JP2006153799A - 角速度センサ装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 振動体を有する角速度検出用の角速度検出素子をパッケージに接着剤を介して支持するように実装してなる角速度センサ装置において、角速度検出素子の実装性を確保するとともに、防振性、耐熱性、耐電磁性、耐湿性および耐異物性を確保する。
【解決手段】 振動体を有する角速度検出用の角速度検出素子１００をパッケージ４００に接着剤３００を介して支持するように実装してなる角速度センサ装置Ｓ１において、接着剤３００として、発泡接着剤３００を用い、角速度検出素子１００は、発泡接着剤３００によりパッケージ４００に支持されているだけでなく、発泡接着剤３００により包み込まれるように封止されている。そして、発泡接着剤３００の未発泡時に角速度検出素子１００を実装することで発泡接着剤３００の適度な高弾性を活かして適切に実装を行い、その後は、発泡接着剤３００を加熱発泡させることで低弾性率化できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、振動体を有する角速度検出用の角速度検出素子をパッケージに接着剤を介して支持するように実装してなる角速度センサ装置およびそのような角速度センサ装置の製造方法に関する。

従来より、振動体を有する角速度検出用の角速度検出素子をパッケージに接着剤を介して支持するように実装してなる角速度センサ装置が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

たとえば、上記特許文献１に記載の角速度センサ装置においては、角速度検出素子は、半導体基板などの基板を有し、この基板に当該基板と水平な面内にて振動可能な振動体を形成してなる。

そして、振動体は、当該水平面内にて第１の方向に駆動振動し、この駆動振動のもと角速度が加わったときにコリオリ力によって該水平面内にて第１の方向と直交する第２の方向へ振動する。そして、この第２の方向への振動体の振動状態を検出することにより、基板と垂直な軸回りの角速度を検出することができるようになっている。

このような角速度検出素子においては、外部加速度の印加によって角速度の検出精度が低下してしまっては問題である。具体的には、外部加速度成分が振動体の振動に重畳されると、本来、角速度が０であるにもかかわらず、この外部加速度成分によって角速度として検出されてしまう。

そこで、上記特許文献１に記載の角速度センサ装置では、パッケージ上に角速度検出素子を、低弾性率化された接着剤を介して搭載した構造体を形成し、当該構造体の共振周波数を低下させることにより、外部加速度の印加による角速度の検出精度の低下を防止するようにしている。

このものは、当該構造体の共振周波数を振動体の共振周波数より十分に低くすることにより、振動体に伝達される、振動体の振動周波数域の外部加速度成分を減衰させ、角速度検出精度を向上させようとするものである。それにより、角速度センサ装置の防振性が向上する。
特開２００３−２８６６４号公報

しかしながら、接着剤を低弾性率化することにより、角速度検出素子をパッケージに実装することがが困難になるという問題がある。

たとえば、低弾性率化された接着剤を介してパッケージ上に角速度検出素子を支持した状態では、この支持された角速度検出素子またはこの角速度検出素子に固定された回路基板などにワイヤボンディングを行う場合、接着剤による支持が不十分になり、ワイヤ接続領域ボンディングができなくなる。

また、接着剤を低弾性率のものとしただけでは、パッケージから接着剤を介して角速度検出素子に伝わる熱や電気的ノイズを抑制したり、角速度検出素子を湿気や異物から保護することは難しい。つまり、角速度センサ装置における耐熱性、耐電磁性、耐湿性、耐異物性に対しては効果を得ることは困難である。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、振動体を有する角速度検出用の角速度検出素子をパッケージに接着剤を介して支持するように実装してなる角速度センサ装置において、角速度検出素子の実装性を確保するとともに、防振性、耐熱性および耐電磁性を確保できるようにすることを目的とする。

また、本発明の他の目的は、このような実装性、防振性、耐熱性および耐電磁性を確保できる角速度センサ装置において、さらに、耐湿性および耐異物性を確保できるようにすることである。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、振動体（２０）を有する角速度検出用の角速度検出素子（１００）をパッケージ（４００）に接着剤（３００）を介して支持するように実装してなる角速度センサ装置において、接着剤として、発泡接着剤（３００）を用いることを特徴としている。

本発明に用いられる発泡接着剤（３００）は、加熱硬化時に材料自体が発泡し、そのまま硬化する接着剤である。

このような発泡接着剤（３００）を用いた本発明の角速度センサ装置によれば、発泡接着剤（３００）の未発泡時に角速度検出素子（１００）を実装することによって、発泡接着剤（３００）の適度な高弾性を活かし、ワイヤボンディングなどを行うことができるため、角速度検出素子（１００）を適切に実装することができる。

その後は、発泡接着剤（３００）を加熱することで発泡させれば、発泡接着剤（３００）の内部に気泡ができるため、発泡接着剤（３００）を低弾性率化することができる。

つまり、本発明によれば、角速度検出素子（１００）の実装時よりも、実装後において発泡接着剤（３００）を低弾性率化できるため、より低弾性な接着剤（３００）を実現でき、防振性を向上させることができる。

さらに、角速度検出素子（１００）の実装後においては、発泡接着剤（３００）が内部に気泡を有することで低熱伝導率化および低誘電率化された接着剤（３００）を実現することができる。

したがって、本発明によれば、振動体（２０）を有する角速度検出用の角速度検出素子（１００）をパッケージ（４００）に接着剤（３００）を介して支持するように実装してなる角速度センサ装置において、角速度検出素子（１００）の実装性を確保するとともに、防振性、耐熱性および耐電磁性を確保することができる。

ここで、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の角速度センサ装置において、角速度検出素子（１００）は、発泡接着剤（３００）によりパッケージ（４００）に支持されているだけでなく、発泡接着剤（３００）により包み込まれるように封止されていることを特徴としている。

それによれば、発泡接着剤（３００）により角速度検出素子（１００）を封止することにより、当該角速度検出素子（１００）を物理的に外部から隔離することができるため、さらに、耐湿性および耐異物性を確保することができる。

また、請求項３に記載の発明のように、請求項１または請求項２に記載の角速度センサ装置において、角速度検出素子（１００）は、回路基板（４００）上に搭載されており、回路基板（４００）を介して発泡接着剤（３００）に支持されていることを特徴とするものにできる。

さらに、請求項４に記載の発明のように、請求項３に記載の角速度センサ装置においては、角速度検出素子（１００）は、振動体（２０）を回路基板（４００）に離間して対向させた状態で回路基板（２００）に積層されており、角速度検出素子（１００）と回路基板（２００）とは、バンプ（７０）を介して接合されていることを特徴とするものにできる。

また、請求項５に記載の発明では、請求項１〜請求項４に記載の角速度センサ装置において、角速度検出素子（１００）とパッケージ（４００）とは、ボンディングワイヤ（８０）を介して電気的に接続されていることを特徴としている。

それによれば、発泡接着剤（３００）の未発泡時に角速度検出素子（１００）を実装することによって、発泡接着剤（３００）の適度な高弾性を活かし、ワイヤボンディングなどを行うことができるため、角速度検出素子（１００）を適切に実装することができる。その後は、発泡接着剤（３００）を加熱することで発泡させれば、発泡接着剤（３００）を低弾性率化することができる。

また、請求項６に記載の発明では、請求項１〜請求項５に記載の角速度センサ装置において、角速度検出素子（１００）における振動体（２０）の周囲には、発泡接着剤（３００）と振動体（２０）との間を遮断するためのカバー部材（１１０）が設けられていることを特徴としている。

それによれば、発泡接着剤（３００）が、角速度検出素子（１００）における振動体（２０）の方へ流入し付着するなどの不具合を確実に防止することができ、センサ特性を確保できるため、好ましい。

請求項７に記載の発明では、振動体（２０）を有する角速度検出用の角速度検出素子（１００）をパッケージ（４００）に接着剤（３００）を介して支持するとともに、角速度検出素子（１００）とパッケージ（４００）とを、ボンディングワイヤ（８０）を介して電気的に接続することにより角速度検出素子（１００）を実装してなる角速度センサ装置の製造方法において、次のような点を特徴としている。

すなわち、接着剤として、発泡接着剤（３００）を用い、パッケージ（４００）上に発泡接着剤（３００）を配設し、発泡接着剤（３００）が未発泡の状態で発泡接着剤（３００）の上に角速度検出素子（１００）を搭載し、続いて、ワイヤボンディングを行うことにより、角速度検出素子（１００）とパッケージ（４００）との間を、ボンディングワイヤ（８０）を介して電気的に接続し、しかる後、発泡接着剤（３００）を加熱することにより発泡させ硬化させることを特徴としている。

このような特徴点を有する本発明の製造方法によれば、未発砲状態の発泡接着剤（３００）の上に支持された角速度検出素子（１００）に対して、当該発泡接着剤（３００）の適度な高弾性を活かして、適切にワイヤボンディングを行うことができるため、角速度検出素子（１００）の適切な実装が可能になる。

その後は、発泡接着剤（３００）を加熱して発泡させることにより、発泡接着剤（３００）の内部に気泡ができるため、発泡接着剤（３００）を低弾性率化、低熱伝導率化および低誘電率化することができる。

このようにして、本発明の製造方法によれば、振動体（２０）を有する角速度検出用の角速度検出素子（１００）をパッケージ（４００）に接着剤（３００）を介して支持するとともに、角速度検出素子（１００）とパッケージ（４００）との間がボンディングワイヤ（８０）を介して電気的に接続された角速度センサ装置において、角速度検出素子（１００）の実装性を確保するとともに、防振性、耐熱性および耐電磁性を確保することができる。

ここで、請求項８に記載の発明では、請求項７に記載の角速度センサ装置の製造方法において、ワイヤボンディング工程を行った後、角速度検出素子（１００）を包むように、さらに発泡接着剤（３００’）を未発泡状態にて追加して配設し、しかる後、発泡接着剤（３００）および追加された発泡接着剤（３００’）を加熱することにより発泡させ硬化させることを特徴としている。

それによれば、振動体（２０）を有する角速度検出用の角速度検出素子（１００）をパッケージ（４００）に接着剤（３００）を介して支持するとともに、角速度検出素子（１００）とパッケージ（４００）との間がボンディングワイヤ（８０）を介して電気的に接続された角速度センサ装置において、上記請求項２に記載の発明と同様の効果を有する角速度センサ装置を適切に製造しうる製造方法を提供することができる。

また、請求項９に記載の発明では、請求項７または請求項８に記載の角速度センサ装置の製造方法において、角速度検出素子（１００）の搭載工程において、回路基板（２００）を介して角速度検出素子（１００）を発泡接着剤（３００）上に搭載することを特徴としている。

それによれば、上記請求項７または請求項８に記載の角速度センサ装置の製造方法において、上記請求項３に記載の発明の特徴を有する角速度センサ装置を適切に製造しうる製造方法を提供することができる。

さらに、請求項１０に記載の発明では、請求項９に記載の角速度センサ装置の製造方法において、角速度検出素子（１００）を、振動体（２０）を回路基板（２００）に離間して対向させた状態で回路基板（２００）に積層し、角速度検出素子（１００）と回路基板（２００）とをバンプ（７０）を介して接合することを特徴としている。

それによれば、上記請求項９に記載の角速度センサ装置の製造方法において、上記請求項４に記載の発明の特徴を有する角速度センサ装置を適切に製造しうる製造方法を提供することができる。

また、請求項１１に記載の発明では、請求項７〜請求項１０に記載の角速度センサ装置の製造方法において、角速度検出素子（１００）の搭載工程において、角速度検出素子（１００）における振動体（２０）の周囲に、発泡接着剤（３００、３００’）と振動体（２０）との間を遮断するためのカバー部材（１１０）を設けた状態で、角速度検出素子（１００）の搭載を行うことを特徴としている。

それによれば、上記請求項７〜請求項１０に記載の角速度センサ装置の製造方法において、上記請求項６に記載の発明の特徴を有する角速度センサ装置を適切に製造しうる製造方法を提供することができる。

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。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る角速度検出装置Ｓ１の全体概略断面構成を示す図である。また、図２は、図１に示される角速度検出装置Ｓ１における角速度検出素子１００の概略平面構成を示す図であり、同素子１００を構成する基板１０の上面からみた概略平面図である。

［構成等］
本実施形態の角速度センサ装置Ｓ１は、大きくは、図１に示されるように、角速度検出素子１００と回路基板２００とこれらを収納するパッケージ４００とを備え、パッケージ４００に回路基板２００を固定し、その上に接着剤３００を介して角速度検出素子１００が積層された構造体として構成されている。

まず、角速度検出素子１００について、主として図２を参照して説明する。角速度検出素子１００は、半導体基板などの基板１０を有し、この基板１０に対して周知のマイクロマシン加工を施すことにより形成される。

たとえば、基板１０としては、第１の半導体層としての第１シリコン層上に絶縁層としての酸化膜を介して第２の半導体層としての第２シリコン層を貼り合わせてなるＳＯＩ（シリコン−オン−インシュレータ）基板を採用することができる。

そして、この基板１０の表層、たとえばＳＯＩ基板における第２シリコン層に対して、トレンチエッチングおよびリリースエッチングなどを施すことにより、図２に示されるように、溝で区画された梁構造体２０〜６０が形成されている。

この梁構造体２０〜６０は、大きくは、振動体２０と各梁部２３、４０と各電極５０、６０とから構成されている。

振動体２０は、基板１０と水平な面内すなわち図２中の紙面内にて振動可能なように基板１０の中央部に形成されている。本例では、振動体２０は、中央部に位置する略矩形状の第１の振動部２１と、この第１の振動部２１の外周に位置する矩形枠状の第２の振動部２２と、これら第１および第２の振動部２１、２２を連結する駆動梁部２３とから構成されている。

この振動体２０は、基板１０の周辺部に設けられたアンカー部３０に対して検出梁部４０を介して連結されている。ここで、アンカー部４０は、基板１０のうち当該梁構造体２０が形成されている表層の下部すなわち支持基板部に固定され支持されているものであり、振動体２０は、当該支持基板部から浮遊している。

ここで、図２に示されるように、駆動梁部２３は、たとえばｙ方向に延びる形状をなすものとすることで実質的にｘ方向のみに弾性変形可能なものであり、検出梁部４０は、たとえばｘ方向に延びる形状をなすものとすることで実質的にｙ方向のみに弾性変形可能なものである。

そして、駆動梁２３によって振動体２０のうち第１の振動体部が、基板１０と水平面内においてｘ方向（駆動振動方向）へ振動可能となっている。一方、検出梁部４０によって振動体２０全体が、基板１０と水平面内においてｙ方向（検出振動方向）へ振動可能となっている。

また、第１の振動部２１と第２の振動部２２との間には、第１の振動部２１をｘ方向に駆動振動させるための駆動電極５０が設けられている。

この駆動電極５０は、アンカー部３０と同様に上記支持基板部に固定されている。そして、駆動電極５０は、第１の振動部２１から突出する櫛歯部（駆動用櫛歯部）２１ａに対し、互いの櫛歯が噛み合うように対向して配置されている。

また、第２の振動部２２の外周には、角速度検出を行うための検出電極６０が設けられている。

この検出電極６０は、振動体２０の振動に基づいて基板１０と垂直なｚ軸回りの角速度を検出するためのもので、アンカー部３０と同様に上記支持基板部に固定されている。そして、検出電極６０は、第２の振動部２２から突出する櫛歯部（検出用櫛歯部）２２ａに対し、互いの櫛歯が噛み合うように対向して配置されている。

また、本角速度検出素子１００においては、基板１０の上面の適所に、上記振動体２０、駆動電極５０および検出電極６０などに電圧を印加したり、信号を取り出したりするための図示しないパッドが設けられている。

具体的には、たとえば、このパッドは基板１０の周辺部に設けられており、そして、このパッドには、図１に示されるように、Ａｕ（金）バンプやはんだバンプなどからなるウム）などのバンプ７０が接続されるようになっている。

それにより、図１に示されるように、角速度検出素子１００は、振動体２０を回路基板２００に離間して対向させた状態で回路基板２００に積層され、角速度検出素子１００と回路基板２００とはバンプ７０を介して接合され電気的に接続される。このバンプ７０は、通常のバンプ形成方法により形成できるものである。

この回路基板２００は、たとえばシリコン基板等に対してＭＯＳトランジスタやバイポーラトランジスタ等が、周知の半導体プロセスを用いて形成されているもので、角速度検出素子１００へ電圧を送ったり、角速度検出素子１００からの電気信号を処理して外部へ出力する等の機能を有するものにできる。

図１に示されるように、この回路基板２００は、パッケージ４００内に接着剤３００を介して支持されている。

ここで、本実施形態のパッケージ４００は、内部もしくは表面などに図示しない配線を有するものであり、特に限定するものではないが、セラミックや樹脂などからなるものにできる。

そして、図１に示されるように、回路基板２００とパッケージ４００の上記配線とが、ＡｕやＡｌ（アルミニウム）などからなるボンディングワイヤ８０により結線され電気的に接続されている。

つまり、本実施形態の角速度センサ装置Ｓ１においては、角速度検出素子１００とパッケージ４００とは、回路基板２００を介在させてはいるが、ボンディングワイヤ８０を介して電気的に接続されている。

そして、角速度検出素子１００および回路基板２００と外部とは、上記バンプ７０やボンディングワイヤ８０、パッケージ４００の配線を介して電気的に接続されている。そして、たとえば、回路基板２００からの出力信号はボンディングワイヤ８０を介してパッケージ４００の配線から外部へ送られるようになっている。

このパッケージ４００は、たとえばアルミナなどのセラミック層が複数積層された積層基板として構成することができる。

このような積層基板は、各層の間に上記配線が形成され、スルーホールなどにより各配線が導通されているものである。また、図１に示されるように、パッケージ４００の開口部には蓋（リッド）４１０が取り付けられており、この蓋４１０によってパッケージ４００の内部を封止している。

この蓋部４１０は、セラミック、樹脂、金属など材質を限定するものではなく、また、蓋部４１０とパッケージ４００との接合は、接着や溶接など各種の接合方法が採用可能である。そして、ここでは、蓋部４１０により封止されたパッケージ４００の内部には、不活性ガスとしての窒素ガスなどが封入されている。

このように、本実施形態の角速度センサ装置Ｓ１においては、振動体２０を有する角速度検出素子１００を回路基板２００に接合した状態でパッケージ４００に接着剤３００を介して支持するように実装してなるが、本角速度センサ装置Ｓ１においては、接着剤３００として、発泡接着剤３００を用いている。

本実施形態に用いられる発泡接着剤３００は、加熱硬化時に材料自体が発泡し、そのまま硬化する接着剤である。そして、図１に示される角速度センサ装置Ｓ１においては、この発泡接着剤３００は、発砲した状態すなわち発泡接着剤３０の内部に気泡ができた状態である。

限定するものではないが、具体的に、発泡接着剤３００としては、樹脂の中に発泡剤が混入されてなるものを用いることができ、熱風、マイクロ波や遠赤外線などを用いた加熱処理を行うことで、樹脂中の発泡剤を気化させ、気化が行われた部分が気泡（ボイド）となるものである。

たとえば、発泡接着剤３００における発泡剤としては、アゾジカルボンアミド、ジニトロソペンタメチレンテトラミン、ベンゼンスルホニルヒドラジドおよびこれらの混合物の中から選択されたものなどを採用することができる。また、樹脂としては、たとえば、弾性率が１ＭＰａ程度であるシリコーン系樹脂からなる熱硬化型の樹脂などを採用することができる。

また、上記発泡剤は、たとえば粉末状態として上記樹脂中に混合されて用いられるものであるが、その混合組成については、当業者であれば、発泡接着剤３００の種類や弾性率などを考慮して、未発砲状態および加熱硬化による発砲後の弾性率を所望値とするように、決めることは容易である。

また、本実施形態においては、図１に示されるように、角速度検出素子１００および回路基板２００、さらにボンディングワイヤ８０は、発泡接着剤３００により包み込まれるように封止されている。

このように、本実施形態では、角速度検出素子１００は、発泡接着剤３００を介してパッケージ４００に支持されているだけでなく、発泡接着剤３００により包み込まれるように封止されている。

さらに、本実施形態においては、図１に示されるように、角速度検出素子１００における振動体２０の周囲には、発泡接着剤３００と振動体２０との間を遮断するためのカバー部材１１０が設けられている。

このカバー部材１１０は、セラミックや樹脂などからなる枠形状をなすものであり、角速度検出素子１００または回路基板２００に対して接着などの固定方法により取り付けられている。

そして、カバー部材１１０は、その内周に位置する角速度検出素子１００と回路基板２００との隙間を封止することで、カバー部材１１０の内周には、発泡接着剤３００が侵入しないようになっている。

［製造方法等］
次に、本実施形態の角速度センサ装置Ｓ１の製造方法について、図３を参照して説明する。図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本製造方法を上記図１に対応した断面にて示す工程図である。

まず、図３（ａ）に示されるように、パッケージ４００上に発泡接着剤３００を配設する。また、角速度検出素子１００を、振動体２０を回路基板２００に離間して対向させるとともにカバー部材１１０を設けた状態で回路基板２００に積層し、角速度検出素子１００と回路基板２００とをバンプ７０を介して接合する。

そして、この回路基板２００とバンプ７０を介して接合された角速度検出素子１００を回路基板２００を介して発泡接着剤３００上に搭載する。そして、この発泡接着剤３００が未発泡状態でワイヤボンディングを行い、回路基板２００とパッケージ４００とを結線する。

ここで、ワイヤボンディングの際には、未発砲状態にある発泡接着剤３００は、ワイヤボンディングが可能な程度の高弾性を有しており、そのような発泡接着剤３００に支持された回路基板３００は、パッケージ４００との間で適切にワイヤボンディングを行うことができる。

次に、図３（ｂ）に示されるように、上記ワイヤボンディング工程を行った後、角速度検出素子１００を包むように、さらに、新たな発泡接着剤３００’を未発泡状態にて追加して配設する。この新たな発泡接着剤３００’は、上記発泡接着剤３００と同様のものにできる。

ここで、未発砲状態の発泡接着剤３００に搭載され支持されている角速度検出素子１００において、振動体２０の周囲に上記カバー部材１１０を設けた状態としているため、新たに追加された発泡接着剤３００’は、角速度検出素子１００と回路基板２００との隙間に流入することはない。そのため、振動体２０に発泡接着剤３００’が付着するなどの不具合はない。

しかる後、図３（ｃ）に示されるように、発泡接着剤３００および追加された発泡接着剤３００’を加熱することにより発泡させ硬化させる。

それにより、発泡接着剤３００、３００’が発砲により膨張て硬化され、角速度検出素子１００の全体を包み込む。この硬化された発泡接着剤３００、３００’が上記図１に示される発泡接着剤３００として形成される
その後は、上記窒素ガスなどをパッケージ４００の内部に封入した状態で、パッケージ４００に対して蓋部４１０を取り付ける。こうして、上記図１に示される角速度センサ装置Ｓ１ができあがる。

なお、かかる角速度センサ装置Ｓ１の基本的な検出動作は、図１、図２を参照して述べると、次の通りである。

回路基板２００からバンプ７０を介して駆動電極５０に駆動信号（正弦波電圧等）を印加して、上記第１の振動部２１の櫛歯部２１ａと駆動電極５０との間に静電気力を発生させる。それにより、駆動梁部２３の弾性力によって第１の振動部２１がｘ方向へ駆動振動する。

この第１の振動部２１の駆動振動のもと、ｚ軸回りに角速度Ωが印加されると、第１の振動部２１にはｙ方向にコリオリ力が印加され、振動体２０全体が、検出梁４０の弾性力によってｙ方向へ検出振動する。

すると、この検出振動によって、検出電極６０と検出用櫛歯部２２ａの櫛歯間の容量が変化するため、この容量変化を検出することにより、角速度Ωの大きさを求めることができる。

具体的には、図２において、振動体２０がｙ軸方向に沿って一方向へ変位したとき、図２における左右の検出電極６０において、左側の検出電極６０と右側の検出電極６０とでは、容量変化は互いに逆になるようになっている。そのため、左右の検出電極６０におけるそれぞれの容量変化を電圧に変換し、両電圧値を差動・増幅して出力することで、角速度が求められる。

［効果等］
ところで、上記したような角速度センサ装置Ｓ１の作動においては、上記図２において、外部からｙ軸方向に加速度が印加されると、振動体２０はｙ軸方向に変位し、検出電極６０により、角速度として検出されてしまう。よって外部からの振動に対しての防振性が必要である。

また、熱応力による振動体２０の変形、電磁波による信号処理回路の破壊、湿気による結露、振動体２０と各電極間への異物混入による異常振動（振動の停止）などは、装置の故障もしくは検出精度の悪化をまねく要因となる。

そのような問題に対して、本実施形態によれば、振動体２０を有する角速度検出素子１００をパッケージ４００に接着剤３００を介して支持するように実装してなる角速度センサ装置において、接着剤３００として、発泡接着剤３００を用いていることを特徴とする角速度センサ装置Ｓ１が提供される。

上述したように、本実施形態に用いられる発泡接着剤３００は、加熱硬化時に材料自体が発泡し、そのまま硬化する接着剤である。

このような発泡接着剤３００を用いた本実施形態の角速度センサ装置Ｓ１によれば、発泡接着剤３００の未発泡時に角速度検出素子１００を実装することによって、発泡接着剤３００の適度な高弾性を活かし、ワイヤボンディングなどを行うことができるため、角速度検出素子１００を適切に実装することができる。

その後は、発泡接着剤３００を加熱することで発泡させれば、発泡接着剤３００の内部に気泡ができるため、発泡接着剤３００を低弾性率化することができる。つまり、本実施形態によれば、角速度検出素子１００の実装時よりも、実装後において発泡接着剤３００を低弾性率化できるため、より低弾性な接着剤３００を実現でき、防振性を向上させることができる。

さらに、この角速度検出素子１００の実装後においては、発泡接着剤３００が内部に気泡を有することで低熱伝導率化および低誘電率化された接着剤３００を実現することができる。

したがって、本実施形態によれば、振動体２０を有する角速度検出素子１００をパッケージ４００に接着剤３００を介して支持するように実装してなる角速度センサ装置Ｓ１において、角速度検出素子１００の実装性を確保するとともに、防振性、耐熱性および耐電磁性を確保することができる。

特に、本実施形態では、角速度検出素子１００は、発泡接着剤３００によりパッケージ４００に支持されているだけでなく、発泡接着剤３００により包み込まれるように封止されていることも特徴のひとつである。

それによれば、発泡接着剤３００により角速度検出素子１００を封止することにより、当該角速度検出素子１００を物理的に外部から隔離することができるため、さらに、耐湿性および耐異物性を確保することができる。

さらに、本実施形態では、角速度検出素子１００は、回路基板４００上に搭載されており、回路基板４００を介して発泡接着剤３００に支持されていることも特徴のひとつである。

また、本実施形態の角速度センサ装置Ｓ１においては、角速度検出素子１００は、振動体２０を回路基板４００に離間して対向させた状態で回路基板２００に積層され、角速度検出素子１００と回路基板２００とはバンプ７０を介して接合されていることも特徴のひとつである。

さらに、本実施形態の角速度センサ装置Ｓ１においては、角速度検出素子１００とパッケージ４００とは、ボンディングワイヤ８０を介して電気的に接続されている。

それによれば、発泡接着剤３００の未発泡時に角速度検出素子１００を実装することによって、発泡接着剤３００の適度な高弾性を活かし、ワイヤボンディングなどを行うことができるため、角速度検出素子１００を適切に実装することができる。その後は、発泡接着剤３００を加熱することで発泡させれば、発泡接着剤３００を低弾性率化することができる。

また、本実施形態の角速度センサ装置Ｓ１によれば、角速度検出素子１００における振動体２０の周囲には、発泡接着剤３００と振動体２０との間を遮断するためのカバー部材１１０が設けられていることも特徴のひとつである。

それによれば、発泡接着剤３００が、角速度検出素子１００における振動体２０の方へ流入し付着するなどの不具合を確実に防止することができ、センサ特性を確保できるため、好ましい。

また、本実施形態によれば、上記製造方法に示されるように、振動体２０を有する角速度検出素子１００をパッケージ４００に接着剤３００を介して支持するとともに、角速度検出素子１００とパッケージ４００とを、ボンディングワイヤ８０を介して電気的に接続することにより角速度検出素子１００を実装してなる角速度センサ装置の製造方法において、次に示されるような特徴点を有する製造方法が提供される。

すなわち、本製造方法によれば、接着剤３００として発泡接着剤３００を用い、パッケージ４００上に発泡接着剤３００を配設し、発泡接着剤３００が未発泡の状態で発泡接着剤３００の上に角速度検出素子１００を搭載し、続いて、ワイヤボンディングを行うことにより、角速度検出素子１００とパッケージ４００との間を、ボンディングワイヤ８０を介して電気的に接続し、しかる後、発泡接着剤３００を加熱することにより発泡させ硬化させることを特徴としている。

それによれば、未発砲状態の発泡接着剤３００の上に支持された角速度検出素子１００に対して、当該発泡接着剤３００の適度な高弾性を活かして、適切にワイヤボンディングを行うことができるため、角速度検出素子１００の適切な実装が可能になる。

その後は、発泡接着剤３００を加熱して発泡させることにより、発泡接着剤３００の内部に気泡ができるため、発泡接着剤３００を低弾性率化、低熱伝導率化および低誘電率化することができる。

このように、本実施形態の製造方法によれば、振動体２０を有する角速度検出素子１００をパッケージ４００に接着剤３００を介して支持するとともに、角速度検出素子１００とパッケージ４００との間がボンディングワイヤ８０を介して電気的に接続された角速度センサ装置において、角速度検出素子１００の実装性を確保するとともに、防振性、耐熱性および耐電磁性を確保することができる。

また、上記製造方法においては、ワイヤボンディング工程を行った後、角速度検出素子１００を包むように、さらに発泡接着剤３００’を未発泡状態にて追加して配設し、しかる後、発泡接着剤３００および追加された発泡接着剤３００’を加熱することにより発泡させ硬化させることも特徴のひとつである。

それによれば、角速度検出素子１００が、発泡接着剤３００によりパッケージ４００に支持されているだけでなく、発泡接着剤３００により包み込まれるように封止されている構成を適切に製造することができる。

さらに、上記製造方法においては、角速度検出素子１００の搭載工程において、回路基板２００を介して角速度検出素子１００を発泡接着剤３００上に搭載することも特徴のひとつである。

それによれば、角速度検出素子１００が、回路基板４００上に搭載されており、回路基板４００を介して、発泡接着剤３００に支持されている構成を適切に製造することができる。

また、上記製造方法においては、角速度検出素子１００を、振動体２０を回路基板２００に離間して対向させた状態で回路基板２００に積層し、角速度検出素子１００と回路基板２００とをバンプ７０を介して接合することも特徴のひとつである。

それによれば、角速度検出素子１００が、振動体２０を回路基板４００に離間して対向させた状態で回路基板２００に積層され、角速度検出素子１００と回路基板２００とが構成を適切に製造することができる。

さらに、上記製造方法においては、角速度検出素子１００の搭載工程において、角速度検出素子１００における振動体２０の周囲に、上記カバー部材１１０を設けた状態で、角速度検出素子１００の搭載を行うことも特徴のひとつである。

角速度検出素子１００における振動体２０の周囲に、カバー部材１１０が設けられている構成を適切に製造することができる。

（第２実施形態）
図４は、本発明の第２実施形態に係る角速度検出装置Ｓ２の全体概略断面構成を示す図である。上記実施形態との相違点を中心に述べることにする。

図４に示されるように、本実施形態の角速度センサ装置Ｓ２においては、角速度検出素子１００は、回路基板４００上に搭載されており、回路基板４００を介して発泡接着剤３００に支持されているが、さらに、本センサ装置Ｓ２においては、角速度検出素子１００と回路基板２００とは、バンプではなくボンディングワイヤ８０を介して結線され、電気的に接続されている。

つまり、図４に示されるように、本角速度センサ装置Ｓ２においては、振動体２０が回路基板２００とは反対側を向いた状態で角速度検出素子１００と回路基板２００とが接着剤９０を介して積層され、角速度検出素子１００の上記パッドと回路基板２００とが、ボンディングワイヤ８０を介して接続されている。

なお、この角速度検出素子１００と回路基板２００とを接着する接着剤９０としては、発泡接着剤３００とは異なり、発泡剤を含まない通常の接着剤が用いられる。

また、本実施形態においては、発泡接着剤３００と振動体２０との間を遮断するためのカバー部材１１０は、角速度検出素子１００の上面において振動体２０を被覆するように設けられたキャップ状のものである。

そして、本実施形態の角速度センサ装置Ｓ２においても、角速度検出素子１００および回路基板２００、さらにボンディングワイヤ８０は、発泡接着剤３００により包み込まれるように封止されている。

このような角速度センサ装置Ｓ２は、たとえば、次のようにして製造される。パッケージ４００上に発泡接着剤３００を配設する。また、角速度検出素子１００を、カバー部材１１０を設けた状態で接着剤９０を介して回路基板２００に積層する。

そして、この回路基板２００と接合された角速度検出素子１００を回路基板２００を介して発泡接着剤３００上に搭載する。

そして、この発泡接着剤３００が未発泡状態で、ワイヤボンディングを行い、角速度検出素子１００と回路基板２００、および、回路基板２００とパッケージ４００とを結線する。なお、角速度検出素子１００と回路基板２００とは、パッケージ４００への搭載の前にあらかじめワイヤボンディングによって接続していてもよい。

次に、ワイヤボンディング工程を行った後、上記実施形態と同様に、角速度検出素子１００を包むように、さらに、新たな発泡接着剤３００’を未発泡状態にて追加して配設し、しかる後、発泡接着剤３００および追加された発泡接着剤３００’を加熱することにより発泡させ硬化させる。

その後は、上記実施形態と同様に、窒素ガスなどをパッケージ４００の内部に封入した状態で、パッケージ４００に対して蓋部４１０を取り付ける。こうして、上記図４に示される角速度センサ装置Ｓ２ができあがる。

そして、このような本実施形態の角速度センサ装置Ｓ２によっても、接着剤３００として、発泡接着剤３００を用いていることにより、上記実施形態と同様に、角速度検出素子１００の実装性を確保するとともに、防振性、耐熱性および耐電磁性を確保することができる。

また、本実施形態においても、上記実施形態と同様に、角速度検出素子１００が発泡接着剤３００により封止されていることによって耐湿性および耐異物性を確保できること、角速度検出素子１００の実装において適切なワイヤボンディング実装を行えること、カバー部材１１０によって発泡接着剤３００が振動体２０に付着することを防止することなど、各種の効果を適切に発揮することができる。

また、本実施形態においても、上記実施形態と同様、発泡接着剤３００が未発泡の状態で角速度検出素子１００を搭載しワイヤボンディングを行った後、発泡接着剤３００を加熱発泡硬化させるという特徴点を有する製造方法を提供することができる。

さらに、それ以外にも、角速度検出素子１００を回路基板２００に対してバンプ接合すること以外は、上記実施形態と同様に、角速度検出素子１００を発泡接着剤３００により封止すること、回路基板２００を介して角速度検出素子１００を発泡接着剤３００上に搭載すること、カバー部材１１０を設けた状態で角速度検出素子１００の搭載を行うことなどの特徴点を有する製造方法を提供することができる。

（第３実施形態）
図５は、本発明の第３実施形態に係る角速度検出装置Ｓ３の全体概略断面構成を示す図である。上記第１実施形態との相違点を中心に述べることにする。

図５に示されるように、本実施形態の角速度センサ装置Ｓ３においては、角速度検出素子１００は、回路基板４００上に搭載されており、回路基板４００を介して発泡接着剤３００に支持されているが、本角速度センサ装置Ｓ３においては、パッケージ４００が蓋部にて封止されていないこと、それに伴ってパッケージ４００内部が不活性ガスで封止されていないことが相違点である。

つまり、図５に示されるように、本角速度センサ装置Ｓ３においては、上記第１実施形態と同様に、角速度検出素子１００および回路基板２００、さらにボンディングワイヤ８０は、発泡接着剤３００により包み込まれるように封止されているため、さらに、蓋部を取り付けたり不活性ガスで封止することを省略したものである。

もちろん、上記実施形態のように、パッケージ４００が蓋部にて封止されており、さらに、パッケージ４００内部が不活性ガスで封止されていれば、より耐湿性や耐異物性に優れることは明らかである。

そして、このような本実施形態の角速度センサ装置Ｓ３によっても、接着剤３００として、発泡接着剤３００を用いていることにより、上記実施形態と同様に、角速度検出素子１００の実装性を確保するとともに、防振性、耐熱性および耐電磁性を確保することができる。

また、本実施形態においても、上記実施形態と同様に、角速度検出素子１００が発泡接着剤３００により封止されていることによって耐湿性および耐異物性を確保できること、角速度検出素子１００の実装において適切なワイヤボンディング実装を行えること、カバー部材１１０によって発泡接着剤３００が振動体２０に付着することを防止することなど、各種の効果を適切に発揮することができる。

また、本実施形態においても、上記実施形態と同様、発泡接着剤３００が未発泡の状態で角速度検出素子１００を搭載しワイヤボンディングを行った後、発泡接着剤３００を加熱発泡硬化させるという特徴点を有する製造方法を提供することができる。

さらに、それ以外にも、角速度検出素子１００を回路基板２００に対してバンプ接合すること以外は、上記した第１実施形態と同様の特徴点を有する製造方法を提供することができる。

（第４実施形態）
図６は、本発明の第４実施形態に係る角速度検出装置Ｓ４の全体概略断面構成を示す図である。上記第１実施形態との相違点を中心に述べることにする。

図６に示されるように、本実施形態の角速度センサ装置Ｓ３においては、角速度検出素子１００は、回路基板４００上に搭載されており、回路基板４００を介して発泡接着剤３００に支持されているが、本角速度センサ装置Ｓ４においては、角速度検出素子１００は発泡接着剤３００によりパッケージ４００に支持されているだけであり、発泡接着剤３００により包み込まれるように封止されていないことが相違点である。

このような本実施形態の角速度センサ装置Ｓ４によっても、接着剤３００として、発泡接着剤３００を用いていることにより、上記実施形態の角速度センサ装置と同様に、角速度検出素子１００の実装性を確保するとともに、防振性、耐熱性および耐電磁性を確保することができる。

しかし、本実施形態においては、角速度検出素子１００は発泡接着剤３００によりパッケージ４００に支持されているだけであるため、発泡接着剤３００によって耐湿性および耐異物性を確保することはできない。しかし、本実施形態では、パッケージ４００の蓋部４１０により、その機能が果たされていれば、特に問題はない。

また、角速度検出素子１００を発泡接着剤３００により包み込むように封止しないため、本実施形態では、カバー部材１１０は省略してある。もちろん、本実施形態においてもカバー部材を設けてもかまわない。

また、本実施形態においても、上記実施形態と同様、発泡接着剤３００が未発泡の状態で角速度検出素子１００を搭載しワイヤボンディングを行った後、発泡接着剤３００を加熱発泡硬化させるという特徴点を有する製造方法を提供することができる。

さらに、それ以外にも、ワイヤボンディング工程を行った後、角速度検出素子１００を包むように、さらに発泡接着剤を未発泡状態にて追加して配設すること、および、角速度検出素子１００の搭載工程において上記カバー部材１１０を設けること、以外は、上記した第１実施形態と同様の特徴点を有する製造方法を提供することができる。

（他の実施形態）
なお、上記した図２に示される角速度検出素子１００の構成は、本発明に適用することのできる角速度検出素子の一実施形態を示したものであり、これに限定されるものではない。

また、発泡接着剤３００を加熱硬化させ発砲状態としたときに、角速度検出素子１００の振動体２０に発泡接着剤３００が流入しないように、発泡接着剤３００の配設が行えるならば、カバー部材１１０は無いものであってもよい。

要するに、本発明は、振動体を有する角速度検出素子をパッケージに接着剤を介して支持するように実装してなる角速度センサ装置において、接着剤として、発泡接着剤を用いたこと、および、その発泡接着剤を用いて上述したように、発泡接着剤が未発泡の状態で角速度検出素子を搭載しワイヤボンディングを行った後、発泡接着剤を加熱発泡硬化させる製造方法を採用したこと要部とするものであり、その他の部分については、適宜設計変更が可能である。

本発明の第１実施形態に係る角速度検出装置の全体概略断面図である。 図１に示される角速度検出装置における角速度検出素子の概略平面図である。 上記第１実施形態の角速度センサ装置の製造方法を示す工程図である。 本発明の第２実施形態に係る角速度検出装置の全体概略断面図である。 本発明の第３実施形態に係る角速度検出装置の全体概略断面図である。 本発明の第４実施形態に係る角速度検出装置の全体概略断面図である。

符号の説明

２０…振動体、７０…バンプ、８０…ボンディングワイヤ、
１００…角速度検出素子、１１０…カバー部材、
３００、３００’…発泡接着剤、４００…パッケージ。

Claims (11)

1. 振動体（２０）を有する角速度検出用の角速度検出素子（１００）をパッケージ（４００）に接着剤（３００）を介して支持するように実装してなる角速度センサ装置において、
   前記接着剤（３００）として、発泡接着剤（３００）を用いることを特徴とする角速度センサ装置。
2. 前記角速度検出素子（１００）は、前記発泡接着剤（３００）により前記パッケージ（４００）に支持されているだけでなく、前記発泡接着剤（３００）により包み込まれるように封止されていることを特徴とする請求項１に記載の角速度センサ装置。
3. 前記角速度検出素子（１００）は、回路基板（４００）上に搭載されており、
   前記回路基板（４００）を介して前記発泡接着剤（３００）に支持されていることを特徴とする請求項１または２に記載の角速度センサ装置。
4. 前記角速度検出素子（１００）は、前記振動体（２０）を前記回路基板（４００）に離間して対向させた状態で前記回路基板（２００）に積層され、
   前記角速度検出素子（１００）と前記回路基板（２００）とはバンプ（７０）を介して接合されていることを特徴とする請求項３に記載の角速度センサ装置。
5. 前記角速度検出素子（１００）と前記パッケージ（４００）とは、ボンディングワイヤ（８０）を介して電気的に接続されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の角速度センサ装置。
6. 前記角速度検出素子（１００）における前記振動体（２０）の周囲には、前記発泡接着剤（３００）と前記振動体（２０）との間を遮断するためのカバー部材（１１０）が設けられていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の角速度センサ装置。
7. 振動体（２０）を有する角速度検出用の角速度検出素子（１００）をパッケージ（４００）に接着剤（３００）を介して支持するとともに、
   前記角速度検出素子（１００）と前記パッケージ（４００）とを、ボンディングワイヤ（８０）を介して電気的に接続することにより前記角速度検出素子（１００）を実装してなる角速度センサ装置の製造方法において、
   前記接着剤（３００）として、発泡接着剤（３００）を用い、
   前記パッケージ（４００）上に前記発泡接着剤（３００）を配設し、
   前記発泡接着剤（３００）が未発泡の状態で前記発泡接着剤（３００）の上に前記角速度検出素子（１００）を搭載し、
   続いて、ワイヤボンディングを行うことにより、前記角速度検出素子（１００）と前記パッケージ（４００）との間を、前記ボンディングワイヤ（８０）を介して電気的に接続し、
   しかる後、前記発泡接着剤（３００）を加熱することにより発泡させ硬化させることを特徴とする角速度センサ装置の製造方法。
8. 前記ワイヤボンディング工程を行った後、
   前記角速度検出素子（１００）を包むように、さらに前記発泡接着剤（３００’）を未発泡状態にて追加して配設し、
   しかる後、前記発泡接着剤（３００）および前記追加された前記発泡接着剤（３００’）を加熱することにより発泡させ硬化させることを特徴とする請求項７に記載の角速度センサ装置の製造方法。
9. 前記角速度検出素子（１００）の搭載工程において、回路基板（２００）を介して前記角速度検出素子（１００）を前記発泡接着剤（３００）上に搭載することを特徴とする請求項７または８に記載の角速度センサ装置の製造方法。
10. 前記角速度検出素子（１００）を、前記振動体（２０）を前記回路基板（２００）に離間して対向させた状態で前記回路基板（２００）に積層し、
    前記角速度検出素子（１００）と前記回路基板（２００）とをバンプ（７０）を介して接合することを特徴とする請求項９に記載の角速度センサ装置の製造方法。
11. 前記角速度検出素子（１００）の搭載工程において、前記角速度検出素子（１００）における前記振動体（２０）の周囲に、前記発泡接着剤（３００、３００’）と前記振動体（２０）との間を遮断するためのカバー部材（１１０）を設けた状態で、前記角速度検出素子（１００）の搭載を行うことを特徴とする請求項７ないし１０のいずれか１つに記載の角速度センサ装置の製造方法。

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