JP2000249611A - 半導体圧力センサ - Google Patents
半導体圧力センサInfo
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- JP2000249611A JP2000249611A JP4995499A JP4995499A JP2000249611A JP 2000249611 A JP2000249611 A JP 2000249611A JP 4995499 A JP4995499 A JP 4995499A JP 4995499 A JP4995499 A JP 4995499A JP 2000249611 A JP2000249611 A JP 2000249611A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半田の熱収縮による台座の割れを防止し、信
頼性の高い半導体圧力センサを提供する。 【解決手段】 ダイアフラム１１を有する半導体基板１
とダイアフラム１１に圧力を導入するための圧力導入孔
２１が形成された台座２とを接合し、台座２をパッケー
ジ３に固定してなる半導体圧力センサにおいて、台座２
の外周部とパッケージ３に嵌合構造２２、３４を形成
し、両者の間に熱硬化物９を介在させた状態で嵌合構造
２２、３４により嵌合させ、熱硬化物９に熱を加えて硬
化させることにより、台座２とパッケージ３を固定する
ようにした。
頼性の高い半導体圧力センサを提供する。 【解決手段】 ダイアフラム１１を有する半導体基板１
とダイアフラム１１に圧力を導入するための圧力導入孔
２１が形成された台座２とを接合し、台座２をパッケー
ジ３に固定してなる半導体圧力センサにおいて、台座２
の外周部とパッケージ３に嵌合構造２２、３４を形成
し、両者の間に熱硬化物９を介在させた状態で嵌合構造
２２、３４により嵌合させ、熱硬化物９に熱を加えて硬
化させることにより、台座２とパッケージ３を固定する
ようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、台座を介してダイ
アフラムの形成された半導体基板とパッケージのダイと
を結合してなる半導体圧力センサに関するものである。
アフラムの形成された半導体基板とパッケージのダイと
を結合してなる半導体圧力センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、産業上の様々な分野で圧力センサ
が用いられている。中でも、信頼性、コスト、小型軽量
化の点から車載関係や家電製品等において半導体圧力セ
ンサの使用が急増している。
が用いられている。中でも、信頼性、コスト、小型軽量
化の点から車載関係や家電製品等において半導体圧力セ
ンサの使用が急増している。
【０００３】この半導体圧力センサは、図４に示すよう
に、ダイアフラム１１を形成したシリコンチップ（半導
体基板）１の一方の面にピエゾ抵抗１２を形成した構造
が使用される。このシリコンチップ１は台座２を介して
パッケージ３のダイ３１に接合される。シリコンチップ
１と台座２とは陽極接合により接合されており、台座２
のシリコンチップ１との接合面と反対側の面とパッケー
ジ３のダイ３１とは半田６により半田接合されている。
これらの接合により、物理的に強固な接合を得ることが
できる。なお、台座２にはダイアフラム１１に圧力を導
入するための圧力導入孔２１が形成されている。
に、ダイアフラム１１を形成したシリコンチップ（半導
体基板）１の一方の面にピエゾ抵抗１２を形成した構造
が使用される。このシリコンチップ１は台座２を介して
パッケージ３のダイ３１に接合される。シリコンチップ
１と台座２とは陽極接合により接合されており、台座２
のシリコンチップ１との接合面と反対側の面とパッケー
ジ３のダイ３１とは半田６により半田接合されている。
これらの接合により、物理的に強固な接合を得ることが
できる。なお、台座２にはダイアフラム１１に圧力を導
入するための圧力導入孔２１が形成されている。
【０００４】台座２はパッケージ３等からシリコンチッ
プ１へ及ぼされる応力を緩和するためのものであり、材
料としては、シリコンチップ１と熱膨張係数の近いガラ
スやシリコン基板が使用される。台座２のパッケージ３
のダイ３１との接合面には半田と容易に共晶接合する材
料からなる金属薄膜層４が形成され、ダイ３１の台座２
との接合面は半田と容易に共晶接合する材料からなるメ
ッキ層５が施されている。
プ１へ及ぼされる応力を緩和するためのものであり、材
料としては、シリコンチップ１と熱膨張係数の近いガラ
スやシリコン基板が使用される。台座２のパッケージ３
のダイ３１との接合面には半田と容易に共晶接合する材
料からなる金属薄膜層４が形成され、ダイ３１の台座２
との接合面は半田と容易に共晶接合する材料からなるメ
ッキ層５が施されている。
【０００５】シリコンチップ１表面の電極パッド１３と
リード７とは金又はアルミ製のワイヤ８で接続されてい
る。シリコンチップ１の表面には、複数のピエゾ抵抗１
２が拡散により形成されており、複数のピエゾ抵抗１２
を互いに結線することによりホイートストンブリッジ回
路を形成している。リード７から電流等をホイートスト
ンブリッジ回路に供給し、ピエゾ抵抗１２の抵抗値の変
化を電圧の変化として検出することにより、圧力導入管
３２を介して伝わる圧力変化３３を電気的な信号の変化
として取り出すことができる。
リード７とは金又はアルミ製のワイヤ８で接続されてい
る。シリコンチップ１の表面には、複数のピエゾ抵抗１
２が拡散により形成されており、複数のピエゾ抵抗１２
を互いに結線することによりホイートストンブリッジ回
路を形成している。リード７から電流等をホイートスト
ンブリッジ回路に供給し、ピエゾ抵抗１２の抵抗値の変
化を電圧の変化として検出することにより、圧力導入管
３２を介して伝わる圧力変化３３を電気的な信号の変化
として取り出すことができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような半導体圧力センサにあっては、上記の半田６によ
る接合に際して、半田６の融点より高い温度で接合する
必要がある。この温度では、半田６、パッケージ３のダ
イ３１、台座２、シリコンチップ１との間で互いに応力
を及ぼし合うということはないが、融点より高い温度
（一般的には２００℃より高温）であるため、半導体圧
力センサを使用する温度まで冷却するにつれて、半田６
とシリコンチップ１が接合された台座２との物理的な特
性が異なるために、お互いに力を及ぼし合う状態とな
る。
ような半導体圧力センサにあっては、上記の半田６によ
る接合に際して、半田６の融点より高い温度で接合する
必要がある。この温度では、半田６、パッケージ３のダ
イ３１、台座２、シリコンチップ１との間で互いに応力
を及ぼし合うということはないが、融点より高い温度
（一般的には２００℃より高温）であるため、半導体圧
力センサを使用する温度まで冷却するにつれて、半田６
とシリコンチップ１が接合された台座２との物理的な特
性が異なるために、お互いに力を及ぼし合う状態とな
る。
【０００７】一般的には、シリコンチップ１や台座２よ
りも半田６の熱膨張係数の方が大きく、室温レベルにお
いては半田６がシリコンチップ１や台座２よりも収縮し
ている。そして、半田６の収縮に伴って、半田６からの
応力がシリコン基板からなるシリコンチップ１に接合さ
れた台座２を圧縮するように作用し、台座２にクラック
等の割れが生じる原因になっている。実使用時に環境ス
トレス（例えば、高温から低温への温度変化、あるいは
低温から高温への温度変化）が繰り返し加わった場合に
は、クラックが成長して、やがて所定の圧力に耐えられ
なくなり、破壊に至るといった問題があった。
りも半田６の熱膨張係数の方が大きく、室温レベルにお
いては半田６がシリコンチップ１や台座２よりも収縮し
ている。そして、半田６の収縮に伴って、半田６からの
応力がシリコン基板からなるシリコンチップ１に接合さ
れた台座２を圧縮するように作用し、台座２にクラック
等の割れが生じる原因になっている。実使用時に環境ス
トレス（例えば、高温から低温への温度変化、あるいは
低温から高温への温度変化）が繰り返し加わった場合に
は、クラックが成長して、やがて所定の圧力に耐えられ
なくなり、破壊に至るといった問題があった。
【０００８】本発明は、上記の点に鑑みてなしたもので
あり、その目的とするところは、半田の熱収縮による台
座の割れを防止し、信頼性の高い半導体圧力センサを提
供することにある。
あり、その目的とするところは、半田の熱収縮による台
座の割れを防止し、信頼性の高い半導体圧力センサを提
供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
ダイアフラムを有する半導体基板と前記ダイアフラムに
圧力を導入するための圧力導入孔が形成された台座とを
接合し、該台座をパッケージに固定してなる半導体圧力
センサにおいて、前記台座の外周部と前記パッケージに
嵌合構造を形成し、両者の間に熱硬化物を介在させた状
態で前記嵌合構造により嵌合させ、前記熱硬化物に熱を
加えて硬化させることにより、台座とパッケージを固定
するようにしたことを特徴とするものである。
ダイアフラムを有する半導体基板と前記ダイアフラムに
圧力を導入するための圧力導入孔が形成された台座とを
接合し、該台座をパッケージに固定してなる半導体圧力
センサにおいて、前記台座の外周部と前記パッケージに
嵌合構造を形成し、両者の間に熱硬化物を介在させた状
態で前記嵌合構造により嵌合させ、前記熱硬化物に熱を
加えて硬化させることにより、台座とパッケージを固定
するようにしたことを特徴とするものである。
【００１０】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記台座の外周部に突起部を設け、前記パ
ッケージの台座を収納する内側面には、所定位置に凹部
を設けるとともに、半導体基板との接合面側から前記凹
部にかけて前記突起部を案内する溝部を設け、該突起部
と凹部との嵌合により、前記嵌合構造を構成するように
したことを特徴とするものである。
明において、前記台座の外周部に突起部を設け、前記パ
ッケージの台座を収納する内側面には、所定位置に凹部
を設けるとともに、半導体基板との接合面側から前記凹
部にかけて前記突起部を案内する溝部を設け、該突起部
と凹部との嵌合により、前記嵌合構造を構成するように
したことを特徴とするものである。
【００１１】請求項３記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記台座の外周面とパッケージの台座を収
納する内側面とに、互いに螺合する螺合構造を形成し、
該螺合構造により前記嵌合構造を構成するようにしたこ
とを特徴とするものである。
明において、前記台座の外周面とパッケージの台座を収
納する内側面とに、互いに螺合する螺合構造を形成し、
該螺合構造により前記嵌合構造を構成するようにしたこ
とを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
を図面に基づき説明する。本発明の半導体圧力センサ
は、図４に示した従来の半導体圧力センサと基本的構成
は同等であるので、同一個所には同一符号を付して説明
を省略する。
を図面に基づき説明する。本発明の半導体圧力センサ
は、図４に示した従来の半導体圧力センサと基本的構成
は同等であるので、同一個所には同一符号を付して説明
を省略する。
【００１３】図１は本発明の第１の実施形態に係る半導
体圧力センサの概略構成を示す断面図である。本実施形
態は、図４に示した半導体圧力センサの台座２の外周部
に円柱状の突起部２２を設け、パッケージ３の台座２を
収納する部分の内側面には、所定位置に形成した凹部３
４と、半導体基板１との接合面側から凹部３４にかけて
突起部２２を案内する溝部３４ａを設けている。突起部
２２は、台座２の外周部に少なくとも１つは形成され、
個数や形成位置は限定されない。また、形状も円柱状に
限定されない。溝部３４ａは突起部２２が通過できる幅
と深さを有したものであり、図２に示すように、半導体
基板１との接合面側からパッケージ３のダイ３１の方向
に形成され、突起部２２が形成されている高さと同位置
で折れ曲がった形状になっている。
体圧力センサの概略構成を示す断面図である。本実施形
態は、図４に示した半導体圧力センサの台座２の外周部
に円柱状の突起部２２を設け、パッケージ３の台座２を
収納する部分の内側面には、所定位置に形成した凹部３
４と、半導体基板１との接合面側から凹部３４にかけて
突起部２２を案内する溝部３４ａを設けている。突起部
２２は、台座２の外周部に少なくとも１つは形成され、
個数や形成位置は限定されない。また、形状も円柱状に
限定されない。溝部３４ａは突起部２２が通過できる幅
と深さを有したものであり、図２に示すように、半導体
基板１との接合面側からパッケージ３のダイ３１の方向
に形成され、突起部２２が形成されている高さと同位置
で折れ曲がった形状になっている。
【００１４】半導体基板１の固定された台座２をパッケ
ージ３に固定する場合、台座２の突起部２２がパッケー
ジ３の溝部３４ａを通るように台座２をパッケージ３の
収納部に挿入し、その後水平方向に移動させることによ
り、凹部３４まで案内する。その後、台座２の外周面と
パッケージ３の台座２を収納する部分の内側面との間
に、例えば、水ガラス等の熱硬化物９を注入して介在さ
せるようにし、熱硬化物９に熱を加えて硬化させること
により、台座２とパッケージ３とを固定するようにして
いる。
ージ３に固定する場合、台座２の突起部２２がパッケー
ジ３の溝部３４ａを通るように台座２をパッケージ３の
収納部に挿入し、その後水平方向に移動させることによ
り、凹部３４まで案内する。その後、台座２の外周面と
パッケージ３の台座２を収納する部分の内側面との間
に、例えば、水ガラス等の熱硬化物９を注入して介在さ
せるようにし、熱硬化物９に熱を加えて硬化させること
により、台座２とパッケージ３とを固定するようにして
いる。
【００１５】なお、熱硬化物９としては、水ガラスの替
りに、接着剤等を用いても良い。また、パッケージ３の
ダイ３１と台座２との間には、Ｏリング１０が設けられ
ており、ダイアフラム１１内部の気密性を保持する役割
を果たしている。
りに、接着剤等を用いても良い。また、パッケージ３の
ダイ３１と台座２との間には、Ｏリング１０が設けられ
ており、ダイアフラム１１内部の気密性を保持する役割
を果たしている。
【００１６】本実施形態によれば、台座２とパッケージ
３との固定を、台座２とパッケージ３のダイ３１の間の
半田接合により行うのではなく、台座の外周部に形成さ
れた突起部２２とパッケージ３の台座２を収納する部分
の内側面に形成された凹部３４との嵌合及び、水ガラス
等の熱硬化物９を用いて行っているので、半田の熱収縮
による応力が発生せず、台座２のクラック発生を防止す
ることができる。
３との固定を、台座２とパッケージ３のダイ３１の間の
半田接合により行うのではなく、台座の外周部に形成さ
れた突起部２２とパッケージ３の台座２を収納する部分
の内側面に形成された凹部３４との嵌合及び、水ガラス
等の熱硬化物９を用いて行っているので、半田の熱収縮
による応力が発生せず、台座２のクラック発生を防止す
ることができる。
【００１７】図３は本発明の第２の実施形態に係る半導
体圧力センサの概略構成を示す断面図である。本実施形
態は、台座２の外周面とパッケージ３の台座２を収納す
る部分の内側面の各々に、互いに螺合するネジ山２３、
３５を形成したものである。本実施形態において、台座
２をパッケージ３に固定する場合には、まず、台座２の
外周面に熱硬化物９を塗布し、次に、台座２をパッケー
ジ３の台座２を収納する部分の内側面にねじ込み、ネジ
山２３、３５を螺合させ、その後、熱を加えて熱硬化物
９を硬化させる。
体圧力センサの概略構成を示す断面図である。本実施形
態は、台座２の外周面とパッケージ３の台座２を収納す
る部分の内側面の各々に、互いに螺合するネジ山２３、
３５を形成したものである。本実施形態において、台座
２をパッケージ３に固定する場合には、まず、台座２の
外周面に熱硬化物９を塗布し、次に、台座２をパッケー
ジ３の台座２を収納する部分の内側面にねじ込み、ネジ
山２３、３５を螺合させ、その後、熱を加えて熱硬化物
９を硬化させる。
【００１８】なお、本実施形態においても、熱硬化物９
としては、水ガラスの替りに、接着剤等を用いても良
い。また、パッケージ３のダイ３１と台座２との間に
は、Ｏリング１０が設けられており、ダイアフラム１１
内部の気密性を保持する役割を果たしている。
としては、水ガラスの替りに、接着剤等を用いても良
い。また、パッケージ３のダイ３１と台座２との間に
は、Ｏリング１０が設けられており、ダイアフラム１１
内部の気密性を保持する役割を果たしている。
【００１９】本実施形態によれば、台座２とパッケージ
３との固定を、台座２とパッケージ３のダイ３１の間の
半田接合により行うのではなく、台座２の外周面とパッ
ケージ３の台座２を収納する部分の内側面との螺合及
び、水ガラス等の熱硬化物９を用いて行っているので、
半田の熱収縮による応力が発生せず、台座２のクラック
発生を防止することができる。
３との固定を、台座２とパッケージ３のダイ３１の間の
半田接合により行うのではなく、台座２の外周面とパッ
ケージ３の台座２を収納する部分の内側面との螺合及
び、水ガラス等の熱硬化物９を用いて行っているので、
半田の熱収縮による応力が発生せず、台座２のクラック
発生を防止することができる。
【００２０】
【発明の効果】以上のように、請求項１乃至請求項３記
載の発明によれば、ダイアフラムを有する半導体基板と
前記ダイアフラムに圧力を導入するための圧力導入孔が
形成された台座とを接合し、該台座をパッケージに固定
してなる半導体圧力センサにおいて、前記台座の外周部
と前記パッケージに嵌合構造を形成し、両者の間に熱硬
化物を介在させた状態で前記嵌合構造により嵌合させ、
前記熱硬化物に熱を加えて硬化させることにより、台座
とパッケージを固定するようにしたので、台座とパッケ
ージとの固定を、台座とパッケージのダイの間の半田接
合により行うのではなく、前記台座の外周部と前記パッ
ケージとの間の嵌合構造及び熱硬化物を用いて固定する
ようにしており、半田の熱収縮による応力が発生せず、
半田の熱収縮による台座の割れを防止し、信頼性の高い
半導体圧力センサが提供できた。
載の発明によれば、ダイアフラムを有する半導体基板と
前記ダイアフラムに圧力を導入するための圧力導入孔が
形成された台座とを接合し、該台座をパッケージに固定
してなる半導体圧力センサにおいて、前記台座の外周部
と前記パッケージに嵌合構造を形成し、両者の間に熱硬
化物を介在させた状態で前記嵌合構造により嵌合させ、
前記熱硬化物に熱を加えて硬化させることにより、台座
とパッケージを固定するようにしたので、台座とパッケ
ージとの固定を、台座とパッケージのダイの間の半田接
合により行うのではなく、前記台座の外周部と前記パッ
ケージとの間の嵌合構造及び熱硬化物を用いて固定する
ようにしており、半田の熱収縮による応力が発生せず、
半田の熱収縮による台座の割れを防止し、信頼性の高い
半導体圧力センサが提供できた。
【図１】本発明の第１の実施形態に係る半導体圧力セン
サの概略構成を示す断面図である。
サの概略構成を示す断面図である。
【図２】同上の部分的拡大図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る半導体圧力セン
サの概略構成を示す断面図である。
サの概略構成を示す断面図である。
【図４】従来例に係る半導体圧力センサの概略構成を示
す断面図である。
す断面図である。
１ シリコンチップ ２ 台座 ３ パッケージ ４ 金属薄膜層 ５ メッキ層 ６ 半田 ７ リード ８ ワイヤ ９ 熱硬化物 １０ Ｏリング １１ ダイアフラム １２ ピエゾ抵抗 １３ 電極パッド ２１ 圧力導入孔 ２２ 突起部 ２３ ネジ山 ３１ ダイ ３２ 圧力導入管 ３３ 圧力変化 ３４ 凹部 ３４ａ 溝部 ３５ ネジ山
Claims (3)
- 【請求項１】 ダイアフラムを有する半導体基板と前記
ダイアフラムに圧力を導入するための圧力導入孔が形成
された台座とを接合し、該台座をパッケージに固定して
なる半導体圧力センサにおいて、前記台座の外周部と前
記パッケージに嵌合構造を形成し、両者の間に熱硬化物
を介在させた状態で前記嵌合構造により嵌合させ、前記
熱硬化物に熱を加えて硬化させることにより、台座とパ
ッケージを固定するようにしたことを特徴とする半導体
圧力センサ。 - 【請求項２】 前記台座の外周部に突起部を設け、前記
パッケージの台座を収納する内側面には、所定位置に凹
部を設けるとともに、半導体基板との接合面側から前記
凹部にかけて前記突起部を案内する溝部を設け、該突起
部と凹部との嵌合により、前記嵌合構造を構成するよう
にしたことを特徴とする請求項１記載の半導体圧力セン
サ。 - 【請求項３】 前記台座の外周面とパッケージの台座を
収納する内側面とに、互いに螺合する螺合構造を形成
し、該螺合構造により前記嵌合構造を構成するようにし
たことを特徴とする請求項１記載の半導体圧力センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4995499A JP2000249611A (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | 半導体圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4995499A JP2000249611A (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | 半導体圧力センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000249611A true JP2000249611A (ja) | 2000-09-14 |
Family
ID=12845443
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4995499A Pending JP2000249611A (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | 半導体圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000249611A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10205127A1 (de) * | 2002-02-07 | 2003-08-28 | Infineon Technologies Ag | Halbleiterbauteil mit Sensor- bzw. Aktoroberfläche und Verfahren zu seiner Herstellung |
| JP2010190771A (ja) * | 2009-02-19 | 2010-09-02 | Denso Corp | 湿度硬化型部材を含んだ製品の製造方法 |
-
1999
- 1999-02-26 JP JP4995499A patent/JP2000249611A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10205127A1 (de) * | 2002-02-07 | 2003-08-28 | Infineon Technologies Ag | Halbleiterbauteil mit Sensor- bzw. Aktoroberfläche und Verfahren zu seiner Herstellung |
| US6987312B2 (en) | 2002-02-07 | 2006-01-17 | Infineon Technologies, Ag | Semiconductor device with sensor and/or actuator surface and method for producing it |
| JP2010190771A (ja) * | 2009-02-19 | 2010-09-02 | Denso Corp | 湿度硬化型部材を含んだ製品の製造方法 |
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