JP2017125755A - Method for manufacturing physical quantity sensor, physical quantity sensor, electronic apparatus and mobile body - Google Patents
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Abstract
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。 The present invention relates to a physical quantity sensor manufacturing method, a physical quantity sensor, an electronic device, and a moving object.
従来から、角速度および加速度を共に検出可能な複合センサーとして、特許文献1の構成が知られている。特許文献1の複合センサーは、角速度センサー素子および加速度センサー素子と、これら素子を収容するパッケージと、を有している。また、角速度センサー素子および加速度センサー素子を異なる雰囲気中で封止するのが好ましいため、パッケージは、角速度センサー素子を収容する第1空間と加速度センサー素子を収容する第2空間とに仕切られている。また、パッケージには第2空間を所定雰囲気とするためのスルーホールが設けられ、このスルーホールは、第2空間を所定雰囲気とした後に封止材によって封止される。
Conventionally, the configuration of
また、特許文献2には、電子部品を収容するためのパッケージが開示されている。このパッケージは、箱状のベースと、ベースの開口を塞ぐ蓋と、を有し、ベースと蓋は、第1封止材で接合されている。また、ベースにはその内外を連通する凹部が形成され、この凹部は、第1封止材よりも融点の高い第2封止材で封止されている。このような構成とすると、パッケージを徐々に加熱していくことで、初めに第1封止材が溶融してベースと蓋とが接合され、次に第2封止材が溶融してパッケージ内の空間が気密封止されるため、パッケージ内の空間に第1封止材からのアウトガス等が残存し難くなる。
このような特許文献2の構成を前述の特許文献1の構成に組み合わせると、例えば、以下のような複合センサーの製造方法が可能となる。すなわち、まず、角速度センサー素子を収容する第1空間に繋がる第1スルーホールと、加速度センサー素子を収容する第2空間に繋がる第2スルーホールと、を設け、第1スルーホールに融点の低い第1封止材(溶融前の封止材)を配置し、第2スルーホールに融点の高い第2封止材を配置する。次に、環境を第1空間に適した雰囲気とし、その状態で、第1封止材の融点温度以上、第2封止材の融点未満の温度まで加熱する。すると、第1封止材のみが溶融し、第1空間が所定雰囲気で封止される。次に、環境を第2空間に適した雰囲気とし、その状態で、第2封止材の融点以上の温度まで加熱する。すると、第2封止材が溶融し、第2空間が所定雰囲気で封止される。
When such a configuration of
しかしながら、このような製造方法では第1封止材を溶融した後に第2封止材を溶融するためにさらに温度を高めるため、第1封止材の粘度が低下してしまい、例えば、第1スルーホールから第1封止材が漏れ出し、第1スルーホールの封止性が低下したり、漏れ出した第1封止材により角速度センサー素子の特性が変化したりするおそれがある。さらには、熱履歴が大きくなり、応力が内在してしまうおそれもある。 However, in such a manufacturing method, since the temperature is further increased in order to melt the second sealing material after the first sealing material is melted, the viscosity of the first sealing material is reduced. There is a possibility that the first sealing material leaks from the through hole and the sealing performance of the first through hole is deteriorated, or the characteristics of the angular velocity sensor element are changed by the leaked first sealing material. Furthermore, there is a possibility that the thermal history becomes large and stress is inherent.
本発明の目的は、熱履歴を低減しつつ、封止性に優れた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。 An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a physical quantity sensor, a physical quantity sensor, an electronic device, and a moving body that have excellent sealing properties while reducing thermal history.
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の物理量センサーの製造方法は、第1物理量センサー素子を収容する第1収容部と、前記第1収容部の内外を連通している第1貫通孔と、第2物理量センサー素子を収容する第2収容部と、前記第2収容部の内外を連通している第2貫通孔と、を有するパッケージを準備する工程と、
前記第1貫通孔に第1封止材を配置し、前記第2貫通孔に前記第1封止材よりも融点が高い第2封止材を配置する工程と、
第1雰囲気下において、前記パッケージを前記第1封止材の融点よりも高く前記第2封止材の融点よりも低い第1温度に加熱し、前記第1封止材を溶融して前記第1収容部を第1雰囲気で封止する工程と、
第2雰囲気下において、前記第1封止材を前記第2封止材の融点以下の温度に維持しつつ、前記第2封止材を前記第2封止材の融点よりも高い第2温度に加熱し、前記第2封止材を溶融して前記第2収容部を第2雰囲気で封止する工程と、を含んでいることを特徴とする。
Such an object is achieved by the present invention described below.
The physical quantity sensor manufacturing method of the present invention accommodates a first housing part that houses a first physical quantity sensor element, a first through hole that communicates the inside and outside of the first housing part, and a second physical quantity sensor element. Preparing a package having a second housing part and a second through hole communicating between the inside and outside of the second housing part;
Disposing a first sealing material in the first through hole and disposing a second sealing material having a melting point higher than that of the first sealing material in the second through hole;
Under a first atmosphere, the package is heated to a first temperature higher than the melting point of the first sealing material and lower than the melting point of the second sealing material, and the first sealing material is melted to Sealing one housing part in a first atmosphere;
In a second atmosphere, a second temperature higher than the melting point of the second sealing material while maintaining the first sealing material at a temperature not higher than the melting point of the second sealing material. Heating and melting the second sealing material to seal the second housing portion in a second atmosphere.
このような方法によれば、第1封止材を溶融した後、第2封止材を溶融する際に、第1封止材の過剰な加熱が防止されるため、第1収容部の封止性が低下することを低減することができる。また、パッケージに対する熱履歴も低減され、パッケージに応力が内在(残存)することも低減することができる。 According to such a method, after the first sealing material is melted, when the second sealing material is melted, excessive heating of the first sealing material is prevented. It can reduce that a stop property falls. In addition, the thermal history of the package is also reduced, and the inherent (remaining) stress in the package can be reduced.
本発明の物理量センサーの製造方法では、前記第2封止材を溶融する工程では、前記第2封止材に局所的に熱を加えることが好ましい。
これにより、より確実に、第1封止材やパッケージの過剰な加熱が低減される。
In the physical quantity sensor manufacturing method of the present invention, it is preferable that heat is locally applied to the second sealing material in the step of melting the second sealing material.
This more reliably reduces excessive heating of the first sealing material and the package.
本発明の物理量センサーの製造方法では、前記第2封止材を溶融する工程では、前記第2封止材にエネルギー線を照射することが好ましい。
これにより、より局所的に第2封止材を加熱することができる。
In the physical quantity sensor manufacturing method of the present invention, in the step of melting the second sealing material, the second sealing material is preferably irradiated with energy rays.
Thereby, a 2nd sealing material can be heated more locally.
本発明の物理量センサーの製造方法では、前記第2封止材を溶融する工程は、前記パッケージを前記第1温度以下とした状態で行われることが好ましい。 In the physical quantity sensor manufacturing method of the present invention, it is preferable that the step of melting the second sealing material is performed in a state where the package is at the first temperature or lower.
これにより、第1封止材の過剰な加熱を防止しつつ、第2封止材をなるべく高温まで加熱しておくことができる。そのため、第2封止材のみを溶融させるために第2封止材に加える熱を小さく済ますことができる。 Thereby, the 2nd sealing material can be heated to as high a temperature as possible, preventing excessive heating of the 1st sealing material. Therefore, the heat applied to the second sealing material in order to melt only the second sealing material can be reduced.
本発明の物理量センサーの製造方法では、前記第2封止材を溶融する工程は、前記パッケージを前記第1封止材の融点以下の温度とした状態で行われることが好ましい。 In the physical quantity sensor manufacturing method of the present invention, it is preferable that the step of melting the second sealing material is performed in a state where the package is at a temperature equal to or lower than the melting point of the first sealing material.
これにより、第1封止材が固化した状態で第2封止材を溶融することができ、第1収容部内の雰囲気をより確実に維持することができる。 Thereby, the 2nd sealing material can be melted in the state where the 1st sealing material solidified, and the atmosphere in the 1st accommodating part can be maintained more certainly.
本発明の物理量センサーの製造方法では、前記パッケージは、基板と、前記第1貫通孔および前記第2貫通孔を有する蓋体と、を有し、
前記基板と前記蓋体とは、前記第1封止材を溶融する工程に先立って接合されることが好ましい。
In the physical quantity sensor manufacturing method of the present invention, the package includes a substrate and a lid body having the first through hole and the second through hole,
The substrate and the lid are preferably joined prior to the step of melting the first sealing material.
これにより、早い段階で基板と蓋体とが接合されるため、その後のパッケージの取り扱いが容易となる。 Thereby, since a board | substrate and a cover body are joined at an early stage, subsequent handling of a package becomes easy.
本発明の物理量センサーの製造方法では、前記パッケージは、基板と、前記第1貫通孔および前記第2貫通孔を有する蓋体と、を有し、
前記基板と前記蓋体とは、前記第1封止材を溶融する工程において接合されることが好ましい。
In the physical quantity sensor manufacturing method of the present invention, the package includes a substrate and a lid body having the first through hole and the second through hole,
The substrate and the lid are preferably joined in the step of melting the first sealing material.
これにより、基板と蓋体との接合と、第1封止材の溶融とを同じ工程で行うことができるため、製造工程の簡易化を図ることができ、また、熱履歴を低減することもできる。 Thereby, since joining of a board | substrate and a cover body and fusion | melting of a 1st sealing material can be performed in the same process, it can attain simplification of a manufacturing process and can also reduce a heat history. it can.
本発明の物理量センサーの製造方法では、前記第1物理量センサーは、加速度センサー素子であり、
前記第2物理量センサーは、角速度センサー素子であることが好ましい。
In the physical quantity sensor manufacturing method of the present invention, the first physical quantity sensor is an acceleration sensor element,
The second physical quantity sensor is preferably an angular velocity sensor element.
これにより、角速度と加速度を共に検出することができる複合センサーとなり、利便性に優れた物理量センサーとなる。 Thereby, it becomes a composite sensor capable of detecting both angular velocity and acceleration, and a physical quantity sensor excellent in convenience.
本発明の物理量センサーの製造方法では、前記第2雰囲気は、前記第1雰囲気よりも減圧されていることが好ましい。 In the physical quantity sensor manufacturing method of the present invention, it is preferable that the second atmosphere is depressurized more than the first atmosphere.
これにより、第1雰囲気を加速度センサー素子の駆動に適した雰囲気とすることができ、第2雰囲気を角速度センサー素子の駆動に適した雰囲気とすることができる。 Accordingly, the first atmosphere can be an atmosphere suitable for driving the acceleration sensor element, and the second atmosphere can be an atmosphere suitable for driving the angular velocity sensor element.
本発明の物理量センサーは、第1物理量センサー素子を収容する第1収容部と、
前記第1収容部の内外を連通している第1貫通孔と、
前記第1貫通孔を封止している第1封止材と、
第2物理量センサー素子を収容する第2収容部と、
前記第2収容部の内外を連通している第2貫通孔と、
前記第2貫通孔を封止している第2封止材と、を備えたパッケージを有し、
前記第1封止材および前記第2封止材は、互いに融点が異なっていることを特徴とする。
The physical quantity sensor of the present invention includes a first housing portion that houses the first physical quantity sensor element,
A first through hole communicating between the inside and the outside of the first housing portion;
A first sealing material sealing the first through hole;
A second housing portion for housing the second physical quantity sensor element;
A second through hole communicating between the inside and the outside of the second housing portion;
A second sealing material sealing the second through hole, and a package comprising:
The first sealing material and the second sealing material have different melting points.
このような構成によれば、第1封止材を溶融して第1貫通孔を封止した後、第2封止材を局所的に加熱・溶融して第2貫通孔を封止することで、第1封止材の過剰な加熱が防止され、第1収容部の封止性が低下することを低減することができる。また、パッケージに対する熱履歴も低減され、パッケージに応力が内在(残存)することも低減することができる。 According to such a configuration, after the first sealing material is melted and the first through hole is sealed, the second sealing material is locally heated and melted to seal the second through hole. Thus, excessive heating of the first sealing material can be prevented, and reduction in sealing performance of the first housing portion can be reduced. In addition, the thermal history of the package is also reduced, and the inherent (remaining) stress in the package can be reduced.
本発明の電子機器は、本発明の物理量センサーを有することを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子機器が得られる。
The electronic device of the present invention includes the physical quantity sensor of the present invention.
As a result, a highly reliable electronic device can be obtained.
本発明の移動体は、本発明の物理量センサーを有することを特徴とする。
これにより、信頼性の高い移動体が得られる。
The moving body of the present invention has the physical quantity sensor of the present invention.
Thereby, a mobile body with high reliability is obtained.
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実施形態に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, a manufacturing method, a physical quantity sensor, an electronic device, and a moving body of a physical quantity sensor of the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the accompanying drawings.
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係る物理量センサーの断面図である。図2ないし図4は、それぞれ、加速度センサー素子の平面図である。図5ないし図7は、それぞれ、角速度センサー素子の平面図である。図8は、図1に示す物理量センサーの製造方法の手順を示す図である。図9ないし図16は、それぞれ、図1に示す物理量センサーの製造方法を説明する断面図である。なお、以下の説明では、互いに直交する3つの軸をX軸、Y軸およびZ軸とする。また、X軸に沿う方向を「X軸方向」とも言い、Y軸方向に沿う方向を「Y軸方向」とも言い、Z軸に沿う方向を「Z軸方向」とも言う。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a cross-sectional view of a physical quantity sensor according to the first embodiment of the present invention. 2 to 4 are plan views of the acceleration sensor element, respectively. 5 to 7 are plan views of the angular velocity sensor element. FIG. 8 is a diagram showing the procedure of the manufacturing method of the physical quantity sensor shown in FIG. 9 to 16 are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing the physical quantity sensor shown in FIG. In the following description, three axes orthogonal to each other are referred to as an X axis, a Y axis, and a Z axis. A direction along the X axis is also referred to as an “X axis direction”, a direction along the Y axis direction is also referred to as a “Y axis direction”, and a direction along the Z axis is also referred to as a “Z axis direction”.
[物理量センサー]
図1に示す物理量センサー1は、角速度および加速度を検出することのできる複合センサーである。特に、本実施形態の物理量センサー1は、角速度として、X軸まわりの角速度ωx、Y軸まわりの角速度ωyおよびZ軸まわりの角速度ωzをそれぞれ独立して検出することができ、加速度として、X軸方向の加速度Ax、Y軸方向の加速度AyおよびZ軸方向の加速度Azをそれぞれ独立して検出することができる所謂「6軸検出複合センサー」である。このような物理量センサー1は、複数の物理量を検出でき、検出軸も多いため、極めて利便性に優れている。
[Physical quantity sensor]
A
物理量センサー1は、基板31と、基板31に接合された蓋体32と、を備えたパッケージ3を有している。このようなパッケージ3には第1収容部S1および第2収容部S2が独立して設けられており、第1収容部S1には3つの加速度センサー素子(第1物理量センサー素子)7、8、9が収容され、第2収容部S2には3つの角速度センサー素子(第2物理量センサー素子)4、5、6が収容されている。
The
本実施形態では、基板31は、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)から構成され、蓋体32は、シリコンから構成されている。このような材料で基板31と蓋体32とを構成することで、これら陽極接合によって接合することができる。ただし、基板31および蓋体32の材料としては、これに限定されないし、基板31と蓋体32との接合方法も陽極接合に限定されず、例えば、ガラスフリットや金属層等の接合材を介して接合してもよい。
In the present embodiment, the
なお、基板31には第1、第2収容部S1、S2の内外を連通する溝部(配線の引出し溝)が形成されているが、この溝部は、TEOS(テトラエトキシシラン)を用いたCVD法等で形成されたSiO2膜30によって塞がれている。ただし、溝部を塞ぐ部材としては、SiO2膜に限定されない。
The
また、蓋体32の天井部には第1収容部S1の内外を連通する第1貫通孔321と、第2収容部S2の内外を連通する第2貫通孔322と、が設けられており、第1貫通孔321は、第1封止材331によって封止され、第2貫通孔322は、第2封止材332によって封止されている。後述する製造方法でも説明するように、第1貫通孔321を介して第1収容部S1を所望の雰囲気とした後、第1貫通孔321を第1封止材331で封止することで第1収容部S1の雰囲気を維持することができ、同様に、第2貫通孔322を介して第2収容部S2を所望の雰囲気とした後、第2貫通孔322を第2封止材332で封止することで第2収容部S2の雰囲気を維持することができる。
Further, the ceiling portion of the
また、第1封止材331と第2封止材332は、異なる材料で構成されており、第1封止材331の融点T331が第2封止材332の融点T332よりも低くなっている。すなわち、T331<T332なる関係を満足している。
Further, the
このような第1、第2封止材331、332としては、特に限定されず、一般的に用いられる材料、例えば、Au(金)/Sn(錫)系合金、Au(金)/Ge(ゲルマニウム)系合金、Au(金)/Al(アルミニウム)系合金等の各種金属材料、低融点ガラス等のガラス材料等を用いることができる。ここで、一般的に、Au/Sn系合金の融点<Au/Ge系合金の融点<Au/Al系合金の関係となっていることから、例えば、第1封止材331としてAu/Sn系合金を用い、第2封止材332としてAu/Ge系合金を用いてもよい。また、第1封止材331としてAu/Sn系合金またはAu/Ge系合金を用い、第2封止材332としてAu/Al系合金を用いてもよい。
The first and
次に、加速度センサー素子7、8、9について簡単に説明する。第2収容部S2内には、基板31の上面に開放する3つの凹部37、38、39が、例えばY軸方向に並んで設けられており、凹部37上に加速度センサー素子7が配置され、凹部38上に加速度センサー素子8が配置され、凹部39上に加速度センサー素子9が配置されている。
Next, the acceleration sensor elements 7, 8, and 9 will be briefly described. In the second accommodating portion S2, three
図2に示す加速度センサー素子7は、X軸方向の加速度Axを検出するセンサー素子である。加速度センサー素子7は、可動部71と、バネ部72と、固定部73と、固定検出電極74、75と、を有する構造体70を備えている。このような構造体70は、リン、ボロン等の不純物がドープされた導電性のシリコン基板をエッチング(例えば、反応性イオンエッチング等のドライエッチング)によってパターニングすることで一括形成されている。
The acceleration sensor element 7 shown in FIG. 2 is a sensor element that detects the acceleration Ax in the X-axis direction. The acceleration sensor element 7 includes a
可動部71は、基部711と、基部711からY軸方向両側に突出している複数の可動検出電極712と、を有している。そして、基部711の両端部にバネ部72の一端部が接続されている。バネ部72の他端部は、固定部73に接続されており、固定部73は、基板31に固定されている。また、固定検出電極74、75は、基板31に固定されており、可動検出電極712を間に挟んで設けられている。そして、可動検出電極712と固定検出電極74、75との間に、それぞれ、静電容量が形成されている。
The
基板31の凹部37の周囲には溝部371、372、373が設けられており、溝部371、372、373内には配線L71、L72、L73が設けられている。配線L71は、導電性バンプB71を介して固定部73と電気的に接続されており、配線L72は、導電性バンプB72を介して固定検出電極74と電気的に接続されており、配線L73は、導電性バンプB73を介して固定検出電極75と電気的に接続されている。また、配線L71、L72、L73の一端部は、それぞれ、端子Tとなっており、蓋体32の外側に位置している(図1参照)。
このような加速度センサー素子7は、次のようにして加速度Axを検出することができる。加速度Axが物理量センサー1に加わると、加速度Axの大きさに基づいて、可動部71が、バネ部72を弾性変形させながら、X軸方向に変位する。可動部71が変位することで、可動検出電極712と固定検出電極74とのギャップおよび可動検出電極712と固定検出電極75とのギャップが変化し、それに伴って、これらの間の静電容量が変化する。そのため、この静電容量の変化量に基づいて加速度Axを検出することができる。
Such an acceleration sensor element 7 can detect the acceleration Ax as follows. When the acceleration Ax is applied to the
図3に示す加速度センサー素子8は、Y軸方向の加速度Ayを検出するセンサー素子である。加速度センサー素子8は、前述した加速度センサー素子7の向きを90°回転させた以外は、加速度センサー素子7と同様である。そのため、加速度センサー素子8の説明は、省略する。 The acceleration sensor element 8 shown in FIG. 3 is a sensor element that detects the acceleration Ay in the Y-axis direction. The acceleration sensor element 8 is the same as the acceleration sensor element 7 except that the direction of the acceleration sensor element 7 described above is rotated by 90 °. Therefore, the description of the acceleration sensor element 8 is omitted.
図4に示す加速度センサー素子9は、Z軸方向の加速度Azを検出するセンサー素子である。加速度センサー素子9は、可動部91と、梁部92と、固定部93と、を有する構造体90を備えている。このような構造体90は、前述の構造体70と同様に、リン、ボロン等の不純物がドープされた導電性のシリコン基板をエッチングによってパターニングすることで一括形成されている。
The acceleration sensor element 9 shown in FIG. 4 is a sensor element that detects an acceleration Az in the Z-axis direction. The acceleration sensor element 9 includes a
可動部91は、梁部92によって固定部93に接続されており、固定部93は、基板31に固定されている。このような可動部91は、梁部92により形成された回動軸J9まわりにシーソー揺動するようになっている。また、可動部91は、平面視で、回動軸J9の一方側に位置する可動検出電極911と、回動軸J9の他方側に位置する可動検出電極912と、を有し、可動検出電極911、912は、加速度Azが加わったときの回転モーメントが互いに異なるように設計されている。また、凹部39の底面には、可動検出電極911と対向する固定検出電極94と、可動検出電極912と対向する固定検出電極95と、が設けられている。そして、可動検出電極911、912と固定検出電極94、95との間に、それぞれ、静電容量が形成されている。
The
基板31の凹部39の周囲には溝部391、392、393が設けられており、溝部391、392、393内には配線L91、L92、L93が設けられている。配線L91は、導電性バンプB91を介して固定部93と電気的に接続されており、配線L92は、固定検出電極94と電気的に接続されており、配線L93は、固定検出電極95と電気的に接続されている。また、配線L91、L92、L93の一端部は、端子Tとなっており、蓋体32の外側に位置している(図1参照)。
このような加速度センサー素子9は、次のようにして加速度Azを検出することができる。加速度Azが物理量センサー1に加わると、可動部91は、回動軸まわりにシーソー揺動する。このような可動部91のシーソー揺動によって、可動検出電極911と固定検出電極94とのギャップおよび可動検出電極912と固定検出電極95とのギャップが変化し、それに伴って、これらの間の静電容量が変化する。そのため、この静電容量の変化量に基づいて加速度Azを検出することができる。
Such an acceleration sensor element 9 can detect the acceleration Az as follows. When the acceleration Az is applied to the
以上、加速度センサー素子7、8、9について説明した。このような加速度センサー素子7、8、9が収容されている第1収容部S1は、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスが封入されて、使用温度(−40℃〜80℃程度)で、ほぼ大気圧(例えば、2.0×104〜2.0×105Pa程度)となっている。第1収容部S1を大気圧とすることで、粘性抵抗が増してダンピング効果が発揮され、加速度センサー素子7、8、9の可動部71、81、91の振動を速やかに収束(停止)させることができる。そのため、加速度Ax、Ay、Azの検出精度が向上する。
The acceleration sensor elements 7, 8, and 9 have been described above. The first accommodating part S1 in which such acceleration sensor elements 7, 8, and 9 are accommodated is filled with an inert gas such as nitrogen, helium, and argon, and is used at a working temperature (about -40 ° C to 80 ° C). It is almost atmospheric pressure (for example, about 2.0 × 10 4 to 2.0 × 10 5 Pa). By setting the first storage portion S1 to atmospheric pressure, the viscous resistance is increased and the damping effect is exhibited, and the vibrations of the
次に、角速度センサー素子4、5、6について簡単に説明する。第2収容部S2内には、基板31の上面に開放する3つの凹部34、35、36が、例えばY軸方向に並んで設けられており、凹部34上に角速度センサー素子4が配置され、凹部35上に角速度センサー素子5が配置され、凹部36上に角速度センサー素子6が配置されている。
Next, the angular
図5に示す角速度センサー素子4は、X軸まわりの角速度ωxを検出するセンサー素子である。角速度センサー素子4は、Y軸方向に並んだ2つの構造体40(40a、40b)を有している。各構造体40は、振動部41と、駆動バネ部42と、固定部43と、可動駆動電極44と、固定駆動電極45、46と、検出用フラップ板47と、梁部48と、を有している。このような構造体40は、リン、ボロン等の不純物がドープされた導電性のシリコン基板をエッチングによってパターニングすることで一括形成されている。
An angular velocity sensor element 4 shown in FIG. 5 is a sensor element that detects an angular velocity ωx around the X axis. The angular velocity sensor element 4 has two structures 40 (40a, 40b) arranged in the Y-axis direction. Each
振動部41は、矩形の枠体であり、その4隅に駆動バネ部42の一端部が接続されている。駆動バネ部42の他端部は、固定部43に接続されており、固定部43は、基板31に固定されている。また、可動駆動電極44は、振動部41に設けられている。一方、固定駆動電極45、46は、基板31に固定されており、可動駆動電極44を間に挟んで設けられている。
The
検出用フラップ板47は、振動部41の内側に配置されており、梁部48によって振動部41に連結されている。検出用フラップ板47は、梁部48により形成された回動軸まわりに回動(傾倒)可能となっている。また、凹部34の底面には、検出用フラップ板47と対向して固定検出電極49が設けられており、検出用フラップ板47と固定検出電極49との間に静電容量が形成されている。
The
基板31の凹部34の周囲には溝部341、342、343、344、345が設けられており、溝部341、342、343、344、345内には配線L41、L42、L43、L44、L45が設けられている。配線L41は、導電性バンプB41を介して固定部43と電気的に接続されており、配線L42は、導電性バンプB42を介して固定駆動電極45と電気的に接続されており、配線L43は、導電性バンプB43を介して固定駆動電極46と電気的に接続されており、配線L44は、構造体40aの固定検出電極49と電気的に接続されており、配線L45は、構造体40bの固定検出電極49と電気的に接続されている。また、配線L41、L42、L43、L44、L45の一端部は、端子Tとなっており、蓋体32の外側に位置している。
以上のような角速度センサー素子4は、次のようにして角速度ωxを検出することができる。まず、可動駆動電極44と固定駆動電極45、46との間に駆動電圧を印加し、2つの振動部41をY軸方向に互いに逆位相で振動させる。この状態で、物理量センサー1に角速度ωxが加わると、コリオリ力が働き、2つの検出用フラップ板47が回動軸J4まわりに互いに逆位相で変位する。検出用フラップ板47が変位することで、検出用フラップ板47と固定検出電極49とのギャップが変化し、それに伴ってこれらの間の静電容量が変化する。そのため、この静電容量の変化量に基づいて角速度ωxを検出することができる。
The angular velocity sensor element 4 as described above can detect the angular velocity ωx as follows. First, a drive voltage is applied between the
図6に示す角速度センサー素子5は、Y軸まわりの角速度ωyを検出するセンサー素子である。角速度センサー素子5は、前述した角速度センサー素子4の向きを90°回転させた以外(すなわち、X軸方向に構造体50a、50bが並ぶように配置した以外)は、角速度センサー素子4と同様である。そのため、角速度センサー素子5の説明は、省略する。
An angular
図7に示す角速度センサー素子6は、Z軸まわりの角速度ωzを検出するセンサー素子である。角速度センサー素子6は、X軸方向に並んだ2つの構造体60(60a、60b)を有している。構造体60は、振動部61と、可動部62と、検出バネ部63と、駆動バネ部64と、固定部65と、可動駆動電極66と、固定駆動電極671、672と、固定検出電極681、682と、を有している。このような構造体60は、リン、ボロン等の不純物がドープされた導電性のシリコン基板をエッチングによってパターニングすることで一括形成されている。
An angular velocity sensor element 6 shown in FIG. 7 is a sensor element that detects an angular velocity ωz around the Z axis. The angular velocity sensor element 6 has two structures 60 (60a, 60b) arranged in the X-axis direction. The
振動部61は、矩形の枠体であり、その4隅に駆動バネ部64の一端部が接続されている。駆動バネ部64の他端部は、固定部65に接続されており、固定部65は、基板31に固定されている。可動駆動電極66は、振動部61に設けられている。固定駆動電極671、672は、基板31に固定されており、可動駆動電極66を間に挟んで設けられている。
The
可動部62は、振動部61の内側に配置されており、検出バネ部63によって振動部61に連結されている。可動部62は、矩形の枠状をなす基部621と、基部621の内側に配置され、X軸方向に延在する可動検出電極622と、を有している。固定検出電極681、682は、基板31に固定されており、可動検出電極622を間に挟んで設けられている。そして、可動検出電極622と固定検出電極681との間、および、可動検出電極622と固定検出電極682との間には、それぞれ、静電容量が形成されている。
The
基板31の凹部36の周囲には溝部361、362、363、364、365が設けられており、溝部361、362、363、364、365内には配線L61、L62、L63、L64、L65が設けられている。配線L61は、導電性バンプB61を介して固定部65と電気的に接続されており、配線L62は、導電性バンプB62を介して固定駆動電極671と電気的に接続されており、配線L63は、導電性バンプB63を介して固定駆動電極672と電気的に接続されており、配線L64は、図示しない導電性バンプを介して固定検出電極681と電気的に接続されており、配線L65は、図示しない導電性バンプを介して固定検出電極682と電気的に接続されている。また、配線L61、L62、L63、L64、L65の一端部は、端子Tとなっており、蓋体32の外側に位置している(図1参照)。
以上のような角速度センサー素子6は、次のようにして角速度ωzを検出することができる。まず、可動駆動電極66と固定駆動電極671、672との間に駆動電圧を印加し、駆動バネ部64を弾性変形させつつ、2つの振動部61をX軸方向に逆位相で振動させる。この状態で、物理量センサー1に角速度ωzが加わると、コリオリ力が働き、2つの可動部62が、検出バネ部63を弾性変形させつつY軸方向に逆位相で振動する。可動部62が振動することで、可動検出電極622と固定検出電極681とのギャップおよび可動検出電極622と固定検出電極682とのギャップが変化し、それに伴ってこれらの間の静電容量が変化する。そのため、この静電容量の変化量に基づいて角速度ωzを検出することができる。
The angular velocity sensor element 6 as described above can detect the angular velocity ωz as follows. First, a drive voltage is applied between the
以上、角速度センサー素子4、5、6について説明した。このような角速度センサー素子4、5、6が収容されている第2収容部S2は、減圧状態(例えば、0.01〜10Pa程度)となっている。これにより、粘性抵抗が減り、角速度センサー素子4、5、6の振動部41、51、61を効率的にかつ安定して振動させることができる。そのため、角速度ωx、ωy、ωzの検出精度が向上する。
The angular
[物理量センサー1の製造方法]
次に、物理量センサー1の製造方法について、図8ないし図16に基づいて詳細に説明する。物理量センサー1の製造方法は、図8に示すように、加速度センサー素子7、8、9を収容する第1収容部S1と、第1収容部S1の内外を連通する第1貫通孔321と、角速度センサー素子4、5、6を収容する第2収容部S2と、第2収容部S2の内外を連通する第2貫通孔322と、を有するパッケージ3を準備するパッケージ準備工程と、第1貫通孔321に第1封止材331を配置し、第2貫通孔322に第2封止材332を配置する封止材配置工程と、第1雰囲気下において、第1、第2封止材331、332を第1封止材331の融点T331よりも高く第2封止材332の融点T332よりも低い第1温度に加熱し、第1封止材331を溶融して第1収容部S1を第1雰囲気で封止する第1収容部封止工程と、第2雰囲気下において、第1封止材331を第2封止材の融点T332以下の温度に維持しつつ、第2封止材332をその融点T332よりも高い第2温度に加熱し、第2封止材332を溶融して第2収容部S2を第2雰囲気で封止する第2収容部封止工程と、を含んでいる。以下、これら各工程について順次詳細に説明する。
[Method for Manufacturing Physical Quantity Sensor 1]
Next, a method for manufacturing the
(パッケージ準備工程)
まず、図9に示すように、基板31を用意する。この基板31は、ガラス基板の上面にフォトリソグラフィー技法およびエッチング技法を用いて凹部および溝部を形成し、その後、必要箇所に電極および配線を配置することで得られる。なお、電極および配線は、例えば、基板31に金属膜を成膜し、この金属膜をフォトリソグラフィー技法およびエッチング技法を用いてパターニングすることで得られる。
(Package preparation process)
First, as shown in FIG. 9, a
次に、図10に示すように、基板31の上面に、各センサー素子4〜9の母材となるシリコン基板Sを陽極接合によって接合する。ただし、基板31とシリコン基板Sの接合方法としては、陽極接合に限定されない。
Next, as shown in FIG. 10, the silicon substrate S that is the base material of the sensor elements 4 to 9 is bonded to the upper surface of the
次に、必要に応じてCMP(化学機械研磨)等によってシリコン基板Sを薄肉化し、さらに、シリコン基板Sにリン、ボロン等の不純物をドープして、シリコン基板Sに導電性を付与する。次に、シリコン基板Sをエッチング(好ましくは、反応性イオンエッチング等のドライエッチング)によりパターニングすることで、図11に示すように、センサー素子4〜9を得る。 Next, if necessary, the silicon substrate S is thinned by CMP (chemical mechanical polishing) or the like, and further, impurities such as phosphorus and boron are doped into the silicon substrate S to impart conductivity to the silicon substrate S. Next, by patterning the silicon substrate S by etching (preferably dry etching such as reactive ion etching), sensor elements 4 to 9 are obtained as shown in FIG.
次に、蓋体32を用意する。このような蓋体32は、例えば、シリコン基板をフォトリソグラフィー技法およびエッチング技法を用いてパターニング(凹凸を形成する)ことで得られる。そして、図12に示すように、蓋体32を基板31に突き合わせて、電圧と熱を加えることでこれらを陽極接合し、さらに、SiO2膜30によって基板31と蓋体32との隙間(溝部)を塞ぐ。これにより、パッケージ3が得られる。このように、本工程において、基板31と蓋体32とを接合しておくことで、後の工程において、これらのズレが発生しないため、取り扱いが容易となる。
Next, the
ただし、基板31と蓋体32の接合方法としては、陽極接合に限定されず、例えば、ガラスフリットや金属層等の接合材を介して接合してもよいし、プラズマ照射等によって互いの接合界面を活性化させて接合する活性化接合を用いてもよい。
However, the bonding method of the
(封止材配置工程)
次に、第1封止材331と、第1封止材331の融点T331よりも高い融点T332を有する第2封止材332と、を用意し、図13に示すように、第1貫通孔321に第1封止材331を配置し、第2貫通孔322に第2封止材332を配置する。なお、この状態では、第1、第2封止材331、332は、それぞれ、ボール状をなしており、第1、第2貫通孔321、322と第1、第2封止材331、332との間には隙間が形成されている。
(Encapsulant placement process)
Next, a
前述したように、第1、第2封止材331、332としては、T331<T332の関係を満足していれば、特に限定されないが、本実施形態では、第1封止材331としてAu/Sn系合金の封止材(融点:約280℃)を用い、第2封止材332としてAu/Ge系合金の封止材(融点:約360℃)を用いている。また、融点T331、T332の温度差としては特に限定されないが、例えば、50℃以上、200℃以下程度であることが好ましく、60℃以上、100℃以下程度であることがより好ましい。
As described above, the first and
(第1収容部封止工程)
次に、図14に示すように、パッケージ3をチャンバーC内に配置する。なお、このチャンバーC内にはステージ状のヒーターHが設けられており、このヒーター状にパッケージ3を配置することでパッケージ3を加熱することができるようになっている。そして、ヒーターHによってパッケージ3をほぼ25℃に維持しつつ、チャンバーC内を真空引きした後、乾燥N2を導入し、チャンバーCの内圧を1.0×105Pa(第1雰囲気)とする。前述したように、第1、第2貫通孔321、322と第1、第2封止材331、332との間には隙間が形成されているため、第1、第2収容部S1、S2内もチャンバーC内と同様の雰囲気となる。
(First container sealing step)
Next, the
次に、ヒーターHによってパッケージ3(第1、第2封止材331、332)を約290℃(すなわち、融点T331以上、融点T332未満の温度。第1温度)まで加熱する。すると、図15に示すように、第1、第2封止材331、332のうち、第1封止材331のみが溶融し、第1収容部S1が第1雰囲気で封止される。なお、前述したように、第1封止材331の融点T331と第2封止材332の融点T332との温度差ΔTは、約80℃となっている。そのため、第2封止材332を溶融させずに、第1封止材331のみを溶融させることができる温度域を十分広く確保することができるため、本工程をより確実かつより容易に行うことができる。
Next, the package 3 (first and
なお、290℃に加熱された状態では、第1収容部S1の内圧が約1.9×105Paまで上昇しているが、25℃まで降温することで第1収容部S1の内圧は、元の1.0×105Paに戻ることになる。また、第1封止材331の材料や第1貫通孔321の大きさ等にもよるが、本工程では、パッケージ3を融点T331よりも50℃以上高い温度には加熱しないことが好ましい。これにより、第1封止材331の粘性が過度に低下することを防止でき、例えば、溶融した第1封止材331が第1貫通孔321から垂れて加速度センサー素子7、8、9に付着してしまうことを低減することができる。
In addition, in the state heated to 290 degreeC, although the internal pressure of 1st accommodating part S1 is rising to about 1.9x10 < 5 > Pa, the internal pressure of 1st accommodating part S1 is lowered | hung to 25 degreeC, It will return to the original 1.0 × 10 5 Pa. Further, although depending on the material of the
(第2収容部封止工程)
次に、パッケージ3の温度を約290℃(すなわち、第1収容部封止工程での加熱温度)に保ちつつ、チャンバーC内を徐々に減圧して、約2.0Pa程度(第2雰囲気)とする。次に、図16に示すように、第2封止材332にエネルギー線としてレーザーLを照射して、第2封止材332をその融点T332よりも高い温度(第2温度)に加熱する。すると、第2封止材332が溶融し、第2収容部S2が第2雰囲気で封止される。なお、前述したように、融点T331と融点T332との温度差ΔTは、約80℃である。そのため、第2封止材332を溶融させるために、追加で第2封止材332に加えなければならない熱を比較的小さく抑えることができ(本実施形態では70℃)、第2封止材332をより容易に溶融させることができる。なお、290℃に加熱された状態では第2収容部S2の内圧が2.0Paとなっているが、第2収容部S2の内圧は、25℃まで降温することで約1.0Pa程度まで下がる。
(Second container sealing step)
Next, while maintaining the temperature of the
このように、本工程では、レーザーLを照射することで第2封止材332を局所的に加熱している。そのため、第1封止材331やパッケージ3を290℃(融点T332以下の温度)に維持しつつ、実質的に第2封止材332のみをその融点T332よりも高い温度に加熱することができる。その結果、次の効果を発揮することができる。まず、第1に、第1封止材331の過剰な加熱が防止されるため、第1封止材331の粘度の低下が低減され(すなわち、第1収容部S1の気密性を保てる程度の粘度を維持でき)、第2収容部封止工程中における第1収容部S1の封止性の低下を低減することができる。また、第1封止材331の粘度の低下が低減されれば、第1貫通孔321から第1封止材331が垂れ難くなり、その分、第1封止材331が加速度センサー素子7、8、9や配線に付着し難くなる。そのため、加速度センサー素子7、8、9の故障や加速度検知特性の劣化等を低減することができる。第2に、パッケージ3の熱履歴を低減することができ、パッケージ3に応力が内在(残存)してしまうのを低減することができる。
Thus, in this step, the
特に、本実施形態では、レーザーLを照射することで第2封止材332を加熱しているため、容易に第2封止材332を局所的に加熱することができる。ただし、第2封止材332を加熱する方法としては、第2封止材332に局所的に熱を加えることができれば、レーザーLを照射する方法に限定されない。例えば、高い熱伝導性を有するピンの先を第2封止材332に接触させ、前記ピンを介して第2封止材332に熱を加える方法であってもよい。また、例えば、第1封止材331を冷却しつつ、チャンバーC内の温度を融点T332以上に高める方法であってもよい。
In particular, in this embodiment, since the
また、本実施形態では、本工程を、パッケージ3を第1収容部封止工程での加熱温度(290℃)に保った状態で行っている。そのため、第2封止材332を溶融させるために、レーザー照射によって第2封止材332に加える熱を比較的小さくすることができ、第2封止材332の溶融を容易に行うことができる。ただし、本工程は、パッケージ3を第1収容部封止工程での加熱温度(290℃)以下に保った状態で行ってもよい。特に、パッケージ3を第1封止材331の融点T331未満の温度とした状態で行うことで、第1封止材331が固化し、第1収容部S1の高い封止性が確保された状態で本工程を行うことができる。
Moreover, in this embodiment, this process is performed in the state which maintained the
最後に、パッケージ3の温度を常温に戻すことで、第1、第2封止材331、332が固化し、物理量センサー1が得られる。
Finally, by returning the temperature of the
以上、物理量センサー1の製造方法について説明した。このような製造方法によれば、熱履歴を低減しつつ、封止性(特に第1収容部S1の封止性)に優れた物理量センサー1が得られる。
The method for manufacturing the
特に、本実施形態では、加速度センサー素子7、8、9が収容されている第1収容部S1の封止に融点の低い第1封止材331を用い、この第1収容部S1を先に封止し、角速度センサー素子4、5、6が収容されている第2収容部S2の封止に融点の高い第2封止材332を用い、この第2収容部S2を後に封止している。そのため、第2収容部S2をより長くチャンバーCと連通させておくことができ、その分、第2収容部S2内の水分等をより十分に除去することができる。角速度センサー素子4、5、6は、前述したように駆動振動させる素子であるため、その特性は、加速度センサー素子7、8、9よりも雰囲気に敏感に反応する。そのため、第2収容部S2内の水分等を十分に除去することで、角速度センサー素子4、5、6の特性の劣化を低減することができる。
In particular, in the present embodiment, a
<第2実施形態>
図17および図18は、それぞれ、図1に示す物理量センサーの製造方法を説明する断面図である。
Second Embodiment
17 and 18 are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing the physical quantity sensor shown in FIG.
以下、第2実施形態の物理量センサーの製造方法について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。 Hereinafter, the manufacturing method of the physical quantity sensor of the second embodiment will be described focusing on the differences from the above-described embodiment, and the description of the same matters will be omitted.
本発明の第2実施形態に係る物理量センサーの製造方法は、基板と蓋体とを接合する工程が異なること以外は、前述した第1実施形態と同様である。なお、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。 The manufacturing method of the physical quantity sensor according to the second embodiment of the present invention is the same as that of the first embodiment described above except that the process of joining the substrate and the lid is different. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure similar to embodiment mentioned above.
[物理量センサー1の製造方法]
本実施形態の物理量センサー1の製造方法も、前述した第1実施形態と同様に、パッケージ準備工程と、封止材配置工程と、第1収容部封止工程と、第2収容部封止工程と、を含んでいる。
[Method for Manufacturing Physical Quantity Sensor 1]
The manufacturing method of the
(パッケージ準備工程)
まず、前述した第1実施形態と同様にして、図17に示すように、基板31上にセンサー素子4〜9を形成し、さらに、基板31上に蓋体32を配置する。ただし、この状態では、基板31と蓋体32とは接合されていない。
(Package preparation process)
First, as in the first embodiment described above, as shown in FIG. 17, the sensor elements 4 to 9 are formed on the
(封止材配置工程)
次に、第1貫通孔321に第1封止材331を配置し、第2貫通孔322に第2封止材332を配置した後、基板31と蓋体32との積層体300をチャンバーC内(ヒーターH上)に配置する。そして、ヒーターHによって積層体300をほぼ25℃に維持しつつ、チャンバーC内を真空引きした後、乾燥N2を導入し、チャンバーCの内圧を1.0×105Pa(第1雰囲気)とする。
(Encapsulant placement process)
Next, after the
次に、ヒーターHで積層体300を加熱しながら電圧を印加することで、基板31と蓋体32とを陽極接合し、さらに、SiO2膜30によって基板31と蓋体32との隙間(溝部)を塞ぐ。これにより、図18に示すように、パッケージ3が得られる。なお、本工程では、積層体300を融点T331以上には加熱せず、例えば、270℃程度に加熱する。これにより、本工程中における第1封止材331の溶融を防止することができると共に、積層体300に陽極接合に必要な熱を十分に加えることができる。
Next, by applying a voltage while heating the
(第1収容部封止工程、第2収容部封止工程)
第1収容部封止工程および第2収容部封止工程は、前述した第1実施形態と同様である。
(1st accommodating part sealing process, 2nd accommodating part sealing process)
The 1st accommodating part sealing process and the 2nd accommodating part sealing process are the same as that of 1st Embodiment mentioned above.
このような物理量センサー1の製造方法によれば、ヒーターHを陽極接合時の加熱手段としても用いることができるため、製造工程の簡易化を図ることができる。また、予め第1収容部S1のための第1雰囲気とした状態で、基板31と蓋体32とを陽極接合するため、この陽極接合を終えた後に、速やかに、第1収容部封止工程に移行することができる。特に、陽極接合のためにパッケージ3が270℃まで加熱されているため、第1封止材331を溶融させるためにパッケージ3を290℃まで加熱することが容易であるという点でも、第1収容部封止工程への移行が容易であると言える。
According to such a manufacturing method of the
以上のような第2実施形態によっても、前述した第1実施形態と同様の効果を発揮することができる。 According to the second embodiment as described above, the same effect as that of the first embodiment described above can be exhibited.
<第3実施形態>
図19ないし図21は、それぞれ、図1に示す物理量センサーの製造方法を説明する断面図である。
<Third Embodiment>
19 to 21 are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing the physical quantity sensor shown in FIG.
以下、第3実施形態の物理量センサーの製造方法について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。 Hereinafter, the manufacturing method of the physical quantity sensor of the third embodiment will be described focusing on the differences from the above-described embodiment, and the description of the same matters will be omitted.
本発明の第3実施形態に係る物理量センサーの製造方法は、基板と蓋体の接合と、第1封止材の溶融とを同時に行うこと以外は、前述した第1実施形態と同様である。なお、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。 The manufacturing method of the physical quantity sensor according to the third embodiment of the present invention is the same as that of the first embodiment described above, except that the bonding of the substrate and the lid and the melting of the first sealing material are performed simultaneously. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure similar to embodiment mentioned above.
[物理量センサー1の製造方法]
本実施形態の物理量センサー1の製造方法も、前述した第1実施形態と同様に、パッケージ準備工程と、封止材配置工程と、第1収容部封止工程と、第2収容部封止工程と、を含んでいる。
[Method for Manufacturing Physical Quantity Sensor 1]
The manufacturing method of the
(パッケージ準備工程)
まず、前述した第1実施形態と同様にして、図19に示すように、基板31上にセンサー素子4〜9を形成し、さらに、基板31上に蓋体32を配置する。ただし、この状態では、基板31と蓋体32とは接合されていない。
(Package preparation process)
First, as in the first embodiment described above, as shown in FIG. 19, the sensor elements 4 to 9 are formed on the
(封止材配置工程)
次に、第1貫通孔321に第1封止材331を配置し、第2貫通孔322に第2封止材332を配置した後、基板31と蓋体32との積層体300をチャンバーC内(ヒーターH上)に配置する。そして、ヒーターHによって積層体300をほぼ25℃に維持しつつ、チャンバーC内を真空引きした後、乾燥N2を導入し、チャンバーCの内圧を1.0×105Pa(第1雰囲気)とする。
(Encapsulant placement process)
Next, after the
(第1収容部封止工程)
次に、ヒーターHで積層体300を290℃(すなわち、融点T331以上、融点T332未満の温度)に加熱し、図20に示すように、第1封止材331を溶融させて第1貫通孔321を塞ぐ。次に、この温度を維持しながら、積層体300に電圧を印加して、基板31と蓋体32とを陽極接合する。さらに、SiO2膜30によって基板31と蓋体32との隙間(溝部)を塞ぐ。これにより、図21に示すように、パッケージ3が得られると共に、第1収容部S1が封止される。
(First container sealing step)
Next, the
(第2収容部封止工程)
第2収容部封止工程は、前述した第1実施形態と同様である。
(Second container sealing step)
The second housing portion sealing step is the same as in the first embodiment described above.
このような物理量センサー1の製造方法によれば、基板31と蓋体32との接合と、第1封止材331の溶融とを同時に(同じ工程で)行うことができるため、製造工程の簡易化を図ることができる。また、パッケージ3に加わる熱履歴を低減することもできる。
According to such a manufacturing method of the
以上のような第3実施形態によっても、前述した第1実施形態と同様の効果を発揮することができる。 According to the third embodiment as described above, the same effects as those of the first embodiment described above can be exhibited.
[物理量センサー装置]
次に、本発明の物理量センサーを備える物理量センサー装置について説明する。
[Physical quantity sensor device]
Next, a physical quantity sensor device including the physical quantity sensor of the present invention will be described.
図22は、物理量センサー装置を示す断面図である。
図22に示す物理量センサー装置100は、基板101と、接着層103を介して基板101に固定されている物理量センサー1と、接着層104を介して物理量センサー1に固定されているICチップ(電子部品)102と、を有する。そして、物理量センサー1およびICチップ102がモールド材Mによってモールドされている。なお、接着層103、104としては、例えば、半田、銀ペースト、樹脂系接着剤(ダイアタッチ剤)等を用いることができる。また、モールド材Mとしては、例えば、熱硬化型のエポキシ樹脂を用いることができ、例えば、トランスファーモールド法によってモールドすることができる。
FIG. 22 is a cross-sectional view showing the physical quantity sensor device.
The physical
また、基板101の上面には複数の端子101aが配置されており、下面には図示しない内部配線を介して端子101aに接続されている複数の実装端子101bが配置されている。このような基板101としては、特に限定されないが、例えば、シリコン基板、セラミック基板、樹脂基板、ガラス基板、ガラスエポキシ基板等を用いることができる。
A plurality of
また、ICチップ102には、例えば、物理量センサー1を駆動する駆動回路や、物理量センサー1からの信号に基づいて加速度および角速度を検出する検出回路や、検出回路からの信号を所定の信号に変換して出力する出力回路等が含まれている。このようなICチップ102は、ボンディングワイヤー105を介して物理量センサー1の端子Tと電気的に接続されており、ボンディングワイヤー106を介して基板101の端子101aに電気的に接続されている。
Further, the
このような物理量センサー装置100は、物理量センサー1を備えているので、優れた信頼性を有している。
Such a physical
[電子機器]
次に、本発明の物理量センサーを備える電子機器について説明する。
[Electronics]
Next, an electronic device including the physical quantity sensor of the present invention will be described.
図23は、本発明の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。 FIG. 23 is a perspective view showing the configuration of a mobile (or notebook) personal computer to which the electronic apparatus of the present invention is applied.
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、物理量センサー1が内蔵されている。
In this figure, a
図24は、本発明の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。 FIG. 24 is a perspective view showing a configuration of a mobile phone (including PHS) to which the electronic apparatus of the invention is applied.
この図において、携帯電話機1200は、アンテナ(図示せず)、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、物理量センサー1が内蔵されている。
In this figure, a
図25は、本発明の電子機器を適用したデジタルスチールカメラの構成を示す斜視図である。 FIG. 25 is a perspective view showing a configuration of a digital still camera to which the electronic apparatus of the present invention is applied.
デジタルスチールカメラ1300におけるケース1302の背面には表示部1310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。そして、撮影者が表示部1310に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン1306を押すと、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。このようなデジタルスチールカメラ1300には、例えば、手振れ補正に用いられる物理量センサー1が内蔵されている。
A
このような電子機器は、物理量センサー1を備えているので、優れた信頼性を有している。
Since such an electronic apparatus includes the
なお、本発明の電子機器は、図23のパーソナルコンピューター、図24の携帯電話機、図25のデジタルスチールカメラの他にも、例えば、スマートフォン、タブレット端末、時計(スマートウォッチを含む)、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)、HMD(ヘッドマウントディスプレイ)等のウェアラブル端末、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)、携帯端末用の基地局、フライトシミュレーター等に適用することができる。 In addition to the personal computer of FIG. 23, the mobile phone of FIG. 24, and the digital still camera of FIG. 25, the electronic device of the present invention includes, for example, a smartphone, a tablet terminal, a watch (including a smart watch), an inkjet discharge Wearable terminals such as devices (for example, inkjet printers), HMDs (head-mounted displays), laptop personal computers, televisions, video cameras, video tape recorders, car navigation devices, pagers, electronic notebooks (including those with communication functions), electronic Dictionary, calculator, electronic game device, word processor, workstation, video phone, crime prevention TV monitor, electronic binoculars, POS terminal, medical device (eg electronic thermometer, blood pressure monitor, blood glucose meter, electrocardiogram measuring device, ultrasonic diagnostic device, Daughter endoscope), a fish finder, various measurement devices, gauges (e.g., gages for vehicles, aircraft, and ships), a base station for mobile devices, can be applied to a flight simulator or the like.
[移動体]
次に、本発明の移動体について説明する。
図26は、本発明の移動体を適用した自動車を示す斜視図である。
[Moving object]
Next, the moving body of the present invention will be described.
FIG. 26 is a perspective view showing an automobile to which the moving body of the present invention is applied.
自動車1500には物理量センサー1が内蔵されており、例えば、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の検出信号は、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。
The
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(ドローンを含む)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。
In addition, such posture control can be used by a biped robot or a radio controlled helicopter (including a drone). As described above, the
以上、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図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。 The physical quantity sensor manufacturing method, physical quantity sensor, electronic device, and moving body of the present invention have been described based on the illustrated embodiment, but the present invention is not limited to this, and the configuration of each part is the same. Any structure having a function can be substituted. In addition, any other component may be added to the present invention.
また、前述した実施形態では、加速度センサー素子が3つ、角速度センサー素子が3つ設けられた構成について説明したが、物理量センサーの構成としては、これに限定されず、少なくとも1つの加速度センサーと、少なくとも1つの角速度センサーが設けられていればよい。 In the above-described embodiment, the configuration in which three acceleration sensor elements and three angular velocity sensor elements are provided has been described. However, the configuration of the physical quantity sensor is not limited to this, and includes at least one acceleration sensor; It is sufficient that at least one angular velocity sensor is provided.
また、前述した実施形態では、第1物理量センサー素子が加速度センサー素子であり、第2物理量センサー素子が角速度センサー素子である構成について説明したが、物理量センサーの構成としては、これに限定されず、例えば、第1物理量センサー素子が角速度センサー素子であり、第2物理量センサー素子が加速度センサー素子である構成であってもよいし、第1、第2物理量センサー素子の少なくとも一方が、加速度センサー素子および角速度センサー素子以外の物理量センサー素子(例えば、気圧センサー素子)であってもよい。 In the above-described embodiment, the configuration in which the first physical quantity sensor element is an acceleration sensor element and the second physical quantity sensor element is an angular velocity sensor element has been described. However, the configuration of the physical quantity sensor is not limited thereto, For example, the first physical quantity sensor element may be an angular velocity sensor element and the second physical quantity sensor element may be an acceleration sensor element, or at least one of the first and second physical quantity sensor elements may be an acceleration sensor element and It may be a physical quantity sensor element (for example, an atmospheric pressure sensor element) other than the angular velocity sensor element.
1…物理量センサー、3…パッケージ、30…SiO2膜、300…積層体、31…基板、32…蓋体、321…第1貫通孔、322…第2貫通孔、331…第1封止材、332…第2封止材、34、35、36、37、38、39…凹部、341、342、343、344、345、361、362、363、364、365、371、372、373、391、392、393…溝部、4…角速度センサー素子、40、40a、40b…構造体、41…振動部、42…駆動バネ部、43…固定部、44…可動駆動電極、45、46…固定駆動電極、47…検出用フラップ板、48…梁部、49…固定検出電極、5…角速度センサー素子、50a、50b…構造体、6…角速度センサー素子、60、60a、60b…構造体、61…振動部、62…可動部、621…基部、622…可動検出電極、63…検出バネ部、64…駆動バネ部、65…固定部、66…可動駆動電極、671、672…固定駆動電極、681、682…固定検出電極、7…加速度センサー素子、70…構造体、71…可動部、711…基部、712…可動検出電極、72…バネ部、73…固定部、74、75…固定検出電極、8…加速度センサー素子、9…加速度センサー素子、90…構造体、91…可動部、911…可動検出電極、912…可動検出電極、92…梁部、93…固定部、94、95…固定検出電極、100…物理量センサー装置、101…基板、101a…端子、101b…実装端子、102…ICチップ、103、104…接着層、105、106…ボンディングワイヤー、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…デジタルスチールカメラ、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、1500…自動車、1501…車体、1502…車体姿勢制御装置、1503…車輪、Ax、Ay、Az…加速度、B41、B42、B43、B61、B62、B63、B71、B72、B73、B91…導電性バンプ、C…チャンバー、H…ヒーター、J4、J9…回動軸、L41、L42、L43、L44、L45、L61、L62、L63、L64、L65、L71、L72、L73、L91、L92、L93…配線、L…レーザー、M…モールド材、S…シリコン基板、S1…第1収容部、S2…第2収容部、T…端子、ωx、ωy、ωz…角速度
1 ... physical quantity sensor, 3 ... package, 30 ... SiO 2 film, 300 ... layered body, 31 ... substrate, 32 ... lid, 321 ... first through hole, 322 ... second through hole, 331 ... first sealing
Claims (12)
前記第1貫通孔に第1封止材を配置し、前記第2貫通孔に前記第1封止材よりも融点が高い第2封止材を配置する工程と、
第1雰囲気下において、前記パッケージを前記第1封止材の融点よりも高く前記第2封止材の融点よりも低い第1温度に加熱し、前記第1封止材を溶融して前記第1収容部を第1雰囲気で封止する工程と、
第2雰囲気下において、前記第1封止材を前記第2封止材の融点以下の温度に維持しつつ、前記第2封止材を前記第2封止材の融点よりも高い第2温度に加熱し、前記第2封止材を溶融して前記第2収容部を第2雰囲気で封止する工程と、を含んでいることを特徴とする物理量センサーの製造方法。 A first housing portion that houses the first physical quantity sensor element; a first through hole that communicates the inside and outside of the first housing portion; a second housing portion that houses the second physical quantity sensor element; and the second housing. Preparing a package having a second through-hole communicating with the inside and outside of the part;
Disposing a first sealing material in the first through hole and disposing a second sealing material having a melting point higher than that of the first sealing material in the second through hole;
Under a first atmosphere, the package is heated to a first temperature higher than the melting point of the first sealing material and lower than the melting point of the second sealing material, and the first sealing material is melted to Sealing one housing part in a first atmosphere;
In a second atmosphere, a second temperature higher than the melting point of the second sealing material while maintaining the first sealing material at a temperature not higher than the melting point of the second sealing material. And a step of melting the second sealing material to seal the second housing portion in a second atmosphere.
前記基板と前記蓋体とは、前記第1封止材を溶融する工程に先立って接合される請求項1ないし5のいずれか1項に記載の物理量センサーの製造方法。 The package includes a substrate and a lid body having the first through hole and the second through hole,
The physical quantity sensor manufacturing method according to any one of claims 1 to 5, wherein the substrate and the lid are joined prior to the step of melting the first sealing material.
前記基板と前記蓋体とは、前記第1封止材を溶融する工程において接合される請求項1ないし5のいずれか1項に記載の物理量センサーの製造方法。 The package includes a substrate and a lid body having the first through hole and the second through hole,
The method of manufacturing a physical quantity sensor according to claim 1, wherein the substrate and the lid are joined in a step of melting the first sealing material.
前記第2物理量センサーは、角速度センサー素子である請求項1ないし7のいずれか1項に記載の物理量センサーの製造方法。 The first physical quantity sensor is an acceleration sensor element;
The method of manufacturing a physical quantity sensor according to claim 1, wherein the second physical quantity sensor is an angular velocity sensor element.
前記第1収容部の内外を連通している第1貫通孔と、
前記第1貫通孔を封止している第1封止材と、
第2物理量センサー素子を収容する第2収容部と、
前記第2収容部の内外を連通している第2貫通孔と、
前記第2貫通孔を封止している第2封止材と、を備えたパッケージを有し、
前記第1封止材および前記第2封止材は、互いに融点が異なっていることを特徴とする物理量センサー。 A first housing part for housing the first physical quantity sensor element;
A first through hole communicating between the inside and the outside of the first housing portion;
A first sealing material sealing the first through hole;
A second housing portion for housing the second physical quantity sensor element;
A second through hole communicating between the inside and the outside of the second housing portion;
A second sealing material sealing the second through hole, and a package comprising:
The physical quantity sensor, wherein the first sealing material and the second sealing material have different melting points.
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JP2020021789A (en) * | 2018-07-31 | 2020-02-06 | セイコーエプソン株式会社 | Electronic device, electronic equipment and mobile body |
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2016
- 2016-01-13 JP JP2016004799A patent/JP2017125755A/en active Pending
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