JP2007178133A - Pressure sensor module, its manufacturing method, and semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、音圧センサチップや圧力センサチップ等の半導体チップを備える圧力センサモジュール、これを備えた半導体装置、及び、圧力センサモジュールの製造方法に関する。 The present invention relates to a pressure sensor module including a semiconductor chip such as a sound pressure sensor chip and a pressure sensor chip, a semiconductor device including the pressure sensor module, and a method for manufacturing the pressure sensor module.
従来、シリコンマイクや圧力センサ等の半導体装置では、音圧センサチップや圧力センサチップ等のように、音響等の圧力変動を振動により検出するダイヤフラムを有する半導体チップを回路基板の表面に実装している(例えば、特許文献1参照)。この種の半導体チップを回路基板の表面に配した状態においては、ダイヤフラムと回路基板の表面との間に空洞部が形成されることになる。 Conventionally, in a semiconductor device such as a silicon microphone or a pressure sensor, a semiconductor chip having a diaphragm for detecting pressure fluctuations such as sound by vibration is mounted on the surface of a circuit board, such as a sound pressure sensor chip or a pressure sensor chip. (For example, refer to Patent Document 1). In a state where this kind of semiconductor chip is arranged on the surface of the circuit board, a cavity is formed between the diaphragm and the surface of the circuit board.
ここで、空洞部の容積が小さい場合には、空洞部の空気バネ定数が大きくなってダイヤフラムが振動しにくくなるため、ダイヤフラムの変位量が小さくなって圧力変動を精度良く検出することができなくなる。すなわち、ダイヤフラムを振動させて、空洞部として十分な大きさを確保する必要がある。また、空洞部の容積は、半導体チップの特性に応じて適宜変更する必要がある。
従来の半導体装置では、回路基板の表面から窪んだ凹部を形成することで、空洞部の容積拡大を図っている。
In the conventional semiconductor device, the volume of the cavity is increased by forming a recess recessed from the surface of the circuit board.
しかしながら、上記従来の半導体装置では、空洞部の容積を確保するための凹部を回路基板に形成しているため、十分な大きさの容積を確保しようとすると、回路基板の厚さ寸法が大きくなってしまい、半導体装置の薄型化が困難となる。
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、薄型化を図りながら、ダイヤフラムの振動特性の変化を抑制できる半導体装置、これに備える圧力センサモジュール、及び、その製造方法を提供することを目的としている。
However, in the conventional semiconductor device, since the concave portion for securing the volume of the cavity is formed in the circuit board, the thickness dimension of the circuit board becomes large if an attempt is made to secure a sufficiently large volume. Therefore, it is difficult to reduce the thickness of the semiconductor device.
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and provides a semiconductor device capable of suppressing a change in vibration characteristics of a diaphragm while reducing the thickness, a pressure sensor module provided for the semiconductor device, and a manufacturing method thereof. The purpose is that.
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項1に係る発明は、板材ユニットの表面上に、圧力変動に応じて振動する薄膜状のダイヤフラムを備えた半導体チップと背部室容器とを並べて設け、前記板材ユニットの表面と前記ダイヤフラムとを相互に対向させて前記板材ユニットと前記半導体チップとにより第1の空洞部を形成すると共に、前記板材ユニットと前記背部室容器とにより第2の空洞部を形成してなり、前記板材ユニットに、前記第1空洞部と前記第2の空洞部とを相互に連通する連通孔が形成されていることを特徴とする圧力センサモジュールを提案している。
In order to solve the above problems, the present invention proposes the following means.
According to a first aspect of the present invention, a semiconductor chip including a thin film diaphragm that vibrates in response to pressure fluctuation and a back chamber container are provided side by side on the surface of the plate unit, and the surface of the plate unit and the diaphragm are provided. A first cavity is formed by the plate unit and the semiconductor chip facing each other, and a second cavity is formed by the plate unit and the back chamber container. A pressure sensor module is proposed in which a communication hole is formed to allow the first cavity and the second cavity to communicate with each other.
なお、圧力センサモジュールは、半導体チップを駆動制御する駆動回路チップに、半導体チップを電気的に接続することでシリコンマイクや圧力センサ等の半導体装置を構成するものである。ここで、駆動回路チップとは、例えば、半導体チップ5からの電気信号を増幅するための増幅回路や、前記電気信号をデジタル信号として処理するためのDSP(デジタルシグナルプロセッサ)、A/D変換器等を含んだLSIである。
The pressure sensor module constitutes a semiconductor device such as a silicon microphone or a pressure sensor by electrically connecting the semiconductor chip to a drive circuit chip that drives and controls the semiconductor chip. Here, the drive circuit chip is, for example, an amplifier circuit for amplifying an electric signal from the
この発明に係る圧力センサモジュールによれば、ダイヤフラムと板材ユニットとの間に形成される第1の空洞部が、板材ユニットに形成された連通孔を介して背部室容器によって形成された第2の空洞部に連通しているため、ダイヤフラムの背部側の空洞部の容積は、上記第1の空洞部、第2の空洞部及び連通孔の各容積を足し合わせた合計容積となる。このため、ダイヤフラムの背部側の空洞部の容積は、背部室容器の大きさを変えるだけで、すなわち、第2の空洞部の容積を変えるだけで容易に変更することができる。したがって、板材ユニットの厚さ寸法を増加させることなく、背部室容器によりダイヤフラムの背部側の空洞部の容積拡大を容易に図ることができる。なお、上述したダイヤフラムの背部側とは、板材ユニットの表面に対向するダイヤフラムの面側のことを示している。
さらに、第2の空洞部を形成する背部室容器は、半導体チップと並べて板材ユニットの表面に配されるため、背部室容器の厚さ寸法を半導体チップの厚さ寸法以下とすることで、圧力センサモジュールの厚さ寸法の増加を抑えることができる。
According to the pressure sensor module according to the present invention, the first cavity formed between the diaphragm and the plate unit is formed by the back chamber container through the communication hole formed in the plate unit. Since it communicates with the cavity, the volume of the cavity on the back side of the diaphragm is the total volume of the volumes of the first cavity, the second cavity, and the communication hole. For this reason, the volume of the cavity on the back side of the diaphragm can be easily changed only by changing the size of the back chamber container, that is, by changing the volume of the second cavity. Accordingly, the volume of the cavity on the back side of the diaphragm can be easily increased by the back chamber container without increasing the thickness dimension of the plate unit. In addition, the back side of the diaphragm mentioned above indicates the surface side of the diaphragm facing the surface of the plate unit.
Furthermore, since the back chamber container forming the second cavity is arranged on the surface of the plate unit along with the semiconductor chip, the thickness dimension of the back chamber container is set to be equal to or less than the thickness dimension of the semiconductor chip. An increase in the thickness dimension of the sensor module can be suppressed.
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の圧力センサモジュールにおいて、前記板材ユニットが、2枚の板材と、これら2枚の板材の間に挟み込まれたフィルム層とを備え、前記連通孔が、前記フィルム層に形成されたスリット状の切欠部と、前記半導体チップ及び前記背部室容器を配する一方の板材に形成されて前記第1の空洞部及び前記第2の空洞部のそれぞれと前記切欠部とを相互に連通する貫通孔とから構成されることを特徴とする圧力センサモジュールを提案している。
The invention according to
なお、上記一方の板材、フィルム層及び他方の板材は、例えば、後述する第3実施形態において、ベース基板11、第2のフィルム層69及び第4のフィルム層71にそれぞれ相当するものである。
この発明に係る圧力センサモジュールによれば、薄膜状のフィルム層にスリット状の切欠部を形成すると共に一方の板材に第1の空洞部及び第2の空洞部のそれぞれと切欠部とを連通する貫通孔を形成して、フィルム層を2枚の板材により挟み込むだけで、連通孔を容易に構成することができる。
The one plate material, the film layer, and the other plate material correspond to, for example, the
According to the pressure sensor module of the present invention, the slit-shaped notch is formed in the thin film layer, and the first cavity and the second cavity are communicated with one of the plate members. By simply forming the through hole and sandwiching the film layer between the two plates, the communication hole can be easily configured.
請求項3に係る発明は、請求項1又は請求項2に記載の圧力センサモジュールにおいて、前記板材ユニットに、前記第2の空洞部を前記板材ユニットの外方側に位置する外方空間に連通させる外気連通孔が形成され、該外気連通孔が、前記第2の空洞部と前記外方空間との間の静圧差に基づく気体の流動を許容すると共に、前記ダイヤフラムに作用する動的な圧力変動に基づく気体の通過を阻止するように形成されていることを特徴とする圧力センサモジュールを提案している。 According to a third aspect of the present invention, in the pressure sensor module according to the first or second aspect, the plate member unit communicates the second cavity portion with an outer space located on the outer side of the plate member unit. An outside air communication hole is formed, and the outside air communication hole allows a flow of gas based on a static pressure difference between the second cavity and the outer space, and is a dynamic pressure acting on the diaphragm. A pressure sensor module is proposed which is formed so as to prevent the passage of gas based on fluctuation.
なお、静圧とは、気体が流動せずに静止した状態における2つの空洞部や外方空間の圧力のことを示している。また、静圧の変化は、単位時間あたりの圧力変化が比較的小さいものであり、例えば、2つの空洞部の加熱・冷却や、半導体チップを板材ユニットに接着するリフロー時におけるアウトガスの発生等に伴う2つの空洞部の静的な圧力変化や、標高差等に基づく外方空間の静的な気圧変化が、上記静圧変化に含まれる。
また、圧力変動とは、音響等による動的な圧力変化のことを示し、上述した静圧変化よりも単位時間あたりの圧力変化が大きいものが含まれる。すなわち、前述した2つの空洞部の静的な圧力変化や外方空間の静的な気圧変化は、この圧力変動に含まれない。
In addition, static pressure has shown the pressure of the two cavity parts and outer space in the state which stopped without gas flowing. The change in static pressure is a relatively small change in pressure per unit time. For example, heating / cooling of two cavities or generation of outgas during reflow for bonding a semiconductor chip to a plate unit. The static pressure change in the two cavities and the static pressure change in the outer space based on the altitude difference are included in the static pressure change.
The pressure fluctuation indicates a dynamic pressure change due to sound or the like, and includes a pressure change per unit time larger than the static pressure change described above. That is, the static pressure change in the two cavities described above and the static pressure change in the outer space are not included in this pressure fluctuation.
この発明に係る圧力センサモジュールによれば、第2の空洞部と外方空間との間の静圧差に基づく気体の流動を許容し、ダイヤフラムに作用する圧力変動に基づく気体の通過を阻止するように、外気連通孔を形成することにより、上記のような差が生じても、第2の空洞部と外方空間との間の静圧の差に起因してダイヤフラムが変形することで防止できるため、ダイヤフラムの振動特性が変化することを確実に防止できる。 According to the pressure sensor module of the present invention, the flow of gas based on the static pressure difference between the second cavity and the outer space is allowed, and the passage of gas based on the pressure fluctuation acting on the diaphragm is prevented. In addition, by forming the outside air communication hole, even if the above difference occurs, it can be prevented by the diaphragm being deformed due to the difference in the static pressure between the second cavity and the outer space. Therefore, it is possible to reliably prevent the vibration characteristics of the diaphragm from changing.
請求項4に係る発明は、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の圧力センサモジュールにおいて、中空空間を介して前記半導体チップを覆うように、前記板材ユニットの表面に配される蓋体を備え、該蓋体に、前記中空空間を外方に連通させる開口部が形成され、前記背部室容器が、前記蓋体と一体的に形成されていることを特徴とする圧力センサモジュールを提案している。
The invention according to
この発明に係る圧力センサモジュールによれば、半導体チップが蓋体によって覆われるため、半導体チップの保護を図ることができる。また、蓋体には中空空間を外方に連通させる開口部が形成されているため、外方において発生した圧力変動は、開口部及び中空空間を介して半導体チップのダイヤフラムに到達させることができる。
さらに、背部室容器は上記蓋体と一体的に形成されているため、蓋体により半導体チップを覆うと同時に第2の空洞部を形成することができる。
According to the pressure sensor module according to the present invention, since the semiconductor chip is covered with the lid, the semiconductor chip can be protected. In addition, since the opening that allows the hollow space to communicate with the outside is formed in the lid, the pressure fluctuation generated outside can reach the diaphragm of the semiconductor chip through the opening and the hollow space. .
Furthermore, since the back chamber container is formed integrally with the lid, the second cavity can be formed at the same time as the semiconductor chip is covered by the lid.
請求項5に係る発明は、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の圧力センサモジュールと、前記半導体チップと電気的に接続され、前記半導体チップを駆動制御する駆動回路チップとを備えることを特徴とする半導体装置を提案している。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the pressure sensor module according to any one of the first to fourth aspects, and a drive circuit chip that is electrically connected to the semiconductor chip and controls the semiconductor chip. The semiconductor device characterized by providing is proposed.
請求項6に係る発明は、請求項5に記載の半導体装置において、前記背部室容器が、前記板材ユニットの表面に配される前記駆動回路チップにより構成されることを特徴とする半導体装置を提案している。
この発明に係る半導体装置によれば、背部室容器を駆動回路チップにより構成することで、板材ユニットの表面に配置する部品点数を削減することができるため、板材ユニットの表面の面積を小さくすることができる。
The invention according to
According to the semiconductor device of the present invention, since the back chamber container is configured by the drive circuit chip, the number of parts arranged on the surface of the plate material unit can be reduced, so that the surface area of the plate material unit is reduced. Can do.
請求項7に係る発明は、圧力変動に応じて振動する薄膜状のダイヤフラムを備えた半導体チップを備える圧力センサモジュールの製造方法であって、厚さ方向に貫通する2つの貫通孔を形成した板材の表面及び裏面に、前記2つの貫通孔を覆う2つの層を各々形成し、前記表面に配した第1の層に、前記2つの貫通孔に個別に連通する2つの切欠孔を形成して一方の切欠孔により一方の貫通孔の周縁に前記半導体チップの搭載面をなす前記板材の表面を開放すると共に、前記裏面に配した第2の層に、前記2つの貫通孔のそれぞれに到達するスリット状の切欠部を形成する第1の積層工程と、前記第1の層の表面に第3の層を形成し、該第3の層により他方の切欠孔を覆うと共に前記第3の層に前記搭載面を開放する開口部を形成する第2の積層工程と、前記切欠部を覆うように、前記第2の層の裏面に第4の層を形成する第3の積層工程と、前記半導体チップを、前記開口部及び前記一方の切欠孔に挿入すると共に前記搭載面に配置して、前記半導体チップにより前記一方の貫通孔を覆うと共に前記ダイヤフラムを前記一方の貫通孔に対向させるチップ配置工程とを備えることを特徴とする圧力センサモジュールの製造方法を提案している。
なお、上記第2の層及び第4の層は、例えば、後述する第3の実施形態において、第2のフィルム層69及び第4のフィルム層71にそれぞれ相当するものである。また、上述した板材の表面は半導体チップを搭載する側の面を示しており、板材の裏面は前述した板材の表面と反対側に位置する他面のことを示している。
The invention according to
The second layer and the fourth layer correspond to, for example, the
この発明に係る圧力センサモジュールの製造方法によれば、チップ配置工程において半導体チップを板材の表面に配置することにより、半導体チップと板材との間に第1の空洞部が形成されることになる。
また、第2の積層工程においては、第3の層によって他方の切欠孔が覆われるため、他方の切欠孔を構成する第1の層及び第3の層により、他方の貫通孔を含んで板材の表面を覆う背部室容器が構成されることになる。すなわち、板材と上記背部室容器とにより第2の空洞部が形成されることになる。
さらに、第3の積層工程においては各貫通孔に到達する切欠部を形成した第2のフィルム層を板材及び第4のフィルム層により挟み込むため、上記切欠部及び2つの貫通孔によって、上述した第1の空洞部及び第2の空洞部を相互に連通する連通孔が構成されることになる。
According to the method for manufacturing a pressure sensor module according to the present invention, the first cavity is formed between the semiconductor chip and the plate material by arranging the semiconductor chip on the surface of the plate material in the chip arranging step. .
In the second laminating step, the other notch hole is covered by the third layer, so that the first and third layers constituting the other notch hole include the other through hole and the plate material. A back chamber container covering the surface of the container is constructed. That is, the second cavity is formed by the plate material and the back chamber container.
Further, in the third lamination step, the second film layer in which the notch reaching each through hole is sandwiched between the plate material and the fourth film layer. A communication hole that connects the first cavity and the second cavity to each other is formed.
以上のことから、ダイヤフラムの背部側の空洞部の容積は、上記第1の空洞部、第2の空洞部及び連通孔の各容積を足し合わせた合計容積となる。すなわち、板材やその裏面側に配される第2のフィルム層の厚さ寸法を増加させることなく、第2の空洞部の大きさを変えるだけでダイヤフラムの背部側の空洞部の容積を拡大することができる。
さらに、第2の空洞部を形成する背部室容器は、半導体チップと並べて板材の表面に配されるため、背部室容器の厚さ寸法を半導体チップの厚さ寸法以下とすることで、圧力センサモジュールの厚さ寸法の増加を抑えることができる。
From the above, the volume of the cavity on the back side of the diaphragm is a total volume obtained by adding the volumes of the first cavity, the second cavity, and the communication hole. That is, the volume of the cavity on the back side of the diaphragm can be increased only by changing the size of the second cavity without increasing the thickness of the second film layer disposed on the plate material or the back surface thereof. be able to.
Further, since the back chamber container forming the second cavity is arranged on the surface of the plate along with the semiconductor chip, the pressure sensor can be obtained by setting the thickness dimension of the back chamber container to be equal to or less than the thickness dimension of the semiconductor chip. An increase in the thickness of the module can be suppressed.
請求項1、請求項5及び請求項7に係る発明によれば、背部室容器の大きさ大きさを適宜変えるだけで、ダイヤフラムの背部側の空洞部の容積を簡便に変更することができるため、ダイヤフラムの背部側の空洞部の空気バネの強さを調整でき、ダイヤフラムの振動を抑制しないようにすることができる。したがって、高品質な圧力センサモジュールを備える半導体装置を提供することができる。
また、背部室容器は半導体チップと並べて板材ユニットの表面に配されるため、圧力センサモジュールの厚さ寸法の増加を抑えて、半導体装置の薄型化を容易に図ることが可能となる。
According to the first, fifth, and seventh aspects of the invention, the volume of the cavity on the back side of the diaphragm can be easily changed simply by appropriately changing the size of the back chamber container. The strength of the air spring in the cavity on the back side of the diaphragm can be adjusted, and vibrations of the diaphragm can be prevented from being suppressed. Therefore, a semiconductor device including a high-quality pressure sensor module can be provided.
Further, since the back chamber container is arranged on the surface of the plate member unit along with the semiconductor chip, it is possible to easily reduce the thickness of the semiconductor device while suppressing an increase in the thickness dimension of the pressure sensor module.
また、請求項2に係る発明によれば、フィルム層にスリット状の切欠部を形成すると共に一方の板材に貫通孔を形成し、2枚の板材により挟み込んで板材ユニットを構成するだけで連通孔を容易に形成することができる。 According to the second aspect of the present invention, the communication hole is formed simply by forming a slit-shaped notch in the film layer, forming a through hole in one plate, and sandwiching the plate by two plates. Can be easily formed.
また、請求項3に係る発明によれば、外気連通孔を介して気体を出入りさせることで、ダイヤフラムの背部側の空洞部及び外方空間の静圧を略同等とすることができるため、ダイヤフラムの振動特性が変化することを確実に防止することができる。
さらに、音響等の圧力変動に基づいて外方空間と、ダイヤフラムの背部側の空洞部との間に動的な圧力差が生じても、外気連通孔を介した気体の出入りは制限されるため、上記圧力変動に対してダイヤフラムを精度良く振動させることができる。
According to the third aspect of the invention, the static pressure in the cavity on the back side of the diaphragm and the outer space can be made substantially equal by allowing gas to enter and exit through the outside air communication hole. It is possible to reliably prevent the vibration characteristics of the material from changing.
Furthermore, even if a dynamic pressure difference occurs between the outer space and the cavity on the back side of the diaphragm based on pressure fluctuations such as acoustics, the flow of gas through the outside air communication hole is limited. The diaphragm can be vibrated accurately with respect to the pressure fluctuation.
また、請求項4に係る発明によれば、蓋体により半導体チップを覆うと同時に第2の空洞部を形成することができるため、半導体チップの保護を図る圧力センサモジュールを容易に製造することが可能となる。
According to the invention of
また、請求項6に係る発明によれば、駆動回路チップが背部室容器の役割を果たすことで、板材ユニットの表面の面積を小さくすることができるため、半導体チップ及び駆動回路チップを備えた半導体装置の小型化をさらに図ることができる。
According to the invention of
また、請求項7に係る発明によれば、連通孔及び背部室容器は、板材に複数の層を積層したり、切欠部や切欠孔を形成する等、同様の工程で第2の空洞部及び連通孔を形成することができるため、容易に圧力センサモジュールを製造することが可能となる。
Further, according to the invention of
図1から図3は、本発明の第1の実施形態を示している。図1に示すように、この実施形態に係る圧力センサモジュール1は、板材ユニット3と、板材ユニット3の表面3aに固定された半導体チップ5及び背部室容器7とを備えている。
板材ユニット3は、その表面3aをなす略板状のベース基板(一方の板材)11と、薄膜状に形成されてベース基板11の裏面11bに順次積層される2つのシート層13,15とにより構成されている。ベース基板11は、電子部品用の一般的な材料であるエポキシ樹脂等の樹脂材料により形成されている。このベース基板11には、図1,2に示すように、その厚さ方向に貫通する平面視略円形状の貫通孔17,19が間隔をおいて2つ形成されている。
1 to 3 show a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the
The
2つのシート層13,15は、エッチング加工が可能な材料により形成されている。
ベース基板11の裏面11bに配される第1のシート層(フィルム層)13には、図1,3に示すように、その厚さ方向に貫通する切欠部21が形成されている。この切欠部21は、上記2つの貫通孔17,19の配列方向に沿って延びて形成されており、平面視略円形状の2つの孔23,25と、これら2つの孔23,25を直線的に連結するスリット状の第1の切欠溝27と、一方の孔25から第1のシート層13の端部まで直線状に延びるスリット状の第2の切欠溝29とを含んでいる。
ここで、2つの孔23,25は、各々ベース基板11の2つの貫通孔17,19とベース基板11の厚さ方向に重なる位置に形成されている。また、第1の切欠溝27は、第2の切欠溝29よりも幅広に形成されている。
The two
As shown in FIGS. 1 and 3, the first sheet layer (film layer) 13 disposed on the
Here, the two
第1のシート層13の裏面13bに配される第2のシート層(板材)15は、ベース基板11と共に第1のシート層13を厚さ方向から挟み込んで上述した切欠部21を覆う役割を果たしている。したがって、第1のシート層13の切欠部21と、この切欠部21を介して相互に対向するベース基板11の裏面11b及び第2のシート層15の表面15aとにより、2つの貫通孔17,19を相互に連通する連通路31、及び、一方の貫通孔19を板材ユニット3の側方に連通する外気連通孔33が構成されることになる。
The second sheet layer (plate material) 15 disposed on the
半導体チップ5は、音響を電気信号に変換する所謂音圧センサチップである。すなわち、この半導体チップ5は、圧力センサモジュール1の外側に位置する外方空間からの音響等の圧力変動に応じて振動するダイヤフラム5aを備えている。ダイヤフラム5aは、半導体チップ5の厚さ方向に振動するように構成されている。
この半導体チップ5は、ダイヤフラム5aが板材ユニット3の表面3aに対向して第1の貫通孔17を覆うように、銀ペースト等の接着剤35により板材ユニット3の表面3aに固定されている。すなわち、板材ユニット3と半導体チップ5とにより、ダイヤフラム5aや板材ユニット3の表面3aによって区画された第1の空洞部S1が形成されることになる。
背部室容器7は、開口部を有する有底略筒状に形成されており、第2の貫通孔19を覆うように、開口部を板材ユニット3の表面3aに当接させると共に銀ペースト等の接着剤37により板材ユニット3の表面3aに固定されている。すなわち、背部室容器7が半導体チップ3に隣接する位置に配されると共に、板材ユニット3と背部室容器7とにより第2の空洞部S2が形成されることになる。
The
The
The
この第2の空洞部S2は、板材ユニット3に形成された2つの貫通孔17,19及び連通路31によって第1の空洞部S1に連通している。すなわち、板材ユニット3の2つの貫通孔17,19及び連通路31は、第1の空洞部S1と第2の空洞部S2とを相互に連通する連通孔39を構成している。また、この第2の空洞部S2は、板材ユニット3に形成された外気連通孔33を介して外方空間と連通することになる。すなわち、これら第1の空洞部S1、連通孔39及び第2の空洞部S2の各容積を足し合わせた合計容積が、ダイヤフラム5aの背部側の空洞部の容積となる。
なお、これら半導体チップ5及び背部室容器7を板材ユニット3の表面3aに固定した状態においては、板材ユニット3と半導体チップ5及び背部室容器7との間に隙間は生じない。すなわち、第1の空洞部S1は第2の空洞部S2のみに連通され、第2の空洞部S2は外気連通孔33のみによって圧力センサモジュール1の外方側に位置する外方空間に連通することになる。
The second cavity S2 communicates with the first cavity S1 through two through
In the state in which the
外気連通孔33は、第1の空洞部S1に連通した第2の空洞部S2と外方空間との間に静圧差が生じた際に、この静圧差に基づいて2つの空洞部S1,S2と外方空間との間で気体の流動を許容する程度の大きさに形成されている。ここで、この実施形態における静圧は、気体が流動せずに静止した状態における2つの空洞部S1,S2や外方空間の圧力のことを示している。また、静圧の変化としては、例えば、圧力センサモジュール1の加熱・冷却や接着剤16,18のリフロー時におけるアウトガスの発生等に伴う2つの空洞部S1,S2の静的な圧力変化や、標高差等に基づく外方空間の静的な気圧変化が、上記静圧変化に含まれる。
When a static pressure difference is generated between the second cavity S2 communicated with the first cavity S1 and the outer space, the outside
また、外気連通孔33は、ダイヤフラム5aに作用する音響等の圧力変動によって、外方空間の圧力と2つの空洞部S1,S2の圧力との間に圧力差が生じても、外方空間と2つの空洞部S1,S2との間で気体の通過を阻止する程度の大きさに形成されている。
ここで、圧力変動とは、音響等による動的な圧力変化のことを示し、上述した静圧変化よりも単位時間あたりの圧力変化が大きいものが含まれる。すなわち、2つの空洞部S1,S2の静的な圧力変化、及び、外方空間の静的な気圧変化は、この圧力変動に含まれない。
Further, the outside
Here, the pressure fluctuation indicates a dynamic pressure change due to sound or the like, and includes a pressure change per unit time larger than the static pressure change described above. That is, the static pressure change of the two cavities S1 and S2 and the static pressure change of the outer space are not included in the pressure fluctuation.
このように構成された圧力センサモジュール1は、半導体チップ5を駆動制御する駆動回路チップ(不図示)に、半導体チップ5を電気的に接続することで、シリコンマイクや圧力センサ等の半導体装置を構成するものである。ここで、駆動回路チップとは、例えば、半導体チップ5からの電気信号を増幅するための増幅回路や、前記電気信号をデジタル信号として処理するためのDSP(デジタルシグナルプロセッサ)、A/D変換器等を含んだLSIである。
The
次に、以上のように構成された圧力センサモジュール1の製造方法について説明する。
この圧力センサモジュール1を製造する際には、はじめに、積層構造の板材ユニット3を製造する(板材製造工程)。
この板材製造工程においては、はじめに、樹脂材料により略板状のベース基板11を形成すると共に、相互に隣接する位置にドリルやパンチングにより貫通孔17,19を形成する(板材形成工程)。次いで、ベース基板11の裏面11bにエッチング加工が可能な材料からなる薄膜状の第1のシート層13を形成する(第1の薄膜形成工程)。その後、切欠部21の形成部分を除く第1のシート層13の裏面13bにレジスト層(不図示)を形成しておき、エッチング加工により切欠部21を形成する(エッチング加工工程)。
Next, a method for manufacturing the
When the
In this plate material manufacturing process, first, a substantially plate-
なお、このエッチング加工において、切欠部21はベース基板11の裏面11bに到達する溝状に形成される。このエッチング加工終了後には、前述のレジスト層を除去する。また、この第1のシート層13が、ドライフィルム等のエッチング加工が可能な材料から形成される場合には、少なくともドライフィルム自体がレジスト材料となるので、薄膜形成工程(ラミネート工程)、露光工程、現像工程を経ることで、切欠部21を形成することができる。
そして、上記切欠部21を覆うように、第1のシート層13の裏面13bに第2のシート層15を形成する(第2の薄膜形成工程)。この第2のシート層15も、第1のシート層13と同様に、エッチング加工が可能な材料から形成されている。板材製造工程が終了する。
In this etching process, the
And the
なお、この板材製造工程では、1つの板材ユニット3を形成する場合の製造方法について述べたが、これに限ることはなく、例えば、ベース基板11を1つの大きな板状部材から形成し、この板状部材に第1のシート層13及び第2のシート層15を積層したり、切欠部21を形成して、その後に、ダイシングにより個々の板材ユニット3に切り分けるとしてもよい。この場合には、1回のエッチング加工により多数の切欠部21を一括して形成することができるため、板材ユニット3の製造効率向上を図ることが可能となる。
In this plate material manufacturing process, the manufacturing method in the case of forming one
この板材製造工程の終了後には、接着剤35,37を用いて板材ユニット3の表面3aに半導体チップ5及び背部室容器7を固定する(配置工程)。この際には、半導体チップ5及び背部室容器7が2つの貫通孔をそれぞれ含むように、半導体チップ5及び背部室容器7を板材ユニット3の表面3aに覆い被せる。なお、板材ユニット3の表面3aと半導体チップ5及び背部室容器7との隙間はこの上記接着剤35,37により埋めることができる。
After completion of this plate material manufacturing process, the
上記の圧力センサモジュール1によれば、ダイヤフラム5aの背部側の空洞部の容積は、第1の空洞部S1、第2の空洞部S2及び連通孔39の各容積を足し合わせた合計容積であるため、背部室容器7の大きさを変えるだけで、すなわち、第2の空洞部S2の容積を変えるだけで容易に変更することができる。したがって、板材ユニット3の厚さ寸法を増加させることなく、背部室容器7によりダイヤフラム5aの背部側の空洞部の容積拡大を容易に図ることができる。
以上のことから、ダイヤフラム5aの背部側の空洞部の空気バネの強さを調整して、ダイヤフラム5aの振動を抑制しないようにすることができ、高品質な圧力センサモジュール1を備える半導体装置を提供することができる。
また、背部室容器7は半導体チップ5に隣接して板材ユニット3の表面3aに配されるため、圧力センサモジュール1の厚さ寸法の増加を抑えて、半導体装置の薄型化を容易に図ることが可能となる。
According to the
From the above, it is possible to adjust the strength of the air spring in the cavity on the back side of the
In addition, since the
また、圧力センサモジュール1の加熱・冷却等に基づく2つの空洞部S1,S2の圧力変化や標高差等に基づく外方空間の静的な気圧変化によって、2つの空洞部S1,S2と外方空間との間で静圧に差が生じた際には、外気連通孔33を介して第2の空洞部S2と外方空間との間で気体が出入りするため、2つの空洞部S1,S2の静圧が外方空間の静圧と略同等となる。したがって、2つの空洞部S1,S2と外方空間との間の静圧の差に起因してダイヤフラム5aが変形することで防止できるため、ダイヤフラム5aの振動特性が変化することを確実に防止できる。
さらに、音響等の圧力変動がダイヤフラム5aに到達し、これに基づいて2つの空洞部S1,S2と外方空間との間に動的な圧力差が生じたときでも、外気連通孔33を介した気体の出入りは阻止されるため、上記圧力変動に対してダイヤフラム5aを精度良く振動させることができる。
Further, the two cavities S1, S2 and the outer cavities are changed by the pressure change of the two cavities S1, S2 based on heating and cooling of the
Further, even when a pressure fluctuation such as sound reaches the
また、第1のシート層13にスリット状の切欠部21を形成すると共にベース基板11に第1の空洞部S1及び第2の空洞部S2のそれぞれと切欠部21とを連通する2つの貫通孔17,19を形成して、第1のシート層13をベース基板11及び第2のシート層15により挟み込むだけで、連通孔39及び外気連通孔33を容易に構成することができる。特に、上記切欠部21はエッチング加工により形成されるため、寸法精度の高い連通孔39や外気連通孔33を容易に形成することができる。
In addition, the slit-shaped
なお、上述した第1の実施形態において、板材ユニット3は、その表面3a側を樹脂材料からなるベース基板11により形成すると共に、第1のシート層13の裏面13bにエッチング加工が可能な材料からなる第2のシート層15を設けて構成されるとしたが、これに限ることはなく、少なくとも切欠部21を形成した第1のシート層13を2枚の板材により挟み込むと共に、一方の板材に上記実施形態と同様の貫通孔17,19を形成して構成されていればよい。
In the first embodiment described above, the
すなわち、例えば、板材ユニット3の表面3a側をエッチング加工が可能な材料からなるシート層により形成すると共に、第1のシート層13の裏面13bに樹脂材料からなるベース基板を設けて、板材ユニット3を構成するとしても構わない。この構成の場合には、上記表面3aを構成するシート層に2つの貫通孔17,19を形成しておけばよい。なお、この構成の板材ユニット3は、上記ベース基板の表面に第1のシート層13及び上記シート層を順次積層すると共に、エッチング加工により上記シート層に貫通孔17,19を形成することで、製造することができる。
That is, for example, the
次に、本発明による第2の実施形態について図4を参照して説明する。なお、この第2の実施形態に係る圧力センサモジュールは、第1の実施形態の圧力センサモジュール1と板材ユニットの構成についてのみ異なっている。ここでは、板材ユニットの構造のみについて説明し、第1の実施形態の圧力センサモジュール1の構成要素と同一の部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
Next, a second embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. The pressure sensor module according to the second embodiment differs from the
図4に示すように、この実施形態に係る圧力センサモジュール41の板材ユニット43は、ベース基板11及び第1のシート層13の他に、駆動回路チップ(不図示)等の各種電子部品を搭載する実装基板45の表面45aに形成された接着シート(板材)47を備えている。この接着シート47は、切欠部21を形成した第1のシート層13の裏面13bに配されている。
したがって、切欠部21と、この切欠部21を介して相互に対向するベース基板11の裏面11b及び接着シート47の表面47aとにより、2つの貫通孔17,19を相互に連通する連通路49、及び、一方の貫通孔19を板材ユニット43の側方に連通する外気連通孔51が構成されることになる。また、前記連通路49及び2つの貫通孔17,19により、第1の空洞部S1と第2の空洞部S2とを相互に連通する連通孔53が構成されることになる。
As shown in FIG. 4, the
Therefore, the
この構成の圧力センサモジュール41を製造する際には、第1の実施形態と同様の板材形成工程、第1の薄膜形成工程及びエッチング加工工程を行う。次いで、接着剤35,37を用いて板材ユニット43の表面3aに半導体チップ5及び背部室容器7を固定する(配置工程)。また、上記工程の前後若しくは同時に、実装基板45の表面45aに接着シート47を貼り付ける。最後に、接着シート47の表面47aに第1のシート層13を貼り付けることで、圧力センサモジュール41の製造が完了する。
この圧力センサモジュール41は、第1の実施形態の圧力センサモジュール1と同様の効果を奏する。
なお、上述した第2の実施形態において、板材ユニット43を構成する接着シート47は、実装基板45の表面45aに配されるとしたが、これに限ることはなく、少なくとも樹脂材料等の各種材料からなる部材の平坦な表面に配されていればよい。
When manufacturing the
This
In the second embodiment described above, the
次に、本発明による第3の実施形態について図5,6を参照して説明する。なお、この第2の実施形態に係る圧力センサモジュールは、第1の実施形態の圧力センサモジュール1と背部室容器の構成及び圧力センサモジュールの製造方法についてのみ異なっている。ここでは、主として背部室容器の構造及び圧力センサモジュールの製造方法について説明し、第1の実施形態の圧力センサモジュール1の構成要素と同一の部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
Next, a third embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. The pressure sensor module according to the second embodiment differs from the
図5に示すように、この実施形態に係る圧力センサモジュール61の背部室容器63は、板材ユニット3の表面3aに順次積層された2つのフィルム層65,67によって構成されている。これら2つのフィルム層65,67は、エッチング加工可能な材料から形成されており、半導体チップ5の配置部分を除く板材ユニット3の表面3a全体を覆っている。
なお、ベース基板11の裏面11bに順次積層される2つのフィルム層69,71は、第1の実施形態の2つのシート層13,15と同様のものであり、エッチング加工可能な材料から形成されている。すなわち、本実施形態における板材ユニット3は、ベース基板11及び2つのフィルム層69,71により構成されている。
As shown in FIG. 5, the
The two film layers 69 and 71 sequentially laminated on the
この圧力センサモジュール61を製造する際には、はじめに、第1の実施形態と同様の板材形成工程を行う。次いで、図6に示すように、ベース基板11の表面3aに第1のフィルム層65を形成すると共にベース基板11の裏面11bに第2のフィルム層69を形成して、これら第1のフィルム層65及び第2のフィルム層69により2つの貫通孔17,19を覆う(第1の積層工程)。
また、この第1の積層工程においては、第1のフィルム層65に、その厚さ方向に貫通してベース基板11の2つの貫通孔17,19に個別に連通する2つの切欠孔73,75を形成すると共に、第2のフィルム層69に切欠部21を形成する(切欠形成工程)。この切欠形成工程においては、2つの切欠孔73,75の形成部分を除く第1のフィルム層65の表面65aにレジスト層(不図示)を形成しておき、エッチング加工により各切欠孔73,75を形成する。この際、一方の切欠孔73は、半導体チップ5の搭載面を確保するために、これに連通する第1の貫通孔(一方の貫通孔)17よりも大きく形成される。すなわち、第1の貫通孔17の周縁に位置する搭載面としてのベース基板11の表面11aが、一方の切欠孔73を介して外方に露出する(開放する)ことになる。
When manufacturing the
In the first laminating step, the two
さらに、この切欠形成工程においては、切欠孔73,75の場合と同様に、切欠部21の形成部分を除く第2のフィルム層69の裏面69bにレジスト層(不図示)を形成しておき、エッチング加工により切欠部21を形成する。このエッチング加工終了後には、前述のレジスト層を除去する。
上述した第1の積層工程の終了後には、第1のフィルム層65の2つの切欠孔73,75を覆うように、第1のフィルム層65の表面65aに第3のフィルム層67を形成する(第2の積層工程)。この第2の積層工程においては、第1のフィルム層65に形成された他方の切欠孔75と、この切欠孔75を介して相互に対向するベース基板11及び第3のフィルム層67とにより、第2の貫通孔(他方の貫通孔)19を含んでベース基板11の表面3aを覆う第2の空洞部S2が形成される。すなわち、ベース基板11の表面3aに積層された上記2つのフィルム層65,67により、第2の空洞部S2を構成する背部室容器63が構成されることになる。
Further, in this notch forming step, a resist layer (not shown) is formed on the
After the completion of the first lamination step described above, the
また、この第2の積層工程においては、第3のフィルム層67に、その厚さ方向に貫通して一方の切欠孔73を第3のフィルム層67側に開口させる開口部77を形成する(開口部形成工程)。この際、開口部77は一方の切欠孔73と略同等の大きさに形成される。この開口部形成工程においては、上述した切欠形成工程と同様に、開口部77の形成部分を除く第3のフィルム層67の表面67aにレジスト層(不図示)を形成しておき、エッチング加工により開口部77を形成する。このエッチング加工終了後には、前述のレジスト層を除去する。
なお、これら第1のフィルム層65、第2のフィルム層69及び第3のフィルム層67が、ドライフィルム等のエッチング加工が可能な材料から形成される場合には、少なくともドライフィルム自体がレジスト材料となるので、上述した切欠形成工程や開口部形成工程においては、薄膜形成工程(ラミネート工程)、露光工程、現像工程を経ることで、切欠孔73,75や切欠部21、開口部77を形成することができる。
In the second laminating step, an
When the
上述した第2の積層工程の終了後には、第2のフィルム層69の切欠部21を覆うように、第2のフィルム層69の裏面69bに第4のフィルム層(板材)71を形成する(第3の積層工程)。これにより、ベース基板11及び2つのフィルム層69,71からなる板材ユニット3が構成されると共に、板材ユニット3の連通孔39及び外気連通孔33が構成されることになる。
なお、この第3の積層工程は、第2の積層工程と同時に行うとしてもよいが、第2の積層工程の後に行うことがより好ましい。すなわち、この順番で上記工程を行うことにより、第2の空洞部S2に塵埃が入り込むことを容易に防止することができる。
After the end of the second laminating step described above, a fourth film layer (plate material) 71 is formed on the
In addition, although this 3rd lamination process may be performed simultaneously with a 2nd lamination process, it is more preferable to carry out after a 2nd lamination process. That is, by performing the above steps in this order, it is possible to easily prevent dust from entering the second cavity S2.
最後に、図5に示すように、接着剤35を用いてベース基板11の表面3aに半導体チップ5を固定する(チップ配置工程)ことで、圧力センサモジュール61の製造が完了する。このチップ配置工程においては、半導体チップ5を第2のフィルム層69及び第1のフィルム層65に各々形成された開口部77及び一方の切欠孔73に挿入するため、ベース基板11の表面3aに対する半導体チップ5の位置決めを容易に行うことができる。そして、この工程においては、半導体チップ5及びベース基板11により第1の空洞部S1が形成されることになる。
Finally, as shown in FIG. 5, the
上記圧力センサモジュール61は、第1の実施形態の圧力センサモジュール1と同様の効果を奏する。また、この圧力センサモジュール61の製造方法によれば、連通孔33及び背部室容器63は、ベース基板11に複数のフィルム層65,67,67,71を積層したり、切欠部21や切欠孔73をエッチング加工により形成する等、同様の工程で第2の空洞部S2、連通孔39及び外気連通孔33を形成することができるため、容易に圧力センサモジュール61を製造することができる。
The
なお、上述した第1の実施形態及び第3の実施形態において、第1のシート層13及び第2のフィルム層69の切欠部21は、エッチング加工により形成されるとしたが、これに限ることはなく、例えば、スクリーン印刷によって形成される、すなわち、第1のシート層13や第2のフィルム層69をベース基板11の裏面11bに積層すると同時に形成されるとしても構わない。ただし、この構成の場合には、スクリーン印刷が可能な材料により第1のシート層13や第2のフィルム層69を形成する必要がある。
In the first embodiment and the third embodiment described above, the
次に、本発明による第4の実施形態について図7を参照して説明する。なお、この第4の実施形態に係る半導体装置は、第1の実施形態の圧力センサモジュール1の背部室容器を駆動回路チップに置き換えたものである。したがって、背部室容器を除く半導体装置の構成要素については、第1の実施形態の圧力センサモジュール1の構成要素と同一の符号を付し、その説明を省略する。
Next, a fourth embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. The semiconductor device according to the fourth embodiment is obtained by replacing the back chamber container of the
図7に示すように、この実施形態に係る半導体装置81は、板材ユニット3と、板材ユニット3の表面3aに配された半導体チップ5及び駆動回路チップ(背部室容器)83とを備えており、これら半導体チップ5及び駆動回路チップ83は、ワイヤー85によって電気的に接続されている。
駆動回路チップ83は、第1の実施形態において記述したものと同様であり、主にシリコンにより形成されている。この駆動回路チップ83は、開口部を有する有底略筒状に形成されており、第2の貫通孔19を覆うように、開口部を板材ユニット3の表面3aに当接させると共に銀ペースト等の接着剤87により板材ユニット3の表面3aに固定されている。これにより、駆動回路チップ83が、板材ユニット3と共に第2の空洞部S2を形成することになる。すなわち、この駆動回路チップ83は、第1の実施形態の背部室容器7の役割を果たすことになる。
As shown in FIG. 7, the
The
上記構成の半導体装置81を製造する際には、はじめに、第1の実施形態と同様の板材製造工程を行い、板材ユニット3を形成する。次いで、接着剤35,87を用いて板材ユニット3の表面3aに半導体チップ5及び駆動回路チップ83を固定する(配置工程)。最後に、ワイヤーボンディングにより半導体チップ5と駆動回路チップ83とをワイヤー85により電気接続する(接続工程)ことで、半導体装置81の製造が完了する。
この半導体装置81は、第1の実施形態の圧力センサモジュール1と同様の効果を奏する。また、上記半導体装置81によれば、駆動回路チップ83を背部室容器として構成することにより、板材ユニット3の表面3aに配置する部品点数を削減することができるため、板材ユニット3の表面3aの面積を小さくすることができる。したがって、半導体チップ5及び駆動回路チップ83を備えた半導体装置81の小型化を図ることができる。
When manufacturing the
This
なお、上述した第3の実施形態及び第4の実施形態に記載した圧力センサモジュール61及び半導体装置81は、いずれも第2の実施形態と同様の実装基板45等に搭載することができるため、板材ユニット3を構成する第4のフィルム層71や第2のシート層15を第2の実施形態と同様の接着シート47に置き換えるとしても構わない。
Note that the
次に、本発明による第5の実施形態について図8を参照して説明する。なお、この第5の実施形態に係る半導体装置は、第1の実施形態の圧力センサモジュール1を含めた構成となっている。したがって、半導体装置に含まれる圧力センサモジュールの構成要素については、第1の実施形態の圧力センサモジュール1の構成要素と同一の符号を付し、その説明を省略する。
Next, a fifth embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. Note that the semiconductor device according to the fifth embodiment includes the
図8に示すように、この実施形態に係る半導体装置91は、基板93と、基板93の表面93aに配された圧力センサモジュール1、駆動回路チップ97及び蓋体99とを備えている。圧力センサモジュール1及び駆動回路チップ97は、接着シート95を介して基板93の表面93aに接着固定されると共に、ワイヤー101によって相互に電気的に接続されている。この駆動回路チップ97は、第1の実施形態において記述したものと同様である。
As shown in FIG. 8, the
蓋体99は、基板93の表面93aから厚さ方向に離間した位置に配される略板状の上端壁部103と、基板93の表面93aの周縁に固定される略環状の側壁部105とを備えている。すなわち、この蓋体99は、中空空間(外方空間)S3を介して圧力センサモジュール1及び駆動回路チップ97を覆うように構成されている。この中空空間S3は、上端壁部103に形成された開口部103aを介して半導体装置91の外側に位置する外方空間に連通している。
The
この半導体装置91を製造する際には、接着シート95を介して圧力センサモジュール1及び駆動回路チップ97を基板93の表面93aに固定し、その後に、蓋体99を基板93の表面93aに固定すればよい。
この半導体装置91は、第1の実施形態の圧力センサモジュール1と同様の効果を奏する。また、上記半導体装置91によれば、半導体チップ5及び駆動回路チップ97が蓋体99によって覆われるため、半導体チップ5及び駆動回路チップ97の保護を図ることができる。
また、蓋体99には開口部103aが形成されているため、半導体装置91の外方において発生した圧力変動は、上記開口部103a及び中空空間S3を介して半導体チップ5のダイヤフラム5aに到達させることができる。
When manufacturing the
This
In addition, since the opening 99a is formed in the
なお、上述した第5の実施形態においては、第1の実施形態の圧力センサモジュール1を備えるとしたが、例えば、第2の実施形態と同様の圧力センサモジュールを備えるとしても構わない。
すなわち、板材ユニット3を構成する第2のシート層15を取り除くと共に、第1のシート層13が基板93の表面93aに配された接着シート95に直接接着するとしても構わない。この構成においては、ベース基板11、第1のシート層13、及び、駆動回路チップ97を接着する接着シート95によって板材ユニットが構成されることになる。
この構成の場合には、第2のシート層15が不要となるため、半導体装置91の薄型化を図ることができる。また、圧力センサモジュールの製造工程の一部を省略することができるため、半導体装置の製造効率の向上を図ることができる。
In the fifth embodiment described above, the
That is, the
In the case of this configuration, since the
次に、本発明による第6の実施形態について図9を参照して説明する。なお、この第6の実施形態に係る半導体装置は、第5の実施形態の半導体装置91と板材ユニットの構成についてのみ異なっている。ここでは、板材ユニットの構造のみについて説明し、第5の実施形態の半導体装置91の構成要素と同一の部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The semiconductor device according to the sixth embodiment differs from the
図9に示すように、この実施形態に係る半導体装置111は、板材ユニット113と、板材ユニット113の表面113aに固定された半導体チップ5、背部室容器7、駆動回路チップ97及び蓋体99とを備えている。
板材ユニット113は、その表面113aをなす略板状のベース基板(一方の板材)115と、薄膜状に形成されてベース基板115の裏面115bに順次積層される2つのシート層117,119とにより構成されている。これらベース基板115及び2つのシート層117,119は、第1の実施形態のベース基板11及び2つのシート層13,15と同様の材料から形成されている。
As shown in FIG. 9, the
The
また、ベース基板115には、第1の実施形態のベース基板11と同様に、その厚さ方向に貫通し、半導体チップ5及び背部室容器7に各々覆われると共に第1の空洞部S1及び第2の空洞部S2に各々連通する2つの貫通孔121,123が形成されている。さらに、第1のシート層(フィルム層)117にも、第1の実施形態の第1のシート層13と同様に、2つの孔125,127、第1の切欠溝129、及び第2の切欠溝131を含む切欠部133が形成されている。また、第2のシート層(板材)119も、第1の実施形態の第2のシート層15と同様に、ベース基板115と共に第1のシート層117を厚さ方向から挟み込んで上述した切欠部133を覆う役割を果たしている。
Similarly to the
したがって、この切欠部133と、切欠部133を介して相互に対向するベース基板115の裏面115b及び第2のシート層119の表面119aとにより、2つの貫通孔121,123を相互に連通する連通路135、及び、一方の貫通孔123を板材ユニット113の側方に連通する外気連通孔137が構成されることになる。また、2つの貫通孔121,123及び連通路135により、第1の空洞部S1と第2の空洞部S2とを相互に連通する連通孔139が構成されることになる。
そして、以上のことから、板材ユニット113、半導体チップ5及び背部室容器7により圧力センサモジュール141が構成されることになる。
Therefore, the through-
From the above, the
以上のように構成された半導体装置111を製造する際には、第1の実施形態の場合と同様にして圧力センサモジュール141を製造した後に、銀ペースト等の接着剤143を用いて板材ユニット113の表面113aに駆動回路チップ97を固定する。なお、この駆動回路チップ97の接着は、半導体チップ5及び背部室容器7の接着と同時に行うとしてもよい。最後に、蓋体99を板材ユニット113の表面113aに固定することで、半導体装置111の製造が完了する。
なお、この蓋体99は、半導体チップ5、背部室容器7及び駆動回路チップ97を含んで、開口部103aを介して外方空間に連通する中空空間S4を形成する。ただし、蓋体99は、板材ユニット113の表面113aに配置されるため、外気連通孔137は、この中空空間S4ではなく、外方空間に直接連通することになる。
When manufacturing the
The
上記半導体装置111は、第5の実施形態の半導体装置91と同様の効果を奏する。また、この半導体装置111によれば、板材ユニット113の表面113aに直接蓋体99を固定する構成となっているため、第5の実施形態の蓋体99が不要となり、半導体装置111の薄型化をさらに図ることができる。
なお、上述した第5の実施形態及び第6の実施形態に記載した半導体装置91,111においては、いずれも第3の実施形態や第4の実施形態と同様に、積層した複数のフィルム層65,67や駆動回路チップ83により背部室容器7を構成することが可能である。
The
In the
次に、本発明による第7の実施形態について図10を参照して説明する。なお、この第7の実施形態に係る半導体装置は、第6の実施形態の半導体装置111と背部室容器及び蓋体の構成についてのみ異なっている。ここでは、背部室容器及び蓋体の構造のみについて説明し、第6の実施形態の半導体装置111の構成要素と同一の部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
Next, a seventh embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. The semiconductor device according to the seventh embodiment differs from the
図10に示すように、この実施形態に係る半導体装置151は、板材ユニット113の表面113aに半導体チップ5、駆動回路チップ97及び蓋体153を固定して構成されている。
蓋体153は、上記実施形態の蓋体99と同様の上端壁部103及び側壁部105に加えて、背部室容器155を構成するための隔壁部157を備えている。この隔壁部157は、上端壁部103の内面103bから一体的に板材ユニット113の表面113aに向けて延びて形成されている。この構成の蓋体153を板材ユニット113に固定した状態においては、隔壁部157の先端が2つの貫通孔121,123の間に位置する板材ユニット113の表面113aに当接する。
As shown in FIG. 10, the
The
そして、開口部103aを含む上端壁部103、側壁部105の一部、隔壁部157及び板材ユニット113によって第1の中空空間S5が形成されることになる。この第1の中空空間S5には、半導体チップ5及び駆動回路チップ97が含まれており、開口部103aを介して外方に連通している。
また、開口部103aを含まない上端壁部103、側壁部105の一部、隔壁部157及び板材ユニット113によって第2の中空空間(第2の空洞部)S6が形成されることになる。この第2の中空空間S6は、第2の貫通孔123に連通している。すなわち、この第2の中空空間S6を形成する蓋体153の構成要素が、背部室容器155を構成している。
したがって、蓋体153に一体的に形成された背部室容器155が、板材ユニット113及び半導体チップ5と共に圧力センサモジュール159を構成することになる。
Then, the first hollow space S5 is formed by the upper
Further, a second hollow space (second cavity portion) S6 is formed by the upper
Therefore, the
この半導体装置151を製造する際には、第6の実施形態と同様にして板材ユニット113を製造した後に、銀ペースト等の接着剤35,143を用いて板材ユニット113の表面113aに半導体チップ5及び駆動回路チップ97を固定する。最後に、蓋体153を板材ユニット113の表面113aに固定することで、半導体装置151の製造が完了する。
上記半導体装置151は、第6の実施形態の半導体装置111と同様の効果を奏する。また、この半導体装置151によれば、蓋体153により半導体チップ5及び駆動回路チップ97を覆うと同時に第2の中空空間S6を形成することができる。したがって、半導体チップ5の保護を図る半導体装置151を容易に製造することが可能となる。
When manufacturing this
The
なお、上述した第7の実施形態において、板材ユニット113の表面113aには、駆動回路チップ97が配されるとしたが、これに限ることはなく、少なくとも半導体チップ5及び蓋体153が配されていればよい。
In the seventh embodiment described above, the
また、上述した全ての各実施形態において、ベース基板11(115)の2つの貫通孔17,19(121,123)は、平面視略円形状に形成されるとしたが、これに限ることはなく、少なくとも半導体チップ5及び背部室容器7,63,155や駆動回路チップ83によって各々覆われる形状に形成されていればよい。すなわち、これら貫通孔17,19(121,123)は、例えば、平面視で多角形状に形成されるとしてもよいし、楕円形状に形成されるとしても構わない。
さらに、第1のシート層13(117)や第2のフィルム層69に形成される2つの切欠溝27,29(121,123)は、直線状に形成されるとしたが、これに限ることはなく、蛇行して形成されるとしても構わない。
Further, in all the embodiments described above, the two through
Furthermore, although the two
また、第1のシート層13(117)や第2のフィルム層69の切欠部21(113)は、2つの貫通孔17,19(121,123)に重なる2つの孔23,25(125,127)を含んで構成されるとしたが、これに限ることはなく、少なくともベース基板11(115)の2つの貫通孔17,19(121,123)の両方に到達する第1の切欠溝27(129)、及び、第2の貫通孔19(123)から第1のシート層13(117)の端部まで延びる第2の切欠溝29(131)により構成されていればよい。すなわち、上記第2の切欠溝29(131)は、少なくとも第2の空洞部S2や第2の貫通孔19(123)に到達していればよく、第1の切欠溝27(129)には直接連通していなくてもよい。
また、外気連通孔33(137)を構成する第2の切欠溝29(131)は、一方の孔25(127)から、第1のシート層13(117)や第2のフィルム層69の端部まで延びて形成されることに限らず、例えば、他方の孔23(125)や第1の切欠溝27(129)から、第1のシート層13(117)や第2のフィルム層69の端部まで延びるように形成されるとしても構わない。
Further, the cutout portion 21 (113) of the first sheet layer 13 (117) and the
The second notch 29 (131) constituting the outside air communication hole 33 (137) extends from one hole 25 (127) to the end of the first sheet layer 13 (117) or the
さらに、板材ユニット3,43,113は、ベース基板11、第1のシート層13及び第2のシート層15を順次積層する等、複数の板状の部材を積層して構成されるとしたが、これに限ることはなく、少なくとも連通孔39,53,139及び外気連通孔33,51,137が形成されていればよい、すなわち、1つの部材から形成されていても構わない。
また、板材ユニット3,43,113には、外気連通孔33,51,137が1つだけ形成されるとしたが、これに限ることはなく、例えば、2つ以上形成されるとしても構わない。
Further, the
In addition, although only one outside
さらに、ダイヤフラム5aの背部側の空洞部の容積を十分大きく取れる場合、すなわち、第2の空洞部S2を大きくできる場合には、板材ユニット3に外気連通孔33,137を形成しなくてもよい。
また、半導体チップ5は、ダイヤフラム5aを備えた音圧センサチップからなるとしたが、これに限ることはなく、少なくとも半導体チップ5を構成するダイヤフラム5aのような可動部分を有していればよい。したがって、半導体チップは、例えば、半導体装置1の外方空間の圧力や圧力変化を計測する圧力センサチップであってもよい。
Furthermore, when the volume of the cavity on the back side of the
Further, the
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。 As mentioned above, although embodiment of this invention was explained in full detail with reference to drawings, the concrete structure is not restricted to this embodiment, The design change etc. of the range which does not deviate from the summary of this invention are included.
1,41,61,141,159・・・圧力センサモジュール、3,43,113・・・板材ユニット、3a,113a・・・表面、5・・・半導体チップ、5a・・・ダイヤフラム、7,63,155・・・背部室容器、9・・・半導体チップ、11,115・・・ベース基板(一方の板材)、11b・・・裏面、13,117・・・第1のシート層(フィルム層)、15,119・・・第2のシート層(板材)、17,19,121,123・・・貫通孔、21,133・・・切欠部、23,25・・・孔、33,51,137・・・外気連通孔、39,53,139・・・連通孔、47,95・・・接着シート(板材)、65・・・第1のフィルム層、65a・・・表面、67・・・第3のフィルム層、69・・・第2のフィルム層、69b・・・裏面、71・・・第4のフィルム層(板材)、73・・・一方の切欠孔、75・・・他方の切欠孔、77・・・開口部、81,91,111・・・半導体装置、83・・・駆動回路チップ(背部室容器)、97・・・駆動回路チップ、103a・・・開口部、153・・・蓋体、S1・・・第1の空洞部、S2・・・第2の空洞部、S3・・・中空空間(外方空間)、S5・・・第1の中空空間、S6・・・第2の中空空間(第2の空洞部)
1, 41, 61, 141, 159 ... pressure sensor module, 3, 43, 113 ... plate material unit, 3a, 113a ... surface, 5 ... semiconductor chip, 5a ... diaphragm, 7, 63, 155 ... back chamber container, 9 ... semiconductor chip, 11, 115 ... base substrate (one plate), 11b ... back surface, 13, 117 ... first sheet layer (film) Layer), 15, 119 ... second sheet layer (plate material), 17, 19, 121, 123 ... through hole, 21, 133 ... notch, 23, 25 ... hole, 33, 51, 137 ... outside air communication holes, 39, 53, 139 ... communication holes, 47, 95 ... adhesive sheets (plate materials), 65 ... first film layer, 65a ... surface, 67 ... third film layer, 69 ... second film layer, 9b ... back surface, 71 ... fourth film layer (plate material), 73 ... one notch hole, 75 ... other notch hole, 77 ... opening, 81, 91, 111. ..Semiconductor device, 83... Drive circuit chip (back chamber container), 97... Drive circuit chip, 103 a... Opening, 153... Lid,
Claims (7)
前記板材ユニットに、前記第1空洞部と前記第2の空洞部とを相互に連通する連通孔が形成されていることを特徴とする圧力センサモジュール。 On the surface of the plate unit, a semiconductor chip provided with a thin film diaphragm that vibrates in response to pressure fluctuations and a back chamber container are provided side by side, and the plate unit is disposed so that the surface of the plate unit and the diaphragm face each other. And forming the first cavity with the semiconductor chip, and forming the second cavity with the plate unit and the back chamber container,
The pressure sensor module, wherein the plate member unit is formed with a communication hole that allows the first cavity and the second cavity to communicate with each other.
前記連通孔が、前記フィルム層に形成されたスリット状の切欠部と、前記半導体チップ及び前記背部室容器を配する一方の板材に形成されて前記第1の空洞部及び前記第2の空洞部のそれぞれと前記切欠部とを相互に連通する貫通孔とから構成されることを特徴とする請求項1に記載の圧力センサモジュール。 The plate unit comprises two plate members and a film layer sandwiched between the two plate members;
The communication hole is formed in a slit-shaped notch formed in the film layer, and one plate material for arranging the semiconductor chip and the back chamber container, and the first cavity and the second cavity. The pressure sensor module according to claim 1, wherein each of the pressure sensor module and a through hole that communicates the notch with each other.
該外気連通孔が、前記第2の空洞部と前記外方空間との間の静圧差に基づく気体の流動を許容すると共に、前記ダイヤフラムに作用する動的な圧力変動に基づく気体の通過を阻止するように形成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の圧力センサモジュール。 The plate member unit is formed with an outside air communication hole for communicating the second cavity portion with an outer space located on the outer side of the plate member unit,
The outside air communication hole allows a gas flow based on a static pressure difference between the second cavity and the outer space, and prevents a gas from passing based on a dynamic pressure fluctuation acting on the diaphragm. The pressure sensor module according to claim 1, wherein the pressure sensor module is configured to be configured as described above.
該蓋体に、前記中空空間を外方に連通させる開口部が形成され、
前記背部室容器が、前記蓋体と一体的に形成されていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の圧力センサモジュール。 A lid disposed on the surface of the plate unit so as to cover the semiconductor chip through a hollow space;
An opening for communicating the hollow space outward is formed in the lid,
The pressure sensor module according to any one of claims 1 to 3, wherein the back chamber container is formed integrally with the lid.
厚さ方向に貫通する2つの貫通孔を形成した板材の表面及び裏面に、前記2つの貫通孔を覆う2つの層を各々形成し、前記表面に配した第1の層に、前記2つの貫通孔に個別に連通する2つの切欠孔を形成して一方の切欠孔により一方の貫通孔の周縁に前記半導体チップの搭載面をなす前記板材の表面を開放すると共に、前記裏面に配した第2の層に、前記2つの貫通孔のそれぞれに到達するスリット状の切欠部を形成する第1の積層工程と、
前記第1の層の表面に第3の層を形成し、該第3の層により他方の切欠孔を覆うと共に前記第3の層に前記搭載面を開放する開口部を形成する第2の積層工程と、
前記切欠部を覆うように、前記第2の層の裏面に第4の層を形成する第3の積層工程と、
前記半導体チップを、前記開口部及び前記一方の切欠孔に挿入すると共に前記搭載面に配置して、前記半導体チップにより前記一方の貫通孔を覆うと共に前記ダイヤフラムを前記一方の貫通孔に対向させるチップ配置工程とを備えることを特徴とする圧力センサモジュールの製造方法。
A method of manufacturing a pressure sensor module comprising a semiconductor chip comprising a thin film diaphragm that vibrates in response to pressure fluctuations,
Two layers covering the two through holes are respectively formed on the front and back surfaces of the plate material in which two through holes penetrating in the thickness direction are formed, and the two through holes are formed in the first layer disposed on the front surface. Two notch holes communicating individually with the holes are formed, and one of the notch holes opens the surface of the plate member forming the mounting surface of the semiconductor chip at the periphery of one through hole, and the second is disposed on the back surface. A first laminating step of forming slit-shaped notches reaching each of the two through-holes in the layer,
A second layer that forms a third layer on the surface of the first layer, covers the other notch hole with the third layer, and forms an opening in the third layer that opens the mounting surface; Process,
A third stacking step of forming a fourth layer on the back surface of the second layer so as to cover the notch,
The semiconductor chip is inserted into the opening and the one notch hole and disposed on the mounting surface, and the semiconductor chip covers the one through hole and makes the diaphragm face the one through hole. A method for manufacturing the pressure sensor module.
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Legal Events
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