JPH06258342A - 半導体加速度センサ及び半導体圧力センサ - Google Patents

半導体加速度センサ及び半導体圧力センサ

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JPH06258342A
JPH06258342A JP5071114A JP7111493A JPH06258342A JP H06258342 A JPH06258342 A JP H06258342A JP 5071114 A JP5071114 A JP 5071114A JP 7111493 A JP7111493 A JP 7111493A JP H06258342 A JPH06258342 A JP H06258342A
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JP
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semiconductor
acceleration sensor
hole
support
mounting portion
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Application number
JP5071114A
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Inventor
Masatoshi Oba
正利 大場
Hidenobu Umeda
秀信 梅田
Katsumi Hosoya
克己 細谷
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Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P2015/0805—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration
    • G01P2015/0822—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass
    • G01P2015/0825—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass
    • G01P2015/0828—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass the mass being of the paddle type being suspended at one of its longitudinal ends

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スペース効率がよく、基板に実装する際のワ
イヤボンディング作業を効率よく行なえる歩留りのよい
半導体加速度センサ及び半導体加圧センサを提供する。 【構成】 ビーム５により揺動自在にマス部６を支持さ
せたフレーム４に、ＩＣベアチップ３ａを載置するため
の孔である装着部７ａを設けたセンサ本体２を作製す
る。次に装着部７ａに、固定電極１０と可動電極８によ
り構成されるコンデンサの静電容量の変化を検知するた
めの検知回路が形成されたＩＣベアチップ３ａを載置
し、加速度センサＡを得る。加速度センサＡにあって
は、フレーム４内にＩＣベアチップ３ａを載置している
ため、スペース効率が高く、また、固定電極引出しパッ
ド１１や可動電極引出しパッド１２とＩＣベアチップ３
ａの端子１３は、ほぼ同じ高さにあるので、ボンディン
グワイヤ１５での接続も容易になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体加速度センサ及
び半導体圧力センサに関する。具体的には、加速度又は
振動によって生じるマス部の変位を検知する半導体加速
度センサ及び空気等の圧力によって生じるダイヤフラム
部の変位を検知する半導体圧力センサに関する。
【０００２】
【従来の技術とその問題点】図９は、回路基板１０１上
に実装された従来の静電容量型の加速度センサＩを示す
断面図である。この加速度センサＩは、シリコン基板よ
りなる角枠状をしたフレーム１０２の中央にマス部１０
３が配設されており、マス部１０３はビーム１０４によ
って片持ち状にフレーム１０２に支持されている。マス
部１０３は、ビーム１０４の弾性変形によってマス部１
０３の厚さ方向に自由に微小変位できるようになってお
り、その上面には可動電極１０６が形成されている。
【０００３】フレーム１０２の上下面には基板１０５が
重ねられ、基板１０５の周辺部は接着剤等によりフレー
ム１０２に接着されている。フレーム１０２上面の基板
１０５の内面には、マス部１０３の可動電極１０６と微
小なギャップをへだてて固定電極１０７が設けられてお
り、マス部１０３の可動電極１０６と固定電極１０７と
によりコンデンサが形成されている。
【０００４】しかして、ビーム１０４に支持されたマス
部１０３が厚さ方向に加速度を受けて変位した場合、マ
ス部１０３の変位量に応じてマス部１０３の可動電極１
０６と固定電極１０７の間のギャップ量が変化して静電
容量が変わる。したがって、この静電容量の値の変化を
電気信号として出力することによって加速度を検知する
ことができる。また、図示はしないが、基板１０５とマ
ス部１０３に駆動用電極を設けることで、駆動用電極に
電圧を印加することにより、加速度センサの自己診断や
キャリブレーション等を行なわせることができるように
なっている。この加速度センサＩにおいては、上記静電
容量の値の変化を電気信号として出力、増幅する増幅回
路や加速度センサの自己診断やキャリブレーション等を
行なうための制御回路が必要であり、加速度センサＩの
小型化を図るため、フレーム１０２上にバイポーラ集積
回路やＣＭＯＳ集積回路としてこれらの増幅回路１０８
等が形成され、増幅回路１０８と回路基板１０１上の電
極パッド１０９とがボンディングワイヤ１１０で結ばれ
ている。
【０００５】しかしながら、この加速度センサＩにあっ
ては、まず、加速度センサＩのビーム１０４やマス部１
０３が半導体製造プロセスで形成されたのち、ついで集
積回路作成技術によりフレーム１０２（ウエハ）上面に
増幅回路１０８等がオンチップで作り込まれていた。こ
のため、加速度センサＩを作製する際の歩留りは、ビー
ム１０４やマス部１０３を形成する際の歩留りと増幅回
路１０８等を形成する際の歩留りとを掛合わせたものに
なって非常に悪いものになる。
【０００６】また、増幅回路１０８等とビーム１０４や
マス部１０３のレイアウトが固定されてしまうので一品
一様となり、多様な加速度センサを作製するのが困難で
ある。
【０００７】さらに、ビーム１０４やマス部１０３を形
成する際に使用するエッチング液の金属イオンがフレー
ム１０２等に残留するので、残留した金属イオンが増幅
回路１０８等に悪影響を及ぼし、長期安定性に欠けると
いう欠点があった。
【０００８】また、図１０に示す加速度センサＪにあっ
ては、上記増幅回路１０８等は、回路基板１０１におけ
る占有面積を小さくするため加速度センサＪのフレーム
１０２の上面の基板１０５上にＩＣベアチップ１１１と
して載置されている。このため、加速度センサＩのよう
に歩留りが低下したり、エッチング液によって加速度セ
ンサＪの安定性が劣るという欠点はない。しかしなが
ら、ＩＣベアチップ１１１は基板１０５上に載置されて
いるため、ＩＣベアチップ１１１とセンサ電極引出しパ
ッド１１２との間やＩＣベアチップ１１１と回路基板１
０１の電極パッド１０９との段差が大きく、自動機によ
りこれらの間をボンディングワイヤ１１０で結線する作
業は非常に困難なものとなっていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は叙上の従来例
の欠点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、スペース効率がよく、しかも、基板実装時の配
線作業が容易に行なえる歩留りのよい半導体加速度セン
サ及び半導体圧力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】本発明の第１の半導体加
速度センサにあっては、弾性を有するビームにより支持
体にマス部を揺動自在に支持させた半導体加速度センサ
本体と、半導体回路チップとよりなる半導体加速度セン
サにおいて、前記支持体に凹部若しくは孔などの装着部
を設け、前記装着部内に前記半導体回路チップを収めた
ことを特徴としている。
【００１１】本発明の第２の半導体加速度センサにあっ
ては、弾性を有するビームによりマス部を揺動自在に支
持させた支持体の少なくとも一方の面に基板を貼り合わ
せた半導体加速度センサ本体と、半導体回路チップとよ
りなる半導体加速度センサにおいて、前記支持体に設け
た孔若しくは凹部と前記孔と同一縦空間を形成するよう
に前記一方の基板に設けた孔若しくは凹部とよりなる装
着部を前記半導体加速度センサ本体に設け、前記半導体
回路チップを前記装着部内に収めたことを特徴としてい
る。
【００１２】また、本発明の第３の半導体加速度センサ
にあっては、弾性を有するビームによりマス部を揺動自
在に支持させた支持体の両面に基板を貼り合わせた半導
体加速度センサ本体と、半導体回路チップとよりなる半
導体加速度センサにおいて、前記支持体に設けた孔と前
記孔と同一縦空間を形成するように前記一方の基板に設
けた孔よりなる装着部を前記半導体加速度センサ本体に
設け、前記半導体回路チップを前記装着部内に収めて前
記他方の基板上に載置したことを特徴としている。
【００１３】上記の半導体加速度センサにおいては、ビ
ーム上に歪検出素子を設けることにしてもよく、また、
マス部を可動電極とし、当該マス部と対向させて固定電
極を配置することとしてもよい。
【００１４】さらに、マス部の可動電極または固定電極
と半導体回路チップとを接続するための接続孔を支持体
又は基板に設けることとしてもよい。また、支持体上に
別な回路をオンチップで形成し、当該回路と半導体回路
チップとを電気的に接続してもよい。
【００１５】本発明の第１の半導体圧力センサにあって
は、支持体に弾性を有する感圧ダイヤフラム部を形成し
た半導体圧力センサ本体と、半導体回路チップとよりな
る半導体圧力センサにおいて、前記支持体に凹部若しく
は孔などの装着部を設け、前記装着部内に前記半導体回
路チップを収めたことを特徴としている。
【００１６】また、本発明の第２の半導体圧力センサに
あっては、弾性を有する感圧ダイヤフラム部を形成した
支持体の少なくとも一方の面に基板を貼り合わせた半導
体圧力センサ本体と、半導体回路チップとよりなる半導
体圧力センサにおいて、前記支持体に設けた孔若しくは
凹部と前記孔と同一縦空間を形成するように前記一方の
基板に設けた孔若しくは凹部とよりなる装着部を前記半
導体圧力センサ本体に設け、前記半導体回路チップを前
記装着部内に収めたことを特徴としている。
【００１７】上記の半導体圧力センサにおいては、感圧
ダイヤフラム部上に歪検出素子を設けることにしてもよ
く、また、感圧ダイヤフラム部を可動電極とし、当該ダ
イヤフラム部と対向させて固定電極を配置することとし
てもよい。
【００１８】さらに、感圧ダイヤフラム部の可動電極ま
たは固定電極と半導体回路チップとを接続するための接
続孔を支持体又は基板に設けることとしてもよい。ま
た、支持体上に別な回路をオンチップで形成し、当該回
路と半導体回路チップとを電気的に接続してもよい。
【００１９】
【作用】本発明の第１の半導体加速度センサ及び半導体
圧力センサにあっては、支持体に凹部若しくは孔などの
装着部を設け、装着部内に半導体回路チップを収めるこ
ととしているので、半導体加速度センサ本体又は半導体
圧力センサ本体からのセンサ信号の検知や増幅又自己診
断等の信号処理を行なう信号処理回路を半導体回路チッ
プ内に収め、支持体の装着部内に収めることができる。
【００２０】本発明の第２の半導体加速度センサ及び半
導体圧力センサにあっては、支持体に設けた孔若しくは
凹部と支持体の一方の面の基板に設けた孔若しくは凹部
とよりなる装着部をセンサ本体に設け、半導体回路チッ
プを装着部内に収めることとしているので、載置する半
導体回路チップの厚さが支持体の厚さより厚い場合で
も、装着部内に半導体回路チップを収めることができ
る。
【００２１】また、本発明の第３の半導体加速度センサ
にあっては、支持体に設けた孔と支持体の一方の面の基
板に設けた孔とよりなる装着部をセンサ本体に設け、半
導体回路チップを装着部内に収め、支持体の他方の面に
貼り合わせた基板上に載置することとしているので、載
置する半導体回路チップの厚さが支持体の厚さより厚い
場合でも、装着部内に半導体回路チップを収めることが
できる。
【００２２】したがって、信号処理回路をＩＣベアチッ
プなどの半導体回路チップとして作製し、支持体若しく
はセンサ本体に設けた装着部内に収めれば、回路基板上
に信号処理回路を設ける必要がなく、実装スペースをさ
らに小さくすることができる。
【００２３】また、半導体加速度センサ本体のビームや
マス部あるいは半導体圧力センサ本体のダイヤフラム部
と半導体回路チップとは、それぞれ個別に作製すること
ができるため、支持体上に信号処理回路を半導体製造プ
ロセスにより作製する場合に比べ、歩留りの低下を防ぐ
ことができる。また、マス部やダイヤフラム部を加工し
た際のエッチング液が支持体上に残留して、半導体回路
チップに悪影響を及ぼすことがないので、長期間に亘り
安定であり、信頼性の高い半導体加速度センサ又は半導
体圧力センサを提供することができる。
【００２４】さらに、半導体回路チップは、半導体加速
度センサ本体又は半導体圧力センサ本体の装着部内に載
置することとしているので、載置する半導体回路チップ
を自由に変更することが容易にできる。例えば、シリコ
ン半導体回路チップに限らず、シリコン以外例えばガリ
ウムヒ素の半導体回路チップを載置したり、目的に応じ
た信号処理回路を半導体回路チップ内に形成し載置する
ことができ、目的に応じた半導体加速度センサ又は半導
体圧力センサを容易に得ることができる。また、検出感
度を向上させるためにマス部の形状やダイヤフラム部の
厚さ等を変更する場合でも、適当な装着部を設けること
で、既存の半導体回路チップを簡単にセンサ本体に設け
ることもできる。
【００２５】また、本発明の第１及び第２の半導体加速
度センサ及び半導体圧力センサにおいて、載置する半導
体回路チップの厚さに合わせて、支持体に凹部若しくは
孔を設け、あるいは支持体に設けた孔若しくは凹部の位
置に合わせて基板上にも孔若しくは凹部を設け装着部を
形成することにすれば、支持体上面と半導体回路チップ
との段差をほとんど無くすことができる。このため、半
導体加速度センサの固定電極やマス部の可動電極又は歪
検出素子と半導体回路チップとをボンディングワイヤで
つなぐ場合の作業性を向上することもできる。
【００２６】また、本発明の第３の半導体加速度センサ
においては、支持体下面の基板に形成された接続回路上
にＣＯＢ（Chip-on-Board)実装することもできるので、
半導体回路チップと固定電極等などのワイヤボンディン
グの作業が不要になり、半導体チップの実装が容易にな
るメリットもある。
【００２７】また、マス部の可動電極又は固定電極と半
導体回路チップとを接続するための接続孔を、支持体も
しくは基板に設ければ、これら電極と半導体回路チップ
をつなぐボンディングワイヤを接続孔に通すことがで
き、他のボンディングワイヤと絡まずに接続することが
できる。
【００２８】さらに、支持体上にオンチップで別な回路
を設けることとすれば、回路基板上の実装スペースの利
用効率を上げることができるのはいうまでもない。
【００２９】
【実施例】図１に本発明の一実施例である加速度センサ
Ａを示す。図１（ａ）は、回路基板１上に実装された加
速度センサＡの断面図、図１（ｂ）はその平面図であ
る。加速度センサＡは、加速度または振動により生じた
加速度を検知するセンサ本体２と、センサ本体２が検知
したセンサ信号を電気信号に変換し出力するためのＩＣ
ベアチップ（半導体回路チップ）３ａとより構成されて
いる。
【００３０】図１（ａ）に示すように、加速度センサＡ
のセンサ本体２は、軸棒状若しくは薄肉状をした２本の
ビーム５によって片持ち状にフレーム４に支持されたマ
ス部６が角枠状をしたフレーム４の開口部分の中央に配
設され、マス部６は、ビーム５の弾性変形によってマス
部６の厚さ方向に自由に微小変位できるようになってい
る。また、フレーム４とビーム５およびマス部６は、結
晶シリコンウエハを半導体製造プロセスを用いて一体と
して形成され、マス部６の固定電極１０に対向した面６
ａは可動電極８として機能するようになっている。ま
た、フレーム４の上面および下面にはガラス製のカバー
９が重ねられ、カバー９の周辺部は接着剤等や高温で高
電圧を印加して接着する陽極接合法等によりフレーム４
に接着されている。フレーム４の上面のカバー９の内面
には可動電極８に対向してマス部６の変位を検知するた
めの固定電極１０が配設されている。
【００３１】また、フレーム４には、ＩＣベアチップ３
ａを収めるための孔である装着部７ａが設けられてい
て、装着部７ａ内に収めるようにフレーム４下面のカバ
ー９上にＩＣベアチップ３ａが載置されている。図１
（ｂ）に示すように、可動電極８とマス部６の上面側の
固定電極１０によって構成されるコンデンサは、フレー
ム４上の固定電極引出しパッド１１および可動電極引出
しパッド１２に接続されている。また、ＩＣベアチップ
３ａの端子１３はボンディングワイヤ１５で両電極引出
しパッド１１、１２に接続されている。さらに、ＩＣベ
アチップ３ａの端子１３は、加速度センサＡが固定され
た回路基板１上の電極パッド１４にボンディングワイヤ
１５で接続されている。
【００３２】しかして、加速度センサＡに加速度が加わ
ると、慣性力によってマス部６がビーム５を弾性的に撓
ませながら変位し、慣性力とビーム５の弾性復帰力の釣
り合った位置で静止する。あるいは、加速度センサＡに
振動が加わると、振動に応じてマス部６も振動する。こ
のとき、マス部６の変位量に応じてマス部６と固定電極
１０の間のギャップ量が変化し、可動電極８と固定電極
１０の間の静電容量が変化する。この静電容量の変化は
ＩＣベアチップ３ａ内の検知回路や増幅回路等の信号処
理回路により検知され、増幅されたのち、加速度の大き
さに対応した電圧信号に変換して出力され、回路基板１
上の演算回路等へと送信される。このようにして加速度
センサＡに加えられた加速度を知ることができる。
【００３３】ところで、ＩＣベアチップ３ａは、フレー
ム４と同じ厚さの単結晶シリコン基板上に信号処理回路
が形成されたものであって、加速度センサＡのビーム５
やマス部６とは別に半導体製造プロセスにより作製され
たのちに、装着部７ａ内に収められている。このため、
ビーム５やマス部６を形成する際の歩留りとＩＣベアチ
ップ３ａを作製する際の歩留りとは互いに影響されるこ
とがなく、加速度センサＡを作製する際の歩留りの低下
を最小限にすることができる。また、ＩＣベアチップ３
ａがビーム５やマス部６を形成する際に使用されるエッ
チング液の残留イオンにより影響を受けることもないの
で、検知回路等の配線パターンが劣化することもなく、
加速度センサＡの信頼性を向上させることができる。
【００３４】また、フレーム４の厚さと同じ厚さのＩＣ
ベアチップ３を載置しているので、ＩＣベアチップ３ａ
の端子１３は固定電極引出しパッド１１や可動電極引出
しパッド１２と概ね同じ高さにあって、端子１３と両電
極引出しパッド１１、１２等との段差がなく、ワイヤボ
ンディングの作業効率を高めることができる。また、Ｉ
Ｃベアチップ３ａをフレーム４の装着部７ａ内に載置し
ているので、回路基板１上に改めて検知回路を設ける必
要がなく、実装スペースの利用効率を高めることができ
る。
【００３５】図２は、回路基板１上に実装された本発明
の別な実施例である加速度センサＢの一部破断した断面
図である。この加速度センサＢにあっては、フレーム４
よりも厚みの薄いＩＣベアチップ３ｂを用いており、載
置するＩＣベアチップ３ｂの厚さと同じ深さの凹部であ
る装着部７ｂがフレーム４に設けられている。図２に示
すように、載置するＩＣベアチップ３ｂの厚さと装着部
７ｂの深さを同じにすることにより、フレーム４上の固
定及び可動電極引出しパッド１１，１２とＩＣベアチッ
プ３ｂの端子１３との段差をなくすことができる。
【００３６】図３は、回路基板１上に実装された本発明
のさらに別な実施例である加速度センサＣの一部破断し
た断面図であって、ＩＣベアチップ３ｃが装着部７ｃ内
に載置されている。図３に示すように、フレーム４下面
のカバー９にフレーム４に設けた孔２０ａと同じ位置に
凹部２０ｂを設けることにより、装着部７ｃを形成して
いる。加速度センサＣのように、載置するＩＣベアチッ
プ３ｃの厚さがフレーム４の厚さより厚い場合には、フ
レーム４の下面のカバー９に凹部２０ｂを設け、装着部
７ｃの深さをＩＣベアチップ３ｃの厚さと同じにすれ
ば、ＩＣベアチップ３ｃの端子１３とフレーム４上の固
定及び可動電極引出しパッド１１，１２との高さを揃え
ることができる。
【００３７】図４は回路基板１上に実装されたさらに別
な実施例である加速度センサＤの断面図である。この加
速度センサＤにあっては、フレーム４の下面のカバー９
上面に接続回路１７が設けられている。また、図示はし
ないが、センサ本体２の固定電極引出しパッド１１およ
び可動電極引出しパッド１２は、接続回路１７に接続さ
れている。この接続回路１７には、ＩＣベアチップ３ｄ
がＣＯＢ(Chip-on-Board)実装され、フレーム４に設け
た孔２１ａとその孔２１ａの開口部と同じ位置に設けら
れたフレーム４上面のカバー９の孔２１ｂとよりなる装
着部７ｄ内にＩＣベアチップ３ｄが収められている。ま
た、固定電極１０及び可動電極８との間の静電容量との
変化は、ＩＣベアチップ３ｄで検知されたのち、接続パ
ッド１６から回路基板１の電極パッド１４に出力され
る。
【００３８】この加速度センサＤにおいては、ＩＣベア
チップ３ｄがＣＯＢ実装されており、フレーム４下面の
カバー９に設けた接続パッド１６と回路基板１の電極パ
ッド１４とを結線するだけでよいので、ワイヤボンディ
ングの作業をさらに効率よく行なうことができる。
【００３９】図５に回路基板１上に実装されたさらに別
な加速度センサＥの平面図を示す。この加速度センサＥ
は、回路基板１上の演算回路等の処理回路の一部をフレ
ーム４上にオンチップで補助回路１８として作り込んだ
ものである。このように、フレーム４上に補助回路１８
を設け、ＩＣベアチップ３ｅの端子１３と補助回路１８
の端子１９とをつなげることにすれば、回路基板１上か
ら処理回路の一部を無くすことができるので、回路基板
１における占有面積を小さくすることもできる。また、
上述のように、装着部７ｅに収められているＩＣベアチ
ップ３ｅの端子１３と補助回路１８の端子１９との段差
をなくすことができるので、簡単にボンディングワイヤ
１５等で接続することもできる。
【００４０】図６に、本発明のさらに別な実施例である
加速度センサＦを示す。図６（ａ）は、回路基板１上に
載置された加速度センサＦの断面図、図６（ｂ）はその
平面図である。加速度センサＦは、センサ本体２２と、
フレーム２４に設けられた孔である装着部７ｆ内に載置
されたＩＣベアチップ３ｆとから構成されている。図６
に示すように、加速度センサＦのセンサ本体２２のマス
部２６は可動電極２８となり、フレーム２４の上下面の
カバー２９ａ，２９ｂの内面には、可動電極２８に対向
してマス部２６の変位を検知するための固定電極３０
ａ，３０ｂがそれぞれ配設され、それぞれコンデンサを
形成している。フレーム２４の上面には、固定電極３０
ａ用の固定電極引出しパッド３１ａならびに可動電極引
出しパッド３２が設けられている。また、フレーム２４
の下面のカバー２９ｂの上面には固定電極３０ｂ用の固
定電極引出しパッド３１ｂが設けられている。
【００４１】装着部７ｆにはコンデンサの静電容量の変
化を検知する検知回路用のＩＣベアチップ３ｆがフレー
ム２４下面のカバー２９ｂ上に載置されていて、ＩＣベ
アチップ３ｆの厚さはフレーム２４の厚さとほぼ等しく
してある。また、ＩＣベアチップ３ｆの端子１３と可動
電極引出しパッド３２、固定電極引出しパッド３１ａと
の間や端子１３と回路基板１上の電極パッド１４との間
とはそれぞれボンディングワイヤ１５で接続されてい
る。さらに、フレーム２４にはフレーム２４を貫通する
接続孔３４が設けられており、フレーム２４下面の固定
電極引出しパッド３１ｂとＩＣベアチップ３ｆの端子１
３とは、接続孔３４を通してボンディングワイヤ１５ａ
で接続されている。このように、フレーム２４下面のカ
バー２９ｂに固定電極３０ｂを設けた場合には、加速度
センサＦに示すようにフレーム２４に接続孔３４を設
け、この接続孔３４を利用してボンディングワイヤ１５
ａで接続すれば、他のボンディングワイヤ１５と絡むこ
とを防げる。
【００４２】図７は回路基板１上に実装されたさらに別
な加速度センサＧを示す断面図である。加速度センサＧ
のセンサ本体４２にあっては、角枠状をしたフレーム４
４の中央に２本のビーム４５によって片持ち状に揺動自
在に支持されたマス部４６が配設され、ビーム４５の上
面にピエゾ抵抗素子４８が貼り付けられている。しかし
て、加速度センサＧに加速度や振動が加わると、加速度
や振動に応じてマス部４６が振動して、ビーム４５に歪
みを生じ、この歪みに応じてピエゾ抵抗素子４８の抵抗
値が変化する。この抵抗値の変化は、フレーム４４上の
引出しパッド５２からボンディングワイヤ１５により接
続されたＩＣベアチップ３ｇに出力され、ＩＣベアチッ
プ３ｇ内の検知回路や増幅回路等により検知されたの
ち、加速度の大きさに対応した電圧信号もしくは電流信
号に変換される。さらに変換された電圧信号もしくは電
流信号は、回路基板１上の電極パッド１４に接続された
演算回路等へと送信され、加速度センサＧに加わった加
速度を知ることができる。
【００４３】このように、ピエゾ抵抗素子４８を備えた
加速度センサＧにおいても、フレーム４４に装着部７ｇ
を設け、装着部７ｇにＩＣベアチップ３ｇを載置すれ
ば、回路基板１上に改めて検知回路を設ける必要がな
い。また、装着部７ｇ内にＩＣベアチップ３ｇを載置す
ることにしているので、実装スペースを小さくすること
ができ、ＩＣベアチップ３ｇを載置するためにフレーム
４３上面にカバーを載せる必要もない。
【００４４】図８は、回路基板１上に実装された本発明
による圧力センサＨを示す断面図である。圧力センサＨ
は、角枠状をしたフレーム６４の枠内全面に薄膜状に形
成された弾性を有するダイヤフラム部６５が中央に配設
されたセンサ本体６２と、フレーム６４に設けられた孔
である装着部７ｈ内に載置されたＩＣベアチップ３ｈよ
り構成されている。
【００４５】フレーム６４とダイヤフラム部６５は、結
晶シリコンウエハを半導体製造プロセスを用いて一体と
して形成されており、ダイヤフラム部６５は弾性変形に
よって厚さ方向に自由に微小変位できるようになってい
る。また、ダイヤフラム部６５の下面は可動電極６６と
して機能するようになっている。フレーム６４の上面お
よび下面にはガラス製のカバー６９ａ，６９ｂが重ねら
れ、カバー６９ａ，６９ｂの周辺部は接着剤等や陽極接
合法等によりフレーム６４に接着されている。フレーム
６４下面のカバー６９ｂの内面には可動電極６６に対向
してダイヤフラム部６５の変位を検知するための固定電
極７０が配設されている。また、フレーム６４の上面の
カバー６９ａには、圧力導入口６８が開口されていて、
圧力導入口６８から目的とする空気や水などの圧力を持
ったガスや液体が感圧室６７内へ送り込まれ、ダイヤフ
ラム部６５と接するようになっている。
【００４６】フレーム６４の装着部７ｈ内に収めるよう
にフレーム６４の厚さと等しい高さのＩＣベアチップ３
ｈがフレーム６４下面のカバー６９ｂ上に載置されてい
て、ＩＣベアチップ３ｈの端子１３とフレーム６４上の
可動電極引出し用パッド７２とはボンディングワイヤ１
５で接続されている。また、フレーム６４には接続孔７
４が設けられており、カバー６９ｂ上の固定電極７０と
導通した固定電極引出しパッド７１は、接続孔７４を通
じてＩＣベアチップ３ｈの端子１３とボンディングワイ
ヤ１５ａで接続されている。
【００４７】しかして、圧力導入口６８より感圧室６７
へ空気が送り込まれると、ダイヤフラム部６５が空気の
圧力を受けて変位し、ダイヤフラム部６５の変位量に応
じてダイヤフラム部６５の可動電極６６と固定電極７０
との間のギャップ量が変化して静電容量が変わる。圧力
導入口６８より送り込まれた空気の圧力による静電容量
の値の変化は、フレーム６４上の可動電極引出しパッド
７２からＩＣベアチップ３ｈに出力される。ＩＣベアチ
ップ３ｈは、静電容量の値の変化を検知して、増幅した
のち、ダイヤフラム部６５に加えられた圧力の大きさに
対応した電圧信号に変換して出力する。さらに出力され
た電圧信号は、回路基板１上の処理回路へと伝えられ、
圧力導入口６８から送り込まれた空気の圧力を知ること
ができる。
【００４８】このように、圧力センサＨのフレーム６４
に装着部７ｈを設け、この装着部７ｈ内に検知回路用の
ＩＣベアチップ６３を載置すれば、回路基板１上の実装
スペースを小さくすることができ、圧力センサＨを小型
化することが容易になる。また、圧力センサＨのセンサ
本体６２とＩＣベアチップ３ｈは、個別に作製されてい
るので、歩留りを最小限にすることができるのはいうま
でもない。
【００４９】また、ＩＣベアチップ３ｈとフレーム６４
上の可動電極引出しパッド７２との高さはほぼ同じ高さ
にあって、ボンディングワイヤ１５による配線の作業性
を向上させることができる。また、ＩＣベアチップ３ｈ
と端子１３とを接続するボンディングワイヤ１５ａは、
接続孔７４を通しているので、他のボンディングワイヤ
１５と絡むこともない。
【００５０】なお、図２から図５に示した加速度センサ
の構造を圧力センサにも応用することが可能であって、
例えば、加速度センサＢ（図２）のように、装着部７ｈ
はフレーム６４にのみ凹部を設けたものであってもよ
い。また、加速度センサＣ（図３）のように、フレーム
６４下面のカバー６９ｂに凹部を設けた装着部７ｈ内に
ＩＣベアチップ３ｈを収め、ＩＣベアチップ３ｈとフレ
ーム６４上の可動電極引出しパッド７２との高さを揃え
ることとしてもよい。さらに、加速度センサＣ（図５）
のように固定基板１上の演算回路の一部を補助回路とし
てフレーム６４上に設けることにすれば、回路基板１の
実装スペースをさらに小さくすることができる。
【００５１】
【発明の効果】本発明の半導体加速度センサにあって
は、支持体若しくは半導体加速度センサ本体に装着部を
設け、この装着部内に、検知回路や増幅回路を収めた半
導体回路チップを載置することとしているので、半導体
加速度センサを装着する回路基板上の実装スペースの利
用効率を向上させることができる。
【００５２】また、半導体加速度センサ本体のビームや
マス部は、半導体回路チップとは独立して作製できるの
で、半導体加速度センサの歩留りの低下を最小限に押さ
えることができる。また、半導体加速度センサ本体作製
時に残留したエッチング液が、半導体回路チップに影響
を及ぼすことも少ないので、信頼性の高い半導体加速度
センサを得ることができる。
【００５３】また、半導体回路チップは、支持体の装着
部に載置することとしているので、載置する半導体回路
チップを自由に変更することができ、載置する半導体加
速度センサ本体も自由に変更することができる。したが
って、目的に応じた半導体加速度センサを容易に得るこ
とができる。
【００５４】さらに、支持体と半導体回路チップの端子
を同じ高さにすることができるので、支持体上の各電極
と半導体回路チップとのワイヤボンディングの段差が小
さくなって、作業性を向上することができる。また、接
続孔を設け、接続孔にボンディングワイヤを通すことに
すれば、ボンディングワイヤが互いに絡むことなく接続
できる。また、支持体下面の基板上の接続回路等にＣＯ
Ｂ実装することも可能になるので、ワイヤボンディング
の作業も少なくなり、半導体回路チップの実装も容易に
なる。
【００５５】また、支持体にオンチップで別な回路を設
ければ、さらに実装スペースを小さくすることができ
る。
【００５６】本発明の半導体圧力センサによれば、半導
体加速度センサと同様に、回路基板上の実装スペースの
利用効率を図ることができ、半導体圧力センサの歩留り
の低下を最小限にすることができる。
【００５７】また、ワイヤボンディングの作業性を向上
させることができ、しかも、信頼性が高くて、目的に応
じた半導体圧力センサを容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は回路基板上に実装された本発明の一実
施例である加速度センサの断面図、（ｂ）はその平面図
である。
【図２】回路基板上に実装された本発明の別な実施例で
ある加速度センサの一部破断した断面図である。
【図３】回路基板上に実装された本発明のさらに別な実
施例である加速度センサの一部破断した断面図である。
【図４】回路基板上に実装された本発明のさらに別な実
施例である加速度センサの一部破断した断面図である。
【図５】回路基板上に実装された本発明のさらに別な実
施例である加速度センサの平面図である。
【図６】（ａ）は回路基板上に実装された本発明のさら
に別な実施例である加速度センサの断面図、（ｂ）はそ
の平面図である。
【図７】回路基板上に実装された本発明のさらに別な実
施例である加速度センサの断面図である。
【図８】回路基板上に実装された本発明の一実施例であ
る圧力センサの断面図である。
【図９】回路基板上に実装された従来例である加速度セ
ンサの断面図である。
【図１０】ＩＣベアチップが載置され、回路基板上に実
装された別な従来例である加速度センサの断面図であ
る。
【符号の説明】
２ センサ本体 ３ａ，３ｂ ＩＣベアチップ ４ フレーム ７ａ，７ｂ 装着部 １２ 可動電極引出しパッド １４ 電極パッド １５ ボンディングワイヤ

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 弾性を有するビームにより支持体にマス
    部を揺動自在に支持させた半導体加速度センサ本体と、
    半導体回路チップとよりなる半導体加速度センサにおい
    て、 前記支持体に凹部若しくは孔などの装着部を設け、前記
    装着部内に前記半導体回路チップを収めたことを特徴と
    する半導体加速度センサ。
  2. 【請求項２】 弾性を有するビームによりマス部を揺動
    自在に支持させた支持体の少なくとも一方の面に基板を
    貼り合わせた半導体加速度センサ本体と、半導体回路チ
    ップとよりなる半導体加速度センサにおいて、 前記支持体に設けた孔若しくは凹部と前記孔と同一縦空
    間を形成するように前記一方の基板に設けた孔若しくは
    凹部とよりなる装着部を前記半導体加速度センサ本体に
    設け、前記半導体回路チップを前記装着部内に収めたこ
    とを特徴とする半導体加速度センサ。
  3. 【請求項３】 弾性を有するビームによりマス部を揺動
    自在に支持させた支持体の両面に基板を貼り合わせた半
    導体加速度センサ本体と、半導体回路チップとよりなる
    半導体加速度センサにおいて、 前記支持体に設けた孔と前記孔と同一縦空間を形成する
    ように前記一方の基板に設けた孔よりなる装着部を前記
    半導体加速度センサ本体に設け、前記半導体回路チップ
    を前記装着部内に収めて前記他方の基板上に載置したこ
    とを特徴とする半導体加速度センサ。
  4. 【請求項４】 前記ビーム上に歪検出素子を設けたこと
    を特徴とする請求項１，２又は３に記載の半導体加速度
    センサ。
  5. 【請求項５】 前記マス部を可動電極とし、当該マス部
    と対向させて固定電極を配置したことを特徴とする請求
    項１，２又は３に記載の半導体加速度センサ。
  6. 【請求項６】 前記マス部の可動電極または前記固定電
    極と前記半導体回路チップとを接続するための接続孔
    を、前記支持体もしくは前記基板に設けたことを特徴と
    する請求項５に記載の半導体加速度センサ。
  7. 【請求項７】 前記支持体上に別な回路をオンチップで
    形成し、当該回路と半導体回路チップとを電気的に接続
    したことを特徴とする請求項１，２，３，４，５又は６
    に記載の半導体加速度センサ。
  8. 【請求項８】 支持体に弾性を有する感圧ダイヤフラム
    部を形成した半導体圧力センサ本体と、半導体回路チッ
    プとよりなる半導体圧力センサにおいて、前記支持体に
    凹部若しくは孔などの装着部を設け、前記装着部内に前
    記半導体回路チップを収めたことを特徴とする半導体圧
    力センサ。
  9. 【請求項９】 弾性を有する感圧ダイヤフラム部を形成
    した支持体の少なくとも一方の面に基板を貼り合わせた
    半導体圧力センサ本体と、半導体回路チップとよりなる
    半導体圧力センサにおいて、 前記支持体に設けた孔若しくは凹部と前記孔と同一縦空
    間を形成するように前記一方の基板に設けた孔若しくは
    凹部とよりなる装着部を前記半導体圧力センサ本体に設
    け、前記半導体回路チップを前記装着部内に収めたこと
    を特徴とする半導体圧力センサ。
  10. 【請求項１０】 前記感圧ダイヤフラム部上に歪検出素
    子を設けたことを特徴とする請求項８又は９に記載の半
    導体圧力センサ。
  11. 【請求項１１】 前記感圧ダイヤフラム部を可動電極と
    し、当該ダイヤフラム部と対向させて固定電極を配置し
    たことを特徴とする請求項８又は９に記載の半導体圧力
    センサ
  12. 【請求項１２】 前記感圧ダイヤフラム部の可動電極又
    は前記固定電極と前記半導体回路チップとを接続するた
    めの接続孔を、前記支持体または前記基板に設けたこと
    を特徴とする請求項１１に記載の半導体圧力センサ。
  13. 【請求項１３】 前記支持体上に別な回路をオンチップ
    で形成し、当該回路と半導体回路チップとを電気的に接
    続したことを特徴とする請求項８，９，１０，１１又は
    １２に記載の半導体圧力センサ。
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