加速度傳感器裝置的製作方法
2023-09-18 09:56:25
專利名稱：加速度傳感器裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於玩具、汽車、飛機、便攜終端設備等的用於檢測加速度的加速度傳感器裝置，特別是涉及可以利用半導體技術製造的加速度傳感器裝置。
背景技術：
利用壓電電阻效應或電容變化等物理量變化的加速度傳感器已經開發並商品化。儘管這些加速度傳感器可以在各種領域廣泛使用，但最近出現對能夠高靈敏度地同時檢測多軸方向上的加速度的小型加速度傳感器的需求。
矽單晶具有以下特徵由於其極少的晶格缺陷，可以是理想的彈性體；可以直接利用半導體工藝技術等等。因此，人們特別關注壓電電阻效應類型的半導體加速度傳感器，在這種半導體加速度傳感器中，在矽單晶基板上形成薄的撓性臂，通過利用壓電電阻器等應變計將施加在薄的撓性臂上的應力轉換成電信號來提供輸出。
目前使用的三軸加速度傳感器具有由矽單晶基板的較薄部分形成的梁結構的撓性臂，將由矽單晶基板的較厚部分形成的中央的質量部分與周邊框架相連，並且在撓性臂上具有在各軸方向上形成的多個壓電電阻器。為了高靈敏度地檢測小的加速度，使撓性臂較長、較薄，並且使作為振子的質量部分較重。
可以檢測小的加速度的事實導致撓性臂被折斷，因為很大的衝擊使得質量部分的振幅太大。因此，在具有很大衝擊的情況下，為了不使撓性臂折斷，在加速度傳感器的上方和下方設置調節板，利用該調節板來調節質量部分的振幅。
專利文獻1和專利文獻2表明，為了將調節板和加速度傳感器晶片的質量部分之間的間隙控制為預定值，將與間隙具有基本相同的直徑的小球與粘接劑混合，使用混合了小球後的粘接劑將調節板粘接在加速度傳感器晶片上。由於調節板與加速度傳感器晶片之間的間隙可以由小球的直徑決定，因此可以將間隙保持在預定值。這樣，通過使用包含小球的粘接劑，可以控制調節板和加速度傳感器晶片之間的間隙。
在撓性臂上分別接近質量部分和支撐框架的壓電電阻器構成電橋電路，以測量從外部施加的加速度的各個軸向分量。電橋電路的輸出電壓小至數mV～數10mV。因此，為了應對寬範圍的應用領域，需要用於放大輸出電壓的電路。而且，對於壓電電阻器的輸出，壓電電阻器的溫度傳感器需要位於接近加速度傳感器的位置上，以便利用溫度傳感器的輸出來校正或補償加速度傳感器的輸出。
因此，例如專利文獻3提出將包含電橋電路、放大電路和溫度補償電路的IC電路組裝到上部調節板中。
當使用具有IC電路的上部調節板時，由IC電路產生的熱使上部調節板的溫度升高。由於具有IC電路的上部調節板由矽製成，並且矽的熱傳導率為168w/m·K，是空氣的熱傳導率0.0241w/m·K的大約7000倍，因此整個上部調節板被IC電路所產生的熱加熱。
為加速度傳感器晶片設置的壓電電阻器設置在撓性臂的頂面上，即，位於與上部調節板的底面相對的位置上，與上部調節板的底面之間有數μm～數10μm的小間隙，因此當上部調節板的溫度上升時，來自上部調節板的底面的輻射熱使得壓電電阻器的溫度上升。位於對應於上部調節板中心的位置上、即接近質量部分的壓電電阻器的溫度低於或高於接近支撐框架的壓電電阻器的溫度。由於接近加速度傳感器晶片的周邊的空氣的運動大於加速度傳感器晶片的中央部分的空氣的運動，因此接近支撐框架的壓電電阻器的溫度存在與接近質量部分的壓電電阻器的溫度不同的傾向。由於在撓性臂上接近支撐框架的壓電電阻器和接近質量部分的壓電電阻器被組裝到電橋電路中來測定加速度的各個軸向分量，因此，如果接近支撐框架的壓電電阻器與接近質量部分的壓電電阻器之間有溫度差，該溫度差會導致它們之間的電阻差，從而即使沒有施加加速度，也會測量到輸出電壓。即，存在偏移電壓大的問題。
專利文獻1日本專利申請公開No.4-274005專利文獻2日本專利申請公開No.8-233851專利文獻3日本專利申請公開No.6-242141發明內容發明所要解決的技術問題本發明的目的在於提供一種具有較小的偏移電壓的加速度傳感器裝置。
解決技術問題的技術手段本發明的加速度傳感器裝置包括加速度傳感器晶片，具有位於加速度傳感器晶片的中央的質量部分；離開質量部分一定距離並且環繞質量部分的支撐框架；將質量部分的頂面與支撐框架的頂面橋接的多個撓性臂；和測量加速度的每個軸向分量的壓電電阻器，在所述多個撓性臂中的每一個的頂面上形成為接近質量部分和接近支撐框架；由矽基板製成的上部調節板，在其頂面上具有IC電路，設置為與質量部分的頂面具有預定間隙以覆蓋加速度傳感器晶片的頂面，並且利用粘接劑粘接在支撐框架上；以及容納在加速度傳感器晶片的頂面上設置有上部調節板的加速度傳感器晶片的保護殼，其中，上部調節板大於支撐框架的外周，從而從支撐框架的外壁中的至少一個突出，以覆蓋支撐框架。
最好是，在本發明的加速度傳感器裝置中，支撐框架在支撐框架的一個側面上具有端子板，該端子板具有通過導線與壓電電阻器和上部調節板上的處理電路端子連接的多個端子，並且上部調節板從支撐框架的、除了設置有端子板的側面的外壁以外的所有外壁突出。
最好是，在本發明的加速度傳感器裝置中，保護殼的內壁和從支撐框架的外壁突出的上部調節板的側邊之間的間隙、與保護殼的內壁和支撐框架的外壁之間的間隙之比為0.1～0.8。
最好是，在本發明的加速度傳感器裝置中，上部調節板利用粘接劑被粘接在加速度傳感器晶片的支撐框架的四個角上，並且在上部調節板上的、對應於四個角中的一個的位置上設置溫度傳感器。
發明效果在本發明的加速度傳感器裝置中，上部調節板從加速度傳感器晶片的支撐框架的外壁突出，利用該突出來隔開在保護殼內容納加速度傳感器晶片的空間，阻止上部調節板上方和下方的空氣流通。因此，在撓性臂的頂面上設置成接近質量部分的壓電電阻器和設置成接近支撐框架的壓電電阻器之間，可以使由IC電路導致的溫度上升保持均勻，從而降低偏移電壓。而且，上部調節板產生阻尼效應，針對急劇的加速度變化減小振蕩的衰減時間。而且，當在形成上部調節板的矽基板中產生碎片時，由於上部調節板大於加速度傳感器晶片，因此來自矽基板的碎片很少會進入傳感器中。而且，上部調節板的側邊與保護殼的內壁之間的間隙小，並且用導線將上部調節板和保護殼連接在一起。從而，可以預料，上部調節板的熱量可以容易地傳遞到保護殼並釋放。
圖1是本發明實施例1的加速度傳感器裝置的分解透視圖。
圖2是在實施例1的加速度傳感器裝置中使用的加速度傳感器晶片的透視圖。
圖3是實施例1的加速度傳感器裝置中的安裝有上部調節板的加速度傳感器晶片的透視圖。
圖4是沿圖1的IV-IV線的截面圖。
圖5是實施例1的加速度傳感器裝置去掉蓋後的平面圖。
圖6是表示偏移電壓與距離比之間的關係的曲線圖。
圖7是溫度傳感器的位置的說明圖。
圖8是表示偏移電壓與溫度傳感器的位置之間的關係的曲線圖。
圖9是表示衰減時間與距離比之間的關係的曲線圖。
符號說明10加速度傳感器晶片12質量部分14支撐框架16撓性臂18壓電電阻器19角20端子板22端子30上部調節板32處理電路端子34溫度傳感器36粘接劑40保護殼100加速度傳感器裝置具體實施方式
以下參照附圖根據實施例詳細說明本發明。
(實施例1)利用圖1～圖5說明本發明實施例1的加速度傳感器裝置。圖1是實施例1的加速度傳感器裝置的分解透視圖，圖2是表示在實施例1的加速度傳感器裝置中使用的加速度傳感器晶片的透視圖，圖3是安裝有上部調節板的加速度傳感器晶片的透視圖，圖4是沿圖1的IV-IV線的截面圖，圖5是表示圖1的加速度傳感器裝置去掉蓋後的平面圖。在實施例1的加速度傳感器裝置100中，利用包含大約10wt％的硬質塑料球(直徑為20μm)的混揉的粘接劑36，將頂部有電路安裝面的上部調節板30粘接在加速度傳感器晶片10的頂面上，並將加速度傳感器晶片10插入和粘接在保護殼40內。為了將加速度傳感器晶片10粘接在保護殼40內，預先將包含硬質塑料球的混揉的粘接劑36′塗在保護殼的底面42的粘接部分上。將直徑為20μm的大約10wt％的硬質塑料球混合在矽樹脂中來製造粘接劑36′。硬質塑料球以高精度將上部調節板30與加速度傳感器晶片10之間的間隙g1和保護殼的底面42與加速度傳感器晶片10之間的間隙g2控制為10μm。
本發明中使用的加速度傳感器晶片10使用具有經由SiO2絕緣層形成的SOI層的矽單晶基板來製造，即，使用SOI晶片來高精度地控制撓性臂16的厚度。SOI代表絕緣體上矽(Silicon On Insulator)。在該例子中，使用如下晶片作為基板，在該晶片中，將用作蝕刻阻擋層的SiO2絕緣層薄薄地(約1μm)形成在厚度約600μm的Si晶片上，並且在絕緣層上形成厚度約為10μm的n型矽單晶基板。加速度傳感器晶片10包括由矽單晶基板的較厚部分形成的中央的質量部分12；設置在質量部分12的周邊並環繞質量部分12的方形支撐框架14；兩對梁形的撓性臂16，由矽單晶基板的較薄部分形成，並且將質量部分12的頂面與支撐框架14的頂面連接；4個應變計(在以下的說明中稱為「壓電電阻器」，因為壓電電阻器用作應變計的一個例子)18，對應於兩個正交的檢測軸(X軸和Y軸)和垂直於加速度傳感器晶片的頂面的檢測軸(Z軸)針對每個軸設置在撓性臂上。即，沿X軸方向延伸的撓性臂16每個都有兩個壓電電阻器18設置在其上，以檢測X軸方向上的加速度。沿Y軸方向延伸的撓性臂16每個都有兩個壓電電阻器18設置在其上，以檢測Y軸方向上的加速度。沿X軸方向延伸的撓性臂16每個都有兩個壓電電阻器18設置在其上，以檢測Z軸方向上的加速度。在該例子中，Z軸方向上的加速度由設置在沿X方向延伸的撓性臂16上的壓電電阻器檢測，但檢測Z軸方向上的加速度的壓電電阻器也可以設置在沿Y軸方向延伸的撓性臂16上。檢測各軸方向上的加速度的4個壓電電阻器構成全橋檢測電路。通過用光致抗蝕劑對SOI晶片的表面(矽上厚度10μm)進行構圖，並在矽層中注入(1～3)×1018原子/cm3的硼來形成壓電電阻器。電阻器的布線使用金屬濺射、乾式蝕刻裝置等形成。
以下說明加速度傳感器晶片10的尺寸。加速度傳感器晶片的支撐框架14具有1900μm×1900μm的外側尺寸，其厚度為610μm，支撐框架的寬度為200μm。中央的質量部分12具有500μm×500μm的長度和寬度，其厚度為610μm。4個撓性臂16每個為500μm長度×70μm寬度×10μm厚度。形成在撓性臂上的壓電電阻器18每個的長度為70μm，寬度為5μm。
加速度傳感器晶片10的支撐框架14的一個側邊具有端子板20，在該端子板20上設置用於壓電電阻器的多個端子22，並與加速度傳感器晶片10成為一體。由於端子板20與支撐框架14的側邊具有相同的長度(1900μm)，並且從支撐框架14的突出量約為200μm，因此，包括端子板20在內的加速度傳感器晶片10的尺寸為1900μm×2100μm。端子板20的底面24最好比方形支撐框架14的底面淺，從而使端子板20的底面24不與保護殼的底面42接觸。設置在端子板20上的多個端子22通過設置在撓性臂頂面和支撐框架頂面上方的多根導線與設置在撓性臂上的12個壓電電阻器18的端子相連。在圖1到圖5中，省略了連接端子22與壓電電阻器18的這些導線。
由於設置在加速度傳感器晶片10上的12個壓電電阻器18構成三對(X、Y、Z軸上各一對)全橋檢測電路，因此至少需要4個端子22，並且最好有8個端子22設置在端子板20上。每個端子22通過導線38與設置在上部調節板30上的幾個處理電路端子32電連接。使用例如直徑20μm、長度0.5mm的裸金線作為導線38，利用超聲焊機將裸金線的一端焊接到每個端子22，並將裸金線的另一端焊接到每個處理電路端子32。
在加速度傳感器晶片10的頂面上安裝上部調節板30，以覆蓋頂面。在上部調節板30的底面與加速度傳感器晶片10的質量部分12的頂面之間設置預定間隙，例如3～35μm的間隙g1。在加速度傳感器晶片10的、在本實施例中為方形支撐框架的支撐框架14的頂面的每個角19上，利用粘接劑36將上部調節板30固定在加速度傳感器晶片10的頂面上。
在每個角19上在支撐框架中形成尺寸為180μm×180μm、深度為10μm的凹槽，並在該凹槽中塗布粘接劑36，使粘接劑從支撐框架的頂面向上部調節板30的底面凸出，由此形成間隙g1。
作為上部調節板30，使用具有形成在頂面上的IC電路的、2200μm寬度×2600μm長度×200μm厚度的矽基板。將上部調節板30粘接在加速度傳感器晶片10上，並使上部調節板的側邊從支撐框架14的3個外壁突出。如圖3和圖5所示，上部調節板30從與設置有端子板20的一側相反側的支撐框架的外壁突出300μm，並且從支撐框架的兩側突出350μm。在設置有端子板的一側，上部調節板30的側邊與支撐框架14的側邊一致，從而端子板的整個頂面露出。
設置在上部調節板30上的IC電路包括用於切換輸入軸的多路復用器；用於放大信號的運算放大器；用於存儲校正數據的EEPROM；用於檢測環境溫度的溫度傳感器；以及電阻梯形電路，該電阻梯形電路具有如下功能，即通過根據溫度傳感器的輸出從EEPROM提供調節碼來對運算放大器的偏移和增益提供反饋。溫度傳感器34與將上部調節板30粘接在支撐框架14的4個角19上的位置中的一個相對應地設置在上部調節板上。
在上部調節板30的底面上形成SiO2層作為絕緣層。由於當大的加速度作用於加速度傳感器裝置時，加速度傳感器晶片10的質量部分12可能與上部調節板的底面接觸或碰撞，因此在上部調節板的底面設置有絕緣層，用於阻止電荷從上部調節板的底面向加速度傳感器晶片洩漏。可以使用Al2O3層代替SiO2層作為該絕緣層。另外，代替上部調節板的底面的絕緣層，也可以在加速度傳感器晶片的頂面設置絕緣層。
保護殼40具有邊框44和內底面42，加速度傳感器晶片10的支撐框架的底面被粘接在保護殼40的內底面42上。加速度傳感器晶片10的中央的質量部分12不與保護殼40的內底面42接觸，並且具有預定間隙g2(該間隙的長度可以與質量部分的頂面和上部調節板之間的間隙不同)，而加速度傳感器晶片10被固定在內底面42上。內底面42用作下部調節板，因為內底面42與質量部分12的底面之間具有間隙，以便將質量部分12的向下振動限制在間隙的尺寸內。
保護殼40的邊框44間的距離、即邊框44的內壁之間的距離被設定為2900μm。加速度傳感器晶片10被安裝在保護殼40的內底面42的中央。由於在支撐框架14的兩側，上部調節板30從支撐框架的每個外壁突出350μm，因此保護殼的內壁與上部調節板的側邊之間的間隙為150μm。保護殼的內壁和上部調節板的側邊之間的間隙與保護殼的內壁和支撐框架的外壁之間的500μm的間隙之比為0.3。而且，與端子板20相反一側的上部調節板的側邊與保護殼的內壁之間的距離為200μm，端子板的側邊(圖5中的下邊)與保護殼的內壁之間的距離為300μm。
保護殼40的邊框44具有多個輸入和輸出端子46，設置在上部調節板30上的幾個處理電路端子32分別利用導線48(也稱為「第二導線」)與這些輸入和輸出端子46電連接。然後，這些端子46在邊框內分別通過導線(未圖示)與設置在保護殼40的側面上的多個外部端子連接。保護殼40至少具有5個、最好為12個輸入和輸出端子46。作為將保護殼40的輸入和輸出端子46與上部調節板的處理電路端子32電連接的第二導線48，使用直徑為20μm的裸金線，並且用超聲焊機將線端焊接到各個端子上。保護殼40例如由氧化鋁陶瓷製成，並且將由氧化鋁陶瓷製成的蓋50用粘接劑固定到保護殼40的頂部。
使用實施例1的加速度傳感器裝置100來測量其偏移電壓。當在由用於X軸的4個壓電電阻器形成的全橋電路的端子與由用於Z軸的4個壓電電阻器形成的全橋電路的端子之間施加3V的電壓，並在24℃的環境溫度下測定偏移電壓時，用於X軸的全橋電路的輸出電壓在±20mV以內，用於Z軸的全橋電路的輸出電壓也在±20mV以內。注意，輸出電壓表示正值和負值，因此必須使用絕對值的大小來進行比較。在這種情況下，「在±20mV以內」意味著全橋電路的輸出電壓表示從+20mV到-20mV的分布值。即，這意味著偏移電壓的絕對值最大為20mV。以下將在同一意義上表示偏移電壓。
作為比較例的加速度傳感器裝置，提供如下的加速度傳感器裝置除了使用尺寸為1900μm寬度×1900μm長度×200μm厚度的上部調節板外，與實施例1的加速度傳感器裝置100具有相同的結構。由於上部調節板具有與加速度傳感器晶片相同的外側尺寸，因此當將上部調節板安裝在加速度傳感器晶片上時，上部調節板不從支撐框架的任何外壁突出。當使用本比較例的加速度傳感器裝置象實施例1那樣來測量偏移電壓時，用於X軸的全橋電路的輸出電壓在±30mV以內，用於Z軸的全橋電路的輸出電壓在±60mV以內。這樣，比較例的加速度傳感器裝置在Z軸具有較大的偏移電壓，而實施例1的加速度傳感器裝置在Z軸具有最大±20mV的較小的偏移電壓。
在設置在上部調節板上的電路中，例如放大器等產生大量熱的電路被設置在上部調節板的周邊部分上，即，產生大量熱的電路被設置在接近支撐框架的撓性臂上的壓電電阻器附近。因此，接近支撐框架的壓電電阻器的溫度變得比接近質量部分的壓電電阻器的溫度高。在由用於測量Z軸加速度的4個壓電電阻器形成的全橋電路中，由於接近支撐框架的2個壓電電阻器的電阻值之積與接近質量部分的2個壓電電阻器的電阻值之積的差而獲得輸出電壓。另一方面，在由用於測量X軸或Y軸加速度的4個壓電電阻器形成的全橋電路中，由於接近支撐框架的2個壓電電阻器中的一個的電阻值與接近質量部分的2個壓電電阻器中的一個的電阻值之積、與接近支撐框架的另一個壓電電阻器的電阻值與接近質量部分的另一個壓電電阻器的電阻值之積的差而獲得輸出電壓。因此，當接近支撐框架的壓電電阻器與接近質量部分的壓電電阻器之間存在溫度差時，Z軸的全橋電路的輸出電壓會發生較大變動，而X軸或Y軸的全橋電路的輸出電壓會發生較小變動。
在本發明的加速度傳感器裝置中，上部調節板從加速度傳感器晶片的外壁突出，以覆蓋在保護殼內容納加速度傳感器晶片的空間。當由設置在上部調節板上的IC電路產生的熱量來加熱支撐框架頂面上的周邊空間或質量部分頂面上的周邊空間時，該熱量會在短時間內均勻地加熱加速度傳感器晶片的頂面。然而，在比較例中，由於保護殼的內壁與上部調節板的側邊之間的間隙大，在保護殼內大量空氣可以在容納加速度傳感器晶片的空間與上部調節板上部的空間之間流通，加速度傳感器晶片的整個頂面沒有被均勻加熱，從而在接近支撐框架的壓電電阻器與接近質量部分的壓電電阻器之間會存在溫度差，從而使Z軸的偏移電壓變大。
注意，在實施例1的加速度傳感器裝置100中，溫度傳感器34與粘接上部調節板的支撐框架14的四個角19中的一個相對應地設置在上部調節板30上。儘管產生大量熱的運算放大器、電阻梯形電路等等形成在上部調節板上，但由於粘接有上部調節板的位置離這些產生大量熱的電路遠，因此，溫度傳感器34可以測量保護殼內的平均溫度。
(實施例2)使用本發明的加速度傳感器裝置來測量偏移電壓與距離比之間的關係，其中，改變上部調節板的尺寸，並且改變保護殼的內壁和上部調節板的側邊之間的間隙與保護殼的內壁和支撐框架的外壁之間的間隙之比。除了上部調節板的尺寸外，這裡使用的加速度傳感器裝置與實施例1的相同。在上部調節板中，2200μm寬度×Lμm長度×200μm厚度的尺寸中的L從1900μm改變到2800μm。上部調節板從與設置有端子板的一側相反一側的支撐框架的外壁突出300μm，因為上部調節板被粘接在加速度傳感器晶片上，從而在設置有加速度傳感器晶片的端子板的加速度傳感器晶片的一側，上部調節板的側邊與加速度傳感器晶片的支撐框架的側邊一致，從而端子板的整個頂面從上部調節板露出。由於上部調節板的長度L從1900μm改變到2800μm，上部調節板分別從支撐框架的兩側突出0μm(沒有突出量)、100μm、200μm、300μm、400μm和450μm。保護殼的內壁和上部調節板的側邊之間的間隙與保護殼的內壁和支撐框架的外壁之間的500μm的間隙之比分別為1.0、0.8、0.6、0.4、0.2和0.1。通過在24℃的環境溫度下在端子之間施加3V的電壓來測量這些加速度傳感器裝置的偏移電壓。圖6中示出所測量的偏移電壓與距離比(保護殼的內壁和上部調節板的側邊之間的間隙與保護殼的內壁和支撐框架的外壁之間的間隙之比)的關係。從圖6可看出，當距離比為0.1～0.8時，偏移電壓在±40mV以內。而且，當距離比為0.1～0.6時，偏移電壓在±30mV以內。注意，當距離比小於0.1時，保護殼的內壁與上部調節板的側邊之間的間隙小於50μm，從而難以組裝加速度傳感器裝置，因此距離比需要為0.1或更大。
(實施例3)考慮設置在上部調節板上的溫度傳感器的位置與偏移電壓之間的關係。這裡使用的加速度傳感器裝置具有在實施例1中所述的結構，並且溫度傳感器34與在支撐框架的四個角上粘接上部調節板的位置中的一個相對應地設置在上部調節板上。當從具有包含粘接劑的尺寸為180μm×180μm的凹槽的角19的中心，如圖7所示將溫度傳感器34的溫度測量部分(尺寸為300μm×300μm)的中心沿上下方向改變距離W1、沿左右方向改變距離W2至300μm時，測量偏移電壓，圖8中示出偏移電壓的分布。從圖8可看出，當溫度傳感器的溫度測量部分的中心是離粘接劑的中心在±50μm的範圍內的區域時，偏移電壓小於±20mV，並且隨著溫度傳感器的溫度測量部分的中心遠離粘接劑的中心，偏移電壓變大。
由於IC電路形成在上部調節板的頂面上，因此當將溫度傳感器設置在從粘接劑的中心接近上部調節板的中心的位置上時，溫度傳感器離IC電路很近，從而不可能測量壓電電阻器的溫度。而且，當溫度傳感器位於從粘接劑接近上部調節板的外側時，傳感器會遠離壓電電阻器，從而偏移電壓變大。
(實施例4)使用通過改變上部調節板的長度L而製成的在實施例2中使用的加速度傳感器裝置，來測量加速度傳感器晶片的振動衰減之前的時間(衰減時間)。當用線吊起加速度傳感器裝置並且將線切斷使傳感器裝置自由下落，從而使加速度從1G改變到0G時，監視加速度傳感器裝置的輸出，並將直到沒有輸出被監視到之前的時間定義為衰減時間。圖9中用曲線示出所測量的衰減時間與加速度傳感器裝置的距離比(保護殼的內壁和上部調節板的側邊之間的間隙與保護殼的內壁和支撐框架的外壁之間的間隙之比)之間的關係。從該曲線可看出，當距離比減小時，衰減時間減小，與距離比為1.0(突出量0μm)時的大約22msec(毫秒)的衰減時間相比，距離比為0.4(突出量200μm)時的衰減時間約為14msec，可以降低大約40％。
工業實用性在用於玩具、汽車、飛機、便攜終端設備等的用於檢測加速度的加速度傳感器裝置中，提出在上部調節板上形成IC電路來減小其尺寸的方案。具有其上形成有IC電路的上部調節板的加速度傳感器裝置具有很大的偏移電壓，因為壓電電阻器沒有被IC電路所產生的熱均勻加熱。在通過使上部調節板大於加速度傳感器晶片，從而上部調節板從加速度傳感器晶片突出，來使壓電電阻器的溫度保持均勻的加速度傳感器裝置中，由於可以減小偏移電壓，從而所要測量的加速度可以為正確值。
權利要求
1.一種加速度傳感器裝置，包括加速度傳感器晶片，具有位於加速度傳感器晶片的中央的質量部分；離開質量部分一定距離並且環繞質量部分的支撐框架；將質量部分的頂面與支撐框架的頂面橋接的多個撓性臂；和測量加速度的每個軸向分量的壓電電阻器，在所述多個撓性臂中的每一個的頂面上形成為接近質量部分和接近支撐框架；由矽基板製成的上部調節板，在其頂面上具有IC電路，設置為與質量部分的頂面具有預定間隙以覆蓋加速度傳感器晶片的頂面，並且利用粘接劑粘接在支撐框架上；以及容納在加速度傳感器晶片的頂面上設置有上部調節板的加速度傳感器晶片的保護殼，其中，上部調節板大於支撐框架的外周，從而從支撐框架的外壁中的至少一個突出，以覆蓋支撐框架。
2.如權利要求1所述的加速度傳感器裝置，其中，支撐框架在支撐框架的一個側面上具有端子板，該端子板具有通過導線與壓電電阻器和上部調節板上的處理電路端子連接的多個端子，並且上部調節板從支撐框架的、除了設置有端子板的側面的外壁以外的所有外壁突出。
3.如權利要求2所述的加速度傳感器裝置，其中，保護殼的內壁和從支撐框架的外壁突出的上部調節板的側邊之間的間隙與保護殼的內壁和支撐框架的外壁之間的間隙之比為0.1～0.8。
4.如權利要求3所述的加速度傳感器裝置，其中，上部調節板利用粘接劑被粘接在加速度傳感器晶片的支撐框架的四個角上，並且在上部調節板上的、對應於四個角中的一個的位置上設置溫度傳感器。
全文摘要
本發明提供一種加速度傳感器裝置，包括加速度傳感器晶片，具有質量部分、支撐框架和頂面上具有壓電電阻器的撓性臂；以及具有IC電路的上部調節板，其面積大於支撐框架並且粘接在支撐框架的頂面上，其中，加速度傳感器晶片和上部調節板位於具有蓋的保護殼內。調節板從支撐框架的外壁突出，利用該突出來隔開在保護殼內容納晶片的空間，阻止調節板上方和下方的空氣流通，從而在設置在撓性臂的頂面上的壓電電阻器之間使由IC電路導致的溫度上升保持均勻，從而減小偏移電壓。
文檔編號G01P15/12GK101057148SQ20058003806
公開日2007年10月17日 申請日期2005年10月14日 優先權日2004年11月8日
發明者坂口勇夫 申請人:日立金屬株式會社