JP2022143649A - オイル封入方法およびオイル封入用治具 - Google Patents

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５１を基板５に載置し、板状部材５１を基板５に重ねる第２ステップとを有する。剣山部材５２を板状部材５１に重ね、板状部材５１と基板５とが互いに密着するようにこれら両者を加圧保持する第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５１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５

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。

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。

特開２００３－１９４６４９号公報 特開２０１８－１５９５９２号公報 特開２０１８－１５９５９７号公報

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。

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に重ねる第２ステップと、前記板状部材が前記基板に重なる状態を維持したうえで、前記板状部材と対向しかつ平行である第１の表面とこの第１の表面と反対側の第２の表面を有する板面部と、前記板面部の前記第１の表面から前記板状部材に向かって延伸する複数の加圧柱状部と、前記板面部の前記第１の表面と前記第２の表面とに開口して前記板面部を貫通する複数の貫通穴とを備えた剣山部材を前記板状部材に重ね、前記剣山部材の複数の前記加圧柱状部を前記板状部材に設けられた前記オイル注入路を避けて前記板状部材に当接加圧させることで前記板状部材と前記基板とが互いに密着するようにこれら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、前記剣山部材の前記貫通穴を通して前記板状部材にオイルを供給し、更に、供給された前記オイルを前記板状部材の前記オイル注入路を介して前記基板の前記オイル導入路へ注入し、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前記オイルで満たす第４ステップと、
前記第４ステップの後に、前記基板、前記板状部材および前記剣山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、前記剣山部材による前記板状部材と前記基板との加圧保持を止め、前記剣山部材を撤去したうえで前記板状部材を前記基板から引き離す第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、を含む方法である。

本発明は、前記オイル封入方法において、前記剣山部材の前記第２の表面の外縁部にはこの外縁部に沿って前記第２の表面と直交する外縁壁が形成されていてもよい。

本発明は、前記オイル封入方法において、前記剣山部材の前記貫通穴の１つが前記第２の表面の中心部に形成されていてもよい。

本発明は、前記オイル封入方法において、前記剣山部材の前記貫通穴は、前記板面部の中央部に位置する第１の貫通穴と、前記板面部の前記中央部から外側に離れて位置する複数の第２の貫通穴とを含み、前記第２の表面には、前記第１の貫通穴から前記第２の貫通穴まで延伸する複数の連通溝が形成されていてもよい。

本発明は、前記オイル封入方法において、前記連通溝は、前記第１の貫通穴から前記第２の貫通穴に向かって連続的に深くなるように形成されていてもよい。

本発明は、前記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していてもよい。

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前記剣山部材として用いるオイル封入用治具であって、第１の表面とこの第１の表面と反対側の第２の表面を有する板面部と、前記板面部の前記第１の表面に突設された複数の加圧柱状部と、前記板面部の第１の表面から第２の表面へ貫通する複数の貫通穴とを備え、前記貫通穴は、前記第２の表面の中央部に位置する第１の貫通穴と、前記第２の表面の前記中央部から外側に離れて位置する複数の第２の貫通穴とによって構成され、前記第２の表面には、前記第１の貫通穴から前記第２の貫通穴まで延伸する複数の連通溝が形成され、前記連通溝は、前記第１の貫通穴から前記第２の貫通穴に向かって連続的に深くなるように形成されていてもよい。

本発明によれば、板状部材は、剣山部材の複数の加圧柱状部によって押されることにより、その主面の全域が均等に基板に押し付けられる。そして、基板の主面が上に位置する姿勢でオイルが剣山部材の貫通穴から板状部材のオイル注入路を通って基板内に供給される。このため、基板へのオイル付着を最小限にとどめることができ、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。

図１は、本発明のオイル封入方法でオイルが封入された差圧センサチップの断面図である。 図２は、第１ステップを説明するための断面図である。 図３は、オイル封入用治具の断面図である。 図４は、第２ステップを説明するための断面図である。 図５は、第３ステップを説明するための断面図である。 図６は、剣山部材の斜視図である。 図７は、剣山部材の断面図である。 図８は、第３ステップを説明するための断面図である。 図９は、第３ステップを説明するための断面図である。 図１０は、第４ステップを説明するための断面図である。 図１１は、第５ステップを説明するための断面図である。 図１２は、第５ステップを説明するための断面図である。 図１３は、本発明に係るオイル封入方法を説明するためのフローチャートである。 図１４は、板状部材の変形例を示す断面図である。

（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１３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、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。

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。

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。

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１２と図１３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。

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。

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）に示す板状部材５１と、図５～図７に示す剣山部材５２とからなるオイル封入用治具５３｛図５（Ａ）参照｝を使用する。板状部材５１は、詳細は後述するが、オイル封入方法の第２ステップＳ２を実施するにあたり使用されるもので、図４に示すように基板５の主面５ａに重ねられる。剣山部材５２は、オイル封入方法の第３ステップＳ３を実施するにあたり使用されるもので、図５に示すように、板状部材５１の上に重ねられる。

(第２ステップの説明および板状部材の説明）
板状部材５１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５１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、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５１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５１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５９が嵌め込まれている。Ｏリング５９は、その外周部が凹部５７の内周壁に押圧保持されている。
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５９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５９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５１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５１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ステップの説明および剣山部材の説明）
図５～図７に示す剣山部材５２は、板状部材５１の円板部５４と平行な板面部６１と、板面部６１から板状部材５１に向かって延伸する複数の加圧柱状部６２とを備えている。剣山部材５２を形成する材料は、板状部材５１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６１は、板状部材５１と対向しかつ円板部５４と平行である第１の表面６１ａと、この第１の表面６１ａとは反対側の第２の表面６１ｂ（図６参照）とを有している。第１の表面６１ａと第２の表面６１ｂは、板面部６１の厚み方向から見て略円形に形成されている。
板面部６１は、図６および図７に示すように、第１の表面６１ａと第２の表面６１ｂとに開口して板面部６１を厚み方向に貫通する複数の貫通穴６３～６５を有している。複数の貫通穴６３～６５は、板面部６１の中央部に位置する第１の貫通穴６３と、板面部６１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６４と、第２の貫通穴６４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６５とから構成されている。

第１の貫通穴６３は、図６および図７に示すように、第２の表面６１ｂの中心部に開口する円形凹部６６の底から第１の表面６１ａまで延びている。
第２の貫通穴６４は、第２の表面６１ｂ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６５は、第２の表面６１ｂ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５と図７とにおいては、第３の貫通穴６５の構成を理解し易くするために、第３の貫通穴６５を第２の貫通穴６４と同一の断面上に描いてある。
板面部６１の第２の表面６１ｂには、第１の貫通穴６３から第２の貫通穴６４まで延伸する複数の連通溝６７が形成されている。これらの連通溝６７は、図７に示すように、第１の貫通穴６３から前記第２の貫通穴６４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６４の穴形状は、連通溝６７が延びる方向に長い長円状である。

板面部６１の外周部には、板状部材５１とは反対方向に突出する筒状壁６８が一体に形成されている。この実施の形態においては、筒状壁６８が請求項２記載の発明でいう「外縁壁」に相当する。筒状壁６８は、板面部６１と一体に形成する他に、板面部６１とは別体に形成して接着剤によって板面部６１に接着してもよい。
また、板面部６１の外周部には、図６に示すように、板面部６１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６９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７０が形成されている。位置合わせ面６９は、剣山部材５２を板状部材５１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７０は、板状部材５１に剣山部材５２が載置されている状態で板状部材５１と板面部６１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６２は、それぞれ円柱状に形成され、板面部６１の第１の表面６１ａから板面部６１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６２の長さは、図５に示すように、板面部６１が板状部材５１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６２は、剣山部材５２が板状部材５１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５１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５２を載置位置に位置決めするにあたっては、例えば、板面部６１の厚み方向（上下方向）から見て剣山部材５２の外周面が板状部材５１の外周面と重なるとともに、位置合わせ面６９を板状部材５１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５２は、加圧柱状部６２が板状部材５１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５１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６２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。

（第３ステップの説明）
このように構成された剣山部材５２は、上述した第２ステップＳ２で板状部材５１を基板５に載置した後に、図５および図８に示すように、板状部材５１の上に載置する。そして、基板５と、板状部材５１と、剣山部材５２とからなる積層体７１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５２の複数の加圧柱状部６２を、板状部材５１のオイル注入路５８を避けて板状部材５１に当接させて押圧する。この押圧力は、全ての加圧柱状部６２から板状部材５１に均等に伝達される。このため、複数の加圧柱状部６２が板状部材５１のオイル注入路５８を除く部位を均等に押圧し、板状部材５１の全てのＯリング５９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９に示すように、板状部材５１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(第３ステップＳ）。

（第４ステップの説明）
次に、図１０に示すように、オイル３４を剣山部材５２の円形凹部６６に向けて垂らすようにして剣山部材５２の上に流し入れる。このとき、筒状壁６８が実質的に堰となり、オイル３４が剣山部材５２の外に溢れ出ることを防ぐ。

剣山部材５２に供給されたオイル３４は、第１の貫通穴６３を通過して板状部材５１の中心部に流下するとともに、複数の連通溝６７を通って第２の貫通穴６４に流れ込み、第２の貫通穴６４を通過して板状部材５１の外周部に流下する。そして、このオイル３４は、板状部材５１上で濡れ拡がり、リング部５５の内方に溜められるようになる。

その後、積層体７１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１０に示すように、板状部材５１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剣山部材５２および板状部材５１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剣山部材５２および板状部材５１上に流し込んだり、減圧終了後に減圧用チャンバー内で剣山部材５２および板状部材５１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７１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５１上や剣山部材５２上に残存しているオイル３４を除去する。
板状部材５１上のオイル３４を除去するためには、図１１に示すように、剣山部材５２の第２の貫通穴６４および第３の貫通穴６５や、窓部７０にピペット７２を挿入して吸い取って行うことができる。第２の貫通穴６４は、ピペット７２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７１から取り外して剣山部材５２による板状部材５１と基板５との加圧保持を止め、図１２に示すように剣山部材５２を板状部材５１から撤去するとともに板状部材５１を基板５から引き離す（第５ステップＳ５）。このとき、板状部材５１と基板５との加圧保持を止めると、Ｏリング５９のばね力で板状部材５１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。

（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、板状部材５１は、剣山部材５２の複数の加圧柱状部６２によって押されることにより、その主面（下面５４ｂ）の全域が均等に基板５に押し付けられる。そして、基板５の主面５ａが上に位置する姿勢でオイル３４が剣山部材５２の第１および第２の貫通穴６３，６４から板状部材５１のオイル注入路５８を通って基板５内に供給される。このため、基板５の主面５ａへのオイル３４の付着を最小限にとどめることができ、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。

この実施の形態による剣山部材５２の第２の表面６１ｂの外縁部にはこの外縁部に沿って前記第２の表面６１ｂと直交する筒状壁６８（外縁壁）が形成されている。このため、オイル３４を注入するときに筒状壁６８が実質的に堰となるから、オイル３４が漏洩して基板５に付着するようなことを確実に防ぐことができる。

この実施の形態によるオイル封入方法は、貫通穴の１つ(第１の貫通穴６３）が第２の表面６１ｂの中心部に形成されている剣山部材５２を使用して実施される。このため、板状部材５１上の中心部を含めて複数の位置にオイル３４を注入することができ、オイル３４が板状部材５１上でむらなく濡れ拡がるようになる。この結果、全てのセンサチップ領域Ａに均等にオイル３４を導くことが可能になってオイル封入の信頼性が高くなる。

この実施の形態による剣山部材５２の貫通穴は、板面部６１の中央部に位置する第１の貫通穴６３と、板面部６１の中央部から外側に離れて位置する複数の第２の貫通穴６４とを含む。第２の表面６１ｂには、第１の貫通穴６３から第２の貫通穴６４まで延伸する複数の連通溝６７が形成されている。
このため、第１の貫通穴６３に入りきらないオイル３４を連通溝６７によって第２の貫通穴６４に導くことが出来、第２の表面６１ｂ上でオイルが不必要に拡がることがないから、オイルの消費量を最少とすることができる。

この実施の形態による連通溝６７は、第１の貫通穴６３から第２の貫通穴６４に向かって連続的に深くなるように形成されている。
このため、オイル３４が重力で第１の貫通穴６３から第２の貫通穴６４に向けて流れるから、オイル３４を板状部材５１上に速く供給することが可能になる。

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防ぎながら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５３（剣山部材５２）は、第１の表面６１ａと第２の表面６１ｂを有する板面部６１と、板面部６１の第１の表面６１ａに突設された複数の加圧柱状部６２と、第１の表面６１ａから第２の表面６１ｂへ貫通する貫通穴（第１の貫通穴６３および第２の貫通穴６４）を備えている。貫通穴は、第２の表面６１ｂの中央部に位置する第１の貫通穴６３と、第２の表面６１ｂの中央部から外側に離れて位置する複数の第２の貫通穴６４とによって構成されている。第２の表面６１ｂには、第１の貫通穴６３から第２の貫通穴６４まで延伸する複数の連通溝６７が形成されている。連通溝６７は、第１の貫通穴６３から第２の貫通穴６４に向かって連続的に深くなるように形成されている。
この剣山部材５２を使用することにより、板状部材５１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の漏洩をより一層確実に防止することが可能になる。また、この剣山部材５２を使用することにより、オイル３４を板状部材５１の中央部と、中央部から外側に離れた複数の位置とにそれぞれ供給することができ、板状部材５１の広い範囲に略均等に供給することができる。このため、全てのセンサチップ領域Ａに確実にオイル３４を供給することができる。

この実施の形態によるオイル封入方法においては、板状部材５１と基板５との間をＯリング５９でシールする構成を採っている。このため、オイル充填時に使用した板状部材５１をオイル充填後にＯリング５９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５９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５９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、押圧時にはオイル３４が基板５の主面５ａ側に漏洩することを確実に防ぐことができる。

(板状部材の変形例）
本発明のオイル封入方法は、図１４に示すように形成された板状部材８１を使用して実施することができる。図１４において、図１～図４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１４に示す板状部材８１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８２を有している。凸部８２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８２は、板状部材５１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８２の外周面にはＯリング５９が嵌め込まれている。Ｏリング５９は、内周部が凸部８２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も、オイル注入路５８の内径ｄ１｛図１４（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５９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５９の内径をｄ３としたとき、ｄ１＜ｄ２＜ｄ３である。

Ｏリング５９は、第３ステップＳ３で板状部材５１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５１の主面（下面５４ｂ）と基板５の主面５ａとの間をシールする。
図１４に示すように構成された板状部材８１を使用する場合であっても、図１～図１３によって示した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。

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、５１，８１…板状部材、５２…剣山部材、５３…オイル封入用治具、５７…凹部、５８…オイル注入路、５９…Ｏリング、６１…板面部、６１ａ…第１の表面、６１ｂ…第２の表面、６２…加圧柱状部、６３…第１の貫通穴、６４…第２の貫通穴、６８…筒状壁（外縁壁）、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)

1. 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に重ねる第２ステップと、
   前記板状部材が前記基板に重なる状態を維持したうえで、
   前記板状部材と対向しかつ平行である第１の表面とこの第１の表面と反対側の第２の表面を有する板面部と、
   前記板面部の前記第１の表面から前記板状部材に向かって延伸する複数の加圧柱状部と、
   前記板面部の前記第１の表面と前記第２の表面とに開口して前記板面部を貫通する複数の貫通穴と
   を備えた剣山部材を前記板状部材に重ね、
   前記剣山部材の複数の前記加圧柱状部を前記板状部材に設けられた前記オイル注入路を避けて前記板状部材に当接加圧させることで前記板状部材と前記基板とが互いに密着するようにこれら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、前記剣山部材の前記貫通穴を通して前記板状部材にオイルを供給し、更に、供給された前記オイルを前記板状部材の前記オイル注入路を介して前記基板の前記オイル導入路へ注入し、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前記オイルで満たす第４ステップと、
   前記第４ステップの後に、前記基板、前記板状部材および前記剣山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、前記剣山部材による前記板状部材と前記基板との加圧保持を止め、前記剣山部材を撤去したうえで前記板状部材を前記基板から引き離す第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。
2. 請求項１に記載のオイル封入方法において、
   前記剣山部材の前記第２の表面の外縁部にはこの外縁部に沿って前記第２の表面と直交する外縁壁が形成されていることを特徴とするオイル封入方法。
3. 請求項１または２に記載のオイル封入方法において、
   前記剣山部材の前記貫通穴の１つが前記第２の表面の中心部に形成されている
   ことを特徴とするオイル封入方法。
4. 請求項３に記載のオイル封入方法において、
   前記剣山部材の前記貫通穴は、
   前記板面部の中央部に位置する第１の貫通穴と、
   前記板面部の前記中央部から外側に離れて位置する複数の第２の貫通穴とを含み、
   前記第２の表面には、前記第１の貫通穴から前記第２の貫通穴まで延伸する複数の連通溝が形成されている
   ことを特徴とするオイル封入方法。
5. 請求項４に記載のオイル封入方法において、
   前記連通溝は、前記第１の貫通穴から前記第２の貫通穴に向かって連続的に深くなるように形成されていることを特徴とするオイル封入方法。
6. 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。
7. 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剣山部材として用いるオイル封入用治具であって、
   第１の表面とこの第１の表面と反対側の第２の表面を有する板面部と、
   前記板面部の前記第１の表面に突設された複数の加圧柱状部と、
   前記板面部の第１の表面から第２の表面へ貫通する複数の貫通穴と、
   を備え、
   前記貫通穴は、
   前記第２の表面の中央部に位置する第１の貫通穴と、
   前記第２の表面の前記中央部から外側に離れて位置する複数の第２の貫通穴とによって構成され、
   前記第２の表面には、前記第１の貫通穴から前記第２の貫通穴まで延伸する複数の連通溝が形成され、
   前記連通溝は、前記第１の貫通穴から前記第２の貫通穴に向かって連続的に深くなるように形成されていることを特徴とするオイル封入用治具。

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