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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Halbleitersensor für eine physikalische Größe zum Erfassen einer physikalischen Größe. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Halbleitersensor für eine physikalische Größe mit einem Sensorchip, der mit einem Tragbauteil mittels eines Haftmittels gebondet bzw. gebunden ist.
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Beispielsweise beschreibt die
japanische Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer 10-170367 einen Halbleiterdrucksensor mit einem Halbleiterchip, der mit einem Verpackungsmaterial mittels eines Haftmittels gebondet ist. Der Halbleiterchip beinhaltet ein Halbleitersubstrat, das mit einem Diaphragma versehen ist, und eine Basis, die eine Unterseite des Halbleitersubstrats trägt. Die Basis ist mit dem Verpackungsmaterial mittels des Haftmittels gebondet. Das Haftmittel beinhaltet Mikroperlen (microbeads), um einen Einfluss thermischer Hysterese zu reduzieren.
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Beim Drucksensor krümmt sich eine Temperatureigenschaftslinie des Offsets einer Sensorausgabe, wenn die Mikroperlen ungleichmäßig im Haftmittel verteilt sind. In so einem Fall ist es schwierig, die Erfassungsgenauigkeit zu verbessern. Ebenso ist es schwierig, die Kurve bzw. Krümmung der Temperatureigenschaftslinie durch einen elektrischen Schaltkreis, der im Sensor vorgesehen ist, zu korrigieren.
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Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf vorstehend beschriebene Umstände gemacht und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Sensor für eine physikalische Größe bereitzustellen, der die Krümmung einer Temperatureigenschaftslinie reduzieren kann.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Halbleitersensor für eine physikalische Größe einen Sensorchip, ein Tragbauteil zum Tragen der Chipbasis und ein Haftmittel. Der Sensorchip beinhaltet ein Halbleitersubstrat und eine Chipbasis, die das Halbleitersubstrat trägt. Das Halbleitersubstrat ist mit einem Messabschnitt zum Erfassen einer physikalischen Größe ausgestattet. Die Chipbasis ist mit dem Tragbauteil mittels des Haftmittels gebondet. Das Haftmittel wird durch eine Mischung eines Haftmittelbasismaterials, das hauptsächlich aus einem Harz gefertigt ist, und einem granulären Material bereitgestellt, das hauptsächlich aus einem vernetzten Harz gefertigt ist.
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Durch das vorstehende Haftmittel kann die Krümmung der Temperatureigenschaftslinie wie beispielsweise eine Krümmung einer Temperatureigenschaftslinie des Offsets einer Sensorausgabe reduziert werden, wodurch Erfassungsgenauigkeit verbessert wird.
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Beispielsweise ist das vernetzte Harz entweder vernetztes Polyacrylsäureester, Acrylnitrilbasisharz oder Phenolharz.
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Beispielsweise beinhaltet das granuläre Material entweder solide sphärische Partikel oder hohle sphärische Partikel.
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Beispielsweise ist das Haftmittelbasismaterial des Haftmittels hauptsächlich aus einem Gummibasiselement wie beispielsweise Silikongummi, Fluorsilikongummi oder Fluorgummi gefertigt.
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Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Zusammenschau mit den Zeichnungen ersichtlich, in denen gleiche Teile mit gleichen Bezugzeichen versehen sind.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Querschnittsdarstellung eines Halbleiterdrucksensors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 eine vergrößerte Querschnittsdarstellung eines Teiles des Halbleiterdrucksensors gemäß der Ausführungsform;
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3A eine Draufsichtsdarstellung eines Halbleiterchips des Halbleiterdrucksensors gemäß der Ausführungsform;
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3B eine schematische Querschnittsdarstellung entlang einer Linie IIIB-IIIB von 3A;
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4 eine Untersicht des Halbleiterchips, der in 3A und 3B dargestellt ist;
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5 ein schematisches Schaltkreisdiagramm des Halbleiterdrucksensors gemäß der Ausführungsform;
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6 einen Graph, der eine Temperatureigenschaft des Offsets einer Sensorausgabe gemäß der Ausführungsform darstellt;
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7 einen Graph, der eine Beziehung zwischen der Umgebungstemperatur und der Sensorempfindlichkeit gemäß der Ausführungsform darstellt;
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8 einen Graph, der eine Beziehung zwischen dem Druck und einer Sensorausgangsspannung gemäß der Ausführungsform darstellt; und
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9A bis 9E Graphen, die Variationen von Temperatureigenschaften gemäß der Ausführungsform darstellen.
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Exemplarische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert. In einer exemplarischen Ausführungsform wird der Halbleitersensor für eine physikalische Größe exemplarisch als ein Halbleiterdrucksensor eingesetzt.
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<Allgemeine Struktur>
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Als Erstes wird eine Struktur des Halbleiterdrucksensors erläutert.
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1 ist eine schematische Querschnittsdarstellung eines Drucksensors 10 und 2 ist eine vergrößerte Querschnittsdarstellung des Drucksensors 10, in dem ein Gehäuse 70, das in 1 dargestellt ist, entfernt ist. 3A ist eine Draufsicht eines Sensorchips 20 und 3B ist eine schematische Querschnittsdarstellung entlang einer Linie IIIB-IIIB aus 3A. 4 ist eine Untersicht des Sensorchips 20, der in 3A und 3B dargestellt ist.
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Gemäß 1 beinhaltet der Drucksensor 10 den Sensorchip 20, einen Schaft 40 und das Gehäuse 70. Der Sensorchip 20 beinhaltet ein Einkristallsiliziumsubstrat 21 und eine Chipbasis 30, die eine Unterseite des Siliziumsubstrats 21 trägt. Die Chipbasis 30 ist beispielsweise aus Glas gefertigt. Das Siliziumsubstrat 21 ist mit einem Messabschnitt 20a versehen.
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Der Schaft 40 trägt eine Unterseite der Basis 30 durch ein Chiphaftmittel 50. Der Schaft 40 dient als ein Tragbauteil zum Tragen des Sensorchips 20 und zum Befestigen des Sensorchips 20 an einem Befestigungsort. Der Schaft 40 ist beispielsweise aus Keramik gefertigt. Der Schaft 40 wird durch das Gehäuse 70 mittels eines Schafthaftmittels 60 getragen. Das Gehäuse 70 ist beispielsweise aus Harz gefertigt.
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Das Gehäuse 70 ist mit einem Gehäusekommunikationsloch 71 ausgebildet. Das Gehäusekommunikationsloch 71 passiert das Gehäuse 70 in einer vertikalen Richtung in 1. Das Gehäuse 70 hat einen Vorsprung 73, der von einer Innenseite, die das Gehäusekommunikationsloch 71 bildet, nach innen hervorragt. Beispielsweise hat der Vorsprung 73 eine Stufenform.
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Der Schaft 40 ist mit einer oberen Innenseite 72 des Gehäuses 70 und einer Oberfläche des Vorsprungs 73 durch das Schafthaftmittel 60 gebondet. Die obere Innenseite 72 befindet sich angrenzend zu einem oberen Ende des Gehäuses 70. Die Oberfläche des Vorsprungs, mit dem der Schaft 40 gebondet ist, weist nach oben. Die obere Innenseite 72 und der Vorsprung 73 entsprechen dem Befestigungsort, mit dem der Schaft 40 befestigt ist.
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Wie in 2 dargestellt ist, hat das Siliziumsubstrat 21 eine Vertiefung 22 auf einer Unterseite 24, die zur Chipbasis 30 weist. Der Messabschnitt 20a ist an der Unterseite der Vertiefung 22 ausgebildet.
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Die Basis 30 ist mit einem Basiskommunikationsloch 31 ausgebildet. Das Basiskommunikationsloch 31 passiert die Basis 30 in der vertikalen Richtung. Das Basiskommunikationsloch 31 kommuniziert mit der Vertiefung 22.
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Der Schaft 40 ist mit einem Schaftkommunikationsloch 41 ausgebildet. Das Schaftkommunikationsloch 41 passiert den Schaft 40 in der vertikalen Richtung. Das Schaftkommunikationsloch 41 kommuniziert mit dem Basiskommunikationsloch 31. Beispielsweise können die Kommunikationslöcher 71, 41, 31 und die Vertiefung 22 mit einem druckübertragenden Medium wie beispielsweise Fluorsilikongel abhängig von der Verwendung des Drucksensors 10 gefüllt sein.
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Wie in 3A dargestellt ist, ist der Messabschnitt 20a durch ein Diaphragma 23 und Dehnungsmesswiderstände R1 bis R4 konstruiert. Das Diaphragma 23 weist eine oktagonale Form auf. Die Dehnungsmesswiderstände R1 bis R4 befinden sich auf dem Diaphragma 23. Wird das Siliziumsubstrat 21 von der Unterseite 24 betrachtet, wie in 4 dargestellt ist, ist das Diaphragma 23 von der Vertiefung 22 freigelegt. Die Unterseite 24 des Siliziumsubstrats 21 bildet eine (110)-Fläche in einer ebenen Orientierung.
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Die Vertiefung 22 bildet eine oktagonale Öffnung aus, die durch schräge Flächen 25 bis 28 und vertikale Flächen 29 zwischen den schrägen Flächen 25 bis 28 bereitgestellt wird. Beim Ausbilden der Vertiefung 22 auf der Unterseite 24 wird eine Maske mit einer oktagonalen Öffnung auf der (110)-Orientierung des Siliziumsubstrats 21 abgeschieden und ein anisotropisches Ätzen wird unter Verwendung der Maske ausgeführt. Die keglige Oberfläche 25 liegt der schrägen Oberfläche 26 bezüglich einer Richtung, die parallel zu einer Kristallachse von <100> ist, gegenüber. Die keglige Oberfläche 27 liegt der schrägen Oberfläche 28 bezüglich einer Richtung, die parallel zu einer Kristallachse von <110> ist, gegenüber. Die schrägen Oberflächen 25 und 26 bilden jeweils (111)-Flächen aus. Die schrägen Oberflächen 27 und 28 bilden jeweils (110)-Orientierungen aus.
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Bezüglich der Empfindlichkeit auf die Belastung in der Richtung entlang der <110>-Kristallachse ist ein Belastungswiderstandskoeffizient (beispielsweise Piezowiderstandskoeffizient) größer als der der Empfindlichkeit bezüglich Belastung in der Richtung entlang der <100>-Kristallachse. Daher wird eher die Belastung, die in der Richtung entlang der <110>-Kristallachse erzeugt wird, zum Erfassen einer Belastung auf die (110)-Fläche verwendet als die Belastung, die in der Richtung der <100> Kristallachse erzeugt wird. Auf der (110)-Fläche existiert nur eine <110> Kristallachsenrichtung. Um eine höhere Ausgabe bezüglich der Kristallachse mit höherer Empfindlichkeit zu erlangen, sind die Dehnungsmesswiderstände R1 und R3 angrenzend zur Mitte des Diaphragmas 23 bezüglich der <110>-Kristallachsenrichtung angeordnet und die Dehnungsmesswiderstände R2 und R4 sind angrenzend zu einem äußeren Ende des Diaphragmas 23 bezüglich der <110>-Kristallachsenrichtung angeordnet.
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Wie in 2 dargestellt ist, wird das Chiphaftmittel 50 zum Bonden der Unterseite der Chipbasis 30 und der Oberseite des Schafts 40 durch Mixen eines granulären Materials 52 mit einem Haftmittelbasismaterial 51 bereitgestellt. Das granuläre Material 52 beinhaltet Partikel, die hauptsächlich aus einem vernetzten Harz gefertigt sind. Das Haftmittelbasismaterial 51 ist hauptsächlich aus Harz gefertigt. In 2 sind die Dicke des Haftmittelbasismaterials 51 und die Größe der Partikel des granulären Materials 52 zum Zwecke der Illustration vergrößert.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist das Haftmittelbasismaterial 51 beispielsweise Fluorsilikongummi. Das granuläre Material 52 weist eine niedrige Elastizität auf und beinhaltet entweder solide sphärische Partikel (Perlen) oder hohle sphärische Partikel (Mikroballone), die hauptsächlich aus entweder vernetztem Polyacrylester, Acrylnitrilbasisharz oder Phenolharz gefertigt sind.
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<Elektrische Struktur>
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Als Nächstes wird eine schematische elektrische Struktur des Halbleiterdrucksensors 10 mit Bezug auf 5 erläutert.
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Gemäß 5 sind in dem Drucksensor 10 die Dehnungsmesswiderstände R1 bis R4 auf Vollbrückenweise verbunden. Ein Mittelpunktausgangsanschluss der Dehnungsmesswiderstände R1 und R2 und ein Mittelpunktausgangsanschluss der Dehnungsmesswiderstände R3 und R4 ist mit einem Verstärkungs-/Regelschaltkreis 80 verbunden. Der Verstärkungs-/Regelschaltkreis 80 verstärkt eine Differenz von Mittelpunktausgangsspannungen und gibt die verstärkte Differenz als ein Signal Vout aus. Ebenso regelt der Verstärkungs-/Regelschaltkreis 80 Offset, Verstärkung und dergleichen.
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Wird ein Druck auf das Diaphragma 23 ausgeübt, ändert sich ein Widerstand jedes der Dehnungsmesswiderstände R1 bis R4 gemäß der Deformation des Diaphragmas 23. Die Änderung der Widerstandswerte wird in Mittelpunktausgangsspannungen abgebildet und die Differenz der Mittelpunktausgangsspannungen wird in dem Verstärkungs-/Regelschaltkreis 80 verstärkt und an eine externe Einrichtung als das Signal Vout ausgegeben.
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Beispielsweise wird in einem Fall, in dem der Drucksensor 10 als ein Abgasdrucksensor eines Fahrzeugs eingesetzt wird, das Signal Vout in eine elektronische Steuereinheit (electronic control unit; ECU) des Fahrzeugs gespeist, um den Abgasdruck zu berechnen.
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<Experiment>
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Ein Experiment zum Erlangen des Chiphaftmittels 50, der in der Lage ist, die Krümmung einer Temperatureigenschaftslinie des Sensors zu reduzieren, wurde auf folgende Weise ausgeführt. In dem Experiment wurden Temperaturnichtlinearität der Offsetspannung (nachfolgend als TNO bezeichnet), Temperaturnichtlinearität der Empfindlichkeit (nachfolgend mit TNS bezeichnet), Nichtlinearität des Drucks (nachfolgend mit NLP bezeichnet) und thermische Hysterese (nachfolgend mit TH bezeichnet) gemessen.
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Als Erstes wird der TNO erläutert.
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Das Einkristallsiliziumsubstrat 21 und die Glasbasis 30 haben unterschiedliche Koeffizienten thermischer Ausdehnung. Dadurch tritt eine thermische Beanspruchung zwischen dem Siliziumsubstrat 21 und der Basis 30 auf, wenn sich die Umgebungstemperatur des Drucksensors 10 ändert. Die thermische Beanspruchung wird auf die Dehnungsmesswiderstände R1 bis R4 übertragen, die sich auf dem Diaphragma 23 befinden.
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Die Dehnungsmesswiderstände R1 und R3 befinden sich angrenzend zur Mitte des Diaphragmas 23, während die Dehnungsmesswiderstände R2 und R4 sich angrenzend zum äußeren Ende des Diaphragmas 23 befinden. Dadurch unterscheidet sich das Ausmaß bzw. der Betrag thermischer Beanspruchung, die auf die Dehnungsmesswiderstände R1 und R3 ausgeübt wird, vom Ausmaß bzw. Betrag thermischer Beanspruchung, die auf die Dehnungsmesswiderstände R2 und R4 ausgeübt wird, aufgrund der unterschiedlichen Anordnungen. Demzufolge wird der Unterschied der thermischen Beanspruchungen als Rauschen ausgegeben.
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Ferner variiert der Unterschied der thermischen Beanspruchungen nicht linear abhängig von der Raumtemperatur. Daher ist der Offset der Sensorausgabe bezüglich der Temperatur gekrümmt. Wie in 6 dargestellt ist, ist in der Temperatureigenschaftslinie des Offsets der Sensorausgabe der Gradient zwischen Raumtemperatur und einer hohen Temperatur und der Gradient zwischen einer niedrigen Temperatur und der Raumtemperatur unterschiedlich. Der Unterschied wird als der TNO bezeichnet.
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Insbesondere sind im Drucksensor 10 die Dehnungsmesswiderstände R1 und R3 angrenzend zur Mitte des Diaphragmas 23 angeordnet, während die Dehnungsmesswiderstände R2 und R4 angrenzend zum äußeren Ende des Diaphragmas 23 angeordnet sind. Ist das granuläre Material 52, das in dem Haftmittelbasismaterial 51 vermischt ist, ungleichmäßig verteilt, werden die Dehnungsmesswiderstände R1 bis R4 unterschiedlich beeinflusst. Dadurch steigt die Krümmung der Temperatureigenschaftslinie des Offsets der Sensorausgabe an, wodurch ein Erfassungsfehler ansteigt. Der TNO ist zum Verbessern der Erfassungsgenauigkeit ein wichtiger zu lösender Faktor. Der Betrag des TNO wird durch μV/°C angegeben.
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Als Nächstes wird der TNS erläutert.
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7 zeigt eine Beziehung zwischen der Umgebungstemperatur und der Sensorempfindlichkeit. Wie in 7 dargestellt ist, nimmt die Sensorempfindlichkeit in Richtung der niedrigen und in Richtung der hohen Temperatur ausgehend von der Raumtemperatur ab. Das heißt, das Verhalten der Temperatureigenschaft gibt eine Zweiwegeänderung an. Wie durch eine gestrichelte Linie in 7 dargestellt ist, wird unter der Annahme, dass eine tatsächliche Temperatureigenschaft eine Einwegeänderung angibt, der TNS durch den Unterschied zwischen der Temperatureigenschaftslinie mit der Einwegeänderung und der Temperatureigenschaftslinie mit der Zweiwegeänderung definiert. Der Betrag des TNS ist durch ppm/°C (parts per million/°C; Teile von einer Million/°C) angegeben.
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Als Nächstes wird der NLP erläutert.
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8 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen der Sensorausgangsspannung V und dem Druck P darstellt. In einem Halbleiterdrucksensor, in dem mehrere Dehnungsmesswiderstände, deren Widerstandswerte sich durch den dehnungsresistiven Effekt (beispielsweise piezoresistiver Effekt) ändern, auf einem Diaphragma angeordnet sind, wie beim Drucksensor 10, haben die Sensorausgangsspannung V und der Druck P eine nicht lineare Beziehung, wie in 8 dargestellt. Der Betrag des NLP wird durch 100·ΔV/FS (%) angegeben, wobei FS eine Vollaussteuerungsausgangsspannungsbreite (full-scale Output voltage width) ist.
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In dem Experiment wurden drei Typen von Halbleitersensoren wie beispielsweise praktisches Modell M1, praktisches Modell M2 und praktisches Modell M3 als praktische Sensoren verwendet. Ebenso wurde ein herkömmlicher Halbleitersensor als ein Vergleichsmodell verwendet.
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In den praktischen Modellen M1 bis M3 und dem Vergleichsmodell ist das Basismaterial des Chiphaftmittels aus Fluorsilikongummi gefertigt. In dem praktischen Modell M1 ist das granuläre Material, das mit dem Basismaterial des Chiphaftmittels vermischt ist, solide sphärische Partikel, die hauptsächlich aus vernetztem Polyacrylester gefertigt sind. In dem praktischen Modell M2 ist das granuläre Material hohle sphärische Partikel, die hauptsächlich aus Acrylnitrilbasisharz gefertigt sind. In dem praktischen Modell M3 ist das granuläre Material hohle sphärische Partikel, die hauptsächlich aus Phenolharz gefertigt sind. In dem Vergleichsmodell ist das granuläre Material solide sphärische Partikel, die hauptsächlich aus Divinylbenzen gefertigt sind.
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In allen praktischen Modellen M1 bis M3 und dem Vergleichsmodell war der Ausgangsbereich von 1,0 V bis 4,5 V und die Verstärkung war 275. Mit Hinblick auf die praktischen Modelle M1 und M3 und das Vergleichsmodell wurden jeweils vierzehn Teststücke verwendet. Mit Hinblick auf das praktische Modell M2 wurden dreizehn Teststücke des praktischen Modells M2 verwendet. Ebenso wurde in allen praktischen Modellen M1 bis M3 und dem Vergleichsmodell das Kommunikationsloch unter dem Diaphragma nicht mit dem druckübertragenden Medium gefüllt.
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Die Temperatureigenschaften des TNO, des TSN, des NLP und des TH wurden bei ordentlich festgelegten Raumtemperaturen von –30 Grad Celsius als die niedrige Temperatur, 25 Grad Celsius als die Raumtemperatur und 130 Grad Celsius als die hohe Temperatur gemessen, und ausgeübter Druck wurde von –40 kPa über 0 kPa und 50 kPa auf 100 kPa bei jeder der Umgebungstemperaturen geändert. Ferner wurden die Temperatureigenschaften des TNO, TSN, NLP und TH gemessen, als die Umgebungstemperatur von 130 Grad Celsius zu 25 Grad Celsius abgesenkt wurde, und der ausgeübte Druck zu jedem der vorstehenden Drücke bei jeder der Umgebungstemperaturen geändert wurde. Diese Messungen wurden für jedes der Teststücke der praktischen Modelle M1 bis M3 und des Vergleichsbeispiels ausgeführt, und ein Mittelwert der Messergebnisse jeder der Temperatureigenschaften wurde für jedes der Modelle als die Abweichung der Temperatureigenschaft berechnet.
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9A bis 9E zeigen die berechneten Ergebnisse. 9A zeigt die Abweichung des TNO [%FS]. Wie in 9A dargestellt ist, weist das praktische Modell M1 bezüglich der TNO-Abweichung den minimalen Pegel auf und die praktischen Modelle M2 und M3 weisen zueinander die gleichen Pegel auf, während das Vergleichsmodell den maximalen Pegel aufweist. Als solches ist es klar, dass die TNO-Abweichung reduziert wird, wenn die Chipbasis 30 und der Schaft 40 mit dem Chiphaftmittel 50 gebondet werden, der durch die Mischung aus Fluorsilikongummi mit den soliden sphärischen Partikeln bereitgestellt wird, die hauptsächlich aus dem vernetzten Polyacrylester gefertigt sind, und somit verbessert sich die Erfassungsgenauigkeit des Drucksensors 10.
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9B zeigt die Abweichung des TNS [%FS]. Wie in 9B dargestellt ist, weist das praktische Modell M3 bezüglich der TNS-Abweichung den minimalen Pegel auf, während das Vergleichsbeispiel bezüglich der TNS-Abweichung den maximalen Pegel aufweist. Die TNS-Abweichung des praktischen Modells M1 ist größer als die des praktischen Modells M3 und die TNS-Abweichung des praktischen Modells M2 ist größer als die des praktischen Modells M1. Dabei sind die TNS-Abweichungen der beiden praktischen Modelle M1 und M2 kleiner als die des Vergleichsbeispiels. Somit ist es klar, dass die TNS-Abweichung reduziert wird, wenn die Chipbasis 30 und der Schaft 40 mit dem Chiphaftmittel 50 gebondet werden, der durch das Mischen von Fluorsilikongummi mit den hohlen sphärischen Partikeln bereitgestellt wird, die hauptsächlich aus dem Phenolharz gefertigt werden, und somit verbessert sich die Erfassungsgenauigkeit des Drucksensors 10.
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9C zeigt die Abweichung des NLP [%FS]. Wie in 9C dargestellt ist, weist das praktische Modell M3 bezüglich der NLP-Abweichung den minimalen Pegel auf, während das Vergleichsmodell den maximalen Pegel aufweist. Die NLP-Abweichung des praktischen Modells M2 ist größer als die des praktischen Modells M3 und die NLP-Abweichung des praktischen Modells M1 ist größer als die des praktischen Modells M2. Dabei sind die TNS-Abweichungen der beiden praktischen Modelle M1 und M2 kleiner als die des Vergleichsbeispiels. Ebenso ist der Unterschied der Abweichung zwischen den praktischen Modellen M1 bis M3 sehr klein. Es ist somit klar, dass die NLP-Abweichung reduziert wird, wenn die Mischung des Fluorsilikongummis mit entweder den soliden sphärischen Partikeln, die aus dem vernetzten Polyacrylester gefertigt sind, den hohlen sphärischen Partikeln, die hauptsächlich aus dem Acrylnitrilbasisharz gefertigt sind, oder den hohlen sphärischen Partikel, die hauptsächlich aus dem Phenolharz gefertigt sind, als das Chiphaftmittel 50 verwendet wird. In diesen Fällen verbessert sich die Erfassungsgenauigkeit des Drucksensors 10.
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9D zeigt die Abweichung des TH [%FS]. Wie in 9D dargestellt ist, weist das praktische Modell M3 bezüglich der TH-Abweichung den minimalen Pegel auf, während das Vergleichsbeispiel den maximalen Pegel aufweist. Die TH-Abweichung des praktischen Modells M1 ist größer als die des praktischen Modells M3 und die TH-Abweichung des praktischen Modells M2 ist größer als die des praktischen Modells M1. Dabei sind die TH-Abweichungen der beiden praktischen Modelle M1 und M2 kleiner als die des Vergleichsbeispiels. Somit ist es klar, dass die TH-Abweichung reduziert wird, wenn die Chipbasis 30 und der Schaft 40 mit dem Chiphaftmittel 50 gebondet sind, der durch die Mischung des Fluorsilikongummis mit den hohlen sphärischen Partikeln bereitgestellt wird, die hauptsächlich aus dem Phenolharz gefertigt sind, und somit verbessert sich die Erfassungsgenauigkeit des Drucksensors 10.
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Darüber hinaus wurde die umfassende Abweichung basierend auf den Messergebnissen der TNO-Abweichung, TNS-Abweichung, NLP-Abweichung und TH-Abweichung berechnet, wie in 9E dargestellt ist. Die umfassende Abweichung wurde durch das Verfahren der Quadratwurzel der Summe von Quadraten der Messergebnisse berechnet. Wie in 9E dargestellt ist, ist die umfassende Abweichung jedes der praktischen Modelle M1 bis M3 kleiner als die des Vergleichsmodells. Insbesondere ist die umfassende Abweichung des praktischen Modells M1 die kleinste und die umfassenden Abweichungen der praktischen Modelle M3 und M2 sind nach der des praktischen Modells M1 kleiner.
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Gemäß den vorstehend beschriebenen Testergebnissen können die Abweichungen bei den Temperatureigenschaften in den praktischen Modellen M1 bis M3 reduziert werden. Insbesondere kann die TNO-Abweichung in den praktischen Modellen M1 bis M3 verglichen mit der des Vergleichsmodells stark reduziert werden. In anderen Worten ist die TNO-Abweichung in den Temperatureigenschaften dominant. Somit kann gesagt werden, dass der Erfassungsfehler, der durch die Krümmungen der Temperatureigenschaftslinien verursacht wird, effektiv durch Reduzierung der TNO-Abweichung reduziert werden kann.
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Demzufolge kann das Chiphaftmittel, das durch die Mischung des Fluorsilikongummis mit den soliden sphärischen Partikeln bereitgestellt wird, die hauptsächlich aus dem vernetzten Polyacrylester gefertigt sind, als das Beispiel des Chiphaftmittels 50 verwendet werden. In dem Drucksensor 10, der das derartige Chiphaftmittel verwendet, kann der Erfassungsfehler, der durch die Krümmungen der Temperatureigenschaftslinien verursacht wird, reduziert werden.
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Ferner können das Chiphaftmittel, das durch das Mischen des Fluorsilikongummis mit den hohlen sphärischen Partikeln bereitgestellt wird, die hauptsächlich aus dem Acrylnitrilbasisharz gefertigt sind, und das Chiphaftmittel, das durch die Mischung des Fluorsilikongummis mit den hohlen sphärischen Partikeln bereitgestellt wird, die hauptsächlich aus dem Phenolharz gefertigt sind, als weitere Beispiele des Chiphaftmittels 50 verwendet werden. Ebenso kann in dem Drucksensor 10, der das derartige Chiphaftmittel verwendet, der Erfassungsfehler, der durch die Krümmungen der Temperatureigenschaftslinien verursacht wird, reduziert werden.
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(Weitere Ausführungsformen)
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- (1) In der vorstehend genannten Ausführungsform wird der Fluorsilikongummi exemplarisch als das Basismaterial 51 des Chiphaftmittels 50 verwendet. Alternativ kann Silikongummi oder Fluorgummi als das Basismaterial verwendet werden. In einem derartigen Fall können ebenso gleiche bzw. ähnliche vorteilhafte Effekte erlangt werden.
- (2) In der vorstehend genannten Ausführungsform sind die soliden sphärischen Partikel des granulären Materials 52 hauptsächlich aus dem vernetzten Polyacrylester gefertigt. Alternativ können die soliden sphärischen Partikel des granulären Materials 52 aus Acrylnitritbasisharz oder Phenolharz gefertigt werden. In einem derartigen Fall können ebenso gleiche bzw. ähnliche vorteilhafte Effekte erlangt werden.
- (3) In der vorstehend genannten Ausführungsform sind die hohlen sphärischen Partikel des granulären Materials 52 hauptsächlich aus Acrylnitritbasisharz oder Phenolharz gefertigt. Alternativ können die hohlen sphärischen Partikel des granulären Materials 52 hauptsächlich aus dem vernetzten Polyacrylester gefertigt werden. In so einem Fall können ebenso die gleichen bzw. ähnlichen vorteilhaften Effekte erlangt werden.
- (4) Der Sensorchip 20 setzt das einkristalline Siliziumsubstrat als ein Beispiel des Halbleitersubstrats 21 ein. Alternativ kann der Sensorchip 20 ein polykristallines Siliziumsubstrat oder ein Silizium-auf-Isolator(silicon-on-insulator, SOI)-Substrat als das Halbleitersubstrat 21 einsetzen.
- (5) In der vorstehenden Ausführungsform wird der Sensor 10 für eine physikalische Größe exemplarisch als der Drucksensor eingesetzt. Der Sensor für eine physikalische Größe 10 kann als jeder andere Sensor eingesetzt werden, der eine Möglichkeit aufweist, bei der eine Temperatureigenschaftslinie gekrümmt sein kann, wie beispielsweise ein Flusssensor, ein Beschleunigungssensor, ein Gierratensensor und Kollisionssensoren.
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Zusätzliche Vorteile und Modifikationen sind für den Fachmann naheliegend. Die Erfindung ist somit nicht auf die spezifischen Details, repräsentative Vorrichtungen und darstellenden Beispiele, die dargestellt und beschrieben sind, beschränkt.
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Zusammengefasst betrifft die Erfindung einen Halbleitersensor für eine physikalische Größe, der einen Sensorchip, ein Tragbauteil zum Befestigen des Sensorchips an einer Befestigungsposition und ein Haftmittel beinhaltet, das den Sensorchip mit dem Tragbauteil bondet. Der Sensorchip beinhaltet ein Halbleitersubstrat und eine Chipbasis, die das Halbleitersubstrat trägt. Das Halbleitersubstrat ist mit einem Messabschnitt zum Erfassen einer physikalischen Größe ausgestattet. Die Chipbasis ist mit dem Tragbauteil durch das Haftmittel gebondet. Das Haftmittel wird durch eine Mischung eines Haftmittelbasismaterials, das hauptsächlich aus einem Harz gefertigt ist, und eines granulären Material bereitgestellt, das hauptsächlich aus einem vernetzten Harz gefertigt ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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