DE102019201492B4

DE102019201492B4 - Sensor für eine physikalische grösse und halbleitervorrichtung

Info

Publication number: DE102019201492B4
Application number: DE102019201492.5A
Authority: DE
Inventors: Keisuke Kurokawa; Kazuaki Mawatari
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2018-02-20
Filing date: 2019-02-06
Publication date: 2023-03-09
Anticipated expiration: 2039-02-07
Also published as: JP7091696B2; US20190256349A1; JP2019145645A; CN110176435B; US20220242723A1; CN110176435A; US20200407216A1; DE102019201492A1

Abstract

Sensor für eine physikalische Größe, der aufweist:
einen Sensorchip (3), der einen Sensorteil aufweist, der ein Signal entsprechend einer physikalischen Größe ausgibt;
ein Trägerelement (1), an dem der Sensorchip montiert ist;
eine Haftschicht (2), die auf einer Fläche (1a) des Trägerelementes angeordnet ist, wobei die Haftschicht den Sensorchip trägt; und
einen Draht (4), der mit dem Sensorchip auf einer Fläche (3a) des Sensorchips elektrisch verbunden ist, wobei die eine Fläche des Sensorchips entgegengesetzt zu der Haftschicht ist,
wobei die Haftschicht ein Material enthält, das eine Dilatanzeigenschaft zeigt, gemäß der sich eine Scherspannung gemäß einer multidimensionalen Funktion erhöht, wenn sich eine Scherrate erhöht.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sensor für eine physikalische Größe und eine Halbleitervorrichtung.
Hintergrund
Es ist ein Sensor für eine physikalische Größe bekannt, der (i) einen Sensorchip, der einen Sensorteil zum Ausgeben eines Signals entsprechend einer physikalischen Größe aufweist, (ii) ein Trägerelement, auf dem der Sensorchip montiert ist, (iii) eine Haftschicht, die auf dem Trägerelement angeordnet ist und den Sensorchip trägt, und (iv) einen Draht enthält, der mit dem Sensorchip elektrisch verbunden ist. Ein derartiger Sensor für eine physikalische Größe enthält den in der JP 2005 - 228 777 A beschriebenen Sensor.
Der in der JP 2005 - 228 777 A beschriebene Sensor für eine physikalische Größe weist eine Konfiguration auf, gemäß der ein Sensorchip, der einen Sensorteil aufweist, auf einem Substrat als ein Trägerelement montiert ist, wobei eine Haftschicht zwischen diesen angeordnet ist, und gemäß der ein Draht mit dem Sensorchip auf einer Fläche des Sensorchips entgegengesetzt zu bzw. gegenüber von einer anderen Fläche, die zu der Haftschicht zeigt, elektrisch verbunden ist.
Zusammenfassung
Ein Sensor für eine physikalische Größe dieser Art kann beispielsweise durch Aufbringen einer Beschichtungslösung, die ein Haftmaterial enthält, auf ein vorbereitetes Trägerelement, um eine Haftschicht auszubilden, Montieren des Sensorchips auf der Haftschicht und anschließendes Durchführen einer Drahtverbindung eines Verbindens eines Drahtes mit dem Sensorchip zur elektrischen Verbindung dieser erhalten werden.
Wenn hier eine Drahtverbindung mittels eines Verfahrens wie beispielsweise Ultraschall-Druckbeaufschlagung durchgeführt wird, ist es zur Stabilisierung der Drahtverbindung vorteilhaft, wenn die Energie der Ultraschallwellen, die auf den Sensorchip übertragen wird, nicht durch die Haftschicht entweicht. Mit anderen Worten, im Hinblick auf die Gewährleistung der Stabilität der Drahtverbindung ist es vorteilhaft, wenn die Haftschicht aus einem Material besteht, die weniger verformbar ist, um zu verhindern, dass die Energie, die auf den Sensorchip übertragen wird, von dem Sensorchip entweicht. Das heißt, es ist vorteilhaft, wenn die Haftschicht aus einem harten Material besteht, das eine hohe Elastizität aufweist.
Andererseits bestehen bei dieser Art von Sensor für eine physikalische Größe das Trägerelement und der Sensorchip aus Materialien, die unterschiedliche lineare Ausdehnungskoeffizienten aufweisen; wenn eine Temperaturänderung auftritt, erhöht sich die thermische Spannung aufgrund der Differenz der linearen Ausdehnungskoeffizienten in dem Sensorchip über die dazwischenliegende Haftschicht. Um die thermische Spannung zu vermeiden, die durch die Differenz der linearen Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem Trägerelement und dem Sensorchip verursacht wird, und um die Zuverlässigkeit zu gewährleisten, ist es vorteilhaft, wenn die Haftschicht aus einem Material besteht, das einfach elastisch verformt wird und weniger wahrscheinlich eine Verformung durch die Wärme des Trägerelementes auf den Sensorchip überträgt. Das heißt, es ist vorteilhaft, wenn die Haftschicht ein weiches Material aufweist, das eine niedrige Elastizität aufweist.
Mit anderen Worten, die Haftschicht, die für diese Art von Sensor für eine physikalische Größe verwendet wird, muss widersprüchliche Eigenschaften zur Gewährleistung der Stabilität der Drahtverbindung und zur Gewährleistung der Zuverlässigkeit bei einer Temperaturänderung aufweisen; es ist schwierig, beide Anforderungen zu erfüllen. Dieses ist nicht auf den Fall beschränkt, in dem der Sensorchip montiert wird, sondern es gilt dasselbe für eine Halbleitervorrichtung, die einen Halbleiterchip verwendet, der kein elektrisches Signal ausgibt, das einer physikalischen Größe entspricht.
Die US 5 483 106 A behandelt das Befestigen von Sensoren auf Trägern mittels Haftschichten und zeigt einen auf einem Leiterrahmen als Träger mittels einer Haftschicht befestigten Sensorchip, der mit einem Draht, der auf der entgegengesetzten Fläche zur Haftschicht angeordnet ist, elektrisch verbunden ist. Die Haftschicht ist in einen Basis-Klebstoff und Harz-Kugeln gegliedert, und es werden dafür Werte der Elastizitätsmodule von 1 - 500 MPa bzw. weniger als 20 GPa angegeben. Es werden die Auswirkungen von Größe und Anzahl der Kugeln betrachtet.
Die US 4 906 596 A behandelt rheologische Eigenschaften von Klebstoffen zum Befestigen von Schaltungschips.
Die US 6 242 799 B1 offenbart, Belastungs-Puffer-Ausgleichsstücke mit einer Dilatanzeigenschaft auszubilden.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Sensor für eine physikalische Größe und eine Halbleitervorrichtung zu schaffen, die jeweils eine Haftschicht enthalten, die sowohl eine Stabilität der Drahtverbindung als auch eine Zuverlässigkeit bei einer Temperaturänderung erzielen kann. Die Aufgabe wird durch einen Sensor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Halbleitervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Die abhängigen Ansprüche sind auf vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gerichtet.
Um die obige Aufgabe zu lösen, enthält gemäß einem ersten Beispiel der vorliegenden Erfindung ein Sensor für eine physikalische Größe (i) einen Sensorchip, der einen Sensorteil aufweist, der ein Signal entsprechend einer physikalischen Größe ausgibt, (ii) ein Trägerelement, an dem der Sensorchip montiert ist, (iii) eine Haftschicht, die auf einer Fläche des Trägerelementes angeordnet ist, um den Sensorchip zu tragen, und (iv) einen Draht, der mit dem Sensorchip auf einer zu der Haftschicht entgegengesetzt Fläche des Sensorchips elektrisch verbunden ist. Die Haftschicht enthält ein Material, das eine Dilatanzeigenschaft aufweist, gemäß der sich eine Scherspannung gemäß einer multidimensionalen Funktion bzw. Polynomfunktion erhöht, wenn sich eine Scherrate erhöht.
Bei einer derartigen Konfiguration weist die Haftschicht ein Material auf, das eine Dilatanzeigenschaft derart, aufweist, dass sich die Scherspannung gemäß einer multidimensionalen Funktion bzw. Polynomfunktion erhöht, wenn sich die Scherrate erhöht.
Als Ergebnis weist der Sensor für eine physikalische Größe eine Haftschicht auf, die ein Material aufweist, das eine Dilatanzeigenschaft derart aufweist, dass die Scherspannung gemäß einer multidimensionalen Funktion bzw. Polynomfunktion größer wird, wenn eine größere Scherrate ausgeübt wird. Wenn eine große Scherrate (das heißt eine plötzliche externe Kraft) ausgeübt wird, zeigt daher die Haftschicht, die den Sensorchip trägt, eine hohe Scherspannung, das heißt eine Elastizität, die eine harte Eigenschaft ist; wenn eine kleine Scherrate ausgeübt wird, zeigt die Haftschicht eine niedrige Elastizität, die eine weiche Eigenschaft ist.
Die Haftschicht ist somit angeordnet, eine hohe Elastizität zu zeigen, wenn eine plötzliche externe Kraft aufgrund einer Durchführung einer Drahtverbindung bzw. eines Verbindens eines Drahtes auf den Sensorchip ausgeübt wird, und eine niedrige Elastizität zu zeigen, nachdem die Drahtverbindung durchgeführt wurde. Dieses erzielt einen Sensor für eine physikalische Größe, der eine Stabilität bei einer Drahtverbindung bzw. einem Drahtverbindungsvorgang und eine Zuverlässigkeit durch Vermeiden einer thermischen Spannung gewährleistet.
Gemäß einem zweiten Beispiel der vorliegenden Erfindung enthält eine Halbleitervorrichtung (i) einen Schaltungschip, (ii) ein Trägerelement, an dem der Schaltungschip montiert ist, eine Haftschicht, die auf einer Fläche des Trägerelementes angeordnet ist, um den Schaltungschip zu tragen, und einen Draht, der mit dem Schaltungschip auf einer zu der Haftschicht entgegengesetzten Fläche des Schaltungschips verbunden ist. Die Haftschicht enthält ein Material, das eine Dilatanzeigenschaft aufweist, gemäß der sich eine Scherspannung gemäß einer multidimensionalen Funktion bzw. Polynomfunktion erhöht, wenn sich eine Scherrate erhöht.
Die obige Konfiguration des zweiten Beispiels schafft eine Halbleitervorrichtung, bei es der ähnlich wie bei dem Sensor für eine physikalische Größe gemäß dem ersten Beispiel möglich ist, sowohl eine Stabilität einer Drahtverbindung als auch eine Zuverlässigkeit durch Abmildern einer thermischen Spannung zu gewährleisten, wobei die Abmilderung der thermischen Spannung auf den Schaltungschip Variationen in den elektrischen Eigenschaften der Schaltung unterdrückt.
Figurenliste
Die obigen und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen deutlich. Es zeigen:

1 eine schematische Querschnittsansicht eines Sensors für eine physikalische Größe gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 ein schematisches Diagramm, das eine Dilatanzeigenschaft einer modifizierten Haftschicht und eine Beziehung zwischen einer Scherspannung oder Viskosität zu einer Scherrate zeigt;
3 eine schematische Querschnittsansicht eines Sensors für eine physikalische Größe gemäß einer zweiten Ausführungsform;
4 eine schematische Querschnittsansicht eines Sensors für eine physikalische Größe gemäß einer dritten Ausführungsform;
5 eine schematische Querschnittsansicht eines Sensors für eine physikalische Größe gemäß einer vierten Ausführungsform;
6 eine schematische Querschnittsansicht eines modifizierten Beispiels des Sensors für eine physikalische Größe der vierten Ausführungsform;
7 eine schematische Querschnittsansicht eines Sensors für eine physikalische Größe gemäß einer fünften Ausführungsform;
8 eine schematische Querschnittsansicht eines modifizierten Beispiels des Sensors für eine physikalische Größe der fünften Ausführungsform; und
9 eine schematische Querschnittsansicht eines Sensors für eine physikalische Größe gemäß einer weiteren Ausführungsform.

Detaillierte Beschreibung
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Die folgenden Ausführungsformen werden derart beschrieben, dass dieselben oder äquivalenten Teile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet werden.
(Erste Ausführungsform)
Ein Sensor für eine physikalische Größe gemäß einer ersten Ausführungsform wird mit Bezug auf die 1 und 2 beschrieben. Der Sensor für eine physikalische Größe dieser Ausführungsform wird beispielsweise als Sensor für eine physikalische Größe verwendet, der in einem Fahrzeug, beispielsweise einem Kraftfahrzeug montiert ist, um ein Signal entsprechend einer physikalischen Größe auszugeben, das auf das Fahrzeug oder dessen Bestandteile ausgeübt wird.
In 1 sind zur besseren Darstellung des Sensors für eine physikalische Größe die Dicke und die Dimensionen überzogen und verformt dargestellt. Außerdem kann zum einfacheren Verständnis die obere Seite der 1 als die obere Seite oder vordere Seite des Sensors für eine physikalische Größe bezeichnet werden, und die untere Seite der 1 kann als untere Seite oder hintere Seite des Sensors für eine physikalische Größe bezeichnet werden. Dieses gilt ebenfalls für die übrigen Zeichnungen der 3 bis 9. In 2 ist zum besseren Verständnis die Scherspannung (ST) der modifizierten Haftschicht 21 durch eine durchgezogene Linie angegeben, und die Viskosität (VI) der modifizierten Haftschicht 21 ist durch eine gestrichelte Linie angegeben.
Wie es in 1 gezeigt ist, enthält der Sensor für eine physikalische Größe dieser Ausführungsform ein Trägerelement 1, eine Haftschicht 2, einen Sensorchip 3 und einen Draht 4. Der Sensor für eine physikalische Größe gibt an den Draht 4 ein Signal entsprechend der physikalischen Größe aus, die auf den Sensorchip 3 wirkt.
Wie es in 1 gezeigt ist, ist das Trägerelement 1 ein Träger, der eine vordere Fläche 1a (die auch als Fläche 1a bezeichnet wird) aufweist. Der Sensorchip 3 ist mittels der Haftschicht 2 auf der vorderen Fläche 1 a des Trägerelementes 1 montiert. Das Trägerelement 1 ist in der Form beispielsweise eines Substrats, eines Leitungsrahmens, eines Gehäuseteils usw. ausgebildet und besteht in Abhängigkeit von der beabsichtigten Verwendung des Sensors für eine physikalische Größe aus einem vorbestimmten Material wie beispielsweise einem Harzmaterial oder einem leitenden Metallmaterial. Wenn der Sensor für eine physikalische Größe dieser Ausführungsform beispielsweise als Drucksensor ausgelegt ist, kann das Trägerelement 1 ein Harzformkörper sein, der ein Harzmaterial aufweist, oder es kann ein Gehäuse aus einem Metallmaterial sein.
Wie es in 1 gezeigt ist, ist die Haftschicht 2 eine Schicht, die auf der vorderen Fläche 1a des Trägerelementes 1 zur Montage des Sensorchips 3 auf dem Trägerelement 1 angeordnet ist und beispielsweise mittels eines Spenders ausgebildet wird. Die Haftschicht 2 enthält ein Material, das eine niedrige Elastizität aufweist, wenn ein langsamer Scherreiz, das heißt eine langsame externe Kraft ausgeübt wird, wohingegen dieses eine hohe Elastizität aufweist, wenn ein schneller Scherreiz, beispielsweise eine plötzliche externe Kraft, ausgeübt wird. Das heißt, die Haftschicht 2 enthält ein Material, das eine Dilatanzeigenschaft aufweist.
Insbesondere weist die Haftschicht 2 eine hohe Elastizität in einem Zustand auf, in dem ein schneller Scherreiz wie beispielsweise durch eine Drahtverbindung bzw. ein Drahtverbinden des Drahtes 4 mit dem Sensorchip 3, wie es später beschrieben wird, ausgeübt wird, und weist eine niedrige Elastizität in einem Zustand auf, in dem ein langsamer Scherreiz wie beispielsweise eine thermische Spannung nach dem Verbinden des Drahtes 4 ausgeübt wird. Mit anderen Worten, die Haftschicht 2 weist ein Material auf, das eine Dilatanzeigenschaft aufweist, gemäß der der Elastizitätsmodul bei der Drahtverbindung des Drahtes 4 mit dem Sensorchip 3 höher als der Elastizitätsmodul nach dem Verbinden des Drahtes 4 mit dem Sensorchip 3 ist.
Hier bezeichnet „hohe Elastizität“ einen Elastizitätsmodul von 100 MPa bis 30 GPa, und eine „niedrige Elastizität“ bezeichnet einen Elastizitätsmodul von 0,1 MPa bis 10 MPa.
In der vorliegenden Ausführungsform enthält die Haftschicht 2 ein dilatantes Fluid, das die obige Dilatanzeigenschaft zeigt, und die gesamte Haftschicht 2 ist als eine modifizierte Haftschicht 21 ausgebildet, die eine Dilatanzeigenschaft zeigt. In der vorliegenden Ausführungsform besteht die Haftschicht 2 aus einer Mischung eines Materials hoher Elastizität, das eine hohe Elastizität zeigt, und eines Materials niedriger Elastizität, das eine niedrige Elastizität zeigt.
Es kann beispielsweise (i) ein anorganisches Material wie beispielsweise SiO₂ und/oder (ii) ein organisches Material aus einem thermoplastischen Harz wie beispielsweise Polyethylen und/oder einem wärmehärtenden Harz wie beispielsweise Phenolharz als Material hoher Elastizität verwendet werden. Andererseits kann ein organisches Haftmaterial wie beispielsweise Silikon, Polyacrylat, Perfluorpolyether als Material niedriger Elastizität verwendet werden. In diesem Fall ist das Material hoher Elastizität beispielsweise ein granulares Material mit einem Korndurchmesser von 10 µm oder mehr, um die Dilatanzeigenschaft in der Mischung zu zeigen. Um einen großen Bereich zu gewährleisten, der eine Dilatanzeigenschaft in der Mischung zeigt, ist es vorteilhaft, wenn das Material hoher Elastizität in einer Menge von 50 Vol% oder mehr in Bezug auf die gesamte Mischung enthalten ist. Insbesondere kann die Haftschicht 2 beispielsweise ein Material verwenden, gemäß dem ein Material hoher Elastizität wie beispielsweise SiO₂ und ein Material niedriger Elastizität wie beispielsweise Silikon in einer Emulsion wie beispielsweise eines Typs aus Vinylacetatharz oder eines Typs aus Epoxidharz gemischt sind und ein Material hoher Elastizität mit 50 Vol% oder mehr enthalten ist.
Wie es oben beschrieben wurde, besteht die modifizierte Haftschicht 21 beispielsweise aus einem Material, das eine hohe Elastizität und eine niedrige Elastizität aufweist und die folgenden Gleichungen (1) und (2) erfüllt, das heißt, eine Dilatanzeigenschaft aufweist. $τ = μ \times v^{n}$
$η = μ \times v^{(n - 1)}$
In den Gleichungen (1) und (2) ist τ eine Scherspannung (Einheit: Pa), die in der Mischung erzeugt wird, v ist eine Scherrate (Einheit: s^-1), die in der Mischung erzeugt wird, und η ist eine Viskosität (Einheit: Pa x s) in der Mischung. Außerdem ist µ eine Konstante, während n eine Zahl von größer als zwei ist. Das heißt, die modifizierte Haftschicht 21 weist eine Eigenschaft derart auf, dass, wenn die Scherrate, die auf die modifizierte Haftschicht 21 ausgeübt wird, sich erhöht (das heißt wenn der Scherreiz schneller wird), sich die Viskosität η der modifizierten Haftschicht 21 und die Scherspannung τ, die in der modifizierten Haftschicht 21 erzeugt wird, gemäß einer multidimensionalen Funktion bzw. Polynomfunktion erhöhen, wie es in 2 gezeigt ist. Die Wirkung dieser modifizierten Haftschicht 21 wird später beschrieben.
Wie es in 1 gezeigt ist, ist der Sensorchip 3 beispielsweise in einer rechteckigen Plattengestalt ausgebildet, die eine Fläche 3a (die auch als erste Fläche bezeichnet wird) aufweist, die derart angeordnet ist, dass eine gegenüberliegende Fläche 3b (die auch als zweite Fläche oder die andere Fläche bezeichnet wird), die der einen Fläche 3a gegenüberliegt, die Haftschicht 2 kontaktiert, wobei der Sensorchip 3 aus einem Halbleitermaterial wie beispielsweise Si besteht. Der Sensorchip 3 enthält einen Sensorteil (nicht gezeigt), der ein Signal entsprechend einer physikalischen Größe wie beispielsweise einem Druck, einer Beschleunigung, einer Winkelgeschwindigkeit oder Ähnlichem ausgibt; der Sensorteil, der auch als Sensor bezeichnet wird, ist auf der einen Fläche 3a ausgebildet. Der Sensorchip 3 wird durch einen Halbleiterherstellungsprozess hergestellt. Der Sensorchip 3 enthält eine Elektrodenanschlussfläche (nicht gezeigt), die auf der einen Fläche 3a ausgebildet ist; wie es in 1 gezeigt ist, ist ein Draht mit der Elektrodenanschlussfläche verbunden.
Wenn beispielsweise ein Signal entsprechend dem Druck ausgegeben wird, enthält der Sensorteil außerdem eine Membran oder einen Messwiderstand. Der Sensorteil weist eine Konfiguration auf, die der zu erfassenden physikalischen Größe entspricht.
Der Draht 4 ist ein Element zum elektrischen Verbinden des Sensorchips 3 mit anderen Elementen und besteht aus einem leitenden Metallmaterial wie beispielsweise Aluminium oder Gold und wird unter Verwendung einer Drahtverbindung verbunden. In der vorliegenden Ausführungsform verbindet der Draht 4 den Sensorchip 3 elektrisch mit dem Trägerelement 1. Der Sensorchip 3 kann jedoch mit einem anderen Element (nicht gezeigt) elektrisch verbunden sein. Die Anzahl der Drähte 4 und der Verbindungsteile können geeignet entsprechend dem Zweck des Sensors für eine physikalische Größe geändert werden.
Oben wurde eine Basiskonfiguration des Sensors für eine physikalische Größe gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Der Sensor für eine physikalische Größe gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist beispielsweise je nach Typ des Sensorchips 3 ein Drucksensor, ein Beschleunigungssensor, ein Kreiselsensor oder Ähnliches und kann andere Elemente oder Ähnliches (nicht gezeigt) je nach Zweck enthalten.
Im Folgenden wird die Wirkung der modifizierten Haftschicht 21, die eine Dilatanzeigenschaft aufweist, beschrieben.
Wenn der Draht 4 mit dem Sensorchip 3 mittels Drahtverbindung (Bonden) wie beispielsweise einer Ultraschalldruckbehandlung verbunden wird, zeigt die modifizierte Haftschicht 21 eine hohe Elastizität und wird nicht einfach verformt; dieses verhindert, dass die Kraft, die auf den Sensorchip 3 ausgeübt wird, zur Außenseite entweicht, und erzielt eine Stabilisierung der Drahtverbindung.
Nachdem der Draht 4 verbunden wurde, zeigt andererseits die modifizierte Haftschicht 21 eine niedrige Elastizität und befindet sich in einem weichen Zustand. Hier werden Fälle angenommen, in denen der Sensor für eine physikalische Größe gemäß dieser Ausführungsform zu einer Umgebung freiliegt, in der eine Temperaturänderung wie beispielsweise ein Kühl/Heiz-Zyklus auftritt. In derartigen Fällen wird beispielsweise in dem Sensorchip 3, der hauptsächlich aus Si besteht, eine thermische Spannung aufgrund einer Differenz des linearen Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem Sensorchip 3 und dem Trägerelement 1, das beispielsweise aus einem Harzmaterial besteht, erzeugt. Wie es oben beschrieben wurde, zeigt die modifizierte Haftschicht 21 jedoch eine niedrige Elastizität und befindet sich nach der Verbindung des Drahtes 4 in einem weichen Zustand, das heißt in einer Situation, in der keine plötzliche externe Kraft ausgeübt wird. Dadurch wird die thermische Spannung, die auf den Sensorchip 3 ausgeübt wird, abgemildert, und es wird die Zuverlässigkeit gewährleistet.
Das heißt, die modifizierte Haftschicht 21 zeigt eine hohe Elastizität zu der Zeit des Drahtverbindungsvorgangs des Drahtes 4, so dass sie hart ist, während sie eine niedrige Elastizität in einem Zustand nach dem Drahtverbindungsvorgang zeigt, so dass sie weich ist. Dieses erzielt eine Konfiguration, die sowohl eine Stabilität bei dem Drahtverbindungsvorgang als auch eine Zuverlässigkeit durch Abmildern einer thermischen Spannung an dem Sensorchip 3 gewährleistet.
Gemäß Studien, die von den Erfindern der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurden, erzielt eine Verringerung des Einsinkens des Sensorchips 3 in die Haftschicht 2 (im Folgenden als „Chip-Amplitude“ bezeichnet), wenn der Draht 4 mit dem Sensorchip 3 verbunden wird, der auf der Haftschicht 2 angeordnet ist, eine Verbesserung der Stabilität der Drahtverbindung. Insbesondere ergab sich aus den Studien der Erfinder, dass die Chip-Amplitude umgekehrt proportional zu jeweils (i) dem Kontaktbereich zwischen dem Sensorchip 3 und der Haftschicht 2 und (ii) dem Elastizitätsmodul der Haftschicht 2 ist.
In den vergangenen Jahren entstand die Notwendigkeit, den Sensorchip 3 bei dieser Art von Sensor für eine physikalische Größe zu verkleinern, aber eine Miniaturisierung des Sensorchips 3 kann im Hinblick auf die Stabilität der Drahtverbindung ungeeignet sein, da der Kontaktbereich mit der Haftschicht 2 klein wird. Durch Ausbilden der Haftschicht 2 mit der modifizierten Haftschicht 21, die eine Dilatanzeigenschaft aufweist, kann jedoch der Elastizitätsmodul der Haftschicht 2 zu der Zeit des Drahtverbindungsvorgangs erhöht werden, und es kann die Chip-Amplitude verringert werden. Sogar wenn der Sensorchip 3 kleiner ausgebildet wird, wird erwartet, dass der Sensor für eine physikalische Größe gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Stabilität der Drahtverbindung mehr als zuvor gewährleistet.
Im Folgenden wird ein Beispiel des Verfahrens zum Herstellen des Sensors für eine physikalische Größe gemäß dieser Ausführungsform beschrieben. Mit Ausnahme der Tatsache, dass die Haftschicht 2 als modifizierte Haftschicht 21 ausgebildet wird, die ein dilatantes Fluid enthält, kann dasselbe Herstellungsverfahren wie dasjenige eines herkömmlichen Sensors für eine physikalische Größe verwendet werden. Somit werden die anderen Schritte als der Schritt des Ausbildens der Haftschicht 2 nur kurz beschrieben.
Es wird beispielsweise ein Harzformkörper, der durch Pressen oder Ähnlichem ausgebildet wird, als Trägerelement 1 hergestellt. Ein dilatantes Fluid wird auf die vordere Fläche 1a des Harzformkörpers mit beispielsweise einem Spender aufgebracht, um die Haftschicht 2 auszubilden. Das dilatante Fluid wird beispielsweise durch Mischen eines Materials niedriger Elastizität wie beispielsweise Silikon und eines Materials hoher Elastizität wie beispielsweise SiO₂ in einem vorbestimmten Verhältnis und Rühren erhalten.
Anschließend wird ein Sensorchip 3, der durch einen Halbleiterherstellungsprozess hergestellt wird, vorbereitet. Der Sensorchip 3 wird auf der Haftschicht 2 derart angeordnet, dass die andere Fläche 3b, die der einen Fläche 3a gegenüberliegt, der Haftschicht 2 zugewandt ist. Danach wird der Draht 4 mit (i) der einen Fläche 3a des Sensorchips 3 und (ii) dem Trägerelement 1 durch beispielsweise Drahtverbindung mit Ultraschalldruckbeaufschlagung verbunden. Schließlich kann der Sensor für eine physikalische Größe gemäß dieser Ausführungsform beispielsweise durch Entfernen überschüssigen Lösungsmittels und Ähnlichem, das in der Haftschicht 2 enthalten ist, durch Heizen und Trocknen hergestellt werden.
Man beachte, dass das oben beschriebene Herstellungsverfahren nur ein Beispiel ist und geeignet geändert werden kann; es kann beispielsweise ein Trocknen vor der Drahtverbindung ausgeführt werden. Es werden beispielsweise Fälle angenommen, in denen die Haftschicht 2 vor der Drahtverbindung getrocknet wird. In derartigen Fällen kann ein Heizen und Trocknen das überschüssige Lösungsmittel oder Ähnliches, das in der Haftschicht 2 enthalten ist, entfernen und die Verbindung zwischen dem Trägerelement 1 und dem Sensorchip 3 fördern. Danach wird der Draht 4 mit dem Sensorchip 3 durch Drahtverbindung auf dieselbe Weise wie oben beschrieben verbunden.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält ein Sensor für eine physikalische Größe eine Haftschicht 2, die insgesamt aus der modifizierten Haftschicht 21 besteht, die eine hohe Elastizität zu der Zeit der Drahtverbindung bzw. des Drahtverbindungsvorgangs und eine niedrige Elastizität nach der Drahtverbindung zeigt. Dieses erzielt einen Sensor für eine physikalische Größe, der sowohl eine Stabilität der Drahtverbindung als auch eine Zuverlässigkeit durch Abmildern einer thermischen Spannung gewährleisten kann. Außerdem ist der Sensor für eine physikalische Größe gemäß dieser Ausführungsform ein Sensor für eine physikalische Größe, der die Stabilität der Drahtverbindung mehr als zuvor sogar dann gewährleisten kann, wenn der Sensorchip 3 eine geringere Größe aufweist.
(Zweite Ausführungsform)
Der Sensor für eine physikalische Größe gemäß der zweiten Ausführungsform wird mit Bezug auf 3 beschrieben. In 3 sind wie in 1 die Dicke und die Dimensionen überzogen und verformt gezeigt.
Wie es in 3 gezeigt ist, unterscheidet sich der Sensor für eine physikalische Größe dieser Ausführungsform von demjenigen der ersten Ausführungsform darin, dass die Haftschicht 2 (i) einen Dilatanzabschnitt 211, der eine Dilatanzeigenschaft aufweist, und (ii) ein Haftmittel 22 niedriger Elastizität enthält. In der vorliegenden Ausführungsform wird hauptsächlich dieser Unterschied beschrieben.
Wie es in 3 gezeigt ist, enthält die Haftschicht 2 in dieser Ausführungsform mehrere Dilatanzabschnitte 211 und ein Haftmittel 22 niedriger Elastizität. Die Haftschicht 2 wird beispielsweise durch gemeinsames Aufbringen der Dilatanzabschnitte 211 und des Haftmittels 22 niedriger Elastizität mittels eines Spenders oder Ähnlichem ausgebildet. Mit anderen Worten, in der vorliegenden Ausführungsform besteht die Haftschicht 2 aus einem Material, das nur teilweise eine Dilatanzeigenschaft aufweist.
Der Dilatanzabschnitt 211 ist beispielsweise wie in der ersten Ausführungsform eine Mischung aus einem Material hoher Elastizität und einem Material niedriger Elastizität. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Dilatanzabschnitt 211 jedoch keine einzelne Schicht, sondern weist eine granulare Gestalt wie beispielsweise eine abgeplattete Kugelgestalt oder eine lange bzw. längliche Kugelgestalt auf. Wie es in 3 gezeigt ist, sind die Dilatanzabschnitte 211 beispielsweise separat bzw. getrennt in der Haftschicht 2 angeordnet; jeder Dilatanzabschnitt 211 ist derart angeordnet, dass er sowohl das Trägerelement 1 als auch den Sensorchip 3 kontaktiert.
Man beachte, dass der Dilatanzabschnitt 211 derart ausgebildet sein kann, dass die Haftschicht 2 die externe Kraft aufgrund des Drahtverbindungsvorgangs in Richtung des Trägerelementes 1 zu der Zeit der Durchführung der Drahtverbindung nicht auf den Sensorchip 3 überträgt. Sämtliche Dilatanzabschnitte 211 müssen somit nicht sowohl das Trägerelement 1 als auch den Sensorchip 3 kontaktieren. Außerdem kann die Gestalt jedes Dilatanzabschnittes 211 oder die Anordnung der Dilatanzabschnitte 211 in der Richtung der Schichtebene der Haftschicht 2 frei ausgewählt werden.
Das Haftmittel 22 niedriger Elastizität besteht aus einem Material, das (i) eine niedrige Elastizität vom organischen Typ wie beispielsweise Silikon, Polyacrylat, Perfluorpolyether oder Ähnlichem zeigt, und (ii) ein Haftvermögen zeigt; das Haftmittel 22 niedriger Elastizität wird als eine einzelne Schicht ausgebildet, in der mehrere Dilatanzabschnitte 211 verteilt werden. Das Haftmittel niedriger Elastizität 22 kann irgendein Haftmittel niedriger Elastizität sein, das bei dieser Art von herkömmlichem Sensor für eine physikalische Größe verwendet wird.
Gemäß dieser Ausführungsform enthält der Sensor für eine physikalische Größe eine Haftschicht 2, die als die modifizierte Haftschicht 21 dient, indem sie die Dilatanzabschnitte 211 und das Haftmittel 22 niedriger Elastizität enthält. Sogar diese Konfiguration kann einen Sensor für eine physikalische Größe erzielen, der dieselbe Wirkung wie in der ersten Ausführungsform erzielen kann.
(Dritte Ausführungsform)
Der Sensor für eine physikalische Größe gemäß einer dritten Ausführungsform wird mit Bezug auf 4 beschrieben. In 4 sind ähnlich wie in 1 die Dicke und die Dimensionen überzogen und verformt dargestellt.
Wie es in 4 gezeigt ist, unterscheidet sich der Sensor für eine physikalische Größe gemäß der vorliegenden Ausführungsform von demjenigen der ersten Ausführungsform darin, dass (i) die Haftschicht 2 eine modifizierte Haftschicht 21 und ein Haftmittel 22 niedriger Elastizität enthält und (ii) die modifizierte Haftschicht 21 in einer Querschnittsansicht unmittelbar unterhalb des Bereiches des Sensorchips 3 angeordnet ist, in dem der Draht 4 verbunden ist bzw. wird. In der vorliegenden Ausführungsform wird hauptsächlich dieser Unterschied beschrieben.
In dieser Ausführungsform enthält die Haftschicht 2 (i) eine modifizierte Haftschicht 21, die an einer vorbestimmten Position angeordnet ist, und (ii) ein Haftmittel 22 niedriger Elastizität, wie es in 4 gezeigt ist. Diese kann beispielsweise durch separates Anwenden (das heißt Beschichten) und Ausbilden der modifizierten Haftschicht 21 und des Haftmittels 22 niedriger Elastizität mittels eines Spenders oder Ähnlichem erhalten werden.
Wie es in 4 gezeigt ist, ist die modifizierte Haftschicht 21 in der vorliegenden Ausführungsform aus der Sicht normal zu der einen Fläche 3a des Sensorchips 3, das heißt in der Richtung normal zu der einen Fläche 3a, beispielsweise in dem Bereich der Haftschicht 2 unmittelbar unterhalb des Bereiches angeordnet, mit dem Draht 4 verbunden ist.
Im Folgenden wird aus Vereinfachungsgründen das Folgende definiert: Ein Abschnitt der einen Fläche 3a des Sensorchips 3, mit dem der Draht 4 verbunden ist, wird als „Drahtverbindungsabschnitt“ bezeichnet; ein Bereich der einen Fläche 3a, der benachbart zu dem Drahtverbindungsabschnitt ist oder diesen umgibt, ist als ein „Drahtnachbarbereich“ definiert; und ein Bereich, der den Drahtverbindungsabschnitt und den Drahtnachbarbereich enthält, wird als „Drahtverbindungsbereich“ bezeichnet.
Die modifizierte Haftschicht 21 ist in einem Bereich der Haftschicht 2 angeordnet, auf den der Außenumfang des Drahtverbindungsbereiches der einen Fläche 3a des Sensorchips 3 aus Sicht in der Richtung normal zu der einen Fläche 3a projiziert wird.
Mit anderen Worten, die modifizierte Haftschicht 21 ist in einer Querschnittsansicht parallel zu dem Drahtverbindungsabschnitt angeordnet, wie es in 4 gezeigt ist. Diese Konfiguration erzielt die Haftschicht 2, die hilft, zu verhindern, dass die Kraft, die auf den Drahtverbindungsabschnitt ausgeübt wird, zu dem Trägerelement 1 entweicht, was zu einer Stabilität der Drahtverbindung beiträgt.
Man beachte, dass der Bereich bzw. die Fläche (das heißt Dimension der Fläche) des Drahtverbindungsbereiches aus Sicht in der Richtung normal zu der Fläche der einen Seite frei ausgewählt werden kann und bis zu einem Grad definiert werden kann, in dem die Stabilität der Drahtverbindung gewährleistet werden kann.
In der vorliegenden Ausführungsform ist das Haftmittel 22 niedriger Elastizität in dem verbleibenden Abschnitt in der Haftschicht 2 angeordnet, der sich von dem Abschnitt unterscheidet, bei dem die modifizierte Haftschicht 21 angeordnet ist.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann ein Sensor für eine physikalische Größe dieselbe Wirkung wie in der ersten Ausführungsform erzielen.
(Vierte Ausführungsform)
Der Sensor für eine physikalische Größe gemäß einer vierten Ausführungsform wird mit Bezug auf 5 beschrieben. In 5 sind ähnlich wie in 1 die Dicke und die Dimensionen überzogen und verformt dargestellt.
Der Sensor für eine physikalische Größe gemäß dieser Ausführungsform unterscheidet sich von demjenigen der ersten Ausführungsform darin, dass (i) die Haftschicht 2 eine modifizierte Haftschicht 21 und ein Haftmittel 22 niedriger Elastizität enthält und (ii) das Trägerelement 1, das Haftmittel 22 niedriger Elastizität und die modifizierte Haftschicht 21 aufeinanderfolgend in dieser Reihenfolge von der unteren Seite gestapelt oder geschichtet sind, während das Haftmittel 22 niedriger Elastizität und die modifizierte Haftschicht 21 die Haftschicht 2 bildet, die eine Zweischichtstruktur aufweist, wie es in 5 gezeigt ist. In der vorliegenden Ausführungsform wird hauptsächlich dieser Unterschied beschrieben.
In der vorliegenden Ausführungsform sind auf der vorderen Fläche 1 a des Trägerelementes 1 das Haftmittel 22 niedriger Elastizität und die modifizierte Haftschicht 21 in dieser Reihenfolge von der unteren Seite gestapelt, während das Haftmittel 22 niedriger Elastizität und die modifizierte Haftschicht 21 eine Zweischichtstruktur bilden, die in der Haftschicht 2 enthalten ist, wie es in 5 gezeigt ist. Mit anderen Worten, die Haftschicht 2 weist eine Zweischichtstruktur auf, bei der zwei unterschiedliche Schichten geschichtet sind, und eine Schicht von diesen ist die modifizierte Haftschicht 21. Die Haftschicht 2 wird beispielsweise durch Beschichten und Ausbilden eines Haftmittels 22 niedriger Elastizität mit einem Spender oder Ähnlichem und anschließendes Beschichten und Ausbilden einer modifizierten Haftschicht 21 auf dem Haftmittel 22 niedriger Elastizität erhalten.
Wie es in 5 gezeigt ist, ist die modifizierte Haftschicht 21 in einer Querschnittsansicht auf dem Haftmittel niedriger Elastizität 22 unmittelbar unterhalb des Sensorchips 3 angeordnet, so dass sie die andere Fläche 3b, die der einen Fläche 3a des Sensorchips 3 gegenüberliegt, kontaktiert.
Wie es in 5 gezeigt ist, ist das Haftmittel 22 niedriger Elastizität auf die vordere Fläche 1 a des Trägerelementes 1 geschichtet.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die modifizierte Haftschicht 21, die eine Dilatanzeigenschaft aufweist, direkt unter dem Sensorchip 3 angeordnet; es wird ein Sensor für eine physikalische Größe derart geschaffen, dass er eine Haftschicht 2 aufweist, die in der Lage ist, die Stabilität der Drahtverbindung und die Zuverlässigkeit durch Lockern der thermischen Spannung, die auf den Sensorchip 3 ausgeübt wird, zu gewährleisten. Daher kann der Sensor für eine physikalische Größe gemäß der vorliegenden Ausführungsform dieselbe Wirkung wie in der ersten Ausführungsform erzielen.
(Modifiziertes Beispiel der vierten Ausführungsform)
Ein modifiziertes Beispiel des Sensors für eine physikalische Größe gemäß der vierten Ausführungsform wird mit Bezug auf 6 beschrieben. In 6 sind ähnlich wie in 1 die Dicke und die Dimensionen überzogen und verformt dargestellt.
Dieses modifizierte Beispiel unterscheidet sich von der vierten Ausführungsform darin, dass in der Haftschicht 2 die modifizierte Haftschicht 21 und das Haftmittel 22 niedriger Elastizität in dieser Reihenfolge von der unteren Seite gestapelt sind, wie es in 6 gezeigt ist. In diesem modifizierten Beispiel wird die Haftschicht 2 im Gegensatz zu der oben beschriebenen vierten Ausführungsform beispielsweise durch Beschichten und Ausbilden der modifizierten Haftschicht 21 und des Haftmittels 22 niedriger Elastizität in dieser Reihenfolge durch einen Spender oder Ähnlichem erhalten.
Wie es in 6 gezeigt ist, ist bei dieser Konfiguration die Dicke des Haftmittels 22 niedriger Elastizität klein, da die modifizierte Haftschicht 21 zuvor in dem Bereich unmittelbar unter dem Sensorchip 3 ausgebildet wird. Das Haftmittel 22 niedriger Elastizität direkt unterhalb des Drahtverbindungsbereiches des Sensorchips 3 ist dünn, und die modifizierte Haftschicht 21 ist näher bei dem Trägerelement 1 als das Haftmittel 22 niedriger Elastizität angeordnet. Dieses erzielt eine Haftschicht 2, die dabei hilft, zu verhindern, dass die externe Kraft, die auf den Sensorchip 3 während der Drahtverbindung ausgeübt wird, entweicht.
Außerdem kann der Sensor für eine physikalische Größe gemäß dieser Modifikation dieselbe Wirkung wie in der obigen vierten Ausführungsform erzielen.
(Fünfte Ausführungsform)
Der Sensor für eine physikalische Größe gemäß einer fünften Ausführungsform wird mit Bezug auf 7 beschrieben. In 7 sind wie in 1 die Dicke und die Dimensionen überzogen und verformt dargestellt.
Wie es in 7 gezeigt ist, enthält der Sensor für eine physikalische Größe dieser Ausführungsform (i) ein erstes Substrat 31, das einen Sensorteil (nicht gezeigt) zum Ausgeben eines Signals entsprechend einer physikalischen Größe des Sensorchips 3 aufweist, und (ii) ein zweites Substrat 32. Das zweite Substrat 32 und das erste Substrat 31 sind in dieser Reihenfolge von der unteren Seite zu der oberen Seite in 7 gestapelt, wobei die modifizierte Haftschicht 21 zwischen diesen angeordnet ist. Außerdem ist der Sensorchip 3 in dem Sensor für eine physikalische Größe gemäß der vorliegenden Ausführungsform an dem Trägerelement 1 derart montiert, dass das zweite Substrat 32 derart angeordnet ist, dass es der vorderen Fläche 1 a des Trägerelementes 1 über das Haftmittel 22 niedriger Elastizität zugewandt ist. Außerdem ist in dem Sensor für eine physikalische Größe gemäß dieser Ausführungsform die Fläche des ersten Substrats 31 entgegengesetzt bzw. gegenüberliegend zu der Seitenfläche, die der modifizierten Haftschicht 21 zugewandt ist, als die eine Fläche 3a definiert, und der Draht 4 ist mit der einen Fläche 3a verbunden. Der Sensor für eine physikalische Größe gemäß dieser Ausführungsform unterscheidet sich von demjenigen der ersten Ausführungsform hinsichtlich des obigen Aspektes. In der vorliegenden Ausführungsform wird hauptsächlich ein derartiger Unterschied beschrieben.
Das erste Substrat 31 und das zweite Substrat 32 sind beispielsweise hauptsächlich aus einem Halbleitermaterial wie beispielsweise Si ausgebildet. Wie es in 7 gezeigt ist, wird der Sensorchip 3 dadurch ausgebildet, dass das erste Substrat 31 und das zweite Substrat 32 über die dazwischenliegende modifizierte Haftschicht 21 aufeinander geschichtet werden. In der vorliegenden Ausführungsform dient der Sensorchip 3 als ein Beschleunigungssensor oder ein Winkelgeschwindigkeitssensor, der ein Signal entsprechend einer Beschleunigung oder einer Winkelgeschwindigkeit ausgibt.
Wenn bei einer derartigen Konfiguration der Draht 4 mit der einen Fläche 3a des ersten Substrats 31 mittels Drahtverbindung verbunden wird, zeigt die modifizierte Haftschicht 21, die in einer Querschnittsansicht direkt unter dem ersten Substrat 31 angeordnet ist, eine hohe Elastizität, die dabei hilft, zu verhindern, dass die Kraft, die auf das erste Substrat 31 ausgeübt wird, entweicht. Das heißt, der Sensor für eine physikalische Größe gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist eine Struktur auf, die in der Lage ist, die Stabilität der Drahtverbindung des Drahtes 4 zu gewährleisten. Wenn andererseits eine thermische Spannung auf das erste Substrat 31 ausgeübt wird, zeigt die modifizierte Haftschicht 21 eine niedrige Elastizität, so dass diese thermische Spannung durch die modifizierte Haftschicht 21 abgemildert wird, wodurch eine Struktur bereitgestellt wird, die in der Lage ist, die Zuverlässigkeit zu gewährleisten.
Die vorliegende Ausführungsform kann einen Sensor für eine physikalische Größe erzielen, der dieselbe Wirkung wie in der ersten Ausführungsform erzielt.
(Modifiziertes Beispiel der fünften Ausführungsform)
Ein modifiziertes Beispiel des Sensors für eine physikalische Größe gemäß der fünften Ausführungsform wird mit Bezug auf 8 beschrieben. In 8 sind ähnlich wie in 1 die Dicke und die Dimensionen überzogen und verformt dargestellt.
Dieses modifizierte Beispiel unterscheidet sich von der fünften Ausführungsform darin, dass die Haftschicht 2 derart ausgebildet ist, dass die vertikale Anordnung der modifizierten Haftschicht 21 und des Haftmittels 22 niedriger Elastizität gegenüber der oben beschriebenen fünften Ausführungsform umgekehrt ist, wie es in 8 gezeigt ist.
Bei einer derartigen Konfiguration ist die modifizierte Haftschicht 21 unmittelbar unter dem Sensorchip 3, das heißt in dem Bereich direkt unter dem zweiten Substrat 32, angeordnet, wie es in 8 gezeigt ist. Dieses verhindert, dass die externe Kraft, die auf den Sensorchip 3 zu der Zeit der Drahtverbindung ausgeübt wird, entweicht.
Außerdem kann gemäß dem Sensor für eine physikalische Größe dieses modifizierten Beispiels dieselbe Wirkung wie in der fünften Ausführungsform erzielt werden.
(Weitere Ausführungsformen)
Man beachte, dass der Sensor für eine physikalische Größe, der in den jeweiligen obigen Ausführungsformen beschrieben wurde, ein Beispiel des Sensors für eine physikalische Größe der vorliegenden Erfindung ist und nicht auf die jeweiligen oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist, sondern innerhalb des Bereiches der vorliegenden Erfindung geeignet geändert werden kann.
(1) Jede der oben beschriebenen Ausführungsformen beschreibt als Beispiel einen Sensor für eine physikalische Größe, der eine Struktur aufweist, gemäß der der Sensorchip 3, der einen Sensorteil (nicht gezeigt) aufweist, zur Außenseite freiliegt. Der Sensorchip 3 kann jedoch in Abhängigkeit von der beabsichtigten Verwendung des Sensors für eine physikalische Größe mit einem Material niedriger Elastizität wie beispielsweise einem Siliziumgel bedeckt sein.
Wenn der Sensor für eine physikalische Größe als ein Drucksensor ausgebildet ist, wie es beispielsweise in 9 gezeigt ist, können die Haftschicht 2, der Sensorchip 3 und der Draht 4 mit einem Material 5 niedriger Elastizität wie beispielsweise einem Siliziumgel bedeckt sein. In diesem Fall ist das Trägerelement 1 beispielsweise ein Harzformkörper, der eine Vertiefung 11 und eine Innenverdrahtung 12 aufweist, wie es in 9 gezeigt ist, während der Sensorchip 3 über die dazwischenliegende Haftschicht 2 auf dem Boden der Vertiefung 11 angeordnet ist. Der Draht 4 ist mit der einen Fläche 3a des Sensorchips 3 verbunden, während der Sensorchip 3 durch den Draht 4 mit der Innenverdrahtung 12 elektrisch verbunden ist, der auf der Bodenseite der Vertiefung 11 angeordnet ist. Ein Ende der Innenverdrahtung 12 liegt aus dem Harzformkörper (das heißt dem Trägerelement 1) frei. Bei einer derartigen Konfiguration füllt das Material 5 niedriger Elastizität die Vertiefung 11 und bedeckt die Haftschicht 2, den Sensorchip 3 und den Draht 4. Wenn in diesem Fall ein Außendruck auf das Material 5 niedriger Elastizität ausgeübt wird, wird das Material 5 niedriger Elastizität verformt, und der Sensorteil (nicht gezeigt) des Sensorchips 3 gibt ein Signal entsprechend der Verformung aus. Auf diese Weise kann der Sensorchip 3 mit einem Material niedriger Elastizität oder Ähnlichem bis zu einem Ausmaß bedeckt werden, in dem der Betrieb des Sensorteils (nicht gezeigt) nicht beeinträchtigt wird.
(2) Die fünfte Ausführungsform und ihr modifiziertes Beispiel beschreiben ein Beispiel, bei dem die modifizierte Haftschicht 21 zum Tragen des ersten Substrats 31 oder des zweiten Substrats 32 als ein dilatantes Fluid wie in der ersten Ausführungsform ausgebildet wird. Die Konfiguration der Haftschicht 2 in den zweiten bis vierten Ausführungsformen kann jedoch in der modifizierten Haftschicht 21 der fünften Ausführungsform verwendet werden.
(3) Die jeweiligen oben beschriebenen Ausführungsformen beschreiben als ein Beispiel einen Sensor für eine physikalische Größe, der den Sensorchip 3 enthält, der einen Sensorteil aufweist, der ein elektrisches Signal entsprechend der physikalischen Größe ausgibt. Der Sensorchip 3 kann jedoch ein Halbleiterchip sein, der den oben beschriebenen Sensorteil nicht enthält. Es kann beispielsweise eine Halbleitervorrichtung verwendet werden, bei der ein Schaltungschip (das heißt ein Halbleiterchip, der eine IC anstelle des Sensorchips 3 aufweist) über der Haftschicht 2 an dem Trägerelement 1 montiert ist, während der Draht 4 mit dem Schaltungschip verbunden ist. Dieses erzielt eine Halbleitervorrichtung, die eine Stabilität der Drahtverbindung und eine anschließende Spannungslockerung gewährleistet. Man beachte, dass die Struktur dieser Halbleitervorrichtung grundlegend dieselbe wie die Strukturen ist, die in den 1 und 3 bis 8 in den obigen Ausführungsformen gezeigt sind, nur mit der Ausnahme, dass der Sensorchip 3 durch einen Schaltungschip ersetzt ist.
Wenn eine thermische Spannung auf den Schaltungschip wirkt, wird außerdem die Verdrahtung des Schaltungschips winzig verformt, und es besteht die Möglichkeit, dass die elektrischen Eigenschaften der Schaltung aufgrund eines Piezoeffektes schwanken können. Diese Schwankung der elektrischen Eigenschaften wird jedoch vermutlich durch die Haftschicht 2 unterdrückt, die eine Spannungslockerung nach der Drahtverbindung bzw. dem Drahtverbindungsvorgang bereitstellt. Es wird ebenfalls erwartet, dass eine Halbleitervorrichtung, auf der ein Schaltungschip über einer Haftschicht 2 montiert ist, die ein Material aufweist, das eine Dilatanzeigenschaft aufweist, eine Struktur zum Unterdrücken einer Schwankung der elektrischen Eigenschaften aufgrund einer thermischen Spannung aufweist. Auf ähnliche Weise wird erwartet, dass der Sensor für eine physikalische Größe der jeweiligen oben beschriebenen Ausführungsformen eine Variation der elektrischen Eigenschaften aufgrund einer Lockerung der thermischen Spannung unterdrückt.

Claims

Sensor für eine physikalische Größe, der aufweist: einen Sensorchip (3), der einen Sensorteil aufweist, der ein Signal entsprechend einer physikalischen Größe ausgibt; ein Trägerelement (1), an dem der Sensorchip montiert ist; eine Haftschicht (2), die auf einer Fläche (1a) des Trägerelementes angeordnet ist, wobei die Haftschicht den Sensorchip trägt; und einen Draht (4), der mit dem Sensorchip auf einer Fläche (3a) des Sensorchips elektrisch verbunden ist, wobei die eine Fläche des Sensorchips entgegengesetzt zu der Haftschicht ist, wobei die Haftschicht ein Material enthält, das eine Dilatanzeigenschaft zeigt, gemäß der sich eine Scherspannung gemäß einer multidimensionalen Funktion erhöht, wenn sich eine Scherrate erhöht.
Sensor für eine physikalische Größe nach Anspruch 1, wobei die Haftschicht vollständig aus einer modifizierten Haftschicht (21) besteht, die ein dilatantes Fluid enthält.
Sensor für eine physikalische Größe nach Anspruch 1, wobei die Haftschicht teilweise aus einer modifizierten Haftschicht (21) besteht, die ein Material enthält, das eine Dilatanzeigenschaft zeigt.
Sensor für eine physikalische Größe nach Anspruch 3, wobei auf der einen Fläche des Sensorchips ein Abschnitt des Sensorchips, mit dem der Draht verbunden ist, als ein Drahtverbindungsabschnitt definiert ist; auf der einen Fläche des Sensorchips ein Bereich, der benachbart zu dem Drahtverbindungsabschnitt ist, als ein Drahtnachbarbereich definiert ist; auf der einen Fläche des Sensorchips ein Bereich, der den Drahtverbindungsabschnitt und den Drahtnachbarbereich enthält, als ein Drahtverbindungsbereich definiert ist; eine Projektion des Drahtverbindungsbereiches von der Haftschicht aus Sicht von einer Richtung normal zu der einen Fläche des Sensorchips als ein Projektionsbereich definiert ist; und der Projektionsbereich der Haftschicht die modifizierte Haftschicht (21) ist, die das Material enthält, das die Dilatanzeigenschaft zeigt.
Sensor für eine physikalische Größe nach Anspruch 1, wobei die Haftschicht eine Zweischichtstruktur enthält, bei der zwei Schichten, die eine erste Schicht und eine zweite Schicht aufweisen, in einer Richtung normal zu der einen Fläche des Sensorchips geschichtet sind, wobei entweder die erste Schicht oder die zweite Schicht eine modifizierte Haftschicht (21) ist, die ein Material enthält, das eine Dilatanzeigenschaft zeigt.
Sensor für eine physikalische Größe nach Anspruch 1, wobei der Sensorchip (i) ein erstes Substrat (31), das den Sensorteil aufweist, und (ii) ein zweites Substrat (32) enthält, das unmittelbar unter dem ersten Substrat aus Sicht von der Richtung normal zu der einen Fläche des Sensorchips angeordnet ist, wobei das erste Substrat und das zweite Substrat geschichtet sind; und die Haftschicht aus einer modifizierten Haftschicht (21) besteht, die auf dem zweiten Substrat angeordnet ist, um das erste Substrat zu tragen, wobei die modifizierte Haftschicht ein Material enthält, das eine Dilatanzeigenschaft zeigt.
Sensor für eine physikalische Größe nach Anspruch 1, wobei der Sensorchip (i) ein erstes Substrat (31), das den Sensorteil aufweist, und (ii) ein zweites Substrat (32) enthält, das unmittelbar unter dem ersten Substrat aus Sicht von einer Richtung normal zu der einen Fläche des Sensorchips angeordnet ist, wobei das erste Substrat und das zweite Substrat geschichtet sind; und die Haftschicht aus einer modifizierten Haftschicht (21) besteht, die unter dem zweiten Substrat angeordnet ist, um das zweite Substrat zu tragen, wobei die modifizierte Haftschicht ein Material enthält, das eine Dilatanzeigenschaft zeigt.
Halbleitervorrichtung, die aufweist: einen Schaltungschip; ein Trägerelement (1), an dem der Schaltungschip montiert ist; eine Haftschicht (2), die auf einer Fläche (1a) des Trägerelements angeordnet ist, wobei die Haftschicht den Schaltungschip trägt; und einen Draht (4), der mit dem Schaltungschip auf einer Fläche (3a) des Schaltungschips elektrisch verbunden ist, wobei die eine Fläche des Schaltungschips entgegengesetzt zu der Haftschicht ist, wobei die Haftschicht ein Material enthält, das eine Dilatanzeigenschaft zeigt, gemäß der sich eine Scherspannung gemäß einer multidimensionalen Funktion erhöht, wenn sich eine Scherrate erhöht.