JP2008101980A - 容量式半導体センサ装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】センサチップを回路チップに対してバンプを介してフリップチップ接続するものにあって、それらの接合強度を高める。
【解決手段】センサチップ１２を回路チップ１３に対しフェースダウン状態とし、４個のバンプ２９により接続する。このとき、センサチップ１２と回路チップ１３との間に、バンプ２９に加えて、両者の機械的な接続を行う８個のダミーバンプ３１を設ける。ダミーバンプ３１（ダミーパッド２３）を、第１〜第４の仮想線Ｌ１〜Ｌ４が形成する仮想四角形の各頂点部に４個配置すると共に、第３の仮想線Ｌ３に沿って、各頂点と第３の電極パッド２１との中間点に位置して２個、第４の仮想線Ｌ４に沿って、各頂点と第４の電極パッド２２との中間点に位置して２個配置する。各バンプ２９及び各ダミーバンプ３１の、原点ＯからのＸ軸方向の距離の総和ΣＸと、原点ＯからのＸ軸方向の距離の総和ΣＹとの関係が、ΣＸ＞ΣＹとなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば加速度センサやヨーレートセンサ等の、力学量を静電容量の変化として検出する容量式半導体センサ装置に関する。
この種の容量式半導体センサ装置、例えば自動車のエアバッグ用の半導体加速度センサとして、加速度検出部を有するセンサチップを、信号処理回路を有する回路チップ上に実装し、さらに、前記回路チップを、セラミック基板からなるパッケージ内に実装するようにしたいわゆるスタック構造を備えたものが供されている。この場合、従来では、センサチップと回路チップとの電気的接続、及び、回路チップとパッケージ側との電気的接続が、夫々ボンディングワイヤによりなされるようになっていた。
これに対し、近年では、ボンディングワイヤを用いることに代えて、センサチップと回路チップとの間、及び、回路チップとパッケージとの間をバンプにより接続することが提案されている（例えば特許文献１参照）。
具体的には、図１０に示すように、センサチップ１は回路チップ２に対しフェースダウン状態とされ、センサチップの各電極パッド１ａと回路チップ２の各電極パッドとの間がバンプ３により接続される。このとき、４個のバンプ３（各電極パッド１ａ）は、センサチップ１の各辺の中央部に配置される。そして、そのマルチチップモジュールの状態で、回路チップ２がパッケージ４に対しフェースダウン状態とされ、回路チップ２の各電極パッド２ａとパッケージ４に設けられた各電極リードとの間がバンプ５より接続される。
特開２００４−２７１３１２号公報
上記した特許文献１の構成によれば、センサチップ１と回路チップ２との間の電気的接続部（バンプ３）相互間における寄生容量による悪影響を防止して特性の向上を図ることができ、しかも、実装作業性の向上や、チップの設計の自由度を高めることができるといったメリットを得ることができる。ところが、その後の本発明者らの研究によれば、次のような点で改善の余地が残されていることが判明した。
即ち、センサチップ１と回路チップ２との間は、４個のバンプ３によって電気的及び機械的に接続されているが、機械的接合箇所が、４箇所のみであるため、衝撃に比較的弱く、高い衝撃が加えられると、バンプ３部分が損傷し、ひどい場合バンプ３の破損を招く虞があった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、センサチップを回路チップに対してバンプを介してフリップチップ接続するようにしたものにあって、センサチップと回路チップとの接合強度を高めることができる容量式半導体センサ装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明の容量式半導体センサ装置は、センサチップを回路チップに対してバンプを介してフリップチップ接続するようにしたものにあって、センサチップと回路チップとの間に、前記バンプに加えて、両者の機械的な接続を行うダミーバンプを設けたところに特徴を有する（請求項１の発明）。
これによれば、センサチップと回路チップとの間の機械的な接続を行うダミーバンプを設けたことにより、バンプによる接続箇所をその分だけ多くすることができ、接合強度を高めることができる。また、センサチップと回路チップとのバンプによる接続と、ダミーバンプによる接続とは一括して行うことができるので、ダミーバンプを設けるための別途の作業工程を設けずとも済ませることができる。
ところで、上記構成においては、センサチップは、回路チップに対し、バンプ及びダミーバンプ部分で拘束される（拘束力を受ける）ことになる。他方、センサチップは、使用時に熱応力を受けること等に起因して、多少なりとも反り変形が生ずる事情がある。この場合、一方向の検出軸を有する力学量検出部を有するセンサチップにあっては、その反りが、検出軸方向に生ずると、出力が大きく変動してしまい、検出精度の低下を招いてしまうことになる。これに対し、センサチップの反り変形が検出軸と直交する方向に生じた場合には、出力に対する影響は比較的小さいものとなる。
そこで、本発明では、熱応力に起因するセンサチップの反り変形の発生が避けられないものであるとしても、その反り変形が、検出軸方向でなくそれとは直交する方向に極力生ずるように、以下のようにして、バンプ及びダミーバンプの配置の工夫を施すことができる。
即ち、前記センサチップの力学量検出部の中心を原点Ｏとし、前記検出軸方向をＹ軸方向、それと直交する方向をＸ軸方向としたときに、前記各バンプ及び各ダミーバンプの、前記原点からのＸ軸方向の距離の総和ΣＸと、前記原点からのＸ軸方向の距離の総和ΣＹとの関係が、ΣＸ＞ΣＹとなるように、バンプ及びダミーバンプを配置することができる（請求項２の発明）。
これによれば、バンプ及びダミーバンプの位置が、原点ＯからＹ軸方向に比較的近く、原点ＯからＸ軸方向に比較的遠くなり、センサチップにおける、原点Ｏを挟んだバンプ及びダミーバンプによる拘束位置が、全体として、Ｙ軸（検出軸）方向には間隔が比較的短く、Ｘ軸方向にはそれに比べて長く離れた状態となる。従って、Ｘ軸方向に関する反り変形の余地が大きくなり、反り変形は、Ｙ軸方向に比べてＸ軸方向に生じやすくなる。
より具体的には、前記バンプとして、原点Ｏを挟んだＹ軸上の２箇所に位置する第１，第２バンプと、原点Ｏを挟んだＸ軸上の２箇所に位置する第３，第４バンプとの４個を設けることができる。このようなバンプの配置にあっては、ダミーバンプを、少なくともそれら４個のバンプを各辺の中央とした仮想四角形の各頂点部分に位置して設けるようにしたり（請求項３の発明）、或いは、ダミーバンプを、第１、第２バンプを通りＸ軸方向に平行な第１，第２の仮想線の間の領域に位置して設けるようにしたり（請求項４の発明）、或いは、ダミーバンプを、第３、第４バンプを通りＹ軸方向に平行な第３，第４の仮想線に沿って複数個ずつ設けるようにしたり（請求項５の発明）することができる。
更にこれらの場合に、前記バンプ及びダミーバンプを、Ｙ軸に関して線対称であり且つ、原点Ｏに関して点対称となるように配置することが望ましい（請求項６の発明）。これにより、センサチップの回路チップに対する機械的な接合性を、バランスの良いものとすることができる。また、前記バンプを、センサチップの一辺部に並んで複数個設けたものにあっては、ダミーバンプを、センサチップの他の辺部に位置して設けるように構成することもできる（請求項７の発明）。
本発明においては、前記センサチップと回路チップとの間の隙間に、両者を接着する軟質接着部材を設けるようにしても良い（請求項８の発明）。これによれば、軟質接着部材による補強効果を併せて得ることができると共に、反り変形の抑制効果を得ることができる。このとき、センサチップの裏面側にも、同材質の軟質接着部材を設けるようにすれば（請求項９の発明）、センサチップの表裏両面が同材質の軟質接着部材で覆われるようになり、反り変形防止効果をより高めることができる。
更に、本発明においては、回路チップに、複数のダミーバンプ間の電気特性を検査するための検査用回路を設ける構成とすることもできる（請求項１０の発明）。これによれば、例えば２つのダミーバンプ間の電気抵抗値を容易に測定することができ、ダミーバンプの接合異常ひいては、バンプの接合異常を検査すること等が可能となる。
以下、本発明を具体化したいくつかの実施例について、図１ないし図９を参照しながら説明する。尚、以下に述べる各実施例は、本発明を、例えば自動車のエアバッグシステム（衝突検出）用の容量式の半導体加速度センサに適用したものである。
（１）第１の実施例
まず、図１及び図２を参照して、本発明の第１の実施例（請求項１、２に対応）について述べる。図２は、本実施例に係る容量式半導体センサ装置たる半導体加速度センサ１１の全体構成を概略的に示す縦断正面図であり、図１は、そのうちセンサチップ１２の構成を示す図である。ここで、図２に示すように、この半導体加速度センサ１１は、センサチップ１２を回路チップ１３に実装したスタック構造を備え、それらを例えばセラミック製のパッケージ１４内に収容して構成される。
そのうち、まず、前記センサチップ１２の構成の概略について述べる。図１（ｂ）、（ｃ）に示すように、このセンサチップ１２は、例えば、シリコンからなる支持基板１２ａ上に酸化膜１２ｃを介して単結晶シリコン層１２ｃを形成した矩形状（正方形状）のＳＯＩ基板をベースとし、マイクロマシニング技術によって、その表面の単結晶シリコン層１２ｃに溝を形成することにより、中央部の矩形領域に位置して力学量検出部としての加速度検出部１５を有している。
この場合、加速度検出部１５は、図１（ａ）で前後方向（Ｙ軸方向）加速度を検出するものとされ、一方向の検出軸（Ｙ軸）を有するものとなっている。尚、この実施例では、図１（ａ）に示すように、加速度検出部１５の中心を原点Ｏとし、前後方向（検出軸方向）をＹ軸方向とし、それとは直交する左右方向をＸ軸方向としている。
図１（ａ）に示すように、前記加速度検出部１５は、加速度の作用に応じてＹ軸方向に変位する可動電極部１６と、左右一対の固定電極部１７，１８とを有して構成される。そのうち可動電極部１６は、加速度検出部１５の中心部を前後方向に延びる錘部１６ａの前後両端部に左右方向に細長い矩形枠状をなす梁部１６ｂを有すると共に、図で手前側の梁部１６ｂの更に前端側にアンカ部１６ｃを有している。そして、前記錘部１６ａから左右方向に夫々いわば櫛歯状に延びる多数本の細幅状の可動電極１６ｄを有して構成されている。
また、前記アンカ部１６ｃの上面部には、第１の電極パッド１９が設けられている。そして、加速度検出部１５を囲む枠状領域のうち錘部１６ａの後端側（前記第１の電極パッド１９と原点Ｏを挟んだ反対側）の上面には、第２の電極パッド２０が設けられている。尚、前記可動電極部１６は、前記アンカ部１６ｃを除いて、下面側の絶縁膜１２ｂが除去されており、アンカ部１６ｃのみが支持基板１２ａに支持されたいわゆる片持ち状に浮いた状態とされている。
これに対し、左側の固定電極部１７は、原点Ｏの左方に位置する矩形状の基部１７ａから、右方にいわば櫛歯状に延びる多数本の細幅状の固定電極１７ｂを有して構成されている。これら固定電極１７ｂは、前記可動電極１６ｄのすぐ後側に微小な隙間を介して平行に隣合うように設けられている。前記基部１７ａの上面には、第３の電極パッド２１が設けられている。
右側の固定電極部１８は、原点Ｏの右方に位置する矩形状の基部１８ａから、左方にいわば櫛歯状に延びる多数本の細幅状の固定電極１８ｂを有して構成されている。これら固定電極１８ｂは、前記可動電極１６ｄのすぐ前側に微小な隙間を介して平行に隣合うように設けられている。前記基部１８ａの上面（前記第３の電極パッド２１と原点Ｏに関して対称的な位置）には、第４の電極パッド２２が設けられている。
これにて、前記可動電極部１６（可動電極１６ｄ）と固定電極部１７（固定電極１７ｂ）との間、及び、可動電極部１６（可動電極１６ｄ）と固定電極部１８（固定電極１８ｂ）との間に夫々コンデンサが形成され、これらコンデンサの静電容量は、Ｙ軸方向の加速度の作用に伴う可動電極部１６の変位に応じて差動的に変化することになり、もって、加速度を容量値の変化として取出すことができるようになっているのである。
尚、前記各電極パッド１９、２０、２１、２２は、夫々例えばアルミニウムから四角形状に形成されている。そして、このセンサチップ１２の上面には、前記各電極パッド１９、２０、２１、２２に加えて、複数個のダミーパッド２３が形成されるようになっている。このダミーパッド２３の詳細に関しては後述する。
一方、前記回路チップ１３は、図２に示すように、前記センサチップ１２よりもやや大きな矩形板状をなし、図示はしないが、前記センサチップ１２の加速度検出部１５からの信号を処理する信号処理回路、具体的には、容量変化を電圧変化に変換して所定の出力に増幅するための、容量−電圧変換部、フィルタ、信号増幅部等を備えて構成されている。そして、図２に示すように、この回路チップ１３の表面（図２では下面）中央部が前記センサチップ１２が搭載されるマウント領域とされている。
詳しく図示はしないが、この回路チップ１３のマウント領域には、前記センサチップ１２の電極パッド１９〜２２及びダミーパッド２３に対応して、それらに夫々接続される電極パッド２４（一部のみ図示）及びダミーパッド（図示せず）が設けられる。また、この回路チップ１３の表面（図２で下面）の左右の両辺部には、パッケージ１４との接続のための複数個の電極パッド２５（一部のみ図示）が夫々形成されている。さらに、本実施例では、この回路チップ１３には、検査用回路が設けられるようになっている。
前記パッケージ１４は、例えば多層セラミック基板からなり、全体として薄型の矩形容器状に構成されている。このパッケージ１４の底部中央部には、前記センサチップ１２を収容するための凹部１４ａが形成されている。そして、詳しく図示はしないが、このパッケージ１４には、前記回路チップ１３の電極パッド２５に対応した複数個の接続用電極２６ａを含んで構成される配線２６が設けられている。この配線２６は、パッケージ１４の底部の外面部に位置して外部と接続される接続部２６ｂを有している。また、このパッケージ１４の上面開口部は、蓋２７が例えば銀製のろう２８によりろう付けされ、気密に塞がれるようになっている。
さて、図２に示すように、前記センサチップ１２は回路チップ１３に対し、フェースダウン状態（フリップチップ方式）で、各電極パッド１９〜２２と各電極パッド２４との間が合計４個のバンプ２９により接続されるようになっている。このとき、各電極パッド１９〜２２部分に設けられるバンプ２９が、順に夫々第１〜第４バンプ２９となる。これにて、センサチップ１２は回路チップ１３に対しバンプ接続により実装（電気的及び機械的な接続）され、いわばマルチチップモジュールの状態となる。
そして、これと共に、そのマルチチップモジュールの状態で、回路チップ１３はパッケージ１４に対し、フェースダウン状態（フリップチップ方式）で、各電極パッド２５とパッケージ１４の接続電極２６ａとの間がバンプ３０により接続され、電気的及び機械的な接続がなされるようになっている。前記バンプ２９、３０としては、半田、金などを用いることができる。
このとき、センサチップ１２と回路チップ１３との間には、前記バンプ２９に加えて、両者の機械的な接続を行う複数個この場合８個のダミーバンプ３１（図１（ａ）に想像線で示す）が設けられるようになっている。これらダミーバンプ３１は、センサチップ１２の表面に設けられたダミーパッド２３と、回路チップ１３の表面に設けられたダミーパッドとの間を夫々接続するように設けられる。本実施例では、前記ダミーパッド２３（ひいてはダミーバンプ３１）は、図１（ａ）に示すように配置される。
即ち、前記第１の電極パッド１９（第１バンプ２９）を通りＸ軸方向に平行な第１の仮想線Ｌ１、第２の電極パッド２０（第２バンプ２９）を通りＸ軸方向に平行な第２の仮想線Ｌ２、第３の電極パッド２１（第３バンプ２９）を通りＹ軸方向に平行な第３の仮想線Ｌ３、第４の電極パッド２２（第４バンプ２９）を通りＹ軸方向に平行な第４の仮想線Ｌ４を仮想する。すると、４個の電極パッド１９〜２２（バンプ２９）を各辺の中央とした四角形（正方形）が仮想される。
ダミーパッド２３（ひいてはダミーバンプ３１）は、まず、前記仮想四角形の各頂点部分（各仮想線Ｌ１〜Ｌ４が交差する点の部分）に合計４個が設けられる。そして、これと共に、前記第３の仮想線Ｌ３に沿って、仮想四角形の前後の各頂点と、第３の電極パッド２１（第３バンプ２９）との夫々中間点に位置して２個のダミーパッド２３（ひいてはダミーバンプ３１）が設けられ、前記第４の仮想線Ｌ４に沿って、仮想四角形の前後の各頂点と、第４の電極パッド２２（第４バンプ２９）との夫々中間点に位置して２個のダミーパッド２３（ひいてはダミーバンプ３１）が設けられる。
これにより、電極パッド１９〜２２（４個のバンプ２９）及びダミーパッド２３（８個のダミーバンプ３１）は、Ｙ軸に関して線対称であり、且つ、原点Ｏに関して点対称となるように配置される。またこのとき、各バンプ２９及び各ダミーバンプ３１の、前記原点ＯからのＸ軸方向の距離の総和ΣＸと、前記原点ＯからのＸ軸方向の距離の総和ΣＹとの関係が、ΣＸ＞ΣＹとなる。
尚、図示はしないが、前記回路チップ１３におけるダミーパッドについても、上記ダミーパッド２３と対応した位置に設けられることは勿論である。そして、本実施例では、回路チップ１３には、外部から複数のダミーパッド間（ひいてはダミーバンプ３１間）に通電を行い、電気特性（例えば２つのダミーバンプ３１間の電気抵抗値）を測定するための検査用回路（通電用回路）が形成されるようになっている。
この場合、センサチップ１２と回路チップ１３とを接合するにあたっては、予め回路チップ１３の各電極パッド２４及びダミーパッド部分に、予め、前記バンプ２９及びダミーバンプ３１を、例えばメッキ法を用いて、或いはフリップチップボンダによるスタッドバンプとして同時に形成しておくことができる。回路チップ１３にセンサチップ１２を接合する方法としては、超音波圧着を用いることができ、その他、熱圧着やリフロー法も用いることができる。パッケージ１４に回路チップ１３を接合する場合も同様の方法を採用することができる。
以上のように構成された本実施例の半導体加速度センサ１１においては、センサチップ１２と回路チップ１３とは、４箇所のバンプ２９により電気的及び機械的に接続されていると共に、８箇所のダミーバンプ３１により機械的に接続されるようになる。従って、従来のようなセンサチップ１と回路チップ２とが４個のバンプ３によって接続されているものと異なり、バンプ２９，３１による接続箇所をその分だけ多くすることができ、センサチップ１２と回路チップ１３との接合強度を高めることができる。
また、センサチップ１２と回路チップ１３とのバンプ２９による接続と、ダミーバンプ３１による接続とは一括して行うことができるので、ダミーバンプ３１を設けるための別途の作業工程を設けずとも済ませることができる。更に、バンプ２９及びダミーバンプ３１の配置により、センサチップ１２の回路チップ１３に対する機械的な接合性をバランスの良いものとすることができる。
ここで、上記構成においては、センサチップ１２は、回路チップ１３に対し、バンプ２９及びダミーバンプ３１部分で拘束される（拘束力を受ける）ことになる。他方、センサチップ１２は、使用時に熱応力を受けること等に起因して、多少なりとも反り変形が生ずる事情がある。
この場合、図１（ｃ）に矢印Ｗｙで示すように、センサチップ１２の反りが、もし、検出軸方向（Ｙ軸方向）に生ずると、可動電極１６ｄと固定電極１７ｂ，１８ｂとの間の隙間が変化してしまい、センサ出力が大きく変動して検出精度の低下を招いてしまうことになる。これに対し、図１（ｂ）に矢印Ｗｘで示すように、センサチップ１２の反り変形が検出軸と直交する方向（Ｘ軸方向）に生じた場合には、出力に対する悪影響は比較的小さいものとなる。
本実施例では、ダミーバンプ３１を、仮想四角形の４個の頂点、及び、仮想線Ｌ３，Ｌ４に沿って配置し、各バンプ２９及び各ダミーバンプ３１の、原点ＯからのＸ軸方向の距離の総和ΣＸと、原点ＯからのＸ軸方向の距離の総和ΣＹとの関係が、ΣＸ＞ΣＹとなるように構成した。これにより、熱応力に起因するセンサチップ１２の反り変形の発生が避けられないものであるとしても、その反り変形が、検出軸（Ｙ軸）方向でなくＸ軸方向に極力生ずるようになる。従って、センサチップ１２の反り変形に起因する検出精度の低下を防止することができる。
また、本実施例では、回路チップ１３に、外部から複数のダミーバンプ３１間に通電を行ってダミーバンプ３１間の電気抵抗値を測定するための検査用回路を設けたので、適宜の時期に、ダミーバンプ３１間の電気抵抗値を測定する検査を容易に行うことができる。この場合、２個のダミーバンプ３１間の電気抵抗値が正常範囲内にあれば、各ダミーバンプ３１やバンプ２９に異常がないと判断でき、２個のダミーバンプ３１間の電気抵抗値が異常に大きくなった場合には、ダミーバンプ３１に破損（電極パッドからの剥がれ）等の異常が発生したと判断（診断）することができる。
このように本実施例によれば、センサチップ１２を回路チップ１３に対してバンプ２９，３１を介してフリップチップ接続するようにしたものにあって、バンプ２９に加えて複数個のダミーバンプ３１を設けたことにより、センサチップ１２と回路チップ１３との接合強度を高めることができ、高衝撃に耐えるものとすることができるという優れた効果を得ることができる。しかも、本実施例では、バンプ２９及びダミーバンプ３１の配置の工夫により、センサチップ１２の反り変形に起因する悪影響を少なく抑えることができるといった利点も得ることができる。
（２）第２〜第６の実施例
次に、本発明の第２〜第６の実施例について、図３〜図７を参照しながら順に述べる。尚、以下に述べる各実施例においては、やはり、本発明を上記第１の実施例と同様の半導体加速度センサに適用したものであり、上記第１の実施例と異なる点は、ダミーバンプ（ダミーパッド）の配置構成にある。従って、上記第１の実施例と同一部分には同一符号を付して詳しい説明を省略し、以下、相違する点を中心に述べることとする。
図３は、本発明の第２の実施例を示すもので、センサチップ４１の平面構成を概略的に示している。このセンサチップ４１は、中央部の矩形領域に位置して、可動電極部１６及び左右一対の固定電極部１７，１８からなる加速度検出部１５を有しており、また、第１〜第４の電極パッド１９〜２２を備えている。さらに、このセンサチップ４１の上面部には、合計１２個のダミーパッド４２が設けられる。この第２の実施例では、センサチップ４１は、図示しない回路チップに対し、第１〜第４の４個のバンプ２９により電気的及び機械的に接続されると共に、ダミーバンプ４３により機械的に接続される。
このとき、ダミーバンプ４３（ダミーパッド４２）は、各仮想線Ｌ１〜Ｌ４により構成される仮想四角形の頂点部分に計４個が設けられ、それに加えて、第３の仮想線Ｌ３及び第４の仮想線Ｌ４に夫々沿って、各４個ずつが設けられる。この場合も、電極パッド１９〜２２（４個のバンプ２９）及びダミーパッド４２（１２個のダミーバンプ４３）は、Ｙ軸に関して線対称であり、且つ、原点Ｏに関して点対称となるように配置される。また、各バンプ２９及び各ダミーバンプ４３の、原点ＯからのＸ軸方向の距離の総和ΣＸと、原点ＯからのＸ軸方向の距離の総和ΣＹとの関係が、ΣＸ＞ΣＹとなる。
図４は、本発明の第３の実施例に係るセンサチップ４５の概略的な平面図である。この実施例では、センサチップ４５の上面部に設けられるダミーパッド４６（ダミーバンプ４７）は、第１の仮想線Ｌ１と第２の仮想線Ｌ２との間の領域に位置して、第３の仮想線Ｌ３及び第４の仮想線Ｌ４に夫々沿って、各２個ずつが設けられる。この場合も、電極パッド１９〜２２（４個のバンプ２９）及びダミーパッド４６（４個のダミーバンプ４７）は、Ｙ軸に関して線対称であり、且つ、原点Ｏに関して点対称となるように配置される。また、各バンプ２９及び各ダミーバンプ４７の、原点ＯからのＸ軸方向の距離の総和ΣＸと、原点ＯからのＸ軸方向の距離の総和ΣＹとの関係が、ΣＸ＞ΣＹとなる。
図５は、本発明の第４の実施例に係るセンサチップ４９の概略的な平面図である。この第４の実施例では、左側の固定電極部１７の基部１７ａに、第３の仮想線Ｌ３に沿って前後に第３の電極パッド２１とダミーパッド５０（ダミーバンプ５１）とが設けられている。これと共に、右側の固定電極部１８の基部１８ａに、第４の仮想線Ｌ４に沿って前後にダミーパッド５０（ダミーバンプ５１）と第４の電極パッド２２とが設けられている。
この場合も、電極パッド１９〜２２（４個のバンプ２９）及びダミーパッド５０（２個のダミーバンプ５１）は、Ｙ軸に関して線対称であり、且つ、原点Ｏに関して点対称となるように配置される。２個のダミーバンプ５１は、第１の仮想線Ｌ１と第２の仮想線Ｌ２との間の領域に位置して設けられている。また、各バンプ２９及び各ダミーバンプ５１の、原点ＯからのＸ軸方向の距離の総和ΣＸと、原点ＯからのＸ軸方向の距離の総和ΣＹとの関係が、ΣＸ＞ΣＹとなる。
図６は、本発明の第５の実施例に係るセンサチップ５３の概略的な平面図である。この第５の実施例では、第３の電極パッド２１の外側（仮想四角形の外側であるセンサチップ５３の左辺中央部）に、ダミーパッド５４（ダミーバンプ５５）が設けられていると共に、第４の電極パッド２２の外側（センサチップ５３の右辺中央部）に、ダミーパッド５４（ダミーバンプ５５）が設けられている。
この場合も、電極パッド１９〜２２（４個のバンプ２９）及びダミーパッド５４（２個のダミーバンプ５５）は、Ｙ軸に関して線対称であり、且つ、原点Ｏに関して点対称となるように配置される。２個のダミーバンプ５５は、第１の仮想線Ｌ１と第２の仮想線Ｌ２との間の領域に位置して設けられている。また、各バンプ２９及び各ダミーバンプ５５の、原点ＯからのＸ軸方向の距離の総和ΣＸと、原点ＯからのＸ軸方向の距離の総和ΣＹとの関係が、ΣＸ＞ΣＹとなる。
図７は、本発明の第６の実施例に係るセンサチップ５７の概略的な平面図である。この第６の実施例では、合計４個のダミーパッド５８（ダミーバンプ５９）が、第１の仮想線Ｌ１と第２の仮想線Ｌ２との間の領域であり、仮想四角形の外側である、センサチップ５７の右辺の前後部と、左辺の前後部とに設けられている。
この場合も、電極パッド１９〜２２（４個のバンプ２９）及びダミーパッド５８（４個のダミーバンプ５９）は、Ｙ軸に関して線対称であり、且つ、原点Ｏに関して点対称となるように配置される。また、各バンプ２９及び各ダミーバンプ５９の、原点ＯからのＸ軸方向の距離の総和ΣＸと、原点ＯからのＸ軸方向の距離の総和ΣＹとの関係が、ΣＸ＞ΣＹとなる。
上記した第２〜第６の実施例によっても、上記第１の実施例と同様に、バンプ２９に加えて複数個のダミーバンプ４３，４７，５１，５５，５９を設けたことにより、センサチップ４１，４５，４９，５３，５７と回路チップ１３との接合強度を高めることができ、高衝撃に耐えるものとすることができる。しかも、バンプ２９及びダミーバンプ４３，４７，５１，５５，５９の配置の工夫により、センサチップ４１，４５，４９，５３，５７の反り変形に起因する悪影響を少なく抑えることができる。
（３）第７、第８の実施例、その他の実施例
図８は、本発明の第７の実施例を示すものであり、以下、上記第１の実施例と異なる点について述べる。図８は、本実施例に係るセンサチップ６１の平面構成を概略的に示しており、このセンサチップ６１の中央部やや後方寄りの矩形領域（破線で囲む部分）には、力学量検出部としての加速度検出部６２が設けられる。
前記加速度検出部６２は、可動電極部１６と、左右一対の固定電極部６３，６４とを有して構成される。そのうち可動電極部１６は、やはり、錘部１６ａ、梁部１６ｂ，１６ｂ、アンカ部１６ｃ、櫛歯状の可動電極１６ｄを有して構成され、アンカ部１６ｃの上面部、つまりセンサチップ６１の前辺部の中央部に電極パッド１９が設けられている。本実施例では、可動電極部１６の後部側の１つの電極パッドを省略している。
これに対し、左側の固定電極部６３は、矩形状の基部６３ａから右方に櫛歯状に延びる固定電極６３ｂを有すると共に、基部６３ａから前方に延びる固定電極配線部６３ｃを有して構成されている。右側の固定電極部６４は、矩形状の基部６４ａから左方に櫛歯状に延びる固定電極６４ｂを有すると共に、基部６４ａから前方に延びる固定電極配線部６４ｃを有して構成されている。
このとき、前記固定電極配線部６３ｃの前端部の上面に、電極パッド６５が設けられていると共に、固定電極配線部６４ｃの前端部の上面に、電極パッド６６が設けられている。これにて、複数個この場合３個の電極パッド１９，６５，６６が、センサチップ６１の一辺部たる前辺部に並んで設けられている。これら電極パッド１９，６５，６６は、バンプ６７により、図示しない回路チップと接続されるようになっている。
そして、本実施例では、ダミーパッド６８（ダミーバンプ６９）がセンサチップ６１の他の辺部に位置して設けられる。具体的には、センサチップ６１の左辺部及び右辺部には、各３個のダミーパッド６８（ダミーバンプ６９）が前後に並んで設けられ、センサチップ６１の後辺部には、左右に２個のダミーパッド６８（ダミーバンプ６９）が設けられている。
この場合も、電極パッド１９，６５，６６（バンプ６７）及びダミーパッド６８（ダミーバンプ６９）は、Ｙ軸に関して線対称に配置される。また、各バンプ６７及び各ダミーバンプ６９の、原点ＯからのＸ軸方向の距離の総和ΣＸと、原点ＯからのＸ軸方向の距離の総和ΣＹとの関係が、ΣＸ＞ΣＹとなる。
この第７の実施例によっても、上記第１の実施例と同様に、バンプ６７に加えて複数個のダミーバンプ６９を設けたことにより、センサチップ６１と回路チップとの接合強度を高めることができ、高衝撃に耐えるものとすることができ、しかも、バンプ６７及びダミーバンプ６９の配置の工夫により、センサチップ６１の反り変形に起因する悪影響を少なく抑えることができるといった効果を得ることができる。
図９は、本発明の第８の実施例を示すものであり、上記第１の実施例と異なる点は、センサチップ１２と回路チップ１３との間の隙間に、両者を接着する軟質接着部材としての接着フィルム７１を設けるようにした構成にある。更に本実施例では、センサチップ１２の裏面側（図で下面側）にも、同材質の軟質接着部材である接着フィルム７２を設けるようにしている。
前記接着フィルム７１は、例えばポリイミド系樹脂などの、電気絶縁性及び接着性を有するフィルム（ＮＣＦ）から構成され、前記バンプ２９及びダミーバンプ３１が配置される部分に貫通穴を有すると共に、下面側に位置して、加速度検出部１５（可動電極１６ｄと固定電極１７ｂ，１８ｂ）の上面部から離間するように凹部７１ａを有している。
このような第８の実施例によれば、上記第１の実施例と同様の作用・効果に加え、接着フィルム７１による補強効果を併せて得ることができると共に、接着フィルム７１による反り変形の抑制効果を得ることができる。しかも、センサチップ１２の表裏両面が、同材質の接着フィルム７１，７２で覆われる構成としたので、反り変形防止効果をより高めることができる。
尚、上記各実施例では、本発明を半導体加速度センサに適用するようにしたが、例えばヨーレートセンサなど、一方向の検出軸を有する他の容量型の半導体センサ装置にも適用することができる。その他、本発明は上記し図面に示した各実施例に限定されるものではなく、例えば、１個の回路チップに複数個のセンサチップを実装したり、パッケージ内に複数個の回路チップを実装したりする構成とすることも可能であり、また、上記した複数の実施例を組合せた如き構成とすることもでき、更には、パッケージの形状や、バンプ（各電極）の位置や個数、各部の材質などについても種々の変形が可能である等、要旨を逸脱しない範囲内で、適宜変更して実施し得るものである。
本発明の第１の実施例を示すもので、センサチップの概略的な平面図（ａ）、縦断正面図（ｂ），縦断側面図（ｃ） 半導体加速度センサの縦断正面図 本発明の第２の実施例を示す図１（ａ）相当図 本発明の第３の実施例を示す図１（ａ）相当図 本発明の第４の実施例を示す図１（ａ）相当図 本発明の第５の実施例を示す図１（ａ）相当図 本発明の第６の実施例を示す図１（ａ）相当図 本発明の第７の実施例を示す図１（ａ）相当図 本発明の第８の実施例を示す図２相当図 従来例を示すもので、半導体加速度センサの縦断正面図（ａ）及び蓋を取除いた状態の平面図（ｂ）
符号の説明
図面中、１１は半導体加速度センサ（容量式半導体センサ装置）、１２，４１，４５，４９，５３，５７，６１はセンサチップ、１３は回路チップ、１５，６２は加速度検出部（力学量検出部）、１９，２０，２１，２２，６５，６６は電極パッド、２３，４２，４６，５０，５４，５８，６８はダミーパッド、２９，６７はバンプ、３１，４３，４７，５１，５５，５９，６９はダミーバンプ、７１，７２は接着フィルム（軟質接着部材）を示す。

Claims (10)

  1. 一方向の検出軸を有する力学量検出部を形成してなるセンサチップと、信号処理回路を有する回路チップとを備え、前記センサチップを回路チップに対してバンプを介してフリップチップ接続するようにした容量式半導体センサ装置であって、
    前記センサチップと回路チップとの間に、前記バンプに加えて、両者の機械的な接続を行うダミーバンプを設けたことを特徴とする容量式半導体センサ装置。
  2. 前記センサチップの力学量検出部の中心を原点Ｏとし、前記検出軸方向をＹ軸方向、それと直交する方向をＸ軸方向としたときに、前記各バンプ及び各ダミーバンプの、前記原点からのＸ軸方向の距離の総和ΣＸと、前記原点からのＸ軸方向の距離の総和ΣＹとの関係が、ΣＸ＞ΣＹとされていることを特徴とする請求項１記載の容量式半導体センサ装置。
  3. 前記バンプは、前記原点Ｏを挟んだＹ軸上の２箇所に位置する第１，第２バンプと、前記原点Ｏを挟んだＸ軸上の２箇所に位置する第３，第４バンプとの４個が設けられ、それら４個のバンプを各辺の中央とした四角形を仮想した際に、前記ダミーバンプは、少なくとも前記四角形の各頂点部分に位置して４個が設けられていることを特徴とする請求項２記載の容量式半導体センサ装置。
  4. 前記バンプは、前記原点Ｏを挟んだＹ軸上の２箇所に位置する第１，第２バンプと、前記原点Ｏを挟んだＸ軸上の２箇所に位置する第３，第４バンプとの４個が設けられ、前記第１、第２バンプを通りＸ軸方向に平行な第１，第２の仮想線を夫々仮想した際に、前記ダミーバンプは、前記第１，第２の仮想線の間の領域に位置して設けられていることを特徴とする請求項２記載の容量式半導体センサ装置。
  5. 前記バンプは、前記原点Ｏを挟んだＹ軸上の２箇所に位置する第１，第２バンプと、前記原点Ｏを挟んだＸ軸上の２箇所に位置する第３，第４バンプとの４個が設けられ、前記第３、第４バンプを通りＹ軸方向に平行な第３，第４の仮想線を夫々仮想した際に、前記ダミーバンプは、前記第３，第４の仮想線に沿って複数個ずつ設けられていることを特徴とする請求項２記載の容量式半導体センサ装置。
  6. 前記バンプ及びダミーバンプは、前記Ｙ軸に関して線対称であり且つ、前記原点Ｏに関して点対称となるように配置されていることを特徴とする請求項２ないし５のいずれかに記載の容量式半導体センサ装置。
  7. 前記バンプは、前記センサチップの一辺部に並んで複数個が設けられており、前記ダミーバンプは、前記センサチップの他の辺部に位置して設けられていることを特徴とする請求項２記載の容量式半導体センサ装置。
  8. 前記センサチップと回路チップとの間の隙間には、両者を接着する軟質接着部材が設けられていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の容量式半導体センサ装置。
  9. 前記センサチップの裏面側にも、同材質の軟質接着部材が設けられていることを特徴とする請求項８記載の容量式半導体センサ装置。
  10. 前記回路チップには、複数のダミーバンプ間の電気特性を検査するための検査用回路が設けられていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の容量式半導体センサ装置。
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