JP2003254988A

JP2003254988A - 力学量センサおよびその製造方法

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Publication number: JP2003254988A
Application number: JP2002055561A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Fujii; 哲夫藤井
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-03-01
Filing date: 2002-03-01
Publication date: 2003-09-10
Anticipated expiration: 2022-03-01
Also published as: JP3960079B2

Abstract

(57)【要約】【課題】一面側に可動部を有する基板の一面側に樹脂
製の蓋部を貼り合わせたものを樹脂でモールドしてなる
力学量センサにおいて、モールド時における蓋部の強度
を確保しつつモールド材の流れを制御し、安定したモー
ルドパッケージ構造を得る。【解決手段】一面側に力学量を検出するための可動部
１１を有する基板１０と、基板１０の一面側に対して可
動部１１を覆うように貼り合わせられた樹脂からなる蓋
部２０とを備え、基板１０および蓋部２０を包み込むよ
うに樹脂４０でモールドしてなる力学量センサＳ１にお
いて、蓋部２０は可動部１１とは離間しており、蓋部２
０のうち可動部１１に対応する外面は、外方に凸となっ
た凸曲面部２１となっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、力学量検出のため
の可動部を有する力学量センサおよびその製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、基板に可動部を形成してなる
力学量センサとしては、例えば、加速度センサ、ヨーレ
ートセンサ等がある。このような力学量センサとして
は、特開２０００−３４０５２６号公報に記載のものが
提案されている。このものは、一面側に可動部が形成さ
れた半導体基板と、半導体基板の一面側に対して可動部
を覆うように貼り合わせられた樹脂からなる蓋部とを備
えるものである。

【０００３】ここで、当該従来公報（図７等参照）に示
されるように、蓋部のうち可動部と対向する部位は、段
差を有した凸部が形成されて該可動部と接触しないよう
に離間しており、さらに、その凸部の外面は平面部とな
っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記したような力学量
センサを樹脂にてモールドしようとする場合、蓋部にお
ける凸部は、モールド時のモールド材（樹脂）による圧
力に対する強度が不十分であり、また、当該凸部におけ
る段差部にてモールド材の流れが阻害されるなどの問題
が生じる。

【０００５】また、この種の樹脂モールドされた力学量
センサとしては、特開平２０００−３１３４９号公報に
記載のものが提案されている。このものでは、蓋部全体
が平板形状となっているが、このような蓋部を可動部を
有する基板に貼り合わせてさらに樹脂でモールドする場
合、モールド時におけるモールド材の圧力により、蓋部
が可動部側に変形して可動部と接触する可能性がある。

【０００６】そこで、この平板形状の蓋部においては、
蓋部のうち可動部と対向する内面をエキシマレーザ等に
より一部除去して凹部を形成することで、蓋部と可動部
との接触を回避するようにしている。しかしながら、こ
の場合、エキシマレーザ設備およびその製造プロセスの
追加によるコストアップを招く。さらに、蓋部の一部を
除去して凹部を形成することから、その部分が薄くな
り、強度が低下してしまう。

【０００７】そこで、本発明は上記問題に鑑み、一面側
に可動部を有する基板の一面側に対して可動部とは離間
しつつ可動部を覆うように樹脂製の蓋部を貼り合わせた
後、基板および蓋部を包み込むように樹脂でモールドし
てなる力学量センサにおいて、モールド時における蓋部
の強度を確保しつつモールド材の流れを制御し、安定し
たモールドパッケージ構造を得ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明では、一面側に力学量を検出
するための可動部（１１）を有する基板（１０）と、基
板の一面側に対して可動部を覆うように貼り合わせられ
た樹脂からなる蓋部（２０）とを備え、基板および蓋部
を包み込むように樹脂（４０）でモールドしてなる力学
量センサにおいて、蓋部は可動部とは離間しており、蓋
部のうち可動部に対応する外面は、外方に凸となった凸
曲面部（２１）となっていることを特徴とする。

【０００９】それによれば、蓋部のうち可動部上を覆う
部位は、上記した従来の凸部とは異なり、段差部を持た
ないなだらかなドーム形状となる。そのため、従来に比
べて、応力が局所的に集中するのを抑制できることから
強度が向上し、且つ、モールド材の流れが阻害されな
い。

【００１０】よって、本発明によれば、モールド時にお
ける蓋部の強度を確保しつつモールド材の流れを制御
し、安定したモールドパッケージ構造を得ることができ
る。

【００１１】ここで、具体的に、凸曲面部（２１）とし
ては、請求項２に記載の発明のように、球面形状をなす
ものや、請求項３に記載の発明のように、樹脂（４０）
のモールド時における樹脂の流れに沿った流線形状をな
すものとすることができる。

【００１２】また、請求項４に記載の発明では、平板状
の樹脂シート（２００）の一面側に、当該一面から凸と
なった複数個の凸曲面部（２１）を形成する工程と、一
面側にチップ単位毎に可動部（１１）が形成されている
ウェハ（１００）を用意し、このウェハの一面側に対し
て、各々の可動部と凸曲面部とが一致するように、樹脂
シートの他面側を貼り合わせて一体化する工程と、一体
化されたウェハと樹脂シートとをダイシングカットして
チップに分断する工程と、しかる後、チップを樹脂（４
０）にてモールドする工程とを備えることを特徴とす
る。

【００１３】それによれば、請求項１〜請求項３に記載
の力学量センサをウェハ状態で一括して製造することの
可能な力学量センサの製造方法を提供することができ
る。

【００１４】また、請求項５に記載の発明では、請求項
４に記載の製造方法において、平板状の樹脂シート（２
００）をプレス成型することにより、複数個の凸曲面部
（２１）を形成することを特徴とする。それによれば、
複数個の凸曲面部を一括して容易に形成することができ
る。

【００１５】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一
例である。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。図１は本発明の実施形態に係る樹脂
４０にてモールドされた力学量センサＳ１の概略断面構
成を示す図である。また、図２、図３は、蓋部２０の平
面形状の一例を示すために、センサチップ１０および蓋
部２０を樹脂４０を除いた状態にて示す平面図である。

【００１７】センサチップ１０は本発明でいう基板であ
り、例えばシリコン基板等からなる。センサチップ１０
の一面側には、加速度や角速度等の力学量を受けて変位
する梁構造体等からなる可動部１１が形成されている。
また、センサチップ１０の一面における所定領域１２ａ
には、外部との電気的な接続を行うためのパッド１２が
形成されている（図２、図３参照）。なお、図１ではパ
ッド１２は省略してある。

【００１８】センサチップ１０の一面には、可動部１１
を含むセンサチップ１０の一面側を保護するための樹脂
からなるシート状の蓋部２０が接着剤３０を介して貼り
合わせられている。ここで、蓋部２０としては、例えば
ポリイミド等の耐熱性樹脂等を採用することができ、接
着剤３０としては例えば耐熱性を有するシリコーン系の
接着剤を採用することができる。

【００１９】この蓋部２０は、可動部１１を覆う部分に
おいて可動部１１とは離間しており、蓋部２０のうち可
動部１１に対応する外面は、外方に凸となった凸曲面部
２１となっている。つまり、図１に示すように、凸曲面
部２１は、可動部１１から離れる方向へ段差部を持たず
に凸となったなだらかなドーム形状をなしている。

【００２０】ここで、図２および図３では、センサチッ
プ１０を蓋部２０の上方から見たときの平面構成を示し
ている。上記の凸曲面部２１としては、図２に示すよう
に、球面構造をなすものや、図３に示すように、樹脂４
０をモールド成形するときの樹脂４０の流れ方向Ｙに沿
った流線形の凸曲面構造をなすものとすることができ
る。

【００２１】また、蓋部２０には、センサチップ１０の
一面の所定領域１２ａに形成されたパッド１２を露出さ
せるための開口部として窓部２２が形成されており、こ
の窓部２２を介して、パッド１２は、ボンディングワイ
ヤ５０によりリードフレーム６０と結線され電気的に接
続されている。

【００２２】また、センサチップ１０は、リードフレー
ム６０の上にＡｇペースト等の接着剤７０を介して接着
固定されている。そして、これらセンサチップ１０、蓋
部２０、ボンディングワイヤ５０およびリードフレーム
６０が包み込まれるように、エポキシ樹脂等からなる樹
脂４０でモールドされている。

【００２３】次に、図１に示す力学量センサＳ１の製造
方法について説明する。図４にその製造工程を示す。

【００２４】［図４（ａ）、（ｂ）の工程］まず、図４
（ａ）に示すように、蓋部２０を形成するための蓋材と
して平板状の樹脂シート２００を用意し、図４（ｂ）に
示すように、この樹脂シート２００の一面側に、当該一
面から凸となった複数個の凸曲面部２１を形成する。

【００２５】ここでは、樹脂シート２００をプレス成型
することにより、樹脂シート２００に複数個の凸曲面部
２１を形成する。具体的には、図４（ｂ）に示すよう
に、凸曲面部２１に対応した凹曲面形状を有する凹部３
１０が作製された下型３００と、図示しないが、凸曲面
部２１と同様の凸曲面形状を有する凸部が作製された上
型とを用意して、樹脂シート２００をプレス成型する。

【００２６】また、このプレスを行うときに、樹脂シー
ト２００のうち将来ワイヤボンディング領域となる部分
をカットして除去することで上記窓部２２を形成する。
ここで、プレスを容易にするため、プレス型は樹脂シー
ト２００が変形しやすいように、高温にしておいても良
い。

【００２７】さらに、図４（ｂ）に示すように、下型３
００に孔３２０を設け、この孔３２０から真空引きを行
うことで、樹脂シート２００の固定および変形を容易化
しても良い。また、真空引きだけでなく、成型後の離型
を容易化するためにこの孔３２０から圧力を加えれば、
プレス作業の効率化を図ることができる。

【００２８】［図４（ｃ）の工程］次に、一面側にチッ
プ単位毎に可動部１１および所定領域１２ａにパッド１
２が形成されているウェハ１００を用意する。このよう
なウェハ１００は、シリコンウェハ等の半導体ウェハに
対してフォトグラフ技術やエッチング技術を用いた周知
の半導体製造技術を施すことにより製造することができ
る。

【００２９】［図４（ｄ）の工程］次に、ウェハ１００
の一面側に対して、各々の可動部１１と凸曲面部２１と
が一致するように、樹脂シート２００の他面側を貼り合
わせて一体化する。具体的には、ウェハ１００と樹脂シ
ート２００とをシリコーン系接着剤等の接着剤３０を介
して接着する。

【００３０】［図４（ｅ）の工程］次に、一体化された
ウェハ１００と樹脂シート２００とを、ダイシングブレ
ード３００を用いてスクライブラインに沿ってダイシン
グカットを行い、ウェハ１００をチップに分断する。な
お、図４（ｅ）では、各センサチップ１０および蓋部２
０の間には、ダイシングブレード４００によってダイシ
ングカットされた切断部４１０が示されている。

【００３１】この後、ダイシングカットによってチップ
化され蓋部２０と一体化したセンサチップ１０を、上記
図１に示すように、リードフレーム６０の上に銀ペース
ト等の接着剤７０で接着固定し、さらに、ワイヤボンデ
ィングを行って、ワイヤ５０によりパッド１２とリード
フレーム６０とを結線する。

【００３２】その後、リードフレーム６０と一体化され
たセンサチップ１０および蓋部２０を、モールド金型の
内部にセットし、溶融状態の樹脂４０を当該金型内に注
入、充填して硬化させる。こうして、上記図１に示され
る樹脂４０でモールドされた力学量センサＳ１が完成す
る。

【００３３】ところで、本実施形態によれば、蓋部２０
は可動部１１とは離間しており、蓋部２１のうち可動部
１１に対応する外面は、外方に凸となった凸曲面部２１
となっていることを特徴とする。

【００３４】それによれば、蓋部２０のうち可動部１１
上を覆う部位は、上記した従来の凸部とは異なり、段差
部を持たないなだらかなドーム形状となる。そのため、
従来に比べて、応力が局所的に集中するのを抑制できる
ことから強度が向上し、且つ、モールド材である樹脂の
流れが阻害されない。

【００３５】よって、本実施形態によれば、モールド時
における蓋部２０の強度の確保およびモールド材の流れ
を制御し、安定したモールドパッケージ構造を得ること
ができる。

【００３６】ここで、凸曲面部２１としては、上記図２
に示すような球面構造や、上記図３に示すような流線形
構造とすることができる。さらに、図３中の矢印Ｙ’に
示すように、ワイヤボンディングの方向も、モールド時
の樹脂の流れ方向と合わせることで、いっそう安定した
モールドパッケージ構造が可能となる。

【００３７】なお、モールド時の樹脂の流れ方向は、図
３中の矢印Ｙに示すようなセンサチップ１０の側面方向
からだけでなく、センサチップ１０の上面方向すなわち
蓋部２０の上方から樹脂を注入するようにしても良い。
この場合も、蓋部２０の凸曲面部２１に沿ってスムーズ
な樹脂の流れが実現できる。

【００３８】また、上記図４に示したような製造方法に
よれば、本実施形態の力学量センサＳ１をウェハ状態で
一括して製造することができる。また、図４（ｂ）に示
すように、平板状の樹脂シート２００をプレス成型する
ことによって複数個の凸曲面部２１を形成することによ
り、複数個の凸曲面部２１を一括して容易に形成するこ
とができる。

【００３９】なお、センサチップ１０はシリコン基板等
の半導体基板以外にも、例えばセラミック等の基板から
構成されるものでも良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る力学量センサの概略断
面図である。

【図２】蓋部の平面形状の一つの例を示す平面図であ
る。

【図３】蓋部の平面形状のもう一つの例を示す平面図で
ある。

【図４】上記図１に示す力学量センサの製造方法を示す
工程図である。

【符号の説明】

１０…センサチップ、１１…可動部、２０…蓋部、２１
…凸曲面部、４０…樹脂、１００…ウェハ、２００…樹
脂シート。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一面側に力学量を検出するための可動部
（１１）を有する基板（１０）と、前記基板の一面側に対して前記可動部を覆うように貼り
合わせられた樹脂からなる蓋部（２０）とを備え、前記基板および前記蓋部を包み込むように樹脂（４０）
でモールドしてなる力学量センサにおいて、前記蓋部は前記可動部とは離間しており、前記蓋部のうち前記可動部に対応する外面は、外方に凸
となった凸曲面部（２１）となっていることを特徴とす
る力学量センサ。
【請求項２】前記凸曲面部（２１）は球面構造をなす
ものであることを特徴とする請求項１に記載の力学量セ
ンサ。
【請求項３】前記凸曲面部（２１）は、前記樹脂（４
０）のモールド時における樹脂の流れに沿った流線形形
状をなすものであることを特徴とする請求項１に記載の
力学量センサ。
【請求項４】平板状の樹脂シート（２００）の一面側
に、当該一面から凸となった複数個の凸曲面部（２１）
を形成する工程と、一面側にチップ単位毎に可動部（１１）が形成されてい
るウェハ（１００）を用意し、このウェハの一面側に対
して、各々の前記可動部と前記凸曲面部とが一致するよ
うに、前記樹脂シートの他面側を貼り合わせて一体化す
る工程と、一体化された前記ウェハと前記樹脂シートとをダイシン
グカットしてチップに分断する工程と、しかる後、前記チップを樹脂（４０）にてモールドする
工程とを備えることを特徴とする力学量センサの製造方
法。
【請求項５】前記平板状の樹脂シート（２００）をプ
レス成型することにより、前記複数個の凸曲面部（２
１）を形成することを特徴とする請求項４に記載の力学
量センサの製造方法。