(57)【要約】【課題】スタック構造を備えるものにあって、センサチップと回路チップとを電気的に接続するボンディングワイヤ間に発生する寄生容量による悪影響を防止して特性の向上を図る。【解決手段】センサチップ１２を回路チップ１３上に接着性フィルムを介して接着し、回路チップ１３をパッケージ１４に接着剤により接着する。センサチップ１２の４個の電極パッドを各辺部の中央部に１個ずつ設け、回路チップ１３にそれに対応して設けられた各電極パッドとの間を、夫々四方向に放射方向に延びるボンディングワイヤ１７により電気的に接続する。回路チップ１３の左右の両側辺部の電極パッドと、パッケージ１４の電極リード１４ａとの間も、ボンディングワイヤにより電気的に接続する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
力学量検出部を有するセンサチップを、信号処理回路を有する回路チップに搭載したスタック構造を備え、複数本のボンディングワイヤによりそれらチップ間の電気的接続がなされる容量型半導体センサ装置であって、
前記複数本のボンディングワイヤは、前記センサチップの複数の辺部又は角部に分散して配置されていることを特徴とする容量型半導体センサ装置。
【請求項２】
前記センサチップと回路チップとは４本のボンディングワイヤにより電気的に接続されており、それら４本のボンディングワイヤは、前記センサチップの各辺部の中央部に夫々配置されていることを特徴とする請求項１記載の容量型半導体センサ装置。
【請求項３】
前記センサチップと回路チップとは４本のボンディングワイヤにより電気的に接続されており、それら４本のボンディングワイヤは、前記センサチップの各角部に夫々配置されていることを特徴とする請求項１記載の容量型半導体センサ装置。
【請求項４】
前記回路チップは、基板上に実装され、４本以上のボンディングワイヤによりそれらの間の電気的接続がなされるものであって、
前記ボンディングワイヤのうち４本のものが、前記回路チップの各角部に夫々配置されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の容量型半導体センサ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば加速度センサやヨーレートセンサ等の、力学量を静電容量の変化として検出する容量型半導体センサ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の容量型半導体センサ装置、例えば自動車のエアバッグ用の半導体加速度センサとして、図６及び図７に示すような、半導体チップを積層したスタック構造を備えたものが知られている（例えば特許文献１参照）。このものでは、図７に示すように、加速度検出部を有するセンサチップ１が、信号処理回路を有する回路チップ２上に接着により搭載され、更に前記回路チップ２が、セラミック基板からなるパッケージ３内に接着により取付けられるようになっている。
【０００３】
このとき、図６に示すように、センサチップ１の一辺部に形成された例えば４個の電極パッドと、それらに対応して形成された回路チップ２の電極パッドとが、ボンディングワイヤ４により夫々電気的に接続されるようになっている。また、回路チップ２とパッケージ３の電極リード３ａとの間も、ボンディングワイヤ５（図７にのみ図示）により電気的に接続されるようになっている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−２２７４３９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の構成では、センサチップ１と回路チップ２とを電気的に接続するボンディングワイヤ４同士の間隔が比較的狭くなっているため、隣り合うボンディングワイヤ４間に発生する寄生容量が比較的大きくなる事情がある。また、これと共に、外部からの衝撃などによってボンディングワイヤ４が変形してしまい、寄生容量の変動を招いて特性（０点出力電圧）が変化してしまう欠点があった。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、センサチップを回路チップに実装したスタック構造を備えるものにあって、それらチップ間を電気的に接続するボンディングワイヤ間に発生する寄生容量による悪影響を防止して特性の向上を図ることができる容量型半導体センサ装置を提供するにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の容量型半導体センサ装置は、センサチップを回路チップに実装したスタック構造を備えるものにあって、それらチップ間の電気的接続を行う複数本のボンディングワイヤを、センサチップの複数の辺部又は角部に分散して配置したところに特徴を有する（請求項１の発明）。
【０００８】
これによれば、複数本のボンディングワイヤが、センサチップの一辺部に集中して設けられるのではなく、分散して配置されるので、ボンディングワイヤ相互間の間隔が広がり、発生する寄生容量の絶対値を小さくすることができる。従って、ボンディングワイヤが変形して相互間の寄生容量が変動することがあっても、その変動はごく僅かなものとなり、センサ特性（検出精度）に対する影響を小さくすることができる。この結果、請求項１の発明によれば、ボンディングワイヤ間に発生する寄生容量による悪影響を防止して特性の向上を図ることができるものである。
【０００９】
このとき、センサチップと回路チップとが４本のボンディングワイヤにより電気的に接続されるものにあっては、４本のボンディングワイヤを、センサチップの各辺部の中央部に夫々配置したり（請求項２の発明）、あるいは、センサチップの各角部に夫々配置したり（請求項３の発明）することができる。
【００１０】
これらによれば、４本のボンディングワイヤの相互間の間隔を十分に広げることができ、寄生容量の絶対値を十分に小さくすることができ、ひいては寄生容量による悪影響の防止効果に優れるものとなる。そして、４本のボンディングワイヤが四方向に張られた状態となるから、それらボンディングワイヤによってセンサチップの回路チップに対するバランスの良い保持力が得られ、耐衝撃性が向上する（共振の防止）効果も期待できる。
【００１１】
ところで、前記回路チップは、基板上に実装され、複数本のボンディングワイヤにより電気的に接続されるのであるが、この場合、それらボンディングワイヤのうち４本のものを、回路チップの各角部に夫々配置する構成とすることができる（請求項４の発明）。これによれば、四方向に張られた状態のボンディングワイヤにより、回路チップの基板に対するバランスの良い保持力が得られ、基板に対する回路チップの共振の防止ひいてはセンサチップに対する衝撃の抑制の効果が期待できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を例えば自動車の車両制御（車両状態検出）用の容量型の半導体加速度センサに適用した第１の実施例（請求項１、２に対応）について、図１ないし図３を参照しながら説明する。図１は、本実施例に係る容量型半導体センサ装置たる半導体加速度センサ１１の全体構成を概略的に示す平面図（パッケージの蓋を取外した状態）であり、図２は、その半導体加速度センサ１１の概略的な縦断正面図である。
【００１３】
この半導体加速度センサ１１は、センサチップ１２を回路チップ１３に実装したスタック構造を備え、それらを基板としてのパッケージ１４内に収容して構成される。前記センサチップ１２は、詳しい図示は省略するが、半導体（シリコン）基板に、マイクロマシニング技術によって、その表面の中央部に位置して力学量検出部としての加速度検出部を形成して構成されている。周知のように、前記加速度検出部は、いわゆる櫛歯状の固定電極と可動電極とを相互間に隙間をもって対向配置し、加速度を、それら固定電極と可動電極との間の静電容量の変化として検出するようになっている。
【００１４】
この場合、センサチップ１２の表面部（図で上面）には、前記回路チップ１３との間の電気的接続を行うための、この場合４個の電極パッド（端子）１２ａが形成されている。図３に示すように、それら４個の電極パッド１２ａは、２個の入力端子及び１個の出力端子並びにグランド端子からなる。このとき、本実施例では、これら４個の電極パッド１２ａは、センサチップ１２の各辺部の中央部に位置して設けられている。
【００１５】
前記回路チップ１３は、前記センサチップ１２よりも大きい矩形状に構成され、前記センサチップ１２からの信号を処理するための信号処理回路を有して構成されている。この回路チップ１３の表面の中央部が、前記センサチップ１２が搭載されるチップマウント領域とされており、このチップマウント領域の外側に、前記センサチップ１２の４個の電極パッド１２ａに対応した４個の電極パッド（端子）１３ａが形成されている。
【００１６】
図３に示すように、それら４個の電極パッド１３ａは、２個の出力端子及び１個の入力端子並びにグランド端子からなる。このとき、回路チップ１３は、２個の出力端子１３ａから互いに逆相となるパルス状の搬送波を出力するようになっており、また、前記入力端子１３ａから入力された加速度検出信号を、電圧信号に変換する変換回路１５が設けられている。尚、詳しく図示はしないが、この回路チップ１３の表面の左右の両側辺部には、パッケージ１４との接続のための複数個の電極パッドが夫々形成されている。
【００１７】
前記パッケージ１４は、例えばセラミック基板から、薄型の矩形容器状に構成され、その中央部が、前記回路チップ１３が搭載される領域とされている。そして、このパッケージ１４内の左右の辺部に沿って、前記回路チップ１３の電極パッドに対応した複数本の電極リード１４ａ（便宜上ハッチングを付して示す）が設けられていると共に、外面部に位置して図示しない外部接続用の端子が設けられている。
【００１８】
さて、図２に示すように、前記センサチップ１２は回路チップ１３に対し、接着性フィルム１６により接着されるようになっている。この接着性フィルム１６は、低弾性を有しており、比較的厚く構成されていることにより、パッケージ１４の外部とのはんだ付け時などに発生する応力を吸収するようになっている。また、前記回路チップ１３は、パッケージ１４に例えば接着剤により接着されるようになっている。
【００１９】
そして、前記センサチップ１２の各電極パッド１２ａと、回路チップ１３の各電極パッド１３ａとの間が、複数本この場合４本のセンサチップ用のボンディングワイヤ１７により電気的に接続されている。このとき、図１に示すように、４本のボンディングワイヤ１７は、センサチップ１２の各辺部の中央部において、１本ずつが四方向に放射方向（十字状）に延びるように配置されている。また、前記回路チップ１３の左右の両側辺部の電極パッドと、パッケージ１４の電極リード１４ａとの間が、複数本の回路チップ接続用のボンディングワイヤ１８（図２参照）により電気的に接続されている。尚、前記パッケージ１４の上面開口部は、蓋１９（図２参照）により気密に塞がれるようになっている。
【００２０】
次に、上記構成の作用について述べる。上記構成においては、図３に示すように、センサチップ１２と回路チップ１３とを接続するボンディングワイヤ１７相互間に寄生容量が発生する事情がある。そして、外部からの衝撃（例えば回路チップ１３に対するセンサチップ１２の共振）などによってボンディングワイヤ１７に変形が生ずるようなことがあると、その寄生容量の変動を招いて特性（０点出力電圧）が変化してしまう懸念がある。
【００２１】
ところが、本実施例では、センサチップ１２と回路チップ１３とを接続する４本のボンディングワイヤ１７が、センサチップ１２の各辺部の中央部に１本ずつ配置されているので、ボンディングワイヤ４をセンサチップ１の一辺部に配置していた従来のものと異なり、ボンディングワイヤ１７相互間の間隔を十分に広げることができ、発生する寄生容量の絶対値を十分に小さくすることができる。そして、ボンディングワイヤ１７が変形して相互間の寄生容量が変動することがあっても、その変動はごく僅かなものとなり、従って、センサ特性（検出精度）に対する影響を小さくすることができる。
【００２２】
このように本実施例によれば、センサチップ１２を回路チップ１３に実装したスタック構造を備えるものにあって、センサチップ１２と回路チップ１３とを電気的に接続するボンディングワイヤ１７相互間に発生す寄生容量による悪影響を防止して特性の向上を図ることができるという優れた効果を奏する。また、特に本実施例では、４本のボンディングワイヤ１７が四方向に張られた状態となるから、それらボンディングワイヤ１７によってセンサチップ１２の回路チップ１３に対するバランスの良い保持力が得られ、耐衝撃性が向上する（共振の防止）効果も期待できるものである。
【００２３】
図４は、本発明の第２の実施例（請求項３に対応）に係る半導体加速度センサ２１の構成を示している。この第２の実施例が上記第１の実施例と異なるところは、センサチップ１２と回路チップ１３とを接続する４本のボンディングワイヤ２２を、センサチップ１２の４つの角部に１本ずつ配置した点にある。
【００２４】
これによっても、上記第１の実施例と同様に、４本のボンディングワイヤ２２の相互間の間隔を十分に広げることができ、寄生容量の絶対値を十分に小さくすることができ、ひいては寄生容量による悪影響の防止効果に優れ、特性の向上を図ることができる。そして、やはり４本のボンディングワイヤ２２が四方向に張られた状態となるから、それらボンディングワイヤ２２によってセンサチップ１２の回路チップ１３に対するバランスの良い保持力が得られ、耐衝撃性が向上する（共振の防止）効果も期待できる。
【００２５】
図５は、本発明の第３の実施例（請求項４に対応）に係る半導体加速度センサ３１の構成を示している。この第３の実施例では、上記第１の実施例と同様に、センサチップ１２と回路チップ１３とを接続する４本のボンディングワイヤ１７を、センサチップ１２の各辺部の中央部に１本ずつ配置し、これに加え、回路チップ１３とパッケージ１４とを電気的に接続するボンディングワイヤ３２のうち４本のものを、回路チップ１３の各角部に夫々配置するようにしている。
【００２６】
これによれば、上記第１の実施例と同様の効果が得られることに加え、四方向に張られた状態のボンディングワイヤ３２により、回路チップ１３のパッケージ１４に対するバランスの良い保持力が得られ、この結果、パッケージ１４に対する回路チップ１３の共振の防止ひいてはセンサチップ１２に対する衝撃の抑制の効果が期待できるものである。
【００２７】
尚、上記実施例では、センサチップと回路チップとを４本のボンディングワイヤで接続する場合を例としたが、３本あるいは５本以上のボンディングワイヤで接続する場合にあっても、複数本のボンディングワイヤを、センサチップの複数の辺部又は角部に分散して配置することにより、所期の目的を達成することができる。また、上記実施例では、本発明を半導体加速度センサに適用するようにしたが、例えばヨーレートセンサ等、他の容量型の半導体センサ装置にも適用することができる。その他、本発明は上記し図面に示した各実施例に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示すもので、半導体加速度センサの概略的な平面図
【図２】半導体加速度センサの縦断正面図
【図３】センサチップ及び回路チップの回路構成を概略的に示す図
【図４】本発明の第２の実施例を示す図１相当図
【図５】本発明の第３の実施例を示す図１相当図
【図６】従来例を示すもので、図１相当図
【図７】図２相当図
【符号の説明】
図面中、１１，２１，３１は半導体加速度センサ（容量型半導体センサ装置）、１２はセンサチップ、１３は回路チップ、１４はパッケージ（基板）、１７，２２はボンディングワイヤ、１８，３２はボンディングワイヤを示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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