JP2019148435A - Physical quantity sensor manufacturing method - Google Patents
Physical quantity sensor manufacturing method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019148435A JP2019148435A JP2018031637A JP2018031637A JP2019148435A JP 2019148435 A JP2019148435 A JP 2019148435A JP 2018031637 A JP2018031637 A JP 2018031637A JP 2018031637 A JP2018031637 A JP 2018031637A JP 2019148435 A JP2019148435 A JP 2019148435A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- physical quantity
- substrate
- quantity sensor
- sensor
- wiring
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 54
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 132
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 76
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 25
- 238000005304 joining Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 46
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 41
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 41
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 24
- MAKDTFFYCIMFQP-UHFFFAOYSA-N titanium tungsten Chemical compound [Ti].[W] MAKDTFFYCIMFQP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 abstract description 4
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 55
- 239000002585 base Substances 0.000 description 41
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 31
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 31
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 31
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 31
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 26
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 24
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 24
- 230000006870 function Effects 0.000 description 16
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 16
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 16
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 14
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 12
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 11
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 9
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 8
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 8
- 210000000707 wrist Anatomy 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 2
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003416 augmentation Effects 0.000 description 2
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 235000019577 caloric intake Nutrition 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 2
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 2
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N Acetaminophen Chemical compound CC(=O)NC1=CC=C(O)C=C1 RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 1
- 229910014455 Ca-Cb Inorganic materials 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- 235000015842 Hesperis Nutrition 0.000 description 1
- 235000012633 Iberis amara Nutrition 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004308 accommodation Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 229910001413 alkali metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 1
- 230000036772 blood pressure Effects 0.000 description 1
- 239000005388 borosilicate glass Substances 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000833 kovar Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 239000005297 pyrex Substances 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000035807 sensation Effects 0.000 description 1
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Pressure Sensors (AREA)
Abstract
【課題】可動電極および固定電極の導電膜(等電位配線)を除去する際に生じる虞のある可動電極および固定電極などの構造体の破損を防止する。【解決手段】基板に被加工部材を接合する工程と、導体部により固定部と前記被加工部材とが電気的に接続された状態で前記被加工部材をエッチングし、導体部により前記固定部と電気的に接続されている状態の前記可動部を形成する工程と、前記導体部を前記可動部および前記固定部を収納する蓋体の外側に配置し、前記蓋体を前記基板に接合する工程と、前記蓋体を前記基板に接合した後、前記導体部をエッチング加工し、前記可動部と前記固定部とを電気的に分離する工程と、を有している物理量センサーの製造方法。【選択図】図1An object of the present invention is to prevent damage to structures such as a movable electrode and a fixed electrode that may occur when a conductive film (equipotential wiring) of the movable electrode and the fixed electrode is removed. A step of joining a member to be processed to a substrate, etching the member to be processed in a state where the fixed part and the member to be processed are electrically connected by a conductor part, and connecting the fixed part to the fixed part by a conductor part. Forming the movable portion in an electrically connected state; and arranging the conductor portion outside a lid housing the movable portion and the fixed portion, and joining the lid to the substrate. And bonding the lid to the substrate, and then etching the conductor to electrically separate the movable part and the fixed part from each other. [Selection diagram] FIG.
Description
本発明は、物理量センサーの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a physical quantity sensor.
近年、物理量を検出する物理量センサーとして、櫛歯状をなして対向配置されている可動電極および固定電極を有するセンサー素子を有し、これら二つの電極間の静電容量に基づいて物理量を検出する静電容量型のセンサーが提案されている。 In recent years, as a physical quantity sensor for detecting a physical quantity, a sensor element having a movable electrode and a fixed electrode arranged in a comb-like shape and facing each other is detected, and the physical quantity is detected based on the capacitance between these two electrodes. Capacitance type sensors have been proposed.
このようなセンサーとして、例えば、特許文献1には、センサー素子として櫛歯状の可動電極指と固定電極指とが間隙を有して対向するように配置されているMEMS(Micro Electro Mechanical System)センサー、および製造方法が記載されている。特許文献1に記載されているMEMSセンサー、および製造方法では、基板上に導電膜(等電位配線)によって電気的に接続された可動電極指および固定電極指を備えた素子片を形成する第1加工工程と、その後導電膜を除去して可動電極指および固定電極指を切り離す第2加工工程と、を備えている。
As such a sensor, for example,
しかしながら、上述の特許文献1に記載されているMEMSセンサーの製造方法では、可動電極および固定電極を含む素子片の形成(第1加工工程)後に、導電膜(等電位配線)を除去しながら素子片を切り離して個片化(第2加工工程)する。このように、可動電極および固定電極を形成後に導電膜(等電位配線)を除去する場合、可動電極および固定電極などの構造体が露出しているため、導電膜(等電位配線)を除去する際に、可動電極および固定電極などの構造体を破損してしまうおそれがあった。
However, in the manufacturing method of the MEMS sensor described in
本願の物理量センサーの製造方法は、基板と、前記基板に対して変位可能な可動部と、前記基板に固定され、前記可動部と離間且つ対向して配置されている固定部と、を有する物理量センサーの製造方法であって、前記基板に被加工部材を接合する工程と、導体部により前記固定部と前記被加工部材とが電気的に接続された状態で前記被加工部材をエッチングし、前記導体部により前記固定部と電気的に接続されている状態の前記可動部を形成する工程と、前記導体部を前記可動部および前記固定部を収納する蓋体の外側に配置し、前記蓋体を前記基板に接合する工程と、前記蓋体を前記基板に接合した後、前記導体部をエッチング加工し、前記可動部と前記固定部とを電気的に分離する工程と、を有していることを特徴とする。 The physical quantity sensor manufacturing method of the present application includes a substrate, a movable portion that is displaceable with respect to the substrate, and a fixed portion that is fixed to the substrate and is disposed so as to be spaced apart and opposed to the movable portion. A method for manufacturing a sensor, comprising: joining a workpiece to the substrate; etching the workpiece in a state where the fixed portion and the workpiece are electrically connected by a conductor; A step of forming the movable portion in a state of being electrically connected to the fixed portion by a conductor portion; and the conductor portion is disposed outside a lid that houses the movable portion and the fixed portion, and the lid And bonding the lid to the substrate, etching the conductor portion, and electrically separating the movable portion and the fixed portion from each other. It is characterized by that.
上述の物理量センサーの製造方法において、前記基板を個片化する工程を有し、前記導体部は、前記個片化により切除される領域外に配置されていることが好ましい。 In the method of manufacturing a physical quantity sensor described above, it is preferable that the method includes a step of dividing the substrate into pieces, and the conductor portion is disposed outside a region to be cut out by the separation.
上述の物理量センサーの製造方法において、前記導体部は、チタンタングステン(TiW)によって形成されていることが好ましい。 In the above-described physical quantity sensor manufacturing method, the conductor portion is preferably formed of titanium tungsten (TiW).
上述の物理量センサーの製造方法において、接続された前記蓋体の外側に配置されている第1金属層および第2金属層を含む接続端子を有し、前記第2金属層は、前記基板と前記第1金属層との間に設けられ、前記導体部は、前記第2金属層と同じ材料を含むことが好ましい。 In the physical quantity sensor manufacturing method described above, the physical quantity sensor includes a connection terminal including a first metal layer and a second metal layer arranged outside the connected lid, and the second metal layer includes the substrate and the substrate. Preferably, the conductor portion is provided between the first metal layer and the conductor portion includes the same material as that of the second metal layer.
上述の物理量センサーの製造方法において、前記導体部は、前記接続端子と前記蓋体との間に設けられていることが好ましい。 In the above-described physical quantity sensor manufacturing method, the conductor portion is preferably provided between the connection terminal and the lid.
上述の物理量センサーの製造方法において、前記接続端子は、前記可動部に接続されている第1接続端子と、前記固定部に接続されている第2接続端子を含み、前記第1接続端子と前記第2接続端子との間に前記導体部が設けられていることが好ましい。 In the physical quantity sensor manufacturing method described above, the connection terminal includes a first connection terminal connected to the movable part and a second connection terminal connected to the fixed part, and the first connection terminal and the It is preferable that the conductor portion is provided between the second connection terminal.
以下、本実施形態について説明する。なお、以下で説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、本実施形態で説明される構成の全てが、本発明の必須構成要件であるとは限らない。 Hereinafter, this embodiment will be described. In addition, this embodiment demonstrated below does not unduly limit the content of this invention described in the claim. In addition, all the configurations described in the present embodiment are not necessarily essential configuration requirements of the present invention.
<物理量センサー>
(物理量センサーの構成)
まず、本発明の実施形態に係る物理量センサーの構成について、図1、図2、図3、および図4を参照して説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係る物理量センサーを示す平面図である。図2は、図1中のA−A線断面図である。図3は、図1中のB−B線断面図である。図4は、図1中のC−C線断面図である。
<Physical quantity sensor>
(Configuration of physical quantity sensor)
First, the configuration of the physical quantity sensor according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 2, 3, and 4. FIG. 1 is a plan view showing a physical quantity sensor according to the first embodiment of the present invention. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG.
なお、以下では、説明の便宜上、互いに直交する3つの軸をX軸、Y軸およびZ軸とし、X軸に平行な方向を「X軸方向」、Y軸に平行な方向を「Y軸方向」、Z軸に平行な方向を「Z軸方向」とも言う。また、各軸の矢印方向先端側を「プラス(+)側」とも言い、反対側を「マイナス(−)側」とも言う。また、Z軸方向プラス側を「上」とも言い、Z軸方向マイナス側を「下」とも言う。 In the following, for convenience of explanation, the three axes orthogonal to each other are referred to as an X axis, a Y axis, and a Z axis, a direction parallel to the X axis is referred to as an “X axis direction”, and a direction parallel to the Y axis is referred to as a “Y axis direction. The direction parallel to the Z axis is also referred to as the “Z axis direction”. Further, the tip end side of each axis in the arrow direction is also referred to as “plus (+) side”, and the opposite side is also referred to as “minus (−) side”. Further, the Z axis direction plus side is also referred to as “upper”, and the Z axis direction minus side is also referred to as “lower”.
図1に示す物理量センサー1は、X軸方向の加速度Axを検出することのできる加速度センサーである。このような物理量センサー1は、基板2と、基板2に設けられ、X軸方向の加速度Ax(物理量)を検出するセンサー素子3と、センサー素子3を覆うように基板2に接合された蓋体10と、を有している。なお、図1では、蓋体10を透視した状態を示している。
A
基板2は、上面に開放する凹部21を有している。Z軸方向からの平面視で、凹部21は、センサー素子3と重なって形成されている。このような凹部21は、センサー素子3と基板2との接触を防止するための逃げ部として機能する。また、基板2は、上面に開放する溝部25,26,27,28,29を有している。溝部25,26,27,28,29は、例えば、配線75,76,77,78、および接続端子(パッド電極)Pの平面形状に対応した平面形状を有している。溝部25,26,27の内には、配線75,76,77が配置されている。なお、溝部28は、後述する接続端子Pに対応する溝であり、そのうちには、配線75,76,77の一部(第2金属層)が配置されている。また、溝部29には、配線75,76,77のそれぞれを接続する配線78が設けられて導体部を構成している。また、溝部29および配線78は、物理量センサー1を個片化する際に切除される領域外に設けられている。
The board |
配線75,76,77は、それぞれ、センサー素子3と電気的に接続されている。また、配線75,76,77の一端部は、それぞれ、蓋体10の外側に露出しており、蓋体10の外側において、接続端子(パッド電極)Pと電気的に接続され、接続端子Pを介して導体部としての配線78と電気的に接続されている。すなわち、配線75,76,77は、それぞれ、センサー素子3と接続端子Pとを電気的に接続するための配線として機能する。
The
接続端子Pは、蓋体10の外側に配置され、溝部25,26,27と接続された溝部28と重なって配置され、溝部25,26,27のそれぞれに配置された配線75,76,77と電気的に接続されている。接続端子Pは、基板2側に配置された第2金属層と、第2金属層の上側(基板2と反対側)に配置された第1金属層79とを含み構成されている。換言すれば、第2金属層は、基板2と第1金属層79との間に設けられている。なお、第2金属層は、配線75,76,77および導体部としての配線78と同じ材料を含み構成されている。第1金属層79は、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)、アルミニウム、金、白金、等を適用することができる。このような接続端子Pは、物理量センサー1の外部との接続端子として機能し、その上面にボンディングワイヤーが接続される(後述する図16参照)。
The connection terminal P is disposed outside the
配線78は、蓋体10の外側に露出しており、一旦配線75,76,77と電気的に接続された後、その一部が除去されることによって、配線75,76,77が個別の配線として構成される。配線78は、例えばチタンタングステン(TiW:Titanium tungsten)を用いて構成させることが好ましい。このように、チタンタングステン(TiW)を用いた配線78とすることにより、エッチング加工によって容易に導体部としての配線78の一部を除去することができる。なお、配線78の除去された部分の溝部29は、溝部25,26,27と接続された状態で残っている。また、溝部29に設けられた導体部としての配線78については、後述の製造方法にて詳細に説明する。
The
このような基板2として、例えば、ナトリウムイオン等のアルカリ金属イオンを含むガラス材料(例えば、パイレックス(登録商標)ガラス、テンパックス(登録商標)ガラスのような硼珪酸ガラス)で構成されたガラス基板を用いることができる。これにより、後述するように、センサー素子3と基板2とを陽極接合により接合することができ、これらを強固に接合することができる。ただし、基板2としては、ガラス基板に限定されず、例えば、シリコン基板やセラミックス基板を用いてもよい。なお、シリコン基板を用いる場合は、短絡を防止する観点から、高抵抗のシリコン基板を用いるか、表面に熱酸化等によってシリコン酸化膜(絶縁性酸化物)を形成したシリコン基板を用いることが好ましい。
As such a
なお、シリコンを用いる場合の基板2の厚さとしては、特に限定されないが、例えば、50μm以上400μm以下とすることが好ましい。これにより、十分な強度を確保しつつ、センサー素子3の小型化(低背化)を図ることができる。また、基板2は、後述の接合工程において薄板化することができる。基板2は、より好適には、10μm以上100μm以下であることが好ましい。
Note that the thickness of the
図2に示すように、蓋体10は、下面側に開放する凹部11を有している。このような蓋体10は、凹部11内にセンサー素子3を収納するようにして、基板2の上面に接合されている。そして、蓋体10および基板2によって、センサー素子3を収納する収納空間Sが形成されている。収納空間Sは、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスが封入されていて、使用温度(−40℃〜120℃程度)で1/10〜1気圧程度であることが好ましい。収納空間Sを1/10〜1気圧程度とすることで、粘性抵抗が増してダンピング効果が発揮され、センサー素子3の振動を速やかに収束させることができる。そのため、物理量センサー1の加速度Axの検出精度が向上する。
As shown in FIG. 2, the
このような蓋体10は、シリコン基板から形成されている。ただし、蓋体10としては、シリコン基板に限定されず、例えば、ガラス基板やセラミックス基板から形成されていてもよい。また、基板2と蓋体10との接合方法としては、特に限定されず、基板2や蓋体10の材料によって適宜選択すればよいが、例えば、陽極接合、プラズマ照射によって活性化させた接合面同士を接合させる活性化接合、ガラスフリット等の接合材による接合、基板2の上面および蓋体10の下面に成膜した金属膜同士を接合する拡散接合等が挙げられる。なお、本実施形態では、図2に示すように、ガラスフリット19(低融点ガラス)を介して基板2と蓋体10とが接合されている。
Such a
図1に示すように、センサー素子3は、基板2の上面に設けられている。センサー素子3は、基板2に対して変位可能な可動部としての可動構造体3Aと、基板2の上面に固定され、可動構造体3Aと離間し、且つ対向して配置されている第1固定構造体3Bおよび第2固定構造体3Cと、を有している。また、可動構造体3Aは、基板2の上面に固定された一対の固定部31,32と、固定部31,32の間に配置され、凹部21上に位置する可動基体部33と、可動基体部33と固定部31,32とを接続する一対のばね部34,35と、可動基体部33からY軸方向両側に突出している複数の可動電極指36と、を有している。このような可動構造体3Aでは、X軸方向の加速度Axが加わることにより、ばね部34,35を弾性変形させつつ、可動基体部33がX軸方向に変位する。
As shown in FIG. 1, the
一方、第1固定構造体3Bは、基板2の上面に固定され、Y軸方向に延在する複数の第1固定電極指37を有し、第2固定構造体3Cは、基板2の上面に固定され、Y軸方向に延在する複数の第2固定電極指38を有している。各第1固定電極指37は、対応する可動電極指36に対してX軸方向プラス側に位置し、可動電極指36と離間して対向しており、各第2固定電極指38は、対応する可動電極指36に対してX軸方向マイナス側に位置し、可動電極指36と離間して対向している。言い換えると、1組の第1固定電極指37および第2固定電極指38の間に1つの可動電極指36が配置されている。
On the other hand, the first
そして、可動構造体3Aは、固定部31において配線75と電気的に接続され、各第1固定電極指37は、配線76と電気的に接続され、各第2固定電極指38は、配線77と電気的に接続されている。
The
このようなセンサー素子3は、例えば、リン(P)、ボロン(B)、砒素(As)等の不純物がドープされた導電性のシリコン基板(被加工部材)をエッチング(特にドライエッチング)によってパターニングすることで形成することができる。また、センサー素子3は、陽極接合によって基板2の上面に接合されている。ただし、センサー素子3の材料や、センサー素子3と基板2との接合方法は、特に限定されない。
Such a
以上、物理量センサー1の構成について説明した。物理量センサー1の作動時には、例えば、配線75を介して可動構造体3Aに電圧が印加され、各第1固定電極指37および各第2固定電極指38は、配線76,77を介して、QVアンプ(電荷電圧変換回路)に接続される。そして、各第1固定電極指37と各可動電極指36との間に静電容量Caが形成され、各第2固定電極指38と各可動電極指36との間に静電容量Cbが形成される。
The configuration of the
物理量センサー1に加速度Axが加わると、その加速度Axの大きさに基づいて、可動基体部33が、ばね部34,35を弾性変形させながらX軸方向に変位する。この変位に伴って、第1固定電極指37と可動電極指36とのギャップおよび第2固定電極指38と可動電極指36とのギャップがそれぞれ変化し、この変位に伴って、静電容量Ca,Cbがそれぞれ変化する。そのため、これら静電容量Ca,Cbの変化に基づいて加速度Axを検出することができる。
When acceleration Ax is applied to the
なお、静電容量Caが大きくなると静電容量Cbが小さくなり、反対に、静電容量Caが小さくなると静電容量Cbが大きくなる。そのため、配線76から得られる検出信号(静電容量Caの大きさに応じた信号)と、配線77から得られる検出信号(静電容量Cbの大きさに応じた信号)とを差動演算(減算処理:Ca−Cb)することで、ノイズをキャンセルすることができ、より精度よく加速度Axを検出することができる。
Note that the capacitance Cb decreases as the capacitance Ca increases, and conversely, the capacitance Cb increases as the capacitance Ca decreases. Therefore, a differential calculation (a signal corresponding to the magnitude of the electrostatic capacitance Ca) obtained from the
(物理量センサーの製造方法)
次に、実施形態に係る物理量センサー1の製造方法について、図5〜図12を参照して説明する。図5は、物理量センサーの製造工程を示すフローチャートである。図6ないし図12は、それぞれ物理量センサーの製造方法を説明するための平面図である。
(Manufacturing method of physical quantity sensor)
Next, a method for manufacturing the
実施形態に係る物理量センサー1の製造方法は、図5のフローチャートに示すように、基板2を準備する準備工程S101と、基板2にセンサー素子3の母材となるシリコン基板30を接合する接合工程S102と、シリコン基板30をドライエッチングによりパターニングしてセンサー素子3を形成するセンサー素子形成工程S103と、蓋体10を基板2に接合する蓋体接合工程S104と、導体部としての配線78の一部を除去する導体部エッチング工程S105と、個片化工程S106と、を有している。以下、各工程を順次説明する。
As shown in the flowchart of FIG. 5, the manufacturing method of the
[準備工程S101]
先ず、図6に示すように、基板2の母材となるガラス基板20を用意する。ガラス基板20には、マトリックス状に配置された複数の個片化領域Kが含まれており、各個片化領域Kには凹部21および溝部25,26,27,28,29が形成されている。次に、各個片化領域Kにおいて、溝部25,26,27,29に配線75,76,77,78を配置する。さらに、各個片化領域Kにおいて、接続端子Pに対応する溝部28に、配線75,76,77,78と同じ材質を含む第1金属層79を、配線75,76,77と電気的に接続して配置する。なお、溝部29および配線78は、物理量センサー1を個片化する際に切除される領域外に配置されている。また、第1金属層79は、配線75,76,77,78と同じ材質で設けられてもよい。
[Preparation Step S101]
First, as shown in FIG. 6, a
[接合工程S102]
次に、図7に示すように、センサー素子3の母材となるシリコン基板30(被加工部材)を用意し、このシリコン基板30をガラス基板20の上面に接合する。シリコン基板30とガラス基板20との接合方法としては、特に限定されないが、本実施形態では陽極接合法によって接合している。次に、必要に応じてCMP(化学機械研磨)を用いてシリコン基板30を薄肉化した後、シリコン基板30にリン(P)、ボロン(B)、砒素(As)等の不純物をドープ(拡散)して導電性を付与する。ただし、不純物をドープする順序は、特に限定されず、シリコン基板30を薄肉化する前であってもよいし、シリコン基板30をガラス基板20に接合する前であってもよい。
[Jointing step S102]
Next, as shown in FIG. 7, a silicon substrate 30 (member to be processed) serving as a base material of the
[センサー素子形成工程S103]
次に、図8に示すように、シリコン基板30の上面にドライエッチング耐性を有するハードマスクHMを形成する。ハードマスクHMは、個片化領域K毎に、例えば、各可動電極指36に対応するマスク360や各第1固定電極指37および各第2固定電極指38に対応するマスク370,380、および可動基体部33に対応するマスク300など、センサー素子3の形状に対応して形成される。ハードマスクHMは、例えば、シリコン基板30の表面を熱酸化して形成した酸化シリコン膜をパターニングすることで形成することができる。ただし、ハードマスクHMの構成材料や形成方法としては、その機能を発揮することができる限り、特に限定されない。
[Sensor element forming step S103]
Next, as shown in FIG. 8, a hard mask HM having dry etching resistance is formed on the upper surface of the
次に、ハードマスクHMを介してシリコン基板30をドライエッチングする。これにより、図9に示すように、個片化領域K毎に、シリコン基板30からセンサー素子3が形成される。なお、ドライエッチング方法としては、特に限定されないが、例えば、反応性プラズマガスを用いたエッチングプロセスとデポジションプロセスとを組み合わせたドライボッシュ(Bosch)法を用いることができる。
Next, the
ここで、センサー素子3を構成する可動構造体3A、図9および図10に示すように、第1固定構造体3B、および第2固定構造体3Cは、溝部25,26,27に配設されている配線75,76,77と電気的に接続されている。さらに、配線75,76,77は、溝部29に配設されている導体部としての配線78によって電気的に接続されている。これにより、センサー素子3を構成する可動構造体3A、第1固定構造体3B、および第2固定構造体3Cは、電気的に同電位となり、ドライエッチング中に印加される電界によってシリコン基板30(可動構造体3A、第1固定構造体3B、および第2固定構造体3C)に蓄えられる電荷を個片化領域K毎に均一にすることができる。即ち、可動構造体3A、第1固定構造体3B、および第2固定構造体3Cへの帯電を抑制することができ、各部位への帯電による測定精度への影響を低減することができ、加速度Axを精度よく検出することができる物理量センサー1となる。なお、可動構造体3A、第1固定構造体3B、および第2固定構造体3Cは、図12に示す導体部エッチング工程S105によって、導体部としての配線78の一部が除去されるまで同電位となっている。
Here, as shown in FIGS. 9 and 10, the
[蓋体接合工程S104]
次に、図11に示すように、蓋体10の母材となるシリコン基板30bを用意し、ガラスフリット19を介してシリコン基板30bをガラス基板20の上面に接合する。シリコン基板30bには、個片化領域K(不図示)毎に、下面側に開放する蓋体10の凹部11(図2、図3参照)が設けられており、凹部11内にセンサー素子3が収容される。
[Cover Bonding Step S104]
Next, as shown in FIG. 11, a
[導体部エッチング工程S105]
次に、図12に示すように、エッチング加工によって導体部としての配線78の一部を除去する。この工程では、蓋体10の母材となるシリコン基板30の外側に配置されている接続端子Pの第1金属層79および蓋体10を含んで構成されるエッチングマスクを設け、ウェットエッチング、もしくはドライエッチング加工によって配線78の一部を除去する。これによって、配線78によって電気的に接続されていた配線75,76,77が分離され、これに伴って可動構造体3A、第1固定構造体3B、および第2固定構造体3Cが電気的に分離される。なお、シリコン基板30の外側に位置する配線75,76,77を接続端子Pと同様な構成、すなわち第2金属層と第1金属層79との構成とすれば、蓋体10の母材となるシリコン基板30および第1金属層79を、エッチングマスクとして使用できるため、配線78を除去するときのマスクの形成が不要となり、製造工程を簡素化することができる。
[Conductor Etching Step S105]
Next, as shown in FIG. 12, a part of the
[個片化工程S106]
次に、図12中に示すスクライブラインLに沿ってガラス基板20を切断し、個片化領域K毎に個片化する。以上の工程により、個片化された複数の物理量センサー1(図1参照)が得られる。
[Individualization step S106]
Next, the
以上、物理量センサー1の構造およびその製造方法について説明した。このような物理量センサー1によれば、基板2に接合される蓋体10の外側に配置される導体部としての配線78により、第1固定構造体3Bおよび第2固定構造体3Cと電気的に接続されている状態の可動構造体3Aを設ける。そして、蓋体10を基板2に接合した後、配線78をエッチング加工することによって可動構造体3Aと第1固定構造体3Bおよび第2固定構造体3Cとを電気的に分離する。これにより、配線78の一部または全部をエッチングによって除去する際に、可動構造体3Aや第1固定構造体3Bおよび第2固定構造体3Cが蓋体10によって保護されているため、可動構造体3Aと第1固定構造体3Bおよび第2固定構造体3Cの破損を低減させることができる。
The structure of the
また、個片化工程S106における個片化により切除される領域外に導体部(配線78)が配置されることから、個片化により切除される領域を小さくすることができ、基板2を小型化することが可能となり、製造効率を高めることができる。
In addition, since the conductor portion (wiring 78) is disposed outside the region to be cut out by the individualization in the individualization step S106, the region to be cut out by the individualization can be reduced, and the
(導体部の変形例)
上述した実施形態では、導体部としての配線78(溝部29)を、X軸方向における接続端子Pの外側に配置する構成、換言すれば接続端子Pに対してセンサー素子3と反対側に配置している構成を用いて説明したが、導体部の配置構成は、以下に示す変形例1、変形例2、変形例3に示すような形態とすることができる。以下、導体部としての配線78(溝部29)の構成に係る変形例について、図13、図14、および図15を参照して順次説明する。図13は、導電部の変形例1を示す平面図である。図14は、導電部の変形例2を示す平面図である。図15は、導電部の変形例3を示す平面図である。なお、以下の変形例に係る説明では、上述した実施形態と同様の構成は、同符号を付し、その説明を省略する。
(Modification of conductor part)
In the embodiment described above, the wiring 78 (groove portion 29) as the conductor portion is disposed outside the connection terminal P in the X-axis direction, in other words, disposed on the opposite side to the
[変形例1]
先ず、導体部の変形例1について、図13を参照して説明する。図13に示すように、変形例1の導体部を備えた物理量センサー1aは、導体部としての配線78aおよび配線78aが配設される溝部29aを備えている。溝部29aおよび配線78aは、X軸方向において、接続端子Pと蓋体10との間に設けられている。
[Modification 1]
First,
具体的に、溝部29aは、溝部25と溝部26との間、および溝部25と溝部27との間に配置され、各溝部25,26,27と接続されている。配線78aは、配線75と配線76との間、および配線75と配線77との間に配置され、各配線75,76,77と接続され、配線75と配線76との間、および配線75と配線77との間において、その一部が除去される。なお、図13での配線78aは、前述した物理量センサー1の製造方法での導体部エッチング工程S105と同様の方法において、その一部が除去された状態を示している。
Specifically, the
このような変形例1に係る導体部(配線78a)の構成によれば、物理量センサー1aを個片化する際に切除される領域外であって、接続端子Pと蓋体10との間に導体部(配線78a)が配置されることから、基板2を小型化することが可能となり、物理量センサー1aの製造効率を高めることができる。
According to the configuration of the conductor portion (
[変形例2]
次に、導体部の変形例2について、図14を参照して説明する。図14に示すように、変形例2の導体部を備えた物理量センサー1bは、導体部としての配線78bおよび配線78bが配設される溝部29bを備えている。溝部29bおよび配線78bは、各接続端子P間に設けられている。
[Modification 2]
Next, Modification Example 2 of the conductor portion will be described with reference to FIG. As illustrated in FIG. 14, the
具体的に、溝部29bは、センサー素子3を構成する可動構造体3Aと接続されている接続端子Pである第1接続端子P1と、センサー素子3を構成する第1固定構造体3Bおよび第2固定構造体3Cのそれぞれと接続されている接続端子Pである第2接続端子P2との間に配置されている。そして、溝部29bは、第1接続端子P1および第2接続端子P2を構成する溝部28と接続されている。
Specifically, the
配線78bは、配線75に接続されている第1接続端子P1の第2金属層(不図示)と、配線76に接続されている第2接続端子P2の第2金属層(不図示)との間を接続している。また、配線78bは、配線75に接続されている第1接続端子P1の第2金属層(不図示)と、配線77に接続されている第2接続端子P2の第2金属層(不図示)との間を接続している。そして、配線78bは、第1接続端子P1と第2接続端子P2との間において、その一部が除去される。なお、図14での配線78bは、前述した物理量センサー1の製造方法での導体部エッチング工程S105と同様の方法において、その一部が除去された状態を示している。
The
このような変形例2に係る導体部(配線78b)の構成によれば、導体部(配線78b)を第1接続端子P1と第2接続端子P2との間に配置するため、配置面積を広げることなく導体部(配線78b)を配設することができる。したがって、基板2を更に小型化することが可能となり、物理量センサー1bの製造効率を高めることができる。
According to the configuration of the conductor portion (
[変形例3]
次に、導体部の変形例3について、図15を参照して説明する。図15に示すように、変形例3の導体部(配線78)は、X軸方向において、接続端子Pの外側に配置され、且つ前述した物理量センサー1の製造方法での個片化工程S106において、スクライブラインL1に沿ってガラス基板20を切断する際に、個片化領域Kの外側となる位置に設けられている。
[Modification 3]
Next,
なお、溝部29および配線78は、各溝部25,26,27、および各接続端子Pから延びる各配線75,76,77と接続されている。そして配線78は、前述した物理量センサー1の製造方法での導体部エッチング工程S105と同様の方法において、その一部が除去される。
The
このような変形例3に係る導体部(配線78a)の構成によれば、物理量センサー1の製造方法での個片化工程S106において、スクライブラインL1に沿ってガラス基板20を切断する際に、個片化領域Kの外側の個片化する際に切除される領域外となる位置に設けられていることから、個片化により切除される領域を小さくすることができる。これにより、基板2を小型化することが可能となり、物理量センサー1の製造効率を高めることができる。
According to the configuration of the conductor portion (
<物理量センサーデバイス>
次に、物理量センサー1を備えた物理量センサーデバイスについて、図16を参照して説明する。図16は、物理量センサーデバイスの概略構成を示す断面図である。なお、図16では、説明の便宜上、互いに直交する3つの軸として、X軸、Y軸およびZ軸を図示しており、X軸に平行な方向を「X軸方向」、Y軸に平行な方向を「Y軸方向」、Z軸に平行な方向を「Z軸方向」という。また、蓋体側である+(プラス)Z軸側を「上」もしくは「上方」、これと反対側となる−(マイナス)Z軸側を「下」もしくは「下方」ともいう。
<Physical quantity sensor device>
Next, a physical quantity sensor device including the
図16に示すように、前述で説明した物理量センサー1を備えた物理量センサーデバイス200は、1方向の加速度を独立して検知することのできる1軸加速度センサーとして利用可能である。このような物理量センサーデバイス200は、パッケージ220と、パッケージ220内に収容された物理量センサー1と、物理量センサー1上に配置された回路素子としてのIC(integrated circuit)240と、を含み、接合材としての樹脂接着材188によって物理量センサー1の下面220rがパッケージ220の内側(収容空間217)に接合されている。
As shown in FIG. 16, the physical
パッケージ220は、第1の基材211、第2の基材212、および第3の基材213で構成されているベース部210と、封止部材214を介して第3の基材213に接続されている蓋体215と、を含み構成されている。なお、第1の基材211、第2の基材212、および第3の基材213は、この順で積層されてベース部210が構成される。第1の基材211は、平板状であり、第2の基材212、および第3の基材213は、中央部が除去された環状体であり、第3の基材213の上面の周縁にシールリングや低融点ガラス等の封止部材214が形成されている。
The
パッケージ220は、中央部が除去された環状体である第2の基材212と第3の基材213とにより、物理量センサー1を収容する凹部(キャビティー)が形成される。そして、パッケージ220、これらの凹部(キャビティー)の開口が蓋体215によって塞がれることによって密閉空間である収容空間(内部空間)217が設けられ、この収容空間217に物理量センサー1を収容することができる。このように、パッケージ220と蓋体215との間に設けられている収容空間217に、物理量センサー1が収納されていることにより、コンパクトな物理量センサーデバイス200とすることができる。なお、第1の基材211や第2の基材212を含むベース部210に形成された配線パターンや電極パッド(端子電極)の一部は図示を省略してある。
In the
第1の基材211、第2の基材212、および第3の基材213の構成材料には、セラミックなどが好適に用いられる。なお、第1の基材211、第2の基材212、および第3の基材213の構成材料は、セラミック以外に、ガラス、樹脂、金属等を用いてもよい。また、蓋体215の構成材料には、例えば、コバールなどの金属材料、ガラス材料、シリコン材料、セラミック材料、樹脂材料などを用いることができる。
As a constituent material of the
また、第2の基材212の上面には複数の内部端子219が配置されており、第1の基材211の下面であるパッケージ220の外底面210rには複数の外部端子216が配置されている。また、各内部端子219は、ベース部210に形成された図示しない内部配線などを介して対応する外部端子216に電気的に接続されている。また、内部端子219、および外部端子216は、例えばタングステン(W)、モリブデン(Mo)等の金属配線材料を、所定の位置にスクリーン印刷して焼成し、その上にニッケル(Ni)、金(Au)等のめっきを施す方法などによって形成することができる。
A plurality of
物理量センサー1は、樹脂接着材188によって、ベース部210を構成する第1の基材211の上面210fの接続パッド189に、物理量センサー1の下面220rが接続され、パッケージ220の収容空間217に収納されている。パッケージ220の収容空間217は、大気圧よりも低い減圧雰囲気、または窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性気体雰囲気に気密封止されている。
In the
IC240は、接着層241を介して物理量センサー1の上面(蓋体10上(図2参照))に配置されている。なお、接着層241としては、物理量センサー1上にIC240を固定することができれば、特に限定されず、例えば、半田、銀ペースト、樹脂系接着材(ダイアタッチ材)等を用いることができる。
The
IC240には、例えば、物理量センサー1を駆動する駆動回路や、物理量センサー1からの信号に基づいて加速度Axを検出する検出回路や、検出回路からの信号を所定の信号に変換して出力する出力回路等が含まれている。また、IC240は、上面に複数の電極パッド(不図示)を有し、各電極パッドがボンディングワイヤー242を介して第2の基材212の内部端子219に電気的に接続され、他の各電極パッドがボンディングワイヤー243を介して物理量センサー1の接続端子Pに電気的に接続されている。これにより、物理量センサー1を制御することができる。
In the
以上説明した物理量センサーデバイス200によれば、上述した物理量センサー1と、物理量センサー1を制御することができるIC240とを一つのパッケージ220に収容しているため、物理量センサー1に係る効果を有するとともに、コンパクトな物理量センサーデバイス200を得ることができる。
According to the physical
なお、物理量センサーデバイス200の構成としては、上記の構成に限定されず、例えば、物理量センサーデバイス200およびIC240が、例えばエポキシ系モールド樹脂などによってパッケージングされた構成とすることができる。
Note that the configuration of the physical
<複合センサー>
次に、図17を参照して、前述の物理量センサー1を備えた複合センサーの構成例について説明する。図17は、複合センサーの概略構成を示す機能ブロック図である。なお、以下では、第1実施形態に係る加速度を検出するセンサー素子3を備えた物理量センサー1を用いた例を示して説明する。
<Composite sensor>
Next, a configuration example of a composite sensor including the above-described
図17に示すように、複合センサー900は、上述したような加速度を検出可能なセンサー素子3を含む物理量センサー1を用いたX軸加速度センサー950x、Y軸加速度センサー950y、およびZ軸加速度センサー950zと、角速度センサー素子を含む角速度センサー920と、を備えている。X軸加速度センサー950x、Y軸加速度センサー950y、およびZ軸加速度センサー950zは、それぞれ1軸方向の加速度を高精度に計測することができる。角速度センサー920は、3軸方向の角速度をそれぞれ測定するために、三つの角速度センサー素子を備えている。また、複合センサー900は、例えば、X軸加速度センサー950x、Y軸加速度センサー950y、およびZ軸加速度センサー950zを駆動する駆動回路や、X軸加速度センサー950x、Y軸加速度センサー950y、およびZ軸加速度センサー950zからの信号に基づいてX軸、Y軸およびZ軸の各軸方向の加速度を検出する検出回路や、検出回路からの信号を所定の信号に変換して出力する出力回路等を含む制御回路部(IC)を備えることができる。
As shown in FIG. 17, the
このような複合センサー900によれば、上述したような加速度を検出可能なセンサー素子3を含む物理量センサー1で構成されるX軸加速度センサー950x、Y軸加速度センサー950y、およびZ軸加速度センサー950zと、角速度センサー920とによって容易に複合センサー900を構成することができ、例えば加速度データや角速度データを取得することができる。
According to such a
<慣性計測ユニット>
次に、図18および図19を参照して、慣性計測ユニット(IMU:Inertial Measurement Unit)について説明する。図18は、慣性計測ユニットの概略構成を示す分解斜視図である。図19は、慣性計測ユニットの慣性センサー素子の配置例を示す斜視図である。なお、以下では、加速度Axを検出可能な物理量センサー1を用いた例を示して説明する。
<Inertial measurement unit>
Next, an inertial measurement unit (IMU) will be described with reference to FIGS. FIG. 18 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of the inertial measurement unit. FIG. 19 is a perspective view showing an arrangement example of inertial sensor elements of the inertial measurement unit. In the following description, an example using the
図18に示すように、慣性計測ユニット3000は、アウターケース301、接合部材310、慣性センサー素子を含むセンサーモジュール325などから構成されている。換言すれば、アウターケース301の内部303に、接合部材310を介在させて、センサーモジュール325を篏合(挿入)した構成となっている。センサーモジュール325は、インナーケース320と、基板315とから構成されている。なお、説明を解り易くするために、部位名をアウターケース、インナーケースとしているが、第1ケース、第2ケースと呼び換えても良い。
As shown in FIG. 18, the
アウターケース301は、アルミニウムを箱状に削り出した台座である。材質は、アルミニウムに限定するものではなく、亜鉛やステンレスなど他の金属や、樹脂、または、金属と樹脂の複合材などを用いても良い。アウターケース301の外形は、前述した慣性計測ユニット3000の全体形状と同様に、平面形状が略正方形の直方体であり、正方形の対角線方向に位置する2ヶ所の頂点近傍に、それぞれ通し孔(馬鹿孔)302が形成されている。なお、通し孔(馬鹿孔)302に限定するものではなく、例えば、ネジによりネジ止めすることが可能な切り欠き(通し孔(馬鹿孔)302の位置するアウターケース301のコーナー部に切り欠きを形成する構造)を形成してネジ止めする構成としてもよいし、あるいは、アウターケース301の側面にフランジ(耳)を形成して、フランジ部分をネジ止めする構成としても良い。
The
アウターケース301は、外形が直方体で蓋のない箱状であり、その内部303(内側)は、底壁305と側壁304とで囲まれた内部空間(容器)となっている。換言すれば、アウターケース301は、底壁305と対向する一面を開口面とする箱状をなしており、その開口面の開口部のほとんどを覆うように(開口部を塞ぐように)センサーモジュール325が収納され、センサーモジュール325が開口部から露出した状態となる(不図示)。ここで、底壁305と対向する開口面とは、アウターケース301の上面307と同一面である。また、アウターケース301の内部303の平面形状は、正方形の二つの頂点部分の角を面取りした六角形であり、面取りされた二つの頂点部分は通し孔(馬鹿孔)302の位置に対応している。また、内部303の断面形状(厚さ方向)において、底壁305には、内部303、即ち内部空間における周縁部に中央部よりも一段高い底壁としての第1接合面306が形成されている。即ち、第1接合面306は、底壁305の一部であり、平面的に底壁305の中央部を囲ってリング状に形成された一段の階段状の部位であり、底壁305よりも開口面(上面307と同一面)からの距離が小さい面である。
The
なお、アウターケース301の外形が、平面形状が略正方形の直方体で蓋のない箱状である一例について説明したが、これに限らず、アウターケース301の外形の平面形状は、例えば六角形や八角形などの多角形であってもよいし、その多角形の頂点部分の角が面取りされていたり、各辺が曲線である平面形状であったりしてもよい。また、アウターケース301の内部303(内側)の平面形状も、上述した六角形に限らず、正方形などの方形(四角形)や、八角形などの他の多角形状であってもよい。また、アウターケース301の外形と内部303の平面形状とは相似形であってもよいし、相似形でなくてもよい。
In addition, although the example in which the outer shape of the
インナーケース320は、基板315を支持する部材であり、アウターケース301の内部303に収まる形状となっている。詳しくは、平面的には、正方形の二つの頂点部分の角を面取りした六角形であり、その中に長方形の貫通穴である開口部321と、基板315を支持する側の面に設けられた凹部331とが形成されている。面取りされた二つの頂点部分はアウターケース301の通し孔(馬鹿孔)302の位置に対応している。厚さ方向(Z軸方向)の高さは、アウターケース301の上面307から第1接合面306までの高さよりも、低くなっている。好適例では、インナーケース320もアルミニウムを削り出して形成しているが、アウターケース301と同様に他の材質を用いても良い。
The
インナーケース320の裏面(アウターケース301側の面)には、基板315を位置決めするための案内ピンや、支持面(いずれも図示せず)が形成されている。基板315は、当該案内ピンや、支持面にセット(位置決め搭載)されてインナーケース320の裏面に接着される。なお、基板315の詳細については後述する。インナーケース320の裏面の周縁部は、リング状の平面からなる第2接合面322となっている。第2接合面322は、平面的にアウターケース301の第1接合面306と略同様な形状であり、インナーケース320をアウターケース301にセットした際には、接合部材310を挟持した状態で二つの面が向い合うことになる。なお、アウターケース301およびインナーケース320の構造については、一実施例であり、この構造に限定されるものではない。
On the back surface of the inner case 320 (the surface on the
図19を参照して、慣性センサーが実装された基板315の構成について説明する。図19に示すように、基板315は、複数のスルーホールが形成された多層基板であり、ガラスエポキシ基板(ガラエポ基板)を用いている。なお、ガラエポ基板に限定するものではなく、複数の慣性センサーや、電子部品、コネクターなどを実装可能なリジット基板であれば良い。例えば、コンポジット基板や、セラミックス基板を用いても良い。
With reference to FIG. 19, the structure of the board |
基板315の表面(インナーケース320側の面)には、コネクター316、角速度センサー317z、加速度センサーとしての物理量センサー1などが実装されている。コネクター316は、プラグ型(オス)のコネクターであり、X軸方向に等ピッチで配置された二列の接続端子を備えている。好適には、一列10ピンで二列の合計20ピンの接続端子としているが、端子数は、設計仕様に応じて適宜変更しても良い。
A
慣性センサーとしての角速度センサー317zは、Z軸方向における1軸の角速度を検出するジャイロセンサーである。好適例として、水晶を振動子として用い、振動する物体に加わるコリオリの力から角速度を検出する振動ジャイロセンサーを用いている。なお、振動ジャイロセンサーに限定するものではなく、角速度を検出可能なセンサーで有れば良い。例えば、振動子としてセラミックや、シリコンを用いたセンサーを用いても良い。
An
また、基板315のX軸方向の側面には、実装面(搭載面)がX軸と直交するように、X軸方向における1軸の角速度を検出する角速度センサー317xが実装されている。同様に、基板315のY軸方向の側面には、実装面(搭載面)がY軸と直交するように、Y軸方向における1軸の角速度を検出する角速度センサー317yが実装されている。
In addition, an
なお、角速度センサー317x,317y,317zは、軸ごとの三つの角速度センサーを用いる構成に限定するものではなく、3軸の角速度が検出可能なセンサーであれば良く、一つのデバイス(パッケージ)で3軸の角速度が検出(検知)可能なセンサーデバイスを用いても良い。
The
上述した物理量センサー1は、1軸方向の加速度を検出(検知)可能な、例えばシリコン基板をMEMS技術で加工した静電容量型の加速度センサー素子3(例えば図1参照)が用いられている。なお、必要に応じて、X軸、Y軸の2軸方向の加速度を検出可能な加速度センサー素子、もしくは3軸方向の加速度を検出可能な加速度センサー素子を適用した物理量センサーとすることができる。
The
基板315の裏面(アウターケース301側の面)には、制御部としての制御IC319が実装されている。制御IC319は、MCU(Micro Controller Unit)であり、不揮発性メモリーを含む記憶部や、A/Dコンバーターなどを内蔵しており、慣性計測ユニット3000の各部を制御する。記憶部には、加速度、および角速度を検出するための順序と内容を規定したプログラムや、検出データをデジタル化してパケットデータに組込むプログラム、付随するデータなどが記憶されている。なお、基板315には、その他にも複数の電子部品が実装されている。
A
このような慣性計測ユニット3000によれば、上述した物理量センサー1を用いているため、物理量センサー1に係る効果を享受した慣性計測ユニット3000を提供することができる。
According to the
<携帯型電子機器>
次に、物理量センサー1を用いた携帯型電子機器について、図20および図21に基づき、詳細に説明する。以下、携帯型電子機器の一例として、腕時計型の活動計(アクティブトラッカー)を示して説明する。
<Portable electronic devices>
Next, a portable electronic device using the
腕時計型の活動計(アクティブトラッカー)であるリスト機器1000は、図20に示すように、バンド1032,1037等によってユーザーの手首等の部位(被検体)に装着され、デジタル表示の表示部150を備えるとともに無線通信が可能である。上述した本発明に係る物理量センサー1は、加速度を測定する加速度センサー113(図21参照)として、角速度を計測するセンサーなどと共にリスト機器1000に組込まれている。
As shown in FIG. 20, a
リスト機器1000は、少なくとも加速度センサー113や角速度センサー114(図21参照)が収容されているケース1030と、ケース1030に収容され、加速度センサー113や角速度センサー114からの出力データを処理する処理部100(図21参照)と、ケース1030に収容されている表示部150と、ケース1030の開口部を塞いでいる透光性カバー1071と、を備えている。ケース1030の透光性カバー1071のケース1030の外側には、ベゼル1078が設けられている。ケース1030の側面には、複数の操作ボタン1080,1081が設けられている。以下、図21も併せて参照しながら、さらに詳細に説明する。
The
加速度センサー113は、互いに交差する(理想的には直交する)3軸方向の各々の加速度を検出し、検出した3軸加速度の大きさ、および向きに応じた信号(加速度信号)を出力する。また、角速度センサー114は、互いに交差する(理想的には直交する)3軸方向の各々の角速度を検出し、検出した3軸角速度の大きさ、および向きに応じた信号(角速度信号)を出力する。
The
リスト機器1000は、GPS(Global Positioning System)センサー110を備えている。GPSは、全地球測位システムとも呼ばれ、複数の衛星信号に基づいて地球上の現在位置を測定するための衛星測位システムである。GPSは、GPS時刻情報と軌道情報とを使用して測位計算をおこないユーザーの位置情報を取得する機能やユーザーの移動距離や移動軌跡を計測する機能、および時計機能における時刻修正機能を備えている。GPSセンサー110は、GPS衛星からの衛星信号に基づいて地球上の現在位置を測定することができる。
The
表示部150を構成する液晶ディスプレイ(LCD)では、種々の検出モードに応じて、例えば、GPSセンサー110や地磁気センサー111を用いた位置情報、移動量や加速度センサー113、もしくは角速度センサー114などを用いた運動量などの運動情報、脈拍センサー115などを用いた脈拍数などの生体情報、もしくは現在時刻などの時刻情報などが表示される。なお、温度センサー116を用いた環境温度を表示することもできる。
In the liquid crystal display (LCD) constituting the
通信部170は、ユーザー端末と図示しない情報端末との間の通信を成立させるための各種制御を行う。通信部170は、例えば、Bluetooth(登録商標)(BTLE:Bluetooth Low Energyを含む)、Wi−Fi(登録商標)(Wireless Fidelity)、Zigbee(登録商標)、NFC(Near field communication)、ANT+(登録商標)等の近距離無線通信規格に対応した送受信機やUSB(Universal Serial Bus)等の通信バス規格に対応したコネクターを含んで構成される。
The
処理部100(プロセッサー)は、例えば、MPU(Micro Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)等により構成される。処理部100は、記憶部140に格納されたプログラムと、操作部120(例えば操作ボタン1080,1081)から入力された信号とに基づき、各種の処理を実行する。処理部100による処理には、GPSセンサー110、地磁気センサー111、圧力センサー112、加速度センサー113、角速度センサー114、脈拍センサー115、温度センサー116、計時部130の各出力信号に対するデータ処理、表示部150に画像を表示させる表示処理、音出力部160に音を出力させる音出力処理、通信部170を介して情報端末と通信を行う通信処理、バッテリー180からの電力を各部へ供給する電力制御処理などが含まれる。
The processing unit 100 (processor) is configured by, for example, an MPU (Micro Processing Unit), a DSP (Digital Signal Processor), an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), or the like. The
このようなリスト機器1000では、少なくとも以下のような機能を有することができる。
1.距離:高精度のGPS機能により計測開始からの合計距離を計測する。
2.ペース:ペース距離計測値から、現在の走行ペースを表示する。
3.平均スピード:走行開始から現在までの平均スピードを算出し表示する。
4.標高:GPS機能により、標高を計測し表示する。
5.ストライド:GPS電波が届かないトンネル内などでも歩幅を計測し表示する。
6.ピッチ:1分あたりの歩数を計測し表示する。
7.心拍数:脈拍センサーにより心拍数を計測し表示する。
8.勾配:山間部でのトレーニングやトレイルランにおいて、地面の勾配を計測し表示する。
9.オートラップ:事前に設定した一定距離や一定時間を走った時に、自動でラップ計測を行う。
10.運動消費カロリー:消費カロリーを表示する。
11.歩数:運動開始からの歩数の合計を表示する。
Such a
1. Distance: The total distance from the start of measurement is measured by a highly accurate GPS function.
2. Pace: Displays the current running pace from the measured pace distance.
3. Average speed: Calculate and display the average speed from the start to the present.
4). Elevation: The altitude is measured and displayed by the GPS function.
5. Stride: Steps are measured and displayed even in tunnels where GPS signals do not reach.
6). Pitch: Measures and displays the number of steps per minute.
7). Heart rate: The heart rate is measured and displayed by the pulse sensor.
8). Slope: Measures and displays the slope of the ground during mountain training and trail runs.
9. Auto lap: lap measurement is automatically performed when a predetermined distance or time is set.
10. Exercise calorie consumption: Displays the calorie consumption.
11. Number of steps: Displays the total number of steps from the start of exercise.
なお、リスト機器1000は、ランニングウォッチ、ランナーズウォッチ、デュアスロンやトライアスロン等マルチスポーツ対応のランナーズウォッチ、アウトドアウォッチ、および衛星測位システム、例えばGPSを搭載したGPSウォッチ、等に広く適用できる。
Note that the
また、上述では、衛星測位システムとしてGPS(Global Positioning System)を用いて説明したが、他の全地球航法衛星システム(GNSS:Global Navigation Satellite System)を利用してもよい。例えば、EGNOS(European Geostationary-Satellite Navigation Overlay Service)、QZSS(Quasi Zenith Satellite System)、GLONASS(GLObal NAvigation Satellite System)、GALILEO、BeiDou(BeiDou Navigation Satellite System)、等の衛星測位システムのうち1又は2以上を利用してもよい。また、衛星測位システムの少なくとも一つにWAAS(Wide Area Augmentation System)、EGNOS(European Geostationary-Satellite Navigation Overlay Service)等の静止衛星型衛星航法補強システム(SBAS:Satellite-based Augmentation System)を利用してもよい。 In the above description, GPS (Global Positioning System) is used as the satellite positioning system, but other Global Navigation Satellite System (GNSS) may be used. For example, one or more satellite positioning systems such as EGNOS (European Geostationary-Satellite Navigation Overlay Service), QZSS (Quasi Zenith Satellite System), GLONASS (GLObal NAvigation Satellite System), GALILEO, BeiDou (BeiDou Navigation Satellite System) May be used. Also, using satellite-based augmentation systems (SBAS) such as WAAS (Wide Area Augmentation System) and EGNOS (European Geostationary-Satellite Navigation Overlay Service) as at least one of the satellite positioning systems Also good.
このような携帯型電子機器は、物理量センサー1、および処理部100を備えているので、コンパクトで優れた信頼性を有している。
Since such a portable electronic device includes the
[電子機器]
次に、物理量センサー1を用いた電子機器について、図22〜図24に基づき、詳細に説明する。
[Electronics]
Next, an electronic device using the
先ず、図22を参照して、電子機器の一例であるモバイル型のパーソナルコンピューターについて説明する。図22は、電子機器の一例であるモバイル型のパーソナルコンピューターの構成を模式的に示す斜視図である。 First, a mobile personal computer that is an example of an electronic device will be described with reference to FIG. FIG. 22 is a perspective view schematically illustrating a configuration of a mobile personal computer that is an example of an electronic apparatus.
この図において、パーソナルコンピューター1100は、キーボード1102を備えた本体部1104と、表示部1108を備えた表示ユニット1106とにより構成され、表示ユニット1106は、本体部1104に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。このようなパーソナルコンピューター1100には、角速度センサーとして機能する物理量センサー1が内蔵されており、物理量センサー1の検出データに基づいて制御部1110が、例えば姿勢制御などの制御を行なうことができる。
In this figure, a
図23は、電子機器の一例であるスマートフォン(携帯電話機)の構成を模式的に示す斜視図である。 FIG. 23 is a perspective view schematically illustrating a configuration of a smartphone (mobile phone) that is an example of the electronic apparatus.
この図において、スマートフォン1200は、上述した物理量センサー1が組込まれている。物理量センサー1によって検出された検出データ(加速度データ)は、スマートフォン1200の制御部1201に送信される。制御部1201は、CPU(Central Processing Unit)を含んで構成されており、受信した検出データからスマートフォン1200の姿勢や、挙動を認識して、表示部1208に表示されている表示画像を変化させたり、警告音や、効果音を鳴らしたり、振動モーターを駆動して本体を振動させることができる。換言すれば、スマートフォン1200のモーションセンシングを行い、計測された姿勢や、挙動から、表示内容を変えたり、音や、振動などを発生させたりすることができる。特に、ゲームのアプリケーションを実行する場合には、現実に近い臨場感を味わうことができる。
In this figure, a
図24は、電子機器の一例であるディジタルスチールカメラの構成を示す斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。 FIG. 24 is a perspective view illustrating a configuration of a digital still camera which is an example of an electronic apparatus. In this figure, connection with an external device is also simply shown.
この図において、ディジタルスチールカメラ1300のケース(ボディー)1302の背面には、表示部1310が設けられ、CCDによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部1310は、被写体を電子画像として表示するファインダーとしても機能する。また、ケース1302の正面側(図中裏面側)には、光学レンズ(撮像光学系)やCCDなどを含む受光ユニット1304が設けられている。
In this figure, a
撮影者が表示部1310に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン1306を押下すると、その時点におけるCCDの撮像信号が、メモリー1308に転送・格納される。また、このディジタルスチールカメラ1300では、ケース1302の側面に、ビデオ信号出力端子1312と、データ通信用の入出力端子1314とが設けられている。そして、図示されるように、ビデオ信号出力端子1312にはテレビモニター1430が、データ通信用の入出力端子1314にはパーソナルコンピューター1440が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリー1308に格納された撮像信号が、テレビモニター1430や、パーソナルコンピューター1440に出力される構成になっている。このようなディジタルスチールカメラ1300には、加速度センサーとして機能する物理量センサー1が内蔵されており、物理量センサー1の検出データに基づいて制御部1316が、例えば手振れ補正などの制御を行なうことができる。
When the photographer confirms the subject image displayed on the
このような電子機器は、物理量センサー1、および制御部1110,1201,1316を備えているので、コンパクトで優れた信頼性を有している。
Since such an electronic device includes the
なお、物理量センサー1を備える電子機器は、図22のパーソナルコンピューター、図23のスマートフォン(携帯電話機)、図24のディジタルスチールカメラの他にも、例えば、タブレット端末、時計、インクジェット式吐出装置(例えばインクジェットプリンター)、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳(通信機能付も含む)、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、POS端末、医療機器(例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡)、魚群探知機、各種測定機器、計器類(例えば、車両、航空機、船舶の計器類)、フライトシミュレーター、地震計、歩数計、傾斜計、ハードディスクの振動を計測する振動計、ロボットやドローンなど飛行体の姿勢制御装置、自動車の自動運転用慣性航法に使用される制御機器等に適用することができる。 In addition to the personal computer of FIG. 22, the smartphone (mobile phone) of FIG. 23, and the digital still camera of FIG. Inkjet printers), laptop personal computers, televisions, video cameras, video tape recorders, car navigation devices, pagers, electronic notebooks (including those with communication functions), electronic dictionaries, calculators, electronic game devices, word processors, workstations, televisions Telephone, crime prevention TV monitor, electronic binoculars, POS terminal, medical equipment (for example, electronic thermometer, blood pressure monitor, blood glucose meter, electrocardiogram measuring device, ultrasonic diagnostic device, electronic endoscope), fish detector, various measuring devices, instruments Type (e.g., vehicle, Aircraft, ship instrumentation), flight simulators, seismometers, pedometers, inclinometers, vibrometers that measure hard disk vibrations, robot and drone attitude control devices such as robots, drones, and inertial navigation for automatic driving of automobiles The present invention can be applied to control devices that are used.
[移動体]
次に、物理量センサー1を用いた移動体を図25に示し、詳細に説明する。図25は、移動体の一例である自動車の構成を示す斜視図である。
[Moving object]
Next, a moving body using the
図25に示すように、自動車1500には物理量センサー1が内蔵されており、例えば、物理量センサー1によって車体1501の移動(位置)や姿勢を検出することができる。物理量センサー1の検出信号は、車体の移動や姿勢を制御する車体姿勢制御装置1502に供給され、車体姿勢制御装置1502は、その信号に基づいて車体1501の姿勢を検出し、検出結果に応じてサスペンションの硬軟を制御したり、個々の車輪1503のブレーキを制御したりすることができる。また、物理量センサー1は、他にもキーレスエントリーシステム、イモビライザー、カーナビゲーションシステム、カーエアコン、アンチロックブレーキシステム(ABS)、エアバック、タイヤ・プレッシャー・モニタリング・システム(TPMS:Tire Pressure Monitoring System)、エンジンコントロールシステム(エンジンシステム)、自動運転用慣性航法の制御機器、ハイブリッド自動車や電気自動車の電池モニター等の電子制御ユニット(ECU:electronic control unit)に広く適用できる。
As shown in FIG. 25, the
また、移動体に適用される物理量センサー1は、上記の例示の他にも、例えば、二足歩行ロボットや電車などの移動や姿勢制御、ラジコン飛行機、ラジコンヘリコプター、およびドローンなどの遠隔操縦あるいは自律式の飛行体の移動や姿勢制御、農業機械(農機)、もしくは建設機械(建機)などの移動や姿勢制御、ロケット、人工衛星、船舶、およびAGV(無人搬送車)などの制御において利用することができる。以上のように、各種移動体の移動(位置)や姿勢制御の実現にあたって、物理量センサー1、およびそれぞれの制御部(不図示)が組み込まれる。
In addition to the above examples, the
このような移動体は、物理量センサー1、および制御部(例えば、姿勢制御部としての車体姿勢制御装置1502)を備えているので、コンパクトで優れた信頼性を有している。
Since such a moving body includes the
以上、物理量センサー、物理量センサーデバイス、複合センサー、慣性計測ユニット、携帯型電子機器、電子機器、および移動体を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。 As described above, the physical quantity sensor, the physical quantity sensor device, the composite sensor, the inertial measurement unit, the portable electronic device, the electronic device, and the moving body have been described based on the illustrated embodiment, but the present invention is not limited to this. The configuration of each unit can be replaced with any configuration having the same function. In addition, any other component may be added to the present invention.
また、前述した実施形態では、X軸、Y軸およびZ軸が互いに直交しているが、互いに交差していれば、これに限定されず、例えば、X軸がYZ平面の法線方向に対して若干傾いていてもよいし、Y軸がXZ平面の法線方向に対して若干傾いていてもよいし、Z軸がXY平面の法線方向に対して若干傾いていてもよい。なお、若干とは、物理量センサー1がその効果を発揮することができる範囲を意味し、具体的な傾き角度(数値)は、構成等によって異なる。
In the above-described embodiment, the X axis, the Y axis, and the Z axis are orthogonal to each other. However, the X axis is not limited to this as long as they intersect with each other. The Y axis may be slightly inclined with respect to the normal direction of the XZ plane, or the Z axis may be slightly inclined with respect to the normal direction of the XY plane. Note that “slightly” means a range in which the
以下に、上述した実施形態から導き出される内容を、各態様として記載する。 Below, the content derived | led-out from embodiment mentioned above is described as each aspect.
[態様1]本態様に係る物理量センサーの製造方法は、基板と、前記基板に対して変位可能な可動部と、前記基板に固定され、前記可動部と離間且つ対向して配置されている固定部と、を有する物理量センサーの製造方法であって、前記基板に被加工部材を接合する工程と、導体部により前記固定部と前記被加工部材とが電気的に接続された状態で前記被加工部材をエッチングし、前記導体部により前記固定部と電気的に接続されている状態の前記可動部を形成する工程と、前記導体部を前記可動部および前記固定部を収納する蓋体の外側に配置し、前記蓋体を前記基板に接合する工程と、前記蓋体を前記基板に接合した後、前記導体部をエッチング加工し、前記可動部と前記固定部とを電気的に分離する工程と、を有している。 [Aspect 1] A method of manufacturing a physical quantity sensor according to this aspect includes a substrate, a movable portion that is displaceable with respect to the substrate, a fixed portion that is fixed to the substrate and is spaced apart and opposed to the movable portion. A process for joining a workpiece to the substrate, and the workpiece in a state where the fixed portion and the workpiece are electrically connected by a conductor portion. Etching the member and forming the movable portion in a state of being electrically connected to the fixed portion by the conductor portion; and placing the conductor portion outside the lid that houses the movable portion and the fixed portion. Disposing and bonding the lid to the substrate; and after bonding the lid to the substrate, etching the conductor and electrically separating the movable portion and the fixed portion; ,have.
本態様によれば、導体部により固定部と電気的に接続されている状態の可動部を形成し、導体部を可動部および固定部を収納する蓋体の外側に配置し、蓋体を基板に接合した後、導体部をエッチング加工することによって可動部と固定部とを電気的に分離する。これにより、導体部をエッチングする際に、可動部や固定部が蓋体によって保護されているため、可動部や固定部の破損を低減することができる。 According to this aspect, the movable portion in a state of being electrically connected to the fixed portion is formed by the conductor portion, the conductor portion is disposed outside the lid body that houses the movable portion and the fixed portion, and the lid body is the substrate. After joining, the movable part and the fixed part are electrically separated by etching the conductor part. Thereby, when etching a conductor part, since a movable part and a fixed part are protected by the cover body, damage to a movable part or a fixed part can be reduced.
[態様2]上記態様に記載の物理量センサーの製造方法において、前記基板を個片化する工程を有し、前記導体部は、前記個片化により切除される領域外に配置されている。 [Aspect 2] In the method of manufacturing a physical quantity sensor according to the above aspect, the physical quantity sensor includes a step of dividing the substrate into pieces, and the conductor portion is disposed outside the region to be cut by the separation.
本態様によれば、個片化により切除される領域外に導体部が配置されることから、個片化により切除される領域を小さくすることができ、基板の小型化などによって製造効率を高めることができる。 According to this aspect, since the conductor portion is disposed outside the region to be cut by singulation, the region to be cut by singulation can be reduced, and the manufacturing efficiency can be improved by downsizing the substrate. be able to.
[態様3]上記態様に記載の物理量センサーの製造方法において、前記導体部は、チタンタングステン(TiW)によって形成されている。 [Aspect 3] In the method of manufacturing a physical quantity sensor according to the above aspect, the conductor portion is formed of titanium tungsten (TiW).
本態様によれば、エッチング加工によって容易に導体部を除去することができる。 According to this aspect, the conductor portion can be easily removed by etching.
[態様4]上記態様に記載の物理量センサーの製造方法において、接続された前記蓋体の外側に配置されている第1金属層および第2金属層を含む接続端子を有し、前記第2金属層は、前記基板と前記第1金属層との間に設けられ、前記導体部は、前記第2金属層と同じ材料を含む。 [Aspect 4] In the method of manufacturing a physical quantity sensor according to the above aspect, the second metal has a connection terminal including a first metal layer and a second metal layer disposed outside the connected lid. The layer is provided between the substrate and the first metal layer, and the conductor portion includes the same material as the second metal layer.
本態様によれば、蓋体、および第1金属層を、エッチングマスクとして使用できるため、導体部を除去するときのマスクの形成が不要となり、製造工程を簡素化することができる。 According to this aspect, since the lid and the first metal layer can be used as an etching mask, it is not necessary to form a mask when removing the conductor portion, and the manufacturing process can be simplified.
[態様5]上記態様に記載の物理量センサーの製造方法において、前記導体部は、前記接続端子と前記蓋体との間に設けられている。 [Aspect 5] In the method of manufacturing a physical quantity sensor according to the above aspect, the conductor portion is provided between the connection terminal and the lid.
本態様によれば、個片化により切除される領域外であって、接続端子と蓋体との間に導体部が配置されることから、基板の小型化などによって製造効率を高めることができる。 According to this aspect, since the conductor portion is disposed between the connection terminal and the lid body outside the region to be cut by singulation, the manufacturing efficiency can be increased by downsizing the substrate or the like. .
[態様6]上記態様に記載の物理量センサーの製造方法において、前記接続端子は、前記可動部に接続されている第1接続端子と、前記固定部に接続されている第2接続端子を含み、前記第1接続端子と前記第2接続端子との間に前記導体部が設けられている。 [Aspect 6] In the method of manufacturing a physical quantity sensor according to the above aspect, the connection terminal includes a first connection terminal connected to the movable part and a second connection terminal connected to the fixed part, The conductor portion is provided between the first connection terminal and the second connection terminal.
本態様によれば、導体部を第1接続端子と第2接続端子との間、即ち配置面積を広げることなく導体部を配設することができる。これにより、更なる基板の小型化などを実現することができ、製造効率をさらに高めることができる。 According to this aspect, the conductor portion can be disposed between the first connection terminal and the second connection terminal, that is, without increasing the arrangement area. Thereby, further miniaturization of a board | substrate etc. can be implement | achieved and manufacturing efficiency can further be raised.
1,1a,1b…物理量センサー、2…基板、3…センサー素子、3A…可動構造体、3B…第1固定構造体、3C…第2固定構造体、10…蓋体、11…凹部、19…ガラスフリット、21…凹部、25,26,27,28,29…溝部、30…シリコン基板、31,32…固定部、33…可動基体部、34,35…ばね部、36…可動電極指、37…第1固定電極指、38…第2固定電極指、75,76,77,78…配線(第2金属層)、79…第1金属層、200…物理量センサーデバイス、900…複合センサー、1000…リスト機器、1100…パーソナルコンピューター、1200…スマートフォン、1300…ディジタルスチールカメラ、1500…自動車、3000…慣性計測ユニット、L,L1…スクライブライン、P…接続端子、P1…第1接続端子、P2…第2接続端子。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記基板に被加工部材を接合する工程と、
導体部により前記固定部と前記被加工部材とが電気的に接続された状態で前記被加工部材をエッチングし、前記導体部により前記固定部と電気的に接続されている状態の前記可動部を形成する工程と、
前記導体部を前記可動部および前記固定部を収納する蓋体の外側に配置し、前記蓋体を前記基板に接合する工程と、
前記蓋体を前記基板に接合した後、前記導体部をエッチング加工し、前記可動部と前記固定部とを電気的に分離する工程と、を有していることを特徴とする物理量センサーの製造方法。 A physical quantity sensor manufacturing method comprising: a substrate; a movable portion that can be displaced with respect to the substrate; and a fixed portion that is fixed to the substrate and that is spaced apart and opposed to the movable portion.
Bonding a workpiece to the substrate;
Etching the workpiece in a state where the fixed portion and the workpiece are electrically connected by a conductor portion, and the movable portion in a state of being electrically connected to the fixed portion by the conductor portion Forming, and
Disposing the conductor part on the outside of a lid that houses the movable part and the fixed part, and bonding the lid to the substrate;
And manufacturing the physical quantity sensor, comprising: a step of etching the conductor portion and electrically separating the movable portion and the fixed portion after joining the lid to the substrate. Method.
前記導体部は、前記個片化により切除される領域外に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の物理量センサーの製造方法。 A step of separating the substrate into pieces,
The method of manufacturing a physical quantity sensor according to claim 1, wherein the conductor portion is disposed outside a region cut out by the singulation.
前記第2金属層は、前記基板と前記第1金属層との間に設けられ、
前記導体部は、前記第2金属層と同じ材料を含むことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の物理量センサーの製造方法。 A connection terminal including a first metal layer and a second metal layer disposed outside the connected lid,
The second metal layer is provided between the substrate and the first metal layer,
The said conductor part contains the same material as the said 2nd metal layer, The manufacturing method of the physical quantity sensor as described in any one of Claim 1 thru | or 3 characterized by the above-mentioned.
前記第1接続端子と前記第2接続端子との間に前記導体部が設けられていることを特徴とする請求項4に記載の物理量センサーの製造方法。 The connection terminal includes a first connection terminal connected to the movable part and a second connection terminal connected to the fixed part,
The method of manufacturing a physical quantity sensor according to claim 4, wherein the conductor portion is provided between the first connection terminal and the second connection terminal.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018031637A JP2019148435A (en) | 2018-02-26 | 2018-02-26 | Physical quantity sensor manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018031637A JP2019148435A (en) | 2018-02-26 | 2018-02-26 | Physical quantity sensor manufacturing method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2019148435A true JP2019148435A (en) | 2019-09-05 |
Family
ID=67849280
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2018031637A Pending JP2019148435A (en) | 2018-02-26 | 2018-02-26 | Physical quantity sensor manufacturing method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2019148435A (en) |
-
2018
- 2018-02-26 JP JP2018031637A patent/JP2019148435A/en active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6939475B2 (en) | Physical quantity sensor, physical quantity sensor device, composite sensor device, inertial measurement unit, mobile positioning device, portable electronic device, electronic device and mobile body | |
| JP7139661B2 (en) | physical quantity sensor, physical quantity sensor device, composite sensor device, inertial measurement device, electronic equipment and moving object | |
| CN109387190B (en) | Physical quantity sensor, inertial measurement unit, electronic device, and moving object | |
| CN110082565B (en) | Physical quantity sensor, electronic apparatus, and moving object | |
| JP2019109140A (en) | Physical quantity sensor, complex sensor, inertial measurement unit, portable electronic apparatus, electronic apparatus, and moving body | |
| US20190049483A1 (en) | Physical quantity sensor, complex sensor, inertial measurement unit, portable electronic device, electronic device, and vehicle | |
| US11112424B2 (en) | Physical quantity sensor, complex sensor, inertial measurement unit, portable electronic device, electronic device, and vehicle | |
| JP7056099B2 (en) | Physical quantity sensor, physical quantity sensor device, composite sensor device, inertial measurement unit, mobile positioning device, portable electronic device, electronic device and mobile body | |
| JP6984342B2 (en) | Physical quantity sensor, manufacturing method of physical quantity sensor, inertial measurement unit, portable electronic device, electronic device, and mobile body | |
| CN109540119B (en) | Physical quantity sensor, sensor device, electronic apparatus, portable electronic apparatus, and moving object | |
| JP2019066256A (en) | Physical quantity sensor, inertial measurement device, mobile object positioning device, portable electronic device, electronic device and mobile object | |
| JP2019144108A (en) | Physical quantity sensor, composite sensor, inertial measurement unit, portable electronic equipment, electric equipment, and movable body | |
| JP2019095337A (en) | Physical quantity sensor, physical quantity sensor device, composite sensor device, inertia measuring device, mobile body positioning device, portable electronic apparatus, electronic apparatus, and mobile body | |
| JP2019132690A (en) | Physical quantity sensor, physical quantity sensor device, composite sensor device, inertia measuring device, moving body positioning device, portable electronic apparatus, electronic apparatus, moving body, and method for adjusting output of physical quantity sensor | |
| JP2019078607A (en) | Physical quantity sensor, inertia measuring device, moving object positioning device, portable electronic apparatus, electronic apparatus, and moving object | |
| CN109839515B (en) | Physical quantity sensor, electronic apparatus, and moving object | |
| CN109682993B (en) | Physical Quantity Sensors, Electronic Devices, and Automobiles | |
| JP7159548B2 (en) | physical quantity sensors, physical quantity sensor devices, composite sensor devices, inertial measurement devices, mobile positioning devices, portable electronic devices, electronic devices and mobile objects | |
| JP2019045168A (en) | Physical quantity sensor, inertia measurement device, mobile object positioning device, electronic device, and mobile object | |
| JP2019148435A (en) | Physical quantity sensor manufacturing method | |
| JP7135291B2 (en) | Physical quantity sensors, inertial measurement devices, mobile positioning devices, electronic devices and mobile objects | |
| JP2019052883A (en) | Physical quantity sensor, mobile body positioning device, portable electronic apparatus, electronic apparatus, and mobile body | |
| JP2019100727A (en) | Physical quantity sensor, physical quantity sensor device, composite sensor device, inertia measuring device, mobile body positioning device, portable electronic apparatus, electronic apparatus, mobile body, and method for manufacturing physical quantity sensor | |
| JP2019132688A (en) | Physical quantity sensor, physical quantity sensor device, composite sensor device, inertia measuring device, moving body positioning device, portable electronic apparatus, electronic apparatus, and moving body | |
| JP2019132689A (en) | Physical quantity sensor, physical quantity sensor device, composite sensor device, inertia measuring device, moving body positioning device, portable electronic apparatus, electronic apparatus, and moving body |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD05 | Notification of revocation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7425 Effective date: 20180910 |
|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20190920 |