JPH01245164A - 加速度センサの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、加速度センサの製造方法にかかり、特にピエ
ゾ抵抗素子を用いた片持梁加速度センサの実装方法に関
する。

（従来の技術） 車両などの加速度を測定する加速度センサは、通常第８
図および第９図に示すように、先端に重り１を有し固定
部近傍にピエゾ抵抗素子２を配設してなる片持梁３を有
するセンサチップ４を、該重りの下側への変位を制限す
るための下部ストｙバ５と該重りの上側への変位を制限
するための上部ストッパ６とで挾んだセンサ部７を、セ
ラミック基板からなる支持台８の表面に形成された凹部
０内に搭載し、金属キャップって覆い、この凹部０と金
属キャップつとによって形成される空間にダンピングオ
イル１０を充填し、封止されている。

９ａはダンピングオイル注入口である。

そして、この加速度センサでは、センサチップ４に対し
て垂直な方向に加速度がかかるように設置し、加速度に
よる荷重により片持梁３の変位をピエゾ抵抗素子２の抵
抗値変化として検出するようにしている。ここで上部お
よび下部ストッパ５．６は過大な加速度が加わった場合
にも片持梁の変位を制限しその破壊を防止するために設
けられており、また、ダンピングオイルによる封止は片
持梁の共振を抑制するためである。

（発明が解決しようとする課題） ところでこのような加速度センサは、従来次のようにし
て製造されていた。

まず、下部スＩ・ツバ５、センサチップ４、上部ストツ
パ６を形成する。ここでセンサチップ４は、シリコン基
板を出発材料とし、異方性エツチングにより重り１およ
び片持梁３をもつように整形しな後、片持梁３の支持点
近傍に薄膜技術を用いてにピエゾ抵抗素子２を形成する
ことにより形成される。

続いて、所望の形状に加工された支持台８の凹部０内に
下部ストッパ５、センサチップ４、上部ストッパ６を低
融点ガラスやエポキシ系接着剤で順次接着した後、前記
ピエゾ抵抗素子２の電気接続のためのワイヤボンディン
グを行う。

そして最後に、金属キャップ９でを接着し、この凹部０
と金属キャップつとによって形成される空間に、ダンピ
ングオイル注入口９ａがらダンピングオイル１０を充填
した後、このダンピングオイル注入口９ａを蓋体９ｂで
封止することによって、第８図に示したような加速度セ
ンサが完成する。

このように、従来は、センサチップ４への下部ストッパ
５や上部ストッパ６の接着、ダンピングオイル１０の封
入等の実装は全てチップレベルで単品毎になされていた
ため、組み立て工数が多く、コストが高い上、センサチ
ップ４と下部ストッパ５および上部ストッパ６との位置
合わせに時間がかかり作業性が悪い上、組み立て工数が
多く、コストの高騰を逸れ得ないという問題があった。

本発明は前記実情に鑑みてなされたもので、製造が容易
で、信頼性の高い加速度センサを提供することを目的と
する。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） そこで本発明では、夫々多数個のセンサチップ、下部ス
トッパ、上部ストッパの配列されたセンサチップ形成用
基板と下部ストッパ形成用基板と上部ストッパ形成用基
板とをウェハレベルではり合わせ、各センサチップ毎に
これを囲むセンサ空間を形成し、このセンサ空間内にダ
ンピングオイル注入し封止後、個々のセンサに分離する
ようにしている。

（作用） 上記構成により、個々のセンサチップ、下部ストッパ、
上部ストッパを位置合わせして接合する必要はなく、セ
ンサチップ形成用基板と下部ストッパ形成用基板と上部
ストッパ形成用基板とをウェハレベルで位置合わせすれ
ば良いため、作業性が大幅に向上する。

望ましくは、センサ空間内にダンピングオイル注入した
後、封止を行うに際し、支持台を兼ねた封止板をダンピ
ングオイル注入口の側に接合するようにすれば、位置合
わせの必要もなく一時に全部のセンサの封止が可能とな
り、更に製造作業性が向上する。

（実施例） 以下、本発明の実施例について図面を参照しつつ詳細に
説明する。

第１図は、本発明実施例の方法によって形成される加速
度センサを示す図である。

この加速度センサは、下部ストッパ１５と上部ストッパ
１６とに夫々凹部１５ａ、１６ａを形成し、重り１１の
周りにダンピングオイル注入口１６ｂを除いて閉じられ
たダンピングオイル注入用空間Ｓを形成すると共に上部
ストッパ１６に接合されたガラス基板からなる支持台１
８により前記ダンピングオイル注入口１６ｂが閉じられ
てなることを特徴とするものである。

すなわち、先端に重り１１を有し固定部近傍にピエゾ抵
抗素子１２を配設してなる片持梁１３を有するセンサチ
ッグ１４を、該重りの下側への変位を制限するための下
部ストッパ１５と該重りの上側への変位を制限するため
の上部ストッパ１６とで挾みんだセンサ部１７を、ガラ
ス基板からなる支持台１８に接合してなるものである。

次に、この加速度センサの製造方法について説明する。

まず、第２図＜ａ）に示すように、ガラス基板に所定の
間隔で電気接続用の切り込みＣを形成すると共に、スク
ライブラインＬ１を形成し支持台形成用基板Ｗ１を形成
する。

続いて、第２図（ｂ）乃至第２図（ｄ）に示すように、
シリコン基板を出発材料とし、しドラジン等を用いた異
方性エツチングにより形状加工を行い上部ストッパ形成
用基板Ｗ２、センサ形成用基板Ｗ３、下部ストッパ形成
用基板Ｗ４を形成する。これら、上部ストッパ形成用基
板Ｗ２、センサ形成用基板Ｗ３、下部ストッパ形成用基
板Ｗ４には夫々対応する位置に単位センサ領域毎に分割
するためのスクライブラインＬ２〜Ｌ４が配設されてい
る。

この上部ストッパ形成用基板Ｗ２には単位センサ領域毎
に１つづつのダンピングオイル注入口１６ｂが形成され
ており、さらに支持台形成用基板Ｗ１と同様に所定の間
隔で電気接続用の切り込みＣを形成が形成されている。

またセンサ形成用基板Ｗ３には、この後通常の薄膜技術
を用い水素化アモルファスシリコンの感圧層パターンと
アルミニウムの配線パターンとからなるピエゾ抵抗素子
１２が所定の間隔で形成される。

第３図（ａ＞乃至第３図（ｄ）は夫々各基板のスクライ
ブライン内の個々の領域を示す説明図である。ここで第
３図（ｃ）に示すようにセンサ形成用基板Ｗ３はピエゾ
抵抗素子の形成と同時に薄膜技術によって形成された配
線パターンとこの先端に形成されるボンディングバヅド
Ｂとを具備している。

このようにして支持台形成用基板Ｗ１、上部ストッパ形
成用基板Ｗ２、センサ形成用基板Ｗ３、下部ストッパ形
成用基板Ｗ４を形成した後、実装工程に入るわけである
が、まず、第４図に示すように、下部ストッパ形成用基
板Ｗ４上にセンサ形成用基板Ｗ３を接合する。

次いで、第５図に示すように、この上層に上部ストッパ
形成用基板Ｗ２を接合する。

そして、第６図に示すように各ダンピングオイル注入口
１６ｂから順次ダンピングオイル１０を充填する。

さらに、第７図に示すように、上部ストッパ形成用基板
Ｗ２の上層にアノ−デイックボンデインクにより、前記
支持台形成用基板Ｗ１を接合し、各ダンピングオイル注
入口１６ｂを塞ぐ。

ｌ＆後に、前記スクライブラインＬ１〜Ｌ４に沿って個
々のセンサに分離し、第１図に示したような加速度セン
サが完成する。

このようにして、夫々１回の位置合わせで一度に多数の
加速度センナが多量に形成される。またダンピングオイ
ル注入口の封正に際しても従来のように１つ１つ行う必
要がない上、綿密な位置合わせは不要で、支持台形成用
基板Ｗ１を接合することにより一時に行うことができる
。

このように、従来の加速度センサでは支持台８内に形成
された凹部０と金属キャップつとによってセンサ空間（
ダンピングオイル注入空間）を形成していたのに対し、
本実施例によれば、下部ストッパ１５と上部ストッパ１
６とに夫々凹部１５ａ、１６ａを形成し、重り１１の周
りにダンピングオイル注入口１６ｂを除いて閉じられた
ダンピングオイル注入用空間Ｓを形成するようにしてい
るため、上部ストッパ形成用基板Ｗ２、センサ形成用基
板Ｗ３、下部ストッパ形成用基板Ｗ４を接合すれば、ウ
ェハレベルでダンピングオイルオイルの注入が可能とな
り、作業性が極めて良好となる。

なお、本実施例では、スクライブラインを各基板に予め
形成しておくようにしたが、なくてもよい。

また、さらにスクライブラインがさらに深い■溝となる
ようにエツチング工程で形成しておくようにするとダイ
シングがさらに容易となる。

また、ダンピングオイル注入口の封正に際して、支持台
形成用基板Ｗ１を接合することにより一時に行うように
したが、この方法に限定されることなく樹脂によって封
止するなど適宜変更可能である。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、本発明の加速度センサの製造
方法によれば、夫々多数個のセンサ領域、上部ストッパ
、下部ストッパを所定の間隔で配列したセンサチップ形
成用基板と、上部ストッパ形成用基板と、下部ストッパ
形成用基板とを貼り合わせて、各領域毎に片持梁および
重りを囲むセンサ空間を形成し、この各センサ空間内に
ダンピングオイルを注入した後ダンピングオイル注入口
を封止し、各単位センサ毎に切断分離するようにしてい
るため、組み立てが容易で極めて信顆性の高いものとな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の加速度センサを示す図、第２図
乃至第７図はこの加速度センサの製造工程を示す図、第
８図は従来の加速度センサを示す図、第９図は従来の加
速度センサのセンサチップを示す図である。 １．１１・・・重り、２．１２・・・ピエゾ抵抗素子、
３．１３・・・片持梁、４．１４・・・センサチップ、
５．１５・・・下部ストッパ、６．１６・・・上部スト
ッパ、７．１７・・・センサ部、８・・・支持台、９・
・・金属キャップ、１０・・・ダンピングオイル、１６
ｂ・・・ダンピングオイル注入口、０・・・凹部、Ｓ・
・・ダンピングオイル注入用空間。 代理人弁理士　　三　好　保　男 第１図 第３図　（ａ） 第３図（ｃ） 筆３ｒ不　（ｄ） 第８図 第９図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　先端に重りを有し、固定部近傍にピエゾ抵抗素子を配
   設してなる片持梁を有するセンサ基板を所定の間隔で配
   列してなるセンサ形成用基板を形成するセンサ形成用基
   板形成工程と、 該重りの下側への変位を制限すべく、該重りに対応する
   位置に下部ストッパを配列してなる下部ストッパ基板を
   形成する下部ストッパ基板形成工程と、 該重りの上側への変位を制限すべく、該重りに対応する
   位置に上部ストッパを配列してなる上部ストッパ基板を
   形成する上部ストッパ基板形成工程と、 前記センサ形成用基板に下部ストッパ基板および上部ス
   トッパ基板を貼着する貼着工程と、前記センサ基板と上
   部および下部ストッパとによって形成される各ダンピン
   グ液注入用の空間にダンピング液を注入し、この各空間
   を封止する封止工程と、 ダイシングを行い単位センサ毎に分離するダイシング工
   程とを備えたことを特徴とする加速度センサの製造方法
   。