JP2009270905A - センサ装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 出力特性調整用の回路素子を増やすことなく、出力特性の調整精度を高めることのできるセンサ装置およびその製造方法を実現する。
【解決手段】 オフセット調整回路21のオフセット電圧Voffsetを決定する抵抗R1〜R4は、ボンディングワイヤW1〜W7によって電源端子31およびグランド端子32のいずれかと選択的に接続され、あるいは、いずれにも接続されないように構成されている。これにより、調整可能なオフセット電圧の数を多段階に増やすことができるため、抵抗の数を増やすことなくセンサ装置の出力特性の調整精度を高めることができる。
【選択図】 図5
【解決手段】 オフセット調整回路21のオフセット電圧Voffsetを決定する抵抗R1〜R4は、ボンディングワイヤW1〜W7によって電源端子31およびグランド端子32のいずれかと選択的に接続され、あるいは、いずれにも接続されないように構成されている。これにより、調整可能なオフセット電圧の数を多段階に増やすことができるため、抵抗の数を増やすことなくセンサ装置の出力特性の調整精度を高めることができる。
【選択図】 図5
Description
この発明は、出力特性を調整する機能を備えたセンサ装置およびその製造方法に関する。
従来、この種のセンサ装置として特許文献1に記載のものが知られている。図13は、特許文献1に記載のセンサ装置の正面図である。従来のセンサ装置60は、ハウジング60aを備えており、そのハウジング60aの下端から出力端子61と、グランド端子62と、電源端子63とが突出している。また、ハウジング60aの側面から、出力電圧の調整を行うためのトリミング端子P1〜P4と、トリミングを行うときの測定用端子64,64とが突出している。
図14は、ハウジング60aに内蔵されたセンサ部の回路図である。センサ部は、磁気抵抗素子を備えたセンサチップ65と、このセンサチップ65に接続された処理回路66とを有する。処理回路66は、センサチップ65から出力された信号を2値化信号に変換するなどの処理を行う。処理回路66には、オフセット調整回路67が接続されている。オフセット調整回路67のオフセット電圧Voffsetを調整することにより、処理回路66の出力特性を調整する。
オフセット調整回路67は、複数の抵抗R1〜R4を備える。各抵抗の各一端は、電源線68とグランド線69とを接続するライン70に接続されており、各他端は、トリミング端子P1〜P4を介してグランド線69に接続されている。そして、測定用端子64を出力特性測定器に接続して特性の測定を行いながら必要に応じてトリミング端子P1〜P4を選択的に切断する。トリミング端子を切断すると、その切断されたトリミング端子に接続された抵抗とグランド線69との接続が断たれる。
図14に示す例では、トリミング端子P4が切断されており、抵抗R4とグランド線69との接続が断たれている。このように、トリミング端子P1〜P4を選択的に切断することにより、オフセット電圧Voffsetが変化し、処理回路66の出力特性が調整される。
しかし、前述した従来のセンサ装置60は、出力特性の調整精度を高めようとすると、調整用の抵抗を増やさなければならないという問題がある。
そこでこの発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、出力特性調整用の回路素子を増やすことなく、出力特性の調整精度を高めることのできるセンサ装置およびその製造方法を実現することを目的とする。
この発明は、上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、センシング部(10)と、前記センシング部からの信号に対して所定の処理を行う処理回路(20)と、前記処理回路の出力特性を調整するための調整回路(21)とを有するセンサ部と、前記センサ部へ電源を供給するための電源端子(31)と、前記センサ部を接地するためのグランド端子(32)と、前記処理回路の出力を取出すための出力端子(33)と、を備え、前記調整回路を構成する複数の回路素子(R1〜R4)を選択的に機能させることにより、前記処理回路の出力特性を調整可能なセンサ装置(1)の製造方法であって、前記複数の回路素子は、前記電源端子と接続する第1の選択肢と、前記グランド端子と接続する第2の選択肢と、前記電源端子およびグランド端子のいずれとも接続しない第3の選択肢のいずれかを選択可能に配置され、かつ、回路素子毎に選択した選択肢の組合せによって前記出力特性が変化するように構成された前記調整回路を用意し、前記回路素子毎に前記第1ないし第3の選択肢を選択的に選択することにより、回路素子毎に前記電源端子およびグランド端子のいずれかと選択的に接続し、あるいは、前記電源端子およびグランド端子のいずれにも接続しないことを特徴とするセンサ装置の製造方法という技術的手段を用いる。
請求項9に記載の発明では、センシング部(10)と、前記センシング部からの信号に対して所定の処理を行う処理回路(20)と、前記処理回路の出力特性を調整するための調整回路(21)とを有するセンサ部と、前記センサ部へ電源を供給するための電源端子(31)と、前記センサ部を接地するためのグランド端子(32)と、前記処理回路の出力を取出すための出力端子(33)と、を備え、前記調整回路を構成する複数の回路素子(R1〜R4)を選択的に機能させることにより、前記処理回路の出力特性を調整可能なセンサ装置(1)であって、前記複数の回路素子は、前記電源端子と接続する第1の選択肢と、前記グランド端子と接続する第2の選択肢と、前記電源端子およびグランド端子のいずれとも接続しない第3の選択肢のいずれかを選択可能に配置され、かつ、回路素子毎に選択した選択肢の組合せによって前記出力特性が変化するように構成されており、回路素子毎に前記電源端子およびグランド端子のいずれかと選択的に接続され、あるいは、前記電源端子およびグランド端子のいずれにも接続されていないことを特徴とするセンサ装置という技術的手段を用いる。
請求項1または請求項9に係る発明によれば、調整回路の各回路素子を電源端子およびグランド端子と選択的に接続し、あるいは、いずれにも接続しないようにすることができるため、グランド端子にのみ接続可能な従来のセンサ装置よりも、調整回路として機能する各回路素子の組合せ数を増やすことができる。
したがって、出力特性調整用の回路素子を増やすことなく、出力特性の調整精度を高めることができる。このため、センサ装置の製造コストを低減することができる。
したがって、出力特性調整用の回路素子を増やすことなく、出力特性の調整精度を高めることができる。このため、センサ装置の製造コストを低減することができる。
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載のセンサ装置(1)の製造方法において、前記複数の回路素子(R1〜R4)の各一端が、前記電源端子(31)と接続された電源線(22)と前記グランド端子(32)と接続されたグランド線(24)とを接続するライン(23)に接続された前記調整回路(21)を用意し、各回路素子の各他端に対して前記第1ないし第3の選択肢のいずれかを適用し、前記調整回路の特性を変えるという技術的手段を用いる。
請求項2に係る発明によれば、出力特性調整用の回路素子を増やすことなく、調整回路の特性を変えることにより、出力特性の調整精度を高めることができる。
請求項3に記載の発明では、請求項2に記載のセンサ装置(1)の製造方法において、両端間に前記回路素子の他端が接続された接続線(25〜28)が各回路素子毎に配置されており、各接続線の両端がそれぞれ共通接続された前記調整回路(21)を用意し、所定の回路素子に対して前記第1の選択肢を選択する場合は、前記所定の回路素子の他端が接続された前記接続線の他端を切断し、前記第2の選択肢を選択する場合は前記接続線の一端を切断し、前記第3の選択肢を選択する場合は前記接続線の両端を切断し、さらに、各接続線の一端の共通接続部分(29a)と前記電源端子(31)とを接続し、各接続線の他端の共通接続部分(29b)と前記グランド端子(32)とを接続するという技術的手段を用いる。
請求項3に係る発明によれば、接続線を切断する工程を取入れることにより、回路素子を電源端子またはグランド端子に個別に接続する工程を削減することができる。
請求項4に記載の発明では、請求項1または請求項2に記載のセンサ装置(1)の製造方法において、半導体ウエハに前記センサ部を形成する工程と、前記半導体ウエハに形成されたセンサ部における前記処理回路の出力特性を測定する工程とを有し、前記測定された出力特性に基づき、前記各回路素子(R1〜R4)に対して前記第1ないし第3の選択肢のいずれを選択するかを決定する工程と、ワイヤボンディングを行うためのコンピュータプログラムに前記決定の内容をプログラミングする工程と、を有し、前記プログラミングされたコンピュータプログラムをコンピュータが実行するコンピュータ制御により、前記第1および第2の選択肢における前記接続を前記ワイヤボンディングによって行うという技術的手段を用いる。
請求項4に係る発明によれば、コンピュータ制御によるワイヤボンディングによって回路素子を電源端子およびグランド端子のいずれかに選択的に接続することができるため、従来のように、センサ装置が製造されてからトリミング端子を切断する手間が不要となる。
したがって、センサ装置の製造効率を高めることもできる。
したがって、センサ装置の製造効率を高めることもできる。
請求項5に記載の発明では、請求項3に記載のセンサ装置(1)の製造方法において、半導体ウエハに前記センサ部を形成する工程と、前記半導体ウエハに形成されたセンサ部における前記処理回路(20)の出力特性を測定する工程とを有し、前記測定された出力特性に基づき、前記複数の接続線(25〜28)のそれぞれについて一端および両端の一方または両方を切断するかを決定する工程と、前記各切断を行うためのコンピュータプログラムに前記決定の内容をプログラミングする工程と、前記プログラミングされたコンピュータプログラムをコンピュータが実行するコンピュータにより、前記各切断を行う工程と、各接続線の一端の共通接続部分(29a)と前記電源端子との接続および各接続線の他端の共通接続部分(29b)と前記グランド端子との接続を、それぞれワイヤボンディングによって行う工程と、を有するという技術的手段を用いる。
請求項5に係る発明によれば、コンピュータ制御による接続線の切断によって回路素子を電源端子およびグランド端子のいずれかに選択的に接続し、あるいは、いずれにも接続しないようにすることができるため、従来のように、センサ装置が製造されてからトリミング端子を切断する手間が不要となる。
したがって、センサ装置の製造効率を高めることもできる。また、ワイヤボンディングの工程数を削減することもできる。
したがって、センサ装置の製造効率を高めることもできる。また、ワイヤボンディングの工程数を削減することもできる。
請求項6に記載の発明では、請求項4または請求項5に記載のセンサ装置(1)の製造方法において、ワイヤボンディングによって前記センシング部(10)と前記処理回路(20)とを接続するという技術的手段を用いる。
請求項10に記載の発明では、請求項9に記載のセンサ装置(1)において、ワイヤボンディングによって前記センシング部(10)と前記処理回路(20)とが接続されており、かつ、前記第1の選択肢が選択された回路素子は、ワイヤボンディングによって前記電源端子(31)と接続されており、前記第2の選択肢が選択された回路素子は、ワイヤボンディングによって前記グランド端子(32)と接続されてなるという技術的手段を用いる。
請求項6または請求項10に係る発明によれば、ワイヤボンディングによってセンシング部と処理回路とを接続する構成であるため、そのワイヤボンディングを行う工程において各回路素子と電源端子またはグランド端子との接続を行うことができる。
したがって、各回路素子を接続するための別工程をワイヤボンディング工程以外に設ける必要がないので、製造効率を高めることができる。
したがって、各回路素子を接続するための別工程をワイヤボンディング工程以外に設ける必要がないので、製造効率を高めることができる。
請求項7に記載の発明では、請求項1ないし請求項6のいずれか1つに記載のセンサ装置(1)の製造方法において、前記回路素子(R1〜R4)は抵抗素子であるという技術的手段を用いる。
請求項7に係る発明によれば、抵抗素子を選択的に電源端子またはグランド端子に接続することにより、調整回路の抵抗値を変えることができるため、処理回路の出力電圧を調整することができる。
請求項8に記載の発明では、請求項7に記載のセンサ装置(1)の製造方法において、前記抵抗素子(R1〜R4)をトリミングすることにより、前記抵抗素子の抵抗値を調整する工程を有するという技術的手段を用いる。
請求項8に係る発明によれば、抵抗素子をトリミングしながら抵抗素子の抵抗値を調整することができるため、抵抗素子の抵抗値の誤差を小さくすることができるので、出力特性をより一層高精度で調整することができる。
請求項11に記載の発明では、請求項9または請求項10に記載のセンサ装置(1)において、前記センサ部はハウジング(3,4)に収容されており、かつ、前記出力特性の調整を行うための部分が前記ハウジングから突出していないという技術的手段を用いる。
請求項11に係る発明によれば、出力特性の調整を行うための部分がハウジングから突出していないため、トリミング端子がハウジングから突出している従来のセンサ装置よりも外形寸法を小さくすることができる。
なお、上記各括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
<第1実施形態>
この発明に係る第1実施形態について図を参照して説明する。以下の実施形態では、この発明に係るセンサ装置として磁気センサ装置を例に挙げて説明する。この磁気センサ装置は、エンジンのカムシャフトのカム角を検出するカム角センサ装置、クランクシャフトのクランク角を検出するクランク角センサ装置、車速センサ装置、車輪速センサ装置、自動変速機に組み込まれる回転センサ装置などとして使用可能である。
この発明に係る第1実施形態について図を参照して説明する。以下の実施形態では、この発明に係るセンサ装置として磁気センサ装置を例に挙げて説明する。この磁気センサ装置は、エンジンのカムシャフトのカム角を検出するカム角センサ装置、クランクシャフトのクランク角を検出するクランク角センサ装置、車速センサ装置、車輪速センサ装置、自動変速機に組み込まれる回転センサ装置などとして使用可能である。
[主要構成]
この第1実施形態に係るセンサ装置の主要構成について図1および図2を参照して説明する。図1は、この第1実施形態に係るセンサ装置の外観を示す斜視図であり、図2は、図1に示すキャップ部材4の内部に配置されたセンサ部の説明図である。
この第1実施形態に係るセンサ装置の主要構成について図1および図2を参照して説明する。図1は、この第1実施形態に係るセンサ装置の外観を示す斜視図であり、図2は、図1に示すキャップ部材4の内部に配置されたセンサ部の説明図である。
図1に示すように、センサ装置1は、ケース3と、キャップ4と、フランジ5と、コネクタ部6とを備える。図2に示すように、キャップ4の内部には、センサチップ10および処理回路チップ20からなるセンサ部が配置されている。センサチップ10は、磁気抵抗素子MR1〜MR4(図3)を備えており、処理回路チップ(処理回路)20は、磁気抵抗素子によって検出される信号を2値化信号(デジタル信号)に変換するなどの処理を行う。
ケース3とコネクタ部6との間には、このセンサ装置1を車両の所定箇所に固定するためのフランジ5が配置されている。フランジ5には、ボルトなどの固定部材を挿通するための挿通孔5aが貫通形成されている。ケース3は、外部からの磁界を遮断するため、PPS(ポリフェニレンスルフィド)樹脂やセラミックスなどの非磁性体材料によって形成されている。
ケース3は、その先端から突出した突出部2を備える。この第1実施形態では、突出部2は板状に形成されている。突出部2の表面の先端には、センサチップ10が搭載されており、その後方には、処理回路チップ20が搭載されている。また、突出部2の表面には、電源端子31と、グランド端子32と、出力端子33とが配置されている。この第1実施形態では、各端子は、リードフレーム形状(薄肉の板状)に形成されている。
電源端子31、グランド端子32および出力端子33は、ケース3の内部に導出されており、ケース3の後部に配置されたコネクタ部6の内部に達している。コネクタ部6は、車両に備えられたECU(電子制御装置)50と電気的に接続される。
センサチップ10および処理回路チップ20は、ボンディングワイヤ11によって電気的に接続されている。処理回路チップ20は、IC(集積回路)チップであり、この第1実施形態では、シリコン系の接着剤を用いてベアチップ方式によって突出部2の表面に搭載されている。
センサチップ10および処理回路チップ20は、ボンディングワイヤ11によって電気的に接続されている。処理回路チップ20は、IC(集積回路)チップであり、この第1実施形態では、シリコン系の接着剤を用いてベアチップ方式によって突出部2の表面に搭載されている。
処理回路チップ20は、ボンディングワイヤW1,W5によって電源端子31と接続されており、ボンディングワイヤW2,W3,W6によってグランド端子32と接続されており、ボンディングワイヤW6,W7によって出力端子33と接続されている。この第1実施形態では、各ボンディングワイヤは、Al(アルミニウム)線である。
電源端子31とグランド端子32との間には、ノイズ除去のためのチップコンデンサ41が接続されている。出力端子33とグランド端子32との間にも、ノイズ除去のためのチップコンデンサ40が接続されている。
突出部2の表面に配置されたセンサチップ10および処理回路チップ20などの電気構成部品の表面は、シリコーンゲルなどの封止部材(図示せず)によって封止される。
突出部2の表面に配置されたセンサチップ10および処理回路チップ20などの電気構成部品の表面は、シリコーンゲルなどの封止部材(図示せず)によって封止される。
突出部2の周囲には、磁気抵抗素子MR1〜MR4にバイアス磁界を付与する磁石(バイアス磁石)が配置される(図示せず)。例えば、その磁石は、突出部2の周囲を覆う筒状に形成されている。また、その磁石は、ケース3の先端に形成された接着部3aに接着固定される。キャップ4は、透磁性材料によって形成されており、上記磁石の外側を覆った状態でケース3の先端に固定される。例えば、キャップ4は、レーザ溶着によってケース3の先端に溶着固定される。
[回路構成]
次に、センサチップ10および処理回路チップ20の回路構成について、それを示す図3を参照して説明する。
次に、センサチップ10および処理回路チップ20の回路構成について、それを示す図3を参照して説明する。
センサチップ10は、磁気抵抗素子MR1〜MR4からなるブリッジ回路Bを備える。オフセット調整回路21およびブリッジ回路Bを除く部分が、処理回路チップ20に搭載された処理回路である。磁気抵抗素子MR1およびMR3の共通接続部には、定電圧Vccが印加され、磁気抵抗素子MR2およびMR4の共通接続部はグランドGNDと接続されている。磁気抵抗素子MR1およびMR2の中点電位Vaは、演算増幅器A2の非反転入力端子(+端子)に印加され、磁気抵抗素子MR3およびMR4の中点電位Vbは、演算増幅器A1の非反転入力端子(+端子)に印加される。
中点電位Vaは、負帰還のかけられた演算増幅器A2により、抵抗R7およびR8によって定められる増幅率で増幅される。また、中点電位Vbは、負帰還のかけられた演算増幅器A1により、抵抗R9およびR10によって定められる増幅率で増幅される。このとき、これら中点電位は演算増幅器A2によって差動増幅され、その差動増幅波形が比較器C1の非反転入力端子(+端子)へ入力される。
そして、抵抗R12およびR13の分圧値としてこの比較器C1の反転入力端子(−端子)に印加される閾値電圧と比較され、その比較結果に対応する電圧が出力トランジスタTrのベースに印加される。そして、出力トランジスタTrは、上記比較結果に対応してコレクタ電圧をハイレベルまたはローレベルに変化させることによって2値化信号を生成し、この2値化信号がECU50へ出力される。そして、ECU50は、入力した2値化信号に基づいて所定の演算を行う。例えば、カム角センサ装置であれば、カム角を演算し、クランク角センサ装置であれば、クランク角を演算する。
抵抗R10は、出力端子33からの出力特性を調整するためのオフセット調整回路20aに接続されている。オフセット調整回路20aのオフセット電圧Voffsetが変化すると、演算増幅器A1の反転入力端子(−端子)に印加される電圧が変化し、出力端子33からの出力特性が調整される。
(オフセット調整回路)
次に、オフセット調整回路21について説明する。図4は、オフセット調整回路の説明図であり、(a)はオフセット調整回路21の回路図、(b)は従来のオフセット調整回路67の回路図である。図5はオフセット調整回路の説明図であり、(a)はオフセット調整回路21の回路図、(b)はワイヤボンディングの説明図である。図6および図7は、オフセット調整回路21を構成する抵抗R1〜R4の接続可能な組合せを示す説明図である。図8は、従来のオフセット調整回路67を構成する抵抗R1〜R4の接続可能な組合せを示す説明図である。
次に、オフセット調整回路21について説明する。図4は、オフセット調整回路の説明図であり、(a)はオフセット調整回路21の回路図、(b)は従来のオフセット調整回路67の回路図である。図5はオフセット調整回路の説明図であり、(a)はオフセット調整回路21の回路図、(b)はワイヤボンディングの説明図である。図6および図7は、オフセット調整回路21を構成する抵抗R1〜R4の接続可能な組合せを示す説明図である。図8は、従来のオフセット調整回路67を構成する抵抗R1〜R4の接続可能な組合せを示す説明図である。
図4(a)に示すように、オフセット調整回路21は、定電圧Vccと接続される電源線22と、グランド端子32と接続されるグランド線24と、抵抗R1〜R6とを備える。抵抗R1〜R4の各一端は、電源線22とグランド線24とを接続するライン23に接続されている。抵抗R1〜R4の各他端は、ワイヤボンディングによって電源端子31およびグランド端子32のいずれかと選択的に接続可能に配置されている。
スイッチS1〜S4は、ワイヤボンディングによる抵抗R1〜R4の接続箇所を等価的に示すために記載したものである。同図に示す例では、抵抗R1の他端と接続された定電圧Vcc側のスイッチS1が閉じ、グランドGND側のスイッチS1が開いており、抵抗R1の他端は電源端子31に接続されていることを表している。また、抵抗R2の他端と接続された定電圧Vcc側のスイッチが開き、グランドGND側のスイッチS2が閉じており、抵抗R2の他端はグランド端子32に接続されていることを表している。
同様に、抵抗R3の他端もグランド端子32に接続されていることを表している。抵抗R4の他端と接続された定電圧Vcc側のスイッチS4およびグランドGND側のスイッチS4が共に開いており、抵抗R4の他端は電源端子31およびグランド端子32のいずれにも接続されていないことを表している。
図4(a)に示す接続状態をワイヤボンディングによって実施すると、図5(b)に示す構成になる。図中、S1〜S4は、ワイヤボンディング用のパッドを示し、図5(a)におけるS1〜S4に対応する。同図に示すように、抵抗R1の他端は、パッドS1を介してボンディングワイヤW1によって電源端子31と接続されている。また、抵抗R2の他端は、パッドS2を介してボンディングワイヤW2によってグランド端子32と接続されている。
同様に、抵抗R3の他端は、パッドS3を介してボンディングワイヤW3によってグランド端子32と接続されている。また、抵抗R4の他端はどこにも接続されていない。また、電源線22は、パッドD1を介してボンディングワイヤW5によって電源端子31と接続されており、グランド線24は、パッドD2を介してボンディングワイヤW6によってグランド端子32と接続されている。さらに、センサの検出信号を出力する出力線20aは、パッドD3を介してボンディングワイヤW7によって出力端子33と接続されている。
上記のように、オフセット調整回路21を構成する抵抗R1〜R4は、ワイヤボンディングによる接続箇所として3つの選択肢を有する。第1の選択肢は、電源端子31と接続する選択肢であり、第2の選択肢は、グランド端子32と接続する選択肢であり、第3の選択肢は、電源端子31およびグランド端子32のいずれとも接続しない選択肢である。そして、抵抗R1〜R4は、いずれかを選択格納に配置されている。
抵抗R1〜R4の接続箇所の組合せをまとめると、図6および図7に示すように、計81通りの組合せが存在する。図中、Vccは接続箇所が電源端子31であることを示し、GNDは接続箇所がグランド端子32であることを示し、FREEは電源端子31およびグランド端子32のいずれにも接続しないことを示す。前述した図4(a)に示す回路は、図7に示す56番目の組合せ「Vcc・GND・GND・FREE」を実施した場合の回路例である。
図4(b)において符号P1〜P4は、図13および図14に示したトリミング端子P1〜P4に対応する。従来のオフセット調整回路67では、抵抗R1〜R4の他端の接続先がグランド端子62のみである。つまり、抵抗R1〜R4の接続箇所の選択肢は、グランド端子62に接続する選択肢およびグランド端子62に接続しない選択肢の2つのみである。
このため、抵抗R1〜R4の接続箇所の組合せをまとめると、図8に示すように計16通りになる。図中、CUTは、トリミング端子を切断することを表し、NOT CUTはトリミング端子を切断しないことを表している。
このように、第1実施形態に係るオフセット調整回路21は、抵抗R1〜R4をグランド端子32だけでなく、電源端子31にも接続することができる。つまり、抵抗R1〜R4の接続箇所の選択肢が、従来のオフセット調整回路67では2つのみであるのに対して、オフセット調整回路21では3つである。
これを2値化データ的に表せば、選択肢の組合せ可能な数が、オフセット調整回路21では8bitのデータによって表すことのできる組合せ数であるのに対し、オフセット調整回路では4bitのデータによって表すことのできる組合せ数である。実際には、前述したように、オフセット調整回路21によれば、抵抗R1〜R4の接続箇所の組合せ数を従来のオフセット調整回路67と比較して65通りも増やすことができる。
図9は、図4に示したオフセット調整回路を変形して示す回路図であり、(a)は図4(a)に示したオフセット調整回路21に対応する回路図、(b)は図4(b)に示したオフセット調整回路67に対応する回路図である。
図4(a)に示すオフセット調整回路21および図4(b)に示す従来のオフセット調整回路67をそれぞれ変形すると図9に示すようになる。図9(a)に示すように、オフセット調整回路21は、抵抗R1を電源端子31に接続することにより、抵抗R1は抵抗R5と並列接続されることになる。
一方、従来のオフセット調整回路67は、抵抗R1をグランド端子62にしか接続できないため、図9(b)に示すように、抵抗R1は、抵抗R2、R3およびR6と並列接続されることになる。
つまり、オフセット調整回路21は、抵抗R1〜R4をそれぞれ電源端子31およびグランド端子32のいずれかと選択的に接続できるため、従来のオフセット調整回路67よりも、構成可能な回路の数を増やすことができる。
つまり、オフセット調整回路21は、抵抗R1〜R4をそれぞれ電源端子31およびグランド端子32のいずれかと選択的に接続できるため、従来のオフセット調整回路67よりも、構成可能な回路の数を増やすことができる。
図9(a)に示すオフセット調整回路21の抵抗値は、並列接続された抵抗R2、R3およびR6により形成される抵抗値と、並列接続された抵抗R1およびR5により形成される抵抗値とを加算した値になる。
一方、図9(b)に示す従来のオフセット調整回路67の抵抗値は、並列接続された抵抗R1、R2、R3およびR6により形成される抵抗値と、抵抗R5の抵抗値とを加算した値になる。
一方、図9(b)に示す従来のオフセット調整回路67の抵抗値は、並列接続された抵抗R1、R2、R3およびR6により形成される抵抗値と、抵抗R5の抵抗値とを加算した値になる。
つまり、オフセット調整回路21は、抵抗R1〜R4をそれぞれ電源端子31およびグランド端子32のいずれかと選択的に接続することができるため、従来のオフセット調整回路67よりも、調整可能なオフセット電圧の種類を増やすことができる。
前述したように、オフセット調整回路21における抵抗R1〜R4の接続箇所の組合せ数は、81通りあるため、センサ装置1の出力電圧を81分割して調整することができる。例えば、センサ装置1の出力が、540mVであるとすると、オフセット調整回路21によれば、その540mVを81分割した約7mVのステップで出力電圧を調整することができる。
一方、従来のオフセット調整回路67は、抵抗R1〜R4の接続箇所の組合せ数は、16通りであるため、540mVを16分割した約34mVのステップでしか出力電圧を調整することができない。
つまり、オフセット調整回路21によれば、抵抗を増やすことなく、出力電圧の調整精度を従来の約5倍に向上させることができる。
つまり、オフセット調整回路21によれば、抵抗を増やすことなく、出力電圧の調整精度を従来の約5倍に向上させることができる。
また、オフセット調整回路21は、抵抗R1〜R4の他端をワイヤボンディングによって電源端子31およびグランド端子32と選択的に接続することができ、ハウジングからトリミング端子を突出させる必要がないため、センサ装置1の外形寸法を小さくすることもできる。
[製造方法]
次に、センサ装置1の製造方法について説明する。図10は、製造工程の流れを示す工程図である。
次に、センサ装置1の製造方法について説明する。図10は、製造工程の流れを示す工程図である。
まず、シリコン基板などの半導体ウエハに複数のセンサチップ10を形成し、別の半導体ウエハに複数の処理回路チップ20を形成する(工程1)。続いて、処理回路チップ20の出力特性を測定する(工程2)。続いて、その測定された出力特性に基づいてオフセット調整回路21を構成する抵抗R1〜R4の接続箇所の組合せを決定する(工程3)。例えば、接続箇所の組合せとオフセット電圧との対応関係を表にしておき、工程2において測定した出力電圧と、目標となる出力電圧との差から求めたオフセット電圧に対応する組合せを上記の表から選択する。
続いて、工程3において決定した組合せを、ワイヤボンディング装置を制御するコンピュータに入力する(工程4)。続いて、各半導体ウエハをダイシングしてセンサチップ10および処理回路チップ20を切り出す(工程5)。続いて、切り出されたセンサチップ10および処理回路チップ20を突出部2の表面に実装する(工程6)。なお、別の工程において、電源端子31、グランド端子32および出力端子33の各端子がケース3の内部に配置され、各端子の先端が突出部2の表面に配置される。
続いて、コンピュータ制御されたワイヤボンディング装置によってセンサチップ10および処理回路チップ20をボンディングワイヤによって接続する(工程7)。また、処理回路チップ20に配置されたパッドS1〜S4およびD1〜D3と電源端子31およびグランド端子32とをボンディングワイヤによって選択的に接続する。
つまり、処理回路チップ20の抵抗R1〜R4の各他端を電源端子31およびグランド端子32のいずれかと選択的に接続し、あるいは、いずれとも接続しない。抵抗R1〜R4と接続されたパッドS1〜S4と電源端子31またはグランド端子32との接続は、先の工程4においてコンピュータに入力された組合せに基づいて行われる。
例えば、接続箇所の組合せとオフセット電圧との対応関係をテーブル形式でコンピュータの記録媒体に記録しておき、所定の組合せが入力されたときに、その組合せをコンピュータが実行するようにコンピュータプログラミングしておくことにより、各パッドと各端子とのワイヤボンディングを自動的に行うことができる。
続いて、突出部2の表面に配置されたセンサチップ10および処理回路チップ20などの電気構成部品の表面を、シリコーンゲルなどの封止部材によって封止する。つまり、各電気構成部品に対して防滴および防塵対策を施す。
[第1実施形態の効果]
(1)以上のように、第1実施形態に係るセンサ装置1によれば、オフセット調整回路21の抵抗R1〜R4を電源端子31およびグランド端子32と選択的に接続し、あるいは、いずれにも接続しないようにすることができるため、オフセット電圧を調整するための抵抗を増やすことなく、出力電圧の調整精度を高めることができる。このため、センサ装置1の製造コストを低減することができる。
(1)以上のように、第1実施形態に係るセンサ装置1によれば、オフセット調整回路21の抵抗R1〜R4を電源端子31およびグランド端子32と選択的に接続し、あるいは、いずれにも接続しないようにすることができるため、オフセット電圧を調整するための抵抗を増やすことなく、出力電圧の調整精度を高めることができる。このため、センサ装置1の製造コストを低減することができる。
(2)また、オフセット電圧を調整するための抵抗を増やすことなく、オフセット調整回路21の特性を変えることにより、出力特性の調整精度を高めることができる。
(3)さらに、コンピュータ制御によるワイヤボンディングによって抵抗R1〜R4を電源端子31およびグランド端子32に選択的に接続することができるため、従来のように、センサ装置60が製造されてからトリミング端子P1〜P4を切断する手間が不要となる。
したがって、センサ装置1の製造効率を高めることもできる。
したがって、センサ装置1の製造効率を高めることもできる。
(4)さらに、ワイヤボンディングによってセンサチップ10と処理回路チップ20とを接続するため、そのワイヤボンディングを行う工程においてオフセット調整回路21の抵抗R1〜R4と電源端子31またはグランド端子32との接続を行うことができる。
したがって、抵抗R1〜R4を接続するための別工程をワイヤボンディング工程以外に設ける必要がないので、製造効率を高めることができる。
したがって、抵抗R1〜R4を接続するための別工程をワイヤボンディング工程以外に設ける必要がないので、製造効率を高めることができる。
(5)さらに、出力特性の調整を行うための部分がケース3およびキャップ4などのハウジングから突出していないため、トリミング端子がハウジングから突出している従来のセンサ装置60よりも外形寸法を小さくすることができる。
<第2実施形態>
次に、この発明の第2実施形態について説明する。図11は、この第2実施形態に係るセンサ装置に備えられたオフセット調整回路の説明図であり、(a)は回路図、(b)はワイヤボンディングの説明図である。なお、この第2実施形態に係るセンサ装置は、オフセット調整回路以外は第1実施形態のセンサ装置1と同じ構成であるため、同じ構成については同じ符号を使用するとももに説明を省略する。
次に、この発明の第2実施形態について説明する。図11は、この第2実施形態に係るセンサ装置に備えられたオフセット調整回路の説明図であり、(a)は回路図、(b)はワイヤボンディングの説明図である。なお、この第2実施形態に係るセンサ装置は、オフセット調整回路以外は第1実施形態のセンサ装置1と同じ構成であるため、同じ構成については同じ符号を使用するとももに説明を省略する。
図11(a)におけるS1〜S4は、電路の切断箇所を等価的に示すものである。抵抗R1〜R4の各他端は、それぞれ接続線25〜28の切断箇所間に接続されている。切断箇所S1〜S4は、切断可能な材料により形成されており、この実施形態では、アルミニウムなどの溶断可能な材料によて形成されている。
図11(b)に示すように、各接続線25〜28の一端は共通接続されており、その共通接続部分29aはパッドD4に接続されている。パッドD4は、ボンディングワイヤW8によって電源端子31と接続されている。また、各接続線25〜28の他端も共通接続されており、その共通接続部分29bはパッドD5に接続されている。パッドD5は、ボンディングワイヤW9によってグランド端子32と接続されている。
抵抗の他端を電源端子31に接続する場合は、グランドGND側の切断箇所を切断し、グランド端子32に接続する場合は、定電圧Vcc側の切断箇所を切断する。
また、抵抗の他端を電源端子31およびグランド端子32のいずれにも接続しない場合は、定電圧Vcc側およびグランドGND側の両切断箇所を共に切断する。
また、抵抗の他端を電源端子31およびグランド端子32のいずれにも接続しない場合は、定電圧Vcc側およびグランドGND側の両切断箇所を共に切断する。
図11(b)に示す例は、図4(a)に示した接続状態に対応するものである。抵抗R1のグランドGND側の切断箇所S1が切断されており、定電圧Vcc側の切断箇所S1は切断されていないため、抵抗R1はボンディングワイヤW8によって電源端子31と接続されている。抵抗R2の定電圧Vcc側の切断箇所S2が切断されており、グランドGND側の切断箇所S2は切断されていないため、抵抗R2はボンディングワイヤW9によってグランド端子32と接続されている。
同様に、抵抗R3もボンディングワイヤW9によってグランド端子32と接続されている。抵抗R4については、両端の切断箇所S4が共に切断されているため、電源端子31およびグランド端子32のいずれにも接続されていない。
切断箇所S1〜S4の切断は、コンピュータ制御された切断装置を用いて行う。この第2実施形態では、レーザによって切断箇所を溶断する。切断箇所の組合せとオフセット電圧との対応関係は、予めコンピュータの記録媒体に記録されている。そして、半導体ウエハの段階で測定した処理回路チップ20の出力特性に基づいて決定した切断箇所の組合せをコンピュータに入力する。そして、その入力された組合せに基づき、上記の切断装置が各切断箇所をレーザで自動的に溶断する。
以上のように、第2実施形態に係るセンサ装置によれば、接続線25〜28を切断する工程を取入れることにより、抵抗R1〜R4を電源端子31またはグランド端子32にワイヤボンディングにて個別に接続する工程を削減することができる。つまり、ワイヤボンディングの数を減らすことができる。
また、コンピュータ制御による接続線25〜28の切断によって抵抗R1〜R4を電源端子31およびグランド端子32のいずれかに選択的に接続し、あるいは、いずれにも接続しないようにすることができるため、従来のように、センサ装置60が製造されてからトリミング端子P1〜P4を切断する手間が不要となる。
したがって、センサ装置の製造効率を高めることもできる。
したがって、センサ装置の製造効率を高めることもできる。
<第3実施形態>
次に、この発明の第3実施形態について説明する。図12は、この第3実施形態に係るセンサ装置に備えられたオフセット調整回路の説明図である。なお、この第3実施形態に係るセンサ装置は、オフセット調整回路以外は第1実施形態のセンサ装置1と同じ構成であるため、同じ構成については同じ符号を使用するとももに説明を省略する。
次に、この発明の第3実施形態について説明する。図12は、この第3実施形態に係るセンサ装置に備えられたオフセット調整回路の説明図である。なお、この第3実施形態に係るセンサ装置は、オフセット調整回路以外は第1実施形態のセンサ装置1と同じ構成であるため、同じ構成については同じ符号を使用するとももに説明を省略する。
この第3実施形態に係るセンサ装置に備えられたオフセット調整回路を構成する抵抗R1〜R4は、トリミング可能に構成されている。つまり、半導体ウエハに処理回路チップ20を形成した段階で抵抗R1〜R4をレーザなどでトリミングし、各抵抗値の誤差を補正する。この補正により、オフセット調整回路21によるオフセット電圧の調整精度をより一層高めることができる。
<他の実施形態>
(1)前述の各実施形態では、オフセット調整回路21において電源端子31およびグランド端子32と選択的に接続可能な抵抗が抵抗R1〜R4の4個の場合を説明したが、2個、3個または5個以上でもよい。抵抗の数を増やすことにより、各抵抗の接続の組合せ数を増やすことができるため、オフセット電圧の調整度をより一層高めることができる。
(1)前述の各実施形態では、オフセット調整回路21において電源端子31およびグランド端子32と選択的に接続可能な抵抗が抵抗R1〜R4の4個の場合を説明したが、2個、3個または5個以上でもよい。抵抗の数を増やすことにより、各抵抗の接続の組合せ数を増やすことができるため、オフセット電圧の調整度をより一層高めることができる。
(2)前述の各実施形態では、抵抗のみでオフセット調整回路21を構成した場合を説明したが、キャパシタ、インダクタ、ダイオードなどの受動素子、あるいは、トランジスタなどの能動素子を適宜組み合わせることもできる。この構成によれば、センサ装置の出力電圧以外の特性を調整することができる。
(3)前述の各実施形態では、この発明を、センサチップ10および処理回路チップ20を備える構成のセンサ装置に適用した場合を説明したが、回路基板上に搭載された処理回路にセンサチップが搭載され、それら全体をモールド材料によってモールドした構成のセンサ装置に対しても適用することができる。
(4)ディスクリート回路によって構成されたセンサ装置にも、この発明を適用することができる。この場合、オフセット調整回路を構成する回路素子は、必ずしもワイヤボンディングによって接続する必要はなく、リード線などによる接続でもよい。
(5)処理回路チップ20をフリップチップによって実装することもできる。例えば、電源端子31、グランド端子32および出力端子33が回路パターンとして形成された回路基板を突出部2の表面に配置する。そして、処理回路チップ20の裏面にハンダまたは金により形成されたバンプを選択的に配置し、処理回路チップ20を回路基板上にフェイスダウンすることにより、処理回路チップ20と各端子とを電気的に接続する。
(6)前述の各実施形態では、この発明を磁気センサ装置に適用した場合を説明したが、磁気センサ装置に限定されるものではなく、出力特性を調整する回路を有するセンサ装置であれば、種類は限定されない。例えば、加速度センサ、圧力センサ、温度センサ、湿度センサ、光センサ、画像センサなどにも適用可能である。
1・・センサ装置、10・・センサチップ、20・・処理回路チップ、
21・・オフセット調整回路、31・・電源端子、32・・グランド端子、
33・・出力端子、MR1〜MR4・・磁気抵抗素子、R1〜R4・・抵抗、
W1〜W9・・ボンディングワイヤ。
21・・オフセット調整回路、31・・電源端子、32・・グランド端子、
33・・出力端子、MR1〜MR4・・磁気抵抗素子、R1〜R4・・抵抗、
W1〜W9・・ボンディングワイヤ。
Claims (11)
- センシング部と、前記センシング部からの信号に対して所定の処理を行う処理回路と、前記処理回路の出力特性を調整するための調整回路とを有するセンサ部と、
前記センサ部へ電源を供給するための電源端子と、
前記センサ部を接地するためのグランド端子と、
前記処理回路の出力を取出すための出力端子と、を備え、
前記調整回路を構成する複数の回路素子を選択的に機能させることにより、前記処理回路の出力特性を調整可能なセンサ装置の製造方法であって、
前記複数の回路素子は、前記電源端子と接続する第1の選択肢と、前記グランド端子と接続する第2の選択肢と、前記電源端子およびグランド端子のいずれとも接続しない第3の選択肢のいずれかを選択可能に配置され、かつ、回路素子毎に選択した選択肢の組合せによって前記出力特性が変化するように構成された前記調整回路を用意し、
前記回路素子毎に前記第1ないし第3の選択肢を選択的に選択することにより、回路素子毎に前記電源端子およびグランド端子のいずれかと選択的に接続し、あるいは、前記電源端子およびグランド端子のいずれにも接続しないことを特徴とするセンサ装置の製造方法。 - 前記複数の回路素子の各一端が、前記電源端子と接続された電源線と前記グランド端子と接続されたグランド線とを接続するラインに接続された前記調整回路を用意し、
各回路素子の各他端に対して前記第1ないし第3の選択肢のいずれかを適用し、前記調整回路の特性を変えることを特徴とする請求項1に記載のセンサ装置の製造方法。 - 両端間に前記回路素子の他端が接続された接続線が各回路素子毎に配置されており、各接続線の両端がそれぞれ共通接続された前記調整回路を用意し、
所定の回路素子に対して前記第1の選択肢を選択する場合は、前記所定の回路素子の他端が接続された前記接続線の他端を切断し、前記第2の選択肢を選択する場合は前記接続線の一端を切断し、前記第3の選択肢を選択する場合は前記接続線の両端を切断し、
さらに、各接続線の一端の共通接続部分と前記電源端子とを接続し、各接続線の他端の共通接続部分と前記グランド端子とを接続することを特徴とする請求項2に記載のセンサ装置の製造方法。 - 半導体ウエハに前記センサ部を形成する工程と、
前記半導体ウエハに形成されたセンサ部における前記処理回路の出力特性を測定する工程とを有し、
前記測定された出力特性に基づき、前記各回路素子に対して前記第1ないし第3の選択肢のいずれを選択するかを決定する工程と、
ワイヤボンディングを行うためのコンピュータプログラムに前記決定の内容をプログラミングする工程と、を有し、
前記プログラミングされたコンピュータプログラムをコンピュータが実行するコンピュータ制御により、前記第1および第2の選択肢における前記接続を前記ワイヤボンディングによって行うことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のセンサ装置の製造方法。 - 半導体ウエハに前記センサ部を形成する工程と、
前記半導体ウエハに形成されたセンサ部における前記処理回路の出力特性を測定する工程とを有し、
前記測定された出力特性に基づき、前記複数の接続線のそれぞれについて一端および両端の一方または両方を切断するかを決定する工程と、
前記各切断を行うためのコンピュータプログラムに前記決定の内容をプログラミングする工程と、
前記プログラミングされたコンピュータプログラムをコンピュータが実行するコンピュータ制御により、前記各切断を行う工程と、
各接続線の一端の共通接続部分と前記電源端子との接続および各接続線の他端の共通接続部分と前記グランド端子との接続を、それぞれワイヤボンディングによって行う工程と、
を有することを特徴とする請求項3に記載のセンサ装置の製造方法。 - ワイヤボンディングによって前記センシング部と前記処理回路とを接続することを特徴とする請求項4または請求項5に記載のセンサ装置の製造方法。
- 前記回路素子は抵抗素子であることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか1つに記載のセンサ装置の製造方法。
- 前記抵抗素子をトリミングすることにより、前記抵抗素子の抵抗値を調整する工程を有することを特徴とする請求項7に記載のセンサ装置の製造方法。
- センシング部と、前記センシング部からの信号に対して所定の処理を行う処理回路と、前記処理回路の出力特性を調整するための調整回路とを有するセンサ部と、
前記センサ部へ電源を供給するための電源端子と、
前記センサ部を接地するためのグランド端子と、
前記処理回路の出力を取出すための出力端子と、を備え、
前記調整回路を構成する複数の回路素子を選択的に機能させることにより、前記処理回路の出力特性を調整可能なセンサ装置であって、
前記複数の回路素子は、前記電源端子と接続する第1の選択肢と、前記グランド端子と接続する第2の選択肢と、前記電源端子およびグランド端子のいずれとも接続しない第3の選択肢のいずれかを選択可能に配置され、かつ、回路素子毎に選択した選択肢の組合せによって前記出力特性が変化するように構成されており、
回路素子毎に前記電源端子およびグランド端子のいずれかと選択的に接続され、あるいは、前記電源端子およびグランド端子のいずれにも接続されていないことを特徴とするセンサ装置。 - ワイヤボンディングによって前記センシング部と前記処理回路とが接続されており、かつ、前記第1の選択肢が選択された回路素子は、ワイヤボンディングによって前記電源端子と接続されており、前記第2の選択肢が選択された回路素子は、ワイヤボンディングによって前記グランド端子と接続されてなることを特徴とする請求項9に記載のセンサ装置。
- 前記センサ部はハウジングに収容されており、かつ、前記出力特性の調整を行うための部分が前記ハウジングから突出していないことを特徴とする請求項9または請求項10に記載のセンサ装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008121001A JP2009270905A (ja) | 2008-05-07 | 2008-05-07 | センサ装置およびその製造方法 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20160305974A1 (en) * | 2013-10-25 | 2016-10-20 | Imt Partnership | Automotive sensor active temperature control and temperature fault monitoring |
CN115855365A (zh) * | 2022-12-08 | 2023-03-28 | 中国船舶集团有限公司第七一一研究所 | 光纤压力传感器调理*** |
-
2008
- 2008-05-07 JP JP2008121001A patent/JP2009270905A/ja active Pending
Cited By (2)
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