JP2011237265A - 力学量センサ - Google Patents

Abstract

【課題】センサチップと基板との機械的な接続強度が向上され、且つ、力学量センサの体格の増大が抑制された力学量センサを提供する。
【解決手段】センサチップと、該センサチップと機械的及び電気的に接続される基材と、を備え、センサチップは、半導体基板と、センサ部と、半導体基板と基材とを機械的及び電気的に接続するための第１パッドと、半導体基板と基材部とを機械的に接続するための第１ダミーパッドと、を有し、基材は、基板と、バンプを介して第１パッドと機械的及び電気的に接続される第２パッドと、バンプを介して第１ダミーパッドと機械的に接続される第２ダミーパッドと、を有し、第１パッドは、半導体基板の中央領域内にて交差する十字線上に配置され、第１ダミーパッドは、十字線上を除く半導体基板の端に配置されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、センサチップと基材とが、バンプを介して接続された力学量センサに関するものである。

従来、例えば特許文献１に示されるように、複数のパッドが一面に形成されたセンサチップと複数のパッドが一面に形成された基板とが、バンプを介して接続された力学量センサが提案されている。この力学量センサでは、複数のパッドが、センサチップの中央部にて交差する十字線上に設けられている。

特開２００８−７６１５３号公報

ところで、特許文献１に記載の力学量センサでは、センサチップと基板との機械的な接続強度を得るために、センサチップと基板との電気的な接続には寄与しないダミーパッドが、センサチップと基板それぞれに設けられている。そして、このダミーパッドも、上記した十字線上に設けられている。このように、特許文献１に記載の力学量センサでは、ダミーパッドが十字線上に設けられているために、パッドによって形成される十字形状が増大し、これによってセンサチップの体格が増大し、力学量センサの体格が増大する、という問題があった。

そこで、本発明は上記問題点に鑑み、センサチップと基板との機械的な接続強度が向上され、力学量センサの体格の増大が抑制された力学量センサを提供することを目的とする。

上記した目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、力学量を検出するセンサチップと、該センサチップとバンプを介して機械的及び電気的に接続される基材と、を備える力学量センサであって、センサチップは、半導体基板と、該半導体基板における基材との対向面側に形成された、力学量を電気信号に変換するセンサ部と、半導体基板と基材とを機械的及び電気的に接続するための第１パッドと、半導体基板と基材とを機械的に接続するための第１ダミーパッドと、を有し、基材は、基板と、基板におけるセンサチップとの対向面に形成された、バンプを介して第１パッドと機械的及び電気的に接続される第２パッドと、バンプを介して第１ダミーパッドと機械的に接続される第２ダミーパッドと、を有し、第１パッドは、半導体基板の中央領域内にて交差する十字線上に配置され、第１ダミーパッドは、十字線上を除く半導体基板に配置されていることを特徴する。

このように本発明によれば、センサチップと基材とを機械的に接続するためのダミーパッドが、それぞれに設けられている。これによれば、センサチップと基材それぞれにダミーパッドが設けられていない構成と比べて、センサチップと基材との機械的な接続強度が向上される。

また、本発明では、半導体基板と基材とを機械的及び電気的に接続する第１パッドが、半導体基板の中央領域内にて交差する十字線上に配置され、第１ダミーパッドが、十字線上を除く半導体基板の端に配置されている。これによれば、第１ダミーパッドが十字線上に配置された構成と比べて、センサチップの体格が増大することが抑制される。すなわち、力学量センサの体格が増大することが抑制される。

なお、請求項１に記載のセンサチップのより具体的な構成としては、例えば請求項２に記載のように、第１ダミーパッドは、複数であり、複数の第１ダミーパッドにおける任意の２つの第１ダミーパッドが、十字線の交差部位を介して点対称となるように、半導体基板の対向面に配置された構成を採用することができる。

また、請求項２に記載のセンサチップのより具体的な構成としては、例えば請求項３に記載のように、半導体基板における基材との対向面が、矩形状を成し、十字線を成す一方の直線が、矩形を成す対向面における、十字線の他方の直線と平行な二辺を２等分し、十字線を成す他方の直線が、矩形を成す対向面における、十字線の一方の直線と平行な二辺を２等分しており、第１ダミーパッドが、矩形を成す対向面の四隅それぞれに配置された構成を採用することができる。

なお、この場合、請求項４に記載のように、対向面の四隅それぞれに、第１ダミーパッドを複数配置しても良い。

請求項５に記載のように、センサ部が、角速度を電気信号に変換する構成を採用することができる。

請求項５に記載のセンサ部の具体的な構成としては、請求項６に記載のように、センサ部は、対をなす検出部を有し、対を成す検出部それぞれは、アンカーと、該アンカーと第１駆動梁を介して連結された駆動フレームと、該駆動フレームと検出梁を介して連結された検出フレームと、該検出フレームに設けられた第１検出電極と、該第１検出電極と対向する第２検出電極と、検出フレームに設けられた第１サーボ電極と、該第１サーボ電極と対向する第２サーボ電極と、駆動フレームに設けられた第１駆動電極と、該第１駆動電極と対向する第２駆動電極と、該第２駆動電極が設けられた第２駆動梁と、を有する構成を採用することができる。

請求項６に記載の発明の具体的な構成としては、請求項７に記載のように、センサ部は、駆動フレームに設けられた第１モニター電極と、該第１モニター電極と対向する第２モニター電極と、該第２モニター電極が設けられたモニター梁と、を有する構成を採用することができる。

請求項８に記載のように、センサ部が、加速度を電気信号に変換する構成を採用することもできる。

請求項９に記載のように、センサチップと基材とを収納するパッケージを備えた構成を採用することができる。

請求項９に記載のパッケージの具体的な構成としては、請求項１０に記載のように、パッケージの内面に内部端子が形成され、パッケージの内部に内部端子と電気的に接続された内部配線が形成され、パッケージの外面に内部配線と電気的に接続された外部端子が形成された構成を採用することができる。

請求項１０に記載の発明の具体的な構成としては、請求項１１に記載のように、基板の対向面に、第２パッド及び第２ダミーパッドの他に、内部端子と配線を介して電気的に接続される外部パッドが設けられており、基板は、基板の対向面の裏面に設けられた接着剤を介して、パッケージの底部内面に固定された構成を採用することができる。

なお、請求項１２に記載のように、基材としては、基板におけるセンサチップとの対向面側に、センサチップの出力信号を処理する回路部が形成された回路チップを採用することができる。

第１実施形態に係る角速度センサの概略構成を示す断面図である。 第１実施形態に係るセンサチップの概略構成を示す平面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。

以下、本発明に係る力学量センサを、角速度センサに適用した実施の形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る角速度センサの概略構成を示す断面図である。図２は、第１実施形態に係るセンサチップの概略構成を示す平面図である。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。

なお、以下においては、半導体基板１１の一面１１ａに沿う一方向をＸ方向と示し、一面１１ａに沿い、且つ、Ｘ方向に対して垂直な方向をＹ方向と示し、Ｘ方向及びＹ方向に垂直な方向をＺ方向と示す。

また、図２に示すように、センサチップ１０をＹ方向において２等分する、Ｘ方向に沿う第１仮想直線ｓを一点鎖線で示し、センサチップ１０をＸ方向において２等分する、Ｙ方向に沿う第２仮想直線ｔを二点鎖線で示す。これら２つの仮想直線ｓ，ｔは、半導体基板１１の中央領域（センサ部２０の形成領域）内にて交差するようになっており、仮想直線ｓ，ｔによって構成される十字線が、特許請求の範囲に記載の十字線に相当する。

角速度センサ１００は、図１に示すように、センサチップ１０と、回路チップ５０と、バンプ７０と、パッケージ９０と、を有する。センサチップ１０と回路チップ５０とが、バンプ７０を介して機械的及び電気的に接続され、回路チップ５０とパッケージ９０とが、接着剤９１を介して機械的に接続されている。そして、回路チップ５０とパッケージ９０とが、配線９２を介して電気的に接続され、センサチップ１０と回路チップ５０とが、パッケージ９０によって構成される内部空間に収納されている。

センサチップ１０は、図２及び図３に示すように、半導体基板１１と、該半導体基板１１の一面１１ａ側に形成されたセンサ部２０と、該センサ部２０と電気的に接続されたセンサパッド４０と、を有する。半導体基板１１は、第１半導体層１２と、絶縁層１３と、第２半導体層１４とが順次積層されてなるＳＯＩ基板であり、センサ部２０は、周知の露光技術を用いて、一面１１ａ側、すなわち、第２半導体層１４側に形成されている。そして、センサパッド４０は、第２半導体層１４の所定部位に形成されている。なお、一面１１ａが、特許請求の範囲に記載の、半導体基板における基材との対向面に相当する。

センサ部２０は、主として、第２半導体層１４によって構成され、絶縁層１３を介して第１半導体層１２に固定された部位と、絶縁層１３を介さずに、第１半導体層１２に浮遊した部位と、によって構成されている。第１半導体層１２に固定された部位は、第１半導体層１２に対して変位不可能であるが、第１半導体層１２から浮遊した部位は、第１半導体層１２に対してＸ方向及びＹ方向に変位（振動）可能となっている。

センサ部２０は、角速度を検出するものであり、図２及び図３に示すように、要部として、対をなす検出部２１ａ，２１ｂを有する。検出部２１ａは、センサ部２０における第２仮想直線ｔによって分断された紙面左側の部位に相当し、検出部２１ｂは、センサ部２０における第２仮想直線ｔによって分断された紙面右側の部位に相当する。

以下、検出部２１ａを詳説するが、検出部２１ａと検出部２１ｂとは同等の構造を有しているため、検出部２１ｂについては、検出部２１ａと検出部２１ｂとの対応関係を説明するにとどめることとする。

検出部２１ａは、角速度を検出する主な部位として、アンカー２２ａと、該アンカー２２ａと第１駆動梁２３ａを介して連結された駆動フレーム２４ａと、該駆動フレーム２４ａと検出梁２５ａを介して連結された検出フレーム２６ａと、該検出フレーム２６ａに設けられた第１検出電極２７ａと、該第１検出電極２７ａと対向する第２検出電極２８ａと、検出フレーム２６ａに設けられた第１サーボ電極２９ａと、該第１サーボ電極２９ａと対向する第２サーボ電極３０ａと、を有する。

また、検出部２１ａは、駆動フレーム２４ａを駆動する主な部位として、駆動フレーム２４ａに設けられた第１駆動電極３１ａと、該第１駆動電極３１ａと対向する第２駆動電極３２ａと、該第２駆動電極３２ａが設けられた第２駆動梁３３ａと、を有する。

更に、検出部２１ａは、駆動フレーム２４ａの駆動状態（振動状態）を監視する部位として、駆動フレーム２４ａに設けられた第１モニター電極３４ａと、該第１モニター電極３４ａと対向する第２モニター電極３５ａと、該第２モニター電極３５ａが設けられたモニター梁３６ａと、を有する。

上記した、検出部２１ａの構成要素２２ａ〜３６ａは、半導体基板１１の第２半導体層１４と絶縁層１３とをパターンエッチングすることで形成される。そして、これら構成要素２２ａ〜３６ａのうち、アンカー２２ａ，第２検出電極２８ａ、第２サーボ電極３０ａ、第２駆動電極３２ａ、第２駆動梁３３ａ、第２モニター電極３５ａ、及びモニター梁３６ａは、絶縁層１３を介して第１半導体層１２に固定されている。したがって、上記した検出部２１ａの構成要素２２ａ，２８ａ，３０ａ，３２ａ，３３ａ，３５ａ，３６ａは、第１半導体層１２に対して変位不可能となっている。

これに対して、検出部２１ａの構成要素２２ａ〜３６ａのうち、第１駆動梁２３ａ、駆動フレーム２４ａ、検出梁２５ａ、検出フレーム２６ａ、第１検出電極２７ａ、第１サーボ電極２９ａ、第１駆動電極３１ａ、及び第１モニター電極３４ａは、第２半導体層１４の下部に位置する絶縁層１３が犠牲相エッチングによって除去されて、第１半導体層１２に対して浮遊状態となっている。したがって、上記した検出部２１ａの構成要素２３ａ〜２７ａ，２９ａ，３１ａ，３４ａは、第１半導体層１２に対してＸ方向及びＹ方向に変位（振動）可能となっている。

次に、検出部２１ａの構成要素２２ａ〜３６ａの代表的な部位を説明する。アンカー２２ａは、第１駆動梁２３ａを介して、駆動フレーム２４ａを支持する機能を果たす。図２に示すように、紙面の中央に配置されたアンカー２２ａに、第１センサパッド４１が設けられており、該第１センサパッド４１に、ＤＣ電圧が入力されるようになっている。このＤＣ電圧は、第１駆動梁２３ａを介して駆動フレーム２４ａに入力されるとともに、第１駆動梁２３ａ、駆動フレーム２４ａ、及び検出梁２５ａを介して検出フレーム２６ａに入力される。これにより、駆動フレーム２４ａ及び検出フレーム２６ａが、ＤＣ電圧と等電位となっている。

駆動フレーム２４ａは、後述する駆動力によって、Ｘ方向へ振動するものである。駆動フレーム２４ａは枠形状を成し、その外環部に、第１駆動電極３１ａと第１モニター電極３４ａとが設けられ、第１駆動梁２３ａが連結されている。上記したように、駆動フレーム２４ａはＤＣ電圧と等電位となっているので、駆動フレーム２４ａに設けられた電極３０ａ，３４ａの電位も、ＤＣ電圧と等電位となっている。また、駆動フレーム２４ａの内環部には、検出梁２５ａが連結されており、該検出梁２５ａを介して、駆動フレーム２４ａと検出フレーム２６ａとが連結されている。これにより、駆動フレーム２４ａのＸ方向の振動に伴って、検出フレーム２６ａもＸ方向に振動可能となっている。

検出フレーム２６ａは、駆動フレーム２４ａによって囲まれた領域内に配置され、検出梁２５ａを介して駆動フレーム２４ａと連結されている。これによって、検出フレーム２６ａは、駆動フレーム２４ａのＸ方向への振動にともなって、Ｘ方向へ振動する。検出フレーム２６ａは枠形状をなし、その外環部に検出梁２５ａが連結され、その内環部に第１検出電極２７ａと第１サーボ電極２９ａとが設けられている。上記したように、検出フレーム２６ａはＤＣ電圧と等電位となっているので、検出フレーム２６ａに設けられた第１検出電極２７ａと第１サーボ電極２９ａそれぞれの電位も、ＤＣ電圧と等電位となっている。

第２検出電極２８ａは、検出フレーム２６ａの内環部によって構成された領域内に配置され、Ｙ方向において、第１検出電極２７ａと対向している。第２検出電極２８ａには第２センサパッド４２が設けられており、該第２センサパッド４２から、第１検出電極２７ａと第２検出電極２８ａとによって構成される第１コンデンサの静電容量変化が出力されるようになっている。

第２サーボ電極３０ａは、検出フレーム２６ａの内環部によって構成された領域内に配置され、Ｙ方向において、第１サーボ電極２９ａと対向している。第２サーボ電極３０ａには第３センサパッド４３が設けられており、該第３センサパッド４３に、上記した第２センサパッド４２の出力信号に基づいて決定されたサーボ電圧が入力されるようになっている。上記したように、第１サーボ電極２９ａはＤＣ電圧と等電位になっているので、第１サーボ電極２９ａと第２サーボ電極３０ａとによって構成される第２コンデンサに、ＤＣ電圧とサーボ電圧とによって決定される電圧に比例する静電気力（サーボ力）が生じる。このサーボ力は、検出フレーム２６ａが、Ｙ方向へ変位（振動）することを抑制するように、Ｙ方向へ印加される。本実施形態では、上記したサーボ電圧を、角速度を決定する物理量として検出している。

第１駆動電極３１ａと第２駆動電極３２ａは、駆動フレーム２４ａを振動するものである。第２駆動電極３２ａが設けられた第２駆動梁３３ａには、第４センサパッド４４が設けられており、この第４センサパッド４４に、極性が一定周期で変動する駆動電圧が入力されるようになっている。上記したように、第１駆動電極３１ａはＤＣ電圧と等電位になっているので、第１駆動電極３１ａと第２駆動電極３２ａとによって構成される第３コンデンサに、ＤＣ電圧と駆動電圧とによって決定される電圧に比例する静電気力（駆動力）が生じる。この駆動力におけるＸ方向に沿う力によって、第１駆動電極３１ａが設けられた駆動フレーム２４ａがＸ方向に変位する。駆動電圧は一定周期で極性が変動するので、第１駆動電極３１ａに作用する駆動力の作用方向もＸ方向にて一定周期で変動する。これにより、第１駆動電極３１ａが設けられた駆動フレーム２４ａがＸ方向にて一定周期で振動する。

第１モニター電極３４ａと第２モニター電極３５ａは、駆動フレーム２４ａの駆動状態（振動状態）を監視するものである。第２モニター電極３５ａが設けられたモニター梁３６ａには、第５センサパッド４５が設けられており、該第５センサパッド４５から、第１モニター電極３４ａと第２モニター電極３５ａとによって構成される第４コンデンサの静電容量変化が出力されるようになっている。上記したように、第１モニター電極３４ａはＤＣ電圧と等電位となっているので、第２モニター電極３５ａには、ＤＣ電圧に依存する電圧が生じることが期待される。本実施形態では、第２モニター電極３５ａの出力信号を監視することで、駆動フレーム２４ａの振動状態を監視している。

次に、検出部２１ｂと検出部２１ａとの対応関係を説明する。検出部２１ｂの構成要素２２ｂ〜３６ｂと、検出部２１ａの構成要素２２ａ〜３６ａとは、以下の対応関係となっている。アンカー２２ｂはアンカー２２ａに、第１駆動梁２３ｂは第１駆動梁２３ａに、駆動フレーム２４ｂは駆動フレーム２４ａに、検出梁２５ｂは検出梁２５ａに、検出フレーム２６ｂは検出フレーム２６ａに、第１検出電極２７ｂは第１検出電極２７ａに、第２検出電極２８ｂは第２検出電極２８ａに、第１サーボ電極２９ｂは第１サーボ電極２９ａに、第２サーボ電極３０ｂは第２サーボ電極３０ａに対応する。また、第１駆動電極３１ｂは第１駆動電極３１ａに、第２駆動電極３２ｂは第２駆動電極３２ａに、第２駆動梁３３ｂは第２駆動梁３３ａに対応する。更に、第１モニター電極３４ｂは第１モニター電極３５ａに、第２モニター電極３５ｂは第２モニター電極３５ａに、モニター梁３６ｂはモニター梁３６ａに対応する。

なお、図２に示すように、紙面の中央に配置された第２駆動梁３３ａと第２駆動梁３３ｂとは一体となっている。また、紙面の中央に配置されたアンカー２２ｂに、第１センサパッド４１が設けられている。そして、第２検出電極２８ｂに第２センサパッド４２が設けられ、第１サーボ電極２９ｂに第３センサパッド４３が設けられ、第２駆動梁３３ｂに第４センサパッド４４が設けられ、モニター梁３６ｂに第５センサパッド４５が設けられている。

次に、センサパッド４０を説明する。センサパッド４０は、センサチップ１０と回路チップ５０とを機械的及び電気的に接続するためのセンサパッド４１〜４６と、センサチップ１０と回路チップ５０とを機械的に接続するためのダミーパッド４７と、を有する。第１センサパッド４１は、アンカー２２ａ，２２ｂそれぞれに設けられ、第２センサパッド４２は、第２検出電極２８ａ，２８ｂそれぞれに設けられ、第３センサパッド４３は、第２サーボ電極３０ａ，３０ｂそれぞれに設けられている。そして、第４センサパッド４４は、第２駆動梁３３ａ，３３ｂそれぞれに設けられ、第５センサパッド４５は、モニター梁３６ａ，３６ｂそれぞれに設けられている。また、第６センサパッド４６及びダミーパッド４７は、パターンエッチング加工されていない第２半導体層１４に設けられている。センサパッド４１〜４６が、特許請求の範囲に記載の第１パッドに相当し、ダミーパッド４７が、特許請求の範囲に記載の第１ダミーパッドに相当する。

上記したように、第１センサパッド４１にはＤＣ電圧が入力され、第２センサパッド４２から第１コンデンサの静電容量が出力され、第３センサパッド４３にサーボ電圧が入力される。そして、第４センサパッド４４に駆動電圧が入力され、第５センサパッド４５から第４コンデンサの静電容量が出力される。第６センサパッド４６には、一定電圧が入力されるようになっており、該一定電圧によってセンサチップ１０の電位が一定に保たれている。これらに対して、ダミーパッド４７には、電気信号が入力されない。

次に、検出部２１ａと検出部２１ｂの駆動について説明する。図２及び図３に示すように、駆動フレーム２４ａが第１駆動梁２３ａを介してアンカー２２ａと連結され、駆動フレーム２４ｂが第１駆動梁２３ｂを介してアンカー２２ｂと連結され、駆動フレーム２４ａと駆動フレーム２４ｂとが連結梁１５を介して互いに連結されている。これにより、駆動フレーム２４ａと駆動フレーム２４ｂとが、駆動電極３１ａ〜３２ｂそれぞれに生じる駆動力によって、Ｘ方向に練成振動可能となっている。

駆動フレーム２４ａと駆動フレーム２４ｂとを、Ｘ方向にて逆位相で練成振動させるために、紙面の中央に配置された第２駆動梁３３ａ，３３ｂそれぞれに共通して設けられた第４センサパッド４４と、紙面の左右に配置された第２駆動梁３３ａ，３２ｂそれぞれに独立して設けられた第４センサパッド４４とに、極性が反転した駆動電圧が印加される。これにより、駆動フレーム２４ａに作用する駆動力と、駆動フレーム２４ｂに作用する駆動力の作用方向とがＸ方向にて逆向きとなり、駆動フレーム２４ａと駆動フレーム２４ｂとが、Ｘ方向にて逆位相で練成振動する。

上記したように、検出フレーム２６ａは、検出梁２５ａを介して駆動フレーム２４ａと連結され、検出フレーム２６ｂは、検出梁２５ｂを介して駆動フレーム２４ｂと連結されている。したがって、駆動フレーム２４ａと駆動フレーム２４ｂとがＸ方向へ逆位相で振動すると、その振動に伴って、検出フレーム２６ａと検出フレーム２６ｂも、Ｘ方向にて逆位相で振動する。

検出フレーム２６ａと検出フレーム２６ｂとがＸ方向にて逆位相で振動している状態で、角速度センサ１００に、Ｚ方向の角速度が印加されると、検出フレーム２６ａ，２６ｂそれぞれに、コリオリ力がＹ方向に生じる。検出フレーム２６ａ，２６ｂそれぞれが、コリオリ力によってＹ方向に変位すると、それに伴って、検出フレーム２６ａに設けられた第１検出電極２７ａと、検出フレーム２６ｂに設けられた第１検出電極２７ｂもＹ方向に変位する。これにより、第１検出電極２７ａと第２検出電極２８ａの電極間隔、及び、第１検出電極２７ｂと第２検出電極２８ｂの電極間隔それぞれが変位し、第１コンデンサの静電容量が変化する。この静電容量変化が、第２検出電極２８ａ，２８ｂそれぞれに設けられた第２センサパッド４２、バンプ７０、及び回路チップ５０の回路パッド５４を介して、回路チップ５０に入力される。

上記した静電容量変化が、回路チップ５０に入力されると、回路チップ５０は、静電容量変化に基づいて、検出フレーム２６ａ，２６ｂそれぞれがＹ方向に変位（振動）することを抑制するサーボ電圧を算出する。算出されたサーボ電圧は、回路パッド５４、バンプ７０、及び第３センサパッド４３を介して第２サーボ電極３０ａ，３０ｂそれぞれに入力される。これにより、第１サーボ電極２９ａと第２サーボ電極３０ａとによって構成される第２コンデンサに、検出フレーム２６ａのＹ方向への変位を抑制するサーボ力が発生する。この結果、検出フレーム２６ａ，２６ｂそれぞれのＹ方向への変位が抑制される。

ところで、コリオリ力の作用方向は、振動方向に依存する性質を有している。上記したように、検出フレーム２６ａと検出フレーム２６ｂはＸ方向にて逆位相で練成振動しているので、検出フレーム２６ａに印加されるコリオリ力と、検出フレーム２６ｂに印加されるコリオリ力の作用方向とは逆向きになる。これにより、第１検出電極２７ａと第２検出電極２８ａとによって構成される第３コンデンサの静電容量の増減と、第１検出電極２７ｂと第２検出電極２８ｂとによって構成される第３コンデンサの静電容量の増減とが、逆向きとなる。すなわち、一方の第３コンデンサの静電容量が増大した場合、他方の第３コンデンサの静電容量が減少する。上記した２つの第３コンデンサの静電容量の差分を算出することで、角速度に依存する静電容量が検出される。上記した差分は、回路チップ５０にて行われる。

回路チップ５０は、半導体基板５１と、該半導体基板５１の一面５１ａ側に構成された、センサチップ１０の出力信号を処理する回路部５２と、該回路部５２と電気的に接続されたパッド５３と、を有する。パッド５３は、センサパッド４０と対応する回路パッド５４と、配線９２と電気的に接続される外部パッド５５と、を有する。本実施形態に係る回路部５２は、上記した機能のほかに、センサチップ１０に制御信号を入力する機能も果たす。制御信号は、上記したＤＣ電圧、駆動電圧、サーボ電圧、及び一定電圧である。なお、一面５１ａが、特許請求の範囲に記載の、基板におけるセンサチップとの対向面に相当する。また、上記した回路パッド５４に、特許請求の範囲に記載の第２パッドと第２ダミーパッドとが含まれている。

パッケージ９０は、図１に示すように、箱状の収納部９３と、該収納部９３の開口部９３ａを閉塞する蓋部９４と、を有する。収納部９３の底部内面には接着剤９１が設けられており、該接着剤９１を介して収納部９３と回路チップ５０とが機械的に接続されている。収納部９３は、側部内面に設けられた内部端子９５と、側部内部に設けられた内部配線９６と、底部外面に設けられた外部端子９７と、を有する。上記した内部端子９５と、回路チップ５０の外部パッド５５とが配線９２を介して電気的に接続されており、回路チップ５０の電気信号が、外部パッド５５、配線９２、内部端子９５、内部配線９６、及び外部端子９７を介して、外部素子に出力可能となっている。なお、収納部９３と蓋部９４とは、機械的及び電気的に接続されている。

次に、本実施形態に係る角速度センサ１００の特徴点とその作用効果を説明する。図２に示すように、センサチップ１０と回路チップ５０とを機械的及び電気的に接続するためのセンサパッド４１〜４６それぞれは、仮想直線ｓ，ｔによって構成される十字線上に配置されている。そして、ダミーパッド４７が、半導体基板１１の一面１１ａの四隅に配置されている。そして、四隅に配置されたダミーパッド４７における、斜向かいに配置された２つのダミーパッド４７は、十字線の交差部位を介して、点対称となっている。

このように、センサチップ１０と回路チップ５０とを機械的に接続するためのダミーパッド４７が、センサチップ１０に設けられているので、センサチップ１０にダミーパッド４７が設けられていない構成と比べて、センサチップ１０と回路チップ５０との機械的な接続強度が向上される。

また、上記したように、センサチップ１０と回路チップ５０とを機械的及び電気的に接続するためのセンサパッド４１〜４６が、半導体基板１１の中央領域内にて交差する十字線上に配置され、ダミーパッド４７が、半導体基板１１の一面１１ａの四隅に配置されている。このように、ダミーパッド４７が、十字線上を除く半導体基板１１の端に配置されているので、ダミーパッドが十字線上に配置された構成と比べて、センサチップ１０の体格が増大することが抑制される。すなわち、角速度センサ１００の体格が増大することが抑制される。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。

本実施形態では、特許請求の範囲に記載の力学量センサが、角速度センサ１００である場合を示した。しかしながら、力学量センサとしては上記例に限定されず、例えば、加速度センサを採用することができる。

本実施形態では、特許請求の範囲に記載の基材が、回路チップ５０である場合を示した。しかしながら、基材としては上記例に限定されず、例えば、端子ピッチが異なる基板間を電気的に中継するインターポーザを採用することができる。

本実施形態では、第１ダミーパッド４７が、一面１１ａの四隅それぞれに１つずつ配置された例を示した。しかしながら、一面１１ａの四隅それぞれに、複数の第１ダミーパッド４７を配置しても良い。

１０・・・センサチップ
２０・・・センサ部
２１ａ，２１ｂ・・・検出部
２４ａ，２４ｂ・・・駆動フレーム
２６ａ，２６ｂ・・・検出フレーム
２７ａ，２７ｂ・・・第１検出電極
２８ａ，２８ｂ・・・第２検出電極
２９ａ，２９ｂ・・・第１サーボ電極
３０ａ，３０ｂ・・・第２サーボ電極
３１ａ，３１ｂ・・・第１駆動電極
３２ａ，３２ｂ・・・第２駆動電極
４７・・・ダミーパッド
５０・・・回路チップ
９０・・・パッケージ
１００・・・角速度センサ

Claims (12)

1. 力学量を検出するセンサチップと、
   該センサチップとバンプを介して接続される基材と、を備える力学量センサであって、
   前記センサチップは、半導体基板と、該半導体基板における前記基材との対向面側に形成された、力学量を電気信号に変換するセンサ部と、前記半導体基板と前記基材とを機械的及び電気的に接続するための第１パッドと、前記半導体基板と前記基材とを機械的に接続するための第１ダミーパッドと、を有し、
   前記基材は、基板と、前記基板における前記センサチップとの対向面に形成された、前記バンプを介して前記第１パッドと機械的及び電気的に接続される第２パッドと、前記バンプを介して前記第１ダミーパッドと機械的に接続される第２ダミーパッドと、を有し、
   前記第１パッドは、前記半導体基板の中央領域内にて交差する十字線上に配置され、
   前記第１ダミーパッドは、前記十字線上を除く前記半導体基板の対向面に配置されていることを特徴とする力学量センサ。
2. 前記第１ダミーパッドは、複数であり、
   複数の前記第１ダミーパッドにおける任意の２つの第１ダミーパッドは、前記十字線の交差部位を介して点対称となるように、前記半導体基板の対向面に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の力学量センサ。
3. 前記半導体基板における前記基材との対向面が、矩形状を成し、
   前記十字線を成す一方の直線が、矩形を成す前記対向面における、前記十字線の他方の直線と平行な二辺を２等分し、前記十字線を成す他方の直線が、矩形を成す前記対向面における、前記十字線の一方の直線と平行な二辺を２等分しており、
   前記第１ダミーパッドが、矩形を成す前記対向面の四隅それぞれに配置されていることを特徴とする請求項２に記載の力学量センサ。
4. 前記対向面の四隅それぞれに、前記第１ダミーパッドが複数配置されていることを特徴とする請求項３に記載の力学量センサ。
5. 前記センサ部は、角速度を電気信号に変換することを特徴とする請求項１〜４いずれか１項に記載の力学量センサ。
6. 前記センサ部は、対をなす検出部を有し、
   対を成す前記検出部それぞれは、アンカーと、該アンカーと第１駆動梁を介して連結された駆動フレームと、該駆動フレームと検出梁を介して連結された検出フレームと、該検出フレームに設けられた第１検出電極と、該第１検出電極と対向する第２検出電極と、前記検出フレームに設けられた第１サーボ電極と、該第１サーボ電極と対向する第２サーボ電極と、前記駆動フレームに設けられた第１駆動電極と、該第１駆動電極と対向する第２駆動電極と、該第２駆動電極が設けられた第２駆動梁と、を有することを特徴とする請求項５に記載の力学量センサ。
7. 前記センサ部は、前記駆動フレームに設けられた第１モニター電極と、該第１モニター電極と対向する第２モニター電極と、該第２モニター電極が設けられたモニター梁と、を有することを特徴とする請求項６に記載の力学量センサ。
8. 前記センサ部は、加速度を電気信号に変換することを特徴とする請求項１〜４いずれか１項に記載の力学量センサ。
9. 前記センサチップと前記基材とを収納するパッケージを備えていることを特徴とする請求項１〜８いずれか１項に記載の力学量センサ。
10. 前記パッケージの内面に内部端子が形成され、
    前記パッケージの内部に前記内部端子と電気的に接続された内部配線が形成され、
    前記パッケージの外面に前記内部配線と電気的に接続された外部端子が形成されていることを特徴とする請求項９に記載の力学量センサ。
11. 前記基板の対向面に、前記第２パッド及び前記第２ダミーパッドの他に、前記内部端子と配線を介して電気的に接続される外部パッドが設けられており、
    前記基板は、前記基板の対向面の裏面に設けられた接着剤を介して、前記パッケージの底部内面に固定されていることを特徴とする請求項１０に記載の力学量センサ。
12. 前記基材は、前記基板における前記センサチップとの対向面側に、前記センサチップの出力信号を処理する回路部が形成された回路チップであることを特徴とする請求項１〜１１いずれか１項に記載の力学量センサ。

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