JP2002217422A - 半導体物理量センサ - Google Patents

半導体物理量センサ

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低コスト、高精度、高信頼性、耐ノイズ性能
が高い半導体物理量センサを実現する。 【解決手段】 半導体チップ内部２１でグランドにプル
ダウンされているパッド、、をグランド用パッド
に近い側に配置し、かつチップ内部２１で電源にプル
アップされているパッド，を電源用パッドに近い
側に配置する。所定の出力が得られるようにデジタルト
リミングを行った後のデジタル入出力パッドのうち、プ
ルダウンされているパッド、、とグランド用パッ
ドとが、内部露出部２４、ワイヤー２６、グランド接
続用外部配線２９を介して、チップ外でグランド端子に
電気的に接続され、かつ、プルアップされているパッド
，と電源用パッドとが、内部露出部２４、ワイヤ
ー２６、電源接続用外部配線２８を介して、チップ外で
電源端子に電気的に接続される。パッケージ上で各端子
同士を電気的に接続しても、実装基板上で電気的に接続
してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用、医療
用、産業用などの圧力センサや加速度センサなどの半導
体物理量センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、自動車の様々な制御システムの高
度化が進むことによる車内システムからのノイズや、高
度情報化社会の発展によって通信に使われる電波・電磁
波などが高出力化・領域拡大することによる車外からの
ノイズが益々増えている。したがって、自動車内部で使
われる電子部品への耐ノイズ性の高性能化の要求が厳し
くなっている。更に、圧力センサや加速度センサなどの
センサ類は、微小信号を増幅する構成が多いため、ノイ
ズの影響を受けやすい。このような事情は、医療用、産
業用などのセンサ類においても同様である。
【０００３】具体的にノイズによるセンサへの障害とし
ては、静電気による素子破壊、過電圧による素子破壊、
放射・伝播ノイズによるセンサ信号の誤動作などがあ
り、これらの障害を防ぐための対策が必要である。
【０００４】放射・伝播ノイズ対策として、これまでの
圧力センサは、図７に示すような構造をしていた。この
圧力センサでは、金属のＣＡＮ形状の金属キャップ６４
により外部からの放射ノイズを遮断することで、ガラス
台座６２上に搭載された圧力センサチップ６１にそのノ
イズが影響しないように対策し、更には１〜１０ｎＦ程
度の貫通コンデンサ６６などを端子部分（圧力導入パイ
プ６３、金属ステム６５）に搭載して、その端子からの
伝播ノイズを除去していた。
【０００５】しかしながら、このようなＣＡＮタイプパ
ッケージからなる従来構造では、金属キャップ６４や貫
通コンデンサ６６のコストが負担になり、センサのコス
トアップを招いていた。
【０００６】また、図８に示す従来の樹脂タイプパッケ
ージからなる圧力センサにおいては、樹脂製の外装ケー
スに金属板７４を埋め込んで、その金属板７４によりガ
ラス台座７２上の圧力センサチップ７１に対して放射ノ
イズを遮断したり、また外部基板７５上に貫通コンデン
サを搭載して端子（ソッケト７６）からの伝播ノイズを
除去していた。
【０００７】しかしながら、このようなケースの従来構
成においても、金属板７４や貫通コンデンサの部品点数
の増大によりコストアップを招いていた。
【０００８】更に、ＣＭＯＳプロセスで構成された圧力
センサ回路では、複数のデジタル調整端子が必要であっ
て、これらの端子は外部とワイヤボンディングなどによ
って接続されるケースがほとんどであるために、これら
の端子が外部ノイズの侵入経路となり、耐ノイズ性能を
悪化させる原因になっていた。
【０００９】本発明は、上述の課題を解決するためにな
されたもので、その目的は、比較的低コストで外来ノイ
ズに対する耐性を格段に向上させることのできる半導体
物理量センサを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明は、センサ回路からのアナログ量の
検出信号に対し、デジタルデータをＤ／Ａ変換してデジ
タルトリミングする半導体物理量センサにおいて、所定
の出力が得られるようにデジタルトリミングを行った後
のデジタル入出力パッドのうち、半導体チップ内部でグ
ランドにプルダウンされているパッドとグランド用パッ
ドとが前記半導体チップ外でグランド端子に電気的に接
続され、かつ、前記半導体チップ内部で電源にプルアッ
プされているパッドと電源用パッドとが前記半導体チッ
プ外で電源端子に電気的に接続されていることを特徴と
する。
【００１１】また、本発明の請求項２の半導体物理量セ
ンサは、所定の出力が得られるようにデジタルトリミン
グを行った後のデジタル入出力パッドのうち、前記半導
体チップ内部でプルダウンされているパッドとグランド
端子との接続、および前記半導体チップ内部でプルアッ
プされているパッドと電源端子との接続を、パッケージ
上で各端子同士を電気的に接続することで行われている
ことを特徴とする。
【００１２】また、本発明の請求項３の半導体物理量セ
ンサは、所定の出力が得られるようにデジタルトリミン
グを行った後のデジタル入出力パッドのうち、前記半導
体チップ内部でプルダウンされているパッドとグランド
端子との接続、および前記半導体チップ内部でプルアッ
プされているパッドと電源端子との接続が、実装基板上
で電気的に接続することで行われていることを特徴とす
る。
【００１３】また、本発明の請求項４の半導体物理量セ
ンサは、前記半導体チップ上のレイアウトとして、デジ
タル入出力パッドのうち、前記半導体チップ内部でプル
ダウンされているパッドをグランド用パッドに近い側に
配置し、かつ、前記半導体チップ内部でプルアップされ
ているパッドを電源用パッドに近い側に配置しているこ
とを特徴とする。
【００１４】ここで、前記半導体物理量センサは、半導
体歪ゲージ式の圧力センサまたは加速度センサであるこ
とを特徴とすることができる。
【００１５】上記目的を達成するため、請求項６の半導
体物理量センサの発明は、樹脂ケースおよび基板のいず
れかに半導体チップが台座を介して載置され、前記半導
体チップ内のプルダウンされる第１パッドとグランド用
パッドとが共に前記半導体チップの外部でグランドに電
気的に接続されることを特徴とする。
【００１６】ここで、前記半導体チップ内のプルアップ
される第２パッドと電源用パッドとが共に前記半導体チ
ップの外部で電源に電気的に接続されることを特徴とす
ることができる。
【００１７】上記目的を達成するため、請求項８の半導
体物理量センサの発明は、樹脂ケースおよび基板のいず
れかに半導体チップが台座を介して載置され、前記半導
体チップ内のプルアップされる第２パッドと電源用パッ
ドとが共に前記半導体チップの外部で電源に電気的に接
続されることを特徴とする。
【００１８】上記目的を達成するため、請求項９の半導
体物理量センサの発明は、リードフレームがインサート
成形される樹脂ケースに半導体チップが台座を介して載
置され、前記半導体チップのグランド用パッドおよびプ
ルダウンされる第１パッドが電気的に接続されるグラン
ド接続用外部配線と、前記半導体チップの電源用パッド
およびプルアップされる第２パッドが電気的に接続され
る電源接続用外部配線とが共に前記樹脂ケース内に形成
され、前記グランド接続用外部配線はグランド用リード
フレームに、前記電源接続用外部配線は電源用リードフ
レームにそれぞれ接続されることを特徴とする。
【００１９】ここで、前記グランド接続用外部配線およ
び前記電源接続用外部配線は、前記樹脂ケースの外部で
それぞれ対応するリードフレームに接続されることを特
徴とすることができる。
【００２０】また、前記グランド接続用外部配線と前記
グランド用リードフレームとが、また前記電源接続用外
部配線と前記電源用リードフレームとが、それぞれ一体
に形成されることを特徴とすることができる。
【００２１】上記目的を達成するため、請求項１２の半
導体物理量センサの発明は、基板にグランド接続用導体
パターン、電源接続用導体パターンおよび出力導体パタ
ーンが形成され、樹脂ケースに載置される半導体チップ
のグランド用パッドおよびプルダウンされる第１パッド
に対応するそれぞれのリードフレームが前記グランド接
続用導体パターンに接続され、前記半導体チップの電源
用パッドおよびプルアップされる第２パッドに対応する
それぞれのリードフレームが前記電源接続用導体パター
ンに電気的に接続され、前記半導体チップの出力用パッ
ドに対応する出力用リードフレームが出力導体パターン
に電気的に接続されることを特徴とする。
【００２２】（作用）上記構成により、本発明では、セ
ンサ回路からのアナログ量の検出信号に対し、デジタル
データをＤ／Ａ変換してデジタルトリミングする半導体
物理量センサの、ノイズ耐性を向上させることができ
る。また、本発明では、耐ノイズ性能の高い半導体物理
量センサをパッケージ上で実現できる。また、本発明で
は、耐ノイズ性能の高い半導体物理量センサを実装基板
上で実現できる。また、本発明では、耐ノイズ性能の高
い半導体物理量センサを容易に実現できる。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。
【００２４】（半導体物理量センサの半導体センサチッ
プの構成）図１は、後述の本発明の各実施形態に用いら
れる半導体物理量センサに用いる半導体センサチップの
構成を示す。図１において、半導体センサチップ１１
は、センサ部１２と（このセンサ部１２には例えば図示
していない圧力検出用のダイアフラム上に歪ゲージが形
成されている）、この歪ゲージの出力を処理する図示し
ていない処理回路と、パッド１３〜１７とが形成されて
いる。
【００２５】各パッド１３〜１７は、電源プルアップ形
ディジタルトリミング用パッド１３，電源プルダウン形
ディジタルトリミング用パッド１４，電源用パッド（Ｖ
ｃｃ）１５，センサ出力信号用パッド（Ｖｏｕｔ）１６
およびグランド用パッド（ＧＮＤ）１７である。半導体
センサチップ１１とともに、この半導体センサチップ１
１の外部で電源に接続するパッド群１８（パッド１３お
よび１５）と、半導体センサチップ１１の外部でグラン
ドに接続するパッド群１９（パッド１４および１７）と
が区分されている。
【００２６】半導体センサチップ１１内において、電源
にプルアップされる（ノーマリーハイ：normally high
）パッドは、電源プルアップ形ディジタルトリミング
用パッド１３である。また、グランドにプルダウンされ
る（ノーマリーロウ：normallylow）パッドは、電源プ
ルダウン形ディジタルトリミング用パッド１４である。
このように半導体センサチップ１１内で、電源プルアッ
プ形ディジタルトリミング用パッド１３，電源プルダウ
ン形ディジタルトリミング用パッド１４を、電源電圧、
グランド電位にそれぞれ電気的に接続してその電位を固
定することにより、耐ノイズ性能を向上することができ
る。
【００２７】半導体センサチップ１１内において、電源
プルアップ形ディジタルトリミング用パッド１３は電源
用パッド１５寄りに配置される。このようなパッドの配
置によって電源プルアップ形ディジタルトリミング用パ
ッド１３を電源用パッド１５とともに半導体センサチッ
プ１１の外部の図示していない電源接続用外部配線によ
り電源に電気的に接続することが容易となる。
【００２８】また、半導体センサチップ１１内で、電源
プルダウン形ディジタルトリミング用パッド１４はグラ
ンド用パッド１７寄りに配置される。このようなパッド
の配置によって電源プルダウン形ディジタルトリミング
用パッド１４をグランド用パッド１７とともに半導体セ
ンサチップ１１の外部の図示していないグランド接続用
外部配線によりグランド（ＧＮＤ）に電気的に接続する
ことが容易となる。
【００２９】上記のようなパッドの配置にすることで、
半導体センサチップ１１の外部での電気的な接続を容易
にし、外装部品の簡略化とコストダウンとを図ることが
できるとともに、外装工程の煩雑化を回避することがで
きる。また、上記パッド群１８，１９をそれぞれ上記の
電源接続用外部配線，グランド接続用外部配線にそれぞ
れ接続することにより、耐ノイズ性能をさらに向上する
ことができる。
【００３０】なお、図１中の丸数字は他の図との対応関
係を分かり易くするために付したもので、はグランド
用パッド（ＧＮＤ）、は電源用パッド（Ｖｃｃ）、
，，は電源プルダウン形ディジタルトリミング用
パッド、，は電源プルアップ形ディジタルトリミン
グ用パッド、はセンサ信号出力用パッド（Ｖｏｕｔ）
を表す。
【００３１】（第１の実施の形態）図２に本発明の第１
の実施形態の半導体物理量センサ２０の構成を示す。
【００３２】図２の半導体センサチップ２１は図１に示
す半導体センサチップ１１と同等のものである。半導体
センサチップ２１を収容した樹脂ケース２５内にグラン
ド接続用外部配線２９および電源接続用外部配線２８を
設け、これら接続用外部配線２８，２９を用いて半導体
センサチップ２１の外部でプルダウンおよびプルアップ
をする部分をグランド接続用導体２９あるいは電源接続
用導体２８にそれぞれ接続する例を示す。
【００３３】樹脂ケース２５には、片側４本両側で８本
のリードフレーム２７（２７−〜２７−で、例えば
「グランド用パッド」に対応するものを「２７−」
と表す）、グランド接続用外部配線２９および電源接続
用外部配線２８がインサート成形されている。２４はリ
ードフレーム２７が樹脂ケース２５を突抜けて樹脂ケー
ス２５内に露出した部分（以下、「内部露出部２４」と
言い、例えば「グランド用パッド」に対応するものを
「２４−」と表す）である。
【００３４】電源接続用外部配線２８は、樹脂ケース２
５内において半導体センサチップ２１に形成されたパッ
ドのうち電源に接続されるパッド，，の近傍に配
置される。
【００３５】グランド接続用外部配線２９は、樹脂ケー
ス２５内において半導体センサチップ２１に形成された
パッドのうちグランドに接続されるパッド，，，
の近傍に配置される。
【００３６】これら接続用外部配線２８，２９は、その
一部例えばそれぞれ両端部は樹脂ケース２５にモールド
されているとともに、いずれも各リードフレーム２７と
は絶縁されている。
【００３７】樹脂ケース２５の収容部には、半導体セン
サチップ２１を載置した図示していないガラス台座が接
着剤例えばエポキシ系接着剤、シリコーン系接着剤によ
り接着される。半導体センサチップ２１のそれぞれのパ
ッドは対応する各リードフレームの内部露出部２４に例
えばアルミニウムワイヤー２６によりワイヤーボンディ
ングされ電気的に接続される。
【００３８】半導体センサチップ２１のグランド用パッ
ドおよびグランドにプルダウンされる電源プルダウン
形ディジタルトリミング用パッド，，に対応する
内部露出部２４−，２４−，２４−は、それぞれ
グランド接続用外部配線２９にアルミニウムワイヤー２
６によりワイヤーボンディングされ電気的に接続され
る。
【００３９】半導体センサチップ２１の電源用パッド
および電源にプルアップされる電源プルアップ形ディジ
タルトリミング用パッド，に対応する内部露出部２
４−，２４−，２４−は、それぞれ電源接続用外
部配線２８にアルミニウムワイヤー２６によりワイヤー
ボンディングされ電気的に接続される。センサ出力はセ
ンサ出力信号用パッドに対応するリードフレーム２７
−から出力する。
【００４０】グランド接続用外部配線２９、電源接続用
外部配線２８およびリードフレーム２７の材料としては
例えばりん青銅、４２アロイ、鉄−ニッケルなどを用い
る。
【００４１】樹脂ケース２５は例えばエポキシ樹脂やＰ
ＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）などにより形成さ
れる。これらの樹脂は半導体センサチップ２１への熱応
力を小さくすることができる。
【００４２】半導体物理量センサ２０の動作は、電源用
リードフレーム２７−とグランド用リードフレーム２
７−との間に電源電圧を印加し、半導体センサチップ
２１のセンサ部２２で検出した例えば圧力を電気信号に
変換しその信号を処理回路で処理しパッドからリード
フレーム２７−を介して出力信号を出力する。
【００４３】ここで、半導体物理量センサ２０の出力の
調整について述べる。半導体センサチップ２１の各パッ
ド（８個）とこれに対応する各内部露出部２４をそれぞ
れワイヤーボンディングして電気的に接続した後で、半
導体物理量センサとして所定の出力が得られるよう、デ
ィジタルトリミング用のリードフレーム２７−〜２７
−から、半導体センサチップ２１に内蔵したＥＰＲＯ
Ｍ等に調整量を書き込んで電気的に調整を行なう。この
調整後、電源プルアップ形ディジタルトリミング用パッ
ドおよびを半導体センサチップ２１の外部で電源電
位に固定させるため、内部露出部２４−および２４−
を電源接続用外部配線２８にワイヤーボンディングす
る。また、電源プルダウン形ディジタルトリミング用パ
ッド，およびを半導体センサチップ２１の外部で
グランド電位に固定させるため、内部露出部２４−，
２４−および２４−をグランド接続用外部配線２９
にワイヤーボンディングする。
【００４４】このような構成とすることにより、ディジ
タルトリミング用パッドの電位が、半導体センサチップ
２１の外部で電源電位、あるいはグランド電位に固定さ
れているため、ノイズを受けても各パッドの電位変動を
抑制することができ、半導体物理量センサ２０の誤動作
を防止することができる。
【００４５】さらに、グランド接続用外部配線２９につ
いてはグランド用のリードフレーム２７−と、また電
源接続用外部配線２８については電源用のリードフレー
ム２７−とそれぞれ一体化することは可能であり、こ
のように一体化をすることによって、誤動作の防止にさ
らに有効である。
【００４６】（第２の実施の形態）図３に本発明の第２
の実施形態の半導体物理量センサ３０を外装樹脂ケース
に収容する構成を示す。
【００４７】半導体物理量センサ３０は、図２で示す半
導体物理量センサ２０のうち電源接続用外部配線２８お
よびグランド接続用外部配線２９が樹脂ケース２５の内
部ではなく、樹脂ケース２５の外部に設けられたものに
相当するものである。（寸法上、組立上の制約などによ
り樹脂ケース２５内に電源接続用外部配線２８およびグ
ランド接続用外部配線２９を組み込めない場合における
例である。） すなわち、図３において、半導体物理量センサ３０は、
片側４本両側で８本のリードフレーム３７（３７−〜
３７−で、例えば「グランド用パッド」に対応する
ものを「３７−」と表す）がインサート成形された樹
脂ケース３５と、その収容部にガラス台座３２を介して
収容された半導体センサチップ３１と、この半導体セン
サチップ３１の各パッドと各リードフレーム３７の内部
露出部とをそれぞれ接続するワイヤー３６と、樹脂ケー
ス３５の外部でリードフレーム３７−，３７−およ
び３７−と接続する電源接続用外部配線３８と、樹脂
ケース３５の外部でリードフレーム３７−，３７−
，３７−および３７−と接続するグランド接続用
外部配線３９とである。
【００４８】電源接続用外部配線３８およびグランド接
続用外部配線３９は樹脂ケース３５の外側に設けられ、
この場合樹脂ケース３５の半導体センサチップ３１の搭
載面と反対側の面に沿って構成されている。接続用外部
配線３８、３９は樹脂ケース３５に接していても、接し
ていなくてもよい。
【００４９】ここで、半導体物理量センサ３０の出力の
調整について述べる。半導体センサチップ３１の各パッ
ドとこれに対応するリードフレーム３７の各内部露出部
とをそれぞれワイヤーボンディングして電気的に接続し
た後で、半導体物理量センサとして所定の出力が得られ
るよう、ディジタルトリミング用のリードフレーム３７
−〜３７−から、半導体センサチップ３１に内蔵し
たＥＰＲＯＭ等に調整量を書き込んで電気的に調整を行
なう。この調整後、電源プルアップ形ディジタルトリミ
ング用パッドおよびを樹脂ケース３５の外部で電源
電位に固定させるため、リードフレーム３７−，３７
−および３７−に電源接続用外部配線３８を電気的
に接続する。また、電源プルダウン形ディジタルトリミ
ング用パッド，およびを樹脂ケース３５の外部で
グランド電位に固定させるため、リードフレーム３７−
，３７−，３７−および３７−にグランド接続
用外部配線３９を電気的に接続する。
【００５０】図３において、外装樹脂ケース３４にコネ
クタ端子７０（電源端子、グランド端子、出力端子）が
インサート成形されているとともに、樹脂ケースの収容
部、およびこの場合においては圧力を導入する導入孔１
００が設けられている。この外装樹脂ケース３４は機械
的強度を持たすため、例えばナイロン系樹脂、ＰＢＴ
（ポリブチレンテレフタレート）などで形成される。ま
た、コネクタ端子７０はりん青銅、４２アロイあるいは
鉄−ニッケルなどを用いる。
【００５１】樹脂ケース３５が外装樹脂ケース３４の収
容部に接着剤、例えばシリコーン系接着剤やエポキシ系
接着剤などで接着され、樹脂ケース３５内の半導体セン
サチップ３１は導入孔１００に対向している。
【００５２】樹脂ケース３５のリードフレーム３７のう
ち、半導体センサチップ３１のグランド用パッドにワ
イヤーボンディングで接続されたリードフレーム３７−
はコネクタ端子７０の電源端子に、同様に電源用パッ
ドに接続されたリードフレーム３７−はコネクタ端
子７０のグランド端子に、また同様にセンサ信号出力用
パッドに接続されたリードフレーム３７−はコネク
タ端子７０の出力端子に、それぞれ接続される。
【００５３】外装樹脂蓋３３は外装樹脂ケース３４に接
着剤、例えばシリコーン系接着剤やエポキシ系接着剤な
どで接着される。
【００５４】コネクタ端子７０のうち、電源端子および
グランド端子の接続部分は、端子７０とリードフレーム
３７と接続用外部配線３８（あるいは３９）との三層で
あり、コネクタ端子７０の出力端子の接続部分は、出力
端子とリードフレーム３７との二層であり、その他の接
続部分は、リードフレーム３７と接続用外部配線３８
（あるいは３９）との二層である。これら接続部は、そ
れぞれハンダ付けあるいは溶接により接続される。
【００５５】このような構成とすることにより、ディジ
タルトリミング用パッドの電位が、半導体センサチップ
３１の外部で（樹脂ケース３５の外部でもある）、電源
電位あるいはグランド電位に固定されているため、ノイ
ズを受けても各パッドの電位変動ほ抑制することがで
き、半導体物理量センサ３０の誤動作を防止することが
できる。
【００５６】（第３の実施の形態）図４に本発明の第３
の実施形態の半導体物理量センサ４０を外装樹脂ケース
に収容する構成を示す。
【００５７】図４の半導体物理量センサ４０は、図３で
示す半導体物理量センサ３０と同等のものを用いる。
【００５８】すなわち、図４において、半導体物理量セ
ンサ４０は、片側４本両側で８本のリードフレーム４７
（４７−〜４７−で、例えば「グランド用パッド
」に対応するものを「４７−」と表す）がインサー
ト成形された樹脂ケース４５と、その収容部にガラス台
座４２を介して収容された半導体センサチップ４１と、
この半導体センサチップ４１の各パッドと各リードフレ
ーム４７の内部露出部とをそれぞれ接続するアルミニウ
ムワイヤー４６と、樹脂ケース４５の外部でリードフレ
ーム４７−，４７−および４７−を電気的に接続
する電源接続用外部配線４８と、樹脂ケース４５の外部
でリードフレーム４７−，４７−，４７−および
４７−を電気的に接続するグランド接続用外部配線４
９とである。
【００５９】電源接続用外部配線４８およびグランド接
続用外部配線４９は樹脂ケース４５の外側に設けられ、
この場合外装樹脂ケース４４に形成される。
【００６０】ここで、半導体物理量センサ４０の出力の
調整について述べる。半導体センサチップ４１の各パッ
ドとこれに対応するリードフレーム４７の各内部露出部
をそれぞれワイヤーボンディングして電気的に接続した
後で、半導体物理量センサとして所定の出力が得られる
よう、ディジタルトリミング用のリードフレーム４７−
〜４７−から、半導体センサチップ４１に内蔵した
ＥＰＲＯＭ等に調整量を書き込んで電気的に調整を行な
う。調整後、電源プルアップ形ディジタルトリミング用
パッドおよびを樹脂ケース４５の外部で電源電位に
固定させるため、リードフレーム４７−，４７−お
よび４７−に電源接続用外部配線４８を電気的に接続
する。また、電源プルダウン形ディジタルトリミング用
パッド，およびを樹脂ケース４５の外部でグラン
ド電位に固定させるため、リードフレーム４７−，４
７−，４７−および４７−にグランド接続用外部
配線４９を電気的に接続する。
【００６１】図４において、半導体物理量センサ４０を
外装樹脂ケース４４に収容する構成について述べる。外
装樹脂ケース４４には、コネクタ端子８０の電源端子と
電源接続用外部配線４８とを一体化した電源接続用導体
４８Ａ、コネクタ端子８０のグランド端子とグランド接
続用外部配線４９とを一体化したグランド接続用導体４
９Ａ、およびコネクタ端子８０の出力端子が、それぞれ
インサート成形されている。さらに、外装樹脂ケース４
４には、図３と同様に、樹脂ケースの収容部、および圧
力を導入する導入孔１１０が設けられている。また、接
続用導体４８Ａおよび４９Ａは、りん青銅、４２アロイ
あるいは鉄−ニッケルなどを用いる。
【００６２】樹脂ケース４５が外装樹脂ケース４４の収
容部に接着剤、例えばシリコーン系接着剤やエポキシ系
接着剤などで接着される。樹脂ケース４５内の半導体セ
ンサチップ４１は導入孔１１０に対向している。
【００６３】外装樹脂蓋４３は外装樹脂ケース４４に接
着剤、例えばシリコーン系接着剤やエポキシ系接着剤な
どで接着される。
【００６４】樹脂ケース４５のリードフレーム４７のう
ち、リードフレーム４７−とリードフレーム４７−
，４７−とは電源接続用外部導体４８Ａに接続さ
れ、同様にリードフレーム４７−とリードフレーム４
７−，４７−，４７−とはグランド接続用導体４
９Ａに接続され、さらに同様にリードフレーム４７−
は出力端子に接続され、これら接続部はそれぞれ接続用
外部導体４８Ａ（あるいは４９Ａ）と各リードフレーム
４７との二層であり、それぞれハンダ付けあるいは溶接
により接続される。
【００６５】このような構成とすることにより、ディジ
タルトリミング用パッドの電位が半導体センサチップ４
１の外部で（樹脂ケース４５の外部でもある）、電源電
位あるいはグランド電位に固定されているため、ノイズ
を受けても各パッドの電位変動を抑制することができ、
半導体物理量センサ４０の誤動作を防止することができ
る。
【００６６】（第４の実施の形態）図５に本発明の第４
の実施形態の半導体物理量センサ５０を基板に搭載する
構成を示す。
【００６７】図５の半導体物理量センサ５０は、図３で
示す半導体物理量センサ３０と同等のものを用いる。
【００６８】図５において（樹脂ケース５５内の半導体
センサチップ５１、ワイヤー５６、リードフレーム５７
の内部露出部は図示されていない）、半導体物理量セン
サ５０は、片側４本両側で８本のリードフレーム５７
（５７−〜５７−で、例えば「グランド用パッド
」に対応するものを「５７−」と表す）がインサー
ト成形された樹脂ケース５５と、その収容部にガラス台
座を介して収容された半導体センサチップ５１と、この
半導体センサチップ５１の各パッドと各リードフレーム
５７の内部露出部とをそれぞれ接続するアルミニウムワ
イヤー５６と、樹脂ケース５５の外部でリードフレーム
５７−，５７−および５７−と接続する電源接続
用導体５８Ａと、樹脂ケース５５の外部でリードフレー
ム５７−，５７−，５７−および５７−を接続
するグランド接続用導体５９Ａとである。
【００６９】電源接続用導体５８Ａおよびグランド接続
用導体５９Ａは、樹脂ケース５５の外側に設けられ、こ
の場合基板２００に形成される。
【００７０】図５において、基板２００（例えば、ガラ
スエポキシ樹脂基板、セラミック基板など）上に、電源
と電源接続用外部配線とを一体化した電源接続用導体５
８Ａ、グランドとグランド接続用外部配線とを一体化し
たグランド接続用導体５９Ａ、およびセンサ出力用導体
９０がそれぞれ所定のパターンに形成されている。基板
２００上のこれら電源接続用外部導体５８Ａ、グランド
接続用外部導体５９Ａおよびセンサ出力用導体９０に
は、樹脂ケース５５のそれぞれのリードフレーム５７に
対応する位置にスルーホール２１０が形成される。樹脂
ケース５５の各リードフレーム５７は折り曲げられ、基
板２００に形成されたスルーホール２１０に挿入されて
ハンダ付けされる。
【００７１】ここで、半導体物理量センサ５０の出力の
調整について述べる。半導体センサチップ５１の各パッ
ドとこれに対応するリードフレーム５７の各内部露出部
とをそれぞれワイヤーボンディングして電気的に接続し
た後に、半導体物理量センサ５０として所定の出力が得
られるよう、ディジタルトリミング用のリードフレーム
５７−〜５７−から、半導体センサチップ５１に内
蔵したＥＰＲＯＭ等に調整量を書き込んで電気的に調整
を行なう。調整後、電源プルアップ形ディジタルトリミ
ング用パッドおよびを樹脂ケース５５の外部で電源
電位に固定させるため、リードフレーム５７−，５７
−および５７−を基板２００に形成された電源接続
用外部配線５８Ａに電気的に接続する。また、電源プル
ダウン形ディジタルトリミング用パッド，および
を樹脂ケース５５の外部でグランド電位に固定させるた
め、リードフレーム５７−，４７−，４７−およ
び４７−を基板２００に形成されたグランド接続用外
部配線５９Ａに電気的に接続する。
【００７２】このような構成とすることにより、ディジ
タルトリミング用パッドの電位が半導体センサチップ５
１の外部で（樹脂ケース５５の外部でもある）、電源電
位あるいはグランド電位に固定されているため、ノイズ
を受けても各パッドの電位変動を抑制することができ、
半導体物理量センサ５０の誤動作を防止することができ
る。
【００７３】この例では、基板２００にスルーホール２
１０を設けたが、スルーホール２１０を設けずに各リー
ドフレーム５７の端部を曲げる等して各接続用導体５８
Ａ，５９Ａおよびセンサ出力用導体９０に電気的に接続
してもよい。
【００７４】（実施形態のセンサの特性）図６の（Ａ）
に従来の圧力センサのＥＭＩ試験電界強度（２００Ｖ／
ｍ）の結果を示し、同図の（Ｂ）に本発明を実施した圧
力センサのＥＭＩ試験電界強度（２００Ｖ／ｍ）の結果
を示す。
【００７５】図６から、本発明によれば、電界強度２０
０Ｖ／ｍの電界放射に対して、センサの出力変動値が２
０ｍＶ以内に大幅に抑制されることが確認され、本発明
により外来ノイズに対する耐性を格段に向上させること
ができたことが確認された。
【００７６】（他の実施の形態）なお、ここに示す実施
の形態においては、パッド数８個の半導体センサチップ
で、電源用パッドは１個のパッド、グランド用パッドは
１個のパッド、電源プルアップ形ディジタルトリミング
用パッド１３は２個のパッド、電源プルダウン形ディジ
タルトリミング用パッド１４は３個のパッドをそれぞれ
示しているが、これらのパッド数に限定されるものでは
ない。
【００７７】また、半導体センサチップは半導体歪ゲー
ジ式のものを例として示したが、これに限定されるもの
ではなく、静電容量式やカンチレバー式その他の各種の
半導体センサチップであってもよい。
【００７８】
【発明の効果】以上説明するように、本発明によれば、
例えば電界強度２００Ｖ／ｍの電界放射に対して、セン
サの出力変動値が２０ｍＶ以内に大幅に抑制されるとい
うように、外来ノイズに対する耐性を格段に向上させる
ことができる。また、本発明によれば、比較的低コスト
で、高精度、高信頼性の半導体物理量センサを得ること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の各実施形態に用いられる半導体センサ
チップのパッド配置構成を示す平面図である。
【図２】本発明の第１実施形態の半導体物理量センサの
構成を示す平面図である。
【図３】本発明の第２実施形態の半導体物理量センサの
構成を示す平面図（Ａ）および断面図（Ｂ）である。
【図４】本発明の第３実施形態の半導体物理量センサの
構成を示す平面図（Ａ）および断面図（Ｂ）である。
【図５】本発明の第４実施形態の半導体物理量センサの
構成を示す平面図である。
【図６】（Ａ）は本発明実施前の試験結果（電界強度２
００Ｖ／ｍ）を示すグラフであり、（Ｂ）は本発明の実
施後の試験結果（電界強度２００Ｖ／ｍ）を示すグラフ
である。
【図７】従来圧力センサの一例を示す断面図である。
【図８】従来の圧力センサの他の例を示す断面図であ
る。
【符号の説明】
１１，２１，３１，４１，５１ 半導体センサチップ １２，２２ センサ部 １３ 電源プルアップ形ディジタルトリミング用パッド １４ 電源プルダウン形ディジタルトリミング用パッド １５ 電源用パッド １６ センサ信号出力用パッド １７ グランド用パッド １８ 電源プルアップ形ディジタルトリミング用パッド
群 １９ 電源プルダウン形ディジタルトリミング用パッド
群 ２０，３０，４０，５０ 半導体物理量センサ ２４ 内部露出部（リードフレームの） ２５，３５，４５，５５ 樹脂ケース ２６，３６，４６，５６ アルミニウムワイヤー ２７，３７，４７，５７ リードフレーム ２８，３８，４８，５８ 電源接続用外部配線 ２９，３９，４９，５９ グランド接続用外部配線 ３２，４２ ガラス台座 ３３，４３ 外装樹脂蓋 ３４，４４ 外装樹脂ケース ４８Ａ，５８Ａ 電源接続用導体 ４９Ａ，５９Ａ グランド接続用導体 ７０，８０ コネクタ端子 ２００ 基板 ２１０ スルーホール グランド用パッド 電源用パッド ，， 電源プルダウン形ディジタルトリミング用
パッド ， 電源プルアップ形ディジタルトリミング用パッ
ド センサ信号出力用パッド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 芦野 仁泰 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (72)発明者 西川 睦雄 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (72)発明者 植松 克之 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 Ｆターム(参考） 2F055 AA40 BB20 CC02 DD04 EE13 FF11 FF38 GG12 GG25 HH05 4M112 AA01 AA02 BA01 CA03 CA08 CA12 CA13 CA15 EA02 EA14 FA08 GA01

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 センサ回路からのアナログ量の検出信号
    に対し、デジタルデータをＤ／Ａ変換してデジタルトリ
    ミングする半導体物理量センサにおいて、 所定の出力が得られるようにデジタルトリミングを行っ
    た後のデジタル入出力パッドのうち、半導体チップ内部
    でグランドにプルダウンされているパッドとグランド用
    パッドとが前記半導体チップ外でグランド端子に電気的
    に接続され、 かつ、前記半導体チップ内部で電源にプルアップされて
    いるパッドと電源用パッドとが前記半導体チップ外で電
    源端子に電気的に接続されていることを特徴とする半導
    体物理量センサ。
  2. 【請求項２】 所定の出力が得られるようにデジタルト
    リミングを行った後のデジタル入出力パッドのうち、前
    記半導体チップ内部でプルダウンされているパッドとグ
    ランド端子との接続、および前記半導体チップ内部でプ
    ルアップされているパッドと電源端子との接続を、パッ
    ケージ上で各端子同士を電気的に接続することで行われ
    ていることを特徴とする請求項１に記載の半導体物理量
    センサ。
  3. 【請求項３】 所定の出力が得られるようにデジタルト
    リミングを行った後のデジタル入出力パッドのうち、前
    記半導体チップ内部でプルダウンされているパッドとグ
    ランド端子との接続、および前記半導体チップ内部でプ
    ルアップされているパッドと電源端子との接続が、実装
    基板上で電気的に接続することで行われていることを特
    徴とする請求項１に記載の半導体物理量センサ。
  4. 【請求項４】 前記半導体チップ上のレイアウトとし
    て、デジタル入出力パッドのうち、前記半導体チップ内
    部でプルダウンされているパッドをグランド用パッドに
    近い側に配置し、かつ、前記半導体チップ内部でプルア
    ップされているパッドを電源用パッドに近い側に配置し
    ていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに
    記載の半導体物理量センサ。
  5. 【請求項５】 前記半導体物理量センサは、半導体歪ゲ
    ージ式の圧力センサまたは加速度センサであることを特
    徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の半導体物
    理量センサ。
  6. 【請求項６】 樹脂ケースおよび基板のいずれかに半導
    体チップが台座を介して載置され、 前記半導体チップ内のプルダウンされる第１パッドとグ
    ランド用パッドとが共に前記半導体チップの外部でグラ
    ンドに電気的に接続されることを特徴とする半導体物理
    量センサ。
  7. 【請求項７】 前記半導体チップ内のプルアップされる
    第２パッドと電源用パッドとが共に前記半導体チップの
    外部で電源に電気的に接続されることを特徴とする請求
    項６に記載の半導体物理量センサ。
  8. 【請求項８】 樹脂ケースおよび基板のいずれかに半導
    体チップが台座を介して載置され、 前記半導体チップ内のプルアップされる第２パッドと電
    源用パッドとが共に前記半導体チップの外部で電源に電
    気的に接続されることを特徴とする半導体物理量セン
    サ。
  9. 【請求項９】 リードフレームがインサート成形される
    樹脂ケースに半導体チップが台座を介して載置され、 前記半導体チップのグランド用パッドおよびプルダウン
    される第１パッドが電気的に接続されるグランド接続用
    外部配線と、前記半導体チップの電源用パッドおよびプ
    ルアップされる第２パッドが電気的に接続される電源接
    続用外部配線とが共に前記樹脂ケース内に形成され、 前記グランド接続用外部配線はグランド用リードフレー
    ムに、前記電源接続用外部配線は電源用リードフレーム
    にそれぞれ接続されることを特徴とする半導体物理量セ
    ンサ。
  10. 【請求項１０】 前記グランド接続用外部配線および前
    記電源接続用外部配線は、前記樹脂ケースの外部でそれ
    ぞれ対応するリードフレームに接続されることを特徴と
    する請求項９に記載の半導体物理量センサ。
  11. 【請求項１１】 前記グランド接続用外部配線と前記グ
    ランド用リードフレームとが、また前記電源接続用外部
    配線と前記電源用リードフレームとが、それぞれ一体に
    形成されることを特徴とする請求項９または１０に記載
    の半導体物理量センサ。
  12. 【請求項１２】 基板にグランド接続用導体パターン、
    電源接続用導体パターンおよび出力導体パターンが形成
    され、 樹脂ケースに載置される半導体チップのグランド用パッ
    ドおよびプルダウンされる第１パッドに対応するそれぞ
    れのリードフレームが前記グランド接続用導体パターン
    に接続され、 前記半導体チップの電源用パッドおよびプルアップされ
    る第２パッドに対応するそれぞれのリードフレームが前
    記電源接続用導体パターンに電気的に接続され、 前記半導体チップの出力用パッドに対応する出力用リー
    ドフレームが出力導体パターンに電気的に接続されるこ
    とを特徴とする半導体物理量センサ。
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