(57)【要約】【課題】  樹脂封止時のモールド樹脂の未充填不具合や被モールド部品の剥がれ不具合がない加速度センサーを提供することを目的とする。【解決手段】  樹脂モールドする各部品を階段状の略四角錐台形状に積層配置し、出来得る限り各部品の面をダイアモンド砥石による機械加工面をすることで、樹脂封止時のモールド樹脂の未充填不具合や被モールド部品の剥離不具合がない加速度センサーを得る。【選択図】      図１
0003140804.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
可動部および電極を上面に有するセンサーチップと、センサーチップの少なくとも可動
部の上面側は上キャップで下面側は下キャップで密封されており、下キャップの下面側は
回路基板の上面側にダイアタッチフィルムａで固着され、回路基板の下面側は配線基板の
上面側にダイアタッチフィルムｂで固着され、センサーチップの電極と回路基板の電極お
よび、回路基板の電極と配線基板の電極はワイヤーで配線され、配線基板の一部を除いて
樹脂で封止した加速度センサーであって、センサーチップの側面と下キャップの側面およ
びダイアタッチフィルム１の側面は同一面で、少なくともセンサーチップの側面と下キャ
ップの側面は切断加工面であり、回路基板の側面とダイアタッチフィルム２の側面は同一
面で、少なくとも回路基板の側面は切断加工面であることを特徴とする３軸加速度センサ
ー。
【請求項２】
上キャップの上面側と下キャップ下面側は、研削加工面であることを特徴とする請求項
１に記載の３軸加速度センサー。
【請求項３】
回路基板の下面側は、研削加工面であることを特徴とする請求項１もしくは２に記載の
３軸加速度センサー。 
【請求項４】
配線基板と回路基板、下キャップ、上キャップの隣接する辺の長さは、上キャップ＜下
キャップ＜回路基板＜配線基板であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載
の３軸加速度センサー。
【請求項５】
配線基板を最下段としてダイアタッチフィルムｂ、回路基板、ダイアタッチフィルムａ
、下キャップ、センサーチップ、最上段の上キャップの順で、階段状の略四角錐台形状に
積層されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の３軸加速度センサー
。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔ
ｅｍｓ）チップのセンサー素子を有し、樹脂封止された加速度センサーに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造プロセス技術に機械加工技術や材料技術などを組み合わせることによって、
半導体基板上に三次元的な微細構造を有するシステムを実現するＭＥＭＳ技術は、極めて
広汎な分野に応用可能である。特に、自動車や航空機、携帯端末機器、玩具などに用いら
れる加速度センサーは数多く製作されている。加速度センサーはＭＥＭＳ技術で形成され
た可動部を有しているのが特徴である。可動部の動き量をピエゾ抵抗素子の抵抗変化や静
電容量変化で検知し、データー処理することで、加速度や角速度、圧力等の値を得ること
ができる。特許文献１から３に加速度センサーが開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１３３１２３号  公報
【特許文献２】特開平８−２３３８５１号  公報
【特許文献３】特開平１１−１６０３４８号  公報
【０００４】
特許文献１の加速度センサーの構造に付いて、図３と図４ａ）を用いて簡単に述べる。
図３ａ）に３軸加速度センサーの分解斜視図を示す。図４ａ）に断面図を示す。ケース５
３にセンサーチップ５１とＩＣ規制板５２がスペーサーの役目をするプラスチック球を混
練したエポキシ樹脂などのスペーサー樹脂６７で所定の間隔を持って固着されている。セ
ンサーチップ５１のチップ端子５８はワイヤー５５でＩＣ規制板端子５７に、ＩＣ規制板
端子５７はワイヤー５６でケース端子５９に接続され、センサーの信号は外部端子６０か
ら取り出される。ケース５３にはケース蓋５４が接着剤６８で固着され密封されている。
図３ｂ）は、センサーチップ５１のセンサーチップ上面から見た平面図である。センサー
チップ５１には、センサー素子７１とチップ端子５８が形成されている。センサー素子７
１は、方形の枠部６３と錘部６２と対を成す梁部６１で構成され、錘部６２が２対の梁部
６１で枠部６３の中央に保持されている。梁部６１にはピエゾ抵抗素子が形成されている
。一対の梁にはＸ軸ピエゾ６４とＺ軸ピエゾ６６が、他の一対の梁にはＹ軸ピエゾ６５が
形成されている。
【０００５】
図３と図４ａ）に示した３軸加速度センサーは、ケース５３とケース蓋５４がアルミナ
等のセラミックで形成されている。セラミックのため、ケース５３とケース蓋５４の肉厚
を薄くするには限度があり、小型化が難しいだけでなく軽量化も難しかった。セラミック
製ケースに金属のケース端子５９と外部端子６０を形成し、これらをセラミック内で接続
するため、セラミック製ケースは高価となり、セラミック製ケースを使用する限り安価な
加速度センサーの実現は難しかった。ケース５３とケース蓋５４は樹脂６８で接着し封止
している。樹脂を用いるため周囲環境変化で気密度が低下してしまうと言う問題があった
。
【０００６】
気密性を上げる方法が、特許文献４に記載されている。センサーチップの少なくとも可
動部分の上下面にキャップとなる板を樹脂や低融点金属等で接着する方法である。センサ
ーチップが形成されたウェファーと上キャップが形成されたウェファー、下キャップが形
成されたウェファーの３枚のウェファーを接合した後、ウェファーを切断してセンサーチ
ップ単位に個片化してセンサー素子を得る。ウェファーの状態でセンサーチップの可動部
をパッケージングするので、本工程をウェファーレベルパッケージ（ＷＬＰ）と称してい
る。密封する部分はセンサーチップの可動部分に限定すること、言い換えると接合総長さ
を短くする事で気密性の確保容易になり、信頼性も上がるものである。図４ｂ）にＷＬＰ
で形成されたセンサー素子２を用いた加速度センサーの断面を示す。センサーチップ４の
上面となる梁部側に上キャップ３、反対面側に下キャップ５を低融点金属で接合した後、
個片化して得たセンサー素子２をケース５３の内底に接着剤等で固定する。センサーチッ
プのチップ端子５８とケースに形成された外部端子６０はワイヤー６９で接続している。
ケース５３にケース蓋５４を樹脂等で接着し加速度センサーを得る。しかし、図４ｂ）の
様にＷＬＰで形成したセンサー素子２をケースに入れるのでは、小型化や低価格化を図る
ことが難しかった。
【０００７】
特許文献５に開示されているような、半導体の樹脂封止技術を応用し、センサー素子２
をモールド樹脂で覆った加速度センサーが実用化され始めている。図４ｃ）に、樹脂封止
した加速度センサーの一例を示す。センサー素子２やワイヤー６９等が外気に直接触れな
い程度に、モールド樹脂１６を薄くすることで、小型化と軽量化が実現できる。また、図
４ｂ）の様なケースの接着作業等が不要となるため、製造コストの低減が可能となる。
【０００８】
【特許文献４】特開平３−２５３５号  公報
【特許文献５】特開平１０−１７０３８０号  公報
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００９】
図４ｃ）は電気回路を持たない構造であるが、市場で強く要求されるのは図４ａ）に示
したようなセンサーチップ５１の信号を処理するＩＣ回路を内蔵しているタイプである。
図５に信号を処理する回路基板を持つ樹脂モールドされた加速度センサーの一例を示す。
ＩＣ回路である回路基板１１上にセンサー素子２を接着剤１５で固着、端子板１３に回路
基板１１を接着剤１５で固着する。センサー素子２と接着剤１５、回路基板１１、端子板
１３の端面位置が異なり端面が凹凸状になっていると、樹脂モールドを行ったときに樹脂
の未充填部３１や剥離部３２が生じる不具合があった。
【００１０】
センサー素子２の端面より回路基板１１の端面が凹んでいるような設計や、接着剤の塗
布量が不足して端部に凹部ができたりした場合、斜線で示す様なモールド樹脂１６の未充
填部３１の発生や、破線で示す様な剥離部３２が発生し易かった。未充填部３１や剥離部
３２が発生すると、センサー素子２に不必要な応力が加わり、加速度が加わっていないの
に発生するオフセット電圧が大きくなってしまう。また、加速度センサーの周囲温度が変
化すると未充填部３１や剥離部３２で発生する応力も変化するため、加速度センサーの温
度安定性も低下する。センサー素子２や回路基板１１、端子板１３はウェファーや素材か
ら最も効率的に取れる寸法や形状とするため、大きさが不揃いとなり積層構造とした時に
端面に凹凸が生じることは避けられないことと、製造コストの点から端面の凹凸を受け入
れているのが実状であった。
【００１１】
本考案では、樹脂封止時のモールド樹脂の未充填不具合や被モールド部品の剥離不具合
がない加速度センサー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】
【００１２】
本考案の３軸加速度センサーは、可動部および電極を上面に有するセンサーチップと、
センサーチップの少なくとも可動部の上面側は上キャップで下面側は下キャップで密封さ
れており、下キャップの下面側は回路基板の上面側にダイアタッチフィルムａで固着され
、回路基板の下面側は配線基板の上面側にダイアタッチフィルムｂで固着され、センサー
素子の電極と回路基板の電極および、回路基板の電極と配線基板の電極はワイヤーで配線
され、配線基板の一部を除いて樹脂で封止している。センサー素子の側面と下キャップの
側面およびダイアタッチフィルムａの側面は同一面で、少なくともセンサー素子の側面と
下キャップの側面は切断加工面であり、回路基板の側面とダイアタッチフィルムｂの側面
は同一面で、少なくとも回路基板の側面は切断加工面であることが好ましい。
【００１３】
下キャップの下面側にダイアタッチフィルムａを固着して、センサー素子の個片化時に
ダイアタッチフィルムａも同時にダイアモンド砥石で切断することで、下キャップ端面と
ダイアタッチフィルムａの端面は一致させることができる。回路基板の下面側にダイアタ
ッチフィルムｂを固着し、回路基板の個片化時にダイアタッチフィルムｂも同時にダイア
モンド砥石切断することで、回路基板端面とダイアタッチフィルムｂの端面を一致させる
ことができる。ダイアタッチフィルムｂの端面と下キャップ端面、ダイアタッチフィルム
の端面と回路基板の端面を一致させることで、モールド樹脂の未充填部や剥離部の発生を
防ぐ事ができる。１０００番から３０００番のダイアモンド砥石を用いることができる。
【００１４】
センサー素子と回路基板の個片化を切断加工で行うことで、ウェットエッチング加工よ
り速い加工速度が得られ、加工コストの低減を図ることができる。また、端面を切断面と
することでモールド樹脂との密着性も上がり、モールド樹脂剥離等の不具合の低減に繋が
る。
【００１５】
本考案の３軸加速度センサーは、上キャップの上面側と下キャップ下面側は、研削加工
面であることが好ましい。
【００１６】
センサー素子は、センサーチップが形成されたウェファーと上キャップが形成されたウ
ェファー、下キャップが形成されたウェファーの３枚のウェファーを接合した後、ウェフ
ァーを切断してセンサーチップ単位に個片化している。上キャップウェファーと下キャッ
プウェファーは、ハンドリング時や接合時の破損防止を考慮して、センサー素子を構成す
る上キャップと下キャップより厚みを厚くしてＷＬＰを行っているため、個片化する前に
上下キャップウェファーをダイアモンド砥石で研削加工行うことが好ましい。また、上キ
ャップは薄肉化すると同時に個片化する構造としてセンサーチップのチップ端子を露出さ
せる事が好ましい。チップ端子を露出させるため、センサーチップ端面より上キャップ端
面は凹んだ位置となる。上下キャップウェファーをウェットエッチングで薄肉化すること
もできるが、チップ端子の保護マスク作製等の作業が必要なため製造工数やコスト的に採
用が難しい。１０００番から３０００番のダイアモンド砥石を用いることができる。
【００１７】
上キャップの上面側と下キャップ下面側を研削加工面とすることで、ダイアタッチフィ
ルムやモールド樹脂との接着強度を高くする効果も得られる。
【００１８】
本考案の３軸加速度センサーは、回路基板の下面側はダイアモンド砥石による研削加工
面であることが好ましい。
【００１９】
回路基板の回路が形成されていない下面側はダイアモンド砥石で研削加工を行い、出来
得る限り薄くすることで、加速度センサーの小型化が図れる。ダイアモンド砥石を用い研
削加工する事で速い加工速度が得られ、製造コストの低減を図ることができる。ウェット
エッチングを用いて回路基板の薄肉化を行うこともできるが、回路パターンをエッチング
液から遮断することが必要であり、保護マスク作製等の作業が必要なため製造工数やコス
ト的に採用が難しい。研削加工面とすることで、ダイアタッチフィルムとの接着強度が高
くなる効果も得られる。
【００２０】
本考案の３軸加速度センサーは、配線基板と回路基板、下キャップ、上キャップの隣接
する辺の長さは、上キャップ＜下キャップ＜回路基板＜配線基板であることが好ましい。
【００２１】
配線基板を最下段の部品として上キャップを最上段の部品とすると、最下段から最上段
上に行くに従い、小さな辺を有する部品とすることで、樹脂モールド作業時に樹脂の廻り
込みが良く各部品を確実にモールドすることができる。
【００２２】
本考案の３軸加速度センサーは、配線基板を最下段としてダイアタッチフィルム２、回
路基板、ダイアタッチフィルム１、下キャップ、センサー素子、最上段の上キャップの順
で、階段状の略四角錐台形状に積層されていることが好ましい。
【００２３】
階段状の略四角錐台形状は階段型ピラミッドをイメージすることで容易に理解できる。
下段の辺長さより上段の辺長さが短く、下段の辺長内に上段の辺が位置することで、モー
ルド樹脂の未充填部を無くすことができる。また、階段状の略四角錐台形状とすることで
、モールド樹脂の注入口を少なくしても樹脂は隅々まで行渡り、簡易なモールド金型とす
ることが可能となる。
【考案の効果】
【００２４】
本考案の３軸加速度センサーは、各部品を階段状の略四角錐台形状に積層配置すること
と、出来得る限り各部品の面をダイアモンド砥石による機械加工面をすることで、樹脂封
止時のモールド樹脂の未充填不具合や被モールド部品の剥がれ不具合がない３軸加速度セ
ンサーを得ることができた。
【考案を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下本願考案を図面を参照しながら実施例に基づいて詳細に説明する。説明を判り易く
するため、同一の部品、部位には同じ符号を用いることもある。
【００２６】
図１に本願考案の３軸加速度センサーの分解斜視図を示す。図２は３軸加速度センサー
の断面図で、図２ａ）は図１のｍ−ｍ’断面図、図２ｂ）は図１のｎ−ｎ’断面図である
。図１と図２を参照して構造を説明する。最下段の配線基板２３上に回路基板１１がダイ
アタッチフィルムｂ（Ｄｉｅ  Ａｔｔａｃｈ  Ｆｉｌｍ）７で固着され、回路基板１１上
にセンサー素子２がダイアタッチフィルムａ６で固着されている。センサー素子２のチッ
プ端子８と回路基板１１の回路基板端子１２は、金の裸ワイヤーａ２１で電気的に接続し
ている。回路基板１１の回路基板端子１２は配線基板２３の配線基板端子部２５と金の裸
ワイヤーｂ２２で電気的に接続している。配線基板端子部２１の下面側と一側面を除き、
モールド樹脂１６で樹脂モールド成型して３軸加速度センサー１となる。図１では二点鎖
線でモールド樹脂を、破線で各構成部品の概略接合位置を示している。
【００２７】
センサー素子２はセンサーチップ４の可動部分に上キャップ３と下キャップ５を低融点
金属（図示せず）で固着している。センサーチップ４のチップ端子８領域を露出させるた
め、上キャップ３はセンサーチップ４より小さくしている。下キャップ５はセンサーチッ
プ４と同じ面積としている。センサーチップ４と上キャップ３、下キャップ５は低融点金
属で接合しており、センサーチップ４の可動部は密封された状態である。センサーチップ
４の構造は、図３のセンサーチップ５１と同じであるので詳細説明は省く。配線基板２３
は配線基板接着部２４と配線基板端子部２５から形成されており、配線基板接着部２４だ
けではなく配線基板端子部２５の一部にも回路基板１１がダイアタッチフィルムｂ７で固
着されている。配線基板接着部２４と配線基板端子部２５の間にはモールド樹脂１６が充
填されている。
【００２８】
本実施例の３軸加速度センサーの概略寸法と材質は次の通りである。３軸加速度センサ
ー１の外寸は２．５ｍｍｘ２．５ｍｍｘ１．０ｍｍ厚である。配線基板２３は２．５ｍｍ
ｘ２．５ｍｍｘ０．２ｍｍ厚の銅で、配線基板接着部２４と配線基板端子部２５はプレス
で形成している。回路基板１１は２．０ｍｍｘ２．０ｍｍｘ０．１ｍｍ厚のシリコンであ
る。ダイアッタチフイルムｂ７は回路基板１１と同じ面積で０．０２ｍｍ厚のエポキシ系
樹脂である。センサー素子２を構成する下キャップ５は１．２ｍｍｘ１．３ｍｍｘ０．１
ｍｍ厚、センサーチップ４は１．２ｍｍｘ１．３ｍｍｘ０．４ｍｍ厚、上キャップ３は１
．０ｍｍｘ１．０ｍｍｘ０．１ｍｍ厚で、何れもシリコンである。上キャップ３上のモー
ルド樹脂１６の厚みは０．０６ｍｍである。モールド樹脂１６はエポキシ系の樹脂である
。ワイヤーａ２１とワイヤーｂ２２は直径２０μｍの裸金線である。階段状の略四角錐台
形状が得られる寸法関係を有していれば、本実施例で示した寸法に拘わる必要がないこと
は言うまでもない。
【００２９】
３軸加速度センサー１の構成部材の面積は前述したように、最下段の配線基板２３を最
も大きく最上段の上キャップ３を最も小さくなる様にしているので、積層した形状は図２
に示すような階段状の略四角錐台形状になる。階段状の略四角錐台形状とすることで、樹
脂モールド時に樹脂の未充填部３１や剥離部３２の発生を抑えることができた。
【００３０】
本実施例の３軸加速度センサーの製造方法に付いて簡単に述べる。Ф６インチシリコン
ウェファーにフォトリソグラフィー技術と製膜、エッチング技術を用い、上キャップと下
キャップパターンを形成、同様にＳＯＩ（シリコンオンインシュレーター）ウェファーに
センサーチップを形成し、上キャップとセンサーチップ、下キャップの３枚のウェファー
を位置決めした状態で加圧と加熱を行い低融点金属で接合した。センサー素子が形成され
たウェファーの上キャップ側と下キャップ側を２０００番のダイアモンド砥石で研削して
、所定の厚みとした。上キャップは所定の厚みになった時点で個片化されているようにし
ている。下キャップ側にダイアッタッチフィルムを１００℃で貼り付けた。ダイアタッチ
フィルムが貼り付けられたセンサー素子ウェファーを２０００番のダイアモンド砥石で切
断して、ダイアタッチフィルムａ６が貼り付いたセンサー素子２を得た。ダイアモンド砥
石で切断したので、センサーチップ４と下キャップ５、ダイアタッチフィルムａ６は、同
寸法で切断面は同一面となっている。上キャップの研削面とセンサーチップ４と下キャッ
プ５の切断面の表面粗さは、Ｒａ≦２００ｎｍであった。表面粗さＲａの測定は、ＪＩＳ
Ｂ０６０１に従った。
【００３１】
電気回路が形成されたФ８インチシリコンの回路基板ウェファーの裏面を２０００番の
ダイアモンド砥石で研削して所定の厚みに加工した後、研削面にダイアッタッチフィルム
を１００℃で貼り付けた。ダイアタッチフィルムが貼り付けられた回路基板ウェファーを
２０００番のダイアモンド砥石で切断して、ダイアタッチフィルムｂ７が貼り付いた回路
基板１１を得た。ダイアモンド砥石で切断したので、回路基板１１とダイアタッチフィル
ムｂ７は、同寸法で切断面は同一面となっている。複数個連なった配線基板２３に、ダイ
アタッチフィルムｂ７が貼り付いた回路基板１１とダイアタッチフィルムａ６が貼り付い
たセンサー素子２を積層し、２Ｎの荷重を加えながら１５０℃〜１７０℃で固着した。チ
ップ端子８と回路基板端子１２にワイヤー２１を超音波で溶接を行った。同様に、回路基
板端子１２と配線基板端子部２５にワイヤー２２を超音波で溶接を行った。
【００３２】
複数個連なった配線基板２３に回路基板１１とセンサー素子２をダイアタッチフィルム
で固着した積層構造体を、トランスファーモールド法を用いモールド樹脂１６を成型した
。１７５℃で成型することで、前記構造体をエポキシ系樹脂中に完全に封止した。成型機
から取り出し、配線基板の連なっている部分を切断して３軸加速度センサー１を得た。
【００３３】
本実施例で製作した３軸加速度センサー２００個を分解して、樹脂の未充填部３１や剥
離部３２の発生頻度を調べたところ、樹脂の未充填部３１と剥離部３２の発生はなかった
。図５に示す従来品の加速度センサーでの樹脂の未充填部３１と剥離部３２の発生頻度は
、２〜３％であった。発生頻度の差は、最下段の配線基板２３を最も大きく最上段の上キ
ャップ３を最も小さくなる様にし、積層した形状が図２に示すような階段状の略四角錐台
形状とした効果であると考えられる。また、上キャップ３の上面を研削面としセンサーチ
ップと下キャップの側面を切断面としているので、モールド樹脂１６との界面に剥がれが
生じていることもなかった。これは、シリコンをウェットエッチングした面に比べ、ダイ
アモンド砥石により研削や切断を行っているので、適度に粗い面となりモールド樹脂との
密着性が向上したためと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本考案の３軸加速度センサーの実施例の分解斜視図である。
【図２】本考案の３軸加速度センサーの実施例の断面図である。
【図３】従来の３軸加速度センサーの構造を示す分解斜視図である。
【図４】従来の３軸加速度センサーの断面図である。
【図５】従来の３軸加速度センサーのモールド樹脂の未充填部と剥離部を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  加速度センサー、
２  センサー素子、
３  上キャップ、
４  センサーチップ、
５  下キャップ、
６  ダイアタッチフィルムａ、
７  ダイアタッチフィルムｂ、
８  チップ端子、
１１  回路基板、
１２  回路基板端子、
１３  端子板、
１４  外部端子、
１５  接着剤、
１６  モールド樹脂、
２１  ワイヤーａ、
２２  ワイヤーｂ、
２３  配線基板、
２４  配線基板接着部、
２５  配線基板端子部、
３１  未充填部、
３２  剥離部、
５１  センサーチップ、
５２  ＩＣ規制板、
５３  ケース、
５４  ケース蓋、
５５  ワイヤー、
５６  ワイヤー、
５７  ＩＣ規制板端子、
５８  チップ端子、
５９  ケース端子、
６０  外部端子、
６１  梁部、
６２  錘部、
６３  枠部、
６４  Ｘ軸ピエゾ、
６５  Ｙ軸ピエゾ、
６６  Ｚ軸ピエゾ、
６７  スペーサー樹脂、
６８  樹脂、
６９  ワイヤー、
７０  端子板、
７１  外部端子。
【図１】
0003140804.tif 000003
【図２】
0003140804.tif 000004
【図３】
0003140804.tif 000005
【図４】
0003140804.tif 000006
【図５】
0003140804.tif 000007