(57)【要約】【課題】  回路チップ上に接着剤を介してセンサチップを設置してなるセンサ装置において、回路チップを傷つけずに回路チップ上にセンサチップを設置することができるセンサ装置を提供する。【解決手段】  回路チップ３とセンサチップ５とを、フィラーが配合されていないフィルム状の接着剤を介して接着する。このフィルム状の接着剤４においては、ポリイミドが９１±３ｗｔ％、エポキシが９±３ｗｔ％含有されており、厚みが２０μｍとなっている。このようなフィルム状の接着剤４を採用することで、回路チップ３の表面を傷つけずに、加速度センサＳ１が受ける衝撃を確実にセンサチップに伝達することができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボンディング部（３ａ）を有する回路チップ（３）と、
前記回路チップ（３）における前記ボンディング部（３ａ）の上に積層されたセンサチップ（５）とを備えるセンサ装置において、
前記回路チップ（３）と前記センサチップ（５）とは、ポリイミドが９１±３ｗｔ％含有されフィラーが配合されていないフィルム状の接着剤（４）を介して接着されていることを特徴とするセンサ装置。
【請求項２】
前記接着剤（４）の厚さは、５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のセンサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路チップの上に接着剤を介してセンサチップを積層してなるセンサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、センサ装置として、ボンディング部を有する回路チップと、回路チップにおけるボンディング部の上に積層されたセンサチップとを備え、回路チップとセンサチップとがフィルム状の接着剤を介して接着されてなる加速度センサや角速度センサが開発されている。
【０００３】
このような加速度センサ、角速度センサでは、コストダウンのため実装面積を小さくする手法として、回路チップ上にセンサチップを積層したスタック構造を採用している。
【０００４】
また、回路チップの表面とセンサチップの裏面との接合には、ＢＮ（窒化ホウ素）やＡｇ（銀）などの無機物系のフィラーが配合されたポリイミド系のフィルム状の接着剤を採用している。
【０００５】
このようにフィラーを配合したフィルム状の接着剤を採用しているのは、回路チップとセンサチップとの接着強度および加速度センサ、角速度センサが高温となるときのフィルム状の接着剤の弾性率の維持（つまり変形し難さ）を目的としているためである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のようにフィラーを配合したフィルム状の接着剤を介して回路チップ上にセンサチップを設置すると、本発明者らの検討により以下の問題が生じることが明らかとなった。
【０００７】
フィルム状の接着剤においては、例えば１０ｗｔ％程度という高濃度でフィラーが配合されているので、フィラーが凝集して塊になりやすくなる。
【０００８】
このため、回路チップ上にフィラーが配合されたフィルム状の接着剤を介してセンサチップを設置し、センサチップを回路チップ側に押しつけて接着しようとすると、センサチップの裏面に押されたフィラーの塊が回路チップの表面を押し込んで回路チップの内部に形成された集積回路を傷つけてしまう。
【０００９】
このようにして、回路チップ内の集積回路が傷つけられると、回路チップの機能低下や誤作動の問題が生じうる。
【００１０】
本発明は、上記点に鑑み、回路チップ上に接着剤を介してセンサチップを設置してなるセンサ装置において、回路チップを傷つけずに回路チップ上にセンサチップを設置することができるセンサ装置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】
【００１１】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、ボンディング部（３ａ）を有する回路チップ（３）と、回路チップ（３）におけるボンディング部（３ａ）の上に積層されたセンサチップ（５）とを備えるセンサ装置において、回路チップ（３）とセンサチップ（５）とは、ポリイミドが９１±３ｗｔ％含有されフィラーが配合されていないフィルム状の接着剤（４）を介して接着されていることを特徴としている。
【００１２】
このように、ポリイミドを９１±３ｗｔ％（つまり８８ｗｔ％〜９４ｗｔ％の範囲で）含有するフィルム状の接着剤（４）にフィラーを配合しないようにする。これにより、フィラーが凝集してなる塊がフィルム状の接着剤（４）内部に存在しないようにすることができる。
【００１３】
したがって、回路チップ（３）とセンサチップ（５）とを、フィラーが配合されていないフィルム状の接着剤（４）を介して接着することにより、回路チップ（３）の表面および内部の回路を傷つけることなく回路チップ（３）上にセンサチップ（５）を設置することができる。
【００１４】
このように、本発明によれば、回路チップ（３）を傷つけずに回路チップ（５）上にセンサチップ（５）を設置することができるセンサ装置を提供することができる。
【００１５】
ここで、ポリイミドの含有量を９１±３ｗｔ％と限定している理由は、本発明者らが行った実験検討の結果によるものである。
【００１６】
フィルム状の接着剤（４）中のポリイミド以外の硬化成分（たとえば、エポキシ）の量が少ない場合は、接着剤（４）のバルク強度が不足する。また、当該硬化成分の量が多い場合は、接着剤（４）のバルク強度自体は高いが、界面接着強度が低下する。
【００１７】
本発明者らの検討によれば、フィルム状の接着剤（４）中の硬化成分の量が、９±３ｗｔ％の範囲であれば、フィルム状の接着剤（４）は、バルク強度および界面接着強度ともに高いレベルを維持でき、十分な接着強度を確保することができるのを実験的に確認した（図２参照）。
【００１８】
このように、フィルム状の接着剤（４）においては、硬化成分の量が９±３ｗｔ％の範囲であることが好ましく、このことから、残りの成分であるポリイミドの含有量は、９１±３ｗｔ％と限定されたものにできるのである。
【００１９】
請求項２に記載の発明では、接着剤（４）の厚さは、５０μｍ以下であることを特徴としている。このように、フィルム状の接着剤の厚みは、５０μｍ以下であることが好ましい。
【００２０】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
（第１実施形態）
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。
【００２２】
図１は本発明の実施形態に係るセンサ装置としての加速度センサＳ１を示す概略断面図である。この加速度センサＳ１は、たとえば車両に搭載されてエアバッグ用のものとして適用される。
【００２３】
セラミックパッケージ１は、加速度センサＳ１の基部となると共に、加速度センサＳ１を被測定体の適所（例えば車両の運転席下部）に取り付けるためのものである。セラミックパッケージ１の上には、シリコン系樹脂よりなる液状の接着剤２を介して、回路チップ３が搭載され固定されている。
【００２４】
本実施形態では、接着剤２には、接着剤２の厚みを均一にして回路チップ３の高さを均一にするための樹脂などからなるビーズ２ａが混合されている。つまり、このビーズ２ａは、スペーサとして機能する。
【００２５】
また、回路チップ３は、シリコン基板等に対してＭＯＳトランジスタやバイポーラトランジスタ等が周知の半導体プロセスを用いて形成されたものであり、センサチップ５の電気信号を処理して出力する等の機能を有する。
【００２６】
回路チップ３の上面には、センサチップ５を搭載するための領域であるボンディング部３ａが設けられている。そして、このボンディング部３ａには、フィルム状の接着剤４を介してセンサチップ５が積層されている。このフィルム状の接着剤４は、フィラーが配合されていないポリイミド系のものである。
【００２７】
このフィラーが配合されていないポリイミド系のフィルム状の接着剤４の厚さにおいては、フィルム状の接着剤４の弾性率を確保するという観点から１０μｍ〜５０μｍ、好ましくは２０μｍであることが好ましい。
【００２８】
すなわち、フィルム状の接着剤４が厚すぎる場合（例えば１００μｍ）、例えば加速度センサＳ１が高温になるとフィルム状の接着剤４の弾性率が下がる、つまり変形しやすくなる。
【００２９】
このため、車両が受ける衝撃を厚いフィルム状の接着剤４が吸収してしまい、加速度センサＳ１が正確な加速度を検出できなくなる可能性がある。このため、フィルム状の接着剤４の厚みの上限を５０μｍとしている。また、接着強度を確保するため、フィルム状の接着剤４の厚みの下限を１０μｍとしている。
【００３０】
また、本実施形態では、ポリイミドを主成分とするフィルム状の接着剤４、詳しくはポリイミドが９１±３ｗｔ％（重量％）、硬化成分としてのエポキシが９±３ｗｔ％（重量％）含有されているフィルム状の接着剤４が用いられている。
【００３１】
センサチップ５は、加速度検出を行う検出素子として構成されている。このセンサチップ５には、例えばシリコン基板等に対して一般に知られている櫛歯構造を有する梁構造体が形成されており、印加された加速度に応じた可動電極と固定電極間の静電容量変化（電気信号）を検出するものである。
【００３２】
そして、センサチップ５と回路チップ３、および、回路チップ３とセラミックパッケージ１は、それぞれ金やアルミニウムなどからなるボンディングワイヤ６、７を介して電気的に接続されている。
【００３３】
こうして、センサチップ５からの電気信号（容量変化）は、ボンディングワイヤ６を介して回路チップ３へ送られて回路チップ３に備えられたＣ／Ｖ変換回路などにより電圧信号（加速度信号）に変換され、ボンディングワイヤ７を介してセラミックパッケージ１に設けられた図示しない電極に出力される。
【００３４】
この電極は、セラミックパッケージ１において、表面から裏面に延びる図示しない孔を経由してセラミックパッケージ１の裏面に設けられた図示しない電極と電気的に接続されている。なお、このようなセラミックパッケージ１は、たとえば、複数のセラミック層が積層され、各層間の導体やビアホールなどを介して配線が形成されたものを採用することができる。
【００３５】
そして、セラミックパッケージ１の裏面に設けられた電極が外部回路（例えばＥＣＵ）に接続されることで、加速度信号が加速度センサＳ１から外部に出力されるようになっている。
【００３６】
なお、セラミックパッケージ１の上面には、図示しない蓋部材がセンサチップ５を密封するように配置される。これにより、センサチップ５等が湿気・機械的外力より保護されるようになっている。
【００３７】
次に、上記加速度センサＳ１の製造方法について説明する。
【００３８】
まず、セラミックパッケージ１に接着剤２を塗布し、この接着剤２を介して回路チップ３を組み付け、接着剤２を硬化させる。ここで、上述したように、接着剤２には、接着剤２の厚みを均一にして回路チップ３の高さを均一にするためのビーズ２ａ等を、あらかじめ混合しておく。
【００３９】
次に、回路チップ３に対するセンサチップ５の組み付けを行うが、これには２通りの方法が挙げられる。
【００４０】
１つは、センサチップ５となるウェハの裏面にフィルム状の接着剤４を貼り付けた後、フィルム状の接着剤４が付いた状態でダイシングカットを行い、分断されたセンサチップ５を拾い上げて回路チップ３上にマウントする方法である。
【００４１】
もう１つは、センサチップ５となるウェハをダイシングカットしてセンサチップ５に分断する一方、フィルム状の接着剤４をセンサチップ５のサイズにカットする。そして、フィルム状の接着剤４、センサチップ５の順に、これらを回路チップ３上にマウントする方法である。
【００４２】
上記したいずれかの方法で回路チップ３上にフィルム状の接着剤４を介してセンサチップ５を組み付けた後、例えばセラミックパッケージ１を加熱することで回路チップ３を介してフィルム状の接着剤４を加熱する。
【００４３】
そして、センサチップ５を回路チップ３側に押し込んでフィルム状の接着剤４を硬化させることで、フィルム状の接着剤４を介してセンサチップ５を回路チップ３のボンディング部３ａ上に接着する。
【００４４】
ここで、本実施形態では、フィルム状の接着剤４にフィラーを配合しないものを用いている。したがって、フィルム状の接着剤４の内部で凝集して塊となるものがないため、センサチップ５を回路チップ３の表面に接着する際に、フィルム状の接着剤４が回路チップ３の表面を傷つけることはない。
【００４５】
その後、金やアルミニウム等の線材を用いてワイヤボンディングを行うことにより、それぞれのボンディングワイヤ６、７を形成する。こうして、上記加速度センサＳ１が完成する。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態の加速度センサＳ１では、回路チップ３とセンサチップ５とをフィラーを配合しないフィルム状の接着剤４を用いて接着している。このように、フィルム状の接着剤４にフィラーを配合しないことで、フィルム状の接着剤４をフィラーが凝集してなる塊を含まない接着剤とすることができる。
【００４７】
したがって、センサチップ５を回路チップ３に接着する際に、フィルム状の接着剤４で回路チップ３を傷つけることなくセンサチップ５を組み付けることができる。
【００４８】
つまり、本実施形態によれば、回路チップ３を傷つけずに回路チップ３上にセンサチップ５を設置することができるセンサ装置としての加速度センサＳ１を提供することができる。
【００４９】
ここで、本実施形態において、フィルム状の接着剤４におけるポリイミドの含有量を９１±３ｗｔ％と限定している理由は、次の通りである。
【００５０】
上述したが、本実施形態のフィルム状の接着剤４は、主成分であるポリイミドと、たとえばエポキシなどの硬化成分とが混合されたものである。本例では、上述したように、硬化成分としてエポキシが含有されている。
【００５１】
本発明者らは、フィルム状の接着剤４において、この硬化成分の含有量を変えていき、接着強度との関係を調査した。ここで、硬化成分としてはエポキシを用い、接着強度の目安としては、接着部の引き剥がし強さである「ピール強度」を用いることとした。
【００５２】
ピール強度の試験は、２４０℃で行い、センサチップ５のサイズすなわちフィルム状の接着剤４の接着面積サイズが５ｍｍ×５ｍｍの場合について調査した。その調査結果が、図２に示される。
【００５３】
図２は、接着剤４中の硬化成分の割合（単位：ｗｔ％）とピール強度（単位：ｋｇｆ／ｍｍ）との関係を示す図である。
【００５４】
図２に示されるように、フィルム状の接着剤４中のポリイミド以外の硬化成分の量が９±３ｗｔ％すなわち６ｗｔ％以上１２ｗｔ％以下である場合には、ピール強度は高いレベルを維持しており、接着剤４の接着強度は十分に保持されていることがわかる。
【００５５】
しかし、フィルム状の接着剤４中の硬化成分の量が９±３ｗｔ％から外れると、ピール強度は急激に低下し、硬化成分の量が９±３ｗｔ％よりも少ないと、凝集破壊モードとなり、硬化成分の量が９±３ｗｔ％よりも多いと、界面破壊モードとなる。
【００５６】
これは、フィルム状の接着剤４中のポリイミド以外の硬化成分の量が９±３ｗｔ％よりも少ない場合は、接着剤４のバルク強度が不足し、一方、当該硬化成分の量が９±３ｗｔ％よりも多い場合は、接着剤４のバルク強度自体は高いが、界面接着強度が低下するためである。
【００５７】
このように、本発明者らは、フィルム状の接着剤４中の硬化成分の量が、９±３ｗｔ％の範囲であれば、フィルム状の接着剤４は、バルク強度および界面接着強度ともに高いレベルを維持することができ、その結果、十分な接着強度を確保できることを実験的に確認した。
【００５８】
その結果から、本実施形態においては、フィルム状の接着剤４における硬化成分の量を９±３ｗｔ％の範囲に限定し、このことから、残りの成分であるポリイミドの含有量を９１±３ｗｔ％と限定したのである。
【００５９】
また、上述したが、本実施形態においては、フィルム状の接着剤４の厚みを５０μｍ以下、好ましくは２０μｍとしている。
【００６０】
フィルム状の接着剤４をこのような厚みとすることで、加速度センサＳ１（つまり、セラミックパッケージ１）が受ける衝撃を回路チップ３およびフィルム状の接着剤４を介してセンサチップ５に確実に伝達することができる。
【００６１】
そして、本実施形態では、フィルム状の接着剤４として、ポリイミド系のものを採用している。これにより、センサチップ５と回路チップ３との接着強度を確保できる。
【００６２】
また、本実施形態では、液状接着剤ではなく、フィルム状の接着剤４を用いて回路チップ３のボンディング部３ａ上にセンサチップ５を搭載するようにしているため、液状接着剤を用いた場合に懸念される低分子量成分の染みだし（つまりブリード）による回路チップ３の汚染を防止することができる。
【００６３】
このブリードによる回路チップ３の汚染とは、具体的には、当該低分子量成分がボンディング部３ａ周辺のボンディングパッド部を汚染することによるワイヤボンディング接合性の悪化などのことである。
【００６４】
（他の実施形態）
以上、本発明のセンサ装置として加速度センサＳ１を例にとって説明してきたが、本発明は、加速度センサＳ１に限定されるものではなく、角速度センサ、圧力センサ、温度センサ、光センサにも適用が可能である。
【００６５】
つまり、上記実施形態に示されるセンサ装置において、上記センサチップ５が角速度検出素子であったり、圧力検出素子であったり、温度検出素子であったり、光検出素子であってもよい。
【００６６】
また、回路チップとしては、ＭＯＳトランジスタやバイポーラトランジスタなどを用いた回路、メモリ回路など何でも良い。
【００６７】
上記第１実施形態では、ポリイミド系のフィルム状接着剤４を用いているが、ポリイミド系に限るものではなく、エポキシ系、アクリル系等の他の物質であっても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の一実施形態に係るセンサ装置の概略断面図である。
【図２】上記実施形態においてフィルム状の接着剤中の硬化成分の割合とピール強度との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００６９】
３…回路チップ、３ａ…回路チップのボンディング部、４…フィルム状の接着剤、
５…センサチップ、６、７…ボンディングワイヤ。
【図１】
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【図２】
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