本發(fā)明涉及電子裝置、電子裝置的制造方法以及物理量傳感器。
背景技術(shù):
一直以來,已知在傳感器芯片經(jīng)由粘合劑而被固定于封裝件的內(nèi)底面上的電子裝置中,因封裝件與傳感器芯片的熱膨脹系數(shù)的不同而產(chǎn)生的熱應(yīng)力被傳遞至傳感器芯片從而使溫度特性劣化的情況。
因此,例如,在專利文獻(xiàn)1中提出了一種壓力傳感器,其通過將由第一層和第二層構(gòu)成的基座設(shè)置于封裝件與傳感器芯片之間,從而可抑制從封裝件向傳感器芯片傳遞的熱應(yīng)力,其中,所述第一層具有與傳感器芯片同等的熱膨脹系數(shù)并被接合在傳感器芯片上,所述第二層具有與傳感器芯片同等的熱膨脹系數(shù),且具有高于第一層的彈性系數(shù)。
另外,一直以來,已知一種靜電電容型的物理量傳感器,其具備傳感器元件,所述傳感器元件具有:被固定配置于傳感器基板上的固定電極;相對(duì)于固定電極而隔開間隔并與固定電極對(duì)置,且被設(shè)置為能夠位移的可動(dòng)電極;和被支承于基板上的支承部,所述靜電電容型的物理量傳感器根據(jù)固定電極與可動(dòng)電極之間的靜電電容,而對(duì)加速度、角速度等物理量進(jìn)行檢測。
例如,專利文獻(xiàn)2所涉及的物理量傳感器的傳感器元件具有一對(duì)固定電極部和以被夾持于該一對(duì)固定電極部之間的方式而配置的可動(dòng)電極部。在該物理量傳感器中,各固定電極部具有一端被固定于基板表面上并通過連結(jié)部而相連的梳齒狀的多個(gè)固定電極。另一方面,可動(dòng)電極部在與各固定電極部對(duì)置的一側(cè)具有梳齒狀的多個(gè)可動(dòng)電極,并且可動(dòng)電極部的兩端經(jīng)由梁部而被固定于基板表面上的兩個(gè)支承部分別支承。
例如,在對(duì)傳感器元件進(jìn)行支承的基板經(jīng)由粘合劑而被固定于封裝件上的物理量傳感器中,當(dāng)封裝件由于外部應(yīng)力而發(fā)生變形時(shí),基板也會(huì)經(jīng)由粘合劑而發(fā)生變形。另外,當(dāng)周邊溫度發(fā)生變化時(shí),基板會(huì)因基板與粘合劑的熱膨脹系數(shù)差而發(fā)生變形,從而使物理量傳感器的溫度特性發(fā)生劣化。其結(jié)果為,存在物理量傳感器的測量精度下降的問題。因此,在專利文獻(xiàn)2所涉及的物理量傳感器中,通過在基板(玻璃基板)上設(shè)置埋頭孔而使在封裝件與基板之間涂布有粘合劑的面積減少,從而抑制了由外部應(yīng)力或熱膨脹系數(shù)差引起的基板的變形,由此實(shí)現(xiàn)了對(duì)檢測精度下降的改善。
但是,在如專利文獻(xiàn)1所記載的壓力傳感器的電子裝置中,為了抑制在傳感器芯片與封裝件之間產(chǎn)生的熱應(yīng)力被傳遞至傳感器芯片的情況以使電子裝置具有良好的溫度特性,在傳感器芯片與封裝件之間配置有雙層結(jié)構(gòu)的基座。其結(jié)果為,由于雙層結(jié)構(gòu)的基座的厚度而需要加厚封裝件,因此,存在難以使具有良好的溫度特性的電子裝置扁平化的問題。
另外,在專利文獻(xiàn)2所記載的物理量傳感器中,傳感器元件的固定電極部和對(duì)可動(dòng)電極部進(jìn)行支承的支承部處于在平面上與涂布有用于將基板固定于封裝件上的粘合劑的區(qū)域重疊的位置處。因此,在封裝件因外部應(yīng)力而發(fā)生了變形的情況,或周邊溫度發(fā)生變化從而玻璃基板因基板與粘合劑的熱膨脹系數(shù)差而發(fā)生了變形的情況下,玻璃基板中的固定有固定電極部和支承部的部分也發(fā)生變形,因此,傳感器元件的精度下降。因此,謀求一種能夠相對(duì)于外部應(yīng)力或周邊溫度的變化而更高精度地對(duì)物理量進(jìn)行檢測的物理量傳感器。
專利文獻(xiàn)1:日本特開2002-214057號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)2:日本特開2006-250702號(hào)公報(bào)
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明是為了解決上述問題的至少一部分而完成的發(fā)明,能夠作為以下的方式或應(yīng)用例而實(shí)現(xiàn)。
應(yīng)用例1
本應(yīng)用例所涉及的電子裝置的特征在于,具備封裝件和功能元件,所述功能元件的側(cè)面經(jīng)由粘合劑而被固定于所述封裝件的內(nèi)側(cè)的側(cè)壁上。
根據(jù)該結(jié)構(gòu),與對(duì)封裝件的內(nèi)底面和功能元件的下表面進(jìn)行固定的情況相比,通過對(duì)相對(duì)于彎曲的剛性較高的側(cè)面進(jìn)行固定,從而能夠減少由在用粘合劑對(duì)功能元件和封裝件進(jìn)行固定時(shí)產(chǎn)生的熱應(yīng)力引起的變形被傳遞至功能元件的情況。因此,由于無需將插入基座等緩和應(yīng)力的材料的空間考慮在內(nèi)而加厚封裝件,因此,能夠獲得一種可使封裝件扁平化且具有良好的溫度特性的電子裝置。
應(yīng)用例2
在上述應(yīng)用例所涉及的電子裝置中,其特征在于,所述功能元件通過所述功能元件的一個(gè)側(cè)面而被固定于所述側(cè)壁上。
根據(jù)該結(jié)構(gòu),由于與通過功能元件的多個(gè)側(cè)面而被固定的情況相比,能夠限定從封裝件傳遞至功能元件的應(yīng)力的范圍,因此,能夠緩和由從封裝件傳遞至功能元件的熱應(yīng)力引起的變形,由此減少功能元件的變形。其結(jié)果為,能夠獲得具有更加良好的溫度特性的電子裝置。
應(yīng)用例3
在上述應(yīng)用例所涉及的電子裝置中,其特征在于,所述功能元件通過所述功能元件的一個(gè)側(cè)面一部分而被固定于所述側(cè)壁上。
根據(jù)該結(jié)構(gòu),與功能元件被固定于側(cè)面的整個(gè)區(qū)域的情況相比,能夠減少從封裝件傳遞至功能元件的熱應(yīng)力。其結(jié)果為,能夠獲得具有更加良好的溫度特性的電子裝置。
應(yīng)用例4
在上述應(yīng)用例所涉及的電子裝置中,其特征在于,所述功能元件抵接于所述封裝件的內(nèi)底面上。
根據(jù)該結(jié)構(gòu),除了能夠在被固定于封裝件的內(nèi)側(cè)的側(cè)壁上的功能元件的側(cè)面中進(jìn)行熱傳遞之外,還能夠在功能元件與封裝件接觸的內(nèi)底面中進(jìn)行熱傳遞。由此,與功能元件未抵接于封裝件的內(nèi)底面上的情況相比,能夠迅速緩和封裝件與功能元件的熱梯度。因此,能夠獲得具有良好的溫度特性的電子裝置。
應(yīng)用例5
在上述應(yīng)用例所涉及的電子裝置中,其特征在于,所述封裝件由包含陶瓷的材料形成。
根據(jù)該結(jié)構(gòu),與封裝件由包含樹脂類的材料形成的情況相比,由于耐熱性優(yōu)異且吸濕性較少,因此,能夠使封裝件的熱膨脹動(dòng)作穩(wěn)定。其結(jié)果為,能夠獲得具有良好的溫度特性的電子裝置。
應(yīng)用例6
在上述應(yīng)用例所涉及的電子裝置中,其特征在于,所述功能元件具有基板,所述基板由包含硼硅酸玻璃的材料形成。
根據(jù)該結(jié)構(gòu),與功能元件的基板以硅等半導(dǎo)體材料為主要材料而被構(gòu)成的情況相比,能夠提高彈性率。其結(jié)果為,能夠減少由在用粘合劑對(duì)功能元件和封裝件進(jìn)行固定時(shí)產(chǎn)生的熱應(yīng)力引起的變形,從而獲得具有良好的溫度特性的電子裝置。
應(yīng)用例7
在上述應(yīng)用例所涉及的電子裝置中,其特征在于,所述粘合劑的主劑由樹脂類的材料形成。
根據(jù)該結(jié)構(gòu),即使是陶瓷或玻璃等不同種類的材料之間的粘合,也能夠獲得穩(wěn)定的粘合強(qiáng)度。另外,由于樹脂與無機(jī)類的材料相比為軟質(zhì)材料,因此,粘合劑作為應(yīng)力緩和層而發(fā)揮功能。其結(jié)果為,能夠緩和因功能元件以及封裝件的熱膨脹系數(shù)的不同而產(chǎn)生的熱應(yīng)力,從而獲得具有良好的溫度特性的電子裝置。
應(yīng)用例8
在上述應(yīng)用例所涉及的電子裝置中,其特征在于,所述粘合劑的主劑由無機(jī)類的材料形成。
根據(jù)該結(jié)構(gòu),能夠使粘合劑的熱膨脹系數(shù)接近于陶瓷或玻璃。其結(jié)果為,與由樹脂類的材料形成的粘合劑相比,能夠緩和因功能元件以及封裝件的熱膨脹系數(shù)的不同而產(chǎn)生的熱應(yīng)力,因此能夠獲得具有良好的溫度特性的電子裝置。
應(yīng)用例9
本應(yīng)用例所涉及的電子裝置的制造方法的特征在于,包括:在功能元件的側(cè)面上涂布粘合劑的工序;在封裝件的內(nèi)側(cè)的側(cè)壁上固定所述功能元件的所述側(cè)面的工序;使所述粘合劑固化的工序;在所述功能元件上固定集成電路的工序;對(duì)所述功能元件和所述集成電路進(jìn)行電連接的工序;對(duì)所述封裝件和所述集成電路進(jìn)行電連接的工序;在所述封裝件上放置蓋體從而進(jìn)行密封的工序。
根據(jù)該方法,在用粘合劑對(duì)封裝件和功能元件進(jìn)行固定時(shí),與對(duì)封裝件的內(nèi)底面和功能元件的下表面進(jìn)行固定的情況相比,能夠緩和在封裝件與功能元件之間因熱膨脹系數(shù)的不同而產(chǎn)生的熱應(yīng)力,從而抑制該熱應(yīng)力被傳遞至功能元件的情況。因此,由于無需將插入基座等使應(yīng)力被緩沖的材料的空間考慮在內(nèi)而加厚封裝件,因此,能夠提供一種能夠使封裝件扁平化且具有良好的溫度特性的電子裝置的制造方法。
應(yīng)用例10
本應(yīng)用例所涉及的物理量傳感器的特征在于,具備:第一基板;第二基板,其經(jīng)由粘合劑而被固定于所述第一基板上;傳感器元件,其被配置于所述第二基板上,所述傳感器元件具有被固定于所述第二基板上的固定電極部和以能夠使可動(dòng)電極部移動(dòng)的方式對(duì)所述可動(dòng)電極部進(jìn)行支承并被固定于所述第二基板上的支承部,在俯視觀察所述第二基板時(shí),所述粘合劑以不與所述固定電極部以及所述支承部重疊的方式被配置于所述第二基板的外周部的一邊部處。
根據(jù)本應(yīng)用例,由于將第二基板固定于第一基板上的粘合劑被配置于第二基板的外周部的一邊部處,因此,在由外部應(yīng)力引起的第一基板的變形經(jīng)由粘合劑而被傳遞至第二基板的情況,或第二基板因粘合劑和第二基板的熱膨脹系數(shù)的不同而發(fā)生了變形的情況下,第二基板的變形在外周部的一邊部以外的部分被緩和。而且,由于在俯視觀察第二基板時(shí),粘合劑以不與被配置于第二基板上的傳感器元件的固定電極部以及支承部重疊的方式而配置,因此,即使第二基板發(fā)生變形,傳感器元件的固定電極部以及支承部也不易受到變形的影響。因此,能夠提供一種能夠相對(duì)于外部應(yīng)力或周邊溫度的變化而更高精度地對(duì)物理量進(jìn)行檢測的物理量傳感器。
應(yīng)用例11
在上述應(yīng)用例所記載的物理量傳感器中,優(yōu)選為,在所述第二基板的所述一邊部處,設(shè)置有用于與外部連接的端子部,在俯視觀察所述第二基板時(shí),所述端子部以與所述粘合劑重疊的方式被配置。
根據(jù)本應(yīng)用例,在俯視觀察第二基板時(shí),被設(shè)置于第二基板的一邊部處的端子部以與粘合劑重疊的方式被配置。由于端子部對(duì)傳感器元件的測量精度的影響較少,因此,即使第二基板的一邊部發(fā)生變形,也幾乎不會(huì)對(duì)傳感器元件的測量精度造成影響。另外,由于端子部被配置于第二基板的外周部的一邊部處,從而能夠?qū)鞲衅髟墓潭姌O部以及支承部配置于從涂布有粘合劑的區(qū)域進(jìn)一步離開的位置處。由此,能夠提高物理量傳感器的精度。
應(yīng)用例12
在上述應(yīng)用例所記載的物理量傳感器中,優(yōu)選為,作為所述傳感器元件,具有以沿著所述第二基板的主面的第一方向?yàn)闄z測方向的第一傳感器元件、以沿著所述第二基板的所述主面并與所述第一方向交叉的第二方向?yàn)闄z測方向的第二傳感器元件和以與所述第一方向以及所述第二方向交叉的第三方向?yàn)闄z測方向的第三傳感器元件,所述第三傳感器元件被配置于與所述第一傳感器元件以及所述第二傳感器元件相比從所述一個(gè)邊部離開的區(qū)域。
根據(jù)本應(yīng)用例,物理量傳感器具有對(duì)相互不同的三個(gè)方向進(jìn)行檢測的三個(gè)傳感器元件,對(duì)與第二基板的主面交叉的第三方向進(jìn)行檢測的第三傳感器元件被配置于,與以沿著第二基板的主面的方向?yàn)闄z測方向的第一傳感器元件以及第二傳感器元件相比從第二基板的一邊部離開的區(qū)域。第三傳感器元件以與固定有固定電極部的第二基板的主面交叉的第三方向,即第二基板的厚度方向?yàn)闄z測方向。在由外部應(yīng)力引起的第一基板的變形經(jīng)由粘合劑而被傳遞至第二基板的情況,或第二基板因粘合劑與第二基板的熱膨脹系數(shù)的不同而發(fā)生了變形的情況下,第二基板在其厚度方向上發(fā)生變形。因此,以第二基板的厚度方向?yàn)闄z測方向的第三傳感器元件與以沿著第二基板的主面的方向?yàn)闄z測方向的第一傳感器元件以及第二傳感器元件相比,容易因第二基板的變形而招致傳感器的精度下降。因此,通過使第三傳感器元件與其他傳感器元件相比從配置有粘合劑的第二基板的一邊部離開,從而可抑制由第二基板的變形引起的第三傳感器元件的精度下降。其結(jié)果為,能夠提高物理量傳感器的精度。
應(yīng)用例13
本應(yīng)用例的電子設(shè)備的特征在于,具備上述應(yīng)用例所記載的電子裝置或物理量傳感器。
根據(jù)本應(yīng)用例,由于具備高精度的電子裝置或物理量傳感器,因此能夠一種可靠性較高的電子設(shè)備。
應(yīng)用例14
本應(yīng)用例的移動(dòng)體的特征在于,具備上述應(yīng)用例所記載的電子裝置或物理量傳感器。
根據(jù)本應(yīng)用例,由于具備高精度的電子裝置或物理量傳感器,因此能夠一種可靠性較高的移動(dòng)體。
附圖說明
圖1為表示實(shí)施方式1所涉及的加速度傳感器的概要結(jié)構(gòu)的俯視圖。
圖2為表示加速度傳感器的概要結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖3為表示傳感器元件的概要的俯視圖。
圖4為示意性地表示傳感器元件以及封裝件的固定狀態(tài)的立體圖。
圖5為對(duì)加速度傳感器的制造方法進(jìn)行說明的工序流程圖。
圖6為用于示意性地對(duì)準(zhǔn)備傳感器元件的工序進(jìn)行說明的工序圖。
圖7為用于示意性地對(duì)涂布粘合劑的工序進(jìn)行說明的工序圖。
圖8為用于示意性地對(duì)固定傳感器元件的工序進(jìn)行說明的工序圖。
圖9為用于示意性地對(duì)固定ic(integratedcircuit,集成電路)的工序進(jìn)行說明的工序圖。
圖10為用于示意性地對(duì)引線接合的工序進(jìn)行說明的工序圖。
圖11為用于示意性地對(duì)密封的工序進(jìn)行說明的工序圖。
圖12為改變例1所涉及的封裝件的內(nèi)部的俯視圖。
圖13為對(duì)改變例2所涉及的封裝件的內(nèi)側(cè)的側(cè)壁進(jìn)行說明的俯視圖。
圖14為實(shí)施方式2所涉及的物理量傳感器的概要剖視圖。
圖15為實(shí)施方式2所涉及的物理量傳感器的俯視圖。
圖16為沿著圖15的a-a’線的剖視圖。
圖17為沿著圖15的b-b’線的剖視圖。
圖18為第一傳感器元件的俯視圖。
圖19為第三傳感器元件的俯視圖。
圖20為實(shí)施方式3所涉及的物理量傳感器的俯視圖。
圖21為示意性地表示實(shí)施方式4所涉及的電子設(shè)備的立體圖。
圖22為示意性地表示實(shí)施方式4所涉及的電子設(shè)備的立體圖。
圖23為示意性地表示實(shí)施方式4所涉及的電子設(shè)備的立體圖。
圖24為示意性地表示實(shí)施方式5所涉及的移動(dòng)體的立體圖。
具體實(shí)施方式
以下,參照附圖對(duì)將本發(fā)明具體化的實(shí)施方式進(jìn)行說明。并且,在以下的各圖中,將各結(jié)構(gòu)要素設(shè)為在附圖上可識(shí)別的程度的大小,為了使說明易于理解,有時(shí)會(huì)以與實(shí)際不同的比例記載各結(jié)構(gòu)要素的比例。
實(shí)施方式1
加速度傳感器的結(jié)構(gòu)
利用圖1、圖2,對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的作為電子裝置的加速度傳感器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。圖1為表示實(shí)施方式1所涉及的加速度傳感器的概要的俯視圖。圖2為表示加速度傳感器的概要的剖視圖。圖1為省略(透視)了蓋部(蓋體)的俯視圖。
在各圖中,以如下方式進(jìn)行說明,即,以作為功能元件的傳感器元件為基準(zhǔn),而將配置有作為蓋體的蓋部的方向設(shè)為上方向,將配置有封裝件的底板的方向設(shè)為下方向,在傳感器元件、底板、側(cè)壁、ic等各部件中,將被配置于上方向上的面稱為上表面,將被配置于下方向上的面設(shè)為下表面。
另外,將端子電極103排列的方向設(shè)為y軸方向,在俯視觀察傳感器元件(功能元件)101時(shí),將與y軸方向正交的方向設(shè)為x軸方向,將與x軸方向以及y軸方向正交的方向設(shè)為z軸方向。
如圖1以及圖2所示,加速度傳感器100具有傳感器元件101、封裝件10、ic(integratedcircuit,集成電路)20、蓋部30。傳感器元件101被收納于封裝件10中,并且在固定部13處,經(jīng)由粘合劑40而被固定于封裝件10的內(nèi)側(cè)的側(cè)壁11上。
以下,依次對(duì)封裝件10、ic20、蓋部30、傳感器元件101的結(jié)構(gòu)、加速度傳感器100的動(dòng)作以及傳感器元件101的固定部13進(jìn)行詳細(xì)的說明。
封裝件
如圖1以及圖2所示,封裝件10具有板狀的底板14、框狀的側(cè)壁15密封圈16。
封裝件10由具備與傳感器元件101或蓋部30的熱膨脹系數(shù)一致或者極度接近的熱膨脹系數(shù)的材料形成,在本實(shí)施方式中,使用了陶瓷。封裝件10通過對(duì)被成形為預(yù)定的形狀的生片進(jìn)行層壓、燒結(jié)而被形成。生片例如為使如下的捏合物被形成為薄片狀而得到的材料,所述捏合物通過使陶瓷的粉末分散在預(yù)定的溶液中并添加粘合劑而生成。
封裝件10對(duì)傳感器元件101、ic20等進(jìn)行收納,并具有在上表面上開放的凹部17。被蓋部30封堵的凹部17成為對(duì)傳感器元件101、ic20等進(jìn)行收納的被密封的內(nèi)部空間18,其中,蓋布30經(jīng)由密封圈16而被接合在側(cè)壁15上。
被密封的內(nèi)部空間18能夠?qū)⑵鋬?nèi)部壓力設(shè)定為所需的氣壓。例如,通過設(shè)為將氮?dú)馓畛溆趦?nèi)部空間18的大氣壓,或設(shè)為真空(被低于通常的大氣壓的壓力(1×105pa~1×10-10pa以下(jisz8126-1∶1999))的氣體填滿的空間的狀態(tài)),從而能夠更加穩(wěn)定地對(duì)加速度進(jìn)行檢測。
側(cè)壁15以大致矩形形狀的周狀而被設(shè)置于底板14的上表面的外周緣部處。在側(cè)壁15的上表面上,設(shè)置有例如由科伐鐵鎳鈷合金等合金形成的密封圈16。密封圈16具有作為側(cè)壁15和蓋部30的接合材料的功能,并沿著側(cè)壁15的上表面而被設(shè)置為框狀(大致矩形狀的周狀)。
在被形成于側(cè)壁15的上表面上的凹部15a上,形成有襯墊15b。襯墊15b例如通過使用銀或鈀等的導(dǎo)電膏或者鎢金屬化等而形成所需的形狀之后實(shí)施燒成,之后,電鍍鎳以及金或銀等而被形成。
襯墊15b以與后文敘述的ic20對(duì)應(yīng)的方式被配置。在底板14的下表面14b上,配置有作為金屬層的外部端子電極19。外部端子電極19例如能夠通過在燒成的銀或鈀等的層上電鍍鎳以及金或銀等而形成。襯墊15b與外部端子電極19電連接。
ic
如圖2所示,ic20經(jīng)由粘合劑40而被固定于傳感器元件101的蓋102上。另外,ic20包括對(duì)傳感器元件101進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的電路以及對(duì)加速度進(jìn)行檢測的電路。
在ic20的上表面上,設(shè)置有電連接用的接合襯墊21。接合襯墊21例如通過作為連接部件的使用了引線接合法等的導(dǎo)線12,而與被設(shè)置于封裝件10上的襯墊15b電連接,而且,經(jīng)由后文敘述的端子電極103等而與傳感器元件101的各部位電連接。
并且,作為連接部件,也可代替導(dǎo)線12而使用例如金凸塊等,并通過直接接合而實(shí)施電連接。
蓋部
如圖2所示,蓋部30為板狀的部件,并封堵封裝件10的在上表面?zhèn)乳_放的凹部17的開口,且通過使用例如縫焊法等而被接合在凹部17的開口的周圍。由于本實(shí)施方式的蓋部30為板狀,因此易于形成,并且形狀的穩(wěn)定性也較為優(yōu)異。
蓋部30使用了科伐鐵鎳鈷合金的板材。通過蓋部30使用科伐鐵鎳鈷合金的板材,從而在密封時(shí),由科伐鐵鎳鈷合金形成的密封圈16和蓋部30以相同的熔融狀態(tài)而熔融,而且,也易于被合金化,因此能夠容易且可靠地實(shí)施密封。
另外,蓋部30也可以代替科伐鐵鎳鈷合金而使用其他材料的板材,例如,能夠使用42合金、不銹鋼等金屬材料,或與封裝件10的側(cè)壁15相同的材料等。
傳感器元件的結(jié)構(gòu)
接下來,對(duì)本實(shí)施方式的傳感器元件101的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。
圖3為表示傳感器元件101的概要結(jié)構(gòu)的示意俯視圖。圖3為對(duì)單軸的加速度進(jìn)行檢測的傳感器元件的示意圖,為了便于說明,省略了一部分的結(jié)構(gòu)要素。另外,圖中的x軸、y軸、z軸為相互正交的坐標(biāo)軸,箭頭標(biāo)記的方向?yàn)?(正)方向。
如圖3所示,傳感器元件101具有蓋102、基板104、可動(dòng)部105、第一固定電極指106、第二固定電極指107。以下,有時(shí)會(huì)將可動(dòng)部105、第一固定電極指106、第二固定電極指107統(tǒng)稱為半導(dǎo)體基板108。
基板104為與z軸方向正交的大致矩形的平板,且具有與多個(gè)第一固定電極指106以及第二固定電極指107等接合的上表面104a。在上表面104a上,在-(負(fù))x軸方向的端部處設(shè)置有端子部109,除端子部109之外的區(qū)域通過在上表面104a側(cè)具有凹部的蓋102而被覆蓋。
蓋102的構(gòu)成材料例如優(yōu)選為如低電阻硅這種具有導(dǎo)電性的材料。通過對(duì)具有導(dǎo)電性的蓋102進(jìn)行接地連接,從而實(shí)施靜電遮蔽,并能夠遮擋從蓋102的外部向傳感器元件101的內(nèi)部傳輸?shù)碾姶挪?。通過這種方式,能夠減少由電磁波產(chǎn)生的信號(hào)噪聲。
蓋102例如能夠通過陽極接合法、直接接合法以及粘合劑而固定于基板104的上表面104a上。尤其是在基板104的構(gòu)成材料為包含堿金屬離子的玻璃,并且構(gòu)成蓋102的材料以硅等半導(dǎo)體材料為主要材料而構(gòu)成的情況下,能夠使用陽極接合法而對(duì)蓋102和基板104的上表面104a進(jìn)行固定。
由于陽極接合法與直接接合法相比,能夠以低溫進(jìn)行接合,因此,在將蓋102固定于基板104的上表面104a上時(shí),能夠減少所產(chǎn)生的殘留應(yīng)力。另外,由于陽極接合法與通過粘合劑來進(jìn)行固定的方法相比,能夠減小粘合寬度,因此,能夠?qū)崿F(xiàn)加速度傳感器100的小型化。
另外,在基板104的上表面104a的大致中央部處,為了避免基板104與可動(dòng)部105的干涉而設(shè)置有平面形狀為大致矩形形狀的凹部104b(參照?qǐng)D2)。由此,可動(dòng)部105的可動(dòng)區(qū)域能夠在俯視觀察時(shí)被收斂于凹部104b內(nèi)。
在基板104的上表面104a上,沿著凹部104b的外周而設(shè)置有第一槽部110,沿著第一槽部110的外周而設(shè)置有第二槽部111。另外,在基板104的上表面104a的端子部109側(cè),隔著第一槽部110而在第二槽部111的相反側(cè)設(shè)置有第三槽部112。
第一槽部110以及第二槽部111從凹部104b的-y軸方向側(cè)起向逆時(shí)針方向以包圍凹部104b的方式而延伸,并被設(shè)置到凹部104b的-x軸方向側(cè)的端子部109為止。第三槽部112從凹部104b的-x軸方向側(cè)起,沿著第一槽部110、第二槽部111而被設(shè)置到端子部109為止。
作為基板104的構(gòu)成材料,優(yōu)選為,使用玻璃、高電阻硅等絕緣材料。尤其是在半導(dǎo)體基板108以硅等半導(dǎo)體材料為主要材料而構(gòu)成的情況下,作為基板104的構(gòu)成材料,優(yōu)選為使用包含堿金屬離子(可動(dòng)離子)的玻璃,例如,使用pyrex(注冊(cè)商標(biāo))之類的硼硅酸玻璃。
由此,傳感器元件101能夠?qū)?04和半導(dǎo)體基板108進(jìn)行陽極接合。另外,傳感器元件101通過將包含堿金屬離子的玻璃用于基板104,從而能夠容易地對(duì)基板104和半導(dǎo)體基板108進(jìn)行絕緣分離。
另外,基板104可以不必具有絕緣性,例如可以為由低電阻硅構(gòu)成的導(dǎo)電性基板。在該情況下,在基板104與半導(dǎo)體基板108之間夾持絕緣膜而對(duì)兩者進(jìn)行絕緣分離。
優(yōu)選為,基板104的構(gòu)成材料與半導(dǎo)體基板108的構(gòu)成材料之間的熱膨脹系數(shù)差盡可能地小,具體而言,優(yōu)選為,基板104的構(gòu)成材料與半導(dǎo)體基板108的構(gòu)成材料之間的熱膨脹系數(shù)差在3ppm/℃以下。由此,傳感器元件101能夠減少基板104與半導(dǎo)體基板108之間的殘留應(yīng)力。
在第一槽部110的底面(底部)上,沿著第一槽部110而設(shè)置有第一配線114,在第二槽部111的底面上,沿著第二槽部111而設(shè)置有第二配線115,在第三槽部112的底面上,沿著第三槽部112而設(shè)置有第三配線116。
第一配線114為與第一固定電極指106電連接的配線,第二配線115為與第二固定電極指107電連接的配線,第三配線116為與后文敘述的錨固部117電連接的配線。
另外,第一配線114、第二配線115以及第三配線116的各端部(被配置于端子部109處的端部)分別成為第一端子電極118、第二端子電極119、第三端子電極120。以下,有時(shí)會(huì)將第一端子電極118、第二端子電極119、第三端子電極120統(tǒng)稱為端子電極103。
作為第一配線114、第二配線115以及第三配線116的構(gòu)成材料,只要分別具有導(dǎo)電性,則不被特別地限定,能夠使用各種電極材料。作為第一配線114、第二配線115以及第三配線116的構(gòu)成材料,例如,能夠列舉出ito(indimtinoxide,銦錫氧化物)、izo(indiumzincoxide,銦鋅氧化物)、in3o3、sno2、含有sb的sno2、含有al的zno等氧化物(透明電極材料),au、pt、ag、cu、以及al或包括這些金屬的合金等,能夠使用其中的一種或者組其中的兩種種以上來使用。
在本實(shí)施方式中,作為第一配線114、第二配線115以及第三配線116的構(gòu)成材料,例如,使用了pt。在使用pt的情況下,為了提高與基板104的緊貼性,優(yōu)選使用ti以作為基底材料。
另外,在傳感器元件101中,如果各配線的構(gòu)成材料為透明電極材料,尤其是ito,則在基板104為透明的情況下,能夠容易地從基板104的下表面104c側(cè)的面對(duì)存在于第一固定電極指106以及第二固定電極指107的面上的異物等進(jìn)行目視確認(rèn),由此能夠效率地進(jìn)行檢查。
可動(dòng)部105由臂部121、可動(dòng)電極指122、可撓部123、錨固部117構(gòu)成。其中,臂部121、可動(dòng)電極指122以及可撓部123被配置于與基板104的凹部104b對(duì)置的位置處,換言之,被配置于從z軸方向觀察時(shí)收斂于凹部104b內(nèi)的位置處。
如圖3所示,臂部121沿著x軸方向而以梁狀(柱狀)延伸,并且在x軸方向上的兩端配置有可撓部123。多個(gè)可動(dòng)電極指122沿著臂部121的延伸方向而以固定的間隔,在與臂部121的延伸方向正交的方向(y軸方向)上以梳齒狀延伸設(shè)置。
可撓部123被形成為,在y軸方向上折返且在x軸方向上延伸,并通過從x軸方向施加的外力而在x軸方向上撓曲(變形)。
錨固部117與可撓部123的兩端部連接,并且與基板104接合。位于與凹部104b相比靠-x軸方向側(cè)的錨固部117被配置于跨越基板104的第三槽部112的位置處。
第一固定電極指106被配置于跨越基板104的第一槽部110以及第二槽部111的位置處。另外,第一固定電極指106被配置為,在從z軸方向進(jìn)行的俯視觀察時(shí),一部分與凹部104b重疊。
第二固定電極指107以與第一固定電極指106平行的方式被配置,并被配置于跨越基板104的第一槽部110以及第二槽部111的位置處。另外,第二固定電極指107與第一固定電極指106相同,被配置為在從z軸方向進(jìn)行觀察時(shí)一部分與凹部104b重疊。
第一固定電極指106以及第二固定電極指107以被夾持于被配置為梳齒狀的各可動(dòng)電極指122之間的方式而配置。
在直接接合法中,有一種為了實(shí)現(xiàn)低溫化而向需要進(jìn)行接合的基板的表面照射等離子體從而進(jìn)行接合的低溫等離子體活化接合法。由此,由于與陽極接合法相同,能夠?qū)⒔雍系臏囟仍O(shè)為低溫,因此,能夠減少在將蓋102固定于基板104的上表面104a上時(shí)所產(chǎn)生的殘留應(yīng)力。而且,由于能夠減小粘合寬度,因此,能夠使加速度傳感器100小型化。
傳感器元件101并不局限于加速度傳感器100,例如,能夠通過在ic20中設(shè)置角速度檢測電路或壓力檢測電路等,從而構(gòu)成陀螺傳感器或壓力傳感器等。
加速度傳感器的動(dòng)作
接下來,對(duì)加速度傳感器100的動(dòng)作進(jìn)行說明。
如圖3所示,在傳感器元件101中,在第一固定電極指106和從-x軸方向側(cè)與第一固定電極指106對(duì)置的可動(dòng)電極指122之間形成有第一電容器,在第二固定電極指107和從+x軸方向側(cè)與第二固定電極指107對(duì)置的可動(dòng)電極指122之間形成有第二電容器。
在該狀態(tài)下,例如當(dāng)加速度沿-x軸方向被施加于傳感器元件101上時(shí),臂部121以及可動(dòng)電極指122將由于慣性而向+x軸方向位移。此時(shí),由于第一固定電極指106與可動(dòng)電極指122的間隔變窄,因此,第一電容器的靜電電容增加。另外,由于第二固定電極指107與可動(dòng)電極指122的間隔變寬,因此,第二電容器的靜電電容減少。
相反,當(dāng)加速度沿+x軸方向被施加,從而臂部121以及可動(dòng)電極指122向-x軸方向位移時(shí),第一電容器的靜電電容將減少,第二電容器的靜電電容將增加。
因此,傳感器元件101通過對(duì)在第一端子電極118與第三端子電極120之間檢測出的第一電容器的靜電電容的變化同在第二端子電極119與第三端子電極120之間檢測出的第二電容器的靜電電容的變化的差分進(jìn)行檢測,從而能夠?qū)Ρ皇┘佑趥鞲衅髟?01上的加速度等物理量的大小及其方向進(jìn)行檢測。
傳感器元件101由于對(duì)兩個(gè)電容器(第一電容器、第二電容器)的靜電電容的變化的差分進(jìn)行檢測,因此,能夠以較高的靈敏度對(duì)加速度等物理量進(jìn)行檢測。
傳感器元件的固定部
圖4為示意性表示傳感器元件以及封裝件的固定狀態(tài)的立體圖。為了便于說明,在圖4中,圖示了封裝件10的內(nèi)側(cè)的側(cè)壁11中的固定有傳感器元件101的側(cè)壁11、傳感器元件101、封裝件10的內(nèi)底面14c。
如圖4所示,傳感器元件101通過粘合劑40而使基板104的一個(gè)側(cè)面124被固定于封裝件10的內(nèi)側(cè)的側(cè)壁11上。粘合劑40被涂布于基板104的一個(gè)側(cè)面124的整個(gè)面上。
粘合劑40為以環(huán)氧類樹脂為主劑的粘合劑。但是,粘合劑40并不限定為環(huán)氧類樹脂,例如,能夠使用硅酮類、聚酰亞胺類、聚氨酯類樹脂。在粘合劑40中,除了主劑之外,還包含填料顆粒、固化劑等。
填料顆粒在后文敘述的對(duì)傳感器元件101和封裝件10進(jìn)行固定的工序中,能夠?qū)φ澈蟿?0的膜厚進(jìn)行控制,以使粘合劑40不會(huì)在按壓時(shí)被過度壓扁。填料顆粒例如能夠使用氧化鋁、二氧化硅、銀等。
將涂布有該粘合劑40而使傳感器元件101被固定于基板104上的部分設(shè)為固定部13。對(duì)封裝件10和基板104進(jìn)行固定的基板104的側(cè)面124為配置有端子部109的一側(cè)的側(cè)面。
根據(jù)該結(jié)構(gòu),同對(duì)與配置有端子部109的一側(cè)相反的一側(cè)的側(cè)面進(jìn)行固定的情況相比,固定部13遠(yuǎn)離傳感器元件101的半導(dǎo)體基板108的位置而配置。其結(jié)果為,能夠減小由被傳遞至半導(dǎo)體基板108的熱應(yīng)力引起的變形。
雖然傳感器元件101抵接于封裝件10的內(nèi)底面14c上,但可以不被粘合。根據(jù)該結(jié)構(gòu),除了能夠在傳感器元件101的被固定的面中進(jìn)行熱傳遞之外,還能夠在傳感器元件101與封裝件10接觸的面中進(jìn)行熱傳遞。因此,能夠迅速地緩和傳感器元件101與封裝件10的熱梯度。
傳感器元件101以在y軸方向上傳感器元件101的大致中央被配置于封裝件10的內(nèi)側(cè)的側(cè)壁11的中央的方式而被固定。根據(jù)該結(jié)構(gòu),因傳感器元件101與封裝件10之間的熱膨脹系數(shù)的不同而產(chǎn)生的熱應(yīng)力被更加均勻地傳遞至被固定的傳感器元件101。其結(jié)果為,能夠進(jìn)一步減輕加速度傳感器100的溫度特性的劣化。
另外,當(dāng)將傳感器元件101固定于封裝件10的內(nèi)側(cè)的側(cè)壁11上時(shí),粘合劑40通過后文敘述的按壓而使被壓扁,從而存在粘合劑40從側(cè)面124溢出的可能性。因此,可以考慮粘合劑40溢出的情況,而在封裝件10的內(nèi)底面14c與側(cè)壁11之間的邊界處的內(nèi)底面14c或者側(cè)壁11上形成用于貯藏粘合劑的凹部。
加速度傳感器的制造方法
圖5為對(duì)加速度傳感器100的制造方法進(jìn)行說明的工序流程圖。如圖5所示,加速度傳感器100的制造方法包括:準(zhǔn)備傳感器元件101的工序(步驟s01);在傳感器元件101的基板104的側(cè)面124上涂布粘合劑40的工序(步驟s02);將傳感器元件101的基板104的側(cè)面124固定于封裝件10的內(nèi)側(cè)的側(cè)壁11上的工序(步驟s03);在傳感器元件101的蓋102上固定ic20的工序(步驟s04);引線接合的工序(步驟s05);密封的工序(步驟s06)。
(1)步驟s01
準(zhǔn)備傳感器元件的工序
圖6為用于示意性對(duì)準(zhǔn)備傳感器元件的工序進(jìn)行說明的工序圖。如圖6所示,準(zhǔn)備傳感器元件101,該傳感器元件101具備:設(shè)置有凹部104b的基板104;以跨越凹部104b的方式而形成的半導(dǎo)體基板108;以覆蓋半導(dǎo)體基板108的方式而設(shè)置的蓋102。
(2)步驟s02
涂布粘合劑的工序
圖7為用于示意性地對(duì)涂布粘合劑的工序進(jìn)行說明的工序圖。如圖7所示,在基板104的側(cè)面124上涂布以環(huán)氧類樹脂為主劑的粘合劑40。涂布例如通過如下方式而實(shí)施,即,使基板104的側(cè)面124附著在較薄且均勻地涂布有粘合劑40的薄膜上。
(3)步驟s03
固定傳感器元件的工序
圖8為用于示意性地對(duì)固定傳感器元件的工序進(jìn)行的說明的工序圖。如圖8所示,通過所涂布的粘合劑40而將傳感器元件101的基板104的側(cè)面124固定于封裝件10的內(nèi)側(cè)的側(cè)壁11上。
當(dāng)將基板104的側(cè)面124固定于封裝件10的內(nèi)側(cè)的側(cè)壁11上時(shí),在向-x軸方向按壓基板104的同時(shí)進(jìn)行固定。由此,能夠?qū)⑺坎嫉恼澈蟿?0壓扁,從而以粘合劑40中所包含的填料的粒徑程度的厚度均勻地固定于固定部13的整個(gè)區(qū)域上。
另外,當(dāng)將基板104的側(cè)面124固定于封裝件10的內(nèi)側(cè)的側(cè)壁11上時(shí),傳感器元件101的基板104的下表面104c以與封裝件10的內(nèi)底面14c抵接的方式,而在向-z軸方向按壓基板104的同時(shí)進(jìn)行固定。由此,能夠防止在粘合劑40固化時(shí),且在粘合劑40固化收縮時(shí),基板104的下表面104c從封裝件10的內(nèi)底面14c浮起的情況。其結(jié)果為,能夠限制固定于封裝件10上的傳感器元件101的移動(dòng),從而提高耐沖擊性。
(4)步驟s04
固定ic的工序
圖9為用于示意性地對(duì)固定ic的工序進(jìn)行說明的工序圖。如圖9所示,在傳感器元件101的蓋102的上表面上,使用未圖示的點(diǎn)膠機(jī)等涂布裝置來涂布粘合劑40。
接下來,使被涂布在蓋102的上表面上的粘合劑40與ic20緊貼,并向-z軸方向按壓ic20,從而在按壓粘合劑40的同時(shí)將ic20固定于蓋102上。
(5)步驟s05
引線接合的工序
圖10為用于示意性地對(duì)引線接合的工序進(jìn)行說明的工序圖。如圖10所示,利用導(dǎo)線12對(duì)ic20的接合襯墊21與傳感器元件101的基板104的端子電極103進(jìn)行電連接。
接下來,利用導(dǎo)線12對(duì)ic20的接合襯墊21與封裝件10的襯墊15b進(jìn)行電連接。
(6)步驟s06
密封的工序
圖11為用于示意性地對(duì)密封的工序進(jìn)行說明的工序圖。如圖11所示,使用縫焊機(jī)等將蓋部30焊接于封裝件10的密封圈16上。
通過這樣的方式,能夠獲得加速度傳感器100。
從以上的內(nèi)容來看,根據(jù)本實(shí)施方式,能夠獲得以下的效果。
(1)在加速度傳感器100中,由于傳感器元件101的側(cè)面124經(jīng)由粘合劑40而被固定在封裝件10的內(nèi)側(cè)的側(cè)壁11上,因此,與對(duì)封裝件10的內(nèi)底面14c和傳感器元件101的下表面進(jìn)行固定的情況相比,對(duì)相對(duì)于彎曲的剛性較高的側(cè)面進(jìn)行固定,從而減少由在通過粘合劑40對(duì)傳感器元件101和封裝件10進(jìn)行固定時(shí)所產(chǎn)生的熱應(yīng)力引起的變形被傳遞至傳感器元件101的情況。因此,由于無需將插入基座等緩和應(yīng)力的材料的空間考慮在內(nèi)而增厚封裝件10,因此,能夠獲得使封裝件10扁平化且具有良好的溫度特性的電子裝置。
(2)在加速度傳感器100中,由于傳感器元件101通過傳感器元件101的一個(gè)側(cè)面124而被固定于封裝件10的內(nèi)側(cè)的側(cè)壁11上,因此,與通過傳感器元件101的多個(gè)側(cè)面而被固定的情況相比,能夠限定從封裝件10向傳感器元件101傳遞的應(yīng)力的范圍,因此,能夠緩和由從封裝件10傳遞至傳感器元件101的熱應(yīng)力引起的變形,從而減少傳感器元件101的變形。其結(jié)果為,能夠獲得具有更加良好的溫度特性的電子裝置。
(3)在加速度傳感器100中,由于傳感器元件101抵接于封裝件10的內(nèi)底面14c上,因此,除了能夠在被固定于封裝件10的內(nèi)側(cè)的側(cè)壁11上的傳感器元件101的側(cè)面124中進(jìn)行熱傳遞之外,還能夠在傳感器元件101與封裝件10接觸的內(nèi)底面14c中進(jìn)行熱傳遞。由此,與傳感器元件101未被抵接于封裝件10的內(nèi)底面14c上的情況相比,能夠迅速地緩和封裝件10與傳感器元件101之間的熱梯度。因此,能夠獲得具有良好的溫度特性的電子裝置。
本發(fā)明并不限定于上述的實(shí)施方式,能夠?qū)ι鲜龅膶?shí)施方式加以各種變更、改良等。以下,對(duì)改變例進(jìn)行敘述。并且,對(duì)于與上述實(shí)施方式相同的結(jié)構(gòu)部位,標(biāo)記相同的編號(hào),并省略重復(fù)的說明。
改變例1
圖12為封裝件的內(nèi)部的俯視圖。如圖12所示,本改變例所涉及的加速度傳感器200的對(duì)傳感器元件101進(jìn)行固定的固定部213的長度a短于傳感器元件101的側(cè)面124的長度b。也就是說,傳感器元件101通過傳感器元件101的一個(gè)側(cè)面124的一部分而被固定在封裝件210的內(nèi)側(cè)的側(cè)壁11上。
根據(jù)該結(jié)構(gòu),與如上述實(shí)施方式那樣,傳感器元件101被固定于側(cè)面的整個(gè)區(qū)域的情況相比,能夠減少粘合面積。其結(jié)果為,由于能夠減少在傳感器元件101與封裝件210之間產(chǎn)生并被傳遞至傳感器元件101的熱應(yīng)力,因此,能夠獲得具有更加良好的溫度特性的電子裝置。
改變例2
圖13為表示封裝件的內(nèi)側(cè)的側(cè)壁的俯視圖。如圖13所示,本改變例所涉及的加速度傳感器300的封裝件310和傳感器元件101既可以在兩處被固定,也可以不限定于兩處而在三處以上被固定。
根據(jù)該結(jié)構(gòu),與上述實(shí)施方式相比,能夠進(jìn)一步減少粘合面積。其結(jié)果為,能夠獲得使在傳感器元件101與封裝件310之間產(chǎn)生的熱應(yīng)力減少從而具有更加良好的溫度特性的電子裝置。
改變例3
在上述實(shí)施方式中,對(duì)傳感器元件101以及ic20經(jīng)由以環(huán)氧類樹脂為主劑的粘合劑40而被固定的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了說明,但并不被限定于該結(jié)構(gòu)。粘合劑40也可以為無機(jī)類粘合劑。例如,作為無機(jī)類粘合劑,可列舉出以氮化鋁、氧化鋁、鋯石、二氧化硅、氮化硅、氧化鎂以及以對(duì)這些物質(zhì)進(jìn)行混合所得到的混合物為主劑的粘合劑。
實(shí)施方式2
物理量傳感器的結(jié)構(gòu)
首先,對(duì)實(shí)施方式2所涉及的物理量傳感器的概要結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。圖14為實(shí)施方式2所涉及的物理量傳感器的概要剖視圖。圖15為實(shí)施方式2所涉及的物理量傳感器的俯視圖。圖14相當(dāng)于沿著圖15的a-a’線的剖視圖。在圖15中,省略了第一基板(封裝件70)的圖示,另外,對(duì)蓋部件60進(jìn)行了透視。
并且,在各圖中,為了便于說明,用箭頭標(biāo)記圖示了作為相互正交的三個(gè)軸的x軸、y軸以及z軸,將該箭頭標(biāo)記的頂端側(cè)設(shè)為“+”,將基端側(cè)設(shè)為“-”。另外,以下,將與x軸平行的方向(第一方向)稱為“x軸方向”,將平行于與x軸正交的y軸的方向(第二方向)稱為“y軸方向”,將平行于與x軸以及y軸正交的z軸的方向(第三方向)稱為“z軸方向”。
如圖14所示,實(shí)施方式2所涉及的物理量傳感器400具備作為第一基板的封裝件70、第二基板440、第一傳感器元件410、第二傳感器元件420(參照?qǐng)D15)、兩個(gè)第三傳感器元件430、蓋部件60、粘合劑50。第一傳感器元件410以x軸方向?yàn)闄z測方向,第二傳感器元件420以y軸方向?yàn)闄z測方向,第三傳感器元件430以z軸方向?yàn)闄z測方向。
第一傳感器元件410、第二傳感器元件420、兩個(gè)第三傳感器元件430被配置于第二基板440的主面41上。蓋部件60以覆蓋第一傳感器元件410、第二傳感器元件420、兩個(gè)第三傳感器元件430的方式被接合在第二基板440的主面41上。第二基板440使用粘合劑50而與作為第一基板的封裝件70接合。
封裝件
封裝件70具有對(duì)配置有第一傳感器元件410、第二傳感器元件420和第三傳感器元件430的第二基板440與覆蓋這些傳感器元件的蓋部件60進(jìn)行收納的功能。封裝件70呈凹型的形狀,其底部沿著xy平面而配置。雖然作為該封裝件70的構(gòu)成材料,并不被特別地限定,但優(yōu)選為,具有較強(qiáng)的抗外部應(yīng)力的材料,例如,陶瓷等。
粘合劑
粘合劑50被涂布于封裝件70與第二基板440之間,并具有對(duì)封裝件70與第二基板440進(jìn)行接合,從而對(duì)第二基板440進(jìn)行固定的功能。粘合劑50以在俯視觀察時(shí)與端子部80重疊的方式被配置。作為粘合劑50的構(gòu)成材料,并不被特別地限定,例如具有環(huán)氧樹脂等。
蓋部件
蓋部件60具有對(duì)第一傳感器元件410、第二傳感器元件420、第三傳感器元件430進(jìn)行保護(hù)的功能。蓋部件60與第二基板440的主面41接合,在蓋部件60與第二基板440之間形成對(duì)第一傳感器元件410、第二傳感器元件420、第三傳感器元件430進(jìn)行收納的空間s。
蓋部件60呈板狀,并在與第一傳感器元件410、第二傳感器元件420、第三傳感器元件430對(duì)置的面上設(shè)置有凹部。該凹部以容許第一傳感器元件410、第二傳感器元件420、第三傳感器元件430的可動(dòng)部分的位移的方式而形成。而且,蓋部件60中的與凹部相比靠外側(cè)的下表面的部分與前文所述的第二基板440的主面41接合。
作為蓋部件60與第二基板440的接合方法,例如,能夠使用利用了粘合劑的接合方法、陽極接合方法、直接接合方法等。另外,作為蓋部件60的構(gòu)成材料,只要能夠發(fā)揮如前文所述的功能,則不被特別地限定,能夠優(yōu)選使用硅材料、玻璃材料等。
第二基板
如圖15所示,第二基板440呈板狀,并具有作為包含x軸方向(第一方向)以及y軸方向(第二方向)的平面的主面41。第二基板440的厚度方向?yàn)閦軸方向(第三方向)。在圖15中,對(duì)第二基板440的主面41上的與蓋部件60接合的區(qū)域61標(biāo)記斜線。
作為第二基板440的構(gòu)成材料,優(yōu)選為,使用具有絕緣性的基板材料,具體而言,優(yōu)選為,使用石英基板、藍(lán)寶石基板、玻璃基板,尤其優(yōu)選為,使用包含堿金屬離子的玻璃材料。由此,在第一傳感器元件410或蓋部件60以硅為主要材料而構(gòu)成的情況下,能夠使這些部件與第二基板440陽極接合。
在第二基板440的主面41上,配置有第一傳感器元件410、第二傳感器元件420、第三傳感器元件430,在第二基板440的-x軸方向側(cè),配置有第一傳感器元件410以及第二傳感器元件420,在第二基板440的+x軸方向側(cè),配置有第三傳感器元件430。另外,關(guān)于第一傳感器元件410和第二傳感器元件420的配置,在第二基板的+y軸方向側(cè)配置有第二傳感器元件420,在-y軸方向側(cè)配置有第一傳感器元件410。
第一傳感器元件410、第二傳感器元件420和兩個(gè)第三傳感器元件430被配置于,第二基板440的主面41上的與接合有蓋部件60的區(qū)域61相比靠內(nèi)側(cè)。第一傳感器元件410和第二傳感器元件420以沿著y軸方向并排的方式而配置。兩個(gè)第三傳感器元件430也以沿著y軸方向并排的方式而配置。
在第二基板440中,在表示作為接合有蓋部件60的區(qū)域61的外側(cè)的-x軸方向側(cè)的部分的一邊部處,沿著y軸方向而配置有用于與外部連接的多個(gè)端子部80。多個(gè)端子部80經(jīng)由被設(shè)置于第二基板440的主面41上的配線圖案(未圖示)而與第一傳感器元件410、第二傳感器元件420、兩個(gè)第三傳感器元件430電連接。
多個(gè)端子部80以在俯視觀察時(shí)與涂布有粘合劑50的區(qū)域51重疊的方式而配置。兩個(gè)第三傳感器元件430被配置于,相對(duì)于多個(gè)端子部80,與第一傳感器元件410以及第二傳感器元件420相比向+x軸方向側(cè)離開的位置處。即,兩個(gè)第三傳感器元件430被配置于,與第一傳感器元件410以及第二傳感器元件420相比從配置有粘合劑50的一邊部離開的區(qū)域。
圖16為沿著圖15的a-a’線的剖視圖。圖17為沿著圖15的b-b’線的剖視圖。如圖16以及圖17所示,第二基板440對(duì)第一傳感器元件410、第二傳感器元件420、第三傳感器元件430、蓋部件60進(jìn)行支承。在該第二基板440的主面41上,設(shè)置有多個(gè)凹部42。凹部42具有防止第一傳感器元件410、第二傳感器元件420、第三傳感器元件430的可動(dòng)部分與第二基板440接觸的功能。
另外,在第二基板440的主面41上,設(shè)置有多個(gè)從凹部42的底面突出的突起部43。這些突起部43具有對(duì)第一傳感器元件410、第二傳感器元件420、第三傳感器元件430進(jìn)行支承的功能。第二基板440的凹部42以及突起部43例如能夠使用光刻法以及蝕刻法等而形成。
并且,如圖17所示,本實(shí)施方式所涉及的物理量傳感器400具備兩個(gè)以z軸方向?yàn)闄z測方向的第三傳感器元件430。這是為了抑制不為第三傳感器元件430的檢測方向的x軸方向以及y軸方向上的靈敏度,以提高作為本來的檢測方向的z軸方向上的檢測精度。并且,物理量傳感器400所具備的第三傳感器元件430的數(shù)量并不被限定于此,也可以為物理量傳感器400具備一個(gè)第三傳感器元件430的結(jié)構(gòu)。
以下,依次對(duì)本實(shí)施方式所涉及的物理量傳感器400所具備的各傳感器元件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。
第一傳感器元件
對(duì)第一傳感器元件410的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。圖18為第一傳感器元件410的俯視圖。第一傳感器元件410為以x軸方向?yàn)闄z測方向的傳感器元件。如圖18所示,第一傳感器元件410具有第一固定電極側(cè)支承部140、第二固定電極側(cè)支承部160、第一可動(dòng)電極側(cè)支承部130、第二可動(dòng)電極側(cè)支承部150、可動(dòng)質(zhì)量部170、一對(duì)第一彈性部125以及一對(duì)第二彈性部126。
第一固定電極側(cè)支承部140、第二固定電極側(cè)支承部160、第一可動(dòng)電極側(cè)支承部130以及第二可動(dòng)電極側(cè)支承部150被固定于第二基板440的主面41(參照?qǐng)D15)上??蓜?dòng)質(zhì)量部170以在俯視觀察時(shí)包圍第一固定電極側(cè)支承部140和第二固定電極側(cè)支承部160的方式而配置。一對(duì)第一彈性部125以及一對(duì)第二彈性部126對(duì)第一可動(dòng)電極側(cè)支承部130以及第二可動(dòng)電極側(cè)支承部150與可動(dòng)質(zhì)量部170進(jìn)行連接。在本實(shí)施方式中,第一可動(dòng)電極側(cè)支承部130、第二可動(dòng)電極側(cè)支承部150、可動(dòng)質(zhì)量部170、一對(duì)第一彈性部125以及一對(duì)第二彈性部126被一體地形成,并構(gòu)成了可動(dòng)電極部127。
第一固定電極側(cè)支承部140以及第二固定電極側(cè)支承部160沿著x軸方向延伸,并沿著y軸方向并排配置。第一固定電極側(cè)支承部140被配置于第一傳感器元件410的+y軸方向側(cè),另一方面,第二固定電極側(cè)支承部160被配置于第一傳感器元件410的-y軸方向側(cè)。
第一固定電極側(cè)支承部140具有:與第二基板440的突起部43連接的支承部144;從支承部144起沿著+x軸方向以及-x軸方向中的各個(gè)方向延伸的第一延伸部141;與第一延伸部141連接的第一固定電極部142。第一固定電極部142由一端被第一延伸部141支承的多個(gè)第一固定電極指143構(gòu)成。多個(gè)第一固定電極指143從第一延伸部141起向+y軸方向延伸,并且沿著x軸方向以隔開間隔的方式而并排配置,從而構(gòu)成了形呈梳齒狀的第一固定電極部142。
同樣,第二固定電極側(cè)支承部160具有:與第二基板440的突起部43連接的支承部164;從支承部164起沿著+x軸方向以及-x軸方向中的各個(gè)方向延伸的第二延伸部161;與第二延伸部161連接的第二固定電極部162。第二固定電極部162由一端被第二延伸部161支承的多個(gè)第二固定電極指163構(gòu)成。多個(gè)第二固定電極指163從第二延伸部161起向-y軸方向延伸,并且沿著x軸方向以隔開間隔的方式而并排配置,從而構(gòu)成了呈梳齒狀的第二固定電極部162。
另一方面,第一可動(dòng)電極側(cè)支承部130以及第二可動(dòng)電極側(cè)支承部150以沿著y軸方向延伸并沿著x軸方向夾持可動(dòng)質(zhì)量部170的方式而配置。第一可動(dòng)電極側(cè)支承部130被配置于第一傳感器元件410的+x軸方向側(cè),另一方面,第二可動(dòng)電極側(cè)支承部150被配置于第一傳感器元件410的-x軸方向側(cè)??蓜?dòng)質(zhì)量部170具有在俯視觀察時(shí)呈框狀的框部和與框部連接的第一可動(dòng)電極部131以及第二可動(dòng)電極部151。
第一可動(dòng)電極部131具有與前文所述的第一固定電極部142對(duì)置的部分。具體而言,第一可動(dòng)電極部131由多個(gè)第一可動(dòng)電極指132構(gòu)成,多個(gè)第一可動(dòng)電極指132被配置為,一端被可動(dòng)質(zhì)量部170的框部支承,并且,以相對(duì)于前文所述的第一固定電極部142的多個(gè)第一固定電極指143而隔開間隔g并嚙合的方式向框部的內(nèi)側(cè)延伸。多個(gè)第一可動(dòng)電極指132從框部起向-y軸方向延伸,并且沿著x軸方向以隔開間隔的方式而并排配置,從而構(gòu)成了呈梳齒狀的第一可動(dòng)電極部131。
同樣,第二可動(dòng)電極部151具有與前文所述的第二固定電極部162對(duì)置的部分。具體而言,第二可動(dòng)電極部151多個(gè)第二可動(dòng)電極指152構(gòu)成,多個(gè)第二可動(dòng)電極指152被構(gòu)成為,一端被可動(dòng)質(zhì)量部170的框部支承,并且,以相對(duì)于前文所述的第二固定電極部162的多個(gè)第二固定電極指163而隔開間隔g并嚙合的方式向框部的內(nèi)側(cè)延伸。多個(gè)第二可動(dòng)電極指152從框部起向+y軸方向延伸,并且沿著x軸方向以隔開間隔的方式而并排配置,從而構(gòu)成了呈梳齒狀的第二可動(dòng)電極部151。
可動(dòng)質(zhì)量部170經(jīng)由兩個(gè)第一彈性部125而被前文所述的第一可動(dòng)電極側(cè)支承部130支承,并且經(jīng)由一對(duì)第二彈性部126而被前文所述的第二可動(dòng)電極側(cè)支承部150支承。
一對(duì)第一彈性部125分別以能夠使可動(dòng)質(zhì)量部170在x軸方向上位移的方式而對(duì)第一可動(dòng)電極側(cè)支承部130和可動(dòng)質(zhì)量部170進(jìn)行連接。同樣,一對(duì)第二彈性部126分別以能夠使可動(dòng)質(zhì)量部170在x軸方向上位移的方式而對(duì)第二可動(dòng)電極側(cè)支承部150和可動(dòng)質(zhì)量部170進(jìn)行連接。更加具體而言,一對(duì)第一彈性部125以及一對(duì)第二彈性部126由沿著y軸方向延伸的梁構(gòu)成。
并且,第一彈性部125以及第二彈性部126的形狀只要被設(shè)為能夠使可動(dòng)質(zhì)量部170在x軸方向上位移,便不被限定于前文所述的形狀,例如,可以由三根以上的梁和對(duì)這些梁進(jìn)行連結(jié)的兩個(gè)以上的連結(jié)部構(gòu)成。另外,一對(duì)第一彈性部125可以呈如下的形狀,既,在從第一可動(dòng)電極側(cè)支承部130的-x軸方向側(cè)的端部起以在y軸方向上反復(fù)相互接近和分離的方式而蜿蜒的同時(shí)向-x軸方向延伸的形狀,一對(duì)第二彈性部126可以呈如下的形狀,即,在從第二可動(dòng)電極側(cè)支承部150的+x軸方向側(cè)的端部起以在y軸方向上反復(fù)相互接近和分離的方式而蜿蜒的同時(shí)向+x軸方向延伸的形狀。
作為第一固定電極側(cè)支承部140、第二固定電極側(cè)支承部160以及可動(dòng)質(zhì)量部170的構(gòu)成材料,分別未被特別地限定,例如,優(yōu)選為,使用通過摻雜磷、硼等雜質(zhì)從而被賦予了導(dǎo)電性的硅材料(單結(jié)硅、多晶硅等)。
接下來,對(duì)第一傳感器元件410的動(dòng)作進(jìn)行說明。當(dāng)?shù)谝粋鞲衅髟?10受到作為檢測方向的x軸方向的加速度時(shí),伴隨著第一彈性部125以及第二彈性部126的彈性變形,可動(dòng)質(zhì)量部170將在x軸方向上位移。于是,第一固定電極部142的第一固定電極指143與第一可動(dòng)電極部131的第一可動(dòng)電極指132之間的間隔,以及第二固定電極部162的第二固定電極指163與第二可動(dòng)電極部151的第二可動(dòng)電極指152之間的間隔分別發(fā)生變化。由于這些部件之間的靜電電容伴隨著該距離的變化而發(fā)生變化,因此,能夠根據(jù)靜電電容的變化而對(duì)第一傳感器元件410所受到的加速度的大小進(jìn)行檢測。
在本實(shí)施方式中,在第一固定電極指143的-x軸方向側(cè)配置有第一可動(dòng)電極指132,在第二固定電極指163的+x軸方向側(cè)配置有第二可動(dòng)電極指152,因此,第一固定電極指143與第一可動(dòng)電極指132之間的距離以及第二固定電極指163與第二可動(dòng)電極指152之間的距離在一方的距離變大時(shí),另一方的距離變小。因此,第一固定電極指143與第一可動(dòng)電極指132之間的靜電電容以及第二固定電極指163與第二可動(dòng)電極指152之間的靜電電容也是在一方的靜電電容變大時(shí),另一方的靜電電容變小。
因此,對(duì)基于第一固定電極部142的第一固定電極指143與第一可動(dòng)電極部131的第一可動(dòng)電極指132之間的靜電電容而產(chǎn)生的信號(hào)同基于第二固定電極部162的第二固定電極指163與第二可動(dòng)電極部151的第二可動(dòng)電極指152之間的靜電電容而產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行差分運(yùn)算。由此,能夠在除去伴隨著檢測方向以外的可動(dòng)質(zhì)量部170的位移而產(chǎn)生的信號(hào)成分從而降低噪聲的同時(shí),輸出與第一傳感器元件410所受到的加速度相對(duì)應(yīng)的信號(hào)。
第二傳感器元件
第二傳感器元件420為以y軸方向?yàn)闄z測方向的傳感器元件。第一傳感器元件410和第二傳感器元件420具有相同的結(jié)構(gòu),由于當(dāng)使圖18所示的第一傳感器元件410以z軸為中心旋轉(zhuǎn)90°時(shí)將成為第二傳感器元件420,因此,省略第二傳感器元件420的結(jié)構(gòu)的說明。
第三傳感器元件
圖19為第三傳感器元件的俯視圖。第三傳感器元件430為以z軸方向?yàn)闄z測方向的傳感器元件。如圖19所示,第三傳感器元件430具有可動(dòng)體315、第一固定電極部340、第二固定電極部360。第一固定電極部340和第二固定電極部360以在俯視觀察時(shí)至少一部份與可動(dòng)體315重疊的方式而被設(shè)置于第二基板440的凹部42的底面上(參照?qǐng)D17)。
可動(dòng)體315具有第一可動(dòng)電極部330、第二可動(dòng)電極部350、第一彈性部321、第二彈性部322、與第二基板440的突起部43(參照?qǐng)D17)連接的支承部320??蓜?dòng)體315被形成為平板狀,并在xy平面上且沿著支承軸q的位置處,形成有在厚度方向(z軸方向)上貫穿的開口部370,在開口部370的內(nèi)側(cè)具備第一彈性部321、第二彈性部322、支承部320。
第一彈性部321和第二彈性部322沿著作為沿y軸方向的假想線的支承軸q而被形成。第一彈性部321從支承部320起向+y軸方向延伸,第二彈性部322從支承部320起向-y軸方向延伸。支承部320以被第一彈性部321和第二彈性部322夾持的方式而設(shè)置。支承部320沿著支承軸q而以成為線對(duì)稱的方式被形成。
支承部320被固定并支承于第二基板440的突起部43上??蓜?dòng)體315與第一固定電極部340以及第二固定電極部360以在z軸方向上具有間隙并對(duì)置的方式而設(shè)置,由于第一彈性部321和第二彈性部322能夠向以支承軸q為中心軸而進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)方向扭轉(zhuǎn),因此,可動(dòng)體315能夠以支承軸q為中心軸而像蹺蹺板那樣進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
可動(dòng)體315具有作為在俯視觀察時(shí)相對(duì)于支承軸q靠-x軸方向的區(qū)域的第一可動(dòng)電極部330和作為在俯視觀察時(shí)相對(duì)于支承軸q靠+x軸方向的區(qū)域的第二可動(dòng)電極部350,第一可動(dòng)電極部330和第二可動(dòng)電極部350以支承軸q為基準(zhǔn)被設(shè)置成非對(duì)稱。第一固定電極部340以在俯視觀察時(shí)與可動(dòng)體315的第一可動(dòng)電極部330重疊的方式而被設(shè)置于第二基板440的凹部42(參照?qǐng)D17)上,第二固定電極部360以在俯視觀察時(shí)與可動(dòng)體315的第二可動(dòng)電極部350重疊的方式而被設(shè)置于第二基板440的凹部42上。
接下來,對(duì)第三傳感器元件430的動(dòng)作進(jìn)行說明。在作為檢測方向的z軸方向的加速度被施加到本實(shí)施方式的第三傳感器元件430上的情況下,伴隨著第一彈性部321和第二彈性部322的變形,在可動(dòng)體315的第一可動(dòng)電極部330和第二可動(dòng)電極部350上將產(chǎn)生以支承軸q為中心軸的旋轉(zhuǎn)力矩,可動(dòng)體315將對(duì)應(yīng)于旋轉(zhuǎn)力矩而傾倒。由于第一可動(dòng)電極部330和第二可動(dòng)電極部350為非對(duì)稱,因此,在產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)力矩時(shí)可動(dòng)體315傾倒的方向被規(guī)定。
當(dāng)可動(dòng)體315傾倒時(shí),被設(shè)置于凹部42的底面上的第一固定電極部340與第一可動(dòng)電極部330之間的z軸方向上的距離,以及第二固定電極部360與第二可動(dòng)電極部350之間的z軸方向上的距離分別發(fā)生變化。伴隨著該距離的變化,這些部件之間的靜電電容將發(fā)生變化,因此,能夠根據(jù)這些部件之間的靜電電容而對(duì)第三傳感器元件430所受到的加速度的大小進(jìn)行檢測。
在本實(shí)施方式中,第一固定電極部340與第一可動(dòng)電極部330之間的距離以及第二固定電極部360與第二可動(dòng)電極部350之間的距離在一方的距離變大時(shí),另一方的距離變小。因此,第一固定電極部340與第一可動(dòng)電極部330之間的靜電電容以及第二固定電極部360與第二可動(dòng)電極部350之間的靜電電容也是在一方的靜電電容變大時(shí),另一方的靜電電容變小。
因此,對(duì)基于第一固定電極部340與第一可動(dòng)電極部330之間的靜電電容而產(chǎn)生的信號(hào)同基于第二固定電極部360與第二可動(dòng)電極部350之間的靜電電容而產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行差分運(yùn)算。由此,能夠在去除伴隨著作為檢測方向的z軸方向以外的可動(dòng)體315的位移而產(chǎn)生的信號(hào)成分從而降低噪聲的同時(shí),輸出與第一傳感器元件410所受到的加速度相應(yīng)的信號(hào)。
在此,設(shè)想在圖14所示的物理量傳感器400中,粘合劑50被涂布于第二基板440的整個(gè)區(qū)域(與封裝件70對(duì)置的整個(gè)面)的情況。在采用這樣的結(jié)構(gòu)的情況下,在例如封裝件70由于被施加外部應(yīng)力等而發(fā)生變形時(shí),第二基板440也會(huì)經(jīng)由粘合劑50而發(fā)生變形。另外,當(dāng)物理量傳感器400的周邊溫度發(fā)生變化時(shí),第二基板440會(huì)由于第二基板440與粘合劑50的熱膨脹系數(shù)差而發(fā)生變形。第二基板440例如變形為凸?fàn)罨虬紶睿丛诘诙?40的厚度方向上變形。
當(dāng)?shù)诙?40變形時(shí),在第一傳感器元件410以及第二傳感器元件420中,第一固定電極指143與第一可動(dòng)電極指132之間的距離以及第二固定電極指163與第二可動(dòng)電極指152之間的距離將發(fā)生變化,因此,x軸方向或y軸方向上的加速度的檢測精度下降。
另外,在第三傳感器元件430中,由于第一固定電極部340與第一可動(dòng)電極部330之間的距離以及第二固定電極部360與第二可動(dòng)電極部350之間的距離發(fā)生變化,因此,z軸方向上的加速度的檢測精度下降。在第三傳感器元件430中,由于第一固定電極部340和第二固定電極部360被形成于第二基板440的凹部42的底面上,因此,與第一傳感器元件410以及第二傳感器元件420相比,容易受到第二基板440的變形的影響。
在專利文獻(xiàn)2所涉及的物理量傳感器中,通過在基板上設(shè)置埋頭孔,而使在封裝件與基板之間涂布有粘合劑的面積減少,從而抑制由外部應(yīng)力或熱膨脹系數(shù)差引起的基板的變形,由此實(shí)現(xiàn)了對(duì)由基板的變形引起的檢測精度下降的改善。但是,由于基板的外周(四邊)、兩邊或四個(gè)角通過粘合劑而被固定于封裝件上,因此,在基板的對(duì)邊彼此之間或?qū)潜舜酥g會(huì)因外部應(yīng)力或熱膨脹系數(shù)差而產(chǎn)生某種程度的變形。
另外,在專利文獻(xiàn)2所記載的物理量傳感器中,傳感器元件的固定電極部和對(duì)可動(dòng)電極部進(jìn)行支承的支承部位于,在平面上與涂布有用于將基板固定于封裝件上的粘合劑的區(qū)域重疊的位置處。因此,在封裝件由于外部應(yīng)力而發(fā)生了變形的情況,或周邊溫度發(fā)生變化從而玻璃基板由于基板與粘合劑之間的熱膨脹系數(shù)差而發(fā)生了變形的情況下,由于玻璃基板中的固定有固定電極和支承部的部分也發(fā)生變形,因此,招致傳感器元件的精度的下降。
與此相對(duì),在本實(shí)施方式所涉及的物理量傳感器400中,粘合劑50以在俯視觀察時(shí)與多個(gè)端子部80重疊的方式而配置。換言之,涂布有粘合劑50的區(qū)域51為,在俯視觀察時(shí)不與被配置于第二基板440上的第一傳感器元件410、第二傳感器元件420和第三傳感器元件430重疊的區(qū)域,并位于第二基板440上從第三傳感器元件430離開的-x軸方向的一邊部處。
因此,在封裝件70由于外部應(yīng)力而發(fā)生了變形的情況下,即使經(jīng)由粘合劑50而傳遞至第二基板440,封裝件70的變形也不易傳遞至第二基板440中的配置有第一傳感器元件410、第二傳感器元件420和第三傳感器元件430的區(qū)域。另外,在通過周邊溫度的變化從而第二基板440因粘合劑50與第二基板440的熱膨脹系數(shù)的不同而發(fā)生變形的情況下,即使第二基板440中的涂布有粘合劑50的區(qū)域51發(fā)生變形,配置有第一傳感器元件410、第二傳感器元件420和第三傳感器元件430的區(qū)域也不易發(fā)生變形。
而且,在第一傳感器元件410以及第二傳感器元件420中,由于第一固定電極部142的第一固定電極指143以及第二固定電極部162的第二固定電極指163和對(duì)可動(dòng)電極部127進(jìn)行支承的第一可動(dòng)電極側(cè)支承部130以及第二可動(dòng)電極側(cè)支承部150,在俯視觀察時(shí)不與涂布有粘合劑50的區(qū)域51重疊,因此,不易受到第二基板440的變形的影響。另外,在第三傳感器元件430中,也由于第一固定電極部340以及第二固定電極部360和對(duì)包括第一可動(dòng)電極部330以及第二可動(dòng)電極部350在內(nèi)的可動(dòng)體315進(jìn)行支承的支承部320,在俯視觀察時(shí)不與涂布有粘合劑50的區(qū)域51重疊,因此,不易受到第二基板440的變形的影響。
而且,與第一傳感器元件410以及第二傳感器元件420相比易于受到第二基板440的變形的影響的第三傳感器元件430以與第一傳感器元件410以及第二傳感器元件420相比,從配置有粘合劑50的區(qū)域51離開的方式而配置,因此,第二基板440的變形不易傳遞至兩個(gè)第三傳感器元件430。其結(jié)果為,在本實(shí)施方式所涉及的物理量傳感器400中,能夠更高精度地對(duì)物理量進(jìn)行檢測。
如上所述,根據(jù)本實(shí)施方式所涉及的物理量傳感器400,能夠獲得以下的效果。
(1)在本實(shí)施方式所涉及的物理量傳感器400中,將第二基板440固定于封裝件70上的粘合劑50被配置于第二基板440的外周部的一邊部處。因此,在由外部應(yīng)力引起的封裝件70的變形經(jīng)由粘合劑50而被傳遞至第二基板440的情況,或第二基板440因粘合劑50和第二基板440的熱膨脹系數(shù)的不同而發(fā)生了變形的情況下,第二基板440的變形在外周部的一邊部以外被緩和。而且,粘合劑50以在平面上不與被配置在第二基板440上的第一傳感器元件410、第二傳感器元件420以及第三傳感器元件430重疊的方式而配置。因此,即使第二基板440發(fā)生變形,第一傳感器元件410以及第二傳感器元件420的第一固定電極指143以及第二固定電極指163、第一可動(dòng)電極側(cè)支承部130以及第二可動(dòng)電極側(cè)支承部150、第三傳感器元件430的第一固定電極部340以及第二固定電極部360和支承部320也不易受到變形的影響。因此,能夠提供可相對(duì)于外部應(yīng)力或周邊溫度的變化而更高精度地對(duì)物理量進(jìn)行檢測的物理量傳感器400。
(2)在本實(shí)施方式所涉及的物理量傳感器400中,被設(shè)置于第二基板440的一邊部處的端子部80以在平面上與粘合劑50重疊的方式而配置。由于端子部80并非為對(duì)第一傳感器元件410、第二傳感器元件420以及第三傳感器元件430的測量精度產(chǎn)生影響的部分,因此,即使第二基板440中的與粘合劑50重疊的一邊部發(fā)生變形,也幾乎不對(duì)第一傳感器元件410、第二傳感器元件420以及第三傳感器元件430的測量精度造成影響。另外,通過端子部80被配置于第二基板440的外周部的一邊部處,從而能夠?qū)⒌谝粋鞲衅髟?10以及第二傳感器元件420的第一固定電極指143以及第二固定電極指163、第一可動(dòng)電極側(cè)支承部130以及第二可動(dòng)電極側(cè)支承部150、第三傳感器元件430的第一固定電極部340以及第二固定電極部360和支承部320配置于從涂布有粘合劑50的區(qū)域51進(jìn)一步離開的位置處。由此,能夠提高物理量傳感器400的精度。
(3)本實(shí)施方式所涉及的物理量傳感器400具有對(duì)相互不同的三個(gè)方向進(jìn)行檢測的第一傳感器元件410、第二傳感器元件420以及第三傳感器元件430,對(duì)與第二基板440的主面41交叉的z軸方向進(jìn)行檢測的第三傳感器元件430被配置于,與以平行于第二基板440的主面41的x軸方向?yàn)闄z測方向的第一傳感器元件410以及以y軸方向?yàn)闄z測方向的第二傳感器元件420相比從第二基板440的一邊部離開的區(qū)域。第三傳感器元件430將與固定有第一固定電極部340以及第二固定電極部360的第二基板440的主面41(凹部42)交叉的z軸方向,即第二基板440的厚度方向作為檢測方向。在由外部應(yīng)力引起的封裝件70的變形經(jīng)由粘合劑50而被傳遞至第二基板440的情況,或第二基板440因粘合劑50和第二基板440的熱膨脹系數(shù)的不同而發(fā)生變形的情況下,第二基板440在其厚度方向上發(fā)生變形。因此,以第二基板440的厚度方向?yàn)闄z測方向的第三傳感器元件430與以平行于第二基板440的主面41的方向?yàn)闄z測方向的第一傳感器元件410以及第二傳感器元件420相比,容易因第二基板440的變形而招致傳感器的精度下降。因此,通過使第三傳感器元件430與第一傳感器元件410以及第二傳感器元件420相比從配置有粘合劑50的第二基板440的一邊部離開,從而可抑制由第二基板440的變形引起的第三傳感器元件430的精度下降。其結(jié)果為,能夠提高物理量傳感器400的精度。
實(shí)施方式3
接下來,對(duì)實(shí)施方式3所涉及的物理量傳感器500進(jìn)行說明。圖20為實(shí)施方式3所涉及的物理量傳感器的俯視圖。實(shí)施方式3所涉及的物理量傳感器500相對(duì)于實(shí)施方式2的結(jié)構(gòu),在粘合劑50不在y軸方向上連續(xù)而以被分割為至少兩處以上的方式被涂布這一點(diǎn)上不同。關(guān)于除此以外的結(jié)構(gòu),與實(shí)施方式2相同。并且,關(guān)于與實(shí)施方式2相同的結(jié)構(gòu)部位,使用相同的符號(hào),并省略重復(fù)的說明。
如圖20所示,實(shí)施方式3所涉及的物理量傳感器500與實(shí)施方式2所涉及的物理量傳感器400相同,具備第一傳感器元件410、第二傳感器元件420、兩個(gè)第三傳感器元件430、第二基板440、蓋部件60(參照?qǐng)D14)、封裝件70(參照?qǐng)D14)、粘合劑50(參照?qǐng)D14)。
在實(shí)施方式3所涉及的物理量傳感器500中,雖然在第二基板440中,粘合劑50被涂布于與實(shí)施方式2所涉及的物理量傳感器400相同的一邊部處,但涂布有粘合劑50的區(qū)域52被分隔為至少兩處以上。因此,在實(shí)施方式3所涉及的物理量傳感器500中,涂布有粘合劑50的區(qū)域52的總面積小于實(shí)施方式2中涂布有粘合劑50的區(qū)域51的面積。
因此,在封裝件70由于外部應(yīng)力而發(fā)生了變形的情況下,由于封裝件70的變形經(jīng)由粘合劑50而向第二基板440被傳遞的面積變小,并且通過粘合劑50被分隔而使變形的傳遞被緩和,因此,與實(shí)施方式2相比,能夠抑制第二基板440的變形。另外,即使在由于周邊溫度的變化從而第二基板440因粘合劑50和第二基板440的熱膨脹系數(shù)的不同而發(fā)生變形的情況下,也由于粘合劑50的涂布面積較小且被分割,因此,與實(shí)施方式2相比,能夠抑制第二基板440的變形。
根據(jù)實(shí)施方式3所涉及的物理量傳感器500的結(jié)構(gòu),能夠獲得與實(shí)施方式2相同的效果。而且,由于與實(shí)施方式2相比,粘合劑50的涂布面積變小,因此,在由外部應(yīng)力引起的封裝件70的變形經(jīng)由粘合劑50而被傳遞至第二基板440傳遞的情況,或第二基板440因粘合劑50與第二基板440的熱膨脹系數(shù)的不同而發(fā)生了變形的情況下,第二基板440的變形不易被傳遞至第一傳感器元件410、第二傳感器元件420以及第三傳感器元件430。因此,能夠提供可相對(duì)于外部應(yīng)力或周邊溫度的變化而進(jìn)一步高精度地對(duì)物理量進(jìn)行檢測的物理量傳感器500。
實(shí)施方式4
電子設(shè)備
接下來,參照?qǐng)D21、圖22以及圖23,對(duì)實(shí)施方式4所涉及的電子設(shè)備進(jìn)行說明。在實(shí)施方式4所涉及的電子設(shè)備中具備上述實(shí)施方式的加速度傳感器100、200、300和物理量傳感器400、500中的任意一個(gè)。并且,在以下的說明中,例示了應(yīng)用加速度傳感器100的結(jié)構(gòu)。
圖21表示作為實(shí)施方式4所涉及的電子設(shè)備的一個(gè)示例的便攜式(或筆記本式)的個(gè)人計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)的概要。如圖21所示,個(gè)人計(jì)算機(jī)1100具備主體部1104和顯示單元1106,主體部1104具備鍵盤1102,顯示單元1106具備顯示部1108。顯示單元1106經(jīng)由鉸鏈結(jié)構(gòu)部而以能夠相對(duì)于主體部1104進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)的方式被支承。在個(gè)人計(jì)算機(jī)1100中內(nèi)置有上述實(shí)施方式的加速度傳感器100。
圖22表示作為實(shí)施方式4所涉及的電子設(shè)備的一個(gè)示例的移動(dòng)電話(也包括phs:personalhandy-phonesystem,個(gè)人手持式電話系統(tǒng))的結(jié)構(gòu)的概要。如圖22所示,移動(dòng)電話1200具備多個(gè)操作按鈕1202、聽筒1204以及話筒1206,在操作按鈕1202和聽筒1204之間,配置有顯示部1208。在移動(dòng)電話1200中內(nèi)置有上述實(shí)施方式的加速度傳感器100。
圖23表示作為實(shí)施方式4所涉及的電子設(shè)備的一個(gè)示例的數(shù)碼照相機(jī)的結(jié)構(gòu)的概要。并且,在該圖中,還簡易地圖示了與外部設(shè)備之間的連接。在此,通常的照相機(jī)通過被攝物體的光學(xué)圖像而使銀鹽感光膠片感光,與此相對(duì),數(shù)碼照相機(jī)1300則通過ccd(chargecoupleddevice,電荷耦合元件)等攝像元件而對(duì)被攝物體的光學(xué)圖像進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換,從而生成攝像信號(hào)(圖像信號(hào))。
如圖23所示,在數(shù)碼照相機(jī)1300的殼體(主體)1302的背面設(shè)有顯示部1310,并成為基于由ccd形成的攝像信號(hào)來進(jìn)行顯示的結(jié)構(gòu)。顯示部1310作為將被攝物體顯示為電子圖像的取景器而發(fā)揮功能。另外,在殼體1302的正面?zhèn)?圖中背面?zhèn)?,設(shè)置有包括光學(xué)透鏡(攝像光學(xué)系統(tǒng))或ccd等在內(nèi)的受光單元1304。
在拍攝者確認(rèn)被顯示在顯示部1310上的被攝物體圖像,并按下快門按鈕1306時(shí),該時(shí)間點(diǎn)的ccd的攝像信號(hào)將被傳送并存儲(chǔ)至存儲(chǔ)器1308中。另外,在該數(shù)碼照相機(jī)1300中,在殼體1302的側(cè)面上設(shè)置有影像信號(hào)輸出端子1312和數(shù)據(jù)通信用的輸入輸出端子1314。
根據(jù)需要,在影像信號(hào)輸出端子1312上連接影像監(jiān)視器1330,在數(shù)據(jù)通信用的輸入輸出端子1314上連接個(gè)人計(jì)算機(jī)1340。而且,成為如下的結(jié)構(gòu),即,通過預(yù)定的操作,從而使被存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器1308中的攝像信號(hào)向影像監(jiān)視器1330或個(gè)人計(jì)算機(jī)1340輸出。在數(shù)碼照相機(jī)1300中內(nèi)置有上述實(shí)施方式的加速度傳感器100。
并且,上述實(shí)施方式的加速度傳感器100、200、300和物理量傳感器400、500除了應(yīng)用于實(shí)施方式4所涉及的個(gè)人計(jì)算機(jī)1100、移動(dòng)電話1200、數(shù)碼照相機(jī)1300中之外,還能夠應(yīng)用于如下電子設(shè)備中,例如,噴墨式噴出裝置(例如噴墨打印機(jī))、膝上型個(gè)人計(jì)算機(jī)、電視機(jī)、攝像機(jī)、錄像機(jī)、汽車導(dǎo)航裝置、尋呼機(jī)、電子記事本(也包括附帶通信功能的產(chǎn)品)、電子辭典、電子計(jì)算器、電子游戲設(shè)備、文字處理器、工作站、可視電話、防盜用視頻監(jiān)視器、電子雙筒望遠(yuǎn)鏡、pos(pointofsale,銷售點(diǎn))終端、醫(yī)療設(shè)備(例如電子體溫計(jì)、血壓計(jì)、血糖計(jì)、心電圖測量裝置、超聲波診斷裝置、電子內(nèi)窺鏡)、魚群探測器、各種測量設(shè)備、計(jì)量儀器類(例如,車輛、飛機(jī)、船舶的計(jì)量儀器類)、飛行模擬器等。
實(shí)施方式5
移動(dòng)體
接下來,參照?qǐng)D24,對(duì)實(shí)施方式5所涉及的移動(dòng)體進(jìn)行說明。在實(shí)施方式5所涉及的移動(dòng)體中具備上述實(shí)施方式的加速度傳感器100、200、300和物理量傳感器400、500中的任意一個(gè)。并且,在以下的說明中,例示了應(yīng)用加速度傳感器100的結(jié)構(gòu)。圖24為示意性地表示實(shí)施方式5所涉及的移動(dòng)體的立體圖。
圖24表示作為實(shí)施方式5所涉及的移動(dòng)體的一個(gè)示例的汽車的結(jié)構(gòu)的概要。如圖24所示,汽車1400具備車身1402和輪胎1406,對(duì)輪胎1406等進(jìn)行控制的電子控制單元1404被搭載于車身1402上。在電子控制單元1404中內(nèi)置有上述實(shí)施方式的加速度傳感器100。
并且,除此之外,上述實(shí)施方式的加速度傳感器100、200、300和物理量傳感器400、500還能夠應(yīng)用于無鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)、防盜鎖止系統(tǒng)、汽車導(dǎo)航系統(tǒng)、汽車空調(diào)、防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(abs)、安全氣囊、輪胎壓力監(jiān)控系統(tǒng)(tpms:tirepressuremonitoringsystem)、發(fā)動(dòng)機(jī)控制、混合動(dòng)力汽車或電動(dòng)汽車的電池監(jiān)控器、車身姿態(tài)控制系統(tǒng)等的電子控制單元(ecu:electroniccontrolunit)中。
上述的實(shí)施方式只不過是表示本發(fā)明的一個(gè)方式的實(shí)施方式,在本發(fā)明的范圍內(nèi)能夠任意地進(jìn)行改變以及應(yīng)用。作為改變例,例如,考慮了如下的實(shí)施方式。
上述的實(shí)施方式1所涉及的加速度傳感器100并不限定于上述汽車1400,還能夠理想地用作包括自推進(jìn)式機(jī)器人、自推進(jìn)式輸送設(shè)備、火車、船舶、飛機(jī)、人造衛(wèi)星等在內(nèi)的移動(dòng)體的姿態(tài)檢測傳感器等,在任意一種情況下,均能夠提供可反映在上述實(shí)施方式中所說明的效果,并發(fā)揮優(yōu)異的性能的移動(dòng)體。
另外,加速度傳感器100并不限定于如上所述的物理量傳感器所使用的加速度傳感器,例如,也可以為具備梳齒狀的mems振動(dòng)片的振子。
另外,雖然實(shí)施方式2所涉及的物理量傳感器400以及實(shí)施方式3所涉及的物理量傳感器500為具有第一傳感器元件410、第二傳感器元件420以及兩個(gè)第三傳感器元件430這四個(gè)傳感器元件的復(fù)合傳感器,但本發(fā)明并不限定于這樣的方式。例如,既可以為作為傳感器元件而具有上述的四個(gè)傳感器元件中的三個(gè)以下的傳感器元件的復(fù)合傳感器,也可以為具有四個(gè)傳感器元件中的任意一個(gè)的物理量傳感器。即使是這樣的結(jié)構(gòu),只要粘合劑50以在平面上至少不與傳感器元件的固定電極部和對(duì)可動(dòng)電極部進(jìn)行支承的支承部重疊的方式而配置,便能夠獲得與上述實(shí)施方式相同的效果。
符號(hào)說明
10…封裝件、11…側(cè)壁、12…導(dǎo)線、13…固定部、14…底板、14b…下表面、14c…內(nèi)底面、15…側(cè)壁、15a…凹部、15b…襯墊、16…密封圈、17…凹部、18…內(nèi)部空間、19…外部端子電極、20…ic、21…接合襯墊、30…蓋部、40…粘合劑、100…加速度傳感器、101…傳感器元件、102…蓋、103…端子電極、104…基板、104a…上表面、104b…凹部、104c…下表面、105…可動(dòng)部、106…第一固定電極指、107…第二固定電極指、108…半導(dǎo)體基板、109…端子部、110…第一槽部、111…第二槽部、112…第三槽部、114…第一配線、115…第二配線、116…第三配線、117…錨固部、118…第一端子電極、119…第二端子電極、120…第三端子電極、121…臂部、122…可動(dòng)電極指、123…可撓部、124…側(cè)面、200…加速度傳感器、210…封裝件、213…固定部、300…加速度傳感器、310…封裝件。