(57)【要約】【課題】物理量センサチップの検出精度の向上を図ることのできる半導体物理量センサを得る。【解決手段】半導体を用いた物理量センサチップ２を接着剤３０を介してパッケージ４内に実装する半導体物理量センサ１において、物理量センサチップ２を、当該物理量センサチップ２の少なくとも外周端２ａの複数箇所を点状に接着することでパッケージ４内に実装させた。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体を用いた物理量センサチップを接着剤を介してパッケージ内に実装する半導体物理量センサにおいて、
前記物理量センサチップは、当該物理量センサチップの少なくとも外周端の複数箇所を点状に接着することで前記パッケージ内に実装されることを特徴とする半導体物理量センサ。
【請求項２】
前記物理量センサチップには、物理量を検知するセンサコア部が形成されており、
前記物理量センサチップの外周端の各接着位置が、前記センサコア部から等距離にあることを特徴とする請求項１に記載の半導体物理量センサ。
【請求項３】
前記物理量センサチップが矩形状に形成されているとともに、前記センサコア部が当該物理量センサチップの中央部に形成されており、
前記物理量センサチップの外周端の各接着位置が、当該物理量センサチップの４角部であることを特徴とする請求項２に記載の半導体物理量センサ。
【請求項４】
前記物理量センサチップが矩形状に形成されているとともに、前記センサコア部が当該物理量センサチップの中央部に形成されており、
前記物理量センサチップの外周端の各接着位置が、当該物理量センサチップの４辺の中央部であることを特徴とする請求項２に記載の半導体物理量センサ。
【請求項５】
前記物理量センサチップが矩形状に形成されており、
前記物理量センサチップの外周端の各接着位置が、当該物理量センサチップの角部および物理量センサチップの辺の中央部であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体物理量センサ。
【請求項６】
前記物理量センサチップは、当該物理量センサチップの中央部で点状に接着されていることを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか１項に記載の半導体物理量センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体物理量センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体物理量センサとして、加速度等の物理量を検出するセンサチップをインターポーザを介して基板に実装したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２５０７６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、かかる従来の技術では、センサチップとインターポーザとの当接面全体に接着剤を塗布することでセンサチップをインターポーザに実装している。そのため、実装したセンサチップと接着剤との熱膨張係数の差によってセンサチップに応力が加わり、センサチップの検出軸がずれて検出精度が低下してしまうおそれがあった。
【０００５】
そこで、本発明は、物理量センサチップの検出精度の向上を図ることのできる半導体物理量センサを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明にあっては、半導体を用いた物理量センサチップを接着剤を介してパッケージ内に実装する半導体物理量センサにおいて、前記物理量センサチップは、当該物理量センサチップの少なくとも外周端の複数箇所を点状に接着することで前記パッケージ内に実装されることを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明にあっては、請求項１に記載の半導体物理量センサにおいて、前記物理量センサチップには、物理量を検知するセンサコア部が形成されており、前記物理量センサチップの外周端の各接着位置が、前記センサコア部から等距離にあることを特徴とする。
【０００８】
請求項３の発明にあっては、請求項２に記載の半導体物理量センサにおいて、前記物理量センサチップが矩形状に形成されているとともに、前記センサコア部が当該物理量センサチップの中央部に形成されており、前記物理量センサチップの外周端の各接着位置が、当該物理量センサチップの４角部であることを特徴とする。
【０００９】
請求項４の発明にあっては、請求項２に記載の半導体物理量センサにおいて、前記物理量センサチップが矩形状に形成されているとともに、前記センサコア部が当該物理量センサチップの中央部に形成されており、前記物理量センサチップの外周端の各接着位置が、当該物理量センサチップの４辺の中央部であることを特徴とする。
【００１０】
請求項５の発明にあっては、請求項１または請求項２に記載の半導体物理量センサにおいて、前記物理量センサチップが矩形状に形成されており、前記物理量センサチップの外周端の各接着位置が、当該物理量センサチップの角部および物理量センサチップの辺の中央部であることを特徴とする。
【００１１】
請求項６の発明にあっては、請求項１〜５のうちいずれか１項に記載の半導体物理量センサにおいて、前記物理量センサチップは、当該物理量センサチップの中央部で点状に接着されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、物理量センサチップの少なくとも外周端の複数箇所を点状に接着することで当該物理量センサチップをパッケージ内に実装したため、物理量センサチップの接着面積を減少させることができる。そのため、接着剤やパッケージの熱膨張などによる変形が物理量センサチップに与える影響を小さくすることができる。すなわち、熱膨張などによりパッケージに変形が生じた際に、実装した物理量センサチップと接着剤やパッケージとの熱膨張係数の差によって物理量センサチップに応力が加わるのが抑制され、物理量センサチップの検出軸がずれてしまうのを抑制することができる。その結果、物理量センサチップの検出精度の向上を図ることができる。
【００１３】
請求項２の発明によれば、物理量センサチップの外周端の各接着位置が、物理量を検知するセンサコア部から等距離にあるため、各接着部分からセンサコア部に加わる応力をより均等にすることができる。その結果、センサコア部に加わる応力の偏在を抑制することができ、物理量センサチップの検出精度が低下してしまうのをより一層抑制することができる。
【００１４】
請求項３の発明によれば、物理量センサチップを矩形状に形成するとともに、センサコア部を当該物理量センサチップの中央部に形成し、物理量センサチップの外周端の各接着位置を、当該物理量センサチップの４角部としたため、物理量センサチップの外周端の各接着位置を容易にセンサコア部から等距離にすることができる。
【００１５】
また、物理量センサチップの実装強度の低下を極力抑制しつつ、物理量センサチップの検出精度の向上を図ることができる。
【００１６】
請求項４の発明によれば、物理量センサチップを矩形状に形成するとともに、センサコア部を当該物理量センサチップの中央部に形成し、物理量センサチップの外周端の各接着位置を、当該物理量センサチップの４辺の中央部としたため、物理量センサチップの実装強度の低下を極力抑制しつつ、物理量センサチップの検出精度の向上を図ることができる。
【００１７】
請求項５の発明によれば、物理量センサチップを矩形状に形成し、物理量センサチップの外周端の各接着位置を、当該物理量センサチップの角部および物理量センサチップの辺の中央部としたため、物理量センサチップの実装強度の低下を極力抑制しつつ、物理量センサチップの検出精度の向上を図ることができる。
【００１８】
請求項６の発明によれば、物理量センサチップを、当該物理量センサチップの外周端の複数箇所だけでなく物理量センサチップの中央部でも点状に接着させているため、物理量センサチップの実装強度の低下をより一層抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態にかかる半導体物理量センサを示す分解斜視図である。
【図２】図２は、本発明の第１実施形態にかかる半導体物理量センサを示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図３】図３は、本発明の第１実施形態にかかる物理量センサチップを示す図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。
【図４】図４は、本発明の第１実施形態にかかる物理量センサチップの接着箇所を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図５】図５は、本発明の第２実施形態にかかる物理量センサチップの接着箇所を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図６】図６は、本発明の第３実施形態にかかる物理量センサチップの接着箇所を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図７】図７は、本発明の第４実施形態にかかる物理量センサチップの接着箇所を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図８】図８は、第１参考例にかかる物理量センサチップの接着箇所を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。以下では、半導体物理量センサとして、静電容量式の加速度センサを例示する。なお、以下の複数の実施形態には、同様の構成要素が含まれている。よって、以下では、それら同様の構成要素には共通の符号を付与するとともに、重複する説明を省略する。
【００２１】
（第１実施形態）
本実施形態にかかる加速度センサ１は、図１に示すように、半導体を用いて形成されたセンサチップ（物理量センサチップ）２と、センサチップ２の出力信号を信号処理するＩＣチップ（信号処理チップ）３と、センサチップ２を後述する下段面４ａに実装するとともにＩＣチップ３を後述する上段面４ｂに実装するパッケージ４と、当該パッケージ４を封止するリッド５と、を備えている。
【００２２】
センサチップ２は、図２（ａ）に示すように、平面視で略正方形状（矩形状）に形成されており、このセンサチップ２の中央部には、加速度（物理量）を検知する平面視で略正方形状のセンサコア部２０が形成されている。なお、本実施形態では、後述する固定電極体２２、錘部２３、ばね部２４および支持部２５が、このセンサコア部２０に相当する。
【００２３】
センサチップ２は、本実施形態では、図３（ａ）に示すように、半導体素子ディバイスを形成したシリコン基板（半導体層）２Ａの両面を、保護層となるガラス基板２Ｂ、２Ｃで挟み込み、それらシリコン基板２Ａとガラス基板２Ｂ、２Ｃとを例えば陽極接合等により一体に結合することで形成されている。
【００２４】
シリコン基板２Ａには、図３（ｂ）に示すように、シリコン基板２Ａに公知の半導体プロセスにより間隙を形成することで、周縁部に形成される枠部２１、固定電極体２２、可動電極体となる錘部２３、ばね部２４および当該ばね部２４を介して錘部２３を支持する支持部２５が形成されている。そして、シリコン基板２Ａとガラス基板２Ｂおよびガラス基板２Ｃとの接合面には比較的浅いギャップがそれぞれ形成されており、シリコン基板２Ａ各部の絶縁性や錘部２３の動作性の確保が図られている。
【００２５】
本実施形態では、ばね部２４を錘部２３と支持部２５に連結することで、ばね部２４に支持部２５に対して錘部２３を弾性的に可動支持するバネ要素としての機能を与えている。さらに、錘部２３に対し、バネ要素としてのばね部２４に接続された支持部２５により支持される質量要素（マス）としての機能を与え、これらバネ要素と質量要素とによってバネ−マス系を構成している。そして、質量要素としての錘部２３の位置変位による錘部２３、固定電極体２２間の静電容量値の変化を検出し、検出された静電容量値の変化に基づきセンサチップ２に加えられた加速度を検知するようになっている。
【００２６】
具体的には、この静電容量値の変化は、錘部２３、固定電極体２２にそれぞれ形成された複数の櫛歯状可動電極２６、櫛歯状固定電極２７からなる検出部２８、２９によって検出される。
【００２７】
例えば、図３（ｂ）に示すＸ方向に加速度が与えられると、櫛歯状可動電極２６がＸ方向に変位し、検出部２８の櫛歯状可動電極２６、櫛歯状固定電極２７で検出される静電容量値と、検出部２９の櫛歯状可動電極２６、櫛歯状固定電極２７で検出される静電容量値に差が生じる。そして、このようにして生じた静電容量値の差からＸ方向の加速度を検出している。
【００２８】
ＩＣチップ３は、シリコン基板を用いて形成されており、図１および図２（ａ）に示すように、平面視で正方形状に形成されている。このＩＣチップ３には、センサチップ２の出力信号を増幅する増幅回路、センサの感度やオフセット電圧およびそれらの温度特性を補正する温度補償回路、ノイズを除去するノイズ除去回路などが集積化されている。そして、これらの回路を動作させることでセンサチップ２の出力信号がＩＣチップ３によって信号処理される。このＩＣチップ３としては、例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などを用ることができる。
【００２９】
パッケージ４は、本実施形態では、セラミック基板を積層することにより形成されており、上方に開口部４ｃを有する箱状をしている。そして、パッケージ４の内部底面にはセンサチップ２を実装する下段面４ａと、ＩＣチップ３を実装する上段面４ｂと、が形成されている。なお、実装されたセンサチップ２とＩＣチップ３とがリード線Ｌ２を介して電気的に接続されるとともに、ＩＣチップ３がパッケージ４の内壁に設けられた端子台部４ｄとリード線Ｌ１を介して電気的に接続されている。
【００３０】
リッド５は、パッケージ４を封止するものであり、センサチップ２をパッケージ４に実装するとともに、ＩＣチップ３をパッケージ４に実装した後に、パッケージ４の開口部４ｃをリッド５によって封止することで、加速度センサ１が形成される。このようにして形成された加速度センサ１は、パッケージ４に形成された図示せぬ端子を介してプリント基板（図示せず）に実装される。
【００３１】
ここで、本実施形態では、センサチップ２を接着剤３０を介してパッケージ４内に実装している。このとき、センサチップ２の少なくとも外周端２ａの複数箇所を点状に接着することで、センサチップ２をパッケージ４内に実装している。
【００３２】
具体的には、センサチップ２は、平面視で、４つの辺２Ｓ１〜２Ｓ４および４つの角部２Ｔ１〜２Ｔ４を有しており、センサチップ２の外周端２ａにおけるパッケージ４への接着箇所を４つの角部２Ｔ１〜２Ｔ４としている。このとき、センサチップ２がほぼ正方形状をしており、その中央部にほぼ正方形状のセンサコア部２０が形成されているため、センサチップ２の外周端２ａの各接着位置は、センサコア部２０から等距離になっている。
【００３３】
さらに、本実施形態では、センサチップ２は、その中央部Ｃを、パッケージ４に点状に接着させている。
【００３４】
このように、本実施形態では、センサチップ２をパッケージ４に、４つの角部２Ｔ１〜２Ｔ４および中央部Ｃの５点で接着している。
【００３５】
なお、中央部Ｃにおける接着の際には、固定電極体２２や支持部２５が接着されないように（固定電極体２２や支持部２５に接着剤３０がつかないように）するのが好適である。このように、固定電極体２２や支持部２５を接着しないようにすれば、接着剤３０やパッケージ４の熱膨張などによる変形が検出部２８、２９に与える影響を小さくすることができる。
【００３６】
また、図４においては、センサチップ２の外周端２ａの各接着位置において、接着剤３０がセンサチップ２の外周からはみ出すようにしたものを例示したが、接着剤がセンサチップ２の外周からはみ出さないように、センサチップ２をパッケージ４に接着させてもよい。このことは、以下の各実施形態においても同様である。
【００３７】
以上の本実施形態によれば、センサチップ（物理量センサチップ）２の少なくとも外周端２ａの複数箇所を点状に接着することで当該センサチップ２をパッケージ４内に実装したため、センサチップ２の接着面積を減少させることができる。そのため、接着剤３０やパッケージ４の熱膨張などによる変形がセンサチップ２に与える影響を小さくすることができる。すなわち、熱膨張などによりパッケージ４に変形が生じた際に、実装したセンサチップ２と接着剤３０やパッケージ４との熱膨張係数の差によってセンサチップ２に応力が加わるのが抑制され、センサチップ２の検出軸がずれてしまうのを抑制することができる。その結果、センサチップ２の検出精度の向上を図ることができる。
【００３８】
また、本実施形態によれば、センサチップ２の外周端２ａの各接着位置が、物理量を検知するセンサコア部２０から等距離にあるため、各接着部分からセンサコア部２０に加わる応力をより均等にすることができる。その結果、センサコア部２０に加わる応力の偏在を抑制することができ、センサチップ２の検出精度が低下してしまうのをより一層抑制することができる。
【００３９】
また、本実施形態によれば、センサチップ２を正方形状（矩形状）に形成するとともに、センサコア部２０を当該センサチップ２の中央部に形成し、センサチップ２の外周端２ａの各接着位置を、当該センサチップ２の４角部２Ｔ１〜２Ｔ４としたため、センサチップ２の外周端２ａの各接着位置を容易にセンサコア部２０から等距離にすることができる。
【００４０】
また、センサチップ２の４角部２Ｔ１〜２Ｔ４で接着することで、センサチップ２の実装強度の低下を極力抑制しつつ、センサチップ２の検出精度の向上を図ることができるようになる。
【００４１】
さらに、本実施形態によれば、センサチップ２を、当該センサチップ２の４角部２Ｔ１〜２Ｔ４だけでなく、センサチップ２の中央部Ｃで点状に接着させているため、センサチップ２の実装強度の低下をより一層抑制することができる。
【００４２】
（第２実施形態）
本実施形態にかかる加速度センサ１は、基本的に上記第１実施形態と同様に構成されており、センサチップ２は、当該センサチップ２の外周端２ａの複数箇所で点状に接着されている。
【００４３】
ここで、本実施形態が上記第１実施形態と主に異なる点は、図５に示すように、センサチップ２を、当該センサチップ２の中央部Ｃで点状に接着させていないことにある。
【００４４】
すなわち、本実施形態では、センサチップ２をパッケージ４に、４つの角部２Ｔ１〜２Ｔ４の４点で接着している。
【００４５】
以上の本実施形態によっても、上記第１実施形態とほぼ同様の作用、効果を奏することができる。
【００４６】
（第３実施形態）
本実施形態にかかる加速度センサ１は、基本的に上記第１実施形態と同様に構成されており、センサチップ２は、当該センサチップ２の外周端２ａの複数箇所で点状に接着されている。
【００４７】
ここで、本実施形態が上記第１実施形態と主に異なる点は、図６に示すように、センサチップ２の外周端２ａの各接着位置を、当該センサチップ２の角部および物理量センサチップの辺の中央部としたことにある。
【００４８】
本実施形態では、センサチップ２をパッケージ４に、２つの角部２Ｔ２、２Ｔ３および１つの辺２Ｓ１の３点で接着している。なお、この角部と辺のうち接着する部分の組み合わせに関しては、様々に設定することが可能である。
【００４９】
以上の本実施形態によっても、上記第１実施形態とほぼ同様の作用、効果を奏することができる。
【００５０】
なお、本実施形態においても、上記第１実施形態のように、センサチップ２を、当該センサチップ２の中央部で点状に接着させるようにしてもよい。この場合、固定電極体２２や支持部２５が接着されないようにするのが好適である。
【００５１】
また、センサコア部２０が各接着箇所の重心となるように、センサチップ２におけるセンサコア部２０の形成位置をずらして各接着箇所がセンサコア部２０から等距離となるようにしてもよい。
【００５２】
（第４実施形態）
本実施形態にかかる加速度センサ１は、基本的に上記第１実施形態と同様に構成されており、センサチップ２は、当該センサチップ２の外周端２ａの複数箇所で点状に接着されている。
【００５３】
ここで、本実施形態が上記第１実施形態と主に異なる点は、図７に示すように、センサチップ２の外周端２ａの各接着位置を、当該センサチップ２の４つの辺２Ｓ１〜２Ｓ４の中央部としたことにある。
【００５４】
また、本実施形態でも、センサチップ２がほぼ正方形状をしており、その中央部にほぼ正方形状のセンサコア部２０が形成されているため、センサチップ２の外周端２ａの各接着位置は、センサコア部２０から等距離になっている。
【００５５】
以上の本実施形態によっても、上記第１実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。
【００５６】
なお、本実施形態においても、上記第１実施形態のように、センサチップ２を、当該センサチップ２の中央部で点状に接着させるようにしてもよい。この場合、固定電極体２２や支持部２５が接着されないようにするのが好適である。
【００５７】
（第１参考例）
第１参考例について図面を参照して説明する。図８は、本参考例にかかる物理量センサチップの接着箇所を示す図である。本参考例の加速度センサ１の基本的な構造は、上記第１実施形態の加速度センサ１と同じである。よって、第１実施形態との相違点を中心に説明し、第１実施形態と同じ部分には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００５８】
図８に示すように、本参考例の加速度センサ１は、センサチップ２を外周端２ａにおいてパッケージ４に接着させるのではなく、センサチップ２の中央部Ｃのみをパッケージ４に点状に接着させている点が、上記第１実施形態の加速度センサ１に対して異なっている。
【００５９】
この場合にあっても、センサチップ２をパッケージ４に点状に接着しているため、センサチップ２の接着面積を減少させることができ、接着剤３０やパッケージ４の熱膨張などによる変形がセンサチップ２に与える影響を小さくすることができる。
【００６０】
また、固定電極体２２や支持部２５を接着しないようにすれば、接着剤３０やパッケージ４の熱膨張などによる変形が検出部２８、２９に与える影響を小さくすることができる。
【００６１】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず、種々の変形が可能である。
【００６２】
例えば、上記各実施形態では、物理量センサチップとして、水平方向の加速度を検知する１軸加速度センサを例示したが、これに限らず、垂直方向（センサチップの厚さ方向）の加速度を検知する加速度センサや、２軸加速度センサや３軸加速度センサを用いることも可能である。
【００６３】
また、物理量センサチップとして３層構造のものを例示したが、単層のものや２層、４層以上の多層構造のものを用いることも可能である。
【００６４】
また、物理量センサチップに形成される枠部、固定電極体、可動電極体、ばね部および支持部の形状や配置も適宜に設計することが可能である。
【００６５】
また、上記各実施形態では、物理量センサチップとして加速度センサを例示したが、物理量センサチップは、これに限らず、加速度以外の物理量を検出するものであってもよい。
【００６６】
また、上記各実施形態では、半導体物理量センサとして、静電容量式の加速度センサを例示したが、ピエゾ抵抗型やガス温度分布型の半導体物理量センサを用いても本発明を実施することができる。
【００６７】
また、上記各実施形態では、物理量センサチップを直接パッケージに接着させたものを例示したが、台座等を介してパッケージに実装させるようにしてもよい。この場合、物理量センサチップは、台座等に、少なくとも物理量センサチップの外周端の複数箇所で点状に接着されることになる。
【００６８】
また、センサコア部やパッケージ、その他細部のスペック（形状、大きさ、レイアウト等）も適宜に変更可能である。
【符号の説明】
【００６９】
１  加速度センサ（半導体物理量センサ）
２  センサチップ（物理量センサチップ）
２ａ  外周端
４  パッケージ
２０  センサコア部
３０  接着剤
２Ｓ１、２Ｓ２、２Ｓ３、２Ｓ４  辺
２Ｔ１、２Ｔ２、２Ｔ３、２Ｔ４  角部
Ｃ  中央部
【図１】
2011075482.tif 000003
【図２】
2011075482.tif 000004
【図３】
2011075482.tif 000005
【図４】
2011075482.tif 000006
【図５】
2011075482.tif 000007
【図６】
2011075482.tif 000008
【図７】
2011075482.tif 000009
【図８】
2011075482.tif 000010