JP2009186344A - Semiconductor dynamic quantity sensor device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、半導体によって形成され、力学量を検出するための半導体力学量センサ装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor dynamic quantity sensor device that is formed of a semiconductor and detects a dynamic quantity.
従来、この種の半導体力学量センサ装置として、回路基板上に半導体力学量センサを搭載したものが知られている(例えば、特許文献1)。図14は、その従来の半導体力学量センサの縦断面図である。
半導体力学量センサとしての衝突検知センサ装置50は、エアバッグ制御装置側と接続されるコネクタ部51と、車両に取り付けられるケース部53とを備える。ケース部53の内部に形成された凹部57には、センサ本体56が配置されている。センサ本体56は、ガラスエポキシ系の回路基板上に加速度センサ(Gセンサ)を搭載して構成される。
Conventionally, as this type of semiconductor dynamic quantity sensor device, a semiconductor dynamic quantity sensor mounted on a circuit board is known (for example, Patent Document 1). FIG. 14 is a longitudinal sectional view of the conventional semiconductor dynamic quantity sensor.
The collision
コネクタ部51の内部には、凹部52が形成されており、その凹部52の底壁には、ターミナル54が挿通されている。ターミナル54には、ワイヤ55がハンダ付けされており、ワイヤ55はハンダ付けによってセンサ本体56と電気的に接続されている。
A
しかし、上記従来の衝突検知センサ装置50は、加速度センサが搭載されたガラスエポキシ系の回路基板が大きな占有面積を有するため、衝突検知センサの小型化が阻害されるという問題がある。
また、ワイヤ55がターミナル54およびセンサ本体56とそれぞれハンダ付けされているため、廃棄後、ハンダに含まれる鉛成分が溶出し、環境に悪影響を及ぼす。
However, the conventional collision
Further, since the
そこでこの発明は、上述の諸問題を解決するためになされたものであり、小型化を図ることができ、かつ、ハンダ付けを減らすことにより、鉛成分溶出による環境への悪影響を小さくすることを目的とする。 Therefore, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and can reduce the size and reduce the adverse effects on the environment due to elution of lead components by reducing soldering. Objective.
この発明は、上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、与えられた力学量に対応する信号を出力する半導体センサチップ(40)と、前記半導体センサチップからの出力信号を処理するための半導体回路チップ(30)とが電気的に接続されるとともに積層されて一体化したセンサ(20)と、前記半導体回路チップからの出力信号を、その出力信号によって作動する装置へ伝達するための端子(4)と、を備えており、前記センサがスタッドバンプ(13)を用いて前記端子にフリップチップ実装されてなる半導体力学量センサ装置(1)という技術的手段を用いる。 In order to achieve the above object, according to the present invention, a semiconductor sensor chip (40) that outputs a signal corresponding to a given mechanical quantity and an output signal from the semiconductor sensor chip are processed. A semiconductor circuit chip (30) to be electrically connected and stacked and integrated, and an output signal from the semiconductor circuit chip is transmitted to a device operated by the output signal. And a technical means called a semiconductor dynamic quantity sensor device (1) in which the sensor is flip-chip mounted on the terminal using a stud bump (13).
請求項2に記載の発明では、与えられた力学量に対応する信号を出力する半導体センサチップ(40)と、前記半導体センサチップからの出力信号を処理するための半導体回路チップ(30)とが電気的に接続されるとともに積層されて一体化したセンサ(20)と、前記半導体回路チップからの出力信号を、その出力信号によって作動する装置へ伝達するための端子(4)と、を備えており、前記センサがワイヤボンディングによって前記端子と電気的に接続されてなる半導体力学量センサ装置(1)という技術的手段を用いる。
In the invention according to
請求項3に記載の発明では、請求項1または請求項2に記載の半導体力学量センサ装置(1)において、前記半導体回路チップ(30)に形成された回路を構成する素子の一部(11)が前記センサ(20)の外方において前記端子(4)に電気的に接続されてなるという技術的手段を用いる。 According to a third aspect of the present invention, in the semiconductor dynamic quantity sensor device (1) according to the first or second aspect, a part of elements (11) constituting the circuit formed in the semiconductor circuit chip (30). ) Is electrically connected to the terminal (4) outside the sensor (20).
請求項4に記載の発明では、請求項1ないし請求項3のいずれか1つに記載の半導体力学量センサ装置(1)において、内部空間(5)を有する絶縁性部材(12)を備えており、前記端子(4)の一端(4b1)は、前記内部空間(5)を通過するように前記絶縁性部材の相対向する壁(12a,12b)の一方の壁(12)aを貫通して他方の壁(12b)に挿入されており、前記センサ(20)は、前記内部空間に存在する前記端子に電気的に接続されてなるという技術的手段を用いる。 According to a fourth aspect of the present invention, in the semiconductor dynamic quantity sensor device (1) according to any one of the first to third aspects, an insulating member (12) having an internal space (5) is provided. One end (4b1) of the terminal (4) passes through one wall (12) a of the opposing walls (12a, 12b) of the insulating member so as to pass through the internal space (5). The sensor (20) is inserted into the other wall (12b), and the sensor (20) is electrically connected to the terminal existing in the internal space.
請求項5に記載の発明では、請求項1ないし請求項3のいずれか1つに記載の半導体力学量センサ装置(1)において、前記センサ(20)および端子(4)が、絶縁性部材(12)によって封止されてなるという技術的手段を用いる。 According to a fifth aspect of the present invention, in the semiconductor dynamic quantity sensor device (1) according to any one of the first to third aspects, the sensor (20) and the terminal (4) are insulative members ( 12) The technical means of being sealed according to 12) is used.
請求項6に記載の発明では、請求項5に記載の半導体力学量センサ装置(1)において、前記装置と前記端子(4)の他端(4b2)とを電気的に接続するためのコネクタ部(2)と、前記コネクタ部に隣接するハウジング(3)と、前記センサ(20)を収容するために前記ハウジングの内部に形成された収容空間(3a)と、前記収容空間に収容されたゲル状の保護部材(15)とを有し、前記力学量が発生する箇所に前記センサを取付けるための取付部材(2,3)を備えており、前記端子の一端(4b1)は、前記コネクタ部から前記収容空間を形成する一の壁(2c)を貫通して前記収容空間に延出しており、かつ、前記センサは、前記延出した前記端子の一端に電気的に接続されており、前記センサおよび前記収容空間に延出した端子は、前記絶縁性部材(12)によって封止されており、さらに、前記絶縁性部材は、前記ゲル状の保護部材によって覆われ保護されてなるという技術的手段を用いる。
In the invention according to
なお、上記括弧内の符号は、後述する発明の実施形態において記載されている符号と対応するものである。 In addition, the code | symbol in the said parenthesis respond | corresponds with the code | symbol described in embodiment of the invention mentioned later.
(請求項1に係る発明の効果)
センサは、半導体センサチップと、半導体回路チップとが電気的に接続されるとともに積層されて一体化したものである。
つまり、半導体センサチップからの出力信号を処理するための電気回路が配置されている部分は、半導体チップ化されているため、従来のようにガラスエポキシ系の回路基板を用いたものよりも、センサ部分の占有面積を小さくすることができるので、力学量センサ装置を小型化することができる。
(Effect of the invention according to claim 1)
In the sensor, a semiconductor sensor chip and a semiconductor circuit chip are electrically connected and stacked and integrated.
In other words, the portion where the electric circuit for processing the output signal from the semiconductor sensor chip is arranged is a semiconductor chip, so that the sensor is used rather than the conventional one using a glass epoxy circuit board. Since the area occupied by the portion can be reduced, the mechanical quantity sensor device can be reduced in size.
また、センサがスタッドバンプを用いて端子とフリップチップ実装されてなるため、従来のように回路基板を端子にハンダ付けする必要がないので、ハンダに含まれている鉛成分が溶出して環境に悪影響を及ぼすおそれがない。 Also, since the sensor is flip-chip mounted on the terminals using stud bumps, there is no need to solder the circuit board to the terminals as in the past, so the lead component contained in the solder elutes into the environment. There is no risk of adverse effects.
(請求項2に係る発明の効果)
半導体センサチップからの出力信号を処理するための電気回路が配置されている部分は、半導体チップ化されているため、従来のようにガラスエポキシ系の回路基板を用いたものよりも、センサ部分の占有面積を小さくすることができるので、力学量センサ装置を小型化することができる。
(Effect of the invention according to claim 2)
Since the part where the electric circuit for processing the output signal from the semiconductor sensor chip is arranged is a semiconductor chip, the sensor part is more than the one using a glass epoxy circuit board as in the past. Since the occupied area can be reduced, the mechanical quantity sensor device can be reduced in size.
また、センサがワイヤボンディングによって端子と電気的に接続されてなるため、従来のように回路基板を端子にハンダ付けする必要がないので、ハンダに含まれている鉛成分が溶出して環境に悪影響を及ぼすおそれがない。 In addition, since the sensor is electrically connected to the terminal by wire bonding, it is not necessary to solder the circuit board to the terminal as in the prior art, so that the lead component contained in the solder is eluted and adversely affects the environment. There is no risk of affecting.
(請求項3に係る発明の効果)
半導体センサチップからの出力信号を処理する回路において、半導体回路チップ化し難い素子、例えば、コンデンサなどを外付け素子としてセンサの外方において端子に電気的に接続することにより、半導体回路チップの小型化が阻害されないようにすることができる。
(Effect of the invention according to claim 3)
In a circuit for processing an output signal from a semiconductor sensor chip, a semiconductor circuit chip is miniaturized by electrically connecting an element that is difficult to be made into a semiconductor circuit chip, for example, a capacitor as an external element to a terminal outside the sensor. Can be prevented from being inhibited.
(請求項4に係る発明の効果)
端子が、内部空間を有する絶縁性部材に挿通され、その内部空間に存在する端子にセンサが電気的に接続されており、センサの前後および両横方向が絶縁性部材によって保護された状態となるため、センサおよび端子を前後および横方向から作用する外力から保護することができる。
(Effect of the invention according to claim 4)
The terminal is inserted into an insulating member having an internal space, the sensor is electrically connected to the terminal existing in the internal space, and the front and rear and both lateral directions of the sensor are protected by the insulating member. Therefore, it is possible to protect the sensor and the terminal from an external force acting from the front and rear and the lateral direction.
(請求項5に係る発明の効果)
センサおよび端子が絶縁性部材によって封止されており、センサの周囲が絶縁性部材によって保護された状態となるため、センサおよび端子を周囲から作用する外力から保護することができる。また、センサおよび端子に水分や塵芥などの異物が浸入してセンサが故障するおそれがない。
(Effect of the invention according to claim 5)
Since the sensor and the terminal are sealed by the insulating member and the periphery of the sensor is protected by the insulating member, the sensor and the terminal can be protected from an external force acting from the periphery. Further, there is no possibility that the sensor and the terminal may be damaged by foreign matter such as moisture or dust entering the sensor and the terminal.
(請求項6に係る発明の効果)
絶縁性部材によって封止されたセンサは、さらにゲル状の保護部材によって覆われて保護されてなるため、センサの外力からの保護をより一層強化することができる。また、水分や塵芥などの異物の浸入をより一層強固に阻止し、センサの保護に万全を期すことができる。
(Effect of the invention according to claim 6)
Since the sensor sealed with the insulating member is further covered and protected by the gel-like protective member, protection from the external force of the sensor can be further enhanced. In addition, entry of foreign matter such as moisture and dust can be more firmly prevented, and the sensor can be fully protected.
さらに、保護部材の粘度を選択することにより、半導体センサチップに伝達する力学量を調節することができる。
従って、例えば、与えられる可能性のある力学量の範囲と、センサの検出範囲とを整合させることができる。
Furthermore, the mechanical quantity transmitted to the semiconductor sensor chip can be adjusted by selecting the viscosity of the protective member.
Therefore, for example, the range of the mechanical quantity that may be given can be matched with the detection range of the sensor.
<第1実施形態>
この発明に係る第1実施形態について図を参照して説明する。以下の各実施形態では、この発明に係る半導体力学量センサ装置として、自動車などの車両に取付け、車両の加速度を検出する加速度センサ装置(Gセンサ装置ともいう)を例に挙げて説明する。
<First Embodiment>
A first embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, an example of an acceleration sensor device (also referred to as a G sensor device) that detects the acceleration of a vehicle attached to a vehicle such as an automobile will be described as an example of a semiconductor dynamic quantity sensor device according to the present invention.
[加速度センサ装置の取付構造]
加速度センサ装置の取付構造について図を参照して説明する。図1は、取付部材に取付けられた加速度センサ装置の平面図である。
[Mounting structure of acceleration sensor device]
The mounting structure of the acceleration sensor device will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view of an acceleration sensor device attached to an attachment member.
図1に示すように、加速度センサ装置1は、この加速度センサ装置1と乗員保護補助装置の1つであるSRS(Supplemental Restraint System)エアバッグシステムとを接続するためのコネクタ部2と、このコネクタ部2に隣接するハウジング3とを備える。
As shown in FIG. 1, the
加速度センサ装置1は、ハウジング3を挾持した取付部材6によって車両の所定個所に取付けられる。取付部材6は、加速度センサ装置1のハウジング3の外面を挾持する挾持部6aと、この挾持部6aの両端からそれぞれ延出形成された取付片6b,6bとを備える。各取付片6bには、ボルトなどの固定部材を挿通するための挿通孔6cがそれぞれ貫通形成されている。
The
[加速度センサ装置の構造]
加速度センサ装置の構造について図を参照して説明する。図2は、図1におけるA−A矢視断面図である。図3は、図2に示す加速度センサ装置の構成部材を示す説明図であり、(a)はコネクタ部の縦断面図、(b)はハウジングの縦断面図、(c)はセンサの縦断面図である。なお、図2において、図面左側を後方とし、図面右側を前方とする。
[Structure of acceleration sensor device]
The structure of the acceleration sensor device will be described with reference to the drawings. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 3 is an explanatory view showing components of the acceleration sensor device shown in FIG. 2, wherein (a) is a longitudinal sectional view of a connector portion, (b) is a longitudinal sectional view of a housing, and (c) is a longitudinal sectional view of the sensor. FIG. In FIG. 2, the left side of the drawing is the rear and the right side of the drawing is the front.
図3(b)に示すように、ハウジング3は、後面が開口形成された断面四角形の筒状に形成されている。また、後方の内壁には、段部3bが形成されている。図3(a)に示すように、コネクタ部2は、後面が開口形成された断面四角形の筒状に形成されている。また、コネクタ部2の前方の外周面には、ハウジング3の段部3bに合致する形状に形成された鍔部2cが形成されている。つまり、図2に示すように、鍔部2cが、段部3bに嵌合することにより、コネクタ部2とハウジング3とが接続される。
As shown in FIG. 3 (b), the
図2に示すように、ハウジング3の収容空間3aには、センサ本体(図4において符号20で示す)の前後および両側を絶縁性部材(図4,図5において符号12で示す)によって保護してなるセンサ部10が収容されている。コネクタ部2の前壁2bには、センサからの出力信号をSRSエアバッグシステムへ伝達するためのターミナル(端子)4bが挿通されている。ターミナル4bの前端は、ハウジング3の収容空間3a内に延出しており、その延出した部分には、センサ部10が取付けられている。センサ部10内のセンサ本体は、ターミナル4bに電気的に接続されている。
As shown in FIG. 2, the
ターミナル4bの後端は、コネクタ部2の内部空間2a内に位置している。なお、図2では、ターミナル4bのみを示すが、実際には、複数本(この実施形態では3本)のターミナルがコネクタ部2からハウジング3へ挿通されており、各ターミナルがセンサ本体と電気的に接続されている(図5)。
The rear end of the
図4は、センサ部10の構造を示す縦断面図であり、図5は、センサ部10の平面図である。絶縁性部材12は、樹脂などの絶縁性材料によって平面視枠状に形成されており、絶縁性部材12によって囲まれた部分には、内部空間5が形成されている。図4に示すように、ターミナル4bの一端4b1は、絶縁性部材12の前後に相対向する壁の後壁12aを貫通し、内部空間5を通過して前壁12bに挿入されている。図5に示すように、同様に他のターミナル4a,4cの各一端も後壁12aを貫通し、内部空間5を通過して前壁12bに挿入されている。
FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing the structure of the
内部空間5に存在する各ターミナル4a〜4cの上には、センサ本体20がスタッドバンプ13を用いてフリップチップ実装されている。
つまり、センサ本体20と、センサ本体20が実装されているターミナル4a〜4cとを含む領域の前後方向および両横方向は、絶縁性部材12によって囲まれ保護されている。また、センサ本体20と絶縁性部材12との間には、隙間14が形成されている。さらに、図4に示すように、絶縁性部材12の上面は、センサ本体20の上面よりも高い位置にあり、センサ本体20が絶縁性部材12から上方へ露出しないようになっている。
A sensor
That is, the front-rear direction and both lateral directions of the region including the
また、図5に示すように、センサ本体20よりも後方におけるターミナル4a,4bには、外付け素子11が電気的に接続されている。外付け素子11は、絶縁性部材12によって封止され保護されている。外付け素子11は、センサ本体20を構成する半導体回路チップ(図6において符号30で示す)に備えられた電気回路を構成する素子の一つであり、例えばコンデンサである。つまり、コンデンサなど、他の素子と比較して大きな素子を外付け素子としてセンサ本体20の外方に配置することにより、センサ本体20のさらなる小型化を達成している。
Further, as shown in FIG. 5, the
この実施形態では、絶縁性部材12は、樹脂などの絶縁性材料により形成されている。また、各ターミナルは、鉄にニッケルおよびコバルトを配合した合金によって形成されており、センサ部10の自重によっては大きく撓まない程度の剛性を有する。
In this embodiment, the insulating
なお、スタッドバンプとは、ワイヤボンディング技術を利用して作る金ボールバンプのことである。ワイヤボンディングとは、公知の手法であり、金(Au)または銅(Cu)などにより形成されたワイヤの端部を圧着によって接続する手法のことである。また、フリップチップ実装とは、一般的に、半導体チップをワイヤを用いないで直接プリント基板などに接続する方法である。さらに、フリップチップ実装には、スタッドバンプを高温下で圧接する手法と、スタッドバンプに超音波を付与し、スタッドバンプと電極パッドとの摩擦熱によってスタッドバンプを溶融させる手法とがある。 The stud bump is a gold ball bump made by using wire bonding technology. The wire bonding is a known technique, and is a technique of connecting ends of wires formed of gold (Au) or copper (Cu) by pressure bonding. The flip chip mounting is generally a method in which a semiconductor chip is directly connected to a printed circuit board or the like without using a wire. Further, the flip chip mounting includes a method in which the stud bump is pressed at a high temperature and a method in which an ultrasonic wave is applied to the stud bump and the stud bump is melted by frictional heat between the stud bump and the electrode pad.
[センサ本体の構造]
次に、センサ本体20の構造について図6を参照して説明する。図6は、センサ本体20の構造を示す縦断面図である。
センサ本体20は、与えられた加速度に対応する信号を出力する半導体センサチップ40と、この半導体センサチップ40からの出力信号を処理するための半導体回路チップ30とを備える。
[Structure of sensor body]
Next, the structure of the
The
この実施形態では、半導体センサチップ40は、静電容量の変化に基づいて加速度を検出する容量式加速度センサである。この容量式加速度センサとして、例えば、本願出願人が過去に提案したもの(特開2001−330623号公報)を用いることができる。このものは、支持基板上に支持された半導体層41に対して、エッチングなどにより、溝を形成することにより、可動部と、この可動部と溝を介して区画され且つ支持基板に固定された固定部とを形成してなる。
In this embodiment, the
可動部は、与えられた加速度に応じて所定方向に変位可能な錘部と、この錘部の変位方向の軸を中心として錘部の両側に形成された櫛歯状の可動電極44とを備える。固定部は、可動電極44における櫛歯の隙間に噛み合うように対向して配置された櫛歯状の固定電極43を備える。固定電極43および可動電極44の周囲および上方には、空間42が形成されており、下方には空間23が形成されている。
The movable portion includes a weight portion that can be displaced in a predetermined direction according to a given acceleration, and comb-like movable electrodes 44 formed on both sides of the weight portion with an axis in the displacement direction of the weight portion as a center. . The fixed portion includes a comb-shaped fixed electrode 43 disposed so as to face the gap of the comb teeth in the movable electrode 44. A
半導体回路チップ30は、半導体センサチップ40から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換回路などを備える。それらの回路は、公知の製造プロセスによって半導体ウェハ上に形成されている。また、半導体回路チップ30の両端には、超音波溶着装置に備えられたロボットハンドによって把持される把持部30aがそれぞれ形成されている。
The
半導体センサチップ40は、絶縁性の接着フィルム22によって半導体回路チップ30の上に接着積層されている。半導体センサチップ40は、その下面に配置されたスタッドバンプ25と電気的に接続されている。半導体回路チップ30は、その上面に配置されたスタッドバンプ24と電気的に接続されている。スタッドバンプ25,24は相互に接合されており、これにより、半導体センサチップ40および半導体回路チップ30が電気的に接続されている。
The
半導体回路チップ30には、その厚さ方向に貫通電極21が貫通形成されており、その貫通電極21は、図示しない電路によってスタッドバンプ24と電気的に接続されている。貫通電極21は、半導体回路チップ30の下面に配置されたスタッドバンプ13と電気的に接続されている。つまり、半導体センサチップ40は、スタッドバンプ25,24および貫通電極21を介してスタッドバンプ13と電気的に接続されている。
A through
この実施形態では、センサ本体20は超音波溶着法によってターミナル4に電気的接続される。つまり、超音波溶着装置に備えられたロボットハンドが半導体回路チップ30の把持部30aを把持し、センサ本体20の各スタッドバンプ13を対応するターミナル上に接触するように配置する。そして、センサ本体20を超音波振動させることにより、各スタッドバンプ13とターミナル4との間に摩擦熱を発生させ、その摩擦熱によって各スタッドバンプ13を溶融させ、ターミナル4に溶着する。
In this embodiment, the
与えられた加速度に応じて可動電極44が所定方向へ変位したとき、固定電極43と可動電極44との間の距離が変化し、固定電極43と可動電極44との間の静電容量が変化する。この静電容量の変化に応じて半導体センサチップ40からの出力信号が変化し、この変化に対応した信号が半導体回路チップ30から所定のターミナルを通じてエアバッグ制御装置へ出力される。また、所定のターミナルを通じて、半導体回路チップ30および半導体センサチップ40へ動作電源が供給される。
When the movable electrode 44 is displaced in a predetermined direction according to the applied acceleration, the distance between the fixed electrode 43 and the movable electrode 44 changes, and the capacitance between the fixed electrode 43 and the movable electrode 44 changes. To do. The output signal from the
[第1実施形態の効果]
(1)半導体センサチップ40からの出力信号を処理するための電気回路が形成された半導体回路チップ30は、半導体チップ化されているため、従来のようにガラスエポキシ系の回路基板を用いたものよりも、占有面積を小さくすることができるので、加速度センサ装置1を小型化することができる。
[Effect of the first embodiment]
(1) Since the
(2)また、センサ本体20がスタッドバンプ13を用いてターミナル4とフリップチップ実装されてなるため、従来のように回路基板を端子にハンダ付けする必要がないので、ハンダに含まれる鉛成分が溶出して環境に悪影響を及ぼすおそれがない。
(2) Since the
(3)さらに、コンデンサなどを外付け素子11としてターミナル4に電気的に接続してなるため、半導体回路チップ30の小型化が阻害されないようにすることができる。
(3) Furthermore, since a capacitor or the like is electrically connected to the
(4)ターミナル4が絶縁性部材12に挿通され、その内部空間5に存在する各ターミナルにセンサ本体20がフリップチップ実装されており、センサ本体20の前後および両横方向が絶縁性部材12によって保護された状態となるため、センサ本体20およびターミナル4を前後および横方向から作用する外力から保護することができる。
(4) The
<第2実施形態>
次に、この発明の第2実施形態について図7を参照して説明する。図7は、この実施形態の加速度センサ装置に備えられたセンサ部10の構造を示す縦断面図である。なお、前述の第1実施形態の加速度センサ装置と同じ構成については説明を省略し、同じ符号を用いる。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing the structure of the
センサ本体20は、ワイヤボンディングによってターミナル4と電気的に接続されている。センサ本体20およびターミナル4には、電極パッド17が配置されており、各電極パッド間は、ワイヤ16によって電気的に接続されている。なお、図7では、ターミナル4bのみを示すが、他のターミナル4a,4cについても、同様に電極パッド17およびワイヤ16によってセンサ本体20と電気的に接続されている。
The
前述の通り、ワイヤボンディングとは、金(Au)または銅(Cu)などにより形成されたワイヤの端部を圧着によって接続する手法であり、ハンダを使用しないため、従来のハンダ付けのようにハンダに含まれる鉛成分が溶出して環境に悪影響を及ぼすおそれがない。また、この実施形態の加速度センサ装置は、センサ本体20のターミナルへの実装方法を除いて前述の第1実施形態の加速度センサ装置と同じ構成であるため、第1実施形態の効果(1),(3)および(4)と同じ効果を奏することができる。
As described above, wire bonding is a technique in which the ends of wires formed of gold (Au) or copper (Cu) are connected by pressure bonding, and since solder is not used, solder is used as in conventional soldering. There is no possibility that the lead component contained in the product will be dissolved and adversely affect the environment. Moreover, since the acceleration sensor device of this embodiment has the same configuration as the acceleration sensor device of the first embodiment described above except for the method of mounting the
<第3実施形態>
次に、この発明の第3実施形態について図8を参照して説明する。図8は、この実施形態の加速度センサ装置に備えられたセンサ部10の構造を示す縦断面図であり、(a)はフリップ実装されたセンサ部の構造を示す縦断面図、(b)はワイヤボンディングによって実装されたセンサ部の構造を示す縦断面図である。なお、前述の第1および第2実施形態の加速度センサ装置と同じ構成については説明を省略し、同じ符号を用いる。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing the structure of the
センサ本体20と、外付け素子11と、センサ本体20および外付け素子11が実装されたターミナル4が、絶縁性部材12によって封止されている。
従って、センサ本体20およびターミナル4を前後および両横方向のみならず、上下方向から作用する外力から保護することができる。また、センサおよび端子に水分や塵芥などの異物が浸入してセンサが故障するおそれがない。
The
Therefore, the
また、この実施形態の加速度センサ装置は、センサ本体20およびターミナル4の保護方法を除いて前述の第1実施形態の加速度センサ装置と同じ構成であるため、第1実施形態の効果(1)ないし(3)と同じ効果を奏することができる。
なお、図8(a),(b)において、外付け素子11を絶縁性部材12によって封止しないように構成することもできる。
The acceleration sensor device of this embodiment has the same configuration as the acceleration sensor device of the first embodiment except for the method of protecting the sensor
8A and 8B, the
<第4実施形態>
次に、この発明の第4実施形態について図9を参照して説明する。図9は、この実施形態の加速度センサ装置に備えられたセンサ部10の平面図であり、(a)は外付け素子が絶縁性部材によって封止されていない例、(b),(c)はターミナルが絶縁性部材の後壁のみ貫通した例であり、(b)は外付け素子が絶縁性部材によって封止されている例、(c)は外付け素子が絶縁性部材によって封止されていない例を示す。なお、前述の第1実施形態の加速度センサ装置と同じ構成については説明を省略し、同じ符号を用いる。
<Fourth embodiment>
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a plan view of the
前述の第1実施形態の図5に示す構成において、外付け素子11を絶縁性部材12の外方においてターミナル4a,4bに電気的に接続し、絶縁性部材12によって封止されていない構成にすることもできる(図9(a))。また、図9(b),(c)に示すように、各ターミナル4a〜4cの各一端が絶縁性部材12の前壁12bを貫通していない構成にすることもできる。この場合、外付け素子11は、図9(b)に示すように絶縁性部材12によって封止することもでき、図9(c)に示すように封止しないようにすることもできる。
In the configuration shown in FIG. 5 of the first embodiment described above, the
この実施形態の加速度センサ装置は、外付け素子11の配置およびターミナル4の構造を除いて前述の第1実施形態の加速度センサ装置と同じ構成であるため、第1実施形態の効果(1)ないし(4)と同じ効果を奏することができる。
The acceleration sensor device of this embodiment has the same configuration as the acceleration sensor device of the first embodiment except for the arrangement of the
<第5実施形態>
次に、この発明の第5実施形態について図10を参照して説明する。図10は、図2に対応するA−A矢視断面図である。なお、前述の第1実施形態の加速度センサ装置と同じ構成については説明を省略し、同じ符号を用いる。
<Fifth Embodiment>
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line AA corresponding to FIG. In addition, description is abbreviate | omitted about the same structure as the acceleration sensor apparatus of the above-mentioned 1st Embodiment, and the same code | symbol is used.
加速度センサ装置1に備えられたハウジング3の収容空間3aには、ゲル状の保護部材15が充填されており、絶縁性部材12によって封止されたセンサ部10は、さらに保護部材15によって保護されている。
従って、センサ本体20の外力からの保護をより一層強化することができる。また、水分や塵芥などの異物の浸入をより一層強固に阻止し、センサ本体20の保護に万全を期すことができる。
The
Therefore, the protection from the external force of the
さらに、保護部材15の粘度を選択することにより、半導体センサチップ40に伝達する加速度を調節することができる。
従って、例えば、与えられる可能性のある加速度の範囲と、センサ本体20の検出範囲とを整合させることができる。
Furthermore, the acceleration transmitted to the
Therefore, for example, the range of acceleration that may be given can be matched with the detection range of the
また、この実施形態の加速度センサ装置1は、センサ部10が保護部材15によって保護されている構造を除いて前述の第1実施形態の加速度センサ装置と同じ構成であるため、第1実施形態の効果(1)ないし(4)と同じ効果を奏することができる。
この実施形態では、保護部材15は、フッ素系ゲル、フロロシリコーンゲル、シリコーンゲルなどにより形成されている。
In addition, the
In this embodiment, the
<第6実施形態>
次に、この発明の第6実施形態について図11を参照して説明する。図11は、図6に対応する縦断面図である。なお、前述の第1実施形態の加速度センサ装置と同じ構成については説明を省略し、同じ符号を用いる。
<Sixth Embodiment>
Next, a sixth embodiment of the invention will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a longitudinal sectional view corresponding to FIG. In addition, description is abbreviate | omitted about the same structure as the acceleration sensor apparatus of the above-mentioned 1st Embodiment, and the same code | symbol is used.
センサ本体20は、半導体センサチップ40の上に半導体回路チップ30が積層されて一体化されてなる。櫛歯状の固定電極43および可動電極44は下向きに配置されている。半導体センサチップ40には、その厚さ方向に貫通電極21が貫通形成されており、その貫通電極21は、スタッドバンプ24と電気的に接続されている。貫通電極21は、半導体センサチップ40の下面に配置されたスタッドバンプ13と電気的に接続されている。つまり、半導体回路チップ30は、スタッドバンプ25,24および貫通電極21を介してスタッドバンプ13と電気的に接続されている。
The
上記のように、固定電極43および可動電極44、つまり加速度を検出するセンシング部が下向きに配置されているため、水分や塵芥などの異物がセンシング部に落下し、加速度の検出精度が低下したり、検出不能となるおそれがない。
また、この実施形態の加速度センサ装置1は、センサ部10が保護部材15によって保護されている構造を除いて前述の第1実施形態の加速度センサ装置と同じ構成であるため、第1実施形態の効果(1)ないし(4)と同じ効果を奏することができる。
As described above, the fixed electrode 43 and the movable electrode 44, that is, the sensing unit for detecting the acceleration is disposed downward, so that foreign matters such as moisture and dust fall on the sensing unit, and the detection accuracy of the acceleration is reduced. There is no risk of being undetectable.
In addition, the
<第7実施形態>
次に、この発明の第7実施形態について図12を参照して説明する。図12は、センサ本体20の構造を示す縦断面図である。なお、前述の第1実施形態の加速度センサ装置と同じ構成については説明を省略し、同じ符号を用いる。
<Seventh embodiment>
Next, a seventh embodiment of the invention will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a longitudinal sectional view showing the structure of the
半導体センサチップ40の固定電極43および可動電極44、つまり加速度を検出するセンシング部の上方は、キャップ18によって覆われ保護されている。キャップ18は、センシング部を完全に密閉する大きさおよび形状に形成されており、水分や塵芥などの異物の浸入を完全に阻止する構造になっている。
The fixed electrode 43 and the movable electrode 44 of the
半導体センサチップ40および絶縁性の接着フィルム22には、それらの厚さ方向に貫通電極26が貫通形成されている。貫通電極26は、半導体回路チップ30と電気的に接続されている。また、半導体回路チップ30の端部上面には、電極パッド17が配置されており、電極パッド17はワイヤボンディングによるワイヤ16によってターミナル4(図示省略)と電気的に接続されている。
A through
また、この実施形態の加速度センサ装置は、前述の第2実施形態の加速度センサ装置と共通の構成を有するため、その構成については第2実施形態と同じ効果を奏することができる。 In addition, since the acceleration sensor device of this embodiment has the same configuration as the acceleration sensor device of the second embodiment described above, the configuration can achieve the same effects as those of the second embodiment.
<第8実施形態>
次に、この発明の第8実施形態について図13を参照して説明する。図13は、センサ本体20の構造を示す縦断面図である。なお、前述の第1実施形態の加速度センサ装置と同じ構成については説明を省略し、同じ符号を用いる。
<Eighth Embodiment>
Next, an eighth embodiment of the invention will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a longitudinal sectional view showing the structure of the
半導体センサチップ40の固定電極43および可動電極44、つまり加速度を検出するセンシング部の上方は、キャップ18によって覆われ保護されている。キャップ18は、センシング部を完全に密閉する大きさおよび形状に形成されており、水分や塵芥などの異物の浸入を完全に阻止する構造になっている。
The fixed electrode 43 and the movable electrode 44 of the
半導体センサチップ40および半導体回路チップ30は、スタック構造(積層構造)になっている。半導体センサチップ40および半導体回路チップ30の各端部上面には電極パッド17がそれぞれ配置されており、各電極パッド17は、ワイヤボンディングによるワイヤ16によって電気的に接続されている。また、半導体回路チップ30の他の端部上面には、電極パッド17が配置されており、電極パッド17はワイヤボンディングによるワイヤ16によってターミナル4(図示省略)と電気的に接続されている。
The
なお、この実施形態の加速度センサ装置は、前述の第2実施形態の加速度センサ装置と共通の構成を有するため、その構成については第2実施形態と同じ効果を奏することができる。 Note that the acceleration sensor device of this embodiment has the same configuration as that of the acceleration sensor device of the second embodiment described above, and therefore the configuration can achieve the same effects as those of the second embodiment.
<他の実施形態>
(1)この発明の半導体力学量センサ装置は、加速度以外の力学量を検出するセンサにも適用することができる。例えば、車両の所定の空間圧の変化を検出してエアバッグを展開させるための圧力センサ、車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサ、車両の傾きを検出する傾斜センサ、車両の角速度を検出するジャイロセンサなどに適用することができる。
<Other embodiments>
(1) The semiconductor mechanical quantity sensor device of the present invention can also be applied to a sensor that detects a mechanical quantity other than acceleration. For example, a pressure sensor for detecting a change in a predetermined spatial pressure of the vehicle and deploying an airbag, a yaw rate sensor for detecting the yaw rate of the vehicle, a tilt sensor for detecting the tilt of the vehicle, and a gyro sensor for detecting the angular velocity of the vehicle Etc.
(2)また、図9(b),(c)において、ターミナル4の前壁12bへの挿入長さを調整することにより、センサ本体20および絶縁性部材12をターミナル4に沿って前後に移動させることができる。これにより、コネクタ部2の前壁2bにおけるターミナル4の基部を回動中心とするセンサ部10の角速度を調整することができる。
従って、この発明の半導体力学量センサ装置をヨーレートセンサ、傾斜センサ、ジャイロセンサなどに適用する場合、実際に与えられる可能性のある力学量に対応してセンサ本体の検出範囲を調整することができる。
(2) Further, in FIGS. 9B and 9C, the
Therefore, when the semiconductor dynamic quantity sensor device of the present invention is applied to a yaw rate sensor, a tilt sensor, a gyro sensor, etc., the detection range of the sensor body can be adjusted in accordance with a dynamic quantity that may be actually given. .
1・・加速度センサ装置(半導体力学量センサ装置)、2・・コネクタ部、
3・・ハウジング、3a・・収容空間、4・・ターミナル(端子)、5・・内部空間、
10・・センサ部、11・・外付け素子、12・・絶縁性部材、
12a・・後壁(一方の壁)、12b・・前壁(他方の壁)、
13・・スタッドバンプ、15・・保護部材、20・・センサ本体、
30・・半導体回路チップ、40・・半導体センサチップ。
1 ・ ・ Acceleration sensor device (Semiconductor dynamic quantity sensor device) 2 ・ ・ Connector part
3 .. Housing, 3a .. Storage space, 4 .... Terminal (terminal), 5 .. Internal space,
10..Sensor part, 11..External element, 12..Insulating member,
12a .. rear wall (one wall), 12b .. front wall (the other wall),
13 .... Stud bump, 15 .... Protective member, 20 .... Sensor body,
30..Semiconductor circuit chip, 40..Semiconductor sensor chip.
Claims (6)
前記半導体回路チップからの出力信号を、その出力信号によって作動する装置へ伝達するための端子と、を備えており、
前記センサがスタッドバンプを用いて前記端子にフリップチップ実装されてなることを特徴とする半導体力学量センサ装置。 A sensor in which a semiconductor sensor chip that outputs a signal corresponding to a given dynamic quantity and a semiconductor circuit chip for processing an output signal from the semiconductor sensor chip are electrically connected and stacked and integrated; ,
A terminal for transmitting an output signal from the semiconductor circuit chip to a device operated by the output signal, and
A semiconductor mechanical quantity sensor device, wherein the sensor is flip-chip mounted on the terminal using a stud bump.
前記半導体回路チップからの出力信号を、その出力信号によって作動する装置へ伝達するための端子と、を備えており、
前記センサがワイヤボンディングによって前記端子と電気的に接続されてなることを特徴とする半導体力学量センサ装置。 A sensor in which a semiconductor sensor chip that outputs a signal corresponding to a given dynamic quantity and a semiconductor circuit chip for processing an output signal from the semiconductor sensor chip are electrically connected and stacked and integrated; ,
A terminal for transmitting an output signal from the semiconductor circuit chip to a device operated by the output signal, and
A semiconductor dynamic quantity sensor device, wherein the sensor is electrically connected to the terminal by wire bonding.
前記端子の一端は、前記内部空間を通過するように前記絶縁性部材の相対向する壁の一方の壁を貫通して他方の壁に挿入されており、
前記センサは、前記内部空間に存在する前記端子に電気的に接続されてなることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1つに記載の半導体力学量センサ装置。 An insulating member having an internal space;
One end of the terminal is inserted into the other wall through one wall of the opposing walls of the insulating member so as to pass through the internal space,
4. The semiconductor mechanical quantity sensor device according to claim 1, wherein the sensor is electrically connected to the terminal existing in the internal space.
前記端子の一端は、前記コネクタ部から前記ハウジングを形成する一の壁を貫通して前記収容空間に延出しており、かつ、前記センサは、前記延出した前記端子の一端に電気的に接続されており、
前記センサおよび前記収容空間に延出した端子は、前記絶縁性部材によって封止されており、さらに、前記絶縁性部材は、前記ゲル状の保護部材によって覆われ保護されてなることを特徴とする請求項5に記載の半導体力学量センサ装置。 A connector portion for electrically connecting the device and the other end of the terminal; a housing adjacent to the connector portion; a housing space formed in the housing for housing the sensor; A gel-like protective member housed in the housing space,
One end of the terminal extends from the connector part through the one wall forming the housing to the accommodation space, and the sensor is electrically connected to one end of the extended terminal. Has been
The sensor and the terminal extending into the accommodation space are sealed by the insulating member, and the insulating member is covered and protected by the gel-like protective member. The semiconductor dynamic quantity sensor device according to claim 5.
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