JP2015169597A - Pressure sensor and manufacturing method thereof - Google Patents
Pressure sensor and manufacturing method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015169597A JP2015169597A JP2014046111A JP2014046111A JP2015169597A JP 2015169597 A JP2015169597 A JP 2015169597A JP 2014046111 A JP2014046111 A JP 2014046111A JP 2014046111 A JP2014046111 A JP 2014046111A JP 2015169597 A JP2015169597 A JP 2015169597A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor element
- diaphragm
- glass
- pressure sensor
- thickness
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、金属ステムのダイヤフラムに半導体素子が固定された圧力センサ及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a pressure sensor in which a semiconductor element is fixed to a diaphragm of a metal stem and a manufacturing method thereof.
従来より、圧力の印加によって歪むダイヤフラムを有するステムと、ダイヤフラムの上に固定された半導体素子と、を備えた圧力センサの構成が、例えば特許文献1に提案されている。半導体素子は、ダイヤフラムの歪みに応じたセンサ信号を出力するように構成されたセンサチップである。また、半導体素子はダイヤフラムの上に形成された金属膜を介してステムに固定されている。 Conventionally, a configuration of a pressure sensor including a stem having a diaphragm distorted by application of pressure and a semiconductor element fixed on the diaphragm has been proposed in, for example, Patent Document 1. The semiconductor element is a sensor chip configured to output a sensor signal corresponding to the distortion of the diaphragm. The semiconductor element is fixed to the stem via a metal film formed on the diaphragm.
しかしながら、上記従来の技術では、圧力センサが冷熱サイクルを受ける環境で使用される場合、半導体素子の側面部がステムの膨張収縮に基づく熱応力を受けてしまう。半導体素子がステムから受ける熱応力は、ステムの熱膨張係数と半導体素子の熱膨張係数との差が大きくなるほど顕著になる。このため、半導体素子の側面部が起点となって半導体素子に亀裂や破壊が生じてしまうという問題がある。 However, in the above conventional technique, when the pressure sensor is used in an environment subjected to a thermal cycle, the side surface portion of the semiconductor element receives a thermal stress based on the expansion and contraction of the stem. The thermal stress that the semiconductor element receives from the stem becomes more prominent as the difference between the thermal expansion coefficient of the stem and the thermal expansion coefficient of the semiconductor element increases. For this reason, there exists a problem that a crack and destruction will arise in a semiconductor element from the side part of a semiconductor element.
本発明は上記点に鑑み、半導体素子の亀裂や破壊を防止することができる構成を備えた圧力センサを提供することを第1の目的とする。また、当該圧力センサの製造方法を提供することを第2の目的とする。 In view of the above, it is a first object of the present invention to provide a pressure sensor having a configuration capable of preventing cracking and destruction of a semiconductor element. A second object is to provide a method for manufacturing the pressure sensor.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、圧力が印加されることで歪むダイヤフラム(23)を有する金属ステム(20)を備えている。また、一面(31)と、この一面(31)とは反対側の他面(32)と、一面(31)及び他面(32)に隣接する側面(33)と、を有する板状のものであって、ダイヤフラム(23)の歪みに応じたセンサ信号を出力する半導体素子(30)を備えている。さらに、半導体素子(30)の他面(32)とダイヤフラム(23)との間に配置されると共に、半導体素子(30)をダイヤフラム(23)に固定する接合ガラス(40)を備えている。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 includes a metal stem (20) having a diaphragm (23) which is distorted when pressure is applied. Moreover, the plate-shaped thing which has one surface (31), the other surface (32) on the opposite side to this one surface (31), and the side surface (33) adjacent to one surface (31) and the other surface (32) The semiconductor element (30) for outputting a sensor signal corresponding to the distortion of the diaphragm (23) is provided. Furthermore, it is provided between the other surface (32) of the semiconductor element (30) and the diaphragm (23), and includes a bonding glass (40) for fixing the semiconductor element (30) to the diaphragm (23).
そして、半導体素子(30)は、金属ステム(20)よりも熱膨張係数が小さいものである。また、接合ガラス(40)は、ダイヤフラム(23)から半導体素子(30)の他面(32)までの当該接合ガラス(40)の厚みが半導体素子(30)の一面(31)から他面(32)までの厚みよりも大きいものであり、さらに、半導体素子(30)の周囲を全周囲むと共に当該全周に渡って半導体素子(30)の側面(33)に接合されたフィレット部(41)を有していることを特徴とする。 The semiconductor element (30) has a smaller thermal expansion coefficient than the metal stem (20). Further, the bonding glass (40) has a thickness of the bonding glass (40) from the diaphragm (23) to the other surface (32) of the semiconductor element (30) from the one surface (31) to the other surface (30). 32), and a fillet portion (41) that surrounds the entire periphery of the semiconductor element (30) and is joined to the side surface (33) of the semiconductor element (30) over the entire periphery. ).
これによると、半導体素子(30)の側面(33)が半導体素子(30)の周囲に全周に渡ってフィレット部(41)に覆われているので、冷熱サイクルによる熱応力が半導体素子(30)の側面(33)に印加しにくくなる。したがって、圧力センサが冷熱サイクルに晒されたとしても半導体素子(30)の側面(33)が亀裂や破壊の起点にならないようにすることができる。したがって、半導体素子(30)の亀裂や破壊を防止することができる。 According to this, since the side surface (33) of the semiconductor element (30) is covered with the fillet portion (41) around the entire periphery of the semiconductor element (30), the thermal stress due to the thermal cycle is applied to the semiconductor element (30). ) Is difficult to apply to the side surface (33). Therefore, even if the pressure sensor is exposed to a cooling cycle, the side surface (33) of the semiconductor element (30) can be prevented from starting to crack or break. Therefore, the crack and destruction of the semiconductor element (30) can be prevented.
請求項5に記載の発明では、ガラス材料(42)を用意し、ガラス材料(42)をガラス軟化温度以上、ガラス分解温度以下で熱処理することにより接合ガラス(40)を形成して半導体素子(30)を金属ステム(20)に接合し、さらに、ガラス材料(42)で半導体素子(30)の周囲を全周囲むと共に当該全周に渡って半導体素子(30)の側面(33)に接合されたフィレット部(41)を形成することを特徴とする。
In the invention of
これによると、接合ガラス(40)を形成する際に、半導体素子(30)の側面(33)を半導体素子(30)の周囲に全周に渡ってフィレット部(41)で覆うことができる。このため、冷熱サイクルによる熱応力が半導体素子(30)の側面(33)に印加しにくい構造を得ることができる。したがって、冷熱サイクルにおいて半導体素子(30)の亀裂や破壊を防止することができる構造を得ることができる。 According to this, when forming bonding glass (40), the side surface (33) of a semiconductor element (30) can be covered with a fillet part (41) over the perimeter of a semiconductor element (30). For this reason, it is possible to obtain a structure in which the thermal stress due to the thermal cycle is difficult to be applied to the side surface (33) of the semiconductor element (30). Therefore, it is possible to obtain a structure capable of preventing cracking and destruction of the semiconductor element (30) in the cooling / heating cycle.
なお、この欄及び特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下、本発明の一実施形態について図を参照して説明する。本実施形態に係る圧力センサは、例えば自動車のコモンレ−ル等の燃料噴射系における燃料パイプに取り付けられ、この燃料パイプ内の圧力媒体としての気体または気液混合気の高圧力を検出するものである。例えば、圧力センサは、200MPa〜300MPaの高圧を検出するように構成されている。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The pressure sensor according to the present embodiment is attached to a fuel pipe in a fuel injection system such as a common rail of an automobile and detects a high pressure of a gas or a gas-liquid mixture as a pressure medium in the fuel pipe. is there. For example, the pressure sensor is configured to detect a high pressure of 200 MPa to 300 MPa.
図1に示されるように、圧力センサ1は、ハウジング10、金属ステム20、半導体素子30、接合ガラス40、及びコネクタケース50を備えて構成されている。
As shown in FIG. 1, the pressure sensor 1 includes a
ハウジング10は、ステンレス等の金属材料が切削等により加工された中空形状のケースであり、その一端側の外周面には、被測定体である燃料パイプにネジ結合可能な雄ネジ部11が形成されている。ハウジング10の一端側には、ハウジング10の他端側に形成された開口部12に連通する貫通孔13が形成されている。ハウジング10の開口部12は周壁14に囲まれることで構成されている。
The
金属ステム20は、圧力媒体が導入される圧力導入孔21が設けられた中空筒形状の金属製の部材である。金属ステム20は、例えばSUS430やSUS630を材料として形成されたものや、SUS系でありクロム含有量が多い材料で形成されたものが採用される。金属ステム20の熱膨張係数は例えば11ppm〜14ppmである。
The
金属ステム20は、圧力導入孔21の一方を閉じるように中空筒形状の一端部22に設けられていると共に圧力導入孔21に導入された圧力媒体の圧力によって歪むダイヤフラム23を有している。すなわち、ダイヤフラム23は圧力の印加によって変形可能な薄肉状の受圧手段である。
The
また、金属ステム20は、一端部22側に圧力導入孔21が設けられた筒部分よりも外周径が大きい段部24を有している。コネクタケース50側から金属ステム20側を見たときの段部24の平面形状は例えば円形になっている。そして、金属ステム20の段部24がハウジング10の開口部12の底面に環状に接触すると共に圧力導入孔21が形成された筒部分がハウジング10の貫通孔13に取り付けられている。ハウジング10に対する金属ステム20の取り付けは、例えばネジ止め等によって行われる。これにより、圧力媒体が圧力導入孔21を介してダイヤフラム23に導入されることとなる。
Further, the
半導体素子30は、接合ガラス40を介してダイヤフラム23に接合され、ダイヤフラム23の歪みに応じたセンサ信号を出力する圧力検出手段である。半導体素子30は例えばシリコン基板等の半導体基板から形成された板状のものである。半導体素子30は、金属ステム20よりも熱膨張係数が小さいものである。半導体素子30と金属ステム20との熱膨張係数の差は例えば13ppmである。
The
半導体素子30は、一面31と、この一面31とは反対側の他面32と、一面31及び他面32に隣接する側面33と、を有している。本実施形態では、半導体素子30の一面31及び他面32は四角形状になっている。
The
半導体基板には、複数のゲージ抵抗がホイートストンブリッジ回路を構成するように形成されている。これにより、半導体基板に圧力が印加されるとピエゾ抵抗効果により各ゲージ抵抗の抵抗値が変化する。したがって、ホイートストンブリッジ回路は各ゲージ抵抗の抵抗値の変化に基づいて圧力に応じたセンサ信号を出力する。なお、半導体基板には当該センサ信号に増幅処理等を行う図示しない増幅回路も形成されている。 A plurality of gauge resistors are formed on the semiconductor substrate so as to constitute a Wheatstone bridge circuit. Thus, when pressure is applied to the semiconductor substrate, the resistance value of each gauge resistor changes due to the piezoresistance effect. Therefore, the Wheatstone bridge circuit outputs a sensor signal corresponding to the pressure based on a change in the resistance value of each gauge resistor. Note that an amplification circuit (not shown) that performs amplification processing or the like on the sensor signal is also formed on the semiconductor substrate.
金属ステム20の段部24の上には、半導体素子30からのセンサ信号に応じた出力信号を生成する回路基板60が配置されている。半導体素子30は回路基板60に対してボンディングワイヤ70を介して電気的に接続されている。回路基板60は、信号変換機能等を有するICチップ等を有しており、半導体素子30のセンサ信号がICチップ等に入力されて出力信号に変換されるようになっている。
A
接合ガラス40は、金属ステム20の一端部22のうちダイヤフラム23において圧力導入孔21とは反対側に設けられている。接合ガラス40は半導体素子30を金属ステム20に取り付けるための接合手段である。
The
また、接合ガラス40は、金属ステム20のダイヤフラム23から半導体素子30の他面32までの当該接合ガラス40の厚みが半導体素子30の一面31から他面32までの厚みよりも大きいものである。例えば、半導体素子30の厚みは100μmであり、接合ガラス40のうちダイヤフラム23と半導体素子30とに挟まれた部分の厚みは250μmである。
In addition, the
上述のように金属ステム20と半導体素子30は熱膨張係数の差が大きいので、半導体素子30及び接合ガラス40には金属ステム20の収縮に伴う熱応力が掛かる。したがって、接合ガラス40の焼成過程における昇降温や、圧力センサ1の使用環境での冷熱サイクルから受ける熱応力に対する接合強度を得るため、接合ガラス40は半導体素子30よりも厚く形成されている。
As described above, since the difference in thermal expansion coefficient between the
コネクタケース50は、出力信号を外部に出力するためのコネクタをなすものである。コネクタケース50は、例えば樹脂材料で形成されており、ピン状のターミナル51がインサート成形等により一体成形されている。ターミナル51の両端部はコネクタケース50から露出するように樹脂にインサート成形されている。
The
また、コネクタケース50は、一端部52がOリング80を介してハウジング10の他端側に嵌め込まれた状態で、ハウジング10の周壁14の端部がコネクタケース50を押さえるようかしめ固定されている。そして、ターミナル51の一端側がターミナル90を介して回路基板60の端子と電気的に接続される。これにより、コネクタケース50はハウジング10と一体化してパッケージを構成し、当該パッケージ内部の半導体素子30、回路基板60、電気的接続部等を湿気・機械的外力より保護するようになっている。一方、ターミナル51の他端側は、コネクタケース50の他端側に設けられた開口部53内に露出している。以上が、本実施形態に係る圧力センサ1の全体構成である。
The
次に、上記の圧力センサ1の構成において、金属ステム20、半導体素子30、接合ガラス40の具体的な構成について説明する。図2に示されるように、半導体素子30の一面31の面方向におけるダイヤフラム23の最大の長さは、半導体素子30の一面31の最大の長さよりも小さくなっている。
Next, specific configurations of the
本実施形態では、ダイヤフラム23の平面形状は円形であり、半導体素子30の一面31は正方形である。したがって、ダイヤフラム23の直径の長さが半導体素子30の一面31の対角線の長さよりも小さくなっている。これにより、半導体素子30の厚み方向において、半導体素子30にゲージ抵抗が形成された領域とダイヤフラム23とをオーバーラップさせることができる。
In the present embodiment, the planar shape of the
また、接合ガラス40は、半導体素子30の周囲を全周囲むと共に当該全周に渡って半導体素子30の側面33に接合されたフィレット部41を有している。言い換えると、半導体素子30の全外周部が所定の高さを持ったフィレット部41で覆われている。フィレット部41は、接合ガラス40の一部であり、半導体素子30の周囲に位置する部分である。
In addition, the
ここで、半導体素子30の一面31の最大の長さは、半導体素子30の一面31の面方向における接合ガラス40の最大の長さよりも小さくなっている。本実施形態では、接合ガラス40の平面形状は円形であり、半導体素子30の一面31は正方形である。したがって、半導体素子30の一面31の対角線の長さが接合ガラス40の直径の長さよりも小さくなっている。これにより、半導体素子30の側面33だけではなく、2つの側面33の接続部分である角部34もフィレット部41によって覆われている。
Here, the maximum length of the one
図3に示されるように、フィレット部41は半導体素子30の側面33に接触している得部分が最も厚くなっており、半導体素子30を中心に外側に向かって厚みが小さくなっている。すなわち、フィレット部41はスロープ状に形成されている。なお、図2及び図3では、金属ステム20のうち回路基板60よりも内側を示している。
As shown in FIG. 3, the
続いて、本実施形態に係る圧力センサ1の製造方法について説明する。まず、ハウジング10、回路基板60、ターミナル90、Oリング80、ターミナル51がインサート成形されたコネクタケース50を用意する。
Then, the manufacturing method of the pressure sensor 1 which concerns on this embodiment is demonstrated. First, the
また、図4に示されるワーク100を構成する。具体的には、粒状ガラスが成形された固形状のガラス材料42を用意する。ガラス材料42は、低融点ガラスがタブレット状に形成されたタブレットガラスである。また、所定の半導体プロセスによって半導体素子30を用意する。さらに、金属ステム20を用意する。
Moreover, the workpiece | work 100 shown by FIG. 4 is comprised. Specifically, a
そして、金属ステム20の上に図示しない糊を配置し、糊を覆うように金属ステム20の上にガラス材料42を配置する。また、ガラス材料42の上に糊を配置し、糊を覆うようにガラス材料42の上に半導体素子30を配置する。糊はガラス材料42及び半導体素子30の位置決めのために用いる。糊は薄く広がると共にガラス粒が押し固められたことによってできた隙間に入り込む。こうして、ワーク100が完成する。
Then, a paste (not shown) is placed on the
この後、ワーク100を図示しない焼成治具に搭載すると共に図示しないリフロー炉に配置する。そして、所定の温度に管理されたリフロー炉をワーク100が移動通過することでガラス材料42をガラス軟化温度以上、ガラス分解温度以下で熱処理する。具体的には、500℃以下(例えば430℃)で熱処理する。ガラス材料42を500℃以下で熱処理することにより、半導体基板によって形成された半導体素子30が溶けないようにすることができる。
Thereafter, the
このようにガラス材料42に熱処理を行うと、ガラス材料42から接合ガラス40を形成することができる。このとき、ガラス材料42が溶けると共に半導体素子30がガラス材料42に沈んでいく。これにより、ガラス材料42の一部で半導体素子30の周囲を全周囲むと共に当該全周に渡って半導体素子30の側面33に接合されたフィレット部41を形成する。すなわち、半導体素子30を金属ステム20に接合すると同時にフィレット部41を形成する。言い換えると、フィレット部41を接合ガラス40の一部として形成する。また、接合ガラス40を介して半導体素子30を金属ステム20に接合する。糊はガラス材料42の熱処理によって焼失する。
When the
なお、溶けたガラス材料42に半導体素子30を沈みやすくさせるために、半導体素子30の上に錘を乗せた状態でガラス材料42を加熱しても良い。
Note that the
この後、金属ステム20をハウジング10の貫通孔13に取り付けると共に、金属ステム20の段部24に回路基板60を配置して半導体素子30と回路基板60とをワイヤボンディングすることで両者を電気的に接続する。この後、ハウジング10にOリング80を介してコネクタケース50をかしめ固定することで圧力センサ1が完成する。
Thereafter, the
上記のように製造した圧力センサ1において、発明者らは半導体素子30の側面33に接合するように形成されたフィレット部41の厚みと接合ガラス40及び半導体素子30の亀裂・破壊との関係について調べた。
In the pressure sensor 1 manufactured as described above, the inventors relate the relationship between the thickness of the
まず、発明者らは、図5に示されるように、フィレット部41のうち半導体素子30の他面32から側面33における接合位置までの当該フィレット部41の厚みをaと定義した。また、半導体素子30の他面32から一面31までの当該半導体素子30の厚みをbと定義した。そして、圧力センサ1を250℃と−40℃との温度差の冷熱サイクルで200サイクルさせると共に、a/bの値を変化させて接合ガラス40及び半導体素子30の亀裂・破壊の有無を調べた。なお、a/bの値毎に20個のサンプルを製造して冷熱サイクル試験を行った。
First, as shown in FIG. 5, the inventors defined the thickness of the
さらに、図6に示されるように、本実施形態では、半導体素子30の厚みbを100μmに固定すると共に、フィレット部41の厚みaを100μmから0μmまで変化させた。その結果、a/bが0すなわちフィレット部41が形成されていない場合は半導体素子30が接合ガラス40から剥離すると共に破壊が発生した。また、a/bが0.05のとき、半導体素子30に亀裂が発生すると共に、接合ガラス40から半導体素子30の一部が剥離した。さらに、a/bが0.1のとき、半導体素子30に亀裂が発生した。
Further, as shown in FIG. 6, in this embodiment, the thickness b of the
これに対し、a/bが1.0〜0.2までは半導体素子30及び接合ガラス40に亀裂及び破壊が発生しなかった。つまり、20個のサンプル全てで亀裂及び破壊が発生しなかった。したがって、フィレット部41は、0.2≦a/b≦1の条件を満たすように半導体素子30の側面33に接合されていることにより、半導体素子30に亀裂や破壊を生じさせないようにすることができる。なお、a/bが1の場合は、図7に示されるように、フィレット部41が半導体素子30の側面33の全体を覆う形状となる。
On the other hand, no crack or breakage occurred in the
以上説明したように、本実施形態の圧力センサ1では、半導体素子30の全周に渡って半導体素子30の側面33に接合されたフィレット部41を設けたことが特徴となっている。これにより、半導体素子30の側面33が半導体素子30の周囲に全周に渡ってフィレット部41に覆われているので、半導体素子30の側面33や角部34が亀裂や破壊の起点にならないようにすることができる。したがって、半導体素子30の亀裂や破壊を防止することができる。
As described above, the pressure sensor 1 of the present embodiment is characterized in that the
(他の実施形態)
上記各実施形態で示された圧力センサ1の構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明を実現できる他の構成とすることもできる。例えば、半導体素子30の一面31は四角形状(正方形)に限られじ、長方形でも良い。また、円形や楕円形でも良い。一面31が円形の場合、半導体素子30の一面31最大の長さは円の直径に相当し、一面31が楕円形の場合、半導体素子30の一面31の最大の長さは楕円の長軸に相当する。
(Other embodiments)
The configuration of the pressure sensor 1 shown in each of the above embodiments is an example, and is not limited to the configuration shown above, and may be another configuration that can realize the present invention. For example, the one
ダイヤフラム23の平面形状についても同じである。ダイヤフラム23の平面形状が四角形の場合はダイヤフラム23の最大の長さは対角線の長さに相当し、ダイヤフラム23が楕円形の場合はダイヤフラム23の最大の長さは長軸に相当する。さらに、接合ガラス40の平面形状についても円形や楕円形に限られず、半導体素子30の一面31の平面形状に合わせて四角形状になっていても良い。
The same applies to the planar shape of the
上記の実施形態では、ガラス材料42として固形化したタブレットガラスを用いていたが、ペーストガラスを用いても良い。この場合、まず、ディスペンサー装置等でペーストガラスを金属ステム20に塗布した後、所定の熱処理で接合ガラス40を形成する。その後、接合ガラス40の上に半導体素子30を搭載してディスペンサー装置等で半導体素子30の形状寸法に応じて半導体素子30の外周部にペーストガラスを塗布し、熱処理することでフィレット部41を形成することができる。
In the above embodiment, the solidified tablet glass is used as the
フィレット部41は、上記の実施形態で示された形状に限られない。例えば、図8に示されるように、フィレット部41が直線状のスロープではなくなだらかな段差状になっていても良い。また、図9に示されるように、フィレット部41が半導体素子30の側面33の全体を覆いつつ、なだらかな段差状になっていても良い。さらに、図10に示されるように、フィレット部41の一部が半導体素子30の側面33に接合位置よりも半導体素子30の一面31側に位置するように盛り上がった形状でも良い。半導体素子30に対するワイヤボンディングを考慮すると、フィレット部41は半導体素子30の一面31を超えない高さであることが好ましい。
The
20 金属ステム
23 ダイヤフラム
30 半導体素子
31 一面
32 他面
33 側面
40 接合ガラス
41 フィレット部
20
Claims (6)
一面(31)と、この一面(31)とは反対側の他面(32)と、前記一面(31)及び前記他面(32)に隣接する側面(33)と、を有する板状のものであって、前記ダイヤフラム(23)の歪みに応じたセンサ信号を出力する半導体素子(30)と、
前記半導体素子(30)の他面(32)と前記ダイヤフラム(23)との間に配置されると共に、前記半導体素子(30)を前記ダイヤフラム(23)に固定する接合ガラス(40)と、
を備え、
前記半導体素子(30)は、前記金属ステム(20)よりも熱膨張係数が小さいものであり、
前記接合ガラス(40)は、前記ダイヤフラム(23)から前記半導体素子(30)の他面(32)までの当該接合ガラス(40)の厚みが前記半導体素子(30)の一面(31)から他面(32)までの厚みよりも大きいものであり、さらに、前記半導体素子(30)の周囲を全周囲むと共に当該全周に渡って前記半導体素子(30)の側面(33)に接合されたフィレット部(41)を有していることを特徴とする圧力センサ。 A metal stem (20) having a diaphragm (23) which is distorted when pressure is applied;
A plate-like one having one surface (31), the other surface (32) opposite to the one surface (31), and the side surface (33) adjacent to the one surface (31) and the other surface (32) A semiconductor element (30) for outputting a sensor signal corresponding to the distortion of the diaphragm (23);
A bonding glass (40) disposed between the other surface (32) of the semiconductor element (30) and the diaphragm (23) and fixing the semiconductor element (30) to the diaphragm (23);
With
The semiconductor element (30) has a smaller coefficient of thermal expansion than the metal stem (20),
In the bonding glass (40), the thickness of the bonding glass (40) from the diaphragm (23) to the other surface (32) of the semiconductor element (30) is different from the one surface (31) of the semiconductor element (30). The thickness is larger than the thickness up to the surface (32), and the entire periphery of the semiconductor element (30) is joined to the side surface (33) of the semiconductor element (30) over the entire circumference. A pressure sensor having a fillet portion (41).
前記フィレット部(41)は、0.2≦a/b≦1の条件を満たすように前記半導体素子(30)の側面(33)に接合されていることを特徴とする請求項1に記載の圧力センサ。 The thickness of the fillet part (41) from the other surface (32) of the semiconductor element (30) to the bonding position on the side surface (33) of the fillet part (41) is defined as a, and the semiconductor element (30 ) When the thickness of the semiconductor element (30) from the other surface (32) to the one surface (31) is defined as b,
The said fillet part (41) is joined to the side surface (33) of the said semiconductor element (30) so that the conditions of 0.2 <= a / b <= 1 may be satisfy | filled. Pressure sensor.
一面(31)と、この一面(31)とは反対側の他面(32)と、前記一面(31)及び前記他面(32)に隣接する側面(33)と、を有する板状のものであって、前記金属ステム(20)よりも熱膨張係数が小さいものであり、前記ダイヤフラム(23)の歪みに応じたセンサ信号を出力する半導体素子(30)と、
前記半導体素子(30)の他面(32)と前記ダイヤフラム(23)との間に配置され、前記ダイヤフラム(23)から前記半導体素子(30)の他面(32)までの厚みが前記半導体素子(30)の一面(31)から他面(32)までの厚みよりも大きいものであり、前記半導体素子(30)を前記ダイヤフラム(23)に固定する接合ガラス(40)と、
を備えた圧力センサの製造方法であって、
ガラス材料(42)を用意し、前記ガラス材料(42)をガラス軟化温度以上、ガラス分解温度以下で熱処理することにより前記接合ガラス(40)を形成して前記半導体素子(30)を前記金属ステム(20)に接合し、さらに、前記ガラス材料(42)で前記半導体素子(30)の周囲を全周囲むと共に当該全周に渡って前記半導体素子(30)の側面(33)に接合されたフィレット部(41)を形成する工程を含んでいることを特徴とする圧力センサの製造方法。 A metal stem (20) having a diaphragm (23) which is distorted when pressure is applied;
A plate-like one having one surface (31), the other surface (32) opposite to the one surface (31), and the side surface (33) adjacent to the one surface (31) and the other surface (32) A semiconductor element (30) having a smaller coefficient of thermal expansion than the metal stem (20) and outputting a sensor signal corresponding to the distortion of the diaphragm (23);
The semiconductor element (30) is disposed between the other surface (32) and the diaphragm (23), and the thickness from the diaphragm (23) to the other surface (32) of the semiconductor element (30) is the semiconductor element. (30) a bonding glass (40) that is larger than the thickness from one surface (31) to the other surface (32), and fixes the semiconductor element (30) to the diaphragm (23);
A method of manufacturing a pressure sensor comprising:
A glass material (42) is prepared, and the glass material (42) is heat-treated at a glass softening temperature or higher and a glass decomposition temperature or lower to form the bonding glass (40), and the semiconductor element (30) is connected to the metal stem. (20), and the glass material (42) was used to cover the entire periphery of the semiconductor element (30) and to the side surface (33) of the semiconductor element (30) over the entire periphery. A method for manufacturing a pressure sensor, comprising a step of forming a fillet portion (41).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014046111A JP2015169597A (en) | 2014-03-10 | 2014-03-10 | Pressure sensor and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014046111A JP2015169597A (en) | 2014-03-10 | 2014-03-10 | Pressure sensor and manufacturing method thereof |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015169597A true JP2015169597A (en) | 2015-09-28 |
Family
ID=54202440
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014046111A Pending JP2015169597A (en) | 2014-03-10 | 2014-03-10 | Pressure sensor and manufacturing method thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2015169597A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102019129411A1 (en) * | 2019-09-12 | 2021-03-18 | Wika Alexander Wiegand Se & Co. Kg | Sensor body with a measuring element and manufacturing method for a sensor body |
Citations (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02271234A (en) * | 1989-04-12 | 1990-11-06 | Nippon Soken Inc | Pressure detector |
JPH0328732A (en) * | 1989-06-26 | 1991-02-06 | Nippon Soken Inc | Pressure detector and its manufacture |
JPH102821A (en) * | 1996-06-14 | 1998-01-06 | Nippon Seiki Co Ltd | Joining structure for semiconductor chip and joining method therefor |
JP2000040775A (en) * | 1998-07-23 | 2000-02-08 | Fujitsu Ltd | Semiconductor device and manufacture thereof |
JP2000150729A (en) * | 1998-11-10 | 2000-05-30 | Hitachi Ltd | Resin sealed semiconductor device |
JP2000275128A (en) * | 1999-03-25 | 2000-10-06 | Denso Corp | Manufacture of pressure sensor |
JP2002033519A (en) * | 2000-07-14 | 2002-01-31 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Package for optical communication, its window member, and its manufacturing method |
JP2004146637A (en) * | 2002-10-25 | 2004-05-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Resin-made adhesive for assembling semiconductor device |
JP2005516399A (en) * | 2002-01-18 | 2005-06-02 | アドバンスト・マイクロ・ディバイシズ・インコーポレイテッド | Method and apparatus for controlling die attach fillet height to reduce die shear stress |
WO2012115747A1 (en) * | 2011-02-25 | 2012-08-30 | Continental Automotive Systems, Inc. | Robust design of high pressure sensor device |
JP2013062472A (en) * | 2011-09-15 | 2013-04-04 | Toppan Printing Co Ltd | Semiconductor package and manufacturing method of the same |
JP2013096702A (en) * | 2011-10-27 | 2013-05-20 | Denso Corp | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
JP2013234955A (en) * | 2012-05-10 | 2013-11-21 | Nippon Soken Inc | Pressure sensor and method for manufacturing the same |
-
2014
- 2014-03-10 JP JP2014046111A patent/JP2015169597A/en active Pending
Patent Citations (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02271234A (en) * | 1989-04-12 | 1990-11-06 | Nippon Soken Inc | Pressure detector |
JPH0328732A (en) * | 1989-06-26 | 1991-02-06 | Nippon Soken Inc | Pressure detector and its manufacture |
JPH102821A (en) * | 1996-06-14 | 1998-01-06 | Nippon Seiki Co Ltd | Joining structure for semiconductor chip and joining method therefor |
JP2000040775A (en) * | 1998-07-23 | 2000-02-08 | Fujitsu Ltd | Semiconductor device and manufacture thereof |
JP2000150729A (en) * | 1998-11-10 | 2000-05-30 | Hitachi Ltd | Resin sealed semiconductor device |
JP2000275128A (en) * | 1999-03-25 | 2000-10-06 | Denso Corp | Manufacture of pressure sensor |
JP2002033519A (en) * | 2000-07-14 | 2002-01-31 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Package for optical communication, its window member, and its manufacturing method |
JP2005516399A (en) * | 2002-01-18 | 2005-06-02 | アドバンスト・マイクロ・ディバイシズ・インコーポレイテッド | Method and apparatus for controlling die attach fillet height to reduce die shear stress |
JP2004146637A (en) * | 2002-10-25 | 2004-05-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Resin-made adhesive for assembling semiconductor device |
WO2012115747A1 (en) * | 2011-02-25 | 2012-08-30 | Continental Automotive Systems, Inc. | Robust design of high pressure sensor device |
JP2013062472A (en) * | 2011-09-15 | 2013-04-04 | Toppan Printing Co Ltd | Semiconductor package and manufacturing method of the same |
JP2013096702A (en) * | 2011-10-27 | 2013-05-20 | Denso Corp | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
JP2013234955A (en) * | 2012-05-10 | 2013-11-21 | Nippon Soken Inc | Pressure sensor and method for manufacturing the same |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102019129411A1 (en) * | 2019-09-12 | 2021-03-18 | Wika Alexander Wiegand Se & Co. Kg | Sensor body with a measuring element and manufacturing method for a sensor body |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7404330B2 (en) | Pressure sensor | |
JP6357535B2 (en) | Sensor and manufacturing method thereof | |
JP6154488B2 (en) | Pressure measuring device | |
JP2014048072A (en) | Pressure sensor module | |
JP2015169597A (en) | Pressure sensor and manufacturing method thereof | |
JP6457109B2 (en) | Pressure detection device | |
JP6036218B2 (en) | Pressure sensor | |
JP5804445B2 (en) | Semiconductor pressure sensor | |
JP6248009B2 (en) | Pressure sensor | |
JP2017146163A (en) | Pressure sensor and manufacturing method thereof | |
JP6122345B2 (en) | Manufacturing method of pressure sensor | |
JP6122345B6 (en) | Manufacturing method of pressure sensor | |
WO2020017268A1 (en) | Pressure detection unit, pressure sensor using same, and pressure detection unit manufacturing method | |
JP6554979B2 (en) | Pressure sensor | |
JP2008008829A (en) | Pressure sensor | |
JP2016023969A (en) | Sensor device | |
JP2014126507A (en) | Pressure sensor module | |
JP6728980B2 (en) | Method of manufacturing pressure sensor | |
JP2010190819A (en) | Sensor device | |
JP2015224911A (en) | Pressure sensor | |
JP6760029B2 (en) | Temperature sensor | |
JP6265052B2 (en) | Physical quantity sensor | |
JP6010440B2 (en) | Flow sensor | |
JP2020008468A (en) | Pressure sensor | |
JP2016001162A (en) | Pressure sensor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160705 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170308 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170314 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20170912 |