传感器装置以及传感器装置的制造方法制造方法及图纸

提供将具有接触感知面的传感器构造部(300)和处理该传感器构造部的传感器信号的信号处理LSI部(420)封装化的技术。传感器构造部(300)具有接触感知面和传感器电极(320、330)。在半导体基板(400)中制作有信号处理用集成电路(420)。通过粘结层(500)将传感器构造部(300)和半导体基板(400)接合，由此将传感器装置(200)单片化。传感器电极(320、330)和集成电路(420)在传感器装置(200)的内侧被封闭，并且传感器电极(320、330)和集成电路(420)的外部端子经由半导体基板(400)的侧面被引出到半导体基板(400)的背面。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及。
技术介绍
近年，类人机器人的开发正在进行。类人机器人被要求实现与人接触、或者自主地回避障碍物、或者把持对象物并使其移动等高度的动作。由于实现这样的动作需要触觉，因此正在研究在机器人的手或者表面全体上设置触觉传感器(例如，专利文献I至专利文献6)。 以往的触觉传感器系统主要采用网型构造。例如，在两片电极板上的每个上形成多根电极布线。通过以使相互的电极布线正交的方式将电极板相向配置，来形成网状布线。在两片电极板之间夹持压敏导电部件或者在电极布线的各交点上配置触觉传感器元件。各触觉传感器元件将由与对象物接触而引起的压力变化或温度变化转换成与这些变化量相应的电信号变化。控制部与各电极布线连结，并对多个触觉传感器元件进行集中管理。即，控制部依次地选择各触觉传感器元件从而对各传感器的传感器值进行采样。在控制部中，集聚来自触觉传感器元件的电信号来进行数据处理。通过定期地重复这样的采样动作，来检测机器人是否与对象物接触，并进一步检测哪个传感器与对象物接触。由此，能够感知机器人在哪个位置以多大程度的强度与对象物接触。在先技术文献专利文献专利文献I :日本专利文献特开2006-337315号公报；专利文献2 :日本专利文献特开2007-10482号公报；专利文献3 日本专利文献特开2007-285784号公报；专利文献4 :日本专利文献特开2007-78382号公报；专利文献5 :日本专利文献特开2006-287520号公报；专利文献6 :日本专利文献特开2006-281347号公报；专利文献7 :日本专利文献专利第03621093号公报。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题以往的触觉传感器系统中存在如下的问题。在专利文献I至专利文献6所公开的技术中，控制部为主机而集中地管理多个触觉传感器元件，并依次地选择各触觉传感器元件从而对各传感器的传感器值进行采样。在这样的构成的情况下，存在随着传感器数量的增加而控制部的处理负担变得非常大的问题。另外，随着传感器数量的增加，采样间隔变长。因此，不能避免响应速度降低导致反应迟钝的情况，而这对于机器人的触觉传感器系统是致命的问题。另外，考虑在机器人的体表面全体上配置多个触觉传感器，触觉传感器和控制部之间的布线量非常大。因此，在实际中将多个触觉传感器安装在期望的位置是相当困难的，并且多个触觉传感器的维护和故障的修理也非常困难。另外，由于触觉传感器和控制部之间的布线为长距离布线，所以因噪声使得传感器信号劣化的危险性很高。 在此，也可以考虑将传感器构造部和信号处理部组装到各个触觉传感器中。并且，也可以考虑通过信号处理部对来自传感器构造部的传感器信号进行读出放大并且执行数字处理。因此，需要将传感器构造部和信号处理部一体化的技术。例如，日本专利文献专利第03621093号公报(专利文献7)中公开了称作蛤壳(Shell Case)的封装技术。在该专利第03621093号公报中，设备芯片的上下被玻璃板夹持，并且设备芯片的侧面用树脂包围。通过这种构造，能够可靠地实现多个晶片的贴合，并且设备芯片将被玻璃板牢固地保护。然而，在专利第03621093号公报的技术中，设备芯片的上下必须与玻璃密接。因此，例如，产生不能应用于诸如压敏传感器或温度传感器这样的必须与检测对象接触的触觉传感器的问题。由于上述的状况，非常需要将具有接触感知面的传感器构造部和处理该传感器信号的信号处理LSI部封装化的技术。用于解决问题的手段本专利技术的传感器装置包括传感器装置，包括传感器构造部，所述传感器构造部在露出到外部的一面具有与检测对象直接接触的接触感知面，并且在位于与所述接触感知面相反侧的另一面侧具有感应所述接触感知面的变化而输出模拟传感器信号的传感器电极；半导体基板，在所述半导体基板中内置有对所述模拟传感器信号进行信号处理的信号处理用集成电路；以及粘结层，所述粘结层被配置在所述传感器构造部的另一面与所述半导体基板之间，以使所述传感器构造体和所述半导体基板贴合，所述传感器装置通过在所述传感器电极和所述集成电路以使所述粘结层位于它们之间的方式相对的状态下所述传感器构造部和所述半导体基板被层叠而被单片化，所述传感器装置的特征在于，所述传感器电极和所述集成电路被密封在传感器装置的内侧，并且所述传感器电极和所述信号处理用集成电路中的至少一者的外部端子经由所述半导体基板的侧面被引出到所述半导体基板的背面。一种本专利技术的传感器装置的制造方法，其特征在于，在构成传感器构造部的晶片的背面上设置传感器电极，制作组装了信号处理用的集成电路的半导体基板，在所述传感器电极和所述集成电路相对的状态下，使用粘结层将所述传感器构造部和所述半导体基板接合，蚀刻所述半导体基板的背面，并通过从所述半导体基板的背面进行的半切割，使所述传感器电极的布线取出部和所述集成电路的电极取出部在所述半导体基板的背面侧 露出，从半导体基板的由所述蚀刻和所述半切割形成的斜面至半导体基板的背面设置引出布线，将所述传感器电极和所述信号处理用集成电路的外部端子经由所述半导体基板的侧面引出到所述半导体基板的背面。附图说明图I是示出将触觉传感器系统应用于机器人的手的情况的图；图2是示出在总线上配置了多个传感器装置的情况的图；图3是从表面侧观察传感器装置的立体图；图4是从背面侧观察传感器装置的立体图；图5是传感器装置的剖面图；图6是示出在第一实施方式中传感器装置的制造工序的图；图7是示出在第一实施方式中传感器装置的制造工序的图；图8是示出在第一实施方式中传感器装置的制造工序的图；图9是示出在第一实施方式中传感器装置的制造工序的图；图IOA是示出在第一实施方式中传感器装置的制造工序的图；图IOB是示出在第一实施方式中传感器装置的制造工序的图；图IOC是示出在第一实施方式中传感器装置的制造工序的图；图IOD是示出在第一实施方式中传感器装置的制造工序的图；图IOE是示出在第一实施方式中传感器装置的制造工序的图；图IOF是示出在第一实施方式中传感器装置的制造工序的图；图IOG是示出在第一实施方式中传感器装置的制造工序的图；图IOH是示出在第一实施方式中传感器装置的制造工序的图；图11是示出在第一实施方式中传感器装置的制造工序的图；图12是示出在第一实施方式中传感器装置的制造工序的图；图13是示出在第一实施方式中传感器装置的制造工序的图；图14A是示出保护膜的开口模式的图；图14B是用于说明使槽交叉时的缺点的图15是示出第一实施方式中传感器装置的制造工序的图；图16是示出第一实施方式中传感器装置的制造工序的图；图17是示出第一实施方式中传感器装置的制造工序的图；图18是示出第一实施方式中传感器装置的制造工序的图；图19是示出第一实施方式中传感器装置的制造工序的图；图20是示出第一实施方式中传感器装置的制造工序的图；图21是示出第一实施方式中传感器装置的制造工序的 图22是以分解后的状态示出第二实施方式的结构的图；图23A是示出第二实施方式的制造工序的图；图23B是示出第二实施方式的制造工序的图；图23C是示出第二实施方式的制造工序的图；图23D是示出第二实施方式的制造工序的图；图23E是示出第二实施方式的制造工序的图；图23F是示出第二实施方式的制造工序的图；图23G是示出第二实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.10.14 JP PCT/JP2009/0053611.一种传感器装置，包括 传感器构造部，所述传感器构造部在露出到外部的一面具有与检测对象直接接触的接触感知面，并且在位于与所述接触感知面相反侧的另一面侧具有感应所述接触感知面的变化而输出模拟传感器信号的传感器电极； 半导体基板，在所述半导体基板中内置有对所述模拟传感器信号进行信号处理的信号处理用集成电路；以及 粘结层，所述粘结层被配置在所述传感器构造部的另一面与所述半导体基板之间，以使所述传感器构造体和所述半导体基板贴合， 所述传感器装置通过在所述传感器电极和所述集成电路以使所述粘结层位于它们之间的方式相对的状态下所述传感器构造部和所述半导体基板被层叠而被单片化， 所述传感器装置的特征在于， 所述传感器电极和所述集成电路被密封在传感器装置的内侧，并且所述传感器电极和所述信号处理用集成电路中的至少一者的外部端子经由所述半导体基板的侧面被引出到所述半导体基板的背面。2.如权利要求I所述的传感器装置，其特征在于， 所述粘结层为BCB (苯并环丁烯，Benzocyclobutene)。3.如权利要求I或2所述的传感器装置，其特征在于， 所述传感器电极和所述信号处理用集成电路的外部端子经由所述半导体基板的侧面被引出到所述半导体基板的背面，并且 用于取出所述传感器电极的布线的切入的切入深度比用于取出所述集成电路的电极的切入的切入深度深。4.如权利要求3所述的传感器装置，其特征在于， 在所述半导体基板的背面上，取出所述传感器电极的布线的方向与取出所述集成电路的电极的方向正交。5.如权利要求I至4中任一项所述的传感器装置，其特征在于， 所述传感器装置具有 设置在所述传感器构造部的背面上的一个传感器电极；以及 设置在所述粘结层之上的另一个传感器电极， 在两片传感器电极相对的状态下，所述传感器构造部和所述半导体基板通过所述粘结层被接合。6.如权利要求5所述的传感器装置，其特征在于， 所述粘结层中设有通孔，并且 所述另一个传感器电极经由所述通孔与所述集成电路的电极连接。7.如权利要求I至6中任一项所述的传感器装置，其特征在于， 所述传感器装置具有 设置在所述传感器构造部的背面上的一个传感器电极；以及 设置在玻璃基板的一面上的另一个传感器电极， 在两片传感器电极相对的状态下，所述传感器构造部和所述玻璃基板被接合，并且 所述玻璃基板和所述半导体基板通过设置在所述玻璃基板的另一面上的粘结层被接合。8.如权利要求7所述的传感器装置，其特征在于， 具有陶瓷基板以取代所述玻璃基板。9.如权利要求I至8中任一项所述的传感器装置，其特征在于， 所述传感器电极的布线取出部和所述集成电路的电极取出部设置于从背面观察所述半导体基板时在所述半导体基板的侧面非连续地形成的孔或者在所述半导体基板的侧面形成的凹陷中。10.一种传感器装置，其特征在于， 在所述半导体基板的侧端面通过取出布线或外部端子进行传感器电极和集成电路的连接。11.如权利要求I至10中任一项所述的传感器装置，其特征在于， 将所述粘结层的厚度设为IOym以上来作为减小所述传感器电极和所述集成电路之间的寄生电容的手段。12.如权利要求I至11中任一项所述的传感器装置，其特征在于， 所述接触感知面与检测对象接触来将接触压力或热传递到所述传感器电极， 所述传感器构造部检测力、接触力、接触压力或热。...

【专利技术属性】
技术研发人员：田中秀治，江刺正喜，室山真德，松崎荣，卷幡光俊，野野村裕，藤吉基弘，中山贵裕，山口宇唯，山田整，
申请(专利权)人：国立大学法人东北大学，丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：