CN1786717A - 传感器装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种传感器装置，包括：在一个表面上具有可移动部分(20)的传感器芯片(100)、与传感器芯片的可移动部分相对而层叠在传感器芯片上的电路芯片(200)、位于传感器芯片和电路芯片之间的凸块(80)。在该传感器芯片中，传感器芯片和电路芯片通过凸块电连接，且传感器芯片的可移动部分通过凸块与电路芯片隔开一定间隙。因此，可以有效防止两个芯片之间的电连接部的寄生电容由于冲击而变化。例如，传感器芯片可用作角速度传感器装置，其具有作为可移动部分的振动器。

Description

传感器装置

技术领域

本发明涉及一种传感器装置，其中传感器芯片和电路芯片层叠在一起，在传感器芯片的一个表面上具有作为感测部分的可移动部分，这两个芯片电连接。尤其是，本发明涉及一种用于通过可移动部分来检测动态量如角速度、加速度等的传感器装置。

背景技术

在具有传感器芯片的传感器装置中，其中可移动部分形成于半导体基片的一个表面侧，该可移动部分由一个动态量如加速度、角速度或压力等来移动。

例如，具有由梳齿形梁结构体构成的振动器的角速度传感器、具有可移动电极和由梳齿形梁结构体构成的固定电极的加速度传感器(例如，日本专利JP-A-2004-286615)、具有半导体膜的压力传感器等被提议作为这种传感器装置。

这里，在这种传感器装置中，由与传感器芯片隔开的IC芯片等构成的电路芯片布置成用于处理从传感器芯片等中输出的信号。在这种情况下，采用用于层叠传感器芯片和电路芯片且用于电连接这两个芯片的堆栈结构来使传感器装置的本体更紧凑。

在图15所示的一种传感器装置中，通过粘结剂1，电路芯片200固定到由罩部分320密封的封壳300内部。传感器芯片100通过粘结层2等固定到此电路芯片200上。

可移动部分20作为传感器元件(即，感测部分)形成于传感器芯片100的上表面上。然后，传感器芯片100和电路芯片200、以及电路芯片200和封壳300用导线3通过电线接合法电连接起来。

但是，如图15所示，在这种传感器芯片中，传感器芯片100和电路芯片200是通过导线3电连接的。因此，作为此电连接部分的导线3容易因传感器装置外部所施加的冲击而变形。

当导线3按此方式变形时，从传感器芯片输出的传感器输出量就会受到由于此导线3的变形所产生的寄生电容的变化的影响，所以很容易发生变化。

另外，当存在于封壳300内的外来物质移动并由于所施加的冲击而附着到可移动部分20上时，就会出现阻碍可移动部分20的可移动特性的问题，且不能得到最好的传感器特性。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种可有效防止两个芯片电连接部分的寄生电容由于冲击等而改变的传感器装置，该传感器装置通过将一个表面上具有可移动部分的传感器芯片和电路芯片进行层叠并将两个芯片电连接起来而构成。

根据本发明的一个方面，提供一种传感器装置，其包括在一个表面上具有可移动部分的传感器芯片、与传感器芯片的可移动部分相对而层叠在传感器芯片上的电路芯片、位于传感器芯片和电路芯片之间的凸块。在该传感器芯片中，传感器芯片和电路芯片通过该凸块电连接，传感器芯片的可移动部分用凸块与电路芯片隔开一定间隙。

由于可以使用凸块在两个芯片之间形成预定的间隙，可移动部分可以很容易与电路芯片隔开。因此，用作感测部分的可移动部分可以被正确操作。另外，两个芯片通过凸块电连接，可以防止两个芯片之间的电连接部分变形，从而有效防止由于冲击使电连接部分的寄生电容发生变化。

例如，具有电绝缘性能的粘结件可以布置在传感器芯片和电路芯片之间，用于粘合传感器芯片和电路芯片。即使在这种情况下，该粘结件布置成与传感器芯片的可移动部分隔开。因此，在使可移动部分正确工作的同时可以有效增加两个芯片间的机械强度。

粘结件可以绕着凸块布置以密封凸块。可选地，粘结件可以布置成在传感器芯片和电路芯片之间围绕着可移动部分。在这种情况下，位于粘结件内周侧的可移动部分由粘结件来密封。

另外，粘结件可由粘结膜来构成，在这种情况下，粘结膜具有与可移动部分相对的第一部分和位于第一部分外面的第二部分，且粘结膜的第一部分做得比粘结膜的第二部分要薄，以形成从可移动部分一侧的表面向下凹的凹部。可选地，粘结膜具有在与可移动部分隔开的方向上突出的凸部。

此外，粘结件可设置成形成用于绕着可移动部分密封该可移动部分的密封部，可设置涂覆件用于罩住该密封部。在此案中，可移动部分可以被紧密封住。

在本发明中，凸块可以具有多个凸块部件，其绕着可移动部分单独布置。在这种情况下，凸块部件可以位于粘结件所布置的区域中，或者可以布置在凸块部件的外面，以围绕凸块部件。另外，粘结件可以具有多个粘结部件，其绕着可移动部分布置，在这种情况下，粘结部件可以布置成围绕凸块部件或者可以布置在不同于凸块部件的位置。

附图说明

通过下面参考附图对优选实施例所作的详细描述，本发明的上述或其他目的、特征和优点将更加明显。在附图中：

图1为作为根据本发明第一实施例的传感器装置的角速度传感器装置的示意剖视图；

图2为图1所示角速度传感器装置中电路芯片的凸块侧上的表面结构的示意平面图；

图3为图1所示角速度传感器装置中角速度检测元件的示意平面图；

图4为形成粘结件布局结构的第一方法的示意剖视图；

图5为形成粘结件布局结构的第二方法的示意剖视图；

图6为形成粘结件布局结构的第三方法的示意剖视图；

图7A和7B为形成粘结件布局结构的第四方法的示意剖视图；

图8为上述第一实施例中粘结件的平面布局形状的第一变化例；

图9为上述第一实施例中粘结件的平面布局形状的第二变化例；

图10为上述第一实施例中粘结件的平面布局形状的第三变化例；

图11为作为根据本发明第二实施例的传感器装置的角速度传感器装置的示意剖视图；

图12为作为根据本发明第三实施例的传感器装置的角速度传感器装置的一部分的示意剖视图；

图13为作为根据本发明第四实施例的传感器装置的角速度传感器装置的示意剖视图；

图14为作为根据本发明第五实施例的传感器装置的角速度传感器装置的一部分的示意平面图；以及

图15为现有技术中的通过层叠传感器芯片和电路芯片构成的传感器装置的示意剖视图。

具体实施方式

(第一实施例)

图1示出了作为根据本发明第一实施例的传感器装置的角速度传感器装置S1的整体结构。图2为一示意性平面图，示出了在传感器芯片100处于透明状态下，图1所示角速度传感器装置S1中具有凸块80的电路芯片200的表面结构。图3为从构成角速度检测元件100的基片10的上表面看时，所看到的图1所示角速度传感器装置S1中此角速度检测元件100的示意平面结构图。

如图1所示，此实施例的角速度传感器装置S1通常是通过对作为传感器芯片的角速度检测元件100、电路芯片200、以及用于容纳角速度检测元件100和电路芯片200的封壳300进行布置而形成。

首先，将主要参考图3来描述角速度检测元件100。该角速度检测元件100具有如半导体基片等的结构10，并通过进行对此基片10而言的公知的微加工工艺来形成。

例如，可以采用一种SOI(绝缘体上的硅)基片来作为该基片10，通过作为绝缘层的氧化物膜将作为第二半导体层的第二硅层粘到作为第一半导体层的第一硅层上来构成该SOI基片。

如图3所示，通过对此基片10的表面层(例如SOI基片中的第二硅层)进行沟槽刻蚀和释放刻蚀(release etching)等，来形成由槽分隔开的梁结构体20-60。

这些梁结构体20-60通常由作为用于进行感测的感测部分(即，可移动部分)的振动器20、各梁部分23、40、以及各电极50、60构成。

振动器20形成于基片10的中央部分，以便在相对于基片10呈水平的表面上振动，即，在图3中的纸面上振动。在此例中，振动器20由位于中央部分的近似矩形的第一振动部分21、位于此第一振动部分21外周缘的矩形框状第二振动部分22、和用于连接此第一振动部分21和第二振动部分22的驱动梁部分23构成。

此振动器20通过检测梁部分40与布置在基片10外缘部分中的锚固部分30相连上。这里，该描固部分30固定并支撑在基片10内形成有梁结构体20的表面层的下部(即支撑基片部分)上。该振动器20从此支撑基片部分处悬置。

这里，如图3所示，通过将驱动梁部分23形成为例如Y方向延伸的形状，而使该驱动梁部分23可以只在X方向弹性变形。通过将检测梁部分40形成为在例如X方向延伸的形状，而使该检测梁部分40可以只在Y方向弹性变形。

振动器20中的第一振动部分通过驱动梁部分23在相对于基片10呈水平的一个平面内在X方向(驱动振动方向)上振动。另一方面，整个振动器20可以通过检测梁部分40在相对于基片10呈水平的该平面内在Y方向(检测振动方向)上振动。

用于在X方向操作和振动第一振动部分21的驱动电极50布置在第一振动部分21和第二振动部分22之间。

与锚固部分30相似，此驱动电极50固定到上述支撑基片部分上。该驱动电极50布置成与从第一振动部分21处突伸出的梳齿部分(用于驱动的梳齿部分)21a相对，从而使梳齿彼此啮合。

用于检测角速度的检测电极60布置在第二振动部分22的外周缘。

此检测电极60基于振动器20的振动来检测绕着与基片10垂直的Z轴的角速度。与锚固部分30相似，该检测电极60也固定到上述支撑基片部分上。检测电极60布置成与从第二振动部分22处突伸出的梳齿部分(用于检测的梳齿部分)22a相对，从而使梳齿彼此啮合。

此外，在此角速度检测元件100中，在基片10上表面的合适位置处布置有垫70(见图1)，用于给上述振动器20、驱动电极50、检测电极60等施加电压，并用于取出信号。检测电极60的垫70如图3所示。

如图1和图3所示，垫70布置在基片10的周缘部分，这种垫由铝等形成。如图1所示，凸块80分别连接到垫70上，每个凸块都由Au(金)凸块、焊料凸块等形成。

此凸块80可采用各种方法形成，如常规接线柱凸块形成法、焊料凸块形成法、使用Au等的导体糊的丝网印刷法、或者使用Au等的钠糊用喷墨法进行的印刷法。

这样，如图1所示，在作为可移动部分的振动器20与电路芯片200相对的状态下，将作为传感器芯片的角速度检测元件100通过凸块80与电路芯片200层叠在一起。角速度检测元件100和电路芯片200通过凸块80电连接起来。

这里，如图1所示，角速度检测元件100的垫70和电路芯片200的垫210分别通过凸块80相连。在此角速度传感器装置S1中，传感器芯片100和电路芯片200之间的间隔(即，这两个芯片之间的高度)可以通过凸块80来保证。因此，振动器20和电路芯片200可以彼此隔开。

在此电路芯片200中，例如MOS晶体管、双极晶体管等，可用对于硅基片等而言的公知半导体处理过程来形成。因此，可以将此电路芯片200设为具有将用于操作振动器20的电压发送到角速度检测元件100以及在转换、放大等过程中提供发送自角速度检测元件100的电信号，并将此电信号输送到外部等的功能。

如图1所示，此电路芯片200可以通过凸块80电连接和机械连接到封壳300上。

这里，如图1所示，此实施例的封壳内部或表面上具有由导体材料构成的导线310。封壳300的材料并没有特别限定，而是可以由陶瓷、树脂等构成。

例如，此封壳300可以构造成陶瓷层叠导线基片，其中层叠有铝等的复合陶瓷层。在这种层叠导线基片中，上述导线310形成于各层之间，且每个导线310由通孔等导通。

如图1所示，电路基片200的垫210和位于封壳300表面上的上述导线310通过凸块80电连接和机械连接，该凸块80与用于连接上述两个芯片100和200所用的凸块80相似。

在图1所示的例子中，导线310暴露于设在封壳300中的台阶部分中。电路芯片200的周缘部分的尺寸大于作为传感器芯片的角速度检测元件100，并形成为由封壳中的此台阶部分支撑的形状。电路芯片200的垫210和封壳300的导线310通过凸块80用此台阶部分来连接。

角速度检测元件100、电路芯片200以及外部通过凸块80和封壳300的导线310电连接。例如，来自电路芯片200的输出信号通过凸块80和封壳300的导线310传送到外部。

如图1所示，罩部分(盖)320连接和固定到封壳300的开口部分。封壳300的内部被此罩部分320密封住。

此罩部分320的材料并不限定于陶瓷、树脂、金属等。另外，当罩部分320和封壳300连接时，可以采用各种接合方式，如粘结、焊接等。作为惰性气体的氮气等可以封闭在由罩部分320密封的该封壳300内部。

另外，如图1和图2所示，具有电绝缘性能且用于将作为传感器芯片的角速度检测元件100和电路芯片200进行粘合的粘结件400布置在这两个芯片100和200之间。粘结件400与角速度检测元件100中作为可移动部分的振动器20隔开一定间隙。

这里，如图1和图2所示，粘结件400在角速度检测元件100和电路芯片200之间绕着凸块80布置，凸块80被此粘结件400密封。

在粘结件400中，通过使与振动器相对应的一部分比其周缘部分薄，在与振动器20相对的该部分中形成从振动器20一侧表面凹进的凹部410(凹陷部)。这样，粘结件400就通过该凹部410而与振动器20隔开，且振动器20和粘结件400处于非接触状态。

另外，在此例中，如图2所示，粘结件400中凹部410的周缘部分在角速度检测元件100和电路芯片200之间围绕着作为可移动部分的振动器20，且布置成环形。位于粘结件400内周缘的振动器20被此振动器20外侧的粘结件400密封。

在如图1和图2所示的例子中，粘结件400中的凹部410形成为这样一种形状，其中，一部分粘结件400从角速度检测元件100一侧的粘结件400的表面处凹进。但是，在此实施例中，此凹部410也可以形成为具有在厚度方向上延伸穿过粘结件400的通孔。也就是说，此实施例中粘结件400的凹部410可以为一个不穿过粘结件400延伸的空穴，但也可以包括上述通孔。

这里，当凹部410按此方式构成为通孔时，在图2中作为凹部410的部分中不存在粘结件400。即，粘结件400部分布置为框状，以便布置在包括凸块80的角速度检测元件100的周缘部分的整个周缘。

由具有电绝缘性能的树脂例如聚酰亚胺等制成的材料可用作这种粘结件400。

例如，由膜状粘结膜形成的材料如由聚酰亚胺等形成的NCF(非接触膜)、通过丝网印刷、喷墨等印刷方法使用聚酰亚胺糊制成的膜可以用作粘结件400。

下面描述此实施例的角速度传感器装置S1的制造方法。

首先，凸块80形成于电路芯片200中与角速度检测元件100相对的表面上，粘结件400布置在凸块80上。这里，可以使用上述的接线柱凸块形成法和焊料凸块形成法、丝网印刷法或使用喷墨法等的印刷法来形成凸块80。

这里，图4、5、6、7A和7B分别示出的关于此粘结件400的布局的各种方法。图4-6和图7A和7B中所示的这些方法中之一可以用于此实施例的制造方法。

在图4所示的第一方法中，由粘结膜形成的粘结件400附着并粘合到其上具有凸块80的电路芯片200上。通过照射激光束R并除去一部分粘结件400，形成上述凹部410。这样，就完成了此方法中的粘结件400的布局。

如上所述，此粘结件400的凹部410也可以是在厚度方向上延伸穿过粘结件400的通孔，即，直达电路芯片200的一个通孔。但是，在按此方式形成通孔时，存在的一个可能性就是，在按此方法形成凹部410后，照射到电路芯片200上的激光束R可能会破坏该电路芯片200。因此，在这种情况下，需要将凹部410设置成其中剩有一个部分(图4中的底部)而没有完全延伸穿过粘结件400中的凹部410。

在图5所示的第二方法中，由粘结膜构成的粘结件400被粘合到其上具有凸块80的电路芯片200上，且通过用捣模K压一部分粘结件400而变形，形成上述凹部410。这样，就通过压来完成此方法中的粘结件400的布局。

在图4和图5所示的方法中，布置在电路芯片200上的粘结件400完全罩住凸块80。但是，此后，当角速度检测元件100通过粘结件400与电路芯片200层叠时，如果粘结件400通过加热等而***的话，凸块80就会打断并穿通粘结件400，与角速度检测元件100的垫70接触。

在图6所示的第三方法中，当角速度检测元件100与电路芯片200层叠时，通过冲孔等在由粘结膜构成的粘结件400内与凸块80对应的部分中打出孔420。在这种情况下，就没有必要让凸块打断和穿通粘结件400。

其中形成有孔420的粘结件400被粘到其上具有凸块80的电路芯片200上。之后，使用上述激光和捣模在粘结件400中形成上述凹部410。这样，就完成了此方法中的粘结件400的布局。

在图7A和7B所示的第四方法中，粘结件400通过印刷方法例如丝网印刷、喷墨印刷等而形成。

在这种情况下，如图7A所示，准备好其上形成有凸块80的电路芯片200，接下来，如图7B所示，除了构成凸块80的部分和上述凹部410以外，有选择性地进行印刷，以形成粘结件400。

在此实施例中，可以使用图4-7B等所示的方法将粘结件400布置在电路芯片200中的凸块形成表面上。

可以在芯片状态，即，电路芯片200的一种独立状态下，布置此粘结件400，也还可以在晶片状态而不是芯片状态下布置，然后再通过进行切割处理变为芯片。

在粘结件400的每种布置方法中，优选为将粘结件400的厚度设为稍大于凸块80的高度。这是因为要考虑到比较软的粘结件400的变形量，因为每个凸块80的接触是通过在后续工艺中正在层叠的两个芯片100、200中这两个芯片100、200的相互挤压来进行的。

角速度检测元件100(传感器芯片)与其上具有凸块80和粘结件400的电路芯片200层叠，从而角速度检测元件100的位于振动器20一侧的表面与电路芯片200相对。然后手动压两个芯片100、200。

这样，如上所述，当凸块80被罩上粘结件400时，凸块80打断和穿通粘结件80，并与角速度检测元件100的垫70接触。或者以其他方式，当凸块80从粘结件400露出来时，这暴露出的凸块80与角速度检测元件100的垫70接触。

此后，角速度检测元件100和电路芯片200由凸块80通过进行接合法来电连接，该凸块与使用垫压粘合进行的接合、用等进行的的接合中的凸块80一样。

另外，利用粘结件400的粘结功能以及利用在凸块接合时加热过程中粘结件400的软化等，角速度检测元件100和电路芯片200通过粘结件400和这种电连接结构机械结合到一起。

这样，在角速度检测元件100和电路芯片200通过凸块80和粘结件400接合后，将这两个芯片100、200通过在电路芯片200中位于角速度检测元件100外侧的周缘部分中的凸块与封壳300接合。

此后，在将上述氮气等封闭在封壳300内部的状态下，将罩部320连接到封壳300上。这样，就完成了图1所示的角速度传感器装置S1。

下面将参考图1-3描述这种角速度传感器装置S1的基本检测操作。

首先，驱动信号(正弦波电压等)从电路基片200通过凸块80施加到驱动电极50，在第一振动部分21的梳齿部分21a和驱动电极50之间产生静电力。这样，第一振动部分21通过驱动梁部分23的弹力在X方向上***作和振动。

当角速度Ω在此第一振动部分21的振动下绕Z轴施加时，科里奥利力就在Y方向上作用到第一振动部分21上，且整个振动器20在检测梁40的弹力作用下在Y方向上被检测和振动。

检测电极60和检测用的梳齿部22a的梳齿之间的电容通过此检测振动而改变。因此，可通过检测此电容变化来计算出角速度Ω的量级。

具体地，在图3中，当振动器20沿Y轴方向在一个方向上移动时，在图3中的左右检测电极中，左手侧的检测电极60和右手侧的检测电极60之中的电容变化设为彼此相反。因此，左右检测电极60中各自的电容变化被转换成电压，且两个电压值被分化(differentiated)、放大和输出，从而计算出角速度。

根据此实施例，在角速度传感器装置S1中，在一个表面上具有作为可移动部分的振动器20的角速度检测元件(传感器芯片100)和电路芯片200被层叠，两个芯片100、200电连接。另外，在其振动器20与电路芯片200相对的状态下，角速度检测元件100与电路芯片200通过凸块80层叠。另外，芯片100、200通过凸块80电连接，而振动器20和电路芯片200通过凸块80彼此分隔开。

根据此传感器装置S1，在振动器20与电路芯片200相对的状态下，角速度检测元件100与电路芯片200层叠。另外，因为两个芯片100、200之间的高度通过凸块80来确保，振动器20与电路芯片200隔开。因此，振动器20可以正确工作。即，感测部分20可以在此实施例中的传感器装置S1中正确工作。

此外，芯片100、200通过凸块80电连接，因此，由于冲击等产生变形的范围与传统传感器中使用导线的电连接相比要窄。即，在此实施例中，因为电连接部分使用凸块80来构成，防止了此电连接部分的变形。

因此，根据此实施例，在传感器S1中，在一个表面上具有可移动部分的传感器芯片100和电路芯片200被层叠且两个芯片100、200电连接，所以可以最大限度地防止两个芯片100、200的电连接部分的寄生电容由于冲击等而产生变化。

另外，在此实施例的角速度传感器装置S1中，具有电绝缘性能且用于粘合两个芯片100、200的粘结件400布置在角速度检测元件100(传感器芯片)和电路芯片200之间，且粘结件400与振动器20分隔开一定间隙。

因此，角速度检测元件100和电路芯片200通过粘结件400粘合在一起。因此，可以确保在两个芯片100、200之间的接合部具有较高的机械强度，并且可以很容易地抑制两个芯片100、200间电连接部分的变形。另外，因为粘结件400与作为可移动部分的振动器20彼此隔开一定间隙，振动器20可以被精确操作。

此外，在此实施例的角速度传感器装置S1的粘结件400中，通过使与振动器20相对应的部分做成比其周缘部分薄，而形成从粘结件400的位于振动器20一侧的表面处凹进的凹部410。

根据这种结构，振动器20和粘结件400可以彼此适当隔开。特别是，当粘结膜用作这种粘结件400时，这种凹部410可以通过使用上述激光和模具来进行处理而适当形成。

此外，在此实施例的角速度传感器装置S1中，如图1和图2所示，粘结件400绕着每个凸块80布置且在传感器芯片100和电路芯片200之间密封每个凸块80。

因此，凸块80和其周缘部分可以通过粘结件400得到增强。这样，可以提高使用凸块80的电连接部分的强度。

此外，在此实施例的角速度传感器装置S1中，如图1和图2所示，粘结件400布置成在角速度检测元件100和电路芯片200之间围绕振动器20，且粘结件400内周的振动器20被粘结件400密封。

因此，可以通过用粘结件400密封振动器20，而使作为可移动部分的振动器20被保护不受外界干扰。因此，可以优选地防止外来物质进入振动器20。这样，可以防止出现外来物质附着到振动器20上以及其可移动特性受阻等缺点的出现。

另外，在此实施例的角速度传感器装置S1中，由膜状粘结膜构成的元件、由通过印刷法制成的膜构成的元件可以用作粘结件400。

接下来，参考图8、9、10等来描述此实施例的各种变化例。图8-10为电路芯片200中粘结件400的平面布局形状的几个变化例。

在图8-10所示的每个变化例中，上述粘结件400都布置在作为传感器芯片的角速度检测元件100和电路芯片200之间。与图1和图2所示的实施例相类似，粘结件400与作为可移动部分的振动器20隔开。

另外，与图1和图2所示的例子相类似，在角速度检测元件100和电路芯片200的接合处可以确保较高的机械强度，且使用这种粘结件400可以使振动器20被有效操作。

在图8所示的第一变化例中，与图1和图2所示的例子相类似，粘结件400布置成在角速度检测元件100和电路芯片200之间围绕着振动20，且位于粘结件400内周处的振动器20被粘结件400密封。但是，在图8所示的这种变化例中，粘结件400布置在与凸块80相错位的位置，且并不直接密封凸块80。

在图8所示的例子中，粘结件400布置在凸块80外侧，但是如果粘结件400布置成围绕振动器20的话，其也可以布置在凸块内侧与凸块80错位的位置。

也就是，图8所示例子对应于由图2所示粘结件400中的通孔构成凹部410的情况，且粘结件400形成为框形，从而与凸块80错位。

在图9所示的第二变化例中，与图1和图2所示例子相类似，粘结件400围绕凸块80布置且密封此凸块80。但是，在此变化例中，粘结件400仅围绕凸块80布置，且并不布置成整个围绕振动器20。也就是，粘结件400仅围绕凸块80部分布置在传感器芯片100的围边部分上。

在图10所示的第三变化例中，粘结件400布置在凸块80之间的传感器芯片100的周边部分上，且布置在与凸块80错位的位置上。因此，此例中的粘结件400并不密封凸块80，且也不是布置成整个围绕振动器20。

在图9和10所示的变化例中，振动器20没被粘结件400密封。但是，在通过使用封壳300和罩部320的密封结构，且两个芯片100、200的间隙足够小外来物质不容易进入该间隙的情况下而不怕外来物质入侵时，也可采用图9和10所示的这些例子。

但是，在图9和图10所示的变化例中，当存在外来物质从粘结件400相对于振动器20的间隙而进入时，就有必要采取措施。

在这种情况下，例如，可以通过光刻技术等形成一个通常布置在电路芯片200表面上且由聚酰亚胺等制成的的保护膜(图中未示出)以部分增厚，且形成阻挡坝，从而由此厚壁部分围绕振动器20，来实现防止外来物质的入侵，具体而言，该阻挡坝的形状类似于图8所示的粘结件400，且通过此保护膜来形成。

(第二实施例)

图11示出了根据本发明第二实施例，用作传感器装置的角速度传感器装置S2。

在此实施例中，如图11所示，与上述第一实施例相似，在角速度传感器装置S2中，在一个表面上具有振动器20的角速度检测元件(传感器芯片)100和电路芯片200被层叠，且这两个芯片100、200电连接起来。另外，角速度检测元件100与电路芯片200通过凸块80层叠，从而其振动器20与电路芯片200相对。另外，两个芯片100、200通过凸块80电连接，同时振动器20和电路芯片200通过凸块80隔开一定间隙。

这里，如图11所示，在此实施例的角速度传感器装置S2中，上述粘结件并不布置在角速度检测元件100和电路芯片200之间。

也就是，如果使用粘合在角速度检测元件100和电路芯片200之间的凸块80可以确保机械连接强度的话，也可以省去上述的粘结件。

即使在传感器装置S2中省去了粘结件，传感器装置S2也可以有效操作可移动部分20并最大可能地防止两个芯片100、200的电连接部分的寄生电容由于冲击等产生变化。

如上述第一实施例的变化例中所述，即使在此实施例的角速度传感器装置S2中，也可以通过使电路芯片200表面的保护膜设为部分加厚，且通过此厚壁部分形成阻挡坝，来实现防止外来物质的入侵。

(第三实施例)

图12为根据本发明第三实施例，作为传感器装置的角速度传感器装置S3的一部分的示图。

在第三实施例中，如图12所示，与上述第一实施例相似，在角速度传感器装置S3中，在一个表面上具有振动器20的角速度检测元件(传感器芯片)100和电路芯片200被层叠，且两个芯片100、200电连接。另外，在其振动器20与电路芯片200相对的状态下角速度检测元件100通过凸块80与电路芯片200层叠，且两个芯片100、200通过凸块80电连接，振动器20与电路芯片200通过凸块80隔开。

另外，具有电绝缘性能且用于粘结两个芯片100、200的粘结件400布置在角速度检测元件100和电路芯片200之间，且粘结件400与振动器20隔开。

在第三实施例中，由膜状粘结膜构成的元件用作粘结件400，且此粘结膜构成在一个方向上凸出的凸部430，在该方向上，与作为可移动部分的振动器20相对应的一部分与振动器20隔开，如图12所示。

这样，在此实施例的角速度传感器装置S3中，可以通过此凸部430有效隔开振动器20和作为粘结件400的粘结膜。另外，因为振动器20罩有此粘结件400的凸部430，可以防止外来物质进入振动器20。

这里，如图12所示，此凸部430可以通过使粘结膜弯曲等而形成。在图12所示的实施例中，在电路芯片200上形成有一个突出部220，且粘结膜通过使用此突出部220来弯曲，从而形成凸部430。

例如，如上所述，电路芯片200表面上的保护膜形成为部分加厚，且此突出部220可以形成为作为此厚壁部或也可以通过单独的粘结膜来形成。

(第四实施例)

在上述实施例的角速度传感器装置中，其中层叠有角速度检测元件100的电路芯片200的层叠件通过凸块80安装到封壳300上。但是，也可以使用不具有封壳300的结构来作为传感器装置。

也就是，不必要将通过层叠角速度检测元件100和电路基片200而构成的层叠件安装到封壳中。例如，该层叠件可以是印刷线路板、陶瓷线路板等，且可以进行使用凸块的电连接。

图13为根据本发明第四实施例的不具有封壳的角速度传感器装置S4。

这里，两个芯片100、200的层叠件安装到印刷线路板500上，且构建成使电路芯片200和印刷线路板500通过凸块80电连接。

具体而言，如图13所示，可供角速度检测元件100***的通孔510设在印刷线路板500中，角速度检测元件100***到此通孔510中。

电路芯片200的垫210和印刷线路板500的未示出的垫通过位于从角速度检测元件100向外突出的电路芯片200的周缘部分中的凸块80来电连接。

另外，在此实施例中的角速度传感器装置S4中，作为可移动部分的振动器20也被粘结件400围绕和密封。这里，粘结件400的外周还被密封部600罩住并密封。

例如，如图13所示，包括位于粘结件400外侧的凸块80的电路芯片200和印刷线路板500之间的间隙、以及角速度检测元件100和印刷线路板500之间的隙隙中填充有密封材料440。

密封材料440填充到传感器芯片100和印刷线路板500之间，并且树脂粘结材料如环氧树脂、聚酰亚胺树脂等制成，此材料在被注射到布置空间中后能硬化。

另外，与上述第一实施例相似，由粘结膜、印刷法等形成的膜可以用作此实施例的粘结件400。在此实施例中，用于密封可移动部分20的密封部600由这些粘结件400和密封材料440构成。

另外，在第四实施例中，包括此粘结件400的密封部600的表面罩有涂层材料700，用于确保密封部600的密封性能。

例如，无机材料等可以用作这种涂层材料700。具体而言，使用ALD(原子层沉积)膜形成法的Al₂O₃和使用低温催化CVD(低温催化化学汽相沉积：简称CAT-CVD)法的氧化硅(Si₃N₄等)可用作涂层材料700。

根据使用涂层材料700的此实施例的角速度传感器装置S4，可以提高用于密封可移动部分20的密封部600的密封性能，且角速度传感器装置S4可以形成为在防止外来物质入侵方面、湿气阻挡性能等方面都表现非常优秀。具体而言，在密封部600的密封性能不足时，涂层材料700可以有效使用于粘结件400和密封部600中。

在此实施例中，与上述第一实施例相似，两个芯片100、200通过凸块80电连接，且振动器20和电路芯片200隔开。另外，粘结件400布置在两个芯片100、200之间，且粘结件400与振动器20隔开等。

另外，对于与上述实施例一样的具有封壳300的传感器装置而言，也可以使用涂层材料700。例如，在图1所示的角速度传感器装置S1中，用于密封振动器20的粘结件400用作密封部，但是，涂层材料可以形成在此粘结件400的表面上。在此情况下，可以进一步提高密封效果。

(第五实施例)

图14为根据本发明第五实施例的角速度传感器装置的一部分的示意平面图。

在第五实施例中，如图14所示，多个凸块80布置成形成关于传感器芯片100的中心C1呈点对称。这样，施加于传感器芯片100的应力可以被有效减少，且可以防止影响传感器性能等。

在图14所示的此例中，用于连接电路芯片200和封壳300的多个凸块80，也即，位于图14中传感器芯片100外周的多个凸块80，也布置成关于传感器芯片100的中心C1呈点对称。

另外，也可以使用用于释放作用到传感器芯片100上的应力的凸块80的布局和每一部分的结构。

首先，传感器芯片100的中心和作为传感元件的振动器20的中心(即，上述凹部410的中心)一致。也就是，传感器芯片100和传感元件20关于图14的X轴和Y轴的线对称。

另外，对于传感器芯片100而言，接合到电路芯片200的凸块80可以布置成仅关于X轴线对称，也可以布置成仅关于Y轴线对称，也可以布置成关于X轴和Y轴线对称。另外，对于传感器芯片100而言，接合到电路芯片200的凸块80也可以布置成90度旋转对称。

另外，对于电路芯片200而言，接合到封壳300的凸块80可以布置成仅关于X轴线对称，也可以布置成仅关于Y轴线对称，也可以布置成关于X轴和Y轴线对称。另外，对于电路芯片200而言，接合到封壳300的凸块80可以布置成90旋转对称。

另外，传感器芯片100的平面形状可以理想地设为方形而不是矩形，且电路芯片200和封壳300的平面形状也可以理想地设为方形而不是矩形。

(其他实施例)

虽然本发明参考附图就几个优选实施例进行了描述，但是应当注意到，各种变化和修改对于本领域技术人员来说都是显而易见的。

例如，对于图3所示的角速度检测元件100的结构而言，示出的只是能够应用于作为本发明传感器芯片的角速度检测元件的一个例子，本发明并不限于此例子。

另外，在上述实施例的每个中，电路芯片200和封壳300通过凸块80电连接。但是，电路芯片200和封壳300也可以通过接合线电连接。

另外，在上述实施例中，在凸块80和粘结件400形成于电路芯片200的表面上之后，将作为传感器芯片的角速度检测元件100通过凸块80与电路芯片200层叠。但是，相反地，也可以在凸块80和粘结件400形成于角速度检测元件400的表面上之后，将电路芯片200接合到角速度检测元件上。

在这种情况下，例如，可以通过先粘结具有上述凹部410的粘结膜，或选择性地印刷除振动器20部分以外的粘结件400等方法来将粘结件400布置在角速度检测元件100中。

另外，本发明并不限于上述的角速度传感器装置，而是可以应用于这样一种传感器装置，其中，在一个表面上具有可移动部分的传感器芯片和电路芯片被层叠，且两个芯片被电连接。

例如，本发明还可以应用于加速度传感器以及压力传感器，其中该加速度传感器在传感器芯片的一个表面上具有可移动部分，例如可移动电极、可移动配重等，该压力传感器具有可移动部分例如膜等。

也就是，在上述实施例中，在传感器装置中，在一个表面上具有可移动部分即感测部分的传感器芯片和电路芯片被层叠，且两个芯片被电连接。在此传感器装置中，传感器芯片与电路芯片通过凸块电连接，从而传感器芯片的可移动部分与电路芯片相对，且两个芯片通过凸块电连接同时可移动部分即感测部分和电路芯片通过使用凸块相隔开。在结构中可适当改变其他部分。例如，凸块的数量可以适当改变，并且也可以使用单一凸块。

在传感器装置中用于进行检测的感测部分中，感测部分和电路芯片隔开，从而在不阻碍传感器性能的情况下可确保传感器的正确操作。另外，可以通过两个芯片之间的凸块接合来防止两个芯片间电连接部分由于冲击等产生的寄生电容的变化。

虽然本发明参考其优选实施例进行了描述，但是应当理解，本发明并不限于这些优选实施例和结构，本发明意欲涵盖各种修改和等效布局。另外，虽然本发明以各种组合和配置示出了本发明优选实施例的各种元件，它们是优选的，但是其他组合和配置，包括更多、更少或者只有单个元件，都落入本发明的精神和范围之内。

Claims (17)

1.一种传感器装置，包括：

在一个表面上具有可移动部分(20)的传感器芯片(100)，

与传感器芯片的可移动部分相对而层叠在该传感器芯片上的电路芯片(200)；以及

位于传感器芯片和电路芯片之间的凸块(80)，

其中传感器芯片和电路芯片通过凸块电连接，且传感器芯片的可移动部分与电路芯片用该凸块隔开一定间隙。

2.根据权利要求1所述的传感器装置，其特征在于，还包括：

具有电绝缘性能的粘结件(400)，其中：

所述粘结件布置在传感器芯片和电路芯片之间，用于粘合所述传感器芯片和电路芯片；以及

所述粘结件与传感器芯片的可移动部分隔开。。

3.根据权利要求2所述的传感器装置，其特征在于，所述粘结件围绕凸块布置且密封凸块。

4.根据权利要求2所述的传感器装置，其特征在于，所述粘结件布置成在传感器芯片和电路芯片之间围绕着可移动部分；以及

位于粘结件内周侧的可移动部分被粘结件密封。

5.根据权利要求2所述的传感器装置，其特征在于，所述粘结件由粘结膜构成。

6.根据权利要求5所述的传感器装置，其特征在于，

所述粘结膜具有与可移动部分相对的第一部分和位于第一部分外侧的第二部分；以及

所述粘结膜的第一部分被做成比粘结膜的第二部分薄，以形成从可移动部分一侧的表面上凹陷的凹部(410)。

7.根据权利要求5所述的传感器装置，其特征在于，所述粘结膜具有在与可移动部分隔开的方向上突出的凸部(430)。

8.根据权利要求2所述的传感器装置，其特征在于，所述粘结件由通过印刷形成的膜构成。

9.根据权利要求2所述的传感器装置，其特征在于，所述粘结件用于形成密封部(600)，用于绕着可移动部分密封可移动部分，所述传感器装置还包括

罩住密封部的涂层件(700)。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的传感器装置，其特征在于，所述凸块包括多个凸块部件(80)，其布置成关于传感器芯片的中心呈点对称。

11.根据权利要求1-9中任一项所述的传感器装置，其特征在于，所述凸块包括多个凸块部件(80)，其绕着可移动部分单独布置。

12.根据权利要求11所述的传感器装置，其特征在于，还包括：

具有电绝缘性能的粘结件(400)，其中：

所述粘结件布置在传感器芯片和电路芯片之间，用于粘合传感器芯片和电路芯片；以及

所述粘结件绕着传感器芯片的可移动部分布置。

13.根据权利要求12所述的传感器装置，其特征在于，所述凸块部件位于粘结件所布置的区域中。

14.根据权利要求12所述的传感器装置，其特征在于，所述粘结件布置在凸块部件的外侧以围绕凸块部件。

15.根据权利要求12所述的传感器装置，其特征在于，

所述粘结件包括多个粘结部件(400)，其围绕可移动部分布置；以及

所述粘结部件布置成分别围绕凸块部件。

16.根据权利要求12所述的传感器装置，其特征在于，

所述粘结件包括多个粘结部件(400)，其围绕可移动部分布置；以及

所述粘结部件分别布置在不同于凸块部件的位置。

17.根据权利要求1-9中任一项所述的传感器装置，其特征在于，还包括：

具有空间的封壳，电路芯片的传感器芯片布置在该空间中；以及

附加凸块，电路芯片通过该凸块电连接到封壳的导电部分。

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