JPH08201425A

JPH08201425A - 半導体加速度検出装置

Info

Publication number: JPH08201425A
Application number: JP7013070A
Authority: JP
Inventors: Tatsu Araki; 達荒木
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1995-01-30
Filing date: 1995-01-30
Publication date: 1996-08-09
Also published as: US5606128A; DE19600541C2; DE19600541A1

Abstract

(57)【要約】【構成】ベース６上の電極１０に導電性接着剤９によ
り電気的かつ機械的に接続された台座５と、台座５に片
持ち式に導電性接着剤８により電気的かつ機械的に接続
された半導体チップ１と、被測定物に印加された加速度
により生じる半導体チップ１の歪みを検出する歪ゲージ
４とを備え、ワイヤ１１を介して、電極１０から、台座
５及び半導体チップ１を介して、ＧＮＤ端子に接続され
たワイヤ１２へと剥離検出用電流を流し、その電流が正
常に流れているか否かを検出することにより、ベース
６、台座５及び半導体チップ１の接合に剥離が生じてい
ないかどうかを検出する。【効果】電流が流れているか否かを検出することによ
り、容易に剥離を検出することができ、異常と気付かず
に誤った加速度を検出してしまうことを防ぐことができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体加速度検出装
置に関し、特に、自動車等の被測定物に搭載され、それ
に印加される加速度を検出するための半導体加速度検出
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図９に従来の半導体加速度検出装置を示
す。図９に示すように、従来の半導体加速度検出装置に
おいては、シリコン等から成る半導体チップ１が、片持
ち式にその一端１ｂが台座５に固着され、他端１ｃが自
由端で、台座５により被測定物に取り付けられるベース
６に固定されて、被測定物の加速度検出に用いられる。
半導体チップ１は、図のように、自由端である一端１ｃ
に設けられたおもり部２と、薄肉部３と、薄肉部３に設
けられた歪ゲージ４とから構成されており、歪ゲージ４
は外部の電気回路（図示せず）とワイヤ７を介して接続
されている。ここで、薄肉部３とは、半導体チップ１の
歪みを検出する歪ゲージ４の感度を向上させるために、
図のように、半導体チップ１の一部を薄肉化したもので
ある。

【０００３】動作について説明する。被測定物に取り付
けられたベース６に加速度ａが印加されると、台座５を
介して、半導体チップ１にも加速度ａが印加される。す
ると、おもり部２には、おもり部２の質量をｍとしたと
き、力Ｆ＝ｍａが発生する。このおもり部２は、薄肉部
３と一体に成型されて、薄肉部３により支持されている
から、薄肉部３には力Ｆに応じた応力が発生する。この
応力により、歪ゲージ４の抵抗値が変化するため、その
抵抗値変化を電気信号に変換することにより、被測定物
に印加された加速度ａが検出される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の半導体加速度検出装置においては、被測定物に印加さ
れた加速度ａが、ベース６及び台座５を介して、半導体
チップ１に伝達されるため、ベース６と台座５との接合
や台座５と半導体チップ１との接合が不完全な場合に
は、加速度ａが正確に半導体チップ１に伝達されず、誤
った加速度を異常と気付かずに測定してしまうという問
題があった。また、完全にそれらの接合が剥離していた
場合には、被測定物に加速度ａが印加されているにもか
かわらず、全くそれを検出することができないという問
題があった。

【０００５】この発明は、かかる問題点を解決するため
になされたものであり、ベースと台座との接合及び台座
と半導体チップとの接合に生じた剥離を直ちに検出し、
その剥離により検出すべき加速度が正確に計れなくなる
ことを事前にシステム側あるいは使用者に知らせるため
の半導体加速度検出装置を得ることを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、被測
定物に固定され、表面に導通手段を有する基板と、半導
体もしくは導体から成り、導通手段に電気的かつ機械的
に接続された台座と、台座に電気的かつ機械的に接続さ
れた梁と、梁に搭載されて、被測定物に印加された加速
度に依る重りの振れにより加速度を検出するための加速
度検出手段と、基板の導通手段、台座及び梁の経路を介
して剥離検出用定電流を流すための剥離検出用定電流源
手段と、その経路に剥離検出用電流が流れているか否か
を検出し、その結果により、基板と台座との間の接続、
または／及び、台座と梁との間の接続に、剥離が生じて
いるか否かを検出するための剥離検出手段と、を備えた
半導体加速度検出装置である。

【０００７】請求項２の発明は、基板の導通手段と、台
座と、梁とを接合するための導電性を有する導電性接合
手段を備えた半導体加速度検出装置である。

【０００８】請求項３の発明は、導電性接合手段が、導
電性接着剤である半導体加速度検出装置である。

【０００９】請求項４の発明は、導電性接合手段が、半
田もしくは導電性を有するロー材である半導体加速度検
出装置である。

【００１０】請求項５の発明は、加速度検出手段と剥離
検出手段とを、ワンチップで構成した半導体加速度検出
装置である。

【００１１】請求項６の発明は、加速度検出手段と剥離
検出手段とを、それぞれ、別体の別チップで構成した半
導体加速度検出装置である。

【００１２】請求項７の発明は、剥離検出手段が、基準
電圧を出力する基準電圧発生部と、剥離検出用電流が流
れたときにその経路の抵抗値に依存する電圧と上記基準
電圧との電圧レベルの比較判定を行い、その結果から、
電流が正常に流れているか否かを示す比較判定信号を出
力する比較判定部と、から構成されている半導体加速度
検出装置である。

【００１３】請求項８の発明は、剥離検出手段が、１対
のＰＮＰトランジスタから成って、そのＰＮＰトランジ
スタのコレクタ電流が剥離検出用電流の経路の抵抗値に
依存して変化するカレントミラー回路部と、カレントミ
ラー回路部のコレクタ電流値に基づいて導通制御される
ＮＰＮトランジスタと、から構成されて、上記ＮＰＮト
ランジスタのコレクタ電位のレベルを出力とする半導体
加速度検出装置である。

【００１４】

【作用】請求項１の発明においては、剥離検出用定電流
源手段を設けて、基板に設けた導通手段と、台座と、梁
とに剥離検出用定電流を流し、剥離検出手段により、そ
の定電流が正常に流れているか否かを検出することによ
り、基板、台座及び梁の接合に剥離が生じていないかど
うかを検出する。

【００１５】請求項２の発明においては、基板、台座及
び梁を、導電性を有する導電性接合手段により電気的か
つ機械的に接合したため、剥離検出用定電流はそれらの
導電性接合手段を介して、基板、台座及び梁に流れる。

【００１６】請求項３の発明においては、導電性接合手
段として導電性接着剤を用いたため、それを台座の両面
及び導通手段の表面に直接塗布し、熱処理等により硬化
させることにより、製造工程は容易で強固に接合され
る。

【００１７】請求項４の発明においては、導電性接合手
段として半田もしくはロー材を用いたため、接合後、す
ぐに、接合手段が硬化するので、製造工程は容易で、か
つ、それに要する時間は短い。

【００１８】請求項５の発明においては、加速度検出手
段と剥離検出手段とをワンチップで構成したので、装置
が小型化する。

【００１９】請求項６の発明においては、加速度検出手
段と剥離検出手段とを、それぞれ、別体の別チップで構
成したので、加速度検出手段と剥離検出手段とを別々に
製造して信頼性テストを行い、合格したものどうしを組
み合わせて製品化する。

【００２０】請求項７の発明においては、剥離検出手段
を、剥離検出用電流の流路の抵抗値に依存する電圧と基
準電圧との比較判定を行う比較判定部から構成するよう
にしたので、製造工程において、剥離検出用電流の流路
となる基板の導通手段、台座及び梁等の個々の抵抗値を
それほど精度高く製造しなくても、正確にかつ直ちに、
剥離を検出する。

【００２１】請求項８の発明においては、剥離検出手段
を、カレントミラー回路部を用いて構成し、そのカレン
トミラー回路部のコレクタ電流の値によりＮＰＮトラン
ジスタの開閉を行って、そのＮＰＮトランジスタのコレ
クタ電位のレベルを剥離検出手段の出力として用いる。

【００２２】

【実施例】

実施例１．図１に本発明の一実施例を示す。図のよう
に、この実施例においては、半導体チップ１を片持ち式
に支持するための台座５が固着されるための導通手段で
ある電極１０が、被測定物に取り付けられる基板である
ベース６上に設けられている。電極１０は、例えば、Ａ
ｇＰｄまたはＡｇＰｔ等から構成された厚膜導体から形
成されている。台座５はシリコン等の半導体から形成さ
れており、電極１０と図のように導電性接着剤９により
接合されている。また、同様に、台座５と半導体チップ
１とが導電性接着剤８により接合されている。尚、導電
性接着剤８及び９はこの実施例における導電性接合手段
を構成しており、例えば、銀粉を混ぜたエポキシ系接着
剤等が適しているが、その場合に限らず、接合性ととも
に導電性を有したものであればいずれのものでもよい。
また、台座５は、半導体に限らず、金属等の導体から形
成するようにしてもよい。

【００２３】さらに、図１に示すように、定電流源１８
（図２参照）に接続され、電極１０に定電流源１８から
の電流を流すためのワイヤ１１と、半導体チップ１をグ
ランド端子２１（図２参照）に接続するためのワイヤ１
２とが設けられている。また、この実施例においては、
半導体チップ１の台座５に近い側の部分１ａに、歪ゲー
ジ４で生じる抵抗値変化を電気信号に変換するための信
号処理回路部（図示せず）が設けられている。他の構造
については、図９の従来例と同様であるため、ここでは
その説明を省略する。尚、この実施例における半導体チ
ップ１は、台座５に電気的かつ機械的に接続され、重り
２を支持するための梁を構成しており、また、歪ゲージ
４は、被測定物に印加された加速度による重り２の振れ
により被測定物に印加された加速度を検出するための加
速度検出手段を構成している。

【００２４】図２は、図１の半導体加速度検出装置の構
造を詳細に示した断面図である。図２に示すように、半
導体チップ１は、Ｐ形の基板１３と、ｎ^- エピタキシャ
ル層１４と、ｎ^- エピタキシャル層１４の間に設けられ
たＰ形分離層２０とから構成されている。また、半導体
チップ１上には、絶縁のための酸化膜１５が設けられて
おり、酸化膜１５上には電極１６及び電極１９が設けら
れている。電極１６はアルミニウムから成る電極でワイ
ヤ１１が接続されており、電極１９も同じくアルミニウ
ムから成る電極でワイヤ１２が接続されている。また、
酸化膜１５、電極１６及び電極１９上を含む半導体チッ
プ１の表面全体には、ワイヤ１１及びワイヤ１２等との
接続のための一部分を除いて、表面保護のためのガラス
層１７が施されている。さらに、上述したように、電流
をはき出すための定電流源１８が電極１６に接続されて
おり、電極１９はワイヤ１２を介してグランド端子２１
に接続されている。ここで、電源２９、定電流源１８及
びグランド端子２１は、ベース６の電極１０、台座５及
び半導体チップ１に定電流を流すための剥離検出用定電
流源手段を構成している。

【００２５】また、図２において、Ｒ₁ 、Ｒ₂ 、Ｒ₃ 及
びＲ₄ は、それぞれ、導電性接着剤９の抵抗値、台座５
の抵抗値、導電性接着剤８の抵抗値、Ｐ形基板１３及び
Ｐ形分離層２０の抵抗値を示すものであり、便宜上、図
中に記入したものである。

【００２６】動作について説明する。歪ゲージ４を用い
た被測定物の加速度の検出動作については、従来例で示
したものと同様であるため、ここではその説明は省略す
る。従って、ここでは、本発明の特徴であるベース６と
台座５との接合、及び、台座５と半導体チップ１との接
合に剥離が生じていないかどうかを検出するための剥離
検出動作についてのみ説明する。まず、図２に示すよう
に、定電流源１８からはき出される剥離検出用定電流で
ある電流Ｉ₀ は、電極１６を通り、ワイヤ１１へと流れ
る。ワイヤ１１は電極１０に接続されているため、電流
Ｉ₀ は電極１０へ流れ、さらに、電極１０から導電性接
着剤９を介して台座５へ流れ、さらに、導電性接着剤８
を介し、Ｐ形基板１３へ流れ込む。Ｐ形の基板１３はＰ
形分離層２０を介し電極１９に接続されているため、電
流Ｉ₀ は電極１９に流れ込み、電極１９に接続されてい
るワイヤ１２を介してグランド端子２１に流れる。以上
のように、電流Ｉ₀ は台座５及びＰ形基板１３等を通っ
てグランド２１に流れる。

【００２７】しかしながら、台座５とベース６とが剥離
していたり、及び／または、半導体チップ１と台座５と
が剥離していた場合には、電流Ｉ₀ が流れる経路がしゃ
断されるため、電流Ｉ₀ はグランド端子２１には流れな
い。従って、電流Ｉ₀ が流れているか否かを検出するこ
とにより、台座５とベース６及び半導体チップ１と台座
５の剥離を容易に検知することができる。

【００２８】図３に電流Ｉ₀ が流れているか否かを検出
し、剥離を検出するための剥離検出手段の具体的な構造
について示す。剥離検出手段５０Ａは、比較判定部であ
る比較器２６と、基準電圧Ｖｒｅｆを発生するための基
準電圧発生部である基準電源２７とから構成されてお
り、半導体チップ１の台座５に近い部分１ａに、上述し
た信号処理回路部（図示せず）とともに設けられてい
る。このように、この実施例においては、歪ゲージ４か
らなる加速度検出手段と剥離検出手段とが、ワンチップ
で構成されている。図において、２２、２３、２４及び
２５は、それぞれ、上述した導電性接着剤９（抵抗値Ｒ
₁ ）、台座５（抵抗値Ｒ₂ ）、導電性接着剤８（抵抗値
Ｒ₃ ）、及び、Ｐ形基板１３及びＰ形分離層２０（抵抗
値Ｒ₄ ）に相当する抵抗である。比較器２６には、抵抗
２２〜２５に定電流源１８からの電流Ｉ₀ を流したとき
の抵抗２２〜２５に発生する電圧降下、すなわち、Ｉ₀
（Ｒ₁＋Ｒ₂＋Ｒ₃＋Ｒ₄）と、基準電源２７から出力され
る基準電圧Ｖｒｅｆとが入力され、比較器２６はそれら
の比較判定を行い、その結果を示す比較判定信号ＶＣＯ
Ｍを出力する。

【００２９】抵抗２２〜２５の抵抗値Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃ 及
びＲ₄ は、ほぼその材質や構造により決まってしまうた
め、次式の様に、電流Ｉ₀ 及び基準電圧ＶｒｅｆをＩ₀（Ｒ₁＋Ｒ₂＋Ｒ₃＋Ｒ₄）＜Ｖｒｅｆ（数式１）と設定すれば、比較器２６の出力は“Ｌ”レベルとな
る。ここで、台座５とベース６とが剥離するとＲ₁ ≒∞
となるため、Ｉ₀（Ｒ₁＋Ｒ₂＋Ｒ₃＋Ｒ₄）＞Ｖｖｅｆ（数式２）となり、比較器２６から出力される比較判定信号ＶＣＯ
Ｍは“Ｈ”レベルとなる。

【００３０】また、同様に、台座５と半導体チップ１が
剥離するとＲ₃ ≒∞となるため、この場合も、比較器２
６から出力される比較判定信号ＶＣＯＭは“Ｈ”レベル
となる。

【００３１】このように、この実施例においては、比較
器２６から出力される比較判定信号ＶＣＯＭが“Ｈ”レ
ベルになったときは、台座５とベース６もしくは台座５
と半導体チップ１の接合が剥離し、電流Ｉ₀ が流れない
場合であるため、比較器２６から出力される比較判定信
号ＶＣＯＭのレベルを確認することにより、システム側
もしくは使用者は、それらの剥離を容易にかつ直ちに検
出することができ、被測定物の誤った加速度を異常と気
付かずに測定してしまうことを防ぐことができる。

【００３２】また、比較器２６を用いて、抵抗２２〜２
５に生じる電圧降下と、基準電圧Ｖｒｅｆとの比較判定
を行って、その結果により、剥離が生じているか否かを
検知するようにしたので、製造過程において抵抗値Ｒ₁
〜Ｒ₄ の値をそれほど精度高く製造しなくても、正確に
剥離を検知することができるため、製造工程は容易にな
り、安価に製造することができる。

【００３３】実施例２．図４は、図１及び図２に示した
構造を有する本発明の加速度検出装置における電流Ｉ₀
が流れているか否かを検出し、剥離を検出するための剥
離検出手段の他の例を示したものである。この実施例に
おける剥離検出手段５０Ｂは、図４に示すように、図３
の定電流源１８の代わりに、抵抗値Ｒ₀ を有する抵抗２
８（抵抗値Ｒ₀)を設けたものである。また、図におい
て、２９は電源であり、その電源電圧はＶｃｃである。
他の構造については、図３の実施例と同様である。この
とき、

【００３４】

【数１】

【００３５】となるように、抵抗値Ｒ₀ 及び基準電圧Ｖ
ｒｅｆを設定する。この場合、比較判定部である比較器
２６においては、電源２９の電源電圧Ｖｃｃを抵抗２８
と抵抗２２〜２５とで分圧したものと、基準電圧Ｖｒｅ
ｆとの比較判定が行われ、その結果を示す比較判定信号
ＶＣＯＭが出力される。従って、比較器２６から出力さ
れる比較判定信号ＶＣＯＭは、正常時には“Ｌ”レベル
であるが、台座５とベース６とが剥離すると、導電性接
着剤９部分の抵抗値Ｒ₁ が∞となるため、上記（数式
３）を変形し、Ｒ₁ ≒∞とすると、

【００３６】

【数２】

【００３７】となり、比較器２６から出力される比較判
定信号ＶＣＯＭは“Ｈ”レベルとなる。また、台座５と
半導体チップ１が剥離すると、導電性接着剤８部分の抵
抗値Ｒ₃ が∞となるため、同様に、比較器２６から出力
される比較判定信号ＶＣＯＭは“Ｈ”レベルになる。

【００３８】以上のように、この実施例においても、上
述の実施例１と同様に、比較器２６から出力される比較
判定信号ＶＣＯＭが“Ｈ”レベルになったときは、台座
５とベース６もしくは台座５と半導体チップ１の接合が
剥離している場合であるため、比較器２６から出力され
る比較判定信号ＶＣＯＭにより、システム側もしくは使
用者は、それらの剥離を容易にかつ直ちに検出すること
ができ、被測定物の誤った加速度を異常と気付かずに測
定してしまうことを防ぐことができる。

【００３９】また、この実施例においても、上述の実施
例１と同様に、抵抗２８及び抵抗２２〜２５の抵抗値Ｒ
₀ 〜Ｒ₄ の精度をそれほど高くしなくても、正確に剥離
を検出することができる構造にしたため、製造工程は容
易であり、安価に製造することができる。

【００４０】実施例３．図５は、図１及び図２に示した
構造を有する本発明の加速度検出装置における電流Ｉ₀
が流れているか否かを検出する剥離検出手段の他の例を
示したものである。この実施例における剥離検出手段５
０Ｃにおいては、図のように、１対のＰＮＰトランジス
タ３０及び３１が設けられ、これらのＰＮＰトランジス
タ３０及び３１のベースとエミッタは共通であり、これ
らはカレントミラー回路部を構成している。尚、ＰＮＰ
トランジスタ３０及び３１はサイズが同一のものであ
る。３２は、ＰＮＰトランジスタ３０のコレクタに接続
された抵抗であり、その抵抗値はＲ₅ である。抵抗３２
は必ずしも設ける必要はなく、必要に応じて設けるよう
にすればよい。また、３３は、ＰＮＰトランジスタ３１
のコレクタに接続された抵抗であり、その抵抗値はＲ₆
である。さらに、ＰＮＰトランジスタ３１のコレクタと
抵抗３３との間にベースが接続されているＮＰＮトラン
ジスタ３４と、ＮＰＮトランジスタ３４の負荷抵抗３５
とが設けられている。

【００４１】このとき、ＰＮＰトランジスタ３０のコレ
クタ電流Ｉ_C1は、ＰＮＰトランジスタ３０のベース・エ
ミッタ電圧をＶ_BE30とすると、以下の（数式５）とな
る。

【００４２】

【数３】

【００４３】また、ＰＮＰトランジスタ３１のコレクタ
電流Ｉ_C2は、１対のＰＮＰトランジスタ３０及び３１か
ら構成されたカレントミラー回路部の働きにより、Ｉ_C2≒Ｉ_C1 （数式６）となる。従って、抵抗３３の電圧降下Ｖ_R33 は、上記
（数式５）により、

【００４４】

【数４】

【００４５】となる。また、ＮＰＮトランジスタ３４が
ＯＮするための電圧Ｖ_BE(ON)34と上記電圧降下Ｖ_R33 と
を比較し、電圧Ｖ_BE(ON)34を、Ｖ_R33≧Ｖ_BE(ON)34 とな
るように設定しておけば、正常時は、ＮＰＮトランジス
タ３４はＯＮしており、ＮＰＮトランジスタ３４のコレ
クタ電位は“Ｌ”となる。すなわち、

【００４６】

【数５】

【００４７】となるとき、コレクタ電位は“Ｌ”レベル
となる。尚、このコレクタ電位を、この実施例において
は、検出手段５０Ｃの出力ＶＣＯＭとする。

【００４８】ここで、台座５とベース６とが剥離する
と、導電性接着剤９部分の抵抗値Ｒ₁が∞となるため、
上記（数式８）は、

【００４９】

【数６】

【００５０】となり、ＮＰＮトランジスタ３４はＯＦＦ
し、コレクタ電位は“Ｈ”レベルとなる。また、半導体
チップ１と台座５とが剥離した場合にも、導電性接着剤
８部分の抵抗値Ｒ₃が∞となって、ＮＰＮトランジスタ
３４のコレクタ電位は同様に“Ｈ”レベルとなる。この
ようにして、台座５とベース６もしくは半導体チップ１
と台座５との剥離を容易に検出することができる。

【００５１】以上のように、この実施例においても、上
述の実施例１及び２と同様の効果が得られるとともに、
この実施例においても、回路の構成を簡単にしたため、
容易にかつ安価に製造することができる。

【００５２】実施例４．図６は、本発明の他の実施例を
示したものである。この実施例は、上述の実施例１〜３
の導電性接着剤８及び９（図１参照）の代わりに、半田
もしくは金シリコンや金すずといった導電性を有するロ
ー材３６及び３７を用いて、半導体チップ１と台座５及
び電極１０と台座５とを接合するようにしたものであ
る。この場合、半田付け性またはロー付け性を向上させ
るために、半導体チップ１の裏面及び台座５の両面に
は、金属薄膜（図示せず）を、蒸着法あるいはスパッタ
リング法で形成しておく必要がある。この金属薄膜の一
例としては、例えば、Ｔｉ−Ｎｉ−Ａｕの３層で、一番
外側になる層が半田付け性及びロー付け性に優れている
Ａｕになるように構成すればよい。

【００５３】また、台座５は必ずしもシリコンで形成す
る必要はなく、銅や鉄といった金属で形成するようにし
てもよい。その場合には、上述したような蒸着法あるい
はスパッタリング法により形成する金属薄膜を台座５の
両面に施す必要はなく、そのまま、半田付けもしくはロ
ー付けを行うことができるので、製造工程がさらに容易
になる。

【００５４】この実施例においては、半田もしくはロー
材３６及び３７が、実施例１〜３の導電性接着剤８及び
９と同じ作用をするため、この実施例においても実施例
１〜３と同様の効果が得られる。さらに、導電性接着剤
８及び９を用いて接合する場合には、導電性接着剤８及
び９を熱処理により硬化させるためのキュア工程が必要
であるため、製造工程においてその分の時間を要する
が、この実施例においては、半田もしくはロー材３６及
び３７を接合に用いるようにしたので、すぐに硬化し固
まるので、キュア工程も不要となり、容易に製造できる
とともに製造工程の時間を短くすることができる。

【００５５】実施例５．図７及び図８に、本発明の他の
実施例を示す。この実施例における半導体加速度検出装
置は、基本的には図１に示す実施例と同様の構造を有し
ている。図７の断面図は、図２の断面図に対し９０°回
転した位置から装置の断面をとらえたものである。上述
の実施例１〜４においては、歪ゲージ４から成る加速度
検出手段と、図３〜図５に具体的構造例を示した剥離検
出手段５０Ａ、５０Ｂまたは５０Ｃとが半導体チップ１
の中にワンチップになるように設けられたものについて
説明したが、この実施例においては、加速度検出手段と
剥離検出手段とが、それぞれ、別体として別チップで構
成され、分離されている。

【００５６】図７に示すように、この実施例における半
導体加速度検出装置は、台座５に導電性接着剤８により
片持ち式に接合され、自由端に重り２（図１参照）が形
成され、また、歪ゲージ４（図９参照）が薄肉部３（図
１参照）に設けられ、シリコンから形成された半導体チ
ップ３８と、剥離検出手段及び歪ゲージ４で検知した歪
みを電気信号に変換する信号処理回路部を構成している
ＩＣチップ３９とから構成されている。また、台座５に
接合されている電極１０とＩＣチップ３９とは、ワイヤ
４５により接続されている。また、半導体チップ３８に
は、ｎ層４０ａ内にｎ⁺ 拡散層４０ｂが形成されてお
り、ｎ⁺ 拡散層４０ｂは電源２９にＡｌ配線等の配線４
６により接続されている。また、図８においては、半導
体チップ３８のｎ層４０ａ部分を抵抗４１として示し、
その抵抗値をＲ₆ とする。ＩＣチップ３９内には、定電
流源（吸い込み型）４３と、比較器２６と、基準電圧Ｖ
ｒｅｆを出力する基準電源２７とが設けられている。こ
こで、比較器２６と基準電源２７とは、この実施例にお
ける剥離検出手段５０Ｄを構成している。

【００５７】尚、この実施例においては、半導体チップ
３８をｎ層４０ａで構成した関係で、図２に示した電流
を流出させるはき出し型の定電流源１８の代わりに、電
流Ｉ₀ を吸い込む吸い込み型の定電流源４３を用いてい
る。すなわち、半導体チップ３８をＰ型基板で構成した
場合には、図２の実施例と同様に、流出型の定電流源１
８を用いるようにすればよい。ここで、この実施例にお
ける剥離検出用定電流源手段は、電源２９、定電流源４
３及びグランド端子２１から構成されている。図７に示
すように、電流Ｉ₀ は、半導体チップ３８のｎ層４０ａ
から、導電性接着剤８、台座５、導電性接着剤９、電極
１０、及び、ワイヤ４５を介して、ＩＣチップ３９に流
れる。もし、台座５とベース６とが剥離していたり、及
び／または、半導体チップ３８と台座５とが剥離してい
た場合には、電流Ｉ₀ が流れる経路がそこで遮断される
ため、電流Ｉ₀ はグランド端子２１には流れない。従っ
て、この実施例においても、電流Ｉ₀ が流れているか否
かを常に検出すれば、台座５とベース６及び半導体チッ
プ３８と台座５の剥離を検知することができる。

【００５８】ここで、電流値Ｉ₀ 及び基準電圧Ｖｒｅｆ
の値を、Ｖｃｃ−Ｉ₀×（Ｒ₆＋Ｒ₃＋Ｒ₂＋Ｒ₁）＞Ｖｒｅｆ（数式１０）となるように設定しておき、抵抗２２、２３、２４及び
４１に生じる電圧効果Ｖｃｃ−Ｉ₀×（Ｒ₆＋Ｒ₃＋Ｒ₂＋
Ｒ₁）と基準電圧Ｖｒｅｆとを比較器２６において比較
判定すると、正常時においては、比較器２６から出力さ
れる比較判定信号ＶＣＯＭは“Ｌ”レベルである。

【００５９】しかしながら、ここで、ベース６と台座５
とが剥離すると、導電性接着剤９の抵抗値Ｒ₁ が∞とな
るため、上記の（数式１０）は、Ｖｃｃ−Ｉ₀×（Ｒ₆＋Ｒ₇＋Ｒ₁＋Ｒ₃）＜Ｖｒｅｆ（数式１１）となり、比較器２６から出力される比較判定信号ＶＣＯ
Ｍは“Ｈ”レベルとなる。また、台座５と半導体チップ
３８が剥離した場合には、導電性接着剤８の抵抗値Ｒ₃
が∞となり、同様に、比較判定信号ＶＣＯＭは“Ｈ”レ
ベルとなる。

【００６０】以上のように、この実施例においても、上
述の実施例１と同様に、比較器２６から出力される比較
判定信号ＶＣＯＭが“Ｈ”レベルになったときは、台座
５とベース６もしくは半導体チップ３８と台座５との接
合が剥離している場合であるため、比較器２６から出力
される比較判定信号ＶＣＯＭにより、システム側もしく
は使用者は、それらの剥離を容易にかつ直ちに検出する
ことができ、被測定物の誤った加速度を異常と気付かず
に測定してしまうことを防ぐことができる。

【００６１】また、一般に、半導体チップ３８に形成す
る薄肉部３の精度を高く製造するのが困難である関係か
ら、歪ゲージ４及び薄肉部３から成る加速度検出手段を
有する半導体チップ３８の方が、剥離検出手段を有する
ＩＣチップ３９に比べ歩留りが悪いので、加速度検出手
段と剥離検出手段とをワンチップで構成する場合には、
剥離検出手段が合格であっても、加速度検出手段が不良
であった場合には、その両方を破棄しなければならない
が、この実施例においては、加速度検出手段が設けられ
た半導体チップ３８と、剥離検出手段を有するＩＣチッ
プ３９とを別体で構成するようにしたので、製造工程に
おいて、ＩＣチップ３９と半導体チップとを別々に製造
し、それぞれ、個別に信頼性テストを行い、合格したも
のどうしを組み合わせればよいため、加速度検出手段が
不良であるために合格品の剥離検出手段を破棄する必要
はなくなり、その分だけ、剥離検出手段の破棄する量が
減り、歩留りを向上させることができる。その結果、製
造コストに無駄が無くなり、製品を安価にすることがで
きる。

【００６２】尚、上記の実施例１〜５においては、梁を
構成している半導体チップ１が台座５に片持ち式に設け
られ、かつ、歪みゲージ４を用いた歪み検出型の加速度
検出装置を例に挙げて説明したが、その場合に限らず、
本発明の加速度検出装置は、梁が両持ち式に設けられて
いるものや、歪みではなく変位により加速度を検出する
変位検出型の加速度検出装置等にも適用することができ
る。

【００６３】

【発明の効果】請求項１の発明においては、剥離検出用
定電流源手段を設けて、基板に設けた導通手段と、台座
と、梁とに剥離検出用定電流を流し、剥離検出手段によ
り、その定電流が正常に流れているか否かを検出するこ
とにより、基板、台座及び梁の接合に剥離が生じていな
いかどうかを検出するようにしたので、容易にかつ確実
に、剥離を検出することができるという効果を奏する。

【００６４】請求項２の発明においては、基板、台座及
び梁を、導電性を有する導電性接合手段により電気的か
つ機械的に接合したため、剥離検出用定電流はそれらの
導電性接合手段を介して、基板、台座及び梁に流れるよ
うにしたので、正常時には剥離検出用電流が流れやす
く、また、剥離した場合にはいきなり流れにくくなるの
で、剥離を明確に検出することができるという効果を奏
する。

【００６５】請求項３の発明においては、導電性接合手
段として導電性接着剤を用いたため、それを台座の両面
及び導通手段の表面に直接塗布し、熱処理等により硬化
させることにより、製造工程を容易にすることができる
とともに、剥離が起きにくいように強固に接合すること
ができるという効果を奏する。

【００６６】請求項４の発明においては、導電性接合手
段として半田もしくはロー材を用いたため、接合後、す
ぐに、接合手段が硬化するので、製造工程は容易で、強
固に接合できるとともに、製造工程に要する時間を短か
くすることができるという効果を奏する。

【００６７】請求項５の発明においては、加速度検出手
段と剥離検出手段とをワンチップで構成したので、装置
を小型化することができるという効果を奏する。

【００６８】請求項６の発明においては、加速度検出手
段と剥離検出手段とを、それぞれ、別体の別チップで構
成したので、加速度検出手段と剥離検出手段とを別々に
製造して信頼性テストを行い、合格したものどうしを組
み合わせて製品化するようにしたので、いずれか一方が
不良であるために合格品である他方を破棄することがな
いので、歩留りを向上させることができるという効果を
奏する。

【００６９】請求項７の発明においては、剥離検出手段
を、剥離検出用電流の流路の抵抗値に依存する電圧と基
準電圧との比較判定を行う比較判定部から構成するよう
にしたので、製造工程において、剥離検出用電流の流路
となる基板の導通手段、台座及び梁等の個々の抵抗値を
それほど精度高く製造しなくても、確実にかつ直ちに剥
離を検出することができるため、製造工程は容易とな
り、安価に製造することができるという効果を奏する。

【００７０】請求項８の発明においては、剥離検出手段
を、カレントミラー回路部を用いて構成し、そのカレン
トミラー回路部のコレクタ電流の値によりＮＰＮトラン
ジスタの開閉を行って、そのＮＰＮトランジスタのコレ
クタ電位のレベルを剥離検出手段の出力として用いるよ
うにしたので、回路の構成は簡単であり、容易にかつ安
価に製造することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１による半導体加速度検出装
置を示す斜視図である。

【図２】図１の半導体加速度検出装置の構造を示す部
分断面図である。

【図３】図１の半導体加速度検出装置の剥離検出手段
の構成を示す等価回路図である。

【図４】本発明の実施例２による半導体加速度検出装
置の剥離検出手段の構成を示す等価回路図である。

【図５】本発明の実施例３による半導体加速度検出装
置の剥離検出手段の構成を示す等価回路図である。

【図６】本発明の実施例４による半導体加速度検出装
置の構造を示す斜視図である。

【図７】本発明の実施例５による半導体加速度検出装
置の構造を示す断面図である。

【図８】図７の半導体加速度検出装置の剥離検出手段
の構成を示す等価回路図である。

【図９】従来の半導体加速度検出装置の構造を示す断
面図である。

【符号の説明】

１半導体チップ、４歪ゲージ、５台座、８，９
導電性接着剤、１８，４３定電流源、２６比較器、
２７基準電源、３０，３１ＰＮＰトランジスタ、３
４ＮＰＮトランジスタ、３６，３７半田もしくはロ
ー材。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被測定物に固定され、表面に導通手段を
有する基板と、半導体もしくは導体から成り、上記導通手段に電気的か
つ機械的に接続された台座と、上記台座に電気的かつ機械的に接続された梁と、上記梁により支持された重りと、上記梁に搭載されて、上記被測定物に印加された加速度
に依る上記重りの振れにより加速度を検出するための加
速度検出手段と、上記導通手段、上記台座及び上記梁の経路を介して剥離
検出用電流を流すための剥離検出用定電流源手段と、上記経路に、上記剥離検出用電流が流れているか否かを
検出し、その結果により、上記基板と上記台座との間の
接続、または／及び、上記台座と上記梁との間の接続
に、剥離が生じているか否かを検出するための剥離検出
手段と、を備えたことを特徴とする半導体加速度検出装置。
【請求項２】上記基板の上記導通手段と、上記台座
と、上記梁とを接合するための導電性を有する導電性接
合手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の半導体
加速度検出装置。
【請求項３】上記導電性接合手段が、導電性接着剤で
あることを特徴とする請求項２記載の半導体加速度検出
装置。
【請求項４】上記導電性接合手段が、半田もしくは導
電性を有するロー材であることを特徴とする請求項２記
載の半導体加速度検出装置。
【請求項５】上記加速度検出手段と上記剥離検出手段
とを、ワンチップで構成したことを特徴とする請求項１
ないし４のいずれかに記載の半導体加速度検出装置。
【請求項６】上記加速度検出手段と上記剥離検出手段
とを、それぞれ、別体の別チップで構成したことを特徴
とする請求項１ないし４のいずれかに記載の半導体加速
度検出装置。
【請求項７】上記剥離検出手段が、基準電圧を出力する基準電圧発生部と、上記剥離検出用電流が流れたときにその経路の抵抗値に
依存する電圧と上記基準電圧との電圧レベルの比較判定
を行い、その結果から、上記電流が正常に流れているか
否かを示す比較判定信号を出力する比較判定部と、から構成されていることを特徴とする請求項１ないし６
のいずれかに記載の半導体加速度検出装置。
【請求項８】上記剥離検出手段が、１対のＰＮＰトランジスタから成って、そのＰＮＰトラ
ンジスタのコレクタ電流が上記剥離検出用電流の経路の
抵抗値に依存して変化するカレントミラー回路部と、上記カレントミラー回路部のコレクタ電流値に基づいて
導通制御されるＮＰＮトランジスタと、から構成されて、上記ＮＰＮトランジスタのコレクタ電
位のレベルを出力とすることを特徴とする請求項１ない
し６のいずれかに記載の半導体加速度検出装置。