JP2010127883A

JP2010127883A - Ｍｅｍｓセンサパッケージ

Info

Publication number: JP2010127883A
Application number: JP2008306074A
Authority: JP
Inventors: Shinya Yokoyama; 進矢横山
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2008-12-01
Filing date: 2008-12-01
Publication date: 2010-06-10

Abstract

【課題】樹脂接着剤の厚み及び面積を容易に制御でき、ＭＥＭＳセンサの温度特性を改善できるＭＥＭＳセンサパッケージを得る。
【解決手段】平坦な支持基板の上にＭＥＭＳセンサを樹脂接着剤で接着固定し、該ＭＥＭＳセンサを封止してなるＭＥＭＳセンサパッケージにおいて、ＭＥＭＳセンサの支持基板と接着する側の端面に、樹脂接着剤の最大厚みを規制する底面と樹脂接着剤の支持基板平面方向への拡がりを規制する壁面とを有する凹部を設けた。
【選択図】図３

Description

本発明は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）を利用したＭＥＭＳセンサを封止してなるＭＥＭＳセンサパッケージに関する。

近年では、加速度計、光通信、生物医学システムなど多くの技術分野で、ＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍｓ）を利用したＭＥＭＳセンサが注目されている。通常、ＭＥＭＳセンサは、支持基板上に接着固定された状態で樹脂材料により封止されてＭＥＭＳセンサパッケージとなり、このＭＥＭＳセンサパッケージの状態で回路基板に実装される。

このようなＭＥＭＳセンサパッケージでは、支持基板とＭＥＭＳセンサとを接着する樹脂接着剤の厚み及び該樹脂接着剤のＭＥＭＳセンサとの密着面積（支持基板平面方向の拡がり）に応じて、ＭＥＭＳセンサの温度特性が変動する。従来では、ＭＥＭＳセンサの温度特性変動を抑えるため、例えば特許文献１に記載されているように樹脂接着剤の厚みや密着面積を制御しているが、それらのばらつきを抑えることが難しかった。
特開２００２−３３０２６１号公報

本発明は、樹脂接着剤の厚み及び面積を容易に制御でき、ＭＥＭＳセンサの温度特性を改善できるＭＥＭＳセンサパッケージを得ることを目的とする。

本発明は、ＭＥＭＳセンサの接着面に凹部を設ければ、この凹部を介して接着樹脂剤の厚み及び密着面積（支持基板平面方向の拡がり）を容易に制御できること、接着樹脂剤の厚み及び密着面積が支持基板とのアライメントによらないこと、及び、ＭＥＭＳセンサの接着面を平坦面とした場合よりも接着樹脂剤の厚み及び密着面積が増大することに着目して完成されたものである。

すなわち、本発明は、平坦な支持基板の上にＭＥＭＳセンサを樹脂接着剤で接着固定し、該ＭＥＭＳセンサを封止してなるＭＥＭＳセンサパッケージにおいて、前記ＭＥＭＳセンサの支持基板と接着する側の端面に、前記樹脂接着剤の浸入を許容する凹部を設け、この凹部に、前記樹脂接着剤の最大厚みを規制する底面と前記樹脂接着剤の支持基板平面方向への拡がりを規定する壁面とを設けたことを特徴としている。

前記凹部の壁面は、前記底面に対して直交する垂直面であるか、または、前記底面に連続するテーパー面であることが好ましい。凹部の平面形状は任意である。

本発明によれば、センサ接着面の凹部を介して樹脂接着剤の厚み及び密着面積が一定に制御され、また、センサ接着面が平坦な場合よりも樹脂接着剤の厚み及び密着面積が増大するので、ＭＥＭＳセンサの温度による特性変化を低減できる。これにより、ＭＥＭＳセンサの温度特性を改善できるＭＥＭＳセンサパッケージが得られる。

図１及び図２は、本発明によるＭＥＭＳセンサパッケージ１０の封止前及び封止後の外観斜視図を示している。ＭＥＭＳセンサパッケージ１０は、基板表面に巨視的な凹凸や反り、欠けのない平坦な支持基板１１と、この支持基板１１上の略中央位置に樹脂接着剤１２により接着固定されたＭＥＭＳセンサ１３と、このＭＥＭＳセンサ１３を封止する封止樹脂１４とにより構成されている。樹脂接着剤１２には例えばエポキシ系ダイボンド樹脂、シリコン系ダイボンド樹脂、フッ素系ダイボンド樹脂などが用いられ、封止樹脂１４には例えばエポキシ系ダイボンド樹脂が用いられている。

図３はＭＥＭＳセンサ１３の断面図、図４はＭＥＭＳセンサ１３の平面図である。ＭＥＭＳセンサ１３は、センサ部品を一つの基材（シリコン基板、ガラス基板または有機材料など）の上に集積化したデバイスであって、例えば圧力センサ、加速度センサ、角速度センサなどが挙げられる。

ＭＥＭＳセンサ１３には、例えば基材であるシリコンやガラスを加工して、支持基板１１と接着する側の端面（センサ接着面）１３ａに、凹部１５が形成されている。図４において、凹部１５はハッチングを付して示した。

凹部１５は、図４に示されるように平面視矩形状をなし、ＭＥＭＳセンサ１３の端面１３ａと平行な底面１５Ａと、この底面１５Ａの外周に沿って設けられ該凹部１５の輪郭を定める壁面１５Ｂとで形成されている。底面１５Ａは、ＭＥＭＳセンサ１３の端面１３ａを一定深さだけ掘り込んで形成された平坦面である。壁面１５Ｂは、底面１５ＡとＭＥＭＳセンサ１３の端面１３ａに連続し、接着固定時に支持基板１１との距離間隔をセンサ中央より周縁側で小さくするテーパー面である。この凹部１５は、ＭＥＭＳセンサ１３の端面１３ａをウエットエッチングにより一部除去することで形成できる。凹部１５の平面形状は任意であり、円形であっても所定のパターン形状であってもよい。本実施形態のＭＥＭＳセンサ１３の厚さ寸法は５００〜７００μｍ程度であり、凹部１５の深さ寸法は３０〜５０μｍ程度である。

上記構成のＭＥＭＳセンサパッケージ１０は、凹部１５を有するＭＥＭＳセンサ１３の端面１３ａに樹脂接着剤１２を塗布し、このＭＥＭＳセンサ１３を支持基板１１に接着固定した後、封止樹脂１４によって支持基板１１を全体的に覆ってＭＥＭＳセンサ１３を封止することにより、完成する。ＭＥＭＳセンサ１３の端面１３ａに塗布された樹脂接着剤１２は、凹部１５の底面１５Ａにあたることでその最大厚み寸法が制限され、壁面１５Ｂにあたることで支持基板平面方向への拡がり、すなわち、ＭＥＭＳセンサ１３との密着面積が制限される。そして、この状態で支持基板１１とＭＥＭＳセンサ１３の間に介在して固化する。このように凹部１５を介して樹脂接着剤１２の厚さと密着面積（平面的なおおきさ）が定まれば、パッケージ個体毎のばらつきを低減できる。また凹部１５を設けることで、凹部を具備しない場合よりも樹脂接着剤１２の厚さ及び密着面積が増大するので、支持基板１１とＭＥＭＳセンサ１３の接着が強固になって温度によるＭＥＭＳセンサ１３の形状変化が抑えられ、優れた温度特性を得られる。さらに樹脂接着剤１２をＭＥＭＳセンサ１３に塗布しているので、ＭＥＭＳセンサ１３を支持基板１１に対してどの位置に設けても同じように樹脂接着剤１２の厚さと密着面積を規定でき、支持基板１１とのアライメントによるばらつきをなくすことができる。

図５は、別態様による凹部２５を示す断面図である。この実施形態では、凹部２５の壁面２５Ｂを、底面２５Ａ及びＭＥＭＳセンサ１３の端面１３ａから垂直に起立させ、該底面２５Ａ及びＭＥＭＳセンサ１３の端面１３ａに対して直交する垂直面で形成した。この垂直面からなる壁面２５Ｂにより、凹部２５を有するＭＥＭＳセンサ１３の端面１３ａに塗布された樹脂接着剤１２は、支持基板平面方向への拡がりが規制される。底面２５Ａは、図３及び図４の底面１５Ａと実質的に同一である。凹部２５は、ＭＥＭＳセンサ１３の端面１３ａをドライエッチングにより一部除去することで形成できる。

図６は、温度によるＭＥＭＳセンサの反り量を測定した結果を示すグラフである。グラフの縦軸は、プラス方向が上側に凸となる反り量を示し、マイナス方向が下側に凸となる反り量を示している。

測定は、図３に示される本実施例と、図７に示される第１比較例と、図８に示される第２比較例について実施した。本実施例は、端面１３ａに凹部１５を形成したＭＥＭＳセンサ１３を、平坦な支持基板１１上に樹脂接着剤１２で接着固定したＭＥＭＳセンサパッケージ１０である。第１比較例は、平坦な端面１１３ａを有するＭＥＭＳセンサ１１３を、平坦な支持基板１１上に樹脂接着剤１２で接着固定したＭＥＭＳセンサパッケージである。第２比較例は、平坦な端面１１３ａを有するＭＥＭＳセンサ１１３を、凹部１１１ａが形成された支持基板１１１に樹脂接着剤１２で接着固定したＭＥＭＳセンサパッケージである。

図６において、第１実施例と第２実施例の測定結果は重複しており、温度によるＭＥＭＳセンサの１１３の形状変化は同等である。この図６から明らかなように、本実施例は、第１比較例及び第２比較例に比べて、温度によるＭＥＭＳセンサ１３の形状変化が少なく、温度特性に優れていることがわかる。

本発明によるＭＥＭＳセンサパッケージ（封止前）を示す外観斜視図である。同ＭＥＭＳセンサパッケージ（封止後）を示す外観斜視図である。ＭＥＭＳセンサの断面図である。ＭＥＭＳセンサの平面図である。凹部の別態様を示す断面図である。温度変化によるＭＥＭＳセンサの反り量を測定した結果を示すグラフである。図６の測定を実施した第１比較例を示す断面図である。図６の測定を実施した第２比較例を示す断面図である。

符号の説明

１０ＭＥＭＳセンサパッケージ
１１支持基板
１２樹脂接着剤
１３ＭＥＭＳセンサ
１３ａ端面（センサ接着面）
１４封止樹脂
１５凹部
１５Ａ底面
１５Ｂ壁面

Claims

平坦な支持基板の上にＭＥＭＳセンサを樹脂接着剤で接着固定し、該ＭＥＭＳセンサを封止してなるＭＥＭＳセンサパッケージにおいて、
前記ＭＥＭＳセンサの支持基板と接着する側の端面に、前記樹脂接着剤の浸入を許容する凹部を設け、この凹部に、前記樹脂接着剤の最大厚みを規制する底面と前記樹脂接着剤の上記支持基板平面方向への拡がりを規制する壁面とを設けたことを特徴とするＭＥＭＳセンサパッケージ。
請求項１記載のＭＥＭＳセンサパッケージにおいて、前記凹部の壁面は、前記底面に対して直交する垂直面であるＭＥＭＳセンサパッケージ。
請求項１記載のＭＥＭＳセンサパッケージにおいて、前記凹部の壁面は、前記底面に連続するテーパー面であるＭＥＭＳセンサパッケージ。