JP2016033465A

JP2016033465A - 物理量センサーの製造方法、物理量センサー、電子機器および移動体

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Publication number: JP2016033465A
Application number: JP2014155933A
Authority: JP
Inventors: 紙透　真一; Shinichi Kamisuke; 真一紙透
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2014-07-31
Filing date: 2014-07-31
Publication date: 2016-03-10

Abstract

【課題】寸法精度に優れ、信頼性の高い物理量センサーの製造方法、物理量センサー、電子機器および移動体を提供すること。
【解決手段】本発明の物理量センサーの製造方法は、加速度センサー素子４が配置された支持基板２と、凹部５１を有するとともに、凹部５１と連通する貫通孔５２を有する封止基板５と、を用意する用意工程と、加速度センサー素子４が凹部５１内に収納されるように支持基板２と封止基板５とを接合する接合工程と、貫通孔５２に封止材３を充填して凹部５１を封止する封止工程とを備えている。また、接合工程における支持基板２および封止基板５の温度Ｔａは、封止材３の融点Ｔｂよりも低い。そして、封止工程では、封止材３を融点Ｔｂ以上の温度Ｔｃとして溶融することにより、凹部５１を封止する。
【選択図】図５

Description

本発明は、物理量センサーの製造方法、物理量センサー、電子機器および移動体に関するものである。

例えば、角速度センサーや加速度センサー等を備える物理量センサーが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に開示されている物理量センサーは、２つのセンサーと、各センサーが配置されたセンサー基板と、センサー基板に接合され、各センサーをそれぞれ収納する２つの凹部を有するキャップ基板とを備えている。また、各センサーが収納された凹部は、気密封止されており、互いに圧力が異なっている。

特許文献１において、このような物理量センサーを製造するには、溝を有するセンサー基板用母材に各センサー素子を配置し、次いで各センサー素子が各凹部に収納されるようにキャップ基板用母材をセンサー基板に接合する。この接合を大気圧よりも圧力が低い第１の圧力状態で行うことで、各凹部内が第１の圧力状態のまま各センサー素子を封止することができる。なお、２つの凹部のうちの一方の凹部は、溝を介して外部と連通している。

そして、各基板が接合された接合体の雰囲気を第１の圧力状態よりも圧力が高い第２の圧力状態とする。これにより、溝を介して外部と連通する一方の凹部内は第２の圧力状態となる。最後に、加熱および加圧により、溝を潰すように各母材を変形させる。これにより、第２の凹部が第２の圧力状態で気密封止される。このようにして互いに異なる圧力で各センサー素子を気密封止することができる。

しかしながら、第２の凹部を封止する際、溝を潰すようにして封止するため、その程度によっては、物理量センサーの寸法精度が低下し、信頼性が低くなる。

特開２０１０−１０７３２５号公報

本発明の目的は、寸法精度に優れ、信頼性の高い物理量センサーを生産性良く製造することができる物理量センサーの製造方法、物理量センサー、電子機器および移動体を提供することにある。

このような目的は、下記の本発明により達成される。
［適用例１］
本発明の物理量センサーの製造方法は、センサー素子が配置された支持基板と、凹部を有するとともに、前記凹部と連通する貫通孔を有する封止基板と、を用意する用意工程と、
前記センサー素子が前記凹部内に収納されるように前記支持基板と前記封止基板とを接合する接合工程と、
前記貫通孔に封止材を充填して前記凹部を封止する封止工程と、を備え、
前記接合工程における前記支持基板および前記封止基板の温度Ｔａは、前記封止材の融点Ｔｂよりも低く、
前記封止工程では、前記封止材を前記融点Ｔｂ以上の温度Ｔｃとして溶融することにより、前記凹部を封止することを特徴とする。

本発明によれば、貫通孔に封止材を充填するという方法で凹部を封止するため、「特開２０１０−１０７３２５（特許文献１）」のような、溝を潰すように基板を変形させる工程を省略することができる。よって、支持基板を変形させることなく、凹部を封止することができる。したがって、本製造方法により得られた物理量センサーは、寸法精度に優れ、信頼性が高いものとなる。

また、接合工程における支持基板および封止基板の温度Ｔａは、封止材の融点Ｔｂよりも低いため、例えば、接合工程に先立って、予め封止材を貫通孔に配置して、その配置状態のまま接合工程および封止工程を同一のチャンバー内で行うことができる。よって、支持基板および封止基板をチャンバーから出し入れする回数を少なくすることができる。従って、その分、本製造方法は、簡素になり、生産性に優れる。

さらには、物理量センサーをチャンバーから出し入れする場合、センサー素子は常温より高温である接合温度から、一旦常温に下げられ、この後、封止のために再度昇温される。このため、余計な熱履歴（ヒートサイクル）が加わることになり、センサー素子の信頼性を低下させる一因となる。本発明では、チャンバーからの出し入れの回数を少なくすることができ、上記熱履歴を低減することができる。したがって、信頼性に優れる物理量センサーを提供することができる。

［適用例２］
本発明の物理量センサーの製造方法では、前記接合工程および前記封止工程は、同一のチャンバー内で行われるのが好ましい。

これにより、接合工程後に、支持基板および封止基板をチャンバーから出し入れするのを省略することができる。よって、本発明は、生産性に優れる。

［適用例３］
本発明の物理量センサーの製造方法では、前記接合工程後は、前記封止材が前記貫通孔に充填されるまで、前記チャンバー内の温度が前記温度Ｔａ以上に維持されるのが好ましい。

これにより、接合工程後に、チャンバー内の温度を、温度Ｔａと温度Ｔｃとの差分だけ上昇させればよい。よって、比較的短時間で封止材の温度をＴｃとして貫通孔に封止材を充填することができる。

［適用例４］
本発明の物理量センサーの製造方法では、前記接合工程に先立って、前記貫通孔に前記封止材を配置する配置工程を有しているのが好ましい。

これにより、例えば、同一のチャンバー内で、接合工程後に、貫通孔に封止材を配置するのを省略することができる。よって、貫通孔に封止材が配置された封止基板および支持基板をチャンバーに入れさえすれば、接合工程および封止工程を行うことができる。

［適用例５］
本発明の物理量センサーは、センサー素子と、
前記センサー素子が配置された支持基板と、
前記センサー素子を収納する凹部と、前記凹部と連通する貫通孔とを有し、前記支持基板に接合された封止基板と、
前記貫通孔に充填され、前記凹部を封止する封止材と、を備え、
前記封止材の融点は、前記支持基板および前記封止基板の接合に要する温度よりも高いことを特徴とする。

本発明によれば、製造工程において、封止材を融点以上に加熱することにより、凹部を封止することができる。これにより、「特開２０１０−１０７３２５（特許文献１）」のように、溝を潰すように基板を変形させる工程を省略することができる。よって、各基板を変形させることなく、凹部を封止することができる。よって、本製造方法により得られた物理量センサーは、寸法精度に優れ、信頼性が高いものとなる。

［適用例６］
本発明の物理量センサーでは、前記貫通孔は、前記凹部に向って横断面積が減少している部分を有しているのが好ましい。

これにより、例えば、封止材を溶融して貫通孔に充填するに際し、溶融する以前の封止材を安定的に配置することができる。

［適用例７］
本発明の電子機器は、本発明の物理量センサーを備えることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子機器を得ることができる。

［適用例８］
本発明の移動体は、本発明の物理量センサーを備えることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い移動体を得ることができる。

本発明の物理量センサーを示す断面図である。図１に示す物理量センサーが備える加速度センサー素子を示す平面図である。本発明の物理量センサーの製造方法を説明するための断面図であって、（ａ）が用意工程を示す図、（ｂ）が配置工程を示す図、（ｃ）が各基板を配置状態でチャンバー内に挿入した状態を示す図である。本発明の物理量センサーの製造方法を説明するための断面図であって、（ａ）が接合工程を示す図、（ｂ）が圧力調節工程（真空状態）を示す図である。本発明の物理量センサーの製造方法を説明するための断面図であって、（ａ）が圧力調節工程（大気圧状態）を示す図、（ｂ）が封止工程を示す図である。図６は、本発明の物理量センサーを備える電子機器を適用したモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。図７は、本発明の物理量センサーを備える電子機器を適用した携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を示す斜視図である。図８は、本発明の物理量センサーを備える電子機器を適用したディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。図９は、本発明の電子部品を備える移動体を適用した自動車の構成を示す斜視図である。

以下、本発明の物理量センサーの製造方法、物理量センサー、電子機器および移動体を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。

まず、本発明の物理量センサーについて説明する。
１．物理量センサー
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の物理量センサーを示す断面図である。図２は、図１に示す物理量センサーが備える加速度センサー素子を示す平面図である。

なお、以下では、説明の便宜上、図２中の紙面手前側を「上」、紙面奥側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。また、図１〜５では、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸が図示されている。また、以下では、Ｘ軸に平行な方向（左右方向）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（上下方向）を「Ｚ軸方向」と言う。

図１に示す物理量センサー１は、支持基板２と、この支持基板２に接合・支持された加速度センサー素子４と、加速度センサー素子４を覆うように設けられた封止基板５と、封止材３とを有する。

以下、物理量センサー１を構成する各部について説明する。
（支持基板）
支持基板２は、加速度センサー素子４を支持する機能を有する。

この支持基板２は、板状をなし、その上面（一方の面）には、空洞部２１が設けられている。

空洞部２１は、支持基板２を平面視したときに、後述する加速度センサー素子４の可動部４３を包含するように形成されていて、内底を有する。このような空洞部２１は、加速度センサー素子４の可動部４３が支持基板２に接触するのを防止する逃げ部を構成する。これにより、加速度センサー素子４の変位を許容することができる。

このような支持基板２の構成材料としては、具体的には、高抵抗なシリコン材料、ガラス材料を用いるのが好ましく、特に、加速度センサー素子４がシリコン材料を主材料として構成されている場合、アルカリ金属イオン（可動イオン）を含むガラス材料（例えば、パイレックスガラス（登録商標）のような硼珪酸ガラス）を用いるのが好ましい。これにより、加速度センサー素子４がシリコンを主材料として構成されている場合、支持基板２と加速度センサー素子４とをそれぞれ陽極接合することができる。

また、支持基板２の融点または軟化点（以下、単に「融点」と言う）Ｔ_２は、特に限定されないが、例えば、５００℃以上１０００℃以下であるのが好ましく、６００℃以上９００℃以下であるのがより好ましい。

また、支持基板２の構成材料は、加速度センサー素子４の構成材料との熱膨張係数差ができるだけ小さいのが好ましく、具体的には、支持基板２の構成材料と加速度センサー素子４の構成材料との熱膨張係数差が３ｐｐｍ／℃以下であるのが好ましい。これにより、支持基板２と各センサー素子との接合時等に高温下にさらされても、支持基板２と加速度センサー素子４との間の残留応力を低減することができる。

（加速度センサー素子）
加速度センサー素子４は、Ｙ軸方向の加速度を検出するものである。加速度センサー素子４は、支持部４１、４２と、可動部４３と、連結部４４、４５と、複数の第１固定電極指４８と、複数の第２固定電極指４９と、を有している。また、可動部４３は、基部４３１と、基部４３１からＸ軸方向両側に突出している複数の可動電極指４３２と、を有している。

支持部４１、４２は、それぞれ、支持基板２の上面に接合されており、導電性バンプ（図示せず）を介して配線（図示せず）と電気的に接続されている。そして、これら支持部４１、４２の間に可動部４３が設けられている。可動部４３は、−Ｙ軸側において連結部４４を介して支持部４１に連結されると共に、＋Ｙ軸側において連結部４５を介して支持部４２に連結されている。これにより、可動部４３が支持部４１、４２に対して矢印ｂで示すようにＹ軸方向に変位可能となる。

複数の第１固定電極指４８は、可動電極指４３２のＹ軸方向一方側に配置され、対応する可動電極指４３２に対して間隔を隔てて噛み合う櫛歯状をなすように並んでいる。このような複数の第１固定電極指４８は、その基端部にて支持基板２の上面に接合され、導電性バンプを介して配線に電気的に接続されている。

これに対して、複数の第２固定電極指４９は、可動電極指４３２のＹ軸方向他方側に配置され、対応する可動電極指４３２に対して間隔を隔てて噛み合う櫛歯状をなすように並んでいる。このような複数の第２固定電極指４９は、その基端部にて、ベース基板の上面に接合され、導電性バンプを介して配線に電気的に接続されている。

このような加速度センサー素子４は、次のようにしてＹ軸方向の加速度を検出する。すなわち、Ｙ軸方向の加速度が物理量センサー１に加わると、その加速度の大きさに基づいて、可動部４３が、連結部４４、４５を弾性変形させながら、Ｙ軸方向に変位する。このような変位に伴って、可動電極指４３２と第１固定電極指４８との間の静電容量および可動電極指４３２と第２固定電極指４９との間の静電容量の大きさがそれぞれ変化する。そのため、これら静電容量の変化（差動信号）に基づいて加速度を検出することができる。

（封止基板）
封止基板５は、加速度センサー素子４を封止して保護する機能を有する。この封止基板５は、板状をなし、支持基板２の上面に接合されている。また、封止基板５は、互いに異なる位置に設けられ、一方の面（下面）に開放する凹部５１を有している。

凹部５１は、加速度センサー素子４を収納し加速度センサー素子４を十分に収納し得る程度の大きさを有している。

また、図示の構成では、凹部５１は、それぞれ略直方体に凹没して形成されているが、例えば、半球状、三角錐等の形状に凹没していてもよい。

図１に示すように、封止基板５には、その厚さ方向（所定方向）に貫通する貫通孔５２が設けられている。貫通孔５２は、凹部５１と連通している。

貫通孔５２は、Ｚ軸方向の全長にわたって横断面形状が円形をなしている。また、貫通孔５２の孔径は、凹部５１側にいくに従って漸減している。すなわち、貫通孔５２の横断面積は、凹部５１側にいくに従って漸減している。貫通孔５２の上面開口の直径Ｄ１と、貫通孔５２の下面開口の直径Ｄ２との比Ｄ１／Ｄ２は、４〜１００であるのが好ましく、８〜３５であるのがより好ましい。これにより、後述するように、貫通孔５２に球状の封止材３を安定的に配置することができる。

また、貫通孔５２の上面開口の直径Ｄ１は、特に限定されず、例えば、２００μｍ以上、５００μｍ以下であるのが好ましく、２５０μｍ以上、３５０μｍ以下であるのがより好ましい。一方、貫通孔５２の下面開口の直径Ｄ２は、特に限定されず、例えば、５μｍ以上、５０μｍ以下であるのが好ましく、１０μｍ以上、３０μｍ以下であるのがより好ましい。

また、封止基板５の構成材料としては、前述したような機能を発揮し得るものであれば、特に限定されないが、例えば、シリコン材料、ガラス材料等を好適に用いることができる。

また、封止基板５の融点（軟化点）Ｔ_５は、特に限定されず、例えば、１０００℃以上、１６００℃以下であるのが好ましく、１１００℃以上、１５００℃以下であるのがより好ましい。

図１に示すように、貫通孔５２には、封止材３が充填されている。これにより、凹部５１は、気密封止されている。

封止材３の融点Ｔ_３（Ｔｂ）は、支持基板２の構成材料および封止基板５の構成材料の融点または軟化点よりも低い。この融点Ｔ_３は、２００℃以上、４００℃以下であるのが好ましく、２７０℃以上、３８０℃以下であるのがより好ましい。

また、封止材３の融点Ｔ_３と、支持基板２の融点Ｔ_２または封止基板５の融点Ｔ_５との差Ｔｘは、２０℃以上、７００℃以下であるのが好ましく、５０℃以上、６６０℃以下であるのがより好ましい。これにより、凹部５１を効果的に封止することができる。

差Ｔｘが上記下限値を下回った場合、後述の接合工程において、加熱時間（接合時間）が比較的長くなると、封止材３が溶融される可能性がある。一方、差Ｔｘが上記上限値を上回った場合、封止材３、支持基板２および封止基板５の構成材料の選定が難しくなる。

この封止材３の構成材料としては、特に限定されず、例えば、Ａｕ−Ｇｅ系合金や、Ａｕ−Ｓｎ系合金等の金属材料や、低融点ガラス材料等を用いることができる。

（物理量センサーの製造方法）
次に、本発明の物理量センサーの製造方法について説明する。

図３は、本発明の物理量センサーの製造方法を説明するための断面図であって、（ａ）が用意工程を示す図、（ｂ）が配置工程を示す図、（ｃ）が各基板を配置状態でチャンバー内に挿入した状態を示す図である。図４は、本発明の物理量センサーの製造方法を説明するための断面図であって、（ａ）が接合工程を示す図、（ｂ）が圧力調節工程（真空状態）を示す図である。図５は、本発明の物理量センサーの製造方法を説明するための断面図であって、（ａ）が圧力調節工程（大気圧状態）を示す図、（ｂ）が封止工程を示す図である。

本発明の物理量センサーの製造方法は、用意工程と、配置工程と、接合工程と、圧力調節工程と、封止工程と、を有している。

なお、以下では、支持基板２がアルカリ金属イオンを含むガラス材料で構成され、封止基板５がシリコン材料で構成されている場合を一例として説明する。

また、加速度センサー素子４は、公知の方法によって形成することができるため、その説明を省略する。

［１］用意工程
まず、図３（ａ）に示すように、上面に加速度センサー素子４が設けられた支持基板２と、封止基板５とを用意する。

なお、支持基板２の空洞部２１、封止基板５の凹部５１および貫通孔５２は、エッチングすることにより形成されている。

このエッチング方法としては、特に限定されないが、例えば、プラズマエッチング、リアクティブイオンエッチング、ビームエッチング、光アシストエッチング等の物理的エッチング法、ウェットエッチング等の化学的エッチング法等のうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。

［２］配置工程
次いで、図３（ｂ）に示すように、貫通孔５２内に、溶融することにより封止材３となる球状の封止材３ａを配置する。封止材３ａの外径（最大外径）は、貫通孔５２の下面開口の直径Ｄ２よりも大きく、かつ、貫通孔５２の上面開口の直径Ｄ１よりも小さい。これにより、封止材３ａを、貫通孔５２内に配置することができる（以下、この状態を「配置状態」と言う）。

また、前述したように、貫通孔５２は、それぞれ、孔径が下側にいくに従って漸減している。これにより、配置状態では、封止材３ａは、貫通孔５２の孔径と一致した部分で留まることとなる。よって、封止材３ａは、貫通孔５２内をＺ軸方向に移動するのが規制されている。さらに、封止材３ａが貫通孔５２の孔径と一致した部分で留まることにより、封止材３ａがＸＹ平面方向に移動するのも規制することができる。これにより、封止材３ａをさらに安定的に貫通孔５２内に配置することができる。

このような封止材３ａの外径は、１００μｍ以上、５００μｍ以下であるのが好ましく、１５０μｍ以上、３００μｍ以下であるのがより好ましい。

［３］接合工程
次いで、図３（ｃ）に示すように、貫通孔５２に封止材３ａが配置された状態で、凹部５１に加速度センサー素子４が収納されるように、支持基板２の上面に封止基板５を配置する（この状態を以下、「物理量センサー１’」とも言う）。そして、物理量センサー１’をチャンバー１００に入れる。なお、支持基板２の上面に封止基板５を配置した後に、貫通孔５２に封止材３ａを配置してもよい。

そして、図４（ａ）に示すように、陽極接合によって支持基板２の上面と封止基板５の下面とを接合する。

この陽極接合におけるチャンバー１００内の温度、すなわち、陽極接合時の物理量センサー１’の温度Ｔａは、封止材３ａの融点Ｔ_３よりも低い。この温度Ｔａとしては、１５０℃以上、３８０℃以下であるのが好ましく、２５０℃以上、３６０℃以下であるのがより好ましい。これにより、貫通孔５２に封止材３ａを配置した状態で陽極接合を行っても、封止材３ａが溶融して凹部５１が封止されるのを防止することができる。

なお、接合工程において、温度Ｔａが上記下限値を下回ると、支持基板２と封止基板５との接合強度が不十分となるおそれがある。また、温度Ｔａが上記上限値を上回ると、封止材３ａが軟化して、凹部５１が封止されるおそれがある。

また、陽極接合時の物理量センサー１の温度Ｔａと、封止材３ａの融点Ｔ_３との差Ｔｙは、２０℃以上、１００℃以下であるのが好ましく、５０℃以上、８０℃以下であるのがより好ましい。差Ｔｙを上記数値範囲とすることにより、本製造工程は、生産性に優れる。

差Ｔｙが、上記下限値を下回った場合、接合工程において、封止材３ａが溶融する可能性がある。一方、差Ｔｙが上記上限値を上回った場合、接合工程でのチャンバー１００内の温度Ｔａから、後述の封止工程においてチャンバー１００内の温度を融点Ｔ_３まで上昇させるのに比較的時間がかかる傾向にある。

なお、圧力調節工程が完了するまでは、チャンバー１００内は、温度Ｔａ以上に維持される。

［４］圧力調節工程
次いで、図４（ｂ）に示すように、チャンバー１００内を真空ポンプによって真空引きする。このとき、図４（ｂ）中の矢印で示すように、凹部５１の空気は、封止材３ａと貫通孔５２の内側面との間の微小な隙間を介して、凹部５１の外側に排出される。これにより、凹部５１内は真空状態となる。なお、本明細書中では、「真空状態」とは、気圧が１０Ｐａ以下の状態のことを言う。

一旦、凹部５１内を真空状態とした後に、チャンバー１００内に、例えば、空気や、窒素、アルゴン、ヘリウム、ネオン等の不活性ガスを注入して、チャンバー１００内の気圧を大気圧状態とする。これにより、図５（ａ）中の矢印で示すように、封止材３ａと貫通孔５２の内側面との間の微小な隙間を介して、凹部５１内に空気（不活性ガス）が流入し、凹部５１内は、大気圧状態となる。

なお、本実施形態では、圧力調節工程において、凹部５１内を大気圧としているが、圧力調節工程後の凹部５１内の圧力としては、大気圧よりも気圧が低い減圧状態とするのも本発明に含まれる。この減圧状態としては、気圧が０．３×１０^５Ｐａ以上、１×１０^５Ｐａ以下であるのが好ましく、０．５×１０^５Ｐａ以上、０．８×１０^５Ｐａ以下であるのがより好ましい。このような減圧状態のまま凹部５１を封止した場合、加速度センサー素子４には、駆動時に適度なダンピング（振動の減衰力）が作用し、その結果、不要振動が生じるのを防止することができる。よって、加速度センサー素子４の検出感度を高めることができる。

［５］封止工程
次いで、図５（ｂ）に示すように、チャンバー１００内を加熱して、温度Ｔａから封止材３ａの融点Ｔ_３以上の温度Ｔｃとして封止材３ａを溶融する。これにより、溶融により液状となった封止材３ａ（以下、この液状の封止材３ａを「封止材３ｂ」と言う）は、貫通孔５２の内側面に全周にわたって密着する。よって、凹部５１内と凹部５１の外側の空間とは、封止材３ｂによって分離された状態となる。その結果、凹部５１は、大気圧状態のまま気密封止される。

このとき、前述したように、接合工程後は、チャンバー１００内は、温度Ｔａに維持されている。これにより、チャンバー１００内の温度を、温度Ｔａと温度Ｔｃとの差分だけ上昇させればよい。よって、比較的短時間で封止材３ａを溶融することができる。

なお、封止材３として金属材料を用いることにより、封止材３ｂは、比較的表面張力が高く、貫通孔５２内に留まり易くなる。したがって、封止材３ｂが貫通孔５２の下面開口から凹部５１内に流入するのを防止することができる。

また、封止工程における温度Ｔｃは、封止材３の融点Ｔ_３以上、支持基板２の融点Ｔ_２および封止基板５の融点Ｔ_５よりも低い温度とされる。これにより、封止材３ａを溶融することができるとともに、支持基板２および封止基板５が熱変形するのを防止することができる。

ここで、封止材３ｂの粘度は、ある程度高いのが好ましく、具体的には、１×１０^−３Ｐａ・ｓ以上であるのが好ましく、３×１０^−３Ｐａ・ｓ以上であるのがより好ましい。これにより、封止材３ｂが貫通孔５２の下面開口から凹部５１内に流入するのをより効果的に防止することができる。

さらに、前述したように、貫通孔５２の下面開口の開口径が十分に小さい。これにより、上記と相まって、封止材３ｂが凹部５１内に流入するのをさらに効果的に防止することができる。

そして、最後に、封止材３ｂを、例えば常温に戻すことにより凝固させる。これにより、凹部５１は、封止材３によって封止される（図１参照）。

以上説明したように、本発明によれば、貫通孔５２に封止材３を充填するという簡単な方法で凹部５１を封止することができる。これにより、「特開２０１０−１０７３２５（特許文献１）」のように、溝を潰すように基板を変形させる工程を省略することができる。よって、支持基板２を変形させることなく、凹部を封止することができる。よって、本製造方法により得られた物理量センサーは、寸法精度に優れ、信頼性が高いものとなる。

さらに、接合工程におけるチャンバー１００内の温度Ｔａは、封止材３の融点Ｔ_３よりも低いため、接合工程に先立って、封止材３ａを貫通孔５２に配置して、その配置状態のまま接合工程および封止工程を同一のチャンバー１００内で行うことができる。これにより、配置状態でチャンバー１００内に物理量センサー１’を入れさえすれば、物理量センサー１’をチャンバー１００から出し入れすることなく、物理量センサー１を得ることができる。よって、本製造方法は、簡素になり、生産性に優れる。

さらに、物理量センサー１’をチャンバー１００から出し入れする回数を少なくすることができるため、物理量センサー１’の加熱・冷却を繰り返すことにより生じる物理量センサー１’への影響（例えば、各基板に生じるクラック等）を効果的に防止または抑制することができる。よって、本発明によれば、信頼性が非常に高い物理量センサー１を得ることができる。

また、複数の物理量センサー１’を一括してチャンバー１００内に挿入することによって、複数の物理量センサー１を一括して得ることもできる。

２．電子機器
次いで、物理量センサー１を適用した電子機器について、図６〜図８に基づき、詳細に説明する。

図６は、本発明の物理量センサーを備える電子機器を適用したモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。この図において、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１１０８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、角速度検知手段として機能する物理量センサー１が内蔵されている。

図７は、本発明の物理量センサーを備える電子機器を適用した携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を示す斜視図である。この図において、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１２０８が配置されている。このような携帯電話機１２００には、角速度検知手段として機能する物理量センサー１が内蔵されている。

図８は、本発明の物理量センサーを備える電子機器を適用したディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。なお、この図には、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、通常のカメラは、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、ディジタルスチルカメラ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。

ディジタルスチルカメラ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１３１０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、このディジタルスチルカメラ１３００においては、ケース１３０２の側面に、ビデオ信号出力端子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、ビデオ信号出力端子１３１２にはテレビモニター１４３０が、デ−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。

このようなディジタルスチルカメラ１３００には、角速度検知手段として機能する物理量センサー１が内蔵されている。

なお、本発明の物理量センサーを備える電子機器は、図６のパーソナルコンピューター（モバイル型パーソナルコンピューター）、図７の携帯電話機、図８のディジタルスチルカメラの他にも、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、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）、フライトシュミレーター等に適用することができる。

３．移動体
次いで、図１に示す物理量センサーを適用した移動体について、図９に基づき、詳細に説明する。

図９は、本発明の電子部品を備える移動体を適用した自動車の構成を示す斜視図である。自動車１５００には、角速度検知手段として機能する物理量センサー１が内蔵されており、物理量センサー１によって車体１５０１の姿勢を検出することができる。物理量センサー１からの信号は、車体姿勢制御装置１５０２に供給され、車体姿勢制御装置１５０２は、その信号に基づいて車体１５０１の姿勢を検出し、検出結果に応じてサスペンションの硬軟を制御したり、個々の車輪１５０３のブレーキを制御したりすることができる。その他、このような姿勢制御は、二足歩行ロボットやラジコンヘリコプターで利用することができる。以上のように、各種移動体の姿勢制御の実現にあたって、物理量センサー１が組み込まれる。

以上、本発明の物理量センサーの製造方法および物理量センサーを図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、物理量センサーを構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。

また、本発明の物理量センサーの製造方法および物理量センサーは、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。

なお、前記第１実施形態では、各貫通孔に配置される封止材は、同じ材料でそれぞれ構成されているが本発明では、これに限定されず、互いに異なる材料で構成されていてもよい。

また、前記各実施形態では、貫通孔は、その深さ方向の全長にわたって幅（孔径）が漸減しているが、本発明ではこれに限定されず、段階的に減少していてもよく、幅（孔径）が一定の部分を有していてもよい。

また、前記各実施形態では、凹部は１つであるが、本発明ではこれに限定されず、凹部は２つ以上形成されており、各凹部にセンサー素子をそれぞれ配置してもよい。

また、前記実施形態では、チャンバー内の温度を上げることによって封止材を溶融しているが、本発明ではこれに限定されず、例えば、レーザーを封止材に照射して封止材を溶融してもよい。

１、１’……物理量センサー
２……支持基板
２１……空洞部
３、３ａ、３ｂ……封止材
４……加速度センサー素子
４１……支持部
４２……支持部
４３……可動部
４３１……基部
４３２……可動電極指
４４……連結部
４５……連結部
４８……第１固定電極指
４９……第２固定電極指
５……封止基板
５１……凹部
５２……貫通孔
１００……チャンバー
１１００……パーソナルコンピューター
１１０２……キーボード
１１０４……本体部
１１０６……表示ユニット
１１０８……表示部
１２００……携帯電話機
１２０２……操作ボタン
１２０４……受話口
１２０６……送話口
１２０８……表示部
１３００……ディジタルスチルカメラ
１３０２……ケース
１３０４……受光ユニット
１３０６……シャッターボタン
１３０８……メモリー
１３１０……表示部
１３１２……ビデオ信号出力端子
１３１４……入出力端子
１４３０……テレビモニター
１４４０……パーソナルコンピューター
１５００……自動車
１５０１……車体
１５０２……車体姿勢制御装置
１５０３……車輪

Claims

センサー素子が配置された支持基板と、凹部を有するとともに、前記凹部と連通する貫通孔を有する封止基板と、を用意する用意工程と、
前記センサー素子が前記凹部内に収納されるように前記支持基板と前記封止基板とを接合する接合工程と、
前記貫通孔に封止材を充填して前記凹部を封止する封止工程と、を備え、
前記接合工程における前記支持基板および前記封止基板の温度Ｔａは、前記封止材の融点Ｔｂよりも低く、
前記封止工程では、前記封止材を前記融点Ｔｂ以上の温度Ｔｃとして溶融することにより、前記凹部を封止することを特徴とする物理量センサーの製造方法。
前記接合工程および前記封止工程は、同一のチャンバー内で行われる請求項１に記載の物理量センサーの製造方法。
前記接合工程後は、前記封止材が前記貫通孔に充填されるまで、前記チャンバー内の温度が前記温度Ｔａ以上に維持される請求項２に記載の物理量センサーの製造方法。
前記接合工程に先立って、前記貫通孔に前記封止材を配置する配置工程を有している請求項１ないし３のいずれか１項に記載の物理量センサーの製造方法。
センサー素子と、
前記センサー素子が配置された支持基板と、
前記センサー素子を収納する凹部と、前記凹部と連通する貫通孔とを有し、前記支持基板に接合された封止基板と、
前記貫通孔に充填され、前記凹部を封止する封止材と、を備え、
前記封止材の融点は、前記支持基板および前記封止基板の接合に要する温度よりも高いことを特徴とする物理量センサー。
前記貫通孔は、前記凹部に向って横断面積が減少している部分を有している請求項５に記載の物理量センサー。
請求項５または６に記載の物理量センサーを備えることを特徴とする電子機器。
請求項５または６に記載の物理量センサーを備えることを特徴とする移動体。