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公開番号2025110512
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-29
出願番号2024004389
出願日2024-01-16
発明の名称慣性センサー、慣性センサーの製造方法
出願人セイコーエプソン株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類G01P 15/125 20060101AFI20250722BHJP(測定;試験)
要約【課題】基体と蓋体との接合強度が高く、長期信頼性に優れた慣性センサーを提供すること。
【解決手段】慣性センサーは、静電容量変化型の慣性センサーであって、基体と、蓋体と、前記基体と前記蓋体との間に設けられた機能素子と、前記機能素子の周囲において前記基体と前記蓋体とを接合する金属共晶層と、を有し、前記金属共晶層は、第1金属を主成分とし面心立方格子構造を有する第1領域と、第2金属を主成分としダイヤモンド構造を有する第2領域とが複数存在し、かつ、隣接している。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
静電容量変化型の慣性センサーであって、
基体と、
蓋体と、
前記基体と前記蓋体との間に設けられた機能素子と、
前記機能素子の周囲において前記基体と前記蓋体とを接合する金属共晶層と、を有し、
前記金属共晶層は、第１金属を主成分とし面心立方格子構造を有する第１領域と、第２金属を主成分としダイヤモンド構造を有する第２領域とが複数存在し、かつ、隣接している、
慣性センサー。
続きを表示（約 950 文字）【請求項２】
前記第２領域が前記基体との境界に到達している、
請求項１に記載の慣性センサー。
【請求項３】
前記蓋体から前記基体にまで亘って前記第２領域が延出している、
請求項２に記載の慣性センサー。
【請求項４】
前記第２領域が延出している部分は、前記第１領域より前記第２領域の方が多い、
請求項３に記載の慣性センサー。
【請求項５】
前記第１領域と前記第２領域との接触面積は、前記基体と前記蓋体とが前記金属共晶層で接合する接合領域の面積より大きい、
請求項３に記載の慣性センサー。
【請求項６】
前記蓋体は、前記金属共晶層を介して前記基体の電源配線と電気的に接続される、
請求項２に記載の慣性センサー。
【請求項７】
前記第１金属はＡｌであり、前記第２金属はＧｅである、
請求項２に記載の慣性センサー。
【請求項８】
機能素子が設けられた基体と、前記機能素子を覆う蓋体とを、前記機能素子を囲う接合領域において接合する製造方法であって、
前記基体における前記接合領域に、第１金属を主体とした第１接合部を形成する工程と、
前記蓋体における前記接合領域に、第２金属を主体とした第２接合部を形成する工程と、
前記第１接合部と前記第２接合部とが重なるように位置合わせを行い、前記基体と前記蓋体とを重ね合せて積層体とする工程と、
前記積層体を、加熱する加熱工程と、
前記積層体に対して加重を与える加重工程と、を含む、
慣性センサーの製造方法。
【請求項９】
前記加熱工程では第１設定温度により加熱を開始し、
前記積層体の温度が安定した後、加熱設定を前記第１設定温度より低い第２設定温度に変更した後、前記加重工程を行う、
請求項８に記載の慣性センサーの製造方法。
【請求項１０】
前記加重工程が終了すると、前記加熱設定を前記第２設定温度より低い第３設定温度に変更する、
請求項９に記載の慣性センサーの製造方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、慣性センサー、および、当該慣性センサーの製造方法に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、キャビティを有する基体と、キャビティ内に懸架されたセンサー素子と、キャビティを封止する蓋体と、を備えたセンサーデバイスが知られている。基体と蓋体とは、接合材を介して接合されていた。接合材には、接合強度の高さや、封止の長期信頼性の高さが求められていた。
【０００３】
例えば、特許文献１には、接合材としてＡｌＧｅ共晶を用いることが開示されている。当該文献によれば、ＡｌＧｅ共晶におけるＧｅの濃度は、均一であるか、或いは蓋体若しくは基体からの距離の関数であるとしている。特に、長時間の加熱処理を行う場合は、Ｇｅの濃度が均一となることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
米国特許出願公開第２０１０／００５９８３５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術では、接合材による接合強度が低下してしまう虞があった。また、封止の長期信頼性が低下してしまう虞があった。詳しくは、Ｇｅが蓋体の距離に応じて濃度が低下していくと、基体側ではＡｌＧｅ共晶化が実現できずＡｌ層のみとなってしまい、接合強度が低下する虞があった。また、長時間の熱処理は均一なＧｅ濃度の接合層形成には好ましいが、他の金属配線、例えば検出信号を取り出すＡｌ配線などにヒロックなどを発生させ、長期信頼性を低下させてしまう。
つまり、基体と蓋体との接合強度が高く、長期信頼性に優れた慣性センサー、慣性センサーの製造方法が求められていた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願の一態様に係る慣性センサーは、静電容量変化型の慣性センサーであって、基体と、蓋体と、前記基体と前記蓋体との間に設けられた機能素子と、前記機能素子の周囲において前記基体と前記蓋体とを接合する金属共晶層と、を有し、前記金属共晶層は、第１金属を主成分とし面心立方格子構造を有する第１領域と、第２金属を主成分としダイヤモンド構造を有する第２領域とが複数存在し、かつ、隣接している。
【０００７】
本願の一態様に係る慣性センサーの製造方法は、機能素子が設けられた基体と、前記機能素子を覆う蓋体とを、前記機能素子を囲う接合領域において接合する製造方法であって、前記基体における前記接合領域に、第１金属を主体とした第１接合部を形成する工程と、前記蓋体における前記接合領域に、第２金属を主体とした第２接合部を形成する工程と、前記第１接合部と前記第２接合部とが重なるように位置合わせを行い、前記基体と前記蓋体とを重ね合せて積層体とする工程と、前記積層体を、加熱する加熱工程と、前記積層体に対して加重を与える加重工程と、を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
実施形態１に係る慣性センサーの平面図。
図１のｂ－ｂ断面における慣性センサーの断面図。
図２のｃ部の拡大図。
接合前の基体および蓋体の要部断面図。
単位面積あたりの表面エネルギーの関係性を示す表図。
接合方法の流れを示すフローチャート図。
接合装置の概略構成を示す側面図。
加熱工程における温度プロファイルの一例を示すグラフ図。
金属共晶層の電気的配線構造を示す要部の斜視図。
実施形態２に係る接合前の基体および蓋体の要部断面図。
実施形態３に係る接合前の基体および蓋体の要部断面図。
接合後の金属共晶層周辺の拡大図。
実施形態４に係る慣性センサーの平面図。
慣性計測装置の分解斜視図。
基板の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施形態１
＊＊＊慣性センサーの構成＊＊＊
図１は、実施形態１に係る慣性センサーの平面図である。図２は、図１のｂ－ｂ断面における慣性センサーの断面図である。
本実施形態に係る慣性センサー１００の構成について、図１、図２を用いて説明する。
【００１０】
慣性センサー１００は、例えば、鉛直方向の加速度を検出する加速度センサーである。なお、各図には、互いに直交する３軸であるＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を図示している。本実施形態では、Ｚ軸方向を鉛直方向としているが、これに限定するものではない。Ｘ軸に沿った方向を「Ｘ方向」、Ｙ軸に沿った方向を「Ｙ方向」、Ｚ軸に沿った方向を「Ｚ方向」と言う。また、各軸方向の矢印先端側を「プラス側」、矢印基端側を「マイナス側」とも言う。例えば、Ｙ方向とは、Ｙ方向プラス側とＹ方向マイナス側との両方の方向を言う。また、Ｚ方向プラス側を「上」、Ｚ方向マイナス側を「下」とも言う。また、以下の各図においては、説明を分かりやすくするため、実際とは異なる寸法や尺度で記載している場合がある。
（【００１１】以降は省略されています）

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