JP2000111347A - 共振型マイクロマシン - Google Patents
共振型マイクロマシンInfo
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- JP2000111347A JP2000111347A JP10278404A JP27840498A JP2000111347A JP 2000111347 A JP2000111347 A JP 2000111347A JP 10278404 A JP10278404 A JP 10278404A JP 27840498 A JP27840498 A JP 27840498A JP 2000111347 A JP2000111347 A JP 2000111347A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 共振型マイクロマシンのセンサチップを真空
化した場合、性能向上を図り、構造体の共振により発生
するガスの脱ガスを簡単な構成で効率良く行える構成と
する。 【解決手段】 基板１に梁ＳＦを介して浮動支持される
振動体ＯＣと、振動体ＯＣを共振させてその変位を検出
する検出電極ＤＴとを備えたセンサチップＳＥＮがパッ
ケージ１０，１１内に真空封入された共振型マイクロマ
シン１００において、真空封入された空間ＣＴ内に存在
するガスを吸着するゲッター１９と、振動体ＯＣを加熱
する高周波加熱部ＨＴと内部に備えもつことで、振動体
ＯＣを加熱振動させ振動体ＯＣからガスが発生した場合
でも、性能に影響を与えるガスがゲッター１９に吸着さ
れるようにした。
化した場合、性能向上を図り、構造体の共振により発生
するガスの脱ガスを簡単な構成で効率良く行える構成と
する。 【解決手段】 基板１に梁ＳＦを介して浮動支持される
振動体ＯＣと、振動体ＯＣを共振させてその変位を検出
する検出電極ＤＴとを備えたセンサチップＳＥＮがパッ
ケージ１０，１１内に真空封入された共振型マイクロマ
シン１００において、真空封入された空間ＣＴ内に存在
するガスを吸着するゲッター１９と、振動体ＯＣを加熱
する高周波加熱部ＨＴと内部に備えもつことで、振動体
ＯＣを加熱振動させ振動体ＯＣからガスが発生した場合
でも、性能に影響を与えるガスがゲッター１９に吸着さ
れるようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体の微細加工
技術により作られるマイクロマシンに関し、特に、共振
型マイクロマシンの構造に係わる。
技術により作られるマイクロマシンに関し、特に、共振
型マイクロマシンの構造に係わる。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体の微細加工技術により作ら
れるマイクロマシンにおいて、センサとして機能するも
のが知られており、例えば、米国特許公報ＵＳＰ ５，
６３５，６３８、ＵＳＰ ５，０２５，３４６において
は、角速度の大きさを検出する角速度センサの構造が示
されている。
れるマイクロマシンにおいて、センサとして機能するも
のが知られており、例えば、米国特許公報ＵＳＰ ５，
６３５，６３８、ＵＳＰ ５，０２５，３４６において
は、角速度の大きさを検出する角速度センサの構造が示
されている。
【０００３】上記の公報における角速度センサは、基板
上に梁を介して浮動支持された振動体（構造体）と、振
動体を共振させて、振動体の変位を検出するよう振動体
に対向して設けられ、振動体との静電容量を検出する検
出電極とを備えている。このようなセンサは、振動体を
一方向に駆動させた状態で角速度が作用したとき、振動
体の変位を検出電極により検出することによって角速度
の大きさを検出するものであり、振動体を振動させてい
る状態においては、空気の粘性等の影響で振動特性が大
きく左右されるものとなる。
上に梁を介して浮動支持された振動体（構造体）と、振
動体を共振させて、振動体の変位を検出するよう振動体
に対向して設けられ、振動体との静電容量を検出する検
出電極とを備えている。このようなセンサは、振動体を
一方向に駆動させた状態で角速度が作用したとき、振動
体の変位を検出電極により検出することによって角速度
の大きさを検出するものであり、振動体を振動させてい
る状態においては、空気の粘性等の影響で振動特性が大
きく左右されるものとなる。
【０００４】このために、外部からの外乱等の影響をで
きるだけ少なくしてセンサ性能を向上させるため、振動
体が設けられるセンサチップ（センサ部）はパッケージ
内で真空封入されている。
きるだけ少なくしてセンサ性能を向上させるため、振動
体が設けられるセンサチップ（センサ部）はパッケージ
内で真空封入されている。
【０００５】
【本発明が解決しようとする課題】しかしながら、この
ような構造をもつ振動体を実際に真空上でパッケージン
グする際、通常、製造工程の過程において基板上に発生
するガス（酸素、水素、窒素、水蒸気等）を除去するた
め、真空ポンプにより真空チャンバ内を真空状態にし
て、その中で真空化の作業を行い、振動体に予め４５０
度程の熱を所定時間かけて振動体が設けられるパッケー
ジ内の内部空間において脱ガスを行う方法がとられる
が、共振型のセンサでは振動体を励振させ振動させるが
故に、パッケージングされるときやパッケージングされ
た後でも、真空封入された空間内に密かに存在するガス
や表面近傍領域に封じ込められたガスが基板および構造
体表面より離脱し、このガスの影響によりセンサ性能が
低下する。
ような構造をもつ振動体を実際に真空上でパッケージン
グする際、通常、製造工程の過程において基板上に発生
するガス（酸素、水素、窒素、水蒸気等）を除去するた
め、真空ポンプにより真空チャンバ内を真空状態にし
て、その中で真空化の作業を行い、振動体に予め４５０
度程の熱を所定時間かけて振動体が設けられるパッケー
ジ内の内部空間において脱ガスを行う方法がとられる
が、共振型のセンサでは振動体を励振させ振動させるが
故に、パッケージングされるときやパッケージングされ
た後でも、真空封入された空間内に密かに存在するガス
や表面近傍領域に封じ込められたガスが基板および構造
体表面より離脱し、このガスの影響によりセンサ性能が
低下する。
【０００６】このようなガスの発生要因は、振動体が熱
により脱ガスされていても、振動体を駆動振動する際
に、印加する電気信号により振動体が振動駆動されると
き、振動体を支持する梁が撓みを繰り返し、そのジュー
ル熱等により撓みが大きい部分が発熱して、ガスの分子
が熱により活性化されるため、梁を支えるアンカー部お
よび梁と振動体の接続部等の局所的な場所からガスが発
生する。このため、シリコンの内部に存在するガス、特
に、酸素や水蒸気等については完全に取り除くため、再
度、９００度以上で加熱処理して高真空の状態を一定の
真空度にするように作っている。
により脱ガスされていても、振動体を駆動振動する際
に、印加する電気信号により振動体が振動駆動されると
き、振動体を支持する梁が撓みを繰り返し、そのジュー
ル熱等により撓みが大きい部分が発熱して、ガスの分子
が熱により活性化されるため、梁を支えるアンカー部お
よび梁と振動体の接続部等の局所的な場所からガスが発
生する。このため、シリコンの内部に存在するガス、特
に、酸素や水蒸気等については完全に取り除くため、再
度、９００度以上で加熱処理して高真空の状態を一定の
真空度にするように作っている。
【０００７】以上のことから、振動体が振動により熱が
局所的に発生している場合には、振動体の寿命（センサ
性能）が低下する。つまり、振動子が載ったセンサチッ
プを真空状態の基でパッケージングする際にはかなり小
さな空間で真空封入されるため、微量なガスの発生が振
動特性に影響するものとなり、センサ性能に影響を与え
る。
局所的に発生している場合には、振動体の寿命（センサ
性能）が低下する。つまり、振動子が載ったセンサチッ
プを真空状態の基でパッケージングする際にはかなり小
さな空間で真空封入されるため、微量なガスの発生が振
動特性に影響するものとなり、センサ性能に影響を与え
る。
【０００８】よって、本発明は上記の問題点に鑑みてな
されたものであり、振動型マイクロマシンの性能向上を
図り、効率良く脱ガスを行うことを技術的課題とする。
されたものであり、振動型マイクロマシンの性能向上を
図り、効率良く脱ガスを行うことを技術的課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに講じた技術的手段は、基板上に梁を介して浮動支持
される構造体と、構造体を共振させて構造体との変位を
検出する検出手段とを備えたセンサチップがパッケージ
内に真空封入された共振型マイクロマシンにおいて、真
空封入された空間内に存在するガスを吸着するガス吸着
手段と、振動体を加熱する加熱手段とを備えたことであ
る。
めに講じた技術的手段は、基板上に梁を介して浮動支持
される構造体と、構造体を共振させて構造体との変位を
検出する検出手段とを備えたセンサチップがパッケージ
内に真空封入された共振型マイクロマシンにおいて、真
空封入された空間内に存在するガスを吸着するガス吸着
手段と、振動体を加熱する加熱手段とを備えたことであ
る。
【００１０】上記の構成により、構造体を加熱振動さ
せ、真空封入される空間内に存在していたガスが構造体
表面等から活性化されて離脱しても、それによって発生
するガスをガス吸着手段により吸着させることができ
る。つまり、性能に影響を与えるガスがガス吸着手段に
より吸着され、性能が向上する。
せ、真空封入される空間内に存在していたガスが構造体
表面等から活性化されて離脱しても、それによって発生
するガスをガス吸着手段により吸着させることができ
る。つまり、性能に影響を与えるガスがガス吸着手段に
より吸着され、性能が向上する。
【００１１】この場合、構造体を共振させた状態で加熱
手段により加熱を行うことにより、ガスがガス吸着手段
に吸着されるようにすれば、構造体を加熱振動させるこ
とで構造体からのガス離脱を容易にし、離脱したガスは
ガス吸着手段に吸着されるので、空間内の脱ガスがより
効率良く行える構成となる。
手段により加熱を行うことにより、ガスがガス吸着手段
に吸着されるようにすれば、構造体を加熱振動させるこ
とで構造体からのガス離脱を容易にし、離脱したガスは
ガス吸着手段に吸着されるので、空間内の脱ガスがより
効率良く行える構成となる。
【００１２】また、構造体の振動状態をモニタリングし
ながら、加熱が調整されるようにすれば、振動状態に基
づく加熱調整が可能となり、従来のように脱ガスを行う
大がかりな装置は必要なく、内部構成で脱ガスが行える
構成とすることができるので低コストなものとなる。
ながら、加熱が調整されるようにすれば、振動状態に基
づく加熱調整が可能となり、従来のように脱ガスを行う
大がかりな装置は必要なく、内部構成で脱ガスが行える
構成とすることができるので低コストなものとなる。
【００１３】更に、加熱手段はパッケージ内に設けら
れ、外部から加熱指示される端子をもつようにすれば、
製造時のみならず、製造後でも端子に加熱指示を出し加
熱手段により加熱を行うことができ、構造体の周囲に発
生したガスを効率良く、ガス吸着手段に吸着させること
が可能となる。
れ、外部から加熱指示される端子をもつようにすれば、
製造時のみならず、製造後でも端子に加熱指示を出し加
熱手段により加熱を行うことができ、構造体の周囲に発
生したガスを効率良く、ガス吸着手段に吸着させること
が可能となる。
【００１４】加熱手段は、高周波加熱、超音波加熱、電
界放射加熱、磁場加熱のいずれかが行えるコイルまたは
電極が構造体の近傍に設けられるようにすれば、構造体
近傍に発生したガスを簡単な構成により加熱して吸着さ
せることが可能となる。
界放射加熱、磁場加熱のいずれかが行えるコイルまたは
電極が構造体の近傍に設けられるようにすれば、構造体
近傍に発生したガスを簡単な構成により加熱して吸着さ
せることが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。
参照して説明する。
【００１６】図１は、共振型マイクロマシン１００のセ
ンサチップ（センサ部）ＳＥＮの一例の構造を示し、以
下に述べるマイクロマシン１００はセンサとして機能す
るため、以下、センサと称す。尚、ここでは一例として
角速度を検出するセンサについて説明を行うが、これに
限定されず、加速度センサ、機械フィルタ、光チョッパ
等のマイクロマシンについても適用が可能であるものと
する。
ンサチップ（センサ部）ＳＥＮの一例の構造を示し、以
下に述べるマイクロマシン１００はセンサとして機能す
るため、以下、センサと称す。尚、ここでは一例として
角速度を検出するセンサについて説明を行うが、これに
限定されず、加速度センサ、機械フィルタ、光チョッパ
等のマイクロマシンについても適用が可能であるものと
する。
【００１７】センサ１００のセンサチップＳＥＮは図１
に示されるように、略正方形の形状をしており、中央部
に振動体ＯＣが配設されている。振動体ＯＣは下側の基
板１に所定の空隙をもった状態で、Ｙ方向に延びる４本
の梁ＳＰにより両側から４ヶ所で基板１に対して浮動支
持されている。この場合、梁ＳＦの端部は基板１に付く
アンカー部となる。振動体ＯＣはＸ方向両側に櫛歯をも
っており、振動体ＯＣの櫛歯に対して重なり合い、所定
間隔離れた状態で、振動体ＯＣの両側に櫛歯状の駆動電
極ＤＶが配設されている。この駆動電極ＤＶに対して、
外部から両側の駆動電極に対して交互に電圧を印加する
ことにより、振動体ＯＣがＸ方向に駆動される構成をと
る。
に示されるように、略正方形の形状をしており、中央部
に振動体ＯＣが配設されている。振動体ＯＣは下側の基
板１に所定の空隙をもった状態で、Ｙ方向に延びる４本
の梁ＳＰにより両側から４ヶ所で基板１に対して浮動支
持されている。この場合、梁ＳＦの端部は基板１に付く
アンカー部となる。振動体ＯＣはＸ方向両側に櫛歯をも
っており、振動体ＯＣの櫛歯に対して重なり合い、所定
間隔離れた状態で、振動体ＯＣの両側に櫛歯状の駆動電
極ＤＶが配設されている。この駆動電極ＤＶに対して、
外部から両側の駆動電極に対して交互に電圧を印加する
ことにより、振動体ＯＣがＸ方向に駆動される構成をと
る。
【００１８】また、振動体ＯＣにはＺ方向で対向して、
振動体ＯＣとの容量変化を検出する検出電極（角速度検
出電極ともいう）ＤＴが配設されており、上記の駆動電
極ＤＶと検出電極ＤＴはともに外側に形成された駆動電
極引出部ＰＤ１，検出電極引出部ＰＤ２へと導かれ、こ
れらの各電極および梁ＳＦ等の電位を一定にする接地電
極は電極パッド３５（駆動電極パッド３５ａ，検出電極
パッド３５ｂを含む）に電気的につながっている。
振動体ＯＣとの容量変化を検出する検出電極（角速度検
出電極ともいう）ＤＴが配設されており、上記の駆動電
極ＤＶと検出電極ＤＴはともに外側に形成された駆動電
極引出部ＰＤ１，検出電極引出部ＰＤ２へと導かれ、こ
れらの各電極および梁ＳＦ等の電位を一定にする接地電
極は電極パッド３５（駆動電極パッド３５ａ，検出電極
パッド３５ｂを含む）に電気的につながっている。
【００１９】振動体ＯＣを駆動する場合、外部の駆動回
路から駆動電極パッド３５ａに電圧を印加すると、駆動
電極パッド３５ａから駆動電極ＤＶそれぞれに電圧が印
加され、振動体ＯＣがＸ方向に電気的に吸引／開放さ
れ、振動体ＯＣはＸ方向に振動する。振動体ＯＣが振動
している状態の基で、Ｙ方向を回転軸とする角速度ωが
作用すると、振動体ＯＣにコリオリ力が作用して、振動
体ＯＣはＺ方向に変位する。この場合、振動体ＯＣに対
向して検出電極ＤＴが設けられているので、振動体ＯＣ
と検出電極ＤＴ間の間隔が変化することによって、静電
容量の変化が発生する。その変位信号は検出電極ＤＴか
ら検出電極パッド３５ｂに導かれ、その検出信号を基に
基板外部の角速度検出回路により角速度の検出がなされ
る。
路から駆動電極パッド３５ａに電圧を印加すると、駆動
電極パッド３５ａから駆動電極ＤＶそれぞれに電圧が印
加され、振動体ＯＣがＸ方向に電気的に吸引／開放さ
れ、振動体ＯＣはＸ方向に振動する。振動体ＯＣが振動
している状態の基で、Ｙ方向を回転軸とする角速度ωが
作用すると、振動体ＯＣにコリオリ力が作用して、振動
体ＯＣはＺ方向に変位する。この場合、振動体ＯＣに対
向して検出電極ＤＴが設けられているので、振動体ＯＣ
と検出電極ＤＴ間の間隔が変化することによって、静電
容量の変化が発生する。その変位信号は検出電極ＤＴか
ら検出電極パッド３５ｂに導かれ、その検出信号を基に
基板外部の角速度検出回路により角速度の検出がなされ
る。
【００２０】このセンサチップＳＥＮは、外乱による影
響を極力少なくするため、真空パッケージされる。そこ
で、この真空パッケージの構造について説明する。
響を極力少なくするため、真空パッケージされる。そこ
で、この真空パッケージの構造について説明する。
【００２１】図２ではセンサチップＳＥＮが真空パッケ
ージされる構成を示すものである。図４は図２に示すＺ
方向の断面図であり、振動子ＯＣの載るセンサチップＳ
ＥＮは熱膨張による性能特性変化を解消するため、セン
サチップＳＥＮと略同じ熱膨張率のセラミックベース基
板（基板）１３の上に接着等により固定され、この基板
１３とパッケージ１０の下側のベース基板の間には酸
素、水素、窒素、水蒸気等のガスを脱ガスする高周波加
熱部ＨＴをもった熱伝導性の良い絶縁基板１２が配設さ
れる（図３参照）。センサチップＳＥＮの外方に設けら
れた複数の電極パッド３５と電極パッド３５と電気的に
接続されるパッケージ端子（端子）１７とはワイヤーボ
ンディングにより接続される。
ージされる構成を示すものである。図４は図２に示すＺ
方向の断面図であり、振動子ＯＣの載るセンサチップＳ
ＥＮは熱膨張による性能特性変化を解消するため、セン
サチップＳＥＮと略同じ熱膨張率のセラミックベース基
板（基板）１３の上に接着等により固定され、この基板
１３とパッケージ１０の下側のベース基板の間には酸
素、水素、窒素、水蒸気等のガスを脱ガスする高周波加
熱部ＨＴをもった熱伝導性の良い絶縁基板１２が配設さ
れる（図３参照）。センサチップＳＥＮの外方に設けら
れた複数の電極パッド３５と電極パッド３５と電気的に
接続されるパッケージ端子（端子）１７とはワイヤーボ
ンディングにより接続される。
【００２２】センサチップＳＥＮを基板１３上に載せて
固定し、上部が開口したパッケージ１０の内部のチャビ
ティ空間（空間）ＣＴを真空状態にする工程において、
例えば、真空封入パッケージ１１で真空封入する前（真
空パッケージの上面のふたを接合する前）、真空チャン
バー内に振動体ＯＣの載ったパッケージ１０を入れ、真
空チャンバー内で振動体ＯＣを加振させ共振させる。す
ると、振動体ＯＣの表面および表面近傍に存在している
ガスが活性化されて、離脱し易くなる。この状態の基
で、振動体ＯＣの共振している振動状態を電極パッド３
５のフィードバック電極３５ｃから振動体ＯＣの共振時
の振幅変位をモニタリングしながら、フィードバック回
路および脱ガスコントロール回路により、高周波加熱部
ＨＴに対して、振動体ＯＣの共振周波数より十分高く且
つ共振しない周波数で絶縁基板１２上に渦上で巻かれた
コイル１６に加熱が指示される端子１５を介して高周波
加熱電源から電流を流して高周波加熱部ＨＴを加熱す
る。すると、その近傍に設けられた振動体ＯＣが加熱さ
れることによって、振動体表面のガスの分子が活性化さ
れ、振動体ＯＣの表面全体から離脱し易くなり、離脱し
たガスは空間ＣＴ内にガスとして存在するものとなる。
これが存在している空間ＣＴ内でセンサ動作させるとセ
ンサ性能に影響を与えるが、本発明では、真空ポンプに
より空間ＣＴ内のガスを吸引して脱ガスを行い、振動振
幅が振動を開始した初期状態より十分高くなった時（例
えば、振幅が３倍程になった時）に空間ＣＴ内の脱ガス
が終了したものと見なし、パッケージ１１をパッケージ
１０の開口に被せ、センサチップＳＥＮの真空封入を行
う。この場合、パッケージ１０，１１の接合には低融点
合金を用いると、シール性を保った状態で接合を行うこ
とができる。また、真空封入された空間ＣＴ内に、バリ
ウム等を用い、真空封入された空間ＣＴ内のガス吸着を
行い真空度を一定または向上させるゲッター１９をパッ
ケージ１０，１１内に設ければ、センサチップＳＥＮが
パッケージ化された後でも、空間ＣＴ内の真空度を安定
化させる。このため、製造後でも端子１５を介してコイ
ル１６に高周波加熱を行う電流を流し、振動体ＯＣを駆
動させる端子１７に信号を与えて振動体ＯＣを振動させ
ることで、脱ガスを効率良く行うことができる。
固定し、上部が開口したパッケージ１０の内部のチャビ
ティ空間（空間）ＣＴを真空状態にする工程において、
例えば、真空封入パッケージ１１で真空封入する前（真
空パッケージの上面のふたを接合する前）、真空チャン
バー内に振動体ＯＣの載ったパッケージ１０を入れ、真
空チャンバー内で振動体ＯＣを加振させ共振させる。す
ると、振動体ＯＣの表面および表面近傍に存在している
ガスが活性化されて、離脱し易くなる。この状態の基
で、振動体ＯＣの共振している振動状態を電極パッド３
５のフィードバック電極３５ｃから振動体ＯＣの共振時
の振幅変位をモニタリングしながら、フィードバック回
路および脱ガスコントロール回路により、高周波加熱部
ＨＴに対して、振動体ＯＣの共振周波数より十分高く且
つ共振しない周波数で絶縁基板１２上に渦上で巻かれた
コイル１６に加熱が指示される端子１５を介して高周波
加熱電源から電流を流して高周波加熱部ＨＴを加熱す
る。すると、その近傍に設けられた振動体ＯＣが加熱さ
れることによって、振動体表面のガスの分子が活性化さ
れ、振動体ＯＣの表面全体から離脱し易くなり、離脱し
たガスは空間ＣＴ内にガスとして存在するものとなる。
これが存在している空間ＣＴ内でセンサ動作させるとセ
ンサ性能に影響を与えるが、本発明では、真空ポンプに
より空間ＣＴ内のガスを吸引して脱ガスを行い、振動振
幅が振動を開始した初期状態より十分高くなった時（例
えば、振幅が３倍程になった時）に空間ＣＴ内の脱ガス
が終了したものと見なし、パッケージ１１をパッケージ
１０の開口に被せ、センサチップＳＥＮの真空封入を行
う。この場合、パッケージ１０，１１の接合には低融点
合金を用いると、シール性を保った状態で接合を行うこ
とができる。また、真空封入された空間ＣＴ内に、バリ
ウム等を用い、真空封入された空間ＣＴ内のガス吸着を
行い真空度を一定または向上させるゲッター１９をパッ
ケージ１０，１１内に設ければ、センサチップＳＥＮが
パッケージ化された後でも、空間ＣＴ内の真空度を安定
化させる。このため、製造後でも端子１５を介してコイ
ル１６に高周波加熱を行う電流を流し、振動体ＯＣを駆
動させる端子１７に信号を与えて振動体ＯＣを振動させ
ることで、脱ガスを効率良く行うことができる。
【００２３】次に、図５から図７を参照して、第１実施
形態の加熱手段に超音波を用いた第２実施形態について
説明する。図５はセンサチップＳＥＮが真空パッケージ
されるときの構成を示し、図７は図５のＺ方向の断面で
あり、振動体ＯＣを載せ固定されたセンサチップＳＥＮ
は、同じように熱膨張による性能特性変化を解消するた
め、センサチップＳＥＮと略同じ熱膨張率をもつセラミ
ックベース基板１３の上に接着等により固定され、この
基板１３とパッケージ１０のベース基板の間に脱ガスを
行う圧電素子から成る超音波加振部ＵＢが熱伝導性の良
い絶縁基板１２上に設けられている（図６参照）。加熱
指示を与える端子１５を介して超音波加振部ＵＢの電極
２１により振動体ＯＣの材質の格子間隔にあった周波数
振動を加えることで、センサチップＳＥＮの振動体ＯＣ
からの脱ガスを促進させる。
形態の加熱手段に超音波を用いた第２実施形態について
説明する。図５はセンサチップＳＥＮが真空パッケージ
されるときの構成を示し、図７は図５のＺ方向の断面で
あり、振動体ＯＣを載せ固定されたセンサチップＳＥＮ
は、同じように熱膨張による性能特性変化を解消するた
め、センサチップＳＥＮと略同じ熱膨張率をもつセラミ
ックベース基板１３の上に接着等により固定され、この
基板１３とパッケージ１０のベース基板の間に脱ガスを
行う圧電素子から成る超音波加振部ＵＢが熱伝導性の良
い絶縁基板１２上に設けられている（図６参照）。加熱
指示を与える端子１５を介して超音波加振部ＵＢの電極
２１により振動体ＯＣの材質の格子間隔にあった周波数
振動を加えることで、センサチップＳＥＮの振動体ＯＣ
からの脱ガスを促進させる。
【００２４】センサチップＳＥＮを真空封入する工程に
おいては、真空封入パッケージ１１でパッケージ１０を
真空封入する前に（真空パッケージ１０の上面のふたを
接合する前）、振動体ＯＣの載って固定されたパッケー
ジ１０を真空チャンバー内に入れ、真空チャンバー内で
駆動回路から信号を与えつことにより振動体ＯＣを加振
して共振させ、フィードバック電極３５ｃから振動体Ｏ
Ｃの振幅変位をモニタリングしながら、図５に示すフィ
ードバック回路および脱ガスコントロール回路より、圧
電素子から成る超音波加振部ＵＢに振動体ＯＣの共振周
波数より十分高く且つ共振しない周波数で振動体ＯＣの
材質の格子間隔にあった周波数電圧を端子１５を介して
通電し、超音波振動により超音波加振部ＵＢ近傍の振動
体ＯＣを加熱する。こうして、振動子ＯＣの表面全体か
らのガスの離脱を容易にし、振動時の振幅が振動を開始
した初期状態より十分高くなった時（例えば、振幅が３
倍程になった時）に脱ガスが終了したと判断する。この
場合でも、真空封入された空間ＣＴ内に、バリウム等の
材質で真空封入された空間ＣＴ内のガス吸着を行い、空
間内の真空度を安定化または向上させるゲッター１９を
パッケージ１０，１１内に設ければ、センサチップＳＥ
Ｎがパッケージ化された後（製造後）でも、空間内の真
空度を安定化または向上させるため、超音波加振部ＵＢ
を加振させて、効率良く脱ガスを行うことができる。
おいては、真空封入パッケージ１１でパッケージ１０を
真空封入する前に（真空パッケージ１０の上面のふたを
接合する前）、振動体ＯＣの載って固定されたパッケー
ジ１０を真空チャンバー内に入れ、真空チャンバー内で
駆動回路から信号を与えつことにより振動体ＯＣを加振
して共振させ、フィードバック電極３５ｃから振動体Ｏ
Ｃの振幅変位をモニタリングしながら、図５に示すフィ
ードバック回路および脱ガスコントロール回路より、圧
電素子から成る超音波加振部ＵＢに振動体ＯＣの共振周
波数より十分高く且つ共振しない周波数で振動体ＯＣの
材質の格子間隔にあった周波数電圧を端子１５を介して
通電し、超音波振動により超音波加振部ＵＢ近傍の振動
体ＯＣを加熱する。こうして、振動子ＯＣの表面全体か
らのガスの離脱を容易にし、振動時の振幅が振動を開始
した初期状態より十分高くなった時（例えば、振幅が３
倍程になった時）に脱ガスが終了したと判断する。この
場合でも、真空封入された空間ＣＴ内に、バリウム等の
材質で真空封入された空間ＣＴ内のガス吸着を行い、空
間内の真空度を安定化または向上させるゲッター１９を
パッケージ１０，１１内に設ければ、センサチップＳＥ
Ｎがパッケージ化された後（製造後）でも、空間内の真
空度を安定化または向上させるため、超音波加振部ＵＢ
を加振させて、効率良く脱ガスを行うことができる。
【００２５】次に、図８から図１０を参照して、今度は
加振手段に電界放射加熱を用いた第３実施形態について
説明する。図８はセンサチップＳＥＮを真空パッケージ
するときの構成を示し、図１０は図８に示すＺ方向断面
を示している。この場合、振動体ＯＣのセンサチップＳ
ＥＮは熱膨張による性能特性変化を解消するためセンサ
チップＳＥＮと略同じ熱膨張率のセラミックベース基板
１３の上に接着され、基板１３とパッケージ１０のベー
ス基板の間に振動体ＯＣが設けられる空間ＣＴを脱ガス
するマイクロ波を端子１５を介して与える電界放射部Ｅ
Ｅの電極２３が設けられている（図９参照）。更に、こ
の構成においては、センサチップＳＥＮの上部に電極２
２が設けられ、加熱時には電極２２は接地される。
加振手段に電界放射加熱を用いた第３実施形態について
説明する。図８はセンサチップＳＥＮを真空パッケージ
するときの構成を示し、図１０は図８に示すＺ方向断面
を示している。この場合、振動体ＯＣのセンサチップＳ
ＥＮは熱膨張による性能特性変化を解消するためセンサ
チップＳＥＮと略同じ熱膨張率のセラミックベース基板
１３の上に接着され、基板１３とパッケージ１０のベー
ス基板の間に振動体ＯＣが設けられる空間ＣＴを脱ガス
するマイクロ波を端子１５を介して与える電界放射部Ｅ
Ｅの電極２３が設けられている（図９参照）。更に、こ
の構成においては、センサチップＳＥＮの上部に電極２
２が設けられ、加熱時には電極２２は接地される。
【００２６】センサチップＳＥＮを真空封入する工程に
おいては、予め真空封入する前に（真空パッケージの上
面のふたを接合する前）振動体ＯＣが載ったパッケージ
１０を真空チャンバ内に入れ、真空チャンバー内で振動
体ＯＣを加振して振動特性をフィードバック電極３５ｃ
から振動体ＯＣの振幅変位をモニタリングし、図８に示
すフィードバック回路および脱ガスコントロール回路に
より、マイクロ波を発生させる電界放射部ＥＥの電極２
２，２３に端子１５を介して振動子の共振周波数より十
分高く且つ共振しない周波数で高周波電圧を通電し、振
動体ＯＣをセンサチップＳＥＮの格子定数に近い値で加
熱する。そして振動体ＯＣの表面全体から脱ガスをして
振動の振幅が初期より十分高くなった時（例えば、振幅
で３倍程になった時）脱ガスが終了したと判断する。こ
の場合でも同様、真空度保持または向上のためにゲッタ
ー１９が設置されるようにしても良い。
おいては、予め真空封入する前に（真空パッケージの上
面のふたを接合する前）振動体ＯＣが載ったパッケージ
１０を真空チャンバ内に入れ、真空チャンバー内で振動
体ＯＣを加振して振動特性をフィードバック電極３５ｃ
から振動体ＯＣの振幅変位をモニタリングし、図８に示
すフィードバック回路および脱ガスコントロール回路に
より、マイクロ波を発生させる電界放射部ＥＥの電極２
２，２３に端子１５を介して振動子の共振周波数より十
分高く且つ共振しない周波数で高周波電圧を通電し、振
動体ＯＣをセンサチップＳＥＮの格子定数に近い値で加
熱する。そして振動体ＯＣの表面全体から脱ガスをして
振動の振幅が初期より十分高くなった時（例えば、振幅
で３倍程になった時）脱ガスが終了したと判断する。こ
の場合でも同様、真空度保持または向上のためにゲッタ
ー１９が設置されるようにしても良い。
【００２７】上述したようにすれば、センサ１００の製
造時および製造後においても、振動体ＯＣを加熱手段に
より加熱振動させることで空間内ＣＴに密かに存在する
ガスの発生を促進させ、更にゲッター１９によりガスの
吸着を行えば、空間ＣＴ内に発生するガスの脱ガスを効
率良く、しかも、簡単な構成および方法で行うことがで
きる。
造時および製造後においても、振動体ＯＣを加熱手段に
より加熱振動させることで空間内ＣＴに密かに存在する
ガスの発生を促進させ、更にゲッター１９によりガスの
吸着を行えば、空間ＣＴ内に発生するガスの脱ガスを効
率良く、しかも、簡単な構成および方法で行うことがで
きる。
【００２８】尚、上記に示した振動体ＯＣを加熱して脱
ガスを促進する加熱方法は、上記に限定されるものでは
なく、この他に加熱を指示する端子１５を用いて、空間
ＣＴ内を磁場加熱しても良いし、センサチップＳＥＮが
設けられるパッケージ上部に透明ガラスを用いて、ラン
プ加熱しても良い。
ガスを促進する加熱方法は、上記に限定されるものでは
なく、この他に加熱を指示する端子１５を用いて、空間
ＣＴ内を磁場加熱しても良いし、センサチップＳＥＮが
設けられるパッケージ上部に透明ガラスを用いて、ラン
プ加熱しても良い。
【００２９】
【効果】本発明によれば、基板上に梁を介して浮動支持
される構造体と、構造体を共振させて構造体との変位を
検出する検出手段とを備えたセンサチップがパッケージ
内に真空封入された共振型マイクロマシンにおいて、真
空封入された空間内に存在するガスを吸着するガス吸着
手段と、振動体を加熱する加熱手段とを備えたことによ
り、構造体を加熱振動させ、真空封入される空間内に存
在していたガスが構造体表面等から活性化されて離脱し
ても、発生するガスをガス吸着手段により吸着させるこ
とができる。つまり、性能に影響を与える空間内のガス
がガス吸着手段により吸着され、性能が向上する。
される構造体と、構造体を共振させて構造体との変位を
検出する検出手段とを備えたセンサチップがパッケージ
内に真空封入された共振型マイクロマシンにおいて、真
空封入された空間内に存在するガスを吸着するガス吸着
手段と、振動体を加熱する加熱手段とを備えたことによ
り、構造体を加熱振動させ、真空封入される空間内に存
在していたガスが構造体表面等から活性化されて離脱し
ても、発生するガスをガス吸着手段により吸着させるこ
とができる。つまり、性能に影響を与える空間内のガス
がガス吸着手段により吸着され、性能が向上する。
【００３０】この場合、構造体を共振させた状態で加熱
手段により加熱を行うことにより、ガスがガス吸着手段
に吸着されるようにすれば、構造体を加熱振動させるこ
とで構造体からのガス離脱を容易にし、離脱したガスは
ガス吸着手段に吸着されるので、脱ガスがより効率良く
行える構成となる。
手段により加熱を行うことにより、ガスがガス吸着手段
に吸着されるようにすれば、構造体を加熱振動させるこ
とで構造体からのガス離脱を容易にし、離脱したガスは
ガス吸着手段に吸着されるので、脱ガスがより効率良く
行える構成となる。
【００３１】また、構造体の振動状態をモニタリングし
ながら、加熱が調整されるようにすれば、振動状態に基
づく加熱調整が可能となり、従来のように脱ガスを行う
大がかりな装置は必要なく、内部構成により脱ガスが行
えるので低コストにできる。
ながら、加熱が調整されるようにすれば、振動状態に基
づく加熱調整が可能となり、従来のように脱ガスを行う
大がかりな装置は必要なく、内部構成により脱ガスが行
えるので低コストにできる。
【００３２】更に、加熱手段はパッケージ内に設けら
れ、外部から加熱指示される端子をもつようにすれば、
製造時のみならず、製造後でも端子に加熱指示を出し加
熱手段により加熱を行うことができ、構造体の周囲に発
生したガスを効率良く、ガス吸着手段に吸着させること
ができる。
れ、外部から加熱指示される端子をもつようにすれば、
製造時のみならず、製造後でも端子に加熱指示を出し加
熱手段により加熱を行うことができ、構造体の周囲に発
生したガスを効率良く、ガス吸着手段に吸着させること
ができる。
【００３３】加熱手段は、高周波加熱、超音波加熱、電
界放射加熱、磁場加熱のいずれかが行えるコイルまたは
電極が構造体の近傍に設けられるようにすれば、構造体
近傍に発生したガスを簡単な構成により加熱して吸着さ
せることができる。
界放射加熱、磁場加熱のいずれかが行えるコイルまたは
電極が構造体の近傍に設けられるようにすれば、構造体
近傍に発生したガスを簡単な構成により加熱して吸着さ
せることができる。
【図１】 本発明の実施形態における共振型マイクロマ
シンのセンサチップ（センサ部）の構成を示す図であ
る。
シンのセンサチップ（センサ部）の構成を示す図であ
る。
【図２】 図１に示すセンサチップの脱ガスを行う第１
実施形態の構成図である。
実施形態の構成図である。
【図３】 図２に示す加熱部（高周波加熱部）の構成を
示す図である。
示す図である。
【図４】 図２に示すＺ方向の断面図である。
【図５】 図１に示すセンサチップを脱ガスを行う第２
実施形態の構成図である。
実施形態の構成図である。
【図６】 図５に示す加熱部（超音波加振部）の構成を
示す図である。
示す図である。
【図７】 図５に示すＺ方向の断面図である。
【図８】 図１に示すセンサチップの脱ガスを行う第３
実施形態の構成図である。
実施形態の構成図である。
【図９】 図８に示す加熱部（電界放射部）の構成を示
す図である。
す図である。
【図１０】 図８に示すＺ方向の断面図である。
１ 基板 １０，１１ パッケージ １５ 端子（加熱指示用端子） １７ 端子 １９ ゲッター（ガス吸着手段） １００ 共振型マイクロマシン ＣＴ 空間 ＤＴ 検出電極（検出手段） ＨＴ 高周波加熱部（加熱手段） ＵＢ 超音波加振部（加熱手段） ＥＥ 電界放射部（加熱手段） ＯＣ 振動体（構造体） ＳＦ 梁 ＳＥＮ センサチップ（センサ部）
Claims (5)
- 【請求項１】 基板上に梁を介して浮動支持される構造
体と、該構造体を共振させて前記構造体との変位を検出
する検出手段とを備えたセンサチップがパッケージ内に
真空封入された共振型マイクロマシンにおいて、 真空封入された空間内に存在するガスを吸着するガス吸
着手段と、前記振動体を加熱する加熱手段とを備えたこ
とを特徴とする共振型マイクロマシン。 - 【請求項２】 前記構造体を共振させた状態で前記加熱
手段により加熱を行うことにより、ガスが前記ガス吸着
手段に吸着される請求項１に記載の共振型マイクロマシ
ン。 - 【請求項３】 前記構造体の振動状態をモニタリングし
ながら、加熱が調整される請求項２に記載の共振型マイ
クロマシン。 - 【請求項４】 前記加熱手段は前記パッケージ内に設け
られ、外部から加熱指示される端子をもつ請求項１に記
載の共振型マイクロマシン。 - 【請求項５】 前記加熱手段は、高周波加熱、超音波加
熱、電界放射加熱、磁場加熱のいずれかが行えるコイル
または電極が前記構造体の近傍に設けられる請求項１に
記載の共振型マイクロマシン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10278404A JP2000111347A (ja) | 1998-09-30 | 1998-09-30 | 共振型マイクロマシン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10278404A JP2000111347A (ja) | 1998-09-30 | 1998-09-30 | 共振型マイクロマシン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000111347A true JP2000111347A (ja) | 2000-04-18 |
Family
ID=17596885
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10278404A Pending JP2000111347A (ja) | 1998-09-30 | 1998-09-30 | 共振型マイクロマシン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000111347A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004050545A1 (ja) * | 2002-12-03 | 2004-06-17 | Sony Corporation | マイクロマシンおよびその製造方法 |
| JP2007160492A (ja) * | 2005-12-16 | 2007-06-28 | Sony Corp | 静電駆動素子とその製造方法、半導体装置、フィルタ、並びに通信装置 |
| JP2008068369A (ja) * | 2006-09-14 | 2008-03-27 | Seiko Epson Corp | アクチュエータ、光スキャナ、および画像形成装置 |
| US7637156B2 (en) | 2004-07-12 | 2009-12-29 | Sumitomo Precision Products | Angular velocity sensor with vibrator having ring portion and electrodes positioned inside and outside the ring portion |
-
1998
- 1998-09-30 JP JP10278404A patent/JP2000111347A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004050545A1 (ja) * | 2002-12-03 | 2004-06-17 | Sony Corporation | マイクロマシンおよびその製造方法 |
| US7212081B2 (en) | 2002-12-03 | 2007-05-01 | Sony Corporation | Micromachine and method of producing the same |
| CN100402411C (zh) * | 2002-12-03 | 2008-07-16 | 索尼株式会社 | 微机械和制造其的方法 |
| US7637156B2 (en) | 2004-07-12 | 2009-12-29 | Sumitomo Precision Products | Angular velocity sensor with vibrator having ring portion and electrodes positioned inside and outside the ring portion |
| JP2007160492A (ja) * | 2005-12-16 | 2007-06-28 | Sony Corp | 静電駆動素子とその製造方法、半導体装置、フィルタ、並びに通信装置 |
| JP4655919B2 (ja) * | 2005-12-16 | 2011-03-23 | ソニー株式会社 | 静電駆動素子とその製造方法、半導体装置、フィルタ、並びに通信装置 |
| JP2008068369A (ja) * | 2006-09-14 | 2008-03-27 | Seiko Epson Corp | アクチュエータ、光スキャナ、および画像形成装置 |
| JP4665877B2 (ja) * | 2006-09-14 | 2011-04-06 | セイコーエプソン株式会社 | アクチュエータ、光スキャナ、および画像形成装置 |
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