DE102005060641B4 - Halbleiterdrucksensor - Google Patents

Halbleiterdrucksensor Download PDF

Info

Publication number
DE102005060641B4
DE102005060641B4 DE102005060641.5A DE102005060641A DE102005060641B4 DE 102005060641 B4 DE102005060641 B4 DE 102005060641B4 DE 102005060641 A DE102005060641 A DE 102005060641A DE 102005060641 B4 DE102005060641 B4 DE 102005060641B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
protective resin
housing
line
concave portion
pressure sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE102005060641.5A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102005060641A1 (de
Inventor
Yoshimitsu Takahata
Hiroshi Nakamura
Masaaki Taruya
Shinsuke Asada
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Publication of DE102005060641A1 publication Critical patent/DE102005060641A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102005060641B4 publication Critical patent/DE102005060641B4/de
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/02Containers; Seals
    • H01L23/04Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls
    • H01L23/053Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls the container being a hollow construction and having an insulating or insulated base as a mounting for the semiconductor body
    • H01L23/057Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls the container being a hollow construction and having an insulating or insulated base as a mounting for the semiconductor body the leads being parallel to the base
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/0061Electrical connection means
    • G01L19/0084Electrical connection means to the outside of the housing
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/14Housings
    • G01L19/141Monolithic housings, e.g. molded or one-piece housings
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/14Housings
    • G01L19/147Details about the mounting of the sensor to support or covering means
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/16Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations, e.g. centering rings
    • H01L23/18Fillings characterised by the material, its physical or chemical properties, or its arrangement within the complete device
    • H01L23/24Fillings characterised by the material, its physical or chemical properties, or its arrangement within the complete device solid or gel at the normal operating temperature of the device
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321Disposition
    • H01L2224/32151Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32153Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being arranged next to each other, e.g. on a common substrate
    • H01L2224/32175Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being arranged next to each other, e.g. on a common substrate the item being metallic
    • H01L2224/32188Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being arranged next to each other, e.g. on a common substrate the item being metallic the layer connector connecting to a bonding area protruding from the surface of the item
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001Core members of the connector
    • H01L2224/45099Material
    • H01L2224/451Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45138Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45144Gold (Au) as principal constituent
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481Disposition
    • H01L2224/48151Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48247Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73251Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265Layer and wire connectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/44Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L24/45Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L24/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01004Beryllium [Be]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01014Silicon [Si]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01068Erbium [Er]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01079Gold [Au]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181Encapsulation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)

Abstract

Halbleiterdrucksensor, bei welchem vorgesehen sind: ein Gehäuse (1), das aus einem Harz besteht, und einen konkaven Abschnitt (1a) aufweist; eine Leitung (2), die einstückig oder vereinigt mit dem Gehäuse (1) mittels Einsetzformen ausgebildet ist, und deren eines Ende in den konkaven Abschnitt (1a) hin freiliegt, und deren anderes Ende sich von dem Gehäuse (1) zur Außenseite erstreckt; ein Halbleiter-Chip (3, 8), der ein Sensor-Chip (3) zur Erfassung des Drucks ist und der in dem konkaven Abschnitt (1a) angeordnet ist; und ein Kontaktierungsdraht (4), welcher elektrisch den Halbleiter-Chip (3, 8) und die Leitung (2) miteinander verbindet; wobei eine Grenzfläche zwischen der Leitung (2) und dem Gehäuse (1) auf der Seite des konkaven Abschnitts (1a) mit einem ersten Schutzharzabschnitt (6) abgedeckt ist, der elektrisch isoliert; der Kontaktierungsdraht (4) durch einen zweiten Schutzharzabschnitt (7) abgedeckt ist, der weicher ist als der erste Schutzharzabschnitt (6); der erste Schutzharzabschnitt (6) die Kontaktierungsdrähte (4) überhaupt nicht abdeckt; und die Leitung (2) an einem Ende mit einem Bond-Pad (2a) versehen ist, das durch Abbiegen der Leitung (2), in ihrem mittleren Abschnitt stufenweise zu dem zweiten Schutzharzabschnitt (7), ausgebildet ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Halbleiterdrucksensor zur Erfassung eines Drucks, wie beispielsweise des Drucks in einem Ansaugkrummer einer Brennkraftmaschine, des Innendrucks in einem Tank, und dergleichen.
  • Als übliches Druckmesselement ist beispielsweise ein Halbleiterdrucksensor bekannt, der den Piezowiderstandseffekt ausnutzt.
  • Ein derartiger Halbleiterdrucksensor ist folgendermaßen ausgebildet. Ein Sitz mit einer hiermit verbundenen Membran ist in einem konkaven Abschnitt eines Gehäuses angeordnet, und ein Dehnungsmessgerät, das auf der Membran vorgesehen ist, dient zur Erfassung, als Widerstandsänderung, einer Verformung oder Verwindung der Membran, hervorgerufen durch eine Druckdifferenz zwischen einem Medium oder Fluid, das gemessen werden soll, und einer Vakuumkammer, die zwischen der Membran und dem Sitz vorhanden ist, so dass die Widerstandsänderung als elektrisches Signal nach außen über Leitungen ausgegeben wird, und hierdurch der zu messende Druck des Fluids erfasst wird.
  • Die Membran und die Leitungen sind elektrisch miteinander über Kontaktierungsdrähte verbunden, und die Membran und die Kontaktierungsdrähte sind mit einem elektrisch isolierenden Schutzharzmaterial oder Abschnitt abgedeckt und hierdurch geschutzt, um die Korrosionsbeständigkeit und die elektrische Isolierung gegenüber dem zu messenden Medium sicherzustellen, jedoch wird als derartiges Harzmaterial ein relativ weiches Material eingesetzt, beispielsweise ein Gel, damit die Verformung oder Verwindung der Membran nicht gestört wird.
  • Allerdings sind kleine Spalte oder Zwischenräume in Grenzflachen zwischen dem Gehäuse und den Leitungen vorhanden, die vereinigt mit dem Gehäuse durch Einsetzformen ausgebildet werden, so dass dann, wenn die Membran und die Kontaktierungsdrähte durch den Schutzharzabschnitt abgedeckt sind, in den Grenzflächen vorhandene Luft in den Schutzharzabschnitt freigegeben wird, was dazu führt, dass eine mechanische Spannung auf die Kontaktierungsdrähte einwirkt, wodurch die Befürchtung auftritt, dass die Kontaktierungsdrähte beschädigt werden könnten.
  • Um eine derartige Situation zu verhindern, wird eine Gegenmaßnahme vorgenommen, bei welcher die Bearbeitung zum Abdecken des Schutzharzabschnitts unter einer Vakuumatmosphäre durchgeführt wird, um die Menge der Luft zu verringern, die in den Grenzflächen festgehalten oder eingefangen wird, aber selbst in einem derartigen Fall, expandiert dann, wenn die Membran einem Unterdruck ausgesetzt ist, der kleiner als der Atmospharendruck, die in dem kleinen Spalt vorhandene Luft, als Luftblasen, und dringt in den Schutzharzabschnitt ein, wodurch der Schutzharzabschnitt und die Kontaktierungsdrähte einer mechanischen Spannung ausgesetzt werden, so dass immer noch das Problem vorhanden war, dass eine Beschädigung der Kontaktierungsdrahte hervorgerufen werden könnte.
  • In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass ein ähnliches Problem durch jene Luft hervorgerufen wurde, die von außerhalb des Gehäuses durch kleine Spalte eindrang.
  • Als Mittel zur Lösung derartiger Probleme wurde beispielsweise ein Halbleiterdrucksensor vorgeschlagen, der in der 1 der Druckschrift JP H11-304619 A beschrieben ist. Hierbei sind die Seite eines konkaven Abschnitts, untere Abschnitte der Kontaktierungsdrähte, und die Leitungen auf den Grenzflächen zwischen den Leitungen und dem Gehäuse mit einem ersten, relativ harten, isolierenden Harzabschnitt abgedeckt, um hierdurch Luft in der Grenzfläche festzuhalten, und sind die Membran und obere Abschnitte der Kontaktierungsdrähte mit einem zweiten, relativ weichen Schutzharzabschnitt abgedeckt.
  • Allerdings sind bei dem voranstehend geschilderten Halbleiterdrucksensor die Kontaktierungsdrähte mit dem ersten Schutzharzabschnitt und dem zweiten Schutzharzabschnitt abgedeckt, bei denen der lineare Ausdehnungskoeffizient und der Elastizitätsmodul verschieden sind, so dass eine Differenz oder eine Änderung der mechanischen Spannung oder der Verwindung des ersten Schutzharzabschnitts und des zweiten Schutzharzabschnitts, hervorgerufen durch eine Temperaturänderung oder eine Druckänderung, auf die Kontaktierungsdrähte mit erheblicher Kraft einwirkt. Daher trat selbst in diesem Fall das Problem auf, dass die Kontaktierungsdrähte beschädigt werden könnten.
  • Ferner betrifft die JP 2001-296 197 A einen Halbleiterdrucksensor mit einem Harzgehäuse, einer Leitung, einem Chip und einem Kontaktierungsdraht, wobei ein erster Schutzharzabschnitt eine Grenzfläche zwischen der Leitung und dem Gehäuse sowie einen Teil des Kontaktierungsdrahtes abdeckt, und ein zweiter Schutzharzabschnitt den Rest des Kontaktierungsdrahtes abdeckt. Ergänzend geht aus der DE 600 04 454 T2 ein Drucksensor hervor, bei dem ein Sensorchip mittels eines Klebers mit einem Gehäuse verbunden ist.
  • Mit der vorliegenden Erfindung sollen die voranstehend geschilderten Probleme gelöst werden, und das Ziel der Erfindung besteht darin, einen Halbleiterdrucksensor zu erhalten, bei welchem eine Beschädigung von Kontaktierungsdrähten verringert werden kann, um die Lebensdauer zu erhöhen, selbst in einer Umgebung, in welcher die Temperatur und der Druck sich schnell und stark ändern.
  • Ein Halbleiterdrucksensor gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Merkmale des Anspruchs 1, 2 oder 3 auf. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
  • Bei dem Halbleiterdrucksensor gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Beschädigung der Kontaktierungsdrähte selbst in einer Umgebung verringert werden, in welcher sich die Temperatur und der Druck schnell oder erheblich ändern, so dass die Lebensdauer des Drucksensors vergrößert werden kann.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung hervorgehen. Es zeigt:
  • 1 eine Querschnittsansicht eines Halbleiterdrucksensors gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 2 eine Querschnittsansicht wesentlicher Abschnitte des Halbleiterdrucksensors, in welchen Leitungen eingebaut sind, die sich von den in 1 gezeigten unterscheiden;
  • 3 eine Querschnittsansicht wesentlicher Abschnitte des Halbleiterdrucksensors, in den andere Leitungen als in 1 gezeigt eingebaut sind;
  • 4 eine Querschnittsansicht wesentlicher Abschnitte des Halbleiterdrucksensors, in den andere Leitungen als in 1 gezeigt eingebaut sind;
  • 5 eine Querschnittsansicht eines Halbleiterdrucksensors gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
  • 6 eine Querschnittsansicht eines Halbleiterdrucksensors gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Einzelnen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In den Figuren werden gleiche oder entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen und Buchstaben bezeichnet.
  • Ausführungsform 1
  • 1 ist eine Querschnittsansicht, welche einen Halbleiterdrucksensor gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Bei diesem Halbleiterdrucksensor ist ein konkaver Abschnitt 1a zum Isolieren eines Halbleiter-Chips in Form eines Sensor-Chips 3 in einem Gehäuse 1 vorgesehen, das aus wärmeaushärtbarem Epoxyharz besteht.
  • Der Sensor-Chip 3 besteht aus einer Glasaufnahme 3b mit einem Verbindungsabschnitt 5, der mit dem Boden des konkaven Abschnitts 1a verbunden ist, und einer Membran 3a, die aus einem Si-Material besteht, und an der Glasaufnahme 3b durch Anoden-Bonden befestigt ist. Zwischen der Membran 3a und der Glasaufnahme 3b ist eine Vakuumkammer 3c vorgesehen, die als Bezugsgroße fur den gemessenen Druck dient.
  • Ein Dehnungsmessgerät, das aus einer Wheatstone-Brückenschaltung besteht, ist auf der Membran 3a vorgesehen.
  • Leitungen 2 sind vereinigt mit dem Gehause 1 durch Einsetzformen ausgebildet, und ihr eines Ende liegt in dem konkaven Abschnitt 1a frei, und ihr anderes Ende erstreckt sich von dem Gehäuse 1 zur Außenseite. An dem einen Ende jeder Leitung 2 ist ein Bond-Pad 2a vorgesehen, das in seinem mittleren Abschnitt stufenförmig zur Membran 3a hin gebogen ist. Mehrere Kontaktierungsdrähte 4, die aus Gold bestehen, sind mit ihren entgegengesetzten Enden mit den Bond-Pads 2a und dem Rand der Membran 3a durch Thermokompressions-Bonden und Ultraschallwellen in Kombination verbunden.
  • Zur Sicherstellung des Schutzes, der Korrosionsbeständigkeit und der Isolierung gegen das Eindringen von Fremdkörpern in ein zu messendes Medium, sind ein erster Schutzharzabschnitt 6 und ein zweiter Schutzharzabschnitt 7, die beide elektrisch isolierend sind, in dem konkaven Abschnitt 1a vorgesehen.
  • Der erste Schutzharzabschnitt 6 deckt den Boden des konkaven Abschnitts 1a ab. Der erste Schutzharzabschnitt 6 muss nur zumindest Grenzflächen zwischen den Leitungen 2 und dem Gehäuse 1 zumindest an der Seite des konkaven Abschnitts 1a abdecken. Der erste Schutzharzabschnitt 6 besteht aus einem gummiartigen oder Gel-Material mit relativ hoher Härte, und dient hauptsächlich dazu, zu verhindern, dass Luftblasen von den Grenzflächen zwischen den Leitungen 2 und dem Gehäuse 1 in den konkaven Abschnitt 1a abgegeben werden, wenn das Innere des konkaven Abschnitts 1a einem Unterdruck ausgesetzt ist. Anders ausgedrückt, hat der erste Schutzharzabschnitt 6 die Aufgabe einer Abdichtung.
  • Hierbei wird darauf hingewiesen, dass die Kontaktierungsdrähte 4 und die Leitungen 2, die in 1 gezeigt sind, als Ausgangswege von der Wheatstone-Brückenschaltung dienen, jedoch für Kontaktierungsdrähte (nicht gezeigt) und Leitungen (nicht gezeigt), die zum Anlegen eines Bezugspotentials an die Wheatstone-Bruckenschaltung verwendet werden, selbstverständlich der erste Schutzharzabschnitt 6 auch dazu dient, das Freigeben von Luftblasen von Grenzflächen zwischen den Leitungen und dem Gehäuse 1 in den konkaven Abschnitt 1a zu verhindern.
  • Der zweite Schutzharzabschnitt 7, der den ersten Schutzharzabschnitt 6 abdeckt, ist weicher als der erste Schutzharzabschnitt 6, und deckt die Kontaktierungsdrähte 4, die Bond-Pads 2a, und die Membran 3a ab. Falls der Halbleiterdrucksensor zur Erfassung beispielsweise des Ansaugluftdrucks in einem Kraftfahrzeug verwendet wird, wird ein Harz auf Fluorgrundlage mit hoher chemischer Beständigkeit gegen beispielsweise Benzin, Motoröl und dergleichen als der zweite Schutzharzabschnitt 7 verwendet.
  • Wenn bei dem Halbleiterdrucksensor mit der voranstehend geschilderten Konstruktion der Druck des Mediums oder Fluids, der gemessen werden soll, aus einer Richtung eines Pfeils A auf die Membran 3a einwirkt, wird die Membran 3a dazu veranlasst, verformt zu werden. Dies führt dazu, dass eine mechanische Spannung auf das Dehnungsmessgerät einwirkt, und sich der Widerstandswert des Dehnungsmessgerats entsprechend der Stärke der mechanischen Spannung ändert.
  • Andererseits wirkt das Bezugspotential auf das Dehnungsmessgerät ein, welches die Wheatstone-Brückenschaltung bildet, über die Leitungen (nicht gezeigt) und die Kontaktierungsdrähte (nicht gezeigt), so dass sich die Ausgangsspannung der Wheatstone-Brückenschaltung entsprechend der Änderung des Widerstandswerts des Dehnungsmessgeräts ändert. Die Größe der Änderung der Ausgangsspannung der Wheatstone-Brücke wird nach außerhalb über die Kontaktierungsdrähte 4 und die Leitungen 2 ausgegeben, wodurch der zu messende Druck des Fluids erfasst wird.
  • Da bei dem Halbleiterdrucksensor mit der voranstehend geschilderten Konstruktion die Grenzflachen zwischen den Leitungen 2 und dem Gehause 1 an der Seite des konkaven Abschnitts 1a mit dem elektrisch isolierenden, ersten Schutzharzabschnitt 5 abgedeckt sind, wird ermöglicht, selbst wenn Luftblasen in kleinen Spalten an den Grenzflächen zwischen dem Gehause 1 und den Leitungen 2 vorhanden sind, zu verhindern, dass die Luftblasen in den konkaven Abschnitt 1a hin freigesetzt werden, so dass auch ermöglicht wird, einen Bruch oder eine Beschädigung der Kontaktierungsdrähte 4 infolge der Luftblasen zu verhindern.
  • Weiterhin sind die Kontaktierungsdrähte 4 gleichmäßig mit dem zweiten Schutzharzabschnitt 7 abgedeckt, der weicher ist als der erste Schutzharzabschnitt 6. Daher tritt keine Beschädigung der Kontaktierungsdrähte 4 infolge eines Unterschieds in Bezug auf den linearen Ausdehnungskoeffizienten auf, des Elastizitätsmoduls, und dergleichen, zwischen unterschiedlichen Schutzharzabschnitten.
  • Da jede der Leitungen 2 an ihrem einen Ende mit einem Bond-Pad 2a versehen ist, das so ausgebildet ist, dass es in seinem mittleren Abschnitt stufenweise zur Membran 3a hin abgebogen ist, ist der erste Schutzharzabschnitt 6 so ausgebildet, dass er überhaupt nicht die Kontaktierungsdrähte 4 abdeckt.
  • In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass die Ausbildung oder die Form des einen Endes jeder Leitung 2 so sein kann, wie dies in 2, 3 oder 4 gezeigt ist.
  • Im Fall einer in 2 dargestellten Leitung 2 ist ein Ende der Leitung 2 in einem Winkel von 90° abgebogen, und ist ein Kontaktierungsdraht 4 an seinem einen Ende mit einer Oberfläche oder einem Rand an der Spitze des gebogenen Endes der Leitung 2 verbunden.
  • In diesem Fall ist die Leitung 2 um einen Winkel von 90° abgebogen, so dass die Dicke eines ersten Schutzharzabschnitts 6 unabhängig vom Einfluss der Dicke der Leitung 2 eingestellt werden kann. Weiterhin ist der Vorteil vorhanden, dass eine Form, die eingesetzt wird, wenn das Gehäuse 1 und die Leitung 2 durch Einsetzformen hergestellt werden, nur eine einfache Konstruktion aufweisen muss.
  • Weiterhin ist im Fall einer in 3 gezeigten Leitung 2 ein Ende der Leitung 2 trapezförmig durch Pressformen ausgebildet, und ist ein Kontaktierungsdraht 4 an seinem einen Ende mit einer oberen Seite oder Oberfläche des trapezförmigen Endes der Leitung 2 verbunden.
  • Auch in diesem Fall kann, wie bei dem in 2 gezeigten Fall, die Dicke eines ersten Schutzharzabschnitts 6 ohne Berücksichtigung der Dicke der Leitung 2 eingestellt werden.
  • Weiterhin ist im Fall einer in 4 gezeigten Leitung 2 ein Ende der Leitung 2 zurück gebogen in einem Winkel von 180°, und ist ein Kontaktierungsdraht 4 an seinem einen Ende mit einer oberen Oberfläche des zurück gebogenen Endes der Leitung 2 verbunden.
  • Auch in diesem Fall kann, wie bei dem in 2 gezeigten Fall, die Dicke eines ersten Schutzharzabschnitts 6 ohne Berücksichtigung der Dicke der Leitung 2 eingestellt werden.
  • Ausführungsform 2
  • 5 ist eine Querschnittsansicht, die einen Halbleiterdrucksensor gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Bei diesem Halbleiterdrucksensor ist ein Sensor-Chip 3 mit dem Boden eines konkaven Abschnitts 1a über einen ersten Schutzharzabschnitt 6 verbunden.
  • Abgesehen davon ist die Konstruktion bei dieser zweiten Ausführungsform ebenso wie bei der ersten Ausführungsform.
  • Bei dem Halbleiterdrucksensor gemäß dieser Ausführungsform konnen ähnlich vorteilhafte Auswirkungen wie bei der ersten Ausführungsform erreicht werden, und darüber hinaus hat der erste Schutzharzabschnitt 6 nicht nur die Aufgabe, Grenzflächen zwischen Leitungen 2 und einem Gehäuse 1 an der Seite des konkaven Abschnitts 1a abzudichten, sondern auch die Aufgabe, den Sensor-Chip 3 mit dem Gehäuse 1 zu verbinden, wodurch der Schritt des Anbringens eines Verbindungsmaterials an einem Verbindungsabschnitt 5, wie dies bei der ersten Ausfuhrungsform erforderlich ist, unnötig wird, und daher der Zusammenbauwirkungsgrad verbessert wird.
  • Ausführungsform 3
  • 6 ist eine Querschnittsansicht, die einen Halbleiterdrucksensor gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Bei diesem Halbleiterdrucksensor ist ein Prozessor-Chip 8, der dazu dient, ein elektrisches Signal von einem Sensor-Chip 3 zur Erfassung des Drucks zu korrigieren und zu verstärken, in einem konkaven Abschnitt 1a zusammen mit dem Sensor-Chip 3 angeordnet.
  • Der Prozessor-Chip 8 in Form eines Halbleiter-Chips ist mit einem vorstehenden Abschnitt des Bodens des konkaven Abschnitts 1a über einen Verbindungsabschnitt 5 verbunden.
  • Bei diesem Prozessor-Chip 8 sind, ähnlich wie beim Sensor-Chip 3, mehrere Kontaktierungsdrähte 4 an ihren entgegengesetzten Enden mit Bond-Pads 2a und Randern des Prozessor-Chips 8 durch eine Kombination aus Wärmekompressions-Bondieren und Ultraschallwellen verbunden.
  • Im Übrigen ist die Konstruktion dieser dritten Ausführungsform, mit Ausnahme der voranstehend geschilderten Einzelheiten, ebenso wie bei der ersten Ausführungsform, und konnen die gleichen, vorteilhaften Auswirkungen wie bei der ersten Ausführungsform erzielt werden.
  • In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass bei den voranstehend geschilderten ersten bis dritten Ausfuhrungsformen ein durch Wärmeeinwirkung aushärtendes Harz als das Material für das Gehäuse 1 eingesetzt wird, jedoch auch ein thermoplastisches Harz verwendet werden kannte.
  • Weiterhin kann beispielsweise, obwohl der Sensor-Chip so beschrieben wurde, dass er den Piezowiderstandseffekt ausnutzt, auch beispielsweise ein Halbleiterdrucksensor-Chip des Kapazitätstyps eingesetzt werden.
  • Darüber hinaus kann die vorliegende Erfindung ebenso bei einem Halbleiterdrucksensor eingesetzt werden, der aus einem IC besteht, bei welchem die Funktionen des Sensor-Chips 3 und des Prozessor-Chips 8 von demselben Chip zur Verfügung gestellt werden.

Claims (6)

  1. Halbleiterdrucksensor, bei welchem vorgesehen sind: ein Gehäuse (1), das aus einem Harz besteht, und einen konkaven Abschnitt (1a) aufweist; eine Leitung (2), die einstückig oder vereinigt mit dem Gehäuse (1) mittels Einsetzformen ausgebildet ist, und deren eines Ende in den konkaven Abschnitt (1a) hin freiliegt, und deren anderes Ende sich von dem Gehäuse (1) zur Außenseite erstreckt; ein Halbleiter-Chip (3, 8), der ein Sensor-Chip (3) zur Erfassung des Drucks ist und der in dem konkaven Abschnitt (1a) angeordnet ist; und ein Kontaktierungsdraht (4), welcher elektrisch den Halbleiter-Chip (3, 8) und die Leitung (2) miteinander verbindet; wobei eine Grenzfläche zwischen der Leitung (2) und dem Gehäuse (1) auf der Seite des konkaven Abschnitts (1a) mit einem ersten Schutzharzabschnitt (6) abgedeckt ist, der elektrisch isoliert; der Kontaktierungsdraht (4) durch einen zweiten Schutzharzabschnitt (7) abgedeckt ist, der weicher ist als der erste Schutzharzabschnitt (6); der erste Schutzharzabschnitt (6) die Kontaktierungsdrähte (4) überhaupt nicht abdeckt; und die Leitung (2) an einem Ende mit einem Bond-Pad (2a) versehen ist, das durch Abbiegen der Leitung (2), in ihrem mittleren Abschnitt stufenweise zu dem zweiten Schutzharzabschnitt (7), ausgebildet ist.
  2. Halbleiterdrucksensor, bei welchem vorgesehen sind: ein Gehäuse (1), das aus einem Harz besteht, und einen konkaven Abschnitt (1a) aufweist; eine Leitung (2), die einstückig oder vereinigt mit dem Gehäuse (1) mittels Einsetzformen ausgebildet ist, und deren eines Ende in den konkaven Abschnitt (1a) hin freiliegt, und deren anderes Ende sich von dem Gehäuse (1) zur Außenseite erstreckt; ein Halbleiter-Chip (3, 8), der ein Sensor-Chip (3) zur Erfassung des Drucks ist und der in dem konkaven Abschnitt (1a) angeordnet ist; und ein Kontaktierungsdraht (4), welcher elektrisch den Halbleiter-Chip (3, 8) und die Leitung (2) miteinander verbindet; wobei eine Grenzfläche zwischen der Leitung (2) und dem Gehäuse (1) auf der Seite des konkaven Abschnitts (1a) mit einem ersten Schutzharzabschnitt (6) abgedeckt ist, der elektrisch isoliert; der Kontaktierungsdraht (4) durch einen zweiten Schutzharzabschnitt (7) abgedeckt ist, der weicher ist als der erste Schutzharzabschnitt (6); der erste Schutzharzabschnitt (6) die Kontaktierungsdrähte (4) überhaupt nicht abdeckt; und die Leitung (2) an ihrem einen Ende mit einem Bond-Pad (2a) versehen ist, das durch Biegen des einen Endes der Leitung (2) mit einem Winkel von 90° ausgebildet ist.
  3. Halbleiterdrucksensor, bei welchem vorgesehen sind: ein Gehäuse (1), das aus einem Harz besteht, und einen konkaven Abschnitt (1a) aufweist; eine Leitung (2), die einstückig oder vereinigt mit dem Gehäuse (1) mittels Einsetzformen ausgebildet ist, und deren eines Ende in den konkaven Abschnitt (1a) hin freiliegt, und deren anderes Ende sich von dem Gehäuse (1) zur Außenseite erstreckt; ein Halbleiter-Chip (3, 8), der ein Sensor-Chip (3) zur Erfassung des Drucks ist und der in dem konkaven Abschnitt (1a) angeordnet ist; und ein Kontaktierungsdraht (4), welcher elektrisch den Halbleiter-Chip (3, 8) und die Leitung (2) miteinander verbindet; wobei eine Grenzfläche zwischen der Leitung (2) und dem Gehäuse (1) auf der Seite des konkaven Abschnitts (1a) mit einem ersten Schutzharzabschnitt (6) abgedeckt ist, der elektrisch isoliert; der Kontaktierungsdraht (4) durch einen zweiten Schutzharzabschnitt (7) abgedeckt ist, der weicher ist als der erste Schutzharzabschnitt (6); der erste Schutzharzabschnitt (6) die Kontaktierungsdrähte (4) überhaupt nicht abdeckt; und die Leitung (2) an ihrem einen Ende mit einem Bond-Pad (2a) versehen ist, das durch Zurückbiegen des einen Endes der Leitung (2) mit einem Winkel von 180° ausgebildet ist.
  4. Halbleiterdrucksensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiter-Chip (3) mit einem Boden des konkaven Abschnitts (1a) über den ersten Schutzharzabschnitt (6) verbunden ist.
  5. Halbleiterdrucksensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiter-Chip ein Prozessor-Chip (8) ist, der dazu dient, ein elektrisches Signal von einem Sensor-Chip (3) zu korrigieren und zu verstärken, um den Druck zu erfassen.
  6. Halbleiterdrucksensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor-Chip (3) und der Prozessor-Chip (8) auf demselben konkaven Abschnitt (1a) angeordnet sind.
DE102005060641.5A 2005-08-02 2005-12-19 Halbleiterdrucksensor Expired - Fee Related DE102005060641B4 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005223699A JP2007040772A (ja) 2005-08-02 2005-08-02 半導体圧力センサ
JP2005-223699 2005-08-02

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102005060641A1 DE102005060641A1 (de) 2007-02-15
DE102005060641B4 true DE102005060641B4 (de) 2014-07-03

Family

ID=37681194

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102005060641.5A Expired - Fee Related DE102005060641B4 (de) 2005-08-02 2005-12-19 Halbleiterdrucksensor

Country Status (3)

Country Link
US (1) US7391101B2 (de)
JP (1) JP2007040772A (de)
DE (1) DE102005060641B4 (de)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7868471B2 (en) * 2007-09-13 2011-01-11 Stats Chippac Ltd. Integrated circuit package-in-package system with leads
JP2009224463A (ja) * 2008-03-14 2009-10-01 Denso Corp 樹脂パッケージおよびこれを用いた半導体装置
US20090282917A1 (en) * 2008-05-19 2009-11-19 Cenk Acar Integrated multi-axis micromachined inertial sensing unit and method of fabrication
JP5018909B2 (ja) * 2009-06-30 2012-09-05 株式会社デンソー 半導体装置
JP5418618B2 (ja) * 2011-03-23 2014-02-19 株式会社デンソー 圧力センサ
JP5761126B2 (ja) * 2012-05-31 2015-08-12 日本精機株式会社 圧力検出装置
JP6301602B2 (ja) * 2013-07-22 2018-03-28 ローム株式会社 パワーモジュールおよびその製造方法
DE102014105861B4 (de) * 2014-04-25 2015-11-05 Infineon Technologies Ag Sensorvorrichtung und Verfahren zum Herstellen einer Sensorvorrichtung
JP2016003977A (ja) * 2014-06-18 2016-01-12 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー装置、高度計、電子機器および移動体
JP6507596B2 (ja) * 2014-11-28 2019-05-08 ミツミ電機株式会社 半導体センサ装置
WO2024176356A1 (ja) * 2023-02-21 2024-08-29 三菱電機株式会社 半導体水素圧力センサ及びその製造方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11304619A (ja) * 1998-04-24 1999-11-05 Denso Corp 半導体圧力センサ装置
JP2001296197A (ja) * 2000-04-12 2001-10-26 Denso Corp 圧力センサ
DE60004454T2 (de) * 1999-10-04 2004-04-15 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Drucksensoreinheit

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002162306A (ja) * 2000-11-28 2002-06-07 Matsushita Electric Works Ltd 圧力センサモジュール
JP2002181649A (ja) * 2000-12-15 2002-06-26 Toyoda Mach Works Ltd 圧力センサとその製造方法
JP2004198147A (ja) * 2002-12-16 2004-07-15 Toyoda Mach Works Ltd 圧力センサ
US6680525B1 (en) * 2003-01-09 2004-01-20 Kingpak Technology Inc. Stacked structure of an image sensor
JP4238724B2 (ja) * 2003-03-27 2009-03-18 株式会社デンソー 半導体装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11304619A (ja) * 1998-04-24 1999-11-05 Denso Corp 半導体圧力センサ装置
DE60004454T2 (de) * 1999-10-04 2004-04-15 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Drucksensoreinheit
JP2001296197A (ja) * 2000-04-12 2001-10-26 Denso Corp 圧力センサ

Also Published As

Publication number Publication date
DE102005060641A1 (de) 2007-02-15
JP2007040772A (ja) 2007-02-15
US7391101B2 (en) 2008-06-24
US20070029657A1 (en) 2007-02-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102005060641B4 (de) Halbleiterdrucksensor
DE102006017535B4 (de) Druckfühler
DE102005058951B4 (de) Säurebeständiger Drucksensor
DE102005009351B4 (de) Drucksensor und Verfahren zu seinem Zusammenbau
DE102007042439B4 (de) Drucksensor
DE102005013818B4 (de) Drucksensor mit integriertem Temperatursensor
DE102004011203B4 (de) Verfahren zum Montieren von Halbleiterchips und entsprechende Halbleiterchipanordnung
WO2001073391A1 (de) Sensoranordnung
EP0907880B1 (de) Auf der bestückungsoberfläche einer leiterplatte montierbares drucksensor-bauelement
DE102005060642A1 (de) Halbleiterdrucksensor
DE102012215235A1 (de) Sensorbauteil
DE69410061T3 (de) Flüssigkeitsmessvorrichtung
DE102005030901A1 (de) Differenzdruckerfassungssensor und Verfahren zu dessen Herstellung
EP0473735A1 (de) Druckgeber zur druckerfassung im brennraum von brennkraftmaschinen
DE102005020345A1 (de) Dichtungsstruktur für einen Verbinder
EP0199772A1 (de) Hochdrucksensor.
DE102007034756B4 (de) Temperaturerfassungsvorrichtung und Kombination dieser
DE112018005685B4 (de) Durchflussmesser
DE10147124B4 (de) Ölgekapselter Drucksensor mit einer Metallmembran, die über ein Druckteil am Gehäuse befestigt ist
EP1434978B1 (de) Mikromechanisches bauelement (auf drucksensormembran ) mit balgartiger struktur für temperaturbewegungen
DE69010073T2 (de) Konstruktion einer Einschnappassung für eine billige druckempfindliche Maschine.
DE102009047352A1 (de) Schichtaufbau zu elektrischen Kontaktierung von Halbleiterbauelementen
DE102014212261A1 (de) Drucksensor zur Erfassung eines Drucks eines fluiden Mediums in einem Messraum
DE102008056198B4 (de) Massenstromsensor und Kraftfahrzeug mit dem Massenstromsensor
EP0868658A1 (de) Kraftmessvorrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R084 Declaration of willingness to licence
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee