JP2011038889A - Physical quantity detector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、物理量検出装置に関する。 The present invention relates to a physical quantity detection device.
加速度センサーおよび角速度センサー(ジャイロセンサー)等の物理量検出装置は、たとえば、自動車、航空機、ロケット、カメラ、ゲーム機等の位置や姿勢を制御するために利用されている。たとえば、カーナビゲーション装置において、車両の現在位置を検出する際には、車両の移動方向および移動距離を自立的に測位するために慣性センサーが用いられている。このような物理量検出装置には、十分に高い信頼性が要求される。 Physical quantity detection devices such as an acceleration sensor and an angular velocity sensor (gyro sensor) are used to control the position and orientation of, for example, an automobile, an aircraft, a rocket, a camera, and a game machine. For example, in a car navigation apparatus, when detecting the current position of a vehicle, an inertial sensor is used to autonomously measure the moving direction and moving distance of the vehicle. Such a physical quantity detection device is required to have sufficiently high reliability.
加速度センサーの一例としては、加速度に基づき応力を発生する反応基板(梁と可動部と固定部とからなるパーツ)の表面に物理量検出素子を搭載した構成がある。たとえば、特開2008−039662号公報には、加速度が印加されたときに、片持ち梁状に支持された反応基板に生じる応力(歪み)を双音叉振動片(物理量検出素子)によって感知し、該加速度を検知する加速度センサーが開示されている。同公報の加速度センサーは、加速度を受けると、反応基板の錐(おもり)が加速度の方向とは逆の方向に向かう慣性力を受け、これにより、片持ち梁状に支持された反応基板が撓む構造を有している。 As an example of the acceleration sensor, there is a configuration in which a physical quantity detection element is mounted on the surface of a reaction substrate (a part including a beam, a movable part, and a fixed part) that generates stress based on acceleration. For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-039662, a stress (strain) generated in a reaction substrate supported in a cantilever shape when acceleration is applied is sensed by a double tuning fork vibrating piece (physical quantity detection element), An acceleration sensor for detecting the acceleration is disclosed. The acceleration sensor disclosed in the publication receives an inertial force in which the cone of the reaction substrate is directed in the direction opposite to the direction of acceleration when the acceleration is received, which causes the reaction substrate supported in a cantilever shape to bend. It has a structure.
一方、加速度センサーに用いられる反応基板は、高精度化のために物理量検出素子と近い熱膨張係数を有する材質で形成されることが望ましく、同公報では、反応基板および物理量検出素子は、ともに水晶で形成された加速度センサーが例示されている。 On the other hand, the reaction substrate used for the acceleration sensor is preferably formed of a material having a thermal expansion coefficient close to that of the physical quantity detection element for high accuracy. In the publication, both the reaction board and the physical quantity detection element are made of quartz. The acceleration sensor formed by is illustrated.
しかしながら、反応基板は、加速度センサーが加速度を受けたときに、慣性力にしたがって撓みうる部材であることから、加速度センサーに、たとえばパルス状の大きな加速度が印加されると、反応基板が他の部材に衝突してしまう可能性がある。このような衝突が発生した場合、反応基板が欠けたり破損してしまう場合がある。 However, since the reaction substrate is a member that can bend according to an inertial force when the acceleration sensor receives acceleration, when the pulse sensor is applied to the acceleration sensor, for example, the reaction substrate becomes another member. There is a possibility of collision. When such a collision occurs, the reaction substrate may be chipped or damaged.
また、物理量検出装置の小型化を進めると、反応基板は、該反応基板を搭載するパッケージの表面に非常に接近させることになる。そのため、反応基板とパッケージとが衝突しやすくなり、反応基板の破損等の不具合がより発生しやすくなるという問題もあった。 Further, when the physical quantity detection device is further reduced in size, the reaction substrate becomes very close to the surface of the package on which the reaction substrate is mounted. Therefore, the reaction substrate and the package are likely to collide with each other, and there is a problem that problems such as breakage of the reaction substrate are more likely to occur.
本発明のいくつかの態様にかかる目的の1つは、信頼性の高い物理量検出装置を提供することにある。 An object of some aspects of the present invention is to provide a highly reliable physical quantity detection device.
本発明は上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様または適用例として実現することができる。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following aspects or application examples.
[適用例1]
本発明にかかる物理量検出装置の一態様は、
パッケージと、
表裏関係にある第1主面および第2主面を有し、前記パッケージに撓み可能に固定され、該第2主面が前記パッケージの内面に対向している反応基板と、
前記反応基板の少なくとも前記第1主面側に載置され、前記反応基板に発生した応力に応じて信号を発生する物理量検出素子と、
前記反応基板が撓んだときに該反応基板および前記パッケージの間の距離が最小となる該反応基板の部位に形成された緩衝体と、
を含む。
[Application Example 1]
One aspect of the physical quantity detection device according to the present invention is:
Package and
A reaction substrate having a first main surface and a second main surface that are in a front-back relationship, being flexibly fixed to the package, and the second main surface facing the inner surface of the package;
A physical quantity detection element mounted on at least the first main surface side of the reaction substrate and generating a signal in accordance with the stress generated in the reaction substrate;
A buffer formed at a portion of the reaction substrate that minimizes the distance between the reaction substrate and the package when the reaction substrate is bent;
including.
このような物理量検出装置は、緩衝体を有するため、大きい加速度が印加されたときに、パッケージに反応基板が直接接触することが抑制される。また、この適用例の物理量検出装置は、大きい加速度が印加されたときに、パッケージに緩衝体を介して反応基板が衝突するため、この際に反応基板に生じる衝撃を緩和し、反応基板にクラック等を生じにくくすることができる。そのため、本適用例の物理量検出装置は、破損しにくく信頼性が高い。 Since such a physical quantity detection device has a buffer, it is suppressed that the reaction substrate directly contacts the package when a large acceleration is applied. In addition, the physical quantity detection device of this application example, when a large acceleration is applied, the reaction substrate collides with the package via a buffer, so that the impact generated on the reaction substrate is mitigated and the reaction substrate is cracked. Etc. can be made difficult to occur. Therefore, the physical quantity detection device according to this application example is not easily damaged and has high reliability.
[適用例2]
適用例1において、
前記反応基板は、前記パッケージに片持ち梁状に固定された、物理量検出装置。
[Application Example 2]
In application example 1,
The reaction substrate is a physical quantity detection device fixed to the package in a cantilever shape.
このような物理量検出装置は、反応基板が撓みやすい態様で固定されており、印加される物理量を高感度に検出することができる。 In such a physical quantity detection device, the reaction substrate is fixed in an easily bent state, and the applied physical quantity can be detected with high sensitivity.
[適用例3]
適用例1または適用例2において、
前記緩衝体は、金属膜である、物理量検出装置。
[Application Example 3]
In application example 1 or application example 2,
The physical quantity detection device, wherein the buffer is a metal film.
このような物理量検出装置は、変形が容易な緩衝体を有する。そのため、緩衝体の変形によってエネルギーを吸収しやすいため、さらに反応基板が破損しにくく信頼性を高めることができる。 Such a physical quantity detection device has a buffer that can be easily deformed. Therefore, energy is easily absorbed by deformation of the buffer, and the reaction substrate is further less likely to be damaged and reliability can be improved.
[適用例4]
適用例3において、
前記緩衝体は、金のスパッタ膜である、物理量検出装置。
[Application Example 4]
In application example 3,
The physical quantity detection device, wherein the buffer is a sputtered gold film.
このような物理量検出装置は、緩衝体が緻密な金によって形成される。そのため、緩衝体によって反応基板が被覆されることにより、衝撃等によって反応基板が分離(破損)することを、さらに抑制することができる。 In such a physical quantity detection device, the buffer is formed of dense gold. Therefore, it is possible to further prevent the reaction substrate from being separated (damaged) by impact or the like by covering the reaction substrate with the buffer.
[適用例5]
適用例1ないし適用例4のいずれか一例において、
前記反応基板は、光を透過する基板であり、
前記緩衝体は、前記反応基板に入射される光を反射する、物理量検出装置。
[Application Example 5]
In any one of Application Examples 1 to 4,
The reaction substrate is a substrate that transmits light,
The buffer is a physical quantity detection device that reflects light incident on the reaction substrate.
このような物理量検出装置は、パッケージに固定された反応基板の設置状態または動作状態を、光学的に容易に検査することができる。これにより、本適用例の物理量検出装置は、測定精度を向上することができる。 Such a physical quantity detection device can optically easily inspect the installation state or operation state of the reaction substrate fixed to the package. Thereby, the physical quantity detection device of this application example can improve measurement accuracy.
以下に本発明の好適な実施形態のいくつかについて、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は、下記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において実施される各種の変形例も含む。 Several preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to the following embodiment, Various modifications implemented in the range which does not change the summary of this invention are also included.
本実施形態の物理量検出装置100は、パッケージ10と、反応基板20と、物理量検出素子30と、緩衝体40と、を含む。
The physical
図1は、本実施形態の物理量検出装置100の断面の模式図である。図2は、本実施形態の物理量検出装置100の要部の断面の模式図である。図3は、反応基板20を模式的に示す上面図である。図4は、反応基板20を模式的に示す底面図である。図1および図2は、図3および図4のA−A線の断面を含む。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the physical
1.パッケージ
パッケージ10は、反応基板20の支持体となる構成である。パッケージ10は、反応基板20を固定することができる面を有するかぎり限定されない。また、パッケージ10の平面的な形状は、多角形、矩形、円形、およびそれらを組み合わせた形状とすることができる。パッケージ10は、反応基板20および物理量検出素子30を収容するキャビティー18を有してもよい。また、パッケージ10は、複数の部材で構成されてもよい。
1. Package The
図1に示す物理量検出装置100の例では、パッケージ10は、底材12、壁材14および蓋材16から構成され、内部にキャビティー18が形成されている。そして、キャビティー18内に反応基板20および物理量検出素子30が収容され、キャビティー18の底面(底材12の上面、すなわちパッケージ10の内側底面)に反応基板20が固定されている。図1の例では、パッケージ10は、底材12、壁材14、および蓋材16が接合された構成となっているが、底材12および壁材14、あるいは、壁材14および蓋材16が一体化していてもよい。
In the example of the physical
パッケージ10の材質としては、各種のセラミックス、水晶、各種のガラス、各種の金属等を挙げることができる。また、パッケージ10の蓋材16を、たとえば、各種のガラス等の透明な材質とする場合は、パッケージ10を密閉した後に、反応基板20や物理量検出素子30に対して、外部から光を照射することができる。
Examples of the material of the
2.反応基板
反応基板20は、表裏の関係にある第1主面21および第2主面22を有する。また、反応基板20は、第2主面22がパッケージ10の内面と対向して配置される。さらに、反応基板20は、パッケージ10に撓み可能に固定される。
2. Reaction Substrate The
反応基板20は、表裏関係にある第1主面21および第2主面22を有する平板状の形状を有する。反応基板20の平面的な形状としては、たとえば、平面視において多角形、矩形、円形、およびそれらを組み合わせた形状を有することができる。反応基板20の厚みは、特に限定されないが、たとえば、1μm以上1mm以下とすることができる。反応基板20の機能の一つとしては、物理量検出装置100に加速度等の物理量が印加されたときに、厚み方向に撓んで該物理量を物理量検出素子30によって検出可能なものにすることが挙げられる。また、反応基板20の機能の一つとしては、物理量検出装置100における慣性質量を提供することが挙げられる。
The
反応基板20は、パッケージ10に、撓み可能に固定される。反応基板20の撓み可能な固定とは、反応基板20が、パッケージ10に固定される部位(固定部位24)と、固定されない部位(撓み部位25)を有して固定されることを指す。すなわち、撓み可能に固定するとは、物理量検出装置100に加速度等の物理量が印加された際に、反応基板20に作用する慣性力によって、反応基板20に応力または歪みが生じうるように固定されることをいう。より具体的には、撓み可能な固定としては、反応基板20がパッケージ10に対して、片持ち梁状、両持ち梁状、またはダイヤフラム状等の態様で固定されることが挙げられる。
The
反応基板20をパッケージ10に固定する手段としては、たとえば、金属バンプによる接合、接着剤による接合などが挙げられる。これにより、反応基板20は、パッケージ10に対して機械的に固定されることができる。金属バンプによる接合を選択すると、電気的な接続も兼ねることができる。さらに、接着剤によって接合する場合に、導電性接着剤を使用すると、電気的な接続を兼ねることができる。図示の例では、導電性接着剤層70によって機械的に固定され、パッケージ10および反応基板20にそれぞれ形成された配線60を互いに電気的に接続している。
Examples of means for fixing the
反応基板20は、反応基板20を撓みやすくする構成を備えることができる。このような構成としては、たとえば、反応基板20の厚み方向において、くびれた構成の薄肉部(くびれ部)を反応基板20の幅いっぱいに設けることが挙げられる。図1ないし図4の例では、反応基板20は、くびれ部26を有している。この例では、くびれ部26は、撓み部位25に形成されている。くびれ部26は、反応基板20に複数設けられてもよい。くびれ部26は、板状の反応基板20において、厚みの小さい部分(断面視における厚みの小さくなっている部分)となっている。反応基板20がくびれ部26を有する場合は、反応基板20は、物理量を受けたときに、より撓みやすくなる、これにより、物理量検出装置100の、物理量に対する感度をさらに向上させることができる。
The
反応基板20は、第1主面21および第2主面22に適宜な配線60を有していてもよい。このような配線60は、たとえば、パッケージ10や物理量検出素子30との電気的接続、機械的接続の少なくとも一方を行うために利用されることができる。配線60の材質としては、金、白金、チタン、アルミニウム、イリジウム、タングステンなどの金属、およびそれらの合金、を挙げることができる。
The
反応基板20の材質としては、たとえばケイ酸ガラス等のガラス類、シリコン、砒化ガリウム等の半導体材料、ステンレス鋼等の金属材料、各種のゴム、高分子材料、水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の圧電材料などとすることができる。
Examples of the material of the
なお、第1主面21および第2主面22は、いずれも反応基板20の主面であって、互いに表裏の関係にある。本明細書では、説明の便宜上、基板の各主面に対して序数を付しているが、基板の2つの主面が機能的に相違することを示すものではない。本実施形態では、反応基板20の第2主面22がパッケージ10の内面(底材12の上面)に対向するように配置され、反応基板20の第1主面21側に物理量検出素子30が載置される。
Note that the first
3.物理量検出素子
物理量検出素子30は、少なくとも反応基板20の第1主面21側に載置され、反応基板20に発生した応力に応じて信号を発生する。物理量検出素子30は、物理量検出装置100が加速度等の物理量を受けて反応基板20に発生した応力または歪み(撓み)を検出することができる。物理量検出素子30は、反応基板20の第2主面22側にさらに載置されていてもよい。本実施形態では、物理量検出素子30が反応基板20の第1主面21側に載置された物理量検出装置100を例示している。
3. Physical Quantity Detection Element The physical
物理量検出素子30としては、たとえば、応力によって電気抵抗の値が変化する圧電抵抗素子、共振周波数が応力によって変化する各種の振動片などを例示することができる。なお、ここでいう応力と歪み(撓み)は、相互に関連する物理量であり特定の相関関係を有する。そのため、応力と歪みとは、物理量という点で等価である。
Examples of the physical
本実施形態の物理量検出装置100では、物理量検出素子30は、双音叉振動片となっている。物理量検出素子30が、双音叉振動片で構成されると、反応基板20の歪みまたは応力を非常に精度よく検出することができる。本実施形態の物理量検出装置100の物理量検出素子30は、共振周波数を有し、該周波数で振動されることができる。
In the physical
本実施形態では物理量検出素子30は、双音叉振動片であって、反応基板20にその両端が支持されている。図示の例では、物理量検出素子30の一方の端は、片持ち梁状に支持された反応基板20の固定部位24に固定され、他方の端は、片持ち梁状に支持された反応基板20の撓み部位25に固定されており、物理量検出素子30は、反応基板20の第1主面21と離間して平行に架橋するように設けられている。物理量検出素子30は、反応基板20と別体で形成された後、反応基板20に接続されてもよいし、反応基板20に一体的に形成されてもよい。物理量検出装置100では、物理量検出素子30は、反応基板20と別体で形成され、反応基板20の第1主面21側に配線60およびバンプ80によって固定されている。
In this embodiment, the physical
物理量検出素子30には、励振用電極や、励振用電極から引き出された配線60を形成することができる。また、該配線には、ランド等が形成されてもよく、たとえば、反応基板20との機械的接続、電気的接続等に利用することができる。
The physical
また、物理量検出素子30は、振動周波数を調整するための構成をさらに含むことができる。図示しないが、たとえば、物理量検出素子30の振動領域には、該領域の質量を変化させるための質量体を設けることができる。このような質量体としては、たとえば、金属の蒸着膜等を挙げることができる。物理量検出素子30の振動領域に質量体を形成すると、該素子の振動周波数の調節のために利用することができる。このため、物理量検出装置100が完成した後であっても、共振周波数の調整を行うことができる。このような質量体を金、白金等の蒸着膜で形成した場合は、この質量体にレーザー光を照射することによって、質量体の質量を減少させることができるため、物理量検出素子30の共振周波数の微調整を容易に行うことができる。
Moreover, the physical
反応基板20上において、物理量検出素子30が載置される平面的な位置は、反応基板20が加速度等を受けて撓んだときに、物理量検出素子30の長手方向に引張または圧縮の応力が生じるように載置されるかぎり限定されない。物理量検出装置100においては、物理量検出素子30は、反応基板20が加速度等を受けて厚み方向に撓んだときに、長手方向に引張または圧縮の応力が生じるように配置されている。物理量検出素子30に、長手方向の引張または圧縮の応力が生じると、振動の周波数が変化する。したがって、この振動の周波数変化を検出することで、反応基板20に生じた応力を精度よく測定することができる。物理量検出素子30が両持ち梁状に固定された場合も同様である(図6を参照)。
On the
このように物理量検出素子30は、特定の周波数で振動し、この状態における周波数の変化によって反応基板20に生じた応力や歪みを信号化することができる。物理量検出素子30の振動の周波数の変化は、たとえば基準周波数と比較することによって、測定することができる。また、物理量検出素子30の振動の周波数と基準周波数との差と、加速度等の大きさとの相関を予め算出してテーブル化しておけば、より容易に物理量検出装置100に印加された物理量の大きさを測定することができる。
As described above, the physical
物理量検出素子30の材質としては、水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の圧電材料を挙げることができる。物理量検出素子30を水晶から構成する場合、物理量検出素子30は、たとえば、物理量検出素子30の2つの端部を結ぶ方向が水晶の結晶のY軸方向とすることができる。物理量検出素子30を水晶から構成する場合に用いる水晶ウエハは、水晶の結晶軸に対応してX軸、Y軸およびZ軸からなる直交座標系をとり、Z軸を中心に時計回りに0度ないし5度の範囲で回転して切り出した水晶Z板を例示することができる。水晶Z板は、所定の厚みに切断研磨して得ることができる。
Examples of the material of the physical
4.緩衝体
緩衝体40は、反応基板20が撓んだときに反応基板20およびパッケージ10間の距離が最小となる部位、を含む領域に形成される。緩衝体40は、反応基板20の表面に形成される。緩衝体40は、本実施形態では膜状あるいは層状の形態となっているが、直方体形状やドット状などであってもよい。
4). Buffer Body The
緩衝体40の平面的な形状は特に限定されない。緩衝体40の厚さは、特に限定されず、たとえば、100nm以上100μm以下とすることができる。緩衝体40の機能の一つとしては、反応基板20が撓んだときに、パッケージ10と反応基板20とが接触しないようにすることが挙げられる。また、緩衝体40の機能の一つとしては、反応基板20にクラック等を発生させにくくすることが挙げられる。
The planar shape of the
図5および図6は、本実施形態の物理量検出装置100に加速度が印加されたときの様子を模式的に示している。図5は、反応基板20が片持ち梁状に固定された例であり、図6は、反応基板20が両持ち梁状に固定された例である。
5 and 6 schematically show a state when acceleration is applied to the physical
図5および図6に示すように、物理量検出装置に加速度が印加されると、反応基板20は、厚み方向に撓む。図示の例では、物理量検出装置100に図中矢印Aの方向の加速度が印加されている状態で、反応基板20に矢印Bの方向の慣性力が発生して、反応基板20の撓み部位25が矢印Bの方向に撓んだ状態を示している。この状態では、反応基板20と、パッケージ10(底材12)とが、加速度を印加する前に比較して、特定の部位において接近している。なお、このとき、物理量検出素子30には伸張の応力が発生している。
As shown in FIGS. 5 and 6, when acceleration is applied to the physical quantity detection device, the
図5の例の場合、反応基板20が片持ち梁状に支持されており、撓み部位25がパッケージ10に接近するように撓む。この場合、反応基板20およびパッケージ10間の距離が最小となる部位は、片持ち梁状に支持された反応基板20の第2主面22側であって、撓み部位25の先端付近の接近部位27となっている。また、図6に示すように、反応基板20が両持ち梁状に支持されている場合は、撓み部位25の中央付近がパッケージ10に接近するように撓む。この場合、反応基板20およびパッケージ10間の距離が最小となる部位は、両持ち梁状に支持された反応基板20の第2主面22側であって、撓み部位25の中央付近の接近部位28となっている。なお、このとき、物理量検出素子30には伸張の応力が発生している。
In the case of the example of FIG. 5, the
緩衝体40は、反応基板20が撓んだときに反応基板20およびパッケージ10間の距離が最小となる部位(上述の接近部位27、28等)、を含む領域に形成される。緩衝体40は、複数形成されることができる。また、緩衝体40は、接近部位以外の部位に形成されてもよい。また、緩衝体40の形成される領域は、たとえば、反応基板20の第2主面24の任意の位置、第1主面21の任意の位置、および反応基板20の側面23の任意の位置に形成されてもよい。図2および図4に例示するように、物理量検出装置100では、緩衝体40は、反応基板20の接近部位27、および第2主面22の一部を覆うように設けられ、さらに、反応基板20の側面23に及んで設けられている。
The
緩衝体40の材質としては、金、白金、チタン、アルミニウム、イリジウム、タングステンなどの金属、およびそれらの合金、ならびに、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ポリアミド、ポリイミドなどの樹脂などを例示することができる。緩衝体40が、樹脂によって形成されると、緩衝体40の柔軟性により、反応基板20の衝撃に対する緩衝作用をより高めることができる。緩衝体40が、金、白金、チタン、アルミニウム、イリジウム、タングステンなどの金属およびそれらの合金で形成された金属膜で形成される場合は、緩衝体40と、反応基板20に形成される配線60とを同時に形成することができる。また、緩衝体40の材質として、上記金属類のうち、金を選択すると、金は他の金属と比較して柔軟性を有するため、衝撃を吸収しやすく、緩衝体40の衝撃に対する緩衝作用をより高くすることができる。
Examples of the material of the
緩衝体40を金属とする場合は、スパッタ法、蒸着法、金属ペーストを塗布する方法などによって緩衝体40を形成することができる。これらのうち、緩衝体40は、スパッタ法によって形成されると、緩衝体40の緻密さが高まるため、衝撃に対する緩衝作用に加えて、反応基板20のクラック発生を抑える作用を高めることができる。
When the
緩衝体40は、反応基板20の慣性質量となる機能を兼ねることができる。緩衝体40は、反応基板20の第1主面21側に、撓み部位25の質量体として設けられることができる。そのため緩衝体40は、パッケージ10と反応基板20とが接触する面積に対して、これを含む領域となるように広く形成された構成であることが好ましい。このようにすると、物理量検出装置100が有する慣性質量を増大させることができる。このため、物理量検出装置100の感度を向上させることができる。また、緩衝体40を金、白金等の蒸着膜で形成した場合は、レーザー光を照射することによって、緩衝体40の質量を減少させることができるため、反応基板20の慣性質量の微調整を容易に行うことができる。
The
5.作用効果等
以上のように、本実施形態の物理量検出装置100は、反応基板20が撓んだときに少なくとも反応基板20およびパッケージ10間の距離が最小となる部位に、緩衝体40が形成されている。このため、物理量検出装置100に、大きい加速度が印加されたときに、パッケージ10に反応基板20が直接接触することが抑制される。また、物理量検出装置100は、大きい加速度が印加されたときに、パッケージ10に緩衝体40を介して反応基板20が衝突するため、この際に反応基板20に生じる衝撃を緩和することができ、反応基板20にクラック等が生じにくくなっている。そのため、本実施形態の物理量検出装置100は、破損しにくく信頼性が高い。
5). As described above, in the physical
6.変形例
図7および図8は、反応基板20の変形例を模式的に示す底面図である。図9は、変形例の反応基板を備えた物理量検出装置120の断面の模式図である。
6). Modified Examples FIGS. 7 and 8 are bottom views schematically showing modified examples of the
反応基板20は、図7に示すように、緩衝体40を複数有することができる。図7に示した変形例では、緩衝体40は、接近部位27の端部の2箇所に形成されている。この場合であっても、緩衝体40は、反応基板20が撓んだときに、少なくとも反応基板20およびパッケージ10間の距離が最小となる部位に形成されているといえる。緩衝体40をこのように配置すれば、上述した衝撃を緩衝する効果を有するとともに、材料を節減することができる。
The
また、緩衝体40は、反応基板20の主面を覆うように形成されてもよい。たとえば、図8に示すように、緩衝体40は、反応基板20の第2主面22の撓み部位25を覆うように形成されることができる。反応基板20を、光を透過する材料(たとえば水晶やガラス類)で構成して、その第2主面22に緩衝体40を配置すると、反応基板20の第2主面22を、第1主面21側から入射する光(たとえばレーザー光)を反射する鏡として機能させることができる。そのため、図9に示すように、光線Lを反応基板20の第1主面21側から入射したときに、第1主面21側に、反射した該光線Lが出射される。これにより、たとえば、反応基板20のパッケージ10に対する傾きや、反応基板20の水平度を光学的に検査できるようになる。光学的な測定としては、たとえば、光ドップラー効果を利用した反応基板20の姿勢の測定や、加速度に対する反応基板20のたわみ量(感度)の測定などが挙げられる。
Further, the
また、図示しないが、反応基板20の第1主面21側に、金属からなる緩衝体40を形成した場合も、緩衝体40に鏡の役割を持たせることができるため、たとえば、反応基板20のパッケージ10に対する傾きや、反応基板20の水平度を光学的に測定できるようになる。なお、緩衝体40を第2主面22および第1主面21のいずれに設けた場合でも、パッケージ10の蓋材16に透明材料を採用すれば、キャビティー18内に反応基板20が封入された後で、上記の光学的な測定が可能となる。このような測定が可能となることにより、物理量測定装置の信頼性および測定精度を高めることができる。
Although not shown, even when the
なお、物理量検出装置100に加わる衝撃の方向や反応基板20の個体間における加工精度のばらつきによっては、衝撃を受けた際に反応基板20が僅かにねじれた状態でパッケージ10に衝突する可能性もあり得る。このような場合、反応基板20におけるパッケージ10との衝突箇所は、常に同じ部分とはならずに不測な所になる可能性もある。このような不測な衝突に対してであっても、図4、図8に示す構成の場合では、緩衝体40を撓み部位25の先端に沿って、すなわち撓み部位25の短辺またはこれに加え短辺と長辺との間のコーナー部分の辺とに添って形成した構造であるから緩衝体40を効果的に機能させることができる。
Depending on the direction of impact applied to the physical
以上は、反応基板20の第2主面22側がパッケージ10に接近する場合を想定して説明した。反応基板20は、第1主面21側に物理量検出素子30を有している。そのため、反応基板20の第1主面21側を内側として撓む際のたわみ量は、第2主面22を内側にして撓むたわみ量よりも小さいことが多い。しかし、パッケージ10を小さくする場合には、反応基板20の第1主面21側がパッケージ10に近接することもある。その場合に、緩衝体40を第1主面21側に設けると、物理量検出装置100に、大きい加速度が印加されたときに、パッケージ10に反応基板20が直接接触することを抑制できる。またこの場合、緩衝体40は、物理量検出素子30の表面に及んで形成されてもよい。これによりより信頼性の高い物理量検出装置を提供することができる。
The above has been described assuming the case where the second
以上の実施形態および変形例で述べた変形は、単独あるいは複数を互いに組み合わせて、実施形態の物理量検出装置に対して適用することができる。これにより各変形の単独の効果または各変形の組み合わせによる相乗的な効果を得ることができる。 The modifications described in the above embodiments and modifications can be applied to the physical quantity detection device of the embodiment singly or in combination with each other. Thereby, the synergistic effect by the independent effect of each deformation | transformation or the combination of each deformation | transformation can be acquired.
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。たとえば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成(たとえば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made. For example, the present invention includes configurations that are substantially the same as the configurations described in the embodiments (for example, configurations that have the same functions, methods, and results, or configurations that have the same purposes and effects). In addition, the invention includes a configuration in which a non-essential part of the configuration described in the embodiment is replaced. In addition, the present invention includes a configuration that achieves the same effect as the configuration described in the embodiment or a configuration that can achieve the same object. In addition, the invention includes a configuration in which a known technique is added to the configuration described in the embodiment.
10…パッケージ、12…底材、14…壁材、16…蓋材、18…キャビティー、
20…反応基板、21…第1主面、22…第2主面、23…側面、24…固定部位、
25…撓み部位、26…くびれ部、27,28…接近部位、30…物理量検出素子、
40…緩衝体、60…配線、70…導電性接着剤層、80…バンプ、
100,120…物理量検出装置
10 ... Package, 12 ... Bottom material, 14 ... Wall material, 16 ... Cover material, 18 ... Cavity,
20 ... reaction substrate, 21 ... first main surface, 22 ... second main surface, 23 ... side surface, 24 ... fixing site,
25 ... Deflection part, 26 ... Constriction part, 27, 28 ... Approaching part, 30 ... Physical quantity detection element,
40 ... buffer, 60 ... wiring, 70 ... conductive adhesive layer, 80 ... bump,
100, 120 ... Physical quantity detection device
Claims (5)
表裏関係にある第1主面および第2主面を有し、前記パッケージに撓み可能に固定され、該第2主面が前記パッケージの内面に対向している反応基板と、
前記反応基板の少なくとも前記第1主面側に載置され、前記反応基板に発生した応力に応じて信号を発生する物理量検出素子と、
前記反応基板が撓んだときに該反応基板および前記パッケージの間の距離が最小となる該反応基板の部位に形成された緩衝体と、
を含む、物理量検出装置。 Package and
A reaction substrate having a first main surface and a second main surface that are in a front-back relationship, being flexibly fixed to the package, and the second main surface facing the inner surface of the package;
A physical quantity detection element mounted on at least the first main surface side of the reaction substrate and generating a signal in accordance with the stress generated in the reaction substrate;
A buffer formed at a portion of the reaction substrate that minimizes the distance between the reaction substrate and the package when the reaction substrate is bent;
A physical quantity detection device including:
前記反応基板は、前記パッケージに片持ち梁状に固定された、物理量検出装置。 In claim 1,
The reaction substrate is a physical quantity detection device fixed to the package in a cantilever shape.
前記緩衝体は、金属膜である、物理量検出装置。 In claim 1 or claim 2,
The physical quantity detection device, wherein the buffer is a metal film.
前記緩衝体は、金のスパッタ膜である、物理量検出装置。 In claim 3,
The physical quantity detection device, wherein the buffer is a sputtered gold film.
前記反応基板は、光を透過する基板であり、
前記緩衝体は、前記反応基板に入射される光を反射する、物理量検出装置。 In any one of Claims 1 thru | or 4,
The reaction substrate is a substrate that transmits light,
The buffer is a physical quantity detection device that reflects light incident on the reaction substrate.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009186217A JP2011038889A (en) | 2009-08-11 | 2009-08-11 | Physical quantity detector |
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JP2009186217A JP2011038889A (en) | 2009-08-11 | 2009-08-11 | Physical quantity detector |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013027740A1 (en) * | 2011-08-23 | 2013-02-28 | 日本電気株式会社 | Piezoelectric vibration sensor |
JP2014085232A (en) * | 2012-10-24 | 2014-05-12 | Seiko Epson Corp | Physical quantity detection device, physical quantity detector, electronic equipment, and moving vehicle |
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2009
- 2009-08-11 JP JP2009186217A patent/JP2011038889A/en not_active Withdrawn
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