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CN102959403B - 力学量传感器 - Google Patents

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CN102959403B CN201180030962.6A CN201180030962A CN102959403B CN 102959403 B CN102959403 B CN 102959403B CN 201180030962 A CN201180030962 A CN 201180030962A CN 102959403 B CN102959403 B CN 102959403B
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Abstract

本发明提供一种减轻因树脂封装造成的传感器所受到的应力，抑制因应力引起的传感器特性的变化的力学量传感器。力学量传感器具备：具有固定部和位于所述固定部的内侧的挠性部以及可动部的半导体衬底；以及覆盖所述挠性部和所述可动部的盖构件，所述固定部具有：包围所述挠性部和所述可动部的内框架和位于所述内框的周围的外框架；分离所述内框架与所述外框架的缝隙；以及连接所述内框架与所述外框架的连接部。

Description

力学量传感器
技术领域
本发明涉及具有能够靠外力动作的可动部的力学量传感器。
背景技术
近年来，各种电子设备的小型轻量化、多功能化、高功能化等日益进步，对于所安装的电子部件要求高密度化。根据这种要求将各种电子部件制造为半导体器件制造的情况增加。另外，除作为电路元件制造的半导体器件之外，各种传感器也制造为半导体器件，以谋求小型轻量化。例如，使用MEMS(MicroElectroMechanicalSystems，微型机电系统)技术的具有小型且简单的结构的力学量传感器已实用化。作为力学量传感器，例如有加速度传感器或角速度传感器。在加速度传感器或角速度传感器中，使用半导体基板形成具有根据外力而变位的可动部的传感器并利用压阻元件检测这种可动部的变位的类型的力学量传感器(所谓压阻型传感器)等已实用化。
在上述的力学量传感器中，为了让传感器的可动部稳定地变位，使用了各种封装。例如，利用了用盖部件来覆盖形成有传感器的半导体基板，并用树脂模等封装盖部件的树脂封装。另外，利用来将形成有传感器的半导体基板收容并封装在陶瓷制的封装中的陶瓷封装。
但是，在利用树脂封装的情况下，由于形成了传感器的半导体基板与树脂模的线膨胀系数的差异，在封装工序中传感器受到应力，存在封装后的传感器的偏移电压、灵敏度等的传感器特性发生变化的问题。封装后的传感器残存有在封装工序中受到的应力，并由于在传感器的规格范围内施加的温度的变化，传感器受到的应力发生变化。如果施加的温度变为高温，则与半导体基板的伸长量相比树脂的伸长量大，所以传感器受到的应力缓和；但如果施加的温度变成低温，则与半导体基板的收缩的量相比树脂的收缩量大，所以传感器受到的应力增大。此外，在陶瓷封装中，半导体基板与陶瓷的线膨胀系数的差小，陶瓷自身的刚性也高，所以因温度变化造成的传感器受到的应力的变化小，对传感器特性的影响也轻微。但是，陶瓷封装与树脂封装相比成本高，所以使力学量传感器的制造成本上升。
作为缓和在上述封装工序中传感器受到的应力的结构，例如提出了在专利文献1～4中记载的加速度传感器，以及在专利文献5中记载的惯性传感器。在专利文献1的加速度传感器中，形成了包含盖部件地贯通传感器的缝隙。在专利文献2的加速度传感器中，用应力缓和梁将形成有传感器的内框架与包围内框架外周的外框架结合起来。在专利文献3的加速度传感器中，在摆动自如地支持成为可动部的重锤部的挠性部上设置弯折部。在专利文献4的加速度传感器中，在梁部的至少一个位置处设置有应力缓冲部。另外，在专利文献5的惯性传感器中，在隔板的外周边设置有减轻热应力的缝隙。
[现有技术文件]
专利文献1：日本特开2006-300904号公报
专利文献2：日本特开2005-337874号公报
专利文献3：日本特开2000-46862号公报
专利文献4：日本特开2009-53180号公报
专利文献5：日本特开平11-337571号公报
发明内容
(发明所要解决的问题)
但是，在专利文献1～4中记载的加速度传感器和在专利文献5中记载的惯性传感器中存在以下的问题。
专利文献1的加速度传感器因为形成了包含盖部件地贯通传感器的缝隙，所以无法成为缓和应力的结构。另外，专利文献1的加速度传感器没有考虑使用树脂封装一事。即，专利文献1的加速度传感器在使用树脂封装的情况下，树脂会进入到缝隙部分，所以不能减轻在树脂封装工序中传感器所受到的应力。专利文献2的加速度传感器只利用应力缓和梁来结合内框架和外框架，但因为应力缓和梁的长度比传感器的一边的长度长，所以如果考虑基于外力的传感器的共振频率，则为了实现共振频率比传感器的共振频率充分地高的应力缓和梁，就需要加宽应力缓和梁的宽度。如果加宽应力缓和梁的宽度，则布线布图的自由度也降低，所以会增大形成传感器和应力缓和梁的半导体基板的面积，这与小型化的要求相悖。专利文献3和专利文献4的加速度传感器、专利文献5的惯性传感器的任何一个的结构在受到树脂封装的应力的情况下都难以维持传感器特性，特别是在受到树脂封装的应力的情况下难以降低Z轴的温度特性的变化。
本发明就是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种减轻因树脂封装造成的传感器所受到的应力，抑制因应力引起的传感器特性的变化的力学量传感器。
(解决问题的措施)
涉及本发明的一种实施方式的力学量传感器的特征在于：具备：具有固定部和位于所述固定部的内侧的挠性部以及可动部的半导体基板；覆盖所述挠性部和所述可动部的盖部件，所述固定部具有：包围所述挠性部和所述可动部的内框架以及位于所述内框架的周围的外框架；分离所述内框架与所述外框架的缝隙；以及连接所述内框架与所述外框架的连接部。根据这种力学量传感器，在封装工序中传感器受到的应力减轻，能够抑制因应力引起的传感器特性的变化。
另外，在涉及本发明的一种实施方式的力学量传感器中，所述缝隙可以具有除了所述连接部之外将所述内框架与所述外框架分离的、至少一部分为开放的形状。根据这种力学量传感器，能够减轻在树脂封装工序中施加的应力对传感器的影响。
另外，在涉及本发明的一种实施方式的力学量传感器中，所述缝隙可以在所述内框架与所述外框架之间具有多个线状缝隙。根据这种力学量传感器，能够减轻在树脂封装工序中施加的应力对传感器的影响。
另外，在涉及本发明的一种实施方式的力学量传感器中，优选地，所述连接部的长度比所述缝隙的长度短。根据这种力学量传感器，能够进一步减轻在树脂封装工序中施加的应力对传感器的影响。
另外，在涉及本发明的一种实施方式的力学量传感器中，所述连接部可以在一个位置处连接所述内框架的一部分与所述外框架的一部分。根据这种力学量传感器，能够进一步减轻在树脂封装工序中施加的应力对传感器的影响。
另外，在涉及本发明的一种实施方式的力学量传感器中，所述连接部可以在与所述挠性部相对置的位置处连接所述内框架与所述外框架。根据这种力学量传感器，能够进一步减轻在树脂封装工序中施加的应力对传感器的影响。
另外，在涉及本发明的一种实施方式的力学量传感器中，所述连接部可以在从与所述挠性部相对置的位置离开的位置处连接所述内框架与所述外框架。根据这种力学量传感器，能够进一步减轻在树脂封装工序中施加的应力对传感器的影响。
另外，在涉及本发明的一种实施方式的力学量传感器中，所述挠性部可以具有应力缓和部。所述应力缓和部可以包括至少一个环状体，并且所述挠性部可以通过沿着所述挠性部的长度方向配置成线对称而构成。根据这种力学量传感器，能够进一步减轻在树脂封装工序中施加的应力对传感器的影响。
另外，在涉及本发明的一种实施方式的力学量传感器中，还可以具备搭载所述半导体基板的基板，所述半导体基板可以具有电连接所述基板的凸块。根据这种力学量传感器，能够减轻在树脂封装工序中施加的应力对传感器的影响。
(发明的效果)
根据本发明，能够提供一种通过在半导体基板上设置分离为内框架和外框架的缝隙，减轻由树脂封装造成的传感器受到的应力，抑制因应力引起的传感器特性的变化的力学量传感器。
附图说明
图1是表示涉及本发明的第一实施方式的加速度传感器的整体结构的平面图。
图2的(A)是从图1的A-A线看的加速度传感器的剖面图，(B)是表示在(A)的加速度传感器上接合了上部盖部件的结构的剖面图。
图3是表示用模塑树脂封装了图2(B)的加速度传感器的结构的剖面图。
图4是表示涉及本发明的第二实施方式的加速度传感器的整体结构的平面图。
图5是表示涉及本发明的第三实施方式的加速度传感器的整体结构的平面图。
图6是表示在本发明的实施例1的加速度传感器上施加应力的条件A的立体图，其中(A)是表示在接合了上部盖部件的状态下施加应力的条件A的立体图，(B)是表示在拆下上部盖部件的状态下施加应力的条件A的立体图。
图7是表示在涉及实施例1的加速度传感器上施加应力的条件B的立体图，其中(A)是表示在接合了上部盖部件的状态下施加应力的条件A的立体图，(B)是表示在拆下上部盖部件的状态下施加应力的条件A的立体图。
图8涉及实施例1，其中(A)是表示在加速度传感器上按照条件A施加应力时的传感器的变形状态的平面图，(B)是表示在加速度传感器上按照条件B施加应力时的传感器的变形状态的平面图。
图9涉及本发明的实施例2，其中(A)是表示在类型A的结构的加速度传感器上按照条件A施加应力时传感器受到的应力的状态的立体图，(B)是表示在类型B的结构的加速度传感器上按照条件A施加应力时传感器受到的应力的状态的立体图。
图10涉及实施例2，其中(A)是表示在类型C的结构的加速度传感器上按照条件A施加应力时传感器受到的应力的状态的立体图，(B)是表示在类型D的结构的加速度传感器上按照条件A施加应力时传感器受到的应力的状态的立体图。
图11涉及实施例2，其中(A)是表示在类型E的结构的加速度传感器上按照条件A施加应力时传感器受到的应力的状态的立体图，(B)是表示在类型F的结构的加速度传感器上按照条件A施加应力时传感器受到的应力的状态的立体图。
图12涉及实施例2，其中(A)是表示在类型G的结构的加速度传感器上按照条件A施加应力时传感器受到的应力的状态的立体图，(B)是表示在类型H的结构的加速度传感器上按照条件A施加应力时传感器受到的应力的状态的立体图。
图13涉及实施例2，其中(A)是表示对于类型A～H的各结构施加条件A的应力时测量挠性部受到的在传感器的X轴方向上的应力大小的结果的曲线图，(B)是放大了(A)的曲线图的应力范围中的0[MPa]～2[MPa]部分而表示的曲线。
图14是求出了图13(A)和(B)的测量结果的表。
图15涉及实施例2，其中(A)是表示对类型A～H的各结构施加条件A的应力时挠性部受到的在传感器的Y轴方向的应力大小的结果的曲线图，(B)是放大了(A)的曲线图的应力范围中的0[MPa]～2[MPa]部分而表示的曲线图。
图16是求出了图15(A)和(B)的测量结果的表。
图17是表示涉及本发明的实施例3的加速度传感器的结构的图，其中(A)是表示类型A1的概略结构的平面图，(B)是表示类型B1的概略结构的平面图。
图18是表示涉及本发明的实施例3的加速度传感器的结构的图，其中(A)是表示类型C1的概略结构的平面图，(B)是表示类型D1的概略结构的平面图。
图19是表示涉及本发明的实施例3的加速度传感器的结构的图，其中(A)是表示类型E1的概略结构的平面图，(B)是表示类型F1的概略结构的平面图。
图20是表示涉及本发明的实施例3的加速度传感器的结构的图，其中(A)是表示类型G1的概略结构的平面图，(B)是表示类型H1的概略结构的平面图。
图21是表示涉及本发明的实施例3的加速度传感器的结构的图，其中(A)是表示类型I1的概略结构的平面图，(B)是表示类型J1的概略结构的平面图。
图22涉及实施例3，其中(A)是表示对于类型A1～J1的各结构施加条件A的应力时测量挠性部受到的在传感器的X轴方向的应力大小的结果的曲线图，(B)是对于类型A1～J1的各结构施加条件A的应力时测量挠性部受到的在传感器的Y轴方向的应力大小的结果的曲线图。
图23涉及实施例3，其中(A)是放大了图22(A)的曲线图的应力范围中的0[MPa]～30[MPa]部分而表示的曲线图，(B)是放大了图22(B)的曲线图的的应力范围中的0[MPa]～30[MPa]部分而表示的曲线图。
图24涉及实施例3，其中(A)是放大了图22(A)的曲线图的应力范围中放大0[MPa]～3[MPa]部分表示的曲线图，(B)是在图22(B)的曲线图的的应力范围中放大0[MPa]～3[MPa]部分表示的曲线。
图25涉及实施例3，其中(A)是表示对于类型A1～G1的各结构施加条件B的应力时测量挠性部受到的在传感器的X轴方向的应力大小的结果的曲线图，(B)是对于类型A1～G1的各结构施加条件B的应力时测量挠性部受到的在传感器的Y轴方向的应力大小的结果的曲线图。
图26涉及实施例3，其中(A)和(B)是表示测量对于未设置缝隙和应力缓和部的情况、只设置了缝隙的情况、只设置了应力缓和部的情况、以及设置了缝隙和应力缓和部的情况的各结构的加速度传感器施加条件A的应力时挠性部受到的在X轴方向和Y轴方向的应力的结果的曲线图。
图27涉及实施例3，其中(A)和(B)是表示测量对于未设置缝隙和应力缓和部的情况、只设置了缝隙的情况、只设置了应力缓和部的情况、以及设置了缝隙和应力缓和部的情况的各结构的加速度传感器施加条件B的应力时挠性部受到的在X轴方向和Y轴方向的应力的结果的曲线图。
(附图标记说明)
100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、1100、1200、1300：加速度传感器；101、401、501、601、701、801、901、1001、1101、1201、1301：半导体基板；111～114、201～204、405～408、505～508、605～608、705～708、805～808、905～908、1005～1008、1105～1108、1205～1208、1305～1308：挠性部；211～214、411～414、511～514、611～615、711～714、811～814、911～914、1011～1014、1111～1114、1211～1214、1311～1314：应力缓和部；102、521、621、721、821、921、1021、1121、1221、1321：内框架；121、522、622、722、822、922、1022、1122、1222、1322：外框架；123、604、704、804、904、1104、1204、1304：连接部；150：上部盖部件；160：基板；170：模塑树脂；302：凸块；
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。此外，以下的实施方式为了方便用外周为大致方形的外框架、内框架和重锤部进行说明，但并不限于图示例子。即，外框架、内框架和重锤部的形状只要具有线对称性即可，也可以是正方形以外的正多边形、圆形或椭圆形。
(第一实施方式)
在本发明的第一实施方式中，作为力学量传感器，参照附图说明加速度传感器的例子。
〈加速度传感器的结构〉
首先，参照图1～图3说明第一实施方式的加速度传感器的结构。
图1是表示加速度传感器100的整体结构的平面图，图2(A)和(B)以及图3是从图1的加速度传感器100的A-A线看的剖面图。在图1中，半导体基板101具有固定部110和位于上述固定部110的内侧的挠性部111～114以及可动部(包含挠性部111～114和重锤部115～118)。更详细地，119是接合构成可动部的重锤部115～118的重锤接合部，挠性部111～114以可变位的方式支持重锤接合部119，固定部110在挠性部111～114的外周部支持挠性部111～114。120是缝隙，是贯通半导体基板101而形成的(参照图2)。缝隙120将固定部110分离成包围挠性部111～114和重锤部115～118的内框架102，和位于内框架102的周围的外框架121。在外框架121的周围形成了用于接合以后说明的上盖部件的接合部122。内框架102和外框架121由连接部123连接。缝隙120形成为除了连接部123外的大致C字状。连接部123在与挠性部113相对置的位置上在一个位置处连接内框架102的一部分与外框架121的一部分。另外，图1所示的连接部123的长度LR比图1所示的缝隙120的长度LS短。此外，在图1中，LA表示固定部110与重锤部115～118之间的间隙的宽度，LB表示固定部110的宽度，LC表示缝隙120的宽度。这些宽度LA和LC为了在以后说明的制造工序中利用刻蚀形成传感器和缝隙120时，使刻蚀条件同一化并使刻蚀工序简单化，优选为大致相同的宽度。例如，宽度LA和LC可以是│LA－LC│在50[μm](优选30[μm])以内。另外，图1所示的连接部123表示以在图中的右侧部的一个位置处连接内框架102与外框架121的方式形成为大致C字形状(至少一部分开放的形状)的情况，但并不限于此，而是如在以后说明的实施例2和实施例3中所示那样，也可以将形成位置和长度LR进行各种改变，也可以在多个位置处连接内框架102与外框架121。即，连接部123连接内框架102与外框架121，而其形状、大小、连接位置等并无限制。
在挠性部111～114上的四个位置处形成了在X(图1的横轴方向)、Y(图1的纵方向)、Z(相对图1的纸面向里的方向)的三个轴方向上检测可动部的变位的12个压阻元件Rx1～Rx4、Ry1～Ry4、以及Rz1～Rz4。在本实施方式中，设压阻元件Rx1～Rx4检测X轴方向，压阻元件Ry1～Ry4检测Y轴方向，而压阻元件Rz1～Rz4检测Z轴方向。但是，对这些压阻元件Rx1～Rx4、Ry1～Ry4、Rz1～Rz4所设定的各轴方向并没有限定。
这些压阻元件Rx1～Rx4、Ry1～Ry4、Rz1～Rz4使用多个金属布线(未图示)并以构成桥式电路的方式布线。涉及本实施方式1的加速度传感器100中，在重锤部115～118与外力相应地变位时挠性部111～114变位，配置在各挠性部111～114上的压阻元件Rx1～Rx4、Ry1～Ry4、Rz1～Rz4的电阻值根据这种变位方向而变化。其构成为，利用桥式电路检测这种电阻值的变化，并输出加速度检测信号。加速度检测信号利用以后说明的基板160(参照图3)的贯通电极160a(参照图3)并经由与形成在半导体基板101上表面的电极焊盘125(参照图3)连接的键合线124(参照图3)而输出到外部。
下面，图2表示从图1的A-A线看的加速度传感器100的剖面图。在图2中，(A)是从图1的A-A线看的加速度传感器100的剖面图，(B)是表示在同一图的(A)的半导体基板101的上表面结合了上部盖部件150的状态的剖面图。在图2(A)和(B)中，对于图1所示的各部分结构相同的结构上标注相同的附图标记。在图2(A)中，缝隙120贯通半导体基板101地形成。140是与半导体基板101的下表面一侧接合的下部盖部件。在图2(B)中，150是上部盖部件。上部盖部件150与半导体基板101的上表面的接合部122接合。上部盖部件150在与挠性部111～114和重锤部115～118相对置的面上形成有凹部150a，以便在挠性部111～114和重锤部115～118变位时不会阻挡。另外，上部盖部件150在挠性部111～114和重锤部115～118过度变位的情况下，重锤部115～118碰到上部盖部件150，还起到限制变位的作用。另外，设置上部盖部件150是为了，通过覆盖挠性部111～114和重锤部115～118的上方并封装，来防止在加速度传感器100的制造中异物附着在可动部(包含挠性部111～114和重锤部115～118)上，防止覆盖传感器整体的模塑树脂妨碍可动部的动作，并防止因重锤部115～118的过度变位而破坏挠性部111～114。
图3是从图1的加速度传感器100的A-A线看的剖面图。在图3中，对于图1所示的各部分结构相同的结构上标注相同的附图标记。在图3中，160是形成了多个贯通电极160a的基板，170是模塑树脂。基板160载置着接合有下部盖部件140和上部盖部件150的半导体基板101。下部盖部件140用粘接剂粘接在基板160的上表面。基板160的贯通电极160a通过形成在半导体基板101上表面的电极焊盘125和键合线124电连接。在所述键合线124的连接后，半导体基板101和下部盖部件140由模塑树脂170覆盖而成为树脂封装型的加速度传感器100。
〈减轻树脂封装工序中的应力的影响的结构〉
如上所述，在利用模塑树脂170的树脂封装工序中，因半导体基板101与树脂模170的线膨胀系数的差异的原因，固定部110、挠性部111～114和重锤部115～118受到应力，树脂封装后的偏移电压、灵敏度等的传感器特性发生变化。本发明人通过后述的实施例发现，作为减轻树脂封装工序中的应力影响的结构要素，图1所示的缝隙120的形状与连接内框架102和外框架121的连接部123的长度LR(参照图1)是相关的。根据该知识，在以后说明的实施例中，改变缝隙120的形状和连接部123的长度LR并测量了在加速度传感器100中发生的应力。因此，对于在第一实施方式的加速度传感器100中减轻应力影响的结构的细节，在以后说明的实施例中详细说明。
(第二实施方式)
在本发明的第二实施方式中，作为力学量传感器，参照附图说明加速度传感器的例子。第二实施方式的加速度传感器的特征在于在传感器的挠性部上设置有应力缓和部。
〈加速度传感器的结构〉
首先，参照图4说明涉及第二实施方式的加速度传感器的结构。
图4是表示加速度传感器200的整体结构的平面图。此外，在图4中，对与上述的图1、图2(A)和(B)、以及图3所示的加速度传感器100的各部分结构相同的结构部分上标注相同的附图标记并省略其结构说明。另外，涉及第二实施方式的加速度传感器200的剖面结构因为与图3所示的加速度传感器100的剖面结构相同，所以省略其图示和结构说明。
在图4中，101是半导体基板，119是接合构成可动部的重锤部115～118的重锤接合部，201～204是以可变位的方式支持重锤接合部119的挠性部。挠性部201～204各自具有缓和针对上述的固定部110、挠性部111～114和重锤部115～118的应力影响的应力缓和部211～214。设置应力缓和部211～214是为了减轻在树脂封装工序中对传感器的应力的影响，并使挠性部201～204的左右的变形对称。应力缓和部211～214如图4所示各自具有三个环形的结构。在除挠性部201～204上的应力缓和部211～214外的八个位置上，形成了在X(图4的横方向)、Y(图4的纵方向)、Z(相对图4的纸面向里的方向)的三个轴方向上检测可动部的变位的12个压阻元件Rx1～Rx4、Ry1～Ry4、Rz1～Rz4。
应力缓和部211～214优选配置在各挠性部201～204的长度方向的大致中央位置。通过将应力缓和部211～214配置在各挠性部201～204的大致中央位置上，能够有效地抑制应力对固定部110、挠性部111～114和重锤部115～118的影响。另外，通过将应力缓和部211～214配置在各挠性部201～204的大致中央位置上，当在树脂封装工序中半导体基板101因受到的应力致使挠性部201～204变形时，夹着各挠性部201～204的应力缓和部211～214的左右的变形变成对称。因此，容易使形成在各挠性部201～204上的压阻元件Rx1～Rx4、Ry1～Ry4、Rz1～Rz4的因应力引起的变化一致，各压阻元件Rx1～Rx4、Ry1～Ry4、Rz1～Rz4的电阻值的变化也变得一致。此外，图4所示的应力缓和部211～214表示了各自具有三个环形结构的情况，但并不限定这种形状和个数，只要能使压阻元件Rx1～Rx4、Ry1～Ry4、Rz1～Rz4因应力引起的电阻值的变化一致即可。应力缓和部211～214并不限于如上所述的环形形状，只要是以缓和在挠性部上发生的应力的方式弹性变形的形状即可。作为这种形状，可以例示具有旋转对称性或镜像对称性的形状，例如构成线对称的环状、Z字形状或曲线形状。在本发明中优选的是，应力缓和部使用至少一个具有线对称形状的部件并构成为线对称。
〈减轻树脂封装工序中的应力影响的结构〉
加速度传感器200根据上述的知识而设置有缝隙120和连接部123，进而为了减轻由应力引起的压阻元件的电阻值的变化而设置有应力缓和部211～214。在以后说明的实施例中，除了改变缝隙120的形状和连接部123的长度LR外，还测量在组合了应力缓和部211～214时发生在加速度传感器200上的应力。因此，在涉及第二实施方式的加速度传感器200中对于减轻应力影响的结构的细节在以后说明的实施例中详细说明。
(第三实施方式)
在本发明的第三实施方式中，作为力学量传感器，参照附图说明加速度传感器的例子。第三实施方式的加速度传感器的特征在于：其结构为，相对于基板160，将固定部110、挠性部111～114和重锤部115～118对基板160倒装片安装。此外，涉及第三实施方式的倒装片安装的结构也可以应用于上述第一和第二实施方式所示的加速度传感器100和200。因此，涉及第三实施方式的加速度传感器的结构省略平面图的图示，只表示图5所示的剖面图来说明。作为比传感器与基板的电连接更理想的一个形态可以列举倒装片连接，但也可以利用键合线等连接传感器和基板。因而，可以使用各种布线部件进行传感器和基板的电连接。
图5是表示涉及第三实施方式的加速度传感器300的整体结构的剖面图。此外，在图5中，在与上述图1、图2(A)和(B)、以及图3所示的加速度传感器100的各部分结构相同的结构部分上标注相同的附图标记并省略其结构说明。
在图5中，加速度传感器300将图1、图2(A)和(B)、以及图3所示的固定部110、挠性部111～114和重锤部115～118的上表面作为下侧，将图1、图2(A)和(B)、以及图3所示的固定部110、挠性部111～114和重锤部115～118的下表面作为上侧来配置。在图5中，301是电极焊盘，302是凸块。电极焊盘301与形成在基板160上表面的凸块302电连接。基板160至少在上表面形成有布线图案(未图示)，布线图案与凸块302电连接。基板160例如可以列举布线基板、贯通电极基板等。加速度传感器300通过在传感器基板160上倒装片安装，半导体基板101上的电极焊盘301与基板160上的布线图案间的布线长度比用键合线电连接的情况短，所以能够提供可靠性高的加速度传感器。另外，通过在基板160上倒装片安装传感器，与用键合线电连接的情况相比，能够抑制在面方向上的扩大，可以实现加速度传感器的小型化。另外，通过在基板160上倒装片安装传感器，可以在晶片级别上制造，与使用键合线的制造相比能够提高制造工序的效率。在图5所示的加速度传感器300中，表示了未设置下部盖部件的结构例，但也可以根据需要设置下部盖部件。
〈减轻树脂封装工序中的应力影响的结构〉
加速度传感器300根据上述知识而设置了缝隙120和连接部(未图示)。另外，加速度传感器300进而为了减轻由应力引起的压阻元件的电阻值的变化也可以设置应力缓和部211～214。在以后说明的实施例中，除了改变缝隙120的形状和连接部123的长度LR外，还测量了在组合了应力缓和部211～214时在加速度传感器300上发生的应力。因此，在涉及第三实施方式的加速度传感器300中对于减轻应力的影响的结构的细节在以后说明的实施例中详细说明。
此外，在以下的实施例中，为了方便起见而使用了外周为大致方形的外框架、内框架和重锤部进行说明，但并不限于图示的例子。即，外框架、内框架和重锤部的形状只要具有线对称性即可，也可以是正方形以外的正多边形、圆形或椭圆形。
(实施例1)
在涉及本发明的实施例中，对于在上述的第一～第三实施方式的加速度传感器100、200和300中改变作为减轻应力影响的结构的缝隙120的形状、连接部123的长度LR、以及应力缓和部211～214的组合的情况，测量了在加速度传感器上发生的应力。
〈对传感器的应力的附加条件〉
首先，对于在加速度传感器上施加应力的条件参照图6(A)和(B)、图7(A)和(B)进行说明。图6(A)和(B)是示意地表示施加在加速度传感器2000上的应力的施加状态的立体图。图6(A)表示针对接合了上部盖部件150的加速度传感器，从图中所示的X轴方向和Y轴方向施加30[MPa]的应力的状态；图6(B)表示针对拆下上部盖部件150的加速度传感器，从图中所示的X轴方向和Y轴方向施加30[MPa]的应力的状态。在以下的说明中，将图6(A)和(B)所示的应力的施加状态称为条件A。此外，在图6(A)和(B)中，加速度传感器2000因应力引起的变形位置按照以表示在各图中所示的颜色变化的条纹MS(按照紫色→绿色→红色的顺序变化)为基准的颜色变化来表示。这种情况下，根据紫色→绿色→红色的颜色变化，表示变形量逐渐加大。
图7(A)和(B)是示意地表示施加在加速度传感器2000上的应力的施加状态的立体图。图7(A)表示针对接合了上部盖部件150的加速度传感器2000，从图中所示的Z方向施加10[MPa]的应力的状态；图7(B)表示针对拆下上部盖部件150的加速度传感器2000，从图中所示的Z方向施加10[MPa]的应力的状态。在以下的说明中，将图7(A)和(B)所示的应力的施加状态称为条件B。此外，在图7(A)和(B)中，传感器130因应力引起的变形位置按照以在表示各图所示的颜色变化的条纹MS(按照紫色→绿色→红色的顺序变化)为基准的颜色变化来表示。这种情况下，根据紫色→绿色→红色的颜色变化，表示变形量逐渐加大。
〈应力施加时的传感器的变形〉
以下，在图8(A)和(B)中表示上述条件A和条件B的各应力施加时的加速度传感器2000的变形状态。图8(A)是表示根据条件A引起的应力施加时的加速度传感器2000的变形状态的平面图，图8(B)是表示根据条件B引起的应力施加时的加速度传感器2000的变形状态的平面图。此外，在图8(A)和(B)所示的加速度传感器2000中，未设置缝隙120、连接部123和应力缓和部211～214。在如图8(A)所示施加了基于条件A的应力的情况下，加速度传感器2000主要以挠性部为中心整体地向内侧方向(X轴方向和Y轴方向)变形为凹状。在如图8(B)所示施加了基于条件B的应力的情况下，加速度传感器2000主要以挠性部为中心整体地向外侧方向(X轴方向和Y轴方向)变形为凸状。根据这些结果判明，加速度传感器2000在施加基于条件A和条件B的应力的情况下，以挠性部为中心变形。即，判明了，作为减轻在树脂封装工序中所施加的应力对挠性部的影响的结构，上述第一和第二实施方式所示的缝隙120和连接部123或者应力缓和部211～214的结构是必要的。
(实施例2)
以下根据上述实施例1的结果，参照以下所示的图9～图12说明对加速度传感器2000组合缝隙120、连接部123和应力缓和部211～214的各结构，并施加条件A的应力来测量挠性部受到的应力的例子。在图9～图12所示的加速度传感器2000中，对于设置缝隙120和连接部123的情况，进而对于设置应力缓和部211～214的情况、以及改变了连接部123的位置和长度L的情况的各结构，施加基于条件A的应力并测量挠性部201～204受到的应力的大小。
图9(A)是表示测量了在加速度传感器2000的周围设置缝隙120和连接部123、并施加条件A的应力时加速度传感器2000受到的应力的结果的立体图。设置在该图9(A)所示的加速度传感器2000上的连接部123的长度为L1(660[μm])，与加速度传感器2000的图中的右边部整体的长度相等。该图9(A)所示的加速度传感器2000的结构称为“类型A”。图9(B)是表示测量了在加速度传感器2000周围设置缝隙120和连接部123、进而在挠性部201～204上设置应力缓和部211～214、并施加条件A的应力时加速度传感器2000受到的应力的结果的立体图。设置在该图9(B)所示的加速度传感器2000上的连接部123的长度与图9(A)一样是L1。该图9(B)所示的加速度传感器2000的结构称为“类型B”。判明了在图11(A)所示的类型A的加速度传感器2000中，基于条件A的应力的影响波及挠性部。判明了在图9(B)所示的类型B的加速度传感器2000中，与类型A相比，应力对挠性部的影响小。
在图10(A)所示的加速度传感器2000中，在对类型A的结构将连接部123的长度缩短并设置成L2(270[μm])、并将其位置形成在从与挠性部203相对置的位置离开的右边部的上部这一点上不同。该图10(A)所示的加速度传感器2000的结构称为“类型C”。在图10(B)所示的加速度传感器2000中，在相对于类型B与类型C一样地将连接部123的长度缩短并设置成L2、并将其位置形成在从与挠性部相对置的位置离开的右边部的上部这一点上不同。该图10(B)所示的加速度传感器2000的结构称为“类型D”。判明了这些类型C和类型D的加速度传感器2000与在类型A和B的结构中应力对挠性部的影响相比，对挠性部的应力的影响都小。判明了在所述类型C和类型D的各结构中，与类型A和类型B的结构相比，基于条件A的应力对挠性部201～204造成的影响小。
在图11(A)和(B)所示的加速度传感器2000中，在对于类型A和类型B的结构将连接部123的长度缩短并设置成L3(340[μm])、并将该位置形成在与挠性部203相对置的右边部的中央部上这一点上不同。但是，连接部123的长度L3比类型C和类型D的连接部123的长度L2长。这些图13(A)和(B)所示的加速度传感器2000的各结构称为“类型E”和“类型F”。判明了这些类型E和类型F的加速度传感器2000与在类型A和B的结构中应力对挠性部的影响相比，对挠性部的应力的影响都小。但是，判明了应力对类型E和类型F的加速度传感器2000的挠性部的影响比应力对类型C和类型D的加速度传感器2000的挠性部201～204的影响大。
在图12(A)和(B)所示的加速度传感器2000中，在对于类型E和类型F的结构进一步将连接部123的长度缩短并设置成L4(140[μm])、并将该位置形成在与挠性部203相对置的右边部的中央部上这一点上不同。但是，连接部123的长度L4与类型A～F的连接部123的长度L1～L3相比最短。这些图12(A)和(B)所示的加速度传感器2000的各结构称为“类型G”和“类型H”。判明了这些类型G和类型H的加速度传感器2000与类型A～F的应力对挠性部的影响相比，对挠性部201～204的应力的影响都小。即，判明了类型G和类型H的加速度传感器2000中应力对挠性部的影响都最小。
下面，参照图13～图17说明测量了在图9～图12所示的类型A～H的各结构中施加条件A的应力时加速度传感器2000的挠性部受到的应力的结果。
图13(A)和(B)表示的是，以表示挠性部在X轴方向上的位置的挠性部端部间距离DX为参数，测量了对类型A～H的各结构施加条件A的应力时加速度传感器2000的挠性部受到的应力的大小的结果的曲线图。挠性部端部间距离DX如图1和图4所示是在X轴方向上相对置的、挠性部111和113与固定部110相连接的端部间的距离。图13(A)和(B)是绘制了对类型A～H的各结构，在施加条件A的应力时挠性部111和113的在加速度传感器2000的X轴方向上的挠性部端部间距离DX中的每个规定位置上发生的应力的分布的曲线图。图13(A)是横轴为挠性部端部间距离DX0[μm]～700[μm]的范围，纵轴为应力0[MPa]～70[MPa]的范围，绘制了在挠性部111和113在X轴方向上的挠性部端部间距离DX上的每个规定位置上发生的应力进行测量的结果的曲线图。图13(B)是放大了图13(A)的曲线应力范围中的0[MPa]～2[MPa]部分而表示的曲线图。此外，在图13(A)和(B)中，挠性部端部间距离DX表示在图1和图4所示的X轴方向上对置的挠性部端部间距离DX是700[μm]的情况。
在图13(A)和(B)中判明，在根据条件A施加了应力的情况下，挠性部受到的X轴方向的应力的变化大的结构的顺序如下。
类型A＞类型B＞类型C＞类型E＞类型F＞类型G(类型H)
判明了与组合了缝隙120和连接部123的类型A、C和E的挠性部受到的应力的大小相比，进一步组合了应力缓和部211～214的类型B、D和F的挠性部受到的应力的大小小。但是，判明了，在将连接部123的长度缩短为最小的L4的类型G和H中，基于缝隙120和连接部123的应力的降低效果比基于应力缓和部211～214的应力降低效果大。通过以上的测量结果判明，为了降低在树脂封装工序中施加在加速度传感器2000上的应力的影响的最有效的结构是在缝隙120和连接部123的组合中，将连接部123的长度L设置为最短的L4的结构的模式G。该判定结果表示在图14中。
图15(A)和(B)是绘制了将对类型A～H的各结构，施加条件A的应力时挠性部112和114在加速度传感器2000的Y轴方向上的挠性部端部间距离DY中的每个规定位置上发生的应力分布的曲线图。挠性部端部间距离DY如图1和图4所示是在Y轴方向上相对置的、挠性部112和114与固定部110相连接的端部间的距离。图15(A)是绘制了测量了横轴为挠性部端部间距离DX0[μm]～700[μm]的范围，纵轴为应力0[MPa]～70[MPa]的范围的结果的曲线图。图15(B)是放大了图15(A)的曲线应力范围中的0[MPa]～2[MPa]部分而表示的曲线图。此外，在图15(A)和(B)中，挠性部端部间距离DY表示在图1和图4所示的Y轴方向上，挠性部端部间距离DY是700[μm]的情况。
判明了在图15(A)和(B)中，在根据条件A施加了应力的情况下，Y轴方向的挠性部受到的应力的变化大的结构的顺序如下。
类型A＞类型B＞类型C＞类型E＞类型F＞类型G＞类型H
判明了，与组合了缝隙120和连接部123的类型A、C、E和G的挠性部受到的应力的大小相比，进一步组合了应力缓和部211～214的类型B、D、F和H的挠性部受到的应力的大小小。通过以上的测量结果判明，为了降低在树脂封装工序中施加在加速度传感器2000上的应力的影响的最有效的结构是在缝隙120、连接部123和应力缓和部211～214的组合中，将连接部123的长度L设置为最短的结构的模式H。该判定结果表示在图16中。
通过以上图13～图15所示的应力的测量结果判明，减轻在树脂封装工序中传感器的挠性部受到的应力的效果大的结构是在传感器的周围跨越大致整个面周长地设置缝隙，并在能够维持强度的范围中尽可能缩短连接部的长度LR。另外判明了，在不能缩短连接部的长度L的情况下，设置应力缓和部是有效的。此外，连接部的长度LR只要是不限制电连接图1所示的多个压阻元件Rx1～Rx4、Ry1～Ry4、Rz1～Rz4之间的多个金属布线的布图的程度即可。例如，在是检测三个轴方向的加速度的加速度传感器的情况下，连接部的长度LR只要大于等于50[μm]则不会妨碍金属布线的布图。
(实施例3)
下面，根据上述实施例1的结果，参照以下所示的图17～图27说明对于对加速度传感器组合了缝隙、连接部和应力缓和部的各结构，进而改变缝隙的形状和应力缓和部的形状和个数，并施加上述条件A和条件B的应力来测量挠性部受到的应力的例子。在图17～图21所示的加速度传感器400～1300中，对于设置缝隙、连接部和应力缓和部、并改变缝隙的形状、连接部的位置和长度L、应力缓和部的形状和个数的情况的各结构施加条件A和条件B的应力，并测量了挠性部受到的应力的大小。
〈加速度传感器的结构〉
图17(A)是从上面一侧看加速度传感器400的概略结构的平面图。在图17(A)中，加速度传感器400在形成于半导体基板401上的挠性部405～408上设置有应力缓和部411～414。挠性部405～408各自的一个端部与固定部402连接。该图17(A)所示的加速度传感器400的结构称为“类型A1”。图17(B)是从上面一侧看加速度传感器500的概略结构的平面图。在图17(B)中，加速度传感器500在形成于半导体基板501上的挠性部505～508上设置有应力缓和部511～514，并设置有缝隙503。缝隙503在图中所示的Z方向上贯通半导体基板501，并设置为包围挠性部505～508的周围的三个边的方式。半导体基板601由缝隙503分离成包含挠性部505～508的内框架521、以及位于内框架521的周围的外框架522。该图17(B)所示的加速度传感器500的结构称为“类型B1”。此外，图17(A)所示的应力缓和部411～414的结构与图17(B)所示的应力缓和部511～514的结构相同。
图18(A)是从上面一侧看加速度传感器600的概略结构的平面图。在图18(A)中，加速度传感器600在形成于半导体基板601上的挠性部605～608上设置有应力缓和部611～614，并设置有缝隙603和连接部604。该图18(A)所示的加速度传感器600的结构称为“类型C1”。缝隙603在图中所示的Z方向上贯通半导体基板601，并设置为主要包围挠性部605～608的周围的三个边的方式。缝隙603还设置在图18(A)中用圆圈包围的部分上，这与图17(B)所示的缝隙503的形状不同。半导体基板601由缝隙603分离成包含挠性部605～608的内框架621、以及位于内框架621的周围的外框架622。内框架621和外框架622由连接部604连接。连接部604的长度是L1(660[μm])。
图18(B)是从上面一侧看加速度传感器700的概略结构的平面图。在图18(B)中，加速度传感器700在形成于半导体基板701上的挠性部705～708上设置有应力缓和部711～714，并设置有缝隙703和连接部704。该图18(B)所示的加速度传感器700的结构称为“类型D1”。缝隙703在图中所示的Z方向上贯通半导体基板701，并设置为包围挠性部705～708的周围的三个边的方式。半导体基板701由缝隙703分离成包含挠性部705～708的内框架721、以及位于内框架721的周围的外框架722。内框架721和外框架722由连接部704连接。连接部704的长度是L1(660[μm])。此外，图18(A)所示的应力缓和部611～614的结构与图18(B)所示的应力缓和部711～714的结构的环形形状的大小不同。图18(A)所示的应力缓和部611～614的结构与图17(A)和(B)所示的应力缓和部411～414和511～514的结构相同。应力缓和部711～714的环形形状的大小比应力缓和部611～614的环形形状的大小小。
图19(A)是从上面一侧看加速度传感器800的概略结构的平面图。在图19(A)中，加速度传感器800在形成于半导体基板801上的挠性部805～808上设置有应力缓和部811～814，并设置有缝隙803和连接部804。该图19(A)所示的加速度传感器800的结构称为“类型E1”。缝隙803和连接部804的各形状与图18(A)和(B)所示的缝隙603和703、以及连接部604和704相同。半导体基板801由缝隙803分离成包含挠性部805～808的内框架821、以及位于内框架821的周围的外框架822。另外，应力缓和部811～814采用来设置有与图18(B)所示的应力缓和部711～714的环形形状相同的一个环形形状的结构。
图19(B)是从上面一侧看加速度传感器900的概略结构的平面图。在图19(B)中，加速度传感器900在形成于半导体基板901上的挠性部905～908上设置有应力缓和部911～914，并设置有缝隙903和连接部904。该图19(B)所示的加速度传感器900的结构称为“类型F1”。缝隙903和连接部904的各形状与图18(A)和(B)所示的缝隙603和703、以及连接部604和704相同。半导体基板901由缝隙903分离成包含挠性部905～908的内框架921、以及位于内框架921的周围的外框架922。另外，应力缓和部911～914的各环形形状的大小比图17(A)和(B)所示的应力缓和部411～414和511～514的各环形形状的大小小，但比图19(A)所示的应力缓和部811～814的各环形形状大。
图20(A)是从上面一侧看加速度传感器1000的概略结构的平面图。在图20(A)中，加速度传感器1000在形成于半导体基板1001的挠性部1005～1008上设置有应力缓和部1011～1014，并设置有缝隙1003。该图20(A)所示的加速度传感器1000的结构称为“类型G1”。缝隙1003在图中所示的Z方向上贯通半导体基板1001，并设置为以包围挠性部1005～1008的周围三个边的方式分离(图中表示的圆圈部分)为多个线状缝隙。所述分离部分与图中的挠性部1007相邻的右边部分成为在三个位置处连接内框架1021和外框架1022的连接部1004。应力缓和部1001～1014的形状与图19(B)所示的应力缓和部911～914相同。
图20(B)是从上面一侧看加速度传感器1100的概略结构的平面图。在图20(B)中，加速度传感器1100在形成于半导体基板1101的挠性部1105～1108上设置有应力缓和部1111～1114，并设置有缝隙1103。该图20(B)所示的加速度传感器1100的结构称为“类型H1”。缝隙1103在图中所示的Z方向上贯通半导体基板1101，并设置为包围挠性部1105～1108的周围的三个边的方式。半导体基板1101由缝隙1103分离成包含挠性部1105～1108的内框架1121、以及位于内框架1121的周围的外框架1122。内框架1121和外框架1122由连接部1104连接。连接部1104的长度是L2(270[μm])。连接部1104设置在与传感器1102相对置的边的中央部的上部。应力缓和部1111～1114的形状与图19(B)所示的应力缓和部911～914相同。
图21(A)是从上面一侧看加速度传感器1200的概略结构的平面图。在图21(A)中加速度传感器1200在形成于半导体基板1201上的挠性部1205～1208上设置有应力缓和部1211～1214，并设置有缝隙1203和连接部1204。该图21(A)所示的加速度传感器1200的结构称为“类型I1”。缝隙1203在图中所示的Z方向上贯通半导体基板1201，并设置为包围挠性部1205～1208的周围四个边的方式。半导体基板1201由缝隙1203分离成包含挠性部1205～1208的内框架1221、以及位于内框架1221的周围的外框架1222。内框架1221和外框架1222由连接部1204连接。连接部1204的长度是L3(340[μm])。上述连接部1204的长度L3比上述连接部的长度L1短，而比上述连接部的长度L2长。应力缓和部1211～1214的形状与图19(B)所示的应力缓和部911～914相同。
图21(B)是从上面一侧看加速度传感器1300的概略结构的平面图。在图21(B)中加速度传感器1300在形成于半导体基板1301上的挠性部1305～1308上设置有应力缓和部1311～1314，并设置有缝隙1303和连接部1304。该图21(B)所示的加速度传感器1300的结构称为“类型J1”。缝隙1303在图中所示的Z方向上贯通半导体基板1301，并设置为包围挠性部1305～1308的周围的四个边的方式。半导体基板1301由缝隙1303分离成包含挠性部1305～1308的内框架1321、以及位于内框架1321的周围的外框架1322。内框架1321和外框架1322由连接部1304连接。连接部1304的长度是L4(140[μm])。连接部1304的长度L4比上述连接部的长度L1～L3短。应力缓和部1311～1314的形状与图19(B)所示的应力缓和部911～914相同。
〈基于条件A的应力的测量〉
以下参照图22～图24说明对上述图17～图21所示的加速度传感器400、500、600、700、800、900、1000、1100、1200和1300的各结构类型A1、B1、C1、D1、E1、F1、G1、H1、I1和J1根据上述条件A施加应力，并测量各结构类型的挠性部受到的应力的大小的结果。
图22(A)和(B)是表示以表示挠性部在X轴方向和Y轴方向上的位置的挠性部端部间距离DX和DY为参数，测量对类型A1～J1的各结构施加条件A的应力时在加速度传感器400～1300的各挠性部上发生的应力的大小的结果的曲线图。挠性部端部间距离DX是在图17(A)所示的加速度传感器400中在X轴方向上对置的、挠性部405和407与固定部402相连接的端部间的距离。挠性部端部间距离DY是在图17(A)所示的加速度传感器400中在Y轴方向上对置的、挠性部406和408与固定部402相连接的端部间的距离。此外，挠性部端部间距离DX和挠性部端部间距离DY在图17(B)和图18～图21所示的加速度传感器500～1300中也一样。图22(A)是横轴为挠性部端部间距离DX0[μm]～700[μm]的范围，纵轴为应力0[MPa]～70[MPa]的范围，绘制了测量了挠性部在X轴方向的挠性部端部间距离DX上的每个规定位置上发生的应力的分布的曲线图。图22(B)是横轴为挠性部端部间距离DX0[μm]～700[μm]的范围，纵轴为应力0[MPa]～70[MPa]的范围，绘制了测量了挠性部在Y轴方向的挠性部端部间距离DY上的每个规定位置上发生的应力的分布的曲线图。此外，在图22(A)和(B)中，挠性部端部间距离DX和DY表示在图17～图21所示的挠性部405～408、505～508、605～608、705～708、805～808、905～908、1005～1008、1105～1108、1205～1208、以及1305～1308中，在X轴方向和Y轴方向上的挠性部端部间距离DX是700[μm]的情况。
图23(A)和(B)是放大了图22(A)和(B)的各曲线的应力范围中的0[MPa]～30[MPa]部分而表示的曲线图。此外，在图23(A)和(B)中，挠性部端部间距离DX和DY表示在图17～图21所示的挠性部405～408、505～508、605～608、705～708、805～808、905～908、1005～1008、1105～1108、1205～1208和1305～1308中，在X轴方向和Y轴方向上对置的、挠性部的端部间的距离是700[μm]的情况。图24(A)和(B)是放大了图22(A)和(B)的各曲线应力的范围中的0[MPa]～3[MPa]部分而表示的曲线图。此外，在图24(A)和(B)中，挠性部端部间距离DX和DY表示在图17～图21所示的挠性部405～408、505～508、605～608、705～708、805～808、905～908、1005～1008、1105～1108、1205～1208和1305～1308中，在X轴方向和Y轴方向上对置的、挠性部的端部间的距离是700[μm]的情况。
判明了在图22(A)和(B)、图23(A)和(B)、以及图24(A)和(B)中，在根据条件A施加应力的情况下，挠性部受到的X轴方向和Y轴方向的应力的变化大的结构的顺序如下。
类型A1＞类型G1＞类型E1(类型F1)＞类型B1＞类型C1(类型D1)＞类型I1＞类型H1＞类型J1
与组合了应力缓和部1101～1104和分离的缝隙1003的类型G1的挠性部受到的应力的大小相比，除了应力缓和部811～814和911～914的结构外还将挠性部803和903设置成C字状、并将连接部803和903的长度设置成L1(660[μm])的类型E1和类型F1的各挠性部受到的应力的大小小。根据该结果判明，与缝隙分成多个的配置相比，设置成一个连续形状的一方具有减轻对挠性部的应力的效果。另外，在类型E1和类型F1中，未发现因应力缓和部的形状不同引起的针对挠性部的应力的减轻效果方面有大的差异。
判明了与类型E1和类型F1的各挠性部受到的应力的大小相比，类型B1的挠性部受到的应力的大小小。根据该结果判明，类型B1的应力缓和部511～514的环形形状的大小的影响比类型E1和类型F1的应力缓和部811～814和911～914的环形形状的大小大。即判明了，与类型E1和类型F1的缝隙803和903和类型B1的缝隙503的形状不同相比，利用应力缓和部的形状不同，使挠性部受到的应力的大小减小。
进而判明，与类型B1的挠性部受到的应力的大小相比，类型C1和类型D1的挠性部受到的应力的大小减小。根据该结果判明，利用类型B1的缝隙503以及类型C1和类型D1的缝隙603和703的形状的不同、并设置长度L1(660[μm])的连接部604和704，挠性部受到的应力的大小进一步减小。另外，未发现因类型C1的应力缓和部611～614的环形形状与类型D1的应力缓和部711～714的环形形状的不同引起的应力降低效果的差异方面有大的不同。
进而判明，与类型C1和类型D1的挠性部受到的应力的大小相比，类型I1的挠性部受到的应力的大小减小。根据该结果判明，利用类型C1和类型D1的缝隙603和703以及类型I1的缝隙1203的形状的不同、并设置长度更短的L3(340[μm])的连接部1204，挠性部受到的应力的大小进一步减小。这种情况下，未发现因类型C1和类型D1的应力缓和部611～614和711～714的环形形状与类型I1的应力缓和部1211～1214的环形形状不同而引起的应力降低效果的差异方面有大的不同。
进而判明，与类型I1的挠性部受到的应力的大小相比，类型H1的挠性部受到的应力的大小减小。根据该结果判明，利用类型I1的缝隙1203和类型H1的缝隙1103的形状的不同、并设置长度更短的L2(270[μm])的连接部1204，挠性部受到的应力的大小进一步减小。这种情况下，因为类型I1的应力缓和部1211～1214的环形形状与类型H1的应力缓和部1111～1114的环形形状相同，所以未发现在应力降低效果的差异方面上有大的不同。
进而判明，与类型H1的挠性部受到的应力的大小相比，类型J1的挠性部受到的应力的大小减小。根据该结果判明，利用类型H1的缝隙1103和类型J1的缝隙1303的形状的不同、并设置长度更短的L4(140[μm])的连接部1304，挠性部受到的应力的大小进一步减小。这种情况下，因为类型H1的应力缓和部1111～1114的环形形状与类型J1的应力缓和部1311～1314的环形形状相同，所以未发现在应力降低效果的差异方面有大的不同。
根据以上对类型A1～J1的各挠性部的应力测量结果判明，为了减轻在树脂封装工序中施加在传感器上的应力影响最有效的结构是在缝隙与连接部的组合中，将连接部的长度L设置成最短的结构的模式J1。
〈基于条件B的应力的测量〉
以下，参照图25说明对上述图17～图20(A)所示的加速度传感器400、500、600、700、800、900和1000的各结构类型A1、B1、C1、D1、E1、F1和G1，根据上述条件B施加应力，并测量各结构类型的挠性部受到的应力的大小的结果。
图25(A)和(B)是表示以表示挠性部在X轴方向和Y轴方向的位置的挠性部端部间距离DX和DY为参数，测量对类型A1～G1的各结构施加条件B的应力时在加速度传感器400～1000的各挠性部上发生的应力的大小的结果的曲线图。图25(A)是横轴为挠性部端部间距离DX0[μm]～700[μm]的范围，纵轴为应力0[MPa]～15[MPa]的范围，绘制了测量了在挠性部上发生的X轴方向的应力的分布的结果的曲线图。图25(B)是横轴为挠性部端部间距离DY0[μm]～700[μm]的范围，纵轴为应力0[MPa]～15[MPa]的范围，绘制了测量了在挠性部上发生的Y轴方向的应力的结果的曲线图。此外，在图25(A)和(B)中，挠性部端部间距离DX和DY表示在图17～图20(A)所示的挠性部405～408、505～508、605～608、705～708、805～808、905～908、以及1005～1008中，相对置的挠性部端部间距离DX是700[μm]的情况。
判明了在图25(A)中，在根据条件B施加应力的情况下，挠性部受到的X轴方向的应力变化大的结构的顺序如下。
类型A1＞类型G1＞类型E1(类型F1)＞类型B1＞类型C1(类型D1)
该结果是与根据在图22～图24中所示的应力测量结果判明的结构顺序相同的结果。类型G1、类型E1、类型F1和类型B1的各结构与类型C1和类型D1的各结构不同的主要之处在于，缝隙603和703的形状不同，以及设置了长度L1(660[μm])的连接部604和704；判明了利用该结构，挠性部从Z方向受到的应力的大小变小。这种情况下，减轻由应力缓和部的结构不同引起的Z方向的应力的效果的差异不比减轻因缝隙的形状不同引起的Z方向的应力的效果的差异大。
在图25(B)中，在根据条件B施加应力的情况下，挠性部受到的Y轴方向的应力变化大的结构的顺序如下。
类型A1＞类型G1＞类型F1＞类型E1＞类型B1＞类型C1(类型D1)
该结果是与根据在图22～图24中所示的应力测量结果判明的结构顺序不同的结果。判明了与分离了缝隙1003的类型G1相比，作为缝隙503、603、703、803和903为连续形状的类型B1、C1、D1、E1和F1一方的挠性部从Z方向受到的应力的影响减小。再者，判明了与类型E1和F1相比，加大应力缓和部511～514的环形形状一方的挠性部从Z方向受到的应力的影响进一步减小。再者，判明了与将缝隙503只设置在传感器500周围的三个边上的类型B1相比，设置有长度L1(660[μm])的连接部604和704的类型C1和类型D1的一方的挠性部从Z方向受到的应力的影响进一步减小。但是，未能发现由类型C1的应力缓和部611～614的环形形状与类型D1的应力缓和部711～714的环形形状的不同引起的在Z方向的应力减轻效果的差异方面有大的不同。
〈根据缝隙和应力缓和部的组合进行的应力的测量〉
以下参照图26和图27说明在加速度传感器中对于未设置缝隙和应力缓和部的情况、只设置了缝隙的情况、只设置了应力缓和部的情况、以及设置了缝隙和应力缓和部的情况的各结构，施加上述条件A和条件B的应力并测量挠性部受到的应力的结果。
图26(A)和(B)是表示对于未设置缝隙和应力缓和部的情况、只设置了缝隙的情况、只设置了应力缓和部的情况、以及设置了缝隙和应力缓和部的情况的各结构的加速度传感器，在施加上述条件A的应力的情况下，测量在各加速度传感器中，在挠性部上发生的X轴方向和Y轴方向的应力的结果的曲线图。图26(A)是横轴为挠性部端部间距离DX0[μm]～700[μm]的范围，纵轴为应力0[MPa]～700[MPa]的范围，绘制了测量了挠性部受到的X轴方向的应力的结果的曲线图。图26(B)是横轴为挠性部端部间距离DY0[μm]～700[μm]的范围，纵轴为应力0[MPa]～700[MPa]的范围，绘制了测量了在挠性部上发生的Y轴方向的应力的结果的曲线图。此外，在图26(A)和(B)中，挠性部端部间距离DX和DY表示在X轴方向和Y轴方向上各自相对置的挠性部的端部间的各距离是700[μm]的情况。
判明了在图26(A)所示的X轴方向的应力的测量结果中，未设置缝隙和应力缓和部的加速度传感器的挠性部受到的X轴方向的应力最大，接着，挠性部受到的X轴方向的应力按照只设置有应力缓和部的加速度传感器、只设置有缝隙的加速度传感器、设置有缝隙和应力缓和部的加速度传感器的顺序减小。
判明了在图26(B)所示的Y轴方向的应力的测量结果中，未设置缝隙和应力缓和部的加速度传感器的挠性部受到的Y轴方向的应力最大，接着，挠性部受到的Y轴方向的应力按照只设置有应力缓和部的加速度传感器、只设置有缝隙的加速度传感器、设置有缝隙和应力缓和部的加速度传感器的顺序减小。
图27(A)和(B)是表示对于未设置缝隙和应力缓和部的情况、只设置了缝隙的情况、只设置了应力缓和部的情况、以及设置了缝隙和应力缓和部的情况的各结构的加速度传感器，在施加上述条件B的应力的情况下，测量在各加速度传感器的挠性部上发生的X轴方向和Y轴方向的应力的结果的曲线图。图27(A)是横轴为挠性部端部间距离DX0[μm]～700[μm]的范围，纵轴为应力0[MPa]～200[MPa]的范围，绘制了测量了在挠性部上发生的X轴方向的应力的结果的曲线图。图27(B)是横轴为挠性部端部间距离DY0[μm]～700[μm]的范围，纵轴为应力0[MPa]～200[MPa]的范围，绘制了测量了在挠性部上发生的Y轴方向的应力的结果的曲线图。此外，在图27(A)和(B)中，挠性部端部间距离DX和DY表示在X轴方向和Y轴方向上各自相对置的、挠性部的端部间的各距离是700[μm]的情况。
判明了在图27(A)所示的X轴方向的应力的测量结果中，未设置缝隙和应力缓和部的加速度传感器的挠性部受到的X轴方向的应力最大，接着，挠性部受到的X轴方向的应力按照只设置有应力缓和部的加速度传感器、只设置有缝隙的加速度传感器、设置有缝隙和应力缓和部的加速度传感器的顺序减小。
判明了在图27(B)所示的Y轴方向的应力的测量结果中，未设置缝隙和应力缓和部的加速度传感器的挠性部受到的Y轴方向的应力最大，接着，挠性部受到的Y轴方向的应力按照只设置有应力缓和部的加速度传感器、只设置有缝隙的加速度传感器、设置有缝隙和应力缓和部的加速度传感器的顺序减小。
如上所述，在加速度传感器中，通过在半导体基板上设置分离内框架和外框架的缝隙、以及连接内框架和外框架的连接部，能够提供一种减轻在树脂封装工序中传感器受到的应力，抑制由应力引起的传感器特性的变化的力学量传感器。再者，通过在挠性部上设置应力缓和部，能够进一步减轻在树脂封装工序中传感器受到的应力。另外，通过将缝隙以包围在内框架的周围的至少三个边的方式连续地形成，将连接部的长度L形成得比缝隙的长度短，并使连接部在一个位置处连接内框架的一部分与外框架的一部分，能够进一步减轻因树脂封装造成的传感器所受到的应力。再者，在第三实施方式所示的加速度传感器300中，能够减轻在树脂封装工序中施加的应力对基板160的影响。
此外，在上述的实施方式中，表示了将本发明的力学量传感器应用于加速度传感器的例子，但也可以用于静电电容型、压电型等的力学量传感器。另外，在本发明的力学量传感器中使用的重锤部的变位检测单元包括配置在挠性部上并将应力变换为电信号的应力变换元件，作为这种力学量传感器可以举出压阻型、压电元件型。另外，作为压阻型和压电元件型以外的变位检测单元，有利用形成在重锤部上的电极(可动电极)、以及配置在与该可动电极相对置的位置上的电极(固定电极)而构成了变位检测单元的静电电容型，在涉及本发明的力学量传感器中可以使用任意的变位检测单元。
涉及本发明的力学量传感器还作为芯片单体销售，但也可以作为组合了搭载有IC等功能元件的封装基板、电路基板等的电子部件销售。这种电子部件可以安装在游戏机、移动终端(例如，手机、笔记本电脑、PDA)等上，可以用于各种用途。

Claims (9)

1.一种力学量传感器，其特征在于，具备：
具有固定部和位于所述固定部的内侧的多个挠性部和被所述多个挠性部支持的可动部的半导体基板；以及
覆盖所述挠性部和所述可动部的盖部件，
所述固定部具有：包围所述挠性部和所述可动部的内框架和位于所述内框架的周围的外框架；分离所述内框架和所述外框架的缝隙；以及和连接所述内框架与所述外框架的连接部，
在所述内框架的规定的位置的内侧连接有一个所述挠性部，在所述内框架的所述规定的位置的外侧连接有所述连接部，所述内框架与所述挠性部连接的部分和所述内框架与所述连接部连接的部分相对置，
在连结在所述规定的位置连接于所述内框架的所述挠性部与所述连接部的直线上配置有两个所述挠性部。
2.根据权利要求1所述的力学量传感器，其特征在于：所述挠性部、所述内框架以及外框架是线对称的形状。
3.根据权利要求2所述的力学量传感器，其特征在于：所述挠性部、所述内框架以及外框架为大致方形。
4.根据权利要求1所述的力学量传感器，其特征在于：所述缝隙具有除了所述连接部之外将所述内框架与所述外框架分离的、至少一部分为开放的形状。
5.根据权利要求1至4的任意一项所述的力学量传感器，其特征在于：所述连接部的长度比所述缝隙的长度短。
6.根据权利要求5所述的力学量传感器，其特征在于：所述连接部在一个位置处连接所述内框架的一部分与所述外框架的一部分。
7.根据权利要求1至3的任意一项所述的力学量传感器，其特征在于：所述挠性部具有应力缓和部。
8.根据权利要求7所述的力学量传感器，其特征在于：所述应力缓和部包含至少一个环状体，并且沿着所述挠性部的长度方向配置成线对称。
9.根据权利要求1所述的力学量传感器，其特征在于：
还具备搭载所述半导体基板的基板，
所述半导体基板具有电连接所述基板的凸块。
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