(57)【要約】【課題】パッケージへの実装時や実装後の温度変化に起因したセンサ素子への応力を低減することが可能で、且つ、センサ素子の厚み方向の両側それぞれに所望のギャップ長を確保することが可能で、且つ、接着剤がセンサ素子の性能に影響を及ぼすことを抑制可能なセンサモジュールを提供する。【解決手段】センサ素子１は、第１の仮想三角形の３つの頂点に対応する３箇所において、球状の第１のスペーサを混合した第１のダイボンド材５１からなる第１の接着部によりパッケージの内底面に固着され、半導体素子は、第２の仮想三角形の３つの頂点に対応する３箇所において、球状の第２のスペーサを混合した第２のダイボンド材６ａからなる第２の接着部によりセンサ素子１に固着されている。センサ素子１の半導体素子側表面には、素子領域１２方向にダイボンド材６ａが流れ出すことを抑制する溝部４１が形成されている。【選択図】図５
2010008123.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面が開放された箱状のパッケージと、パッケージの内底面に固着されたセンサ素子と、センサ素子よりも平面サイズが大きくセンサ素子と協働する半導体素子であってセンサ素子のパッドを露出させてセンサ素子に重なる形でパッケージ内に配設された半導体素子とを備え、センサ素子は、第１の仮想三角形の３つの頂点に対応する３箇所において、球状の第１のスペーサを混合した第１のダイボンド材からなる第１の接着部によりパッケージの内底面に固着され、半導体素子は、第２の仮想三角形の３つの頂点に対応する３箇所において、球状の第２のスペーサを混合した第２のダイボンド材からなる第２の接着部によりセンサ素子に固着され、
前記センサ素子は、矩形枠状のフレーム部の内側に配置される重り部が当該重り部から四方へ延長された４つの撓み部を介してフレーム部に揺動自在に支持された構造を有し、前記フレーム部の４辺のうちの１辺に沿って形成されたパッド部を備え、前記半導体素子は、前記パッドの配列方向に沿った１辺の両端付近と、当該１辺に平行な辺の中央付近との３箇所においてセンサ素子に固着され、前記１辺に平行な辺の中央付近に塗布された前記第２のダイボンド材の塗布位置と前記撓み部との間の前記センサ素子表面には、第２のダイボンド材が前記撓み部側に流れ出すことを抑制する第１の溝部が形成されていること
を特徴とするセンサモジュール。
【請求項２】
請求項１に記載のセンサモジュールにおいて、
前記パッドの配列方向に沿った１辺の両端付近に塗布された前記第２のダイボンド材の塗布位置より内側方向の前記センサ素子表面に第２及び第３の溝部が形成されていることを特徴とするセンサモジュール。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のセンサモジュールにおいて、
前記パッドの内側方向の前記センサ素子表面にパッドの配列方向に沿って第４の溝部が形成されていることを特徴とするセンサモジュール。
【請求項４】
請求項３に記載のセンサモジュールにおいて、
前記第２乃至第４の溝部が同時成形により連続的に形成されていることを特徴とするセンサモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサ素子とセンサ素子と協働する半導体素子とが１つのパッケージ内に収納されたセンサモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子デバイスの小型高機能化のニーズに伴い、層間絶縁膜として低誘電率材料を用いたＩＣチップ等の半導体素子やＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）チップ等のセンサ素子の開発が進められている。ところがこの種の半導体素子やセンサ素子は脆弱であることから、パッケージ等に実装する実装工程で発生する応力が問題になる。このような背景から、加速度センサチップからなるセンサ素子と、このセンサ素子の出力信号を信号処理する信号処理回路が形成されたＩＣチップからなる半導体素子とを１つのパッケージ内に収納し、センサ素子及び半導体素子それぞれに発生する応力を低減したセンサモジュールが提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開2006-133123号公報（段落0037-0041及び図1-4）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のセンサモジュールでは、センサ素子の４箇所が接着部によりパッケージの内底面に固着されている。従って従来のセンサモジュールによれば、センサ素子をパッケージに実装する際、パッケージの内底面の４箇所に常温下でダイボンド材を塗布してからセンサ素子を搭載し、ダイボンド材が硬化するように所定温度（例えば１５０℃）に加熱すると、パッケージが熱変形する。そして加熱後に常温になるとパッケージは熱変形のない状態に戻ろうとするが、センサ素子はパッケージが熱変形した状態で固定されているので、センサ素子が変形して応力が発生してしまう。
【０００４】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、パッケージへの実装時や実装後の温度変化に起因したセンサ素子への応力を低減することが可能で、且つ、センサモジュール素子の厚み方向の両側それぞれに所望のギャップ長を確保することが可能で、且つ、接着剤がセンサ素子の性能に影響を及ぼすことを抑制可能なセンサモジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係るセンサモジュールは、一面が開放された箱状のパッケージと、パッケージの内底面に固着されたセンサ素子と、センサ素子よりも平面サイズが大きくセンサ素子と協働する半導体素子であってセンサ素子のパッドを露出させてセンサ素子に重なる形でパッケージ内に配設された半導体素子とを備え、センサ素子は、第１の仮想三角形の３つの頂点に対応する３箇所において、球状の第１のスペーサを混合した第１のダイボンド材からなる第１の接着部によりパッケージの内底面に固着され、半導体素子は、第２の仮想三角形の３つの頂点に対応する３箇所において、球状の第２のスペーサを混合した第２のダイボンド材からなる第２の接着部によりセンサ素子に固着され、センサ素子は、矩形枠状のフレーム部の内側に配置される重り部が重り部から四方へ延長された４つの撓み部を介してフレーム部に揺動自在に支持された構造を有し、フレーム部の４辺のうちの１辺に沿って形成されたパッド部を備え、半導体素子は、パッドの配列方向に沿った１辺の両端付近と、１辺に平行な辺の中央付近との３箇所においてセンサ素子に固着され、１辺に平行な辺の中央付近に塗布された第２のダイボンド材の塗布位置と撓み部との間のセンサ素子表面には、第２のダイボンド材が撓み部側に流れ出すことを抑制する第１の溝部が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明に係るセンサモジュールによれば、パッケージへの実装時や実装後の温度変化に起因したセンサ素子への応力を低減することができ、且つ、センサモジュール素子の厚み方向の両側それぞれに所望のギャップ長を確保することができ、且つ、接着剤がセンサ素子の性能に影響を及ぼすことを抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態となるセンサモジュールの構成について説明する。
【０００８】
〔センサモジュールの全体構成〕
本発明の実施形態となるセンサモジュールは、加速度センサモジュールであり、図1(a),(b)に示すように、加速度センサチップからなるセンサ素子１と、センサ素子１の出力信号を信号処理する信号処理回路が形成されセンサ素子１と協働するＩＣチップからなる矩形板状の半導体素子２と、一面が開放された箱状（矩形箱状）であって内底面にセンサ素子１が固着されたパッケージ３と、パッケージ３との間にセンサ素子１及び半導体素子２を収納する形でパッケージ３の一面を閉塞する矩形板状の蓋体（図示せず）とを備える。本実施形態では、半導体素子２の平面サイズはセンサ素子１の平面サイズよりも大きく、半導体素子２はセンサ素子１のパッド１９を露出させてセンサ素子１に重なる形でパッケージ３内に配置されている。蓋体は、パッケージ３の一面の周部に金属材料（例えばコバール）により形成された枠体（矩形枠状）の取付部３２に溶接されている。
【０００９】
〔センサ素子の構成〕
センサ素子１は、図2(a),(b)に示すように、枠状（本実施形態では矩形枠状）のフレーム部１１を備え、フレーム部１１の内側に配置される重り部１２が一表面側（図2(b)における上面側）において可撓性を有する４つの短冊状の撓み部１３を介してフレーム部１１に揺動自在に支持されている。換言すれば、センサ素子１は、枠状のフレーム部１１の内側に配置される重り部１２が重り部１２から四方へ延長された４つの撓み部１３を介してフレーム部１１に揺動自在に支持されている。センサ素子１は、シリコン基板１からなる支持基板１０ａ上のシリコン酸化膜からなる絶縁層（埋込酸化膜）１０ｂ上にｎ型のシリコン層（活性層）１０ｃを有するＳＯＩウェハを加工することにより形成してあり、フレーム部１１は、ＳＯＩウェハの支持基板１０ａ，絶縁層１０ｂ，シリコン層１０ｃそれぞれを利用して形成してある。これに対し、撓み部１３は、ＳＯＩウェハにおけるシリコン層１０ｃを利用して形成してあり、フレーム部よりも薄肉となっている。
【００１０】
重り部１２は、４つの撓み部１３を介してフレーム部１１に支持された直方体状のコア部１２ａと、センサ素子１の一表面側から見てコア部１２ａの四隅それぞれに連続一体に連結された直方体状の４つの付随部１２ｂとを有する。換言すれば、重り部１２は、フレーム部１１の内側面に一端部が連結された各撓み部１３の他端部が外側面に連結されたコア部１２ａと、コア部１２ａと一体に形成されコア部１２ａとフレーム部１１との間の空間に配置される４つの付随部１２ｂとを有する。すなわち、各付随部１２ｂは、センサ素子１の一表面側から見た平面視において、フレーム部１１とコア部１２ａと互いに直交する方向に延長された２つの撓み部１３，１３とで囲まれる空間に配置され、撓み部１３を挟んで隣り合う付随部１２ｂ間の間隔が撓み部１３の幅寸法よりも長くなっている。コア部１２ａは、ＳＯＩウェハの支持基板１０ａ，絶縁層１０ｂ，シリコン層１０ｃそれぞれを利用して形成し、各付随部１２ｂは、ＳＯＩウェアの支持基板１０ａを利用して形成してある。センサ素子の一表面側において各付随部１２ｂの表面は、コア部１２ａの表面を含む平面からセンサ素子１の他表面側（図２（ｂ）における下面側）へ離間して位置している。センサ素子１のフレーム部１１，重り部１２，各撓み部１３はマイクロマシニング技術を利用して形成すればよい。
【００１１】
図2(a),(b)それぞれの右下に示したように、センサ素子１の一表面に平行な面内でフレーム部１１の一辺に沿った一方向をｘ軸の正方向，この一辺に直交する辺に沿った一方向をｙ軸の正方向，センサ素子１の厚み方向の一方向をｚ軸の正方向と規定した場合、重り部１２は、ｘ軸方向に延長されてコア部１２ａを挟む２つ１組の撓み部１３，１３と、ｙ軸方向に円著されたコア部１２ａを挟む２つ１組の撓み部１３，１３とを介してフレーム部１１に支持されていることになる。上述のｘ軸，ｙ軸，ｚ軸の３軸により規定した直交座標では、センサ素子１においてシリコン層１０ｃにより形成された部分の表面における重り部１２の中心位置を原点としている。
【００１２】
重り部１２のコア部１２ａからｘ軸の正方向に延長された撓み部１３（図2(a)の右側の撓み部１３）は、コア部１２ａ近傍に２つ１組のゲージ抵抗Ｒｘ２，Ｒｘ４が形成されると共に、フレーム部１１近傍に１つのゲージ抵抗Ｒｚ２が形成されている。一方、重り部１２のコア部１２ａからｘ軸の負方向に延長された撓み部１３（図2(a)の左側の撓み部１３）は、コア部１２ａ近傍に２つの１組のゲージ抵抗Ｒｘ１，Ｒｘ３が形成されると共に、フレーム部１１近傍に１つのゲージ抵抗Ｒｚ３が形成されている。コア部１２ａ近傍に形成された４つのゲージ抵抗Ｒｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３，Ｒｘ４は、ｘ軸方向の加速度を検出するために形成されたものであり、平面形状が細長の長方形状であって、長手方向が撓み部１３の長手方向に一致するように形成してあり、図３における左側のブリッジ回路Ｂｘを構成するように図示しない配線（センサ素子１に形成されている拡散層配線や金属配線等）によって接続されている。ゲージ抵抗Ｒｘ１〜Ｒｘ４は、ｘ軸方向の加速度がかかった時に撓み部１３において応力が集中する応力集中領域に形成されている。
【００１３】
重り部１２のコア１２ａからｙ軸の正方向に延長された撓み部１３（図2(a)の上側の撓み部１３）は、コア部１２ａ近傍に２つ１組のゲージ抵抗Ｒｙ１，Ｒｙ３が形成されると共に、フレーム部１１近傍に１つのゲージ抵抗Ｒｚ１が形成されている。一方、重り部１２のコア部１２ａからｙ軸の負方向に延長された撓み部１３（図2(a)の下側の撓み部１３）は、コア部１２ａ近傍に２つの１組のゲージ抵抗Ｒｙ２，Ｒｙ４が形成されると共に、フレーム部１１側の端部に１つのゲージ抵抗Ｒｚ４が形成されている。コア部１２ａ近傍に形成された４つのゲージ抵抗Ｒｙ１，Ｒｙ２，Ｒｙ３，Ｒｙ４は、ｙ軸方向の加速度を検出するために形成されたものであり、平面形状が細長の長方形状であって、長手方向が撓み部１３の長手方向に一致するように形成してあり、図３における中央のブリッジ回路Ｂｙを構成するように図示しない配線（センサ素子１に形成されている拡散層配線や金属配線等）によって接続されている。ゲージ抵抗Ｒｙ１〜Ｒｙ４は、ｙ軸方向の加速度がかかった時に撓み部１３において応力が集中する応力集中領域に形成されている。
【００１４】
フレーム部１１近傍に形成された４つのゲージ抵抗Ｒｚ１，Ｒｚ２，Ｒｚ３，Ｒｚ４は、ｚ軸方向の加速度を検出するために形成されたものであり、図３における右側のブリッジ回路Ｂｚを構成するように図示しない配線（センサ素子１に形成されている拡散層配線や金属配線等）によって接続されている。但し、２つ１組となる撓み部１３，１３のうち一方の組の撓み部１３，１３に形成したゲージ抵抗Ｒｚ１，Ｒｚ４は長手方向が撓み部１３，１３の長手方向に一致するように形成されているのに対し、他方の組の撓み部１３，１３に形成したゲージ抵抗Ｒｚ２，Ｒｚ３は長手方向が撓み部１３，１３の幅方向（短手方向）と一致するように形成されている。
【００１５】
センサ素子１は、３つのブリッジ回路Ｂｘ，Ｂｙ，Ｂｚに共通の入力端子ＶＤＤ，ＧＮＤと、ブリッジ回路Ｂｘの２つの出力端子Ｘ１，Ｘ２と、ブリッジ回路Ｂｙの２つの出力端子Ｙ１，Ｙ２と、ブリッジ回路Ｂｚの２つの出力端子Ｚ１，Ｚ２とを備えており、これらの各入力端子ＶＤＤ，ＧＮＤ及び各出力端子Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２，Ｚ１，Ｚ２が一表面側にパッド（外部接続用電極）１９として設けられている。８つのパッドは、センサ素子１の１辺に沿って配置されている。センサ素子１は、一表面側においてシリコン層１０ｃ上にシリコン酸化膜とシリコン窒化膜との積層膜からなる絶縁膜１６が形成されており、パッド１９及び金属配線は絶縁膜１６上に形成されている。
【００１６】
各ゲージ抵抗（ピエゾ抵抗）Ｒｘ１〜Ｒｘ４，Ｒｙ１〜Ｒｙ４，Ｒｚ１〜Ｒｚ４及び各拡散層配線は、シリコン層１０ｃにおけるそれぞれの配線部位に適宜濃度のｐ型不純物をドーピングすることにより形成され、金属配線は、絶縁膜１６上にスパッタ法や蒸着法等により成膜した金属膜（例えばＡｌ膜やＡｌ合金膜等）をリソグラフィ技術及びエッチング技術を利用してパターニングすることにより形成されている。金属配線は絶縁膜１６に設けたコンタクトホールを通じて拡散層配線と電気的に接続されている。
【００１７】
〔センサ素子の動作〕
センサ素子１に加速度がかかっていない状態でセンサ素子１に対しｘ軸の正方向に加速度がかかったとすると、ｘ軸の負方向に作用する重り部１２の慣性力によってフレーム部１１に対して重り部１２が変位し、結果的にｘ軸方向を長手方向とする撓み部１３，１３が撓んで撓み部１３に形成されているゲージ抵抗Ｒｘ１〜Ｒｘ４の抵抗値が変化することになる。この場合、ゲージ抵抗Ｒｘ１，Ｒｘ３は引張応力を受け、ゲージ抵抗Ｒｘ２，Ｒｘ４は圧縮応力を受ける。一般的にゲージ抵抗は引張応力を受けると抵抗値（抵抗率）が増大し、圧縮応力を受けると抵抗値（抵抗率）が減少する特性を有しているので、ゲージ抵抗Ｒｘ１，Ｒｘ３は抵抗値が増大し、ゲージ抵抗Ｒｘ２，Ｒｘ４は抵抗値が減少することになる。従って、図３に示した一対の入力端子ＶＤＤ，ＧＮＤ間に外部電源からの一定の直流電圧を印加しておけば、図３に示した左側のブリッジ回路Ｂｘの出力端子Ｘ１，Ｘ２間の電位差がｘ軸方向の加速度の大きさに応じて変化する。同様に、ｙ軸方向の加速度がかかった場合には図３に示した中央のブリッジ回路Ｂｙの出力端子Ｙ１，Ｙ２間の電位差がｙ軸方向の加速度の大きさに応じて変化し、ｚ軸方向の加速度がかかった場合には図３に示した右側のブリッジ回路Ｂｚの出力端子Ｚ１，Ｚ２間の電位差がｚ軸方向の加速度の大きさに応じて変化する。このようにして、センサ素子１は、各ブリッジ回路Ｂｘ〜Ｂｚそれぞれの出力電圧の変化を検出することにより、センサ素子１に作用したｘ軸方向，ｙ軸方向，及びｚ軸方向それぞれの加速度を検出することができる。
【００１８】
〔パッケージの構成〕
パッケージ３は、一面が開放された矩形箱状に形成され、センサ素子１における矩形枠状のフレーム部１１の３箇所が球状の第１のスペーサ５２が混合された第１のダイボンド材（例えば弾性率が１ＭＰａ以下のシリコーン樹脂等のシリコーン系樹脂）５１からなる第１の接着部５によりパッケージ３の内底面３ａに固着されている。センサ素子１は、第１の仮想三角形の３つの頂点に対応する３箇所において、第１の接着部５によりパッケージ３の内底面３ａに固着されている。具体的には、センサ素子１は、外周形状が矩形状（本実施形態では正方形状）であり、パッド１９の配列方向に沿った一辺の両端付近と、この１辺に平行な１辺の中央付近との３箇所が第１の接着部５によりパッケージ３の内底面３ａに固着されている。
【００１９】
従って、センサ素子１とパッケージ３の内底面３との間には、重り部１２の変位を可能とする第１のギャップが形成され、第１のギャップのギャップ長は、第１のスペーサ５２の直径により決まるので、センサ素子１とパッケージ３の内底面３ａとのギャップ長の精度の向上を図れ、重り部１２の角な変位をより確実に規制することができる。第１のスペーサ５２の直径は、例えば３〜３０μｍ程度の範囲内で適宜設定すればい。第１のスペーサ５２をシリカ又はシリコンにより形成すれば、プラスチックにより形成する場合と比較して、第１のスペーサ５２の寸法精度を高めることができる。第１のダイボンド材５１における第１のスペーサ５２の混合割合は１〜２０％程度の範囲内で適宜設定すればよい。
【００２０】
〔半導体素子の構成〕
半導体素子２は、センサ素子１の出力信号を増幅する増幅回路、出力信号のオフセット（オフセット電圧）を調整するオフセット調整回路、出力信号の温度補償を行う温度補償回路等が集積化されたＡＳＩＣであり、シリコンウェアを用いて形成してある。半導体素子２は、センサ素子１の重り部１２及び撓み部１２の角な変位を規制するストッパを兼ねており、センサ素子１の一表面との間に所定間隔のギャップが形成され、且つ、センサ素子１の一表面側の複数のパッド１９が露出するようにセンサ素子１に重ねて配置されている。従って、半導体素子２をセンサ素子１に固着した後で、センサ素子１の一表面側の各パッド１９と半導体素子２の一表面側の一部のパッド２９とをそれぞれボンディングワイヤ８を介して電気的に接続することができる。
【００２１】
半導体素子２は、第２の仮想三角形の３つの頂点に対応する３箇所が球状の第２のスペーサ６２が混合された第２のダイボンド材（例えば弾性率が１ＭＰａ以下のシリコーン樹脂等のシリコーン系樹脂）６１からなる第２の接着部６によりセンサ素子１に固着されている。具体的には、半導体素子２は、外周形状が矩形状（本実施形態では正方形状）であって、各辺の寸法がセンサ素子１の各辺の寸法よりもやや大きくなっており、４辺のうちのセンサ素子１のパッド１９の配列方向に沿った１辺と、当該１辺に隣り合う２辺との３辺それぞれに沿って複数のパッド２９が配列されており、センサ素子１のパッド１９の配列方向に沿った１辺の両端付近と、この１辺に平行な辺の中央付近との３箇所が第２の接着部６によりセンサ素子１の一表面側の外周部（センサ素子１の一表面側においてフレーム部１１）に固着されている。
【００２２】
従って、センサ素子１と半導体素子２との間には、重り部１２の変位を可能とする第２のギャップが形成され、第２のギャップのギャップ長は、第２のスペーサ６２の直径により決まるので、センサ素子１と半導体素子２とのギャップ長の精度の向上を図れ、重り部１２の過度な変位をより確実に規制することができる。第２のスペーサ６２の直径は、例えば３〜３０μｍ程度の範囲内で適宜設定すればよい。第２のスペーサ６２をシリカ又はシリコンにより形成すれば、プラスチックにより形成した場合と比較して、第２のスペーサ６２の寸法精度を高めることができる。第２のダイボンド材６１における第２のスペーサ６２の混合割合は１〜２０％の範囲内で適宜設定すればよい。
【００２３】
本実施形態の加速度センサモジュールは、第１の接着部５と第２の接着部６とがセンサ素子１の厚み方向において重なる位置に配置されている。すなわち、本実施形態では、第１の仮想三角形と第２の仮想三角形とが同じ形状に設定されている。またパッケージ３は、内底面３ａにおいてセンサ素子１と重複する領域とは異なる部位から突出する矩形枠状の突台部３ｂを備え、突台部３ｂの先端面に半導体素子２の複数のパッド２９それぞれとボンディングワイヤ９を介して電気的に接続される複数の端子パターン３６が露出している。各端子パターン３６は、パッケージ３の外部に露出した外部接続用電極部（図示せず）と電気的に接続されている。本実施形態では、パッケージ３を多層積層型セラミックパッケージ（積層セラミックパッケージ）により構成してあり、積層する複数枚のシートのうちパッケージ３の底面に対応するシート上に積層するシートの厚み寸法を突台部３ｂの突出寸法に設定してある。また半導体素子２は、センサ素子１の厚み方向において大部分がセンサ素子１に重なるように配置されているが、一部は突台部３ｂに重なっている。
【００２４】
〔センサモジュールの製造方法〕
始めに、パッケージ３の内底面３ａ上の３箇所に常温下で第１の接着剤５ａ（第１のスペーサ５２が混合された第１のダイボンド材５１）をディスペンサ等により塗布することによって、図4(a)に示す構造を得る。センサ素子１のチップサイズが１〜１０ｍｍ□、厚みが０．１〜１ｍｍ程度である場合、第１の接着剤５ａはφ２００〜１０００μｍ程度の領域に塗布すればよい。
【００２５】
次に、センサ素子１と搭載して第１の接着剤５ａを硬化させることでセンサ素子１を第１の接着部５によりパッケージ３の内底面３ａに固着することによって、図4(b)に示す構造を得る。センサ素子１を搭載した後、第１の接着剤５ａが硬化するように所定温度（例えば１５０℃）に加熱するとパッケージ３の底壁が熱変形し、その後に常温になるとパッケージ３の底壁が熱変形のない状態に戻ろうとする。本実施形態では、センサ素子１はパッケージ３の底壁が熱変形した状態で固定されているが、パッケージ３の内底面３ａに対し３箇所のみしか第１の接着部５により固着されていないので、常温に戻った時に温度変化によるパッケージ３の底壁側の変形がセンサ素子１にはセンサ素子１の傾きとして伝わり、センサ素子１の表面を３点で決定でき、センサ素子１が変形して応力が発生することを防止できる。パッケージ３が常温に戻った時にセンサ素子１は若干傾くが、高低差がナノメータレベルの傾きであり、特に問題はない。
【００２６】
上述のようにセンサ素子１を第１の接着部５によりパッケージ３の内底面３ａに固着した後、センサ素子１のフレーム部１１上野３箇所に常温下で第２の接着剤６ａ（第２のスペーサ６２が混合された第２のダイボンド材６１）をディスペンサ等により塗布することによって、図4(c)に示す構造を得る。センサ素子１のチップサイズが１〜１０ｍｍ□、厚みが０．１〜１ｍｍ程度である場合、第１の接着剤５ａはφ２００〜１０００μｍ程度の領域に塗布すればよい。その後、半導体素子２をセンサ素子１に搭載して第２の接着剤６ａを硬化させることで半導体素子２を第２の接着部６によりセンサ素子１に固着することによって、図4(d)に示す構造を得る。
【００２７】
この際、センサ素子１のパッド１９の配列方向に沿った１辺に平行な辺の中央付近に塗布した第２の接着剤６ａが撓み部１３及び重り部１２方向に流れ出すことによって、加速度センサの特性に影響を及ぼす可能性がある。そこで図5(a), (b)に示すように、センサ素子１のパッド１９の配列方向に沿った１辺に平行な辺の中央付近に塗布した第２の接着剤６ａから見た撓み部１３及び重り部１２方向には、シリコン層１０ｃをエッチング加工することにより溝部４１を形成することが望ましい。このような構成によれば、第２の接着剤６ａが撓み部１３及び重り部１２方向に流れ出すことを抑制できる。また第２の接着剤６ａから撓み部１３に伝達する応力を緩和することもできる。また溝部４１を形成する際には、絶縁層１０ｂをエッチングストッパとすることにより、溝部４１の深さを容易に制御することができる。
【００２８】
なお溝部４１を重り部１２の周囲を全て囲むように形成すると、溝部４１よりも外側で配線を取り出すことができなくなるので、溝部４１よりも内側にパッド１９を形成しなければならない。そして溝部４１よりも内側にパッド１９を形成すると、センサ素子１の大きさがパッド１９の大きさの分だけ大きくなってしまう。以上のことから、溝部４１は重り部１２の周囲を全て囲まないようすることが望ましい。また図６に示すように、パッド１９の配列方向に沿った１辺に平行な辺の中央付近に塗布した第２の接着剤６ａに対してだけでなく、パッド１９の配列方向に沿った一辺の両端付近に塗布した第２の接着剤６ａに対しても溝部４１を形成してもよい。このような構成によれば、第２の接着剤６ａから撓み部１３に伝達する応力をより緩和することができる。
【００２９】
また図７に示すように、撓み部１３とパッド１９との間に溝部４１を形成するようにしてもよい。このような構成によれば、パッド１９にボンディングワイヤ８を接続する際に撓み部１３に伝達される応力をより緩和することができる。また図８に示すように、パッド１９の配列方向に沿った一辺の両端付近に塗布した第２の接着剤６ａに対し形成した溝部４１と、撓み部１３とパッド１９との間に形成した溝部４１とを連続的に同時成形してもよい。
【００３０】
そして最後に、センサ素子１のパッド１９と半導体素子２のパッド２９とをボンディングワイヤ８により電気的に接続し、半導体素子２のパッド２９とパッケージ３の端子パターン３１とをボンディングワイヤ９により電気的に接続することによって、図4(e)に示す構造を得て、その後、蓋体を所定雰囲気中（例えば不活性ガス中）でパッケージ３の地理付部３２に溶接すればよい。
【００３１】
以上の説明から明らかなように、本発明の実施形態となるセンサモジュールでは、センサ素子１が、第１の仮想三角形の３つの頂点に対応する３箇所において、球状の第１のスペーサ５２を混合した第１のダイボンド材５１からなる第１の接着部５によりパッケージ３の内底面３ａに固着され、半導体素子２が、第２の仮想三角形の３つの頂点に対応する３箇所において、球状の第２のスペーサ６２を混合した第２のダイボンド材６１からなる第２の接着部６によりセンサ素子１に固着されているので、パッケージ３への実装時や実装後の温度変化に起因したセンサ素子１への応力を低減することが可能で、且つ、第１のスペーサ５２の直径によりセンサ素子１とパッケージの３の内底面３ａとの間のギャップ長を規定することができ、第２のスペーサ６２の直径によりセンサ素子１と半導体素子２との間のギャップ長を規定することができ、センサ素子１の厚み方向の両側それぞれに所望のギャップ長を確保することが可能になる。
【００３２】
また本実施形態のセンサモジュールでは、第１の接着部５と第２の接着部６とがセンサ素子１の厚み方向において異なる位置に配置されているので、温度変化に起因してセンサ素子１に生じる応力をより低減することができる。本実施形態のセンサモジュールのようにセンサ素子１が加速度センサチップであれば、フレーム部１１の４つの角部を固着した場合（つまり４箇所で固着した場合）やフレーム１１を全周にわたって固着した場合と比較して、パッケージ３からセンサ素子１への応力が撓み部１３に作用しにくく安定した子江戸の高い加速度測定が可能となる。
【００３３】
また本発明の実施形態となるセンサモジュールでは、センサ素子１のパッド１９の配列方向に沿った１辺に平行な辺の中央付近に塗布した第２の接着剤６ａから見た撓み部１３及び重り部１２方向には、シリコン層１０ｃをエッチング加工することにより溝部４１が形成されているので、第２の接着剤６ａが撓み部１３及び重り部１２方向に流れ出すことによって加速度センサの特性に影響を及ぼすことを抑制できる。
【００３４】
また本実施形態のセンサモジュールでは、第１のダイボンド材５１としてエポキシ樹脂と比較して弾性率が低いシリコーン系樹脂を用いることにより、パッケージ３からセンサ素子１への応力の伝達を抑制する（つまり応力を緩和する）ことができ、第２のダイボンド材６１としてエポキシ樹脂に比べて弾性率の低いシリコーン系樹脂を用いることにより、半導体素子２からセンサ素子１への応力の伝達を抑制する（つまり応力を緩和する）ことができる。
【００３５】
以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、この実施の形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、上記実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態となるセンサモジュールの構成を示す概略平面図及び概略断面である。
【図２】図１に示すセンサモジュールの要部の構成を示す概略平面図及び概略断面図である。
【図３】図１に示すセンサモジュールにおけるセンサ素子の構成を示す回路図である。
【図４】図１に示すセンサモジュールの製造方法を説明するための工程図である。
【図５】本発明の実施形態となるセンサ素子の構成を示す概略平面図及び概略断面図である。
【図６】図５に示すセンサ素子の変形例の構成を示す概略平面図である。
【図７】図５に示すセンサ素子の変形例の構成を示す概略平面図である。
【図８】図５に示すセンサ素子の変形例の構成を示す概略平面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１：センサ素子
２：半導体素子
３：パッケージ
３ａ：内底面
３ｂ：突台部
５：第１の接着部
６：第２の接着部
８，９：ボンディングワイヤ
１９，２９：パッド
３１：端子パターン
５１：第１のダイボンド材
５２：第１のスペーサ
６１：第２のダイボンド材
６２：第２のスペーサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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