JP4003335B2

JP4003335B2 - 半導体力学量センサ及びその製造方法

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Publication number: JP4003335B2
Application number: JP02866399A
Authority: JP
Inventors: 為治太田; 泰樹下山
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1999-02-05
Filing date: 1999-02-05
Publication date: 2007-11-07
Anticipated expiration: 2019-02-05
Also published as: JP2000227439A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、センサチップ及びこのセンサチップからの信号を電気的に処理するための回路チップを備えた半導体力学量センサ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、車両用エアバッグなどに用いられる半導体加速度センサにあっては、作用する加速度の大きさに応じた信号を発生するセンサチップと、このセンサチップからの信号を電気的に処理するための回路チップとを外部端子が設けられたセラミックパッケージ内に収納し、当該パッケージをプリント基板に実装して車両に搭載する構成となっており、このものでは、センサチップ及び回路チップ間、並びに回路チップ及びパッケージ間をボンディングワイヤを介して電気的に接続することが一般的となっている。このような半導体加速度センサにおいて、センサチップ及び回路チップをパッケージ内に横に並べて収納する構成とした場合には、実装用面積が大きいパッケージが必要となって、全体の大型化が避けられないという事情がある。このため、従来では、回路チップ上にセンサチップを段積み状に搭載する構成とし、以て全体の小型化を図ることが考えられている。
【０００３】
上記のような半導体加速度センサを例えばサイドエアバッグに適用しようとすると、車両の正面方向に加わる加速度の検出に加え、側面方向に加わる加速度の検出も必要であり、各検出方向にセンサチップの加速度検出軸が向くように２つのパッケージを基板実装方向（位置）を適宜変更して基板に実装する必要があった。この場合、基板側に形成する配線の設計が複雑になり、場合によっては、配線のための領域を大きくする必要も生じる。従って、加速度検出軸が異なる場合であっても、基板に対するパッケージ実装向きを変えないで基板実装可能とすること、換言すれば、センサチップに設定された加速度検出軸をパッケージ内で任意に且つ容易に変更できるようにすることが要望されている。
【０００４】
しかしながら、上記のように回路チップ上にセンサチップを段積み状に搭載することにより全体の小型化を図ったものにおいて、前記要望を踏まえて単純にセンサチップの配置向きを変えて加速度検出軸の方向を変更しようとすると、センサチップ上の電極パッドと回路チップ上の電極パッドとの間の距離が長短変化することになるため、場合によってはボンディングワイヤの延長寸法が極端に長くなることがある。このような状態では、ボンディングワイヤが垂れてショートする恐れや、センサチップが容量検出型の場合にワイヤ長が長くなることに起因する浮遊容量や寄生容量などの影響によって加速度検出特性が悪化するという問題点が出てくる。また、このような問題点に対処するために、センサチップ及び回路チップを１チップに集積化することも考えられているが、このような構成では、その製造プロセスが複雑になってコストが大幅に上昇するという新たな問題点が出てくる。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、回路チップ上にセンサチップを配置した半導体力学量センサにおいて、力学量検出軸の方向を変更する際にボンディングワイヤの延長寸法が無闇に長くなることのない半導体力学量センサ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に記載した手段を採用できる。この手段によれば、回路チップ上に設けられたチップマウント領域にセンサチップを搭載する構成となっているから、それらセンサチップ及び回路チップによる占有面積を小さくできて全体の小型化を実現できるようになる。また、上記チップマウント領域は、上記センサチップを、当該センサチップが有する所定の力学量検出軸を少なくとも第１の方向及び該第１の方向と異なる第２の方向の何れか１つに向けて選択的に搭載可能な領域として設定されていると共に、回路チップ側の電極パッド、つまり上記センサチップ側の電極部とボンディングワイヤを介して電気的に接続される電極パッドは、そのセンサチップが選択される全ての搭載状態に合わせて当該センサチップ側の電極部と近接するように配置されてなるものであるから、ボンディングワイヤの延長寸法が無闇に長くなる恐れがなくなり、しかも力学量検出軸の方向を容易に変更できるようになる。
【０００７】
すなわち、複数存在する電極パッドを１グループとした電極パッド群が前記チップマウント領域を囲むように複数配置されているから、センサチップを、その力学量検出軸が前記第１の方向及び第２の方向の何れか１つに向いた状態となるように上記チップマウント領域に搭載した場合には、当該センサチップ側の電極部とこれに近い距離にある電極パッド群との間をボンディングワイヤにより接続すれば良いことになる。この結果、力学量検出軸の方向を容易に変更できるようになり、しかも、このような変更が行われた場合でもボンディングワイヤの延長寸法が無闇に長くなる恐れがなくなるものである。また、回路チップの構造が複雑になるものの、１種類の回路チップを用意するだけで済むからコストの高騰を極力防止できるようになる。
【０００８】
請求項２に記載した手段によれば、回路チップ側にはリング状電極パッドが前記チップマント領域を包囲した状態で同心円状に配置されているから、センサチップが、その力学量検出軸の向きが任意の方向に設定された状態で上記チップマウント領域に搭載されたときには、当該センサチップ側の電極部と電極パッドとの間をボンディングワイヤにより最短距離で接続できるようになる。この結果、力学量検出軸の方向を容易に変更できると共に、ボンディングワイヤの延長寸法を最短にできるものである。また、回路チップの構造が複雑になるものの、１種類の回路チップを用意するだけで済むからコストの高騰を極力防止できるようになる。
【０００９】
前記目的を達成するために請求項５に記載した製造方法を採用できる。この製造方法によれば、所定の力学量検出軸を備えたセンサチップからの信号を電気的に処理するための回路チップの表面に、少なくとも第１の方向または該第１の方向と異なる第２の方向に前記力学量検出軸が向くように前記センサチップを選択的に搭載可能なチップマウント領域と、このチップマウント領域を囲むように配置された複数の電極パッドを１グループとした電極パッド群を複数形成した上で、そのチップマウント領域に対して、前記力学量検出軸の向きを前記第１の方向及び前記第２の方向の何れか１つに合わせた状態で前記センサチップを搭載することになる。そして、上記回路チップの複数の電極パッド群のうち、前記センサチップの電極部に近接する電極パッド群を選択して前記電極部と当該選択した電極パッド群とをボンディングワイヤにて接続することになる。
【００１０】
従って、回路チップ上に設けられたチップマウント領域にセンサチップが搭載されることになるから、それらセンサチップ及び回路チップによる占有面積を小さくできて全体の小型化を実現できるようになる。この場合、回路チップ表面に形成されるチップマウント領域は、センサチップの力学量検出軸が少なくとも第１の方向または該第１の方向と異なる第２の方向に向くように当該センサチップを選択的に搭載可能な状態とされるものであり、また、センサチップの電極部を回路チップ側の複数の電極パッド群にボンディングワイヤにて接続する際には、回路チップの複数の電極パッド群のうち、当該センサチップの電極部に近接するものが選択されて接続されることになるから、力学量検出軸の方向を容易に変更できるようになると共に、ボンディングワイヤの延長寸法が無闇に長くなる恐れがなくなり、スムーズなワイヤボンディングを実施できる。
また、前記目的を達成するために請求項６に記載した製造方法を採用できる。この製造方法によれば、所定の力学量検出軸を備えたセンサチップからの信号を電気的に処理するための回路チップの表面に、少なくとも第１の方向または該第１の方向と異なる第２の方向に前記力学量検出軸が向くように前記センサチップを選択的に搭載可能なチップマウント領域と、このチップマウント領域を包囲するリング状にそれぞれ形成されると共に互いに同心円状に配置された複数の電極パッドとを形成した上で、そのチップマウント領域に対して、前記力学量検出軸の向きを前記第１の方向及び前記第２の方向の何れか１つに合わせた状態で前記センサチップを搭載することになる。そして、上記回路チップの複数の電極パッドと、前記センサチップの電極部とをボンディングワイヤにて接続することになる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
（参考例）
以下、本発明を容量式の半導体加速度センサ及びその製造方法に適用した参考例について図１ないし図７を参照しながら説明する。
図５には半導体加速度センサのためのセンサチップ１の平面構造が示され（但し、図５中の斜線帯は断面を示すものではなく、各構造要素の区別を容易に認識可能にするためのものである）、図６には図５中のＡ−Ａ線に沿った模式的な断面構造が示されている。
【００１２】
これら図５及び図６において、例えば単結晶シリコンにより構成された支持基板２（図６にのみ図示）は、矩形状の開口部２ａを備えた正方形状に形成されており、その上面には、不純物拡散により比抵抗が比較的低い状態とされた単結晶シリコン層３が、絶縁膜４（図６にのみ図示）を介して形成されている。この単結晶シリコン層３には、梁構造体５並びに一対の固定電極構造体６、７がマイクロマシニング技術を利用して形成されている。
【００１３】
上記梁構造体５は、矩形棒状のマス部８の両端を、矩形枠状の梁部９ａ及び９ｂを介してアンカー部１０ａ及び１０ｂに一体に連結した構成となっており、これらアンカー部１０ａ及び１０ｂが支持基板２における対向辺部上に前記絶縁膜４を介して支持されている。これにより、上記マス部８及び梁部９ａ、９ｂは、支持基板２の開口部２ａに臨んだ状態となっている。この場合、センサチップ１の加速度検出軸（本発明でいう力学量検出軸に相当）は、センサチップ１の主表面と平行した一次元方向となるものであり、前記梁部９ａ及び９ｂは、図５中矢印Ｘで示されたセンサチップ１の加速度検出軸の成分を含む加速度を受けたときにマス部８を当該方向へ変位させると共に、加速度の消失に応じて元の状態に復元させるというバネ機能を備えた構成となっている。
【００１４】
さらに、梁構造体５は、マス部８の両側面から当該マス部８と直交した方向へ一体的に突出された複数個ずつの可動電極１１ａ及び１１ｂを備えており、これら可動電極１１ａ及び１１ｂも支持基板２の開口部２ａに臨んだ状態となっている。尚、これら可動電極１１ａ及び１１ｂは、実際には多数個ずつ設けられるものであるが、図５では簡略化のため２個ずつのみ示している。また、可動電極１１ａ及び１１ｂは、断面矩形の棒状に形成されていると共に、矩形状の貫通孔１２が複数個形成されており、この貫通孔１２により複数の矩形枠状体を直線状に連結した形態の所謂ラーメン構造を備えた形状とされている。
【００１５】
支持基板２上には、梁構造体５における一方のアンカー部１０ｂと一体に連結された状態の可動電極用配線部１３が前記絶縁膜４を介して形成されており、この配線部１３上の所定位置、具体的にはセンサチップ１のエッジ部寄りの部位には、ワイヤボンディング用の電極パッド１３ａ（本発明でいう電極部に相当）が例えばアルミニウムにより形成されている。
【００１６】
前記固定電極構造体６は、支持基板２上に絶縁膜４を介して形成された固定電極用配線部６ａと、前記可動電極１１ａの一方の側面と所定の検出空隙を存して平行した状態で配置された複数個の第１の固定電極６ｂとを一体に有した構成となっており、各固定電極６ｂは、上記固定電極用配線部６ａに片持ち状に支持された状態となっている。これにより、上記第１の固定電極６ｂは、支持基板２の開口部２ａに臨んだ状態となっている。
【００１７】
また、前記固定電極構造体７は、支持基板２上に絶縁膜４を介して形成された固定電極用配線部７ａと、前記可動電極１１ｂの一方の側面（前記可動電極１１ａにおける前記検出空隙側と反対側の面）と所定の検出空隙を存して平行した状態で配置された複数個の第２の固定電極７ｂとを一体に有した構成となっており、各固定電極７ｂは、上記配線部７ａに片持ち状に支持された状態となっている。これにより、上記第２の固定電極７ｂは、支持基板２の開口部２ａに臨んだ状態となっている。
【００１８】
尚、上記第１及び第２の固定電極６ｂ及び７ｂは、実際には多数個ずつ設けられるものであるが、図５では簡略化のため２個ずつのみ示している。また、第１及び第２の固定電極６ｂ及び７ｂは、断面矩形の棒状に形成されていると共に、矩形状の貫通孔１４が複数個形成されており、この貫通孔１４により複数の矩形枠状体を直線状に連結した形態の所謂ラーメン構造を備えた形状とされている。さらに、上記固定電極用配線部６ａ及び７ａ上の所定位置、具体的にはセンサチップ１のエッジ部寄りの部位には、ワイヤボンディング用の電極パッド６ｃ及び７ｃ（本発明でいう電極部に相当）がアルミニウムにより形成されている。
【００１９】
支持基板２の周縁部に残存した単結晶シリコン層３は、シールド用薄膜３ａとして機能するものであり、そのシールド用薄膜３ａと梁構造体５及び可動電極用配線部１３との隣接部位には絶縁分離トレンチ１５が形成され、シールド用薄膜３ａと固定電極用配線部６ａ及び７ａとの各隣接部位には絶縁分離トレンチ１６及び１７がそれぞれ形成されている。また、シールド用薄膜３ａ上におけるセンサチップ１のエッジ部寄りの部位には、ワイヤボンディング用の電極パッド３ｂ（本発明でいう電極部に相当）がアルミニウムにより形成されている。
【００２０】
上記のように構成されたセンサチップ１にあっては、図５中に矢印で示す加速度検出軸Ｘ方向の成分を含む加速度が印加されると、マス部８が当該加速度検出軸Ｘ方向へ変位するようになり、その加速度に応じた変位量は、マス部８の質量と梁部９ａ、９ｂの復元力、並びに電圧印加状態において可動電極１１ａ及び１１ｂと第１及び第２の固定電極６ｂ及び７ｂとの各間に作用する静電気力によって決定される。この場合、可動電極１１ａと第１の固定電極６ｂとの間に第１のコンデンサが形成され、また、可動電極１１ｂと第２の固定電極７ｂとの間に第２のコンデンサが形成されるものであり、これら第１及び第２のコンデンサの各静電容量は、上記のようにマス部８に加速度が作用したときの可動電極１１ａ及び１１ｂの変位に応じて差動的に変化するものである。従って、斯様な静電容量の変化を、電極パッド６ｃ、７ｃ、１３ａを通じて電荷量の変化として取り出すことにより加速度を検出できることになる。
【００２１】
図４には、上記センサチップ１を含んで構成された半導体加速度センサ（半導体力学量センサ）１８の概略的な縦断面構造が示されている。この図４において、センサチップ１は、当該センサチップ１からの信号を電気的に処理するための回路チップ１９に載置状に搭載されるものであり、これらセンサチップ１及び回路チップ１９の一体物を、図示しない外部端子を備えたケース状のパッケージ２０に形成された凹部２０ａ内に収納すると共に、その凹部２０ａを蓋２１によって気密に封止した構成となっている。即ち、センサチップ１は、回路チップ１９に対し可撓性接着剤２２を介して接着され、また、回路チップ１９は、パッケージ２０に対し同じく可撓性接着剤２３を介して接着される。この場合、センサチップ１と回路チップ１９との間、並びに回路チップ１９とパッケージ２０との間は、それぞれボンディングワイヤ２４及び２５を介して電気的に接続される。さらに、蓋２１は、パッケージ２０に対し金属製シールリング２６を介して後述のように取り付けられる。
【００２２】
さて、以下においては、センサチップ１及び回路チップ１９の関係について具体的に説明する。
図１（ａ）ないし図３（ａ）には、上記回路チップ１９の平面図が示され、図１（ｂ）ないし図３（ｂ）には、当該回路チップ１９上にセンサチップ１を搭載した状態の平面図が示されている。但し、これら図１ないし図３は、ワイヤボンディング用の電極パッドのレイアウト、前記ボンディングワイヤ２４及びセンサチップ１の加速度検出軸Ｘのみを図示した概略的なものである。
【００２３】
即ち、回路チップ１９は、センサチップ１を載置状に搭載するための正方形状のチップマウント領域２７、センサチップ１が有する前記電極パッド３ｂ、６ｃ、７ｃ及び１３ａと前記ボンディングワイヤ２４を介して接続される４個の電極パッド２８、パッケージ２０が有する図示しない電極パッド群と前記ボンディングワイヤ２５を介して接続される複数個（例えば１３個）の電極パッド２９を有するもので、図１（ａ）、図２（ａ）、図３（ａ）に示すように、それらチップマウント領域２７、４個の電極パッド２８を異なるレイアウトで設けたものが３種類用意される。そこで、以下においては、各回路チップ１９のレイアウトについて説明する。尚、以下の説明では、便宜上、図１（ａ）の回路チップ１９に添字Ａ、図２（ａ）の回路チップ１９に添字Ｂ、図３（ａ）の回路チップ１９に添字Ｃを必要に応じて付すことにする。
【００２４】
図１（ａ）に示す回路チップ１９Ａは、チップマウント領域２７の所定のエッジ部２７ａを当該回路チップ１９Ａの基準エッジ部ＳＥと４５°の角度を存した状態、換言すれば、センサチップ１の力学量検出軸Ｘが基準エッジ部ＳＥに対し４５°となる方向（第１の方向）へ向いた状態となるように配置すると共に、上記エッジ部２７ａと沿った領域に、センサチップ１側の電極パッド６ｃ、１３ａ、７ｃとそれぞれ近接した状態となる３個の電極パッド２８を一列状に配置し、さらに、チップマウント領域２７における上記エッジ部２７ａと対向したエッジ部２７ｂと沿った領域に、センサチップ１側の電極パッド３ｂと近接した状態となる１個の電極パッド２８を配置した構成となっている。
【００２５】
図２（ａ）に示す回路チップ１９Ｂは、チップマウント領域２７の所定のエッジ部２７ａを当該回路チップ１９Ｂの基準エッジ部ＳＥと平行させた状態（基準エッジ部ＳＥと０°の角度を存した状態）、換言すれば、センサチップ１の力学量検出軸Ｘが基準エッジ部ＳＥに対し９０°となる方向（第２の方向）へ向いた状態となるように配置すると共に、上記エッジ部２７ａと沿った領域に、センサチップ１側の電極パッド６ｃ、１３ａ、７ｃとそれぞれ近接した状態となる３個の電極パッド２８を一列状に配置し、さらに、チップマウント領域２７における上記エッジ部２７ａと対向したエッジ部２７ｂと沿った領域に、センサチップ１側の電極パッド３ｂと近接した状態となる１個の電極パッド２８を配置した構成となっている。
【００２６】
図３（ａ）に示す回路チップ１９Ｃは、チップマウント領域２７の所定のエッジ部２７ａを当該回路チップ１９Ｃの基準エッジ部ＳＥと直交させた状態（基準エッジ部ＳＥと９０°の角度を存した状態）、換言すれば、センサチップ１の力学量検出軸Ｘが基準エッジ部ＳＥに対し０°となる方向（第２の方向）へ向いた状態となるように配置すると共に、上記エッジ部２７ａと沿った領域に、センサチップ１側の電極パッド６ｃ、１３ａ、７ｃとそれぞれ近接した状態となる３個の電極パッド２８を一列状に配置し、さらに、チップマウント領域２７における上記エッジ部２７ａと対向したエッジ部２７ｂと沿った領域に、センサチップ１側の電極パッド３ｂと近接した状態となる１個の電極パッド２８を配置した構成となっている。
【００２７】
そして、回路チップ１９のチップマウント領域２７にセンサチップ１を搭載するときには、回路チップ１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃの中からセンサチップ１の加速度検出軸Ｘと回路チップ１９の基準エッジ部ＳＥとの間に設定される検出角度（４５°、０°、９０°の何れか）に対応したものを選択するものである。
【００２８】
図７には、半導体加速度センサ１８の製造手順が概略的な断面図により示されており、以下これについて説明する。
【００２９】
即ち、まず、図７（ａ）に示すように、センサチップ１の下面に液状の可撓性接着剤２２を塗布し、この後、図７（ｂ）に示すように、そのセンサチップ１を上述のように選択した回路チップ１９のチップマウント領域２７にその形状に合致させた状態で搭載して接着する。次いで、図７（ｃ）に示すように、回路チップ１９の下面に液状の可撓性接着剤２３を塗布し、この後、図７（ｄ）に示すように、当該回路チップ１９及びセンサチップ１の一体物を、シールリング２６が例えばロー付けにより取り付けられたパッケージ２０の凹部２０ａ内に搭載して接着する。
【００３０】
尚、上記のような各接着工程を行う場合、チップマウント領域２７側に可撓性接着剤２２を塗布しておく構成、或いは、凹部２０ａにおける回路チップ１９の搭載領域側に可撓性接着剤２３を塗布しておく構成も可能である。また、接着剤２２、２３として液状のものを使用したが、シート状、固体状、ゲル状などの各種接着剤を使用することもできる。
【００３１】
この後には、図７（ｅ）に示すように、センサチップ１の電極パッド３ｂ、６ｃ、７ｃ、１３ａ（図１〜図３参照）と回路チップ１９の電極パッド２８群（図１〜図３参照）との間をボンディングワイヤ２４により電気的に接続すると共に、当該回路チップ１９の電極パッド２９群（図１〜図３参照）とパッケージ２０側の図示しない電極パッド群との間をボンディングワイヤ２５により電気的に接続する。尚、このボンディングの順序はどちらが先でも良い。そして、図７（ｆ）に示すように、シールリング２６上に蓋２１を置き、シームウェルド法により蓋２１及びシールリング２６間を気密に封止することにより、半導体加速度センサ１８を完成させる。
【００３２】
上記した本参考例の構成によれば、回路チップ１９上に設けられたチップマウント領域２７にセンサチップ１を搭載する構成となっているから、それらセンサチップ１及び回路チップ１９による占有面積を小さくできる。従って、パッケージ２０に必要な実装用面積を小さくできて、当該パッケージ２０を小型化できるから、センサ全体の小型化を実現できるようになる。
【００３３】
また、チップマント領域２７及び電極パッド２８及び２９群のレイアウトが異なる３種類の回路チップ１９（１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃ）の中から、これに搭載されるセンサチップ１側の電極パッド３ｂ、６ｃ、７ｃ、１３ａに対し近接した配置状態の電極パッド２８群を有するものを選択して使用することになるから、電極パッド３ｂ、６ｃ、７ｃ、１３ａと４個の電極パッド２８との間を電気的に接続するボンディングワイヤ２４の延長寸法が無闇に長くなる恐れがなくなる。この結果、ボンディングワイヤ２４が垂れて他のボンディングワイヤ２４などとショートする恐れがなくなる共に、本参考例のようにセンサチップ１が容量検出型の場合に問題となるワイヤ長の延長に起因した浮遊容量や寄生容量などの影響によって、加速度検出特性が悪化する事態を未然に防止できるようになる。
【００３４】
しかも、上記のような回路チップ１９の種類選択に応じて、センサチップ１の力学量検出軸Ｘと回路チップ１９の基準エッジ部ＳＥとの間の角度を、４５°、０°、９０°の何れかに変更できるから、その力学量検出軸Ｘの方向の変更（加速度検出軸Ｘとパッケージ２０との絶対的な位置関係の変更）を任意且つ容易に行い得るようになる。この結果、本参考例による半導体加速度センサを例えばエアバッグ用として用いる場合、２以上のパッケージ２０を、その実装向きを変えないで、車両の正面方向に加わる加速度や側面方向に加わる加速度などの各検出方向にセンサチップ１の加速度検出軸が向くようにセンサチップ１の向きを任意且つ容易に変更して基板に実装するという要求にも確実に応え得るようになる。また、上記のように、チップマウント領域２７及び電極パッド２８及び２９群のレイアウトを変更した状態の回路チップ１９を３種類用意するだけで済むから、コストの高騰を抑制できるようになる。
【００３５】
（第１の実施の形態）
図８及び図９には本発明の第１実施例が示されており、以下これについて前記参考例と異なる部分のみ説明する。
図８には、本実施例による回路チップ３０の平面図が示され、図９には、当該回路チップ３０上にセンサチップ１を搭載した状態の平面図が示されている。但し、これら図８及び図９は、ワイヤボンディング用の電極パッドのレイアウト、ボンディングワイヤ及びセンサチップ１の加速度検出軸Ｘのみを図示した概略的なものである。
【００３６】
即ち、回路チップ３０は、その上面中央部にセンサチップ１を載置状に搭載するための円形状のチップマウント領域３１を有し、センサチップ１が有する電極パッド３ｂ、６ｃ、７ｃ及び１３ａと接続される４個の電極パッド２８を１グループとした例えば８群の電極パッド群が上記チップマウント領域を包囲した形態で同心状に配置すると共に、それらの周囲にパッケージが有する図示しない電極パッド群と接続される複数個の電極パッド２９を配置したレイアウトとなっている。尚、回路チップ３０は多層配線を使用することが可能であり、このような場合には、電極パッド２８からの配線に内層配線を利用できるものである。
【００３７】
そして、回路チップ３０のチップマウント領域３１にセンサチップ１を搭載するときには、そのセンサチップ１の加速度検出軸Ｘと回路チップ３０の基準エッジ部ＳＥとの間の角度を任意に設定するものであり、このように搭載した状態では、図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、当該センサチップ１側の電極パッド３ｂ、６ｃ、７ｃ及び１３ａとこれに最も近い距離にある電極パッド２８群との間をボンディングワイヤ２４により接続することになる。尚、図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、加速度検出軸Ｘと基準エッジ部ＳＥとの間の角度をそれぞれ４５°、０°、９０°に設定した例であるが、その角度は０°〜３６０°の範囲で任意に設定できるものである。
【００３８】
このような構成とした本実施例によれば、加速度検出軸Ｘの方向を容易に変更できるようになるから、２以上のパッケージ２０を、その実装向きを変えないで、複数の検出方向にセンサチップ１の加速度検出軸が向くようにセンサチップ１の向きを任意且つ容易に変更して基板に実装するという要求にも確実に応え得るようになる。しかも、このような加速度検出軸Ｘの方向の変更が行われた場合でもボンディングワイヤ２４の延長寸法が無闇に長くなる恐れがなくなるから、ボンディングワイヤ２４が垂れて他のボンディングワイヤ２４などとショートする恐れがなくなる共に、ワイヤ長の延長に起因した浮遊容量や寄生容量などの影響によって、加速度検出特性が悪化する事態を未然に防止できるようになる。また、回路チップ３０の構造が複雑になるものの、１種類の回路チップ３０を用意するだけで済むからコストの高騰を極力防止できるものである。
【００３９】
（第２の実施の形態）
図１０には本発明の第２実施例が示されており、以下これについて前記参考例と異なる部分のみ説明する。
図１０には、本実施例による回路チップ３２上にセンサチップ１を搭載した状態の平面図が示されている。但し、この図１０は、ワイヤボンディング用の電極パッドのレイアウト、ボンディングワイヤ及びセンサチップ１の加速度検出軸Ｘのみを図示した概略的なものである。また、図１０中の斜線帯は断面を示すものではなく、各電極パッドの区別を容易に認識可能にするためのものである
即ち、回路チップ３２は、その上面中央部にセンサチップ１を載置状に搭載するための円形状のチップマウント領域（図示せず）を有し、センサチップ１が有する電極パッド３ｂ、６ｃ、７ｃ及び１３ａと接続される４個の電極パッド３３を、上記チップマウント領域を包囲した異なる大きさのリング状に形成すると共に、これらを互いに同心円状に配置したレイアウトとなっている。尚、回路チップ３０は多層配線を使用することが可能であり、電極パッド３３のための配線は内層配線を利用することになる。
【００４０】
そして、回路チップ３２のチップマウント領域にセンサチップ１を搭載するときには、そのセンサチップ１の加速度検出軸Ｘと回路チップ３２の基準エッジ部ＳＥとの間の角度を任意に設定するものであり、このように搭載した状態では、図１０に示すように、当該センサチップ１側の電極パッド３ｂ、６ｃ、７ｃ及び１３ａと４個の電極パッド３３との間をボンディングワイヤ２４により最短距離で接続できるようになる。
【００４１】
このような構成とした本実施例によっても、加速度検出軸Ｘの方向を容易に変更できるようになるから、２以上のパッケージ２０を、その実装向きを変えないで、複数の検出方向にセンサチップ１の加速度検出軸が向くように、そのセンサチップ１の向きを任意且つ容易に変更して基板に実装するという要求にも確実に応え得るようになる。しかも、このような加速度検出軸Ｘの方向の変更が行われた場合でもボンディングワイヤ２４の延長寸法を最短にできるから、ボンディングワイヤ２４が垂れて他のボンディングワイヤ２４などとショートする恐れがなくなる共に、ワイヤ長の延長に起因した浮遊容量や寄生容量などの影響によって、加速度検出特性が悪化する事態を未然に防止できるようになる。また、回路チップ３２の構造が複雑になるものの、１種類の回路チップ３２を用意するだけで済むからコストの高騰を極力防止できるものである。
【００４２】
（その他の実施の形態）
尚、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、次のような変形または拡張が可能である。
参考例では、回路チップ１９の電極パッドなどのレイアウトを３種類としたが、センサチップ１の力学量検出軸Ｘと回路チップ１９の基準エッジ部ＳＥとの間の角度の多様な変更に対応できるように、さらに多種類のレイアウトを設定することができる。半導体加速度センサに限らず、例えばヨーレートセンサなど、他の半導体力学量センサにも広く適用できるものである。また、上記各実施例では、センサチップ１の検出軸は１つとしているが、一次元方向の検出軸を同一チップ面に複数有するものでも本発明は適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の参考例を示す回路チップの概略的平面図並びに回路チップ上にセンサチップを搭載した状態での概略的平面図その１
【図２】回路チップの概略的平面図並びに回路チップ上にセンサチップを搭載した状態での概略的平面図その２
【図３】回路チップの概略的平面図並びに回路チップ上にセンサチップを搭載した状態での概略的平面図その３
【図４】半導体加速度センサの概略的な縦断面図
【図５】センサチップの平面図
【図６】図５中のＡ−Ａ線に沿った模式的な断面図
【図７】製造手順を示す概略的な断面図
【図８】本発明の第１実施例を示す回路チップの概略的平面図
【図９】回路チップ上にセンサチップを搭載した状態での概略的平面図
【図１０】本発明の第２実施例を示す回路チップ上にセンサチップを搭載した状態での概略的平面図
【符号の説明】
１はセンサチップ、３ｂ、６ｃ、７ｃ、１３ａは電極パッド（電極部）、６ｂは第１の固定電極、７ｂは第２の固定電極、１１ａ、１１は可動電極、１８は半導体加速度センサ（半導体力学量センサ）、１９、１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃは回路チップ、２０はパッケージ、２４、２５はボンディングワイヤ、２７はチップマウント領域、２８、２９は電極パッド、３０は回路チップ、３１はチップマウント領域、３２は回路チップ、３３は電極パッドを示す。

Claims

所定の力学量検出軸を有し電極部を備えたセンサチップと、前記センサチップを搭載するためのチップマウント領域とボンディングワイヤを介して前記電極部と電気的に接続される電極パッドが設けられ、前記センサチップからの信号を電気的に処理するための回路チップとを備えた半導体力学量センサにおいて、
前記回路チップにおけるチップマウント領域は、前記力学量検出軸を少なくとも第１の方向及び該第１の方向と異なる第２の方向の何れか１つに向けて前記センサチップを選択的に搭載可能な領域として設定され、
前記回路チップにおける電極パッドは複数存在し、これらを１グループとした電極パッド群が前記チップマウント領域を囲むように複数配置され、
前記センサチップが前記チップマウント領域に搭載された状態で、当該センサチップ側の電極部とこれに近い距離にある電極パッド群との間を前記ボンディングワイヤにより接続可能に構成したことを特徴とする半導体力学量センサ。
所定の力学量検出軸を有し電極部を備えたセンサチップと、前記センサチップを搭載するためのチップマウント領域とボンディングワイヤを介して前記電極部と電気的に接続される電極パッドが設けられ、前記センサチップからの信号を電気的に処理するための回路チップとを備えた半導体力学量センサにおいて、
前記回路チップにおけるチップマウント領域は、前記力学量検出軸を少なくとも第１の方向及び該第１の方向と異なる第２の方向の何れか１つに向けて前記センサチップを選択的に搭載可能な領域として設定され、
前記回路チップにおける電極パッドは複数存在し、前記チップマウント領域を包囲するリング状にそれぞれ形成されると共に、互いに同心円状に配置されることを特徴とする半導体力学量センサ。
前記センサチップは、力学量の作用に応じて変位する可動電極と、この可動電極と所定空隙を存して対向配置された固定電極とを備え、力学量を前記可動電極及び固定電極間に形成されるコンデンサの静電容量の変化として取り出す容量式センサとして構成されたものであることを特徴とする請求項１または２記載の半導体力学量センサ。
前記センサチップ及び回路チップを収納するためのパッケージが設けられることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の半導体力学量センサ。
所定の力学量検出軸を備えたセンサチップと、このセンサチップからの信号を電気的に処理するための回路チップとを備えた半導体力学量センサの製造方法において、
前記回路チップ表面に、少なくとも第１の方向または該第１の方向と異なる第２の方向に前記力学量検出軸が向くように前記センサチップを選択的に搭載可能なチップマウント領域と、このチップマウント領域を囲むように配置された複数の電極パッドを１グループとした電極パッド群を複数形成し、
前記力学量検出軸の向きを前記第１の方向及び前記第２の方向の何れか１つに合わせて前記チップマウント領域に前記センサチップを搭載し、
前記回路チップの複数の電極パッド群のうち、前記センサチップの電極部に近接する電極パッド群を選択して前記電極部と前記選択した電極パッド群とをボンディングワイヤにて接続したことを特徴とする半導体力学量センサの製造方法。
所定の力学量検出軸を備えたセンサチップと、このセンサチップからの信号を電気的に処理するための回路チップとを備えた半導体力学量センサの製造方法において、
前記回路チップ表面に、少なくとも第１の方向または該第１の方向と異なる第２の方向に前記力学量検出軸が向くように前記センサチップを選択的に搭載可能なチップマウント領域と、このチップマウント領域を包囲するリング状にそれぞれ形成されると共に互いに同心円状に配置された複数の電極パッドとを形成し、
前記力学量検出軸の向きを前記第１の方向及び前記第２の方向の何れか１つに合わせて前記チップマウント領域に前記センサチップを搭載し、
前記回路チップの複数の電極パッドと、前記センサチップの電極部とをボンディングワイヤにて接続したことを特徴とする半導体力学量センサの製造方法。
前記ボンディングワイヤのボンディング実行前若しくは実行後に、前記センサチップ及び回路チップの一体物をパッケージ内に収納することを特徴とする請求項５または６記載の半導体力学量センサの製造方法。