データシート STS21 温度センサ - 完全校正済み デジタル出力、I2C インターフェイス 低消費電力 優れた長期安定性 DFN タイプパッケージ – リフローはんだ付け対応 製品概要 Sensirion の新型温度センサ STS21 は、そのサ イズとインテリジェンス機能において次世代セ ンサの標準となる製品です。取付面積 3×3mm、 高さ 1.1mm のリフローはんだ対応 DFN（Dual Flat No leads）パッケージにまとめられたこの製 品は完全校正済みで提供され、リニアライズされ 2 た真の I C フォーマットのデジタル信号を出力 します。 STS21 は、産業界で豊富な実績を持ち高く評価 されている SHS2x 湿度・温度センサと同じ CMOSens® 技術を使用することによって優れ た性能と信頼性を実現しています。±0.2℃ とい う精密な温度仕様を持つ STS21 ならば、高度な 温度精度が要求される応用にも安心してご使用 いただけます。 センサは一個ごとに校正され、テストされます。 ロット識別記号がセンサに刻印されるほか、チッ プには電子識別コードが書き込まれていますか ら、識別コードをコマンドで読み出すことができ ます。さらに、STS21 は分解能をコマンドで変 更（11 ビットから 14 ビットまで）できること に加えて、バッテリ電圧低下検出機能と通信信頼 性向上のためのチェックサム機能が付加されて います。 このような改良とミニチュア化が施されること により、このセンサは一段と優れた性能対価格比 を実現しました – さらに、最先端の省エネルギ ー動作モードはこの製品を利用するすべての装 置に大きな利益をもたらします。 外形寸法 センサチップ STS21 の特徴の 1 つは 4C 世代 CMOSens® チ ップを採用したことです。バンドギャップ温度セン サに加えて、増幅回路と A/D 変換器、 OTP メモ リ、およびデジタル信号処理ユニットがチップ内に 組み込まれました。 使用材料 センサ自体はシリコンで作られており、センサハウ ジングはメッキ処理された Cu リードフレームお よび環境を考慮したエポキシ系モールド化合物で 構成されています。STS21 は Pb、Cd、Hg を全 く含まず、RoHS および WEEE の要件に完全に準 拠しています。 下面図 追加情報、評価キット アプリケー ションノートなどの追加 情報が弊社 Web ページ（www.sensirion.com/）に用意されて います。さらに詳しい情報については Sensirion （[email protected]）までお問い合わせください。 図 1 STS21 センサパッ ケージ ：寸法 mm 表示 （1mm = 0.039 インチ） 、許容差 0.1mm。ダイパッド （中央パッド）は内部で VSS に接続されています。 NC はフローティング（接続不要）です。 VSS = GND、SDA = DATA。E/O パッドの番号は右下 隅（ダイパッドのノッチ位置）から始まり、時計方向 順に番号が付けられています （表 2 と比較してくだ さい） 。 www.sensirion.com STS21 用として EK-H4 および EK-H5 の 2 種 類の評価キットが用意されています：前者は表示ソ フトウェアとデータ記録機能を備えた 4 チャンネ ルデバイス、後者は機能を単純化して 1 つのセン サだけを USB ポートでコンピュータに接続しま す。 Version 1 – July 2011 1/12 データシート STS21 センサ性能 温度 パラメータ 分解能 条件 1 精度許容差 再現性 動作範囲 応答時間 長期 ドリフト 2 標準 最大 単位 14 bit 0.01 ℃ 12 bit 標準 最大 0.04 ±0.2 図 2 参照 ±0.1 ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ °F s 拡大範囲 3 最小 τ63% -40 5 125 30 < 0.04 ℃/yr 電気的仕様 パラメータ 条件 最小 標準 最大 単位 供給電圧、 2.1 3.0 3.6 V VDD 0.15 0.4 µA 供 給 電 流 、 スリープモード 4 測定中 200 300 330 IDD µA スリープモード 0.5 1.2 µW 4 測定中 電力損 0.6 0.9 1.0 mW 平均 11 bit 3.2 µW 2 通信 デジタル 2-線式インターフェイス、I C プ ロトコル完全準拠 表 1 電気的仕様。絶対最大値については「ユーザーズガイ ド」の 4.1 項を参照。 パッケージ情報 センサ タイプ 最大値 標準値 STS21 パッケージ 数量 発注番号 テープ & リール 400 1-100811-01 テープ & リール 1500 1-100812-01 テープ & リール 5000 1-100832-01 温度（℃） 図 2 温度センサの最大許容差（℃） このデータシートに記載の情報は予告なしに変更/ 修正されることがあります。 1 測定分解能のデフォルト設定値は 14 bit です。この分解 能はユーザーレジスタへコマンドを書き込むことにより 13 bit、12 bit、または 11 bit へ変更可能。 2 精度は製品出荷時品質管理（Outgoing Quality Control） において 25℃（77°F） 、3.0V という条件でテストされます。 これらの値に非線形性は含まれません。 3 応答時間はセンサ基板の熱伝導率に依存します。 www.sensirion.com 4 供給電流および電力損の最小、最大値は固定電圧（VDD = 3.0V）、温度 <60℃ における値です。平均値は 8 bit 精度で 毎秒 1 回の測定を行うケースを基準としています。 Version 1 – July 2011 2/12 データシート STS21 ユーザーガイド： STS21 1 1.1 拡張仕様 2 電気特性 供給電流 IDD（μA） 表 1 に示した消費電力は温度と供給電圧 VDD に依 存します。センサの消費エネルギーの算出には図 3 と図 4 をご参照ください。これらの数値は標準値で あり偏差を含みます。 温度（℃） 図 3 VDD=3.0V における供給電流（スリープモード）の温 度に対する標準的依存性 このデータは表示された値の約± 供給電流 IDD（nA） 25%の分散があります。 アプリケーション情報 2.1 はんだ付け方法 DFN のダイパッド（中央パッド）とその周辺の I/O パッドは平面状の銅リードフレームから、オーバー モールド工程の際に機械的、電気的接続のためにこ れらの部分を覆わずに残すことによって作られま す。I/O パッドとダイパッドは両方とも PCB には んだ付けされなければなりません。酸化を防いで最 良のはんだ付けを実現するため、センサパッドの底 部側には Ni/Pd/Au メッキが施されています。 PCB 上の I/O 用ランド 5 はパッケージの I/O パ ッドよりも 0.2mm 長くする必要があります。内向 きの角部分は I/O パッドの形状に合わせて丸めて もかまいません。I/O ランド幅は DFN パッケージ の I/O パッド幅に 1:1 でマッチングさせる必要が あり、ダイパッド用のランドは DFN パッケージに 合わせて 1:1 でマッチングさせる必要があります – 図 5 参照。 ランドパターン用はんだマスク 6 として、金属パッ ドよりも大きなはんだマスク開口を持つ NSMD(Non-Solder Mask Defined)タイプを選択し てください。NSMD パッドを使用する場合は、は んだマスク開口部をパッドサイズよりも 120μm から 150 μm 程度大きくします。これにより銅パ ッドとはんだマスク間に 60μm から 75μm の 設計上のクリアランスを設けることができます。は んだブリッジの発生を抑えるため、パッケージパッ ドの丸みのある部分に対応するはんだマスク開口 部にもやはり同じような丸みを与えてください。実 際のパッド寸法に合わせて、PCB 上のパッドそれ ぞれにはんだマスク開口部をあて、隣接するパッド の間にはんだマスクウェブを設ける必要がありま す。 供給電圧 VDD（V） 図 4 25℃における供給電流（スリープモード）の供給電圧 に対する標準的依存性 表示値の最大±50%の偏差がありま す。ファクター約 15 を 60℃におけるスケールとしています （表 1 をご参照ください）。 図 5 STS21 の推奨金属ランドパターン（単位 mm）。ダイ パッド（中心パッド）と NC パッドはフローティングのまま としても、または GND へ接続してもかまいません。外側に 点線で示すラインが DFN パッケージの外周寸法を表して います。 はんだペースト印刷用ステンシルとしては、レーザ ー切断後に電解研磨して肉厚 0.125mm の台形断 面に仕上げたステンレス製ステンシルの使用をお 奨めします。 I/O パッドの場合はステンシルに PCB パッドよ りも 0.1mm 長い開口部を設け、パッケージ中心か ら離れる方向へ 0.1mm のオフセットを与えます。 ダイパッドの開口部はパッド面積の 70 から 90% を占めるようにしてください – たとえば、放熱ラ ンドエリアの中心に 1.4mm×2.3mm 程度までの 開口部を設けます。2 つに分離した開口を設けるこ とも可能です。 5 6 www.sensirion.com ランドパターンとは PCB 上を走る金属レイヤであり、 DFN パッドはこのパターンへはんだ付けされます。 はんだマスクとは PCB 上の接続ラインを覆って、はん だの付着を防止する保護レイヤです。 Version 1 – July 2011 3/12 データシート STS21 実際にデバイスが動作する時間が 10% を超えな いようにしてください – たとえば、14 ビット精度 の測定ならば最高でも毎秒 2 回の測定としてくだ さい。 温度 DFN 実装時の背が低いことから、リフロー工程で は窒素パージを行うことに加えて「洗浄不要（no clean） 」タイプ 3 ペースト 7 の使用を推奨します。 予熱 臨界域 時間 図 6 JEDEC 規格によるはんだ付けプロファイル。Pb フリ ーアセンブリの場合は TP ≦ 260℃、tP < 30 秒。TL < 220℃ および tL < 150 秒。温度上昇/下降部の勾配はいずれも 5℃/ 秒以内。 ダイスカットされたエッジ部分や I/O パッドの側 面は時間の経過とともに酸化が進むことがあるこ とに注意が必要です。このため、場合によっては、 はんだの隅肉が形成されることがあります。はんだ 接合部に隅肉が形成された場合、その高さについて は何も保証がありません。 STS21 のはんだ付けには標準リフローオーブンを 使用することができます。本センサは IPC/JEDEC J-STD-020D に規定された標準的なはんだ付け温 度 プ ロ フ ァ イ ル （ 最 高 30 秒 間 、 ピ ー ク 温 度 260℃）に耐えることが確認されており、IR/対流リ フロー炉内での Pb フリーアセンブリも可能です （図 6 参照） 。手作業ではんだ付け作業を行うとき の接触時間は、最高温度を 350 ℃までとして 5 秒 以内に制限してください。 図 7 STS21 実装法の例を上から見る：熱伝導を抑えるため に PCB にスリットを削孔してある。 2.4 光 STS21 は光に感応しません。しかし、直射日光や 強い UV 放射への長時間の曝露はセンサの加齢を 加速します。 2.5 配線に関する注意事項と信号品位 SCL と SDA 信号を近接した並列配線で（たとえ ば線を束ねて） 10cm 以上引き回すとクロストー クのために通信が成立しなくなる可能性がありま す。この問題を解決するには、VDD または VSS の いずれか一方、または両方を 2 本の SDA 信号の 間に挿入するか、またはシールドケーブルを使用し てください。SCL の周波数を下げることも信号の 乱れ防止に役立ちます。電源供給ピン（VDD、VSS） には必ず 100nF のコンデンサでデカップリング を行ってください（次のセクションの説明を参照）。 3 インターフェイス仕様 2.2 保管条件と取扱い上の注意 IPC/JEDEC J-STD-020Dに基づきこの製品の感湿 レベル（Moisture Sensitivity Level）は 1 と規定さ れています。そのため、保管期間は製品配送後 1 年に制限されます。 ピン 1 2 5 6 名称 VDA VSS VDD SCL 保管期間中は温度を 10℃～50℃ の範囲に保っ てください。 注記 シリアルデータ、双方向 接地 供給電圧 シリアルクロック、双方 向 3,4 NC 非接続、フローティン グ 2.3 温度効果 センサが発熱する他の電子コンポーネントと同じ PCB 上に実装される場合は、熱伝導が起こらない か、あるいは熱伝導が可能な限り低く保たれるよう に配置を考える必要があります。 熱伝導を抑える手段としては、空気の流れを良くす ること、センサと PCB 上の他の部分とを結ぶ銅層 を減らすこと、PCB のセンサ周りにスリットを開 けることなどが考えられます（図 7 参照） 。 さらに、測定頻度が非常に高い場合は自己加熱効果 も無視できなくなります。自己加熱を 0.1℃ 未満 に抑えるため、STS21 を使用する全時間帯の中で 7 選択すべきはんだのタイプはペースト中のはんだ粒子 サイズによっても影響を受けます：タイプ 3 は 25～ 45μm 程度の範囲の粒子サイズを含みます（パウダー タイプ 42）。 www.sensirion.com 表 2 STS21 のピン配置（上面図）、NC はフローティング のままにします 3.1 電源ピン（VDD、VSS） STS21 へ供給する電源電圧は 2.1～3.6V の範囲 にある必要 があり、最も推奨できる 電源電圧は 3.0V です。電源供給ピン（VDD）と接地ピン（VSS） の間には 100nF コンデンサを挿入してデカップ リングする必要があります。このコンデンサはでき る限りセンサの近くに配置してください（図 8 参 照） 。 3.2 シリアルクロック（SCL） SCL はマイクロコントローラ（MCU）とセンサ 間の通信の同期を取るために使用される信号で す。インターフェイスは完全スタティック動作可 能な論理で構成されており、SCL 周波数に下限 値は存在しません。 Version 1 – July 2011 4/12 データシート STS21 3.3 シリアル SDA（SDA） SDA ピンはセンサから外部へ、および外部からセ ンサへのデータ転送に使用されます。センサへのコ マンド送信では SCL の立ち上がりエッジに同期し た SDA が有効となり、SDA は SCL が High であ る期間中は安定していなければなりません。すなわ ち、SDA の値を変更できるのは SCL の下降エッ ジの後でなければなりません。確実な通信のために は SDA の有効期間は SCL の立ち上がりエッジ の直前 tSU、および SCL の下降エッジの直後 tHD を含む必要があります（図 9 参照） 。センサから デ ータ を読み取るときは、SCL が下がってから tVD の経過後に SDA が有効となり、SCL の次の下降 エッジまで有効状態を持続します。 図 8 標 準 的 応 用 回 路 ： プ ル ア ッ プ 抵 抗 RP お よ び VDD-VSS 間のデカップリングコンデンサを含みます。 信号間の衝突防止のため、マイクロコントローラユ ニット（MCU）には SDA および SCL を Low 側 へドライブ する動作だけが許されま す。信号を High へ吊り上げるためにプルアップ抵抗（たとえ ば 10kΩ）を外付けする必要があります。抵抗値は バス容量を考慮に入れて決定します（表 5 参照）。 ただし、MCU の I/O 回路がプルアップ抵抗を含ん でいる場合もありますので注意が必要です。センサ の I/O 特性の詳細については表 4 および表 5 を ご覧ください。 4 4.1 ESD-STM5.3.1-1999、AEC-Q100-011（750V コー ナーピン、500V その他のピンの帯電デバイスモデ ル）に適合することが確認されています。ラッチア ップ耐性は、JEDEC JESD78 にしたがい、Tamb =125℃ において強制的に ±100mA の電流を流 すことによって確認されています。一覧表に明示さ れた限界値を超える値をセンサに適用する場合に は、何らかの保護回路を追加しなければなりません。 4.2 入/出力特性 消費電力や Low と High の電圧レベル、出力電圧 などの電気的特性は供給する電圧の値に依存しま す。センサとの正常な通信を確保するためには表 4、 表 5、および図 9 に指定された限界値の範囲内に 確実に収まるように信号を設計しなければなりま せん。 パラメータ 出力 Low 電圧、VOL 出力 High 電圧、VOH 出力シンク 電流、IOL 入力 Low 電圧、VIL 入力 High 電圧、VIH 入力電流 条件 VDD=3.0V -4mA<IOL<0mA VDD=3.6V VIN=0V ～ 3.6V 最小 標準 最大 単位 0 - 0.4 V 70% VDD - VDD V - - -4 mA 0 - 30% VDD V 70% VDD - VDD V - - ±1 µA 表 4 デジタル入出力パッドの DC 特性。特に指定しない限 り VDD = 2.1 V～3.6 V、T = -40～125℃。 電気的特性 絶対最大定格 STS21 の電気的特性は表 1 に定義されています。 表 3 に示される絶対最大定格は追加情報としての ストレス定格を表すものであり、デバイスがこのよ うな条件下で機能動作することを意味しません。絶 対最大定格条件下に長時間曝すことはセンサの信 頼性に悪影響を及ぼすことがあります（例：ホット キャリアの劣化、酸化物破壊など） 。 パラメータ VDD – VSS 間 デジタル IO ピン（SDA、 SCL）- VSS 間 ピンへの入力電流（全ピン 共通） 最小 -0.3 最大 5 単位 V -0.3 VDD+0.3 V -100 100 mA 図 9 デジタル入出力パッドのタイミングダイアグラム：略 号の説明については表 5 を参照。SDA の方向はセンサ側か ら見たものです。 太線で示す SDA ラインはセンサによって、 細線で示す SDA ラインはマイクロコントローラによってコ ントロールされます。SDA の妥当なリードタイムは前のトグ ルの下降エッジがトリガとなっていることにご注意ください。 表 3 電気的絶対最大定格 ESD 耐性は JEDEC JESD22-A144E メソッド （± 4kV 人体モデル） 、JEDEC JESD22-A115A メソッド （ ± 200V マ シ ン モ デ ル ） 、 ESDA www.sensirion.com Version 1 – July 2011 5/12 データシート STS21 パラメータ 最小 SCL 周波数、fSCL 0 SCL High 時間、tSCLH 0.6 SCL Low 時間、tSCLL 1.3 SDA セットアップ時間、 100 tSU SDA ホールド時間、tHD 0 SDA 有効時間、tVD 0 SCL/SDA 下降時間、tF 0 SCL/SDA 立 ち 上 が り 時 0 間、tR バスライン容量性負荷、 0 CB 標準 - 最大 0.4 - 単位 MHz µs µs - - ns - 900 400 100 ns ns ns - 300 ns - 400 pF 表 5 デジタル入出力パッドのタイミング仕様：I2C 高速モ ード対応。それぞれの項目は図 9 に示されています。特に 指定されない限り VDD = 2.1V～3.6V、T = -40～125℃。 5 センサとの通信 STS21 は I2C プロトコルに正確に従って通信を 行います。以下の章でも I2C の解説を行いますが、 さらに詳しい情報については次の Web サイトを ご覧ください： http://www.standardics.nxp.com/support/i2c/. セクション 5.3 で定義するように、すべてのセン サに同一 I2C アドレスが設定されます。8 Sensirion のホームページに具体的なサンプルコー ドが公開されています – www.sensirion.com/STS21 をご覧ください。 5.1 センサの起動 最初のステップとして、選択した電源電圧（2.1～ 3.6V の範囲）をセンサに供給します。電源供給開 始後、センサがアイドリング状態に達するまでに （すなわち、マスター (MCU) からのコマンド受信 が可能になるまでに）最大で 15ms を必要とし、 この期間中 SCL は High を保ちます。起動時には 最大で 350μA の電流を消費します。 図 11 通信 Stop 条件（P） - SCL が High の状態で SDA ラインが Low から High へ遷移する。Stop 条件はマスター のみがバス上に作り出せる状態であり、通信シーケンスの終 了をスレーブ側へ通知します （Stop 後のバスは非使用中と見 なされます） 。 5.3 コマンド送信 Start 条件送信後、それに続いて送信される I2C ヘ ッ ダ は 7 ビ ッ ト の I2C デ バ イ ス ア ド レ ス ‘1001’010’ と SDA 方向ビット（読み出し R:‘1’、 書き込み W:‘0’）から構成されます。センサは、SCL の 8 番目のクロックの立ち下りに続いて SDA ピ ンを Low に下げる（ACK ビット）ことによって 1 バイトのデータを正常に受信したことを通知しま す。測定コマンドを発行したならば、MCU はその 測定の完了まで待たなければなりません。基本コマ ンドをまとめて表 6 に示します。ホールドマスタ ーモードと非ホールドマスターモードの違いにつ いては次のセクションで説明します。 コマンド 注記 T 測定トリガ ホールドマスター T 測定トリガ 非ホールドマスター ユーザーレジス タ書き込み ユーザーレジス タ読み出し ソフトリセット コード 1110’0011 1111’0011 1110’0110 1110’0111 1111’1110 表 6 基本コマンドセット（T は温度を表します） 5.4 ホールド/非ホールドマスターモード 1 回の通信シーケンスは Start 条件(S)の成立で開 始され、Stop 条件(P)の成立により終了します：こ れらの条件を図 10、図 11 に示します。 センサとの通信には異なる 2 種類のモード（ホー ルドマスター、非ホールドマスターモード）のいず れかを使用します。前者を使用する場合は測定プロ セス実行中の SCL ラインがブロックされる（セン サによってコントロールされる）のに対して、後者 を使用する場合はセンサが測定処理中の SCL ラ インが他の通信に使用できるように開放されます。 したがって、非ホールドマスターモードではセンサ が測定中であってもバス上で他の I2C 通信を処理 することが可能になります。これら 2 種類のモー ドそれぞれの通信シーケンスを図 12 と図 13 に 示します。 図 10 通信 Start 条件（S） - SCL が High の状態で SDA ラインが High から Low へ遷移する。Start 条件はマスター のみがバス上に作り出せる状態であり、通信シーケンスの開 始をスレーブ側へ通知します（Start 後のバスは使用中と見 なされます） 。 ホールドマ スターモードの場合、測 定実行中の STS21 が SCL ラインをプルダウンすることによ ってマスターは強制的に待機状態に入れられます。 センサの内部処理が終了すると、センサは SCL ラ インを解放して通信の継続が可能になったことを 外部に通知します。 5.2 8 Start/Stop シーケンス センサが異なる I2C アドレスを持っていた場合はセン シリオン（[email protected]）までお問い合わせくだ さい。 www.sensirion.com Version 1 – July 2011 6/12 データシート STS21 図 12 ホールドマスターモードの通信シーケンス：灰色で表 示したブロックを STS21 がコントロールします。ビット 45 は NACK へ変更が可能であり、それに続いて Stop 条件 （P）を伝送するとチェックサム通信は省略されます。 非ホールド マスターモードを使用す る場合は、 MCU がポーリングを行うことによってセンサの 内部処理が終了したか否かを確認しなければなり ません。具体的には Start 条件を送信し、それに続 いて図 13 に示す I2C ヘッダ（1001’0101）を送信 します。内 部処理が終了していると 、センサは MCU からのポーリングに対してアクノレッジ信 号を返し、これにより MCU からのデータ読み出 しが可能となります。測定プロセスがまだ完了し ていなければセンサは ACK ビットを返しませ んから、再度 Start 条件にヘッダバイトを追加 して再発行しなければなりません。 どちらのモードを使用しても最高測定分解能は 14 ビットですから、LSB を含む下位 2 ビット（ビッ ト 43、44）はステータス情報伝送に用いられます。 2 個の LSB のビット 1 は測定タイプを示します （‘0’：温度） 。ビット 0 は現在のところ使用されて いません。 図 12 および図 13 に例を示すセンサ出力は ST = ‘0110’0011’0101’0000’ を表しています。物理的に 意味を持つ値を計算するためにはステータスビッ トが ‘0’ にセットされていなければなりません（第 6 章参照） 。 測定の最長持続時間は測定のタイプと分解能の選 択によって異なります – 具体的な値を表 7 に示 します。この最大値を想定して MCU との通信計 画を立ててください。 図 13 非ホールドマスターモードの通信シーケンス： 灰色 で表示したブロックを STS21 がコントロールします。 “read” コマンド受信時にまだ測定が完了していなければ、セ ンサはビット 27 に ACK をセットしません（このシーケン スは反復可能です）。ビット 45 を NACK へ変更し、それに Stop 条件（P）を続けるとチェックサム通信は省略されます。 分解能 14 bit 13 bit 12 bit 11 bit T type 66 33 17 9 T max 85 43 22 11 単位 ms ms ms ms 表 7 分解能ごとの温度測定時間。エネルギー消費の計算に は標準値（typ）の使用を推奨します。通信の待ち時間を計算 する場合には最大値（max）を使用してください。 5.5 ソフトリセット 電源の切断と再投入を行わずにセンサシステムを リブートしたい場合にこのコマンド（表 6 参照） を使用します。このコマンドを受信したセンサシス テムはデフォルト設定に従って初期化を行い、ユー ザーレジスタのヒータービットを例外として（5.6 項を参照）動作を開始します。ソフトリセットに要 する時間は 15ms 未満です。 図 14 ソフトリセット – 灰色で示したブロックは STS21 によってコントロールされます。 注意：I2C 通信では Stop 条件（P）を使用して直 前のシーケンスを閉じなくても Start 条件（S）を 反復することが許されます（図 12、13 および 18 参照） 。ただし、Start 条件が隣接した任意のシーケ ンスを Stop 条件で閉じたとしても何も問題はあ りません。 www.sensirion.com Version 1 – July 2011 7/12 データシート STS21 5.6 ユーザーレジスタ ユーザレジスタの内容を表 8 に示します。ここで予 備ビットは変更しないようにご注意ください。 また事前の通知なく予備ビットのデフォルト値は 変わる可能性があります。そのためユーザレジスタ を書き換える場合には一度予備ビットのデフォル トを読む必要があります。一連のユーザレジスタデ ータは個別のデフォルトの予備ビットと任意に変 えられるビットで構成されています。 ビット 番号 7,0 ビット 数 2 説明/コーディング 測定分解能 ‘00’ ‘01’ ‘10’ ‘11’ 6 1 3,4,5 2 3 1 1 1 デフォル ト値 ‘00’ 14 bit 12 bit 13 bit 11 bit 図 15 レジスタの読み出し、書き込みシーケンス - 灰色で 表示したブロックは STS21 によってコントロールされま す。この例では、分解能が 12 ビットに設定されています。 ステータス：バッテリ電圧 ‘0’ 9 低下 ‘0’: VDD > 2.25 V ‘1’: VDD < 2.25 V 予備 オンチップヒーター作動 ‘0’ 可能 OTP 再 ロ ー デ ィ ン グ を ‘1’ 無効にする 6 表 8 ユーザーレジスタ。バッテリ放電信号の閾値は ± 0.05V 程度の幅を持ちます。予備ビットは変更できません。 OTP 再ローディングビットを ‘0’ にセットすると、測定コマ ンド発行のたびにデフォルト設定が読み込まれます。 バッテリ電圧が 2.25V を下回るとバッテリ電圧低 下（End of Battery）アラームが作動します。 OTP 再ローディング（OTP Reload）はヒータービ ットを例外として、安全のために提供されている機 能であり、毎回の測定の前にレジスタへ全 OTP 設 定を読み出します。この機能は動作しないようにデ フォルト設定されており、特別なケース以外では使 用する必要はありません。その代わりに Soft Reset を使用してください（OTP 再ローティング機能が 含まれています） 。 I2C 通信におけるユーザーレジスタへの書き込み と読み出しの例を図 15 に示します。 5.7 CRC チェックサム CRC8 チェックサムは一般的な標準チェックサム のコンセプトに従っています。履行の際は Wikipedia のような公けの資料をご参照ください。 5.8 シリアル番号 STS21 には電子識別コードが書き込まれています。 この識別コードを読み出す方法についてはアプリ ケーションノート “Electronic Identification Code” をご覧ください（Web ページ www.sensirion.com/STS21 からダウンロードして ください） 。 9 このステータスビットは毎回の測定ごとに更新されま す。 www.sensirion.com 信号出力の変換 温度読み取りのために設定されているデフォルト 分解能は 14 ビットです。実際に測定されたデータ は 2 個のバイトとして伝送されます（バイトは 8 ビットで構成され、最上位ビット（MSB）を先頭と して左詰で書き込まれた 2 バイトが送信されま す） 。 1 個のバイトごとに、それに続いて 1 個の ACK ビットが追加されます。2 個のステータスビット （LSB とその直前のビット）は物理量の計算を行 う前に必ず ‘0’ にセットしなければなりません。図 12 および図 13 に示す例では、温度を表す 16 ビ ットデータ ‘0110’0011’0101’0000’ = 25424 が伝送 されています。 6.1 温度変換 温度 T は温度信号出力 ST を次の公式に代入して 得られます（結果は ℃ 単位で表わされます） 。 7 環境安定性 STS21 セ ン サ シ リ ー ズ に は 認 証 試 験 法 AEC-Q100 Rev.G を基準とした試験が実施されま す。センサ仕様は AEC-Q100 温度等級 2 の試験 条件（表 910 に列挙された条件）を満たすように 試験されています。 それ以外の試験条件を適用した場合のセンサ性能 は保証の範囲外であり、センサ仕様はこのような試 験条件を考慮に入れていません。 10 AEC-Q100 温度等級 2 の規定にしたがい、センサの 動作温度範囲は –40～105℃ です。 Version 1 – July 2011 8/12 データシート STS21 環境条件 HTOL TC 11 規格値 結果 125℃、408 時間 仕様の範囲内 -50～+125℃、1000 サイ 仕様の範囲内 クル UHST 130℃/85%RH / ≈2.3bar、仕様の範囲内 96 時間 THB 85℃/85%RH、1000 時間 仕様の範囲内 ESD 耐性 HBM ±4kV、 認定取得 MM ±200V、 CDM 750 V/500V（角ピン /その他のピン） ラッチアッ Tamb = 125℃ において 認定取得 プ 強制電流 ±100mA 印加 表 9 性 能 認 定 試 験 ： HTOL = 高 温 動 作 寿 命 （ High Temperature Operationg Lifetime ）、 TC = 温 度 サ イ ク ル （ Temperature Cycles ）、 UHST = 不 偏 応 力 加 速 試 験 （Unbiased Highly accelerated Stress Test）、THB = 温湿度 バイアス(Tempereature Humidity Biased)。ESD の詳細につ いては 4.1 項をご覧ください。 特に、個々の現場およびお客様独自のアプリケーシ ョンにおけるセンサ性能については一切の保証を 行いません。 極端な条件下における試験でセンサが必要な信頼 性と動作性能を満たすことが確認できたならば、セ ンサが曝される環境条件が基準センサと同じであ ることを確認してください。アセンブリに組み込ま れたセンサの応答時間は長くなる可能性がありま すから、測定のために十分なドウェル時間を確保し ておく必要があります。詳しい情報についてはアプ リケーションノート「Testing Guide」を参照してく ださい。 8 図 16 センサ上のレーザーマーキング。詳細については以下 の説明を参照。 図 17 および図 18 に示すように、リールにもラべ リングが施され、ここにも追加的なトレーサビリテ ィ情報が記載されています。 パッケージ 8.1 パッケージの形式 STS21 センサは DFN パッケージで提供されます （DFN は QFN と同様の発想による命名法であり “Dual Flat No leads” を表わします） 。 センサチップは Ni/Pd/Au メッキを施した Cu 製 リードフレーム上に取り付けられます。チップとリ ードフレーム表面は、環境対策を考慮したエポキシ を基剤とするモールド化合物によって被覆されま す。ただし、センサの側面はダイスカットされます から、カットされたエッジ部分のリードフレームに は保護コーティングが施されていないことに注意 してください。センサの総重量は 25mg です。 8.2 ソケット STS21 を試験される際にはソケットの使用をお奨 めします： たとえば Plastronics 製ソケット、部 品番号 10LQ50S13030（ http://www.locknest.com 参照） 。 11 8.3 トレーサビリティ情報 すべての STS21 のセンサ部分にはレーザー加工 によって英数字 5 桁のコードがマーキングされま す（図 16） 。 センサには 2 行（それぞれ 5 桁）のマーキングが 施されます。最初の行はセンサの型式（STS21）を 表します。第 2 行の最初の桁は出力モードを定義 します（D = デジタル、Sensibus、および I2C、P = PWM、S = SDM）。2 番目の桁は製造年を表します （0 = 2010、1 = 2011、...） 。最後の英数字 3 桁は トラッキン グコードを表します。こ のコードは Sensirion によってのみ解読が可能であり、製造工 程を通してのバッチレベルの管理や校正、試験のト ラッキングのために使用されます（お客様からの正 当と認められる要求があれば情報を提供致します）。 図 17：リールに貼付される最初のラベル： O = 出力モード （D = Digital）、XX = センサタイプ（STS21 ならば 21）、 NN = チップのバージョン番号、Y =製造年の最終桁、RRR = リール内のセンサ数を 10 で割った数値 （2000 に対して 200）、 TTTT = トレーサビリティコード。 図 18：リール上の 2 番目のラベル：“Device Type” および “Part Order Number” （2 ページのパッケージ情報を参照） 、 “Delivery Date”（Date Code も同じ）はセンサが包装された 日付を表す（DD = 日、MM = 月、YYYY = 年）、CCCC = Sensirion 発注番号。 2 ページに規定された精度および長期ドリフト仕様に よる。 www.sensirion.com Version 1 – July 2011 9/12 データシート STS21 8.4 輸送パッケージ STS21 はテープまたはリールパッケージで提供さ れます（いずれも静電防止 ESD バッグに封入）。 標準数量はリールあたり 400、1500、または 5000 ユ ニ ッ ト で す 。 STS21 の 場 合 、 リ ー ル の 先 頭 440mm（55 ポケット）はヘッダーテープ、最後の 200mm（25 ポケット）はトレーラーテープです。 パッケージテープ上にセンサがどのような向きで 固定されるかを示すのが図 19 です。リールは静電 防止バッグに封入されて提供されます。 図 19 パッケージテープとセンサの向きを示します。 ヘッ ダーテープは上の図の右側、トレーラーテープは上の図の左 側に位置します。 www.sensirion.com Version 1 – July 2011 10/12 データシート STS21 改定履歴 ・ 重要な注意 警告：人身障害 本製品を安全/緊急時停止のトリガ用として、または本 装置の故障が人身障害に直接結びつくような用途に 使用しないでください。本来想定された用途、または 認定された使用法以外の用途に本製品を使用しない でください。本製品の設置、操作およびサービスに関 しては、データシートおよびアプリケーションノート をご覧ください。これらの資料に記載の指示を適切に お守り頂けなかった場合は、作業担当者に重大な（場 合によっては致命的な）傷害を引き起こす恐れがあり ます。 購入者が本来の用途以外の使用目的、または認証され ていない使用法のために SENSIRION 製品を購入し て使用した場合は、その行為自体により、万一その製 品の本来の用途以外への使用により直接的または間接 的に発生した致命的な人身障害を含む事故、クレーム 等から、SENSIRION およびその役員、従業員、代理 店、関連企業を保護し、すべての責務から免ぜられる ものとします。 この規定は、その本来の用途以外の使 用目 的や使用法 に基づいたとみ られる場合 には、 SENSIRION 側に設計上、製造技術上の瑕疵が認めら れる場合であっても同等に適用されます。 静電放電（ESD）対策 本器は、その設計上の本質的な特性として静電放電 （ESD）の影響を受けます。ESD に起因する損傷や 劣化を防止するため、本製品を取り扱うときは静電放 電対策について法律で定められた、また慣行上の注意 事項をお守りください。 静電放電対策についてのさ ら な る 詳 細 は 、 ア プ リ ケ ー シ ョ ン ノ ー ト 「 ESD, Latchup and EMC」をご覧ください。 保証 SENSIRION は、本製品の当初の購入者を対象として、 製品納入後 12 ヶ月（1 年間）にわたり材料および製 造技術上の問題を起こさず、SENSIRION の公称仕様 に記載の品質を保持することを保証します。万一この 期間内に欠陥と認定される障害が発生し、かつ下記の 条件が満たされる場合には、SENSIRION は当該製品 を無償で修理もしくは交換させて頂きます（どちらの 手段によるかは SENSIRION の裁量とさせて頂きま す） 。 www.sensirion.com 欠陥と思われる現象が現れてから 14 日以内に その症状を書面にて SENSIRION へ通知してく ださい。 ・ このような欠陥は、SENSIRION の設計や使用材 料 、製 造技 術に 起因す るもの であ るこ とを、 SENSIRION 側として納得できるものでなければ なりません。 ・ 欠陥を発生した製品を SENSIRION の工場へ返 送してください。 （送料は購入者負担） ・ 修理もしくは交換後の製品の保証期間は、当初の 保証の残余期間に限定されます。 本保証が適用されるのは、装置が本来の用途のために 正しく設置され、SENSIRION が推奨する仕様の範囲 内で使用されている場合に限られます。本保証規定に 明記された項目を除き、SENSIRION は、明示による か含意によるかを問わず、同社製品に対して保証を行 いません。特定の用途およびその他の用途に対する当 該製品の適合性および商品価値については、一切の保 証を行いません。これらの項目に関連した保証請求が あったとして拒否いたします。 SENSIRION は、製品がデータシートに指定された適 正な動作条件下で運用され、正しく使用された場合に のみ、発生した欠陥に対する責を負います。製品が技 術仕様に規定された範囲を超えた方法で使用された、 もしくは保管された期間があった場合、SENSIRION はその期間内に発生した障害については、明示される か含意によるかを問わず、一切の保証を行いません。 SENSIRION は、同社製品を応用/使用した製品や回路 が引き起こす問題（間接的、偶発的に起こる問題を含 み、これに限定されません）に対しては、免責とさせ て頂きます。すべての動作パラメータ（推奨パラメー タを含み、かつそれに限定されません）は、お客様の 固有のアプリケーションに合わせてお客様側の技術担 当者が適正値を決定するべきものであり、最適パラメ ータは一般的にアプリケーションごとに異なります。 SENSIRION は、特段の予告なしに (i) 製品仕様およ び本資料の記載事項を変更する権利、および (ii) 製品 の信頼性向上のために製品の機能および設計を変更す る権利を留保いたします。 著作権：2011、SENSIRION ® CMOSens は Sensirion 社の商標です。 不許複製。 Version 1 – July 2011 11/12 データシート STS21 本社および販売網 SNSIRION AG Laubisruetistr. 50 CH-8712 Staefa ZH Switzerland Sensirion Inc., USA phone: +1 805 409 4900 [email protected] www.sensirion.com Sensirion Korea Co. Ltd. phone: +82 31 345 0031 3 [email protected] www.sensirion.co.kr phone: +41 44 306 40 00 fax: +41 44 306 40 30 [email protected] www.sensirion.com Sensirion Japan Co. Ltd. phone: +81 3 3444 4940 [email protected] www.sensirion.co.jp Sensirion China Co. Ltd. phone: +86 755 8252 1501 [email protected] www.sensirion.com.cn Sensirion AG (Germany) phone: +41 44 927 11 66 [email protected] www.sensirion.com To find your local representative, please visit www.sensirion.com/contact センシリオン 〒108-0074 株式会社 東京都港区高輪 3-25-22 高輪カネオビル 4F TEL: 03-3444-4940 FAX: 03-3444-4939 www.sensirion.co.jp www.sensirion.com Version 1 – July 2011 12/12
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