(57)【要約】【課題】製造工程の効率が良く、構造の複雑化を招くことのない力学量検出素子を提供すること。【解決手段】本発明による力学量検出素子１０は、基板１上に、力学量検出用可動部６を含む微細パターン部３と、微細パターン部３と外部との電気的接続を行う引き出し配線４及びパッド５を備え、微細パターン部３を封止する封止基板７を備える力学量検出素子であって、パッド５を基板１上に集約的に配置して、封止基板７にパッド５に対応する開口部７ａを備えるとともに、引き出し配線４に引き出し配線４の延在方向の側方に突出する突出部分４ａを備え、開口部７ａから注入された封止用部材８を備えることを特徴とする。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、力学量検出用可動部を含む微細パターン部と、当該微細パターン部と外部との電気的接続を行う引き出し配線及びパッドを備え、前記微細パターン部を封止する封止基板を備える力学量検出素子であって、前記パッドを前記基板上に集約的に配置して、前記封止基板に前記パッドに対応する開口部を備えるとともに、前記引き出し配線に当該引き出し配線の延在方向の側方に突出する突出部分を備え、前記開口部から注入された封止用部材を備えることを特徴とする力学量検出素子。
【請求項２】
前記突出部分の前記基板の厚み方向の厚みを、前記力学量検出用可動部が位置する部分の前記基板と前記封止基板との厚み方向の隙間と同等とすることを特徴とする請求項１に記載の力学量検出素子。
【請求項３】
前記隣接する引き出し配線の備える前記突出部分相互間に形成される前記基板上の表面方向の隙間を、前記封入用部材を構成する粒子よりも小とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の力学量検出素子。
【請求項４】
前記隣接する引き出し配線の備える前記突出部分が前記延在方向にオーバーラップして櫛歯形状を構成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の力学量検出素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乗用車、トラック、バス等の車両に適用されて好適な力学量検出素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板上に、力学量検出用可動部を含む微細パターン部と、微細パターン部と外部との電気的接続を行う引き出し配線及びパット部分を備え、微細パターン部を封止する封止基板を備える力学量検出素子（MEMS：Micro  Electro  Mechanical  Systems）としては、例えば特許文献１に記載されたようなものがあり、力学量検出用可動部と微細パターン部が位置する基板部分を封止基板で覆った上で、封止基板と基板との間に、力学量検出用可動部と微細パターン部とを外部から気密封止する封止用部材を、ディスペンサーにより充填することが行われている。
【特許文献１】特開２００７−１６０４９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、このような力学量検出素子においては、封止用部材を基板と封止基板との間に充填するにあたり、封止用部材を所望の位置に充填するディスペンサーを使用することが必要となり、封止用部材の充填位置の精度や充填速度に制約があり、力学量検出素子としての製造工程を効率的なものとすることができなかった。また、外部との電気的接続を行う引き出し配線を基板又は封止基板の厚み方向に貫通する形態のものとする必要が生じるため、力学量検出素子としての構造及び製造工程が複雑になるという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記問題に鑑み、製造工程の効率が良く、構造の複雑化を招くことのない力学量検出素子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】
【０００５】
上記の問題を解決するため、本発明に係る力学量検出素子は、
基板上に、力学量検出用可動部を含む微細パターン部と、当該微細パターン部と外部との電気的接続を行う引き出し配線及びパッドを備え、前記微細パターン部を封止する封止基板を備える力学量検出素子であって、前記パッドを前記基板上に集約的に配置して、前記封止基板に前記パッドに対応する開口部を備えるとともに、前記引き出し配線に当該引き出し配線の延在方向の側方に突出する突出部分を備え、前記開口部から注入された封止用部材を備えることを特徴とする。
【０００６】
なお前記パッドとは、外部との電気的接続を行うための導体により構成される接点であり、前記引き出し配線とは当該パッドと前記微細パターン部との電気的接続を行うための導体により構成される配線である。また、前記力学量検出用可動部とは、前記力学量検出素子が例えばヨーレートセンサである場合には、可動電極であり、前記微細パターン部とは、前記力学量検出用可動部を、バネを介して支持する固定部を備え、前記力学量検出用可動部と前記パッドとを電気的に接続する。また、前記基板の外縁部と前記封止基板の外縁部とは適宜な手段により接合される。
【０００７】
ここで、前記突出部分の前記基板の厚み方向の厚みを、前記力学量検出用可動部が位置する部分の前記基板と前記封止基板との厚み方向の隙間と同等とすることが好ましい。
【０００８】
これによれば、前記開口部から注入された封止用部材が、前記引き出し配線の延在方向の側方に突出する突出部分により、当該突出部分よりも内方つまりは前記微細パターン部側に浸入することを防止することができるので、前記力学量検出用可動部を含む前記微細パターン部に樹脂等の前記封止用部材が到達して、前記力学量検出可動部を含む前記微細パターン部が破損することを防止することができる。
【０００９】
加えて、前記開口部から前記封止用部材を、所望の量だけ所望の位置に滴下するディスペンサー及びマスクを用いることなく、前記封止基板に前記封止用部材を載置した状態で、スキージにより力学的に押し込んでマスクレスにより注入することができるので、前記力学量検出素子の製造工程の効率を高めることができる。
【００１０】
特に前記基板上に前記力学量検出素子を多数個形成した後、各力学量検出素子をダイシングにより画成して分離する場合に、例えば、数ｍｍ程度の微細な外形寸法である前記力学量検出素子の前記封止基板の開口部に、前記ディスペンサーにより前記封止用部材をピンポイントにて滴下する工程を省略することができるので、前記力学量検出素子の製造工程の効率をさらに高めることができる。
【００１１】
加えて、前記ダイシングの工程においては、前記力学量検出素子が形成された基板上に研磨剤としての水をかける必要があるが、この工程において、前記力学量検出用可動部を含む前記微細パターン部は前記封止基板及び前記封止用部材により外部から封止されているため、水やダイシングにより発生した摩耗粉が前記力学量検出用可動部を含む微細パターン部に、付着することにより、前記力学量検出用可動部を含む微細パターン部が破損することを防止することができる。
【００１２】
さらに、前記開口部を前記パッドに対応させて設けているので、前記開口部から前記封止用部材を押し込んだ後、前記パッドをアッシング等の工程により露出させることにより、前記力学量検出素子の微細パターンと外部との電気的接続を行うことができるので、従来技術のように前記基板又は前記封止基板の厚み方向に導体を貫通させて設ける必要を廃して、前記力学量検出素子の構造の複雑化を招くことを防止することができる。
【００１３】
なお、前記突出部分の前記基板の厚み方向の厚みを、前記力学量検出用可動部が位置する部分の前記基板と前記封止基板との厚み方向の隙間と同等としなくても、前記突出部分の抵抗により、前記封止用部材の前記力学量検出用可動部を含む前記微細パターン部への浸入が防止できる場合には、前記突出部分の前記基板の厚み方向の厚みを、前記隙間よりも薄くすることは可能である。
【００１４】
さらに、前記隣接する引き出し配線の備える前記突出部分相互間に形成される前記基板上の表面方向の隙間を、前記封入用部材を構成する粒子よりも小とすることが好ましい。
【００１５】
これによれば、前記開口部から注入された封止用部材が、前記引き出し配線の延在方向の側方に突出する突出部分相互間の隙間から、当該突出部分よりも内方すなわち前記微細パターン部側に浸入することをより確実に防止することができるので、前記力学量検出用可動部を含む前記微細パターン部に樹脂等の前記封止用部材が到達して、前記力学量検出可動部を含む前記微細パターン部が破損することをより確実に防止することができる。
【００１６】
加えて、前記隣接する引き出し配線の備える前記突出部分が前記延在方向にオーバーラップして櫛歯形状を構成することが好ましい。
【００１７】
これによっても、前記開口部から注入された封止用部材が、前記引き出し配線の延在方向の側方に突出する突出部分により、当該突出部分よりも内方に浸入することをより確実に防止することができるので、前記力学量検出用可動部を含む前記微細パターン部に樹脂等の前記封止用部材が到達して、前記力学量検出可動部を含む前記微細パターン部が破損することをより確実に防止することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、製造工程の効率が良く、構造の複雑化を招くことのない力学量検出素子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明する。
【実施例】
【００２０】
図１は、本発明に係わる力学量検出素子の製造工程途中の一実施形態を示す模式図であり、図２は、図１に示した力学量検出素子のＡＡ断面を示す模式断面図であり、図３は、図１に示した力学量検出素子に封止基板を接合した状態を示す模式図であり、図４は、図２に示した力学量検出素子に封止基板を接合した状態を示す模式図である。さらに、図５は、図４に示した力学量検出素子に封止用部材を注入する工程を示す模式断面図であり、図６は封止用部材が流入された後の力学量検出素子を示す模式図であり、図７は、図６に示す力学量検出素子のパット表面をアッシングにより露出する工程を示す模式断面図である。
【００２１】
図１及び図２に示すように、基板１はシリコンとガラスとシリコンを順番に積層して構成される平板状のものであり、表面側の導体部分であるシリコンをエッチング処理して、外縁部２から所定の深さｄだけ彫り込んだ上で、微細パターン部３が形成され、引き出し配線４、パッド５については引き出し配線４及びパット５に該当する部分を残して外縁部２から深さｄだけ彫り込んで形成され、図２において、微細パターン部３の一部をなす力学量検出用可動部６が図示しない固定部とバネにより支持されて配置される。
【００２２】
なお、ここでのエッチングは、マスクパターンに従って、物理的衝撃又は化学的反応に基づいて、表面から深く加工する異方性エッチングが通常用いられ、ドライプロセスにおいては反応性イオンエッチング及びイオンビームミリング、ウェットプロセスにおいては、結晶異方性エッチングがそれぞれ代表的なものである。
【００２３】
加えて、引き出し配線４の延在方向から側方に突出する突出部分４ａが備えられる。さらに、隣接する引き出し配線４の備える突出部分４ａが、引き出し配線４の延在方向にオーバーラップして櫛歯形状を構成するように構成する。パッド５の表面にはスパッタリングによりアルミ５ａが蒸着される。
【００２４】
このように、基板１上に、力学量検出用可動部６を含む微細パターン部３と、微細パターン部３と外部との電気的接続を行う引き出し配線４及びパッド５が備え、パッド５は、図１中に示すように、基板１の下方に集約的に配置される。この後、基板１上の外縁部２にシリコン又はガラスにより構成される封止基板７をシリコンシリコン融着接合又はシリコンガラス陽極接合により接合し、この封止基板７には、集約的に配置されたパッド５に対応する開口部７ａを備える。
【００２５】
ここで、シリコンシリコン融着接合又はシリコンガラス陽極接合はいずれも、中間材を必要としない接合方法であるが、もちろん接着剤を用いた接合であっても構わないが、後者の場合は中間材の厚みを薄くすることが必要である。
【００２６】
さらに、図５に示すように、開口部７ａから封止用部材である樹脂よりなるペースト８をスキージにより注入し、図６に示すように、力学量検出用可動部６を含む微細パターン部３は、外部から封止される。なお、スキージとは例えばウレタン樹脂等で構成される印刷用のへらを指すものである。
【００２７】
ここで、突出部分４ａの基板１の厚み方向の厚みｄ１を、力学量検出用可動部６が位置する部分の基板１と封止基板７との厚み方向の隙間つまりは所定の深さｄと同等とする。また、図１において、隣接する引き出し配線４の備える突出部分４ａ相互間に形成される基板１上の表面方向の隙間を、封入用部材であるペースト８を構成する粒子よりも小とする。
【００２８】
図６に示した状態の力学量検出素子において、注入されたペースト８のうち、パッド５を覆っている部分のペースト８についてはアッシングにより除去されて、図７に示すように、パッド５の表面のアルミ５ａは露出された状態となり、図８に示すような力学量検出素子１０が構成される。なお、アッシングとは、エッチングにおいてエッチングガスをＯ２にした場合を示す。
【００２９】
なお、以上述べた力学量検出素子１０を構成する基板１及び封止基板７は、複数の力学量検出素子１０を同時に一体的に構成できるように、以下のように構成される。図９は、本発明に係わる力学量検出素子のダイシング前の形態を示す模式図であり、図１０は、本発明に係わる力学量検出素子のダイシングラインを示す模式図である。
【００３０】
すなわち基板１と封止基板７は、図９に示すように例えば３３個の力学量検出素子１０を一度に構成可能な円板状に構成され、上述したエッチング処理、スパッタリング、基板１と封止基板７との接合、スキージによるペースト８の注入、アッシング処理は、複数の力学量検出素子１０相互間において同時に行われる。
【００３１】
このように、基板１上に構成された複数の力学量検出素子１０は図９及び図１０に示すダイシングラインＤＬにおいて、水をかけながら、図示しないブレードにより切断つまりダイシングされて、ここの力学量検出素子１０が取り出される。
【００３２】
以上述べた本実施例の力学量検出素子によれば、以下のような作用効果を得ることができる。以下において、これらの作用効果を図１１及び図１２を用いて説明する。図１１は、本発明に係わる力学量検出素子の作用効果を封止基板７を除いて示す模式図であり、図１２は、本発明に係わる力学量検出素子の作用効果を示す模式図である。
【００３３】
すなわち本実施例の力学量検出素子１０によれば、図１１に示すように、開口部７ａから注入された封止用部材であるペースト８が、引き出し配線４の延在方向の側方に突出する突出部分４ａにより、突出部分４ａよりも内方に浸入することを防止することができるので、力学量検出用可動部６を含む微細パターン部３に樹脂等の封止用部材であるペースト８が到達して、力学量検出可動部６を含む微細パターン部３が破損することを防止することができる。すなわち、突出部分４ａは、ペースト８の力学量検出用可動部６を含む微細パターン部３への流入防止柵として機能する。
【００３４】
加えて、従来技術のように、開口部７ａから封止用部材であるペースト８を、所望の量だけ所望の位置に滴下するディスペンサー及びマスクを用いることなく、封止基板７に封止用部材であるペースト８を、図５に示すように載置した状態で、スキージにより力学的に押し込んで注入でき、開口部７ａがマスクの役割をも果たすのでマスクレスにより、パッド５近傍部分に注入することができるので、力学量検出素子１０の製造工程の効率を高めることができる。
【００３５】
特に基板１に力学量検出素子１０を多数個形成した後、各力学量検出素子１０をダイシングにより画成して分離する工程を実施する場合においては、一般的に、基板１上に複数個配置された数ｍｍ程度の微細な外形寸法である力学量検出素子１０の封止基板７の開口部７ａに、ディスペンサーにより封止用部材であるペースト８をピンポイントにて滴下する工程を省略して、スキージにより一度にペースト８を開口部７ａから注入することができるので、力学量検出素子１０の製造工程の効率をさらに高めることができる。
【００３６】
さらに、ディスペンサーにてペースト８を滴下した場合には、基板１の厚み方向にペースト８が盛り上がってしまうことが不可避となり、アッシングによりパッド５表面のペースト８を除去する工程に要する時間が長くなるが、本実施例による力学量検出素子１０によれば、スキージによりペースト８を封止基板７の表面高さに合わせて注入することができるので、アッシングによるパッド５表面のペースト８の除去工程を短縮化することができる。
【００３７】
加えて、ディスペンサーにより封止基板７の開口部７ａに個別にピンポイントにてペーストを滴下して、ペースト８を開口部７ａから内部に注入することに比べて、封止基板７ａの表面に沿って、必要最小限の量のペースト８のみを注入することができるので、ペースト８の必要体積を減らして、原材料費を低減することができる。
【００３８】
加えて、ダイシングの工程においては、力学量検出素子１０が形成された基板１上に研磨剤としての水をかける必要があるが、この工程において、力学量検出用可動部６や微細パターン部３は封止基板７及び封止用部材であるペースト８により外部から封止されているため、水やダイシングにより発生した摩耗粉が力学量検出用可動部６を含む微細パターン部３に付着することにより、力学量検出用可動部６を含む微細パターン部３が破損することを防止することができる。
【００３９】
さらに、封止基板７に開口部７ａを、基板１上に集約的に配置されたパッド５に対応させて設けているので、開口部７ａから封止用部材であるペースト８を押し込んだ後、パッド５をアッシング等の工程により露出させることにより、力学量検出素子１０の微細パターン３と外部との電気的接続を行うことができるので、従来技術のように基板１又は封止基板７の厚み方向に導体を貫通させて設ける必要を廃して、力学量検出素子１０の構造の複雑化を招くことをも防止することができる。
【００４０】
さらに、隣接する引き出し配線４の備える突出部分４ａ相互間に形成される基板１上の表面方向の隙間を、封入用部材であるペースト８を構成する粒子よりも小とすることにより、図１２中点線の矢印に示すように、開口部７ａから注入されたペースト８が、引き出し配線４の延在方向の側方に突出する突出部分４ａ相互間の隙間から、突出部分４ａよりも内方すなわち図１２に示す上方側の図示しない微細パターン部３側に浸入することをより確実に防止することができるので、力学量検出用可動部６を含む微細パターン部３にペースト８が到達して、力学量検出可動部６を含む微細パターン部３が破損することをより確実に防止することができる。
【００４１】
加えて、隣接する引き出し配線４の備える突出部分４ａが図１２に示すように、延在方向にオーバーラップして櫛歯形状を構成することにより、開口部７ａから注入されたペースト８が、引き出し配線４の延在方向の側方に突出する突出部分４ａにより、突出部分４ａよりも内方に浸入することをより確実に防止することができるので、力学量検出用可動部６を含む微細パターン部３にペースト８が到達して、力学量検出可動部６を含む微細パターン部３が破損することをより確実に防止することができる。
【００４２】
以上本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明は上述した実施例に制限されることなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形および置換を加えることができる。
【００４３】
例えば、突出部分４ａの基板１の厚み方向の厚みｄ１を、力学量検出用可動部６が位置する部分の基板１と封止基板７との厚み方向の隙間ｄと同等としなくても、突出部分４ａのペースト８に付与する機械的な抵抗により、ペースト８の力学量検出用可動部６及び微細パターン部３への浸入が防止できる場合には、突出部分４ａの基板１の厚み方向の厚みｄ１を、隙間ｄよりも薄くすることは可能である。
【００４４】
この場合において、突出部分４ａと封止基板７との厚み方向の隙間は、ペースト８を構成する粒子よりも小とすることが好ましい。これにより、微細パターン部３側へのペースト８の浸入の防止を確実に行うことができる。
【００４５】
また、ペースト８を構成する粒子と隣接する突出部分４ａ間の隙間を調整することに換えて、ペースト８の粘度と隣接する突出部分４ａ間の隙間を適切な関係に設定することにより、ペースト８の力学量検出用可動部６及び微細パターン部３への浸入を防止することも可能である。
【００４６】
なお、封止基板７をシリコンで構成するかガラスで構成するかは、各力学量検出素子１０に要求される電気的特性又は絶縁特性に基づき適宜選択することが好ましい。
【００４７】
また、上述した実施例では、隣接する引き出し配線４から相互に向かい合って突出する突出部分４ａが、引き出し配線４の延在方向に対してオーバーラップさせる構成としているが、オーバーラップさせる構成を廃して、一方の引き出し配線４から他方の引き出し配線４に向かう一本の突出部分４ａのみとし、突出部分４ａと他方の引き出し配線４との間の隙間を、ペースト８を構成する粒子よりも小としても良い。これによっても、微細パターン部３側へのペースト８の浸入の防止を確実に行うことができる。
【００４８】
さらに、上述した実施例では、パッド５を図１中下側に集約的に配置したが、これは適宜変更することが可能であり、例えば左右に振り分けて集約的に配置することも可能であるし、上下に振り分けて集約的に配置することも可能である。この場合において、封止基板７の開口部７ａは、振り分けた数と配置に対応させて複数個設けられる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、製造工程の効率が良く、構造の複雑化を招くことのない力学量検出素子に関するものであり、比較的軽微な変更により、所望の効果を得ることができるので、乗用車、トラック、バス等の様々な車両に用いられる力学量検出素子に適用して有益なものである。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に係る力学量検出素子の一実施形態を示す模式図である。
【図２】本発明に係る力学量検出素子の一実施形態を示す模式図である。
【図３】本発明に係る力学量検出素子の一実施形態を示す模式図である。
【図４】本発明に係る力学量検出素子の一実施形態を示す模式図である。
【図５】本発明に係る力学量検出素子の一実施形態を示す模式図である。
【図６】本発明に係る力学量検出素子の一実施形態を示す模式図である。
【図７】本発明に係る力学量検出素子の一実施形態を示す模式図である。
【図８】本発明に係る力学量検出素子の一実施形態を示す模式図である。
【図９】本発明に係る力学量検出素子の一実施形態を示す模式図である。
【図１０】本発明に係る力学量検出素子の一実施形態を示す模式図である。
【図１１】本発明に係る力学量検出素子の一実施形態を示す模式図である。
【図１２】本発明に係る力学量検出素子の一実施形態を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５１】
１      基板
２      外縁部
３      微細パターン部
４      引き出し配線
４ａ    突出部分
５      パッド
５ａ    アルミ
６      力学量検出用可動部
７      封止基板
７ａ    開口部
８      ペースト
１０      力学量検出素子
【図１】
2009115756.tif 000003
【図２】
2009115756.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2009115756.tif 000008
【図９】
2009115756.tif 000009
【図１２】
2009115756.tif 000010
【図３】
2009115756.tif 000011
【図８】
2009115756.tif 000012
【図１０】
2009115756.tif 000013
【図１１】
2009115756.tif 000014