WO2012124423A1 - 物理量センサ装置とその製造方法 - Google Patents

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WO2012124423A1
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sensor
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substrate electrode
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康男 早川
秀樹 上村
一英 中山
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アルプス電気株式会社
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    • H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/16227—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation the bump connector connecting to a bond pad of the item

Definitions

  • the present invention relates to a physical quantity sensor device in which at least one sensor chip for detecting a physical quantity such as angular velocity is mounted substantially orthogonal to a circuit board, and a method of manufacturing the same.
  • a physical quantity sensor device provided with an angular velocity sensor, a geomagnetic sensor, an acceleration sensor and the like is widely mounted in small electronic devices such as mobile phones, game machines, cameras, car navigation systems and the like.
  • This physical quantity sensor device has a plurality of sensor chips such as an X-axis sensor chip, a Y-axis sensor chip, and a Z-axis sensor chip in order to detect physical quantities in three axial directions orthogonal to each other.
  • sensor chips such as an X-axis sensor chip, a Y-axis sensor chip, and a Z-axis sensor chip in order to detect physical quantities in three axial directions orthogonal to each other.
  • the physical quantity sensor device disclosed in Patent Document 1 is configured by mounting a plurality of sensor chips and a sensor control semiconductor element for controlling the plurality of sensor chips on a circuit board. Then, at least one of the sensor chips is mounted on the circuit board with the surface on which a plurality of sensor electrodes are formed substantially orthogonal to the circuit board.
  • each of the plurality of sensor electrodes is electrically connected to a corresponding one of the plurality of substrate electrodes formed on the circuit board through a conductive member. Then, when there is a portion with poor adhesion at a plurality of bonding portions consisting of the plurality of conductive members, the plurality of sensor electrodes, and the plurality of corresponding substrate electrodes, stress is applied in a temperature cycle test or the like. It might occur and it could not be energized.
  • the present invention has been made in view of such problems, and provides a physical quantity sensor device having an electrode structure that improves the adhesion of a joint formed of a conductive member, a sensor electrode, and a substrate electrode, and a method of manufacturing the same. With the goal.
  • a physical quantity sensor device includes a sensor chip for detecting a physical quantity, a circuit board on which the sensor chip is mounted, a sensor electrode provided on a peripheral portion of one surface of the sensor chip, and the sensor on one surface of the circuit board.
  • a conductive member to be bonded to the substrate electrode is provided, and a protruding portion is provided on the sensor electrode, and the conductive member covers at least a part of the protruding portion.
  • the conductive member covers the at least a part of the protruding portion provided on the sensor electrode, so that the conductive member is the sensor. Since the electrode is firmly fixed, the adhesion of the joint is improved.
  • a physical quantity sensor having an electrode structure that improves the adhesion of the bonding portion including the conductive member, the sensor electrode, and the substrate electrode.
  • a protruding portion is provided on the substrate electrode, and the conductive member covers at least a part of the protruding portion protruding on the substrate electrode.
  • the conductive member is firmly fixed to the substrate electrode by covering at least a part of the protruding portion provided on the substrate electrode, the conductive member, the sensor electrode, and The adhesion of the joint consisting of the substrate electrode is improved.
  • At least a part of the protruding portion is a part or all of the edge of the upper surface of the protruding portion.
  • a portion of the edge of the upper surface of the protrusion includes four corners or four sides of the upper surface. These have sharp corners compared to the other parts. Therefore, when the sensor electrode and the substrate electrode are covered with the conductive member, the conductive member is firmly fixed to the sensor electrode and the substrate electrode, and thus the conductive member, The adhesion between the sensor electrode and the joint made of the substrate electrode is improved.
  • the convex part which protrudes in the said sensor electrode is provided in the edge part of the said sensor electrode which is the said circuit board side.
  • the convex part which protrudes to the said sensor electrode is provided in the closest to the said board
  • the conductive member covers and covers the sensor electrode and the substrate electrode. Therefore, since the conductive member covers a larger portion of the protruding portion projecting to the sensor electrode, the conductive member is firmly fixed to the sensor, and a junction including the conductive member, the sensor electrode, and the substrate electrode The adhesion of parts improves.
  • substrate electrode is provided in the edge part of the said board
  • the convex portion protruding to the substrate electrode is provided closest to the sensor electrode.
  • the conductive member covers and covers the sensor electrode and the substrate electrode. Therefore, since the conductive member covers a larger portion of the projecting portion projecting to the substrate electrode, the conductive member is firmly fixed to the substrate electrode, and is composed of the conductive member, the sensor electrode, and the substrate electrode. The adhesion of the joint is improved.
  • the conductive member covers and covers the sensor electrode and the substrate electrode. Therefore, if there is a gap between the sensor electrode and the substrate electrode in the portion covered by the conductive member, the conductive member enters the gap. By this, since the conductive member is firmly fixed to the sensor electrode and the substrate electrode, the adhesion of the bonding portion composed of the conductive member, the sensor electrode and the substrate electrode is improved.
  • the surface of the sensor electrode in contact with the conductive member is made of one of metal, metal or alloy of gold, silver and aluminum.
  • the conductive member can be easily joined to the sensor electrode by selecting the conductive member to be one of metal, metal or alloy of gold, silver and aluminum.
  • the surface of the substrate electrode in contact with the conductive member is made of one of metal, metal or alloy of gold, silver and aluminum.
  • the conductive member can be easily joined to the substrate electrode by selecting the conductive member to be one of metal, metal or alloy of gold, silver and aluminum.
  • the maximum value of the inner product of the vector from a point located on one surface of the circuit board to a point located on a convex portion protruding to the sensor electrode and a unit normal vector on one surface of the circuit board is one surface of the circuit board Preferably, it is half or less of the maximum value of the inner product of the vector from the located point to the point located on the conductive member and the unit normal vector of one surface of the circuit board.
  • the convex portion protruding from the sensor electrode is surrounded and fixed by the conductive member having a thickness of half or more of a distance between one surface of the circuit board and the upper end of the conductive member.
  • the adhesion of the bonding portion composed of the conductive member, the sensor electrode and the substrate electrode is improved.
  • the maximum value of the inner product of the vector from the point located on one surface of the sensor chip to the point located on the convex portion protruding to the substrate electrode and the unit normal vector of one surface of the sensor chip is the one surface of the sensor chip Preferably, it is half or less of the maximum value of the inner product of the vector from the located point to the point located on the conductive member and the unit normal vector of the one surface of the sensor chip.
  • the convex portion protruding from the substrate electrode is surrounded and fixed by the conductive member having a thickness of half or more of a distance between one surface of the sensor chip and the right end of the conductive member.
  • the adhesion of the bonding portion composed of the conductive member, the sensor electrode and the substrate electrode is improved.
  • the sensor electrode and the substrate electrode are respectively formed of a plurality of electrodes and arranged in a row, and the intervals between the two rows in the row are the same.
  • the manufacturing method of the present invention comprises a sensor chip for detecting a physical quantity, a circuit board on which the sensor chip is mounted, a sensor electrode provided on the peripheral portion of one surface of the sensor chip, and the sensor electrode on one surface of the circuit board.
  • the physical quantity sensor including a substrate electrode electrically connected to the substrate electrode, a conductive member electrically connecting the sensor electrode and the substrate electrode, and a protruding portion formed on the sensor electrode
  • one surface of the sensor chip is the circuit board Bonding the other surface of the sensor chip opposite to one surface of the circuit board so that the sensor electrode and the substrate electrode are adjacent to each other, and at least the protruding portion And conductingly connecting the sensor electrode and the substrate electrode with the conductive member so as to partially cover the part.
  • the conductive member covers at least a part of the protruding portion provided on the sensor electrode in a joint portion including the conductive member, the sensor electrode, and the substrate electrode.
  • electrical_connection connection is an ultrasonic thermocompression-bonding system.
  • the conductive member is pressure bonded and joined to the sensor electrode and the substrate electrode while heat and ultrasonic waves are applied to the conductive member.
  • the conductive member covers at least a part of the protruding portion provided on the sensor electrode, the conductive member is firmly fixed to the sensor electrode. Therefore, a portion with poor adhesion does not occur at the bonding portion between the sensor electrode and the conductive member by the vibration of the ultrasonic wave, and good adhesion can be obtained.
  • the conductive connection method applies an ultrasonic wave after the conductive member is crimped to the sensor electrode and the substrate electrode.
  • the ultrasonic wave is applied in a state where the conductive member is firmly fixed to the sensor electrode and the substrate electrode, so that the conductive member, the sensor electrode, and the substrate are vibrated by the vibration of the ultrasonic wave. There is no occurrence of a portion with poor adhesion at the bonding portion consisting of the electrodes, and good adhesion can be obtained.
  • the conductive member is filled in a gap provided between the sensor electrode and the substrate electrode.
  • the conductive member is firmly fixed to the sensor electrode and the substrate electrode, so that the adhesion between the bonding portions is improved.
  • the conductive member is firmly fixed to the sensor electrode by covering at least a part of the protruding portion provided on the sensor electrode in the bonding portion including the conductive member, the sensor electrode, and the substrate electrode. As a result, the adhesion of the joint is improved.
  • a physical quantity sensor device having an electrode structure that improves the adhesion of a bonding portion including a conductive member, a sensor electrode, and a substrate electrode, and a method of manufacturing the same.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 2 which is a first embodiment.
  • It is a front schematic diagram before covering a conductive member in the vicinity of a sensor electrode and a substrate electrode which is the first embodiment.
  • It is front schematic drawing which shows the 1st modification of the projecting convex part provided in the sensor electrode.
  • It is a front schematic diagram which shows the 2nd modification of the projecting convex part provided in the sensor electrode.
  • junction part which consists of a sensor electrode, the board
  • cross-sectional schematic of the junction part which consists of a sensor electrode in which the convex part was provided which is a 3rd embodiment, a substrate electrode in which the convex part which protruded, and a conductive member was provided.
  • process schematic explaining the manufacturing method of an ultrasonic thermocompression-bonding system. It is explanatory drawing of the effectiveness which the convex part which protrudes to a sensor electrode is enclosed and fixed by a conductive member. It is explanatory drawing of the effectiveness by which the convex part which protrudes to a board
  • the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3 using a physical quantity sensor device 1 including an angular velocity sensor for detecting an angular velocity, but the present invention is not limited to this, and a geomagnetic sensor, acceleration It is applicable to physical quantity sensor device 1 provided with various things, such as a sensor.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of the physical quantity sensor device 1 in which the sensor chip 10 is mounted substantially orthogonal to the circuit board 20 according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic plan view in the vicinity of the bonding portion between the sensor chip 10 and the circuit board 20 according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along the line III-III in FIG.
  • the physical quantity sensor device 1 is a circuit board which is an insulating substrate formed of ceramics, epoxy resin, polyimide resin, various resins having insulating properties such as polyethylene terephthalate and polymethyl methacrylate.
  • the X-axis sensor chip 10a and others are not shown on the surface 20, but a Y-axis sensor chip, a Z-axis sensor chip, sensor control semiconductor elements for controlling the sensor chip 10 of each axis, and a plurality of these are connected. Wiring, bonding wires and the like are provided and covered and protected by a sealing resin.
  • the sensor chip 10 is formed of various substrates such as a silicon substrate and a glass substrate, and includes an angular velocity sensor that detects an angular velocity not shown, wiring, and the like, and the angular velocity is converted into an electric signal. From the plurality of substrate electrodes 21 to the circuit board 20.
  • the sensor chip 10 has a detection axis in a direction substantially orthogonal to the surface on which the sensor electrode 11 is formed.
  • the physical quantity sensor device 1 also includes an X-axis sensor chip 10a that detects angular velocities of three orthogonal axes, a Y-axis sensor chip, and a Z-axis sensor chip. Therefore, the X-axis sensor chip 10 a, the Y-axis sensor chip, and the Z-axis sensor chip are formed by changing the mounting direction of the sensor chip 10 on the circuit board 20.
  • the Z-axis direction of the physical quantity sensor device 1 is a direction substantially orthogonal to the surface of the circuit board 20 on which the sensor chip 10 etc. is mounted, and the sensor chip 10 etc. is the X-axis direction and the Y-axis direction of the physical quantity sensor device 1.
  • the direction is horizontal to the surface of the circuit board 20 to be mounted. Therefore, the X-axis sensor chip 10a and the Y-axis sensor chip should be mounted such that the surface of the sensor chip 10 on which the sensor electrode 11 is formed is substantially orthogonal to the surface of the circuit board 20 on which the sensor chip 10 or the like is mounted. It is formed by
  • the contact surface between the sensor chip 10 and the circuit board 20 is bonded with a bonding material.
  • a bonding material it is possible to use a resin containing epoxy, polyimide or the like as a main component.
  • the Z-axis sensor chip is mounted on the circuit substrate 20 substantially orthogonal to the surface of the sensor chip 10 on which the sensor electrode 11 is formed.
  • the sensor electrode 11 and the substrate electrode 21 are electrically connected by the ultrasonic thermocompression bonding method.
  • the ultrasonic thermocompression bonding method is a method of thermocompression bonding at a temperature of about 100 ° C. to 250 ° C. and a load of about 200 to 300 MPa while applying an ultrasonic wave.
  • FIG. 9a a thin gold wire is used for the wire 32 and is passed from just above the capillary 30 to just below.
  • a spherical ball 31 is formed at the tip of the wire 32 by applying a voltage between the electrode 33 and the wire 32 and discharging it.
  • the capillary 30 crimps the ball 31 to the sensor electrode 11 and the substrate electrode 21 at an angle of approximately 45 ° while applying heat and ultrasonic waves to the ball 31.
  • the capillary 30 is separated, the wire 32 is cut, and as shown in FIG. 9 d, the sensor electrode 11 is electrically connected by the conductive member 31 a which is the ball 31 crushed by the substrate electrode 21.
  • the capillary 30 crimps the ball 31 to the sensor electrode 11 and the substrate electrode 21 at an angle of about 45 ° while applying heat and ultrasonic waves to the ball 31.
  • adhesion between the conductive member 31 a, the sensor electrode 11 and the substrate electrode 21 is made by adhesion of the conductive member 31 a, the sensor electrode 11 and the substrate electrode 21 due to the vibration of the ultrasonic wave because the ball 31 is not sufficiently fixed to the sensor electrode 11
  • peeling may occur and it may not be possible to conduct electricity.
  • the convex part 12 which protrudes in the sensor electrode 11 was provided, and at least one part of the convex part 12 which protruded was covered by the electrically conductive member 31a.
  • the conductive member 31 a is firmly fixed to the sensor electrode 11 when the capillary 30 crimps the ball 31 to the sensor electrode 11 at an angle of approximately 45 ° while applying heat and ultrasonic waves to the ball 31. Be done. Therefore, the occurrence of a portion with poor adhesion does not occur at the bonding portion between the sensor electrode 11 and the conductive member 31 a due to the vibration of the ultrasonic wave.
  • the capillary 30 crimps the ball 31 to the sensor electrode 11 and the substrate electrode 21 while applying ultrasonic waves.
  • the vibration frequency is the same but the vibration amplitude is different due to the mass of the ball 31, the sensor electrode 11 and the substrate electrode 21 and the fixed state, etc., and a junction is formed of the ball 31, the sensor electrode 11 and the substrate electrode 21. It is assumed that in each of the interfaces there may be a portion with poor adhesion. For this reason, if the ball 31 and the sensor electrode 11 and the substrate electrode 21 are firmly fixed by providing the protruding portion 12 that protrudes, the difference in the vibration amplitude can be suppressed, and the adhesion of the joint can be improved. I guess that.
  • the improvement in the adhesion deterioration of the bonding portion at the time of ultrasonic thermocompression bonding is described, but the present invention is not limited to this, and other deterioration factors are also effective.
  • the conductive member 31 a it is preferable that at least a part or all of the sensor electrode 11 and the protruding portion 12 to be projected be covered with the conductive member 31 a.
  • the protruding portion 12 that protrudes to the sensor electrode 11 the surface area of the sensor electrode 11 is increased. For this reason, the bonding area between the conductive member 31a and the sensor electrode 11 is increased, and the fixation between the conductive member 31a and the sensor electrode 11 is strengthened. Therefore, the bonding comprising the conductive member 31a, the sensor electrode 11 and the substrate electrode 21 Improve the adhesion of parts.
  • the upper surface 12 a is a protruding overhead surface of the protruding portion 12.
  • the edges of the upper surface 12a refer to the four corners and the four sides of the upper surface 12a. These places are places where two or more faces meet and have sharp corners which are not present in the faces. Therefore, also in the case of the vibration by the ultrasonic wave, the sharp corner of the protruding portion 12 closely adheres to the conductive member 31 a, so the conductive member 31 a is firmly fixed to the sensor electrode 11.
  • the adhesion of the bonding portion formed of the conductive member 31a, the sensor electrode 11, and the substrate electrode 21 is improved.
  • the convex part 12 which protrudes is provided in the edge part of the sensor electrode 11 which is the circuit board 20 side.
  • the protruding protrusion 12 is provided closest to the substrate electrode 21.
  • the conductive member 31 a covers the sensor electrode 11 and the substrate electrode 21. Therefore, the conductive member 31 a is firmly fixed to the sensor electrode 11 because a larger part of the protruding portion 12 is stably covered by the conductive member 31 a. Accordingly, the adhesion of the bonding portion formed of the conductive member 31a, the sensor electrode 11, and the substrate electrode 21 is improved.
  • the planar pattern of the protruding portion 12 that protrudes is a single rectangle formed at the end of the sensor electrode 11.
  • a plurality of rectangles formed at the end of the sensor electrode 11, a plurality of rectangles formed inside the sensor electrode 11, etc. are also possible.
  • the fact that the projecting projections 12 are formed of a plurality of rectangles increases the area of the sensor electrode 11 covered by the conductive member 31a and increases the sharp corner covered by the conductive member 31a. It is excellent in that it is fixed to the electrode 11.
  • the structural strength decreases as the size decreases. Therefore, the number of rectangles needs to be selected appropriately.
  • the capillary 30 applies the heat and ultrasonic waves to the ball 31 while the capillary 30 functions as a sensor electrode.
  • the ball 31 is pressure-bonded to the substrate electrode 21 and the substrate electrode 21 at an angle of about 45 °, the ball 31 enters the gap.
  • the conductive member 31 a covers the sensor electrode 11 and the substrate electrode 21 and enters the gap between the sensor electrode 11 and the substrate electrode 21. It becomes.
  • the conductive member 31a is firmly fixed to the sensor electrode 11 and the substrate electrode 21. Therefore, the adhesion of the bonding portion composed of the conductive member 31a, the sensor electrode 11 and the substrate electrode 21 is improved.
  • the wire 32 should be selected as one kind of metal or alloy of gold, silver and aluminum Because it is possible, both can be the same metal. Thus, the conductive member 31 a and the sensor electrode 11 can be easily joined.
  • the surface of the substrate electrode 21 joined to the conductive member 31a is one kind of metal or alloy of gold, silver and aluminum
  • select the wire 32 as one kind of metal or alloy of gold, silver and aluminum Can be made the same metal.
  • the conductive member 31 a and the substrate electrode 21 can be easily joined.
  • the protruding portion 12 which is protruded is fixed by being surrounded by the conductive member 31 a from the periphery thereof. At that time, if the thickness (X) of the conductive member 31a surrounding the protruding portion 12 from which it protrudes becomes thin, the strength to fix becomes weak. In addition, when the area of the sensor electrode 11 in contact with the conductive member 31a at the periphery is smaller than that of the protruding portion 12 that protrudes, the adhesion between the conductive member 31a and the sensor electrode 11 on that surface becomes unstable.
  • the protruding convex portion 12 is protruding, and it is preferable that the planar area of the upper surface 12 a be small. Therefore, when the protruding portion 12 is fixed by surrounding the conductive member 31 a having a thickness equal to or more than half the distance (Y) between one surface of the circuit board 20 and the upper end 31 b of the conductive member 31 a, the conductive member 31 a becomes the sensor electrode 11. Is firmly fixed in a stable manner, so that the adhesion of the joint portion including the conduction member 31a, the sensor electrode 11, and the substrate electrode 21 is improved.
  • the maximum value of the inner product of the vector from the point located on one surface of the circuit board 20 to the point located on the convex portion 12 projecting to the sensor electrode 11 and the unit normal vector of one surface of the circuit board 20 Y-X
  • the sensor electrode 11 and the substrate electrode 21 are respectively composed of a plurality of electrodes and arranged in a line, and the intervals between the two lines are the same.
  • the corresponding electrodes are arranged adjacent to each other.
  • the respective corresponding electrodes can be joined by the conductive member 31a.
  • a sensor chip 10 for detecting an angular velocity a circuit board 20 on which the sensor chip 10 is mounted, a sensor electrode 11 provided on the peripheral portion of one surface of the sensor chip 10, and the circuit board 20
  • the physical quantity sensor device 1 including the substrate electrode 21 electrically connected to the sensor electrode 11, the conductive member 31a electrically connecting the sensor electrode 11 and the substrate electrode 21, and the projecting convex portion 12 formed on the sensor electrode 11 on one side.
  • the other surface of the sensor chip 10 is opposed to and bonded to one surface of the circuit substrate 20 so that one surface of the sensor chip 10 is substantially orthogonal to the one surface of the circuit substrate 20 and the sensor electrode 11 and the substrate electrode 21 are adjacent to each other.
  • a step of conductively connecting the sensor electrode 11 and the substrate electrode 21 with the conductive member 31 a so as to cover at least a part of the protruding portion 12 that protrudes. It is characterized in.
  • the conductive member 31 a covers at least a part of the protruding portion 12 provided on the sensor electrode 11 in the joint portion including the conductive member 31 a, the sensor electrode 11 and the substrate electrode 21.
  • the conductive member 31a is firmly fixed to the sensor electrode 11, so that the adhesion of the bonding portion composed of the conductive member 31a, the sensor electrode 11 and the substrate electrode 21 is improved.
  • the manufacturing method of the physical quantity sensor device 1 which has an electrode structure which improves the adhesiveness of the junction part which consists of the conductive member 31a, the sensor electrode 11, and the board
  • the plurality of sensor electrodes 11 are formed at the ends of the plurality of wires drawn from the angular velocity sensor. Although the plurality of wires are covered with a protective film, a through hole is opened in each of the protective films located at the end of the plurality of wires, and a gold film is formed so as to cover the through holes. By forming the plurality of sensor electrodes 11 conductive to the end portions of the plurality of wires are formed.
  • a plurality of projecting convex portions 12 are formed on the sensor electrode 11 or the substrate electrode 21 by a photolithographic technique to form a resist pattern having a hole pattern corresponding to the projecting convex portions 12, and a thin gold film is formed by sputtering. The thick gold film is grown by plating using this thin gold film as a seed layer. Next, the resist pattern is removed to form a plurality of protruding protrusions 12.
  • the method of forming the projecting convex portion 12 is not limited to the above, and a resist pattern is formed on the metal film constituting the sensor electrode 11 or the substrate electrode 21 by photolithography, and the metal pattern is used as a mask It is also possible to use other methods such as etching.
  • the ball 31 (conductive member 31 a) was pressure-bonded to the sensor electrode 11 and the substrate electrode 21 by ultrasonic thermocompression bonding.
  • the ball 31 is pressure bonded to the sensor electrode 11 and the substrate electrode 21 while heat and ultrasonic waves are applied to the ball 31.
  • the conductive member 31 a is firmly fixed to the sensor electrode 11 by covering at least a part of the protruding portion 12 provided on the sensor electrode 11 with the conductive member 31 a. Therefore, a portion with poor adhesion does not occur at the bonding portion formed of the conductive member 31a, the sensor electrode 11, and the substrate electrode 21 by the vibration of the ultrasonic wave, and good adhesion is obtained.
  • the ultrasonic wave is applied in a state where the ball 31 is pressure-bonded and firmly fixed to the sensor electrode 11 and the substrate electrode 21. Therefore, the position of the ball 31 does not shift due to the ultrasonic vibration. It is possible to make close contact with high accuracy, and there is no occurrence of a portion with poor adhesion at the bonding portion between the sensor electrode 11 and the conductive member 31a due to the vibration of ultrasonic waves, and good adhesion is obtained.
  • the conductive member 31 a is preferably filled in the gap provided between the sensor electrode 11 and the substrate electrode 21.
  • the conductive member 31 a has a bowl-like shape in the gap between the sensor electrode 11 and the substrate electrode 21. With this structure, the conductive member 31a is firmly fixed to the sensor electrode 11 and the substrate electrode 21. Therefore, the adhesion of the bonding portion composed of the conductive member 31a, the sensor electrode 11 and the substrate electrode 21 is improved.
  • the protruding projections 12 are provided on the substrate electrode 21. Also in this case, since the conductive member 31a is firmly fixed to the substrate electrode 21 for the same reason as described above, the adhesion of the bonding portion composed of the conductive member 31a, the sensor electrode 11, and the substrate electrode 21 and the conductive member 31a is improved. .
  • the narrow side surface of the sensor chip 10 is mounted on the surface of the circuit board 20, and the wide surface of the sensor chip 10 is erected on the surface of the circuit board 20. It is easy to vibrate. Therefore, it is effective to improve the adhesion of the bonding portion formed of the conductive member 31 a, the sensor electrode 11 and the substrate electrode 21 by providing the convex portion 12 which protrudes from the substrate electrode 21 to the sensor electrode 11.
  • the convex part 12 which protrudes is provided in the edge part of the board
  • the protruding protrusion 12 is provided closest to the sensor electrode 11.
  • the conductive member 31 a covers the sensor electrode 11 and the substrate electrode 21. Therefore, the conductive member 31 a is firmly fixed to the substrate electrode 21 because a larger part of the protruding portion 12 is stably covered by the conductive member 31 a. Accordingly, the adhesion of the bonding portion formed of the conductive member 31a, the sensor electrode 11, and the substrate electrode 21 is improved.
  • the protruding portion 12 that protrudes is fixed by being surrounded by the conductive member 31 a from the periphery thereof. At that time, if the thickness (X) of the conductive member 31a surrounding the protruding portion 12 from which it protrudes becomes thin, the strength to fix becomes weak. In addition, when the area of the substrate electrode 21 in contact with the conductive member 31a at the periphery is smaller than the protruding portion 12, the adhesion between the conductive member 31a and the substrate electrode 21 on that surface becomes unstable. In addition, it is important that the protruding portion 12 is protruding, and it is preferable that the planar area of the upper surface 12a be small.
  • the maximum value of the inner product of the vector from the point located on one surface of the sensor chip 10 to the point located on the convex portion 12 projecting to the substrate electrode 21 and the unit normal vector of one surface of the sensor chip 10 Y-X
  • the protruding projections 12 are provided on both the sensor electrode 11 and the substrate electrode 21. Also in this case, the conductive member 31a, the sensor electrode 11, and the substrate electrode 21 are firmly fixed to each other for the same reason as described above. Therefore, the adhesion of the bonding portion composed of the conductive member 31a, the sensor electrode 11, and the substrate electrode 21 is improved. Do.

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Abstract

【課題】本発明は、導電部材、センサ電極及び基板電極からなる接合部の密着性を改善する電極構造を有する物理量センサ装置とその製造方法を提供することを目的とする。 【解決手段】導電部材３１ａがセンサ電極１１に設けられた突出する凸部１２の少なくとも一部を被覆することにより、導電部材３１ａがセンサ電極１１に強固に固定されることで、前記接合部の密着性が改善された。

Description

物理量センサ装置とその製造方法
　本発明は、角速度等の物理量を検知する少なくとも一つのセンサチップが回路基板に略直交して実装される物理量センサ装置とその製造方法に関する。
　角速度センサ、地磁気センサ、加速度センサ等を備える物理量センサ装置が、携帯電話、ゲーム機、カメラ、カーナビゲーションシステム等の小型の電子機器に搭載され普及している。
　この物理量センサ装置は、互いに直交する３軸方向の物理量を検知するために、Ｘ軸センサチップ、Ｙ軸センサチップ、Ｚ軸センサチップといった複数のセンサチップを有する。
国際公開ＷＯ２００８／０９９８２２号公報
　特許文献１に開示された物理量センサ装置は、複数のセンサチップと該複数のセンサチップを制御するセンサ制御用半導体素子とを回路基板に実装して構成されていた。そして、少なくとも一つの前記センサチップが、複数のセンサ電極が形成された面を前記回路基板に略直交させて、前記回路基板に実装されていた。
　この際に、前記複数のセンサ電極のそれぞれが、前記回路基板に形成された複数の基板電極の対応するものに導電部材を介して電気的に接続されていた。そして、前記複数の導電部材、前記複数のセンサ電極及び前記複数の基板電極の対応するものからなる複数の接合部に密着性の悪い箇所がある場合に、温度サイクル試験などでストレスが加わり剥離が発生し、通電できなくなることがあった。
　本発明は、このような課題を顧みてなされたものであり、導電部材、センサ電極及び基板電極からなる接合部の密着性を改善する電極構造を有する物理量センサ装置とその製造方法を提供することを目的とする。
　本発明の物理量センサ装置は、物理量を検知するセンサチップと、前記センサチップが実装される回路基板と、前記センサチップの一面の周縁部に設けられるセンサ電極と、前記回路基板の一面に前記センサ電極に導通される基板電極とを有し、前記回路基板の一面と前記センサチップの一面とが略直交し、且つ前記センサ電極と前記基板電極とが隣り合うように設置され、前記センサ電極と前記基板電極とに接合される導電部材が設けられ、前記センサ電極に突出する凸部が設けられ、前記導電部材が前記突出する凸部の少なくとも一部を被覆することを特徴とする。
　前記導電部材、前記センサ電極及び前記基板電極とからなる接合部において、前記導電部材が前記センサ電極に設けられた前記突出する凸部の少なくとも一部を被覆することにより、前記導電部材は前記センサ電極に強固に固定されるので、前記接合部の密着性が改善された。
　よって、本発明によれば、導電部材、センサ電極及び基板電極からなる接合部の密着性を改善する電極構造を有する物理量センサを提供することができた。
　前記基板電極に突出する凸部が設けられ、前記導電部材が前記基板電極に突出する凸部の少なくとも一部を被覆することが好ましい。
　前記導電部材が前記基板電極に設けられた前記突出する凸部の少なくとも一部を被覆することにより、前記導電部材は前記基板電極に強固に固定されるので、前記導電部材、前記センサ電極及び前記基板電極とからなる前記接合部の密着性は改善する。
　前記突出する凸部の少なくとも一部が、該凸部の上面の縁の一部または全部であることが好ましい。
　前記凸部の上面の縁の一部は、前記上面の四つの角や四つの辺を含む。これらは、他の部分に比べて鋭い角を有する。よって、これらの部分が含まれて前記センサ電極及び前記基板電極が前記導電部材に被覆されると、前記導電部材は前記センサ電極及び前記基板電極に強固に固定されるので、前記導電部材、前記センサ電極及び前記基板電極からなる接合部の密着性は改善する。
　前記センサ電極に突出する凸部が、前記回路基板側である前記センサ電極の端部に設けられていることが好ましい。
　このような態様であれば、前記センサ電極に突出する凸部は、前記基板電極の最も近くに設けられる。また、前記導電部材は、前記センサ電極と前記基板電極とを跨って被覆する。よって、前記導電部材は前記センサ電極に突出する凸部のより多くの部分を被覆するので、前記導電部材は前記センサに強固に固定され、前記導電部材、前記センサ電極及び前記基板電極からなる接合部の密着性は改善する。
　前記基板電極に突出する凸部が、前記センサチップ側である前記基板電極の端部に設けられていることが好ましい。
　このような態様であれば、前記基板電極に突出する凸部は、前記センサ電極の最も近くに設けられる。また、前記導電部材は、前記センサ電極と前記基板電極とを跨って被覆する。よって、前記導電部材は前記基板電極に突出する凸部のより多くの部分を被覆するので、前記導電部材は前記基板電極に強固に固定され、前記導電部材、前記センサ電極及び前記基板電極からなる接合部の密着性は改善する。
　前記導電部材に被覆される前記センサ電極と前記基板電極との部分において、前記センサ電極と前記基板電極との間に間隙があることが好ましい。
　前記導電部材は前記センサ電極と前記基板電極とを跨って被覆する。よって、前記導電部材に被覆される部分に前記センサ電極と前記基板電極との間に間隙があると、この間隙に前記導電部材が入り込む。このことにより、前記導電部材が前記センサ電極及び前記基板電極に強固に固定されるので、前記導電部材、前記センサ電極及び前記基板電極からなる接合部の密着性は改善する。
　前記導電部材と接する前記センサ電極の面が、金、銀、アルミニウムのうちの一種類の金属または合金からなることが好ましい。
　このような態様であれば、前記導電部材を金、銀、アルミニウムのうちの一種類の金属または合金に選ぶことにより、前記センサ電極に前記導電部材を容易に接合することができる。
　前記導電部材と接する前記基板電極の面が、金、銀、アルミニウムのうちの一種類の金属または合金からなることが好ましい。
　このような態様であれば、前記導電部材を金、銀、アルミニウムのうちの一種類の金属または合金に選ぶことにより、前記基板電極に前記導電部材を容易に接合することができる。
　前記回路基板の一面に位置する点から前記センサ電極に突出する凸部に位置する点へのベクトルと前記回路基板の一面の単位法線ベクトルとの内積の最大値が、前記回路基板の一面に位置する点から前記導電部材に位置する点へのベクトルと前記回路基板の一面の単位法線ベクトルとの内積の最大値の半分以下であることが好ましい。
　このような態様であれば、前記センサ電極に突出する凸部は、前記回路基板の一面と前記導電部材の上端との距離の半分以上の厚さの前記導電部材で囲まれて固定されるので、前記導電部材、前記センサ電極及び前記基板電極からなる接合部の密着性は改善する。
　前記センサチップの一面に位置する点から前記基板電極に突出する凸部に位置する点へのベクトルと前記センサチップの一面の単位法線ベクトルとの内積の最大値が、前記センサチップの一面に位置する点から前記導電部材に位置する点へのベクトルと前記センサチップの一面の単位法線ベクトルとの内積の最大値の半分以下であることが好ましい。
　このような態様であれば、前記基板電極に突出する凸部は、前記センサチップの一面と前記導電部材の右端との距離の半分以上の厚さの前記導電部材で囲まれて固定されるので、前記導電部材、前記センサ電極及び前記基板電極からなる接合部の密着性は改善する。
　前記センサ電極及び前記基板電極が、それぞれ複数個の電極からなり、それぞれ一列状に配置されると共に、二つの前記一列状の配置の間隔が同じであることが好ましい。
　このような態様であれば、前記センサ電極と前記基板電極とを導電部材によって容易に電気的に接続することが可能である。
　本発明の製造方法は、物理量を検知するセンサチップと、前記センサチップが実装される回路基板と、前記センサチップの一面の周縁部に設けられるセンサ電極と、前記回路基板の一面に前記センサ電極に導通される基板電極と、前記センサ電極と前記基板電極とを導通する導電部材と、前記センサ電極に形成される突出する凸部を備える物理量センサにおいて、前記センサチップの一面を前記回路基板の一面に略直交させ、且つ前記センサ電極と前記基板電極とが隣り合うように、前記センサチップの他の一面を前記回路基板の一面に対向して接合する工程と、前記突出する凸部の少なくとも一部を覆うように、前記センサ電極と前記基板電極とを前記導電部材で導通接続する工程と、を含むことを特徴とする。
　本製造方法の構成によれば、前記導電部材、前記センサ電極及び前記基板電極からなる接合部において、前記導電部材が前記センサ電極に設けられた前記突出する凸部の少なくとも一部を被覆することにより、前記導電部材は前記センサ電極に強固に固定されるので、前記接合部の密着性が改善される。
　前記導通接続の方法が超音波熱圧着方式であることが好ましい。
　超音波熱圧着方式によれば、熱と超音波を前記導電部材に加えながら、前記センサ電極と前記基板電極とに前記導電部材を圧着し接合する。この際に、前記導電部材が前記センサ電極に設けられる前記突出する凸部の少なくとも一部を被覆するので、前記導電部材は前記センサ電極に強固に固定される。よって、超音波の振動によって、前記センサ電極と前記導電部材との接合部に密着性の悪い箇所が生じることはなく、良好な密着性が得られる。
　前記導通接続の方法が、前記センサ電極及び前記基板電極に前記導通部材を圧着した後に超音波を加えることが好ましい。
　このような態様であれば、前記導通部材が前記センサ電極及び前記基板電極に強固に固定された状態で超音波が加えられるので、超音波の振動によって、前記導電部材、前記センサ電極及び前記基板電極からなる接合部に密着性の悪い箇所が生じることはなく、良好な密着性が得られる。
　前記センサ電極と前記基板電極との間に設けられる間隙に前記導電部材を充填することが好ましい。
　このような態様であれば、前記間隙に前記導電部材が充填されることにより、前記導電部材が前記センサ電極及び前記基板電極に強固に固定されるので、それらの接合部の密着性が改善された。
　導電部材、センサ電極及び基板電極からなる接合部において、前記導電部材が前記センサ電極に設けられた突出する凸部の少なくとも一部を被覆することにより、前記導電部材は前記センサ電極に強固に固定されるので、前記接合部の密着性が改善された。
　よって、本発明によれば、導電部材、センサ電極及び基板電極からなる接合部の密着性を改善する電極構造を有する物理量センサ装置とその製造方法を提供することができた。
第一の実施形態である、センサチップが回路基板に略直交して実装された物理量センサの斜視略図である。 第一の実施形態であるセンサチップと回路基板との接合部付近の平面略図である。 第一の実施形態である、図２におけるＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿って切断した断面略図である。 第一の実施形態である、センサ電極及び基板電極の付近における導電部材を被覆する前の正面略図である。 センサ電極に設けられた突出する凸部の第一の変形例を示す正面略図である。 センサ電極に設けられた突出する凸部の第二の変形例を示す正面略図である。 第二の実施形態である、センサ電極、突出する凸部が設けられた基板電極及び導電部材からなる接合部の断面概略図である。 第三の実施形態である、突出する凸部が設けられたセンサ電極、突出する凸部が設けられた基板電極及び導電部材からなる接合部の断面概略図である。 超音波熱圧着方式の製造方法を説明する工程略図である。 センサ電極に突出する凸部が導電部材に囲まれて固定される有効性の説明図である。 基板電極に突出する凸部が導電部材に囲まれて固定される有効性の説明図である。
　<第一の実施形態>
　第一の実施形態について、図１から図３を用いて、角速度を検知する角速度センサを備える物理量センサ装置１によって説明するが、本発明は、これに限定されるものではなく、地磁気センサ、加速度センサ等の種々を備える物理量センサ装置１に適用可能である。
　図１は、第一の実施形態である、センサチップ１０が回路基板２０に略直交して実装された物理量センサ装置１の斜視略図である。図２は、第一の実施形態であるセンサチップ１０と回路基板２０との接合部付近の平面略図である。図３は、図２におけるＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿って切断した断面略図である。
　図１に示すように、物理量センサ装置１は、セラミックスや、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエチレンテレフタレートやポリメタクリル酸メチルなどの絶縁性を有する各種の樹脂などにより形成された絶縁性基板である回路基板２０の表面に、Ｘ軸センサチップ１０ａ、他は図示していないが、Ｙ軸センサチップ、Ｚ軸センサチップ、各軸のセンサチップ１０を制御するセンサ制御用半導体素子、これらを接続する複数の配線、ボンディングワイヤ等を備えており、封止樹脂によって覆われ保護されている。
　センサチップ１０は、シリコン基板やガラス基板等の種々の基板から形成され、図示していない角速度を検知する角速度センサ、配線等を備えており、角速度が電気信号に変換され、複数のセンサ電極１１から複数の基板電極２１を通して回路基板２０に出力される。
　図１及び図２において、センサ電極１１及び基板電極２１の個数はそれぞれ４個と図示しているが、４個に限定されるものではなく、必要に応じて個数を変えることは可能である。また、図面の寸法は、分かりやすいように図面によって適宜変更している。
　センサチップ１０は、センサ電極１１が形成される面に対して略直交する方向に検知軸を持っている。また、物理量センサ装置１は、直交する３軸の角速度を検知するＸ軸センサチップ１０ａ、Ｙ軸センサチップ、Ｚ軸センサチップを備えている。よって、Ｘ軸センサチップ１０ａ、前記Ｙ軸センサチップ、前記Ｚ軸センサチップは、回路基板２０へのセンサチップ１０の実装方向を変えることによって形成される。
　物理量センサ装置１のＺ軸方向は、センサチップ１０等が実装される回路基板２０の面に略直交する方向であり、物理量センサ装置１のＸ軸方向及びＹ軸方向は、センサチップ１０等が実装される回路基板２０の面に対して水平な方向である。よって、Ｘ軸センサチップ１０ａ及びＹ軸センサチップは、センサチップ１０等が実装される回路基板２０の面に対してセンサ電極１１が形成されるセンサチップ１０の面を略直交して実装することで形成される。
　センサチップ１０の実装は、センサチップ１０と回路基板２０との接する面を接合材にて接着する。その接合材としては、エポキシ、ポリイミド等を主成分とする樹脂を用いることが可能である。
　特許文献１に開示された物理量センサ装置においては、Ｚ軸センサチップを回路基板２０に対してセンサ電極１１が形成されたセンサチップ１０の面を略直交して実装されていた。そして、センサ電極１１と基板電極２１とが超音波熱圧着方式によって電気的に接続されていた。
　超音波熱圧着方式は、超音波を加えながら１００℃～２５０℃程度の温度及び２００～３００ＭＰａ程度の荷重で熱圧着する方法である。
　回路基板２０に略直交して実装されるセンサチップ１０に対して、超音波熱圧着方式によるセンサ電極１１と基板電極２１とを電気的に接続する方法について説明する。図９ａに示すように、ワイヤ３２には金の細線が用いられ、キャピラリ３０の真上から真下に通される。図９ｂに示すように、電極３３とワイヤ３２との間に電圧を加え放電させることでワイヤ３２の先端に球状のボール３１を形成する。図９ｃに示すように、キャピラリ３０が、ボール３１に熱と超音波を加えながら、ボール３１をセンサ電極１１と基板電極２１とに略４５°の角度で圧着する。そして、キャピラリ３０が離れる際にワイヤ３２は切断され、図９ｄに示すように、センサ電極１１は基板電極２１に潰されたボール３１である導電部材３１ａによって電気的に接続される。
　上述のように、特許文献１に開示された物理量センサ装置では、熱と超音波をボール３１に加えながら、キャピラリ３０がセンサ電極１１と基板電極２１とにボール３１を略４５°の角度で圧着する。その際に、ボール３１とセンサ電極１１及び基板電極２１との固定が不十分なために、超音波の振動を起因として、導電部材３１ａ、センサ電極１１及び基板電極２１からなる接合部に密着性の悪い箇所が生じることがあった。その結果、温度サイクル試験などでストレスが加わると剥離が発生し、通電できなくなることがあった。
　この問題を解決するために、図３に示すように、センサ電極１１に突出する凸部１２を設けて、突出する凸部１２の少なくとも一部が導電部材３１ａに被覆されようにした。このようにすることで、熱と超音波をボール３１に加えながら、キャピラリ３０がセンサ電極１１にボール３１を略４５°の角度で圧着する際に、導電部材３１ａはセンサ電極１１に強固に固定される。よって、超音波の振動を起因として、センサ電極１１と導電部材３１ａとの接合部に密着性の悪い箇所が生じることはなくなった。
　キャピラリ３０は、超音波を加えながらボール３１をセンサ電極１１と基板電極２１に圧着する。この際に、ボール３１、センサ電極１１及び基板電極２１の質量や固定された状態等により、振動周波数は同じだが振動振幅に差が生じ、ボール３１、センサ電極１１及び基板電極２１からなる接合部において、それぞれの界面に密着性の悪い箇所が生じることがあると推察した。このため、突出する凸部１２を設けることでボール３１とセンサ電極１１及び基板電極２１とを強固に固定すれば、前記振動振幅の差を抑制することができ、接合部の密着性を改善できると推察した。
　本実施形態では、超音波熱圧着時における接合部の密着性劣化を改善することについて述べているが、これに限定されるものではなく、他の劣化要因についても有効である。
　センサ電極１１及び突出する凸部１２の少なくとも一部もしくは全部が導電部材３１ａに被覆されることが好ましい。また、センサ電極１１に突出する凸部１２を設けることで、センサ電極１１の表面積が広くなる。このため、導電部材３１ａとセンサ電極１１との接合面積が広くなることとなり、導電部材３１ａとセンサ電極１１との固定を強固にするので、導電部材３１ａ、センサ電極１１及び基板電極２１からなる接合部の密着性を改善する。
　導通部材３１ａが突出する凸部１２の上面の縁の少なくとも一部、より好ましくは全てを被覆すると良い。図３に示すように、上面１２ａは突出する凸部１２の突出した頭上の面のことである。この上面１２ａの縁とは、上面１２ａの四つの角や四つの辺のことである。これらの箇所は２面以上の面が交わる箇所であり、面にはない鋭い角を有する。よって、超音波による振動の際にも、突出する凸部１２の鋭い角が導電部材３１ａに密着するので、導電部材３１ａはセンサ電極１１に強固に固定される。従って、凸部１２の上面の全てを導電部材３１ａで被覆するとより密着性が向上し最も好ましいことが分かる。よって、導電部材３１ａ、センサ電極１１及び基板電極２１からなる接合部の密着性は改善する。
　突出する凸部１２が、回路基板２０側であるセンサ電極１１の端部に設けられていることが好ましい。
　このようであれば、突出する凸部１２は、基板電極２１の最も近くに設けられる。また、導電部材３１ａは、センサ電極１１と基板電極２１とを跨って被覆する。よって、突出する凸部１２のより多くの部分が安定的に導電部材３１ａによって被覆されるので、導電部材３１ａはセンサ電極１１に強固に固定される。よって、導電部材３１ａ、センサ電極１１及び基板電極２１からなる接合部の密着性は改善する。
　第一の実施形態では、図４に示すように、突出する凸部１２の平面パターンを、センサ電極１１の端部に形成された一つの矩形とした。その変形例として、図５、図６に示すように、センサ電極１１の端部に形成された複数の矩形、センサ電極１１の内側に形成された複数の矩形等も可能である。突出する凸部１２が複数の矩形で形成されることは、導電部材３１ａに被覆されるセンサ電極１１の面積が広くなる及び導電部材３１ａに被覆される鋭い角が増えるので、導電部材３１ａがセンサ電極１１に固定される点では優れている。ところが、複数の矩形の数が増えると、その大きさが小さくなることで構造的な強度が弱くなる。よって、複数の矩形の数は適切に選択する必要がある。
　導電部材３１ａに被覆されたセンサ電極１１と基板電極２１との部分にセンサ電極１１と基板電極２１との間に間隙があると、熱と超音波をボール３１に加えながら、キャピラリ３０がセンサ電極１１と基板電極２１とにボール３１を略４５°の角度で圧着する際に、ボール３１が前記隙間に入り込む。その結果、導電部材３１ａ、センサ電極１１及び基板電極２１からなる接合部は、導電部材３１ａがセンサ電極１１及び基板電極２１を被覆すると共にセンサ電極１１と基板電極２１の隙間に楔状に入り込んだ構造となる。この構造によって、導電部材３１ａはセンサ電極１１及び基板電極２１に強固に固定されるため、導電部材３１ａ、センサ電極１１及び基板電極２１からなる接合部の密着性は改善する。
　導電部材３１ａと接するセンサ電極１１の面が金、銀、アルミニウムのうちの一種類の金属または合金であれば、ワイヤ３２を金、銀、アルミニウムのうちの一種類の金属または合金に選ぶことが可能であるので、両者を同じ金属にすることができる。よって、導電部材３１ａとセンサ電極１１とを容易に接合することができる。
　導電部材３１ａと接合する基板電極２１の面が金、銀、アルミニウムのうちの一種類の金属または合金であれば、ワイヤ３２を金、銀、アルミニウムのうちの一種類の金属または合金に選ぶことが可能であるので、両者を同じ金属にすることができる。よって、導電部材３１ａと基板電極２１とを容易に接合することができる。
　図１０に示すように、突出する凸部１２は、その周囲から導電部材３１ａに囲まれて固定されることが好ましい。その際に、突出する凸部１２を周囲から囲む導電部材３１ａの厚さ（Ｘ）が薄くなると固定する強度が弱まる。また、突出する凸部１２より周縁で導電部材３１ａに接するセンサ電極１１の面積が小さくなると、その面における導電部材３１ａとセンサ電極１１との接着性が不安定になる。従って、突出する凸部１２は突出していることが重要であり、その上面１２ａの平面積は小さくすると良い。よって、突出する凸部１２を、回路基板２０の一面と導電部材３１ａの上端３１ｂとの距離（Ｙ）の半分以上の厚さの導電部材３１ａで囲んで固定すると、導電部材３１ａはセンサ電極１１を安定的に強固に固定するので、導通部材３１ａ、センサ電極１１及び基板電極２１からなる接合部の密着性は改善する。
　ここで、回路基板２０の一面に位置する点からセンサ電極１１に突出する凸部１２に位置する点へのベクトルと回路基板２０の一面の単位法線ベクトルとの内積の最大値＝Ｙ－Ｘであり、回路基板２０の一面に位置する点から導電部材３１ａに位置する点へのベクトルと回路基板２０の一面の単位法線ベクトルとの内積の最大値＝Ｙである。よって、請求項９は、Ｙ－Ｘ＜（１／２）×Ｙを意味するが、変形してＸ＞（１／２）×Ｙを意味する。これは、突出する凸部１２を、回路基板２０の一面と導電部材３１ａの上端３１ｂとの距離（Ｙ）の半分以上の厚さの導電部材３１ａで囲んで固定することを意味する。
　図１に示すように、センサ電極１１及び基板電極２１が、それぞれ複数個の電極からなり、それぞれ一列状に配置されると共に、二つの一列状の配置の間隔が同じであることが好ましい。
　このように、複数のセンサ電極１１と複数の基板電極２１とがそれぞれ一列状に配置され、前記二つの一列状の配置の間隔が同じであると、対応する電極同士を隣接して配置させて、それぞれの対応する電極間を導電部材３１ａによって接合することが可能である。
　第一の実施形態の製造方法は、角速度を検知するセンサチップ１０と、センサチップ１０が実装される回路基板２０と、センサチップ１０の一面の周縁部に設けられるセンサ電極１１と、回路基板２０の一面にセンサ電極１１に導通される基板電極２１と、センサ電極１１と基板電極２１とを導通する導電部材３１ａと、センサ電極１１に形成される突出する凸部１２を備える物理量センサ装置１において、センサチップ１０の一面を回路基板２０の一面に略直交させ、且つセンサ電極１１と基板電極２１とが隣り合うように、センサチップ１０の他の一面を回路基板２０の一面に対向して接合する工程と、突出する凸部１２の少なくとも一部を覆うように、センサ電極１１と基板電極２１とを導電部材３１ａで導通接続する工程と、を含むことを特徴とする。
　このような製造方法の構成によれば、導電部材３１ａ、センサ電極１１及び基板電極２１からなる接合部において、導電部材３１ａがセンサ電極１１に設けられた突出する凸部１２の少なくとも一部を被覆することによって、導電部材３１ａはセンサ電極１１に強固に固定されるので、導電部材３１ａ、センサ電極１１及び基板電極２１からなる接合部の密着性が改善された。
　よって、導電部材３１ａ、センサ電極１１及び基板電極２１からなる接合部の密着性を改善する電極構造を有する物理量センサ装置１の製造方法を提供することができた。
　複数のセンサ電極１１は、角速度センサから引き出される複数の配線の端部に形成されている。前記複数の配線は保護膜に覆われているが、前記複数の配線の端部に位置する前記保護膜にはそれぞれ貫通孔が開けられ、前記貫通孔を覆うように金膜を成膜しパターン形成することで、複数の配線の端部に導通する複数のセンサ電極１１が形成される。
　複数の突出する凸部１２は、センサ電極１１または基板電極２１の上に、突出する凸部１２に対応する穴パターンを持つレジストパターンをホトリソ技術で形成し、スパッタ法によって薄い金膜を成膜させ、この薄い金膜をシード層としてメッキ法により厚い金膜を成長させる。次に、前記レジストパターンを除去することで、複数の突出する凸部１２が形成される。
　突出する凸部１２の形成方法は上記に限定されるものではなく、センサ電極１１または基板電極２１を構成する金属膜の上にホトリソ技術によってレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとして金属膜をエッチングする等の他の方法であっても可能である。
　ボール３１（導電部材３１ａ）はセンサ電極１１及び基板電極２１に超音波熱圧着方式によって圧着された。
　超音波熱圧着方式によれば、熱と超音波をボール３１に加えながら、センサ電極１１と基板電極２１とにボール３１を圧着する。この際、導電部材３１ａがセンサ電極１１に設けられた突出する凸部１２の少なくとも一部を被覆することにより、導電部材３１ａはセンサ電極１１に強固に固定される。よって、超音波の振動によって、導電部材３１ａ、センサ電極１１及び基板電極２１からなる接合部に密着性の悪い箇所が生じることはなく、良好な密着性が得られた。
　センサ電極１１及び基板電極２１にボール３１を圧着した後に超音波を加えることが好ましい。
　このような態様であれば、ボール３１がセンサ電極１１及び基板電極２１に圧着されて強固に固定された状態で超音波が加えられるので、超音波による振動によって、ボール３１の位置がずれることなく精度良く密着が可能となり、且つ超音波の振動によってセンサ電極１１と導電部材３１ａとの接合部に密着性の悪い箇所が生じることはなく、良好な密着性が得られた。
　センサ電極１１と基板電極２１との間に設けられた間隙に導電部材３１ａを充填することが好ましい。
　このような態様であれば、導電部材３１ａがセンサ電極１１と基板電極２１の隙間に楔状に入り込んだ構造となる。この構造によって、導電部材３１ａはセンサ電極１１及び基板電極２１に強固に固定されるため、導電部材３１ａ、センサ電極１１及び基板電極２１からなる接合部の密着性は改善する。
<第二の実施形態>
　第二の実施形態では、図７に示すように、突出する凸部１２は、基板電極２１に設けられた。この場合も、上述と同じ理由によって、導電部材３１ａが基板電極２１に強固に固定されるので、導電部材３１ａ、センサ電極１１及び基板電極２１と導電部材３１ａからなる接合部の密着性が改善する。
　図１に示すように、センサチップ１０の狭い側面が回路基板２０の表面に実装され、センサチップ１０の広い面が回路基板２０の表面に立設するため、超音波の振動によってセンサチップ１０は振動し易い。よって、基板電極２１よりセンサ電極１１に突出する凸部１２を設ける方が、導電部材３１ａ、センサ電極１１及び基板電極２１からなる接合部の密着性を改善することに効果的である。
　突出する凸部１２が、センサチップ１０側である基板電極２１の端部に設けられていることが好ましい。
　このようであれば、突出する凸部１２は、センサ電極１１の最も近くに設けられる。また、導電部材３１ａは、センサ電極１１と基板電極２１とを跨って被覆する。よって、突出する凸部１２のより多くの部分が安定的に導電部材３１ａによって被覆されるので、導電部材３１ａは基板電極２１に強固に固定される。よって、導電部材３１ａ、センサ電極１１及び基板電極２１からなる接合部の密着性は改善する。
　図１１に示すように、突出する凸部１２は、その周囲から導電部材３１ａに囲まれて固定されることが好ましい。その際に、突出する凸部１２を周囲から囲む導電部材３１ａの厚さ（Ｘ）が薄くなると固定する強度が弱まる。また、突出する凸部１２より周縁で導電部材３１ａに接する基板電極２１の面積が小さくなると、その面における導電部材３１ａと基板電極２１との接着性が不安定になる。また、突出する凸部１２は突出していることが重要であり、その上面１２ａの平面積は小さくすると良い。よって、突出する凸部１２を、センサチップ１０の一面と導電部材３１ａの右端３１ｃとの距離（Ｙ）の半分以上の厚さの導電部材３１ａで囲んで固定すると、導電部材３１ａは基板電極２１を安定的に強固に固定するので、導電部材３１ａ、センサ電極１１及び基板電極２１からなる接合部の密着性は改善する。
　ここで、センサチップ１０の一面に位置する点から基板電極２１に突出する凸部１２に位置する点へのベクトルとセンサチップ１０の一面の単位法線ベクトルとの内積の最大値＝Ｙ－Ｘであり、センサチップ１０の一面に位置する点から導電部材３１ａに位置する点へのベクトルとセンサチップ１０の一面の単位法線ベクトルとの内積の最大値＝Ｙである。よって、請求項１０は、Ｙ－Ｘ＜（１／２）×Ｙを意味するが、変形してＸ＞（１／２）×Ｙを意味する。これは、突出する凸部１２を、センサチップ１０の一面と導電部材３１ａの右端３１ｃとの距離（Ｙ）の半分以上の厚さの導電部材３１ａで囲んで固定することを意味する。
<第三の実施形態>
　第三の実施形態では、図８に示すように、突出する凸部１２は、センサ電極１１と基板電極２１との両方に設けられた。この場合も、上述と同じ理由によって、導電部材３１ａとセンサ電極１１と基板電極２１とは強固に固定されるので、導電部材３１ａ、センサ電極１１及び基板電極２１からなる接合部の密着性は改善する。
　　１　物理量センサ装置
　１０　センサチップ
１０ａ　Ｘ軸センサチップ
　１１　センサ電極
　１２　突出する凸部
１２ａ　上面
　２０　回路基板
　２１　基板電極
　３０　キャピラリ
　３１　ボール
３１ａ　導電部材
３１ｂ　上端
３１ｃ　右端
　３２　ワイヤ
　３３　電極

Claims (15)

  1. 　物理量を検知するセンサチップと、
    　前記センサチップが実装される回路基板と
    　前記センサチップの一面の周縁部に設けられるセンサ電極と、
    　前記回路基板の一面に前記センサ電極に導通される基板電極と、
    　を有し、
    　前記回路基板の一面と前記センサチップの一面とが略直交し、且つ前記センサ電極と前記基板電極とが隣り合うように設置され、
    　前記センサ電極と前記基板電極とに接合される導電部材が設けられ、
    　前記センサ電極に突出する凸部が設けられ、
    　前記導電部材が前記突出する凸部の少なくとも一部を被覆することを特徴とする物理量センサ装置。
  2. 　前記基板電極に突出する凸部が設けられ、
    　前記導電部材が前記基板電極に突出する凸部の少なくとも一部を被覆することを特徴とする請求項１に記載の物理量センサ装置。
  3. 　前記突出する凸部の少なくとも一部が、該凸部の上面の縁の一部または全部であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の物理量センサ装置。
  4. 　前記センサ電極に突出する凸部が、前記回路基板側である前記センサ電極の端部に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の物理量センサ装置。
  5. 　前記基板電極に突出する凸部が、前記センサチップ側である前記基板電極の端部に設けられていることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の物理量センサ装置。
  6. 　前記導電部材に被覆される前記センサ電極と前記基板電極との部分において、前記センサ電極と前記基板電極との間に間隙があることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の物理量センサ装置。
  7. 　前記導電部材と接する前記センサ電極の面が、金、銀、アルミニウムのうちの一種類の金属または合金からなることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の物理量センサ装置。
  8. 　前記導電部材と接する前記基板電極の面が、金、銀、アルミニウムのうちの一種類の金属または合金からなることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の物理量センサ装置。
  9. 　前記回路基板の一面に位置する点から前記センサ電極に突出する凸部に位置する点へのベクトルと前記回路基板の一面の単位法線ベクトルとの内積の最大値が、前記回路基板の一面に位置する点から前記導電部材に位置する点へのベクトルと前記回路基板の一面の単位法線ベクトルとの内積の最大値の半分以下であることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の物理量センサ装置。
  10. 　前記センサチップの一面に位置する点から前記基板電極に突出する凸部に位置する点へのベクトルと前記センサチップの一面の単位法線ベクトルとの内積の最大値が、前記センサチップの一面に位置する点から前記導電部材に位置する点へのベクトルと前記センサチップの一面の単位法線ベクトルとの内積の最大値の半分以下であることを特徴とする請求項２から請求項９のいずれか一項に記載の物理量センサ装置。
  11. 　前記センサ電極及び前記基板電極が、それぞれ複数個の電極からなり、それぞれ一列状に配置されると共に、二つの前記一列状の配置の間隔が同じであることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の物理量センサ装置。
  12. 　物理量を検知するセンサチップと、
    　前記センサチップが実装される回路基板と、
    　前記センサチップの一面の周縁部に設けられるセンサ電極と、
    　前記回路基板の一面に前記センサ電極に導通される基板電極と、
    　前記センサ電極と前記基板電極とを導通する導電部材と、
    　前記センサ電極に形成される突出する凸部と、
    　を備える物理量センサ装置において、
    　前記センサチップの一面を前記回路基板の一面に略直交させ、且つ前記センサ電極と前記基板電極とが隣り合うように、前記センサチップの他の一面を前記回路基板の一面に対向して接合する工程と、
    　前記突出する凸部の少なくとも一部を覆うように、前記センサ電極と前記基板電極とを前記導電部材で導通接続する工程と、
    　を含むことを特徴とする物理量センサ装置の製造方法。
  13. 　前記導通接続の方法が超音波熱圧着方式であることを特徴とする請求項１２に記載の物理量センサ装置の製造方法。
  14. 　前記導通接続の方法が、前記センサ電極及び前記基板電極に前記導電部材を圧着した後に超音波を加えることを特徴とする請求項１３に記載の物理量センサ装置の製造方法。
  15. 　前記センサ電極と前記基板電極との間に設けられる間隙に前記導電部材を充填することを特徴とする請求項１２から請求項１４のいずれか一項に記載の物理量センサ装置の製造方法。
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