JP6331535B2 - 電子デバイス、電子機器および移動体 - Google Patents

電子デバイス、電子機器および移動体 Download PDF

Info

Publication number
JP6331535B2
JP6331535B2 JP2014054492A JP2014054492A JP6331535B2 JP 6331535 B2 JP6331535 B2 JP 6331535B2 JP 2014054492 A JP2014054492 A JP 2014054492A JP 2014054492 A JP2014054492 A JP 2014054492A JP 6331535 B2 JP6331535 B2 JP 6331535B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
base material
region
wirings
bonding region
bonding
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
JP2014054492A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2015175809A (ja
Inventor
誠 古畑
誠 古畑
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.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson 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 Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2014054492A priority Critical patent/JP6331535B2/ja
Priority to US14/658,364 priority patent/US9829505B2/en
Priority to CN201510116967.0A priority patent/CN104925736B/zh
Publication of JP2015175809A publication Critical patent/JP2015175809A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6331535B2 publication Critical patent/JP6331535B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/18Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration in two or more dimensions
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/56Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
    • G01C19/5783Mountings or housings not specific to any of the devices covered by groups G01C19/5607 - G01C19/5719
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481Disposition
    • H01L2224/48151Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48225Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/48227Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/49Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H01L2224/491Disposition
    • H01L2224/49105Connecting at different heights
    • H01L2224/49109Connecting at different heights outside the semiconductor or solid-state body
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73251Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265Layer and wire connectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181Encapsulation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Gyroscopes (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)

Description

本発明は、電子デバイス、電子機器および移動体に関する。
近年、小型センサーデバイスとして、精密加工技術の一つの半導体製造方法を用いたMEMS(Micro Electronics Mechanical Systems)技術によって形成される物理量を検出する機能素子を備えた電子デバイスが開発されている。機能素子としては、例えば、固定配置された固定電極と、固定電極に対して所定の間隔を隔てて対向させるとともに、変位可能に設けられた可動電極と、を有し、固定電極と可動電極との間の静電容量に基づいて、加速度あるいは角速度といった物理量を検出する物理量センサー素子が知られている。
これら物理量センサーを複合させた複合センサー素子として、加速度センサーと角速度センサーとを複合させた複合センサー素子が提案され、運動検出センサーとして開示されている(特許文献1)。
また、MEMS技術による機能素子の製造方法において、機能素子は、例えばガラスなどの絶縁性基板上に固着され、微細加工が施される。形成された機能素子には、機能素子を駆動させる駆動信号の入力、あるいは検出した物理量に応じた検出信号の出力のための導電配線が接続されるが、その導電配線を絶縁性基板の一方の側に形成された溝部を引き回して配設することが開示されている(特許文献2)。
特許文献1、および特許文献2に開示されているように、機能素子は基板に接合される蓋部材との間に形成される収容空間内に配置され、収容空間内は気密に保持される。しかし、特許文献2に開示されているように導電配線を基板に形成した溝に配設する構成とすることにより、外部と電気的な接続部となる電極まで配線を引き回すことで、基板と蓋部材との接合部に収容空間と外部とが連通する部分(隙間)が生じ(特許文献2、図6参照)、接着剤などで充填し気密性を保持するようにしている。
特開2002−5950号公報 特開2012−98208号公報
しかし、特許文献2に開示されているように、基板の平面視において、一方の側のみに基板と蓋部材との接合部に収容空間と外部とが連通する複数の配線が設けられている。また、基板と蓋部材とを接合している箇所と、基板と蓋部材との間に配線を有する箇所では、接合状態が異なりやすい。従って、基板と蓋部材との接合状態が不安定になり、気密性が低下してしまう虞がった。
そこで、外部に引き出される配線の数が複数あっても、電子デバイスの機能素子収容空間における気密性の低下を低減できる電子デバイスを得ることを目的とする。
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〕本適用の電子デバイスは、第1基材と、前記第1基材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封止されている収容空間部と、前記収容空間部に並んで収容されている第1センシング部、第2センシング部および第3センシング部を含む機能素子と、を備え、前記収容空間部は、平面視において、前記第1基材と前記第2基材とを接合している接合部の内部領域に配置されており、前記第1センシング部と電気的に接続され、前記内部領域から前記接合部を介して前記収容空間部の外部に延設されている複数の第1配線、前記第2センシング部と電気的に接続され、前記内部領域から前記接合部を介して前記収容空間部の外部に延設されている複数の第2配線と、前記第3センシング部と電気的に接続され、前記内部領域から前記接合部を介して前記収容空間部の外部に延設されている複数の第3配線と、を有し、前記接合部は、少なくとも、前記第1センシング部、前記第2センシング部および前記第3センシング部が並ぶ方向の一方に設けられている第1の接合領域と他方に設けられている第2の接合領域とを含み、前記複数の第1配線と、前記複数の第2配線のうちの一つと、は、前記内部領域から前記第1の接合領域を介して前記収容空間部の外部に向かう第1の方向を有する第1配線部を有し、前記複数の第3配線と、前記複数の第2配線のうちの一つと、は、前記内部領域から前記第2の接合領域を介して前記収容空間部の外部に向かう第2の方向を有する第2配線部を備え、前記第1の方向と前記第2の方向は異なる方向である、ことを特徴とする。
本適用例の電子デバイスによれば、機能素子に接続されて第1基材に延設される配線部が、第1の接合領域を介して収容空間部の外部に延設される第1配線部と、第2の接合領域を介して収容空間部の外部に延設される第2配線部と、に分散させることで、第1配線部と第2配線部との間の接合面積を広くできるので、第1および第2の接合領域における第1基材と第2基材との接合強度の低下を低減することができる。また、第1および第2の接合領域を介して収容空間部から外部に延設される配線が複数であっても、複数の配線は第1の接合領域と第2の接合領域に分散させて配設することで、配線の間隔が狭くなることを低減でき、配線の間隔の接合面積を広くすることができる。また、第1基材と第2基材との接合領域での接合強度をバランスよく配置することができる。
〔適用例〕上述の適用例において、前記収容空間部は、隔壁部を備え、前記隔壁部により前記収容空間部は、第1収容空間部と、第2収容空間部と、前記機能素子は、第1機能素子と、第2機能素子と、を有し、前記第1収容空間部には、前記第1機能素子が収容され、前記第2収容空間部には、前記第2機能素子が収容され、前記第1収容空間部と、前記第2収容空間部と、の空間環境が異なっていることを特徴とする。
上述の適用例によれば、機能の異なる機能素子を複合させた電子デバイスを得ることができる。また、機能素子を複合させたことにより、第1および第2の接合領域を介して収容空間部から外部に延設される配線はより多数になる。しかし、多数となった配線であっても、第1の接合領域と第2の接合領域に分散させて配設することができるため、第1基材と第2基材との接合領域での接合強度をバランスよく配置することができる。
〔適用例〕上述の適用例において、前記第1機能素子は角速度センサー素子であり、前記第2機能素子は加速度センサー素子であり、前記第1収容空間部の空間環境が減圧雰囲気であり、前記第2収容空間部の空間環境が大気圧雰囲気であることを特徴とする。
上述の適用例によれば、姿勢制御システム、あるいは測位システムなどの機器に搭載される角速度センサー素子および加速度センサー素子と、を一つのデバイスとして構成することができる。また、角速度センサー素子と、加速度センサー素子と、を複合させたことにより、第1および第2の接合領域を介して収容空間部から外部に延設される配線はより多数になる。しかし、多数となった配線であっても、第1の接合領域と第2の接合領域に分散させて配設することができるため、第1基材と第2基材との接合領域での接合強度をバランスよく配置することができる。
〔適用例〕上述の適用例において、前記第1の接合領域および前記第2の接合領域の少なくとも一方において、前記第1基材および前記第2基材の少なくとも一方に、少なくとも一つの溝部を有し、前記溝部には、前記第1配線部および前記第2配線部の少なくとも一方が配設されていることを特徴とする。
上述の適用例によれば、第1もしくは第2基材に形成された溝部に第1もしくは第2配線部が形成されることにより第1基材と第2基材との接合領域において、溝部には第1もしくは第2基材と隙間が生じる。この隙間は封止部材により気密封止されるが、封止部材と第1基材もしくは第2基材との接合強度は、第1基材と第2基材とが接合される部位と異なりやすい。しかし、第1の接合領域を介して収容空間部の外部に延設される第1配線と、第2の接合領域を介して収容空間部の外部に延設される第2配線と、に分散することにより、第1基材と第2基材とが接合されている部分と溝部を有する部分との接合強度の差異を第1および第2の接合領域に分散することで、第1基材と第2基材との接合強度のバランスを保ち、接合強度の低下を低減することができる。
〔適用例〕上述の適用例において、前記隔壁部に対して前記第1収容空間部側に第1の接合領域が設けられ、前記隔壁部に対して前記第2収容空間部側に第2の接合領域が設けられていることを特徴とする。
上述の適用例によれば、第1収容空間部に収容された機能素子からの配線は、第1収容空間部側に有する第1の接合領域から外部に延設されるので、機能素子から外部までの配線の長さを短くすることができ、配線抵抗値の低下、あるいは寄生容量の低減を図ることができる。第2収容空間部においても、同様に、第2収容空間部側に有する第2の接合領域から外部に延設されるので、機能素子から外部までの配線の長さを短くすることができ、配線抵抗値の低下、あるいは寄生容量の低減を図ることができる。従って、安定した精度の高い電子デバイスを得ることができる。
〔適用例〕上述の適用例において、前記第1の接合領域を介して前記収容空間部の外部に向かう前記第1配線および前記第2配線の本数と、前記第2の接合領域を介して前記収容空間部の外部に向かう前記第3配線および前記第2配線の本数とが同じであることを特徴とする。
上述の適用例によれば、第1基材と第2基材との接合強度のバランスを好適に保つことができる。
〔適用例〕上述の適用例において、前記角速度センサーは、複数の回転軸を検出することを特徴とする。
上述の適用例によれば、検出される回転軸に対応して配線数が多くなる。しかし、多数となった配線であっても、第1の接合領域と第2の接合領域に分散させて配設することができるため、第1基材と第2基材との接合領域での接合強度をバランスよく配置することができる。
〔適用例〕上述の適用例において、前記加速度センサーは、複数の軸方向を検出することを特徴とする。
上述の適用例によれば、検出される軸方向に対応して配線数が多くなる。しかし、多数となった配線であっても、第1の接合領域と第2の接合領域に分散させて配設することができるため、第1基材と第2基材との接合領域での接合強度をバランスよく配置することができる。
〔適用例〕本適用例の電子機器は、上述に記載の電子デバイスを備えることを特徴
とする。
本適用例の電子機器によれば、備えられている電子デバイスが、機能素子が収容される収容空間部を構成する第1基材と、第2基材と、を接合する接合領域において多数の配線が配置されても、多数の配線を接合領域における第1の接合領域と第2の接合領域に分散させて配設することができ、第1基材と第2基材との接合領域での接合強度をバランスよく配置することができ、収容空間部の気密性を安定して保持できる。従って、安定した動作が実現できる電子機器を得ることができる。
〔適用例10〕本適用例の移動体は、上述に記載の電子デバイスを備えることを特徴とする。
本適用例の移動体によれば、備えられている電子デバイスが、機能素子が収容される収容空間部を構成する第1基材と、第2基材と、を接合する接合領域において多数の配線が配置されても、多数の配線を接合領域における第1の接合領域と第2の接合領域に分散させて配設することができ、第1基材と第2基材との接合領域での接合強度をバランスよく配置することができ、収容空間部の気密性を安定して保持できる。従って、安定した動作が実現できる移動体を得ることができる。
第1実施形態に係る電子デバイスを示し、(a)は第2基材を省略した状態での平面図、(b)は(a)に示すA−A´部の断面図。 第1実施形態に係る電子デバイスの、(a)は図1(a)に示すB−B´部の拡大断面図、(b)は図1(a)に示すC−C´部の拡大断面図、(c)は図1(a)に示すD−D´部の拡大断面図。 従来技術によるセンサーデバイスを示し,(a)は第2基材を省略した状態での平面図、(b)は(a)に示すE−E´部の断面図。 第1実施形態に係る電子デバイスのその他の形態を示す平面図。 第2実施形態に係る電子デバイスを示す第2基材を省略した平面図。 第2実施形態に係る電子デバイスを示し、(a)は図5に示すF−F´部の断面図、(b)は図5に示すG−G´部およびH−H´部の断面図。 第2実施形態に係る電子デバイスを示し、(a)は図5に示すJ−J´部の断面図、(b)は図5に示すK−K´部の断面図。 第3実施形態に係る電子デバイスを示し、(a)は第2基材を省略した平面図、(b)は(a)に示すL−L´部の断面図。 第4実施形態に係る電子デバイスを示し、(a)はモールド部材を省略した平面図、(b)は(a)に示すL−L´部の断面図。 第5実施形態に係る電子機器としてのスマートフォンを示す外観図。 第5実施形態に係る電子機器としてのデジタルスチルカメラを示す外観図。 第6実施形態に係る移動体としての自動車の外観図。
以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態を説明する。
(第1実施形態)
図1は本実施形態に係る電子デバイスを示し、(a)は第2基材を省略した状態での平面図、(b)は(a)に示すA−A´部の断面図である。
図1(b)に示すように第1実施形態に係る電子デバイスとしてのセンサーデバイス100は、第1基材10と、第2基材20と、機能素子としてのセンサー素子30と、を備えている。第2基材20は、第2基材20の一方の面の主面20a側に形成された凹部20bを備えている。第1基材10の一方の面の主面10aと、第2基材20の主面20aと、が接合され、第1基材10の主面10aと、第2基材20の凹部20bと、によって構成される収容空間部100a内にセンサー素子30が収容され、第1基材10の主面10aにセンサー素子30は固着されている。
収容空間部100aは、上述したように第1基材10の主面10aと、第2基材20の主面20aと、を、図1(a)にドットハッチングで示す枠状の接合領域40で接合され、内部を気密に保持される。接合領域40は、本実施形態に示す矩形枠状の場合、対向して配設される第1の接合領域41と第2の接合領域42、および第3の接合領域43と第4の接合領域44、とで構成され、互いの接合領域41,42,43,44は連続して枠状の接合領域40を構成する。
本実施形態に係るセンサーデバイス100に収容されるセンサー素子30は、例えば、角速度センサー、あるいは加速度センサー等の物理量を検出するセンサー素子30であり、本実施形態においては角速度センサー素子を例に説明する。よって、以下の説明ではセンサー素子30を角速度センサー素子30という。
図1(a)に示すように、角速度センサー素子30は、図示する座標軸のX軸、Y軸、Z軸回りの角速度を検出することができる。すなわち、角速度センサー素子30は、X軸回りの角速度を検出するX軸センシング部30X、Y軸回りの角速度を検出するY軸センシング部30Y、そしてZ軸回りの角速度を検出するZ軸センシング部30Zを備えている。
図1(b)に示すように、角速度センサー素子30は、X軸センシング部30Xには可動部30xを、Y軸センシング部30Yには可動部30yを、Z軸センシング部30Zには可動部30zを、それぞれ備え、各可動部30x,30y,30zが動作可能となるように第1基材10の主面10a側に凹部10bが形成されている。なお、各可動部30x,30y,30zに対応した凹部10bは、それぞれ互いに連通して形成されてもよい。
第1基材10には、図示しない外部電子部品と角速度センサー素子30と、を電気的に接続させるために引回し配線が配設されている。図1(a)に示すように、X軸センシング部30Xからは、X軸センシング部30Xを励振駆動させる信号入力、および角速度検出信号を出力させるための複数の接続配線51aが第1の接合領域41を介して外側、すなわちX(−)方向となる図示する矢印d1方向(以下、第1の方向d1という)に延設され、複数の外部への接続端子51bに接続された第1配線部を構成する複数の配線51が配設されている。同様に、Y軸センシング部30Yからは、Y軸センシング部30Yを励振駆動させる信号入力、および角速度検出信号を出力させるための複数の接続配線52aが第1の接合領域41を介して第1の方向d1、および第2の接合領域42を介して外側、すなわちX(+)方向となる図示する矢印d2方向(以下、第2の方向d2という)に延設され、複数の外部への接続端子52bに接続された第1の配線部および第2の配線部を構成する複数の配線52が配設されている。そして、Z軸センシング部30Zからは、Z軸センシング部30Zを励振駆動させる信号入力、および角速度検出信号を出力させるための複数の接続配線53aが第2の接合領域42を介して外側の第2の方向d2に延設され、複数の外部への接続端子53bに接続された第2の配線部を構成する複数の配線53が配設されている。
図2(a)は図1(a)に示すセンサーデバイス100のB−B´部の拡大断面図、図2(b)は図1(a)に示すセンサーデバイス100のC−C´部の拡大断面図、図2(c)は図1(a)に示すセンサーデバイス100のD−D´部の拡大断面図である。
図2(b)に示すように、第1基材10の主面10a側には接続配線52a,53aが配設される溝10cが形成されている。第1基材10は、電気絶縁性の材料、例えば、ガラス、シリコンなどを用いられ、第1基材10の主面10a上に角速度センサー素子30の原料基材を固着し、MEMS技術を用いてセンシング部30X,30Y,30Zが形成される。従って、第1基材10の主面10a上に配線51,52,53が形成された状態では、角速度センサー素子30の原料基材を第1基材10の主面10a上に接合することが困難なため、溝10cを形成し、溝10cの底面に配線51,52,53が形成される。
上述したように第1基材10は、例えばガラス、不純物がドープされていないシリコン、SOI(Silicon on Insulator)などの電気絶縁性基材から形成され、第2基材20はシリコン基材から形成される。この第1基材10と、第2基材20と、は、接合領域40において陽極接合によって接合され気密性を保持している。しかし、図1(a)に示すように、X軸センシング部30Xからは、複数の接続配線51aが第1の接合領域41を介して第1の方向d1に延設され、複数の外部への接続端子51bに接続され、複数の配線51として配設されている。同様に、Y軸センシング部30Yからは、複数の接続配線52aが第1の接合領域41を介して第1の方向d1と、第2の接合領域42を介して第2の方向d2と、に延設され、複数の外部への接続端子52bに接続され、複数の配線52として配設されている。そして、Z軸センシング部30Zからは、接続配線53aが第2の接合領域42を介して第2の方向d2に延設され、複数の外部への接続端子53bに接続され、複数の配線53として配設されている。
各接続配線51a,52a,53aは、図2(a)および(c)に示すように、第1の接合領域41および第2の接合領域42に交差して収容空間部100aの外側に延設されている交差部分では、溝10cと第2基材20の主面20aとの間に隙間が生じ、この隙間は封止部材60によって気密封止されている。封止部材60としては、TEOS(Tetraethyl Orthosilicate:オルトケイ酸テトラエチル<Si(OC254>)をプラズマCVD法により成膜して形成し、第2基材20の主面20aを接合させることにより溝10cと第2基材20の主面20aとの隙間を封止することができる。なお封止部材60は、電気的な絶縁性を備える金属酸化膜、例えばSiO2、Al23などであってもよい。
上述したように、第1基材10と第2基材20とは、接合領域40において陽極接合されている。陽極接合とは、本実施形態に係るセンサーデバイス100に備えるガラス基材により形成される第1基材10と、シリコン基材により形成される第2基材20とを気密性を保持しながら接合させる方法として用いられ、400〜500V程度の電圧を印加しながら加熱するとガラス中のイオンが接合界面に移動し共有結合が起こり強固に接合されるものである。しかし、第1基材10の溝10cを埋めて封止する封止部材60は、第1基材10、あるいは第2基材20とは異なる材料が用いられる。このことから、封止部材60を配設した領域、すなわち溝10cにおける第1基材10と第2基材20との接合強度は、接合領域40における第1基材10の主面10aと、第2基材20の主面20aとが、直接接合される領域の接合強度を下回る虞がある。
例えば、図3に示す従来技術によるセンサーデバイス1では、第2基材3を省略した状態での平面図である図3(a)に示すように、図2(b)に示す第1基材2の主面2aと、第2基材3の主面3aと、が接合される接合領域4における一方の側の第1の接合領域4aに、角速度センサー素子30のX軸センシング部30Xに接続される配線5aと、Y軸センシング部30Yに接続される配線5bと、Z軸センシング部30Zに接続される5cと、のすべての配線が第1の接合領域4aに交差してX(−)方向、すなわち図示する矢印d方向に向けて外部へ延設されている。従って、図3(a)に示す第1の接合領域4a部分の断面(E−E´部断面)の断面図である図3(b)に示すように、第1基材2に形成される配線5a,5b,5cが配設される溝2bのすべてが第1の接合領域4aに重なって配置され、溝2bを封止する封止部材6と第2基材3の主面3aとの接合領域が第1の接合領域4aの多くを占めてしまう。
すなわち、上述した陽極接合領域が狭くなり、第1の接合領域4aの接合強度を低下させることとなってしまい、センサーデバイス1に外的な負荷応力などが付加されると、封止部材6と第2基材3の主面3aとの接合が破壊され、センサーデバイス1の内部環境が劣化する虞があった。
しかし、本実施形態に係るセンサーデバイス100では、上述したように接続配線51a,52a,53aは、第1の接合領域41を介して第1の方向d1と、第2の接合領域42を介して第2の方向d2と、に振り分けられて外部へ延設されている。従って、第1の接合領域41および第2の接合領域42における第1基材10の溝10cに充填される封止部材60と、第2基材20の主面20aと、の接合領域が占める割合は少なくなり、陽極接合される第1基材10の主面10aと、第2基材20の主面20aと、が直に接合される領域が広い、すなわち接続配線間の接合領域面積を広くできるので接合強度の低下を低減することができる。
更に、図1(a)に示す本実施形態に係るセンサーデバイス100のように、第1の接合領域41を介して第1の方向d1と、第2の接合領域42を介して第2の方向d2と、に接続配線51a,52a,53aが略同数となるように配設することにより、第1の接合領域41と、第2の接合領域42と、の接合強度が均衡し、接合領域40の接合強度をバランスよく分布させることができる。
また、図3(a)に示す従来技術によるセンサーデバイス1では、第1の接合領域4aから、最も離れて配置されるZ軸センシング部30Zでは、配線5cは長い距離を引き回すこととなる。しかし、図1(a)に示す本実施形態に係るセンサーデバイス100では、X軸センシング部30Xからは、最も近い位置の第1の接合領域41を交差して第1の方向d1に接続配線51aが延設され、Z軸センシング部30Zからは、最も近い第2の接合領域42を交差して第2の方向d2に接続配線53aが延設されている。従って、各センシング部30X,30Y,30Zから延設される接続配線51a,52a,53aは、短い距離の引回しで配設することが可能となり、接続配線51a,52a,53aに生じる、配線抵抗値を抑制し、寄生容量を低い水準に抑制することができ、センサーデバイス100の感度を低下させることなく維持することができる。
また、第1の接合領域41と、第2の接合領域42と、が図1に示すように収容空間部100aを介して対向して配置され、第1の方向d1と、第2の方向d2と、が互いに反対方向に向かって配線51,52,53が配設されることにより、接合領域40の接合強度がなおバランスよく配置される。従って接合領域40全体の接合強度バランスが好適に維持され、収容空間部100aの気密性を安定して高く維持することができる。
第1実施形態に係るセンサーデバイス100のその他の形態を図4に示す。図4(a)に示すセンサーデバイス110では、X軸センシング部30Xから延設された複数の配線51は第1の接合領域41に交差して外側に延設し、Y軸センシング部30Yから延設された複数の配線52、およびZ軸センシング部30Zから延設された複数の配線53は、第4の接合領域44に交差して外側に延設されている。センサーデバイス110のように、隣接する接合領域に配線51,52,53が交差して外側に延設されていてもよい。なお、本例では第1の接合領域41と第4の接合領域44を例示しているが、例えば第1の接合領域41と第3の接合領域43とに配線を配置してもよく、第2の接合領域42と第3の接合領域43とに配線を配置してもよく、第2の接合領域42と第4の接合領域44との配線を配置してもよい。すなわち、互いに異なる接合領域に配線51,52,53が配設されていてもよい。
センサーデバイス110に示す配線51,52,53の延設形態によれば、センサーデバイス100同様に、配線51,52,53は、第1の接合領域41と、第4の接合領域44と、に振り分けられて外部へ延設されている。従って、第1の接合領域41および第4の接合領域44における第1基材10の溝10cに充填される封止部材60と、第2基材20の主面20aと、の接合領域が占める割合は少なくなり、陽極接合される第1基材10の主面10aと、第2基材20の主面20aと、が直に接合される領域が広い、すなわち高い接合強度を得ることができる。
図4(b)に示すセンサーデバイス120は、4つの接合領域41,42,43,44それぞれに交差するように配線51,52,53が延設されている。このような配線51,52,53の延設形態によれば、センサーデバイス100同様に、配線51,52,53は、接合領域41,42,43,44、すなわち接合領域40全体に亘って振り分けられて外部へ延設されている。従って、接合領域40における第1基材10の溝10cに充填される封止部材60と、第2基材20の主面20aと、の接合領域は均等に配分され、陽極接合される第1基材10の主面10aと、第2基材20の主面20aと、が直に接合される領域も均等に配置されバランスの良い接合面の配置が構成され、安定した高い接合強度を得ることができる。
(第2実施形態)
図5は、第2実施形態に係る電子デバイスを示す第2基材を省略した状態の平面図である。図5に示す電子デバイスとしてのセンサーデバイス200は、図5に示すF−F´部の断面図である図6(a)に示すように、第2基材220は主面220a側に第1凹部220bと第2凹部220cと、が形成され、第1凹部220bと第2凹部220cと、の間に隔壁220dが構成されている。第1基材210の主面210aと第1凹部220bとによって第1収容空間部200aが構成され、第1基材210の主面210aと第2凹部220cとによって第2収容空間部200bが構成される。
図6(a)に示すように、センサーデバイス200の第1収容空間部200aには機能素子としての角速度センサー素子231が第1基材210の主面210aに接合されて収容されている。そして、第2収容空間部200bには機能素子としての加速度センサー素子232が第1基材210の主面210aに接合されて収容されている。角速度センサー素子231は、図示するX,Y,Z軸回りの角速度が検出可能となるように、X軸回りの角速度を検出するX軸センシング部231X、Y軸回りの角速度を検出するY軸センシング部231Y、Z軸回りの角速度を検出するZ軸センシング部231Zを備えている。また、加速度センサー素子232は、図示するX,Y,Z軸方向の加速度が検出可能となるように、X軸方向の加速度を検出するX方向センシング部232X、Y軸方向の加速度を検出するY方向センシング部232Y、Z軸方向の加速度を検出するZ方向センシング部232Zを備えている。
角速度センサー素子231が収容されている第1収容空間部200aは、角速度センサー素子231の各センシング部231X,231Y,231Zの図示しない駆動部は、所定の振動数で振動駆動され、各センシング軸回りに付加された回転によって生じるコリオリ力から角速度を検出するものである。従って、駆動部における振動駆動が安定して維持できるように、第1収容空間部200aは減圧環境、いわゆる真空状態に維持される。一方、第2収容空間部200bに収容されている加速度センサー素子232は、各加速度検出方向に駆動可能に形成された図示しない可動部が、それぞれの検出方向に加速度が付加されても慣性によって遅延する可動を検出し、加速度信号を生成している。従って、可動部分が慣性によって遅延して可動し、且つ、加速度の付加が無くなった時には速やかに可動部の振動が減衰されるよう、第2収容空間部200bは、可動抵抗として気体成分、例えば空気(窒素、酸素他)や、不活性ガスが充填された大気圧環境、もしくは加圧環境が維持される。
上述したように、第1収容空間部200aと、第2収容空間部200bと、は異なった内部空間環境が維持される。そこで、図5に示すように加速度センサー素子232が収容されている第2収容空間部200bには、第2収容空間部200bを気密封止するための封止孔220eを備えている。封止孔220eは、図6(a)に示すように、第2基材220の少なくとも1か所に第2収容空間部200bと連通する、すなわち第2凹部220cにまで貫通するように形成されている。
後述するが、第1基材210と、第2基材220と、が減圧環境で接合された後、センサーデバイス200を大気圧環境の状態として、封止孔220eより第2収容空間部200b内部に気体成分を導入し、その後、第2封止部材262によって封止孔220eが封止され、第2収容空間部200bは気密封止される。第2封止部材262としては、本実施形態では、半田ボールにレーザーを照射、溶融させて封止孔220eを気密封止する。半田ボールの材料としては、Au、Ge、Zn、Sn、Sb、等の金属、あるいはそれらの合金が用いられ、好適にはAuとGeの合金が用いられる。
図示しないが、封止孔220eの表面には第2封止部材262との密着性を得るためにメタライズ膜が成膜されており、不活性ガス雰囲気中において、AuGe半田ボールの第2封止部材262を溶融させることでメタライズ膜との高い密着性が得られ、封止孔220eにおける高い気密性を得ることができる。
本実施形態に係るセンサーデバイス200は、図6(a)に示すように第1基材210の主面210aと、第2基材220の主面220aと、が陽極接合される、図5に図示されたドットハッチングで示す枠状の接合領域240を備えている。接合領域240は、対向して配設される第1の接合領域241と第2の接合領域242と、が形成され、接合領域241,242に交差するように第3の接合領域243と第4の接合領域244、そして第2基材220の隔壁220dが接合される隔壁接合領域245と、が形成され、接合領域241,242,243,244は連続して枠状の接合領域を構成している。また、第1の接合領域241から第2の接合領域242に延在する隔壁接合領域245によって、更に第1収容空間部200aと第2収容空間部200bと、に分割されている。
第1基材210には、図示しない外部電子部品と、角速度センサー素子231と、加速度センサー素子232と、を電気的に接続させるために引回し配線が配設されている。図5に示すように、角速度センサー素子231においては、X軸センシング部231Xからは、X軸センシング部231Xを励振駆動させる信号入力、および角速度検出信号を出力させるための複数の接続配線251aが第1の接合領域241を介して外側、すなわちX(−)方向となる図示する矢印d11(以下、第1の方向d11という)に延設され、複数の外部への接続端子251bに接続された複数の配線251が配設されている。同様に、Y軸センシング部231Yからは、Y軸センシング部231Yを励振駆動させる信号入力、および角速度検出信号を出力させるための複数の接続配線252aが第1の接合領域241を介して第1の方向d11、および第2の接合領域242を介して外側、すなわちX(+)方向となる図示する矢印d12方向(以下、第2の方向d12)に延設され、複数の外部への接続端子252bに接続された複数の配線252が配設されている。そして、Z軸センシング部231Zからは、Z軸センシング部231Zを励振駆動させる信号入力、および角速度検出信号を出力させるための複数の接続配線253aが第2の接合領域242を介して外側の第2の方向d12に延設され、複数の外部への接続端子253bに接続された複数の配線253が配設されている。
また、加速度センサー素子232においては、X方向センシング部232Xからは、X方向の加速度検出信号を出力させるための複数の接続配線254aが第1の接合領域241を介して外側の第1の方向d11に延設され、複数の外部への接続端子254bに接続された複数の配線254が配設されている。同様に、Y方向センシング部232Yからは、Y方向の加速度検出信号を出力させるための複数の接続配線255aが第1の接合領域241を介して外側の第1の方向d11、および第2の接合領域242を介して外側の第2の方向d12に延設され、複数の外部への接続端子255bに接続された複数の配線255が配設されている。そして、Z方向センシング部232Zからは、Z方向の加速度検出信号を出力させるための複数の接続配線256aが第2の接合領域242を介して外側の第2の方向d12に延設され、複数の外部への接続端子256bに接続された複数の配線256が配設されている。
図6(b)は、図5に示すG−G´部、およびH−H´部の断面図である。なお、H−H´部の断面構成はG−G´部の断面構成と同じであるので、G−G´部の断面部を例に説明する。
図6(b)に示すように、第1基材210の主面210aと第2基材220の主面220aとが接合領域240において接続され、第2基材220の第1凹部220bによって第1収容空間部200aが形成される。また、第2基材220の主面220a側には、センサー素子231の各軸センシング部231X,231Y,231Zに備える駆動部(可動部)に対応させた凹部210bが形成されている。
図7(a)は、図5に示すJ−J´部の断面図である。図7(a)に示すように、図5により説明したセンサー素子231,232と、図示しない外部電子部品と電気的に接続させるための配線251,252,253,254,255,256が第1基材210に引き回されている。第1実施形態に係るセンサーデバイス100でも説明したが、第1基材210の主面210a側には接続配線252a,253a,255a,256aが配設される溝210cが形成されている。第1基材210は、電気絶縁性の材料、例えば、ガラス、シリコンなどを用いられ、第1基材210の主面210a上に角速度センサー素子231および加速度センサー素子232の原料基板を固着し、MEMS技術を用いて各センシング部231X,231Y,231Z,232X,232Y,232Zが形成される。従って、第1基材210の主面210a上に配線251,252,253,254,255,256が形成された状態では、角速度センサー素子231および加速度センサー素子232の原料基板を第1基材210の主面210a上に接合することが困難なため、溝210cを形成し、溝210cの底面に配線251,252,253,254,255,256が形成される。
上述したように第1基材210は、例えばガラス、シリコンなどの電気絶縁性基材から形成され、第2基材220はシリコン基材から形成される。この第1基材210と、第2基材220と、は、接合領域240において陽極接合によって接合され気密性を保持している。しかし、図5に示すように、角速度センサー素子231の場合、X軸センシング部231Xからは、複数の接続配線251aが第1の接合領域241を介して外側の第1の方向d11に延設され、複数の外部への接続端子251bに接続され、複数の配線251として配設されている。同様に、Y軸センシング部231Yからは、複数の接続配線252aが第1の接合領域241を介して外側の第1の方向d11、および第2の接合領域242を介して外側の第2の方向d12に延設され、複数の外部への接続端子252bに接続され、複数の配線252として配設されている。そして、Z軸センシング部231Zからは、接続配線253aが第2の接合領域242を介して外側の第2の方向d12に延設され、複数の外部への接続端子253bに接続され、複数の配線253として配設されている。
同様に、加速度センサー素子232の場合にも、X方向センシング部232Xからは、複数の接続配線254aが第1の接合領域241を介して外側の第1の方向d11に延設され、複数の外部への接続端子254bに接続され、複数の配線254として配設されている。同様に、Y方向センシング部232Yからは、複数の接続配線255aが第1の接合領域241を介して外側の第1の方向d11、および第2の接合領域242を介して外側の第2の方向d12に延設され、複数の外部への接続端子255bに接続され、複数の配線255として配設されている。そして、Z方向センシング部232Zからは、接続配線256aが第2の接合領域242を介して外側の第2の方向d12に延設され、複数の外部への接続端子256bに接続され、複数の配線256として配設されている。
図6(b)、および図5に示すK−K´部の断面図である図7(b)に示すように、各接続配線251a,252a,253a,254a,255a,256aは、第1の接合領域241および第2の接合領域242に交差して収容空間部200a,200bの外側に延設されている交差部分では、溝210cと第2基材220の主面220aとの間に隙間が生じている。この隙間を有した状態で、センサーデバイス200を減圧環境の下で第1封止部材261によって気密封止され、第1収容空間部200aは減圧環境に維持される。一方、第2収容空間部200bは、上述したように、気密封止前の封止孔220eを第2基材220に備えているため、第1封止部材261による気密封止の後、大気圧環境に戻される。そして、上述した封止孔220eを大気圧環境下で第2封止部材262によって気密封止され、第2収容空間部200bが気密保持される。
第1封止部材261としては、TEOS(Tetraethyl Orthosilicate:オルトケイ酸テトラエチル<Si(OC254>)をプラズマCVD法により成膜して形成し、第2基材220の主面220aを接合させることにより溝210cと第2基材220の主面220aとの隙間を封止することができる。なお第1封止部材261は、電気的な絶縁性を備える金属酸化膜、例えばSiO2、Al23などであってもよい。
本実施形態に係るセンサーデバイス200においても、第1実施形態に係るセンサーデバイス100と同様に、第1封止部材261を配設した領域、すなわち溝210cにおける第1基材210と第2基材220との接合強度は、接合領域240における第1基材210の主面210aと、第2基材220の主面220aとが、直接接合される領域の接合強度を下回る虞がある。更に、本実施形態に係るセンサーデバイス200では、機能素子として角速度センサー素子231と加速度センサー素子232と、で構成される複合センサーデバイスとなっており、各センサー素子231,232と接続され、接合領域240を交差して外部に延設される配線251,252,253,254,255,256の数も多くなり、第1封止部材261と、第1基材210および第2基材220と、の接合領域も多くなっている。
そこで、図5に示すセンサーデバイス200のように、第1の接合領域241と、第2の接合領域242と、に接続配線251a,252a,253a,254a,255a,256aが略同数となるように配設することにより、第1の接合領域241と、第2の接合領域242と、の接合強度が均衡し、接合領域240の接合強度をバランスよく分布させることができる。
また、第1の接合領域241と、第2の接合領域242と、が図5に示すように第1収容空間部200aおよび第2収容空間部200bを介して対向して配置され、第1の方向d11と、第2の方向d12と、が互いに反対方向に向かって配線251,252,253,254,255,256が配設されることにより、接合領域240の接合強度がなおバランスよく配置される。従って接合領域240全体の接合強度バランスが好適に維持され、収容空間部200a,200bの気密性を安定して高く維持することができる。
なお、本実施形態では、センサーデバイス200が、角速度センサー素子231と加速度センサー素子232との2種類の機能素子を備える形態を説明したが、これに限定されない。例えば、3種類以上の機能素子を備えていてもよく、また、同じ機能素子を複数備えていてもよい。更に、配線251,252,253,254,255,256は、第1の接合領域241と第2の接合領域242とに交差するように第1収容空間部200aおよび第2収容空間部200bの外部に延設されているが、これに限定されない。少なくとも、2つ以上の接合領域に、配線251,252,253,254,255,256が略均等に配設されていればよい。
(第3実施形態)
図8は、第3実施形態に係る電子デバイスを示す,(a)は第2基材を省略した平面図、(b)は(a)に示すL−L´部の断面図である。図8に示す電子デバイスとしてのセンサーデバイス300は、第2実施形態に係るセンサーデバイス200における配線251,252,253,254,256の配設方向、すなわち第1の接合領域241および第2の接合領域242が、隔壁を介して対向して配置されている点が異なる。従ってセンサーデバイス200と同じ構成要素には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
図8(b)に示すように、センサーデバイス300は、第2基材の320の主面320a側に第1凹部320bと第2凹部320cと、が形成され、第1凹部320bと第2凹部320cと、の間に隔壁320dが構成されている。第1基材310の主面210aと第1凹部320bとによって第1収容空間部300aが構成され、第1基材310の主面310aと第2凹部320cとによって第2収容空間部300bが構成される。
図8(a)に示すように、センサーデバイス300の第1収容空間部300aには機能素子としての角速度センサー素子331が第1基材310の主面310aに接合されて収容されている。そして、第2収容空間部300bには機能素子としての加速度センサー素子332が第1基材310の主面310aに接合されて収容されている。角速度センサー素子331は、図示するX,Y,Z軸回りの角速度が検出可能となるように、X軸回りの角速度を検出するX軸センシング部331X、Y軸回りの角速度を検出するY軸センシング部331Y、Z軸回りの角速度を検出するZ軸センシング部331Zを備えている。また、加速度センサー素子332は、図示するX,Y,Z軸方向の加速度が検出可能となるように、X軸方向の加速度を検出するX方向センシング部332X、Y軸方向の加速度を検出するY方向センシング部332Y、Z軸方向の加速度を検出するZ方向センシング部332Zを備えている。
第2収容空間部300bに対応する第2基材320の第2凹部320cには、封止孔320eが形成され、第2封止部材362によって第2収容空間部300bは気密封止される。すなわち、第1基材310と、第2基材320と、が減圧環境で接合された後、センサーデバイス300を大気圧環境の状態として、封止孔320eより第2収容空間部300b内部に気体成分を導入し、その後、第2封止部材362によって封止孔320eが封止され、第2収容空間部300bは気密封止される。第2封止部材362としては、本実施形態では、半田ボールにレーザーを照射、溶融させて封止孔320eを気密封止する。半田ボールの材料としては、Au、Ge、Zn、Sn、Sb、等の金属、あるいはそれらの合金が用いられ、好適にはAuとGeの合金が用いられる。
本実施形態に係るセンサーデバイス300は、図8(a)に示すように第1基材310の主面310aと、第2基材320の主面320aと、が陽極接合される、図8(a)に図示されたドットハッチングで示す枠状の接合領域340を備えている。接合領域340は、隔壁320dを介して対向して配設される第1の接合領域341と第2の接合領域342と、が形成され、接合領域341,342に交差するように第3の接合領域343と第4の接合領域344と、が形成され、そして第2基材320の隔壁320dが接合される隔壁接合領域345と、が形成され、接合領域341,342,343,344は連続して枠状の接合領域を構成している。また、第3の接合領域343から第4の接合領域344に延在する隔壁接合領域345によって、更に第1収容空間部300aと第2収容空間部300bと、に分割されている。
第1基材310には、図示しない外部電子部品と、角速度センサー素子331と、加速度センサー素子332と、を電気的に接続させるために引回し配線が配設されている。図8(a)に示すように、角速度センサー素子331では、第1の接合領域341を介して外側、すなわちY(+)方向となる図示する矢印d21方向(以下、第1の方向d21という)に、X軸センシング部331Xから延設される、複数の接続配線351aと、複数の外部への接続端子351bに接続された複数の配線351が配設され、Y軸センシング部331Yから延設される、複数の接続配線352aと、複数の外部への接続端子352bに接続された複数の配線352と、Z軸センシング部331Zから延設される、複数の接続配線353aと、複数の外部への接続端子353bに接続された複数の配線353と、が配設されている。
また、加速度センサー素子332では、第2の接合領域242を介して外側、すなわちY(−)方向となる図示する矢印d22方向(以下、第2の方向d22という)に、X方向センシング部332Xから延設される、複数の接続配線354aと、複数の外部への接続端子354bに接続された複数の配線354が配設され、Y方向センシング部332Yから延設される、複数の接続配線355aと、複数の外部への接続端子355bに接続された複数の配線355と、Z方向センシング部332Zから延設される、複数の接続配線356aと、複数の外部への接続端子356bに接続された複数の配線356と、が配設されている。
図8(a)に示すL−L´部の断面図である図8(b)に示すように、第1の接合領域341に交差して配設される接続配線351a,352a,353a、および第2の接合領域242に交差して配設される接続配線354a,355a,356aは、収容空間部200a,200bの外側に延設されている交差部分では、配線251,352,353,354,355,356を配設させる第1基材310の溝310cと、第2基材320の主面320aとの間に隙間が生じている。この隙間を有した状態で、センサーデバイス300を減圧環境の下で第1封止部材361によって気密封止され、第1収容空間部300aは減圧環境に維持される。一方、第2収容空間部300bは、上述したように、気密封止前の封止孔320eを第2基材320に備えているため、第1封止部材361による気密封止の後、大気圧環境に戻される。そして、上述した封止孔320eを大気圧環境下で第2封止部材362によって気密封止され、第2収容空間部300bが気密保持される。
第1封止部材361としては、TEOS(Tetraethyl Orthosilicate:オルトケイ酸テトラエチル<Si(OC254>)をプラズマCVD法により成膜して形成し、第2基材220の主面220aを接合させることにより溝310cと第2基材320の主面320aとの隙間を封止することができる。なお第1封止部材361は、電気的な絶縁性を備える金属酸化膜、例えばSiO2、Al23などであってもよい。
上述の通り、本実施形態に係るセンサーデバイス300のように、第1の接合領域341には第1収容空間部300aに配置された角速度センサー素子331に接続される配線351,352,353が配設され、隔壁320dを介して第1の接合領域341に対向する第2の接合領域342には第2収容空間部300bに配置された加速度センサー素子332に節側される配線354,355,356が配置されている。従って、第1の接合領域341と第2の接合領域342とに配置される配線は、略同じ本数の配線が配置され、第1の接合領域341と、第2の接合領域342と、の接合強度が均衡し、接合領域340の接合強度をバランスよく分布させることができる。
(第4実施形態)
図9は、第4実施形態に係る電子デバイスを示し、(a)はモールド部材を省略した平面図、(b)は(a)に示すL−L´部の断面図である。図9に示す電子デバイス1000(以下、電子モジュール1000という)は、ベース基板1100に接合された第1実施形態に係る、3軸回りの角速度を検出する角速度センサー素子30を備えるセンサーデバイス100を備えている。
更に、センサーデバイス100の第2基材20上に半導体素子1200が、例えばエポキシ系接着剤などの接合部材によって接合されている。半導体素子1200は、センサーデバイス100に備える角速度センサー素子30を駆動させる、図示しない駆動回路部と、角速度センサー素子30からの検出信号により角速度を演算する、図示しない角速度演算回路部と、を少なくとも備えている。そしてベース基板1100に備えるセンサーデバイス100と、半導体素子1200と、を覆うようにモールド部材1300が形成されている。
ベース基板1100は、図9(a)に示すように、矩形形状の平面形状を有する板状の基板であり、電気絶縁性の材料、例えばセラミックス基板、エポキシ樹脂基板、などが好ましい。本実施形態に係る電子モジュール1000では、セラミックスのベース基板1100を例に説明する。ベース基板1100のセンサーデバイス100が載置され、接合される面1100a(以下、載置面1100aという)に、センサーデバイス100がエポキシ系の樹脂接着剤などを用いて接合されている。また、載置面1100aには、複数の基板接続端子1110が形成され、載置面1100aの反対の面となる外面1100bには、図示しない外部基板に備える電極と接続させるための外部接続端子1120が形成さている。なお、基板接続端子1110と、外部接続端子1120と、は図示しないベース基板1100の内部に形成された配線によって電気的に繋がれている。
半導体素子1200には、センサーデバイス100に備える接続端子51b,52b,53bと、ボンディングワイヤー1421,1422によって電気的に接続される複数の接続パッド1211,1212を備えている。電子モジュール1000に備えるセンサーデバイス100は、図1(a)にも示すように、第1の接合領域41から延出される接続端子51bと、接続端子52bと、が、図9(a)に図示するようにセンサーデバイス100のX(−)側、すなわち図示する矢印方向の第1の方向d1側にY方向に並べて配置され、第2の接合領域42から延出される接続端子53bと、接続端子52bと、がセンサーデバイス100のX(+)側、すなわち図示する矢印方向の第2の方向d2側にY方向に並べて配置されている。半導体素子1200接続パッド1211は、第1の方向d1側の端部付近にY方向に並べて配置され、ボンディングワイヤー1421によって、センサーデバイス100の第1の方向d1側に配置された接続端子51b,52bと互いに電気的に接続されている。半導体素子1200接続パッド1212は、第2の方向d2側の端部付近にY方向に並べて配置され、ボンディングワイヤー1422によって、センサーデバイス100の第2の方向d2側に配置された接続端子53b,52bと互いに電気的に接続されている。
上述したベース基板1100の載置面1100aに形成されている複数の基板接続端子1110は、本実施形態ではセンサーデバイス100の第1の方向d1の外側にY方向に並べて配置されている。そして、半導体素子1200には、基板接続端子1110とボンディングワイヤー1423と電気的に接続される接続パッド1213が第1の方向d1の端部付近にY方向に並べて配置されている。
本実施形態に係る電子モジュール1000によれば、センサーデバイス100と、半導体素子1200と、の電気的な接続を行うボンディングワイヤー1421,1422の長さを短くすることができるため、配線抵抗を抑制し、さらには寄生容量を抑制することができる。従って、安定した高い精度の電子モジュール1000を得ることができる。なお、本実施形態に係る電子モジュール1000では、センサーデバイス100を備える例を説明したが、これに限定されず、センサーデバイス110,120、あるいは第2実施形態に係るセンサーデバイス200、もしくは第3実施形態に係るセンサーデバイス300を備えていてもよい。
(第5実施形態)
第5実施形態に係る電子機器として、第1実施形態に係るセンサーデバイス100,110,120、第2実施形態に係るセンサーデバイス200、第3実施形態に係るセンサーデバイス300もしくは第4実施形態に係る電子モジュール1000を備えるスマートフォンおよびデジタルスチルカメラについて説明する。
図10はスマートフォン2000を示す外観図である。スマートフォン2000には、スマートフォン2000の姿勢を検出する第3実施形態に係る電子モジュール1000が組み込まれている。電子モジュール1000が組み込まれることにより、いわゆるモーションセンシングが実施され、スマートフォン2000の姿勢を検出することができる。電子モジュール1000の検出信号は、例えばマイクロコンピュータチップ2100(以下、MPU2100という)に供給され、MPU2100はモーションセンシングに応じてさまざまな処理を実行することができる。その他、モーションセンシングは、携帯電話、携帯型ゲーム機、ゲームコントローラー、カーナビゲーションシステム、ポインティングシステム、ヘッドマウンティングディスプレイ、タブレットパソコンなどの電子機器で電子モジュール1000を組み込むことにより、利用することができる。
図11はデジタルスチルカメラ3000(以下、カメラ3000という)を示す外観図である。カメラ3000には、カメラ3000の姿勢を検出する第3実施形態に係る電子モジュール1000組み込まれている。組み込まれた電子モジュール1000の検出信号は手ぶれ補正装置3100に供給される。手ぶれ補正装置3100は電子モジュール1000の検出信号に応じて、例えばレンズセット3200内の特定のレンズを移動させ、手ぶれによる画像不良を抑制することができる。また、デジタルビデオカメラに電子モジュール1000および手ぶれ補正装置3100を組み込むことにより、カメラ3000と同様に手ぶれの補正をすることができる。
(第6実施形態)
第1実施形態に係るセンサーデバイス100,110,120、第2実施形態に係るセンサーデバイス200、第3実施形態に係るセンサーデバイス300もしくは第4実施形態に係る電子モジュール1000を備える第6実施形態に係る移動体の具体例として、自動車について説明する。図12は、第5実施形態に係る自動車4000の外観図である。図12に示すように、自動車4000には第3実施形態に係る電子モジュール1000が組み込まれている。電子モジュール1000は車体4100の姿勢を検出する。電子モジュール1000の検出信号は車体姿勢制御装置4200に供給される。車体姿勢制御装置4200は供給された信号に基づき車体4100の姿勢状態を演算し、例えば車体4100の姿勢に応じた緩衝装置(いわゆるサスペンション)の硬軟を制御したり、個々の車輪4300の制動力を制御したりすることができる。このような電子モジュール1000を用いた姿勢制御は、二足歩行ロボット、航空機、あるいはラジコンヘリコプターなどの玩具に利用することができる。
10…第1基材、20…第2基材、30…センサー素子(機能素子)、40…接合領域、51,52,53…配線、100…センサーデバイス(電子デバイス)。

Claims (10)

  1. 第1基材と、
    前記第1基材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封止されている収容空間部と、
    前記収容空間部に並んで収容されている第1センシング部、第2センシング部および第3センシング部を含む機能素子と、を備え、
    前記収容空間部は、平面視において、前記第1基材と前記第2基材とを接合している接合部の内部領域に配置されており、
    前記第1センシング部と電気的に接続され、前記内部領域から前記接合部を介して前記収容空間部の外部に延設されている複数の第1配線
    前記第2センシング部と電気的に接続され、前記内部領域から前記接合部を介して前記収容空間部の外部に延設されている複数の第2配線と、
    前記第3センシング部と電気的に接続され、前記内部領域から前記接合部を介して前記収容空間部の外部に延設されている複数の第3配線と、を有し、
    前記接合部は、少なくとも、前記第1センシング部、前記第2センシング部および前記第3センシング部が並ぶ方向の一方に設けられている第1の接合領域と他方に設けられている第2の接合領域とを含み、
    前記複数の第1配線と、前記複数の第2配線のうちの一つと、は、
    前記内部領域から前記第1の接合領域を介して前記収容空間部の外部に向かう第1の方向を有する第1配線部を有し、
    前記複数の第3配線と、前記複数の第2配線のうちの一つと、は、
    前記内部領域から前記第2の接合領域を介して前記収容空間部の外部に向かう第2の方向を有する第2配線部を備え、
    前記第1の方向と前記第2の方向は異なる方向である、
    ことを特徴とする電子デバイス。
  2. 前記収容空間部は、隔壁部を備え、
    前記隔壁部により前記収容空間部は、第1収容空間部と、第2収容空間部と、
    前記機能素子は、第1機能素子と、第2機能素子と、を有し、
    前記第1収容空間部には、前記第1機能素子が収容され、
    前記第2収容空間部には、前記第2機能素子が収容され、
    前記第1収容空間部と、前記第2収容空間部と、の空間環境が異なっている、
    ことを特徴とする請求項に記載の電子デバイス。
  3. 前記第1機能素子は角速度センサー素子であり、前記第2機能素子は加速度センサー素子であり、
    前記第1収容空間部の空間環境が減圧雰囲気であり、前記第2収容空間部の空間環境が大気圧雰囲気である、
    ことを特徴とする請求項に記載の電子デバイス。
  4. 前記第1の接合領域および前記第2の接合領域の少なくとも一方において、前記第1基材および前記第2基材の少なくとも一方に、少なくとも一つの溝部を有し、
    前記溝部には、前記第1配線部および前記第2配線部の少なくとも一方が配設されている、
    ことを特徴とする請求項1からのいずれか一項に記載の電子デバイス。
  5. 前記隔壁部に対して前記第1収容空間部側に第1の接合領域が設けられ、前記隔壁部に対して前記第2収容空間部側に第2の接合領域が設けられている、
    ことを特徴とする請求項からのいずれか一項に記載の電子デバイス。
  6. 前記第1の接合領域を介して前記収容空間部の外部に向かう前記第1配線および前記第2配線の本数と、前記第2の接合領域を介して前記収容空間部の外部に向かう前記第3配線および前記第2配線の本数とが同じである、
    ことを特徴とする請求項1からのいずれか一項に記載の電子デバイス。
  7. 前記角速度センサーは、複数の回転軸を検出することを特徴とする請求項に記載の電子デバイス。
  8. 前記加速度センサーは、複数の軸方向を検出することを特徴とする請求項に記載の電子デバイス。
  9. 請求項1からのいずれか一項に記載の電子デバイスを備えることを特徴とする電子機器。
  10. 請求項1からのいずれか一項に記載の電子デバイスを備えることを特徴とする移動体。
JP2014054492A 2014-03-18 2014-03-18 電子デバイス、電子機器および移動体 Expired - Fee Related JP6331535B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014054492A JP6331535B2 (ja) 2014-03-18 2014-03-18 電子デバイス、電子機器および移動体
US14/658,364 US9829505B2 (en) 2014-03-18 2015-03-16 Electronic device, electronic apparatus, and moving object
CN201510116967.0A CN104925736B (zh) 2014-03-18 2015-03-17 电子装置、电子设备以及移动体

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014054492A JP6331535B2 (ja) 2014-03-18 2014-03-18 電子デバイス、電子機器および移動体

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015175809A JP2015175809A (ja) 2015-10-05
JP6331535B2 true JP6331535B2 (ja) 2018-05-30

Family

ID=54113212

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014054492A Expired - Fee Related JP6331535B2 (ja) 2014-03-18 2014-03-18 電子デバイス、電子機器および移動体

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9829505B2 (ja)
JP (1) JP6331535B2 (ja)
CN (1) CN104925736B (ja)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6150056B2 (ja) * 2013-07-24 2017-06-21 セイコーエプソン株式会社 機能素子、電子機器、および移動体
JP6451062B2 (ja) * 2014-03-18 2019-01-16 セイコーエプソン株式会社 電子デバイス、電子モジュール、電子機器および移動体
JP6372361B2 (ja) * 2015-01-16 2018-08-15 株式会社デンソー 複合センサ
CN107948532B (zh) * 2016-07-29 2019-08-20 Oppo广东移动通信有限公司 光学图像稳定系统、成像装置及电子装置
JP6922325B2 (ja) 2017-03-28 2021-08-18 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー、物理量センサーデバイス、電子機器および移動体
JP2020139879A (ja) * 2019-02-28 2020-09-03 セイコーエプソン株式会社 慣性センサー、電子機器および移動体
JP2021067630A (ja) * 2019-10-28 2021-04-30 セイコーエプソン株式会社 慣性計測装置、電子機器および移動体

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0623782B2 (ja) * 1988-11-15 1994-03-30 株式会社日立製作所 静電容量式加速度センサ及び半導体圧力センサ
JPH1183886A (ja) 1997-09-11 1999-03-26 Zexel Corp 静電容量型マイクロフローセンサ及び静電容量型マイクロフローセンサの製造方法並びに静電容量型マイクロフローセンサの外付け用固定具
JPH11297868A (ja) * 1998-04-08 1999-10-29 Oki Electric Ind Co Ltd 半導体装置
JP3435665B2 (ja) * 2000-06-23 2003-08-11 株式会社村田製作所 複合センサ素子およびその製造方法
JP3519720B2 (ja) 2001-06-11 2004-04-19 松下電器産業株式会社 電子デバイス
US6890834B2 (en) 2001-06-11 2005-05-10 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Electronic device and method for manufacturing the same
JP4146290B2 (ja) * 2003-06-06 2008-09-10 株式会社ルネサステクノロジ 半導体装置
US7159459B2 (en) 2005-01-06 2007-01-09 Freescale Semiconductor, Inc. Multiple microelectromechanical (MEM) devices formed on a single substrate and sealed at different pressures and method therefor
US7442570B2 (en) * 2005-03-18 2008-10-28 Invensence Inc. Method of fabrication of a AL/GE bonding in a wafer packaging environment and a product produced therefrom
JP4916241B2 (ja) * 2006-07-28 2012-04-11 パナソニック株式会社 半導体装置及びその製造方法
JP5319122B2 (ja) 2008-01-21 2013-10-16 日立オートモティブシステムズ株式会社 慣性センサ
JP4924663B2 (ja) * 2008-12-25 2012-04-25 株式会社デンソー 半導体装置およびその製造方法
JP4858547B2 (ja) 2009-01-09 2012-01-18 株式会社デンソー 半導体装置およびその製造方法
JP5497746B2 (ja) 2009-04-17 2014-05-21 株式会社日立製作所 慣性センサおよびその製造方法
JP5481634B2 (ja) * 2009-10-14 2014-04-23 多摩川精機株式会社 慣性センサを収容するモールド構造およびそれを用いたセンサシステム
KR20110041301A (ko) * 2009-10-15 2011-04-21 삼성전자주식회사 반도체 패키지 및 반도체 패키지의 제조 방법
JP5298047B2 (ja) 2010-02-26 2013-09-25 日立オートモティブシステムズ株式会社 複合センサの製造方法
JP5750867B2 (ja) * 2010-11-04 2015-07-22 セイコーエプソン株式会社 機能素子、機能素子の製造方法、物理量センサーおよび電子機器
US9171964B2 (en) * 2010-11-23 2015-10-27 Honeywell International Inc. Systems and methods for a three-layer chip-scale MEMS device
JP5444199B2 (ja) 2010-12-06 2014-03-19 日立オートモティブシステムズ株式会社 複合センサ
JP5425824B2 (ja) 2011-02-16 2014-02-26 日立オートモティブシステムズ株式会社 複合センサ
JP2013002938A (ja) * 2011-06-16 2013-01-07 Seiko Epson Corp センサーデバイス、およびその製造方法
JP5605347B2 (ja) 2011-11-01 2014-10-15 株式会社デンソー 半導体装置の製造方法
JP5983912B2 (ja) * 2012-02-09 2016-09-06 セイコーエプソン株式会社 電子デバイスおよびその製造方法、並びに電子機器
JP2013232626A (ja) * 2012-04-04 2013-11-14 Seiko Epson Corp 電子デバイス及びその製造方法、電子機器、並びに移動体

Also Published As

Publication number Publication date
CN104925736B (zh) 2017-04-19
JP2015175809A (ja) 2015-10-05
US20150268266A1 (en) 2015-09-24
US9829505B2 (en) 2017-11-28
CN104925736A (zh) 2015-09-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6331535B2 (ja) 電子デバイス、電子機器および移動体
JP6451062B2 (ja) 電子デバイス、電子モジュール、電子機器および移動体
US9382112B2 (en) Manufacturing methods for micro-electromechanical system device having electrical insulating structure
JP2019032222A (ja) 物理量センサー、複合センサー、慣性計測ユニット、携帯型電子機器、電子機器、および移動体
JP2019035589A (ja) 物理量センサー、慣性計測ユニット、電子機器、および移動体
JP2019066257A (ja) 物理量センサー、慣性計測装置、移動体測位装置、電子機器および移動体
US9790083B2 (en) Vibrator, manufacturing method of vibrator, electronic device, electronic apparatus, and moving object
JP2006214898A (ja) 圧電デバイス及び電子機器
CN112729268B (zh) 惯性测量装置、电子设备以及移动体
JP2014119412A (ja) 多軸物理量検出装置、多軸物理量検出装置の製造方法、電子機器および移動体
US11709177B2 (en) Inertial measurement unit, electronic instrument, and moving object
JP2020180921A (ja) 慣性センサー、電子機器、移動体および慣性センサーの製造方法
JP2007080985A (ja) 力学量センサ
JP2017092117A (ja) 電子デバイス、電子デバイスの製造方法、電子機器および移動体
JP2006234462A5 (ja)
JP2006234462A (ja) 慣性センサ
CN113678000B (zh) 物理量传感器
US20240092630A1 (en) Capacitive sensor
JP2018132349A (ja) 物理量検出器および物理量検出装置
JP2011117858A (ja) 物理量検出装置
JP2015040812A (ja) 電子デバイス、電子機器および移動体
JP2021179335A (ja) 慣性センサー、電子機器、及び移動体
JP5776184B2 (ja) センサ装置
JP2018173287A (ja) 機能素子、機能素子モジュール、電子機器および移動体
JP2021051040A (ja) 慣性センサー、電子機器、及び移動体

Legal Events

Date Code Title Description
RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20160215

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20160610

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20160624

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170223

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20171215

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180109

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180309

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20180309

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: 20180403

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180416

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6331535

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees