加速度传感器装置及传感器装置制造方法及图纸

加速度传感器装置（１０）是在基板（１２）上安装有加速度传感器芯片的装置，所述加速度传感器芯片包括：具有根据所施加的加速度而摇动的锤部（２８）的加速度传感器元件（１６）、以及支撑加速度传感器元件（１６）的基座部（１８）。在基座部（１８）和基板（１２）之间设有吸收两者热膨胀或者热收缩时产生的热应力的缓冲材料（４６）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及检测加速度的加速度传感器装置及具有多个传感器的传感器装置。
技术介绍
目前，在汽车上装载的安全气囊系统等中使用了加速度传感器。此外，随着近年来加速度传感器的小型化和省电化，在移动电话等小型信息终端上也装载了加速度传感器。作为加速度传感器的工作原理提出了各种各样的方法，其中一种为人们所知的是利用了压电电阻效应的压电电阻型加速度传感器。在压电电阻型加速度传感器中，通过对硅基板进行蚀刻加工，形成由锤部、支撑该锤部的梁部、和支撑梁部的框架构成的结构体，在梁部形成施加应力时其电阻值产生变化的压电电阻。加速度传感器元件一体地接合到由玻璃形成的基座的上面从而构成加速度传感器芯片。当在加速度传感器芯片上施加加速度时，梁部由于锤部的惯性而弯曲，从而压电电阻的电阻值发生变化，因此可以获取与加速度对应的电信号。这样的加速度传感器芯片与硅相比热膨胀系数差大，当安装在环氧玻璃等材质的基板上时，由于外部环境的温度变化引起的热膨胀或者热收缩将产生热应力，从而加速度传感器芯片将扭曲变形、输出特性劣化。专利文献1中公开了将加速度传感器芯片安装在热膨胀系数与硅相近的陶瓷基板上的例子。专利文献1：特开平10-12805号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题但是，如果将基板限定为热膨胀系数与硅相近材质的基板，则基-->板的选择空间变小，可能无法选择更便宜的基板。特别是近年来，提出了将加速度传感器、磁传感器和温度传感器等多个传感器一体化的混合传感器装置，但存在的问题是，正因为加速度传感器的原因，限制了基板的种类从而妨碍了传感器装置的廉价化。本专利技术是鉴于这样的状况而做出，其目的在于提供一种能够抑制因热膨胀或者热收缩而使输出特性劣化的加速度传感器装置及传感器装置。解决课题的手段为了解决上述课题，本专利技术某一方式的加速度传感器装置包括基板和加速度传感器芯片，加速度传感器芯片包括：具有根据所施加的加速度而摇动的锤部的加速度传感器元件、以及支撑加速度传感器元件的基座部，其中，在基座部和基板之间设有吸收两者热膨胀或者热收缩时产生的热应力的缓冲材料。根据上述方式，设置在基座部与基板间的缓冲材料吸收热膨胀或者热收缩时所产生的热应力。即使在加速度传感器芯片的基座部与基板的热膨胀系数存在差异的情况下，缓冲材料也可以抑制加速度传感器芯片的扭曲变形从而抑制输出特性的劣化，因此增大了基板的选择空间。缓冲材料的热膨胀系数可以与基座部的热膨胀系数大致相同。通过使缓冲材料和基座部的热膨胀系数大致相同，可以适当地吸收热应力和防止输出特性劣化。基板为环氧玻璃，基座部可以用硅、或者热膨胀系数与硅相近的玻璃形成，缓冲材料可以用硅、或者热膨胀系数与硅相近的玻璃形成。即使在使用热膨胀系数为硅的10倍以上的环氧玻璃基板的情况下，由于使用了硅或者热膨胀系数与硅相近的玻璃的缓冲材料吸收热应力，从而可以防止输出特性劣化。由于环氧玻璃基板比陶瓷基板的价格低，所以可以降低加速度传感器装置的制造成本。基座部和缓冲材料可以使用硅系粘结剂固定，缓冲材料和基板也可以使用硅系粘结剂固定。在此情况下，可以抑制因粘结剂的热膨胀-->或者热收缩引起的热应力的产生，能够更适当地抑制输出特性劣化。本专利技术的另外的实施方式为传感器装置。该传感器装置包括：上述的加速度传感器装置、检测磁场的磁传感器和检测压力的压力传感器。在此情况下，可以构成使多个传感器一体化的传感器装置。由于提高了基板的选择空间，可以选择更低廉的基板，从而可以削减传感器装置的制造成本。此外，上述构成要素的任意组合、将本专利技术的表现方式在方法、系统等之间变换的内容作为本专利技术的方式也是有效的。专利技术的效果根据本专利技术，可以提供一种降低因热膨胀或者热收缩引起的输出特性劣化的加速度传感器装置及传感器装置。附图说明图1是本专利技术的实施方式涉及的加速度传感器装置的剖视图。图2是加速度传感器芯片的立体图。图3(a)是表示将多种传感器封装在一起的传感器装置的图。图3(b)是图3(a)所示传感器装置的B-B剖视图。附图标记说明10加速度传感器装置，12基板，14盖，15封装，16加速度传感器元件，18基座部，20加速度传感器芯片，26梁部，28锤部，30框架，32焊盘，34导线，38焊球，40信号处理芯片，42压电电阻元件，44、48、64粘结剂，46缓冲材料，50磁传感器芯片，60压力传感器芯片，100混合传感器装置。具体实施方式图1是本专利技术的实施方式涉及的加速度传感器装置10的剖视图。加速度传感器装置10为BGA(Ball Grid Array：球状栅极阵列)型的加速度传感器装置。加速度传感器装置10例如用于安装在移动电话等-->小型信息终端上通过检测3轴方向的加速度来检测小型信息终端的斜率等的用途中。加速度传感器装置10如图1所示，在由基板12和盖14构成的封装15中安装有加速度传感器芯片20和信号处理芯片40。在基板12的上面及基板内部形成有图中未示出的电路布线。在基板12的下面形成有起到用于输入输出加速度信号或者电源电压的外部端子作用的多个焊球38。基板12可以是环氧玻璃基板。图2是加速度传感器芯片20的立体图。图1所示的加速度传感器芯片20是沿图2的A-A线的剖面。加速度传感器芯片20包括：作为检测加速度的元件的加速度传感器元件16、和支撑加速度传感器元件16的基座部18。加速度传感器元件16以硅作为母材使用干蚀刻法形成由框架30、梁部26和锤部28构成的结构体，在梁部26上形成有压电电阻元件42。框架30为加速度传感器芯片20的基体，呈四角形。梁部26从框架30的4个内侧面分别向框架30的内侧方向延伸设置，并在框架30开口部的中央附近交叉。框架30的厚度为250μm的程度。如图2所示，梁部26被形成以使其上面与框架30的上面处于同一平面上。梁部26也可以被形成以使其上面与框架30的上面分离开。也就是说，梁部26也可以从框架30内侧面的上面和下面之间的位置延伸设置。梁部26的厚度被形成为薄壁以具有弹性，优选地形成为5μm程度。锤部28根据施加的加速度的大小而摇动从而使梁部26的弯曲量变化。锤部28在4个梁部26的交叉部分从梁部26的下面向下延伸地形成。锤部28为四角柱状的块体。压电电阻元件42是将梁部26变形时的弯曲量变换为电信号的部件。压电电阻元件42形成于梁部26的表面，在梁部26应力最集中的位置上每轴分别配置有4个元件，3轴合计12个元件。各轴都以4个元件构成惠斯登电桥电路，与加速度成比例的信号将与应力相应的电阻变化作为电压变化来检测。检测到的加速度信号从焊盘32输出。-->基座部18由硅、或者热膨胀系数与硅相近的玻璃形成。在此，硅的热膨胀系数为3×10-6/℃的程度，而热膨胀系数与硅相近的玻璃的热膨胀系数为2.5～4.5×10-6/℃的程度。基座部18为四角形的平板，如图1所示，为了确保锤部28摇动的空间，基座部18上面的一部分被挖去。基座部18在框架30的开口周缘部通过阳极接合与加速度传感器元件16接合。基座部18的厚度为250μm的程度。图1所示的信号处理芯片40中集成有对从压电电阻元件42的惠斯登电桥电路在每轴方向上获得的加速度信号进行运算处理的运算处理电路等。而且，虽然在图中省略了，但还可以包括用于贮存运算处理所需数据的EEPR本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种加速度传感器装置，包括：基板；以及加速度传感器芯片，其包括：具有根据所施加的加速度而摇动的锤部的加速度传感器元件、以及支撑所述加速度传感器元件的基座部，其特征在于，在所述基座部和基板之间设置有吸收两者热膨胀或者热 收缩时产生的热应力的缓冲材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种加速度传感器装置，包括：基板；以及加速度传感器芯片，其包括：具有根据所施加的加速度而摇动的锤部的加速度传感器元件、以及支撑所述加速度传感器元件的基座部，其特征在于，在所述基座部和基板之间设置有吸收两者热膨胀或者热收缩时产生的热应力的缓冲材料。2.根据权利要求1所述的加速度传感器装置，其特征在于，所述缓冲材料的热膨胀系数与所述基座部的热膨胀系数大致相等。3.根据权利要求1或2所述的加速度传感器装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：田村泰弘，
申请(专利权)人：CN株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]