(57)【要約】【課題】接合材に発生する応力を低減させる構造を有する機能素子、かかる機能素子を効率よく製造する機能素子の製造方法、ならびに、かかる機能素子を備える電子機器および移動体を提供すること。【解決手段】第１基体と、第２基体と、前記第１基体と前記第２基体とを接合し、前記第１基体側と前記第２基体側とで線膨張係数が異なっている接合材と、前記第１基体と前記第２基体との間の収容空間に設けられている素子部と、を有し、前記第１基体の線膨張係数をα１とし、前記第２基体の線膨張係数をα４とし、前記接合材のうち前記第１基体側の部位の線膨張係数をα２とし、前記接合材のうち前記第２基体側の部位の線膨張係数をα３としたとき、α１＞α２＞α３＞α４の関係を満たすことを特徴とする機能素子。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基体と、
第２基体と、
前記第１基体と前記第２基体とを接合し、前記第１基体側と前記第２基体側とで線膨張係数が異なっている接合材と、
前記第１基体と前記第２基体との間の収容空間に設けられている素子部と、
を有し、
前記第１基体の線膨張係数をα１とし、
前記第２基体の線膨張係数をα４とし、
前記接合材のうち前記第１基体側の部位の線膨張係数をα２とし、
前記接合材のうち前記第２基体側の部位の線膨張係数をα３としたとき、
α１＞α２＞α３＞α４の関係を満たすことを特徴とする機能素子。
【請求項２】
前記第１基体のうち前記接合材側の表面は、ＳｉＯ２を含んでおり、
前記第２基体のうち前記接合材側の表面は、シリコンを含んでいる請求項１に記載の機能素子。
【請求項３】
前記接合材のうち前記第１基体側は、ホウ酸ガラスを主成分とし、
前記接合材のうち前記第２基体側は、ケイ酸ガラスを主成分としている請求項１または２に記載の機能素子。
【請求項４】
前記接合材は、フィラーを含んでおり、
前記接合材の前記第１基体側と前記第２基体側とで前記フィラーの濃度が異なっている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の機能素子。
【請求項５】
前記フィラーは、セラミック材料を含む請求項４に記載の機能素子。
【請求項６】
前記接合材は、前記第１基体側に位置する第１接合部と前記第２基体側に位置する第２接合部とを備えており、
前記第１接合部は、前記第２接合部を覆うように設けられている請求項１ないし５のいずれか１項に記載の機能素子。
【請求項７】
第１基体と、
第２基体と、
前記第１基体と前記第２基体とを接合している接合材と、
前記第１基体と前記第２基体との間の収容空間に設けられている素子部と、
を有する機能素子を製造する方法であって、
固化後の線膨張係数が前記第１基体より小さく前記第２基体より大きい第２塗膜を、前記第２基体の表面に形成するとともに、固化後の線膨張係数が前記第１基体より小さく前記第２塗膜の固化物より大きい第１塗膜を、前記第２塗膜の表面に形成する工程と、
前記第１塗膜および前記第２塗膜を介して、前記第１基体と前記第２基体とを重ねる工程と、
前記第１塗膜および前記第２塗膜を固化させて前記接合材を得る工程と、
を有することを特徴とする機能素子の製造方法。
【請求項８】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の機能素子を備えることを特徴とする電子機器。
【請求項９】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の機能素子を備えることを特徴とする移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機能素子、機能素子の製造方法、電子機器および移動体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ジャイロセンサー、加速度センサー等の機能素子では、一般に気密封止されたパッケージが用いられる。
【０００３】
このような気密封止されたパッケージとしては、例えば、ベースウェハとキャップウェハとをガラスフリット（または低融点ガラス）で接合し、内部空間に可動素子を封入可能な構造が提案されている（例えば、特許文献１等）。
【０００４】
ガラスフリットは、加熱されると粘度が低くなり、冷却されると固化する。このため、この性質に基づいてベースウェハとキャップウェハとを気密的に接合することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３１１９６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、ベースウェハやキャップウェハはガラスウェハを用いて形成されている。
一方、ガラスフリットの熱膨張係数は、ガラスウェハの熱膨張係数と異なっているため、ベースウェハとキャップウェハとの接合界面には、この熱膨張係数の差に基づく応力が発生する。このようにして発生した応力が局所的に集中すると、接合界面の剥離等の不具合を発生させるおそれがある。
【０００７】
本発明の目的は、接合材に発生する応力を低減させる構造を有する機能素子、かかる機能素子を効率よく製造する機能素子の製造方法、ならびに、かかる機能素子を備える電子機器および移動体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の機能素子は、第１基体と、
第２基体と、
前記第１基体と前記第２基体とを接合し、前記第１基体側と前記第２基体側とで線膨張係数が異なっている接合材と、
前記第１基体と前記第２基体との間の収容空間に設けられている素子部と、
を有し、
前記第１基体の線膨張係数をα１とし、
前記第２基体の線膨張係数をα４とし、
前記接合材のうち前記第１基体側の部位の線膨張係数をα２とし、
前記接合材のうち前記第２基体側の部位の線膨張係数をα３としたとき、
α１＞α２＞α３＞α４の関係を満たすことを特徴とする。
【０００９】
これにより、接合材に発生する応力を低減させる構造を有する機能素子が得られる。その結果、より信頼性の高い機能素子が得られる。
【００１０】
本発明の機能素子では、前記第１基体のうち前記接合材側の表面は、ＳｉＯ２を含んでおり、
前記第２基体のうち前記接合材側の表面は、シリコンを含んでいることが好ましい。
【００１１】
これにより、第１基体および第２基体は、接合材との密着強度が特に良好になるため、より信頼性の高い機能素子の実現に寄与する。
【００１２】
本発明の機能素子では、前記接合材のうち前記第１基体側は、ホウ酸ガラスを主成分とし、
前記接合材のうち前記第２基体側は、ケイ酸ガラスを主成分としていることが好ましい。
【００１３】
これにより、第１基体がホウ酸ガラスを含んでいる場合、ホウ酸ガラスという共通した成分を有することになるので、密着性、濡れ性等の観点から、接合材が優れた特性を示す。同様に、第２基体がケイ素（シリコン）を含んでいる場合、ケイ素という共通した成分を有することになるので、密着性、濡れ性等の観点から、接合材が優れた特性を示す。
【００１４】
本発明の機能素子では、前記接合材は、フィラーを含んでおり、
前記接合材の前記第１基体側と前記第２基体側とで前記フィラーの濃度が異なっていることが好ましい。
【００１５】
これにより、接合材の第１基体側と第２基体側とで主成分が同じであっても、双方の線膨張係数を容易に異ならせることができる。
【００１６】
本発明の機能素子では、前記フィラーは、セラミック材料を含むことが好ましい。
これにより、フィラーは、各種特性に優れた低熱膨張性フィラーとなり、接合材の線膨張係数を低下させることができる。
【００１７】
本発明の機能素子では、前記接合材は、前記第１基体側に位置する第１接合部と前記第２基体側に位置する第２接合部とを備えており、
前記第１接合部は、前記第２接合部を覆うように設けられていることが好ましい。
【００１８】
これにより、接合材の接合強度を高めるとともに、気密特性の向上にも寄与する。また、第１接合部と第２接合部との間にボイド（空隙）が発生し難くなる。このため、気密特性がより良好で信頼性のより高いパッケージ（機能素子）を実現することができる。
【００１９】
本発明の機能素子の製造方法は、第１基体と、
第２基体と、
前記第１基体と前記第２基体とを接合している接合材と、
前記第１基体と前記第２基体との間の収容空間に設けられている素子部と、
を有する機能素子を製造する方法であって、
固化後の線膨張係数が前記第１基体より小さく前記第２基体より大きい第２塗膜を、前記第２基体の表面に形成するとともに、固化後の線膨張係数が前記第１基体より小さく前記第２塗膜の固化物より大きい第１塗膜を、前記第２塗膜の表面に形成する工程と、
前記第１塗膜および前記第２塗膜を介して、前記第１基体と前記第２基体とを重ねる工程と、
前記第１塗膜および前記第２塗膜を固化させて前記接合材を得る工程と、
を有することを特徴とする。
【００２０】
これにより、接合材に発生する応力を低減させる構造を有し信頼性の高い機能素子を製造することができる。
【００２１】
本発明の電子機器は、本発明の機能素子を備えることを特徴とする。
これにより、優れた信頼性を有する電子機器が得られる。
【００２２】
本発明の移動体は、本発明の機能素子を備えることを特徴とする。
これにより、優れた信頼性を有する移動体が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の機能素子の第１実施形態を模式的に示す平面図である。
【図２】図１に示す機能素子のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図１に示す加速度センサー素子の平面図である。
【図４】図１に示す加速度センサー素子の平面図である。
【図５】図１に示す加速度センサー素子の平面図である。
【図６】図１に示す角速度センサー素子の平面図である。
【図７】図１に示す角速度センサー素子の平面図である。
【図８】図１に示す角速度センサー素子の平面図である。
【図９】図２に示す機能素子の部分拡大図である。
【図１０】図９に示す接合材の変形例を示す図である。
【図１１】図９に示す接合材の変形例を示す図である。
【図１２】図９に示す接合材の別の変形例を示す図である。
【図１３】図２に示す機能素子の製造方法の手順を示す工程図である。
【図１４】図２に示す機能素子の製造方法を説明する断面図である。
【図１５】図２に示す機能素子の製造方法を説明する断面図である。
【図１６】図２に示す機能素子の製造方法を説明する断面図である。
【図１７】図２に示す機能素子の製造方法を説明する断面図である。
【図１８】図２に示す機能素子の製造方法を説明する断面図である。
【図１９】図２に示す機能素子の製造方法を説明する断面図である。
【図２０】図２に示す機能素子の製造方法を説明する断面図である。
【図２１】図２に示す機能素子の製造方法を説明する断面図である。
【図２２】図２に示す機能素子の製造方法を説明する断面図である。
【図２３】本発明の機能素子の第２実施形態を模式的に示す断面図である。
【図２４】機能素子装置を示す断面図である。
【図２５】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。
【図２６】本発明の電子機器を適用した携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を示す斜視図である。
【図２７】本発明の電子機器を適用したデジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。
【図２８】本発明の移動体を適用した自動車を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の機能素子、機能素子の製造方法、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。
【００２５】
＜第１実施形態＞
まず、第１実施形態について説明する。
【００２６】
図１は、本発明の機能素子の第１実施形態を模式的に示す平面図である。図２は、図１に示す機能素子のＡ−Ａ線断面図である。図３ないし図５は、それぞれ、図１に示す加速度センサー素子の平面図である。図６ないし図８は、それぞれ、図１に示す角速度センサー素子の平面図である。なお、以下の説明では、互いに直交する３つの軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸とする。また、Ｘ軸に沿う方向を「Ｘ軸方向」とも言い、Ｙ軸方向に沿う方向を「Ｙ軸方向」とも言い、Ｚ軸に沿う方向を「Ｚ軸方向」とも言う。
【００２７】
［機能素子］
図１に示す機能素子１は、角速度および加速度を検出することのできる複合センサーである。特に、本実施形態に係る機能素子１は、角速度として、Ｘ軸まわりの角速度ωｘ、Ｙ軸まわりの角速度ωｙおよびＺ軸まわりの角速度ωｚをそれぞれ独立して検出することができ、加速度として、Ｘ軸方向の加速度Ａｘ、Ｙ軸方向の加速度ＡｙおよびＺ軸方向の加速度Ａｚをそれぞれ独立して検出することができる、いわゆる「６軸検出複合センサー」である。このような機能素子１は、複数の物理量を検出でき、検出軸も多いため、極めて利便性に優れている。
【００２８】
機能素子１は、図２に示すように、基板３１と、蓋体３２と、基板３１と蓋体３２とを接合している接合材３３と、を備えたパッケージ３を有している。このようなパッケージ３には、第１収容部Ｓ１および第２収容部Ｓ２が独立して設けられており、第１収容部Ｓ１には３つの加速度センサー素子７、８、９（素子部）が収容され、第２収容部Ｓ２には３つの角速度センサー素子４、５、６（素子部）が収容されている。なお、図１では、蓋体３２および接合材３３を透視してパッケージ３の内部を図示している。併せて、図１では、図２に示す蓋体３２のうち基板３１との接合面の縁部を破線にて示している。また、図１のＡ−Ａ線は、３つの加速度センサー素子７、８、９のうちの一部、および、３つの角速度センサー素子４、５、６のうちの一部のみを通過しているが、図２では、説明の便宜上、全部の素子の符号を図示している。同様に、図１のＡ−Ａ線は、３つの凹部３７、３８、３９のうちの一部、および、３つの凹部３４、３５、３６のうちの一部のみを通過しているが、図２では、説明の便宜上、全部の凹部の符号を図示している。なお、図２では、説明の便宜上、一部の封止材３３が端子Ｔと素子部とを繋ぐ配線上に設けられているように図示しているが、図２の紙面厚さ方向の前後では、大部分において基板３１と蓋体３２との間に接合材３３が設けられている。
【００２９】
本実施形態では、基板３１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）から構成され、蓋体３２は、例えばシリコンから構成されている。なお、このような材料で基板３１を構成することで、基板３１と加速度センサー素子７、８、９との間、および、基板３１と角速度センサー素子４、５、６との間を、それぞれ陽極接合によって接合することができる。ただし、基板３１および蓋体３２の材料は、これに限定されない。
【００３０】
また、蓋体３２の天井部には、第１収容部Ｓ１の内外を連通する第１貫通孔３２１と、第２収容部Ｓ２の内外を連通する第２貫通孔３２２と、が設けられており、第１貫通孔３２１は、第１封止材３３１によって封止され、第２貫通孔３２２は、第２封止材３３２によって封止されている。第１貫通孔３２１を介して第１収容部Ｓ１を所望の雰囲気とした後、第１貫通孔３２１を第１封止材３３１で封止することで第１収容部Ｓ１の雰囲気を維持することができ、同様に、第２貫通孔３２２を介して第２収容部Ｓ２を所望の雰囲気とした後、第２貫通孔３２２を第２封止材３３２で封止することで第２収容部Ｓ２の雰囲気を維持することができる。
【００３１】
−加速度センサー素子−
次に、加速度センサー素子７、８、９について簡単に説明する。第１収容部Ｓ１内には、基板３１の上面に開放する３つの凹部３７、３８、３９が設けられており、凹部３７上に加速度センサー素子７が配置され、凹部３８上に加速度センサー素子８が配置され、凹部３９上に加速度センサー素子９が配置されている。
【００３２】
また、図２に示す蓋体３２の下面には、上方に向かって凹没してなる凹部３２３が設けられている。この凹部３２３および上述した３つの凹部３７、３８、３９により、第１収容部Ｓ１が構成されている。
【００３３】
図３に示す加速度センサー素子７は、Ｘ軸方向の加速度Ａｘを検出するセンサー素子である。加速度センサー素子７は、可動部７１と、バネ部７２と、固定部７３と、固定検出電極７４、７５と、を有する構造体７０を備えている。このような構造体７０は、リン、ボロン等の不純物がドープされた導電性のシリコン基板をエッチング（例えば、反応性イオンエッチング等のドライエッチング）によってパターニングすることで一括形成されている。
【００３４】
可動部７１は、基部７１１と、基部７１１からＹ軸方向両側に突出している複数の可動検出電極７１２と、を有している。そして、基部７１１の両端部にバネ部７２の一端部が接続されている。バネ部７２の他端部は、固定部７３に接続されており、固定部７３は、基板３１に固定されている。また、固定検出電極７４、７５は、図２に示す基板３１に固定されており、可動検出電極７１２を間に挟んで設けられている。そして、可動検出電極７１２と固定検出電極７４、７５との間に、それぞれ、静電容量が形成されている。
【００３５】
基板３１の凹部３７の周囲には溝部３７１、３７２、３７３が設けられており、溝部３７１、３７２、３７３内には配線Ｌ７１、Ｌ７２、Ｌ７３が設けられている。配線Ｌ７１は、導電性バンプＢ７１を介して固定部７３と電気的に接続されており、配線Ｌ７２は、導電性バンプＢ７２を介して固定検出電極７４と電気的に接続されており、配線Ｌ７３は、導電性バンプＢ７３を介して固定検出電極７５と電気的に接続されている。また、配線Ｌ７１、Ｌ７２、Ｌ７３の一端部は、それぞれ、端子Ｔとなっており、蓋体３２の外側に位置している（図１、２参照）。
【００３６】
このような加速度センサー素子７は、次のようにして加速度Ａｘを検出することができる。加速度Ａｘが機能素子１に加わると、加速度Ａｘの大きさに基づいて、可動部７１が、バネ部７２を弾性変形させながら、Ｘ軸方向に変位する。可動部７１が変位することで、可動検出電極７１２と固定検出電極７４とのギャップおよび可動検出電極７１２と固定検出電極７５とのギャップが変化し、それに伴って、これらの間の静電容量が変化する。そのため、この静電容量の変化量に基づいて加速度Ａｘを検出することができる。
【００３７】
図４に示す加速度センサー素子８は、Ｙ軸方向の加速度Ａｙを検出するセンサー素子である。加速度センサー素子８は、前述した加速度センサー素子７の向きを９０°回転させた以外は、加速度センサー素子７と同様である。そのため、加速度センサー素子８の説明は、省略する。
【００３８】
図５に示す加速度センサー素子９は、Ｚ軸方向の加速度Ａｚを検出するセンサー素子である。加速度センサー素子９は、可動部９１と、梁部９２と、固定部９３と、を有する構造体９０を備えている。このような構造体９０は、前述の構造体７０と同様に、リン、ボロン等の不純物がドープされた導電性のシリコン基板をエッチングによってパターニングすることで一括形成されている。
【００３９】
可動部９１は、梁部９２によって固定部９３に接続されており、固定部９３は、図２に示す基板３１に固定されている。このような可動部９１は、梁部９２により形成された回動軸Ｊ９まわりにシーソー揺動するようになっている。また、可動部９１は、平面視で、回動軸Ｊ９の一方側に位置する可動検出電極９１１と、回動軸Ｊ９の他方側に位置する可動検出電極９１２と、を有し、可動検出電極９１１、９１２は、加速度Ａｚが加わったときの回転モーメントが互いに異なるように設計されている。また、凹部３９の底面には、可動検出電極９１１と対向する固定検出電極９４と、可動検出電極９１２と対向する固定検出電極９５と、が設けられている。そして、可動検出電極９１１、９１２と固定検出電極９４、９５との間に、それぞれ、静電容量が形成されている。
【００４０】
基板３１の凹部３９の周囲には溝部３９１、３９２、３９３が設けられており、溝部３９１、３９２、３９３内には配線Ｌ９１、Ｌ９２、Ｌ９３が設けられている。配線Ｌ９１は、導電性バンプＢ９１を介して固定部９３と電気的に接続されており、配線Ｌ９２は、固定検出電極９４と電気的に接続されており、配線Ｌ９３は、固定検出電極９５と電気的に接続されている。また、配線Ｌ９１、Ｌ９２、Ｌ９３の一端部は、端子Ｔとなっており、蓋体３２の外側に位置している（図１、２参照）。
【００４１】
このような加速度センサー素子９は、次のようにして加速度Ａｚを検出することができる。加速度Ａｚが機能素子１に加わると、可動部９１は、回動軸まわりにシーソー揺動する。このような可動部９１のシーソー揺動によって、可動検出電極９１１と固定検出電極９４とのギャップおよび可動検出電極９１２と固定検出電極９５とのギャップが変化し、それに伴って、これらの間の静電容量が変化する。そのため、この静電容量の変化量に基づいて加速度Ａｚを検出することができる。
【００４２】
このような加速度センサー素子７、８、９が収容されている第１収容部Ｓ１は、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスが封入されて、使用温度（−４０℃以上８０℃以下程度）で、ほぼ大気圧（例えば、２．０×１０４Ｐａ以上２．０×１０５Ｐａ以下程度）となっている。第１収容部Ｓ１を大気圧とすることで、粘性抵抗が増してダンピング効果が発揮され、加速度センサー素子７、８、９の可動部７１、８１、９１の振動を速やかに収束（停止）させることができる。そのため、加速度Ａｘ、Ａｙ、Ａｚの検出精度が向上する。
【００４３】
−角速度センサー素子−
次に、角速度センサー素子４、５、６について簡単に説明する。第２収容部Ｓ２内には、基板３１の上面に開放する３つの凹部３４、３５、３６が設けられており、凹部３４上に角速度センサー素子４が配置され、凹部３５上に角速度センサー素子５が配置され、凹部３６上に角速度センサー素子６が配置されている。
【００４４】
また、図２に示す蓋体３２の下面には、上方に向かって凹没してなる凹部３２４が設けられている。この凹部３２４および上述した３つの凹部３４、３５、３６により、第２収容部Ｓ２が構成されている。
【００４５】
図６に示す角速度センサー素子４は、Ｘ軸まわりの角速度ωｘを検出するセンサー素子である。角速度センサー素子４は、Ｙ軸方向に並んだ２つの構造体４０（４０ａ、４０ｂ）を有している。各構造体４０は、振動部４１と、駆動バネ部４２と、固定部４３と、可動駆動電極４４と、固定駆動電極４５、４６と、検出用フラップ板４７と、梁部４８と、を有している。このような構造体４０は、リン、ボロン等の不純物がドープされた導電性のシリコン基板をエッチングによってパターニングすることで一括形成されている。
【００４６】
振動部４１は、矩形の枠体であり、その４隅に駆動バネ部４２の一端部が接続されている。駆動バネ部４２の他端部は、固定部４３に接続されており、固定部４３は、図２に示す基板３１に固定されている。また、可動駆動電極４４は、振動部４１に設けられている。一方、固定駆動電極４５、４６は、図２に示す基板３１に固定されており、可動駆動電極４４を間に挟んで設けられている。
【００４７】
検出用フラップ板４７は、振動部４１の内側に配置されており、梁部４８によって振動部４１に連結されている。検出用フラップ板４７は、梁部４８により形成された回動軸まわりに回動（傾倒）可能となっている。また、凹部３４の底面には、検出用フラップ板４７と対向して固定検出電極４９が設けられており、検出用フラップ板４７と固定検出電極４９との間に静電容量が形成されている。
【００４８】
基板３１の凹部３４の周囲には溝部３４１、３４２、３４３、３４４、３４５が設けられており、溝部３４１、３４２、３４３、３４４、３４５内には配線Ｌ４１、Ｌ４２、Ｌ４３、Ｌ４４、Ｌ４５が設けられている。配線Ｌ４１は、導電性バンプＢ４１を介して固定部４３と電気的に接続されており、配線Ｌ４２は、導電性バンプＢ４２を介して固定駆動電極４５と電気的に接続されており、配線Ｌ４３は、導電性バンプＢ４３を介して固定駆動電極４６と電気的に接続されており、配線Ｌ４４は、構造体４０ａの固定検出電極４９と電気的に接続されており、配線Ｌ４５は、構造体４０ｂの固定検出電極４９と電気的に接続されている。また、配線Ｌ４１、Ｌ４２、Ｌ４３、Ｌ４４、Ｌ４５の一端部は、端子Ｔとなっており、蓋体３２の外側に位置している（図１、２参照）。
【００４９】
以上のような角速度センサー素子４は、次のようにして角速度ωｘを検出することができる。まず、可動駆動電極４４と固定駆動電極４５、４６との間に駆動電圧を印加し、２つの振動部４１をＹ軸方向に互いに逆位相で振動させる。この状態で、機能素子１に角速度ωｘが加わると、コリオリ力が働き、２つの検出用フラップ板４７が回動軸Ｊ４まわりに互いに逆位相で変位する。検出用フラップ板４７が変位することで、検出用フラップ板４７と固定検出電極４９とのギャップが変化し、それに伴ってこれらの間の静電容量が変化する。そのため、この静電容量の変化量に基づいて角速度ωｘを検出することができる。
【００５０】
図７に示す角速度センサー素子５は、Ｙ軸まわりの角速度ωｙを検出するセンサー素子である。角速度センサー素子５は、前述した角速度センサー素子４の向きを９０°回転させた以外（すなわち、Ｘ軸方向に構造体５０ａ、５０ｂが並ぶように配置した以外）は、角速度センサー素子４と同様である。そのため、角速度センサー素子５の説明は、省略する。
【００５１】
図８に示す角速度センサー素子６は、Ｚ軸まわりの角速度ωｚを検出するセンサー素子である。角速度センサー素子６は、Ｘ軸方向に並んだ２つの構造体６０（６０ａ、６０ｂ）を有している。構造体６０は、振動部６１と、可動部６２と、検出バネ部６３と、駆動バネ部６４と、固定部６５と、可動駆動電極６６と、固定駆動電極６７１、６７２と、固定検出電極６８１、６８２と、を有している。このような構造体６０は、リン、ボロン等の不純物がドープされた導電性のシリコン基板をエッチングによってパターニングすることで一括形成されている。
【００５２】
振動部６１は、矩形の枠体であり、その４隅に駆動バネ部６４の一端部が接続されている。駆動バネ部６４の他端部は、固定部６５に接続されており、固定部６５は、図２に示す基板３１に固定されている。可動駆動電極６６は、振動部６１に設けられている。固定駆動電極６７１、６７２は、図２に示す基板３１に固定されており、可動駆動電極６６を間に挟んで設けられている。
【００５３】
可動部６２は、振動部６１の内側に配置されており、検出バネ部６３によって振動部６１に連結されている。可動部６２は、矩形の枠状をなす基部６２１と、基部６２１の内側に配置され、Ｘ軸方向に延在する可動検出電極６２２と、を有している。固定検出電極６８１、６８２は、基板３１に固定されており、可動検出電極６２２を間に挟んで設けられている。そして、可動検出電極６２２と固定検出電極６８１との間、および、可動検出電極６２２と固定検出電極６８２との間には、それぞれ、静電容量が形成されている。
【００５４】
基板３１の凹部３６の周囲には溝部３６１、３６２、３６３、３６４、３６５が設けられており、溝部３６１、３６２、３６３、３６４、３６５内には配線Ｌ６１、Ｌ６２、Ｌ６３、Ｌ６４、Ｌ６５が設けられている。配線Ｌ６１は、導電性バンプＢ６１を介して固定部６５と電気的に接続されており、配線Ｌ６２は、導電性バンプＢ６２を介して固定駆動電極６７１と電気的に接続されており、配線Ｌ６３は、導電性バンプＢ６３を介して固定駆動電極６７２と電気的に接続されており、配線Ｌ６４は、図示しない導電性バンプを介して固定検出電極６８１と電気的に接続されており、配線Ｌ６５は、図示しない導電性バンプを介して固定検出電極６８２と電気的に接続されている。また、配線Ｌ６１、Ｌ６２、Ｌ６３、Ｌ６４、Ｌ６５の一端部は、端子Ｔとなっており、蓋体３２の外側に位置している（図１、２参照）。
【００５５】
以上のような角速度センサー素子６は、次のようにして角速度ωｚを検出することができる。まず、可動駆動電極６６と固定駆動電極６７１、６７２との間に駆動電圧を印加し、駆動バネ部６４を弾性変形させつつ、２つの振動部６１をＸ軸方向に逆位相で振動させる。この状態で、機能素子１に角速度ωｚが加わると、コリオリ力が働き、２つの可動部６２が、検出バネ部６３を弾性変形させつつＹ軸方向に逆位相で振動する。可動部６２が振動することで、可動検出電極６２２と固定検出電極６８１とのギャップおよび可動検出電極６２２と固定検出電極６８２とのギャップが変化し、それに伴ってこれらの間の静電容量が変化する。そのため、この静電容量の変化量に基づいて角速度ωｚを検出することができる。
【００５６】
このような角速度センサー素子４、５、６が収容されている第２収容部Ｓ２は、減圧状態（例えば、０．０１Ｐａ以上１０Ｐａ以下程度）となっている。これにより、粘性抵抗が減り、角速度センサー素子４、５、６の振動部４１、５１、６１を効率的にかつ安定して振動させることができる。そのため、角速度ωｘ、ωｙ、ωｚの検出精度が向上する。
【００５７】
−パッケージ−
機能素子１は、前述したように、基板３１と、蓋体３２と、基板３１と蓋体３２とを接合している接合材３３と、を備えたパッケージ３を有している。
【００５８】
図９は、図２に示す機能素子１の部分拡大図である。
図９に示す接合材３３は、基板３１側（第１基体側）に位置している第１接合部３３ａと、蓋体３２側（第２基体側）に位置している第２接合部３３ｂと、を備えている。そして、第１接合部３３ａおよび第２接合部３３ｂは、線膨張係数が互いに異なっている。すなわち、接合材３３は、基板３１側と蓋体３２側とで線膨張係数が異なっている。
【００５９】
一方、基板３１および蓋体３２も、線膨張係数が互いに異なっている。
そして、基板３１（第１基体）の線膨張係数をα１とし、蓋体３２（第２基体）の線膨張係数をα４とし、接合材３３のうち基板３１側の部位（第１接合部３３ａ）の線膨張係数をα２とし、接合材３３のうち蓋体３２側の部位（第２接合部３３ｂ）の線膨張係数をα３としたとき、機能素子１は、α１＞α２＞α３＞α４の関係を満たしている。
【００６０】
このような機能素子１は、接合材３３の線膨張係数に分布を持たせることによって、基板３１と蓋体３２との熱膨張係数差を緩和することができる。すなわち、接合材３３の線膨張係数が均一ではなく、基板３１側よりも蓋体３２側の方が小さくなるような分布を有していることにより、基板３１と蓋体３２との間の大きな熱膨張係数差が接合材３３によって緩和されることとなる。このため、基板３１と接合材３３との接合界面や蓋体３２と接合材３３との接合界面に発生する熱応力を低減することができ、接合界面の剥離等の不具合が発生するのを抑制することができる。その結果、気密特性が良好で信頼性の高いパッケージ３（機能素子１）を実現することができる。すなわち、接合材３３に発生する応力を低減させる構造を有し、より信頼性の高い機能素子１が得られる。
【００６１】
なお、本実施形態に係る接合材３３は、第１接合部３３ａと第２接合部３３ｂとを備えているが、このような明瞭な区分を有していなくてもよい。すなわち、接合材３３の組成は、基板３１と蓋体３２との間で徐々に変化しており（傾斜組成）、それに伴って線膨張係数も徐々に変化していてもよい。この場合、第１接合部３３ａと第２接合部３３ｂとの間に、視覚的あるいは面分析等の各種二次元分析において明瞭な境界が認められなくてもよい。
【００６２】
また、基板３１の線膨張係数および蓋体３２の線膨張係数とは、それぞれ常温（２５℃）における線膨張係数のことをいう。
【００６３】
また、接合材３３のうち基板３１側の線膨張係数とは、接合材３３のうち基板３１側との接合面において最も広い面積を占めている組成の常温（２５℃）における線膨張係数のことをいう。同様に、接合材３３のうち蓋体３２側の線膨張係数とは、接合材３３のうち蓋体３２側との接合面において最も広い面積を占めている組成の常温における線膨張係数のことをいう。
【００６４】
なお、前述したように、図９に示す接合材３３は、基板３１側に位置している第１接合部３３ａと、蓋体３２側に位置している第２接合部３３ｂと、を備えている。
【００６５】
また、図９に示す第１接合部３３ａは、第２接合部３３ｂを覆うように設けられている。具体的には、図９に示す第２接合部３３ｂのうち、下面（蓋体３２側の面とは反対の面）と側面とが、第１接合部３３ａによって覆われている。その結果、第１接合部３３ａは、基板３１のみでなく、蓋体３２側にも接していることになるため、接合材３３の接合強度を高めるとともに、気密特性の向上にも寄与する。
【００６６】
また、このような構成によれば、第１接合部３３ａと第２接合部３３ｂとの間にボイド（空隙）が発生し難くなる。このため、気密特性がより良好で信頼性のより高いパッケージ３（機能素子１）を実現することができる。
【００６７】
なお、図９に示す接合材３３は、第１接合部３３ａと第２接合部３３ｂの２つを備えているが、さらに第１接合部３３ａと第２接合部３３ｂとの間に別の層を備えていてもよい。この別の層は、その線膨張係数がα２とα３との間の値であるという条件を満たすものであればよい。
【００６８】
接合材３３の厚さは、機能素子１のサイズ等に応じて適宜設定され、特に限定されないが、例えば５μｍ以上５００μｍ以下であるのが好ましく、１０μｍ以上３００μｍ以下であるのがより好ましい。これにより、接合強度と気密特性との両立が図られた接合材３３が得られる。
【００６９】
また、第１接合部３３ａおよび第２接合部３３ｂの厚さも、それぞれ機能素子１のサイズ等に応じて適宜設定されるが、一例として３μｍ以上２００μｍ以下であるのが好ましく、５μｍ以上１００μｍ以下であるのがより好ましい。これにより、接合材３３が厚くなりすぎるのを防止しつつ、接合材３３の線膨張係数を徐々に変化させるという作用をより確実に確保することができる。
【００７０】
なお、第１接合部３３ａの厚さと第２接合部３３ｂの厚さとの比は、特に限定されないものの、第２接合部３３ｂの厚さを１としたとき、第１接合部３３ａの厚さが０．３以上５以下であるのが好ましく、１超３以下であるのがより好ましい。これにより、第１接合部３３ａと第２接合部３３ｂの双方において、線膨張係数を徐々に変化させるという作用を確保することができるため、発明の効果がより確実に奏されることとなる。
【００７１】
また、接合材３３の厚さ、第１接合部３３ａの厚さ、および第２接合部３３ｂの厚さとは、それぞれ平均厚さのことをいい、接合材３３の断面を電子顕微鏡、光学顕微鏡等で観察することによって測定可能である。
【００７２】
一方、接合材３３の幅も、機能素子１のサイズ等に応じて適宜設定され、特に限定されないが、例えば３０μｍ以上１０００μｍ以下であるのが好ましく、５０μｍ以上５００μｍ以下であるのがより好ましい。これにより、接合強度と気密特性との両立が図られた接合材３３が得られる。
【００７３】
また、第２接合部３３ｂを覆うように第１接合部３３ａが設けられている場合、第１接合部３３ａの幅と第２接合部３３ｂとの幅の差は、１０μｍ以上１００μｍ以下であるのが好ましい。このような差を確保することによって、第１接合部３３ａが蓋体３２側にも十分な幅で接するとともに、接合材３３の幅が必要以上に広くなるのを防止することができる。その結果、機能素子１の信頼性と小型化とを両立することができる。
【００７４】
なお、機能素子１は、前述したα１＞α２＞α３＞α４の関係を満たしていればよいが、α１とα２との間、α２とα３との間、およびα３とα４との間は、それぞれ０．０５ｐｐｍ／℃以上の差があるのが好ましく、０．１ｐｐｍ／℃以上の差があるのがより好ましい。このような線膨張係数差があることによって、基板３１と蓋体３２との線膨張係数差にもよるが、接合材３３において適度に線膨張係数が変化することになるため、応力の集中を緩和するという効果がより顕著になる。
【００７５】
接合材３３の構成材料としては、例えば低融点ガラスのようなガラス材料、はんだ、ろう材、金属ペーストのような金属材料、接着剤のような樹脂材料等が挙げられる。このうち、ガラス材料が好ましく用いられ、低融点ガラス材料がより好ましく用いられる。ガラス材料によれば、線膨張係数の調整が比較的容易であるため、基板３１や蓋体３２との間で線膨張係数差を緩和し得る接合材３３を容易に実現することができる。また、接合強度や、耐熱性、脱ガス、気密特性等の観点からも有用である。
【００７６】
低融点ガラスとしては、主成分によって様々な種類があるが、例えば、ホウ酸塩系、ケイ酸塩系、ゲルマネート系、バナデート系、リン酸塩系、テルライド系、ヒ酸塩系等が挙げられる。なお、このような主成分に応じて接合材３３の線膨張係数が異なるため、前述した線膨張係数の大小関係に応じて接合材３３の構成材料が適宜選択される。
【００７７】
このうち、ホウ酸ガラスまたはケイ酸ガラスを主成分とする低融点ガラスが好ましく用いられる。これらは、線膨張係数が比較的低く、基板３１と蓋体３２との間の線膨張係数をとり易い。また、基板３１や蓋体３２の構成材料として用いられることの多い成分と同じ成分を含むため、塗布時の濡れ性が良好になるといった作用があり、接合強度を高め易い。その結果、信頼性の高い機能素子１の実現に寄与する。
【００７８】
ホウ酸ガラスを主成分とする低融点ガラスとしては、主成分以外に、例えば酸化ビスマス、酸化ケイ素、酸化亜鉛、酸化リン、酸化スズ、酸化マグネシウム等が添加されたものが用いられる。
【００７９】
また、ケイ酸ガラスを主成分とする低融点ガラスとしては、主成分以外に、例えば酸化ホウ素、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化リン等が添加されたものが用いられる。
【００８０】
そして、ホウ酸ガラスを主成分とする低融点ガラスは、本実施形態に係る第１接合部３３ａの構成材料として有用である。すなわち、接合材３３のうち基板３１側は、ホウ酸ガラスを主成分としているのが好ましい。
【００８１】
本実施形態では、基板３１が硼珪酸ガラスで構成されていることから、ホウ酸という共通した成分を有するガラス材料は、密着性、濡れ性等の観点から、第１接合部３３ａの構成材料として優れた特性を示す。
【００８２】
一方、ケイ酸ガラスを主成分とする低融点ガラスは、本実施形態に係る第２接合部３３ｂの構成材料として有用である。すなわち、接合材３３のうち基板３１側は、ケイ酸ガラスを主成分としているのが好ましい。
【００８３】
本実施形態では、蓋体３２がシリコンで構成されていることから、ケイ素という共通した成分を有するガラス材料は、密着性、濡れ性等の観点から、第２接合部３３ｂの構成材料として優れた特性を示す。
【００８４】
なお、蓋体３２の表面には、必要に応じて酸化ケイ素を含む被膜が形成されることもある。このような場合には、ケイ酸が共通した成分になるため、蓋体３２と第２接合部３３ｂとの間には、さらなる優れた密着性が付与されることとなる。
【００８５】
以上のような機能素子１の構成材料の組み合わせとしては、例えば、基板３１が硼珪酸ガラス、蓋体３２がシリコン、第１接合部３３ａがホウ酸ガラスを主成分とする低融点ガラス、第２接合部３３ｂがケイ酸ガラスを主成分とする低融点ガラス、という組み合わせが挙げられる。この場合、線膨張係数の組み合わせは、例えば、α１が３．３ｐｐｍ／℃、α２が３．０ｐｐｍ／℃、α３が２．８ｐｐｍ／℃、α４が２．５ｐｐｍ／℃とすることができる。
【００８６】
このうち、基板３１は、接合材３３側の表面が、硼珪酸ガラスや石英ガラス、酸化ケイ素被膜のような材料を含んでいるのが好ましい。すなわち、基板３１（第１基体）のうち接合材３３側の表面がＳｉＯ２を含んでいるのが好ましい。
【００８７】
一方、蓋体３２は、接合材３３側の表面が、シリコンや酸化ケイ素被膜のような材料を含んでいるのが好ましい。すなわち、蓋体３２（第２基体）のうち接合材３３側の表面がシリコンを含んでいるのが好ましい。
【００８８】
このような基板３１および蓋体３２は、接合材３３との密着強度が特に良好になるため、より信頼性の高い機能素子１の実現に寄与する。
【００８９】
一方、第１接合部３３ａおよび第２接合部３３ｂは、上記のように主成分が互いに異なっていてもよいが、主成分が互いに同じであってもよい。そして、主成分以外の添加剤（フィラー等）の種類や量を異ならせることによって、第１接合部３３ａと第２接合部３３ｂとで線膨張係数を異ならせるようにすればよい。
【００９０】
図１０および図１１は、それぞれ図９に示す接合材３３の変形例を示す図である。
図１０および図１１に示す第１接合部３３ａおよび第２接合部３３ｂは、その主成分が互いに同じである。このため、第１接合部３３ａと第２接合部３３ｂとの間には、界面が不明瞭になり、界面における剥離等も生じ難くなる。その結果、両者間の接合強度はより大きくなる。
【００９１】
また、この場合も、第１接合部３３ａと第２接合部３３ｂとで共通する主成分は、基板３１の構成材料または蓋体３２の構成材料に含まれる一部の成分と同じであるのが好ましい。すなわち、本実施形態では、第１接合部３３ａおよび第２接合部３３ｂの共通する主成分が、ホウ酸ガラスまたはケイ酸ガラスを含む成分であるのが好ましい。これにより、基板３１または蓋体３２と接合材３３との密着性が良好になるため、より信頼性の高い機能素子１が得られる。
【００９２】
また、第１接合部３３ａと第２接合部３３ｂとで主成分が互いに同じである場合、図１０に示すように第１接合部３３ａが第２接合部３３ｂよりも大きい体積であってもよく、反対に、図１１に示すように第１接合部３３ａが第２接合部３３ｂよりも小さい体積であってもよい。このような形態では、熱処理に伴う添加剤（フィラー等）の相互拡散を抑制することができる。
【００９３】
この場合、主成分としては、例えばホウ酸ビスマス塩系のガラス材料が好ましく用いられる。このようなガラス材料は、主成分自体も低熱膨張であることから、添加剤（フィラー等）の添加量をあまり多くする必要がなく、塗布性が良好であり、気密特性を確保する観点から有用である。
【００９４】
異なる線膨張係数を与えるための添加剤としては、例えば、線膨張係数が２ｐｐｍ／℃以下の低熱膨張性材料からなるフィラーが好ましく用いられる。具体的には、カルシア、ジルコニア、ジルコン、コージライト、β−スポジュメン、石英ガラス、リン酸ジルコニウム、タングステン酸ジルコニウムのようなセラミック材料を含むものが好ましく用いられる。このようなフィラーは、各種特性に優れた低熱膨張性フィラーとなり、接合材３３の線膨張係数を低下させることができる。
【００９５】
したがって、主成分以外の添加剤として低熱膨張性フィラーを用いる場合、図１０、１１に示すように、第２接合部３３ｂにおける低熱膨張性フィラー３３ｃの含有率（単位体積当たりの含有量）を、第１接合部３３ａにおける低熱膨張性フィラー３３ｃの含有率よりも大きくすればよい。これにより、第２接合部３３ｂの線膨張係数を第１接合部３３ａの線膨張係数よりも小さくすることができる。
【００９６】
以上のような機能素子１の構成材料の組み合わせとしては、例えば、基板３１が硼珪酸ガラス、蓋体３２がシリコン、第１接合部３３ａがホウ酸ビスマス塩系のガラス材料を主成分とし低熱膨張性フィラー３３ｃの含有率が相対的に小さい材料、第２接合部３３ｂがホウ酸ビスマス塩系のガラス材料を主成分とし低熱膨張性フィラー３３ｃの含有率が相対的に大きい材料、という組み合わせが挙げられる。この場合、線膨張係数の組み合わせは、例えば、α１が３．３ｐｐｍ／℃、α２が３．０ｐｐｍ／℃、α３が２．８ｐｐｍ／℃、α４が２．５ｐｐｍ／℃とすることができる。
【００９７】
一方、主成分以外の添加剤として高熱膨張性フィラーを用いる場合には、反対に、第２接合部３３ｂにおける高熱膨張性フィラーの含有率を、第１接合部３３ａにおける高熱膨張性フィラーの含有率よりも小さくすればよい。
【００９８】
以上のように、接合材３３が低熱膨張性フィラー３３ｃや高熱膨張性フィラー（図示せず）のようなフィラーを含むとき、基板３１（第１基体）側と蓋体３２（第２基体）側とでフィラーの濃度（含有率）が異なっていればよい。これにより、第１接合部３３ａ（接合材３３の基板３１側）と第２接合部３３ｂ（接合材３３の蓋体３２側）とで主成分が同じであっても、双方の線膨張係数を容易に異ならせることができる。
【００９９】
なお、フィラーの粒径は、特に限定されないが、平均粒径が０．１μｍ以上２００μｍ以下であるのが好ましく、０．５μｍ以上１００μｍ以下であるのがより好ましい。これにより、接合材３３の気密性を損なうことなく、線膨張係数の調整を図ることができる。
【０１００】
また、接合材３３の構成は、上記のものに限定されない。例えば、第１接合部３３ａを覆うように第２接合部３３ｂが設けられていてもよく、双方が単に積層されている構成であってもよい。
【０１０１】
図１２は、図９に示す接合材３３の別の変形例を示す図である。
図１２に示す第１接合部３３ａおよび第２接合部３３ｂは、第２接合部３３ｂを覆うように第１接合部３３ａが設けられているのではなく、第１接合部３３ａと第２接合部３３ｂとが単に積層されている構成を有している。
このような場合であっても、図９に示す接合材３３と同様の作用、効果が得られる。
【０１０２】
［機能素子１の製造方法］
次に、機能素子１の製造方法（第１実施形態に係る機能素子の製造方法）について説明する。
【０１０３】
図１３は、図２に示す機能素子の製造方法の手順を示す工程図である。図１４ないし図２２は、それぞれ、図２に示す機能素子の製造方法を説明する断面図である。
【０１０４】
機能素子１の製造方法は、前述したように、基板３１（第１基体）および蓋体３２（第２基体）と、基板３１と蓋体３２とを接合している接合材３３と、基板３１と蓋体３２との間の第１収容部Ｓ１（収容空間）に設けられている３つの加速度センサー素子７、８、９（素子部）および第２収容部Ｓ２（収容空間）に設けられている３つの角速度センサー素子４、５、６（素子部）と、を有する機能素子１を製造する方法である。
【０１０５】
具体的には、固化後の熱膨張係数が基板３１より小さく蓋体３２より大きい第２塗膜３３０ｂを、蓋体３２の表面（基板３１との接合面）に形成するとともに、固化後の線膨張係数が基板３１より小さく第２塗膜３３０ｂの固化物より大きい第１塗膜３３０ａを、第２塗膜３３０ｂの表面に形成する塗膜形成工程と、第１塗膜３３０ａおよび第２塗膜３３０ｂを介して、基板３１と蓋体３２とを重ねる基体配置工程と、第１塗膜３３０ａおよび第２塗膜３３０ｂを固化させて接合材３３を得る接合工程と、を有する。
【０１０６】
このような製造方法によれば、応力を低減させる構造を有する接合材３３を備えた機能素子１を効率よく製造することができる。
【０１０７】
以下、これらの工程について順次説明する。
（塗膜形成工程）
接合材３３を形成するための第１塗膜３３０ａおよび第２塗膜３３０ｂの説明に先立ち、基板３１に素子部を実装する工程について説明する。
【０１０８】
まず、図１４に示すように、基板３１を用意する。この基板３１は、ガラス基板の上面にフォトリソグラフィー技法およびエッチング技法を用いて凹部および溝部を形成し、その後、必要箇所に電極および配線を配置することで得られる。なお、電極および配線は、例えば、基板３１に金属膜を成膜し、この金属膜をフォトリソグラフィー技法およびエッチング技法を用いてパターニングすることで得られる。
【０１０９】
次に、図１５に示すように、基板３１の上面に、各センサー素子４〜９の母材となるシリコン基板Ｓを陽極接合によって接合する。ただし、基板３１とシリコン基板Ｓの接合方法としては、陽極接合に限定されない。
【０１１０】
次に、必要に応じてＣＭＰ（化学機械研磨）等によってシリコン基板Ｓを薄肉化し、さらに、シリコン基板Ｓにリン、ボロン等の不純物をドープして、シリコン基板Ｓに導電性を付与する。次に、シリコン基板Ｓをエッチング（好ましくは、反応性イオンエッチング等のドライエッチング）によりパターニングすることで、図１６に示すように、センサー素子４〜９を得る。
【０１１１】
次に、図１７に示す蓋体３２を用意する。このような蓋体３２は、例えば、シリコン基板をフォトリソグラフィー技法およびエッチング技法を用いてパターニングする（凹凸を形成する）ことで得られる。
【０１１２】
続いて、第１塗膜３３０ａおよび第２塗膜３３０ｂを形成する手順について説明する。
まず、図１８に示すように、蓋体３２の下面、すなわち蓋体３２の基板３１に対する接合面に、第２接合部３３ｂを形成するための第２塗膜３３０ｂを形成する。この塗膜は、例えば原料を塗布することにより得られる。
【０１１３】
原料の塗布は、ディスペンサー等で原料を供給する方法により行われてもよいが、好ましくは印刷法により行う。すなわち、第２塗膜３３０ｂを印刷法により形成するのが好ましい。これにより、効率よく高精度に第２塗膜３３０ｂを形成することができる。
【０１１４】
印刷法としては、例えばスクリーン印刷法、インクジェット印刷等があげられるが、このうちスクリーン印刷法が好ましく用いられる。スクリーン印刷法では、形成しようとする第２塗膜３３０ｂのパターンに対応したスクリーンマスクを用いて印刷パターンを制御する。
【０１１５】
なお、この第２塗膜３３０ｂは、固化することによって第２接合部３３ｂになり得るものであるため、固化後の線膨張係数は基板３１より小さく蓋体３２より大きいものである。
【０１１６】
次に、必要に応じて第２塗膜３３０ｂを乾燥させる。これにより、第２塗膜３３０ｂの流動や変形が抑えられることとなる。
【０１１７】
次に、図１９に示すように、蓋体３２の下面において第２塗膜３３０ｂに重なるように、第１接合部３３ａを形成するための第１塗膜３３０ａを形成する。これにより、第２塗膜３３０ｂとそれを覆うように設けられた第１塗膜３３０ａとを含む塗膜３３０が得られる。
【０１１８】
なお、この第１塗膜３３０ａは、固化することによって第１接合部３３ａになり得るものであるため、固化後の線膨張係数は基板３１より小さく第２塗膜３３０ｂの固化物より大きいものである。
【０１１９】
次に、必要に応じて第１塗膜３３０ａを乾燥させる。これにより、第１塗膜３３０ａの流動や変形が抑えられることとなる。
【０１２０】
なお、以上の説明では、蓋体３２側に第２塗膜３３０ｂおよび第１塗膜３３０ａを順次形成する手順について説明しているが、機能素子１の製造方法はこれに限定されず、例えば基板３１側に第１塗膜３３０ａおよび第２塗膜３３０ｂをこの順で形成する手順が採用されてもよい。
【０１２１】
また、図２０に示すように、第１塗膜３３０ａの体積を第２塗膜３３０ｂの体積より小さくしてもよい。このような形態では、材料の相互拡散による熱膨張係数の変動を抑制することができる。
【０１２２】
（基体配置工程）
次に、図２１に示すように、塗膜３３０を介して基板３１と蓋体３２とを重ねる。これにより、基板３１の接合面と蓋体３２の接合面とが相対するとともに、接合面同士の間に塗膜３３０が介在することとなる。
【０１２３】
（接合工程）
次に、加熱処理により塗膜３３０を固化させる。これにより、接合材３３が得られ、図２２に示すパッケージ３が得られる。
【０１２４】
加熱処理としては、例えば、加熱雰囲気による処理、レーザー加熱、電子線加熱等が挙げられる。
【０１２５】
以上のようにしてパッケージ３を形成した後、機能素子１の仕様によっては封止処理が行われる。以下、封止処理について説明する。
【０１２６】
（封止材処理工程）
まず、第１収容部Ｓ１内を例えば乾燥Ｎ２等の不活性ガスで置換した後、第１貫通孔３２１を第１封止材３３１で封止する。
【０１２７】
一方、第２収容部Ｓ２内を減圧した後、第２貫通孔３２２を第２封止材３３２で封止する。
【０１２８】
以上により、第１収容部Ｓ１内に大気圧の不活性ガスを封入するとともに、第２収容部Ｓ２内が減圧雰囲気に維持され、機能素子１が得られる。
【０１２９】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。
図２３は、本発明の機能素子の第２実施形態を模式的に示す断面図である。
【０１３０】
以下、第２実施形態について説明するが、以下の説明では、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。
【０１３１】
第２実施形態に係る機能素子は、パッケージ３の構造が異なる以外、前述した第１実施形態と同様である。なお、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
【０１３２】
図２３に示すパッケージ３は、基板３１と、蓋体３２と、基板３１と蓋体３２との間に設けられた中間体３１５と、を備えている。そして、図２３に示すパッケージ３は、基板３１（第１基体）と中間体３１５（本実施形態では第２基体に対応）との間に設けられた接合材３３を備えている。
【０１３３】
一方、蓋体３２と中間体３１５との間は、本実施形態では陽極接合により接続されている。ただ、この界面も、接合材３３を介して接合されていてもよいし、それ以外の接合方法によって接合されていてもよい。
【０１３４】
さらに、蓋体３２と中間体３１５との間が接合材３３を介して接合され、基板３１と中間体３１５との間が任意の接合方法で接合されていてもよい。
【０１３５】
中間体３１５の構成材料は、特に限定されないが、本実施形態ではシリコンとされる。具体的には、基板３１の構成材料および蓋体３２の構成材料がそれぞれ硼珪酸ガラスであり、中間体３１５の構成材料がシリコンであるとされる。
このような第２実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【０１３６】
［機能素子装置］
次に、本発明の機能素子を備える機能素子装置について説明する。
図２４は、機能素子装置を示す断面図である。
【０１３７】
図２４に示す機能素子装置１００は、基板１０１と、接着層１０３を介して基板１０１に固定されている機能素子１と、接着層１０４を介して機能素子１に固定されているＩＣチップ１０２（電子部品）と、を有する。そして、機能素子１およびＩＣチップ１０２がモールド材Ｍによってモールドされている。なお、接着層１０３、１０４としては、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。また、モールド材Ｍとしては、例えば、熱硬化型のエポキシ樹脂を用いることができ、例えば、トランスファーモールド法によってモールドすることができる。
【０１３８】
また、基板１０１の上面には複数の端子１０１ａが配置されており、下面には図示しない内部配線を介して端子１０１ａに接続されている複数の実装端子１０１ｂが配置されている。このような基板１０１としては、特に限定されないが、例えば、シリコン基板、セラミック基板、樹脂基板、ガラス基板、ガラスエポキシ基板等を用いることができる。
【０１３９】
また、ＩＣチップ１０２には、例えば、機能素子１を駆動する駆動回路や、機能素子１からの信号に基づいて加速度および角速度を検出する検出回路や、検出回路からの信号を所定の信号に変換して出力する出力回路等が含まれている。このようなＩＣチップ１０２は、ボンディングワイヤー１０５を介して機能素子１の端子Ｔと電気的に接続されており、ボンディングワイヤー１０６を介して基板１０１の端子１０１ａに電気的に接続されている。
【０１４０】
このような機能素子装置１００は、機能素子１を備えているので、優れた信頼性を有している。
【０１４１】
［電子機器］
次に、本発明の機能素子を備える電子機器について説明する。
【０１４２】
図２５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。
【０１４３】
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、機能素子１が内蔵されている。
【０１４４】
図２６は、本発明の電子機器を適用した携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を示す斜視図である。
【０１４５】
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、機能素子１が内蔵されている。
【０１４６】
図２７は、本発明の電子機器を適用したデジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。
【０１４７】
デジタルスチルカメラ１３００におけるケース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。そして、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を押すと、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。このようなデジタルスチルカメラ１３００には、例えば、手振れ補正に用いられる機能素子１が内蔵されている。
このような電子機器は、機能素子１を備えているので、優れた信頼性を有している。
【０１４８】
なお、本発明の電子機器は、図２５のパーソナルコンピューター、図２６の携帯電話機、図２７のデジタルスチルカメラの他にも、例えば、スマートフォン、タブレット端末、時計（スマートウォッチを含む）、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）、ＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）等のウェアラブル端末、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）、携帯端末用の基地局、フライトシミュレーター等に適用することができる。
【０１４９】
［移動体］
次に、本発明の移動体について説明する。
図２８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。
【０１５０】
自動車１５００には機能素子１が内蔵されており、例えば、機能素子１によって車体１５０１の姿勢を検出することができる。機能素子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。
【０１５１】
その他、このような姿勢制御は、二足歩行ロボットやラジコンヘリコプター（ドローンを含む）、航空機、船舶、二輪車、重機、電車、自転車、潜水艦、ロケット、宇宙船等の各種移動体で利用することができる。以上のように、各種移動体の姿勢制御の実現にあたって、機能素子１が組み込まれる。
このような移動体は、機能素子１を備えているので、優れた信頼性を有している。
【０１５２】
以上、本発明の機能素子、機能素子の製造方法、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。
【０１５３】
また、前述した実施形態では、加速度センサー素子が３つ、角速度センサー素子が３つ設けられた構成について説明したが、機能素子の構成としては、これに限定されず、少なくとも１つの加速度センサーと、少なくとも１つの角速度センサーが設けられていればよい。
【０１５４】
また、前述した実施形態では、素子部が加速度センサー素子および角速度センサー素子である構成について説明したが、機能素子の構成としては、これに限定されず、例えば、素子部が加速度センサー素子単体または角速度センサー素子単体である構成であってもよく、それ以外の素子、例えば圧力センサー素子、光学センサー素子、水晶振動子、原子発振器、半導体素子等である構成であってもよい。
【０１５５】
また、前述した実施形態ではパッケージが気密構造になっているが、パッケージは開放構造になっていてもよい。すなわち、本発明は、気密構造になっていないパッケージを有する機能素子にも適用可能である。
【０１５６】
また、前述した実施形態では、第１基体の例として基板を挙げ、第２基体の例として蓋体を挙げているが、機能素子の構成としては、これに限定されず、第１基体が蓋体であり、第２基体が基板であってもよい。
【符号の説明】
【０１５７】
１…機能素子、３…パッケージ、４…角速度センサー素子、５…角速度センサー素子、６…角速度センサー素子、７…加速度センサー素子、８…加速度センサー素子、９…加速度センサー素子、３１…基板、３２…蓋体、３３…接合材、３３ａ…第１接合部、３３ｂ…第２接合部、３３ｃ…低熱膨張性フィラー、３４…凹部、３５…凹部、３６…凹部、３７…凹部、３８…凹部、３９…凹部、４０…構造体、４０ａ…構造体、４０ｂ…構造体、４１…振動部、４２…駆動バネ部、４３…固定部、４４…可動駆動電極、４５…固定駆動電極、４６…固定駆動電極、４７…検出用フラップ板、４８…梁部、４９…固定検出電極、５０ａ…構造体、５０ｂ…構造体、５１…振動部、６０、６０ａ、６０ｂ…構造体、６１…振動部、６２…可動部、６３…検出バネ部、６４…駆動バネ部、６５…固定部、６６…可動駆動電極、７０…構造体、７１…可動部、７２…バネ部、７３…固定部、７４…固定検出電極、７５…固定検出電極、８１…可動部、９０…構造体、９１…可動部、９２…梁部、９３…固定部、９４…固定検出電極、９５…固定検出電極、１００…機能素子装置、１０１…基板、１０１ａ…端子、１０１ｂ…実装端子、１０２…ＩＣチップ、１０３…接着層、１０４…接着層、１０５…ボンディングワイヤー、１０６…ボンディングワイヤー、３１５…中間体、３２１…第１貫通孔、３２２…第２貫通孔、３２３…凹部、３２４…凹部、３３０…塗膜、３３０ａ…第１塗膜、３３０ｂ…第２塗膜、３３１…第１封止材、３３２…第２封止材、３４１…溝部、３４２…溝部、３４３…溝部、３４４…溝部、３４５…溝部、３６１…溝部、３６２…溝部、３６３…溝部、３６４…溝部、３６５…溝部、３７１…溝部、３７２…溝部、３７３…溝部、３９１…溝部、３９２…溝部、３９３…溝部、６２１…基部、６２２…可動検出電極、６７１…固定駆動電極、６７２…固定駆動電極、６８１…固定検出電極、６８２…固定検出電極、７１１…基部、７１２…可動検出電極、９１１…可動検出電極、９１２…可動検出電極、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…デジタルスチルカメラ、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、１５００…自動車、１５０１…車体、１５０２…車体姿勢制御装置、１５０３…車輪、Ａｘ…加速度、Ａｙ…加速度、Ａｚ…加速度、Ｂ４１…導電性バンプ、Ｂ４２…導電性バンプ、Ｂ４３…導電性バンプ、Ｂ６１…導電性バンプ、Ｂ６２…導電性バンプ、Ｂ６３…導電性バンプ、Ｂ７１…導電性バンプ、Ｂ７２…導電性バンプ、Ｂ７３…導電性バンプ、Ｂ９１…導電性バンプ、Ｊ４…回動軸、Ｊ９…回動軸、Ｌ４１…配線、Ｌ４２…配線、Ｌ４３…配線、Ｌ４４…配線、Ｌ４５…配線、Ｌ６１…配線、Ｌ６２…配線、Ｌ６３…配線、Ｌ６４…配線、Ｌ６５…配線、Ｌ７１…配線、Ｌ７２…配線、Ｌ７３…配線、Ｌ９１…配線、Ｌ９２…配線、Ｌ９３…配線、Ｍ…モールド材、Ｓ…シリコン基板、Ｓ１…第１収容部、Ｓ２…第２収容部、Ｔ…端子、ωｘ…角速度、ωｙ…角速度、ωｚ…角速度
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2018169365.tif 000018
【図１７】
2018169365.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
2018169365.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
2018169365.tif 000028
【図２７】
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【図２８】
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