專利名稱：位移檢測(cè)器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種小尺寸和高靈敏度的位移檢測(cè)器件，它適用于加速度傳感器、壓力傳感器、陀螺傳感器等，這種位移檢測(cè)器件由半導(dǎo)體制造技術(shù)制造，特別是，本發(fā)明涉及包括位移檢測(cè)元件的位移檢測(cè)器件，所述位移檢測(cè)元件具有柔性可變形部分和IC芯片。
背景技術(shù)：
MEMS(微型機(jī)電系統(tǒng))技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，這種技術(shù)通過(guò)組合半導(dǎo)體制造工藝技術(shù)與機(jī)械加工技術(shù)和/或材料技術(shù)而在半導(dǎo)電襯底上制造具有機(jī)械功能和電功能的固體精細(xì)結(jié)構(gòu)。特別是，它已經(jīng)適用于小尺寸和高靈敏度傳感器領(lǐng)域，如加速度傳感器、壓力傳感器、陀螺傳感器。這些傳感器的柔性可變形部分是用MEMS技術(shù)制造的，并且這些傳感器通過(guò)壓電電阻器等，將柔性可變形部分的位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，從而檢測(cè)這些位移。柔性可變形部分的結(jié)構(gòu)根據(jù)位移檢測(cè)器件的應(yīng)用而不同，但是它們都是將柔性可變形部分的位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并且例如根據(jù)柔性可變形部分的位移的原因而被稱為加速度傳感器或壓力傳感器。
將柔性可變形部分變形為電信號(hào)的轉(zhuǎn)換器件包括壓電電阻器、靜電電容器、應(yīng)變計(jì)等。無(wú)論如何使用，它們的輸出電壓都小到幾mV到幾十mV。因此，在諸如汽車、飛行器、可移動(dòng)終端和玩具的廣泛應(yīng)用中都必須給它們安裝用于將它們的輸出電壓放大的電路。在日本特許公開(kāi)專利2003-28891中公開(kāi)的加速度傳感器裝置在圖6的外觀圖中示出。在圖6的加速度傳感器裝置75中，加速度傳感器10和具有放大器的IC73安裝在基板71上。但是，在這種結(jié)構(gòu)中難以使加速度傳感器裝置最小化。
可以通過(guò)利用MEMS技術(shù)而在硅襯底上形成的柔性可變形部分的形狀來(lái)改變靈敏度和耐沖擊性。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)柔性可變形部分制成為較厚時(shí)，可以提高耐沖擊性，但是降低了靈敏度。相反，當(dāng)柔性可變形部分制成為較薄以獲得所希望的靈敏度時(shí)，提高了靈敏度，但是降低了耐沖擊性。難以均滿足良好的靈敏度和良好的耐沖擊性。在日本特許公開(kāi)專利平4-274005和平8-233851中介紹了一種加速度傳感器，其具有調(diào)整板，即使當(dāng)過(guò)度外力施加于柔性可變形部分，該調(diào)整板將柔性可變形部分的運(yùn)動(dòng)限制在預(yù)定范圍內(nèi)。
圖7中示出了具有這種調(diào)整板的加速度傳感器。加速度傳感器元件20具有柔性可變形部分11、重體12和由硅制成的支撐框13。盡管未示出，壓電電阻器設(shè)置在柔性可變形部分11上。當(dāng)加速度施加于加速度傳感器元件20時(shí)，重體12上下或者左右震動(dòng)，使得柔性可變形部分11變形或位移，從而改變壓電電阻器的電阻，并且將電阻的改變轉(zhuǎn)換成用于輸出的電信號(hào)。調(diào)整板14、15通過(guò)粘合劑16、17固定在支撐框13的上方和下方。柔性可變形部分的變形被限制在加速度傳感器元件20的頂表面和調(diào)整板14的底表面之間的間隙g1內(nèi)以及重體12的底表面與調(diào)整板15的頂表面之間的間隙g2內(nèi)。當(dāng)施加過(guò)量外力時(shí)，加速度傳感器元件的頂表面和重體的底表面接觸調(diào)整板，不提供大于g1或g2的柔性可變形部分的變形，從而防止柔性可變形部分損壞和提高了加速度傳感器元件的耐沖擊性。
在日本特許公開(kāi)專利2005-169541中介紹了一種通過(guò)使用代替硅板用于調(diào)整板的IC芯片和堿石灰玻璃而進(jìn)一步小型化的加速度傳感器例子。該日本專利文獻(xiàn)公開(kāi)了一種結(jié)構(gòu)，其中IC芯片用于面向加速度傳感器元件的頂表面的調(diào)整板。用IC芯片代替圖7的調(diào)整板14。通過(guò)使用IC芯片用于調(diào)整板，實(shí)現(xiàn)了部件數(shù)量的減少和小型化。而且，有利地利用靠近加速度傳感器元件設(shè)置的IC芯片，將用于壓電電阻器的溫度補(bǔ)償電路等并入IC芯片內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)更靈敏的加速度傳感器。
而且，日本特許公開(kāi)專利2005-169541介紹了一種使用IC芯片作為調(diào)整板的壓力傳感器。其示意結(jié)構(gòu)示于圖8的剖面圖中。施加空氣壓力，如通過(guò)穿過(guò)位于壓力容器下面的開(kāi)口25的箭頭所示，其中所述壓力容器由柔性可變形部分21和固體部分22構(gòu)成，從而使柔性可變形部分21向上膨脹變形。通過(guò)檢測(cè)器(未示出)，如位于柔性可變形部分21上的壓電電阻器，將這種位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。當(dāng)過(guò)量的壓力施加于柔性可變形部分時(shí)，柔性可變形部分21的頂部接觸IC芯片24的底部，使得柔性可變形部分21的變形不超過(guò)間隙g1，從而防止柔性可變形部分損壞，和實(shí)現(xiàn)了耐沖擊的壓力傳感器元件。柔性可變形部分21的頂表面和IC芯片24的底部之間的間隙由含有隔離物的粘合劑23形成。
通過(guò)使調(diào)整板限制柔性可變形部分的變形，提高了位移檢測(cè)器件的耐沖擊性，并且通過(guò)使用IC芯片作為調(diào)整板已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了小尺寸和高靈敏度的位移檢測(cè)器件。然而，在已經(jīng)制造的大量位移檢測(cè)器件當(dāng)中，已經(jīng)發(fā)生了由于因IC芯片產(chǎn)生的硅破裂碎片而具有操作問(wèn)題的位移檢測(cè)器件，盡管這是非常低的發(fā)生頻率。通過(guò)拆卸和研究具有操作問(wèn)題的位移檢測(cè)器件，已經(jīng)證實(shí)了硅破裂碎片進(jìn)入到柔性可變形部分和IC芯片之間的間隙中，從而阻礙了柔性可變形部分的運(yùn)動(dòng)。通過(guò)比較進(jìn)入到間隙中的硅破裂碎片和IC芯片側(cè)脊上的裂紋證實(shí)，硅破裂碎片是由IC芯片產(chǎn)生的。
在位移檢測(cè)器件中，位移檢測(cè)元件和固定到位移檢測(cè)元件上的IC芯片都安裝在保護(hù)殼內(nèi)。由IC芯片產(chǎn)生的硅破裂碎片被限制在保護(hù)殼內(nèi)，在保護(hù)殼內(nèi)運(yùn)動(dòng)，并進(jìn)入到位移檢測(cè)元件的柔性可變形部分和IC芯片之間的間隙中，而且進(jìn)入的硅破裂碎片阻礙柔性可變形部分的運(yùn)動(dòng)。
IC芯片是通過(guò)切割I(lǐng)C晶片獲得的。在IC芯片的側(cè)脊上產(chǎn)生的切屑被忽略，只要它們不影響IC電路。而且，如果從IC芯片中完全除去硅破裂碎片，則硅破裂碎片將不會(huì)進(jìn)入到柔性可變形部分和IC芯片之間的間隙中，也不會(huì)阻礙柔性可變形部分的運(yùn)動(dòng)。待解決的切屑是松動(dòng)切屑，它們保持在有缺陷的部分，即，硅破裂碎片由IC襯底部分固定。在安裝和/或使用位移檢測(cè)器件期間，硅破裂碎片從松動(dòng)切屑中掉落并影響位移檢測(cè)器件的性能。

發(fā)明內(nèi)容
做出本發(fā)明是為了解決上述問(wèn)題，并且本發(fā)明的目的是提供一種IC芯片，該IC芯片用于調(diào)整板，所述調(diào)整板用于限制位移檢測(cè)器件的柔性可變形部分的變形，并且其沒(méi)有松動(dòng)切屑。
根據(jù)本發(fā)明的位移檢測(cè)器件包括位移檢測(cè)元件，其具有通過(guò)外力可變形的柔性可變形部分并測(cè)量柔性可變形部分的位移以發(fā)射檢測(cè)信號(hào)；IC芯片，其具有用于電處理來(lái)自位移檢測(cè)元件的檢測(cè)信號(hào)的電子電路，并設(shè)置成使IC芯片的后表面面向柔性可變形部分，且與柔性可變形部分具有預(yù)定間隙，從而機(jī)械地防止柔性可變形部分過(guò)度變形；和安裝位移檢測(cè)元件和IC芯片的保護(hù)殼；其中，IC芯片的后表面具有與IC芯片的側(cè)脊上的垂直線成0到45度角的研磨跡線。
IC芯片的后表面上的研磨方向與留在IC芯片上的研磨跡線的方向相同。該方向由研磨跡線與IC芯片的側(cè)脊上的垂直線所成的角度來(lái)定義。45度角意味著在與該垂直線成+/-45度的方向。換言之，研磨跡線與垂直線成45度或135度角。與側(cè)脊的垂直線成0-45度角的研磨方向(研磨跡線)使包括側(cè)脊上的松動(dòng)切屑的切屑出現(xiàn)比例最小。
主要使用具有525μm厚和625μm厚的硅晶片來(lái)制造IC，并且它們的前表面被鏡面拋光，同時(shí)它們的后表面被拋光到可以通過(guò)真空來(lái)吸住表面的程度。在它們上制造IC電路之后，在它們的后表面上研磨IC晶片，從而將它們的厚度減小到100-300μm，這是因?yàn)楹穸却笥?00μm的IC晶片太厚而不能用于限制位移檢測(cè)器件的柔性可變形部分的變形的調(diào)整板。防水板粘合在具有IC電路的表面上以保護(hù)IC電路，并且通過(guò)金剛石磨輪來(lái)研磨IC晶片的后表面，同時(shí)灌入研磨冷卻劑。研磨表面粗糙度在Rmax大約為0.1-0.2μm。從實(shí)驗(yàn)可知，在IC晶片的后表面上的表面粗糙度和切割成IC芯片之后側(cè)脊上的切屑出現(xiàn)頻率之間存在一定關(guān)系，并且表面粗糙度越粗糙，在側(cè)脊上產(chǎn)生的切屑越多。如果拋光后表面以減少切屑，則這種拋光消耗機(jī)械加工時(shí)間，而且提高了IC晶片的溫度從而破壞IC電路功能。因此，不拋光而是采取研磨。而且，由于很少利用吸引來(lái)操縱薄IC晶片，因此對(duì)于操縱不需要拋光表面，而研磨表面就足夠了。
在根據(jù)本發(fā)明的位移檢測(cè)器件中，優(yōu)選的是，IC芯片的后表面上的研磨跡線與IC芯片的側(cè)脊上的垂直線成10-45度角。
形成與IC芯片的側(cè)脊上的垂直線成10-45度角的研磨跡線可以大大減少包括在側(cè)脊上產(chǎn)生的松動(dòng)切屑的切屑數(shù)量。與大于45度的情況相比，與垂直線的角小于10度的研磨跡線的切屑出現(xiàn)頻率減少到大約1/20。當(dāng)厚表面粗糙度在Rmax上改進(jìn)到小于0.01μm的拋光表面的粗糙度時(shí)，減小了甚至大于45度角的研磨跡線的切屑出現(xiàn)頻率，但是后表面粗糙度在Rmax0.05-0.2μm范圍內(nèi)切屑出現(xiàn)頻率幾乎是恒定的。因此，通過(guò)控制研磨跡線與切割I(lǐng)C晶片上的切割方向的角度，可以減少包括在側(cè)脊上產(chǎn)生的松動(dòng)切屑的切屑，所述切割I(lǐng)C晶片在后表面上具有研磨表面。
在使用矩形IC芯片的位移檢測(cè)器件中，優(yōu)選地，IC芯片的后表面上的研磨跡線與矩形IC芯片的側(cè)脊之一上的垂直線成0-45度角，并且垂直于所述側(cè)脊之一的各側(cè)脊通過(guò)粘合劑粘合到位移檢測(cè)元件上。
當(dāng)矩形IC芯片的后表面的研磨跡線與IC芯片的側(cè)脊之一上的垂直線成0-45度角時(shí)，可以減少所述側(cè)脊之一的松動(dòng)切屑出現(xiàn)比例。矩形IC芯片具有與所述側(cè)脊之一成90度角的其它側(cè)脊。那么，矩形IC芯片的其它側(cè)脊可能具有增加的松動(dòng)切屑出現(xiàn)比例。通過(guò)粘合劑粘合其它側(cè)脊可以防止從在其它后脊上產(chǎn)生的松動(dòng)切屑中掉下硅破裂碎片。在這種情況下，當(dāng)IC芯片的后表面上的研磨跡線與側(cè)脊之一上的垂直線成20-45度角時(shí)，可以將切屑出現(xiàn)比例減小到幾乎為零。
優(yōu)選地，IC芯片是矩形的，并且IC芯片的后表面上的研磨跡線與矩形IC芯片的側(cè)脊之一上的垂直線成0-20度角。
當(dāng)矩形IC芯片的后表面上的研磨跡線與矩形IC芯片的側(cè)脊之一上的垂直線成0-20度角時(shí)，IC芯片的其它側(cè)脊具有與垂直線成70-90度角的IC芯片的后表面的研磨跡線。由于對(duì)于與側(cè)脊上的垂直線成0-20度或者70-90度角的研磨跡線，松動(dòng)切屑出現(xiàn)比例很低，因此可以避免由松動(dòng)切屑產(chǎn)生的硅破裂碎片。
由于切割成IC芯片時(shí)不能不顧IC電路圖形，將IC晶片設(shè)置在研磨機(jī)上，以在相對(duì)于切割方向的預(yù)定方向上定向IC晶片的研磨方向。當(dāng)使用旋轉(zhuǎn)研磨機(jī)時(shí)，如果IC晶片設(shè)置在相同方向上，則將研磨方向從研磨臺(tái)的外周邊改變?yōu)閮?nèi)周邊。希望根據(jù)徑向位置而將研磨臺(tái)上的IC晶片設(shè)置在不同方向上，從而使研磨跡線處于預(yù)定方向。
通過(guò)控制IC芯片的后表面的研磨跡線與IC芯片切割方向的角度，可以減少包括在IC芯片的側(cè)脊上產(chǎn)生的松動(dòng)切屑的切屑?？梢员苊馐褂镁哂袀?cè)脊上的松動(dòng)切屑的IC芯片作為調(diào)整板，并且已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了高度可靠的位移檢測(cè)器件。


圖1表示用于解釋在本發(fā)明中研磨跡線與垂直線的角度和切屑的IC芯片透視圖；圖2是表示在本發(fā)明中切屑出現(xiàn)比例(％)和研磨跡線與垂直線的角度之間的關(guān)系的圖；圖3是例2的加速度傳感器的分解透視圖；圖4是沿圖3中的線IV-IV截取的剖面圖，表示例2的加速度傳感器；圖5A和5B是用于例3的加速度傳感器的加速度傳感器元件的透視圖；圖6是加速度傳感器器件的透視圖，其中加速度傳感器和IC安裝在襯底上；
圖7是現(xiàn)有技術(shù)中具有調(diào)整板的加速度傳感器的剖面圖；和圖8是表示現(xiàn)有技術(shù)中使用IC芯片作為調(diào)整板的壓力傳感器的示意結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖詳細(xì)介紹本發(fā)明的實(shí)施例，其中為了便于理解，附圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件。
例1下面將解釋研磨跡線與IC晶片的切割方向的角度與切屑出現(xiàn)頻率之間的關(guān)系。首先描述研磨和切割的方法以及用于提取數(shù)據(jù)的條件。通過(guò)研磨將IC晶片的厚度從硅厚度的625μm減小到250μm之后，通過(guò)金剛石切割輪將晶片切割成2.6mm×2.2mm的IC芯片。將防水板固定到IC電路表面上，從而保護(hù)IC電路不受用于研磨的研磨冷卻劑影響。研磨是通過(guò)旋轉(zhuǎn)研磨機(jī)進(jìn)行的，具有#2000的金剛石研磨輪，以大約6000rpm的旋轉(zhuǎn)速度。研磨表面的表面粗糙度為Rmax0.13μm和Ra0.014μm。根據(jù)JIS B 0601來(lái)測(cè)量Rmax和Ra。由于IC電路的厚度大約為5μm，因此要切割的厚度大約為255μm。將IC晶片粘合到粘合劑板上，并且切割I(lǐng)C晶片直到切割粘合劑板的一半為止。通過(guò)#3000金剛石切割輪以大約30000rpm到40000rpm的高旋轉(zhuǎn)速度來(lái)進(jìn)行切割。在切割期間，灌入研磨冷卻劑。
圖1表示研磨跡線與垂直線的角度以及切屑的形狀。由于從旋轉(zhuǎn)研磨機(jī)的旋轉(zhuǎn)臺(tái)的內(nèi)周邊到外周邊排列IC晶片并研磨，因此在通過(guò)切割機(jī)切割成IC芯片之后，獲得在與IC芯片的側(cè)脊上的垂直線成0-90度角范圍內(nèi)分布的研磨跡線。當(dāng)利用旋轉(zhuǎn)研磨輪研磨IC晶片時(shí)，其中所述旋轉(zhuǎn)研磨輪的旋轉(zhuǎn)軸在與旋轉(zhuǎn)研磨機(jī)中的旋轉(zhuǎn)研磨臺(tái)的中心分開(kāi)的正切線上，設(shè)置在旋轉(zhuǎn)研磨臺(tái)上的內(nèi)徑側(cè)上的IC晶片一般具有大于設(shè)置在外徑側(cè)上的IC晶片的研磨跡線。研磨跡線50與IC芯片24的側(cè)脊53上的垂直線55的角度用θa表示，而研磨跡線50與IC芯片24的側(cè)脊54上的垂直線56的角度用θb表示。在研磨跡線與側(cè)脊上的垂直線的角度以及切屑方面研究了大約100,000片IC芯片。研究的側(cè)脊數(shù)量是IC芯片數(shù)量的四倍，即，400,000個(gè)側(cè)脊。研磨跡線與側(cè)脊上的垂直線的角度以5度的間隔分為0-5度、6-10度、......、85-90度，并且對(duì)于每5度間隔獲得切屑出現(xiàn)比例。
如圖1所示，僅計(jì)算硅襯底51，即，IC芯片24的后表面?zhèn)壬系那行迹呛雎訧C電路側(cè)52上的切屑。將切屑定義為垂直于(在離開(kāi)硅襯底表面上的側(cè)脊的方向上和在厚度方向上)IC芯片24上的硅襯底的側(cè)脊53、54具有大于3μm缺陷寬度的切屑，并且研究了是否切屑位于側(cè)脊上。松動(dòng)切屑61和在側(cè)脊上產(chǎn)生的切屑60的缺陷寬度分別用Wea和Web來(lái)表示，并且這些尺寸中大于3μm的缺陷被視為切屑。位于角部的切屑62也用距離側(cè)脊的缺陷寬度Wca和距離側(cè)脊的缺陷寬度Wcb來(lái)表示。當(dāng)缺陷寬度Wca距離側(cè)脊53大于3μm和缺陷寬度Wcb距離側(cè)脊54小于3μm時(shí)，切屑62位于側(cè)脊53上而非位于側(cè)脊54上。當(dāng)Wca和Wcb都大于3μm時(shí)，切屑存在于側(cè)脊53和54兩者上。由于每個(gè)切屑應(yīng)當(dāng)分類為松動(dòng)切屑和切屑，因此具有松動(dòng)切屑和切屑的側(cè)脊都被計(jì)數(shù)。
圖2表示垂直線中的切屑出現(xiàn)比例和水平線中的研磨跡線與垂直線的角度之間的關(guān)系。研磨跡線與垂直線的0-5度角用5度來(lái)表示，5-10度角用10度來(lái)表示，......，85-90度角用90度來(lái)表示。切屑出現(xiàn)比例用具有切屑的側(cè)脊數(shù)除以被檢測(cè)的側(cè)脊數(shù)的百分比形式來(lái)表示。切屑出現(xiàn)比例被分成切屑(白色)和松動(dòng)切屑(斜線)。從圖2明顯看出，對(duì)于從0-10度的研磨跡線角度，出現(xiàn)大約5％的切屑。對(duì)于從10-45度的研磨跡線角度，切屑出現(xiàn)比例是0％。當(dāng)研磨跡線角度大于45度時(shí)，開(kāi)始出現(xiàn)切屑。出現(xiàn)比例在55-60度的角度時(shí)為最大值，并表示53％。認(rèn)識(shí)到存在幾乎不出現(xiàn)切屑的角度范圍。松動(dòng)切屑與切屑的數(shù)量比大約為1/8，而與研磨跡線角度無(wú)關(guān)。
從以上結(jié)果可以理解到，希望研磨跡線與垂直線的角度為10-45度。當(dāng)角度為0-10度時(shí)，切屑出現(xiàn)比例大約為5％，這與大于45度的情況下的切屑出現(xiàn)比例相比非常低。與不考慮研磨跡線的角度而制造的位移檢測(cè)器件相比，當(dāng)使用具有0-45度研磨跡線的IC芯片時(shí)，可以獲得非常可靠的位移檢測(cè)器件。
位移檢測(cè)器件的待解決切屑是松動(dòng)切屑，其中硅破裂碎片留在缺陷部分。在組裝或使用位移檢測(cè)器件過(guò)程中，硅破裂碎片從松動(dòng)切屑上掉落并影響位移檢測(cè)器件的性能。從這個(gè)例子的結(jié)果理解到，與制造時(shí)不考慮研磨跡線角度的松動(dòng)切屑數(shù)量相比，松動(dòng)切屑的總數(shù)變?yōu)榇蠹s1/20，并且在10-45度的研磨跡線角度的情況下，松動(dòng)切屑的數(shù)量為零。換言之，當(dāng)研磨跡線角度小于45度時(shí)，問(wèn)題比變?yōu)?/20，并且通過(guò)使用10-45度的研磨跡線角度，可以進(jìn)一步將問(wèn)題比減小到零。
在圖1中示出，在矩形IC芯片24中，側(cè)脊53垂直于另一側(cè)脊54。當(dāng)研磨跡線50與側(cè)脊53上的垂直線55成0-20度角時(shí)，研磨跡線50與另一側(cè)脊54上的垂直線56成90-70度角。側(cè)脊53上的切屑出現(xiàn)比例小于5％，以及側(cè)脊54上的切屑出現(xiàn)比例至多12％。即使在矩形IC芯片的側(cè)脊上不采取切屑預(yù)防措施，如用粘合劑粘合時(shí)，當(dāng)側(cè)脊上的研磨跡線與該側(cè)脊上的垂直線成0-20度角時(shí)，也可以進(jìn)一步減少松動(dòng)切屑的出現(xiàn)比例，因?yàn)榭梢詫硪粋?cè)脊的切屑出現(xiàn)比例限制到至多12％。
例2使用具有松動(dòng)切屑的IC芯片來(lái)組裝屬于一種位移檢測(cè)器件的加速度傳感器。圖3中示出了組裝的加速度傳感器的分解透視圖。在圖3中，加速度傳感器元件20通過(guò)引線4電連接到IC芯片24，并且IC芯片24通過(guò)導(dǎo)線4’連接到保護(hù)殼2的端子5和外部端子6。加速度傳感器10裝有保護(hù)殼蓋3，蓋3固定在保護(hù)殼2上并與其密封在一起。圖中省略了加速度傳感器元件20的壓電電阻器。圖4表示沿圖3的線IV-IV截取的剖面圖。加速度傳感器元件20由重體12、支撐框13和柔性可變形部分11構(gòu)成。與引線4連接的壓電電阻器(未示出)形成在柔性可變形部分11的表面上。IC芯片24設(shè)置成IC芯片的后表面面對(duì)加速度傳感器20的柔性可變形部分(或臂)11，并且距離柔性可變形部分預(yù)定間隙g1，并限制柔性可變形部分的過(guò)量運(yùn)動(dòng)。IC芯片24從壓電電阻器接收信號(hào)并處理該信號(hào)。支撐框13和保護(hù)殼蓋3用分別通過(guò)粘合劑7和8粘合到保護(hù)殼2上。當(dāng)外力施加到加速度傳感器元件20時(shí)，從柔性可變形部分懸掛的重體12運(yùn)動(dòng)，從而彎曲柔性可變形部分11，以及壓電電阻器檢測(cè)彎曲量并產(chǎn)生電壓。
使用具有松動(dòng)切屑61的300片IC芯片，如圖1所示，其寬度Web為3μm-63μm，來(lái)組裝具有松動(dòng)切屑的加速度傳感器(樣品A)。松動(dòng)切屑的長(zhǎng)度在19μm-367μm范圍內(nèi)分布。相比較，組裝沒(méi)有松動(dòng)切屑的相同數(shù)量的加速度傳感器(樣品B)。
將樣品A和B的加速度傳感器設(shè)置在振動(dòng)器上，從而給它們施加20G的加速度，并且測(cè)量從它們輸出的電壓。不包括表示異常輸出的加速度傳感器，使加速度傳感器從1米的高度自由下落到100mm厚的木板上五次，在施加20G的加速度期間測(cè)量來(lái)自加速度傳感器的輸出，并且計(jì)數(shù)表示異常輸出的加速度傳感器的數(shù)量。當(dāng)加速度傳感器從上述高度自由下落時(shí)，大約1500-2000G的沖擊施加于加速度傳感器上，并且加速度傳感器元件的柔性可變形部分與IC芯片的后表面碰撞。
在自由下落之前測(cè)量加速傳感器時(shí)，三片樣品A和一片樣品B表示異常輸出。通過(guò)拆卸加速度傳感器和觀察，證實(shí)了在三片樣品A中的兩片中，硅破裂碎片進(jìn)入了加速度傳感器元件的重體底面和保護(hù)殼內(nèi)底面之間。從形狀的比較認(rèn)識(shí)到，所述硅破裂碎片是從IC芯片的松動(dòng)切屑落下的。由于沒(méi)有向加速度傳感器施加過(guò)量沖擊，因此認(rèn)為硅破裂碎片是在組裝期間由于任何原因掉落的。認(rèn)為其余一片樣品A和一片樣品B是在組裝期間損壞了柔性可變形部分，而IC芯片的松動(dòng)切屑不是其原因。
通過(guò)下落沖擊施加于297片樣品A和299片樣品B之后(不包括初始的意外產(chǎn)品)，一片樣品A產(chǎn)生異常輸出，但是樣品B沒(méi)有產(chǎn)生異常輸出。從為了研究表示異常輸出的加速度傳感器的拆卸證實(shí)，硅破裂碎片是從IC芯片掉落的，并進(jìn)入到柔性可變形部分的頂面和IC芯片的后表面之間。進(jìn)入的硅破裂碎片的尺寸為20μm×18μm×170μm。傳感器設(shè)置成在柔性可變形部分的頂面和IC芯片的后表面之間存在15μm的間隙g1。認(rèn)為，當(dāng)施加的沖擊起作用而使重體向下運(yùn)動(dòng)并使該間隙擴(kuò)大時(shí)，硅破裂碎片進(jìn)入該間隙中并留在那里。研究沒(méi)有表明硅破裂碎片的落下是由沖擊時(shí)與柔性可變形部分的碰撞引起的還是僅由沖擊引起的。從結(jié)果證實(shí)了IC芯片的松動(dòng)切屑是使用加速度傳感器時(shí)發(fā)生的問(wèn)題的原因之一。由于裝有具有松動(dòng)切屑的IC芯片的297片加速度傳感器中的一片有問(wèn)題，因此問(wèn)題出現(xiàn)比例是1/297。
根據(jù)例1和例2的結(jié)果，可以如下推測(cè)具有由產(chǎn)品運(yùn)輸之后松動(dòng)切屑從IC芯片上掉落引起的問(wèn)題的加速度傳感器的數(shù)量。在不考慮研磨跡線角度而制造的100,000片IC芯片當(dāng)中，側(cè)脊上的切屑出現(xiàn)比例為12.4％。如上所述，松動(dòng)切屑與所有切屑的比例為11.1％，并且在使用加速度傳感器期間由松動(dòng)切屑的掉落而引起的問(wèn)題的出現(xiàn)比例為1/297＝0.33％。然后，100000片×12.4％×11.1％×0.33％等于4.5片。這意味著，在具有不考慮研磨跡線角度而制造的IC芯片的100,000片常規(guī)加速度傳感器當(dāng)中，存在4.5片產(chǎn)生問(wèn)題的風(fēng)險(xiǎn)。相比較，通過(guò)使用根據(jù)本發(fā)明的IC芯片可以使得使用期間由松動(dòng)切屑引起的問(wèn)題的出現(xiàn)比例幾乎變?yōu)榱悖渲懈鶕?jù)本發(fā)明的IC芯片調(diào)整了IC芯片中研磨跡線與切割方向所成的角度，并且可以獲得更可靠的加速度傳感器。利用與加速度傳感器相同的方式，可以研究壓力傳感器和陀螺傳感器，并且它們的結(jié)果與加速度傳感器幾乎相同。
例3圖5A和5B以透視圖的方式表示了用于例3的加速度傳感器的加速度傳感器元件。圖5A中，IC芯片24’固定在加速度傳感器元件20上，矩形IC芯片24’的三個(gè)側(cè)脊用粘合劑7’粘合到支撐框上。在IC芯片24’的頂表面上形成IC電路，并利用與圖1所示相同方式來(lái)研磨IC芯片24’的后表面(面向加速度傳感器元件20的表面)以具有預(yù)定厚度，并且研磨跡線與側(cè)脊53上的垂直線成15-30度角。研磨跡線與垂直線成15-30度角的側(cè)脊53上沒(méi)有切屑，如在例1中所解釋的。由于垂直于側(cè)脊53的側(cè)脊54具有與垂直線成75-60度角的研磨跡線，因此側(cè)脊54示出5-6％的松動(dòng)切屑出現(xiàn)比例，如從圖2的曲線明顯看出的。包括示出5-6％的松動(dòng)切屑出現(xiàn)比例的兩個(gè)側(cè)脊54的三個(gè)側(cè)脊用粘合劑7’粘合，以便利用粘合劑來(lái)固定側(cè)脊54上的松動(dòng)切屑，并且在制造和使用期間松動(dòng)切屑將不會(huì)掉落。
在圖5B中，IC芯片24”被支撐在加速度傳感器元件20上，使得矩形IC芯片24”的兩個(gè)側(cè)脊54通過(guò)粘合劑7”粘合到加速度傳感器元件的支撐框上。IC芯片24”在其后表面上具有與側(cè)脊53上的垂直線成15-30度角的研磨跡線，這與上述的IC芯片24’相同。側(cè)脊53沒(méi)有切屑。由于研磨跡線與垂直于側(cè)脊53的側(cè)脊54上的垂直線成75-60度角，因此側(cè)脊54上的松動(dòng)切屑出現(xiàn)比例為5-6％。但是，由于通過(guò)粘合劑7”將側(cè)脊54粘合到支撐框上，因此在傳感器的制造和使用期間，都沒(méi)有松動(dòng)切屑從側(cè)脊上掉落的風(fēng)險(xiǎn)。
在例3的加速度傳感器中，可以使意外出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)小于例2的加速度傳感器。
權(quán)利要求
1.一種位移檢測(cè)器件，包括位移檢測(cè)元件，其具有將通過(guò)外力而變形的柔性可變形部分，并測(cè)量所述柔性可變形部分的位移以發(fā)射檢測(cè)信號(hào)；IC芯片，其具有用于電處理來(lái)自位移檢測(cè)元件的檢測(cè)信號(hào)的電子電路，并設(shè)置成使得IC芯片的后表面面向所述柔性可變形部分，并與所述柔性可變形部分具有預(yù)定間隙，從而機(jī)械地防止所述柔性可變形部分過(guò)度變形；以及安裝所述位移檢測(cè)元件和IC芯片的保護(hù)殼；其中，所述IC芯片的后表面具有與IC芯片的側(cè)脊上的垂直線成0-45度角的研磨跡線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的位移檢測(cè)器件，其中，所述IC芯片的后表面上的研磨跡線與IC芯片的側(cè)脊上的垂直線成10-45度角。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的位移檢測(cè)器件，其中，所述IC芯片是矩形的，所述IC芯片的后表面上的研磨跡線與矩形IC芯片的側(cè)脊之一上的垂直線成0-45度角，以及垂直于所述側(cè)脊之一的側(cè)脊通過(guò)粘合劑粘合到所述位移檢測(cè)元件上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的位移檢測(cè)器件，其中，所述IC芯片的后表面上的研磨跡線與所述矩形IC芯片的側(cè)脊之一上的垂直線成10-45度角。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的位移檢測(cè)器件，其中，所述IC芯片是矩形的，所述IC芯片的后表面上的研磨跡線與所述矩形IC芯片的側(cè)脊上的垂直線成0-20度角。
全文摘要
在具有用于調(diào)整板的IC芯片的位移檢測(cè)器件中，在組裝或使用該器件期間，硅破裂碎片可能會(huì)從松動(dòng)切屑上掉落，并影響位移檢測(cè)器件的性能。通過(guò)設(shè)置芯片的IC芯片晶片上的研磨跡線與IC芯片的側(cè)脊上的垂直線所成的角度小于45度，更優(yōu)選為10－45度，可以減少I(mǎi)C芯片的側(cè)脊上的切屑，包括松動(dòng)切屑?？杀苊馐褂迷趥?cè)脊上具有松動(dòng)切屑的IC芯片用于調(diào)整板，并且可以提供高度可靠的位移檢測(cè)器件。
文檔編號(hào)H01L29/84GK1936591SQ20061015422
公開(kāi)日2007年3月28日 申請(qǐng)日期2006年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月16日
發(fā)明者高田良晶, 落合秀行, 西野慶一, 齋藤正勝 申請(qǐng)人:日立金屬株式會(huì)社