JP2012088194A

JP2012088194A - Capacitive physical quantity detection device

Info

Publication number: JP2012088194A
Application number: JP2010235592A
Authority: JP
Inventors: Toshikazu Itakura; 敏和板倉
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2010-10-20
Filing date: 2010-10-20
Publication date: 2012-05-10
Anticipated expiration: 2030-10-20
Also published as: JP5429133B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a capacitive physical quantity detection device capable of suppressing the deterioration of accuracy in detecting a physical quantity, which is caused by warpage.SOLUTION: A capacitive physical quantity detection device includes a sensor chip having: a capacitance part with a capacitance to be changed by the application of a physical amount; a processing part for processing the output signal of the capacitance part; and temperature detection parts for detecting a temperature. The temperature detection parts include: a first temperature detection element formed at a position where a center line, penetrating in the thickness direction of the sensor chip, passes the center of the sensor chip in the sensor chip; and a second temperature detection element formed at a position separated from the first temperature detection element by a prescribed distance. The capacitance part includes: a mobile electrode to be moved in a detection direction along an orthogonal direction; and a fixed electrode opposing to the mobile electrode in the detection direction. The processing part includes a correction circuit for calculating the warpage of the sensor chip, which is caused by heat, based on the output signal of the first temperature detection element and the output signal of the second temperature detection element, and correcting the output signal of the capacitance part on the basis of the calculated warpage.

Description

本発明は、物理量の印加によって静電容量が変化する容量部と、容量部の出力信号を処理する処理回路と、温度を検出する検温部と、を有するセンサ部を備えた容量式物理量検出装置に関するものである。 The present invention relates to a capacitance type physical quantity detection device including a sensor unit having a capacitance unit whose capacitance is changed by application of a physical quantity, a processing circuit that processes an output signal of the capacitance unit, and a temperature detection unit that detects temperature. It is about.

従来、例えば特許文献１に示されるように、物理量を検出するセンサチップと、該センサチップと積層して配置され、センサチップにより得られた信号に基づいて物理量を取得する回路チップと、センサチップの温度を検出するための温度センサと、を備える物理量センサ装置が提案されている。この物理量センサ装置では、センサチップと回路チップとが積層する方向において、回路チップの中央とセンサチップの中央とが並んでおり、温度センサが、回路チップの中央に設けられている（特許文献１の図１参照）。 Conventionally, for example, as disclosed in Patent Document 1, a sensor chip that detects a physical quantity, a circuit chip that is stacked on the sensor chip and acquires a physical quantity based on a signal obtained by the sensor chip, and a sensor chip There has been proposed a physical quantity sensor device including a temperature sensor for detecting the temperature of the sensor. In this physical quantity sensor device, the center of the circuit chip and the center of the sensor chip are aligned in the direction in which the sensor chip and the circuit chip are stacked, and the temperature sensor is provided at the center of the circuit chip (Patent Document 1). FIG. 1).

一般に、外部温度が上昇すると、物体は膨張し、反りが生じる。これは、物体の中央から端に向うにしたがって、その形状が外部温度によって変化し易いためである。これに対し、特許文献１では、センサチップの中央と重なる、回路チップの中央に温度センサが設けられている。これによれば、外部温度が上昇したとしても、中央では反りが生じ難いので、反りに起因する応力（以下、この応力を反り応力と示す）が、温度センサに印加され難くなる。特許文献１では、この反り応力の影響が低減された温度センサの出力信号に基づいて、センサチップ周囲の気体の粘性係数を算出し、算出した粘性係数に基づいて、物理量の補正を行っている。 In general, when the external temperature rises, the object expands and warps. This is because the shape of the object is likely to change depending on the external temperature from the center to the end of the object. On the other hand, in patent document 1, the temperature sensor is provided in the center of the circuit chip which overlaps with the center of a sensor chip. According to this, even if the external temperature rises, warping is unlikely to occur in the center, and therefore stress caused by warping (hereinafter, this stress is referred to as warping stress) is difficult to be applied to the temperature sensor. In Patent Document 1, the viscosity coefficient of the gas around the sensor chip is calculated based on the output signal of the temperature sensor in which the influence of the warping stress is reduced, and the physical quantity is corrected based on the calculated viscosity coefficient. .

特開２００５−２５７５０４号公報JP 2005-257504 A

上記したように、外部温度が上昇すると、物体は膨張し、反りが生じる。したがって、例えば、物理量を対向電極間の静電容量の変動に基づいて検出する場合、上記した反りによって、電極間の対向面積が変動し、これによって物理量の検出精度が低下する虞がある。 As described above, when the external temperature rises, the object expands and warps. Therefore, for example, when the physical quantity is detected based on the fluctuation of the capacitance between the counter electrodes, the facing area between the electrodes fluctuates due to the above-described warpage, which may reduce the detection accuracy of the physical quantity.

これに対し、特許文献１では、反りの影響が低減された温度を検出することで、粘性係数の補正を行うことはできるが、反りに起因する、電極間の対向面積の変動による物理量の検出精度の低下を抑制することができなかった。 On the other hand, in Patent Document 1, the viscosity coefficient can be corrected by detecting the temperature at which the influence of the warp is reduced, but the physical quantity is detected by the variation in the facing area between the electrodes due to the warp. The decrease in accuracy could not be suppressed.

そこで、本発明は上記問題点に鑑み、反りによる物理量の検出精度の低下を抑制することができる容量式物理量検出装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a capacitive physical quantity detection device that can suppress a decrease in physical quantity detection accuracy due to warping.

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、物理量の印加によって静電容量が変化する容量部と、該容量部の出力信号を処理する処理部と、温度を検出する検温部と、を有するセンサチップを備えた容量式物理量検出装置であって、検温部は、センサチップにおける、センサチップの中心を該センサチップの厚さ方向に貫く中心線が通過する位置に形成された第１検温素子と、中心線と直交する直交方向において、第１検温素子から所定距離離れた位置に形成された第２検温素子と、を有し、容量部は、直交方向に沿う検出方向に可動する可動電極と、該可動電極と検出方向にて対向する固定電極と、を有し、処理部は、第１検温素子の出力信号と第２検温素子の出力信号とに基づいて、熱によるセンサチップの反りを算出し、算出した反りに基づいて、容量部の出力信号を補正する補正回路を有することを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, the invention described in claim 1 includes a capacitance unit whose capacitance changes due to the application of a physical quantity, a processing unit that processes an output signal of the capacitance unit, and a temperature measurement that detects temperature. The temperature detecting unit is formed at a position where a center line passing through the center of the sensor chip in the thickness direction of the sensor chip passes through the sensor chip. The first temperature sensing element and a second temperature sensing element formed at a predetermined distance from the first temperature sensing element in an orthogonal direction orthogonal to the center line, and the capacitance portion is a detection direction along the orthogonal direction A movable electrode, and a fixed electrode facing the movable electrode in the detection direction, and the processing unit generates heat based on the output signal of the first temperature sensing element and the output signal of the second temperature sensing element. Calculate the warpage of the sensor chip due to Based on the calculated warp, characterized by having a correction circuit for correcting the output signal of the capacitor portion.

このように本発明によれば、センサチップの中心に第１検温素子が形成され、中心から所定距離離れた位置に第２検温素子が形成されている。これによれば、第１検温素子では、熱によるセンサチップの反りの影響が小さく、第２検温素子では、反りの影響が大きくなる。したがって、本発明に記載したように、補正回路にて、第１検温素子の出力信号と第２検温素子の出力信号とに基づいて、熱によるセンサチップの反り（固定電極と可動電極との対向面積の変動）を算出し、算出した反りに基づいて、容量部の出力信号を補正することができる。これにより、反りによる物理量の検出精度の低下が抑制される。 Thus, according to the present invention, the first temperature sensing element is formed at the center of the sensor chip, and the second temperature sensing element is formed at a position away from the center by a predetermined distance. According to this, in the 1st temperature sensing element, the influence of the curvature of a sensor chip by heat is small, and in the 2nd temperature sensing element, the influence of the curvature becomes large. Therefore, as described in the present invention, in the correction circuit, based on the output signal of the first temperature detection element and the output signal of the second temperature detection element, the warp of the sensor chip due to heat (opposition of the fixed electrode and the movable electrode) Area fluctuation), and the output signal of the capacitor can be corrected based on the calculated warpage. Thereby, the fall of the physical quantity detection precision by curvature is suppressed.

請求項２に記載のように、センサチップは、容量部が形成された容量チップと、処理部が形成された回路チップと、を有し、容量チップと回路チップそれぞれの中心が、中心線にて一致するように、容量チップと回路チップとが機械的及び電気的に接続されており、第１検温素子は、回路チップの容量チップとの対向面における、中心線が通過する位置に形成され、第２検温素子は、回路チップの対向面における、直交方向において、第１検温素子から所定距離離れた位置に形成された構成が好適である。これによれば、容量チップに検温部が形成された構成とは異なり、検温部の形状に依らずに、容量部の形状を決定することができる。 According to a second aspect of the present invention, the sensor chip includes a capacitance chip in which the capacitance portion is formed and a circuit chip in which the processing portion is formed, and the centers of the capacitance chip and the circuit chip are center lines. The capacitor chip and the circuit chip are mechanically and electrically connected so that they coincide with each other, and the first temperature sensing element is formed at a position where the center line passes on the surface of the circuit chip facing the capacitor chip. The second temperature detecting element is preferably formed at a position away from the first temperature detecting element by a predetermined distance in the orthogonal direction on the opposing surface of the circuit chip. According to this, unlike the configuration in which the temperature measuring part is formed on the capacity chip, the shape of the capacity part can be determined without depending on the shape of the temperature detecting part.

請求項３に記載のように、センサチップは、容量部が形成された容量チップと、処理部が形成された回路チップと、を有し、容量チップと回路チップそれぞれの中心が、中心線にて一致するように、容量チップと回路チップとが機械的及び電気的に接続されており、第１検温素子は、容量チップの回路チップとの対向面における、中心線が通過する位置に形成され、第２検温素子は、容量チップの対向面における、直交方向において、第１検温素子から所定距離離れた位置に形成された構成が好適である。これによれば、回路チップに検温部が形成された構成と比べて、容量チップの反りの検出精度が向上される。したがって、反りによる物理量の検出精度の低下がより効果的に抑制される。 According to a third aspect of the present invention, the sensor chip includes a capacitor chip in which a capacitor unit is formed and a circuit chip in which a processing unit is formed, and the centers of the capacitor chip and the circuit chip are center lines. The capacitor chip and the circuit chip are mechanically and electrically connected to each other, and the first temperature sensing element is formed at a position where the center line passes on the surface of the capacitor chip facing the circuit chip. The second temperature measuring element is preferably formed at a position away from the first temperature measuring element by a predetermined distance in the orthogonal direction on the facing surface of the capacitor chip. According to this, the detection accuracy of the warpage of the capacitor chip is improved as compared with the configuration in which the temperature measuring part is formed on the circuit chip. Therefore, a decrease in physical quantity detection accuracy due to warpage is more effectively suppressed.

請求項４に記載のように、容量チップと回路チップとは、複数のバンプを介して、機械的及び電気的に接続され、複数のバンプは、直行方向に沿い、且つ、中心線にて十字に交差する２つの仮想直線上に並んでおり、第２検温素子は、２つの仮想直線から離れた構成が良い。 According to a fourth aspect of the present invention, the capacitor chip and the circuit chip are mechanically and electrically connected through a plurality of bumps, and the plurality of bumps are crossed along the perpendicular direction and at the center line. Are arranged on two virtual straight lines intersecting with each other, and the second temperature measuring element is preferably separated from the two virtual straight lines.

これによれば、容量チップと回路チップそれぞれの中心がバンプによって囲まれるので、それぞれの中心の剛性が向上され、中心に反りが生じ難くなる。これとは反対に、十字を成す２つの仮想直線から離れた部位は、リリースされるので、反り易くなる。この結果、第１検温素子への反りの影響がより小さくなり、第２検温素子への反りの影響がより大きくなる。これにより、反りの検出精度が向上される。 According to this, since the center of each of the capacitor chip and the circuit chip is surrounded by the bump, the rigidity of each center is improved, and the center is hardly warped. On the other hand, since the part away from the two virtual straight lines forming the cross is released, it tends to warp. As a result, the influence of the warp on the first temperature detecting element becomes smaller, and the influence of the warp on the second temperature detecting element becomes larger. Thereby, the detection accuracy of warpage is improved.

請求項５に記載のように、センサチップを収納するケースを有し、センサチップとケースそれぞれの中心が、中心線にて一致するように、センサチップとケースとが機械的に接続された構成が好ましい。これによれば、ケースの中心が、中心線からずれた構成とは異なり、外部応力の印加によって、容量式物理量検出装置が偏心振動することが抑制される。これにより、偏心振動による物理量の検出精度の低下が抑制される。 6. A structure having a case for housing the sensor chip as claimed in claim 5, wherein the sensor chip and the case are mechanically connected so that the centers of the sensor chip and the case coincide with each other at the center line. Is preferred. According to this, unlike the configuration in which the center of the case is deviated from the center line, it is possible to suppress the eccentric vibration of the capacitive physical quantity detection device due to the application of external stress. Thereby, the fall of the physical quantity detection precision by eccentric vibration is suppressed.

センサチップとケースとの機械的な接続としては、請求項６に記載のように、センサチップは、弾性を有する第１接着剤を介して、ケースに機械的に接続された構成が良い。これによれば、外部応力が印加された際に、その外部応力の一部が、弾性を有する第１接着剤によって、ケースを振動する力に変換されるので、ケースを介してセンサチップに印加される外部応力が低減される。これにより、外部応力による物理量の検出精度が低下することが抑制される。 As a mechanical connection between the sensor chip and the case, as described in claim 6, the sensor chip may be mechanically connected to the case via an elastic first adhesive. According to this, when an external stress is applied, a part of the external stress is converted into a force that vibrates the case by the first adhesive having elasticity, so that it is applied to the sensor chip through the case. External stress is reduced. Thereby, it is suppressed that the detection precision of the physical quantity by external stress falls.

ケースの具体的な構成、及び、ケースとセンサチップとの電気的な接続としては、請求項７に記載のように、ケースは、有底筒状の絶縁基材部と、該絶縁基材部の内部に設けられた配線パターンと、該配線パターンと電気的に接続され、絶縁基材部の表面に設けられた電極と、絶縁基材部の開口部を閉塞する閉塞部と、を備え、センサチップとケースの電極とが、第１ワイヤを介して電気的に接続された構成を採用することができる。 As for the specific configuration of the case and the electrical connection between the case and the sensor chip, as described in claim 7, the case includes a bottomed cylindrical insulating base portion and the insulating base portion. A wiring pattern provided inside, an electrode electrically connected to the wiring pattern, provided on the surface of the insulating base material portion, and a closing portion for closing the opening of the insulating base material portion, A configuration in which the sensor chip and the electrode of the case are electrically connected via the first wire can be employed.

請求項８に記載のように、ケースを収納する収納部を有し、ケースと収納部それぞれの中心が、中心線にて一致するように、ケースと収納部とが機械的に接続された構成が好ましい。これによれば、収納部の中心が、中心線からずれた構成とは異なり、外部応力の印加によって、容量式物理量検出装置が偏心振動することが抑制される。これにより、偏心振動による物理量の検出精度の低下が抑制される。 9. A structure having a storage portion for storing the case as claimed in claim 8, wherein the case and the storage portion are mechanically connected so that the centers of the case and the storage portion coincide with each other at the center line. Is preferred. According to this, unlike the configuration in which the center of the storage portion is deviated from the center line, it is suppressed that the capacitive physical quantity detection device vibrates eccentrically due to the application of external stress. Thereby, the fall of the physical quantity detection precision by eccentric vibration is suppressed.

収納部とケースとの電気的な接続としては、請求項９に記載のように、ケースを収納する収納部を有し、ケースと収納部それぞれの中心が、中心線にて一致するように、ケースと収納部とが機械的に接続されており、収納部に、収納部の内部と外部とを電気的に接続するための複数のリードの一部位がそれぞれ埋設され、ケースの電極と収納部のリードとが、第２ワイヤを介して電気的に接続された構成を採用することができる。 As an electrical connection between the storage portion and the case, as described in claim 9, the storage portion has a storage portion for storing the case, and the center of each of the case and the storage portion coincides with the center line. The case and the storage unit are mechanically connected, and one part of a plurality of leads for electrically connecting the inside and the outside of the storage unit is embedded in the storage unit. It is possible to adopt a configuration in which the lead is electrically connected via the second wire.

ケースと収納部との機械的な接続としては、請求項１０に記載のように、ケースは、弾性を有する第２接着剤を介して、収納部に機械的に接続された構成が良い。これによれば、外部応力が印加された際に、その外部応力の一部が、弾性を有する第２接着剤によって、ケースを振動する力に変換されるので、ケースを介してセンサチップに印加される外部応力が低減される。これにより、外部応力による物理量の検出精度の低下が抑制される。 As a mechanical connection between the case and the storage portion, as described in claim 10, the case may be configured such that the case is mechanically connected to the storage portion via a second adhesive having elasticity. According to this, when an external stress is applied, a part of the external stress is converted into a force that vibrates the case by the elastic second adhesive, and thus applied to the sensor chip via the case. External stress is reduced. Thereby, the fall of the physical quantity detection precision by external stress is suppressed.

物理量としては、請求項１１に記載のように、角速度を検出することができる。この場合、容量部の具体的な構成としては、請求項１１に記載のように、容量部は、鉛直方向と検出方向とに直行する振動方向にて、逆位相で振動する対を成す２つの振動子を有し、可動電極は、振動子の一部である構成を採用することができる。 As the physical quantity, as described in claim 11, the angular velocity can be detected. In this case, as a specific configuration of the capacitor unit, as described in claim 11, the capacitor unit includes two pairs that vibrate in opposite phases in a vibration direction perpendicular to the vertical direction and the detection direction. A configuration in which a vibrator is included and the movable electrode is a part of the vibrator can be employed.

第１実施形態に係る角速度センサの概略構成を示す上面図である。It is a top view which shows schematic structure of the angular velocity sensor which concerns on 1st Embodiment. 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the II-II line | wire of FIG. センサチップとケースとの電気的な接続構成を示す平面図である。It is a top view which shows the electrical connection structure of a sensor chip and a case. バンプと検温部それぞれの位置を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating the position of each of a bump and a temperature measuring part. 歪みの補正を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating correction | amendment of distortion. 歪み量とセンサ信号の誤差との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the amount of distortion and the error of a sensor signal.

以下、本発明に記載の容量式物理量検出装置を、角速度センサに適用した場合の実施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上面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。図３は、センサチップとケースとの電気的な接続構成を示す平面図である。図４は、バンプと検温部それぞれの位置を説明するための平面図である。図５は、歪みの補正を説明するためのフローチャートである。図６は、歪み量とセンサ信号の誤差との関係を示すグラフである。なお、図１では、収納部５０の蓋部５２を省略し、図３では、ケース３０の閉塞部３３を省略している。そして、図４では、容量チップ１１とバンプ１３との配置を示すために、容量チップ１１を破線で示している。 Hereinafter, an embodiment in which the capacity type physical quantity detection device according to the present invention is applied to an angular velocity sensor will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a top view showing a schematic configuration of the angular velocity sensor according to the first embodiment. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG. FIG. 3 is a plan view showing an electrical connection configuration between the sensor chip and the case. FIG. 4 is a plan view for explaining the positions of the bumps and the temperature detecting unit. FIG. 5 is a flowchart for explaining distortion correction. FIG. 6 is a graph showing the relationship between the distortion amount and the error of the sensor signal. In FIG. 1, the lid portion 52 of the storage portion 50 is omitted, and in FIG. 3, the closing portion 33 of the case 30 is omitted. In FIG. 4, the capacitor chip 11 is indicated by a broken line in order to show the arrangement of the capacitor chip 11 and the bumps 13.

以下においては、後述する振動子の振動する方向を振動方向、容量チップ１１と回路チップ１２とが積層する方向を積層方向、振動方向と積層方向に垂直な方向を検出方向と示す。なお、上記した積層方向は、容量チップ１１と回路チップ１２それぞれの厚さ方向に沿い、角速度の印加方向でもある。また、積層方向の内、センサチップ１０の中心を通る中心線Ｃ（図２で破線で示した線）が、特許請求の範囲に記載の中心線に相当する。そして、中心線Ｃ（積層方向）に直交する振動方向と検出方向それぞれが、特許請求の範囲に記載の直交方向の一方向に相当する。 In the following, the vibration direction of a vibrator described later is referred to as a vibration direction, the direction in which the capacitor chip 11 and the circuit chip 12 are stacked is referred to as a stacking direction, and the direction perpendicular to the vibration direction and the stacking direction is referred to as a detection direction. The above-described stacking direction is along the thickness direction of each of the capacitor chip 11 and the circuit chip 12 and is also the application direction of angular velocity. Further, a center line C (line indicated by a broken line in FIG. 2) passing through the center of the sensor chip 10 in the stacking direction corresponds to the center line described in the claims. Each of the vibration direction and the detection direction orthogonal to the center line C (stacking direction) corresponds to one direction of the orthogonal direction described in the claims.

角速度センサ１００は、要部として、センサチップ１０と、ケース３０と、収納部５０と、を有する。図１及び図２に示すように、センサチップ１０は、弾性を有する第１接着剤７０を介してケース３０の内面に固定され、ケース３０は、弾性を有する第２接着剤７１を介して収納部５０に固定されている。そして、センサチップ１０、ケース３０、及び、収納部５０それぞれの中心が、中心線Ｃにて一致している。また、センサチップ１０は、ケース３０によって構成される内部空間内に収納され、ケース３０は、収納部５０によって構成される内部空間内に収納されている。これにより、センサチップ１０が、ケース３０と収納部５０とによって、二重に収納されている。 The angular velocity sensor 100 includes a sensor chip 10, a case 30, and a storage unit 50 as main parts. As shown in FIGS. 1 and 2, the sensor chip 10 is fixed to the inner surface of the case 30 via a first adhesive 70 having elasticity, and the case 30 is stored via a second adhesive 71 having elasticity. It is fixed to the part 50. The centers of the sensor chip 10, the case 30, and the storage unit 50 coincide with each other at the center line C. Further, the sensor chip 10 is stored in an internal space constituted by the case 30, and the case 30 is accommodated in an internal space constituted by the storage unit 50. Thereby, the sensor chip 10 is accommodated in a double manner by the case 30 and the accommodating part 50.

図３に示すように、センサチップ１０とケース３０とが、第１ワイヤ７２を介して電気的に接続され、図１に示すように、ケース３０と、収納部５０に一部が埋設されたリード５４とが、第２ワイヤ７３を介して電気的に接続されている。リード５４の一端は、収納部５０によって構成される内部空間内に設けられ、リード５４の他端は、収納部５０の外部に設けられて、外部素子と電気的に接続可能となっている。以上、示した構成により、センサチップ１０の出力信号が、第１ワイヤ７２、ケース３０、第２ワイヤ７３、及び、リード５４を介して、外部素子に出力されるようになっている。 As shown in FIG. 3, the sensor chip 10 and the case 30 are electrically connected via the first wire 72, and as shown in FIG. 1, the case 30 and the storage portion 50 are partially embedded. The lead 54 is electrically connected via the second wire 73. One end of the lead 54 is provided in an internal space formed by the storage unit 50, and the other end of the lead 54 is provided outside the storage unit 50 and can be electrically connected to an external element. As described above, the output signal of the sensor chip 10 is output to the external element via the first wire 72, the case 30, the second wire 73, and the lead 54 with the configuration shown above.

センサチップ１０は、物理量の印加によって静電容量が変化する容量部（図示略）が形成された容量チップ１１と、容量部の出力信号を処理する処理部（図示略）が形成された回路チップ１２と、を有する。図２に示すように、センサチップ１０は、回路チップ１２に容量チップ１１が積層されたスタック構造と成っており、容量チップ１１と回路チップ１２とは、それぞれの中心が、中心線Ｃにて一致するように、バンプ１３を介して、機械的及び電気的に接続されている。図３に示すように、回路チップ１２における、容量チップ１１との対向面１２ａに、外部端子１４が形成されており、この外部端子１４が、ケース３０の内部に形成された内部電極３２ａと、第１ワイヤ７２を介して電気的に接続されている。本実施形態では、図４に示すように、温度を検出する検温部１５が、回路チップ１２における容量チップ１１との対向面１２ａ側に形成されている。検温部１５は、本発明の特徴点なので、後で詳説する。また、その特徴点に関連して、バンプ１３の配置も説明する。 The sensor chip 10 is a circuit chip in which a capacitance chip 11 in which a capacitance portion (not shown) whose capacitance is changed by application of a physical quantity is formed and a processing portion (not shown) that processes an output signal of the capacitance portion is formed. 12 and. As shown in FIG. 2, the sensor chip 10 has a stack structure in which a capacitor chip 11 is stacked on a circuit chip 12. The center of the capacitor chip 11 and the circuit chip 12 is a center line C. The bumps 13 are mechanically and electrically connected so as to match. As shown in FIG. 3, an external terminal 14 is formed on the surface 12 a of the circuit chip 12 facing the capacitor chip 11, and the external terminal 14 includes an internal electrode 32 a formed inside the case 30, The first wires 72 are electrically connected. In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the temperature detection unit 15 that detects the temperature is formed on the surface 12 a side of the circuit chip 12 facing the capacitor chip 11. The temperature detector 15 is a feature of the present invention and will be described in detail later. Also, the arrangement of the bumps 13 will be described in relation to the feature points.

上記した容量部は、図示しないが、振動方向において、逆位相で振動する対を成す２つの振動子と、該振動子の一部によって構成される可動電極と、検出方向において、可動電極と対向する固定電極と、を有する。振動子が振動方向に振動している状態で、積層方向に角速度が印加されると、検出方向に沿うコリオリ力が振動子に発生する。すると、このコリオリ力によって振動子が検出方向に変位（振動）し、その変位（振動）に伴って、振動子の一部である可動電極も検出方向に変位（振動）する。この結果、可動電極と固定電極との電極間隔が変動し、可動電極と固定電極間の静電容量が変動する。この静電容量の変動が、容量チップ１１の出力信号として、回路チップ１２に出力される。 Although not shown in the figure, the above-described capacitor portion is opposed to the movable electrode in the detection direction, two vibrators forming a pair that vibrates in opposite phases in the vibration direction, a movable electrode configured by a part of the vibrator. And a fixed electrode. When an angular velocity is applied in the stacking direction with the vibrator vibrating in the vibration direction, a Coriolis force along the detection direction is generated in the vibrator. Then, the vibrator is displaced (vibrated) in the detection direction by this Coriolis force, and the movable electrode that is a part of the vibrator is also displaced (vibrated) in the detection direction along with the displacement (vibration). As a result, the electrode interval between the movable electrode and the fixed electrode varies, and the capacitance between the movable electrode and the fixed electrode varies. This capacitance variation is output to the circuit chip 12 as an output signal of the capacitance chip 11.

上記した処理部は、図示しないが、ＣＶ変換回路と、補正回路と、を有する。バンプ１３を介して、容量チップ１１から回路チップ１２に、静電容量の変動を含む電気信号が入力されると、その静電容量の変動が、上記したＣＶ変換回路によって、電圧の変動に変換される。一方、補正回路には、上記した電圧の変動と共に、検温部１５の出力信号が入力される。補正回路では、検温部１５の出力信号に基づいて、容量チップ１１の反りを算出し、算出した反りに基づいて、電圧に変換された容量チップ１１の出力信号を補正する。この補正された信号が、回路チップ１２の出力信号、すなわち、センサチップ１０の出力信号として、第１ワイヤ７２、ケース３０、第２ワイヤ７３、及びリード５４を介して、外部素子に出力される。以上、示したように、センサチップ１０では、角速度を静電容量に変換し、変換された静電容量を電圧に変換し、変換した電圧を検温部１５の出力信号に基づいて補正することで、角速度を検出している。なお、上記した補正は、本発明の特徴点なので、後で詳説する。 Although not shown, the processing unit described above includes a CV conversion circuit and a correction circuit. When an electric signal including capacitance variation is input from the capacitance chip 11 to the circuit chip 12 via the bumps 13, the capacitance variation is converted into voltage variation by the CV conversion circuit described above. Is done. On the other hand, the output signal of the temperature detection unit 15 is input to the correction circuit along with the voltage fluctuation described above. The correction circuit calculates the warp of the capacity chip 11 based on the output signal of the temperature detector 15 and corrects the output signal of the capacity chip 11 converted into a voltage based on the calculated warp. This corrected signal is output as an output signal of the circuit chip 12, that is, an output signal of the sensor chip 10 to the external element via the first wire 72, the case 30, the second wire 73, and the lead 54. . As described above, the sensor chip 10 converts the angular velocity into capacitance, converts the converted capacitance into voltage, and corrects the converted voltage based on the output signal of the temperature detector 15. , Angular velocity is detected. The correction described above is a feature of the present invention, and will be described in detail later.

ケース３０は、積層方向に一端が開口する有底筒状の絶縁基材部３１と、該絶縁基材部３１の内部に設けられた配線パターン（図示略）と、配線パターンと電気的に接続され、絶縁基材部３１の表面に設けられた電極３２と、絶縁基材部３１の開口部を閉塞する閉塞部３３と、を有する。図２に示すように、閉塞部３３の外面が、収納部５０との固定面となっており、閉塞部３３が、第２接着剤７１を介して収納部５０と機械的に接続されている。なお、閉塞部３３は金属から成る。 The case 30 has a bottomed cylindrical insulating base 31 having one end opened in the stacking direction, a wiring pattern (not shown) provided in the insulating base 31, and electrically connected to the wiring pattern And an electrode 32 provided on the surface of the insulating base 31 and a closing portion 33 that closes the opening of the insulating base 31. As shown in FIG. 2, the outer surface of the closing portion 33 is a fixed surface to the storage portion 50, and the closing portion 33 is mechanically connected to the storage portion 50 via the second adhesive 71. . The closing part 33 is made of metal.

本実施形態に係る絶縁基材部３１は、図２及び図３に示すように、矩形状の底部３４と、該底部３４におけるセンサチップ１０の搭載面３４ａの縁に沿って、センサチップ１０の周囲を囲むように設けられた壁部３５と、壁部３５によって囲まれた搭載面３４ａに設けられた段差部３６と、を有する。 As shown in FIGS. 2 and 3, the insulating base material portion 31 according to the present embodiment includes a rectangular bottom 34 and the edge of the mounting surface 34 a of the sensor chip 10 on the bottom 34. It has the wall part 35 provided so that the circumference | surroundings may be enclosed, and the level | step-difference part 36 provided in the mounting surface 34a enclosed by the wall part 35. FIG.

図１及び図３に示すように、段差部３６の上面に、複数の内部電極３２ａが形成され、底部３４の外面に、複数の外部電極３２ｂが形成され、壁部３５の上面に、枠状の接続電極３２ｃが形成されている。内部電極３２ａそれぞれが、第１ワイヤ７２を介して、回路チップ１２の外部端子１４と電気的に接続され、外部電極３２ｂそれぞれが、第２ワイヤ７３を介して、対応するリード５４と電気的に接続されている。また、接続電極３２ｃは、図示しない接合部材を介して、閉塞部３３と機械的及び電気的に接続されている。これら電極３２ａ〜３２ｃのいずれかは、対応する配線パターンを介して、互いに電気的に接続されている。 As shown in FIGS. 1 and 3, a plurality of internal electrodes 32 a are formed on the upper surface of the stepped portion 36, a plurality of external electrodes 32 b are formed on the outer surface of the bottom portion 34, and a frame shape is formed on the upper surface of the wall portion 35. The connection electrode 32c is formed. Each internal electrode 32a is electrically connected to the external terminal 14 of the circuit chip 12 via the first wire 72, and each external electrode 32b is electrically connected to the corresponding lead 54 via the second wire 73. It is connected. The connection electrode 32c is mechanically and electrically connected to the closing portion 33 via a bonding member (not shown). Any of these electrodes 32a to 32c is electrically connected to each other through a corresponding wiring pattern.

収納部５０は、２つの開口部を有する筒部５１と、該筒部５１の２つの開口部を閉塞する蓋部５２と、筒部５１の内面と連結された、ケース３０を支持する支持部５３と、を有する。図２に示すように、筒部５１と蓋部５２とによって構成される内部空間内に、ケース３０と支持部５３とが収納されており、筒部５１における振動方向に並ぶ２つの壁部に、リード５４の一部が埋設されている。リード５４の一端が、上記した内部空間内に設けられ、リード５４の他端が、上記した内部空間の外部に設けられている。なお、リード５４の一端は、後述する連結部５７に設けられている。 The storage portion 50 includes a cylindrical portion 51 having two openings, a lid portion 52 that closes the two openings of the cylindrical portion 51, and a support portion that supports the case 30 and is connected to the inner surface of the cylindrical portion 51. 53. As shown in FIG. 2, the case 30 and the support part 53 are accommodated in an internal space constituted by the cylinder part 51 and the lid part 52, and are arranged on two wall parts arranged in the vibration direction in the cylinder part 51. A part of the lead 54 is embedded. One end of the lead 54 is provided in the internal space, and the other end of the lead 54 is provided outside the internal space. Note that one end of the lead 54 is provided in a connecting portion 57 described later.

支持部５３は、ケース３０を搭載する搭載部５５と、該搭載部５５と連結され、絶縁基材部３１の壁部３５の周囲を囲む側壁部５６と、側壁部５６を、筒部５１と連結する連結部５７と、を有する。搭載部５５は、振動方向と検出方向によって規定される平面に沿う平面形状を成し、連結部５７は、振動方向と検出方向によって規定される平面において、枠状を成す。側壁部５６は、積層方向に延びており、側壁部５６の一端が、搭載部５５におけるケース３０の搭載面５５ａに連結され、側壁部５６の他端が、枠状の連結部５７の内側面と連結されている。 The support portion 53 includes a mounting portion 55 that mounts the case 30, a side wall portion 56 that is connected to the mounting portion 55 and surrounds the periphery of the wall portion 35 of the insulating base material portion 31, and the side wall portion 56. And a connecting portion 57 to be connected. The mounting portion 55 has a planar shape along a plane defined by the vibration direction and the detection direction, and the connecting portion 57 has a frame shape on the plane defined by the vibration direction and the detection direction. The side wall portion 56 extends in the stacking direction, one end of the side wall portion 56 is connected to the mounting surface 55a of the case 30 in the mounting portion 55, and the other end of the side wall portion 56 is the inner side surface of the frame-shaped connecting portion 57. It is connected with.

次に、本実施形態に係る角速度センサ１００の特徴点である検温部１５と補正回路とについて説明すると共に、バンプ１３の配置について説明する。図４に示すように、検温部１５は、回路チップ１２の中心に形成された第１検温素子１５ａと、回路チップ１２の隅に形成された第２検温素子１５ｂと、を有する。複数のバンプ１３は、中心線Ｃにて十字に交差し、且つ、矩形を成す回路チップ１２の４辺それぞれの中点を通過する２つの仮想直線Ｌ１，Ｌ２上に並んで配置されている。これらバンプ１３と検温素子１５ａ，１５ｂとは、バンプ１３と回路チップ１２との線膨張係数差に起因する熱応力が、検温素子１５ａ，１５ｂに印加されるのが抑制される程度に離れている。本実施形態に係る検温素子１５ａ，１５ｂそれぞれは、ＰＮ接合を有するダイオードであり、順方向電圧の温度特性に基づいて、温度が検出される。 Next, the temperature detector 15 and the correction circuit, which are the characteristic points of the angular velocity sensor 100 according to the present embodiment, will be described, and the arrangement of the bumps 13 will be described. As shown in FIG. 4, the temperature detection unit 15 includes a first temperature detection element 15 a formed at the center of the circuit chip 12 and a second temperature detection element 15 b formed at a corner of the circuit chip 12. The plurality of bumps 13 are arranged side by side on two virtual straight lines L1 and L2 that intersect with the center line C and cross the midpoints of the four sides of the rectangular circuit chip 12. The bumps 13 and the temperature measuring elements 15a and 15b are separated to such an extent that the thermal stress caused by the difference in linear expansion coefficient between the bump 13 and the circuit chip 12 is suppressed from being applied to the temperature measuring elements 15a and 15b. . Each of the temperature measuring elements 15a and 15b according to the present embodiment is a diode having a PN junction, and the temperature is detected based on the temperature characteristics of the forward voltage.

一般に、外部温度が上昇すると、物体は膨張し、反りが生じる。これは、物体の中央から端に向うにしたがって、その形状が外部温度によって変化し易いためである。上記したように、第１検温素子１５ａは、回路チップ１２の中心に形成され、第２検温素子１５ｂは、回路チップ１２の隅に形成されている。これにより、第１検温素子１５ａでは、熱によるセンサチップ１０の反りの影響が小さく、第２検温素子１５ｂでは、反りの影響が大きくなっている。したがって、第１検温素子１５ａの出力信号は、回路チップ１２の温度に依存し、第２検温素子１５ｂの出力信号は、回路チップ１２の温度だけではなく、回路チップ１２の反りに依存している。 In general, when the external temperature rises, the object expands and warps. This is because the shape of the object is likely to change depending on the external temperature from the center to the end of the object. As described above, the first temperature detection element 15 a is formed at the center of the circuit chip 12, and the second temperature detection element 15 b is formed at the corner of the circuit chip 12. Thereby, in the 1st temperature detection element 15a, the influence of the curvature of the sensor chip 10 by a heat | fever is small, and the influence of the curvature is large in the 2nd temperature detection element 15b. Therefore, the output signal of the first temperature sensing element 15a depends on the temperature of the circuit chip 12, and the output signal of the second temperature sensing element 15b depends not only on the temperature of the circuit chip 12, but also on the warp of the circuit chip 12. .

補正回路には、ＣＶ変換回路にて電圧に変換された容量チップ１１の出力信号（以下、センサ信号と示す）と共に、検温素子１５ａ，１５ｂそれぞれの出力信号が入力される。補正回路では、検温素子１５ａ，１５ｂそれぞれの出力信号に基づいて、熱による回路チップ１２の反りを算出する。具体的には、検温素子１５ａ，１５ｂそれぞれの出力信号の差分を取り、その差分に対応した回路チップ１２の反りを検出する。ところで、外部温度が上昇すると、回路チップ１２と容量チップ１１とは共に反る。したがって、上記したように、回路チップ１２の反りを算出することで、間接的に容量チップ１１の反りに起因する、固定電極と可動電極との対向面積の変動を算出することができる。 The correction circuit receives the output signals of the temperature sensing elements 15a and 15b together with the output signal of the capacitor chip 11 (hereinafter referred to as sensor signal) converted into a voltage by the CV conversion circuit. In the correction circuit, the warp of the circuit chip 12 due to heat is calculated based on the output signals of the temperature measuring elements 15a and 15b. Specifically, the difference between the output signals of the temperature measuring elements 15a and 15b is taken, and the warp of the circuit chip 12 corresponding to the difference is detected. By the way, when the external temperature rises, both the circuit chip 12 and the capacitor chip 11 warp. Therefore, as described above, by calculating the warp of the circuit chip 12, it is possible to calculate the variation in the facing area between the fixed electrode and the movable electrode, which is indirectly caused by the warp of the capacitor chip 11.

以下、図５にしたがって、補正回路の補正動作を詳説する。補正回路は、先ず、検温素子１５ａ，１５ｂの出力信号の差分に基づいて、反りの値（積層方向への電極の歪み量）を算出する（Ｓ１０）。そして、反りの値が、ａμｍ未満かを判定する（Ｓ２０）。ａμｍ未満の場合、補正回路は、センサ信号の変動が誤差範囲であると判断して、補正を行わずに、センサ信号を外部に出力する（Ｓ３０）。ａμｍ以上の場合、補正回路は、反りの値が、ａμｍ以上ｂμｍ未満であるかを判定する（Ｓ４０）。そして、ａμｍ以上ｂμｍ未満の場合、補正回路は、センサ信号の変動が誤差範囲を超えたと判断して、センサ信号を、算出した反りに応じて補正し、補正したセンサ信号を外部に出力する（Ｓ５０）。反りの値が、ｂμｍ以上の場合、補正回路は、センサ信号の変動が補正範囲を超えたと判断して、センサ信号の補正を中止する（Ｓ６０）。そして、図示しないが、反りが補正範囲を超える程度に大きいことを、外部に通知する。 Hereinafter, the correction operation of the correction circuit will be described in detail with reference to FIG. First, the correction circuit calculates a warp value (amount of electrode distortion in the stacking direction) based on the difference between the output signals of the temperature measuring elements 15a and 15b (S10). Then, it is determined whether the warp value is less than a μm (S20). If it is less than a μm, the correction circuit determines that the fluctuation of the sensor signal is within the error range, and outputs the sensor signal to the outside without performing correction (S30). When the value is greater than or equal to a μm, the correction circuit determines whether the warp value is greater than or equal to a μm and less than b μm (S40). When the value is not less than a μm and less than b μm, the correction circuit determines that the fluctuation of the sensor signal has exceeded the error range, corrects the sensor signal according to the calculated warpage, and outputs the corrected sensor signal to the outside ( S50). When the warp value is equal to or greater than b μm, the correction circuit determines that the fluctuation of the sensor signal has exceeded the correction range, and stops the correction of the sensor signal (S60). Then, although not shown, the outside is notified that the warpage is large enough to exceed the correction range.

本発明者は、３ｄｅｇ／ｓの角速度を検出する角速度センサ１００において、反りによる積層方向への電極の歪み量（μｍ）と、センサ信号の誤差（ｄｅｇ／ｓ）との関係を実測したところ、図６に示す結果を得た。図６によれば、歪み量が０〜０．５μｍまでの場合、センサ信号の誤差が十分に小さいが、歪み量が１μｍを超えた場合、センサ信号の誤差が急激に大きくなっていることがわかる。換言すれば、歪み量が０〜０．５μｍの場合、センサ信号の誤差が誤差範囲内であるが、歪み量が１μｍを超えた場合、センサ信号の誤差を補正することが急激に難しくなることがわかる。そこで、本発明者は、この実測結果に基づき、上記した、ａ，ｂの値として、ａ＝０．５μｍ，ｂ＝１μｍと設定している。これにより、歪み量が０．５〜１μｍの範囲の場合に、センサ信号が補正される。なお、言うまでもないが、上記したａ，ｂの値は、一例に過ぎず、本発明を限定する値ではない。 The inventor measured the relationship between the amount of distortion (μm) of the electrode in the stacking direction due to warpage and the error (deg / s) of the sensor signal in the angular velocity sensor 100 that detects an angular velocity of 3 deg / s. The result shown in FIG. 6 was obtained. According to FIG. 6, when the distortion amount is 0 to 0.5 μm, the error of the sensor signal is sufficiently small, but when the distortion amount exceeds 1 μm, the error of the sensor signal increases rapidly. Recognize. In other words, when the amount of distortion is 0 to 0.5 μm, the error of the sensor signal is within the error range, but when the amount of distortion exceeds 1 μm, it is rapidly difficult to correct the error of the sensor signal. I understand. Therefore, the present inventor sets a = 0.5 μm and b = 1 μm as the values of a and b based on the actual measurement result. Accordingly, the sensor signal is corrected when the amount of distortion is in the range of 0.5 to 1 μm. Needless to say, the values of a and b described above are merely examples, and are not values that limit the present invention.

次に、本実施形態に係る角速度センサ１００の作用効果を説明する。上記したように、回路チップ１２の中心に第１検温素子１５ａが形成され、中心から離れた位置に第２検温素子１５ｂが形成されている。これによれば、第１検温素子１５ａでは、熱による回路チップ１２の反りの影響が小さく、第２検温素子１５ｂでは、反りの影響が大きくなる。したがって、上記したように、補正回路にて、第１検温素子１５ａの出力信号と第２検温素子１５ｂの出力信号とに基づいて、熱による容量チップ１１の反り（固定電極と可動電極との対向面積の変動）を間接的に算出し、算出した反りに基づいて、センサ信号を補正することができる。これにより、反りによる角速度の検出精度の低下が抑制される。 Next, functions and effects of the angular velocity sensor 100 according to the present embodiment will be described. As described above, the first temperature sensing element 15a is formed at the center of the circuit chip 12, and the second temperature sensing element 15b is formed at a position away from the center. According to this, in the 1st temperature detection element 15a, the influence of the curvature of the circuit chip 12 by a heat | fever is small, and in the 2nd temperature detection element 15b, the influence of a curvature becomes large. Therefore, as described above, in the correction circuit, based on the output signal of the first temperature detection element 15a and the output signal of the second temperature detection element 15b, the warp of the capacitance chip 11 due to heat (opposition of the fixed electrode and the movable electrode) The variation of the area) is indirectly calculated, and the sensor signal can be corrected based on the calculated warpage. Thereby, the fall of the detection accuracy of angular velocity by curvature is controlled.

本実施形態では、検温部１５が回路チップ１２に形成されている。これによれば、容量チップ１１に検温部１５が形成された構成とは異なり、検温部１５の形状に依らずに、容量部の形状を決定することができる。 In the present embodiment, the temperature detector 15 is formed on the circuit chip 12. According to this, unlike the configuration in which the temperature detecting unit 15 is formed on the capacitor chip 11, the shape of the capacitor unit can be determined without depending on the shape of the temperature detecting unit 15.

本実施形態では、容量チップ１１と回路チップ１２とを機械的及び電気的に接続する複数のバンプ１３が、中心線Ｃにて十字に交差する２つの仮想直線Ｌ１、Ｌ２上に並んでおり、第２検温素子１５ｂが、２つの仮想直線Ｌ１、Ｌ２から離れている。これによれば、容量チップ１１と回路チップ１２それぞれの中心がバンプ１３によって囲まれるので、それぞれの中心の剛性が向上され、中心に反りが生じ難くなる。これとは反対に、十字を成す２つの仮想直線Ｌ１、Ｌ２から離れた部位は、リリースされるので、反り易くなる。この結果、第１検温素子１５ａへの反りの影響がより小さくなり、第２検温素子１５ｂへの反りの影響がより大きくなる。これにより、反りの検出精度が向上される。 In the present embodiment, a plurality of bumps 13 that mechanically and electrically connect the capacitor chip 11 and the circuit chip 12 are arranged on two virtual straight lines L1 and L2 that intersect the cross at the center line C, The second temperature measuring element 15b is separated from the two virtual straight lines L1 and L2. According to this, since the centers of the capacitor chip 11 and the circuit chip 12 are surrounded by the bumps 13, the rigidity of the respective centers is improved, and it is difficult for the centers to be warped. Contrary to this, since the portions apart from the two virtual straight lines L1 and L2 forming the cross are released, they are likely to warp. As a result, the influence of the warp on the first temperature detecting element 15a becomes smaller, and the influence of the warp on the second temperature detecting element 15b becomes larger. Thereby, the detection accuracy of warpage is improved.

センサチップ１０、ケース３０、収納部５０それぞれの中心が、中心線Ｃにて一致している。これによれば、ケース３０の中心が、中心線Ｃからずれた構成とは異なり、外部応力の印加によって、角速度センサ１００が偏心振動することが抑制される。これにより、偏心振動による角速度の検出精度の低下が抑制される。 The centers of the sensor chip 10, the case 30, and the storage unit 50 coincide with each other at the center line C. According to this, unlike the configuration in which the center of the case 30 is deviated from the center line C, the angular velocity sensor 100 is prevented from eccentrically vibrating due to the application of external stress. Thereby, the fall of the detection accuracy of angular velocity by eccentric vibration is controlled.

センサチップ１０は、弾性を有する第１接着剤７０を介して、ケース３０に機械的に接続され、ケース３０は、弾性を有する第２接着剤７１を介して、収納部５０に機械的に接続されている。これによれば、外部応力が印加された際に、その外部応力の一部が、弾性を有する接着剤７０，７１によって、ケース３０を振動する力に変換されるので、ケース３０を介してセンサチップ１０に印加される外部応力が低減される。これにより、外部応力による角速度の検出精度の低下が抑制される。 The sensor chip 10 is mechanically connected to the case 30 via a first adhesive 70 having elasticity, and the case 30 is mechanically connected to the storage unit 50 via a second adhesive 71 having elasticity. Has been. According to this, when an external stress is applied, a part of the external stress is converted into a force that vibrates the case 30 by the adhesives 70 and 71 having elasticity. The external stress applied to the chip 10 is reduced. Thereby, the fall of the detection accuracy of angular velocity by external stress is controlled.

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。 The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

本実施形態では、角速度を検出する例を示した。しかしながら、本発明の適用としては、上記例に限定されず、物理量を容量変化によって検出することができるものであれば、適宜採用することができる。例えば、加速度を検出する構成に採用することもできる。 In this embodiment, the example which detects an angular velocity was shown. However, the application of the present invention is not limited to the above example, and any physical quantity can be used as long as the physical quantity can be detected by a change in capacity. For example, it can also be employed in a configuration for detecting acceleration.

また、本実施形態では、検温素子１５ａ，１５ｂの出力信号に基づいて、反りを算出する例を示した。しかしながら、例えば、反りの影響が小さい第１検温素子１５ａの出力信号に基づいて、容量チップ１１周囲の気体の粘性係数を算出し、算出した粘性係数に基づいて、角速度の補正を行っても良い。このように、検温部１５の信号に基づいて、粘性係数と反りの両方を補正しても良い。これによれば、例えば、反りを検出するための圧電素子と、粘性係数を検出するための温度センサの両方がセンサチップに形成された構成と比べて、構成が簡素となる。 Moreover, in this embodiment, the example which calculates curvature based on the output signal of temperature sensing element 15a, 15b was shown. However, for example, the viscosity coefficient of the gas around the capacitive chip 11 may be calculated based on the output signal of the first temperature sensing element 15a that is less affected by the warp, and the angular velocity may be corrected based on the calculated viscosity coefficient. . As described above, both the viscosity coefficient and the warpage may be corrected based on the signal from the temperature measuring unit 15. According to this, for example, the configuration is simplified compared to a configuration in which both a piezoelectric element for detecting warpage and a temperature sensor for detecting a viscosity coefficient are formed on the sensor chip.

本実施形態では、センサチップ１０が、物理量の印加によって静電容量が変化する容量部（図示略）が形成された容量チップ１１と、容量部の出力信号を処理する処理部（図示略）が形成された回路チップ１２と、を有する例を示した。しかしながら、センサチップ１０は、上記したように、２つのチップではなく、１つのチップから構成されても良い。この場合、上記した１つのチップに、容量部と、処理部と、検温部１５とが形成される。そして、上記したチップの中心に第１検温素子１５ａが形成され、上記したチップの隅に第２検温素子１５ｂが形成される。 In the present embodiment, the sensor chip 10 includes a capacitor chip 11 in which a capacitor part (not shown) whose capacitance changes by application of a physical quantity and a processing unit (not shown) that processes an output signal of the capacitor part. The example which has the formed circuit chip 12 was shown. However, as described above, the sensor chip 10 may be composed of one chip instead of two chips. In this case, the capacity unit, the processing unit, and the temperature detecting unit 15 are formed on the above-described single chip. The first temperature sensing element 15a is formed at the center of the chip, and the second temperature sensing element 15b is formed at the corner of the chip.

本実施形態では、回路チップ１２に検温部１５が形成された例を示した。しかしながら、容量チップ１１に検温部１５を形成しても良い。この場合、第１検温素子１５ａは、容量チップ１１における回路チップ１２との対向面の中心に形成され、第２検温素子１５ｂは、上記した対向面の隅に形成される。これによれば、回路チップ１２に検温部１５が形成された構成と比べて、容量チップ１１の反りの検出精度が向上される。したがって、反りによる角速度の検出精度の低下がより効果的に抑制される。 In the present embodiment, an example in which the temperature detecting unit 15 is formed on the circuit chip 12 is shown. However, the temperature detector 15 may be formed in the capacitor chip 11. In this case, the first temperature detecting element 15a is formed at the center of the surface of the capacitor chip 11 facing the circuit chip 12, and the second temperature detecting element 15b is formed at the corner of the above-described facing surface. According to this, as compared with the configuration in which the temperature detecting unit 15 is formed in the circuit chip 12, the accuracy of detecting the warpage of the capacitor chip 11 is improved. Therefore, a decrease in the detection accuracy of the angular velocity due to warpage is more effectively suppressed.

本実施形態では、バンプ１３が、十字を成す仮想直線Ｌ１，Ｌ２上に位置する例を示した。しかしながら、バンプ１３の配置としては、上記例に限定されない。例えば、中心線Ｃを介して点対称となるように、バンプ１３が配置されても良い。この場合、点対称に配置されたバンプ１３によって囲まれた領域内に、中心線Ｃが位置することとなるが、第２検温素子１５ｂは、その領域から離れて設けられる。また、この構成の場合においても、検温素子１５ａ，１５ｂそれぞれは、線膨張係数差に起因する熱応力が、検温素子１５ａ，１５ｂに印加されるのが抑制される程度に、バンプ１３から離される。 In the present embodiment, an example is shown in which the bumps 13 are positioned on virtual straight lines L1 and L2 that form a cross. However, the arrangement of the bumps 13 is not limited to the above example. For example, the bumps 13 may be arranged so as to be point symmetric via the center line C. In this case, the center line C is located in the region surrounded by the bumps 13 arranged symmetrically with respect to the point, but the second temperature detecting element 15b is provided away from the region. Also in this configuration, the temperature measuring elements 15a and 15b are separated from the bumps 13 to such an extent that the thermal stress caused by the difference in linear expansion coefficient is suppressed from being applied to the temperature measuring elements 15a and 15b. .

１０・・・センサチップ
１１・・・容量チップ
１２・・・回路チップ
１３・・・バンプ
１５・・・検温部
１５ａ・・・第１検温素子
１５ｂ・・・第２検温素子
３０・・・ケース
５０・・・収納部
１００・・・角速度センサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Sensor chip 11 ... Capacitance chip 12 ... Circuit chip 13 ... Bump 15 ... Temperature detection part 15a ... 1st temperature detection element 15b ... 2nd temperature detection element 30 ... Case 50: Storage unit 100: Angular velocity sensor

Claims

物理量の印加によって静電容量が変化する容量部と、該容量部の出力信号を処理する処理部と、温度を検出する検温部と、を有するセンサチップを備えた容量式物理量検出装置であって、
前記検温部は、前記センサチップにおける、前記センサチップの中心を該センサチップの厚さ方向に貫く中心線が通過する位置に形成された第１検温素子と、前記中心線と直交する直交方向において、前記第１検温素子から所定距離離れた位置に形成された第２検温素子と、を有し、
前記容量部は、前記直交方向に沿う検出方向に可動する可動電極と、該可動電極と前記検出方向にて対向する固定電極と、を有し、
前記処理部は、前記第１検温素子の出力信号と前記第２検温素子の出力信号とに基づいて、熱による前記センサチップの反りを算出し、算出した反りに基づいて、前記容量部の出力信号を補正する補正回路を有することを特徴とする容量式物理量検出装置。 A capacitive physical quantity detection device comprising a sensor chip having a capacitance part whose capacitance changes by application of a physical quantity, a processing part for processing an output signal of the capacitance part, and a temperature detection part for detecting temperature. ,
In the sensor chip, in the orthogonal direction orthogonal to the center line, the first temperature sensor formed at a position where a center line passing through the center of the sensor chip in the thickness direction of the sensor chip passes through the sensor chip. A second temperature sensing element formed at a position away from the first temperature sensing element by a predetermined distance,
The capacitor unit includes a movable electrode that is movable in a detection direction along the orthogonal direction, and a fixed electrode that faces the movable electrode in the detection direction,
The processing unit calculates a warp of the sensor chip due to heat based on an output signal of the first temperature detection element and an output signal of the second temperature detection element, and outputs the capacitance unit based on the calculated warp. A capacity type physical quantity detection device having a correction circuit for correcting a signal.

前記センサチップは、前記容量部が形成された容量チップと、前記処理部が形成された回路チップと、を有し、
前記容量チップと前記回路チップそれぞれの中心が、前記中心線にて一致するように、前記容量チップと前記回路チップとが機械的及び電気的に接続されており、
前記第１検温素子は、前記回路チップの前記容量チップとの対向面における、前記中心線が通過する位置に形成され、
前記第２検温素子は、前記回路チップの対向面における、前記直交方向において、前記第１検温素子から所定距離離れた位置に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の容量式物理量検出装置。 The sensor chip includes a capacitor chip in which the capacitor unit is formed, and a circuit chip in which the processing unit is formed,
The capacitor chip and the circuit chip are mechanically and electrically connected so that the centers of the capacitor chip and the circuit chip coincide with each other at the center line,
The first temperature measuring element is formed at a position where the center line passes on a surface of the circuit chip facing the capacitor chip,
2. The capacitive physical quantity according to claim 1, wherein the second temperature sensing element is formed at a position away from the first temperature sensing element by a predetermined distance in the orthogonal direction on the facing surface of the circuit chip. Detection device.

前記センサチップは、前記容量部が形成された容量チップと、前記処理部が形成された回路チップと、を有し、
前記容量チップと前記回路チップそれぞれの中心が、前記中心線にて一致するように、前記容量チップと前記回路チップとが機械的及び電気的に接続されており、
前記第１検温素子は、前記容量チップの前記回路チップとの対向面における、前記中心線が通過する位置に形成され、
前記第２検温素子は、前記容量チップの対向面における、前記直交方向において、前記第１検温素子から所定距離離れた位置に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の容量式物理量検出装置。 The sensor chip includes a capacitor chip in which the capacitor unit is formed, and a circuit chip in which the processing unit is formed,
The capacitor chip and the circuit chip are mechanically and electrically connected so that the centers of the capacitor chip and the circuit chip coincide with each other at the center line,
The first temperature measuring element is formed at a position where the center line passes on a surface of the capacitive chip facing the circuit chip,
2. The capacitive physical quantity according to claim 1, wherein the second temperature sensing element is formed at a position away from the first temperature sensing element by a predetermined distance in the orthogonal direction on the facing surface of the capacity chip. Detection device.

前記容量チップと前記回路チップとは、複数のバンプを介して、機械的及び電気的に接続され、
複数の前記バンプは、前記直行方向に沿い、且つ、前記中心線にて十字に交差する２つの仮想直線上に並んでおり、
前記第２検温素子は、２つの前記仮想直線から離れていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の容量式物理量検出装置。 The capacitive chip and the circuit chip are mechanically and electrically connected via a plurality of bumps,
The plurality of bumps are arranged on two imaginary straight lines along the perpendicular direction and intersecting the cross at the center line,
4. The capacitive physical quantity detection device according to claim 2, wherein the second temperature measuring element is separated from the two virtual straight lines. 5.

前記センサチップを収納するケースを有し、
前記センサチップと前記ケースそれぞれの中心が、前記中心線にて一致するように、前記センサチップと前記ケースとが機械的に接続されていることを特徴とする請求項１〜４いずれか１項に記載の容量式物理量検出装置。 A case for housing the sensor chip;
The sensor chip and the case are mechanically connected such that the centers of the sensor chip and the case coincide with each other at the center line. The capacity-type physical quantity detection device according to 1.

前記センサチップは、弾性を有する第１接着剤を介して、前記ケースに機械的に接続されていることを特徴とする請求項５に記載の容量式物理量検出装置。 The capacitive physical quantity detection device according to claim 5, wherein the sensor chip is mechanically connected to the case via a first adhesive having elasticity.

前記ケースは、有底筒状の絶縁基材部と、該絶縁基材部の内部に設けられた配線パターンと、該配線パターンと電気的に接続され、前記絶縁基材部の表面に設けられた電極と、前記絶縁基材部の開口部を閉塞する閉塞部と、を備え、
前記センサチップと前記ケースの電極とが、第１ワイヤを介して電気的に接続されていることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の容量式物理量検出装置。 The case has a bottomed cylindrical insulating base part, a wiring pattern provided inside the insulating base part, and is electrically connected to the wiring pattern and provided on the surface of the insulating base part. An electrode, and a closing part that closes the opening of the insulating base part,
The capacitive physical quantity detection device according to claim 5, wherein the sensor chip and the electrode of the case are electrically connected via a first wire.

前記ケースを収納する収納部を有し、
前記ケースと前記収納部それぞれの中心が、前記中心線にて一致するように、前記ケースと前記収納部とが機械的に接続されていることを特徴とする請求項５〜７いずれか１項に記載の容量式物理量検出装置。 A storage portion for storing the case;
The case and the storage unit are mechanically connected so that the centers of the case and the storage unit coincide with each other at the center line. The capacity-type physical quantity detection device according to 1.

前記ケースを収納する収納部を有し、
前記ケースと前記収納部それぞれの中心が、前記中心線にて一致するように、前記ケースと前記収納部とが機械的に接続されており、
前記収納部に、前記収納部の内部と外部とを電気的に接続するための複数のリードの一部位がそれぞれ埋設され、
前記ケースの電極と前記収納部のリードとが、第２ワイヤを介して電気的に接続されていることを特徴とする請求項７に記載の容量式物理量検出装置。 A storage portion for storing the case;
The case and the storage portion are mechanically connected so that the centers of the case and the storage portion coincide with each other at the center line,
One portion of each of a plurality of leads for electrically connecting the inside and the outside of the storage portion is embedded in the storage portion,
The capacitive physical quantity detection device according to claim 7, wherein an electrode of the case and a lead of the storage unit are electrically connected via a second wire.

前記ケースは、弾性を有する第２接着剤を介して、前記収納部に機械的に接続されていることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の容量式物理量検出装置。 The capacitive physical quantity detection device according to claim 8 or 9, wherein the case is mechanically connected to the storage portion via a second adhesive having elasticity.

前記物理量は、角速度であって、
前記容量部は、前記鉛直方向と前記検出方向とに直行する振動方向にて、逆位相で振動する対を成す２つの振動子を有し、
前記可動電極は、前記振動子の一部によって構成されていることを特徴とする請求項１〜１０いずれか１項に記載の容量式物理量検出装置。 The physical quantity is an angular velocity,
The capacitor unit includes two vibrators that form a pair that vibrates in opposite phases in a vibration direction perpendicular to the vertical direction and the detection direction.
The capacitive physical quantity detection device according to claim 1, wherein the movable electrode is configured by a part of the vibrator.