JP2003322573A - 電子デバイスの取付構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体圧力センサ等の電子デバイスを外部応
力の緩和が得られる均一な厚さの接着剤層を介して所定
の固定面に固定する取付構造の提供。 【解決手段】 電子デバイス１１を接着剤層１０を介し
て固定面１３に固定する取付構造であって、該接着剤層
１０が、実質的に均一な粒径の多数の球状粒子１４を含
むことを特徴とする電子デバイスの取付構造。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体圧力センサ
等の電子デバイスを比較的柔らかい接着剤を介して所定
の固定面にフラットな状態で固定するための取付構造に
関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体圧力センサの取付構造の一例を図
１に示す。一般に圧力センサ１はシリコンからなるセン
サチップ２がパッケージ３の固定面４に接着剤層５を介
して接着固定されている。センサチップ２は、圧力変動
の差圧を受けたときに変形するダイアフラム６が薄膜状
に加工されており、通常この部分の厚さは非常に薄く加
工されている。圧力変動はパッケージ３の圧力導入口７
から、このダイアフラム６に与えられる。ダイアフラム
６の表面側には、例えば半導体プロセスによって数個の
ピエゾ抵抗が形成されており、そのピエゾ抵抗が検出回
路を構成している。なお、本例示ではセンサチップ２下
面に台座ガラス８が設けられ、台座ガラス８下面が接着
剤層５を介してパッケージ３の固定面４に接着固定され
た構造になっている。

【０００３】この圧力センサ１の場合、パッケージ３
（通常はプラスチック）と、シリコンからなるセンサチ
ップ２との材質が異なることから、温度変化のある環境
下では両者の材質の温度特性（熱膨張率）が異なるため
に、双方の熱膨張率の格差により生じた歪みが台座ガラ
スを介してセンサチップ２に伝達され、センサチップ２
には計測対象の圧力とは異なる外部的な力が加わること
になり、それによって圧力センサ１の出力特性に誤差を
生じるようになる。また、台座ガラス８を含むセンサチ
ップ２側とパッケージ３とを接着する接着剤は、通常シ
リコーン系の熱硬化型接着剤が使用されている。この接
着剤層５には、パッケージ３からの外部応力をセンサチ
ップ２側に直接伝えないような応力緩和層としての役割
が求められ、また当然、センサチップ２を必要な圧力
（測定圧力範囲上限）でも十分な信頼性を確保できるだ
けの接着強度を有していることが必要とされる。従っ
て、この接着剤層５は適度な柔軟性と接着力が必要とな
るが、通常はこの接着剤層５の厚さばらつきがセンサの
温度特性のばらつきに影響するため、そのばらつきをで
きるだけ小さくするように、センサチップ２をパッケー
ジ３に接着する際には、塗れ性の高い接着剤が使用さ
れ、また接着剤層５の厚さも非常に薄く管理されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
技術においては、センサチップとパッケージを接着する
接着剤層は、厚さのばらつきを小さくするために塗れ性
がよいシリコーン系の熱硬化型接着剤が主に使用されて
いる。センサチップの感度はダイアフラムの厚さによっ
て決まり、微圧（微小差圧）領域で使用される微圧セン
サなど高感度になるほど薄くなるように加工されている
が、ダイアフラムが薄くなるに従って、パッケージや、
接着剤層の樹脂の物性値の違いによって生み出される外
部応力は、センサチップに大きな変形を生じさせ、出力
ドリフトの発生、増大などの問題が生じる可能性があ
る。この問題を回避するには、上述したようにパッケー
ジからセンサチップに加わる外部応力をできるだけチッ
プに伝わらないように緩和する機能を接着剤層に効果的
に働かせることによって可能となり、そのためには接着
剤層をできるだけ厚く形成して応力緩和を生じ易くする
ことが望ましい。

【０００５】しかしながら、従来、この接着剤層を形成
する場合、接着剤のみを用い、できるだけ均一な厚さに
制御することを優先していたために、接着剤層を厚くす
ることはできなかった。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、半導体圧力センサ等の電子デバイスを外部応力の緩
和が得られる均一な厚さの接着剤層を介して所定の固定
面に固定する取付構造の提供を目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、電子デバイスを接着剤層を介して固定面
に固定する取付構造であって、該接着剤層が、実質的に
均一な粒径の多数の粒子を含むことを特徴とする電子デ
バイスの取付構造を提供する。本発明の取付構造におい
て、該電子デバイスは、半導体圧力センサであることが
好ましい。また前記粒子は、セラミック、ガラス等の無
機材料または合成樹脂からなる球状粒子であることが好
ましい。

【０００８】

【発明の実施の形態】図２は、本発明に係る電子デバイ
スの取付構造の一実施形態を示す図である。この図中、
符号１０は接着剤層、１１は電子デバイス、１２はパッ
ケージ等の固定側部材である。この電子デバイス１１
は、接着剤層１０を介して固定側部材１２の固定面１３
に接着固定されている。

【０００９】本実施形態において接着剤層１０は、接着
剤１５の中に多数の球状粒子１４を配合し、固化させた
ものになっている。この接着剤層１０中の球状粒子１４
は、実質的に均一な粒径を有しており、セラミック、ガ
ラス等の無機材料ビーズ、またはポリスチレンビーズ、
ポリエチレンビーズなどの合成樹脂ビーズが好適に用い
られている。なお、該粒子１４の形状は球状に限定され
ないが、この球状粒子１４と電子デバイス１１側の面、
および球状粒子１４と固定面１３とが点接触状態で接す
る構造を実現できることから、球状とするのが好まし
い。

【００１０】この球状粒子１４の粒径は、接着剤層５
が、固定側部材１２からの外部応力を電子デバイス１１
側に直接伝えない応力緩和機能を接着剤層１０が発揮す
るために十分な厚さとなるように設定され、通常は５μ
ｍ以上、好ましくは１０μｍ〜１００μｍ程度とされ
る。

【００１１】接着剤層１０に球状粒子１４と合わせて用
いられる接着剤１５としては、シリコーン系接着剤、エ
ポキシ樹脂接着剤、シアノアクリレート系接着剤、ホッ
トメルト型接着剤などの各種の接着剤を用いることがで
き、接着剤層１０による応力緩和機能が十分に得られる
ように、硬化後にゴム弾性を有する軟質の接着剤が好ま
しく、シリコーン系接着剤が特に好ましい。

【００１２】この接着剤層１０を介して固定側部材１２
に接着固定される電子デバイス１１としては、半導体圧
力センサ以外に、ＬＳＩ、ＩＣ、メモリ、発光素子、受
光素子などの半導体素子、それらの半導体素子を搭載し
た電子回路、電子回路基板、半導体圧力センサ以外の各
種センサと必要な検出回路を備えたセンサチップ等の各
種電子デバイスを適用することができる。また、半導体
圧力センサに適用する場合、その半導体圧力センサの圧
力検出原理は、ピエゾ抵抗が検出回路を構成するタイプ
の他、例えば米国特許第5,528,452号公報中に開示され
たタッチモード式容量型圧力センサであってもよい。

【００１３】上記固定側部材１２としては、特に限定さ
れず、固定するべき電子デバイス１０に適合させて選択
され、その材質もプラスチック、金属、セラミックなど
から適宜選択される。例えば、半導体圧力センサにおい
て、固定側部材１２は、通常プラスチック製のパッケー
ジとされる。また半導体圧力センサの場合、固定側部材
１２には、図１に示すようにセンサのダイアフラムに測
定するべき圧力を伝えるための圧力導入口７が設けられ
る。

【００１４】次に、本発明の取付構造を製造するための
一例を説明する。接着剤層１０を形成するための材料、
すなわち球状粒子１４と接着剤１５は、予め混合してお
いてもよいし、通常は別々に用意しておき、固定面１３
に塗布する直前に混合してもよい。接着剤１５としてシ
リコーン系接着剤のような反応（架橋反応）硬化型の接
着剤を用いる場合、接着剤１５が低粘度の時に球状粒子
を混合し、固定面１３に塗布し、さらに電子デバイス１
１をセットすることが望ましい。

【００１５】接着剤層１０の厚さを球状粒子１４の粒径
で正確に調整するため、接着剤層１０中で球状粒子１４
は、多段に積層されることなく一段で存在させるのが好
ましい。球状粒子１４を一段とするためには、例えば球
状粒子１４と接着剤１５との混合物を固定面１３に塗布
した後、接着固定するべき電子デバイス１１をこの接着
剤層１０上に載せ、電子デバイス１１を数回摺り動かし
たり、振動を加えることによって、電子デバイス１１と
固定面１３との間に一段の球状粒子１４が並んだ状態
（図２参照）とすることができる。なお、接着剤１５と
混合する球状粒子１４の量が過剰であると、球状粒子１
４が塊を生じ易く、電子デバイス１１と固定面１３との
間に一段の球状粒子１４が並んだ状態にならない可能性
があり、球状粒子１４の混合量は塊が生じ難い程度に抑
えることが好ましい。

【００１６】電子デバイス１１と固定面１３との間に一
段の球状粒子１４が並んだ状態で、接着剤１５を硬化さ
せる際、電子デバイス１１は所定位置に接着固定される
ように適当な固定具等を用いて固定しておくことが望ま
しい。また低粘度の接着剤１５を用いる場合、電子デバ
イス１１と固定面１３との隙間から接着剤１５が漏洩し
ないように、固定面上に堤となる突条を形成してもよ
い。

【００１７】接着剤１５が硬化すると、図２に示すよう
に、電子デバイス１１と固定面１３との間に球状粒子１
４が一列に並び、各球状粒子１４間が接着剤１５で埋め
られた接着剤層１０が形成され、電子デバイス１１は、
この接着剤層１０を介して固定面１３に接着固定され
る。固定面１３上の電子デバイス１１は、実質的に均一
な粒径を有する多数の球状粒子１４によって所定間隔を
おき、極めてフラットな状態で接着固定されている。

【００１８】これらの球状粒子１４間の接着剤１５は比
較的軟質の、好ましくはシリコーン系接着剤等のゴム弾
性を有する合成樹脂材料からなっており、固定側部材１
２と電子デバイス１１にこのような接着剤層１０が設け
られていることによって、固定側部材１２、電子デバイ
ス１１および接着剤層１０の材料の熱膨張率の違いに基
づく変位を接着剤層１０によって吸収でき、温度変化が
比較的大きな雰囲気中でも電子デバイス１０に余分な応
力が加わらず、電子デバイス、例えば薄いダイアフラム
を有する半導体圧力センサであっても正常に作動させる
ことができる。

【００１９】この電子デバイスの取付構造においては、
電子デバイス１１と固定面１３とを接着固定している接
着剤層１０に、実質的に同じ粒径の多数の球状粒子１４
を含め、電子デバイス１１と固定層１３との間の接着剤
層１０の厚さを該球状粒子１４の粒径で規定したので、
均一な厚さの接着層１０が形成できる。また、接着剤層
１０を応力緩和効果が十分に得られる程度まで厚くでき
るので、固定側部材１２からの外部応力を緩和する応力
緩和効果を増大させることができる。さらに、接着剤層
１０の厚さを球状粒子１４の粒径で制御できるので、接
着剤１５の粘度特性等の制限が緩和され、接着剤１５の
選択の自由度が広げられる。また、接着剤層１０の厚さ
を、応力緩和効果が十分に得られるように最適化したこ
とによって、電子デバイス１０として半導体圧力センサ
を適用した場合、該圧力センサの温度特性が向上する。
さらに、接着剤層１０の厚さを、応力緩和効果が十分に
得られるように最適化したことによって、電子デバイス
１０として半導体圧力センサを適用した場合、該圧力セ
ンサの温度特性が向上する。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
半導体圧力センサ等の電子デバイスを外部応力の緩和が
得られる均一な厚さの接着剤層を介して所定の固定面に
固定する取付構造を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 圧力センサをパッケージに取り付ける際の取
付構造の一例を示す側断面図である。

【図２】 本発明の電子デバイスの取付構造を例示する
取付構造の要部側断面図である。

【符号の説明】

１０…接着剤層、１１…電子デバイス、１２…固定側部
材、１３…固定面、１４…球状粒子、１５…接着剤。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子デバイスを接着剤層を介して固定面
   に固定する取付構造であって、該接着剤層が、実質的に
   均一な粒径の多数の粒子を含むことを特徴とする電子デ
   バイスの取付構造。
2. 【請求項２】 前記電子デバイスが、半導体圧力センサ
   である請求項１記載の電子デバイスの取付構造。
3. 【請求項３】 前記粒子が、セラミック、ガラス等の無
   機材料または合成樹脂からなる球状粒子である請求項１
   または２記載の電子デバイスの取付構造。