JP2009229349A - 加速度センサパッケージ - Google Patents

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Abstract

【課題】加速度センサパッケージの薄型化を図ると共に、加速度センサチップの可撓部の破損を防止する手段を提供する。
【解決手段】加速度センサパッケージが、縁部に複数のパッドが形成されたパッド形成面を有する加速度センサチップと、接続端子が形成された端子形成面を有する制御チップと、加速度センサチップおよび制御チップを収容する収容凹部と、収容凹部の底面のパッドに対応する位置に配置された底面端子とを有するケース体と、を備え、加速度センサチップのパッドを、ケース体の底面端子に電気的に接続すると共に、加速度センサチップのパッド形成面と反対側の裏面に、制御チップの端子形成面と反対側の裏面を接合する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車や航空機等の輸送機器や携帯端末等に搭載され、その加速度の検出に用いられる加速度センサパッケージに関する。
従来の加速度センサパッケージは、縁部に複数のパッドが形成されたパッド形成面を有し、ピエゾ素子を設けた可撓部に揺動可能に支持させた重錘部を有する加速度センサチップを、複数の接続端子が形成された端子形成面を有する制御チップの端子形成面と反対側の裏面に設けた凹部に収容して構成され、基部上に加速度センサチップのパッド形成面と反対側の裏面をダイスボンド剤で接合し、加速度センサチップのパッドと基部に設けられた配線とを金属細線からなるワイヤで接続して、制御チップの凹部内に加速度センサチップを収容している（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００６−１７９６０７号公報（段落００４０−００７９、第２図、第３図）
しかしながら、上述した従来の技術においては、裏面を基部に接合された加速度センサチップのパッドと基部に設けられた配線とを金属細線からなるワイヤで接続して、制御チップの凹部内に収容しているため、凹部の底面と加速度センサのパッド形成面との間に、ワイヤを収容する隙間を設ける必要があり、加速度センサパッケージを薄型化することが困難になるという問題がある。
また、加速度センサチップは重錘部を可撓部で揺動可能に支持しているため、ワイヤを収容する隙間が大きすぎると、加速度センサパッケージが装着された携帯端末等を落下させた場合や、加速度センサパッケージが装着された自動車が縁石等に乗り上げた場合等に衝撃的に生ずる過大な加速度により、加速度センサの可撓部が破損する虞があるという問題がある。
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、加速度センサパッケージの薄型化を図ると共に、加速度センサチップの可撓部の破損を防止する手段を提供することを目的とする。
本発明は、上記課題を解決するために、加速度センサパッケージが、縁部に複数のパッドが形成されたパッド形成面を有する加速度センサチップと、接続端子が形成された端子形成面を有する制御チップと、前記加速度センサチップおよび前記制御チップを収容する収容凹部と、前記収容凹部の底面の前記パッドに対応する位置に配置された底面端子とを有するケース体と、を備え、前記加速度センサチップのパッドを、前記ケース体の底面端子に電気的に接続すると共に、前記加速度センサチップの前記パッド形成面と反対側の裏面に、前記制御チップの前記端子形成面と反対側の裏面を接合したことを特徴とする。
これにより、本発明は、加速度センサチップのパッドに接続するワイヤを不要にして、加速度センサチップと制御チップとを積層したチップ積層体の高さを最小とすることができ、加速度センサパッケージの薄型化を図ることができると共に、収容凹部の底面を、加速度センサチップの重錘部の揺動を制限するストッパとして機能させることができ、加速度センサチップの可撓部の破損を防止することができるという効果が得られる。
以下に、図面を参照して本発明による加速度センサパッケージの実施例について説明する。
図１は実施例１の加速度センサパッケージの断面を示す説明図、図２は実施例１のチップ積層体のパッド形成面側から見た説明図である。
図１において、１は加速度センサパッケージである。
２はケース体であり、中間段部３が形成された収容凹部４を有するセラミックス等で製作された有底の枠体であって、その中間段部３の段差面には、収容凹部４の底面４ａに設けられた複数の底面端子５と、図示しない配線で電気的に接続する内部端子６が複数設けられている。
７は蓋であり、セラミックスや金属、樹脂材料等の薄板で製作された板状部材であって、ケース体２の側板の上面に接着剤等の接着部材８で接着されており、収容凹部４内への外部からの塵埃等の侵入を防止する。
１０は加速度センサチップ（以下、センサチップ１０という。）であり、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸からなる３軸の加速度成分を検出する機能を有している。
図２において、１１は支持部であり、センサチップ１０の縁部に形成されたシリコン（Ｓｉ）からなる矩形の枠体であって、その内側には十字型に配置された薄いシリコンで形成された可撓部１２に揺動可能に支持された重錘部１３が収容されている。
また、センサチップ１０の縁部である支持部１１の４つ辺のそれぞれの中央部に支持された可撓部１２には、それぞれピエゾ素子１４が形成されており、このピエゾ素子１４が形成された面と同じ側の支持部１１の対向する２辺のそれぞれの面にはアルミニウム（Ａｌ）等の導電材料で形成された複数のパッド１５が形成されている（このパッド１５が形成された２辺を含む支持部１１の全ての面をセンサチップ１０のパッド形成面１０ａという。）。
上記の各可撓部１２に形成されたピエゾ素子１４は、支持部１１に形成された所定のパッド１５とそれぞれ内部接続されている。
これにより、センサチップ１０に印加された加速度により重錘部１３が揺動したときに、各可撓部１２に生じた変形による各ピエゾ素子１４の抵抗値の変化が検出信号としてパッド１５から出力される。
２０はＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）等の制御チップであり、図示しない制御チップ２０の内部回路の所定の部位とそれぞれ電気的に接続する複数の接続端子２１（図１参照）が一方の面に形成されており（この接続端子２１が形成された制御チップ２０の面を端子形成面２０ａという。）、センサチップ１０から出力された検出信号を電気信号等に変換して、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各加速度を出力する機能を有している。
２３は嵌合凹部であり、制御チップ２０の端子形成面２０ａと反対側の面（裏面２０ｂという。）に形成された、センサチップ１０の矩形の外形面に遊嵌する開口を有する有底の穴であって、その底面２３ａに、絶縁体系のダイスボンド剤等の絶縁接合部材２４で、センサチップ１０の支持部１１のパッド形成面１０ａと反対側の面（センサチップ１０の裏面１０ｂという。）が接合される。
図１において、２６はワイヤであり、金（Ａｕ）等の導電材料で形成された金属細線であって、ケース体２の中間段部３に形成された内部端子６と制御チップ２０の接続端子２１との間を電気的に接続する機能を有している。
２８は導電接合部材であり、金バンプ等の導電性を有する接合剤で形成されており、センサチップ１０のパッド形成面１０ａに形成されたパッド１５と、ケース体２の収容凹部４の底面４ａに形成された底面端子５とを接合して電気的に接続する機能を有している。
このため、底面端子５は、収容凹部４の底面４ａの中央部の、センサチップ１０のパッド１５に対応する位置に配置されている。
上記の構成の加速度センサパッケージ１は、センサチップ１０のパッド形成面１０ａを下向きにして、支持部１１に形成されたパッド１５を、ケース体２の収容凹部４の底面４ａに形成された底面端子５に導電接合部材２８で接合し、そのセンサチップ１０の裏面１０ｂに、制御チップ２０の裏面２０ｂに形成された嵌合凹部２３の底面２３ａを絶縁接合部材２４で接合し、制御チップ２０の接続端子２１と、ケース体２の中間段部３に形成された内部端子６とをワイヤ２６で接続し、その後に、蓋７をケース体２の側板の上面に接着部材８で接着し、センサチップ１０と制御チップ２０とを積層したチップ積層体を収容した収容凹部４の空間を封止して組立てられる。
このように、本実施例のセンサチップ１０は、そのパッド形成面１０ａに形成されたパッド１５を、ケース体２の収容凹部４の底面４ａに形成された底面端子５に導電接合部材２８で直接接合し、そのセンサチップ１０の裏面１０ｂに、絶縁接合部材２４で制御チップ２０の裏面２０ｂを直接接合して積層するので、センサチップ１０のパッド１５と内部端子６等とを接続するワイヤ２６を収容する隙間が不要になり、チップ積層体の高さを最小にして、加速度センサパッケージ１の薄型化を図ることができる。
また、センサチップ１０のパッド形成面１０ａと、導電接合部材２８を用いて形成された隙間を介して対向する収容凹部４の底面４ａを、センサチップ１０の重錘部１３の揺動を制限するストッパとして機能させることができ、衝撃的に生ずる過大な加速度が印加された場合等における可撓部１２の破損を防止することができる。
更に、制御チップ２０の裏面２０ｂに嵌合凹部２３を設け、その底面２３ａにセンサチップ１０の裏面１０ｂを接合するので、チップ積層体の高さを更に低くすることができ、加速度センサパッケージ１の更なる薄型化を図ることができる。
以上説明したように、本実施例では、ケース体に形成された、センサチップおよび制御チップを収容する収容凹部の底面に配置された底面端子に、センサチップのパッド形成面に形成されたパッドを電気的に接続すると共に、センサチップのパッド形成面と反対側の裏面に、制御チップの端子形成面と反対側の裏面を接合するようにしたことによって、センサチップのパッドに接続するワイヤを不要にして、センサチップと制御チップとを積層したチップ積層体の高さを最小とすることができ、加速度センサパッケージの薄型化を図ることができると共に、収容凹部の底面を、センサチップの重錘部の揺動を制限するストッパとして機能させることができ、センサチップの可撓部の破損を防止することができる。
また、制御チップの裏面に、センサチップを遊嵌する嵌合凹部を設け、その嵌合凹部の底面に、加速度センサチップの裏面を接合するようにしたことによって、チップ積層体の高さを更に低くすることができ、加速度センサパッケージの更なる薄型化を図ることができる。
なお、本実施例においては、センサチップのパッドは、センサチップの支持部の、対向する２辺に設けるとして説明したが、センサチップのパッドを設ける位置は前記に限らず、センサチップの支持部の全ての辺、または３辺に設けるようにしてもよい。この場合に上記の底面端子はパッドに対応する位置に設けるようにする。
図３は実施例２の加速度センサパッケージの断面を示す説明図、図４は実施例２のチップ積層体のパッド形成面側から見た説明図である。
なお、上記実施例１と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
図３において、３１は絶縁体系接着部材であり、絶縁性を有し、導電接合部材２８より弾性率の低い、比較的弾性に富んだ柔軟な接着剤により形成され、例えばシリコーンゴムからなる接着剤である。
本実施例のセンサチップ１０のパッド形成面１０ａには、図４に示すように、センサチップ１０の縁部である支持部１１の一の辺３２ａに、センサチップ１０が必要とする複数のパッド１５が全て形成されている。
このため、支持部１１の一の辺３２ａに対向する他の辺３２ｂには、パッド１５は形成されておらず、ケース体２の収容凹部４の底面４ａの中央部に配置される底面端子５も前記のセンサチップ１０のパッド１５に対応する位置に形成されている。
このような構成の加速度センサパッケージ１は、センサチップ１０のパッド形成面１０ａを下向きにして、支持部１１の一の辺３２ａに形成されたパッド１５を、ケース体２の収容凹部４の底面４ａに形成された底面端子５に導電接合部材２８で接合すると共に、他の辺３２ｂのパッド形成面１０ａを、柔軟な絶縁体系接着部材３１で収容凹部４の底面４ａに接合し、センサチップ１０の裏面１０ｂに、制御チップ２０の裏面２０ｂに形成された嵌合凹部２３の底面２３ａを絶縁接合部材２４で接合し、制御チップ２０の接続端子２１と、ケース体２の中間段部３に形成された内部端子６とをワイヤ２６で接続し、その後に、蓋７をケース体２の側板の上面に接着部材８で接着し、チップ積層体を収容する収容凹部４の空間を封止して組立てられる。
上記のように、本実施例のセンサチップ１０は、そのパッド形成面１０ａの縁部の一の辺３２ａに形成されたパッド１５を、ケース体２の収容凹部４の底面４ａに形成された底面端子５に導電接合部材２８で直接接合すると共に、縁部の他の辺３２ｂを、柔軟な絶縁体系接着部材３１で収容凹部４の底面４ａに直接接合し、そのセンサチップ１０の裏面１０ｂに、絶縁接合部材２４で制御チップ２０の裏面２０ｂを直接接合して積層するので、上記実施例１と同様に、チップ積層体の高さを最少にして加速度センサパッケージ１の薄型化を図ることができると共に、絶縁体系接着部材３１の柔軟性を利用して、加速度センサパッケージ１内の温度変化に伴うセンサチップ１０の支持部１１の熱膨張による変形を防止することができ、支持部１１の熱膨張に起因する温度ドリフトを防止することができる。
以上説明したように、本実施例では、上記実施例１と同様の効果に加えて、センサチップの縁部の一の辺に複数のパッドを形成し、そのパッドを収容凹部の底面端子に電気的に接合すると共に、縁部の一の辺に対向する他の辺を、柔軟な絶縁体系接着部材で、収容凹部の底面に接合するようにしたことによって、加速度センサパッケージ内の温度変化に伴うセンサチップの支持部の熱膨張による変形を防止することができ、支持部の熱膨張に起因する温度ドリフトを防止することができる。
実施例１の加速度センサパッケージの断面を示す説明図 実施例１のチップ積層体のパッド形成面側から見た説明図 実施例２の加速度センサパッケージの断面を示す説明図 実施例２のチップ積層体のパッド形成面側から見た説明図
符号の説明
１ 加速度センサパッケージ
２ ケース体
３ 中間段部
４ 収容凹部
４ａ、２３ａ 底面
５ 底面端子
６ 内部端子
７ 蓋
８ 接着部材
１０ センサチップ
１０ａ パッド形成面
１０ｂ、２０ｂ 裏面
１１ 支持部
１２ 可撓部
１３ 重錘部
１４ ピエゾ素子
１５ パッド
２０ 制御チップ
２０ａ 端子形成面
２１ 接続端子
２３ 嵌合凹部
２４ 絶縁接合部材
２６ ワイヤ
２８ 導電接合部材
３１ 絶縁体系接着部材
３２ａ 一の辺
３２ｂ 他の辺

Claims (3)

  1. 縁部に複数のパッドが形成されたパッド形成面を有する加速度センサチップと、
    接続端子が形成された端子形成面を有する制御チップと、
    前記加速度センサチップおよび前記制御チップを収容する収容凹部と、前記収容凹部の底面の前記パッドに対応する位置に配置された底面端子とを有するケース体と、を備え、
    前記加速度センサチップのパッドを、前記ケース体の底面端子に電気的に接続すると共に、前記加速度センサチップの前記パッド形成面と反対側の裏面に、前記制御チップの前記端子形成面と反対側の裏面を接合したことを特徴とする加速度センサパッケージ。
  2. 請求項１において、
    前記制御チップの裏面に、前記加速度センサチップを遊嵌する嵌合凹部を設け、
    前記嵌合凹部の底面に、前記加速度センサチップの裏面を接合したことを特徴とする加速度センサパッケージ。
  3. 請求項１または請求項２において、
    前記加速度センサチップの縁部の一の辺に、前記複数のパッドを形成し、
    前記底面端子に、前記パッドを導電接合部材で電気的に接合すると共に、前記縁部の一の辺に対向する他の辺を、前記導電接合部材より弾性率の低い絶縁体系接着部材で、前記収容凹部の底面に接合したことを特徴とする加速度センサパッケージ。
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