专利名称：加速度传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及汽车、飞机、便携终端设备、玩具等所使用的加速度检测用的半导体加
速度传感器。
背景技术：
加速度传感器多用于安全气囊工作用，将汽车碰撞时的冲击作为加速度来处理。 在汽车中，具有测定X轴方向和/或Y轴方向的加速度的单轴或双轴功能就足够了 。另外， 由于测定的加速度非常大，因此检测加速度的加速度传感器元件也得制作成牢固的元件。 最近，便携终端设备、机器人等也多使用，为了检测空间动作，需求一种测定X、 Y、Z轴方向 的加速度的三轴加速度传感器。另外，为了检测微小加速度，需求一种高分解能、小型的加 速度传感器。 加速度传感器用将挠性梁的动作转换为电信号的方法，与压阻型和静电容量型、 压电型大不相同，考虑传感器输出的大小或响应频率特性、耐电磁噪音、输出的直线性、静 止加速度的检测、温度特性等来选择。从小型且高灵敏度的需求出发，需要微细加工，因此 在硅基板上利用光刻技术来形成，用半导体技术在硅中掺入杂质形成压阻的半导体压阻元 件型三轴加速度传感器正在被实用化。 关于半导体压阻元件型三轴加速度传感器，申请人正在大范围内进行多个专利申 请。在专利文献1至专利文献6中，明示有重锤的形状、梁的形状、半导体压阻元件的配置、 半导体压阻元件的连接、梁和支承框的接合部的形状等。图15用分解立体图来表示三轴加 速度传感器，图16A表示沿图15的XVI A-XVI A线的剖面图，另外，图16B用平面图来表示 该三轴加速度传感器中使用的加速度传感器元件。在三轴加速度传感器200中，在箱190 内，加速度传感器元件100和限制板180用树脂等粘着材料54以规定间隔进行粘着。加速 度传感器元件100的芯片端子104用引线58连接于箱端子192，传感器的信号从外部端子 194取出。在箱190上，箱盖195用例如AuSn软钎料等粘着材料55进行粘着密封。三轴加 速度传感器元件100由方形的支承框10、重锤20及两对梁30构成，重锤20用两对梁30保 持在支承框10的中央。在梁30上形成有半导体压阻元件31x、31y、31z。在一对梁上设有 X轴半导体压阻元件31x和Z轴半导体压阻元件31z，在另一对梁上设有Y轴半导体压阻元 件31y。在一对梁的4个端部配有半导体压阻元件，由这些元件构成电桥电路，因此能够消 除温度变化等造成的半导体压阻元件的均一的电阻变化，另外，通过改变电桥电路的连接 方式，能够分开检测X轴、Y轴和Z轴的加速度。在图16A中，重锤20的下面和箱190的内 底面的间隔g4、和重锤20的上面和限制板180的间隔g3在冲击等过度的加速度施加于传 感器时，限制重锤20的动作，防止梁30损坏。本发明的半导体压阻元件型三轴加速度传感 器的基本结构与这些专利文献中所记述的结构相同，因此在不需特别说明的限度内省略详 细说明。以下，有时将半导体压阻元件型三轴加速度传感器及元件只称为加速度传感器或 加速度传感器元件。另外，有时也按同义语来使用加速度传感器和加速度传感器元件。
在上述加速度传感器元件的制作中，需要高精度地加工梁的厚度，因此通常使用用在较厚的硅层的表面上经由氧化硅膜层而层叠有较薄的硅层的SOI(Siiicon on Insulator,绝缘体上硅)晶片。可以制作成如下结构将氧化硅膜层作为蚀刻停止层来使 用，在较薄的硅层上加工成梁等的形状后，在较厚的硅层上加工槽，将支承框和重锤分开， 通过由较薄的硅层构成的梁，将重锤支承于支承框。 在半导体压阻元件型三轴加速度传感器中，在重锤上设有切口部分，将梁与该切
口部分连接，由此能够兼得小型化和高灵敏度两者。关于这种结构的加速度传感器，例如，
在专利文献7至专利文献10中有所记载。图17用立体图表示其代表结构。在加速度传感
器元件100'中，在重锤20'的连接有梁30'的部分设有切口 22，在切口 22的内侧且在重
锤20'上连接有梁30。因此，即使支承框10的内部全部形成重锤20'，也只能将梁30加
长切口 22的长度的量，即使以较小的面积也能够得到灵敏度高的传感器。 专利文献1 :(日本)特开2003-172745号公报 专利文献2 :(日本)特开2003-279592号公报 专利文献3 :(日本)特开2004-184373号公报 专利文献4 :(日本)特开2006-098323号公报 专利文献5 :(日本)特开2006-098321号公报 专利文献6 :W02005/062060A1 专利文献7 :(日本)特开平11-214705号公报 专利文献8 :(日本)特开2002-296293号公报 专利文献9 :(日本)特开2003-101032号公报 专利文献10 :(日本)特开平9-237902号公报 专利文献11 :(日本)特开平3-2535号公报 专利文献12 :(日本)特开平10-170380号公报 专利文献13 :(日本)特开2000-46862号公报 在图15所示的加速度传感器200中，通过将构成加速度传感器元件100的传感器 芯片与箱体粘着的粘着材料的固化收縮、箱体和传感器芯片的热膨胀系数不同造成的热变 形、将传感器安装于安装基板后安装基板弯曲等，外力施加于传感器芯片。当外力施加时， 在传感器芯片的梁上产生梁延伸的方向的应力。例如，当向上方向弯曲为凸的力作用于传 感器芯片时，在梁上产生拉伸应力，在向下方向弯曲为凸时，在梁上产生压縮应力。当在梁 上产生梁延伸的方向的应力时，梁的易变形度发生变化，因此每单位加速度的压阻元件的 应力变化可能会发生变化，传感器灵敏度可能会发生变化。 专利文献11中公开了一种利用晶片级封装技术将加速度传感器芯片进行封装 的结构。另外，专利文献12中公开了一种树脂模制半导体传感器的技术。通过利用这些 技术，来研制进行图18的剖面图所示的那种晶片级封装，用树脂进行模制的加速度传感器 300'。将上盖芯片150及下盖芯片160从加速度传感器元件100'的上下进行接合，构成 将加速度传感器元件100'的可动部气密密封的MEMS加速度传感器组合体170'。加速度 传感器元件100'的电极焊盘174露出于上盖芯片150，可以进行引线接合。当用引线58 将电极焊盘174和外部端子56进行引线接合电连接后，用模制树脂60进行密封时，就可以 得到被树脂封装的加速度传感器。 在专利文献11的加速度传感器中，传感器芯片和盖芯片采用相同的材料，不存在热膨胀差，但因形成于传感器芯片和盖芯片的表面的绝缘膜及金属膜而发生翘曲变形，因 此在盖芯片接合时，外力施加于传感器芯片，梁延伸的方向的应力可能会发生变化。另外， 即使在组装成图18所示的树脂封装件时，模制树脂的固化收縮和热膨胀系数差造成的热 变形也产生影响，另外，由于安装后安装基板的弯曲，因此外力施加于传感器芯片，灵敏度 可能会发生变化。专利文献13中公开有如下技术为了降低对灵敏度产生影响的外力变 化，在梁的大致中央设置向一方突出的凸状弯曲部，按照该弯曲部的突出朝向不同的方向 的方式，设置两根梁。由于设有两根梁，因此支承框和重锤的中心线与梁的中心线不在同一 直线上缺乏对称性，外力的缓和不够充分。另外，虽然公开有将与支承框连接的梁的中心 线、和与重锤连接的梁的中心线错开配置，并用梁将其间连接的形状，但成为关于支承框和 重锤的中心线缺乏对称性的结构，因此外力的缓和不够充分。特别是，在制成图18所示的 那种树脂模制件的加速度传感器中，由于施加的外力较大，因此难以降低灵敏度变化。
发明内容
本发明是为解决上述课题而开发的，其目的在于，实现一种加速度传感器，其实现 即使外力施加于传感器芯片而传感器灵敏度也难以发生变化的结构，且特性变动小。
本发明的加速度传感器具有加速度传感器元件，该加速度传感器元件具有支承 框；重锤，其在从外部施加有加速度时，可相对于支承框进行动作；多个具有挠性的梁，其 将重锤和支承框连接且支承重锤；半导体压阻元件(以下，称为"压阻元件")，其在梁与重 锤或支承框连接的连接点附近且设置于梁上；配线，其连接于压阻元件并设置于梁，该加速 度传感器元件通过压阻元件的电阻变化来检测从外部施加的加速度，多个梁中、设有检测 梁的厚度方向的加速度的压阻元件的梁分别具有至少一个应力缓冲部。 当外力施加于加速度传感器元件时，虽然X、Y、Z轴方向的加速度检测灵敏度发生 变化，但尤其是Z轴方向的加速度检测灵敏度受影响。当将加速度传感器元件的上面设定 为X-Y面时，Z轴为梁的厚度方向，受干扰力而翘曲产生于该方向，因此发生比X、 Y轴方向 约大1位数的灵敏度变化。因此，至少在设有检测Z轴的加速度的压阻元件的梁上设置应 力缓冲部。在Z轴以外的梁上也可以设置应力缓冲部。为了将施加于加速度传感器的本应 测定的外力、和造成灵敏度变化的外力区别开来，将赋予应测定的加速度的外力称为外力， 将不必要的外力称为干扰力。 可以将在梁上设置应力缓冲部这种本发明的概念应用于如下加速度传感器中任 一种能测定X、 Y、 Z轴中任一轴的单轴加速度传感器、能测定X、 Y、 Z轴中任意2轴的双轴 加速度传感器、能测定全部X、 Y、 Z轴的三轴加速度传感器。 即使对加速度传感器元件施加干扰力并对梁施加沿梁延伸的方向拉伸或压縮的 力，当梁上设有应力缓冲部时，也能够用应力缓冲部吸收该力。由于用应力缓冲部吸收干扰 力，因此沿梁延伸的方向施加的应力难以变化，梁的易变形度也难以变化。因此，能够降低 加速度传感器元件的、特别是施加于梁的干扰力造成的灵敏度变化。在无应力缓冲部的现 有加速度传感器中，因干扰力而Z轴的灵敏度往往会变化20 50% ，当设有应力缓冲部时， 能够使Z轴的灵敏度变化下降近1位数。 在本发明的加速度传感器中，优选在设有应力缓冲部的梁的、设有压阻元件的区 域外的梁上形成有应力缓冲部，梁关于梁的长度中心线和梁的宽度中心线的交点对称。
可以采用如下加速度传感器作为保持加速度传感器元件的保护箱，利用由陶瓷 或金属制作的分为箱状的底箱和盖的箱体，在该箱体内密封有加速度传感器元件。或者，可 以采用作为保护箱体利用模制树脂将进行了晶片级封装的加速度传感器元件进行密封的 树脂封装加速度传感器。 优选形成于梁的至少一个应力缓冲部关于梁的长度中心线和梁的宽度中心线对 称地配置。可以考虑梁的长度和应力缓冲部的尺寸来决定多个应力缓冲部的配置间隔。
优选设有应力缓冲部的梁具有第一部分，其将重锤和应力缓冲部连接；第二部 分，其将支承框和应力缓冲部连接，第一部分和第二部分沿梁整体延伸的方向延伸，制成基 本上相同的厚度。梁的第一部分和第二部分通过从外部施加于该梁的、梁整体延伸的方向 的应力向同一方向弯曲。 在加速度传感器元件受干扰力而梁变形时，当位于重锤和应力缓冲部之间的梁的 第一部分的长度与位于支承框和应力缓冲部之间的第二部分的长度一致时，夹着应力缓冲 部的梁的第一部分和第二部分的变形将会对称。通过使梁的第一部分和第二部分的变形 成为对称，易使对配置于梁的两端附近的压阻元件施加的应力变化一致。通过配置于梁的 两端附近的压阻元件以大致相同的方式发生电阻变化，能够减小干扰力造成的电阻变化之 差。如果电阻变化相同，且平衡不发生变化，则电桥电路的输出不会变化，因此能够减小施 加于加速度传感器元件的干扰力造成的输出变化。 在梁的表面形成有氧化铝或氧化硅绝缘膜、金属配线等，梁和这些不同的材料具 有不同的拉伸弹性模量及热膨胀系数，因此原本就具有梁向厚度方向翘曲的应力。当由一 根连续的材料构成梁时，梁的某部分向与应力施加的方向相反方向翘曲。这种形状不稳定， 且助长沿梁延伸的方向施加有干扰力时的灵敏度变化。通过应力缓冲部发生扭曲变形，可 以将应力缓冲部作为翘曲曲率的不连续点，位于应力缓冲部两侧的梁的第一部分和第二部 分可以制成已向应力施加的方向翘曲的形状，能够使梁的变形稳定，减小干扰力造成的灵 敏度变化。根据应力缓冲部的扭曲效果的大小，在梁的与应力缓和层的连接部附近，形成与 应力施加的方向反向翘曲的部分，但梁的大部分为自然翘曲，由此可以充分期待消除不稳 定变形的效果。 在本发明的加速度传感器中，应力缓冲部可以为中央具有开口的框，该框将与连 接于重锤的端部相反的梁的第一部分的端部、和与连接于支承框的端部相反的梁的第二部 分的端部连接，。 通过在梁上形成框状的应力缓冲部，能够吸收梁整体延伸的方向的干扰力。通过
框状的应力缓冲部变形，吸收沿梁延伸的方向伸縮的应力，通过框状的应力缓冲部扭曲，位
于应力缓冲部两侧的梁的第一部分和第二部分易发生向梁的厚度方向弯曲的变形。通过框
状的应力缓冲部变形，梁延伸的方向的应力相对于梁延伸的方向的干扰力难以变化，能够
减小灵敏度变化。通过使用框状的应力缓冲部，能够防止梁向其宽度方向弯曲的变形。 在本发明的加速度传感器中，框状的应力缓冲部可以为方形、具有偶数边的多角
形、圆形、椭圆形及它们的变形。 框呈如画框那样具有外缘和内缘的形状，外缘的形状和内缘的形状大致相似。大 致相似是指可以使边缘宽度因部位而不同，例如，外缘为正方形，内缘可以采用长方形。方 形中包含正方形、长方形、平行四边形。多角形优选具有偶数边，具有奇数边的三角形、五角形因变形或扭曲不均等而不优选使用。在多角形的角部，可以设置曲率。圆形难以发生
沿梁延伸的方向伸縮的变形，但可以期待通过扭曲而易发生向梁的厚度方向弯曲变形的效
果。椭圆形可以发生框的变形和扭曲，因此效率比圆形要好。另外，当设定为外缘为圆形且
内缘为椭圆形或两者换位的组合时，可以形成不具有直线部的应力缓冲部。变形是指例如
方形的对向的边在内侧具有曲率的鼓形、直线和曲线组合成的赛道形状等。
本发明使用的框状的应力缓冲部优选为由如下4个框边构成的四边形框第一框
边，其连接于设有应力缓冲部的梁的第一部分的、与连接于重锤的端部相反的端部，并沿该
梁的宽度方向延伸；第二框边，其连接于该梁的第二部分的、与连接于支承框的端部相反的
端部，并沿该梁的宽度方向延伸；第三和第四框边，其将这两个第一和第二框边的端部彼此
连接，沿梁整体延伸的方向延伸。 在本发明中，优选框状的应力缓冲部具有的、第三和第四框边间的内侧距离比设 有应力缓冲部的梁的宽度大。 第三和第四框边间的内侧距离比梁的宽度大是重要的。在框的外侧的宽度与梁宽 相同且内侧的宽度比梁宽小、即在梁上形成有方形孔的应力缓冲部中，几乎不能期待变形， 因此没有作为应力缓冲部的效果。通过将应力缓冲部的框边的内侧棱配置于比梁的宽度的 侧棱更靠外侧，易发生变形或扭曲，能够实现应力缓冲效果。 优选本发明中使用的框状的应力缓冲部具有的、第一和第二框边各边、第三和第 四框边各边、设有应力缓冲部的梁相互在宽度上不同。另外，优选所述应力缓冲部具有的框 边分别比设有应力缓冲部的梁薄。 在本发明的加速度传感器中，在多个梁中、设有检测梁的厚度方向的加速度的半 导体压阻元件的梁分别具有多个应力缓冲部的情况下，设有多个应力缓冲部的梁具有第 一部分，其将重锤和应力缓冲部连接；第二部分，其将支承框和另一应力缓冲部连接；至少 一个第三部分，其将多个应力缓冲部中相邻的两个连接。第一、第二及第三部分沿梁整体延 伸的方向延伸，制成基本上相同的厚度，多个应力缓冲部分别可以为在中央具有开口的框， 该框设置于第一部分或第二部分和一个第三部分之间、或两个第三部分之间，连接有第三 部分的一端部、与连接于重锤或支承框的端部相反的第一部分或第二部分的端部、或另一 第三部分的一端部。 而且，多个应力缓冲部分别可以为由如下4个框边构成的四边形框第一框边，其 连接于设有多个应力缓冲部的梁的第一部分的、与连接于重锤的端部相反的端部或梁的第 三部分的一端部，并沿梁的宽度方向延伸；第二框边，其连接于第三部分的一端部或梁的第 二部分的与连接于支承框的端部相反的端部，并沿梁的宽度方向延伸；第三和第四框边，其 将这两个第一和第二框边的端部彼此连接，沿梁整体延伸的方向延伸。 在本发明的加速度传感器中，应力缓冲部可以位于梁的第一部分和第二部分之 间，由从与连接于重锤的端部相反的第一部分的端部起、连续到与连接于支承框的端部相 反的第二部分的端部而连接成曲径的边构成。 连接成曲径的边可以由如下边构成第一边，其连接于设有应力缓冲部的梁的第 一部分的、与连接于重锤的端部相反的端部，沿梁的宽度方向延伸；第二边，其连接于梁的 第二部分的、与连接于支承框的端部相反的端部，沿梁的宽度方向且与第一边反向地延伸； 第三边，其从第一边的外端向梁整体延伸的方向延伸；第四边，其从第二边的外端向梁整体延伸的方向延伸；第五边，其位于将第一边与第一部分连接的点、和将第二边与第二部分连
接的点的中央的沿梁的宽度方向引出的线上，将第三边和第四边的端部彼此连接。 通过在梁上设置具有连接成曲径的边的应力缓冲部，能够吸收梁整体延伸的方向
的干扰力。通过应力缓冲部的边的变形，吸收沿梁延伸的方向伸縮的应力，通过应力缓冲部
扭曲，位于应力缓冲部两侧的梁的第一部分和第二部分易向梁的厚度方向弯曲。通过应力
缓冲部的边变形，梁整体延伸的方向的应力相对于梁整体延伸的方向的干扰力难以变化，
能够减小灵敏度变化。具有连接成曲径的边的应力缓冲部与框状的应力缓冲部相比，沿梁
整体延伸的方向伸縮的应力的吸收效果大。当将连接成曲径的边设定为只是一个方向的边
时，易发生梁的宽度方向的弯曲，但通过设定为连接成在宽度方向上彼此反向突出的曲径
的边，能够防止偏向一个方向的变形。 本发明的加速度传感器的多个梁中、设有检测梁的厚度方向的加速度的半导体压 阻元件的梁可以分别具有多个应力缓冲部。设有多个应力缓冲部的梁具有第一部分，其将 重锤和应力缓冲部连接；第二部分，其将支承框和另一应力缓冲部连接；至少一个第三部 分，其将多个应力缓冲部中相邻的两个连接，第一、第二及第三部分沿梁整体延伸的方向延 伸，这三部分制成相同厚度。多个应力缓冲部分别设置于梁的第一部分或第二部分和一个 第三部分之间、或两个第三部分之间，由从一个第三部分的一端部起、连续到与连接于重锤 或支承框的端部相反的第一部分或第二部分的端部或另一第三部分的一端部而连接成曲 径的边构成。 连接成曲径的边可以由如下边构成第一边，其连接于设有多个应力缓冲部的梁 的第一部分的、与连接于重锤的端部相反的端部、或梁的第三部分的一端部，沿梁的宽度方 向延伸；第二边，其连接于第三部分的一端部或第二部分的与连接于支承框的端部相反的 端部，沿梁的宽度方向且与第一边反向地延伸；第三边，其从第一边的外端向梁整体延伸的 方向延伸；第四边，其从第二边的外端向梁整体延伸的方向延伸；第五边，其位于将第一边 与第一部分或第三部分连接的点、和将第二边与第三部分或第二部分连接的点的中央的沿 梁的宽度方向引出的线上，将第三边和第四边的端部彼此连接。 不需要将连接成曲径的边的数量增多，将应力吸收效果提高到必要以上。当将连 接成曲径的边的数量增多时，梁的长度变长，连接半导体压阻元件的金属配线的长度随之 变长。当金属配线变长时，电阻变大，因此牵连到电力消耗增加，故而不优选。另外，担心可 能会出现梁过于柔软且共振频率降低等不希望出现的副作用。因此，优选以最小的边数形 成应力缓冲部。 作为应力缓冲部，可以由曲线形成为大致S字状，以代替直线的组合。另外，可以 采用将直线和曲线组合的形成曲径的边。 在本发明的加速度传感器中，优选连接成曲径的边中、第三边和第四边间的内侧 距离比设有应力缓冲部的梁的宽度大。 在本发明的加速度传感器中，连接成曲径的边的第一边和第二边各边、第三边和 第四边各边、设有应力缓冲部的梁可以彼此宽度不同。 在框状的应力缓冲部的情况下，框 宽度可以因部位而不同，另外，也可以与梁的 宽度不同。但是，需要关于梁的宽度中心线及长度中心线对称。当破坏对称时，在加速度传 感器元件受干扰力而应力缓冲部变形时，夹着应力缓冲部的左右的梁的第一部分和第二部分的变形易变成非对称。当梁的变形成为非对称时，位于梁两端的压阻元件的力的平衡遭 到破坏，电桥的电阻平衡遭到破坏，因此难以减小干扰力造成的输出变化。由连接成曲径的 边构成的应力缓冲部的情况也同样，优选关于应力缓冲部的中心对称。 在本发明的加速度传感器中，优选连接成曲径的边分别比设有应力缓冲部的梁薄。 通过使应力缓冲部的厚度比梁的厚度薄，能够进一步提高应力缓冲部效果。即使 当不设置本发明的应力缓冲部时，通过将梁的中央部分的梁厚减薄，也可以期待梁易弯曲
吸收干扰力的效果，但不能通过梁伸縮来吸收施加于梁延伸的方向的干扰力，因此效果较 小。将梁的中央部分的梁厚减薄，与框状或曲径状的应力缓冲部相比，抑制Z轴的灵敏度变 化的效果较差，只能得到将现有无应力缓冲部的加速度传感器的约20 50%的Z轴的灵敏 度变化下降到一半左右的程度的效果。但是，通过将框状或曲径状的应力缓冲部减薄，可以 期待更大的应力缓冲。但是，当将应力缓冲部的壁厚减薄时，在制造方面，工时数增加，制造 上不太优选。在以与梁相同的厚度形成框状或曲径状的应力缓冲部的情况下，只变更光刻 的掩模就可以对应，因此不会增加工时数。 优选形成于框状的应力缓冲部的金属配线关于设有应力缓冲部的梁的宽度中心 线对称。 将压阻元件间连接的金属配线、特别是从形成于梁的重锤侧的根部的压阻元件引 出的金属配线穿过梁的上方向支承框上方引出。优选使由金属配线产生的应力的影响关于 梁的长度中心线及宽度中心线对称。在梁上配置有偶数根金属配线的情况下，通过在框状 的应力缓冲部的两个框边分别设有相同数目的金属配线，在加速度传感器元件受外力而应 力缓冲部变形时，夹着应力缓冲部的位于左右的第一部分和第二部分的变形易达到对称。 以其效果而言，位于梁两端的压阻元件的力也同样，即使在组成电桥时，电阻平衡也不会遭 到较强破坏，能够减小干扰力造成的输出变化。 在本发明的加速度传感器中，优选将未连接于半导体压阻元件的虚设的金属配线 形成于框状的应力缓冲部的框边，将金属配线关于梁的宽度中心线对称地配置在应力缓冲 部的两框边上。 在梁上设有奇数根金属配线的情况下，可以将中央的一根分割分支为两根，使框 状的应力缓冲部的各框边上的金属配线数目相同并对称。在将一根金属配线分支为两根 时，优选分支后的金属配线的宽度与分支前的金属配线的宽度相同。当将金属配线一分为 二时，由于金属配线宽度变窄，因此金属配线的断线危险会增大。另外，不进行分割分支，例 如设定为2根和1根，通过在1根侧形成不与半导体压阻元件连接的虚设配线，能够使框的 结构对称。 在本发明的加速度传感器中，优选设有应力缓冲部的梁的第一部分和第二部分分 别由如下各部构成第一根部，其将第一或第二部分与重锤或支承框连接；第二根部，其将 第一或第二部分与应力缓冲部连接；宽度变化部，其宽度从第一根部到第二根部逐渐变化， 第一根部具有该梁持有的半导体压阻元件，第一根部的宽度W32a比第一和第二框边各边 的、梁整体延伸的方向的宽度怖大。应力缓冲部在施加有外力时进行变形来吸收施加于梁整体延伸的方向的干扰力， 因此优选为通过施加于梁整体延伸的方向的干扰力而易变形的形状。应力缓冲部的框边
12中、沿梁的宽度方向延伸的框边在宽度越窄长度越长时越易变形。与形成有压阻元件且设 有许多金属配线的第一根部相比，应力缓冲部的框边由于设有已分支的金属配线，因此可 以将宽度减小。通过减小框边的宽度，框边因施加于梁整体延伸的方向的干扰力而易变形， 能够提高应力缓冲部实现的应力缓冲效果。 在本发明的加速度传感器中，更优选第一根部的宽度W32a比第二根部的宽度 W32b大，第二根部的宽度W32b比第一和第二框边各边的梁整体延伸的方向的宽度怖大。
在梁的第一根部和第二根部形成有相同根数的金属配线。但是，在第一根部形成 有压阻元件，为了将压阻元件间连接，形成有高浓度地掺入离子而提高导电性的P型配线 及金属配线，因此需要使梁的第一根部的宽度W32a比第二根部的宽度W32b大。S卩，与第一 根部相比，可以减小第二根部的宽度。因此，通过设置宽度比第一根部小的第二根部，且将 第二根部与应力缓冲部连接，即使不改变应力缓冲部的尺寸，也能够将沿梁的宽度方向延 伸的框边的长度加长縮小了第二根部的量。这实质上是使应力缓冲部向梁的宽度方向伸长 了。由于需要按照不与重锤接触的方式来形成应力缓冲部，因此当加大应力缓冲部的梁的 宽度方向的宽度时，需要在梁的出自重锤的部分使形成于重锤的切口的宽度比设置于梁的 应力缓冲部的宽度大，因此相应地重锤的体积减小而灵敏度降低。通过满足框边的宽度怖 〈第二根部的宽度W32b〈第一根部的宽度W32a的关系，不会使重锤的体积减小，能够通过 应力缓冲部进一步提高应力缓冲效果。 在本发明的加速度传感器具有由连接成曲径的边构成的应力缓冲部的情况下，优 选设有应力缓冲部的梁的第一部分和第二部分分别由第一根部、第二根部、宽度变化部构 成，第一根部将第一或第二部分与重锤或支承框连接；第二根部将第一或第二部分与应力 缓冲部连接；宽度变化部，其宽度从第一根部到第二根部逐渐变化，第一根部具有梁持有的 半导体压阻元件，第一根部的宽度W32a比第一和第二边各边的、梁整体延伸的方向的宽度 W6'大。 另外，优选第一根部的宽度W32a比第二根部的宽度W32b大，第二根部的宽度W32b 比第一和第二边各边的梁整体延伸的方向的宽度怖'大。 在由连接成曲径的边构成的应力缓冲部的情况下，在梁的第一根部和第二根部分 别形成有相同数量的金属配线。但是，在第一根部形成有压阻元件，并且为了将压阻元件间 连接，需要形成高浓度地掺入离子而提高导电性的P型配线及金属配线，因此需要使梁的 第一根部的宽度比第二根部的宽度大。即，与第一根部相比，可以减小第二根部的宽度。因 此，通过使第二根部的宽度W32b比第一根部的宽度W32a小，能够维持应力缓冲部的尺寸保 持原样，能够将成为曲径的应力缓冲部的沿梁宽度方向延伸的边加长。这实质上是使应力 缓冲部向梁的宽度方向伸长了。应力缓冲部需要按照不与重锤接触的方式来形成，因此当 对应力缓冲部加大梁宽度方向的宽度时，需要在梁的出自重锤的部分使形成于重锤的切口 的宽度比设置于梁的应力缓冲部的宽度大，因此相应地重锤的体积减小而灵敏度降低。通 过满足边的宽度怖' <第一根部的宽度W32a的关系，不会使重锤的体积减小，能够进一步 提高应力缓冲部实现的应力缓冲效果。另外，通过将连接成曲径的边中、沿梁的宽度方向延 伸的边的宽度怖'减小，能够相对于沿梁整体延伸的方向施加的干扰力而易变形，能够进 一步提高应力缓冲效果。 本发明的加速度传感器为在同一芯片上形成有两个以上加速度传感器的多量程
13传感器芯片(多量程型加速度传感器元件)，多量程传感器芯片的多个加速度传感器元件 的每单位加速度的输出电压可以按照从第一个到第n加速度传感器元件的顺序依次减小。
加速度传感器元件通过加速度作用于重锤使梁变形，在形成于梁的压阻元件上产 生应力使其电阻变化，将此转换为电位差(输出电压)而输出。第一到第n加速度传感器 元件按照每单位加速度的输出电压依次变小的方式来形成。例如，测定量程士3G的第一加 速度传感器元件将每1G加速度的输出电压制成IV，测定量程300G的第n个加速度传感器 元件将每1G加速度的输出电压制成0. 01V，由此能够将各加速度传感器元件的对应于测定 量程的输出电压的满量程调到士3V，如果分别用相同的分解能来检测士3V，则就可以用不 同的加速度量程分别进行高精度的检测。各加速度传感器元件的每单位加速度的输出按照 在测定量程内输出电压达到保持直线性的区域的方式进行设定。当对测定量程宽的传感器 元件过高地设定每单位加速度的输出电压时，在测定量程内，梁的变形可能会达到非线形 区域，可能不会保持输出电压的直线性。 第一个到第n个加速度传感器元件形成于同一芯片内。因此，在各个元件的形成 上不需要单独的制造工序，通过在光刻掩模上描绘各元件的形状，且利用光刻及蚀刻工序 一并形成，能够实现低成本制造。另外，同一芯片内的加速度传感器元件的梁优选为同一厚 度。另外，重锤和支承框优选为同一厚度。通过将它们的厚度设定为在各元件间相同，能够 实现工序简化，能够以低成本进行制造。 优选按照从第一个到第n个加速度传感器元件的顺序，重锤的质量小、梁的长度 短、和/或梁的宽度宽。 从第二个到第n个中至少一个以上的加速度传感器元件优选具有支承框、由成对 的梁保持于支承框的重锤、设置于梁的压阻元件、将它们连接的配线，将两个可检测形成有 梁的面内的第一轴、和大体上与上述面垂直的第二轴的加速度的双轴加速度传感器元件按 照第一轴彼此相互正交的方式进行配置。双轴加速度传感器元件的成对的梁为一对，但与 三轴加速度传感器元件不同。通过形成于梁的半导体压阻元件，能够检测梁整体延伸的方 向即第一轴(X轴)的加速度、和垂直于芯片面的第二轴(Z轴)的加速度。通过将两个双 轴加速度传感器元件按照两者的第一轴正交的方式进行配置，能够检测两个元件各自的第 一轴方向即两个轴(X、 Y轴)、和Z轴的三轴的加速度。Z轴加速度的检测可以用两个元件 中任一元件来进行。或者，可以利用两个元件来检测Z轴加速度。另一方面，三轴加速度传 感器元件具有正交的两对梁，能够检测各自的梁整体延伸的方向即两个轴(X、 Y轴)、和垂 直于芯片面的轴(Z轴)的加速度。Z轴加速度的检测可以用两个成对梁中任一个来进行。 或者，可以利用两个元件来检测。 双轴加速度传感器元件的梁为一对，因此与具有两对梁的三轴加速度传感器元件 相比，梁的总计弯曲刚性小，为了得到每单位加速度相同的输出电压，可以减小重锤的尺 寸。由于梁也只沿一个方向延伸，因此可以收纳于更小的框内。在两个元件合计中，面积 比三轴加速度传感器元件大，但通过将第二个以后的加速度传感器元件设定为两个双轴元 件，且配置在尺寸最大的第一个三轴加速度传感器元件的周围，能够减小多量程加速度传 感器元件整体的尺寸。即，第一个加速度传感器元件的一个元件为三轴，第二个加速度传感 器元件以后的元件可以选择设定为一个元件为三轴、或为两个双轴加速度传感器元件。
具有一对梁的加速度传感器元件与具有两对梁的加速度传感器元件相比，梁的总计弯曲刚性小，但其程度在X及Y轴、和Z轴上不同。关于X、 Y轴方向，在梁为两对的情况下，一对弯曲变形，但另一对扭曲变形。在扭曲变形中，刚性较小，因此梁从一对变成两对实现的梁整体刚性增加为Z轴增加2倍，与此相对，X、 Y轴停留在10 20%程度的增加。因而也可以为梁用一对加速度传感器元件只进行Z轴检测、梁用两对中的另一对加速度传感器元件检测X、Y轴的构成。在用一个加速度传感器元件难以使X或Y轴和Z轴的灵敏度一致的情况下，通过用各自的加速度传感器元件检测X或Y轴和Z轴，可以单独地调节尺寸，易使三个轴的灵敏度一致。 另外，虽然用梁式加速度传感器元件进行了说明，但也可以使用膜片式加速度传感器元件，也可以将膜片式和梁式组合。 根据本发明的加速度传感器，能够提供一种加速度传感器，其通过形成于梁的应力缓冲部，可以吸收梁整体延伸的方向的干扰力，因此能够减小施加于加速度传感器元件的干扰力影响。通过减小干扰力的影响，能够减小加速度传感器的灵敏度变化，特性相对于干扰力稳定。
图1是是表示本发明的实施例1的加速度传感器元件的平面 图2是图1的II-II线的剖面图； 图3表示本发明的实施例1的加速度传感器元件的梁的详细结构，图3A是梁的放大平面图，图3B是表示设置于梁的框状的应力缓冲部的平面图，而且图3C是表示另一框状的应力缓冲部的平面图； 图4A是示意性表示压縮干扰力施加于梁时的应力缓冲部变形的实施例1所使用的梁的立体图，图4B是示意性表示压縮干扰力施加于梁时的应力缓冲部变形的实施例1所使用的梁的平面图； 图5A是示意性表示压縮干扰力施加于梁时的梁变形的实施例1所使用的梁的侧面图，图5B是示意性表示压縮干扰力施加于梁时的梁变形的现有梁的剖面 图6是表示具有本发明的实施例2所使用的由连接成曲径的边构成的应力缓冲部的梁的平面图； 图7表示本发明的实施例3的加速度传感器所使用的梁，图7A是具有由连接成曲径的边构成的两个应力缓冲部的梁的平面图，图7B是表示压縮干扰力施加于图7A所示的梁时的梁的侧面图； 图8表示实施例4的加速度传感器所使用的梁，图8A是具有三个框状的应力缓冲部的梁的平面图，图8B是表示压縮干扰力施加于图8A所示的梁时的梁变形的侧面 图9是表示实施例4的加速度传感器元件的平面图，是表示如下两种第四实施例的加速度传感器元件的结构的平面图在图9A的加速度传感器元件中，只在具有检测Z轴方向加速度的半导体压阻元件的梁上设有实施例1所述的框状的应力缓冲部；在图9B的加速度传感器元件中，只在具有检测Z轴方向的加速度的半导体压阻元件的梁上设有实施例2所述的由连接成曲径的边构成的应力缓冲部； 图10A、图IOB及图IOC是表示应用本发明应力缓冲部的实施例5的多量程型加速度传感器元件的平面 图11A 图11H是作为实施例6表示呈其他形状的应力缓冲部的平面图；
图12是表示用实施例7进行说明的、设有框状的应力缓冲部的梁上的压阻元件、 金属配线及P型配线的配置的平面图； 图13是表示用实施例8进行说明的、设有由连接成曲径的边构成的应力缓冲部的 梁上的压阻元件、金属配线及P型配线的配置的平面图； 图14以剖面图表示用实施例9进行说明的树脂模制加速度传感器；
图15是三轴加速度传感器的分解立体图； 图16A是表示沿图15的XVI A-XVI A线的剖面图，图16B是表示图15所使用的 加速度传感器元件的平面图； 图17是表示现有三轴加速度传感器的加速度传感器元件的结构的立体图； 图18是表示现有三轴加速度传感器的树脂封装件组装结构的剖面图。 符号说明 100a加速度传感器元件 10 支承框 20 重锤 30、30a、30b、30c、30d 梁 31、31x、31y、31z 半导体压阻元件32(梁的)第一部分32a第一根部32b第二根部32c宽度变化部34(梁的)第二部分36(梁的)第三部分38、38a、38b、38c 配线
40 、40' 应力缓冲部
42a第一框边42b第二框边42c第三框边42d第四框边42a'第一边42b'第二边42c'第三边42d'第四边42e'第五边48开口m_m.梁的长度中心线n_r^梁的宽度中心线P交点
具体实施例方式
下面，参照附图基于实施例对本发明进行详细地说明。为了便于判断说明，对于同
一零件、部位，使用相同的符号。 实施例1 下面，对本发明实施例1的加速度传感器进行说明。图1和图2表示实施例1的 加速度传感器所使用的加速度传感器元件的结构。图1是加速度传感器100a的平面图，图 2是图1的II-II线的剖面图。加速度传感器元件可适用于例如如图15的分解立体图所 示组装而成的加速度传感器200及用图14所示的盖进行气密密封后再组装成树脂封装件 的加速度传感器300。本发明尤其是在加速度传感器元件的结构上具有特征，因此以下对加 速度传感器元件进行详细地说明。 在加速度传感器元件100a中，在由支承框10包围的空间15的中央设有重锤20， 在重锤20的周围各边的中央形成有切口 22。利用从支承框10的内边延伸到形成于重锤 20的周围各边的切口 22的内侧的具有挠性的第一梁30a、第二梁30b、第三梁30c、第四梁 30d (将这些梁统称为梁30进行参照)，将重锤20支承于支承框10。图1中，第一梁30a和 第二梁30b检测X轴和Z轴方向的加速度，在这些梁30的端部形成有X轴加速度检测用半 导体压阻元件31x(以下，称为"X轴压阻元件31x"或"压阻元件31x")和Z轴加速度检测 用半导体压阻元件31z (以下，称为"Z轴压阻元件31z"或"压阻元件31z")。在与第一梁 30a和第二梁30b垂直(Y方向)配置的第三梁30c和第四梁30d上形成有检测Y轴方向的 加速度的半导体压阻元件31y(以下，称为"Y轴压阻元件31y"或"压阻元件31y")。 Z轴 压阻元件31z可以配置在X轴和Y轴中任一个的梁上，但在本实施例中，形成在X轴的第一 梁30a和第二梁30b上。压阻元件31x、31y、31z(有时将它们统称为"压阻元件31")形成 于各轴的梁的根部附近。检测各轴的加速度的4个压阻元件用未图示的金属配线来连接， 构成电桥电路。当通过外力而加速度施加于加速度传感器元件100a时，重锤20位移，梁30 变形，由此压阻元件的电阻变化。通过用电桥电路将由检测各轴的加速度的4个压阻元件 的电阻变化量之差产生的电位差取出，可以作为加速度的值进行检测。在第一梁30a 第 四梁30d各自的长度的大致中央设有框状的应力缓冲部40。框状的应力缓冲部40在框的 中央具有开口 48。 参照图2对加速度传感器元件100a的制造进行简单说明。图2是图1的II-II 线的剖面图。使用在约400 ii m厚的硅层上层叠有约1 P m厚的氧化硅膜层和约6 y m的硅 层的SOI晶片。氧化硅膜层作为干式蚀刻的蚀刻停止层来使用，将加速度传感器元件形成 在双层硅层上。以下，将薄的硅层称为第一层92，将厚的硅层称为第二层94，将未与氧化硅 膜层接合的第一层的表面称为第一面96，将第二层的表面称为第二面97，将经由氧化硅膜 层的连接面称为第三面98。将压阻元件的形状用光致抗蚀剂进行构图，向第一面96掺入 硼l 3xl(^原子/cn^形成压阻元件。在第一面96上形成氧化硅膜，保护压阻元件。连 接压阻元件的金属配线通过将铝系金属溅射到氧化硅膜上来形成。形成于第一面96的氧 化硅膜也作为第一层硅和金属配线间的绝缘膜发挥作用。绝缘膜及金属配线通过光刻法加 工成所希望的形状。接着，在第一面96上形成光致抗蚀剂图案后，通过干式蚀刻加工成支 承框10、重锤20、及梁30的形状。另外，在第二面97上形成光致抗蚀剂图案后，通过干式 蚀刻加工成重锤20和支承框10的形状。留在第一层和第二层之间的氧化硅膜通过湿式蚀刻来除去。由于在一块晶片上形成多个加速度传感器元件，因此通过干式蚀刻或切割进行 单片化，得到芯片化的加速度传感器元件100a。 如图1所示，应力缓冲部40在设有压阻元件的区域外的梁上设于梁30的长度的 大致中央。框状的应力缓冲部40与梁30同样地形成于第一层92，厚度与梁30相同。参照 图3A，框状的应力缓冲部40为由沿梁30的宽度方向延伸的两条第一和第二框边42a、42b、 和沿梁30延伸的方向延伸的两条第三和第四框边42c、42d构成的四边形框，在框的中央具 有开口 48。如图2所示，在图1的II-II线的剖面图中，通过应力缓冲部40的框内的开口 48，将梁30分为第一部分32和第二部分34。如图3A所示，应力缓冲部40优选关于梁30 的长度中心线m-m'和梁30的宽度中心线n-n'的交点p对称地形成。在梁30受干扰力 而变形时，当应力缓冲部40关于梁30的中心对称设置时，夹着应力缓冲部40的梁的第一 部分32和第二部分34的变形将会对称，因此易使配置于梁30两端的压阻元件31的应力 变化一致。压阻元件的均一的电阻变化可以通过电桥电路来消除，因此能够减小干扰力造 成的输出变化。 图3A放大表示具有框状的应力缓冲部40的梁30。当应力缓冲部40制成易发生 朝向梁30延伸的方向的弯曲变形和扭曲变形的形状时，干扰力的吸收效果大。沿梁延伸的 方向(X方向)延伸的第三框边42c和第四框边42d之间的内侧距离Ll比梁30的宽度W30 大。应力缓冲部40关于梁30的长度中心线m-m'和宽度中心线n-n'的交点p对称。沿 梁的宽度方向(Y方向)延伸的第一框边42a和第二框边42b之间的内侧距离L4为18iim， 两者的外侧距离L3为40ym，沿梁延伸的方向(X方向)延伸的第三框边42c和第四框边 42d之间的内侧距离Ll为60 ii m，两者的外侧距离L5为80 y m。另外，沿梁的宽度方向延伸 的第一和第二框边42a、42b各自的宽度怖为11 P m，沿梁延伸的方向延伸的第三和第四框 边42c、42d各自的宽度W5为11 ii m，另外，梁30的宽度W30为22 y m。支承框10和重锤20 间的距离即梁30的长度为400 ii m，梁的第一部分32和第二部分34的长度都为180 y m。
图3B和图3C部分地表示将压阻元件和用于向外部引出的电极焊盘之间连接的金 属配线38a、38b、38c。从形成于梁30的重锤侧的根部的压阻元件中引出来的金属配线穿过 梁30的上方引出到支承框上。优选由金属配线38a 38c产生的应力关于梁的长度中心线 m-m'及宽度中心线n-n'对称。图3B表示设置于实施例1的梁上的金属配线，奇数根的金 属配线的中央的金属配线38b分割配置于上下框边。图3C为实施例1的另一实施方式，在 一框边上形成有未与压阻元件连接的虚设金属配线39。金属配线分别表示三根38a 38c 的情况。在图3B中，在应力缓冲部40的、图的上侧所示的框边上配置有金属配线38a和分 割配置的一金属配线38b，在应力缓冲部40的、图的下侧所示的框边上配置有金属配线38c 和分割配置的另一金属配线38b。在图3C中，在应力缓冲部40的、图的上侧所示的框边上 形成有金属配线38a和38b，在应力缓冲部40的、图的下侧所示的框边上形成有金属配线 38c和虚设金属配线39。虚设金属配线39的材质和配线宽度、配线厚度与金属配线38a 38c相同。 本实施例的加速度传感器元件在沿梁延伸的方向施加有干扰力时，应力缓冲部吸 收干扰力，因此能够较小地抑制加速度传感器的检测灵敏度变化。下面，利用图4和图5对 应力缓冲部40的动作进行详细地说明。图4A是示意性表示沿梁延伸的方向施加有压縮干 扰力时的应力缓冲部40的变形的立体图。图4B表示应力缓冲部40的示意平面图。由于
18的、与梁的各部连接的框边发生弯曲变形，因此吸收梁的第一部分32 和第二部分34上产生的梁延伸的方向的压縮力。图5A和图5B表示梁的剖面示意图。图 5A是在实施例1的梁30的大致中央具有框状的应力缓冲部40的梁30的剖面示意图。图 5B是用剖面示意图来表示现有的从重锤20连续到支承框10的梁12。当将图5A和图5B 进行比较时，就会清楚地判断梁的变形不同。本实施例的梁30如图5A所示，通过框状的应 力缓冲部40扭曲变形，易使应力缓冲部40两侧的梁的第一部分32和第二部分34向厚度 方向弯曲变形，通过两者弯曲，更具有易于使压縮力消失的效果。当通过干扰力沿梁延伸的 方向施加拉伸或压縮的应力时，梁的易变形度因重锤的加速度而变化，因此每单位加速度 的传感器输出、即灵敏度发生变化。在本发明的加速度传感器中，即使沿梁延伸的方向施加 干扰力，也可以通过应力缓冲部来吸收该干扰力，梁延伸的方向的应力难以变化，因此能够 得到灵敏度相对于干扰力不易变化的加速度传感器。 在加速度传感器元件中，在梁的表面上形成有绝缘膜、配线，绝缘膜、配线的热膨 胀系数与梁的材料即硅不同，因此根据从绝缘膜、配线的成膜温度到冷却至常温的温度变 化，产生热应力。该热应力将会成为干扰力。绝缘膜的应力方占有支配地位，氧化硅膜与硅 相比热膨胀系数小，因此梁的具有绝缘膜的表面侧易向变凸的方向翘曲。在没有应力缓冲 部且为连续梁的情况下，梁的曲率连续，因此在梁的某部分(因应力的大小而不同，因此不 能特别指定)，会与自然翘曲方向反向地翘曲。在梁的中央变成反向翘曲时，就变成图5B那 样的向下凸出。该形状是不稳定的，通过加速度的施加方向，易向凸向上方或重锤上下位移 的形状过渡。当在这样的状态下干扰力发生变化时，梁的易变形度容易发生变化，因此会助 长干扰力引起的灵敏度变化。在本实施例的加速度传感器中，通过应力缓冲部的扭曲变形 效果，如图5A所示，应力缓冲部40为拐点，梁的第一部分32和第二部分34的大部分成为 向自然翘曲方向变形的稳定的形状，因此难以向其他变形过渡，能够减小干扰力引起的灵 敏度变化。
实施例2 下面，对本发明实施例2的加速度传感器进行说明。与实施例1不同的是应力缓 冲部制成曲径结构。图6用平面图表示实施例2的梁结构。与梁同样，应力缓冲部形成于 SOI晶片的第一层，因此厚度与梁相同。应力缓冲部40'制成将多个直边在它们的端部连 接成直角的曲径结构，关于中心对称。即，应力缓冲部40'关于梁30的长度中心线m-m' 和梁30的宽度中心线n-n'的交点p对称。 参照图6对曲径状的应力缓冲部40'进行详细地说明。将支承框10和重锤20间 连结的梁30由设置于该梁中央的应力缓冲部40'、将重锤20和应力缓冲部40'连接的梁 的第一部分32、及将应力缓冲部40'和支承框10连接的梁的第二部分34构成，在第一部 分32连接于重锤20的连接点附近且在第一部分32上设有压阻元件(未图示)，在第二部 分34连接于支承框10的连接点附近且在第二部分34上设有压阻元件(未图示)。第一边 42a'从与连接有重锤20的端部相反的第一部分32的端部起，沿梁的宽度方向(Y方向)向 上延伸。上侧的第三边42c'从第一边42a'的上端沿梁延伸的方向(X方向)延伸到梁30 的长度中心线m-m'。另一方面，第二边42b'从与连接有支承框10的端部相反的第二部分 34的端部起，沿梁的宽度方向(Y方向)向下延伸。下侧的第四边42d'从该第二边42b' 的下端起沿梁延伸的方向(X方向)延伸到梁30的长度中心线m-m'。沿梁的宽度方向(Y
19方向)延伸的第五边42e'将上侧的第三边42c'的中心线m-m'上的端部、和下侧的第四 边42d'的中心线m-m'上的端部连接。当应力缓冲部40'制成易发生朝向梁延伸的方向 的弯曲变形及扭曲变形的形状时，干扰力的吸收效果大。连接成曲径的边中、第三边42c' 和第四边42d'之间的内侧距离L1'比梁30的宽度W30大。优选连接成曲径的边关于应 力缓冲部40'的中心对称，因此各部的尺寸如下。沿梁延伸的方向延伸的第三边42c'和 第四边42d'之间的内侧距离L1'为60iim，梁30的宽度W30为22iim，沿梁的宽度方向向 上延伸的第一边42a'和向下延伸的第二边42b'之间的内侧距离L4'为46iim，相同的两 边间的外侧距离L3'(应力缓冲部40'的长度)为90ym，沿梁延伸的方向延伸的第三边 42c'和第四边42d'各自的宽度W5'为22ym，沿梁的宽度方向延伸的第一边42a'和第 二边42b'各自的宽度怖'为22iim。在连接成曲径的边间的连接部的拐角上设有5iim的 曲率。 与框状的应力缓冲部同样，曲径状的应力缓冲部发生梁延伸方向的弯曲变形、及 扭曲变形，因此能够吸收沿梁延伸的方向施加于梁的力，能够减小干扰力引起的灵敏度变 化。在实施例1的框状的应力缓冲部中，应力缓冲部的框为一个，整体相对于干扰力而变 形，但在本实施例的曲径状的应力缓冲部中，两侧的第三边42c'和第四边42d'的连接部 可以分别单独地变形。换言之，连接成曲径的边将梁分处于两个部位，因此能够增大干扰力 的吸收效果。其另一方面，刚性相对于朝向梁宽度方向的弯曲较小，因此梁易向梁的宽度方 向弯曲变形。当发生这样的弯曲变形时，失去关于梁的长度中心线m-m'的对称性，因此不 优选，但通过在两侧设置折返部，能够防止偏向一个方向并向梁宽度方向的弯曲发生。
应力缓冲部40'关于梁的长度中心线m-m'和梁的宽度中心线n-n'的交点p对 称，因此在梁30受外力而变形时，夹着应力缓冲部40'的梁的第一部分32和第二部分34 的变形对称。当使左右梁的各部的变形成为相同时，配置于梁两端的压阻元件的应力变化 易相同，能够减小干扰力引起的输出变化。
实施例3 下面，对本发明实施例3的加速度传感器进行说明。图7A以平面图表示实施例3 的梁的结构。图7A的梁30具有两个由连接成曲径的边构成的应力缓冲部40'，在此，将这 两个应力缓冲部40'分别称为第一应力缓冲部、第二应力缓冲部。梁30分为将重锤和第一 应力缓冲部连结的梁的第一部分32、和将第二应力缓冲部和支承框连结的第二部分34、和 将两个应力缓冲部40'连结的第三部分36。曲径状的各应力缓冲部40'与参照图6已说 明的实施例2的应力缓冲部相同。持有两个应力缓冲部40'的梁30关于梁的长度中心线 m-m'和宽度中心线n-n'的交点P对称地形成。从梁的长度中心线m-m'到各应力缓冲部 40'的中央的距离为55iim。 图7B是示意性表示沿梁延伸的方向施加有压縮干扰力时的这两个应力缓冲部的 变形的侧面图。由于用两个应力缓冲部40'来吸收干扰力，因此两个应力缓冲部40'间的 梁的第三部分36几乎不变形。重锤和第一应力缓冲部40'间的第一部分32、支承框和第二 应力缓冲部40'间的第二部分34因干扰力而关于梁的长度中心线m-m'对称地变形。由 于对称地变形，因此设置于重锤侧和支承框侧的压阻元件的应力变化易一致，能够减小干 扰力引起的输出变化。
实施例4
下面，对本发明实施例4的加速度传感器进行说明。图8A以平面图表示实施例4 的梁的结构。图8A所示的梁30具有三个框状的应力缓冲部40，在此，将这三个应力缓冲部 分别称为第一应力缓冲部、第二应力缓冲部、第三应力缓冲部。梁30分为将重锤与第一应 力缓冲部连结的梁的第一部分32、和将第三应力缓冲部与支承框连结的第二部分34、和分 别将第一与第二应力缓冲部间及第二与第三应力缓冲部间连结的两个第三部分36。各应力 缓冲部40与参照图3已说明的实施例1的应力缓冲部相同。持有三个应力缓冲部40的梁 30关于梁的长度中心线m-m'和梁的宽度中心线n-n'的交点P对称地形成。将从中心线 m-m'到第一和第三应力缓冲部40的中心的距离设定为30 y m。 图8B示意性表示沿梁延伸的方向施加有压縮干扰力时的梁的变形。由于用位于 外侧的第一和第三应力缓冲部40来吸收干扰力，因此将外侧的两个第一和第三应力缓冲 部与中央的第二应力缓冲部连接的两根梁的第三部分36几乎不变形。重锤与第一应力缓 冲部40间的梁的第一部分32、和支承框与第二应力缓冲部40间的梁的第二部分34因干扰 力而关于梁的长度中心线m-m'对称地变形。由于对称地变形，因此设置于重锤侧和支承框 侧的压阻元件的应力变化易一致，能够减小干扰力引起的输出变化。即使是不能由一个应 力缓冲部来吸收的干扰力，也能够通过设置多个应力缓冲部来吸收干扰力引起的变形。
实施例5 下面，对本发明实施例5的加速度传感器进行说明。图9A和图9B的平面图表示实 施例5的加速度传感器元件的结构。该加速度传感器元件只在两个成对的梁的一对上形成 有应力缓冲部40、40'。沿梁延伸的方向施加的干扰力引起的灵敏度变化因梁的厚度方向 (Z方向)的加速度受到显著地影响，X、Y轴方向的加速度造成的影响不像Z轴那么大。因 此，如图9所示，只在具有检测Z轴的压阻元件的梁30a、30b上形成有应力缓冲部40、40'。 图9A为在梁30a、30b上形成有框状的应力缓冲部40的加速度传感器，图9B为在梁30a、 30b上形成有曲径状的应力缓冲部40'的加速度传感器。
实施例6 图IO用平面图表示应用应力缓冲部的多量程型加速度传感器元件。多量程型加 速度传感器元件100b在单一芯片元件内形成有测定例如±数G的低量程和±数100G的 高量程的加速度的多个加速度传感器元件。由于紧密地进行多个加速度传感器元件的配 置，因此高量程加速度传感器元件大多将单轴和双轴加速度传感器元件组合而形成。
在图IOA平面图所示的多量程型加速度传感器元件100b中，±数G的低量程加速 度传感器元件110和±数100G的高量程加速度传感器形成于单一芯片。低量程加速度传 感器元件110与实施例1同样，检测X和Z轴的加速度的梁、与检测Y轴的加速度的梁交叉 并分别形成于X轴方向、Y轴方向，在各梁30上设有框状的应力缓冲部40。 ±数100G的 高量程加速度传感器将具有形成于X轴方向的梁且检测X和Z轴的加速度的双轴加速度传 感器122、和具有形成于Y轴方向的梁且检测Y轴的加速度的单轴加速度传感器124组合， 在单轴加速度传感器124和双轴加速度传感器122各自的梁上设有框状的应力缓冲部40。 在图10B以平面图示出的多量程型加速度传感器元件100b'中，±数G的低量程加速度传 感器元件110和高量程加速度传感器形成于单一芯片。低量程加速度传感器元件110与图 10A所示的相同。高量程加速度传感器将双轴加速度传感器126和单轴加速度传感器128 组合而成，该双轴加速度传感器126将检测X轴的加速度的梁和检测Y轴的加速度的梁交叉并分别形成于X轴方向、Y轴方向；该单轴加速度传感器128只在X轴方向上形成有一对 梁并检测Z轴的加速度，在双轴加速度传感器126的4根梁和单轴加速度传感器128的2 根梁上设有框状的应力缓冲部40。双轴加速度传感器126具有4根梁，因此面积比图10A 所示的加速度传感器124大，但由于双轴加速度传感器126检测X轴的加速度和Y轴的加 速度，单轴加速度传感器128检测Z轴的加速度，因此能够将它们独立地进行设计、制造，容 易调整X、 Y、 Z三个轴的检测灵敏度。在图10C以平面图所示的多量程型加速度传感器元 件100b〃中，±数G的低量程加速度传感器元件110和±数10G的中量程加速度传感器 元件130和±数100G的高量程加速度传感器形成于单一芯片。低量程加速度传感器元件 110的检测X和Z轴的加速度的梁与检测Y轴的加速度的梁交叉，分别形成于X轴方向、Y 轴方向，在各梁上设有2个框状的应力缓冲部40。中量程加速度传感器元件130为膜片型 三轴加速度传感器元件，其上边未设有应力缓冲部。±数100G的高量程加速度传感器将双 轴加速度传感器132和单轴加速度传感器134组合而成，该双轴加速度传感器132具有形 成于Y轴方向的梁且检测Y和Z轴的加速度；该单轴加速度传感器134具有形成于X轴方 向的梁且检测X轴的加速度，双轴加速度传感器132和单轴加速度传感器134都在各自的 梁上设有框状的应力缓冲部40。 多量程型加速度传感器元件100b、100b' 、100b〃与实施例1相同，使用在约 400ym厚的硅层上层叠有约li!m的氧化硅膜层和约6iim的硅层的S01晶片来制作。各 量程的加速度传感器元件同时进行光刻、制膜、蚀刻等，重锤、梁、支承框分别采用相同的厚 度。另外，重锤和支承框为同一厚度。
实施例7 下面，参照图11对应力缓冲部的其他实施方式进行说明。图IIA是将实施例2已 说明的由连接成曲径的边构成的两个应力缓冲部连续连接的曲径状的应力缓冲部，图11B 是由曲线部形成的曲径状的应力缓冲部。图11C为圆框状、图11D为椭圆框状、图IIE为八 角形框状、图IIF为鼓形框状的应力缓冲部。图IIG为方形框状的应力缓冲部，但与梁延伸 的方向平行的框边较宽，与该框边正交的框边较窄。图IIH用平面图和侧面图表示将应力 缓冲部的厚度制成比梁更薄的应力缓冲部。可以使用在形成于X轴方向的梁和形成于Y轴 方向的梁上为不同形状的应力缓冲部，或者，也可以在同一梁上设有呈不同的形状的多个 应力缓冲部。
实施例8 基于图12的平面图对具有进一步提高了框状的应力缓冲部的应力缓冲效果的实 施例8的加速度传感器元件进行说明。在支承框10和重锤20之间的梁30 (30b)的大致中 央设有框状的应力缓冲部40，梁30b由第一部分32、框状的应力缓冲部40、第二部分34构 成，梁的第一部分32和第二部分34分别由与重锤20或支承框10连接的第一根部32a、与 应力缓冲部40连接的第二根部32b、及将第一根部32a和第二根部32b连接的宽度变化部 32c构成。第一根部32a的长度为50 y m，第二根部32b的长度为60 y m，宽度变化部32c的 长度为30 ii m，应力缓冲部40的长度为30 y m，因此支承框10和重锤20之间的梁30b的长 度为310iim。关于梁30b的尺寸，第一根部32a的宽度W32a为30 y m，第二根部32b的宽 度W32b为20 ii m。将第一根部32a和第二根部32b连接的宽度变化部32c的宽度从第一根 部32a到第二根部32b逐渐变化。而且，应力缓冲部40的沿梁的宽度方向(Y方向)延伸的第一和第二框边42a、42b的宽度怖为12ym，沿梁整体延伸的方向(X方向)延伸的第三 和第四框边42c、42d的宽度W5为12 ii m。图12表示设有检测X轴和Z轴的加速度的压阻 元件31x、31z的梁30b，也表示压阻元件31x、31z、金属配线38和P型配线38'的配置。将 两个X轴压阻元件31x关于梁30b的宽度中心线n-n'对称配置，用P型配线38'将两个 X轴压阻元件31x的应力缓冲部40侧的端部彼此串联连接，另一端部用P型配线38'引出 到梁30b夕卜，与金属配线38连接(未图示)。在X轴压阻元件31x的外侧配置Z轴压阻元 件31z，与X轴压阻元件31x同样，用金属配线38和P型配线38'将两个Z轴压阻元件31z 连接。从重锤20侧穿过梁30b上向支承框10侧延伸的金属配线38有三根。三根金属配 线内其中一根在梁30b的宽度中心线n-n'上，另外两根关于梁30b的宽度中心线n-n'对 称配置。在形成有压阻元件31x、31z及P型配线38'的梁面上形成有0.2ym厚的氧化硅 膜，以作为电绝缘膜(未图示)。金属配线38形成在绝缘膜上。 形成有压阻元件的第一根部32a的宽度W32a越小，每单位加速度的重锤位移越 大，在压阻元件产生的应力越大，越能够增大灵敏度，因此优选减小宽度W32a。根据压阻元 件的电阻值决定压阻元件的长度和宽度，由相邻的P型配线间的绝缘确保决定压阻元件的 间隔，因此考虑到这些，在本实施例中，将第一根部32a的宽度W32a设定为30 y m。在应力 缓冲部40中，沿梁的宽度方向(Y方向)延伸的第一和第二框边42a、42b的宽度怖越窄， 且从梁30b的侧边到沿梁延伸的方向(X方向)延伸的第三和第四框边42c、42d的第一和 第二框边42a、42b的长度越长，通过施加于梁延伸的方向的力而应力缓冲部40越易变形， 越能够提高应力缓冲效果。三根金属配线中位于中央的金属配线由应力缓冲部分成两根， 使框边上的配线分别成为两根。当将未分支的一方制成两根，将另一方制成一根时，会产生 由金属配线的根数不同引起的梁的弯曲应力差，因此不优选。通过将中央的金属配线分支， 与三根配线穿过的梁相比，能够减小应力缓冲部的框边宽度，因此能够提高应力缓冲效果。
另外，由于使不具有压阻元件和P型配线的第二根部32b的宽度比第一根部32a 小，因此能够将沿梁的宽度方向(Y方向)延伸的应力缓冲部的框边全长、即应力缓冲部的 宽度维持原样，能够将具有缓冲干扰力的作用的、沿梁的宽度方向(Y方向)延伸的第一和 第二框边42a、42b的长度加长，因此能够提高应力缓冲效果。在施加较大的加速度而梁和 设置于梁的应力缓冲部变形时，也需要在重锤和应力缓冲部之间确保应力缓冲部不与重锤 接触那样的间隔。当为加大该间隔将形成于重锤的连接有梁的部分的切口的宽度加宽时， 重锤的体积减小，因此会招致灵敏度下降。通过在梁上形成减小了宽度的第二根部，不会招 致灵敏度下降，能够提高应力缓冲效果。
实施例9 基于图13的平面图对实施例9的加速度传感器元件进行说明，该实施例9的加速 度传感器元件具有进一步提高了由连接成曲径的边构成的应力缓冲部的应力缓冲效果的 梁结构。在支承框10和重锤20之间的梁30(30b)的大致中央设有曲径状的应力缓冲部 40'，梁30b由第一部分32、和曲径状的应力缓冲部40'、和第二部分34构成，梁的第一部 分32和第二部分34分别由与支承框10或重锤20连接的第一根部32a、与应力缓冲部40' 连接的第三根部32b、和将第一根部32a与第二根部32b之间连接而宽度从第一根部32a到 第二根部32b逐渐变化的宽度变化部32c构成。第一根部32a的长度为50 y m，第二根部 32b的长度为40 ii m，宽度变化部32c的长度为30 y m，应力缓冲部40'的长度为70 y m，因此支承框10和重锤20之间的梁30b的长度为310 m。关于梁30b的宽度方向尺寸，第一根 部32a的宽度W32a为30 y m，第二根部32b的宽度W32b为20 y m。而且，应力缓冲部40' 的沿梁的宽度方向(Y方向)延伸的第一和第二框边42a' 、42b'的宽度怖'为20 y m，沿 梁整体延伸的方向(X方向)延伸的第三和第四框边42c' 、42d'的宽度W5'为20ym。第 一根部32a的压阻元件31x、31z、金属配线38及P型配线38'与实施例8说明的相同。与 实施例8的图12所示的框状的应力缓冲部不同，图13所示的曲径状的应力缓冲部40'不 具有分支，因此三根金属配线38形成在应力缓冲部40'上。因此，应力缓冲部40'的沿梁 的宽度方向(Y方向)延伸的第一和第二边42a' 、42b'的宽度怖'和沿梁整体延伸的方 向(X方向)延伸的第三和第四边42c' 、42d'的宽度W5'与第二根部32b的宽度W32b相 同为20ym。在曲径状的应力缓冲部中，越将应力缓冲部40'的沿梁的宽度方向(Y方向) 延伸的第一和第二边42a' 、42b'的宽度怖'减小，且沿梁整体延伸的方向(X方向)延伸 的应力缓冲部的第三和第四边42c' 、42d'之间的沿梁的宽度方向(Y方向)延伸的第五 边42e'的长度越长，通过施加于梁整体延伸的方向的应力而应力缓冲部越易变形，越能够 提高应力缓冲效果。由于使应力缓冲部的边宽怖'比第一根部32a的宽度W32a小，因此能 够提高应力缓冲效果。另外，由于使第二根部32b的宽度W32b比第一根部32a的宽度W32a 小，因此能够将应力缓冲部的整体宽度维持原样，且将沿梁整体延伸的方向(X方向)延伸 的应力缓冲部的第三和第四边42c' 、42d'之间的沿梁的宽度方向(Y方向)延伸的第五边 42e'的长度加长，因此能够提高应力缓冲效果。即使在施加大的加速度而梁和设置于梁的 应力缓冲部变形时，也需要确保应力缓冲部不与重锤接触那样的间隔。当为加大该间隔而 将形成于重锤的连接有梁的部分的切口的宽度加宽时，重锤的体积减小，因此会招致灵敏 度下降。通过在梁上形成减小了宽度的縮颈部，不会招致灵敏度下降，能够提高应力缓冲效 果。 实施例10 基于图14的剖面图对树脂模制的加速度传感器300的实施例进行说明。在厚度 200 y m的引线框50上用粘着剂54固定有进行来自加速度传感器元件的信号的增幅或温度 补偿等的检测用IC52。使用实施例1说明的、在4根梁上设有框状的应力缓冲部的加速度 传感器元件100a，用粘着剂54将MEMS组合体170固定在检测用IC52上，该MEMS组合体 170在其加速度传感器元件100a上部接合有上盖芯片150，且在下部接合有下盖芯片160。 用25 ii m直径的金裸线58且利用超声波焊接机将MEMS组合体170的电极焊盘174和检测 用IC52之间、检测用IC52和框端子56之间连接。利用传递模制法(卜， > 》7 7 —壬一 A卜"法)且用环氧树脂60将在引线框50上组装有MEMS组合体170和检测用IC52的结构 体成形。在MEMS组合体170内，加速度传感器元件100a的重锤和梁保持在由支承框和上 盖芯片150和下盖芯片160包围的空间，MEMS组合体170的周围用环氧树脂60进行模制， 因此加速度传感器元件100a能够在被保持气密的空间内进行动作。
实施例11 利用具有实施例1的框状的应力缓冲部的加速度传感器元件、和具有实施例2的 曲径状的应力缓冲部的加速度传感器元件，测定各种干扰力和Z轴的灵敏度变化。加速度 传感器元件制作成利用图15所示那样的封装件的加速度传感器200 (称为箱式)、和进行图 14所示那样的晶片级封装后再单片化并进行树脂模制的加速度传感器300 (称为WLP式)。为了进行比较，也制作现有的不具有应力缓冲部的加速度传感器元件(称为现有制品)，以 供试验用。分别制作300 500个加速度传感器，测定Z轴的灵敏度，求其平均值。在箱式 中干扰力有来自将加速度传感器与箱体或限制板粘着的粘着材料的应力、引线焊接的热 量等。在WLP式中干扰力有来自晶片级封装时的盖芯片的按压力或接合材料的应力、温度 变化造成的热应力、树脂模制时的模制材料的应力等。箱式的粘着材料使用弹性系数低的 材料，因此干扰力小。与此相对，在WLP式中，接合力等较大，干扰力的影响变大，在现有制 品中，相对于箱式而言，WLP式的Z轴灵敏度增加了 34%。另一方面，在形成有框及曲径的 应力缓冲部的加速度传感器中，能够将Z轴灵敏度的增加抑制到3X。可以确认应力缓冲部 的形成对WLP式加速度传感器的灵敏度变化量抑制特别有效。
权利要求
一种加速度传感器，其具有加速度传感器元件，该加速度传感器元件具有支承框；重锤，其在从外部施加有加速度时，可相对于支承框进行动作；多个具有挠性的梁，其将重锤和支承框连接且支承重锤；半导体压阻元件，其在梁与重锤或支承框连接的连接点附近且设置于梁上；及配线，其连接于半导体压阻元件并设置于梁，该加速度传感器元件通过半导体压阻元件的电阻变化来检测从外部施加的加速度，所述多个梁中、设有检测梁的厚度方向的加速度的半导体压阻元件的梁分别具有至少一个应力缓冲部。
2. 如权利要求l所述的加速度传感器，其中，所述应力缓冲部形成于设有该应力缓冲部的梁的、设有半导体压阻元件的区域外的梁 上，该梁关于该梁的长度中心线和该梁的宽度中心线的交点对称。
3. 如权利要求2所述的加速度传感器，其中，设有所述应力缓冲部的梁具有第一部分，其将重锤和该应力缓冲部连接；第二部分， 其将支承框和该应力缓冲部连接，第一部分和第二部分沿梁整体延伸的方向延伸，制成基本上相同的厚度，该梁的第一部分和第二部分通过从外部施加于该梁的梁整体延伸的方向的应力而沿 同一方向弯曲。
4. 如权利要求2所述的加速度传感器，其中，设有所述应力缓冲部的梁具有第一部分，其将重锤和该应力缓冲部连接；第二部分， 其将支承框和该应力缓冲部连接，第一部分和第二部分沿梁整体延伸的方向延伸，制成基本上相同的厚度，该应力缓冲部为中央具有开口的框，该框位于该第一部分和该第二部分之间，将与连 接于重锤的端部相反的该第一部分的端部、和与连接于支承框的端部相反的该第二部分的 端部连接。
5. 如权利要求4所述的加速度传感器，其中，设置于中央具有开口的所述框的配线关于设有所述应力缓冲部的梁的宽度中心线对称。
6. 如权利要求4所述的加速度传感器，其中，所述应力缓冲部为由如下4个框边构成的四边形框第一框边，其连接于设有所述应 力缓冲部的梁的第一部分的、与连接于重锤的端部相反的端部，并沿该梁的宽度方向延伸； 第二框边，其连接于该梁的第二部分的、与连接于支承框的端部相反的端部，并沿该梁的宽 度方向延伸；第三和第四框边，其将这两个第一和第二框边的端部彼此连接，沿该梁整体延 伸的方向延伸。
7 如权利要求6所述的加速度传感器，其中，所述应力缓冲部具有的、第三和第四框边间的内侧距离比设有所述应力缓冲部的梁的 宽度大。
8. 如权利要求6所述的加速度传感器，其中，所述应力缓冲部具有的第一和第二框边各边、第三和第四框边各边、设有所述应力缓冲部的梁相互在宽度上不同。
9. 如权利要求6所述的加速度传感器，其中， 所述应力缓冲部具有的各框边比设有所述应力缓冲部的梁薄。
10. 如权利要求6所述的加速度传感器，其中，设有所述应力缓冲部的梁的所述第一部分和所述第二部分分别由如下各部构成第一 根部，其将第一或第二部分与重锤或支承框连接；第二根部，其将第一或第二部分与应力缓 冲部连接；宽度变化部，其宽度从第一根部到第二根部逐渐变化，第一根部具有该梁持有的半导体压阻元件，第一根部的宽度比第一和第二框边各边的、该梁整体延伸的方向的宽度大。
11. 如权利要求io所述的加速度传感器，其中，第一根部的宽度比第二根部的宽度大，第二根部的宽度比第一和第二框边各边的、该 梁整体延伸的方向的宽度大。
12. 如权利要求2所述的加速度传感器，其中，所述多个梁中、设有检测梁的厚度方向的加速度的半导体压阻元件的梁分别具有多个 应力缓冲部，设有所述多个应力缓冲部的梁具有第一部分，其将重锤和该应力缓冲部连接；第二 部分，其将支承框和另一应力缓冲部连接；至少一个第三部分，其将所述多个应力缓冲部中 相邻的两个连接，第一 、第二及第三部分沿所述梁整体延伸的方向延伸，将其厚度制成基本上相同， 所述多个应力缓冲部分别为在中央具有开口的框，该框设置于第一部分或第二部分和 一个第三部分之间、或两个第三部分之间，连接第三部分的一端部、与连接于重锤或支承框 的端部相反的第一部分或第二部分的端部、或另一第三部分的一端部。
13. 如权利要求12所述的加速度传感器，其中，所述多个应力缓冲部分别为由如下4个框边构成的四边形框第一框边，其连接于设 有所述多个应力缓冲部的梁的第一部分的、与连接于重锤的端部相反的端部或该梁的第三 部分的一端部，并沿该梁的宽度方向延伸；第二框边，其连接于第三部分的一端部或该梁的 第二部分的与连接于支承框的端部相反的端部，并沿该梁的宽度方向延伸；第三和第四框 边，其将这两个第一和第二框边的端部彼此连接，沿该梁整体延伸的方向延伸。
14. 如权利要求13所述的加速度传感器，其中，所述多个应力缓冲部分别具有的、第三和第四框边间的内侧距离比设有所述多个应力 缓冲部的梁的宽度大。
15. 如权利要求13所述的加速度传感器，其中，所述多个应力缓冲部分别具有的第一和第二框边各边、第三和第四框边各边、设有所 述多个应力缓冲部的梁相互在宽度上不同。
16. 如权利要求13所述的加速度传感器，其中，所述多个应力缓冲部分别具有的框边各边比设有所述多个应力缓冲部的梁薄。
17. 如权利要求2所述的加速度传感器，其中，设有所述应力缓冲部的梁具有将重锤和该应力缓冲部连接的第一部分、将支承框和该 应力缓冲部连接的第二部分，第一部分和第二部分沿梁整体延伸的方向延伸，将其厚度制成基本上相同，该应力缓冲部位于该第一部分和该第二部分之间，由从与连接于重锤的端部相反的该 第一部分的端部起、连续到与连接于支承框的端部相反的该第二部分的端部而连接成曲径 的边构成。
18. 如权利要求17所述的加速度传感器，其中，所述连接成曲径的边由如下边构成第一边，其连接于设有所述应力缓冲部的梁的第 一部分的、与连接于重锤的端部相反的端部，并沿该梁的宽度方向延伸；第二边，其连接于 梁的第二部分的、与连接于支承框的端部相反的端部，并沿该梁的宽度方向且与第一边反 向地延伸；第三边，其从该第一边的外端向该梁整体延伸的方向延伸；第四边，其从该第二 边的外端向该梁整体延伸的方向延伸；第五边，其位于将该第一边与该第一部分连接的点、 和将该第二边与该第二部分连接的点的中央的、沿该梁的宽度方向引出的线上，并将该第 三边和该第四边的端部彼此连接。
19. 如权利要求18所述的加速度传感器，其中，所述连接成曲径的边中、第三边和第四边间的内侧距离比设有所述应力缓冲部的梁的 宽度大。
20. 如权利要求18所述的加速度传感器，其中，所述连接成曲径的边的第一和第二边各边、第三和第四边各边、设有所述应力缓冲部 的梁彼此宽度不同。
21. 如权利要求18所述的加速度传感器，其中， 所述连接成曲径的边分别比设有所述应力缓冲部的梁薄。
22. 如权利要求18所述的加速度传感器，其中，设有所述应力缓冲部的梁的所述第一部分和所述第二部分分别由如下各部构成第一 根部，其将第一或第二部分与重锤或支承框连接；第二根部，其将第一或第二部分与应力缓 冲部连接；宽度变化部，其宽度从第一根部到第二根部逐渐变化，第一根部具有该梁持有的半导体压阻元件，第一根部的宽度比第一和第二边各边的、该梁整体延伸的方向的宽度大。
23. 如权利要求22所述的加速度传感器，其中，第一根部的宽度比第二根部的宽度大，第二根部的宽度比第一和第二边各边的、该梁 整体延伸的方向的宽度大。
24. 如权利要求2所述的加速度传感器，其中，所述多个梁中、设有检测梁的厚度方向的加速度的半导体压阻元件的梁分别具有多个 应力缓冲部，设有所述多个应力缓冲部的梁具有第一部分，其将重锤和应力缓冲部连接；第二部 分，其将支承框和另一应力缓冲部连接；至少一个第三部分，其将所述多个应力缓冲部中相 邻的两个连接，第一、第二及第三部分沿所述梁整体延伸的方向延伸，并制成相同厚度，所述多个应力缓冲部分别设置于该第一部分或该第二部分和一个第三部分之间、或两 个第三部分之间，由从一个第三部分的一端部起、连续到与连接于重锤或支承框的端部相 反的该第一部分或该第二部分的端部或另一第三部分的一端部而连接成曲径的边构成。
25. 如权利要求24所述的加速度传感器，其中，所述连接成曲径的边由如下边构成第一边，其连接于设有所述多个应力缓冲部的梁 的第一部分的与连接于重锤的端部相反的端部、或所述梁的第三部分的一端部，并沿该梁 的宽度方向延伸；第二边，其连接于第三部分的一端部或该第二部分的与连接于支承框的 端部相反的端部，并沿该梁的宽度方向且与所述第一边反向地延伸；第三边，其从第一边的 外端向该梁整体延伸的方向延伸；第四边，其从该第二边的外端向该梁整体延伸的方向延 伸；第五边，其位于将所述第一边与所述第一部分或第三部分连接的点、和将第二边与第三 部分或第二部分连接的点的中央的、沿梁的宽度方向引出的线上，将该第三边和该第四边 的端部彼此连接。
26. 如权利要求25所述的加速度传感器，其中，所述连接成曲径的边中、第三边和第四边间的内侧距离比设有所述多个应力缓冲部的 梁的宽度大。
27. 如权利要求25所述的加速度传感器，其中，所述连接成曲径的边的第一和第二边各边、第三和第四边各边、设有所述多个应力缓 冲部的梁彼此宽度不同。
28. 如权利要求25所述的加速度传感器，其中， 所述连接成曲径的边分别比设有所述多个应力缓冲部的梁薄。
全文摘要
本发明实现一种灵敏度等特性相对于施加在传感器芯片上的干扰力难以变动的加速度传感器。加速度传感器具有经由支承框和挠性梁支承在支承框内的重锤、设置于梁的半导体压阻元件、将它们连接起来的配线，根据压阻元件的电阻变化来检测加速度。在梁的形成有压阻元件的部分以外的部分设有应力缓冲部。应力缓冲部关于梁的长度中心线和宽度中心线对称。即使干扰力沿梁整体延伸的方向施加于传感器元件，也可以由应力缓冲部来吸收干扰力。由于梁整体延伸的方向的应力难以变化，因此梁的易变形度也难以变化，能够降低干扰力的影响造成的灵敏度变化。
文档编号H01L29/66GK101765776SQ20088010079
公开日2010年6月30日 申请日期2008年6月25日 优先权日2007年7月27日
发明者冈田亮二, 斋藤正胜, 青野宇纪, 风间敦 申请人:日立金属株式会社