JPH08110351A - 半導体力学センサ装置 - Google Patents

半導体力学センサ装置

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JPH08110351A
JPH08110351A JP24635794A JP24635794A JPH08110351A JP H08110351 A JPH08110351 A JP H08110351A JP 24635794 A JP24635794 A JP 24635794A JP 24635794 A JP24635794 A JP 24635794A JP H08110351 A JPH08110351 A JP H08110351A
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JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor dynamic
dynamic sensor
acceleration sensor
circuit chip
semiconductor
Prior art date
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Pending
Application number
JP24635794A
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English (en)
Inventor
Shinichi Hirose
伸一 広瀬
Naohito Mizuno
直仁 水野
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Denso Corp
Original Assignee
NipponDenso Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 制御用ICと加速度センサ間のガラスステー
ジを廃止し、スペース的に小型化を図る。 【構成】 セラミック基板1上に制御用IC2および駆
動用IC3を接着剤5aにてダイマウントし、制御用I
C2上の中央領域に加速度センサ4を接着剤5bにより
ダイマウントする。そして、ワイヤ6にて加速度センサ
4と制御用IC2間を電気的に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、加速度又は圧力等を検
出する半導体力学センサ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図7に従来の構成を示す。(a)は平面
図、(b)はA−A断面図である。半導体加速度センサ
4は、加速度に応じて変位するカンチレバー構造を有し
ている。このカンチレバー構造は、シリコン基板をエッ
チング加工することにより構成されており、加速度セン
サ4の台座として用いられるステージ11の上に搭載さ
れる。従来、このステージ11としては、平坦度、エッ
チング加工性の面からガラスが用いられている。
【0003】また、加速度センサ4はそれ単品では機能
しないため、制御用のモノリシックICと駆動用パワー
IC、すなわち回路チップが必要となる。そこで、図7
に示すように、セラミック基板1の同一平面上に、加速
度センサ4、制御用IC2、駆動用パワーIC3の3チ
ップが実装されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記加速度センサ4は
シリコン基板をエッチングして形成したものであり、そ
の重り部分4aにかかる応力を電気抵抗変化に変換して
センシングを行っている。このため、本来の加速度によ
って発生する応力以外の応力、例えば熱膨張のアンマッ
チによって生じるものを極力低減する必要がある。従っ
て、ガラスステージ11として、セラミック基板1と加
速度センサ4の熱膨張差を吸収するためにできるだけシ
リコンと熱膨張係数が近いものを選択しなければならな
いという制約がある。さらに、このガラスステージ11
は、加速度センサ4がカンチレバー構造となっているた
め、重り部4aの真下の部分は図7(b)に示すように
貫通穴11aを設けるか、エッチング加工により凹部を
設ける必要がある。
【0005】従って、ガラスステージ11を設けること
自体、上述した制約、構造上の問題を有する。本発明
は、上記ガラスステージを廃止した構成とすることによ
り上記問題を解決することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1に記載の発明においては、力の作用により
変位する変位部(4a)を有し、この変位部(4a)の
変位を検出する半導体力学センサ(4)と、この半導体
力学センサ(4)と電気的に接続され、前記半導体力学
センサ(4)からの検出信号を電気的に処理する回路チ
ップ(2)とを備えた半導体力学センサにおいて、前記
半導体力学センサ(4)は、前記回路チップ(2)上
に、接着剤(5b)を介して搭載されていることを特徴
としている。
【0007】請求項2に記載の発明においては、力の作
用により変位する変位部(4a)を有し、この変位部
(4a)の変位を検出する半導体力学センサ(4)と、
電気配線(9)が形成された基板(1)と、この基板
(1)上に設置され、上部にパッドを有してこのパッド
と前記基板(1)上の電気配線(9)とが第1のワイヤ
(7)にて電気的に接続されるとともに、前記半導体力
学センサ(4)と電気的に接続されて前記半導体力学セ
ンサ(4)からの検出信号を電気的に処理し、前記第1
のワイヤ(7)より前記基板(1)上の電気配線(9)
を介し外部(3)に処理信号を出力する回路チップ
(2)とを備えた半導体力学センサ装置において、前記
半導体力学センサ(4)は、前記回路チップ(2)の上
部における前記パッドが形成されていない領域に、接着
剤(5b)を介して搭載され、前記半導体力学センサ
(4)と前記回路チップ(2)とが第2のワイヤ(6)
により電気的に接続されていることを特徴としている。
【0008】請求項3に記載の発明では、請求項1又は
2に記載の発明において、前記変位部は加速度を受けて
変位する重り部であって、前記接着剤は、前記半導体力
学センサと前記回路チップ間のギャップを一定にするビ
ーズ入りの接着剤であることを特徴としている。請求項
4に記載の発明では、請求項1乃至3のいずれか1つに
記載の発明において、前記半導体力学センサはシリコン
にて構成されたものであり、前記回路チップはシリコン
で構成されたICチップであることを特徴としている。
【0009】なお、上記各手段のカッコ内の符号は、後
述する実施例記載の具体的手段との対応関係を示すもの
である。
【0010】
【発明の作用効果】請求項1乃至4に記載の発明によれ
ば、半導体力学センサを回路チップ上に接着剤を介して
搭載するようにしているから、回路チップが従来のガラ
スステージを兼任することになるため、従来のガラスス
テージを廃止した構成とすることができる。
【0011】また、回路チップ上に加速度センサを搭載
することにより、回路チップと加速度センサとが立体的
に構成されるため、平面上のスペースを小さくすること
ができる。また、請求項3に記載の発明によれば、ビー
ズ入りの接着剤にて半導体力学センサと回路チップ間の
ギャップを一定にするようにしているから、加速度を受
けて変位する重り部の動きを、その一定のギャップにて
規制することができ、加速度センサとして適切に機能さ
せることができる。
【0012】さらに、請求項4に記載の発明によれば、
半導体力学センサと回路チップをシリコンで構成してい
るから、両者間の熱膨張差による応力を低減することが
できる。
【0013】
【実施例】以下、本発明を図に示す実施例について説明
する。図1(a)は、加速度センサモジュール(加速度
検出装置)の平面図、(b)はA−A断面図である。こ
の図1において、セラミック基板1の上に、制御用IC
2と駆動用IC3が接着剤5aによってダイマウントさ
れており、さらにこの制御用IC2のAlパッド部分を
除いたチップ中央付近(加速度センサ4を搭載できる空
き領域)に、加速度センサ4が接着剤5bによってダイ
マウントされている。
【0014】ここで、接着剤5bとしては、加速度セン
サ4に働く熱的、機械的な応力を吸収するため、低ヤン
グ率の樹脂に、エアギャップ(例えば、20μm)を形
成するためのガラスビーズを混入した接着剤を用いてい
る。粒径がそろっているガラスビーズを樹脂に混入する
ことにより、制御用IC2と加速度センサ4の間に、所
定のギャップを形成することが可能になり、重り部4a
が加速度に応じて変位した時の動きを規制することがで
きる。すなわち、カンチレバー構造の加速度センサに対
応できる構成とすることができる。
【0015】また、Al又はAuのワイヤ6により加速
度センサ4上のパッドと制御用IC2上のパッドとが結
線されている。また、Al又はAuのワイヤ7、8によ
り、制御用IC2と駆動用IC3のパッドとセラミック
基板1上の配線9とが結線されている。そして、上記構
成によるモジュールとしての入出力は、セラミック基板
1上の配線9を通って外部取り出しピン10によって行
われる。
【0016】なお、制御用IC2は加速度センサ4から
の検出信号を電気的に処理し、加速度信号(処理信号)
をワイヤ7および配線9を介して駆動用IC3に出力
し、駆動用ICはアクチュエータ(例えば、車両におけ
るエアバッグ、ブレーキ用のアクチュエータ)を駆動す
る。上記加速度センサモジュールは以下のようにして製
造される。
【0017】まず、配線9および外部取り出しピン10
が形成されたセラミック基板1上に、制御用IC2と駆
動用IC3を接着剤5aによってダイマウントし、続い
て制御用IC2のAlパッド部分を除いたチップ中央付
近に、加速度センサ4を接着剤5bによってダイマウン
トする。この場合、制御用IC2がウェハー状態(=ダ
イシング前)にある時に接着剤5bを印刷で塗布し、そ
の上に加速度センサ4をマウントし、キュアしてから制
御用IC2をダイシングして構成するようにしてもよ
い。
【0018】そして、全体を一括でキュアした後、ワイ
ヤ6により加速度センサ4上のパッドと制御用IC2上
のパッドとを結線する。その後、ワイヤ7、8で、制御
用IC2と駆動用IC3のパッドとセラミック基板1上
の配線9とを結線する。上記構成において、加速度セン
サ4から制御用IC2への接続は、図7に示す従来のも
ののように、ワイヤ12、セラミック基板1上の配線9
およびワイヤ7を介して行われるのではなく、ワイヤ6
によって直になされるので、その信号線路が短くなり、
信号遅延およびノイズ防止上大きな効果がある。
【0019】また、制御用IC2と加速度センサ4を2
段重ねで構成することにより、制御用IC2が、従来の
ガラスステージ11の役目を兼任し、従来問題となって
いる別体部品のガラスステージ11を廃止することが可
能になる。さらに、制御用IC2がシリコンチップであ
り、それをステージとして用いているため、加速度セン
サ4との間の熱膨張差は0であり、熱応力上の問題を解
決することができる。
【0020】さらに、図7に示す従来のものでは、加速
度センサ4、制御用IC2及び駆動用IC3の3つのチ
ップをセラミック基板1の同一平面上に実装しているの
に対し、上記実施例では、加速度センサ4を、制御用I
C2の周辺のパッド部分以外のチップ中央の空きエリア
に実装しているので、従来加速度センサの実装に要して
いたエリアが不要となり、基板サイズの縮小、すなわち
製品の小型化を図ることができる。
【0021】図1に示される加速度センサモジュール
は、最終的にキャップ封止もしくはカンパッケージによ
って中空気密構造のパッケージとされる。図2は、セラ
ミック基板1上にキャップ20をはんだ又は樹脂で接着
して中空気密構造としたもの、図3は、加速度センサモ
ジュールを従来と同様カンパッケージ21に収納し、抵
抗溶接によって封止したもの、図4は凹型の多層セラミ
ック基板22を用い、セラミック基板23をはんだ又は
樹脂で接着してふたをした構造のものである。
【0022】上記実施例における加速度センサモジュー
ルとして、制御用IC2上に加速度センサ4を2段に積
み重ねる構造のものを示したが、駆動用IC3が低パワ
ーである場合、もしくは制御用IC2が複数個ある場合
には、図5に示すように、3段重ね以上の構造とするこ
ともできる。このようにすることによって、さらに基板
サイズが小さくなり製品の小型化を図ることができる。
なお、図5において、30は駆動用IC3又は他の制御
用ICである。
【0023】また、図5に示すフェースアップのみの構
成でなく、図6に示すように、フェースダウンのフリッ
プチップを用いてバンプ同志で接続するようにすること
もできる。なお、上記実施例では、本発明を、半導体加
速度センサ装置に適用するものを示したが、被測定媒体
の圧力を検出する半導体圧力センサ装置に適用するよう
にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す加速度センサモジュー
ルを示すもので、(a)は平面図、(b)はA−A断面
図である。
【図2】加速度センサモジュールをキャップ封止した例
を示す断面図である。
【図3】加速度センサモジュールをカンパッケージに収
納した例を示す断面図である。
【図4】加速度センサモジュールを多層セラミック基板
およびふたとしてのセラミック基板にて収納した例を示
す断面図である。
【図5】加速度センサ4、制御用IC2等を3段重ねに
した構造を示す断面図である。
【図6】図5に示すものに対し、フェースダウンのフリ
ップチップを用いて構成したものを示す断面図である。
【図7】従来の加速度センサモジュールを示すもので、
(a)は平面図、(b)はA−A断面図である。
【符号の説明】
1……セラミック基板、2……制御用IC、3……駆動
用IC、4……加速度センサ、5a、5b……接着剤、
6〜8……ワイヤ、9……配線。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 力の作用により変位する変位部を有し、
    この変位部の変位を検出する半導体力学センサと、この
    半導体力学センサと電気的に接続され、前記半導体力学
    センサからの検出信号を電気的に処理する回路チップと
    を備えた半導体力学センサにおいて、 前記半導体力学センサは、前記回路チップ上に、接着剤
    を介して搭載されていることを特徴とする半導体力学セ
    ンサ装置。
  2. 【請求項2】 力の作用により変位する変位部を有し、
    この変位部の変位を検出する半導体力学センサと、 電気配線が形成された基板と、 この基板上に設置され、上部にパッドを有してこのパッ
    ドと前記基板上の電気配線とが第1のワイヤにて電気的
    に接続されるとともに、前記半導体力学センサと電気的
    に接続されて前記半導体力学センサからの検出信号を電
    気的に処理し、前記第1のワイヤより前記基板上の電気
    配線を介し外部に処理信号を出力する回路チップとを備
    えた半導体力学センサ装置において、 前記半導体力学センサは、前記回路チップの上部におけ
    る前記パッドが形成されていない領域に、接着剤を介し
    て搭載され、前記半導体力学センサと前記回路チップと
    が第2のワイヤにより電気的に接続されていることを特
    徴とする半導体力学センサ装置。
  3. 【請求項3】 前記変位部は加速度を受けて変位する重
    り部であって、前記接着剤は、前記半導体力学センサと
    前記回路チップ間のギャップを一定にするビーズ入りの
    接着剤であることを特徴とする請求項1又は2に記載の
    半導体力学センサ装置。
  4. 【請求項4】 前記半導体力学センサはシリコンにて構
    成されたものであり、前記回路チップはシリコンで構成
    されたICチップであることを特徴とする請求項1乃至
    3のいずれか1つに記載の半導体力学センサ装置。
JP24635794A 1994-10-12 1994-10-12 半導体力学センサ装置 Pending JPH08110351A (ja)

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Cited By (6)

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