DE10351761A1 - Sensor für eine dynamische Grösse - Google Patents

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Abstract

Ein Sensor für eine dynamische Größe enthält eine Sensorleiterplatte (10), welche einen beweglichen Abschnitt (13) an einer Oberflächenseite davon und eine Siliziumschicht (14) an einer anderen Oberflächenseite davon aufweist. Der bewegliche Abschnitt (13) wird unter Aufbringung einer dynamischen Größe verschoben. Die Siliziumschicht (14) ist von dem beweglichen Abschnitt (13) durch einen Isolator (15) getrennt. Der Sensor für eine dynamische Größe enthält des weiteren eine Schaltungsleiterplatte (20), welche elektrische Signale der Sensorleiterplatte (20) sendet bzw. davon empfängt. Die Schaltungsleiterplatte (20) ist derart angeordnet, daß sie einer Oberfläche der Sensorleiterplatte (10) über einen Lückenabschnitt (30) gegenüberliegt und den beweglichen Abschnitt (13) bedeckt. Die Sensorleiterplatte (10) und die Schaltungsleiterplatte (20) sind um den Lückenabschnitt (30) herum derart aufeinander gebondet, daß ein Bondabschnitt (40) gebildet ist, welcher im wesentlichen den Lückenabschnitt (30) umgibt und dadurch den Lückenabschnitt (30) verschließt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Sensor für eine dynamische Größe, welcher eine Sensorleiterplatte mit einem beweglichen Abschnitt, welcher unter Anwendung einer dynamischen Größe verschoben wird, und ebenfalls eine Schaltungsleiterplatte zum Senden/Empfangen von elektrischen Signalen zu/von der Sensorleiterplatte enthält.
  • Sensoren für eine dynamische Größe wie Beschleunigungssensoren oder dergleichen enthalten im allgemeinen eine aus Harz, Keramik, Silizium oder dergleichen gebildete Schutzkappe auf einer Sensorleiterplatte mit einem beweglichen Abschnitt zum Abdecken des beweglichen Abschnitts und dadurch zum Schutz des beweglichen Abschnitts der Sensorleiterplatte (vgl. beispielsweise die Patentschrift 1 ( JP-A-10-253652 )).
  • Wenn darüber hinaus eine Schaltungsleiterplatte zum Senden/Empfangen von elektrischen Signalen zu/von einer Sensorleiterplatte mit der Sensorleiterplatte kombiniert wird und diese Leiterplatten von einem Gußmaterial wie Harz oder dergleichen umhüllt werden, wird eine Struktur angenommen, welche im allgemeinen eine Sensorleiterplatte 10 mit einer daran befestigten Schutzkappe CP und eine auf einem Leiterrahmen 50 angebrachte Schaltungsleiterplatte 20 wie in 19 dargestellt enthält.
  • In diesem Fall jedoch sind in einer Mehrzahl vorkommende Leiterplatten 10, 20 auf der flachen Ebene angebracht, was dazu führt, daß der Umhüllungskörper in einer großen Dimension zu entwerfen ist und die Notwendigkeit einer Schutzkappe CP auftritt. Dies führt dementsprechend zu erhöhten Kosten.
  • Es wurde eine Struktur vorgeschlagen, bei welcher eine Sensorleiterplatte mit einem beweglichen Abschnitt und eine Schaltungsleiterplatte zusammen derart aufgeschichtet sind, daß der bewegliche Abschnitt von der Schaltungsleiterplatte bedeckt ist, wodurch die Schutzkappe ausgelassen wird. Ebenfalls sind Elektrodenbondhügel auf der Schaltungsleiterplatte derart gebildet, daß die Schaltungsleiterplatte und die Sensorleiterplatte miteinander durch die Elektrodenbondhügel verbunden sind (vgl. Patentschrift 2 ( JP-A-2001-227902 )). In der Schichtstruktur der Sensorleiterplatte und der Schaltungsleiterplatte über den Elektrodenbondhügeln wie oben beschrieben kann der Sensorkörper mehr als das Gehäuse miniaturisiert werden, in welchem beide Leiterplatten auf der flachen Ebene angebracht sind. Es werden jedoch noch immer höhere Kosten erfordert, da es nötig ist, Elektrodenkontakthügel auf der Schaltungsleiterplatte zu bilden.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die obigen Schwierigkeiten zu überwinden und insbesondere einen Sensor für eine dynamische Größe zu schaffen, welcher mit einer Schaltungsleiterplatte und einer Sensorleiterplatte ausgestattet ist, welche einen beweglichen Abschnitt aufweist, der mit geringen Kosten und einer kompakten Größe und ohne eine Schutzkappe implementiert werden kann.
  • Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche.
  • Entsprechend einer ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung enthält ein Sensor für eine dynamische Größe eine Sensorleiterplatte 10, welche einen beweglichen Abschnitt 13, der an einer Oberflächenseite davon vorgesehen ist, wobei der bewegliche Abschnitt unter Aufbringung einer dynamischen Größe verschoben wird, und eine Siliziumschicht 14 aufweist, welche an einer anderen Oberflächenseite davon vorgesehen ist, wobei die Siliziumschicht 14 von dem beweglichen Abschnitt durch einen Isolator 15 getrennt ist, und eine Schaltungsleiterplatte 20 zum Senden/Empfangen von elektrischen Signalen zu/von der Sensorleiterplatte, wobei die Schaltungsleiterplatte derart angeordnet ist, daß sie einer Oberfläche der Sensorleiterplatte über einen Lückenabschnitt 30 gegenüberliegt und den beweglichen Abschnitt bedeckt. Die Sensorleiterplatte und die Schaltungsleiterplatte sind um den Lückenabschnitt herum miteinander derart verbunden, daß der Bondabschnitt 40 den Lückenabschnitt umgibt.
  • Bei dem oben beschriebenen Sensor für eine dynamische Größe werden die Schaltungsleiterplatte und die Sensorleiterplatte unter geringen Kosten lediglich durch Anordnen eines Bondteils zwischen beiden Leiterplatten aufeinander gebondet und geschichtet. Bei einem anderen Verfahren kann das Bonden zwischen beiden Leiterplatten ohne ein Bondteil unter Verwendung einer Direktbindung (direct bonding) zwischen den Leiterplatten durchgeführt werden. Der bewegliche Abschnitt der Sensorleiterplatte wird von der Schaltungsleiterplatte über den Lückenabschnitt bedeckt, und der Rand des Lückenabschnitts wird von dem Bondabschnitt 40 derart umgeben, daß der bewegliche Abschnitt vor äußeren Kräften geeignet geschützt wird und somit keine Schutzkappe benötigt wird.
  • Des weiteren besitzt die Sensorleiterplatte den beweglichen Abschnitt, welcher an einer Seite davon vorgesehen ist, um unter Aufbringung einer dynamischen Größe verschoben zu werden, und die Siliziumschicht, welche an der anderen Oberflächenseite davon vorgesehen und von dem beweglichen Abschnitt durch einen Isolator 15 getrennt ist. Daher kann die elektrische und magnetische Abschirmung des Tastabschnitts, welcher den beweglichen Abschnitt enthält, geeignet durchgeführt werden.
  • Bei der vorliegenden Erfindung kann der Sensor für eine dynamische Größe, welcher mit der Sensorleiterplatte mit dem beweglichen Abschnitt und der Schaltungsleiterplatte ausgestattet ist, mit niedrigen Kosten und einer kompakten Größe unter Weglassung eines Schutzteils implementiert werden.
  • Bei einer zweiten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung können die Sensorleiterplatte 10 und die Schaltungsleiterplatte 20 durch Bonddrähte 70 miteinander elektrisch verbunden werden, um die elektrische Verbindung zwischen beiden Leiterplatten unter geringen Kosten durchzuführen.
  • Bei einer dritten Ausbildung der vorliegenden Erfindung können bei den Sensoren für eine dynamische Größe der ersten und zweiten Ausbildungen der vorliegenden Erfindung die Sensorleiterplatte 10 und die Schaltungsleiterplatte 20 durch ein Gußmaterial 80 versiegelnd umhüllt werden. Sogar in diesem Fall wird der bewegliche Abschnitt von der Schaltungsleiterplatte und dem Bondabschnitt 40 geschützt, und somit kann geeignet verhindert werden, daß das Gußmaterial in den beweglichen Abschnitt eindringt.
  • Bei einer vierten Ausbildung der vorliegenden Erfindung können die Sensorleiterplatte 10 und die Schaltungsleiterplatte 20 von einem Weichstoffmaterial 85, welches weicher als das Gußmaterial 80 ist, versiegelt werden, und die Außenseite des weichen Materials kann von dem Gußmaterial umhüllt werden. Wenn die Sensorleiterplatte und die Schaltungsleiterplatte von dem Gußmaterial ver siegelt werden, wird ein durch eine Temperaturänderung oder dergleichen im Gebrauch hervorgerufener Druck auf die auf diese weise versiegelten Elemente aufgebracht. Jedoch mildert das weiche Material wie oben beschrieben wirksam den Druck durch das Dazwischenbringen zwischen der Schaltung und dem Gußmaterial.
  • Bei einer fünften Ausbildung der vorliegenden Erfindung ist ein Aussparungsabschnitt 24 auf einer Oberfläche der Schaltungsleiterplatte 20 gegenüberliegend der Sensorleiterplatte 10 gebildet, und es ist ein Lückenabschnitt 30 durch den Aussparungsabschnitt gebildet. Ebenfalls ist der Bondabschnitt 40 an Stellen außer dem Aussparungsabschnitt auf der Schaltungsleiterplatte gebildet. Mit dieser Konstruktion kann der Lückenabschnitt geeignet durch den Aussparungsabschnitt gebildet werden, welcher auf der Schaltungsleiterplatte gebildet ist.
  • Bei einer sechsten Ausbildung der vorliegenden Erfindung kann die Sensorschaltungsplatte 10 derart entworfen werden, daß sie eine Mehrzahl von beweglichen Abschnitten 13 aufweist, welche auf einer Oberfläche davon gebildet sind. In diesem Fall bedeckt die Schaltungsleiterplatte 20 jeden beweglichen Abschnitt über den Lückenabschnitt 30, dessen Rand von dem Bondabschnitt 40 umgeben ist. Wenn eine Mehrzahl von beweglichen Abschnitten 13 auf der Sensorleiterplatte 10 vorgesehen ist, ist die Fläche des Lückenabschnitts 30 zwischen der Schaltungsleiterplatte 20 und der Sensorleiterplatte erhöht, um die in der Mehrzahl vorkommenden beweglichen Abschnitte zu bedecken.
  • Bei einer siebenten Ausbildung der vorliegenden Erfindung ist ein Krempen- bzw. Randabschnitt 25, welcher gegen die Sensorleiterplatte stößt, an einer Stelle auf der Schaltungsleiterplatte 20 gebildet, welche Bereichen außer dem Bereich gegenüberliegt, der die in der Mehrzahl vorkommenden beweglichen Abschnitte 13 aufweist, die darin auf der Sensorleiterplatte 10 gebildet sind. In diesem Fall trägt der Krempenabschnitt beide Leiterplatten 10, 20 wirksam mechanisch.
  • wenn bei einer achten Ausbildung der vorliegenden Erfindung der Sensor einen Leiterrahmen 50 zum Senden von elektrischen Signalen an eine externe Vorrichtung enthält, kann die Sensorleiterplatte 10 auf den Leiterrahmen auf eine anderen Oberfläche gegenüberliegend einer Oberfläche der Sensorleiterplatte 10 gebondet werden, welche der Schaltungsleiterplatte 20 gegenüberliegt.
  • Bei einer neunten Ausbildung der vorliegenden Erfindung ist in dem Fall, bei welchem der Sensor den Leiterrahmen zum Senden der elektrischen Signale an eine externe Vorrichtung enthält, ein Überhangbereich 20a, welcher nicht der Sensorleiterplatte 10 gegenüberliegt und von der Sensorleiterplatte aus einen Überhang bildet, auf der Oberfläche der Schaltungsleiterplatte 20 vorgesehen, welche der Sensorleiterplatte 10 gegenüberliegt. Der Leiterrahmen kann auf den Überhangbereich 20a auf der Schaltungsleiterplatte 20 gebondet werden. Die Konstruktion dieser Ausbildung ist effektiv gegenüber einem Fall, bei . welchem die Schaltungsleiterplatte gröber als die Sensorleiterplatte ist und somit die Schaltungsleiterplatte teilweise von der Sensorleiterplatte aus einen Übergang bildet. Bei dieser Konstruktion ist es unnötig, die Sensorleiterplatte direkt an dem Leiterrahmen zu befestigen, welcher normalerweise aus Metall gebildet ist. Diese Konstruktion führt zu verbesserten Ergebnissen einer Sensorleiterplatte, die kaum an den Wirkungen einer durch eine Temperaturänderung oder dergleichen hervorgerufenen thermischen Spannung leidet und eine stabilere Sensorcharakteristik liefert.
  • Bei einer zehnten Ausbildung der vorliegenden Erfindung ist ein Übergangsbereich 20a, welcher der Sensorleiterplatte 10 nicht gegenüberliegt und von der Sensorleiterplatte aus einen Überhang bildet, auf der Oberfläche der Schaltungsleiterplatte 20 vorgesehen, welche der Sensorleiterplatte 10 gegenüberliegt, und es ist eine von der Sensorplatte getrennte separate Leiterplatte 90 bezüglich des Überhangbereichs auf der Schaltungsleiterplatte derart vorgesehen, daß die Schaltungsleiterplatte von der separaten Leiterplatte getragen wird. Die Konstruktion dieser Ausbildung ist in Bezug auf einen Fall dahingehend effektiv, daß die Schaltungsleiterplatte größer als die Sensorleiterplatte ist und somit die Schaltungsleiterplatte teilweise von der Sensorleiterplatte aus einen Überhang bildet. Entsprechend dieser Konstruktion wird der Überhangbereich der Schaltungsleiterplatte von der separaten Leiterplatte derart getragen, daß die Schaltungsleiterplatte stabil getragen werden kann und daß das Verdrahtungsbonden auf die Schaltungsleiterplatte wirksam durchgeführt werden kann.
  • Bei einer elften Ausbildung der vorliegenden Erfindung können in einer Mehrzahl vorkommende Sensorleiterplatten 10 auf die Schaltungsplatte 20 gebondet werden. Wenn die Schaltungsleiterplatte größer als die eine Sensorleiterplatte ist und die in der Mehrzahl vorkommenden Sensorleiterplatten enthält, ist ein Bereich, welcher von der einen Sensorleiterplatte aus einen Überhang bildet, auf der Schaltungsleiterplatte vorhanden. Jedoch bringt bei der elften Ausbildung der vorliegenden Erfindung eine andere Sensorleiterplatte dieselbe Wirkung wie die separate Leiterplatte bei der zehnten Ausbildung der vorliegenden Erfindung. D.h., bei dieser Ausbildung können zusätzlich zu der Wirkung entsprechend der zehnten Ausbildung die in der Mehrzahl vorkommenden Sensorleiterplatten angeordnet werden.
  • Entsprechend einer zwölften Ausbildung der Erfindung enthält ein Sensor für eine dynamische Größe eine Sensorleiterplatte 10, welche einen beweglichen Abschnitt 13 aufweist, der auf einer Oberflächenseite davon vorgesehen ist, wobei der bewegliche Abschnitt unter Anwendung einer dynamischen Größe verschoben wird, und eine Schaltungsleiterplatte 20, welche elektrische Signale zu/von der Sensorleiterplatte sendet/empfängt, und ist dadurch charakterisiert, daß die Schaltungsleiterplatte derart angeordnet ist, daß sie einer Oberfläche der Sensorleiterplatte über einen Lückenabschnitt 30 gegenüberliegt und den beweglichen Abschnitt bedeckt. Die Sensorleiterplatte und die Schaltungsleiterplatte sind um den Lückenabschnitt herum teilweise aufeinander gebondet.
  • Entsprechend dieser Ausbildung können beide Leiterplatten unter geringen Kosten aufeinander gebondet werden und durch bloßes Anordnen eines Bondteils zwischen der Schaltungsleiterplatte und der Sensorleiterplatte aufgeschichtet werden. Darüber hinaus ist der bewegliche Abschnitt der Sensorleiterplatte von der Schaltungsleiterplatte durch den Lückenabschnitt derart bedeckt, daß der bewegliche Abschnitt vor äußeren Einwirkungen geeignet geschützt werden kann und somit keine Schutzkappe benötigt wird.
  • Daher kann der Sensor für eine dynamische Größe, welcher mit der Sensorleiterplatte, welche den beweglichen Abschnitt aufweist, und der Schaltungsleiterplatte ausgestattet ist, unter niedrigen Kosten und mit einer kompakten Größe unter Weglassung der Schutzkappe implementiert werden.
  • Die in Klammern gesetzten Bezugszeichen, welche die jeweiligen oben beschriebenen Einrichtungen darstellen, sind als Beispiele vorgesehen, um die entsprechende Beziehung zu den in den folgenden Ausführungsformen beschriebenen spezifischen Einrichtungen darzustellen.
  • Weitere Bereiche der Anwendbarkeit der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich. Es versteht sich, daß die detaillierte Beschreibung und die spezifischen Beispiele, welche die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung anzeigen, lediglich zum Zwecke der Erläuterung und nicht zur Einschränkung des Rahmens der Erfindung dienen.
  • Die vorliegende Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.
  • 1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht, welche einen Beschleunigungssensor einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 2A und 2B zeigen vergrößerte Ansichten der in 1 dargestellten Sensorleiterplatte und der Schaltungsleiterplatte;
  • 3 zeigt eine schematische Querschnittsansicht, welche eine Modifizierung der ersten Ausführungsform darstellt;
  • 4 zeigt eine schematische Querschnittsansicht, welche eine andere Modifizierung der ersten Ausführungsform darstellt;
  • 5 zeigt eine schematische Querschnittsansicht, welche einen Beschleunigungssensor einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 6 zeigt eine schematische Querschnittsansicht, welche einen Beschleunigungssensor einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 7 zeigt eine schematische Querschnittsansicht, welche eine Modifizierung der dritten Ausführungsform darstellt;
  • 8 zeigt eine schematische Querschnittsansicht, welche einen Beschleunigungssensor einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 9 zeigt eine Draufsicht auf die Schaltungsleiterplatte von 8 von einer oberen Seite aus betrachtet;
  • 10 zeigt eine schematische Querschnittsansicht, welche eine Modifizierung der vierten Ausführungsform darstellt;
  • 11 zeigt eine schematische Querschnittsansicht, welche einen Beschleunigungssensor einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 12 zeigt eine Draufsicht auf den Beschleunigungssenor von 11 von der oberen Seite aus betrachtet;
  • 13 zeigt eine schematische Querschnittsansicht, welche einen Beschleunigungssensor einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 14 zeigt eine schematische Querschnittsansicht, welche einen Beschleunigungssensor einer siebenten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 15 zeigt eine schematische Querschnittsansicht, welche eine Modifizierung der siebenten Ausführungsform darstellt;
  • 16 zeigt eine schematische Querschnittsansicht, welche einen Beschleunigungssensor einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 17A und 17B zeigen Diagramme, welche die Konstruktion des Hauptteils eines Beschleunigungssensors einer anderen alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen;
  • 18 zeigt ein Diagramm, welches die Konstruktion des Hauptteils eines Beschleunigungssensors einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; und
  • 19 zeigt eine perspektivische Ansicht, welche eine herkömmliche, allgemeine Konstruktion eines Sensors für eine dynamische Größe darstellt, der eine Sensorleiterplatte und eine Schaltungsleiterplatte aufweist.
  • Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Bei den folgenden Ausführungsformen werden dieselben Teile mit denselben Bezugszeichen dargestellt, um die Beschreibung davon zu vereinfachen.
  • Erste Ausführungsform
  • 1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht, welche einen Beschleunigungssensor (Sensor) S1 wie einen Sensor für eine dynamische Größe einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. 2A zeigt eine vergrößerte Ansicht, welche eine Sensorleiterplatte 10 und eine Schaltungsleiterplatte 20 darstellt, die aufgeschichtet sind, um in einem Körper entsprechend 1 vereinigt zu sein.
  • Der Sensor S1 enthält eine Sensorleiterplatte 10, welche einen beweglichen Abschnitt 13 enthält, der auf einer Oberflächenseite (oder der oberen Oberflächenseite) 11 angeordnet ist. Der bewegliche Abschnitt 13 wird unter Aufbringung einer Beschleunigung (einer dynamischen Größe) verschoben. Der Sensor S1 enthält des weiteren eine Schaltungsleiterplatte 20, welche elektrische Signale von und zu der Sensorleiterplatte 10 sendet bzw. empfängt.
  • Bei der ersten Ausführungsform sind die Sensorleiterplatte 10 und die Schaltungsleiterplatte 20 vorzugsweise als Chips implementiert, wobei ein Material eines wafertyps einem Vereinzeln/Schneiden oder dergleichen unterworfen wird. Die Schaltungsleiterplatte 20 ist vorzugsweise ein aus einem Halbleiter oder dergleichen gebildeter IC-Chip. Eine Oberfläche (oder eine obere Oberfläche) 21 der Schaltungsleiterplatte 20 dient als schaltungsbildende Oberfläche, auf welcher Schaltungselemente gebildet sind. Die Schaltungsleiterplatte 20 ist derart angeordnet, daß ihre Rückseitenoberfläche 22 an der gegenüberliegenden Seite der schaltungsbildenden Oberfläche 21 der einen Oberfläche 11 der Sensorleiterplatte 10 über einen Lückenabschnitt 20 gegenüberliegt, während der bewegliche Abschnitt 13 bedeckt ist.
  • Die Rückseitenoberfläche 22 der Schaltungsleiterplatte 20 ist auf die eine Oberfläche 11 der Sensorleiterplatte 10 durch ein Bondteil um den Lückenabschnitt 30 herum gebondet, wodurch ein Bondabschnitt 40 gebildet wird. Der Bondabschnitt 40 ist derart entworfen, daß er eine ringförmige Gestalt aufweist, welche im wesentlichen den Rand des Lückenabschnitts 30 umgibt, um dadurch den Lückenabschnitt 30 zu verschließen.
  • Entsprechend 1 arbeitet das Bondteil, welches den Bondabschnitt 40 bildet, als Abstandsstück. Insbesondere führt der Bondabschnitt 40 zu der Bildung eines Lückenabschnitts 30, welcher verhindert, daß der bewegliche Abschnitt 13 der Sensorleiterplatte 10 in Kontakt mit der Rückseitenoberfläche 22 der Schaltungsleiterplatte 20 kommt. Ein Haftmittel, welches ein niedrigschmelzendes Glas, Glasperlen oder dergleichen enthält, oder ein Material mit einer Dicke eines Abstandshalters wie einer Haftschicht oder dergleichen kann als das Bondteil verwendet werden.
  • Entsprechend wiederum 2A wird eine beispielhafte Implementierung der Sensorleiterplatte 10 der ersten Ausführungsform erörtert. Die Sensorleiterplatte 10 wird durch Aufeinanderschichten bzw. Laminieren einer Mehrzahl von Siliziumschichten, Siliziumoxidschichten, usw. entworfen. Die detaillierte Konstruktion der Sensorleiterplatte 10 wie oben beschrieben ist in 7 der JP-A-9-129898 offenbart, dessen Inhalt hier zugrundegelegt wird.
  • In der Sensorleiterplatte 10 wird ein erster Siliziumoxidfilm 15 auf einer ersten Siliziumschicht 14 durch thermische Oxidation oder dergleichen gebildet. Eine aus Polysilizium gebildete elektrische leitende Schicht 16 wird auf dem ersten Siliziumoxidfilm 15 durch ein CVD-Verfahren (Chemical Vapor Deposition Method) oder dergleichen gebildet. Ein zweiter Siliziumoxidfilm 17 wird auf dem ersten Siliziumoxidfilm 15 durch CVD, einem Zerstäubungsverfahren, einem Auf dampfverfahren oder dergleichen gebildet. Danach wird eine zweite Siliziumschicht 18 auf dem zweiten Siliziumoxidfilm 17 durch CVD oder dergleichen gebildet, wodurch eine Schichtstruktur erzielt wird. Die elektrisch leitende Schicht 16 kann nicht nur aus Polysilizium, sondern ebenfalls auch aus einem hochschmelzenden Metall wie Wolfram, Molybdän oder dergleichen oder Silicid (einer Verbindung aus Silizium und dem obigen Metall) oder dergleichen gebildet werden.
  • Als nächstes werden Gräben 18a in der zweiten Siliziumschicht 18 in Übereinstimmung mit einer Struktur des beweglichen Abschnitts 13, einem festen Abschnitt, usw. gebildet. Der zweite Siliziumoxidfilm 17 wird danach in geeigneten Bereichen durch die Gräben 18a geätzt und entfernt. Die zweite Siliziumschicht 18 wird resultierend in den beweglichen Abschnitt 13 und die feste Elektrode entsprechend dem festen Abschnitt, usw. in den Bereichen umgebildet, von welchen der zweite Siliziumoxidfilm 17 entfernt worden ist.
  • Der bewegliche Abschnitt 13 dieser Ausführungsform wird vorzugsweise als Auslegerabschnitt gebildet, welcher lediglich an einer Stelle getragen und angeordnet wird, um einer (zur Vereinfachung der Veranschaulichung nicht dargestellten) festen Elektrode über eine Lücke in der vertikalen Richtung zu der Schichtebene von 2A gegenüberzuliegen. Wenn eine Beschleunigung auf den beweglichen Abschnitt 13 aufgebracht wird, wird er in Vertikalrichtung auf die Schichtebene von 2A derart verschoben, daß das Intervall zwischen dem beweglichen Abschnitt und der festen Elektrode verändert wird. Die Veränderung des Intervalls zwischen dem beweglichen Abschnitt 13 und der festen Elektrode ruft eine Anderung der Kapazität zwischen beiden Elektroden hervor, und somit wird die aufgebrachte Beschleunigung auf der Grundlage eines elektrischen Signals erfaßt, welches durch die Kapazitätsänderung zwischen beiden Elektroden hervorgerufen wird.
  • Wie oben erwähnt wird der bewegliche Abschnitt 13 lediglich an einer Stelle bei dieser Ausführungsform (d.h. als Ausleger) getragen. Jedoch kann der bewegliche Abschnitt 13 ebenfalls an zwei Stellen davon (d.h. gespreizt) oder an drei oder mehr Stellen davon getragen werden. In diesem Fall werden der bewegliche Abschnitt 13 und die feste Elektrode, d.h. der Abtastabschnitt, von der Schaltungsleiterplatte 20 in der Sensorleiterplatte 10 wie in 2A dargestellt bedeckt, und es werden elektrische Signale von dem Abtastabschnitt durch die elektrisch leitende Schicht 16 aufgenommen, welche sich von der Position direkt unter der Schaltungsleiterplatte 20 auf die Außenseite der Schaltungsleiterplatte 20 zu erstreckt.
  • Die elektrisch leitende Schicht 16 wird auf die zweite Siliziumschicht 18 an eine Stelle geführt, welche von der Position direkt unter der Schaltungsplatte 20 aus einen Überhang bildet. Aus Aluminium oder dergleichen gebildete Kontaktstellen 19 werden auf der Oberfläche der zweiten Siliziumschicht 18 an dieser Stelle (der Oberfläche 11 der Sensorleiterplatte 10) gebildet. Die Kontaktstellen 19 werden einem Drahtbonden oder dergleichen unterworfen, um die Sensorleiterplatte 10 und die Schaltungsleiterplatte 20 oder den Leiterrahmen 50 zu verbinden.
  • Entsprechend 2B wird eine beispielhafte Implementierung der Sensorleiterplatte 10 und deren Abtastabschnitt erörtert. In diesem Beispiel wird eine SOI-Struktur, welche eine Schichtstruktur aufweist, die eine erste Siliziumschicht 26, eine Siliziumoxidschicht 27 und eine zweite Siliziumschicht 28 enthält, dazu verwendet, die Schaltungsleiterplatte 20 zu implementieren. Schaltungselemente werden auf der ersten Siliziumschicht 26 und der zweiten Siliziumschicht 28 als Schutzschicht für den Ab tastabschnitt verwendet. Die zweite Siliziumschicht 28 und die Sensorleiterplatte 10 werden elektrisch miteinander unter Verwendung eines elektrisch leitenden Haftmittels wie dem Bondabschnitt 40 verbunden. Zu dieser Zeit wird der Bereich des Abtastabschnitts, welcher durch den Bondabschnitt 40 gebondet ist, auf eine in einem (nicht dargestellten) Bereich vorgesehene Bondinsel drahtgebondet, um den betreffenden Bereich auf eine konstante Spannung wie 0 V (Masse) oder dergleichen festzulegen.
  • Der Abtastabschnitt (Elektrodenabschnitt) der Beschleunigungsvorrichtung des Kapazitätstyps dieser Ausführungsform kann abgeschirmt bzw. geschützt werden, wenn die erste Siliziumschicht 14 als Trageabschnitt in der Sensorleiterplatte 10 auf den (später beschriebenen) Leiterrahmen 50 durch ein elektrisch leitendes Haftmittel oder dergleichen gebondet wird, um die erste Siliziumschicht 14 auf 0 V festzulegen. Dies wird bevorzugt, da der Sensor des Kapazitätstyps eine sehr kleine Änderung der Kapazität handhabt. Diese Implementierung kann sogar dann einen stabileren Ausgang bereitstellen, wenn Gußharz (resin mold) verwendet wird.
  • Insbesondere ist bei dieser Ausführungsform wie in 2 dargestellt die Sensorleiterplatte 10 mit dem beweglichen Abschnitt 13 an der einen Oberflächenseite davon derart ausgestattet, daß der bewegliche Abschnitt 13 unter Aufbringung einer dynamischen Größe verschoben wird, und ebenfalls mit der ersten Siliziumschicht (Siliziumschicht) 14 an der anderen Oberflächenseite davon derart ausgestattet, daß die erste Siliziumschicht 14 von dem beweglichen Abschnitt 13 durch den ersten Siliziumoxidfilm (Isolator) 15 getrennt ist. Daher kann das Abschirmen des Abtastabschnitts, welcher den beweglichen Abschnitt 13 enthält, geeignet durchgeführt werden.
  • Bei dieser Ausführungsform wird das elektrische Verbinden zwischen der Sensorleiterplatte 10 und der äußeren Vorrichtung wie oben beschrieben unter Bereitstellung des Leiterrahmens 50 durchgeführt, durch welchen elektrische Signale von der Sensorleiterplatte 10 wie in 1 dargestellt gesendet werden. Der Leiterrahmen 50 wird aus einem Metall wie Kupfer oder dergleichen oder einem Metall, dessen thermischer Ausdehnungskoeffizient an die Siliziumleiterplatte angepaßt ist, wie beispielsweise einer 4-2-Legierung (4-2-Alloy), Covar oder dergleichen gebildet.
  • Eine andere Oberfläche 12 an der gegenüberliegenden Seite zu der einen Oberfläche 11 der Sensorleiterplatte 10, welche der Rückseitenoberfläche 22 der Schaltungsleiterplatte 20 gegenüberliegt, wird auf den Leiterrahmen 50 über ein Haftteil 60 wie ein Haftmittel eine Haftschicht oder dergleichen gebondet.
  • Wie in 1, 2A und 2B dargestellt, wird die elektrische Verbindung zwischen der Sensorleiterplatte 10, der Schaltungsleiterplatte 20 und dem Leiterrahmen 50 durch die Kontaktstellen 19 der Sensorleiterplatte 10 und die auf der Oberfläche 21 der Schaltungsleiterplatte 20 gebildeten Kontaktstellen 23 und durch die Bonddrähte aus Gold, Aluminium oder dergleichen, welche durch Drahtbonden gebildet werden, durchgeführt.
  • Ein Gußmaterial 20 umhüllt und verschließt die Sensorleiterplatte 10, die Schaltungsleiterplatte 20, die Bonddrähte 70 und Teile des Leiterrahmens 50. Das Gußmaterial 80 ist vorzugsweise Gußharz wie üblicherweise verwendetes Epoxidharz oder dergleichen.
  • Eine beispielhafte Methodenlehre zur Herstellung des Beschleunigungssensors S1 wie oben beschrieben wird im folgenden erörtert. Die Schaltungsplatte 20 und die Sensorplatte 10, welche in einem Körper durch das Bondteil vereinigt sind, werden durch das Haftteil 60 auf dem Leiterrahmen 50 angebracht und befestigt. Alternativ wird die Sensorleiterplatte 10 durch das Haftteil 60 auf dem Leiterrahmen 50 angebracht und befestigt, und danach wird die Schaltungsleiterplatte 20 durch das Bondteil auf der Sensorleiterplatte 10 angebracht und befestigt.
  • Danach wird eine elektrische Verbindung zwischen der Sensorleiterplatte 10, der Schaltungsleiterplatte 20 und dem Leiterrahmen 50 durch Drahtbonden geschaffen, und danach wird ein Gußprozeß unter Verwendung des Gußmaterials 80 durchgeführt, wobei ein Metallguß verwendet wird. Danach wird eine Segmentierung oder dergleichen des Leiterrahmens 50 durchgeführt, um den in 1 dargestellten Beschleunigungssensor S1 fertigzustellen.
  • Wenn bei dem oben beschriebenen Beschleunigungssensor S1 eine Beschleunigung aufgebracht wird, wird das elektrische Signal entsprechend der aufgebrachten Beschleunigung von der Sensorleiterplatte 10 durch die Aktion des oben beschriebenen beweglichen Abschnitts 13 ausgegeben. Dieses elektrische Signal wird einer Signalverarbeitung wie einer Verstärkung, Justierung, usw. in der Schaltungsleiterplatte 20 unterworfen und danach von den Leiterrahmen 50 durch die Bonddrähte 70 nach außen gesendet.
  • Entsprechend dem in 1 dargestellten Beschleunigungssensor 51 können die Schaltungsleiterplatte 20 und die Sensorleiterplatte 10 unter geringen Kosten durch bloßes Anordnen des Bondteils zwischen beiden Leiterplatten 20 und 10 aufeinander gebondet und geschichtet werden. Der bewegliche Abschnitt 13 der Sensorleiterplatte 10 wird von der Schaltungsleiterplatte 20 über den Lückenabschnitt 30 bedeckt. Der Rand des Lückenabschnitts 30 wird von dem Bondabschnitt 14 als Verschluß derart umgeben, daß der bewegliche Abschnitt 13 geeignet vor einer äußeren Vorrichtung (oder allgemein vor äußeren Störungen) geschützt wird und keine Schutzkappe benötigt wird.
  • Entsprechend einem anderen Verfahren kann das Bonden zwischen beiden Leiterplatten 10, 20 ohne ein Bondteil unter Verwendung eines direkten Bondens zwischen beiden Leiterplatten 10, 20 durchgeführt werden.
  • Des weiteren besitzt oben beschrieben die Sensorleiterplatte 10 den beweglichen Abschnitt 13 an einer Oberflächenseite davon derart, daß der bewegliche Abschnitt 13 unter Aufbringung einer dynamischen Größe verschoben wird, und die Siliziumschicht 14, welche an der anderen Oberflächenseite davon derart vorgesehen ist, daß sie von dem beweglichen Abschnitt 13 durch einen Isolator 15 getrennt ist. Daher kann das Abschirmen des Abtastabschnitts, welcher den beweglichen Abschnitt 13 enthält, geeignet durchgeführt werden.
  • Daher kann bei dem in 1 dargestellten Beschleunigungssensor S1 ein Sensor für eine dynamische Größe unter geringen Kosten und mit einer kompakten Größe ohne eine Schutzkappe implementiert werden.
  • Des weiteren sind bei dem Sensor S1 die Sensorleiterplatte 10 und die Schaltungsleiterplatte 20 elektrisch miteinander durch die Bonddrähte 70 verbunden, und es kann die elektrische Verbindung zwischen beiden Leiterplatten 10, 20 unter geringen Kosten ebenfalls implementiert werden.
  • Die elektrische Verbindung zwischen der Sensorleiterplatte 10 und der Schaltungsleiterplatte 20 kann auf eine weise anders als die direkte Verbindung unter Verbindung von Bonddrähten zwischen beiden Leiterplatten durchgeführt werden. Beispielsweise kann der Leiterrahmen 50, welcher mit der Schaltungsplatte 20 durch die Bonddrähte oder dergleichen elektrisch verbunden wird, mit der Sensorleiterplatte 10 durch Drahtbonden verbunden werden, wodurch beide Leiterplatten 10, 20 durch den Leiterdraht elektrisch verbunden werden.
  • Des weiteren werden bei dem in 1 dargestellten Beschleunigungssensor S1 die Sensorleiterplatte 10, die Schaltungsleiterplatte 20 und die Bonddrähte 70 von dem Gußmaterial 80 umhüllt und versiegelt. In diesem Fall wird der bewegliche Abschnitt 13 von der Schaltungsleiterplatte 20 und dem Bondabschnitt 40 derart geschützt, daß geeignet verhindert wird, daß das Gußmaterial 80 in den Bereich des beweglichen Abschnitts 13 eindringt.
  • 3 zeigt eine schematische Querschnittsansicht, welche ein anderes Beispiel der Sensorleiterplatte 10 einer ersten Modifizierung der ersten Ausführungsform darstellt. Bei der Sensorleiterplatte 10 kann ein aus Siliziumoxid oder dergleichen gebildetes Isoliermaterial 18b durch CVD gebildet und um die leitende Schicht 16 und die zweite Siliziumschicht 18, welche die darauf gebildeten Kontaktstellen 19 aufweist, eingebettet werden, um die elektrische Isolierung um die leitende Schicht 16 zu erhalten.
  • In dem Beispiel von 1 ist die Schaltungsleiterplatte 20 derart angeordnet, daß die Rückseitenoberfläche 22 an der gegenüberliegenden Seite zur Oberfläche (durch die Schaltung gebildete Oberfläche) 21 der Schaltungsleiterplatte 20 der einen Oberfläche 11 der Sensorleiterplatte 10 gegenüberliegt. Jedoch können die Oberfläche 21 der Schaltungsleiterplatte 20 und die eine Oberfläche 11 der Sensorleiterplatte 10 wie in 4 dargestellt ge genüberliegen. In diesem Fall haftet die Rückseitenoberfläche 22 der Schaltungsleiterplatte 20 fest an dem Leiterrahmen 50.
  • Entsprechend 4 wird der Bereich, in welchem der bewegliche Abschnitt 13 und die feste Elektrode an der Seite der einen Oberfläche 11 der Sensorleiterplatte 10 gebildet sind, durch einen Abtastabschnitt 13a verkörpert, und es wird der Lückenabschnitt 30, durch welchen der Abtastabschnitt 13a unterteilt wird, von außen durch die Oberfläche 21 der Schaltungsleiterplatte 20 und des Bondabschnitts 40 gebildet.
  • Zweite Ausführungsform
  • Anhand 2 wird im folgenden eine zweite Ausführungsform des Beschleunigungssensors S2 erörtert. Bei dieser Ausführungsform sind die Sensorleiterplatte 10, die Schaltungsleiterplatte 20 und die Bonddrähte 70 durch ein Weichstoffmaterial 85 versiegelt, welches weicher als das Gußmaterial 80 ist, und die Außenseite des Weichstoffmaterials 85 ist von dem Gußmaterial 80 umhüllt.
  • Insbesondere ist der Beschleunigungssensor S2 derart entworfen, daß das Weichstoffmaterial 85 zwischen das Gußmaterial 80 und sowohl die Sensorleiterplatte 10, die Schaltungsleiterplatte 20 als auch die Bonddrähte 70 in dem in 1 dargestellten Beschleunigungssensor S1 gebracht ist. Das Weichstoffmaterial 85 kann Silikongel, weiches Harz, Gummi oder dergleichen sein; jedoch sollte das Weichstoffmaterial weicher als das Gußmaterial 80 sein. Die Versiegelungsziele 10, 20, 70 werden im voraus mit dem Weichstoffmaterial 85 ummantelt, und danach wird der Gußprozeß unter Verwendung des Gußmaterials 80 angewandt, um dadurch den in 5 dargestellten Beschleunigungssensor S5 zu bilden.
  • Wenn die Sensorleiterplatte 10, die Schaltungsleiterplatte 20 und die Bonddrähte 70 von dem Gußmaterial versiegelt werden, wird ein durch die Temperaturänderung hervorgerufener Druck auf diese Versiegelungsziele 10, 20, 70 aufgebracht. Jedoch wird bei dieser Ausführungsform dieser Druck durch Dazwischenbringen des Weichstoffmaterials 85 wirksam gedämpft.
  • Dritte Ausführungsform
  • Anhand von 6 wird im folgenden eine dritte Ausführungsform des Beschleunigungssensors S3 erörtert. Der Beschleunigungssensor S3 wird durch Ausstatten der Schaltungsleiterplatte 20 des Beschleunigungssensors S1 wie in 1 dargestellt mit einem Aussparungsabschnitt 24 geschaffen. Die andere Oberfläche 12 an der gegenüberliegenden Seite zu der einen Oberfläche 11 der Sensorleiterplatte 10, welche der Rückseitenoberfläche 22 der Schaltungsleiterplatte 20 gegenüberliegt, wird auf den Leiterrahmen 50 durch ein haftendes Teil wie ein Haftmittel, eine Haftschicht oder dergleichen (zur Vereinfachung der Darstellung nicht dargestellt) gebondet.
  • Bei dieser Ausführungsform ist wie in 6 dargestellt, ein Aussparungsabschnitt 24 auf der gegenüberliegenden Seite (Rückseitenoberfläche) 22 der Schaltungsleiterplatte 20, welche der Sensorleiterplatte 10 gegenüberliegt, gebildet, und es ist der Lückenabschnitt durch den Aussparungsabschnitt 24 gebildet. Der Bondabschnitt 40 ist an einer Stelle unterschiedlich zu derjenigen des Aussparungsabschnitts 24 der Schaltungsplatte 20 gebildet.
  • Ein dünner Abschnitt wird teilweise auf der Rückseitenoberfläche 22 der Schaltungsleiterplatte 20 durch Naß- oder Trockenätzen von Silizium oder dergleichen zur Bildung des Aussparungsabschnitts 24 gebildet. Das Ätzen zur Bildung des Aussparungsabschnitts 24 kann konzentriert (as a lump) in jedem Wafer durchgeführt werden.
  • Der dicke Abschnitt außer dem Aussparungsabschnitt 24 der Schaltungsleiterplatte 20 wird auf eine Oberfläche der Sensorleiterplatte 10 unter Verwendung eines Haftmittels oder dergleichen derart gebondet, daß der Bondabschnitt als ringförmiger Bondabschnitt 40 dient. Wie oben beschrieben ist der Lückenabschnitt 30 in dem Aussparungsabschnitt 24 verschlossen, und der Abtastabschnitt 13a der Sensorleiterplatte 10 ist gegenüber äußeren Einflüssen geschützt. D.h., der bewegliche Abschnitt 13 ist gegenüber äußeren Einflüssen geschützt.
  • In diesem Fall kann der Lückenabschnitt 30 durch den auf der Schaltungsleiterplatte 20 gebildeten Aussparungsabschnitt 24 geeignet gebildet werden. Es ist daher nicht nötig, das Bondteil anzuordnen, welches den Bondabschnitt 40 bildet, der dick genug ist, um als Abstandshalter wie in dem Fall der ersten Ausführungsform zu dienen.
  • Anhand von 7 wird eine erste Modifizierung der dritten Ausführungsform im folgenden erörtert. Die Sensorleiterplatte 10 kann derart entworfen werden, daß der Abtastabschnitt 13a, welcher den beweglichen Abschnitt 13 enthält, an einer Position gebildet wird, welche tiefer als diejenige der einen Oberfläche 11 der Sensorleiterplatte 10 ist. Die Sensorleiterplatte 10 wird wie oben beschrieben auf die folgende Weise oder dergleichen gebildet. D.h., es wird ein Bereich, in welchem der Abtastabschnitt 13a gebildet wird, im voraus durch Ätzen ausgespart, und danach wird der Abtastabschnitt 13a in dem Bereich gebildet.
  • Bei der oben beschriebenen Sensorleiterplatte 10 wird der Lückenabschnitt 30 durch den Abtastabschnitt 13a, welcher von der einen Oberfläche 11 aus ausgespart ist, derart gebildet, daß der Lückenabschnitt 30 geeignet ohne eine Notwendigkeit gebildet werden kann, den Aussparungsabschnitt 24 in der Schaltungsleiterplatte 20 wie in 6 dargestellt zu bilden.
  • Wenn wie oben bezüglich dieser Ausführungsform beschrieben der Lückenabschnitt 30 gebildet wird, wird die gegenüberliegende Seite der Schaltungsleiterplatte 20 oder der Sensorleiterplatte 10 derart entworfen, daß sie einen Aussparungsabschnitt aufweist, wodurch der Aussparungsabschnitt geeignet gebildet werden kann.
  • Vierte Ausführungsform
  • Anhand von 8 wird eine vierte Ausführungsform des Beschleunigungssensors S4 erörtert. Bei dieser Ausführungsform sind in einer Mehrzahl vorkommende bewegliche Abschnitte 13 auf der einen Oberfläche 11 der Sensorleiterplatte 10 angeordnet.
  • Wie in 8, 9 dargestellt sind zwei Abtastabschnitte 13a, von denen jeder den beweglichen Abschnitt 13 enthält, auf der einen Oberfläche 11 der Sensorleiterplatte 10 gebildet. In diesem Fall wird die andere Oberfläche 12 an der gegenüberliegenden Seite zu der einen Oberfläche 11 der Sensorleiterplatte 10, welche der Rückseitenoberfläche 22 der Schaltungsleiterplatte 20 gegenüberliegt, durch ein Haftteil wie ein (nicht dargestelltes) Haftmittel, eine Haftschicht oder dergleichen gebondet.
  • Wenn die zwei Abtastabschnitte wie oben beschrieben gebildet werden, können sie derart entworfen werden, daß eines der Abtastabschnitte 13a eine Beschleunigung in Richtung der X-Achse erfaßt, während der andere Abtastabschnitt 13a die Beschleunigung in der Richtung der Y-Achse senkrecht zu der Richtung der X-Achse wie durch die Achsen in 9 angezeigt erfaßt. Insbesondere können die zwei Abtastabschnitte 13a einen vielachsigen Sensor implementieren. Wenn drei oder mehr Abtastabschnitte vorgesehen sind, können weitere vielachsige Erfassungen durchgeführt werden.
  • In diesem Fall ist der Aussparungsabschnitt auf der Rückseitenoberfläche 22 der Schaltungsleiterplatte 20 gebildet, welche der einen Oberfläche 11 der Sensorleiterplatte 10 gegenüberliegt, und jeder Abtastabschnitt 13a wird durch über Lückenabschnitt 30 durch den Aussparungsabschnitt 24 bedeckt.
  • Ein dicker Abschnitt der Schaltungsleiterplatte (der Abschnitt außer dem Aussparungsabschnitt 24) ist unter Verwendung des Haftmittels oder dergleichen auf die eine Oberfläche der Sensorleiterplatte 10 gebondet, und der derart gebondete Abschnitt dient als Bondabschnitt 40. Der Bondabschnitt 40 wird derart gebildet, daß er im wesentlichen, wenn nicht vollständig, den Lückenabschnitt 30 umgibt, um dadurch den Lückenabschnitt 30 zu verschließen.
  • Wenn in einer Mehrzahl vorkommende bewegliche Abschnitte 13 auf der Sensorleiterplatte 13 wie bei dieser Ausführungsform angeordnet sind, wird des weiteren der Bereich des Lückenabschnitts 30 zwischen der Schaltungsleiterplatte 20 und der Sensorleiterplatte 10 erhöht, um die in der Mehrzahl vorkommenden beweglichen Abschnitte 13 zu bedecken.
  • Anhand von 10 wird eine erste Modifizierung der vierten Ausführungsform erörtert. In diesem Fall kann ein Krempen- bzw. Randabschnitt 25, welcher von dem Bodenabschnitt des Aussparungsabschnitts 24 hervorspringt und gegen die Sensorleiterplatte 10 stößt, an einer Stelle der Schaltungsleiterplatte 20, welche einem anderen Bereich außer dem Bereich der Sensorleiterplatte 10 gegenüberliegt, gebildet werden, wo die in der Mehrzahl vorkommenden beweglichen Abschnitte 13 gebildet sind.
  • Der Krempenabschnitt 25 kann als Teil der Schaltungsleiterplatte 20 gebildet sein oder kann als Abstandshalter wie einem niedrig schmelzenden Glas, einem Haftmittel oder dergleichen gebildet sein. Mit dieser Konstruktion kann der Krempenabschnitt 25 wirksam beide Leiterplatten 10, 20 mechanisch sogar dann tragen, wenn der Aussparungsabschnitt 24 einen großen Bereich einnimmt.
  • Fünfte Ausführungsform
  • Anhand von 11-12 wird eine fünfte Ausführungsform des Beschleunigungssensors S5 erörtert. 12 zeigt eine Draufsicht auf die Sensorleiterplatte 10, die Schaltungsleiterplatte 20 und den Leiterrahmen 50 von 11, welche von der oberen Seite aus betrachtet werden. Es wird eine Schraffur auf 10 angewandt, welche der Erleichterung der Identifizierung dient.
  • In dieser Ausführungsform ist die Schaltungsleiterplatte 20 derart entworfen, daß sie größer als oder im wesentlichen gleich der Sensorleiterplatte 10 ist. Diese Konstruktion ist für den Fall wirksam, bei welchem die Schaltungsleiterplatte 20 einen Überhang gegenüber der Sensorleiterplatte 10 bildet.
  • Wie in 11 und 12 dargestellt ist der Übergangsbereich 20a, welcher nicht der einen Oberfläche 11 der Sensorleiterplatte 10 gegenüberliegt und einen Überhang gegenüber der Sensorleiterplatte 10 bildet, auf der Rückseitenoberfläche 22 der Schaltungsleiterplatte 20 vorhanden, welche der Sensorleiterplatte 10 gegenüberliegt. Der Leiterrahmen 50 ist auf den Überhangbereich 20a der Schaltungsleiterplatte 20 gebondet.
  • In diesem Fall ist wie in 11 und 12 dargestellt ein Öffnungsabschnitt 51 als Leiterplattenanbringungsabschnitt (Chipanbringungsabschnitt) in dem Leiterrahmen 50 gebildet, und es ist die Sensorleiterplatte 10 in dem Öffnungsabschnitt 51 angebracht.
  • Diese Konstruktion kann durch Anbringen und Befestigen der vereinigten Schaltungsleiterplatte 20 und der Sensorleiterplatte 10 auf dem Leiterrahmen 50 durch ein Haftteil hergestellt werden. Alternativ kann sie hergestellt werden durch Anbringen und Befestigen der Schaltungsleiterplatte 20 auf dem Leiterrahmen 50 durch ein Haftteil und danach durch Befestigen der Sensorleiterplatte 10 auf der Schaltungsleiterplatte 20 durch ein Bondteil.
  • Entsprechend dieser Ausführungsform ist die aus Silizium oder dergleichen gebildete Sensorleiterplatte 10 nicht direkt auf dem Leiterrahmen aus Metall befestigt. Demzufolge erleitet die Sensorleiterplatte 10 kaum die Wirkungen einer thermischen Spannung, welche infolge einer Temperaturänderung auftritt, die durch den Unterschied der thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen der Sensorleiterplatte 10 und dem Leiterrahmen 50 hervorgerufen wird. Dies trägt zu einer Stabilisierung der Sensorcharakteristik sowie der Charakteristik des beweglichen Teils 13, usw. bei.
  • Des weiteren wird es bei dem in 11 dargestellten Beschleunigungssensor S5 bevorzugt, daß die Sensorleiterplatte 10 und die Schaltungsleiterplatte 20 von dem Weichstoffmaterial ummantelt sind. Daher kann die Wirkung der thermischen Spannung des Weichstoffmaterials auf die Sensorleiterplatte 10 abgemildert werden.
  • Sechste Ausführungsform
  • 13 zeigt eine schematische Querschnittsansicht, welche die Konstruktion eines Beschleunigungssensors S6 einer dynamischen Größe einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Diese Ausführungsform ist eine Modifizierung der fünften Ausführungsform.
  • Wenn die Schaltungsleiterplatte 20 größer als oder im wesentlichen gleich groß wie die Sensorleiterplatte 10 ist und somit einen Überhang gegenüber der Sensorleiterplatte 10 bildet, kann die andere Oberfläche 12 an der gegenüberliegenden Seite zu der einen Oberfläche 11 der Sensorleiterplatte 10, welche der Schaltungsleiterplatte 20 gegenüberliegt, auf den Leiterrahmen 50 gebondet werden.
  • Siebente Ausführungsform
  • 14 zeigt eine Querschnittsansicht, welche einen Beschleunigungssensor S7 wie einen Sensor für eine dynamische Größe einer siebenten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • Diese Ausführungsform ist eine Modfizierung der sechsten Ausführungsform. Bei dieser Ausführungsform ist der Überhangsbereich 20a der Schaltungsleiterplatte 20 mit einer separaten Leiterplatte 90 ausgestattet, welche von der Sensorleiterplatte 10 getrennt ist, und die Schaltungsleiterplatte 20 wird von der separaten Leiterplatte 90 getragen.
  • Die separate Leiterplatte 90 kann eine zweite Schaltungsleiterplatte, welche ein von der Schaltungsleiterplatte 20 getrennter IC-Chip ist, oder ein aus einem plattenförmigen Siliziumteil oder dergleichen gebildeter Ersatzchip (dummy Chip) sein. Die separate Leiterplatte 90 ist haftend an dem Leiterrahmen 50 befestigt; jedoch ist sie nicht notwendigerweise auf die Schaltungsleiterplatte 20 gebondet.
  • Da bei dieser Ausführungsform der Überhangsbereich 20a der Schaltungsleiterplatte 20 von der separaten Leiterplatte 90 getragen wird, kann die Schaltungsleiterplatte 20 stabil getragen werden, und es kann leicht ein Bondleistungsvermögen in einem Fall sichergestellt werden, bei welchem das Drahtbonden an der Stelle entsprechend dem Überhangsbereich 20a der Schaltungsleiterplatte 20 beispielsweise durchgeführt wird.
  • Entsprechend 14 befinden sich die Sensorleiterplatte 10 und der separate Körper 90 in Kontakt miteinander. Jedoch können wie in 15 dargestellt die Sensorleiterplatte 10 und die separate Leiterplatte 90 voneinander durch einen Trennabschnitt 91 beabstandet angeordnet werden.
  • Achte Ausführungsform
  • 16 zeigt eine schematische Querschnittsansicht, welche einen Beschleunigungssensor 58 wie einen Sensor für eine dynamische Größe einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • Diese Ausführungsform ist eine Modifizierung der siebenten Ausführungsform. Anstelle der separaten Leiterplatte sind zweite, dritte oder mehr Sensorleiterplatten 10 für den Überhangsbereich 20a der Schaltungsleiterplatte 20 vorgesehen und auf die Schaltungsleiterplatte 20 gebondet, um die Schaltungsleiterplatte 20 zu tragen.
  • Insbesondere ist bei dieser Ausführungsform jede der in der Mehrzahl vorkommenden Sensorleiterplatten 10 mit einem beweglichen Abschnitt 13 an einer Oberflächenseite davon derart ausgestattet, daß der bewegliche Abschnitt 13 durch eine gemeinsame Schaltungsleiterplatte 20 und einen Bondabschnitt 40 verschlossen wird, welcher der gemeinsamen Schaltungsleiterplatte 20 über den Lückenabschnitt 30 gegenüberliegt und mit der gemeinsamen Schaltungsleiterplatte 20 zusammengebaut und vereinigt wird.
  • Wenn die Schaltungsleiterplatte 20 größer als eine Sensorleiterplatte 10 ist und der Sensor eine Mehrzahl von Sensorleiterplatten 10 enthält, ist ein Überhangsbereich für eine Sensorleiterplatte 10 auf der Schaltungsleiterplatte 20 vorhanden. In diesem Fall besitzen die anderen Sensorleiterplatten 10 dieselbe Wirkung wie die getrennte Leiterplatte.
  • Des weiteren können bei dieser Ausführungsform in einer Mehrzahl vorkommende Sensorleiterplatten 10 durch eine Schaltungsleiterplatte 20 angeordnet werden, und es kann ebenfalls ein vielachsiger Sensor, welcher Erfassungen in den vielachsigen Richtungen vornehmen kann, durch die voneinander getrennten Sensorleiterplatten 10 gebildet werden.
  • Weitere Ausführungsformen
  • Die oben beschriebenen zweiten und darauffolgenden Ausführungsformen benutzen auf geeignete Weise die Konstruktion, bei welcher die Oberfläche 21 der Schaltungsleiterplatte 20 und die eine Oberfläche 11 der Sensorleiterplatte 10 einander gegenüberliegen.
  • Des weiteren können die Sensorleiterplatte 10 und die Schaltungsleiterplatte 20, welche wie im Hinblick auf die jeweiligen Ausführungsformen beschrieben aufgeschichtet und befestigt sind, auf einer gedruckten Leiterplatte oder einer keramischen Leiterplatte in einem keramischen Gehäuse in Form eines Nacktchips angeordnet sein, in welchem beide Leiterplatten vereinigt sind.
  • Wenn der Nacktchip auf eine keramische Leiterplatte oder eine gedruckte Leiterplatte ohne Harzguß bzw. Harzmasse gestellt wird und sie in ein anderes Gehäuse platziert werden und darin luftdicht verschlossen werden oder wenn der Nacktchip in ein keramisches Gehäuse gestellt wird, ist es unnötig, daß der Bondabschnitt 40 zwischen der Schaltungsleiterplatte 20 und der Sensorleiterplatte 10 in einer derartigen luftdichten Struktur entworfen wird, um den Lückenabschnitt 30 zu umgeben, und es ist ausreichend, den Lückenabschnitt 30 und die Bondstärke zu sichern bzw. sicherzustellen.
  • Die obige Ausführungsform ist in 17A und 17B dargestellt, wobei 17A eine Querschnittsansicht und 17B eine Draufsicht von der oberen Seite aus betrachtet darstellen. Der Bondabschnitt 40 ist teilweise mit Eckabschnitten der Schaltungsleiterplatte 20 versehen, und die Sensorleiterplatte 10 und die Schaltungsplatte 20 sind teilweise aufeinander auf den Rand des Lückenabschnitts 30 gebondet. In diesem Fall wird der bewegliche Abschnitt 13 der Sensorleiterplatte 10 ebenfalls von der Schaltungsleiterplatte 20 über den Lückenab schnitt 30 derart bedeckt, daß der bewegliche Abschnitt 13 vor äußeren Einflüssen geeignet geschützt wird.
  • 18 zeigt eine Querschnittsansicht, welche schematisch die Konstruktion eines Beschleunigungssensors einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • Bei der in 18 dargestellten Ausführungsform ist die Schaltungsleiterplatte 20 derart angeordnet, daß die Rückseitenoberfläche 22 davon einer Oberfläche 11 des Sensorsubstrats 10 über den Lückenabschnitt 30 gegenüberliegt, um den Abtastabschnitt 13a zu bedecken. Der Bondabschnitt 40, welcher den Lückenabschnitt 30 umgibt, wird durch anodisches Bonden über eine auf der einen Oberfläche 11 des Sensorsubstrats 10 gebildete Glasschicht gebildet.
  • Die Vorrichtung dieser Ausführungsform wird wie folgt gebildet. Nachdem ein (nicht dargestellter) Al-Verdrahtungsabschnitt unter Verwendung des Zerstäubungsverfahrens, des CVD-Verfahrens oder dergleichen beispielsweise gebildet worden ist, wird eine Glasschicht 100 über der gesamten Oberfläche des Wafers gebildet, auf welcher viele Beschleunigungssensoren (Sensoren für eine dynamische Größe) gebildet werden. In dieser Ausführungsform wird beispielsweise Borsilikatglas gebildet, und danach wird die Oberfläche davon durch CMP oder dergleichen derart poliert, daß sie zum Schluß den Zustand einer Spiegel- bzw. Hochglanzoberfläche (mirror-surface state) aufweist.
  • Darauffolgend wird die Glasschicht 100 teilweise durch photolithographisches Ätzen an einer Stelle, welche als Abtastabschnitt dienen wird, der einen beweglichen Abschnitt enthält, und ebenfalls an einer Al-Kontaktstel lenbildungsstelle 101 entfernt, welche einem Drahtbonden unterworfen wird. Darauffolgend werden der bewegliche Abschnitt 13, usw. an der Stelle des Abtastabschnitts 13a durch Trockenätzen oder dergleichen gebildet.
  • Die die hochglanzpolierte Rückseitenoberfläche 22 der Schaltungsleiterplatte 20, welche darauf gebildete Schaltungen aufweist, und die obere Oberfläche der Glasschicht 100, welche auf der Sensorleiterplatte 10 gebildet und einem Hochglanzpolieren unterworfen wird, werden einem anodischen Bonden unterworfen. Wie oben beschrieben können beide Leiterplatten 10, 20 direkt aufeinander, ohne miteinander über ein Haftmittel oder eine Metallsperrschicht verbunden zu werden, gebondet werden.
  • Wenn des weiteren die Spiegeloberflächen mit hoher Genauigkeit geglättet werden, können sie direkt und fest aufeinander ohne anodisches Bonden durch bloßes in Kontaktbringen miteinander gebondet werden. In diesem Fall schreitet das direkte Bonden sicherer durch Festlegen der Temperatur von 400°C bis 500°C fort.
  • Diese Ausführungsform kann ebenfalls auf die in 7 und 8 dargestellten Fälle angewandt werden. Insbesondere stellt 7 die Struktur dar, bei welcher der bewegliche Abschnitt 13 an einer Position befindlich ist, welche niedriger als die eine Oberfläche 11 des Sensorsubstrats 10 befindlich ist, und 8 stellt die Struktur dar, bei welcher der Aussparungsabschnitt 24 auf der Rückseitenoberfläche 22 der Schaltungsleiterplatte 20 gebildet ist.
  • In diesen Fällen kann die Siliziumseite direkt als die Kontaktseite der Sensorleiterplatte 10 bloßgelegt werden, und sie kann somit direkt auf die Siliziumseite der Rückseitenoberfläche 22 der Schaltungsleiterplatte 20 in einer Silizium-Silizium-Direktbondtechnik gebondet werden. Des weiteren kann ein thermischer Oxidfilm auf wenigstens den Siliziumseiten beider Leiterplatten 10 und 20 gebildet werden, um das Direktbonden durchzuführen.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht nur auf den Beschleunigungssensor, sondern ebenfalls auf Sensoren für eine dynamische Größe wie einen Winkelgeschwindigkeitssensor, einen Drucksensor, usw. anwendbar.
  • Vorstehend wurde ein Sensor für eine dynamische Größe offenbart. Der Sensor für eine dynamische Größe enthält eine Sensorleiterplatte (10), welche einen beweglichen Abschnitt (13) an einer Oberflächenseite davon und eine Siliziumschicht (14) an einer anderen Oberflächenseite davon aufweist. Der bewegliche Abschnitt (13) wird unter Aufbringung einer dynamischen Größe verschoben. Die Siliziumschicht (14) ist von dem beweglichen Abschnitt (13) durch einen Isolator (15) getrennt. Der Sensor für eine dynamische Größe enthält des weiteren eine Schaltungsleiterplatte (20), welche elektrische Signale der Sensorleiterplatte (20) sendet bzw. davon empfängt. Die Schaltungsleiterplatte (20) ist derart angeordnet, daß sie einer Oberfläche der Sensorleiterplatte (10) über einen Lückenabschnitt (30) gegenüberliegt und den beweglichen Abschnitt (13) bedeckt. Die Sensorleiterplatte (10) und die Schaltungsleiterplatte (20) sind um den Lückenabschnitt (30) herum derart aufeinander gebondet, daß ein Bondabschnitt (40) gebildet ist, welcher im wesentlichen den Lückenabschnitt (30) umgibt und dadurch den Lückenabschnitt (30) verschließt.

Claims (12)

  1. Sensor für eine dynamische Größe mit: einer Sensorleiterplatte (10), welche einen beweglichen Abschnitt (13) an einer Oberflächenseite davon und eine Siliziumschicht (14) an einer anderen Oberflächenseite davon enthält, wobei der bewegliche Abschnitt (13) unter Aufbringung einer dynamischen Größe verschoben wird und die Siliziumschicht (14) von dem beweglichen Abschnitt (13) durch einen Isolator (15) getrennt ist; und einer Schaltungsleiterplatte (20), welche elektrische Signale der Sensorleiterplatte (10) sendet und davon empfängt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsleiterplatte (20) derart angeordnet ist, daß sie einer Oberfläche der Sensorleiterplatte (10) über einen Lückenabschnitt (30) gegenüberliegt und den beweglichen Abschnitt (13) bedeckt, und die Sensorleiterplatte (10) und die Schaltungsleiterplatte (20) um den Lückenabschnitt (30) herum derart aufeinandergebondet sind, daß ein Bondabschnitt (40) gebildet ist, welcher den Lückenabschnitt (30) im wesentlichen umgibt.
  2. Sensor für eine dynamische Größe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorleiterplatte (10) und die Schaltungsleiterplatte (20) durch Bonddrähte (70) elektrisch miteinander verbunden sind.
  3. Sensor für eine dynamische Größe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorleiterplatte (10) und die Schaltungsleiterplatte (20) durch ein Gußmaterial (80) dicht umschlossen sind.
  4. Sensor für eine dynamische Größe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorleiterplatte (10) und die Schaltungsleiterplatte (20) von einem Weichstoffmaterial (35) umschlossen sind, welches weicher als das Gußmaterial (80) ist, und die Außenseite des Weichstoffmaterials (50) von dem Gußmaterial (80) umhüllt ist.
  5. Sensor für eine dynamische Größe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Aussparungsabschnitt (85) auf einer Oberfläche der Schaltungsleiterplatte (20) gebildet ist, welche der Sensorleiterplatte (10) gegenüberliegt, wodurch der Lückenabschnitt (30) gebildet ist; und der Bondabschnitt (40) an Stellen außer dem Aussparungsabschnitt (24) auf der Schaltungsleiterplatte (20) gebildet ist.
  6. Sensor für eine dynamische Größe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorleiterplatte (10) derart entworfen ist, daß sie in einer Mehrzahl vorkommende bewegliche Abschnitte (13) aufweist, welche auf einer Oberfläche davon gebildet sind, und die Schaltungsleiterplatte (20) jeden der in der Mehrzahl vorkommenden beweglichen Abschnitte (13) über den Lückenabschnitt (30) bedeckt.
  7. Sensor für eine dynamische Größe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Krempenabschnitt (25), welcher gegen die Sensorleiterplatte (10) stößt, an einer Stelle auf der Schaltungsleiterplatte (20) gebildet ist, welche Bereichen außer dem Bereich gegenüberliegt, der die in der Mehrzahl vorkommenden beweglichen Abschnitte (13) aufweist, die darin auf der Sensorleiterplatte (10) gebildet sind.
  8. Sensor für eine dynamische Größe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen Leiterrahmen (50), welcher elektrische Signale nach außen sendet, wobei die Sensorleiterplatte (10) auf den Leiterrahmen (50) auf einer anderen Oberfläche gegenüberliegend der einen Oberfläche der Sensorleiterplatte gebondet ist, welche der Schaltungsleiterplatte (20) gegenüberliegt.
  9. Sensor für eine dynamische Größe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen Leiterrahmen (50), welcher die elektrischen Signale nach außen sendet, wobei ein Überhangbereich (20a), welcher nicht der Sensorleiterplatte (10) gegenüberliegt und einen Überhang gegenüber der Sensorleiterplatte (10) bildet, auf der Oberfläche der Schaltungsleiterplatte (20) vorgesehen ist, welche der Sensorleiterplatte (20) gegenüberliegt, und der Leiterrahmen (50) auf den Überhangbereich (20a) auf der Schaltungsleiterplatte (20) gebondet ist.
  10. Sensor für eine dynamische Größe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Überhangbereich (20a), welcher der Sensorleiterplatte (10) nicht gegenüberliegt und einen Überhang gegenüber der Sensorleiterplatte (10) bildet, auf der Oberfläche der Schaltungsleiterplatte (20) vorgesehen ist, welche der Sensorleiterplatte (10) gegenüberliegt, und eine separate Leiterplatte (90), welche von der Sensorleiterplatte (10) getrennt ist, für den Überhangbereich (20a) auf der Schaltungsleiterplatte (20) derart vorgesehen ist, daß die Schaltungsleiterplatte (20) von der separaten Leiterplatte (90) getragen wird.
  11. Sensor für eine dynamische Größe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Mehrzahl vorkommende Sensorleiterplatten (10) auf die Schaltungsleiterplatte (20) gebondet sind.
  12. Sensor für eine dynamische Größe mit: einer Sensorleiterplatte (10), welche einen beweglichen Abschnitt (13) an einer Oberflächenseite davon ent hält, wobei der bewegliche Abschnitt (13) unter Aufbringung einer dynamischen Größe verschoben wird; und einer Schaltungsleiterplatte (20), welche elektrische Signale zu der Sensorleiterplatte (10) sendet und davon empfängt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsleiterplatte (20) derart angeordnet ist, daß sie einer Oberfläche der Sensorleiterplatte (10) über einen Lückenabschnitt (30) gegenüberliegt und den beweglichen Abschnitt (13) bedeckt, und die Sensorleiterplatte (10) und die Schaltungsleiterplatte (20) teilweise um den Lückenabschnitt (30) herum aufeinander gebondet sind.
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