JP4892781B2 - 半導体物理量センサ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用、医療用、産業用などの圧力センサや加速度センサなどの半導体物理量センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車の様々な制御システムの高度化が進むことによる車内システムからのノイズや、高度情報化社会の発展によって通信に使われる電波・電磁波などが高出力化・領域拡大することによる車外からのノイズが益々増えている。したがって、自動車内部で使われる電子部品への耐ノイズ性の高性能化の要求が厳しくなっている。更に、圧力センサや加速度センサなどのセンサ類は、微小信号を増幅する構成が多いため、ノイズの影響を受けやすい。このような事情は、医療用、産業用などのセンサ類においても同様である。
【０００３】
具体的にノイズによるセンサへの障害としては、静電気による素子破壊、過電圧による素子破壊、放射・伝播ノイズによるセンサ信号の誤動作などがあり、これらの障害を防ぐための対策が必要である。
【０００４】
放射・伝播ノイズ対策として、これまでの圧力センサは、図７に示すような構造をしていた。この圧力センサでは、金属のＣＡＮ形状の金属キャップ６４により外部からの放射ノイズを遮断することで、ガラス台座６２上に搭載された圧力センサチップ６１にそのノイズが影響しないように対策し、更には１〜１０ｎＦ程度の貫通コンデンサ６６などを端子部分（圧力導入パイプ６３、金属ステム６５）に搭載して、その端子からの伝播ノイズを除去していた。
【０００５】
しかしながら、このようなＣＡＮタイプパッケージからなる従来構造では、金属キャップ６４や貫通コンデンサ６６のコストが負担になり、センサのコストアップを招いていた。
【０００６】
また、図８に示す従来の樹脂タイプパッケージからなる圧力センサにおいては、樹脂製の外装ケースに金属板７４を埋め込んで、その金属板７４によりガラス台座７２上の圧力センサチップ７１に対して放射ノイズを遮断したり、また外部基板７５上に貫通コンデンサを搭載して端子（ソッケト７６）からの伝播ノイズを除去していた。
【０００７】
しかしながら、このようなケースの従来構成においても、金属板７４や貫通コンデンサの部品点数の増大によりコストアップを招いていた。
【０００８】
更に、ＣＭＯＳプロセスで構成された圧力センサ回路では、複数のデジタル調整端子が必要であって、これらの端子は外部とワイヤボンディングなどによって接続されるケースがほとんどであるために、これらの端子が外部ノイズの侵入経路となり、耐ノイズ性能を悪化させる原因になっていた。
【０００９】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、比較的低コストで外来ノイズに対する耐性を格段に向上させることのできる半導体物理量センサを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本願発明は、センサ回路からのアナログ量の検出信号に対し、デジタルデータをＤ／Ａ変換してデジタルトリミングする半導体物理量センサにおいて、
所定の出力が得られるようにデジタルトリミングを行った後のデジタル入出力パッドのうち、半導体チップ内部でグランドにプルダウンされている第１のパッドとグランド用パッドとが第１の導電接続媒体を介して前記半導体チップ外のグランド端子に接続され、
かつ、前記半導体チップ内部で電源にプルアップされている第２のパッドと電源用パットとが第２の導電接続媒体を介して前記半導体チップ外の電源端子に接続されることを特徴とする。
【００１１】
ここで、所定の出力が得られるようにデジタルトリミングを行った後のデジタル入出力パッドのうち、前記半導体チップ内部でグランドにプルダウンされている前記第１のパッドに接続されている前記第１の導電接続媒体と前記グランド端子との接続、および前記半導体チップ内部で電源にプルアップされている前記第２のパッドに接続されている前記第２の導電接続媒体と前記電源端子との接続が、外装樹脂ケース内で行われていることを特徴とすることができる。
【００１２】
また、所定の出力が得られるようにデジタルトリミングを行った後のデジタル入出力パッドのうち、前記半導体チップ内部でプルダウンされている前記第１のパッドに接続されている第１の導電接続媒体と前記グランド端子との接続、および前記半導体チップ内部で電源にプルアップされている前記第２のパッドに接続されている前記第２の導電接続媒体と前記電源端子との接続が、前記半導体チップが搭載された実装基板上で行われていることを特徴とすることができる。
【００１３】
また、前記半導体チップ上のレイアウトとして、デジタル入出力パッドのうち、前記半導体チップ内部でプルダウンされている前記第１のパッドを前記グランド用パッドに近い側に配置し、かつ、前記半導体チップ内部でプルアップされている前記第２のパッドを前記電源用パッドに近い側に配置していることを特徴とすることができる。
【００１４】
ここで、前記半導体物理量センサは、半導体歪ゲージ式の圧力センサまたは加速度センサであることを特徴とすることができる。
【００１５】
また、樹脂ケースおよび基板のいずれかに前記半導体チップが台座を介して載置されていることを特徴とすることができる。
【００１６】
また、前記第１の導電接続媒体は、前記半導体チップ内部でグランドにプルダウンされている前記第１のパッドと前記グランド用パッドとにそれぞれ接続されているグランド用リードフレームと、前記デジタルトリミングを行った後において前記グランド用リードフレームに接続されるグランド接続用外部配線またはグランド接続用導体とを含み、前記第２の導電接続媒体は、前記半導体チップ内部で電源にプルアップされている前記第２のパッドと前記電源用パッドとにそれぞれ接続されている電源用リードフレームと、前記デジタルトリミングを行った後において前記電源用リードフレームに接続される電源接続用外部配線または電源接続用導体とを含み、前記グランド接続導体は前記グランド端子と前記グランド接続用外部配線を一体化したものであり、前記電源接続導体は前記電源端子と前記電源接続用外部配線を一体化したものであり、前記半導体チップの各パッドとこれに対応する前記リードフレームを含むリードフレームの各内部露出部とをそれぞれ接続した後で、前記デジタルトリミングを行うことを特徴とすることができる。
【００１８】
ここで、前記グランド用リードフレームおよび前記電源用リードフレームがインサート成形される樹脂ケースに前記半導体チップが台座を介して載置され、前記半導体チップの前記グランド用パッドおよびプルダウンされる前記第１パッドとにワイヤボンディングで接続されている前記グランド用リードフレームと、前記グランド接続用外部配線と、前記半導体チップの電源用パッドおよびプルアップされる前記第２パットとにワイヤボンディングで接続されている前記電源用リードフレームと、前記電源接続外部配線とが共に前記樹脂ケース内に形成され、前記グランド接続用外部配線は前記グランド用リードフレームに、前記電源接続用外部配線は前記電源用リードフレームにそれぞれ接続されることを特徴とすることができる。
【００１９】
ここで、前記グランド接続用外部配線および前記電源接続用外部配線は、前記樹脂ケースの外部でそれぞれ対応するリードフレームに接続されることを特徴とすることができる。
【００２０】
また、前記グランド接続用外部配線と前記グランド用リードフレームとが、また前記電源接続用外部配線と前記電源用リードフレームとが、それぞれ一体に形成されることを特徴とすることができる。
【００２１】
また、基板に、グランド接続用導体パターン、電源接続用導体パターン、および出力導体パターンが形成され、樹脂ケースに載置される前記半導体チップの前記グランド用パッドおよびプルダウンされる前記第１パッドに対応するそれぞれのリードフレームが前記グランド接続用導体パターンに接続され、前記半導体チップの前記電源用パッドおよびプルアップされる前記第２パッドに対応するそれぞれのリードフレームが前記電源接続用導体パターンに接続され、前記半導体チップの出力用パッドに対応する出力用リードフレームが前記出力導体パターンに接続され、前記第１の導電接続媒体は、前記グランド接続用導体パターンと、該グランド接続用導体パターンに接続された前記リードフレームとを含み、前記第２の導電接続媒体は、前記電源接続用導体パターンと、該電源接続用導体パターンに接続された前記リードフレームとを含むことを特徴とすることができる。
【００２２】
（作用）
上記構成により、本発明では、センサ回路からのアナログ量の検出信号に対し、デジタルデータをＤ／Ａ変換してデジタルトリミングする半導体物理量センサの、ノイズ耐性を向上させることができる。また、本発明では、耐ノイズ性能の高い半導体物理量センサをパッケージ上で実現できる。また、本発明では、耐ノイズ性能の高い半導体物理量センサを実装基板上で実現できる。また、本発明では、耐ノイズ性能の高い半導体物理量センサを容易に実現できる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２４】
（半導体物理量センサの半導体センサチップの構成）
図１は、後述の本発明の各実施形態に用いられる半導体物理量センサに用いる半導体センサチップの構成を示す。図１において、半導体センサチップ１１は、センサ部１２と（このセンサ部１２には例えば図示していない圧力検出用のダイアフラム上に歪ゲージが形成されている）、この歪ゲージの出力を処理する図示していない処理回路と、パッド１３〜１７とが形成されている。
【００２５】
各パッド１３〜１７は、電源プルアップ形ディジタルトリミング用パッド１３，電源プルダウン形ディジタルトリミング用パッド１４，電源用パッド（Ｖｃｃ）１５，センサ出力信号用パッド（Ｖｏｕｔ）１６およびグランド用パッド（ＧＮＤ）１７である。半導体センサチップ１１とともに、この半導体センサチップ１１の外部で電源に接続するパッド群１８（パッド１３および１５）と、半導体センサチップ１１の外部でグランドに接続するパッド群１９（パッド１４および１７）とが区分されている。
【００２６】
半導体センサチップ１１内において、電源にプルアップされる（ノーマリーハイ：normally high ）パッドは、電源プルアップ形ディジタルトリミング用パッド１３である。また、グランドにプルダウンされる（ノーマリーロウ：normally low）パッドは、電源プルダウン形ディジタルトリミング用パッド１４である。このように半導体センサチップ１１内で、電源プルアップ形ディジタルトリミング用パッド１３，電源プルダウン形ディジタルトリミング用パッド１４を、電源電圧、グランド電位にそれぞれ電気的に接続してその電位を固定することにより、耐ノイズ性能を向上することができる。
【００２７】
半導体センサチップ１１内において、電源プルアップ形ディジタルトリミング用パッド１３は電源用パッド１５寄りに配置される。このようなパッドの配置によって電源プルアップ形ディジタルトリミング用パッド１３を電源用パッド１５とともに半導体センサチップ１１の外部の図示していない電源接続用外部配線により電源に電気的に接続することが容易となる。
【００２８】
また、半導体センサチップ１１内で、電源プルダウン形ディジタルトリミング用パッド１４はグランド用パッド１７寄りに配置される。このようなパッドの配置によって電源プルダウン形ディジタルトリミング用パッド１４をグランド用パッド１７とともに半導体センサチップ１１の外部の図示していないグランド接続用外部配線によりグランド（ＧＮＤ）に電気的に接続することが容易となる。
【００２９】
上記のようなパッドの配置にすることで、半導体センサチップ１１の外部での電気的な接続を容易にし、外装部品の簡略化とコストダウンとを図ることができるとともに、外装工程の煩雑化を回避することができる。また、上記パッド群１８，１９をそれぞれ上記の電源接続用外部配線，グランド接続用外部配線にそれぞれ接続することにより、耐ノイズ性能をさらに向上することができる。
【００３０】
なお、図１中の丸数字は他の図との対応関係を分かり易くするために付したもので、▲１▼はグランド用パッド（ＧＮＤ）、▲２▼は電源用パッド（Ｖｃｃ）、▲３▼，▲４▼，▲５▼は電源プルダウン形ディジタルトリミング用パッド、▲６▼，▲７▼は電源プルアップ形ディジタルトリミング用パッド、▲８▼はセンサ信号出力用パッド（Ｖｏｕｔ）を表す。
【００３１】
（第１の実施の形態）
図２に本発明の第１の実施形態の半導体物理量センサ２０の構成を示す。
【００３２】
図２の半導体センサチップ２１は図１に示す半導体センサチップ１１と同等のものである。半導体センサチップ２１を収容した樹脂ケース２５内にグランド接続用外部配線２９および電源接続用外部配線２８を設け、これら接続用外部配線２８，２９を用いて半導体センサチップ２１の外部でプルダウンおよびプルアップをする部分をグランド接続用外部配線２９あるいは電源接続用外部配線２８にそれぞれ接続する例を示す。
【００３３】
樹脂ケース２５には、片側４本両側で８本のリードフレーム２７（２７−▲１▼〜２７−▲８▼で、例えば「グランド用パッド▲１▼」に対応するものを「２７−▲１▼」と表す）、グランド接続用外部配線２９および電源接続用外部配線２８がインサート成形されている。２４はリードフレーム２７が樹脂ケース２５を突抜けて樹脂ケース２５内に露出した部分（以下、「内部露出部２４」と言い、例えば「グランド用パッド▲１▼」に対応するものを「２４−▲１▼」と表す）である。
【００３４】
電源接続用外部配線２８は、樹脂ケース２５内において半導体センサチップ２１に形成されたパッドのうち電源に接続されるパッド▲２▼，▲６▼，▲７▼の近傍に配置される。
【００３５】
グランド接続用外部配線２９は、樹脂ケース２５内において半導体センサチップ２１に形成されたパッドのうちグランドに接続されるパッド▲１▼，▲３▼，▲４▼，▲５▼の近傍に配置される。
【００３６】
これら接続用外部配線２８，２９は、その一部例えばそれぞれ両端部は樹脂ケース２５にモールドされているとともに、いずれも各リードフレーム２７とは絶縁されている。
【００３７】
樹脂ケース２５の収容部には、半導体センサチップ２１を載置した図示していないガラス台座が接着剤例えばエポキシ系接着剤、シリコーン系接着剤により接着される。半導体センサチップ２１のそれぞれのパッドは対応する各リードフレームの内部露出部２４に例えばアルミニウムワイヤー２６によりワイヤーボンディングされ電気的に接続される。
【００３８】
半導体センサチップ２１のグランド用パッド▲１▼およびグランドにプルダウンされる電源プルダウン形ディジタルトリミング用パッド▲３▼，▲４▼，▲５▼に対応する内部露出部２４−▲３▼，２４−▲４▼，２４−▲５▼は、それぞれグランド接続用外部配線２９にアルミニウムワイヤー２６によりワイヤーボンディングされ電気的に接続される。
【００３９】
半導体センサチップ２１の電源用パッド▲２▼および電源にプルアップされる電源プルアップ形ディジタルトリミング用パッド▲６▼，▲７▼に対応する内部露出部２４−▲２▼，２４−▲６▼，２４−▲７▼は、それぞれ電源接続用外部配線２８にアルミニウムワイヤー２６によりワイヤーボンディングされ電気的に接続される。センサ出力はセンサ出力信号用パッド▲８▼に対応するリードフレーム２７−▲８▼から出力する。
【００４０】
グランド接続用外部配線２９、電源接続用外部配線２８およびリードフレーム２７の材料としては例えばりん青銅、４２アロイ、鉄−ニッケルなどを用いる。
【００４１】
樹脂ケース２５は例えばエポキシ樹脂やＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）などにより形成される。これらの樹脂は半導体センサチップ２１への熱応力を小さくすることができる。
【００４２】
半導体物理量センサ２０の動作は、電源用リードフレーム２７−▲２▼とグランド用リードフレーム２７−▲１▼との間に電源電圧を印加し、半導体センサチップ２１のセンサ部２２で検出した例えば圧力を電気信号に変換しその信号を処理回路で処理しパッド▲８▼からリードフレーム２７−▲８▼を介して出力信号を出力する。
【００４３】
ここで、半導体物理量センサ２０の出力の調整について述べる。半導体センサチップ２１の各パッド（８個）とこれに対応する各内部露出部２４をそれぞれワイヤーボンディングして電気的に接続した後で、半導体物理量センサとして所定の出力が得られるよう、ディジタルトリミング用のリードフレーム２７−▲３▼〜２７−▲７▼から、半導体センサチップ２１に内蔵したＥＰＲＯＭ等に調整量を書き込んで電気的に調整を行なう。この調整後、電源プルアップ形ディジタルトリミング用パッド▲６▼および▲７▼を半導体センサチップ２１の外部で電源電位に固定させるため、内部露出部２４−▲６▼および２４−▲７▼を電源接続用外部配線２８にワイヤーボンディングする。また、電源プルダウン形ディジタルトリミング用パッド▲３▼，▲４▼および▲５▼を半導体センサチップ２１の外部でグランド電位に固定させるため、内部露出部２４−▲３▼，２４−▲４▼および２４−▲５▼をグランド接続用外部配線２９にワイヤーボンディングする。
【００４４】
このような構成とすることにより、ディジタルトリミング用パッドの電位が、半導体センサチップ２１の外部で電源電位、あるいはグランド電位に固定されているため、ノイズを受けても各パッドの電位変動を抑制することができ、半導体物理量センサ２０の誤動作を防止することができる。
【００４５】
さらに、グランド接続用外部配線２９についてはグランド用のリードフレーム２７−▲１▼と、また電源接続用外部配線２８については電源用のリードフレーム２７−▲２▼とそれぞれ一体化することは可能であり、このように一体化をすることによって、誤動作の防止にさらに有効である。
【００４６】
（第２の実施の形態）
図３に本発明の第２の実施形態の半導体物理量センサ３０を外装樹脂ケースに収容する構成を示す。
【００４７】
半導体物理量センサ３０は、図２で示す半導体物理量センサ２０のうち電源接続用外部配線２８およびグランド接続用外部配線２９が樹脂ケース２５の内部ではなく、樹脂ケース２５の外部に設けられたものに相当するものである。（寸法上、組立上の制約などにより樹脂ケース２５内に電源接続用外部配線２８およびグランド接続用外部配線２９を組み込めない場合における例である。）
すなわち、図３において、半導体物理量センサ３０は、片側４本両側で８本のリードフレーム３７（３７−▲１▼〜３７−▲８▼で、例えば「グランド用パッド▲１▼」に対応するものを「３７−▲１▼」と表す）がインサート成形された樹脂ケース３５と、その収容部にガラス台座３２を介して収容された半導体センサチップ３１と、この半導体センサチップ３１の各パッドと各リードフレーム３７の内部露出部とをそれぞれ接続するワイヤー３６と、樹脂ケース３５の外部でリードフレーム３７−▲２▼，３７−▲６▼および３７−▲７▼と接続する電源接続用外部配線３８と、樹脂ケース３５の外部でリードフレーム３７−▲１▼，３７−▲３▼，３７−▲４▼および３７−▲５▼と接続するグランド接続用外部配線３９とである。
【００４８】
電源接続用外部配線３８およびグランド接続用外部配線３９は樹脂ケース３５の外側に設けられ、この場合樹脂ケース３５の半導体センサチップ３１の搭載面と反対側の面に沿って構成されている。接続用外部配線３８、３９は樹脂ケース３５に接していても、接していなくてもよい。
【００４９】
ここで、半導体物理量センサ３０の出力の調整について述べる。半導体センサチップ３１の各パッドとこれに対応するリードフレーム３７の各内部露出部とをそれぞれワイヤーボンディングして電気的に接続した後で、半導体物理量センサとして所定の出力が得られるよう、ディジタルトリミング用のリードフレーム３７−▲３▼〜３７−▲７▼から、半導体センサチップ３１に内蔵したＥＰＲＯＭ等に調整量を書き込んで電気的に調整を行なう。この調整後、電源プルアップ形ディジタルトリミング用パッド▲６▼および▲７▼を樹脂ケース３５の外部で電源電位に固定させるため、リードフレーム３７−▲２▼，３７−▲６▼および３７−▲７▼に電源接続用外部配線３８を電気的に接続する。また、電源プルダウン形ディジタルトリミング用パッド▲３▼，▲４▼および▲５▼を樹脂ケース３５の外部でグランド電位に固定させるため、リードフレーム３７−▲１▼，３７−▲３▼，３７−▲４▼および３７−▲５▼にグランド接続用外部配線３９を電気的に接続する。
【００５０】
図３において、外装樹脂ケース３４にコネクタ端子７０（電源端子、グランド端子、出力端子）がインサート成形されているとともに、樹脂ケースの収容部、およびこの場合においては圧力を導入する導入孔１００が設けられている。この外装樹脂ケース３４は機械的強度を持たすため、例えばナイロン系樹脂、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）などで形成される。また、コネクタ端子７０はりん青銅、４２アロイあるいは鉄−ニッケルなどを用いる。
【００５１】
樹脂ケース３５が外装樹脂ケース３４の収容部に接着剤、例えばシリコーン系接着剤やエポキシ系接着剤などで接着され、樹脂ケース３５内の半導体センサチップ３１は導入孔１００に対向している。
【００５２】
樹脂ケース３５のリードフレーム３７のうち、半導体センサチップ３１のグランド用パッドマル１にワイヤーボンディングで接続されたリードフレーム３７−マル１はコネクタ端子７０のグランド端子に、同様に電源用パッドマル２に接続されたリードフレーム３７−マル２はコネクタ端子７０の電源端子に、また同様にセンサ信号出力用パッドマル８に接続されたリードフレーム３７−マル８はコネクタ端子７０の出力端子に、それぞれ接続される。
【００５３】
外装樹脂蓋３３は外装樹脂ケース３４に接着剤、例えばシリコーン系接着剤やエポキシ系接着剤などで接着される。
【００５４】
コネクタ端子７０のうち、電源端子およびグランド端子の接続部分は、端子７０とリードフレーム３７と接続用外部配線３８（あるいは３９）との三層であり、コネクタ端子７０の出力端子の接続部分は、出力端子とリードフレーム３７との二層であり、その他の接続部分は、リードフレーム３７と接続用外部配線３８（あるいは３９）との二層である。これら接続部は、それぞれハンダ付けあるいは溶接により接続される。
【００５５】
このような構成とすることにより、ディジタルトリミング用パッドの電位が、半導体センサチップ３１の外部で（樹脂ケース３５の外部でもある）、電源電位あるいはグランド電位に固定されているため、ノイズを受けても各パッドの電位変動ほ抑制することができ、半導体物理量センサ３０の誤動作を防止することができる。
【００５６】
（第３の実施の形態）
図４に本発明の第３の実施形態の半導体物理量センサ４０を外装樹脂ケースに収容する構成を示す。
【００５７】
図４の半導体物理量センサ４０は、図３で示す半導体物理量センサ３０と同等のものを用いる。
【００５８】
すなわち、図４において、半導体物理量センサ４０は、片側４本両側で８本のリードフレーム４７（４７−▲１▼〜４７−▲８▼で、例えば「グランド用パッド▲１▼」に対応するものを「４７−▲１▼」と表す）がインサート成形された樹脂ケース４５と、その収容部にガラス台座４２を介して収容された半導体センサチップ４１と、この半導体センサチップ４１の各パッドと各リードフレーム４７の内部露出部とをそれぞれ接続するアルミニウムワイヤー４６と、樹脂ケース４５の外部でリードフレーム４７−▲２▼，４７−▲６▼および４７−▲７▼を電気的に接続する電源接続用外部配線４８と、樹脂ケース４５の外部でリードフレーム４７−▲１▼，４７−▲３▼，４７−▲４▼および４７−▲５▼を電気的に接続するグランド接続用外部配線４９とである。
【００５９】
電源接続用外部配線４８およびグランド接続用外部配線４９は樹脂ケース４５の外側に設けられ、この場合外装樹脂ケース４４に形成される。
【００６０】
ここで、半導体物理量センサ４０の出力の調整について述べる。半導体センサチップ４１の各パッドとこれに対応するリードフレーム４７の各内部露出部をそれぞれワイヤーボンディングして電気的に接続した後で、半導体物理量センサとして所定の出力が得られるよう、ディジタルトリミング用のリードフレーム４７−▲３▼〜４７−▲７▼から、半導体センサチップ４１に内蔵したＥＰＲＯＭ等に調整量を書き込んで電気的に調整を行なう。調整後、電源プルアップ形ディジタルトリミング用パッド▲６▼および▲７▼を樹脂ケース４５の外部で電源電位に固定させるため、リードフレーム４７−▲２▼，４７−▲６▼および４７−▲７▼に電源接続用外部配線４８を電気的に接続する。また、電源プルダウン形ディジタルトリミング用パッド▲３▼，▲４▼および▲５▼を樹脂ケース４５の外部でグランド電位に固定させるため、リードフレーム４７−▲１▼，４７−▲３▼，４７−▲４▼および４７−▲５▼にグランド接続用外部配線４９を電気的に接続する。
【００６１】
図４において、半導体物理量センサ４０を外装樹脂ケース４４に収容する構成について述べる。外装樹脂ケース４４には、コネクタ端子８０の電源端子と電源接続用外部配線４８とを一体化した電源接続用導体４８Ａ、コネクタ端子８０のグランド端子とグランド接続用外部配線４９とを一体化したグランド接続用導体４９Ａ、およびコネクタ端子８０の出力端子が、それぞれインサート成形されている。さらに、外装樹脂ケース４４には、図３と同様に、樹脂ケースの収容部、および圧力を導入する導入孔１１０が設けられている。また、接続用導体４８Ａおよび４９Ａは、りん青銅、４２アロイあるいは鉄−ニッケルなどを用いる。
【００６２】
樹脂ケース４５が外装樹脂ケース４４の収容部に接着剤、例えばシリコーン系接着剤やエポキシ系接着剤などで接着される。樹脂ケース４５内の半導体センサチップ４１は導入孔１１０に対向している。
【００６３】
外装樹脂蓋４３は外装樹脂ケース４４に接着剤、例えばシリコーン系接着剤やエポキシ系接着剤などで接着される。
【００６４】
樹脂ケース４５のリードフレーム４７のうち、リードフレーム４７−▲２▼とリードフレーム４７−▲６▼，４７−▲７▼とは電源接続用外部導体４８Ａに接続され、同様にリードフレーム４７−▲１▼とリードフレーム４７−▲３▼，４７−▲４▼，４７−▲５▼とはグランド接続用導体４９Ａに接続され、さらに同様にリードフレーム４７−▲８▼は出力端子に接続され、これら接続部はそれぞれ接続用外部導体４８Ａ（あるいは４９Ａ）と各リードフレーム４７との二層であり、それぞれハンダ付けあるいは溶接により接続される。
【００６５】
このような構成とすることにより、ディジタルトリミング用パッドの電位が半導体センサチップ４１の外部で（樹脂ケース４５の外部でもある）、電源電位あるいはグランド電位に固定されているため、ノイズを受けても各パッドの電位変動を抑制することができ、半導体物理量センサ４０の誤動作を防止することができる。
【００６６】
（第４の実施の形態）
図５に本発明の第４の実施形態の半導体物理量センサ５０を基板に搭載する構成を示す。
【００６７】
図５の半導体物理量センサ５０は、図３で示す半導体物理量センサ３０と同等のものを用いる。
【００６８】
図５において（樹脂ケース５５内の半導体センサチップ５１、ワイヤー５６、リードフレーム５７の内部露出部は図示されていない）、半導体物理量センサ５０は、片側４本両側で８本のリードフレーム５７（５７−▲１▼〜５７−▲８▼で、例えば「グランド用パッド▲１▼」に対応するものを「５７−▲１▼」と表す）がインサート成形された樹脂ケース５５と、その収容部にガラス台座を介して収容された半導体センサチップ５１と、この半導体センサチップ５１の各パッドと各リードフレーム５７の内部露出部とをそれぞれ接続するアルミニウムワイヤー５６と、樹脂ケース５５の外部でリードフレーム５７−▲２▼，５７−▲６▼および５７−▲７▼と接続する電源接続用導体５８Ａと、樹脂ケース５５の外部でリードフレーム５７−▲１▼，５７−▲３▼，５７−▲４▼および５７−▲５▼を接続するグランド接続用導体５９Ａとである。
【００６９】
電源接続用導体５８Ａおよびグランド接続用導体５９Ａは、樹脂ケース５５の外側に設けられ、この場合基板２００に形成される。
【００７０】
図５において、基板２００（例えば、ガラスエポキシ樹脂基板、セラミック基板など）上に、電源端子と電源接続用外部配線とを一体化した電源接続用導体５８Ａ、グランド端子とグランド接続用外部配線とを一体化したグランド接続用導体５９Ａ、およびセンサ出力用導体９０がそれぞれ所定のパターンに形成されている。基板２００上のこれら電源接続用外部導体５８Ａ、グランド接続用外部導体５９Ａおよびセンサ出力用導体９０には、樹脂ケース５５のそれぞれのリードフレーム５７に対応する位置にスルーホール２１０が形成される。樹脂ケース５５の各リードフレーム５７は折り曲げられ、基板２００に形成されたスルーホール２１０に挿入されてハンダ付けされる。
【００７１】
ここで、半導体物理量センサ５０の出力の調整について述べる。半導体センサチップ５１の各パッドとこれに対応するリードフレーム５７の各内部露出部とをそれぞれワイヤーボンディングして電気的に接続した後に、半導体物理量センサ５０として所定の出力が得られるよう、ディジタルトリミング用のリードフレーム５７−▲３▼〜５７−▲７▼から、半導体センサチップ５１に内蔵したＥＰＲＯＭ等に調整量を書き込んで電気的に調整を行なう。調整後、電源プルアップ形ディジタルトリミング用パッド▲６▼および▲７▼を樹脂ケース５５の外部で電源電位に固定させるため、リードフレーム５７−▲２▼，５７−▲６▼および５７−▲７▼を基板２００に形成された電源接続用外部配線５８Ａに電気的に接続する。また、電源プルダウン形ディジタルトリミング用パッド▲３▼，▲４▼および▲５▼を樹脂ケース５５の外部でグランド電位に固定させるため、リードフレーム５７−▲１▼，４７−▲３▼，４７−▲４▼および４７−▲５▼を基板２００に形成されたグランド接続用外部配線５９Ａに電気的に接続する。
【００７２】
このような構成とすることにより、ディジタルトリミング用パッドの電位が半導体センサチップ５１の外部で（樹脂ケース５５の外部でもある）、電源電位あるいはグランド電位に固定されているため、ノイズを受けても各パッドの電位変動を抑制することができ、半導体物理量センサ５０の誤動作を防止することができる。
【００７３】
この例では、基板２００にスルーホール２１０を設けたが、スルーホール２１０を設けずに各リードフレーム５７の端部を曲げる等して各接続用導体５８Ａ，５９Ａおよびセンサ出力用導体９０に電気的に接続してもよい。
【００７４】
（実施形態のセンサの特性）
図６の（Ａ）に従来の圧力センサのＥＭＩ試験電界強度（２００Ｖ／ｍ）の結果を示し、同図の（Ｂ）に本発明を実施した圧力センサのＥＭＩ試験電界強度（２００Ｖ／ｍ）の結果を示す。
【００７５】
図６から、本発明によれば、電界強度２００Ｖ／ｍの電界放射に対して、センサの出力変動値が２０ｍＶ以内に大幅に抑制されることが確認され、本発明により外来ノイズに対する耐性を格段に向上させることができたことが確認された。
【００７６】
（他の実施の形態）
なお、ここに示す実施の形態においては、パッド数８個の半導体センサチップで、電源用パッドは１個のパッド、グランド用パッドは１個のパッド、電源プルアップ形ディジタルトリミング用パッド１３は２個のパッド、電源プルダウン形ディジタルトリミング用パッド１４は３個のパッドをそれぞれ示しているが、これらのパッド数に限定されるものではない。
【００７７】
また、半導体センサチップは半導体歪ゲージ式のものを例として示したが、これに限定されるものではなく、静電容量式やカンチレバー式その他の各種の半導体センサチップであってもよい。
【００７８】
【発明の効果】
以上説明するように、本発明によれば、例えば電界強度２００Ｖ／ｍの電界放射に対して、センサの出力変動値が２０ｍＶ以内に大幅に抑制されるというように、外来ノイズに対する耐性を格段に向上させることができる。また、本発明によれば、比較的低コストで、高精度、高信頼性の半導体物理量センサを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の各実施形態に用いられる半導体センサチップのパッド配置構成を示す平面図である。
【図２】本発明の第１実施形態の半導体物理量センサの構成を示す平面図である。
【図３】本発明の第２実施形態の半導体物理量センサの構成を示す平面図（Ａ）および断面図（Ｂ）である。
【図４】本発明の第３実施形態の半導体物理量センサの構成を示す平面図（Ａ）および断面図（Ｂ）である。
【図５】本発明の第４実施形態の半導体物理量センサの構成を示す平面図である。
【図６】（Ａ）は本発明実施前の試験結果（電界強度２００Ｖ／ｍ）を示すグラフであり、（Ｂ）は本発明の実施後の試験結果（電界強度２００Ｖ／ｍ）を示すグラフである。
【図７】従来圧力センサの一例を示す断面図である。
【図８】従来の圧力センサの他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１１，２１，３１，４１，５１ 半導体センサチップ
１２，２２ センサ部
１３ 電源プルアップ形ディジタルトリミング用パッド
１４ 電源プルダウン形ディジタルトリミング用パッド
１５ 電源用パッド
１６ センサ信号出力用パッド
１７ グランド用パッド
１８ 電源プルアップ形ディジタルトリミング用パッド群
１９ 電源プルダウン形ディジタルトリミング用パッド群
２０，３０，４０，５０ 半導体物理量センサ
２４ 内部露出部（リードフレームの）
２５，３５，４５，５５ 樹脂ケース
２６，３６，４６，５６ アルミニウムワイヤー
２７，３７，４７，５７ リードフレーム
２８，３８，４８，５８ 電源接続用外部配線
２９，３９，４９，５９ グランド接続用外部配線
３２，４２ ガラス台座
３３，４３ 外装樹脂蓋
３４，４４ 外装樹脂ケース
４８Ａ，５８Ａ 電源接続用導体
４９Ａ，５９Ａ グランド接続用導体
７０，８０ コネクタ端子
２００ 基板
２１０ スルーホール
▲１▼ グランド用パッド
▲２▼ 電源用パッド
▲３▼，▲４▼，▲５▼ 電源プルダウン形ディジタルトリミング用パッド
▲６▼，▲７▼ 電源プルアップ形ディジタルトリミング用パッド
▲８▼ センサ信号出力用パッド
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用、医療用、産業用などの圧力センサや加速度センサなどの半導体物理量センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車の様々な制御システムの高度化が進むことによる車内システムからのノイズや、高度情報化社会の発展によって通信に使われる電波・電磁波などが高出力化・領域拡大することによる車外からのノイズが益々増えている。したがって、自動車内部で使われる電子部品への耐ノイズ性の高性能化の要求が厳しくなっている。更に、圧力センサや加速度センサなどのセンサ類は、微小信号を増幅する構成が多いため、ノイズの影響を受けやすい。このような事情は、医療用、産業用などのセンサ類においても同様である。
【０００３】
具体的にノイズによるセンサへの障害としては、静電気による素子破壊、過電圧による素子破壊、放射・伝播ノイズによるセンサ信号の誤動作などがあり、これらの障害を防ぐための対策が必要である。
【０００４】
放射・伝播ノイズ対策として、これまでの圧力センサは、図７に示すような構造をしていた。この圧力センサでは、金属のＣＡＮ形状の金属キャップ６４により外部からの放射ノイズを遮断することで、ガラス台座６２上に搭載された圧力センサチップ６１にそのノイズが影響しないように対策し、更には１〜１０ｎＦ程度の貫通コンデンサ６６などを端子部分（圧力導入パイプ６３、金属ステム６５）に搭載して、その端子からの伝播ノイズを除去していた。
【０００５】
しかしながら、このようなＣＡＮタイプパッケージからなる従来構造では、金属キャップ６４や貫通コンデンサ６６のコストが負担になり、センサのコストアップを招いていた。
【０００６】
また、図８に示す従来の樹脂タイプパッケージからなる圧力センサにおいては、樹脂製の外装ケースに金属板７４を埋め込んで、その金属板７４によりガラス台座７２上の圧力センサチップ７１に対して放射ノイズを遮断したり、また外部基板７５上に貫通コンデンサを搭載して端子（ソッケト７６）からの伝播ノイズを除去していた。
【０００７】
しかしながら、このようなケースの従来構成においても、金属板７４や貫通コンデンサの部品点数の増大によりコストアップを招いていた。
【０００８】
更に、ＣＭＯＳプロセスで構成された圧力センサ回路では、複数のデジタル調整端子が必要であって、これらの端子は外部とワイヤボンディングなどによって接続されるケースがほとんどであるために、これらの端子が外部ノイズの侵入経路となり、耐ノイズ性能を悪化させる原因になっていた。
【０００９】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、比較的低コストで外来ノイズに対する耐性を格段に向上させることのできる半導体物理量センサを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本願発明は、センサ回路からのアナログ量の検出信号に対し、デジタルデータをＤ／Ａ変換してデジタルトリミングする半導体物理量センサにおいて、
所定の出力が得られるようにデジタルトリミングを行った後のデジタル入出力パッドのうち、半導体チップ内部でグランドにプルダウンされている第１のパッドとグランド用パッドとが第１の導電接続媒体を介して前記半導体チップ外のグランド端子に接続され、
かつ、前記半導体チップ内部で電源にプルアップされている第２のパッドと電源用パットとが第２の導電接続媒体を介して前記半導体チップ外の電源端子に接続されることを特徴とする。
【００１１】
ここで、所定の出力が得られるようにデジタルトリミングを行った後のデジタル入出力パッドのうち、前記半導体チップ内部でグランドにプルダウンされている前記第１のパッドに接続されている前記第１の導電接続媒体と前記グランド端子との接続、および前記半導体チップ内部で電源にプルアップされている前記第２のパッドに接続されている前記第２の導電接続媒体と前記電源端子との接続が、外装樹脂ケース内で行われていることを特徴とすることができる。
【００１２】
また、所定の出力が得られるようにデジタルトリミングを行った後のデジタル入出力パッドのうち、前記半導体チップ内部でプルダウンされている前記第１のパッドに接続されている第１の導電接続媒体と前記グランド端子との接続、および前記半導体チップ内部で電源にプルアップされている前記第２のパッドに接続されている前記第２の導電接続媒体と前記電源端子との接続が、前記半導体チップが搭載された実装基板上で行われていることを特徴とすることができる。
【００１３】
また、前記半導体チップ上のレイアウトとして、デジタル入出力パッドのうち、前記半導体チップ内部でプルダウンされている前記第１のパッドを前記グランド用パッドに近い側に配置し、かつ、前記半導体チップ内部でプルアップされている前記第２のパッドを前記電源用パッドに近い側に配置していることを特徴とすることができる。
【００１４】
ここで、前記半導体物理量センサは、半導体歪ゲージ式の圧力センサまたは加速度センサであることを特徴とすることができる。
【００１５】
また、樹脂ケースおよび基板のいずれかに前記半導体チップが台座を介して載置されていることを特徴とすることができる。
【００１６】
また、前記第１の導電接続媒体は、前記半導体チップ内部でグランドにプルダウンされている前記第１のパッドと前記グランド用パッドとにそれぞれ接続されているグランド用リードフレームと、前記デジタルトリミングを行った後において前記グランド用リードフレームに接続されるグランド接続用外部配線またはグランド接続用導体とを含み、前記第２の導電接続媒体は、前記半導体チップ内部で電源にプルアップされている前記第２のパッドと前記電源用パッドとにそれぞれ接続されている電源用リードフレームと、前記デジタルトリミングを行った後において前記電源用リードフレームに接続される電源接続用外部配線または電源接続用導体とを含み、前記グランド接続導体は前記グランド端子と前記グランド接続用外部配線を一体化したものであり、前記電源接続導体は前記電源端子と前記電源接続用外部配線を一体化したものであり、前記半導体チップの各パッドとこれに対応する前記リードフレームを含むリードフレームの各内部露出部とをそれぞれ接続した後で、前記デジタルトリミングを行うことを特徴とすることができる。
【００１８】
ここで、前記グランド用リードフレームおよび前記電源用リードフレームがインサート成形される樹脂ケースに前記半導体チップが台座を介して載置され、前記半導体チップの前記グランド用パッドおよびプルダウンされる前記第１パッドとにワイヤボンディングで接続されている前記グランド用リードフレームと、前記グランド接続用外部配線と、前記半導体チップの電源用パッドおよびプルアップされる前記第２パットとにワイヤボンディングで接続されている前記電源用リードフレームと、前記電源接続外部配線とが共に前記樹脂ケース内に形成され、前記グランド接続用外部配線は前記グランド用リードフレームに、前記電源接続用外部配線は前記電源用リードフレームにそれぞれ接続されることを特徴とすることができる。
【００１９】
ここで、前記グランド接続用外部配線および前記電源接続用外部配線は、前記樹脂ケースの外部でそれぞれ対応するリードフレームに接続されることを特徴とすることができる。
【００２０】
また、前記グランド接続用外部配線と前記グランド用リードフレームとが、また前記電源接続用外部配線と前記電源用リードフレームとが、それぞれ一体に形成されることを特徴とすることができる。
【００２１】
また、基板に、グランド接続用導体パターン、電源接続用導体パターン、および出力導体パターンが形成され、樹脂ケースに載置される前記半導体チップの前記グランド用パッドおよびプルダウンされる前記第１パッドに対応するそれぞれのリードフレームが前記グランド接続用導体パターンに接続され、前記半導体チップの前記電源用パッドおよびプルアップされる前記第２パッドに対応するそれぞれのリードフレームが前記電源接続用導体パターンに接続され、前記半導体チップの出力用パッドに対応する出力用リードフレームが前記出力導体パターンに接続され、前記第１の導電接続媒体は、前記グランド接続用導体パターンと、該グランド接続用導体パターンに接続された前記リードフレームとを含み、前記第２の導電接続媒体は、前記電源接続用導体パターンと、該電源接続用導体パターンに接続された前記リードフレームとを含むことを特徴とすることができる。
【００２２】
（作用）
上記構成により、本発明では、センサ回路からのアナログ量の検出信号に対し、デジタルデータをＤ／Ａ変換してデジタルトリミングする半導体物理量センサの、ノイズ耐性を向上させることができる。また、本発明では、耐ノイズ性能の高い半導体物理量センサをパッケージ上で実現できる。また、本発明では、耐ノイズ性能の高い半導体物理量センサを実装基板上で実現できる。また、本発明では、耐ノイズ性能の高い半導体物理量センサを容易に実現できる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２４】
（半導体物理量センサの半導体センサチップの構成）
図１は、後述の本発明の各実施形態に用いられる半導体物理量センサに用いる半導体センサチップの構成を示す。図１において、半導体センサチップ１１は、センサ部１２と（このセンサ部１２には例えば図示していない圧力検出用のダイアフラム上に歪ゲージが形成されている）、この歪ゲージの出力を処理する図示していない処理回路と、パッド１３〜１７とが形成されている。
【００２５】
各パッド１３〜１７は、電源プルアップ形ディジタルトリミング用パッド１３，電源プルダウン形ディジタルトリミング用パッド１４，電源用パッド（Ｖｃｃ）１５，センサ出力信号用パッド（Ｖｏｕｔ）１６およびグランド用パッド（ＧＮＤ）１７である。半導体センサチップ１１とともに、この半導体センサチップ１１の外部で電源に接続するパッド群１８（パッド１３および１５）と、半導体センサチップ１１の外部でグランドに接続するパッド群１９（パッド１４および１７）とが区分されている。
【００２６】
半導体センサチップ１１内において、電源にプルアップされる（ノーマリーハイ：normally high ）パッドは、電源プルアップ形ディジタルトリミング用パッド１３である。また、グランドにプルダウンされる（ノーマリーロウ：normally low）パッドは、電源プルダウン形ディジタルトリミング用パッド１４である。このように半導体センサチップ１１内で、電源プルアップ形ディジタルトリミング用パッド１３，電源プルダウン形ディジタルトリミング用パッド１４を、電源電圧、グランド電位にそれぞれ電気的に接続してその電位を固定することにより、耐ノイズ性能を向上することができる。
【００２７】
半導体センサチップ１１内において、電源プルアップ形ディジタルトリミング用パッド１３は電源用パッド１５寄りに配置される。このようなパッドの配置によって電源プルアップ形ディジタルトリミング用パッド１３を電源用パッド１５とともに半導体センサチップ１１の外部の図示していない電源接続用外部配線により電源に電気的に接続することが容易となる。
【００２８】
また、半導体センサチップ１１内で、電源プルダウン形ディジタルトリミング用パッド１４はグランド用パッド１７寄りに配置される。このようなパッドの配置によって電源プルダウン形ディジタルトリミング用パッド１４をグランド用パッド１７とともに半導体センサチップ１１の外部の図示していないグランド接続用外部配線によりグランド（ＧＮＤ）に電気的に接続することが容易となる。
【００２９】
上記のようなパッドの配置にすることで、半導体センサチップ１１の外部での電気的な接続を容易にし、外装部品の簡略化とコストダウンとを図ることができるとともに、外装工程の煩雑化を回避することができる。また、上記パッド群１８，１９をそれぞれ上記の電源接続用外部配線，グランド接続用外部配線にそれぞれ接続することにより、耐ノイズ性能をさらに向上することができる。
【００３０】
なお、図１中の丸数字は他の図との対応関係を分かり易くするために付したもので、▲１▼はグランド用パッド（ＧＮＤ）、▲２▼は電源用パッド（Ｖｃｃ）、▲３▼，▲４▼，▲５▼は電源プルダウン形ディジタルトリミング用パッド、▲６▼，▲７▼は電源プルアップ形ディジタルトリミング用パッド、▲８▼はセンサ信号出力用パッド（Ｖｏｕｔ）を表す。
【００３１】
（第１の実施の形態）
図２に本発明の第１の実施形態の半導体物理量センサ２０の構成を示す。
【００３２】
図２の半導体センサチップ２１は図１に示す半導体センサチップ１１と同等のものである。半導体センサチップ２１を収容した樹脂ケース２５内にグランド接続用外部配線２９および電源接続用外部配線２８を設け、これら接続用外部配線２８，２９を用いて半導体センサチップ２１の外部でプルダウンおよびプルアップをする部分をグランド接続用外部配線２９あるいは電源接続用外部配線２８にそれぞれ接続する例を示す。
【００３３】
樹脂ケース２５には、片側４本両側で８本のリードフレーム２７（２７−▲１▼〜２７−▲８▼で、例えば「グランド用パッド▲１▼」に対応するものを「２７−▲１▼」と表す）、グランド接続用外部配線２９および電源接続用外部配線２８がインサート成形されている。２４はリードフレーム２７が樹脂ケース２５を突抜けて樹脂ケース２５内に露出した部分（以下、「内部露出部２４」と言い、例えば「グランド用パッド▲１▼」に対応するものを「２４−▲１▼」と表す）である。
【００３４】
電源接続用外部配線２８は、樹脂ケース２５内において半導体センサチップ２１に形成されたパッドのうち電源に接続されるパッド▲２▼，▲６▼，▲７▼の近傍に配置される。
【００３５】
グランド接続用外部配線２９は、樹脂ケース２５内において半導体センサチップ２１に形成されたパッドのうちグランドに接続されるパッド▲１▼，▲３▼，▲４▼，▲５▼の近傍に配置される。
【００３６】
これら接続用外部配線２８，２９は、その一部例えばそれぞれ両端部は樹脂ケース２５にモールドされているとともに、いずれも各リードフレーム２７とは絶縁されている。
【００３７】
樹脂ケース２５の収容部には、半導体センサチップ２１を載置した図示していないガラス台座が接着剤例えばエポキシ系接着剤、シリコーン系接着剤により接着される。半導体センサチップ２１のそれぞれのパッドは対応する各リードフレームの内部露出部２４に例えばアルミニウムワイヤー２６によりワイヤーボンディングされ電気的に接続される。
【００３８】
半導体センサチップ２１のグランド用パッド▲１▼およびグランドにプルダウンされる電源プルダウン形ディジタルトリミング用パッド▲３▼，▲４▼，▲５▼に対応する内部露出部２４−▲３▼，２４−▲４▼，２４−▲５▼は、それぞれグランド接続用外部配線２９にアルミニウムワイヤー２６によりワイヤーボンディングされ電気的に接続される。
【００３９】
半導体センサチップ２１の電源用パッド▲２▼および電源にプルアップされる電源プルアップ形ディジタルトリミング用パッド▲６▼，▲７▼に対応する内部露出部２４−▲２▼，２４−▲６▼，２４−▲７▼は、それぞれ電源接続用外部配線２８にアルミニウムワイヤー２６によりワイヤーボンディングされ電気的に接続される。センサ出力はセンサ出力信号用パッド▲８▼に対応するリードフレーム２７−▲８▼から出力する。
【００４０】
グランド接続用外部配線２９、電源接続用外部配線２８およびリードフレーム２７の材料としては例えばりん青銅、４２アロイ、鉄−ニッケルなどを用いる。
【００４１】
樹脂ケース２５は例えばエポキシ樹脂やＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）などにより形成される。これらの樹脂は半導体センサチップ２１への熱応力を小さくすることができる。
【００４２】
半導体物理量センサ２０の動作は、電源用リードフレーム２７−▲２▼とグランド用リードフレーム２７−▲１▼との間に電源電圧を印加し、半導体センサチップ２１のセンサ部２２で検出した例えば圧力を電気信号に変換しその信号を処理回路で処理しパッド▲８▼からリードフレーム２７−▲８▼を介して出力信号を出力する。
【００４３】
ここで、半導体物理量センサ２０の出力の調整について述べる。半導体センサチップ２１の各パッド（８個）とこれに対応する各内部露出部２４をそれぞれワイヤーボンディングして電気的に接続した後で、半導体物理量センサとして所定の出力が得られるよう、ディジタルトリミング用のリードフレーム２７−▲３▼〜２７−▲７▼から、半導体センサチップ２１に内蔵したＥＰＲＯＭ等に調整量を書き込んで電気的に調整を行なう。この調整後、電源プルアップ形ディジタルトリミング用パッド▲６▼および▲７▼を半導体センサチップ２１の外部で電源電位に固定させるため、内部露出部２４−▲６▼および２４−▲７▼を電源接続用外部配線２８にワイヤーボンディングする。また、電源プルダウン形ディジタルトリミング用パッド▲３▼，▲４▼および▲５▼を半導体センサチップ２１の外部でグランド電位に固定させるため、内部露出部２４−▲３▼，２４−▲４▼および２４−▲５▼をグランド接続用外部配線２９にワイヤーボンディングする。
【００４４】
このような構成とすることにより、ディジタルトリミング用パッドの電位が、半導体センサチップ２１の外部で電源電位、あるいはグランド電位に固定されているため、ノイズを受けても各パッドの電位変動を抑制することができ、半導体物理量センサ２０の誤動作を防止することができる。
【００４５】
さらに、グランド接続用外部配線２９についてはグランド用のリードフレーム２７−▲１▼と、また電源接続用外部配線２８については電源用のリードフレーム２７−▲２▼とそれぞれ一体化することは可能であり、このように一体化をすることによって、誤動作の防止にさらに有効である。
【００４６】
（第２の実施の形態）
図３に本発明の第２の実施形態の半導体物理量センサ３０を外装樹脂ケースに収容する構成を示す。
【００４７】
半導体物理量センサ３０は、図２で示す半導体物理量センサ２０のうち電源接続用外部配線２８およびグランド接続用外部配線２９が樹脂ケース２５の内部ではなく、樹脂ケース２５の外部に設けられたものに相当するものである。（寸法上、組立上の制約などにより樹脂ケース２５内に電源接続用外部配線２８およびグランド接続用外部配線２９を組み込めない場合における例である。）
すなわち、図３において、半導体物理量センサ３０は、片側４本両側で８本のリードフレーム３７（３７−▲１▼〜３７−▲８▼で、例えば「グランド用パッド▲１▼」に対応するものを「３７−▲１▼」と表す）がインサート成形された樹脂ケース３５と、その収容部にガラス台座３２を介して収容された半導体センサチップ３１と、この半導体センサチップ３１の各パッドと各リードフレーム３７の内部露出部とをそれぞれ接続するワイヤー３６と、樹脂ケース３５の外部でリードフレーム３７−▲２▼，３７−▲６▼および３７−▲７▼と接続する電源接続用外部配線３８と、樹脂ケース３５の外部でリードフレーム３７−▲１▼，３７−▲３▼，３７−▲４▼および３７−▲５▼と接続するグランド接続用外部配線３９とである。
【００４８】
電源接続用外部配線３８およびグランド接続用外部配線３９は樹脂ケース３５の外側に設けられ、この場合樹脂ケース３５の半導体センサチップ３１の搭載面と反対側の面に沿って構成されている。接続用外部配線３８、３９は樹脂ケース３５に接していても、接していなくてもよい。
【００４９】
ここで、半導体物理量センサ３０の出力の調整について述べる。半導体センサチップ３１の各パッドとこれに対応するリードフレーム３７の各内部露出部とをそれぞれワイヤーボンディングして電気的に接続した後で、半導体物理量センサとして所定の出力が得られるよう、ディジタルトリミング用のリードフレーム３７−▲３▼〜３７−▲７▼から、半導体センサチップ３１に内蔵したＥＰＲＯＭ等に調整量を書き込んで電気的に調整を行なう。この調整後、電源プルアップ形ディジタルトリミング用パッド▲６▼および▲７▼を樹脂ケース３５の外部で電源電位に固定させるため、リードフレーム３７−▲２▼，３７−▲６▼および３７−▲７▼に電源接続用外部配線３８を電気的に接続する。また、電源プルダウン形ディジタルトリミング用パッド▲３▼，▲４▼および▲５▼を樹脂ケース３５の外部でグランド電位に固定させるため、リードフレーム３７−▲１▼，３７−▲３▼，３７−▲４▼および３７−▲５▼にグランド接続用外部配線３９を電気的に接続する。
【００５０】
図３において、外装樹脂ケース３４にコネクタ端子７０（電源端子、グランド端子、出力端子）がインサート成形されているとともに、樹脂ケースの収容部、およびこの場合においては圧力を導入する導入孔１００が設けられている。この外装樹脂ケース３４は機械的強度を持たすため、例えばナイロン系樹脂、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）などで形成される。また、コネクタ端子７０はりん青銅、４２アロイあるいは鉄−ニッケルなどを用いる。
【００５１】
樹脂ケース３５が外装樹脂ケース３４の収容部に接着剤、例えばシリコーン系接着剤やエポキシ系接着剤などで接着され、樹脂ケース３５内の半導体センサチップ３１は導入孔１００に対向している。
【００５２】
樹脂ケース３５のリードフレーム３７のうち、半導体センサチップ３１のグランド用パッドマル１にワイヤーボンディングで接続されたリードフレーム３７−マル１はコネクタ端子７０のグランド端子に、同様に電源用パッドマル２に接続されたリードフレーム３７−マル２はコネクタ端子７０の電源端子に、また同様にセンサ信号出力用パッドマル８に接続されたリードフレーム３７−マル８はコネクタ端子７０の出力端子に、それぞれ接続される。
【００５３】
外装樹脂蓋３３は外装樹脂ケース３４に接着剤、例えばシリコーン系接着剤やエポキシ系接着剤などで接着される。
【００５４】
コネクタ端子７０のうち、電源端子およびグランド端子の接続部分は、端子７０とリードフレーム３７と接続用外部配線３８（あるいは３９）との三層であり、コネクタ端子７０の出力端子の接続部分は、出力端子とリードフレーム３７との二層であり、その他の接続部分は、リードフレーム３７と接続用外部配線３８（あるいは３９）との二層である。これら接続部は、それぞれハンダ付けあるいは溶接により接続される。
【００５５】
このような構成とすることにより、ディジタルトリミング用パッドの電位が、半導体センサチップ３１の外部で（樹脂ケース３５の外部でもある）、電源電位あるいはグランド電位に固定されているため、ノイズを受けても各パッドの電位変動ほ抑制することができ、半導体物理量センサ３０の誤動作を防止することができる。
【００５６】
（第３の実施の形態）
図４に本発明の第３の実施形態の半導体物理量センサ４０を外装樹脂ケースに収容する構成を示す。
【００５７】
図４の半導体物理量センサ４０は、図３で示す半導体物理量センサ３０と同等のものを用いる。
【００５８】
すなわち、図４において、半導体物理量センサ４０は、片側４本両側で８本のリードフレーム４７（４７−▲１▼〜４７−▲８▼で、例えば「グランド用パッド▲１▼」に対応するものを「４７−▲１▼」と表す）がインサート成形された樹脂ケース４５と、その収容部にガラス台座４２を介して収容された半導体センサチップ４１と、この半導体センサチップ４１の各パッドと各リードフレーム４７の内部露出部とをそれぞれ接続するアルミニウムワイヤー４６と、樹脂ケース４５の外部でリードフレーム４７−▲２▼，４７−▲６▼および４７−▲７▼を電気的に接続する電源接続用外部配線４８と、樹脂ケース４５の外部でリードフレーム４７−▲１▼，４７−▲３▼，４７−▲４▼および４７−▲５▼を電気的に接続するグランド接続用外部配線４９とである。
【００５９】
電源接続用外部配線４８およびグランド接続用外部配線４９は樹脂ケース４５の外側に設けられ、この場合外装樹脂ケース４４に形成される。
【００６０】
ここで、半導体物理量センサ４０の出力の調整について述べる。半導体センサチップ４１の各パッドとこれに対応するリードフレーム４７の各内部露出部をそれぞれワイヤーボンディングして電気的に接続した後で、半導体物理量センサとして所定の出力が得られるよう、ディジタルトリミング用のリードフレーム４７−▲３▼〜４７−▲７▼から、半導体センサチップ４１に内蔵したＥＰＲＯＭ等に調整量を書き込んで電気的に調整を行なう。調整後、電源プルアップ形ディジタルトリミング用パッド▲６▼および▲７▼を樹脂ケース４５の外部で電源電位に固定させるため、リードフレーム４７−▲２▼，４７−▲６▼および４７−▲７▼に電源接続用外部配線４８を電気的に接続する。また、電源プルダウン形ディジタルトリミング用パッド▲３▼，▲４▼および▲５▼を樹脂ケース４５の外部でグランド電位に固定させるため、リードフレーム４７−▲１▼，４７−▲３▼，４７−▲４▼および４７−▲５▼にグランド接続用外部配線４９を電気的に接続する。
【００６１】
図４において、半導体物理量センサ４０を外装樹脂ケース４４に収容する構成について述べる。外装樹脂ケース４４には、コネクタ端子８０の電源端子と電源接続用外部配線４８とを一体化した電源接続用導体４８Ａ、コネクタ端子８０のグランド端子とグランド接続用外部配線４９とを一体化したグランド接続用導体４９Ａ、およびコネクタ端子８０の出力端子が、それぞれインサート成形されている。さらに、外装樹脂ケース４４には、図３と同様に、樹脂ケースの収容部、および圧力を導入する導入孔１１０が設けられている。また、接続用導体４８Ａおよび４９Ａは、りん青銅、４２アロイあるいは鉄−ニッケルなどを用いる。
【００６２】
樹脂ケース４５が外装樹脂ケース４４の収容部に接着剤、例えばシリコーン系接着剤やエポキシ系接着剤などで接着される。樹脂ケース４５内の半導体センサチップ４１は導入孔１１０に対向している。
【００６３】
外装樹脂蓋４３は外装樹脂ケース４４に接着剤、例えばシリコーン系接着剤やエポキシ系接着剤などで接着される。
【００６４】
樹脂ケース４５のリードフレーム４７のうち、リードフレーム４７−▲２▼とリードフレーム４７−▲６▼，４７−▲７▼とは電源接続用外部導体４８Ａに接続され、同様にリードフレーム４７−▲１▼とリードフレーム４７−▲３▼，４７−▲４▼，４７−▲５▼とはグランド接続用導体４９Ａに接続され、さらに同様にリードフレーム４７−▲８▼は出力端子に接続され、これら接続部はそれぞれ接続用外部導体４８Ａ（あるいは４９Ａ）と各リードフレーム４７との二層であり、それぞれハンダ付けあるいは溶接により接続される。
【００６５】
このような構成とすることにより、ディジタルトリミング用パッドの電位が半導体センサチップ４１の外部で（樹脂ケース４５の外部でもある）、電源電位あるいはグランド電位に固定されているため、ノイズを受けても各パッドの電位変動を抑制することができ、半導体物理量センサ４０の誤動作を防止することができる。
【００６６】
（第４の実施の形態）
図５に本発明の第４の実施形態の半導体物理量センサ５０を基板に搭載する構成を示す。
【００６７】
図５の半導体物理量センサ５０は、図３で示す半導体物理量センサ３０と同等のものを用いる。
【００６８】
図５において（樹脂ケース５５内の半導体センサチップ５１、ワイヤー５６、リードフレーム５７の内部露出部は図示されていない）、半導体物理量センサ５０は、片側４本両側で８本のリードフレーム５７（５７−▲１▼〜５７−▲８▼で、例えば「グランド用パッド▲１▼」に対応するものを「５７−▲１▼」と表す）がインサート成形された樹脂ケース５５と、その収容部にガラス台座を介して収容された半導体センサチップ５１と、この半導体センサチップ５１の各パッドと各リードフレーム５７の内部露出部とをそれぞれ接続するアルミニウムワイヤー５６と、樹脂ケース５５の外部でリードフレーム５７−▲２▼，５７−▲６▼および５７−▲７▼と接続する電源接続用導体５８Ａと、樹脂ケース５５の外部でリードフレーム５７−▲１▼，５７−▲３▼，５７−▲４▼および５７−▲５▼を接続するグランド接続用導体５９Ａとである。
【００６９】
電源接続用導体５８Ａおよびグランド接続用導体５９Ａは、樹脂ケース５５の外側に設けられ、この場合基板２００に形成される。
【００７０】
図５において、基板２００（例えば、ガラスエポキシ樹脂基板、セラミック基板など）上に、電源端子と電源接続用外部配線とを一体化した電源接続用導体５８Ａ、グランド端子とグランド接続用外部配線とを一体化したグランド接続用導体５９Ａ、およびセンサ出力用導体９０がそれぞれ所定のパターンに形成されている。基板２００上のこれら電源接続用外部導体５８Ａ、グランド接続用外部導体５９Ａおよびセンサ出力用導体９０には、樹脂ケース５５のそれぞれのリードフレーム５７に対応する位置にスルーホール２１０が形成される。樹脂ケース５５の各リードフレーム５７は折り曲げられ、基板２００に形成されたスルーホール２１０に挿入されてハンダ付けされる。
【００７１】
ここで、半導体物理量センサ５０の出力の調整について述べる。半導体センサチップ５１の各パッドとこれに対応するリードフレーム５７の各内部露出部とをそれぞれワイヤーボンディングして電気的に接続した後に、半導体物理量センサ５０として所定の出力が得られるよう、ディジタルトリミング用のリードフレーム５７−▲３▼〜５７−▲７▼から、半導体センサチップ５１に内蔵したＥＰＲＯＭ等に調整量を書き込んで電気的に調整を行なう。調整後、電源プルアップ形ディジタルトリミング用パッド▲６▼および▲７▼を樹脂ケース５５の外部で電源電位に固定させるため、リードフレーム５７−▲２▼，５７−▲６▼および５７−▲７▼を基板２００に形成された電源接続用外部配線５８Ａに電気的に接続する。また、電源プルダウン形ディジタルトリミング用パッド▲３▼，▲４▼および▲５▼を樹脂ケース５５の外部でグランド電位に固定させるため、リードフレーム５７−▲１▼，４７−▲３▼，４７−▲４▼および４７−▲５▼を基板２００に形成されたグランド接続用外部配線５９Ａに電気的に接続する。
【００７２】
このような構成とすることにより、ディジタルトリミング用パッドの電位が半導体センサチップ５１の外部で（樹脂ケース５５の外部でもある）、電源電位あるいはグランド電位に固定されているため、ノイズを受けても各パッドの電位変動を抑制することができ、半導体物理量センサ５０の誤動作を防止することができる。
【００７３】
この例では、基板２００にスルーホール２１０を設けたが、スルーホール２１０を設けずに各リードフレーム５７の端部を曲げる等して各接続用導体５８Ａ，５９Ａおよびセンサ出力用導体９０に電気的に接続してもよい。
【００７４】
（実施形態のセンサの特性）
図６の（Ａ）に従来の圧力センサのＥＭＩ試験電界強度（２００Ｖ／ｍ）の結果を示し、同図の（Ｂ）に本発明を実施した圧力センサのＥＭＩ試験電界強度（２００Ｖ／ｍ）の結果を示す。
【００７５】
図６から、本発明によれば、電界強度２００Ｖ／ｍの電界放射に対して、センサの出力変動値が２０ｍＶ以内に大幅に抑制されることが確認され、本発明により外来ノイズに対する耐性を格段に向上させることができたことが確認された。
【００７６】
（他の実施の形態）
なお、ここに示す実施の形態においては、パッド数８個の半導体センサチップで、電源用パッドは１個のパッド、グランド用パッドは１個のパッド、電源プルアップ形ディジタルトリミング用パッド１３は２個のパッド、電源プルダウン形ディジタルトリミング用パッド１４は３個のパッドをそれぞれ示しているが、これらのパッド数に限定されるものではない。
【００７７】
また、半導体センサチップは半導体歪ゲージ式のものを例として示したが、これに限定されるものではなく、静電容量式やカンチレバー式その他の各種の半導体センサチップであってもよい。
【００７８】
【発明の効果】
以上説明するように、本発明によれば、例えば電界強度２００Ｖ／ｍの電界放射に対して、センサの出力変動値が２０ｍＶ以内に大幅に抑制されるというように、外来ノイズに対する耐性を格段に向上させることができる。また、本発明によれば、比較的低コストで、高精度、高信頼性の半導体物理量センサを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の各実施形態に用いられる半導体センサチップのパッド配置構成を示す平面図である。
【図２】本発明の第１実施形態の半導体物理量センサの構成を示す平面図である。
【図３】本発明の第２実施形態の半導体物理量センサの構成を示す平面図（Ａ）および断面図（Ｂ）である。
【図４】本発明の第３実施形態の半導体物理量センサの構成を示す平面図（Ａ）および断面図（Ｂ）である。
【図５】本発明の第４実施形態の半導体物理量センサの構成を示す平面図である。
【図６】（Ａ）は本発明実施前の試験結果（電界強度２００Ｖ／ｍ）を示すグラフであり、（Ｂ）は本発明の実施後の試験結果（電界強度２００Ｖ／ｍ）を示すグラフである。
【図７】従来圧力センサの一例を示す断面図である。
【図８】従来の圧力センサの他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１１，２１，３１，４１，５１ 半導体センサチップ
１２，２２ センサ部
１３ 電源プルアップ形ディジタルトリミング用パッド
１４ 電源プルダウン形ディジタルトリミング用パッド
１５ 電源用パッド
１６ センサ信号出力用パッド
１７ グランド用パッド
１８ 電源プルアップ形ディジタルトリミング用パッド群
１９ 電源プルダウン形ディジタルトリミング用パッド群
２０，３０，４０，５０ 半導体物理量センサ
２４ 内部露出部（リードフレームの）
２５，３５，４５，５５ 樹脂ケース
２６，３６，４６，５６ アルミニウムワイヤー
２７，３７，４７，５７ リードフレーム
２８，３８，４８，５８ 電源接続用外部配線
２９，３９，４９，５９ グランド接続用外部配線
３２，４２ ガラス台座
３３，４３ 外装樹脂蓋
３４，４４ 外装樹脂ケース
４８Ａ，５８Ａ 電源接続用導体
４９Ａ，５９Ａ グランド接続用導体
７０，８０ コネクタ端子
２００ 基板
２１０ スルーホール
▲１▼ グランド用パッド
▲２▼ 電源用パッド
▲３▼，▲４▼，▲５▼ 電源プルダウン形ディジタルトリミング用パッド
▲６▼，▲７▼ 電源プルアップ形ディジタルトリミング用パッド
▲８▼ センサ信号出力用パッド
Claims (11)
- センサ回路からのアナログ量の検出信号に対し、デジタルデータをＤ／Ａ変換してデジタルトリミングする半導体物理量センサにおいて、
所定の出力が得られるようにデジタルトリミングを行った後のデジタル入出力パッドのうち、半導体チップ内部でグランドにプルダウンされている第１のパッドとグランド用パッドとが第１の導電接続媒体を介して前記半導体チップ外のグランド端子に接続され、
かつ、前記半導体チップ内部で電源にプルアップされている第２のパッドと電源用パットとが第２の導電接続媒体を介して前記半導体チップ外の電源端子に接続されることを特徴とする半導体物理量センサ。 - 所定の出力が得られるようにデジタルトリミングを行った後のデジタル入出力パッドのうち、前記半導体チップ内部でグランドにプルダウンされている前記第１のパッドに接続されている前記第１の導電接続媒体と前記グランド端子との接続、および前記半導体チップ内部で電源にプルアップされている前記第２のパッドに接続されている前記第２の導電接続媒体と前記電源端子との接続が、外装樹脂ケース内で行われていることを特徴とする請求項１に記載の半導体物理量センサ。
- 所定の出力が得られるようにデジタルトリミングを行った後のデジタル入出力パッドのうち、前記半導体チップ内部でプルダウンされている前記第１のパッドに接続されている第１の導電接続媒体と前記グランド端子との接続、および前記半導体チップ内部で電源にプルアップされている前記第２のパッドに接続されている前記第２の導電接続媒体と前記電源端子との接続が、前記半導体チップが搭載された実装基板上で行われていることを特徴とする請求項１に記載の半導体物理量センサ。
- 前記半導体チップ上のレイアウトとして、デジタル入出力パッドのうち、前記半導体チップ内部でプルダウンされている前記第１のパッドを前記グランド用パッドに近い側に配置し、かつ、前記半導体チップ内部でプルアップされている前記第２のパッドを前記電源用パッドに近い側に配置していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の半導体物理量センサ。
- 前記半導体物理量センサは、半導体歪ゲージ式の圧力センサまたは加速度センサであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の半導体物理量センサ。
- 樹脂ケースおよび基板のいずれかに前記半導体チップが台座を介して載置されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の半導体物理量センサ。
- 前記第１の導電接続媒体は、前記半導体チップ内部でグランドにプルダウンされている前記第１のパッドと前記グランド用パッドとにそれぞれ接続されているグランド用リードフレームと、前記デジタルトリミングを行った後において前記グランド用リードフレームに接続されるグランド接続用外部配線またはグランド接続用導体とを含み、
前記第２の導電接続媒体は、前記半導体チップ内部で電源にプルアップされている前記第２のパッドと前記電源用パッドとにそれぞれ接続されている電源用リードフレームと、前記デジタルトリミングを行った後において前記電源用リードフレームに接続される電源接続用外部配線または電源接続用導体とを含み、
前記グランド接続導体は前記グランド端子と前記グランド接続用外部配線を一体化したものであり、前記電源接続導体は前記電源端子と前記電源接続用外部配線を一体化したものであり、前記半導体チップの各パッドとこれに対応する前記リードフレームを含むリードフレームの各内部露出部とをそれぞれ接続した後で、前記デジタルトリミングを行うことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の半導体物理センサ。 - 前記グランド用リードフレームおよび前記電源用リードフレームがインサート成形される樹脂ケースに前記半導体チップが台座を介して載置され、
前記半導体チップの前記グランド用パッドおよびプルダウンされる前記第１パッドとにワイヤボンディングで接続されている前記グランド用リードフレームと、前記グランド接続用外部配線と、前記半導体チップの電源用パッドおよびプルアップされる前記第２パットとにワイヤボンディングで接続されている前記電源用リードフレームと、前記電源接続外部配線とが共に前記樹脂ケース内に形成され、
前記グランド接続用外部配線は前記グランド用リードフレームに、前記電源接続用外部配線は前記電源用リードフレームにそれぞれ接続されることを特徴とする請求項７に記載の半導体物理量センサ。 - 前記グランド接続用外部配線および前記電源接続用外部配線は、前記樹脂ケースの外部でそれぞれ対応するリードフレームに接続されることを特徴とする請求項８に記載の半導体物理量センサ。
- 前記グランド接続用外部配線と前記グランド用リードフレームとが、また前記電源接続用外部配線と前記電源用リードフレームとが、それぞれ一体に形成されることを特徴とする請求項８または９に記載の半導体物理量センサ。
- 基板に、グランド接続用導体パターン、電源接続用導体パターン、および出力導体パターンが形成され、
樹脂ケースに載置される前記半導体チップの前記グランド用パッドおよびプルダウンされる前記第１パッドに対応するそれぞれのリードフレームが前記グランド接続用導体パターンに接続され、
前記半導体チップの前記電源用パッドおよびプルアップされる前記第２パッドに対応するそれぞれのリードフレームが前記電源接続用導体パターンに接続され、
前記半導体チップの出力用パッドに対応する出力用リードフレームが前記出力導体パターンに接続され、
前記第１の導電接続媒体は、前記グランド接続用導体パターンと、該グランド接続用導体パターンに接続された前記リードフレームとを含み、前記第２の導電接続媒体は、前記電源接続用導体パターンと、該電源接続用導体パターンに接続された前記リードフレームとを含むことを特徴とする請求項１、３、４および５のいずれかに記載の半導体物理量センサ。
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