JPH0961455A - 加速度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】自動車の車両制御システムやエアバッグシステ
ムに適用可能な小型低コストで表面実装に適し、加速度
検出方向を実装平面と平行に出来る高性能な加速度セン
サを提供すること。 【構成】静電容量型加速度センサの検出部構造体をシリ
コン板８とガラス板９の積層構造とする場合に、シリコ
ン板８とガラス板９の単品状態で貫通角孔を加工しその
内面にワイヤボンディング電極６，７を加工する。その
後、それらの板を積層接合後に切断し検出部構造体１と
する。これをリードフレーム３に接着した後、ワイヤボ
ンディングを行い加速度センサとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車の安全システム
用加速度センサ、特にアンチロックブレーキ制御システ
ムやエアバッグシステムなどに使用される加速度センサ
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の加速度センサとして半導
体歪ゲージ式，静電容量式，圧電式など数多くのものが
知られている。特願平6−249033 号明細書に記載されて
いるように、これらの加速度センサの積層型の検出部構
造体は検出方向をリードフレームと平行する場合製造過
程における切断面の一面をリードフレームに接着し対向
する他の一面にワイヤボンディング用電極をもうけてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】積層型検出部構造体を
実装するパッケージのリードフレームに平行となるよう
一般に水平に置かれるプリント基板に固定する時は剛性
が高くしかも容易に接着可能である。積層方向に垂直な
検出方向を持つ検出部構造体を水平方向の加速度検出に
適用する場合、積層方向と垂直な切断面をリードフレー
ムに接着することにより可能となる。このとき検出部構
造体より金線によりリードフレーム上で容易に電極と接
合をとるためには、検出部構造体の接着面に対向する他
の切断面を利用しなければならなかった。このとき切断
面にワイヤボンディング用電極を加工する場合は切断後
の加工となるため、加工能率が低いという問題があっ
た。さらに特性上では、検出部構造体に電気的に接続さ
れる信号回路とは、機械的な高さの差が大きいことによ
り導体長さが大きく外部よりの電気的ノイズの影響の問
題もあった。他方、他の切断面にワイヤボンディング用
電極を加工する場合では、切断後の加工となるため、加
工能率が低い事の他、ワイヤボンディングする面が、他
端の電極面と垂直となるためボンディング能率が低いと
いう問題があった。しかも、これらの場合では、積層さ
れるガラス板等の全幅にわたりワイヤボンディング用電
極を形成すると、シリコン板や他の電極との絶縁距離を
確保できないため、ガラス板等の各積層厚さより小さい
幅のボンディング用電極を加工する必要があり、そのた
めには各切断された加工面毎に加工用マスクを必要と
し、同時に多数個加工するためには切断されたガラス板
等を整列しなければならない等の加工能率を下げるとい
う問題もあった。

【０００４】本発明の目的は、加速度検出方向が実装表
面と平行になる小型，軽量加速度センサの検出部構造体
を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】加速度センサの検出部構
造体を積層して構成するシリコン板とガラス板は積層さ
れる前の複数個の検出部が形成される板の状態で、各板
毎にワイヤボンディング用電極が付けられる角形貫通孔
加工を複数個同時に行った後に、マスク等を重ね斜方よ
り蒸着またはスパッタを行い電極を形成する。その後、
積層し接合されたのちに縦横に切断され、角形の検出部
構造体となる。

【０００６】この検出部構造体は切断面の一面を用い
て、リードフレーム上に接着固定される。

【０００７】

【作用】加速度センサの検出部構造体の検出方向を構造
体のリードフレームの接合面と平行とする実装で、ワイ
ヤボンディング用電極は角形に切断される面に接する位
置の角形の貫通孔の内面に切断前に加工されるためシリ
コン板およびガラス板の状態で同時に多数個加工するこ
とが出来、低コスト化が図れる。

【０００８】また、ガラス板上のワイヤボンディング用
電極のための角形貫通孔の位置はシリコン板上の角形貫
通孔位置より各辺共に重ね合わせた状態で内側に来るよ
うにすることにより絶縁距離を確保することが出来る。
このため、ガラス板上のワイヤボンディング用電極は、
蒸着またはスパッタにより同時に多数個形成される場合
マスクをガラス板上面に置き角形貫通孔内面に金属を付
着させるため角型孔内面全面に金属が広がっても絶縁距
離を確保出来る。

【０００９】他方、この構造ではリードフレーム上に検
出部構造体を接着したとき、ワイヤボンディング位置は
高さが低くなり、リードフレーム上の信号処理回路部分
の高さに近付き、これによる相互間の導線の長さを短縮
により電気的ノイズの低減を図ることが出来る。

【００１０】

【実施例】本発明による静電容量型加速度センサの実施
例を図１に示す。加速度検出部構造体１と信号処理回路
２はリードフレーム３上にエポキシ樹脂系接着剤で固定
され、導線４，５により相互に電気的に接続されてい
る。この導線はワイヤボンディングにより、ガラス板に
切断まえに加工された角形貫通孔の内面に蒸着された電
極６とシリコン板に切断前に加工された貫通孔の内面に
蒸着された電極７のそれぞれに接合される。図１ではガ
ラス板８とシリコン板９とガラス板１０とシリコン板１
１の順で積層された４層構造となっているため、シリコ
ン板８とガラス板１１にも切断前に角形貫通孔が加工さ
れ、その内面の位置は面１２，１３に示すよう蒸着され
た電極６，７の位置からずらした位置とすることによ
り、シリコン板８とガラス板９，シリコン板１０，ガラ
ス板１１の４層を同時に陽極接合により密着性良く接合
することが出来る。電極６と電極７はガラス板９の面１
４により電気的に絶縁されている。また辺１５，１６，
１７，１８は積層後に切断加工された辺である。これら
の構成の加速度検出部構造体１の大きさは、数mm角の直
方体となり容易にその切断面でリードフレームに接着で
き、また信号処理回路２の大きさは厚さ数百ミクロンで
一辺数mm角のチップであるため、電極６，７の高さを低
くしたことにより導線４，５の長さを３mm以下とするこ
とができ、フルモールド実装の際の導線の変形および電
気的ノイズの低減を図ることが出来る。検出部構造体１
の加速度により可動する静電容量を検出する電極はシリ
コン板１０にエッチング加工された片持ち支持梁として
形成され、シリコン板１０全体が導体となり、ワイヤボ
ンディング用電極７と電気的に接合される。この電極は
アルミ材を用い図２に示すような２次元配列で切断前の
板状態で加工される。切断前の板の直径は約１００mmの
ため同時に多数個電極の加工を行えるので高能率とな
る。切断前のシリコン板には貫通孔１９をエッチング加
工し、その後に部位２０に孔を開けたマスクをかさね
て、アルミの蒸着又はスパッタを行う。積層後の部位２
１，２２において切断される。図３に示すような蒸着マ
スク２３とシリコン板２４の孔位置関係とし、蒸着分子
方向２５とすることにより加工能率を上げ電極の厚さを
容易に１ミクロン以上に高能率加工することが出来る。
検出部構造体１の静電容量を検出する他方の固定電極は
ガラス板９のシリコン板１０と対向する面にアルミ材で
形成され貫通孔により内径にスパッタしたアルミ材を通
し反対側の面に引き出される。図４に示すようこの固定
電極側２９より引き出した貫通孔２６からスッパタ又は
蒸着したアルミ材２７によりワイヤボンディング電極
２８まで配線される。このワイヤボンディング電極２８
の加工法は、先に示したシリコン板２４への蒸着と同様
の方法にて行われる。これら単独に加工されたシリコン
板とガラス板は、積層し陽極接合された後、切断され検
出部構造体となる。

【００１１】本発明の他の適用事例は図５に示すような
ガラス板３０，３１の間にシリコン板３２を挟んだ３層
構造があり、この場合も容量検出の固定側電極はガラス
板３０上に構成され、容量検出の可動側電極はシリコン
板３２に形成される。この構造の場合は、２枚のガラス
板の厚さを等しくすることにより熱伸びが静電容量検出
部に関して対称に近い構造となり温度特性が改善され
る。このときのワイヤボンディング用電極はシリコン板
３２上では前事例と同様にして形成され電極３５のよう
になる。ガラス板３０上ではシリコン板３２側の固定電
極は孔３２の内面にスパッタされたアルミとモリブデン
の積層膜を通じガラス板３０の反対側のスパッタされた
アルミ配線３３に電気的に接続される。この孔３２は配
線のスパッタの後の低融点ガラスペーストの印刷による
塗付けの後、約５００℃で焼成し封止される。その後、
ワイヤボンディング用アルミ電極３４を蒸着することに
よりボンディング表面の材質の変化を押さえることが出
来る。その後にガラス板３０，３１とシリコン板３２を
積層し約４００℃で陽極接合することにより孔３２の封
止は保たれ空洞を形成することが出来る。その後は切断
工程を経て検出部構造体とする。

【００１２】

【発明の効果】本発明により小型，低コストな加速度検
出方向が実装表面と平行な表面実装に適した加速度セン
サが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による検出部構造体の組立の実施例の斜
視図。

【図２】本発明による検出部構造体の中央シリコン板の
電極加工の切断前平面位置を示した説明図。

【図３】本発明による検出部構造体の中央シリコン板の
電極のマスク加工の断面図。

【図４】本発明による検出部構造体の固定電極側ガラス
板の構造を示した斜視図。

【図５】本発明による他の実施例を示した斜視図。

【符号の説明】

１…検出部構造体、２…信号処理回路、３…リードフレ
ーム、４，５…導線、６，７…電極、８，１０…シリコ
ン板、９，１１…ガラス板、１２，１３…内面、１４…
面、１５，１６，１７，１８…辺。

フロントページの続き (72)発明者 市川 範男 茨城県ひたちなか市高場2477番地 株式会 社日立カーエンジニアリング内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シリコン板をエッチング加工してビームで
   支持される錘を形成し、前記錘の変位を前記錘に対向し
   て配置した固定電極と前記錘との間の静電容量の変化、
   あるいはビームに配置した歪ゲージの抵抗変化から加速
   度を検出できる加速度検出部構造体を基板又はリードフ
   レームに接着固定する加速度センサにおいて、検出部構
   造体をガラス板とシリコン板の積層構成とし、切断によ
   り板からセンサの最外形の一部分を作り、切断面の一面
   を基板又はリードフレームに接着固定する場合に、ガラ
   ス板とシリコン板の切断前の貫通加工面が切断後ワイヤ
   ボンディング用電極面を形成する構造となることを特徴
   とする加速度センサ。
2. 【請求項２】請求項１において、前記シリコン板と前記
   ガラス板のワイヤボンディング用貫通加工穴相互の位置
   をずらし、前記ガラス板の積層面の一部を表面に露出す
   ることによりワイヤボンディング用電極相互の絶縁距離
   を設けた加速度センサ。
3. 【請求項３】請求項１において、前記ガラス板の一面に
   設けた固定電極より前記ガラス板の反対面まで配線する
   貫通孔を低融点ガラスで封止後に積層し接合した加速度
   センサ。