JP2007085872A - 圧力センサ - Google Patents

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JP2007085872A
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Naoki Hachiman
直樹 八幡
Naohiro Taniguchi
直博 谷口
Takuo Ishida
拓郎 石田
Shuzo Ikeda
修造 池田
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Panasonic Electric Works Co Ltd
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Matsushita Electric Works Ltd
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Abstract

【課題】台座とパッケージとの固定強度を低下させずに無鉛はんだ合金のリフロー温度に対応可能な圧力センサを提供する。
【解決手段】ガラス台座２とパッケージ１０（主部１１の底面）との間に介在しガラス台座２及びパッケージ１０（主部１１の底面）とそれぞれ接着固定される固定部材３０を備える。ガラス台座２と固定部材３０とを接着する接着剤１３には従来と共通の接着剤が使用できるとともに、固定部材３０とパッケージ１０とを接着する接着剤３１にはパッケージ１０の成型材料との相性を考慮した最適な接着剤を使用することができる。その結果、ガラス台座２とパッケージ１０との固定強度を低下させずに無鉛はんだ合金のリフロー温度に対応することが可能となる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、圧力センサに関するものである。
従来より、シリコーンの優れた弾性体としての性質を利用し、マイクロマシニング技術によりダイアフラム部と呼ばれる薄膜部をシリコーン基板に形成して圧力変化を電気信号に変換するようにした圧力センサ（半導体圧力センサ）が提供されている（例えば、特許文献１参照）。
図２はこの種の半導体圧力センサの一例を示す断面図である。この従来例は、半導体基板（シリコーン基板）を加工して薄膜のダイアフラム部１ａ及びダイアフラム部１ａの圧力による撓みを検出する検出素子たるピエゾ抵抗（図示せず）が形成されたセンサチップ１と、センサチップ１を収納するパッケージ１０とを備えている。パッケージ１０は、合成樹脂材料の成形品であって、一面が開口する略函形に形成された主部１１と、この主部１１の底面中央より外向き（図２における下向き）に突出する筒状の導入管１２とが一体に形成されたものである。センサチップ１は、ガラス製の台座（ガラス台座）２を介して主部１１の底面に取り付けられる。このガラス台座２には表裏両面に開口する貫通孔２ａが設けられており、貫通孔２ａの表側の開口を塞ぐ形でセンサチップ１がガラス台座２の表面（図２における上面）に接合され、導入管１２の開口（導入口）と貫通孔２ａとを連通させるようにガラス台座２の裏面（図２における下面）が主部１１の底面に接着される。また、主部１１には複数の出力端子２０がインサートされており、これら複数の出力端子２０とセンサチップ１のピエゾ抵抗とがボンディングワイヤ３で電気的に接続されている。ここで、センサチップ１とガラス台座２とは陽極接合によって接合されており、また、ガラス台座２とパッケージ１０とはシリコーン系の接着剤（ダイボンド剤）１３によって接着されている。
特開平９−２５０９６４号公報
ところで、地球環境への悪影響を避けるため、従来の鉛を含むはんだ合金の代わりに無鉛（鉛フリー）はんだ合金を使用したはんだ接合が徐々に広まっている。現在使用されている無鉛はんだ合金は従来の有鉛はんだ合金よりも一般に融点が高いため、リフロー温度を従来より高くする必要がある（一般にピーク温度が約２６０℃に設定される）。一方、リフロー温度の上昇に伴ってパッケージ１０を形成する合成樹脂材料をより耐熱性の高い材料に変更する必要が生じる。ところが、パッケージ１０の成形材料を変更した場合にガラス台座２を接着するための接着剤との相性によっては接着強度が従来よりも低下してしまうことがある。これに対して接着剤を変更した場合、変更前の接着剤と比べて圧力センサの経年的な特性が変動してしまうという問題がある。
本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、台座とパッケージとの固定強度を低下させずに無鉛はんだ合金のリフロー温度に対応可能な圧力センサを提供することにある。
本発明は、上記目的を達成するために、半導体基板を加工して薄膜のダイアフラム部及び該ダイアフラム部の圧力による撓みを検出する検出素子が形成されたセンサチップと、被圧力検出流体を内部に導入する導入口を有して前記センサチップを収納するパッケージと、前記導入口に連通する孔を有して一面にセンサチップが接着固定される台座と、該台座と前記パッケージとの間に介在し台座及びパッケージとそれぞれ接着固定される固定部材とを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、台座とパッケージとの間に固定部材を介在させているので、台座と固定部材とを接着する接着剤には従来と共通の接着剤が使用できるとともに、固定部材とパッケージとを接着する接着剤にはパッケージの成型材料との相性を考慮した最適な接着剤を使用することができる。その結果、台座とパッケージとの固定強度を低下させずに無鉛はんだ合金のリフロー温度に対応することが可能となる。
以下、図１を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。但し、本実施形態の基本構成は図２に示した従来例と共通であるから、共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態が従来例と異なる点は、ガラス台座２とパッケージ１０（主部１１の底面）との間に介在しガラス台座２及びパッケージ１０（主部１１の底面）とそれぞれ接着固定される固定部材３０を備えた点にある。また本実施形態においては、無鉛はんだ合金のリフロー温度に対応した合成樹脂材料（例えば、ＬＣＰ（液晶ポリマー）など）でパッケージ１０が形成されている。
固定部材３０は、導入管１２及びガラス台座２の貫通孔２ａと連通する孔３０ａが略中央に貫通した薄い板状に形成されている。そして、固定部材３０の表面には従来例と同じ接着剤（シリコーン系の接着剤）１３によってガラス台座２が接着固定され、固定部材３０の裏面はパッケージ１０の成型材料と相性の良い接着剤（例えば、エポキシ樹脂系の接着剤）３１によってパッケージ１０（主部１１の底面）に接着固定されている。
而して、上述のように本実施形態によれば、ガラス台座２とパッケージ１０との間に固定部材３０を介在させているので、ガラス台座２と固定部材３０とを接着する接着剤１３には従来と共通の接着剤が使用できるとともに、固定部材３０とパッケージ１０とを接着する接着剤３１にはパッケージ１０の成型材料との相性を考慮した最適な接着剤を使用することができ、その結果、ガラス台座２とパッケージ１０との固定強度を低下させずに無鉛はんだ合金のリフロー温度に対応することが可能となる。なお、本実施形態について信頼性試験（加速度試験）を行ったところ、経年的な特性の変動は見られなかった。
本発明の実施形態を示す断面図である。 従来例を示す断面図である。
符号の説明
１ センサチップ
２ ガラス台座
２ａ 貫通孔
１０ パッケージ
１１ 主部
１２ 導入管
１３ 接着剤
３０ 固定部材
３０ａ 孔
３１ 接着剤

Claims (1)

  1. 半導体基板を加工して薄膜のダイアフラム部及び該ダイアフラム部の圧力による撓みを検出する検出素子が形成されたセンサチップと、被圧力検出流体を内部に導入する導入口を有して前記センサチップを収納するパッケージと、前記導入口に連通する孔を有して一面にセンサチップが接着固定される台座と、該台座と前記パッケージとの間に介在し台座及びパッケージとそれぞれ接着固定される固定部材とを備えたことを特徴とする圧力センサ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103090993A (zh) * 2011-10-27 2013-05-08 深圳海川食品科技有限公司 一种冰淇淋机测温装置及其制备方法
JP2016535846A (ja) * 2013-10-25 2016-11-17 オキシトロル エス．アー． 温度変化に対して耐性を示す接着剤層を制御するための構造を含む圧力センサ

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JP2001141590A (ja) * 2000-10-03 2001-05-25 Matsushita Electric Works Ltd 半導体圧力センサー

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