JP2006300905A - Acceleration sensor and method of manufacturing same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車、航空機、家電製品などに用いられる加速度センサおよびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to an acceleration sensor used for automobiles, aircraft, home appliances, and the like, and a method for manufacturing the same.
従来から、加速度をピエゾ抵抗からなるゲージ抵抗のひずみによる抵抗値の変化として検出する方式の半導体加速度センサとして、矩形枠状のフレーム部の内側に配置される重り部が四方へ延長された4つの撓み部を介してフレーム部に揺動自在に支持された加速度センサチップをパッケージングし、互いに直交する3方向の加速度を検出可能で各方向の加速度に対応する出力値が個別に得られるようにした加速度センサが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, as a semiconductor acceleration sensor of a method for detecting acceleration as a change in resistance value due to strain of a gauge resistor composed of a piezoresistor, four weight portions arranged inside a rectangular frame-shaped frame portion are extended in four directions. An acceleration sensor chip that is swingably supported by a frame portion via a flexure portion is packaged so that accelerations in three directions orthogonal to each other can be detected, and output values corresponding to the accelerations in each direction can be obtained individually. An acceleration sensor has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
この種の加速度センサは、例えば、図10に示すように、加速度センサチップ1と、加速度センサチップ1を収納するパッケージ3とを備えている。
For example, as shown in FIG. 10, this type of acceleration sensor includes an
加速度センサチップ1は、矩形枠状のフレーム部11の内側に配置される重り部12が加速度センサチップ1の主表面側において可撓性を有する4つの撓み部13を介してフレーム部11に揺動自在に支持されている。
In the
重り部12は、上述の4つの撓み部13を介してフレーム部11に支持された直方体状のコア部12aと、加速度センサチップ1の主表面側から見てコア部12aの四隅それぞれに連続一体に連結された直方体状の4つの付随部12bとを有している。ここにおいて、各付随部12bは、加速度センサチップ1の主表面側から見て、フレーム部11とコア部12aと互いに直交する方向に延長された2つの撓み部13,13とで囲まれる空間に配置されており、各付随部12bそれぞれとフレーム部11との間にはスリット14が形成され、撓み部13を挟んで隣り合う付随部12b間の間隔が撓み部13の幅寸法よりも長くなっている。
The
上述の加速度センサチップ1は、互いに直交する3方向の加速度を検出可能なものであって、図10(a)の右側に示すように、加速度センサチップ1の厚み方向に直交する平面において矩形枠状のフレーム部11の一辺に沿った方向をx軸方向、この一辺に直交する辺に沿った方向をy軸方向、加速度センサチップ1の厚み方向をz軸方向と規定すれば、重り部12の変位により撓み部13に生じる歪みによって抵抗値の変化するピエゾ抵抗(図示せず)が各撓み部13の適宜位置に形成され、これらのピエゾ抵抗が各軸それぞれの加速度を検出するブリッジ回路を構成するように図示しない配線(拡散層配線、金属配線など)によって接続されている。
The
上述の加速度センサの製造にあたっては、加速度センサチップ1の裏面をパッケージ本体31の収納凹所32の内底面32aに対向させた形でフレーム部11を内底面32aに接着剤(例えば、エポキシ樹脂など)からなる接着部5を介して固着した後、加速度センサチップ1の主表面側においてフレーム部11に設けられた各パッド16とパッケージ本体31の上記一面における収納凹所32の周部に設けた各電極35とを金細線からなるボンディングワイヤWを介して電気的に接続している。ここにおいて、各ボンディングワイヤWと各パッド16および各電極25それぞれとを接合するワイヤボンディング工程では、60kH〜120kHz程度の超音波の振動をボンディングワイヤWに伝えてボンディングワイヤWと各パッド16および各電極35それぞれとを接合する超音波ワイヤボンディング法を採用しているのが一般的である。
In manufacturing the above-described acceleration sensor, the
上述の加速度センサでは、パッケージ3のパッケージ本体31がz軸方向の負方向への重り部12の過度な変位を規制するストッパとして機能し、パッケージ本体31の上記一面を閉塞するパッケージ蓋(図示せず)がz軸方向の正方向への重り部12の過度な変位を規制するストッパとして機能するので、重り部12が過度に変位することがなく、撓み部13などが破損するのを防止することができる。
しかしながら、図10に示した構成の加速度センサでは、加速度センサチップ1のフレーム部11に設けられた各パッド16にボンディングワイヤWの一端部を接合する際に、60kHz〜120kHz程度の超音波の振動をボンディングワイヤWに伝えてボンディングワイヤWと加速度センサチップ1のパッド16とを接合しているので、ワイヤボンディング工程においてフレーム部11に超音波に起因した応力が発生し、当該応力が撓み部13のピエゾ抵抗の形成部位へ伝達されてひずみを生じてピエゾ抵抗の抵抗値が変化してしまうという不具合があった。特に、図10(a)に示すように、矩形枠状のフレーム部11の4辺のうちx軸方向に沿った2辺のみにパッド16が形成されている場合には、y軸方向に沿った2つの撓み部13に上記超音波に起因した応力が伝わりやすいので、x軸方向の加速度を検出するブリッジ回路の出力特性と、y軸方向の加速度を検出するブリッジ回路の出力特性とがずれてしまうという不具合があった。
However, in the acceleration sensor having the configuration shown in FIG. 10, when one end portion of the bonding wire W is bonded to each
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、加速度センサチップのパッドとパッケージの電極との接続に伴う出力特性の変動を抑制することが可能で且つ重り部の過度な変位を抑制することが可能な加速度センサおよびその製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described reason, and the object thereof is to suppress fluctuations in output characteristics due to connection between the pads of the acceleration sensor chip and the electrodes of the package, and excessive weight portions. An object of the present invention is to provide an acceleration sensor capable of suppressing displacement and a manufacturing method thereof.
請求項1の発明は、枠状のフレーム部の内側に配置される重り部が重り部から四方へ延長された4つの撓み部を介してフレーム部に揺動自在に支持され且つ撓み部に設けたゲージ抵抗に電気的に接続された複数のパッドが主表面側でフレーム部に突設された加速度センサチップと、加速度センサチップを収納する収納凹所が一面に形成されたパッケージ本体およびパッケージ本体における収納凹所の内底面と当該内底面に対向する加速度センサチップの主表面との間に設けられ加速度センサチップの複数のパッドそれぞれと電気的に接続する複数の電極を有するパッケージとを備え、加速度センサチップの厚み方向において対向するパッドと電極とが導電性接着剤からなる応力緩和層を介して電気的に接続され、前記厚み方向においてパッケージ本体の収納凹所の内底面と加速度センサチップとの間に重り部を変位可能とする空間が形成され且つパッケージ本体が重り部の過度な変位を規制するストッパとして機能するように前記厚み方向において重なるパッドと応力緩和層と電極との厚みの総和を設定してなることを特徴とする。 According to the first aspect of the present invention, the weight portion arranged inside the frame-like frame portion is supported by the frame portion so as to be swingable through four bending portions extending from the weight portion in four directions, and is provided in the bending portion. An acceleration sensor chip in which a plurality of pads electrically connected to the gauge resistor protrudes from the frame on the main surface side, and a package body and a package body in which a storage recess for storing the acceleration sensor chip is formed on one side A package having a plurality of electrodes provided between the inner bottom surface of the housing recess and the main surface of the acceleration sensor chip facing the inner bottom surface and electrically connected to each of the plurality of pads of the acceleration sensor chip, The pads and electrodes facing each other in the thickness direction of the acceleration sensor chip are electrically connected via a stress relaxation layer made of a conductive adhesive, and the package in the thickness direction is packaged. A space is formed between the inner bottom surface of the storage recess of the main body and the acceleration sensor chip so that the weight can be displaced, and the package body functions as a stopper for restricting excessive displacement of the weight. The total thickness of the pad, the stress relieving layer, and the electrode that overlap each other is set.
この発明によれば、ボンディングワイヤを用いることなく加速度センサチップのパッドとパッケージの電極とを電気的に接続することができ、しかも、パッドと電極との間には導電性接着剤からなる応力緩和層が介在しておりパッケージ本体から加速度センサチップへ応力が伝わりにくいので、加速度センサチップのパッドとパッケージの電極との接続に伴ってフレーム部に応力が発生するのを防止できて出力特性の変動を抑制することが可能であり、また、加速度センサチップの厚み方向においてパッケージ本体の収納凹所の内底面と加速度センサチップとの間に重り部を変位可能とする空間が形成され且つパッケージ本体が重り部の過度な変位を規制するストッパとして機能するように前記厚み方向において重なるパッドと応力緩和層と電極との厚みの総和を設定してあるので、パッケージ本体が重り部の過度な変位を規制するストッパとして機能を有することとなり、重り部の過度な変位を抑制することが可能となる。 According to the present invention, the pad of the acceleration sensor chip and the electrode of the package can be electrically connected without using a bonding wire, and the stress relaxation made of the conductive adhesive is provided between the pad and the electrode. Because the layer is interposed and stress is not easily transmitted from the package body to the acceleration sensor chip, it is possible to prevent stress from being generated in the frame part due to connection between the pad of the acceleration sensor chip and the electrode of the package, and fluctuation of output characteristics In addition, a space is formed between the inner bottom surface of the housing recess of the package body and the acceleration sensor chip in the thickness direction of the acceleration sensor chip so that the weight portion can be displaced. A pad and a stress relaxation layer that overlap in the thickness direction so as to function as a stopper that restricts excessive displacement of the weight portion; Since is set the sum of the thickness of the electrode, the package body becomes to have a function as a stopper for restricting excessive displacement of the weight portion, it is possible to suppress excessive displacement of the weight portion.
請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記フレーム部における前記パッドの形成部位と前記パッケージ本体の前記収納凹所の内底面における前記電極の形成部位との少なくとも一方に、前記応力緩和層側へ突出する凸部が形成されてなることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the stress relaxation is applied to at least one of the pad formation portion of the frame portion and the electrode formation portion of the inner bottom surface of the housing recess of the package body. A convex portion protruding to the layer side is formed.
この発明によれば、前記重り部と前記パッケージ本体の前記収納凹所の内底面との間に前記厚み方向への前記重り部の許容変位量に応じたギャップ長の空間を容易に確保することが可能となる。 According to this invention, a space having a gap length corresponding to the allowable displacement amount of the weight portion in the thickness direction is easily ensured between the weight portion and the inner bottom surface of the housing recess of the package body. Is possible.
請求項3の発明は、請求項1または請求項2の発明において、前記応力緩和層は、粒塊を含有していることを特徴とする。
The invention of
この発明によれば、前記重り部と前記パッケージ本体の前記収納凹所の内底面との間に前記加速度センサチップの厚み方向への前記重り部の許容変位量に応じたギャップ長の空間を容易に確保することが可能になるとともに、ギャップ長の精度を高めることが可能となる。 According to this invention, a space having a gap length according to the allowable displacement amount of the weight portion in the thickness direction of the acceleration sensor chip is easily formed between the weight portion and the inner bottom surface of the housing recess of the package body. In addition, it is possible to increase the accuracy of the gap length.
請求項4の発明は、請求項3の発明において、前記粒塊が導電性材料からなり、前記粒塊の粒径と前記応力緩和層の厚みとが等しく設定されてなることを特徴とする。
The invention of
この発明によれば、前記加速度センサチップの前記厚み方向において重なる前記パッドと前記電極との間の距離を均一化することができ、前記応力緩和層の厚みのばらつきに起因して前記フレーム部にひずみが生じるのを抑制することができる。 According to the present invention, the distance between the pad and the electrode that overlap in the thickness direction of the acceleration sensor chip can be made uniform, and due to the variation in the thickness of the stress relaxation layer, It is possible to suppress the occurrence of distortion.
請求項5の発明は、請求項1ないし請求項4の発明において、前記電極は、前記パッケージ本体の内底面から所定距離だけ離間して配置されるとともに前記パッケージ本体に支持され、前記厚み方向に可撓性を有することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the first to fourth aspects of the present invention, the electrode is disposed at a predetermined distance from the inner bottom surface of the package main body and is supported by the package main body in the thickness direction. It is characterized by having flexibility.
この発明によれば、前記重り部と前記パッケージ本体の前記収納凹所の内底面との間に前記加速度センサチップの厚み方向への前記重り部の許容変位量に応じたギャップ長の空間をより容易に確保することが可能となる。 According to the present invention, a space having a gap length corresponding to the allowable displacement amount of the weight portion in the thickness direction of the acceleration sensor chip is further formed between the weight portion and the inner bottom surface of the housing recess of the package body. It can be secured easily.
請求項6の発明は、枠状のフレーム部の内側に配置される重り部が重り部から四方へ延長された4つの撓み部を介してフレーム部に揺動自在に支持され且つ撓み部に設けたゲージ抵抗に電気的に接続された複数のパッドが主表面側でフレーム部に突設された加速度センサチップと、加速度センサチップを収納する収納凹所が一面に形成されたパッケージ本体およびパッケージ本体における収納凹所の内底面と当該内底面に対向する加速度センサチップの裏面との間に設けられ加速度センサチップの複数のパッドそれぞれと電気的に接続する複数の電極を有するパッケージとを備え、加速度センサチップは、各パッドそれぞれと電気的に接続され厚み方向に貫設された複数の貫通配線と、加速度センサチップの裏面に設けられ各貫通配線それぞれと電気的に接続された複数の裏面パッドとを有し、前記厚み方向において重なる裏面パッドと電極とが導電性接着剤からなる応力緩和層を介して電気的に接続されてなることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, the weight portion disposed inside the frame-shaped frame portion is supported by the frame portion so as to be swingable through four bending portions extending from the weight portion in four directions, and is provided in the bending portion. An acceleration sensor chip in which a plurality of pads electrically connected to the gauge resistor protrudes from the frame on the main surface side, and a package body and a package body in which a storage recess for storing the acceleration sensor chip is formed on one side And a package having a plurality of electrodes provided between the inner bottom surface of the housing recess and the back surface of the acceleration sensor chip facing the inner bottom surface and electrically connected to each of the plurality of pads of the acceleration sensor chip. The sensor chip has a plurality of through-wirings that are electrically connected to each pad and penetrated in the thickness direction, and each through-wiring provided on the back surface of the acceleration sensor chip. A plurality of backside pads electrically connected to each other, and the backside pad and the electrode overlapping in the thickness direction are electrically connected via a stress relaxation layer made of a conductive adhesive. To do.
この発明によれば、加速度センサチップの主表面側のパッドとパッケージの電極とが貫通配線と裏面パッドと応力緩和層とを介して電気的に接続されるので、ボンディングワイヤを用いることなく加速度センサチップのパッドとパッケージの電極とを電気的に接続することができ、しかも、裏面パッドと電極との間には導電性接着剤からなる応力緩和層が介在しておりパッケージ本体から加速度センサチップへ応力が伝わりにくいので、加速度センサチップのパッドとパッケージの電極との接続に伴ってフレーム部に応力が発生するのを防止できて出力特性の変動を抑制することが可能であり、また、加速度センサチップの厚み方向においてパッケージ本体の収納凹所の内底面と加速度センサチップとの間に、加速度センサチップの厚み方向において重なる裏面パッドと応力緩和層と電極との厚みの総和に応じたギャップ長の空間が形成されるので、パッケージ本体が重り部の過度な変位を規制するストッパとして機能することとなり、重り部の過度な変位を抑制することが可能となる。 According to the present invention, the pad on the main surface side of the acceleration sensor chip and the electrode of the package are electrically connected via the through wiring, the back pad, and the stress relaxation layer, so that the acceleration sensor can be used without using a bonding wire. The pad of the chip and the electrode of the package can be electrically connected, and a stress relaxation layer made of a conductive adhesive is interposed between the back pad and the electrode, so that the package main body and the acceleration sensor chip Since stress is difficult to be transmitted, it is possible to prevent stress from being generated in the frame portion due to the connection between the pad of the acceleration sensor chip and the electrode of the package, and to suppress fluctuations in output characteristics. The thickness direction of the acceleration sensor chip between the inner bottom surface of the housing recess and the acceleration sensor chip in the thickness direction of the chip Since a space with a gap length corresponding to the total thickness of the backside pad, stress relaxation layer, and electrode that overlaps is formed, the package body functions as a stopper that regulates excessive displacement of the weight part. It is possible to suppress the excessive displacement of.
請求項7の発明は、請求項1ないし請求項6の発明において、前記パッケージは、前記各電極それぞれと電気的に接続された複数の電気配線が前記パッケージ本体の前記一面における前記収納凹所の周部上までパッケージ本体から露出した形で延設されてなることを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the first to sixth aspects of the present invention, the package includes a plurality of electrical wirings electrically connected to the respective electrodes, the storage recesses on the one surface of the package body. It is characterized in that it is extended from the package body up to the periphery.
この発明によれば、例えば、めっき技術とレーザパターニング技術とを利用して前記パッケージ本体の表面に立体的に電気配線を形成することができるから、電気配線を前記パッケージ本体に埋設する形で形成する場合に比べて、電気配線の設計の自由度を高くできる。 According to the present invention, for example, the electrical wiring can be three-dimensionally formed on the surface of the package body using a plating technique and a laser patterning technique, so that the electrical wiring is formed in a form embedded in the package body. Compared with the case where it does, the freedom degree of design of an electrical wiring can be made high.
請求項8の発明は、請求項1ないし請求項7の発明において、前記加速度センサチップは、前記フレーム部が矩形枠状に形成され、前記パッドが前記フレーム部の4つの角部に分散して配置されていることを特徴とする。 According to an eighth aspect of the present invention, in the first to seventh aspects of the invention, the acceleration sensor chip has the frame portion formed in a rectangular frame shape, and the pads dispersed in four corner portions of the frame portion. It is arranged.
この発明によれば、前記パッケージ本体から前記ゲージ抵抗までの応力伝達距離を長くすることが可能となり、前記加速度センサチップの出力変動をより抑制することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to increase the stress transmission distance from the package body to the gauge resistance, and it is possible to further suppress the output fluctuation of the acceleration sensor chip.
請求項9の発明は、請求項1ないし請求項8の発明において、前記導電性接着剤は、シリコーン系接着剤からなることを特徴とする。 A ninth aspect of the invention is characterized in that, in the first to eighth aspects of the invention, the conductive adhesive comprises a silicone-based adhesive.
この発明によれば、前記導電性接着剤としてエポキシ系樹脂よりも低粘度なシリコーン系樹脂を用いることにより、前記応力緩和層の厚みの精度をより高めることが可能となる。 According to this invention, it is possible to further increase the accuracy of the thickness of the stress relaxation layer by using a silicone resin having a lower viscosity than the epoxy resin as the conductive adhesive.
請求項10の発明は、請求項1ないし請求項9のいずれか1項に記載の加速度センサの製造方法であって、パッケージの各電極それぞれの上に導電性接着剤を所定量ずつ滴下してから、加速度センサチップの各パッドとパッケージの各電極とが加速度センサチップの厚み方向において重なるように位置合わせして、加速度センサチップをパッケージにマウントすることによって各パッドと各電極とを電気的に接続することを特徴とする。
The invention of
この発明によれば、加速度センサチップのパッドとパッケージの電極との接続に伴う出力特性の変動を抑制することが可能で且つ重り部の過度な変位を抑制することが可能な加速度センサを提供することができる。 According to the present invention, there is provided an acceleration sensor capable of suppressing fluctuations in output characteristics due to connection between a pad of an acceleration sensor chip and an electrode of a package and suppressing excessive displacement of a weight portion. be able to.
請求項1の発明では、加速度センサチップのパッドとパッケージの電極との接続に伴う出力特性の変動を抑制することが可能で且つ重り部の過度な変位を抑制することが可能であるという効果がある。 According to the first aspect of the present invention, there is an effect that it is possible to suppress fluctuations in output characteristics due to connection between the pads of the acceleration sensor chip and the electrodes of the package, and it is possible to suppress excessive displacement of the weight portion. is there.
請求項10の発明では、加速度センサチップのパッドとパッケージの電極との接続に伴う出力特性の変動を抑制することが可能で且つ重り部の過度な変位を抑制することが可能な加速度センサを提供することができるという効果がある。
The invention according to
(実施形態1)
本実施形態の加速度センサは、図1に示すように、加速度センサチップ1と、加速度センサチップ1を収納するパッケージ3とを備えている。以下、加速度センサチップ1について説明してから、パッケージ3について説明する。
(Embodiment 1)
As shown in FIG. 1, the acceleration sensor according to the present embodiment includes an
加速度センサチップ1は、図1および図2に示すように、枠状(本実施形態では、矩形枠状)のフレーム部11を備え、フレーム部11の内側に配置される重り部12が加速度センサチップ1の主表面(図1(b)における下面)側において可撓性を有する4つの短冊状の撓み部13を介してフレーム部11に揺動自在に支持されている。ここにおいて、加速度センサチップ1は、シリコン基板からなる支持基板上のシリコン酸化膜からなる絶縁層(埋込酸化膜)上にn形のシリコン層(活性層)を有するSOIウェハを加工することにより形成してあり、フレーム部11は、SOIウェハの支持基板、絶縁層、シリコン層それぞれを利用して形成してある。これに対して、撓み部13は、SOIウェハにおけるシリコン層を利用して形成してあり、フレーム部11よりも薄肉となっている。なお、SOIウェハについては、支持基板の厚さを400〜600μm程度、絶縁層の厚さを0.3〜1.5μm程度、シリコン層の厚さを4〜6μm程度に設定してあるが、これらの数値は特に限定するものではない。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
重り部12は、上述の4つの撓み部13を介してフレーム部11に支持された直方体状のコア部12aと、加速度センサチップ1の主表面側から見てコア部12aの四隅それぞれに連続一体に連結された直方体状の4つの付随部12bとを有している。言い換えれば、重り部12は、フレーム部11の内側面に一端部が連結された各撓み部13の他端部が外側面に連結されたコア部12aと、コア部12aと一体に形成されコア部12aとフレーム部11との間の空間に配置される4つの付随部12bとを有している。つまり、各付随部12bは、加速度センサチップ1の主表面側から見て、フレーム部11とコア部12aと互いに直交する方向に延長された2つの撓み部13,13とで囲まれる空間に配置されており、各付随部12bそれぞれとフレーム部11との間にはスリット14が形成され、撓み部13を挟んで隣り合う付随部12b間の間隔が撓み部13の幅寸法よりも長くなっている。ここにおいて、コア部12aは、SOIウェハの支持基板、絶縁層、シリコン層それぞれを利用して形成し、各付随部12bは、SOIウェハの支持基板を利用して形成してある。しかして、加速度センサチップ1の主表面側において各付随部12bの表面は、コア部12aの表面を含む平面から加速度センサチップ1の他表面(図1(b)における上面)側へ離間して位置している。
The
ところで、図1(a)および図2それぞれの右側に示したように、加速度センサチップ1の厚み方向に直交する平面において矩形枠状のフレーム部11の一辺に沿った方向をx軸方向、この一辺に直交する辺に沿った方向をy軸方向、加速度センサチップ1の厚み方向をz軸方向と規定すれば、重り部12は、x軸方向に延長されてコア部12aを挟む2つ1組の撓み部13,13と、y軸方向に延長されてコア部12aを挟む2つ1組の撓み部13,13とを介してフレーム部11に支持されていることになる。ここで、加速度センサチップ1は、x軸方向を長手方向とする2つの撓み部13,13におけるコア部12a近傍にx軸方向の加速度を検出するためのピエゾ抵抗(図示せず)が2つずつ形成され、y軸方向を長手方向とする2つの撓み部13,13におけるコア部12a近傍にy軸方向の加速度を検出するためのピエゾ抵抗(図示せず)が2つずつ形成され、4つの撓み部13それぞれの長手方向におけるフレーム部11近傍にz軸方向の加速度を検出するためのピエゾ抵抗(図示せず)が1つずつ形成されており、各軸方向ごとにそれぞれ4つのピエゾ抵抗がブリッジ回路を構成するように配線(拡散層配線、金属配線など)を介して接続されている。また、加速度センサチップ1の上記一表面側には、シリコン酸化膜からなる保護膜(図示せず)が形成されており、ブリッジ回路の各端子となるパッド16がフレーム部11に対応する部位で加速度センサチップ1の主表面側に突設されている。ここに、加速度センサチップ1は、矩形枠状のフレーム部11の4辺のうちの2辺(x軸方向に沿った2辺)のみに上述のパッド16を設けてある。
By the way, as shown on the right side of each of FIG. 1A and FIG. 2, the direction along one side of the rectangular frame-shaped
したがって、加速度センサチップ1に加速度が作用すると、加速度の方向および大きさに応じて重り部12がフレーム部11に対して相対的に変位し、結果的に撓み部13が撓んでピエゾ抵抗の抵抗値が変化することになる。つまり、ピエゾ抵抗の抵抗値の変化を検出することにより加速度センサチップ1に作用したx軸方向、y軸方向、z軸方向それぞれの加速度を検出することができる。要するに、各ブリッジ回路の対角位置の一方の端子間に適宜の検出用電源を接続するとともに対角位置の他方の端子間の電圧を検出し、適宜の補正を加えれば、重り部12に作用するx軸方向、y軸方向、z軸方向それぞれの加速度に比例する電圧を得ることができる。本実施形態では、各ピエゾ抵抗それぞれが、フレーム部11に対する重り部12の変位により撓み部13に生じるひずみによって抵抗率の変化するゲージ抵抗を構成している。
Therefore, when acceleration acts on the
次に、パッケージ3について説明する。
Next, the
パッケージ3は、セラミック製のパッケージ本体31を備え、パッケージ本体31は一面に加速度センサチップ1を収納する収納凹所32が形成され、加速度センサチップ1の主表面を収納凹所32の内底面32aに対向させた形で加速度センサチップ1が収納される。また、パッケージ3は、パッケージ本体31における収納凹所32aの内底面32aと加速度センサチップ1の主表面との間に設けられ加速度センサチップ1の複数のパッド16それぞれと電気的に接続する複数の電極33を有している。ここにおいて、各電極33は、パッケージ本体31における収納凹所32の内底面32a上に形成されており、パッケージ本体31の外部に露出した外部接続用の端子(図示せず)とパッケージ本体31に埋設された電気配線(図示せず)を介して電気的に接続されている。なお、パッケージ3は、パッケージ本体31の上記一面を閉塞する矩形板状のパッケージ蓋(図示せず)を備えている。ここに、パッケージ本体31の外周形状は矩形状であり、パッケージ蓋は、パッケージ本体3に対して接着剤を用いて気密的に封着され、加速度センサチップ1の裏面(図1(b)における上面)側では重り部12とパッケージ蓋との間に重り部12の変位を可能とする空間(重り部12の揺動空間)が形成される。
The
また、加速度センサチップ1は、加速度センサチップ1の厚み方向において対向するパッド16と電極33とが、シリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂などの導電性接着剤からなる応力緩和層4を介して電気的に接続されている。ここにおいて、本実施形態では、加速度センサチップ1の厚み方向においてパッケージ本体31の収納凹所32の内底面32aと加速度センサチップ1との間に重り部12を変位可能とする空間(重り部12の揺動空間)が形成され且つパッケージ本体31が重り部12の過度な変位を規制するストッパとして機能するように加速度センサチップ1の厚み方向において重なるパッド16と応力緩和層4と電極33との厚みの総和(パッド16の厚みと応力緩和層4の厚みと電極33の厚みとの合計厚み)を設定してある。要するに、加速度センサチップ1の各パッド16とパッケージ3の各電極33とを応力緩和層4を介して電気的に接続することにより、パッケージ本体31の収納凹所32の内底面32aと加速度センサチップ1との重り部12の変位を可能とする空間が形成され、加速度センサチップ1に加速度がかかっていない状態での加速度センサチップ1の重り部12のコア部12aとパッケージ本体31の収納凹所32の内底面32aとの間のギャップ長は、加速度センサチップ1の厚み方向において重なるパッド16の厚みと電極33の厚みと応力緩和層4の厚みとの総和に略等しくなる。なお、導電性接着剤としてはエポキシ系樹脂よりも低粘度なシリコーン系樹脂を用いることにより、応力緩和層4の厚みの精度をより高めることが可能となる。
Further, in the
上述の加速度センサの製造にあたっては、パッケージ3の各電極33それぞれの上に導電性接着剤を所定量(一定量)ずつ滴下してから、加速度センサチップ1の各パッド16とパッケージ3の各電極33とが加速度センサチップ1の厚み方向において重なるように位置合わせして、加速度センサチップ1をパッケージ3にマウントすればよい(ここでは、加速度センサチップ1とパッケージ本体31の収納凹所32の内底面32aとを近づけることによって厚み方向において重なるパッド16と電極33との各組それぞれを導電性接着剤からなる応力緩和層4を介して電気的に接続すればよい)。
In manufacturing the acceleration sensor described above, a predetermined amount (fixed amount) of conductive adhesive is dropped on each
しかして、本実施形態の加速度センサでは、ボンディングワイヤを用いることなく加速度センサチップ1のパッド16とパッケージ3の電極33とを電気的に接続することができ、しかも、パッド16と電極33との間には導電性接着剤からなる応力緩和層4が介在しておりパッケージ本体31から加速度センサチップ1へ応力が伝わりにくいので、加速度センサチップ1のパッド16とパッケージ3の電極33との接続に伴ってフレーム部11に応力が発生するのを防止できて出力特性の変動を抑制することが可能である。
Thus, in the acceleration sensor of the present embodiment, the
また、本実施形態の加速度センサでは、加速度センサチップ1の厚み方向においてパッケージ本体31の収納凹所32の内底面32aと加速度センサチップ1との間に重り部12を変位可能とする空間が形成され且つパッケージ本体31が重り部12の過度な変位を規制するストッパとして機能するように加速度センサチップ1の厚み方向において重なるパッド16と応力緩和層4と電極33との厚みの総和を設定してあるので、パッケージ本体31が重り部12の過度な変位を規制するストッパとして機能を有することとなり、重り部12の過度な変位を抑制することが可能となる。
Further, in the acceleration sensor of the present embodiment, a space in which the
(実施形態2)
本実施形態の加速度センサの基本構成は実施形態1と略同じであって、図4に示すように、加速度センサチップ1のフレーム部11における各パッド16それぞれの形成部位に、応力緩和層4側へ突出する凸部19が形成されるとともに、パッケージ本体31の収納凹所32の内底面32aにおける各電極33それぞれの形成部位に応力緩和層4側へ突出する凸部32bが形成されている点が相違する。なお、他の構成は実施形態1と同様なので、実施形態1と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 2)
The basic configuration of the acceleration sensor according to the present embodiment is substantially the same as that of the first embodiment. As shown in FIG. 4, the
しかして、本実施形態の加速度センサでは、重り部12のコア部12aとパッケージ本体31の収納凹所32の内底面32aとの間の距離が、パッド16の厚みと応力緩和層4の厚みと電極33の厚みとの総和に各凸部16,32bの厚みを加えた値に略等しくなるから、重り部12とパッケージ本体31の収納凹所32の内底面32aとの間に加速度センサチップ1の厚み方向への重り部12の許容変位量に応じたギャップ長の空間を容易に確保することが可能となる。また、本実施形態の加速度センサでは、実施形態1の加速度センサに比べて応力緩和層4の厚みを比較的薄くすることが可能となり、応力緩和層4として用いる導電性接着剤が加速度センサチップ1の厚み方向において重なるパッド16と電極33との間からはみ出して隣り合うパッド16間が短絡してしまうことを防止することができる。
Thus, in the acceleration sensor of the present embodiment, the distance between the
なお、本実施形態では、加速度センサチップ1のフレーム部11における各パッド16それぞれの形成部位に応力緩和層4側へ突出する凸部19を形成するとともに、パッケージ本体31の収納凹所32の内底面32aにおける各電極33それぞれの形成部位に応力緩和層4側へ突出する凸部32bを形成してあるが、必ずしも加速度センサチップ1とパッケージ本体31との両方に凸部を形成する必要はなく、少なくとも一方に凸部を形成すればよい。
In the present embodiment, the
(実施形態3)
本実施形態の加速度センサの基本構成は実施形態1と略同じであって、図5に示すように、各応力緩和層4それぞれが導電性材料(例えば、銀など)からなる球状の粒塊42を含有している点が相違する。ここにおいて、本実施形態では、粒塊42の粒径と応力緩和層4の厚みとを等しく設定してある。なお、他の構成は実施形態1と同様なので、実施形態1と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 3)
The basic configuration of the acceleration sensor of the present embodiment is substantially the same as that of the first embodiment. As shown in FIG. 5, each of the stress relaxation layers 4 is a
しかして、本実施形態の加速度センサでは、重り部12のコア部12aとパッケージ本体31の収納凹所32の内底面32aとの間に加速度センサチップ1の厚み方向への重り部12の許容変位量に応じたギャップ長の空間を容易に確保することが可能になるとともに、ギャップ長の精度を高めることが可能となる。
Therefore, in the acceleration sensor of the present embodiment, the allowable displacement of the
また、本実施形態では、粒塊42の粒径と応力緩和層4の厚みとが等しく設定されているので、加速度センサチップ1の厚み方向において重なるパッド16とパッケージ3の電極33との間の距離を均一化することができ、応力緩和層4の厚みのばらつきに起因してフレーム部11にひずみが生じるのを抑制することができる。なお、他の実施形態の加速度センサにおいても、応力緩和層4に粒塊42を含有させてもよい。
In the present embodiment, since the particle size of the
(実施形態4)
本実施形態の加速度センサの基本構成は実施形態1と略同じであって、図6に示すように、パッケージ3の各電極33が、短冊状に形成されており、パッケージ本体31の内底面から所定距離だけ離間して配置されるとともにパッケージ本体31に支持され、加速度センサチップ1の厚み方向に可撓性を有している点が相違する。ここにおいて、各電極33は加速度センサチップ1と厚み方向が一致するように配置されている。なお、他の構成は実施形態1と同様なので、実施形態1と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 4)
The basic configuration of the acceleration sensor of the present embodiment is substantially the same as that of the first embodiment. As shown in FIG. 6, each
しかして、本実施形態の加速度センサでは、重り部12とパッケージ本体31の収納凹所32の内底面32aとの間に加速度センサチップ1の厚み方向への重り部12の許容変位量に応じたギャップ長の空間をより容易に確保することが可能となる。また、本実施形態では、パッケージ3の各電極33が加速度センサチップ1の厚み方向に可撓性を有しているので、パッケージ3を実装する実装基板(例えば、ガラスエポキシ基板などの回路基板)とパッケージ本体31との熱膨張係数差に起因してパッケージ本体31に発生した応力が加速度センサチップ1へ与える影響を低減することができる。
Therefore, in the acceleration sensor of the present embodiment, the amount of allowable displacement of the
(実施形態5)
ところで、実施形態1〜4の加速度センサでは、加速度センサチップ1が主表面をパッケージ本体31の収納凹所32の内底面32aに対向させた形でパッケージ本体31内に収納されていたが、本実施形態の加速度センサでは、図7に示すように、加速度センサチップ1の裏面をパッケージ本体31の収納凹所32の内底面32aに対向させた形でパッケージ本体31内に収納してある。なお、実施形態1と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 5)
By the way, in the acceleration sensors of the first to fourth embodiments, the
本実施形態の加速度センサは、加速度センサチップ1が、主表面側の各パッド16それぞれと電気的に接続され厚み方向に貫設された複数の貫通配線17と、加速度センサチップ1の裏面に設けられ各貫通配線17それぞれと電気的に接続された複数の裏面パッド18とを有しており、加速度センサチップ1の厚み方向において重なる裏面パッド18と電極33とが導電性接着剤からなる応力緩和層4を介して電気的に接続されている。
In the acceleration sensor of the present embodiment, the
上述の加速度センサの製造にあたっては、パッケージ3の各電極33それぞれの上に導電性接着剤を所定量(一定量)ずつ滴下してから、加速度センサチップ1の各パッド16とパッケージ3の各電極33とが加速度センサチップ1の厚み方向において重なるように位置合わせして、加速度センサチップ1をパッケージ3にマウントすればよい(ここでは、加速度センサチップ1とパッケージ本体31の収納凹所32の内底面32aとを近づけることによって厚み方向において重なる裏面パッド18と電極33との各組それぞれを導電性接着剤からなる応力緩和層4を介して電気的に接続すればよい)。なお、本実施形態では、加速度センサチップ1の裏面側に設けた裏面パッド18が加速度センサチップ1の主表面側に設けたパッド16と厚み方向において重なる位置に配置されているので、加速度センサチップ1とパッケージ3との位置合わせが容易になる。
In manufacturing the acceleration sensor described above, a predetermined amount (fixed amount) of conductive adhesive is dropped on each
しかして、本実施形態の加速度センサでは、加速度センサチップ1の主表面側のパッド16とパッケージ3の電極33とが貫通配線17と裏面パッド18と応力緩和層4とを介して電気的に接続されるので、ボンディングワイヤを用いることなく加速度センサチップ1のパッド16とパッケージ3の電極33とを電気的に接続することができ、しかも、裏面パッド18と電極33との間には導電性接着剤からなる応力緩和層が介在しておりパッケージ本体31から加速度センサチップ1へ応力が伝わりにくいので、加速度センサチップ1のパッド16とパッケージ3の電極33との接続に伴ってフレーム部11に応力が発生するのを防止できて出力特性の変動を抑制することが可能となる。
Thus, in the acceleration sensor of the present embodiment, the
また、本実施形態の加速度センサでは、加速度センサチップ1の厚み方向においてパッケージ本体31の収納凹所32の内底面32aと加速度センサチップ1との間に、加速度センサチップ1の厚み方向において重なる裏面パッド18と応力緩和層4と電極33との厚みの総和(裏面パッド18の厚みと応力緩和層4の厚みと電極33の厚みとの合計厚み)に応じたギャップ長の空間が形成されるので、パッケージ本体31が重り部12の過度な変位を規制するストッパとして機能することとなり、重り部12の過度な変位を抑制することが可能となる。
In the acceleration sensor of the present embodiment, the back surface that overlaps in the thickness direction of the
(実施形態6)
本実施形態の加速度センサの基本構成は実施形態5と略同じであって、図8に示すように、パッケージ3が、パッケージ本体31の表面に露出した電気配線38を備えている点が相違する。ここにおいて、各電気配線38は、各電極33それぞれと電気的に接続され、パッケージ本体31の上記一面における収納凹所32の周部上までパッケージ本体31から露出した形で延設されており、各電極33側とは反対側の端部(図示例では、パッケージ本体31の上記一面における収納凹所32の周部上に形成されている部位)が外部接続用の端子を構成している。他の構成は実施形態5と同様なので、実施形態5と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 6)
The basic configuration of the acceleration sensor of this embodiment is substantially the same as that of the fifth embodiment, and is different in that the
しかして、本実施形態の加速度センサでは、製造時に、例えば、めっき技術とレーザパターニング技術とを利用してパッケージ本体31の表面に立体的に電気配線38を形成することができるから、電気配線38をパッケージ本体31に埋設する形で形成する場合に比べて、電気配線38の設計の自由度を高くできる。
Thus, in the acceleration sensor of the present embodiment, the
(実施形態7)
本実施形態の加速度センサの基本構成は実施形態6と略同じであって、図9に示すように、複数のパッド16がフレーム部11の4つの角部に分散して配置されている点が相違する。なお、他の構成は実施形態6と同様なので、実施形態6と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 7)
The basic configuration of the acceleration sensor of the present embodiment is substantially the same as that of the sixth embodiment, and a plurality of
しかして、本実施形態の加速度センサでは、加速度センサチップ1のフレーム部11の4つの角部が応力緩和層4を介してパッケージ3に固着されるので、パッケージ本体31から加速度センサチップ1の各撓み部13に形成されたゲージ抵抗までの応力伝達距離を長くすることが可能となり、加速度センサチップ1の出力変動をより抑制することが可能となる。
Thus, in the acceleration sensor according to the present embodiment, the four corners of the
なお、上記各実施形態では、SOIウェハを用いて形成した加速度センサチップ1について例示したが、加速度センサチップ1はSOIウェハに限らず、例えばシリコン基板を用いて形成してもよい。また、撓み部13に設けるゲージ抵抗もピエゾ抵抗に限らず、例えばカーボンナノチューブを採用してもよい。
In each of the above-described embodiments, the
1 加速度センサチップ
3 パッケージ
4 応力緩和層
11 フレーム部
12 重り部
13 撓み部
14 スリット
16 パッド
31 パッケージ本体
32 収納凹所
32a 内底面
33 電極
DESCRIPTION OF
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005127183A JP2006300905A (en) | 2005-04-25 | 2005-04-25 | Acceleration sensor and method of manufacturing same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005127183A JP2006300905A (en) | 2005-04-25 | 2005-04-25 | Acceleration sensor and method of manufacturing same |
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Publication Number | Publication Date |
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JP2006300905A true JP2006300905A (en) | 2006-11-02 |
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ID=37469351
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JP2005127183A Withdrawn JP2006300905A (en) | 2005-04-25 | 2005-04-25 | Acceleration sensor and method of manufacturing same |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2006300905A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010134181A1 (en) * | 2009-05-21 | 2010-11-25 | パナソニック電工株式会社 | Structure having chip mounted thereon and module provided with the structure |
JP2011523068A (en) * | 2008-06-13 | 2011-08-04 | エプコス アクチエンゲゼルシャフト | System support for electronic elements and manufacturing method thereof |
-
2005
- 2005-04-25 JP JP2005127183A patent/JP2006300905A/en not_active Withdrawn
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Legal Events
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A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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