(57)【要約】【課題】  回路チップ上にシリコーン系のフィルム状接着剤を介してセンサチップを積層したスタック構造を有する加速度センサにおいて、落下衝撃によるセンサ特性不良を抑制する。【解決手段】  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の上に積層された加速度検出用のセンサチップ５とを備えるセンサ装置Ｓ１において、回路チップ３とセンサチップ５とは、シリコーン系のフィルム状接着剤４を介して接着されており、当該接着剤４の厚さは、１００μｍ以下である。【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、シリコーン系のフィルム状接着剤（４）を介して接着されており、
前記接着剤（４）の厚さは、１００μｍ以下であ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。
【請求項３】
前記センサチップ（５）には、ボンディングワイヤ（６）が電気的に接続されていることを特徴とする請求項１または２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、回路チップの上にセンサチップをフィルム状接着剤を介して積層してなるセンサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、この種のセンサ装置としては、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提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【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。特に、車両制御用に用いる加速度レンジの低い高感度の加速度センサなどにおいては、回路チップとセンサチップの接合には、シリコーン系のフィルム状接着剤を採用している。
【特許文献１】特開２００３−２１６４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記センサ装置において、回路チップとセンサチップの接合にシリコーン系のフィルム状接着剤を採用する理由としては、パッケージなど、チップ下からの熱応力を緩和する目的が挙げられる。
【０００５】
しかしながら、従来のシリコーン系のフィルム状接着剤は、たとえば１７５μm程度の厚いものしかなかった。このように、シリコーン系のフィルム状接着剤が厚い場合、本発明者の検討によれば、センサ装置の落下衝撃時において、センサチップが動き位置ずれを生じ、センサ特性に不良が発生することがわかった。
【０００６】
たとえば、センサ装置の落下に伴い、センサチップが動いてしまうと、センサチップにボンディングワイヤが接続されているような場合に、ワイヤの変形など、ワイヤ接続部の劣化が生じ、センサ特性の変動が発生する可能性がある。
【０００７】
そこで、本発明は上記問題に鑑み、回路チップ上にシリコーン系のフィルム状接着剤を介してセンサチップを積層したスタック構造を有するセンサ装置において、落下衝撃によるセンサ特性不良を抑制すること、すなわち落下耐量を向上できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、シリコーン系のフィルム状接着剤（４）を介して接着されており、接着剤（４）の厚さは、１００μｍ以下であることを特徴としている。
【０００９】
本発明は、本発明者が行った検討の結果、実験的に見出されたものであり、シリコーン系のフィルム状接着剤（４）の厚さを、１００μｍ以下とすることにより、実用上、十分な落下耐量が得られる（図２参照）。
【００１０】
よって、本発明によれば、回路チップ（３）上にシリコーン系のフィルム状接着剤（４）を介してセンサチップ（５）を積層したスタック構造を有するセンサ装置において、落下衝撃によるセンサ特性不良を抑制すること、すなわち、落下耐量を向上させることができる。
【００１１】
ここで、請求項１に記載のセンサ装置において、落下耐量の余裕度を考慮した場合、請求項２に記載の発明のように、接着剤（４）の厚さは、５０μｍ以下であることが好ましい。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載のセンサ装置において、センサチップ（５）には、ボンディングワイヤ（６）が電気的に接続されていることを特徴としている。
【００１３】
このように、センサチップ（５）に、ボンディングワイヤ（６）が電気的に接続されている構成とした場合、上記した請求項１や請求項２に記載の発明の効果が発揮されることにより、落下衝撃によってセンサチップ（５）が動きボンディングワイヤ（６）が変形するなどの不良が抑制できる。
【００１４】
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】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。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、たとえば自動車に搭載されて運転制御用のものとして用いることができる。
【００１６】
図１において、セラミックパッケージ１は、センサＳ１の基部となるとともに、センサＳ１を被測定体の適所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、シリコーン系樹脂よりなる液状状の接着剤２を介して、回路チップ３が搭載され固定されている。
【００１７】
なお、好ましい形態として、本例では、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。
【００１８】
この回路チップ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が設けられており、このボンディング部３ａには、シリコーン系のフィルム状接着剤４を介してセンサチップ５が積層されている。
【００１９】
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おり、たとえば、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を形成し、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）を検出するものにすることができる。
【００２０】
また、回路チップ３としては、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ており、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ものを採用することができる。
【００２１】
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。
【００２２】
こうして、センサチップ５からの電気信号（容量変化）は、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に変換されて、加速度信号として出力されるようになっている。
【００２３】
ここで、センサチップ５を回路チップ３へ接着するシリコーン系のフィルム状接着剤４は、その厚さが１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下のものである。また、このフィルム状の接着剤４の厚さの下限は、フィルム状に加工するための製造上の制約や接着強度の確保などの観点から、約２５μｍ以上であることが好ましい。
【００２４】
このようなセンサＳ１は、次のようにして製造することができる。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、あらかじめ混合することが好ましい。
【００２５】
次に、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。１つには、センサチップとなるウェハ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。
【００２６】
もう１つの方法としては、センサチップ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の順に回路チップ３上にマウントする方法である。
【００２７】
なお、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３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。
【００２８】
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。
【００２９】
上記したどちら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、本硬化（キュア）を行うことによって、フィルム状の接着剤４の接着力を安定させ、耐久性の高いものにする。
【００３０】
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ができあがる。
【００３１】
ここで、本実施形態において、センサチップ５を回路チップ３へ接着するシリコーン系のフィルム状接着剤４の厚さを、１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下としていることの根拠について述べる。
【００３２】
これは、次に示されるような本発明者が行ったフィルム状の接着剤４の厚さと落下耐量との関係についての調査結果に基づくものである。図２は、この調査結果の一例を示す図である。
【００３３】
図２では、横軸にフィルム状の接着剤４の厚さとしてのフィルム厚さ（単位：μｍ）、縦軸に落下耐量（単位：ｃｍ）を示してある。ここでは、フィルム状の接着剤４の厚さを変えたセンサ装置Ｓ１をサンプルとして作製し、これら各サンプルを所定の高さからコンクリートなどの硬い面上へ落下させた。また、落下の方向は３軸方向とした。
【００３４】
そして、この落下の高さすなわち落下耐量を変えて、当該落下に伴ってセンサチップ５が動くことによるボンディングワイヤ６の変形など、センサ特性の不良の発生の有無を調査した。図２では、センサ特性の不良が発生した場合を「×」プロット、当該不良が発生しなかった場合を「○」プロットにて表してある。
【００３５】
ここで、落下耐量は６０ｃｍであれば実用上、十分なものである。つまり、落下高さが６０ｃｍのときに、上記センサ特性の不良が発生しないようであれば、実用上、十分な落下耐量が確保できていると言える。
【００３６】
図２に示されるように、フィルム状の接着剤４の厚さと落下耐量との関係は、ほぼ線形の関係にあることがわかった。ここで、フィルム状の接着剤４の厚さが従来レベルである１７５μｍの場合、落下耐量は４０ｃｍ程度しかない。
【００３７】
そして、目標の落下耐量である６０ｃｍを確保するためには、フィルム状の接着剤４の厚さが１００μｍ以下であればよいことがわかる。また、このフィルム状の接着剤４の厚さが５０μｍの場合、落下耐量は８０ｃｍであり、余裕度を考慮すれば、フィルム状の接着剤４の厚さは５０μｍ以下程度であることが好ましいと言える。
【００３８】
したがって、この図２に示されるような検討結果から、本実施形態では、センサ装置Ｓ１におけるフィルム状の接着剤４の厚さを、１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下としている。
【００３９】
以上述べてきたように、本実施形態によれば、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Ｓ１において、回路チップ３とセンサチップ５とは、シリコーン系のフィルム状接着剤４を介して接着されており、当該接着剤４の厚さは、１００μｍ以下であることを特徴とするセンサ装置Ｓ１が提供される。
【００４０】
上記図２の検討結果に示されるように、シリコーン系のフィルム状接着剤４の厚さを、１００μｍ以下とすることにより、実用上、十分な落下耐量が得られる。また、上述したように、落下耐量の余裕度を考慮した場合、接着剤４の厚さは、５０μｍ以下であることが好ましい。
【００４１】
よって、本実施形態によれば、回路チップ３上にシリコーン系のフィルム状接着剤４を介してセンサチップ５を積層したスタック構造を有するセンサ装置において、落下衝撃によるセンサ特性不良を抑制すること、すなわち落下耐量を向上することができる。
【００４２】
また、本実施形態では、センサチップ５には、ボンディングワイヤ６が電気的に接続されている。
【００４３】
このように、センサチップ５に、ボンディングワイヤ６が電気的に接続されている構成とした場合、上記した本実施形態の効果が適切に発揮されることにより、落下衝撃によってセンサチップ５が動き、それによってボンディングワイヤ６が変形するなどの不良が抑制できる。
【００４４】
また、本実施形態では、回路チップ３上にシリコーン系のフィルム状の接着剤４を介してセンサチップ５を接着固定しているが、この接着剤４は弾性率が低く非常に柔らかい性質を持っている。
【００４５】
そのため、セラミックパッケージ１、接着剤２および回路チップ３からの熱応力は、両チップ３、５の間に介在するフィルム状の接着剤４によって、十分に緩和することができる。つまり、本実施形態では、下側の回路チップ３からの熱応力によるセンサチップ５の特性変動を極力抑制することができ、好ましい。
【００４６】
（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を例にとって説明してきたが、本発明は、加速度センサ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。
【００４７】
つまり、上記実施形態に示されるセンサ装置Ｓ１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。
【００４８】
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。
【００４９】
要するに、本発明は、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シング部としてのセンサチップとを備え、回路チップとセンサチップとが、シリコーン系のフィルム状接着剤を介して接着されているセンサ装置において、フィルム状接着剤の厚さを１００μｍ以下に規定したことを要部としたものであり、他の部分は適宜設計変更が可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】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を示す概略断面図である。
【図２】本発明者が行ったフィルム状の接着剤の厚さと落下耐量との関係についての調査結果の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
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…ボンディングワイヤ。
【図１】
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【図２】
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