JP6369200B2 - Physical quantity sensor, electronic device and mobile object - Google Patents

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Description

本発明は、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, an electronic device, and a moving object.

従来から、角速度や加速度等の物理量を検出する物理量センサーが知られている(例えば、特許文献1)。   Conventionally, a physical quantity sensor that detects a physical quantity such as angular velocity and acceleration is known (for example, Patent Document 1).

特許文献1に記載の物理量センサーは、半導体基板と、半導体基板上に設けられ、可動電極を有する2つのセンサー素子と、可動電極に対向して設けられた固定電極と、可動電極や固定電極にそれぞれ接続される複数の配線と、配線とそれぞれ電気的に接続され、外部と電気的に接続される導電部として機能する複数のパッドと、を備えている。また、各配線および各パッドは、半導体基板上に設けられている。   The physical quantity sensor described in Patent Document 1 includes a semiconductor substrate, two sensor elements provided on the semiconductor substrate, each having a movable electrode, a fixed electrode provided to face the movable electrode, a movable electrode, and a fixed electrode. A plurality of wirings connected to each other, and a plurality of pads that are electrically connected to the wirings and function as conductive parts that are electrically connected to the outside. Each wiring and each pad is provided on a semiconductor substrate.

このような物理量センサーは、一般的には、半導体基板の上面に、各センサー素子を収納する封止部材が接合されて用いられている。これにより、センサー素子を気密空間に封止することができる。   Such a physical quantity sensor is generally used by bonding a sealing member that houses each sensor element to the upper surface of a semiconductor substrate. Thereby, the sensor element can be sealed in the airtight space.

ところで、特許文献1に記載の物理量センサーにおいて、上記のように封止部材によって各センサー素子を封止する場合、各パッドを、半導体基板の平面視で、封止部材の外側に配置し、各配線を封止部材の外側まで引き出す必要がある。   By the way, in the physical quantity sensor described in Patent Document 1, when each sensor element is sealed by the sealing member as described above, each pad is arranged outside the sealing member in a plan view of the semiconductor substrate, It is necessary to draw out the wiring to the outside of the sealing member.

この場合、パッドおよび配線の一部が封止部材の外側に位置しているため、半導体基板の大きさを十分に大きくする必要がある。その結果、物理量センサー全体として、大きくなる。このように、特許文献1に記載の物理量センサーでは、小型化を図るのが困難である。   In this case, since a part of the pad and the wiring is located outside the sealing member, it is necessary to sufficiently increase the size of the semiconductor substrate. As a result, the entire physical quantity sensor becomes large. Thus, it is difficult to reduce the size of the physical quantity sensor described in Patent Document 1.

特許第4129738号公報Japanese Patent No. 412938

本発明の目的は、小型化を図ることができる物理量センサー、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 physical quantity sensor, an electronic device, and a moving body that can be miniaturized.

このような目的は、下記の本発明により達成される。
[適用例1]
本発明の物理量センサーは、支持基板と、
前記支持基板上に設けられたセンサー素子と、
導電性を有する第1層および第2層と、絶縁性を有し、前記第1層と前記第2層との間に位置する第3層と、を有し、前記支持基板の前記センサー素子側の面に接合され、前記センサー素子を封止する封止基板と、
前記封止基板の、前記支持基板と接合される面と反対側に設けられ、前記センサー素子と電気的に接続された導電部と、を備え、
前記第1層、前記第3層および前記第2層は、前記支持基板側からこの順に積層され、
前記封止基板は、前記第2層および前記第3層を貫通し、前記第1層に達する貫通孔を有し、
前記貫通孔には、前記導電部が配置されており、
前記導電部と前記第1層とは、接触していることを特徴とする。
Such an object is achieved by the present invention described below.
[Application Example 1]
The physical quantity sensor of the present invention includes a support substrate,
A sensor element provided on the support substrate;
A first layer and a second layer having conductivity; and a third layer having an insulating property and positioned between the first layer and the second layer, and the sensor element of the support substrate. A sealing substrate that is bonded to the side surface and seals the sensor element;
A conductive portion provided on the opposite side of the surface to be bonded to the support substrate of the sealing substrate and electrically connected to the sensor element ;
The first layer, the third layer, and the second layer are laminated in this order from the support substrate side,
The sealing substrate has a through hole that penetrates the second layer and the third layer and reaches the first layer,
The conductive portion is disposed in the through hole,
The conductive portion and the first layer are in contact with each other.

従来は、支持基板上にセンサー素子と外部との接続端子としてのパッドが設けられている。この場合、パッドと、パッドおよびセンサー素子を接続する配線の一部とを、支持基板の平面視で、封止基板の外側に配置する必要がある。これに対し、本発明では、接続端子としての導電部が封止基板の上面(封止基板と反対側)に設けられている。このため、支持基板の上面で、かつ、封止基板の外側にパッドを設けるのを省略することができる。よって、その分、支持基板の小型化を図ることができる。従って、本発明によれば物理量センサー全体として小型化を図ることができる。   Conventionally, pads as connection terminals between the sensor element and the outside are provided on a support substrate. In this case, it is necessary to dispose the pad and part of the wiring connecting the pad and the sensor element outside the sealing substrate in a plan view of the support substrate. On the other hand, in this invention, the electroconductive part as a connection terminal is provided in the upper surface (opposite side with the sealing substrate) of the sealing substrate. For this reason, it is possible to omit providing a pad on the upper surface of the support substrate and outside the sealing substrate. Therefore, the supporting substrate can be reduced in size accordingly. Therefore, according to the present invention, the entire physical quantity sensor can be reduced in size.

[適用例
本発明の物理量センサーでは、前記封止基板は、前記第1層を貫通するとともに、前記第2層または前記第3層を底部とし、前記センサー素子を収納する凹部を有しているのが好ましい。
[Application Example 2 ]
In the physical quantity sensor according to the aspect of the invention, it is preferable that the sealing substrate has a concave portion that penetrates the first layer, has the second layer or the third layer as a bottom, and stores the sensor element. .

これにより、凹部をエッチングによって形成する場合、第3層は、第1層をエッチングする際のストップ層として機能する。よって、精度よく凹部を形成することができる。   Thereby, when forming a recessed part by an etching, a 3rd layer functions as a stop layer at the time of etching a 1st layer. Therefore, the concave portion can be formed with high accuracy.

なお、その後に、凹部の底部の第3層を除去することにより、第2層を底部とする凹部も形成することができる。   After that, by removing the third layer at the bottom of the recess, a recess having the second layer as the bottom can also be formed.

[適用例
本発明の物理量センサーでは、前記導電部は、複数設けられているのが好ましい。
[Application Example 3 ]
In the physical quantity sensor of the present invention, it is preferable that a plurality of the conductive portions are provided.

これにより、各導電部を、例えば、センサー素子の固定電極および可動電極に、それぞれ電気的に接続することができる。よって、各導電部を介して、固定電極および可動電極との間の静電容量を検出することができる。   Thereby, each conductive part can be electrically connected to the fixed electrode and the movable electrode of the sensor element, for example. Therefore, the electrostatic capacitance between the fixed electrode and the movable electrode can be detected via each conductive part.

[適用例
本発明の物理量センサーでは、前記封止基板は、複数の前記導電部を互いに絶縁する絶縁部を有しているのが好ましい。
これにより、導電部同士が短絡するのを防止することができる。
[Application Example 4 ]
In the physical quantity sensor of the present invention, it is preferable that the sealing substrate has an insulating portion that insulates the plurality of conductive portions from each other.
Thereby, it can prevent that electrical conduction parts short-circuit.

[適用例
本発明の電子機器は、本発明の物理量センサーを備えることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子機器を得ることができる。
[Application Example 5 ]
An electronic apparatus according to the present invention includes the physical quantity sensor according to the present invention.
Thereby, an electronic device with high reliability can be obtained.

[適用例
本発明の移動体は、本発明の物理量センサーを備えることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い移動体を得ることができる。
[Application Example 6 ]
The moving body of the present invention includes the physical quantity sensor of the present invention.
Thereby, a mobile body with high reliability can be obtained.

本発明の物理量センサーの第1実施形態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows 1st Embodiment of the physical quantity sensor of this invention. 図1に示す物理量センサーを示す平面図である。It is a top view which shows the physical quantity sensor shown in FIG. 図2中のA−A線断面図である。It is the sectional view on the AA line in FIG. 図3の部分拡大図(拡大断面図)である。FIG. 4 is a partially enlarged view (enlarged sectional view) of FIG. 3. 図2中のB−B線断面図である。It is the BB sectional view taken on the line in FIG. 図5の部分拡大図(拡大断面図)である。It is the elements on larger scale (enlarged sectional drawing) of FIG. 図1に示す封止基板の平面図(上面図)である。It is a top view (top view) of the sealing substrate shown in FIG. 図1に示す封止基板の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the sealing substrate shown in FIG. 図1に示す物理量センサーの製造方法を説明するための断面図であって、(a)が用意工程を示す図、(b)が第1のエッチング工程を示す図、(c)が埋設工程を示す図、(d)が第2のエッチング工程を示す図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the physical quantity sensor shown in FIG. 1, (a) is a figure which shows a preparation process, (b) is a figure which shows a 1st etching process, (c) is an embedding process. The figure shown, (d) is a figure which shows a 2nd etching process. 図1に示す物理量センサーを説明するための断面図であって、(a)が接合工程を示す図、(b)が配置工程を示す図、(c)が封止工程を示す図である。It is sectional drawing for demonstrating the physical quantity sensor shown in FIG. 1, Comprising: (a) is a figure which shows a joining process, (b) is a figure which shows an arrangement | positioning process, (c) is a figure which shows a sealing process. 本発明の物理量センサーの第2実施形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows 2nd Embodiment of the physical quantity sensor of this invention. 本発明の物理量センサーを備える電子機器を適用したモバイル型(またはノート型)のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。1 is a perspective view illustrating a configuration of a mobile (or notebook) personal computer to which an electronic device including a physical quantity sensor of the present invention is applied. 本発明の物理量センサーを備える電子機器を適用した携帯電話機(PHSも含む)の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the mobile telephone (PHS is also included) to which the electronic device provided with the physical quantity sensor of this invention is applied. 本発明の物理量センサーを備える電子機器を適用したディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the digital still camera to which the electronic device provided with the physical quantity sensor of this invention is applied. 本発明の物理量センサーを備える移動体を適用した自動車の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the motor vehicle which applied the mobile body provided with the physical quantity sensor of this invention.

以下、本発明の物理量センサー、電子機器および移動体を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, a physical quantity sensor, an electronic apparatus, and a moving body of the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.

まず、本発明の物理量センサーについて説明する。
1.物理量センサー
<第1実施形態>
図1は、本発明の物理量センサーの第1実施形態を示す斜視図である。図2は、図1に示す物理量センサーを示す平面図である。図3は、図2中のA−A線断面図である。図4は、図3の部分拡大図(拡大断面図)である。図5は、図2中のB−B線断面図である。図6は、図5の部分拡大図(拡大断面図)である。図7は、図1に示す封止基板の平面図(上面図)である。図8は、図1に示す封止基板の分解斜視図である。
First, the physical quantity sensor of the present invention will be described.
1. Physical quantity sensor <First embodiment>
FIG. 1 is a perspective view showing a first embodiment of a physical quantity sensor of the present invention. FIG. 2 is a plan view showing the physical quantity sensor shown in FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. FIG. 4 is a partially enlarged view (enlarged sectional view) of FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 6 is a partially enlarged view (enlarged sectional view) of FIG. FIG. 7 is a plan view (top view) of the sealing substrate shown in FIG. FIG. 8 is an exploded perspective view of the sealing substrate shown in FIG.

なお、以下では、説明の便宜上、図2中の紙面手前側を「上」、紙面奥側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。また、図1〜3、5〜7では、互いに直交する3つの軸として、X軸、Y軸およびZ軸が図示されている。また、以下では、X軸に平行な方向(左右方向)を「X軸方向」、Y軸に平行な方向を「Y軸方向」、Z軸に平行な方向(上下方向)を「Z軸方向」と言う。   In the following, for convenience of explanation, the front side of the paper in FIG. 2 is referred to as “up”, the back side of the paper is referred to as “down”, the right side is referred to as “right”, and the left side is referred to as “left”. 1 to 3 and 5 to 7 show an X axis, a Y axis, and a Z axis as three axes orthogonal to each other. In the following, the direction parallel to the X axis (left-right direction) is the “X-axis direction”, the direction parallel to the Y-axis is “Y-axis direction”, and the direction parallel to the Z-axis (vertical direction) is “Z-axis direction”. "

また、図8〜10では、物理量センサーの厚さ方向を誇張して図示しており、実際の寸法とは大きく異なる。   8 to 10 exaggerate the thickness direction of the physical quantity sensor, which is greatly different from the actual dimensions.

図1および図7に示す物理量センサー1は、支持基板2と、この支持基板2に支持された素子片3と、導体パターン4と、素子片3および導体パターン4を覆うように設けられた封止基板5と、封止材7と、3つの導電部8を有する。   The physical quantity sensor 1 shown in FIGS. 1 and 7 includes a support substrate 2, an element piece 3 supported on the support substrate 2, a conductor pattern 4, and a sealing provided so as to cover the element piece 3 and the conductor pattern 4. A stop substrate 5, a sealing material 7, and three conductive portions 8 are included.

以下、物理量センサー1を構成する各部を順次詳細に説明する。
(支持基板)
支持基板2は、素子片3を支持する機能を有する。
Hereinafter, each part which comprises the physical quantity sensor 1 is demonstrated in detail sequentially.
(Support substrate)
The support substrate 2 has a function of supporting the element piece 3.

この支持基板2は、板状をなし、その上面(一方の面)には、空洞部(凹部)21が設けられている。この空洞部21は、支持基板2を平面視したときに、後述する素子片3の可動部33、可動電極部36、37および連結部34、35を包含するように形成されていて、内底を有する。このような空洞部21は、素子片3の可動部33、可動電極部36、37および連結部34、35が支持基板2に接触するのを防止する逃げ部を構成する。これにより、素子片3の可動部33の変位を許容することができる。   The support substrate 2 has a plate shape, and a cavity (concave portion) 21 is provided on the upper surface (one surface). The cavity portion 21 is formed so as to include a movable portion 33, movable electrode portions 36 and 37, and connecting portions 34 and 35 of an element piece 3 to be described later when the support substrate 2 is viewed in plan view. Have Such a cavity 21 constitutes an escape portion that prevents the movable portion 33, the movable electrode portions 36 and 37, and the coupling portions 34 and 35 of the element piece 3 from contacting the support substrate 2. Thereby, the displacement of the movable part 33 of the element piece 3 can be permitted.

なお、この逃げ部は、空洞部21に代えて、支持基板2をその厚さ方向に貫通する開口部であってもよい。また、本実施形態では、空洞部21の平面視形状は、四角形(具体的には長方形)をなしているが、これに限定されるものではない。   The escape portion may be an opening that penetrates the support substrate 2 in the thickness direction instead of the cavity portion 21. In the present embodiment, the shape of the cavity 21 in plan view is a quadrangle (specifically, a rectangle), but is not limited thereto.

また、支持基板2の上面には、前述した空洞部21の外側に、その外周に沿って、凹部22、23、24が設けられている。この凹部22、23、24は、底部に後述の配線41、42、43がそれぞれ配置されている。   Further, on the upper surface of the support substrate 2, recesses 22, 23, and 24 are provided along the outer periphery of the cavity 21 described above. The recesses 22, 23, and 24 are provided with wirings 41, 42, and 43 described later at the bottom.

このような支持基板2の構成材料としては、例えば、高抵抗なシリコン材料、ガラス材料を用いるのが好ましく、特に、素子片3がシリコン材料を主材料として構成されている場合、アルカリ金属イオン(可動イオン)を含むガラス材料(例えば、パイレックスガラス(登録商標)のような硼珪酸ガラス)を用いるのが好ましい。これにより、素子片3がシリコンを主材料として構成されている場合、支持基板2と素子片3とを陽極接合することができる。   As the constituent material of the support substrate 2, for example, a high-resistance silicon material or glass material is preferably used. In particular, when the element piece 3 is composed of a silicon material as a main material, alkali metal ions ( It is preferable to use a glass material containing a mobile ion (for example, a borosilicate glass such as Pyrex glass (registered trademark)). Thereby, when the element piece 3 is comprised by using silicon as a main material, the support substrate 2 and the element piece 3 can be anodically bonded.

また、支持基板2の構成材料は、素子片3の構成材料との熱膨張係数差ができるだけ小さいのが好ましく、具体的には、支持基板2の構成材料と素子片3の構成材料との熱膨張係数差が3ppm/℃以下であるのが好ましい。これにより、支持基板2と素子片3との接合時等に高温化にさらされても、支持基板2と素子片3との間の残留応力を低減することができる。   Further, it is preferable that the constituent material of the support substrate 2 has as little difference in thermal expansion coefficient as that of the constituent material of the element piece 3. Specifically, the heat between the constituent material of the support substrate 2 and the constituent material of the element piece 3 is preferable. The difference in expansion coefficient is preferably 3 ppm / ° C. or less. As a result, even if the support substrate 2 and the element piece 3 are subjected to a high temperature during bonding, the residual stress between the support substrate 2 and the element piece 3 can be reduced.

また、支持基板2の融点または軟化点(以下、単に「融点」と言う)Tは、特に限定されないが、例えば、500℃以上1000℃以下であるのが好ましく、600℃以上900℃以下であるのがより好ましい。 The melting point or softening point (hereinafter simply referred to as “melting point”) T 2 of the support substrate 2 is not particularly limited, but is preferably 500 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower, for example, 600 ° C. or higher and 900 ° C. or lower. More preferably.

(素子片)
素子片3は、固定部31、32と、可動部33と、連結部34、35と、可動電極部36、37と、固定電極部38、39とで構成されている。
(Element piece)
The element piece 3 includes fixed portions 31 and 32, a movable portion 33, connecting portions 34 and 35, movable electrode portions 36 and 37, and fixed electrode portions 38 and 39.

このような素子片3は、例えば、加速度、角速度等の物理量の変化に応じて、可動部33および可動電極部36、37が、連結部34、35を弾性変形させながら、X軸方向(+X方向または−X方向)に変位する。   Such an element piece 3 has an X-axis direction (+ X) while the movable portion 33 and the movable electrode portions 36 and 37 elastically deform the connecting portions 34 and 35 according to changes in physical quantities such as acceleration and angular velocity. Direction or -X direction).

固定部31は、支持基板2の上面の空洞部21に対して−X方向側(図中左側)の部分に接合されている。固定部32は、支持基板2の上面の空洞部21に対して+X方向側(図中右側)の部分に接合されている。また、固定部31、32は、平面視したときに、それぞれ、空洞部21の外周縁を跨ぐように設けられている。   The fixing portion 31 is bonded to a portion on the −X direction side (left side in the figure) with respect to the cavity portion 21 on the upper surface of the support substrate 2. The fixing portion 32 is bonded to the cavity portion 21 on the upper surface of the support substrate 2 at a portion on the + X direction side (right side in the drawing). Further, the fixing portions 31 and 32 are provided so as to straddle the outer peripheral edge of the cavity portion 21 when viewed in plan.

固定部31、32の間には、可動部33が設けられている。本実施形態では、可動部33は、X軸方向に延びる長手形状をなしている。可動部33は、固定部31に対して連結部34を介して連結されるとともに、固定部32に対して連結部35を介して連結されている。   A movable portion 33 is provided between the fixed portions 31 and 32. In the present embodiment, the movable part 33 has a longitudinal shape extending in the X-axis direction. The movable portion 33 is connected to the fixed portion 31 via the connecting portion 34 and is connected to the fixed portion 32 via the connecting portion 35.

連結部34、35は、可動部33を固定部31、32に対して変位可能に連結している。本実施形態では、連結部34、35は、図2にて矢印aで示すように、X軸方向(+X方向または−X方向)に可動部33を変位し得るように構成されている。   The coupling parts 34 and 35 couple the movable part 33 to the fixed parts 31 and 32 so as to be displaceable. In the present embodiment, the connecting portions 34 and 35 are configured to be able to displace the movable portion 33 in the X-axis direction (+ X direction or −X direction) as indicated by an arrow a in FIG.

連結部34は、2つの梁341、342で構成されている。そして、梁341、342は、それぞれ、Y軸方向に蛇行しながらX軸方向に延びる形状をなしている。言い換えると、梁341、342は、それぞれ、Y軸方向に複数回(本実施形態では2回)折り返された形状をなしている。   The connecting portion 34 is composed of two beams 341 and 342. Each of the beams 341 and 342 has a shape extending in the X-axis direction while meandering in the Y-axis direction. In other words, each of the beams 341 and 342 has a shape that is folded a plurality of times (twice in the present embodiment) in the Y-axis direction.

同様に、連結部35は、Y軸方向に蛇行しながらX軸方向に延びる形状をなす2つの梁351、352で構成されている。   Similarly, the connecting portion 35 is composed of two beams 351 and 352 having a shape extending in the X-axis direction while meandering in the Y-axis direction.

このように支持基板2に対してX軸方向に変位可能に支持された可動部33の幅方向での一方側(+Y方向側)には、可動電極部36が設けられ、他方側(−Y方向側)には、可動電極部37が設けられている。   Thus, the movable electrode portion 36 is provided on one side (+ Y direction side) in the width direction of the movable portion 33 supported so as to be displaceable in the X-axis direction with respect to the support substrate 2, and the other side (−Y On the direction side, a movable electrode portion 37 is provided.

可動電極部36は、可動部33から+Y方向に突出し、櫛歯状をなすように並ぶ複数の可動電極指361〜365を備えている。この可動電極指361、362、363、364、365は、−X方向側から+X方向側へ、この順に並んでいる。同様に、可動電極部37は、可動部33から−Y方向に突出し、櫛歯状をなすように並ぶ複数の可動電極指371〜375を備える。この可動電極指371、372、373、374、375は、−X方向側から+X方向側へ、この順に並んでいる。   The movable electrode portion 36 includes a plurality of movable electrode fingers 361 to 365 that protrude in the + Y direction from the movable portion 33 and are arranged in a comb-teeth shape. The movable electrode fingers 361, 362, 363, 364, 365 are arranged in this order from the −X direction side to the + X direction side. Similarly, the movable electrode portion 37 includes a plurality of movable electrode fingers 371 to 375 that protrude from the movable portion 33 in the −Y direction and are arranged in a comb-teeth shape. The movable electrode fingers 371, 372, 373, 374, and 375 are arranged in this order from the −X direction side to the + X direction side.

このように複数の可動電極指361〜365および複数の可動電極指371〜375は、それぞれ、可動部33の変位する方向(すなわちY軸方向)に並んで設けられている。   As described above, the plurality of movable electrode fingers 361 to 365 and the plurality of movable electrode fingers 371 to 375 are provided side by side in the direction in which the movable portion 33 is displaced (that is, the Y-axis direction).

固定電極部38は、前述した可動電極部36の複数の可動電極指361〜365に対して間隔を隔てて噛み合う櫛歯状をなすように並ぶ複数の固定電極指381〜388を備える。このような複数の固定電極指381〜388の可動部33とは反対側の端部は、それぞれ、支持基板2の上面の空洞部21に対して+Y方向側の部分に接合されている。そして、各固定電極指381〜388は、その固定された側の端を固定端とし、自由端が−Y方向へ延びている。   The fixed electrode unit 38 includes a plurality of fixed electrode fingers 381 to 388 arranged in a comb-like shape that meshes with the plurality of movable electrode fingers 361 to 365 of the movable electrode unit 36 described above at intervals. The end portions of the plurality of fixed electrode fingers 381 to 388 on the side opposite to the movable portion 33 are joined to the + Y direction side portion with respect to the cavity portion 21 on the upper surface of the support substrate 2. The fixed electrode fingers 381 to 388 each have a fixed end as a fixed end and a free end extending in the −Y direction.

この固定電極指381〜388は、−X方向側から+X方向側へ、この順に並んでいる。そして、固定電極指381、382は、対をなし、前述した可動電極指361、362の間に、固定電極指383、384は、対をなし、可動電極指362、363の間に、固定電極指385、386は、対をなし、可動電極指363、364の間に、固定電極指387、388は、対をなし、可動電極指364、365の間に臨むように設けられている。   The fixed electrode fingers 381 to 388 are arranged in this order from the −X direction side to the + X direction side. The fixed electrode fingers 381 and 382 make a pair, and the above-mentioned movable electrode fingers 361 and 362 form a pair, and the fixed electrode fingers 383 and 384 make a pair and the movable electrode fingers 362 and 363 form a fixed electrode. The fingers 385 and 386 make a pair, and are provided between the movable electrode fingers 363 and 364, and the fixed electrode fingers 387 and 388 make a pair and face the movable electrode fingers 364 and 365.

このような固定電極指382、384、386、388と、固定電極指381、383、385、387とは、支持基板2上において、互いに連結されておらず、島状に孤立している。これにより、固定電極指382、384、386、388と可動電極部36との間の静電容量、および、固定電極指381、383、385、387と可動電極部36との間の静電容量を別々に測定し、それらの測定結果に基づいて、高精度に物理量を検出することができる。   Such fixed electrode fingers 382, 384, 386 and 388 and the fixed electrode fingers 381, 383, 385 and 387 are not connected to each other on the support substrate 2 and are isolated in an island shape. Thereby, the electrostatic capacitance between the fixed electrode fingers 382, 384, 386, 388 and the movable electrode portion 36, and the electrostatic capacitance between the fixed electrode fingers 381, 383, 385, 387 and the movable electrode portion 36. Can be measured separately, and based on the measurement results, the physical quantity can be detected with high accuracy.

固定電極部39は、前述した可動電極部37の複数の可動電極指371〜375に対して間隔を隔てて噛み合う櫛歯状をなすように並ぶ複数の固定電極指391〜398を備える。このような複数の固定電極指391〜398の可動部33とは反対側の端部は、それぞれ、支持基板2の上面の空洞部21に対して−Y方向側の部分に接合されている。そして、各固定電極指391〜398は、その固定された側の端を固定端とし、自由端が+Y方向へ延びている。   The fixed electrode portion 39 includes a plurality of fixed electrode fingers 391 to 398 arranged in a comb-tooth shape that meshes with the plurality of movable electrode fingers 371 to 375 of the movable electrode portion 37 described above at intervals. The end portions of the plurality of fixed electrode fingers 391 to 398 on the side opposite to the movable portion 33 are respectively joined to the portion on the −Y direction side with respect to the cavity portion 21 on the upper surface of the support substrate 2. Each fixed electrode finger 391 to 398 has a fixed end as a fixed end and a free end extending in the + Y direction.

この固定電極指391、392、393、394、395、396、397、398は、−X方向側から+X方向側へ、この順に並んでいる。そして、固定電極指391、392は、対をなし、前述した可動電極指371、372の間に、固定電極指393、394は、対をなし、可動電極指372、373の間に、固定電極指395、396は、対をなし、可動電極指373、374の間に、固定電極指397、398は、対をなし、可動電極指374、375の間に臨むように設けられている。   The fixed electrode fingers 391, 392, 393, 394, 395, 396, 397, 398 are arranged in this order from the −X direction side to the + X direction side. The fixed electrode fingers 391 and 392 make a pair, and the fixed electrode fingers 393 and 394 make a pair between the movable electrode fingers 371 and 372. The fingers 395 and 396 make a pair, and are provided between the movable electrode fingers 373 and 374, and the fixed electrode fingers 397 and 398 make a pair and face the movable electrode fingers 374 and 375.

このような固定電極指392、394、396、398と固定電極指391、393、395、397とは、前述した固定電極部38と同様、支持基板2上で互いに分離している。これにより、固定電極指392、394、396、398と可動電極部37との間の静電容量、および、固定電極指391、393、395、397と可動電極部37との間の静電容量を別々に測定し、それらの測定結果に基づいて、高精度に物理量を検出することができる。   Such fixed electrode fingers 392, 394, 396, and 398 and the fixed electrode fingers 391, 393, 395, and 397 are separated from each other on the support substrate 2 like the fixed electrode portion 38 described above. Thereby, the electrostatic capacitance between the fixed electrode fingers 392, 394, 396, 398 and the movable electrode portion 37, and the electrostatic capacitance between the fixed electrode fingers 391, 393, 395, 397 and the movable electrode portion 37 Can be measured separately, and based on the measurement results, the physical quantity can be detected with high accuracy.

このような素子片3(すなわち、固定部31、32、可動部33、連結部34、35、複数の固定電極指381〜388、391〜398および複数の可動電極指361〜365、371〜375)は、後述する1つのシリコン基板をエッチングすることより形成されたものである。   Such an element piece 3 (that is, fixed portions 31, 32, movable portion 33, connecting portions 34, 35, a plurality of fixed electrode fingers 381-388, 391-398, and a plurality of movable electrode fingers 361-365, 371-375). ) Is formed by etching one silicon substrate described later.

また、素子片3の構成材料としては、前述したような静電容量の変化に基づく物理量の検出が可能であれば、特に限定されないが、半導体が好ましく、本実施形態では、単結晶シリコン、ポリシリコン等のシリコン材料が用いられる。   The constituent material of the element piece 3 is not particularly limited as long as the physical quantity can be detected based on the change in capacitance as described above, but a semiconductor is preferable. In this embodiment, single crystal silicon, poly A silicon material such as silicon is used.

また、素子片3を構成するシリコン材料には、リン、ボロン等の不純物がドープされているのが好ましい。これにより、素子片3の導電性を優れたものとすることができる。   The silicon material constituting the element piece 3 is preferably doped with impurities such as phosphorus and boron. Thereby, the electroconductivity of the element piece 3 can be made excellent.

また、素子片3は、前述したように、支持基板2の上面に固定部31、32および固定電極部38、39が接合されることにより、支持基板2に支持されている。   Further, as described above, the element piece 3 is supported by the support substrate 2 by bonding the fixed portions 31 and 32 and the fixed electrode portions 38 and 39 to the upper surface of the support substrate 2.

このような素子片3と支持基板2との接合方法は、特に限定されないが、陽極接合法を用いるのが好ましい。これにより、素子片3を支持基板2に強固に接合することができる。   The bonding method between the element piece 3 and the support substrate 2 is not particularly limited, but an anodic bonding method is preferably used. Thereby, the element piece 3 can be firmly joined to the support substrate 2.

(導体パターン)
導体パターン4は、前述した支持基板2の上面(固定電極部38、39側の面)上に設けられている。この導体パターン4は、配線41と、配線42と、配線43とを有している。
(Conductor pattern)
The conductor pattern 4 is provided on the upper surface (surface on the fixed electrode portions 38 and 39 side) of the support substrate 2 described above. The conductor pattern 4 includes a wiring 41, a wiring 42, and a wiring 43.

配線41は、前述した支持基板2の空洞部21の外側に設けられ、空洞部21の外周に沿うように形成されている。そして、配線41の−X軸側の端部は、支持基板2の−X軸側の縁部近傍に位置している。また、配線41の−X軸側の端部は、突起411を介して封止基板5と電気的に接続されている。   The wiring 41 is provided outside the cavity 21 of the support substrate 2 described above, and is formed along the outer periphery of the cavity 21. The end of the wiring 41 on the −X axis side is located in the vicinity of the edge of the support substrate 2 on the −X axis side. Further, the end portion of the wiring 41 on the −X axis side is electrically connected to the sealing substrate 5 through the protrusion 411.

このような配線41は、素子片3の各固定電極指382、384、386、388に、導電性を有する突起481を介してそれぞれ電気的に接続され、各固定電極指392、394、396、398に導電性を有する突起482を介してそれぞれ電気的に接続されている。   Such a wiring 41 is electrically connected to the fixed electrode fingers 382, 384, 386, and 388 of the element piece 3 via conductive protrusions 481, respectively, and the fixed electrode fingers 392, 394, 396, 398 is electrically connected to each other through a conductive protrusion 482.

配線42は、配線41の内側、かつ、支持基板2の空洞部21の外側でその外周縁に沿って設けられている。そして、配線42の−X軸側の端部は、支持基板2の−X軸側の縁部近傍で、かつ配線42の一端部よりも−Y軸側に位置している。また、配線41の−X軸側の端部は、突起421を介して封止基板5と電気的に接続されている。   The wiring 42 is provided along the outer peripheral edge inside the wiring 41 and outside the hollow portion 21 of the support substrate 2. The end of the wiring 42 on the −X axis side is located in the vicinity of the −X axis side edge of the support substrate 2 and on the −Y axis side of one end of the wiring 42. Further, the end of the wiring 41 on the −X axis side is electrically connected to the sealing substrate 5 through the protrusion 421.

このような配線42は、素子片3の各固定電極指381、383、385、387に、導電性を有する突起471を介してそれぞれ電気的に接続され、各固定電極指391、393、395、397に導電性を有する突起472を介してそれぞれ電気的に接続されている。   Such a wiring 42 is electrically connected to each fixed electrode finger 381, 383, 385, 387 of the element piece 3 via a conductive protrusion 471, and each fixed electrode finger 391, 393, 395, 397 are electrically connected to each other through a conductive protrusion 472.

配線43は、支持基板2上の固定部31との接合部から引き出されている。また、配線43の−X軸側の端部は、支持基板2の−X軸側の縁部近傍で、かつ配線41の一端部よりも−Y軸側に位置している。また、配線41の−X軸側の端部は、突起431を介して封止基板5と電気的に接続されている。   The wiring 43 is drawn from a joint portion with the fixed portion 31 on the support substrate 2. Further, the end of the wiring 43 on the −X axis side is located near the −X axis side edge of the support substrate 2 and on the −Y axis side from one end of the wiring 41. Further, the end portion of the wiring 41 on the −X axis side is electrically connected to the sealing substrate 5 through the protrusion 431.

配線41〜43の構成材料としては、それぞれ、導電性を有するものであれば、特に限定されず、各種電極材料を用いることができるが、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、In、SnO、Sb含有SnO、Al含有ZnO等の酸化物(透明電極材料)、Au、Pt、Ag、Cu、Alまたはこれらを含む合金等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。 The constituent materials of the wirings 41 to 43 are not particularly limited as long as they have conductivity, and various electrode materials can be used. For example, ITO (Indium Tin Oxide) and IZO (Indium Zinc Oxide) can be used. ), In 3 O 3 , SnO 2 , Sb-containing SnO 2 , oxides (transparent electrode materials) such as Al-containing ZnO, Au, Pt, Ag, Cu, Al or alloys containing these, etc. These can be used alone or in combination of two or more.

このような導体パターン4が支持基板2の上面に設けられていることにより、配線41を介して固定電極指382、384、386、388と可動電極部36との間の静電容量および固定電極指392、394、396、398と可動電極部37との間の静電容量を測定するとともに、配線42を介して固定電極指381、383、385、387と可動電極部36との間の静電容量および固定電極指391、393、395、397と可動電極部37との間の静電容量を測定することができる。また、本実施形態では、配線43は、接地用の配線として機能する。   By providing such a conductor pattern 4 on the upper surface of the support substrate 2, the capacitance between the fixed electrode fingers 382, 384, 386 and 388 and the movable electrode portion 36 via the wiring 41 and the fixed electrode The electrostatic capacitance between the fingers 392, 394, 396, 398 and the movable electrode part 37 is measured, and the static electricity between the fixed electrode fingers 381, 383, 385, 387 and the movable electrode part 36 via the wiring 42 is measured. The capacitance and the capacitance between the fixed electrode fingers 391, 393, 395, 397 and the movable electrode portion 37 can be measured. In the present embodiment, the wiring 43 functions as a grounding wiring.

なお、配線41〜43上には、突起471、472、481、482以外の部分に、絶縁膜が設けられていてもよい。   Note that an insulating film may be provided over the wirings 41 to 43 in portions other than the protrusions 471, 472, 481, and 482.

(封止基板)
図1、図3〜図8に示すように、封止基板5は、素子片3を保護する機能を有する。封止基板5は、板状をなし、その一方の面(下面)に凹部51が設けられている。この凹部51は、素子片3の可動部33および可動電極部36、37等の変位を許容するように形成されている。そして、封止基板5の下面の凹部51よりも外側の部分は、前述した支持基板2の上面に接合されている。
(Sealing substrate)
As shown in FIGS. 1 and 3 to 8, the sealing substrate 5 has a function of protecting the element piece 3. The sealing substrate 5 has a plate shape, and a recess 51 is provided on one surface (lower surface) thereof. The recess 51 is formed to allow displacement of the movable portion 33 and the movable electrode portions 36 and 37 of the element piece 3. And the part outside the recessed part 51 of the lower surface of the sealing substrate 5 is joined to the upper surface of the support substrate 2 mentioned above.

この封止基板5は、SOI基板であり、図3〜図8に示すように、導電性を有する導電層(第1層)52および導電層(第2層)53と、絶縁性を有する絶縁層(第3層)54とを有している。また、導電層52、絶縁層54および導電層53は、下側からこの順に積層されている。   The sealing substrate 5 is an SOI substrate, and as shown in FIGS. 3 to 8, a conductive layer (first layer) 52 and a conductive layer (second layer) 53 having conductivity and insulating properties having insulation properties. Layer (third layer) 54. The conductive layer 52, the insulating layer 54, and the conductive layer 53 are stacked in this order from the bottom.

導電層52は、支持基板2側に位置しており、凹部51が形成されている部分である。 また、導電層52には、矩形の貫通孔が形成されており、該貫通孔は、絶縁層54によって一方が塞がれて凹部51を構成している。   The conductive layer 52 is located on the support substrate 2 side and is a portion where the recess 51 is formed. In addition, a rectangular through hole is formed in the conductive layer 52, and one of the through holes is closed by an insulating layer 54 to form a recess 51.

導電層52は、配線41の突起411、配線42の突起421および配線43の突起431と接触している。このため、導電層52は、配線41、42、43を介して、素子片3と電気的に接続されている。   The conductive layer 52 is in contact with the protrusion 411 of the wiring 41, the protrusion 421 of the wiring 42, and the protrusion 431 of the wiring 43. For this reason, the conductive layer 52 is electrically connected to the element piece 3 through the wirings 41, 42, and 43.

この導電層52は、導電層53および絶縁層54のいずれよりも厚い。また、導電層52は、素子片3の振動を許容する凹部を形成し得る程度の厚さを有している。具体的には、導電層52の厚さは、10μm以上、100μm以下であるのが好ましく、30μm以上、80μm以下であるのがより好ましい。   The conductive layer 52 is thicker than both the conductive layer 53 and the insulating layer 54. Further, the conductive layer 52 has a thickness that can form a recess that allows vibration of the element piece 3. Specifically, the thickness of the conductive layer 52 is preferably 10 μm or more and 100 μm or less, and more preferably 30 μm or more and 80 μm or less.

また、導電層53の厚さは、絶縁層54よりも厚い。導電層53は、後述の貫通孔55a〜55dの長さを十分に確保することができる程度の厚さを有している。具体的には、導電層53の厚さは、5μm以上、50μm以下であるのが好ましく、15μm以上、40μm以下であるのがより好ましい。   The conductive layer 53 is thicker than the insulating layer 54. The conductive layer 53 has a thickness that can sufficiently secure the length of through-holes 55a to 55d described later. Specifically, the thickness of the conductive layer 53 is preferably 5 μm or more and 50 μm or less, and more preferably 15 μm or more and 40 μm or less.

絶縁層54は、導電層52と導電層53とを絶縁するものである。この絶縁層54は、導電層52、53を絶縁し得る程度の厚さを有している。具体的には、絶縁層54の厚さは、0.1μm以上、5μm以下であるのが好ましく、0.3μm以上、2μm以下であるのがより好ましい。   The insulating layer 54 insulates the conductive layer 52 and the conductive layer 53. The insulating layer 54 has a thickness that can insulate the conductive layers 52 and 53. Specifically, the thickness of the insulating layer 54 is preferably 0.1 μm or more and 5 μm or less, and more preferably 0.3 μm or more and 2 μm or less.

導電層52、54の構成材料としては、導電性を有していれば特に限定されないが、本実施形態では、導電層52、54は、例えば、リン、ボロン等の不純物がドープされたシリコン材料で構成されている。絶縁層54の構成材料としては、絶縁性を有していれば特に限定されないが、本実施形態では、絶縁層54は、SiOで構成されている。 The constituent materials of the conductive layers 52 and 54 are not particularly limited as long as they have conductivity. In this embodiment, the conductive layers 52 and 54 are, for example, silicon materials doped with impurities such as phosphorus and boron. It consists of The constituent material of the insulating layer 54 is not particularly limited as long as it has insulating properties. In this embodiment, the insulating layer 54 is made of SiO 2 .

このような構成の封止基板5は、Z軸方向からみたとき、矩形をなす4つの領域5A、5B、5C、5Dに分けられる。領域5Aは、凹部51を包含している領域である。領域5B〜5Dは、それぞれ、領域5Aに対して−X軸側に位置している。また、領域5B〜5Dは、+Y軸側から−Y軸方向に、この順に並んで設けられている。   The sealing substrate 5 having such a configuration is divided into four regions 5A, 5B, 5C, and 5D that form a rectangle when viewed from the Z-axis direction. The region 5A is a region including the recess 51. Each of the regions 5B to 5D is located on the −X axis side with respect to the region 5A. The regions 5B to 5D are provided in this order from the + Y axis side to the −Y axis direction.

また、図7および図8に示すように、導電層52、54には、領域5A〜5Dの各境界部に、絶縁部6がそれぞれ埋設されている。この絶縁部6は、導電層52、54の厚さ方向の全域にわたって埋設されている。これにより、領域5A〜5Dは、絶縁部6によって互いに仕切られることとなる。よって、領域5A〜5Dは、互いに電気的に分離した状態となっている。   Further, as shown in FIGS. 7 and 8, in the conductive layers 52 and 54, the insulating portions 6 are embedded in the boundary portions of the regions 5A to 5D, respectively. The insulating portion 6 is embedded over the entire area of the conductive layers 52 and 54 in the thickness direction. Thus, the regions 5A to 5D are partitioned from each other by the insulating portion 6. Therefore, the regions 5A to 5D are in a state of being electrically separated from each other.

図5〜7に示すように、領域5Aには、導電層53および絶縁層54を貫通する貫通孔55aが形成されている。貫通孔55aは、凹部51と連通している。   As shown in FIGS. 5 to 7, a through hole 55 a that penetrates the conductive layer 53 and the insulating layer 54 is formed in the region 5 </ b> A. The through hole 55 a communicates with the recess 51.

また、貫通孔55aは、横断面形状が円形をなしている。貫通孔55aは、少なくとも導電層53において、絶縁層54に向って横断面積が漸減している。貫通孔55aの上面開口の直径D1と、貫通孔55aの下面開口D2との比D1/D2は、4〜100であるのが好ましく、8〜35であるのがより好ましい。これにより、後述するように、貫通孔55aに球状の封止材7aを安定的に配置することができる。   The through hole 55a has a circular cross section. The through hole 55 a has a transverse area that gradually decreases toward the insulating layer 54 at least in the conductive layer 53. The ratio D1 / D2 between the diameter D1 of the upper surface opening of the through hole 55a and the lower surface opening D2 of the through hole 55a is preferably 4 to 100, and more preferably 8 to 35. Thereby, as will be described later, the spherical sealing material 7a can be stably disposed in the through hole 55a.

貫通孔55aの上面開口の直径D1は、特に限定されないが、200μm以上、500μm以下であるのが好ましく、250μm以上、350μm以下であるのがより好ましい。一方、貫通孔55aの下面開口D2は、特に限定されないが、5μm以上、50μm以下であるのが好ましく、10μm以上、30μm以下であるのがより好ましい。   The diameter D1 of the upper surface opening of the through hole 55a is not particularly limited, but is preferably 200 μm or more and 500 μm or less, and more preferably 250 μm or more and 350 μm or less. On the other hand, the lower surface opening D2 of the through hole 55a is not particularly limited, but is preferably 5 μm or more and 50 μm or less, and more preferably 10 μm or more and 30 μm or less.

この貫通孔55aには、導電性を有する封止材7が充填されている。これにより、凹部51が封止される。この封止材7の構成材料としては、特に限定されず、例えば、Au−Ge系合金や、Au−Sn系合金等の金属材料や、低融点ガラス材料等を用いることができる。   The through hole 55a is filled with a conductive sealing material 7. Thereby, the recessed part 51 is sealed. The constituent material of the sealing material 7 is not particularly limited. For example, a metal material such as an Au—Ge alloy or an Au—Sn alloy, a low melting point glass material, or the like can be used.

また、領域5Bには、貫通孔(凹部)55bが形成され、領域5Cには、貫通孔(凹部)55cが形成され、領域5Dには、貫通孔(凹部)55dが形成されている。   A through hole (concave portion) 55b is formed in the region 5B, a through hole (concave portion) 55c is formed in the region 5C, and a through hole (concave portion) 55d is formed in the region 5D.

貫通孔55b〜55dは、導電層53および絶縁層54を貫通し、導電層52に達している。したがって、貫通孔55b〜55dは、導電層52を底部とする凹部で構成されていると言える。これら貫通孔55b〜55dは、前述した貫通孔55aと同様の形状・寸法で形成されている。   The through holes 55 b to 55 d penetrate the conductive layer 53 and the insulating layer 54 and reach the conductive layer 52. Therefore, it can be said that the through-holes 55b to 55d are configured by a recess having the conductive layer 52 as a bottom. These through holes 55b to 55d are formed in the same shape and dimensions as the above-described through hole 55a.

図5〜図7に示すように、貫通孔55b〜55dには、それぞれ、導電部8が設けられている。各導電部8は、導電層52に接触している。これにより、貫通孔55bの導電部8は、領域5Bにおいて導電層52と電気的に接続され、貫通孔55cの導電部8は、領域5Cにおいて導電層52と電気的に接続され、貫通孔55dの導電部8は、領域5Dにおいて導電層52と電気的に接続される。よって、貫通孔55bの導電部8は、配線41と電気的に接続され、貫通孔55cの導電部8は、配線42と電気的に接続され、貫通孔55dの導電部8は、配線43と電気的に接続される。   As shown in FIGS. 5 to 7, the through holes 55 b to 55 d are provided with conductive portions 8, respectively. Each conductive portion 8 is in contact with the conductive layer 52. As a result, the conductive portion 8 of the through hole 55b is electrically connected to the conductive layer 52 in the region 5B, and the conductive portion 8 of the through hole 55c is electrically connected to the conductive layer 52 in the region 5C. The conductive portion 8 is electrically connected to the conductive layer 52 in the region 5D. Therefore, the conductive portion 8 of the through hole 55b is electrically connected to the wiring 41, the conductive portion 8 of the through hole 55c is electrically connected to the wiring 42, and the conductive portion 8 of the through hole 55d is connected to the wiring 43. Electrically connected.

また、貫通孔55bにおいて、導電部8は、上面開口を介して上側に露出している。また、貫通孔55cにおいて、導電部8は、上面開口を介して上側に露出している。そして、貫通孔55dにおいて、導電部8は、上面開口を介して上側に露出している。   In the through hole 55b, the conductive portion 8 is exposed to the upper side through the upper surface opening. In the through hole 55c, the conductive portion 8 is exposed to the upper side through the upper surface opening. In the through hole 55d, the conductive portion 8 is exposed to the upper side through the upper surface opening.

また、前述したように、領域5B〜5Dの導電部8は、互いに短絡が防止されているため、3つの導電部8は、素子片3と外部とを電気的に接続する接続端子としてそれぞれ機能する。   Further, as described above, since the conductive portions 8 in the regions 5B to 5D are prevented from being short-circuited with each other, the three conductive portions 8 each function as a connection terminal that electrically connects the element piece 3 and the outside. To do.

このように、本発明によれば、封止基板5の素子片3と反対側、すなわち、上面に接続端子としての導電部8を配置することができる。これにより、従来のように、支持基板2上の配線41〜43を封止基板5の外側まで引き出し、その端部に、素子片3と外部とを電気的に接続するための接続端子を形成するのを省略することができる。よって、その分、支持基板2を小さく(封止基板5と同じ大きさに)することができる。その結果、物理量センサー1全体として小型化を図ることができる。   Thus, according to the present invention, the conductive portion 8 as a connection terminal can be disposed on the side opposite to the element piece 3 of the sealing substrate 5, that is, on the upper surface. As a result, the wirings 41 to 43 on the support substrate 2 are pulled out to the outside of the sealing substrate 5 and a connection terminal for electrically connecting the element piece 3 and the outside is formed at the end portion. It can be omitted. Therefore, the support substrate 2 can be made smaller (the same size as the sealing substrate 5). As a result, the physical quantity sensor 1 as a whole can be reduced in size.

また、貫通孔55b〜55dに導電部8をそれぞれ配置することにより、封止基板5が絶縁層54を有しているにも関わらず、封止基板5の上面側に接続端子としての導電部を露出させることができる。   Further, by disposing the conductive portions 8 in the through holes 55b to 55d, the conductive portions serving as connection terminals on the upper surface side of the sealing substrate 5 even though the sealing substrate 5 has the insulating layer 54. Can be exposed.

なお、導電部8の構成材料としては、導電性を有していれば特に限定されず、例えば、Au−Ge系合金や、Au−Sn系合金等の金属材料を用いることができる。また、導電部8は、封止材7の構成材料と同じであってもよく、異なっていてもよい。導電部8と封止材7の構成材料が同じであった場合、後述の封止工程において、同じタイミングでこれらを溶融することができるという利点がある。   The constituent material of the conductive portion 8 is not particularly limited as long as it has conductivity. For example, a metal material such as an Au—Ge alloy or an Au—Sn alloy can be used. In addition, the conductive portion 8 may be the same as or different from the constituent material of the sealing material 7. In the case where the constituent materials of the conductive portion 8 and the sealing material 7 are the same, there is an advantage that they can be melted at the same timing in the sealing step described later.

次に、物理量センサー1の製造方法について説明する。
図9は、図1に示す物理量センサーの製造方法を説明するための断面図であって、(a)が用意工程を示す図、(b)が第1のエッチング工程を示す図、(c)が埋設工程を示す図、(d)が第2のエッチング工程を示す図である。図10は、図1に示す物理量センサーを説明するための断面図であって、(a)が接合工程を示す図、(b)が配置工程を示す図、(c)が封止工程を示す図である。
Next, a method for manufacturing the physical quantity sensor 1 will be described.
9A and 9B are cross-sectional views for explaining a method of manufacturing the physical quantity sensor shown in FIG. 1, wherein FIG. 9A is a diagram showing a preparation process, FIG. 9B is a diagram showing a first etching process, and FIG. FIG. 4 is a diagram showing a burying process, and FIG. 4D is a diagram showing a second etching process. 10A and 10B are cross-sectional views for explaining the physical quantity sensor shown in FIG. 1, in which FIG. 10A is a diagram showing a bonding process, FIG. 10B is a diagram showing an arrangement process, and FIG. 10C is a sealing process. FIG.

なお、以下では、貫通孔55a〜55dのうち、貫通孔55a、55cを代表的に図示しているが、貫通孔55b、55dについても同様に加工されている。   In the following, among the through holes 55a to 55d, the through holes 55a and 55c are representatively illustrated, but the through holes 55b and 55d are similarly processed.

本製造方法は、[1]用意工程と、[2]第1のエッチング工程と、[3]第2のエッチング工程と、[4]埋設工程と、[5]接合工程と、[6]配置工程と、[7]封止工程と、を有している。   The manufacturing method includes [1] a preparation step, [2] a first etching step, [3] a second etching step, [4] an embedding step, [5] a bonding step, and [6] arrangement. And [7] a sealing step.

[1]用意工程
まず、上面に素子片3が設けられた支持基板2(図示せず)と、加工することにより封止基板5となるSOI基板5’を用意する(図9参照)。なお、素子片3は、公知の方法により支持基板2上に形成されるため、ここでは説明を省略する。
[1] Preparation Step First, a support substrate 2 (not shown) having an element piece 3 provided on the upper surface and an SOI substrate 5 ′ to be a sealing substrate 5 by processing are prepared (see FIG. 9). In addition, since the element piece 3 is formed on the support substrate 2 by a well-known method, description is abbreviate | omitted here.

[2]第1のエッチング工程
次に、図9(b)に示すように、エッチングによって、導電層52に凹部51と、絶縁部6が埋め込まれる溝61を形成する。そして、これとともに、導電層53に、貫通孔55aとなる貫通孔55a’と、貫通孔55bとなる貫通孔55b’と、貫通孔55cとなる貫通孔55c’と、貫通孔55dとなる貫通孔55d’と、絶縁部6が埋め込まれる溝62を形成する。
[2] First Etching Step Next, as shown in FIG. 9B, a recess 51 and a groove 61 in which the insulating portion 6 is embedded are formed in the conductive layer 52 by etching. Along with this, in the conductive layer 53, a through hole 55a 'that becomes the through hole 55a, a through hole 55b' that becomes the through hole 55b, a through hole 55c 'that becomes the through hole 55c, and a through hole that becomes the through hole 55d 55d 'and a groove 62 in which the insulating portion 6 is embedded are formed.

また、上記エッチングでは、例えば、レジストマスク、金属マスク、SiOマスク、SiNマスク等のマスク(図示せず)によって、凹部51、貫通孔55a’〜55d’および溝61、62以外の部分に形成して行われる。 In the above etching, for example, a portion other than the recess 51, the through holes 55a ′ to 55d ′ and the grooves 61 and 62 is formed by using a mask (not shown) such as a resist mask, a metal mask, a SiO 2 mask, or a SiN mask. Done.

また、上記エッチングは、凹部51、貫通孔55a’〜55d’および溝61、62は、それぞれ、絶縁層54に達するまで行われる。すなわち、凹部51、貫通孔55a’〜55d’および溝61、62は、絶縁層54が露出するまで、各導電層52、53を除去して形成される。   The etching is performed until the recess 51, the through holes 55a 'to 55d', and the grooves 61 and 62 reach the insulating layer 54, respectively. That is, the recess 51, the through holes 55a 'to 55d', and the grooves 61 and 62 are formed by removing the conductive layers 52 and 53 until the insulating layer 54 is exposed.

上記エッチング方法としては、特に限定されず、例えば、プラズマエッチング、リアクティブイオンエッチング、ビームエッチング、光アシストエッチング等の物理的エッチング法、ウェットエッチング等の化学的エッチング法等のうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。   The etching method is not particularly limited. For example, one or two of a physical etching method such as plasma etching, reactive ion etching, beam etching, and optically assisted etching, and a chemical etching method such as wet etching are used. A combination of more than one species can be used.

ここで、絶縁層54は、本工程のエッチングのストップ層として機能する。これにより、凹部51、貫通孔55a〜55dおよび溝61、62の深さを所望の深さにすることができる。よって、凹部51、貫通孔55a〜55dおよび溝61、62の形成精度(寸法精度)を高めることができる。   Here, the insulating layer 54 functions as an etching stop layer in this step. Thereby, the depth of the recessed part 51, the through-holes 55a-55d, and the groove | channels 61 and 62 can be made into a desired depth. Therefore, the formation accuracy (dimensional accuracy) of the recess 51, the through holes 55a to 55d and the grooves 61 and 62 can be increased.

[3]第2のエッチング工程
次に、図9(c)に示すように、貫通孔55a’〜55d’の底部の絶縁層54を、エッチングにより除去する。これにより、貫通孔55a〜55dが形成される。このとき、第1のエッチング工程で用いたマスクが絶縁層54と同じ材料(SiO)で、構成されていた場合、本工程において、絶縁層54の除去と一括して行うことができる。さらに、第1のエッチング工程において、マスクが若干消耗することを考慮し、マスクの厚さを、絶縁層54の厚さの1.5〜2.0倍程度とすることにより、マスクと絶縁層54とを、同時または略同時に除去することができる。よって、[2]第1のエッチング工程および[3]第2のエッチング工程を円滑に行うことができる。
[3] Second Etching Step Next, as shown in FIG. 9C, the insulating layer 54 at the bottom of the through holes 55a ′ to 55d ′ is removed by etching. Thereby, the through holes 55a to 55d are formed. At this time, in the case where the mask used in the first etching step is formed of the same material (SiO 2 ) as the insulating layer 54, the removal of the insulating layer 54 can be performed in a lump in this step. Further, considering that the mask is slightly consumed in the first etching step, the thickness of the mask is set to about 1.5 to 2.0 times the thickness of the insulating layer 54, whereby the mask and the insulating layer are formed. 54 can be removed simultaneously or substantially simultaneously. Therefore, [2] the first etching step and [3] the second etching step can be performed smoothly.

本工程のエッチング方法としては、特に限定されず、例えば、CHFを用いたドライエッチングや、フッ化水素酸水溶液を用いたウェットエッチング等が挙げられる。 The etching method in this step is not particularly limited, and examples thereof include dry etching using CHF 3 and wet etching using a hydrofluoric acid aqueous solution.

なお、本工程において、凹部51の底部の絶縁層54を除去して、導電層53を底部とする凹部51を形成してもよい。   In this step, the insulating layer 54 at the bottom of the recess 51 may be removed to form the recess 51 having the conductive layer 53 as the bottom.

[4]埋設工程
次に、図9(d)に示すように、溝61、62内に、例えば、シリコン酸化膜等の絶縁材料を埋設し、絶縁部6を形成する。これにより、領域5A〜5Dは、互いに電気的に分離された状態となる。この埋設方法としては、例えば、CVD法や、熱酸化法等が挙げられる。
以上の工程[1]〜[4]を経て封止基板5が得られる。
[4] Embedding Step Next, as shown in FIG. 9 (d), an insulating material such as a silicon oxide film is buried in the grooves 61 and 62 to form the insulating portion 6. Thereby, the regions 5A to 5D are electrically separated from each other. Examples of the burying method include a CVD method and a thermal oxidation method.
The sealing substrate 5 is obtained through the above steps [1] to [4].

[5]接合工程
次に、図10(a)に示すように、上記で得られた封止基板5を、素子片3が凹部51内に収納されるように支持基板2に接合する。封止基板5と支持基板2との接合方法としては、特に限定されず、例えば、接着剤を用いた接合方法、陽極接合法、直接接合法等を用いることができる。
[5] Joining Step Next, as shown in FIG. 10A, the sealing substrate 5 obtained above is joined to the support substrate 2 so that the element piece 3 is accommodated in the recess 51. The bonding method between the sealing substrate 5 and the support substrate 2 is not particularly limited, and for example, a bonding method using an adhesive, an anodic bonding method, a direct bonding method, or the like can be used.

[6]配置工程
次に、図10(b)に示すように、貫通孔55aに、封止材7となる球状の封止材7aを配置し、貫通孔55b〜55dに、導電部8となる球状の導電部8aを配置する。これら封止材7aおよび導電部8aの外径(最大外径)は、各貫通孔55a〜55dの下面開口の直径よりも大きく、かつ、貫通孔55a〜55dの絶縁層54での直径よりも小さい。これにより、封止材7aを貫通孔55aに配置することができるとともに、導電部8を貫通孔55b〜55d内に配置することができる(以下、この状態を「配置状態」と言う)。
[6] Arrangement Step Next, as shown in FIG. 10B, a spherical sealing material 7a to be the sealing material 7 is arranged in the through hole 55a, and the conductive portion 8 and the through holes 55b to 55d are arranged. A spherical conductive portion 8a is disposed. The outer diameters (maximum outer diameters) of the sealing material 7a and the conductive portion 8a are larger than the diameters of the lower surface openings of the through holes 55a to 55d, and are larger than the diameters of the through holes 55a to 55d at the insulating layer 54. small. Accordingly, the sealing material 7a can be disposed in the through hole 55a, and the conductive portion 8 can be disposed in the through holes 55b to 55d (hereinafter, this state is referred to as “arrangement state”).

また、前述したように、貫通孔55a〜55dは、それぞれ、導電層53において、孔径が下側にいくに従って漸減している。これにより、配置状態では、封止材7aは、貫通孔55aの孔径と一致した部分でそれぞれ留まることとなる。よって、封止材7aは、貫通孔55a内をZ軸方向に移動するのが規制されている。   Further, as described above, the through holes 55a to 55d are gradually reduced in the conductive layer 53 as the hole diameter goes downward. Thereby, in the arrangement | positioning state, the sealing material 7a will respectively remain in the part corresponded with the hole diameter of the through-hole 55a. Therefore, the sealing material 7a is restricted from moving in the Z-axis direction within the through hole 55a.

さらに、封止材7aが貫通孔55aの孔径と一致した部分で留まることにより、封止材7aがXY平面方向に移動するのも規制することができる。これにより、封止材7aをさらに安定的に貫通孔55a内に配置することができる。   Furthermore, the sealing material 7a stays at a portion that matches the hole diameter of the through hole 55a, so that the sealing material 7a can also be restricted from moving in the XY plane direction. Thereby, the sealing material 7a can be arrange | positioned more stably in the through-hole 55a.

このような封止材7aの外径は、100μm以上、500μm以下であるのが好ましく、150μm以上、300μm以下であるのがより好ましい。
なお、上記のことは、導電部8aについても同様である。
The outer diameter of the sealing material 7a is preferably 100 μm or more and 500 μm or less, and more preferably 150 μm or more and 300 μm or less.
The same applies to the conductive portion 8a.

[7]封止工程
次に、封止材7aおよび導電部8を加熱する。本実施形態では、封止材7aおよび導電部8の加熱は、配置工程後に、支持基板2および封止基板5をチャンバー(図示せず)に配置し、該チャンバー内を加熱することにより行われる。チャンバー内の温度を封止材7aおよび導電部8の融点以上として、各封止材7aを溶融する。これにより、貫通孔55aでは、溶融により液状となった封止材7a(以下、この液状の封止材7aを「封止材7b」と言う)は、貫通孔55aの内側面に全周にわたって密着する。よって、凹部51内と凹部51の外側も空間とは、封止材7bによって分離された状態となる。すなわち、凹部51は気密封止される。
[7] Sealing step Next, the sealing material 7a and the conductive portion 8 are heated. In the present embodiment, the sealing material 7a and the conductive portion 8 are heated by placing the support substrate 2 and the sealing substrate 5 in a chamber (not shown) and heating the inside of the chamber after the placing step. . The temperature in the chamber is set to be equal to or higher than the melting points of the sealing material 7a and the conductive portion 8, and each sealing material 7a is melted. As a result, in the through-hole 55a, the sealing material 7a that has become liquid by melting (hereinafter, this liquid sealing material 7a is referred to as "sealing material 7b") extends to the inner surface of the through-hole 55a over the entire circumference. In close contact. Therefore, the space inside the recess 51 and the space outside the recess 51 are separated by the sealing material 7b. That is, the recess 51 is hermetically sealed.

なお、本工程におけるチャンバー内の温度は、支持基板2の融点Tおよび封止基板5の融点Tよりも低い温度とされる。これにより、本工程における支持基板2および封止基板5の熱変形を防止することができる。よって、寸法精度が高い物理量センサー1を得ることができる。 The temperature in the chamber in this process is a temperature lower than the melting point T 5 of the melting point T 2 and the sealing substrate 5 of the supporting substrate 2. Thereby, the thermal deformation of the support substrate 2 and the sealing substrate 5 in this process can be prevented. Therefore, the physical quantity sensor 1 with high dimensional accuracy can be obtained.

ここで、封止材7として金属材料を用いることにより、封止材7bは、比較的表面張力が高く、貫通孔55a内に留まり易くなる。したがって、封止材7bが貫通孔55aの下面開口から凹部51内に流入するのを防止することができる。   Here, by using a metal material as the sealing material 7, the sealing material 7 b has a relatively high surface tension and tends to stay in the through hole 55 a. Therefore, the sealing material 7b can be prevented from flowing into the recess 51 from the lower surface opening of the through hole 55a.

また、封止材7bの粘度は、ある程度高いのが好ましく、具体的には、1×10−3Pa・s以上であるのが好ましく、3×10−3Pa・s以上であるのがより好ましい。これにより、封止材7bが貫通孔55aの下面開口から凹部51内に流入するのをより効果的に防止することができる。 Further, the viscosity of the sealing material 7b is preferably high to some extent, specifically, it is preferably 1 × 10 −3 Pa · s or more, and more preferably 3 × 10 −3 Pa · s or more. preferable. Thereby, it can prevent more effectively that the sealing material 7b flows in into the recessed part 51 from the lower surface opening of the through-hole 55a.

さらに、前述したように、貫通孔55aの下面開口の開口径が十分に小さい。これにより、上記と相まって、封止材7bが凹部51内に流入するのをさらに効果的に防止することができる。   Furthermore, as described above, the opening diameter of the lower surface opening of the through hole 55a is sufficiently small. Thereby, combined with the above, it is possible to more effectively prevent the sealing material 7b from flowing into the recess 51.

また、貫通孔55b〜55dでは、導電部8aが溶融されて液状の導電部8bとなる。これにより、導電部8bは、貫通孔55b〜55d内をそれぞれ流下し、それぞれ導電層52と接触する。これにより、導電層52および導電部8bは、電気的に接続される。   In the through holes 55b to 55d, the conductive portion 8a is melted to form a liquid conductive portion 8b. As a result, the conductive portion 8 b flows down through the through holes 55 b to 55 d and comes into contact with the conductive layer 52. Thereby, the conductive layer 52 and the conductive portion 8b are electrically connected.

そして最後に、封止材7bおよび導電部8bを、例えば常温に戻すことにより凝固させる。これにより、凹部51は、封止材7によって封止されるとともに、封止基板5の上面に接続端子としての導電部8を備える物理量センサー1を得ることができる。   Finally, the sealing material 7b and the conductive portion 8b are solidified by returning them to room temperature, for example. Thereby, while the recessed part 51 is sealed with the sealing material 7, the physical quantity sensor 1 provided with the electroconductive part 8 as a connection terminal on the upper surface of the sealing substrate 5 can be obtained.

なお、封止材7aの溶融に先立って、チャンバー内の圧力を一旦、真空または減圧状態とし、その後に、チャンバー内に不活性ガスを注入して大気圧に戻してもよい。これにより、封止材7aと貫通孔55aの内側面との間の微小な隙間を介して凹部51内に不活性ガスが流入する。そして、この状態で上記のように凹部51を封止することにより、素子片3は、長期安定性に優れる。
このように、工程[1]〜[7]を経て、物理量センサー1が得られる。
Prior to melting the sealing material 7a, the pressure in the chamber may be temporarily set to a vacuum or a reduced pressure, and then an inert gas may be injected into the chamber to return to atmospheric pressure. Thereby, an inert gas flows in into the recessed part 51 via the micro clearance gap between the sealing material 7a and the inner surface of the through-hole 55a. And in this state, the element piece 3 is excellent in long-term stability by sealing the recessed part 51 as mentioned above.
Thus, the physical quantity sensor 1 is obtained through steps [1] to [7].

また、本製造方法によれば、接続端子としての導電部8と、凹部を封止する封止材7とを同じ工程で、同時に形成することができる。よって、導電部の製造工程と、封止部の製造工程とを別途行うのを省略することができる。したがって、本製造方法は、生産性に優れる。   Moreover, according to this manufacturing method, the electroconductive part 8 as a connection terminal and the sealing material 7 which seals a recessed part can be formed simultaneously at the same process. Therefore, it is possible to omit separately performing the manufacturing process of the conductive part and the manufacturing process of the sealing part. Therefore, this manufacturing method is excellent in productivity.

また、本製造方法によれば、SOI基板を母材として封止基板5を製造するため、絶縁層54がエッチングのストップ層として機能する。これにより、導電層52、54を所望の深さだけエッチングにより除去することができる。よって、高い寸法精度で物理量センサー1を得ることができる。   Moreover, according to this manufacturing method, since the sealing substrate 5 is manufactured using the SOI substrate as a base material, the insulating layer 54 functions as an etching stop layer. Thereby, the conductive layers 52 and 54 can be removed by etching to a desired depth. Therefore, the physical quantity sensor 1 can be obtained with high dimensional accuracy.

<第2実施形態>
次に、本発明の物理量センサーの第2実施形態について説明する。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the physical quantity sensor of the present invention will be described.

図11は、本発明の物理量センサーの第2実施形態を示す断面図である。
以下、この図を参照して物理量センサーの第2実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the physical quantity sensor of the present invention.
Hereinafter, the second embodiment of the physical quantity sensor will be described with reference to this drawing. However, the difference from the above-described embodiment will be mainly described, and the description of the same matters will be omitted.

第2実施形態では、封止基板の構成が異なること以外は前記第1実施形態と略同様である。   The second embodiment is substantially the same as the first embodiment except that the configuration of the sealing substrate is different.

図11に示すように、物理量センサー1Aでは、封止基板5Eは、導電層56と、絶縁層57とで構成された2層構造をなしている。また、導電層56と絶縁層57とは、支持基板2側からこの順に積層されている。これにより、上面の全面に絶縁層56が露出することとなり、封止基板5Eの上面が不本意に外部と電気的に接続されるのを防止することができる。   As illustrated in FIG. 11, in the physical quantity sensor 1 </ b> A, the sealing substrate 5 </ b> E has a two-layer structure including a conductive layer 56 and an insulating layer 57. The conductive layer 56 and the insulating layer 57 are laminated in this order from the support substrate 2 side. As a result, the insulating layer 56 is exposed on the entire upper surface, and the upper surface of the sealing substrate 5E can be prevented from being unintentionally electrically connected to the outside.

導電層56には、第1実施形態と同様に凹部51が形成されている。
絶縁層57には、貫通孔55a〜55dが形成されている。また、絶縁層57は、素子片3が収納される内部空間の壁部の一部を担っている。このため、絶縁層57の厚さは、十分な機械的強度を有する厚さであるのが好ましい。絶縁層57の厚さは、具体的には、5μm以上、150μm以下であるのが好ましく、10μ以上、50μm以下であるのがより好ましい。なお、導電層56の厚さは、第1実施形態での導電層52の厚さと同じ程度とされる。
In the conductive layer 56, a recess 51 is formed as in the first embodiment.
Through holes 55 a to 55 d are formed in the insulating layer 57. Further, the insulating layer 57 serves as a part of the wall portion of the internal space in which the element piece 3 is accommodated. For this reason, the thickness of the insulating layer 57 is preferably a thickness having sufficient mechanical strength. Specifically, the thickness of the insulating layer 57 is preferably 5 μm or more and 150 μm or less, and more preferably 10 μm or more and 50 μm or less. The thickness of the conductive layer 56 is approximately the same as the thickness of the conductive layer 52 in the first embodiment.

導電層56を構成する材料としては、導電性を有していれば特に限定されず、第1実施形態での導電層52と同様の構成材料を用いることができる。   The material constituting the conductive layer 56 is not particularly limited as long as it has conductivity, and the same constituent material as that of the conductive layer 52 in the first embodiment can be used.

絶縁層57を構成する材料としては、絶縁性を有していれば特に限定されず、第1実施形態での絶縁層54と同様の構成材料や、各種ガラス材料や、各種セラミックス材料等を用いることができる。   The material constituting the insulating layer 57 is not particularly limited as long as it has insulating properties, and the same constituent materials as those of the insulating layer 54 in the first embodiment, various glass materials, various ceramic materials, and the like are used. be able to.

また、これらの材料のうち、絶縁層57が光透過性を有する材料で構成されていた場合、凹部51内の素子片3を視認することができる。よって、素子片3が不良品であるか否かを確認することができる。   Moreover, when the insulating layer 57 is comprised with the material which has a light transmittance among these materials, the element piece 3 in the recessed part 51 can be visually recognized. Therefore, it can be confirmed whether the element piece 3 is a defective product.

このような物理量センサー1Aによれば、第1実施形態における導電層53の溝62を形成し、溝62に絶縁部6を埋設するのを省略することができる。よって、その分、物理量センサー1Aの製造工程が簡素になる。   According to such a physical quantity sensor 1 </ b> A, it is possible to omit forming the groove 62 of the conductive layer 53 and embedding the insulating portion 6 in the groove 62 in the first embodiment. Therefore, the manufacturing process of the physical quantity sensor 1A is simplified accordingly.

さらに、絶縁層57は、導電層56をエッチングにより加工する際、該エッチングのストップ層として機能する。これにより、凹部51、溝62の深さを所望の深さにすることができる。よって、凹部51、溝62の形成精度(寸法精度)を高めることができる。   Furthermore, the insulating layer 57 functions as a stop layer for etching when the conductive layer 56 is processed by etching. Thereby, the depth of the recessed part 51 and the groove | channel 62 can be made into a desired depth. Therefore, the formation accuracy (dimensional accuracy) of the recess 51 and the groove 62 can be increased.

2.電子機器
次いで、物理量センサー1を適用した電子機器について、図12〜図14に基づき、詳細に説明する。
2. Electronic Device Next, an electronic device to which the physical quantity sensor 1 is applied will be described in detail with reference to FIGS.

図12は、本発明の物理量センサーを備える電子機器を適用したモバイル型(またはノート型)のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。この図において、パーソナルコンピューター1100は、キーボード1102を備えた本体部1104と、表示部1108を備えた表示ユニット1106とにより構成され、表示ユニット1106は、本体部1104に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。このようなパーソナルコンピューター1100には、角速度検知手段として機能する物理量センサー1が内蔵されている。   FIG. 12 is a perspective view illustrating a configuration of a mobile (or notebook) personal computer to which an electronic device including the physical quantity sensor of the present invention is applied. In this figure, a personal computer 1100 includes a main body portion 1104 provided with a keyboard 1102 and a display unit 1106 provided with a display portion 1108. The display unit 1106 is rotated with respect to the main body portion 1104 via a hinge structure portion. It is supported movably. Such a personal computer 1100 incorporates a physical quantity sensor 1 that functions as angular velocity detection means.

図13は、本発明の物理量センサーを備える電子機器を適用した携帯電話機(PHSも含む)の構成を示す斜視図である。この図において、携帯電話機1200は、複数の操作ボタン1202、受話口1204および送話口1206を備え、操作ボタン1202と受話口1204との間には、表示部1208が配置されている。このような携帯電話機1200には、角速度検知手段として機能する物理量センサー1が内蔵されている。   FIG. 13 is a perspective view illustrating a configuration of a mobile phone (including PHS) to which an electronic device including the physical quantity sensor of the present invention is applied. In this figure, a cellular phone 1200 includes a plurality of operation buttons 1202, an earpiece 1204, and a mouthpiece 1206, and a display unit 1208 is disposed between the operation buttons 1202 and the earpiece 1204. Such a cellular phone 1200 incorporates a physical quantity sensor 1 that functions as angular velocity detection means.

図14は、本発明の物理量センサーを備える電子機器を適用したディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、ディジタルスチルカメラ1300は、被写体の光像をCCD(Charge Coupled Device)などの撮像素子により光電変換して撮像信号(画像信号)を生成する。   FIG. 14 is a perspective view showing a configuration of a digital still camera to which an electronic device including the physical quantity sensor of the present invention is applied. In this figure, connection with an external device is also simply shown. Here, an ordinary camera sensitizes a silver halide photographic film with a light image of a subject, whereas a digital still camera 1300 photoelectrically converts a light image of a subject with an imaging device such as a CCD (Charge Coupled Device). An imaging signal (image signal) is generated.

ディジタルスチルカメラ1300におけるケース(ボディー)1302の背面には、表示部が設けられ、CCDによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部1310は、被写体を電子画像として表示するファインダーとして機能する。   A display unit is provided on the back of a case (body) 1302 in the digital still camera 1300, and is configured to perform display based on an imaging signal from the CCD. The display unit 1310 displays a subject as an electronic image. Function as.

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。   A light receiving unit 1304 including an optical lens (imaging optical system), a CCD, and the like is provided on the front side (the back side in the drawing) of the case 1302.

撮影者が表示部に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン1306を押下すると、その時点におけるCCDの撮像信号が、メモリー1308に転送・格納される。   When the photographer confirms the subject image displayed on the display unit and presses the shutter button 1306, the CCD image pickup signal at that time is transferred and stored in the memory 1308.

また、このディジタルスチルカメラ1300においては、ケース1302の側面に、ビデオ信号出力端子1312と、データ通信用の入出力端子1314とが設けられている。そして、図示されるように、ビデオ信号出力端子1312にはテレビモニター1430が、データ通信用の入出力端子1314にはパーソナルコンピューター1440が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリー1308に格納された撮像信号が、テレビモニター1430や、パーソナルコンピューター1440に出力される構成になっている。   In the digital still camera 1300, a video signal output terminal 1312 and an input / output terminal 1314 for data communication are provided on the side surface of the case 1302. As shown in the figure, a television monitor 1430 is connected to the video signal output terminal 1312 and a personal computer 1440 is connected to the input / output terminal 1314 for data communication as necessary. Further, the imaging signal stored in the memory 1308 is output to the television monitor 1430 or the personal computer 1440 by a predetermined operation.

このようなディジタルスチルカメラ1300には、角速度検知手段として機能する物理量センサー1が内蔵されている。   Such a digital still camera 1300 incorporates a physical quantity sensor 1 that functions as angular velocity detection means.

なお、本発明の物理量センサーを備える電子機器は、図12のパーソナルコンピューター(モバイル型パーソナルコンピューター)、図13の携帯電話機、図14のディジタルスチルカメラの他にも、例えば、インクジェット式吐出装置(例えばインクジェットプリンター)、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳(通信機能付も含む)、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、POS端末、医療機器(例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡)、魚群探知機、各種測定機器、計器類(例えば、車両、航空機、船舶の計器類)、フライトシミュレーター等に適用することができる。   In addition to the personal computer (mobile personal computer) shown in FIG. 12, the mobile phone shown in FIG. 13, and the digital still camera shown in FIG. Inkjet printers), laptop personal computers, televisions, video cameras, video tape recorders, car navigation devices, pagers, electronic notebooks (including those with communication functions), electronic dictionaries, calculators, electronic game devices, word processors, workstations, televisions Telephone, crime prevention TV monitor, electronic binoculars, POS terminal, medical equipment (for example, electronic thermometer, blood pressure monitor, blood glucose meter, electrocardiogram measuring device, ultrasonic diagnostic device, electronic endoscope), fish detector, various measuring devices, instruments Type (e.g., vehicle, Sky machine, gauges of a ship), can be applied to a flight simulator or the like.

3.移動体
次いで、本発明の物理量センサーを適用した移動体について、図15に基づき、詳細に説明する。
3. Next, a moving body to which the physical quantity sensor of the present invention is applied will be described in detail with reference to FIG.

図15は、本発明の物理量センサーを備える移動体を適用した自動車の構成を示す斜視図である。自動車1500には、角速度検知手段として機能する物理量センサー1が内蔵されており、物理量センサー1によって車体1501の姿勢を検出することができる。物理量センサー1からの信号は、車体姿勢制御装置1502に供給され、車体姿勢制御装置1502は、その信号に基づいて車体1501の姿勢を検出し、検出結果に応じてサスペンションの硬軟を制御したり、個々の車輪1503のブレーキを制御したりすることができる。その他、このような姿勢制御は、二足歩行ロボットやラジコンヘリコプターで利用することができる。以上のように、各種移動体の姿勢制御の実現にあたって、物理量センサー1が組み込まれる。   FIG. 15 is a perspective view showing a configuration of an automobile to which a moving body including a physical quantity sensor of the present invention is applied. The automobile 1500 has a built-in physical quantity sensor 1 that functions as an angular velocity detection means, and the physical quantity sensor 1 can detect the posture of the vehicle body 1501. A signal from the physical quantity sensor 1 is supplied to the vehicle body posture control device 1502, and the vehicle body posture control device 1502 detects the posture of the vehicle body 1501 based on the signal, and controls the stiffness of the suspension according to the detection result. The brakes of the individual wheels 1503 can be controlled. In addition, such posture control can be used by a biped robot or a radio control helicopter. As described above, the physical quantity sensor 1 is incorporated in realizing the posture control of various moving objects.

以上、本発明の物理量センサーを図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、充填装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。   As mentioned above, although the physical quantity sensor of the present invention has been described with respect to the illustrated embodiment, the present invention is not limited to this, and each part constituting the filling device has an arbitrary configuration that can exhibit the same function. Can be substituted. Moreover, arbitrary components may be added.

また、本発明の物理量センサーは、前記各実施形態のうちの、任意の2以上の構成(特徴)を組み合わせたものであってもよい。   In addition, the physical quantity sensor of the present invention may be a combination of any two or more configurations (features) of the above embodiments.

また、前記各実施形態では、凹部は、1つ、または、2つ設けられているが、本発明ではこれに限定されず、凹部は3つ以上形成されており、各凹部にセンサー素子をそれぞれ配置してもよい。   In each of the above embodiments, one or two recesses are provided. However, the present invention is not limited to this, and three or more recesses are formed, and a sensor element is provided in each recess. You may arrange.

また、前記各実施形態では、貫通孔は、第2層および第3層を貫通しているが、本発明ではこれに限定されず、第1層、第2層および第3層を貫通していてもよい。この場合、導電部は、支持基板上の配線と接触するように設けられている。   Further, in each of the above embodiments, the through hole penetrates the second layer and the third layer, but the present invention is not limited to this, and penetrates the first layer, the second layer, and the third layer. May be. In this case, the conductive portion is provided in contact with the wiring on the support substrate.

また、前記各実施形態において、貫通孔の内側面には、絶縁膜が成膜されていてもよい。   In each of the above embodiments, an insulating film may be formed on the inner surface of the through hole.

1……物理量センサー
1A……物理量センサー
2……支持基板
21……空洞部
22……凹部
23……凹部
24……凹部
3……素子片
31……固定部
32……固定部
33……可動部
34……連結部
341……梁
342……梁
35……連結部
351……梁
352……梁
36……可動電極部
361……可動電極指
362……可動電極指
363……可動電極指
364……可動電極指
365……可動電極指
37……可動電極部
371……可動電極指
372……可動電極指
373……可動電極指
374……可動電極指
375……可動電極指
38……固定電極部
381……固定電極指
382……固定電極指
383……固定電極指
384……固定電極指
385……固定電極指
386……固定電極指
387……固定電極指
388……固定電極指
39……固定電極部
391……固定電極指
392……固定電極指
393……固定電極指
394……固定電極指
395……固定電極指
396……固定電極指
397……固定電極指
398……固定電極指
4……導体パターン
41……配線
411……突起
42……配線
421……突起
43……配線
431……突起
471……突起
472……突起
481……突起
482……突起
5、5E…封止基板
5’……SOI基板
5A……領域
5B……領域
5C……領域
5D……領域
51……凹部
52……導電層
53……導電層
54……絶縁層
55a……貫通孔
55a’……貫通孔
55b……貫通孔
55b’……貫通孔
55c……貫通孔
55c’……貫通孔
55d……貫通孔
55d’……貫通孔
56……導電層
57……絶縁層
6……絶縁部
61……溝
62……溝
7……封止材
7a……封止材
7b……封止材
8……導電部
8a……導電部
8b……導電部
1100……パーソナルコンピューター
1102……キーボード
1104……本体部
1106……表示ユニット
1108……表示部
1200……携帯電話機
1202……操作ボタン
1204……受話口
1206……送話口
1208……表示部
1300……ディジタルスチルカメラ
1302……ケース
1304……受光ユニット
1306……シャッターボタン
1308……メモリー
1310……表示部
1312……ビデオ信号出力端子
1314……入出力端子
1430……テレビモニター
1440……パーソナルコンピューター
1500……自動車
1501……車体
1502……車体姿勢制御装置
1503……車輪
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Physical quantity sensor 1A ... Physical quantity sensor 2 ... Support substrate 21 ... Cavity part 22 ... Concave part 23 ... Concave part 24 ... Concave part 3 ... Element piece 31 ... Fixed part 32 ... Fixed part 33 ... Movable part 34 ... connecting part 341 ... beam 342 ... beam 35 ... connecting part 351 ... beam 352 ... beam 36 ... movable electrode part 361 ... movable electrode finger 362 ... movable electrode finger 363 ... movable Electrode finger 364... Movable electrode finger 365... Movable electrode finger 37... Movable electrode portion 371... Movable electrode finger 372. 38... Fixed electrode portion 381... Fixed electrode finger 382... Fixed electrode finger 383... Fixed electrode finger 384... Fixed electrode finger 385... Fixed electrode finger 386. ... Fixed electrode finger 39 ... Fixed electrode 391... Fixed electrode finger 392... Fixed electrode finger 393... Fixed electrode finger 394... Fixed electrode finger 395... Fixed electrode finger 396. ... Conductor pattern 41 ... Wiring 411 ... Protrusion 42 ... Wiring 421 ... Protrusion 43 ... Wiring 431 ... Protrusion 471 ... Protrusion 472 ... Protrusion 481 ... Protrusion 482 ... Protrusion 5, 5E ... Sealing substrate 5 '... SOI substrate 5A ... area 5B ... area 5C ... area 5D ... area 51 ... concave portion 52 ... conductive layer 53 ... conductive layer 54 ... insulating layer 55a ... through hole 55a' ... Through-hole 55b …… Through hole 55b ′ …… Through hole 55c …… Through hole 55c ′ …… Through hole 55d …… Through hole 55d ′ …… Through hole 56 …… Conductive layer 57 …… Insulating layer 6 …… Insulating part 61... Groove 62... Groove 7... Sealing material 7a. 7b: Sealing material 8: Conductive portion 8a: Conductive portion 8b ... Conductive portion 1100 ... Personal computer 1102 ... Keyboard 1104 ... Main body 1106 ... Display unit 1108 ... Display unit 1200 ... Cellular phone 1202 ... Operation button 1204 ... Earpiece 1206 ... Mouthpiece 1208 ... Display 1300 ... Digital still camera 1302 ... Case 1304 ... Light receiving unit 1306 ... Shutter button 1308 ... Memory 1310 ... Display 1312 …… Video signal output terminal 1314 …… Input / output terminal 1430 …… TV monitor 1440 …… Personal computer 1500 …… Automobile 1501 …… Body 1502 …… Body attitude control device 1503 …… Wheel

Claims (6)

支持基板と、
前記支持基板上に設けられたセンサー素子と、
導電性を有する第1層および第2層と、絶縁性を有し、前記第1層と前記第2層との間に位置する第3層と、を有し、前記支持基板の前記センサー素子側の面に接合され、前記センサー素子を封止する封止基板と、
前記封止基板の、前記支持基板と接合される面と反対側に設けられ、前記センサー素子と電気的に接続された導電部と、を備え、
前記第1層、前記第3層および前記第2層は、前記支持基板側からこの順に積層され、
前記封止基板は、前記第2層および前記第3層を貫通し、前記第1層に達する貫通孔を有し、
前記貫通孔には、前記導電部が配置されており、
前記導電部と前記第1層とは、接触していることを特徴とする物理量センサー。
A support substrate;
A sensor element provided on the support substrate;
A first layer and a second layer having conductivity; and a third layer having an insulating property and positioned between the first layer and the second layer, and the sensor element of the support substrate. A sealing substrate that is bonded to the side surface and seals the sensor element;
A conductive portion provided on the opposite side of the surface to be bonded to the support substrate of the sealing substrate and electrically connected to the sensor element ;
The first layer, the third layer, and the second layer are laminated in this order from the support substrate side,
The sealing substrate has a through hole that penetrates the second layer and the third layer and reaches the first layer,
The conductive portion is disposed in the through hole,
The physical quantity sensor, wherein the conductive portion and the first layer are in contact with each other.
前記封止基板は、前記第1層を貫通するとともに、前記第2層または前記第3層を底部とし、前記センサー素子を収納する凹部を有している請求項1に記載の物理量センサー。 2. The physical quantity sensor according to claim 1 , wherein the sealing substrate penetrates through the first layer, has the second layer or the third layer as a bottom, and has a concave portion that houses the sensor element. 前記導電部は、複数設けられている請求項1または2に記載の物理量センサー。 The physical quantity sensor according to claim 1 , wherein a plurality of the conductive parts are provided. 前記封止基板は、複数の前記導電部を互いに絶縁する絶縁部を有している請求項に記載の物理量センサー。 The physical quantity sensor according to claim 3 , wherein the sealing substrate has an insulating portion that insulates the plurality of conductive portions from each other. 請求項1ないしのいずれか1項に記載の物理量センサーを備えることを特徴とする電子機器。 An electronic apparatus comprising: a physical quantity sensor according to any one of claims 1 to 4. 請求項1ないしのいずれか1項に記載の物理量センサーを備えることを特徴とする移動体。 Mobile, characterized in that it comprises a physical quantity sensor according to any one of claims 1 to 4.
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