CN102679966A - 传感器模块、传感器器件及其制造方法、以及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供传感器模块、传感器器件及其制造方法、以及电子设备。其中,提供了与多轴对应的传感器模块以及具有该传感器模块的传感器器件。传感器模块具有:支撑部件,其具有相互垂直的三个支撑面;三个IC芯片,其在有源面侧具有连接端子、外部连接端子,沿着有源面的无源面侧被安装到支撑部件的各支撑面上;三个振动陀螺仪元件,其具有基部、从基部起延伸的各振动臂和连接电极;以及挠性布线基板,其与IC芯片的外部连接端子连接,各振动陀螺仪元件被配置在各IC芯片的有源面侧,并且,以各振动陀螺仪元件的一个主面沿着支撑面的方式将连接电极安装到各IC芯片的连接端子上,挠性布线基板具有加强层。
Description
技术领域
本发明涉及传感器模块、具有传感器模块的传感器器件、传感器器件的制造方法、以及具有传感器模块的电子设备。
背景技术
以往,在对加速度或角速度等进行感测的传感器器件中,公知有使用了传感器模块的结构,该传感器模块具有传感器元件和具备对该传感器元件进行驱动的功能的电路元件。
例如,在专利文献1中公开了将传感器模块收纳在封装中的陀螺仪传感器(压电振荡器),该传感器模块具有:作为传感器元件的陀螺仪振动片、和作为电路元件的半导体装置(以下称作IC芯片)。
在该结构中,IC芯片被固定在支撑基板上,与形成在支撑基板上的引线布线部电连接。此外,传感器元件(陀螺仪振动片)通过与固定在支撑基板上的引线连接,从而被配置成与IC芯片保持空隙且在俯视图中与该IC芯片重叠。
【专利文献1】日本特开2005-292079号公报(图12)
另外,在专利文献1的陀螺仪传感器(以下称作传感器器件)中,对应于单轴检测轴(感测轴:例如与传感器元件的主面垂直的轴)的传感器器件被配置成:传感器模块的传感器元件的主面与封装的底面大致平行。
近年来,不仅需要这种对应于单轴的传感器器件,还需要对应于相互交叉的2轴或3轴的检测轴的传感器器件。
为了对应于该相互交叉的2轴或3轴的检测轴,考虑如下结构:准备2个或3个专利文献1那样的对应于单轴检测轴的传感器器件,以与各个轴对应的姿势将各传感器器件安装到对象设备上。
其结果,对象设备中的传感器器件的安装空间需要相当的宽阔度,因此可能成为阻碍对象设备小型化的要因。
此外,在上述结构中,需要2个或3个封装,因此与封装为1个的情况相比,存在成本变高的问题。
此外,在上述结构中,还存在如下问题:传感器器件之间的检测轴的垂直度很大程度上取决于对象设备中的各传感器器件的安装精度(各封装的安装角度的精度)。
此外,在对应于单轴检测轴的传感器器件中,有时也必须根据传感器元件的种类而配置成主面相对于封装的底面垂直或倾斜的姿势,渴求提供传感器元件的新颖的安装结构。
此外,在专利文献1的传感器器件中,IC芯片被固定在支撑基板上,与形成在支撑基板上的引线布线部电连接。
在该引线布线部例如采用了挠性布线基板的情况下,由于IC芯片突出于支撑基板,因此,在将挠性布线基板架设地安装于IC芯片和支撑基板时,有可能因挠性布线基板的弯折而导致挠性布线基板的布线图案与IC芯片的端部接触,由此引发短路。
发明内容
本发明正是为了解决上述课题中的至少一部分而完成的,可作为以下方式或应用例来实现。
[应用例1]本应用例的传感器模块的特征在于,该传感器模块具有:支撑部件,其具有与第1基准平面平行的第1支撑面以及与第2基准平面平行的第2支撑面,其中,所述第2基准平面相对于所述第1基准平面垂直或倾斜;IC芯片,其在一面侧具有连接端子和外部连接端子,并且,该IC芯片的沿着所述一面的另一面侧被安装到所述第1支撑面和所述第2支撑面中的至少一方上;挠性布线基板,其被安装到所述IC芯片的至少一个所述外部连接端子上;以及传感器元件,其具有连接电极,所述连接电极被安装到所述IC芯片的所述连接端子上,且被配置在所述IC芯片的所述一面侧,该传感器元件的主面沿着所述支撑部件的所述第1支撑面和所述第2支撑面中的、安装着所述IC芯片的支撑面,在所述挠性布线基板的与所述IC芯片侧相反侧的面上,在俯视图中从安装至所述外部连接端子的安装区域到超过所述IC芯片的端部的范围内,设置有提高所述挠性布线基板的刚性的加强部。
由此,传感器模块在支撑部件的相互垂直或倾斜的第1支撑面和第2支撑面(以下也将第1支撑面、第2支撑面、后述的第3支撑面简称作支撑面或各支撑面)上安装有IC芯片,在IC芯片的一面侧安装有传感器元件。
此时,传感器模块被安装成,传感器元件的主面沿着安装着IC芯片的支撑面,因此,传感器元件的主面相互垂直或倾斜。
因此,例如通过将传感器模块收纳到一个封装的内部,能够提供对应于2轴的传感器器件。
因此,与以往使用了2个对应于单轴的传感器器件的结构相比,该传感器模块能够很大程度地缩小对应于2轴的传感器器件的安装空间,因此能够实现对象设备的进一步小型化。
此外,传感器模块能够在一个封装中提供对应于2轴的传感器器件,因此,与以往使用了2个对应于单轴的传感器器件的结构相比,能够降低与封装相关的成本。
此外,由于传感器模块能够在一个封装中提供对应于2轴的传感器器件,因此,与以往使用2个对应于单轴的传感器器件、并将封装的安装姿势改变为不同于原本的安装姿势以对应于2轴的结构相比,能够提高耐冲击性。
此外,传感器模块在支撑部件的相互垂直或倾斜的支撑面上安装有IC芯片,在IC芯片的一面侧,以主面沿着支撑部件的支撑面的方式安装有传感器元件。
由此,传感器模块的感测轴的交叉度是由支撑部件的加工精度决定的,因此,能够消除以往那样的、感测轴的交叉度取决于对象设备中的各传感器器件的安装精度(各封装的安装角度的精度)的状况。
此外,传感器模块在IC芯片的外部连接端子上安装有挠性布线基板,在挠性布线基板的与IC芯片侧相反侧的面上,至少在从安装至IC芯片的外部连接端子的安装区域到超过IC芯片的端部的范围内,设置有提高挠性布线基板的刚性的加强部。
由此,对于传感器模块而言,在挠性布线基板中的至少从安装至IC芯片的外部连接端子的安装区域到超过IC芯片的端部的范围内,刚性提高。
其结果,在将传感器模块安装到例如封装等外部部件上时,很难产生如上所述那样的、挠性布线基板容易弯折而使布线图案与IC芯片的端部接触的状况,能够避免挠性布线基板与IC芯片的短路。
[应用例2]在上述应用例的传感器模块中,优选的是:所述支撑部件具有与第3基准平面平行的第3支撑面,所述第3基准平面相对于所述第1基准平面和所述第2基准平面垂直或倾斜,所述IC芯片被安装在所述第3支撑面上,所述传感器元件被配置在所述IC芯片的所述一面侧,且以所述主面沿着所述第3支撑面的方式将所述连接电极安装到所述IC芯片的所述连接端子上。
由此,在传感器模块中,支撑部件除了第1支撑面和第2支撑面以外,还具有第3支撑面,且将IC芯片安装到第3支撑面上,并且,以传感器元件的主面沿着第3支撑面的方式将传感器元件安装到IC芯片上。
因此,例如通过将传感器模块收纳到一个封装的内部,能够提供对应于3轴的传感器器件。
因此,与以往使用了3个对应于单轴的传感器器件的结构相比,该传感器模块能够很大程度地缩小对应于3轴的传感器器件的安装空间,因此能够实现对象设备的进一步小型化。
此外,传感器模块能够在一个封装中提供对应于3轴的传感器器件,因此与以往使用了3个对应于单轴的传感器器件的结构相比,能够降低与封装相关的成本。
此外,传感器模块能够在一个封装中提供对应于3轴的传感器器件,因此,与以往使用了3个对应于单轴的传感器器件、并将封装的安装姿势改变为不同于原本的安装姿势以对应于3轴的结构相比,能够提高耐冲击性。
[应用例3]在上述应用例的传感器模块中,优选的是:所述挠性布线基板的所述加强部包含有金属。
由此,传感器模块的挠性布线基板的加强部包含有金属,因此,例如可使挠性布线基板的布线用的金属覆盖膜(作为一例是铜箔)的一部分按照上述范围保留下来,由此来形成加强部。
因此,传感器模块能够合理地设置挠性布线基板的加强部。
[应用例4]在上述应用例的传感器模块中,优选的是:所述IC芯片的所述连接端子是向所述一面侧突出的突起电极。
由此,在传感器模块中,由于IC芯片的连接端子是向一面侧突出的突起电极,因此,能够在传感器元件与IC芯片之间设置间隙,能够可靠地避免传感器元件与IC芯片的接触。
由此,传感器模块能够进行传感器元件的稳定驱动。
[应用例5]在上述应用例的传感器模块中,优选的是:所述IC芯片被安装在所述支撑部件的所述第1支撑面至所述第3支撑面中的相邻的两个支撑面上,所述两个支撑面处于与所述两个支撑面垂直的直线以相互远离的方式延伸的侧方。
由此,在传感器模块中,IC芯片被安装在支撑部件的各个支撑面中的相邻的两个支撑面上,所述两个支撑面处于与这两个支撑面垂直的直线以相互远离的方式延伸的侧方,因此,即使支撑面彼此接近,也能够避免IC芯片、传感器元件、挠性布线基板相互干涉。
因此,在传感器模块中,能够进一步接近地配置各结构要素,因此能够实现进一步的小型化。
[应用例6]在上述应用例的传感器模块中,优选的是:在所述第1支撑面至所述第3支撑面中的至少一个支撑面上设有凹部。
由此,传感器模块在各支撑面中的至少一个支撑面上设有凹部,因此,通过将IC芯片配置在凹部中,能够将IC芯片高精度地安装到各支撑面的预定位置处。
[应用例7]本应用例的传感器器件的特征在于,该传感器器件具有:上述应用例中任意一例所述的传感器模块;以及收纳所述传感器模块的封装,所述传感器模块被收纳在所述封装内。
由此,在传感器器件中,在封装内收纳有上述应用例中任意一例所述的传感器模块,因此,能够提供起到上述应用例中任意一例所述的效果的传感器器件。
[应用例8]本应用例的电子设备的特征在于,该电子设备具有上述应用例中任意一例所述的传感器模块。
由此,由于电子设备具有上述应用例中任意一例所述的传感器模块,因此,能够提供起到上述应用例中任意一例所述的效果的电子设备。
[应用例9]本应用例的传感器器件的制造方法的特征在于,该制造方法包含以下工序:准备支撑部件,该支撑部件具有与第1基准平面平行的第1支撑面以及与第2基准平面平行的第2支撑面、或者具有与第1基准平面平行的第1支撑面、与第2基准平面平行的第2支撑面、以及与第3基准平面平行的第3支撑面,其中,所述第2基准平面相对于所述第1基准平面垂直或倾斜,所述第3基准平面相对于所述第1基准平面和第2基准平面垂直或倾斜;准备IC芯片,该IC芯片具有一面和沿着该一面的另一面,且在所述一面侧具有连接端子和外部连接端子;准备具有连接电极的传感器元件;准备多个挠性布线基板,在至少一个挠性布线基板的与所述IC芯片侧相反侧的面上,至少在从安装至所述IC芯片的所述外部连接端子的安装区域到超过所述IC芯片的端部的范围内,设置有提高刚性的加强部;准备收纳各结构要素的封装;在所述IC芯片的所述外部连接端子上安装所述挠性布线基板;在所述IC芯片的所述一面侧配置所述传感器元件,以所述传感器元件的主面沿着所述一面或所述另一面的方式,将所述传感器元件的所述连接电极安装到所述IC芯片的所述连接端子上;借助所述挠性布线基板进行所述传感器元件和所述IC芯片的调整和特性检查;将具备安装着所述传感器元件和所述挠性布线基板的所述IC芯片的传感器单元中的、所述IC芯片的所述另一面侧安装到所述支撑部件的所述第1支撑面至所述第3支撑面中的、相对于所述封装的支撑部件接合面垂直或倾斜的支撑面中的至少一个支撑面上;将安装着所述传感器单元的所述支撑部件安装到所述封装的所述支撑部件接合面上;在已安装到所述封装的所述支撑部件接合面上的所述支撑部件的所述第1支撑面至所述第3支撑面中的、沿着所述封装的所述支撑部件接合面的支撑面上,安装其他的所述传感器单元中的所述IC芯片的所述另一面侧,该其他的所述传感器单元是安装着具有所述加强部的所述挠性布线基板的所述传感器单元;以及将各个所述传感器单元的各个所述挠性布线基板安装到所述封装的所述支撑部件接合面上。
由此,利用传感器器件的制造方法能够制造并提供起到上述应用例7所述的效果的传感器器件。
此外,在传感器器件的制造方法中,先将传感器单元安装到支撑部件的各支撑面中的、相对于封装的支撑部件接合面垂直或倾斜的支撑面上。
由此,在传感器器件的制造方法中,能够利用例如吸附装置等保持着之后要安装传感器单元的、支撑部件中的沿着封装的支撑部件接合面的支撑面,因此支撑部件的处理变得容易。
其结果,在传感器器件的制造方法中,容易将支撑部件安装到封装内,因此能够提高生产性。
附图说明
图1是示出第1实施方式的传感器模块的概略结构的示意图,(a)是俯视图,(b)是从(a)的箭头A方向观察的侧视图。
图2的(a)是从图1中的(a)的箭头B方向观察的侧视图,(b)是从图1中的(a)的箭头C方向观察的侧视图。
图3是沿着图1中的(a)的D-D线的剖视图。
图4是传感器元件的放大俯视图。
图5是说明振动陀螺仪元件的动作的示意性俯视图。
图6的(a)、(b)是示出振动陀螺仪元件的检测振动状态的示意性俯视图。
图7是传感器模块的要部放大俯视图。
图8是传感器模块的要部放大剖视图。
图9是示出第2实施方式的陀螺仪传感器的概略结构的示意图,(a)是从盖(lid)侧俯视的俯视图,(b)是沿着(a)的J-J线的剖视图。
图10是示出陀螺仪传感器的制造工序的流程图。
图11是说明支撑部件准备工序的示意性立体图。
图12是说明挠性布线基板接合工序的示意图,(a)是俯视图,(b)是侧视图。
图13是说明振动陀螺仪元件接合工序的示意图,(a)是俯视图,(b)是侧视图。
图14是说明传感器单元第1接合工序的示意图,(a)是俯视图,(b)是从(a)的箭头K方向观察的侧视图。
图15是说明支撑部件接合工序的示意图,(a)是俯视图,(b)是沿着(a)的M-M线的剖视图。
图16是说明传感器单元第2接合工序的示意图,(a)是俯视图,(b)是沿着(a)的N-N线的剖视图。
标号说明
1:传感器模块;2:作为传感器器件的陀螺仪传感器;10:支撑部件;11:作为第1支撑面的支撑面;12:作为第2支撑面的支撑面;13:作为第3支撑面的支撑面;14:相反面;20:IC芯片;21:作为一面的有源面;22:连接端子;23:外部连接端子;24:第1电极;25:应力缓和层;26:第1绝缘层;26a:开口部;27:布线;28:第2绝缘层;28a、28b:开口部;29:作为另一面的无源面;30:作为传感器元件的振动陀螺仪元件;30a:一个主面;30b:另一个主面;31:基部;32a、32b:检测用振动臂;32c、32d:加重部;33a、33b:连接臂;34a、34b:驱动用振动臂;34c、34d:加重部;35a、35b:驱动用振动臂;35c、35d:加重部;36a、36b、37a、37b:支撑臂;38a、38b:支撑部;39:连接电极;40、40a:挠性布线基板;41:基底层;42:布线图案层;43:作为加强部的加强层;44:一个端部;45:另一个端部;50:绝缘性粘接剂;51、52、53:接合部件;60:工作台(外部部件);90:封装;91:封装基座;92:凹部;93:盖;94:作为支撑部件接合面的上表面;95、96、97:内部端子;98:下表面;99:外部端子;101、102、103:传感器单元。
具体实施方式
下面,参照附图来说明本发明的具体化的实施方式。
(第1实施方式)
图1、图2是示出第1实施方式的传感器模块的概略结构的示意图。图1(a)是俯视图,图1(b)是从图1(a)的箭头A方向观察的侧视图。图2(a)是从图1(a)的箭头B方向观察的侧视图,图2(b)是从图1(a)的箭头C方向观察的侧视图。
图3是沿着图1(a)的D-D线的剖视图,图4是传感器元件的放大俯视图。另外,包含之后的图在内的各幅图中的各结构要素的尺寸比率与实际不同。
如图1、图2所示,传感器模块1具有支撑部件10、3个IC芯片20、作为传感器元件的3个振动陀螺仪元件(陀螺仪振动片)30、以及两种挠性布线基板40、40a。
支撑部件10由型钢、不锈钢、铜、黄铜、磷青铜、锌白铜等金属构成,该支撑部件10是基于平面形状为大致L字状(倒L字状)的平板,在L字的弯曲部分中的2处以弯折方向相互垂直的方式呈直角弯起而成的。
由此,支撑部件10成为具有以下支撑面的结构:与未图示的第1基准平面平行的作为第1支撑面的支撑面11;与未图示的第2基准平面平行的作为第2支撑面的支撑面12,该第2基准平面与第1基准平面垂直;以及与未图示的第3基准平面平行的作为第3支撑面的支撑面13,该第3基准平面与第1基准平面和第2基准平面垂直。
在支撑部件10中,支撑面11与支撑面12所成的角度θ1、支撑面12与支撑面13所成的角度θ2以及支撑面11与支撑面13所成的角度θ3均为90度(直角)。另外,关于角度θ1~θ3,在不影响感测功能的范围内允许有一些误差(例如0度~2度左右)。
另外,支撑面12和支撑面13是相邻的支撑面,且位于与支撑面12垂直的直线和与支撑面13垂直的直线以相互远离的方式延伸的侧方。
如图3所示,IC芯片20在作为一面的有源面21侧具有连接端子22和外部连接端子23。
并且,关于IC芯片20,有源面21的相反侧的面、即沿着有源面21的作为另一面的无源面29,通过绝缘性粘接剂50以与支撑部件10绝缘的状态被安装到支撑部件10的各支撑面11、12、13上。
具体而言,在IC芯片20中,在有源面21侧形成有包含晶体管、存储器元件等半导体元件而构成的集成电路(未图示)。在该集成电路中具有:用于驱动振动陀螺仪元件30进行振动的驱动电路;以及在施加角速度时检测由振动陀螺仪元件30产生的检测振动的检测电路。
IC芯片20具有:设置在有源面21侧的第1电极24、与第1电极24电连接地设置在有源面21侧的连接端子22、设置在有源面21与连接端子22之间的应力缓和层25、以及设置在有源面21侧的外部连接端子23。
第1电极24形成为与IC芯片20的集成电路直接导通。此外,在有源面21上形成有作为钝化膜的第1绝缘层26,在该第1绝缘层26中,在第1电极24上形成有开口部26a。
通过这种结构,第1电极24成为在开口部26a内露出到外侧的状态。
在第1绝缘层26上,在避开第1电极24和其他电极的位置处,形成有由绝缘树脂构成的应力缓和层25。
此外,在第1电极24上,在第1绝缘层26的开口部26a内连接着作为再次配置布线的布线27。该布线27用于进行集成电路的电极的再次配置,且是从配置在IC芯片20的预定部位的第1电极24起延伸地形成的,进而迂回地形成到应力缓和层25上。
该布线27对IC芯片20的第1电极24与连接端子22之间进行接线,因此一般被称作再次配置布线,它是实现以下目的的重要结构要素,即:相对于因细微设计而有较大位置制约的第1电极24,可任意挪动连接端子22的位置而进行配置,提高IC芯片20的与振动陀螺仪元件30的连接位置的自由度。
此外,在IC芯片20的有源面21侧,覆盖布线27、应力缓和层25和第1绝缘层26,进而形成由树脂构成的耐热性的第2绝缘层28。另外,第2绝缘层28也可以是阻焊剂。
在该第2绝缘层28中,在应力缓和层25上的布线27上形成有开口部28a。通过这种结构,布线27的一部分成为在开口部28a内露出到外侧的状态。
并且,在该开口部28a内所露出的布线27上配设有连接端子22。该连接端子22例如是使用焊球、金线、铝线等形成为凸块形状的突起电极。此处,作为连接端子22,也可使用在树脂突起的表面上设置金属膜或导电性粘接剂等而成的凸块(例如树脂芯凸块)。此外,也可以在金属凸块的表面设置导电性粘接剂等来使连接端子22的电连接更加可靠。
基于这种结构,形成在IC芯片20上的集成电路经由第1电极24、布线27、连接端子22与振动陀螺仪元件30电连接。
此时,在传感器模块1中,由于连接端子22成为突起电极,因此在振动陀螺仪元件30与IC芯片20之间设有足够的间隙。通过该间隙,确保了用于进行振动陀螺仪元件30的驱动振动和检测振动的空间。
此外,在形成于IC芯片20内的集成电路中,除了第1电极24以外还形成有未图示的其他电极。该其他电极与第1电极24的情况同样,与再次配置布线相连,且在第2绝缘层28的开口部28b内,与露出到外部的外部连接端子23连接。
外部连接端子23例如是使用焊球、金线、铝线等形成为凸块形状的突起电极,并安装到挠性布线基板40、40a上。
第1电极24、其他电极、布线27等再次配置布线是由金(Au)、铜(Cu)、银(Ag)、钛(Ti)、钨(W)、钛钨(TiW)、氮化钛(TiN)、镍(Ni)、镍钒(NiV)、铬(Cr)、铝(Al)、钯(Pd)等形成的。
另外,作为这些布线27等再次配置布线,不仅可以是用上述材料实现的单层结构,也可以是组合了多种上述材料而成的层叠结构。另外,关于这些布线27等再次配置布线,通常是在同一工序中形成的,因此为彼此相同的材料。
此外,作为用于形成第1绝缘层26、第2绝缘层28的树脂,例如可采用聚酰亚胺树脂、硅酮改性聚酰亚胺树脂、环氧树脂、硅酮改性环氧树脂、丙烯树脂、苯酚树脂、BCB(benzocyclobutene:苯并环丁烯)以及PBO(polybenzoxazole:聚苯并唑)等。
另外,关于第1绝缘层26,还可利用氧化硅(SiO2)、氮化硅(Si3N4)等无机绝缘材料来形成。
IC芯片20的无源面29通过聚酰亚胺类、环氧类、硅酮类等绝缘性粘接剂50,以绝缘状态安装在支撑部件10的各支撑面11、12、13上。
另外,在一部分图中,为了便于说明,将IC芯片20的第2绝缘层28表述为有源面21。
如图4所示,振动陀螺仪元件30以作为压电材料的石英为基材(构成要部的材料)而形成。石英具有被称作电轴的X轴、被称作机械轴的Y轴和被称作光轴的Z轴。
并且,振动陀螺仪元件30是沿着由石英晶轴中相互垂直的X轴和Y轴规定的平面进行切取且被加工为平板状,并在与平面垂直的Z轴方向上具有预定厚度。另外,预定厚度可根据振荡频率(谐振频率)、外形尺寸、加工性等适当地进行设定。
此外,构成振动陀螺仪元件30的平板对于X轴、Y轴和Z轴,可分别允许有略微范围的石英切取角度的误差。例如,可采用以X轴为中心在0度至7度的范围内旋转而切取出的平板。这对于Y轴和Z轴也同样如此。
振动陀螺仪元件30是通过采用了光刻技术的蚀刻(湿蚀刻或干蚀刻)而形成的。另外,可从1块石英晶片上得到多个振动陀螺仪元件30。
振动陀螺仪元件30是被称作双T型的结构。
振动陀螺仪元件30具有:位于中心部分的基部31;从基部31起沿Y轴延伸的作为振动部的一对检测用振动臂32a、32b;以与检测用振动臂32a、32b垂直的方式从基部31起沿X轴延伸的一对连接臂33a、33b;以与检测用振动臂32a、32b大致平行的方式,从各连接臂33a、33b的末端侧起沿Y轴延伸的作为振动部的各一对驱动用振动臂34a、34b、35a、35b。
此外,振动陀螺仪元件30具有:从基部31起经过各振动臂之间(例如检测用振动臂32a与驱动用振动臂34a之间等)大致沿Y轴延伸的支撑臂36a、36b、37a、37b;跨越以相同方向延伸的支撑臂36a、37a的末端部而设置的支撑部38a;跨越以相同方向延伸的支撑臂36b、37b的末端部而设置的支撑部38b。
支撑部38a、38b沿着一对连接臂33a、33b经过各振动臂的末端而延伸。
支撑臂36a、36b、37a、37b具有吸收作为误检测因素的机械冲击的功能。即具有以下功能:在有作为误检测因素的机械冲击施加到振动陀螺仪元件30上时,支撑臂36a、36b、37a、37b发生挠曲或弯曲等变形,从而吸收该机械冲击。因此,能够抑制作为误检测因素的机械冲击传递到驱动用振动臂34a、34b、35a、35b和检测用振动臂32a、32b。
此外,振动陀螺仪元件30在检测用振动臂32a、32b上形成有未图示的检测电极,且在驱动用振动臂34a、34b、35a、35b上形成有未图示的驱动电极。
在振动陀螺仪元件30中,由检测用振动臂32a、32b构成了检测角速度的检测振动系统,由连接臂33a、33b和驱动用振动臂34a、34b、35a、35b构成了对振动陀螺仪元件30进行驱动的驱动振动系统。
此外,在检测用振动臂32a、32b各自的末端部形成有加重部32c、32d,在驱动用振动臂34a、34b、35a、35b各自的末端部形成有加重部34c、34d、35c、35d。
由此,振动陀螺仪元件30实现了小型化和角速度检测灵敏度的提高。
在俯视图中,振动陀螺仪元件30以与IC芯片20重叠的方式配置在IC芯片20的有源面21侧。
另外,振动陀螺仪元件30以包含基部31、各振动臂、各支撑部的平板的正反面为主面。在本实施方式中,将与外部电连接的面称作一个主面30a、将与一个主面30a相对的面(相反侧的面)称作另一个主面30b。
在振动陀螺仪元件30的支撑部38a、38b的一个主面30a上,设置有上述各检测电极、从各驱动电极引出的连接电极39。
如图3所示,对于振动陀螺仪元件30,以一个主面30a(另一个主面30b)沿着支撑部件10的各支撑面11、12、13(大致平行)的方式,将各连接电极39安装到IC芯片20的各连接端子22上(电气及机械方式的连接)。
换言之,针对振动陀螺仪元件30,以一个主面30a(另一个主面30b)沿着IC芯片20的有源面21或无源面29的方式,将各连接电极39安装到IC芯片20的各连接端子22上(电气及机械方式的连接)。
此处,对传感器模块1的振动陀螺仪元件30的动作进行说明。
图5和图6是说明振动陀螺仪元件的动作的示意性俯视图。图5示出了驱动振动状态,图6(a)、图6(b)示出了施加角速度的状态下的检测振动状态。
另外,在图5和图6中,为了简单地表现出振动状态,用线来表示各振动臂,且省略了各支撑臂和各支撑部。
在图5中,对振动陀螺仪元件30的驱动振动状态进行说明。
首先,从IC芯片20的集成电路(驱动电路)施加驱动信号,由此,在振动陀螺仪元件30未被施加角速度的状态下,驱动用振动臂34a、34b、35a、35b在箭头E所示的方向上进行弯曲振动。该弯曲振动是以预定频率反复着实线所示的振动姿势和双点划线所示的振动姿势。
接着,在进行了该驱动振动的状态下,对振动陀螺仪元件30施加绕Z轴的角速度ω时,振动陀螺仪元件30进行图6所示的振动。
首先,如图6(a)所示,对构成驱动振动系统的驱动用振动臂34a、34b、35a、35b和连接臂33a、33b作用箭头F方向的科里奥利力。并且同时,检测用振动臂32a、32b与箭头F方向的科里奥利力相呼应地在箭头H方向上发生变形。
之后,如图6(b)所示,对驱动用振动臂34a、34b、35a、35b和连接臂33a、33b在箭头F’方向上作用返回的力。并且同时,检测用振动臂32a、32b与箭头F’方向的力相呼应地在箭头H’方向上发生变形。
振动陀螺仪元件30交替地反复进行该一系列的动作而激励出新的振动。
另外,箭头F、F’方向的振动是关于重心G的圆周方向振动。并且,在振动陀螺仪元件30中,形成在检测用振动臂32a、32b上的检测电极通过检测因振动产生的石英的变形来求出绕Z轴的角速度ω。
返回图3,挠性布线基板40具有:基底层41,其以例如聚酰亚胺等具有挠性的树脂为主体;以及布线图案层42,其与基底层41接合,以构图为期望形状的铜箔为主体。
并且,在挠性布线基板40中,在基底层41的与IC芯片20的有源面21侧相反侧的面上,至少在从安装至IC芯片20的外部连接端子23的安装区域到超过IC芯片20的端部20a的范围内,设置了提高挠性布线基板40的刚性的作为加强部的加强层43。
加强层43以独立的矩形形状所构成的岛状,设置在与布线图案层42的各布线图案对应(相对)的位置处。
加强层43与布线图案层42同样包含以铜箔为主体的金属覆盖膜(金属)。
即,加强层43可通过使两面具有金属覆盖膜(例如铜箔)的双面挠性布线基板的一个面的金属覆盖膜保留为上述的期望形状来设置。
由此,挠性布线基板40成为具有基底层41、布线图案层42、加强层43的层叠结构。
挠性布线基板40的一个端部44的布线图案层42被安装(接合)于IC芯片20的外部连接端子23。
另外,挠性布线基板40a是从挠性布线基板40上去除了加强层43而得到的。
挠性布线基板40、40a由于具有挠性,因此能够与挠性的程度相应地自由弯折。
由此,如图1~图3所示,挠性布线基板40、40a是从中途弯折的,因此,不论IC芯片20的姿势如何,都是以支撑面11的相反面14为载置面,从而沿着载置支撑部件10的工作台60(外部部件)而设置。
此时,由于挠性布线基板40具有加强层43,因此该部分的刚性提高,由此,很难因图3所示那样向IC芯片20的无源面29侧弯折而引起布线图案层42与IC芯片20的端部20a的接触。
设置在挠性布线基板40上的加强层43优选由杨氏模量比挠性布线基板40的基底层41的材料大的材料形成。由此,能够更有效地抑制挠性布线基板40向IC芯片20侧的挠曲。
另外,挠性布线基板40、40a也可以形成为:布线图案层42的布线图案之间的间距在另一个端部45侧比IC芯片20(一个端部44)侧宽。
此外,挠性布线基板40、40a也可以具有保护层,该保护层局部地覆盖布线图案层42而从外部对布线图案层42进行绝缘保护。
在本实施方式中,把在IC芯片20上安装了振动陀螺仪元件30和挠性布线基板40、40a后的部件称作传感器单元。
换言之,所谓传感器单元,是指具备安装着振动陀螺仪元件30和挠性布线基板40、40a的IC芯片20的部件。
并且,把安装在支撑部件10的支撑面11上的传感器单元表述为传感器单元101、把安装在支撑面12上的传感器单元表述为传感器单元102、把安装在支撑面13上的传感器单元表述为传感器单元103。
另外,在传感器单元101中采用挠性布线基板40,在传感器单元102和传感器单元103中采用挠性布线基板40a。
返回图1、图2,X’轴、Y’轴和Z’轴是相互垂直的轴。并且,支撑部件10的支撑面11与Z’轴垂直,支撑面12与X’轴垂直,支撑面13与Y’轴垂直。
由此,在安装于支撑面11上的传感器单元101中,振动陀螺仪元件30的一个主面30a(另一个主面30b)与Z’轴垂直,因此能够检测相对于Z’轴的角速度。
同样,在安装于支撑面12上的传感器单元102中,振动陀螺仪元件30的一个主面30a(另一个主面30b)与X’轴垂直,因此能够检测相对于X’轴的角速度。
此外,同样,在安装于支撑面13上的传感器单元103中,振动陀螺仪元件30的一个主面30a(另一个主面30b)与Y’轴垂直,因此能够检测相对于Y’轴的角速度。
因此,具有传感器单元101、102、103的传感器模块1能够检测相对于相互垂直的X’轴、Y’轴和Z’轴这3个轴的角速度。
如上所述,在第1实施方式的传感器模块1中,在支撑部件10的相互垂直的3个支撑面11、12、13上分别安装有IC芯片20,在各IC芯片20的有源面21侧安装有振动陀螺仪元件30。
此时,在传感器模块1中,振动陀螺仪元件30的一个主面30a(另一个主面30b)被安装成沿着支撑部件10的各支撑面11、12、13,因此,传感器单元101、102、103的振动陀螺仪元件30的一个主面30a(另一个主面30b)与相互垂直的X’轴、Y’轴和Z’轴垂直。
因此,例如通过将传感器模块1收纳到一个封装的内部,从而能够提供对应于3轴的传感器器件(陀螺仪传感器)。
因此,与以往使用了3个对应于单轴的传感器器件的结构相比,传感器模块1能够很大程度地缩小对应于3轴的传感器器件的安装空间,因此能够实现对象设备的进一步小型化。
此外,传感器模块1能够在一个封装中提供对应于3轴的传感器器件,因此,与以往使用了3个对应于单轴的传感器器件的结构相比,能够降低与封装相关的成本。
此外,传感器模块1能够在一个封装中提供对应于3轴的传感器器件,因此,与以往使用了多个对应于单轴的传感器器件、并将封装的安装姿势改变为不同于原本的安装姿势以对应于3轴的结构相比,能够提高耐冲击性。
此外,传感器模块1在支撑部件10的相互垂直的3个支撑面11、12、13上分别安装有IC芯片20,且在各IC芯片20的有源面21侧,以沿着各支撑面11、12、13的方式安装了振动陀螺仪元件30的一个主面30a(另一个主面30b)。
由此,传感器模块1的感测轴(X’轴、Y’轴、Z’轴)的垂直度是由支撑部件10的加工精度(角度θ1、θ2、θ3的精度)决定的,因此,能够消除以往那样的、感测轴的垂直度取决于对象设备中的各传感器器件的安装精度(封装的安装角度的精度)的状况。
此外,在传感器模块1中,挠性布线基板40、40a具有挠性,因此,不论各IC芯片20的姿势如何,都能够通过弯折挠性布线基板40、40a而使它们局部成为水平状态。
因此,传感器模块1能够借助水平状态的挠性布线基板40、40a,容易地进行向例如封装等外部部件的安装、IC芯片20和振动陀螺仪元件30的特性检查等。
其结果,传感器模块1能够提高生产性。
此外,传感器模块1可以形成为:挠性布线基板40、40a的布线图案层42的布线图案之间的间距在另一个端部45侧比IC芯片20侧(一个端部44侧)宽。
因此,传感器模块1能够容易地进行探针接触于布线图案层42的振动陀螺仪元件30和IC芯片20的调整和特性检查、以及向封装等外部部件的安装。
其结果,传感器模块1能够提高生产性。
此外,传感器模块1在传感器单元101的IC芯片20的外部连接端子23上安装着挠性布线基板40,在挠性布线基板40的与IC芯片20的有源面21侧相反侧的面上,至少在从安装至IC芯片20的外部连接端子23的安装区域到超过IC芯片20的端部20a的范围内,设置有用于提高刚性的加强层43。
由此,对于传感器模块1而言,在挠性布线基板40中的至少从安装至IC芯片20的外部连接端子23的安装区域到超过IC芯片20的端部20a的范围内,刚性提高。
因此,传感器模块1在向例如封装等外部部件进行安装时,很难产生如上所述那样的、挠性布线基板40容易弯折而导致与IC芯片20的端部20a发生接触的状况。
其结果,对于传感器模块1而言,例如在IC芯片20的端部20a露出了有源面21的情况等中,能够避免因挠性布线基板40与IC芯片20的接触所引起的挠性布线基板40的布线图案层42与IC芯片20的短路、以及经由IC芯片20引起的布线图案层42的布线图案之间的短路。
此外,在传感器模块1中,挠性布线基板40的加强层43是金属覆盖膜,因此,例如可使双面挠性布线基板的一方的金属覆盖膜(铜箔)的一部分保留为上述形状,由此来形成加强层43。
因此,传感器模块1能够合理地设置挠性布线基板40的加强层43,而不一定需要准备新的其他部件。
此外,在传感器模块1中,IC芯片20的连接端子22是向有源面21侧突出的突起电极,因此,能够在振动陀螺仪元件30与IC芯片20之间设置间隙,能够避免振动陀螺仪元件30与IC芯片20的接触。
由此,传感器模块1能够进行振动陀螺仪元件30的稳定驱动。
此外,在传感器模块1中,支撑部件10的支撑面12和支撑面13是相邻的支撑面,且位于与支撑面12垂直的直线和与支撑面13垂直的直线以相互远离的方式延伸的侧方。
由此,在传感器模块1中,即使支撑面12、13相互接近,也能够避免安装在支撑面12、13上的IC芯片20、振动陀螺仪元件30、挠性布线基板40相互干涉。
因此,对于传感器模块1而言,能够进一步接近地配置各结构要素,因此能够实现进一步的小型化。
此外,即使在使用导电体作为支撑部件10的材料、或者使用绝缘体作为支撑部件10的母材的情况下,通过对支撑部件10的表面附上由导电性材料构成的覆盖膜,由此,能够抑制不同的检测轴之间的IC芯片20和振动陀螺仪元件30的不必要的电容耦合。即,通过支撑部件10的屏蔽效应,能够降低传感器单元101、102、103之间的不必要的电容耦合。
此外,在传感器模块1中,与在支撑面12的相反面(背面)和支撑面13的相反面(背面)上安装了传感器单元102、103的情况相比,挠性布线基板40a的绕线简单,因此能够容易地将挠性布线基板40a安装到封装等外部部件上。
另外,在传感器模块1中,如图7的要部放大俯视图所示,挠性布线基板40的加强层43的形状也可以是跨在布线图案层42的布线图案之间的大致矩形形状。
也可以根据期望的刚性,从包含本实施方式的形状在内的上述形状等中,适当选择挠性布线基板40的加强层43的平面形状。
另外,在传感器模块1中,也可以在传感器单元102、103中使用具有加强层43的挠性布线基板40来替代挠性布线基板40a。
由此,在传感器模块1中,通过使传感器单元102、103中的挠性布线基板40a成为挠性布线基板40,能够避免由挠性布线基板40a引起的向IC芯片20侧的弯折所导致的两者的短路。
另外,在传感器模块1中,也可以由例如包含聚酰亚胺类、环氧类等树脂的部件构成挠性布线基板40的加强层43。
另外,在传感器模块1中,如图8的要部放大剖视图所示,也可以在支撑部件10的各支撑面11、12、13上设置凹部15。
由此,在传感器模块1中,通过将IC芯片20配置在凹部15中,能够将IC芯片20高精度地安装到各支撑面11、12、13的预定位置处。
另外,在各支撑面11、12、13的法线视图中,凹部15优选为包围IC芯片20的整周的形状,但是也可以是未包围IC芯片20的一边侧的形状。
另外,传感器模块1也可以是如下结构:在与接合于封装(外部部件)的接合面(相反面14)垂直的支撑面12上安装传感器单元102,并去除了传感器单元101、103。或者,传感器模块1还可以是如下结构:在支撑面13上安装传感器单元103,并去除了传感器单元101、102。
由此,传感器模块1能够提供以与封装的底面垂直的姿势来安装传感器元件(振动陀螺仪元件30)的主面的、对应于单轴的传感器器件中的传感器元件的可靠的安装结构。
另外,传感器模块1也可以是如下结构:去除了传感器单元101、102、103中的任意一个,并检测相对于彼此垂直的2个轴的角速度。另外,此时可以将支撑部件10的形状形成为L型角形状。
此外,在传感器模块1中,支撑部件10也可以不是平板的弯曲加工品,而是为长方体或立方体。
另外,传感器模块1也可以是如下结构:通过在基部31的一个主面30a上设置振动陀螺仪元件30的连接电极39,由此去除了振动陀螺仪元件30的支撑臂36a、36b、37a、37b以及支撑部38a、38b。
由此,在传感器模块1中,能够使IC芯片20的平面尺寸比振动陀螺仪元件30的平面尺寸小。
此外,传感器模块1也可以是如下结构:根据传感器元件的特性而使各支撑面11、12、13不相互垂直,从而角度θ1、θ2、θ3变为锐角或钝角(倾斜结构)。
(第2实施方式)
图9是示出作为第2实施方式的传感器器件的陀螺仪传感器的概略结构的示意图。图9(a)是从盖(lid)侧俯视的俯视图,图9(b)是沿着图9(a)的J-J线的剖视图。
另外,在俯视图中为了便于说明而省略了盖,并用双点划线来表示盖的内壁形状。
此外,对与上述第1实施方式相同的部分标注相同标号并省略说明,以与上述第1实施方式不同的部分为中心进行说明。
如图9所示,陀螺仪传感器2具有传感器模块1和收纳传感器模块1的封装90,传感器模块1被配置并收纳在封装90的内部。
封装90由矩形平板状的封装基座91和盖93等构成,盖93具有凹部92且覆盖封装基座91。
封装基座91采用了对陶瓷生片进行成型并烧制而得到的氧化铝质烧结体、石英、玻璃等。
盖93采用与封装基座91相同的材料,或者铁镍钴合金、42合金、不锈钢等金属。
在封装基座91的上表面94(被盖93覆盖的面)上,在与传感器模块1的各传感器单元101、102、103的挠性布线基板40、40a对应的位置处设置有内部端子95、96、97。
在封装基座91的下表面98(作为封装90的底面的沿着上表面94的面)上,设置有在安装到外部设备(外部部件)等时使用的多个外部端子99。
内部端子95、96、97通过未图示的内部布线与外部端子99连接。
内部端子95、96、97和外部端子99例如由金属覆盖膜构成,该金属覆盖膜是通过镀覆等在钨(W)等金属化层上层叠镍(Ni)、金(Au)等各种覆盖膜而成的。
另外,封装也可以由具有凹部的封装基座、和覆盖封装基座的平板状的盖等构成。此外,封装也可以在封装基座和盖两方上都具有凹部。
传感器模块1被载置在封装基座91的上表面94上,并且支撑面11的相反面14(背面)通过粘接剂等接合部件51安装到上表面94上。
并且,在传感器模块1中,传感器单元101的挠性布线基板40中的另一个端部45的布线图案层42通过导电性粘接剂、各向异性导电膜、焊锡等具有导电性的接合部件52而安装到封装基座91的内部端子95上。
同样,在传感器模块1中,传感器单元102的挠性布线基板40a中的另一个端部45的布线图案层42通过接合部件52而安装到封装基座91的内部端子96上。
此外,同样,在传感器模块1中,传感器单元103的挠性布线基板40a中的另一个端部45的布线图案层42通过接合部件52而安装到封装基座91的内部端子97上。
由此,在陀螺仪传感器2中,传感器模块1的各传感器单元101、102、103、内部端子95、96、97和外部端子99相互电连接。
在陀螺仪传感器2中,在将传感器模块1如上述那样安装到封装基座91的上表面94上的状态下,用盖93覆盖封装基座91,并用接缝环、低熔点玻璃、粘接剂等接合部件53将盖93安装到封装基座91上,由此将封装90的内部气密地密封。
另外,优选将封装90的内部保持为真空状态(真空度高的状态),以不阻碍各传感器单元101、102、103的振动陀螺仪元件30的振动。
在陀螺仪传感器2中,由于在封装90内配备有检测相对于彼此垂直的X’轴、Y’轴和Z’轴这3个轴的角速度的传感器模块1,因此成为对应于3轴的陀螺仪传感器。
因此,陀螺仪传感器2例如可用于摄像设备的手抖校正、使用了GPS(GlobalPositioning System:全球定位系统)卫星信号的移动导航系统中的车辆等的姿态检测、姿势控制等。
此处,说明陀螺仪传感器2的制造方法的一例。
图10是示出陀螺仪传感器的制造工序的流程图,图11~图16是说明主要制造工序的示意图。
如图10所示,陀螺仪传感器2的制造方法包含:支撑部件准备工序S1、IC芯片准备工序S2、振动陀螺仪元件准备工序S3、挠性布线基板准备工序S4、封装准备工序S5、挠性布线基板接合工序S6、振动陀螺仪元件接合工序S7、调整及特性检查工序S8、传感器单元第1接合工序S9、支撑部件接合工序S10、传感器单元第2接合工序S11、盖接合工序S12。
[支撑部件准备工序S1]
首先,如图11所示,准备前述的具有相互垂直的3个支撑面11、12、13的支撑部件10。
[IC芯片准备工序S2]
接着,准备在有源面21侧具有连接端子22和外部连接端子23的IC芯片20(参照图1、图3)。
[振动陀螺仪元件准备工序S3]
接着,准备图4所示的振动陀螺仪元件30,该陀螺仪元件30具有:基部31;从基部31起延伸的各振动臂(32a等);以及设置在各支撑部38a、38b上的连接电极39。
[挠性布线基板准备工序S4]
接着,准备具有挠性的挠性布线基板40、40a(参照图1、图3)。另外,如上所述,在挠性布线基板40上,在至少从安装至IC芯片20的外部连接端子23的安装区域到超过IC芯片20的端部20a的范围内设置有用于提高刚性的加强层43。
[封装准备工序S5]
接着,准备收纳上述各结构要素的封装90(封装基座91、盖93等)(参照图9)。
另外,各准备工序S1~S5的顺序不限于上述顺序,也可以是不同的顺序。
[挠性布线基板接合工序S6]
接着,如图12所示,利用超声波接合法、加热加压接合法等将挠性布线基板40、40a的一个端部44的布线图案层42安装(接合)到IC芯片20的外部连接端子23(接合部分的详细情况参照图3)。
另外,在图12中,是将挠性布线基板40、40a载置并安装到IC芯片20上,不过,也可以翻转挠性布线基板40、40a而载置到工作台(作业台)上,将翻转后的IC芯片20载置到挠性布线基板40、40a上,并将IC芯片20的外部连接端子23安装到挠性布线基板40、40a的布线图案层42上。
[振动陀螺仪元件接合工序S7]
接着,如图13所示,在IC芯片20的有源面21(第2绝缘层28)侧配置振动陀螺仪元件30,以振动陀螺仪元件30的一个主面30a(另一个主面30b)沿着有源面21(第2绝缘层28)或无源面29的方式(大致平行的方式),将振动陀螺仪元件30的连接电极39安装(接合)到IC芯片20的连接端子22上(接合部分的详细情况参照图3)。
由此,得到了在IC芯片20上安装着振动陀螺仪元件30和挠性布线基板40、40a的传感器单元101、102、103。
[调整及特性检查工序S8]
接着,借助挠性布线基板40、40a进行振动陀螺仪元件30和IC芯片20的调整及特性检查。
具体而言,将传感器单元101、102、103设置到未图示的调整装置、特性检查装置上,并向设置在振动陀螺仪元件30的各振动臂的各加重部上的金(Au)、银(Ag)、铬(Cr)等金属覆盖膜照射激光而将膜去除,由此,进行用于获取各振动臂的质量平衡的平衡调整(平衡调谐)等调整作业、和振动陀螺仪元件30及IC芯片20的各种特性检查。
[传感器单元第1接合工序S9]
接着,如图14所示,将传感器单元102、103安装(接合)到支撑部件10的支撑面12、13上。
具体而言,利用绝缘性粘接剂50,以与支撑部件10绝缘的状态,将传感器单元102、103的IC芯片20的无源面29侧安装到支撑部件10的各支撑面11、12、13中的、与作为封装90的支撑部件接合面的封装基座91的上表面94垂直的支撑面即支撑面12、13上。
即,将传感器单元102安装到支撑面12上,将传感器单元103安装到支撑面13上。
此时,各振动陀螺仪传感器元件30的一个主面30a(另一个主面30b)成为沿着各支撑面12、13的状态。
[支撑部件接合工序S10]
接着,如图15所示,用未图示的吸附装置吸附沿着封装基座91的上表面94的支撑面11,对安装着各传感器单元102、103的支撑部件10进行输送,并使用接合部件51将支撑面11的相反面14安装到封装基座91的上表面94上。
另外,对于接合部件51,从防止短路的方面出发,优选的是具有绝缘性的粘接剂。
[传感器单元第2接合工序S11]
接着,如图16所示,将传感器单元101安装到沿着封装基座91的上表面94的支撑面11上。
具体而言,利用绝缘性粘接剂50,以与支撑部件10绝缘的状态,将传感器单元101的IC芯片20的无源面29侧安装到支撑部件10的支撑面11上。
接着,利用接合部件52将传感器单元101、102、103的挠性布线基板40、40a的另一个端部45的布线图案层42分别安装到封装基座91的上表面94的内部端子95、96、97上。
由此就构成了传感器模块1,且传感器模块1被配置在封装90的内部。
[盖接合工序S12]
接着,返回图9,在真空状态(真空度高的状态)下利用接合部件53将盖93安装到封装基座91上,将封装90的内部气密地密封。由此,将封装90的内部保持为真空状态。并且,由此将传感器模块1收纳在封装90的内部。
另外,也可以是:在大气中将盖93安装到封装基座91上之后,经由设置在封装基座91或盖93上的贯通孔对封装90的内部进行减压,然后将贯通孔密封,由此将封装90的内部保持为真空状态(真空度高的状态)。
经过上述各个工序等,得到了图9所示的陀螺仪传感器2。
另外,也可以根据需要适当地调换上述各个工序的顺序。例如,支撑部件准备工序S1也可以紧接于传感器单元第1接合工序S9之前,封装准备工序S5也可以紧接于支撑部件接合工序S10之前,挠性布线基板接合工序S6和振动陀螺仪元件接合工序S7也可以互相调换顺序。
另外,也可以在传感器单元第1接合工序S9中,将传感器单元102、103安装到挠性布线基板40a的内部端子96、97上。
如上所述,第2实施方式的陀螺仪传感器2将第1实施方式的陀螺仪传感器1收纳在封装90中,因此能够起到与第1实施方式相同的效果。
作为主要效果,陀螺仪传感器2在一个封装90的内部收纳了与X’轴、Y’轴和Z’轴这3个轴对应的传感器模块1,由此能够提供对应于3轴的陀螺仪传感器。
因此,与以往使用了3个对应于单轴的陀螺仪传感器的结构相比,陀螺仪传感器2能够很大程度地缩小安装空间,因此,能够实现对象设备(搭载陀螺仪传感器的设备)的进一步小型化。
此外,陀螺仪传感器2能够在一个封装90中提供对应于3轴的陀螺仪传感器,因此,与以往使用了3个对应于单轴的陀螺仪传感器的结构相比,能够降低与封装相关的成本。
此外,在陀螺仪传感器2中,在传感器模块1的支撑部件10的相互垂直的3个支撑面11、12、13上分别安装有IC芯片20,在各IC芯片20的有源面21侧,以沿着各支撑面11、12、13的方式安装着振动陀螺仪元件30的一个主面30a(另一个主面30b)。
由此,陀螺仪传感器2的感测轴(X’轴、Y’轴、Z’轴)的垂直度是由支撑部件10的加工精度决定的,因此,能够消除以往那样的、感测轴的垂直度取决于对象设备中的各陀螺仪传感器的安装精度(安装角度的精度)的状况。
此外,在陀螺仪传感器2中,在传感器单元101的IC芯片20的外部连接端子23上安装有挠性布线基板40,在挠性布线基板40的与IC芯片20的有源面21侧相反侧的面上,至少在从安装至IC芯片20的外部连接端子23的安装区域到超过IC芯片20的端部20a的范围内,设置有用于提高刚性的加强层43。
由此,在陀螺仪传感器2中,在挠性布线基板40中的至少从安装至IC芯片20的外部连接端子23的安装区域到超过IC芯片20的端部20a的范围内,刚性提高。
因此,对于陀螺仪传感器2而言,例如在将传感器模块1安装到封装基座91上时,很难产生如上所述那样的、挠性布线基板40容易弯折而与IC芯片20的端部20a接触的状况。
其结果,对于陀螺仪传感器2而言,例如在IC芯片20的端部20a露出了有源面21的情况等中,能够避免因挠性布线基板40与IC芯片20的接触引起的挠性布线基板40的布线图案层42与IC芯片20的短路、以及经由IC芯片20引起的布线图案层42的布线图案之间的短路。
另外,陀螺仪传感器2通过去除传感器模块1的各传感器单元101、102、103中的任意一个,能够提供对应于2轴的陀螺仪传感器。
此外,陀螺仪传感器2通过保留传感器模块1的各传感器单元101、102、103中的任意一个(去除其他两个),能够提供与检测轴(X’轴、Y’轴、Z’轴)的方向无关、且不需要改变封装9的安装姿势的对应于单轴的陀螺仪传感器。
此外,利用陀螺仪传感器2的制造方法能够制造并提供起到上述效果的陀螺仪传感器。
此外,在陀螺仪传感器2的制造方法中,在与支撑面11进行接合之前,先将传感器单元102、103接合到支撑部件10的各支撑面11、12、13中的、与封装基座91的上表面94垂直的支撑面12、13上。
由此,在陀螺仪传感器2的制造方法中,能够利用吸附装置等吸附着支撑部件10中的沿着封装基座91的上表面94的、尚未接合传感器单元101的支撑面11,来保持支撑部件10,因此支撑部件10的处理(输送)变得容易。
其结果,在陀螺仪传感器2的制造方法中,安装着传感器单元102、103的支撑部件10在封装基座91上的安装十分容易,因此能够提高生产性。
另外,在陀螺仪传感器2中,也可以翻转支撑部件10,以相反面14朝向盖93的顶板(凹部92的底面)侧的方式将其配置到封装90内。此时,在陀螺仪传感器2中,可以将传感器单元101直接安装到支撑面11正下方的封装基座91的上表面94上,也可以安装到支撑部件10的相反面14上。
另外,此时,传感器单元102、103的安装方向也要改变成,使得传感器单元102、103的挠性布线基板40a位于封装基座91的上表面94侧。
另外,在上述各实施方式中,振动陀螺仪元件30的基材为石英,但不限于此,例如也可以是钽酸锂(LiTaO3)、四硼酸锂(Li2B4O7)、铌酸锂(LiNbO3)、锆钛酸铅(PZT)、氧化锌(ZnO)、氮化铝(AlN)等压电体、或者硅(Si)等半导体。
此外,振动陀螺仪元件30除了双T型以外,还可使用双脚音叉、三脚音叉、H型音叉、梳齿型、垂直型、棱柱型等各种陀螺仪元件。
此外,陀螺仪元件也可以是振动型以外的元件。
此外,振动陀螺仪元件30的振动的驱动方法和检测方法除了使用了压电体的压电效应的压电型的方法以外,也可以是利用了库仑力的静电型的方法、或者利用了磁力的洛伦兹型的方法等。
此外,传感器元件的检测轴(感测轴)除了与传感器元件的主面垂直的轴以外,也可以是与传感器元件的主面平行的轴。
此外,在上述各实施方式中,作为传感器模块的传感器元件,举了振动陀螺仪元件的例子,但不限于此,例如也可以是对加速度做出反应的加速度感知元件、对压力做出反应的压力感知元件、对重量做出反应的重量感知元件等。
此外,在上述第2实施方式中,作为传感器器件,举了陀螺仪传感器的例子,但不限于此,例如也可以是使用了具有上述加速度感知元件的传感器模块的加速度传感器、使用了具有压力感知元件的传感器模块的压力传感器、使用了具有重量感知元件的传感器模块的重量传感器等。
(电子设备)
上述陀螺仪传感器、加速度传感器、压力传感器、重量传感器等传感器器件适合于作为具有感测功能的器件而用在数字静态照相机、摄像机、导航装置、车体姿势检测装置、定点设备、游戏控制器、移动电话、头戴式显示器等电子设备中,在任意一种情况下,都能够提供起到上述各实施方式中说明的效果的电子设备。
Claims (9)
1.一种传感器模块,其特征在于,该传感器模块具有:
支撑部件,其具有与第1基准平面平行的第1支撑面以及与第2基准平面平行的第2支撑面,其中,所述第2基准平面相对于所述第1基准平面垂直或倾斜;
IC芯片,其在一面侧具有连接端子和外部连接端子,并且,该IC芯片的沿着所述一面的另一面侧被安装到所述第1支撑面和所述第2支撑面中的至少一方上;
挠性布线基板,其被安装到所述IC芯片的至少一个所述外部连接端子上;以及
传感器元件,其具有连接电极,所述连接电极被安装到所述IC芯片的所述连接端子上,该传感器元件被配置在所述IC芯片的所述一面侧,并且,该传感器元件的主面沿着所述支撑部件的所述第1支撑面和所述第2支撑面中的、安装着所述IC芯片的支撑面,
在所述挠性布线基板的与所述IC芯片侧相反侧的面上,在俯视图中从安装至所述外部连接端子的安装区域到超过所述IC芯片的端部的范围内,设置有提高所述挠性布线基板的刚性的加强部。
2.根据权利要求1所述的传感器模块,其特征在于,
所述支撑部件具有与第3基准平面平行的第3支撑面,所述第3基准平面相对于所述第1基准平面和所述第2基准平面垂直或倾斜,
所述IC芯片被安装在所述第3支撑面上,
所述传感器元件被配置在所述IC芯片的所述一面侧,且以所述主面沿着所述第3支撑面的方式将所述连接电极安装到所述IC芯片的所述连接端子上。
3.根据权利要求1或2所述的传感器模块,其特征在于,
所述挠性布线基板的所述加强部包含有金属。
4.根据权利要求1~3中任意一项所述的传感器模块,其特征在于,
所述IC芯片的所述连接端子是向所述一面侧突出的突起电极。
5.根据权利要求1~4中任意一项所述的传感器模块,其特征在于,
所述IC芯片被安装在所述支撑部件的所述第1支撑面至所述第3支撑面中的相邻的两个支撑面上,
所述两个支撑面处于与所述两个支撑面垂直的直线以相互远离的方式延伸的侧方。
6.根据权利要求1~5中任意一项所述的传感器模块,其特征在于,
在所述第1支撑面至所述第3支撑面中的至少一个支撑面上设有凹部。
7.一种传感器器件,其特征在于,该传感器器件具有:
权利要求1~6中任意一项所述的传感器模块;以及
收纳所述传感器模块的封装,
所述传感器模块被收纳在所述封装内。
8.一种电子设备,其特征在于,
该电子设备具有权利要求1~6中任意一项所述的传感器模块。
9.一种传感器器件的制造方法,其特征在于,该制造方法包含以下工序:
准备支撑部件,该支撑部件具有与第1基准平面平行的第1支撑面以及与第2基准平面平行的第2支撑面、或者具有与第1基准平面平行的第1支撑面、与第2基准平面平行的第2支撑面、以及与第3基准平面平行的第3支撑面,其中,所述第2基准平面相对于所述第1基准平面垂直或倾斜,所述第3基准平面相对于所述第1基准平面和第2基准平面垂直或倾斜;
准备IC芯片,该IC芯片具有一面和沿着该一面的另一面,且在所述一面侧具有连接端子和外部连接端子;
准备具有连接电极的传感器元件;
准备多个挠性布线基板,在至少一个挠性布线基板的与所述IC芯片侧相反侧的面上,至少在从安装至所述IC芯片的所述外部连接端子的安装区域到超过所述IC芯片的端部的范围内,设置有提高刚性的加强部;
准备收纳各结构要素的封装;
在所述IC芯片的所述外部连接端子上安装所述挠性布线基板;
在所述IC芯片的所述一面侧配置所述传感器元件,以所述传感器元件的主面沿着所述一面或所述另一面的方式,将所述传感器元件的所述连接电极安装到所述IC芯片的所述连接端子上;
借助所述挠性布线基板进行所述传感器元件和所述IC芯片的调整和特性检查;
将具备安装着所述传感器元件和所述挠性布线基板的所述IC芯片的传感器单元中的、所述IC芯片的所述另一面侧安装到所述支撑部件的所述第1支撑面至所述第3支撑面中的、相对于所述封装的支撑部件接合面垂直或倾斜的支撑面中的至少一个支撑面上;
将安装着所述传感器单元的所述支撑部件安装到所述封装的所述支撑部件接合面上;
在已安装到所述封装的所述支撑部件接合面上的所述支撑部件的所述第1支撑面至所述第3支撑面中的、沿着所述封装的所述支撑部件接合面的支撑面上,安装其他的所述传感器单元中的所述IC芯片的所述另一面侧,该其他的所述传感器单元是安装着具有所述加强部的所述挠性布线基板的所述传感器单元;以及
将各个所述传感器单元的各个所述挠性布线基板安装到所述封装的所述支撑部件接合面上。
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