(57)【要約】【課題】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。【解決手段】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、複数のワイヤ４０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。【選択図】図１
2008122134.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、前記センシング部に電気的に接続され、前記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、
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。
【請求項２】
前記絶縁性部材（５０）は、樹脂製の接着剤であることを特徴とする請求項１に記載の加速度センサ装置。
【請求項３】
前記絶縁性部材（５０）は、発砲ウレタンであることを特徴とする請求項１に記載の加速度センサ装置。
【請求項４】
前記絶縁性部材（５０）は、テープ部材であることを特徴とする請求項１に記載の加速度センサ装置。
【請求項５】
前記センシング部はチップ状のもので、このチップ上に前記複数のワイヤ（４０）が接続されており、
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。
【請求項６】
前記センシング部（１０）からの電気信号を処理する回路チップ（２０）を備え、
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。
【請求項７】
前記センシング部（１０）と回路チップ（２０）の間には、前記回路チップ（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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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）。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【特許文献１】特開２００４−２８６６１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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。
【００１９】
［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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
［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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
［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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】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示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る加速度センサ装置の概略断面構成を示す図である。
【図３】センサチップの等価回路を示す図である。
【図４】センサチップと回路チップとが積層された従来のセンサ装置の一般的な概略断面構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
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。 
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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