DE19727214A1 - Halbleiterbeschleunigungssensor - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Halbleiter­ beschleunigungssensor für Kraftfahrzeuganwendungen, und ins­ besondere auf einen in Airbags eingesetzten Halbleiterbe­ schleunigungssensor.

Es sind Halbleiterbeschleunigungssensoren bekannt zum Erfas­ sen einer Schwingung und Beschleunigung, wobei ein Halblei­ tersubstrat mit einer Dünnfilmmembran in dessen mittleren Ab­ schnitt an dessen einem Ende freitragend ausgestaltet ist. Auf der Dünnfilmmembran sind eine Vielzahl von Piezowider­ standselementen angeordnet, um eine darauf einwirkende Kraft basierend auf Widerstandsveränderungen der Piezowiderstands­ elemente zu erfassen.

Fig. 11 zeigt eine Schnittansicht eines bekannten Halbleiter­ beschleunigungssensors unter Verwendung eines hermetisch ab­ geschlossenen Gehäuses.

Bezugnehmend auf Fig. 11 besteht der Halbleiterbeschleuni­ gungssensor 100 aus einem hermetisch abgeschlossenen Gehäuse mit einer Abdeckung 101 und einem Fuß 102 mit einer Vielzahl von leitenden Anschlüssen 103. Die Abdeckung 101 wird durch ein kastenförmiges Element gebildet, dessen größtflächige Seite offen ist. Die offene Kante dieser Abdeckung 101 ist mit dem flachen plattenartigen Fuß 102 verschweißt, so daß der Fuß 102 den kastenförmigen Behälter verschließt.

Ein Dickfilmsubstrat 104 ist an dem Fuß 102 befestigt. Ein Sockel 106 ist an dem Dickfilmsubstrat 104 befestigt und ein Sensorchip 105 auf dem Sockel 106 in freitragender Weise. Das Dickfilmsubstrat 104 und der Sensorchip sind durch Bonddrähte oder andere Anschlußdrähte 107 miteinander verbunden. Wird dabei ein Metallgehäuse verwendet, so wird der Halbleiterbe­ schleunigungssensor gegenüber durch elektromagnetische Stör­ quellen wie beispielsweise Motorstörungen, Radios und tragba­ re Telefone induzierte Betriebsfehler abgeschirmt. Bei der Verwendung eines Metallgehäuses ist es jedoch problematisch, Größe und Kosten des Halbleiterbeschleunigungssensors zu re­ duzieren.

Daher wurden Halbleiterbeschleunigungssensoren vom Kondensat­ ortyp, bei denen eine Beschleunigung elektrisch anhand der Änderung der Kapazität des Kondensators erfaßt wird, als Halbleiterbeschleunigungssensoren verwendet, um dadurch die Gehäusegröße und Kosten zu reduzieren.

Fig. 12 zeigt eine Teilschnittansicht eines bekannten Halb­ leiterbeschleunigungssensors vom Kondensatortyp, und Fig. 13 eine Schnittansicht entlang der Linie D-D in Fig. 12.

Gemäß Fig. 12 und Fig. 13 umfaßt dieser Halbleiterbeschleuni­ gungssensor 110 vom Kondensatortyp einen Sensorchip 111 zum Erfassen einer Beschleunigung und zum Umwandeln der Beschleu­ nigung in eine Änderung der elektrostatischen Kapazität; ein IC-Chip 112 zum Umwandeln der durch den Sensorchip 111 ausge­ gebenen Änderung der elektrostatischen Kapazität in ein elek­ trisches Signal und zum Anwenden einer bestimmten Signalver­ arbeitungsoperation auf das resultierende elektrische Signal; eine Trägerplatte 113, auf der der Sensorchip 111 befestigt ist; Leitungsanschlüsse 114 zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit der Schaltungsplatine; Bonddrähte oder andere Anschlußdrähte 115 zum Verbinden des Sensorchips 111 mit dem IC-Chip 112, und des IC-Chips 112 mit den externen Leitungs­ anschlüssen 114; und ein Gießharzgehäuse 116.

Innerhalb des Sensorchips 111 befinden sich eine feste Elek­ trode und eine bewegte Elektrode, die durch die Trägheitskr­ aft bei einer Beschleunigung verschoben wird. Die Dielektri­ zitätskonstante zwischen der festen Elektrode und der beweg­ ten Elektrode ist bei gleichbleibendem Abstand zwischen die­ sen konstant. Daher verändert sich die Kapazität des durch das Dielektrikum zwischen der festen Elektrode und der beweg­ ten Elektrode gebildeten Kondensators, wenn sich der Elektro­ denabstand zwischen der festen Elektrode und der bewegten Elektrode aufgrund einer Verschiebung der bewegten Elektrode bei einer Beschleunigung verändert. Es ist daher möglich, ei­ ne Beschleunigung durch Erfassen dieser Veränderung der elek­ trostatischen Kapazität unter Verwendung des IC-Chips 112 zu erfassen. Die Änderung der elektrostatischen Kapazität ist jedoch extrem gering, insbesondere in der Größenordnung von einem pF oder weniger, und ist daher anfällig hinsichtlich der Wirkungen externer Störungen.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Halb­ leiterbeschleunigungssensor mit Gießharzgehäuse bereitzustel­ len, der eine Größen- und Kostenreduktion ermöglicht und dar­ über hinaus störunanfällig gegenüber externer Störungen in­ klusive elektromagnetischer Wellen ist.

Diese Aufgabe wird gemäß einem bevorzugten Ausführungsbei­ spiel der Erfindung gelöst durch einen Halbleiterbeschleuni­ gungssensor mit einem Halbleitersensorchip zum Erfassen einer Beschleunigung;
einem an dem Sensorchip befestigten IC-Chip zum Verarbeiten der Signale des Sensorchips;
einer Trägerplatte auf der der Sensorchip angeordnet ist; und einem Gehäuse mit einer Vielzahl von Leitungsanschlüssen zum Eingießen des Halbleitersensorchips, des IC-Chips und der Trägerplatte gemeinsam mit Anschlußdrähten zum Verbinden die­ ser,
wobei die Trägerplatte mit einem Anschlußdraht elektrisch verbunden ist, um die Trägerplatte über einen der Leitungsan­ schlüsse mit Masse zu verbinden, und wobei die Trägerplatte von einer Befestigungsplatte des Sensors abgewandt angeordnet ist.

Die Leitungsanschlüsse sind so ausgestaltet, daß die Träger­ platte beim Zusammenbau in einer bezüglich der Befestigungs­ oberfläche des Gehäuses gegenüberliegenden Richtung angeord­ net ist.

Darüber hinaus ist es bei dem vorgenannten Halbleiterbe­ schleunigungssensor hinsichtlich des Sensorchips bevorzugt, die Beschleunigung zu erfassen und die erfaßte Beschleunigung in eine Änderung einer elektrostatischen Kapazität umzuwan­ deln, und hinsichtlich des IC-Chips, die von dem Sensorchip ausgegebene elektrostatische Kapazität in ein elektrisches Signal umzuwandeln und dieses einer bestimmten Verarbeitung zu unterziehen.

In diesem letzteren Fall ist es weiterhin vorteilhaft, den Sensorchip durch Befestigen eines Paars gegenüberliegender schützender Substrate mit einer dazwischen befindlichen Sen­ soreinheit zu bilden, wobei die Sensoreinheit auf einem Sili­ ziumsubstrat gebildet ist zum Erfassen der Beschleunigung an­ hand der elektrostatischen Kapazität zwischen einer festen Elektrode und einer bewegten Elektrode, die durch die Träg­ heitskraft bei einer Beschleunigung verschoben wird. Die Sen­ soreinheit umfaßt weiterhin einen externen Rahmen, der die Kontur der Sensoreinheit definiert und von der bewegten Elek­ trode und der festen Elektrode isoliert ist, wobei er die be­ wegte Elektrode und die feste Elektrode umschließt. Der ex­ terne Rahmen ist weiterhin durch einen Anschlußdraht mit ei­ nem bestimmten Leitungsanschluß verbunden und durch diesen Leitungsanschluß mit Masse verbunden.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung umfaßt der Halblei­ terbeschleunigungssensor ein Halbleitersensorchip zum Erfas­ sen einer Beschleunigung und ein IC-Chip zum Verarbeiten des Signals von diesem Sensorchip, wobei der IC-Chip an dem Sen­ sorchip und der Sensorchip auf einer Trägerplatte befestigt ist, elektrische Verbindungen durch mit Leitungsanschlüssen verbundene Leitungsdrähte hergestellt werden, und ein Gehäuse durch Gießen mit Harz gebildet ist. Der Sensorchip ist im we­ sentlichen vollständig mit einer Dampfabscheideschicht aus leitendem Metall beschichtet, wobei das leitende Metall durch einen Leitungsdraht mit einem bestimmten Leitungsanschluß verbunden ist und der Sensorchip durch den Leitungsanschluß mit Masse verbünden ist. Die Leitungsanschlüsse sind so ge­ bildet, daß die Trägerplatte beim Zusammenbau in einer der Befestigungsoberfläche des Gehäuses gegenüberliegenden Rich­ tung positioniert ist.

Bei der vorgenannten vorteilhaften Weiterbildung des Halblei­ terbeschleunigungssensors ist es hinsichtlich des Sensorchips zudem vorteilhaft, diesen durch Befestigen eines Paars gegen­ überliegender schützender Substrate an einer dazwischen be­ findlichen Sensoreinheit herzustellen, wobei die Sensorein­ heit auf einem Siliziumsubstrat gebildet ist zum Erfassen der Beschleunigung anhand der elektrostatischen Kapazität zwi­ schen einer festen Elektrode und einer bewegte Elektrode, die durch die Trägheitskraft bei einer Beschleunigung verschoben wird, und einen externen Rahmen aufweist, der die Kontur der Sensoreinheit definiert und von der bewegten Elektrode und der festen Elektrode isoliert angeordnet ist, wobei er die bewegte Elektrode und die feste Elektrode umschließt.

Weiterhin ist es vorteilhaft, den Halbleiterbeschleunigungs­ sensor so auf der Schaltungsplatine zu befestigen, daß der Sensorchip und der IC-Chip über einem auf der Schaltungspla­ tine gebildeten Masseverdrahtungsmuster angeordnet ist.

Bei jedem der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele ist es vorteilhaft, den Leitungsanschluß ferner mit einem Entkopplungskondensator zu verbinden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispie­ len unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines Halbleiterbeschleunigungs­ sensors vom Kondensatortyp nach einem ersten erfindungsgemä­ ßen Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 eine Ansicht des in Fig. 1 gezeigten Sensorchips 2 und IC-Chips 3,

Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in Fig. 2,

Fig. 4 eine Draufsicht auf den Sensorchip 2 mit entferntem schützenden Substrat 12, wobei der Aufbau der Sensoreinheit 11 dargestellt ist,

Fig. 5 eine Schnittansicht des Sensorchips 2 und IC-Chips 3 entlang der Linie B-B in Fig. 4,

Fig. 6 eine Schnittansicht des Sensorchips 2 und IC-Chips 3 entlang der Linie C-C in Fig. 4,

Fig. 7 eine Schnittansicht eines Halbleiterbeschleunigungs­ sensors vom Kondensatortyp nach einem zweiten erfindungsgemä­ ßen Ausführungsbeispiel,

Fig. 8 eine Ansicht des in Fig. 7 gezeigten Sensorchips 44 und IC-Chips 3,

Fig. 9 eine Draufsicht auf die in Fig. 7 und Fig. 8 gezeigte Sensoreinheit 45,

Fig. 10 eine Schnittansicht eines Halbleiterbeschleunigungs­ sensors vom Kondensatortyp nach einem dritten erfindungsgemä­ ßen Ausführungsbeispiel,

Fig. 11 eine Schnittansicht eines bekannten Halbleiterbe­ schleunigungssensors unter Verwendung eines hermetisch abge­ schlossenen Gehäuses,

Fig. 12 eine Teilschnittansicht eines bekannten Halbleiterbe­ schleunigungssensors vom Kondensatortyp,

Fig. 13 eine Schnittansicht entlang der Linie D-D in Fig. 12.

Ausführungsbeispiel 1

Fig. 1 zeigt ein Schnittdiagramm eines Halbleiterbeschleuni­ gungssensors 1 vom Kondensatortyp nach einem ersten erfin­ dungsgemäßen Ausführungsbeispiel.

Bezugnehmend auf Fig. 1 umfaßt dieser Halbleiterbeschleuni­ gungssensor 1 vom Kondensatortyp einen Sensorchip 2 zum Er­ fassen einer Beschleunigung und Umwandeln der Beschleunigung in eine Änderung der elektrostatischen Kapazität; ein IC-Chip 3 zum Umwandeln der von dem Sensorchip 2 ausgegebenen Ände­ rung der elektrostatischen Kapazität in ein elektrisches Si­ gnal und zum Anwenden einer bestimmten Signalverarbei­ tungsoperation auf das resultierende elektrische Signal; eine Trägerplatte 4, auf der der Sensorchip 2 befestigt ist; Lei­ tungsanschlüsse 6 zum Herstellen einer elektrischen Verbin­ dung mit einer Schaltungsplatine 5; Bonddrähte oder andere Leitungsdrähte 7 zum Verbinden des Sensorchips 2 mit dem IC-Chip 3, des IC-Chips 3 mit den Leitungsanschlüssen 6, und der Trägerplatte 4 mit den Leitungsanschlüssen 6; und ein Gehäuse 8 aus Gießharz.

Es ist zu beachten, daß die Trägerplatte 4 und die Leitungs­ anschlüsse 6 solange eine Anschlußrahmen bilden, bis sie beim Herstellungsvorgang des Halbleiterbeschleunigungssensors 1 vom Kondensatortyp voneinander getrennt werden.

Fig. 2 zeigt eine Ansicht des in Fig. 1 gezeigten Sensorchips 2 und IC-Chips 3. Bezugnehmend auf Fig. 2 umfaßt der Sen­ sorchip 2 eine Sensoreinheit 11, die zwischen einem Paar schützender Substrate 12 und 13 angeordnet und an diesen be­ festigt ist. Die Sensoreinheit 11 ist aus einem Silizium­ substrat hergestellt und wandelt die Trägheitskraft bei einer Beschleunigung in eine Änderung der elektrostatischen Kapazi­ tät um. Die schützenden Substrate 12 und 13 sind aus einem Material wie beispielsweise Aluminosilikat oder Borsilikat­ glas mit einem linearen Ausdehnungskoeffizienten in der Nähe dessen von Silizium hergestellt. Der IC-Chip 3 wandelt die von der Sensoreinheit 11 ausgegebene Änderung der elektrosta­ tischen Kapazität in ein elektrischen Signal um und unter­ zieht das elektrische Signal einer bestimmten Signalverarbei­ tung.

Eine Vielzahl von Elektrodenlöchern 15, d. h. Durchgangslö­ chern, sind in das schützende Substrat 12 eingebracht zum Verbinden bestimmter Elektroden auf der Sensoreinheit 11 mit­ tels Anschlußdrähten 7 mit dem IC-Chip 3. Der IC-Chip 3 ist an dem schützenden Substrat 12 durch ein Klebemittel oder ein anderes Befestigungsmittel befestigt.

Der interne Aufbau des in Fig. 2 gezeigten Sensorchips 2 ist in Fig. 3 bis Fig. 6 dargestellt. Fig. 3 zeigt eine Schnitt­ ansicht entlang der Linie A-A in Fig. 2. Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf den Sensorchip 2 mit entferntem schützenden Substrat, wobei der Aufbau der Sensoreinheit 11 dargestellt ist. Fig. 5 zeigt eine Schnittansicht durch den Sensorchip 2 und den IC-Chip 3 entlang der Linie B-B in Fig. 4. Fig. 6 zeigt eine Schnittansicht des Sensorchips 2 und IC-Chips 3 entlang der Linie C-C in Fig. 4.

Gemäß Fig. 3 bis Fig. 6 umfaßt die Sensoreinheit 11 aus einem Siliziumsubstrat hergestellte Anker 20 und 21; Balken 22 und 23; eine Masse 24; feste Elektroden 25 und 26; feste Test­ elektroden 27 und 28 für Test- und Prüfzwecke; und einen Trä­ gerrahmen 29. Eine Vielzahl von Verbindungselektroden 30 sind aus Cr, Au oder anderen Leitern auf einer Seite des schützen­ den Substrats 12 gebildet, auf der der Anker 20, die festen Elektroden 25 und 26 und die festen Testelektroden 27 und 28 gebildet sind.

Die Anker 20 und 21, Balken 22 und 23 und die Masse 24 sind zum Bilden eines Schwingkörpers integral ausgebildet und bil­ den somit die Masse 24 als eine bewegte Elektrode aus. Es ist zu beachten, daß die Verschiebung der Masse 24 unter Bezug­ nahme auf das in Fig. 2 gezeigte X-Y-Z-Koordinatensystem in Y-Richtung erfolgt.

Ein so aufgebauter Sensorchip 2 kann hergestellt werden durch Ätzen von Kanälen in einen Siliziumwafer, anodisches Befesti­ gen des Siliziumwafers an dem schützenden Substrat 13, und darauf folgendem anisotropisches Ätzen des Wafers zum Bilden der Anker 20 und 21, der Balken 22 und 23, der Masse 24, der festen Elektroden 25 und 26, der festen Testelektroden 27 und 28 und des Trägerrahmens 29. Nach dem drauffolgenden Bilden der Verbindungselektroden 30 an den geeigneten Positionen wird das schützende Substrat 12 anodisch über den Ankern 20 und 21, den festen Elektroden 25 und 26, den festen Testelek­ troden 27 und 28 und dem Trägerrahmen 29 mit der Sensorein­ heit 11 befestigt.

Ein bestimmter Abstand wird durch Substratätzen zwischen den schützenden Substraten 12 und 13 und den Balken 22 und 23 und der Masse 24 gebildet. Die Masse kann daher mittels der um die Anker 20 und 21 schwenkenden Balken 22 und 23 in Richtung der festen Elektroden 25 und 26 verschoben werden, wobei die Anker 20 und 21, die festen Elektroden 25 und 26, die festen Testelektroden 27 und 28 und der Trägerrahmen 29 anodisch an den schützenden Substraten 12 und 13 befestigt sind. Es ist zu beachten, daß die Anker 20 und 21, die Balken 22 und 23 und die Masse 24 eine Elektrode bilden, wobei die Masse 24 somit als bewegte Elektrode dient. Diese bewegte Elektrode ist von der festen Elektrode 25, der festen Elektrode 26, der festen Testelektrode 27, der festen Testelektrode 28 und dem Trägerrahmen 29 durch den entsprechenden dazwischen befindli­ chen Zwischenraum isoliert.

Der IC-Chip 3 wird danach unter Verwendung von Harz, Lötmit­ tel, Silberpaste oder einem anderen Klebemittel an einer be­ stimmten Position auf dem schützenden Substrat 12 angebracht. Es ist zu beachten, daß die Einflüsse aufgrund einer aus den unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten des schützenden Substrats 12 und des IC-Chips 3 bei niedrigen und hohen Temperaturen resultierenden Veränderung der elektri­ schen Eigenschaften dadurch verringert werden können, daß der IC-Chip 3 unter Verwendung eine Silikonharzes oder eines an­ deren Harzes mit geringer Spannung an dem schützendem Substrat 12 angebracht wird.

Darüberhinaus sind Elektrodenlöcher 15 in das schützende Substrat 12 an Positionen eingebracht, die den Verbindungs­ elektroden 30 entsprechen. Das schützende Substrat 12 ist so an der Sensoreinheit 11 befestigt, daß die Verbindungselek­ troden 30 nicht blockiert sind und der IC-Chip 3 mittels durch die Elektrodenlöcher 15 hindurchgeführten Leitungsdräh­ ten 7 an die Verbindungselektroden 30 angeschlossen ist.

Bei dem so erhaltenen Halbleiterbeschleunigungssensor 1 vom Kondensatortyp wird die Masse 24 in Richtung der festen Elek­ trode 25 oder der festen Elektrode 26 mittels um die Anker 20 und 21 schwenkenden Balken 22 und 23 verschoben, wenn die Trägheitskraft als Resultat einer Beschleunigung auf den Sen­ sorchip 2 einwirkt. Dies bewirkt eine Veränderung der elek­ trostatischen Kapazität des zwischen der festen Elektrode 25 und der Masse 24 gebildeten Kondensators und eine Veränderung der elektrostatischen Kapazität des zwischen der festen Elek­ trode 26 und der Masse 24 gebildeten Kondensators. Der IC-Chip 3 erfaßt dann die Beschleunigung basierend auf den elek­ trostatischen Kapazitätswerten, die über die Leitungsdrähte 7 von den mit dem Anker 20 und den festen Elektroden 25 und 26 verbundenen Verbindungselektroden 30 erfaßt wurden.

Es ist zu beachten, daß die festen Testelektroden 27 und 28 zum Testen des Sensorchips 2 dienen. Wirkt keine Trägheits­ kraft auf den Sensorchip 2 und eine Spannung wird über die Lei­ tungsdrähte 7 von dem IC-Chip 3 an die festen Testelektroden 27 und 28 angelegt, so wird eine Potentialdifferenz zwischen den festen Testelektroden 27 und 28 und der Masse 24 erzeugt, und die Masse 24 wird somit durch eine elektrostatische An­ ziehungskraft verschoben. Diese elektrostatische Anziehungs­ kraft entspricht externen Kräften wie beispielsweise die auf den Sensorchip 2 wirkende Trägheitskraft. Der IC-Chip 3 kann somit die dabei auftretende Änderung der elektrostatischen Kapazität des zwischen der einen festen Elektrode 25 und der Masse 24 gebildeten Kondensators und die elektrostatische Kapazität des zwischen der anderen festen Elektrode 26 und der Hasse 24 gebildeten Kondensators erfassen, und dadurch fest­ stellen, ob die Masse 24 des Sensorchips 2 zuverlässig ver­ schoben wird. Die festen Testelektroden 27 und 28 können so­ mit zum Erzielen einer Selbstdiagnose-Testfunktion herangezo­ gen werden.

Das so erhaltene Substrat 13 des Sensorchips 2 ist über ein Befestigungsverfahren mit der Trägerplatte 4 verbunden, wobei der IC-Chip 3 mit bestimmten Leitungsanschlüssen 6 und die Trägerplatte 4 mit bestimmten Leitungsanschlüssen 6 über Lei­ tungsdrähte 7 elektrisch verbunden sind. Ein Gehäuse 8 wird danach durch Vergießen des Sensorchips 2, des IC-Chips 3, der Leitungsdrähte 7 und der Verbindungen zwischen den Leitungs­ drähten 7 und den Leitungsanschlüssen 6 mittels eines Harzes gebildet. Die Leitungsanschlüsse 6 werden danach so gebogen, daß die Trägerplatte 4 in geeigneter Weise gegenüber der Be­ festigungsoberfläche des Halbleiterbeschleunigungssensors 1 vom Kondensatortyp positioniert ist, wenn der resultierende Halbleiterbeschleunigungssensor 1 vom Kondensatortyp auf der Schaltungsplatine 5 befestigt ist. Der über einen Leitungs­ draht 7 an die Trägerplatte 4 angeschlossene Leitungsanschluß 6 wird danach mit dem auf der Schaltungsplatine 5 gebildeten Masseverdrahtungsmuster verbunden, wenn der Halbleiterbe­ schleunigungssensor 1 vom Kondensatortyp auf der Schaltungs­ platine 5 befestigt wird, wodurch die Trägerplatte 4 mit Masse verbunden wird.

Unter nochmaliger Bezugnahme auf Fig. 1 ist ein die Massever­ drahtung für den Halbleiterbeschleunigungssensor 1 vom Kon­ densatortyp bereitstellendes Massemuster 35 an einer Position in der Schaltungsplatine 5 gebildet, an der der Halbleiterbe­ schleunigungssensor 1 vom Kondensatortyp befestigt wird, wo­ bei der Halbleiterbeschleunigungssensor 1 vom Kondensatortyp insbesondere über diesem Massemuster 35 auf der Schaltungs­ platine 5 befestigt wird. Das Massemuster 35 wird vorzugs­ weise auch in einer Oberfläche der Schaltungsplatine 5 gebil­ det, an der das Gehäuse 8 des Halbleiterbeschleunigungssen­ sors 1 vom Kondensatortyp befestigt wird, mit einem Muster, das größer oder gleich der Abmessung des Gehäuses 8 ist.

Weiterhin ist es vorteilhaft, einen Kondensator mit guten Frequenzeigenschaften, z. B. einen Keramikkondensator mit un­ gefähr 100 pF, als Entkopplungskondensator zwischen die Lei­ tungsanschlüsse 6 und Masse, insbesondere zwischen den als Ausgangsanschluß verwendeten Leitungsanschluß 6 und Masse und den als Spannungsversorgungsanschluß verwendeten Leitungsan­ schluß 6 und Masse, bei dem vorstehend beschriebenen Halblei­ terbeschleunigungssensor 1 vom Kondensatortyp zu schalten.

In dem Halbleiterbeschleunigungssensor 1 vom Kondensatortyp gemäß dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel sind somit der Sensorchip 2 und der IC-Chip 3 zwischen der Trägerplatte 4 und der Schaltungsplatine 5 angeordnet, und die Trägerplatte 4 ist mit Masse verbunden. Die Trägerplatte 4 schirmt somit den Sensorchip 2 gegenüber elektromagneti­ schen Wellen und anderen externen Störfaktoren ab, und der Halbleiterbeschleunigungssensor 1 vom Kondensatortyp kann so­ mit gegenüber solchen externen Störfaktoren wie elektromagne­ tischen Wellen widerstandsfähig ausgestaltet werden.

Darüber hinaus sind der Sensorchip 2 und der IC-Chip 3 durch Bilden eines Massemusters 35 auf der Schaltungsplatine 5 an einer Position, an der der Halbleiterbeschleunigungssensor 1 vom Kondensatortyp befestigt ist, zwischen zwei Masseebenen angeordnet, nämlich der Trägerplatte 4 und dem Massemuster 35. Die Abschirmung gegenüber externen Störungsfaktoren wie beispielsweise elektromagnetischen Wellen wird dadurch weiter verbessert, und der Halbleiterbeschleunigungssensor 1 vom Kondensatortyp ist gegenüber den Einflüssen externer Störfak­ toren noch resistenter.

Darüber hinaus kann die Abschirmung gegenüber externen Stör­ faktoren wie beispielsweise elektromagnetischen Wellen sogar noch weiter verbessert werden, wenn ein Kondensator mit guten Frequenzeigenschaften als Entkopplungskondensator zwischen die Leitungsanschlüsse 6 und Masse geschaltet wird, wodurch der Halbleiterbeschleunigungssensor 1 vom Kondensatortyp ge­ genüber den Einflüssen externer Störfaktoren wie beispiels­ weise elektromagnetischen Wellen noch resistenter wird.

Ausführungsbeispiel 2

Bei dem zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel des Halbleiterbeschleunigungssensors 1 vom Kondensatortyp wird zusätzlich der Trägerrahmen 29 mit Masse verbunden, um den Sensorchip 2 gegenüber horizontal geführten Störungen abzu­ schirmen.

Fig. 7 zeigt ein Schnittansichtsdiagramm eines Halbleiterbe­ schleunigungssensors 47 vom Kondensatortyp nach dem zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel. Fig. 8 zeigt eine An­ sicht des Sensorchips 44 und des IC-Chips 3 gemäß Fig. 7. Fig. 9 zeigt eine Draufsicht auf die in Fig. 7 und Fig. 8 ge­ zeigte Sensoreinheit. Es ist zu beachten, daß übereinstimmen­ de Komponenten in Fig. 7 bis Fig. 9 und Fig. 1 bis Fig. 6 durch dieselben Bezugszeichen gekennzeichnet sind. Auf eine nochmalige Beschreibung dieser kann daher im folgenden ver­ zichtet werden, und lediglich die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen werden beschrieben.

Das in Fig. 7 bis Fig. 9 gezeigte Ausführungsbeispiel unter­ scheidet sich gegenüber dem gemäß Fig. 1 bis Fig. 6 darin, daß eine Verbindungselektrode 41 aus Cr, Au oder einem ande­ rem Leiter auf einer Oberfläche des schützenden Substrats 12 gebildet ist, auf der der Trägerrahmen 29 der Sensoreinheit angeordnet ist, daß ein Elektrodenloch 42 in das schützende Substrat 12 an einer der Verbindungselektrode 41 entsprechen­ den Position eingebracht ist, und daß die Verbindungselektro­ de 41 mittels eines Leitungsdraht 43 an einen Leitungsan­ schluß 6 angeschlossen ist. Daher wird der in Fig. 1 bis Fig. 6 gezeigte Sensorchip 2 in Fig. 7 bis Fig. 9 als Sensorchip 44 bezeichnet, die Sensoreinheit 11 als Sensoreinheit 45, das schützende Substrat 12 als schützendes Substrat 46, und der Halbleiterbeschleunigungssensor 1 vom Kondensatortyp als Halbleiterbeschleunigungssensor 47 vom Kondensatortyp. Es ist zu beachten, daß der Trägerrahmen 29 den externen Rahmen dar­ stellt.

Bezugnehmend auf Fig. 7 bis Fig. 9 umfaßt dieser Halbleiter­ beschleunigungssensor 47 vom Kondensatortyp einen Sensorchip 44 zum Messen einer Beschleunigung und Umwandeln der Be­ schleunigung in eine Änderung der elektrostatischen Kapazi­ tät; einen IC-Chip 3 zum Umwandeln der durch den Sensorchip 44 ausgegebenen Änderung der elektrostatischen Kapazität in ein elektrisches Signal und zum Anwenden einer bestimmten Si­ gnalverarbeitungsoperation auf das resultierende elektrische Signal; eine Trägerplatte 4, an der der Sensorchip 44 befe­ stigt ist; Leitungsanschlüsse 6 zum elektrischen Anschließen an die Schaltungsplatine 5; Bonddrähte oder andere Leitungs­ drähte 7 und 43 zum Verbinden des Sensorchips 44 mit dem IC-Chip 3, des IC-Chips 3 mit den Leitungsanschlüssen 6, und der Trägerplatte 4 mit den Leitungsanschlüssen 6; und ein Gieß­ harzgehäuse 8.

Der Sensorchip 44 umfaßt eine Sensoreinheit 45 und ein Paar auf gegenüberliegenden Seiten der Sensoreinheit 45 angeordne­ ter, schützender Substrate 13 und 46. Die Sensoreinheit 45 ist aus einem Siliziumsubstrat hergestellt und wandelt die Trägheitskraft bei der Beschleunigung in eine Änderung der elektrostatischen Kapazität um. Die schützenden Substrate 13 und 46 sind aus einem Material wie beispielsweise Aluminosi­ likat oder Borsilikatglas mit linearem Ausdehnungskoeffizien­ ten in der Nähe dessen von Silizium hergestellt. Der IC-Chip 3 wandelt die von der Sensoreinheit 45 ausgegebene Änderung der elektrostatischen Kapazität in ein elektrisches Signal um und unterzieht das elektrische Signal einer bestimmten Si­ gnalverarbeitung.

In das schützende Substrat 46 sind eine Vielzahl von Elektro­ denlöchern 15, d. h. Durchgangslöcher, eingebracht zum An­ schließen bestimmter Elektroden auf der Sensoreinheit 45 an den IC-Chip 3 mittels Leitungsdrähten 7, und ein Elektroden­ loch 42 zum Anschließen der Verbindungselektrode 41 an einen Leitungsanschluß 6 mittels eines Leitungsdrahts 43. Der IC-Chip 3 ist mit einem Klebemittel oder einem anderen Befesti­ gungsmittel mit den schützenden Substrat 46 befestigt.

Gemäß Fig. 9 umfaßt die Sensoreinheit 45 aus Siliziumsubstrat hergestellte Anker 20 und 21; Balken 22 und 23; eine Masse 24; feste Elektroden 25 und 26; feste Testelektroden 27 und 28 für Test- und Prüfzwecke; und einen Trägerrahmen 29. Eine Vielzahl von Verbindungselektroden 30 aus Cr, Au oder einem anderen Leiter sind auf einer Seite des schützenden Substrats 46 gebildet, auf der der Anker 20, die festen Elektroden 25 und 26 und die festen Testelektroden 27 und 28 gebildet sind.

Ebenso ist eine aus Cr, Au oder einem anderen Leiter gebil­ dete Verbindungselektrode 41 auf einer Seite des schützenden Substrats 46 gebildet, auf der sich der Trägerrahmen 29 be­ findet.

Ein so erhaltener Sensorchip 44 kann hergestellt werden durch Ätzen von Kanälen in einen Siliziumwafer, anodisches Befesti­ gen des Siliziumwafers an dem schützenden Substrat 13, und darauf folgendes anisotropischen Ätzen des Wafers zum Bilden der Anker 20 und 21, der Balken 22 und 23, der Masse 24, der festen Elektroden 25 und 26, der festen Testelektroden 27 und 28 und des Trägerrahmens 29. Nach dem darauffolgenden Bilden der Verbindungselektroden 30 und 41 an den geeigneten Posi­ tionen wird das schützende Substrat 46 anodisch über die An­ ker 20 und 21, die festen Elektroden 25 und 26, die festen Testelektroden 27 und 28 und den Trägerrahmen 29 mit der Sen­ soreinheit 11 befestigt.

Ein bestimmter Abstand zwischen den schützenden Substraten 46 und 13 und den Balken 22 und 23 und der Masse 24 wird durch Substratätzen gebildet. Die Masse 24 kann daher durch die um die Anker 20 und 21 schwenkenden Balken 22 und 23 in Richtung der festen Elektroden 25 und 26 verschoben werden, wobei die Anker 20 und 21, die festen Elektroden 25 und 26, die festen Testelektroden 27 und 28 und der Trägerrahmen 29 anodisch an den schützenden Substraten 46 und 13 befestigt sind.

Danach wird der IC-Chip 3 an einer bestimmten Position auf dem schützenden Substrat 46 unter Verwendung eines Harzes, eines Lötmittels, einer Silberpaste oder einem anderen Klebe­ mittel befestigt. Ebenso werden Elektrodenlöcher 15 in das schützende Substrat 46 an den Verbindungselektroden 30 ent­ sprechende Positionen eingebracht, und ein Elektrodenloch 42 an der der Verbindungselektrode 41 entsprechenden Position. Das schützende Substrat 46 wird so an der Sensoreinheit 11 befestigt, daß das schützende Substrat 46 nicht über den Ver­ bindungselektroden 30 und 41 befestigt ist. Der IC-Chip 3 wird danach mittels durch die Elektrodenlöcher 15 geführten Leitungsdrähten 7 an die Verbindungselektroden 30 angeschlos­ sen, und ein bestimmter Leitungsanschluß 6 durch einen Lei­ tungsdraht 43 an die andere Verbindungselektrode 41. Der Lei­ tungsanschluß 6, an den die Verbindungselektrode 41 durch den Leitungsdraht 43 angeschlossen ist, wird durch Anschließen an das in die Schaltungsplatine 5 gebildete Massemuster mit Masse verbunden.

Durch die so ausgestaltete Masseverbindung der auf dem Trä­ gerrahmen 29 angeordneten Verbindungselektrode 41 wird die freie Kapazität stabilisiert und der Trägerrahmen 29 kann als elektrostatische Abschirmung verwendet werden.

Wie bei dem vorstehend beschriebene ersten Ausführungsbei­ spiel ist ein die Masseverdrahtung für den Halbleiterbe­ schleunigungssensor 47 vom Kondensatortyp bereitstellendes Massemuster 35 auf der Schaltungsplatine 5 an einer Stelle gebildet, auf der der Halbleiterbeschleunigungssensor 47 vom Kondensatortyp befestigt wird, und der Halbleiterbeschleuni­ gungssensor 47 vom Kondensatortyp wird auf der Schaltungspla­ tine 5 insbesondere über diesem Massemuster 35 befestigt. Das Massemuster 35 ist auch vorzugsweise auf der Oberfläche der Schaltungsplatine 5 gebildet, auf der das Gehäuse 8 des Halb­ leiterbeschleunigungssensors 47 vom Kondensatortyp befestigt wird, in einem Muster größer oder gleich der Größe des Gehäu­ ses 8.

Weiterhin ist es vorteilhaft, einen Kondensator mit guten Frequenzeigenschaften, z. B. einen Keramikkondensator mit un­ gefähr 100 pF, als Entkopplungskondensator zwischen den Lei­ tungsanschlüssen 6 und Masse, und insbesondere zwischen den als Ausgabeanschluß verwendeten Leitungsanschluß 6 und Masse und den als Spannungszufuhranschluß verwendeten Leitungsan­ schluß 6 und Masse, bei dem vorstehend beschriebenen Halblei­ terbeschleunigungssensor 47 vom Kondensatortyp zu schalten.

Bei dem Halbleiterbeschleunigungssensor 47 vom Kondensatortyp gemäß dem vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsbei­ spiel sind somit der Sensorchip 44 und der IC-Chip 3 zwischen der Trägerplatte 4 und der Schaltungsplatine 5 angeordnet, wobei die Trägerplatte 4 und der Sensoreinheit-Trägerrahmen 29 des Sensorchips 44 mit Masse verbunden sind. Die Träger­ platte 4 und der Trägerrahmen 29 schirmen somit den Sen­ sorchip 44 gegenüber elektromagnetischen Störungen und ande­ ren externen Störfaktoren ab, und der Halbleiterbeschleuni­ gungssensor 47 vom Kondensatortyp kann somit gegenüber exter­ nen Störfaktoren wie beispielsweise elektromagnetischen Wel­ len resistent ausgestaltet werden.

Darüber hinaus können der Sensorchip 44 und der IC-Chip 3 durch Bilden eines Massemuster 35 auf der Schaltungsplatine 5 an einer Position, auf der der Halbleiterbeschleunigungssen­ sor 47 vom Kondensatortyp befestigt ist, zwischen zwei Mas­ seebenen angeordnet werden, insbesondere der Trägerplatte 4 und des Massemusters 35. In Kombination mit dem auf Masse ge­ legten Sensoreinheitsträgerrahmen 29 kann die Abschirmung ge­ genüber externen Störungen wie beispielsweise elektromagneti­ schen Wellen weiter verbessert werden, und der Halbleiterbe­ schleunigungssensor 47 vom Kondensatortyp kann gegenüber den Einflüssen solcher externer Störfaktoren noch resistenter ausgestaltet werden.

Weiterhin kann die Abschirmung gegenüber externen Störfakto­ ren wie beispielsweise elektromagnetischen Wellen noch weiter verbessert werden, wenn ein Kondensator mit guten Frequenzei­ genschaften als Entkopplungskondensator zwischen die Lei­ tungsanschlüsse 6 und Masse geschaltet wird, wodurch der Halbleiterbeschleunigungssensor 47 vom Kondensatortyp noch resistenter gegenüber den Einflüssen externer Störfaktoren wie beispielsweise elektromagnetischen Wellen ausgestaltet werden kann.

Ausführungsbeispiel 3

Bei dem dritten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Halbleiterbeschleunigungssensors 54 vom Kondensatortyp wird der Sensorchip 2 durch Verwendung eines anderen Masseverbin­ dungsverfahrens gegenüber von allen Richtungen geführten Stö­ rungen abgeschirmt. Insbesondere werden im Gegensatz zum Mas­ severbinden der Trägerplatte 4 zum Zwecke des Abschirmens des Sensorchips 2 alle äußeren Oberflächen des Sensorchips 2 mit einer leitenden Metalldampfabscheidebeschichtung beschichtet, und diese leitende Metallbeschichtung wird danach mit Masse verbunden, wodurch der Sensorchip 2 gegenüber Störungen aus allen Richtungen abgeschirmt wird.

Fig. 10 zeigt ein Schnittdiagramm eines Halbleiterbeschleuni­ gungssensors 54 vom Kondensatortyp nach dem dritten erfin­ dungsgemäßen Ausführungsbeispiel. Es ist zu beachten, daß übereinstimmende Komponenten in Fig. 10 und Fig. 1 durch die­ selben Bezugszeichen gekennzeichnet sind. Es wird daher auf eine nochmalige Beschreibung dieser verzichtet, und lediglich die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen werden beschrieben.

Das in Fig. 10 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem gemäß Fig. 1 darin, daß die Trägerplatte 4 nicht mit einem bestimmten Leitungsanschluß 6 mittels eines Lei­ tungsdrahts 7 verbunden ist, und daß Gold oder ein anderes leitendes Metall 51 auf allen Oberflächen des Sensorchips 2 dampfabgeschieden' ist. Dieses dampfabgeschiedene, leitende Metall 51 ist dabei mittels eines Leitungsdrahts 52 mit einem bestimmten Leitungsanschluß 6 verbunden. Daher wird der in Fig. 1 gezeigte Sensorchip 2 in Fig. 10 als Sensorchip 53 be­ zeichnet, und der Halbleiterbeschleunigungssensor 1 vom Kon­ densatortyp als Halbleiterbeschleunigungssensor 54 vom Kon­ densatortyp.

Bezugnehmend auf Fig. 10 umfaßt dieser Halbleiterbeschleuni­ gungssensor 54 vom Kondensatortyp einen Sensorchip 53 zum Messen einer Beschleunigung und Umwandeln der Beschleunigung in eine Änderung der elektrostatischen Kapazität; ein IC-Chip 3 zum Umwandeln der durch den Sensorchip 53 ausgegebenen Än­ derung der elektrostatischen Kapazität in ein elektrisches Signal und zum Anwenden einer bestimmten Signalverarbei­ tungsoperation auf das resultierende elektrische Signal; eine Trägerplatte 4, an der der Sensorchip 53 befestigt ist; Lei­ tungsanschlüsse 6 für eine elektrische Verbindung mit der Schaltungsplatine 5; Bonddrähte oder andere Leitungsdrähte 7 zum Verbinden des Sensorchips 53 mit dem IC-Chip 3 und des IC-Chips 3 mit den Leitungsanschlüssen 6; einen Bonddraht oder anderen Leitungsdraht 52 zum Verbinden des den Sen­ sorchip 53 ummantelnden leitenden Metalls 51 mit einem be­ stimmten Leitungsanschluß 6; und ein Gießharzgehäuse 8.

Der Sensorchip 53 umfaßt eine Sensoreinheit 11, ein Paar auf gegenüberliegenden Seiten der Sensoreinheit 11 angeordneter schützender Substrate 12 und 13, und eine durch Metalldamp­ fabscheidung gebildete Beschichtung aus einem leitenden Me­ tall 51. Die Sensoreinheit 11 besteht aus einem Silizium­ substrat und wandelt die Trägheitskraft bei einer Beschleuni­ gung in eine Änderung der elektrostatischen Kapazität um. Die schützenden Substrate 12 und 13 bestehen aus einem Material wie beispielsweise Aluminosilikat oder Borsilikatglas mit ei­ nem linearen Ausdehnungskoeffizienten in der Nähe dessen von Silizium.

Eine Vielzahl von Elektrodenlöchern 15, d. h. Durchgangslö­ chern, sind vorgesehen zum Verbinden bestimmter Elektroden auf der Sensoreinheit 11 mit dem IC-Chip 3 mittels Leitungs­ drähten 7. Die schützenden Substrate 12 und 13 werden danach auf gegenüberliegenden Seiten der Sensoreinheit 11 anodisch befestigt, wobei die Sensoreinheit 11 dazwischen angeordnet ist, und die gesamte Außenseite der befestigten Substrate und der Sensoreinheit 11, mit Ausnahme der Elektrodenlöcher 15, wird danach mit einem leitenden Metall 51 unter Verwendung eines Dampfabscheideverfahrens beschichtet, um den Sensorchip 53 zu bilden. Mit anderen Worten wird der Sensorchip 53 gemäß diesem Ausführungsbeispiel durch Aufbringen einer Beschich­ tung aus einem leitenden Metall 51 auf allen äußeren Oberflä­ chen des Sensorchips 2, mit Ausnahme der Elektrodenlöcher 15, gemäß dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel erhalten.

Der IC-Chip 3 wird danach unter Verwendung eines Harzes, Löt­ mittels, Silberpaste oder eines anderen Klebemittels an einer bestimmten Position auf der auf dem schützenden Substrat 12 gebildeten Beschichtung aus dem leitenden Metall 51 befe­ stigt. Ebenso werden Elektrodenlöcher 15 in das schützende Substrat 12 an den Verbindungselektroden 30 entsprechenden Positionen vorab eingebracht. Das schützende Substrat 12 wird mit der Sensoreinheit 11 so befestigt, daß das schützende Substrat 12 nicht über den Verbindungselektroden 30 befestigt wird, und die Beschichtung aus dem leitenden Metall 51 wird so gebildet, daß die Verbindungselektroden 30 nicht beschich­ tet werden. Der IC-Chip 3 wird danach mittels durch die Elek­ trodenlöcher 15 hindurchgeführten Leitungsdrähten 7 mit den Verbindungselektroden 30 verbunden.

Das so erhaltene schützende Substrat 13 des Sensorchips 53 wird durch Befestigung an dem leitenden Metall 51 an der Trä­ gerplatte 4 befestigt. Der IC-Chip 3 und bestimmte Leitungs­ anschlüsse 6 sowie das leitende Metall 51 und ein bestimmter Leitungsanschluß 6 werden danach mittels Leitungsdrähten 7 elektrisch miteinander verbunden. Danach wird ein Gehäuse 8 durch Eingießen des Sensorchips 53, des IC-Chips 3, der Lei­ tungsdrähte 7 und 52, und der Verbindungen zwischen den Lei­ tungsdrähten 7 und 52 und den Leitungsanschlüssen 6 mittels eines Harzes gebildet. Die Leitungsanschlüsse 6 werden danach so gebogen, daß die Trägerplatte 4 beim Befestigen des erhal­ tenen Halbleiterbeschleunigungssensors 54 vom Kondensatortyp an der Schaltungsplatine 5 in geeigneter Weise gegenüber der Befestigungsoberfläche des Halbleiterbeschleunigungssensors 54 vom Kondensatortyp positioniert ist.

Der mit dem leitenden Metall 51 mittels eines Leitungsdrahts 52 verbundene Leitungsanschluß 6 wird mit dem in der Schal­ tungsplatine 5 gebildeten Masseverdrahtungsmuster beim Befe­ stigen des Halbleiterbeschleunigungssensors 54 vom Kondensat­ ortyp auf der Schaltungsplatine 5 verbunden, wodurch das lei­ tende Metall 51 mit Masse verbunden wird.

Wie beim vorgenannten ersten Ausführungsbeispiel wird ein die Masseverdrahtung für den Halbleiterbeschleunigungssensor 54 vom Kondensatortyp bereitstellendes Massemuster 35 in der Schaltungsplatine 5 an der Position gebildet, an der der Halbleiterbeschleunigungssensor 54 vom Kondensatortyp befe­ stigt wird, und der Halbleiterbeschleunigungssensor 54 vom Kondensatortyp wird insbesondere über diesem Massemuster 35 auf der Schaltungsplatine 5 befestigt. Das Massemuster 35 wird auch vorzugsweise in der Oberfläche der Schaltungspla­ tine 5 gebildet, an der das Gehäuse 8 des Halbleiterbeschleu­ nigungssensors 54 vom Kondensatortyp befestigt ist, in einem Muster größer oder gleich der Größe des Gehäuses 8.

Weiterhin ist es vorteilhaft, einen Kondensator mit guten Frequenzeigenschaften, z. B. einen Keramikkondensator mit un­ gefähr 100 pF, als Entkopplungskondensator zwischen die Lei­ tungsanschlüsse 6 und Masse, und insbesondere zwischen den als Ausgabeanschluß verwendeten Leitungsanschluß 6 und Masse und den als Spannungsversorgungsanschluß verwendeten Lei­ tungsanschluß 6 und Masse, bei dem vorstehend beschriebenen Halbleiterbeschleunigungssensor 54 vom Kondensatortyp zu schalten.

Bei dem Halbleiterbeschleunigungssensor 54 vom Kondensatortyp gemäß dem vorstehend beschriebenen dritten Ausführungsbei­ spiel wird somit ein Sensorchip 53 durch Dampfabscheidung ei­ nes' leitenden Metalls 51 auf allen von den Elektrodenlöchern 15 verschiedenen äußeren Oberflächen des Sensorchips 2 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel gebildet. Durch darauffolgen­ des Verbinden dieses leitenden Metalls 51 mit Masse wird der Halbleiterbeschleunigungssensor 54 vom Kondensatortyp in al­ len Richtungen gegenüber elektromagnetischen Wellen und ande­ ren externen Störungen abgeschirmt, und der Halbleiterbe­ schleunigungssensor 54 vom Kondensatortyp kann somit gegenü­ ber externen Störfaktoren wie beispielsweise elektromagneti­ schen Wellen resistent ausgestaltet werden.

Darüber hinaus ist der IC-Chip 3 durch Bilden ,eines Massemu­ sters 35 auf der Schaltungsplatine 5 an der Position, an der der Halbleiterbeschleunigungssensor 54 vom Kondensatortyp be­ festigt wird, zwischen zwei Masseebenen angeordnet, insbeson­ dere dem mit Masse verbundenen leitenden Metall 51 und dem Massemuster 35. Daher ist der Halbleiterbeschleunigungssensor 54 vom Kondensatortyp gegenüber externen Störfaktoren wie beispielsweise elektromagnetischen Wellen besser abgeschirmt, und der Halbleiterbeschleunigungssensor 54 vom Kondensatortyp ist noch resistenter gegenüber den Einflüssen solcher exter­ ner Störfaktoren ausgestaltet.

Weiterhin kann die Abschirmung gegenüber externen Störfakto­ ren wie beispielsweise elektromagnetischen Wellen noch weiter verbessert werden, wenn ein Kondensator mit guten Frequenzei­ genschaften als Entkopplungskondensator zwischen die Lei­ tungsanschlüsse 6 und Masse geschaltet wird, wodurch der Halbleiterbeschleunigungssensor 54 vom Kondensatortyp sogar noch resistenter gegenüber den Einflüssen von externen Stör­ faktoren wie beispielsweise elektromagnetischen Wellen ausge­ staltet wird.

Bei dem Halbleiterbeschleunigungssensor nach einem bevorzug­ ten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wird der IC-Chip an einem Sensorchip befestigt, danach der Sensorchip an einer Trägerplatte, und die Trägerplatte wird in einer der Befesti­ gungsoberfläche des Halbleiterbeschleunigungssensors gegen­ überliegenden Richtung angeordnet, wenn der Halbleiterbe­ schleunigungssensor auf einer Schaltungsplatine befestigt wird, wobei sich der IC-Chip und der Sensorchip zwischen der Trägerplatte und der Befestigungsoberfläche befinden. Die Trägerplatte wird danach mit Masse verbunden. Daher wird der Halbleiterbeschleunigungssensor durch die Trägerplatte gegen­ über elektromagnetischen Wellen und anderen externen Störun­ gen abgeschirmt, und selbst Halbleiterbeschleunigungssensoren in Gießharzgehäusen können gegenüber externen Störfaktoren wie beispielsweise elektromagnetischen Wellen resistent aus­ gestaltet werden. Durch Einflüsse solcher externer Störfakto­ ren wie beispielsweise elektromagnetischer Wellen verursachte Betriebsfehler können daher reduziert werden, und sowohl Größe als auch Kosten des Halbleiterbeschleunigungssensors können verringert werden.

Ist der erfindungsgemäße Halbleiterbeschleunigungssensor als Halbleiterbeschleunigungssensor vom Kondensatortyp aufgebaut, bei dem ein Sensorchip eine Beschleunigung erfaßt und in eine Änderung der elektrostatischen Kapazität umwandelt und ein IC-Chip die durch den Sensorchip ausgegebene Änderung der elektrostatischen Kapazität in ein elektrisches Signal umwan­ delt und eine bestimmte Signalverarbeitungsoperation auf das resultierende elektrische Signal anwendet, so ist der IC-Chip an einem Sensorchip, der Sensorchip dann an einer Träger­ platte befestigt, wobei die Trägerplatte in einer der Befe­ stigungsoberfläche gegenüberliegenden Richtung angeordnet ist, wenn der Halbleiterbeschleunigungssensor auf einer Schaltungsplatine befestigt ist, mit dem IC-Chip und dem Sen­ sorchip zwischen der Trägerplatte und der Befestigungsober­ fläche, wobei die Trägerplatte mit Masse verbunden wird. Da­ her wird der Halbleiterbeschleunigungssensor vom Kondensator­ typ durch die Trägerplatte gegenüber elektromagnetischen Wel­ len und anderen externen Störungen abgeschirmt, und selbst Halbleiterbeschleunigungssensoren vom Kondensatortyp in Gieß­ harzgehäusen können gegenüber externen Störfaktoren wie bei­ spielsweise elektromagnetischen Wellen resistent ausgestaltet werden. Durch Einflüsse solcher externer Störfaktoren wie beispielsweise elektromagnetischen Wellen verursachte Be­ triebsfehler können daher reduziert werden, und sowohl Größe als auch Kosten des Halbleiterbeschleunigungssensors können reduziert werden.

Wird auch der externe Rahmen der Sensoreinheit mit Masse ver­ bunden, so kann der erfindungsgemäße Halbleiterbeschleuni­ gungssensor durch die Trägerplatte und den externen Rahmen stärker gegenüber elektromagnetischen Wellen und anderen ex­ ternen Störungen abgeschirmt werden, und selbst Halbleiterbe­ schleunigungssensoren vom Kondensatortyp mit Gießharzgehäusen können gegenüber externen Störfaktoren wie beispielsweise elektromagnetischen Wellen resistent ausgestaltet werden. Durch Einflüsse solcher externer Störfaktoren wie beispiels­ weise elektromagnetischen Wellen verursachte Betriebsfehler können daher weiter reduziert werden, und sowohl Größe als auch Kosten des Halbleiterbeschleunigungssensors können redu­ ziert werden.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel eines erfindungsge­ mäßen Halbleiterbeschleunigungssensor ist der Sensorchip im wesentlichen vollständig mittels einer leitenden Metalldamp­ fabscheidebeschichtung beschichtet, wobei das leitende Metall mit Masse verbunden ist. Der Halbleiterbeschleunigungssensor kann somit durch die leitende Metallbeschichtung gegenüber externen Störfaktoren wie beispielsweise elektromagnetischen Wellen abgeschirmt werden, und selbst Halbleiterbeschleuni­ gungssensoren vom Kondensatortyp mit Gießharzgehäusen können gegenüber solchen externen Störfaktoren wie beispielsweise elektromagnetischen Wellen resistent ausgestaltet werden. Durch Einflüsse solcher externer Störfaktoren wie beispiels­ weise elektromagnetischen Wellen verursachte Betriebsfehler können daher weiter reduziert werden, und sowohl Größe als auch Kosten des Halbleiterbeschleunigungssensors können redu­ ziert werden.

Ist der erfindungsgemäße Halbleiterbeschleunigungssensor als Halbleiterbeschleunigungssensor vom Kondensatortyp aufgebaut, bei dem ein Sensorchip eine Beschleunigung erfaßt und in eine Änderung der elektrostatischen Kapazität umwandelt und ein IC-Chip die durch den Sensorchip ausgegebene Änderung der elektrostatischen Kapazität in ein elektrisches Signal umwan­ delt, so ist der Sensorchip im wesentlichen vollständig mit­ tels einer leitenden Metalldampfabscheidebeschichtung be­ schichtet, wobei das leitende Metall mit Masse verbunden ist. Der Halbleiterbeschleunigungssensor kann somit durch die lei­ tende Metallbeschichtung gegenüber externen Störfaktoren wie beispielsweise elektromagnetischen Wellen abgeschirmt werden, und selbst Halbleiterbeschleunigungssensoren vom Kondensator­ typ mit Gießharzgehäusen können gegenüber solchen externen Störfaktoren wie beispielsweise elektromagnetischen Wellen resistent ausgestaltet werden. Durch Einflüsse der externen Störfaktoren wie beispielsweise elektromagnetischen Wellen verursachte Betriebsfehler können daher weiter reduziert wer­ den, und sowohl Größe als auch Kosten des Halbleiterbeschleu­ nigungssensors können reduziert werden.

Wird der erfindungsgemäße Halbleiterbeschleunigungssensor mit dessen Sensorchip und IC-Chip über dem auf der Schaltungspla­ tine gebildeten Masseverdrahtungsmuster befestigt, so sind der Sensorchip und der IC-Chip zwischen zwei mit Masse ver­ bundenen Ebenen angeordnet. Der Halbleiterbeschleunigungssen­ sor ist somit wirksam gegenüber externen Störfaktoren wie beispielsweise elektromagnetischen Wellen abgeschirmt, und der Halbleiterbeschleunigungssensor kann sogar noch wirksamer gegenüber elektromagnetischen Wellen und anderen externen Störfaktoren resistent ausgestaltet werden. Durch Einflüsse solcher externer Störfaktoren wie beispielsweise elektroma­ gnetischer Wellen verursachte Betriebsfehler können daher weiter reduziert werden, und sowohl Größe als auch Kosten des Halbleiterbeschleunigungssensors können reduziert werden.

Durch Anschließen eines Entkopplungskondensators an die Lei­ tungsanschlüsse, wie ebenfalls vorstehend beschrieben, kann die Abschirmung gegenüber solchen externen Störfaktoren wie beispielsweise elektromagnetischen Wellen weiter verbessert werden. Durch Einflüsse solcher externer Störfaktoren wie beispielsweise elektromagnetischer Wellen verursachte Be­ triebsfehler können daher weiter reduziert werden, und sowohl Größe als auch Kosten des Halbleiterbeschleunigungssensors können reduziert werden.

Es wird ein Halbleiterbeschleunigungssensor offenbart mit ei­ nem Halbleitersensorchip 2 zum Erfassen einer Beschleunigung und einem IC-Chip 3 zum Verarbeiten des Signals von diesem Sensorchip 2, wobei der IC-Chip 3 an dem Sensorchip 2 und der Sensorchip 2 an einer Trägerplatte 4 befestigt, eine elektri­ schen Verbindung durch mit Leitungsanschlüssen 6 verbundene Leitungsdrähte 7 hergestellt, und ein Gehäuse 8 durch Eingie­ ßen in Harz gebildet ist, wobei die Trägerplatte 4 mit einem bestimmten Leitungsanschluß 6 mittels eines Leitungsdrahts 7 elektrisch verbunden und durch den bestimmten Leitungsan­ schluß 6 mit Masse verbunden ist, und die Trägerplatte 4 von der Befestigungsoberfläche des Gehäuses 8 abgewandt angeord­ net ist.

Claims (7)

1. Halbleiterbeschleunigungssensor mit:
einem Halbleitersensorchip (2) zum Erfassen einer Beschleuni­ gung,
einem an dem Sensorchip (2) befestigten IC-Chip (3) zum Ver­ arbeiten des Signals von dem Sensorchip (2),
einer Trägerplatte (4), auf der der Sensorchip (3) befestigt ist, und
einem Gehäuse (8) mit einer Vielzahl von Leitungsanschlüssen (6), durch das der Halbleitersensorchip (2), der IC-Chip (3) und die Trägerplatte (4) zusammen mit Leitungsdrähten (7) für deren Verbindung in ein Harz eingegossen sind,
wobei die Trägerplatte (4) mit einem Leitungsdraht (7) elek­ trisch verbunden ist zum Verbinden der Trägerplatte (4) über einen der Leitungsanschlüsse (6) mit Masse, und wobei die Trägerplatte (4) von einer Befestigungsplatte (5) des Sensors abgewandt angeordnet ist.

2. Halbleiterbeschleunigungssensor nach Anspruch 1, wobei der Sensorchip (2) die Beschleunigung erfaßt und in eine Änderung einer elektrostatischen Kapazität umwandelt, und der IC-Chip (3) die von dem Sensorchip (2) ausgegebene Änderung der elek­ trostatischen Kapazität in ein elektrisches Signal umwandelt und dieses einer bestimmten Verarbeitung unterzieht.

3. Halbleiterbeschleunigungssensor nach Anspruch 2, wobei der Sensorchip (44) durch Befestigen eines Paars gegenüberliegen­ der, schützender Substrate (46, 13) mit einer dazwischen be­ findlichen Sensoreinheit (45) gebildet ist, wobei die Sensor­ einheit (45) auf einem Siliziumsubstrat gebildet ist zum Er­ fassen der Beschleunigung anhand der elektrostatischen Kapa­ zität zwischen einer festen Elektrode (25, 26) und einer be­ wegten Elektrode (24), die durch die Trägheitskraft bei der Beschleunigung verschoben wird, und einen externen Rahmen (29) aufweist, der die Kontur der Sensoreinheit (45) festlegt und von der bewegten Elektrode (24) und der festen Elektrode (25, 26) isoliert ist, während er die bewegte Elektrode (24) und die feste Elektrode (25, 26) umschließt, wobei der exter­ ne Rahmen (29) mit einem bestimmten Leitungsanschluß (6) mit­ tels eines Leitungsdrahts (43) elektrisch verbunden und durch diesen Leitungsanschluß (6) mit Masse verbunden ist.

4. Halbleiterbeschleunigungssensor nach Anspruch 1, wobei der Sensorchip (53) vollständig mit einer leitenden Metalldamp­ fabscheidebeschichtung (51) beschichtet und durch elektri­ sches Verbinden der Beschichtung mit einem der Vielzahl von Leitungsanschlüssen (6) mittels eines Leitungsdrahts (52) mit Masse verbunden ist.

5. Halbleiterbeschleunigungssensor nach Anspruch 4, wobei der Sensorchip (53) durch Kontaktieren eines Paars gegenüberlie­ gender, schützender Substrate (12, 13) mit einer dazwischen angeordneten Sensoreinheit (11) gebildet ist, wobei die Sen­ soreinheit (11) auf einem Siliziumsubstrat gebildet ist, zum Erfassen der Beschleunigung anhand der elektrostatischen Ka­ pazität zwischen einer festen Elektrode (25, 26) und einer bewegten Elektrode (24), die durch die Trägheitskraft bei der Beschleunigung verschoben wird, und einen externen Rahmen (29) aufweist, der die Kontur der Sensoreinheit (11) festlegt und von der bewegten Elektrode (24) und der festen Elektrode' (25, 26) isoliert ist, während er die bewegte Elektrode (24) und die feste Elektrode (25, 26) umschließt.

6. Halbleiterbeschleunigungssensor nach Anspruch 1, wobei der Halbleiterbeschleunigungssensor so auf einer Schaltungspla­ tine (5) befestigt ist, daß der Sensorchip (2) und der IC-Chip (3) über einem auf der Schaltungsplatine (5) gebildeten Masseverdrahtungsmuster (35) angeordnet sind.

7. Halbleiterbeschleunigungssensor nach Anspruch 1, wobei der die Trägerplatte (4) mit Masse verbindende Leitungsanschluß (6) ferner mit einem Entkopplungskondensator verbunden ist.