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JP5757174B2 - Sensor device and manufacturing method thereof - Google Patents

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JP5757174B2 JP2011140554A JP2011140554A JP5757174B2 JP 5757174 B2 JP5757174 B2 JP 5757174B2 JP 2011140554 A JP2011140554 A JP 2011140554A JP 2011140554 A JP2011140554 A JP 2011140554A JP 5757174 B2 JP5757174 B2 JP 5757174B2
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Description

本発明は、センサ装置およびその製造方法に関し、特に、センサ素子の検出軸を傾斜させたセンサ装置およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a sensor device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a sensor device in which a detection axis of a sensor element is inclined and a manufacturing method thereof.

物理量センサの検出軸を傾斜させることが従来から行なわれている。物理量センサの検出軸を傾斜させた構造は、たとえば、特開2008−96420号公報(特許文献1)、特許第3823954号公報(特許文献2)および特開2007−17225号公報(特許文献3)などに記載されている。   Conventionally, the detection axis of the physical quantity sensor is tilted. The structure in which the detection axis of the physical quantity sensor is inclined is, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-96420 (Patent Document 1), Japanese Patent No. 3823954 (Patent Document 2) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-17225 (Patent Document 3). It is described in.

特許文献1においては、リードフレーム上にジャイロセンサを実装した後、リード端子の曲げ加工形状によって、ジャイロセンサの検出軸を傾斜させている。   In Patent Document 1, after the gyro sensor is mounted on the lead frame, the detection axis of the gyro sensor is inclined according to the bent shape of the lead terminal.

特許文献2においては、リードフレーム上に磁気センサを実装した後、リードフレームにおける磁気センサが搭載されている部分を押し曲げることによって、磁気センサの検出軸を傾斜させている。   In Patent Document 2, after mounting a magnetic sensor on a lead frame, the detection axis of the magnetic sensor is tilted by pushing and bending a portion of the lead frame where the magnetic sensor is mounted.

特許文献3においては、傾斜した台座にチップをダイボンドすることによって、物理量センサの検出軸を傾斜させている。   In Patent Document 3, the detection axis of the physical quantity sensor is inclined by die-bonding a chip to an inclined pedestal.

特開2008−96420号公報JP 2008-96420 A 特許第3823954号公報Japanese Patent No. 3823954 特開2007−17225号公報JP 2007-17225 A

特許文献1に記載のセンサ装置においては、長いリードフレームを複雑に曲げる加工を要し、高度な加工工程を追加する必要がある。この結果、製造コストが増大する。また、金属からなるリードフレームに対して、何段階にもわたる、複雑な曲げ加工を施すことにより、位置精度、端子平行度、端子コプラナリティ、角度精度などが劣化することが懸念される。   The sensor device described in Patent Document 1 requires a process of bending a long lead frame in a complicated manner, and it is necessary to add an advanced processing process. As a result, the manufacturing cost increases. In addition, there are concerns that the position accuracy, terminal parallelism, terminal coplanarity, angular accuracy, and the like may be deteriorated by subjecting the lead frame made of metal to complicated bending processing in multiple stages.

さらに、特許文献1に記載のセンサ装置においては、モールドの樹脂量が多くなる傾向にあり、その材料費を含む製造コストが増大する。また、モールド樹脂の応力によるセンサ素子の変形が誘発されやすくなり、センサ特性が不安定になる。   Furthermore, in the sensor device described in Patent Document 1, the amount of resin in the mold tends to increase, and the manufacturing cost including the material cost increases. Further, deformation of the sensor element due to the stress of the mold resin is easily induced, and the sensor characteristics become unstable.

特許文献2に記載のセンサ装置においては、リードフレームを変形させるときにワイヤも変形することにより、接合信頼性の劣化や、変形接触、ワイヤ間隔の変化などによるセンサ特性への影響が生じることが懸念される。また、金属からなるリードフレームを変形させるので、その変形量が安定せず、傾斜角度の精度が低い。   In the sensor device described in Patent Document 2, when the lead frame is deformed, the wire is also deformed, which may affect the sensor characteristics due to deterioration of bonding reliability, deformation contact, change in wire spacing, and the like. Concerned. Further, since the lead frame made of metal is deformed, the amount of deformation is not stable, and the accuracy of the tilt angle is low.

さらに、特許文献2に記載のセンサ装置においては、リードフレーム実装、樹脂モールドによるパッケージを前提とした製造方法を採用しているが、成形時の圧力や樹脂との線膨張係数差により発生する応力に対して影響を受けやすい素子など、樹脂モールドパッケージングに適さないデバイスに対しては、特許文献2に記載の製造方法を適用できない。   Furthermore, in the sensor device described in Patent Document 2, a manufacturing method based on lead frame mounting and a resin mold package is adopted, but stress generated due to pressure during molding or a difference in linear expansion coefficient from resin. The manufacturing method described in Patent Document 2 cannot be applied to devices that are not suitable for resin mold packaging, such as elements that are easily affected by the above.

特許文献3に記載のセンサ装置においては、傾斜した台座に実装されたチップに対してワイヤボンディングを行なうことになるが、この場合、超音波や押しつけ力が接合面に理想的に伝わらず接合が不十分となる。さらに、バンプ形状やネック形状、ループ形状が不安定であり、接合信頼性が劣化する。また、傾斜した状態でボンディング位置の認識を行なう際に、画像認識用カメラの焦点深度の影響からワイヤボンディングの位置精度が著しく低下する。それらを防ぐためには、特別な設備が必要となり、製造コストが増大する。   In the sensor device described in Patent Document 3, wire bonding is performed on a chip mounted on an inclined pedestal. In this case, ultrasonic waves and pressing force are not ideally transmitted to the bonding surface, and bonding is performed. It becomes insufficient. Further, the bump shape, neck shape, and loop shape are unstable, and the bonding reliability is deteriorated. Further, when the bonding position is recognized in an inclined state, the position accuracy of the wire bonding is significantly lowered due to the influence of the depth of focus of the image recognition camera. In order to prevent them, special equipment is required, which increases the manufacturing cost.

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、センサ素子の傾斜角度の精度が高く、製造コストが抑制され、かつ、センサ素子と他の素子との電気的接合の信頼性が高いセンサ装置およびその製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide high accuracy of the inclination angle of the sensor element, to suppress the manufacturing cost, and to provide a sensor element and other elements. An object of the present invention is to provide a sensor device with high reliability of electrical connection and a method of manufacturing the same.

本発明に係るセンサ装置は、上面および下面を有する台座と、台座の上面に実装されているセンサ素子とを備え、台座の上面は、下面に対して傾斜する傾斜部分を有し、センサ素子は、傾斜部分に実装されており、センサ素子は、台座の傾斜部分に固定される固定面と、固定面の反対側に位置する天面と、天面上に形成された電極とを有し、天面の少なくとも一部は、台座の下面に対する傾斜角度が小さくなるように固定面に対して傾斜しており、天面における固定面に対して傾斜した部分に電極が形成されている。   A sensor device according to the present invention includes a pedestal having an upper surface and a lower surface, and a sensor element mounted on the upper surface of the pedestal. The upper surface of the pedestal has an inclined portion that is inclined with respect to the lower surface. Mounted on the inclined portion, the sensor element has a fixed surface fixed to the inclined portion of the pedestal, a top surface located on the opposite side of the fixed surface, and an electrode formed on the top surface, At least a part of the top surface is inclined with respect to the fixed surface so that an inclination angle with respect to the lower surface of the pedestal is small, and an electrode is formed on a portion of the top surface that is inclined with respect to the fixed surface.

1つの実施態様では、上記センサ装置において、台座の上面は、下面に対して平行な水平部分を有する。この実施態様において、上記センサ装置は、水平部分に実装されている集積回路素子と、集積回路素子の天面に形成されている外部電極と、センサ素子の電極および集積回路素子の外部電極を電気的に接続するワイヤとをさらに備えている。   In one embodiment, in the sensor device, the upper surface of the pedestal has a horizontal portion parallel to the lower surface. In this embodiment, the sensor device electrically connects the integrated circuit element mounted on the horizontal portion, the external electrode formed on the top surface of the integrated circuit element, the electrode of the sensor element, and the external electrode of the integrated circuit element. And a connecting wire.

本発明に係るセンサ装置の製造方法は、複数のセンサ素子を構成する集合基板を準備する工程と、集合基板の延在方向に対して傾斜する傾斜面を集合基板の表面に形成する工程と、集合基板を分断してセンサ素子を個片化する工程と、下面と、下面に対して傾斜する傾斜部分を含む上面とを有する台座を準備する工程と、傾斜面の台座の下面に対する傾斜角度が小さくなるように、台座の上面における傾斜部分にセンサ素子を実装する工程とを備える。 The manufacturing method of the sensor device according to the present invention includes a step of preparing an aggregate substrate constituting a plurality of sensor elements, a step of forming an inclined surface inclined with respect to the extending direction of the aggregate substrate on the surface of the aggregate substrate, The step of dividing the collective substrate into individual sensor elements, the step of preparing a pedestal having a lower surface and an upper surface including an inclined portion inclined with respect to the lower surface, and the inclination angle of the inclined surface with respect to the lower surface of the pedestal are And a step of mounting the sensor element on the inclined portion on the upper surface of the pedestal so as to be smaller .

1つの実施態様では、上記センサ装置の製造方法は、集合基板上にマスクパターンを形成する工程をさらに備え、マスクパターンをマスクとして集合基板にサンドブラストを施すことにより、傾斜面が形成される。   In one embodiment, the manufacturing method of the sensor device further includes a step of forming a mask pattern on the collective substrate, and the inclined surface is formed by sandblasting the collective substrate using the mask pattern as a mask.

1つの実施態様では、上記センサ装置の製造方法において、ダイシングブレードを用いて集合基板を加工することにより、傾斜面が形成される。 In one embodiment, in the manufacturing method of the sensor device, the inclined surface is formed by processing the collective substrate using a dicing blade.

本発明によれば、センサ装置において、センサ素子の傾斜角度の精度を向上させ、製造コストを抑制するとともに、センサ素子と他の素子との電気的接合の信頼性を向上させることができる。   According to the present invention, in the sensor device, the accuracy of the inclination angle of the sensor element can be improved, the manufacturing cost can be suppressed, and the reliability of electrical connection between the sensor element and another element can be improved.

本発明の1つの実施の形態に係るセンサ装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the sensor apparatus which concerns on one embodiment of this invention. 図1に示すセンサ装置に含まれるセンサ素子を示す図であり、(a)は上面図、(b)は断面図である。It is a figure which shows the sensor element contained in the sensor apparatus shown in FIG. 1, (a) is a top view, (b) is sectional drawing. 図2に示すセンサ素子に使用される振動子基板の構造を示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing a structure of a vibrator substrate used in the sensor element shown in FIG. 2. 図1に示すセンサ装置を製造する方法における各工程を示す図である。It is a figure which shows each process in the method of manufacturing the sensor apparatus shown in FIG.

以下に、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。   Embodiments of the present invention will be described below. Note that the same or corresponding portions are denoted by the same reference numerals, and the description thereof may not be repeated.

なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとって必ずしも必須のものではない。   Note that in the embodiments described below, when referring to the number, amount, and the like, the scope of the present invention is not necessarily limited to the number, amount, and the like unless otherwise specified. In the following embodiments, each component is not necessarily essential for the present invention unless otherwise specified.

(センサ装置の構造)
図1は、本実施の形態に係るセンサ装置を示す断面図である。図1に示すように、本実施の形態に係るセンサ装置は、角速度センサ素子1と、集積回路素子2と、角速度センサ素子1および集積回路素子2を電気的に接続するワイヤ3と、角速度センサ素子1および集積回路素子2が実装される台座4と、角速度センサ素子1および集積回路素子2を台座4に接着固定するダイボンド材5とを含む。なお、図1中に示されるZ軸が、角速度センサ素子1の角速度検知軸である。
(Structure of sensor device)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a sensor device according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the sensor device according to the present embodiment includes an angular velocity sensor element 1, an integrated circuit element 2, a wire 3 that electrically connects the angular velocity sensor element 1 and the integrated circuit element 2, and an angular velocity sensor. A pedestal 4 on which the element 1 and the integrated circuit element 2 are mounted, and a die bond material 5 that adheres and fixes the angular velocity sensor element 1 and the integrated circuit element 2 to the pedestal 4 are included. Note that the Z-axis shown in FIG. 1 is the angular velocity detection axis of the angular velocity sensor element 1.

図2は、図1に示すセンサ装置に含まれる角速度センサ素子1を示す図である。図2に示すように、角速度センサ素子1は、矩形状の振動子基板10と、同じく矩形状の一対の保護基板20とを含み、一対の保護基板20が振動子基板10の両主面にそれぞれ貼り合わされることにより、一体的に構成されている。また、一対の保護基板20のうち、角速度センサ素子1の天面側となる保護基板20は、天面の一辺を切り欠くように形成されている傾斜面20Aを有している。そして、傾斜面20A上には、複数の電極30が形成されている。   FIG. 2 is a diagram showing an angular velocity sensor element 1 included in the sensor device shown in FIG. As shown in FIG. 2, the angular velocity sensor element 1 includes a rectangular vibrator substrate 10 and a pair of protective substrates 20 that are also rectangular, and the pair of protective substrates 20 are provided on both main surfaces of the vibrator substrate 10. By being bonded together, they are configured integrally. Of the pair of protective substrates 20, the protective substrate 20 on the top surface side of the angular velocity sensor element 1 has an inclined surface 20A formed so as to cut out one side of the top surface. A plurality of electrodes 30 are formed on the inclined surface 20A.

振動子基板10は、たとえば単結晶または多結晶をなす低抵抗なシリコン材料からなる。保護基板20は、たとえば高抵抗なシリコン材料、ガラス材料などからなる。本実施の形態では、保護基板20はガラス材料からなる。   The vibrator substrate 10 is made of, for example, a low-resistance silicon material that forms a single crystal or a polycrystal. The protective substrate 20 is made of, for example, a high resistance silicon material or glass material. In the present embodiment, the protective substrate 20 is made of a glass material.

振動子基板10と保護基板20とは、たとえば陽極接合などの接合方法により、互いに接合されている。ここで、保護基板20には、振動子基板10との接合面に凹部(図示せず)が形成されている。凹部が振動子基板10の可動部分を密閉するように配置されることにより、角速度センサ素子1の内部に振動子基板10の振動空間を確保するためのキャビティ(図示せず)が形成されている。また、キャビティ内は、振動ダンピングを低減するために、真空状態または低圧力状態に保たれている。   The vibrator substrate 10 and the protective substrate 20 are bonded to each other by a bonding method such as anodic bonding. Here, a recess (not shown) is formed on the protective substrate 20 on the joint surface with the vibrator substrate 10. A cavity (not shown) for securing a vibration space of the vibrator substrate 10 is formed inside the angular velocity sensor element 1 by arranging the recess so as to seal the movable part of the vibrator substrate 10. . Further, the inside of the cavity is kept in a vacuum state or a low pressure state in order to reduce vibration damping.

再び図1を参照して、本実施の形態に係るセンサ装置では、角速度センサ素子1の傾斜面20A上に形成された複数の電極30と、外部電極として集積回路素子2の天面上に形成されたパッド2Aとをワイヤ3により接続することで、角速度センサ素子1と集積回路素子2とが電気的に接続される。   Referring to FIG. 1 again, in the sensor device according to the present embodiment, a plurality of electrodes 30 formed on inclined surface 20A of angular velocity sensor element 1 and formed on the top surface of integrated circuit element 2 as external electrodes. The angular velocity sensor element 1 and the integrated circuit element 2 are electrically connected by connecting the formed pad 2A with the wire 3.

台座4は樹脂材からなり、傾斜面4Aと、水平面4Bとを有する。角速度センサ素子1は、傾斜面4A上に実装され、集積回路素子2は、水平面4B上に実装される。   The base 4 is made of a resin material, and has an inclined surface 4A and a horizontal surface 4B. The angular velocity sensor element 1 is mounted on the inclined surface 4A, and the integrated circuit element 2 is mounted on the horizontal plane 4B.

角速度センサ素子1の天面は台座4の傾斜面4Aに対して平行であるが、傾斜面20Aは、傾斜面4Aに対して傾斜している。台座4における水平面4Bに対する傾斜面4Aの傾斜角度と、角速度センサ素子1における点面に対する傾斜面20Aの傾斜角度とは、略同じである。したがって、台座4の水平面4Bと、角速度センサ素子1の傾斜面20Aとは、略平行である。そして、その結果、角速度センサ素子1の電極30と、集積回路素子2のパッド2Aとは、互いに平行になる。   The top surface of the angular velocity sensor element 1 is parallel to the inclined surface 4A of the pedestal 4, but the inclined surface 20A is inclined with respect to the inclined surface 4A. The inclination angle of the inclined surface 4A with respect to the horizontal plane 4B in the pedestal 4 and the inclination angle of the inclined surface 20A with respect to the point surface in the angular velocity sensor element 1 are substantially the same. Therefore, the horizontal surface 4B of the base 4 and the inclined surface 20A of the angular velocity sensor element 1 are substantially parallel. As a result, the electrode 30 of the angular velocity sensor element 1 and the pad 2A of the integrated circuit element 2 are parallel to each other.

(振動子基板10の構造)
次に、図3を用いて、振動子基板10の構造について説明する。
(Structure of vibrator substrate 10)
Next, the structure of the vibrator substrate 10 will be described with reference to FIG.

図3に示すように、振動子基板10には、エッチング処理などの微細加工を施すことにより、第1〜第4の各質量部71〜74、駆動梁80、固定部181、182が形成されている。また、第1および第2モニタ電極91、92、第1〜第4駆動電極101〜104、ならびに第1〜第4検出電極161〜164などが形成されている。   As shown in FIG. 3, the vibrator substrate 10 is formed with first to fourth mass portions 71 to 74, a driving beam 80, and fixing portions 181 and 182 by performing fine processing such as etching. ing. Also, first and second monitor electrodes 91 and 92, first to fourth drive electrodes 101 to 104, first to fourth detection electrodes 161 to 164, and the like are formed.

ここで、図3において、振動子基板10の長手方向をY軸方向、これに直交する短手方向をX軸方向、両軸に共に直交する紙面に垂直な方向をZ軸方向とする。第1〜第4の各質量部71〜74は、駆動梁80によってY軸方向に沿って直列に支持されており、これによって第1〜第4の各質量部71〜74はX軸方向に沿って振動可能な状態になっている。すなわち、第1〜第4の各質量部71〜74が可動部となっており、第1および第2モニタ電極91、92、ならびに第1〜第4駆動電極101〜104が固定部となっている。   Here, in FIG. 3, the longitudinal direction of the vibrator substrate 10 is defined as the Y-axis direction, the transverse direction perpendicular thereto is defined as the X-axis direction, and the direction perpendicular to the paper surface perpendicular to both axes is defined as the Z-axis direction. The first to fourth mass parts 71 to 74 are supported in series along the Y-axis direction by the drive beam 80, whereby the first to fourth mass parts 71 to 74 are arranged in the X-axis direction. It is possible to vibrate along. That is, the first to fourth mass parts 71 to 74 are movable parts, and the first and second monitor electrodes 91 and 92 and the first to fourth drive electrodes 101 to 104 are fixed parts. Yes.

第1質量部71には、第1モニタ電極91ならびに第1および第2の駆動電極101、102の櫛歯状部分に対向するように、左右に突出形成された、櫛歯状の可動側電極111a、111b、111cが設けられている。   The first mass portion 71 includes a comb-like movable side electrode that protrudes left and right so as to face the first monitor electrode 91 and the comb-like portions of the first and second drive electrodes 101 and 102. 111a, 111b, and 111c are provided.

第2質量部72は、駆動梁80により支持された四角形の第1駆動枠121と、その内側において上下の第1検出梁131により支持された2つの四角形を連接した形状の第1検出枠141とを有する。第1駆動枠121の外側には、第1質量部71に近接して上記の第1および第2駆動電極101、102の櫛歯状部分に対向した、櫛歯状の可動側電極151a、151bが形成されている。また、第1検出枠141の2つの四角形部分の内側には、それぞれ櫛歯状の第1および第2検出電極161、162にそれぞれ対向して、櫛歯状の可動側電極171が形成されている。これにより、第1検出枠141は可動側電極171と共に第1検出梁131によって、Y軸方向に沿って振動可能な状態になっている。   The second mass unit 72 includes a first detection frame 141 having a shape in which a rectangular first drive frame 121 supported by the drive beam 80 and two rectangles supported by the upper and lower first detection beams 131 are connected to each other. And have. On the outside of the first drive frame 121, comb-shaped movable electrodes 151a and 151b that are close to the first mass portion 71 and face the comb-shaped portions of the first and second drive electrodes 101 and 102 described above. Is formed. In addition, comb-shaped movable side electrodes 171 are formed on the inner sides of the two quadrangular portions of the first detection frame 141 so as to face the comb-shaped first and second detection electrodes 161 and 162, respectively. Yes. As a result, the first detection frame 141 can be vibrated along the Y-axis direction by the first detection beam 131 together with the movable electrode 171.

第4質量部74には、第2モニタ電極92ならびに第3および第4の駆動電極103、104の櫛歯状部分に対向するように、左右に突出形成された、櫛歯状の可動側電極112a、112b、112cが設けられている。   The fourth mass portion 74 includes a comb-like movable side electrode that protrudes left and right so as to face the comb-like portions of the second monitor electrode 92 and the third and fourth drive electrodes 103 and 104. 112a, 112b, and 112c are provided.

第3質量部73は、駆動梁80により支持された四角形の第2駆動枠122と、その内側において上下の第2検出梁132により支持された2つの四角形を連接した形状の第2検出枠142とを有する。第2駆動枠122の外側には、第4質量部74に近接して上記の第3および第4駆動電極103、104の櫛歯状部分に対向した、櫛歯状の可動側電極152a、152bが形成されている。また、第2検出枠142の2つの四角形部分の内側には、それぞれ櫛歯状の第3および第4検出電極163、164にそれぞれ対向して、櫛歯状の可動側電極172が形成されている。これにより、第2検出枠142は可動側電極172と共に第2検出梁132によって、Y軸方向に沿って振動可能な状態になっている。   The third mass portion 73 includes a rectangular second drive frame 122 supported by the drive beam 80 and a second detection frame 142 having a shape in which two squares supported by the upper and lower second detection beams 132 are connected to each other inside the second detection frame 142. And have. On the outside of the second drive frame 122, comb-shaped movable electrodes 152a and 152b that are close to the fourth mass portion 74 and face the comb-shaped portions of the third and fourth drive electrodes 103 and 104 described above. Is formed. In addition, comb-shaped movable side electrodes 172 are formed inside the two quadrangular portions of the second detection frame 142 so as to face the comb-shaped third and fourth detection electrodes 163 and 164, respectively. Yes. As a result, the second detection frame 142 can be vibrated along the Y-axis direction by the second detection beam 132 together with the movable electrode 172.

振動子基板10の平面に対して垂直なZ軸が、角速度検知軸となる。振動子基板10のY軸方向の振動による変位により、振動子基板10に対して垂直な検知軸(Z軸)まわりの角速度を検知することができる。つまり、角速度センサ素子1は、図3に示すZ軸方向を回転中心軸とした回転角速度に応じた出力信号(容量変化)を、電極30を介して外部に出力する。   The Z axis perpendicular to the plane of the transducer substrate 10 is the angular velocity detection axis. The angular velocity around the detection axis (Z axis) perpendicular to the transducer substrate 10 can be detected by the displacement of the transducer substrate 10 due to the vibration in the Y-axis direction. That is, the angular velocity sensor element 1 outputs an output signal (capacity change) according to the rotational angular velocity with the Z-axis direction shown in FIG.

(センサ装置の製造方法)
次に、図4を用いて、本実施の形態に係るセンサ装置の製造方法について説明する。
(Manufacturing method of sensor device)
Next, a manufacturing method of the sensor device according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

まず、図4(a)に示すように、複数の振動子基板10が形成されているシリコンウェハ10Aの両面に、複数の保護基板20の凹部が形成されている2枚のガラス基板20Bをそれぞれ貼り合わせてなる積層基板を準備する。積層基板は、後に複数の角速度センサ素子1に個片化される集合体である。そして、積層基板の一方のガラス基板20B上にドライフィルムレジストを貼り、ドライフィルムレジストを露光・現像することにより、サンドブラスト用のマスク20Cを形成する。   First, as shown in FIG. 4A, two glass substrates 20B in which concave portions of a plurality of protective substrates 20 are formed on both surfaces of a silicon wafer 10A on which a plurality of transducer substrates 10 are formed are respectively provided. A laminated substrate is prepared by bonding. The laminated substrate is an assembly that is later separated into a plurality of angular velocity sensor elements 1. Then, a dry film resist is attached on one glass substrate 20B of the laminated substrate, and the dry film resist is exposed and developed to form a sandblast mask 20C.

次に、図4(b1)に示すように、サンドブラストのノズルを傾斜させるか、マスク20Cが形成されているウエハを傾斜させて固定し(要するに、ノズルの噴射方向に対して被加工面を斜めに交差させ)、サンドブラストによる加工を行う。その際、被加工面の状態やチッピング状態を最適化するように、砂の材質、粒度、ノズル-基板間距離、加工圧、スキャンスピード、吐出量などを最適化する。   Next, as shown in FIG. 4 (b1), the sandblast nozzle is tilted or the wafer on which the mask 20C is formed is tilted and fixed (in short, the work surface is inclined with respect to the nozzle injection direction). And cross-cut to) and perform sandblasting. At that time, the material of the sand, the particle size, the nozzle-substrate distance, the processing pressure, the scanning speed, the discharge amount, etc. are optimized so as to optimize the state of the surface to be processed and the chipping state.

上記サンドブラストにより、ガラス基板20B上に傾斜面20Aが形成される。なお、傾斜面20Aの形成方法としては、図4(b1)に示す方法に代えて、図4(b2)に示すように、ダイシングブレード20Dにより切り込みを入れる方法が用いられてもよい。   By the sandblasting, the inclined surface 20A is formed on the glass substrate 20B. As a method of forming the inclined surface 20A, a method of cutting with a dicing blade 20D as shown in FIG. 4 (b2) may be used instead of the method shown in FIG. 4 (b1).

次に、加工済み積層基板の表面に、真空蒸着やスパッタ成膜などを用いて電極膜を成膜する。電極膜の成膜後、レジストなどで所望のパターンを保護したのち、エッチングによりパターニングして、図4(c)に示す電極30を形成する。   Next, an electrode film is formed on the surface of the processed laminated substrate using vacuum deposition, sputtering film formation, or the like. After the formation of the electrode film, a desired pattern is protected with a resist or the like, and then patterned by etching to form the electrode 30 shown in FIG.

なお、電極30の形成方法としては、上述の方法に代えて、先にレジストをパターニングし、その上から電極膜を成膜し、リフトオフによりパターニングする方法が用いられてもよいし、めっき法を用いてパターニングする方法が用いられてもよいし、印刷などの方法が用いられてもよい。   As a method for forming the electrode 30, instead of the above-described method, a method may be used in which a resist is first patterned, an electrode film is formed thereon, and patterning is performed by lift-off. A patterning method may be used, or a method such as printing may be used.

電極30を形成した後、積層基板をダイシングすることにより、複数の角速度センサ素子1を個片化する。   After the electrode 30 is formed, the plurality of angular velocity sensor elements 1 are separated into pieces by dicing the laminated substrate.

次に、図4(d)に示すように、上面の一部が傾斜した台座4を準備する。台座4としては、金型に樹脂を流し込み成形したものを用いることで、正確な傾斜角度の傾斜面4Aを有する台座4を安価に作成することができる。   Next, as shown in FIG. 4D, a pedestal 4 having an inclined upper surface is prepared. As the pedestal 4, the pedestal 4 having the inclined surface 4 </ b> A having an accurate inclination angle can be produced at low cost by using a resin mold and a resin mold.

台座4の傾斜面4A上に、角速度センサ素子1をダイボンドする。また、水平面4B上には、角速度センサ素子1の駆動、信号処理などを行なう集積回路素子2(ASIC)をダイボンドする。ここで、角速度センサ素子1の天面に対するガラス基板20の傾斜面20Aの傾斜角度は、台座4の水平面4Bに対する傾斜面4Aの傾斜角度とほぼ同じ角度に形成されているため、傾斜面20Aは水平面4Bと略平行になっている。   The angular velocity sensor element 1 is die-bonded on the inclined surface 4A of the base 4. On the horizontal plane 4B, an integrated circuit element 2 (ASIC) for driving the angular velocity sensor element 1 and performing signal processing is die-bonded. Here, since the inclination angle of the inclined surface 20A of the glass substrate 20 with respect to the top surface of the angular velocity sensor element 1 is formed at substantially the same angle as the inclination angle of the inclined surface 4A with respect to the horizontal surface 4B of the base 4, the inclined surface 20A is It is substantially parallel to the horizontal plane 4B.

次に、図4(e)に示すように、水平面4Bに対して略平行な傾斜面20A上に形成された電極30と、集積回路素子2の電極と間を、ワイヤ3により電気的に接続する。   Next, as shown in FIG. 4 (e), the electrode 30 formed on the inclined surface 20A substantially parallel to the horizontal plane 4B and the electrode of the integrated circuit element 2 are electrically connected by the wire 3. To do.

一般的に言って、ワイヤボンディングにより接続する両電極面が斜めに交差していると、画像認識用カメラの焦点深度の影響からワイヤボンディングの位置精度が低下する傾向にある。この影響が生じ始める交差角度は、±10度程度であるため、傾斜面20Aは、必ずしも水平面4Bと略平行である必要はなく、±10度程度の範囲内で交差していてもよい。たとえば、角速度センサ素子1の下面に対する傾斜面20Aの傾斜角度が約20度である場合、水平面4Bに対する傾斜面4Aの傾斜角度が約10度〜約30度の範囲である台座4に対応することができる。   Generally speaking, if both electrode surfaces connected by wire bonding cross obliquely, the position accuracy of wire bonding tends to be lowered due to the influence of the depth of focus of the image recognition camera. Since the crossing angle at which this influence starts to occur is about ± 10 degrees, the inclined surface 20A does not necessarily need to be substantially parallel to the horizontal plane 4B, and may cross within a range of about ± 10 degrees. For example, when the inclination angle of the inclined surface 20A with respect to the lower surface of the angular velocity sensor element 1 is about 20 degrees, the inclination angle of the inclined surface 4A with respect to the horizontal plane 4B corresponds to the pedestal 4 in the range of about 10 degrees to about 30 degrees. Can do.

次に、図4(f)に示すように、プリント基板6上に台座4を実装し、金属性のキャップ7により台座4を封止する。これにより、安価なパッケージが実現可能である。   Next, as shown in FIG. 4F, the pedestal 4 is mounted on the printed board 6, and the pedestal 4 is sealed with a metallic cap 7. Thereby, an inexpensive package is realizable.

(作用効果)
本実施の形態に係るセンサ装置によれば、上記特許文献1に記載のセンサ装置に比べて、リードフレームの曲げ形状によらずに角速度センサ素子1の検出軸を傾斜させることができるため、加工が容易である。
(Function and effect)
According to the sensor device according to the present embodiment, the detection axis of the angular velocity sensor element 1 can be tilted regardless of the bending shape of the lead frame, compared with the sensor device described in Patent Document 1 above. Is easy.

また、台座4として、樹脂製のものを用いることで、高精度の傾斜角度を持つ安価な台座4を再現性よく得ることができる。そして、安価な台座4上において角速度センサ素子1の傾斜実装を実現することができる。そのため、樹脂モールドで角速度センサ素子1を固定する必要はなく、、樹脂の応力による角速度センサ素子1の変形も抑制できる。   Further, by using a resin base as the pedestal 4, an inexpensive pedestal 4 having a highly accurate inclination angle can be obtained with good reproducibility. Then, the inclined mounting of the angular velocity sensor element 1 can be realized on the inexpensive base 4. Therefore, it is not necessary to fix the angular velocity sensor element 1 with a resin mold, and deformation of the angular velocity sensor element 1 due to resin stress can be suppressed.

さらに、ワイヤ3を設けた後に、ワイヤ3を変形させることが無いので、接合信頼性の確保や、ワイヤ3の接触および間隔変化による特性への影響を抑制できる。   Further, since the wire 3 is not deformed after the wire 3 is provided, it is possible to ensure the bonding reliability and to suppress the influence on the characteristics due to the contact of the wire 3 and the change in the interval.

また、角速度センサ素子1の傾斜面20A上に形成された複数の電極30が、集積回路素子2の天面上に形成されたパッド2Aと同じくほぼ水平になるため、角速度センサ素子1が傾斜実装されていても、通常のワイヤボンディングと同じ、ほぼ水平な状態でワイヤボンディングできる。したがって、接合信頼性の劣化を抑制できる。   Further, since the plurality of electrodes 30 formed on the inclined surface 20A of the angular velocity sensor element 1 are substantially horizontal like the pad 2A formed on the top surface of the integrated circuit element 2, the angular velocity sensor element 1 is mounted in an inclined manner. Even in this case, the wire bonding can be performed in a substantially horizontal state as in the case of normal wire bonding. Therefore, it is possible to suppress deterioration of the bonding reliability.

さらにまた、角速度センサ素子1を台座4の傾斜面4Aにダイボンドするだけで傾斜実装するだけなので、傾斜実装に際して特別な設備は必要なく、水平実装モデルと同じ製造ラインを用いることができる。この結果、コストダウンにつながる。   Furthermore, since the angular velocity sensor element 1 is simply tilt-mounted by simply die-bonding to the inclined surface 4A of the pedestal 4, no special equipment is required for tilt mounting, and the same production line as the horizontal mounting model can be used. As a result, the cost is reduced.

このように、本実施の形態に係るセンサ装置によれば、角速度センサ素子1の傾斜角度の精度を向上させ、製造コストを抑制するとともに、角速度センサ素子1と集積回路素子2との電気的接合の信頼性を向上させることができる。   As described above, according to the sensor device of the present embodiment, the accuracy of the inclination angle of the angular velocity sensor element 1 is improved, the manufacturing cost is suppressed, and the electrical connection between the angular velocity sensor element 1 and the integrated circuit element 2 is achieved. Reliability can be improved.

(まとめ)
上述した内容について要約すると、次のようになる。すなわち、本実施の形態に係るセンサ装置は、台座4と、台座4の上面に実装される角速度センサ素子1とを備える。台座4の上面は、下面に対して傾斜する傾斜面4Aを有する。角速度センサ素子1は、傾斜面4Aに実装され、その天面上に形成された電極30を有する。角速度センサ素子1の天面における傾斜面20Aは、台座4の下面に対する傾斜角度が小さくなるように傾斜しており、この傾斜面20Aに電極30が形成される。また、台座4の上面は、傾斜面4Aに加えて水平面4Bを有する。水平面4Bには集積回路素子2が実装される。角速度センサ素子1の電極30および集積回路素子2のパッド2Aは、ワイヤ3により、電気的に接続される。
(Summary)
The above contents are summarized as follows. That is, the sensor device according to the present embodiment includes a pedestal 4 and an angular velocity sensor element 1 mounted on the upper surface of the pedestal 4. The upper surface of the pedestal 4 has an inclined surface 4A that is inclined with respect to the lower surface. The angular velocity sensor element 1 is mounted on the inclined surface 4A and has an electrode 30 formed on the top surface thereof. The inclined surface 20A on the top surface of the angular velocity sensor element 1 is inclined so that the inclination angle with respect to the lower surface of the pedestal 4 is small, and the electrode 30 is formed on the inclined surface 20A. Further, the upper surface of the base 4 has a horizontal surface 4B in addition to the inclined surface 4A. The integrated circuit element 2 is mounted on the horizontal plane 4B. The electrode 30 of the angular velocity sensor element 1 and the pad 2 A of the integrated circuit element 2 are electrically connected by a wire 3.

本実施の形態に係るセンサ装置の製造方法は、複数の角速度センサ素子1を構成する集合基板を準備する工程(図4(a))と、集合基板の延在方向に対して傾斜する傾斜面20Aを集合基板の表面に形成する工程(図4(b1),図4(b2))と、集合基板を分断して角速度センサ素子1を個片化する工程(図4(c))と、台座4の上面における傾斜面4Aに角速度センサ素子1を実装する工程(図4(d),図4(e))とを備える。   The manufacturing method of the sensor device according to the present embodiment includes a step of preparing a collective substrate constituting a plurality of angular velocity sensor elements 1 (FIG. 4A), and an inclined surface that is inclined with respect to the extending direction of the collective substrate. A step of forming 20A on the surface of the collective substrate (FIG. 4 (b1), FIG. 4 (b2)), a step of dividing the collective substrate to separate the angular velocity sensor elements 1 (FIG. 4 (c)), A step of mounting the angular velocity sensor element 1 on the inclined surface 4A on the upper surface of the pedestal 4 (FIGS. 4D and 4E).

なお、本実施の形態では、「センサ素子」の一例として角速度センサ素子1について説明したが、本発明のセンサ素子(センサチップ)は、角速度センサ素子1に限定されず、たとえば、加速度センサ素子等、同様の課題を有する物理量センサ素子であってもよい。   In the present embodiment, the angular velocity sensor element 1 has been described as an example of the “sensor element”. However, the sensor element (sensor chip) of the present invention is not limited to the angular velocity sensor element 1, and for example, an acceleration sensor element or the like. The physical quantity sensor element having the same problem may be used.

以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   Although the embodiments of the present invention have been described above, the embodiments disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

1 角速度センサ素子、2 集積回路素子、2A パッド、3 ワイヤ、4 台座、4A 傾斜面、4B 水平面、5 ダイボンド材、6 プリント基板、7 キャップ、10 振動子基板、20 保護基板、20A 傾斜面、30 電極、71,72,73,74 質量部、80 駆動梁、91,92 モニタ電極、101,102,103,104 駆動電極、111a,111b,111c,112a,112b,112c 可動側電極、121,122 駆動枠、131,132 検出梁、141,142 検出枠、151a,151b,152a,152b,171,172 可動側電極、161,162,163,164 検出電極、181,182 固定部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Angular velocity sensor element, 2 Integrated circuit element, 2A pad, 3 wire, 4 base, 4A inclined surface, 4B horizontal surface, 5 Die bond material, 6 Printed circuit board, 7 Cap, 10 Vibrator substrate, 20 Protection substrate, 20A Inclined surface, 30 electrodes, 71, 72, 73, 74 parts by mass, 80 drive beams, 91, 92 monitor electrodes, 101, 102, 103, 104 drive electrodes, 111a, 111b, 111c, 112a, 112b, 112c movable electrodes, 121, 122 drive frame, 131, 132 detection beam, 141, 142 detection frame, 151a, 151b, 152a, 152b, 171, 172 movable side electrode, 161, 162, 163, 164 detection electrode, 181, 182 fixed part.

Claims (5)

上面および下面を有する台座と、
前記台座の上面に実装されているセンサ素子とを備え、
前記台座の上面は、前記下面に対して傾斜する傾斜部分を有し、前記センサ素子は、前記傾斜部分に実装されており、
前記センサ素子は、前記台座の傾斜部分に固定される固定面と、前記固定面の反対側に位置する天面と、前記天面上に形成された電極とを有し、
前記天面の少なくとも一部は、前記台座の下面に対する傾斜角度が小さくなるように前記固定面に対して傾斜しており、
前記天面における前記固定面に対して傾斜した部分に前記電極が形成されている、センサ装置。
A pedestal having an upper surface and a lower surface;
A sensor element mounted on the upper surface of the pedestal,
The upper surface of the pedestal has an inclined portion inclined with respect to the lower surface, and the sensor element is mounted on the inclined portion,
The sensor element has a fixed surface fixed to the inclined portion of the pedestal, a top surface located on the opposite side of the fixed surface, and an electrode formed on the top surface,
At least a part of the top surface is inclined with respect to the fixed surface so that an inclination angle with respect to the lower surface of the pedestal is small,
The sensor device, wherein the electrode is formed on a portion of the top surface that is inclined with respect to the fixed surface.
前記台座の上面は、前記下面に対して平行な水平部分を有し、
前記水平部分に実装されている集積回路素子と、
前記集積回路素子の天面に形成されている外部電極と、
前記センサ素子の前記電極および前記集積回路素子の前記外部電極を電気的に接続するワイヤとをさらに備えている、請求項1に記載のセンサ装置。
The upper surface of the pedestal has a horizontal portion parallel to the lower surface,
An integrated circuit element mounted on the horizontal portion;
An external electrode formed on the top surface of the integrated circuit element;
The sensor device according to claim 1, further comprising a wire that electrically connects the electrode of the sensor element and the external electrode of the integrated circuit element.
複数のセンサ素子を構成する集合基板を準備する工程と、
前記集合基板の延在方向に対して傾斜する傾斜面を前記集合基板の表面に形成する工程と、
前記集合基板を分断して前記センサ素子を個片化する工程と、
下面と、前記下面に対して傾斜する傾斜部分を含む上面とを有する台座を準備する工程と
前記傾斜面の前記台座の下面に対する傾斜角度が小さくなるように、前記台座の上面における前記傾斜部分に前記センサ素子を実装する工程とを備えた、センサ装置の製造方法。
Preparing a collective substrate constituting a plurality of sensor elements;
Forming an inclined surface inclined with respect to the extending direction of the aggregate substrate on the surface of the aggregate substrate;
Dividing the collective substrate to separate the sensor elements;
Providing a pedestal having a lower surface and an upper surface including an inclined portion inclined with respect to the lower surface ;
Mounting the sensor element on the inclined portion of the upper surface of the pedestal so that an inclination angle of the inclined surface with respect to the lower surface of the pedestal is reduced .
前記集合基板上にマスクパターンを形成する工程をさらに備え、
前記マスクパターンをマスクとして前記集合基板にサンドブラストを施すことにより、前記傾斜面が形成される、請求項3に記載のセンサ装置の製造方法。
Further comprising forming a mask pattern on the aggregate substrate;
The method of manufacturing a sensor device according to claim 3, wherein the inclined surface is formed by sandblasting the collective substrate using the mask pattern as a mask.
ダイシングブレードを用いて前記集合基板を加工することにより、前記傾斜面が形成される、請求項3に記載のセンサ装置の製造方法。 The method for manufacturing a sensor device according to claim 3, wherein the inclined surface is formed by processing the collective substrate using a dicing blade.
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