JPH0643054A - センサ - Google Patents
センサInfo
- Publication number
- JPH0643054A JPH0643054A JP19840292A JP19840292A JPH0643054A JP H0643054 A JPH0643054 A JP H0643054A JP 19840292 A JP19840292 A JP 19840292A JP 19840292 A JP19840292 A JP 19840292A JP H0643054 A JPH0643054 A JP H0643054A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- glass plate
- plate
- silicon
- sensor
- silicon plate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Pressure Sensors (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Micromachines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 シリコン板とガラス板の一方の面との静電溶
着時にガラス板の他方の面に生じるイオン性のガラス板
の分解物の発生により、シリコン板とガラス板とから構
成されるセンサの、イオン性物質による経時変化や、分
解物の厚さの不均一さにより生じる別の基板との接着性
の低下を阻止する。 【構成】 シリコン板とガラス板とダミーガラス板の順
に積層し、真空中で３００℃、シリコン板を正の電位、
ダミーガラス板を負の電位に保ち、両板の電位差を１０
００Ｖとして、シリコン板とガラス板とを静電溶着し、
ガラス板と分解物の付着したダミーガラス板とを剥離す
る。
着時にガラス板の他方の面に生じるイオン性のガラス板
の分解物の発生により、シリコン板とガラス板とから構
成されるセンサの、イオン性物質による経時変化や、分
解物の厚さの不均一さにより生じる別の基板との接着性
の低下を阻止する。 【構成】 シリコン板とガラス板とダミーガラス板の順
に積層し、真空中で３００℃、シリコン板を正の電位、
ダミーガラス板を負の電位に保ち、両板の電位差を１０
００Ｖとして、シリコン板とガラス板とを静電溶着し、
ガラス板と分解物の付着したダミーガラス板とを剥離す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体マイクロマシンの
組立工程の主要技術であるシリコン板とガラス板との静
電溶着技術を用いたセンサに関する。
組立工程の主要技術であるシリコン板とガラス板との静
電溶着技術を用いたセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】図５にシリコン板とガラス板との静電溶
着の機構図を示す。
着の機構図を示す。
【０００３】図５において、正の電位のシリコン板１に
負の電位のガラス板２が静電溶着されている。
負の電位のガラス板２が静電溶着されている。
【０００４】シリコン板と、シリコン板と熱膨張率の近
いホウ珪酸ガラス（例えばコーニング社製パイレックス
ガラス７７４０）板とを密着させ、４００℃においてシ
リコン板を正、ガラス板を負にして電位差１０００Ｖで
静電溶着する（センサガイドブック、日本電子機械工業
会、１９９１年９月出版、ｐ６６）。
いホウ珪酸ガラス（例えばコーニング社製パイレックス
ガラス７７４０）板とを密着させ、４００℃においてシ
リコン板を正、ガラス板を負にして電位差１０００Ｖで
静電溶着する（センサガイドブック、日本電子機械工業
会、１９９１年９月出版、ｐ６６）。
【０００５】機構はガラス板が一部分解し、この内の負
イオンが正のシリコン板に移動することが主因となり、
シリコン板とガラス板との微小な間隙が充填され両板が
静電溶着すると考えられている。
イオンが正のシリコン板に移動することが主因となり、
シリコン板とガラス板との微小な間隙が充填され両板が
静電溶着すると考えられている。
【０００６】接着剤を使わない直接接合のため、センサ
の熱ヒステリシスや経時変化が良好となる。
の熱ヒステリシスや経時変化が良好となる。
【０００７】静電溶着された後のガラス板２の表面にガ
ラス板の分解物３が不均一な厚さで付着している。
ラス板の分解物３が不均一な厚さで付着している。
【０００８】シリコン板１は一部が凹み、凹みにダイア
フラム４と凹みと反対の表面に外部入力に応じて電気信
号を発生する受感部が設けられている。
フラム４と凹みと反対の表面に外部入力に応じて電気信
号を発生する受感部が設けられている。
【０００９】ガラス板２はシリコン板１の凹みに応じた
穴５を有しており、ダイアフラム側からの受感部への信
号入力を容易にしている。
穴５を有しており、ダイアフラム側からの受感部への信
号入力を容易にしている。
【００１０】図６に表面に分解物を生じたガラス板とシ
リコン板とから成るセンサの断面図を示す。
リコン板とから成るセンサの断面図を示す。
【００１１】図６において、シリコン板１及びガラス板
２に切断を容易にするための溝が周囲に設けられてい
る。
２に切断を容易にするための溝が周囲に設けられてい
る。
【００１２】シリコン板１のダイアフラム４の反対側の
表面にダイオードまたはトランジスタからなる受感部７
が形成されている。
表面にダイオードまたはトランジスタからなる受感部７
が形成されている。
【００１３】図６から明らかなようにガラス板の表面に
生成する分解物は厚さが一定でなく、ガラス板の溝の上
方にも有る。
生成する分解物は厚さが一定でなく、ガラス板の溝の上
方にも有る。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】外部入力を検知する受
感部の有るシリコン板に正の電位、シリコン板に接続さ
れるガラス板に負の電位を印加して、シリコン板とガラ
ス板とを静電溶着させるセンサにおいて、問題はガラス
板とシリコン板との溶着部と反対の方向のガラス板の表
面に分解物ができることである。
感部の有るシリコン板に正の電位、シリコン板に接続さ
れるガラス板に負の電位を印加して、シリコン板とガラ
ス板とを静電溶着させるセンサにおいて、問題はガラス
板とシリコン板との溶着部と反対の方向のガラス板の表
面に分解物ができることである。
【００１５】分解物はイオン性物質を含むため、センサ
駆動のためにシリコン板にバイアスがかかるとシリコン
板方向に移動して、センサの諸特性に経時変化を引き起
こす可能性があった。
駆動のためにシリコン板にバイアスがかかるとシリコン
板方向に移動して、センサの諸特性に経時変化を引き起
こす可能性があった。
【００１６】また、分解物によりガラス板表面が平坦で
なくなるとセンサを容器に収納または接着する際にセン
サ特性にバラツキを生じた。
なくなるとセンサを容器に収納または接着する際にセン
サ特性にバラツキを生じた。
【００１７】加えて、シリコン板とガラス板とを静電溶
着後、溝６に従ってセンサを分離するとき、分解物によ
りセンサの分離に支障を来すことがあった。
着後、溝６に従ってセンサを分離するとき、分解物によ
りセンサの分離に支障を来すことがあった。
【００１８】更に、シリコン板、ガラス板、シリコン板
の順に三層構造に組立てた場合、始めのシリコン板とガ
ラス板との静電溶着でガラス表面に分解物が形成される
と、次のシリコン板とガラス板との良好な静電溶着が望
めなかった。
の順に三層構造に組立てた場合、始めのシリコン板とガ
ラス板との静電溶着でガラス表面に分解物が形成される
と、次のシリコン板とガラス板との良好な静電溶着が望
めなかった。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明は外部入力を検知
する受感部の有るシリコン板に正の電位、シリコン板に
接続されるガラス板に負の電位を印加して、シリコン板
とガラス板とを静電溶着させたセンサにおいて、ガラス
板に更に一枚のダミーガラス板を重ねて、シリコン板に
正の電位、ダミーガラス板に負の電位を印加して、シリ
コン板とガラス板とを静電溶着させ、分解物が付着した
外側のダミーガラス板を除去する構成とした。
する受感部の有るシリコン板に正の電位、シリコン板に
接続されるガラス板に負の電位を印加して、シリコン板
とガラス板とを静電溶着させたセンサにおいて、ガラス
板に更に一枚のダミーガラス板を重ねて、シリコン板に
正の電位、ダミーガラス板に負の電位を印加して、シリ
コン板とガラス板とを静電溶着させ、分解物が付着した
外側のダミーガラス板を除去する構成とした。
【００２０】
【作用】外側のダミーガラス板に分解物が付着するが、
シリコン板の台座となる内側のガラス板には分解物は生
じない。
シリコン板の台座となる内側のガラス板には分解物は生
じない。
【００２１】詳細は不明であるが、静電溶着時の電界に
よりガラス板の途中で停止せずダミーガラス板の外側ま
で移動するためとも考えられる。
よりガラス板の途中で停止せずダミーガラス板の外側ま
で移動するためとも考えられる。
【００２２】
【実施例】図１は本発明のダミーガラス板を用いた差圧
型圧力センサの斜視図を示す。
型圧力センサの斜視図を示す。
【００２３】図１において、厚さ３００μｍ、比抵抗８
０Ωｃｍ-1のｎ型のシリコン板１のダイアフラム４の有
る領域の反対側に受感部となるホウ素を注入したｐ型の
ピエゾ抵抗が設けられている。
０Ωｃｍ-1のｎ型のシリコン板１のダイアフラム４の有
る領域の反対側に受感部となるホウ素を注入したｐ型の
ピエゾ抵抗が設けられている。
【００２４】ガラス板２は厚さ５００μｍ、線膨張係数
５．３×１０-6の東芝製ハンダガラス＃５０３を用いて
おり、静電溶着温度３００℃で印加電圧１０００Ｖでシ
リコン板１に接合されている。
５．３×１０-6の東芝製ハンダガラス＃５０３を用いて
おり、静電溶着温度３００℃で印加電圧１０００Ｖでシ
リコン板１に接合されている。
【００２５】静電溶着後のガラス板２とダミーガラス板
８との接触面は平滑であり、厚さ１００μｍのダミーガ
ラス板８の反対面は厚さの一定でない分解物３が付着し
ている。
８との接触面は平滑であり、厚さ１００μｍのダミーガ
ラス板８の反対面は厚さの一定でない分解物３が付着し
ている。
【００２６】つまり、ダミーガラス板上には分解物が生
成されるが、ガラス板の表面は平坦である。
成されるが、ガラス板の表面は平坦である。
【００２７】従って、本発明のセンサはＳｉ等から構成
されている半導体集積回路に静電溶着により容易に接合
できる。
されている半導体集積回路に静電溶着により容易に接合
できる。
【００２８】図２に本発明のセンサをＩＣに静電溶着し
た構成の断面図を示す。
た構成の断面図を示す。
【００２９】図２において、片面に半導体素子が集積し
ている厚さ５００μｍの片面ＩＣ９上に本発明のセンサ
構成により対気速度センサ１０、絶対圧センサ１１が搭
載されている。
ている厚さ５００μｍの片面ＩＣ９上に本発明のセンサ
構成により対気速度センサ１０、絶対圧センサ１１が搭
載されている。
【００３０】各センサへの入出力は、両面に電極と各面
の電極間を電気接続するスルーホールとを有する両面電
極ＩＣ１２を介して片面ＩＣ９から制御されている。
の電極間を電気接続するスルーホールとを有する両面電
極ＩＣ１２を介して片面ＩＣ９から制御されている。
【００３１】各センサと両面電極ＩＣとの間は厚さ４０
μｍの導電膜１３で橋渡しする形態で電気接続されてい
る。
μｍの導電膜１３で橋渡しする形態で電気接続されてい
る。
【００３２】対気速度センサ１０及び絶対圧センサ１１
と片面ＩＣとの間隙１４は真空に保持されている。
と片面ＩＣとの間隙１４は真空に保持されている。
【００３３】真空に保たれた間隙１４に接する片面ＩＣ
９上には固体中より高速動作可能な真空素子や気体中で
経時変化の大きな素子が配置されている。
９上には固体中より高速動作可能な真空素子や気体中で
経時変化の大きな素子が配置されている。
【００３４】平坦なガラス面で片面ＩＣに各センサを静
電溶着すれば、各センサの特性ばかりでなく、センサの
下の真空素子及び不安定な素子の特性も極めて安定に保
つことができる。
電溶着すれば、各センサの特性ばかりでなく、センサの
下の真空素子及び不安定な素子の特性も極めて安定に保
つことができる。
【００３５】他にこの構成の特徴は片面ＩＣをベースに
し、熱膨張係数がＳｉとほとんど等しいホウ珪酸ガラス
でセンサのシリコン板が静電溶着されるので、片面ＩＣ
に与える歪の影響が少なく、片面ＩＣ上の素子とのアイ
ソレーション特性が良いことである。
し、熱膨張係数がＳｉとほとんど等しいホウ珪酸ガラス
でセンサのシリコン板が静電溶着されるので、片面ＩＣ
に与える歪の影響が少なく、片面ＩＣ上の素子とのアイ
ソレーション特性が良いことである。
【００３６】図３に片面ＩＣ上で本発明のセンサ間をワ
イヤにより接続した素子の断面図を示す。
イヤにより接続した素子の断面図を示す。
【００３７】図３において、各センサは片面ＩＣに静電
溶着により強固に付着しており、一方各センサに接続さ
れたφ３０μｍの金製のワイヤ１５は外部の電源にボン
ディングされている。
溶着により強固に付着しており、一方各センサに接続さ
れたφ３０μｍの金製のワイヤ１５は外部の電源にボン
ディングされている。
【００３８】図４にガラス面の平坦性を利用して、静電
溶着とフェイスダウンボンディングを同時に行う本発明
のセンサ素子の断面図を示す。
溶着とフェイスダウンボンディングを同時に行う本発明
のセンサ素子の断面図を示す。
【００３９】図４において、片面ＩＣ９の表面の素子の
位置に合わせて、シリコン板１に電極１６が設けられて
おり、ガラス板２の片面ＩＣ９との静電溶着時に同時に
ボンディングされる。
位置に合わせて、シリコン板１に電極１６が設けられて
おり、ガラス板２の片面ＩＣ９との静電溶着時に同時に
ボンディングされる。
【００４０】図４の構成の場合、フェイスダウンボンデ
ィングされる電極は片面ＩＣの一方の面だけに接続さ
れ、片面ＩＣの反対の面とは高抵抗に保たれるようにす
ることが望ましい。
ィングされる電極は片面ＩＣの一方の面だけに接続さ
れ、片面ＩＣの反対の面とは高抵抗に保たれるようにす
ることが望ましい。
【００４１】
【発明の効果】このように、本発明によればガラス板の
表面にガラス成分が分解した分解物が形成されることを
防止することができる。
表面にガラス成分が分解した分解物が形成されることを
防止することができる。
【００４２】その結果、一方の面にシリコン板を接合し
ているガラス板の他方の平滑なガラス面に、再びシリコ
ン板を静電溶着により良好に接合できる。
ているガラス板の他方の平滑なガラス面に、再びシリコ
ン板を静電溶着により良好に接合できる。
【００４３】また、イオン性の分解物によるセンサの経
時変化を阻止し、センサの信頼性を向上させることがで
きる。
時変化を阻止し、センサの信頼性を向上させることがで
きる。
【００４４】加えて、マイクロマシンのようにレイノル
ズ数（ρＵｌ／μ、ここでρは密度、Ｕは代表的な速
さ、ｌは代表的な長さ、μは粘性率である。）の小さな
移動体の表面をガラスにより構成しても表面の突起物が
無くなるので、摩擦力が小さくなり、マイクロマシンの
移動が容易になると言う長所がある。
ズ数（ρＵｌ／μ、ここでρは密度、Ｕは代表的な速
さ、ｌは代表的な長さ、μは粘性率である。）の小さな
移動体の表面をガラスにより構成しても表面の突起物が
無くなるので、摩擦力が小さくなり、マイクロマシンの
移動が容易になると言う長所がある。
【図１】本発明のダミーガラス板を用いるセンサの斜視
図である。
図である。
【図２】本発明の平坦化されたセンサのガラス板と他の
基板との溶着断面図である。
基板との溶着断面図である。
【図３】本発明の平坦化されたセンサ間をワイヤボンデ
ィングした接続断面図である。
ィングした接続断面図である。
【図４】基板上に本発明のセンサのガラス板及び電極を
同時接続した断面図である。
同時接続した断面図である。
【図５】シリコン板とガラス板との静電溶着の機構図で
ある。
ある。
【図６】シリコン板とガラス板との静電溶着時の断面図
である。
である。
１ シリコン板 ２ ガラス板 ３ 分解物 ４ ダイアフラム ５ 穴 ６ 溝 ７ 受感部 ８ ダミーガラス板 ９ 片面ＩＣ １０ 対気速度センサ １１ 絶対圧センサ １２ 両面電極ＩＣ １３ 導電膜 １４ 間隙 １５ ワイヤ １６ 電極
Claims (1)
- 【請求項１】 外部入力を検知する受感部の有るシリコ
ン板に正の電位、シリコン板に接続されるガラス板に負
の電位を印加して、シリコン板とガラス板とを静電溶着
させたセンサにおいて、ガラス板に更に一枚のダミーガ
ラス板を重ねて、シリコン板に正の電位、ダミーガラス
板に負の電位を印加して、シリコン板とガラス板とを静
電溶着させたことを特徴とするセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19840292A JPH0643054A (ja) | 1992-07-24 | 1992-07-24 | センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19840292A JPH0643054A (ja) | 1992-07-24 | 1992-07-24 | センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0643054A true JPH0643054A (ja) | 1994-02-18 |
Family
ID=16390536
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19840292A Pending JPH0643054A (ja) | 1992-07-24 | 1992-07-24 | センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0643054A (ja) |
-
1992
- 1992-07-24 JP JP19840292A patent/JPH0643054A/ja active Pending
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