JPH11211750A - 半導体センサおよび半導体センサ用パッケージ - Google Patents
半導体センサおよび半導体センサ用パッケージInfo
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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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- G01P2015/0805—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration
- G01P2015/0822—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass
- G01P2015/0825—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass
- G01P2015/0828—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass the mass being of the paddle type being suspended at one of its longitudinal ends
-
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- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/18—Printed circuits structurally associated with non-printed electric components
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
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- H10W72/50—Bond wires
- H10W72/541—Dispositions of bond wires
- H10W72/5449—Dispositions of bond wires not being orthogonal to a side surface of the chip, e.g. fan-out arrangements
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体センサの実装領域を減少し、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
コストを低減する。 【解決手段】 半導体センサチップを収容するパッケー
ジである。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、主面にはその対向する２辺に沿っ
て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、主面と垂直な底面には主面の
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複数の端子と
複数のピンが主面を挟む２側面に沿って電気的に接続さ
れている。
来する機械的ノイズおよび誘導ノイズを防ぎ、かつ実装
コストを低減する。 【解決手段】 半導体センサチップを収容するパッケー
ジである。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、主面にはその対向する２辺に沿っ
て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、主面と垂直な底面には主面の
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複数の端子と
複数のピンが主面を挟む２側面に沿って電気的に接続さ
れている。
Description
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
た従来の加速度センサは以下の問題点を有する。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
ンサチップであってもよい。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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 に
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。
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 に
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
以下の効果を得ることができる。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
式図である。
【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。
実装法を説明する模式的断面図である。
【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。
サチップの第１の例を示す図である。
【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。
ある。
【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。
である。
【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。
サチップの第２の例を示す図である。
【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。
路を示す図である。
【図８】検知部の他の構成例を示す図である。
【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。
サチップの第３の例を示す図である。
【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。
である。
【図１１】第３の例の動作原理を説明する図である。
【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。
図である。
【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。
ンサチップの第４の例を示す図である。
【図１４】第４の例における回路構成の一例を示す図で
ある。
ある。
【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。
である。
【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。
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。
【図１７】第５の例における回路構成の一例を示す図で
ある。
ある。
【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。
る模式図である。
【図１９】従来の半導体センサの一例を示す模式図であ
る。
る。
【図２０】従来の加速度センサチップの一例を示す図で
ある。
ある。
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 梁
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
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
Claims (11)
- 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。
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