JP2015206744A - 機能デバイス、電子機器、および移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性の高い機能デバイスを提供すること。【解決手段】機能デバイス１００は、第１面１１を有する第１基材１０と、第１面１１に接合されている第２基材５０と、第１基材１０と第２基材５０との間に設けられた内部空間部５６に配置されている機能素子８０と、を備え、第１面１１には、内部空間部５６の内部と外部とを連通する第１溝部１５，１６，１７と、第１溝部１５，１６，１７から第１溝部１５，１６，１７の延出方向と交差する一方と他方とに延出している第２溝部１８と、が設けられ、第１基材１０と第２基材５０とが接合されている接合領域５５の外部において、第１溝部１５，１６，１７および第２溝部１８には、充填部材が充填されている。【選択図】図１

Description

本発明は、機能デバイス、電子機器、および移動体に関する。

従来から、加速度や角速度などの物理量を検出する機能デバイスは、船舶、航空機、ロケットなどの姿勢を自律制御する技術に使用されている。最近では、車両における車体制御、カーナビゲーションシステムの自車位置検出、デジタルカメラ、ビデオカメラおよび携帯電話の振動制御補正（いわゆる手振れ補正）などに用いられている。これらの移動体や電子機器に使用される機能デバイスには、高い信頼性が要求されている。例えば、特許文献１に記載されているように、基板とキャップとを、多結晶シリコンと絶縁膜との積層体からなる接合枠を介して陽極接合することで、加速度検出部の気密性を確保する加速度センサーが知られていた。

特開２００７−８５７４７号公報

特許文献１に記載の加速度センサーの基板上には、加速度検出部の信号を外部に取り出すための配線部が設けられ、接合枠は、配線部上を横断して設けられている。第１基材（基板）と第２基材（キャップ）との接合面には、配線の厚さによる凹凸と、多層膜で構成された接合枠の表面に生じる凹凸と、が介在している。特許文献１に記載の加速度センサーは、第１基材と第２基材とを、接合枠を介して陽極接合することにより、接合面の凹凸を接合枠で吸収し、加速度検出部の気密性を確保している。しかしながら、接合面に、接合枠で吸収可能な範囲以上の凹凸が生じると気密不良となり、加速度などを求める機能デバイスの信頼性が損なわれる恐れがあった。

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、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例に係る機能デバイスは、第１面を有する第１基材と、前記第１面に接合されている第２基材と、前記第１基材と前記第２基材との間に設けられた内部空間部に配置されている機能素子と、を備え、前記第１面には、前記内部空間部の内部と外部とを連通する第１溝部と、前記第１溝部から前記第１溝部の延出方向と交差する一方と他方とに延出している第２溝部と、が設けられ、前記第１面と前記第２基材とが接合されている接合領域の外部において、前記第１溝部および前記第２溝部には、充填部材が充填されていること、を特徴とする。

本適用例によれば、機能デバイスには、機能素子が備えられている内部空間部の内部と外部とを連通している第１溝部と、第１溝部と交差する第２溝部と、が第１基材の第１面に設けられている。内部空間部は、第１基材と第２基材との接合領域を接合し、接合領域の外部において、第１溝部と、第１溝部と交差している第２溝部と、に充填部材を充填することにより密閉されている。一般的に、溝の底面と壁面との交点（以下、溝低端部という）には、充填部材が充填され難くい。仮に第２溝部が形成されていない場合は、充填部材を充填した後においても、第１溝部の溝低端部を伝わって内部空間部の内部と外部とが連通し、内部空間部の気密が損なわれる恐れがある。しかし、本適用例では、内部空間部の気密を損なう恐れがある第１溝部の溝低端部は第２溝部で分断され、第１溝部と第２溝部との交差部分において、溝低端部は存在しない。充填部材を、第１溝部と、第１溝部から延出している第２溝部とに、充填することにより、内部空間部の内部と外部との連通を容易に遮断することができる。これにより、機能デバイスは、高い気密性を得ることができる。したがって、信頼性の高い機能デバイスを提供することができる。

［適用例２］上記適用例に記載の機能デバイスは、前記第１面において、前記内部空間部の外部に設けられている外部接続端子と、前記第１溝部の内部に設けられ、前記機能素子と前記外部接続端子とを電気的に接続している配線と、を備え、前記第２溝部は、複数の前記第１溝部を連通していること、が好ましい。

本適用例によれば、機能デバイスには、配線が備えられた複数の第１溝部と、複数の第１溝部と交差し複数の第１溝部を連通している第２溝部と、が第１基材の第１面に設けられている。これにより、機能デバイスは、上述の高い気密性と、機能素子の信号を外部接続端子で出力する機能と、を得ることができる。

［適用例３］上記適用例に記載の機能デバイスにおいて、前記第１面には、前記第２溝部の一端と他端とから前記内部空間部の外周に沿って前記接合領域の内部に延出している第３溝部を備えていること、が好ましい。

本適用例によれば、第１基材の第１面には、第２溝部に接続され、内部空間部の外周に沿って接合領域の内部に延出している第３溝部を備えている。第１溝部および第２溝部に充填部材を充填した時に生じた余剰な充填部材は第３溝部に逃がすことができるため、製造誤差などにより、第１溝部および第２溝部の溝の深さ、配線の厚さに差異が生じても、第１溝部および第２溝部に充填部材を均一に充填することができる。

［適用例４］上記適用例に記載の機能デバイスにおいて、前記第２溝部の溝幅は、前記第１溝部の溝幅より広いこと、が好ましい。

本適用例によれば、第２溝部の溝幅は、第１溝部の溝幅より広いため、第１溝部に沿って内部空間部の内部から外部に繋がる溝低端部が第２溝部で分断され、溝低端部の存在しない幅が広くなる。第１溝部と、第１溝部と交差している第２溝部と、に充填部材を充填することにより、機能デバイスは、高い気密性を得ることができる。したがって、信頼性の高い機能デバイスを提供することができる。

［適用例５］上記適用例に記載の機能デバイスにおいて、前記第２溝部は、前記第２溝部の延出方向から前記第１溝部に向かって、溝幅が漸増している幅広部を有していること、が好ましい。

本適用例によれば、第２溝部は、溝幅が漸増している幅広部を有し、溝幅の広い一端が第１溝部と接続されている。これにより、第１溝部に沿って内部空間部の内部から外部に繋がる溝低端部が第２溝部の幅広部で分断され、溝低端部の存在しない幅が広くなる。第１溝部と、第１溝部と交差している第２溝部と、に充填部材を充填することにより、機能デバイスは、高い気密性を得ることができる。したがって、信頼性の高い機能デバイスを提供することができる。

［適用例６］上記適用例に記載の機能デバイスにおいて、前記充填部材は、絶縁性材料であること、が好ましい。

本適用例によれば、第１基材の第１面に、配線を備えた複数の第１溝部が設けられた場合、第１溝部および第２溝部に充填させる充填部材に、絶縁性材料を用いることにより、機能デバイスは、複数の配線を短絡させることなく、高い気密性を得ることができる。

［適用例７］本適用例に係る電子機器は、上記適用例に記載の機能デバイスを備えていることを特徴とする。

本適用例によれば、信頼性の高い機能デバイスを備えた電子機器を提供することができる。

［適用例８］本適用例に係る移動体は、上記適用例に記載の機能デバイスを備えていることを特徴とする。

本適用例によれば、信頼性の高い機能デバイスを備えた移動体を提供することができる。

実施形態１に係る機能デバイスの概略構成を示す模式平面図。 図１におけるＡ−Ａ線での断面図。 図１におけるＢ−Ｂ線での断面図。 実施形態２に係る機能デバイスの概略構成を示す模式平面図。 変形例１に係る機能デバイスの第１溝部と第２溝部との交差部分を示す模式平面図。 変形例２に係る機能デバイスの第１溝部と第２溝部との交差部分を示す模式平面図。 機能デバイスを備える電子機器としてのモバイル型（又はノート型）のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図。 機能デバイスを備える電子機器としての携帯電話機を示す斜視図。 機能デバイスを備える電子機器としてのデジタルカメラを示す斜視図。 機能デバイスを備える移動体としての自動車を示す斜視図。 溝低端部を示す断面図。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、各層や各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各層や各部材の尺度を実際とは異ならせている。また、以下に記述している寸法値は一例であり、発明の主旨を逸脱しない範囲において適宜変更は可能である。
また、図１から図６、および図１１では、説明の便宜上、互いに直交する三軸として、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸を図示しており、軸方向を図示した矢印の先端側を「＋側」、基端側を「−側」としている。また、以下では、Ｘ軸に平行な方向を「Ｘ軸方向」、Ｙ軸に平行な方向を「Ｙ軸方向」、Ｚ軸に平行な方向を「Ｚ軸方向」という。

＜機能デバイス＞
（実施形態１）
本実施形態の機能デバイスは、例えば、慣性センサーとして用いることができる。具体的には、加速度を求めるためのセンサー（静電容量型加速度センサー）として用いることができる。なお、本発明は、加速度センサーに限らず、角速度センサーや、気密構造を必要とする各種デバイスに適用することができる。
図１は、実施形態に係る機能デバイス１００の概略構成を示す模式平面図である。図２は、図１におけるＡ−Ａ線での断面図である。図３は、図１におけるＢ−Ｂ線での断面図である。
まず、実施形態に係る機能デバイス１００の概略構成について、図１から図３を用いて説明する。

図１から図３に示すように、機能デバイス１００は、第１基材１０、第２基材５０、機能素子８０、充填部材６０、封止部材７０などを含んでいる。なお、図１では、説明の便宜上、第２基材５０、充填部材６０および封止部材７０を透視して図示している。

まず、機能素子８０を収納する内部空間部５６の構成について説明する。
図１および図２に示すように、第１基材１０は、厚さが０．３ｍｍで１．５ｍｍ×１．２ｍｍの矩形の板状をなしており、第１基材１０の第１面１１（＋Ｚ軸側の面）には、矩形状の凹部１４が設けられている。
第２基材５０は、凹部５３を有した厚さ０．１８ｍｍのキャップ状をなしており、第１基材１０と接合領域５５で接合されている。第１基材１０の凹部１４と、第２基材５０の凹部５３と、を対向させて接合することで、機能素子８０を収納する内部空間部５６が設けられる。
なお、凹部１４の形状は、矩形であるものと説明したが、後述する可動電極８７の変位を妨げることなく、機能素子８０を収納することができれば、これに限定されるものではない。

第１基材１０および第２基材５０の材料としては、例えば、シリコン、ガラスなどを用いることができる。第１基材１０と第２基材５０との接合方法としては、例えば、接着剤を用いた接合方法、陽極接合方法、直接接合方法などを用いることができる。本実施形態では、好適例として、第１基材１０にガラスを、第２基材５０にシリコンを、使用している。これにより、第１基材１０と第２基材５０とを陽極接合法で接合することができる。陽極接合法は、接着剤やガラスを用いた接合方法に比べ、接合強度が高く、接合領域５５の接合幅を数１０μｍに狭くできるので、機能デバイス１００を小型化することができる。

第１基材１０の凹部１４、および第２基材５０の凹部５３は、例えば、シリコンまたはガラスなどを、各種加工技術（例えばドライエッチング、ウェットエッチングなどのエッチング技術）で加工することで形成できる。
また、第１基材１０に使用されているガラスは絶縁性を有しているので、第１基材１０の外表面に絶縁処理を施さなくても、後述する配線２０，２２，２４を互いに絶縁させることができる。

次に機能デバイス１００の内部空間部５６に収納されている機能素子８０について説明する。
図１から図３に示すように、機能素子８０は、第１基材１０と第２基材５０との間に設けられている内部空間部５６に配置されている。機能素子８０は、固定部８１，８２と、可動部８６と、固定部８１と可動部８６とを連結している連結部８４と、固定部８２と可動部８６とを連結している連結部８５と、可動部８６から延出している複数の可動電極８７と、複数の固定電極８８，８９とを有している。

可動部８６は、Ｘ軸方向に沿って延在する長方形状をなしている。この可動部８６は、連結部８４，８５を介して固定部８１，８２で第１基材１０の第１面１１に接合されている。

連結部８４，８５は、可動部８６と、固定部８１または固定部８２と、を連結している。
＋Ｚ軸方向からの平面視にて、可動部８６の＋Ｘ軸方向の側面には、±Ｘ軸方向に変位可能な一対の連結部８４ａ，８４ｂの一端が接続され、固定部８１の−Ｘ軸方向の側面には、連結部８４ａ，８４ｂの他端が接続されている。可動部８６の−Ｘ軸方向の側面には、±Ｘ軸方向に変位可能な一対の連結部８５ａ，８５ｂの一端が接続され、固定部８２の＋Ｘ軸方向の側面には、連結部８５ａ，８５ｂの他端が接続されている。

連結部８４，８５は、Ｙ軸方向に往復しながらＸ軸方向に延在する形状をなしている。さらに、連結部８４，８５はＸ軸方向の幅に対してＺ軸方向の幅が厚くなっている。連結部８４，８５をこのような形状とすることにより、連結部８４，８５はＹ軸方向及びＺ軸方向への変形が抑制され、±Ｘ軸方向にスムーズに伸縮させることができる。これにより、可動部８６は、固定部８１，８２に対して、±Ｘ軸方向に変位可能に支持される。なお、連結部８４，８５の形状は、所定のバネ定数を有して、±Ｘ軸方向に弾性変形することが可能であれば、他の形状を用いてもよい。

可動電極８７は、可動部８６に接続されている。＋Ｚ軸方向からの平面視にて、可動電極８７は、可動部８６のＹ軸方向の両側面から＋Ｙ軸側および−Ｙ軸側に突出している。複数の可動電極８７は、Ｘ軸方向に沿って櫛歯状に設けられている。

固定部８１，８２は、第１基材１０の第１面１１に接合されている。＋Ｚ軸方向からの平面視にて、固定部８１は、第１基材１０に設けられている凹部１４の＋Ｘ軸側中央の縁（第１面１１）に接合され、固定部８２は、凹部１４の−Ｘ軸側中央の縁（第１面１１）に接合されている。固定部８１，８２は、可動部８６、可動電極８７および連結部８４，８５と一体で形成されており、凹部１４を跨ぐように設けられている。

固定電極８８，８９は、第１基材１０の第１面１１に接合されている。
＋Ｚ軸方向からの平面視にて、固定電極８８，８９の一端は、第１基材１０に設けられている凹部１４の＋Ｙ軸側または−Ｙ軸側の縁（第１基材１０の第１面１１）に接合され、他端が可動部８６に向かってＹ軸方向に延出している。固定電極８８と固定電極８９とは対をなし、複数対の固定電極８８，８９はＸ軸方向に沿って櫛歯状に設けられている。
一対の固定電極８８，８９と、可動電極８７とは、互いの櫛歯が間隔を隔てて対向配置されている。

機能素子８０は、例えば、単結晶シリコン、ポリシリコンなど、シリコンを主成分とした材料で構成されている。シリコンを各種加工技術（例えばドライエッチング、ウェットエッチングなどのエッチング技術）を用いて所望の外形形状に加工することにより、固定部８１，８２、可動部８６、可動電極８７および連結部８４，８５が一体的に形成される。主材料をシリコンとすることで、シリコン半導体デバイス作製に用いられる微細な加工技術の適用が可能となり、機能デバイス１００の小型化と、加工精度の向上による高感度化と、を図るとともに、優れた耐久性を発揮することができる。
また、シリコンに、リン、ボロン（ホウ素）などの不純物をドープすることにより、導電性を向上させることができる。

前述したように、第１基材１０の材料には、ガラスが用いられているため、機能素子８０にシリコンを用いることにより、機能素子８０（固定部８１，８２、固定電極８８，８９）と、第１基材１０との接合に、陽極接合法を用いることができる。これにより、機能素子８０を小型化することができる。
なお、機能素子８０の材料、および機能素子８０と第１基材１０との接合方法は、一例であり、これに限定されるものではない。

次に、機能素子８０の電気的接続、および第１基材１０に設けられている溝部（第１溝部１５，１６，１７、第２溝部１８）について図１から図３を用いて説明する。
図１および図２に示すように、第１基材１０の第１面１１には、外部接続端子３０，３２，３４と、第１溝部１５，１６，１７と、第２溝部１８と、が設けられている。

外部接続端子３０，３２，３４は、＋Ｚ軸方向からの平面視にて、内部空間部５６の外部で、且つ第２基材５０と重ならない位置である第１基材１０の＋Ｘ軸側の一辺に沿って設けられている。
第１溝部１５，１６，１７は、充填部材６０の充填前の状態において、第１基材１０と第２基材５０との間に設けられている内部空間部５６の内部と、外部とを、Ｘ軸方向に沿って連通している。第１溝部１５の内部（底面）には配線２０が設けられ、第１溝部１６の底面には配線２２が設けられ、第１溝部１７の底面には配線２４が設けられている。

配線２０は、＋Ｚ軸側の面に、配線２０と固定部８１とを電気的に接続させる接続部４０を備えている。
第１溝部１５および配線２０は、内部空間部５６の内部側の一端が接続部４０を介して機能素子８０の固定部８１に接続され、内部空間部５６の外部側の他端が外部接続端子３０に接続されている。さらに第１溝部１５は、外部接続端子３０の外周に沿って設けられている。これにより、外部接続端子３０には、可動電極８７が電気的に接続される。

配線２２は、＋Ｚ軸側の面に、配線２２と固定電極８８とを電気的に接続させる複数の接続部４２を備えている。
第１溝部１６および配線２２は、内部空間部５６の内部側の一端が凹部１４の外周に沿って延出され接続部４２を介して機能素子８０の複数の固定電極８８に接続され、内部空間部５６の外部側の他端が外部接続端子３２に接続されている。さらに第１溝部１６は、外部接続端子３２の外周に沿って設けられている。これにより、外部接続端子３２には、複数の固定電極８８が電気的に直列接続される。

配線２４は、＋Ｚ軸側の面に、配線２４と固定電極８９とを電気的に接続させる複数の接続部４４を備えている。
第１溝部１７および配線２４は、内部空間部５６の内部側の一端が第１溝部１６の外周に沿って延出され接続部４４を介して機能素子８０の複数の固定電極８９に接続され、内部空間部５６の外部側の他端が外部接続端子３４に接続されている。さらに第１溝部１７は、外部接続端子３４の外周に沿って設けられている。これにより、外部接続端子３４には、複数の固定電極８９が電気的に直列接続される。

第１溝部１５，１６，１７の深さ（ｄ）は、０．５〜１．０μｍであり、配線２０，２２，２４の厚さ（ｔ）は、略０．１μｍである。第１溝部１５，１６，１７の深さ（ｄ）と、配線２０，２２，２４の厚さ（ｔ）との関係を、ｄ＞ｔとすることで、配線２０，２２，２４が第１溝部１５，１６，１７の外側（＋Ｚ軸側）に突出するのを防止することができる。

図１および図３に示すように、第２溝部１８は、＋Ｚ軸方向からの平面視にて、第１溝部１５，１６，１７から第１溝部１５，１６，１７の延出方向（Ｘ軸方向）と交差する一方（＋Ｙ軸方向）と他方（−Ｙ軸方向）とに延出して設けられている。これにより、第１溝部１５，１６，１７と第２溝部１８とは、充填部材６０の充填前の状態において、連通されている。
第１溝部１５，１６，１７および第２溝部１８は、例えば、第１基材１０を各種加工技術（例えばドライエッチング、ウェットエッチングなどのエッチング技術）を用いて形成することができる。

配線２０，２２，２４および外部接続端子３０，３２，３４の材料としては、例えば、透明導電材料であるＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、Ｉｎ₃Ｏ₃、ＳｎＯ₂、Ｓｂ含有ＳｎＯ₂、Ａｌ含有ＺｎＯなどの酸化物や、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）などの金属、または、これらを主成分とする合金などを使用することができる。
配線２０，２２，２４および外部接続端子３０，３２，３４の材料が透明電極材料（特にＩＴＯ）であると、第１基材１０が透明である場合、例えば、配線２０，２２，２４および外部接続端子３０，３２，３４の上面側（＋Ｚ軸側）に存在する異物などを第１基材１０の下面側（−Ｚ軸側）から容易に視認することができる。

接続部４０，４２，４４の材料としては、例えば、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）などの金属、または、これらを主成分とする合金などを使用することができる。これらの材料を用いることで、配線２０，２２，２４と機能素子８０との間の接点抵抗を小さくすることができる。

配線２０，２２，２４、外部接続端子３０，３２，３４、および接続部４０，４２，４４は、例えば、スパッタリング法、ＣＶＤ法などにより導体層（上述した材料）を成膜し、導電層をパターニングすることにより形成することができる。パターニングは、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によって行われる。なお、導体層の形成方法は、一例であり、これに限定されるものではない。

次に、機能素子８０に加わる加速度の検出について説明する。
機能素子８０にＸ軸方向の加速度が加わると、連結部８４，８５がＸ軸方向に伸縮し、可動部８６および可動部８６に接続されている可動電極８７が、Ｘ軸方向（＋Ｘ軸方向または−Ｘ軸方向）に変位する。
例えば、可動電極８７が＋Ｘ軸方向に変位した場合、可動電極８７と固定電極８８との間隙が広がり、可動電極８７と固定電極８８との間で形成される静電容量が減少する。また、可動電極８７と固定電極８９との間隙は狭まり、可動電極８７と固定電極８９との間で形成される静電容量が増加する。したがって、外部接続端子３０と外部接続端子３２との間の静電容量、および外部接続端子３０と外部接続端子３４との間の静電容量、を検出することで、機能素子８０に加わる加速度を求めることができる。

次に、第２基材５０に設けられている第１貫通孔５７および第２貫通孔５８について説明する。
図１および図２に示すように、第２基材５０には、第２基材５０をＺ軸方向に貫く第１貫通孔５７と、第２貫通孔５８とが、設けられている。第１貫通孔５７および第２貫通孔５８は、例えば、ウェットエッチングなどのエッチング技術を用いて、第２基材５０を加工することにより形成することができる。
第１貫通孔５７は、内部空間部５６の内部と外部とを連通している第１溝部１５，１６，１７および第２溝部１８に充填部材６０を充填させ、第１溝部１５，１６，１７および第２溝部１８と、第２基材５０と、の間の間隙を塞ぐために設けられている。
第２貫通孔５８は、第２貫通孔５８から内部空間部５６の気体を排気した状態の減圧下または、排気後に不活性ガスなどを導入した不活性ガス雰囲気下において、第２貫通孔５８を封止部材７０で塞いで、内部空間部５６を所望の雰囲気で気密に封止するために設けられている。

図１および図２に示すように、第１貫通孔５７は、第１基材１０と第２基材５０とが接合されている接合領域５５の外部において、＋Ｚ軸方向からの平面視にて、第１溝部１５，１６，１７および第２溝部１８と重なる位置に設けられ、第１溝部１５，１６，１７および第２溝部１８と連通している。

第１貫通孔５７は、第１基材１０に向けて（第２基材５０の＋Ｚ軸側から−Ｚ軸側に向けて）開口径が小さくなる形状（テーパー形状）を有していることが好ましい。これにより、充填部材６０を第１溝部１５，１６，１７および第２溝部１８に容易に充填することができる。
第１溝部１５，１６，１７および第２溝部１８には、第１貫通孔５７から充填部材６０が充填され、第１貫通孔５７の−Ｚ軸側の開口と内壁とは充填部材６０で覆われている。これにより、第１基材１０と第２基材５０との間に形成されている内部空間部５６の外周は、接合領域５５および充填部材６０で気密に接合される。

充填部材６０には、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ₂）などの絶縁性材料が用いられている。充填部材６０は、ＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａ Ｅｔｈｙｌ Ｏｒｔｈｏ Ｓｉｌｉｃａｔｅ）などを原料としたプラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）で絶縁膜として形成させることができる。充填部材６０に、絶縁性材料を用いることにより、機能デバイス１００は、複数の配線２０，２２，２４を短絡させることなく、高い気密性を得ることができる。
なお、充填部材６０には、酸化シリコン（ＳｉＯ₂）を用いるものと説明したが、これに限定されるものではない。充填部材６０としては、上述のほか、シランガスなどを原料としたプラズマＣＶＤで成膜される窒化シリコン（ＳｉＮ）、ポッティングや塗布による方法で充填可能な高分子有機物（例えば、ポリイミド）などを用いることができる。また充填部材６０は複数の材料を組み合わせた積層構造としてもよい。
さらに充填部材６０の表面には、金属膜が形成されていてもよく、これにより耐水性をより高めることができる。金属膜の材料としては、例えば、Ａｕ，Ｔｉ，Ｗ，Ｐｔ，Ｃｒ，Ｎｉなどや、これらの合金を使用することができる。また、複数の金属膜を積層させた構造にしてもよい。

第２貫通孔５８は、第２基材５０をＺ軸方向に貫通し、内部空間部５６と連通している。また、第２貫通孔５８は、内部空間部５６に向けて（第２基材５０の＋Ｚ軸側から−Ｚ軸側に向けて）開口径が小さくなる形状（テーパー形状）をなしている。これにより、封止部材７０で、第２貫通孔５８の−Ｚ軸側の開口を容易に塞ぐことができる。

内部空間部５６は、第１溝部１５，１６，１７および第２溝部１８に充填部材６０を充填した後、所望の雰囲気で、第２貫通孔５８を封止部材７０で塞ぐことで、気密に封止される。具体的には、テーパー状の第２貫通孔５８内に球状の封止部材７０を配置し、球状の封止部材７０をレーザー照射によって溶融させることで、第２貫通孔５８を塞ぐことができる。封止部材７０としては、例えば、Ａｕ／Ｇｅ、Ａｕ／Ｓｉ、Ｓｎ／Ｐｂ、Ｐｂ／Ａｇ、Ｓｎ／Ａｇ／Ｃｕ、Ｓｎ／Ｚｎ／Ｂｉなどの合金を使用することができる。
また、好適には第２貫通孔５８の表面には封止部材７０と同種の金属膜を予め形成させておくのがよく、これにより封止部材７０が溶融する際の濡れ性が向上し、より良好な状態で封止できる。
本実施形態の機能デバイス１００では、内部空間部５６は、窒素やアルゴンなどの不活性ガスが減圧状態（大気圧〜０．１気圧）で封止されている。これにより、長期間に亘って、機能デバイス１００に加わる加速度の検出精度を維持することができる。

なお、内部空間部５６は、第２貫通孔５８を塞ぐことで、気密に封止されるものと説明したが、第１貫通孔５７が設けられた（第２貫通孔が設けられていない）第２基材５０を用いて、減圧状態下で充填部材６０を充填（成膜）することで、内部空間部５６を減圧状態で封止させることもできる。

次に、第２溝部１８を設けることによる気密性の向上について説明する。
図３は、図１におけるＢ−Ｂ線での断面図である。本実施形態では、内部空間部５６の内部と外部とを連通している第１溝部１５，１６，１７の夫々を、さらに連通する第２溝部１８が設けられ、第１溝部１５，１６，１７と、第２溝部１８とに、充填部材６０を充填することにより、内部空間部５６の気密性を向上させている。以下に詳細を説明する。

ここで、第１基材１０に第２溝部１８が設けられていない機能デバイス５００について説明する。
図１１は、溝低端部を示す図であり、図１において、仮に第２溝部１８が設けられていない場合のＢ−Ｂ線での断面図を示している。第１溝部１５，１６，１７は同一形状であるため、第１溝部１５を用いて説明する。

第１溝部１５は、第１溝部１５の溝底面と、溝底面と交差し溝底面の両端から＋Ｚ軸方向に立ち上がる側壁と、で構成されている。溝底面と側壁とが交わる部分を溝低端部１３という。溝低端部１３は、内部空間部５６（図２参照）の内側と外側とを連通している第１溝部１５に沿って延在している。溝低端部１３は、充填部材６０の充填効率が悪いため、第１貫通孔５７から第１溝部１５に充填部材６０を充填した後においても、内部空間部５６の内部と外部とが溝低端部１３を伝わって連通し、内部空間部５６の気密性が損なわれる恐れがある。気密性が損なわれると、機能デバイス５００に加わる加速度の検出精度が低下してしまう。

図３に戻って、第１溝部１５，１６，１７と交差する第２溝部１８が設けられている機能デバイス１００について説明する。なお、第２溝部１８が交差する第１溝部１５，１６，１７は、同一形状であるため、説明は第１溝部１５を用いて行う。

第１溝部１５には、第１溝部１５から第１溝部１５の延出方向（Ｘ軸方向）と交差する一方（＋Ｙ軸方向）と他方（−Ｙ軸方向）とに延出している第２溝部１８が設けられている。内部空間部５６の気密性を損なう恐れのある第１溝部１５の溝低端部１３は、第２溝部１８で分断されているため、Ｂ−Ｂ線での断面において、溝低端部１３は存在しない。Ｘ軸方向に沿って延出している第１溝部１５と、第１溝部１５からＹ軸方向に沿って延出している第２溝部１８とに、充填部材６０を充填することにより、内部空間部５６の内部と外部との連通を容易に遮断することができる。これにより、機能デバイス１００の気密性を向上させることができる。

なお、本実施形態では、第１溝部１５，１６，１７および第２溝部１８と重なる位置に一つの第１貫通孔５７が設けられているものと説明したが、夫々の第１溝部１５，１６，１７と、第２溝部１８とが、交差する位置に対して複数の貫通孔を設けてもよい。このような形状では、第１基材１０と第２基材５０との接合領域５５を大きくすることができるので、接合強度を向上させることができる。
また、第２溝部１８は、第１溝部１５，１６，１７を連通するものと説明したが、夫々の第１溝部１５，１６，１７に、独立した第２溝部１８が設けられていてもよい。

以上述べたように、本実施形態に係る機能デバイス１００によれば、以下の効果を得ることができる。
機能デバイス１００には、内部空間部５６の内部と外部とを連通する第１溝部１５，１６，１７と、第１溝部１５，１６，１７と交差する第２溝部１８と、が第１基材１０の第１面１１に設けられている。内部空間部５６の内部と外部とを連通する第１溝部１５，１６，１７の溝低端部１３には、充填部材６０が充填され難く、内部空間部５６の気密を損なう恐れがあった。しかし、この溝低端部１３は第２溝部１８で分断され、第１溝部１５，１６，１７と、第２溝部１８とに、充填部材６０が充填されているため、機能デバイス１００は、高い気密性を得ることができる。したがって、信頼性の高い機能デバイス１００を提供することができる。

（実施形態２）
図４は、実施形態２に係る機能デバイス２００の概略構成を示す模式平面図である。
まず、実施形態２に係る機能デバイス２００の概略構成について、図４を用いて説明する。なお、機能デバイス１００と同一の構成部位については、同一の符号を附し、重複する説明は省略する。

第１基材１０の第１面１１には、第２溝部１８の一端と他端とから内部空間部５６の外周に沿って接合領域５５の内部に延出している第３溝部１９を備えている。具体的には、第３溝部１９の一端は、第１溝部１５，１６，１７を連通しＹ軸方向に延在している第２溝部１８の＋Ｙ軸側から−Ｘ軸方向に延出し、第３溝部１９の他端は、第２溝部１８の−Ｙ軸側から−Ｘ軸方向に延出し、第２溝部１８と第３溝部１９とで内部空間部５６の外周を囲んでいる。

第１溝部１５，１６，１７および第２溝部１８に充填部材６０を充填した時に生じた余剰な充填部材６０を第３溝部１９に逃がすことができる。これにより、製造誤差などで、第１溝部１５，１６，１７および第２溝部１８の溝の深さや配線２０，２２，２４の厚さに差異が生じても、第３溝部１９および第２溝部１８に充填部材６０を均一に充填することができる。なお、第３溝部１９は、第２溝部１８から延出し、内部空間部５６の外周を囲むものと説明したが、余剰な充填部材６０を逃がすことが可能な構成であれば、同様の効果を得ることができる。

また、接合領域２５５は、第２溝部１８と第３溝部１９とにより、内部空間部５６を囲う接合領域２５５ｂと、第２基材５０の側壁に沿う接合領域２５５ａとの二重構成になっている。このような構成によれば、機能デバイス２００に外部からの衝撃などで接合領域２５５ａにマイクロクラックが生じた場合でも、そのマイクロクラックの成長は第２溝部１８または第３溝部１９で止まり、接合領域２５５ｂまでマイクロクラックが及ぶことを防ぐことができる。これにより、機能デバイス２００の気密性と耐衝撃性とを向上させることができる。

以上述べたように、本実施形態に係る機能デバイス２００よれば、以下の効果を得ることができる。
機能デバイス２００は、余剰な充填部材６０を逃がす領域として第３溝部１９が設けられているので、第１溝部１５，１６，１７および第２溝部１８の溝の深さや配線２０，２２，２４の厚さに差異が生じても、第３溝部１９および第２溝部１８に充填部材６０を均一に充填することができる。
また、接合領域２５５は、第２溝部１８と第３溝部１９とにより、内部空間部５６を囲う接合領域２５５ｂと、第２基材５０の側壁に沿う接合領域２５５ａとの二重構成となっている。これにより、機能デバイス２００に衝撃などで接合領域２５５ａに生じたマイクロクラックが、接合領域２５５ｂに及ぶことを防止することができる。
したがって、気密性と衝撃性とを向上させた機能デバイス２００を提供することができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、実施形態に種々の変更や改良などを加えることが可能である。変形例を以下に述べる。

（変形例１）
変形例１に係る機能デバイス３００では、第１溝部と、第２溝部とで、異なる溝幅を有しているところが、実施形態１と異なっている。
図５は、変形例１に係る機能デバイス３００の第１溝部１５と第２溝部３１８との交差部分を示す模式平面図である。変形例１に係る機能デバイス３００の概略構成について、図５を用いて説明する。なお、図５では、説明の便宜上、第２基材５０および充填部材６０を透視して図示している。また、機能デバイス１００と同一の構成部位については、同一の符号を附し、重複する説明は省略する。

図５に示すように、第２溝部３１８のＸ軸方向の寸法を溝幅Ｗ２とし、第１溝部１５のＹ軸方向の寸法を溝幅Ｗ１とした場合、本変形例の機能デバイス３００は、溝幅Ｗ２＞溝幅Ｗ１の関係を有している。詳しくは、溝幅Ｗ１は、内部空間部５６（図２参照）の内部と外部とを連通しＸ軸方向に延出している第１溝部１５のＹ軸方向の寸法である。溝幅Ｗ２は、第１溝部１５から第１溝部１５の延出方向（Ｘ軸方向）と交差する一方（＋Ｙ軸方向）と他方（−Ｙ軸方向）とに延出している第２溝部３１８のＸ軸方向の寸法である。また、図示は省略するが、第２溝部３１８の溝幅Ｗ２と、第１溝部１６，１７のＹ軸方向の溝幅Ｗ１とについても、同様な関係を有している。

充填部材６０が充填され難く内部空間部５６の気密を損なう恐れのある第１溝部１５，１６，１７の溝低端部１３（図１１参照）は、第１溝部１５の溝幅Ｗ１よりも広い第２溝部３１８の溝幅Ｗ２で分断されている。この第１溝部１５，１６，１７と、第２溝部３１８とに、充填部材６０を充填することにより、機能デバイス３００は、さらに高い気密性を得ることができる。
なお、第１溝部１５，１６，１７は、同一の溝幅Ｗ１を有しているものとして説明したが、第１溝部１５，１６，１７のＹ軸方向の溝幅が異なっていても、第１溝部１５，１６，１７の夫々の溝幅よりも第２溝部３１８の溝幅Ｗ２が広ければ同様の効果を得ることができる。

以上述べたように、本変形例に係る機能デバイス３００によれば、上述の実施形態１での効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
内部空間部５６の気密を損なう恐れがあった第１溝部１５，１６，１７の溝低端部１３は、第１溝部１５，１６，１７の溝幅Ｗ１よりも広い第２溝部３１８の溝幅Ｗ２で分断され、第１溝部１５，１６，１７と、第２溝部３１８とには、充填部材６０が充填されているため、機能デバイス３００は、さらに高い気密性を得ることができる。したがって、信頼性の高い機能デバイス３００を提供することができる。

（変形例２）
変形例２に係る機能デバイス４００では、第２溝部は幅広部を有しているところが実施形態１と異なっている。
図６は、変形例２に係る機能デバイス４００の第１溝部１５と第２溝部４１８との交差部分を示す模式平面図である。変形例２に係る機能デバイス４００の概略構成について、図６を用いて説明する。なお、図６では、説明の便宜上、第２基材５０および充填部材６０を透視して図示している。また、機能デバイス１００と同一の構成部位については、同一の符号を附し、重複する説明は省略する。

図６に示すように、第２溝部４１８は、第２溝部４１８の延出方向から第１溝部１５に向かって、溝幅が漸増している幅広部４１８ｂを有している。詳しくは、第２溝部４１８は、第１溝部１５から第１溝部１５の延出方向（Ｘ軸方向）と交差する一方（＋Ｙ軸方向）と他方（−Ｙ軸方向）とに延出している。第２溝部４１８は、Ｘ軸方向の寸法である溝幅Ｗ１が一定な幅定部４１８ａと、Ｘ軸方向の寸法が溝幅Ｗ１から溝幅Ｗ３に漸増している幅広部４１８ｂを有している。幅広部４１８ｂの溝幅Ｗ１側の一端は、幅定部４１８ａに接続され、幅広部４１８ｂの溝幅Ｗ３側の他端は、第１溝部１５に接続されている。

第１溝部１５のＹ軸方向の寸法は、第２溝部４１８の幅定部１８ａと同じ溝幅Ｗ１であり、本変形例の機能デバイス４００は、溝幅Ｗ３＞溝幅Ｗ１の関係を有している。また、図示は省略するが、第２溝部４１８の幅広部４１８ｂの溝幅Ｗ３と、第１溝部１６，１７のＹ軸方向の溝幅Ｗ１とについても、同様な関係を有している。
これにより、充填部材６０が充填され難く、内部空間部５６の気密を損なう恐れがあった第１溝部１５，１６，１７の溝低端部１３は、第１溝部１５の溝幅Ｗ１よりも広い第２溝部４１８の幅広部４１８ｂの溝幅Ｗ３で分断されている。この第１溝部１５，１６，１７と、第２溝部４１８とに、充填部材６０を充填することにより、機能デバイス３００は、さらに高い気密性と、接合強度とを得ることができる。

なお、第１溝部１５，１６，１７は、同一の溝幅Ｗ１を有しているものとして説明したが、第１溝部１５，１６，１７のＹ軸方向の溝幅が異なっていても、第１溝部１５，１６，１７の夫々の溝幅よりも第２溝部４１８の幅広部４１８ｂの溝幅Ｗ３が広ければ同様の効果を得ることができる。
また、本変形例の幅広部４１８ｂは、第２溝部４１８の延出方向から第１溝部１５に向かって、両側壁が互いに直線的に広がった形状をなしているが、これに限定されるものではない。幅広部４１８ｂは、両側壁が円弧状に広がった形状であってもよいし、一方の側壁が他方の側壁に対して広がった形状であってもよい。

以上述べたように、本変形例に係る機能デバイス４００によれば、上述の実施形態１での効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
内部空間部５６の気密を損なう恐れがあった第１溝部１５，１６，１７の溝低端部１３（図１１参照）は、第１溝部１５，１６，１７の溝幅Ｗ１よりも広い第２溝部４１８の幅広部４１８ｂの溝幅Ｗ３で分断され、第１溝部１５，１６，１７と、第２溝部１８とには、充填部材６０が充填されているため、機能デバイス４００は、さらに高い気密性を得ることができる。したがって、信頼性の高い機能デバイス４００を提供することができる。

＜電子機器＞
次に、本発明の実施形態に係る機能デバイスを備えた電子機器について図７から図９を用いて説明する。なお、本説明では、機能デバイス１００を用いた例を示している。

図７は、本発明の一実施形態に係る機能デバイス１００を備える電子機器の一例としてのモバイル型（又はノート型）のパーソナルコンピューター１１００の構成の概略を示す斜視図である。図７に示すように、パーソナルコンピューター１１００は、キーボード１１０２を備えた本体部１１０４と、表示部１０００を備えた表示ユニット１１０６とにより構成され、表示ユニット１１０６は、本体部１１０４に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。このようなパーソナルコンピューター１１００には、加速度を検出する機能を備えた機能デバイス１００が内蔵されている。

図８は、本発明の一実施形態に係る機能デバイス１００を備える電子機器の一例としての携帯電話機１２００（ＰＨＳも含む）の構成の概略を示す斜視図である。図８に示すように、携帯電話機１２００は、複数の操作ボタン１２０２、受話口１２０４および送話口１２０６を備え、操作ボタン１２０２と受話口１２０４との間には、表示部１０００が配置されている。このような携帯電話機１２００には、加速度センサーなどとして機能する機能デバイス１００が内蔵されている。

図９は、本発明の一実施形態に係る機能デバイス１００を備える電子機器の一例としてのデジタルカメラ１３００の構成の概略を示す斜視図である。なお、図９には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。ここで、従来のフィルムカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、デジタルカメラ１３００は、被写体の光像をＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）などの撮像素子により光電変換して撮像信号（画像信号）を生成する。
デジタルカメラ１３００におけるケース（ボディー）１３０２の背面には、表示部１０００が設けられ、ＣＣＤによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部１０００は、被写体を電子画像として表示するファインダーとして機能する。また、ケース１３０２の正面側（図中裏面側）には、光学レンズ（撮像光学系）やＣＣＤなどを含む受光ユニット１３０４が設けられている。

撮影者が表示部１０００に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン１３０６を押下すると、その時点におけるＣＣＤの撮像信号が、メモリー１３０８に転送・格納される。また、このデジタルカメラ１３００においては、ケース１３０２の側面に、ビデオ信号の出力端子１３１２と、データ通信用の入出力端子１３１４とが設けられている。そして、図示されるように、ビデオ信号の出力端子１３１２にはテレビモニター１４３０が、データ通信用の入出力端子１３１４にはパーソナルコンピューター１４４０が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリー１３０８に格納された撮像信号が、テレビモニター１４３０や、パーソナルコンピューター１４４０に出力される構成になっている。このようなデジタルカメラ１３００には、加速度センサーなどとして機能デバイス１００が内蔵されている。

なお、本発明の一実施形態に係る機能デバイス１００は、図７のパーソナルコンピューター１１００（モバイル型パーソナルコンピューター）、図８の携帯電話機１２００、図９のデジタルカメラ１３００の他にも、例えば、インクジェット式吐出装置（例えばインクジェットプリンター）、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、魚群探知機、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシミュレーターなどの電子機器に適用することができる。

＜移動体＞
次に、本発明の実施形態に係る機能デバイスを備えた移動体について図１０を用いて説明する。なお、本説明では、機能デバイス１００を用いた例を示している。
図１０は、本発明の一実施形態に係る機能デバイス１００を備える移動体の一例としての自動車を概略的に示す斜視図である。

自動車１５００には上記実施形態に係る機能デバイス１００が搭載されている。図１０に示すように、移動体としての自動車１５００には、機能デバイス１００を内蔵してタイヤなどを制御する電子制御ユニット１５１０が車体に搭載されている。また、機能デバイス１００は、他にもキーレスエントリー、イモビライザー、カーナビゲーションシステム、カーエアコン、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）、エアバック、タイヤ・プレッシャー・モニタリング・システム（ＴＰＭＳ：Ｔｉｒｅ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）、エンジンコントロール、ハイブリッド自動車や電気自動車の電池モニター、車体姿勢制御システム、などの電子制御ユニット（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）に広く適用できる。

１０…第１基材、１１…第１面、１２…第２面、１３…溝低端部、１４，５３…凹部、１５，１６，１７…第１溝部、１８、３１８、４１８…第２溝部、１９…第３溝部、２０，２２，２４…配線、３０，３２，３４…外部接続端子、４０，４２，４４…接続部、５０…第２基材、５５，２５５，２５５ａ，２５５ｂ…接合領域、５６…内部空間部、５７…第１貫通孔、５８…第２貫通孔、６０…充填部材、７０…封止部材、８０…機能素子、８１…固定部、８４，８４ａ，８４ｂ，８５，８５ａ，８５ｂ…連結部、８６…可動部、８７…可動電極、８８，８９…固定電極、１００，２００，３００，４００…機能デバイス、４１８ａ…幅定部、４１８ｂ…幅広部、１１００…パーソナルコンピューター、１２００…携帯電話機、１３００…デジタルスチルカメラ、１５００…自動車。

Claims (8)

1. 第１面を有する第１基材と、
   前記第１面に接合されている第２基材と、
   前記第１基材と前記第２基材との間に設けられた内部空間部に配置されている機能素子と、を備え、
   前記第１面には、前記内部空間部の内部と外部とを連通する第１溝部と、前記第１溝部から前記第１溝部の延出方向と交差する一方と他方とに延出している第２溝部と、が設けられ、
   前記第１面と前記第２基材とが接合されている接合領域の外部において、前記第１溝部および前記第２溝部には、充填部材が充填されていること、を特徴とする機能デバイス。
2. 前記第１面において、前記内部空間部の外部に設けられている外部接続端子と、
   前記第１溝部の内部に設けられ、前記機能素子と前記外部接続端子とを電気的に接続している配線と、を備え、
   前記第２溝部は、複数の前記第１溝部を連通していること、を特徴とする請求項１に記載の機能デバイス。
3. 前記第１面には、前記第２溝部の一端と他端とから前記内部空間部の外周に沿って前記接合領域の内部に延出している第３溝部を備えていること、を特徴とする請求項１または２に記載の機能デバイス。
4. 前記第２溝部の溝幅は、前記第１溝部の溝幅より広いこと、を特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の機能デバイス。
5. 前記第２溝部は、前記第２溝部の延出方向から前記第１溝部に向かって、溝幅が漸増している幅広部を有していること、を特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の機能デバイス。
6. 前記充填部材は、絶縁性材料であること、を特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の機能デバイス。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の機能デバイスを備えていることを特徴とする電子機器。
8. 請求項１から６のいずれか一項に記載の機能デバイスを備えていることを特徴とする移動体。

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