JPH11211750A - Semiconductor sensor and package for semiconductor sensor - Google Patents

Semiconductor sensor and package for semiconductor sensor

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JPH11211750A
JPH11211750A JP10019086A JP1908698A JPH11211750A JP H11211750 A JPH11211750 A JP H11211750A JP 10019086 A JP10019086 A JP 10019086A JP 1908698 A JP1908698 A JP 1908698A JP H11211750 A JPH11211750 A JP H11211750A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce a mount area for a semiconductor sensor, prevent mechanical and induced noises resulting from a wiring and decrease mount costs. SOLUTION: A package 20 stores a semiconductor sensor chip 10. A main face of the package to which the semiconductor sensor chip 10 is mounted is constituted to have a predetermined angle to a face of a printed board 40 loading the package 20. A plurality of terminals are provided at two confronting sides of the main face to connect input/output terminals of the semiconductor sensor chip 10. A plurality of pins 22 are set along two sides parallel to the two sides of the main face at a bottom face perpendicular to the main face to be inserted into mount holes formed in the printed board 40. The plurality of terminals and the plurality of pins 22 at the parallel sides are electrically connected with each other along two side faces via the main face.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、医療用、自動車
用、計測用、校正用などに用いられる半導体センサおよ
び作用する物理量を検出する半導体センサチップを収容
する半導体センサ用パッケージに関し、特に加速度な
ど、半導体センサチップの表面に対して垂直に作用する
物理量を測定する半導体センサと半導体センサ用パッケ
ージに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor sensor package for housing a semiconductor sensor chip used for medical, automotive, measuring, and calibration purposes and a semiconductor sensor chip for detecting an acting physical quantity, and more particularly to an acceleration sensor. The present invention relates to a semiconductor sensor and a semiconductor sensor package for measuring a physical quantity acting vertically on a surface of a semiconductor sensor chip.

【0002】[0002]

【従来の技術】図19に従来の半導体センサの一例を示
す。この従来例においては、チップの表面に対して垂直
な方向700の加速度を検出する加速度センサチップ5
00を、チップの表面501の垂直方向が加速度の方向
700と正しく一致するようにプリント基板800に実
装される。より詳しく説明すれば、加速度センサチップ
500を収容するパッケージ600を高剛性の支持基板
900にセンサチップ止めピン910で固定し、その高
剛性の支持基板900をプリント基板に実装する。そし
て加速度センサチップの入出力端子(図示を省略する)
と電気的に接続されているパッケージの端子610とプ
リント配線の端子810を配線820で接続している。
図19に示した半導体加速度センサと類似の構成が、特
開平8−94663号公報(米国出願08/189,9
48)に従来技術として記載されている。
2. Description of the Related Art FIG. 19 shows an example of a conventional semiconductor sensor. In this conventional example, an acceleration sensor chip 5 for detecting acceleration in a direction 700 perpendicular to the surface of the chip 5
00 is mounted on the printed circuit board 800 such that the vertical direction of the chip surface 501 correctly matches the acceleration direction 700. More specifically, the package 600 accommodating the acceleration sensor chip 500 is fixed to the high rigid support substrate 900 with the sensor chip fixing pins 910, and the high rigid support substrate 900 is mounted on the printed circuit board. And the input / output terminals of the acceleration sensor chip (not shown)
The terminal 610 of the package electrically connected to the terminal 810 of the package and the terminal 810 of the printed wiring are connected by a wiring 820.
A configuration similar to the semiconductor acceleration sensor shown in FIG. 19 is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-94663 (U.S. Application No. 08 / 189,9).
48) is described as a prior art.

【0003】加速度センサチップ500としては、例え
ば図20に示すセンサチップが用いられる。加速度セン
サチップ500は、一体のシリコン単結晶から形成され
ている4本の梁510、重り520、支持枠530を有
する。4本の梁510には、それぞれ半導体ストレーン
ゲージ540A〜540Dが形成されており、これらの
半導体ストレーンゲージ540A〜540Dはアルミニ
ウム配線550によって接続され、ホイートストーンブ
リッジを構成している。560A、560Cは入力端
子、560B、560Dは出力端子である。加速度セン
サチップ500にその表面501に垂直な方向700に
加速度が発生した場合、重り520が加速度の方向に変
位し、4つの半導体ストレーンゲージ540A〜540
Dのうち、重り側に配置された540A、540Cと支
持枠側に配置された540B、540Dが常に相反する
抵抗変化を生じるため、半導体ストレーンゲージ540
Aと540Cをホイートストーンブリッジの対向する辺
に配置し、半導体ストレーンゲージ540Bと540D
をホイートストーンブリッジの異なる対向する辺に配置
することで加速度センサチップ500の表面に垂直な方
向700に生じた加速度に応じた出力を得ることが可能
である。
As the acceleration sensor chip 500, for example, a sensor chip shown in FIG. 20 is used. The acceleration sensor chip 500 has four beams 510, a weight 520, and a support frame 530 that are formed from an integral silicon single crystal. Semiconductor strain gauges 540A to 540D are formed on the four beams 510, respectively, and these semiconductor strain gauges 540A to 540D are connected by aluminum wiring 550 to form a Wheatstone bridge. 560A and 560C are input terminals, 560B and 560D are output terminals. When acceleration is generated in the acceleration sensor chip 500 in a direction 700 perpendicular to the surface 501, the weight 520 is displaced in the direction of the acceleration, and the four semiconductor strain gauges 540A to 540 are formed.
D, 540A and 540C arranged on the weight side and 540B and 540D arranged on the support frame side always generate opposing resistance changes.
A and 540C are placed on opposite sides of the Wheatstone bridge and semiconductor strain gauges 540B and 540D
Are disposed on different opposite sides of the Wheatstone bridge, it is possible to obtain an output corresponding to the acceleration generated in the direction 700 perpendicular to the surface of the acceleration sensor chip 500.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の加速度センサは以下の問題点を有する。
However, the above-mentioned conventional acceleration sensor has the following problems.

【0005】1)加速度センサのパッケージ600を高
剛性の支持基板900を介してプリント基板800に実
装するために、実装領域が増大してしまい、プリント基
板800を含めた加速度測定システム全体の寸法が大き
くなる。
1) Since the package 600 of the acceleration sensor is mounted on the printed circuit board 800 via the support substrate 900 having high rigidity, the mounting area increases, and the dimensions of the entire acceleration measuring system including the printed circuit board 800 are reduced. growing.

【0006】2)配線820の機械的振動がセンサのパ
ッケージに伝達し、機械的ノイズの誘因となる。また、
配線820が3次元空間に位置しているため、外部から
の誘導ノイズを誘引しやすくなる。
2) The mechanical vibration of the wiring 820 is transmitted to the package of the sensor, and causes mechanical noise. Also,
Since the wiring 820 is located in the three-dimensional space, it is easy to induce external induced noise.

【0007】3)パッケージ600を高剛性の支持基板
900へ固定する工程、パッケージ600からプリント
基板800へ配線する工程など、自動化するのに困難な
工程が発生するため、実装コストが高くなる。
[0007] 3) Since there are steps which are difficult to automate, such as a step of fixing the package 600 to the support substrate 900 having high rigidity and a step of wiring the package 600 to the printed circuit board 800, the mounting cost is increased.

【0008】本発明は、このような従来の問題を解決
し、実装領域を減少し、配線に由来する機械的ノイズお
よび誘導ノイズを防ぎ、かつ実装コストの低廉な半導体
センサおよび半導体センサ用パッケージを提供すること
を目的とする。
The present invention solves such a conventional problem, reduces a mounting area, prevents mechanical noise and inductive noise derived from wiring, and provides a semiconductor sensor and a semiconductor sensor package with low mounting cost. The purpose is to provide.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために、本発明による半導体センサは、チップの表面に
対して垂直方向に作用する物理量を検出する半導体セン
サチップと、当該半導体センサチップを収容するパッケ
ージであって、前記半導体センサチップを装着するため
の主面が当該パッケージを実装するプリント基板の面に
対して所定の角度に構成され、前記主面にはその対向す
る2辺に沿って前記半導体センサチップの入出力端子と
接続するため複数の端子が設けられており、前記主面と
垂直な底面には前記主面の2辺と平行な2辺に沿ってそ
れぞれ複数のピンが前記プリント基板に形成された実装
用の孔に挿入されるように設けられており、前記複数の
端子と前記複数のピンが電気的に接続されている半導体
センサ用パッケージからなり、前記主面に装着された半
導体センサチップの入出力端子と前記パッケージの複数
の端子が電気的に接続されていることを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, a semiconductor sensor according to the present invention comprises: a semiconductor sensor chip for detecting a physical quantity acting in a direction perpendicular to a surface of the chip; A package for accommodating, wherein a main surface for mounting the semiconductor sensor chip is formed at a predetermined angle with respect to a surface of a printed circuit board on which the package is mounted, and the main surface is formed along two opposite sides thereof. A plurality of terminals are provided for connection to the input / output terminals of the semiconductor sensor chip, and a plurality of pins are provided on a bottom surface perpendicular to the main surface along two sides parallel to the two sides of the main surface. A semiconductor sensor package provided to be inserted into a mounting hole formed in the printed circuit board and electrically connected to the plurality of terminals and the plurality of pins; It consists, and a plurality of terminals of input and output terminals and the package of the semiconductor sensor chip mounted on the main surface is electrically connected.

【0010】ここで、前記半導体センサチップを装着す
るための主面が当該パッケージを実装するプリント基板
の面に対して実質的に垂直に構成されていることができ
る。
Here, the main surface for mounting the semiconductor sensor chip may be formed substantially perpendicular to the surface of the printed circuit board on which the package is mounted.

【0011】前記半導体センサチップが半導体加速度セ
ンサチップであってもよい。
[0011] The semiconductor sensor chip may be a semiconductor acceleration sensor chip.

【0012】前記半導体加速度センサチップが、支持枠
部と、変位可能な少なくとも1個の重り部および該重り
部を前記支持枠部と連結する梁部からなるセンサ構造体
が基板シリコン上に絶縁層を介して形成された薄膜シリ
コンに形成されている加速度センサチップであって、前
記センサ構造体と前記基板シリコンの間の前記絶縁層は
除去されており、前記梁部は互いに平行な複数組の梁か
らなり、前記重り部は該平行な複数組の梁によって前記
支持枠部に連結され、前記平行な複数組の梁の表面に少
なくとも2個の半導体ストレインゲージが形成されてい
る加速度センサチップであってもよい。
The semiconductor acceleration sensor chip comprises a sensor frame comprising a support frame, at least one displaceable weight, and a beam connecting the weight to the support frame. An acceleration sensor chip formed on the thin film silicon formed through the sensor structure, wherein the insulating layer between the sensor structure and the substrate silicon has been removed, and the beam portion has a plurality of parallel sets. An acceleration sensor chip comprising a beam, wherein the weight is connected to the support frame by the plurality of parallel beams, and at least two semiconductor strain gauges are formed on surfaces of the plurality of parallel beams. There may be.

【0013】また、前記半導体加速度センサチップが、
支持枠部と、表面に磁性薄膜が形成された変位可能な重
り部および該重り部を前記支持枠部と連結する梁部から
なるセンサ構造体が基板シリコン上に絶縁層を介して形
成された薄膜シリコンに形成され、前記センサ構造体と
前記基板シリコンの間の前記絶縁層は除去されており、
前記重り部の周辺の支持枠部上に重り部を囲んでコイル
が形成されている加速度センサチップであってもよい。
[0013] The semiconductor acceleration sensor chip may include:
A sensor structure including a support frame, a displaceable weight having a magnetic thin film formed on the surface thereof, and a beam connecting the weight to the support frame is formed on the substrate silicon via an insulating layer. Formed in thin film silicon, wherein the insulating layer between the sensor structure and the substrate silicon has been removed;
The acceleration sensor chip may be configured such that a coil is formed on the support frame around the weight so as to surround the weight.

【0014】さらに、前記半導体加速度センサチップ
が、支持枠部と、それぞれ表面に磁性薄膜が形成された
変位可能な重り部および該重り部を前記支持枠部と連結
する梁部からなる複数のセンサ構造体が基板シリコン上
に絶縁層を介して形成された薄膜シリコンに形成され、
前記複数のセンサ構造体と前記基板シリコンの間の前記
絶縁層は除去されており、前記それぞれの重り部の周辺
の支持枠部上に重り部を囲んでそれぞれコイルが形成さ
れ、前記複数のコイルが直列に接続されている加速度セ
ンサチップであってもよい。
Further, the semiconductor acceleration sensor chip includes a support frame, a plurality of sensors each including a displaceable weight having a magnetic thin film formed on a surface thereof and a beam connecting the weight to the support frame. A structure is formed on the thin film silicon formed on the substrate silicon via the insulating layer,
The insulating layer between the plurality of sensor structures and the substrate silicon is removed, and a coil is formed around a weight on a support frame around the respective weight, and the plurality of coils are formed. May be acceleration sensor chips connected in series.

【0015】前記半導体センサチップが半導体角加速度
センサチップであってもよく、前記半導体角加速度セン
サチップが、第1の支持枠部と、それぞれ表面に磁性薄
膜が形成された変位可能な第1の重り部および該第1の
重り部を前記第1の支持枠部と連結する第1の梁部から
なる複数の第1のセンサ構造体が基板シリコン上に絶縁
層を介して形成された薄膜シリコンに形成され、前記複
数の第1のセンサ構造体と前記基板シリコンの間の前記
絶縁層は除去されており、前記第1の重り部のそれぞれ
の周辺の第1の支持枠部上に第1の重り部を囲んでそれ
ぞれ第1の検出コイルが形成され、前記複数の第1の検
出コイルが直列に接続されている第1のセンサ群と、第
2の支持枠部と、それぞれ表面に磁性薄膜が形成された
変位可能な第2の重り部および該第2の重り部を前記第
2の支持枠部と連結する第2の梁部からなる複数の第2
のセンサ構造体が前記基板シリコン上に絶縁層を介して
形成された前記薄膜シリコンに形成され、前記複数の第
2のセンサ構造体と前記基板シリコンの間の前記絶縁層
は除去されており、前記第2の重り部のそれぞれの周辺
の第2の支持枠部上に第2の重り部を囲んでそれぞれ第
2の検出コイルが形成され、前記複数の第2の検出コイ
ルが直列に接続されている第2のセンサ群とが同一の半
導体チップ上に形成され、前記第1のセンサ群と第2の
センサ群のセンサ構造体の数は等しく、前記第1のセン
サ群と第2のセンサ群は検出軸を対称軸として対称に配
置され、前記検出軸の周りの角加速度が発生したとき
に、前記第1および第2のセンサ群の複数の第1および
第2の検出コイルに流れる電流が同じ方向となるように
前記第1および第2のセンサ群の第1および第2の検出
コイルは閉ループを構成し、前記複数の第1および第2
の検出コイルからの信号を増幅する手段および前記複数
の検出コイルからの出力を積分して角速度信号を出力す
る手段を備えた角加速度センサチップであってもよい。
The semiconductor sensor chip may be a semiconductor angular acceleration sensor chip, wherein the semiconductor angular acceleration sensor chip includes a first supporting frame portion and a first displaceable magnetic thin film formed on a surface thereof. A plurality of first sensor structures each including a weight portion and a first beam portion connecting the first weight portion to the first support frame portion; a thin film silicon formed on a substrate silicon via an insulating layer; And wherein the insulating layer between the plurality of first sensor structures and the substrate silicon has been removed, and a first support frame portion around each of the first weight portions is provided on the first support frame portion. A first detection coil is formed surrounding each of the weights of the first and second sensors, and a first sensor group in which the plurality of first detection coils are connected in series; a second support frame; Displaceable second thin film formed Ri portions and a plurality of second comprising a weight portion of the second from the second beam portion connected to the second support frame portion
The sensor structure is formed on the thin film silicon formed on the substrate silicon via an insulating layer, the insulating layer between the plurality of second sensor structures and the substrate silicon has been removed, A second detection coil is formed on a second support frame around each of the second weights so as to surround the second weight, and the plurality of second detection coils are connected in series. And the second sensor group are formed on the same semiconductor chip, and the first sensor group and the second sensor group have the same number of sensor structures, and the first sensor group and the second sensor group have the same number. The groups are arranged symmetrically with respect to the detection axis, and when an angular acceleration occurs around the detection axis, a current flowing through the plurality of first and second detection coils of the first and second sensor groups is generated. Are in the same direction. First and second detection coils of the sensor group to form a closed loop, the plurality of first and second
An angular acceleration sensor chip comprising means for amplifying a signal from the detection coil and means for integrating an output from the plurality of detection coils to output an angular velocity signal.

【0016】本発明による半導体センサ用パッケージ
は、半導体センサチップを収容するパッケージであっ
て、前記半導体センサチップを装着するための主面が当
該パッケージを実装するプリント基板の面に対して所定
の角度に構成され、前記主面にはその対向する2辺に沿
って前記半導体センサチップの入出力端子と接続するた
め複数の端子が設けられており、前記主面と垂直な底面
には前記主面の2辺と平行な2辺に沿ってそれぞれ複数
のピンが前記プリント基板に形成された実装用の孔に挿
入されるように設けられており、平行な辺に沿って設け
られた前記複数の端子と前記複数のピンが前記主面を挟
む2側面に沿って電気的に接続されていることを特徴と
する。
A semiconductor sensor package according to the present invention is a package for accommodating a semiconductor sensor chip, wherein a main surface for mounting the semiconductor sensor chip has a predetermined angle with respect to a surface of a printed circuit board on which the package is mounted. The main surface is provided with a plurality of terminals for connection to input / output terminals of the semiconductor sensor chip along two opposing sides thereof, and the main surface is provided on a bottom surface perpendicular to the main surface. A plurality of pins are provided so as to be inserted into mounting holes formed in the printed circuit board along two sides parallel to the two sides of the printed circuit board, respectively, and the plurality of pins provided along the parallel sides are provided. The terminal and the plurality of pins are electrically connected along two side surfaces sandwiching the main surface.

【0017】ここで、前記半導体センサチップを装着す
るための主面が当該パッケージを実装するプリント基板
の面に対して実質的に垂直に構成されていることができ
る。
Here, the main surface for mounting the semiconductor sensor chip may be formed substantially perpendicular to the surface of the printed circuit board on which the package is mounted.

【0018】前記複数の端子と前記複数のピンを接続す
る配線が前記パッケージ内に埋設されていることが好ま
しい。
It is preferable that wiring connecting the plurality of terminals and the plurality of pins is buried in the package.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】図1に本発明の第1の実施例を示
す。図1(a)は正面図、図1(b)は側面図、図1
(c)は図1(a)のa−a線に沿った断面図、図1
(d)は図1(a)のb−b線に沿った断面図である。
ただし、図1(a)は、図1(c)に示した蓋21を除
去した状態を示してある。
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. 1A is a front view, FIG. 1B is a side view, and FIG.
FIG. 1C is a sectional view taken along the line aa in FIG.
FIG. 2D is a cross-sectional view taken along the line bb of FIG.
However, FIG. 1A shows a state where the lid 21 shown in FIG. 1C is removed.

【0020】例えばエポキシ樹脂からなるパッケージ2
0は、半導体センサ10を固定するセンサ固定面20
A、蓋21、およびセンサ固定面20Aを挟む二つの側
面に沿って平行に配列されてパッケージ底面から突出し
一部分がパッケージ本体に埋め込まれた複数のピン22
を有し、センサ固定面20Aには加速度センサチップ1
0への電流供給および検出信号の外部への引き出しのた
めの複数のワイヤボンドパッド23が形成されている。
ワイヤボンディングパッド23の一つ一つが、ピン22
の一つ一つと配線25によって連結されている。実際に
は、ワイヤボンディングパッド23と配線25を一体の
金属薄板で形成することができる。すなわち、金属の薄
板を所望の形状に打ち抜き、曲げ加工を施してセンサ固
定面20Aおよびパッケージの側面に接着し、かつピン
22と半田付け等で接続する。さらに、パッケージの外
周面をエポキシ樹脂等で被覆して配線部をパッケージ内
に埋め込むことが配線保護の観点から好ましい。このよ
うにして作製されたパッケージのセンサ固定面20Aに
半導体センサチップ10を接着剤などによって固定す
る。半導体センサチップ10はその表面に垂直な方向3
0に作用する物理量、例えば加速度を検出するセンサチ
ップである。そして、ワイヤボンドパッド23を半導体
センサチップ10の図示を省略した入出力端子に電気的
に接続する。本例では、接続はワイヤ24を用いたワイ
ヤボンディングによる接続を示している。最後にパッケ
ージ本体に蓋21を接着する。このようにして、半導体
センサが作製される。この構造は、DIP(デュアルイ
ンラインパッケージ)として知られるパッケージ構造と
類似である。図示されるように、複数のピン22の各々
はパッケージ20内で確実に独立して構成され、かつそ
れぞれが干渉しないように構成されている。また、配線
25はパッケージ内に埋め込まれているので振動するこ
とはない。さらに、パッケージ20は蓋21によって密
封されているので、半導体センサチップ10は外部環境
に曝されることがない。
For example, a package 2 made of epoxy resin
0 is a sensor fixing surface 20 for fixing the semiconductor sensor 10
A, a plurality of pins 22 arranged in parallel along two sides sandwiching the lid 21 and the sensor fixing surface 20A, projecting from the package bottom surface, and partially embedded in the package body.
And an acceleration sensor chip 1 on the sensor fixing surface 20A.
A plurality of wire bond pads 23 for supplying a current to 0 and extracting detection signals to the outside are formed.
Each of the wire bonding pads 23 is
Are connected to each other by a wiring 25. Actually, the wire bonding pad 23 and the wiring 25 can be formed by an integral thin metal plate. That is, a thin metal plate is punched into a desired shape, subjected to bending, adhered to the sensor fixing surface 20A and the side surface of the package, and connected to the pins 22 by soldering or the like. Furthermore, it is preferable from the viewpoint of wiring protection that the outer peripheral surface of the package is covered with an epoxy resin or the like and the wiring portion is embedded in the package. The semiconductor sensor chip 10 is fixed to the sensor fixing surface 20A of the package manufactured as described above with an adhesive or the like. The semiconductor sensor chip 10 has a direction 3 perpendicular to its surface.
It is a sensor chip that detects a physical quantity acting on 0, for example, acceleration. Then, the wire bond pads 23 are electrically connected to input / output terminals (not shown) of the semiconductor sensor chip 10. In this example, the connection indicates connection by wire bonding using the wire 24. Finally, the lid 21 is bonded to the package body. Thus, a semiconductor sensor is manufactured. This structure is similar to the package structure known as DIP (Dual Inline Package). As shown, each of the plurality of pins 22 is reliably and independently configured within the package 20 and is configured so as not to interfere with each other. Further, since the wiring 25 is embedded in the package, it does not vibrate. Further, since the package 20 is sealed by the lid 21, the semiconductor sensor chip 10 is not exposed to an external environment.

【0021】上述したような、半導体センサチップがパ
ッケージされた半導体センサは、プリント基板に通常の
IC部品と同様に実装される。図2は実装の様子を説明
する図であって、図1(d)に対応する断面を示してい
る。プリント基板40の実装用貫通孔41にパッケージ
20のピン22を挿入し、プリント基板の下面から半田
42等によって固着する。このようにして、半導体セン
サをDIPの実装と全く同じ方法でプリント基板に実装
することができる。プリント基板40の実装用貫通孔4
1に連結された図示しない配線によって、半導体センサ
チップの入力端子を電源に接続し、また、半導体センサ
の検出した物理量に対応する信号を外部へ出力すること
ができる。物理量の検出に当たっては、プリント基板に
実装された半導体センサのセンサチップの表面が、検出
すべき物理量の方向に対して正しく向き合うように、プ
リント基板を配置する。
The semiconductor sensor packaged with the semiconductor sensor chip as described above is mounted on a printed circuit board in the same manner as a normal IC component. FIG. 2 is a view for explaining the state of mounting, and shows a cross section corresponding to FIG. The pins 22 of the package 20 are inserted into the mounting through holes 41 of the printed circuit board 40, and are fixed to the lower surface of the printed circuit board by solder 42 or the like. In this way, the semiconductor sensor can be mounted on a printed circuit board in exactly the same way as DIP mounting. Through hole 4 for mounting of printed circuit board 40
The input terminal of the semiconductor sensor chip can be connected to a power supply and a signal corresponding to the physical quantity detected by the semiconductor sensor can be output to the outside by a wiring (not shown) connected to 1. In detecting the physical quantity, the printed board is arranged so that the surface of the sensor chip of the semiconductor sensor mounted on the printed board is correctly oriented in the direction of the physical quantity to be detected.

【0022】このようなパッケージを用いて半導体セン
サを実装することにより、プリント基板上での実装領域
を大幅に減少させることができ、また、半導体センサチ
ップが検出する物理量の方向、すなわち半導体センサチ
ップの表面に対して垂直な方向がプリント基板の表面に
平行で、かつ、複数の実装用貫通孔の配列方向と一致す
るように、半導体センサを確実に固定することができ
る。
By mounting the semiconductor sensor using such a package, the mounting area on the printed circuit board can be greatly reduced, and the direction of the physical quantity detected by the semiconductor sensor chip, ie, the semiconductor sensor chip The semiconductor sensor can be reliably fixed so that the direction perpendicular to the surface of the semiconductor sensor is parallel to the surface of the printed circuit board and coincides with the arrangement direction of the plurality of mounting through holes.

【0023】[0023]

【実施例】パッケージ20に封止される半導体センサチ
ップ10は、例えば、図19に示したような、一体のシ
リコン基板に構成され、センサチップの表面に対して垂
直方向700に発生した加速度を検出する加速度センサ
チップでもよく、あるいは特開平5−273229号ま
たはそれに対応する米国特許第5,490,421号に
記載された加速度センサチップであってもよい。以下に
本発明の半導体センサに適用して最も好適な加速度セン
サチップおよび角加速度センサチップの実施例を説明す
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A semiconductor sensor chip 10 sealed in a package 20 is formed on an integral silicon substrate as shown in FIG. 19, for example, and has an acceleration generated in a direction 700 perpendicular to the surface of the sensor chip. It may be an acceleration sensor chip for detecting, or an acceleration sensor chip described in JP-A-5-273229 or US Pat. No. 5,490,421 corresponding thereto. Hereinafter, embodiments of an acceleration sensor chip and an angular acceleration sensor chip which are most suitable to be applied to the semiconductor sensor of the present invention will be described.

【0024】図3および図4に本発明の半導体センサと
して好適な加速度センサチップの第1の例を示す。図3
(a)は加速度センサチップの上面図、図3(b)はそ
のa−a線に沿った断面図であり、図4(a)は検知部
の拡大上面図、図4(b)はそのb−b線に沿った断面
図である。
FIGS. 3 and 4 show a first example of an acceleration sensor chip suitable as a semiconductor sensor of the present invention. FIG.
4A is a top view of the acceleration sensor chip, FIG. 3B is a cross-sectional view along the line aa, FIG. 4A is an enlarged top view of the detection unit, and FIG. It is sectional drawing which followed the bb line.

【0025】図3(a)に示すように、基板シリコン1
00と薄膜シリコン101との間に電気的分離および犠
牲層となるSiO2 層102が形成されているチップ
の、薄膜シリコン101にはチップの中心部に配置され
た検知部103、ディジタル調整回路104、アナログ
増幅回路105、入出力端子106およびディジタル調
整用端子107が形成されている。アナログ増幅回路1
05は検知部103の出力を増幅するためのもの、ディ
ジタル調整回路104はセンサの感度補正および温度補
正などを行うための回路であり、例えばROMによって
構成される。ディジタル調整用端子107はそのための
データをディジタル調整回路104に入力するための端
子である。
As shown in FIG. 3A, the substrate silicon 1
In a chip in which an SiO 2 layer 102 serving as an electrical isolation and sacrificial layer is formed between the thin-film silicon 101 and the thin-film silicon 101, the thin-film silicon 101 has a detection unit 103 and a digital adjustment circuit 104 arranged at the center of the chip. , An analog amplifier circuit 105, an input / output terminal 106, and a digital adjustment terminal 107. Analog amplifier circuit 1
Reference numeral 05 denotes a circuit for amplifying the output of the detection unit 103, and a digital adjustment circuit 104 denotes a circuit for performing sensor sensitivity correction, temperature correction, and the like. The digital adjustment terminal 107 is a terminal for inputting data for that to the digital adjustment circuit 104.

【0026】図4(a)に示すように、検知部103
は、重り部110、その4隅の突起部(梁部)111a
1 、111a2 、111b1 、111b2 、からなり、
重り部110は4隅の突起部(梁部)111a1 、11
1a2 、111b1 、111b2 を介して周囲の支持枠
部112と一体化されている。この構造は、重り部11
0がその両側の平行な2組の梁部、すなわち突起部11
1a1 、111a2 を含む第1の梁部および突起部11
1b1 、111b2 を含む第2の梁部によって支持枠部
112に支持されている構造であるる。108薄膜シリ
コン101を貫く貫通孔であり、これらの貫通孔を利用
し、湿式エッチングによって、重り部110および梁部
111a1 、111a2 、111b1 、111b2 の下
部のSiO2 層102をエッチング除去している(図3
(b)、図4(b)参照)。その結果、重り部110お
よび第1、第2の梁部はその表面に対して垂直な方向に
変位可能になっている。重り部110と梁部111a
1 、111a2 、111b1 、111b2 の厚さは等し
く、例えば5μmであり、重り部110の寸法は、例え
ば850μm×600μm、梁部の幅は、例えば30μ
mである。梁部111a1 、111a2 、111b1
111b2 の両端部のそれぞれの支持枠部側および重り
部側に、すなわち合計8個の半導体ストレインゲージ1
13a、113b、113c、113d、113e、1
13f、113g、113h、が不純物拡散によって形
成されている。114はこれらのストレインゲージを結
ぶ配線で、8個のストレインゲージによってホイートス
トーンブリッジが形成されている。このホイートストー
ンブリッジは定電圧電源VccおよびグラウンドGND
に接続され、その出力V+、V−は増幅回路105に導
かれる。
As shown in FIG. 4A, the detecting unit 103
Is a weight 110, and projections (beams) 111a at four corners thereof.
1 , 111a 2 , 111b 1 , 111b 2 ,
The weight portion 110 has four corner protrusions (beam portions) 111a 1 , 11
It is integrated with the surrounding support frame 112 via the 1a 2, 111b 1, 111b 2 . This structure has a weight 11
0 is a pair of parallel beams on both sides, ie, a projection 11
First beam and projection 11 including 1a 1 and 111a 2
This is a structure that is supported by the support frame 112 by a second beam portion including 1b 1 and 111b 2 . 108 through holes penetrating the thin film silicon 101, and using these through holes, the SiO 2 layer 102 under the weight portion 110 and the beam portions 111 a 1 , 111 a 2 , 111 b 1 , 111 b 2 is removed by etching by wet etching. (Figure 3
(B) and FIG. 4 (b)). As a result, the weight portion 110 and the first and second beam portions can be displaced in a direction perpendicular to the surface. Weight 110 and beam 111a
1 , 111a 2 , 111b 1 , and 111b 2 have the same thickness, for example, 5 μm, the weight 110 has a dimension of, for example, 850 μm × 600 μm, and the beam has a width of, for example, 30 μm.
m. Beam portions 111a 1 , 111a 2 , 111b 1 ,
111b 2 on each of the support frame side and the weight side of both ends, that is, a total of eight semiconductor strain gauges 1
13a, 113b, 113c, 113d, 113e, 1
13f, 113g and 113h are formed by impurity diffusion. Reference numeral 114 denotes wiring connecting these strain gauges, and a Wheatstone bridge is formed by eight strain gauges. This Wheatstone bridge is connected to the constant voltage power supply Vcc and the ground GND.
, And the outputs V + and V− are guided to the amplifier circuit 105.

【0027】図5に加速度検出回路のブロック図を示
す。8個の半導体ストレインゲージ113a、113
b、113c、113d、113e、113f、113
g、113hによって構成されるホイートストーンブリ
ッジの出力V+、V−が増幅回路105に入力され増幅
される。図4(b)の矢印方向に加速度が働くと、重り
部側のストレインゲージ113b、113c、113
f、113gには圧縮応力が働いて抵抗値が下がり、支
持枠部側のストレインゲージ113a、113d、11
3e、113hには引張応力が働いて抵抗値が上がる。
その結果ホイートストーンブリッジから加速度の大きさ
に応じたセンサ出力が得られ、増幅回路105で増幅さ
れる。また、ディジタル調整回路104から感度補正の
ためのデータVg、感度の温度特性を補正するためのデ
ータTCSおよびオフセット電圧Voff(加速度を印
加しない状態でのセンサ出力)とオフセット電圧のずれ
を補正するためのデータΔVoffが増幅回路105に
入力される。増幅回路105の出力はハイパスフィルタ
116、ローパスフィルタ117を通して出力Vout
が得られる。この様にして、必要に応じて補正された検
出結果をブリッジ出力電圧Voutとして取り出すこと
ができる。ハイパスフィルタ116およびローパスフィ
ルタ117は外部回路でもよく、それらの周波数応答領
域の調整部分などをディジタル調整回路104に組み込
んでもよい。
FIG. 5 is a block diagram of the acceleration detection circuit. Eight semiconductor strain gauges 113a, 113
b, 113c, 113d, 113e, 113f, 113
Outputs V + and V− of the Wheatstone bridge constituted by g and 113h are input to the amplifier circuit 105 and amplified. When acceleration acts in the direction of the arrow in FIG. 4B, the strain gauges 113b, 113c, 113 on the weight side
The compressive stress acts on f and 113g to reduce the resistance value, and the strain gauges 113a, 113d and 11 on the support frame side.
A tensile stress acts on 3e and 113h to increase the resistance value.
As a result, a sensor output corresponding to the magnitude of the acceleration is obtained from the Wheatstone bridge, and is amplified by the amplifier circuit 105. In addition, the digital adjustment circuit 104 corrects data Vg for sensitivity correction, data TCS for correcting temperature characteristics of sensitivity, and offset voltage Voff (sensor output in a state where no acceleration is applied) and offset voltage deviation. Is input to the amplifier circuit 105. The output of the amplifying circuit 105 is output through a high-pass filter 116 and a low-pass filter 117,
Is obtained. In this manner, the detection result corrected as necessary can be extracted as the bridge output voltage Vout. The high-pass filter 116 and the low-pass filter 117 may be external circuits, and the adjustment part of the frequency response region thereof may be incorporated in the digital adjustment circuit 104.

【0028】本例では、重り部110はその両側に形成
された平行な二つの梁部111a、111bによって支
持枠部112に変位可能に支持されているが、これによ
って、梁部のねじれ変形による測定誤差を防ぐことがで
きる。さらに、本例においてはブリッジの一辺に2個の
ストレインゲージを配した構成としているので、センサ
の感度を高めることができる。また、本発明において
は、半導体ストレインゲージでホイートストーンブリッ
ジを構成しているので、検知部103と基板シリコン1
00との間に重り部の動きを妨げない程度の大きさの異
物が侵入しても、容量型の場合と異なってセンサの特性
に及ぶ影響は少ない。
In this embodiment, the weight 110 is displaceably supported by the support frame 112 by two parallel beams 111a and 111b formed on both sides thereof. Measurement errors can be prevented. Further, in this example, since two strain gauges are arranged on one side of the bridge, the sensitivity of the sensor can be increased. In the present invention, since the Wheatstone bridge is constituted by the semiconductor strain gauge, the detection unit 103 and the substrate silicon 1
Even if a foreign matter having a size that does not hinder the movement of the weight portion enters between the positions of 00 and 00, the influence on the sensor characteristics is small unlike the case of the capacitive type.

【0029】さらに、本例は加速度センサの性能が正常
か否かを確認する機能、すなわちセルフチェック機能を
備えている。これは、基板シリコン100として比抵抗
の小さいシリコンを用い、その裏面に設けた電極115
に外部から電圧Vselfを印加して基板シリコン10
0と薄膜シリコン101との間に電位差を発生させ、そ
れによる静電力によってセンサ103を変位させ、その
時のブリッジからの出力を検出することによって行われ
る。基板シリコン100と薄膜シリコン101とのギャ
ップはその間のSiO2 層の厚さによって決定される。
換言すれば、SOIウエハを作製する際にSiO2 層の
厚さを制御することによって、ギャップの寸法を容易に
制御できる。従って、印加する電圧によって生じる静電
力の大きさを容易に、かつ正確に計算できるので、電極
115に印加する交流あるいは直流電圧の大きさとセン
サ出力の関係を調べることによって自己診断(セルフチ
ェック)が可能である。もちろん、重り部、梁部からな
る可動部の寸法は設計時に決定されているので、基板シ
リコンと接触しない範囲の変位を重り部に生じさせるた
めの電圧範囲も容易に決定できる。
Further, this embodiment has a function for confirming whether or not the performance of the acceleration sensor is normal, that is, a self-check function. This is because silicon having low specific resistance is used as the substrate silicon 100 and the electrode 115 provided on the back surface thereof is used.
A voltage Vself is externally applied to the substrate silicon 10
This is performed by generating a potential difference between 0 and the thin film silicon 101, displacing the sensor 103 by an electrostatic force caused by the potential difference, and detecting the output from the bridge at that time. The gap between the substrate silicon 100 and the thin film silicon 101 is determined by the thickness of the SiO 2 layer therebetween.
In other words, the size of the gap can be easily controlled by controlling the thickness of the SiO 2 layer when manufacturing the SOI wafer. Therefore, since the magnitude of the electrostatic force generated by the applied voltage can be easily and accurately calculated, self-diagnosis (self-check) can be performed by examining the relationship between the magnitude of the AC or DC voltage applied to the electrode 115 and the sensor output. It is possible. Of course, since the dimensions of the movable portion including the weight portion and the beam portion are determined at the time of design, the voltage range for causing the weight portion to displace in a range that does not make contact with the substrate silicon can be easily determined.

【0030】図6に本発明の半導体センサとして好適な
加速度センサチップの第2の例を示す。図6(a)は上
面図であり、図6(b)は検知部の拡大図である。
FIG. 6 shows a second example of an acceleration sensor chip suitable as a semiconductor sensor of the present invention. FIG. 6A is a top view, and FIG. 6B is an enlarged view of the detection unit.

【0031】基板シリコン100と薄膜シリコン101
との間に電気的分離および犠牲層となるSiO2 層が形
成されているチップの、薄膜シリコン101にはチップ
の中心部に配置された検知部200、ディジタル調整回
路104、アナログ増幅回路105、入出力端子106
およびディジタル調整用端子107が形成されている。
本例が図3〜図5に示した第1の例と異なるのは、検知
部の構造と、それに伴う半導体ストレインゲージの配置
である。その他は第1の例と同様なので説明を省略す
る。
Substrate silicon 100 and thin film silicon 101
The thin-film silicon 101 of the chip in which the SiO 2 layer serving as the electrical isolation and sacrificial layer is formed between the sensing unit 200, the digital adjustment circuit 104, the analog amplification circuit 105, I / O terminal 106
And a digital adjustment terminal 107 are formed.
This example is different from the first example shown in FIGS. 3 to 5 in the structure of the detection unit and the arrangement of the semiconductor strain gauge associated therewith. The other points are the same as those in the first example, and the description is omitted.

【0032】検知部200は二つの重り部201a、2
01b、二つの重り部と支持枠部212と連結し、また
二つの重り部同士を連結する6個の連結部211a1
211a2 、211a3 、211b1 、211b2 、2
11b3 からなっている。二つの重り部およびその周囲
には第1の例の重り部と同様に貫通孔108が設けられ
ており、二つの重り部と6個の連結部の下部のSiO2
層はエッチング除去されている。従って、二つの重り部
は、連結部211a1 、211a3 、211b1 、21
1b3 を介して周囲の支持枠部212と一体化され、紙
面に垂直方向に変位可能になっている。この構造は、二
つの重り部201aおよび201bが平行な2組の梁
部、すなわち連結部211a1 、211a2 、211a
3 を含む第1の梁部と連結部211b1 、211b2
211b3 を含む第2の梁部によって支持枠部212に
支持された構造である。第1の梁部の連結部211a
1 、211a3 上、および第2の梁部の連結部211b
2 、211b3 上に、それぞれ半導体ストレインゲージ
213a、213b、213c、213dが不純物拡散
によって形成されている。感度を上げるために、梁部の
厚さは、好ましくは重り部の厚さ(薄膜シリコンの厚
さ)より薄くされる。本実施例においては、重り部の厚
さ5μmに対して梁部の厚さを2μmとした。ただし、
梁部の厚さを薄くするには、半導体ストレインゲージ、
回路デバイスなどの形成の前に、パターンエッチングを
行って、梁部の厚さを薄くしておく。
The detecting unit 200 has two weights 201a,
01b, six connecting portions 211a 1 connecting the two weight portions to the support frame portion 212 and connecting the two weight portions to each other.
211a 2, 211a 3, 211b 1 , 211b 2, 2
It consists 11b 3. A through-hole 108 is provided in the two weights and around the same as the weights of the first example, and the SiO 2 below the two weights and the six connection parts is provided.
The layer has been etched away. Therefore, the two weight portions are connected to the connecting portions 211a 1 , 211a 3 , 211b 1 , 21
Through 1b 3 it is integrated with the surrounding support frame portion 212, and is displaceable in the direction perpendicular to the sheet plane. This structure, two pairs of beam portions two weight portions 201a and 201b are parallel, i.e. connecting portions 211a 1, 211a 2, 211a
3 including the first beam portion and the connecting portions 211b 1 , 211b 2 ,
It is supported by the support frame 212 structure by a second beam portion including 211b 3. Connecting portion 211a of first beam portion
1 , 211a 3 and the connecting portion 211b of the second beam portion
Semiconductor strain gauges 213a, 213b, 213c, and 213d are respectively formed on 2 and 211b 3 by impurity diffusion. In order to increase the sensitivity, the thickness of the beam portion is preferably made smaller than the thickness of the weight portion (thickness of the thin film silicon). In this embodiment, the thickness of the beam portion is 2 μm with respect to the thickness of the weight portion of 5 μm. However,
To reduce the thickness of the beam, use a semiconductor strain gauge,
Before forming a circuit device or the like, pattern etching is performed to reduce the thickness of the beam portion.

【0033】図7に本例におけるホイートストーンブリ
ッジ回路を示す。図6の重り部の厚さ方向に基板シリコ
ンに向かう方向の加速度が働いたとき、梁部の、半導体
ストレインゲージ213bおよび213dが形成されて
いる部分には圧縮応力が働き、半導体ストレインゲージ
213aおよび213cが形成されている部分には引張
応力が働く。従って、半導体ストレインゲージ213b
および213dの抵抗は下がり、半導体ストレインゲー
ジ213aおよび213cの抵抗は上がる。これらの作
用によって、ホイートストーンブリッジ回路から加速度
変化に応じた電圧変化が出力される。
FIG. 7 shows a Wheatstone bridge circuit in this embodiment. When the acceleration in the direction of the thickness of the weight portion in FIG. 6 toward the substrate silicon acts, a compressive stress acts on a portion of the beam portion where the semiconductor strain gauges 213b and 213d are formed. A tensile stress acts on the portion where 213c is formed. Therefore, the semiconductor strain gauge 213b
And the resistance of the semiconductor strain gauges 213a and 213c increases. By these operations, a voltage change according to the acceleration change is output from the Wheatstone bridge circuit.

【0034】図8に重り部を二つ有する検知部の他の構
成例を示す。図7に示した検知部と異なって、重り部2
01a、201bは平行な3組の梁部、211c1 と2
11c2 、211d1 と211d2 、211e1 と21
1e2 によって支持枠部に連結されている。重り部20
1aと201bは図7の例と同様に平行な二つの梁部2
11aと211bによって連結されている。そして梁部
211d1 、211a、211b、および211d2
は半導体ストレインゲージ213a、213b、213
cおよび213dが形成され、これらでホイートストー
ンブリッジを構成している。梁部の表面には加速度によ
って応力が発生するため、配線の安定性を高めるため
に、各ストレインゲージを結ぶ配線として通常のAl配
線構造(シリコン上に絶縁層を介してAl配線を設け
る)をとらず、拡散配線を用いることがある。この場
合、拡散配線はシート抵抗であり、その値は長さと幅に
よって決まる。図6に示した例では、重り部と支持枠部
を連結する梁部でストレインゲージが形成されている部
分は1本の梁の上に2本の配線が必要で、そのために配
線の幅が狭くなり、シート抵抗は高くなり、従ってその
分感度が低下する。これに対し、図8の例では各梁に設
けられる配線は1本ですみ、従って配線幅を広くするこ
とができ、そのために低抵抗の配線を構成することがで
きるので、感度の低下を少なくすることができる。
FIG. 8 shows another example of the configuration of the detector having two weights. Unlike the detection unit shown in FIG.
01a and 201b are three sets of parallel beams, 211c 1 and 2
11c 2 , 211d 1 and 211d 2 , 211e 1 and 21
It is coupled to the support frame portion by 1e 2. Weight part 20
1a and 201b are two parallel beam portions 2 as in the example of FIG.
They are connected by 11a and 211b. The beam portions 211d 1, 211a, 211b, and the semiconductor strain gauge 213a to 211d 2, 213b, 213
c and 213d are formed, and constitute a Wheatstone bridge. Since stress is generated on the surface of the beam due to acceleration, in order to enhance the stability of the wiring, a normal Al wiring structure (providing an Al wiring on a silicon via an insulating layer) as a wiring connecting the strain gauges is used. Instead, diffusion wiring may be used. In this case, the diffusion wiring is a sheet resistance, and its value is determined by the length and the width. In the example shown in FIG. 6, the portion where the strain gauge is formed in the beam portion connecting the weight portion and the support frame portion requires two wires on one beam, and therefore, the width of the wire is reduced. The sheet resistance becomes higher and the sheet resistance becomes higher, so that the sensitivity is reduced accordingly. On the other hand, in the example of FIG. 8, only one wire is provided for each beam, so that the wire width can be widened and a low-resistance wire can be formed. can do.

【0035】なお、本例は、この様なホイートストーン
ブリッジを構成するために同等のゲージ変化が得られる
組み合わせであればよく、図6および図7に示したゲー
ジの配置およびゲージの組み合わせに限定されるもので
はない。
In this example, any combination can be used as long as the same gauge change can be obtained in order to constitute such a Wheatstone bridge, and the arrangement of the gauges and the combination of the gauges shown in FIGS. It is not limited.

【0036】図9に本発明による半導体センサとして好
適な加速度センサチップの第3の例を示す。図9(a)
は上面図であり、図9(b)はそのd−d線に沿った断
面図、図9(c)は図9(b)のセンサ部の拡大図であ
る。
FIG. 9 shows a third example of an acceleration sensor chip suitable as a semiconductor sensor according to the present invention. FIG. 9 (a)
9B is a top view, FIG. 9B is a cross-sectional view along the line dd, and FIG. 9C is an enlarged view of the sensor unit in FIG. 9B.

【0037】第1の例と同様に、基板シリコン100と
薄膜シリコン101との間に電気的分離および犠牲層と
なるSiO2 層102が形成されているチップの、薄膜
シリコン101には検知部300、ディジタル調整回路
104、アナログ増幅回路105、入出力端子106お
よびディジタル調整用端子107が形成されている。チ
ップの中心部に配置された検知部300の下部のSiO
2 層102は実施例1、2と同様にエッチング除去され
ている。後に説明するように、セルフチェックのため
に、基板シリコン100と検知部300との間に電圧を
印加して、センサ部を変位させることができる。
As in the first example, the thin-film silicon 101 of the chip in which the SiO 2 layer 102 serving as the electrical isolation and sacrificial layer is formed between the substrate silicon 100 and the thin-film silicon 101 has a detecting unit 300 , A digital adjustment circuit 104, an analog amplification circuit 105, an input / output terminal 106, and a digital adjustment terminal 107. SiO at the lower part of the detector 300 arranged at the center of the chip
The two layers 102 are etched away as in the first and second embodiments. As described later, for the self-check, a voltage can be applied between the substrate silicon 100 and the detection unit 300 to displace the sensor unit.

【0038】図10に検知部の拡大上面図を示す。検知
部300は、真空蒸着法あるいはスパッタリング法など
の薄膜作成技術を用いて、薄膜磁石であるNbFeB
系、あるいはSmCo系等の磁性薄膜301が薄膜シリ
コン101の表面に形成された重り部(302)と、こ
の重り部と支持枠部112とを連結する弾性梁部303
からなっている。検知部300の下部のSiO2 層は前
述したように除去されており、また、検知部の周囲の薄
膜シリコンも除去されて犠牲層エッチング用の貫通孔1
08を形成しているので、磁性薄膜301を表面に有す
る重り部302は弾性梁303を介して支持枠部と一体
化されており、重り部302に紙面に垂直な加速度が働
くと弾性梁303が撓んで、重り部は変位可能である。
貫通孔108の周辺の支持枠上には、重り部を囲んで検
出コイル304が薄膜技術によって形成されている。
FIG. 10 is an enlarged top view of the detecting section. The detecting unit 300 uses a thin film forming technique such as a vacuum deposition method or a sputtering method to form a thin film magnet NbFeB.
(302) in which a magnetic thin film 301 of SmCo type or SmCo type is formed on the surface of the thin film silicon 101, and an elastic beam 303 connecting the weight and the support frame 112.
Consists of The SiO 2 layer below the detection unit 300 has been removed as described above, and the thin film silicon around the detection unit has also been removed, and the through hole 1 for etching the sacrificial layer has been removed.
08, the weight portion 302 having the magnetic thin film 301 on its surface is integrated with the support frame portion via the elastic beam 303. When an acceleration perpendicular to the paper surface acts on the weight portion 302, the elastic beam 303 is formed. Is bent, and the weight portion can be displaced.
On the support frame around the through hole 108, a detection coil 304 is formed by a thin film technique so as to surround the weight.

【0039】図11は本実施例の動作原理を説明する図
である。図11(a)に示すように、センサに加速度G
が働いて、重り部302が、従って磁性薄膜301が、
上方に変位した場合、磁性薄膜301の加速度の変化に
応じて検出コイル304にはレンツの法則に従って電流
Iが流れる。一方、図11(b)に示すように、磁性薄
膜301が下方に変位した場合、検出コイル304には
図11(a)と逆方向の電流Iが流れる。この様にして
発生した誘導電流Iを積分回路などに入力して加速度
を、2段の積分回路に入力して速度を、3段の積分回路
に入力して変位を検出することができる。
FIG. 11 is a diagram for explaining the operation principle of this embodiment. As shown in FIG. 11A, the acceleration G
Works, and the weight portion 302, and thus the magnetic thin film 301,
When displaced upward, a current I flows through the detection coil 304 according to Lenz's law according to a change in the acceleration of the magnetic thin film 301. On the other hand, as shown in FIG. 11B, when the magnetic thin film 301 is displaced downward, a current I flows in the detection coil 304 in a direction opposite to that of FIG. The induced current I generated in this way is input to an integration circuit or the like, acceleration is input to a two-stage integration circuit, and velocity is input to a three-stage integration circuit to detect displacement.

【0040】図12に検知部の他の構成例を示す。磁性
薄膜301が表面に形成された重り部302は複数の弾
性梁303a、303bによって支持されている。この
場合、重り部302、従って磁性薄膜301の変位は紙
面に垂直方向の変位となる。
FIG. 12 shows another example of the configuration of the detection unit. The weight portion 302 having the magnetic thin film 301 formed on the surface is supported by a plurality of elastic beams 303a and 303b. In this case, the displacement of the weight portion 302, and thus of the magnetic thin film 301, is a displacement in the direction perpendicular to the paper surface.

【0041】図13に本発明の半導体センサとして好適
な加速度センサチップの第4の例を示す。本例は上述し
た第3の例の検知部を直列に接続したものである。1個
の検知部の信号を増幅する場合、通常の半導体ストレイ
ンゲージによるセンサや静電容量型のセンサなどでは、
増幅回路によって増幅することが一般的である。しかし
ながら、本例の加速度センサの場合、その原理的な特性
により、複数の検知部を直列に連結することで、連結し
た検知部の数だけ検知信号を増幅することが可能であ
る。図13(a)は多数個の検知部300を連結した低
加速度用検知部401、図13(b)は中程度の数の検
知部300を連結した中加速度用検知部402、図13
(c)は1個の検知部300からなる高加速度用検知部
403を示す。さらに、これらの検出範囲の異なる複数
の検知部を1個のチップ上に作製し、複数の検知部の出
力を切り換えて増幅器に入力させるように構成しておけ
ば、1個の加速度センサチップを広い範囲の加速度の検
出に使用することができる。
FIG. 13 shows a fourth example of an acceleration sensor chip suitable as a semiconductor sensor of the present invention. In this example, the detection units of the third example described above are connected in series. In the case of amplifying the signal of one detection unit, a sensor using a normal semiconductor strain gauge, a capacitance type sensor, etc.
Generally, the signal is amplified by an amplifier circuit. However, in the case of the acceleration sensor according to the present embodiment, it is possible to amplify the detection signal by the number of connected detection units by connecting a plurality of detection units in series due to the principle characteristic thereof. 13A is a low-acceleration detecting unit 401 in which a large number of detecting units 300 are connected, and FIG. 13B is a medium-acceleration detecting unit 402 in which a medium number of detecting units 300 are connected.
(C) shows a high-acceleration detecting unit 403 including one detecting unit 300. Furthermore, if a plurality of detection units having different detection ranges are formed on one chip, and the outputs of the plurality of detection units are switched and input to the amplifier, one acceleration sensor chip can be used. It can be used to detect a wide range of acceleration.

【0042】図14および図15にこの第4の例の回路
構成例を示す。両図においては、簡単のために2個のセ
ンサ部の検出コイル304のみを図示してある。センサ
部300の検出コイル304に誘起された誘導電流を電
圧変換用抵抗411によって電圧出力に変換し、ディジ
タル調整回路104による調整機能を有する増幅回路1
05、ハイパスフィルタ回路116、ローパスフィルタ
回路117などを経由して外部に出力している。図14
はディジタル調整回路104、増幅回路105が検知部
が形成されているチップ以外に設けられている例であ
り、図15はこれらが検知部と同一チップに形成されて
いる例である。
FIGS. 14 and 15 show examples of the circuit configuration of the fourth example. In both figures, only the detection coils 304 of the two sensor units are shown for simplicity. The amplifying circuit 1 having the function of adjusting the digital adjustment circuit 104 by converting the induced current induced in the detection coil 304 of the sensor unit 300 into a voltage output by the voltage conversion resistor 411.
05, a high-pass filter circuit 116, a low-pass filter circuit 117, and the like. FIG.
FIG. 15 shows an example in which the digital adjustment circuit 104 and the amplification circuit 105 are provided on a chip other than the chip on which the detection unit is formed. FIG. 15 shows an example in which these are formed on the same chip as the detection unit.

【0043】本例では、図9(c)に示したように、基
板シリコン100と検知部300との間に電圧を印加し
た時に発生する静電力によって検知部を動かして、この
時の検知部の動きに応じて検出コイルに誘起される誘導
電流を増幅回路105で増幅して出力することによって
セルフチェックが可能である。また、本実施例では、通
常の加速度検出とセルフチェックとを切り換える切り換
えスイッチ412、413を用いてセルフチェックを行
うことも可能である。すなわち、通常の加速度検出時に
は検出端子414、415に電流が流れ、セルフチェッ
ク時にはセルフチェック用端子416に電流が流れるよ
うに切り換える。セルフチェック時には、検出コイル3
04にパルス出力を加えてセンサ部300にインパルス
的な電磁力を与え重り部302を動かし、その時の応答
を増幅回路以降の回路で処理して確認することによっ
て、セルフチェックを行うことが可能である。これらの
方法によれば、簡単な構成によって、セルフチェック機
能を実現することができる。さらに、以上の方法以外
に、永久磁石あるいは電磁石を検知部300の近傍に配
置し、外部からセンサ部に磁界を与え、その磁界によっ
て検知部300が動く際に検出コイル304に発生する
誘導電流を検出してセルフチェックを行うことも可能で
ある。
In this example, as shown in FIG. 9C, the detection unit is moved by an electrostatic force generated when a voltage is applied between the substrate silicon 100 and the detection unit 300, and the detection unit at this time is moved. The self-check can be performed by amplifying and outputting the induced current induced in the detection coil by the amplifier circuit 105 in accordance with the movement of. In this embodiment, the self-check can be performed using the changeover switches 412 and 413 for switching between the normal acceleration detection and the self-check. That is, switching is performed such that current flows to the detection terminals 414 and 415 during normal acceleration detection, and current flows to the self-check terminal 416 during self-check. At the time of self-check, the detection coil 3
A self-check can be performed by applying a pulse output to the sensor unit 04 and applying an impulse-like electromagnetic force to the sensor unit 300 to move the weight unit 302 and processing and confirming the response at that time by a circuit subsequent to the amplifier circuit. is there. According to these methods, the self-check function can be realized with a simple configuration. Further, in addition to the above method, a permanent magnet or an electromagnet is arranged near the detection unit 300, a magnetic field is externally applied to the sensor unit, and an induced current generated in the detection coil 304 when the detection unit 300 is moved by the magnetic field. It is also possible to perform self-check upon detection.

【0044】なお、これらのセルフチェック機能を先の
第3の例の加速度センサに付与し得ることは言うまでも
ない。
It goes without saying that these self-check functions can be added to the acceleration sensor of the third example.

【0045】図16に本発明の半導体センサとして好適
なセンサチップの第5の例を示す。本例は、図8に示し
た第3の例のまたは図13に示した第4の例を二つ組み
合わせて、角加速度を検出するようにしたものである。
検出軸Xの左右に、本実施例ではそれぞれ3個の検知部
300L、300Rが対称に配置されている。検出軸X
の周りに角加速度が変化したとき、例えば、左側の検知
部では重り部が上側に変位し、右側の検知部では重り部
が下側に変位する。これらの検知部は図17に示すよう
に、検出軸Xの周りに角加速度の変化が発生したとき、
左右の検知部アレイの検出コイル304L、304Rに
同じ方向の電流が流れるような閉ループを構成するよう
に結線されている。そして、その電流を、第4の例と同
様に、電圧変換用抵抗411で電圧に変換して積分およ
び増幅することによって検出軸Xの周りに発生する角加
速度を検出する角加速度検出センサとして使用できる。
FIG. 16 shows a fifth example of a sensor chip suitable as a semiconductor sensor of the present invention. In this example, the angular acceleration is detected by combining two of the third example shown in FIG. 8 or the fourth example shown in FIG.
In the present embodiment, three detection units 300L and 300R are arranged symmetrically on the left and right sides of the detection axis X, respectively. Detection axis X
When the angular acceleration changes around, for example, the weight portion is displaced upward in the left detection portion, and the weight portion is displaced downward in the right detection portion. As shown in FIG. 17, these detection units detect a change in angular acceleration around the detection axis X,
They are connected so as to form a closed loop in which currents in the same direction flow through the detection coils 304L and 304R of the left and right detector arrays. Then, as in the fourth example, the current is converted into a voltage by the voltage conversion resistor 411, integrated and amplified, and used as an angular acceleration detection sensor for detecting the angular acceleration generated around the detection axis X. it can.

【0046】本発明は、上述した加速度センサ、角加速
度センサだけでなく、方向性が重要な物理量を検出する
ための半導体センサにも適用が可能である。さらに、図
1、図2に示した半導体センサでは半導体センサチップ
を装着するための主面が当該パッケージを実装するプリ
ント基板の面に対して実質的に垂直に構成されている例
について説明した。しかし、半導体センサチップを装着
するための主面が当該パッケージを実装するプリント基
板の面に対する角度は検出すべき物理量の方向と、セン
サアセンブリを構成するプリント基板が取り付けられる
位置に関連して、自由に選択できる。
The present invention is applicable not only to the acceleration sensor and the angular acceleration sensor described above, but also to a semiconductor sensor for detecting a physical quantity whose directionality is important. Further, in the semiconductor sensor shown in FIGS. 1 and 2, an example has been described in which the main surface for mounting the semiconductor sensor chip is substantially perpendicular to the surface of the printed circuit board on which the package is mounted. However, the angle of the main surface for mounting the semiconductor sensor chip with respect to the surface of the printed circuit board on which the package is mounted depends on the direction of the physical quantity to be detected and the position where the printed circuit board constituting the sensor assembly is mounted. Can be selected.

【0047】図18はその一例を示すもので、半導体セ
ンサチップの表面に垂直に作用する物理量の方向30が
プリント基板40に対して45度の場合を示したもので
ある。参照番号は図2と全て同じなので説明を省略す
る。この場合には、半導体センサチップ10を装着する
半導体センサ用パッケージの主面はプリント基板40に
対して45度の方向となっている。このように、半導体
センサチップの表面に垂直な方向に作用する物理量を検
出するための半導体センサチップが装着されるパッケー
ジの主面は、被検出物理量の方向とプリント基板が現実
に取り付けられる方向を考慮して選択される。
FIG. 18 shows an example in which the direction 30 of the physical quantity acting perpendicular to the surface of the semiconductor sensor chip is 45 degrees with respect to the printed circuit board 40. Since the reference numerals are all the same as in FIG. 2, the description is omitted. In this case, the main surface of the semiconductor sensor package on which the semiconductor sensor chip 10 is mounted is oriented at 45 degrees with respect to the printed circuit board 40. As described above, the principal surface of the package on which the semiconductor sensor chip for detecting the physical quantity acting in the direction perpendicular to the surface of the semiconductor sensor chip is positioned in the direction of the physical quantity to be detected and the direction in which the printed circuit board is actually mounted. It is selected in consideration of.

【0048】[0048]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
以下の効果を得ることができる。
As described above, according to the present invention,
The following effects can be obtained.

【0049】1)実装領域を小さくすることができ、セ
ンサを備えた検出システム全体を小型化することができ
る。
1) The mounting area can be reduced, and the entire detection system including the sensor can be reduced in size.

【0050】2)通常のICと同様に、ピンによるプリ
ント基板への半田付け実装が可能なため、製造工程の自
動化が容易で、製造コストを下げることができる。
2) As in the case of an ordinary IC, since it can be soldered and mounted on a printed circuit board using pins, the manufacturing process can be easily automated and the manufacturing cost can be reduced.

【0051】3)ピンをプリント基板に挿入して実装す
ることができるので、検出したい物理量の方向とセンサ
チップの方向を1方向に限定して確実に配置でき、従っ
て、検出信号の信頼性を向上させることができる。
3) Since the pins can be inserted into the printed circuit board and mounted, the direction of the physical quantity to be detected and the direction of the sensor chip can be reliably limited to one direction, and the reliability of the detection signal can be reduced. Can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による半導体センサの一例を説明する模
式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a semiconductor sensor according to the present invention.

【図2】本発明による半導体センサのプリント基板への
実装法を説明する模式的断面図である。
FIG. 2 is a schematic sectional view illustrating a method for mounting a semiconductor sensor on a printed circuit board according to the present invention.

【図3】本発明による半導体センサに好適な加速度セン
サチップの第1の例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a first example of an acceleration sensor chip suitable for a semiconductor sensor according to the present invention.

【図4】図3の加速度センサチップの検知部の拡大図で
ある。
FIG. 4 is an enlarged view of a detection unit of the acceleration sensor chip of FIG.

【図5】第1の例における加速度検出回路のブロック図
である。
FIG. 5 is a block diagram of an acceleration detection circuit in the first example.

【図6】本発明による半導体センサに好適な加速度セン
サチップの第2の例を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a second example of an acceleration sensor chip suitable for a semiconductor sensor according to the present invention.

【図7】第2の例におけるホイートストーンブリッジ回
路を示す図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating a Wheatstone bridge circuit in a second example.

【図8】検知部の他の構成例を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating another configuration example of the detection unit.

【図9】本発明による半導体センサに好適な加速度セン
サチップの第3の例を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a third example of an acceleration sensor chip suitable for a semiconductor sensor according to the present invention.

【図10】図9の加速度センサチップの検知部の拡大図
である。
FIG. 10 is an enlarged view of a detection unit of the acceleration sensor chip of FIG.

【図11】第3の例の動作原理を説明する図である。FIG. 11 is a diagram illustrating the operation principle of the third example.

【図12】第3の例における検知部の他の構成例を示す
図である。
FIG. 12 is a diagram illustrating another configuration example of the detection unit in the third example.

【図13】本発明による半導体センサに好適な加速度セ
ンサチップの第4の例を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing a fourth example of an acceleration sensor chip suitable for a semiconductor sensor according to the present invention.

【図14】第4の例における回路構成の一例を示す図で
ある。
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a circuit configuration in a fourth example.

【図15】第4の例における回路構成の他の例を示す図
である。
FIG. 15 is a diagram showing another example of the circuit configuration in the fourth example.

【図16】本発明による半導体センサに好適なセンサチ
ップの第5の例としての角加速度センサチップを示す図
である。
FIG. 16 is a diagram showing an angular acceleration sensor chip as a fifth example of a sensor chip suitable for a semiconductor sensor according to the present invention.

【図17】第5の例における回路構成の一例を示す図で
ある。
FIG. 17 is a diagram illustrating an example of a circuit configuration according to a fifth example.

【図18】本発明による半導体センサの他の例を説明す
る模式図である。
FIG. 18 is a schematic view illustrating another example of the semiconductor sensor according to the present invention.

【図19】従来の半導体センサの一例を示す模式図であ
る。
FIG. 19 is a schematic view showing an example of a conventional semiconductor sensor.

【図20】従来の加速度センサチップの一例を示す図で
ある。
FIG. 20 is a diagram illustrating an example of a conventional acceleration sensor chip.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 半導体センサチップ 20 パッケージ 20A センサ固定面 21 蓋 22 ピン 23 ワイヤボンドパッド 24 金属細線 25 配線 30 加速度方向 40 プリント基板 41 実装用貫通孔 42 半田 100 基板シリコン 101 薄膜シリコン 102 絶縁層(犠牲層) 103 センサ部 104 ディジタル調整回路 105 アナログ増幅回路 106 入出力端子 107 ディジタル調整端子 108 貫通孔 110 重り部 111a1 、111a2 、111b1 、111b2
部 112 支持枠部 113a〜113h 半導体ストレインゲージ 114 配線 115 電極 116 ハイパスフィルタ 117 ローパスフィルタ 118 レジスト 119 スリット 120 冶具 121 完成したチップ 200 センサ部 201a、201b 重り部 211a1 、211a2 、211a3 、211b1 、2
11b2 、211b3梁部 212 支持枠部 213a〜213d 半導体ストレインゲージ 300 センサ部 301 磁性薄膜 302 重り部 303、303a、303b 弾性梁 304 検出コイル 401 低加速度用センサ 402 中加速度用センサ 403 高加速度用センサ 411 電圧変換用抵抗 412、413 切り換えスイッチ 414、415 検出端子 416 セルフチェック用端子 500 半導体センサチップ 510 梁 520 重り 530 支持枠 540A、540B、540C、540D 半導体スト
レーンゲージ 550 配線 600 パッケージ 700 加速度方向 800 プリント基板 900 高剛性の基板 X 回転軸
Reference Signs List 10 semiconductor sensor chip 20 package 20A sensor fixing surface 21 lid 22 pin 23 wire bond pad 24 thin metal wire 25 wiring 30 acceleration direction 40 printed circuit board 41 mounting through hole 42 solder 100 substrate silicon 101 thin film silicon 102 insulating layer (sacrifice layer) 103 the sensor unit 104 a digital adjustment circuit 105 analog amplifier circuit 106 input terminal 107 digital adjustment terminal 108 through hole 110 weight portions 111a 1, 111a 2, 111b 1 , 111b 2 beam portion 112 supporting frame portion 113a~113h semiconductor strain gage 114 the wiring 115 electrode 116 pass filter 117 low-pass filter 118 resist 119 slit 120 jig 121 completed chip 200 sensor unit 201a, 201b weight portion 211a 1 211a 2, 211a 3, 211b 1 , 2
11b 2 , 211b 3 Beam section 212 Support frame section 213a to 213d Semiconductor strain gauge 300 Sensor section 301 Magnetic thin film 302 Weight section 303, 303a, 303b Elastic beam 304 Detection coil 401 Low acceleration sensor 402 Medium acceleration sensor 403 High acceleration Sensor 411 Voltage conversion resistor 412, 413 Changeover switch 414, 415 Detection terminal 416 Self-check terminal 500 Semiconductor sensor chip 510 Beam 520 Weight 530 Support frame 540A, 540B, 540C, 540D Semiconductor strain gauge 550 Wiring 600 Package 700 Acceleration direction 800 Printed circuit board 900 High rigidity board X Rotation axis

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 チップの表面に対して垂直方向に作用す
る物理量を検出する半導体センサチップと、 当該半導体センサチップを収容するパッケージであっ
て、前記半導体センサチップを装着するための主面が当
該パッケージを実装するプリント基板の面に対して所定
の角度に構成され、前記主面にはその対向する2辺に沿
って前記半導体センサチップの入出力端子と接続するた
め複数の端子が設けられており、前記主面と垂直な底面
には前記主面の2辺と平行な2辺に沿ってそれぞれ複数
のピンが前記プリント基板に形成された実装用の孔に挿
入されるように設けられており、前記複数の端子と前記
複数のピンが電気的に接続されている半導体センサ用パ
ッケージからなり、 前記主面に装着された半導体センサチップの入出力端子
と前記パッケージの複数の端子が電気的に接続されてい
ることを特徴とする半導体センサ。
1. A semiconductor sensor chip for detecting a physical quantity acting in a direction perpendicular to a surface of a chip, and a package for accommodating the semiconductor sensor chip, wherein a main surface on which the semiconductor sensor chip is mounted has a main surface. It is configured at a predetermined angle with respect to the surface of the printed board on which the package is mounted, and the main surface is provided with a plurality of terminals for connecting to the input / output terminals of the semiconductor sensor chip along two opposing sides thereof. A plurality of pins are provided on a bottom surface perpendicular to the main surface along two sides parallel to the two sides of the main surface so as to be inserted into mounting holes formed in the printed circuit board. A semiconductor sensor package in which the plurality of terminals and the plurality of pins are electrically connected; and an input / output terminal of a semiconductor sensor chip mounted on the main surface and the package. Semiconductor sensor wherein a plurality of terminals over di are electrically connected.
【請求項2】 前記半導体センサチップを装着するため
の主面が当該パッケージを実装するプリント基板の面に
対して実質的に垂直に構成されていることを特徴とする
請求項1に記載の半導体センサ。
2. The semiconductor according to claim 1, wherein a main surface on which the semiconductor sensor chip is mounted is formed substantially perpendicular to a surface of a printed circuit board on which the package is mounted. Sensor.
【請求項3】 前記半導体センサチップが半導体加速度
センサチップであることを特徴とする請求項1または2
に記載の半導体センサ。
3. The semiconductor sensor chip according to claim 1, wherein the semiconductor sensor chip is a semiconductor acceleration sensor chip.
A semiconductor sensor according to claim 1.
【請求項4】 前記半導体加速度センサチップが、支持
枠部と、変位可能な少なくとも1個の重り部および該重
り部を前記支持枠部と連結する梁部からなるセンサ構造
体が基板シリコン上に絶縁層を介して形成された薄膜シ
リコンに形成されている加速度センサチップであって、
前記センサ構造体と前記基板シリコンの間の前記絶縁層
は除去されており、前記梁部は互いに平行な複数組の梁
からなり、前記重り部は該平行な複数組の梁によって前
記支持枠部に連結され、前記平行な複数組の梁の表面に
少なくとも2個の半導体ストレインゲージが形成されて
いる加速度センサチップであることを特徴とする請求項
3に記載の半導体センサ。
4. The sensor structure according to claim 1, wherein the semiconductor acceleration sensor chip includes a support frame, a sensor structure including at least one displaceable weight and a beam connecting the weight to the support frame. An acceleration sensor chip formed on thin film silicon formed via an insulating layer,
The insulating layer between the sensor structure and the substrate silicon has been removed, the beam portion comprises a plurality of sets of beams parallel to each other, and the weight portion comprises the support frame portion by the plurality of sets of parallel beams. 4. The semiconductor sensor according to claim 3, wherein the acceleration sensor chip is connected to a plurality of parallel beams and has at least two semiconductor strain gauges formed on surfaces of the plurality of parallel beams. 5.
【請求項5】 前記半導体加速度センサチップが、支持
枠部と、表面に磁性薄膜が形成された変位可能な重り部
および該重り部を前記支持枠部と連結する梁部からなる
センサ構造体が基板シリコン上に絶縁層を介して形成さ
れた薄膜シリコンに形成され、前記センサ構造体と前記
基板シリコンの間の前記絶縁層は除去されており、前記
重り部の周辺の支持枠部上に重り部を囲んでコイルが形
成されている加速度センサチップであることを特徴とす
る請求項3に記載の半導体センサ。
5. The sensor structure according to claim 1, wherein the semiconductor acceleration sensor chip includes a support frame, a displaceable weight having a magnetic thin film formed on a surface thereof, and a beam connecting the weight to the support frame. The insulating layer formed between the sensor structure and the substrate silicon is formed on the thin film silicon formed on the substrate silicon via an insulating layer, and the weight is placed on the support frame around the weight. The semiconductor sensor according to claim 3, wherein the semiconductor sensor is an acceleration sensor chip in which a coil is formed around a portion.
【請求項6】 前記半導体加速度センサチップが、支持
枠部と、それぞれ表面に磁性薄膜が形成された変位可能
な重り部および該重り部を前記支持枠部と連結する梁部
からなる複数のセンサ構造体が基板シリコン上に絶縁層
を介して形成された薄膜シリコンに形成され、前記複数
のセンサ構造体と前記基板シリコンの間の前記絶縁層は
除去されており、前記それぞれの重り部の周辺の支持枠
部上に重り部を囲んでそれぞれコイルが形成され、前記
複数のコイルが直列に接続されている加速度センサチッ
プであることを特徴とする請求項3に記載の半導体セン
サ。
6. The sensor according to claim 1, wherein the semiconductor acceleration sensor chip includes a support frame, a displaceable weight having a magnetic thin film formed on a surface thereof, and a beam connecting the weight to the support frame. A structure is formed on the thin film silicon formed on the substrate silicon via an insulating layer, the insulating layer between the plurality of sensor structures and the substrate silicon is removed, and the periphery of each of the weights is removed. 4. The semiconductor sensor according to claim 3, wherein each of the coils is formed on the supporting frame portion so as to surround a weight portion, and the plurality of coils are connected in series.
【請求項7】 前記半導体センサチップが半導体角加速
度センサチップであることを特徴とする請求項1または
2に記載の半導体センサ。
7. The semiconductor sensor according to claim 1, wherein the semiconductor sensor chip is a semiconductor angular acceleration sensor chip.
【請求項8】 前記半導体角加速度センサチップが、第
1の支持枠部と、それぞれ表面に磁性薄膜が形成された
変位可能な第1の重り部および該第1の重り部を前記第
1の支持枠部と連結する第1の梁部からなる複数の第1
のセンサ構造体が基板シリコン上に絶縁層を介して形成
された薄膜シリコンに形成され、前記複数の第1のセン
サ構造体と前記基板シリコンの間の前記絶縁層は除去さ
れており、前記第1の重り部のそれぞれの周辺の第1の
支持枠部上に第1の重り部を囲んでそれぞれ第1の検出
コイルが形成され、前記複数の第1の検出コイルが直列
に接続されている第1のセンサ群と、第2の支持枠部
と、それぞれ表面に磁性薄膜が形成された変位可能な第
2の重り部および該第2の重り部を前記第2の支持枠部
と連結する第2の梁部からなる複数の第2のセンサ構造
体が前記基板シリコン上に絶縁層を介して形成された前
記薄膜シリコンに形成され、前記複数の第2のセンサ構
造体と前記基板シリコンの間の前記絶縁層は除去されて
おり、前記第2の重り部のそれぞれの周辺の第2の支持
枠部上に第2の重り部を囲んでそれぞれ第2の検出コイ
ルが形成され、前記複数の第2の検出コイルが直列に接
続されている第2のセンサ群とが同一の半導体チップ上
に形成され、前記第1のセンサ群と第2のセンサ群のセ
ンサ構造体の数は等しく、前記第1のセンサ群と第2の
センサ群は検出軸を対称軸として対称に配置され、前記
検出軸の周りの角加速度が発生したときに、前記第1お
よび第2のセンサ群の複数の第1および第2の検出コイ
ルに流れる電流が同じ方向となるように前記第1および
第2のセンサ群の第1および第2の検出コイルは閉ルー
プを構成し、前記複数の第1および第2の検出コイルか
らの信号を増幅する手段および前記複数の検出コイルか
らの出力を積分して角速度信号を出力する手段を備えた
角加速度センサチップであることを特徴とする請求項7
に記載の半導体センサ。
8. The semiconductor angular acceleration sensor chip includes a first support frame, a displaceable first weight having a magnetic thin film formed on a surface thereof, and the first weight, respectively. A plurality of first beams each including a first beam portion connected to the support frame portion;
Wherein the sensor structure is formed on thin-film silicon formed on a substrate silicon via an insulating layer, the insulating layer between the plurality of first sensor structures and the substrate silicon is removed, A first detection coil is formed around the first weight on the first support frame around each of the first weights, and the plurality of first detection coils are connected in series. A first sensor group, a second support frame, a displaceable second weight having a magnetic thin film formed on a surface thereof, and connecting the second weight to the second support frame; A plurality of second sensor structures each including a second beam portion are formed on the thin-film silicon formed on the substrate silicon via an insulating layer, and a plurality of second sensor structures and the substrate silicon are formed. The insulating layer between the two layers has been removed. A second detection coil is formed on a second support frame around each of the first and second portions surrounding the second weight portion, and the plurality of second detection coils are connected in series; The sensor group is formed on the same semiconductor chip, the number of sensor structures of the first sensor group and the number of sensor structures of the second sensor group are equal, and the first sensor group and the second sensor group have a detection axis. The currents flowing through the plurality of first and second detection coils of the first and second sensor groups are in the same direction when the angular acceleration around the detection axis is arranged symmetrically as the axis of symmetry. As described above, the first and second detection coils of the first and second sensor groups form a closed loop, and amplifies signals from the plurality of first and second detection coils, and the plurality of detection coils. Outputs angular velocity signal by integrating output from Claim 7, characterized in that an angular acceleration sensor chip with means that
A semiconductor sensor according to claim 1.
【請求項9】 半導体センサチップを収容するパッケー
ジであって、前記半導体センサチップを装着するための
主面が当該パッケージを実装するプリント基板の面に対
して所定の角度に構成され、前記主面にはその対向する
2辺に沿って前記半導体センサチップの入出力端子と接
続するため複数の端子が設けられており、前記主面と垂
直な底面には前記主面の2辺と平行な2辺に沿ってそれ
ぞれ複数のピンが前記プリント基板に形成された実装用
の孔に挿入されるように設けられており、平行な辺に沿
って設けられた前記複数の端子と前記複数のピンが前記
主面を挟む2側面に沿って電気的に接続されていること
を特徴とする半導体センサ用パッケージ。
9. A package accommodating a semiconductor sensor chip, wherein a main surface for mounting the semiconductor sensor chip is formed at a predetermined angle with respect to a surface of a printed circuit board on which the package is mounted, and wherein the main surface is provided. Are provided with a plurality of terminals for connection to input / output terminals of the semiconductor sensor chip along two opposing sides thereof, and a bottom surface perpendicular to the main surface is provided with a plurality of terminals parallel to the two sides of the main surface. A plurality of pins are respectively provided along the sides so as to be inserted into mounting holes formed in the printed board, and the plurality of terminals and the plurality of pins provided along the parallel sides are provided. A semiconductor sensor package electrically connected along two side surfaces sandwiching the main surface.
【請求項10】 前記半導体センサチップを装着するた
めの主面が当該パッケージを実装するプリント基板の面
に対して実質的に垂直に構成されていることを特徴とす
る請求項9に記載の半導体センサ用パッケージ。
10. The semiconductor according to claim 9, wherein a main surface for mounting the semiconductor sensor chip is substantially perpendicular to a surface of a printed circuit board on which the package is mounted. Package for sensors.
【請求項11】 前記複数の端子と前記複数のピンを接
続する配線が前記パッケージ内に埋設されていることを
特徴とする請求項9または10に記載の半導体センサ用
パッケージ。
11. The semiconductor sensor package according to claim 9, wherein a wiring connecting the plurality of terminals and the plurality of pins is embedded in the package.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009124147A (en) * 2007-11-12 2009-06-04 Robert Bosch Gmbh Socket element, socket structure, and manufacturing method of separate socket structure
JP2010145137A (en) * 2008-12-16 2010-07-01 Epson Toyocom Corp Sensor device
US8544323B2 (en) 2008-12-16 2013-10-01 Seiko Epson Corporation Sensor device
JP2014112104A (en) * 2014-02-21 2014-06-19 Seiko Epson Corp Sensor device
US9322837B2 (en) 2012-09-12 2016-04-26 Renesas Electronics Corporation Semiconductor device
JP2021076497A (en) * 2019-11-11 2021-05-20 パナソニックIpマネジメント株式会社 Sensor device and sensor

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10048290C5 (en) * 2000-09-29 2005-12-08 Balluff Gmbh Inductive sensor
JP4892781B2 (en) * 2001-01-18 2012-03-07 富士電機株式会社 Semiconductor physical quantity sensor
JP4764996B2 (en) * 2001-04-12 2011-09-07 富士電機株式会社 Semiconductor physical quantity sensor device
US7180798B2 (en) 2001-04-12 2007-02-20 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor physical quantity sensing device
DE102006015676A1 (en) * 2006-04-04 2007-06-14 Siemens Ag Electronic component, especially for use in motor vehicle, has acceleration sensor positioned on mounting plane and having a sensing plane mutually parallel to mounting plane
DE102009018644B4 (en) * 2009-04-17 2023-06-22 Balluff Gmbh Inductive sensor module and inductive proximity sensor

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US554806A (en) * 1896-02-18 Filling and bunging apparatus
DE4322034A1 (en) * 1992-08-06 1994-02-10 Deutsche Aerospace Packaging system for vehicle hybrid IC accelerometer
US5503016A (en) * 1994-02-01 1996-04-02 Ic Sensors, Inc. Vertically mounted accelerometer chip
JPH07260822A (en) * 1994-03-17 1995-10-13 Hitachi Ltd Acceleration sensor
DE19706983B4 (en) * 1996-02-23 2009-06-18 Denso Corporation, Kariya Surface mounting unit and transducer assemblies using the surface mounting unit

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009124147A (en) * 2007-11-12 2009-06-04 Robert Bosch Gmbh Socket element, socket structure, and manufacturing method of separate socket structure
US8116098B2 (en) 2007-11-12 2012-02-14 Robert Bosch Gmbh Base element, base system and method for manufacturing another base system
JP2010145137A (en) * 2008-12-16 2010-07-01 Epson Toyocom Corp Sensor device
US8544323B2 (en) 2008-12-16 2013-10-01 Seiko Epson Corporation Sensor device
US8701485B2 (en) 2008-12-16 2014-04-22 Seiko Epson Corporation Sensor device
US9322837B2 (en) 2012-09-12 2016-04-26 Renesas Electronics Corporation Semiconductor device
JP2014112104A (en) * 2014-02-21 2014-06-19 Seiko Epson Corp Sensor device
JP2021076497A (en) * 2019-11-11 2021-05-20 パナソニックIpマネジメント株式会社 Sensor device and sensor
WO2021095658A1 (en) * 2019-11-11 2021-05-20 パナソニックIpマネジメント株式会社 Sensor device and sensor

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