JP5391880B2 - Mechanical quantity sensor - Google Patents
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Description
本発明は、物理量に応じた電気信号を出力するセンシング部に、当該センシング部から出力された電気信号を処理する回路基板を接合してなる力学量センサに関するものである。 The present invention relates to a mechanical quantity sensor formed by joining a circuit board that processes an electrical signal output from the sensing unit to a sensing unit that outputs an electrical signal corresponding to a physical quantity.
従来より、加速度に応じた電気信号を出力するセンシング部を構成するセンサ基板に、センシング部から出力された電気信号を処理する回路基板を接合してなる力学量センサが知られている(例えば、特許文献1参照)。具体的には、このような力学量センサでは、センサ基板に、可動電極を有する可動部、固定電極を有する固定部、可動部および固定部の外側に位置する周辺部が形成されており、センシング部は可動部および固定部を有した構成とされている。そして、センサ基板のうちセンシング部の外側の部分に絶縁膜を介して回路基板が接合されることにより、センサ基板と回路基板との間に封止空間が形成され、当該封止空間にセンシング部が備えられている。 Conventionally, a mechanical quantity sensor formed by joining a circuit board that processes an electrical signal output from a sensing unit to a sensor board that configures a sensing unit that outputs an electrical signal corresponding to acceleration is known (for example, Patent Document 1). Specifically, in such a mechanical quantity sensor, a movable part having a movable electrode, a fixed part having a fixed electrode, a movable part, and a peripheral part located outside the fixed part are formed on the sensor substrate. The part has a movable part and a fixed part. And a sealing space is formed between the sensor substrate and the circuit board by bonding the circuit board to the outside part of the sensing part of the sensor board via an insulating film, and the sensing part is formed in the sealing space. Is provided.
このような力学量センサでは、加速度が印加されると可動電極が変位して可動電極と固定電極との電極間の距離が変化することにより静電容量が変化し、静電容量の変化に基づいた電気信号がセンシング部から回路基板に出力される。 In such a mechanical quantity sensor, when the acceleration is applied, the movable electrode is displaced and the distance between the movable electrode and the fixed electrode is changed to change the capacitance. Based on the change in the capacitance. The electrical signal is output from the sensing unit to the circuit board.
しかしながら、このような力学量センサでは、例えば、高温環境下で使用されると、センサ基板と回路基板とはそれぞれ熱膨張係数が異なるため、センサ基板と回路基板との間に熱応力が発生し、この熱応力がセンシング部に印加されると、可動電極と固定電極との電極間の距離が変化するため、加速度の検出精度が低下するという問題がある。 However, in such a mechanical quantity sensor, for example, when used in a high temperature environment, the thermal expansion coefficient is generated between the sensor board and the circuit board because the sensor board and the circuit board have different thermal expansion coefficients. When this thermal stress is applied to the sensing unit, the distance between the movable electrode and the fixed electrode changes, so that there is a problem that the acceleration detection accuracy is lowered.
なお、上記では、加速度に応じて電気信号を出力するセンシング部がセンサ基板に形成されている例について説明したが、角速度に応じて電気信号を出力するセンシング部や圧力に応じて電気信号を出力するセンシング部等がセンサ基板に形成されている場合も同様の問題となる。 In the above description, an example in which a sensing unit that outputs an electrical signal according to acceleration is formed on the sensor substrate has been described. However, a sensing unit that outputs an electrical signal according to angular velocity or an electrical signal according to pressure is output. The same problem occurs when a sensing unit or the like is formed on the sensor substrate.
本発明は上記点に鑑みて、物理量の検出精度を向上させることができる力学量センサを提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the mechanical quantity sensor which can improve the detection accuracy of a physical quantity in view of the said point.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、物理量に応じた電気信号を出力するセンシング部(20、30)を備えたセンサ基板(14)と、センシング部(20、30)から出力された電気信号を処理し、センシング部を備えたセンサ基板(14)に積層される第1回路基板(50)と、を備えた力学量センサであって、センシング部(20、30)はセンサ基板(14)のみに備えられており、センシング部を備えたセンサ基板(14)は、第1回路基板(50)が接合される一面と反対側の一面に積層部材(60)が接合されることで第1回路基板および積層部材にて挟まれており、センサ基板(14)は、第1基板(11)と、第1基板(11)の一面側に配置された第2基板(13)と、を有した基板を用いて構成されており、第1基板(11)側に積層部材(60)が接合されていると共に、第2基板(13)側に第1回路基板(50)が接合されており、第1回路基板(50)および積層部材(60)は、センサ基板(14)全体の熱膨張係数に対して全体の熱膨張係数が共に高くされており、第1回路基板(50)全体の熱膨張係数と第2基板(13)全体の熱膨張係数との差が、積層部材(60)全体の熱膨張係数と第1基板(11)全体の熱膨張係数との差より大きく、かつ第1基板(11)全体の熱膨張係数が第2基板(13)全体の熱膨張係数より高くされていることを特徴としている。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, there is provided a sensor substrate (14) including a sensing unit (20, 30) that outputs an electrical signal corresponding to a physical quantity, and a sensing unit (20, 30). A mechanical quantity sensor comprising: a first circuit board (50) that processes an output electrical signal and is stacked on a sensor board (14) provided with a sensing part, wherein the sensing parts (20, 30) are The sensor board (14) provided only on the sensor board (14), and the sensor board (14) provided with the sensing unit has the laminated member (60) bonded to one side opposite to the one side to which the first circuit board (50) is bonded. Thus, the sensor substrate (14) is sandwiched between the first circuit board and the laminated member, and the sensor substrate (14) and the second substrate (13) disposed on the one surface side of the first substrate (11). ) And a substrate having In addition, the laminated member (60) is bonded to the first substrate (11) side, and the first circuit board (50) is bonded to the second substrate (13) side, and the first circuit substrate (50). The laminated member (60) has an overall thermal expansion coefficient higher than that of the entire sensor substrate (14), and the thermal expansion coefficient of the entire first circuit board (50) and the second substrate ( 13) The difference between the overall thermal expansion coefficient is larger than the difference between the overall thermal expansion coefficient of the laminated member (60) and the overall thermal expansion coefficient of the first substrate (11), and the overall heat of the first substrate (11). The expansion coefficient is higher than the thermal expansion coefficient of the entire second substrate (13) .
このような力学量センサでは、センサ基板(14)は、第1回路基板(50)と積層部材(60)との関係では、センサ基板(14)が第1回路基板(50)側へ反る方向に受ける応力はセンサ基板(14)が積層部材(60)側へ反る方向に受ける応力より大きくなり、第1回路基板(50)側に反る方向に応力を受けていることになる。これに対し、センサ基板(14)は、第1基板(11)と第2基板(13)との関係では、第1基板(11)全体の熱膨張係数が第2基板(13)全体の熱膨張係数より大きくされているため、積層部材(60)側へ反る方向の応力を受けることになる。すなわち、センサ基板(14)では、第1回路基板(50)と積層部材(60)との関係により受ける応力と、第1基板(11)と第2基板(13)との関係により受ける応力とが反対方向になり、これらの応力が緩和される。したがって、センシング部(20、30)に応力が印加されることを抑制することができるので、物理量の検出精度を向上させることができる。 In such a mechanical quantity sensor, the sensor board (14) warps the sensor board (14) toward the first circuit board (50) in the relationship between the first circuit board (50) and the laminated member (60). The stress received in the direction is larger than the stress received in the direction in which the sensor substrate (14) warps toward the laminated member (60), and the stress is received in the direction in which the sensor substrate (14) warps toward the first circuit board (50). In contrast, in the sensor substrate (14), the thermal expansion coefficient of the entire first substrate (11) is the heat of the entire second substrate (13) in the relationship between the first substrate (11) and the second substrate (13). Since it is larger than the expansion coefficient, it receives a stress in a direction warping toward the laminated member (60). That is, in the sensor substrate (14), the stress received by the relationship between the first circuit substrate (50) and the laminated member (60) and the stress received by the relationship between the first substrate (11) and the second substrate (13) In the opposite direction, these stresses are relieved. Therefore, since it can suppress that a stress is applied to a sensing part (20, 30), the detection accuracy of a physical quantity can be improved.
また、このような力学量センサでは、センサ基板(14)と第1回路基板(50)との間、センサ基板(14)と積層部材(60)との間、センサ基板(14)のうち第1基板(11)と第2基板(13)との間の全体の熱膨張係数の差により応力を発生させており、従来の力学量センサと比較して応力を発生させるパラメータが多いため、設計の自由度を向上させることができる。 In such a mechanical quantity sensor, the sensor board (14) and the first circuit board (50), the sensor board (14) and the laminated member (60), and the sensor board (14) of the first sensor board (14). The stress is generated by the difference in the overall thermal expansion coefficient between the first substrate (11) and the second substrate (13), and there are many parameters that generate stress compared with the conventional mechanical quantity sensor. The degree of freedom can be improved.
そして、請求項2に記載の発明では、センサ基板(14)を、第1基板(11)と、第1基板(11)の一面側に配置された第2基板(13)と、を有した基板を用いて構成し、第1基板(11)側に積層部材(60)を接合すると共に、第2基板(13)側に第1回路基板(50)を接合し、第1回路基板(50)および積層部材(60)を、センサ基板(14)全体の熱膨張係数に対して全体の熱膨張係数を共に高くし、第1回路基板(50)全体の熱膨張係数と第2基板(13)全体の熱膨張係数との差を、積層部材(60)全体の熱膨張係数と第1基板(11)全体の熱膨張係数との差より小さくし、かつ第1基板(11)全体の熱膨張係数を第2基板(13)全体の熱膨張係数より低くすることを特徴としている。 And in invention of Claim 2 , the sensor board | substrate (14) had the 1st board | substrate (11) and the 2nd board | substrate (13) arrange | positioned at the one surface side of the 1st board | substrate (11). The laminated member (60) is bonded to the first substrate (11) side, the first circuit board (50) is bonded to the second substrate (13) side, and the first circuit substrate (50) is configured. ) And the laminated member (60), both the thermal expansion coefficient of the entire first circuit board (50) and the second substrate (13) are increased with respect to the thermal expansion coefficient of the entire sensor board (14). ) The difference between the overall thermal expansion coefficient is made smaller than the difference between the overall thermal expansion coefficient of the laminated member (60) and the overall thermal expansion coefficient of the first substrate (11), and the overall heat of the first substrate (11). It is characterized in that the coefficient of expansion lower than the second substrate (13) overall coefficient of thermal expansion.
このような力学量センサでは、センサ基板(14)は、第1回路基板(50)と積層部材(60)との関係では、積層部材(60)側に反る方向に応力を受ける。これに対し、センサ基板(14)は、第1基板(11)と第2基板(13)との関係では、第1回路基板(50)側へ反る方向の応力を受ける。すなわち、センサ基板(14)では、第1回路基板(50)と積層部材(60)との関係により受ける応力と、第1基板(11)と第2基板(13)との関係により受ける応力とが反対方向になり、これらの応力が緩和される。したがって、センシング部(20、30)に応力が印加されることを抑制することができるので、物理量の検出精度を向上させることができる。 In such a mechanical quantity sensor, the sensor substrate (14) is subjected to stress in a direction that warps the laminated member (60) side in the relationship between the first circuit board (50) and the laminated member (60). On the other hand, the sensor substrate (14) receives stress in a direction warping toward the first circuit substrate (50) in the relationship between the first substrate (11) and the second substrate (13). That is, in the sensor substrate (14), the stress received by the relationship between the first circuit substrate (50) and the laminated member (60) and the stress received by the relationship between the first substrate (11) and the second substrate (13) In the opposite direction, these stresses are relieved. Therefore, since it can suppress that a stress is applied to a sensing part (20, 30), the detection accuracy of a physical quantity can be improved.
さらに、請求項3に記載の発明では、センサ基板(14)を、第1基板(11)と、第1基板(11)の一面側に配置された第2基板(13)と、を有した基板を用いて構成し、第1基板(11)側に積層部材(60)を接合すると共に、第2基板(13)側に第1回路基板(50)を接合し、第1回路基板(50)および積層部材(60)を、センサ基板(14)全体の熱膨張係数に対して全体の熱膨張係数を共に低くし、第1回路基板(50)全体の熱膨張係数と第2基板(13)全体の熱膨張係数との差を、積層部材(60)全体の熱膨張係数と第1基板(11)全体の熱膨張係数との差より大きくし、かつ第1基板(11)全体の熱膨張係数が第2基板(13)全体の熱膨張係数より低くすることを特徴としている。 Furthermore, in invention of Claim 3 , it has the 1st board | substrate (11) and the 2nd board | substrate (13) arrange | positioned at the one surface side of the 1st board | substrate (11) for the sensor board | substrate (14). The laminated member (60) is bonded to the first substrate (11) side, the first circuit board (50) is bonded to the second substrate (13) side, and the first circuit substrate (50) is configured. ) And the laminated member (60), both the thermal expansion coefficient of the entire first circuit board (50) and the second substrate (13) are reduced by reducing the overall thermal expansion coefficient of the entire sensor board (14). ) The difference between the overall thermal expansion coefficient is larger than the difference between the overall thermal expansion coefficient of the laminated member (60) and the overall thermal expansion coefficient of the first substrate (11), and the overall heat of the first substrate (11). expansion coefficient is characterized by lower than the thermal expansion coefficient of the entire second substrate (13).
このような力学量センサでは、センサ基板(14)は、第1回路基板(50)と積層部材(60)との関係では、積層部材(60)側に反る方向に応力を受ける。これに対し、センサ基板(14)は、第1基板(11)と第2基板(13)との関係では、第1回路基板(50)側へ反る方向の応力を受ける。すなわち、センサ基板(14)では、第1回路基板(50)と積層部材(60)との関係により受ける応力と、第1基板(11)と第2基板(13)との関係により受ける応力とが反対方向になり、これらの応力が緩和される。したがって、センシング部(20、30)に応力が印加されることを抑制することができるので、物理量の検出精度を向上させることができる。 In such a mechanical quantity sensor, the sensor substrate (14) is subjected to stress in a direction that warps the laminated member (60) side in the relationship between the first circuit board (50) and the laminated member (60). On the other hand, the sensor substrate (14) receives stress in a direction warping toward the first circuit substrate (50) in the relationship between the first substrate (11) and the second substrate (13). That is, in the sensor substrate (14), the stress received by the relationship between the first circuit substrate (50) and the laminated member (60) and the stress received by the relationship between the first substrate (11) and the second substrate (13) In the opposite direction, these stresses are relieved. Therefore, since it can suppress that a stress is applied to a sensing part (20, 30), the detection accuracy of a physical quantity can be improved.
そして、請求項4に記載の発明では、センサ基板(14)を、第1基板(11)と、第1基板(11)の一面側に配置された第2基板(13)と、を有した基板を用いて構成し、第1基板(11)側に積層部材(60)を接合すると共に、第2基板(13)側に第1回路基板(50)を接合し、第1回路基板(50)および積層部材(60)を、センサ基板(14)全体の熱膨張係数に対して全体の熱膨張係数を共に低くし、第1回路基板(50)全体の熱膨張係数と第2基板(13)全体の熱膨張係数との差を、積層部材(60)全体の熱膨張係数と第1基板(11)全体の熱膨張係数との差より小さくし、かつ第1基板(11)全体の熱膨張係数を第2基板(13)全体の熱膨張係数より高くすることを特徴としている。 Then, in the invention described in claim 4, the sensor substrate (14), having a first substrate (11), and a second substrate disposed on the first one side of the substrate (11) (13), the The laminated member (60) is bonded to the first substrate (11) side, the first circuit board (50) is bonded to the second substrate (13) side, and the first circuit substrate (50) is configured. ) And the laminated member (60), both the thermal expansion coefficient of the entire first circuit board (50) and the second substrate (13) are reduced by reducing the overall thermal expansion coefficient of the entire sensor board (14). ) The difference between the overall thermal expansion coefficient is made smaller than the difference between the overall thermal expansion coefficient of the laminated member (60) and the overall thermal expansion coefficient of the first substrate (11), and the overall heat of the first substrate (11). It is characterized by a coefficient of expansion higher than the second substrate (13) overall coefficient of thermal expansion.
このような力学量センサでは、センサ基板(14)は、第1回路基板(50)と積層部材(60)との関係では、第1回路基板(50)側に反る方向に応力を受ける。これに対し、センサ基板(14)は、第1基板(11)と第2基板(13)との関係では、積層部材(60)側へ反る方向の応力を受ける。すなわち、センサ基板(14)では、第1回路基板(50)と積層部材(60)との関係により受ける応力と、第1基板(11)と第2基板(13)との関係により受ける応力とが反対方向になり、これらの応力が緩和される。したがって、センシング部(20、30)に応力が印加されることを抑制することができるので、物理量の検出精度を向上させることができる。 In such a mechanical quantity sensor, the sensor substrate (14) receives a stress in a direction in which it warps toward the first circuit board (50) in the relationship between the first circuit board (50) and the laminated member (60). On the other hand, the sensor substrate (14) receives stress in a direction warping toward the laminated member (60) in the relationship between the first substrate (11) and the second substrate (13). That is, in the sensor substrate (14), the stress received by the relationship between the first circuit substrate (50) and the laminated member (60) and the stress received by the relationship between the first substrate (11) and the second substrate (13) In the opposite direction, these stresses are relieved. Therefore, since it can suppress that a stress is applied to a sensing part (20, 30), the detection accuracy of a physical quantity can be improved.
また、請求項5に記載の発明のように、第1回路基板(50)に貫通孔(53)を形成してこの貫通孔(53)に貫通電極(54)を埋め込み、貫通電極(54)の熱膨張係数を第1回路基板(50)の熱膨張係数と異ならせることができる。
Further, as in the invention described in
このような力学量センサでは、第1回路基板(50)に、第1回路基板(50)の熱膨張係数と異なる熱膨張係数の貫通電極(54)を備えることにより、貫通電極(54)を第1回路基板(50)全体の熱膨張係数を設定するパラメータとすることができ、設計の自由度を向上させることができる。具体的には、例えば、第1回路基板(50)より熱膨張係数が高い材質にて貫通電極(54)を構成した場合には、第1回路基板(50)が膨張するとき、貫通電極(54)により第1回路基板(50)の膨張が促進されるので、第1回路基板(50)全体の熱膨張係数を高くすることができる。 In such a mechanical quantity sensor, the first circuit board (50) is provided with a through electrode (54) having a thermal expansion coefficient different from that of the first circuit board (50), whereby the through electrode (54) is provided. It can be set as a parameter for setting the thermal expansion coefficient of the entire first circuit board (50), and the degree of freedom in design can be improved. Specifically, for example, when the through electrode (54) is made of a material having a higher thermal expansion coefficient than the first circuit board (50), when the first circuit board (50) expands, the through electrode ( 54) promotes the expansion of the first circuit board (50), so that the thermal expansion coefficient of the entire first circuit board (50) can be increased.
また、請求項6に記載の発明のように、積層部材(60)を第2回路基板とし、第1回路基板(50)にてセンシング部(20、30)から出力された電気信号を処理し、第2回路基板にて第1回路基板(50)にて処理された当該電気信号を外部に出力することができる。 Further, as in the invention described in claim 6 , the laminated member (60) is the second circuit board, and the electric signal output from the sensing unit (20, 30) is processed by the first circuit board (50). The electrical signal processed by the first circuit board (50) can be output to the outside by the second circuit board.
このような力学量センサでは、積層部材(60)を第2回路基板とし、センシング部(20、30)から出力される電気信号を第1回路基板(50)および第2回路基板にて処理しているため、平面方向の寸法を小さくすることができる。すなわち、従来の力学量センサのように、回路基板を一枚とすると、回路基板に各回路素子を形成するのに必要とされる面積が、センサ基板にセンシング部を形成するのに必要とされる面積より大きくなり、力学量センサの平面方向の寸法が大きくなると共に、実装面積が大きくなるが、このような力学量センサででは平面方向の寸法を小さくすることができる。 In such a mechanical quantity sensor, the laminated member (60) is the second circuit board, and the electrical signals output from the sensing units (20, 30) are processed by the first circuit board (50) and the second circuit board. Therefore, the dimension in the plane direction can be reduced. In other words, when a single circuit board is used as in a conventional mechanical quantity sensor, the area required to form each circuit element on the circuit board is required to form the sensing unit on the sensor board. The dimension in the planar direction of the mechanical quantity sensor is increased and the mounting area is increased. With such a mechanical quantity sensor, the dimension in the planar direction can be reduced.
また、請求項7に記載の発明のように、積層部材(60)に貫通孔(63)を形成してこの貫通孔(63)に貫通電極(64)を埋め込み、貫通電極(64)の熱膨張係数を積層部材(60)の熱膨張係数と異ならせることができる。 Further, as in the invention described in claim 7 , a through hole (63) is formed in the laminated member (60), the through electrode (64) is embedded in the through hole (63), and the heat of the through electrode (64) is obtained. The expansion coefficient can be different from the thermal expansion coefficient of the laminated member (60).
このような力学量センサによれば、上記請求項5に記載の発明と同様に、積層部材(60)に貫通電極(64)を備えない場合と比較して、積層部材(60)全体の熱膨張係数を決定するパラメータを増やすことができるため、設計の自由度を向上させることができる。
According to such a mechanical quantity sensor, the heat of the entire laminated member (60) is compared to the case where the laminated member (60) is not provided with the through electrode (64), as in the invention described in
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態について説明する。図1は本実施形態における力学量センサの断面構成を示す図であり、この図に基づいて説明する。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a diagram showing a cross-sectional configuration of a mechanical quantity sensor in the present embodiment, and will be described based on this figure.
図1に示されるように、本実施形態の力学量センサは、センシング部を有する加速度検出部10と、加速度検出部10からの電気信号を処理する第1回路基板50と、第1回路基板50にて処理された電気信号を外部に出力する第2回路基板60とを有した構成とされている。なお、本実施形態では、第2回路基板60が本発明の積層部材に相当している。
As shown in FIG. 1, the mechanical quantity sensor of the present embodiment includes an
まず、本実施形態の加速度検出部10について説明する。
First, the
本実施形態の加速度検出部10は、シリコンから成る支持基板11と、支持基板11の表面に配置された酸化膜から成る埋込絶縁膜12と、埋込絶縁膜12を挟んで支持基板11と反対側に配置されたシリコンから成る半導体層13と、を有するSOI基板14を用いて構成されている。なお、本実施形態では支持基板11が第1基板に相当し、半導体層13が第2基板に相当し、SOI基板14がセンサ基板に相当している。また、本実施形態では、支持基板11全体の熱膨張係数が半導体層13全体の熱膨張係数より高くされている。具体的には、後述するように、半導体層13には、溝15にて分離された可動部20および固定部30を有するセンシング部が形成される。すなわち、センシング部の形成場所や溝15の幅、支持基板11および半導体層13の膜厚等を調整する事により、支持基板11全体の熱膨張係数が半導体層13全体の熱膨張係数より高くされている。
The
図2は、本実施形態の加速度検出部10の平面図である。なお、図1は、図2に示す加速度検出部10に回路基板50を接合した際のA−A断面図に相当している。図1および図2に示されるように、SOI基板14のうち半導体層13にはセンシング部が備えられている。
FIG. 2 is a plan view of the
具体的には、図2に示されるように、半導体層13には、変位可能な可動部20および固定支持された固定部30よりなる梁構造体と、当該梁構造体の周囲を取り囲む周辺部40とが形成され、各部20〜40は互いに溝15により絶縁されていると共に離間されて形成されている。なお、本実施形態では、可動部20および固定部30が本発明のセンシング部に相当している。また、埋込絶縁膜12には、梁構造体に対応する領域が矩形状に除去されて開口部16が形成されている。
Specifically, as shown in FIG. 2, the
可動部20は、矩形状の錘部22の両端を、梁部23を介してアンカー部24a、24bに一体に連結した構成とされている。これらアンカー部24a、24bは、埋込絶縁膜12における開口部16の開口縁部のうち1組の対向辺部に固定されている。これにより、錘部22及び梁部23は、開口部16に臨んだ状態とされている。
The
また、梁部23は、平行な2本の梁がその両端で連結された矩形枠状とされており、2本の梁の長手方向と直交する方向に変位するバネ機能を備えている。詳しくは、梁部23は、図2中の矢印X方向の成分を含む加速度を受けたときに錘部22を矢印X方向へ変位させるとともに、加速度の消失に応じて元の状態に復元させるようになっている。これにより、錘部22は、加速度の印加に応じて、半導体層13に平行な面内にて、梁部23と一体的に上記矢印X方向へ変位可能となっている。
The
そして、この変位方向の軸Xを中心とした錘部22の両側面には、それぞれ、櫛歯状の可動電極21が、変位方向の軸Xと直交する方向において、互いに反対方向へ突出するように備えられており、可動電極21は開口部16に臨んだ状態とされている。このように、錘部22に備えられた可動電極21は、錘部22および梁部23とともにX方向へ変位可能となっている。
Then, on both side surfaces of the
また、固定部30は、開口部16の開口縁部における対向辺部のうち、アンカー部24a、24bが支持されていないもう1組の対向辺部に支持されており、錘部22を挟んで2個設けられている。そして、各固定部30は、埋込絶縁膜12における開口部16の開口縁部に固定されて半導体層13に支持された配線部32と、可動電極21の側面と対向するように配置された複数個の固定電極31とを有した構成とされている。
The fixing
本実施形態のセンシング部は、上記のように、可動部20および固定部30を有した構成とされており、センシング部では、加速度が印加されると可動電極21が変位して可動電極21と固定電極31との電極間の距離が変化することにより静電容量が変化し、静電容量の変化に基づいた信号が出力される。
As described above, the sensing unit of the present embodiment is configured to include the
また、可動部20、固定部30および周辺部40には、それぞれ後述する貫通電極54と接触する接触領域26、33、41が備えられている。具体的には、可動部20には、一方のアンカー部24aと連結された状態で可動電極用配線部25が形成されており、可動電極用配線部25に接触領域26が備えられている。また、各固定部30には、それぞれの配線部32の所定位置に接触領域33が備えられている。そして、周辺部40には所定位置に接触領域41が備えられている。
In addition, the
可動部20および固定部30に備えられた接触領域26、33は、後述する貫通電極54を介して第1回路基板50とセンシング部とを電気的に接続するものである。そして、周辺部40に備えられた接触領域41は、後述する貫通電極54を介して周辺部40に電位を印加することにより、例えば、周辺部40と固定部30に備えられた配線部32との間の寄生容量や、周辺部40と支持基板11との間の寄生容量を抑制する、または無くすためのものである。
The
また、本実施形態では、図1に示されるように、SOI基板14のうち半導体層13に第1回路基板50が絶縁膜51を介して接合され、SOI基板14のうち支持基板11に第2回路基板60が絶縁膜61を介して接合されている。そして、これら第1、第2回路基板50、60は、SOI基板14全体の熱膨張係数に対して全体の熱膨張係数が共に高くされている。さらに、第1、第2回路基板50、60は、第1回路基板50全体の熱膨張係数と半導体層13全体の熱膨張係数との差が、第2回路基板60全体の熱膨張係数と支持基板11全体の熱膨張係数との差より大きくなるように構成されている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the
第1回路基板50は、センシング部から出力された信号を処理するものであり、例えば、ガラスエポキシ基板を用いて構成されている。この第1回路基板50はSOI基板14の半導体層13に、例えば、直接接合等にて接合されており、SOI基板14と第1回路基板50との間には気密が保持された封止空間70が形成されている。そして、当該封止空間70にはセンシング部が配置されている。これにより、センシング部に異物が付着することが防止される。すなわち、第1回路基板50は、センシング部からの電気信号を処理する機能と共に、センシング部を保護するキャップとしての機能も有している。
The
そして、第1回路基板50には、SOI基板14と接合される一面と反対側の一面に、回路素子52、当該回路素子52と電気的に接続される図示しない配線および表面保護膜等が備えられている。さらに、第1回路基板50には、SOI基板14に接合される一面から配線に達する複数の貫通孔53が形成されており、各貫通孔53には、側壁に図示しない絶縁膜が配置されていると共に、内部にAlやCu等で構成される貫通電極54が埋め込まれている。
The
そして、これら貫通電極54それぞれは、一端部が配線を介して回路素子52と電気的に接続され、他端部が可動部20、固定部30および周辺部40に備えられた各接触領域26、33、41と電気的に接続されている。
Each of the through
また、本実施形態の貫通電極54は、センシング部と回路素子52とを電気的に接続する機能の他に、第1回路基板50全体の熱膨張係数を決定するパラメータとしての機能も有している。具体的には、貫通電極54として、ガラスエポキシ基板より熱膨張係数の高いAlを用いた場合には、例えば、ガラスエポキシ基板が膨張するとき、Alがガラスエポキシ基板の膨張を促進させるため、第1回路基板50全体の熱膨張係数を高くすることができる。すなわち、第1回路基板50に貫通電極54を形成することにより第1回路基板50全体の熱膨張係数を変更することができるため、貫通電極54は第1回路基板50全体の熱膨張係数を決定するパラメータにもなる。さらに詳しくは、貫通電極54の材質、形状および配置場所等を適宜変更することにより第1回路基板50全体の熱膨張係数を変更することができる。
Further, the through
また、第1回路基板50には、可動電極21が第1回路基板50に接触することを防止する凹部55がSOI基板14と接合される一面であって、センシング部に対応する領域に形成されている。
Further, the
第2回路基板60は、第1回路基板50にて処理された電気信号を処理した後、外部に処理後の電気信号を出力するものであり、第1回路基板50と同様に、例えば、ガラスエポキシ基板を用いて構成されている。この第2回路基板60は接着剤等により支持基板11と接合されている。
The
そして、第2回路基板60には、SOI基板14と接合される一面と反対側の一面に回路素子62、当該回路素子62と電気的に接続される図示しない配線および表面保護膜等が備えられている。さらに、第2回路基板60には、SOI基板14に接合される一面から配線に達する複数の貫通孔63が形成されており、各貫通孔63には、側壁に図示しない絶縁膜が配置されていると共に、内部にAlやCu等で構成される貫通電極64が埋め込まれている。そして、これら貫通電極64それぞれは、一端部が配線を介して回路素子62と電気的に接続され、他端部が第1回路基板50に備えられている回路素子52とボンディングワイヤ71を介して電気的に接続されている。なお、第2回路基板60に備えられる貫通電極64も、第1回路基板50に備えられる貫通電極54と同様に、第2回路基板60全体の熱膨張係数を決定するパラメータとしての機能も有している。
The
また、上記のように、本実施形態では、ボンディングワイヤ71を介して第1回路基板50と第2回路基板60とが電気的に接続されており、センシング部から出力される電気信号が第1回路基板50にて処理され、第1回路基板50にて処理された電気信号が第2回路基板60にて処理された後、外部に出力される。第1、第2回路基板50、60に形成される回路素子52、62は、特に限定されるものではいが、本実施形態では、第1回路基板50には、センシング部から出力された静電容量の変化を電圧信号に変換するC/V変換回路、アナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換回路等の回路素子52が形成されている。そして、第2回路基板60には、第1回路基板50から入力された電気信号のうち所定周波数帯域の周波数のみを抽出するフィルタリング回路、デジタル信号に対してオフセット補正や温度補正等を行う補正回路、補正後のデジタル信号を増幅する増幅回路等の回路素子62が形成されている。
Further, as described above, in the present embodiment, the
このような力学量センサは、例えば、次のように実装基板に実装される。図3は、力学量センサを実装基板に実装したときの断面構成を示す図である。図3に示されるように、力学量センサは第2回路基板60がバンプ80を介して実装基板81に実装される。
Such a mechanical quantity sensor is mounted on a mounting board as follows, for example. FIG. 3 is a diagram illustrating a cross-sectional configuration when the mechanical quantity sensor is mounted on a mounting board. As shown in FIG. 3, in the mechanical quantity sensor, the
上記力学量センサは、基本的には、従来と同様にして製造され、応力解析等により、上記熱膨張係数の関係となるSOI基板14および第1、第2回路基板50、60を用意し、第2回路基板60をSOI基板14に接合する工程を追加すればよい。具体的には、第1、第2回路基板50、60全体の熱膨張係数は、第1、第2回路基板50、60の膜厚や材質、貫通電極54、64の材質、形状および配置場所等により決定することができ、支持基板11や半導体層13の熱膨張係数も、膜厚やセンシング部を形成する場所等により決定することができる。
The mechanical quantity sensor is basically manufactured in the same manner as in the prior art, and prepares the
そして、本実施形態の力学量センサにおいて、特に好ましくは、SOI基板14のうちセンシング部が備えられる領域にて、熱膨張係数が異なる界面にて発生する応力が相殺されるように、SOI基板14および第1、第2回路基板50、60全体の熱膨張係数を決定するのがよい。さらに、好ましくは、力学量センサを実装した際に、第2回路基板60全体の熱膨張係数と実装基板81全体の熱膨張係数との差による応力も相殺されるように、SOI基板14および第1、第2回路基板50、60全体の熱膨張係数を決定するのがよい。ここで、応力が相殺されるとは、センシング部に応力が印加されても加速度の検出精度に影響がない程度に応力が弱められる(小さくなる)ことも意味している。
In the mechanical quantity sensor according to the present embodiment, particularly preferably, the
以上説明したように、本実施形態の力学量センサは、SOI基板14のうち、半導体層13に第1回路基板50が接合され、支持基板11に第2回路基板60が接合されている。そして、第1、第2回路基板50、60は、SOI基板14全体の熱膨張係数に対して全体の熱膨張係数が共に高くされている。さらに、第1回路基板50全体の熱膨張係数と半導体層13全体の熱膨張係数との差が、第2回路基板60全体の熱膨張係数と支持基板11全体の熱膨張係数との差より大きくされており、かつ支持基板11全体の熱膨張係数が半導体層13全体の熱膨張係数より高くされている。したがって、力学量センサが、例えば、高温環境下で使用される場合、SOI基板14では、熱膨張係数の異なる界面にて発生する応力が緩和されるため、従来の力学量センサより物理量の検出精度を向上させることができる。
As described above, in the mechanical quantity sensor according to the present embodiment, the
具体的には、SOI基板14と第1回路基板50との間では、SOI基板14に対して第1回路基板50の熱膨張が大きいため、SOI基板14は第1回路基板50側へ反る方向に応力を受ける。これに対して、SOI基板14と第2回路基板60との間では、SOI基板14に対して第2回路基板60の熱膨張が大きいため、SOI基板14は第2回路基板60側へ反る方向に応力を受ける。すなわち、SOI基板14では反りの方向が逆方向となり、SOI基板14と第1回路基板50との間に発生する応力と、SOI基板14と第2回路基板60との間に発生する応力とが緩和されることになる。
Specifically, between the
また、本実施形態では、第1回路基板50全体の熱膨張係数と半導体層13全体の熱膨張係数との差が、第2回路基板60全体の熱膨張係数と支持基板11全体の熱膨張係数との差より大きくされており、SOI基板14が第1回路基板50側へ反る方向に受ける応力はSOI基板14が第2回路基板60側へ反る方向に受ける応力より大きくなる。すなわち、SOI基板14は、第1回路基板50と第2回路基板60との関係では、第1回路基板50側に反る方向に応力を受けていることになる。
In the present embodiment, the difference between the thermal expansion coefficient of the entire
しかしながら、支持基板11全体の熱膨張係数は半導体層13全体の熱膨張係数より高くされており、支持基板11の熱膨張が半導体層13の熱膨張より大きくなるため、SOI基板14は支持基板11と半導体層13との関係では、第2回路基板60側へ反る方向の応力を受けることになる。
However, since the thermal expansion coefficient of the
すなわち、SOI基板14は、第1回路基板50と第2回路基板60との関係では、第1回路基板50側に反る方向に応力を受けるが、支持基板11と半導体層13との関係では、第2回路基板60側に反る方向に応力を受けることになる。つまり、SOI基板14では、第1回路基板50と第2回路基板60の関係により受ける応力と、支持基板11と半導体層13との関係により受ける応力とが反対方向になり、これらの応力が緩和されることになる。
That is, the
以上より、本実施形態の力学量センサでは、半導体層13、支持基板11および第1、第2回路基板50、60全体の熱膨張係数が上記関係とされているため、SOI基板14を反らせる応力を緩和することができ、センシング部に応力が印加されることを抑制することができるので物理量の検出精度を向上させることができる。
As described above, in the mechanical quantity sensor of the present embodiment, since the thermal expansion coefficients of the
そして、特に、好ましくは、SOI基板14のうちセンシング部が備えられている領域にて、SOI基板14と第1回路基板50との間、SOI基板14と第2回路基板60との間、SOI基板14のうち支持基板11と半導体層13との間の全体の熱膨張係数の差により発生する応力が相殺されるように、応力解析等により、支持基板11、半導体層13および第1、第2回路基板50、60全体の熱膨張係数が上記関係となるように設定するのがよい。このように、センシング部が備えられる領域にて各応力が相殺される力学量センサとすることにより、物理量の検出精度をさらに向上させることができる。
In particular, preferably, in the region of the
そして、力学量センサを実装した際に、センシング部が備えられる領域にて、第2回路基板60全体の熱膨張係数と実装基板81全体の熱膨張係数との差による応力も相殺されるように、支持基板11、半導体層13および第1、第2回路基板50、60全体の熱膨張係数を設定することにより、物理量の検出精度をさらに向上させることができる。
Then, when the mechanical quantity sensor is mounted, the stress due to the difference between the thermal expansion coefficient of the entire
また、本実施形態の力学量センサでは、SOI基板14を反らせる応力を緩和(相殺)することにより、物理量の検出精度を向上させている。すなわち、従来の力学量センサでは、例えば、SOI基板14と第1回路基板50との間に発生する応力を緩和させるために高価な低ヤング率の接着剤等をSOI基板14と第1回路基板50との間に配置していたが、本実施形態の力学量センサでは低ヤング率の接着剤等を用いる必要はなく、コストの低減を図ることができる。
Further, in the mechanical quantity sensor of the present embodiment, the physical quantity detection accuracy is improved by relaxing (cancelling) the stress that warps the
さらに、このような力学量センサでは、SOI基板14と第1回路基板50との間、SOI基板14と第2回路基板60との間、SOI基板14のうち支持基板11と半導体層13との間の全体の熱膨張係数の差により応力を発生させており、従来の力学量センサと比較して応力を発生させるパラメータが多いため、設計の自由度を向上させることができる。具体的には、従来の力学量センサより応力を発生させるパラメータが多いため、SOI基板14のうちセンシング部が備えられる領域にて、熱膨張係数の異なる界面にて発生する応力を緩和(相殺)しやすくなる。
Further, in such a mechanical quantity sensor, between the
そして、本実施形態では、第1、第2回路基板50、60にそれぞれ貫通電極54、64を配置することにより、貫通電極54、64の材質、形状および配置場所等により、第1、第2回路基板50、60全体の熱膨張係数を第1、第2回路基板50、60を構成する材質と共に決定することができる。すなわち、第1、第2回路基板50、60にそれぞれ貫通電極54、64を備えない場合と比較して、第1、第2回路基板50、60全体の熱膨張係数を決定するパラメータを増やすことができるため、設計の自由度を向上させることができる。
In the present embodiment, by arranging the through
また、本実施形態では、積層部材を第2回路基板60とし、センシング部から出力される電気信号を第1回路基板50および第2回路基板60にて処理しているため、平面方向の寸法を小さくすることができる。すなわち、従来の力学量センサでは、回路基板が一枚とされているため、回路基板に各回路素子を形成するのに必要とされる面積がセンサ基板にセンシング部を形成するのに必要とされる面積より大きくなり、力学量センサの平面方向の寸法が大きくなると共に、実装面積が大きくなる。これに対し、本実施形態の力学量センサは、第1、第2回路基板50、60にそれぞれ回路素子52、62を形成することができるため、力学量センサの平面方向の寸法を小さくすることができると共に、実装面積を低減することができる。
Moreover, in this embodiment, since the laminated member is the
(他の実施形態)
上記第1実施形態では、第1、第2回路基板50、60は、SOI基板14全体の熱膨張係数に対して全体の熱膨張係数が共に高くされ、第1回路基板50全体の熱膨張係数と半導体層13全体の熱膨張係数との差が、第2回路基板60全体の熱膨張係数と支持基板11全体の熱膨張係数との差より大きくされており、かつ支持基板11全体の熱膨張係数が半導体層13全体の熱膨張係数より高くされている力学量センサの例について説明したが、もちろんこれに限定されるものではなく、SOI基板14および第1、第2回路基板50、60全体の熱膨張係数は適宜変更することができる。
(Other embodiments)
In the first embodiment, the first and
例えば、第1回路基板50全体の熱膨張係数と半導体層13全体の熱膨張係数との差が、第2回路基板60全体の熱膨張係数と支持基板11全体の熱膨張係数との差より小さくされており、かつ支持基板11全体の熱膨張係数が半導体層13全体の熱膨張係数より低くされている力学量センサとすることもできる。
For example, the difference between the thermal expansion coefficient of the entire
このような力学量センサでは、SOI基板14は、第1回路基板50と第2回路基板60との関係では、第2回路基板60側に反る方向に応力を受けることになり、支持基板11と半導体層13との関係では、第1回路基板50側へ反る方向の応力を受けることになる。すなわち、SOI基板14では、第1回路基板50と第2回路基板60との関係により受ける応力と、支持基板11と半導体層13との関係により受ける応力とが反対方向になるため、これらの応力が緩和されることになる。したがって、センシング部に応力が印加されることを抑制することができ、物理量の検出精度を向上させることができる。
In such a mechanical quantity sensor, the
さらに、第1回路基板50および第2回路基板60がSOI基板14全体の熱膨張係数に対して全体の熱膨張係数が共に低くされており、第1回路基板50全体の熱膨張係数と半導体層13全体の熱膨張係数との差が、第2回路基板60全体の熱膨張係数と支持基板11全体の熱膨張係数との差より大きく、かつ支持基板11全体の熱膨張係数が半導体層13全体の熱膨張係数より低くされている力学量センサとすることもできる。
Further, both the
このような力学量センサでは、第1回路基板50および第2回路基板60は、SOI基板14全体の熱膨張係数に対して全体の熱膨張係数が共に低くされているため、SOI基板14は、第1回路基板50と第2回路基板60との関係では、第2回路基板60側に反る方向に応力を受けることになる。これに対し、SOI基板14は、支持基板11と半導体層13との関係では、第1回路基板50側へ反る方向の応力を受けることになる。すなわち、SOI基板14では、第1回路基板50と第2回路基板60との関係により受ける応力と、支持基板11と半導体層13との関係により受ける応力とが反対方向になるため、これらの応力が緩和されることになる。したがって、センシング部に応力が印加されることを抑制することができ、物理量の検出精度を向上させることができる。
In such a mechanical quantity sensor, the
また、第1回路基板50および第2回路基板60は、SOI基板14全体の熱膨張係数に対して全体の熱膨張係数が共に低くされており、第1回路基板50全体の熱膨張係数と半導体層13全体の熱膨張係数との差が、第2回路基板60全体の熱膨張係数と支持基板11全体の熱膨張係数との差より小さく、かつ支持基板11全体の熱膨張係数が半導体層13全体の熱膨張係数より高くされている力学量センサとすることもできる。
In addition, the
このような力学量センサでは、第1回路基板50および第2回路基板60は、SOI基板14全体の熱膨張係数に対して全体の熱膨張係数が共に低くされているため、SOI基板14は、第1回路基板50と第2回路基板60との関係では、第1回路基板50側に反る方向に応力を受けることになる。これに対し、SOI基板14は、支持基板11と半導体層13との関係では、第2回路基板60側へ反る方向の応力を受けることになる。すなわち、SOI基板14では、第1回路基板50と第2回路基板60との関係により受ける応力と、支持基板11と半導体層13との関係により受ける応力とが反対方向になるため、これらの応力が緩和されることになる。したがって、センシング部に応力が印加されることを抑制することができ、物理量の検出精度を向上させることができる。
In such a mechanical quantity sensor, the
なお、これらの力学量センサにおいても、SOI基板14のうちセンシング部が備えられる領域にて、SOI基板14と第1回路基板50との間、SOI基板14と第2回路基板60との間、SOI基板14のうち支持基板11と半導体層13との間の全体の熱膨張係数の差により発生する応力が相殺されるように、半導体層13、支持基板11および第1、第2回路基板50、60全体の熱膨張係数を設定することが好ましい。そして、力学量センサを実装した際に、センシング部が備えられる領域にて、第2回路基板60全体の熱膨張係数と実装基板81全体の熱膨張係数との差による応力も相殺されるように、支持基板11、半導体層13および第1、第2回路基板50、60全体の熱膨張係数を設定することが好ましい。
Also in these mechanical quantity sensors, in the region of the
また、上記第1実施形態では、積層部材が第2回路基板60である例について説明したが、例えば、ガラス基板等を用いて積層部材を構成することもできる。そして、半導体層を第1基板とし、支持基板を第2基板とすることもできる。さらに、上記第1実施形態では、センサ基板としてSOI基板14を用いた例について説明したが、例えば、支持基板11として、ガラスやアルミナ等の材料を用いることもできる。また、センサ基板として、例えば、Si基板を用いることもできる。センサ基板として、Si基板を用いた場合には、センシング部が備えられる領域にて応力が相殺されるように、第1、第2回路基板50、60全体の熱膨張係数を適宜変更することが好ましい。
Moreover, although the said 1st Embodiment demonstrated the example whose laminated member is the
さらに、上記第1実施形態では、加速度に応じて電気信号を出力するセンシング部がSOI基板14に形成されている例について説明したが、もちろん角速度に応じて電気信号を出力するセンシング部や圧力に応じて電気信号を出力するセンシング部をSOI基板14に形成することもできる。
Furthermore, in the first embodiment, the example in which the sensing unit that outputs an electrical signal according to the acceleration is formed on the
また、上記第1実施形態では、バンプ80を介して力学量センサを実装基板81に実装する例について説明したが、もちろんこれに限定されるものではない。図4は、他の実施形態にかかる力学量センサを実装基板81に実装したときの断面構成を示す図である。図4に示されるように、第2回路基板60と実装基板81とを接着剤等により接合し、第2回路基板60と実装基板81とをボンディングワイヤ72により電気的に接続することもできる。この場合は、例えば、第2回路基板60のうちSOI基板14と接合される一面に、回路素子62を形成することができる。また、積層部材をガラス基板等で構成した場合には、第1回路基板50を実装基板81に実装することもできる。
In the first embodiment, the example in which the mechanical quantity sensor is mounted on the mounting
10 加速度検出部
11 支持基板
13 半導体層
14 SOI基板
20 可動部
21 可動電極
30 固定部
31 固定電極
50 第1回路基板
60 第2回路基板
81 実装基板
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記センシング部(20、30)から出力された前記電気信号を処理し、前記センシング部を備えた前記センサ基板(14)に積層される第1回路基板(50)と、を備えた力学量センサであって、
前記センシング部(20、30)は前記センサ基板(14)のみに備えられており、
前記センシング部を備えた前記センサ基板(14)は、前記第1回路基板(50)が接合される一面と反対側の一面に積層部材(60)が接合されることで前記第1回路基板(50)および前記積層部材(60)にて挟まれており、
前記センサ基板(14)は、第1基板(11)と、前記第1基板(11)の一面側に配置された第2基板(13)と、を有した基板を用いて構成されており、前記第1基板(11)側に前記積層部材(60)が接合されていると共に、前記第2基板(13)側に前記第1回路基板(50)が接合されており、
前記第1回路基板(50)および前記積層部材(60)は、前記センサ基板(14)全体の熱膨張係数に対して全体の熱膨張係数が共に高くされており、
前記第1回路基板(50)全体の熱膨張係数と前記第2基板(13)全体の熱膨張係数との差が、前記積層部材(60)全体の熱膨張係数と前記第1基板(11)全体の熱膨張係数との差より大きく、かつ前記第1基板(11)全体の熱膨張係数が前記第2基板(13)全体の熱膨張係数より高くされていることを特徴とする力学量センサ。 A sensor substrate (14) including a sensing unit (20, 30) for outputting an electrical signal corresponding to a physical quantity;
A mechanical quantity sensor comprising: a first circuit board (50) that processes the electrical signal output from the sensing part (20, 30) and is stacked on the sensor board (14) provided with the sensing part. Because
The sensing unit (20, 30) is provided only on the sensor substrate (14),
The sensor substrate (14) having the sensing unit has a laminated member (60) bonded to one surface opposite to one surface to which the first circuit substrate (50) is bonded, whereby the first circuit substrate (14) is bonded. 50) and the laminated member (60),
The sensor substrate (14) is configured using a substrate having a first substrate (11) and a second substrate (13) arranged on one surface side of the first substrate (11), The laminated member (60) is bonded to the first substrate (11) side, and the first circuit board (50) is bonded to the second substrate (13) side,
The first circuit board (50) and the laminated member (60) are both made to have a higher overall thermal expansion coefficient than the overall thermal expansion coefficient of the sensor board (14),
The difference between the coefficient of thermal expansion of the entire first circuit board (50) and the coefficient of thermal expansion of the entire second substrate (13) is the coefficient of thermal expansion of the entire laminated member (60) and the first board (11). A mechanical quantity sensor having a larger thermal expansion coefficient than that of the entire first substrate (11) and higher than that of the entire second substrate (13). .
前記センシング部(20、30)から出力された前記電気信号を処理し、前記センシング部を備えた前記センサ基板(14)に積層される第1回路基板(50)と、を備えた力学量センサであって、
前記センシング部(20、30)は前記センサ基板(14)のみに備えられており、
前記センシング部を備えた前記センサ基板(14)は、前記第1回路基板(50)が接合される一面と反対側の一面に積層部材(60)が接合されることで前記第1回路基板(50)および前記積層部材(60)にて挟まれており、
前記センサ基板(14)は、第1基板(11)と、前記第1基板(11)の一面側に配置された第2基板(13)と、を有した基板を用いて構成されており、前記第1基板(11)側に前記積層部材(60)が接合されていると共に、前記第2基板(13)側に前記第1回路基板(50)が接合されており、
前記第1回路基板(50)および前記積層部材(60)は、前記センサ基板(14)全体の熱膨張係数に対して全体の熱膨張係数が共に高くされており、
前記第1回路基板(50)全体の熱膨張係数と前記第2基板(13)全体の熱膨張係数との差が、前記積層部材(60)全体の熱膨張係数と前記第1基板(11)全体の熱膨張係数との差より小さく、かつ前記第1基板(11)全体の熱膨張係数が前記第2基板(13)全体の熱膨張係数より低くされていることを特徴とする力学量センサ。 A sensor substrate (14) including a sensing unit (20, 30) for outputting an electrical signal corresponding to a physical quantity;
A mechanical quantity sensor comprising: a first circuit board (50) that processes the electrical signal output from the sensing part (20, 30) and is stacked on the sensor board (14) provided with the sensing part. Because
The sensing unit (20, 30) is provided only on the sensor substrate (14),
The sensor substrate (14) having the sensing unit has a laminated member (60) bonded to one surface opposite to one surface to which the first circuit substrate (50) is bonded, whereby the first circuit substrate (14) is bonded. 50) and the laminated member (60),
The sensor substrate (14) is configured using a substrate having a first substrate (11) and a second substrate (13) arranged on one surface side of the first substrate (11), The laminated member (60) is bonded to the first substrate (11) side, and the first circuit board (50) is bonded to the second substrate (13) side,
The first circuit board (50) and the laminated member (60) are both made to have a higher overall thermal expansion coefficient than the overall thermal expansion coefficient of the sensor board (14),
The difference between the coefficient of thermal expansion of the entire first circuit board (50) and the coefficient of thermal expansion of the entire second substrate (13) is the coefficient of thermal expansion of the entire laminated member (60) and the first board (11). A mechanical quantity sensor having a smaller thermal expansion coefficient than that of the entire first substrate (11) and a lower thermal expansion coefficient than that of the second substrate (13). .
前記センシング部(20、30)から出力された前記電気信号を処理し、前記センシング部を備えた前記センサ基板(14)に積層される第1回路基板(50)と、を備えた力学量センサであって、
前記センシング部(20、30)は前記センサ基板(14)のみに備えられており、
前記センシング部を備えた前記センサ基板(14)は、前記第1回路基板(50)が接合される一面と反対側の一面に積層部材(60)が接合されることで前記第1回路基板(50)および前記積層部材(60)にて挟まれており、
前記センサ基板(14)は、第1基板(11)と、前記第1基板(11)の一面側に配置された第2基板(13)と、を有した基板を用いて構成されており、前記第1基板(11)側に前記積層部材(60)が接合されていると共に、前記第2基板(13)側に前記第1回路基板(50)が接合されており、
前記第1回路基板(50)および前記積層部材(60)は、前記センサ基板(14)全体の熱膨張係数に対して全体の熱膨張係数が共に低くされており、
前記第1回路基板(50)全体の熱膨張係数と前記第2基板(13)全体の熱膨張係数との差が、前記積層部材(60)全体の熱膨張係数と前記第1基板(11)全体の熱膨張係数との差より大きく、かつ前記第1基板(11)全体の熱膨張係数が前記第2基板(13)全体の熱膨張係数より低くされていることを特徴とする力学量センサ。 A sensor substrate (14) including a sensing unit (20, 30) for outputting an electrical signal corresponding to a physical quantity;
A mechanical quantity sensor comprising: a first circuit board (50) that processes the electrical signal output from the sensing part (20, 30) and is stacked on the sensor board (14) provided with the sensing part. Because
The sensing unit (20, 30) is provided only on the sensor substrate (14),
The sensor substrate (14) having the sensing unit has a laminated member (60) bonded to one surface opposite to one surface to which the first circuit substrate (50) is bonded, whereby the first circuit substrate (14) is bonded. 50) and the laminated member (60),
The sensor substrate (14) is configured using a substrate having a first substrate (11) and a second substrate (13) arranged on one surface side of the first substrate (11), The laminated member (60) is bonded to the first substrate (11) side, and the first circuit board (50) is bonded to the second substrate (13) side,
The first circuit board (50) and the laminated member (60) are both lower in overall thermal expansion coefficient than in the entire thermal expansion coefficient of the sensor board (14),
The difference between the coefficient of thermal expansion of the entire first circuit board (50) and the coefficient of thermal expansion of the entire second substrate (13) is the coefficient of thermal expansion of the entire laminated member (60) and the first board (11). A mechanical quantity sensor having a larger thermal expansion coefficient than the overall thermal expansion coefficient and a lower thermal expansion coefficient of the entire first substrate (11) than that of the entire second substrate (13). .
前記センシング部(20、30)から出力された前記電気信号を処理し、前記センシング部を備えた前記センサ基板(14)に積層される第1回路基板(50)と、を備えた力学量センサであって、
前記センシング部(20、30)は前記センサ基板(14)のみに備えられており、
前記センシング部を備えた前記センサ基板(14)は、前記第1回路基板(50)が接合される一面と反対側の一面に積層部材(60)が接合されることで前記第1回路基板(50)および前記積層部材(60)にて挟まれており、
前記センサ基板(14)は、第1基板(11)と、前記第1基板(11)の一面側に配置された第2基板(13)と、を有した基板を用いて構成されており、前記第1基板(11)側に前記積層部材(60)が接合されていると共に、前記第2基板(13)側に前記第1回路基板(50)が接合されており、
前記第1回路基板(50)および前記積層部材(60)は、前記センサ基板(14)全体の熱膨張係数に対して全体の熱膨張係数が共に低くされており、
前記第1回路基板(50)全体の熱膨張係数と前記第2基板(13)全体の熱膨張係数との差が、前記積層部材(60)全体の熱膨張係数と前記第1基板(11)全体の熱膨張係数との差より小さく、かつ前記第1基板(11)全体の熱膨張係数が前記第2基板(13)全体の熱膨張係数より高くされていることを特徴とする力学量センサ。 A sensor substrate (14) including a sensing unit (20, 30) for outputting an electrical signal corresponding to a physical quantity;
A mechanical quantity sensor comprising: a first circuit board (50) that processes the electrical signal output from the sensing part (20, 30) and is stacked on the sensor board (14) provided with the sensing part. Because
The sensing unit (20, 30) is provided only on the sensor substrate (14),
The sensor substrate (14) having the sensing unit has a laminated member (60) bonded to one surface opposite to one surface to which the first circuit substrate (50) is bonded, whereby the first circuit substrate (14) is bonded. 50) and the laminated member (60),
The sensor substrate (14) is configured using a substrate having a first substrate (11) and a second substrate (13) arranged on one surface side of the first substrate (11), The laminated member (60) is bonded to the first substrate (11) side, and the first circuit board (50) is bonded to the second substrate (13) side,
The first circuit board (50) and the laminated member (60) are both lower in overall thermal expansion coefficient than in the entire thermal expansion coefficient of the sensor board (14),
The difference between the coefficient of thermal expansion of the entire first circuit board (50) and the coefficient of thermal expansion of the entire second substrate (13) is the coefficient of thermal expansion of the entire laminated member (60) and the first board (11). A mechanical quantity sensor having a smaller thermal expansion coefficient than that of the entire first substrate (11) and a higher thermal expansion coefficient than that of the second substrate (13). .
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