JP2014020992A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置に関し、特に、ガス式加速度センサを搭載した半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device equipped with a gas type acceleration sensor.
近年、スマートフォン、タブレットＰＣ、携帯ゲーム機などの携帯情報機器において、加速度センサが広く利用されている。代表的な加速度センサとして、静電容量式（例えば、特許文献１参照）、ピエゾ抵抗式（例えば、特許文献２参照）、ガス式（例えば、特許文献３、特許文献４、特許文献５参照）が知られている。 In recent years, acceleration sensors have been widely used in portable information devices such as smartphones, tablet PCs, and portable game machines. As typical acceleration sensors, a capacitance type (for example, see Patent Document 1), a piezoresistive type (for example, see Patent Document 2), a gas type (for example, see Patent Document 3, Patent Document 4, and Patent Document 5). It has been known.
静電容量式とピエゾ抵抗式は、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）素子を用いた加速度センサである。より詳細には、ＭＥＭＳ素子を利用することにより“機械的な可動部分”が半導体チップ中に形成される。そして、半導体チップの加速による当該可動部分の移動が、容量変化やピエゾ素子を通して検出される。但し、機械的な可動部分を形成しなければならないことは、歩留まりの低下を招き、製造コストの観点から好ましくない。 The electrostatic capacitance type and the piezoresistive type are acceleration sensors using MEMS (Micro-Electro Mechanical Systems) elements. More specifically, a “mechanically movable part” is formed in a semiconductor chip by using a MEMS element. The movement of the movable part due to the acceleration of the semiconductor chip is detected through a capacitance change or a piezoelectric element. However, it is not preferable from the viewpoint of manufacturing cost that a mechanically movable part must be formed, resulting in a decrease in yield.
ガス式の加速度センサの場合、半導体チップ内の空間にヒータ及び温度センサが設けられ、更に、その空間にガスが封入される。半導体チップの加速により、空間内のガスが移動し、ガスの温度分布が変化する。その温度分布の変化を温度センサで検出することにより、半導体チップの加速が検知される。このガス式加速度センサの場合、“機械的な可動部”は不要であり、歩留まり及び製造コストの観点から好ましい。 In the case of a gas type acceleration sensor, a heater and a temperature sensor are provided in a space in the semiconductor chip, and further, gas is sealed in the space. Due to the acceleration of the semiconductor chip, the gas in the space moves and the temperature distribution of the gas changes. By detecting the change in the temperature distribution with a temperature sensor, the acceleration of the semiconductor chip is detected. In the case of this gas type acceleration sensor, the “mechanical movable part” is unnecessary, which is preferable from the viewpoint of yield and manufacturing cost.
尚、一般的なセンサに関連する技術として、次のものも知られている。特許文献６には、加速度センサのパッケージ全体をプリント基板に対して垂直に実装する方式が開示されている。特許文献７には、テーパー形状の基板上に磁気センサを配置する方式が示されている。 In addition, the following are also known as techniques related to general sensors. Patent Document 6 discloses a method of mounting an entire acceleration sensor package perpendicular to a printed circuit board. Patent Document 7 discloses a system in which a magnetic sensor is arranged on a tapered substrate.
従来のガス式加速度センサは、水平方向の加速度しか検知することができなかった。複数方向の加速度を検知することができるガス式加速度センサが望まれる。 Conventional gas acceleration sensors can only detect acceleration in the horizontal direction. A gas type acceleration sensor capable of detecting accelerations in a plurality of directions is desired.
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるだろう。 Other problems and novel features will become apparent from the description of the specification and the accompanying drawings.
一実施の形態において、半導体装置は、ガス式加速度センサと、ガス式加速度センサが搭載された半導体パッケージと、を備える。ガス式加速度センサは、第１ヒータと、第１温度センサと、第２温度センサと、を備える。第１温度センサと第２温度センサは、第１ヒータを挟んで対向するように配置されている。第１温度センサと第２温度センサとの間をつなぐ方向は、半導体パッケージの底面に対して斜めである。 In one embodiment, a semiconductor device includes a gas acceleration sensor and a semiconductor package on which the gas acceleration sensor is mounted. The gas type acceleration sensor includes a first heater, a first temperature sensor, and a second temperature sensor. The first temperature sensor and the second temperature sensor are arranged to face each other with the first heater interposed therebetween. The direction connecting the first temperature sensor and the second temperature sensor is oblique to the bottom surface of the semiconductor package.
複数方向の加速度を検知することができるガス式加速度センサが実現される。 A gas type acceleration sensor capable of detecting accelerations in a plurality of directions is realized.
１．第１の実施の形態
１−１．構成
図１は、第１の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す概念図である。半導体装置は、ガス式加速度センサ１０と、そのガス式加速度センサ１０が搭載された半導体パッケージ１００とを備えている。
1. 1. First embodiment 1-1. Configuration FIG. 1 is a conceptual diagram showing a configuration of a semiconductor device according to the first embodiment. The semiconductor device includes a gas acceleration sensor 10 and a
半導体パッケージ１００の底面は、以下、「パッケージ底面１１０」と参照される。以下の説明において、パッケージ底面１１０に平行な平面は、便宜上、ＸＹ平面と参照される。Ｘ方向とＹ方向は、ＸＹ平面を形成する方向（水平方向）であり、互いに直交する。Ｚ方向は、ＸＹ平面に垂直な方向（鉛直方向）であり、Ｘ方向及びＹ方向の各々と直交する。図１には、ＸＺ面内の構成が概念的に示されている。
Hereinafter, the bottom surface of the
ガス式加速度センサ１０は、空間内のガスの温度分布の変化を検出することにより、半導体装置の加速度を検知する。より詳細には、ガス式加速度センサ１０は、空間内に配置されたヒータ２０、第１温度センサ３０−１及び第２温度センサ３０−２を備えている。ヒータ２０は、通電により熱を発生する。第１温度センサ３０−１と第２温度センサ３０−２は、熱源であるヒータ２０の両側に配置されている。言い換えれば、第１温度センサ３０−１と第２温度センサ３０−２は、ヒータ２０を挟んで対向するように配置されている。典型的には、第１温度センサ３０−１とヒータ２０との間隔は、第２温度センサ３０−２とヒータ２０との間隔と等しい。これら第１温度センサ３０−１及び第２温度センサ３０−２を用いることによって、空間内のガスの温度分布の変化を検出することができる。
The gas acceleration sensor 10 detects the acceleration of the semiconductor device by detecting a change in the temperature distribution of the gas in the space. More specifically, the gas acceleration sensor 10 includes a
第１温度センサ３０−１と第２温度センサ３０−２との間をつなぐ方向は、以下、「Ｓ方向」と参照される。図１に示されるように、本実施の形態によれば、Ｓ方向は、パッケージ底面１１０（ＸＹ平面）に対して“斜め”である。つまり、Ｓ方向は、ＸＺ面内において、Ｘ方向とＺ方向の両方に交差する。よって、第１温度センサ３０−１と第２温度センサ３０−２のそれぞれの位置は、Ｘ方向において異なるだけでなく、Ｚ方向においても異なることになる。これによる作用、効果を以下に説明する。 Hereinafter, the direction connecting the first temperature sensor 30-1 and the second temperature sensor 30-2 is referred to as “S direction”. As shown in FIG. 1, according to the present embodiment, the S direction is “oblique” with respect to the package bottom surface 110 (XY plane). That is, the S direction intersects both the X direction and the Z direction in the XZ plane. Accordingly, the positions of the first temperature sensor 30-1 and the second temperature sensor 30-2 are not only different in the X direction but also different in the Z direction. The effect | action and effect by this are demonstrated below.
１−２．作用、効果
図２は、半導体装置に加速がかかっていない状態（例：静止状態）での温度分布を示している。縦軸が温度を表し、横軸がＳ方向における位置を表している。この状態では、ヒータ２０の位置を中心とした対称的な温度分布が形成される。
1-2. Action and Effect FIG. 2 shows a temperature distribution in a state where the semiconductor device is not accelerated (for example, a stationary state). The vertical axis represents the temperature, and the horizontal axis represents the position in the S direction. In this state, a symmetrical temperature distribution centering on the position of the
図３Ａは、半導体装置に「−Ｘ方向の加速」がかかった状態を概念的に示している。図３Ｂは、図３Ａで示された状態での温度分布を示している。この場合、空間内のガスは、半導体装置の動きに追従できない。そのため、空間内においては、加速方向Ａ（−Ｘ方向）とは逆方向（＋Ｘ方向）にガスの流れ（相対的な動き）が発生する。空間内で＋Ｘ方向に熱いガスが流れるため、温度分布も＋Ｘ方向に偏る。結果として、第２温度センサ３０−２の位置では温度が上昇し、その一方で、第１温度センサ３０−１の位置では温度が低下する。第１温度センサ３０−１及び第２温度センサ３０−２を用いることにより、このような温度変化のパターンを検出することができる。逆に言えば、このような温度変化のパターンの検出から、「−Ｘ方向の加速」を検知することができる。 FIG. 3A conceptually shows a state in which “acceleration in the −X direction” is applied to the semiconductor device. FIG. 3B shows the temperature distribution in the state shown in FIG. 3A. In this case, the gas in the space cannot follow the movement of the semiconductor device. Therefore, in the space, a gas flow (relative movement) occurs in a direction (+ X direction) opposite to the acceleration direction A (−X direction). Since hot gas flows in the + X direction in the space, the temperature distribution is also biased in the + X direction. As a result, the temperature increases at the position of the second temperature sensor 30-2, while the temperature decreases at the position of the first temperature sensor 30-1. By using the first temperature sensor 30-1 and the second temperature sensor 30-2, such a temperature change pattern can be detected. In other words, “acceleration in the −X direction” can be detected from the detection of such a temperature change pattern.
半導体装置に「＋Ｘ方向の加速」がかかった場合、検出される温度変化のパターンは、図３Ｂで示されたものと逆になる。従って、「−Ｘ方向の加速」と「＋Ｘ方向の加速」とを区別することができる。 When “acceleration in the + X direction” is applied to the semiconductor device, the detected temperature change pattern is opposite to that shown in FIG. 3B. Accordingly, it is possible to distinguish between “acceleration in the −X direction” and “acceleration in the + X direction”.
図４Ａは、半導体装置に「−Ｚ方向の加速」がかかった状態を概念的に示している。図４Ｂは、図４Ａで示された状態での温度分布を示している。この場合、空間内のガスは、半導体装置の動きに追従できない。そのため、空間内においては、加速方向Ａ（−Ｚ方向）とは逆方向（＋Ｚ方向）にガスの流れ（相対的な動き）が発生する。空間内で＋Ｚ方向に熱いガスが流れるため、温度分布も＋Ｚ方向に偏る。結果として、第２温度センサ３０−２の位置では温度が上昇し、その一方で、第１温度センサ３０−１の位置では温度が低下する。第１温度センサ３０−１及び第２温度センサ３０−２を用いることにより、このような温度変化のパターンを検出することができる。逆に言えば、このような温度変化のパターンの検出から、「−Ｚ方向の加速」を検知することができる。 FIG. 4A conceptually illustrates a state in which “acceleration in the −Z direction” is applied to the semiconductor device. FIG. 4B shows the temperature distribution in the state shown in FIG. 4A. In this case, the gas in the space cannot follow the movement of the semiconductor device. Therefore, in the space, a gas flow (relative movement) occurs in a direction (+ Z direction) opposite to the acceleration direction A (−Z direction). Since hot gas flows in the + Z direction in the space, the temperature distribution is also biased in the + Z direction. As a result, the temperature increases at the position of the second temperature sensor 30-2, while the temperature decreases at the position of the first temperature sensor 30-1. By using the first temperature sensor 30-1 and the second temperature sensor 30-2, such a temperature change pattern can be detected. In other words, “acceleration in the −Z direction” can be detected from the detection of such a temperature change pattern.
半導体装置に「＋Ｚ方向の加速」がかかった場合、検出される温度変化のパターンは、図４Ｂで示されたものと逆になる。従って、「−Ｚ方向の加速」と「＋Ｚ方向の加速」とを区別することができる。 When “acceleration in the + Z direction” is applied to the semiconductor device, the detected temperature change pattern is opposite to that shown in FIG. 4B. Therefore, “acceleration in the −Z direction” and “acceleration in the + Z direction” can be distinguished.
このように、本実施の形態のガス式加速度センサ１０によれば、簡易な構成で、Ｘ方向とＺ方向の２方向の加速度を検知することができる。それは、第１温度センサ３０−１と第２温度センサ３０−２のそれぞれの位置が、Ｘ方向において異なっているだけでなく、Ｚ方向においても異なっているからである。すなわち、Ｓ方向が、パッケージ底面１１０に対して“斜め”になっているからである。
As described above, according to the gas-type acceleration sensor 10 of the present embodiment, it is possible to detect accelerations in two directions of the X direction and the Z direction with a simple configuration. This is because the positions of the first temperature sensor 30-1 and the second temperature sensor 30-2 differ not only in the X direction but also in the Z direction. That is, the S direction is “oblique” with respect to the
製品において、半導体パッケージ１００は水平に搭載されることが多い。つまり、パッケージ底面１１０は水平面に平行であることが多い。その場合、本実施の形態に係るガス式加速度センサ１０は、水平方向と垂直方向の２方向の加速度を検知可能であると言える。
In a product, the
１−３．パッケージ構成例
図５は、パッケージ構成の一例を概念的に示している。図５において、半導体パッケージ１００には半導体チップ４０が搭載されている。その半導体チップ４０内に、本実施の形態に係るガス式加速度センサ１０が形成されている。
1-3. Package Configuration Example FIG. 5 conceptually shows an example of a package configuration. In FIG. 5, a
より詳細には、基板４１上に下部絶縁膜４２が形成されている。下部絶縁膜４２の端部上には側壁絶縁膜４３が形成されている。側壁絶縁膜４３上には上部絶縁膜４４が形成されている。これら下部絶縁膜４２、側壁絶縁膜４３及び上部絶縁膜４４で囲まれるように空間４５が形成されている。その空間４５の内部にはガスが封入されている。ヒータ２０、第１温度センサ３０−１及び第２温度センサ３０−２は、その空間４５内に設けられており、下部絶縁膜４２上に形成されている。尚、ヒータ２０、第１温度センサ３０−１及び第２温度センサ３０−２は、メタル配線で実現される。そのメタル配線の材料としては、ＡｌやＣｕが挙げられる。また、各絶縁膜の材料としては、シリコン酸化膜やポリイミドが挙げられる。基板４１の材質としては、ＳｉＯ２、ＳｉＣ、ＧａＡｓ、ＧａＮ等が挙げられる。
More specifically, a lower insulating
図５に示されるように、半導体チップ４０は、パッケージ底面１１０に対して“斜め”に搭載されている。これにより、第１温度センサ３０−１と第２温度センサ３０−２との間をつなぐＳ方向も、パッケージ底面１１０に対して“斜め”になる。
As shown in FIG. 5, the
更に、リードが用いられるパッケージ種の場合を考える。図５に示されるように、半導体チップ４０は、リードアイランド上に搭載され、また、リード１５０と電気的に接続される。そのリード１５０は、半導体パッケージ１００の側面１２０から突出している。ここで、半導体チップ４０が“斜め”に搭載される場合、それは、側面１２０から突出しているリード１５０の外観にも影響を与える。具体的には、図５に示されるように、側面１２０からのリード１５０の突出方向が、パッケージ底面１１０に対して“斜め”になる。逆に言えば、図５に示されるようなリード１５０の外観からは、半導体チップ４０が“斜め”に搭載されていることが推定される。
Further, consider a package type in which leads are used. As shown in FIG. 5, the
尚、パッケージ種は、リード１５０が用いられるものに限られない。ＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）パッケージ等も本実施の形態に適用可能である。
Note that the package type is not limited to that using the
図６は、パッケージ構成の他の例を概念的に示している。本例において、半導体チップ４０は、“斜め”には搭載されず、通常通り、パッケージ底面１１０と平行に搭載される。その代わり、スロープ形状の補助絶縁膜４６が、空間４５内の下部絶縁膜４２上に形成されている。そして、ヒータ２０、第１温度センサ３０−１及び第２温度センサ３０−２は、その補助絶縁膜４６上に形成されている。このような構成によっても、本実施の形態に係る斜め配置が実現される。
FIG. 6 conceptually shows another example of the package configuration. In this example, the
図７は、パッケージ構成の更に他の例を概念的に示している。図６で示された例と比較して、補助絶縁膜４６が、スロープ形状ではなく階段形状を有している。そして、ヒータ２０、第１温度センサ３０−１及び第２温度センサ３０−２が、それぞれ別の段上に形成されている。このような構成によっても、本実施の形態に係る斜め配置が実現される。
FIG. 7 conceptually shows still another example of the package configuration. Compared to the example shown in FIG. 6, the auxiliary insulating
２．第２の実施の形態
第１の実施の形態では、温度変化のパターンが、「−Ｘ方向の加速」の場合（図３Ｂ）と「−Ｚ方向の加速」の場合（図４Ｂ）とで同じであった。第２の実施の形態では、それらを区別することができる技術を提案する。尚、第１の実施の形態と重複する説明は、適宜省略する。
2. Second Embodiment In the first embodiment, the temperature change pattern is the same between “-X direction acceleration” (FIG. 3B) and “−Z direction acceleration” (FIG. 4B). Met. In the second embodiment, a technique capable of distinguishing them is proposed. In addition, the description which overlaps with 1st Embodiment is abbreviate | omitted suitably.
２−１．構成
図８は、第２の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す概念図である。図８に示されるように、第２の実施の形態に係るガス式加速度センサ１０は、第１ヒータ２０−１、第２ヒータ２０−２、第１温度センサ３０−１、第２温度センサ３０−２、第３温度センサ３０−３及び第４温度センサ３０−４を備えている。
2-1. Configuration FIG. 8 is a conceptual diagram showing a configuration of a semiconductor device according to the second embodiment. As shown in FIG. 8, the gas-type acceleration sensor 10 according to the second embodiment includes a first heater 20-1, a second heater 20-2, a first temperature sensor 30-1, and a
第１温度センサ３０−１と第２温度センサ３０−２は、第１ヒータ２０−１の両側に配置されている。言い換えれば、第１温度センサ３０−１と第２温度センサ３０−２は、第１ヒータ２０−１を挟んで対向するように配置されている。典型的には、第１温度センサ３０−１と第１ヒータ２０−１との間隔は、第２温度センサ３０−２と第１ヒータ２０−１との間隔と等しい。また、第１温度センサ３０−１と第２温度センサ３０−２との間をつなぐ方向は、以下、「Ｓ１方向」と参照される。このＳ１方向は、パッケージ底面１１０に対して“斜め”である。つまり、Ｓ１方向は、ＸＺ面内において、Ｘ方向とＺ方向の両方に交差する。
The first temperature sensor 30-1 and the second temperature sensor 30-2 are arranged on both sides of the first heater 20-1. In other words, the first temperature sensor 30-1 and the second temperature sensor 30-2 are arranged to face each other with the first heater 20-1 interposed therebetween. Typically, the interval between the first temperature sensor 30-1 and the first heater 20-1 is equal to the interval between the second temperature sensor 30-2 and the first heater 20-1. Further, the direction connecting the first temperature sensor 30-1 and the second temperature sensor 30-2 is hereinafter referred to as “S1 direction”. The S1 direction is “oblique” with respect to the
第３温度センサ３０−３と第４温度センサ３０−４は、第２ヒータ２０−２の両側に配置されている。言い換えれば、第３温度センサ３０−３と第４温度センサ３０−４は、第２ヒータ２０−２を挟んで対向するように配置されている。典型的には、第３温度センサ３０−３と第２ヒータ２０−２との間隔は、第４温度センサ３０−４と第２ヒータ２０−２との間隔と等しい。また、第３温度センサ３０−３と第４温度センサ３０−４との間をつなぐ方向は、以下、「Ｓ２方向」と参照される。このＳ２方向は、パッケージ底面１１０に対して“斜め”である。つまり、Ｓ２方向は、ＸＺ面内において、Ｘ方向とＺ方向の両方に交差する。
The third temperature sensor 30-3 and the fourth temperature sensor 30-4 are disposed on both sides of the second heater 20-2. In other words, the third temperature sensor 30-3 and the fourth temperature sensor 30-4 are arranged to face each other with the second heater 20-2 interposed therebetween. Typically, the distance between the third temperature sensor 30-3 and the second heater 20-2 is equal to the distance between the fourth temperature sensor 30-4 and the second heater 20-2. The direction connecting the third temperature sensor 30-3 and the fourth temperature sensor 30-4 is hereinafter referred to as “S2 direction”. The S2 direction is “oblique” with respect to the
ここで、本実施の形態によれば、Ｓ１方向とＳ２方向は、“山”あるいは“谷”を形成するような関係にある。より正確に言えば、次の通りである。Ｘ方向において、第１温度センサ３０−１、第２温度センサ３０−２、第３温度センサ３０−３及び第４温度センサ３０−４は、この順番で配置されている。Ｚ方向において、第１温度センサ３０−１から第２温度センサ３０−２へ向かう方向（図８の例では−Ｚ方向）は、第３温度センサ３０−３から第４温度センサ３０−４へ向かう方向（図８の例では＋Ｚ方向）の逆である。これによる作用、効果を以下に説明する。 Here, according to the present embodiment, the S1 direction and the S2 direction have a relationship that forms a “mountain” or “valley”. More precisely, it is as follows. In the X direction, the first temperature sensor 30-1, the second temperature sensor 30-2, the third temperature sensor 30-3, and the fourth temperature sensor 30-4 are arranged in this order. In the Z direction, the direction from the first temperature sensor 30-1 to the second temperature sensor 30-2 (the -Z direction in the example of FIG. 8) is from the third temperature sensor 30-3 to the fourth temperature sensor 30-4. The direction is the opposite (in the example of FIG. 8, + Z direction). The effect | action and effect by this are demonstrated below.
２−２．作用、効果
図９は、半導体装置に加速がかかっていない状態（例：静止状態）での温度分布を示している。縦軸が温度を表し、横軸がＳ１方向あるいはＳ２方向における位置を表している。この状態では、Ｓ１方向に関して第１ヒータ２０−１の位置を中心とした対称的な温度分布が形成され、Ｓ２方向に関して第２ヒータ２０−２の位置を中心とした対称的な温度分布が形成される。
2-2. Action and Effect FIG. 9 shows a temperature distribution in a state where the semiconductor device is not accelerated (for example, a stationary state). The vertical axis represents temperature, and the horizontal axis represents the position in the S1 direction or S2 direction. In this state, a symmetrical temperature distribution centered on the position of the first heater 20-1 with respect to the S1 direction is formed, and a symmetrical temperature distribution centered on the position of the second heater 20-2 with respect to the S2 direction. Is done.
図１０Ａは、半導体装置に「−Ｘ方向の加速」がかかった状態を概念的に示している。図１０Ｂは、図１０Ａで示された状態での温度分布を示している。この場合、空間内のガスは、半導体装置の動きに追従できない。そのため、空間内においては、加速方向Ａ（−Ｘ方向）とは逆方向（＋Ｘ方向）にガスの流れ（相対的な動き）が発生する。その結果、Ｓ１方向の温度分布に関して、第２温度センサ３０−２の位置では温度が上昇し、その一方で、第１温度センサ３０−１の位置では温度が低下する。また、Ｓ２方向の温度分布に関して、第４温度センサ３０−４の位置では温度が上昇し、その一方で、第３温度センサ３０−３の位置では温度が低下する。第１温度センサ３０−１、第２温度センサ３０−２、第３温度センサ３０−３及び第４温度センサ３０−４を用いることにより、このような温度変化のパターンを検出することができる。逆に言えば、このような温度変化のパターンの検出から、「−Ｘ方向の加速」を検知することができる。 FIG. 10A conceptually shows a state in which “acceleration in the −X direction” is applied to the semiconductor device. FIG. 10B shows the temperature distribution in the state shown in FIG. 10A. In this case, the gas in the space cannot follow the movement of the semiconductor device. Therefore, in the space, a gas flow (relative movement) occurs in a direction (+ X direction) opposite to the acceleration direction A (−X direction). As a result, regarding the temperature distribution in the S1 direction, the temperature increases at the position of the second temperature sensor 30-2, while the temperature decreases at the position of the first temperature sensor 30-1. Regarding the temperature distribution in the S2 direction, the temperature rises at the position of the fourth temperature sensor 30-4, while the temperature falls at the position of the third temperature sensor 30-3. By using the first temperature sensor 30-1, the second temperature sensor 30-2, the third temperature sensor 30-3, and the fourth temperature sensor 30-4, such a temperature change pattern can be detected. In other words, “acceleration in the −X direction” can be detected from the detection of such a temperature change pattern.
半導体装置に「＋Ｘ方向の加速」がかかった場合、検出される温度変化のパターンは、図１０Ｂで示されたものと逆になる。従って、「−Ｘ方向の加速」と「＋Ｘ方向の加速」とを区別することができる。 When “acceleration in the + X direction” is applied to the semiconductor device, the detected temperature change pattern is opposite to that shown in FIG. 10B. Accordingly, it is possible to distinguish between “acceleration in the −X direction” and “acceleration in the + X direction”.
図１１Ａは、半導体装置に「−Ｚ方向の加速」がかかった状態を概念的に示している。図１１Ｂは、図１１Ａで示された状態での温度分布を示している。この場合、空間内のガスは、半導体装置の動きに追従できない。そのため、空間内においては、加速方向Ａ（−Ｚ方向）とは逆方向（＋Ｚ方向）にガスの流れ（相対的な動き）が発生する。その結果、Ｓ１方向の温度分布に関して、第１温度センサ３０−１の位置では温度が上昇し、その一方で、第２温度センサ３０−２の位置では温度が低下する。また、Ｓ２方向の温度分布に関して、第４温度センサ３０−４の位置では温度が上昇し、その一方で、第３温度センサ３０−３の位置では温度が低下する。第１温度センサ３０−１、第２温度センサ３０−２、第３温度センサ３０−３及び第４温度センサ３０−４を用いることにより、このような温度変化のパターンを検出することができる。逆に言えば、このような温度変化のパターンの検出から、「−Ｚ方向の加速」を検知することができる。 FIG. 11A conceptually shows a state in which “acceleration in the −Z direction” is applied to the semiconductor device. FIG. 11B shows the temperature distribution in the state shown in FIG. 11A. In this case, the gas in the space cannot follow the movement of the semiconductor device. Therefore, in the space, a gas flow (relative movement) occurs in a direction (+ Z direction) opposite to the acceleration direction A (−Z direction). As a result, regarding the temperature distribution in the S1 direction, the temperature rises at the position of the first temperature sensor 30-1, while the temperature falls at the position of the second temperature sensor 30-2. Regarding the temperature distribution in the S2 direction, the temperature rises at the position of the fourth temperature sensor 30-4, while the temperature falls at the position of the third temperature sensor 30-3. By using the first temperature sensor 30-1, the second temperature sensor 30-2, the third temperature sensor 30-3, and the fourth temperature sensor 30-4, such a temperature change pattern can be detected. In other words, “acceleration in the −Z direction” can be detected from the detection of such a temperature change pattern.
半導体装置に「＋Ｚ方向の加速」がかかった場合、検出される温度変化のパターンは、図１１Ｂで示されたものと逆になる。従って、「−Ｚ方向の加速」と「＋Ｚ方向の加速」とを区別することができる。 When “+ Z-direction acceleration” is applied to the semiconductor device, the detected temperature change pattern is opposite to that shown in FIG. 11B. Therefore, “acceleration in the −Z direction” and “acceleration in the + Z direction” can be distinguished.
このように本実施の形態によれば、検出される温度変化のパターンが、「−Ｘ方向の加速」の場合（図１０Ｂ）と「−Ｚ方向の加速」の場合（図１１Ｂ）とで異なる。従って、それらをも区別することができる。すなわち、第１の実施の形態と比較して、検出精度が更に向上する。 Thus, according to the present embodiment, the detected temperature change pattern is different between the case of “acceleration in the −X direction” (FIG. 10B) and the case of “acceleration in the −Z direction” (FIG. 11B). . Therefore, they can also be distinguished. That is, the detection accuracy is further improved as compared with the first embodiment.
２−３．パッケージ構成例
図１２は、パッケージ構成の一例を概念的に示している。図１２において、半導体パッケージ１００には２個の半導体チップ４０（第１半導体チップ４０−１、第２半導体チップ４０−２）が搭載されている。
2-3. Package Configuration Example FIG. 12 conceptually shows an example of a package configuration. In FIG. 12, a
第１半導体チップ４０−１は、既出の図５で示された半導体チップ４０と同様の構造を有している。この第１半導体チップ４０−１には、第１ヒータ２０−１、第１温度センサ３０−１及び第２温度センサ３０−２が形成されている。また、第１半導体チップ４０−１は、パッケージ底面１１０に対して“斜め”に搭載されている。これにより、第１温度センサ３０−１と第２温度センサ３０−２との間をつなぐＳ１方向も、パッケージ底面１１０に対して“斜め”になる。
The first semiconductor chip 40-1 has the same structure as the
第２半導体チップ４０−２は、既出の図５で示された半導体チップ４０と同様の構造を有している。この第２半導体チップ４０−２には、第２ヒータ２０−２、第３温度センサ３０−３及び第４温度センサ３０−４が形成されている。また、第２半導体チップ４０−２は、パッケージ底面１１０に対して“斜め”に搭載されている。これにより、第３温度センサ３０−３と第４温度センサ３０−４との間をつなぐＳ２方向も、パッケージ底面１１０に対して“斜め”になる。
The second semiconductor chip 40-2 has the same structure as the
リードが用いられるパッケージ種の場合、既出の図５の場合と同様に、半導体パッケージ１００の側面１２０からのリード１５０の突出方向が、パッケージ底面１１０に対して“斜め”になる。但し、パッケージ種は、リード１５０が用いられるものに限られない。ＢＧＡパッケージ等も本実施の形態に適用可能である。
In the case of a package type in which leads are used, the protruding direction of the lead 150 from the
図１３は、パッケージ構成の他の例を概念的に示している。本例では、半導体パッケージ１００には１個の半導体チップ４０が搭載されている。その半導体チップ４０は、“斜め”には搭載されず、通常通り、パッケージ底面１１０と平行に搭載される。その代わり、スロープ形状の補助絶縁膜４６が、空間４５内の下部絶縁膜４２上に形成されている。Ｓ１方向の傾きを有する補助絶縁膜４６上には、第１ヒータ２０−１、第１温度センサ３０−１及び第２温度センサ３０−２が形成されている。一方、Ｓ２方向の傾きを有する補助絶縁膜４６上には、第２ヒータ２０−２、第３温度センサ３０−３及び第４温度センサ３０−４が形成されている。このような構成によっても、本実施の形態に係る斜め配置が実現される。
FIG. 13 conceptually shows another example of the package configuration. In this example, one
図１４は、パッケージ構成の更に他の例を概念的に示している。図１３で示された例と比較して、補助絶縁膜４６が、スロープ形状ではなく階段形状を有している。そして、第１ヒータ２０−１、第１温度センサ３０−１及び第２温度センサ３０−２が、それぞれ別の段上に形成されている。また、第２ヒータ２０−２、第３温度センサ３０−３及び第４温度センサ３０−４が、それぞれ別の段上に形成されている。このような構成によっても、本実施の形態に係る斜め配置が実現される。
FIG. 14 conceptually shows still another example of the package configuration. Compared to the example shown in FIG. 13, the auxiliary insulating
図１５は、パッケージ構成の更に他の例を概念的に示している。既出の図１２で示された例と比較して、第１半導体チップ４０−１と第２半導体チップ４０−２とで上部絶縁膜４４が共通化されている。より詳細には、Ｓ１方向の傾きを有する第１半導体チップ４０−１の第１基板４１−１上に、第１下部絶縁膜４２−１が形成されている。また、Ｓ２方向の傾きを有する第２半導体チップ４０−２の第２基板４１−２上に、第２下部絶縁膜４２−２が形成されている。そして、第１下部絶縁膜４２−１、第２下部絶縁膜４２−２及び共通の上部絶縁膜４４で囲まれるように空間４５が形成されている。第１ヒータ２０−１、第１温度センサ３０−１及び第２温度センサ３０−２は、Ｓ１方向の傾きを有する第１下部絶縁膜４２−１上に形成されている。一方、第２ヒータ２０−２、第３温度センサ３０−３及び第４温度センサ３０−４は、Ｓ２方向の傾きを有する第２下部絶縁膜４２−２上に形成されている。このような構成によっても、本実施の形態に係る斜め配置が実現される。
FIG. 15 conceptually shows still another example of the package configuration. Compared to the example shown in FIG. 12, the upper insulating
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。 As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.
１０ ガス式加速度センサ
２０ ヒータ
２０−１ 第１ヒータ
２０−２ 第２ヒータ
３０−１ 第１温度センサ
３０−２ 第２温度センサ
３０−３ 第３温度センサ
３０−４ 第４温度センサ
４０ 半導体チップ
４０−１ 第１半導体チップ
４０−２ 第２半導体チップ
４１ 基板
４１−１ 第１基板
４１−２ 第２基板
４２ 下部絶縁膜
４２−１ 第１下部絶縁膜
４２−２ 第２下部絶縁膜
４３ 側壁絶縁膜
４４ 上部絶縁膜
４５ 空間
４６ 補助絶縁膜
１００ 半導体パッケージ
１１０ パッケージ底面
１２０ パッケージ側面
１５０ リード
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Gas
Claims (4)
前記ガス式加速度センサが搭載された半導体パッケージと
を備え、
前記ガス式加速度センサは、
第１ヒータと、
第１温度センサと、
第２温度センサと
を備え、
前記第１温度センサと前記第２温度センサは、前記第１ヒータを挟んで対向するように配置されており、
前記第１温度センサと前記第２温度センサとの間をつなぐ方向は、前記半導体パッケージの底面に対して斜めである
半導体装置。 A gas-type acceleration sensor;
A semiconductor package on which the gas acceleration sensor is mounted,
The gas type acceleration sensor
A first heater;
A first temperature sensor;
A second temperature sensor,
The first temperature sensor and the second temperature sensor are arranged to face each other with the first heater interposed therebetween,
The direction connecting the first temperature sensor and the second temperature sensor is oblique to the bottom surface of the semiconductor package.
前記ガス式加速度センサは、更に、
第２ヒータと、
第３温度センサと、
第４温度センサと
を備え、
前記第３温度センサと前記第４温度センサは、前記第２ヒータを挟んで対向するように配置されており、
前記第３温度センサと前記第４温度センサとの間をつなぐ方向は、前記半導体パッケージの底面に対して斜めである
半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
The gas acceleration sensor further includes:
A second heater;
A third temperature sensor;
A fourth temperature sensor,
The third temperature sensor and the fourth temperature sensor are arranged to face each other with the second heater interposed therebetween,
The direction connecting the third temperature sensor and the fourth temperature sensor is oblique to the bottom surface of the semiconductor package.
前記半導体パッケージの底面に平行な方向は水平方向であり、
前記半導体パッケージの底面に垂直な方向は鉛直方向であり、
前記水平方向において、前記第１温度センサ、前記第２温度センサ、前記第３温度センサ及び前記第４温度センサは、この順番で配置されており、
前記鉛直方向において、前記第１温度センサから前記第２温度センサへ向かう方向は、前記第３温度センサから前記第４温度センサへ向かう方向の逆である
半導体装置。 The semiconductor device according to claim 2,
The direction parallel to the bottom surface of the semiconductor package is a horizontal direction,
The direction perpendicular to the bottom surface of the semiconductor package is a vertical direction,
In the horizontal direction, the first temperature sensor, the second temperature sensor, the third temperature sensor, and the fourth temperature sensor are arranged in this order,
The direction from the first temperature sensor to the second temperature sensor in the vertical direction is opposite to the direction from the third temperature sensor to the fourth temperature sensor.
更に、
前記ガス式加速度センサが形成された半導体チップと、
前記半導体チップにつながり、前記半導体パッケージの側面から突出するリードと
を備え、
前記リードの前記半導体パッケージの側面からの突出方向は、前記半導体パッケージの底面に対して斜めである
半導体装置。 A semiconductor device according to any one of claims 1 to 3,
Furthermore,
A semiconductor chip on which the gas-type acceleration sensor is formed;
A lead connected to the semiconductor chip and protruding from a side surface of the semiconductor package;
A protruding direction of the lead from the side surface of the semiconductor package is oblique with respect to a bottom surface of the semiconductor package.
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