JP5018261B2 - 回路装置 - Google Patents
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Description
なお、表面電極の高さのばらつきによる不具合は、圧力検知装置に限らず、様々な回路装置においても起こり得る。例えば、表面電極の高さが大きくなりすぎると、回路基板と絶縁性基板の間の隙間が大きくなり、回路基板と絶縁性基板が接合する面積を十分に確保することができず、回路基板と絶縁性基板を良好に接合させることができないという不具合が生じる。
即ち、回路基板と絶縁性基板を備えた回路装置では、表面電極と貫通電極を電気的に良好に接続するために、表面電極を回路基板の表面から突出した状態で設けるのが望ましい。しかしながら、表面電極を回路基板の表面から突出した状態で設けると、回路基板と絶縁性基板の間に隙間が形成され、回路素子の性能、及び/又は回路基板と絶縁性基板の接合などに不具合が生じてしまう。
本発明は、この種の回路装置において、表面電極と貫通電極を電気的に良好に接続するとともに、回路基板と絶縁性基板を接合したときに生じる不具合を抑制する技術を提供する。
上記回路装置によると、回路基板と絶縁性基板を接合したときに生じる不具合が抑制されているので、回路素子の性能、及び/又は回路基板と絶縁性基板の接合などが良好である。
本明細書で開示される技術では、貫通電極の近傍の絶縁性基板に、他の領域よりも曲げ剛性が低い低剛性領域を設けることを特徴としている。低剛性領域が他の領域よりも厚みが薄い部分を備えていることにより、低剛性領域の曲げ剛性を、他の領域よりも低くすることができる。
上記の回路装置では、第1凹部が設けられていることによって、絶縁性基板に他の領域よりも厚みが薄い部分が形成されている。絶縁性基板の変形は、その厚みが薄い部分で生じる。さらに、上記の回路装置では、第1凹部が回路基板と接合する面に設けられていることを特徴としている。第1凹部が回路基板と接合する面に設けられていると、第1凹部以外の絶縁性基板は、回路基板と良好に接合することができる。即ち、第1凹部を回路基板と接合する面に設けることによって、第1凹部によって厚みが薄くなった部分が優先的に変形するので、第1凹部以外の絶縁性基板の表面は回路基板の表面と良好に接合することができる。このため、回路基板と絶縁性基板が接合する領域を、絶縁性基板が変形する領域から区別することができる。表面電極の高さにばらつきが存在していたとしても、回路基板と絶縁性基板が接合する領域を、必要な位置に必要な面積で得ることができる。
上記の回路装置によると、表面電極と貫通電極の密着性を向上させることができ、両者の電気的な接続を向上させることができる。
上記の回路装置によると、表面電極の高さにばらつきが存在していたとしても、表面電極の周囲の全ての方向において、その影響が軽減される。
回路素子の種類によっては、絶縁性基板と接触することで不具合が生じるものもある。このような場合には、上記の回路装置は有効である。すなわち、上記の回路装置によると、回路基板と絶縁性基板を接合したときに、絶縁性基板と回路素子の間に空間が形成される。絶縁性基板と回路素子が直接的に接触することを防止できるため、回路素子に生じる不具合を回避できる。
(特徴1) 回路基板と絶縁性基板が接合する領域が、表面電極と貫通電極が接する領域から区別されている。
(特徴2) 絶縁性基板は、可動イオンを含むガラスで形成されている。
(特徴3) 絶縁性基板504は、貫通電極502の周囲に絶縁性基板504の表面から裏面に達する貫通孔を有している。
図1に、回路装置100の分解斜視図を模式的に示す。図2に、回路装置100のII−II線に沿った分解断面図を示す。図3に、絶縁性基板4を図2の矢印A方向に観察した図を示す。
図1に示しているように、回路装置100は、回路基板12と絶縁性基板4を備えている。回路基板12は、回路基板12の表面から突出する表面電極8を有している。絶縁性基板4は、絶縁性基板4の表面と裏面の間を貫通している貫通電極2を有している。回路基板12と絶縁性基板4は、表面電極8と貫通電極2が接した状態で接合しており、一体化した形態を備えている。
絶縁性基板4の回路基板12と接合する面に第1凹部18が形成されており、第1凹部18は貫通電極2の周囲を一巡している。なお、本実施例では、貫通電極2が第1凹部18の底面から突出した形態とも観念することができる。図2に示しているように、第1凹部18によって、絶縁性基板4に他の領域よりも厚みが薄い部分が形成されている。第1凹部18を含む絶縁性基板4の領域は、他の領域よりも曲げ剛性が低くなる。この他の領域よりも曲げ剛性が低い領域を低剛性領域16という。図3に示しているように、第1凹部18が貫通電極2の周囲を一巡しているため、貫通電極2の周囲を低剛性領域16が一巡している。
図5、6を参照し、絶縁性基板4を使用した力検知装置(回路装置)200について説明する。図5に、力検知装置200の分解斜視図を示し、図6に、図5のVI−VI線に沿った断面図を示す。
力検知装置200は、単結晶シリコンの半導体下層211を備えている。半導体下層211の表面には、酸化シリコンの絶縁層210が形成されている。絶縁層212の表面には、半導体上層222が形成されている。半導体下層211と絶縁層212と半導体上層222は積層しており、半導体基板212を構成している。半導体上層222には、溝226が形成されており、その溝226内にメサ段差224が設けられている。メサ段差224は、半導体上層222に溝226形成した後の残部である。メサ段差224の両端部には、アルミニウム製の表面電極208が設けられている。メサ段差224は、p型の不純物を含んでおり、ピエゾ抵抗効果が現れる方向に伸びている。
図7、8を参照し、絶縁性基板4を使用した力検知装置300について説明する。図7に、力検知装置300の分解斜視図を示し、図8に、図7のVIII−VIII線に沿った断面図を示す。
力検知装置300は、n型の不純物を含む単結晶シリコンの回路基板312を備えている。回路基板312の表面には、酸化シリコンの絶縁層310が形成されている。回路基板312の表面には、矩形状の溝326が形成されている。溝326は、絶縁層310の厚みよりも深く形成されている。溝326は、隣接する分散溝326a、326bによって構成されており、分散溝326a、326bの間にメサ段差322が設けられている。メサ段差322は、溝326を横断して伸びている。分散溝326a、326bは、メサ段差322を対称軸とする線対称な形状を有している。回路基板312の表面は(110)面である。メサ段差322は、ピエゾ抵抗効果が大きく現れる<110>方向に伸びている。
力検知装置300では、メサ段差322が絶縁性基板4の裏面20に接合する領域を、絶縁性基板4が変形する領域(第1凹部18)から区別することができる。さらに、絶縁層310と絶縁性基板4の間の第1凹部18の影響を小さくすることもできる。
図9を参照し、絶縁性基板404について説明する。絶縁性基板404は絶縁性基板4の変形例であり、絶縁性基板4と実質的に同じ構成については、下二桁に同じ参照番号を付し説明を省略することがある。
貫通電極402の周囲に、貫通電極402の周囲を一巡して第1凹部418が形成されている。第1凹部418は、貫通電極402から離れた周囲の絶縁性基板404に形成されている。すなわち、絶縁性基板404では、貫通電極402の周囲は絶縁性基板404によって覆われている。そのため、貫通電極402が絶縁性基板404内に強固に保持される。
図10、11を参照し、回路装置500について説明する。回路装置500は、回路基板100において、絶縁性基板4に代えて絶縁性基板504を使用したものである。また、絶縁性基板504は、絶縁性基板4の変形例であり、絶縁性基板4と実質的に同じ構成については、下二桁に同じ参照番号を付し説明を省略することがある。図10に、絶縁性基板504の平面図を示し、図11に、図10のXI−XI線に沿った断面図を示す。
図10に、絶縁性基板504の平面図を示している。絶縁性基板504では、貫通電極502の周囲に複数(ここでは6個)の貫通孔530が形成されている。貫通孔530が形成されることによって、絶縁性基板504に低剛性領域516が形成される。
図11に、図10のXI−XI線に沿った断面図を示す。貫通孔530は、絶縁性基板504表面から裏面まで達している。絶縁性基板504では、貫通孔530を形成するという簡単な方法で低剛性領域516を得ることができる。
回路装置500でも、回路基板12と絶縁性基板504が接合すると、低剛性領域516だけが変形する。回路基板12と絶縁性基板504が接合する領域を、絶縁性基板504が変形する領域から区別することができる。
図12、13を参照し、回路装置600について説明する。回路装置600は、回路装置100の変形例であり、回路装置100と実質的に同じ構成については、下二桁に同じ参照番号を付し説明を省略することがある。
回路基板612の表面に回路領域613が設けられており、回路素子(図示省略)が作り込まれている。回路領域613の周囲に、回路基板612の表面から突出する表面電極608a〜608eが形成されている。表面電極608a〜608eは、配線等によって回路素子に電気的に接続されている。本実施例では、電極608aが正側コンタクト電極であり、電極608bが負側コンタクト電極であり、電極608cが正側電源コンタクト電極であり、電極608dが負側電源コンタクト電極であり、電極608eが出力コンタクト電極である。絶縁性基板604は、絶縁性基板604の表面と裏面の間を貫通している貫通電極602a〜602eを有している。回路基板612と絶縁性基板604は、貫通電極602a〜602eと、対応する表面電極608a〜608eが接した状態で一体化した形態を備えている。
絶縁性基板614の回路領域613に対向する領域に、第2凹部632が設けられている。
図14を参照し、回路装置700について説明する。回路装置700は、回路装置(力検知装置)200と回路装置600を積層して組み合わせたものである。力検知装置200の貫通電極2(図5を参照)と、回路装置600の正側コンタクト電極608aと負側コンタクト電極608b(図12を参照)が電気的に接続している。本実施例では、回路装置600の回路領域613には、複数種類の回路素子によって、増幅回路とフィルタ回路とA/D変換回路が形成されている。すなわち、回路装置600は、力検知装置200の演算回路装置である。
力検知装置200に力が加わり、メサ段差224の抵抗値が変化すると、貫通電極2、2間の電流値が変化する。貫通電極2、2間の電流値は、演算回路装置600の貫通電極602a、602bを介して演算回路(回路領域)613に入力され、演算回路613でノイズを除去されるとともにアナログ信号からデジタル信号に変換される。すなわち、回路装置700が設置される環境の圧力の変化を、デジタル信号で得ることができる。演算回路613と絶縁性基板604が直接接触することが防止されており、演算回路613を安定して動作させることができる。
なお、力検知装置200に代えて力検知装置300を採用してもよい。
例えば上記実施例では、表面電極と接する側の貫通電極の表面と、回路基板に接合する側の絶縁性基板の面が同一面内である。貫通電極が、回路基板に接合する側の絶縁性基板の面から突出して形成されていてもよい。表面電極と貫通電極がより確実に接することができる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
4、404、504、604:絶縁性基板
8、208、308、608a〜608e:表面電極
12、212、312、612:回路基板
16、416、516:低剛性領域
18、418、618:第1凹部
632:第2凹部
100、200、300、500、600、700:回路装置
Claims (5)
- 回路装置であって、
表面に作り込まれている回路素子と、その回路素子に電気的に接続されているとともに表面から突出する表面電極とを有する回路基板と、
表面と裏面の間を貫通している貫通電極と、その貫通電極の近傍に設けられているとともに他の領域よりも曲げ剛性が低い低剛性領域とを有する絶縁性の絶縁性基板と、を備えており、
絶縁性基板の前記他の領域の少なくとも一部は、表面電極と貫通電極が接した状態で、回路基板に接合しており、
低剛性領域は、前記他の領域よりも厚みが薄い部分を備えており、
低剛性領域は、貫通電極と前記他の領域の少なくとも一部が相対変位可能となるように構成されている回路装置。 - 低剛性領域は、回路基板と接合する面に設けられている第1凹部を備えていることを特徴とする請求項1の回路装置。
- 貫通電極は、第1凹部の底面から突出していることを特徴とする請求項2の回路装置。
- 低剛性領域は、貫通電極の周囲を一巡していることを特徴とする請求項1〜3のいずれかの回路装置。
- 絶縁性基板は、回路素子と対向する領域に第2凹部を備えていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかの回路装置。
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