JP2008122134A - Acceleration sensor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、印可された加速度に応じた電気信号を出力するセンシング部を有する加速度センサ装置に関する。 The present invention relates to an acceleration sensor device having a sensing unit that outputs an electrical signal corresponding to an applied acceleration.
従来、この種の加速度センサ装置としては、加速度により変位する可動部を半導体基板の一面側に形成してなるものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, as this type of acceleration sensor device, a device in which a movable portion that is displaced by acceleration is formed on one surface side of a semiconductor substrate has been proposed (for example, see Patent Document 1).
このような加速度センサ装置には、センサチップから出力される信号を処理するなどの目的で、センサチップとは別体のICチップなどからなる回路チップが備えられている。その場合、センサ装置の体格を小型化するなどの目的で、これらセンサチップと回路チップとを積層し、これら両チップを電気的に接続した構成、いわゆるスタック構造が採用される。 Such an acceleration sensor device is provided with a circuit chip made of an IC chip or the like separate from the sensor chip for the purpose of processing a signal output from the sensor chip. In that case, for the purpose of reducing the size of the sensor device, a configuration in which these sensor chips and circuit chips are stacked and these two chips are electrically connected, a so-called stack structure is employed.
図4は、このようなセンサチップと回路チップとが積層されてなるセンサ装置の一般的な概略断面構成を示す図である。図4に示したセンサ装置においては、リッド32で封止されたパッケージ30の内部に、回路チップ20が接着剤91を介して固定されており、この回路チップ20の上には接着シート91などを介して加速度検出部11を有するセンサチップ10が搭載され積層された形で固定されている。
FIG. 4 is a diagram showing a general schematic cross-sectional configuration of a sensor device in which such a sensor chip and a circuit chip are laminated. In the sensor device shown in FIG. 4, the
そして、センサチップ10と回路チップ20との間、および回路チップ20とパッケージ30との間は、ワイヤボンディングなどにより形成されたワイヤ40を介して電気的に接続されている。
図4に示したようなセンサ装置においては、センサチップと回路チップとを接続する複数のワイヤ間の間隔は比較的狭くなっているため、ワイヤ間には微少な寄生容量が生じる。したがって、外部からセンサ装置に加わる衝撃などによってセンサチップと回路チップとを接続しているワイヤが変形すると、各ワイヤ間の寄生容量が変化してセンサ出力の特性が変動してしまうといった問題がある。 In the sensor device as shown in FIG. 4, since the interval between the plurality of wires connecting the sensor chip and the circuit chip is relatively narrow, a minute parasitic capacitance is generated between the wires. Therefore, when the wire connecting the sensor chip and the circuit chip is deformed due to an impact applied to the sensor device from the outside, there is a problem that the parasitic capacitance between the wires changes to change the characteristics of the sensor output. .
本発明は上記問題に鑑みたもので、印可された加速度に応じた電気信号を出力するセンシング部から複数のワイヤを介して電気信号を取り出す加速度センサ装置において、耐衝撃性を向上することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to improve impact resistance in an acceleration sensor device that extracts an electric signal through a plurality of wires from a sensing unit that outputs an electric signal corresponding to an applied acceleration. And
本発明の第1の特徴は、印可された加速度に応じた電気信号を出力するセンシング部(10)と、センシング部に電気的に接続され、電気信号の取り出しを行う複数のワイヤ(40)とを備えた加速度センサ装置であって、複数のワイヤは、絶縁性部材(50)で固定され、複数のワイヤ間の間隔が一定に保持されていることである。 A first feature of the present invention is that a sensing unit (10) that outputs an electrical signal corresponding to an applied acceleration, and a plurality of wires (40) that are electrically connected to the sensing unit and take out the electrical signal. The plurality of wires are fixed by an insulating member (50), and the interval between the plurality of wires is kept constant.
このような構成では、外部から衝撃を受けても、センシング部に接続された複数のワイヤは、絶縁性部材(50)で固定され、複数のワイヤ間の間隔が一定に保持されるので、耐衝撃性を向上することができる。 In such a configuration, even if an impact is applied from the outside, the plurality of wires connected to the sensing unit are fixed by the insulating member (50), and the interval between the plurality of wires is kept constant. Impact properties can be improved.
絶縁性部材としては、樹脂製の接着剤、発砲ウレタンまたはテープ部材により構成することができる。 The insulating member can be made of a resin adhesive, foamed urethane, or a tape member.
また、本発明の第2の特徴は、センシング部は、加速度に応じた電気信号を出力する複数のパッド(12)が形成されたチップ状のもので、このチップ上に形成されたパッドに複数のワイヤ(40)が接続されており、複数のワイヤは、チップ上にて、絶縁性部材(50)により固定されていることである。 In addition, the second feature of the present invention is that the sensing unit has a chip shape in which a plurality of pads (12) for outputting electrical signals corresponding to acceleration are formed, and a plurality of pads are formed on the chip. These wires (40) are connected, and the plurality of wires are fixed on the chip by an insulating member (50).
このように、複数のワイヤは、チップ上にて、絶縁性部材により固定することができる。 As described above, the plurality of wires can be fixed on the chip by the insulating member.
また、本発明の第3の特徴は、センシング部(10)からの電気信号を処理する回路チップ(20)を備え、センシング部(10)は、回路チップ(20)上に積層され、複数のワイヤ(40)は回路チップと接続され、絶縁性部材(50)は、回路チップ上にて複数のワイヤを固定していることである。 A third feature of the present invention includes a circuit chip (20) that processes an electrical signal from the sensing unit (10), and the sensing unit (10) is stacked on the circuit chip (20), and includes a plurality of The wire (40) is connected to the circuit chip, and the insulating member (50) is fixing a plurality of wires on the circuit chip.
このように、センシング部を回路チップ上に積層し、複数のワイヤを回路チップと接続し、絶縁性部材は、回路チップ上にて複数のワイヤを固定することができる。 In this manner, the sensing unit can be stacked on the circuit chip, the plurality of wires are connected to the circuit chip, and the insulating member can fix the plurality of wires on the circuit chip.
また、本発明の第4の特徴は、センシング部(10)と回路チップ(20)の間に、回路チップ(20)の熱歪により生じる応力を吸収するフィルム部材(60)が設けられていることである。 A fourth feature of the present invention is that a film member (60) that absorbs stress generated by thermal strain of the circuit chip (20) is provided between the sensing unit (10) and the circuit chip (20). That is.
耐衝撃性を向上するために、例えば、センシング部と回路チップを含む加速度センサ装置全体を樹脂モールドにて封止すれば耐衝撃性を向上することが可能であるが、このような構成では、樹脂モールドの熱膨張によりセンシング部に応力が加わり、センサ出力の特性が変化してしまう。ここでは、センシング部と回路チップの間に設けられたフィルム部材により回路チップの熱歪により生じる応力が吸収されるので、温度変化によるセンサ出力の特性変化を抑制することができる。 In order to improve the impact resistance, for example, if the entire acceleration sensor device including the sensing unit and the circuit chip is sealed with a resin mold, the impact resistance can be improved. Stress is applied to the sensing portion due to thermal expansion of the resin mold, and the characteristics of the sensor output change. Here, since the film member provided between the sensing unit and the circuit chip absorbs the stress caused by the thermal distortion of the circuit chip, it is possible to suppress changes in the sensor output characteristics due to temperature changes.
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
本発明の一実施形態に係る加速度センサ装置の概略上面図を図1に示す。また、加速度センサ装置の概略断面構成を図2に示す。なお、図1は、図2中のリッド32を取り外した状態を示している。
FIG. 1 shows a schematic top view of an acceleration sensor device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 shows a schematic sectional configuration of the acceleration sensor device. FIG. 1 shows a state where the
[構成等]
本加速度センサ装置100は、大きくは、加速度検出用素子としてのセンシング部としてのセンサチップ10と、回路チップ20と、これら両チップ10、20を収納するセラミックパッケージ30と、これら各部材10、20、30の間を電気的に接続するボンディングワイヤ40とを備えている。
[Configuration]
The
図2に示すように、セラミックパッケージ30の上に、回路チップ20とセンサチップ10が順次積層されている。ここで、セラミックパッケージ30と回路チップ20との間は、エポキシ樹脂やシリコン樹脂などによる接着剤(図示せず)によって接着固定されている。また、回路チップ20とセンサチップ10との間は、NCF(Non Contactive Film)などのフィルム状の接着フィルム60を介して接着固定されている。本実施形態における接着フィルム60は、柔軟性を有する材質のもの、すなわちヤング率の低い材質のものにより構成されている。
As shown in FIG. 2, the
このような柔軟性を有する接着フィルム60を回路チップ20とセンサチップ10との間に配置することにより、温度変化時における回路チップ20の熱歪によるセンサチップ10への応力を吸収するようになっている。
By disposing the
また、図1に示すように、センサチップ10は、矩形板状をなしており、センサチップ10の一面(図2中の上方向の面)には、加速度検出素子としての加速度検出部11が設けられている。
As shown in FIG. 1, the
加速度検出部11は、具体的には、図示しないが、加速度検出素子として一般に知られている櫛歯状の可動電極およびこれの対向する固定電極を備えたものとして構成されている。
Although not specifically shown, the
そして、上記可動電極は、図1中の検出方向に沿った加速度の印加に伴って当該検出方向に変位する。そして、この変位に伴い、可動電極に対向する上記固定電極との容量変化が発生し、この容量変化の信号を検出することで、印加加速度を検出するようになっている。 And the said movable electrode is displaced to the said detection direction with the application of the acceleration along the detection direction in FIG. Along with this displacement, a capacitance change with the fixed electrode facing the movable electrode occurs, and the applied acceleration is detected by detecting a signal of this capacitance change.
また、センサチップ10の一面には、複数のパッド12が設けられている。これらのパッド12は、加速度検出部11から出力される信号を取り出すために設けられている。
A plurality of
回路チップ20は、センサチップ10よりも一回り大きな矩形板状をなしている。回路チップ20の一面(図2中の上方向の面)のうちセンサチップ10が搭載されている部位の周囲には、パッド22が設けられている。
The
この回路チップ20は、センサチップ10へ入力信号を送ったり、センサチップから出力される電気信号を処理して外部へ出力する等の機能を有する信号処理チップとして構成されたものである。
The
このような回路チップ20は、例えば、シリコン基板に対してMOSトランジスタやバイポーラトランジスタ等が、周知の半導体プロセスを用いて形成されているICチップなどにより構成されたものである。
Such a
そして、センサチップ10のパッド12と回路チップ20のパッド22との間は、上記ボンディングワイヤ40により結線されている。これにより両チップ10、20は、電気的に接続されている。このボンディングワイヤ40は、金やアルミニウムなどによりなり、通常のワイヤボンディング法により形成されるものである。
The
本実施形態では、センサチップ10のパッド12と回路チップ20のパッド22との間を接続する複数のボンディングワイヤ40は、絶縁性部材50で固定され、複数のボンディングワイヤ40間の間隔が一定に保持されている。
In the present embodiment, the plurality of
具体的には、センサチップ10上の周縁部にて、センサチップ10のパッド12と回路チップ20のパッド22との間を接続する複数のボンディングワイヤ40が絶縁性部材50にて固定されている。
Specifically, a plurality of
絶縁性部材50としては、樹脂製の絶縁性接着剤、発砲ウレタン、絶縁性テープなどを用いることができる。
As the
セラミックパッケージ30は、センサチップ10と回路チップ20を収納される開口部31と、当該開口部31を覆うリッド32とを有している。このセラミックパッケージ30は、例えば、アルミナなどのセラミック層が複数積層された積層体として構成されており、各セラミック層の表面や各セラミック層に形成されたスルーホールの内部に配線が形成されたものである。
The
また、セラミックパッケージ30には、パッド34が形成されており、当該パッド34と回路チップ20のパッド22との間は、ボンディングワイヤ40によって電気的に接続されている。なお、このパッド34は、図示しないセンサ端子と導通している。このようにして、センサチップ10の加速度検出部11は、センサチップ10のパッド12からボンディングワイヤ40、回路チップ20、ボンディングワイヤ40、セラミックパッケージ30のパッド34を介してセンサ端子と導通している。
Further, a
図3に、センサチップ10の等価回路を示す。図に示すように、センサチップ10は、第1の固定電極と可動電極によって構成される第1の容量(CS1とする)と、第2の固定電極と可動電極によって構成される第2の容量(CS2とする)を備えた回路として表される。そして、加速度を受けると、図示しない梁部のバネ機能により可動部全体が変位し、可動電極の変位に応じて上記各容量CS1、CS2が変化する。
FIG. 3 shows an equivalent circuit of the
また、CP1、CP2は、センサチップ10と回路チップ20との間を接続しているボンディングワイヤ40間の寄生容量を表している。具体的には、CP1は第1の容量CS1の両端間に生じる寄生容量、CP2は第2の容量CS2の両端間に生じる寄生容量を表している。
CP1 and CP2 represent parasitic capacitances between the
外部からセンサ装置に加わる衝撃などにより、センサチップ10のパッド12と回路チップ20のパッド22との間を接続しているボンディングワイヤ40が変形し、ボンディングワイヤ40間の間隔が変化すると、寄生容量CP1、CP2が変化してセンサ出力の特性が変動してしまうことになる。
When the
本実施形態では、外部からセンサ装置に加わる衝撃などにより、センサチップ10のパッド12と回路チップ20のパッド22との間を接続しているボンディングワイヤ40の間隔が変化しないようにボンディングワイヤ40を絶縁性部材50にて固定している。
In the present embodiment, the
[製造方法等]
まず、セラミックパッケージ30を用意し、セラミックパッケージ30の開口部31に、エポキシ樹脂やシリコン樹脂などによる接着剤(図示せず)によって回路チップ20を接着固定する。接着剤が硬化して回路チップ20が接着固定された後、回路チップ20上に接着フィルム60を介してセンサチップ10を接着固定する。
[Manufacturing method]
First, the
次に、セラミックパッケージ30のパッド34と回路チップ20のパッド22との間、および回路チップ20のパッド22とセンサチップ10のパッド12との間を、ボンディングワイヤ40にて電気的に接続する。
Next, the
次に、回路チップ20のパッド22とセンサチップ10のパッド12との間を接続しているボンディングワイヤ40間の間隔が一定に保持されるように、絶縁性部材50にて固定する。
Next, the insulating
ボンディングワイヤ40が絶縁性部材50にて固定された後、リッド32にてセラミックパッケージ30の開口部31を封止し、加速度センサ装置100ができあがる。
After the
[効果等]
上記した構成によれば、外部から衝撃を受けても、センシング部に接続された複数のワイヤは、絶縁性部材で固定され、複数のワイヤ間の間隔が一定に保持されるので、耐衝撃性を向上することができる。
[Effects]
According to the configuration described above, even if an impact is applied from the outside, the plurality of wires connected to the sensing unit are fixed by the insulating member, and the distance between the plurality of wires is kept constant. Can be improved.
また、絶縁性部材としては、樹脂製の接着剤、発砲ウレタンまたはテープ部材により構成することができる。 Moreover, as an insulating member, it can comprise with resin-made adhesive agents, foaming urethane, or a tape member.
また、複数のワイヤは、センシング部のチップ上にて、絶縁性部材により固定することができる。 The plurality of wires can be fixed by an insulating member on the chip of the sensing unit.
また、センシング部を回路チップ上に積層し、複数のワイヤを回路チップと接続し、絶縁性部材は、回路チップ上にて複数のワイヤを固定することができる。 In addition, the sensing unit can be stacked on the circuit chip, a plurality of wires are connected to the circuit chip, and the insulating member can fix the plurality of wires on the circuit chip.
また、耐衝撃性を向上するために、例えば、センシング部と回路チップを含む加速度センサ装置全体を樹脂モールドにて封止すれば耐衝撃性を向上することが可能であるが、このような構成では、樹脂モールドの熱膨張によりセンシング部に応力が加わり、センサ出力の特性が変化してしまうが、センシング部と回路チップの間にフィルム部材が設けられているので、このフィルム部材により回路チップの熱歪により生じる応力が吸収され、温度変化によるセンサ出力の特性変化を抑制することができる。 Moreover, in order to improve the impact resistance, for example, if the entire acceleration sensor device including the sensing unit and the circuit chip is sealed with a resin mold, the impact resistance can be improved. Then, stress is applied to the sensing part due to the thermal expansion of the resin mold and the characteristics of the sensor output change, but since the film member is provided between the sensing part and the circuit chip, the film member The stress caused by thermal strain is absorbed, and the sensor output characteristic change due to temperature change can be suppressed.
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々なる形態で実施することができる。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, Based on the meaning of this invention, it can implement with a various form.
例えば、上記実施形態では、回路チップ20上にセンサチップ10が積層された構成例を示したが、セラミックパッケージ30の開口部31にセンサチップ10と回路チップ20を並べて配置した構成としてもよい。
For example, in the above embodiment, the configuration example in which the
また、上記実施形態では、センサチップ10上の周縁部にて、センサチップ10のパッド12と回路チップ20のパッド22との間を接続する複数のボンディングワイヤ40が絶縁性部材50にて固定された例を示したが、例えば、センサチップ10のパッド12と回路チップ20のパッド22との間を接続する複数のボンディングワイヤ40が、回路チップ20上にて絶縁性部材50により固定される構成としてもよい。
Further, in the above embodiment, the plurality of
10…センサチップ、11…加速度検出部、12、22、34…パッド、
20…回路チップ、30…セラミックパッケージ、32…リッド、
40…ボンディングワイヤ、60…接着フィルム、100…加速度センサ装置。
DESCRIPTION OF
20 ... circuit chip, 30 ... ceramic package, 32 ... lid,
40 ... bonding wire, 60 ... adhesive film, 100 ... acceleration sensor device.
Claims (7)
前記複数のワイヤは、絶縁性部材(50)で固定され、前記複数のワイヤ間の間隔が一定に保持されていることを特徴とする加速度センサ装置。 An acceleration sensor device comprising: a sensing unit (10) that outputs an electrical signal corresponding to an applied acceleration; and a plurality of wires (40) that are electrically connected to the sensing unit and extract the electrical signal. There,
The plurality of wires are fixed by an insulating member (50), and an interval between the plurality of wires is kept constant.
前記複数のワイヤは前記チップ上にて前記絶縁性部材(50)により固定されていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載の加速度センサ装置。 The sensing part is in a chip shape, and the plurality of wires (40) are connected on the chip,
The acceleration sensor device according to any one of claims 1 to 4, wherein the plurality of wires are fixed on the chip by the insulating member (50).
前記センシング部(10)は、前記回路チップ(20)上に積層され、前記複数のワイヤ(40)は前記回路チップと接続され、前記複数のワイヤは前記回路チップ上にて前記絶縁性部材(50)により固定されていることを特徴とする請求項1ないし4にいずれか1つに記載の加速度センサ装置。 A circuit chip (20) for processing an electrical signal from the sensing unit (10);
The sensing unit (10) is stacked on the circuit chip (20), the plurality of wires (40) are connected to the circuit chip, and the plurality of wires are connected to the insulating member (on the circuit chip). 50. The acceleration sensor device according to any one of claims 1 to 4, wherein the acceleration sensor device is fixed by 50).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2006303798A JP2008122134A (en) | 2006-11-09 | 2006-11-09 | Acceleration sensor device |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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ID=39507053
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Country Status (1)
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011525618A (en) * | 2008-06-17 | 2011-09-22 | エプコス アクチエンゲゼルシャフト | Semiconductor chip device having sensor chip and manufacturing method thereof |
-
2006
- 2006-11-09 JP JP2006303798A patent/JP2008122134A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
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| US8580613B2 (en) | 2008-06-17 | 2013-11-12 | Epcos Ag | Semiconductor chip arrangement with sensor chip and manufacturing method |
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