JP2009264933A - Acceleration sensor device and method of manufacturing acceleration sensor device - Google Patents
Acceleration sensor device and method of manufacturing acceleration sensor device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009264933A JP2009264933A JP2008115027A JP2008115027A JP2009264933A JP 2009264933 A JP2009264933 A JP 2009264933A JP 2008115027 A JP2008115027 A JP 2008115027A JP 2008115027 A JP2008115027 A JP 2008115027A JP 2009264933 A JP2009264933 A JP 2009264933A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- adhesive
- sensor element
- acceleration sensor
- sensor device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 title claims abstract description 80
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 9
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims abstract description 67
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims abstract description 67
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 61
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 7
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 abstract description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 11
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 7
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 5
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 5
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 5
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 5
- MYRTYDVEIRVNKP-UHFFFAOYSA-N 1,2-Divinylbenzene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1C=C MYRTYDVEIRVNKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 4
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 3
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 3
- 229920002050 silicone resin Polymers 0.000 description 3
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001111 Fine metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 2
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 230000002040 relaxant effect Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
Landscapes
- Pressure Sensors (AREA)
Abstract
【課題】低背小型化しても実装後の検出感度を高く維持することができる加速度センサ装置を提供する。
【解決手段】重り部11と、重り部11を囲繞する枠状の固定部13と、一方端が固定部13に連結され、且つ他方端が重り部11に連結される梁部12と、梁部12に設けられる抵抗素子15と、を有するセンサ素子20と、センサ素子20が載置される基板1と、固定部13の下面と基板1の上面との間に複数箇所に分かれた状態で介在され、センサ素子20と基板1とを複数箇所で接合する接着剤8と、を備え、固定部13の下面には、接着剤8が付着する領域を囲むようにして溝部7が設けられている
【選択図】図5An acceleration sensor device capable of maintaining high detection sensitivity after mounting even when the height is reduced.
A weight part 11, a frame-like fixing part 13 surrounding the weight part 11, a beam part 12 having one end connected to the fixing part 13 and the other end connected to the weight part 11, and a beam The sensor element 20 having the resistance element 15 provided in the part 12, the substrate 1 on which the sensor element 20 is placed, and a state where the sensor element 20 is divided into a plurality of locations between the lower surface of the fixing unit 13 and the upper surface of the substrate 1. And an adhesive 8 that joins the sensor element 20 and the substrate 1 at a plurality of locations. A groove portion 7 is provided on the lower surface of the fixing portion 13 so as to surround a region to which the adhesive 8 adheres. Selection diagram] Fig. 5
Description
本発明は、加速度を検出する加速度センサ装置および加速度センサ装置の製造方法に関するものである。 The present invention relates to an acceleration sensor device that detects acceleration and a method of manufacturing the acceleration sensor device.
携帯型音楽プレイヤーやノート型パソコンなどのハードディスクドライブ搭載機器の落下保護、自動車のナビゲーションシステムにおける加速度検知などに、加速度センサが使用されている。 Acceleration sensors are used for fall protection of devices equipped with hard disk drives such as portable music players and notebook computers, and acceleration detection in automobile navigation systems.
図11に従来の加速度センサの断面図を示す。同図に示す加速度センサ装置は、シリコン基板を加工して作製されたセンサ素子100と、センサ素子100を載置する基板200とを備えた構成を有している。
FIG. 11 shows a cross-sectional view of a conventional acceleration sensor. The acceleration sensor device shown in the figure has a configuration including a
センサ素子100は、重り部101と、重り部101を囲繞する枠状の固定部102と、重り部101と固定部102とに連結される梁部103と、梁部103に形成されるピエゾ抵抗素子(図示せず)とを有している。
The
このようなセンサ素子100を有する加速度センサ装置に加速度に比例した外力が加わると重り部101が動き、それに伴って梁部103が変形し、ピエゾ抵抗素子も変形する。このピエゾ抵抗素子の変形による抵抗値の変化に基づいて加速度が検出されることとなる。
When an external force proportional to the acceleration is applied to the acceleration sensor device having such a
ところでセンサ素子100は、固定部102の下面と基板200の主面との間に介在された接着剤300によって基板200に固定されている。通常、基板200、接着剤300、およびセンサ素子100とは、それぞれ線膨張係数が大きく異なっているため、接着剤300を固定部102の下面全体にわたって塗布し、接着剤を硬化した場合、両者の線膨張係数の差に起因した残留応力が発生しやすくなり、この残留応力の影響によって梁部103が変形するなどして、加速度の検出感度の低下、オフセット電圧の増加、温度ドリフトの悪化といった問題が起こる。そこで接着剤300は、固定部102の下面全体にではなく、複数箇所、例えば固定部102の下面四隅に対応する四箇所に分けて接着面積が小さくなるように塗布されている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、図11に示すような従来の加速度センサ装置は、複数箇所に分けて塗布した接着剤300が固定部102の下面に沿って広がるなどして、各接着剤300の接着面積にばらつきが生じやすかった。さらに、センサ素子100の低背小型化が進むと、接着面積をさらに小さくする必要があるが、複数箇所に塗布する接着量を従来のディスペンサーを使って均一に制御するのには限界があった。例えば、固定部102の下面四隅に対応する四箇所に分けて接着剤300を塗布した場合、一つの隅における接着面積は小さく、別の隅における接着面積は大きくなる場合があった。このように接着剤300の接着面積がばらつくと、センサ素子100に不均一な残留応力が発生するなどして梁部103が変形し、結局、加速度の検出感度の低下、オフセット電圧の増加、温度ドリフトの悪化などが起こり電気的特性の劣化を招くこととなる。特に加速度センサ装置が低背小型化するほど、これらの問題が顕著になってきている。
However, in the conventional acceleration sensor device as shown in FIG. 11, the adhesive area of each
本発明は、以上のような諸事情を鑑みて案出されたものであり、電気的特性の劣化を抑えつつ小型化に対応した加速度センサ装置および加速度センサ装置の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been devised in view of the various circumstances as described above, and an object thereof is to provide an acceleration sensor device and a method for manufacturing the acceleration sensor device that can be reduced in size while suppressing deterioration of electrical characteristics. And
本発明の加速度センサ装置は、重り部と、前記重り部を囲繞する枠状の固定部と、一方端が前記固定部に連結され、且つ他方端が前記重り部に連結される梁部と、前記梁部に設けられる抵抗素子と、を有するセンサ素子と、前記センサ素子が載置される基板と、前記固定部の下面と前記基板の上面との間に複数箇所に分かれた状態で介在され、前記センサ素子と前記基板とを複数箇所で接合する接着剤と、を備え、前記固定部の下面には、前記接着剤が付着する領域を囲むようにして溝部が設けられている。 The acceleration sensor device of the present invention includes a weight portion, a frame-shaped fixing portion surrounding the weight portion, a beam portion having one end connected to the fixing portion and the other end connected to the weight portion, A sensor element having a resistance element provided in the beam portion; a substrate on which the sensor element is placed; and a lower surface of the fixed portion and an upper surface of the substrate that are interposed in a plurality of locations. And an adhesive that joins the sensor element and the substrate at a plurality of locations, and a groove portion is provided on the lower surface of the fixing portion so as to surround a region to which the adhesive adheres.
上記加速度センサ装置は、前記接着剤が前記固定部の四隅に対応する位置に設けられていることが好ましい。 In the acceleration sensor device, the adhesive is preferably provided at positions corresponding to the four corners of the fixing portion.
また上記加速度センサ装置は、前記錘部の平面形状が矩形状をなすとともに、前記梁部が前記錘部の上面四辺の中央部に連結されていることが好ましい。 In the acceleration sensor device, it is preferable that a planar shape of the weight portion is rectangular, and the beam portion is connected to a center portion of four upper sides of the weight portion.
また上記加速度センサ装置は、前記溝部の外側に第2の溝部が設けられていることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said acceleration sensor apparatus is provided with the 2nd groove part on the outer side of the said groove part.
また上記加速度センサ装置は、前記センサ素子の出力信号を信号処理するICチップをさらに含むものである。 The acceleration sensor device further includes an IC chip that performs signal processing on an output signal of the sensor element.
また本発明の加速度センサ装置の製造方法は、重り部と、前記重り部を囲繞する枠状の固定部と、一方端が前記固定部に連結され、且つ他方端が前記重り部に連結される梁部と、前記梁部に設けられる抵抗素子と、前記固定部下面の接着領域を囲うようにして形成される溝部と、を有するセンサ素子、および前記センサ素子が載置される基板を準備する工程Aと、前記固定部下面の接着領域と前記基板の上面との間に介在させた接着剤により前記センサ素子と前記基板とを接合する工程Bと、を含むものである。 The acceleration sensor device manufacturing method of the present invention includes a weight part, a frame-like fixing part surrounding the weight part, one end connected to the fixing part, and the other end connected to the weight part. A sensor element having a beam portion, a resistance element provided on the beam portion, and a groove portion formed so as to surround an adhesion region on the lower surface of the fixed portion, and a substrate on which the sensor element is placed are prepared. The process A includes a process B and a process B in which the sensor element and the substrate are joined by an adhesive interposed between the adhesive region on the lower surface of the fixed portion and the upper surface of the substrate.
本発明によれば、固定部の下面には接着剤が付着する領域を囲むようにして溝部が設けられていることから、接着剤の塗布量が多くても余分な接着剤は溝部の中に入り込むため、接着剤が固定部の下面長手方向に沿って広がるのを抑えることができる。これにより接着剤の接着面積のばらつきを小さくすることができ、センサ素子に不均一な残留応力が発生するのを抑制して電気的な特性が優れた加速度センサ装置となすことができる。 According to the present invention, since the groove portion is provided on the lower surface of the fixing portion so as to surround the region where the adhesive adheres, excess adhesive enters the groove portion even if the amount of adhesive applied is large. , It is possible to prevent the adhesive from spreading along the longitudinal direction of the lower surface of the fixing portion. As a result, it is possible to reduce the variation in the bonding area of the adhesive, and to suppress the occurrence of non-uniform residual stress in the sensor element, thereby providing an acceleration sensor device with excellent electrical characteristics.
以下に図面を参照して、本発明にかかる加速度センサ装置及び加速度センサ装置の製造方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、以下の実施の形態で用いられる図は模式的なものであり、図面上の寸法比率は現実のものとは必ずしも一致していない。また、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。なお、本実施形態ではピエゾ抵抗効果を利用した三次元加速度センサ装置を例に説明する。
<加速度センサ装置>
図1は本実施形態にかかる加速度センサ装置の斜視図、図2は図1の加速度センサ装置の蓋10を外した状態の平面図、図3は図1に示す加速度センサ装置の断面図であり、図3(a)は図2のA−A’線で切断したときの断面に相当し、図3(b)は図2のB−B’線で切断したときの断面に相当する。これらの図に示すように本実施形態にかかる加速度センサ装置は、基板1とセンサ素子20とから主に構成されている。
Exemplary embodiments of an acceleration sensor device and a method for manufacturing the acceleration sensor device according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the drawings used in the following embodiments are schematic, and the dimensional ratios in the drawings do not necessarily match the actual ones. Further, the present invention is not limited to the following embodiments, and various changes and improvements can be made without departing from the gist of the present invention. In this embodiment, a three-dimensional acceleration sensor device using the piezoresistance effect will be described as an example.
<Acceleration sensor device>
1 is a perspective view of the acceleration sensor device according to the present embodiment, FIG. 2 is a plan view of the acceleration sensor device of FIG. 1 with the
まずセンサ素子20について説明する。図4はセンサ素子20の斜視図である。図4に示すようにセンサ素子20は、重り部11と、重り部11を囲繞する枠状の固定部13と、一方端が固定部13に連結され、他方端が重り部11に連結される梁部12と、固定部13に形成される素子側電極パッド14と、梁部12に形成される抵抗素子15と、を有している。
First, the
センサ素子20に加速度が加わると、加速度に応じた力がこの重り部11に作用し、重り部11が動くことで梁部12が撓むようになっている。本実施形態における重り部11には、その四隅に連結された4個の付属重り部11´が設けられている。付属重り部11´は、重り部11と一体形成されるものであり、付属重り部11´を設けることによって加速度に対する梁部12の撓みが大きくなり、加速度の検出感度を向上させることができる。
When acceleration is applied to the
重り部11は、平面形状が略正方形をなし、その一辺の長さは例えば0.25mm〜0.5mmに設定される。また重り部11の厚みは例えば0.2mm〜0.625mmに設定される。付属重り部11´は、重り部11と同様に平面形状が、略正方形をなし、その一辺の長さは例えば0.1mm〜0.4mmに設定される。また付属重り部11aの厚みは、重り部11と同じ厚みを有するように例えば0.2mm〜0.625mmに設定される。なお、重り部11および付属重り部11aの平面形状は正方形に限られず、円や長方形など任意の形状が可能である。なお、重り部11と付属重り部11´は、例えばSOI(Silicon on Insulator)基板を加工することにより一体的に形成されている。
The
このような重り部11および付属重り部11´を囲繞するようにして枠状の固定部13が形成されている。固定部13は、平面形状が略正方形をなし、中央部に重り部11および付属重り部11´より若干大きい略正方形の開口部を有している。固定部13は、その一辺が例えば1.4mm〜3.0mmに設定され、固定部13を構成するアームの幅(アームの長手方向と直交する方向の幅)は例えば0.3mm〜1.8mmに設定される。また固定部13の厚みは、例えば0.2mm〜0.625mmに設定される。この固定部13の下面が接着剤8によって基板1の主面1Aに接合されることによりセンサ素子20が基板1に固定されることとなる。
A frame-
図5は、センサ素子20を下面側から見たときの斜視図である。図5に示すように固定部13には、その下面に溝部7が設けられている。溝部7は、接着剤8の付着領域を囲むようにして設けられている。本実施形態では、固定部13の四隅が接着剤8の付着領域となっており、固定部13の下面四隅が、他の部分と区切られるようにして溝部7が設けられている。この溝部7は、センサ素子20を接着剤8により基板1に接合する際、余分な接着剤8を収容したり、接着剤8を固定部13の外側に逃がすためのものである。これによって接着剤8が固定部13の下面に沿って広がるのを抑えることができ、接着剤8の接着面積が大きくばらつくことがなくなる。その結果、センサ素子20に不均一な残留応力が発生するのを抑制して電気的な特性が優れた加速度センサ装置となすことができる。溝部7を設けたことによりセンサ素子20が軽量化されるため接着剤8とセンサ素子20とが剥がれずらくなり、耐衝撃性が向上するという利点もある。
FIG. 5 is a perspective view when the
図6は溝部7の平面形状のパターンの一例を示す図である。なお、図6では固定部13の下面四隅に接着剤8が塗布される場合における、四隅の一角を示している。同図に示すように溝部7は種々の形状が可能である。接着剤8の広がりは、溝部7で抑えられるため接着剤8のおおよその平面形状は溝部7に沿った形状となる。すなわち溝部7によって接着剤8の面積および形状を制御することが可能となる。なお図6(f)に示したように、溝部7で囲まれる領域内に固定部13の外側へ通じる溝部7を設けるようにすれば、より確実に接着剤8の広がりを抑えることができる。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a planar pattern of the
図7は溝部7の断面形状のパターンの一例を示す図である。なお図7は、図5のC−C’線における断面に相当する。同図に示すように溝部7の断面形状は、矩形状、台形状、三角状、円弧状など種々の形状が可能である。また溝部7の寸法は、例えば、幅W(開口部における幅)が10μm〜200μm、深さdが5μmからSiO2層近くまでの範囲に設定される。
FIG. 7 is a diagram showing an example of a cross-sectional pattern of the
固定部13と重り部11との間には図4などに示されるように梁部12が設けられている。梁部12は、一方端が重り部11の各辺の上面側中央部に連結され、他方端が固定部12の内周における各辺の上面側中央部に連結されており、本実施形態におけるセンサ素子20では、4本の梁部12が設けられている。
Between the fixed
梁部12は可撓性を有し、センサ素子20に加速度が加わると重り部11が動き、重り部11の動きに伴って梁部12が撓むようになっている。梁部12は、例えば長手方向の長さが0.3mm〜0.8mmに設定され、幅(長手方向と直交する方向の長さ)が0.04mm〜0.2mmに設定され、厚みが5μm〜20μmに設定されている。このように梁部12を細長く且つ薄く形成することによって可撓性が発現される。
The
このような梁部12の上面には複数の抵抗素子15が形成されている。抵抗素子15は、より具体的には、SOI基板にボロンを打ち込むことにより形成されたピエゾ抵抗素子である。本実施形態では、3軸方向(図4に示した3次元直交座標系におけるX軸方向、Y軸方向、Z軸方向)の加速度を検出できるように梁部12の所定の位置にこれらの抵抗素子15が形成されている。例えば、X軸方向に伸びる2つの梁部12には、X軸方向の加速度を検出するための4個の抵抗素子15が設けられており、それぞれの梁部12に2個ずつ配置されている。これら4個の抵抗素子15のうち、固定部13側に配された抵抗素子同士を直列に接続し、重り部11側に配された抵抗素子同士を直列に接続し、これらを並列に接続することでブリッジ回路を構成している。またY軸方向に伸びる2つの梁部12には、Y軸方向の加速度を検出するための4個の抵抗素子15が設けられており、これらの抵抗素子15を、X軸方向の加速度検出用の抵抗素子15と同様に配置し、抵抗素子同士の接続を行うことによってブリッジ回路を構成している。また、図示していないがZ軸方向の加速度を検出するための4個の抵抗素子15が、X軸方向に伸びる2つの梁部12に、X軸方向の加速度を検出するための4個の抵抗素子15それぞれと並ぶようにして形成されている。このZ軸方向の加速度検出用の抵抗素子15は、X軸方向の加速度検出用の抵抗素子15とは、抵抗素子同士の接続の仕方が異なっており、本実施形態では、X軸方向に伸びる2本の梁部12のうち一方の梁部12に設けられた固定部13側の抵抗素子15と、他方の梁部12に設けられた重り部11側の抵抗素子15とを直列接続してブリッジ回路を構成している。このようなブリッジ回路が組まれたセンサ素子20に加速度が加わると、上述したように梁部12が撓み、この撓みに伴って抵抗素子15が変形するため、ブリッジ回路で検出する出力電圧が変化する。この抵抗値の変化に基づく出力電圧の変化を電気信号として取り出し、これを外部のICで演算処理することによって印加された加速度の方向並びに大きさを検知することができる。なおZ軸方向の加速度検出用の抵抗素子15は、X軸方向に伸びる梁部12に設けたのと同様にして、Y軸方向に伸びる2つの梁部12に設けるようにしてもよい。
A plurality of
固定部13の上面には、抵抗素子15と電気的に接続される素子側電極パッド14が設けられており、この素子側電極パッド14を介して抵抗素子同士の接続や抵抗素子15からの電気信号の外部への取り出しなどを行っている。
An element-
かかるセンサ素子20は、図3に示すように基板1に実装されている。基板1はセンサ素子20を保護する機能を有し、内部にはセンサ素子20を収容するキャビティ5が設けられている。基板1は、セラミック材料などからなる絶縁層を複数積層することにより形成され、本実施形態では3枚の絶縁層1a〜1cにより構成されている。絶縁層1aは平板状の部材からなり、その主面1Aにセンサ素子20が載置される。絶縁層1bはセンサ素子20より若干大きい開口部を有する枠状の部材であり、絶縁層1aと接合されている。絶縁層1cは、絶縁層1bの開口部より広い開口部を有する枠状の部材であり、絶縁層1bの主面の一部が露出するようにして絶縁層1bと接合されている。絶縁層1cの開口部から露出する絶縁層1bの主面には、複数の基板側電極パッド4が形成されている。基板側電極パッド4は金属細線6によってセンサ素子20の固定部上面に設けた素子側電極パッド14と電気的に接続されている。また基板1の下面には、複数の外部端子2が設けられており、外部端子2は基板1の内部に設けたビアホール導体3を介して基板側電極パッド4と接続されている。すなわち、センサ素子20の電気信号は、素子側電極パッド15、金属細線6、基板側電極パッド4、ビアホール導体3、外部端子2などを介して外部へ取り出されることとなる。
The
このような基板1の主面1Aに載置されるセンサ素子20は接着剤8により基板1に接合されている。センサ素子20の固定部13には、上述したように接着剤8の付着領域を囲むようにして溝部7が設けられている。図2に接着剤8の付着領域8aと溝部7とを点線で示す。このように溝部7が接着剤8の付着領域を囲むようにして設けられているため、余分な接着剤8は、溝部7内に収容されたり、あるいは溝部7を介して固定部13の外側に流れでるようになっている。したがって接着剤8が固定部13の下面に沿って必要以上に広がるのを抑えることができる。これにより接着剤8の接着面積のばらつきを小さくすることができ、センサ素子20に不均一な残留応力が発生するのを抑制して電気的な特性が優れた加速度センサ装置となすことができる。
The
また溝部7を設けることによって接着剤8の付着面積を制御することもできる。例えば、接着剤8の付着面積を固定部下面の面積全体の10%以下としたい場合には、溝部7によって区切られる領域の全面積を固定部下面の面積全体の10%にすればよい。なお接着剤8の付着面積は、固定部下面の面積全体の5%以上とすることが好ましい。接着剤8の付着面積を、固定部下面の面積全体の5%以上することでセンサ素子20と基板1とが強固に接合することができ、例えば1000G程度の大きな加速度が印加される環境においても耐え得るものとなる。
Moreover, the adhesion area of the adhesive 8 can also be controlled by providing the
接着剤8は、例えば、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂などを使用することができる。なかでも接着時の残留応力を緩和する観点からシリコーン樹脂を用いることが好ましい。 As the adhesive 8, for example, a silicone resin or an epoxy resin can be used. In particular, it is preferable to use a silicone resin from the viewpoint of relaxing the residual stress during bonding.
接着剤8には、重り部11の下面と基板1の主面1Aとの間に所定の大きさのギャップが形成されるように、所定の径を有する球状のスペーサ部材17が混合されている(図3参照)。すなわち、重り部11の下面と基板1の主面1Aとの間のギャップの大きさをスペーサ部材17によって制御することができる。スペーサ部材17は、例えばシリカ、シリコン、ジビニルベンゼンなど所定の硬さを有する球状の部材であり、その直径は例えば2〜30μmである。
The adhesive 8 is mixed with a
本実施形態のように梁部12が重り部11の上面四辺の中央部に連結されている場合、センサ素子20と基板1との接合は、固定部13の四隅部において行うことが好ましい。これによりセンサ素子20の基板1への接合箇所と梁部12との間の距離が離れるため、接着剤8による接合に起因して発生し得る残留応力が梁部12に与える影響を小さくすることができ、加速度センサ装置の電気的な特性が劣化するのを抑えることができる。
When the
センサ素子20が接合された基板1のキャビティの開口部を塞ぐようにして蓋10が基板1の上面に固着されている。これによりセンサ素子20がキャビティ5内に気密封止されることとなる。蓋10は、例えば42アロイやステンレスなどの金属板からなり、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂9により基板1に接合されている。
The
以上、本発明の加速度センサ装置によれば、接着剤8の接着面積のばらつきを小さくすることができ、センサ素子20に不均一な残留応力が発生するのを抑制して電気的な特性が優れた加速度センサ装置となすことができる。
As described above, according to the acceleration sensor device of the present invention, the variation in the bonding area of the adhesive 8 can be reduced, and the generation of non-uniform residual stress in the
(変形例)
図8は上述した実施形態にかかる加速度センサ装置の変形例を示す断面図である。この変形例にかかる加速度センサ装置は、溝部7の外側に第2の溝部16を設けている。このように溝部7の外側にさらに第2の溝部16を設けておけば、内側の溝部7で接着剤8が収容しきれない場合でも、収容し切れなかった接着剤8を第2の溝部16で収容できるため、より確実に接着剤8が広がるのを抑えることができる。図8に示す構造は、溝部7の深さを浅くしたい場合に特に有効である。
(Modification)
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a modification of the acceleration sensor device according to the above-described embodiment. In the acceleration sensor device according to this modification, the
図9は上述した実施形態にかかる加速度センサ装置の別の変形例を示す断面図である。なお、図9の断面図は図2におけるA−A’線における断面に相当するものである。この変形例にかかる加速度センサ装置は、センサ素子20の出力信号を演算処理するICチップ30をさらに含んでいる。図9に示す加速度センサ装置では、基板1の下面側に設けたキャビティにICチップ30が収容されており、基板1に設けたビアホール導体3や配線導体などを介してセンサ素子20及び外部端子2と電気的に接続されている。ICチップ30は、例えば、センサ素子20の出力信号を増幅する増幅回路、センサ素子20の温度特性を補正する温度補償回路、ノイズを除去するノイズ除去回路などが集積化されたものである。このようなICチップ30を備えることによって加速度を高精度に検知することができる。
FIG. 9 is a sectional view showing another modification of the acceleration sensor device according to the above-described embodiment. Note that the cross-sectional view of FIG. 9 corresponds to a cross section taken along line A-A ′ of FIG. 2. The acceleration sensor device according to this modification further includes an
<加速度センサ装置の製造方法>
次に本実施の形態に係る加速度センサ装置の製造工程を説明する。
<Method for manufacturing acceleration sensor device>
Next, a manufacturing process of the acceleration sensor device according to the present embodiment will be described.
(工程A)
まず重り部11と、重り部11を囲繞する枠状の固定部13と、一方端が固定部13に連結され、且つ他方端が重り部11に連結される梁部12と、梁部12に設けられる抵抗素子15と、固定部13の下面の接着領域を囲うようにして形成される溝部7とを有するセンサ素子20、およびセンサ素子20が載置される基板1を準備する。
(Process A)
First, a
センサ素子20は例えば、SOI基板を用いて作製されるものであり、まずSOI基板表面のシリコン層にイオン注入法によりボロンを注入することでピエゾ抵抗からなる抵抗素子15を形成する。抵抗素子15を形成した後、ピエゾ抵抗素子に連結する配線を金属スパッター、ドライエッチング装置を用いて作製する。次に、従来周知の半導体微細加工技術、例えばフォトリソグラフィ法やディープドライエッチングによりSOI基板の表面側と裏面側から加工を施すことにより、梁部12と重り部11を形成する。このとき溝部7も同時に形成される。もしくは溝をSiO2層の深さまで掘らない場合は、重り部11および梁部12の形成と溝部7の形成は別工程にて行う。このようにして図4に示すようなセンサ素子20が作製される。
The
一方、基板1はアルミナなどの セラミック材料からなる複数の絶縁層を積層することにより形成される。具体的には、平板状の絶縁層1a、矩形状の開口部を有する絶縁層1b、絶縁層1bの開口部より大きな開口部を有する絶縁層1cを順次積層することよりキャビティ5を有する基板1が作製される。
On the other hand, the
(工程B)
次に図10に示すように基板1の主面1Aで且つセンサ素子20を載置したときに溝部7で区切られた領域と対応する位置に接着用部材8´を塗布する。接着用部材8´は硬化前のシリコーン樹脂やエポキシ樹脂であり、ディスペンサーなどを用いて基板1の主面1Aに塗布される。なお溝部7の深さなどの寸法や形成位置は接着用部材8´の塗布量等との関係で調整される。例えば、図6(a)に示すような溝部7を設ける場合において、塗布された接着用部材8´の中心Oから溝部7までの距離をy、接着用部材8´の直径をxとしたとき(x/2)≦yの関係を満たすように溝部7の位置と塗布量とを調整すればよい。これにより、接着剤8を溝部7の内側の領域内により確実に止めることができる。接着用部材8´には、シリカ、シリコン、ジビニルベンゼンなどからなる直径が2μm〜30μm程度の球状のスペーサ部材が混合されており、このスペーサ部材が固定部13の下面と基板1の主面1Aとの間に介在されることにより基板1の主面1Aと重り部11の下面との間に隙間を形成することができる。
(Process B)
Next, as shown in FIG. 10, the
次にセンサ素子20を基板1の主面1Aに載置させ、接着用部材8´を硬化させることによりセンサ素子20と基板1とを接合する。このとき余分な接着剤8は溝部7の中に収容されるため、接着剤8が固定部13の下面に沿って広がるのを抑えることができる。これにより接着剤8の接着面積のばらつきを小さくすることができ、センサ素子20に不均一な残留応力が発生するのを抑制して電気的な特性が優れた加速度センサ装置となすことができる。
Next, the
センサ素子20を基板1に接合した後、金、銅、アルミニウムなどからなる金属細線6によりセンサ素子20に設けた素子側電極パッド15と基板1に設けた基板側電極パッド4とを接続する。最後に42アロイなどからなる金属製の蓋10をエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂9により基板1の上面(絶縁層1dの上面)に接合することより製品としての加速度センサ装置が完成する。
After the
1・・・基板
2・・・外部端子
3・・・ビアホール導体
4・・・基板側電極パッド
5・・・キャビティ
6・・・金属細線
7・・・溝部
8・・・接着剤
11・・・重り部
12・・・梁部
13・・・固定部
14・・・素子側電極パッド
15・・・抵抗素子
20・・・センサ素子
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記センサ素子が載置される基板と、
前記固定部の下面と前記基板の上面との間に複数箇所に分かれた状態で介在され、前記センサ素子と前記基板とを複数箇所で接合する接着剤と、を備え、
前記固定部の下面には、前記接着剤が付着する領域を囲むようにして溝部が設けられている加速度センサ装置。 A weight portion, a frame-shaped fixing portion surrounding the weight portion, a beam portion having one end connected to the fixing portion and the other end connected to the weight portion, and a resistance element provided in the beam portion And a sensor element having
A substrate on which the sensor element is placed;
An adhesive that is interposed in a plurality of locations between the lower surface of the fixed portion and the upper surface of the substrate, and joins the sensor element and the substrate at a plurality of locations;
An acceleration sensor device, wherein a groove portion is provided on a lower surface of the fixing portion so as to surround a region to which the adhesive adheres.
前記固定部下面の接着領域と前記基板の上面との間に介在させた接着剤により前記センサ素子と前記基板とを接合する工程Bと、を含む加速度センサ装置の製造方法。 A weight portion, a frame-shaped fixing portion surrounding the weight portion, a beam portion having one end connected to the fixing portion and the other end connected to the weight portion, and a resistance element provided in the beam portion And a step A of preparing a sensor element having a groove formed so as to surround an adhesive region on the lower surface of the fixed part, and a substrate on which the sensor element is placed,
A method of manufacturing an acceleration sensor device, comprising: a step B of bonding the sensor element and the substrate with an adhesive interposed between an adhesive region on the lower surface of the fixed portion and an upper surface of the substrate.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008115027A JP2009264933A (en) | 2008-04-25 | 2008-04-25 | Acceleration sensor device and method of manufacturing acceleration sensor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008115027A JP2009264933A (en) | 2008-04-25 | 2008-04-25 | Acceleration sensor device and method of manufacturing acceleration sensor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009264933A true JP2009264933A (en) | 2009-11-12 |
Family
ID=41390966
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008115027A Pending JP2009264933A (en) | 2008-04-25 | 2008-04-25 | Acceleration sensor device and method of manufacturing acceleration sensor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009264933A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012083164A (en) * | 2010-10-08 | 2012-04-26 | Rohm Co Ltd | Mems sensor and manufacturing method of the same |
JP2022133714A (en) * | 2021-03-02 | 2022-09-14 | 株式会社デンソー | Inertial sensor and manufacturing method of inertial sensor |
-
2008
- 2008-04-25 JP JP2008115027A patent/JP2009264933A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012083164A (en) * | 2010-10-08 | 2012-04-26 | Rohm Co Ltd | Mems sensor and manufacturing method of the same |
JP2022133714A (en) * | 2021-03-02 | 2022-09-14 | 株式会社デンソー | Inertial sensor and manufacturing method of inertial sensor |
JP7533285B2 (en) | 2021-03-02 | 2024-08-14 | 株式会社デンソー | Inertial sensor and method for manufacturing the same |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100879959B1 (en) | Acceleration sensor | |
JP6024481B2 (en) | Semiconductor pressure sensor | |
JP5486271B2 (en) | Acceleration sensor and method of manufacturing acceleration sensor | |
JPWO2005062060A1 (en) | Semiconductor type 3-axis acceleration sensor | |
US20020011110A1 (en) | Semiconductor sensor chip and method for producing the chip, and semiconductor sensor and package for assembling the sensor | |
US8024973B2 (en) | Semiconductor acceleration sensor | |
JP4968371B2 (en) | Manufacturing method of sensor device and sensor device | |
JP2009264933A (en) | Acceleration sensor device and method of manufacturing acceleration sensor device | |
JP5647481B2 (en) | Tactile sensor unit | |
JP2007263766A (en) | Sensor device | |
JP2009229450A (en) | Acceleration sensor device and method for manufacturing acceleration sensor device | |
JP5475946B2 (en) | Sensor module | |
JP2010107486A (en) | Acceleration sensor device | |
JP2009222687A (en) | Acceleration sensor device and manufacturing method thereof | |
JP2010071850A (en) | Acceleration sensor element, acceleration sensor device and method for manufacturing acceleration sensor element | |
JP2006153519A (en) | Acceleration sensor | |
JP2010197286A (en) | Acceleration sensor and method of manufacturing acceleration sensor | |
JP5345134B2 (en) | Acceleration sensor element and acceleration sensor device | |
JP2010008123A (en) | Sensor module | |
JP4706634B2 (en) | Semiconductor sensor and manufacturing method thereof | |
JP2010256221A (en) | Acceleration sensor and acceleration sensor device | |
JP2010107394A (en) | Acceleration sensor element and device | |
JP5920501B2 (en) | Manufacturing method of sensor device and sensor device | |
JP2010276478A (en) | Acceleration sensor device | |
JP2010151631A (en) | Acceleration sensor element, acceleration sensor device, and method of manufacturing the acceleration sensor element |