JP3086305B2 - Sensor and manufacturing method thereof - Google Patents
Sensor and manufacturing method thereofInfo
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- JP3086305B2 JP3086305B2 JP03287076A JP28707691A JP3086305B2 JP 3086305 B2 JP3086305 B2 JP 3086305B2 JP 03287076 A JP03287076 A JP 03287076A JP 28707691 A JP28707691 A JP 28707691A JP 3086305 B2 JP3086305 B2 JP 3086305B2
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Description
【0001】[0001]
【技術分野】本発明は、センサー、より詳細には、周囲
の雰囲気を検出するセンサー、例えば、ガスセンサー、
湿度センサー、流量センサー、気圧センサー等に関す
る。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a sensor, more specifically, a sensor for detecting an ambient atmosphere, for example, a gas sensor,
It relates to a humidity sensor, a flow sensor, a pressure sensor, and the like.
【0002】[0002]
【従来技術】従来、ガス検出装置として、金属酸化物半
導体の内部に電極と、電極を兼ねたヒータを内蔵し、該
金属酸化物半導体をヒータにより加熱した時に該金属酸
化物半導体の抵抗値が該金属酸化物半導体の表面でのガ
ス吸着によって下がることを利用したものが提案されて
いるが、消費電力が大きく、乾電池駆動には適さないと
いう問題があった。この点を改良すべく、架橋構造や片
持梁構造等、空気中に張り出させた張り出し部を設け、
この張り出し部の上に金属酸化物半導体を形成するよう
にし、もって、熱容量を可及的に小さくして応答特性を
上げ、且つ消費電力を低下させる試みが成されている。2. Description of the Related Art Conventionally, as a gas detecting device, an electrode and a heater serving also as an electrode are built in a metal oxide semiconductor, and when the metal oxide semiconductor is heated by the heater, the resistance value of the metal oxide semiconductor is reduced. There has been proposed a device utilizing the fact that the metal oxide semiconductor is lowered by gas adsorption on the surface thereof, but there is a problem that the power consumption is large and the device is not suitable for driving a dry battery. In order to improve this point, a projecting part that protrudes into the air, such as a bridge structure or a cantilever structure, is provided.
Attempts have been made to form a metal oxide semiconductor on the overhang, thereby reducing the heat capacity as much as possible to increase the response characteristics and reduce the power consumption.
【0003】一方、ガスセンサーにおいては、同様の構
造をもつ検出器を2個設け、一方の検出器を周囲雰囲気
に接触させてガス検出用として用い、他方の検出器を周
囲雰囲気に接触させない密封構造とし、この密封構造の
検出器にて周囲の温度を検出して温度補償をすることが
行なわれている。On the other hand, in a gas sensor, two detectors having the same structure are provided, and one of the detectors is used for gas detection by being brought into contact with the surrounding atmosphere, and the other is sealed so as not to come into contact with the surrounding atmosphere. The temperature is compensated by detecting the ambient temperature with a detector having a sealed structure.
【0004】図8(a),(b)は、特開平3−927
54号公報に開示された絶対湿度センサーの一例を示す
平面図及び断面図で、図示のように、第1のシリコンか
らなる基板1に、薄膜抵抗発熱体3を設置する凹部6,
7を形成し、基板1の表面に絶縁保護膜を形成した上、
薄膜抵抗発熱体3を前記凹部に架橋支持するよう設置す
る。上記の構成により、熱容量を小さくした薄膜発熱体
3の熱が直接基板に熱伝導するのを抑えて、基板で構成
した空間の気体の熱伝導により熱平衝を保ち、小電力化
と応答の高速化を図ることができるようにしている。ま
た、第2の基板2にも基板1に対応する位置に前記素子
用の空間を作るための凹部6,7と、薄膜発熱体3のパ
ッド部9を露出させるための切欠き部を形成しておき、
更に基板2に接合用の低融点ガラスペースト5を図に斜
線で示すパターンにスクリーン印刷した上、前記ペース
ト中の溶剤を仮焼成で蒸発させ、続いて参照素子の空間
に封入する乾燥空気か一定の既知の湿度の空気雰囲気中
で、基板の1と2を対向させ、図示のようにそれぞれの
凹部で薄膜発熱体を囲む空間を作る配置にした上、加熱
で低融点ガラスを融解して基板を接合させる。以上の接
合により、参照側の空間6は外気と遮断され常に一定の
雰囲気に保たれる。この気密封止される雰囲気は必ずし
も大気圧でなくてもよい。このとき同時に形成される検
出側の空間7は対向する位置に接合部の隙間で形成した
通気孔8が構成される。FIGS. 8 (a) and 8 (b) show Japanese Unexamined Patent Publication No. 3-927.
54 is a plan view and a cross-sectional view showing an example of an absolute humidity sensor disclosed in Japanese Patent Application Publication No. 54-54, as shown, a concave portion 6 in which a thin-film resistance heating element 3 is installed on a substrate 1 made of first silicon.
7 and an insulating protective film formed on the surface of the substrate 1,
The thin-film resistance heating element 3 is installed so as to bridge and support the recess. With the above configuration, the heat of the thin-film heating element 3 having a reduced heat capacity is suppressed from directly conducting heat to the substrate, and a heat balance is maintained by the heat conduction of the gas in the space formed by the substrate, thereby reducing power consumption and response. Higher speed can be achieved. The second substrate 2 also has recesses 6 and 7 at positions corresponding to the substrate 1 for creating a space for the element, and a notch for exposing the pad 9 of the thin-film heating element 3. In advance,
Further, a low-melting glass paste 5 for bonding is screen-printed on the substrate 2 in a pattern shown by oblique lines in the figure, and the solvent in the paste is evaporated by calcination. In a known humidity air atmosphere, the substrates 1 and 2 are opposed to each other, and the concave portions are arranged so as to create a space surrounding the thin-film heating element as shown in the figure, and then the low melting glass is melted by heating. To join. By the above joining, the space 6 on the reference side is shut off from the outside air, and is always kept in a constant atmosphere. The atmosphere to be hermetically sealed does not necessarily have to be atmospheric pressure. At this time, the space 7 on the detection side, which is formed at the same time, has a ventilation hole 8 formed at a position opposed to the space 7 at the joint.
【0005】以上の構成にした湿度センサーは、2つの
薄膜発熱体に電力によって一定のエネルギーを供給して
自己加熱させると、それぞれ参照用空間6と検出用空間
7の水蒸気量、即ち、絶対湿度に対応する空間の熱伝導
度によって放熱し、一定の温度になって、それぞれ一定
の抵抗値をもつので、その差をブリッジ回路の非平衝電
位の出力として検出して絶対湿度を計測することができ
る。In the humidity sensor having the above structure, when the two thin-film heating elements are supplied with constant energy by electric power and self-heated, the amount of water vapor in the reference space 6 and the detection space 7, that is, the absolute humidity Heat is radiated by the thermal conductivity of the space corresponding to, it becomes a constant temperature, and each has a constant resistance value, so detect the difference as the output of the non-equilibrium potential of the bridge circuit and measure the absolute humidity Can be.
【0006】しかし、上記従来技術においては、参照用
の空間6を形成する場合、低融点ガラスペースト5を融
解して基板1と2を接合させているため、参照用空間6
に乾燥空気ないし一定の湿度の空気雰囲気を封入する際
に加熱されるため、空気の密度が小さくなり、封着後に
おいて希薄な封入雰囲気になる。その結果、薄膜発熱体
3は希薄封入雰囲気へ熱伝導しにくくなるので発熱体の
平衝温度が上昇し検出側とバランスがとれにくくなる。
さらに、外部環境温度が封入空気を通して伝達するのに
時間を要し応答の高速化に難点が出る。応答時間につい
ても検出側とのバランスがとれにくいといった欠点があ
る。However, in the prior art, when the reference space 6 is formed, the low melting point glass paste 5 is melted to join the substrates 1 and 2 together.
Since the air is heated when a dry air or an air atmosphere having a constant humidity is sealed, the density of the air is reduced, and the atmosphere becomes a lean sealed atmosphere after sealing. As a result, the thin-film heating element 3 does not easily conduct heat to the diluted enclosing atmosphere, so that the temperature at which the heating element strikes rises, making it difficult to balance with the detection side.
Furthermore, it takes time for the external environment temperature to be transmitted through the sealed air, and there is a difficulty in increasing the response speed. There is a disadvantage that it is difficult to balance the response time with the detection side.
【0007】更に、上記従来技術においては、チップの
切断時にダイシングソーの水洗により検出部、補償部を
保護する目的で封止カバー(基板2)をとりつけている
が、電極パッド部9が露出しているため完全に保護され
ているとは言い難い。Further, in the above prior art, a sealing cover (substrate 2) is attached for the purpose of protecting the detecting portion and the compensating portion by washing the dicing saw with water when cutting the chip, but the electrode pad portion 9 is exposed. Is not completely protected.
【0008】[0008]
【目的】本発明は、上述のごとき従来技術を更に改良し
て、特に、温度補償用の検出器を薄い平板を用いて密封
可能とし、もって、構造が簡単で、製作が容易かつ安価
にでき、しかも、周囲温度の変化に速応する温度補償用
検出部を一体的に有するセンサーを提供することを目的
としてなされたものであり、更には、該センサーの効果
的な製作方法を提供することを目的としてなされたもの
である。The object of the present invention is to further improve the prior art as described above, and in particular to make it possible to seal the temperature compensation detector using a thin flat plate, so that the structure is simple, easy to manufacture and inexpensive. In addition, it is an object of the present invention to provide a sensor having a temperature compensation detecting unit which responds quickly to a change in ambient temperature, and to provide an effective manufacturing method of the sensor. It was made for the purpose of.
【0009】[0009]
【構成】本発明は、上記目的を達成するために、(1)
基板と、該基板上に設けられた少なくとも2個の空洞
と、各空洞上に橋架された検出部と、該検出部をカバー
するカバー部材とを有し、前記カバー部材の一方の検出
部に対向する部分が開口されて雰囲気に開放され、該雰
囲気の状態を検出する第1の検出器とし、他方の検出部
を前記カバー部材にて密封して温度補償する第2の検出
器とするセンサーにおいて、前記カバー部材が、Siよ
り柔軟性を有する材料であるコバール,アンバー,イン
コネル,ステンレス,ニッケル,ニクロム,アルミニウ
ム,鉛,スズ,金のいずれかからなる材料からなり、該
カバー部材と前記第1及び第2の検出器は前記空洞の周
囲に連続して形成された接着剤によって密着接合され、
接合されていない部分のカバー部材はたわみを生ずる機
能を有すること、或いは、(2)前記基板の表面に位置
合せマークを有し、前記カバー部材の前記位置合せマー
クに対向する部分に位置合せ用の孔を有すること、或い
は、(3)前記基板の少なくとも前記第2の検出器を形
成する空洞の周囲に堀溝を有すること、或いは、(4)
前記カバー部材の前記第2の検出器に対向する部分が内
側が凹になるように形成されていること、(5)請求項
1乃至4のいずれかに記載のセンサーを製造するセンサ
ーの製造方法において、前記基板の上に前記カバー部材
を前記第2の検出器の周囲に連続して形成された接着剤
によって密着接合し、次いで、該カバー部材の上にダイ
シング用粘着剤付テープを貼付し、その後、前記1組の
検出部を1チップとして前記基板側よりダイシングを行
うことを特徴としたものである。以下、本発明の実施例
に基いて説明する。To achieve the above object, the present invention provides (1)
A substrate, at least two cavities provided on the substrate, a detection unit bridged over each of the cavities , and a cover for the detection unit
And a cover member, opposing portions are opened Kiri囲air are opened in one of the detection portion of the cover member, and a first detector for detecting the state of the atmosphere, the other detector In a sensor serving as a second detector which is sealed by the cover member and compensates for temperature, the cover member may be made of Si.
Kovar, amber, in
Connel, stainless steel, nickel, nichrome, aluminum
Metal, lead, tin, or gold.
A cover member and the first and second detectors are located around the cavity.
Closely joined by the adhesive formed continuously in the surrounding area,
The uncovered part of the cover member is a
To have ability, or, (2) has an alignment mark on a surface of said substrate, having said cover member hole for aligning the opposed portions to said alignment mark, or (3) the ( 4 ) having a trench in at least the periphery of the cavity forming the second detector of the substrate;
The part which opposes the said 2nd detector of the said cover member is formed so that the inside may become concave, (5).
A sensor for producing the sensor according to any one of claims 1 to 4.
In the method for manufacturing a substrate, the cover member is tightly bonded on the substrate by an adhesive continuously formed around the second detector, and then a dicing adhesive is provided on the cover member. A tape is affixed, and thereafter, the dicing is performed from the substrate side using the one set of detection units as one chip. Hereinafter, a description will be given based on an example of the present invention.
【0010】図1は、本発明によるセンサーの基板10
の平面構成図、図2は、図1に示した基板10の上にカ
バー部材20を設けた時の平面図、図3は、図2のIII
−III線断面図、図4は、図2のIV−IV線断面図で、図
示のように、センサー基板10には、ガス検出部Aと温
度補償部Bが設けられており、それぞれに対応して、空
洞11a,11b、これら空洞11a,11bのまわり
に設けられた堀溝12a,12b、空洞11a,11b
の上に架橋されて設けられた検知素子13a,13b、
これら検知素子に接続された電極14a,14b、及び
これら両検出素子に共通の共通電極14c、各電極の端
部に該電極を露出して設けたボンディング電極パッド部
15a,15b,15c、これら各ボンディングパッド
部に接続されたボンディングワイヤー16a,16b,
16c(図2参照)及び表面の一部に設けられた位置合
せマーク17より成っている。FIG. 1 shows a substrate 10 of a sensor according to the invention.
FIG. 2 is a plan view when a cover member 20 is provided on the substrate 10 shown in FIG. 1, and FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV of FIG. 2. As shown, the sensor substrate 10 is provided with a gas detection unit A and a temperature compensation unit B. Then, the cavities 11a and 11b, the trenches 12a and 12b provided around the cavities 11a and 11b, and the cavities 11a and 11b
Sensing elements 13a, 13b provided cross-linked on
Electrodes 14a and 14b connected to these detecting elements, a common electrode 14c common to both of these detecting elements, bonding electrode pad portions 15a, 15b and 15c provided at the ends of the electrodes so as to expose the electrodes, respectively. Bonding wires 16a, 16b connected to the bonding pad portion;
16c (see FIG. 2) and an alignment mark 17 provided on a part of the surface.
【0011】図2は、上述のごときセンサー基板10の
上にカバー部材20を接合した時の平面図で、このカバ
ー部材は、薄い平板から成り、前記ボンディングワイヤ
ー16a,16b,16c部に対向した部分21a,2
1b,21c及び前記検知素子部Aに対向した部分21
dが切り欠かれており、また、センサー基板10に設け
られた位置合せマーク17に対応した位置に位置合せ用
の孔22が設けられており、この位置合せマーク17と
位置合せ孔22を合せてセンサー基板10の上にカバー
部材20を接着剤30によって接着する。而して、本発
明においては、このカバー部材20をセンサー基板10
に接着するに当り、接着剤30を温度補償センサー部の
空洞11bのまわりに連続して設け、これによって、温
度補償部Bの検出素子をセンサー基板10、カバー部材
20及び接着剤30によって完全に密封し、一方、検出
部Aのガス検出素子を外部の雰囲気に接触可能にしてい
る。FIG. 2 is a plan view when the cover member 20 is bonded onto the sensor substrate 10 as described above. This cover member is formed of a thin flat plate and faces the bonding wires 16a, 16b and 16c. Parts 21a, 2
1b, 21c and the portion 21 facing the sensing element portion A
d is cut out, and an alignment hole 22 is provided at a position corresponding to the alignment mark 17 provided on the sensor substrate 10. The alignment mark 17 and the alignment hole 22 are aligned. Then, the cover member 20 is adhered on the sensor substrate 10 with the adhesive 30. Thus, in the present invention, the cover member 20 is attached to the sensor substrate 10.
The adhesive 30 is continuously provided around the cavity 11b of the temperature compensation sensor section so that the detection element of the temperature compensation section B is completely formed by the sensor substrate 10, the cover member 20, and the adhesive 30. It is sealed, and the gas detection element of the detection section A can be brought into contact with the outside atmosphere.
【0012】次に、上記カバー部材20の材料について
説明する。 (1)カバー部材20の材料: i)熱伝導率が良いものを用いる。 ii)ボンディング(ワイヤーボンド)時に電極付近でボ
ンダーのツール先端が接触しない様電極周囲が低い方が
良い。周囲が高いとボンディング時にツールが当り、ボ
ンディングできないし別の次に電極へボンディングツー
ルが移動する際ひっかかってしまう。一般のデバイスの
様にチップを含めた全体を樹脂モールドすることはでき
ないオープンパッケージなのでボンディングワイヤーは
露出する。 iii)Siウエハーを加工したカバーでは厚みが高々0.
5〜0.3mm程度までで、これ以上薄くすると強度が
保てない。電極近傍のみ低くする方法でも良いが工程が
追加されめんどうである。 iv)はじめから薄い素材を用いれば都合良い。 v)さらに基板と熱膨張率が近い方が接着した後周囲温
度の変化によるズレなどの不都合が発生しない。 vi)以上によりコバール薄板などは特にすぐれた材料と
いえるが、コバール材と同様に低熱膨張率の素材として
アンバー、インコネル等も有効である。コバールであれ
ば厚みは0.05mm程度のものでも加工せず市販品が
入手容易であるし薄いため周囲雰囲気温度を高速度で伝
えることができるので、加工によって薄くしたSi板よ
りもはるかに安定した応答特性が得られる。熱容量が大
きいと周囲温度になじむのに時間遅れを生じ、温度補償
としての基準の役目をはたさない。 vii)コバール以外にステンレス、ニッケル(Ni)、
ニクロム(Ni−Cr)あるいはコーニング社のフォト
フォーム(登録商標)、フォトセラム(登録商標)のよ
うな微細加工自在な特殊ガラス、セラミックを用いても
良い。柔軟なアルミニウム(Al)、鉛(Pb)、スズ
(Sn)、金(Au)などでも良い。 viii)センサー基板は絶縁材料や発熱体材料の膜が配置
されているため平面度において多少のたわみなどがあ
る。この基板にカバーを合せた場合、同程度のたわみが
なければ完全に補償側の封止ができない。Si材料のカ
バーで、同じたわみを作るのは難しいし、センサー基板
と同一工程を経ねばならないのでめんどうである。コバ
ールの薄板0.3〜0.05mmにおいてはSiより柔軟
性に富むため密着性に優れている。Next, the material of the cover member 20 will be described. (1) Material of the cover member 20: i) Use a material having good thermal conductivity. ii) It is better that the periphery of the electrode is low so that the tool tip of the bonder does not contact near the electrode during bonding (wire bonding). If the surroundings are high, the tool will hit at the time of bonding and cannot be bonded, and will be caught when the bonding tool moves to another electrode next time. Since the entire package including the chip cannot be resin-molded like a general device, the bonding wire is exposed because it is an open package. iii) The thickness of the cover processed from the Si wafer is at most 0.
If the thickness is smaller than about 5 to 0.3 mm, the strength cannot be maintained. A method of lowering only the vicinity of the electrode may be used, but it is troublesome because a step is added. iv) It is convenient to use a thin material from the beginning. v) In addition, there is no inconvenience such as displacement due to a change in the ambient temperature after bonding the substrate having a coefficient of thermal expansion closer to the substrate. vi) From the above, it can be said that Kovar thin plate and the like are particularly excellent materials, but as with Kovar material, Amber, Inconel and the like are also effective as a material having a low coefficient of thermal expansion. If it is Kovar, it will not be processed even with a thickness of about 0.05mm, and it is easy to obtain a commercial product. Since it is thin, it can transmit the ambient atmosphere temperature at high speed, so it is much more stable than the Si plate thinned by processing The obtained response characteristics are obtained. If the heat capacity is large, there is a time delay in adapting to the ambient temperature, and it does not serve as a reference as temperature compensation. vii) In addition to Kovar, stainless steel, nickel (Ni),
Nichrome (Ni-Cr) or a special glass or ceramic that can be finely processed, such as Photoform (registered trademark) or Photoceram (registered trademark) manufactured by Corning Corporation, may be used. Flexible aluminum (Al), lead (Pb), tin (Sn), gold (Au), or the like may be used. viii) Since the sensor substrate is provided with a film of an insulating material or a heating element material, there is a slight degree of bending in the flatness. When the cover is fitted to this substrate, the compensation side cannot be completely sealed unless there is a similar degree of bending. It is difficult to make the same deflection with a cover made of Si material, and it is troublesome to go through the same process as the sensor substrate. A Kovar thin plate having a thickness of 0.3 to 0.05 mm is more flexible than Si and has excellent adhesion.
【0013】ix)コバール薄板材は、柔軟性にすぐれて
いるため封止による減圧分を封止後のたわみにより自動
的に調整するため、温度の伝達特性等が変わらず高速応
答が可能となる。すなわち、図8に示した従来技術にお
いて、参照用空間6を形成する場合、低融点ガラスペー
スト5を融解して基板1と2を接合させているため、該
参照用空間6に乾燥空気ないし一定の湿度の空気雰囲気
を封入する際に加熱されるため、空気の密度が小さくな
り、封着後において希薄な封入雰囲気になる。その結
果、薄膜発熱体3は希薄封入雰囲気へ熱伝導しにくくな
り、発熱体の平衝温度が上昇して検出側とバランスがと
れにくくなる。さらに、外部環境温度が封入空気を通し
て伝達するのに時間を要し応答の高速化に難点が出る。
検出側との応答時間についてもバランスがとれにくいと
いった欠点がある。しかし、ここで、コバールの薄板材
によるカバーを用いれば、適当な柔軟性があるため、封
着後に封止空間の圧力と外部の圧力差から、封止空間が
狭くなるようにカバー材にへこみを生じ、その結果、封
入空気の密度が外部と同一になる作用がある。密度が同
一であれば発熱体の平衝温度も熱伝達速度も同一である
のでバランスがとれにくいといった難点がない。へこみ
によって封止空間が狭まれば、外部からの温度の伝達が
一層はやくなり、より効果が大きい。これに対して、S
i材のカバーでは柔軟性は得られず、薄くして強度を保
つことができないため、封入空気の密度は小さく、封止
空間の内容積が小さくなり難い。Ix) Since the Kovar thin plate is excellent in flexibility, the reduced pressure due to sealing is automatically adjusted by the deflection after sealing, so that high-speed response is possible without changing the temperature transmission characteristics and the like. . That is, in the prior art shown in FIG. 8, when the reference space 6 is formed, the low-melting glass paste 5 is melted to join the substrates 1 and 2, so that the reference space 6 has dry air or a fixed air. Since the air is heated when the air atmosphere having the following humidity is sealed, the density of the air is reduced, and the sealed atmosphere becomes a diluted atmosphere after the sealing. As a result, the thin-film heating element 3 does not easily conduct heat to the diluted enclosing atmosphere, and the temperature at which the heating element strikes rises, making it difficult to balance with the detection side. Furthermore, it takes time for the external environment temperature to be transmitted through the sealed air, and there is a difficulty in increasing the response speed.
There is a disadvantage that it is difficult to balance the response time with the detection side. However, if a cover made of a Kovar thin plate is used, since the cover has appropriate flexibility, the cover material is dented so that the sealed space becomes narrow due to the pressure difference between the sealed space and the external pressure after sealing. As a result, there is an effect that the density of the sealed air becomes the same as the outside. If the density is the same, the balance temperature and the heat transfer rate of the heating element are the same, so that there is no difficulty that it is difficult to balance. If the sealing space is narrowed by the dent, the transmission of temperature from the outside becomes even faster, and the effect is greater. On the other hand, S
Since the cover made of the i material cannot provide flexibility and cannot maintain its strength by being thin, the density of the enclosed air is small and the inner volume of the sealed space is hardly reduced.
【0014】(2)カバーの形成される(カバーに覆わ
れる)範囲: i)ボンディング電極パッド、検出側の上部は除く。 ii)カバーとセンサー基板の接着においては接着剤の塗
布範囲として、センサー基板の空洞部のさらに外周部に
堀を形成した上で、堀の外側の領域に対向するカバー面
に設定する。 iii)センサー基板の空洞部のさらに外周部に堀を形成
しておくことによって接着剤が空洞部に侵入しないよう
な液ダマリの余地を設ける必要がある。この外周部の堀
は空洞部を形成する方法、すなわち、センサー基板がS
i(1,0,0)であると空洞部の横壁が(1,1,1)と
なる形状配置で、アルカリ性水溶液による異方性エッチ
ングによって同時に形成することができる。 iv)なお、この堀は補償側だけでなく検出側にも設定
し、全体の温度バランスを均等にした方が安定した特性
が得られやすい。 v)接着剤の材料としては、フリットガラスを用いても
良いが、400℃以上に加熱して接着するので扱いが難
しい上、室温にもどした場合歪が発生しやすいのでなる
べく低温で接着したい。エポキシ系樹脂でも可能である
が、エポキシ樹脂に含まれるガスが補償側内部に残留し
たままになり、雰囲気成分以外の物質を含むことによっ
て基準となるべき温度特性を示さない難点がある。Au
−Sn、Si−SnやPb−Snなどのロウ材、ハンダ
などは融点も低く好都合である。 vi)センサー基板にあらかじめ整合位置合せマークをつ
けておき、カバーには対向する部分に孔を開口する。こ
れによってセンサー基板とカバーの接着位置合せが容易
にできる。(2) Range in which the cover is formed (covered): i) Excluding the bonding electrode pad and the upper part on the detection side. ii) In bonding the cover and the sensor substrate, a moat is formed on the outer peripheral portion of the hollow portion of the sensor substrate as an application range of the adhesive, and is set on a cover surface facing a region outside the moat. iii) It is necessary to form a moat on the outer peripheral portion of the hollow portion of the sensor substrate to provide a space for liquid sump so that the adhesive does not enter the hollow portion. The outer moat is formed by a method of forming a cavity, that is, the sensor substrate
When i (1,0,0), the lateral wall of the cavity is (1,1,1) and can be formed simultaneously by anisotropic etching with an alkaline aqueous solution. iv) The moat is set not only on the compensating side but also on the detecting side, and it is easier to obtain stable characteristics if the entire temperature balance is equalized. v) Frit glass may be used as the material of the adhesive, but it is difficult to handle because it is heated to 400 ° C. or more, and it is difficult to handle. Although an epoxy-based resin is possible, the gas contained in the epoxy resin remains inside the compensation side, and there is a problem in that a substance other than the atmosphere component does not exhibit a temperature characteristic to be a reference. Au
A brazing material such as -Sn, Si-Sn or Pb-Sn, a solder, etc. have a low melting point and are convenient. vi) An alignment mark is put on the sensor substrate in advance, and a hole is opened in the opposing part of the cover. This facilitates alignment of the sensor substrate and the cover.
【0015】(3)カバーの作製方法: i)コバールの薄板厚さ0.3〜0.05mmの所定位置
に接着剤を塗布する。 ii)不要部をフォトエッチングにより除去する。 iii)センサー基板に加熱圧着し組立完成する。 iv)なお、カバーはセンサー基板1チップでもウエハー
1枚分でもどちらでも取付けることができる。そのため
に位置合せ孔と外ワクを設定する。 v)カバーで覆われる補償部の内容積はできるだけ小さ
い方がカバー外の温度にすばやくなじみやすい(温度補
償の役割上必要不可決)ので、カバーは平板を用いるの
が良いが内側がセンサーの補償部と接触してはいけない
ので接着層の厚みを10μm程度以上にすると良い。そ
れでも接触するおそれがある場合は内側をエッチングで
削るか、プレスで曲げるか、エレクトロフォーミングに
よりドーム型状のカバーを作製すると良い。図5の
(a)に、カバー部材20の内側をエッチングにて削っ
た例、(b)にプレスにて曲げた例、(c)にエレクト
フォーミング(メッキ)によってドーム型状に形成した
場合の例を示す。而して、図5(a)に示すように、カ
バー部材の封止部分に相当する領域が薄くなっている
と、柔軟性が増し、前述のへこみが生じやすく、封入空
気の密度を外部の空気密度とより効果的に同一にするこ
とができる。(3) Method of manufacturing cover: i) An adhesive is applied to a predetermined position of a thin plate of Kovar having a thickness of 0.3 to 0.05 mm. ii) Remove unnecessary portions by photoetching. iii) The assembly is completed by thermocompression bonding to the sensor substrate. iv) The cover can be attached to either one chip of the sensor substrate or one wafer. For this purpose, a positioning hole and an outer part are set. v) The smaller the internal volume of the compensating part covered by the cover is, the easier it is to adapt to the temperature outside the cover as quickly as possible (it is necessary and indispensable for the role of temperature compensation). Therefore, the thickness of the adhesive layer is preferably about 10 μm or more because it should not come into contact with the portion. If there is still a possibility of contact, it is preferable to cut the inside by etching, bend with a press, or produce a dome-shaped cover by electroforming. 5A shows an example in which the inside of the cover member 20 is cut by etching, FIG. 5B shows an example in which the inside is bent by a press, and FIG. 5C shows a case in which the cover member 20 is formed into a dome shape by electroforming (plating). Here is an example. Thus, as shown in FIG. 5A, when the area corresponding to the sealing portion of the cover member is thin, the flexibility is increased, the above-described dent is easily generated, and the density of the sealed air is reduced. It can be more effectively made the same as the air density.
【0016】図6及び図7は、本発明によるセンサー製
造方法の一実施例を説明するための図で、図中、40は
ダイシング用粘着剤付テープ、50はダイシングライン
すなわちチップ切放し用ダイシングソー切り代位置及び
幅で、その他、図1乃至図4に示した実施例と同様の作
用をする部分には同一の参照番号が付してある。而し
て、図6は、ダイシング用粘着剤付テープ40に、前述
のようにして作成した、センサー基板10及びカバー部
材20から成る部材のカバー部材20の側を装填した時
の要部断面図(図7のVI−VI線断面図)、図7は、ダイ
シング用粘着剤付テープ40を前記カバー部材20に貼
り付ける直前の、つまり、センサー基板10にカバー部
材20をシールした時の平面図で、製作時、センサー基
板10上には、前述のように、多数の検出部が同時に作
成され、そのうち、Aにて示したガス検出部とBにて示
した温度補償部とを1組として切り出し、これを1つの
検出チップとして使用する。前記特開平3−92754
号公報に開示された発明においては、チップの切断時に
ダイシングソーの水洗より検出部、補償部を保護する目
的で封止カバーをとりつけているが、電極パッド部9が
露出しているため完全に保護されているとは言い難い。
これに対して、本発明によると、電極パッド部もダイシ
ング用粘着剤付テープ40で囲まれているため水洗によ
る影響を全く受けない効果がある。すなわち、図6で、
カバー部材20に、電極パッドの周辺領域と雰囲気(湿
度)検出器に対向する領域に切り欠き21e,21fを
設け、カバー部材20で基板10をシールした後、図7
に示す様にダイシングテープ40とはりあわせ、指定の
ダイシングライン50に沿って切放せば一連の効果を利
用した工程を完了させることができる。ダイシングソー
による切放し作業においてもカバー部材とダイシングテ
ープで封着されているため水洗による影響がない利点が
ある。FIGS. 6 and 7 are views for explaining an embodiment of the sensor manufacturing method according to the present invention. In the drawings, reference numeral 40 denotes a tape with an adhesive for dicing, and 50 denotes a dicing line, that is, a dicing saw for separating chips. The same reference numerals are given to the portions that operate in the same manner as the embodiment shown in FIGS. FIG. 6 is a cross-sectional view of an essential part when the dicing adhesive tape 40 is loaded with the cover member 20 of the sensor substrate 10 and the cover member 20 formed as described above. FIG. 7 is a plan view immediately before the dicing adhesive tape 40 is attached to the cover member 20, that is, the cover member 20 is sealed to the sensor substrate 10. At the time of manufacture, a large number of detection units are simultaneously formed on the sensor substrate 10 as described above, of which a gas detection unit indicated by A and a temperature compensation unit indicated by B are formed as one set. Cut out and use this as one detection chip. JP-A-3-92754
In the invention disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. H11-163, a sealing cover is attached for the purpose of protecting the detecting unit and the compensating unit by washing the dicing saw when the chip is cut, but the electrode pad unit 9 is completely exposed because the electrode pad unit 9 is exposed. It is hard to say that it is protected.
On the other hand, according to the present invention, since the electrode pad portion is also surrounded by the dicing adhesive tape 40, there is an effect that the electrode pad portion is not affected at all by water washing. That is, in FIG.
After notches 21e and 21f are provided in the cover member 20 in the peripheral region of the electrode pad and in the region facing the atmosphere (humidity) detector, the substrate 10 is sealed with the cover member 20, and FIG.
As shown in FIG. 7, by laminating with the dicing tape 40 and releasing along the designated dicing line 50, a process utilizing a series of effects can be completed. Even in the detaching operation using a dicing saw, there is an advantage that the cover member and the dicing tape are not affected by water washing because they are sealed with the dicing tape.
【0017】[0017]
【効果】以上の説明から明らかなように、本発明による
と、構造が簡単で、製作が容易かつ安価にでき、しかも
温度補償用検出部の内容積をできる限り小さくすること
ができ、かつ、応答速度の速いセンサーを提供すること
ができる。また、ダイシングソーによる切り放し作業に
おいて、カバー部材全体がダイシング用粘着剤付テープ
で封着されているため、水洗による影響を受けない。As is clear from the above description, according to the present invention, the structure is simple, easy to manufacture and inexpensive, and the internal volume of the temperature compensation detecting section can be made as small as possible. A sensor with a fast response speed can be provided. Further, in the detaching operation by the dicing saw, since the entire cover member is sealed with the dicing adhesive tape, the cover member is not affected by water washing.
【図1】 本発明によるセンサーの基板の一例を示す平
面図である。FIG. 1 is a plan view showing an example of a substrate of a sensor according to the present invention.
【図2】 本発明によるセンサーの一例を示す表面図で
ある。FIG. 2 is a front view showing an example of a sensor according to the present invention.
【図3】 図2のIII−III線断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III of FIG. 2;
【図4】 図2のIV−IV線断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV of FIG. 2;
【図5】 カバー部材の変形実施例を示す側断面図であ
る。FIG. 5 is a side sectional view showing a modified example of a cover member.
【図6】 本発明によるセンサーの製造方法の一例を説
明するための要部(図7のVI−VI線)断面図である。6 is a cross-sectional view of a main part (a line VI-VI in FIG. 7) for explaining an example of a method for manufacturing a sensor according to the present invention.
【図7】 図6のダイシング用粘着剤付テープを貼り付
ける前の平面図である。FIG. 7 is a plan view before attaching the dicing adhesive tape of FIG. 6;
【図8】 従来のセンサーの一例を説明するための図で
ある。FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a conventional sensor.
10…センサー基板、11a,11b…空洞、12a,
12b…堀溝、13a,13b…検出器、14a,14
b,14c…電極、15a,15b,15c…電極パッ
ド部、16a,16b,16c…ボンディングワイヤ
ー、17…位置合せマーク、20…カバー部材、21
a,21b,21c,21d…切り欠き部、22…位置
合せ孔、30…接着剤、40…ダイシング用粘着剤付テ
ープ、50…ダイシングライン。10: sensor substrate, 11a, 11b: cavity, 12a,
12b: trench, 13a, 13b: detector, 14a, 14
b, 14c: electrode, 15a, 15b, 15c: electrode pad portion, 16a, 16b, 16c: bonding wire, 17: alignment mark, 20: cover member, 21
a, 21b, 21c, 21d: Notch, 22: Positioning hole, 30: Adhesive, 40: Tape with adhesive for dicing, 50: Dicing line.
Claims (5)
も2個の空洞と、各空洞上に橋架された検出部と、該検
出部をカバーするカバー部材とを有し、前記カバー部材
の一方の検出部に対向する部分が開口されて雰囲気に開
放され、該雰囲気の状態を検出する第1の検出器とし、
他方の検出部を前記カバー部材にて密封して温度補償す
る第2の検出器とするセンサーにおいて、前記カバー部
材が、Siより柔軟性を有する材料であるコバール,ア
ンバー,インコネル,ステンレス,ニッケル,ニクロ
ム,アルミニウム,鉛,スズ,金のいずれかからなる材
料からなり、該カバー部材と前記第1及び第2の検出器
は前記空洞の周囲に連続して形成された接着剤によって
密着接合され、接合されていない部分のカバー部材はた
わみを生ずる機能を有することを特徴とするセンサー。1. A substrate, at least two cavities provided on the substrate, a detection unit bridged over each of the cavities ,
A cover member for covering the protrusion, wherein the cover member
While a portion facing to the detection portion of the open <br/> release the Kiri囲air is opening, a first detector for detecting the state of the atmosphere,
In the sensor according to the second detector and the other detection unit is sealed by the cover member to the temperature compensation, wherein the cover member is a flexible material than Si Kovar, A
Invar, Inconel, stainless steel, nickel, nickel
Material consisting of aluminum, lead, tin, or gold
The cover member and the first and second detectors
Is the adhesive formed continuously around the cavity
The cover members of the parts that are tightly joined and not joined
A sensor having a function of causing deflection .
し、前記カバー部材の前記位置合せマークに対向する部
分に位置合せ用の孔を有することを特徴とする請求項1
に記載のセンサー。 2. A has a registration mark on the surface of the substrate, according to claim 1, characterized in that it has a hole for aligning the opposed portions to the alignment mark of the cover member
The sensor according to.
を形成する空洞の周囲に堀溝を有することを特徴とする
請求項1又は2に記載のセンサー。 3. The sensor of claim 1 or 2, characterized in that it has a Horimizo around the cavity forming at least the second detector of said substrate.
向する部分が内側が凹になるように形成されていること
を特徴とする請求項1乃至3のいずれか1に記載のセン
サー。 4. A sensor according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the portion facing the second detector of said cover member is formed such that the inner is concave.
サーを製造するセンサーの製造方法において、前記基板
の上に前記カバー部材を前記第2の検出器の周囲に連続
して形成された接着剤によって密着接合し、次いで、該
カバー部材の上にダイシング用粘着剤付テープを貼付
し、その後、前記1組の検出部を1チップとして前記基
板側よりダイシングを行うことを特徴とするセンサーの
製造方法。5. The method for manufacturing a sensor according to claim 1 , wherein the cover member is continuously formed on the substrate around the second detector. A sensor, which is adhered and bonded with an adhesive, then affixes a tape with an adhesive for dicing on the cover member, and thereafter performs dicing from the substrate side using the one set of detection units as one chip. Manufacturing method.
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