專利名稱：傳感器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及傳感器裝置，其具有由粘結(jié)材料固定在用作機(jī)殼、電路板或引線框架的基材上的傳感器芯片以及接合線。
背景技術(shù)：
例如，美國專利No.6,593,663公開了一種常規(guī)的傳感器裝置，該專利的內(nèi)容以參考的方式結(jié)合于此。加速度傳感器包括用于利用置于由硅等制成的基材上的傳感器部件檢測(cè)加速度的傳感器芯片，以及利用粘結(jié)膜將傳感器芯片安裝于其上的作為基材的電路芯片。
在這種類型的常規(guī)傳感器裝置中，傳感器芯片由接合線連接至基材。換言之，傳感器芯片被線接合至基材。
如上所述的常規(guī)傳感器裝置使用了具有最小彈性的由硅樹脂等制成的粘結(jié)材料以保護(hù)固定在基材上的傳感器芯片免受應(yīng)力。這樣，改進(jìn)了傳感器裝置的靈敏度。
然而，粘結(jié)材料(例如粘結(jié)膜)的彈性模量必須為1MPa或更大以便在線被接合到芯片上的時(shí)候穩(wěn)定地支撐傳感器芯片。
因此，常規(guī)傳感器裝置的靈敏度受到粘結(jié)材料的彈性模量的限制。換言之，在常規(guī)的傳感器裝置中傳感器的靈敏度和粘結(jié)材料的彈性模量之間存在著折衷。
換言之，必須使用較小彈性的粘結(jié)材料以進(jìn)一步提高傳感器裝置的靈敏度。這是因?yàn)楸仨毻ㄟ^使用較小彈性(例如，彈性模量為1MPa或更小)的粘結(jié)材料來降低從基材傳遞到傳感器的應(yīng)力。
然而，較小彈性的粘結(jié)材料在線接合過程中引起一個(gè)問題。這就是，當(dāng)粘結(jié)材料的彈性模量太低(太軟)時(shí)，線接合過程不能穩(wěn)定地進(jìn)行。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種傳感器裝置，其包括由一種適用于改進(jìn)的靈敏度和線接合過程的粘結(jié)材料固定在基材上的傳感器芯片和接合線。
因此，本實(shí)施例的一種傳感器裝置包括由粘結(jié)材料固定在基材上的傳感器芯片并且具有連接至其的接合線。其中使用了一種在施加能量時(shí)和施加能量前狀態(tài)相比失去彈性的粘結(jié)材料。
也就是說，在施加能量時(shí)粘結(jié)材料比施加能量前狀態(tài)具有更少的彈性。在施加能量前的狀態(tài)下，粘結(jié)材料足夠彈性以便為線接合過程在基材上穩(wěn)定地支撐傳感器芯片。然后在線接合過程之后粘結(jié)材料被施加能量以便具有更少的彈性。
因此，就防止應(yīng)力傳遞至傳感器芯片而言，粘結(jié)材料的彈性就比現(xiàn)有技術(shù)中所用粘結(jié)材料的彈性更低。
因此，具有由粘結(jié)材料固定在基材上的傳感器芯片并且具有連接至其的接合線的傳感器裝置能被線接合并且也能具有改進(jìn)的靈敏度。
在本實(shí)施例的傳感器裝置中，粘結(jié)材料具有下述特點(diǎn)。也就是說，被施加能量的粘結(jié)材料以一種其中含有空氣孔隙的氣墊的形式起作用。在施加能量過程中，利用熱作為能量源。粘結(jié)材料由一種粘結(jié)劑制成，該粘結(jié)劑包含一種在加熱時(shí)會(huì)汽化的發(fā)泡劑。
在傳感器芯片被固定在基材上并被線接合之后，加熱粘結(jié)材料以汽化粘結(jié)劑中的發(fā)泡劑以便形成空氣孔隙。于是，已加熱的粘結(jié)材料就會(huì)變得更少彈性，因?yàn)槠渲邪目諝饪紫兑詺鈮|的形式起作用。
在傳感器裝置中，發(fā)泡劑由偶氮二甲酰胺、二亞硝基環(huán)戊烷四胺、苯磺酰酰肼或這些物質(zhì)的混合物制成。


從下述參考附圖的詳細(xì)說明中，本發(fā)明的其它目標(biāo)、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)更加清楚。在附圖中圖1是根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的加速度傳感器的示意性截面圖；和圖2A至2C是圖1所示加速度傳感器的制造過程的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式
以下是參考附圖對(duì)于優(yōu)選實(shí)施例的描述。為了使說明簡(jiǎn)短，附圖中相同的數(shù)字表示附圖中相同或等同的部件。
圖1中示出了根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的加速度傳感器S1。加速度傳感器S1可用于，例如，機(jī)動(dòng)車輛的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)中，不過加速度傳感器并不限于用于這樣的裝置中。
圖1所示基材10是例如機(jī)殼、外殼、印刷電路基材/陶瓷基材等元件或也可以利用引線框架?；?0的材料可以是樹脂、陶瓷或金屬，但并不限于此。當(dāng)基材10用作機(jī)殼或外殼的一部分時(shí)，機(jī)殼或外殼具有一個(gè)將連接至接合線40的傳導(dǎo)部分。
基材10具有安裝于其上的傳感器芯片20。傳感器芯片20由粘結(jié)材料30附著并固定至基材10。
傳感器芯片20和基材10由接合線40電連接。接合線40在一個(gè)用金、鋁等作為接合線40的材料的線接合過程中形成。
在本例中，傳感器芯片20用作加速度傳感器。在一個(gè)硅基材等上形成一個(gè)具有公知類型梳狀部分的梁結(jié)構(gòu)以獲得一個(gè)可動(dòng)電極和固定電極之間與加速度成比例的極間電容(電信號(hào))變化。
來自傳感器芯片20的電信號(hào)，例如，被基材10上的C/V轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成電壓變的化，并且隨后在例如放大、調(diào)整等過程中進(jìn)行處理之后作為加速度信號(hào)通過接合線40被輸出到外部電路。
將傳感器芯片20附著至基材10的粘結(jié)材料30由一種在施加能量(例如熱、光等)時(shí)減少彈性同時(shí)將傳感器芯片20固定至基材10(也就是同時(shí)保持粘結(jié)劑的作用)的材料制成。
在加速度傳感器S1的成品狀態(tài)，粘結(jié)材料30已經(jīng)被施加能量以便具有例如約為0.5MPa的彈性模量，這比常規(guī)傳感器裝置所用材料的彈性模量要低得多。
如圖1所示的粘結(jié)材料30以氣墊的形式起作用，因?yàn)槠渲邪目諝饪紫?1。換言之，常規(guī)傳感器裝置的粘結(jié)材料是均質(zhì)的，其中沒有包含孔隙，而本實(shí)施例中的粘結(jié)材料30是異質(zhì)的，其中包含有孔隙31從而以氣墊的形式起作用。
粘結(jié)材料30由，例如，包含有在應(yīng)用熱時(shí)會(huì)汽化的起泡劑31a的粘結(jié)劑32制成(如圖2A所示)。當(dāng)應(yīng)用熱以汽化粘結(jié)劑32中的發(fā)泡劑31a時(shí)，這種粘結(jié)材料30就包含有孔隙31。
粘結(jié)材料30中的發(fā)泡劑31a由，例如，比如偶氮二甲酰胺、二亞硝基環(huán)戊烷四胺(Di-nitrosopentamethylenetetramin)，苯磺酰酰肼(Benzensulphonyl hydrazide)或其混合物等材料制成。膠粘劑32是，例如，由彈性模量約為1MPa的硅型樹脂制成的熱硬化樹脂粘結(jié)劑。
發(fā)泡劑31a，例如，呈粉末狀包含在膠粘劑32中。本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員很容易基于膠粘劑32的類型和彈性判斷具有優(yōu)選的加熱后彈性的混合物比例。
現(xiàn)在參考圖2A至2C解釋加速度傳感器S1的制造方法。圖2A至2C是加速度傳感器S1制造過程的示意性截面圖，其示出了元件是怎么構(gòu)成的。
首先，如圖2A所示，粘結(jié)材料30置于基材10上。如上所述，由膠粘劑32制成的包含粉末狀發(fā)泡劑31a的粘結(jié)材料30通過分配方法等應(yīng)用至基材10。
在本例中，在應(yīng)用熱時(shí)的汽化發(fā)泡劑31a，其由例如偶氮二甲酰胺、二亞硝基環(huán)戊烷四胺，苯磺酰酰肼或其混合物等材料制成，在彈性模量為1MPa的硅型粘結(jié)劑32中混合。
下一步，傳感器芯片20置于粘結(jié)材料30上，并且在一個(gè)加熱過程等中被處理以硬化粘結(jié)材料30。在這個(gè)階段，粘結(jié)材料30中的粘結(jié)劑32硬化而發(fā)泡劑31a仍處于固態(tài)(粉末狀)。
然后，如圖2B所示，進(jìn)行線接合過程。接合線40被接合至傳感器芯片20和基材10以電連接芯片20和基材10。發(fā)泡劑31a仍處于固態(tài)(粉末狀)。
而且，如圖2C所示，由粘結(jié)材料30固定至基材的芯片20被加熱至，例如200℃。在這個(gè)過程中，粘結(jié)劑32中的發(fā)泡劑31a汽化并形成孔隙31。這樣就完成了本實(shí)施例中加速度傳感器S1的制造過程。
在本實(shí)施例中，包括由粘結(jié)材料30固定至基材上的傳感器芯片20并且具有連接于其的接合線40的傳感器裝置S1的特點(diǎn)在于，在對(duì)材料30施加能量時(shí)降低彈性的粘結(jié)材料30。
粘結(jié)材料30滿足了下述需求，因?yàn)樵谑┘幽芰繒r(shí)材料30降低了彈性。換言之，材料30是彈性的(足夠硬)以便在線接合過程中穩(wěn)定地支撐固定在基材10上的傳感器芯片20。在線接合過程之后施加能量時(shí)粘結(jié)材料30降低彈性。
因此，在線接合過程中粘結(jié)材料30的彈性模量為1MPa或更大，在線接合過程之后彈性模量降低至約為0.5MPa。
在本實(shí)施例中，粘結(jié)材料30的彈性能被降低至不充分彈性(足夠硬)的程度以進(jìn)行線接合。換言之，粘結(jié)材料30的彈性能被降低至空前低的水平，從而也降低了傳遞至傳感器芯片20的應(yīng)力水平。
因此，在本實(shí)施例的包括由粘結(jié)材料30固定至基材10上的傳感器芯片20并且具有連接于其的接合線40的傳感器裝置中，傳感器芯片20可被線接合同時(shí)可增加傳感器裝置的靈敏度。
如圖1所示，本實(shí)施例中的傳感器裝置S1的粘結(jié)材料30通過包含空氣孔隙31而以氣墊的形式作用。
更實(shí)際地，粘結(jié)材料30由包含發(fā)泡劑31a(例如偶氮二甲酰胺、二亞硝基環(huán)戊烷四胺，苯磺酰酰肼或其混合物等)的硅型粘結(jié)劑32制成以提供上述所需的特點(diǎn)。
上述粘結(jié)材料30通過發(fā)泡劑31a在傳感器芯片20被固定且線接合至基材10上之后對(duì)材料30應(yīng)用熱時(shí)在粘結(jié)劑32中的汽化而形成孔隙31。
因此，在加熱之后，粘結(jié)材料30優(yōu)選地變成異質(zhì)的并且以氣墊的形式作用，因?yàn)槠渲行纬捎锌紫?1。于是，就降低了材料30的彈性。
當(dāng)粘結(jié)材料如現(xiàn)有技術(shù)中那樣是均質(zhì)的且沒有孔隙，本實(shí)施例所需的粘結(jié)材料30的極端低彈性只能通過，例如，使用凝膠型材料而獲得。
在本實(shí)施例中，粘結(jié)劑32中的發(fā)泡劑31a在應(yīng)用熱時(shí)汽化從而形成孔隙31。孔隙31也可以由光敏發(fā)泡劑等形成。
<其它實(shí)施例>
在上述實(shí)施例中，具有極端低彈性的粘結(jié)材料通過在應(yīng)用熱或光時(shí)形成孔隙而形成。具有此特點(diǎn)(在施加能量時(shí)降低彈性)的粘結(jié)材料并不是必須以這樣的方式形成。
例如，一種在應(yīng)用熱、光等時(shí)降低彈性的粘結(jié)劑，或者一種包含具有這種特點(diǎn)的材料的粘結(jié)劑可用作粘結(jié)材料。通過使用這種粘結(jié)劑，本實(shí)施例的粘結(jié)材料可以適當(dāng)?shù)刂苽?，因?yàn)檎辰Y(jié)劑的彈性在施加能量(例如熱等)時(shí)通過化學(xué)反應(yīng)等被降低至極端低水平。
粘結(jié)材料也可以由具有一種在應(yīng)用熱、光等時(shí)汽化或分解的成分的粘結(jié)劑制成。這種粘結(jié)劑可包括一種具有這種特點(diǎn)的混合物形式的材料。
這種類型的粘結(jié)材料將具有與在施加能量時(shí)通過汽化或分解而形成的孔隙相似的空間。孔隙狀空間將以氣墊的形式在粘結(jié)材料中起作用以適當(dāng)?shù)靥峁┍景l(fā)明所需的極端低彈性。
在本發(fā)明中，將應(yīng)用至粘結(jié)材料的能量可以是，例如，超聲波等。一種具有在應(yīng)用超聲波時(shí)會(huì)分解的物質(zhì)的粘結(jié)劑也適于用在本在本實(shí)施例的說明中將加速度傳感器作為例子。然而，本實(shí)施例也可應(yīng)用于其它類型的傳感器，例如角速度傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器或光學(xué)傳感器。換言之，在上述實(shí)施例中，傳感器芯片20可以是角速度傳感元件、壓力傳感元件、溫度傳感元件或光學(xué)傳感元件。
權(quán)利要求
1.一種傳感器裝置(S1)，包括由粘結(jié)材料(30)固定在基材(10)上的傳感器芯片(20)；和連接至傳感器芯片(20)和基材(10)的接合線(40)，其中粘結(jié)材料(30)被施加能量以便和施加能量前的狀態(tài)相比降低其彈性。
2.如權(quán)利要求1所述的傳感器裝置(S1)，其中粘結(jié)材料(30)以一個(gè)在施加能量之后其中包括有空氣孔隙(31)的氣墊的形式起作用。
3.如權(quán)利要求1所述的傳感器裝置(S1)，其中應(yīng)用于粘結(jié)材料(30)的能量是熱。
4.如權(quán)利要求3所述的傳感器裝置(S1)，其中粘結(jié)材料(30)是一種含有發(fā)泡劑(31a)的粘結(jié)劑(32)，該發(fā)泡劑(31a)通過加熱汽化。
5.如權(quán)利要求4所述的傳感器裝置(S1)，其中發(fā)泡劑(31a)是偶氮二甲酰胺、二亞硝基環(huán)戊烷四胺、苯磺酰酰肼或其混合物。
全文摘要
一種傳感器裝置(S1)包括固定至基材(10)上的傳感器芯片(20)和接合線(40)。傳感器裝置(S1)通過使用一種粘結(jié)材料(30)而制造，這種粘結(jié)材料由一種包括有在暴露于熱時(shí)會(huì)汽化的發(fā)泡劑(31a)的粘結(jié)劑(32)制成。粘結(jié)材料(30)在線接合過程之后彈性會(huì)降低，因?yàn)橥ㄟ^發(fā)泡劑(31a)的汽化形成了以氣墊形式起作用的孔隙(31)。
文檔編號(hào)G01D11/24GK1654963SQ20051000707
公開日2005年8月17日 申請(qǐng)日期2005年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月10日
發(fā)明者齊藤隆重 申請(qǐng)人:株式會(huì)社電裝