JP6051873B2 - 物理量センサおよびその製造方法 - Google Patents

物理量センサおよびその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP6051873B2
JP6051873B2 JP2013001837A JP2013001837A JP6051873B2 JP 6051873 B2 JP6051873 B2 JP 6051873B2 JP 2013001837 A JP2013001837 A JP 2013001837A JP 2013001837 A JP2013001837 A JP 2013001837A JP 6051873 B2 JP6051873 B2 JP 6051873B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sensor
pedestal
pad
back surface
physical quantity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2013001837A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2014134427A (ja
Inventor
隆雄 岩城
隆雄 岩城
和明 渡邊
和明 渡邊
正英 辰己
正英 辰己
阿部 竜一郎
竜一郎 阿部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2013001837A priority Critical patent/JP6051873B2/ja
Publication of JP2014134427A publication Critical patent/JP2014134427A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6051873B2 publication Critical patent/JP6051873B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Fluid Pressure (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)

Description

本発明は、被搭載部材の一面にセンサ部が接合部材を介して搭載されてなる物理量センサおよびその製造方法に関するものである。
従来より、例えば、特許文献1には、被搭載部材としてのケースの一面にセンサ部が接合部材を介して搭載されてなる圧力センサが提案されている。具体的には、この圧力センサでは、圧力に応じたセンサ信号を出力するセンシング部が形成されたセンサチップが台座と接合されてセンサ部が構成されている。そして、台座のうちセンサチップ側と反対側の裏面の全面が接合部材を介してケースに接合されることにより、センサ部がケースに搭載されている。
特開2003−247903号公報
しかしながら、このような圧力センサでは、センサ部は、台座の裏面の全面がケースの一面と接合されているため、ケースから熱応力等の応力が印加され易く、この応力がセンシング部に伝達されることによって検出精度が低下するという問題がある。
なお、ここでは、圧力を検出するセンシング部が形成されたセンサチップを用いた例を説明したが、このような問題は、加速度を検出するセンシング部が形成されたセンサチップや、角速度を検出するセンシング部が形成されたセンサチップを用いた場合についても同様に発生する。
本発明は上記点に鑑みて、検出精度の低下を抑制できる物理量センサおよびその製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、物理量に応じたセンサ信号を出力するセンシング部(14)が形成されていると共に外部回路とボンディングワイヤ(60)を介して電気的に接続されるパッド(15)が形成されているセンサチップ(10)が台座(20)に接合されてなるセンサ部(30)と、一面(50a)を有し、一面にセンサ部を搭載する被搭載部材(50)と、被搭載部材とセンサ部との間に配置される接合部材(40)と、を備え、以下の点を特徴としている。
すなわち、台座は、センサチップと接合される表面(20a)と反対側の裏面(20b)のうち表面の法線方向に表面の中心を裏面に投影した投影点(21c)を含む領域の外側に窪み部(21d)が形成されることにより、裏面の面積が表面の面積より小さくされ、裏面が接合部材を介して被搭載部材の一面に接合されており、台座の裏面および被搭載部材の一面のうち台座の裏面と対向する領域の少なくとも一方に複数の凹部(24、51)が形成されており、接合部材は、接着剤(40a)に接着剤より弾性率が低い低弾性率部材(40b)が複数混入されて構成されており、低弾性率部材は、被搭載部材および台座と接触し、それぞれ凹部にはめ込まれていることを特徴としている。
これによれば、台座の裏面の面積が表面の面積と等しい場合と比較して、被搭載部材から台座に印加される応力を低減することができ、被搭載部材からセンシング部に印加される応力を低減できる。このため、検出精度が低下することを抑制できる。
また、台座は、裏面において、投影点を含んでいる。このため、例えば、台座の裏面において、投影点が除去された枠状とされている場合と比較して、センサ部の外縁部を薄くできる。したがって、センサ部の外縁部にて応力を開放し易くなり、センシング部に印加される応力を低減できる。
さらに、接着剤として低ヤング率のものを用いても低弾性率部材によって接合部材の厚さを確保でき、接合部材が薄くなりすぎることを抑制できる。このため、接合部材にて被搭載部材からセンサ部に印加される応力を緩和することができ、センシング部に印加される応力を低減することができる。
また、低弾性率部材が所定領域に固まって配置されることを抑制でき、センサ部が傾くことを抑制できる。
この場合、請求項2に記載の発明のように、窪み部は、裏面において、投影点および表面の法線方向にパッドを裏面に投影した投影パッド領域(15c)を含む領域の外側に形成されているものとすることができる。
これによれば、パッドにワイヤボンディングを行う際、パッドを被搭載部材側に押圧して行うことになるが、センサ部が傾くことを抑制できる。
この場合、請求項に記載の発明のように、複数の低弾性率部材は、パッドを通り、表面の法線方向に延びる軸線(L)と少なくとも一部が交わるものとすることができる。
これによれば、少なくともパッドの直下には低弾性率部材が配置されるため、ワイヤボンディングを行う際にセンサ部がぐらつくことを抑制することができる。
また、請求項に記載の発明のように、台座は、複数枚の基板が積層されて構成されているものとすることができる。
これによれば、台座を厚くすることができ、被搭載部材からセンサ部に印加される応力を台座で緩和し易くなる。このため、さらにセンシング部に印加される応力を低減できる。特に、台座としてシリコン基板を用いる場合には、複数枚を積層することにより、製造コストを大幅に増加させることなく、台座を厚くすることができる。
そして、請求項1ないしに記載の物理量センサは、以下の製造方法によって製造される。
すなわち、請求項7および9に記載の発明では、センシング部およびパッドが形成されたセンサチップを用意する工程と、台座を用意する工程と、台座とセンサチップとを接合してセンサ部を形成する工程と、被搭載部材に接合部材を介してセンサ部を搭載する工程と、を行う。
そして、請求項7に記載の発明では、台座を用意する工程では、一面(21a)および一面と反対側の他面(21b)を有する基板(21)を用意する工程と、基板の他面にマスクを形成し、他面のうち一面の法線方向に一面の中心を他面に投影した投影点(21c)を含む領域の外側が露出するようにマスク(23)をパターニングする工程と、マスクを用いて基板の他面からエッチングを行って窪み部(21d)を形成する工程と、を含む工程を行うことにより、基板を用いて構成され、センサチップ(20)と接合される表面(20a)の面積が裏面(20b)の面積より大きくなり、かつパッドを通り、表面の法線方向に延びる軸線(L)と交わる部分に凹部(24)が形成された台座を形成し、センサ部を形成する工程では、台座の表面にセンサチップを接合し、センサ部を搭載する工程では、接合部材として、接着剤(40a)に接着剤より弾性率が低い低弾性率部材(40b)が混入されたものを用い、接合部材と台座の裏面とを接合し、センサ部を搭載する工程の後、パッドと外部回路とをワイヤボンディングする工程を行い、ワイヤボンディングする工程では、凹部に低弾性率部材を配置した状態で行うことを特徴としている。
また、請求項9に記載の発明では、台座を用意する工程では、一面(21a)および一面と反対側の他面(21b)を有する基板(21)を用意する工程と、基板の他面にマスクを形成し、他面のうち一面の法線方向に一面の中心を他面に投影した投影点(21c)を含む領域の外側が露出するようにマスク(23)をパターニングする工程と、マスクを用いて基板の他面からエッチングを行って窪み部(21d)を形成する工程と、を含む工程を行うことにより、基板を用いて構成され、センサチップ(20)と接合される表面(20a)の面積が裏面(20b)の面積より大きくなる台座を形成し、センサ部を形成する工程では、台座の表面にセンサチップを接合し、センサ部を搭載する工程では、接合部材として、接着剤(40a)に接着剤より弾性率が低い低弾性率部材(40b)が混入されたものを用い、接合部材と台座の裏面とを接合し、センサ部を搭載する工程の後、パッドと外部回路とをワイヤボンディングする工程を行い、被搭載部材として、センサ部を搭載する工程の際、パッドを通り、表面の法線方向に延びる軸線(L)と交わる部分に凹部(51)が形成されたものを用意し、ワイヤボンディングする工程では、凹部に低弾性率部材を配置した状態で行うことを特徴としている。
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
本発明の第1実施形態における物理量センサの断面図である。 図1に示す台座の裏面図である。 センサ部の製造工程を示す断面図である。 特性変動量と台座の裏面との関係を示すシミュレーション結果である。 本発明の第2実施形態における物理量センサの断面図である。 本発明の第3実施形態における物理量センサの断面図である。 本発明の第3実施形態における物理量センサの変形例を示す断面図である。 本発明の第3実施形態における物理量センサの変形例を示す断面図である。 本発明の第4実施形態における物理量センサの断面図である。 図9に示すケースの一面を示す平面図である。 本発明の第5実施形態における物理量センサの断面図である。 本発明の第6実施形態における物理量センサの断面図である。 本発明の第7実施形態における物理量センサの断面図である。 特性変動量と台座の厚さとの関係を示すシミュレーション結果である。 本発明の他の実施形態における物理量センサの断面図である。
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態では、本発明の物理量センサが圧力センサに適用された例について説明する。
図1に示されるように、センサチップ10は、矩形板状のシリコン基板11を用いて構成されている。そして、裏面に断面矩形状の凹部12が形成されることで構成される薄肉のダイヤフラム13を有し、このダイヤフラム13にブリッジ回路を構成するように図示しないゲージ抵抗が形成されてセンシング部14が構成されている。
すなわち、センサチップ10は、ダイヤフラム13に圧力が印加されるとゲージ抵抗の抵抗値が変化してブリッジ回路の電圧が変化し、この電圧の変化に応じてセンサ信号を出力する半導体ダイヤフラム式のものである。
なお、凹部12は、断面矩形状でなくてもよく、例えば、断面台形状とされていてもよい。
また、センサチップ10の表面には、ダイヤフラム13の外側の領域に図示しない拡散抵抗等を介してゲージ抵抗と電気的に接続される4個のパッド15(図1中では2個のみ図示)が形成されている。
そして、このようなセンサチップ10に台座20が接合されてセンサ部30が構成されている。
本実施形態の台座20は、矩形板状のシリコン基板21と、絶縁膜22とを備えて構成されている。
絶縁膜22は、シリコン基板21とシリコン基板11とを絶縁するためのものであり、シリコン基板21のうちシリコン基板11側の一面21aに形成されている。そして、センサチップ10と接合されている。つまり、本実施形態では、絶縁膜22の表面が台座20の表面20aとなる。
また、絶縁膜22とセンサチップ10との間には、基準圧力室16が構成されている。本実施形態では、この基準圧力室16は、真空圧とされている。
シリコン基板21は、図1および図2に示されるように、センサチップ10側の一面21aと反対側の他面21bにおいて、表面20a(一面21a)の法線方向(図1中紙面上下方向)に、表面20aの中心点を他面21bに投影した投影点21cを含み、かつパッド15を他面21bに投影した投影パッド領域15aを含む領域の外側に窪み部21dが形成されている。言い換えると、シリコン基板21は、投影点21cおよび投影パッド領域15aを含む領域がこの領域の外側の領域より厚くされている。換言すると、投影点21c、投影パッド領域15aを含む領域が突出部とされており、シリコン基板21の他面21bは突出部の先端面であるといえる。
本実施形態では、シリコン基板21は、他面21bにおいて矩形状の角部にそれぞれ窪み部21dが形成されており、他面21bは十字状とされている。また、窪み部21dの側面は、他面21bに対して垂直とされている。なお、窪み部21dの側面とは、他面21bと窪み部21dの底面とを繋ぐ面のことである。
そして、シリコン基板21の他面21bが接合部材40を介してケース50の一面50aに接合されている。つまり、本実施形態では、シリコン基板21の他面21bにて台座20の裏面20bが構成されており、裏面20bの面積が表面20aの面積に対して小さくされている。
なお、接合部材40としては、例えば、1.0MPa程度の低ヤング率であるシリコーン系接着剤等が用いられ、ケース50としては、例えば、樹脂が型成形されたものが用いられる。また、ケース50が本発明の被搭載部材に相当している。
そして、ケース50の一面50aには、特に図示していないが、本発明の外部回路に相当する回路チップ等が搭載されている。そして、パッド15と回路チップ等とがボンディングワイヤ60を介して電気的に接続されている。
以上が本実施形態における圧力センサの構成である。次に、このような圧力センサの製造方法について説明する。まず、センサ部30の製造方法について図3を参照しつつ説明する。
まず、図3(a)に示されるように、シリコン基板11を用意する。そして、図3(b)に示されるように、エッチング等により凹部12を形成することでダイヤフラム13を構成し、ダイヤフラム13にゲージ抵抗を形成すると共にパッド15等を形成してセンサチップ10を構成する。
また、図3(c)に示されるように、シリコン基板21を用意し、図3(d)に示されるように、熱酸化法やCVD法等によってシリコン基板21の一面21aに絶縁膜22を形成すると共に、他面21bに絶縁膜23を形成する。
次に、図3(e)に示されるように、シリコン基板21の他面21bに形成された絶縁膜23をパターニングする。本実施形態では、シリコン基板21の他面21bのうち、矩形状の角部上に形成された絶縁膜23を除去し、絶縁膜23を十字状にパターニングする。つまり、シリコン基板21の他面21bのうち各角部を露出させる。
その後、図3(f)に示されるように、絶縁膜23をマスクとし、シリコン基板21の他面21bからドライエッチングを行って窪み部21dを形成する。これにより、表面20aが絶縁膜22で構成され、裏面20bに絶縁膜23を備えた台座20が形成される。
その後、図3(g)に示されるように、絶縁膜23をフッ酸洗浄等により除去した後、センサチップ10と台座20とを接合してセンサ部30を形成する。センサチップ10と台座20との接合は、例えば、以下のように行うことができる。
すなわち、まず、センサチップ10と台座20とを真空装置内に配置した後、センサチップ10の裏面および台座20の絶縁膜22にArイオンビームを照射し、センサチップ10および絶縁膜22を活性化させる。なお、活性化の手法については、Arイオンビームの照射の他に、大気中または真空中でプラズマ処理を行うことによっても可能である。そして、真空装置内にて、室温〜550℃の低温でセンサチップ10および台座20をいわゆる直接接合により接合する。
なお、絶縁膜23は、センサチップ10と台座20とを接合した後に除去するようにしてもよい。
その後は、特に図示しないが、ケース50の一面50aに接合部材40を塗布した後、台座20の裏面20bと接合部材40とを接合することにより、センサ部30をケース50の一面50a上に搭載する。そして、パッド15とケース50に搭載されている回路チップ等とをワイヤボンディングして電気的に接続することにより、上記図1に示す圧力センサが製造される。
なお、ワイヤボンディングは、一般的なワイヤボンディング装置を用い、パッド15をケース50の一面50aに向かって押圧しつつ、一定の周波数の超音波振動を付与することによって行えばよい。
以上説明したように、本実施形態では、台座20は、ケース50と接合される裏面20bの面積がセンサチップ10と接合される表面20aの面積より小さくされている。このため、台座20の裏面20bの面積が表面20aの面積と等しい場合と比較して、ケース50から台座20に印加される応力を低減することができ、ケース50からセンシング部14に印加される応力を低減できる。すなわち、検出精度が低下することを抑制できる。
例えば、台座20として一辺が3.0mmである正方形状のシリコン基板21を用いた場合、図4に示されるように、ケース50から台座20に印加される応力によるセンサチップ10の出力電圧変化(オフセット変化)を出力電圧のフルスケールにて除算した値を特性変動量とすると、窪み部21dが形成されていない場合の特性変動量に対して、窪み部21dを形成することによって特性変動量を32%低減できる。
なお、図4では、窪み部なしの場合の特性変動量を1として規格化している。また、図4は、窪み部21をシリコン基板21の各角部に一辺を1.0mmの正方形状として形成し、台座20の厚さを0.725mm、接合部材40の厚さを0.03mmとしたときのシミュレーション結果である。
また、台座20は、裏面20bにおいて、投影点21cを含んでいる。このため、例えば、台座20の裏面20bにおいて、投影点21cが除去された枠状とされている場合と比較して、センサ部30の外縁部を薄くできる。したがって、センサ部30の外縁部にて応力を開放し易くなり、センシング部14に印加される応力を低減できる。
さらに、台座20は、裏面20bにおいて、投影パッド領域15aを含んでいる。このため、ワイヤボンディングを行う際、上記のようにパッド15をケース50側に押圧して行うことになるが、センサ部30が傾くことを抑制できる。
また、台座20としてシリコン基板21を用いているため、センサチップ10と台座20との熱膨張係数の差を低減することができ、センサチップ10と台座20との間で熱応力が発生することを抑制できる。
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対して接合部材40を変更したものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
本実施形態では、図5に示されるように、接合部材40は、接着剤40aと、接着剤40aより弾性率が低い球状のビーズ40bとによって構成されている。そして、ビーズ40bは台座20の裏面20bおよびケース50の一面50aと接触している。なお、ビーズ40bは、本発明の低弾性率部材に相当するものであり、例えば、アクリル系のプラスチック等が用いられる。
これによれば、接着剤40aとして1.0MPa程度の低ヤング率のものを用いてもビーズ40bによって接合部材40の厚さを確保でき、接合部材40が薄くなりすぎることを抑制できる。このため、接合部材40にてケース50からセンサ部30に印加される応力を緩和することができ、センシング部14に印加される応力を低減することができる。
また、接着剤40aより弾性率が低いビーズ40bが混入されているため、接合部材40全体としてはヤング率が高くなる。このため、センサ部30とケース50との接合強度を向上させることができ、ワイヤボンディングを行う際、センサ部30がぐらつくことを抑制できる。
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態について説明する。本実施形態は、第2実施形態に対してケース50の一面50aに凹部を形成したものであり、その他に関しては第2実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
本実施形態では、図6に示されるように、ケース50の一面50aには、台座20の裏面20bと対向する領域にビーズ40bの直径より小さい複数の凹部51が所定間隔毎に形成されている。そして、ビーズ40bは、各凹部51にはめ込まれた状態となっている。
このような圧力センサは、次のように製造される。すなわち、上記凹部51が形成されたケース50を用意し、ケース50の一面50aにビーズ40bが混入された接合部材40を塗布する。その後、ケース50の一面50a上に接合部材40を介してセンサ部30を搭載し、センサ部30をケース50側に押圧する。これにより、ビーズ40bが接着剤40a内を移動してそれぞれ凹部51にはめ込まれ、上記図6に示す圧力センサが製造される。
これによれば、ビーズ40bが所定領域に固まって配置されることを抑制でき、センサ部30が傾くことを抑制できる。
なお、凹部51の直径をビーズ40bの直径より小さくしているため、1つの凹部51に複数のビーズ40bがはめ込まれることはない。
また、上記では、ケース50の一面50aに凹部51が形成された例について説明したが、図7に示されるように、台座20の裏面20bに凹部24が形成され、ビーズ40bが凹部24にはめ込まれていてもよい。同様に、図8に示されるように、ケース50の一面50aに凹部51が形成されていると共に台座20の裏面20bに凹部24が形成され、ビーズ40bが各凹部51、24にはめ込まれていてもよい。
(第4実施形態)
本発明の第4実施形態について説明する。本実施形態は、第3実施形態に対してビーズ40bを配置する場所を変更したものであり、その他に関しては第3実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
本実施形態では、図9および図10に示されるように、ケース50の一面50aのうち、パッド15を通り、表面20aの法線方向に延びる軸線Lと交わる領域に凹部51が形成されている。そして、この凹部51にビーズ40bがはめ込まれている。つまり、ビーズ40bが軸線Lと交わるように配置されており、台座20の中央部とケース50の一面50aとの間にはビーズ40bが配置されていない。なお、図10中の点線で囲まれる領域は、台座20の裏面20bと対向する領域である。
これによれば、接合部材40に含まれるビーズ40bが減るため、接合部材40全体としてのヤング率を低減することができる。このため、接合部材40でケース50からセンサ部30に印加される応力を緩和し易くなり、センシング部14に印加される応力を低減できる。
また、ビーズ40bが軸線Lと交わるように配置されているため、ワイヤボンディングを行う際に、センサ部30が傾くことも抑制できる。
なお、上記図7および図8に示すような物理量センサにおいても、軸線Lと交わるようにビーズ40bを配置すれば本実施形態と同様の効果を得ることができる。
(第5実施形態)
本発明の第5実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対して台座20の構成を変更したものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
本実施形態では、図11に示されるように、台座20は、絶縁膜22上に、接着剤や接着フィルム等の接着部材25を介してシリコン基板26が配置され、このシリコン基板26上に絶縁膜27が配置されて構成されている。つまり、台座20は、シリコン基板21、絶縁膜22、接着部材25、シリコン基板26、絶縁膜27が順に積層されて構成されている。
そして、絶縁膜27がセンサチップ10と接合されている。つまり、本実施形態では、絶縁膜27が台座20の表面20aとなる。
これによれば、シリコン基板21、絶縁膜22、接着部材25、シリコン基板26、絶縁膜27を順に積層して台座20が構成されているため、台座20を厚くすることができる。このため、ケース50からセンサ部30に印加される応力を台座20で緩和し易くなり、さらにセンシング部14に印加される応力を低減できる。
なお、シリコン基板21の厚さを単純に厚くすることによって台座20を厚くすることも考えられるが、シリコン基板21自体の厚さを単純に厚くするためには、専用の装置や工程が必要になり、製造コストが高くなる。しかしながら、本実施形態のように、シリコン基板21、24を積層して台座20を形成することにより、製造コストを大幅に増加させることなく、台座20を厚くすることができる。
そして、シリコン基板26は、台座20の厚みを確保するものであり、エッチング等の製造プロセスも行われないため、いわゆるダミーグレードのような安価なシリコン基板を用いればよい。
また、上記では、2枚のシリコン基板21、26が積層されて台座20が構成されるものについて説明したが、積層されるシリコン基板の枚数は適宜変更可能であり、例えば、3枚のシリコン基板が積層されて台座20が構成されてもよい。
(第6実施形態)
本発明の第6実施形態について説明する。本実施形態は、第5実施形態に対して台座20の構成を変更したものであり、その他に関しては第5実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
本実施形態では、図12に示されるように、台座20は、シリコン基板21、26が直接接合されて構成されている。これによれば、シリコン基板21、26を接合するための接着部材25を削減することができ、部品点数を削減することができる。
なお、例えば、3枚のシリコン基板を積層して台座20を構成する場合には、一方を直接接合で構成し、他方を接着部材25を介して接合するようにしてもよい。
(第7実施形態)
本発明の第7実施形態について説明する。本実施形態は、第5実施形態に対して台座20の構成を変更したものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
図13に示されるように、本実施形態では、台座20は、裏面20bに窪み部21dが形成されておらず、裏面20bが矩形状とされている。
ここで、本実施形態の台座20の厚さについて説明する。図14に示されるように、台座20の厚さを厚くするほど特性変動量を低減することができる。なお、図14では、図4と同様に特性変動量を規格化して示している。そして、現在車載用圧力センサとして求められる最高精度の0.1%FSを実現するため、特性変動量は0.13以下である必要が知られている。したがって、本実施形態では、台座20の厚さが2.3mm以上とされている。
なお、図14は、接合部材40の厚さが0.03mmのときのシミュレーション結果である。
このような物理量センサとしても、検出精度が低下することを抑制できる。
(他の実施形態)
上記第1〜第6実施形態では、窪み部21dは、側面がシリコン基板21の他面21bに対して垂直とされているものを説明したが、図15に示されるように、窪み部21dの側面はテーパ状とされていてもよい。このような窪み部21dは、例えば、ウェットエッチングを行うことにより形成される。これによれば、窪み部21dをドライエッチングで形成する場合と比較して、裏面20bの面積を同じとしつつ、台座20の体積を増加させることができるため、台座20の安定性を向上させることができる。
また、上記第1〜6実施形態において、窪み部21dを形成するための絶縁膜23が残っていてもよい。すなわち、絶縁膜23と接合部材40とを接合してもよい。この場合は、台座20の裏面20bが絶縁膜23となる。
そして、上記第1〜第6実施形態では、シリコン基板21を用いて台座20を構成する例について説明したが、例えば、ガラス基板等を用いて台座20を構成してもよい。この場合、ガラス基板とセンサチップ10(シリコン基板11)とを絶縁する絶縁膜22はなくてもよく、ガラス基板のうちセンサチップ10と接合される一面を台座20の表面20aとしてもよい。また、上記第5、第6実施形態において、一部をガラス基板等としてもよい。
また、上記第1〜第6実施形態において、シリコン基板21の他面21bのうち投影パッド領域15aが窪み部21dによって除去されていてもよい。このような物理量センサとしても、台座20の裏面20bの面積が表面20aの面積より小さくなるため、検出精度が低下することを抑制できる。
さらに、上記各実施形態において、加速度を検出するセンシング部14が形成されたセンサチップ10や、角速度を検出するセンシング部14が形成されたセンサチップ10を用いてもよい。
10 センサチップ
14 センシング部
15 パッド
20 台座
20a 表面
20b 裏面
21a 窪み部
21c 投影点
30 センサ部
40 接合部材
50 被搭載部材
60 ボンディングワイヤ

Claims (9)

  1. 物理量に応じたセンサ信号を出力するセンシング部(14)が形成されていると共に外部回路とボンディングワイヤ(60)を介して電気的に接続されるパッド(15)が形成されているセンサチップ(10)が台座(20)に接合されてなるセンサ部(30)と、
    一面(50a)を有し、前記一面に前記センサ部を搭載する被搭載部材(50)と、
    前記被搭載部材と前記センサ部との間に配置される接合部材(40)と、を備え、
    前記台座は、前記センサチップと接合される表面(20a)と反対側の裏面(20b)のうち前記表面の法線方向に前記表面の中心を前記裏面に投影した投影点(21c)を含む領域の外側に窪み部(21d)が形成されることにより、前記裏面の面積が前記表面の面積より小さくされ、前記裏面が前記接合部材を介して前記被搭載部材の一面に接合されており、
    前記台座の裏面および前記被搭載部材の一面のうち前記台座の裏面と対向する領域の少なくとも一方に複数の凹部(24、51)が形成されており、
    前記接合部材は、接着剤(40a)に前記接着剤より弾性率が低い低弾性率部材(40b)が複数混入されて構成されており、
    前記低弾性率部材は、前記被搭載部材および前記台座と接触し、それぞれ前記凹部にはめ込まれていることを特徴とする物理量センサ。
  2. 前記窪み部は、前記台座の裏面において、前記投影点および前記法線方向に前記パッドを前記裏面に投影した投影パッド領域(15c)を含む領域の外側に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の物理量センサ。
  3. 前記複数の低弾性率部材は、前記パッドを通り、前記法線方向に延びる軸線(L)と少なくとも一部が交わることを特徴とする請求項1または2に記載の物理量センサ。
  4. 前記台座は、複数枚の基板が積層されて構成されていることを特徴とする請求項1ないしのいずれか1つに記載の物理量センサ。
  5. 前記台座は、前記基板が直接接合されていることを特徴とする請求項に記載の物理量センサ。
  6. 前記台座は、シリコン基板を用いて構成されていることを特徴とする請求項1ないしのいずれか1つに記載の物理量センサ。
  7. 物理量に応じたセンサ信号を出力するセンシング部(14)が形成されていると共に外部回路とボンディングワイヤ(60)を介して電気的に接続されるパッド(15)が形成されているセンサチップ(10)が台座(20)に接合されてなるセンサ部(30)と、
    一面(50a)を有し、前記一面に前記センサ部を搭載する被搭載部材(50)と、
    前記被搭載部材と前記センサ部との間に配置される接合部材(40)と、を備え、
    前記台座は、前記センサチップと接合される表面(20a)と反対側の裏面(20b)のうち前記表面の法線方向に前記表面の中心を前記裏面に投影した投影点(21c)を含む領域の外側に窪み部(21d)が形成されることにより、前記裏面の面積が前記表面の面積より小さくされ、前記裏面が前記接合部材を介して前記被搭載部材の一面に接合されている物理量センサの製造方法において、
    前記センシング部および前記パッドが形成された前記センサチップを用意する工程と、
    前記台座を用意する工程と、
    前記台座と前記センサチップとを接合して前記センサ部を形成する工程と、
    前記被搭載部材に前記接合部材を介して前記センサ部を搭載する工程と、を行い、
    前記台座を用意する工程では、一面(21a)および前記一面と反対側の他面(21b)を有する基板(21)を用意する工程と、前記基板の他面にマスクを形成し、前記他面のうち前記一面の法線方向に前記一面の中心を前記他面に投影した投影点(21c)を含む領域の外側が露出するように前記マスク(23)をパターニングする工程と、前記マスクを用いて前記基板の他面からエッチングを行って前記窪み部(21d)を形成する工程と、を含む工程を行うことにより、前記基板を用いて構成され、前記センサチップ(20)と接合される表面(20a)の面積が前記裏面(20b)の面積より大きくなり、かつ前記パッドを通り、前記表面の法線方向に延びる軸線(L)と交わる部分に凹部(24)が形成された前記台座を形成し、
    前記センサ部を形成する工程では、前記台座の表面に前記センサチップを接合し、
    前記センサ部を搭載する工程では、前記接合部材として、接着剤(40a)に前記接着剤より弾性率が低い低弾性率部材(40b)が混入されたものを用い、前記接合部材と前記台座の裏面とを接合し、
    前記センサ部を搭載する工程の後、前記パッドと前記外部回路とをワイヤボンディングする工程を行い、
    前記ワイヤボンディングする工程では、前記凹部に前記低弾性率部材を配置した状態で行うことを特徴とする物理量センサの製造方法。
  8. 前記被搭載部材として、前記センサ部を搭載する工程の際、前記パッドを通り、前記表面の法線方向に延びる軸線(L)と交わる部分に凹部(51)が形成されたものを用意し、
    前記ワイヤボンディングする工程では、前記凹部に前記低弾性率部材を配置した状態で行うことを特徴とする請求項に記載の物理量センサの製造方法。
  9. 物理量に応じたセンサ信号を出力するセンシング部(14)が形成されていると共に外部回路とボンディングワイヤ(60)を介して電気的に接続されるパッド(15)が形成されているセンサチップ(10)が台座(20)に接合されてなるセンサ部(30)と、
    一面(50a)を有し、前記一面に前記センサ部を搭載する被搭載部材(50)と、
    前記被搭載部材と前記センサ部との間に配置される接合部材(40)と、を備え、
    前記台座は、前記センサチップと接合される表面(20a)と反対側の裏面(20b)のうち前記表面の法線方向に前記表面の中心を前記裏面に投影した投影点(21c)を含む領域の外側に窪み部(21d)が形成されることにより、前記裏面の面積が前記表面の面積より小さくされ、前記裏面が前記接合部材を介して前記被搭載部材の一面に接合されている物理量センサの製造方法において、
    前記センシング部および前記パッドが形成された前記センサチップを用意する工程と、
    前記台座を用意する工程と、
    前記台座と前記センサチップとを接合して前記センサ部を形成する工程と、
    前記被搭載部材に前記接合部材を介して前記センサ部を搭載する工程と、を行い、
    前記台座を用意する工程では、一面(21a)および前記一面と反対側の他面(21b)を有する基板(21)を用意する工程と、前記基板の他面にマスクを形成し、前記他面のうち前記一面の法線方向に前記一面の中心を前記他面に投影した投影点(21c)を含む領域の外側が露出するように前記マスク(23)をパターニングする工程と、前記マスクを用いて前記基板の他面からエッチングを行って前記窪み部(21d)を形成する工程と、を含む工程を行うことにより、前記基板を用いて構成され、前記センサチップ(20)と接合される表面(20a)の面積が前記裏面(20b)の面積より大きくなる前記台座を形成し、
    前記センサ部を形成する工程では、前記台座の表面に前記センサチップを接合し、
    前記センサ部を搭載する工程では、前記接合部材として、接着剤(40a)に前記接着剤より弾性率が低い低弾性率部材(40b)が混入されたものを用い、前記接合部材と前記台座の裏面とを接合し、
    前記センサ部を搭載する工程の後、前記パッドと前記外部回路とをワイヤボンディングする工程を行い、
    前記被搭載部材として、前記センサ部を搭載する工程の際、前記パッドを通り、前記表面の法線方向に延びる軸線(L)と交わる部分に凹部(51)が形成されたものを用意し、
    前記ワイヤボンディングする工程では、前記凹部に前記低弾性率部材を配置した状態で行うことを特徴とする物理量センサの製造方法。
JP2013001837A 2013-01-09 2013-01-09 物理量センサおよびその製造方法 Expired - Fee Related JP6051873B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013001837A JP6051873B2 (ja) 2013-01-09 2013-01-09 物理量センサおよびその製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013001837A JP6051873B2 (ja) 2013-01-09 2013-01-09 物理量センサおよびその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014134427A JP2014134427A (ja) 2014-07-24
JP6051873B2 true JP6051873B2 (ja) 2016-12-27

Family

ID=51412823

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013001837A Expired - Fee Related JP6051873B2 (ja) 2013-01-09 2013-01-09 物理量センサおよびその製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6051873B2 (ja)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017223643A (ja) * 2016-06-14 2017-12-21 株式会社デンソー 圧力センサ
WO2017217150A1 (ja) * 2016-06-14 2017-12-21 株式会社デンソー 圧力センサ
JP6809122B2 (ja) * 2016-10-17 2021-01-06 株式会社デンソー 半導体装置
GB2555412A (en) * 2016-10-25 2018-05-02 Atlantic Inertial Systems Ltd Inertial sensor
JP6926568B2 (ja) 2017-03-24 2021-08-25 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー、電子機器および移動体
JP6462050B2 (ja) * 2017-06-23 2019-01-30 株式会社鷺宮製作所 センサチップの接合構造、および、圧力センサ

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS53109489A (en) * 1977-03-07 1978-09-25 Hitachi Ltd Semiconductor pressure convertor
JPS57191529A (en) * 1981-05-20 1982-11-25 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor pressure to electricity transducer
US4800758A (en) * 1986-06-23 1989-01-31 Rosemount Inc. Pressure transducer with stress isolation for hard mounting
JPS6367267U (ja) * 1986-10-23 1988-05-06
JP2000162069A (ja) * 1998-11-26 2000-06-16 Mitsubishi Electric Corp 半導体圧力センサ
JP2001208627A (ja) * 2000-01-24 2001-08-03 Saginomiya Seisakusho Inc 半導体圧力検出装置
JP5343677B2 (ja) * 2009-04-10 2013-11-13 株式会社デンソー 圧力センサ

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014134427A (ja) 2014-07-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6051873B2 (ja) 物理量センサおよびその製造方法
JP6024481B2 (ja) 半導体圧力センサ
US10866203B2 (en) Stress sensor
JP4613852B2 (ja) 電子デバイス
JP5658477B2 (ja) 圧力センサ
JP2008101917A (ja) 圧力センサのパッケージ
JP2016215366A (ja) 熱的に絶縁される微小電気機械システム(mems)デバイスのモノリシック製作
JP2004333133A (ja) 慣性力センサ
JP6131819B2 (ja) 圧力センサ
JP5974595B2 (ja) 半導体センサ及びその製造方法
JP2008089421A (ja) 圧力センサのパッケージ
JP2006275961A (ja) 半導体センサおよびその製造方法
US9963339B2 (en) Sensor device
JP6044368B2 (ja) 物理量センサ
JP2009288170A (ja) 半導体圧力センサ
JP5343678B2 (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP2006003100A (ja) ピエゾ抵抗型圧力センサ
JPH11344506A (ja) 半導体加速度センサ
JP5541208B2 (ja) 力学量センサ
JP6044302B2 (ja) 力学量センサおよびその製造方法
JP6773437B2 (ja) 応力センサ
JP6784565B2 (ja) 半導体センサおよびその製造方法
JP6691414B2 (ja) 応力センサ
JP5663906B2 (ja) 半導体装置
JP6908355B2 (ja) 応力センサ

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20151105

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160819

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160823

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160926

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20161101

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20161114

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6051873

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees