センサデバイス及びその製造方法
【課題】センサデバイスをパッケージ化する際に、製造コストを低減し、他の素子の仕様に合わせて接続関係を容易に変更でき、基板とパッケージとの接合の信頼性を向上させ、パッケージ化されたセンサデバイス全体の低背化を可能にするセンサデバイス及びその製造方法を提供する。
【解決手段】第１基板と、第１基板上に配置され、可動部を有するＭＥＭＳ素子と、ＭＥＭＳ素子の可動部の周辺に非連続に配置された第１支持部と、第１支持部に固定されて少なくとも可動部を覆う第２基板と、第１支持部よりも外側に配置された第１端子と、第１端子に電気的に接続されて、可動部の変位に基づく電気信号を伝達する第１配線と、を具備し、第１配線は、第１支持部の非連続な部位を通ることを特徴とするセンサデバイス。
【解決手段】第１基板と、第１基板上に配置され、可動部を有するＭＥＭＳ素子と、ＭＥＭＳ素子の可動部の周辺に非連続に配置された第１支持部と、第１支持部に固定されて少なくとも可動部を覆う第２基板と、第１支持部よりも外側に配置された第１端子と、第１端子に電気的に接続されて、可動部の変位に基づく電気信号を伝達する第１配線と、を具備し、第１配線は、第１支持部の非連続な部位を通ることを特徴とするセンサデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可動部を有するＭＥＭＳ素子を具備するセンサデバイス及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種電子機器の小型軽量化、多機能化や高機能化が進み、実装される電子部品に高密度化が要求されている。このような要求に応じて各種電子部品が半導体デバイスとして製造されるものが増加している。また、回路素子として製造される半導体デバイス以外に高周波スイッチ（ＲＦスイッチ）や各種センサも半導体デバイスとして製造されて、小型軽量化が図られている。例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いて、小型で単純な構造を有するＲＦスイッチや加速度センサあるいは角速度センサといった力学量センサ等がＭＥＭＳ素子として実用化されている。
【０００３】
一般的に、ＭＥＭＳ素子のパッケージとして、シリコンパッケージ、セラミックパッケージ、ガラスパッケージ、又は無機材料薄膜によるパッケージが採用されている。例えば、特許文献１には、アルミナで製造されたケースでパッケージされた加速度センサ素子が開示されている。また、特許文献２には樹脂膜でパッケージされて密封されたＭＥＭＳ素子が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３２２１６０号公報
【特許文献２】特開２００９−２９５９００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
シリコンパッケージを用いる場合、パッケージ本体やリッド（LID）を製造するために金型、治具、マスク、スクリーン印刷原版が必要であるため、シリコンパッケージの加工にコストがかかるという課題がある。また、第三者から制御ＩＣなどの提供を受けて、提供された制御ＩＣにセンサとを接続する場合、制御ＩＣとセンサとを接続する配線パターンなどの設計を変更して、その製品に合わせたパッケージを新たに製造する必要が生じるという課題がある。その場合、その製品に合わせた新たな金型などが必要となるため、製造コストをさらに上昇させる要因となる。さらに、シリコンパッケージを用いる場合、パッケージ全体の厚さが数十μｍ程度となり、パッケージされたセンサデバイスの低背化が困難であるという課題がある。以上のような課題は、セラミックやガラスを用いるパッケージ、または無機材料薄膜を用いるパッケージを採用する場合や上記特許文献１のアルミナを用いてパッケージする場合も同様である。また、樹脂パッケージを用いる場合であっても、シリコン基板に実装する場合、シリコン基板と樹脂パッケージとの熱膨張係数が異なるため、基板とパッケージとの接合の信頼性が低くなり、装置の信頼性も低くなるという課題がある。
【０００６】
これに対し、上記特許文献２には、微細構造を有するＭＥＭＳ素子を取り囲むように樹脂パターンからなる枠部を形成し、樹脂パターン上に封止膜を貼り付けて開口領域を封止する封止構造が開示されているが、ＭＥＭＳ素子から信号を取り出すための信号配線が樹脂パターンに踏みつけられる構造となり、断線や配線の変形などの虞がある。信号配線の断線や変形を防ぐためには、貫通電極を設ける必要があるが、貫通電極の形成には製造コストが上昇するという課題がある。
【０００７】
本発明は上記の課題を鑑み、センサデバイスをパッケージ化する際に、製造コストを低減し、他の素子の仕様に合わせて接続関係を容易に変更でき、基板とパッケージとの接合の信頼性を向上させ、パッケージ化されたセンサデバイス全体の低背化を可能にするセンサデバイス及びその製造方法を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施形態によると、第１基板と、第１基板上に配置され、可動部を有するＭＥＭＳ素子と、ＭＥＭＳ素子の可動部の周辺に非連続に配置された第１支持部と、第１支持部に固定されて少なくとも可動部を覆う第２基板と、第１支持部よりも外側に配置された第１端子と、第１端子に電気的に接続されて、可動部の変位に基づく電気信号を伝達する第１配線と、を具備し、第１配線は、第１支持部の非連続な部位を通ることを特徴とするセンサデバイスが提供される。
【０００９】
本発明の一実施形態によると、第１基板と、第１基板上に配置され、可動部を有するＭＥＭＳ素子と、第１基板上にＭＥＭＳ素子と並んで配置されるＩＣと、ＭＥＭＳ素子とＩＣとを接続し、ＭＥＭＳ素子の可動部の変位に基づき電気信号を取り出してＩＣに伝達する第１配線と、ＭＥＭＳ素子とＩＣとの周辺に非連続に配置された第１支持部と、第１支持部に固定されてＭＥＭＳ素子とＩＣとを覆う第２基板と、第１支持部よりも外側に配置された第１端子と、ＩＣと第１端子とを接続し、ＩＣからの電気信号を外部素子に伝達する第２配線と、を具備し、第２配線は、第１支持部の非連続な部位を通ることを特徴とするセンサデバイスが提供される。
【００１０】
本発明の一実施形態によると、可動部と可動部の変位に基づき電気信号を取り出す配線とを有する複数のＭＥＭＳ素子を第１基板上に形成し、配線と重畳しないように複数のＭＥＭＳ素子の各々の可動部の周辺に第１支持部を非連続に形成し、第１基板全体を覆う第２基板を複数のＭＥＭＳ素子の各々の可動部の周辺に非連続に形成された第１支持部と固定させ、複数のＭＥＭＳ素子の各々の可動部を覆う部分を除く第２基板の一部を基板上から除去し、複数のＭＥＭＳ素子の各々を個片化すること、
を含むこと特徴とするセンサデバイスの製造方法が提供される。
【００１１】
本発明の一実施形態によると、可動部と可動部の変位に基づき電気信号を取り出す第１配線と第１配線と電気的に接続された第１端子とを有する複数のＭＥＭＳ素子を第２端子、第３端子及び第２端子と第３端子とを接続する第２配線が形成された第１基板上に配置し、第１配線と重畳しないように複数のＭＥＭＳ素子の各々の可動部の周辺に第１支持部を非連続に形成し、第１基板全体を覆う第２基板を複数のＭＥＭＳ素子の各々の可動部の周辺に非連続に配置された第１支持部と固定させ、複数のＭＥＭＳ素子の各々の可動部を覆う部分を除く第２基板の一部を第１基板上から除去し、第１端子と第２端子とを接続する第３配線を形成し、複数のＭＥＭＳ素子の各々の周辺の第１基板上に、第２配線と重畳しないように第２支持部を非連続に形成し、第１基板全体を覆う第３基板を複数のＭＥＭＳ素子の各々の周辺に非連続に形成された第２支持部と固定させ、複数のＭＥＭＳ素子の各々を覆う部分を除く第３基板の一部を第１基板上から除去し、複数のＭＥＭＳ素子の各々を個片化すること、を含むこと特徴とするセンサデバイスの製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、センサデバイスをパッケージ化する際に、製造コストを低減し、制御ＩＣの仕様に合わせて接続関係を容易に変更でき、パッケージ化されたセンサデバイス全体の低背化を可能にするセンサデバイス及びその製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】本発明の一実施形態に係るセンサデバイスの全体構成を示す平面図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示したセンサデバイスのＡ−Ａ´に沿った断面図である。
【図２】（ａ）本発明の一実施形態に係る樹脂の形状の一例を示す断面図である。（ｂ）本発明の一実施形態に係る樹脂の形状の一例を示す断面図である。（ｃ）本発明の一実施形態に係る樹脂の形状の一例を示す断面図である。
【図３】（ａ）図１Ａに示したセンサデバイスの別の実施形態を示す平面図である。（ｂ）図１Ａに示したセンサデバイスの別の実施形態を示す平面図である。
【図４Ａ】本発明の一実施形態に係るセンサデバイスの製造の一工程図である。
【図４Ｂ】本発明の一実施形態に係るセンサデバイスの製造の一工程図である。
【図４Ｃ】本発明の一実施形態に係るセンサデバイスの製造の一工程図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る別のセンサデバイスの全体構成を示す平面図である。
【図６】図５に示すセンサデバイスの一部の拡大図である。
【図７】図５に示したセンサデバイスのＢ−Ｂ´に沿った断面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る別のセンサデバイスの断面図である。
【図９Ａ】本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳマイクロホンの概略構成を示す斜視図である。
【図９Ｂ】図９Ａに示したＭＥＭＳマイクロホンのＣ−Ｃ´に沿った断面図である。
【図１０Ａ】従来のＭＥＭＳマイクロホンの全体構成の一例を示す平面図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａに示したＭＥＭＳマイクロホンのＤ−Ｄ´に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
（実施形態１）
以下、本実施形態１の可動部を有するＭＥＭＳ素子を具備するセンサデバイスについて説明する。本実施形態１において、可動部を有するＭＥＭＳ素子としてＲＦスイッチを例示する。図１Ａは、本発明の実施形態１に係るセンサデバイス１００の平面図であり、図１Ｂは、図１ＡのＡ−Ａ´に沿った断面図である。
【００１６】
図１Ａ及び図１Ｂ参照すると、センサデバイス１００は、基板１０１とＲＦスイッチ１０２とを有する。基板１０１は、絶縁性を有する材料を含み、例えば、ガラス、樹脂を含んでもよい。また、基板１０１としてシリコン基板を用いる場合は、基板表面に酸化膜を形成しておくことが好ましい。ＲＦスイッチ１０２は、カンチレバー１０３、ＧＮＤ電極１０４、駆動電極１０６、支持部１０８、第２基板１１０（以下、封止蓋１１０という）、信号配線１１２ａ〜１１２ｃ、及び外部接続端子１１４ａ〜１１４ｃを含む。ＲＦスイッチ１０２のスイッチとして動作する可動部は、カンチレバー１０３、ＧＮＤ電極１０４、及び駆動電極１０６を含む。図１Ｂを参照すると、カンチレバー１０３は接点電極１０３ａを含む。ＧＮＤ電極１０４は、外部接続端子１１４ａ及び信号配線１１２ａを通じてＧＮＤに接続され、駆動電極１０６には、外部接続端子１１４ｂ及び信号配線１１２ｂを通じて外部から所定の駆動電圧が伝達される。
【００１７】
以下、ＲＦスイッチ１０２の動作を簡単に説明する。駆動電極１０６に駆動電圧が伝達されると、静電力でカンチレバー１０３が撓んで、カンチレバー１０３の接点電極１０３ａが信号線１１２ｂに接触し、スイッチがＯＮ状態となる。駆動電圧を切ると、カンチレバー１０３が有するばね性により、接点電極１０３ａと信号線１１２ａとが離れて、スイッチはＯＦＦ状態となる。
【００１８】
図１Ａ及び図１Ｂに示されたＲＦスイッチ１０２の可動部の周辺には、非連続な支持部１０８が配置されている。支持部１０８に封止蓋１１０がＲＦスイッチ１０２の可動部全体を覆うように接着されている。支持部１０８は、封止蓋１１０がＲＦスイッチ１０２の可動部全体を覆うように所定の高さを有する。支持部１０８の高さは、カンチレバー１０３の撓みを考慮して、例えば、２μｍ〜１０μｍ、好ましくは、３μｍ〜６μｍであってもよい。図１Ａにおいて、支持部１０８は複数形成され、互いに非連続であり、互いに隣接する支持部１０８と支持部１０８との間には非連続な部位（隙間）が存在し、信号配線１１２ａ〜１１２ｃはこの支持部１０８と支持部１０８との間の隙間を通るように配置される。支持部１０８は、インクジェット法、スクリーン印刷法、フォトリソ法などで形成される。支持部１０８の形成方法については、後述する。
【００１９】
支持部１０８の材料は、封止蓋１１０との接着を考慮し、例えば、樹脂などであってもよい。支持部１０８の材料として使用される樹脂は、支持部１０８が封止蓋１１０と熱圧着されることを考慮して、耐熱性の高分子であることが好ましく、芳香環、複素環を主鎖にもち、脂肪族部分に少なくとも高極性のヘテロ原子基を含む高分子を用いることが好ましい。このような高分子は、樹脂として安定性があり、支持部１０８を、例えばインクジェット法で形成する場合、表面張力及び粘度の調整が容易である。このような高分子としては、例えば、ポリビニルアルコール、アクリル、シロキサン、ポリイミドなどが挙げられる。支持部１０８がフォトリソ法で形成される場合、樹脂材料が感光性を有する必要があり、フォトリソ法で形成する場合における支持部１０８として使用される樹脂の材料としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ノボラック樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂等を用いることが好ましい。また、ベンゾシクロブテン、パリテン、フレア、ポリイミドなどの感光性を示す有機材料を使用してもよい。代表的なポジ型感光性樹脂としては、ノボラック樹脂と感光剤であるナフトキノンジアジド化合物とを有する感光性樹脂が挙げられる。また、ネガ型感光性樹脂としては、ベース樹脂、ジフェニルシランジオール及び酸発生剤などを有する感光性樹脂が挙げられる。支持部１０８に要求される高さを考慮して所望の粘度を有する材料が選択されてもよい。上述のように、複数の支持部１０８は互いに非連続であり、支持部１０８と隣接する支持部１０８との間には、隙間が形成される。そのため気密構造にならず、支持部１０８が樹脂材料であるときにアウトガスが発生しても、アウトガスの影響を抑えることが可能である。
【００２０】
また、支持部１０８は、樹脂を含む金属などで構成されてもよい。例えば、支持部１０８の材料として、有機バインダを含む有機溶媒中に金属微粒子を分散させた導電性ペーストが使用されてもよい。有機バインダとしては、アクリル樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂、ロジンエステル、各種セルロース等が使用され、有機溶媒としては、アルコール系、炭化水素系、エーテル系、エステル系等の溶媒が使用される。導電体としては、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｗ、Ａｌ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｄ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｂａ等の金属、又はハロゲン化銀の微粒子や分散性ナノ粒子を用いてもよい。これらの導電ペーストは導電性ではあるが、カーボンを多く含むため、これらの材料を使用する支持部１０８と支持部１０８に接着される封止蓋１１０とは、熱圧着により接着することが可能である。
【００２１】
図２（ａ）〜（ｃ）は、インクジェット法により形成された本実施形態に係る支持部１０８の形状の一例を示す断面図である。図２（ａ）〜（ｃ）に図示されるように、インクジェット法で形成された支持部１０８は、凸形状を有し、支持部１０８に使用される材料の表面張力によって、支持部１０８の頂点部分が円みを帯びた形状となる。また、支持部１０８は、図２（ｃ）に図示されるように、多層構造を有してもよい。図２（ｃ）に図示された支持部１０８は２層構造を有している。支持部１０８の上層１０８ａは、封止蓋１１０との密着性が良い材料を選択し、下層１０８ｂは、基板１０１との密着性が良い材料を選択することが好ましい。
【００２２】
支持部１０８に接着されてＲＦスイッチ１０２の可動部を覆う封止蓋１１０は、パッケージキャップとして機能し、ＲＦスイッチ１０２の可動部に対する外部からの衝撃及び異物の混入を防ぐ。封止蓋１１０の材料は、金属、半導体、樹脂であってもよく、特に、コスト、扱いやすさ、強度を考慮すると樹脂が好ましい。具体的には、感光性ではないポリイミド樹脂を主成分としたフィルムを用いてもよい。また、一般的な高分子フィルムなどを用いてもよい。封止蓋１１０の厚さは、数μｍから１ｍｍ、好ましくは５μｍ〜４０μｍである。封止蓋１１０は、透明であっても不透明であってもよいが、可動部の外観検査が容易になることから、好ましくは、透明であってもよい。本実施形態１において、可動部を有するＭＥＭＳ素子としてＲＦスイッチを例示しているが、例えばＭＥＭＳ素子がミラーデバイスである場合は、封止蓋は透明であることが好ましい。封止蓋１１０の材料としては、樹脂の他に一般的なドライフィルムレジスト材料を用いてもよい。この場合、ドライフィルムレジストをラミネートした後、露光、現像を行なう。一般的には現像液は炭酸ナトリウム水溶液が用いられる。現像後の乾燥では、スティキングを防止するために、ｔ−ブチルアルコールを用いる凍結乾燥法を用いてもよい。
【００２３】
図１Ａ及び図１Ｂに示されているように、本実施形態に係るセンサデバイス１００は、可動部を有するＲＦスイッチ１０２を有しており、ＲＦスイッチ１０２の可動部周辺に非連続な複数の支持部１０８が配置されており、ＲＦスイッチ１０２の可動部全体を覆うように封止蓋１１０が支持部１０８に接着される。ＲＦスイッチ１０２の可動部の周辺に配置された支持部１０８は非連続であり、互いに隣接する支持部１０８間には隙間があり、ＲＦスイッチ１０２の可動部に接続される信号配線１１２ａ〜１１２ｃは、互いに隣接する支持部１０８間の隙間を通して外部に引き出される。ここで、信号配線１１２ａ〜１１２ｃは隙間を通るため、信号配線１１２ａ〜１１２ｃは踏みつけられず、断線や変形などの虞がなくなる。また、ＲＦスイッチ１０２の可動部の周辺に配置された非連続な複数の支持部１０８間に複数の隙間が存在するため、これらの隙間を通じて外部に引き出される配線の引き回しの自由度が高くなる。このため、例えば、第３者から制御ＩＣが提供された場合、その制御ＩＣの仕様に合わせて配線の引き回しを変更することが可能となる。さらに、ＲＦスイッチ１０２の可動部を覆う封止蓋１１０には樹脂フィルムなどが使用されるため、従来使用されていたシリコンパッケージ、セラミックパッケージなどよりも薄く作成することができ、センサデバイス１００全体で４μｍ〜１２μｍ、好ましくは、５μｍ〜８μｍの低背化が可能となる。また、封止蓋１１０の材料には樹脂などが使用されるため、シリコンパッケージ、セラミックパッケージよりも製造過程におけるコストが安価であり、センサデバイス１００の製造コストを低減することが可能である。また、支持部１０８及び封止蓋１１０の材料を適切に選択することによって、支持部１０８の熱膨張係数の値と支持部１０８に接着される封止蓋１１０の熱膨張係数の値との差が、±１０ｐｐｍ以内、好ましくは、±５ｐｐｍ以内となり（ＴＭＡ法（試料に荷重をかけながら温度に対する変形を計測する手法）による測定）、支持部１０８と封止蓋フィルム１１０との接着の信頼性が高くなる。
【００２４】
上述したように、図１Ａでは、複数の支持部１０８が非連続に配置されているセンサデバイス１００を図示したが、本願発明はこれに限定されず、支持部１０８は、ＲＦスイッチ１０２の可動部の四隅にのみ配置されてもよい。また、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、所定の数の支持部１０８を連続して配置し、枠状の支持部１０８´又は１０８´´を分割して配置してもよい。図３（ａ）及び（ｂ）に示すセンサデバイス１００´及び１００´´では、図示されているように枠状の支持部１０８´及び１０８´´が配置されているため、封止蓋１１０との接着する表面積が増加するため、支持部１０８´又は１０８´´と封止蓋１１０との接着の信頼性は高くなる。ここで、支持部を枠状に配置する場合であっても、互いに隣接する枠状支持部間には、隙間が形成される。但し、枠状支持部間に形成される隙間の数は、図１Ａに示されているセンサデバイス１００よりも少ないため、センサデバイス１００よりも配線の引き回しの自由度は低くなる。
【００２５】
図４Ａ乃至図４Ｃは、図１Ａ及び図１Ｂに示した可動部を有するＭＥＭＳ素子としてＲＦスイッチ１０２を用いた場合の本発明の一実施形態に係る複数のセンサデバイス１００の製造の工程図である。以下、図４Ａ乃至図４Ｃを参照して、本発明の一実施形態に係るセンサデバイス１００の製造方法を説明する。
【００２６】
先ず、基板（シリコンウェーハ）３０１上に可動部を有するＭＥＭＳ素子、ここではＲＦスイッチ１０２を複数形成しておく。次に、図４Ａに示すように、基板上に形成されたＲＦスイッチ１０２の可動部の周辺に互いに非連続な複数の支持部１０８を配置させる。ここでは、互いに非連続な複数の支持部１０８は樹脂を含む。支持部１０８は、インクジェット法、スクリーン印刷法、フォトリソ法などでＲＦスイッチ１０２の信号配線（図４Ａ〜図４Ｃには図示せず）と重畳しないように配置される。製造工程の簡略化という点においては、特に、インクジェット法が好ましい。インクジェットの方式としては、ピエゾ式、バブルジェット（登録商標）式、静電気式などがあるが、その方式については限定されない。ここでは、インクジェット方式で支持部１０８を配置する例を説明する。
【００２７】
インクジェット方式で支持部１０８を配置する場合、製造工程を短縮するためには、一回の液滴吐出で支持部１０８を配置することが好ましい。但し、支持部１０８に要求される高さに応じて、同じ液滴を複数回吐出してもよい。複数回吐出する場合は、液滴吐出毎に焼成、吐出、焼成の工程を繰り返しても、液滴吐出を連続して行った後に一回の焼成工程で一括して焼成してもよい。支持部１０８の高さが数十μｍ以上必要な場合は、液滴吐出毎に焼成工程を行うことが好ましい。また、支持部１０８にある程度の高さが必要な場合は、インクイジェット方式ではなく、高粘度のレジストを使用するフォトリソ法又はスクリーン印刷法が好ましい。
【００２８】
支持部１０８の高さは、ＲＦスイッチ１０２の高さに応じて適宜設定する必要がある。支持部１０８に要求される高さが２００ｎｍ〜数μｍ程度であれば、液滴吐出法に用いる支持部１０８の樹脂材料を含む組成物の粘度は５〜２０ｍＰａ・ｓが好ましい。これは、インクジェット液滴面で乾燥が起こる事を防止し、液滴の吐出口から組成物を円滑に基板上に吐出できるようにするためであるまた、液滴の表面張力は、４０ｍＮ／ｍ以下が好ましい。上述したように、支持部１０８の材料は一種類の材料に限定されない。支持部１０８は、基板３０１との密着性が良い材料上に封止する材料と密着性の良い材料を積層させる２層以上の構造を有してもよい。
【００２９】
ＲＦスイッチ１０２の可動部の周囲にインクジェット方式で基板３０１上に樹脂を含む支持部１０８を配置する際、支持部１０８に使用される樹脂材料を含む組成物を吐出する工程は減圧下で行なってもよい。これは、組成物が吐出されて基板に到達するまでの間に、組成物の溶媒を揮発させ、後の乾燥及び焼成の工程を省略又は短くすることが可能になるためである。組成物の吐出後は、組成物中の支持部１０８に使用される樹脂材料により、常圧下又は減圧下で、レーザ光の照射や瞬間熱アニール、加熱炉等により、乾燥と焼成との一方又は両方の工程を行なう。乾燥及び焼成の工程は、両工程とも加熱処理の工程であるが、例えば、乾燥は１００度で３分間、焼成は２００〜３５０度で１５分間〜１２０分間行なうもので、その目的や温度が異なる。乾燥の工程と焼成の工程とを良好に行なうためには、基板３０１を加熱しておいてもよく、そのときの温度は、基板３０１の材質にもよるが１００度〜２００度とする。
【００３０】
次に、図４Ｂに示すように、基板３０１全体に封止蓋１１０を貼り付ける。ここでは、封止蓋１１０として、感光性を有さない樹脂フィルムを使用し、使用する樹脂フィルムは予め準備しておく。基板上に形成された支持部１０８と封止蓋１１０とを接触させた状態で、支持部１１０上に数Ｎ／ｃｍ２、好ましくは５Ｎ／ｃｍ２程度の荷重を加えて、これらを加熱することで支持部１０８と封止蓋１１０とを熱圧着させて互いに接着させる。加熱温度は、支持部１０８の材料や封止蓋１１０の材料の種類によって決まるが、両者の材料が有機材料であれば一般的には１００℃〜３００℃程度である。加熱時に数Ｐａ〜数１００Ｐａ程度の減圧雰囲気にしてもよい。
【００３１】
次に、図４Ｃに示すように、基板３０１全体を覆っている封止蓋１１０を、基板３０１上に形成されたＲＦスイッチ１０２の可動部周辺以外の残りの部分から除去する。封止蓋１１０の除去は、必要がない箇所にある封止蓋１１０に切断機で切れ目を入れて除去してもよい。封止蓋１１０の材料が感光性を有する場合は、支持部１０８の周辺以外の封止蓋１１０が露光、現像工程によって除去されてもよい。尚、現像後の乾燥は、ｔ−ブチルアルコールを用いる凍結乾燥であってもよい。
【００３２】
ＲＦスイッチ１０２の可動部周辺以外の封止蓋を除去した後、基板３０１をダイシングし、個々のセンサデバイス１００を切り離して個片化する。これにより、図１Ａに示されるような、センサデバイス１００が得られる。
【００３３】
（実施形態２）
以下、図５乃至図８を参照して、本発明の実施形態２の可動部を有するＭＥＭＳ素子を具備する別のセンサデバイスについて説明する。本実施形態２において、可動部を有するＭＥＭＳ素子としてピエゾ抵抗素子を用いた３軸の加速度センサを例示する。
【００３４】
図５は、本実施形態２に係るキャビティ型のセンサデバイス４００の平面図である。図６は図５のセンサデバイス４００の一部拡大図であり、図７は、図５のＢ−Ｂ´に沿ったセンサデバイス４００の断面図である。
【００３５】
図５及び図７を参照すると、本実施形態２のセンサデバイス４００は、上部キャップ４０１と基板４０２と加速度センサ４０４と制御ＩＣ４０９とを有する加速度センサ４０４は、錘部４０５、錘部４０５に接続された可撓部４０３、可撓部４０３に接続されたセンサ支持部４０７、第１支持部４０６、第２基板４０８（以下、封止蓋４０８という）、貫通電極４１２、配線４１３、配線４１４、外部接続端子４１０、及び可撓部４０３に配置されて外部接続端子４１０と接続され、可撓部４０３の変位をＸＹＺの３軸方向で検出する複数のピエゾ抵抗素子４１８を含む。上部キャップ４０１は、従来から使用されているパッケージであって、シリコンパッケージ又はセラミックパッケージなどであってもよい。基板４０２は、導電物質からなる部分４０２ａと絶縁材料からなる部分４０２ｂとを有してもよい。
【００３６】
次に、加速度センサ４０４の動作を簡単に説明する。加速度センサ４０４に加速度が加わると、加速度センサ４０４の錘部４０５が変位し、この変位に伴って可撓部４０３が撓む。可撓部４０３が撓むと、可撓部４０３に配置されたピエゾ抵抗素子４１８に力が加わり、ピエゾ抵抗素子４１８の抵抗値が変化する。この抵抗値の変化を検出して、加速度センサ４０４に加えられた加速度の大きさ、方向などを検出する。加速度センサ４０４からの信号は、加速度センサ４０４の可動部に配置されたピエゾ抵抗素子４１８に接続されている配線４１３に接続された外部接続端子４１０から配線４１４及び貫通電極４１２を通じて外部に伝達される。
【００３７】
図５を参照すると、第１支持部４０６は、加速度センサ４０４の可動部である可撓部４０３及び錘部４０５の周辺に非連続に複数配置されている。図６は、図５の４１６部分の拡大図である。図６に示すように、非連続に配置された複数の第１支持部４０６のうち互いに隣接する第１支持部４０６間には非連続な部位（隙間）が形成され、この隙間を配線４１３が通って、外部接続端子４１０と接続される。加速度センサ４０４の可動部の変位を考慮して、第１支持部４０６の高さは、３μｍ〜５μｍであってもよい。図５を参照すると、封止蓋４０８は加速度センサ４０４の可動部を覆うように配置され、非連続に配置された複数の第１支持部４０６と接着される。第１支持部４０６及び封止蓋４０８の材料及びそれらの機能については、実施形態１で詳述した支持部１０８及び封止蓋１１０と同様であるため、ここでは省略する。
【００３８】
実施形態１と同様に、本実施形態に係るセンサデバイス４００は、加速度センサ４０４の可動部の周辺に非連続な複数の第１支持部４０６が配置されており、加速度センサ４０４の可動部全体を覆うように封止蓋４０８が複数の第１支持部４０６に接着される。加速度センサ４０４の可動部の周辺に配置された複数の第１支持部４０６は非連続であり、複数の第１支持部４０６のうち互いに隣接する第１支持部４０６間には隙間がある。加速度センサ４０４の可動部に配置されたピエゾ抵抗素子４１８に接続される配線４１３は、複数の第１支持部４０６のうち互いに隣接する第１支持部４０６間の隙間を通して引き出されて外部接続端子４１０に接続される。ここで、配線４１３は互いに隣接する第１支持部４０６間の隙間を通るため、配線４１３は踏みつけられず、断線や変形などの虞がなくなる。また、加速度センサ４０４の可動部の周辺に配置された非連続な複数の第１支持部４０６間に複数の隙間が存在するため、これらの隙間を通じて外部に引き出される配線４１３の引き回しの自由度が高くなる。このため、例えば、センサデバイス４００が外部素子（図示せず）に接続される場合、その外部素子の仕様に合わせて配線の引き回しを変更することが可能となる。さらに、加速度センサ４０４の可動部を覆う封止蓋４０８には樹脂フィルムなどが使用されるため、従来使用されていたシリコンパッケージ、セラミックパッケージなどよりも薄く作成することができ、センサデバイス４００全体で３０μｍ〜３００μｍの低背化が可能となる。また、封止蓋４０８には、樹脂などが使用されるため、シリコンパッケージ、セラミックパッケージよりも製造過程におけるコストが安価であり、センサデバイス４００の製造コストを低減することが可能である。また、第１支持部４０６及び封止蓋４０８の材料を適切に選択することによって、第１支持部４０６の熱膨張係数の値と第１支持部４０６に接着される封止蓋４０８の熱膨張係数の値との差が、±１０ｐｐｍ、好ましくは、±５ｐｐｍ以内（ＴＭＡ法による測定）となり、第１支持部４０６と封止蓋４０８との接着の信頼性が高くなる。
【００３９】
上述したように、図５では、複数の第１支持部４０６が非連続に配置されているセンサデバイス４００を図示したが、本願発明はこれに限定されない。第１支持部４０６は、加速度センサ４０４の可動部の四隅にのみ形成されてもよい。また、所定の数の樹脂４０６を連続して配置し、枠状の支持部を分割して配置してもよい。但し、支持部を枠状に配置する場合であっても、互いに隣接する枠状支持部間には、隙間が形成される。これによって、枠状の支持部を配置した場合であっても、非連続な第１支持部４０６を配置した場合と同じ効果を奏する。
【００４０】
図８は、別のセンサデバイス４００´の断面図である。図５及び図７に示された加速度センサ４０４と同一又は類似の構成要素には同一の参照番号を付与し、重複する説明は省略する。
【００４１】
図８に図示されたセンサデバイス４００´は、基板４０２上に複数の第２支持部４１９が非連続に配置されていること、及び加速度センサ４０４を覆う第３基板４０１´(以下、上部キャップ４０１´という)が封止蓋４０８と同様の材料で構成されることを除いて、図５及び図７に示されている加速度センサ４００とほぼ同一であるため、重複する説明は省略する。基板４０２は絶縁物質からなってもよい。
【００４２】
図５及び図７に示されているセンサデバイス４００とは異なって、図８に示すセンサデバイス４００´は、基板４０２上の加速度センサ４０４の周辺に複数の第２支持部４１９が非連続に配置されており、センサデバイス４００´の上部キャップ４０１´は、加速度センサ４０４の可動部を覆う封止蓋４０８と同様に、樹脂フィルムで構成されてもよい。非連続に配置された複数の第２支持部４１９間には非連続な部位（隙間）が形成されている。第２支持部４１９の内側に配置されて、配線４１４によって外部接続端子４１０に接続される外部接続端子４２０と、第２支持部４１９の外側に配置された外部接続端子４２１とを接続する基板４０２上に形成された配線はこの隙間を通る。第２支持部４１９及び上部キャップ４０１´の材料は、加速度センサ４０４の可動部の周囲に形成された第１支持部４０６及び加速度センサ４０４の可動部を覆う封止蓋４０８と同一であり、重複する説明は省略する。
【００４３】
図８に図示されたセンサデバイス４００´は、加速度センサ４０４の周辺に非連続な複数の第２支持部４１９が配置されており、加速度センサ４０４の全体を覆うように上部キャップ４０１´が第２支持部４１９に接着される。第２支持部４１９の高さは、３μｍ〜５０μｍであってもよい。加速度センサ４０４の周辺に配置された複数の第２支持部４１９は非連続であり、複数の第２支持部４１９のうち互いに隣接する第２支持部４１９間には隙間がある。外部接続端子４１０に接続される外部接続端子４２０からの配線は、基板４０２上に形成された互いに隣接する非連続な第２支持部４１９間の隙間を通して引き出されて基板４０２上の外部接続端子４２１に接続される。ここで、外部接続端子４２０からの配線は第２支持部４１９間の隙間を通るため、配線が踏みつけられず、断線や変形などの虞がなくなる。また、加速度センサ４０４の周辺に配置された非連続な複数の第２支持部４１９間に複数の隙間が存在するため、これらの隙間を通じて外部に引き出される配線の引き回しの自由度が高くなる。このため、例えば、センサデバイス４００´が外部素子（図示せず）に接続される場合、その外部素子の仕様に合わせて配線の引き回しを変更することが可能となる。さらに、加速度センサ４０４全体を覆う上部キャップ４０１´には樹脂フィルムなどが使用されるため、従来使用されていたシリコンパッケージ、セラミックパッケージなどよりも薄く作成することができ、センサデバイス４００´全体で５０μｍ〜５００μｍの低背化が可能となる。さらに、治連続に配置された複数の第２支持部４１９のうち互いに隣接する第２支持部４１９間の隙間を配線が通って基板４０２上の外部接続端子４２１に接続されるため、図７に図示された貫通電極４１２の形成を省略することができる。また、上部キャップ４０１´には、樹脂などが使用されるため、シリコンパッケージ、セラミックパッケージよりも製造過程におけるコストが安価であり、センサデバイス４００´の製造コストをさらに低減することが可能である。また、第２支持部４１９及び上部キャップ４０１´の材料を適切に選択することによって、第２支持部４１９の熱膨張係数の値と第２支持部４１９に接着される上部キャップ４０１´の熱膨張係数の値との差が、±１０ｐｐｍ以内、好ましくは、±５ｐｐｍ以内（ＴＭＡ法による測定）となり、第２支持部４１９と第２キャップ４０１´との接着の信頼性が高くなる。
【００４４】
上述したように、図８に示される複数の第２支持部４１９は非連続に配置されるが、本願発明はこれに限定されない。第２支持部４１９は、センサ４０４の四隅にのみ配置されてもよい。また、所定の数の第２支持部４１９を連続して配置し、枠状の第２支持部を分割して配置してもよい。但し、第２支持部を枠状に配置する場合であっても、互いに隣接する枠状第２支持部間には、隙間が形成される。これによって、枠状の第２支持部を配置した場合であっても、非連続な第２支持部４１９を配置した場合と同じ効果を奏する。
【００４５】
図５乃至図８に示された第１支持部４０６、封止蓋４０８、第２支持部４１９、及び上部キャップ４０１´の製造方法は、実施形態１で説明した製造方法と同一であるため、説明は省略する。
【００４６】
（実施形態３）
以下、本実施形態３の可動部を有するＭＥＭＳ素子を具備するＭＥＭＳマイクロホンについて説明する。本実施形態３において、可動部を有するＭＥＭＳ素子として音叉を用いたシリコンマイクを例示する。
【００４７】
図９Ａは、ＭＥＭＳマイクロホン８００の概略構成を示す斜視図である。図９Ｂは、図９ＡのＣ−Ｃ´に沿ったＭＥＭＳマイクロホン８００の断面図である。図９Ａ及び図９Ｂを参照すると、ＭＥＭＳマイクロホン８００は、基板８０２、シリコンマイク８１０、制御ＩＣを含む信号処理チップ８１２、外部接続端子８１４、シリコンマイク８１０と信号処理チップ８１２とを接続する配線８１６、信号処理チップ８１２と外部接続端子８１４とを接続する配線８１８、シリコンマイク８１０及び信号処理チップ８１２の周辺に非連続に基板８０２上に配置された支持部８０４、支持部８０４と接着してシリコンマイク８１０及び信号処理チップ８１２の全体を覆う第２基板８０６（以下、封止蓋８０６という）、及びバンプ８２０を含む。
【００４８】
上述したように、複数の支持部８０４は、シリコンマイク８１０及び信号処理チップ８１２の周辺に非連続に複数配置されている。複数の支持部８０４のうち互いに隣接する支持部８０４間には非連続な部位（隙間）が形成され、この隙間を配線８１８が通って、外部接続端子８１４と接続される。支持部８０４及び封止蓋８０６の材料及びそれらの機能については、実施形態１で詳述した支持部１０８及び封止蓋１１０と同様であるため、ここでは省略する。
【００４９】
実施形態１及び実施形態２と同様に、本実施形態３に係る音叉を用いたシリコンマイク８１０及び信号処理チップ８１２は、その周囲に非連続な複数の支持部８０４が配置されており、シリコンマイク８１０及び信号処理チップ８１２の全体を覆うように封止蓋８０６が支持部８０４に接着される。複数の支持部８０４は非連続であり、複数の支持部８０４のうち互いに隣接する支持部８０４間には隙間がある。外部接続端子８１４に接続される配線８１８は、互いに隣接する支持部８０４間の隙間を通して引き出されて外部接続端子８１４に接続される。ここで、配線８１８は隙間を通るため、配線８１８は踏みつけられず、断線や変形などの虞がなくなる。また、非連続に配置された複数の支持部８０４間に複数の隙間が存在するため、これらの隙間を通じて外部に引き出される配線の引き回しの自由度が高くなる。このため、例えば、本実施形態のＭＥＭＳマイクロホン８００が外部素子（図示せず）と接続する場合、その外部素子の仕様に合わせて配線の引き回しを変更することが可能となる。さらに、シリコンマイク８１０及び信号処理チップ８１２全体を覆う封止蓋８０６には樹脂フィルムなどが使用されるため、従来使用されていたシリコンパッケージ、セラミックパッケージなどよりも薄く作成することができ、ＭＥＭＳマイクロホン８００全体で３０〜４００μｍの低背化が可能となる。また、封止蓋８０６には樹脂材料などが使用されるため、シリコンパッケージ、セラミックパッケージよりも製造過程におけるコストが安価であり、ＭＥＭＳマイクロホン８００の製造コストを低減することが可能である。また、支持部８０４及び封止蓋８０６の材料を適切に選択することによって、支持部８０４の熱膨張係数の値と支持部８０４上に接着される封止蓋８０６の熱膨張係数の値との差が、±１０ｐｐｍ以内、好ましくは、±５ｐｐｍ以内（ＴＭＡ法による測定）となり、支持部８０４と封止蓋８０６との接着の信頼性が高くなる。
【００５０】
さらに、図９Ａ及び図９Ｂに示す本実施形態３のＭＥＭＳマイクロホン８００には、非連続に配置された複数の支持部８０４のうち互いに隣接する支持部８０４間に隙間があるため、この隙間から音の出入りが可能である。従来の音叉を用いるシリコンマイクを実装するＭＥＭＳマイクロホンは、図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、パッケージの上部に音孔９０８が設けられていた。本実施形態３のＭＥＭＳマイクロホン８００は、非連続に配置された複数の支持部８０４のうち互いに隣接する支持部８０４間の隙間が音孔としての役割を果たすため、封止蓋８０６に音孔を設ける必要がなく、封止蓋８０６の製造工程を短縮できる。図９Ａには、基板８０２の全体にシリコンマイク８１０及び信号処理チップ８１２の周辺に複数の支持部８０４が非連続に配置されているが、本発明はこれに限定されず、基板８０２のうち少なくとも１辺に複数の支持部８０４を非連続に配置して、複数の支持部８０４のうち互いに隣接する支持部８０４間の隙間から音の出入りができるようにしてもよい。
【００５１】
上述したように、本実施形態３の複数の支持部８０４は非連続に配置されるが、本願発明はこれに限定されない。図９Ａでは、複数の支持部８０４が非連続に配置されているＭＥＭＳマイクロホン８００を図示したが、支持部８０４は、基板８０２の四隅にのみ配置されてもよい。また、所定の数の支持部８０４を連続して配置し、枠状の支持部を分割して配置してもよい。但し、支持部を枠状に配置する場合であっても、互いに隣接する枠状支持部間には、隙間が形成される。これによって、枠状の支持部を配置した場合であっても、非連続な支持部８０４を配置した場合と同じ効果を奏する。
【符号の説明】
【００５２】
１００ センサデバイス
１０１ 基板
１０２ ＲＦスイッチ
１０３ カンチレバー
１０４ ＧＮＤ電極
１０６ 駆動電極
１０８ 支持部
１１０ 封止蓋
１１２ａ〜１１２ｃ 信号配線
１１４ａ〜１１４ｃ 外部接続端子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可動部を有するＭＥＭＳ素子を具備するセンサデバイス及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種電子機器の小型軽量化、多機能化や高機能化が進み、実装される電子部品に高密度化が要求されている。このような要求に応じて各種電子部品が半導体デバイスとして製造されるものが増加している。また、回路素子として製造される半導体デバイス以外に高周波スイッチ（ＲＦスイッチ）や各種センサも半導体デバイスとして製造されて、小型軽量化が図られている。例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いて、小型で単純な構造を有するＲＦスイッチや加速度センサあるいは角速度センサといった力学量センサ等がＭＥＭＳ素子として実用化されている。
【０００３】
一般的に、ＭＥＭＳ素子のパッケージとして、シリコンパッケージ、セラミックパッケージ、ガラスパッケージ、又は無機材料薄膜によるパッケージが採用されている。例えば、特許文献１には、アルミナで製造されたケースでパッケージされた加速度センサ素子が開示されている。また、特許文献２には樹脂膜でパッケージされて密封されたＭＥＭＳ素子が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３２２１６０号公報
【特許文献２】特開２００９−２９５９００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
シリコンパッケージを用いる場合、パッケージ本体やリッド（LID）を製造するために金型、治具、マスク、スクリーン印刷原版が必要であるため、シリコンパッケージの加工にコストがかかるという課題がある。また、第三者から制御ＩＣなどの提供を受けて、提供された制御ＩＣにセンサとを接続する場合、制御ＩＣとセンサとを接続する配線パターンなどの設計を変更して、その製品に合わせたパッケージを新たに製造する必要が生じるという課題がある。その場合、その製品に合わせた新たな金型などが必要となるため、製造コストをさらに上昇させる要因となる。さらに、シリコンパッケージを用いる場合、パッケージ全体の厚さが数十μｍ程度となり、パッケージされたセンサデバイスの低背化が困難であるという課題がある。以上のような課題は、セラミックやガラスを用いるパッケージ、または無機材料薄膜を用いるパッケージを採用する場合や上記特許文献１のアルミナを用いてパッケージする場合も同様である。また、樹脂パッケージを用いる場合であっても、シリコン基板に実装する場合、シリコン基板と樹脂パッケージとの熱膨張係数が異なるため、基板とパッケージとの接合の信頼性が低くなり、装置の信頼性も低くなるという課題がある。
【０００６】
これに対し、上記特許文献２には、微細構造を有するＭＥＭＳ素子を取り囲むように樹脂パターンからなる枠部を形成し、樹脂パターン上に封止膜を貼り付けて開口領域を封止する封止構造が開示されているが、ＭＥＭＳ素子から信号を取り出すための信号配線が樹脂パターンに踏みつけられる構造となり、断線や配線の変形などの虞がある。信号配線の断線や変形を防ぐためには、貫通電極を設ける必要があるが、貫通電極の形成には製造コストが上昇するという課題がある。
【０００７】
本発明は上記の課題を鑑み、センサデバイスをパッケージ化する際に、製造コストを低減し、他の素子の仕様に合わせて接続関係を容易に変更でき、基板とパッケージとの接合の信頼性を向上させ、パッケージ化されたセンサデバイス全体の低背化を可能にするセンサデバイス及びその製造方法を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施形態によると、第１基板と、第１基板上に配置され、可動部を有するＭＥＭＳ素子と、ＭＥＭＳ素子の可動部の周辺に非連続に配置された第１支持部と、第１支持部に固定されて少なくとも可動部を覆う第２基板と、第１支持部よりも外側に配置された第１端子と、第１端子に電気的に接続されて、可動部の変位に基づく電気信号を伝達する第１配線と、を具備し、第１配線は、第１支持部の非連続な部位を通ることを特徴とするセンサデバイスが提供される。
【０００９】
本発明の一実施形態によると、第１基板と、第１基板上に配置され、可動部を有するＭＥＭＳ素子と、第１基板上にＭＥＭＳ素子と並んで配置されるＩＣと、ＭＥＭＳ素子とＩＣとを接続し、ＭＥＭＳ素子の可動部の変位に基づき電気信号を取り出してＩＣに伝達する第１配線と、ＭＥＭＳ素子とＩＣとの周辺に非連続に配置された第１支持部と、第１支持部に固定されてＭＥＭＳ素子とＩＣとを覆う第２基板と、第１支持部よりも外側に配置された第１端子と、ＩＣと第１端子とを接続し、ＩＣからの電気信号を外部素子に伝達する第２配線と、を具備し、第２配線は、第１支持部の非連続な部位を通ることを特徴とするセンサデバイスが提供される。
【００１０】
本発明の一実施形態によると、可動部と可動部の変位に基づき電気信号を取り出す配線とを有する複数のＭＥＭＳ素子を第１基板上に形成し、配線と重畳しないように複数のＭＥＭＳ素子の各々の可動部の周辺に第１支持部を非連続に形成し、第１基板全体を覆う第２基板を複数のＭＥＭＳ素子の各々の可動部の周辺に非連続に形成された第１支持部と固定させ、複数のＭＥＭＳ素子の各々の可動部を覆う部分を除く第２基板の一部を基板上から除去し、複数のＭＥＭＳ素子の各々を個片化すること、
を含むこと特徴とするセンサデバイスの製造方法が提供される。
【００１１】
本発明の一実施形態によると、可動部と可動部の変位に基づき電気信号を取り出す第１配線と第１配線と電気的に接続された第１端子とを有する複数のＭＥＭＳ素子を第２端子、第３端子及び第２端子と第３端子とを接続する第２配線が形成された第１基板上に配置し、第１配線と重畳しないように複数のＭＥＭＳ素子の各々の可動部の周辺に第１支持部を非連続に形成し、第１基板全体を覆う第２基板を複数のＭＥＭＳ素子の各々の可動部の周辺に非連続に配置された第１支持部と固定させ、複数のＭＥＭＳ素子の各々の可動部を覆う部分を除く第２基板の一部を第１基板上から除去し、第１端子と第２端子とを接続する第３配線を形成し、複数のＭＥＭＳ素子の各々の周辺の第１基板上に、第２配線と重畳しないように第２支持部を非連続に形成し、第１基板全体を覆う第３基板を複数のＭＥＭＳ素子の各々の周辺に非連続に形成された第２支持部と固定させ、複数のＭＥＭＳ素子の各々を覆う部分を除く第３基板の一部を第１基板上から除去し、複数のＭＥＭＳ素子の各々を個片化すること、を含むこと特徴とするセンサデバイスの製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、センサデバイスをパッケージ化する際に、製造コストを低減し、制御ＩＣの仕様に合わせて接続関係を容易に変更でき、パッケージ化されたセンサデバイス全体の低背化を可能にするセンサデバイス及びその製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】本発明の一実施形態に係るセンサデバイスの全体構成を示す平面図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示したセンサデバイスのＡ−Ａ´に沿った断面図である。
【図２】（ａ）本発明の一実施形態に係る樹脂の形状の一例を示す断面図である。（ｂ）本発明の一実施形態に係る樹脂の形状の一例を示す断面図である。（ｃ）本発明の一実施形態に係る樹脂の形状の一例を示す断面図である。
【図３】（ａ）図１Ａに示したセンサデバイスの別の実施形態を示す平面図である。（ｂ）図１Ａに示したセンサデバイスの別の実施形態を示す平面図である。
【図４Ａ】本発明の一実施形態に係るセンサデバイスの製造の一工程図である。
【図４Ｂ】本発明の一実施形態に係るセンサデバイスの製造の一工程図である。
【図４Ｃ】本発明の一実施形態に係るセンサデバイスの製造の一工程図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る別のセンサデバイスの全体構成を示す平面図である。
【図６】図５に示すセンサデバイスの一部の拡大図である。
【図７】図５に示したセンサデバイスのＢ−Ｂ´に沿った断面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る別のセンサデバイスの断面図である。
【図９Ａ】本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳマイクロホンの概略構成を示す斜視図である。
【図９Ｂ】図９Ａに示したＭＥＭＳマイクロホンのＣ−Ｃ´に沿った断面図である。
【図１０Ａ】従来のＭＥＭＳマイクロホンの全体構成の一例を示す平面図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａに示したＭＥＭＳマイクロホンのＤ−Ｄ´に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
（実施形態１）
以下、本実施形態１の可動部を有するＭＥＭＳ素子を具備するセンサデバイスについて説明する。本実施形態１において、可動部を有するＭＥＭＳ素子としてＲＦスイッチを例示する。図１Ａは、本発明の実施形態１に係るセンサデバイス１００の平面図であり、図１Ｂは、図１ＡのＡ−Ａ´に沿った断面図である。
【００１６】
図１Ａ及び図１Ｂ参照すると、センサデバイス１００は、基板１０１とＲＦスイッチ１０２とを有する。基板１０１は、絶縁性を有する材料を含み、例えば、ガラス、樹脂を含んでもよい。また、基板１０１としてシリコン基板を用いる場合は、基板表面に酸化膜を形成しておくことが好ましい。ＲＦスイッチ１０２は、カンチレバー１０３、ＧＮＤ電極１０４、駆動電極１０６、支持部１０８、第２基板１１０（以下、封止蓋１１０という）、信号配線１１２ａ〜１１２ｃ、及び外部接続端子１１４ａ〜１１４ｃを含む。ＲＦスイッチ１０２のスイッチとして動作する可動部は、カンチレバー１０３、ＧＮＤ電極１０４、及び駆動電極１０６を含む。図１Ｂを参照すると、カンチレバー１０３は接点電極１０３ａを含む。ＧＮＤ電極１０４は、外部接続端子１１４ａ及び信号配線１１２ａを通じてＧＮＤに接続され、駆動電極１０６には、外部接続端子１１４ｂ及び信号配線１１２ｂを通じて外部から所定の駆動電圧が伝達される。
【００１７】
以下、ＲＦスイッチ１０２の動作を簡単に説明する。駆動電極１０６に駆動電圧が伝達されると、静電力でカンチレバー１０３が撓んで、カンチレバー１０３の接点電極１０３ａが信号線１１２ｂに接触し、スイッチがＯＮ状態となる。駆動電圧を切ると、カンチレバー１０３が有するばね性により、接点電極１０３ａと信号線１１２ａとが離れて、スイッチはＯＦＦ状態となる。
【００１８】
図１Ａ及び図１Ｂに示されたＲＦスイッチ１０２の可動部の周辺には、非連続な支持部１０８が配置されている。支持部１０８に封止蓋１１０がＲＦスイッチ１０２の可動部全体を覆うように接着されている。支持部１０８は、封止蓋１１０がＲＦスイッチ１０２の可動部全体を覆うように所定の高さを有する。支持部１０８の高さは、カンチレバー１０３の撓みを考慮して、例えば、２μｍ〜１０μｍ、好ましくは、３μｍ〜６μｍであってもよい。図１Ａにおいて、支持部１０８は複数形成され、互いに非連続であり、互いに隣接する支持部１０８と支持部１０８との間には非連続な部位（隙間）が存在し、信号配線１１２ａ〜１１２ｃはこの支持部１０８と支持部１０８との間の隙間を通るように配置される。支持部１０８は、インクジェット法、スクリーン印刷法、フォトリソ法などで形成される。支持部１０８の形成方法については、後述する。
【００１９】
支持部１０８の材料は、封止蓋１１０との接着を考慮し、例えば、樹脂などであってもよい。支持部１０８の材料として使用される樹脂は、支持部１０８が封止蓋１１０と熱圧着されることを考慮して、耐熱性の高分子であることが好ましく、芳香環、複素環を主鎖にもち、脂肪族部分に少なくとも高極性のヘテロ原子基を含む高分子を用いることが好ましい。このような高分子は、樹脂として安定性があり、支持部１０８を、例えばインクジェット法で形成する場合、表面張力及び粘度の調整が容易である。このような高分子としては、例えば、ポリビニルアルコール、アクリル、シロキサン、ポリイミドなどが挙げられる。支持部１０８がフォトリソ法で形成される場合、樹脂材料が感光性を有する必要があり、フォトリソ法で形成する場合における支持部１０８として使用される樹脂の材料としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ノボラック樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂等を用いることが好ましい。また、ベンゾシクロブテン、パリテン、フレア、ポリイミドなどの感光性を示す有機材料を使用してもよい。代表的なポジ型感光性樹脂としては、ノボラック樹脂と感光剤であるナフトキノンジアジド化合物とを有する感光性樹脂が挙げられる。また、ネガ型感光性樹脂としては、ベース樹脂、ジフェニルシランジオール及び酸発生剤などを有する感光性樹脂が挙げられる。支持部１０８に要求される高さを考慮して所望の粘度を有する材料が選択されてもよい。上述のように、複数の支持部１０８は互いに非連続であり、支持部１０８と隣接する支持部１０８との間には、隙間が形成される。そのため気密構造にならず、支持部１０８が樹脂材料であるときにアウトガスが発生しても、アウトガスの影響を抑えることが可能である。
【００２０】
また、支持部１０８は、樹脂を含む金属などで構成されてもよい。例えば、支持部１０８の材料として、有機バインダを含む有機溶媒中に金属微粒子を分散させた導電性ペーストが使用されてもよい。有機バインダとしては、アクリル樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂、ロジンエステル、各種セルロース等が使用され、有機溶媒としては、アルコール系、炭化水素系、エーテル系、エステル系等の溶媒が使用される。導電体としては、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｗ、Ａｌ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｄ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｂａ等の金属、又はハロゲン化銀の微粒子や分散性ナノ粒子を用いてもよい。これらの導電ペーストは導電性ではあるが、カーボンを多く含むため、これらの材料を使用する支持部１０８と支持部１０８に接着される封止蓋１１０とは、熱圧着により接着することが可能である。
【００２１】
図２（ａ）〜（ｃ）は、インクジェット法により形成された本実施形態に係る支持部１０８の形状の一例を示す断面図である。図２（ａ）〜（ｃ）に図示されるように、インクジェット法で形成された支持部１０８は、凸形状を有し、支持部１０８に使用される材料の表面張力によって、支持部１０８の頂点部分が円みを帯びた形状となる。また、支持部１０８は、図２（ｃ）に図示されるように、多層構造を有してもよい。図２（ｃ）に図示された支持部１０８は２層構造を有している。支持部１０８の上層１０８ａは、封止蓋１１０との密着性が良い材料を選択し、下層１０８ｂは、基板１０１との密着性が良い材料を選択することが好ましい。
【００２２】
支持部１０８に接着されてＲＦスイッチ１０２の可動部を覆う封止蓋１１０は、パッケージキャップとして機能し、ＲＦスイッチ１０２の可動部に対する外部からの衝撃及び異物の混入を防ぐ。封止蓋１１０の材料は、金属、半導体、樹脂であってもよく、特に、コスト、扱いやすさ、強度を考慮すると樹脂が好ましい。具体的には、感光性ではないポリイミド樹脂を主成分としたフィルムを用いてもよい。また、一般的な高分子フィルムなどを用いてもよい。封止蓋１１０の厚さは、数μｍから１ｍｍ、好ましくは５μｍ〜４０μｍである。封止蓋１１０は、透明であっても不透明であってもよいが、可動部の外観検査が容易になることから、好ましくは、透明であってもよい。本実施形態１において、可動部を有するＭＥＭＳ素子としてＲＦスイッチを例示しているが、例えばＭＥＭＳ素子がミラーデバイスである場合は、封止蓋は透明であることが好ましい。封止蓋１１０の材料としては、樹脂の他に一般的なドライフィルムレジスト材料を用いてもよい。この場合、ドライフィルムレジストをラミネートした後、露光、現像を行なう。一般的には現像液は炭酸ナトリウム水溶液が用いられる。現像後の乾燥では、スティキングを防止するために、ｔ−ブチルアルコールを用いる凍結乾燥法を用いてもよい。
【００２３】
図１Ａ及び図１Ｂに示されているように、本実施形態に係るセンサデバイス１００は、可動部を有するＲＦスイッチ１０２を有しており、ＲＦスイッチ１０２の可動部周辺に非連続な複数の支持部１０８が配置されており、ＲＦスイッチ１０２の可動部全体を覆うように封止蓋１１０が支持部１０８に接着される。ＲＦスイッチ１０２の可動部の周辺に配置された支持部１０８は非連続であり、互いに隣接する支持部１０８間には隙間があり、ＲＦスイッチ１０２の可動部に接続される信号配線１１２ａ〜１１２ｃは、互いに隣接する支持部１０８間の隙間を通して外部に引き出される。ここで、信号配線１１２ａ〜１１２ｃは隙間を通るため、信号配線１１２ａ〜１１２ｃは踏みつけられず、断線や変形などの虞がなくなる。また、ＲＦスイッチ１０２の可動部の周辺に配置された非連続な複数の支持部１０８間に複数の隙間が存在するため、これらの隙間を通じて外部に引き出される配線の引き回しの自由度が高くなる。このため、例えば、第３者から制御ＩＣが提供された場合、その制御ＩＣの仕様に合わせて配線の引き回しを変更することが可能となる。さらに、ＲＦスイッチ１０２の可動部を覆う封止蓋１１０には樹脂フィルムなどが使用されるため、従来使用されていたシリコンパッケージ、セラミックパッケージなどよりも薄く作成することができ、センサデバイス１００全体で４μｍ〜１２μｍ、好ましくは、５μｍ〜８μｍの低背化が可能となる。また、封止蓋１１０の材料には樹脂などが使用されるため、シリコンパッケージ、セラミックパッケージよりも製造過程におけるコストが安価であり、センサデバイス１００の製造コストを低減することが可能である。また、支持部１０８及び封止蓋１１０の材料を適切に選択することによって、支持部１０８の熱膨張係数の値と支持部１０８に接着される封止蓋１１０の熱膨張係数の値との差が、±１０ｐｐｍ以内、好ましくは、±５ｐｐｍ以内となり（ＴＭＡ法（試料に荷重をかけながら温度に対する変形を計測する手法）による測定）、支持部１０８と封止蓋フィルム１１０との接着の信頼性が高くなる。
【００２４】
上述したように、図１Ａでは、複数の支持部１０８が非連続に配置されているセンサデバイス１００を図示したが、本願発明はこれに限定されず、支持部１０８は、ＲＦスイッチ１０２の可動部の四隅にのみ配置されてもよい。また、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、所定の数の支持部１０８を連続して配置し、枠状の支持部１０８´又は１０８´´を分割して配置してもよい。図３（ａ）及び（ｂ）に示すセンサデバイス１００´及び１００´´では、図示されているように枠状の支持部１０８´及び１０８´´が配置されているため、封止蓋１１０との接着する表面積が増加するため、支持部１０８´又は１０８´´と封止蓋１１０との接着の信頼性は高くなる。ここで、支持部を枠状に配置する場合であっても、互いに隣接する枠状支持部間には、隙間が形成される。但し、枠状支持部間に形成される隙間の数は、図１Ａに示されているセンサデバイス１００よりも少ないため、センサデバイス１００よりも配線の引き回しの自由度は低くなる。
【００２５】
図４Ａ乃至図４Ｃは、図１Ａ及び図１Ｂに示した可動部を有するＭＥＭＳ素子としてＲＦスイッチ１０２を用いた場合の本発明の一実施形態に係る複数のセンサデバイス１００の製造の工程図である。以下、図４Ａ乃至図４Ｃを参照して、本発明の一実施形態に係るセンサデバイス１００の製造方法を説明する。
【００２６】
先ず、基板（シリコンウェーハ）３０１上に可動部を有するＭＥＭＳ素子、ここではＲＦスイッチ１０２を複数形成しておく。次に、図４Ａに示すように、基板上に形成されたＲＦスイッチ１０２の可動部の周辺に互いに非連続な複数の支持部１０８を配置させる。ここでは、互いに非連続な複数の支持部１０８は樹脂を含む。支持部１０８は、インクジェット法、スクリーン印刷法、フォトリソ法などでＲＦスイッチ１０２の信号配線（図４Ａ〜図４Ｃには図示せず）と重畳しないように配置される。製造工程の簡略化という点においては、特に、インクジェット法が好ましい。インクジェットの方式としては、ピエゾ式、バブルジェット（登録商標）式、静電気式などがあるが、その方式については限定されない。ここでは、インクジェット方式で支持部１０８を配置する例を説明する。
【００２７】
インクジェット方式で支持部１０８を配置する場合、製造工程を短縮するためには、一回の液滴吐出で支持部１０８を配置することが好ましい。但し、支持部１０８に要求される高さに応じて、同じ液滴を複数回吐出してもよい。複数回吐出する場合は、液滴吐出毎に焼成、吐出、焼成の工程を繰り返しても、液滴吐出を連続して行った後に一回の焼成工程で一括して焼成してもよい。支持部１０８の高さが数十μｍ以上必要な場合は、液滴吐出毎に焼成工程を行うことが好ましい。また、支持部１０８にある程度の高さが必要な場合は、インクイジェット方式ではなく、高粘度のレジストを使用するフォトリソ法又はスクリーン印刷法が好ましい。
【００２８】
支持部１０８の高さは、ＲＦスイッチ１０２の高さに応じて適宜設定する必要がある。支持部１０８に要求される高さが２００ｎｍ〜数μｍ程度であれば、液滴吐出法に用いる支持部１０８の樹脂材料を含む組成物の粘度は５〜２０ｍＰａ・ｓが好ましい。これは、インクジェット液滴面で乾燥が起こる事を防止し、液滴の吐出口から組成物を円滑に基板上に吐出できるようにするためであるまた、液滴の表面張力は、４０ｍＮ／ｍ以下が好ましい。上述したように、支持部１０８の材料は一種類の材料に限定されない。支持部１０８は、基板３０１との密着性が良い材料上に封止する材料と密着性の良い材料を積層させる２層以上の構造を有してもよい。
【００２９】
ＲＦスイッチ１０２の可動部の周囲にインクジェット方式で基板３０１上に樹脂を含む支持部１０８を配置する際、支持部１０８に使用される樹脂材料を含む組成物を吐出する工程は減圧下で行なってもよい。これは、組成物が吐出されて基板に到達するまでの間に、組成物の溶媒を揮発させ、後の乾燥及び焼成の工程を省略又は短くすることが可能になるためである。組成物の吐出後は、組成物中の支持部１０８に使用される樹脂材料により、常圧下又は減圧下で、レーザ光の照射や瞬間熱アニール、加熱炉等により、乾燥と焼成との一方又は両方の工程を行なう。乾燥及び焼成の工程は、両工程とも加熱処理の工程であるが、例えば、乾燥は１００度で３分間、焼成は２００〜３５０度で１５分間〜１２０分間行なうもので、その目的や温度が異なる。乾燥の工程と焼成の工程とを良好に行なうためには、基板３０１を加熱しておいてもよく、そのときの温度は、基板３０１の材質にもよるが１００度〜２００度とする。
【００３０】
次に、図４Ｂに示すように、基板３０１全体に封止蓋１１０を貼り付ける。ここでは、封止蓋１１０として、感光性を有さない樹脂フィルムを使用し、使用する樹脂フィルムは予め準備しておく。基板上に形成された支持部１０８と封止蓋１１０とを接触させた状態で、支持部１１０上に数Ｎ／ｃｍ２、好ましくは５Ｎ／ｃｍ２程度の荷重を加えて、これらを加熱することで支持部１０８と封止蓋１１０とを熱圧着させて互いに接着させる。加熱温度は、支持部１０８の材料や封止蓋１１０の材料の種類によって決まるが、両者の材料が有機材料であれば一般的には１００℃〜３００℃程度である。加熱時に数Ｐａ〜数１００Ｐａ程度の減圧雰囲気にしてもよい。
【００３１】
次に、図４Ｃに示すように、基板３０１全体を覆っている封止蓋１１０を、基板３０１上に形成されたＲＦスイッチ１０２の可動部周辺以外の残りの部分から除去する。封止蓋１１０の除去は、必要がない箇所にある封止蓋１１０に切断機で切れ目を入れて除去してもよい。封止蓋１１０の材料が感光性を有する場合は、支持部１０８の周辺以外の封止蓋１１０が露光、現像工程によって除去されてもよい。尚、現像後の乾燥は、ｔ−ブチルアルコールを用いる凍結乾燥であってもよい。
【００３２】
ＲＦスイッチ１０２の可動部周辺以外の封止蓋を除去した後、基板３０１をダイシングし、個々のセンサデバイス１００を切り離して個片化する。これにより、図１Ａに示されるような、センサデバイス１００が得られる。
【００３３】
（実施形態２）
以下、図５乃至図８を参照して、本発明の実施形態２の可動部を有するＭＥＭＳ素子を具備する別のセンサデバイスについて説明する。本実施形態２において、可動部を有するＭＥＭＳ素子としてピエゾ抵抗素子を用いた３軸の加速度センサを例示する。
【００３４】
図５は、本実施形態２に係るキャビティ型のセンサデバイス４００の平面図である。図６は図５のセンサデバイス４００の一部拡大図であり、図７は、図５のＢ−Ｂ´に沿ったセンサデバイス４００の断面図である。
【００３５】
図５及び図７を参照すると、本実施形態２のセンサデバイス４００は、上部キャップ４０１と基板４０２と加速度センサ４０４と制御ＩＣ４０９とを有する加速度センサ４０４は、錘部４０５、錘部４０５に接続された可撓部４０３、可撓部４０３に接続されたセンサ支持部４０７、第１支持部４０６、第２基板４０８（以下、封止蓋４０８という）、貫通電極４１２、配線４１３、配線４１４、外部接続端子４１０、及び可撓部４０３に配置されて外部接続端子４１０と接続され、可撓部４０３の変位をＸＹＺの３軸方向で検出する複数のピエゾ抵抗素子４１８を含む。上部キャップ４０１は、従来から使用されているパッケージであって、シリコンパッケージ又はセラミックパッケージなどであってもよい。基板４０２は、導電物質からなる部分４０２ａと絶縁材料からなる部分４０２ｂとを有してもよい。
【００３６】
次に、加速度センサ４０４の動作を簡単に説明する。加速度センサ４０４に加速度が加わると、加速度センサ４０４の錘部４０５が変位し、この変位に伴って可撓部４０３が撓む。可撓部４０３が撓むと、可撓部４０３に配置されたピエゾ抵抗素子４１８に力が加わり、ピエゾ抵抗素子４１８の抵抗値が変化する。この抵抗値の変化を検出して、加速度センサ４０４に加えられた加速度の大きさ、方向などを検出する。加速度センサ４０４からの信号は、加速度センサ４０４の可動部に配置されたピエゾ抵抗素子４１８に接続されている配線４１３に接続された外部接続端子４１０から配線４１４及び貫通電極４１２を通じて外部に伝達される。
【００３７】
図５を参照すると、第１支持部４０６は、加速度センサ４０４の可動部である可撓部４０３及び錘部４０５の周辺に非連続に複数配置されている。図６は、図５の４１６部分の拡大図である。図６に示すように、非連続に配置された複数の第１支持部４０６のうち互いに隣接する第１支持部４０６間には非連続な部位（隙間）が形成され、この隙間を配線４１３が通って、外部接続端子４１０と接続される。加速度センサ４０４の可動部の変位を考慮して、第１支持部４０６の高さは、３μｍ〜５μｍであってもよい。図５を参照すると、封止蓋４０８は加速度センサ４０４の可動部を覆うように配置され、非連続に配置された複数の第１支持部４０６と接着される。第１支持部４０６及び封止蓋４０８の材料及びそれらの機能については、実施形態１で詳述した支持部１０８及び封止蓋１１０と同様であるため、ここでは省略する。
【００３８】
実施形態１と同様に、本実施形態に係るセンサデバイス４００は、加速度センサ４０４の可動部の周辺に非連続な複数の第１支持部４０６が配置されており、加速度センサ４０４の可動部全体を覆うように封止蓋４０８が複数の第１支持部４０６に接着される。加速度センサ４０４の可動部の周辺に配置された複数の第１支持部４０６は非連続であり、複数の第１支持部４０６のうち互いに隣接する第１支持部４０６間には隙間がある。加速度センサ４０４の可動部に配置されたピエゾ抵抗素子４１８に接続される配線４１３は、複数の第１支持部４０６のうち互いに隣接する第１支持部４０６間の隙間を通して引き出されて外部接続端子４１０に接続される。ここで、配線４１３は互いに隣接する第１支持部４０６間の隙間を通るため、配線４１３は踏みつけられず、断線や変形などの虞がなくなる。また、加速度センサ４０４の可動部の周辺に配置された非連続な複数の第１支持部４０６間に複数の隙間が存在するため、これらの隙間を通じて外部に引き出される配線４１３の引き回しの自由度が高くなる。このため、例えば、センサデバイス４００が外部素子（図示せず）に接続される場合、その外部素子の仕様に合わせて配線の引き回しを変更することが可能となる。さらに、加速度センサ４０４の可動部を覆う封止蓋４０８には樹脂フィルムなどが使用されるため、従来使用されていたシリコンパッケージ、セラミックパッケージなどよりも薄く作成することができ、センサデバイス４００全体で３０μｍ〜３００μｍの低背化が可能となる。また、封止蓋４０８には、樹脂などが使用されるため、シリコンパッケージ、セラミックパッケージよりも製造過程におけるコストが安価であり、センサデバイス４００の製造コストを低減することが可能である。また、第１支持部４０６及び封止蓋４０８の材料を適切に選択することによって、第１支持部４０６の熱膨張係数の値と第１支持部４０６に接着される封止蓋４０８の熱膨張係数の値との差が、±１０ｐｐｍ、好ましくは、±５ｐｐｍ以内（ＴＭＡ法による測定）となり、第１支持部４０６と封止蓋４０８との接着の信頼性が高くなる。
【００３９】
上述したように、図５では、複数の第１支持部４０６が非連続に配置されているセンサデバイス４００を図示したが、本願発明はこれに限定されない。第１支持部４０６は、加速度センサ４０４の可動部の四隅にのみ形成されてもよい。また、所定の数の樹脂４０６を連続して配置し、枠状の支持部を分割して配置してもよい。但し、支持部を枠状に配置する場合であっても、互いに隣接する枠状支持部間には、隙間が形成される。これによって、枠状の支持部を配置した場合であっても、非連続な第１支持部４０６を配置した場合と同じ効果を奏する。
【００４０】
図８は、別のセンサデバイス４００´の断面図である。図５及び図７に示された加速度センサ４０４と同一又は類似の構成要素には同一の参照番号を付与し、重複する説明は省略する。
【００４１】
図８に図示されたセンサデバイス４００´は、基板４０２上に複数の第２支持部４１９が非連続に配置されていること、及び加速度センサ４０４を覆う第３基板４０１´(以下、上部キャップ４０１´という)が封止蓋４０８と同様の材料で構成されることを除いて、図５及び図７に示されている加速度センサ４００とほぼ同一であるため、重複する説明は省略する。基板４０２は絶縁物質からなってもよい。
【００４２】
図５及び図７に示されているセンサデバイス４００とは異なって、図８に示すセンサデバイス４００´は、基板４０２上の加速度センサ４０４の周辺に複数の第２支持部４１９が非連続に配置されており、センサデバイス４００´の上部キャップ４０１´は、加速度センサ４０４の可動部を覆う封止蓋４０８と同様に、樹脂フィルムで構成されてもよい。非連続に配置された複数の第２支持部４１９間には非連続な部位（隙間）が形成されている。第２支持部４１９の内側に配置されて、配線４１４によって外部接続端子４１０に接続される外部接続端子４２０と、第２支持部４１９の外側に配置された外部接続端子４２１とを接続する基板４０２上に形成された配線はこの隙間を通る。第２支持部４１９及び上部キャップ４０１´の材料は、加速度センサ４０４の可動部の周囲に形成された第１支持部４０６及び加速度センサ４０４の可動部を覆う封止蓋４０８と同一であり、重複する説明は省略する。
【００４３】
図８に図示されたセンサデバイス４００´は、加速度センサ４０４の周辺に非連続な複数の第２支持部４１９が配置されており、加速度センサ４０４の全体を覆うように上部キャップ４０１´が第２支持部４１９に接着される。第２支持部４１９の高さは、３μｍ〜５０μｍであってもよい。加速度センサ４０４の周辺に配置された複数の第２支持部４１９は非連続であり、複数の第２支持部４１９のうち互いに隣接する第２支持部４１９間には隙間がある。外部接続端子４１０に接続される外部接続端子４２０からの配線は、基板４０２上に形成された互いに隣接する非連続な第２支持部４１９間の隙間を通して引き出されて基板４０２上の外部接続端子４２１に接続される。ここで、外部接続端子４２０からの配線は第２支持部４１９間の隙間を通るため、配線が踏みつけられず、断線や変形などの虞がなくなる。また、加速度センサ４０４の周辺に配置された非連続な複数の第２支持部４１９間に複数の隙間が存在するため、これらの隙間を通じて外部に引き出される配線の引き回しの自由度が高くなる。このため、例えば、センサデバイス４００´が外部素子（図示せず）に接続される場合、その外部素子の仕様に合わせて配線の引き回しを変更することが可能となる。さらに、加速度センサ４０４全体を覆う上部キャップ４０１´には樹脂フィルムなどが使用されるため、従来使用されていたシリコンパッケージ、セラミックパッケージなどよりも薄く作成することができ、センサデバイス４００´全体で５０μｍ〜５００μｍの低背化が可能となる。さらに、治連続に配置された複数の第２支持部４１９のうち互いに隣接する第２支持部４１９間の隙間を配線が通って基板４０２上の外部接続端子４２１に接続されるため、図７に図示された貫通電極４１２の形成を省略することができる。また、上部キャップ４０１´には、樹脂などが使用されるため、シリコンパッケージ、セラミックパッケージよりも製造過程におけるコストが安価であり、センサデバイス４００´の製造コストをさらに低減することが可能である。また、第２支持部４１９及び上部キャップ４０１´の材料を適切に選択することによって、第２支持部４１９の熱膨張係数の値と第２支持部４１９に接着される上部キャップ４０１´の熱膨張係数の値との差が、±１０ｐｐｍ以内、好ましくは、±５ｐｐｍ以内（ＴＭＡ法による測定）となり、第２支持部４１９と第２キャップ４０１´との接着の信頼性が高くなる。
【００４４】
上述したように、図８に示される複数の第２支持部４１９は非連続に配置されるが、本願発明はこれに限定されない。第２支持部４１９は、センサ４０４の四隅にのみ配置されてもよい。また、所定の数の第２支持部４１９を連続して配置し、枠状の第２支持部を分割して配置してもよい。但し、第２支持部を枠状に配置する場合であっても、互いに隣接する枠状第２支持部間には、隙間が形成される。これによって、枠状の第２支持部を配置した場合であっても、非連続な第２支持部４１９を配置した場合と同じ効果を奏する。
【００４５】
図５乃至図８に示された第１支持部４０６、封止蓋４０８、第２支持部４１９、及び上部キャップ４０１´の製造方法は、実施形態１で説明した製造方法と同一であるため、説明は省略する。
【００４６】
（実施形態３）
以下、本実施形態３の可動部を有するＭＥＭＳ素子を具備するＭＥＭＳマイクロホンについて説明する。本実施形態３において、可動部を有するＭＥＭＳ素子として音叉を用いたシリコンマイクを例示する。
【００４７】
図９Ａは、ＭＥＭＳマイクロホン８００の概略構成を示す斜視図である。図９Ｂは、図９ＡのＣ−Ｃ´に沿ったＭＥＭＳマイクロホン８００の断面図である。図９Ａ及び図９Ｂを参照すると、ＭＥＭＳマイクロホン８００は、基板８０２、シリコンマイク８１０、制御ＩＣを含む信号処理チップ８１２、外部接続端子８１４、シリコンマイク８１０と信号処理チップ８１２とを接続する配線８１６、信号処理チップ８１２と外部接続端子８１４とを接続する配線８１８、シリコンマイク８１０及び信号処理チップ８１２の周辺に非連続に基板８０２上に配置された支持部８０４、支持部８０４と接着してシリコンマイク８１０及び信号処理チップ８１２の全体を覆う第２基板８０６（以下、封止蓋８０６という）、及びバンプ８２０を含む。
【００４８】
上述したように、複数の支持部８０４は、シリコンマイク８１０及び信号処理チップ８１２の周辺に非連続に複数配置されている。複数の支持部８０４のうち互いに隣接する支持部８０４間には非連続な部位（隙間）が形成され、この隙間を配線８１８が通って、外部接続端子８１４と接続される。支持部８０４及び封止蓋８０６の材料及びそれらの機能については、実施形態１で詳述した支持部１０８及び封止蓋１１０と同様であるため、ここでは省略する。
【００４９】
実施形態１及び実施形態２と同様に、本実施形態３に係る音叉を用いたシリコンマイク８１０及び信号処理チップ８１２は、その周囲に非連続な複数の支持部８０４が配置されており、シリコンマイク８１０及び信号処理チップ８１２の全体を覆うように封止蓋８０６が支持部８０４に接着される。複数の支持部８０４は非連続であり、複数の支持部８０４のうち互いに隣接する支持部８０４間には隙間がある。外部接続端子８１４に接続される配線８１８は、互いに隣接する支持部８０４間の隙間を通して引き出されて外部接続端子８１４に接続される。ここで、配線８１８は隙間を通るため、配線８１８は踏みつけられず、断線や変形などの虞がなくなる。また、非連続に配置された複数の支持部８０４間に複数の隙間が存在するため、これらの隙間を通じて外部に引き出される配線の引き回しの自由度が高くなる。このため、例えば、本実施形態のＭＥＭＳマイクロホン８００が外部素子（図示せず）と接続する場合、その外部素子の仕様に合わせて配線の引き回しを変更することが可能となる。さらに、シリコンマイク８１０及び信号処理チップ８１２全体を覆う封止蓋８０６には樹脂フィルムなどが使用されるため、従来使用されていたシリコンパッケージ、セラミックパッケージなどよりも薄く作成することができ、ＭＥＭＳマイクロホン８００全体で３０〜４００μｍの低背化が可能となる。また、封止蓋８０６には樹脂材料などが使用されるため、シリコンパッケージ、セラミックパッケージよりも製造過程におけるコストが安価であり、ＭＥＭＳマイクロホン８００の製造コストを低減することが可能である。また、支持部８０４及び封止蓋８０６の材料を適切に選択することによって、支持部８０４の熱膨張係数の値と支持部８０４上に接着される封止蓋８０６の熱膨張係数の値との差が、±１０ｐｐｍ以内、好ましくは、±５ｐｐｍ以内（ＴＭＡ法による測定）となり、支持部８０４と封止蓋８０６との接着の信頼性が高くなる。
【００５０】
さらに、図９Ａ及び図９Ｂに示す本実施形態３のＭＥＭＳマイクロホン８００には、非連続に配置された複数の支持部８０４のうち互いに隣接する支持部８０４間に隙間があるため、この隙間から音の出入りが可能である。従来の音叉を用いるシリコンマイクを実装するＭＥＭＳマイクロホンは、図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、パッケージの上部に音孔９０８が設けられていた。本実施形態３のＭＥＭＳマイクロホン８００は、非連続に配置された複数の支持部８０４のうち互いに隣接する支持部８０４間の隙間が音孔としての役割を果たすため、封止蓋８０６に音孔を設ける必要がなく、封止蓋８０６の製造工程を短縮できる。図９Ａには、基板８０２の全体にシリコンマイク８１０及び信号処理チップ８１２の周辺に複数の支持部８０４が非連続に配置されているが、本発明はこれに限定されず、基板８０２のうち少なくとも１辺に複数の支持部８０４を非連続に配置して、複数の支持部８０４のうち互いに隣接する支持部８０４間の隙間から音の出入りができるようにしてもよい。
【００５１】
上述したように、本実施形態３の複数の支持部８０４は非連続に配置されるが、本願発明はこれに限定されない。図９Ａでは、複数の支持部８０４が非連続に配置されているＭＥＭＳマイクロホン８００を図示したが、支持部８０４は、基板８０２の四隅にのみ配置されてもよい。また、所定の数の支持部８０４を連続して配置し、枠状の支持部を分割して配置してもよい。但し、支持部を枠状に配置する場合であっても、互いに隣接する枠状支持部間には、隙間が形成される。これによって、枠状の支持部を配置した場合であっても、非連続な支持部８０４を配置した場合と同じ効果を奏する。
【符号の説明】
【００５２】
１００ センサデバイス
１０１ 基板
１０２ ＲＦスイッチ
１０３ カンチレバー
１０４ ＧＮＤ電極
１０６ 駆動電極
１０８ 支持部
１１０ 封止蓋
１１２ａ〜１１２ｃ 信号配線
１１４ａ〜１１４ｃ 外部接続端子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板と、
前記第１基板上に配置され、可動部を有するＭＥＭＳ素子と、
前記ＭＥＭＳ素子の前記可動部の周辺に非連続に配置された第１支持部と、
前記第１支持部に固定されて少なくとも前記可動部を覆う第２基板と、
前記第１支持部よりも外側に配置された第１端子と、
前記第１端子に電気的に接続されて、前記可動部の変位に基づく電気信号を伝達する第１配線と、
を具備し、
前記第１配線は、前記第１支持部の非連続な部位を通ることを特徴とするセンサデバイス。
【請求項２】
前記第２基板は、有機材料を含むフィルムであることを特徴とする請求項１に記載のセンサデバイス。
【請求項３】
前記第１支持部の熱膨張係数と前記第２基板の熱膨張係数との差は、±５ｐｐｍ以内であることを特徴とする請求項１に記載のセンサデバイス。
【請求項４】
前記第１基板上に配置されて、前記ＭＥＭＳ素子の周辺に非連続に配置された第２支持部と、
前記第２支持部に固定されて前記ＭＥＭＳ素子全体を覆う第３基板と、
前記第２支持部よりも内側に配置された第２端子と、
前記第２支持部よりも外側に配置された第３端子と、
前記第１端子と前記第２端子とを接続する第２配線と、
前記第２端子と前記第３端子とを接続する第３配線と、
をさらに具備し、
前記第３配線は、前記第２支持部の非連続な部位を通ることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のセンサデバイス。
【請求項５】
前記第３基板は、有機材料を含むフィルムであることを特徴とする請求項４に記載のセンサデバイス。
【請求項６】
前記第２支持部の熱膨張係数と前記第３基板の熱膨張係数との差は、±５ｐｐｍ以内であることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のセンサデバイス。
【請求項７】
第１基板と、
前記第１基板上に配置され、可動部を有するＭＥＭＳ素子と、
前記第１基板上に前記ＭＥＭＳ素子と並んで配置されるＩＣと、
前記ＭＥＭＳ素子と前記ＩＣとを接続し、前記ＭＥＭＳ素子の前記可動部の変位に基づき電気信号を取り出して前記ＩＣに伝達する第１配線と、
前記ＭＥＭＳ素子と前記ＩＣとの周辺に非連続に配置された第１支持部と、
前記第１支持部に固定されて前記ＭＥＭＳ素子と前記ＩＣとを覆う第２基板と、
前記第１支持部よりも外側に配置された第１端子と、
前記ＩＣと前記第１端子とを接続し、前記ＩＣからの電気信号を外部素子に伝達する第２配線と、
を具備し、
前記第２配線は、前記第１支持部の非連続な部位を通ることを特徴とするセンサデバイス。
【請求項８】
前記第２基板は、有機材料を含むフィルムであることを特徴とする請求項７に記載のセンサデバイス。
【請求項９】
前記第１支持部の熱膨張係数と前記第２基板の熱膨張係数との差は、±５ｐｐｍ以内であることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載のセンサデバイス。
【請求項１０】
可動部と前記可動部の変位に基づき電気信号を取り出す配線とを有する複数のＭＥＭＳ素子を第１基板上に形成し、
前記配線と重畳しないように前記複数のＭＥＭＳ素子の各々の前記可動部の周辺に第１支持部を非連続に形成し、
前記第１基板全体を覆う第２基板を前記複数のＭＥＭＳ素子の各々の前記可動部の周辺に非連続に形成された前記第１支持部と固定させ、
前記複数のＭＥＭＳ素子の各々の前記可動部を覆う部分を除く前記第２基板の一部を前記第１基板上から除去し、
前記複数のＭＥＭＳ素子の各々を個片化すること、
を含むこと特徴とするセンサデバイスの製造方法。
【請求項１１】
前記第１支持部は、インクジェット法、スクリーン印刷法、又はフォトリソ法のいずれかの方法で配置されることを特徴とする請求項１０に記載のセンサデバイスの製造方法。
【請求項１２】
前記第２基板は、前記複第１支持部と熱圧着で接着されて固定されることを特徴とする請求項１０に記載のセンサデバイスの製造方法。
【請求項１３】
可動部と前記可動部の変位に基づき電気信号を取り出す第１配線と前記第１配線と電気的に接続された第１端子とを有する複数のＭＥＭＳ素子を第２端子、第３端子及び前記第２端子と前記第３端子とを接続する第２配線が形成された第１基板上に配置し、
前記第１配線と重畳しないように前記複数のＭＥＭＳ素子の各々の前記可動部の周辺に第１支持部を非連続に形成し、
前記第１基板全体を覆う第２基板を前記複数のＭＥＭＳ素子の各々の前記可動部の周辺に非連続に配置された前記第１支持部と固定させ、
前記複数のＭＥＭＳ素子の各々の前記可動部を覆う部分を除く前記第２基板の一部を前記第１基板上から除去し、
前記第１端子と前記第２端子とを接続する第３配線を形成し、
前記複数のＭＥＭＳ素子の各々の周辺の前記第１基板上に、前記第２配線と重畳しないように第２支持部を非連続に形成し、
前記第１基板全体を覆う第３基板を前記複数のＭＥＭＳ素子の各々の周辺に非連続に形成された前記第２支持部と固定させ、
前記複数のＭＥＭＳ素子の各々を覆う部分を除く前記第３基板の一部を前記第１基板上から除去し、
前記複数のＭＥＭＳ素子の各々を個片化すること、
を含むこと特徴とするセンサデバイスの製造方法。
【請求項１４】
前記第１支持部及び前記第２支持部は、インクジェット法、スクリーン印刷法、又はフォトリソ法のいずれかの方法で配置されることを特徴とする請求項１３に記載のセンサデバイスの製造方法。
【請求項１５】
前記第２基板及び前記第３基板は、前記複第１支持部及び前記第２支持部とそれぞれ熱圧着で接着されて固定されることを特徴とする請求項１３に記載のセンサデバイスの製造方法。
【請求項１】
第１基板と、
前記第１基板上に配置され、可動部を有するＭＥＭＳ素子と、
前記ＭＥＭＳ素子の前記可動部の周辺に非連続に配置された第１支持部と、
前記第１支持部に固定されて少なくとも前記可動部を覆う第２基板と、
前記第１支持部よりも外側に配置された第１端子と、
前記第１端子に電気的に接続されて、前記可動部の変位に基づく電気信号を伝達する第１配線と、
を具備し、
前記第１配線は、前記第１支持部の非連続な部位を通ることを特徴とするセンサデバイス。
【請求項２】
前記第２基板は、有機材料を含むフィルムであることを特徴とする請求項１に記載のセンサデバイス。
【請求項３】
前記第１支持部の熱膨張係数と前記第２基板の熱膨張係数との差は、±５ｐｐｍ以内であることを特徴とする請求項１に記載のセンサデバイス。
【請求項４】
前記第１基板上に配置されて、前記ＭＥＭＳ素子の周辺に非連続に配置された第２支持部と、
前記第２支持部に固定されて前記ＭＥＭＳ素子全体を覆う第３基板と、
前記第２支持部よりも内側に配置された第２端子と、
前記第２支持部よりも外側に配置された第３端子と、
前記第１端子と前記第２端子とを接続する第２配線と、
前記第２端子と前記第３端子とを接続する第３配線と、
をさらに具備し、
前記第３配線は、前記第２支持部の非連続な部位を通ることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のセンサデバイス。
【請求項５】
前記第３基板は、有機材料を含むフィルムであることを特徴とする請求項４に記載のセンサデバイス。
【請求項６】
前記第２支持部の熱膨張係数と前記第３基板の熱膨張係数との差は、±５ｐｐｍ以内であることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のセンサデバイス。
【請求項７】
第１基板と、
前記第１基板上に配置され、可動部を有するＭＥＭＳ素子と、
前記第１基板上に前記ＭＥＭＳ素子と並んで配置されるＩＣと、
前記ＭＥＭＳ素子と前記ＩＣとを接続し、前記ＭＥＭＳ素子の前記可動部の変位に基づき電気信号を取り出して前記ＩＣに伝達する第１配線と、
前記ＭＥＭＳ素子と前記ＩＣとの周辺に非連続に配置された第１支持部と、
前記第１支持部に固定されて前記ＭＥＭＳ素子と前記ＩＣとを覆う第２基板と、
前記第１支持部よりも外側に配置された第１端子と、
前記ＩＣと前記第１端子とを接続し、前記ＩＣからの電気信号を外部素子に伝達する第２配線と、
を具備し、
前記第２配線は、前記第１支持部の非連続な部位を通ることを特徴とするセンサデバイス。
【請求項８】
前記第２基板は、有機材料を含むフィルムであることを特徴とする請求項７に記載のセンサデバイス。
【請求項９】
前記第１支持部の熱膨張係数と前記第２基板の熱膨張係数との差は、±５ｐｐｍ以内であることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載のセンサデバイス。
【請求項１０】
可動部と前記可動部の変位に基づき電気信号を取り出す配線とを有する複数のＭＥＭＳ素子を第１基板上に形成し、
前記配線と重畳しないように前記複数のＭＥＭＳ素子の各々の前記可動部の周辺に第１支持部を非連続に形成し、
前記第１基板全体を覆う第２基板を前記複数のＭＥＭＳ素子の各々の前記可動部の周辺に非連続に形成された前記第１支持部と固定させ、
前記複数のＭＥＭＳ素子の各々の前記可動部を覆う部分を除く前記第２基板の一部を前記第１基板上から除去し、
前記複数のＭＥＭＳ素子の各々を個片化すること、
を含むこと特徴とするセンサデバイスの製造方法。
【請求項１１】
前記第１支持部は、インクジェット法、スクリーン印刷法、又はフォトリソ法のいずれかの方法で配置されることを特徴とする請求項１０に記載のセンサデバイスの製造方法。
【請求項１２】
前記第２基板は、前記複第１支持部と熱圧着で接着されて固定されることを特徴とする請求項１０に記載のセンサデバイスの製造方法。
【請求項１３】
可動部と前記可動部の変位に基づき電気信号を取り出す第１配線と前記第１配線と電気的に接続された第１端子とを有する複数のＭＥＭＳ素子を第２端子、第３端子及び前記第２端子と前記第３端子とを接続する第２配線が形成された第１基板上に配置し、
前記第１配線と重畳しないように前記複数のＭＥＭＳ素子の各々の前記可動部の周辺に第１支持部を非連続に形成し、
前記第１基板全体を覆う第２基板を前記複数のＭＥＭＳ素子の各々の前記可動部の周辺に非連続に配置された前記第１支持部と固定させ、
前記複数のＭＥＭＳ素子の各々の前記可動部を覆う部分を除く前記第２基板の一部を前記第１基板上から除去し、
前記第１端子と前記第２端子とを接続する第３配線を形成し、
前記複数のＭＥＭＳ素子の各々の周辺の前記第１基板上に、前記第２配線と重畳しないように第２支持部を非連続に形成し、
前記第１基板全体を覆う第３基板を前記複数のＭＥＭＳ素子の各々の周辺に非連続に形成された前記第２支持部と固定させ、
前記複数のＭＥＭＳ素子の各々を覆う部分を除く前記第３基板の一部を前記第１基板上から除去し、
前記複数のＭＥＭＳ素子の各々を個片化すること、
を含むこと特徴とするセンサデバイスの製造方法。
【請求項１４】
前記第１支持部及び前記第２支持部は、インクジェット法、スクリーン印刷法、又はフォトリソ法のいずれかの方法で配置されることを特徴とする請求項１３に記載のセンサデバイスの製造方法。
【請求項１５】
前記第２基板及び前記第３基板は、前記複第１支持部及び前記第２支持部とそれぞれ熱圧着で接着されて固定されることを特徴とする請求項１３に記載のセンサデバイスの製造方法。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【公開番号】特開２０１１−２５５４３５（Ｐ２０１１−２５５４３５Ａ）
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３０２４１（Ｐ２０１０−１３０２４１）
【出願日】平成２２年６月７日（２０１０．６．７）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月７日（２０１０．６．７）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
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