JPH09264800A - 半導体式力学量センサ - Google Patents
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- H01L2924/19101—Disposition of discrete passive components
- H01L2924/19107—Disposition of discrete passive components off-chip wires
Abstract
(57)【要約】
【課題】 温度変化による出力変化の生じない力学量セ
ンサを提供すること 【解決手段】 樹脂性のパッケージ１０の内部底面１０
ａには、突起１０ｂが複数形成されており、係る突起の
先端に、センサチップ１２が配置されている。そして、
係る突起の高さにより、パッケージの内部底面とセンサ
チップとの間には空間１５が形成される。係る空間内
に、パッケージとセンサチップとを接着するための、弾
性力により形状を変化しやすいダイボンディング材１１
が充填されている。センサチップとパッケージは突起に
より接触するだけなので、周囲の温度が異なることによ
りパッケージが熱膨張したとしても、センサチップに伝
わる応力は非常に小さい。さらに、ダイボンディング材
が変形することにより応力を吸収するので、センサチッ
プを歪めず、半導体式力学量センサの出力を一定に保つ
ことができる。
ンサを提供すること 【解決手段】 樹脂性のパッケージ１０の内部底面１０
ａには、突起１０ｂが複数形成されており、係る突起の
先端に、センサチップ１２が配置されている。そして、
係る突起の高さにより、パッケージの内部底面とセンサ
チップとの間には空間１５が形成される。係る空間内
に、パッケージとセンサチップとを接着するための、弾
性力により形状を変化しやすいダイボンディング材１１
が充填されている。センサチップとパッケージは突起に
より接触するだけなので、周囲の温度が異なることによ
りパッケージが熱膨張したとしても、センサチップに伝
わる応力は非常に小さい。さらに、ダイボンディング材
が変形することにより応力を吸収するので、センサチッ
プを歪めず、半導体式力学量センサの出力を一定に保つ
ことができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体式力学量セ
ンサに関するもので、より具体的には、半導体式加速度
センサや半導体式圧力センサ等に使用されるセンサチッ
プをパッケージ等の支持部材への取り付け構造に関する
ものである。
ンサに関するもので、より具体的には、半導体式加速度
センサや半導体式圧力センサ等に使用されるセンサチッ
プをパッケージ等の支持部材への取り付け構造に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】加速度や圧力等の力学量を計測する半導
体式力学量センサの一形態として、図９に示すようなモ
ジュールタイプのものがある。すなわち、力学量を検出
するセンサチップ１をパッケージ２の内底面に装着し、
センサチップ１の出力を樹脂製のパッケージ２に取り付
けられた出力端子３を介して外部回路に供給可能として
いる。そして、センサチップ１は、ダイボンディング材
（接着剤）４を用いて接着固定されている。
体式力学量センサの一形態として、図９に示すようなモ
ジュールタイプのものがある。すなわち、力学量を検出
するセンサチップ１をパッケージ２の内底面に装着し、
センサチップ１の出力を樹脂製のパッケージ２に取り付
けられた出力端子３を介して外部回路に供給可能として
いる。そして、センサチップ１は、ダイボンディング材
（接着剤）４を用いて接着固定されている。
【０００３】また、センサチップ１は、ガラス板等を用
いて構成される固定基板と、シリコン基板とを接合した
構造を基本構造とする。そして、シリコン基板には、エ
ッチング加工により、力学量により変位する検知部分
（圧力センサの場合にはダイアフラム，加速度センサの
場合には重り部）を構成し、その検知部分の変位に基づ
く信号が、センサチップ１の表面に形成された端子パッ
ドに取り出されるようになっている。そして、その端子
パッドと、出力端子３とをボンディングワイヤ４を用い
て接続するようにしている。
いて構成される固定基板と、シリコン基板とを接合した
構造を基本構造とする。そして、シリコン基板には、エ
ッチング加工により、力学量により変位する検知部分
（圧力センサの場合にはダイアフラム，加速度センサの
場合には重り部）を構成し、その検知部分の変位に基づ
く信号が、センサチップ１の表面に形成された端子パッ
ドに取り出されるようになっている。そして、その端子
パッドと、出力端子３とをボンディングワイヤ４を用い
て接続するようにしている。
【０００４】さらに、上記変位する検知部分の変位量の
一例を示すと、無負荷状態では変位する検知部分と固定
基板との間隔が５μｍ程度であるときに、その変位量が
約３μｍ程度となっている。
一例を示すと、無負荷状態では変位する検知部分と固定
基板との間隔が５μｍ程度であるときに、その変位量が
約３μｍ程度となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の半導体式力学量センサでは、周囲の温度変化に
伴う出力変動を生じてしまう。すなわち、センサの周囲
温度が変化しても、センサチップを構成する材質は熱膨
張係数が非常に小さいので、熱膨張（あるいは熱収縮）
があまり生じない。一方、センサチップを支持する部材
であるパッケージは、熱膨張係数が比較的大きいので、
センサチップよりも大きく熱膨張（または熱収縮）を生
じてしまう。そして、センサチップとパッケージは、薄
いダイボンディング材４により強固に接着されているの
で、上記した熱膨張の差が互いに干渉しあい、両者間に
応力が生じる。
た従来の半導体式力学量センサでは、周囲の温度変化に
伴う出力変動を生じてしまう。すなわち、センサの周囲
温度が変化しても、センサチップを構成する材質は熱膨
張係数が非常に小さいので、熱膨張（あるいは熱収縮）
があまり生じない。一方、センサチップを支持する部材
であるパッケージは、熱膨張係数が比較的大きいので、
センサチップよりも大きく熱膨張（または熱収縮）を生
じてしまう。そして、センサチップとパッケージは、薄
いダイボンディング材４により強固に接着されているの
で、上記した熱膨張の差が互いに干渉しあい、両者間に
応力が生じる。
【０００６】係る応力により、センサチップに歪みが発
生する。すると、センサチップの内部にある力学量によ
り変位する検知部分が、係る歪みに起因して変位してし
まう。そして、上記したように、正常動作時であっても
変位量が３μｍ程度であるので、歪みに基づくわずかな
変位によっても、センサ出力に影響を与える。よって、
加速度や圧力等の力学量を安定して計測できなくなって
しまう。
生する。すると、センサチップの内部にある力学量によ
り変位する検知部分が、係る歪みに起因して変位してし
まう。そして、上記したように、正常動作時であっても
変位量が３μｍ程度であるので、歪みに基づくわずかな
変位によっても、センサ出力に影響を与える。よって、
加速度や圧力等の力学量を安定して計測できなくなって
しまう。
【０００７】そして、例えば車載用の加速度センサなど
に用いる場合には、使用環境下での周囲温度が−３０℃
〜８０℃と幅広い範囲で変化することがあり、係る温度
変化に対しても安定した出力が要求されるため、従来の
センサでは、温度に対する補償を行わなければ正確な力
学量を検出することができなかった。
に用いる場合には、使用環境下での周囲温度が−３０℃
〜８０℃と幅広い範囲で変化することがあり、係る温度
変化に対しても安定した出力が要求されるため、従来の
センサでは、温度に対する補償を行わなければ正確な力
学量を検出することができなかった。
【０００８】本発明は、上記した背景に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、上記した問題点を解
決し、温度変化に伴うセンサチップの歪みの発生を抑制
し、たとえ周囲温度が変化してもセンサチップの出力に
変化を生じさせず、加速度や圧力等の力学量を安定して
計測することのできる半導体式力学量センサを提供する
ことにある。
もので、その目的とするところは、上記した問題点を解
決し、温度変化に伴うセンサチップの歪みの発生を抑制
し、たとえ周囲温度が変化してもセンサチップの出力に
変化を生じさせず、加速度や圧力等の力学量を安定して
計測することのできる半導体式力学量センサを提供する
ことにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ため、本発明に係る半導体式力学量センサでは、加速
度，圧力等の力学量を受けて変位する検知部分を有する
センサチップと、前記センサチップを支持する支持部材
と、前記センサチップと前記支持部材との間に設けられ
た緩衝層とから構成した（請求項１）。
ため、本発明に係る半導体式力学量センサでは、加速
度，圧力等の力学量を受けて変位する検知部分を有する
センサチップと、前記センサチップを支持する支持部材
と、前記センサチップと前記支持部材との間に設けられ
た緩衝層とから構成した（請求項１）。
【００１０】ここで、支持部材は、樹脂等のパッケージ
を用いることで、センサチップに侵入する埃等を防いで
もよく、また、金属等のパッケージを用いることで、電
気的シールド（外部からの電波ノイズ等を遮断する）を
持たせてもよい。また、パッケージに限らず、パッケー
ジ内部に配置された各種プレート等の別部材でもよい。
を用いることで、センサチップに侵入する埃等を防いで
もよく、また、金属等のパッケージを用いることで、電
気的シールド（外部からの電波ノイズ等を遮断する）を
持たせてもよい。また、パッケージに限らず、パッケー
ジ内部に配置された各種プレート等の別部材でもよい。
【００１１】請求項１に記載の半導体式力学量センサで
は、センサチップ，支持部材が周囲の温度変化によって
膨張（あるいは収縮）した際に両者間に発生する応力
を、緩衝層が緩和するので、両者に応力が伝わらず、セ
ンサチップに歪みが発生することはない。そのため、加
わる力学量が同じであれば、温度変化があっても、セン
サチップから発生する検出信号に変化はない。
は、センサチップ，支持部材が周囲の温度変化によって
膨張（あるいは収縮）した際に両者間に発生する応力
を、緩衝層が緩和するので、両者に応力が伝わらず、セ
ンサチップに歪みが発生することはない。そのため、加
わる力学量が同じであれば、温度変化があっても、セン
サチップから発生する検出信号に変化はない。
【００１２】そして、前記緩衝層のより具体的な構成と
しては、前記センサチップの接合面に接触する複数の突
起を用いることができる（請求項２）。なお、センサチ
ップの配置面に設けられる突起は、溝を形成することに
よって設けられる突起形状（溝の側部）でもよい。
しては、前記センサチップの接合面に接触する複数の突
起を用いることができる（請求項２）。なお、センサチ
ップの配置面に設けられる突起は、溝を形成することに
よって設けられる突起形状（溝の側部）でもよい。
【００１３】請求項２に記載の半導体式力学量センサで
は、センサチップは突起により部分的に支持部材と接触
するので、接触面積の低下にともない、熱膨張の差によ
り発生する応力が伝わりにくくなる。
は、センサチップは突起により部分的に支持部材と接触
するので、接触面積の低下にともない、熱膨張の差によ
り発生する応力が伝わりにくくなる。
【００１４】また、前記緩衝層の別の構成としては、支
持部材に形成された突起の高さにより、前記センサチッ
プの接合面と前記支持部材のセンサチップ配置面との間
に形成される空間内にあるダイボンディング材とするこ
ともできる（請求項３）。
持部材に形成された突起の高さにより、前記センサチッ
プの接合面と前記支持部材のセンサチップ配置面との間
に形成される空間内にあるダイボンディング材とするこ
ともできる（請求項３）。
【００１５】請求項３に記載の半導体式力学量センサで
は、センサチップと、支持部材とは突起により接触して
いるが、係る接触面積が小さい。そのため、両者間で発
生する応力はほとんどセンサチップに伝わることがな
く、センサチップの歪みは生じない。
は、センサチップと、支持部材とは突起により接触して
いるが、係る接触面積が小さい。そのため、両者間で発
生する応力はほとんどセンサチップに伝わることがな
く、センサチップの歪みは生じない。
【００１６】さらに、センサチップは、突起の高さによ
って支持部材の接着面から浮き上がっており、センサチ
ップと支持部材の接着面との間には空間が形成されてい
る。そのため、センサチップを、支持部材に接着する際
に用いられるダイボンディング材が係る空間内部に入り
込んでいる。係るダイボンディング材はセンサチップと
支持部材とを強固に接着するとともに、硬化しても弾性
力を有する。
って支持部材の接着面から浮き上がっており、センサチ
ップと支持部材の接着面との間には空間が形成されてい
る。そのため、センサチップを、支持部材に接着する際
に用いられるダイボンディング材が係る空間内部に入り
込んでいる。係るダイボンディング材はセンサチップと
支持部材とを強固に接着するとともに、硬化しても弾性
力を有する。
【００１７】そのため、温度変化により支持部材が膨張
（あるいは収縮）して応力が生じたとしても、支持部材
に接触しているダイボンディング材が変形することによ
り、熱膨張によって発生した応力は吸収される。よっ
て、支持部材からの応力はセンサチップに伝わらない。
（あるいは収縮）して応力が生じたとしても、支持部材
に接触しているダイボンディング材が変形することによ
り、熱膨張によって発生した応力は吸収される。よっ
て、支持部材からの応力はセンサチップに伝わらない。
【００１８】また、前記緩衝層の別の構成としては、少
なくとも弾性力を有する中間部材（例えばシリコンシー
ト等）を含ませるように構成してもよい（請求項４）。
請求項４に記載の半導体式力学量センサでは、温度変化
により、パッケージが膨張（あるいは収縮）したときに
発生する応力は、中間部材に加わり、係る中間部材が変
形することにより、応力は吸収される。そのため、パッ
ケージからの応力はセンサチップに伝わらない。
なくとも弾性力を有する中間部材（例えばシリコンシー
ト等）を含ませるように構成してもよい（請求項４）。
請求項４に記載の半導体式力学量センサでは、温度変化
により、パッケージが膨張（あるいは収縮）したときに
発生する応力は、中間部材に加わり、係る中間部材が変
形することにより、応力は吸収される。そのため、パッ
ケージからの応力はセンサチップに伝わらない。
【００１９】さらにまた、前記緩衝層の別の構成として
は、少なくともセンサチップの熱膨張係数と近い熱膨張
係数を有する中間部材（例えばセラミック板やインバー
合金等）を含ませるように構成してもよい（請求項
５）。ここで、熱膨張係数が近いとは、同一のものが最
も好ましいが、その範囲は後述するセンサチップに応力
が加わって歪みを生じることのない程度の範囲である。
は、少なくともセンサチップの熱膨張係数と近い熱膨張
係数を有する中間部材（例えばセラミック板やインバー
合金等）を含ませるように構成してもよい（請求項
５）。ここで、熱膨張係数が近いとは、同一のものが最
も好ましいが、その範囲は後述するセンサチップに応力
が加わって歪みを生じることのない程度の範囲である。
【００２０】請求項５に記載の半導体式力学量センサで
は、温度変化により、パッケージが膨張（あるいは収
縮）したときに発生する応力が、中間部材に加わるが、
中間部材は剛性が強く、また中間部材はある程度の厚み
が存在するため、応力は上部までは伝わらない。よって
センサチップに応力が伝わらない。さらに、中間部材自
体は一般にガラス等の熱膨張係数の比較的少ない材質に
より形成されるセンサチップとの熱膨脹率とほぼ等しい
ため、両者間に応力がほとんど生じず、センサチップに
歪みが生じない。
は、温度変化により、パッケージが膨張（あるいは収
縮）したときに発生する応力が、中間部材に加わるが、
中間部材は剛性が強く、また中間部材はある程度の厚み
が存在するため、応力は上部までは伝わらない。よって
センサチップに応力が伝わらない。さらに、中間部材自
体は一般にガラス等の熱膨張係数の比較的少ない材質に
より形成されるセンサチップとの熱膨脹率とほぼ等しい
ため、両者間に応力がほとんど生じず、センサチップに
歪みが生じない。
【００２１】
【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る半導体式力
学量センサの第１の実施の形態を示している。同図に示
すように、断面が略凹型となる上部開口した樹脂性のパ
ッケージ１０の内部底面１０ａに、ダイボンディング材
１１を介してセンサチップ１２が設置されている。
学量センサの第１の実施の形態を示している。同図に示
すように、断面が略凹型となる上部開口した樹脂性のパ
ッケージ１０の内部底面１０ａに、ダイボンディング材
１１を介してセンサチップ１２が設置されている。
【００２２】そして、図示省略するが、センサチップ１
２内には、静電容量型の場合には、可動電極と固定電極
が形成され、また、歪み抵抗型の場合には、変位する検
知部分に歪抵抗が形成されている。そして、係る各電極
や歪み抵抗が、センサチップ１２の表面に形成された電
極パッド（図示せず）に導通され、その電極パッドにワ
イヤボンディングによりボンディングワイヤ１３の一端
が接続されている。さらに、ボンディングワイヤ１３の
他端は、パッケージ１０に形成された出力端子１４に接
続されている。上記した各構成は、従来のものと同様で
あるで、その詳細な説明を省略する。
２内には、静電容量型の場合には、可動電極と固定電極
が形成され、また、歪み抵抗型の場合には、変位する検
知部分に歪抵抗が形成されている。そして、係る各電極
や歪み抵抗が、センサチップ１２の表面に形成された電
極パッド（図示せず）に導通され、その電極パッドにワ
イヤボンディングによりボンディングワイヤ１３の一端
が接続されている。さらに、ボンディングワイヤ１３の
他端は、パッケージ１０に形成された出力端子１４に接
続されている。上記した各構成は、従来のものと同様で
あるで、その詳細な説明を省略する。
【００２３】次に、本発明の要部であるセンサチップ１
２のパッケージ１０への接合構造を詳述する。パッケー
ジ１０の内部の底面１０ａには、略半球形状となる複数
の突起１０ｂが、形成されている。係る突起１０ｂは、
例えば、格子状の交点上に規則正しく配置してもよく、
或いは、ランダムに形成してもよい。さらに、各突起１
０ｂの頂点は、同一平面上に位置するようにしている。
そして、係る突起１０ｂの先端にセンサチップ１２の底
面１２ａが接触するように、センサチップ１２が配置さ
れている。突起１０ｂはセンサチップ１２の底面全体で
均一に接触するように複数形成されている。
２のパッケージ１０への接合構造を詳述する。パッケー
ジ１０の内部の底面１０ａには、略半球形状となる複数
の突起１０ｂが、形成されている。係る突起１０ｂは、
例えば、格子状の交点上に規則正しく配置してもよく、
或いは、ランダムに形成してもよい。さらに、各突起１
０ｂの頂点は、同一平面上に位置するようにしている。
そして、係る突起１０ｂの先端にセンサチップ１２の底
面１２ａが接触するように、センサチップ１２が配置さ
れている。突起１０ｂはセンサチップ１２の底面全体で
均一に接触するように複数形成されている。
【００２４】係る突起１０ｂにより、パッケージ１０と
センサチップ１２との接触がなされているが、その接触
面積は小さくなるので、温度変化に伴うパッケージ１０
からの応力はセンサチップ１２に伝達されにくくなる。
センサチップ１２との接触がなされているが、その接触
面積は小さくなるので、温度変化に伴うパッケージ１０
からの応力はセンサチップ１２に伝達されにくくなる。
【００２５】さらに、係る突起１０ｂの高さにより、セ
ンサチップ１２の底面１２ａはパッケージ１０の内部底
面１０ａから少し浮き上がっている。そのため、パッケ
ージ１０の底面１０ａとセンサチップ１２との間には空
間１５が形成されており、パッケージ１０とセンサチッ
プ１２とを接着する際に使用される樹脂性のダイボンデ
ィング材１１が、係る空間１５内に入り込んでいる。
ンサチップ１２の底面１２ａはパッケージ１０の内部底
面１０ａから少し浮き上がっている。そのため、パッケ
ージ１０の底面１０ａとセンサチップ１２との間には空
間１５が形成されており、パッケージ１０とセンサチッ
プ１２とを接着する際に使用される樹脂性のダイボンデ
ィング材１１が、係る空間１５内に入り込んでいる。
【００２６】係るダイボンディング材１１は、乾燥固化
しているものの、パッケージ１０の材質（樹脂）よりも
軟らかく、弾性力をもっている。よって、ダイボンディ
ング材１１は外部からの力に応じて変形しやすい。その
ため、半導体式力学量センサの周囲温度の変化に伴うパ
ッケージ１０とセンサチップ１２の熱膨張の差は、ダイ
ボンディング材１１が変形することにより吸収される。
そのため、やはり温度変化に伴うパッケージ１０からの
応力はセンサチップ１２に伝達されにくくなる。
しているものの、パッケージ１０の材質（樹脂）よりも
軟らかく、弾性力をもっている。よって、ダイボンディ
ング材１１は外部からの力に応じて変形しやすい。その
ため、半導体式力学量センサの周囲温度の変化に伴うパ
ッケージ１０とセンサチップ１２の熱膨張の差は、ダイ
ボンディング材１１が変形することにより吸収される。
そのため、やはり温度変化に伴うパッケージ１０からの
応力はセンサチップ１２に伝達されにくくなる。
【００２７】よって、上記した２つの理由が相乗的に作
用し、たとえ周囲温度が変化したとしてもセンサチップ
１２に歪みは生じず、センサチップ１２の出力も熱的に
安定する。したがって、高精度な力学量の検出が行え
る。
用し、たとえ周囲温度が変化したとしてもセンサチップ
１２に歪みは生じず、センサチップ１２の出力も熱的に
安定する。したがって、高精度な力学量の検出が行え
る。
【００２８】本形態において、形成される突起１０ｂの
数は特定されることはないが、係る突起１０ｂの数を多
く形成すると、センサチップ１２とパッケージ１０との
接合強度を強くすることができるが、あまり多くする
と、パッケージ１０とセンサチップ１２の接触面積が大
きくなるとともに、ダイボンディング材１５による効果
が減少する。よって、両者を考慮して適当な値に設定す
ることになる。
数は特定されることはないが、係る突起１０ｂの数を多
く形成すると、センサチップ１２とパッケージ１０との
接合強度を強くすることができるが、あまり多くする
と、パッケージ１０とセンサチップ１２の接触面積が大
きくなるとともに、ダイボンディング材１５による効果
が減少する。よって、両者を考慮して適当な値に設定す
ることになる。
【００２９】また、上記した例では、突起１０ｂの形状
を、略半球形状となるように形成されているが、本発明
では、パッケージの底面とセンサチップとの間に所定の
厚みのダイボンディング材を設けるとともに、センサチ
ップとパッケージとの接触面積が比較的小さければよい
ので、突起の形状は任意のものでよい。一例を示すと、
例えば、図２に示すように、略直方体形状の突起１０′
ｂを平行に複数列形成してもよい。
を、略半球形状となるように形成されているが、本発明
では、パッケージの底面とセンサチップとの間に所定の
厚みのダイボンディング材を設けるとともに、センサチ
ップとパッケージとの接触面積が比較的小さければよい
ので、突起の形状は任意のものでよい。一例を示すと、
例えば、図２に示すように、略直方体形状の突起１０′
ｂを平行に複数列形成してもよい。
【００３０】同図に示すように、係る突起１０′ｂは同
一方向に整列されて形成されているので、センサチップ
の底面に、均一に突起１０′ｂの先端があたる。そのた
め、センサチップをバランス良く支えるので、センサチ
ップとパッケージ１０との接合強度は強くなる。
一方向に整列されて形成されているので、センサチップ
の底面に、均一に突起１０′ｂの先端があたる。そのた
め、センサチップをバランス良く支えるので、センサチ
ップとパッケージ１０との接合強度は強くなる。
【００３１】また、図３に示すように、平面上に縦横の
長さが比較的近い略直方体形状の複数の突起１０″ｂを
形成してもよい。同図に示すような突起１０″ｂは、縦
横方向に合わせて格子状に整列されるように形成されて
おり、センサチップをバランス良く支えるとともに、図
２に示す突起１０′ｂの形状よりもセンサチップとの接
触面が小さくなるので、センサチップに歪みが生じるこ
とを防止する効果がより高くなる。
長さが比較的近い略直方体形状の複数の突起１０″ｂを
形成してもよい。同図に示すような突起１０″ｂは、縦
横方向に合わせて格子状に整列されるように形成されて
おり、センサチップをバランス良く支えるとともに、図
２に示す突起１０′ｂの形状よりもセンサチップとの接
触面が小さくなるので、センサチップに歪みが生じるこ
とを防止する効果がより高くなる。
【００３２】図４は、本発明に係る半導体式力学量セン
サの第２の実施の形態を示している。同図に示すよう
に、本形態では、パッケージ１０の内部底面１０ａに、
導電体層１６を形成し、その導電体層１６の上面にダイ
ボンディング材１１を介してセンサチップ１２を実装し
ている。
サの第２の実施の形態を示している。同図に示すよう
に、本形態では、パッケージ１０の内部底面１０ａに、
導電体層１６を形成し、その導電体層１６の上面にダイ
ボンディング材１１を介してセンサチップ１２を実装し
ている。
【００３３】具体的には、導電体層１６は、金等の導体
を蒸着することにより形成される。これにより、導電体
層１６の表面は、パッケージ１０の内部底面１０ａの表
面形状に沿った形状となるので、突起１０ｂの上方にそ
の突起１０ｂの形状に沿って凸形状の複数の導体突起１
６ａが形成される。
を蒸着することにより形成される。これにより、導電体
層１６の表面は、パッケージ１０の内部底面１０ａの表
面形状に沿った形状となるので、突起１０ｂの上方にそ
の突起１０ｂの形状に沿って凸形状の複数の導体突起１
６ａが形成される。
【００３４】そして、係る導電体層１６の導体突起１６
ａの各上端に接するように、センサチップ１２が配置さ
れている。さらに導電体層１６とセンサチップ１２の間
にはダイボンディング材１１が塗布され、両者を接着し
ている。
ａの各上端に接するように、センサチップ１２が配置さ
れている。さらに導電体層１６とセンサチップ１２の間
にはダイボンディング材１１が塗布され、両者を接着し
ている。
【００３５】さらにまた、本形態では、導電体層１６を
ボンディングワイヤ１３ａを介して端子１４ａに接続し
ている。そして、この端子１４ａを外部回路の定電位に
接続可能としている。
ボンディングワイヤ１３ａを介して端子１４ａに接続し
ている。そして、この端子１４ａを外部回路の定電位に
接続可能としている。
【００３６】係る構成にすると、第１の実施の形態と同
様に、センサチップ１２の接触は導体突起１６ａによっ
てなされるので、その接触面積は非常に小さくなる。さ
らに、導体突起１６ａの高さに相当する厚み分だけダイ
ボンディング材１１が形成されるので、温度変化にとも
ない生じるセンサチップ１２とパッケージ１０間の熱膨
張の差に基づく応力が、センサチップ１２にほとんど伝
わらない。よって、歪みも生じることなく、熱的に安定
な高精度の測定が保証される。
様に、センサチップ１２の接触は導体突起１６ａによっ
てなされるので、その接触面積は非常に小さくなる。さ
らに、導体突起１６ａの高さに相当する厚み分だけダイ
ボンディング材１１が形成されるので、温度変化にとも
ない生じるセンサチップ１２とパッケージ１０間の熱膨
張の差に基づく応力が、センサチップ１２にほとんど伝
わらない。よって、歪みも生じることなく、熱的に安定
な高精度の測定が保証される。
【００３７】さらに、本形態では、センサチップ１２の
近くに導電体層１６が形成されているので、係る導電体
層１６によって、電気的なシールド効果を持たせること
ができる。すなわち、導電体層がセンサチップ１２に到
達する外部からの電波ノイズ等を遮断して、係る電波ノ
イズがセンサチップ１２からの電気信号の出力に悪影響
を及ぼさなくすることができる。しかも、本例では、端
子１４ａを介して導電体層１６ａを定電位にすることが
できるので、上記シールド効果をより向上させることが
できる。
近くに導電体層１６が形成されているので、係る導電体
層１６によって、電気的なシールド効果を持たせること
ができる。すなわち、導電体層がセンサチップ１２に到
達する外部からの電波ノイズ等を遮断して、係る電波ノ
イズがセンサチップ１２からの電気信号の出力に悪影響
を及ぼさなくすることができる。しかも、本例では、端
子１４ａを介して導電体層１６ａを定電位にすることが
できるので、上記シールド効果をより向上させることが
できる。
【００３８】なお、その他の構成並びに作用効果は、上
記した実施の形態と同様であるので同一符合を付し、そ
の詳細な説明を省略する。なおまた、本実施の形態にお
いても、上記した第１の実施の形態における各変形例
（突起の形状を変えたもの）と同様な変形実施が可能な
のはもちろんである。
記した実施の形態と同様であるので同一符合を付し、そ
の詳細な説明を省略する。なおまた、本実施の形態にお
いても、上記した第１の実施の形態における各変形例
（突起の形状を変えたもの）と同様な変形実施が可能な
のはもちろんである。
【００３９】図５は、本発明に係る半導体式力学量セン
サの第３の実施の形態を示している。同図に示すよう
に、パッケージ１０の内部底面１０ａ上に、支持部材と
しての金属プレート１８を配置し、その金属プレート１
８の表面に多数の溝１８ａを形成することにより、隣接
する溝１８ａ間に突起１８ｂを形成するようにしてい
る。
サの第３の実施の形態を示している。同図に示すよう
に、パッケージ１０の内部底面１０ａ上に、支持部材と
しての金属プレート１８を配置し、その金属プレート１
８の表面に多数の溝１８ａを形成することにより、隣接
する溝１８ａ間に突起１８ｂを形成するようにしてい
る。
【００４０】そして、その突起１８を介してセンサチッ
プ１２を支持するようにしている。さらに、金属プレー
ト１８とセンサチップ１２との間にはダイボンディング
材１１が介在するが、このダイボンディング材１１は、
上記溝１８ａ内にも充填され、所定の厚さが保持され
る。
プ１２を支持するようにしている。さらに、金属プレー
ト１８とセンサチップ１２との間にはダイボンディング
材１１が介在するが、このダイボンディング材１１は、
上記溝１８ａ内にも充填され、所定の厚さが保持され
る。
【００４１】したがって、温度変化にともない、支持部
材たる金属プレート１８と、センサチップ１２との熱膨
張に差が生じたとしても、上記した各実施の形態と同様
の原理に従い、突起１８ｂとの接触面積が小さいととも
に、所定の厚さのダイボンディング材による吸収により
センサチップ１２に応力が加わるのを可及的に抑制し、
歪みの発生を抑制する。
材たる金属プレート１８と、センサチップ１２との熱膨
張に差が生じたとしても、上記した各実施の形態と同様
の原理に従い、突起１８ｂとの接触面積が小さいととも
に、所定の厚さのダイボンディング材による吸収により
センサチップ１２に応力が加わるのを可及的に抑制し、
歪みの発生を抑制する。
【００４２】さらに、金属プレート１８が、上記した第
２の実施の形態の導電体層と同様にシールド効果も発揮
するようになる。そして、金属プレート１８を第２の実
施の形態と同様にボンディングワイヤを介して端子に接
続してもよいが、本形態では、端子１４ａと一体に形成
している。すなわち、端子１４ａのパッケージ側に位置
する部分を幅広にすることにより形成する。
２の実施の形態の導電体層と同様にシールド効果も発揮
するようになる。そして、金属プレート１８を第２の実
施の形態と同様にボンディングワイヤを介して端子に接
続してもよいが、本形態では、端子１４ａと一体に形成
している。すなわち、端子１４ａのパッケージ側に位置
する部分を幅広にすることにより形成する。
【００４３】なお、その他の構成並びに作用効果は、上
記した実施の形態と同様であるので同一符合を付し、そ
の詳細な説明を省略する。なおまた、本実施の形態にお
いても、上記した第１の実施の形態における各変形例
（突起の形状を変えたもの）と同様な変形実施が可能な
のはもちろんである。
記した実施の形態と同様であるので同一符合を付し、そ
の詳細な説明を省略する。なおまた、本実施の形態にお
いても、上記した第１の実施の形態における各変形例
（突起の形状を変えたもの）と同様な変形実施が可能な
のはもちろんである。
【００４４】図６は、本発明に係る第４の実施の形態を
示している。同図に示すように、パッケージ１０の内部
底面１０ａの所定位置に、平板状の中間部材２０が配置
されており、係る中間部材２０の上面にセンサチップ１
２が配置されている。そして、パッケージ１０，中間部
材２０，センサチップ１２はダイボンディング材１１に
より接着されている。
示している。同図に示すように、パッケージ１０の内部
底面１０ａの所定位置に、平板状の中間部材２０が配置
されており、係る中間部材２０の上面にセンサチップ１
２が配置されている。そして、パッケージ１０，中間部
材２０，センサチップ１２はダイボンディング材１１に
より接着されている。
【００４５】中間部材２０は板状に形成されており、パ
ッケージ１０の内部底面１０ａに配置する際に、中間部
材２０の上面２０ａが、内部底面１０ａと平行となるよ
うに形成されている。そして、その表面はセンサチップ
１２の接着面よりもやや小さい形状としている（ただ
し、センサチップ１２を配置する際に安定させることの
できる面積を持つ）。そして、中間部材２０の材質は、
熱膨張係数の小さい（センサチップ１２の熱膨張係数と
ほぼ等しい）セラミック板を用いていることができる。
ッケージ１０の内部底面１０ａに配置する際に、中間部
材２０の上面２０ａが、内部底面１０ａと平行となるよ
うに形成されている。そして、その表面はセンサチップ
１２の接着面よりもやや小さい形状としている（ただ
し、センサチップ１２を配置する際に安定させることの
できる面積を持つ）。そして、中間部材２０の材質は、
熱膨張係数の小さい（センサチップ１２の熱膨張係数と
ほぼ等しい）セラミック板を用いていることができる。
【００４６】これにより、温度変化にともないパッケー
ジ１０が膨張・収縮しても、中間部材２０を形成するセ
ラミック板は、パッケージ１０と比較して剛性が強いの
で、変形を起こさない。さらに、センサチップ１２はガ
ラス等を材質としているので、熱膨張係数が小さく、一
方、中間部材２０も熱膨張係数は小さいので、両者に熱
膨張の差が生じない。よって、両者間に応力がほとんど
生じないので、センサチップ１２に歪みが生じず、温度
変化があってもセンサチップ１２からの検出信号の出力
は変化しない。
ジ１０が膨張・収縮しても、中間部材２０を形成するセ
ラミック板は、パッケージ１０と比較して剛性が強いの
で、変形を起こさない。さらに、センサチップ１２はガ
ラス等を材質としているので、熱膨張係数が小さく、一
方、中間部材２０も熱膨張係数は小さいので、両者に熱
膨張の差が生じない。よって、両者間に応力がほとんど
生じないので、センサチップ１２に歪みが生じず、温度
変化があってもセンサチップ１２からの検出信号の出力
は変化しない。
【００４７】中間部材２０の材質にはセラミック板と同
じく熱膨張係数の小さいインバー合金を用いてもよい。
係る場合、インバー合金は導電性を有するので、センサ
チップ１２に到達する電波ノイズを遮断することがで
き、電気的なシールド効果を有することができる。係る
場合に、図示省略するが、第２の実施の形態と同様に、
端子に接続し、その接続した端子を介して定電位に接続
すると、より高いシールド効果が発揮できる。
じく熱膨張係数の小さいインバー合金を用いてもよい。
係る場合、インバー合金は導電性を有するので、センサ
チップ１２に到達する電波ノイズを遮断することがで
き、電気的なシールド効果を有することができる。係る
場合に、図示省略するが、第２の実施の形態と同様に、
端子に接続し、その接続した端子を介して定電位に接続
すると、より高いシールド効果が発揮できる。
【００４８】次に、本発明に係る第５の実施の形態を説
明する。本形態では第４の実施の形態に使用された中間
部材と材質が異なるだけで、半導体式力学量センサの構
造は同じなので、図６を用いてその構造の説明を省略す
る。本形態では、同図に示す中間部材２０の材質とし
て、弾性力を有するシリコンシートを用いている。
明する。本形態では第４の実施の形態に使用された中間
部材と材質が異なるだけで、半導体式力学量センサの構
造は同じなので、図６を用いてその構造の説明を省略す
る。本形態では、同図に示す中間部材２０の材質とし
て、弾性力を有するシリコンシートを用いている。
【００４９】従って、温度変化によりパッケージ１０が
膨張しても、中間部材２０は弾性力により変形するの
で、パッケージ１０からの応力を吸収・緩和し、センサ
チップ１２側に応力が伝わるのを遮断する。また、係る
中間部材２０とセンサチップ１２とで膨張率（あるいは
収縮率）が異なったとしても、中間部材２０が変形する
ことにより、両者間の応力が緩和されるので、センサチ
ップ１２には歪みが生じず、やはり温度が変化してもセ
ンサチップ１２からの出力は変化しない。
膨張しても、中間部材２０は弾性力により変形するの
で、パッケージ１０からの応力を吸収・緩和し、センサ
チップ１２側に応力が伝わるのを遮断する。また、係る
中間部材２０とセンサチップ１２とで膨張率（あるいは
収縮率）が異なったとしても、中間部材２０が変形する
ことにより、両者間の応力が緩和されるので、センサチ
ップ１２には歪みが生じず、やはり温度が変化してもセ
ンサチップ１２からの出力は変化しない。
【００５０】本形態においては、中間部材２０に使用さ
れる材質をシリコンシートとしたが、本発明においては
中間部材２０の材質にはシリコンシートに限定する必要
はなく、弾性力を有するシート部材であれば用いること
ができる。
れる材質をシリコンシートとしたが、本発明においては
中間部材２０の材質にはシリコンシートに限定する必要
はなく、弾性力を有するシート部材であれば用いること
ができる。
【００５１】図７は、本発明に係る第６の実施の形態を
示している。同図に示すように、本実施の形態は、上記
した第４，第５の実施の形態を組み合わせたもので、パ
ッケージ１０の内部底面１０ａに、熱膨張係数の小さい
部材（例えばセラミック板やインバー合金等）を用いた
第１シート２１を配置し、その上面に弾性力を有するシ
ート部材（例えばシリコンシート等）を用いた第２シー
ト２２を配置している。さらに、その第２シート２２の
上面に、センサチップ１２を配置している。そして、パ
ッケージ１０の内部底面１０ａの上方に配置された第１
シート２１の周囲，第２シート２２の周囲，センサチッ
プ１２の側面の周囲にはダイボンディング材１１が付着
されており、各部材が一体的に、パッケージ１０の内部
底面１０ａに接着固定されている。
示している。同図に示すように、本実施の形態は、上記
した第４，第５の実施の形態を組み合わせたもので、パ
ッケージ１０の内部底面１０ａに、熱膨張係数の小さい
部材（例えばセラミック板やインバー合金等）を用いた
第１シート２１を配置し、その上面に弾性力を有するシ
ート部材（例えばシリコンシート等）を用いた第２シー
ト２２を配置している。さらに、その第２シート２２の
上面に、センサチップ１２を配置している。そして、パ
ッケージ１０の内部底面１０ａの上方に配置された第１
シート２１の周囲，第２シート２２の周囲，センサチッ
プ１２の側面の周囲にはダイボンディング材１１が付着
されており、各部材が一体的に、パッケージ１０の内部
底面１０ａに接着固定されている。
【００５２】半導体式力学量センサを上記した構造にす
ることにより、温度が異なることにより発生するパッケ
ージ１０の応力は、第４の実施の形態や第５の実施の形
態での応力緩和よりもさらに緩和される。すなわち、セ
ラミック板やインバー合金は剛性が強いので、第１シー
ト２１はパッケージからの応力により歪められることは
ほとんどなく、応力はセンサチップ１２に伝わりずら
い。さらに、センサチップ１２に接する第２シート２２
は弾性力を有するので、センサチップ１２と第２シート
２２間に生じる応力は第２シート２２が変形することに
より緩和される。そのため、たとえ温度変化があって
も、センサチップ１２には歪みが生じず、センサチップ
１２からのセンサ出力は変化しない。
ることにより、温度が異なることにより発生するパッケ
ージ１０の応力は、第４の実施の形態や第５の実施の形
態での応力緩和よりもさらに緩和される。すなわち、セ
ラミック板やインバー合金は剛性が強いので、第１シー
ト２１はパッケージからの応力により歪められることは
ほとんどなく、応力はセンサチップ１２に伝わりずら
い。さらに、センサチップ１２に接する第２シート２２
は弾性力を有するので、センサチップ１２と第２シート
２２間に生じる応力は第２シート２２が変形することに
より緩和される。そのため、たとえ温度変化があって
も、センサチップ１２には歪みが生じず、センサチップ
１２からのセンサ出力は変化しない。
【００５３】このとき、第１シート２１の材質にインバ
ー合金を用いた場合、係るインバー合金の導電性により
外部からの電波ノイズ等を遮断することができ、センサ
チップ１２を電気的にシールドすることができる。ま
た、第１シート２１の材質にセラミック板を用いる場合
でも、第１シート２１の表面に導体膜を形成することに
より、シールド効果を発揮できる。
ー合金を用いた場合、係るインバー合金の導電性により
外部からの電波ノイズ等を遮断することができ、センサ
チップ１２を電気的にシールドすることができる。ま
た、第１シート２１の材質にセラミック板を用いる場合
でも、第１シート２１の表面に導体膜を形成することに
より、シールド効果を発揮できる。
【００５４】さらに、係る場合、インバー合金や導体膜
を端子１４ａと接続することにより、外部回路に接続し
て定電位にし、外部からの電波ノイズ等による悪影響を
より減少させてもよいのはもちろんである。
を端子１４ａと接続することにより、外部回路に接続し
て定電位にし、外部からの電波ノイズ等による悪影響を
より減少させてもよいのはもちろんである。
【００５５】さらにまた、上記した各実施の形態で説明
したセンサのパッケージ１０の上部開口部を閉塞するに
際し、図８に示すように、金属等の導電性を持つ導電板
２４を、開口部に装着してもよい。これにより、さらな
るシールド効果の向上が図れる。
したセンサのパッケージ１０の上部開口部を閉塞するに
際し、図８に示すように、金属等の導電性を持つ導電板
２４を、開口部に装着してもよい。これにより、さらな
るシールド効果の向上が図れる。
【００５６】
【発明の効果】以上のように、本発明に係る半導体式力
学量センサでは、緩衝層により支持部材とセンサチップ
との熱膨張の差に伴う応力を吸収・遮断するので、セン
サチップに応力が加わらず、センサチップに歪みを生じ
ない。よって、半導体式力学量センサからの検出信号の
出力に変化が生じることがなくなるので、所望の物理量
（加速度，圧力等）を熱的に安定して計測することがで
きる。
学量センサでは、緩衝層により支持部材とセンサチップ
との熱膨張の差に伴う応力を吸収・遮断するので、セン
サチップに応力が加わらず、センサチップに歪みを生じ
ない。よって、半導体式力学量センサからの検出信号の
出力に変化が生じることがなくなるので、所望の物理量
（加速度，圧力等）を熱的に安定して計測することがで
きる。
【００５７】そして、緩衝層として突起を用いた場合
（請求項２）には、温度変化に伴う熱膨張の差が生じた
としても、センサチップとパッケージの接触面積が非常
に小さいので、センサチップに応力があまり伝わらず、
センサチップに歪みが生じない。
（請求項２）には、温度変化に伴う熱膨張の差が生じた
としても、センサチップとパッケージの接触面積が非常
に小さいので、センサチップに応力があまり伝わらず、
センサチップに歪みが生じない。
【００５８】さらに、緩衝層として所定の厚さのダイボ
ンディング材を用いた場合（請求項３）には、上記した
突起の効果に加えてダイボンディング材が応力を吸収す
るのて、やはりセンサチップに歪みが生じない。
ンディング材を用いた場合（請求項３）には、上記した
突起の効果に加えてダイボンディング材が応力を吸収す
るのて、やはりセンサチップに歪みが生じない。
【００５９】パッケージの内部底面とセンサチップとの
間に中間部材を配置し、係る中間部材が熱膨張係数の低
いシートとした場合（請求項４）には、パッケージから
の応力はシートにより緩和されるので、パッケージから
の応力はセンサチップに影響することがない。
間に中間部材を配置し、係る中間部材が熱膨張係数の低
いシートとした場合（請求項４）には、パッケージから
の応力はシートにより緩和されるので、パッケージから
の応力はセンサチップに影響することがない。
【００６０】また、中間部材に弾性材料を用いる場合
（請求項５）には、パッケージからの応力が弾性材料が
変形することにより、吸収されるので、パッケージから
の応力によりセンサチップに変形が生じることはなく、
半導体式力学量センサの出力に変化を生じることはなく
なる。
（請求項５）には、パッケージからの応力が弾性材料が
変形することにより、吸収されるので、パッケージから
の応力によりセンサチップに変形が生じることはなく、
半導体式力学量センサの出力に変化を生じることはなく
なる。
【図１】本発明に係る半導体式力学量センサの第１の実
施の形態を示す断面図である。
施の形態を示す断面図である。
【図２】パッケージの内部底面に形成される突起の形状
の１例を示す図である。
の１例を示す図である。
【図３】パッケージの内部底面に形成される突起の形状
の１例を示す図である。
の１例を示す図である。
【図４】本発明に係る半導体式力学量センサの第２の実
施の形態を示す断面図である。
施の形態を示す断面図である。
【図５】本発明に係る半導体式力学量センサの第３の実
施の形態を示す断面図である。
施の形態を示す断面図である。
【図６】本発明に係る半導体式力学量センサの第４の実
施の形態及び第５の実施の形態を示す断面図である。
施の形態及び第５の実施の形態を示す断面図である。
【図７】本発明に係る半導体式力学量センサの第６の実
施の形態を示す断面図である。
施の形態を示す断面図である。
【図８】本発明に係る半導体式力学量センサによるシー
ルド効果を高めるための方法の１例を示す図である。
ルド効果を高めるための方法の１例を示す図である。
【図９】従来例を示す図である。
１０ パッケージ（支持部材） １０ｂ 突起 １１ ダイボンディング材 １２ センサチップ １６ 導電体層（支持部材） １６ａ 導体突起 １８ 金属プレート（支持部材） １８ｂ 突起 ２０ 中間部材 ２１ 第１シート（中間部材） ２２ 第２シート（中間部材）
Claims (5)
- 【請求項１】 加速度，圧力等の力学量を受けて変位す
る検知部分を有するセンサチップと、 前記センサチップを支持する支持部材と、 前記センサチップと前記支持部材との間に設けられた緩
衝層とからなる半導体式力学量センサ。 - 【請求項２】 前記緩衝層が、前記センサチップの接合
面に接触する複数の突起であることを特徴とする請求項
１に記載の半導体式力学量センサ。 - 【請求項３】 前記緩衝層が、前記センサチップの被支
持面に接触する複数突起の高さにより、前記センサチッ
プの接合面と前記支持部材のセンサチップ配置面との間
に形成される空間内にあるダイボンディング材であるこ
とを特徴とする請求項１に記載の半導体式力学量セン
サ。 - 【請求項４】 前記緩衝層は少なくとも弾性力を有する
中間部材を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導
体式力学量センサ。 - 【請求項５】 前記緩衝層は少なくともセンサチップの
熱膨張係数と近い熱膨張係数を有する中間部材を含むこ
とを特徴とする請求項１または請求項４に記載の半導体
式力学量センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8095909A JPH09264800A (ja) | 1996-03-27 | 1996-03-27 | 半導体式力学量センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8095909A JPH09264800A (ja) | 1996-03-27 | 1996-03-27 | 半導体式力学量センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09264800A true JPH09264800A (ja) | 1997-10-07 |
Family
ID=14150428
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8095909A Pending JPH09264800A (ja) | 1996-03-27 | 1996-03-27 | 半導体式力学量センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09264800A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11153501A (ja) * | 1997-11-20 | 1999-06-08 | Yamatake Corp | 半導体圧力変換器 |
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| JP2002539444A (ja) * | 1999-03-17 | 2002-11-19 | インプット／アウトプット，インコーポレーテッド | 統合多軸センサ・アセンブリおよびパッケージ化 |
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| JP2016200473A (ja) * | 2015-04-09 | 2016-12-01 | ローム株式会社 | 圧力分布センサ、入力装置、電子機器、センサチップ |
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Citations (2)
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| JPS57125828A (en) * | 1981-01-29 | 1982-08-05 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor pressure sensor for car |
| JPS59174728A (ja) * | 1983-03-25 | 1984-10-03 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体式圧力センサ |
-
1996
- 1996-03-27 JP JP8095909A patent/JPH09264800A/ja active Pending
Patent Citations (2)
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