(57)【要約】【課題】中間層を封じ込める凹部の加工精度を高めて、その中間層の接合厚や接合幅の精度をより高くできる静電容量式センサを得る。【解決手段】ガラス基板２とシリコン基板３とを、それぞれの対向面２ａ、３ａ間に介装した接続部材５を介して間接接合する。シリコン基板３に、接続部材５を封じ込める凹部６を形成する。凹部６は、接続部材５の接合厚Ｔおよび接合幅Ｗに沿って予め形成してあり、ガラス基板２とシリコン基板３とを接合する際に、接続部材５を加圧や加熱して凹部６内に封じ込める。凹部６がガラス基板２に比べて硬度が低いシリコン基板３に形成されることにより、その凹部６の加工精度を高めることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板と、前記ガラス基板の片面に対向配置されるシリコン基板と、前記ガラス基板と前記シリコン基板との対向面間に設けられるキャビティとを備え、
前記ガラス基板と前記シリコン基板との対向面どうしが中間層を介して間接接合される静電容量式センサにおいて、
前記シリコン基板に、前記中間層を封じ込める凹部を形成したことを特徴とする静電容量式センサ。
【請求項２】
前記キャビティは、前記シリコン基板を凹設して設けたことを特徴とする請求項１に記載の静電容量式センサ。
【請求項３】
前記キャビティは、前記ガラス基板を凹設して設けたことを特徴とする請求項１に記載の静電容量式センサ。
【請求項４】
前記キャビティは、前記ガラス基板と前記シリコン基板との両方を凹設して設けたことを特徴とする請求項１に記載の静電容量式センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電容量式センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に静電容量式センサの接合工程においては、ガラス基板とシリコン基板とを直接貼り付ける直接接合と、これらガラス基板とシリコン基板との間に中間層（接合部材）を介する間接接合とがある。
【０００３】
間接接合において、静電容量変化を検出する、もしくは静電容量を検出するシリコン基板の錘部（可動電極体）を浮遊させる為のキャビティ空間スケールは、中間層の厚みに依存することになる。このとき、例えば中間層をガラス基板とシリコン基板との平坦な対向面間に介在させた場合は、接合時の加圧や加熱により中間層が変形されるため、その中間層の接合厚や接合幅の精度を高く確保することが困難になる。
【０００４】
このため、特許文献１に開示されるように、ガラス基板の接合面に予め凹部を形成しておき、その凹部内に中間層を封じ込めることにより、中間層の接合厚や接合幅のばら付きを抑えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１３９５７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の静電容量式センサにあっては、中間層を封じ込める凹部はガラス基板に形成されている。このため、ガラス基板の表面に凹部を形成するためにはエッチング技法を用いて行うことができるのであるが、ガラス基板は硬度が高くて脆性に富むため、その加工精度が低下される。つまり、凹部の加工精度が低下されることは、中間層の接合厚や接合幅の精度を高くすることが困難になってしまう。
【０００７】
そこで、本発明は、中間層を封じ込める凹部の加工精度を高めて、その中間層の接合厚や接合幅の精度をより高くできる静電容量式センサを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明にあっては、ガラス基板と、前記ガラス基板の片面に対向配置されるシリコン基板と、前記ガラス基板と前記シリコン基板との対向面間に設けられるキャビティとを備え、前記ガラス基板と前記シリコン基板との対向面どうしが中間層を介して間接接合される静電容量式センサにおいて、前記シリコン基板に、前記中間層を封じ込める凹部を形成したことを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明にあっては、前記キャビティを、前記シリコン基板を凹設して設けたことを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明にあっては、前記キャビティを、前記ガラス基板を凹設して設けたことを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明にあっては、前記キャビティを、前記ガラス基板と前記シリコン基板との両方を凹設して設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、ガラス基板とシリコン基板との対向面どうしを間接接合する中間層が、シリコン基板に形成した凹部に封じ込められるようになっている。このように、凹部がガラス基板に比べて硬度の低いシリコン基板に形成されることにより、その凹部をガラス基板に形成する場合に比べて加工精度を高めることができる。これにより、その凹部に封じ込められる中間層の接合厚や接合幅の精度をより高めることができる。
【００１３】
請求項２の発明によれば、キャビティを前記凹部を形成したシリコン基板に設けたので、凹部とキャビティとを同じシリコン基板に形成できるので、加工工程の簡素化を達成できる。
【００１４】
請求項３の発明にあっては、キャビティをガラス基板に設けたので、シリコン基板にキャビティを形成する必要が無くなる。これにより、シリコン基板がキャビティ内に面した部分、つまり、圧力や加速度などの物理量が入力された際にシリコン基板が撓み変形する部分は、シリコン基板をエッチング加工することなく用いることができるので、シリコン基板の構造を簡素化できる。
【００１５】
請求項４の発明にあっては、キャビティをガラス基板とシリコン基板との両方を凹設して設けたので、キャビティの寸法や形状の自由度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる静電容量式センサを模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態にかかる静電容量式センサを模式的に示す断面図である。
【図３】本発明の第３実施形態にかかる静電容量式センサを模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。以下では、静電容量式センサとして、加速度センサを例示する。なお、以下の複数の実施形態には、同様の構成要素が含まれている。よって、以下では、それら同様の構成要素には共通の符号を付与するとともに、重複する説明を省略する。
【００１８】
［第１実施形態］
図１は、本発明にかかる加速度センサの第１実施形態を示した図である。本実施形態の加速度センサ１は、固定電極体となるガラス基板２と、このガラス基板２の片面（図中上面）に対向配置され可動電極体となるシリコン基板３と、ガラス基板２とシリコン基板３との対向面２ａ、３ａ間に設けられるキャビティとしての静電容量キャビティ４と、を備えて概ね構成される。
【００１９】
静電容量キャビティ４は、本実施形態では、シリコン基板３の対向面３ａをエッチングにより凹設（凹設部４１）して形成されている。
【００２０】
ガラス基板２は、静電容量キャビティ４内に面する上面に薄板状の固定極２１を設けて構成され、この固定極２１と、これに対向するシリコン基板３の凹設部４１の底面との間が上述した静電容量キャビティ４となり、この静電容量キャビティ４内は電荷が蓄積される空間となっている。
【００２１】
そして、加速度（物理量）が入力されると、シリコン基板３の静電容量キャビティ４に面する部分が撓み変形し、これにより静電容量キャビティ４の寸法（間隔）が変化して、その静電容量キャビティ４内の静電容量値が変化される。従って、その変化される静電容量値を、固定極２１とシリコン基板３にそれぞれ接続される導線２２、３１を介して取り出すことにより、前記入力された物理量を検出できるようになっている。
【００２２】
ところで、ガラス基板２とシリコン基板３とは、それぞれの対向面２ａ、３ａ間に介装される中間層としての接続部材５を介して間接接合されている。このときに用いられる間接接合としては、たとえば、ガラスフリット接合、金属共晶接合、金属拡散接合やポリイミド接合などがあり、接続部材５としては、たとえば、金とシリコンの共晶反応で得られる共晶物で形成することができる。
【００２３】
ここで、本実施形態にあっては、シリコン基板３に、接続部材５を封じ込める凹部６を、乾式や湿式のエッチング技法を用いて形成してある。凹部６は、接続部材５の接合厚Ｔおよび接合幅Ｗに沿って予め形成され、ガラス基板２とシリコン基板３とを接合する際に、接続部材５を加圧や加熱して凹部６内に封じ込めることにより、接続部材５の接合厚および接合幅を精度良く決定できるようになっている。そして、凹部６内に封じ込められた接続部材５は、凹部６の内側面およびガラス基板２の対向面２ａに密接しており、それぞれの密接面で間接接合される。なお、本実施形態では、静電容量キャビティ４は平面視で円形状に形成されており、その周囲に所定間隔を設けて凹部６が同心円状に形成されている。
【００２４】
以上の構成により、本実施形態の加速度センサ１によれば、ガラス基板２とシリコン基板３との対向面２ａ、３ａどうしを間接接合する接続部材５が、シリコン基板３に形成した凹部６に封じ込められるので、その凹部６の形状を予め精度良く形成しておくことにより、接続部材５の接合厚Ｔや接合幅Ｗの精度を高めることができる。
【００２５】
このとき、凹部６を、ガラス基板２に比べて硬度が低いシリコン基板３に形成したので、その凹部６を従来のようにガラス基板２に形成する場合に比べて加工精度を高めることができる。これにより、その凹部６に封じ込められる接続部材５の接合厚や接合幅の精度をより高めることができる。そして、このように接続部材５の精度が高められることにより、加速度センサ１による検出精度をさらに向上させることができる。
【００２６】
また、本実施形態によれば、静電容量キャビティ４を、凹部６を形成したシリコン基板３に設けたので、凹部６と静電容量キャビティ４とを同じシリコン基板３に形成できるようになり、加工工程の簡素化を達成できる。
【００２７】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について図面を参照して説明する。図２は、本実施形態にかかる加速度センサを示した図である。
【００２８】
本実施形態の加速度センサ１Ａは、上記第１実施形態と同様に、ガラス基板２とシリコン基板３とが、このシリコン基板３に形成された凹部６に封じ込められた接続部材５を介して間接接合されるとともに、ガラス基板２とシリコン基板３との対向面２ａ、３ａ間に静電容量キャビティ４を設けて構成されている。
【００２９】
ここで、本実施形態が上記第１実施形態と主に異なる点は、静電容量キャビティ４を、ガラス基板２の対向面２ａを凹設（凹設部４２）して設けたことにある。この場合にあっても、凹設部４２は、エッチングによって形成することができる。なお、本実施形態では、凹設部４２の底面に固定極２１が設けられることになる。
【００３０】
以上の構成により、本実施形態の加速度センサ１Ａによれば、静電容量キャビティ４をガラス基板２に設けたので、シリコン基板３に静電容量キャビティを形成する必要が無くなる。これにより、シリコン基板３が静電容量キャビティ４内に面した部分、つまり、加速度（物理量）が入力された際にシリコン基板３が撓み変形する部分は、シリコン基板３をエッチングなどによる加工を施すことなく用いることができるので、シリコン基板３の構造を簡素化できる。
【００３１】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について図面を参照して説明する。図３は、本実施形態にかかる加速度センサを示した図である。
【００３２】
本実施形態の加速度センサ１Ｂは、上記第１実施形態と同様に、ガラス基板２とシリコン基板３とを間接接合する接続部材５が、シリコン基板３に形成された凹部６に封じ込められるとともに、ガラス基板２とシリコン基板３との対向面２ａ、３ａ間に静電容量キャビティ４を設けて構成されている。
【００３３】
ここで、本実施形態が上記第１実施形態と主に異なる点は、静電容量キャビティ４を、ガラス基板２とシリコン基板３のそれぞれの対向面２ａ、３ａを凹設（凹設部４２、４１）して設けたことにある。もちろん、それら凹設部４２、４１は、前記各実施形態に示したようにエッチングによって形成することができる。
【００３４】
以上の構成により、本実施形態の加速度センサ１Ｂによれば、静電容量キャビティ４を、ガラス基板２とシリコン基板３のそれぞれの対向面２ａ、３ａを凹設して設けたので、静電容量キャビティ４の寸法や形状の自由度を高めることができる。
【００３５】
たとえば、図示したように、シリコン基板３側の凹設部４１の直径を大きく形成し、ガラス基板２側の凹設部４２の直径を上記凹設部４１よりも小さく形成しておくことにより、シリコン基板３が静電容量キャビティ４の内方に撓み変形した際に、その撓み変形した中央部（先端部）を凹設部４２で逃がすことができるため、それぞれの凹設部４１、４２の深さを浅く形成できるようになり、ひいては、各凹設部４１、４２の加工が容易になる。
【００３６】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種変更が可能である。例えば、静電容量キャビティは平面視が円形状に限ることはなく、矩形状などの他の形状であってもよい。また、加速度センサは、本実施形態以外の加速度センサ、すなわち、シリコン基板が水平方向に変位することで静電容量値を変化させるタイプの加速度センサにあっても本発明を適用することができる。なお、上記タイプの加速度センサでは、ガラス基板とシリコン基板との対向面間に設けられるキャビティは、シリコン基板に形成される錘部（可動電極体）の動作を許容する空間部として機能することになる。
【符号の説明】
【００３７】
１、１Ａ、１Ｂ  加速度センサ（静電容量式センサ）
２  ガラス基板
３  シリコン基板
４  キャビティ
４１、４２  キャビティの凹設部
５  接続部材（中間層）
６  凹部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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