JP2009229450A - 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】錘部１１と、錘部１１を囲繞する枠部１３と、一方端が錘部１１に連結され且つ他方端が枠部１３に連結された可撓性を有する梁部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が搭載される基板１と、基板１の主面１Ａで、且つ枠部１３の直下領域に設けられる複数個の凸部７と、枠部１３の下面と凸部７の上面との間に介在され、センサ素子２０と基板１とを接続する接着剤８と、を備えた構成とする。
【選択図】図２

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１０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加速度センサチップ１００と、加速度センサチップ１００を実装するケース２００とを備えた構成を有している。

加速度センサチップ１００は、錘部１０１と、錘部１０１を囲繞する枠状の支持部１０２と、錘部１０１と支持部１０２とに連結される可撓部１０３と、可撓部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。

このような加速度センサチップ１００を有する加速度センサに加速度に比例した外力が加わると錘部１０１が動き、それに伴って可撓部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。

ところで加速度センサチップ１００は、支持部１０２の下面とケース２００の実装面との間に介在された接着剤３００によってケース２００に固定されている。通常、ケース２００、接着剤３００、および加速度センサチップ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を支持部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可撓部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、支持部１０２の下面全体にではなく、複数箇所、例えば支持部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１０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が支持部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、加速度センサチップ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、支持部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、加速度センサチップに不均一な残留応力が発生するなどして可撓部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、電気的特性に優れ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、錘部と、前記錘部を囲繞する枠部と、一方端が前記錘部に連結され且つ他方端が前記枠部に連結された可撓性を有する梁部と、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基板と、前記基板の前記センサ素子が載置される側の主面で、且つ前記枠部の直下領域に設けられる複数個の凸部と、前記枠部の下面と前記凸部の上面との間に介在され、前記センサ素子と前記基板とを接続する接着剤と、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、前記枠部は平面視における外形が矩形状をなし、前記凸部は前記枠部の中心点に対し略点対称に配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、前記錘部は平面形状が矩形状をなすとともに、前記梁部が前記錘部の上面四辺の中央部に連結されており、平面視したときに、前記凸部が前記梁部から等距離に配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、前記凸部が前記枠部の四隅に対応する位置に４個形成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、前記複数個の凸部の上面の合計面積が、前記枠部下面の面積の５％〜３０％であることを特徴とする。

また本発明の加速度センサ装置は、前記枠部の下面が、第１下面と該第１下面より上方に位置する第２下面とを有し、前記接着剤が前記第２下面と前記凸部上面との間に介在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。

また本発明の加速度センサ装置は、錘部と、前記錘部を囲繞する枠部と、一方端が前記錘部に連結され且つ他方端が前記枠部に連結された可撓性を有する梁部と、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実装される実装面を有し、前記枠部の直下領域に対応する位置に複数個の凸部を有する基板を準備する工程Ａと、前記基板の前記凸部に粘性部材を塗布する工程Ｂと、前記センサ素子を前記粘性部材を介して前記凸部上に載置し、前記粘性部材を硬化することにより前記センサ素子と前記基板とを接続する工程Ｃと、を含むものである。

本発明によれば、基板の実装面に複数個の凸部を設け、枠体の下面と凸部の上面との間に接着剤を介在させるようにしたことから、接着剤の接着面積は凸部の上面によって規制されるため、接着剤が枠部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特性に優れた加速度センサ装置となすことができる。

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。

＜加速度センサ装置＞
図１は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り、図２は図１のＡ−Ａ’線における断面図である。

本実施の形態に係る加速度センサ装置は、図１、図２に示すように、センサ素子２０とセンサ素子２０が載置される基板１とで主に構成されている。

まず本実施形態にかかるセンサ素子２０について説明する。図３はセンサ素子２０の斜視図である。図３に示すようにセンサ素子２０は、錘部１１と、錘部１１を囲繞する枠部１３と、錘部１１と枠部１３とに連結される梁部１２と、枠部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。

錘部１１と、枠部１３と、梁部１２とは、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。

本実施形態における錘部１１は、枠部１３の開口部の中央部に配される主錘部１１ａと、主錘部１１ａの四隅に配された４個の付属錘部１１ｂとから構成されている。主錘部１１ａ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。また主錘部１１ａの厚みは例えば０．２ｍｍ〜０．６２５ｍｍに設定される。付属錘部１１ｂは、主錘部１１ａ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。また付属錘部１１ｂの厚みは、主錘部１１ａ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、主錘部１１ａおよび付属錘部１１ｂ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、主錘部１１ａと付属錘部１１ｂは、例えばＳＯＩ基板を加工することにより一体的に形成されている。

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錘部１１に作用し、錘部１１が動くことで梁部１２が撓むようになっている。錘部１１は、主錘部１１ａのみで構成することも可能であるが、付属錘部１１ｂを設けることによってより大きな力が錘部１１に作用するため、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。

このような錘部１１を囲繞するようにして枠部１３が形成されている。枠部１３は、平面形状が略正方形をなし、中央部に錘部１１より若干大きい略正方形の開口部を有している。枠部１３は、その一辺が例えば１．４ｍｍ〜３．０ｍｍに設定され、枠部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。また枠部１３の厚みは、例えば０．２ｍｍ〜０．６２５ｍｍに設定される。

梁部１２は、主錘部１１ａの各辺の上面側中央部と、枠部１２の内周における各辺の上面側中央部とを連結するようにして形成されている。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、可撓性を有するように形成されており、センサ素子２０に加速度が加わると錘部１１が動き、錘部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３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、枠部１３側に配された抵抗素子同士を直列に接続し、主錘部１１ａ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３には図示していないが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本の梁部のうち一方の梁部１２に設けられた枠部１３側の抵抗素子１５と、他方の梁部１２に設けられた主錘部１１ａ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。

枠部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。

かかるセンサ素子２０は、図２に示すように基板１に実装されている。基板１は外形が略直方体をなし、内部にはセンサ素子２０を収容するキャビティ５が形成されている。本実施形態における基板１は、セラミック材料などからなる４枚の絶縁層１ａ〜１ｄを積層することにより形成されている。

絶縁層１ａは平板状の部材からなり、センサ素子２０が搭載される側の主面（搭載面１Ａ）には、複数個の凸部７が設けられている。センサ素子２０はこれら凸部７の上面に接着剤８を介して載置されており、接着剤８によって基板１に固定されている。このように本発明における加速度センサ装置は、基板１の搭載面１Ａに凸部７を設けた上、枠部１３の下面と凸部７の上面との間に接着剤８を介在させるようにしたことから、接着剤８の接着面積は凸部７の上面によって規制され、接着剤８が枠部１３の下面に沿って広がりにくい構造となっている。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や大きな残留応力が発生するのを抑制して電気的特性に優れた加速度センサ装置となすことができる。また凸部７の上面の面積を変えることで接着剤８の接着面積を精度よく且つ簡単に制御することができるという利点がある。さらに凸部７を枠部下面より重り部１１側にはみ出すようにし、かつ重り部１１の下に凸部７が位置しないように、すなわち、Ｘ、Ｙ方向の加速度や衝撃を受けた際に重り部１１の側面が凸部７に当たるようにしておけば、凸部７をストッパーとして機能させることもできる。

従来の加速度センサ装置では、センサ素子２０がフラットな搭載面１Ａに実装されるため、枠部１３と錘部１１とが同じ厚みに設定されていると、錘部１１の下面と搭載面１Ａとの間に殆ど隙間がない状態となりＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の加速度検出ができない。したがって従来の加速度センサ装置では、錘部１１の下面と搭載面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錘部１１の下面が枠部１３の下面よりも上方に位置するように錘部１１を加工するか、あるいは、接着剤８に所定の径を有する硬質プラスチック球を混ぜ、硬質プラスチック球をスペーサとして用いることで錘部１１の下面と搭載面１Ａとの間にギャップが形成されるようにしている。しかしながら錘部１１の下面が枠部１３の下面よりも上方に位置するように錘部１１を加工する場合、その加工工程を別途必要とするためセンサ素子２０の生産性低下を招く。これに対し、本実施形態にかかる加速度センサ装置は、凸部７により錘部１１の下面と搭載面１Ａとの間に所定のギャップが形成されるため、ギャップ形成のための加工を錘部１１に別途施す必要はなく生産効率がよい。

また硬質プラスチック球を混ぜる場合、従来の加速度センサ装置では、錘部１１の下面と搭載面１Ａとの間に所定の大きさのギャップを形成し且つ接着剤の広がりを抑えるためには、径が比較的大きい硬質プラスチック球を使用しなければならない。この場合、接着剤を塗布するためのディスペンサのニードルが目詰まりを起こしやすく加速度センサ装置の生産性低下を招く。これに対し、本実施形態にかかる加速度センサ装置によれば、凸部７により錘部１１の下面と搭載面１Ａとの間に所定のギャップが形成されるため、硬質プラスチック球を入れない接着剤や径の比較的小さな硬質プラスチック球を混ぜた接着剤８を使用することができ、ディスペンサのニードルの目詰まりが起こりにくくなり生産性を高く維持することができる。

図４は基板１の斜視図であり、同図に示すように本実施形態における基板１では、凸部７はセンサ素子２０の枠部１３の下面四隅に対応する位置に４個形成されている。これによりセンサ素子２０を基板１に安定した状態で実装することができる。

このような凸部７は、例えば、絶縁層１ｂを利用して簡単に形成することができる。図５は、絶縁層１ｂと絶縁層１ｃとの位置関係を示すための平面図であり、図５（ａ）は絶縁層１ｂの平面図、図５（ｂ）は絶縁層１ｂに絶縁層１ｃを重ねた状態における平面図である。図５（ａ）に示すように絶縁層１ｂには十字形状の貫通穴が形成されている。このような十字形状の貫通穴が形成された絶縁層１ｂに、貫通穴の十字の角部を露出させる大きさの貫通穴が形成された枠状の絶縁層１ｃを重ねることで、図５（ｂ）に示すように、絶縁層１ｂのうち絶縁層１ｃの貫通穴から露出する部分が凸部７となる。このように貫通穴を有する絶縁層同士を重ね合わせて凸部７を形成するようにすれば、絶縁層１ｂの貫通穴の形状や絶縁層１ｃの貫通穴の大きさなどを変えることによって、凸部７の形状、大きさ、個数などを任意のものに簡単に設定することができる。

図６は凸部７にセンサ素子２０を実装した状態における凸部７とセンサ素子２０との位置関係を示す平面図である。同図に示すように、梁部１２が主錘部１１ａの上面四辺の中央部に連結されている場合、凸部７はセンサ素子２０の枠部１３の四隅に対応する位置に形成されていることが好ましい。これによりセンサ素子２０の基板１への固定部と梁部１２との間の距離が大きくなるため、接着剤８による固定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。

また凸部７の上面の合計面積は、センサ素子２０の枠部下面の面積の５％〜３０％に設定しておくことが好ましい。凸部７の上面の合計面積を、枠部下面の面積の５％〜３０％に設定することによって、接着強度を十分に確保しつつ接着剤８の固定により発生し得る残留応力の影響を小さく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。

なお凸部７の厚みは、例えば２μｍ〜１００μｍに設定される。この厚みは絶縁層１ｂの厚みを変えることで簡単に変更することができる。

センサ素子２０を基板１に固定するための接着剤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として樹脂材料を用いる場合、適宜、直径２〜３０μｍ程度の硬質プラスチック球を混ぜてもよい。

基板１のキャビティ５には図４に示すように段差部１１が設けられており、この段差部１１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は図２に示すように金属細線６によってセンサ素子２０の枠部上面に設けた素子側電極パッド１５と電気的に接続されている。また基板１の下面四隅には、外部端子２が設けられており、外部端子２は基板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。

基板１のキャビティ５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、これによりセンサ素子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、基板１の搭載面１Ａに複数個の凸部７を設け、枠部１３の下面と凸部７の上面との間に接着剤８を介在させるようにしたことから、接着剤８の接着面積は凸部７の上面によって規制されるため、接着剤８が枠部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に残留応力が発生するのを抑制して電気的特性に優れた加速度センサ装置となすことができる。

（第１変形例）
図７、図８は上述した実施形態にかかる加速度センサ装置の第１変形例を示す図であり、図７は加速度センサ装置の断面図、図８はセンサ素子２０の裏面側からの斜視図である。なお、図７の断面図は図１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では、センサ素子２０の枠部１３の下面が、第１下面２１と、第１下面２１より上方に位置する第２下面２２とからなり、第２下面２２が接着剤８を介して凸部７の上面と接着している。第２下面２２を形成するには、例えば、枠部１３の下面側で凸部７に対応する位置に切り欠き部を設ければよい。この場合、切り欠き部の底面が第２下面２２となる。切り欠き部の深さ、すなわち第１下面２１と第２下面２２との距離ｔは、第１下面２１が搭載面１Ａに接触しないように凸部７の厚み寸法より小さくなるように設定されている。このような第２下面２２を設けて第２下面２２と凸部７とを接着するようにすれば、図２に示した加速度センサ装置と比較して、実質的に第１下面２１と第２下面２２との距離ｔだけセンサ素子２０を低背化した状態で基板１に実装することができる。したがって加速度センサ装置を低背化することができる。またセンサ素子２０の実装時の位置決めがしやすくなる。さらに接着剤８が切り欠き部内に留まりやすくなり接着剤８が不必要に広がるのを抑えることができるという利点もある。なお第２下面２２を形成するための切り欠き部は、任意の形状が可能であり、図８に示した四角柱以外にも、例えば、三角柱、円柱などの形状にしてもよい。

（第２変形例）
図９は上述した実施形態にかかる加速度センサ装置の第２変形例を示す断面図である。なお、図９の断面図は図１におけるＡ−Ａ’線における断面に相当するものである。第２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をさらに含むものである。この第２変形例にかかる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。

（第３変形例）
図１１は上述した実施形態にかかる加速度センサ装置の第３変形例を示す断面図である。なお、図１１の断面図は図１におけるＡ−Ａ’線における断面に相当するものである。第３変形例にかかる加速度センサ装置は、基板１の内部における凸部７の直下領域に配線導体１６が設けられている。基板１の内部に配線導体１６が配置されていると配線導体１の直上領域における基板１の搭載面１Ａが配線基板１の厚みに応じて突出する。すなわち第３変形例にかかる加速度センサ装置では、この搭載面１Ａの配線導体１による突出部分を利用して凸部７を形成するものである。凸部７の厚みは配線導体１６の厚みによって調整可能である。凸部７を形成するための配線導体１６の厚みは、例えば、１０〜８０μｍに設定される。絶縁層１ｂがセラミック材料からなりその厚みが１０〜１５０μｍ程度である場合、凸部７の厚みは配線導体１６の厚みよりも若干薄くなり、５μｍ〜６０μｍ程度になる。配線導体１は、Ａｇ、Ｃｕ，Ａｕなどの金属材料を主成分とする導電性ペーストを印刷などにより絶縁層１ａ上に所定形状にパターニングし、これを焼成することで形成することができる。すなわち、通常の信号配線として機能する配線導体とともに形成することができ、大きな生産性低下を招くことなく加速度センサ装置を製造することができる。なお第３変形例において凸部７は枠部１３の四隅に対応する位置に４個設けられている。凸部７を形成するための配線導体１同士は互いに接続されていてもよい。

＜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）
まず錘部１１と、錘部１１を囲繞する枠部１３と、一方端が錘部１１に連結され且つ他方端が枠部１３に連結された可撓性を有する梁部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の搭載面１Ａを有し、枠部１１の直下領域に対応する位置に複数個の凸部７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。次に、スパッタリングやエッチングなど従来周知の半導体微細加工技術を施すことによって錘部１１、枠部１３、梁部１２を形成することにより図３に示すようなセンサ素子２０を作製する。

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、十字形状の貫通孔が形成された絶縁層１ｂ、矩形状の貫通孔が形成された絶縁層１ｃ、絶縁層１ｃの貫通孔より大きな矩形状の貫通穴が形成された絶縁層１ｄを順次積層することより基板１が作製される。絶縁層１ｃの貫通孔から露出する絶縁層１ｂが凸部７となり、絶縁層１ｄの貫通孔から露出する絶縁層１ｃが段差部１１となる。またこれらの絶縁層１ａ〜１ｄを積層することによって、絶縁層１ａの搭載面１Ａと絶縁層１ｂ〜１ｄの貫通孔の内周面で囲まれた領域がキャビティ５となる。

凸部７の形成方法としては絶縁層を加工する方法以外にも、基板１の内部に形成される配線導体１６を利用して形成することも可能である。この場合、図１１に示すように配線導体１６が配置された絶縁層１ａ上に絶縁層１ｂを積層する。そうすると配線導体１６の厚みによって基板１の搭載面１Ａにおける配線導体１６の直上領域が突出し、この突出部分を利用して凸部７を形成することができる。なお配線導体１６を絶縁層１ａではなくプリント樹脂基板やガラス基板などに配置し、その配線導体１６を絶縁層で覆うような態様においても凸部１６の形成は可能である。

（工程Ｂ）
次に基板１の凸部７に粘性部材を塗布する。粘性部材は例えば、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凸部７の上面に塗布される。このとき余分な粘性部材は基板１の搭載面１Ａに流れ落ちる。これにより粘性部材の塗布量を制御することができるため、塗布する粘性部材の量を微調整する必要がない。

（工程Ｃ）
次にセンサ素子２０を前記粘性部材を介して凸部７上に載置し、前記粘性部材を硬化することによりセンサ素子２０を基板１に固着する。次に金、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Ａ−Ａ’線断面図である。 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１に示す加速度センサ装置に使用される基板の斜視図である。 図１に示す加速度センサ装置に使用される絶縁層の平面図である。 図１に示す加速度センサ装置に使用される絶縁層とセンサ素子との位置関係を示す平面図である。 本発明の実施の形態に係る加速度センサ装置の第１変形例を示す断面図である。 図７に示す加速度センサ装置の搭載されているセンサ素子の裏面側の斜視図である。 本発明の実施の形態に係る加速度センサ装置の第２変形例を示す断面図である。 従来の加速度センサ装置を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態に係る加速度センサ装置の第３変形例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・・・凸部
８・・・接着剤
１１・・・錘部
１２・・・可撓部
１３・・・枠部
１４・・・素子側電極パッド
１５・・・抵抗素子
２０・・・センサ素子

Claims (10)

1. 錘部と、前記錘部を囲繞する枠部と、一方端が前記錘部に連結され且つ他方端が前記枠部に連結された可撓性を有する梁部と、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基板と、
   前記基板の前記センサ素子が載置される側の主面で、且つ前記枠部の直下領域に設けられる複数個の凸部と、
   前記枠部の下面と前記凸部の上面との間に介在され、前記センサ素子と前記基板とを接続する接着剤と、を有する加速度センサ装置。
2. 前記枠部は平面視における外形が矩形状をなし、前記凸部は前記枠部の中心点に対し略点対称に配されている請求項１に記載の加速度センサ装置。
3. 前記錘部は平面形状が矩形状をなすとともに、前記梁部が前記錘部の上面四辺の中央部に連結されており、平面視したときに、前記凸部が前記梁部から等距離に配されている請求項１に記載の加速度センサ装置。
4. 前記凸部は前記枠部の四隅に対応する位置に４個形成されている請求項３に記載の加速度センサ装置。
5. 前記複数個の凸部上面の合計面積が、前記枠部下面の面積の５％〜３０％である請求項１に記載の加速度センサ装置。
6. 前記枠部の下面は、第１下面と該第１下面より上方に位置する第２下面とを有し、前記接着剤は前記第２下面と前記凸部上面との間に介在されている請求項１に記載の加速度センサ装置。
7. 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。
8. 前記基板内部の前記凸部の直下領域には、配線導体が設けられている請求項１に記載の加速度センサ装置。
9. 錘部と、前記錘部を囲繞する枠部と、一方端が前記錘部に連結され且つ他方端が前記枠部に連結された可撓性を有する梁部と、前記梁部に設けられる抵抗素子と、を有するセンサ素、および前記センサ素子が実装される実装面を有し、前記枠部の直下領域に対応する位置に複数個の凸部を有する基板を準備する工程Ａと、
   前記基板の前記凸部に粘性部材を塗布する工程Ｂと、
   前記センサ素子を前記粘性部材を介して前記凸部上に載置し、前記粘性部材を硬化することにより前記センサ素子と前記基板とを接続する工程Ｃと、を含む加速度センサ装置の製造方法。
10. 前記基板は、配線導体上に絶縁層を積層し、前記配線導体の厚みによって前記基板の実装面における前記配線基板の直上領域を突出させることにより前記凸部を形成する工程を含んで作製される請求項９に記載の加速度センサ装置の製造方法。

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