(57)【要約】【課題】本発明は、導電部材、センサ電極及び基板電極からなる接合部の密着性を改善する電極構造を有する物理量センサ装置とその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】導電部材３１ａがセンサ電極１１に設けられた突出する凸部１２の少なくとも一部を被覆することにより、導電部材３１ａがセンサ電極１１に強固に固定されることで、前記接合部の密着性が改善された。【選択図】図３
2012124423.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物理量を検知するセンサチップと、
前記センサチップが実装される回路基板と
前記センサチップの一面の周縁部に設けられるセンサ電極と、
前記回路基板の一面に前記センサ電極に導通される基板電極と、
を有し、
前記回路基板の一面と前記センサチップの一面とが略直交し、且つ前記センサ電極と前記基板電極とが隣り合うように設置され、
前記センサ電極と前記基板電極とに接合される導電部材が設けられ、
前記センサ電極に突出する凸部が設けられ、
前記導電部材が前記突出する凸部の少なくとも一部を被覆することを特徴とする物理量センサ装置。
【請求項２】
前記基板電極に突出する凸部が設けられ、
前記導電部材が前記基板電極に突出する凸部の少なくとも一部を被覆することを特徴とする請求項１に記載の物理量センサ装置。
【請求項３】
前記突出する凸部の少なくとも一部が、該凸部の上面の縁の一部または全部であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の物理量センサ装置。
【請求項４】
前記センサ電極に突出する凸部が、前記回路基板側である前記センサ電極の端部に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の物理量センサ装置。
【請求項５】
前記基板電極に突出する凸部が、前記センサチップ側である前記基板電極の端部に設けられていることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の物理量センサ装置。
【請求項６】
前記導電部材に被覆される前記センサ電極と前記基板電極との部分において、前記センサ電極と前記基板電極との間に間隙があることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の物理量センサ装置。
【請求項７】
前記導電部材と接する前記センサ電極の面が、金、銀、アルミニウムのうちの一種類の金属または合金からなることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の物理量センサ装置。
【請求項８】
前記導電部材と接する前記基板電極の面が、金、銀、アルミニウムのうちの一種類の金属または合金からなることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の物理量センサ装置。
【請求項９】
前記回路基板の一面に位置する点から前記センサ電極に突出する凸部に位置する点へのベクトルと前記回路基板の一面の単位法線ベクトルとの内積の最大値が、前記回路基板の一面に位置する点から前記導電部材に位置する点へのベクトルと前記回路基板の一面の単位法線ベクトルとの内積の最大値の半分以下であることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の物理量センサ装置。
【請求項１０】
前記センサチップの一面に位置する点から前記基板電極に突出する凸部に位置する点へのベクトルと前記センサチップの一面の単位法線ベクトルとの内積の最大値が、前記センサチップの一面に位置する点から前記導電部材に位置する点へのベクトルと前記センサチップの一面の単位法線ベクトルとの内積の最大値の半分以下であることを特徴とする請求項２から請求項９のいずれか一項に記載の物理量センサ装置。
【請求項１１】
前記センサ電極及び前記基板電極が、それぞれ複数個の電極からなり、それぞれ一列状に配置されると共に、二つの前記一列状の配置の間隔が同じであることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の物理量センサ装置。
【請求項１２】
物理量を検知するセンサチップと、
前記センサチップが実装される回路基板と、
前記センサチップの一面の周縁部に設けられるセンサ電極と、
前記回路基板の一面に前記センサ電極に導通される基板電極と、
前記センサ電極と前記基板電極とを導通する導電部材と、
前記センサ電極に形成される突出する凸部と、
を備える物理量センサ装置において、
前記センサチップの一面を前記回路基板の一面に略直交させ、且つ前記センサ電極と前記基板電極とが隣り合うように、前記センサチップの他の一面を前記回路基板の一面に対向して接合する工程と、
前記突出する凸部の少なくとも一部を覆うように、前記センサ電極と前記基板電極とを前記導電部材で導通接続する工程と、
を含むことを特徴とする物理量センサ装置の製造方法。
【請求項１３】
前記導通接続の方法が超音波熱圧着方式であることを特徴とする請求項１２に記載の物理量センサ装置の製造方法。
【請求項１４】
前記導通接続の方法が、前記センサ電極及び前記基板電極に前記導電部材を圧着した後に超音波を加えることを特徴とする請求項１３に記載の物理量センサ装置の製造方法。
【請求項１５】
前記センサ電極と前記基板電極との間に設けられる間隙に前記導電部材を充填することを特徴とする請求項１２から請求項１４のいずれか一項に記載の物理量センサ装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、角速度等の物理量を検知する少なくとも一つのセンサチップが回路基板に略直交して実装される物理量センサ装置とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
角速度センサ、地磁気センサ、加速度センサ等を備える物理量センサ装置が、携帯電話、ゲーム機、カメラ、カーナビゲーションシステム等の小型の電子機器に搭載され普及している。【０００３】
この物理量センサ装置は、互いに直交する３軸方向の物理量を検知するために、Ｘ軸センサチップ、Ｙ軸センサチップ、Ｚ軸センサチップといった複数のセンサチップを有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２００８／０９９８２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された物理量センサ装置は、複数のセンサチップと該複数のセンサチップを制御するセンサ制御用半導体素子とを回路基板に実装して構成されていた。そして、少なくとも一つの前記センサチップが、複数のセンサ電極が形成された面を前記回路基板に略直交させて、前記回路基板に実装されていた。【０００６】
この際に、前記複数のセンサ電極のそれぞれが、前記回路基板に形成された複数の基板電極の対応するものに導電部材を介して電気的に接続されていた。そして、前記複数の導電部材、前記複数のセンサ電極及び前記複数の基板電極の対応するものからなる複数の接合部に密着性の悪い箇所がある場合に、温度サイクル試験などでストレスが加わり剥離が発生し、通電できなくなることがあった。【０００７】
本発明は、このような課題を顧みてなされたものであり、導電部材、センサ電極及び基板電極からなる接合部の密着性を改善する電極構造を有する物理量センサ装置とその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の物理量センサ装置は、物理量を検知するセンサチップと、前記センサチップが実装される回路基板と、前記センサチップの一面の周縁部に設けられるセンサ電極と、前記回路基板の一面に前記センサ電極に導通される基板電極とを有し、前記回路基板の一面と前記センサチップの一面とが略直交し、且つ前記センサ電極と前記基板電極とが隣り合うように設置され、前記センサ電極と前記基板電極とに接合される導電部材が設けられ、前記センサ電極に突出する凸部が設けられ、前記導電部材が前記突出する凸部の少なくとも一部を被覆することを特徴とする。【０００９】
前記導電部材、前記センサ電極及び前記基板電極とからなる接合部において、前記導電部材が前記センサ電極に設けられた前記突出する凸部の少なくとも一部を被覆することにより、前記導電部材は前記センサ電極に強固に固定されるので、前記接合部の密着性が改善された。【００１０】
よって、本発明によれば、導電部材、センサ電極及び基板電極からなる接合部の密着性を改善する電極構造を有する物理量センサを提供することができた。【００１１】
前記基板電極に突出する凸部が設けられ、前記導電部材が前記基板電極に突出する凸部の少なくとも一部を被覆することが好ましい。【００１２】
前記導電部材が前記基板電極に設けられた前記突出する凸部の少なくとも一部を被覆することにより、前記導電部材は前記基板電極に強固に固定されるので、前記導電部材、前記センサ電極及び前記基板電極とからなる前記接合部の密着性は改善する。【００１３】
前記突出する凸部の少なくとも一部が、該凸部の上面の縁の一部または全部であることが好ましい。【００１４】
前記凸部の上面の縁の一部は、前記上面の四つの角や四つの辺を含む。これらは、他の部分に比べて鋭い角を有する。よって、これらの部分が含まれて前記センサ電極及び前記基板電極が前記導電部材に被覆されると、前記導電部材は前記センサ電極及び前記基板電極に強固に固定されるので、前記導電部材、前記センサ電極及び前記基板電極からなる接合部の密着性は改善する。【００１５】
前記センサ電極に突出する凸部が、前記回路基板側である前記センサ電極の端部に設けられていることが好ましい。【００１６】
このような態様であれば、前記センサ電極に突出する凸部は、前記基板電極の最も近くに設けられる。また、前記導電部材は、前記センサ電極と前記基板電極とを跨って被覆する。よって、前記導電部材は前記センサ電極に突出する凸部のより多くの部分を被覆するので、前記導電部材は前記センサに強固に固定され、前記導電部材、前記センサ電極及び前記基板電極からなる接合部の密着性は改善する。【００１７】
前記基板電極に突出する凸部が、前記センサチップ側である前記基板電極の端部に設けられていることが好ましい。【００１８】
このような態様であれば、前記基板電極に突出する凸部は、前記センサ電極の最も近くに設けられる。また、前記導電部材は、前記センサ電極と前記基板電極とを跨って被覆する。よって、前記導電部材は前記基板電極に突出する凸部のより多くの部分を被覆するので、前記導電部材は前記基板電極に強固に固定され、前記導電部材、前記センサ電極及び前記基板電極からなる接合部の密着性は改善する。【００１９】
前記導電部材に被覆される前記センサ電極と前記基板電極との部分において、前記センサ電極と前記基板電極との間に間隙があることが好ましい。【００２０】
前記導電部材は前記センサ電極と前記基板電極とを跨って被覆する。よって、前記導電部材に被覆される部分に前記センサ電極と前記基板電極との間に間隙があると、この間隙に前記導電部材が入り込む。このことにより、前記導電部材が前記センサ電極及び前記基板電極に強固に固定されるので、前記導電部材、前記センサ電極及び前記基板電極からなる接合部の密着性は改善する。【００２１】
前記導電部材と接する前記センサ電極の面が、金、銀、アルミニウムのうちの一種類の金属または合金からなることが好ましい。【００２２】
このような態様であれば、前記導電部材を金、銀、アルミニウムのうちの一種類の金属または合金に選ぶことにより、前記センサ電極に前記導電部材を容易に接合することができる。【００２３】
前記導電部材と接する前記基板電極の面が、金、銀、アルミニウムのうちの一種類の金属または合金からなることが好ましい。【００２４】
このような態様であれば、前記導電部材を金、銀、アルミニウムのうちの一種類の金属または合金に選ぶことにより、前記基板電極に前記導電部材を容易に接合することができる。【００２５】
前記回路基板の一面に位置する点から前記センサ電極に突出する凸部に位置する点へのベクトルと前記回路基板の一面の単位法線ベクトルとの内積の最大値が、前記回路基板の一面に位置する点から前記導電部材に位置する点へのベクトルと前記回路基板の一面の単位法線ベクトルとの内積の最大値の半分以下であることが好ましい。【００２６】
このような態様であれば、前記センサ電極に突出する凸部は、前記回路基板の一面と前記導電部材の上端との距離の半分以上の厚さの前記導電部材で囲まれて固定されるので、前記導電部材、前記センサ電極及び前記基板電極からなる接合部の密着性は改善する。【００２７】
前記センサチップの一面に位置する点から前記基板電極に突出する凸部に位置する点へのベクトルと前記センサチップの一面の単位法線ベクトルとの内積の最大値が、前記センサチップの一面に位置する点から前記導電部材に位置する点へのベクトルと前記センサチップの一面の単位法線ベクトルとの内積の最大値の半分以下であることが好ましい。【００２８】
このような態様であれば、前記基板電極に突出する凸部は、前記センサチップの一面と前記導電部材の右端との距離の半分以上の厚さの前記導電部材で囲まれて固定されるので、前記導電部材、前記センサ電極及び前記基板電極からなる接合部の密着性は改善する。【００２９】
前記センサ電極及び前記基板電極が、それぞれ複数個の電極からなり、それぞれ一列状に配置されると共に、二つの前記一列状の配置の間隔が同じであることが好ましい。【００３０】
このような態様であれば、前記センサ電極と前記基板電極とを導電部材によって容易に電気的に接続することが可能である。【００３１】
本発明の製造方法は、物理量を検知するセンサチップと、前記センサチップが実装される回路基板と、前記センサチップの一面の周縁部に設けられるセンサ電極と、前記回路基板の一面に前記センサ電極に導通される基板電極と、前記センサ電極と前記基板電極とを導通する導電部材と、前記センサ電極に形成される突出する凸部を備える物理量センサにおいて、前記センサチップの一面を前記回路基板の一面に略直交させ、且つ前記センサ電極と前記基板電極とが隣り合うように、前記センサチップの他の一面を前記回路基板の一面に対向して接合する工程と、前記突出する凸部の少なくとも一部を覆うように、前記センサ電極と前記基板電極とを前記導電部材で導通接続する工程と、を含むことを特徴とする。【００３２】
本製造方法の構成によれば、前記導電部材、前記センサ電極及び前記基板電極からなる接合部において、前記導電部材が前記センサ電極に設けられた前記突出する凸部の少なくとも一部を被覆することにより、前記導電部材は前記センサ電極に強固に固定されるので、前記接合部の密着性が改善される。【００３３】
前記導通接続の方法が超音波熱圧着方式であることが好ましい。
超音波熱圧着方式によれば、熱と超音波を前記導電部材に加えながら、前記センサ電極と前記基板電極とに前記導電部材を圧着し接合する。この際に、前記導電部材が前記センサ電極に設けられる前記突出する凸部の少なくとも一部を被覆するので、前記導電部材は前記センサ電極に強固に固定される。よって、超音波の振動によって、前記センサ電極と前記導電部材との接合部に密着性の悪い箇所が生じることはなく、良好な密着性が得られる。【００３４】
前記導通接続の方法が、前記センサ電極及び前記基板電極に前記導通部材を圧着した後に超音波を加えることが好ましい。【００３５】
このような態様であれば、前記導通部材が前記センサ電極及び前記基板電極に強固に固定された状態で超音波が加えられるので、超音波の振動によって、前記導電部材、前記センサ電極及び前記基板電極からなる接合部に密着性の悪い箇所が生じることはなく、良好な密着性が得られる。【００３６】
前記センサ電極と前記基板電極との間に設けられる間隙に前記導電部材を充填することが好ましい。【００３７】
このような態様であれば、前記間隙に前記導電部材が充填されることにより、前記導電部材が前記センサ電極及び前記基板電極に強固に固定されるので、それらの接合部の密着性が改善された。
【発明の効果】
【００３８】
導電部材、センサ電極及び基板電極からなる接合部において、前記導電部材が前記センサ電極に設けられた突出する凸部の少なくとも一部を被覆することにより、前記導電部材は前記センサ電極に強固に固定されるので、前記接合部の密着性が改善された。【００３９】
よって、本発明によれば、導電部材、センサ電極及び基板電極からなる接合部の密着性を改善する電極構造を有する物理量センサ装置とその製造方法を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】第一の実施形態である、センサチップが回路基板に略直交して実装された物理量センサの斜視略図である。
【図２】第一の実施形態であるセンサチップと回路基板との接合部付近の平面略図である。
【図３】第一の実施形態である、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って切断した断面略図である。
【図４】第一の実施形態である、センサ電極及び基板電極の付近における導電部材を被覆する前の正面略図である。
【図５】センサ電極に設けられた突出する凸部の第一の変形例を示す正面略図である。
【図６】センサ電極に設けられた突出する凸部の第二の変形例を示す正面略図である。
【図７】第二の実施形態である、センサ電極、突出する凸部が設けられた基板電極及び導電部材からなる接合部の断面概略図である。
【図８】第三の実施形態である、突出する凸部が設けられたセンサ電極、突出する凸部が設けられた基板電極及び導電部材からなる接合部の断面概略図である。
【図９】超音波熱圧着方式の製造方法を説明する工程略図である。
【図１０】センサ電極に突出する凸部が導電部材に囲まれて固定される有効性の説明図である。
【図１１】基板電極に突出する凸部が導電部材に囲まれて固定される有効性の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
<第一の実施形態>
第一の実施形態について、図１から図３を用いて、角速度を検知する角速度センサを備える物理量センサ装置１によって説明するが、本発明は、これに限定されるものではなく、地磁気センサ、加速度センサ等の種々を備える物理量センサ装置１に適用可能である。
【００４２】
図１は、第一の実施形態である、センサチップ１０が回路基板２０に略直交して実装された物理量センサ装置１の斜視略図である。図２は、第一の実施形態であるセンサチップ１０と回路基板２０との接合部付近の平面略図である。図３は、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って切断した断面略図である。
【００４３】
図１に示すように、物理量センサ装置１は、セラミックスや、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエチレンテレフタレートやポリメタクリル酸メチルなどの絶縁性を有する各種の樹脂などにより形成された絶縁性基板である回路基板２０の表面に、Ｘ軸センサチップ１０ａ、他は図示していないが、Ｙ軸センサチップ、Ｚ軸センサチップ、各軸のセンサチップ１０を制御するセンサ制御用半導体素子、これらを接続する複数の配線、ボンディングワイヤ等を備えており、封止樹脂によって覆われ保護されている。
【００４４】
センサチップ１０は、シリコン基板やガラス基板等の種々の基板から形成され、図示していない角速度を検知する角速度センサ、配線等を備えており、角速度が電気信号に変換され、複数のセンサ電極１１から複数の基板電極２１を通して回路基板２０に出力される。
【００４５】
図１及び図２において、センサ電極１１及び基板電極２１の個数はそれぞれ４個と図示しているが、４個に限定されるものではなく、必要に応じて個数を変えることは可能である。また、図面の寸法は、分かりやすいように図面によって適宜変更している。
【００４６】
センサチップ１０は、センサ電極１１が形成される面に対して略直交する方向に検知軸を持っている。また、物理量センサ装置１は、直交する３軸の角速度を検知するＸ軸センサチップ１０ａ、Ｙ軸センサチップ、Ｚ軸センサチップを備えている。よって、Ｘ軸センサチップ１０ａ、前記Ｙ軸センサチップ、前記Ｚ軸センサチップは、回路基板２０へのセンサチップ１０の実装方向を変えることによって形成される。
【００４７】
物理量センサ装置１のＺ軸方向は、センサチップ１０等が実装される回路基板２０の面に略直交する方向であり、物理量センサ装置１のＸ軸方向及びＹ軸方向は、センサチップ１０等が実装される回路基板２０の面に対して水平な方向である。よって、Ｘ軸センサチップ１０ａ及びＹ軸センサチップは、センサチップ１０等が実装される回路基板２０の面に対してセンサ電極１１が形成されるセンサチップ１０の面を略直交して実装することで形成される。
【００４８】
センサチップ１０の実装は、センサチップ１０と回路基板２０との接する面を接合材にて接着する。その接合材としては、エポキシ、ポリイミド等を主成分とする樹脂を用いることが可能である。
【００４９】
特許文献１に開示された物理量センサ装置においては、Ｚ軸センサチップを回路基板２０に対してセンサ電極１１が形成されたセンサチップ１０の面を略直交して実装されていた。そして、センサ電極１１と基板電極２１とが超音波熱圧着方式によって電気的に接続されていた。
【００５０】
超音波熱圧着方式は、超音波を加えながら１００℃〜２５０℃程度の温度及び２００〜３００ＭＰａ程度の荷重で熱圧着する方法である。
【００５１】
回路基板２０に略直交して実装されるセンサチップ１０に対して、超音波熱圧着方式によるセンサ電極１１と基板電極２１とを電気的に接続する方法について説明する。図９ａに示すように、ワイヤ３２には金の細線が用いられ、キャピラリ３０の真上から真下に通される。図９ｂに示すように、電極３３とワイヤ３２との間に電圧を加え放電させることでワイヤ３２の先端に球状のボール３１を形成する。図９ｃに示すように、キャピラリ３０が、ボール３１に熱と超音波を加えながら、ボール３１をセンサ電極１１と基板電極２１とに略４５°の角度で圧着する。そして、キャピラリ３０が離れる際にワイヤ３２は切断され、図９ｄに示すように、センサ電極１１は基板電極２１に潰されたボール３１である導電部材３１ａによって電気的に接続される。
【００５２】
上述のように、特許文献１に開示された物理量センサ装置では、熱と超音波をボール３１に加えながら、キャピラリ３０がセンサ電極１１と基板電極２１とにボール３１を略４５°の角度で圧着する。その際に、ボール３１とセンサ電極１１及び基板電極２１との固定が不十分なために、超音波の振動を起因として、導電部材３１ａ、センサ電極１１及び基板電極２１からなる接合部に密着性の悪い箇所が生じることがあった。その結果、温度サイクル試験などでストレスが加わると剥離が発生し、通電できなくなることがあった。
【００５３】
この問題を解決するために、図３に示すように、センサ電極１１に突出する凸部１２を設けて、突出する凸部１２の少なくとも一部が導電部材３１ａに被覆されようにした。このようにすることで、熱と超音波をボール３１に加えながら、キャピラリ３０がセンサ電極１１にボール３１を略４５°の角度で圧着する際に、導電部材３１ａはセンサ電極１１に強固に固定される。よって、超音波の振動を起因として、センサ電極１１と導電部材３１ａとの接合部に密着性の悪い箇所が生じることはなくなった。
【００５４】
キャピラリ３０は、超音波を加えながらボール３１をセンサ電極１１と基板電極２１に圧着する。この際に、ボール３１、センサ電極１１及び基板電極２１の質量や固定された状態等により、振動周波数は同じだが振動振幅に差が生じ、ボール３１、センサ電極１１及び基板電極２１からなる接合部において、それぞれの界面に密着性の悪い箇所が生じることがあると推察した。このため、突出する凸部１２を設けることでボール３１とセンサ電極１１及び基板電極２１とを強固に固定すれば、前記振動振幅の差を抑制することができ、接合部の密着性を改善できると推察した。
【００５５】
本実施形態では、超音波熱圧着時における接合部の密着性劣化を改善することについて述べているが、これに限定されるものではなく、他の劣化要因についても有効である。
【００５６】
センサ電極１１及び突出する凸部１２の少なくとも一部もしくは全部が導電部材３１ａに被覆されることが好ましい。また、センサ電極１１に突出する凸部１２を設けることで、センサ電極１１の表面積が広くなる。このため、導電部材３１ａとセンサ電極１１との接合面積が広くなることとなり、導電部材３１ａとセンサ電極１１との固定を強固にするので、導電部材３１ａ、センサ電極１１及び基板電極２１からなる接合部の密着性を改善する。
【００５７】
導通部材３１ａが突出する凸部１２の上面の縁の少なくとも一部、より好ましくは全てを被覆すると良い。図３に示すように、上面１２ａは突出する凸部１２の突出した頭上の面のことである。この上面１２ａの縁とは、上面１２ａの四つの角や四つの辺のことである。これらの箇所は２面以上の面が交わる箇所であり、面にはない鋭い角を有する。よって、超音波による振動の際にも、突出する凸部１２の鋭い角が導電部材３１ａに密着するので、導電部材３１ａはセンサ電極１１に強固に固定される。従って、凸部１２の上面の全てを導電部材３１ａで被覆するとより密着性が向上し最も好ましいことが分かる。よって、導電部材３１ａ、センサ電極１１及び基板電極２１からなる接合部の密着性は改善する。
【００５８】
突出する凸部１２が、回路基板２０側であるセンサ電極１１の端部に設けられていることが好ましい。
【００５９】
このようであれば、突出する凸部１２は、基板電極２１の最も近くに設けられる。また、導電部材３１ａは、センサ電極１１と基板電極２１とを跨って被覆する。よって、突出する凸部１２のより多くの部分が安定的に導電部材３１ａによって被覆されるので、導電部材３１ａはセンサ電極１１に強固に固定される。よって、導電部材３１ａ、センサ電極１１及び基板電極２１からなる接合部の密着性は改善する。
【００６０】
第一の実施形態では、図４に示すように、突出する凸部１２の平面パターンを、センサ電極１１の端部に形成された一つの矩形とした。その変形例として、図５、図６に示すように、センサ電極１１の端部に形成された複数の矩形、センサ電極１１の内側に形成された複数の矩形等も可能である。突出する凸部１２が複数の矩形で形成されることは、導電部材３１ａに被覆されるセンサ電極１１の面積が広くなる及び導電部材３１ａに被覆される鋭い角が増えるので、導電部材３１ａがセンサ電極１１に固定される点では優れている。ところが、複数の矩形の数が増えると、その大きさが小さくなることで構造的な強度が弱くなる。よって、複数の矩形の数は適切に選択する必要がある。
【００６１】
導電部材３１ａに被覆されたセンサ電極１１と基板電極２１との部分にセンサ電極１１と基板電極２１との間に間隙があると、熱と超音波をボール３１に加えながら、キャピラリ３０がセンサ電極１１と基板電極２１とにボール３１を略４５°の角度で圧着する際に、ボール３１が前記隙間に入り込む。その結果、導電部材３１ａ、センサ電極１１及び基板電極２１からなる接合部は、導電部材３１ａがセンサ電極１１及び基板電極２１を被覆すると共にセンサ電極１１と基板電極２１の隙間に楔状に入り込んだ構造となる。この構造によって、導電部材３１ａはセンサ電極１１及び基板電極２１に強固に固定されるため、導電部材３１ａ、センサ電極１１及び基板電極２１からなる接合部の密着性は改善する。
【００６２】
導電部材３１ａと接するセンサ電極１１の面が金、銀、アルミニウムのうちの一種類の金属または合金であれば、ワイヤ３２を金、銀、アルミニウムのうちの一種類の金属または合金に選ぶことが可能であるので、両者を同じ金属にすることができる。よって、導電部材３１ａとセンサ電極１１とを容易に接合することができる。
【００６３】
導電部材３１ａと接合する基板電極２１の面が金、銀、アルミニウムのうちの一種類の金属または合金であれば、ワイヤ３２を金、銀、アルミニウムのうちの一種類の金属または合金に選ぶことが可能であるので、両者を同じ金属にすることができる。よって、導電部材３１ａと基板電極２１とを容易に接合することができる。
【００６４】
図１０に示すように、突出する凸部１２は、その周囲から導電部材３１ａに囲まれて固定されることが好ましい。その際に、突出する凸部１２を周囲から囲む導電部材３１ａの厚さ（Ｘ）が薄くなると固定する強度が弱まる。また、突出する凸部１２より周縁で導電部材３１ａに接するセンサ電極１１の面積が小さくなると、その面における導電部材３１ａとセンサ電極１１との接着性が不安定になる。従って、突出する凸部１２は突出していることが重要であり、その上面１２ａの平面積は小さくすると良い。よって、突出する凸部１２を、回路基板２０の一面と導電部材３１ａの上端３１ｂとの距離（Ｙ）の半分以上の厚さの導電部材３１ａで囲んで固定すると、導電部材３１ａはセンサ電極１１を安定的に強固に固定するので、導通部材３１ａ、センサ電極１１及び基板電極２１からなる接合部の密着性は改善する。
【００６５】
ここで、回路基板２０の一面に位置する点からセンサ電極１１に突出する凸部１２に位置する点へのベクトルと回路基板２０の一面の単位法線ベクトルとの内積の最大値＝Ｙ−Ｘであり、回路基板２０の一面に位置する点から導電部材３１ａに位置する点へのベクトルと回路基板２０の一面の単位法線ベクトルとの内積の最大値＝Ｙである。よって、請求項９は、Ｙ−Ｘ＜（１／２）×Ｙを意味するが、変形してＸ＞（１／２）×Ｙを意味する。これは、突出する凸部１２を、回路基板２０の一面と導電部材３１ａの上端３１ｂとの距離（Ｙ）の半分以上の厚さの導電部材３１ａで囲んで固定することを意味する。
【００６６】
図１に示すように、センサ電極１１及び基板電極２１が、それぞれ複数個の電極からなり、それぞれ一列状に配置されると共に、二つの一列状の配置の間隔が同じであることが好ましい。
【００６７】
このように、複数のセンサ電極１１と複数の基板電極２１とがそれぞれ一列状に配置され、前記二つの一列状の配置の間隔が同じであると、対応する電極同士を隣接して配置させて、それぞれの対応する電極間を導電部材３１ａによって接合することが可能である。
【００６８】
第一の実施形態の製造方法は、角速度を検知するセンサチップ１０と、センサチップ１０が実装される回路基板２０と、センサチップ１０の一面の周縁部に設けられるセンサ電極１１と、回路基板２０の一面にセンサ電極１１に導通される基板電極２１と、センサ電極１１と基板電極２１とを導通する導電部材３１ａと、センサ電極１１に形成される突出する凸部１２を備える物理量センサ装置１において、センサチップ１０の一面を回路基板２０の一面に略直交させ、且つセンサ電極１１と基板電極２１とが隣り合うように、センサチップ１０の他の一面を回路基板２０の一面に対向して接合する工程と、突出する凸部１２の少なくとも一部を覆うように、センサ電極１１と基板電極２１とを導電部材３１ａで導通接続する工程と、を含むことを特徴とする。
【００６９】
このような製造方法の構成によれば、導電部材３１ａ、センサ電極１１及び基板電極２１からなる接合部において、導電部材３１ａがセンサ電極１１に設けられた突出する凸部１２の少なくとも一部を被覆することによって、導電部材３１ａはセンサ電極１１に強固に固定されるので、導電部材３１ａ、センサ電極１１及び基板電極２１からなる接合部の密着性が改善された。
【００７０】
よって、導電部材３１ａ、センサ電極１１及び基板電極２１からなる接合部の密着性を改善する電極構造を有する物理量センサ装置１の製造方法を提供することができた。
【００７１】
複数のセンサ電極１１は、角速度センサから引き出される複数の配線の端部に形成されている。前記複数の配線は保護膜に覆われているが、前記複数の配線の端部に位置する前記保護膜にはそれぞれ貫通孔が開けられ、前記貫通孔を覆うように金膜を成膜しパターン形成することで、複数の配線の端部に導通する複数のセンサ電極１１が形成される。
【００７２】
複数の突出する凸部１２は、センサ電極１１または基板電極２１の上に、突出する凸部１２に対応する穴パターンを持つレジストパターンをホトリソ技術で形成し、スパッタ法によって薄い金膜を成膜させ、この薄い金膜をシード層としてメッキ法により厚い金膜を成長させる。次に、前記レジストパターンを除去することで、複数の突出する凸部１２が形成される。
【００７３】
突出する凸部１２の形成方法は上記に限定されるものではなく、センサ電極１１または基板電極２１を構成する金属膜の上にホトリソ技術によってレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとして金属膜をエッチングする等の他の方法であっても可能である。
【００７４】
ボール３１（導電部材３１ａ）はセンサ電極１１及び基板電極２１に超音波熱圧着方式によって圧着された。
【００７５】
超音波熱圧着方式によれば、熱と超音波をボール３１に加えながら、センサ電極１１と基板電極２１とにボール３１を圧着する。この際、導電部材３１ａがセンサ電極１１に設けられた突出する凸部１２の少なくとも一部を被覆することにより、導電部材３１ａはセンサ電極１１に強固に固定される。よって、超音波の振動によって、導電部材３１ａ、センサ電極１１及び基板電極２１からなる接合部に密着性の悪い箇所が生じることはなく、良好な密着性が得られた。
【００７６】
センサ電極１１及び基板電極２１にボール３１を圧着した後に超音波を加えることが好ましい。
【００７７】
このような態様であれば、ボール３１がセンサ電極１１及び基板電極２１に圧着されて強固に固定された状態で超音波が加えられるので、超音波による振動によって、ボール３１の位置がずれることなく精度良く密着が可能となり、且つ超音波の振動によってセンサ電極１１と導電部材３１ａとの接合部に密着性の悪い箇所が生じることはなく、良好な密着性が得られた。
【００７８】
センサ電極１１と基板電極２１との間に設けられた間隙に導電部材３１ａを充填することが好ましい。
【００７９】
このような態様であれば、導電部材３１ａがセンサ電極１１と基板電極２１の隙間に楔状に入り込んだ構造となる。この構造によって、導電部材３１ａはセンサ電極１１及び基板電極２１に強固に固定されるため、導電部材３１ａ、センサ電極１１及び基板電極２１からなる接合部の密着性は改善する。
【００８０】
<第二の実施形態>
第二の実施形態では、図７に示すように、突出する凸部１２は、基板電極２１に設けられた。この場合も、上述と同じ理由によって、導電部材３１ａが基板電極２１に強固に固定されるので、導電部材３１ａ、センサ電極１１及び基板電極２１と導電部材３１ａからなる接合部の密着性が改善する。
【００８１】
図１に示すように、センサチップ１０の狭い側面が回路基板２０の表面に実装され、センサチップ１０の広い面が回路基板２０の表面に立設するため、超音波の振動によってセンサチップ１０は振動し易い。よって、基板電極２１よりセンサ電極１１に突出する凸部１２を設ける方が、導電部材３１ａ、センサ電極１１及び基板電極２１からなる接合部の密着性を改善することに効果的である。
【００８２】
突出する凸部１２が、センサチップ１０側である基板電極２１の端部に設けられていることが好ましい。
【００８３】
このようであれば、突出する凸部１２は、センサ電極１１の最も近くに設けられる。また、導電部材３１ａは、センサ電極１１と基板電極２１とを跨って被覆する。よって、突出する凸部１２のより多くの部分が安定的に導電部材３１ａによって被覆されるので、導電部材３１ａは基板電極２１に強固に固定される。よって、導電部材３１ａ、センサ電極１１及び基板電極２１からなる接合部の密着性は改善する。
【００８４】
図１１に示すように、突出する凸部１２は、その周囲から導電部材３１ａに囲まれて固定されることが好ましい。その際に、突出する凸部１２を周囲から囲む導電部材３１ａの厚さ（Ｘ）が薄くなると固定する強度が弱まる。また、突出する凸部１２より周縁で導電部材３１ａに接する基板電極２１の面積が小さくなると、その面における導電部材３１ａと基板電極２１との接着性が不安定になる。また、突出する凸部１２は突出していることが重要であり、その上面１２ａの平面積は小さくすると良い。よって、突出する凸部１２を、センサチップ１０の一面と導電部材３１ａの右端３１ｃとの距離（Ｙ）の半分以上の厚さの導電部材３１ａで囲んで固定すると、導電部材３１ａは基板電極２１を安定的に強固に固定するので、導電部材３１ａ、センサ電極１１及び基板電極２１からなる接合部の密着性は改善する。
【００８５】
ここで、センサチップ１０の一面に位置する点から基板電極２１に突出する凸部１２に位置する点へのベクトルとセンサチップ１０の一面の単位法線ベクトルとの内積の最大値＝Ｙ−Ｘであり、センサチップ１０の一面に位置する点から導電部材３１ａに位置する点へのベクトルとセンサチップ１０の一面の単位法線ベクトルとの内積の最大値＝Ｙである。よって、請求項１０は、Ｙ−Ｘ＜（１／２）×Ｙを意味するが、変形してＸ＞（１／２）×Ｙを意味する。これは、突出する凸部１２を、センサチップ１０の一面と導電部材３１ａの右端３１ｃとの距離（Ｙ）の半分以上の厚さの導電部材３１ａで囲んで固定することを意味する。
【００８６】
<第三の実施形態>
第三の実施形態では、図８に示すように、突出する凸部１２は、センサ電極１１と基板電極２１との両方に設けられた。この場合も、上述と同じ理由によって、導電部材３１ａとセンサ電極１１と基板電極２１とは強固に固定されるので、導電部材３１ａ、センサ電極１１及び基板電極２１からなる接合部の密着性は改善する。
【符号の説明】
【００８７】
１  物理量センサ装置
１０  センサチップ
１０ａ  Ｘ軸センサチップ
１１  センサ電極
１２  突出する凸部
１２ａ  上面
２０  回路基板
２１  基板電極
３０  キャピラリ
３１  ボール
３１ａ  導電部材
３１ｂ  上端
３１ｃ  右端
３２  ワイヤ
３３  電極
【図１】
2012124423.tif 000003
【図２】
2012124423.tif 000004
【図３】
2012124423.tif 000005
【図４】
2012124423.tif 000006
【図５】
2012124423.tif 000007
【図６】
2012124423.tif 000008
【図７】
2012124423.tif 000009
【図８】
2012124423.tif 000010
【図９】
2012124423.tif 000011
【図１０】
2012124423.tif 000012
【図１１】
2012124423.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成24年6月20日(2012.6.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物理量を検知するセンサチップと、
前記センサチップが実装される回路基板と
前記センサチップの一面の周縁部に設けられるセンサ電極と、
前記回路基板の一面に前記センサ電極に導通される基板電極と、
を有し、
前記回路基板の一面と前記センサチップの一面とが略直交し、且つ前記センサ電極と前記基板電極とが隣り合うように設置され、
前記センサ電極と前記基板電極とに接合される導電部材が設けられ、
前記センサ電極に突出する凸部が設けられ、
前記導電部材が前記突出する凸部の少なくとも一部を被覆することを特徴とする物理量センサ装置。
【請求項２】
前記基板電極に突出する凸部が設けられ、
前記導電部材が前記基板電極に突出する凸部の少なくとも一部を被覆することを特徴とする請求項１に記載の物理量センサ装置。
【請求項３】
前記センサ電極に突出する凸部が、前記回路基板側である前記センサ電極の端部に設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の物理量センサ装置。
【請求項４】
前記基板電極に突出する凸部が、前記センサチップ側である前記基板電極の端部に設けられていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の物理量センサ装置。
【請求項５】
前記導電部材に被覆される前記センサ電極と前記基板電極との部分において、前記センサ電極と前記基板電極との間に間隙があることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の物理量センサ装置。
【請求項６】
前記導電部材と接する前記センサ電極の面が、金、銀、アルミニウムのうちの一種類の金属または合金からなることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の物理量センサ装置。
【請求項７】
前記導電部材と接する前記基板電極の面が、金、銀、アルミニウムのうちの一種類の金属または合金からなることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の物理量センサ装置。
【請求項８】
前記回路基板の一面に位置する点から前記センサ電極に突出する凸部に位置する点へのベクトルと前記回路基板の一面の単位法線ベクトルとの内積の最大値が、前記回路基板の一面に位置する点から前記導電部材に位置する点へのベクトルと前記回路基板の一面の単位法線ベクトルとの内積の最大値の半分以下であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の物理量センサ装置。
【請求項９】
前記センサチップの一面に位置する点から前記基板電極に突出する凸部に位置する点へのベクトルと前記センサチップの一面の単位法線ベクトルとの内積の最大値が、前記センサチップの一面に位置する点から前記導電部材に位置する点へのベクトルと前記センサチップの一面の単位法線ベクトルとの内積の最大値の半分以下であることを特徴とする請求項２から請求項８のいずれか一項に記載の物理量センサ装置。
【請求項１０】
前記センサ電極及び前記基板電極が、それぞれ複数個の電極からなり、それぞれ一列状に配置されると共に、二つの前記一列状の配置の間隔が同じであることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の物理量センサ装置。
【請求項１１】
物理量を検知するセンサチップと、
前記センサチップが実装される回路基板と、
前記センサチップの一面の周縁部に設けられるセンサ電極と、
前記回路基板の一面に前記センサ電極に導通される基板電極と、
前記センサ電極と前記基板電極とを導通する導電部材と、
前記センサ電極に形成される突出する凸部と、
を備える物理量センサ装置において、
前記センサチップの一面を前記回路基板の一面に略直交させ、且つ前記センサ電極と前記基板電極とが隣り合うように、前記センサチップの他の一面を前記回路基板の一面に対向して接合する工程と、
前記突出する凸部の少なくとも一部を覆うように、前記センサ電極と前記基板電極とを前記導電部材で導通接続する工程と、
を含むことを特徴とする物理量センサ装置の製造方法。
【請求項１２】
前記導通接続の方法が超音波熱圧着方式であることを特徴とする請求項１１に記載の物理量センサ装置の製造方法。
【請求項１３】
前記導通接続の方法が、前記センサ電極及び前記基板電極に前記導電部材を圧着した後に超音波を加えることを特徴とする請求項１２に記載の物理量センサ装置の製造方法。
【請求項１４】
前記センサ電極と前記基板電極との間に設けられる間隙に前記導電部材を充填することを特徴とする請求項１１から請求項１３のいずれか一項に記載の物理量センサ装置の製造方法。
【請求項１５】
（削除）
【国際調査報告】
2012124423.tif 000014
2012124423.tif 000015
2012124423.tif 000016
2012124423.tif 000017