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技術 電子デバイス、電子デバイス装置、電子機器および移動体

出願人 セイコーエプソン株式会社
発明者 河野秀逸
出願日 2016年9月30日 (3年2ヶ月経過) 出願番号 2016-193937
公開日 2018年4月5日 (1年8ヶ月経過) 公開番号 2018-056495
状態 未査定
技術分野 ボンディング 半導体集積回路装置の内部配線
主要キーワード 電子デバイス装置 アルミニウムワイヤー ボンディンワイヤ 磁気センサー素子 車体姿勢制御装置 銅ワイヤー 電池モニター 圧力センサー素子
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2018年4月5日)のものです。
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図面 (19)

課題

対象物との接合強度の低下を抑制することのできる電子デバイス電子デバイス装置電子機器および移動体を提供する。

解決手段

電子デバイスは、基体と、前記基体に配置されている機能素子と、前記基体に配置され、前記機能素子と電気的に接続されている配線と、前記基体に配置され、前記配線と電気的に接続されている端子と、を有し、前記端子は、前記配線と重ならない非重なり領域を有している。また、前記端子は、前記配線と重なっている重なり領域を有している。

概要

背景

例えば、加速度センサーとして特許文献1に記載の構成が知られている。特許文献1の加速度センサーは、基板と、基板に設けられたセンサー部(固定部および可動部)と、センサー部を封止するように基板に接合されているカバーと、を有している。また、基板のカバーから露出している部分には、センサー部と電気的に接続された端子が設けられており、当該端子を介して、外部装置とセンサー部とを電気的に接続できるようになっている。

概要

対象物との接合強度の低下を抑制することのできる電子デバイス電子デバイス装置電子機器および移動体を提供する。電子デバイスは、基体と、前記基体に配置されている機能素子と、前記基体に配置され、前記機能素子と電気的に接続されている配線と、前記基体に配置され、前記配線と電気的に接続されている端子と、を有し、前記端子は、前記配線と重ならない非重なり領域を有している。また、前記端子は、前記配線と重なっている重なり領域を有している。

目的

本発明の目的は、対象物との接合強度の低下を抑制することのできる電子デバイス、電子デバイス装置、電子機器および移動体を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

基体と、前記基体に配置されている機能素子と、前記基体に配置され、前記機能素子と電気的に接続されている配線と、前記基体に配置され、前記配線と電気的に接続されている端子と、を有し、前記端子は、前記配線と重ならない非重なり領域を有していることを特徴とする電子デバイス

請求項2

前記端子は、前記配線と重なっている重なり領域を有している請求項1に記載の電子デバイス。

請求項3

前記重なり領域は、前記非重なり領域を囲むように配置されている請求項2に記載の電子デバイス。

請求項4

前記配線と前記重なり領域との間に配置されている中間層を有している請求項1ないし3のいずれか1項に記載の電子デバイス。

請求項5

前記中間層は、前記基体と前記非重なり領域との間にも配置されている請求項4に記載の電子デバイス。

請求項6

前記配線の構成材料は、白金を含んでいる請求項1ないし5のいずれか1項に記載の電子デバイス。

請求項7

前記基体の前記配線および前記端子が配置されている面は、絶縁性酸化物を含んでいる請求項1ないし6のいずれか1項に記載の電子デバイス。

請求項8

請求項1ないし7のいずれか1項に記載の電子デバイスと、電子部品と、前記電子デバイスの前記端子と前記電子部品とを電気的に接続するボンディングワイヤーと、を有し、前記ボンディングワイヤーは、前記端子の前記非重なり領域に接続されていることを特徴とする電子デバイス装置

請求項9

前記非重なり領域および前記ボンディングワイヤーは、同じ材料を含んでいる請求項8に記載の電子デバイス装置。

請求項10

請求項1ないし7のいずれか1項に記載の電子デバイスを有することを特徴とする電子機器

請求項11

請求項1ないし7のいずれか1項に記載の電子デバイスを有することを特徴とする移動体

技術分野

0001

本発明は、電子デバイス電子デバイス装置電子機器および移動体に関するものである。

背景技術

0002

例えば、加速度センサーとして特許文献1に記載の構成が知られている。特許文献1の加速度センサーは、基板と、基板に設けられたセンサー部(固定部および可動部)と、センサー部を封止するように基板に接合されているカバーと、を有している。また、基板のカバーから露出している部分には、センサー部と電気的に接続された端子が設けられており、当該端子を介して、外部装置とセンサー部とを電気的に接続できるようになっている。

先行技術

0003

特開平06−347475号公報

発明が解決しようとする課題

0004

このような特許文献1の加速度センサーでは、端子の構成が明確ではないが、一般的には、基板上に成膜された下地層と、下地層上に成膜された被覆層と、を有する構成となっている。そして、例えば、下地層は、基板および被覆層との密着性を考慮した材料で構成され、被覆層は、電気抵抗の低減、酸化防止ボンディンワイヤーとの相性等を考慮した材料で構成される。しかしながら、下地層および被覆層の積層体で端子を構成した場合、例えば、加速度センサーの製造工程中に熱が加わることで、下地層中の原子が被覆層中に拡散し、さらには、拡散した原子が被覆層の表面に析出することで、ボンディングワイヤーとの接合強度が低下してしまう。

0005

本発明の目的は、対象物との接合強度の低下を抑制することのできる電子デバイス、電子デバイス装置、電子機器および移動体を提供することにある。

課題を解決するための手段

0006

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の適用例として実現することが可能である。

0007

本発明の電子デバイスは、基体と、
前記基体に配置されている機能素子と、
前記基体に配置され、前記機能素子と電気的に接続されている配線と、
前記基体に配置され、前記配線と電気的に接続されている端子と、を有し、
前記端子は、前記配線と重ならない非重なり領域を有していることを特徴とする。
これにより、配線に含まれる材料の非重なり領域への移行、拡散を抑制することができる。そのため、例えば、非重なり領域に対象物を接続することで、対象物との接合強度の低下を抑制することのできる電子デバイスとなる。

0008

本発明の電子デバイスでは、前記端子は、前記配線と重なっている重なり領域を有していることが好ましい。
これにより、より確実に、配線および端子を電気的に接続することができる。

0009

本発明の電子デバイスでは、前記重なり領域は、前記非重なり領域の周囲を囲むように配置されていることが好ましい。
これにより、重なり領域の面積をより大きくすることができ、より確実に、配線および端子を電気的に接続することができる。

0010

本発明の電子デバイスでは、前記配線と前記重なり領域との間に配置されている中間層を有していることが好ましい。
これにより、中間層がバリア層となって、配線に含まれる材料(原子)の端子への移行、拡散を抑制することができる。

0011

本発明の電子デバイスでは、前記中間層は、前記基体と前記非重なり領域との間にも配置されていることが好ましい。
これにより、中間層が下地層となって、端子とベースとの接合強度を高めることができる。

0012

本発明の電子デバイスでは、前記配線の構成材料は、白金を含んでいることが好ましい。
これにより、電子デバイスの製造時において、配線と機能素子との間で放電が起き難くなる。そのため、配線の断線劣化配線材料飛散等を抑制することができる。

0013

本発明の電子デバイスでは、前記基体の前記配線および前記端子が配置されている面は、絶縁性酸化物を含んでいることが好ましい。
これにより、ベースの構成が簡単なものとなる。

0014

本発明の電子デバイス装置は、本発明の電子デバイスと、
電子部品と、
前記電子デバイスの前記端子と前記電子部品とを電気的に接続するボンディングワイヤーと、を有し、
前記ボンディングワイヤーは、前記端子の前記非重なり領域に接続されていることを特徴とする。
これにより、本発明の電子デバイスの効果を享受でき、高い信頼性を有する電子デバイス装置が得られる。

0015

本発明の電子デバイス装置では、前記非重なり領域および前記ボンディングワイヤーは、同じ材料を含んでいることが好ましい。
これにより、端子とボンディングワイヤーとの接合強度を高めることができる。

0016

本発明の電子機器は、本発明の電子デバイスを有することを特徴とする。
これにより、本発明の電子デバイスの効果を享受でき、高い信頼性を有する電子機器が得られる。

0017

本発明の移動体は、本発明の電子デバイスを有することを特徴とする。
これにより、本発明の電子デバイスの効果を享受でき、高い信頼性を有する移動体が得られる。

図面の簡単な説明

0018

本発明の第1実施形態に係る電子デバイスを示す平面図である。
図1中のA−A線断面図である。
図1に示す電子デバイスが有する端子の断面図である。
図1に示す電子デバイスが有する端子の平面図である。
図3に示す端子にボンディングワイヤーを接続した状態の断面図である。
図1に示す電子デバイスの製造方法を示す図である。
図1に示す電子デバイスの製造方法を説明する断面図である。
図1に示す電子デバイスの製造方法を説明する断面図である。
図1に示す電子デバイスの製造方法を説明する断面図である。
図1に示す電子デバイスの製造方法を説明する断面図である。
図1に示す電子デバイスの製造方法を説明する断面図である。
本発明の第2実施形態に係る電子デバイスを示す断面図である。
本発明の第3実施形態に係る電子デバイス装置を示す断面図である。
図13に示す電子デバイス装置の部分拡大図である。
本発明の電子機器を適用したモバイル型(またはノート型)のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。
本発明の電子機器を適用した携帯電話機スマートフォン、PHS等も含む)の構成を示す斜視図である。
本発明の電子機器を適用したデジタルスチールカメラの構成を示す斜視図である。
本発明の移動体を適用した自動車を示す斜視図である。

実施例

0019

以下、本発明の電子デバイス、電子デバイス装置、電子機器および移動体を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。

0020

<第1実施形態>
まず、本発明の第1実施形態に係る電子デバイスについて説明する。

0021

図1は、本発明の第1実施形態に係る電子デバイス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に示す電子デバイスが有する端子の断面図である。図4は、図1に示す電子デバイスが有する端子の平面図である。図5は、図3に示す端子にボンディングワイヤーを接続した状態の断面図である。図6は、図1に示す電子デバイスの製造方法を示す図である。図7ないし図11は、それぞれ、図1に示す電子デバイスの製造方法を説明する断面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図2中の上側を「上」、下側を「下」とも言う。また、各図には互いに直交する3つの軸として、X軸、Y軸およびZ軸が図示されている。また、以下では、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、Z軸方向(電子デバイスの厚さ方向)から見た平面視を単に「平面視」とも言う。

0022

図1に示すように、電子デバイス1は、基体2と、基体2に配置されている機能素子としての加速度センサー素子3と、基体2に配置され、加速度センサー素子3と電気的に接続されている配線4と、基体2に配置され、配線4と電気的に接続されている端子5と、を有している。また、図3に示すように、端子5は、平面視で、配線4と重ならない非重なり領域51を有している。このような構成の電子デバイス1によれば、非重なり領域51が、配線4と重なっていないため、配線4に含まれる材料(配線材料)の非重なり領域51への移行、拡散を抑制することができる。そのため、非重なり領域51の表面への配線材料の析出を抑制することができ、図5に示すように、非重なり領域51にボンディングワイヤーBW等の接続配線を接続することで、高い接合強度で、ボンディングワイヤーBWを端子5に接続することができる。すなわち、このような構成によれば、ボンディングワイヤーBWとの接合強度の低下を抑制することのできる電子デバイス1が得られる。なお、非重なり領域51に接続される部材は、ボンディングワイヤーBWに限定されない。以下、このような電子デバイス1について詳細に説明する。

0023

電子デバイス1は、図1に示すように、基体2と、基体2上に配置されている加速度センサー素子3(機能素子)と、基体2上に配置され、加速度センサー素子3と電気的に接続されている配線4と、基体2上に配置され、配線4と電気的に接続されている端子5と、を有し、さらに、図2に示すように、基体2との間に加速度センサー素子3を収納するようにして基体2に接合されている蓋体6と、配線4と端子5との間に配置されている中間層7と、を有している。

0024

基体2は、矩形の平面視形状を有する板状をなしており、上面に開放する凹部21を有している。この凹部21は、加速度センサー素子3と基体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、基体2は、上面に開口し、凹部21の周囲に配置された溝部22、23、24を有している。溝部22、23、24には、加速度センサー素子3と電気的に接続された配線4、中間層7および端子5が配置されている。各端子5は、蓋体6の外部に露出しており、これら端子5を介して外部装置と加速度センサー素子3とを電気的に接続できるようになっている。

0025

また、基体2の配線4および端子5が配置されている面、すなわち、凹部21の底面は、絶縁性酸化物を含んでいることが好ましい。これにより、基体2の構成を簡単なものとしつつ、複数の配線4間(端子5間)の短絡を抑制することができる。本実施形態の基体2は、例えば、アルカリ金属イオン可動イオン)を含むガラス材料(例えば、パイレックスガラス登録商標)のような硼珪酸ガラス)で構成されたガラス基板である。そのため、基体2は、光透過性(内部視認性)を有している。ただし、基体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、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。

0026

図1に示すように、配線4は、溝部22、23、24内に1本ずつ設けられている。そして、各配線4は、加速度センサー素子3と電気的に接続されている。また、図2に示すように、溝部22内に設けられた配線4は、凹部21の底面にも広がって配置されている。これにより、後述する電子デバイス1の製造方法でも説明するように、基体2と加速度センサー素子3(シリコン基板30)との電位を等しくすることができ、製造の際のスティッキングを抑制することができる。

0027

このような配線4の構成材料は、白金(Pt)を含んでいる。具体的には、図3に示すように、配線4は、基体2上に配置された下地層41と、下地層41上に配置された電極層42と、を有しており、電極層42が白金(Pt)または白金(Pt)を含む合金白金系合金)で構成されている。これにより、電気抵抗が小さく、さらに、耐腐食性耐酸化性)に優れ、腐食酸化)による電気抵抗の増大が抑制された電極層42となる。また、後述する電子デバイス1の製造方法でも説明するように、電子デバイス1の製造過程で、加速度センサー素子3との間で放電が生じ難くなり、配線4の損傷、劣化や、配線材料の周囲への飛散を抑制することができる。そのため、断線や短絡を効果的に抑制することができる。

0028

電極層42の厚さとしては、特に限定されないが、例えば、50nm以上、100nm以下程度であるのが好ましく、60nm程度であるのがより好ましい。これにより、配線4の過度厚肉化を防止しつつ、より電気抵抗の小さい配線4となる。

0029

なお、電極層42の構成材料としては、白金(Pt)に限定されず、例えば、白金以外の貴金属、すなわち、金(Au)、銀(Ag)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、イリジウム(Ir)、ルテニウム(Ru)、オスミウム(Os)や、これら貴金属を含む合金等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて(例えば、2層以上の積層体として)用いることもできる。このような材料によれば、白金と同様に、耐腐食性に優れた電極層42が得られると共に、配線4の電気抵抗を小さくすることができる。また、電極層42の構成材料としては、上述した貴金属および貴金属を含む合金の他にも、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)等の金属材料や、これらを含む合金等の電気抵抗の比較的小さい材料を用いることもできる。

0030

一方、下地層41は、チタン(Ti)またはチタン(Ti)を含む合金(チタン系合金)で構成されている。これにより、基体2と配線4との密着性を高めることができる。このような下地層41の厚さとしては、特に限定されないが、例えば、100nm以上、150nm以下程度であることが好ましく、130nm程度であることがより好ましい。これにより、配線4の過度な厚肉化を防止しつつ、上述した効果を効果的に発揮することができる。なお、下地層41の構成材料としては、同様の効果を発揮することができれば、チタン(Ti)に限定されず、基体2や電極層42の材料によっても異なるが、例えば、タングステン(W)、モリブテン(Mo)、クロム(Cr)、ニッケル(Ni)等の金属材料や、これらを含む合金等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて(例えば2層以上の積層体として)用いることもできる。

0031

以上、配線4について説明したが、配線4の構成は、特に限定されず、例えば、下地層41と電極層42との間に別の層が介在していてもよい。また、下地層41を省略してもよい。

0032

図1に示すように、端子5は、溝部22、23、24内に1つずつ設けられている。そして、各端子5は、溝部22、23、24内で、配線4と電気的に接続されている。図3および図4に示すように、このような端子5は、平面視で、配線4と重ならない非重なり領域51と、配線4と重なっている重なり領域52と、を有している。このような構成によれば、配線4に含まれる配線材料(Pt等)の非重なり領域51への移行、拡散が抑制され、非重なり領域51の表面への配線材料の析出を抑制することができる。したがって、図5に示すように、非重なり領域51において端子5とボンディングワイヤーBWと接続することで、これらを高い接合強度で接続することができる。また、端子5が重なり領域52を有することで、端子5と配線4との接触面積を広く確保することができ、より確実に、端子5と配線4とを電気的に接続することができる。

0033

また、図4に示すように、重なり領域52は、平面視で、非重なり領域51の周囲を囲むように配置されている。これにより、端子5と配線4との接触面積をより広く確保することができ、より確実に、端子5と配線4とを電気的に接続することができる。特に、本実施形態では、重なり領域52は、非重なり領域51の全周を囲む枠状をなしている。これにより、端子5と配線4との接触面積をさらに広く確保することができ、上述した効果がより顕著となる。また、重なり領域52を枠状とすることで、非重なり領域51を端子5の中央部に位置させることができる。そのため、端子5の中央部を狙ってボンディングワイヤーBWを接続すれば、簡単かつ確実に、ボンディングワイヤーBWを非重なり領域51に接続することができる。ただし、重なり領域52の形状としては、特に限定されない。

0034

なお、本実施形態では、非重なり領域51は、矩形の平面視形状をなしているが、非重なり部51の平面視形状としては、特に限定されず、例えば、三角形五角形以上の多角形円形楕円形異形等であってもよい。また、非重なり領域51の大きさは、ボンディングワイヤーBWを接続するのに十分な大きさで、かつ、過度に大きすぎないことが好ましい。

0035

端子5の構成材料としては、導電性を有していれば、特に限定されないが、電気抵抗が比較的小さい材料であることが好ましい。このような材料としては、例えば、金(Au)、銅(Cu)、アルミニウム(Al)等の各種金属材料、これら金属材料を含む合金等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて(例えば2層以上の積層体として)用いることができる。本実施形態では、端子5は、金(Au)または金(Au)系合金で構成されている。これにより、特に、耐腐食性(耐酸化性)に優れ、電気抵抗が小さい端子5が得られる。このような端子5の厚さとしては、特に限定されないが、例えば、200nm以上、400nm以下程度であることが好ましく、300nm程度であることがより好ましい。これにより、端子5の過度な厚肉化を防止しつつ、ボンディングワイヤーBWと端子5とをより確実に接続することができる。なお、端子5の構成材料は、配線4の構成材料と異なるものであるのが好ましく、特に、白金(Pt)を含まない材料であるのが好ましい。

0036

以上、端子5について説明した。なお、本実施形態では、非重なり領域51と重なり領域52とが連続して一体的に形成されているが、非重なり領域51と重なり領域52とを別体で形成してもよい。

0037

図3に示すように、このような端子5の重なり領域52と配線4との間には、中間層7が設けられている。すなわち、電子デバイス1は、配線4と重なり領域52との間に配置されている中間層7を有している。中間層7は、配線4に含まれる配線材料が端子5に移行、拡散するのを抑制するバリア層として機能する。そのため、配線材料の端子5への移行、拡散をより効果的に抑制することができる。また、中間層7は、基体2と非重なり領域51との間にも配置されている。中間層7は、基体2と端子5との密着性を高める下地層としても機能する。そのため、例えば、基体2と非重なり領域51との間に中間層7が無い場合と比較して、基体2と端子5との接合強度を高めることができ、電子デバイス1の信頼性がより向上する。なお、端子5と基体2との接合強度を測定する方法として、クロスカット試験(JIS K5600−5−6)が挙げられる。

0038

中間層7の構成材料としては、上述した機能(すなわち、バリア層および下地層としての機能)を発揮することができれば、特に限定されず、例えば、チタン(Ti)、タングステン(W)、タンタル(Ta)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、クロム(Cr)、モリブテン(Mo)等の金属材料や、これら金属材料を含む合金・化合物(例えば、TiN、TiW、TaN、TaW等)等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて(例えば2層以上の積層体として)用いることができる。なお、本実施形態では、端子5は、TiWで構成されている。このような材料を用いることで、製造が容易で、上述した効果に優れた中間層7となる。このような中間層7の厚さとしては、特に限定されないが、例えば、50nm以上、150nm以下程度であることが好ましく、100nm程度であることがより好ましい。これにより、中間層7の過度な厚肉化を防止しつつ、上述した機能(すなわち、バリア層および下地層としての機能)をより効果的に発揮することができる。

0039

なお、本実施形態では、中間層7は、端子5の全域と重なるように端子5と基体2および配線4との間に配置されているが、例えば、非重なり領域51と重なる部分を省略してもよい。すなわち、中間層7は、配線4と重なり領域52との間に位置する枠状をなしていてもよい。反対に、重なり領域52と重なる部分を省略してもよい。また、中間層7自体を省略してもよい。

0040

図1および図2に示すように、蓋体6は、矩形の平面視形状を有する板状をなしており、下面に開放する凹部61を有している。そして、蓋体6は、凹部61内に加速度センサー素子3を収納するようにして、基体2に接合されている。そして、蓋体6および基体2によって、加速度センサー素子3を収納する収納空間Sが形成されている。また、蓋体6は、収納空間Sの内外を連通する連通孔62を有しており、この連通孔62を介して収納空間Sを所望の雰囲気置換することができるようになっている。また、連通孔62内には、封止部材63が配置されており、封止部材63によって、連通孔62が封止されている。なお、封止部材63としては、連通孔62を封止できれば、特に限定されず、例えば、金(Au)/錫(Sn)系合金、金(Au)/ゲルマニウム(Ge)系合金、金(Au)/アルミニウム(Al)系合金等の各種合金、低融点ガラス等のガラス材料等を用いることができる。

0041

このような蓋体6は、本実施形態では、シリコン基板で構成されている。ただし、蓋体6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を用いてもよい。また、基体2と蓋体6との接合方法としては、特に限定されず、基体2や蓋体6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を介した接合、基体2の上面および蓋体6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。

0042

本実施形態では、接合材の一例であるガラスフリット69(低融点ガラス)を介して基体2と蓋体6とが接合されている。基体2と蓋体6とを重ね合わせた状態では、溝部22、23、24を介して収納空間Sの内外が連通してしまうが、これらの間に接合用のガラスフリット69を配置することで、ガラスフリット69によって溝部22、23、24を埋めることができる。このように、ガラスフリット69によれば、基体2と蓋体6との接合と、溝部22、23、24の封止を同時に行うことができる。なお、基体2と蓋体6とを陽極接合等(溝部22、23、24を封止できない接合方法)で接合した場合には、例えば、TEOS(テトラエトキシシラン)を用いたCVD法等で形成されたSiO2膜によって溝部22、23、24を塞ぐことができる。

0043

図1に示すように、加速度センサー素子3は、基体2の上面に凹部21と重なるようにして接合されている。また、加速度センサー素子3は、基体2に対して変位可能な部分を有する可動体3Aと、基体2に対して位置が固定されている固定体3Bと、を有している。このような加速度センサー素子3は、例えば、リン(P)、ボロン(B)等の不純物がドープされたシリコン基板をパターニングすることで形成されている。また、加速度センサー素子3は、陽極接合により基体2の上面に接合されている。ただし、加速度センサー素子3の材料や、加速度センサー素子3の基体2への接合方法は、特に限定されない。

0044

可動体3Aは、支持部31、32と、可動部33と、連結部34、35と、を有している。支持部31、32は、凹部21を挟んで配置されており、それぞれ、基体2の上面に接合されている。また、支持部31は、導電性バンプBを介して配線4と電気的に接続されている。

0045

このような支持部31、32の間には可動部33が位置している。可動部33は、−X軸側において連結部34を介して支持部31に連結され、+X軸側において連結部35を介して支持部32に連結されている。このような可動部33は、連結部34、35を弾性変形させつつ、支持部31、32に対して矢印aで示すようにX軸方向に変位可能である。また、可動部33は、X軸方向に延在する基部331と、基部331からY軸方向両側に突出し、櫛歯状に配列されている複数の可動電極指332と、を有している。

0046

固定体3Bは、複数の第1固定電極指38と、複数の第2固定電極指39と、を有している。複数の第1固定電極指38は、可動電極指332のX軸方向一方側に配置され、対応する可動電極指332に対して間隔を隔てて噛み合うように並んでいる。一方、複数の第2固定電極指39は、可動電極指332のX軸方向他方側に配置され、対応する可動電極指332に対して間隔を隔てて噛み合うように並んでいる。また、各第1固定電極指38は、導電性バンプBを介して配線4と電気的に接続されており、各第2固定電極指39は、導電性バンプBを介して配線4と電気的に接続されている。

0047

以上、電子デバイス1について説明した。次に、電子デバイス1の作動について説明する。X軸方向の加速度が電子デバイス1に加わると、その加速度の大きさに基づいて、可動部33が連結部34、35を弾性変形させながらX軸方向に変位する。このような変位に伴って、可動電極指332と第1固定電極指38との隙間および可動電極指332と第2固定電極指39との隙間がそれぞれ変化し、この変位に伴って、可動電極指332と第1固定電極指38との間の静電容量および可動電極指332と第2固定電極指39との間の静電容量の大きさがそれぞれ変化する。そのため、これら静電容量の変化(差動信号)に基づいて加速度を検出することができる。

0048

ここで、収納空間Sは、窒素ヘリウムアルゴン等の不活性ガス封入されて、使用温度(−40℃〜80℃程度)で、ほぼ大気圧となっていることが好ましい。収納空間Sを大気圧とすることで、粘性抵抗増しダンピング効果が発揮され、可動部33の振動を速やかに収束(停止)させることができる。そのため、電子デバイス1の加速度の検出精度が向上する。

0049

次に、電子デバイス1の製造方法について説明する。図6に示すように、電子デバイス1の製造方法は、基体2を準備する準備工程と、基体2上に加速度センサー素子3を配置するセンサー素子配置工程と、基体2に蓋体6を接合する接合工程と、蓋体6を封止する封止工程と、を有している。

0050

[準備工程]
まず、図7に示すように、ガラス基板からなる基体2を準備し、エッチングによって凹部21および溝部22、23、24を形成する。次に、基体2に、配線4、中間層7、端子5および導電性バンプBを順番に形成する。

0051

[センサー素子配置工程]
次に、図8に示すように、加速度センサー素子3の母材であるシリコン基板30を基体2の上面に陽極接合する。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)等の不純物をドープ(拡散)して導電性を付与する。次に、シリコン基板30をエッチング(好ましくは、RIE(反応性イオンエッチング)等のドライエッチング)によりパターニングすることで、図9に示すように、加速度センサー素子3を形成する。

0052

ここで、一般には、陽極接合の際、基体2とシリコン基板30との間に高電圧印加するため、これらの間に静電力が発生し、シリコン基板30が基体2に貼り付いてしまう所謂「スティッキング」が生じるおそれがある。これに対して、本実施形態では、前述したように、凹部21の底面にも配線4が設けられており、この配線4は、導電性バンプBを介してシリコン基板30と導通しているので、シリコン基板30と同電位となる。そのため、基体2とシリコン基板30との間に前述した静電力が発生せず、前述のスティッキングを効果的に抑制することができる。さらには、前述したように、配線4の電極層42が白金(Pt)で構成されているため、配線4とシリコン基板30とが空隙を介して対向している部分(例えば、図8中のQで示す領域)での放電を抑制することができる。そのため、配線4の損傷、劣化や配線材料の飛散を抑制することができ、断線や短絡を抑制することができる。

0053

また、陽極接合の際、配線4が高温(例えば、400℃程度)に曝されるため、配線4に含まれる材料(配線材料)が、端子5に移行、拡散するおそれがある。これに対して、前述したように、配線4と端子5との間にバリア層である中間層7を設けているため、端子5への配線材料の移行、拡散を抑制することができる。また、仮に、中間層7を通過して、配線材料が端子5に移行、拡散してしまっても、そのほとんどが重なり領域52内に留まり、非重なり領域51への移行、拡散は、抑制される。

0054

[接合工程]
次に、凹部61および連通孔62を形成した蓋体6を準備し、図10に示すように、蓋体6を、ガラスフリット69を介して基体2に接合する。ここで、この接合を行う際、ガラスフリット69を溶融させるために、配線4が高温(例えば、300℃程度)に曝されるため、配線4に含まれる材料(配線材料)が、端子5に移行、拡散するおそれがある。これに対して、前述したように、配線4と端子5との間にバリア層である中間層7を設けているため、端子5への配線材料の移行、拡散を抑制することができる。また、仮に、中間層7を通過して、配線材料が端子5に移行、拡散してしまっても、そのほとんどが重なり領域52内に留まり、非重なり領域51への移行、拡散は、抑制される。

0055

[封止工程]
次に、図11に示すように、蓋体6の連通孔62を封止部材63で封止する。この封止は、例えば、ボール状の封止部材63を連通孔62内に配置し、封止部材63にレーザー光線照射して溶融、硬化させることで行うことができる。以上の工程によって、電子デバイス1が得られる。

0056

<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態に係る電子デバイスについて説明する。

0057

図12は、本発明の第2実施形態に係る電子デバイスを示す断面図である。
本実施形態に係る電子デバイスでは、主に、配線の構成が異なること以外は、前述した第1実施形態の電子デバイスと同様である。

0058

なお、以下の説明では、第2実施形態の電子デバイスに関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図12では前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。

0059

図12に示す電子デバイス1では、配線4が光透過性を有している。前述したように、基体2は、光透過性(内部視認性)を有しているため、配線4に邪魔されることなく、基体2の底面側から収納空間S内を視認することができる。そのため、例えば、加速度センサー素子3の状態(特に、スティッキングの有無)、配線4と加速度センサー素子3との電気的な接続状態等を確認することができる。このような配線4の構成材料としては、光透過性および導電性を有していれば、特に限定されず、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、ZnO、IGZO等の酸化物系の透明導電性材料が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。特に、本実施形態では、配線4は、ITOで構成されている。これにより、前述した第1実施形態と同様に、電子デバイス1の製造過程で、加速度センサー素子3との間で放電が生じ難くなり、配線4の損傷、劣化や、配線材料の周囲への飛散を抑制することができる。そのため、配線4の断線や短絡を効果的に抑制することができる。

0060

このような第2実施形態によっても、前述した第1実施形態と同様の効果を発揮することができる。

0061

<第3実施形態>
次に、本発明の第3実施形態に係る電子デバイス装置について説明する。

0062

図13は、本発明の第3実施形態に係る電子デバイス装置を示す断面図である。図14は、図13に示す電子デバイス装置の部分拡大図である。

0063

図13に示すように、電子デバイス装置100は、電子デバイス1と、電子部品としての回路素子120(IC)と、電子デバイス1の端子5と回路素子120とを電気的に接続するボンディングワイヤーBW1と、を有している。また、図14に示すように、ボンディングワイヤーBW1は、端子5の非重なり領域51に接続されている。このような構成によれば、前述した第1実施形態で説明したように、端子5とボンディングワイヤーBW1との接合強度を高めることができるため、信頼性の高い電子デバイス装置100となる。以下、このような電子デバイス装置100について詳細に説明する。

0064

図13に示すように、電子デバイス装置100は、ベース基板110と、ベース基板110上に設けられている電子デバイス1と、電子デバイス1上に設けられている回路素子120と、電子デバイス1と回路素子120とを電気的に接続するボンディングワイヤーBW1と、ベース基板110と回路素子120とを電気的に接続するボンディングワイヤーBW2と、電子デバイス1および回路素子120をモールドするモールド部130と、を有している。

0065

ベース基板110は、電子デバイス1を支持する基板であり、例えば、インターポーザー基板である。このようなベース基板110の上面には複数の接続端子111が配置されており、下面には複数の実装端子112が配置されている。また、ベース基板110内には、図示しない内部配線が配置されており、この内部配線を介して、各接続端子111が、対応する実装端子112と電気的に接続されている。このようなベース基板110としては、特に限定されず、例えば、シリコン基板、セラミック基板樹脂基板、ガラス基板、ガラスエポキシ基板等を用いることができる。

0066

また、電子デバイス1は、基体2を下側(ベース基板110側)に向けてベース基板110に配置されている。そして、電子デバイス1は、接合部材を介してベース基板110に接合されている。

0067

また、回路素子120は、電子デバイス1上に配置されている。そして、回路素子120は、接合部材を介して電子デバイス1に接合されている。また、回路素子120は、ボンディングワイヤーBW1を介して電子デバイス1の端子5と電気的に接続され、ボンディングワイヤーBW2を介してベース基板110の接続端子111と電気的に接続されている。このような回路素子120には、電子デバイス1を駆動する駆動回路や、電子デバイス1からの出力信号に基づいて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が、必要に応じて含まれている。

0068

ここで、非重なり領域51およびボンディングワイヤーBW1は、同じ材料を含んでいることが好ましい。これにより、非重なり領域51とボンディングワイヤーBW1の親和性が高まり、これらの接合強度をより高めることができる。そのため、より信頼性の高い電子デバイス装置100が得られる。なお、非重なり領域51の構成材料としては、特に限定されないが、本実施形態では、共に金(Au)または金(Au)系合金が用いられている。ここで、ボンディングワイヤーBW1として、一般的に、金ワイヤー高純度金ワイヤー)、銅ワイヤー高純度銅ワイヤー)、アルミニウムワイヤー高純度アルミニウムワイヤー、アルミニウム合金ワイヤー)が知られており、これらが用途等によって使い分けられている。そのため、非重なり領域51は、本実施形態の金(Au)や、金以外の銅(Cu)、アルミニウム(Al)のいずれかの材料を含んでいる(いずれかの材料で構成されている)ことが好ましい。これにより、上述した一般的なボンディングワイヤーBW1を用いることができ、製造コスト等を低減することができる。また、配線4の構成材料が白金(Pt)を含む場合、非重なり領域51およびボンディングワイヤーBW1の構成材料は、実質的に白金(Pt)を含まないものであるのが好ましい。

0069

また、モールド部130は、電子デバイス1および回路素子120をモールドしている。これにより、電子デバイス1や回路素子120を水分、埃、衝撃等から保護することができる。モールド部130としては、特に限定されないが、例えば、熱硬化型エポキシ樹脂を用いることができ、例えば、トランスファーモールド法によってモールドすることができる。

0070

以上のような電子デバイス装置100は、前述した電子デバイス1を有している。そのため、電子デバイス1の効果を享受でき、信頼性の高い電子デバイス装置100が得られる。

0071

[電子機器]
次に、本発明の電子機器について説明する。

0072

図15は、本発明の電子機器を適用したモバイル型(またはノート型)のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。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は、加速度センサーとしての電子デバイス装置100(電子デバイス1)を有している。

0073

図16は、本発明の電子機器を適用した携帯電話機(スマートフォン、PHS等も含む)の構成を示す斜視図である。この図において、携帯電話機1200は、アンテナ(図示せず)、複数の操作ボタン1202、受話口1204および送話口1206を備え、操作ボタン1202と受話口1204との間には、表示部1208が配置されている。このような携帯電話機1200は、加速度センサーとしての電子デバイス装置100(電子デバイス1)を有している。

0074

図17は、本発明の電子機器を適用したデジタルスチールカメラの構成を示す斜視図である。この図において、デジタルスチールカメラ1300におけるケース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。そして、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。このようなデジタルスチールカメラ1300は、加速度センサーとしての電子デバイス装置100(電子デバイス1)を有している。

0075

このような電子機器の一例であるパーソナルコンピューター1100、携帯電話機1200、デジタルスチールカメラ1300は、電子デバイス装置100(電子デバイス1)を有している。そのため、前述した電子デバイス装置100(電子デバイス1)の効果を享受でき、信頼性の高い電子機器となる。

0077

[移動体]
次に、本発明の移動体について説明する。

0078

図18は、本発明の移動体を適用した自動車を示す斜視図である。この図において、自動車1500は、電子デバイス装置100(電子デバイス1)を有しており、電子デバイス装置100によって、車体1501の姿勢を検出することができる。電子デバイス装置100の検出信号は、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。

0079

このような移動体の一例である自動車1500は、前述した電子デバイス装置100(電子デバイス1)を有している。そのため、前述した電子デバイス装置100(電子デバイス1)の効果を享受でき、信頼性の高い移動体となる。

0080

なお、電子デバイス装置100(電子デバイス1)は、他にもキーレスエントリー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ハイブリッド自動車電気自動車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。

0081

以上、本発明の電子デバイス、電子デバイス装置、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。また、前述した実施形態を適宜組み合わせてもよい。

0082

また、前述した実施形態では、機能素子として加速度センサー素子を用いた構成について説明したが、機能素子としては、これに限定されず、例えば、角速度センサー素子圧力センサー素子磁気センサー素子等の各種センサー素子であってもよいし、発振器に用いられる振動子であってもよい。また、機能素子の数としては、特に限定されず、1つであってもよいし、2つ以上であってもよい。2つ以上の場合は、同じ構成の機能素子を組み合わせてもよいし、異なる構成の機能素子を組み合わせてもよい。例えば、2つの加速度センサー素子を組み合わせてもよいし、加速度センサー素子と角速度センサー素子とを組み合わせてもよい。

0083

1…電子デバイス、2…基体、21…凹部、22、23、24…溝部、3…加速度センサー素子、3A…可動体、3B…固定体、30…シリコン基板、31、32…支持部、33…可動部、331…基部、332…可動電極指、34、35…連結部、38…第1固定電極指、39…第2固定電極指、4…配線、41…下地層、42…電極層、5…端子、51…非重なり領域、52…重なり領域、6…蓋体、61…凹部、62…連通孔、63…封止部材、69…ガラスフリット、7…中間層、100…電子デバイス装置、110…ベース基板、111…接続端子、112…実装端子、120…回路素子、130…モールド部、1100…パーソナルコンピューター、1102…キーボード、1104…本体部、1106…表示ユニット、1108…表示部、1200…携帯電話機、1202…操作ボタン、1204…受話口、1206…送話口、1208…表示部、1300…デジタルスチールカメラ、1302…ケース、1304…受光ユニット、1306…シャッターボタン、1308…メモリー、1310…表示部、1500…自動車、1501…車体、1502…車体姿勢制御装置、1503…車輪、B…導電性バンプ、BW、BW1、BW2…ボンディングワイヤー、S…収納空間、a…矢印

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