JP2009222687A - 加速度センサ装置および加速度センサ装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】低背小型化しても実装後の検出感度を高く維持することができる加速度センサ装置を提供する。
【解決手段】重り部１１と、重り部１１を囲繞する枠状の固定部１３と、固定部１３の下面に開口部７ａを有するようにして固定部１３に設けられる孔部７と、一方端が固定部１３に連結され、且つ他方端が重り部１１に連結される梁部１２と、梁部１２に設けられる抵抗素子１５と、を有するセンサ素子２０と、センサ素子２０が載置される主面１Ａを有する基板１と、基板１の主面１Ａと固定部下面の開口部７ａ周囲との間に介在され、一部が孔部７に埋入された状態でセンサ素子２０と基板１とを接合する接着剤８と、を備えた構成とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、加速度を検出する加速度センサ装置および加速度センサ装置の製造方法に関するものである。

携帯型音楽プレイヤーやノート型パソコンなどのハードディスクドライブ搭載機器の落下保護、自動車のナビゲーションシステムにおける加速度検知などに、加速度センサが使用されている。

図８に従来の加速度センサの断面図を示す。同図に示す加速度センサ装置は、シリコン基板を加工して作製されたセンサ素子１００と、センサ素子１００を載置する基板２００とを備えた構成を有している。

センサ素子１００は、重り部１０１と、重り部１０１を囲繞する枠状の固定部１０２と、重り部１０１と固定部１０２とに連結される梁部１０３と、梁部１０３に形成されるピエゾ抵抗素子（図示せず）とを有している。

このようなセンサ素子１００を有する加速度センサ装置に加速度に比例した外力が加わると重り部１０１が動き、それに伴って梁部１０３が変形し、ピエゾ抵抗素子も変形する。このピエゾ抵抗素子の変形による抵抗値の変化に基づいて加速度が検出されることとなる。

ところでセンサ素子１００は、固定部１０２の下面と基板２００の主面との間に介在された接着剤３００によって基板２００に固定されている。通常、基板２００、接着剤３００、およびセンサ素子１００とは、それぞれ線膨張係数が大きく異なっているため、接着剤３００を固定部１０２の下面全体にわたって塗布し、接着剤を硬化した場合、両者の線膨張係数の差に起因した残留応力が発生しやすくなり、この残留応力の影響によって梁部１０３が変形するなどして、加速度の検出感度の低下、オフセット電圧の増加、温度ドリフトの悪化といった問題が起こる。そこで接着剤３００は、固定部１０２の下面全体にではなく、複数箇所、例えば固定部１０２の下面四隅に対応する四箇所に分けて接着面積が小さくなるように塗布されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−２１２２４６号公報

しかしながら、図８に示すような従来の加速度センサ装置は、複数箇所に分けて塗布した接着剤３００が固定部１０２の下面に沿って広がるなどして、各接着剤３００の接着面積にばらつきが生じやすかった。さらに、センサ素子１００の低背小型化が進むと、接着面積をさらに小さくする必要があるが、複数箇所に塗布する接着量を従来のディスペンサーを使って均一に制御するのには限界があった。例えば、固定部１０２の下面四隅に対応する四箇所に分けて接着剤３００を塗布した場合、一つの隅における接着面積は小さく、別の隅における接着面積は大きくなる場合があった。このように接着剤３００の接着面積がばらつくと、センサ素子１００に不均一な残留応力が発生するなどして梁部１０３が変形し、結局、加速度の検出感度の低下、オフセット電圧の増加、温度ドリフトの悪化などが起こり電気的特性の劣化を招くこととなる。特に加速度センサ装置が低背小型化するほど、これらの問題が顕著になってきている。

本発明は、以上のような諸事情を鑑みて案出されたものであり、電気的特性の劣化を抑えつつ小型化に対応した加速度センサ装置および加速度センサ装置の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の加速度センサ装置は、重り部と、前記重り部を囲繞する枠状の固定部と、前記固定部の下面に開口部を有するようにして前記固定部に設けられる孔部と、一方端が前記固定部に連結され、且つ他方端が前記重り部に連結される梁部と、前記梁部に設けられる抵抗素子と、を有するセンサ素子と、前記センサ素子が載置される主面を有する基板と、前記基板の主面と前記固定部下面の前記開口部周囲との間に介在され、一部が前記孔部に埋入された状態で前記センサ素子と前記基板とを接合する接着剤と、を有することを特徴とする。

また本発明の加速度センサ装置は、前記孔部が前記固定部の四隅に対応する位置に設けられていることを特徴とする。

また本発明の加速度センサ装置は、前記重り部は平面形状が矩形状をなすとともに、前記梁部が前記重り部の上面四辺の中央部に連結されていることを特徴とする。

また本発明の加速度センサ装置は、前記孔部の内壁面と前記固定部の側面とを連通する連通部が設けられていることを特徴とする。

また本発明の加速度センサ装置は、前記接着剤にはスペーサ部材が含有されていることを特徴とする。

また本発明の加速度センサ装置は、前記センサ素子の出力信号を信号処理するＩＣチップをさらに含むことを特徴とする。

また本発明の加速度センサ装置の製造方法は、重り部と、前記重り部を囲繞する枠状の固定部と、前記固定部の下面に開口部を有するようにして前記固定部に設けられる孔部と、一方端が前記固定部に連結され、且つ他方端が前記重り部に連結される梁部と、前記梁部に設けられる抵抗素子と、を有するセンサ素子および前記センサ素子が載置される主面を有する基板を準備する工程Ａと、前記基板の主面で且つ前記センサ素子を載置したときに前記開口部と対応する位置に接着用部材を塗布する工程Ｂと、前記接着用部材の一部が前記孔部に入るようにして前記センサ素子を前記基板の主面に載置させ、前記接着用部材を硬化させることにより前記センサ素子と前記基板とを接合する工程Ｃと、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、固定部の下面には孔部が設けられており、この孔部周囲と基板の主面との間に接着剤を介在させてセンサ素子と基板とを固定するようにしたことから、接着剤の塗布量が多くても余分な接着剤は孔部の中に入り込むため、接着剤が固定部の下面長手方向に沿って広がるのを抑えることができる。これにより接着剤の接着面積のばらつきを小さくすることができ、センサ素子に不均一な残留応力が発生するのを抑制して電気的な特性が優れた加速度センサ装置となすことができる。

また本発明の構成によって、センサ素子の耐衝撃性が向上するという効果も奏する。

以下に図面を参照して、本発明にかかる加速度センサ装置及び加速度センサ装置の製造方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、以下の実施の形態で用いられる図は模式的なものであり、図面上の寸法比率は現実のものとは必ずしも一致していない。また、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。なお、本実施形態ではピエゾ抵抗効果を利用した三次元加速度センサ装置を例に説明する。

＜加速度センサ装置＞
図１は本実施形態にかかる加速度センサ装置の斜視図、図２は図１の加速度センサ装置の蓋１０を外した状態の平面図、図３は図１に示す加速度センサ装置の断面図であり、図３（ａ）は図２のＡ−Ａ’線で切断したときの断面に相当し、図３（ｂ）は図２のＢ−Ｂ’線で切断したときの断面に相当する。これらの図に示すように本実施形態にかかる加速度センサ装置は、基板１とセンサ素子２０とから主に構成されている。

まずセンサ素子２０について説明する。図４はセンサ素子２０の斜視図である。図４に示すようにセンサ素子２０は、重り部１１と、重り部１１を囲繞する枠状の固定部１３と、一方端が固定部１３に連結され、他方端が重り部１１に連結される梁部１２と、固定部１３に形成される素子側電極パッド１４と、梁部１２に形成される抵抗素子１５と、を有している。

センサ素子２０に加速度が加わると、加速度に応じた力がこの重り部１１に作用し、重り部１１が動くことで梁部１２が撓むようになっている。本実施形態における重り部１１には、その四隅に連結された４個の付属重り部１１´が設けられている。付属重り部１１´は、重り部１１と一体形成されるものであり、付属重り部１１´を設けることによって加速度に対する梁部１２の撓みが大きくなり、加速度の検出感度を向上させることができる。

重り部１１は、平面形状が略正方形をなし、その一辺の長さは例えば０．２５ｍｍ〜０．５ｍｍに設定される。また重り部１１の厚みは例えば０．２ｍｍ〜０．６２５ｍｍに設定される。付属重り部１１´は、重り部１１と同様に平面形状が、略正方形をなし、その一辺の長さは例えば０．１ｍｍ〜０．４ｍｍに設定される。また付属重り部１１aの厚みは、重り部１１と同じ厚みを有するように例えば０．２ｍｍ〜０．６２５ｍｍに設定される。なお、重り部１１および付属重り部１１aの平面形状は正方形に限られず、円や長方形など任意の形状が可能である。なお、重り部１１と付属重り部１１´は、例えばＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板を加工することにより一体的に形成されている。

このような重り部１１および付属重り部１１´を囲繞するようにして枠状の固定部１３が形成されている。固定部１３は、平面形状が略正方形をなし、中央部に重り部１１および付属重り部１１´より若干大きい略正方形の開口部を有している。固定部１３は、その一辺が例えば１．４ｍｍ〜３．０ｍｍに設定され、固定部１３を構成するアームの幅（アームの長手方向と直交する方向の幅）は例えば０．３ｍｍ〜１．８ｍｍに設定される。また固定部１３の厚みは、例えば０．２ｍｍ〜０．６２５ｍｍに設定される。この固定部１３の下面が接着剤８によって基板１の主面１Ａに接合されることによりセンサ素子２０が基板１に固定されることとなる。

図５は、センサ素子２０を下面側から見たときの斜視図である。図５に示すように固定部１３には、その下面に開口部７ａを有する孔部７が設けられている。孔部７は、接着剤８の塗布位置と対応する部分、例えば固定部１３の四隅に４個設けられている。この孔部７は、センサ素子２０を接着剤８により基板１に接合する際、余分な接着剤８を収容するためのものである。これによって接着剤８が固定部１３の下面に沿って広がるのを抑えることができ、接着剤８の接着面積が大きくばらつくことがなくなる。その結果、センサ素子２０に不均一な残留応力が発生するのを抑制して電気的な特性に優れた加速度センサ装置となすことができる。また接着剤８の一部が孔部７に埋入された状態でセンサ素子２０と基板１とが接合されていることから、センサ素子２０に横方向から衝撃が加わった際、孔部７に埋入された接着剤８が衝撃を吸収するため横方向の耐衝撃性が向上するという利点もある。さらに孔部７を設けたことによりセンサ素子２０が軽量化されるため接着剤８とセンサ素子２０とが剥がれずらくなり、これによっても耐衝撃性が向上する。

孔部７は、固定部１３の厚み方向に貫通しないように、換言すれば孔部７の底面が固定部１３の上面まで到達しないようにして形成することが好ましい。このようにして孔部７を形成することにより、固定部１３の上面側に形成される配線の引き回しの自由度を低下させることがない。またセンサ素子２０を基板１に実装する際などにセンサ素子２０の上面側から吸着コレットによるピックアップができるという利点もある。一方、孔部７を固定部１３の厚み方向に貫通しないように形成し、センサ素子２０を基板１に固定した場合、孔部７の開口部７ａが塞がれることにより孔部７の内部に気体が密閉された状態となりやすい。気体が孔部７の内部に密閉された場合、周囲の温度変化により密閉された気体が膨張もしくは収縮することによって、センサ素子２０に不要な圧力がかかり加速度センサ装置の電気的特性の劣化を招く恐れがある。そこで、気体が密閉されないように、固定部１３には、孔部７の内壁面と固定部１３の側面とを連通させる連通部１６を設けておくとよい。連通部１６を設けておくことにより、孔部７の内部に存在する気体が膨張もしくは収縮したとしても連通部１６を通して気体が出入りするため、センサ素子２０に不要な圧力がかかるのを防止して加速度センサ装置の電気的特性の劣化を抑制することができる。また連通部１６は、固定部１３の内周面１３ａ側へ連通させておくことが好ましい。連通部１６を固定部１３の内周面１３ａ側へ連通させておくことにより、外部からの衝撃が固定部１３の外周面に加わった際、例えばウエハからセンサ素子２０を個片にカットする際に固定部１３が破損するのを少なくすることができる。

孔部７は例えば、円柱状に形成されておりその開口部７ａの直径φおよび深さｄは主として接着剤８との関係を考慮して設定される。具体的には、接着剤８となる接着用部材８´を基板１の主面１Ａに塗布した際の接着用部材８´の塗布面（基板１との接触面）の面積を予め測定しておき、その面積よりも大きくなるように開口部７ａの直径φが設定される。一方、孔部７の深さｄは、基板１の主面１Ａに塗布した際の接着用部材８´の高さを予め測定しておき、その高さよりも大きくなるように設定される。また、接着剤８にスペーサ部材１７が含有されている場合には開口部７ａの直径φを、スペーサ部材１７の直径サイズより５倍以上大きくすることが好ましい。これにより余分な接着剤８が孔部７に入りやすくなる。さらにセンサ素子２０をウエハ状態から個片に切り出すときの耐衝撃性を考慮すると開口部７ａの淵（孔部７の内壁面）から固定部１３の外周面までの距離は１００μｍ以上にしておくことが好ましい。またセンサ素子２０をＳＯＩ基板により作製する場合には、固定部１３の厚みtから孔部７の深さｄを引いた差の値をＳＯＩ基板の上部シリコン層の厚みと同じにするか、または大きくする方がよい。これにより孔をあけるプロセスが増えず、固定部１３が壊れにくくなる。

なお、孔部７の形状は円柱状に限らず、例えば四角柱や三角柱など任意の形状が可能である。

このような固定部１３と重り部１１との間には図３に示すように梁部１２が設けられている。梁部１２は、一方端が重り部１１の各辺の上面側中央部に連結され、他方端が固定部１２の内周における各辺の上面側中央部に連結されており、本実施形態におけるセンサ素子２０では、４本の梁部１２が設けられている。

梁部１２は可撓性を有し、センサ素子２０に加速度が加わると重り部１１が動き、重り部１１の動きに伴って梁部１２が撓むようになっている。梁部１２は、例えば長手方向の長さが０．３ｍｍ〜０．８ｍｍに設定され、幅（長手方向と直交する方向の長さ）が０．０４ｍｍ〜０．２ｍｍに設定され、厚みが５μｍ〜２０μｍに設定されている。このように梁部１２を細長く且つ薄く形成することによって可撓性が発現される。

このような梁部１２の上面には複数の抵抗素子１５が形成されている。抵抗素子１５は、より具体的には、ＳＯＩ基板にボロンを打ち込むことにより形成されたピエゾ抵抗素子である。本実施形態では、３軸方向（図４に示した３次元直交座標系におけるＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向）の加速度を検出できるように梁部１２の所定の位置にこれらの抵抗素子１５が形成されている。例えば、Ｘ軸方向に伸びる２つの梁部１２には、Ｘ軸方向の加速度を検出するための４個の抵抗素子１５が設けられており、それぞれの梁部１２に２個ずつ配置されている。これら４個の抵抗素子１５のうち、固定部１３側に配された抵抗素子同士を直列に接続し、重り部１１側に配された抵抗素子同士を直列に接続し、これらを並列に接続することでブリッジ回路を構成している。またＹ軸方向に伸びる２つの梁部１２には、Ｙ軸方向の加速度を検出するための４個の抵抗素子１５が設けられており、これらの抵抗素子１５を、Ｘ軸方向の加速度検出用の抵抗素子１５と同様に配置し、抵抗素子同士の接続を行うことによってブリッジ回路を構成している。また、図示していないがＺ軸方向の加速度を検出するための４個の抵抗素子１５が、Ｘ軸方向に伸びる２つの梁部１２に、Ｘ軸方向の加速度を検出するための４個の抵抗素子１５それぞれと並ぶようにして形成されている。このＺ軸方向の加速度検出用の抵抗素子１５は、Ｘ軸方向の加速度検出用の抵抗素子１５とは、抵抗素子同士の接続の仕方が異なっており、本実施形態では、Ｘ軸方向に伸びる２本の梁部１２のうち一方の梁部１２に設けられた固定部１３側の抵抗素子１５と、他方の梁部１２に設けられた重り部１１側の抵抗素子１５とを直列接続してブリッジ回路を構成している。このようなブリッジ回路が組まれたセンサ素子２０に加速度が加わると、上述したように梁部１２が撓み、この撓みに伴って抵抗素子１５が変形するため、ブリッジ回路で検出する出力電圧が変化する。この抵抗値の変化に基づく出力電圧の変化を電気信号として取り出し、これを外部のＩＣで演算処理することによって印加された加速度の方向並びに大きさを検知することができる。なおＺ軸方向の加速度検出用の抵抗素子１５は、Ｘ軸方向に伸びる梁部１２に設けたのと同様にして、Ｙ軸方向に伸びる２つの梁部１２に設けるようにしてもよい。

固定部１３の上面には、抵抗素子１５と電気的に接続される素子側電極パッド１４が設けられており、この素子側電極パッド１４を介して抵抗素子同士の接続や抵抗素子１５からの電気信号の外部への取り出しなどを行っている。なお素子側電極パッド１４に接続される金属細線６をボンディングする際の衝撃により固定部１３が破損するのを防止する観点から、素子側電極パッド１４は、孔部７の直上領域を避けて形成することが好ましい。

かかるセンサ素子２０は、図３に示すように基板１に実装されている。基板１はセンサ素子２０を保護する機能を有し、内部にはセンサ素子２０を収容するキャビティ５が設けられている。基板１は、セラミック材料などからなる絶縁層を複数積層することにより形成され、本実施形態では３枚の絶縁層１a〜１ｃにより構成されている。絶縁層１ａは平板状の部材からなり、その主面１Ａにセンサ素子２０が載置される。絶縁層１ｂはセンサ素子２０より若干大きい開口部を有する枠状の部材であり、絶縁層１ａと接合されている。絶縁層１ｃは、絶縁層１ｂの開口部より広い開口部を有する枠状の部材であり、絶縁層１ｂの主面の一部が露出するようにして絶縁層１ｂと接合されている。絶縁層１ｃの開口部から露出する絶縁層１ｂの主面には、複数の基板側電極パッド４が形成されている。基板側電極パッド４は金属細線６によってセンサ素子２０の固定部上面に設けた素子側電極パッド１４と電気的に接続されている。また基板１の下面には、複数の外部端子２が設けられており、外部端子２は基板１の内部に設けたビアホール導体３を介して基板側電極パッド４と接続されている。すなわち、センサ素子２０の電気信号は、素子側電極パッド１５、金属細線６、基板側電極パッド４、ビアホール導体３、外部端子２などを介して外部へ取り出されることとなる。

このような基板１の主面１Ａに載置されるセンサ素子２０は接着剤８により基板１に接合されている。センサ素子２０の固定部１３には、上述したように接着剤８の塗布位置と対応する箇所に孔部７が設けられているため接着剤８の一部は孔部７の中に入り、残りの接着剤８が孔部７の開口部７ａの周辺と基板１の主面１Ａとの間に介在された状態となる。したがって、孔部７の開口部７ａの周辺と基板１の主面との間に介在された接着剤８によってセンサ素子２０と基板１とが接合されることとなる。この場合、接着剤８は孔部７の開口部７ａの外周縁に沿ってドーナツ状に広がることになるが、このドーナツ状に広がった部分の面積を固定部下面の面積全体の５％以上としておけば、センサ素子２０と基板１とが強固に接合することができ、例えば１０００Ｇ程度の大きな加速度が印加される環境においても耐え得るものとなる。接着剤８は、例えば、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂などを使用することができる。なかでも接着時の残留応力を緩和する観点からシリコーン樹脂を用いることが好ましい。

接着剤８には、重り部１１の下面と基板１の主面１Ａとの間に所定の大きさのギャップが形成されるように、所定の径を有する球状のスペーサ部材１７が混合されている。すなわち、重り部１１の下面と基板１の主面１Ａとの間のギャップの大きさをスペーサ部材１７によって制御することができる。スペーサ部材１７は、例えばシリカ、シリコン、ジビニルベンゼンなど所定の硬さを有する球状の部材であり、その直径は例えば２〜２０μｍである。従来の加速度センサ装置では、接着剤８にスペーサ部材を混ぜた場合、スペーサ部材によって接着剤の塗布用ノズルが目詰まりしないようにノズルの内径を比較的大きくする必要があるため、接着剤の塗布量を少なく制御することが困難であり、過剰な量の接着剤が塗布されることが多かった。この場合、固定部から外側に接着剤がはみだし、このはみ出した接着剤が重り部の可動範囲を狭くするなどして加速度センサ装置の電気的特性の劣化を招く要因となっていた。特に、加速度センサ装置の低背小型化が進むにつれて、必然的にセンサ素子２０が低背小型化されるため、接着剤の塗布量を少なく制御することがより困難となってきており、過剰な量の接着剤による上記問題が顕著になる傾向にある。一方、本発明の加速度センサ装置によれば、接着剤８の塗布量が多くなったとしても、余分な接着剤８の多くは孔部７に収容されることから接着剤８が固定部１３の外側にはみ出すことが少なくなる。したがって過剰に塗布された接着剤８に起因して加速度センサ装置の電気的特性が劣化するのを防止することができ、加速度センサ装置の低背小型化にも対応可能である。

本実施形態のように梁部１２が重り部１１の上面四辺の中央部に連結されている場合、センサ素子２０と基板１との接合は、固定部１３の四隅部において行うことが好ましい。これによりセンサ素子２０の基板１への接合箇所と梁部１２との間の距離が離れるため、接着剤８による接合に起因して発生し得る残留応力が梁部１２に与える影響を小さくすることができ、加速度センサ装置の電気的な特性が劣化するのを抑えることができる。

このようにしてセンサ素子２０が接合された基板１のキャビティの開口部を塞ぐようにして蓋１０が基板１の上面に固着されており、センサ素子２０がキャビティ５内に気密封止されている。蓋１０は、例えば４２アロイやステンレスなどの金属板からなり、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂９により基板１に接合されている。

以上、本発明の加速度センサ装置によれば、固定部１３の下面には孔部７が設けられており、この孔部７の開口部７ａの周囲と基板１の主面１Ａとの間に接着剤８を介在させてセンサ素子２０と基板１とを固定するようにしたことから、余分な接着剤８は孔部７の中に入り込むため、接着剤８が固定部１３の下面より外側にはみ出たり、固定部１３の下面に沿って広がるのを抑えることができる。これにより接着剤８の接着面積のばらつきを小さくすることができ、センサ素子２０に不均一な残留応力が発生するのを抑制して電気的な特性が優れた加速度センサ装置となすことができる。

（変形例）
図６は上述した実施形態にかかる加速度センサ装置の変形例を示す断面図である。なお、図６の断面図は図２におけるＡ−Ａ’線における断面に相当するものである。この変形例にかかる加速度センサ装置は、センサ素子２０の出力信号を演算処理するＩＣチップ３０をさらに含んでいる。図６に示す加速度センサ装置では、基板１の下面側に設けたキャビティにＩＣチップ３０が収容されており、基板１に設けたビアホール導体３や配線導体などを介してセンサ素子２０及び外部端子２と電気的に接続されている。ＩＣチップ３０は、例えば、センサ素子２０の出力信号を増幅する増幅回路、センサ素子２０の温度特性を補正する温度補償回路、ノイズを除去するノイズ除去回路などが集積化されたものである。このようなＩＣチップ３０を備えることによって加速度を高精度に検知することができる。

＜加速度センサ装置の製造方法＞
次に本実施の形態に係る加速度センサ装置の製造工程を説明する。

（工程Ａ）
まず重り部１１と、重り部１１を囲繞する枠状の固定部１３と、固定部１３の下面に開口部７ａを有するようにして固定部１３に設けられる孔部７と、一方端が固定部１３に連結され、且つ他方端が重り部１１に連結される梁部１２と、梁部１２に設けられる抵抗素子１５と、を有するセンサ素子２０およびセンサ素子２０が載置される主面１Ａを有する基板１を準備する。

センサ素子２０は例えば、ＳＯＩ基板を用いて作製されるものであり、まずＳＯＩ基板表面のシリコン層にイオン注入法によりボロンを注入することでピエゾ抵抗からなる抵抗素子１５を形成する。抵抗素子１５を形成した後、ピエゾ抵抗素子に連結する配線を金属スパッター、ドライエッチング装置を用いて作製する。次に、従来周知の半導体微細加工技術、例えばフォトリソグラフィ法やディープドライエッチングによりＳＯＩ基板の表面側と裏面側から加工を施すことにより、梁部１２と重り部１１を形成する。このとき孔部７と連通部１６も同時に形成される。このようにして図４に示すようなセンサ素子２０が作製される。

一方、基板１はアルミナなどの セラミック材料からなる複数の絶縁層を積層することにより形成される。具体的には、平板状の絶縁層１ａ、矩形状の開口部を有する絶縁層１ｂ、絶縁層１ｂの開口部より大きな開口部を有する絶縁層１ｃを順次積層することよりキャビティ５を有する基板１が作製される。

（工程Ｂ）
次に図７に示すように基板１の主面１Ａで且つセンサ素子２０を載置したときに開口部７ａと対応する位置に接着用部材８´を塗布する。接着用部材８´は硬化前のシリコーン樹脂やエポキシ樹脂であり、ディスペンサーなどを用いて基板１の主面１Ａに塗布される。接着用部材８´は、基板１の主面１Ａへ塗布した際の塗布面が固定部１３の幅より小さく、且つ孔部７の開口部７ａより大きくなるようにして塗布される。なお孔部７の深さや開口部７ａの大きさは接着用部材８´の塗布量等との関係で調整される。接着用部材８´には、シリカ、シリコン、ジビニルベンゼンなどからなる直径が２μｍ〜２０μｍ程度の球状のスペーサ部材が混合されており、このスペーサ部材が固定部１３の下面と基板１の主面１Ａとの間に介在されることにより基板１の主面１Ａと重り部１１の下面との間に隙間を形成することができる。

（工程Ｃ）
次に接着用部材の一部が孔部７に入るようにしてセンサ素子２０を基板１の主面１Ａに載置させ、接着用部材８´を硬化させることによりセンサ素子２０と基板１とを接合する。このとき余分な接着剤８は孔部７の中に収容されるため接着剤８が固定部１３の下面の外側にはみ出るのを抑えたり、固定部１３の下面に沿って広がるのを抑えることができる。これにより接着剤８の接着面積のばらつきを小さくすることができ、センサ素子２０に不均一な残留応力が発生するのを抑制して電気的な特性が優れた加速度センサ装置となすことができる。

センサ素子２０を基板１に接合した後、金、銅、アルミニウムなどからなる金属細線６によりセンサ素子２０に設けた素子側電極パッド１５と基板１に設けた基板側電極パッド４とを接続する。最後に４２アロイなどからなる金属製の蓋１０をエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂９により基板１の上面（絶縁層１ｄの上面）に接合することより製品としての加速度センサ装置が完成する。

本発明の実施の形態に係る加速度センサ装置の斜視図である。 図１に示す加速度センサ装置の蓋を外した状態の平面図である。 図１に示す加速度センサ装置の断面図であり、（ａ）は図２のＡ−Ａ’線で切断したときの断面に、（ｂ）は図２のＢ−Ｂ’線で切断したときの断面にそれぞれ相当する。 図１に示す加速度センサ装置に搭載されているセンサ素子の斜視図である。 図４に示すセンサ素子を下面側から見たときの斜視図である。 本発明の実施の形態に係る加速度センサ装置の変形例を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係る加速度センサ装置の製造方法の一工程を示す斜視図である。 従来の加速度センサ装置を示す断面図である。

符号の説明

１・・・基板
２・・・外部端子
３・・・ビアホール導体
４・・・基板側電極パッド
５・・・キャビティ
６・・・金属細線
７・・・孔部
８・・・接着剤
１１・・・重り部
１２・・・梁部
１３・・・固定部
１４・・・素子側電極パッド
１５・・・抵抗素子
２０・・・センサ素子

Claims (7)

1. 重り部と、前記重り部を囲繞する枠状の固定部と、前記固定部の下面に開口部を有するようにして前記固定部に設けられる孔部と、一方端が前記固定部に連結され、且つ他方端が前記重り部に連結される梁部と、前記梁部に設けられる抵抗素子と、を有するセンサ素子と、
   前記センサ素子が載置される主面を有する基板と、
   前記基板の主面と前記固定部下面の前記開口部周囲との間に介在され、一部が前記孔部に埋入された状態で前記センサ素子と前記基板とを接合する接着剤と、を有する加速度センサ装置。
2. 前記孔部が前記固定部の四隅に対応する位置に設けられている請求項１に記載の加速度センサ装置。
3. 前記重り部は平面形状が矩形状をなすとともに、前記梁部が前記重り部の上面四辺の中央部に連結されている請求項２に記載の加速度センサ装置。
4. 前記孔部の内壁面と前記固定部の側面とを連通する連通部が設けられている請求項１に記載の加速度センサ装置。
5. 前記接着剤にはスペーサ部材が含有されている請求項１に記載の加速度センサ装置。
6. 前記センサ素子の出力信号を信号処理するＩＣチップをさらに含む請求項１に記載の加速度センサ装置。
7. 重り部と、前記重り部を囲繞する枠状の固定部と、前記固定部の下面に開口部を有するようにして前記固定部に設けられる孔部と、一方端が前記固定部に連結され、且つ他方端が前記重り部に連結される梁部と、前記梁部に設けられる抵抗素子と、を有するセンサ素子および前記センサ素子が載置される主面を有する基板を準備する工程Ａと、
   前記基板の主面で且つ前記センサ素子を載置したときに前記開口部と対応する位置に接着用部材を塗布する工程Ｂと、
   前記接着用部材の一部が前記孔部に入るようにして前記センサ素子を前記基板の主面に載置させ、前記接着用部材を硬化させることにより前記センサ素子と前記基板とを接合する工程Ｃと、を含む加速度センサ装置の製造方法。

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