專利名稱：慣性傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種慣性傳感器，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及具有優(yōu)良的抗沖擊性的慣性傳感器，諸如加速度傳感器或回轉(zhuǎn)儀。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，由于應(yīng)用MEMS(微電機(jī)系統(tǒng))技術(shù)的微處理技術(shù)的發(fā)展，因此慣性傳感器(例如加速度傳感器或回轉(zhuǎn)儀)同時(shí)實(shí)現(xiàn)了小型化、高性能和低成本。在這種環(huán)境下，希望將MEMS裝置慣性傳感器安裝在需要運(yùn)動(dòng)感測(cè)的各種裝置中，諸如用于車輛導(dǎo)航的裝置，車用氣囊控制裝置，用于照相機(jī)、攝像機(jī)等的避免由于的手抖動(dòng)而導(dǎo)致圖像模糊的裝置，蜂窩電話裝置，機(jī)器人姿勢(shì)控制裝置，游戲手勢(shì)(game gesture)輸入識(shí)別裝置，HDD轉(zhuǎn)動(dòng)和振動(dòng)感測(cè)裝置等。
此外，這種需要運(yùn)動(dòng)感測(cè)的裝置有時(shí)會(huì)受到較大的意外振動(dòng)，且因此安裝在這種裝置中的慣性傳感器有受到大的振動(dòng)的危險(xiǎn)。例如，在諸如車用氣囊的汽車配件中，在發(fā)生后端碰撞或車輛翻滾時(shí)，在正常操作中不會(huì)發(fā)生的較大振動(dòng)可能會(huì)作用于慣性傳感器，且在蜂窩電話或類似物的情況下，當(dāng)蜂窩電話由于失誤而掉落時(shí)會(huì)發(fā)生振動(dòng)。此外，在娛樂(lè)設(shè)備(諸如游戲設(shè)備)的情況下，當(dāng)使用者用力地操作該游戲設(shè)備時(shí)可能會(huì)發(fā)生非常大的振動(dòng)。這種意外施加的偶然振動(dòng)可能會(huì)達(dá)到3000G和5000G，因此安裝在這種設(shè)備中的慣性傳感器需要具有高的抗沖擊性。
但是，慣性傳感器的基本構(gòu)造為其中一可移動(dòng)的重量部分由一根梁懸掛。因此，已知的問(wèn)題包括當(dāng)偶然施加了較大振動(dòng)時(shí)，該梁發(fā)生較大變形并損壞，因此喪失傳感器功能。日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_No.2000-187041公開了用于解決這個(gè)問(wèn)題的一個(gè)發(fā)明。
日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_No.2000-187041公開了一種電容式加速度傳感器，在這種傳感器中，緩沖材料設(shè)置在容納有插設(shè)在它們之間的移動(dòng)部件的絕緣保護(hù)罩上，該緩沖材料用作這樣的設(shè)備即使在所述移動(dòng)部件和絕緣保護(hù)罩受到較大振動(dòng)而發(fā)生碰撞的情況下也能防止由于振動(dòng)而對(duì)該移動(dòng)部件造成損壞。另外，由于設(shè)置了這種緩沖材料，因此可以獲得這樣的加速度傳感器，該加速度傳感器不會(huì)存在由于安裝有該傳感器的裝置掉落對(duì)所述移動(dòng)部件造成損壞而不能測(cè)量加速度的危險(xiǎn)。
然而，日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_No.2000-187041公開的加速度傳感器是用于解決利用一種構(gòu)造來(lái)承載加速度傳感器的問(wèn)題的發(fā)明，該構(gòu)造中一重物4a通過(guò)一梁4c與連接玻璃基底6，7和硅基底1的面相平行地被可移動(dòng)支撐(參見日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_No.2000-187041，第0005段)。該加速度傳感器也具有這樣的構(gòu)造，其中支撐重物4Aa的梁的寬度比厚度窄且難于使該重物4Aa朝向玻璃基底6A和7A移動(dòng)(參見日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_No.2000-187041，第0026段)，可移動(dòng)部件可以在其中移動(dòng)的空間被基本限制在與連接玻璃基底6，7和硅基底1的面相平行的二維空間中。
另外，獲得了這樣一種加速度傳感器，該加速度傳感器不存在由于其中安裝有該加速度傳感器的裝置掉落對(duì)移動(dòng)部件造成損壞、因而不能測(cè)量加速度的危險(xiǎn)，這是因?yàn)樵诓ＡЩ?A上的與重物4Aa的突起4Ab相對(duì)的表面中形成有大約15μm深的凹槽6Aa，且通過(guò)汽相淀積而沉積形成了大約5μm厚的鋁層8用作緩沖材料，用于緩沖由于突起4Ab在凹槽6Aa的底面上碰撞而造成的振動(dòng)(參見日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_No.2000-187041，第0027段)。
也就是說(shuō)，在玻璃基底的表面上設(shè)置緩沖材料，該緩沖材料構(gòu)成由日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_No.2000-187041公開的所述加速度傳感器，在加速度傳感器正常操作的過(guò)程中，移動(dòng)部件在該表面上并不移動(dòng)。因此，存在這樣的問(wèn)題，由于在正常操作過(guò)程中移動(dòng)部件在三維空間中移動(dòng)，因此不能在具有用于提供原始功能的構(gòu)造的慣性傳感器中應(yīng)用該緩沖材料。
因此，本發(fā)明人首先提出這樣一種構(gòu)造，其也能提高包括可進(jìn)行三維運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)部件的慣性傳感器(諸如加速度傳感器或回轉(zhuǎn)儀)的抗沖擊性(日本專利申請(qǐng)No.2004-099161)。
上述申請(qǐng)中所提出的構(gòu)造如下，在包括感測(cè)部分的慣性傳感器中(在該感測(cè)部分中，作為移動(dòng)部件的重物部分由一梁支撐)，通過(guò)對(duì)感測(cè)部分的基底的一部分進(jìn)行MEMS處理，把重物止擋部分設(shè)置成靠近該重物部分且與該重物部分相距預(yù)定間隙。
但是，因?yàn)樵谠摌?gòu)造的結(jié)構(gòu)中，用于所述重物部分沿一個(gè)方向的移動(dòng)的止擋部分是通過(guò)對(duì)感測(cè)部分的基底的一部分進(jìn)行MEMS處理而形成的，而MEMS處理是復(fù)雜的，因此必須使感測(cè)部分基底變厚或使重物部分變窄，這對(duì)減少元件高度或提高檢測(cè)靈敏度都是不利的。

發(fā)明內(nèi)容
因此，鑒于上述問(wèn)題而提出了本發(fā)明，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種慣性傳感器，其具有即使在慣性傳感器(諸如加速度傳感器或回轉(zhuǎn)儀)包括能進(jìn)行三維移動(dòng)的移動(dòng)部件的情況下也能增加抗沖擊性的構(gòu)造，且該構(gòu)造能同時(shí)實(shí)現(xiàn)小型化和高度減小。
用于實(shí)現(xiàn)上述目的的根據(jù)本發(fā)明第一方面的慣性傳感器是這樣的慣性傳感器，其包括一傳感器部分，該傳感器部分具有固定部件、具有小于所述固定部件的高度的預(yù)定大小的高度的重物部分、和連接所述重物部分和所述固定部件的梁部分；板狀第一止擋部分，其覆蓋所述重物部分且連接到所述固定部件上，并與所述重物部分相隔預(yù)定大小的間隙；和平板狀第二止擋部分，其通過(guò)預(yù)定高度的隆起部連接到所述固定部件，該隆起部位于與第一止擋部分相對(duì)的一側(cè)。
用于實(shí)現(xiàn)上述目的的根據(jù)本發(fā)明第二方面的慣性傳感器是根據(jù)所述第一方面的慣性傳感器，其中將所述預(yù)定大小的高度和所述隆起部的預(yù)定高度設(shè)置在與動(dòng)態(tài)范圍相對(duì)應(yīng)的重物部分的移動(dòng)范圍內(nèi)或超出該范圍。
用于實(shí)現(xiàn)上述目的的根據(jù)本發(fā)明第三方面的慣性傳感器是根據(jù)所述第一方面或第二方面的慣性傳感器，其中所述傳感器部分的固定部件是框架部分，所述重物部分設(shè)置在該框架部分內(nèi)，且框架部分、重物部分和連接所述重物部分與框架部分的梁部分一體形成。
用于實(shí)現(xiàn)上述目的的根據(jù)本發(fā)明第四方面的慣性傳感器是根據(jù)所述第一方面或第二方面的慣性傳感器，其中所述傳感器部分的固定部件是中心軸，所述重物部分設(shè)置在該中心軸部的圓周上，且所述中心軸、重物部分和連接該重物部分和中心軸的梁部分一體形成。
用于實(shí)現(xiàn)上述目的的根據(jù)本發(fā)明第五方面的慣性傳感器是根據(jù)所述第三方面或第四方面的慣性傳感器，其中所述傳感器部分的一體形成的固定部件、重物部分和梁部分通過(guò)MEMS處理由硅基底形成。
用于實(shí)現(xiàn)上述目的的根據(jù)本發(fā)明第六方面的慣性傳感器是根據(jù)所述第一方面的慣性傳感器，其中，所述傳感器部分包括壓阻元件，該壓阻元件位于其中所述梁部分與所述固定部件和所述重物部分連接的所述梁部分的連接部中，且根據(jù)所述重物部分的移動(dòng)而導(dǎo)致的阻值變化來(lái)檢測(cè)多軸向的慣性。
另外，用于實(shí)現(xiàn)上述目的的根據(jù)本發(fā)明第七方面的慣性傳感器是根據(jù)所述第一方面的慣性傳感器，其中所述傳感器部分是這樣的，在重物部分的端面上形成第一電極并至少在第一止擋部分或第二止擋部分上形成與所述第一電極相對(duì)的第二電極；且根據(jù)由所述重物部分的移動(dòng)所引起的第一電極和第二電極之間的電容變化來(lái)檢測(cè)多軸向的慣性。
本發(fā)明在重物部分的兩側(cè)都設(shè)置了止擋部分，因此即使在所述重物部分向上和向下移動(dòng)超過(guò)了與傳感器的額定靈敏度范圍相對(duì)應(yīng)的位移量時(shí)，也能由重物止擋部分阻止移動(dòng)。因此即使在被意外施加了較大振動(dòng)的情況下，也能避免諸如由于所述梁發(fā)生較大變形所產(chǎn)生的損壞而導(dǎo)致傳感器功能喪失的問(wèn)題。


圖1A至1C是示出了感測(cè)部分的結(jié)構(gòu)的原理示意圖，感測(cè)部分是慣性傳感器的主要部分；圖2A至2F示出了圖1所示的感測(cè)部分的制造過(guò)程的示例，該感測(cè)部分構(gòu)成了在本發(fā)明的慣性傳感器中應(yīng)用的實(shí)施例；圖3A至3D示出了在圖2所示的步驟之后執(zhí)行的感測(cè)部分制造過(guò)程的不例；圖4示出本發(fā)明的慣性傳感器的第一實(shí)施例；圖5用于表示間隙設(shè)置的原理并示出了重物移動(dòng)量(橫軸)和作用在梁上的負(fù)載(縱軸)之間的關(guān)系；圖6是根據(jù)本發(fā)明的慣性傳感器的第二實(shí)施例；圖7示出了事先形成間隙的方法；圖8示出了在所述感測(cè)部分的圓周處設(shè)置偽隆起部(dummy bump)的方面；和圖9示出了應(yīng)用了本發(fā)明原理的另一實(shí)施例的構(gòu)成。
具體實(shí)施例方式
下面將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。此外，所描述的實(shí)施例用于理解本發(fā)明，而不是限制本發(fā)明的技術(shù)范圍。
作為根據(jù)本發(fā)明的慣性傳感器的一個(gè)具體實(shí)施示例，通過(guò)MEMS技術(shù)將感測(cè)部分嵌入到硅基底中，且將該感測(cè)部分放置在諸如玻璃基底的支撐件上并密封在一殼體(package)中以形成為一個(gè)元件。
圖1是示出了感測(cè)部分的結(jié)構(gòu)的原理示意圖，該感測(cè)部分構(gòu)成了慣性傳感器的主要部分。圖1A是感測(cè)部分的立體圖；圖1B是感測(cè)部分的平面圖；和圖1C是感測(cè)部分安裝在玻璃基底上的狀態(tài)下的沿A-A的截面圖。
在圖1A和圖1B中，作為用于制造慣性傳感器的感測(cè)部分的基底的SOI基底10是這樣構(gòu)成的，其包括框架部分14；通過(guò)后面將描述的工藝嵌入到SOI基底10中的壓敏電阻器11；作為感測(cè)部分的移動(dòng)部件的重物部分12；和連接所述重物部分12和框架部分14的梁13，該梁支撐所述重物部分12的移動(dòng)。另外，如圖1C所示，玻璃基底15固定在框架部分14上以支撐所述梁13并保持所述重物部分12，從而沿重物部分12的軸向與其一個(gè)端面相面對(duì)。
利用這種結(jié)構(gòu)，當(dāng)作為移動(dòng)部件的重物部分12移動(dòng)時(shí)，該移動(dòng)轉(zhuǎn)變成梁13的跳動(dòng)和彎曲，且設(shè)置在梁13上的壓敏電阻器11的電阻值發(fā)生變化，且通過(guò)使用惠斯登電橋電路將該電阻值的變化檢測(cè)為電信號(hào)輸出。此外，在圖1中W是重物部分12和梁13之間的間隙，而w是梁的寬度，T是重物部分的厚度，t是梁的厚度。
這里，為了增大慣性傳感器的抗沖擊性，該慣性傳感器具有其中重物部分12由梁13支撐的結(jié)構(gòu)，可以考慮這樣的方法增加梁13的強(qiáng)度或通過(guò)減少由梁13支撐的重物部分12的重量而減輕作用在梁13上的機(jī)械載荷。
但是，抗沖擊性與傳感器靈敏度相互之間一般成反比，因此利用這種方法增大抗沖擊性會(huì)導(dǎo)致傳感器靈敏度下降。例如，通過(guò)增大梁13的厚度t，加大寬度w并縮短長(zhǎng)度來(lái)增加梁13的機(jī)械強(qiáng)度意味著，重物部分12在正常操作過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)不可避免地減慢且傳感器靈敏度下降，從而設(shè)置在梁13上的壓敏電阻器11的電阻值的變化量減小。
另外，當(dāng)重物部分12的重量減小時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生諸如傳感器的靈敏度就會(huì)下降的結(jié)果。
為了實(shí)現(xiàn)避免出現(xiàn)上述問(wèn)題并具有優(yōu)良的抗沖擊性的慣性傳感器，本發(fā)明的慣性傳感器具有第一重物止擋部分和第二重物止擋部分，用于將重物部分12的豎直移動(dòng)范圍限制為預(yù)定的范圍。因此，當(dāng)重物部分12移動(dòng)至超出與傳感器的額定靈敏度范圍相對(duì)應(yīng)的位移量時(shí)，由重物止擋部分阻止該移動(dòng)。因此，即使在意外發(fā)生較大振動(dòng)的情況下，也能避免由于梁的較大變形所致的損壞使傳感器功能喪失的問(wèn)題。
圖2和圖3用于說(shuō)明圖1中示出的傳感器部分的制造過(guò)程的示例，該傳感器部分構(gòu)成了在本發(fā)明的慣性傳感器應(yīng)用的實(shí)施例。
這里所用的基底10是Si/SiO2/Si(＝10至20μm/1μm/500μm)分層基底，直徑為4英寸(圖2A)?；?0的主表面(10到20μm厚的硅表面)被氧化以形成氧化膜21，在該氧化膜21的預(yù)定部分中開有用于離子注入的窗口，且通過(guò)利用氧化膜21和涂覆在氧化膜21上的抗蝕劑(未示出)作為掩模而用硼(B)進(jìn)行離子注入來(lái)形成B擴(kuò)散區(qū)域，從而形成壓敏電阻器11。
在形成壓敏電阻器11之后進(jìn)行800℃至1300℃(→1000℃)的熱處理，且氧化膜21由于再次進(jìn)行了熱氧化而變成厚膜氧化膜22(圖2B)。
接著，在氧化膜22的與壓敏電阻器11的配線接觸部分相對(duì)應(yīng)的部分中開設(shè)窗口，然后進(jìn)行用于接觸修復(fù)的B離子注入23。然后在氮?dú)猸h(huán)境中進(jìn)行800至1300℃(→1000℃)的退火，以改善壓敏電阻器泄漏的問(wèn)題(圖2C)。之后，通過(guò)DC磁控管濺射在整個(gè)表面上沉積有Al-Si合金膜，進(jìn)行最小線寬為5μm的放大投影接觸曝光(magnified-projectioncontact exposure)，和執(zhí)行利用基于氯氣的氣體的活性離子蝕刻(RIE)進(jìn)行構(gòu)圖，從而形成配線24(圖2D)。
在為了保護(hù)配線24中的Al而通過(guò)TEOS源CVD(化學(xué)氣相沉積)沉積了氧化膜25之后，通過(guò)使用CF4氣體的RIE來(lái)開設(shè)引線接合焊盤窗口(圖2E)。另外，通過(guò)在整個(gè)表面上沉積Au(300nm)/Ti(150nm)疊置膜并隨后將該膜剝離而形成用于保護(hù)Al焊盤的圖案26。
之后，處理過(guò)程進(jìn)行到圖3的處理過(guò)程，通過(guò)RIE將表面?zhèn)壬系腟i蝕刻到膜厚的程度，且通過(guò)成盒狀的蝕刻而去除預(yù)定點(diǎn)處的SiO2(圖3A)。在這個(gè)圖中，如圖1B的B-B截面圖所示通過(guò)蝕刻去除的部分(成盒狀去除的部分)和壓敏電阻器部件被示出為組合在一起。
通過(guò)蝕刻氧化膜25、SOI基底10的主表面的Si層(10至20μm)和SiO2層(1μm)而形成梁13(圖3B)。
在該梁形成之后，進(jìn)行兩側(cè)對(duì)齊曝光(dual-sided alignment exposure)且利用RIE進(jìn)行大約500μm的Si蝕刻以形成垂直度為90度±1度的重物部分12(圖3C；在此階段，獲得了集成在圖1所示的本發(fā)明的慣性傳感器中的傳感器部分)。
隨后，圖3D示出了根據(jù)本發(fā)明的第一重物止擋部分的形成。在形成第一重物止擋部分之前，利用H2SO4-H2O2混合物在陽(yáng)極接合之前進(jìn)行清潔。然后在玻璃部分15上設(shè)置膜厚為200nm的Cr層28，該玻璃部分15具有與Si基底相同的熱膨脹系數(shù)，且傳感器部分的框架部分14與玻璃部分15陽(yáng)極接合。
在該陽(yáng)極接合之后，在氮?dú)猸h(huán)境下進(jìn)行燒結(jié)。如圖3D所示，上述步驟的結(jié)果是在SOI基底10上獲得了大量通過(guò)粘結(jié)有板狀玻璃部分15而形成的多個(gè)傳感器部分，其中板狀玻璃部分15構(gòu)成第一重物止擋部分。之后，通過(guò)切割而將所述多個(gè)傳感器部分分成個(gè)體。
這里，在圖3D所示構(gòu)成的情況下，在發(fā)生振動(dòng)時(shí)，構(gòu)成第一重物止擋部分的玻璃部分15可以對(duì)重物部分12的向下位移進(jìn)行調(diào)節(jié)。另外，Cr層28用作緩沖材料，用于緩解在重物部分12撞擊第一重物止擋部分時(shí)的沖擊力。
但是，在圖3D所示的構(gòu)成中，不能調(diào)節(jié)重物部分12在與第一重物止擋部分相反的方向上的移動(dòng)。
因此，本發(fā)明的特征在于其中還設(shè)有第二重物止擋部分的結(jié)構(gòu)，該第二重物止擋部分用于調(diào)節(jié)重物部分12在與第一重物止擋部分相反的方向上的移動(dòng)。
圖4示出本發(fā)明的慣性傳感器的第一實(shí)施例。傳感器芯片在倒置之后設(shè)置在殼體101中，該傳感器芯片是通過(guò)圖2和圖3所示的制造過(guò)程預(yù)先制造的，其上固定有被切割成獨(dú)立部件的傳感器部分100和將成為第一重物止擋部分的板狀玻璃部分15。
因此，在圖4中，與構(gòu)成第一重物止擋部分的板狀玻璃部分15相對(duì)的面通過(guò)硅基底16而放置在殼體101的底面上，該硅基底16用于構(gòu)成以預(yù)定間隙相對(duì)設(shè)置的第二重物止擋部分。
構(gòu)成第二重物止擋部分的硅基底16和以倒裝法安裝的傳感器芯片在圖4下方的圓圈中放大示出。也就是說(shuō)，利用金屬隆起部17來(lái)設(shè)置構(gòu)成第二重物止擋部分的硅基底16與傳感器芯片之間的間隙大小，該隆起部17與從形成在梁13上的壓敏電阻器11導(dǎo)出的Al配線相連接。
硅基底16通過(guò)貫通配線17a與形成在硅基底16的上下表面上的電極焊盤17b和17c連接。此外，在殼體101的底部上形成外聯(lián)用的引出電極18。
因此，傳感器芯片通過(guò)金屬隆起部17設(shè)置在硅基底16上，且當(dāng)金屬隆起部17也連接到殼體101的底部上時(shí)，形成了從壓敏電阻器11至引出電極18的電連接。此外，當(dāng)殼體被氣密密封時(shí)，獲得完整的慣性傳感器。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的慣性傳感器包括在重物部分12上方和下方的用于重物部分12的第一和第二重物止擋部分。因此，即使在所述重物部分向上和向下移動(dòng)超出與傳感器的額定靈敏度范圍對(duì)應(yīng)的位移量時(shí)，也可以通過(guò)所述重物止擋部分來(lái)阻止所述移動(dòng)。因此，即使在意外作用較大振動(dòng)的情況下，也能避免諸如由于梁的較大變形所致的損壞而使傳感器功能喪失的問(wèn)題。
這里，將檢測(cè)在所述重物部分12與第一和第二重物止擋部分之間的間隔或間隙。如果在重物止擋部分和重物部分12之間的間隔(間隙)較窄，則抗沖擊性提高而重物的移動(dòng)范圍減小，由此傳感器的動(dòng)態(tài)范圍下降。另一方面，如果所述間隙變寬，則重物的移動(dòng)范圍較大且傳感器的動(dòng)態(tài)范圍變寬。但是，當(dāng)所述間隙過(guò)寬時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致所述重物止擋部分不能有效地起作用且不能獲得預(yù)期的抗沖擊性。
因此，將本發(fā)明的慣性傳感器中的傳感器部分與重物止擋部分之間的間隙確定為同時(shí)滿足傳感器的動(dòng)態(tài)范圍和所需要的抗沖擊性。
圖5用于示出間隙設(shè)置的原理，并示出了重物位移量(橫軸)與作用在所述梁上的負(fù)荷(縱軸)之間的關(guān)系。如果確定了如圖5所示的傳感器部分的動(dòng)態(tài)范圍的最大值和與抗沖擊性規(guī)定相對(duì)應(yīng)的重物位移量的范圍，則滿足這兩個(gè)條件的重物位移量范圍(即，等于或大于所述動(dòng)態(tài)范圍的最大值且處于或低于抗沖擊性規(guī)定的范圍)被稱為間隙設(shè)置范圍。
此外，優(yōu)選地盡可能地減小所述間隙。這是出于這樣的考慮，即當(dāng)所述間隙比所需的更寬時(shí)，由于意外振動(dòng)而開始運(yùn)動(dòng)的重物部分12在該重物部分12的運(yùn)動(dòng)被止擋部分限制之前在所述間隔距離上被大大加速，因此當(dāng)撞擊所述止擋部分時(shí)發(fā)生損壞。
因此，在圖4中，在重物部分12和第一止擋部分之間的間隔以及重物部分12與第二止擋部分之間的間隔大小由圖5所示的關(guān)系確定。此外，可以通過(guò)改變所述隆起部17的尺寸來(lái)調(diào)節(jié)重物部分12與第二止擋部分之間的間隔大小。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的慣性傳感器的第二實(shí)施例。圖6中所示的構(gòu)造的特征在于，與圖4所示的實(shí)施例的構(gòu)造相比，組合所述傳感器部分100與第一和第二止擋部分而形成的構(gòu)造是倒置的且容納在所述殼體101中。
也就是說(shuō)，所述結(jié)構(gòu)是這樣的，構(gòu)成第一重物止擋部分的玻璃基底15設(shè)置在殼體101的底面上。此外，構(gòu)成第二重物止擋部分的硅基底16是IC電路基底。
對(duì)從根據(jù)本申請(qǐng)的壓敏電阻器11處獲得的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行處理的電路安裝在IC電路基底上。貫通配線17d形成在框架部分14中用于連接殼體101外部的引出電極18。
在圖6所示的第二實(shí)施例中，構(gòu)成第二重物止擋部分的硅基底16形成為IC電路基底。因此，在圖4的實(shí)施例中，放置在殼體101底部且構(gòu)成第二重物止擋部分的硅基底16也可以形成IC電路基底。
這里，雖然在圖4或圖6的實(shí)施例中，在傳感器部分100以倒裝法安裝有構(gòu)成第二重物止擋部分的基底16的情況下，重物部分12與第二重物止擋部分之間的間隔調(diào)整被描述為是利用隆起部17的高度進(jìn)行的調(diào)節(jié)，但是也可以利用合金密封材料來(lái)調(diào)節(jié)殼體間隙的高度。
在這種情況下，由于均勻地形成所述間隙比較困難，因此例如如圖7所示的事先在止擋部分16的端部設(shè)置用于形成間隙的隔板34的方法是有效的。此外，為了使所述間隙一致，在只利用隆起部形成間隙的情況下，如圖8所示，不僅在需要電連接的部分，而且在傳感器部分100的框架14中設(shè)置用于實(shí)現(xiàn)大致均勻布置的接觸隆起部17和偽隆起部17e的方法是有效的。此外，設(shè)置偽隆起部意味著可以產(chǎn)生增大連接強(qiáng)度的效果。
圖9示出進(jìn)一步應(yīng)用本發(fā)明的原理的另一實(shí)施例的構(gòu)造。上述實(shí)施例具有這樣的構(gòu)造，其中由于傳感器部分100和連接重物部分12與框架部分14的梁一體形成，因此重物部分12設(shè)置在框架部分14內(nèi)。但是，本發(fā)明的應(yīng)用不限于這種構(gòu)造或受這種構(gòu)造的限制。
也就是說(shuō)，圖9所示的示例是圍繞重物式傳感器結(jié)構(gòu)，其包括位于傳感器部分100中心的固定中心軸14a和位于固定中心軸14a的圓周上的多個(gè)重物部分12a。
作為圍繞重物方法，可獲得應(yīng)用了本發(fā)明的慣性傳感器。由形成在梁13上的壓敏電阻器11檢測(cè)的信號(hào)通過(guò)形成在中心軸14a中的貫通電極17d被引導(dǎo)至中心軸14a的底部。
此外，通過(guò)基底16的貫通電極17a和焊盤電極17c將檢測(cè)信號(hào)輸出至外部，所述電極17a和17c通過(guò)隆起部17與形成在下基底16上的焊盤17b電連接。
在圖9中，下基底16成為用于重物部分12a的第一重物止擋部分且上基底15用作第二重物止擋部分。利用第一重物止擋部分和第二重物止擋部分密封傳感器部分100可獲得實(shí)現(xiàn)本發(fā)明效果的慣性傳感器。
本發(fā)明可以提供具有優(yōu)良抗沖擊性的慣性傳感器，諸如加速度傳感器或回轉(zhuǎn)儀，該慣性傳感器通過(guò)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)重物部分12在上限方向上的移動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種慣性傳感器，其包括傳感器部分，該傳感器部分具有固定部件、具有小于所述固定部件的高度的預(yù)定大小的高度的重物部分、和連接所述重物部分與所述固定部件的梁部分；板狀第一止擋部分，其覆蓋所述重物部分且連接到所述固定部件上，并與所述重物部分相隔預(yù)定大小的間隙；和平板狀第二止擋部分，其通過(guò)預(yù)定高度的隆起部連接到所述固定部件，該隆起部位于與第一止擋部分相對(duì)的一側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的慣性傳感器，其特征在于，所述預(yù)定大小的高度和所述隆起部的預(yù)定高度設(shè)置在與動(dòng)態(tài)范圍相對(duì)應(yīng)的重物部分的移動(dòng)范圍內(nèi)或超出該范圍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的慣性傳感器，其特征在于，所述傳感器部分的固定部件是框架部分，所述重物部分設(shè)置在所述框架部分內(nèi)，且框架部分、重物部分和連接重物部分與框架部分的梁部分一體形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的慣性傳感器，其特征在于，所述傳感器部分的固定部件是中心軸，所述重物部分設(shè)置在該中心軸部的圓周上，且所述中心軸、重物部分和連接該重物部分與中心軸的梁部分一體形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的慣性傳感器，其特征在于，所述傳感器部分的一體形成的固定部件、重物部分和梁部分通過(guò)微電機(jī)系統(tǒng)處理由硅基底形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的慣性傳感器，其特征在于，所述傳感器部分包括壓阻元件，該壓阻元件位于其中所述梁部分與所述固定部件和所述重物部分連接的所述梁部分的連接部中，且根據(jù)所述重物部分的移動(dòng)而導(dǎo)致的阻值變化來(lái)檢測(cè)多軸向的慣性。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的慣性傳感器，其特征在于，所述傳感器部分是這樣的，在重物部分的端面上形成第一電極并至少在第一止擋部分或第二止擋部分上形成與所述第一電極相對(duì)的第二電極；且根據(jù)由所述重物部分的移動(dòng)引起的第一電極和第二電極之間的電容變化來(lái)檢測(cè)多軸向的慣性。
全文摘要
一種慣性傳感器，諸如加速度傳感器或回轉(zhuǎn)儀，其通過(guò)調(diào)節(jié)重物部分在上限方向上的移動(dòng)而具有優(yōu)良的抗沖擊性。該傳感器包括傳感器部分，該傳感器部分具有固定部件、具有小于所述固定部件的高度的預(yù)定大小的高度的重物部分、和連接所述重物部分和所述固定部件的梁部分；板狀第一止擋部分，其覆蓋所述重物部分且連接到所述固定部件上，并與所述重物部分相隔預(yù)定大小的間隙；和平板狀第二止擋部分，其通過(guò)一預(yù)定高度的隆起部連接到所述固定部件，該隆起部位于與第一止擋部分相對(duì)的一側(cè)。
文檔編號(hào)G01P15/12GK1721858SQ200510064610
公開日2006年1月18日 申請(qǐng)日期2005年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月12日
發(fā)明者德永博司, 永田憲治, 小野正明, 花澤敏夫, 石川寬 申請(qǐng)人:富士通媒體部品株式會(huì)社, 富士通株式會(huì)社