JP2016169952A - 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 - Google Patents

Abstract

【課題】物理量の検出精度の変動を低減す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。【解決手段】物理量センサー１は、内部端子２４を備える基板２１および蓋部２２を備え、内部に収容空間Ｓ１を有するパッケージ２と、収容空間Ｓ１に収容され、ＩＣ３および加速度センサー素子４を備える構造体９と、を有し、構造体９は、ＩＣ３と内部端子２４とを電気的に接続するボンディングワイヤーＢＹ１によって基板２１から浮いて懸架され、基板２１は、構造体９が基板２１から浮いた状態を視認可能な窓部２６を有する。【選択図】図１

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。

例えば、特許文献１には、ベース基板上に加速度センサー素子を配置し、加速度センサー素子上にＩＣ（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）を配置し、さらに、加速度センサーおよびＩＣをモールド樹脂で覆った物理量センサーが開示されている。しかしながら、このような構成では、モールド樹脂の硬化時に発生する応力（硬化後も残存する応力を含む）や、使用環境（温度、湿度）に応じて加わる応力が加速度センサー素子に加わってしまい、適正なセンサー特性を維持することができないという問題がある。

特開２０１４−１８３１５１号公報

本発明の目的は、物理量の検出精度の変動を低減す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。

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。

本発明の物理量センサーは、端子を備える基板および蓋部を備え、内部に収容空間を有するパッケージと、
前記収容空間に収容された物理量センサー素子と、
前記物理量センサー素子に固定され、前記物理量センサー素子と電気的に接続されたＩＣと、を有し、
前記物理量センサー素子および前記ＩＣを備える構造体は、前記ＩＣと前記端子とを電気的に接続するボンディングワイヤーによって前記基板から浮いて懸架され、
前記基板は、前記構造体が前記基板から浮いた状態を視認可能な窓部を有することを特徴とする。
これにより、外部からの応力が物理量センサー素子に加わり難くなるため、物理量の検出精度の変動を低減することができる。また、窓部から構造体が基板から浮いている（離間している）ことを確認することができるため、歩留まりが向上する。

本発明の物理量センサーでは、前記物理量センサー素子は、前記ＩＣよりも前記基板側に位置していることが好ましい。
これにより、ボンディングワイヤーによって懸架された状態での構造体のバランスがよくなる。

本発明の物理量センサーでは、前記窓部は、前記基板の平面視で、前記構造体と重なる位置に設けられていることが好ましい。
これにより、構造体が基板から浮いた状態をより確実に視認することができる。

本発明の物理量センサーでは、前記ボンディングワイヤーによって、前記構造体が片持ち支持されていることが好ましい。
これにより、パッケージの小型化を図ることができる。

本発明の物理量センサーでは、前記窓部は、貫通孔であることが好ましい。
これにより、窓部の構成が簡単なものとなる。

本発明の物理量センサーでは、前記貫通孔は、封止され、
前記収容空間が気密封止されていることが好ましい。
これにより、構造体を外部環境から保護することができる。

本発明の物理量センサーでは、前記収容空間には、不活性ガスが充填されていることが好ましい。
これにより、収容空間の環境が安定する。

本発明の物理量センサーでは、前記収容空間は、前記物理量センサー素子が収容された前記構造体の内部空間と同じ気体種類であることが好ましい。
これにより、構造体の内部雰囲気をより安定的にすることができる。

本発明の物理量センサーでは、前記基板の前記構造体と対面する位置に設けられた弾性体を有することが好ましい。
これにより、衝撃等によって構造体が基板にぶつかる衝撃を緩和することができ、装置の損傷を低減することができる。

本発明の物理量センサーの製造方法は、貫通孔を有する基板上に、前記貫通孔と重なるように物理量センサー素子およびＩＣを備える構造体を固定する工程と、
前記ＩＣと前記基板とをボンディングワイヤーによって接続する工程と、
前記基板と前記構造体との固定を解除して、前記ボンディングワイヤーの弾性力によって前記構造体を前記基板から浮かして離間させる工程と、を含むことを特徴とする。
これにより、より簡単に、物理量の検出精度の変動を低減することのできる物理量センサーを製造することができる。

本発明の物理量センサーの製造方法では、前記固定する工程では、前記貫通孔を介して前記構造体を前記基板に吸着させ、
前記離間させる工程では、前記吸着を解除することが好ましい。
これにより、上記の工程をより容易にかつ確実に行うことができる。

本発明の物理量センサーの製造方法では、前記固定する工程では、接着層を介して前記構造体を前記基板に接着し、
前記離間させる工程では、前記貫通孔を介して前記接着を解除することが好ましい。
これにより、上記の本工程をより容易にかつ確実に行うことができる。

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。

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。

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１に示す物理量センサーの変形例を示す断面図である。 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。 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。 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。 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３中のＡ−Ａ線断面図である。 図１に示す物理量センサーが有する構造体の平面図である。 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。 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。 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。 構造体を基板に吸着した状態を示す断面図である。 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。 本発明の第４実施形態に係る物理量センサーの製造方法を説明する図である。 本発明の第４実施形態に係る物理量センサーの製造方法を説明する図である。 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。 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。 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。 本発明の移動体を適用した自動車を示す斜視図である。

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。

＜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の変形例を示す断面図である。図３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４ないし図６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７は、図３中のＡ−Ａ線断面図である。図８は、図１に示す物理量センサーが有する構造体の平面図である。図９および図１０は、それぞれ、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。

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。

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、パッケージ２と、パッケージ２内に収容された構造体９と、を有している。なお、構造体９は、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、を有し、ボンディングワイヤーＢＹ１によって、パッケージ２から浮いた状態で配置されている。

［パッケージ２］
図１に示すように、パッケージ２は、板状の基板２１と、基板２１と空隙を隔てて対向配置された板状の蓋部２２と、基板２１と蓋部２２との間に介在する枠状の側壁部２３と、を有している。そして、基板２１、蓋部２２および側壁部２３に囲まれて収容空間Ｓ１が形成され、この収容空間Ｓ１内に構造体９が収容されている。

基板２１および側壁部２３としては、例えば、シリコン材料、セラミック材料、樹脂材料、ガラス材料、ガラスエポキシ材料等を用いることができる。また、蓋部２２としては、例えば、ガラス材料、シリコン材料、金属材料、セラミック材料等を用いることができる。

また、基板２１の上面には複数の内部端子２４が配置されており、下面には複数の外部端子２５が配置されている。また、各内部端子２４は、基板２１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２５に電気的に接続されている。

また、基板２１は、パッケージ２の外側から収容空間Ｓ１内で構造体９が浮いていることを視認可能な窓部２６を有している。このような窓部２６は、基板２１の平面視で、構造体９（加速度センサー素子４）と重なる位置に配置されている。また、窓部２６は、基板２１をその厚さ方向に貫通した貫通孔２６１で構成されている。このように、窓部２６を貫通孔２６１で構成することにより、窓部２６の構成が簡単となる。また、後述する製造方法でも説明するように、物理量センサー１の製造工程において、基板２１に構造体９を固定する工程があるが、貫通孔２６１を吸着孔として用いることができ、構造体９を簡単に基板２１に固定することができる。

ここで、貫通孔２６１を介して収容空間Ｓ１内に湿気や飛散物が侵入するおそれがあるため、例えば、ＩＣ３の能動面などに耐湿性等を有する保護膜を配置することが好ましい。これにより、構造体９の腐食等を効果的に抑制することができる。このような問題を解決するために、貫通孔２６１は、図２に示すように、封止材２６２によって封止されていてもよい。この場合、封止材２６２として、光透過性（好ましくは実質的に無色透明）の材料を用いることで、窓部２６としての機能を確保することができる。このように、貫通孔２６１を封止材２６２で封止することで、収容空間Ｓ１を気密的に封止することができる。そのため、湿気や飛散物から構造体９を保護することができる。なお、気密封止された収容空間Ｓ１の雰囲気としては特に限定されないが、例えば、窒素、アルゴン等の不活性ガスが充填されていてもよい。また、真空（減圧状態）であってもよい。これにより、収容空間Ｓ１の雰囲気が安定し、より信頼性の高い物理量センサー１となる。また、例えば、収容空間Ｓ１の内部空間の雰囲気の気体種類は、加速度センサー素子４の内部空間の気体種類と同じであってもよい。これにより、加速度センサー素子４の内部空間の雰囲気をより安定的にすることが可能である。

［加速度センサー素子４］
加速度センサー素子４は、図３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。

−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。

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。

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。

−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４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。

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。

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。

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。

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。

−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５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。

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。

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。

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。

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。

−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６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。

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。

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。

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。

−蓋部５２−
蓋部５２は、図７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Ｓ２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Ｓ２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ＳｉＯ_２膜５３によって凹部５１１ａ〜５１１ｃ、５１２ａ〜５１２ｃ、５１３ａ〜５１３ｃを塞いでいる。

［ＩＣ３］
図１に示すように、ＩＣ３は、接着層１０１を介して加速度センサー素子４の上面（蓋部５２上）に配置されている。なお、接着層１０１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。

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。また、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を介して基板２１の内部端子２４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。
以上、加速度センサー素子４およびＩＣ３について説明した。

加速度センサー素子４およびＩＣ３を有する構造体９は、図１に示すように、ボンディングワイヤーＢＹ１によって、基板２１から浮いた状態（離間した状態）で懸架されている。言い換えると、基板２１に対して構造体９を浮かせた状態が維持されるように、ボンディングワイヤーＢＹ１によって構造体９と基板２１とが接続されている。このような構成とすることで、応力（例えば、衝撃等によって生じる応力、ベース基板との熱膨張率の差から生じる熱応力等）が加速度センサー素子４に加わり難くなるため、物理量の検出精度の変動を抑制することができる。特に、本実施形態では、窓部２６が、基板２１の平面視で、構造体９（加速度センサー素子４）と重なる位置に配置されているため、窓部２６を介して、構造体９が基板２１から浮いている（離間している）ことをより容易に確認することができる。そのため、検品が容易となり、物理量センサー１の製造の歩留まりが向上する。

また、本実施形態では、加速度センサー素子４がＩＣ３よりも下側（基板２１側）に位置しているため、構造体９の上部がボンディングワイヤーＢＹ１で保持されることになる。そのため、構造体９の姿勢がより安定し、構造体９の変位が抑えられる。よって、構造体９がパッケージ２の内面に衝突して破損したり、ボンディングワイヤーＢＹ１が外れてしまったりといった問題を抑えることができる。また、ボンディングワイヤーＢＹ１は、電気的な接地用または電気的な機能を含まないダミーワイヤーを有していてもよい。ダミーワイヤーを含むことで、より構造体９の姿勢を安定させることができる。

また、本実施形態では、ボンディングワイヤーＢＹ１によって、構造体９が片持ち支持されている。すなわち、図１および図８の左右方向の一方側の端部、より具体的には、ＩＣ３のボンディングワイヤーＢＹ２が接続されている端部とは反対側の端部において、構造体９がボンディングワイヤーＢＹ１と接続されている。このように、構造体９を片持ち支持することで、ボンディングワイヤーＢＹ１の配置スペースを小さくすることができ、その分、パッケージ２の小型化を図ることができる。また、構造体９の変位の自由度が増すため、構造体９に応力がより伝わり難くなる。ただし、構造体９は、ボンディングワイヤーＢＹ１によって両持ち支持されていてもよい。
以上、物理量センサー１について詳細に説明した。

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、貫通孔２６１を有する基板２１上に、貫通孔２６１と重なるように構造体９を固定する第１工程と、ＩＣ３と基板２１とをボンディングワイヤーＢＹ１によって接続する第２工程と、基板２１と構造体９との固定を解除して、ボンディングワイヤーＢＹ１の弾性力によって構造体９を基板２１から浮かして離間させる第３工程と、を含んでいる。以下、各工程について順に説明する。

［第１工程］
まず、図９（ａ）に示すように、加速度センサー素子４上にＩＣ３を固定し、これらをボンディングワイヤーＢＹ２で電気的に接続してなる構造体９を用意する。次に、図９（ｂ）に示すように、この構造体９を基板２１上に貫通孔２６１と重なるように配置し、さらに、貫通孔２６１を介して構造体９を吸引することで、構造体９を基板２１に吸着・固定する。このように、後に窓部２６として機能する貫通孔２６１を設けることで、基板２１への構造体９の固定を簡単に行うことができる。

［第２工程］
次に、ワイヤーボンディング技術を用いて、図９（ｃ）に示すように、ＩＣ３の端子３１と基板２１の内部端子２４とをボンディングワイヤーＢＹ１で接続する。なお、第１工程において、構造体９を基板２１に固定しているため、本工程をより精度よく行うことができる。

［第３工程］
次に、構造体９の基板２１への吸着を解除する。これにより、図１０（ａ）に示すように、ボンディングワイヤーＢＹ１の弾性力が開放され、この弾性力によって、構造体９が基板２１から浮き上がって、基板２１から離間する。次に、蓋部２２を取り付けることで、図１０（ｂ）に示すように、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、簡単な工程で物理量センサー１を得ることができる。

＜第２実施形態＞
図１１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１２は、構造体を基板に吸着した状態を示す断面図である。

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。

第２実施形態は、基板に設けられた弾性体を有していること以外は、前述した第１実施形態と同様である。

本実施形態の物理量センサー１は、図１１に示すように、基板２１の上面の貫通孔２６１の周囲に設けられた枠状の弾性体２７を有している。また、弾性体２７は、構造体９（ベース基板５１）と対面する位置に設けられている。また、弾性体２７は、例えば、ゴム材料で構成されている。

このような弾性体２７は、例えば強い衝撃等が加わった際に、構造体９とぶつかることによって、その衝撃を緩和する衝撃緩和部として機能し、構造体９の破損を効果的に低減することができる。また、物理量センサー１の製造方法の第１工程において、図１２に示すように、基板２１と構造体９との間に弾性体２７が挟まれることで、吸引漏れが抑えられ、構造体９を基板２１により確実にかつ強固に吸着・固定することができる。

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。

＜第３実施形態＞
図１３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。

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。

第３実施形態は、加速度センサー素子とＩＣの配置が逆転していること以外は、前述した第１実施形態と同様である。

本実施形態の物理量センサー１は、図１３に示すように、ＩＣ３上に加速度センサー素子４が配置されている。すなわち、ＩＣ３が加速度センサー素子４の下側（基板２１）側に配置されている。これにより、ボンディングワイヤーＢＹ１の高さを抑えることができ、パッケージ２の低背化を図ることができる。

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。

＜第４実施形態＞
図１４および図１５は、それぞれ、本発明の第４実施形態に係る物理量センサーの製造方法を説明する図である。

以下、第４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。

第４実施形態は、物理量センサーの製造方法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。

本実施形態の物理量センサー１の製造方法は、貫通孔２６１を有する基板２１上に、貫通孔２６１と重なるように構造体９を固定する第１工程と、ＩＣ３と基板２１とをボンディングワイヤーＢＹ１によって接続する第２工程と、基板２１と構造体９との固定を解除して、ボンディングワイヤーＢＹ１の弾性力によって構造体９を基板２１から浮かして離間させる第３工程と、を含んでいる。以下、各工程について順に説明する。

［第１工程］
まず、図１４（ａ）に示すように、加速度センサー素子４上にＩＣ３を固定し、これらをボンディングワイヤーＢＹ２で電気的に接続してなる構造体９を用意する。次に、図１４（ｂ）に示すように、構造体９を接着層２９を介して貫通孔２６１と重なるように基板２１上に配置することで、構造体９を基板２１に接着・固定する。このように、接着層２９を用いることで、基板２１への構造体９の固定を簡単に行うことができる。

［第２工程］
次に、ワイヤーボンディング技術を用いて、図１４（ｃ）に示すように、ＩＣ３の端子３１と基板２１の内部端子２４とをボンディングワイヤーＢＹ１で接続する。なお、第１工程において、構造体９を基板２１に固定しているため、本工程をより精度よく行うことができる。

［第３工程］
次に、貫通孔２６１を介して押圧部材１００で構造体９を上側へ押圧し、構造体９の基板２１への固定を解除する（基板２１から接着層２９を剥がす）。これにより、図１５（ａ）に示すように、ボンディングワイヤーＢＹ１の弾性力が開放され、この弾性力によって構造体９が基板２１から浮き上り、基板２１から離間する。次に、蓋部２２を取り付けることで、図１５（ｂ）に示すように、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、簡単な工程で物理量センサー１を得ることができる。

（電子機器）
次に、本発明の電子機器を説明する。

図１６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。

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。

図１７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。

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。

図１８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。

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。

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。

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。

なお、本発明の電子機器は、図１６のパーソナルコンピューター、図１７の携帯電話機、図１８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。

（移動体）
次に、本発明の移動体を説明する。
図１９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１９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。

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。

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。

１……物理量センサー
２……パッケージ
２１……基板
２２……蓋部
２３……側壁部
２４……内部端子
２５……外部端子
２６……窓部
２６１……貫通孔
２６２……封止材
２７……弾性体
２９……接着層
３……ＩＣ
３１……端子
３２……端子
４……加速度センサー素子
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……ＳｉＯ_２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
９……構造体
１００……押圧部材
１０１……接着層
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
Ｓ１……収容空間
Ｓ２……内部空間
Ｔ……端子
ａ、ｂ……矢印

Claims (14)

1. 端子を備える基板および蓋部を備え、内部に収容空間を有するパッケージと、
   前記収容空間に収容された物理量センサー素子と、
   前記物理量センサー素子に固定され、前記物理量センサー素子と電気的に接続されたＩＣと、を有し、
   前記物理量センサー素子および前記ＩＣを備える構造体は、前記ＩＣと前記端子とを電気的に接続するボンディングワイヤーによって前記基板から浮いて懸架され、
   前記基板は、前記構造体が前記基板から浮いた状態を視認可能な窓部を有することを特徴とする物理量センサー。
2. 前記物理量センサー素子は、前記ＩＣよりも前記基板側に位置している請求項１に記載の物理量センサー。
3. 前記窓部は、前記基板の平面視で、前記構造体と重なる位置に設けられている請求項１または２に記載の物理量センサー。
4. 前記ボンディングワイヤーによって、前記構造体が片持ち支持されている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の物理量センサー。
5. 前記窓部は、貫通孔である請求項１ないし４のいずれか１項に記載の物理量センサー。
6. 前記貫通孔は、封止され、
   前記収容空間が気密封止されている請求項５に記載の物理量センサー。
7. 前記収容空間には、不活性ガスが充填されている請求項６に記載の物理量センサー。
8. 前記収容空間は、前記物理量センサー素子が収容された前記構造体の内部空間と同じ気体種類である請求項６または７に記載の物理量センサー。
9. 前記基板の前記構造体と対面する位置に設けられた弾性体を有する請求項１ないし８のいずれか１項に記載の物理量センサー。
10. 貫通孔を有する基板上に、前記貫通孔と重なるように物理量センサー素子およびＩＣを備える構造体を固定する工程と、
    前記ＩＣと前記基板とをボンディングワイヤーによって接続する工程と、
    前記基板と前記構造体との固定を解除して、前記ボンディングワイヤーの弾性力によって前記構造体を前記基板から浮かして離間させる工程と、を含むことを特徴とする物理量センサーの製造方法。
11. 前記固定する工程では、前記貫通孔を介して前記構造体を前記基板に吸着させ、
    前記離間させる工程では、前記吸着を解除する請求項１０に記載の物理量センサーの製造方法。
12. 前記固定する工程では、接着層を介して前記構造体を前記基板に接着し、
    前記離間させる工程では、前記貫通孔を介して前記接着を解除する請求項１０に記載の物理量センサーの製造方法。
13. 請求項１ないし９のいずれか１項に記載の物理量センサーを備えることを特徴とする電子機器。
14. 請求項１ないし９のいずれか１項に記載の物理量センサーを備えることを特徴とする移動体。

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