(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加速度センサチップ及び信号処理チップを含む構成要素がモールド樹脂で封止されてなる半導体加速度センサにおいて、
上記加速度センサチップに対するモールド樹脂からの応力を緩和するように、上記加速度センサチップの外周面に沿ってダイボンド樹脂を介して配置される緩衝部材と、
上記緩衝部材の上端周縁部と加速度センサチップの上面周縁部とをダイボンド樹脂が介在する領域を含みつつ覆うカバー部材とを有していることを特徴とする半導体加速度チップ。
【請求項２】
上記カバー部材が、上記緩衝部材と一体的に成形されていることを特徴とする請求項１記載の半導体加速度チップ。
【請求項３】
上記緩衝部材が、その高さ方向に沿って、中空層を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体加速度チップ。
【請求項４】
上記中空層内にゲル状の補強充填剤が充填されていることを特徴とする請求項３記載の半導体加速度チップ。
【請求項５】
上記補強充填剤がシリコンゲルであることを特徴とする請求項４記載の半導体加速度チップ。
【請求項６】
加速度センサチップ及び信号処理チップを含む構成要素がモールド樹脂で封止されてなる半導体加速度センサの製造方法において、
上記加速度センサチップに対するモールド樹脂からの応力を緩和するように、上記加速度センサチップの外周面に沿ってダイボンド樹脂を介して緩衝部材を配置するとともに、
上記緩衝部材の上端周縁部と加速度センサチップの上面周縁部とをダイボンド樹脂が介在する領域を含みつつ覆うカバー部材を取り付けることを特徴とする半導体加速度チップの製造方法。
【請求項７】
上記カバー部材を上記緩衝部材と一体的に成形することを特徴とする請求項６記載の半導体加速度チップの製造方法。
【請求項８】
上記緩衝部材において、その高さ方向に沿って、中空層を形成することを特徴とする請求項６又は７に記載の半導体加速度チップの製造方法。
【請求項９】
上記中空層内にゲル状の補強充填剤を充填することを特徴とする請求項８記載の半導体加速度チップの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加速度センサチップ及び信号処理チップを含む構成要素がモールド樹脂で封止されてなる半導体加速度センサ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、例えば自動車に搭載されるシステムとして、エアバックシステム，アンチロックブレーキングシステム（ＡＢＳ）及びナビゲーションシステムが広く普及しつつあるが、これらのシステムは、共に、車体に対する衝撃又は加速度を検出する半導体加速度センサを用いるものである。半導体加速度センサは、一般に、加速度センサチップ及び信号処理チップを備え、これらのチップがセンサ本体の外形をなすパッケージによって外部環境から保護されるような構造を有している。このパッケージ構造として、かつては金属製のカバー体が使用されていたが、上記各システムの低価格車への普及が進むにつれて、より小型且つ低コストのものが要求されるようになり、最近では、主として、モールド樹脂でチップが封止されてなるパッケージ構造が採用されている。
【０００３】
図６に、従来の樹脂封止型の半導体加速度センサを示す。この半導体加速度センサ５０では、加速度センサチップ５３がダイパッド６１上にダイボンド樹脂６３を介して固着されるとともに、信号処理チップ５５が加速度センサチップ５３上に取り付けられ、金属ワイヤ５９ａを介して加速度センサチップ５３と電気的に接続されている。また、これらのチップ５３，５５の周囲近傍には、外部端子となる複数のアウタリード５７が設けられ、各アウタリード５７は、金属ワイヤ５９ｂを介して信号処理チップ５５と電気的に接続されている。そして、これらの構成要素は、各要素が所定位置に保持されるとともに外部環境から保護されるように、モールド樹脂５２により、上記アウタリード５７の外側部分のみが露出した状態で封止されている。
【０００４】
ところで、加速度センサチップは、一般に質量体の微量の変位により加速度又は衝撃を検出するため、検出の対象でない外部応力を受けることを好まない。前述したような樹脂封止型の半導体加速度センサについては、特に外部環境の温度変化による封止用のモールド樹脂の収縮又は膨張に起因する応力の影響が懸念される。かかる外部応力が所定以上加わった場合には、加速度センサの温度特性に基づく出力感度・オフセットの変化が大きくなり、検出対象である加速度又は衝撃を検出する上で、実質的に、良好な精度を確保することが難しくなる。
このため、従来の半導体加速度センサ５０では、例えばゴムなどの弾性材料からなる緩衝部材５４が、上記センサチップ５３の外周面を取り囲むように設けられており、これによって、センサチップ５３に対するモールド樹脂５２からの応力が吸収されて緩和されるようになっている。この従来例において、上記緩衝部材５４は、上記加速度センサチップ５３の外周面にダイボンド樹脂６３を介して固着されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、従来の半導体加速度センサ５０では、上記加速度センサチップ５３に対するモールド樹脂５２からの応力を吸収して緩和するために、加速度センサチップ５３の外周面を取り囲む緩衝部材５４が採用され、上記加速度センサチップ５３及び信号処理チップ５５とともにモールド樹脂で封止される。しかしながら、このモールド工程に際して、図７からよく分かるように、上記緩衝部材５４と加速度センサチップ５３との間に、モールド樹脂５２が、ダイボンド樹脂を押し退けるようにして入り込むことがある。上記緩衝部材５４と加速度センサチップ５３との間に入り込んだモールド樹脂５２ａは、温度変化により収縮又は膨張して、上記加速度センサチップ５３に対して直接的に応力をもたらすようになる。
【０００６】
そこで、本発明は、上記技術的課題に鑑みてなされたもので、封止用のモールド樹脂から加速度センサチップを保護して、良好な検出精度を確保することができる半導体加速度センサを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本願の第１の発明は、加速度センサチップ及び信号処理チップを含む構成要素がモールド樹脂で封止されてなる半導体加速度センサにおいて、上記加速度センサチップに対するモールド樹脂からの応力を緩和するように、上記加速度センサチップの外周面に沿ってダイボンド樹脂を介して配置される緩衝部材と、該緩衝部材の上端周縁部と加速度センサチップの上面周縁部とをダイボンド樹脂が介在する領域を含みつつ覆うカバー部材とを有していることを特徴としたものである。
【０００８】
また、本願の第２の発明は、上記緩衝部材が、上記カバー部材と一体的に成形されていることを特徴としたものである。
【０００９】
更に、本願の第３の発明は、上記緩衝部材が、その高さ方向に沿って、中空層を有していることを特徴としたものである。
【００１０】
また、更に、本願の第４の発明は、上記中空層内にゲル状の補強充填剤が充填されていることを特徴としたものである。
【００１１】
また、更に、本願の第５の発明は、上記補強充填剤がシリコンゲルであることを特徴としたものである。
【００１２】
本願の第６の発明は、加速度センサチップ及び信号処理チップを含む構成要素がモールド樹脂で封止されてなる半導体加速度センサの製造方法において、上記加速度センサチップに対するモールド樹脂からの応力を緩和するように、上記加速度センサチップの外周面に沿ってダイボンド樹脂を介して緩衝部材を設け、上記緩衝部材の上端周縁部と加速度センサチップの上面周縁部とをダイボンド樹脂が介在する領域を含みつつ覆うカバー部材を取り付けることを特徴としたものである。
【００１３】
また、本願の第７の発明は、上記緩衝部材を上記カバー部材と一体的に成形することを特徴としたものである。
【００１４】
また、更に、本願の第８の発明は、上記緩衝部材において、その高さ方向に沿って、中空層を形成することを特徴としたものである。
【００１５】
また、更に、本願の第９の発明は、上記中空層内にゲル状の補強充填剤を充填することを特徴としたものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら説明する。
実施の形態１．
図１及び２は、それぞれ、本発明の実施の形態１に係る樹脂封止型の半導体加速度センサの縦断面説明図及び平面図である。尚、図２では、半導体加速度センサの内部構造を示すために、パッケージである樹脂を透明にしてその外形のみを仮想線（２点鎖線）であらわすようにした。
この半導体加速度センサ１０は、質量体の変位量を検出する加速度センサチップ３（以下、センサチップと略す）と、検出された変位量に基づき加速度又は衝撃を算出する信号処理チップ５とを有している。上記センサチップ３は、ガラス−シリコン−ガラスの３層構造を有するもので、ダイパッド１１上にダイボンド樹脂１３を介して固着されている。他方、信号処理チップ５は、上記センサチップ３上に取り付けられている。これらセンサチップ３及び信号処理チップ５は、例えば金線などの金属ワイヤ９ａで互いに電気的に接続されている。
また、この加速度センサ１０では、図２からよく分かるように、その長手方向に沿った周縁部の両側（図２中の上下側）において、外部端子であるアウタリード７が複数配列されており、各アウタリード７は、金属ワイヤ９ｂで信号処理チップ５に対して電気的に接続されている。
【００１７】
かかる加速度センサ１０の構成要素は、各要素が所定位置に保持されるとともに外部環境から保護されるように、モールド樹脂２によって、アウタリード７の外側部分のみが外部に露出した状態で封止されている。このモールド樹脂２の材料としては、例えばエポキシ樹脂が用いられる。モールド樹脂２は、図２中の仮想線（２点鎖線）に示されるように、加速度センサ１０の本体の外形をなしている。
【００１８】
この加速度センサ１０では、外部環境の温度変化によるモールド樹脂２の収縮又は膨張に起因する応力を吸収して緩和するために、従来知られるように、上記センサチップ３の外周面を取り囲む緩衝部材４が設けられている。この緩衝部材４はリング状に形成されるもので、その内周面はダイボンド樹脂１３を介してセンサチップ３の外周面に固着されている。また、この緩衝部材４の高さは、その上端部がセンサチップ３の上面と略面一になるように設定されている。尚、この緩衝部材４の材料としては、例えばゴムなどの弾性材料が用いられる。
【００１９】
この実施の形態１では、上記緩衝部材４の上端周縁部とセンサチップ３の上面周縁部とを覆うように、略平板状のカバー部材６が設けられている。このカバー部材６の材料としては、上記緩衝部材４と同様に、ゴムなどの弾性材料が用いられる。なお、図２では、上記緩衝部材４とセンサチップ３とが互いに接合する位置を破線Ｐで示すようにした。
【００２０】
かかるカバー部材６を設けることにより、カバー部材６が上記緩衝部材４の上端周縁部とセンサチップ３の上面周縁部とを覆うため、各構成要素をモールド樹脂２で封止するモールド工程において、上記緩衝部材４とセンサチップ３との間に、モールド樹脂２が入り込む惧れをなくすることができる。この結果、上記センサチップ３が、それに応力をもたらし得るモールド樹脂２から保護されて、この加速度センサ１０は、良好な検出精度を確保することができる。
【００２１】
次に、本発明の他の実施の形態について説明する。尚、以下では、上記実施の形態１における場合と同じものには、同一の符号を付し、それ以上の説明は省略する。
実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２に係る樹脂封止型の半導体加速度センサの縦断面説明図である。この半導体加速度センサ２０では、前述した実施の形態１に係るカバー部材が一体的に成形された緩衝部材２４が設けられている。すなわち、この実施の形態２では、外部環境の温度変化によるモールド樹脂２の収縮又は膨張に起因する応力を吸収して緩和するために、上記実施の形態１における場合と同様に、上記センサチップ３の外周面に沿って、緩衝部材２４が設けられるが、この緩衝部材２４は、その上端部から内方へ突出するフランジ部２４ａを形成されて、略Ｌ字状の断面を有している。なお、この緩衝部材２４は、リング状に形成されるもので、この材料としては、例えばゴムなどの弾性材料が用いられる。
【００２２】
上記フランジ部２４ａは、上記緩衝部材２４がセンサチップ３に取り付けられた状態において、その先端側で上記センサチップ３の上面周縁部に当接する。これにより、各構成要素をモールド樹脂２で封止するモールド工程において、上記緩衝部材２４とセンサチップ３の外周面との間に、モールド樹脂２が入り込む惧れをなくすることができる。
この結果、上記センサチップ３が、それに応力をもたらし得る封止用のモールド樹脂２から保護されて、この加速度センサ２０は、良好な検出精度を確保することができる。更に、この実施の形態２では、前述したようなカバー部材が緩衝部材２４と一体的に成形されるので、部品点数が少なくて済み、これにより、製造工程を簡略化することができる。
【００２３】
実施の形態３．
図４は、本発明の実施の形態３に係る樹脂封止型の半導体加速度センサの縦断面説明図である。この半導体加速度センサ３０では、外部環境の温度変化によるモールド樹脂２の収縮又は膨張に起因する応力を吸収して緩和するために、上記センサチップ３の外周面に沿って、緩衝部材３４が設けられており、この実施の形態３では、上記緩衝部材３４の高さ方向に沿って、中空層３４ａが形成されている。この中空層３４ａは、その開口側で、上記緩衝部材３４の上端部とセンサチップ３の上面周縁部を覆うように取り付けられるカバー部材６により塞がれて、その内部にはエアが閉じ込められている。
【００２４】
このように、上記緩衝部材３４の高さ方向に沿って中空層３４ａが設けられることにより、緩衝部材３４の横方向の弾性が大きくなり、センサチップ３に対してモールド樹脂から加わる応力を確実に吸収して緩和することができるようになる。
【００２５】
実施の形態４．
図５は、本発明の実施の形態４に係る樹脂封止型の半導体加速度センサの縦断面説明図である。この半導体加速度センサ４０では、上記実施の形態３に係る中空層３４ａ内に、ゲル状の補強充填剤４２が充填されている。これにより、緩衝部材３４の横方向の弾性を大きく保ちつつ、エアが閉じ込められる場合に比べて、緩衝部材３４の強度を向上させることができる。かかる補強充填剤４２としては、例えばシリコンゲルを用いられるが、この場合には、耐老化性，耐熱性に優れ、温度による粘性の変化が少なくて済み、緩衝部材３４において、安定した横方向の弾性及び強度を得ることができる。
【００２６】
尚、本発明は、例示された実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計上の変更が可能であることは言うまでもない。例えば、前述した実施の形態では、緩衝部材及びカバー部材が、ゴムなどの弾性材料からなるものであるが、これに限定されることなく、緩衝部材及びカバー部材の材料として、モールド樹脂からの応力を吸収して緩和するのに、あるいは、上記緩衝部材の上端周縁部と加速度センサチップの上面周縁部とを覆うのに適している限り、プラスチックなどの硬質樹脂を用いてもよい。
【００２７】
【発明の効果】
本願の請求項１の発明によれば、封止用のモールド樹脂からの応力を緩和するように加速度センサチップの外周面に沿ってダイボンド樹脂を介して配置される緩衝部材と、該緩衝部材の上端周縁部と加速度センサチップの上面周縁部とをダイボンド樹脂が介在する領域を含みつつ覆うカバー部材とを有しているので、各構成要素をモールド樹脂で封止するモールド工程において、緩衝部材と加速度センサチップの外周面との間に、モールド樹脂が入り込む惧れをなくすることができる。この結果、加速度センサチップが、それに応力をもたらし得る封止用のモールド樹脂から保護されて、加速度センサは良好な検出精度を確保することができる。
【００２８】
また、本願の請求項２の発明によれば、基本的には、本願の請求項１の発明と同様の効果を奏し、その上、緩衝部材がカバー部材と一体的に成形されるので、部品点数が少なくて済み、これにより、製造工程を簡略化することができる。
【００２９】
更に、本願の請求項３の発明によれば、緩衝部材が、その高さ方向に沿って、中空層を有しているので、緩衝部材の横方向の弾性が大きく、センサチップに対してモールド樹脂から加わる応力を確実に吸収して緩和することができる。
【００３０】
また、更に、本願の請求項４の発明によれば、緩衝部材の中空層内に、ゲル状の補強充填剤が充填されているので、緩衝部材の横方向の弾性を大きく確保しつつ、緩衝部材の強度を向上させることができる。
【００３１】
本願の請求項５の発明によれば、補強充填剤がシリコンゲルであるため、耐老化性，耐熱性に優れ、温度による粘性の変化が少なくて済み、緩衝部材において、安定した横方向の弾性及び強度を得ることができる。
【００３２】
本願の請求項６の発明によれば、封止用モールド樹脂からの応力を緩和するように加速度センサチップの外周面に沿ってダイボンド樹脂を介して緩衝部材を配置するとともに、該緩衝部材の上端周縁部と加速度センサチップの上面周縁部とをダイボンド樹脂が介在する領域を含みつつ覆う略平板状のカバー部材を取り付けるので、各構成要素をモールド樹脂で封止するモールド工程において、緩衝部材と加速度センサチップの外周面との間に、モールド樹脂が入り込む惧れをなくすることができる。この結果、加速度センサチップが、それに応力をもたらし得る封止用のモールド樹脂から保護されて、加速度センサは良好な検出精度を確保することができる。
【００３３】
また、本願の請求項７の発明によれば、基本的には、本願の請求項１の発明と同様の効果を奏し、その上、緩衝部材をカバー部材と一体的に成形するので、部品点数が少なくて済み、これにより、製造工程を簡略化することができる。
【００３４】
また、更に、本願の請求項８の発明によれば、緩衝部材において、その高さ方向に沿って、中空層が形成されるので、緩衝部材の横方向の弾性が大きくなり、センサチップに対してモールド樹脂から加わる応力を確実に吸収して緩和することができる。
【００３５】
また、更に、本願の請求項９の発明によれば、緩衝部材の中空層内に、ゲル状の補強充填剤を充填するので、緩衝部材の横方向の弾性を大きく確保しつつ、緩衝部材の強度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態１に係る半導体加速度センサの縦断面説明図である。
【図２】  上記実施の形態１に係る半導体加速度センサの平面図である。
【図３】  本発明の実施の形態２に係る半導体加速度センサの縦断面説明図である。
【図４】  本発明の実施の形態３に係る半導体加速度センサの縦断面説明図である。
【図５】  本発明の実施の形態４に係る半導体加速度センサの縦断面説明図である。
【図６】  従来の半導体加速度センサの縦断面説明図である。
【図７】  従来の半導体加速度センサを部分的に拡大して示す縦断面説明図である。
【符号の説明】
２  モールド樹脂，３  加速度センサチップ，４  緩衝部材，５  信号処理チップ，６  カバー部材，１０  半導体加速度センサ，３４ａ  中空層，４２  補強充填剤
【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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