专利名称：半导体加速度传感器装置及其制造方法
技术领域：
本发明涉及将加速度传感器芯片安装在封装中的半导体加速度传感器装置。
背景技术：
迄今存在将输出相应于所施加的加速度的大小及方向的电信号的加速度传感器芯片安装在封装中的半导体加速度传感器装置。
半导体加速度传感器装置，迄今已知的有各种方式。作为其代表例有图17所示的结构的半导体加速度传感器装置。此半导体加速度传感器装置是将图16的加速度传感器芯片4安装在封装1中的装置。
加速度传感器芯片4的结构是由4根梁18支撑中央部的重物16，在梁18上设置压电电阻元件20。由于是这种结构，在重物16在X、Y、Z轴方向运动时梁18将伸缩，压电电阻元件20的阻值变化。于是，由各轴方向的压电电阻元件20构成电桥电路将阻值变化作为电信号取出，通过运算处理就可以检测出所施加的加速度的方向及其大小。这种方式的加速度传感器也记载于专利文献1中。
这样，由于加速度传感器芯片4是由感测重物16的运动的机构构成的，用来安装加速度传感器芯片4的封装1必须是中空的。
于是，加速度传感器芯片4是由硅橡胶等具有粘接性的低弹性构件3粘接到封装1内部的底面5上。此处使用低弹性构件3是为了确保加速度传感器芯片4的耐冲击性。另外，低弹性构件3是将液状材料涂敷于底面5并使其硬化而形成的。
另外，作为其他半导体加速度传感器装置的示例，有在专利文献2中记载的装置。
专利文献1日本专利申请特开2004-198243号公报专利文献2日本专利第3517428号发明内容然而，在上述的现有的半导体加速度传感器装置中，由于用来将加速度传感器芯片粘接到封装内部的底面上的低弹性构件的热膨胀系数比加速度传感器芯片的热膨胀系数大，在周围的温度变化的场合，在加速度传感器芯片中会产生畸变。于是，由于在加速度传感器芯片中产生畸变时压电元件将受到影响，因此会对加速度的检测产生影响。就是说，存在当温度变化时不能高精度检测加速度的问题。
因此，为了解决上述问题，本发明提供的代表性的半导体加速度传感器装置包括将加速度传感器芯片容纳在内部的中空的封装，在此封装内部的底面的预定区域内形成有凹部；填充在凹部的具有粘接性的低弹性构件；以及配置在低弹性构件上且与低弹性构件的粘接面比底面高的加速度传感器芯片。
另外，在本说明书中，所谓“预定区域”指的是封装内部的底面内的平面性的预定区域。
在本说明书中，有关预定区域、凹部、低弹性构件及加速度传感器芯片的所谓的“形状”、“大小”及“位置”都是指平面性的形状、大小及位置。
在本说明书中，所谓“圆形”包括正圆形和椭圆形。
根据本发明，由于在凹部填充有低弹性构件，在周围的温度变化的场合，低弹性构件的尺寸变化主要是在上下方向上产生，水平方向的尺寸变化受到抑制。就是说，由于可以抑制因温度变化在加速度传感器芯片中产生的畸变，所以可以使加速度传感器的检测精度提高。
图1为示出实施方式1的半导体加速度传感器装置的结构的剖面图及平面图。
图2为示出实施方式1的半导体加速度传感器装置去掉上盖10等的结构的平面图。
图3为在实施方式1的半导体装置中低弹性构件3的形状、大小或位置与图2(a)所示的低弹性构件3不同的场合的示例。
图4为示出实施方式1的半导体加速度传感器装置的制造工序的剖面图及平面图。
图5为示出实施方式1的半导体加速度传感器装置的结构的第1变形例的剖面图及平面图。
图6为示出实施方式1的半导体加速度传感器装置的结构的第2变形例的剖面图及平面图。
图7为示出实施方式2的半导体加速度传感器装置的结构的剖面图及平面图。
图8为示出实施方式2的半导体加速度传感器装置去掉上盖10等的结构的平面图。
图9为在实施方式2的半导体装置中低弹性构件3的形状、大小或位置与图8(a)所示的低弹性构件3不同的场合的示例。
图10为示出实施方式3的半导体加速度传感器装置的结构的剖面图及平面图。
图11为示出实施方式3的半导体加速度传感器装置去掉上盖10等的结构的平面图。
图12为在实施方式3的半导体装置中低弹性构件3的形状、大小或位置与图11(a)所示的低弹性构件3不同的场合的示例。
图13为示出实施方式4的半导体加速度传感器装置的结构的剖面图及平面图。
图14为示出实施方式4的半导体加速度传感器装置去掉上盖10等的结构的平面图。
图15为在实施方式4的半导体装置中低弹性构件3的形状、大小或位置与图14(a)所示的低弹性构件3不同的场合的示例。
图16为示出加速度传感器芯片4的结构的立体图。
图17为示出现有的半导体加速度传感器装置的结构的剖面图。
(附图标记说明)1封装2凹部3低弹性构件4加速度传感器芯片5底面6芯片容纳部7侧面8粘接剂10上盖12封装电极14导线16重物18梁20压电电阻元件R预定区域Cx X轴方向的边的中心线Cy Y轴方向的边的中心线具体实施方式
下面对实施本发明的具体实施方式
进行说明。以下的各实施方式示出的只是优选实施方式，本发明的范围并不限定于以下的各实施方式。
(实施方式1)下面利用图1至图4对本发明的实施方式1的半导体加速度传感器装置的结构及制造方法予以说明。图1(b)为本实施方式的半导体加速度传感器装置的平面图。图1(a)为本实施方式的半导体加速度传感器装置的剖面图，是图1(b)的A-A’部分的剖面图。图2(a)为本实施方式的半导体加速度传感器装置的去掉上盖10、粘接剂8、导线14以及加速度传感器芯片4的状态的平面图。图2(b)为在图2(a)的低弹性构件3上配置加速度传感器芯片4的状态的平面图。图3为低弹性构件3的形状、大小或位置与图2(a)所示的低弹性构件3不同的场合的示例。图4为示出本实施方式的半导体加速度传感器装置的制造工序的剖面图及平面图。
在图1(a)中，输出相应于所施加的加速度的大小及方向的电信号的加速度传感器芯片4，容纳于中空的封装1的内部。封装1包含由陶瓷构成的芯片容纳部6、和在芯片容纳部6上利用粘接剂8覆盖的由陶瓷构成的上盖10。利用封装1将容纳于封装1内部的加速度传感器芯片4密封。另外，在芯片容纳部6中在多个位置嵌入导电的封装电极12。在芯片容纳部6的内侧，即封装1内部的底面5上，形成凹部2。凹部2是在底面5内的预定区域R内形成，在本实施方式中，凹部2的形状、大小及位置与预定区域R相同。另外，还可以看到，在这种芯片容纳部6和凹部2的结构中，芯片容纳部6具有由侧面7和底面5构成的第1凹部，在底面5的预定区域R内形成凹部2(第2凹部)。在凹部2中填充有由硅橡胶构成的低弹性构件3。由于低弹性构件3是埋入凹部2形成的，所以由凹部2的侧壁限定形状。因而，在本实施方式中，低弹性构件3的形状、大小及位置与凹部2及预定区域R相同。加速度传感器芯片4配置成为利用低弹性构件3粘接在低弹性构件3上。低弹性构件3和加速度传感器芯片4的粘接面比底面5稍高。这是因为为了在封装1受到来自外部的冲击时加速度传感器芯片4不会撞到底面5而必须设置余地。加速度传感器芯片4的电极(未图示)和封装电极12利用导线14进行电连接。
封装1为宽6.0mm，高0.85mm。凹部2的深度为75μm，但只要在50～100μm中即可。另外，低弹性构件3和加速度传感器芯片4的粘接面比底面5高10μm左右为优选。在低弹性构件3的上表面的周缘部上，产生与加速度传感器芯片4不粘接的一点点空隙，但也有不产生这种空隙的场合。低弹性构件3不在凹部2以外的底面5上形成。
作为低弹性构件3的材料优选是使用硅橡胶，但如果是弹性模量小于等于100MPa并且具有粘接性的材料，硅橡胶以外的材料也可以(例如，氟橡胶等)。
另外，在本实施方式中，在上盖10及芯片容纳部6中采用的是与图17所示的现有的结构不同的结构。即在剖面结构中，现有结构的上盖10一直到端部(在平面上为周缘部)是平坦的平板状，但本实施方式的上盖10是端部在下方突出的结构(换言之为凹状)。另外，形成芯片容纳部6的封装电极12的部分的结构，与现有的结构中的封装电极12的下部从芯片容纳部6的背面突出的结构不同，在本实施方式中，封装电极12的下部是嵌入到芯片容纳部6内，不是从芯片容纳部6的背面突出，从而芯片容纳部6的背面整体是平坦的。这样，上盖10及芯片容纳部6的结构与现有的结构不同是因为在本实施方式中，在通过将上盖10的端部以外的部分的厚度作成为比现有的结构薄而使封装1的整体厚度变薄的同时，使端部具有与现有的结构相同的厚度，由此保持强度。而且是因为，通过采用使封装电极12的下部嵌入到芯片容纳部6内的结构，使安装高度降低。所以，在本实施方式中也可以采用图17所示的现有结构的上盖10及芯片容纳部6的结构。
此外，在本实施方式中，封装1利用芯片容纳部6和上盖10将加速度传感器芯片4密封。为了提高加速度传感器芯片4的检测精度，这样地利用某种方法进行密封是优选的，但在本发明中并不一定必须密封。就是说，上盖10并不一定需要。
在图1(b)中，上盖10构成封装1的一部分。上盖10的形状(即封装1的形状)是正方形，一边的长度为6.0mm。
图2(a)为从图1的半导体加速度传感器装置去掉上盖10、粘接剂8、导线14以及加速度传感器芯片4的状态的平面图。即示出的是凹部2中填充低弹性构件3的状态。
凹部2是在底面5内的预定区域R内形成，在本实施方式中，预定区域R的大小为一边为1.8mm，形状为正方形，凹部2的形状、大小及位置与预定区域R相同。
在凹部2中填充有由硅橡胶构成的低弹性构件3。由于低弹性构件3是埋入凹部2形成的，所以由凹部2的侧壁限定形状。因而，低弹性构件3的形状、大小及位置与凹部2及预定区域R相同。这样，低弹性构件3在预定区域R内的一个位置形成。另外，在预定区域R内配置低弹性构件3，使其形状成为以预定区域R的x轴方向的边的中心线Cx为基准呈线对称，并且是以y轴方向的边的中心线Cy为基准呈线对称。就是说，在本实施方式中，因为低弹性构件3的形状、大小及位置与预定区域R相同，所以必然地配置成为对于Cx及Cy两者为线对称。然而，例如，如图3(a)所示，在其形状为长方形，大小比预定区域R小的低弹性构件3中，只在配置在图3(a)的位置的场合对于Cx及Cy两者配置成为线对称。另外，例如，如图3(b)所示，在将其形状为正方形，大小比预定区域R小的低弹性构件3配置在如图3(b)所示的位置的场合，不能说对于Cx及Cy两者配置成为线对称(在此场合，对于Cx及Cy中的任何一个都不是线对称)。
于是，如图2(b)所示，加速度传感器芯片4配置在以上述方式形成的低弹性构件3上。就是说，在本实施方式中加速度传感器芯片4的形状、大小及位置与预定区域R相同。因此，在图2(b)中，加速度传感器芯片4配置成为正好覆盖凹部2及低弹性构件3。另外，在图2(a)及(b)中，表示预定区域R的虚线画成比凹部2、低弹性构件3及加速度传感器芯片4大一圈，但这样画只不过是为了区别开来而画线而已，在本实施方式中这些部分的形状、大小及位置是相同的。
根据此实施方式1的半导体加速度传感器装置，第1，由于具有粘接性的低弹性构件3填充在凹部2中，由凹部2的侧壁限定形状，所以在周围的温度变化时，低弹性构件3的尺寸的变化主要产生在上下方向上，水平方向上的尺寸变化受到抑制。因此，可以减小粘接在低弹性构件3上的加速度传感器芯片4上所受到的应力。从而，由于可以抑制由于温度变化引起加速度传感器芯片4中产生的畸变，可以使加速度传感器的检测精度提高。另外，在本实施方式中，低弹性构件3填充凹部2，但不在凹部2以外的底面5上形成(即低弹性构件3的形状、大小及位置与凹部2相同)。然而，假设即使是低弹性构件3填充凹部2，同时也在凹部2以外的底面5上形成的场合，只要低弹性构件3具有由凹部2的侧壁限定形状的部分，与现有技术相比较，也就可以抑制水平方向上的尺寸变化。
第2，由于低弹性构件3是正方形，即矩形，凹部2也是矩形。凹部2是在通过将起模的陶瓷片进行层叠使芯片容纳部6成形时同时成形的，与作成矩形以外的形状(例如，圆形)相比设计容易。
第3，由于加速度传感器芯片4的形状、大小及位置和预定区域R相同，并且由于预定区域R内的低弹性构件3的形状形成为相对预定区域R的x轴方向及y轴方向的各个边的中心线Cx及Cy两者为线对称，所以在周围温度变化的场合可以使从低弹性构件3施加到加速度传感器芯片4上的应力均匀地分散。就是说，在本实施方式中，因为在正方形的预定区域R内，形成同样大小的正方形的低弹性构件3，当然对于Cx及Cy两者成为线对称，例如，在图3(a)的场合也可以得到此第3效果。另一方面，如图3(b)所示，在不能说对于Cx及Cy两者线对称的场合，不能得到此第3效果。
第4，由于加速度传感器芯片4的形状、大小及位置与预定区域R相同，并且低弹性构件3的形状、大小及位置也与预定区域R相同，所以加速度传感器芯片4形成为正好覆盖低弹性构件3。就是说，由于加速度传感器芯片4的底面的实质上的整个表面是由低弹性构件3粘接的，所以可以将加速度传感器芯片4稳定地安装到封装1中。另外，“实质上”是整个表面粘接就可以，即使是如上所述，在低弹性构件3的上表面的周缘部上产生与加速度传感器芯片4不粘接的一点点空隙也没有问题。
第5，由于低弹性构件3的形状为正方形，这与长方形的场合相比，在周围的温度变化的场合可以使从低弹性构件3施加到加速度传感器芯片4上的应力均匀地分散。此外，在本实施方式中，由于除了低弹性构件3是正方形之外，预定区域R及加速度传感器芯片4之中的任一个的形状也都是正方形，并且大小及位置也都相同，与它们之中的任一个的形状、大小或位置是不同的场合相比较，在周围的温度变化的场合可以使从低弹性构件3施加到加速度传感器芯片4上的应力更均匀地分散。
下面利用图4对本发明的实施方式1的半导体加速度传感器装置的制造方法予以说明。另外，在下述制造方法的说明中，对于与在结构的说明中的记载相同的部分，省略其说明。
首先，如图4(a)所示，准备利用公知的方法制造的加速度传感器芯片4。加速度传感器芯片4是输出与所施加的加速度的大小及方向相应的电信号的芯片。
其次，准备如图4(b)及4(b’)所示的在底面5的预定区域R内具有凹部2的芯片容纳部6。芯片容纳部6的材料是陶瓷，通过将起模的陶瓷片进行层叠使形状成形。在此同时，在芯片容纳部6内侧的底面5上使凹部2成形。另外，芯片容纳部6具有多个封装电极12。另外，在图4(b’)中，表示预定区域R的虚线画成比凹部2大一圈，但这样画只不过是为了区别开来而画线而已，在本实施方式中它们的形状、大小及位置是相同的。
其次，如图4(c)所示，通过使由在高温下液化的硅橡胶构成的低弹性构件3流入到凹部2，用低弹性构件3填充凹部2。此时，低弹性构件3的表面由于表面张力稍微隆起，使其顶点部分比芯片容纳部6的底面5高约数十μm。另外，优选是高出30μm～40μm左右。
其次，如图4(d)所示，在低弹性构件3是液体时将加速度传感器芯片4配置在低弹性构件3上，使低弹性构件3冷却固化。由此，芯片容纳部6、低弹性构件3和加速度传感器芯片4粘接。此时，低弹性构件3和加速度传感器芯片4的粘接面比底面5高出约10μm。
其次，如图4(e)所示，加速度传感器芯片4的电极(未图示)和封装电极12利用导线14进行连接之后，在芯片容纳部6上使用粘接剂8覆盖陶瓷制的上盖10。这样一来，加速度传感器芯片4就由芯片容纳部6和上盖10构成的封装1密封而完成半导体加速度传感器装置。
根据此实施方式1的半导体加速度传感器装置的制造方法，第1，由于是在底面5上使凹部2成形之后使液体低弹性构件3流入凹部2而形成低弹性构件3，所以可以高精度地形成低弹性构件3。
第2，由于在形成的低弹性构件3上将与凹部2及低弹性构件3形状及大小相同的加速度传感器芯片4配置在与凹部2及低弹性构件3相同的位置，所以可以高精度地进行加速度传感器芯片4的配置。
(实施方式1的变形例1)下面利用图5及图4对本发明的实施方式1的半导体加速度传感器装置的结构及制造方法的变形例1予以说明。另外，对于与在上述实施方式1中的半导体加速度传感器装置的结构及制造方法相同的部分，省略其说明。
图5(a)为本变形例的半导体加速度传感器装置的剖面图，是图1(b)的A-A’部分的剖面图。图5(b)为本变形例的半导体加速度传感器装置的去掉上盖10、粘接剂8、导线14以及加速度传感器芯片4的状态的平面图。图5(c)是在图5(b)的低弹性构件3上配置加速度传感器芯片4的状态的平面图。
在本变形例的半导体加速度传感器装置的结构中，与实施方式1的半导体加速度传感器装置的不同点在于凹部2及低弹性构件3的大小比实施方式1中的这些部分更小。换言之，凹部2及低弹性构件3的大小比加速度传感器芯片4小(另外，加速度传感器芯片4，与实施方式1一样，与预定区域R的大小相同)。其他与实施方式1相同。
根据本变形例的半导体加速度传感器装置也可以达到和利用实施方式1的半导体加速度传感器装置的效果相同的以下的第1至第3效果。
就是说，第1，由于低弹性构件3是由凹部2的侧壁限定形状的，所以可以抑制周围的温度变化的场合的低弹性构件3的水平方向上的尺寸变化。
第2，因为低弹性构件3是矩形，比矩形以外的形状更容易设计。
第3，加速度传感器芯片4的形状、大小及位置与预定区域R相同，并且由于预定区域R内的低弹性构件3的形状形成为对于预定区域R的x轴方向及y轴方向的各个边的中心线Cx及Cy两者为线对称，所以在周围温度变化的场合可以使从低弹性构件3施加到加速度传感器芯片4上的应力均匀地分散。
于是，在本变形例中还具有下面的第4效果。
就是说，第4，由于低弹性构件3的大小比实施方式1中的低弹性构件3小，在周围的温度变化时的低弹性构件3的尺寸变化小，可以使施加到粘接在低弹性构件3上的加速度传感器芯片4上的应力比实施方式1更减小。因此，由于可以更加抑制由于温度变化在加速度传感器芯片4中引起的畸变，所以可以使加速度传感器的检测精度提高。
在本变形例的半导体加速度传感器装置的制造方法中，与实施方式1的半导体加速度传感器装置的制造方法的不同点在于在图4(b)及4(b’)中，使凹部2成形为图5(a)及5(b)所示的大小。因此，填充凹部2的低弹性构件3也如图5(a)及5(b)所示地形成。其他与图3所示的实施方式1的半导体加速度传感器装置的制造方法相同。
根据本变形例的半导体加速度传感器装置的制造方法，也与实施方式1的半导体加速度传感器装置的制造方法一样，由于是在底面5上使凹部2成形之后使液体低弹性构件3流入凹部2而形成低弹性构件3，所以具有可以高精度地形成低弹性构件3的效果。
(实施方式1的变形例2)
下面利用图6及图4对本发明的实施方式1的半导体加速度传感器装置的结构及制造方法的变形例2予以说明。另外，对于与在上述实施方式1中的半导体加速度传感器装置的结构及制造方法相同的部分，省略其说明。
图6(a)为本变形例的半导体加速度传感器装置的剖面图，是图1(b)的A-A’部分的剖面图。图6(b)为本变形例的半导体加速度传感器装置的去掉上盖10、粘接剂8、导线14以及加速度传感器芯片4的状态的平面图。图6(c)是在图6(b)的低弹性构件3上配置加速度传感器芯片4的状态的平面图。
在本变形例的半导体加速度传感器装置的结构中，与实施方式1的半导体加速度传感器装置的不同点在于加速度传感器芯片4的大小比实施方式1中的更小。换言之，是加速度传感器芯片4的大小比低弹性构件3的大小更小(另外，低弹性构件3，与实施方式1一样，与预定区域R的大小相同)。另外，在本变形例的场合，如图6(c)所示，在预定区域R内配置加速度传感器芯片4，使其形状成为以预定区域R的x轴方向的边的中心线Cx及y轴方向的边的中心线Cy为基准呈线对称，另外，在配置在预定区域R内(即形成有低弹性构件3的区域内)时，低弹性构件3和加速度传感器芯片4的粘接面不比底面5高也可以。这是因为在封装1受到来自外部的冲击时加速度传感器芯片4不会发生与底面5碰撞的危险性。其他与实施方式1相同。
根据本变形例的半导体加速度传感器装置也可以达到与利用实施方式1的半导体加速度传感器装置的效果相同的以下的第1及第2效果。
就是说，第1，由于低弹性构件3是由凹部2的侧壁限定形状的，所以可以抑制周围的温度变化的场合的低弹性构件3的水平方向上的尺寸变化。
第2，因为低弹性构件3是矩形，比矩形以外的形状更容易设计。
于是，在本变形例中还具有下面的第3及第4效果。
就是说，第3，由于加速度传感器芯片4的背面的整个表面与低弹性构件3粘接，所以可以将加速度传感器芯片4稳定地安装到封装1中。
第4，因为在预定区域R内配置加速度传感器芯片4，使其形状成为以预定区域R的x轴方向的边的中心线Cx及y轴方向的边的中心线Cy为基准呈线对称，所以在周围温度变化的场合可以使从低弹性构件3施加到加速度传感器芯片4上的应力均匀地分散。
在本变形例的半导体加速度传感器装置的制造方法中，与实施方式1的半导体加速度传感器装置的制造方法的不同点在于在图4(b)及4(b’)中，使加速度传感器芯片4成形为图6(a)及6(c)所示的大小。而且，在图4(d)中，将加速度传感器芯片4配置在图6(a)及6(c)所示的位置。其他与图4所示的实施方式1的半导体加速度传感器装置的制造方法相同。
根据本变形例的半导体加速度传感器装置的制造方法，也可以达到与实施方式1的半导体加速度传感器装置的制造方法一样的下面的第1效果。
就是说，第1，由于是在底面5上使凹部2成形之后使液体低弹性构件3流入凹部2而形成低弹性构件3，所以具有可以高精度地形成低弹性构件3的效果。
于是，在本变形例中也具有下面的第2效果。
就是说，第2，即使是加速度传感器芯片4不能高精度地配置在所希望的位置(例如，图6(c)的位置)，也具有可以将加速度传感器芯片4的底面的整个表面配置在由低弹性构件3粘接的稳定的位置的可能性很大的效果。
(实施方式2)下面利用图7至图9及图4对本发明的实施方式2的半导体加速度传感器装置的结构及制造方法予以说明。另外，对于与上述实施方式1的半导体加速度传感器装置的结构及制造方法相同的部分，省略其说明。
图7(b)为本实施方式的半导体加速度传感器装置的平面图。图7(a)为本实施方式的半导体加速度传感器装置的剖面图，是图7(b)的A-A’部分的剖面图。图8(a)为本实施方式的半导体加速度传感器装置的去掉上盖10、粘接剂8、导线14以及加速度传感器芯片4的状态的平面图。图8(b)是在图8(a)的低弹性构件3上配置加速度传感器芯片4的状态的平面图。图9为低弹性构件3的形状、大小或位置与本实施方式的低弹性构件3不同的场合的示例。
在本实施方式的半导体加速度传感器装置的结构中，与实施方式1的半导体加速度传感器装置的不同点在于低弹性构件3是在预定区域R内被间壁分隔而在4个位置上形成。
就是说，在图7(a)及图8(a)中，凹部2在底面5的预定区域R内被间壁分隔而在4个位置上形成。由于低弹性构件3是分别埋入凹部2而形成的，所以分别由凹部2的侧壁限定形状。因此，低弹性构件3的各自的形状、大小及位置与对应的凹部2相同。低弹性构件3分别是大小为一边为0.8mm、形状为正方形，相邻的低弹性构件3的间隔分别为0.2mm。所以，4个低弹性构件3配置成为分别与预定区域R的4个顶点相接。在预定区域R内配置4个低弹性构件3，使其形状成为以预定区域R的x轴方向的边的中心线Cx为基准呈线对称，并且是以y轴方向的边的中心线Cy为基准呈线对称。就是说，在本实施方式中，由于形状及大小相同的4个低弹性构件3分别配置成为与预定区域R的4个顶点相接，所以必然地配置成为对于Cx及Cy两者为线对称。然而，例如，如图9(a)所示，在其形状及大小不同的6个低弹性构件3的场合，在配置在图9(a)所示的位置的场合对于Cx及Cy两者可以配置成为线对称。另外，例如，如图9(b)所示，虽然也是其形状为正方形，大小相同的4个低弹性构件3，在配置在图9(b)所示的位置的场合，不能说对于Cx及Cy两者配置成为线对称(在此场合，对于Cx及Cy中的任一个都不是线对称)。
于是，如图7(a)及图8(b)所示，加速度传感器芯片4配置在以上述方式形成的4个低弹性构件3上，加速度传感器芯片4的形状、大小及位置与预定区域R相同。因此，在图8(b)中，加速度传感器芯片4配置成为正好覆盖4个凹部2及4个低弹性构件3。
根据此实施方式2的半导体加速度传感器装置也可以达到和利用实施方式1的半导体加速度传感器装置的效果相同的以下的第1至第3效果。
就是说，第1，由于4个低弹性构件3是分别由凹部2的侧壁限定形状的，所以可以抑制周围的温度变化的场合的低弹性构件3的水平方向上的尺寸变化。
第2，因为低弹性构件3是矩形，比矩形以外的形状更容易设计。
第3，加速度传感器芯片4的形状、大小及位置与预定区域R相同，并且由于预定区域R内的多个低弹性构件3的形状形成为对于预定区域R的x轴方向及y轴方向的各个边的中心线Cx及Cy两者为线对称，所以在周围温度变化的场合可以使从多个低弹性构件3施加到加速度传感器芯片4上的应力均匀地分散。
于是，在本变形例中还可达到下面的第4至第6效果。
就是说，第4，由于低弹性构件3在预定区域R内形成多个，各个低弹性构件3比实施方式1中的低弹性构件3小。由于低弹性构件3之中的大小较小的低弹性构件3，在周围的温度变化时的低弹性构件3的尺寸变化小，可以使施加到粘接在低弹性构件3上的加速度传感器芯片4上的应力比实施方式1更减小。因此，由于可以更加抑制由于温度变化在加速度传感器芯片4中引起的畸变，所以可以使加速度传感器的检测精度提高。
第5，加速度传感器芯片4的形状、大小及位置与预定区域R相同。另外，预定区域R及4个低弹性构件3都是矩形，4个低弹性构件3配置成为分别与预定区域R的4个顶点相接。因此，加速度传感器芯片4形成为正好覆盖4个低弹性构件3。因此，由于在加速度传感器芯片4的4个顶点附近下面配置低弹性构件3，所以可以将加速度传感器芯片4稳定地安装在封装1中。
第6，由于4个低弹性构件3的形状分别为正方形，与其为长方形的场合相比，在周围的温度变化的场合可以使从低弹性构件3施加到加速度传感器芯片4上的应力均匀地分散。
在本实施方式的半导体加速度传感器装置的制造方法中，与实施方式1的半导体加速度传感器装置的制造方法的不同点在于在图4(b)及(b’)中，使4个凹部2成形为图7(a)及图8(a)所示的大小及位置。因此，填充凹部2的4个低弹性构件3也如图7(a)及8(a)所示地形成。这样，除了凹部2和低弹性构件3的数目、大小及位置不同以外，与实施方式1的半导体加速度传感器装置的制造方法相同。
于是，根据本实施方式的半导体加速度传感器装置的制造方法，也与实施方式1的半导体加速度传感器装置的制造方法一样，由于是在底面5上使凹部2成形之后使液体低弹性构件3流入凹部2而形成低弹性构件3，所以具有可以高精度地形成低弹性构件3的效果。
(实施方式3)下面利用图10至图12及图4对本发明的实施方式3的半导体加速度传感器装置的结构及制造方法予以说明。另外，对于与上述实施方式1的半导体加速度传感器装置的结构及制造方法相同的部分，省略其说明。
图10(b)为本实施方式的半导体加速度传感器装置的平面图。图10(a)为本实施方式的半导体加速度传感器装置的剖面图，是图10(b)的A-A’部分的剖面图。图11(a)为本实施方式的半导体加速度传感器装置的去掉上盖10、粘接剂8、导线14以及加速度传感器芯片4的状态的平面图。图11(b)是在图11(a)的低弹性构件3上配置加速度传感器芯片4的状态的平面图。图12为低弹性构件3的形状、大小或位置与图11(a)的低弹性构件3不同的场合的示例。
在本实施方式的半导体加速度传感器装置的结构中，与实施方式1的半导体加速度传感器装置的不同点在于低弹性构件3的形状为正圆形。
就是说，在图10(a)及11(a)中，凹部2在底面5的预定区域R内形成为正圆形。由于低弹性构件3是埋入凹部2而形成的，所以由凹部2的侧壁限定形状。因此，低弹性构件3的形状、大小及位置与对应的凹部2相同。低弹性构件3的大小是半径为0.9mm，低弹性构件3的圆周配置在与构成预定区域R的4边相接的位置。另外，在预定区域R内配置正圆形的低弹性构件3，使其形状成为以预定区域R的x轴方向的边的中心线Cx为基准呈线对称，并且是以y轴方向的边的中心线Cy为基准呈线对称。就是说，在本实施方式中，因为低弹性构件3的圆周配置在与构成预定区域R的4边相接的位置，所以必然地配置成为对于Cx及Cy两者为线对称。然而，例如，如图12(a)所示，在其形状为正圆形，大小比预定区域R小的低弹性构件3中，只在配置在图12(a)所示的位置的场合对于Cx及Cy两者可以配置成为线对称。另外，所以，例如，如图12(b)所示，在将其形状为正圆形，大小为比预定区域R小的低弹性构件3配置在图12(b)所示的位置的场合，不能说对于Cx及Cy两者配置成为线对称(在此场合，对于Cx及Cy中的任一个都不是线对称)。
于是，如图10(a)及图11(b)所示，加速度传感器芯片4配置在以上述方式形成的正圆形的低弹性构件3上，加速度传感器芯片4的形状、大小及位置与预定区域R相同。因此，在图11(b)中，加速度传感器芯片4配置成为正好覆盖正圆形的低弹性构件3。
根据此实施方式3的半导体加速度传感器装置也可以达到和利用实施方式1的半导体加速度传感器装置的效果相同的以下的第1及第2效果。
就是说，第1，由于低弹性构件3是分别由凹部2的侧壁限定形状的，所以可以抑制周围的温度变化的场合的低弹性构件3的水平方向上的尺寸变化。
第2，加速度传感器芯片4的形状、大小及位置与预定区域R相同，并且由于在预定区域R内形成的低弹性构件3的形状形成为对于预定区域R的x轴方向及y轴方向的各个边的中心线Cx及Cy两者为线对称，所以在周围温度变化的场合可以使从低弹性构件3施加到加速度传感器芯片4上的应力均匀地分散。
于是，在本实施方式中还可以达到下面的第3及第4效果。
首先，第3，由于低弹性构件3是圆形，与由边长与其直径相同的边构成的矩形的低弹性构件(例如，实施方式1的低弹性构件3)相比较，可以更加抑制温度变化的场合的尺寸变化。就是说，在矩形的低弹性构件3中，其4个顶点附近是周围温度变化时的尺寸变化最大的位置。而且由于在圆形的低弹性构件3中不存在与矩形的低弹性构件3的4个顶点附近部分相当的部分。所以，由于这种顶点附近部分不接触加速度传感器芯片4，在周围的温度变化的场合，可以更加抑制施加到加速度传感器芯片4上的应力。特别是在本实施方式中，低弹性构件3是正圆形，与椭圆形的场合相比，在周围的温度变化的场合可以使从低弹性构件3施加到加速度传感器芯片4上的应力均匀地分散。
第4，由于圆形的低弹性构件3配置在其圆周与构成预定区域R的4边相接的位置，所以在具有上述第3效果的同时还可以将加速度传感器芯片4稳定地进行粘接。
在本实施方式的半导体加速度传感器装置的制造方法中，与实施方式1的半导体加速度传感器装置的制造方法的不同点在于在图4(b)及(b’)中，使凹部2成形为图10(a)及图11(a)所示的形状(正圆形)、大小及位置。因此，填充凹部2的低弹性构件3也如图10(a)及11(a)所示地形成。这样，除了凹部2和低弹性构件3的形状、大小及位置不同以外，与实施方式1的半导体加速度传感器装置的制造方法相同。
于是，根据本实施方式的半导体加速度传感器装置的制造方法，也与实施方式1的半导体加速度传感器装置的制造方法一样，由于是在底面5上使凹部2成形之后使液体低弹性构件3流入凹部2而形成低弹性构件3，所以具有可以高精度地形成低弹性构件3的效果。
此外，根据本实施方式的半导体加速度传感器装置的制造方法，第2，由于凹部2是圆形，在图4(c)中，使由在高温下液化的硅橡胶构成的低弹性构件3流入凹部2时，由于液体扩展为圆形，低弹性构件3在自然地扩展的状态下可以保持原样不变地形成低弹性构件3的形状。就是说，与凹部2是矩形的场合相比较，可以顺利地形成低弹性构件3并且形状稳定。特别是，在本实施方式中，因为低弹性构件3的形状为正圆形，与椭圆形的场合相比，可以与液体低弹性构件3的自然扩展相符合地形成低弹性构件3的形状。
(实施方式4)下面利用图13至图15及图4对本发明的实施方式4的半导体加速度传感器装置的结构及制造方法予以说明。另外，对于与上述实施方式1的半导体加速度传感器装置的结构及制造方法相同的部分，省略其说明。
图13(b)为本实施方式的半导体加速度传感器装置的平面图。图13(a)为实施方式的半导体加速度传感器装置的剖面图，是图13(b)的A-A’部分的剖面图。图14(a)为本实施方式的半导体加速度传感器装置的去掉上盖10、粘接剂8、导线14以及加速度传感器芯片4的状态的平面图。图14(b)是在图14(a)的低弹性构件3上配置加速度传感器芯片4的状态的平面图。图15为低弹性构件3的形状、大小或位置与图14(a)的低弹性构件3不同的场合的示例。
在本实施方式的半导体加速度传感器装置的结构中，与实施方式1的半导体加速度传感器装置的不同点在于正圆形的低弹性构件3是在预定区域R内被间壁分隔而在4个位置上形成。
就是说，在图13(a)及14(a)中，圆形的凹部2在底面5的预定区域R内被间壁分隔而在4个位置上形成。由于低弹性构件3是分别埋入凹部2而形成的，所以分别由凹部2的侧壁限定形状。因此，低弹性构件3各自的形状、大小及位置与对应的凹部2相同。低弹性构件3分别是半径为0.4mm的圆形，相邻的低弹性构件3的最近部分的距离分别为0.2mm。所以，4个低弹性构件3配置成为分别与构成预定区域R的4个顶点的两边相接。就是说，在预定区域R内配置4个低弹性构件3，使其形状成为以预定区域R的x轴方向的边的中心线Cx为基准呈线对称，并且是以y轴方向的边的中心线Cy为基准呈线对称。就是说，在本实施方式中，由于形状及大小相同的4个圆形的低弹性构件3分别配置成为与构成预定区域R的4个顶点的两边相接，所以必然地配置成为对于Cx及Cy两者为线对称。然而，例如，如图15(a)所示，在其形状及大小不都相同的5个低弹性构件3的场合，在配置在图15(a)所示的位置的场合对于Cx及Cy两者可以配置成为线对称。另外，例如，如图15(b)所示，虽然也是大小不同的5个低弹性构件3，在配置在图15(b)所示的位置的场合，不能说对于Cx及Cy两者配置成为线对称(在此场合，对于Cx及Cy中的任一个都不是线对称)。
于是，如图13(a)及图14(b)所示，加速度传感器芯片4配置在以上述方式形成的4个圆形的低弹性构件3上，加速度传感器芯片4的形状、大小及位置与预定区域R相同。因此，在图14(b)中，加速度传感器芯片4配置成为正好覆盖4个凹部2及4个低弹性构件3。
根据此实施方式4的半导体加速度传感器装置也可以达到和利用实施方式1以及实施方式2的半导体加速度传感器装置的效果相同的以下的第1至第3效果。
就是说，第1，由于4个低弹性构件3是分别由凹部2的侧壁限定形状的，所以可以抑制周围的温度变化的场合的低弹性构件3的水平方向上的尺寸变化。
第2，由于低弹性构件3在预定区域R内形成多个，各个低弹性构件3比实施方式1中的低弹性构件3小。由于低弹性构件3之中的大小较小的低弹性构件3，在周围的温度变化时的低弹性构件3的尺寸变化小，可以使施加到粘接在低弹性构件3上的加速度传感器芯片4上的应力比实施方式1更减小。因此，可以更加抑制由于温度变化在加速度传感器芯片4中引起的畸变，由此可以使加速度传感器的检测精度提高。
第3，加速度传感器芯片4的形状、大小及位置与预定区域R相同，并且，由于预定区域R内的多个低弹性构件3的形状形成为对于预定区域R的x轴方向及y轴方向的各个边的中心线Cx及Cy两者为线对称，所以在周围温度变化的场合可以使从多个低弹性构件3施加到加速度传感器芯片4上的应力均匀地分散。
于是，在本实施方式中还可以达到下面的第3及第4效果。
首先，第3，由于多个低弹性构件3分别是圆形，与由边长与其直径相同的边构成的矩形的低弹性构件(例如，实施方式2的低弹性构件3)相比较，可以更加抑制周围温度变化的场合的尺寸变化。就是说，在矩形的低弹性构件3中，其4个顶点附近是周围温度变化时的尺寸变化最大的位置。而且由于在圆形的低弹性构件3中不存在与矩形的低弹性构件3的4个顶点附近部分相当的部分。所以，由于这种顶点附近部分不接触加速度传感器芯片4，在周围的温度变化的场合，与实施方式2的半导体加速度传感器装置相比，可以更加抑制施加到加速度传感器芯片4上的应力。特别是在本实施方式中，由于4个低弹性构件3是正圆形，与它们是椭圆形的场合相比，在周围的温度变化的场合可以使从低弹性构件3施加到加速度传感器芯片4上的应力均匀地分散。
第4，由于4个圆形的低弹性构件3分别配置成为与构成预定区域R的4个顶点的2边相接，所以在具有上述第3效果的同时还可以将加速度传感器芯片4稳定地进行粘接。
在本实施方式的半导体加速度传感器装置的制造方法中，与实施方式1的半导体加速度传感器装置的制造方法的不同点在于在图4(b)及4(b’)中，使凹部2成形为图13(a)及图14(a)所示的形状(正圆形)、大小及位置。因此，填充凹部2的低弹性构件3也如图13(a)及14(a)所示地形成。这样，除了凹部2和低弹性构件3的形状、大小及位置不同以外，与实施方式1的半导体加速度传感器装置的制造方法相同。
根据本实施方式的半导体加速度传感器装置的制造方法，也与实施方式1以及实施方式3的半导体加速度传感器装置的制造方法一样，可以达到以下的第1及第2效果。
首先，第1，由于是在底面5上使凹部2成形之后使液体低弹性构件3流入凹部2而形成低弹性构件3，所以可以高精度地形成低弹性构件3。
第2，由于凹部2分别是圆形，在图4(c)中，使由在高温下液化的硅橡胶构成的低弹性构件3流入凹部2时，由于液体扩展为圆形，低弹性构件3在自然地扩展的状态下可以保持原样不变地形成低弹性构件3的形状。就是说，与凹部2是矩形的场合相比较，可以顺利地形成低弹性构件3并且形状稳定。特别是，在本实施方式中，因为低弹性构件3的形状为正圆形，与椭圆形的场合相比，与液体的低弹性构件3的自然扩展相符合，可以形成低弹性构件3的形状。
以上说明的是本发明的优选实施方式，但也可以组合各实施方式的要素。例如，在实施方式2至实施方式4上可以组合实施方式1的变形例1或变形例2。具体言之，例如，也可以在实施方式2上组合实施方式1的变形例2，将比实施方式2的预定区域R更小的加速度传感器芯片4配置在4个正方形的低弹性构件3上。
权利要求
1.一种半导体加速度传感器装置，包括将加速度传感器芯片容纳在内部的中空的封装，在上述封装内部的底面的预定区域内形成有凹部；填充上述凹部的具有粘接性的低弹性构件；以及配置在上述低弹性构件上的上述加速度传感器芯片，上述低弹性构件与上述加速度传感器芯片的粘接面比上述底面高。
2.如权利要求1所述的半导体加速度传感器装置，其特征在于上述低弹性构件的形状、大小及位置与上述凹部相同。
3.如权利要求2所述的半导体加速度传感器装置，其特征在于上述低弹性构件的形状为矩形。
4.如权利要求3所述的半导体加速度传感器装置，其特征在于上述预定区域是矩形，上述低弹性构件在上述预定区域内的1个位置上形成，配置成使其形状为以上述预定区域的x轴方向及y轴方向的各个边的中心线为基准呈线对称，上述加速度传感器芯片的形状、大小及位置与上述预定区域相同。
5.如权利要求4所述的半导体加速度传感器装置，其特征在于上述低弹性构件的形状、大小及位置与上述预定区域相同。
6.如权利要求5所述的半导体加速度传感器装置，其特征在于上述预定区域为近似正方形。
7.如权利要求3所述的半导体加速度传感器装置，其特征在于上述低弹性构件在上述预定区域内的多个位置上形成。
8.如权利要求7所述的半导体加速度传感器装置，其特征在于上述预定区域是矩形，上述低弹性构件配置成使其形状为以上述预定区域的x轴方向及y轴方向的各个边的中心线为基准呈线对称，上述加速度传感器芯片的形状、大小及位置与上述预定区域相同。
9.如权利要求8所述的半导体加速度传感器装置，其特征在于上述预定区域是近似正方形，上述多个低弹性构件是4个，上述4个低弹性构件配置成分别与上述预定区域的4个顶点相接。
10.如权利要求2所述的半导体加速度传感器装置，其特征在于上述低弹性构件的形状为圆形。
11.如权利要求10所述的半导体加速度传感器装置，其特征在于上述预定区域是矩形，上述圆形的低弹性构件在上述预定区域内的1个位置上形成，配置成使其形状为以上述预定区域的x轴方向及y轴方向的各个方向的中心线为基准呈线对称，上述加速度传感器芯片的形状、大小及位置与上述预定区域相同。
12.如权利要求11所述的半导体加速度传感器装置，其特征在于上述圆形的低弹性构件的形状为其圆周与构成上述预定区域的4边相接。
13.如权利要求10所述的半导体加速度传感器装置，其特征在于上述预定区域是矩形，上述圆形的低弹性构件在上述预定区域内的多个位置上形成，配置成使其形状为以上述预定区域的x轴方向及y轴方向的各个方向的中心线为基准呈线对称，上述加速度传感器芯片的形状、大小及位置与上述预定区域相同。
14.如权利要求13所述的半导体加速度传感器装置，其特征在于上述预定区域是近似正方形，上述多个圆形的低弹性构件是4个，上述4个圆形的低弹性构件配置成分别与构成上述预定区域的4个顶点的2边相接。
15.如权利要求1至14中的任一项所述的半导体加速度传感器装置，其特征在于上述粘接面形成为比上述底面高出约10μm。
16.如权利要求1至15中的任一项所述的半导体加速度传感器装置，其特征在于上述低弹性构件是由硅橡胶构成的。
17.一种半导体加速度传感器装置，包括在其内部容纳加速度传感器芯片的中空的封装，在上述封装内部的底面的预定区域内形成凹部，填充在上述凹部的具有粘接性的低弹性构件，配置在上述低弹性构件上的上述加速度传感器芯片，其特征在于上述低弹性构件在上述预定区域内的1个位置上形成，上述加速度传感器芯片的大小比上述低弹性构件小，配置成上述加速度传感器芯片的整个底面与上述低弹性构件相接。
18.如权利要求17所述的半导体加速度传感器装置，其特征在于上述加速度传感器芯片配置成，与上述低弹性构件相接部分的形状为以上述预定区域的x轴方向及y轴方向的各个边的中心线为基准呈线对称。
19.如权利要求18所述的半导体加速度传感器装置，其特征在于上述低弹性构件是由硅橡胶构成的。
20.一种半导体加速度传感器装置，包括具有由侧面和底面构成的第1凹部的芯片容纳部，在上述底面的预定区域内形成有第2凹部，填充上述第2凹部的具有粘接性的低弹性构件，以及配置在上述低弹性构件上的加速度传感器芯片，上述低弹性构件与上述加速度传感器芯片的粘接面比上述底面高。
21.一种半导体加速度传感器装置的制造方法，包括准备加速度传感器芯片的工序，准备在其底面的预定区域内具有凹部的芯片容纳部的工序，使液化了的低弹性构件流入上述凹部，用上述低弹性构件填充上述凹部的工序，通过在上述低弹性构件上配置上述加速度传感器芯片之后使上述低弹性构件固化而使上述低弹性构件和上述加速度传感器芯片粘接的工序，以及在上述芯片容纳部上覆盖上盖的工序。
22.如权利要求21所述的半导体加速度传感器装置的制造方法，其特征在于在用液化了的上述低弹性构件填充上述凹部的工序中，填充成使上述低弹性构件的表面的顶点部分比上述底面高。
全文摘要
提供一种半导体加速度传感器装置及其制造方法，可以抑制因周围温度变化在加速度传感器芯片中产生的畸变而使半导体加速度传感器装置的检测精度提高。该半导体加速度传感器装置包括将加速度传感器芯片容纳在内部的中空的封装，在封装的内部底面的预定区域内形成有凹部；填充凹部的具有粘接性的低弹性构件；以及配置在低弹性构件上的加速度传感器芯片，低弹性构件与加速度传感器芯片的粘接面比底面高。
文档编号G01P15/00GK1873421SQ20061006804
公开日2006年12月6日 申请日期2006年3月24日 优先权日2005年5月30日
发明者猪野好彦 申请人:冲电气工业株式会社