JP6750439B2 - 電子デバイス、電子デバイス装置、電子機器および移動体 - Google Patents

電子デバイス、電子デバイス装置、電子機器および移動体 Download PDF

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Description

本発明は、電子デバイス、電子デバイス装置、電子機器および移動体に関するものである。
例えば、加速度センサーとして特許文献１に記載の構成が知られている。特許文献１の加速度センサーは、基板と、基板に設けられたセンサー部（固定部および可動部）と、センサー部を封止するように基板に接合されているカバーと、を有している。また、基板のカバーから露出している部分には、センサー部と電気的に接続された端子が設けられており、当該端子を介して、外部装置とセンサー部とを電気的に接続できるようになっている。
特開平０６−３４７４７５号公報
このような特許文献１の加速度センサーでは、端子の構成が明確ではないが、一般的には、基板上に成膜された下地層と、下地層上に成膜された被覆層と、を有する構成となっている。そして、例えば、下地層は、基板および被覆層との密着性を考慮した材料で構成され、被覆層は、電気抵抗の低減、酸化防止、ボンディンワイヤーとの相性等を考慮した材料で構成される。しかしながら、下地層および被覆層の積層体で端子を構成した場合、例えば、加速度センサーの製造工程中に熱が加わることで、下地層中の原子が被覆層中に拡散し、さらには、拡散した原子が被覆層の表面に析出することで、ボンディングワイヤーとの接合強度が低下してしまう。
本発明の目的は、対象物との接合強度の低下を抑制することのできる電子デバイス、電子デバイス装置、電子機器および移動体を提供することにある。
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、以下の適用例として実現することが可能である。
本発明の電子デバイスは、基体と、
前記基体に配置されている機能素子と、
前記基体に配置され、前記機能素子と電気的に接続されている配線と、
前記基体に配置され、前記配線と電気的に接続されている端子と、を有し、
前記端子は、前記配線と重ならない非重なり領域を有していることを特徴とする。
これにより、配線に含まれる材料の非重なり領域への移行、拡散を抑制することができる。そのため、例えば、非重なり領域に対象物を接続することで、対象物との接合強度の低下を抑制することのできる電子デバイスとなる。
本発明の電子デバイスでは、前記端子は、前記配線と重なっている重なり領域を有していることが好ましい。
これにより、より確実に、配線および端子を電気的に接続することができる。
本発明の電子デバイスでは、前記重なり領域は、前記非重なり領域の周囲を囲むように配置されていることが好ましい。
これにより、重なり領域の面積をより大きくすることができ、より確実に、配線および端子を電気的に接続することができる。
本発明の電子デバイスでは、前記配線と前記重なり領域との間に配置されている中間層を有していることが好ましい。
これにより、中間層がバリア層となって、配線に含まれる材料（原子）の端子への移行、拡散を抑制することができる。
本発明の電子デバイスでは、前記中間層は、前記基体と前記非重なり領域との間にも配置されていることが好ましい。
これにより、中間層が下地層となって、端子とベースとの接合強度を高めることができる。
本発明の電子デバイスでは、前記配線の構成材料は、白金を含んでいることが好ましい。
これにより、電子デバイスの製造時において、配線と機能素子との間で放電が起き難くなる。そのため、配線の断線や劣化、配線材料の飛散等を抑制することができる。
本発明の電子デバイスでは、前記基体の前記配線および前記端子が配置されている面は、絶縁性酸化物を含んでいることが好ましい。
これにより、ベースの構成が簡単なものとなる。
本発明の電子デバイス装置は、本発明の電子デバイスと、
電子部品と、
前記電子デバイスの前記端子と前記電子部品とを電気的に接続するボンディングワイヤーと、を有し、
前記ボンディングワイヤーは、前記端子の前記非重なり領域に接続されていることを特徴とする。
これにより、本発明の電子デバイスの効果を享受でき、高い信頼性を有する電子デバイス装置が得られる。
本発明の電子デバイス装置では、前記非重なり領域および前記ボンディングワイヤーは、同じ材料を含んでいることが好ましい。
これにより、端子とボンディングワイヤーとの接合強度を高めることができる。
本発明の電子機器は、本発明の電子デバイスを有することを特徴とする。
これにより、本発明の電子デバイスの効果を享受でき、高い信頼性を有する電子機器が得られる。
本発明の移動体は、本発明の電子デバイスを有することを特徴とする。
これにより、本発明の電子デバイスの効果を享受でき、高い信頼性を有する移動体が得られる。
本発明の第１実施形態に係る電子デバイスを示す平面図である。 図１中のＡ−Ａ線断面図である。 図１に示す電子デバイスが有する端子の断面図である。 図１に示す電子デバイスが有する端子の平面図である。 図３に示す端子にボンディングワイヤーを接続した状態の断面図である。 図１に示す電子デバイスの製造方法を示す図である。 図１に示す電子デバイスの製造方法を説明する断面図である。 図１に示す電子デバイスの製造方法を説明する断面図である。 図１に示す電子デバイスの製造方法を説明する断面図である。 図１に示す電子デバイスの製造方法を説明する断面図である。 図１に示す電子デバイスの製造方法を説明する断面図である。 本発明の第２実施形態に係る電子デバイスを示す断面図である。 本発明の第３実施形態に係る電子デバイス装置を示す断面図である。 図１３に示す電子デバイス装置の部分拡大図である。 本発明の電子機器を適用したモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。 本発明の電子機器を適用した携帯電話機（スマートフォン、ＰＨＳ等も含む）の構成を示す斜視図である。 本発明の電子機器を適用したデジタルスチールカメラの構成を示す斜視図である。 本発明の移動体を適用した自動車を示す斜視図である。
以下、本発明の電子デバイス、電子デバイス装置、電子機器および移動体を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
まず、本発明の第１実施形態に係る電子デバイスについて説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る電子デバイスを示す平面図である。図２は、図１中のＡ−Ａ線断面図である。図３は、図１に示す電子デバイスが有する端子の断面図である。図４は、図１に示す電子デバイスが有する端子の平面図である。図５は、図３に示す端子にボンディングワイヤーを接続した状態の断面図である。図６は、図１に示す電子デバイスの製造方法を示す図である。図７ないし図１１は、それぞれ、図１に示す電子デバイスの製造方法を説明する断面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図２中の上側を「上」、下側を「下」とも言う。また、各図には互いに直交する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軸に平行な方向を「Ｚ軸方向」とも言う。また、Ｚ軸方向（電子デバイスの厚さ方向）から見た平面視を単に「平面視」とも言う。
図１に示すように、電子デバイス１は、基体２と、基体２に配置されている機能素子としての加速度センサー素子３と、基体２に配置され、加速度センサー素子３と電気的に接続されている配線４と、基体２に配置され、配線４と電気的に接続されている端子５と、を有している。また、図３に示すように、端子５は、平面視で、配線４と重ならない非重なり領域５１を有している。このような構成の電子デバイス１によれば、非重なり領域５１が、配線４と重なっていないため、配線４に含まれる材料（配線材料）の非重なり領域５１への移行、拡散を抑制することができる。そのため、非重なり領域５１の表面への配線材料の析出を抑制することができ、図５に示すように、非重なり領域５１にボンディングワイヤーＢＷ等の接続配線を接続することで、高い接合強度で、ボンディングワイヤーＢＷを端子５に接続することができる。すなわち、このような構成によれば、ボンディングワイヤーＢＷとの接合強度の低下を抑制することのできる電子デバイス１が得られる。なお、非重なり領域５１に接続される部材は、ボンディングワイヤーＢＷに限定されない。以下、このような電子デバイス１について詳細に説明する。
電子デバイス１は、図１に示すように、基体２と、基体２上に配置されている加速度センサー素子３（機能素子）と、基体２上に配置され、加速度センサー素子３と電気的に接続されている配線４と、基体２上に配置され、配線４と電気的に接続されている端子５と、を有し、さらに、図２に示すように、基体２との間に加速度センサー素子３を収納するようにして基体２に接合されている蓋体６と、配線４と端子５との間に配置されている中間層７と、を有している。
基体２は、矩形の平面視形状を有する板状をなしており、上面に開放する凹部２１を有している。この凹部２１は、加速度センサー素子３と基体２との接触を防止するための逃げ部として機能する。また、基体２は、上面に開口し、凹部２１の周囲に配置された溝部２２、２３、２４を有している。溝部２２、２３、２４には、加速度センサー素子３と電気的に接続された配線４、中間層７および端子５が配置されている。各端子５は、蓋体６の外部に露出しており、これら端子５を介して外部装置と加速度センサー素子３とを電気的に接続できるようになっている。
また、基体２の配線４および端子５が配置されている面、すなわち、凹部２１の底面は、絶縁性酸化物を含んでいることが好ましい。これにより、基体２の構成を簡単なものとしつつ、複数の配線４間（端子５間）の短絡を抑制することができる。本実施形態の基体２は、例えば、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）で構成されたガラス基板である。そのため、基体２は、光透過性（内部視認性）を有している。ただし、基体２としては、ガラス基板に限定されず、例えば、シリコン基板やセラミックス基板を用いてもよい。なお、シリコン基板を用いる場合は、高抵抗のシリコン基板を用いるか、表面に熱酸化等によってシリコン酸化膜（絶縁性酸化物）を形成したシリコン基板を用いることが好ましい。
図１に示すように、配線４は、溝部２２、２３、２４内に１本ずつ設けられている。そして、各配線４は、加速度センサー素子３と電気的に接続されている。また、図２に示すように、溝部２２内に設けられた配線４は、凹部２１の底面にも広がって配置されている。これにより、後述する電子デバイス１の製造方法でも説明するように、基体２と加速度センサー素子３（シリコン基板３０）との電位を等しくすることができ、製造の際のスティッキングを抑制することができる。
このような配線４の構成材料は、白金（Ｐｔ）を含んでいる。具体的には、図３に示すように、配線４は、基体２上に配置された下地層４１と、下地層４１上に配置された電極層４２と、を有しており、電極層４２が白金（Ｐｔ）または白金（Ｐｔ）を含む合金（白金系合金）で構成されている。これにより、電気抵抗が小さく、さらに、耐腐食性（耐酸化性）に優れ、腐食（酸化）による電気抵抗の増大が抑制された電極層４２となる。また、後述する電子デバイス１の製造方法でも説明するように、電子デバイス１の製造過程で、加速度センサー素子３との間で放電が生じ難くなり、配線４の損傷、劣化や、配線材料の周囲への飛散を抑制することができる。そのため、断線や短絡を効果的に抑制することができる。
電極層４２の厚さとしては、特に限定されないが、例えば、５０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下程度であるのが好ましく、６０ｎｍ程度であるのがより好ましい。これにより、配線４の過度な厚肉化を防止しつつ、より電気抵抗の小さい配線４となる。
なお、電極層４２の構成材料としては、白金（Ｐｔ）に限定されず、例えば、白金以外の貴金属、すなわち、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）、オスミウム（Ｏｓ）や、これら貴金属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（例えば、２層以上の積層体として）用いることもできる。このような材料によれば、白金と同様に、耐腐食性に優れた電極層４２が得られると共に、配線４の電気抵抗を小さくすることができる。また、電極層４２の構成材料としては、上述した貴金属および貴金属を含む合金の他にも、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）等の金属材料や、これらを含む合金等の電気抵抗の比較的小さい材料を用いることもできる。
一方、下地層４１は、チタン（Ｔｉ）またはチタン（Ｔｉ）を含む合金（チタン系合金）で構成されている。これにより、基体２と配線４との密着性を高めることができる。このような下地層４１の厚さとしては、特に限定されないが、例えば、１００ｎｍ以上、１５０ｎｍ以下程度であることが好ましく、１３０ｎｍ程度であることがより好ましい。これにより、配線４の過度な厚肉化を防止しつつ、上述した効果を効果的に発揮することができる。なお、下地層４１の構成材料としては、同様の効果を発揮することができれば、チタン（Ｔｉ）に限定されず、基体２や電極層４２の材料によっても異なるが、例えば、タングステン（Ｗ）、モリブテン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）等の金属材料や、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（例えば２層以上の積層体として）用いることもできる。
以上、配線４について説明したが、配線４の構成は、特に限定されず、例えば、下地層４１と電極層４２との間に別の層が介在していてもよい。また、下地層４１を省略してもよい。
図１に示すように、端子５は、溝部２２、２３、２４内に１つずつ設けられている。そして、各端子５は、溝部２２、２３、２４内で、配線４と電気的に接続されている。図３および図４に示すように、このような端子５は、平面視で、配線４と重ならない非重なり領域５１と、配線４と重なっている重なり領域５２と、を有している。このような構成によれば、配線４に含まれる配線材料（Ｐｔ等）の非重なり領域５１への移行、拡散が抑制され、非重なり領域５１の表面への配線材料の析出を抑制することができる。したがって、図５に示すように、非重なり領域５１において端子５とボンディングワイヤーＢＷと接続することで、これらを高い接合強度で接続することができる。また、端子５が重なり領域５２を有することで、端子５と配線４との接触面積を広く確保することができ、より確実に、端子５と配線４とを電気的に接続することができる。
また、図４に示すように、重なり領域５２は、平面視で、非重なり領域５１の周囲を囲むように配置されている。これにより、端子５と配線４との接触面積をより広く確保することができ、より確実に、端子５と配線４とを電気的に接続することができる。特に、本実施形態では、重なり領域５２は、非重なり領域５１の全周を囲む枠状をなしている。これにより、端子５と配線４との接触面積をさらに広く確保することができ、上述した効果がより顕著となる。また、重なり領域５２を枠状とすることで、非重なり領域５１を端子５の中央部に位置させることができる。そのため、端子５の中央部を狙ってボンディングワイヤーＢＷを接続すれば、簡単かつ確実に、ボンディングワイヤーＢＷを非重なり領域５１に接続することができる。ただし、重なり領域５２の形状としては、特に限定されない。
なお、本実施形態では、非重なり領域５１は、矩形の平面視形状をなしているが、非重なり部５１の平面視形状としては、特に限定されず、例えば、三角形、五角形以上の多角形、円形、楕円形、異形等であってもよい。また、非重なり領域５１の大きさは、ボンディングワイヤーＢＷを接続するのに十分な大きさで、かつ、過度に大きすぎないことが好ましい。
端子５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、電気抵抗が比較的小さい材料であることが好ましい。このような材料としては、例えば、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）等の各種金属材料、これら金属材料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（例えば２層以上の積層体として）用いることができる。本実施形態では、端子５は、金（Ａｕ）または金（Ａｕ）系合金で構成されている。これにより、特に、耐腐食性（耐酸化性）に優れ、電気抵抗が小さい端子５が得られる。このような端子５の厚さとしては、特に限定されないが、例えば、２００ｎｍ以上、４００ｎｍ以下程度であることが好ましく、３００ｎｍ程度であることがより好ましい。これにより、端子５の過度な厚肉化を防止しつつ、ボンディングワイヤーＢＷと端子５とをより確実に接続することができる。なお、端子５の構成材料は、配線４の構成材料と異なるものであるのが好ましく、特に、白金（Ｐｔ）を含まない材料であるのが好ましい。
以上、端子５について説明した。なお、本実施形態では、非重なり領域５１と重なり領域５２とが連続して一体的に形成されているが、非重なり領域５１と重なり領域５２とを別体で形成してもよい。
図３に示すように、このような端子５の重なり領域５２と配線４との間には、中間層７が設けられている。すなわち、電子デバイス１は、配線４と重なり領域５２との間に配置されている中間層７を有している。中間層７は、配線４に含まれる配線材料が端子５に移行、拡散するのを抑制するバリア層として機能する。そのため、配線材料の端子５への移行、拡散をより効果的に抑制することができる。また、中間層７は、基体２と非重なり領域５１との間にも配置されている。中間層７は、基体２と端子５との密着性を高める下地層としても機能する。そのため、例えば、基体２と非重なり領域５１との間に中間層７が無い場合と比較して、基体２と端子５との接合強度を高めることができ、電子デバイス１の信頼性がより向上する。なお、端子５と基体２との接合強度を測定する方法として、クロスカット試験（ＪＩＳ Ｋ５６００−５−６）が挙げられる。
中間層７の構成材料としては、上述した機能（すなわち、バリア層および下地層としての機能）を発揮することができれば、特に限定されず、例えば、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）、モリブテン（Ｍｏ）等の金属材料や、これら金属材料を含む合金・化合物（例えば、ＴｉＮ、ＴｉＷ、ＴａＮ、ＴａＷ等）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（例えば２層以上の積層体として）用いることができる。なお、本実施形態では、端子５は、ＴｉＷで構成されている。このような材料を用いることで、製造が容易で、上述した効果に優れた中間層７となる。このような中間層７の厚さとしては、特に限定されないが、例えば、５０ｎｍ以上、１５０ｎｍ以下程度であることが好ましく、１００ｎｍ程度であることがより好ましい。これにより、中間層７の過度な厚肉化を防止しつつ、上述した機能（すなわち、バリア層および下地層としての機能）をより効果的に発揮することができる。
なお、本実施形態では、中間層７は、端子５の全域と重なるように端子５と基体２および配線４との間に配置されているが、例えば、非重なり領域５１と重なる部分を省略してもよい。すなわち、中間層７は、配線４と重なり領域５２との間に位置する枠状をなしていてもよい。反対に、重なり領域５２と重なる部分を省略してもよい。また、中間層７自体を省略してもよい。
図１および図２に示すように、蓋体６は、矩形の平面視形状を有する板状をなしており、下面に開放する凹部６１を有している。そして、蓋体６は、凹部６１内に加速度センサー素子３を収納するようにして、基体２に接合されている。そして、蓋体６および基体２によって、加速度センサー素子３を収納する収納空間Ｓが形成されている。また、蓋体６は、収納空間Ｓの内外を連通する連通孔６２を有しており、この連通孔６２を介して収納空間Ｓを所望の雰囲気に置換することができるようになっている。また、連通孔６２内には、封止部材６３が配置されており、封止部材６３によって、連通孔６２が封止されている。なお、封止部材６３としては、連通孔６２を封止できれば、特に限定されず、例えば、金（Ａｕ）／錫（Ｓｎ）系合金、金（Ａｕ）／ゲルマニウム（Ｇｅ）系合金、金（Ａｕ）／アルミニウム（Ａｌ）系合金等の各種合金、低融点ガラス等のガラス材料等を用いることができる。
このような蓋体６は、本実施形態では、シリコン基板で構成されている。ただし、蓋体６としては、シリコン基板に限定されず、例えば、ガラス基板やセラミックス基板を用いてもよい。また、基体２と蓋体６との接合方法としては、特に限定されず、基体２や蓋体６の材料によって適宜選択すればよいが、例えば、陽極接合、プラズマ照射によって活性化させた接合面同士を接合させる活性化接合、ガラスフリット等の接合材を介した接合、基体２の上面および蓋体６の下面に成膜した金属膜同士を接合する拡散接合等が挙げられる。
本実施形態では、接合材の一例であるガラスフリット６９（低融点ガラス）を介して基体２と蓋体６とが接合されている。基体２と蓋体６とを重ね合わせた状態では、溝部２２、２３、２４を介して収納空間Ｓの内外が連通してしまうが、これらの間に接合用のガラスフリット６９を配置することで、ガラスフリット６９によって溝部２２、２３、２４を埋めることができる。このように、ガラスフリット６９によれば、基体２と蓋体６との接合と、溝部２２、２３、２４の封止を同時に行うことができる。なお、基体２と蓋体６とを陽極接合等（溝部２２、２３、２４を封止できない接合方法）で接合した場合には、例えば、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）を用いたＣＶＤ法等で形成されたＳｉＯ２膜によって溝部２２、２３、２４を塞ぐことができる。
図１に示すように、加速度センサー素子３は、基体２の上面に凹部２１と重なるようにして接合されている。また、加速度センサー素子３は、基体２に対して変位可能な部分を有する可動体３Ａと、基体２に対して位置が固定されている固定体３Ｂと、を有している。このような加速度センサー素子３は、例えば、リン（Ｐ）、ボロン（Ｂ）等の不純物がドープされたシリコン基板をパターニングすることで形成されている。また、加速度センサー素子３は、陽極接合により基体２の上面に接合されている。ただし、加速度センサー素子３の材料や、加速度センサー素子３の基体２への接合方法は、特に限定されない。
可動体３Ａは、支持部３１、３２と、可動部３３と、連結部３４、３５と、を有している。支持部３１、３２は、凹部２１を挟んで配置されており、それぞれ、基体２の上面に接合されている。また、支持部３１は、導電性バンプＢを介して配線４と電気的に接続されている。
このような支持部３１、３２の間には可動部３３が位置している。可動部３３は、−Ｘ軸側において連結部３４を介して支持部３１に連結され、＋Ｘ軸側において連結部３５を介して支持部３２に連結されている。このような可動部３３は、連結部３４、３５を弾性変形させつつ、支持部３１、３２に対して矢印ａで示すようにＸ軸方向に変位可能である。また、可動部３３は、Ｘ軸方向に延在する基部３３１と、基部３３１からＹ軸方向両側に突出し、櫛歯状に配列されている複数の可動電極指３３２と、を有している。
固定体３Ｂは、複数の第１固定電極指３８と、複数の第２固定電極指３９と、を有している。複数の第１固定電極指３８は、可動電極指３３２のＸ軸方向一方側に配置され、対応する可動電極指３３２に対して間隔を隔てて噛み合うように並んでいる。一方、複数の第２固定電極指３９は、可動電極指３３２のＸ軸方向他方側に配置され、対応する可動電極指３３２に対して間隔を隔てて噛み合うように並んでいる。また、各第１固定電極指３８は、導電性バンプＢを介して配線４と電気的に接続されており、各第２固定電極指３９は、導電性バンプＢを介して配線４と電気的に接続されている。
以上、電子デバイス１について説明した。次に、電子デバイス１の作動について説明する。Ｘ軸方向の加速度が電子デバイス１に加わると、その加速度の大きさに基づいて、可動部３３が連結部３４、３５を弾性変形させながらＸ軸方向に変位する。このような変位に伴って、可動電極指３３２と第１固定電極指３８との隙間および可動電極指３３２と第２固定電極指３９との隙間がそれぞれ変化し、この変位に伴って、可動電極指３３２と第１固定電極指３８との間の静電容量および可動電極指３３２と第２固定電極指３９との間の静電容量の大きさがそれぞれ変化する。そのため、これら静電容量の変化（差動信号）に基づいて加速度を検出することができる。
ここで、収納空間Ｓは、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスが封入されて、使用温度（−４０℃〜８０℃程度）で、ほぼ大気圧となっていることが好ましい。収納空間Ｓを大気圧とすることで、粘性抵抗が増してダンピング効果が発揮され、可動部３３の振動を速やかに収束（停止）させることができる。そのため、電子デバイス１の加速度の検出精度が向上する。
次に、電子デバイス１の製造方法について説明する。図６に示すように、電子デバイス１の製造方法は、基体２を準備する準備工程と、基体２上に加速度センサー素子３を配置するセンサー素子配置工程と、基体２に蓋体６を接合する接合工程と、蓋体６を封止する封止工程と、を有している。
［準備工程］
まず、図７に示すように、ガラス基板からなる基体２を準備し、エッチングによって凹部２１および溝部２２、２３、２４を形成する。次に、基体２に、配線４、中間層７、端子５および導電性バンプＢを順番に形成する。
［センサー素子配置工程］
次に、図８に示すように、加速度センサー素子３の母材であるシリコン基板３０を基体２の上面に陽極接合する。次に、必要に応じてＣＭＰ（化学機械研磨）を用いてシリコン基板３０を薄肉化した後、シリコン基板３０にリン（Ｐ）、ボロン（Ｂ）等の不純物をドープ（拡散）して導電性を付与する。次に、シリコン基板３０をエッチング（好ましくは、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）等のドライエッチング）によりパターニングすることで、図９に示すように、加速度センサー素子３を形成する。
ここで、一般には、陽極接合の際、基体２とシリコン基板３０との間に高電圧を印加するため、これらの間に静電力が発生し、シリコン基板３０が基体２に貼り付いてしまう所謂「スティッキング」が生じるおそれがある。これに対して、本実施形態では、前述したように、凹部２１の底面にも配線４が設けられており、この配線４は、導電性バンプＢを介してシリコン基板３０と導通しているので、シリコン基板３０と同電位となる。そのため、基体２とシリコン基板３０との間に前述した静電力が発生せず、前述のスティッキングを効果的に抑制することができる。さらには、前述したように、配線４の電極層４２が白金（Ｐｔ）で構成されているため、配線４とシリコン基板３０とが空隙を介して対向している部分（例えば、図８中のＱで示す領域）での放電を抑制することができる。そのため、配線４の損傷、劣化や配線材料の飛散を抑制することができ、断線や短絡を抑制することができる。
また、陽極接合の際、配線４が高温（例えば、４００℃程度）に曝されるため、配線４に含まれる材料（配線材料）が、端子５に移行、拡散するおそれがある。これに対して、前述したように、配線４と端子５との間にバリア層である中間層７を設けているため、端子５への配線材料の移行、拡散を抑制することができる。また、仮に、中間層７を通過して、配線材料が端子５に移行、拡散してしまっても、そのほとんどが重なり領域５２内に留まり、非重なり領域５１への移行、拡散は、抑制される。
［接合工程］
次に、凹部６１および連通孔６２を形成した蓋体６を準備し、図１０に示すように、蓋体６を、ガラスフリット６９を介して基体２に接合する。ここで、この接合を行う際、ガラスフリット６９を溶融させるために、配線４が高温（例えば、３００℃程度）に曝されるため、配線４に含まれる材料（配線材料）が、端子５に移行、拡散するおそれがある。これに対して、前述したように、配線４と端子５との間にバリア層である中間層７を設けているため、端子５への配線材料の移行、拡散を抑制することができる。また、仮に、中間層７を通過して、配線材料が端子５に移行、拡散してしまっても、そのほとんどが重なり領域５２内に留まり、非重なり領域５１への移行、拡散は、抑制される。
［封止工程］
次に、図１１に示すように、蓋体６の連通孔６２を封止部材６３で封止する。この封止は、例えば、ボール状の封止部材６３を連通孔６２内に配置し、封止部材６３にレーザー光線を照射して溶融、硬化させることで行うことができる。以上の工程によって、電子デバイス１が得られる。
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る電子デバイスについて説明する。
図１２は、本発明の第２実施形態に係る電子デバイスを示す断面図である。
本実施形態に係る電子デバイスでは、主に、配線の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態の電子デバイスと同様である。
なお、以下の説明では、第２実施形態の電子デバイスに関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図１２では前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。
図１２に示す電子デバイス１では、配線４が光透過性を有している。前述したように、基体２は、光透過性（内部視認性）を有しているため、配線４に邪魔されることなく、基体２の底面側から収納空間Ｓ内を視認することができる。そのため、例えば、加速度センサー素子３の状態（特に、スティッキングの有無）、配線４と加速度センサー素子３との電気的な接続状態等を確認することができる。このような配線４の構成材料としては、光透過性および導電性を有していれば、特に限定されず、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯ、ＩＧＺＯ等の酸化物系の透明導電性材料が挙げられ、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。特に、本実施形態では、配線４は、ＩＴＯで構成されている。これにより、前述した第１実施形態と同様に、電子デバイス１の製造過程で、加速度センサー素子３との間で放電が生じ難くなり、配線４の損傷、劣化や、配線材料の周囲への飛散を抑制することができる。そのため、配線４の断線や短絡を効果的に抑制することができる。
このような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係る電子デバイス装置について説明する。
図１３は、本発明の第３実施形態に係る電子デバイス装置を示す断面図である。図１４は、図１３に示す電子デバイス装置の部分拡大図である。
図１３に示すように、電子デバイス装置１００は、電子デバイス１と、電子部品としての回路素子１２０（ＩＣ）と、電子デバイス１の端子５と回路素子１２０とを電気的に接続するボンディングワイヤーＢＷ１と、を有している。また、図１４に示すように、ボンディングワイヤーＢＷ１は、端子５の非重なり領域５１に接続されている。このような構成によれば、前述した第１実施形態で説明したように、端子５とボンディングワイヤーＢＷ１との接合強度を高めることができるため、信頼性の高い電子デバイス装置１００となる。以下、このような電子デバイス装置１００について詳細に説明する。
図１３に示すように、電子デバイス装置１００は、ベース基板１１０と、ベース基板１１０上に設けられている電子デバイス１と、電子デバイス１上に設けられている回路素子１２０と、電子デバイス１と回路素子１２０とを電気的に接続するボンディングワイヤーＢＷ１と、ベース基板１１０と回路素子１２０とを電気的に接続するボンディングワイヤーＢＷ２と、電子デバイス１および回路素子１２０をモールドするモールド部１３０と、を有している。
ベース基板１１０は、電子デバイス１を支持する基板であり、例えば、インターポーザー基板である。このようなベース基板１１０の上面には複数の接続端子１１１が配置されており、下面には複数の実装端子１１２が配置されている。また、ベース基板１１０内には、図示しない内部配線が配置されており、この内部配線を介して、各接続端子１１１が、対応する実装端子１１２と電気的に接続されている。このようなベース基板１１０としては、特に限定されず、例えば、シリコン基板、セラミック基板、樹脂基板、ガラス基板、ガラスエポキシ基板等を用いることができる。
また、電子デバイス１は、基体２を下側（ベース基板１１０側）に向けてベース基板１１０に配置されている。そして、電子デバイス１は、接合部材を介してベース基板１１０に接合されている。
また、回路素子１２０は、電子デバイス１上に配置されている。そして、回路素子１２０は、接合部材を介して電子デバイス１に接合されている。また、回路素子１２０は、ボンディングワイヤーＢＷ１を介して電子デバイス１の端子５と電気的に接続され、ボンディングワイヤーＢＷ２を介してベース基板１１０の接続端子１１１と電気的に接続されている。このような回路素子１２０には、電子デバイス１を駆動する駆動回路や、電子デバイス１からの出力信号に基づいて加速度を検出する検出回路や、検出回路からの信号を所定の信号に変換して出力する出力回路等が、必要に応じて含まれている。
ここで、非重なり領域５１およびボンディングワイヤーＢＷ１は、同じ材料を含んでいることが好ましい。これにより、非重なり領域５１とボンディングワイヤーＢＷ１の親和性が高まり、これらの接合強度をより高めることができる。そのため、より信頼性の高い電子デバイス装置１００が得られる。なお、非重なり領域５１の構成材料としては、特に限定されないが、本実施形態では、共に金（Ａｕ）または金（Ａｕ）系合金が用いられている。ここで、ボンディングワイヤーＢＷ１として、一般的に、金ワイヤー（高純度金ワイヤー）、銅ワイヤー（高純度銅ワイヤー）、アルミニウムワイヤー（高純度アルミニウムワイヤー、アルミニウム合金ワイヤー）が知られており、これらが用途等によって使い分けられている。そのため、非重なり領域５１は、本実施形態の金（Ａｕ）や、金以外の銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）のいずれかの材料を含んでいる（いずれかの材料で構成されている）ことが好ましい。これにより、上述した一般的なボンディングワイヤーＢＷ１を用いることができ、製造コスト等を低減することができる。また、配線４の構成材料が白金（Ｐｔ）を含む場合、非重なり領域５１およびボンディングワイヤーＢＷ１の構成材料は、実質的に白金（Ｐｔ）を含まないものであるのが好ましい。
また、モールド部１３０は、電子デバイス１および回路素子１２０をモールドしている。これにより、電子デバイス１や回路素子１２０を水分、埃、衝撃等から保護することができる。モールド部１３０としては、特に限定されないが、例えば、熱硬化型のエポキシ樹脂を用いることができ、例えば、トランスファーモールド法によってモールドすることができる。
以上のような電子デバイス装置１００は、前述した電子デバイス１を有している。そのため、電子デバイス１の効果を享受でき、信頼性の高い電子デバイス装置１００が得られる。
［電子機器］
次に、本発明の電子機器について説明する。
図１５は、本発明の電子機器を適用したモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。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は、加速度センサーとしての電子デバイス装置１００（電子デバイス１）を有している。
図１６は、本発明の電子機器を適用した携帯電話機（スマートフォン、ＰＨＳ等も含む）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、アンテナ（図示せず）、複数の操作ボタン１２０２、受話口１２０４および送話口１２０６を備え、操作ボタン１２０２と受話口１２０４との間には、表示部１２０８が配置されている。このような携帯電話機１２００は、加速度センサーとしての電子デバイス装置１００（電子デバイス１）を有している。
図１７は、本発明の電子機器を適用したデジタルスチールカメラの構成を示す斜視図である。この図において、デジタルスチールカメラ１３００におけるケース１３０２の背面には、表示部１３１０が設けられ、ＣＣＤによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部１３１０は、被写体を電子画像として表示するファインダーとして機能する。また、ケース１３０２の正面側（図中裏面側）には、光学レンズ（撮像光学系）やＣＣＤなどを含む受光ユニット１３０４が設けられている。そして、撮影者が表示部１３１０に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン１３０６を押下すると、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。このようなデジタルスチールカメラ１３００は、加速度センサーとしての電子デバイス装置１００（電子デバイス１）を有している。
このような電子機器の一例であるパーソナルコンピューター１１００、携帯電話機１２００、デジタルスチールカメラ１３００は、電子デバイス装置１００（電子デバイス１）を有している。そのため、前述した電子デバイス装置１００（電子デバイス１）の効果を享受でき、信頼性の高い電子機器となる。
なお、本発明の電子機器は、図１５のパーソナルコンピューター、図１６の携帯電話機、図１７のデジタルスチールカメラの他にも、例えば、スマートフォン、タブレット端末、時計（スマートウォッチを含む）、インクジェット式吐出装置（例えばインクジェットプリンタ）、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、ＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）等のウェアラブル端末、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。
［移動体］
次に、本発明の移動体について説明する。
図１８は、本発明の移動体を適用した自動車を示す斜視図である。この図において、自動車１５００は、電子デバイス装置１００（電子デバイス１）を有しており、電子デバイス装置１００によって、車体１５０１の姿勢を検出することができる。電子デバイス装置１００の検出信号は、車体姿勢制御装置１５０２に供給され、車体姿勢制御装置１５０２は、その信号に基づいて車体１５０１の姿勢を検出し、検出結果に応じてサスペンションの硬軟を制御したり、個々の車輪１５０３のブレーキを制御したりすることができる。
このような移動体の一例である自動車１５００は、前述した電子デバイス装置１００（電子デバイス１）を有している。そのため、前述した電子デバイス装置１００（電子デバイス１）の効果を享受でき、信頼性の高い移動体となる。
なお、電子デバイス装置１００（電子デバイス１）は、他にもキーレスエントリー、イモビライザー、カーナビゲーションシステム、カーエアコン、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）、エアバック、タイヤ・プレッシャー・モニタリング・システム（ＴＰＭＳ：Tire Pressure Monitoring System）、エンジンコントロール、ハイブリッド自動車や電気自動車の電池モニター等の電子制御ユニット（ＥＣＵ：electronic control unit）に広く適用できる。
以上、本発明の電子デバイス、電子デバイス装置、電子機器および移動体を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、前述した実施形態を適宜組み合わせてもよい。
また、前述した実施形態では、機能素子として加速度センサー素子を用いた構成について説明したが、機能素子としては、これに限定されず、例えば、角速度センサー素子、圧力センサー素子、磁気センサー素子等の各種センサー素子であってもよいし、発振器に用いられる振動子であってもよい。また、機能素子の数としては、特に限定されず、１つであってもよいし、２つ以上であってもよい。２つ以上の場合は、同じ構成の機能素子を組み合わせてもよいし、異なる構成の機能素子を組み合わせてもよい。例えば、２つの加速度センサー素子を組み合わせてもよいし、加速度センサー素子と角速度センサー素子とを組み合わせてもよい。
１…電子デバイス、２…基体、２１…凹部、２２、２３、２４…溝部、３…加速度センサー素子、３Ａ…可動体、３Ｂ…固定体、３０…シリコン基板、３１、３２…支持部、３３…可動部、３３１…基部、３３２…可動電極指、３４、３５…連結部、３８…第１固定電極指、３９…第２固定電極指、４…配線、４１…下地層、４２…電極層、５…端子、５１…非重なり領域、５２…重なり領域、６…蓋体、６１…凹部、６２…連通孔、６３…封止部材、６９…ガラスフリット、７…中間層、１００…電子デバイス装置、１１０…ベース基板、１１１…接続端子、１１２…実装端子、１２０…回路素子、１３０…モールド部、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…デジタルスチールカメラ、１３０２…ケース、１３０４…受光ユニット、１３０６…シャッターボタン、１３０８…メモリー、１３１０…表示部、１５００…自動車、１５０１…車体、１５０２…車体姿勢制御装置、１５０３…車輪、Ｂ…導電性バンプ、ＢＷ、ＢＷ１、ＢＷ２…ボンディングワイヤー、Ｓ…収納空間、ａ…矢印

Claims (15)

  1. 互いに直交する３軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸としたとき、
    前記Ｚ軸に直交する互いに表裏の関係にある上面及び下面を含む基体と、
    前記基体の前記上面に配置されている機能素子と、
    前記基体の前記上面に配置され、前記機能素子と電気的に接続されている配線と、
    前記基体の前記上面に配置され、前記Ｚ軸に直交する互いに表裏の関係にある第１の面及び第２の面を含み、前記第２の面側が前記配線と電気的に接続されている端子と、
    前記端子の前記第１の面と接続されているボンディングワイヤーと、
    を含み、
    前記Ｚ軸方向からの平面視で、前記端子は、前記配線と重なっていない非重なり領域があり、
    前記Ｚ軸方向からの平面視で、前記端子の前記ボンディングワイヤーとの接続部分は、前記配線と重なっていないことを特徴とする電子デバイス。
  2. 請求項１において、
    前記Ｚ軸方向からの平面視で、前記端子は、前記配線と重なっている重なり領域を含む電子デバイス。
  3. 請求項２において、
    前記Ｚ軸方向からの平面視で、前記重なり領域は、前記非重なり領域を囲んでいる電子デバイス。
  4. 請求項２または３において、
    前記配線と前記重なり領域との間に配置されている中間層を含む電子デバイス。
  5. 請求項４において、
    前記中間層は、前記基体と前記非重なり領域との間にも配置されている電子デバイス。
  6. 請求項１乃至５のいずれか一項において、
    前記基体の前記上面は、絶縁性酸化物を含む電子デバイス。
  7. 基体と、
    前記基体に配置されている機能素子と、
    前記基体に配置され、前記機能素子と電気的に接続されている配線と、
    前記基体に配置され、前記配線と電気的に接続されている端子と、
    を含み、
    前記端子は、
    前記配線と重なっていない非重なり領域と、
    前記配線と重なっている重なり領域と、
    を含み、
    前記配線と前記重なり領域との間に配置されている中間層を含むことを特徴とする電子デバイス。
  8. 請求項７において、
    前記重なり領域は、前記非重なり領域を囲んでいる電子デバイス。
  9. 請求項７または８において、
    前記中間層は、前記基体と前記非重なり領域との間にも配置されている電子デバイス。
  10. 請求項７乃至９のいずれか一項において、
    前記基体の前記配線および前記端子が配置されている面は、絶縁性酸化物を含む電子デバイス。
  11. 請求項１乃至１０のいずれか一項において、
    前記配線の構成材料は、白金を含む電子デバイス。
  12. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の電子デバイスと、
    前記ボンディングワイヤーと接続されている電子部品と、
    を含むことを特徴とする電子デバイス装置。
  13. 請求項１２において、
    前記非重なり領域および前記ボンディングワイヤーは、同じ材料を含む電子デバイス装置。
  14. 請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の電子デバイスを含むことを特徴とする電子機器。
  15. 請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の電子デバイスを含むことを特徴とする移動体。
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