KR101174680B1

KR101174680B1 - 가속도 센서 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR101174680B1
Application number: KR1020050070811A
Authority: KR
Inventors: 나오카츠 이케가미
Original assignee: 오끼 덴끼 고오교 가부시끼가이샤
Priority date: 2004-12-22
Filing date: 2005-08-02
Publication date: 2012-08-16
Also published as: US20060130580A1; JP4542885B2; JP2006177768A; KR20060071841A; CN1793936A; CN1793936B; US7509858B2

Abstract

과제

간단한 제조 방법으로 내충격성 등을 향상시킨다.

해결수단

가속도 센서는, 추 (錘) 고정부 (13) 를 가요적으로 지지하는 주변 고정부 (12) 와 추고정부 (13) 에 고정된 추부 (23) 와, 이 추부 (23) 를 패키지 저부 (61) 등의 센서 탑재부로부터 소정의 간격을 두고 배치하기 위해 주변 고정부 (12) 를 상기 센서 탑재부에 고정하는 대좌부 (臺座部) (21) 와, 상기 센서 탑재부에 대향하는 위치에 배치되고, 추부 (23) 의 변위를 제한하는 스토퍼부 (15) 를 구비하고 있다. 그리고, 스토퍼부 (15) 상 등에 직접, 경화성의 탄성 접착제 (예를 들어, 액체에서 탄성체로 경화하는 규소계 고무 : 50 등) 을 디스펜서 등을 사용하여 일정량 도포하고 있다. 이에 의해, 스토퍼부 (15) 에 가해지는 충격력 등을 탄성 접착제에 의해 흡수 및 억제할 수 있고, 스토퍼부 (15) 를 보강하여 내충격성 등의 기계적 강도를 향상할 수 있다.

가속도 센서, 추고정부, 주변 고정부, 추부

Description

가속도 센서 및 그 제조 방법{ACCELERATION SENSOR AND METHOD OF PRODUCING THE SAME}

도 1 은 본 발명의 제 1 실시예를 나타내는 가속도 센서의 개략의 구성도.

도 2 는 도 1 의 가속도 센서의 일부를 생략한 사시도.

도 3 은 도 1 의 가속도 센서의 저면도.

도 4 는 도 1 의 가속도 센서의 제조 방법을 나타내는 공정도 (1).

도 5 는 도 1 의 가속도 센서의 제조 방법을 나타내는 공정도 (2).

도 6 은 도 1 의 가속도 센서의 제조 방법을 나타내는 공정도 (3).

도 7 은 도 1 의 가속도 센서의 제조 방법을 나타내는 공정도 (4).

도 8 은 본 발명의 제 2 실시예를 나타내는 가속도 센서의 개략의 평면도.

도 9 는 본 발명의 제 3 실시예를 나타내는 가속도 센서의 개략의 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10, 20 : 규소 기판 12 : 주변 고정부

13 : 추고정부 14 : 빔부

15 : 스토퍼부 16 : 저항 소자

21 : 대좌부 23 : 추부

50, 50-1～50-3, 50A : 규소계 고무 60 : 패키지

70 : 디스펜서

[특허문헌 1] 일본 공개특허공보 2004-198243 호

본 발명은 XYZ 의 3 축 방향의 가속도를 검출하기 위한 가속도 센서와 그 제조 방법, 특히 간단한 제조 방법에 의해 내충격성을 향상시키는 파괴 방지 기술에 관한 것이다.

종래, 파괴 방지 대책을 행한 가속도 센서에 관한 기술로서는, 예를 들어, 상기 문헌에 기재된 것이 있었다.

이 특허문헌 1 에 기재된 가속도 센서에서는 추고정부와, 상기 추고정부의 주변에 배치된 주변 고정부와, 상기 추고정부를 상기 주변 고정부에 가요적으로 연결하는 빔부와, 상기 빔부의 표면에 형성된 피에조 저항 효과를 갖는 저항 소자와, 상기 추고정부에 고정된 추부와, 상기 추부를 패키지의 저면으로부터 소정의 간격을 두고 배치하기 위해 상기 주변 고정부를 상기 패키지에 고정하는 대좌부와, 상기 주변 고정부의 내측에서 상기 패키지의 저면에 대향하는 위치에 배치된 상기 추부의 변위를 제한하는 스토퍼부와, 상기 스토퍼부 상에 형성된 알루미늄의 보강재를 구비하고 있다.

이러한 가속도 센서에 의하면, 추고정부에 고정된 추부에 가속도가 가해지면 빔부가 휘고, 이 빔부의 표면에 형성된 저항 소자의 저항치가 변화한다. 이 변화량에 따라 가속도의 크기와 방향이 산출된다.

추부에 하향의 가속도가 가해지면, 빔부가 휘어 추부가 아래쪽으로 변위하지만, 이 추부의 저면이 패키지의 저부에 접하는 위치에서 정지되어 그 이상의 변위가 저지된다. 또한, 추부에 상향의 가속도가 주어지면, 빔부가 휘어 추부가 상방에 변위하지만, 이 추부의 바깥 가장자리가 스토퍼부에 접한 위치에서 정지되고, 그 이상의 변위가 저지된다. 특히, 스토퍼부 상에는 알루미늄의 보강재를 형성하고, 낙하시의 내충격성 (예를 들어, 1.5m 의 높이로부터의 낙하에서는 충격력이 6000G 에 상당하고, 이를 해소하는 것.) 을 향상시키고 있다.

그러나, 특허문헌 1 에 기재된 종래의 가속도 센서에는 다음과 같은 과제가 있었다.

종래의 스토퍼 구조에서, 스토퍼부를 알루미늄의 보강재에 의해 보강함으로써 예를 들어 6000G 이상의 내충격성을 얻기 위해서는 적어도 수십 ㎛ 이상의 막두께의 알루미늄을 퇴적시키는 것이 필요하다. 그러나, 반도체 제조 공정에서의 스퍼터 기술 등에 의해 이를 실현하는 것은 제조 시간이 매우 길어져버리고, 생산 효율이 저하된다. 또한, 보강재인 알루미늄을 형성하기 위한 패터닝용 마스크가 필요해지고, 제조 공정 수가 많아져 고비용으로 됨과 동시에, 제조 공정이 번잡하게 된다. 그 때문에, 스토퍼부를 보강할 수 있는 간이적인 수법이 요구되고 있다.

본 발명은 규소계 고무 등의 탄성 접착제를 직접 스토퍼부에 도포함으로써 제조 공정을 간단히 하고, 수율이 높은 가속도 센서와 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

과제를 해결하기 위한 수단

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 가속도 센서에는, 추고정부를 가요적으로 지지하는 주변 고정부와, 상기 추고정부에 고정된 추부와, 상기 추부를 센서 탑재부로부터 소정의 간격을 두고 배치하기 위해 상기 주변 고정부를 상기 센서 탑재부에 고정하는 대좌부와, 상기 센서 탑재부에 대향하는 위치에 배치되고, 상기 추부의 변위를 제한하는 스토퍼부를 구비한 가속도 센서에 있어서 상기 스토퍼부 상에 경화성의 탄성 접착제 (예를 들어, 액체로부터 탄성체로 경화하는 규소계 고무 등) 를 디스펜서 (despenser) 등을 사용하여 일정량 도포하고 있다.

이에 의해, 추고정부에 고정된 추부에 가속도가 가해지면, 이 추부는 주변 고정부에 의해 가요적으로 지지되어 있기 때문에, 이 주변 고정부에 대한 변위가 발생한다. 추부의 센서 탑재부측에의 변위는 대좌의 높이와 추부의 두께의 차로 제한된다. 또한, 추부의 패키지 저면과는 반대측에의 변위는 일정한 간격으로 배치된 스토퍼부에서 제한된다. 이 때, 스토퍼부에 도포된 탄성 접착제에 의해, 그 충격력이 흡수되어 완화되기 때문에 스토퍼부가 보강되고, 내충격성이 향상된다.

또한, 본 발명의 가속도 센서의 제조 방법에서는, 접합층을 통해 부착된 제 1 및 제 2 반도체 기판으로 이루어지는 반도체 웨이퍼에 대해, 상기 제 1 반도체 기판에 기계적 변형을 전기적 출력으로 변환하는 변형 검출 수단을 형성하는 공정과, 상기 제 1 반도체 기판에 복수의 개구부를 형성하고, 추고정부, 주변 고정부, 상기 추고정부를 상기 주변 고정부에 가요성을 갖도록 연결하는 빔부 및 상기 주변 고정부의 내측에 배치되는 스토퍼부를 형성하는 공정과, 상기 제 2 반도체 기판의 주변을 대좌부로서 남기고, 추부를 형성하는 내측에 일정한 깊이의 오목부를 형성하는 공정과, 상기 제 2 반도체 기판의 오목부에 상기 대좌부와 상기 추부를 분리하는 틈을 형성함과 함께, 상기 빔부에 대응하는 상기 제 2 반도체 기판의 영역을 제거하는 공정과, 상기 추고정부와 상기 추부 및 상기 주변 고정부와 상기 대좌부를 각각 접합하는 접합 개소를 남기고, 상기 스토퍼부와 상기 추부의 사이의 상기 절연막을 제거하는 공정을 갖는 가속도 센서의 제조 방법에서 다음과 같은 공정을 형성하고 있다.

즉, 상기 절연막을 제거하는 공정 후에 액체에서 탄성체로 경화하는 규소계 고무를 디스펜서를 사용하여 상기 스토퍼부 상에 1 점 도포 또는 복수 점 도포에 의해, 또는 상기 스토퍼부 상으로부터 상기 주변 고정부 상에 걸쳐 소정 방향의 선상 도포에 의해 일정량 도포한다. 이에 의해, 제조 공정의 간이화가 도모된다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

가속도 센서는 추고정부를 가요적으로 지지하는 주변 고정부와, 상기 추고정부에 고정된 추부와, 상기 추부를 센서 탑재부로부터 소정의 간격을 두고 배치하기 위해 상기 주변 고정부를 상기 센서 탑재부에 고정하는 대좌부와, 상기 센서 탑재 부에 대향하는 위치에 배치되고, 상기 추부의 변위를 제한하는 스토퍼부를 구비하고 있다. 그리고, 스토퍼부 상에 경화성의 탄성 접착제 (예를 들어, 액체에서 탄성체로 경화하는 규소계 고무 등) 를 디스펜서 등을 사용하여 일정량 도포하고 있다.

제 1 실시예

(구성)

도 1 (a)～(c) 은 본 발명의 제 1 실시예를 나타내는 가속도 센서의 개략의 구성도이고, 도 1 (a), (b) 는 일부를 생략한 평면도 및 도 1 (c) 는 도 1 (b) 중의 A1-A2 선 단면도이다. 도 2 는 도 1 의 가속도 센서의 일부를 생략한 사시도, 그리고 도 3 은 도 1 의 가속도 센서의 저면도이다.

이 가속도 센서는 두께 10㎛ 정도의 제 1 규소 기판 (10) 과, 두께 525㎛ 정도의 제 2 규소 기판 (20) 을 절연성의 접합층 (30) 을 통해 부착된 SOI (Silicon on Insulator) 웨이퍼에 에칭 등의 처리를 행하여 형성한 것이다.

가속도 센서 1 개 분의 규소 기판 (10) 은 1 변이 2.5mm 정도의 거의 정방형을 하고 있고, 그 내측에 4 개의 홈 (11) 을 형성함으로써 주변 고정부 (12), 추고정부 (13), 빔부 (14) 및 스토퍼부 (15) 의 각 영역이 형성되어 있다. 주변 고정부 (12) 는 규소 기판 (10) 의 주변부에 형성된 폭 500㎛ 정도의 영역이다. 추고정부 (13) 는 규소 기판 (10) 의 중앙부에 형성된 1 변이 700㎛ 정도의 거의 정방형의 중앙 추고정부 (13a) 와, 이 중앙 추고정부 (13a) 의 네 구석에 연결된 거의 역삼각형의 4 개의 주변 추고정부 (13b) 로 구성되어 있다. 각 주변 추고 정부 (13b) 의 주위에 홈 (11) 이 각각 형성되어 있다. 주변 고정부 (12) 와 중앙 추고정부 (13a) 와의 사이는 세로 및 가로 방향으로 직교하도록 형성된 폭 400㎛ 정도의 4 개의 빔부 (14) 에 의해 연결되어 있다. 빔부 (14) 의 표면에는 기계적 변형에 의해 전기 저항이 변화하는 피에조 저항 효과를 갖는 저항 소자 (16) 가 형성되어 있다.

주변 고정부 (12) 의 내측의 네 구석의 영역에는, 거의 직각 삼각형의 스토퍼부 (15) 가 각각 형성되고, 이 각 스토퍼부 (15) 가 홈 (11) 을 가로막아 각 주변 추고정부 (13b) 와 대치하고 있다. 각 스토퍼부 (15) 에는 복수의 작은 개구부 (17) 가 각각 형성되어 있다.

한편, 규소 기판 (20) 은 규소 기판 (10) 의 주변 고정부 (12) 에 대응하여 주변에 형성된 폭 500㎛ 정도의 대좌부 (21) 와, 이 대좌부 (21) 의 내측에 틈 (22) 을 통해 형성된 추부 (23) 를 갖고 있다. 추부 (23) 는 규소 기판 (10) 의 추고정부 (13) 및 스토퍼부 (15) 의 영역에 대응한 형상을 하고 있고, 중앙 추고정부 (13a) 에 대응하는 각 기둥 형상의 중앙 추부 (23a) 와, 이 중앙추부 (23a) 의 네 구석에 연결되고, 주변 추고정부 (13b) 및 스토퍼부 (15) 에 대응하는 4 개의 각 기둥 형상의 주변 추부 (23b) 로 구성되어 있다. 각 주변 추부 (23b) 사이에는 규소가 제거되어 4 개의 홈 (24) 이 형성되어 있고, 이 각 홈 (24) 이 규소 기판 (10) 의 각 빔부 (14) 에 각각 대응하고 있다. 추부 (23) 의 두께는 대좌부 (21) 의 두께보다도 최대 허용 변위량 (예를 들어, 5㎛) 만 엷게 형성되어 있다.

규소 기판 (10, 20) 은 주변 고정부 (12) 에 대응하여 남겨진 접합층 (30) 의 산화막 (31) 과, 추고정부 (13) 에 대응하여 남겨진 접합층 (30) 의 산화막 (32) 을 통해 서로 접합 되어있다. 규소 기판 (10) 의 표면은 도 1 (c) 에 나타내는 바와 같이, 절연성의 보호막 (40) 에 의해 피복되어 있고, 이 보호막 (40) 상에 있어서의 주변 고정부 (12) 개소에 알루미늄박 등에 의한 배선 (41) 이 형성되고, 각 저항 소자 (16) 에 접속되어 있다.

또한, 도 1 (b), (c) 에 나타내는 바와 같이, 보호막 (40) 상에 있어서 각 스토퍼부 (15) 개소에는 이 각 스토퍼부 (15) 를 보강하기 위해서 경화성의 탄성 접착제로서, 예를 들어 규소계 고무 (50) 가 디스펜서를 사용한 1 점 도포에 의해 일정량 (두께가 250㎛ 이상) 각각 도포 되어있다. 규소계 고무 (50) 는, 기계적 및 화학적으로 우수하고, 액체 시에 일정량의 도포가 용이한 고점도의 페이스트 형상을 이루고, 도포 후에 탄성체에 경화하는 특성을 갖는 것이 바람직하다.

이러한 구성의 가속도 센서는 센서 탑재부 (예를 들어, 도 1 (c) 에 나타나는 바와 같은 패키지 (60) 의 저부 (61)) 상에 접착제 등으로 고정되어 실장된다.

(제조 방법)

도 4～도 7 은, 도 1 의 가속도 센서의 제조 방법 예를 도시하는 개략의 공정도 (1, 2, 3 및 4) 이고, 도 4, 도 5 는 가속도 센서의 단면도, 도 6 은 규소계 고무의 도장 방법을 나타내는 도면, 및 도 7 은 가속도 센서의 실장예를 나타내는 단면도이다.

이하, 도 4～도 7 에 따라, 도 1 의 가속도 센서의 제조 방법예를 도시하는 제조 공정 (1)～(14) 을 설명한다.

(1) 공정 1

예를 들어, 두께 10㎛ 에서 부피 저항률 6～8Ω/cm 정도의 N 형의 규소 기판 (10) 과, 두께 525㎛ 에서 부피 저항률 16Ω/cm 정도의 규소 기판 (20) 을, 두께 4㎛ 정도의 산화규소에 의한 접합층 (30) 을 통해 부착한 SOI 웨이퍼를 준비한다.

(2) 공정 2

규소 기판 (10) 의 표면에 1000℃ 정도의 가습 분위기를 사용한 열산화 조건에서 두께 0.4㎛ 정도의 산화규소에 의한 보호막 (40) 을 형성한다.

(3) 공정 3

포토리소에칭 기술을 사용하여 보호막 (40) 에 개구부 (40a) 를 형성하고, 보론확산법에 의해, 규소 기판 (10) 의 표면에 저항 소자 (16) 등으로 이루어지는 P 형의 확산층 (18) 을 형성한다. 또한, 확산층 (18) 의 표면에 CVD (Chemical Vapor Deposition) 법에 의해 보호 산화막 (40b) 을 형성한다.

(4) 공정 4

포토리소에칭 기술을 사용하여 보호 산화막 (40b) 에 전극 취출구 (40c) 를 개구하고, 메탈스퍼터링 기술을 사용하여 보호막 (40) 상에 알루미늄을 퇴적한다. 그리고, 포토리소그래피 에칭 기술을 사용하여 알루미늄을 에칭하고, 배선 (41) 을 형성한다.

(5) 공정 5

PRD (Plasma Reactive Deposition) 법을 사용하여, 보호막 (40) 및 그 위에 형성된 배선 (41) 의 표면에, 보호용의 규소 질화막 (43) 을 형성한다. 또, 다음의 공정 (6) 이후의 설명에서는 이 규소 질화막 (43) 의 도시를 생략하고 있다.

(6) 공정 6

규소 질화막 (43) 상에 포토레지스트를 형성하고, 포토리소그래피 에칭 기술을 사용하여, 빔부 (14) 와 스토퍼부 (15) 를 구획하는 홈 (11) 과, 후의 공정에서 주변 추부 (23b) 와 스토퍼부 (15) 사이에 개재하는 접합층 (30) 을 제거하기 위해 사용하는 개구부 (17) 를 형성한다.

(7) 공정 7

SOI 웨이퍼의 이면, 즉 규소 기판 (20) 의 표면에 CVD 기술을 사용하여 산화막 (44) 을 형성한다. 대좌부 (21) 에 대응하도록 주위의 산화막 (44) 을 남기고, 중앙부의 산화막 (44) 을 포토리소그래피 에칭 기술을 사용하여 제거하고, 개구부 (44a) 를 형성한다. 또한, 개구부 (44a) 안에 추부 (23) 에 대응하는 포토레지스트 (45) 를 형성한다.

(8) 공정 8

주변부에 남겨진 산화막 (44) 과 포토레지스트 (45) 를 에칭 마스크로 하고, 가스쵸핑?에칭 기술 (GCET:Gas Chopping Etching Technology, 이른바 Bosch 법) 을 사용하여 규소 기판 (20) 의 표면을 20㎛ 정도 에칭하고, 오목부 (20a) 를 형성한다. 그 후, 포토레지스트 (45) 만을 제거한다.

(9) 공정 9

산화막 (44) 을 에칭 마스크로하고, GCET 를 사용하여 규소 기판 (20) 의 표 면을 5㎛ 정도, 추가 에칭한다. 이에 의해, 두께가 대좌부 (21) 보다도 5㎛ 정도 엷은 추부 (23) 가 얻어진다.

(10) 공정 10

포토리소 기술에 의해, 규소 기판 (20) 의 대좌부 (21) 와 추부 (23) 사이의 틈 (22) 및 홈 (24) 을 형성하기 위한 에칭 마스크 (46) 를 형성한다.

(11) 공정 11

GCET 를 사용하고, 규소 기판 (20) 의 틈 (22) 과 홈 (24) 을 형성한다.

(12) 공정 12

공정 (11) 까지의 처리가 완료된 SOI 웨이퍼를 완충 플루오르산에 침지하고, 규소 기판 (10, 20) 사이의 접합층 (30) 을 에칭한다. 이 때, 규소 기판 (10) 에 형성된 개구부 (17) 와, 규소 기판 (20) 의 틈 (22) 및 홈 (24) 으로부터 완충 플루오르산이 유입되고, 주변 추부 (23b) 와 스토퍼부 (15) 사이에 개재하는 접합층 (30) 이 제거된다.

(13) 공정 13

도 6 은 규소계 고무 (50) 의 도포 방법을 나타내는 그림이다. 규소계 고무 (50) 를 도포하기 위해, 예를 들어, 디스펜서 (70) 를 사용한다. 디스펜서 (70) 는 선단에 노즐 (71) 을 갖고, 내부에 장전된 고점도의 페이스트 형상의 규소계 고무 (50) 에 소정의 압력을 가하면서, 그 노즐 (71) 로부터 일정량의 규소계 고무 (50) 를 공급하는 장치이다. 규소계 고무 (50) 의 도포 조건 (디스펜스 조건) 은, 예를 들어 다음과 같다.

압력 ; 400KPa

도포속도 ; 400msec

노즐직경 ; 150㎛

갭 g ; 0.10mm

규소계 고무 ; 개구부 (17) 로부터 유출되지 않은 고점도의 페이스트 형상의 것을 사용

이러한 디스펜스 조건에서 디스펜서 (70) 의 노즐 선단을, 보호막 (40) 으로 피복된 스토퍼부 (15) 상에 가까이 하고, 소정의 갭 g 를 두고 노즐 (71) 의 선단에서 페이스트 형상의 규소계 고무 (50) 를 일정량 공급하고 떼어 놓는다 (일점 타). 이에 의해, 규소계 고무 (50) 가 한 방울 (높이는 250㎛ 이상) 만 스토퍼부 (15) 위에 도포된다. 온도 100℃～120℃ 에서 30 분～1 시간 정도 방치하면, 페이스트 형상의 규소계 고무 (50) 가 경화하고, 탄성체로 변화한다. 이에 의해, 스토퍼부 (15) 개소가 탄성체로 보강된다.

(14) 공정 14

통상의 반도체 제조 방법과 같이, SOI 웨이퍼로부터 가속도 센서칩 (80) 을 자르고, 예를 들어 도 7 과 같은 패키지 (60) 에 탑재한다. 이 패키지 (60) 는 내부가 중공으로 되어 있고, 내부에 칩 탑재용의 저부 (61) 를 갖고, 상단 개구부가 뚜껑 (62) 으로 밀봉되는 구조로 되어 있다. 이 실장예에서는 저부 (61) 에 가속도 센서 제어용의 집적 회로칩 (이하「IC 칩」이라고 한다.) (81) 을 고착하고, 이 위에 가속도 센서칩 (80) 을 적층한다. 그리고, 가속도 센서칩 (80) 을 와이어 (82) 에 의해, IC 칩 (81) 및 도시하지 않은 패키지 단자와 접속한 후, 패키지 (60) 의 상단 개구부를 뚜껑 (62) 에 의해 밀봉하면, 실장 공정이 종료한다. 이 때, 탄성체로 변화한 규소계 고무 (50) 의 정상부를 뚜껑 (62) 의 이면에서 접촉시키는 구조로 하면, 스토퍼부 (15) 에 대한 보강 강도가 향상됨과 함께, 패키지 (60) 의 박형화도 가능하게 된다.

또, 공정 (13, 14) 에서 SOI 웨이퍼로부터 가속도 센서칩 (80) 을 잘라서 패키지 (60) 내에 고정한 후, 규소계 고무 (50) 를 도포하도록 해도 된다. 또한, 도 7 에서는 적층 구조로 되어 있지만, 패키지 (60) 내에서 가속도 센서칩 (80) 및 IC 칩 (81) 을 옆으로 늘어놓아 저부 (61) 에 고정하거나, 혹은 IC 칩 (81) 을 패키지 (60) 의 외부에 형성하도록 해도 된다.

(동작)

상기의 제조 방법에 의해 제조된 가속도 센서칩 (80) 에서는 다음과 같이 동작한다.

패키지 (60) 에 수용된 가속도 센서칩 (80) 의 추부 (23) 에 하향의 가속도가 가해지면, 빔부 (14) 가 휘어 그 추부 (23) 가 하측으로 변위한다. 추부 (23) 의 하측으로의 변위는, 이 추부 (23) 의 저면이 패키지 (60) 의 저부 (61) (적층 구조에서는 IC 칩 (81) 의 상부) 에 접하는 위치에서 정지되고, 그 이상의 변위가 저지된다. 이에 대하여, 추부 (23) 에 상향의 가속도가 주어지면, 빔부 (14) 가 휘어 그 추부 (23) 가 상측으로 변위하지만, 주변 추부 (23b) 가 스토퍼부 (15) 에 접한 위치에서 정지되고, 그 이상의 변위가 저지된다. 이 때, 스토퍼 부 (15) 의 변위가 규소계 고무 (50) 에 의해 보강되고, 특히 강한 충격력이 가해질 때에는 이 충격력이 규소계 고무 (50) 에 의해 흡수되어, 내충격성이 현저히 향상한다.

한편, 4 개의 빔부 (14) 에 형성된 저항 소자 (16) 의 전기 저항은 그 빔부 (14) 의 휨에 따라 변화한다. 이에 의해, 4 개의 저항 소자 (16) 의 변화량에 따라 가속도의 크기와 방향이 산출된다.

(효과)

본 제 1 실시예에서는, 다음의 (i)～(iv) 와 같은 효과가 있다.

(i) 추부 (23) 의 상측에의 허용량을 넘는 변위는 규소계 고무 (50) 로 보강이 행해진 스토퍼부 (15) 에서 저지되고, 하측에의 허용량을 넘는 변위는 패키지 (60) 의 저부 (61) (적층 구조에서는 IC 칩 (81) 의 상부) 에서 저지된다. 이에 의해, 과대한 가속도에 의한 가속도 센서의 파괴를 방지할 수 있다.

(ii) 종래의 스토퍼부를 알루미늄의 보강재로 보강하는 구조에 비해, 본 제 1 실시예의 규소계 고무 (50) 에 의해 스토퍼부 (15) 를 보강하는 구조가 디스펜서 (70) 를 사용한 1 점 도포로 소정량의 규소계 고무 (50) 를 간단하고 적확하게 도포할 수 있기 때문에 제조 방법이 간단하고, 제조 공정 수가 적어져 제조 비용을 저감할 수 있다.

(iii) 도 1 (a) 와 같이 스토퍼부 (15) 가 보강되어 있지 않은 경우, 내충격성은 예를 들어 2000G 이하였지만, 본 제 1 실시예의 도 1 (b) 과 같이 스토퍼부 (15) 위에 규소계 고무 (50) 를 도포한 경우에는, 내충격성을 예를 들어 6000G 이 상으로 향상시키는 것이 가능하다.

(iv) 규소계 고무 (50) 의 정상부를 패키지 (60) 의 뚜껑 (62) 의 이면에서 접촉시키는 구조로 하면, 스토퍼부 (15) 에 대한 보강 강도가 보다 향상됨과 함께 패키지 (60) 의 박형화도 가능해진다.

제 2 실시예

도 8 은 본 발명의 제 2 실시예를 나타내는 각속도 센서의 개략의 평면도이고, 제 1 실시예를 나타내는 도 1 (b) 중의 요소와 공통의 요소에는 공통의 부호가 부여되어 있다.

본 제 2 실시예에서는 디스펜서 (70) 에 의해, 스토퍼부 (15) 상에 규소계 고무 (50) 를 복수점 도포 (예를 들어, 3 점 도포 50-1～50-3) 하여 스토퍼부 (15) 를 보강하고 있다. 그 밖의 구성이나 제조 방법은 제 1 실시예와 동일하다.

제 1 실시예에서는 규소계 고무 (50) 를 1 점 도포하고 있기 때문에 이 규소계 고무 (50) 의 높이가 예를 들어 250㎛ 이상으로 높고, 패키지 (60) 의 박형화의 저해 요인으로 되어 있다. 이것을 해소하기 위해, 본 제 2 실시예에서는 디스펜서 (70) 에 의한 규소계 고무 (50) 의 도포를 복수로 분할한 복수점 도포로 하고 있다. 이에 의해, 규소계 고무 (50-1～50-3) 의 높이를 예를 들어 150㎛ 정도로까지 낮게 억제하는 것이 가능해지고, 패키지 (60) 의 두께를 엷게 할 수 있다. 또한, 스토퍼부 (15) 를 보다 광범위하게 보강할 수 있도록 되었기 때문에, 내충격성을 향상할 수 있다.

제 3 실시예

도 9 는 본 발명의 제 3 실시예를 나타내는 각속도 센서의 개략의 평면도이고, 제 2 실시예를 나타내는 도 8 중의 요소와 공통의 요소에는 공통의 부호가 부여되어 있다.

본 제 3 실시예에서는 디스펜서 (70) 에 의해, 스토퍼부 (15) 상에서 주변 고정부 (12) 상에 걸쳐 규소계 고무 (50A) 를 선상 도포하여 스토퍼부 (15) 및 주변 고정부 (12) 를 보강하고 있다. 도포 방법으로서는, 예를 들어, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 디스펜서 (70) 를 스토퍼부 (15) 로부터 주변 고정부 (12) 의 방향으로 선을 그으면, 규소계 고무 (50A) 를 선상 도포할 수 있다. 이 때, 디스펜서 (70) 를 도포 종료점에서 역방향으로 되돌리면서 주변 고정부 (12) 로부터 떼어놓도록 하면 도포 종료점에서의 규소계 고무 (50A) 의 부풀어오름을 방지하여 균일하게 도포할 수 있다.

또, 도 9 에서는 규소계 고무 (50A) 를 고리형으로 도포하지 않고, 일부 도포하지 않은 개소를 형성하고 있는데, 이것은 예를 들어 주변 고정부 (12) 상에 형성한 도시하지 않은 인출 단자 부분 등의 장해로 되지 않도록 하기 위해서이다.

본 제 3 실시예에서는 디스펜서 (70) 에 의해, 규소계 고무 (50A) 를 선상 도포하여 보강하고 있기 때문에, 제 2 실시예보다도 더욱 높이를 낮게 억제 할 수 있다.

제 4 실시예

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 여러 가지의 변형이 가능하다. 이 변형예인 제 4 실시예로서는, 예를 들어, 다음의 (a)～(c) 와 같은 것이 있다.

(a) 가속도 센서의 형상은 정사각형으로 한정되지 않는다. 직사각형이나 원형이어도 된다. 또한, 규소 기판 (10, 20) 등의 치수는 예시한 것에 한정되지 않는다.

(b) 스토퍼부 (15) 등을 보강하기 위해, 경화성의 탄성 접착제로서 규소계 고무 (50, 50-1～50-3, 50A) 를 사용하였지만, 고점도의 페이스트 형상으로부터 탄성체로 변화하는 접착제로서, 기계적 및 화학적 특성이 뛰어난 것이면, 다른 재료의 것이어도 된다.

(c) 가속도 센서의 제조 방법이나 실장 방법은 예시한 것에 한정되지 않는다.

본 발명에 의하면, 규소계 고무 등의 탄성 접착제를 디스펜서 등을 사용하여 스토퍼부 상 등에 일정량 도포하도록 하였기 때문에, 스토퍼부에 가해지는 충격력 등을 탄성 접착제에 의해 흡수 및 억제할 수 있고, 스토퍼부를 보강하여 내충격성 등의 기계적 강도를 향상시킬 수 있다.

탄성 접착제를 1 점 도포에 의해 스토퍼부 상 등에 도포하도록 했기 때문에, 제조 방법이 간단하고, 제조 공정수도 적어져 제조 비용을 저감할 수 있다.

탄성 접착제를 복수로 분할하여 복수점 도포로 한 경우는 1 점 도포 보다도 탄성 접착제의 높이를 낮게 억제하는 것이 가능해지고, 실장하는 패키지의 두께를 엷게 할 수 있다. 게다가, 스토퍼부를 보다 광범위하게 보강할 수 있기 때문에, 내충격성을 향상할 수 있다.

탄성 접착제를 선상 도포로 한 경우는 복수점 도포 보다도 더욱 높이를 낮게 억제할 수 있다. 이 때, 예를 들어, 디스펜서를 도포 종료점에서 역방향으로 되돌리면서 주변 고정부에서 떼어놓으려고 하면, 도포 종료점에서의 탄성 접착제의 부풀어오름을 방지하여 엷고 균일하게 도포할 수 있다.

탄성 접착제의 정상부를 패키지의 뚜껑의 이면에서 접촉시키도록 하면, 스토퍼부에 대한 보강 강도가 보다 향상됨과 함께, 패키지의 박형화도 가능하게 된다.

Claims

추(錘)고정부를 가요적으로 지지하는 주변 고정부;

상기 추고정부에 고정된 추부;

상기 추부를 센서 탑재부로부터 소정의 간격을 두고 배치하기 위해 상기 주변 고정부를 상기 센서 탑재부에 고정하는 대좌부(臺座部); 및

상기 센서 탑재부의 저면에 대향하는 위치에 배치되고, 상기 추부의 변위를 제한하는 스토퍼부를 구비한 가속도 센서로서,

상기 스토퍼부 상에 경화성의 탄성 접착제를 일정량 도포한 것을 특징으로 하는, 가속도 센서.
추고정부와, 상기 추고정부의 주변에 배치된 주변 고정부와, 상기 추고정부를 상기 주변 고정부에 가요적으로 연결하는 빔부와, 상기 주변 고정부의 내측에 배치되어 추부의 변위를 제한하는 스토퍼부와, 상기 빔부의 표면에 형성된 변형 검출소자를 일체로 형성한 제 1 기판;

상기 추고정부보다도 큰 면적을 갖고, 또한 대좌부의 두께보다도 허용 변위량만큼 얇게 형성된 상기 추부와, 상기 추부의 주변에 소정의 틈을 통해 배치된 센서 탑재부에 고정하기 위한 대좌부를 일체적으로 형성한 제 2 기판; 및

상기 추부의 허용 변위량에 상당하는 두께를 갖고, 상기 추고정부와 상기 추부 및 상기 주변 고정부와 상기 대좌부를 각각 접합하는 접합층을 구비한 가속도 센서로서,

상기 스토퍼부 상에 경화성의 탄성 접착제를 일정량 도포한 것을 특징으로 하는, 가속도 센서.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 탄성 접착제는 상기 스토퍼부 상으로부터 상기 주변 고정부 상에 걸쳐 일정량 도포한 것을 특징으로 하는, 가속도 센서.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 탄성 접착제는 액체에서 탄성체로 경화하는 규소계 고무이고, 상기 규소계 고무를 디스펜서를 사용하여 상기 스토퍼부 상에 1 점 도포 또는 복수점 도포에 의해 일정량 도포한 것을 특징으로 하는, 가속도 센서.
제 3 항에 있어서,

상기 탄성 접착제는 액체에서 탄성체로 경화하는 규소계 고무이고, 상기 규소계 고무를 디스펜서를 사용하여 상기 스토퍼부 상으로부터 상기 주변 고정부 상에 걸쳐 소정 방향의 선상 도포에 의해 일정량 도포한 것을 특징으로 하는, 가속도 센서.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 탄성 접착제의 정상부에 센서 수납용 패키지의 뚜껑을 접촉시키는 구성으로 한 것을 특징으로 하는, 가속도 센서.
접합층을 통해 부착된 제 1 및 제 2 반도체 기판으로 이루어지는 반도체 웨이퍼에 대해, 상기 제 1 반도체 기판에 기계적 변형을 전기적 출력으로 변환하는 변형 검출 수단을 형성하는 공정;

상기 제 1 반도체 기판에 복수의 개구부를 형성하고, 추고정부, 주변 고정부, 상기 추고정부를 상기 주변 고정부에 가요성을 갖도록 연결하는 빔부 및 상기 주변 고정부의 내측에 배치되는 스토퍼부를 형성하는 공정;

상기 제 2 반도체 기판의 주변을 대좌부로서 남기고, 추부를 형성하는 내측에 일정한 깊이의 오목부를 형성하는 공정;

상기 제 2 반도체 기판의 오목부에 상기 대좌부와 상기 추부를 분리하는 틈을 형성함과 함께, 상기 빔부에 대응하는 상기 제 2 반도체 기판의 영역을 제거하는 공정; 및

상기 추고정부와 상기 추부 및 상기 주변 고정부와 상기 대좌부를 각각 접합하는 접합 개소를 남기고, 상기 스토퍼부와 상기 추부의 사이의 절연막을 제거하는 공정을 포함하는 가속도 센서의 제조 방법으로서,

상기 절연막을 제거하는 공정 후에, 액체에서 탄성체로 경화하는 규소계 고무를 디스펜서를 사용하여 상기 스토퍼부 상에, 1 점 도포 또는 복수점 도포에 의해 일정량 도포하는 공정을 형성한 것을 특징으로 하는, 가속도 센서의 제조 방법.
접합층을 통해 부착된 제 1 및 제 2 반도체 기판으로 이루어지는 반도체 웨이퍼에 대해, 상기 제 1 반도체 기판에 기계적 변형을 전기적 출력으로 변환하는 변형 검출 수단을 형성하는 공정;

상기 제 1 반도체 기판에 복수의 개구부를 형성하고, 추고정부, 주변 고정부, 상기 추고정부를 상기 주변 고정부에 가요성을 갖도록 연결하는 빔부, 및 상기 주변 고정부의 내측에 배치되는 스토퍼부를 형성하는 공정;

상기 제 2 반도체 기판의 주변을 대좌부로서 남기고, 추부를 형성하는 내측에 일정한 깊이의 오목부를 형성하는 공정;

상기 제 2 반도체 기판의 오목부에 상기 대좌부와 상기 추부를 분리하는 틈을 형성함과 함께, 상기 빔부에 대응하는 상기 제 2 반도체 기판의 영역을 제거하는 공정; 및

상기 추고정부와 상기 추부, 및 상기 주변 고정부와 상기 대좌부를 각각 접합하는 접합 개소를 남기고, 상기 스토퍼부와 상기 추부의 사이의 절연막을 제거하는 공정을 포함하는 가속도 센서의 제조 방법으로서,

상기 절연막을 제거하는 공정후에, 액체에서 탄성체로 경화하는 규소계 고무를 디스펜서를 사용하여 상기 스토퍼부 상으로부터 상기 주변 고정부 상에 걸쳐, 소정 방향의 선상 도포에 의해 일정량 도포하는 공정을 형성한 것을 특징으로 하는, 가속도 센서의 제조 방법.
제 8 항에 있어서,

상기 일정량 도포하는 공정에서, 상기 디스펜서는 상기 스토퍼부 상으로부터 상기 주변 고정부 상에 걸쳐 상기 소정 방향으로 이동시켜, 도포 종료점에서 역방향으로 되돌리면서 상기 주변 고정부로부터 떼어놓도록 하여 상기 규소계 고무를 도포하는 것을 특징으로 하는, 가속도 센서의 제조 방법.