(57)【要約】【課題】本発明は、センサ素子と、センサ素子の上下に設けられた蓋との水平性を測定し、検出精度を向上した物理量センサを提供することを目的とする。【解決手段】この目的を達成するために本発明は、第１の主面２と第２の主面３と側面とを有したセンサ素子５と、センサ素子５の第１の主面２と接続され、側面を有した第１の蓋７と、センサ素子５の第２の主面３に接続され、側面を有した第２の蓋９を有し、第１の蓋７の側面に第１の溝１６が設けられ、第１の溝１６と、第１の主面２の法線が同方向である構成とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の主面と第２の主面と側面とを有したセンサ素子と、
前記センサ素子の第１の主面と接続され、側面を有した第１の蓋と、
前記センサ素子の第２の主面に接続され、側面を有した第２の蓋を有し、
前記第１の蓋の側面に第１の溝が設けられ、
前記第１の溝と、前記第１の主面の法線が同方向である物理量センサ。
【請求項２】
前記センサ素子の側面に第２の溝が設けられている請求項１に記載の物理量センサ。
【請求項３】
前記第２の蓋の側面に第３の溝が設けられている請求項１に記載の物理量センサ。
【請求項４】
前記第２の溝は前記第１の蓋の前記センサ素子と接続されている面の法線と同方向である請求項３に記載の物理量センサ。
【請求項５】
前記第３の溝は前記第２の蓋の前記センサ素子と接続されている面の法線と同方向である請求項３に記載の物理量センサ。
【請求項６】
前記第２の溝と前記第３の溝は前記第１の溝の延長線上に設けられている請求項３に記載の物理量センサ。
【請求項７】
前記第１の溝の深さは、２０μｍ以上、５０μｍ以下である請求項１に記載の物理量センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両や携帯端末等に用いられて加速度や角速度等の慣性力や重量、歪量等の物理量を検出する物理量センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルカメラ、携帯電話、携帯型ゲーム機などの携帯端末や車両に搭載される小型の角速度センサ、加速度センサ等の慣性力や、重量、歪量等の物理量を検出する物理量センサが普及している。慣性力を検出する慣性力センサとしては、センサ素子と配線等が施された基板とを１つのパッケージに内蔵した構成が一般的である。
【０００３】
従来のセンサ素子は、支持部に梁部を介して錘部が取り付けられており、この梁部に配置されたピエゾ素子などで錘部の変位量を測定することにより、慣性力の大きさを検出する。このセンサ素子を直接あるいは下蓋を挟んで弾性接着剤により基板と固着する構成が提案されている（特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１３／０４６７０５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に示される従来の構成のセンサ素子は、センサ素子と下蓋との接続部に異物が混入する等の理由により、センサ素子と下蓋とを水平に接続することが出来ない場合、錘部の設けられた場所によって錘部の変位量が変化するため、検出精度が低下する課題があった。
【０００６】
そこで本発明は、検出精度を向上させた物理量センサを提供するために、センサ素子又は第１の蓋又は第２の蓋の側面にセンサ素子と垂直な溝を形成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明は、第１の主面と第２の主面と側面とを有したセンサ素子と、前記センサ素子の第１の主面と接続され、側面を有した第１の蓋と、前記センサ素子の第２の主面に接続され、側面を有した第２の蓋を有し、前記第１の蓋の側面に第１の溝が設けられ、前記第１の溝と、前記第１の主面の法線が同方向である構成とした。
【発明の効果】
【０００８】
上記構成により本発明は、センサ素子の一つの面に対して垂直に形成された溝と、センサ素子の垂直性を検出することで、第１の蓋、第２の蓋とセンサ素子との傾斜の有無を確認し、センサ素子が精度良くに実装しているか否かを確認することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１のセンサ部の側面図
【図２】同センサ部の上面図
【図３】同センサ部のセンサ素子の上面図
【図４】同センサ部の側面図
【図５】同センサ部の側面図
【図６】同センサ部の側面図
【図７】同物理量センサのブロック図
【図８】（ａ）本発明の実施の形態１のセンサ部１の拡大図、（ｂ）図８（ａ）の領域Ａの拡大図、（ｃ）図８（ａ）の領域Ｂの拡大図、（ｄ）図８（ａ）の領域Ｂの拡大図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１について図面を用いながら説明する。なお、本発明の実施の形態１において、物理量センサの構成のうち、本発明の実施の形態１の発明の特徴を示すセンサ部１について説明をする。
【００１１】
図１は、本発明の実施の形態１におけるセンサ部１の側面図、図２は本発明の実施の形態１におけるセンサ部１の上面図である。
【００１２】
図１、図２に示すようにセンサ部１は、センサ素子５と、第１の蓋７と、第２の蓋９で構成されている。センサ素子５は、第１の主面２と、第１の主面２と反対側に設けられた第２の主面３と、第１の主面２と第２の主面３の間に挟まれた側面４とを有している。第１の蓋７は、センサ素子５の第１の主面２の接続部に第１の接続部６を介して接続されている。第２の蓋９は、センサ素子５の第２の主面３の接続部に第２の接続部８を介して接続されている。
【００１３】
第１の蓋７は第１の主面１０と、第２の主面１１と、第１の主面１０と第２の主面１１の間に設けられた側面１２とを有している。第２の蓋９は、第１の主面１３と、第２の主面１４と、第１の主面１３と第２の主面１４の間に設けられた側面１５とを有している。第１の蓋７の側面１２には第１の溝１６が設けられ、センサ素子５の第１の側面４には第２の溝１７が設けられ、第２の蓋９の側面には第３の溝１８が設けられている。なお、センサ素子５、第１の蓋７、第２の蓋９が矩形状に構成され、その側面の全面に、センサ素子５、第１の蓋７、第２の蓋９２の四方を囲むように、第１の溝１６、第２の溝１７、第３の溝１８が設けられることにより、センサ素子５の重心、第１の蓋７１の重心、第２の蓋９２の重心は夫々の中心となっている。これにより、センサ素子５、第１の蓋７、第２の蓋９が、傾くことなく互いに水平な状態を維持することができるため、物理量センサの検出精度を向上させることができている。
【００１４】
図３は、本発明の実施の形態１のセンサ素子５の上面図である。センサ素子５は、中空領域１９を囲むように固定部２０ａ〜２０ｄが環形状に連結されて構成された枠部２１と、固定部２０ａ〜２０ｄから中空領域１９に延在するように固定部２０ａ〜２０ｄに一端が接続された梁部２２ａ〜２５ａ、２２ｂ〜２５ｂと、梁部２２ａ〜２５ａ、２２ｂ〜２５ｂの他端に接続された錘部２６〜２９を備えている。
【００１５】
固定部２０ａ、２０ｂは枠部２１の互いに対向する対辺を成しており、固定部２０ｃ、２０ｄは枠部２１の互いに対向する他の対辺を成している。梁部２２ａ〜２５ａ、２２ｂ〜２５ｂは枠部２１の内側から中空領域１９に延びている。梁部２２ａ、２２ｂのそれぞれの一端は枠部２１の固定部２０ａに接続されている。梁部２３ａ、２３ｂのそれぞれの一端は枠部２１の固定部２０ｂに接続されている。梁部２４ａ、２４ｂのそれぞれの一端は枠部２１の固定部２０ｃに接続されている。梁部２５ａ、２５ｂのそれぞれの一端は枠部２１の固定部２０ｄに接続されている。錘部２６は梁部２２ａ、２２ｂのそれぞれの他端に接続されている。錘部２７は梁部２３ａ、２３ｂのそれぞれの他端に接続されている。錘部２８は梁部２４ａ、２４ｂのそれぞれの他端に接続されている。錘部２９は梁部２５ａ、２５ｂのそれぞれの他端に接続されている。
【００１６】
なお、センサ素子５に第１の蓋７と第２の蓋９を接続することにより、錘部２６〜２９が大きく変位しても第１の蓋７または、第２の蓋９で変位を止めることができる。
【００１７】
梁部２２ａ上に歪抵抗３０ａが設けられ、梁部２２ｂ上に歪抵抗３０ｂが設けられている。また、梁部２４ａ上には歪抵抗３２ａが設けられ、梁部２４ｂ上に歪抵抗３２ｂが設けられている。梁部２３ａ上に歪抵抗３１ａが設けられ、梁部２３ｂ上に歪抵抗３１ｂが設けられている。梁部２５ａ上に歪抵抗３３ａが設けられており、梁部２５ｂ上に歪抵抗３３ｂがそれぞれ設けられている。
【００１８】
固定部２０ａ〜２０ｄの各々には、電圧を印加する電源電極３４と、出力電極３５、３６と、グランドに接地するＧＮＤ電極３７が設けられている。電源電極３４と、出力電極３５、３６と、グランドに接地するＧＮＤ電極３７は歪抵抗３０ａ〜３３ａ、３０ｂ〜３３ｂと配線４１により電気的に接続されてブリッジ回路を構成している。
【００１９】
次に、上記の方法で形成された本発明の実施の形態１の物理量センサの動作について説明をする。なお、物理量センサでは、Ｘ軸方向または、Ｙ軸方向に加速度が加わったときに、加速度を検出することができ、ここでは、Ｘ軸方向に加速度が加わったときの動作を例として説明する。ここでは、錘部２７、２８の変位を用いて説明する。
【００２０】
物理量センサに加速度が加わると、印加された加速度に応じて錘部２６が、梁部２２ａ、２２ｂを変形させつつ変位し、錘部２７が梁部２３ａ、２３ｂを変形させつつ変位する。この梁部２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂには歪抵抗３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂが形成されているため、梁部２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂが変形することで歪抵抗３０ａ、３０ｂ、３１ａ、３１ｂに歪が生じ、この歪を検出することで加速度を検出することができる。また、図８はＸ軸方向の加速度を検出する場合の回路例である。図８のＲＸ１〜ＲＸ４は、歪抵抗３０ａ、３０ｂ、３１ａ、３１ｂに相当する。ＲＸ１〜ＲＸ４はブリッジ接続し、対向する一対の接続点間に電圧Ｅを印加し、残りの一対の接続点間に設けた電圧検出部３９の検出電圧により、Ｘ軸方向の加速度を検出できる。詳細については、例えば特開２００８−２２４２９４号公報、国際公開第１１／１６１９１７号公報に記載されている。
【００２１】
次に、本発明の実施の形態１のセンサ素子５の製造工程における個片化方法について説明をする。
【００２２】
第１に、図４に示すように、ウェハ状態のセンサ素子５を準備し、センサ素子５の第１の主面２と第１の蓋７とを、接合または接着により第１の接続部６を介して接続する。また、センサ素子５の第２の主面３と第２の蓋９とを、接合または接着により第２の接続部８を介して接続する。
【００２３】
第２に、図５に示すように、第１の側面４に対して、円錐状に連続した垂直な第２の溝１７をレーザー等によって形成する。すなわち、第２の溝１７の長手方向がセンサ素子５の第１の主面２に垂直になるようにして、第２の溝１７がセンサ素子５の四方の側面の全面に並ぶようにして形成されている。本発明の実施の形態１ではレーザーで第２の溝１７を形成しており、この場合には、周波数４０ｋ〜８０ｋＨｚ、出力０．７２ｋ〜１．２ｋＷのレーザーを使用し、第２の溝１７の深さ、半径の大きさが２０〜５０μｍとなるように、側面に溝を形成する。なお、このような大きさの溝を形成することにより、センサ素子５と形成された溝の垂直性を検出可能となり、また、センサ素子５をせん断する際、屑の発生を防ぐことができる。また、センサ素子５に形成された第２の溝１７と同様にして、第１の蓋７の第２の溝１７と、第２の蓋９の第３の溝１８を形成している。
【００２４】
第３に、図６に示すように、センサ素子５、第１の蓋７、第２の蓋９に、Ｘ軸方向とＹ軸方向にテープ等を用いて引っ張り張力を第１の主面２と平行な方向に加えることによってせん断する。引っ張り張力は、加重１００〜６００ｇｆで実施する。図５に示したセンサ素子５、第１の蓋７、第２の蓋９には垂直な溝があるため、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向に引っ張り張力を加えることで、形成した溝を起点にセンサ素子５を個片化することができる。
【００２５】
ここで、従来、センサ素子５の個片化工法として、主にダイシングブレードが採用されていたが、ダイシングブレードによる個片化はダイシングブレードの劣化により個片化時にチッピングが発生するという課題があった。しかし、本発明の実施の形態１に示すように、センサ素子５に溝を設け、テープ等を用いて引っ張り張力を加え、センサ素子５に形成した溝を起点にせん断することによりダイシングブレードの劣化が起こることがないため、センサ素子５の個片化時のチッピングの発生を防ぐことができる。
【００２６】
図８に本発明の実施の形態１の第２の溝１７の拡大図を示す。図８（ａ）は本発明の実施の形態１のセンサ部１の側面図、図８（ｂ）は図８（ａ）の領域Ａの拡大図、図８（ｃ）は図８（ａ）の領域Ｂの拡大図、図８（ｄ）は図８（ａ）の領域Ｂの拡大図を示している。なお、図８（ｃ）はセンサ素子５と第１の蓋７、第２の蓋９が水平に接続されている状況を示しており、図８（ｄ）はセンサ素子５と第１の蓋７、第２の蓋９が水平に接続されていない状況を示している。
【００２７】
本発明の実施の形態１では、第１の側面４、第２の側面１２、第３の側面１５に、溝の長手方向が第１の主面２に対して垂直な方向の溝を設けている。これにより、第１の溝１６、第２の溝１７、第３の溝１８と第１の主面２との垂直性を検出することでセンサ素子５と第１の蓋７、第２の蓋９の接続の状態を、第１の主面２に対する傾斜の有無で確認することができる。センサ素子５と第１の蓋７、第２の蓋９が水平に接続されていない、すなわち、第１の溝１６、第２の溝１７、第３の溝１８が第１の主面２に対して直交していない場合、物理量センサの検出精度が低下するため、センサ素子５と第１の主面２または、第２の主面３のいずれかとの垂直性を測定することでセンサ素子５が精確に実装しているか否かを確認することができる。
【００２８】
第１の溝１６、第２の溝１７、第３の溝１８と第１の主面２との垂直性は、側面の画像を顕微鏡等によって取り込み、取り込んだ画像を基にして垂直性を測定することで確認できる。第１の溝１６、第２の溝１７、第３の溝１８と第１の主面２との垂直性は、第１の主面２の法線方向に対する第１の溝１６、第２の溝１７、第３の溝１８の傾きθで示され、傾きθが０°である状態でセンサ素子５と第１の蓋７、第２の蓋９が水平となる。この傾きθは０°となるように設計されており、傾きθが０°以外のときには、接続部への異物の混入等により、センサ素子５と第１の蓋７、第２の蓋９は非平行な状態で接続されている。このとき、歪抵抗３０ａ、３０ｂ、３１ａ、３１ｂの歪量が、設置されている位置毎に異なっている。このため、加速度が物理量センサに加わったときの加速度の検出精度が低下してしまう。
【００２９】
傾きθが０°の状態が理想的であるが、この傾きθは１°以下であれば、物理量センサとしての検出精度が著しく低下することがなく、第１の溝１６、第２の溝１７、第３の溝１８と第１の主面２と直交した場合に得られる本願発明の実施の形態１の効果を得ることができる。
【００３０】
なお、本発明の実施の形態１において、加速度を例として説明しているがこの限りではなく、例えば、角速度等の物理量を測定する物理量センサにおいても本発明の実施の形態１は効果的である。
【００３１】
なお、本発明の実施の形態１において、第１の溝１６、第２の溝１７、第３の溝１８と第１の主面２との垂直性を測定しているが、第２の主面３との垂直性を測定しても本発明の実施の形態１の効果を得ることができる。
【００３２】
なお、本発明の実施の形態１において、センサ素子５、第１の蓋７、第２の蓋９を第１の主面２が矩形状の立方体としているが、この限りではなく、第１の主面２が楕円形等の形状でも、本発明の実施の形態１の効果を得ることができる。
【００３３】
なお、本発明の実施の形態１において、歪抵抗を用いて加速度を検出しているが、この限りではなく、梁部の変位により生じた歪みを検出できる素子であれば良い。
【００３４】
なお、本発明の実施の形態１において、第１の側面４、第２の側面１２、第３の側面１５夫々に溝を設けているが、この限りではなく、少なくとも第２の溝１７、第３の溝１８が設けられていれば本発明の実施の形態１の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、携帯電話、デジタルカメラ、携帯型ゲーム機、ＰＤＡなどの携帯機器や車両に搭載する物理量センサに広く適用可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１  センサ部
２、１０、１３  第１の主面
３、１１、１４  第２の主面
４  第１の側面
５  センサ素子
６  第１の接続部
７  第１の蓋
８  第２の接続部
９  第２の蓋
１２  第２の側面
１５  第３の側面
１６  第１の溝
１７  第２の溝
１８  第３の溝
１９  中空領域
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ  固定部
２１  枠部
２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂ、２５ａ、２５ｂ  梁部
２６、２７、２８、２９  錘部
３０ａ、３０ｂ、３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂ  歪抵抗
３４  電源電極
３５、３６  出力電極
３７  ＧＮＤ電極
３８  配線
３９  電圧検出部
【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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