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公開番号2025112782
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-01
出願番号2024007235
出願日2024-01-22
発明の名称慣性センサー
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 20060101AFI20250725BHJP(測定;試験)
要約【課題】基体と蓋体との接合強度が高く、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位置する接合領域において、前記基体と前記蓋体とを接合する金属共晶層と、前記接合領域を通過して前記機能素子と接続する複数の配線と、前記接合領域において、前記配線と同じ高さで前記金属共晶層に重ねて設けられるダミーパターンと、を備える。
【選択図】図2
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位置する接合領域において、前記基体と前記蓋体とを接合する金属共晶層と、
前記接合領域を通過して前記機能素子と接続する複数の配線と、
前記接合領域において、前記配線と同じ高さで前記金属共晶層に重ねて設けられるダミーパターンと、を備える、
慣性センサー。
続きを表示（約 840 文字）【請求項２】
前記ダミーパターンは、複数の前記配線とは絶縁されており、
前記ダミーパターンは、平面的に複数の前記配線の間に設けられる、
請求項１に記載の慣性センサー。
【請求項３】
前記接合領域において、前記複数の配線、および、前記ダミーパターンの上には絶縁層が設けられる、
請求項２に記載の慣性センサー。
【請求項４】
前記ダミーパターンを第１ダミーパターンとしたときに、
前記第１ダミーパターンの内周側、または、外周側、あるいは、その両方に前記第１ダミーパターンとは異なる第ｎダミーパターンをさらに備える、
請求項３に記載の慣性センサー。
【請求項５】
前記ダミーパターンには第１電位が印加され、
前記ダミーパターンは、前記金属共晶層と電気的に接続しており、
前記第１電位は、前記金属共晶層を介して前記蓋体に印加される、
請求項３に記載の慣性センサー。
【請求項６】
前記配線は、屈曲部と、前記ダミーパターンに沿って延在する延在部とを有する、
請求項３に記載の慣性センサー。
【請求項７】
前記蓋体には、前記接合領域に沿って凹部が設けられる、
請求項５に記載の慣性センサー。
【請求項８】
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、
請求項４に記載の慣性センサー。
【請求項９】
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８に記載の慣性センサー。
【請求項１０】
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９に記載の慣性センサー。
（【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、慣性センサーに関する。
続きを表示（約 2,000 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。
【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。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、共晶接合の場合、センサー素子からの引き出し配線による凹凸により配線直上に共晶接合部を設けることが難しかったり、接合材が接合領域からはみ出して、センサー素子に影響を及ぼす虞があった。つまり、基体と蓋体との接合強度が高く、信頼性に優れた慣性センサーが求められていた。
【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位置する接合領域において、前記基体と前記蓋体とを接合する金属共晶層と、前記接合領域を通過して前記機能素子と接続する複数の配線と、前記接合領域において、前記配線と同じ高さで前記金属共晶層に重ねて設けられるダミーパターンと、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
実施形態１に係る慣性センサーの平面図。
図１の中心線に沿った慣性センサーの断面図。
接合前の基体および蓋体の要部断面図。
図２のｂ部の拡大図。
図１のｃ－ｃ断面における断面図。
図１のｄ－ｄ断面における断面図。
図４の断面を層構成的に示した断面図。
実施形態２に係る慣性センサーの平面図。
図８の平面図における部分拡大図。
実施形態３に係る蓋体の要部の断面図。
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】
【０００８】
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の中心線６０に沿った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。
【０００９】
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。
【００１０】
慣性センサー１００は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）デバイスからなる１軸の加速度センサーである。なお、加速度センサーに限定するものではなく、静電容量変化型の慣性センサーであれば良く、例えば、角速度センサーであっても良い。
図２に示すように、慣性センサー１００は、基体１０と、基体１０上に配置されたセンサー素子８０と、センサー素子８０を覆う蓋体３０などから構成される。
基体１０は、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板であり、基板１、絶縁層２と、半導体層３とが、Ｚ方向に沿ってこの順で積層して構成される。基板１は、単結晶シリコン基板であり、その上面には絶縁層２が設けられている。絶縁層２は、ＳｉＯ
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からなる埋め込み絶縁層である。
（【００１１】以降は省略されています）

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