JP2016169951A - Physical quantity sensor, method for manufacturing physical quantity sensor, electronic apparatus, and moving object - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、物理量センサー、物理量センサーの製造方法、電子機器および移動体に関するものである。 The present invention relates to a physical quantity sensor, a physical quantity sensor manufacturing method, an electronic device, and a moving object.
例えば、特許文献1には、配線基板と、この配線基板に樹脂を介して固定されたIC(Integrated Circuit)と、IC上に配置されたセンサーと、これらを封止するモールド樹脂と、を有する加速度センサーデバイスが開示されている。このような構成とすることで、ICと配線基板との熱膨張率の差によって生じる反りによる応力が緩和され、センサーに加わる応力を緩和することができる。そのため、加速度の検出精度に優れたセンサーとなる。しかしながら、このような構成では、その製造にかかるコストが非常に高くなり、また、小型化も困難である。
For example,
本発明の目的は、物理量の検出精度に優れ、低コストでかつ小型化を図ることのできる物理量センサー、物理量センサーの製造方法、電子機器および移動体を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a physical quantity sensor, a physical quantity sensor manufacturing method, an electronic apparatus, and a moving body that are excellent in physical quantity detection accuracy, can be reduced in cost, and can be reduced in size.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following application examples.
本発明の物理量センサーは、基板と、
固定部材を介して前記基板に固定されている物理量センサー素子と、
前記物理量センサー素子を覆う第1の樹脂部と、を有し、
前記物理量センサー素子の表面の前記第1の樹脂部に囲まれた部分には、前記第1の樹脂部と非接着の非接着部を有することを特徴とする。
これにより、基板やモールドの変形により生じる応力が物理量センサー素子に伝わり難くなる。そのため、物理量の検出精度に優れる物理量センサーとなる。また、従来のモールド構造のセンサーとほぼ同様にして製造することができるため、低コストで製造することができ、さらには小型化を図ることができる。
The physical quantity sensor of the present invention includes a substrate,
A physical quantity sensor element fixed to the substrate via a fixing member;
A first resin portion covering the physical quantity sensor element,
The portion surrounded by the first resin part on the surface of the physical quantity sensor element has a non-adhesive part that is non-adherent to the first resin part.
This makes it difficult for the stress generated by the deformation of the substrate or the mold to be transmitted to the physical quantity sensor element. Therefore, the physical quantity sensor is excellent in physical quantity detection accuracy. Further, since it can be manufactured in substantially the same manner as a sensor having a conventional mold structure, it can be manufactured at a low cost, and further downsizing can be achieved.
本発明の物理量センサーでは、前記非接着部は、前記表面から前記第1の樹脂部が剥離することで形成されることが好ましい。
これにより、非接着部を容易に形成することができる。
In the physical quantity sensor according to the aspect of the invention, it is preferable that the non-adhesion portion is formed by peeling the first resin portion from the surface.
Thereby, a non-adhesion part can be formed easily.
本発明の物理量センサーでは、前記第1の樹脂部は、少なくとも、前記基板と前記物理量センサー素子の間に配置され、
前記物理量センサー素子の前記基板側の表面に前記非接着部が配置されていることが好ましい。
これにより、基板の変形により生じる応力が物理量センサー素子により伝わり難くなる。
In the physical quantity sensor of the present invention, the first resin portion is disposed at least between the substrate and the physical quantity sensor element,
It is preferable that the non-adhesive portion is disposed on the substrate-side surface of the physical quantity sensor element.
Thereby, the stress generated by the deformation of the substrate is hardly transmitted by the physical quantity sensor element.
本発明の物理量センサーでは、前記物理量センサー素子および前記第1の樹脂部を覆う第2の樹脂部を有することが好ましい。
これにより、例えば、第1の樹脂部の離脱等を防止することができる。
The physical quantity sensor of the present invention preferably has a second resin part that covers the physical quantity sensor element and the first resin part.
Thereby, for example, detachment of the first resin portion can be prevented.
本発明の物理量センサーでは、前記物理量センサー素子上に配置され、ボンディングワイヤーを介して前記物理量センサー素子と電気的に接続されているICを有することが好ましい。
これにより、ICを物理量センサー素子のより近傍に配置することができるため、例えば、物理量センサー素子からの出力にノイズが乗り難くなる。そのため、物理量の検出精度がより向上する。
The physical quantity sensor of the present invention preferably includes an IC that is disposed on the physical quantity sensor element and electrically connected to the physical quantity sensor element via a bonding wire.
Thereby, since the IC can be arranged closer to the physical quantity sensor element, for example, it is difficult to ride noise on the output from the physical quantity sensor element. Therefore, the physical quantity detection accuracy is further improved.
本発明の物理量センサーでは、前記物理量センサー素子の前記ボンディングワイヤーと接続されている端子は、前記非接着部と異なる位置に配置されていることが好ましい。
これにより、第1の樹脂部を配置してからボンディングワイヤーを接続することができる。
In the physical quantity sensor of the present invention, it is preferable that a terminal connected to the bonding wire of the physical quantity sensor element is disposed at a position different from the non-bonded portion.
Thereby, a bonding wire can be connected after arrange | positioning a 1st resin part.
本発明の物理量センサーでは、前記ICの前記ボンディングワイヤーと接続されている端子は、前記非接着部と異なる位置に配置されていることが好ましい。
これにより、第1の樹脂部を配置してからボンディングワイヤーを接続することができる。
In the physical quantity sensor of the present invention, it is preferable that a terminal connected to the bonding wire of the IC is arranged at a position different from the non-bonded portion.
Thereby, a bonding wire can be connected after arrange | positioning a 1st resin part.
本発明の物理量センサーでは、前記非接着部では、前記表面と前記第1の樹脂部とが離間していることが好ましい。
これにより、基板やモールドの変形により生じる応力が物理量センサー素子により伝わり難くなる。
In the physical quantity sensor of the present invention, it is preferable that the surface and the first resin portion are separated from each other in the non-bonded portion.
This makes it difficult for stress generated by deformation of the substrate or mold to be transmitted by the physical quantity sensor element.
本発明の物理量センサーの製造方法は、基板上に物理量センサー素子を配置する工程と、
前記物理量センサー素子の表面の少なくとも一部を覆うように樹脂を配置する工程と、
前記表面の少なくとも一部から前記樹脂を剥離する工程と、を有することを特徴とする。
これにより、基板やモールドの変形により生じる応力が物理量センサー素子に伝わり難く、物理量の検出精度に優れる物理量センサーを製造することができる。また、このような製造方法は、従来のモールド構造の物理量センサーの製造方法を利用することができるため、物理量センサーを低コストで製造することができる。また、物理量センサーの小型化を図ることができる。
The physical quantity sensor manufacturing method of the present invention includes a step of disposing a physical quantity sensor element on a substrate,
Arranging a resin so as to cover at least a part of the surface of the physical quantity sensor element;
Separating the resin from at least a part of the surface.
As a result, it is possible to manufacture a physical quantity sensor that is not easily transmitted to the physical quantity sensor element due to deformation of the substrate or the mold, and that has excellent physical quantity detection accuracy. Moreover, since such a manufacturing method can utilize the manufacturing method of the physical quantity sensor of the conventional mold structure, a physical quantity sensor can be manufactured at low cost. In addition, the physical quantity sensor can be reduced in size.
本発明の物理量センサーの製造方法では、前記剥離する工程では、前記樹脂を加熱することが好ましい。
これにより、より容易に、物理量センサー素子の表面から樹脂を剥離することができる。
In the physical quantity sensor manufacturing method of the present invention, it is preferable that the resin is heated in the peeling step.
Thereby, resin can be peeled from the surface of a physical quantity sensor element more easily.
本発明の電子機器は、本発明の物理量センサーを備えることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子機器が得られる。
An electronic apparatus according to the present invention includes the physical quantity sensor according to the present invention.
As a result, a highly reliable electronic device can be obtained.
本発明の移動体は、本発明の物理量センサーを備えることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い移動体が得られる。
The moving body of the present invention includes the physical quantity sensor of the present invention.
Thereby, a mobile body with high reliability is obtained.
以下、本発明の物理量センサー、物理量センサーの製造方法、電子機器および移動体を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, a physical quantity sensor, a method of manufacturing a physical quantity sensor, an electronic device, and a moving body of the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the accompanying drawings.
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係る物理量センサーの断面図である。図2は、図1に示す物理量センサーが有する加速度センサー素子を示す平面図である。図3ないし図5は、それぞれ、加速度センサー素子が有するセンサー部を示す平面図である。図6は、図2中のA−A線断面図である。図7は、図1に示す物理量センサーの製造方法を説明するための図である。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a cross-sectional view of a physical quantity sensor according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a plan view showing an acceleration sensor element included in the physical quantity sensor shown in FIG. 3 to 5 are plan views each showing a sensor portion included in the acceleration sensor element. 6 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. FIG. 7 is a diagram for explaining a method of manufacturing the physical quantity sensor shown in FIG.
なお、以下では、互いに直交する3つの軸をX軸、Y軸およびZ軸として説明する。また、X軸に平行な方向を「X軸方向」、Y軸に平行な方向を「Y軸方向」、Z軸に平行な方向を「Z軸方向」とも言う。また、X軸とY軸とを含む面を「XY面」とも言う。また、XY平面は、水平面と一致し、Z軸方向は鉛直方向と一致する。 In the following description, three axes orthogonal to each other will be described as an X axis, a Y axis, and a Z axis. A direction parallel to the X axis is also referred to as an “X axis direction”, a direction parallel to the Y axis as “Y axis direction”, and a direction parallel to the Z axis as “Z axis direction”. A plane including the X axis and the Y axis is also referred to as an “XY plane”. The XY plane coincides with the horizontal plane, and the Z-axis direction coincides with the vertical direction.
図1に示す物理量センサー1は、X軸方向、Y軸方向およびZ軸方向のそれぞれの加速度を独立して検知することのできる3軸加速度センサーとして利用可能である。このような物理量センサー1は、インターポーザー基板(基板。以下単に「IP基板」と言う。)2と、IP基板2上に配置された加速度センサー素子(物理量センサー素子)4と、加速度センサー素子4上に配置されたIC(Integrated Circuit)3と、加速度センサー素子4およびIC3を覆う樹脂部(第1の樹脂部)91と、を有している。なお、以下では、加速度センサー素子4およびIC3を合わせて構造体10とも言う。
The
[IP基板2]
図1に示すように、IP基板2の上面には複数の内部端子21が配置されており、下面には複数の外部端子22が配置されている。また、各内部端子21は、IP基板2内に形成された図示しない内部配線を介して、対応する外部端子22に電気的に接続されている。このようなIP基板2としては、特に限定されないが、例えば、シリコン基板、セラミック基板、樹脂基板、ガラス基板、ガラスエポキシ基板等を用いることができる。
[IP board 2]
As shown in FIG. 1, a plurality of
[加速度センサー素子4]
図1に示すように、加速度センサー素子4は、接着層(接合部材)101を介してIP基板2の上面に配置されている。また、接着層101は、加速度センサー素子4の底面40aの中央部に配置され、底面40aの外周部とは接触しないように配置されている。これにより、底面40aの接着層101との接着面積を十分に小さくすることができるため、IP基板2と加速度センサー素子4の熱膨張率の差により発生する熱応力(IP基板2の反り等により発生する応力)が接着層101を介して加速度センサー素子4に伝わり難くなる。また、底面40aの外周部とIP基板2との間に樹脂部91を入り込ませるためのスペースを形成することができる。なお、接着層101の直径は、10μm以上、15μm以下程度であることが好ましく、接着層101の厚みは、1μm以上、3μm以下程度であることが好ましい。
[Acceleration sensor element 4]
As shown in FIG. 1, the
このような接着層101としては、IP基板2上に加速度センサー素子4を固定することができれば、特に限定されず、例えば、半田、銀ペースト、樹脂系接着剤(ダイアタッチ剤)等を用いることができるが、これらの中でも、樹脂系接着剤(ダイアタッチ剤)を用いることが好ましい。これにより、加速度センサー素子4をIP基板2により簡単かつ強固に固定することができる。また、接着層101を柔らかくすることができるため、前述した熱応力を接着層101で緩和することができ、熱応力が加速度センサー素子4に伝わり難くなる。なお、接着層101のヤング率としては特に限定されないが、例えば、6GPa以下であることが好ましい。
The
このような加速度センサー素子4は、図2に示すように、ベース基板51および蓋部52を有するパッケージ5と、パッケージ5内に収容された3つのセンサー部6、7、8と、を有している。
As shown in FIG. 2, such an
−ベース基板51−
ベース基板51には上面に開口する凹部511、512、513が形成されている。これらのうち、凹部511は、その上方に配置されているセンサー部6とベース基板51との接触を防止するための逃げ部として機能する。同様に、凹部512は、その上方に配置されているセンサー部7とベース基板51との接触を防止するための逃げ部として機能する。また、凹部513は、その上方に配置されているセンサー部8とベース基板51との接触を防止するための逃げ部として機能する。
-Base substrate 51-
The
また、ベース基板51には上面に開口する凹部511a、511b、511c、凹部512a、512b、512cおよび凹部513a、513b、513cが形成されている。これらのうち、凹部511a、511b、511cは、凹部511の周囲に配置されており、これら凹部511a、511b、511c内にはセンサー部6用の配線691、692、693が配置されている。また、凹部512a、512b、512cは、凹部512の周囲に配置されており、凹部512a、512b、512c内にはセンサー部7用の配線791、792、793が配置されている。また、凹部513a、513b、513cは、凹部513の周囲に配置されており、凹部513a、513b、513c内にはセンサー部8用の配線891、892、893が配置されている。また、これら各配線691、692、693、791、792、793、891、892、893の端部は、パッケージ5の外部に露出しており、露出した部分が端子Tとなっている。そして、この各端子TがボンディングワイヤーBY2を介してIC3の端子32と電気的に接続されている。
In addition, the
このようなベース基板51は、例えば、アルカリ金属イオン(可動イオン)を含むガラス材料(例えば、パイレックスガラス(登録商標)のような硼珪酸ガラス)から形成されている。これにより、シリコン基板から形成されているセンサー部6、7、8をベース基板51に対して陽極接合により強固に接合することができる。また、ベース基板51に光透過性を付与することができるため、ベース基板51を介してパッケージ5の内部を観察することができる。ただし、ベース基板51の構成材料としては、ガラス材料に限定されず、例えば、高抵抗なシリコン材料を用いることができる。この場合、センサー部6、7、8との接合は、例えば、樹脂系接着剤、ガラスペースト、金属層等を介して行うことができる。
Such a
−センサー部6−
センサー部6は、X軸方向の加速度を検出する部分である。このようなセンサー部6は、図3に示すように、支持部611、612と、可動部62と、連結部631、632と、複数の第1固定電極指64と、複数の第2固定電極指65と、を有している。また、可動部62は、基部621と、基部621からY軸方向両側に突出している複数の可動電極指622と、を有している。このようなセンサー部6は、例えば、リン、ボロン等の不純物がドープされたシリコン基板から形成されている。
-Sensor part 6-
The sensor unit 6 is a part that detects acceleration in the X-axis direction. As shown in FIG. 3, the sensor unit 6 includes
支持部611、612は、ベース基板51の上面に陽極接合され、支持部611が導電性バンプB11を介して配線691と電気的に接続されている。そして、これら支持部611、612の間に可動部62が設けられている。可動部62は、連結部631、632を介して支持部611、612に連結されている。連結部631、632は、バネのようにX軸方向に弾性変形可能であるため、可動部62が支持部611、612に対して矢印aで示すようにX軸方向に変位可能となる。
The
複数の第1固定電極指64は、可動電極指622のX軸方向一方側に配置され、対応する可動電極指622に対して間隔を隔てて噛み合う櫛歯状をなして並んでいる。このような複数の第1固定電極指64は、その基端部にてベース基板51の上面に陽極接合され、導電性バンプB12を介して配線692に電気的に接続されている。
The plurality of first fixed
これに対して、複数の第2固定電極指65は、可動電極指622のX軸方向他方側に配置され、対応する可動電極指622に対して間隔を隔てて噛み合う櫛歯状をなして並んでいる。このような複数の第2固定電極指65は、その基端部にて、ベース基板51の上面に陽極接合され、導電性バンプB13を介して配線693に電気的に接続されている。
On the other hand, the plurality of second fixed
このようなセンサー部6を用いて、次のようにしてX軸方向角速度を検知する。すなわち、X軸方向の加速度が加わると、その加速度の大きさに基づいて、可動部62が、連結部631、632を弾性変形させながら、X軸方向に変位する。当該変位に伴って、可動電極指622と第1固定電極指64との間の静電容量および可動電極指622と第2固定電極指65との間の静電容量の大きさがそれぞれ変化する。そして、当該静電容量の変化に基づいてIC3にて加速度が求められる。
Using such a sensor unit 6, the X-axis direction angular velocity is detected as follows. That is, when acceleration in the X-axis direction is applied, the
−センサー部7−
センサー部7は、Y軸方向の加速度を検出する部分である。このようなセンサー部7は、平面視で90°回転した状態で配置されている以外は、センサー部6と同様の構成である。センサー部7は、図4に示すように、支持部711、712と、可動部72と、連結部731、732と、複数の第1固定電極指74と、複数の第2固定電極指75と、を有している。また、可動部72は、基部721と、基部721からX軸方向両側に突出している複数の可動電極指722と、を有している。
-Sensor part 7-
The
支持部711、712は、ベース基板51の上面に陽極接合され、支持部711が導電性バンプB21を介して配線791と電気的に接続されている。そして、これら支持部711、712の間に可動部72が設けられている。可動部72は、連結部731、732を介して支持部711、712に連結されている。連結部731、732は、バネのようにY軸方向に弾性変形可能であるため、可動部72が支持部711、712に対して矢印bで示すようにY軸方向に変位可能となる。
The
複数の第1固定電極指74は、可動電極指722のY軸方向一方側に配置され、対応する可動電極指722に対して間隔を隔てて噛み合う櫛歯状をなして並んでいる。このような複数の第1固定電極指74は、その基端部にてベース基板51の上面に陽極接合され、導電性バンプB22を介して配線792に電気的に接続されている。
The plurality of first fixed
これに対して、複数の第2固定電極指75は、可動電極指722のY軸方向他方側に配置され、対応する可動電極指722に対して間隔を隔てて噛み合う櫛歯状をなして並んでいる。このような複数の第2固定電極指75は、その基端部にて、ベース基板51の上面に陽極接合され、導電性バンプB23を介して配線793に電気的に接続されている。
On the other hand, the plurality of second fixed
このようなセンサー部7を用いて、次のようにしてY軸方向角速度を検知する。すなわち、Y軸方向の加速度が加わると、その加速度の大きさに基づいて、可動部72が、連結部731、732を弾性変形させながら、Y軸方向に変位する。当該変位に伴って、可動電極指722と第1固定電極指74との間の静電容量および可動電極指722と第2固定電極指75との間の静電容量の大きさがそれぞれ変化する。そして、当該静電容量の変化に基づいてIC3にて加速度が求められる。
Using such a
−センサー部8−
センサー部8は、Z軸方向(鉛直方向)の加速度を検出する部分である。このようなセンサー部8は、図5に示すように、一対の支持部811、812と、可動部82と、可動部82を支持部811、812に対して揺動可能に連結する一対の連結部831、832と、を有し、連結部831、832を軸Jとして、可動部82が支持部811、812に対してシーソー揺動する。このようなセンサー部8は、例えば、リン、ボロン等の不純物がドープされたシリコン基板から形成されている。
-Sensor part 8-
The
支持部811、812は、ベース基板51の上面に陽極接合され、支持部811が導電性バンプB31を介して配線891と電気的に接続されている。そして、これら支持部811、812の間に可動部82が設けられている。可動部82は、軸Jよりも+Y方向側に位置する第1可動部821と、軸Jよりも−Y方向側に位置し、第1可動部821よりも大きい第2可動部822とを有している。第1、第2可動部821、822は、鉛直方向(Z軸方向)の加速度が加わったときの回転モーメントが異なっており、加速度に応じて可動部82に所定の傾きが生じるように設計されている。これにより、Z軸方向の加速度が生じると、可動部82が軸Jまわりにシーソー揺動する。
The
また、凹部513の底面の第1可動部821と対向する位置には配線892に電気的に接続された第1検出電極881が配置されており、第2可動部822と対向する位置には配線893に電気的に接続された第2検出電極882が配置されている。そのため、第1可動部821と第1検出電極881との間に静電容量が形成され、第2可動部822と第2検出電極882との間に静電容量が形成されている。なお、第1検出電極881および第2検出電極882は、例えば、ITO等の透明な導電性材料で構成されていることが好ましい。
Further, a
このようなセンサー部8を用いて、次のようにしてZ軸方向の加速度を検出する。すなわち、Z軸方向の加速度が加わると、可動部82は、軸Jまわりにシーソー揺動する。このような可動部82のシーソー揺動によって、第1可動部821と第1検出電極881の離間距離および第2可動部822と第2検出電極882の離間距離が変化し、これに応じてこれらの間の静電容量が変化する。そして、当該静電容量の変化に基づいてIC3にて加速度が求められる。
Using such a
−蓋部52−
蓋部52は、図6に示すように、下面に開口する凹部521を有し、凹部521が凹部511、512、513とで内部空間Sを形成するようにベース基板51に接合されている。このような蓋部52は、本実施形態ではシリコン基板で形成されている。これにより、蓋部52とベース基板51とを陽極接合によって強固に接合することができる。なお、蓋部52をベース基板51に接合した状態では、ベース基板51に形成されている凹部511a〜511c、512a〜512c、513a〜513cを介して内部空間Sの内外が連通されている。そのため、例えば、TEOS(テトラエトキシシラン)を用いたCVD法等で形成されたSiO2膜53によって凹部511a〜511c、512a〜512c、513a〜513cを塞いでいる。
-Lid 52-
As shown in FIG. 6, the
[IC3]
図1に示すように、IC3は、接着層102を介して加速度センサー素子4の上面(蓋部52の上面)に配置されている。このようにIC3を配置することで、IC3を加速度センサー素子4のより近傍に配置することができるため、例えば、加速度センサー素子4からの出力にノイズが乗り難くなる。そのため、物理量センサー1の検出精度がより向上する。
[IC3]
As shown in FIG. 1, the
なお、接着層102としては、加速度センサー素子4上にIC3を固定することができれば、特に限定されず、例えば、半田、銀ペースト、樹脂系接着剤(ダイアタッチ剤)等を用いることができる。
The
IC3には、例えば、加速度センサー素子4を駆動する駆動回路や、加速度センサー素子4からの信号に基づいてX軸、Y軸およびZ軸の各軸方向の加速度を検出する検出回路や、検出回路からの信号を所定の信号に変換して出力する出力回路等が含まれている。このようなIC3は、上面に複数の端子31および複数の端子32を有し、各端子31がボンディングワイヤーBY1を介してIP基板2の内部端子21に電気的に接続され、各端子32がボンディングワイヤーBY2を介して加速度センサー素子4の端子Tに電気的に接続されている。
The
[樹脂部91]
樹脂部91は、図1に示すように、加速度センサー素子4およびIC3を合わせた構造体10を覆うように、IP基板2の上面に配置されている。これにより、IC3および加速度センサー素子4を湿気、飛散物、衝撃等から保護することができる。このような樹脂部91の構成材料は、熱硬化型の樹脂材料であることが好ましい。これにより、トランスファーモールド法等を用いて樹脂部91を簡単に形成することができる。また、樹脂部91の構成材料は、熱収縮型の樹脂材料であることが好ましい。これにより、後述する非接着部401を容易に形成することができる。このような樹脂材料としては、例えば、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、シリコン系樹脂、ウレタン系樹脂を用いることができる。
[Resin part 91]
As shown in FIG. 1, the
一般的に、熱変化の大きな環境においては、ヤング率が高くなると密着性は低下する傾向がある。樹脂部91のヤング率としては、特に限定されないが、信頼性等を考慮すると、例えば、6GPa以下であることが好ましい。加速度センサー素子4と非接着部401をより確実に形成することができる。
Generally, in an environment with a large heat change, the adhesion tends to decrease as the Young's modulus increases. The Young's modulus of the
また、図1に示すように、加速度センサー素子4の表面40は、樹脂部91と非接着の(接着していない)非接着部401を有している。このような非接着部401を設けることで、環境に起因する樹脂部91の変形(外力に起因する変形、熱に起因する変形)により発生する応力が加速度センサー素子4に伝わり難くなる。そのため、加速度センサー素子4の加速度検出精度の低下(変動)を抑えることができ、優れた加速度検出精度を有する物理量センサー1となる。また、後述する製造方法でも説明するように、本構成の物理量センサー1は、従来のモールド構造のセンサーとほぼ同様の工程で製造することができるため、低コストで製造することができ、さらには小型化を図ることができる。
Further, as shown in FIG. 1, the
このような非接着部401は、表面40に接着されていた樹脂部91が表面40から剥離することで形成されている。このような形成方法によれば、後述する製造方法でも説明するように、非接着部401を容易に形成することができる。また、非接着部401では、表面40と樹脂部91とが離間していることが好ましい。すなわち、非接着部401では、表面40と樹脂部91との間に空間S1が形成されている。このように、空間S1を形成することで、環境に起因する樹脂部91の変形により発生する応力が加速度センサー素子4により伝わり難くなる。そのため、加速度センサー素子4の加速度検出精度の低下をより効果的に抑えることができる。
Such a
また、非接着部401は、少なくとも底面40aに配置されている。言い換えると、非接着部401は、加速度センサー素子4とIP基板2との間に配置されている。非接着部401をこのように配置することで、環境に起因するIP基板2の変形(外力に起因する変形、熱に起因する変形)により発生する応力が加速度センサー素子4により伝わり難くなる。そのため、加速度センサー素子4の加速度検出精度の低下(変動)をさらに効果的に抑えることができる。特に、本実施形態では、応力の影響を受けやすい底面40aの外周部に非接着部401が配置されているため、上述した効果がより顕著となる。
以上、物理量センサー1の構成について詳細に説明した。
Further, the
The configuration of the
なお、本実施形態では、表面40(樹脂部91と対面している部分に限る)のほぼ全域に非接着部401が配置されているが、非接着部401の配置としてはこれに限定されず、表面40の少なくとも一部に配置されていればよい。
In the present embodiment, the
次に、物理量センサー1の製造方法について説明する。
物理量センサー1の製造方法は、IP基板2上に構造体10を配置する第1工程と、構造体10を覆うように樹脂9Aを配置する第2工程と、構造体10の表面の少なくとも一部から樹脂9Aを剥離する第3工程と、を有している。以下、各工程について順に説明する。
Next, a method for manufacturing the
The
[第1工程]
まず、図7(a)に示すように、IP基板2に構造体10を接着層101を介して固定し、IC3と加速度センサー素子4をボンディングワイヤーBY2で接続すると共に、IC3とIP基板2をボンディングワイヤーBY1で接続する。
[First step]
First, as shown in FIG. 7A, the
[第2工程]
次に、図7(b)に示すように、構造体10を覆うようにIP基板2上に熱硬化性の樹脂91Aを配置する。
[Second step]
Next, as illustrated in FIG. 7B, a
[第3工程]
次に、図7(c)に示すように、樹脂91Aを加熱して熱硬化させることで樹脂部91を得る。樹脂91Aを加熱することで樹脂91Aが熱収縮し、この熱収縮によって樹脂91Aが加速度センサー素子4の表面40から剥離して非接着部401が形成される。このように、加熱により非接着部401を形成することで、樹脂91Aの熱硬化と共に非接着部401が得られ、製造工程を少なくすることができる(従来とほぼ同じ工程数とすることができる)。なお、第2工程および第3工程は、トランスファーモールド法等を用いて簡単に行うことができる。
[Third step]
Next, as shown in FIG. 7C, the
以上によって、物理量センサー1が得られる。
このような製造方法によれば、簡単な方法で物理量センサー1を得ることができる。
Thus, the
According to such a manufacturing method, the
<第2実施形態>
図8は、本発明の第2実施形態に係る物理量センサーの断面図である。図9および図10は、それぞれ、図8に示す物理量センサーの製造方法を説明するための図である。
Second Embodiment
FIG. 8 is a cross-sectional view of a physical quantity sensor according to the second embodiment of the present invention. 9 and 10 are diagrams for explaining a method of manufacturing the physical quantity sensor shown in FIG.
以下、第2実施形態について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。 Hereinafter, the second embodiment will be described with a focus on differences from the above-described embodiment, and description of similar matters will be omitted.
第2実施形態は、樹脂部の構成が異なること以外は、前述した第1実施形態と同様である。 The second embodiment is the same as the first embodiment described above except that the configuration of the resin portion is different.
本実施形態の物理量センサー1は、図8に示すように、加速度センサー素子4とIP基板2の間に配置された樹脂部(第1の樹脂部)91と、構造体10および樹脂部91を覆う樹脂部(第2の樹脂部)92と、を有している。そして、加速度センサー素子4の底面40aに非接着部401が形成されている。このように、樹脂部91を覆うようにさらに樹脂部92を配置することで、樹脂部91の離脱を防止することができ、構造体10をより効果的に保護することができる。なお、樹脂部92は、樹脂部91に密着していることが好ましい。言い換えると、樹脂部91、92の境界に非接着部401のような部分が形成されていないことが好ましい。
As shown in FIG. 8, the
ここで、樹脂部91および樹脂部92の構成材料としては、特に限定されず、同じ樹脂材料を用いてもよいし、異なる樹脂材料を用いてもよい。同じ樹脂材料を用いる場合、樹脂部91および樹脂部92のヤング率は、それぞれ、6GPa以下であることが好ましい。また、異なる樹脂材料を用いる場合、樹脂部92は、樹脂部91よりもヤング率が高いことが好ましい。具体的には、樹脂部91のヤング率は、6GPa以下であることが好ましく、樹脂部92のヤング率は、樹脂部10GPa以上であることが好ましい。このように、樹脂部91よりも樹脂部92のヤング率を高くすることで、樹脂部91と樹脂部92の密着性を高めることができる。
Here, it does not specifically limit as a constituent material of the
特に、本実施形態では、樹脂部91は、加速度センサー素子4とIP基板2との間に充填されるように配置されており、さらに、加速度センサー素子4の側面にもフィレット状に回り込んでいる。そのため、底面40aに非接着部401を形成することができると共に、表面40の端子Tが配置されている部分(ベース基板51の上面の蓋部52から突出している部分)40bを樹脂部91から露出させることができる。そして、この樹脂部91から露出した部分40bは、IC3と共に樹脂部92に覆われている。このような構成とすることで、IP基板2の内部端子21、加速度センサー素子4の端子TおよびIC3の端子31、32を非接着部401とは異なる位置に配置することができ、さらに、これら端子とボンディングワイヤーBY1、BY2との接続部を樹脂部92で補強することができる。そのため、物理量センサー1の電気的な信頼性を高めることができる。
以上、物理量センサー1の構成について詳細に説明した。
In particular, in the present embodiment, the
The configuration of the
次に、物理量センサー1の製造方法について説明する。
物理量センサー1の製造方法は、IP基板2上に構造体10を固定する第1工程と、構造体10とIP基板2の間に樹脂91Aを配置する第2工程と、構造体10の表面の少なくとも一部から樹脂91Aを剥離する第3工程と、構造体10および樹脂91Aを覆うように樹脂92Aを配置する第4工程と、を有している。以下、各工程について順に説明する。
Next, a method for manufacturing the
The manufacturing method of the
[第1工程]
まず、図9(a)に示すように、接着層101を介してIP基板2上に構造体10を固定する。
[First step]
First, as shown in FIG. 9A, the
[第2工程]
次に、図9(b)に示すように、構造体10とIP基板2との間に熱硬化性の樹脂91Aを配置する。
[Second step]
Next, as shown in FIG. 9B, a
[第3工程]
次に、図9(c)に示すように、樹脂91Aを加熱して熱硬化させることで樹脂部91を得る。樹脂91Aを加熱することで樹脂91Aが熱収縮し、この熱収縮によって樹脂91Aが加速度センサー素子4の表面40から剥離して非接着部401が形成される。
[Third step]
Next, as shown in FIG. 9C, the
次に、図10(a)に示すように、IC3と加速度センサー素子4とをボンディングワイヤーBY2で接続し、IC3とIP基板2とをボンディングワイヤーBY1で接続する。ここで、既に、構造体10とIP基板2との間に樹脂部91が設けられており、構造体10がIP基板2と樹脂部91とによって下方から支えられている。そのため、各端子に圧力および超音波を効率的に伝えることができ、本工程をより確実に行うことができる。
Next, as shown in FIG. 10A, the
[第4工程]
次に、図10(b)に示すように、構造体10および樹脂部92を覆うように熱硬化性の樹脂92Aを配置する。次に、図10(c)に示すように、樹脂92Aを加熱して熱硬化させることで樹脂部92を得る。
以上によって、物理量センサー1が得られる。
[Fourth step]
Next, as illustrated in FIG. 10B, a
Thus, the
このような第2実施形態によっても、前述した第1実施形態と同様の効果を発揮することができる。 Also according to the second embodiment, the same effects as those of the first embodiment described above can be exhibited.
<第3実施形態>
図11は、本発明の第3実施形態に係る物理量センサーの断面図である。
<Third Embodiment>
FIG. 11 is a cross-sectional view of a physical quantity sensor according to the third embodiment of the present invention.
以下、第3実施形態について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。 Hereinafter, the third embodiment will be described with a focus on differences from the above-described embodiment, and description of similar matters will be omitted.
第3実施形態は、樹脂部の構成が異なること以外は、前述した第2実施形態と同様である。 The third embodiment is the same as the second embodiment described above except that the configuration of the resin portion is different.
本実施形態の物理量センサー1は、図11に示すように、樹脂部91が構造体10の全周を覆って配置されている。また、ボンディングワイヤーBY1、BY2が共に樹脂部91に囲まれている。このように、ボンディングワイヤーBY1、BY2を樹脂部91で囲むことで、樹脂部91を樹脂部92よりも柔らかくした場合には、ボンディングワイヤーBY1、BY2へ応力が伝わり難くなる。そのため、物理量センサー1の電気的な信頼性を高めることができる。
In the
このような第3実施形態によっても、前述した第1実施形態と同様の効果を発揮することができる。 Also according to the third embodiment, the same effects as those of the first embodiment described above can be exhibited.
(電子機器)
次に、本発明の電子機器を説明する。
(Electronics)
Next, the electronic apparatus of the present invention will be described.
図12は、本発明の電子機器を適用したモバイル型(またはノート型)のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。 FIG. 12 is a perspective view showing the configuration of a mobile (or notebook) personal computer to which the electronic apparatus of the present invention is applied.
この図において、パーソナルコンピューター1100は、キーボード1102を備えた本体部1104と、表示部1108を備えた表示ユニット1106とにより構成され、表示ユニット1106は、本体部1104に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。このようなパーソナルコンピューター1100には、加速度センサーとして機能する物理量センサー1が内蔵されている。
In this figure, a
図13は、本発明の電子機器を適用した携帯電話機(スマートフォン、PHS等も含む)の構成を示す斜視図である。 FIG. 13 is a perspective view illustrating a configuration of a mobile phone (including a smartphone, a PHS, and the like) to which the electronic device of the present invention is applied.
この図において、携帯電話機1200は、アンテナ(図示せず)、複数の操作ボタン1202、受話口1204および送話口1206を備え、操作ボタン1202と受話口1204との間には、表示部1208が配置されている。このような携帯電話機1200には、加速度センサーとして機能する物理量センサー1が内蔵されている。
In this figure, a
図14は、本発明の電子機器を適用したディジタルスチールカメラの構成を示す斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。 FIG. 14 is a perspective view showing a configuration of a digital still camera to which the electronic apparatus of the present invention is applied. In this figure, connection with an external device is also simply shown.
ディジタルスチールカメラ1300のケース(ボディー)1302の背面には、表示部1310が設けられ、CCDによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部1310は、被写体を電子画像として表示するファインダーとしても機能する。また、ケース1302の正面側(図中裏面側)には、光学レンズ(撮像光学系)やCCDなどを含む受光ユニット1304が設けられている。
A
撮影者が表示部1310に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン1306を押下すると、その時点におけるCCDの撮像信号が、メモリー1308に転送・格納される。また、このディジタルスチールカメラ1300では、ケース1302の側面に、ビデオ信号出力端子1312と、データ通信用の入出力端子1314とが設けられている。そして、図示されるように、ビデオ信号出力端子1312にはテレビモニター1430が、データ通信用の入出力端子1314にはパーソナルコンピューター1440が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリー1308に格納された撮像信号が、テレビモニター1430や、パーソナルコンピューター1440に出力される構成になっている。このようなディジタルスチールカメラ1300には、例えば、加速度センサーとして手振れ補正に用いられる物理量センサー1が内蔵されている。
When the photographer confirms the subject image displayed on the
このような電子機器は、物理量センサー1を備えているので、優れた信頼性を有している。
Since such an electronic apparatus includes the
なお、本発明の電子機器は、図12のパーソナルコンピューター、図13の携帯電話機、図14のディジタルスチールカメラの他にも、例えば、インクジェット式吐出装置(例えばインクジェットプリンター)、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳(通信機能付も含む)、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、POS端末、医療機器(例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡)、魚群探知機、各種測定機器、計器類(例えば、車両、航空機、船舶の計器類)、フライトシュミレータ等に適用することができる。 In addition to the personal computer shown in FIG. 12, the mobile phone shown in FIG. 13, and the digital still camera shown in FIG. 14, the electronic apparatus according to the present invention includes, for example, an ink jet discharge device (eg, an ink jet printer), a laptop personal computer, TV, video camera, video tape recorder, car navigation device, pager, electronic notebook (including communication function), electronic dictionary, calculator, electronic game device, word processor, workstation, video phone, security TV monitor, electronic binoculars, POS terminal, medical equipment (for example, electronic thermometer, blood pressure monitor, blood glucose meter, electrocardiogram measuring device, ultrasonic diagnostic device, electronic endoscope), fish detector, various measuring devices, instruments (for example, vehicles, aircraft, ships) Applicable to instruments), flight simulators, etc. Door can be.
(移動体)
次に、本発明の移動体を説明する。
(Moving body)
Next, the moving body of the present invention will be described.
図15は、本発明の移動体を適用した自動車を示す斜視図である。
図15に示すように、自動車1500には物理量センサー1が内蔵されており、例えば、物理量センサー1によって車体1501の姿勢を検出することができる。物理量センサー1の検出信号は、車体姿勢制御装置1502に供給され、車体姿勢制御装置1502は、その信号に基づいて車体1501の姿勢を検出し、検出結果に応じてサスペンションの硬軟を制御したり、個々の車輪1503のブレーキを制御したりすることができる。また、物理量センサー1は、他にもキーレスエントリー、イモビライザー、カーナビゲーションシステム、カーエアコン、アンチロックブレーキシステム(ABS)、エアバック、タイヤ・プレッシャー・モニタリング・システム(TPMS:Tire Pressure Monitoring System)、エンジンコントロール、ハイブリッド自動車や電気自動車の電池モニター等の電子制御ユニット(ECU:electronic control unit)に広く適用できる。
FIG. 15 is a perspective view showing an automobile to which the moving body of the present invention is applied.
As shown in FIG. 15, the
以上、本発明の物理量センサー、物理量センサーの製造方法、電子機器および移動体を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。 As described above, the physical quantity sensor, the physical quantity sensor manufacturing method, the electronic apparatus, and the moving body of the present invention have been described based on the illustrated embodiment, but the present invention is not limited to this, and the configuration of each part is the same. Any structure having a function can be substituted. In addition, any other component may be added to the present invention.
また、前述した実施形態では、加速度センサー素子が3つのセンサー部を有している構成について説明したが、センサー部の数としては、これに限定されず、1つまたは2つであってもよいし、4つ以上であってもよい。また、前述した実施形態では、物理量センサー素子として加速度センサー素子を用いているが、物理量センサーとしては、加速度センサー素子に限定されず、例えば、圧力センサー素子であってもよいし、角速度センサー素子であってもよい。また、例えば、加速度および角速度等の異なる物理量を同時に検出することのできる複合センサーであってもよい。 In the above-described embodiment, the configuration in which the acceleration sensor element has three sensor units has been described. However, the number of sensor units is not limited to this and may be one or two. And four or more. In the embodiment described above, the acceleration sensor element is used as the physical quantity sensor element. However, the physical quantity sensor is not limited to the acceleration sensor element, and may be, for example, a pressure sensor element or an angular velocity sensor element. There may be. Further, for example, it may be a composite sensor that can simultaneously detect different physical quantities such as acceleration and angular velocity.
1……物理量センサー
10……構造体
101……接着層
102……接着層
2……IP基板
21……内部端子
22……外部端子
3……IC
31、32……端子
4……加速度センサー素子
40……表面
40a……底面
40b……部分
401……非接着部
5……パッケージ
51……ベース基板
511、511a、511b、511c……凹部
512、512a、512b、512c……凹部
513、513a、513b、513c……凹部
52……蓋部
521……凹部
53……SiO2膜
6……センサー部
611、612……支持部
62……可動部
621……基部
622……可動電極指
631、632……連結部
64……第1固定電極指
65……第2固定電極指
691、692、693……配線
7……センサー部
711、712……支持部
72……可動部
721……基部
722……可動電極指
731、732……連結部
74……第1固定電極指
75……第2固定電極指
791、792、793……配線
8……センサー部
811、812……支持部
82……可動部
821……第1可動部
822……第2可動部
831、832……連結部
881……第1検出電極
882……第2検出電極
891、892、893……配線
91……樹脂部
91A……樹脂
92……樹脂部
92A……樹脂
1100……パーソナルコンピューター
1102……キーボード
1104……本体部
1106……表示ユニット
1108……表示部
1200……携帯電話機
1202……操作ボタン
1204……受話口
1206……送話口
1208……表示部
1300……ディジタルスチールカメラ
1302……ケース
1304……受光ユニット
1306……シャッターボタン
1308……メモリー
1310……表示部
1312……ビデオ信号出力端子
1314……入出力端子
1430……テレビモニター
1440……パーソナルコンピューター
1500……自動車
1501……車体
1502……車体姿勢制御装置
1503……車輪
B11、B12、B13、B21、B22、B23、B31……導電性バンプ
BY1、BY2……ボンディングワイヤー
J……軸
S……内部空間
S1……空間
T……端子
a、b……矢印
DESCRIPTION OF
31, 32... Terminal 4...
Claims (12)
固定部材を介して前記基板に固定されている物理量センサー素子と、
前記物理量センサー素子を覆う第1の樹脂部と、を有し、
前記物理量センサー素子の表面の前記第1の樹脂部に囲まれた部分には、前記第1の樹脂部と非接着の非接着部を有することを特徴とする物理量センサー。 A substrate,
A physical quantity sensor element fixed to the substrate via a fixing member;
A first resin portion covering the physical quantity sensor element,
A physical quantity sensor characterized in that a portion surrounded by the first resin part on the surface of the physical quantity sensor element has a non-adhesive part that is non-adherent to the first resin part.
前記物理量センサー素子の前記基板側の表面に前記非接着部が配置されている請求項1または2に記載の物理量センサー。 The first resin portion is disposed at least between the substrate and the physical quantity sensor element,
The physical quantity sensor according to claim 1, wherein the non-adhesive portion is disposed on a surface of the physical quantity sensor element on the substrate side.
前記物理量センサー素子の表面の少なくとも一部を覆うように樹脂を配置する工程と、
前記表面の少なくとも一部から前記樹脂を剥離する工程と、を有することを特徴とする物理量センサーの製造方法。 Arranging a physical quantity sensor element on a substrate;
Arranging a resin so as to cover at least a part of the surface of the physical quantity sensor element;
And a step of peeling the resin from at least a part of the surface.
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