(57)【要約】【課題】傾斜ベースの傾斜面における物理量センサチップの実装面への接着剤の浸入をより抑制することのできる半導体物理量センサを得る。【解決手段】パッケージ５の内底部５ｂに傾斜ベース４を実装するとともに、半導体を用いた物理量センサチップ２を、当該物理量センサチップ２の検出軸が内底部５ｂに対して傾斜するように傾斜ベース４の傾斜面４ａに実装する半導体物理量センサ１において、傾斜ベース４の肉薄側に、接着剤９の這い上がりを規制する規制部１０を設ける。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パッケージの内底部に傾斜ベースを実装するとともに、半導体を用いた物理量センサチップを、当該物理量センサチップの検出軸が前記内底部に対して傾斜するように前記傾斜ベースの傾斜面に実装する半導体物理量センサにおいて、
前記傾斜ベースの肉薄側に、接着剤の這い上がりを規制する規制部を設けたことを特徴とする半導体物理量センサ。
【請求項２】
前記規制部が、前記傾斜ベースの肉薄側の底面に形成された凹部であることを特徴とする請求項１に記載の半導体物理量センサ。
【請求項３】
前記凹部が、前記傾斜ベースの肉薄側の側面に開口していることを特徴とする請求項２に記載の半導体物理量センサ。
【請求項４】
前記規制部が、前記傾斜ベースの肉薄側の側面に形成された凹溝であることを特徴とする請求項１に記載の半導体物理量センサ。
【請求項５】
前記規制部が、前記傾斜ベースの肉薄側の辺の全幅に亘って設けられていることを特徴とする請求項１〜４のうち何れか１項に記載の半導体物理量センサ。
【請求項６】
パッケージの内底部に傾斜ベースを実装するとともに、半導体を用いた物理量センサチップを、当該物理量センサチップの検出軸が前記内底部に対して傾斜するように前記傾斜ベースの傾斜面に実装する半導体物理量センサにおいて、
前記傾斜ベースの傾斜面に、前記物理量センサチップを実装する凹部または凸部を設けたことを特徴とする半導体物理量センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体物理量センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、パッケージの内底部に傾斜ベースを実装するとともに、当該傾斜ベースの傾斜面に半導体を用いた物理量センサチップを実装することで、センサチップの検出軸を内底部に対して傾けて配置するようにした半導体物理量センサが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１では、傾斜ベースの肉厚側に突部を設けており、これにより平面視からでも容易に傾斜面の傾斜方向を特定できるようにするとともに、突部のＬ字部分によって接着剤の這い上がりを規制し、接着剤が傾斜面に浸入するのを抑制できるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−０７５４８８号公報
【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、上記従来の半導体物理量センサでは、規制部としての突部が傾斜ベースの肉厚側に設けられているため、接着剤の浸入を抑制しきれない恐れがあった。すなわち、傾斜ベースを接着剤によってパッケージの内底部に実装する際に、接着剤は傾斜ベースの外周のうちの何れの側面からも這い上がるので、肉薄側の側面から傾斜面に浸入してしまう恐れが高い。よって、傾斜ベースの肉厚側に規制部を設けたとしても、傾斜ベースの肉薄側から接着剤が傾斜面に這い上がり、物理量センサチップの実装面へと浸入してしまう恐れがある。
【０００６】
そこで、本発明は、傾斜ベースの傾斜面における物理量センサチップの実装面への接着剤の浸入をより抑制することのできる半導体物理量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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の第１の特徴は、パッケージの内底部に傾斜ベースを実装するとともに、半導体を用いた物理量センサチップを、当該物理量センサチップの検出軸が前記内底部に対して傾斜するように前記傾斜ベースの傾斜面に実装する半導体物理量センサにおいて、前記傾斜ベースの肉薄側に、接着剤の這い上がりを規制する規制部を設けたことを要旨とする。
【０００８】
第２の特徴は、前記規制部が、前記傾斜ベースの肉薄側の底面に形成された凹部であることを要旨とする。
【０００９】
第３の特徴は、前記凹部が、前記傾斜ベースの肉薄側の側面に開口していることを要旨とする。
【００１０】
第４の特徴は、前記規制部が、前記傾斜ベースの肉薄側の側面に形成された凹溝であることを要旨とする。
【００１１】
第５の特徴は、前記規制部が、前記傾斜ベースの肉薄側の辺の全幅に亘って設けられていることを要旨とする。
【００１２】
第６の特徴は、パッケージの内底部に傾斜ベースを実装するとともに、半導体を用いた物理量センサチップを、当該物理量センサチップの検出軸が前記内底部に対して傾斜するように前記傾斜ベースの傾斜面に実装する半導体物理量センサにおいて、前記傾斜ベースの傾斜面に、前記物理量センサチップを実装する凹部または凸部を設けたことを要旨とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の第１の特徴によれば、傾斜ベースの肉薄側に接着剤の這い上がりを規制する規制部を設けたので、接着剤が傾斜ベースの傾斜面に浸入してしまうのを抑制でき、ひいては物理量センサチップの実装面に浸入してしまうのを抑制することができる。その結果、傾斜面に這い上がった接着剤が物理量センサチップの実装面上で固まってしまい、物理量センサチップを実装する際に傾斜角度がずれて検知精度を悪化させてしまうといったことを抑制できる。
【００１４】
また、第６の特徴によれば、傾斜ベースの傾斜面に物理量センサチップを実装する凹部または凸部を設けたので、物理量センサチップの実装面を傾斜面に対して一段下げたり、一段上げたりすることができる。これにより、接着剤と実装面との距離を稼ぐことができるようになるので、接着剤が物理量センサチップの実装面に浸入してしまうのをより抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる半導体物理量センサの分解斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態にかかる半導体物理量センサを示した図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１に示す半導体物理量センサの物理量センサチップを拡大して示した図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。
【図４】図１に示す半導体物理量センサの傾斜ベースを示した図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図５】本発明の第２実施形態にかかる半導体物理量センサの傾斜ベースを示した図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図６】本発明の第３実施形態にかかる半導体物理量センサの分解斜視図である。
【図７】図６に示す半導体物理量センサの傾斜ベースを示した図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図８】図６に示す傾斜ベースの第１変形例を示した図である。
【図９】図６に示す傾斜ベースの第２変形例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
【００１７】
［第１実施形態］
図１〜図４は、本発明にかかる半導体物理量センサの第１実施形態を示した図であり、本実施形態では、本発明を半導体物理量センサとしての静電容量式の加速度センサ１に適用した場合を例示する。
【００１８】
加速度センサ１は、図１に示すように、加速度（物理量）を検知するセンサチップ（物理量センサチップ）２と、ＩＣチップ（信号処理チップ）３と、傾斜ベース４と、パッケージ５と、リッド６とを備えて構成されている。
【００１９】
センサチップ２は、図３（ａ）に示すように、本実施形態では半導体素子ディバイスを形成したシリコン基板２Ａの上下両面を、保護層となるガラス基板２Ｂ、２Ｃで挟み込む構成となっている。そして、これらシリコン基板２Ａとガラス基板２Ｂ、２Ｃとを、例えば陽極接合等により一体に結合している。
【００２０】
シリコン基板２Ａには、図３（ｂ）に示すように、公知の半導体プロセスにより間隙３０が形成されるようになっている。これにより、シリコン基板２Ａには周縁部に形成される略矩形状の枠部２０、固定電極体２１、可動電極体となる錘部２２、ばね部２３および当該ばね部２３を介して錘部２２を支持する支持部２４が形成されている。そして、シリコン基板２Ａとガラス基板２Ｂおよびガラス基板２Ｃとの接合面には比較的浅いギャップ２９がそれぞれ形成されており、シリコン基板２Ａ各部の絶縁性や錘部２２の動作性の確保が図られている。
【００２１】
本実施形態では、ばね部２３を錘部２２と支持部２４に連結することで、ばね部２３に支持部２４に対して錘部２２を弾性的に可動支持するバネ要素としての機能を与えている。さらに、錘部２２に対し、バネ要素としてのばね部２３に接続された支持部２４により支持される質量要素（マス）としての機能を与え、これらバネ要素と質量要素とによってバネ−マス系を構成している。そして、質量要素としての錘部２２の位置変位による錘部２２、固定電極体２１間の静電容量値の変化を検出し、検出された静電容量値の変化に基づいてセンサチップ２に加えられた加速度を検知するようになっている。
【００２２】
具体的には、この静電容量値の変化は、錘部２２、固定電極体２１にそれぞれ形成された複数の櫛歯状可動電極２５、櫛歯状固定電極２６からなる検出部２７、２８によって検出される。
【００２３】
例えば、図３（ｂ）に示す錘部２２のセンターライン方向に加速度が与えられると、櫛歯状可動電極２５が錘部２２のセンターライン方向に変位する。このとき、検出部２７の櫛歯状可動電極２５、櫛歯状固定電極２６で検出される静電容量値と、検出部２８の櫛歯状可動電極２５、櫛歯状固定電極２６で検出される静電容量値に差が生じる。そして、このようにして生じた静電容量値の差から錘部２２のセンターライン方向の加速度を検出している。
【００２４】
ＩＣチップ３は、センサチップ２の出力信号を信号処理するものである。このＩＣチップ３には、センサチップ２の出力信号を増幅する増幅回路、センサの感度やオフセット電圧およびそれらの温度特性を補正する温度補償回路、ノイズを除去するノイズ除去回路などが集積化されている。そして、これらの回路を動作させることでセンサチップ２の出力信号がＩＣチップ３によって信号処理される。このＩＣチップ３としては、例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などを用ることができる。
【００２５】
傾斜ベース４は、図１に示すように、樹脂や金属などにより形成された略四角柱状のものであり、パッケージ５の内底部７に実装されるとともに、センサチップ２をその天面となる傾斜面４ａに実装するようになっている。すなわち、センサチップ２の検出軸が内底部７に対して傾斜するように傾斜面４ａに実装している。
【００２６】
パッケージ５は、本実施形態ではセラミック基板を積層することにより形成されており、上方に開口部５ａを有する箱状を成している。また、本実施形態では、パッケージ５の内底部７は、傾斜ベース４を介してセンサチップ２を実装する下段面５ｂと、ＩＣチップ３を実装する上段面５ｃとを備えている。
【００２７】
リッド６は、パッケージ５を封止するものであり、その輪郭がパッケージ５の開口部５ａ周縁の輪郭と同じとなるように形成されている。
【００２８】
このような構成の本実施形態の加速度センサ１は、まずは、図１に示す傾斜ベース４をパッケージ５の下段面５ｂに実装するとともに、ＩＣチップ３をパッケージ５の上段面５ｃに実装する。この際、図２（ｂ）に示すように、傾斜ベース４の下面４ｃとパッケージ５の下段面５ｂとを接着剤９（図４参照）によって接着させる。
【００２９】
次に、傾斜ベース４の傾斜面４ａに接着剤１５（図４参照）によってセンサチップ２を実装する。
【００３０】
そして、パッケージ５に搭載されたこれらの搭載部品にワイヤーボンディングを行う。すなわち、実装されたセンサチップ２とＩＣチップ３とをリード線Ｌ１を介して電気的に接続するとともに、ＩＣチップ３とパッケージ５の内壁に設けられた端子台部５ｄとをリード線Ｌ２を介して電気的に接続する。
【００３１】
最後に、リッド６を溶接してパッケージ５の開口部５ａを封止することによって、加速度センサ１が形成される。このようにして形成された加速度センサ１は、パッケージ５に形成された図示せぬ端子を介してプリント基板（図示せず）に実装される。
【００３２】
ここで、本実施形態では、傾斜ベース４の肉薄側（傾斜面４ａの低い側）に、接着剤９の這い上がりを規制する規制部１０を設けている。
【００３３】
具体的には、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態では、規制部１０が傾斜ベース４の肉薄側の底面４ｃに形成された凹部８により構成されている。凹部８は、本実施形態では傾斜ベース４の肉薄側の側面４ｂに開口するとともに、傾斜ベース４の肉薄側の辺の全幅に亘って設けられたＬ字状の切欠部として構成されている。
【００３４】
このように、本実実施形態では、凹部８を設けることで傾斜ベース４の底面４ｃの一部を浮かせるようにしたので、傾斜ベース４をパッケージ５の下段面５ｂに実装する際に、余分な接着剤９をこの凹部８に逃がすことができるようになる。これにより、図４（ｂ）に示すように、接着剤９をこの凹部８に退避させて接着剤９の傾斜面４ａへの浸入を抑制することができるようになるのである。
【００３５】
なお、本実施形態では、規制部１０としての凹部８によって余分な接着剤を逃がすような構成としたが、規制部１０は、例えば接着剤９の這い上がりを規制するフランジ状の突起のようなものを含むものとする。すなわち、傾斜ベース４の肉薄側の側面４ｂや、凹部１０の延在した方向となる傾斜ベース４の幅方向の両側面にフランジ状の突起を張り出すことで、接着剤の這い上がりを規制するようにしてもよい。
【００３６】
以上により、本実施形態の加速度センサ１によれば、傾斜ベース４の肉薄側に、接着剤９の這い上がりを規制する規制部１０を設けたので、接着剤９が傾斜ベース４の傾斜面４ａ、ひいてはセンサチップ２の実装面１４に浸入してしまうのを抑制できる。その結果、傾斜面４ａに這い上がった接着剤９がセンサチップ２の実装面１４上で固まってしまい、センサチップ２を実装する際に傾斜角度がずれて検知精度を悪化させてしまうといったことを抑制できる。
【００３７】
また、本実施形態では、規制部１０が傾斜ベース４の肉薄側の底面４ｃに形成された凹部８により構成され、傾斜ベース４の底面４ｃの一部を浮かせるようにしている。そのため、傾斜ベース４をパッケージ５の内底部７（下段面５ｂ）に実装する際に、余分な接着剤をこの凹部８に逃がすことができるので、接着剤９の傾斜面４ａへの這い上がりを抑制することができる。
【００３８】
さらに、本実施形態では、規制部１０としての凹部８が傾斜ベース４の肉薄側の側面４ｂに開口している。そのため、凹部８内に接着剤９が満たされてしまうことや空気溜まりが形成されるのを抑制できる。これにより、接着剤９による押圧や、熱変化等により膨張した空気溜まり内の空気による押圧で、傾斜ベース４が浮き上がってしまうことを抑制できるという利点がある。
【００３９】
また、本実施形態では、規制部１０としての凹部８が傾斜ベース４の肉薄側の辺の全幅に亘って設けられている。そのため、余分な接着剤９の逃がしスペースを広く確保することができるので、接着剤９の傾斜面４ａへの浸入をより確実に抑制することができる。
【００４０】
［第２実施形態］
図５は、本発明の第２実施形態を示した図であり、上記第１実施形態と同一構成部分には同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとする。
【００４１】
本実施形態が上記第１実施形態の加速度センサ１と主に異なる点は、規制部１０が傾斜ベース４Ａの肉薄側の側面４ｂに形成された凹溝１１により構成されたことにある。
【００４２】
具体的には、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態では、凹溝１１が傾斜ベース４Ａの肉薄側の辺の全幅に亘って設けられている。これにより、傾斜ベース４の幅方向の両側面側も開口した矩形状のスリット部として構成されている。
【００４３】
このように、本実実施形態では、傾斜ベース４Ａの側面４ｂに凹溝１１を設けたので、肉薄側の側面４ｂに沿って這い上がる接着剤９を凹溝１１に捕捉させることができる。これにより、図５（ｂ）に示すように、余分な接着剤９をこの凹溝１１内に収容させて接着剤９の傾斜面４ａへの浸入を抑制することができるようになるのである。
【００４４】
以上により、本実施形態にあっても、上記第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００４５】
また、本実施形態では、規制部１０が傾斜ベース４Ａの肉薄側の側面４ｂに形成された凹溝１１により構成されている。そのため、肉薄側の側面４ｂに沿って這い上がる接着剤９を凹溝１１に捕捉させて接着剤９の傾斜面４ａへの浸入を抑制することができる。
【００４６】
さらにまた、本実施形態にあっても、規制部１０としての凹溝１１が傾斜ベース４Ａの肉薄側の辺の全幅に亘って設けられているので、余分な接着剤９の逃がしスペースを広く確保でき、接着剤９の傾斜面４ａへの浸入をより確実に抑制することができる。
【００４７】
［第３実施形態］
図６および図７は、本発明の第３実施形態を示した図であり、上記第１および第２実施形態と同一構成部分には同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとする。
【００４８】
本実施形態の加速度センサ１Ａが上記第１および第２実施形態と主に異なる点は、傾斜ベース４Ｂの傾斜面４ａに、センサチップ２を実装する凹部１２を設けたことにある。
【００４９】
すなわち、図６に示すように、本実施形態では傾斜ベース４Ｂの肉薄側に、接着剤９の這い上がりを規制する構造は設けられていない。その代わりに、傾斜ベース４Ｂの傾斜面４ａに凹部１２が設けられており、この凹部１２にセンサチップ２を実装するようになっている。
【００５０】
このような構成では、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、センサチップ２の実装面１４を、傾斜ベース４Ｂの傾斜面４ａに対して一段下げることができるようになる。これにより、接着剤９と実装面１４との距離を稼ぐことができるようになるので、接着剤９がセンサチップ２の実装面１４に浸入してしまうのをより抑制できるのである。
【００５１】
なお、本実施形態の場合には、接着剤９の這い上がりを規制する構造が設けられていないので、接着剤９は傾斜ベース４Ｂの肉薄側から傾斜面４ａに這い上がってしまう恐れがある。そのため、センサチップ２を実装する凹部１２は傾斜ベース４Ｂの肉厚側の傾斜面４ａ寄りに設けることが好ましい。こうすれば、接着剤９と実装面１４との距離をより長く稼ぐことができる。
【００５２】
以上により、本実施形態の加速度センサ１Ａによれば、傾斜ベース４Ｂの傾斜面４ａに、センサチップ２を実装する凹部１２を設けたので、接着剤９がセンサチップ２の実装面１４に浸入してしまうのを抑制できる。その結果、傾斜面４ａに這い上がった接着剤９がセンサチップ２の実装面１４上で固まってしまい、センサチップ２を実装する際に傾斜角度がずれて検知精度を悪化させてしまうといったことを抑制できる。
【００５３】
また、本実施形態では、センサチップ２を実装する凹部１２の寸法（長手方向の寸法）がセンサチップ２と同じ大きさとなっているので、センサチップ２の位置決めを容易に行い実装作業を簡単に行うことができる。
【００５４】
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。
【００５５】
例えば、上記第３実施形態では、傾斜ベース４Ｂの傾斜面４ａにセンサチップ２を実装する凹部１２を設けるようにしたが、図８に示す変形例のように、傾斜面４ａにセンサチップ２を実装する凸部１３を設けるようにしてもよい。こうすれば、センサチップ２の実装面１４を傾斜ベース４Ｃの傾斜面４ａに対して一段上げることができるので、接着剤９と実装面１４との距離を稼ぐことができ、接着剤９がセンサチップ２の実装面１４に浸入してしまうのをより抑制できる。
【００５６】
また、上記第３実施形態および変形例に示した傾斜ベース４Ｂ、４Ｃの特徴部分である凹部１２または凸部１３を、上記第１実施形態の傾斜ベース４または上記第２実施形態の傾斜ベース４Ａに組み合わせるようにしてもよい。すなわち、図９に示す傾斜ベース４Ｄは、センサチップ２を実装する凹部１２と、接着剤９の這い上がりを規制する規制部１０（凹溝１１）との両方を兼ね備えたものである。こうすれば、凹部１２によって接着剤９と実装面１４との距離を稼ぐことができるとともに、凹溝１１によって接着剤９の這い上がりを規制することができるので、より確実に接着剤９の実装面１４への浸入を抑制することができる。
【００５７】
また、上記各実施形態では、水平方向の加速度を検知する１軸加速度センサを例示したが、これに限らず、垂直方向（センサチップの厚さ方向）の加速度を検知する加速度センサや、２軸加速度センサや３軸加速度センサを用いることも可能である。
【００５８】
また、物理量センサチップとして３層構造のものを例示したが、単層のものや２層、４層以上の多層構造のものを用いることも可能である。
【００５９】
さらに、物理量センサチップに形成される枠部、固定電極体、可動電極体、ばね部および支持部の形状や配置も適宜に設計することが可能である。
【００６０】
また、上記各実施形態では、物理量センサチップとして加速度を検出するものを例示したが、物理量センサチップは、これに限らず、加速度以外の物理量を検出するものであってもよい。
【００６１】
また、上記各実施形態では、半導体物理量センサとして、静電容量式の加速度センサを例示したが、ピエゾ抵抗型やガス温度分布型の半導体物理量センサを用いても本発明を実施することができる。
【００６２】
また、傾斜ベースやパッケージ、その他細部のスペック（形状、大きさ、レイアウト等）も適宜に変更可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１    加速度センサ（半導体物理量センサ）
２    センサチップ（物理量センサチップ）
４、４Ａ〜４Ｃ  傾斜ベース
４ａ  傾斜面
５    パッケージ
５ｂ  下段面（内底部）
８    凹部（規制部）
１０  規制部
１１  凹溝（規制部）
１２  凹部
１３  凸部
【図１】
2013092487.tif 000003
【図２】
2013092487.tif 000004
【図３】
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【図４】
2013092487.tif 000006
【図５】
2013092487.tif 000007
【図６】
2013092487.tif 000008
【図７】
2013092487.tif 000009
【図８】
2013092487.tif 000010
【図９】
2013092487.tif 000011