データシート STS21 温度センサー - 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 当社新型温度センサー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ー の標準となる製品です。取付面積が3×3mm、高 さが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、リニアライされた 2 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 されている湿度･温度センサーSHT2x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。 センサー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ーに刻印されるほ 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。 センサーチップ 当センサーの特徴の1つは、4C世代の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 センサー自体はシリコンで作られており、センサー 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。当センサーは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 図1 STS21センサーパッケージ：寸法単位mm (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 アプリケーションノートなどの追加情報が当社 ウエブサイト(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、当 社まで電子メールでお問い合わせください ([email protected])。 当センサー用として、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つのセンサーだけをUSBポートでコンピュータ に接続します。 Version 2 – 2011年12月 1/12 データシート STS21 センサー性能 温度 パラメータ 分解能 1 測定精度 2 許容差 繰返し精度 動作範囲 応答時間 長期 ドリフト 3 条件 最小 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 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 8.6 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 センサー 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 温度センサーの測定精度の最大および標準許容差（℃） 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 測定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 応答時間はセンサー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 11bit 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 2 – 2011年12月 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。センサー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印刷基 板板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 サーパッドの底部側にはNi/Pd/Auメッキが施さ れています。 印刷基板上の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NSMD(NonSolder 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、印刷基板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 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。 （表 1 をご参照ください）。 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印刷基板 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 ランドパターンとは、印刷基板上を走る金属層であり、 DFNパッドはこのパターンへはんだ付けされます。 6 はんだマスクとは、印刷基板上の接続ラインを覆って、 はんだの付着を防止する保護層です。 www.sensirion.com Version 2 – 2011年12月 3/12 データシート STS21 中で実際に動作する時間が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。 当センサー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。当センサーは、 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鉛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 めに印刷基板にスリットを削孔してある。 2.4 光 当センサーは光に感応しません。しかし、直射日 光や強い紫外線放射への長時間の曝露はセンサー 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 ですが、 納入日から1年以内に実装等の工程にご使用され ることを推奨いたします。 保管期間中は温度を 10℃～50℃ の範囲に保っ てください。 ピン 1 2 5 6 名称 VDA VSS VDD SCL 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 センサー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、 センサーと印刷基板上の他の部分とを結ぶ銅層を 減らすこと、印刷基板のセンサー周りにスリット を開けることなどが考えられます(図7参照)。 表 2 当センサーのピン配置(上面図)、NC はフローティ ングのままにします 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、当センサーを使用する全時間帯の 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 3.1 電源ピン（VDD、VSS） 当センサー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ー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)とセンサー 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 2 – 2011年12月 4/12 データシート STS21 3.3 シリアル SDA（SDA） SDAピンはセンサーから外部へ、および外部から センサーへのデータ転送に使用されます。セン サー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)。センサー 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。センサーの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 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 ンサー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。センサーとの正常な通信を確保するためには 表4、表5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 当センサー電気的特性は表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、当センサーがこの 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当セ ンサー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の方向はセンサー側か ら見たものです。太線で示すSDAラインはセンサーによって、 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 Method(人体モ デル ±4kV)、JEDEC JESD22-A115A Method(マシ ンモデル ± 200V)、ESDA ESD-STM5.3.1-1999、 www.sensirion.com Version 2 – 2011年12月 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 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）。 2 表 5 デジタル入出力パッドのタイミング仕様：I C 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 センサーとの通信 当センサーは、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ウエブサイトを 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 サーに、同一I2Cアドレスが設定されます。8 以下の当社ウエブサイトに当センサー用の具体的 なサンプルコードが公開されています。 www.sensirion.com/SHT21 このサンプルコードは、I2Cアドレスおよび相対湿 度測定に関係する部分を無効にするなど、若干の 変更を加えることで当センサーに使用可能です。 5.1 センサーの起動 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)をセンサーに供給します。電源供 給開始後、センサー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。起 動後、測定あるいは通信を行わない場合は、自 動的にスリープモード(待機状態)になります。 5.2 センサーが異なるI2Cアドレスを持っていた場合は当 社までお問い合わせください([email protected])。 www.sensirion.com 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。センサーは、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 Start/Stop シーケンス 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および図 11 に示します。 8 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）。 ホールド/非ホールドマスターモード センサー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 サー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ーが測定処理中の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 センサー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。 Version 2 – 2011年12月 6/12 データシート STS21 ホールドマスターモードの場合、測定実行中の当 センサーが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。当センサーの内部処理が終了すると、当セン サーは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。 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。 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 サー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I 2 Cヘッダ (1001’0101)を送信します。内部処理が終了 していると、センサーは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 ばセンサーは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は現時点で使用されていません。 図 12 および図 13 に例を示すセンサー出力は 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。 www.sensirion.com 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、 センサーはビット 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ーシステム 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ー 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当セン サーによってコントロールされます。 Version 2 – 2011年12月 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 デフォル ト値 ‘00’ 14 bit 12 bit 13 bit 11 bit 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 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。 6 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 1 1 ビットで構成され、最上位ビット（MSB）を先頭と 表 8 ユーザーレジスタ。バッテリ放電信号の閾値は、±0.1V して左詰で書き込まれた 2 バイトが送信されま 程度の幅を持ちます。予備ビットは変更できません。 OTP 再 す） 。 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 1 個のバイトごとに、それに続いて 1 個の ACK たびにデフォルト設定が読み込まれます。 ビットが追加されます。2 個のステータスビット バッテリ電圧が 2.25V を下回るとバッテリ電圧低 （LSB とその直前のビット）は物理量の計算を行 下（End of Battery）アラームが作動します。 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 OTP再ローディング(OTP Reload)はヒータービッ ットデータ ‘0110’0011’0101’0000’ = 25424 が伝送 トを例外として、安全のために提供されている機能 されています。 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 6.1 温度変換 ルト設定されており、特別なケース以外では使用す 温度 T は温度信号出力 ST を次の公式に代入して る必要はありません。その代わりにSoft Resetを使 得られます（結果は ℃ 単位で表わされます） 。 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 7 環境安定性 CRC チェックサム 当センサーは、信号エラー検出用のチェックサム データ(CRC-8)を出力します。その生成多項式は、 x8 + x5 + x4 + 1 です。ご利用にあたっての詳細情 報については、当社アプリケーションノート "CRC Checksum Calculation for SHT2x"をご参 照ください。 5.8 シリアル番号 当センサー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。当社ウエブサイトから入 手可能です(www.sensirion.com/SHT21)。 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 SHT2xセ ン サ ー シ リ ー ズ に は 、 認 証 試 験 法 AEC-Q100 Rev.G を基準とした試験が必要 に応じて実施されます。センサー仕様は AECQ100 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ー性 能は保証の範囲外であり、センサー仕様はこのよ うな試験条件を考慮に入れていません。 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） 。 10 AEC-Q100 温度等級 2 の規定にしたがい、センサー の動作温度範囲は –40～105℃ です。 Version 2 – 2011年12月 8/12 データシート STS21 8.3 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ー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ーが必要な信 頼性と動作性能を満たすことが確認できたならば、 センサーが曝される環境条件が基準センサーと同 じであることを確認してください。アセンブリに組 み込まれたセンサー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 8.1 パッケージの形式 図 16 センサー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。 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=センサータイプ(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=リール内のセンサー数を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。 ソケット 当センサー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 当センサーは、センサー窓側にレーザー加工によ って英数字5桁のコードが全数マーキングされま す(図 16)。 センサーには2行(それぞれ5桁)のマーキングが施 されます。最初の行はセンサーの型式(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。このコードは当社によって 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）。 パッケージ 当センサーは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)。 センサーチップは 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、センサー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。センサーの総重量は 25mg です 8.2 トレーサビリティ情報 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）はセンサーが包装され た日付を表す（DD = 日、MM = 月、YYYY = 年）、CCCC = 当社発注番号。 2 ページに規定された測定精度および長期ドリフト仕様に よる。 www.sensirion.com Version 2 – 2011年12月 9/12 データシート STS21 8.4 輸送パッケージ 当センサー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個 で す 。 当センサーの 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 テープ上にセンサー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ーの向きを示します。 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 2 – 2011年12月 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） 。 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。 本文書について 本文書は、以下の当社技術文書の英文版を和訳したも のです。記載内容に疑義が生じた場合は、当該英文版 を正とします。 文書名：Datasheet STS21 (Version 2) 著作権：2011、SENSIRION ® CMOSens は Sensirion 社の商標です。 不許複製。 www.sensirion.com Version 2 – 2011年12月 11/12 データシート STS21 当社の本社および日本現地法人 SNSIRION AG Laubisruetistr. 50 CH-8712 Staefa ZH Switzerland Tel: +41 44 306 40 00 Fax:+41 44 306 40 30 [email protected] www.sensirion.com センシリオン株式会社 Tel: 03-3444-4940 [email protected] www.sensirion.co.jp Sensirion AG (Germany) phone: +41 44 927 11 66 [email protected] www.sensirion.com Sensirion Inc., USA phone: +1 805 409 4900 [email protected] www.sensirion.com To find your local representative, please visit www.sensirion.com/contact Sensirion Korea Co. Ltd. phone: +82 31 345 0031 3 [email protected] www.sensirion.co.kr Sensirion China Co. Ltd. phone: +86 755 8252 1501 [email protected] www.sensirion.com.cn センシリオン 株式会社 〒108-0074 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 2 – 2011年12月 12/12
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