[发明专利]传感器装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种例如加速传感器和陀螺传感器的传感器装置及其制造方法。

背景技术

近年来，晶片级封装技术作为针对紧凑型传感器装置(如加速传感器和陀螺传感器)的适当制造技术已经吸引了大量的关注。

例如，日本专利早期公开No.2005-251898公开了一种晶片级封装结构200的制造技术，如图25A和25B中所示。就是说，传感器晶片210和封装晶片220彼此以面对面的关系设置，如图25A中所示。传感器晶片210具有MEMS(微电机系统)元件211和与MEMS元件211的传感部分(没有示出)电连接的金属配线(引出电极)217。封装晶片220具有与金属配线217电连接的通孔配线224和提供空间来气密地密封MEMS元件211的凹部221。然后，通过在传感器晶片210与封装晶片220之间形成晶片级接合，如图25B中所述，获得了晶片级封装结构200。最后，从晶片级封装结构200分离出多个传感器装置。

在传感器晶片210的面对封装晶片220的表面上，形成金属层218，以包围传感器主体的MEMS元件211和与MEMS元件211电连接的金属配线217。另一方面，在封装晶片220的面对传感器晶片210的表面上形成包围凹部221的金属层228。此外，在传感器晶片210上的金属层218的内侧形成与金属配线217电连接的配线层219，在封装晶片220上的金属层228的内侧形成与通孔配线224电连接的配线层229。在上述晶片级封装结构200中，传感器晶片210的金属层218通过焊接部238，如AuSn接合到封装晶片220的金属层228，传感器晶片210的配线层219通过焊接部239接合到封装晶片220的配线层229。

作为MEMS元件211，加速传感器和陀螺传感器是公知的。作为加速传感器，存在压阻元件型和电容型加速传感器。压阻型加速传感器能根据随施加加速度时产生的由压阻元件的应变导致的作为测量(gauge)电阻的电阻值变化来探测加速度。电容型加速传感器能根据施加加速度时固定电极与可移动电极之间的电容变化探测加速度。在压阻型加速传感器中，具有悬臂型和双支撑梁型加速传感器。悬臂型加速传感器由矩形框架部分、设置于框架部分内部的重物部分、和在其一端处与重物部分连接从而重物部分可相对于框架部分移动的柔性梁部分形成。另一方面，双支撑梁型加速传感器由框架部分、设置于框架部分内部的重物部分、以及一对柔性梁部分形成，该对柔性梁部分从重物部分在相反的方向上延伸并构造成支撑重物部分，使重物部分可相对于框架部分移动。近年来，例如在日本专利早期公开No.2004-109114和No.2004-233071中还提出了针对彼此正交的三个方向的每个方向探测加速度的加速传感器。该加速传感器具有框架部分、设置于框架部分内部的重物部分、和四个柔性梁部分，该四个柔性梁在四个方向上延伸并构造成支撑重物部分，从而重物部分可相对于框架部分移动。

然而，在上述晶片级封装结构200中，通过焊料射出方法给金属层228和配线层229供给指定量的焊料，使金属层(218，228)之间和配线层(219，229)之间接合。然后，对传感器晶片210和封装晶片220的层叠结构进行回流焊接处理。因此，当使用压阻型加速传感器主体作为MEMS元件211时，存在一个问题，即因为在接合界面附近的残余应力对柔性梁部分具有影响，所以发生传感器特性变化。随着传感器装置尺寸减小，残余应力的影响增加。

发明内容

因此，考虑到上面的问题，本发明主要涉及的是提供一种传感器特性变化较小的传感器装置，该传感器装置通过将具有紧凑型传感器元件，如加速传感器和陀螺传感器的传感器基板接合到封装基板来形成，在接合部分几乎没有产生残余应力。

就是说，本发明的传感器装置包括：

传感器基板，其包括具有开口的框架、可移动地保持在所述开口中的移动部分、和配置成根据所述移动部分的位移输出电信号的探测部分；

接合到所述传感器基板的相对表面之一的第一封装基板；

接合到所述传感器基板的另一个表面的第二封装基板；

其中框架具有第一表面激活区域和第二表面激活区域，该第一表面激活区域形成在框架的整个外围上的面对第一封装基板的表面上，以使第一表面激活区域包围所述移动部分，该第二表面激活区域形成在框架的整个外围上的面对第二封装基板的表面上，以使第二表面激活区域包围所述移动部分，

传感器基板与第一封装基板之间的接合是在第一表面激活区域与形成在第一封装基板上的表面激活区域之间没有扩散的固相直接接合，