JP2022143647A - オイル封入方法およびオイル封入用治具 - Google Patents
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Abstract
【課題】差圧センサチップの支持基板に接合される接合面がオイルで汚染されることがないオイル封入方法およびオイル封入用治具を提供する。【解決手段】複数のセンサチップ領域Aを有する基板5に、第1、第2ダイアフラム11,12と、オイル導入路24と、圧力導入路27とを形成する第1ステップと、オイル注入路58が形成された板状部材52を基板5に載置し、板状部材52を基板5に密着当接する第2ステップとを有する。板状部材52と基板5とを加圧保持する第3ステップと、大気圧よりも低い第1圧力への減圧の以前または減圧中を含む第1圧力の環境下においてオイル注入路58に注入されたオイルでオイル導入路24内および圧力導入路27内を満たす第4ステップを有する。大気圧環境下で板状部材52と基板5との加圧保持を止め、これら両者を引き離す第5ステップと、 センサチップ領域A毎に形成されている開口部31を封止する第6ステップとを有する方法である。【選択図】 図4
Description
本発明は、差圧発信器を構成する圧力センサチップに圧力伝達物質としてのオイルを封入するオイル封入方法およびこの方法に使用するオイル封入用治具に関する。
各種プロセス系において圧力の差を検出する計測機器として、差圧センサチップを使用したダイアフラム並列配置型の差圧発信器が知られている。この種の差圧発信器に用いる差圧センサチップには、ピエゾ素子が形成された半導体膜から成る低圧検出用ダイアフラムと高圧検出用ダイアフラムとが半導体チップ内に平面方向に並んで形成されている。低圧検出用ダイアフラムの直上に低圧側の圧力室が形成され、高圧検出用ダイアフラムの直上に高圧側の圧力室が形成されている。低圧側の圧力と高圧側の圧力室は、連通路によって互いに空間的に接続されている。
従来のダイアフラム並列配置型の差圧発信器では、一般に、一方のダイアフラムに加えられた圧力を他方のダイアフラムに伝達するために、2つの圧力室内および連通路内を圧力伝達物質(オイル)で満たしている。
ダイアフラム並列配置型の差圧発信器に用いる差圧センサチップは、1枚のダイアフラムを介して2つの圧力導入孔を対面配置させた圧力センサチップに比べて、差圧センサチップの製造プロセスを簡素化することが可能になるため、差圧発信器の製造コスト削減が可能になる。
ダイアフラム並列配置型の差圧発信器に用いる差圧センサチップは、1枚のダイアフラムを介して2つの圧力導入孔を対面配置させた圧力センサチップに比べて、差圧センサチップの製造プロセスを簡素化することが可能になるため、差圧発信器の製造コスト削減が可能になる。
しかし、オイルを導入すべき箇所が多いため、差圧センサチップの製造後のパッケージ工程が複雑になる。例えば、特許文献1や特許文献2に開示されたオイル封入方法のように、半導体ウェハから切り出した差圧センサチップ毎にオイル充填用パイプを接着してオイルを封入する場合、オイル封入工程が煩雑になる。また、オイル充填用パイプがウェハプロセスやパッケージング工程等において物理的な障害となるため、差圧発信器の製造工程に制約が生じ、差圧発信器の製造コストを削減する上で不利となる。
差圧センサチップのオイル封入工程を簡略化するためには、例えば特許文献3に記載されているオイル封入方法を採用することで実現可能である。特許文献3には、差圧発信器を構成する圧力センサチップの製造工程において、複数のセンサチップ領域を有する基板に対してオイルを封入する方法が開示されている。
このオイル封入方法では、真空下でウェハ内のオイルが封入される圧力室や導圧用の通路を真空状態とし、オイルの封入口が開口するウェハの主面に板状部材を密接させる。その後、ウェハと板状部材とをオイルで満たされた容器に投入する。このとき、板状部材がウェハの下に位置する姿勢でウェハが部分的にオイル内に浸漬されるように行う。そして、板状部材を容器内でウェハから離れるように移動させる。このように容器内でウェハの主面がオイルに晒されることにより、ウェハの主面に開口している封入口からオイルがウェハ内に浸入し、ウェハ内の圧力室や導圧用の通路がオイルで満たされる。
特許文献3に示すオイル封入方法では、オイル封入工程でウェハの主面全体がオイルによって汚染される。また、オイルで満たされた容器にウェハを投入する際、封入口を下向きにするため、オイル充填後に封入口を塞ぐ次の工程に進む際にウェハを上下方向に反転させる必要がある。ウェハの上下を反転させた際に、オイルがウェハの主面から反対面まで回り込み、反対面もオイルによって汚染されてしまう。反対面は、ガラス基板等の絶縁体からなる支持基板との接合面である。支持基板は、金属からなるダイアフラムベース(メータボディ)と差圧センサチップとの間に介在されるものである。ウェハの反対面がオイルで汚染されてしまうと、ウェハから分断された差圧センサチップを支持基板に接合することができなくなる。
また、ウェハの主面はシリコンによって形成されており、板状部材もシリコンウェハやガラスウェハといったCMP(Cnemical mechanical polishing)等の平坦加工が施されているものである。このため、ウェハの主面と板状部材を一度密接させると、両者を引きはがすことは容易ではない。両者が強固に密着しているような場合は、大きな力を使って引き剥がしたり、接合面にくさびを打つなどして引き剥がすような必要があり、このような場合はセンサチップ領域が破損する恐れがある。ウェハから板状部材を容易に引き剥がすために、ウェハや板状部材の形状を工夫して着脱構造を設けることが考えられるが、このようにすると、オイル容器内でウェハや板状部材を移動させるためのアクチュエータを含む装置が必要となり、製造コストが上昇する。
本発明の目的は、差圧センサチップの支持基板に接合される接合面がオイルで汚染されることがないオイル封入方法およびオイル封入用治具を提供することを第1の目的とする。また、オイル充填時に使用した板状部材を容易に外すことができ、高価な製造装置を用いることなく簡易な治具でオイルを封入できるようにすることを第2の目的とする。
この目的を達成するために、本発明に係るオイル封入方法は、複数のセンサチップ領域を有する基板に、ダイアフラムと、前記ダイアフラムの一方の面に圧力を導入する圧力導入路と、前記基板の一方の主面に開口部を有し前記圧力導入路に連通したオイル導入路とを各前記センサチップ領域に夫々設けられるように形成する第1ステップと、平坦な主面を有し、前記オイル導入路の前記開口部の位置に対応してオイル注入路が形成された板状部材を前記基板の前記主面に載置し、前記センサチップ領域毎に形成された前記オイル導入路の前記開口部と前記板状部材の前記オイル注入路が連通するように前記板状部材の前記主面を前記基板の前記主面に密着当接する第2ステップと、前記板状部材と前記基板とが互いに密着する状態を維持して両者を加圧保持する第3ステップと、前記第3ステップの後に、前記基板の前記オイル導入路内および前記圧力導入路内を大気圧よりも低い第1圧力に減圧し、この減圧の以前または減圧中を含む前記第1圧力の環境下において前記オイル注入路に注入されたオイルで前記オイル導入路内および前記圧力導入路内を満たす第4ステップと、前記第4ステップの後に、前記基板および前記板状部材を大気圧環境下に戻し、前記基板の前記オイル導入路および前記開口部に前記オイルが満たされた状態において、前記板状部材と前記基板との加圧保持を止め、これら両者を引き離す第5ステップと、 前記第5ステップの後に、前記基板の前記センサチップ領域毎に形成されている前記開口部を封止する第6ステップとによって実施する方法である。
本発明は、前記オイル封入方法において、前記板状部材は、前記平坦な主面に、前記オイル導入路の前記開口部を取り囲む凹部を有し、かつ前記凹部に嵌め込まれたOリングを有し、前記Oリングは、その外周部が前記凹部の内周壁に押圧保持され、前記板状部材と前記基板とが前記第3ステップで互いに密着するように加圧保持された状態で前記板状部材の前記主面と前記基板の前記主面との間をシールするものであってもよい。
本発明は、前記オイル封入方法において、前記オイル注入路の内径をd1、前記基板の前記開口部の開口幅をd2、前記Oリングの内径をd3としたとき、d1<d2<d3であってもよい。
本発明は、前記オイル封入方法において、 前記板状部材は、前記平坦な主面に、前記オイル導入路の前記開口部を取り囲むとともに前記基板の前記主面側に突出した凸部を有し、かつ前記凸部の外周面に嵌め込まれたOリングを有し、前記Oリングは、その内周部が前記凸部の外周壁に押圧保持され、前記板状部材と前記基板とが前記第3ステップで互いに密着するように加圧保持された状態で前記板状部材の前記主面と前記基板の前記主面との間をシールするものであってもよい。
本発明は、前記オイル封入方法において、前記オイル注入路の内径をd1、前記基板の前記開口部の開口幅をd2、前記Oリングの内径をd3としたとき、d1<d2<d3であってもよい。
本発明は、オイル封入方法において、前記基板は、前記ダイアフラムとしての第1ダイアフラムおよび第2ダイアフラムと、 前記第1ダイアフラムに圧力を導入するように構成された第1圧力導入孔と、 前記第2ダイアフラムに圧力を導入するように構成された第2圧力導入孔と、 前記第1ダイアフラムを挟んで前記第1圧力導入孔に対面配置され、前記第1ダイアフラムと離間して形成された第1ストッパ部と、前記第2ダイアフラムを挟んで前記第2圧力導入孔に対面配置され、前記第2ダイアフラムと離間して形成された第2ストッパ部と、前記第1ダイアフラムと前記第1ストッパ部との間に形成された、前記圧力導入路としての第1部屋と、前記第2ダイアフラムと前記第2ストッパ部との間に形成された、前記圧力導入路としての第2部屋と、前記第1部屋と前記第2部屋とを連通する連通路と、前記基板の前記主面に前記開口部を有し、前記連通路に連通した前記オイル導入路とを前記センサチップ領域毎に有するものであってもよい。
本発明に係るオイル封入用治具は、前記オイル封入方法を実施するために板状部材として用いるオイル封入用治具であって、前記基板の前記主面に重ねられる平坦な主面と、前記基板の前記センサチップ領域毎に設けられている前記オイル導入路の前記開口部と対向する複数のオイル注入路と、前記基板の前記主面と前記平坦な前記主面との間をシールするOリングとを備え、前記Oリングは、前記基板の前記主面に開口する全ての前記オイル導入路の前記開口部をそれぞれ取り囲むように前記平坦な主面に設けられた複数のOリング支持部にそれぞれ装着されているものである。
本発明によれば、基板の主面が上に位置する姿勢でオイルが板状部材(オイル封入用治具)から基板内に供給される。このため、オイルの基板主面への付着は開口部周辺の最小限の領域に抑えられ、オイルが主面とは反対側の面に回り込むようなこともない。
したがって、差圧センサチップの支持基板に接合される接合面がオイルで汚染されることがないオイル封入方法およびオイル封入用治具を提供することができる。
また、板状部材と基板との間をOリングでシールする構成を採ることにより、オイル充填時に使用した板状部材をオイル充填後にOリングのばね力で基板から容易に外すことができ、高価な製造装置を用いることなく簡易な治具でオイルを封入できるようになる。
したがって、差圧センサチップの支持基板に接合される接合面がオイルで汚染されることがないオイル封入方法およびオイル封入用治具を提供することができる。
また、板状部材と基板との間をOリングでシールする構成を採ることにより、オイル充填時に使用した板状部材をオイル充填後にOリングのばね力で基板から容易に外すことができ、高価な製造装置を用いることなく簡易な治具でオイルを封入できるようになる。
(第1の実施の形態)
以下、本発明に係るオイル封入方法およびオイル封入用治具の一実施の形態を図1~図9を参照して詳細に説明する。
(差圧センサチップの説明)
図1は、本発明の一実施の形態に係るオイル封入方法を適用して作製される差圧センサチップの構成を示す断面図である。同図には、差圧センサチップの断面形状が模式的に示されている。
以下、本発明に係るオイル封入方法およびオイル封入用治具の一実施の形態を図1~図9を参照して詳細に説明する。
(差圧センサチップの説明)
図1は、本発明の一実施の形態に係るオイル封入方法を適用して作製される差圧センサチップの構成を示す断面図である。同図には、差圧センサチップの断面形状が模式的に示されている。
図1に示すように、差圧センサチップ1は、図1の中央部に描かれている第1基部2にダイアフラムとして機能する半導体膜3を接合し、この半導体膜3に第2基部4を接合して形成されている。この実施の形態においては、第1基部2と、半導体膜3と、第2基部4と、によって本発明でいう基板5が構成されている。
第1基部2は、例えばシリコンから構成されている。第1基部2には、計測対象の流体の第1の圧力を導入するための第1圧力導入孔6と、計測対象の流体の第2の圧力を導入するための第2圧力導入孔7とが形成されている。
第1基部2は、例えばシリコンから構成されている。第1基部2には、計測対象の流体の第1の圧力を導入するための第1圧力導入孔6と、計測対象の流体の第2の圧力を導入するための第2圧力導入孔7とが形成されている。
第1、第2圧力導入孔6,7は、第1基部2の主面2aとその反対側の主面2bとを貫通する貫通孔である。第1圧力導入孔6と第2圧力導入孔7とは、第1基部2の主面2a,2bにおいて、平面方向に離間して形成されている。
第1基部2の図1において下に位置する主面2aは、支持基板8に接合される。支持基板8は、例えば、ガラス基板等の絶縁材料によって形成されている。また、支持基板8は、図示していない金属から成るダイアフラムベース(メータボディ)に搭載される。
第1基部2の図1において下に位置する主面2aは、支持基板8に接合される。支持基板8は、例えば、ガラス基板等の絶縁材料によって形成されている。また、支持基板8は、図示していない金属から成るダイアフラムベース(メータボディ)に搭載される。
半導体膜3は、第1基部2の主面2b上に、少なくとも第1、第2圧力導入孔6,7を覆って形成されている。半導体膜3は、例えばシリコン(Si)によって形成されている。
半導体膜3のうち、第1圧力導入孔6および第2圧力導入孔7を覆う領域は、夫々ダイアフラムとして機能する。以下においては、半導体膜3の第1圧力導入孔6を覆う領域を第1ダイアフラム11といい、半導体膜3の第2圧力導入孔7を覆う領域を第2ダイアフラム12という。
半導体膜3のうち、第1圧力導入孔6および第2圧力導入孔7を覆う領域は、夫々ダイアフラムとして機能する。以下においては、半導体膜3の第1圧力導入孔6を覆う領域を第1ダイアフラム11といい、半導体膜3の第2圧力導入孔7を覆う領域を第2ダイアフラム12という。
半導体膜3は、第1、第2圧力導入孔6,7側から計測対象の流体に基づく圧力を受ける受圧面と、受圧面の反対側の面とを有している。受圧面の反対側の面側の半導体膜3内には、第1ダイアフラム11および第2ダイアフラム12に加わった圧力を検出するための複数のひずみゲージ(図示せず)が形成されている。
ひずみゲージは、例えば、複数のピエゾ抵抗素子によって形成することができる。複数のピエゾ抵抗素子は、ブリッジ回路を構成している。このブリッジ回路は、一定の電流が流れている状態において第1および第2ダイアフラム11,12に応力が発生したとき、その応力による各ピエゾ抵抗素子の抵抗値の変化を電圧の変化として出力する差圧検出部として機能する。
上記ブリッジ回路における各ノードは、半導体膜3の受圧面の反対側の面に形成された図示されていない配線パターンを介して、同じく受圧面の反対側の面に形成された複数の電極パッド13に夫々接続されている。電極パッド13は、例えば、図示していない中継基板上に形成された電極パッドとボンディングワイヤによって接続され、図示していない信号処理回路等の外部回路に接続される。これにより、差圧センサチップ1によって検出された圧力差に応じた電気信号が外部回路に出力される。
第2基部4は、例えばシリコンによって形成されている。この第2基部4は、半導体膜3を介して第1基部2上に固定されている。具体的には、第2基部4の図1において下に位置する主面4aが、半導体膜3の第1基部2と接合されていない面に接合されている。
第2基部4には、第1ストッパ部21および第2ストッパ部22と、連通路23と、オイル導入路24とが形成されている。
第2基部4には、第1ストッパ部21および第2ストッパ部22と、連通路23と、オイル導入路24とが形成されている。
第1、第2ストッパ部21,22は、第1基部2の第1、第2圧力導入孔6,7から第1、第2ダイアフラム11,12に圧力が加わって第1、第2ダイアフラム11,12が撓んだ場合に、第1、第2ダイアフラム11,12が第1、第2ストッパ部21,22に着床することにより、第1、第2ダイアフラム11,12の一方向への変形を制限する機能部である。これにより、第1、第2ダイアフラム11,12に過大圧が加わることによる第1、第2ダイアフラム11,12の破壊を防止することが可能となる。
具体的に、第1、第2ストッパ部21,22は、第2基部4の半導体膜3と接合する主面4aに、その主面4aと垂直な方向に形成された凹部(窪み)である。第1ストッパ部21は、第1ダイアフラム11を挟んで第1圧力導入孔6と対面配置され、第2ストッパ部22は、第2ダイアフラム12を挟んで第2圧力導入孔7と対面配置されている。第1、第2ストッパ部21,22を構成する凹部は、第1、第2ダイアフラム11,12の変位に沿った曲面(例えば、非球面)を有している。
第1、第2ストッパ部21,22と第1、第2ダイアフラム11,12との間には、空間が夫々形成されている。以下、第1ストッパ部21と第1ダイアフラム11との間に形成される空間を第1部屋25と称し、第2ストッパ部22と第2ダイアフラム12との間に形成される空間を第2部屋26と称する。
第1部屋25と第2部屋26とは、連通路23を通して空間的に連通されている。この実施の形態においては、第1部屋25と、第2部屋26と、連通路23とによって、第1、第2ダイアフラム11,12の一方の面に圧力を導入する圧力導入路27が構成されている。
連通路23は、第1、第2ダイアフラム11,12の一方に加わった圧力を、第1、第2ダイアフラム11,12の他方に伝達するための圧力連通路として機能する。
連通路23は、第1、第2ダイアフラム11,12の一方に加わった圧力を、第1、第2ダイアフラム11,12の他方に伝達するための圧力連通路として機能する。
第2基部4における主面4aとは反対側の端部には、連通路23と連通するオイル導入路24が形成されている。オイル導入路24は、第2基部4の図1において上に位置する主面4bに開口する穴からなる開口部31と、開口部31から連通路23迄延びる連通部32とによって構成されている。開口部31および連通部32は、主面4bに垂直な方向から見て、例えば略円形に形成されている。開口部31は、後述する封止部材33によって閉塞される。
オイル導入路24、連通路23、および第1、第2部屋25,26は、圧力伝達物質34によって満たされている。圧力伝達物質34は、第1、第2ダイアフラム11,12の一方に加わった圧力を、連通路23を介して第1、第2ダイアフラム11,12の他方に伝達するための物質である。圧力伝達物質34は、後述するオイル封入方法によって第2基部4内に封入されている。圧力伝達物質34を封入する方法は後述する。一方、第1、第2圧力導入孔6,7は、計測対象の流体の圧力を第1、第2ダイアフラム11,12に伝達するための圧力伝達物質35によって満たされている。圧力伝達物質34,35としては、シリコーンオイルやフッ素オイル等を例示することができる。
本実施の形態では、一例として、圧力伝達物質34,35が液体(例えばシリコーンオイル)であるとし、圧力伝達物質34,35をそれぞれ単に「オイル34,35」という。
本実施の形態では、一例として、圧力伝達物質34,35が液体(例えばシリコーンオイル)であるとし、圧力伝達物質34,35をそれぞれ単に「オイル34,35」という。
封止部材33は、オイル導入路24から連通路23および第1、第2部屋25,26に導入されたオイル34を第2基部4内に封止する部品である。例えば、封止部材33は、オイル導入路24の開口部31に嵌め込んだ球体状の金属部材(例えば、金錫(AuSn)を主成分とする合金から成る金属ボール)を溶解させて形成されている。
上記構造を有する差圧センサチップ1は、支持基板8を介してダイアフラムベース(メータボディ)に搭載されることにより、差圧発信器を構成する。
(オイル封入方法の説明)
次に、オイル34を差圧センサチップ1内に封入する方法を図2~図8に示す断面図と図9に示すフローチャートとを参照して説明する。
(第1ステップの説明)
差圧センサチップ1は、図2(A),(B)に示す基板5から形成される。基板5を形成するステップがオイル封入方法の第1ステップS1である。図2(A)は基板5の断面図、図2(B)は基板5の一部を拡大して示す断面図である。基板5は、図2(A)に示すように、第1~第4のシリコンウェハ41~44を公知の半導体製造技術および基板接合技術によって厚み方向に互いに重なる状態で接合して形成されており、複数のセンサチップ領域Aを有している。センサチップ領域Aは、最終的に差圧センサチップ1となる部分である。
次に、オイル34を差圧センサチップ1内に封入する方法を図2~図8に示す断面図と図9に示すフローチャートとを参照して説明する。
(第1ステップの説明)
差圧センサチップ1は、図2(A),(B)に示す基板5から形成される。基板5を形成するステップがオイル封入方法の第1ステップS1である。図2(A)は基板5の断面図、図2(B)は基板5の一部を拡大して示す断面図である。基板5は、図2(A)に示すように、第1~第4のシリコンウェハ41~44を公知の半導体製造技術および基板接合技術によって厚み方向に互いに重なる状態で接合して形成されており、複数のセンサチップ領域Aを有している。センサチップ領域Aは、最終的に差圧センサチップ1となる部分である。
第1~第4のシリコンウェハ41~44のうち、図2(A)において最も下に位置する第1のシリコンウェハ41は、第1基部2となるものである。第1のシリコンウェハ41には、第1圧力導入孔6と第2圧力導入孔7とがセンサチップ領域A毎に形成されている。
図2(A)において下から2番目に位置する第2のシリコンウェハ42は、第1、第2ダイアフラム11,12を形成するものである。
図2(A)において下から3番目に位置する第3のシリコンウェハ43と、最も上に位置する第4のシリコンウェハ44は、第2基部4となるものである。
図2(A)において下から2番目に位置する第2のシリコンウェハ42は、第1、第2ダイアフラム11,12を形成するものである。
図2(A)において下から3番目に位置する第3のシリコンウェハ43と、最も上に位置する第4のシリコンウェハ44は、第2基部4となるものである。
第3のシリコンウェハ43には、図2(B)に示すように、第1、第2ストッパ部21,22と、連通路23の一部となる貫通孔23aと、同一のセンサチップ領域A内の二つの貫通孔23a,23aどうしを接続する溝23bとが形成されている。この溝23bは、第3のシリコンウェハ43に第4のシリコンウェハ44が接合されることによって、貫通孔23a,23aどうしを連通する通路となる。
第4のシリコンウェハ44には、オイル導入路24となる開口部31と連通部32とがセンサチップ領域A毎に形成されている。オイル導入路24の開口部31は、図2において上に位置する基板5の一方の主面5aに開口することになる。
第4のシリコンウェハ44には、オイル導入路24となる開口部31と連通部32とがセンサチップ領域A毎に形成されている。オイル導入路24の開口部31は、図2において上に位置する基板5の一方の主面5aに開口することになる。
第1ステップS1においては、基板5に第1、第2圧力導入孔6,7と、第1、第2ダイアフラム11,12と、第1、第2部屋25,26と、連通路23と、オイル導入路24などが形成される。
(第2ステップの説明)
本発明のオイルの封入方法を実施するためには、図3(A),(B)に示すようなオイル封入用治具51を使用する。オイル封入用治具51は、詳細は後述するが、図4に示すように基板5の主面5aに重ねられる。この実施の形態によるオイル封入用治具51は、図3(A)に示すように、板状部材52と、板状部材52に装着された複数のOリング53とによって構成されている。
本発明のオイルの封入方法を実施するためには、図3(A),(B)に示すようなオイル封入用治具51を使用する。オイル封入用治具51は、詳細は後述するが、図4に示すように基板5の主面5aに重ねられる。この実施の形態によるオイル封入用治具51は、図3(A)に示すように、板状部材52と、板状部材52に装着された複数のOリング53とによって構成されている。
板状部材52は、図3(A)において左右方向に延びる円板部54と、この円板部54の上面54aの外周部に重ねられたリング部55とを有している。円板部54とリング部55を形成する材料は、シリコン、ガラス、SUS等の金属材料などを用いることができる。リング部55は、円板部54に接着剤(図示せず)によって接着されている。なお、リング部55は、円板部54に一体に形成することができる。
円板部54の外径は、上述した基板5の第1~第4のシリコンウェハ41~44の外径と等しい外径である。この板状部材52は、基板5に対して予め定めた目標位置に位置するように重ねられる。この位置合わせは、図示してはいないが、例えば、円板部54に形成された位置決め用マークを基板5に形成された位置決め用マークに合わせるようにして行うことができる。
円板部54の外径は、上述した基板5の第1~第4のシリコンウェハ41~44の外径と等しい外径である。この板状部材52は、基板5に対して予め定めた目標位置に位置するように重ねられる。この位置合わせは、図示してはいないが、例えば、円板部54に形成された位置決め用マークを基板5に形成された位置決め用マークに合わせるようにして行うことができる。
円板部54のリング部55とは反対側の下面54b、すなわち基板5に当接する当接面は、平坦に形成された平坦部56と、上述したOリング53を保持する複数の凹部57とによって構成されている。すなわち、平坦な主面(下面54b)に複数の凹部57が形成されている。
凹部57は、センサチップ領域A毎に形成されている。詳述すると、凹部57は、板状部材52が上述した目標位置に位置するように基板5に重ねられた状態において、基板5のオイル導入路24の開口部31を上方から取り囲むように形成されている。凹部57の開口形状は、円板部54の厚み方向から見て円形である。板状部材52が基板5に対して目標位置に位置している状態において、凹部57の中心と開口部31の中心とが円板部54の厚み方向から見て一致することが望ましい。
凹部57は、センサチップ領域A毎に形成されている。詳述すると、凹部57は、板状部材52が上述した目標位置に位置するように基板5に重ねられた状態において、基板5のオイル導入路24の開口部31を上方から取り囲むように形成されている。凹部57の開口形状は、円板部54の厚み方向から見て円形である。板状部材52が基板5に対して目標位置に位置している状態において、凹部57の中心と開口部31の中心とが円板部54の厚み方向から見て一致することが望ましい。
凹部57の中心部分にはオイル注入路58が開口している。オイル注入路58は、円板部54を厚み方向に貫通するように形成されている。凹部57にはOリング53が嵌め込まれている。Oリング53は、その外周部が凹部57の内周壁に押圧保持されている。この実施の形態においては、凹部57が本発明に係るオイル封入用治具51の「Oリング支持部」に相当する。
オイル注入路58の内径d1{図3(B)参照}は、オイル導入路24の開口部31の開口幅d2{図2(B)参照}より小さい。また、オイル導入路24の開口部31の開口幅d2は、Oリング53の内径d3より小さい。
オイル注入路58の内径d1{図3(B)参照}は、オイル導入路24の開口部31の開口幅d2{図2(B)参照}より小さい。また、オイル導入路24の開口部31の開口幅d2は、Oリング53の内径d3より小さい。
すなわち、オイル注入路58の内径をd1とし、オイル導入路24の開口部31の開口幅をd2とし、Oリング53の内径をd3としたとき、d1<d2<d3である。
このように形成された板状部材52は、図4に示すように、基板5のセンサチップ領域A毎に形成されたオイル導入路24の開口部31と板状部材52のオイル注入路58とが連通するように、基板5の主面5aに上方から重ねて載置される(第2ステップS2)。
このように形成された板状部材52は、図4に示すように、基板5のセンサチップ領域A毎に形成されたオイル導入路24の開口部31と板状部材52のオイル注入路58とが連通するように、基板5の主面5aに上方から重ねて載置される(第2ステップS2)。
(第3ステップの説明)
板状部材52を基板5に載置すると、図5に示すように、Oリング53が基板5の主面5aに当接する。図5および後述する図6においては、基板5の第1~第3のシリコンウェハ41~43を省略して描いてある。そして基板5と板状部材52とからなる積層体61(図4参照)の外周部に複数の締結具(図示せず)を取付け、板状部材52の外周部を図4中に白抜きの矢印で示すように基板5に向けて押す。締結具としては、例えばトグルクランプを用いることができる。このように板状部材52が基板5に押し付けられることにより、図6に示すようにOリング53が弾性変形して板状部材52の主面、すなわち下面54bの平坦部56と基板5の主面5aとが互いに密着する。このとき、Oリング53は、板状部材52の主面(平坦部56)と基板5の主面5aとの間をシールするようになる。
板状部材52を基板5に載置すると、図5に示すように、Oリング53が基板5の主面5aに当接する。図5および後述する図6においては、基板5の第1~第3のシリコンウェハ41~43を省略して描いてある。そして基板5と板状部材52とからなる積層体61(図4参照)の外周部に複数の締結具(図示せず)を取付け、板状部材52の外周部を図4中に白抜きの矢印で示すように基板5に向けて押す。締結具としては、例えばトグルクランプを用いることができる。このように板状部材52が基板5に押し付けられることにより、図6に示すようにOリング53が弾性変形して板状部材52の主面、すなわち下面54bの平坦部56と基板5の主面5aとが互いに密着する。このとき、Oリング53は、板状部材52の主面(平坦部56)と基板5の主面5aとの間をシールするようになる。
締結具は、後述するようにオイル充填が終了するまで、板状部材52が基板5に押し付けられるように積層体61に取付けておく。すなわち、板状部材52と基板5とが互いに密着する状態が維持されるように、これら両者を加圧保持する(第3ステップS3)。
(第4ステップの説明)
次に、図7(A)に示すように、板状部材52の円板部54上にオイル34を流し込み、リング部55の内方に溜める。その後、積層体61を図示していない減圧用チャンバーの中に装填し、減圧用チャンバー内を大気圧よりも低い第1圧力に減圧する。この減圧は、減圧用チャンバー内が真空状態となるように実施することが望ましい。このように減圧を行うことにより、基板5内の圧力導入路27とオイル導入路24とから空気が排出され、図7(B)に示すように、板状部材52上からオイル注入路58を通って基板5内に浸入したオイル34でオイル導入路24内および圧力導入路27内が満たされる(第4ステップS4)。
オイル34は、減圧用チャンバー内で減圧する以前に減圧用チャンバーの外あるいは減圧用チャンバー内で板状部材52上に流し込むことができるし、減圧用チャンバー内で減圧が開始された後に板状部材52上に流し込んだり、減圧終了後に減圧用チャンバー内で板状部材52上に流し込むことができる。すなわち、減圧の以前または減圧中を含む第1圧力の環境下においてオイル注入路58に注入されたオイル34でオイル導入路24内および圧力導入路27内が満たされる。
次に、図7(A)に示すように、板状部材52の円板部54上にオイル34を流し込み、リング部55の内方に溜める。その後、積層体61を図示していない減圧用チャンバーの中に装填し、減圧用チャンバー内を大気圧よりも低い第1圧力に減圧する。この減圧は、減圧用チャンバー内が真空状態となるように実施することが望ましい。このように減圧を行うことにより、基板5内の圧力導入路27とオイル導入路24とから空気が排出され、図7(B)に示すように、板状部材52上からオイル注入路58を通って基板5内に浸入したオイル34でオイル導入路24内および圧力導入路27内が満たされる(第4ステップS4)。
オイル34は、減圧用チャンバー内で減圧する以前に減圧用チャンバーの外あるいは減圧用チャンバー内で板状部材52上に流し込むことができるし、減圧用チャンバー内で減圧が開始された後に板状部材52上に流し込んだり、減圧終了後に減圧用チャンバー内で板状部材52上に流し込むことができる。すなわち、減圧の以前または減圧中を含む第1圧力の環境下においてオイル注入路58に注入されたオイル34でオイル導入路24内および圧力導入路27内が満たされる。
(第5ステップの説明)
第1圧力に減圧されている状態が予め定めた時間が経過した後、減圧用チャンバー内を大気圧環境下に戻し、積層体61を減圧用チャンバーから取り出す。そして、締結具の締結状態を解除することなく板状部材52の上に残存しているオイル34を除去する。オイル34の除去は、図示してはいないが、ウエスや不織布等で拭き取ったり、ピペットを使用して吸い取って行う。オイル34が除去された後、基板5のオイル導入路24、圧力導入路27および開口部31にオイル34が満たされた状態において、締結具を積層体61から取り外して板状部材52と基板5との加圧保持を止め、図8に示すようにこれら両者を引き離す(第5ステップS5)。このとき、板状部材52と基板5との加圧保持を止めると、Oリング53のばね力で板状部材52が基板5から上方に離れるようになる。
第1圧力に減圧されている状態が予め定めた時間が経過した後、減圧用チャンバー内を大気圧環境下に戻し、積層体61を減圧用チャンバーから取り出す。そして、締結具の締結状態を解除することなく板状部材52の上に残存しているオイル34を除去する。オイル34の除去は、図示してはいないが、ウエスや不織布等で拭き取ったり、ピペットを使用して吸い取って行う。オイル34が除去された後、基板5のオイル導入路24、圧力導入路27および開口部31にオイル34が満たされた状態において、締結具を積層体61から取り外して板状部材52と基板5との加圧保持を止め、図8に示すようにこれら両者を引き離す(第5ステップS5)。このとき、板状部材52と基板5との加圧保持を止めると、Oリング53のばね力で板状部材52が基板5から上方に離れるようになる。
(第6ステップの説明)
その後、 基板5のセンサチップ領域A毎に形成されている開口部31に封止部材33を挿入し、封止部材33を加熱して溶かし、開口部31を封止する(第6ステップS6)。このように封止部材33によって開口部31を封止した後、基板5をセンサチップ領域A毎に分断し、更に、センサチップ領域A毎の基板5の両端部から第3および第4のシリコンウェハ43,44(第2基部4)を部分的に削除することによって、図1に示すような差圧センサチップ1が完成する。
その後、 基板5のセンサチップ領域A毎に形成されている開口部31に封止部材33を挿入し、封止部材33を加熱して溶かし、開口部31を封止する(第6ステップS6)。このように封止部材33によって開口部31を封止した後、基板5をセンサチップ領域A毎に分断し、更に、センサチップ領域A毎の基板5の両端部から第3および第4のシリコンウェハ43,44(第2基部4)を部分的に削除することによって、図1に示すような差圧センサチップ1が完成する。
(第1の実施の形態による効果の説明)
このように構成されたオイル封入方法においては、基板5の主面5aが上に位置する姿勢でオイル34が板状部材52(オイル封入用治具51)から基板5内に供給される。このため、オイル34の基板5の主面5aへの付着は開口部周辺の最小限の領域に抑えられ、オイル34が主面5aとは反対側の面(第1基部2の主面2a)に回り込むようなこともない。
したがって、差圧センサチップ1の支持基板8に接合される接合面(第1基部2の主面2a)がオイル34で汚染されることがないオイル封入方法およびオイル封入用治具を提供することができる。
また、板状部材52と基板5との間をOリング53でシールする構成を採っているから、オイル充填時に使用した板状部材52をオイル充填後にOリング53のばね力で基板5から容易に外すことができ、高価な製造装置を用いることなく簡易な治具でオイル34を封入できるようになる。
このように構成されたオイル封入方法においては、基板5の主面5aが上に位置する姿勢でオイル34が板状部材52(オイル封入用治具51)から基板5内に供給される。このため、オイル34の基板5の主面5aへの付着は開口部周辺の最小限の領域に抑えられ、オイル34が主面5aとは反対側の面(第1基部2の主面2a)に回り込むようなこともない。
したがって、差圧センサチップ1の支持基板8に接合される接合面(第1基部2の主面2a)がオイル34で汚染されることがないオイル封入方法およびオイル封入用治具を提供することができる。
また、板状部材52と基板5との間をOリング53でシールする構成を採っているから、オイル充填時に使用した板状部材52をオイル充填後にOリング53のばね力で基板5から容易に外すことができ、高価な製造装置を用いることなく簡易な治具でオイル34を封入できるようになる。
この実施の形態によるオイル封入方法を実施するにあたり使用する板状部材52は、基板5と当接する主面(下面54b)に、オイル導入路24の開口部31を取り囲む凹部57を有し、かつ凹部57に嵌め込まれたOリング53を有している。Oリング53は、その外周部が凹部57の内周壁に押圧保持され、板状部材52と基板5とが第3ステップS3で互いに密着するように加圧保持された状態で板状部材52の主面(下面54b)と基板5の主面5aとの間をシールするものである。このため、基板5と板状部材52との間にオイル34が流出することがないから、差圧センサチップ1の外面がオイル34で汚染されることはない。また、オイル充填後に加圧保持を止めることにより、Oリング53のばね力で板状部材52を基板5から離すことができるから、板状部材52を基板5から簡単に引き離すことができるようになる。
この実施の形態によるオイル封入方法は、オイル注入路58の内径をd1、オイル導入路24の開口部31の開口幅をd2、Oリング53の内径をd3としたとき、d1<d2<d3であるようにして実施される。このため、Oリング53がオイル導入路24の開口部31の外側に接触し、オイル34がオイル注入路58から開口部31の中に流下するようになるから、オイル34が基板5の主面5a側に漏洩することを最小限とすることができる。
この実施の形態によるオイル封入方法を実施するために用いる基板5は、第1ダイアフラム11および第2ダイアフラム12と、第1圧力導入孔6および第2圧力導入孔7と、第1ストッパ部21および第2ストッパ部22と、第1部屋25および第2部屋26と、第1部屋25と第2部屋26とを連通する連通路23と、主面5aに開口部31を有しかつ連通路23に連通したオイル導入路24とをセンサチップ領域A毎に有するものである。このため、ダイアフラム並列配置型の差圧発信器に用いる差圧センサチップ1にオイル34をチップ表面の汚染を最小限として封入することができる。
この実施の形態によるオイル封入方法を実施するために用いるオイル封入用治具51(板状部材52)は、基板5の主面5aに重ねられる平坦な主面(下面54b)と、基板5のセンサチップ領域A毎に設けられているオイル導入路24の開口部31と対向する複数のオイル注入路58と、平坦な主面(下面54b)と基板5との間をシールするOリング53とを備えている。Oリング53は、基板5の主面5aに開口する全てのオイル導入路24の開口部31をそれぞれ取り囲むように平坦な主面(下面54b)に設けられた複数の凹部57にそれぞれ装着されている。このため、このオイル封入用治具51を使用することにより、複数のセンサチップ領域Aに簡単にかつ確実にそれぞれオイル34を供給することができるから、オイル34の封入を容易に実施することが可能になる。
(第2の実施の形態)
本発明のオイル封入方法は、図10に示すように形成されたオイル封入用治具を使用して実施することができる。図10において、図1~図9によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。
図10に示すオイル封入用治具71は、板状部材72とOリング53とによって構成されている。板状部材72は、基板5の外径と同等の外径を有する円板部54と、円板部54に接着されたリング部55とを有している。円板部54は、図3に示した凹部57の代わりに凸部73を有している。凸部73は、基板5の主面5a側に突出し、基板5のセンサチップ領域A毎に設けられている。すなわち、凸部73は、板状部材52が基板5に対して上述した目標位置に位置付けられた状態で基板5のオイル導入路24の開口部31を取り囲むように形成されている。この凸部73の外周面にはOリング53が嵌め込まれている。
本発明のオイル封入方法は、図10に示すように形成されたオイル封入用治具を使用して実施することができる。図10において、図1~図9によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。
図10に示すオイル封入用治具71は、板状部材72とOリング53とによって構成されている。板状部材72は、基板5の外径と同等の外径を有する円板部54と、円板部54に接着されたリング部55とを有している。円板部54は、図3に示した凹部57の代わりに凸部73を有している。凸部73は、基板5の主面5a側に突出し、基板5のセンサチップ領域A毎に設けられている。すなわち、凸部73は、板状部材52が基板5に対して上述した目標位置に位置付けられた状態で基板5のオイル導入路24の開口部31を取り囲むように形成されている。この凸部73の外周面にはOリング53が嵌め込まれている。
Oリング53は、内周部が凸部73の外周壁に押圧保持されている。この実施の形態においては、凸部73が本発明に係るオイル封入用治具の「Oリング支持部」に相当する。
この実施の形態においても、オイル注入路58の内径d1{図10(B)参照}は、オイル導入路24の開口部31の開口幅d2より小さい。また、オイル導入路24の開口部31の開口幅d2は、Oリング53の内径d3より小さい。すなわち、オイル注入路58の内径をd1とし、オイル導入路24の開口部31の開口幅をd2とし、Oリング53の内径をd3としたとき、d1<d2<d3である。
この実施の形態においても、オイル注入路58の内径d1{図10(B)参照}は、オイル導入路24の開口部31の開口幅d2より小さい。また、オイル導入路24の開口部31の開口幅d2は、Oリング53の内径d3より小さい。すなわち、オイル注入路58の内径をd1とし、オイル導入路24の開口部31の開口幅をd2とし、Oリング53の内径をd3としたとき、d1<d2<d3である。
Oリング53は、第3ステップS3で板状部材52と基板5とが互いに密着するように加圧保持された状態で板状部材52の主面(下面54b)と基板5の主面5aとの間をシールする。
図10に示すように構成されたオイル封入用治具71を使用する場合であっても、第1の実施の形態を採るときと同様に差圧センサチップ1の支持基板8に接合される接合面がオイル34で汚染されることを防ぐことができる。
図10に示すように構成されたオイル封入用治具71を使用する場合であっても、第1の実施の形態を採るときと同様に差圧センサチップ1の支持基板8に接合される接合面がオイル34で汚染されることを防ぐことができる。
(第3の実施の形態)
本発明に係るオイル封入方法の第2~第4ステップは、図11~図13に示すような剣山部材からなるオイル封入用治具を併用して行うことができる。
(剣山部材の説明)
図11に示す剣山部材81は、第1の実施の形態で示したオイル封入用治具51や第2の実施の形態で示したオイル封入用治具71の上に載せて使用するものである。ここでは第1の実施の形態で示したオイル封入用治具51に剣山部材81を載置する場合について説明する。
剣山部材81は、板状部材52の円板部54と平行な板面部82と、板面部82から板状部材52に向かって延伸する複数の加圧柱状部83とを備えている。剣山部材81を形成する材料は、板状部材52を形成する材料と同一の材料を用いることができる。
本発明に係るオイル封入方法の第2~第4ステップは、図11~図13に示すような剣山部材からなるオイル封入用治具を併用して行うことができる。
(剣山部材の説明)
図11に示す剣山部材81は、第1の実施の形態で示したオイル封入用治具51や第2の実施の形態で示したオイル封入用治具71の上に載せて使用するものである。ここでは第1の実施の形態で示したオイル封入用治具51に剣山部材81を載置する場合について説明する。
剣山部材81は、板状部材52の円板部54と平行な板面部82と、板面部82から板状部材52に向かって延伸する複数の加圧柱状部83とを備えている。剣山部材81を形成する材料は、板状部材52を形成する材料と同一の材料を用いることができる。
板面部82は、板状部材52と対向しかつ円板部54と平行である第1の表面82aと、この第1の表面82aとは反対側の第2の表面82b(図12参照)とを有している。第1の表面82aと第2の表面82bは、板面部82の厚み方向から見て略円形に形成されている。
板面部82は、図12および図13に示すように、第1の表面82aと第2の表面82bとに開口して板面部82を厚み方向に貫通する複数の貫通穴84~86を有している。複数の貫通穴84~86は、板面部82の中央部に位置する第1の貫通穴84と、板面部82の中央部から径方向の外側に離れて位置する複数の第2の貫通穴85と、第2の貫通穴85より径方向の外側に離れて位置する複数の第3の貫通穴86とから構成されている。
板面部82は、図12および図13に示すように、第1の表面82aと第2の表面82bとに開口して板面部82を厚み方向に貫通する複数の貫通穴84~86を有している。複数の貫通穴84~86は、板面部82の中央部に位置する第1の貫通穴84と、板面部82の中央部から径方向の外側に離れて位置する複数の第2の貫通穴85と、第2の貫通穴85より径方向の外側に離れて位置する複数の第3の貫通穴86とから構成されている。
第1の貫通穴84は、図12および図13に示すように、第2の表面82bの中心部に開口する円形凹部87の底から第1の表面82aまで延びている。
第2の貫通穴85は、第2の表面82bを周方向に4等分する位置にそれぞれ配設されている。
第3の貫通穴86は、第2の表面82bを周方向に3等分する位置にそれぞれ2つずつ配設されている。なお、図11と図13とにおいては、第3の貫通穴86の構成を理解し易くするために、第3の貫通穴86を第2の貫通穴85と同一の断面上に描いてある。
板面部82の第2の表面82bには、第1の貫通穴84から第2の貫通穴85まで延伸する複数の連通溝88が形成されている。これらの連通溝88は、図13に示すように、第1の貫通穴84から前記第2の貫通穴85に向かって連続的に深くなるように形成されている。この実施の形態による第2の貫通穴85の穴形状は、連通溝88が延びる方向に長い長円状である。
第2の貫通穴85は、第2の表面82bを周方向に4等分する位置にそれぞれ配設されている。
第3の貫通穴86は、第2の表面82bを周方向に3等分する位置にそれぞれ2つずつ配設されている。なお、図11と図13とにおいては、第3の貫通穴86の構成を理解し易くするために、第3の貫通穴86を第2の貫通穴85と同一の断面上に描いてある。
板面部82の第2の表面82bには、第1の貫通穴84から第2の貫通穴85まで延伸する複数の連通溝88が形成されている。これらの連通溝88は、図13に示すように、第1の貫通穴84から前記第2の貫通穴85に向かって連続的に深くなるように形成されている。この実施の形態による第2の貫通穴85の穴形状は、連通溝88が延びる方向に長い長円状である。
板面部82の外周部には、板状部材52とは反対方向に突出する筒状壁89が一体に形成されている。筒状壁89は、板面部82と一体に形成する他に、板面部82とは別体に形成して接着剤によって板面部82に接着してもよい。
また、板面部82の外周部には、図12に示すように、板面部82の厚み方向と平行な方向に延びる平坦面からなる位置合わせ面90が形成されているとともに、外周部の一部が部分的に除去されてなる窓部91が形成されている。位置合わせ面90は、剣山部材81を板状部材52に位置決めする際の目印とする面である。位置決めの説明は後述する。窓部91は、板状部材52に剣山部材81が載置されている状態で板状部材52と板面部82との間を視認できるようにするために形成されている。
また、板面部82の外周部には、図12に示すように、板面部82の厚み方向と平行な方向に延びる平坦面からなる位置合わせ面90が形成されているとともに、外周部の一部が部分的に除去されてなる窓部91が形成されている。位置合わせ面90は、剣山部材81を板状部材52に位置決めする際の目印とする面である。位置決めの説明は後述する。窓部91は、板状部材52に剣山部材81が載置されている状態で板状部材52と板面部82との間を視認できるようにするために形成されている。
複数の加圧柱状部83は、それぞれ円柱状に形成され、板面部82の第1の表面82aから板面部82の厚み方向と平行な方向に所定の長さだけ突出している。加圧柱状部83の長さは、図11に示すように、板面部82が板状部材52に接触することがないような長さである。また、加圧柱状部83は、剣山部材81が板状部材52に載置されて所定の載置位置に位置決めされた状態で、板状部材52の複数のオイル注入路58を塞ぐことがない位置に配置されている。
剣山部材81を載置位置に位置決めするにあたっては、例えば、板面部82の厚み方向(上下方向)から見て剣山部材81の外周面が板状部材52の外周面と重なるとともに、位置合わせ面90を板状部材52の位置合わせ用マーク(図示せず)に合わせるようにして行うことができる。剣山部材81は、加圧柱状部83が板状部材52のリング部55に当接して移動が規制されるまで板状部材52の上で平行移動させることが可能である。この実施の形態による加圧柱状部83は、この移動可能範囲の中の何れの位置においても、オイル注入路58を塞ぐことがないように構成されている。
(剣山部材を使用するオイル封入方法の説明)
このように構成された剣山部材81を使用する場合は、図9に示すフローチャートの第2ステップS2で板状部材52を基板5に載置した後に、図11および図14に示すように、板状部材52に剣山部材81を載置する。そして、基板5と、オイル封入用治具51(板状部材52)と、剣山部材81とからなる積層体92に複数の締結具(図示せず)を取付けて第3ステップS3を実施する。第3ステップS3においては、剣山部材81の複数の加圧柱状部83を、板状部材52のオイル注入路58を避けて板状部材52に当接させて押圧する。この押圧力は、全ての加圧柱状部83から板状部材52に均等に伝達される。このため、複数の加圧柱状部83が板状部材52のオイル注入路58を除く部位を均等に押圧し、板状部材52の全てのOリング53が均等に弾性変形するようになる。
このように構成された剣山部材81を使用する場合は、図9に示すフローチャートの第2ステップS2で板状部材52を基板5に載置した後に、図11および図14に示すように、板状部材52に剣山部材81を載置する。そして、基板5と、オイル封入用治具51(板状部材52)と、剣山部材81とからなる積層体92に複数の締結具(図示せず)を取付けて第3ステップS3を実施する。第3ステップS3においては、剣山部材81の複数の加圧柱状部83を、板状部材52のオイル注入路58を避けて板状部材52に当接させて押圧する。この押圧力は、全ての加圧柱状部83から板状部材52に均等に伝達される。このため、複数の加圧柱状部83が板状部材52のオイル注入路58を除く部位を均等に押圧し、板状部材52の全てのOリング53が均等に弾性変形するようになる。
締結具を締結状態に維持することにより、図15に示すように、板状部材52と基板5とが互いに密着するようにこれら両者が加圧保持される。
その後、第4ステップS4においては、図16に示すように、オイル34を剣山部材81の円形凹部87に向けて垂らすようにして剣山部材81の上に流し入れる。このとき、筒状壁89が実質的に堰となり、オイル34が剣山部材81の外に溢れ出ることを防ぐ。
その後、第4ステップS4においては、図16に示すように、オイル34を剣山部材81の円形凹部87に向けて垂らすようにして剣山部材81の上に流し入れる。このとき、筒状壁89が実質的に堰となり、オイル34が剣山部材81の外に溢れ出ることを防ぐ。
剣山部材81に供給されたオイル34は、第1の貫通穴84を通過して板状部材52の中心部に流下するとともに、複数の連通溝88を通って第2の貫通穴85に流れ込み、第2の貫通穴85を通過して板状部材52の外周部に流下する。そして、このオイル34は、板状部材52上で濡れ拡がり、複数のオイル注入路58に入る。
そして、このオイル34は、基板5の連通路23、オイル導入路24および圧力導入路27などが減圧用チャンバー内で第1圧力となることでこれらを満たすようになる。
そして、このオイル34は、基板5の連通路23、オイル導入路24および圧力導入路27などが減圧用チャンバー内で第1圧力となることでこれらを満たすようになる。
第4ステップS4で基板5内にオイル34が充填された後、第5ステップS5で積層体92を減圧用チャンバーから取り出し、板状部材52上や剣山部材81上に残存しているオイル34を除去する。板状部材52上のオイル34を除去するためには、図17に示すように、剣山部材81の第2の貫通穴85および第3の貫通穴86や、窓部91にピペット93を挿入して吸い取って行うことができる。第2の貫通穴85は、ピペット93の挿入角度を変えて広い範囲からオイル34を吸い取ることができるように、穴形状が長円状となるように形成されている。
オイル34の除去が終了した後、締結具を積層体92から取り外し、図18に示すように、剣山部材81を板状部材52から撤去するとともに板状部材52を基板5から引き離す。
その後は、第1の実施の形態を採るときと同様に、封止部材33によって開口部31を閉塞し、基板5から差圧センサチップ1を分断する。
この実施の形態で示した剣山部材81を使用することにより、板状部材52の略全域を均等に押圧して基板5に押し付けることができるから、オイル34の漏洩をより一層低減することが可能になる。
その後は、第1の実施の形態を採るときと同様に、封止部材33によって開口部31を閉塞し、基板5から差圧センサチップ1を分断する。
この実施の形態で示した剣山部材81を使用することにより、板状部材52の略全域を均等に押圧して基板5に押し付けることができるから、オイル34の漏洩をより一層低減することが可能になる。
1…差圧センサチップ、5…基板、5a,54b…主面、6…第1圧力導入孔、7…第2圧力導入孔、11…第1ダイアフラム、12…第2ダイアフラム、21…第1ストッパ部、22…第2ストッパ部、23…連通路、24…オイル導入路、25…第1部屋、26…第2部屋、31…開口部、33…封止部材、34…オイル、51…オイル封入用治具、52…板状部材、53…Oリング、57…凹部、58…オイル注入路、73…凸部、A…センサチップ領域、S1…第1ステップ、S2…第2ステップ、S3…第3ステップ、S4…第4ステップ、S5…第5ステップ、S6…第6ステップ。
Claims (7)
- 複数のセンサチップ領域を有する基板に、ダイアフラムと、前記ダイアフラムの一方の面に圧力を導入する圧力導入路と、前記基板の一方の主面に開口部を有し前記圧力導入路に連通したオイル導入路とを各前記センサチップ領域に夫々設けられるように形成する第1ステップと、
平坦な主面を有し、前記オイル導入路の前記開口部の位置に対応してオイル注入路が形成された板状部材を前記基板の前記主面に載置し、前記センサチップ領域毎に形成された前記オイル導入路の前記開口部と前記板状部材の前記オイル注入路が連通するように前記板状部材の前記主面を前記基板の前記主面に密着当接する第2ステップと、
前記板状部材と前記基板とが互いに密着する状態を維持して両者を加圧保持する第3ステップと、
前記第3ステップの後に、前記基板の前記オイル導入路内および前記圧力導入路内を大気圧よりも低い第1圧力に減圧し、この減圧の以前または減圧中を含む前記第1圧力の環境下において前記オイル注入路に注入されたオイルで前記オイル導入路内および前記圧力導入路内を満たす第4ステップと、
前記第4ステップの後に、前記基板および前記板状部材を大気圧環境下に戻し、前記基板の前記オイル導入路および前記開口部に前記オイルが満たされた状態において、前記板状部材と前記基板との加圧保持を止め、これら両者を引き離す第5ステップと、
前記第5ステップの後に、前記基板の前記センサチップ領域毎に形成されている前記開口部を封止する第6ステップと、を含む
ことを特徴とするオイル封入方法。 - 請求項1に記載のオイル封入方法において、
前記板状部材は、前記平坦な主面に、前記オイル導入路の前記開口部を取り囲む凹部を有し、かつ前記凹部に嵌め込まれたOリングを有し、
前記Oリングは、その外周部が前記凹部の内周壁に押圧保持され、前記板状部材と前記基板とが前記第3ステップで互いに密着するように加圧保持された状態で前記板状部材の前記主面と前記基板の前記主面との間をシールすることを特徴とするオイル封入方法。 - 請求項2に記載のオイル封入方法において、
前記オイル注入路の内径をd1、前記オイル導入路の前記開口部の開口幅をd2、前記Oリングの内径をd3としたとき、d1<d2<d3である
ことを特徴とするオイル封入方法。 - 請求項1に記載のオイル封入方法において、
前記板状部材は、前記平坦な主面に、前記オイル導入路の前記開口部を取り囲むとともに前記基板の前記主面側に突出した凸部を有し、かつ前記凸部の外周面に嵌め込まれたOリングを有し、
前記Oリングは、その内周部が前記凸部の外周壁に押圧保持され、前記板状部材と前記基板とが前記第3ステップで互いに密着するように加圧保持された状態で前記板状部材の前記主面と前記基板の前記主面との間をシールすることを特徴とするオイル封入方法。 - 請求項4に記載のオイル封入方法において、
前記オイル注入路の内径をd1、前記オイル導入路の前記開口部の開口幅をd2、前記Oリングの内径をd3としたとき、d1<d2<d3である
ことを特徴とするオイル封入方法。 - 請求項1~請求項5の何れか一項に記載のオイル封入方法において、
前記基板は、
前記ダイアフラムとしての第1ダイアフラムおよび第2ダイアフラムと、
前記第1ダイアフラムに圧力を導入するように構成された第1圧力導入孔と、
前記第2ダイアフラムに圧力を導入するように構成された第2圧力導入孔と、
前記第1ダイアフラムを挟んで前記第1圧力導入孔に対面配置され、前記第1ダイアフラムと離間して形成された第1ストッパ部と、
前記第2ダイアフラムを挟んで前記第2圧力導入孔に対面配置され、前記第2ダイアフラムと離間して形成された第2ストッパ部と、
前記第1ダイアフラムと前記第1ストッパ部との間に形成された、前記圧力導入路としての第1部屋と、
前記第2ダイアフラムと前記第2ストッパ部との間に形成された、前記圧力導入路としての第2部屋と、
前記第1部屋と前記第2部屋とを連通する連通路と、
前記基板の前記主面に前記開口部を有し、前記連通路に連通した前記オイル導入路と、を前記センサチップ領域毎に有する
ことを特徴とするオイル封入方法。 - 請求項1~請求項6の何れか一項に記載のオイル封入方法を実施するために前記板状部材として用いるオイル封入用治具であって、
前記基板の前記主面に重ねられる平坦な主面と、
前記基板の前記センサチップ領域毎に設けられている前記オイル導入路の前記開口部と対向する複数のオイル注入路と、
前記基板の前記主面と前記平坦な前記主面との間をシールするOリングとを備え、
前記Oリングは、前記基板の前記主面に開口する全ての前記オイル導入路の前記開口部をそれぞれ取り囲むように前記平坦な主面に設けられた複数のOリング支持部にそれぞれ装着されていることを特徴とするオイル封入用治具。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021044281A JP2022143647A (ja) | 2021-03-18 | 2021-03-18 | オイル封入方法およびオイル封入用治具 |
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JP2021044281A Pending JP2022143647A (ja) | 2021-03-18 | 2021-03-18 | オイル封入方法およびオイル封入用治具 |
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2021
- 2021-03-18 JP JP2021044281A patent/JP2022143647A/ja active Pending
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