(57)【要約】  本発明の目的は、検出精度を向上したセンサ装置を提供すること。  外部の装置が接続される外部端子２と、グラウンドと接地される接地端子３と、センサ出力信号を生成する内部回路４と、前記外部端子と前記内部回路との間に設けた抵抗素子６および容量素子７とからなる保護回路５と、を有するセンサ装置において、前記容量素子は、互いに異なる導電率を有する電極対から構成されており、前記電極対のうち一方よりも低い導電率を有する低導電性電極７ａを前記外部端子および前記内部回路に接続した。
2013018134.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部の装置が接続される外部端子と、グラウンドと接地される接地端子と、センサ出力信号を生成する内部回路と、前記外部端子と前記内部回路との間に設けた抵抗素子および容量素子とからなる保護回路と、を有するセンサ装置において、
前記容量素子は、互いに異なる導電率を有する電極対から構成されており、
前記電極対のうち一方よりも低い導電率を有する低導電性電極を前記外部端子および前記内部回路に接続したことを特徴とするセンサ装置。
【請求項２】
前記請求項１に記載のセンサ装置において、
前記低導電性電極は前記外部端子と電気的に接続する第１接続領域と前記内部回路と電気的に接続する第２接続領域とを有することを特徴とするセンサ装置。
【請求項３】
前記請求項１に記載のセンサ装置において、
前記第１接続領域と前記第２接続領域とは、互いに離隔して設けられていることを特徴とするセンサ装置。
【請求項４】
前記請求項３に記載のセンサ装置において、
前記第１接続領域および前記第２接続領域の一方または両方は、他方の領域に向かって領域を延伸した延伸部を有することを特徴とするセンサ装置。
【請求項５】
前記請求項１に記載のセンサ装置において、
前記抵抗素子は前記低導電性電極と同一層に形成され、前記低導電性電極と連通して形成されたことを特徴とするセンサ装置。
【請求項６】
前記請求項５に記載のセンサ装置において、
前記保護回路は、半導体基板上に形成した絶縁膜からなるフィールド酸化膜および前記フィールド酸化膜よりも薄い絶縁膜からなるゲート絶縁膜の上に設けられ、
前記抵抗素子は、前記フィールド酸化膜上に形成され、
前記容量素子の一部もしくは全体は、前記ゲート絶縁膜上に形成されたことを特徴とするセンサ装置。
【請求項７】
前記請求項５に記載のセンサ装置において、
前記保護回路は、前記抵抗素子と前記容量素子との間に設けたクランプ素子を有することを特徴とするセンサ装置。
【請求項８】
前記請求項１に記載のセンサ装置において、
前記保護回路は、半導体基板上に形成された不純物拡散領域を有し、
前記低導電性電極を前記不純物拡散領域に形成したことを特徴とするセンサ装置。
【請求項９】
前記請求項１に記載のセンサ装置において、
前記保護回路は、半導体基板上に形成されており、
前記電極対のうち前記低導電性電極を前記半導体基板側に形成したことを特徴とするセンサ装置。
【請求項１０】
前記請求項１に記載のセンサ装置において、
前記抵抗素子は、金属シリサイドを用いて形成したことを特徴とするセンサ装置。
【請求項１１】
前記請求項１に記載のセンサ装置において、
前記抵抗素子は、高融点金属を用いて形成したことを特徴とするセンサ装置。
【請求項１２】
前記請求項１に記載のセンサ装置において、
前記抵抗素子は、渦巻形状の導体からなることを特徴とするセンサ装置。
【請求項１３】
前記請求項１に記載のセンサ装置において、
前記抵抗素子は、螺旋形状の導体からなることを特徴とするセンサ装置。
【請求項１４】
前記請求項１に記載のセンサ装置において、
前記電極対の形状は、櫛歯状の形状をしており、
前記電極対は、互いの櫛歯部分が噛みあう様に対向して形成されていることを特徴とするセンサ装置。
【請求項１５】
前記請求項１に記載のセンサ装置において、
前記電極対は、一方がメアンダ状電極であり、他方が電極基部から櫛歯状に突出した複数の歯電極を有する櫛歯状電極であり、
前記メアンダ状電極の線間に前記歯電極を配置したことを特徴とするセンサ装置。
【請求項１６】
前記請求項１５に記載のセンサ装置において、
前記櫛歯状電極の各歯電極の先端部を前記電極基部とは異なる経路で電気的に接続したことを特徴とするセンサ装置。
【請求項１７】
前記請求項１に記載のセンサ装置において、
前記保護回路は、
整流素子と、
前記整流素子と前記接地端子とを接続する保護抵抗と、
前記容量素子と前記内部回路との接続を制御するスイッチ素子と、を有し、
前記スイッチ素子は、前記保護抵抗の整流素子側端部の電位に基づいて前記容量素子と前記内部回路との接続を制御することを特徴とするセンサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は物理量を検出するセンサ装置に係り、特に、車載用途のフローセンサや圧力センサ，加速度センサ，角速度センサ等の物理量を検出するセンサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の燃費改善や安全性の向上のため、フローセンサや圧力センサ，加速度センサ，角速度センサなどの様々なセンサ装置が利用されている。これらのセンサ装置には優れた検出精度と高い動作信頼性が求められる。一方、周辺装置のエレクトロニクス化が進んでおりセンサ装置の電磁ノイズ環境は年々厳しいものとなっている。【０００３】
電磁ノイズ対策としては、これまでリード部品や面実装部品などで構成したローパスフィルタや貫通コンデンサなどの保護回路を利用していたが、保護回路を構成するための部品費・組立費用が増加しコスト増加を招いていた。【０００４】
そのため近年では、保護回路を半導体基板上に集積化してノイズ対策を行っていた。【０００５】
しかしながら、集積化された保護回路は配線や素子に抵抗や容量などの寄生成分が生じやすく、期待したノイズ遮断特性が得られないという課題があった。【０００６】
以下に課題の一例を示す。【０００７】
図１３は本発明適用以前の保護回路のレイアウト図の一例を示し、図１４は図１３に示す保護回路の等価回路を示す。【０００８】
図１３に示す保護回路は、外部端子２と内部回路４との間に設けた抵抗素子６と容量素子７からなる保護回路５と接地端子３とを有している。【０００９】
図１４に示す等価回路は抵抗素子６（Ｒｆ）と容量素子７（Ｃｆ）に加え、配線による寄生抵抗Ｒ１〜Ｒ７および寄生インダクタンスＬ１〜Ｌ７を含む。図１４に示す保護回路の抵抗素子６（Ｒｆ）および容量素子７（Ｃｆ）の素子定数、また寄生成分Ｒ１〜Ｒ７，Ｌ１〜Ｌ７に用いた値は以下に示す通りである。尚、寄生成分の値は配線および素子の形状や物性等から決まる値をとるため、下記に示す値に限定されるものではないが、本報では説明を容易にするため一定の値としている。
抵抗素子６（Ｒｆ）：４０Ω、容量素子７（Ｃｆ）：４００ｐＦ、Ｒ１〜Ｒ７：各１Ω、Ｌ１〜Ｌ７：各１００ｐＨ
【００１０】
図１４に示す保護回路において外部端子２を入力とし、寄生インダクタンスＬ６と内部回路４との中間点を出力とした場合のＢｏｄｅ線図を図１６（ａ）に示し、比較のため寄生成分がない理想的な保護回路におけるＢｏｄｅ線図を図１６（ｂ）に示す。寄生成分がない理想的な保護回路とは、具体的には、図１４において以下の素子定数を有する保護回路である。
抵抗素子６（Ｒｆ）：４０Ω、容量素子７（Ｃｆ）：４００ｐＦ、Ｒ１〜Ｒ７：各０Ω、Ｌ１〜Ｌ７：各０Ｈ
【００１１】
図１６（ａ）及び（ｂ）によれば、図１４に示す保護回路は理想的な保護回路とは異なる周波数特性を示す。具体的には、およそ２０ＭＨｚ以上の帯域で理想的な保護回路との特性差が顕在化し、最もノイズ減衰効果を得られる１ＧＨｚ付近でも約−１７ｄＢ程度のノイズ減衰効果しか得られていない。【００１２】
これまでの検討によれば、図１４に示す保護回路と理想的な保護回路との周波数特性差の主要因は寄生成分Ｒ３〜Ｒ５およびＬ３〜Ｌ５からなる有害インピーダンス２０１である事が分かっている。【００１３】
尚、以下では有害インピーダンス２０１をノイズが接地端子３に抜ける際の障害となる寄生抵抗および寄生インダクタンスの総称として扱い、保護インピーダンス２００を抵抗素子６および容量素子７から定まる保護回路５の時定数を大きくする寄生抵抗および寄生インダクタンスの総称として扱う事とする。【００１４】
有害インピーダンス２０１のない理想的な保護回路の場合、図１４におけるＡ点〜接地端子３間には容量素子７（Ｃｆ）のみ存在するので、Ａ点〜接地端子３間のインピーダンスＺｃｆはＺｃｆ［Ω］＝１÷（２×π×ｆ［Ｈｚ］×Ｃｆ［Ｆ］）で与えられ、周波数ｆ［Ｈｚ］に反比例する。従って、高周波となるほどＺｃｆは小さくなりノイズが接地端子３に抜けやすくなる。【００１５】
しかし、有害インピーダンス２０１がある場合、図１４におけるＡ点〜接地端子３間には容量素子７（Ｃｆ）に加え、有害インピーダンス２０１が存在するので、Ａ点〜接地端子３間のインピーダンスＺｃｆはＺｃｆ［Ω］＝１÷（２×π×ｆ［Ｈｚ］×Ｃｆ［Ｆ］）＋（２×π×ｆ［Ｈｚ］×（Ｌ３＋Ｌ４＋Ｌ５）［Ｈ］）＋（Ｒ３＋Ｒ４＋Ｒ５）で与えられる。即ち、周波数ｆ［Ｈｚ］に反比例する項と比例する項と相関のない項があり、周波数ｆｃ以上では第２項が支配的となるため高周波になるほどＺｃｆは大きくなり、ノイズが接地端子３に抜けにくくなる。【００１６】
尚、ここで周波数ｆｃはｆｃ［Ｈｚ］＝１÷（２×π×（（Ｌ３＋Ｌ４＋Ｌ５）［Ｈ］×Ｃｆ［Ｆ］）０.５）で与えられる。【００１７】
これに鑑みて、上記有害インピーダンス２０１を実質的に低減し保護回路のノイズ遮断特性を改善する技術が特許文献１に開示されている。【００１８】
特許文献１に開示される技術は、特許文献１における語句を引用すると、集積回路内の電源パッドと内部回路との間に抵抗とキャパシタからなるローパスフィルタを設け、電源パッドとキャパシタとを接続する配線の寄生抵抗成分Ｒａと寄生インダクタンス成分Ｌａに起因する寄生インピーダンスＺａ、キャパシタと接地パッドを接続する配線の寄生抵抗成分Ｒｋと寄生インダクタンス成分Ｌｋに起因する寄生インピーダンスＺｋ、およびキャパシタの容量成分に起因するインピーダンスＺｃが、カットするべき電磁ノイズの周波数帯において常に、［Ｚａ＋Ｚｋ＜Ｚｃ］の関係式を満たす様に配線の長さと幅を選択する事を特徴としている。また、Ｚａ，Ｚｋを求める手段として、配線長や配線幅，配線厚み等の寸法情報から寄生インダクタンスを算出するための算出式が開示されている。【００１９】
そして、この特許文献１に開示される技術によれば、キャパシタのインピーダンスに影響を与えないように、電源パッドとキャパシタとを接続する配線に寄生するインピーダンスと、接地パッドとキャパシタとを接続する配線に寄生するインピーダンスをともに低減させ、ノイズをグランドに逃がす効果を改善できるとある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特開２００６−３１０６５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかしながら、集積化された回路における配線の寄生インダクタンスは配線の寸法以外に配線のレイアウトにも影響を受けるため、特許文献１に開示された算出式から正確な寄生インダクタンスを求めることは困難であり、回路修正の度に寄生成分を算出して配線の寸法やレイアウトを調整すると設計工程の増大を招くため迅速な設計ができないという課題がある。また、特許文献１においては容量素子の各電極に寄生する抵抗に関する考慮はなされていない。【００２２】
本発明の目的は、検出精度を向上したセンサ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記課題を解決するために、外部の装置が接続される外部端子と、グラウンドと接地される接地端子と、センサ出力信号を生成する内部回路と、前記外部端子と前記内部回路との間に設けた抵抗素子および容量素子とからなる保護回路と、を有するセンサ装置において、前記容量素子は、互いに異なる導電率を有する電極対から構成されており、前記電極対のうち一方よりも低い導電率を有する低導電性電極を前記外部端子および前記内部回路に接続した。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、検出精度を向上したセンサ装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１の実施例における保護回路のレイアウト図及びＡ−Ａ′断面図。
【図２】第２の実施例における保護回路のレイアウト図。
【図３】第３の実施例における保護回路のレイアウト図。
【図４】第４の実施例における保護回路のＡ−Ａ′断面図。
【図５】第５の実施例における保護回路のレイアウト図。
【図６】第６の実施例における保護回路のＡ−Ａ′断面図。
【図７】第７の実施例における保護回路のＡ−Ａ′断面図。
【図８】第８の実施例における保護回路のレイアウト図。
【図９】第９の実施例における保護回路のレイアウト図。
【図１０】第１０の実施例における保護回路のレイアウト図。
【図１１】第１１の実施例における保護回路のレイアウト図。
【図１２】第１２の実施例における保護回路のレイアウト図。
【図１３】本発明適用以前の保護回路のレイアウト図。
【図１４】本発明適用以前の保護回路の等価回路。
【図１５】第１の実施例における保護回路の等価回路。
【図１６】第１の実施例および本発明適用以前の保護回路のボード線図。
【図１７】第１の実施例および本発明適用以前の保護回路の出力波形。
【図１８】フローセンサ装置の構成概略図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
発明者の検討によれば、図１４に示す保護回路と理想的な保護回路との周波数特性差の要因は寄生成分Ｒ３〜Ｒ５およびＬ３〜Ｌ５に加えて、容量素子７（Ｃｆ）の各電極に寄生する抵抗も含まれる事を見出した。以下、本発明を実施するための形態について説明する。尚、以下では本発明を車載向けフローセンサ装置に適用した例により説明するが、本発明は車載向けフローセンサ装置に限定されるものではなく、他の圧力センサ，加速度センサ，角速度センサ等の物理量を検出するセンサ装置に広く一般的に適用できるものである。
【００２７】
〔第１実施例〕
本発明の第１実施例をなすフローセンサ装置を、図１及び図１４〜図１８を用いて説明する。
【００２８】
まず、第１実施例をなすフローセンサ装置の構成について図１８を用いて説明する。
【００２９】
本発明の第１実施例をなすフローセンサ装置１は、ＬＳＩ２０とセンサ素子２１と温度センサ２２とにより構成する。ＬＳＩ２０は電源端子２ａとセンサ出力端子２ｂと接地端子３により外部の装置と接続する。また、ＬＳＩ２０はセンサ素子２１および温度センサ２２から取得した信号を処理しセンサ出力信号を生成する内部回路４と、外部から侵入するノイズから内部回路４を保護する保護回路５（５ａ〜５ｄ）とを有し、電源端子２ａと内部回路４との間に保護回路５ａを、センサ出力端子２ｂと内部回路４との間に保護回路５ｂを、ボンディングパッド３０ｃと内部回路４との間に保護回路５ｃ，５ｄをそれぞれ配置する。
【００３０】
センサ素子２１は検出部２３とボンディングパッド３０ｂとを有し、ボンディングパッド３０ｂからボンディングワイヤ３１を介してＬＳＩ２０のボンディングパッド３０ａに接続することで電気的に接続される。
【００３１】
温度センサ２２はサーミスタ２４とボンディングパッド３０ｄとを有し、ボンディングパッド３０ｄからボンディングワイヤ３１を介してＬＳＩ２０のボンディングパッド３０ｃに接続することで電気的に接続される。
【００３２】
続いて、第１実施例をなすフローセンサ装置の保護回路５の構成について図１を用いて説明する。
【００３３】
保護回路５は半導体基板１００上に設けた絶縁膜１０３上に形成する。
【００３４】
保護回路５は抵抗素子６と容量素子７とを有し、容量素子７は互いに異なる導電性を有する低導電性電極７ａおよび高導電性電極７ｂにより構成する。
【００３５】
低い導電性を有する低導電性電極７ａは、例えばシート抵抗が１００Ω／□の多結晶シリコン（Ｓｉ）を用いて形成し、高い導電性を有する高導電性電極７ｂは、例えばシート抵抗が１０Ω／□の金属シリサイドを用いて形成する。
【００３６】
低導電性電極７ａは電源端子２ａまたはセンサ出力端子２ｂまたはボンディングパッド３０ｃ等の外部端子２ならびに内部回路４と電気的に接続し、高い導電性を有する高導電性電極７ｂは接地端子３と電気的に接続する。
【００３７】
また、低導電性電極７ａは互いに離隔した第１接続領域８ａおよび第２接続領域８ｂを有しており、第１接続領域８ａにおいて外部端子２と導通し、第２接続領域８ｂにおいて内部回路４と導通する。
【００３８】
抵抗素子６は例えば金属シリサイドを用いて形成し、各素子を電気的に接続する配線１０は例えばアルミニウム（Ａｌ）を用いて形成する。また、配線１０と抵抗素子６および容量素子７との接続部においては複数のコンタクト１１を設けて電気的な接続を確保する。
【００３９】
以上に述べた構成をとることにより、第１実施例をなすフローセンサ装置における保護回路５の等価回路は図１５に示す回路となる。
【００４０】
等価回路における抵抗素子６（Ｒｆ）および容量素子７（Ｃｆ）の素子定数、また寄生成分Ｒ１〜Ｒ８，Ｌ１〜Ｌ８は以下の通りとなる。尚、Ｒｃｆ１〜Ｒｃｆ８は容量素子７（Ｃｆ）の電極の抵抗であり、Ｃｆ１〜Ｃｆ５は容量素子７（Ｃｆ）の容量を示す。
【００４１】
尚、寄生成分の値は配線および素子の形状や物性等から決まる値をとるため、下記に示す値に限定されるものではないが、本報では説明を容易にするため下記の一定の値としている。
抵抗素子６（Ｒｆ）：４０Ω、容量素子７（Ｃｆ）：４００ｐＦ、Ｒ１〜Ｒ８：各１Ω、Ｌ１〜Ｌ８：各１００ｐＨ、Ｒｃｆ１〜Ｒｃｆ４：各２５Ω、Ｒｃｆ５〜Ｒｃｆ８：各２.５Ω、Ｃｆ１〜Ｃｆ５：各８０ｐＦ
【００４２】
次に、第１実施例をなすフローセンサ装置の作用について説明する。
【００４３】
第１の作用は、図１（ａ）に示されるように低導電性電極７ａが第１接続領域８ａにおいて外部端子２との導通を確保し、第２接続領域８ｂにおいて内部回路４との導通を確保することで、Ｒ２〜Ｒ３およびＬ２〜Ｌ３が保護インピーダンス２００として振る舞う作用である。すなわち、保護インピーダンス２００および容量素子７（Ｃｆ）から定まる時定数が大きくなり、保護回路５はノイズをより一層減衰できる様になる。
【００４４】
第２の作用は、第１接続領域８ａと第２接続領域８ｂとを離隔して設けることにより、Ｒｃｆ１〜Ｒｃｆ４が保護インピーダンス２００として振る舞う作用である。従って、保護インピーダンス２００および容量素子７（Ｃｆ）から定まる時定数が大きくなり、保護回路５はノイズをより一層減衰できる様になる。
【００４５】
第３の作用は、高導電性電極７ｂを接地端子３と電気的に接続することにより、Ｒｃｆ５〜Ｒｃｆ８に起因する有害インピーダンス２０１が低減する作用である。即ち、ノイズが接地端子３に抜ける際の障害を低減する効果があり保護回路５はノイズをより一層減衰できる様になる。
【００４６】
第４の作用は、低導電性電極７ａを外部端子２および内部回路４と電気的に接続することにより、Ｒｃｆ１〜Ｒｃｆ４がより大きい値になり、保護インピーダンス２００が増加する作用である。従って、保護インピーダンス２００および容量素子７（Ｃｆ）から定まる時定数が大きくなり、保護回路５はノイズをより一層減衰できる様になる。
【００４７】
第１実施例をなすフローセンサ装置は上記第１〜第４の作用により図１６（ｃ）に示す周波数特性を示す。尚、図１６（ｃ）は図１５における外部端子２を入力とし、Ｌ６と内部回路との中間点を出力とした場合のＢｏｄｅ線図である。
【００４８】
また、比較のため図１５において低導電性電極７ａと高導電性電極７ｂの導電率が逆である場合に、外部端子を入力とし、寄生インダクタンスＬ６と内部回路との中間点を出力とした場合のＢｏｄｅ線図を図１６（ｄ）に示す。具体的には、Ｒｃｆ１〜Ｒｃｆ４：各２.５Ω、Ｒｃｆ５〜Ｒｃｆ８：各２５Ωの場合である。
【００４９】
図１６（ｃ）によれば、第１実施例における保護回路５は約２ＭＨｚ以上の周波数帯において、従来の保護回路５特性より優れた特性を有していることが分かる。また、図１６（ｄ）によれば、参考例における保護回路５は、約２０ＭＨｚ以上の周波数帯において、従来の保護回路５特性より優れた特性を有しているが、特に２ＭＨｚ〜１ＧＨｚの帯域では第１実施例における保護回路５ほどの改善効果がないことが分かる。
【００５０】
図１７には第１実施例における保護回路５と従来の保護回路５に対し、高周波ノイズを模擬した同様の正弦波信号（６０ＭＨｚ，振幅±１Ｖ）を与えた際の出力波形を示す。
【００５１】
図１７によれば、第１実施例における保護回路５の方がより一層ノイズを減衰していることが分かる。
【００５２】
以上を踏まえ、第１実施例をなすフローセンサ装置の利点について説明する。
【００５３】
第１の利点は、低導電性電極７ａを外部端子２および内部回路４と電気的に接続し、高導電性電極７ｂを接地端子３と電気的に接続することにより、保護回路５の高周波特性の改善余地をより大きく確保できる点である。ここでの余地とは、例えば第１実施例をなすフローセンサ装置において、図１６（ａ）と（ｃ）との差に相当する。
【００５４】
第２の利点は、前記第１の作用により、保護回路５がノイズをより一層減衰できる点である。
【００５５】
第３の利点は、前記第２の作用により、保護回路５がノイズをより一層減衰できる点である。
【００５６】
第４の利点は、前記第３の作用により、保護回路５がノイズをより一層減衰できる点である。
【００５７】
第５の利点は、前記第４の作用により、保護回路５がノイズをより一層減衰できる点である。
【００５８】
第６の利点は、特許文献１に開示される様な計算を必要としないため、設計工程の増大を避けつつフィルタ特性を改善できる点である。
【００５９】
尚、第１実施例に代表される本発明技術を適用したフローセンサ装置においては、保護回路５の物理的配置は特に外部端子２と内部回路４との間に限定されるものではなく、信号経路として外部端子２から保護回路５を介して内部回路４に到達する構成をとっていれば良い。
【００６０】
また、低導電性電極７ａおよび高導電性電極７ｂに用いる電極材料は同一でも良く、低導電性電極７ａの電気伝導率が高導電性電極７ｂの電気伝導率よりも相対的に低いことが満足される場合であれば良い。
【００６１】
また、抵抗素子６は配線１０や容量素子７を形成する材料と異なる素材である必要はなく、例えば、図１における抵抗素子６は配線１０を幅狭に造形することで実現しても良いし、配線１０を長く設計して配線１０の寄生抵抗成分を抵抗素子６として利用しても良い。
【００６２】
また、容量素子７は配線１０や抵抗素子６を形成する材料と異なる素材である必要はなく、例えば、図１における容量素子７は配線１０を幅広に造形することで実現しても良いし、２層の配線を対向させて配線間容量を容量素子７として利用しても良い。
【００６３】
〔第２実施例〕
次に、本発明の第２実施例をなすフローセンサ装置を、図２を用いて説明する。図２は第２の実施例をなすフローセンサ装置における保護回路５のレイアウト図である。先の実施例と同様の構成については符号を同じくして説明を省略する。
【００６４】
本発明の第２実施例をなすフローセンサ装置は、第１実施例をなすフローセンサ装置の構成に加えて、第１接続領域８ａおよび第２接続領域８ｂが他方の領域に向かって領域を延伸した延伸部９を設けたことを特徴とする。
【００６５】
次に、第２実施例をなすフローセンサ装置の作用について説明する。
【００６６】
第１〜３の作用は、第１実施例における第１，３，４の作用と同様である。
【００６７】
第４の作用は、第１接続領域８ａおよび第２接続領域８ｂが他方の領域に向かって領域を延伸した延伸部９を有することにより、高周波帯においても低導電性電極７ａと高導電性電極７ｂとの間にほぼ均等な電界が形成される作用である。
【００６８】
次に、第２実施例をなすフローセンサ装置の利点について説明する。
【００６９】
第１〜５の利点は、第１実施例における第１，２，４，５，６の利点と同様である。
【００７０】
第６の利点は、前記第４の作用により、保護回路５の回路動作を集中定数回路の動作に近づけることができる点である。即ち、より広い帯域で上記第１〜５の利点を享受できる。
【００７１】
〔第３実施例〕
次に、本発明の第３実施例をなすフローセンサ装置を、図３を用いて説明する。図３は第３の実施例をなすフローセンサ装置における保護回路５のレイアウト図である。先の実施例と同様の構成については符号を同じくして説明を省略する。
【００７２】
本発明の第３実施例をなすフローセンサ装置は、第１実施例をなすフローセンサ装置の抵抗素子に代えて、低導電性電極７ａと同一層に形成され、低導電性電極７ａと連通して形成した抵抗素子６を有することを特徴とする。
【００７３】
次に、第３実施例をなすフローセンサ装置の作用について説明する。
【００７４】
第１〜４の作用は、第１実施例における作用と同様である。
【００７５】
第５の作用は、抵抗素子６を低導電性電極７ａと同一層に形成し、且つ低導電性電極７ａと連通して形成しているため、抵抗素子６の放熱面積および熱容量が増大し、抵抗素子６の許容損失を向上することができる。
【００７６】
次に、第３実施例をなすフローセンサ装置の利点について説明する。
【００７７】
第１〜６の利点は、第１実施例における利点と同様である。
【００７８】
第７の利点は、前記第５の作用により、ジュール熱による抵抗素子６の溶断を抑制できるため、保護回路５の信頼性を強化できる点である。
【００７９】
〔第４実施例〕
次に、本発明の第４実施例をなすフローセンサ装置を、図４を用いて説明する。図４は第４の実施例をなすフローセンサ装置における保護回路５のＡ−Ａ′断面図である。先の実施例と同様の構成については符号を同じくして説明を省略する。
【００８０】
本発明の第４実施例をなすフローセンサ装置は、第３実施例をなすフローセンサ装置の抵抗素子６をフィールド酸化膜１０１上に形成し、容量素子７の一部もしくは全体をゲート絶縁膜１０２上に配置したことを特徴とする。
【００８１】
次に、第４実施例をなすフローセンサ装置の作用について説明する。
【００８２】
第１〜５の作用は、第３実施例における作用と同様である。
【００８３】
第６の作用は、抵抗素子６をフィールド酸化膜１０１上に形成しているため、抵抗素子６と半導体基板１００の間の絶縁膜破壊を抑制することができる。
【００８４】
第７の作用は、容量素子７の一部もしくは全体をゲート絶縁膜１０２上に配置しているため、低導電性電極７ａと半導体基板１００との間の容量を増大させ、低導電性電極７ａと接地電位との実効的な静電容量をより大きい値とする作用がある。従って、保護インピーダンス２００および容量素子７（Ｃｆ）から定まる時定数が大きくなり、保護回路５はノイズをより一層減衰できる様になる。
【００８５】
次に、第４実施例をなすフローセンサ装置の利点について説明する。
【００８６】
第１〜７の利点は、第３実施例における利点と同様である。
【００８７】
第８の利点は、前記第６の作用により、抵抗素子６と半導体基板１００の間の絶縁膜破壊を抑制することができ、保護回路５の信頼性を向上できる点である。
【００８８】
第９の利点は、前記第７の作用により、保護回路５がノイズをより一層減衰できる点である。
【００８９】
〔第５実施例〕
次に、本発明の第５実施例をなすフローセンサ装置を、図５を用いて説明する。図５は第５の実施例をなすフローセンサ装置における保護回路５のレイアウト図である。先の実施例と同様の構成については符号を同じくして説明を省略する。
【００９０】
本発明の第５実施例をなすフローセンサ装置は、第３実施例をなすフローセンサ装置の抵抗素子６と容量素子７の間にクランプ素子１２を設けたことを特徴とする。
【００９１】
次に、第５実施例をなすフローセンサ装置の作用について説明する。
【００９２】
第１〜５の作用は、第３実施例における作用と同様である。
【００９３】
第６の作用は、前記第５の作用により抵抗素子６の許容損失が向上するため、静電気放電やサージパルス等の過電圧印加された際にも抵抗素子６を用いて電流を制限できる様になるため、抵抗素子６と容量素子７との間に設けたクランプ素子１２を小型化できる。
【００９４】
次に、第５実施例をなすフローセンサ装置の利点について説明する。
【００９５】
第１〜７の利点は、第３実施例における利点と同様である。
【００９６】
第８の利点は、前記第６の作用により、クランプ素子１２を小型化でき、集積化回路のチップ面積削減に寄与する点である。
【００９７】
〔第６実施例〕
次に、本発明の第６実施例をなすフローセンサ装置を、図６を用いて説明する。図６は第６の実施例をなすフローセンサ装置における保護回路５のＡ−Ａ′断面図である。先の実施例と同様の構成については符号を同じくして説明を省略する。
【００９８】
本発明の第６実施例をなすフローセンサ装置は、第１実施例をなすフローセンサ装置の低導電性電極７ａを半導体基板１００に形成した不純物拡散領域１３に形成したことを特徴とする。
【００９９】
次に、第６実施例をなすフローセンサ装置の作用について説明する。
【０１００】
第１〜４の作用は、第１実施例における作用と同様である。
【０１０１】
第５の作用は、低導電性電極７ａを不純物拡散領域１３に形成することにより、低導電性電極７ａの抵抗Ｒｃｆ１〜Ｒｃｆ４をより一層大きい値にできる。従って、保護インピーダンス２００および容量素子７（Ｃｆ）から定まる時定数が大きくなり、保護回路５はノイズをより一層減衰できる様になる。
【０１０２】
次に、第６実施例をなすフローセンサ装置の利点について説明する。
【０１０３】
第１〜６の利点は、第１実施例における利点と同様である。
【０１０４】
第７の利点は、前記第５の作用により、保護回路５がノイズをより一層減衰できる点である。
【０１０５】
〔第７実施例〕
次に、本発明の第７実施例をなすフローセンサ装置を、図７を用いて説明する。図７は第７の実施例をなすフローセンサ装置における保護回路５のＡ−Ａ′断面図である。先の実施例と同様の構成については符号を同じくして説明を省略する。
【０１０６】
本発明の第７実施例をなすフローセンサ装置は、第３実施例をなすフローセンサ装置の低導電性電極７ａを高導電性電極７ｂより半導体基板１００側に形成したことを特徴とする。
【０１０７】
次に、第７実施例をなすフローセンサ装置の作用について説明する。
【０１０８】
第１〜５の作用は、第３実施例における作用と同様である。
【０１０９】
第６の作用は、低導電性電極７ａを高導電性電極７ｂより半導体基板１００側に形成することにより、低導電性電極７ａが高導電性電極７ｂおよび半導体基板１００からなる電磁シールドに挟まれるため、低導電性電極７ａから周辺回路へのノイズ影響が抑制される。
【０１１０】
次に、第７実施例をなすフローセンサ装置の利点について説明する。
【０１１１】
第１〜７の利点は、第３実施例における利点と同様である。
【０１１２】
第８の利点は、前記第６の作用により、低導電性電極７ａからのノイズ影響を抑制できるため、容量素子７直上に信号線等を設けることができる点である。
【０１１３】
〔第８実施例〕
次に、本発明の第８実施例をなすフローセンサ装置を、図８を用いて説明する。図８は第８の実施例をなすフローセンサ装置における保護回路５のレイアウト図である。先の実施例と同様の構成については符号を同じくして説明を省略する。
【０１１４】
本発明の第８実施例をなすフローセンサ装置は、第１実施例をなすフローセンサ装置における抵抗素子６としてスパイラル形状の導体を形成したことを特徴とする。
【０１１５】
次に、第８実施例をなすフローセンサ装置の作用について説明する。
【０１１６】
第１〜４の作用は、第１実施例における作用と同様である。
【０１１７】
第５の作用は、抵抗素子６にスパイラル形状の導体を用いているため、抵抗素子６自体の自己インダクタンスが増大するため、保護インピーダンス２００および容量素子７（Ｃｆ）から定まる時定数が大きくなり、保護回路５はノイズをより一層減衰できる様になる。
【０１１８】
次に、第８実施例をなすフローセンサ装置の利点について説明する。
【０１１９】
第１〜６の利点は、第１実施例における利点と同様である。
【０１２０】
第７の利点は、前記第５の作用により、保護回路５がノイズをより一層減衰できる点である。
【０１２１】
尚、スパイラル形状の代わりにソレノイド形状，トロイダル形状、または螺旋形状の導体を用いても同様の効果を得ることができる。
【０１２２】
〔第９実施例〕
次に、本発明の第９実施例をなすフローセンサ装置を、図９を用いて説明する。図９は第９の実施例をなすフローセンサ装置における保護回路５のレイアウト図である。先の実施例と同様の構成については符号を同じくして説明を省略する。
【０１２３】
本発明の第９実施例をなすフローセンサ装置は、第１実施例をなすフローセンサ装置における容量素子７として櫛歯形状の電極対を互いに噛み合う様に対向して形成したことを特徴とする。尚、本実施例において、低導電性電極７ａおよび高導電性電極７ｂは共にアルミニウム配線材にて形成している。但し、低導電性電極７ａの配線幅は高導電性電極７ｂの配線幅よりも細く、相対的に導電率が低い。
【０１２４】
次に、第９実施例をなすフローセンサ装置の作用について説明する。
【０１２５】
第１〜４の作用は、第１実施例における作用と同様である。
【０１２６】
第５の作用は、低導電性電極７ａおよび高導電性電極７ｂの電極間距離が相関絶縁膜厚に依存しなくなる点である。そのため、低導電性電極７ａおよび高導電性電極７ｂ間の距離に応じて容量素子７の容量を制御することが可能となり、容量素子７の大容量化が可能となる。従って、保護インピーダンス２００および容量素子７（Ｃｆ）から定まる時定数が大きくなり、保護回路５はノイズをより一層減衰できる様になる。
【０１２７】
第６の作用は、低導電性電極７ａおよび高導電性電極７ｂを共にアルミニウム配線材で形成しているため、容量素子７と接地端子３との間の寄生成分の内、容量素子７の抵抗Ｒｃｆ１〜Ｒｃｆ８に起因する寄生抵抗が低減される。即ち、ノイズが接地端子３に抜ける際の障害となる有害インピーダンス２０１が低減する為、保護回路５はノイズをより一層減衰できる。
【０１２８】
次に、第９実施例をなすフローセンサ装置の利点について説明する。
【０１２９】
第１〜６の利点は、第１実施例における利点と同様である。
【０１３０】
第７の利点は、前記第５の作用により、保護回路５がノイズをより一層減衰できる様になる点である。
【０１３１】
第８の利点は、前記第６の作用により、保護回路５がノイズをより一層減衰できる点である。
【０１３２】
〔第１０実施例〕
次に、本発明の第１０実施例をなすフローセンサ装置を、図１０を用いて説明する。図１０は第１０の実施例をなすフローセンサ装置における保護回路５のレイアウト図である。先の実施例と同様の構成については符号を同じくして説明を省略する。
【０１３３】
本発明の第１０実施例をなすフローセンサ装置は、第９実施例をなすフローセンサ装置の容量素子７において櫛歯形状の低導電性電極７ａに代えて、メアンダ状の低導電性電極７ａを形成し、メアンダ状の低導電性電極７ａの線間に櫛歯形状からなる高導電性電極７ｂの歯電極１５を各々配置したことを特徴とする。
【０１３４】
尚、本実施例において、低導電性電極７ａおよび高導電性電極７ｂは共にアルミニウム配線材にて形成している。但し、低導電性電極７ａの配線幅は高導電性電極７ｂの電極基部１４の配線幅よりも細く、相対的に導電率が低い。
【０１３５】
次に、第１０実施例をなすフローセンサ装置の作用について説明する。
【０１３６】
第１〜６の作用は、第９実施例における作用と同様である。
【０１３７】
第７の作用は、メアンダ状の低導電性電極７ａを形成することにより、低導電性電極７ａの抵抗Ｒｃｆ１〜Ｒｃｆ４をより大きい値にできる。即ち、保護インピーダンス２００および容量素子７（Ｃｆ）から定まる時定数が大きくなり、保護回路５はノイズをより一層減衰できる様になる。
【０１３８】
次に、第１０実施例をなすフローセンサ装置の利点について説明する。
【０１３９】
第１〜８の利点は、第９実施例における利点と同様である。
【０１４０】
第９の利点は、前記第７の作用により、保護回路５がノイズをより一層減衰できる様になる点である。
【０１４１】
〔第１１実施例〕
次に、本発明の第１１実施例をなすフローセンサ装置を、図１１を用いて説明する。図１１は第１１の実施例をなすフローセンサ装置における保護回路５のレイアウト図である。先の実施例と同様の構成については符号を同じくして説明を省略する。
【０１４２】
本発明の第１１実施例をなすフローセンサ装置は、第１０実施例をなすフローセンサ装置の櫛歯形状からなる高導電性電極７ｂの歯電極１５の各先端部を電極基部１４とは異なる経路で電気的に接続したことを特徴とする。
【０１４３】
次に、第１１実施例をなすフローセンサ装置の作用について説明する。
【０１４４】
第１〜７の作用は、第１０実施例における作用と同様である。
【０１４５】
第８の作用は、櫛歯形状からなる高導電性電極７ｂの歯電極１５の各先端部を電極基部１４とは異なる経路で電気的に接続したことにより、高導電性電極７ｂの抵抗Ｒｃｆ５〜Ｒｃｆ８をより低減できる。即ち、ノイズが接地端子３に抜ける際の障害となる寄生成分が低減する為、保護回路５はノイズをより一層減衰できる。
【０１４６】
次に、第１１実施例をなすフローセンサ装置の利点について説明する。
【０１４７】
第１〜９の利点は、第１０実施例における利点と同様である。
【０１４８】
第１０の利点は、前記第８の作用により、保護回路５がノイズをより一層減衰できる点である。
【０１４９】
〔第１２実施例〕
次に、本発明の第１２実施例をなすフローセンサ装置を、図１２を用いて説明する。図１２は第１２の実施例をなすフローセンサ装置における保護回路５のレイアウト図である。先の実施例と同様の構成については符号を同じくして説明を省略する。
【０１５０】
本発明の第１２実施例をなすフローセンサ装置は、第３実施例をなすフローセンサ装置の構成に加えて、外部端子２と接地端子３間に設けた整流素子１６及び保護抵抗１７と、容量素子７と内部回路４との接続状態を制御するスイッチ素子１８とを設け、スイッチ素子１８は保護抵抗１７の整流素子１６側端部の電位に基づいて容量素子７と内部回路４との接続状態を制御することを特徴とする。
【０１５１】
次に、第１２実施例をなすフローセンサ装置の作用について説明する。
【０１５２】
第１〜５の作用は、第３実施例における作用と同様である。
【０１５３】
第６の作用は、外部端子２に整流素子１６の降伏電圧以上の過電圧が印加した場合に、スイッチ素子１８は容量素子７と内部回路４との接続を切り離すため、過電圧による内部回路４の破壊を防止することができる。
【０１５４】
次に、第１２実施例をなすフローセンサ装置の利点について説明する。
【０１５５】
第１〜７の利点は、第３実施例における利点と同様である。
【０１５６】
第８の利点は、前記第６の作用により、過電圧による内部回路４の破壊を予防できるため、フローセンサ装置の信頼性を向上できる点である。
【０１５７】
以上に詳述した通り、電磁ノイズを除去または減衰する保護回路５を具備したフローセンサ装置に対して本発明を適用すれば、設計工程の増大を避けつつ保護回路５の性能を改善することが可能となり、特に、半導体基板上に集積化した保護回路５においては優れた効果を発揮する。
【符号の説明】
【０１５８】
１  フローセンサ装置
２  外部端子
２ａ  電源端子
２ｂ  センサ出力端子
３  接地端子
４  内部回路
５，５ａ〜５ｄ  保護回路
６  抵抗素子
７  容量素子
７ａ  低導電性電極
７ｂ  高導電性電極
８ａ  第１接続領域
８ｂ  第２接続領域
９  延伸部
１０  配線
１１  コンタクト
１２  クランプ素子
１３  不純物拡散部
１４  電極基部
１５  歯電極
１６  ダイオード素子
１７  保護抵抗
１８  スイッチ素子
１９  ゲート電極
２０  ＬＳＩ
２１  センサ素子
２２  温度センサ
２３  検出部
２４  サーミスタ
３０ａ〜３０ｄ  ボンディングパッド
３１  ボンディングワイヤ
１００  半導体基板
１０１  フィールド酸化膜
１０２  ゲート絶縁膜
１０３  絶縁膜
２００  保護インピーダンス
２０１  有害インピーダンス
【図１】
2013018134.tif 000003
【図２】
2013018134.tif 000004
【図３】
2013018134.tif 000005
【図４】
2013018134.tif 000006
【図５】
2013018134.tif 000007
【図６】
2013018134.tif 000008
【図７】
2013018134.tif 000009
【図８】
2013018134.tif 000010
【図９】
2013018134.tif 000011
【図１０】
2013018134.tif 000012
【図１１】
2013018134.tif 000013
【図１２】
2013018134.tif 000014
【図１３】
2013018134.tif 000015
【図１４】
2013018134.tif 000016
【図１５】
2013018134.tif 000017
【図１６】
2013018134.tif 000018
【図１７】
2013018134.tif 000019
【図１８】
2013018134.tif 000020
【国際調査報告】
2013018134.tif 000021
2013018134.tif 000022
2013018134.tif 000023
2013018134.tif 000024