JP2006003277A - 半導体加速度センサ装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ダイパッド部41上に固定された加速度センサチップ50における錘部52は、この周囲が低弾性のゲル状の樹脂部材61で覆われているが、外部から加わる加速度に対しては容易に変異するので、加速度を正確に検出できる。しかも、加速度検出に必要な部分以外は樹脂部材62で樹脂封止されているので、通常の樹脂パッケージと同等の長期信頼性が得られる。
【選択図】 図1
Description
図1(a)〜(f)は、本発明の実施例1を示すQFN(Quad Flat Nonlead;4方向平面引き出し端子)パッケージタイプの半導体加速度センサ装置の構成図であり、同図(a)は半導体加速度センサ装置の断面図、同図(b)は半導体加速度センサ装置中の加速度センサチップの斜視図、同図(c)は同図(b)中のA1−A2線断面の斜視図、同図(d)は同図(b)中のB1−B2線断面の2分割斜視図、同図(e)は同図(b)の平面図、及び同図(f)は同図(e)中のC1−C2線断面図である。
半導体加速度センサ装置に加速度が加わると、錘部52が動こうとする。錘部52の周囲はゲル状の樹脂部材61で覆われているが、このゲル状の樹脂部材61は低弾性(固体は弾性が大きく、液体は弾性が小さい)のため、加速度のように瞬間的に加わる力に対しては流動抵抗が小さく、錘部52が容易に変位する(圧力のように低速で加わる力に対しては、樹脂部材61の粘性が大きく影響する)。そのため、外部から加わる加速度により、錘部52を支持しているビーム部53に変形が生じ、ピエゾ素子56の電気抵抗が変化する。これにより、ビーム部53に加えられた応力が検出され、この応力検出結果が電極パッド57からワイヤ58を介してポスト部42aへ出力される。ポスト部42aの下面に接続される半導体回路等に、予め加速度対変異(応力)の関係を調べて設定しておけば、加えられた加速度を正確に求めることができる。
本実施例1では、 次の(1)〜(4)のような効果等がある。
図2(a)〜(d)は、図1の半導体加速度センサ装置30における実施例2の製造方法例を示す製造工程図である。
予め図1の加速度センサチップ50を製造しておく。リードフレーム40において、リード42により複数個連結されたダイパッド部41上に、加速度センサチップ50を位置決めし、この加速度センサチップ50の下面をダイパッド部41の表面にそれぞれ接着剤等によりダイスボンド(固着)する。なお、錘部52が短く、ダイパッド部41ではストッパとして不十分なときには、貫通孔を有するストッパ用スペーサを予めダイパッド部41上に設置しておけば良い。次に、各加速度センサチップ50の上面の電極パッド57と、リードフレーム40の各ポスト部42aとを、ワイヤ58によりそれぞれワイヤボンド(結線)した後、図2(a)に示すように、リードフレーム40の上下を逆にする。
各ダイパッド部41の中央の貫通孔41aと樹脂注入用のニードル(needle;針)63との位置を合わせ、このニードル63から粘性を持つ液体状の樹脂(例えば、熱硬化性のシリコーン樹脂等)61aを各貫通孔41aにそれぞれ注入する。貫通孔41aに注入された樹脂61aは、加速度センサチップ50の空隙54内に充填されると共に、貫通孔55を通して加速度センサチップ50の上面側のビーム部53を覆う。
各加速度センサチップ50の空隙54内に樹脂61aが充填されると共に、各加速度センサチップ50の上面側のビーム部53が樹脂61aで覆われた後、各ダイパッド部41の貫通孔41aに蓋部43を固着する。又、加熱処理(例えば、150°C程度)を行い、液体状の樹脂61aを硬化させてゲル状の樹脂部材61に変える。
リードフレーム40を反転して元に戻す。加速度センサチップ50の上面側のビーム部53を覆う樹脂部材61の被覆量が不足している場合には、必要に応じて、加速度センサチップ50の上面側からも液体状の樹脂61aを供給し、加熱処理により硬化させてゲル状の樹脂部材61に変え、ビーム部53上の被覆を完成させる。
本実施例2では、 次の(1)〜(3)のような効果等がある。
図3(a)〜(d)は、図1の半導体加速度センサ装置30における実施例3の製造方法例を示す製造工程図である。
図2(a)と同様に、リードフレーム40のダイパッド部41上に加速度センサチップ50をダイスボンドし、この加速度センサチップ50の電極パッド57とリードフレーム40のポスト部42aとをワイヤ58によりワイヤボンドした後、図3(a)に示すように、リードフレーム40の上下を逆にする。
各ダイパッド部41の中央の貫通孔41aと樹脂注入用のニードル63との位置を合わせ、このニードル63から粘性を持つ液体状の樹脂(例えば、熱硬化性のシリコーン樹脂等)61aを、加速度センサチップ50の上面側が浸かる程度の量だけ、各貫通孔41aにそれぞれ注入する。すると、貫通孔41aに注入された樹脂61aは、加速度センサチップ50の貫通孔55を通して上面側のビーム部53を覆う。次に、加熱処理(例えば、150°C程度)し、ビーム部53を覆う樹脂61aをゲル化する。
再度、各ダイパッド部41の貫通孔41aから液体状の樹脂61aを注入し、各加速度センサチップ50の空隙54を樹脂61aで満たす。その後、各ダイパッド部41の貫通孔41aに蓋部43を固着する。又、加熱処理(例えば、150°C程度)を行い、各空隙54内の樹脂61aをゲル化する。これにより、各加速度センサチップ50の錘部52及びビーム部53がゲル状の樹脂部材61で覆われる。
リードフレーム40を反転して元に戻した後、通常の樹脂パッケージと同様に、トランスファモールド等により、各加速度センサチップ50の周囲を樹脂部材62で樹脂封止し、リード42の切断等のリード加工と、ポスト部42aの鍍金等の表面処理を施せば、図1の半導体加速度センサ装置30の製造が完了する。
本実施例3では、 次の(1)及び(2)のような効果等がある。
図4は、本発明の実施例4を示すSON(Small Outline Nonlead;小型引き出し端子)パッケージタイプの半導体加速度センサ装置の断面図であり、実施例1を示す図1中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
本実施例4の半導体加速度センサ装置30Aでは、例えば、次の(a)〜(c)のような工程によって製造される。
配線基板70に形成された複数個のポスト部71上に、予め製造しておいた加速度センサチップ50の上面側を位置決めし、この加速度センサチップ50の上面側に設けられた複数個のバンプ59を、配線基板70側の複数個のポスト部71上にフリップチップボンドで接合する。
粘性を持つ液体状の樹脂(例えば、熱硬化性のシリコーン樹脂等)61aを、加速度センサチップ50の空隙54内に注入し、貫通孔55を通してこの加速度センサチップ50の上面側と配線基板70の上面側との間の空隙に樹脂61aを充填してビーム部53を覆うと共に、空隙54内を樹脂61aで満たす。その後、加速度センサチップ50の下面に蓋44を固着して空隙54を閉塞する。又、加熱処理(例えば、150°C程度)を行い、液体状の樹脂61aを硬化させてゲル状の樹脂部材61に変える。
通常の樹脂パッケージと同様に、トランスファモールド等により、加速度センサチップ50の周囲を樹脂部材62で樹脂封止等すれば、図4の半導体加速度センサ装置30Aの製造が完了する。
本実施例4では、次の(1)〜(5)のような効果等がある。
図5は、本発明の実施例5を示すSONパッケージタイプの半導体加速度センサ装置の断面図であり、実施例4を示す図4中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
本実施例5の半導体加速度センサ装置30Bでは、例えば、次の(a)〜(c)のような工程によって製造される。
配線基板70の複数個のポスト部71上に、加速度センサチップ50を位置決めし、この加速度センサチップ50の上面側の複数個のバンプ59を、配線基板70側の複数個のポスト部71上にフリップチップボンドで接合する。
粘性を持つ液体状の樹脂(例えば、粘度の少し大きな熱硬化性のシリコーン樹脂等)61aを、加速度センサチップ50の空隙54内に注入し、貫通孔55を通してこの加速度センサチップ50の上面側と配線基板70の上面側との間の空隙に樹脂61aを充填してビーム部53を覆うと共に、空隙54内を樹脂61aで満たす。その後、加熱処理(例えば、150°C程度)を行い、液体状の樹脂61aを硬化させてゲル状の樹脂部材61に変える。
通常の樹脂パッケージと同様に、トランスファモールド等により、加速度センサチップ50の周囲を樹脂部材62で樹脂封止等すれば、図5の半導体加速度センサ装置30Bの製造が完了する。
本実施例5では、実施例4の効果等の(1)、(3)〜(5)とほぼ同様の効果等がある他に、更に次の(i)及び(ii)のような効果等もある。
図6は、本発明の実施例6を示すMCPタイプの半導体加速度センサ装置の断面図であり、実施例4を示す図4中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
半導体加速度センサ装置30Cに加速度が加わり、錘部52が動こうとした場合、この周囲を覆っているゲル状の樹脂部材61が低弾性のために容易に変異が生じ、それをビーム部53のピエゾ素子56が検出し、この検出結果が電極パッド57及びバンプ59を介して半導体回路チップ80側のパッド部82へ出力される。半導体回路チップ80では、予め加速度対変異(応力)の関係が設定されており、加速度センサチップ50からの応力検出結果を信号処理して加速度検出信号を生成する。この応力検出信号は、電極パッド81及びワイヤ83を介して配線基板70側のポスト部71へ送られ、導電部72から出力される。
本実施例6の半導体加速度センサ装置30Cでは、例えば、次の(a)〜(d)のような工程によって製造される。
予め製造しておいた半導体回路チップ80の下面を位置決めして、配線基板70上にダイボンディングする。半導体回路チップ80の上面側に形成された複数個の電極パッド81と、回路基板70の上面側に形成された複数個のポスト部71とを、ワイヤ83によりワイヤボンドする。
半導体回路チップ80の上面側に形成された複数個の搭載用パット部82上に、予め製造しておいた加速度センサチップ50の下面側を位置決めし、この加速度センサチップ50の上面側の複数個の電極パッド57上にそれぞれ形成された複数個のバンプ59を、半導体回路チップ80側の複数個のパッド部82上にフリップチップボンドで接合する。なお、このフリップチップボンド後に、前記第1の工程におけるワイヤ83のワイヤボンドを行っても良い。
粘性を持つ液体状の樹脂(例えば、熱硬化性のシリコーン樹脂等)61aを、加速度センサチップ50の空隙54内に注入し、貫通孔55を通してこの加速度センサチップ50の上面側と半導体回路チップ80の上面側との間の空隙に樹脂61aを充填してビーム部53を覆うと共に、空隙54内を樹脂61aで満たす。その後、加速度センサチップ50の下面に蓋44を固着して空隙54を閉塞する。又、加熱処理(例えば、150°C程度)を行い、液体状の樹脂61aを硬化させてゲル状の樹脂部材61に変える。
通常の樹脂パッケージと同様に、トランスファモールド等により、加速度センサチップ50及び半導体回路チップ80の周囲を樹脂部材62で樹脂封止等すれば、図6の半導体加速度センサ装置30Cの製造が完了する。
本実施例6では、実施例4の効果等の(1)、(2)及び(5)とほぼ同様の効果等がある他に、更に次の(i)及び(ii)のような効果等もある。
図7は、本発明の実施例7を示すMCPタイプの半導体加速度センサ装置の断面図であり、実施例6を示す図6中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
本実施例7の半導体加速度センサ装置30Dでは、例えば、次の(a)〜(d)のような工程によって製造される。
半導体回路チップ80の底面を位置決めして、配線基板70上にダイスボンドする。半導体回路チップ80の上面側の複数個の電極パッド81と、配線基板70の上面側の複数個のポスト部71とを、ワイヤ83によりワイヤボンドする。
半導体回路チップ80の上面側の複数個の搭載用パット部82上に、加速度センサチップ50の上面側を位置決めし、この加速度センサチップ50の上面側の複数個の電極パッド57上にそれぞれ形成された複数個のバンプ59を、半導体回路チップ80側の複数個のパッド部82上にフリップチップボンドで接合する。なお、このフリップチップボンド後に、前記第1の工程におけるワイヤ83のワイヤボンドを行っても良い。
粘性を持つ液体状の樹脂(例えば、熱硬化性のシリコーン樹脂等)61aを、加速度センサチップ50の空隙54内に注入し、貫通孔55を通してこの加速度センサチップ50の上面側と半導体回路チップ80の上面側との間の空隙に樹脂61aを充填してビーム部53を覆うと共に、空隙54内を樹脂61aで満たす。その後、加熱処理(例えば、150°C程度)を行い、液体状の樹脂61aを硬化させてゲル状の樹脂部材61に変える。
通常の樹脂パッケージと同様に、トランスファモールド等により、加速度センサチップ50及び半導体回路チップ80の周囲を樹脂部材62で樹脂封止等すれば、図7の半導体加速度センサ装置30Dの製造が完了する。
本実施例7では、実施例4の効果等の(1)、(2)、(5)、及び実施例6の効果等の(i)とほぼ同様の効果等がある他に、更に次の(I)及び(II)のような効果等もある。
40 リードフレーム
41 ダイパッド部
41a,55 貫通孔
42 リード
42a ポスト部
43 蓋部
44 蓋
50 加速度センサチップ
51 シリコンチップ
52 錘部
53 ビーム部
54 空隙
56 ピエゾ素子
57,81 電極パッド
58,83 ワイヤ
59 バンプ
61,62 樹脂部材
61a 樹脂
70 配線基板
71 ポスト部
72 導電部
80 半導体回路チップ
81 電極パッド
82 パッド部
Claims (13)
- 鍾部と、該錘部に一端を接続し可撓的に支持する支持部と、該支持部の他端を接続し該錘部を囲む台座部と、加速度により該支持部に生じる変形から応力を検出する応力検出素子とを有する加速度センサチップと、
前記錘部及び前記支持部を覆い、弾性を有する第1の樹脂部材と、
前記第1の樹脂部材及び前記加速度センサチップを樹脂封止する第2の樹脂部材と、
を備えたことを特徴とする半導体加速度センサ装置。 - 請求項1に記載の半導体加速度センサ装置において、
第1領域と該第1領域を囲み前記加速度センサチップの前記台座部が上方に搭載された第2領域とを有する上面及び下面を有するダイパッド部と、
前記ダイパッド部の前記上面の前記第1領域から前記下面に亘って形成された貫通孔と、
を有することを特徴とする半導体加速度センサ装置。 - 請求項2に記載の半導体加速度センサ装置において、
前記ダイパッド部に形成された前記貫通孔を完全に覆い、前記第2の樹脂部材によって覆われる蓋部を有することを特徴とする半導体加速度センサ装置。 - 請求項2に記載の半導体加速度センサ装置において、
前記第2の樹脂部材から露出する第1の面を有し前記ダイパッド部の周辺に該ダイパッド部と離間して配置された導電部と、
前記応力検出素子と前記導電部とを電気的に接続するワイヤとを有することを特徴とする半導体加速度センサ装置。 - 請求項1に記載の半導体加速度センサ装置であって、
前記加速度センサチップ上に搭載される蓋と、
前記第2の樹脂部材から露出する導電部を有する基板と、
前記基板上に設けられ、前記加速度センサチップと電気的に接続され前記蓋が搭載された該加速度センサチップが搭載されるパンプ部とを備え、
前記加速度センサチップは前記第1の樹脂部材を介して前記基板と接続されることを特徴とする半導体加速度センサ装置。 - 請求項1に記載の半導体加速度センサ装置であって、
前記加速度センサチップ上に搭載される蓋部と、
前記第2の樹脂部材から露出する導電部を有する基板と、
前記基板の前記導電部と電気的に接続し該基板に搭載される半導体回路チップと、
前記半導体回路チップ上に設けられ、前記加速度センサチップと電気的に接続され前記蓋部が搭載された該加速度センサチップが搭載されるバンプ部とを備え、
前記加速度センサチップは前記第1の樹脂部材を介して前記半導体回路チップと接続されることを特徴とする半導体加速度センサ装置。 - 鍾部と、該錘部に一端を接続し可撓的に支持する支持部と、該支持部の他端を接続し該錘部を囲む台座部と、加速度により該支持部に生じる変形から応力を検出する応力検出素子とを有する加速度センサチップを準備する工程と、
前記支持部及び前記錘部を覆うように、弾性を有する第1の樹脂部材を注入する工程と、
前記第2の樹脂部材によって前記第1の樹脂部材及び前記加速度センサチップを覆うように樹脂封止する工程と、
を有することを特徴とする半導体加速度センサ装置の製造方法。 - 請求項7に記載の半導体加速度センサ装置の製造方法において、
第1領域と該第1領域を囲み前記加速度センサチップの前記台座部が上方に搭載される第2領域とを有する上面及び下面を有するダイパッド部であって、該ダイパッド部の該上面の前記第1領域から該下面に亘って形成された貫通孔を有するダイパッド部を準備する工程と、
前記ダイパッド部の前記第2領域上に前記台座部を固定する工程と、
前記第1の樹脂部材を、前記ダイパッド部の前記貫通孔を通して前記台座部に注入し、該第1の樹脂部材により前記支持部及び前記錘部を覆う工程と、
前記第1の樹脂部材と前記加速度センサチップと前記ダイパッド部を、前記第2の樹脂部材によって樹脂封止する工程と、
を有することを特徴とする半導体加速度センサ装置の製造方法。 - 請求項8に記載の半導体加速度センサ装置の製造方法において、
前記ダイパッド部に形成された前記貫通孔を完全に覆う蓋部を準備する工程と、
前記蓋部により前記貫通孔を閉塞した後、前記第1の樹脂部材と前記加速度センサチップと前記ダイパッド部と前記蓋部とを前記第2の樹脂部材により樹脂封止する工程と、
を有することを特徴とする半導体加速度センサ装置の製造方法。 - 請求項8に記載の半導体加速度センサ装置の製造方法において、
第1の面を有し前記ダイパッド部の周辺に該ダイパッド部と離間して配置される導電部を準備する工程と、
前記導電部と前記加速度センサチップの前記応力検出素子とをワイヤにより電気的に接続する工程と、
前記導電部の前記第1の面を露出するように前記第1の樹脂部材と前記加速度センサチップと前記ダイパッド部と前記ワイヤと前記導電部とを前記第2の樹脂部材により樹脂封止する工程と、
を有することを特徴とする半導体加速度センサ装置の製造方法。 - 請求項7に記載の半導体加速度センサ装置の製造方法において、
前記加速度センサチップ上に搭載される蓋と、前記第2の樹脂部材から露出する導電部を有する基板であって、該基板上に設けられ、前記加速度センサチップと電気的に接続されるパンプ部を備えた基板とを準備する工程と、
前記基板上に設けられた前記バンプ部上に前記台座部を固定して前記応力検出素子と該バンプ部とを電気的に接続する工程と、
前記第1の樹脂部材を前記台座部に注入し、該台座部と前記基板との間を該第1の樹脂部材により覆うと共に、前記支持部及び前記錘部を該第1の樹脂部材により覆う工程と、
前記蓋により前記台座部を閉塞した後、前記第1の樹脂部材と前記加速度センサチップと前記蓋と前記基板における前記導電部以外の箇所とを前記第2の樹脂部材により樹脂封止する工程と、
を有することを特徴とする半導体加速度センサ装置の製造方法。 - 請求項7に記載の半導体加速度センサ装置の製造方法において、
前記加速度センサチップ上に搭載される蓋部と、前記第2の樹脂部材から露出する導電部を有する基板と、前記基板の前記導電部と電気的に接続し該基板に搭載される半導体回路チップであって、該半導体回路チップ上に設けられ前記加速度センサチップと電気的に接続されるバンプ部を備えた半導体回路チップとを準備する工程と、
前記基板上に前記半導体回路チップを固定すると共に、該基板の前記導電部と該半導体回路チップとを電気的に接続する工程と、
前記半導体回路チップ上に設けられた前記バンプ部上に前記台座部を固定して前記応力検出素子と該バンプ部とを電気的に接続する工程と、
前記第1の樹脂部材を前記台座部に注入し、該台座部と前記半導体回路チップとの間を該第1の樹脂部材により覆うと共に、前記支持部及び前記錘部を該第1の樹脂部材により覆う工程と、
前記蓋により前記台座部を閉塞した後、前記第1の樹脂部材と前記加速度センサチップと前記蓋と前記基板における前記導電部以外の箇所を、前記第2の樹脂部材により樹脂封止する工程と、
を有することを特徴とする半導体加速度センサ装置の製造方法。 - 請求項7〜12のいずれか1項に記載の半導体加速度センサ装置の製造方法において、
前記第1の樹脂部材を前記台座部に注入して前記支持部を覆った後、再度、前記第1の樹脂部材を前記台座部に注入して前記錘部を覆うようにしたことを特徴とする半導体加速度センサ装置の製造方法。
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