JP2006226743A - 加速度センサ - Google Patents

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Abstract

【課題】 本発明は、加速度センサ全体の大きさの増大を抑制しつつ、例えば電極部を臨む開口部を第二基板に形成することができる加速度センサを提供することを目的とする。
【解決手段】 本発明に係る加速度センサの一形態は、第一基板１、多層第二基板２、センサ部を備えている。多層第二基板２は、第一基板１と対向して配置されている。また多層第二基板２は、電極取出し用の開口部２ａが設けられている。また多層第二基板２は、複数の層から成る。センサ部（可動質量体４および固定電極５）は、第一基板１と多層第二基板２との対向間に形成される封止された空洞部３に配設されている。
【選択図】 図２

Description

この発明は、加速度センサに係る発明であり、例えば、電極部を臨む開口部を有する封止用上基板を有する加速度センサに適用することができる。
加速度センサは、封止用上基板と封止用下基板と（以下、単に上基板、下基板と称する）により、センサ部等を封止する事により形成されている。また、加速度センサは、上基板と下基板との間に、センサ部や固定電極等と接続された電極部も有している。
当該電極部を外部のワイヤー配線と接続されるために、従来、上基板に開口部を設けていた。
具体的に、上基板に電極部を臨む開口部を形成し、当該開口部内から上基板の上面に至る、電極部と接続された電極用配線を形成していた。そして、上基板の上面において、当該電極用配線と外部からのワイヤー配線とは、ワイヤボンディング接続されていた。これにより、ワイヤー配線、電極用配線を介して電極部と外部機器とを接続し、外部からセンサ部等の電位の取り出し等を行っていた。
ここで、センサ部を外部圧力から保護する目的のために、上基板、下基板の厚さは、少なくとも３００〜４００μｍ以上は必要であった。
当該厚さの上基板に対して開口部を形成する方法として、次のような方法が従来技術として採用されていた。
つまり、サンドブラスト加工により、所定の厚さまで上基板に未貫通の窪みを形成し、その後、センサ部等を封止するように当該上基板と下基板とを接合していた。その後、当該窪みに対して等方性エッチングを施すことにより、上基板に貫通した開口部を形成していた。
例えば、４００μｍ程度の厚さを有する上基板に開口部を形成する場合には、まず、サンドブラスト加工処理により、深さ３００μｍ程度の窪みを形成する。その後、等方性エッチング処理により、当該窪みの底部に存する１００μｍ程度の厚さの上基板を完全に除去する。当該等方性エッチング処理の際、上基板の上面も全体的に１００μｍ程度除去する。
以上により、厚さ３００μｍ程度の上基板に貫通した開口部が形成される。
また、等方性エッチングを用いずに、サンドブラスト加工処理のみにより、上基板に貫通した開口部を形成する技術も存する。
なお、上基板に開口部が形成されている、従来技術に係る加速度センサとして、例えば特許文献１がある。
特開平１０−１１５６３５号公報
上記サンドブラスト加工処理を施した後に、等方性エッチング処理を施すことにより、上基板に開口部を形成する技術を採用した場合、又はサンドブラスト加工処理のみにより開口部を形成する技術を採用した場合には、以下に示す問題点があった。
つまり、サンドブラスト処理および等方性エッチングにより開口部を形成していたので、横方向にも上基板は除去されてしまい、開口部の開口径が大きくなっていた（厚さ３００μｍ程度の上基板において、開口部の底部で５０〜２００μｍ程度、開口部の上部で４００μｍ程度）。
ところで、空洞部を完全に封止するためには、電極部は、当該開口部の底面を隙間無く塞ぐ必要がある。しがたって、電極部は、予想される開口部の最大開口径よりも大きな寸法に設計する必要がある（つまり、電極部の寸法＝予想される最大開口径＋マージン寸法）。
そうすると、上記従来技術の場合、予想される開口部の最大開口径は４００μｍであるので、電極部の寸法は、４００μｍよりも大きくする必要がある。このように、上記従来技術の場合には、開口部の予想される最大開口径（具体的には、開口部の上部における開口径）が大きかったので、電極部の寸法は、さらに大きく設定されていた。
上記により、従来技術では、電極部の寸法が大きくならざるを得なかったので、結果として、加速度センサ全体の大きさが大きくせざるを得なかったという問題点を有していた。
そこで、この発明は、加速度センサ全体の大きさの増大を抑制しつつ、電極部を臨む開口部を上基板に形成することができる加速度センサを提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載の加速度センサは、第一基板と、前記第一基板と対向して配置されており、電極取出し用の開口部が設けられた、複数の層から成る多層第二基板と、前記第一基板と前記多層第二基板との対向間に形成される封止された空洞部に配設されるセンサ部とを、備えている。
また、本発明に係る請求項４に記載の加速度センサは、第一基板と、前記第一基板と対向して配置される第一の層と、前記第一の層の一部の上面に形成される一又は複数の第二の層とから構成される第二基板と、前記第一基板と前記第二基板との対向間に形成される封止された空洞部に配設されるセンサ部とを、備えており、前記第二の層は、前記センサ部の上方に形成されている。
本発明の請求項１に記載の加速度センサは、第一基板と、前記第一基板と対向して配置されており、電極取出し用の開口部が設けられた、複数の層から成る多層第二基板と、前記第一基板と前記多層第二基板との対向間に形成される封止された空洞部に配設されるセンサ部とを、備えているので、当該多層第二基板に対して開口部を設ける際に、多層第二基板を構成する各層毎に開口部を設けた後に、各層を重ね合わせ、接合することができる。このように、当該構成では、比較的層厚の薄い各層毎での開口部作成が可能となる。したがって、例えばサンドブラスト処理により当該開口部を形成したとしても、開口径の最大開口径が大きくなることを抑制することができる。
また、本発明の請求項４に記載の加速度センサは、第一基板と、前記第一基板と対向して配置される第一の層と、前記第一の層の一部の上面に形成される一又は複数の第二の層とから構成される第二基板と、前記第一基板と前記第二基板との対向間に形成される封止された空洞部に配設されるセンサ部とを、備えており、前記第二の層は、前記センサ部の上方に形成されているので、第二の層が形成されていない領域の第一の層に電極封止用の開口部を設けるようにすれば、例えばサンドブラスト処理を施したとしても、最大開口径の小さな開口部を形成することができる。これは、第一の層の層厚は比較的薄いからである。また、センサ部の上方は、第一の層および第二の層で覆われている。したがって、センサ部上方の層厚は厚くなっているので、外部圧力からセンサ部等を強固に保護することができる。
以下、この発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
＜実施の形態１＞
図１に、本実施の形態１に係る加速度センサの構成を示す断面図を示す。また、図２は、図１に示した加速度センサの電極部７および開口部２ａ付近の構成を示した拡大断面図である。ここで、可動質量体４と固定電極５とを合わせて、センサ部と称する。
なお、実際の加速度センサは、可動質量体４や固定電極５等の形状が図１，２に示す形状よりも、複雑な構成のものである。しかし、図１，２では、簡略化のために、当該可動質量体および固定電極５の形状等は、簡素化している。
図１，２に示すように、封止用第一基板（以下単に、第一基板と称する）１と対向して、封止用多層第二基板（以下単に、多層第二基板と称する）２が配設されている。
ここで、第一基板１は、例えばガラスで構成されており、その厚さは４００μｍ程度である。
また、多層第二基板２は、複数の層から構成されている。つまり、多層第二基板２は、下層から、ガラス層・低融点ガラス層（またはシリコン層）・ガラス層の順に積層された積層構造を有している。ここで、多層第二基板２を構成する各層の厚さは、１００μｍ程度である。
また、第一基板１と多層第二基板２との対向間には、封止された空洞部３が形成されている。当該空洞部３内には、可動質量体４が配設されている。ここで、可動質量体４は、当該空洞部３内での可動が自由に行うことができるように構成されている。
また、空洞部３内の可動質量体４の近傍には、所定の空間を隔てて固定電極５が配設されている。
なお、上述したように、可動質量体４と固定電極５とにより、センサ部が構成されている。
可動質量体４と固定電極５との間で生じる静電気力の変化を観測することにより、加速度センサにかかる加速度を測定することができる。
また、第一基板１と多層第二基板２とに挟持されるようにして、枠体６が形成されている。ここで、枠体６は、空洞部３を囲繞するように形成されている。
また、前記空洞部３には、電極部７が配設されている。当該電極部７は、センサ部（可動質量体４、固定電極５）および枠体６のいずれかと接続されている。
例えば、電極部７が可動質量体４（固定電極部５）の電位を取り出すための電極であるなら、当該電極部７は可動質量体４（固定電極５）と接続される。また、例えば、電極部７が枠体６の電位を接地電位に設定するための電極であるならば、当該電極部７は枠体６と接続される。
また、多層第二基板２には、電極取出し用の開口部２ａが形成されている。開口部２ａは、多層第二基板２の上面から下面に至って形成されている（つまり、多層第二基板２において、上層から下層に至って貫通するように、開口部２ａが形成されている。）。また、開口部２ａの底面からは、電極部７が露出している（つまり、電極部７の上面を臨むように開口部２ａは形成されている）。開口部２ａの開口径は、底部において５０〜２００μｍ程度であり、上部において２００〜３００μｍ程度である。
また、開口部２ａの内部には、電極用配線８が形成されている。電極用配線８は、電極部７と接続しており、開口部２ａ内から多層第二基板２の上面の一部に至って形成されている。なお、電極用配線８の膜厚は、３μｍ程度である。
また、多層第二基板２の上面に配設されている電極用配線８には、ワイヤー配線９がボンディング接続されている。したがって、外部機器と電極部７との間での、電位の取り出しや接地電位の設定等は、当該ワイヤー配線９および電極用配線８を介して行われる。
次に、本実施の形態に係る加速度センサの製造方法について説明する。
まずはじめに、図３に示すように、多層第二基板２を構成するガラス層２Ａ、低融点ガラス層（またはシリコン層）２Ｂ、ガラス層２Ｃを用意する。
そして、図３に示すように、上記各層２Ａ，２Ｂ，２Ｃに対して、別個独立に、貫通孔である開口部２ａａ，２ａｂ，２ａｃを各々形成する。当該開口部２ａａ〜２ａｃの形成は、例えばサンドブラスト加工により行われる。
ここで、層厚１００μｍ程度の各層２Ａ，２Ｂ，２Ｃに対してサンドブラスト加工処理により、開口部２ａａ〜２ａｃが形成される。また、サンドブラスト開口処理により形成された開口部２ａａ〜２ａｃの断面形状は、すり鉢状である（図面では、矩形状で示している）。
したがって、開口部２ａａ〜２ａｃの底部における開口径が約５０〜２００μｍ程度であるなら、開口部２ａａ〜２ａｃの上部における開口径は、２００〜３００μｍ程度となる。
なお、各層２Ａ〜２Ｃにおいて、開口部２ａａ〜２ａｃの開口径の大きさおよび断面形状は、全てほぼ同一である。
次に、図４に示すように、開口部２ａａ〜２ａｃの開口径の中心が揃うように位置調整しながら、各層２Ａ〜２Ｃを重ね合わせる。そして、当該重ね合わせ後に、各層２Ａ〜２Ｃの接合処理を施す。
ここで、中間層として低融点ガラス層２Ｂを用いた場合には、熱処理により各層２Ａ〜２Ｃを溶着接合する。また、中間層としてシリコン層２Ｂを用いた場合には、陽極接合により各層２Ａ〜２Ｃを接合する。これにより、小さい開口径の開口部２ａを備える多層第二基板２が形成される。
一方、厚さ６２５μｍ程度のバルクのシリコン１０を用意する。そして、異方性エッチング処理を施すことにより、当該シリコン１０の上面の一部（後に形成される可動質量体４の上方）を約１０μｍ程度除去する。当該異方性エッチング処理後のシリコン１０の様子を図５に示す。
次に、図５に示したシリコン１０の上面と、図４に示した多層第二基板２の下面とを、陽極接合により接合する。当該陽極接合後の様子を図６に示す。
次に、上記陽極接合後のシリコン１０の下面に対して研磨処理を施すことにより、図７に示すように、シリコン１０の厚さを５７μｍ程度にする。
次に、上記研磨処理後のシリコン１０の下面に対して異方性エッチング処理を施す。これにより、図８に示すように、シリコン１０対して、センサ部（可動質量体４および固定電極５）、電極部７および枠体６等をパターニングする。
他方、ガラス等で構成された厚さ４００μｍ程度の第一基板１を用意する。そして、当該第一基板１の上面を異方性エッチング処理により、一部除去する。当該除去後の様子を図９に示す。
次に、図１０に示すように、図８に示したシリコン１０の下面と、図９に示した第一基板１の上面とを、陽極接合により接合する。
図１０に示すように、多層第二基板２と第一基板１との間には、空洞部３が形成され、当該空洞部３内に、センサ部（可動質量体４、固定電極５）、電極部７が配設されている。また、空洞部３を囲繞するように枠体６が形成されており、当該枠体６は、外周部において多層第二基板２と第一基板１とで挟持されている。なお、可動質量体４は、空洞部３内において自由に可動できるように配設されている。
次に、図１０で示した構造に対して上方から、アルミニウムの蒸着処理を施す。当該蒸着処理により、図１１に示すように、厚さ３μｍ程度のアルミニウム製の電極用配線８が配設される。電極用配線８は、開口部２ａ内から多層第二基板２の上面の一部に至って形成されている。また、電極用配線８は、開口部２ａの底部において電極部７と接続されている。さらに、多層第二基板２の上面において、電極用配線８は、平面視において略矩形状に形成されている。
その後、多層第二基板２の上面において配設されている電極用配線８に対して、ワイヤー配線９を接続する。当該接続は、超音波によるワイヤーボンディング処理により行うことができる。
以上までの工程により、図１，２に示した構成の加速度センサが完成する。
本実施の形態に係る加速度センサは、上記のように、多層第二基板２が複数層２Ａ〜２Ｃから構成されている。したがって、各層２Ａ〜２Ｃの厚さは、多層第二基板２全体の厚さより薄くなるので、以下に示す効果を有する。
サンドブラスト加工処理により開口部２ａを形成する場合、当該開口部２ａの断面形状は、擂り鉢状になる。つまり、開口部の底部から上部にかけて開口部の開口径が大きくなる。したがって、当該サンドブラスト加工処理により、厚さの厚い第二基板に対して開口部２ａを形成すると、開口部２ａの上部の開口径が大変大きくなる。
例えば、３００μｍ程度の厚さの第二基板に対して、開口部２ａ形成のため、サンドブラスト加工処理を施したとする。この場合、開口部２ａの底部における開口径の大きさが５０〜２００μｍ程度であるなら、開口部の上部において開口径の大きさは４００μｍ程度以上となる。
しかし、本実施の形態に係る加速度センサを採用した場合には、厚さの薄い各層２Ａ〜２Ｃ毎に、別個独立に開口部２ａａ〜２ａｃを形成することことができる。したがって、各開口部２ａａ〜２ａｃの上部における開口径の大きさを抑制することができ、結果として、多層第二基板２の開口部２ａの上部における径の大きさをより小さくすることができる。
例えば、１００μｍ程度の厚さの各層２Ａ〜２Ｃに対して、開口部２ａａ〜２ａｃ形成のため、サンドブラスト加工処理を施したとする。この場合、開口部２ａａ〜２ａｃの底部における開口径の大きさが５０〜２００μｍ程度であるなら、開口部２ａａ〜２ａｃの上部において開口径の大きさは２００〜３００μｍ程度となる。
したがって、多層第二基板２の開口部２ａの開口径の大きさも、上部において約２００〜３００μｍとなる（開口部２ａの底部では径の大きさは、５０〜２００μｍ程度である）。
上記したように、電極部７は、予想される開口部２ａの最大径よりも大きな寸法に設計する必要がある。そして、上記従来技術の場合、開口部の底部における開口径が５０〜２００μｍ程度であるとするなら、電極部の寸法は、予想される最大開口径の４００μｍよりも大きい必要がある。
しかし、本実施の形態に係る加速度センサを適用すると、開口部２ａの底部における開口径が５０〜２００μｍ程度であるとするなら、電極部３の寸法は、開口部２ａの予想される最大開口径２００μｍ〜３００μｍより大きければ良い。
両者の比較から分かるように、本実施の形態に係る加速度センサの方が、電極部３の寸法を小さく設定することができる。
このように、本実施の形態に係る加速度センサを採用することにより、電極部７の寸法を小さくできるので、結果として、加速度センサ全体の大きさを小さくすることができる。つまり、本実施の形態に係る加速度センサを採用することにより、加速度センサ全体の大きさの増大を抑制しつつ、電極部７を臨む開口部２ａを第二基板２に形成することができる。
なお、各部材の材質および寸法等は一例であり、これに限る必要はない。特に、多層第二基板２を構成する各層２Ａ〜２Ｃの層数は、上記のように３層に限る必要はなく、例えば、２層であっても、もしくは４層以上であって良い。なお、多層第二基板２の層数を増やせば増やすほど、各層の層厚を薄くすることができる。
＜実施の形態２＞
実施の形態１では、各層２Ａ〜２Ｃに形成される各開口部２ａａ〜２ａｃの開口径の大きさおよび断面形状は、全てほぼ同一であった。しかし、このような構成の実施の形態１の場合には、以下に示す問題点がある。
つまり、多層第二基板２を構成するために、各層２Ａ〜２Ｃを重ね合わせる必要があるが（図４参照）、この重ね合わせの際に、下層の開口部の開口径中心に対して、上層の開口部の開口径中心が水平方向にズレることもある。このようなズレが生じた場合の一例を図１２に示す。図１２では、層２Ｃの開口部の開口径中心に対して、層２Ｂの開口部の開口径中心が左方向にズレている。
上記ズレが生じると、例えば丸で囲んだ部分（図１２）において、層２Ｃに対して層２Ｂが、電極用配線８の配設工程（蒸着処理）の際に庇となる。したがって、当該丸で囲んだ部分において、正常に電極用配線８が配設されず、断線が生じてしまう。
そこで、本実施の形態に係る加速度センサでは、下層に形成される開口部の開口径の大きさよりも、上層に形成される開口部の開口径の大きさを大きくする。当該構成の開口部を有する加速度センサを図１３に示す。ここで、図１３は、加速度センサの電極部７および開口部２ａ付近の構成を示した拡大断面図である。
図１３に示すように、本実施の形態に係る加速度センサでは、開口部２ａの断面形状が、底部から上部にかけて、階段状に広くなっている。
つまり、最下層２Ｃの開口部２ａｃの上部における開口径の大きさよりも、中間層２Ｂの開口部２ａｂの底部における開口径の大きさの方が大きい。また、中間層２Ｂの開口部２ａｂの上部における開口径の大きさよりも、最上層２Ｂの開口部２ａａの底部における開口径の大きさの方が大きい。
なお、サンドブラスト加工処理のより、各層２Ａ〜２Ｃに対して各開口部２ａａ〜２ａｃを形成した場合には、各開口部２ａａ〜２ａｃの断面形状は、擂り鉢状となる。しかし、図１３では簡略化のため、各開口部２ａａ〜２ａｃの断面形状は、略矩形状としている。
開口部２ａの断面形状以外の構成は実施の形態１と同様であるので、ここでの説明は省略する。
本実施の形態に係る加速度センサでは、上記階段状の断面形状を有する開口部２ａが形成されている。したがって、多層第二基板２構成のための重ね合わせ処理の際に、下層に対して上層が水平方向に多少ズレたとしても、下層に対して上層が、電極用配線８の配設工程（蒸着処理）の際に庇となることを防止することができる。
このように、多少の層ズレが許容されるので、多層第二基板２の組立（重ね合わせ）が容易となる。また、仮に多少層ズレが生じたとしても、電極用配線８の断線を防止することができる。
＜実施の形態３＞
本実施の形態に係る加速度センサの構成を図１４に示す。ここで、図１４は、加速度センサの電極部７および開口部２０ａ付近の構成を示した拡大断面図である。
本実施の形態に係る加速度センサは、図１４に示すように、第一基板１と、当該第一基板１と対向して配置される第二基板２０とを備えている。
第二基板２０は、第一の層２０Ｄと第二の層２０Ｕとから構成されている。ここで、第一の層２０Ｄは、第一基板１と対向して配置されている。また第二の層２０Ｕは、第一の層２０の所定の上面に形成されており、複数層から構成されている。
第一の層２０Ｄの層厚は、１００μｍ程度であり、第二の層２０Ｕの全体の層厚は２００μｍ程度である（したがって、第二の層２０Ｕが形成されている部分において、第二基板２０の全体の層厚は、３００μｍ程度となる）。なお、第一基板１の構成は、実施の形態１と同様である。
また、第一の層２０Ｄは、例えばガラス層を採用することができる。また、第二の層２０Ｕは、例えば、ガラス層（上層）２０Ｕ１／低融点ガラス層（シリコン層）（下層）２０Ｕ２から構成されている。
また、第一の層２０Ｄおよび第二の層２０Ｕにおいて、開口部２０ａ側の端部は、底部から上部にかけて広がる段差形状を有している。つまり、開口部２０ａ側において、層２０Ｕ１の端部よりも層２０Ｕ２の端部の方が突出しており、層２０Ｕ２の端部よりも第一の層２０Ｄの端部の方が突出している。
実施の形態１と同様に、第一基板１と第二基板２０との対向間に形成される封止された空洞部３には、可動質量体４が配設されている。また、当該可動質量体４に近接して空洞部３内において固定電極５が配設されている。また、第一基板１と第二基板２０の外周部において、前記両基板１，２０とに挟持されるように枠体６が設けられている。ここで、枠体６は、空洞部３を囲繞している。さらに、空洞部３には電極部７が配設されており、当該電極部７は、センサ部（可動質量体４、固定電極５）および枠体６のいずれかと接続されている。
本実施の形態に係る加速度センサでは、図１４に示すように、枠体６の上方には第一の層２０Ｄのみが形成されている。具体的には、狭い空洞部３を介して、枠体６の上面から電極部７の上面の一部に至る部分には、第一の層２０Ｄのみが形成されている。
また、図１４に示すように、センサ部の上方には、第二の層２０Ｕが第一の層２０Ｄ上に積層されている。具体的には、センサ部の上方に積層されると共に、電極部７の上面の一部においても、第一の層２０Ｄ上に第二の層２０Ｕが積層されている。
つまり、図面上下方向からの外部圧力に対する空洞部３内の機械的強度が強い部分には、第一の層２０Ｄのみが配設されている。これに対して、図面上下方向からの外部圧力に対する空洞部３内の機械的強度が弱い部分には、第二の層２０Ｕも配設される。例えば、図１４から分かるように、枠体６の配設部分は、図面上下方向からの外部圧力に対する機械的強度は強い。また、空洞部３の体積が広い可動質量体４および固定電極５の配設部分は、図面上下方向からの外部圧力に対する機械的強度が弱い。
また、第一の層２０Ｄにおいて、電極部７の上面を臨むように開口部２０ａが形成されている。
また、電極用配線８は、開口部２０ａ内に形成されており、第二基板２０の上面の一部に至って形成されている。ここで、電極用配線８は、第一の層２０Ｄの上面において、外部からのワイヤー配線９と接続可能なパッド部を有している。また、電極用配線８は、電極部７と接続している。
本実施の形態に係る加速度センサが有する第二基板２０は、例えば以下のようにして形成することができる。
まず、ガラス等の第一の層２０Ｄを用意する。また、当該第一の層２０Ｄよりも横幅の狭い低融点ガラス層（またはシリコン層）２０Ｕ２、および当該低融点ガラス層（またはシリコン層）２０Ｕ２よりも横幅の狭いガラス層２０Ｕ１を、各々用意する。
次に、第一の層２０Ｄの所定の箇所に、例えばサンドブラスト加工処理により開口部２０ａを形成する。その後、第一の層２０Ｄ上面の所定の位置に低融点ガラス層（またはシリコン層）２０Ｕ２を配置し（重ね合わせ）、低融点ガラス層（シリコン層）２０Ｕ２上面の所定の位置にガラス層２０Ｕ１を配置する（重ね合わせる）。
具体的に、可動質量体４および固定電極５が配設されている領域の第一の層２０Ｄ上に、第二の層２０Ｕを配置する。また、開口部２０ａが形成されている側の各層２０Ｄ，２０Ｕ１，２０Ｕ２の端部が、断面視において、底部から上部にかけて階段状に広がるように、第一の層２０Ｄおよび第二の層２０Ｕを配設する。
そして、上記重ね合わせ工程後に、各層２０Ｄ，２０Ｕの接合処理（例えば、加熱による溶融接合や陽極接合等）を施す。
以上により、開口部２０ａを有する、本実施の形態に係る第二基板２０を形成することができる。
本実施の形態に係る加速度センサでは、上記構成の第二基板２０を有している。したがって、層厚の薄い第一の層２０Ｄに対してサンドブラスト処理を施せば、実施の形態１と同様に、開口径の小さな開口部２０ａを形成することができる。（さらには、電極部７の寸法を小さくできるので、センサ全体の大きさも小さくできる）。
また、本実施の形態に係る加速度センサでは、図面上下方向からの外部圧力に対する空洞部３内の機械的強度が弱い部分にのみ、第二の層２０Ｕを形成している。したがって、第二基板２０の全てを複層構成とするよりも、製造コストが安価にすることができ、また、加速度センサ全体の軽量化を図ることができる。
また、本実施の形態に係る加速度センサでは、電極用配線８は、開口部２０ａ内から第一の層２０Ｄの上面部にかけて形成されており、当該第一の層２０Ｄの上面部において、パッド部を有している。
したがって、第一の層２０Ｄ上に第二の層２０Ｕを重ね合わせる際に、極端に第二の層２０Ｕが水平方向にズレない限り、電極部７の接続部分から第一の層２０Ｄの上面に至る経路において、電極用配線８の形成の（蒸着処理の）際に庇となる部分が発生することが無い。よって、電極用配線８を断線すること無く形成することができる。
なお、上記では、第一の層２０Ｄおよび第二の層２０Ｕにおいて、開口部２０ａ側の端部は、底部から上部にかけて広がる段差形状を有している場合について言及した。しかし、当該階段形状を有しない場合であっても良い。
また、各部材の材質および寸法等は一例であり、これに限る必要はない。特に、第二の層２０Ｕを構成する各層２０Ｕ１，２０Ｕ２の層数は、上記のように２層に限る必要はなく、例えば、１層であっても、もしくは３層以上であって良い。なお、多層第二基板２の層数を増やせば増やすほど、各層の層厚を薄くすることができる。
実施の形態１に係る加速度センサの全体構成を示す断面図である。 実施の形態１に係る加速度センサの構成を示す拡大断面図である。 実施の形態１に係る加速度センサの製造方法を説明するための工程断面図である。 実施の形態１に係る加速度センサの製造方法を説明するための工程断面図である。 実施の形態１に係る加速度センサの製造方法を説明するための工程断面図である。 実施の形態１に係る加速度センサの製造方法を説明するための工程断面図である。 実施の形態１に係る加速度センサの製造方法を説明するための工程断面図である。 実施の形態１に係る加速度センサの製造方法を説明するための工程断面図である。 実施の形態１に係る加速度センサの製造方法を説明するための工程断面図である。 実施の形態１に係る加速度センサの製造方法を説明するための工程断面図である。 実施の形態１に係る加速度センサの製造方法を説明するための工程断面図である。 実施の形態１に係る加速度センサの問題点を説明するための断面図である。 実施の形態２に係る加速度センサの構成を示す拡大断面図である。 実施の形態３に係る加速度センサの構成を示す拡大断面図である。
符号の説明
１ 第一基板、２ 多層第二基板、３ 空洞部、４ センサ部、５ 固定電極、６ 枠体、７ 電極部、８ 電極用配線、９ ワイヤー配線、２０ 第二基板、２０Ｄ 第一の層、２０Ｕ 第二の層、２ａ，２０ａ 開口部。

Claims (6)

  1. 第一基板と、
    前記第一基板と対向して配置されており、電極取出し用の開口部が設けられた、複数の層から成る多層第二基板と、
    前記第一基板と前記多層第二基板との対向間に形成される封止された空洞部に配設されるセンサ部とを、備えている、
    ことを特徴とする加速度センサ。
  2. 前記第一基板と前記多層第二基板とにより挟持されており、前記空洞部を囲繞する枠体と、
    前記空洞部に配設されており、前記センサ部および前記枠体のいずれかと接続される電極部とを、さらに備えており、
    前記多層第二基板において、前記開口部は、前記電極部の上面を臨むように形成されており、
    前記開口部内に形成されており、前記電極部と接続する電極用配線を、さらに備えている、
    ことを特徴とする請求項１に記載の加速度センサ。
  3. 前記開口部の径は、
    前記多層第二基板の下層よりも上層の方が大きい、
    ことを特徴とする請求項２に記載の加速度センサ。
  4. 第一基板と、
    前記第一基板と対向して配置される第一の層と、前記第一の層の一部の上面に形成される一又は複数の第二の層とから構成される第二基板と、
    前記第一基板と前記第二基板との対向間に形成され封止された空洞部に配設されるセンサ部とを、備えており、
    前記第二の層は、前記センサ部の上方に形成されている、
    ことを特徴とする加速度センサ。
  5. 前記第一基板と前記第二基板とに挟持されており、前記空洞部を囲繞する枠体と、
    前記空洞部に配設されており、前記センサ部および前記枠体のいずれかと接続される電極部と、
    前記第一の層において、前記電極部の上面を臨むように形成される開口部と、
    前記開口部に形成されており、前記電極部と接続する電極用配線とを、さらに備えている、
    ことを特徴とする請求項４に記載の加速度センサ。
  6. 前記電極用配線は、
    前記第一の層の上面において、外部配線と接続可能なパッド部を有している、
    ことを特徴とする請求項５に記載の加速度センサ。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010217189A (ja) * 2010-04-20 2010-09-30 Mitsubishi Electric Corp 加速度センサの製造方法

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5165294B2 (ja) * 2007-07-06 2013-03-21 三菱電機株式会社 静電容量式加速度センサ
US20090282917A1 (en) * 2008-05-19 2009-11-19 Cenk Acar Integrated multi-axis micromachined inertial sensing unit and method of fabrication
US8748206B2 (en) 2010-11-23 2014-06-10 Honeywell International Inc. Systems and methods for a four-layer chip-scale MEMS device
US9171964B2 (en) 2010-11-23 2015-10-27 Honeywell International Inc. Systems and methods for a three-layer chip-scale MEMS device
EP2481703B1 (en) * 2011-01-27 2020-07-01 Sensirion AG Sensor protection
US8987840B2 (en) * 2011-02-01 2015-03-24 Honeywell International Inc. Edge-mounted sensor
EP2871152B1 (en) 2013-11-06 2017-05-24 Sensirion AG Sensor device
EP3001186B1 (en) 2014-09-26 2018-06-06 Sensirion AG Sensor chip
JP2016095236A (ja) * 2014-11-14 2016-05-26 セイコーエプソン株式会社 慣性センサーの製造方法および慣性センサー
EP3032227B1 (en) 2014-12-08 2020-10-21 Sensirion AG Flow sensor package
CN106066405A (zh) * 2016-06-29 2016-11-02 中国电子科技集团公司第二十六研究所 石英挠性加速度计气密性封装结构
JP7067448B2 (ja) * 2018-12-10 2022-05-16 三菱電機株式会社 半導体装置の製造方法、半導体装置
US10843921B2 (en) * 2019-01-09 2020-11-24 Kionix, Inc. Electrical connection to a micro electro-mechanical system

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06138141A (ja) * 1992-10-26 1994-05-20 Omron Corp 半導体加速度センサ
JPH07283334A (ja) * 1994-04-11 1995-10-27 Murata Mfg Co Ltd 気密封止電子部品
JPH1019924A (ja) * 1996-07-05 1998-01-23 Murata Mfg Co Ltd 小型電子部品
JPH1090299A (ja) * 1996-09-12 1998-04-10 Mitsubishi Electric Corp 静電容量式加速度センサ
JP2003322662A (ja) * 2002-04-30 2003-11-14 Mitsubishi Electric Corp 電子デバイス及びその製造方法
JP2004361394A (ja) * 2003-05-13 2004-12-24 Seiko Instruments Inc 容量型力学量センサ
JP2005038911A (ja) * 2003-07-16 2005-02-10 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4234238A1 (de) * 1992-10-10 1994-04-14 Bosch Gmbh Robert Beschleunigungssensor
JPH06324077A (ja) 1992-11-06 1994-11-25 Omron Corp 半導体加速度センサおよびその製造方法
JP2549815B2 (ja) * 1993-06-03 1996-10-30 富士通テン株式会社 半導体加速度センサおよびその試験方法
DE4332843C2 (de) 1993-09-27 1997-04-24 Siemens Ag Verfahren zur Herstellung einer mikromechanischen Vorrichtung und mikromechanische Vorrichtung
DE19526903B4 (de) 1995-07-22 2005-03-10 Bosch Gmbh Robert Drehratensensor
JPH10115635A (ja) * 1996-10-14 1998-05-06 Akebono Brake Ind Co Ltd 半導体加速度センサー
JPH11258265A (ja) * 1998-03-16 1999-09-24 Akebono Brake Ind Co Ltd 半導体加速度センサ及びその製造方法
WO2000036385A1 (de) * 1998-12-15 2000-06-22 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zum erzeugen einer mikromechanischen struktur für ein mikro-elektromechanisches element
WO2000036387A1 (de) 1998-12-15 2000-06-22 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zum erzeugen eines mikro-elektromechanischen elements
JP2001053178A (ja) * 1999-06-02 2001-02-23 Japan Radio Co Ltd 電子回路装置が封止され回路基板に実装される電子部品及びその製造方法
US6305197B1 (en) * 2000-01-14 2001-10-23 Chong-Kuan Ling Cable combination lock
DE10038099A1 (de) * 2000-08-04 2002-02-21 Bosch Gmbh Robert Mikromechanisches Bauelement
US6621071B2 (en) * 2001-09-07 2003-09-16 Raytheon Co. Microelectronic system with integral cryocooler, and its fabrication and use
DE10200200C1 (de) * 2002-01-04 2003-11-06 Nutrinova Gmbh Verfahren zur Herstellung von Sorbinsäure
KR20030077754A (ko) * 2002-03-27 2003-10-04 삼성전기주식회사 마이크로 관성센서 및 그 제조 방법
US6742366B1 (en) * 2002-12-23 2004-06-01 The Sun Lock Company Ltd. Locking and securing system for slot bearing products
JP4238724B2 (ja) * 2003-03-27 2009-03-18 株式会社デンソー 半導体装置
JP2005049130A (ja) * 2003-07-30 2005-02-24 Oki Electric Ind Co Ltd 加速度センサ及び加速度センサの製造方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06138141A (ja) * 1992-10-26 1994-05-20 Omron Corp 半導体加速度センサ
JPH07283334A (ja) * 1994-04-11 1995-10-27 Murata Mfg Co Ltd 気密封止電子部品
JPH1019924A (ja) * 1996-07-05 1998-01-23 Murata Mfg Co Ltd 小型電子部品
JPH1090299A (ja) * 1996-09-12 1998-04-10 Mitsubishi Electric Corp 静電容量式加速度センサ
JP2003322662A (ja) * 2002-04-30 2003-11-14 Mitsubishi Electric Corp 電子デバイス及びその製造方法
JP2004361394A (ja) * 2003-05-13 2004-12-24 Seiko Instruments Inc 容量型力学量センサ
JP2005038911A (ja) * 2003-07-16 2005-02-10 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010217189A (ja) * 2010-04-20 2010-09-30 Mitsubishi Electric Corp 加速度センサの製造方法

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