)漂移。
第六實(shí)施例圖8是根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施例。在圖8所示的實(shí)施例中，在框架1的背面?zhèn)戎行纬傻诙疾?1b，該第二凹槽11b形成在與間隔凹槽11的垂直方向上，與間隔凹槽11的中央相對(duì)應(yīng)，如圖5A至圖7B所示，間隔凹槽11構(gòu)成了框架1中的設(shè)置在傳感器基片10和臺(tái)座4之間的凹口。
該結(jié)構(gòu)的結(jié)果是，可以通過第一間隔凹槽11來抑制上述熱應(yīng)力，并且通過具有較窄凹槽寬度的第二間隔凹槽11b在保持框架1的整體強(qiáng)度的同時(shí)可以進(jìn)一步抑制在檢測(cè)元件5上的熱應(yīng)力效應(yīng)。類似地，第三凹槽沿間隔凹槽11a的垂直方向形成在框架1的所述表面?zhèn)纫约氨趁鎮(zhèn)戎?。這里，間隔凹槽11b的寬度與梁部分3的寬度基本相同。
第七實(shí)施例圖9是根據(jù)本發(fā)明的第七實(shí)施例。在圖9所示的實(shí)施例中，設(shè)置凹槽部分11c，所述凹槽部分11c與圖5A至7B所示的傳感器基片10的表面?zhèn)壬系目蚣?的四個(gè)角部中的柱形部分12相對(duì)應(yīng)。該結(jié)構(gòu)的結(jié)果是，減小了框架1的四個(gè)角部分(該部分中很容易產(chǎn)生熱應(yīng)力)的熱應(yīng)力。因此，可抑制在梁部分3上并因此在檢測(cè)元件5上的熱應(yīng)力效應(yīng)，并且可抑制溫度失調(diào)漂移。
圖10A至10D示出了其中對(duì)根據(jù)本發(fā)明的加速度傳感器進(jìn)行封裝的在圖10A的示例中，將圖2A和2B中所示的第二實(shí)施例的傳感器容納在由殼體主體110和殼體蓋部分111形成的殼體中，并且提供了其側(cè)剖視圖。
這是一種這樣的結(jié)構(gòu)，其中通過與殼體主體110的部件(block)相連的導(dǎo)電線101從外部供應(yīng)電力，或者向外側(cè)提供檢測(cè)信號(hào)。臺(tái)座4是電路基板，并且還可以安裝處理器元件，其通過處理檢測(cè)元件5的檢測(cè)信號(hào)來確定加速度。
此外，臺(tái)座4和殼體110的底面通過導(dǎo)電樹脂102而電連接，并可以使電路操作穩(wěn)定，并且可以通過將臺(tái)座4與地電勢(shì)的殼體110的底面相固定而避免外部噪聲的影響。
在圖10B的示例中，將圖5A的實(shí)施例的傳感器容納在殼體110中，并且在傳感器基片10和臺(tái)座4之間包括間隔凹槽11。其余的結(jié)構(gòu)如圖10A所示。
圖10C和10D分別對(duì)應(yīng)于圖10A和10B，但它們是其中省略了傳感器的止動(dòng)基板8的示例。
另外，圖10A和10D在傳感器基片10和臺(tái)座4之間具有間隔凹槽11，但是應(yīng)理解，對(duì)于圖7A、7B和圖8的其它實(shí)施例也是一樣的。
根據(jù)對(duì)上述實(shí)施例的描述，本發(fā)明能夠提供一種具有減少噪聲的加速度傳感器，可以解決由于熱膨脹系數(shù)差異而出現(xiàn)的應(yīng)力問題。因此，當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的加速度傳感器結(jié)合進(jìn)執(zhí)行與加速度相關(guān)的控制的裝置中時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)高度可靠的加速度控制，并因此為工業(yè)作出極大的貢獻(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種加速度傳感器，該加速度傳感器檢測(cè)三維坐標(biāo)系統(tǒng)中的三個(gè)軸向的加速度，包括具有四個(gè)側(cè)面的框架，該框架通過半導(dǎo)體基板一體形成；重物部分，其位于所述框架中；四個(gè)梁部分，分別與所述四個(gè)側(cè)面中的每一個(gè)側(cè)面相對(duì)應(yīng)，該各個(gè)梁部分的一端與所述重物部分相連接，以支撐所述重物部分，而另一端連接到四個(gè)側(cè)面中的相應(yīng)側(cè)面的中心；多個(gè)檢測(cè)元件，分別形成在四個(gè)梁部分的各個(gè)梁部分上，并且所述檢測(cè)元件檢測(cè)與作用在重物部分上的加速度相對(duì)應(yīng)的梁部分的撓曲；以及在所述框架的所述四個(gè)側(cè)面的每一個(gè)側(cè)面上都形成有接合部分對(duì)，在所述接合部分對(duì)之間形成有間隙；在一個(gè)所述側(cè)面上形成的所述接合部分對(duì)之間的間隙相對(duì)該側(cè)面的中心對(duì)稱，并具有預(yù)定的長(zhǎng)度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加速度傳感器，其特征在于，所述接合部分對(duì)的每一個(gè)都包括多個(gè)與電極引線相連的電極端子，該電極引線與所述檢測(cè)元件相連，并且所述多個(gè)電極元件沿相應(yīng)側(cè)面以相等的間隔布置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的加速度傳感器，其特征在于，通過調(diào)節(jié)所述接合部分對(duì)之間的間隙大小來調(diào)節(jié)由所述檢測(cè)元件檢測(cè)到的偏移電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加速度傳感器，其特征在于，所述框架具有預(yù)定的厚度，并在其四個(gè)側(cè)面中的每一個(gè)側(cè)面上包括凹口，在該凹口中，沿著所述框架的該側(cè)面，在與形成所述接合部分對(duì)的表面相對(duì)的面上形成比所述預(yù)定厚度窄、并均勻地形成為預(yù)定長(zhǎng)度的區(qū)域；并且所述凹口接合在與所述相對(duì)面相對(duì)的臺(tái)座上，在所述基板和框架之間形成間隔凹槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加速度傳感器，其特征在于，所述框架具有預(yù)定厚度，并形成有凹口，在該凹口中，沿著所述框架的一側(cè)均勻地形成預(yù)定長(zhǎng)度的、比預(yù)定厚度窄的至少一個(gè)區(qū)域，所述接合部分對(duì)形成在所述至少一個(gè)區(qū)域處；并且所述凹口接合在與所述接合部分對(duì)相對(duì)的止動(dòng)基板上，在所述止動(dòng)基板和框架之間形成間隔凹槽。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的加速度傳感器，其特征在于，與所述框架接合的所述臺(tái)座為電路基板、殼體底部分或者殼體蓋罩。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的加速度傳感器，其特征在于，通過預(yù)定長(zhǎng)度的所述凹口來調(diào)節(jié)由所述檢測(cè)元件檢測(cè)到的偏移電壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的加速度傳感器，其特征在于，在所述框架的所述相對(duì)面上沿著與所述間隔凹槽的垂直方向相匹配的方向、在所述框架的凹口的中心還形成凹槽部分。
9.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的加速度傳感器，其特征在于，在所述框架的表面?zhèn)壬吓c所述框架的四個(gè)角部相對(duì)應(yīng)的位置處形成凹槽部分。
全文摘要
加速度傳感器。該加速度傳感器減少了噪聲，可以解決由于熱膨脹系數(shù)差異而出現(xiàn)的應(yīng)力問題。該加速度傳感器檢測(cè)三維坐標(biāo)系統(tǒng)中的三個(gè)軸向的加速度，包括具有四個(gè)側(cè)面的框架，通過半導(dǎo)體基板一體形成；重物部分，位于該框架中；和四個(gè)梁部分，分別與四個(gè)側(cè)面中的每一個(gè)相對(duì)應(yīng)，所述梁部分的一端連接到重物部分上以支撐該重物部分，另一端連接到四個(gè)側(cè)面的相應(yīng)側(cè)面的中心，在四個(gè)梁部分的每一個(gè)上形成檢測(cè)元件，該檢測(cè)元件檢測(cè)與作用在重物部分上的加速度相對(duì)應(yīng)的梁部分的撓曲；在框架的四個(gè)側(cè)面的每一個(gè)上形成有接合部分對(duì)，在該接合部分對(duì)之間形成有間隙；在一個(gè)側(cè)面上形成的所述接合部分對(duì)之間的間隙相對(duì)該側(cè)面的中心對(duì)稱，并具有預(yù)定的長(zhǎng)度。
文檔編號(hào)H01L29/84GK1766648SQ200510068900
公開日2006年5月3日 申請(qǐng)日期2005年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月26日
發(fā)明者田中浩, 石川寬, 永田憲治, 小野正明, 宮下勉, 山田澄夫 申請(qǐng)人:富士通媒體部品株式會(huì)社, 富士通株式會(huì)社