JP5276490B2 - センサ、センサの製造方法、ダイボンディング方法 - Google Patents

Description

本発明は、センサ、センサの製造方法、ダイボンディング方法に関する。

例えば、半導体製造装置に使用するガス等の流体の流量を検出する流量測定装置（フローセンサ）として、流体に熱を付与して所定位置における流体の温度差を測定することにより流量を測定する熱式の流量測定装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

例えば、特許文献１におけるフローセンサ（流量センサ）では、センサチップと、金属製のヘッダ（センサブラケット）とが用いられている。また、センサチップには、流体が流れる流路が形成されている。さらに、センサチップには、流路を流れる流体を加熱するためのヒータや、温度を検出するための温度センサが形成されている。例えば、ヒータの上流側及び下流側に温度センサが形成される。そして、上流と下流の温度差によって、流体の流量を測定する。センサチップには、ヒータに電源を供給するための電源用配線や、温度センサからの測定信号を取り出すための測定用配線が設けられている。

特開２００８−７０３２３号公報

このようなフローセンサでは、センサチップをガラス台座に取り付けることがある。すなわち、センサチップとヘッダとの間に、台座を設けた構成となることがある。この場合、台座とセンサチップの間、台座とヘッダとの間にシート状の接着剤を配置する。そして、接着剤によって、ヘッダ及びセンサチップを台座に接着する。

例えば、図３に示すように、シート状の接着剤２４、２５を台座２２の両面に配置する。このとき、台座２２の大きさに切り出されたシート状の接着剤２４、２５が台座２２に配置される。そして、接着剤２４によってセンサチップ２１と台座２２とを接着する。また、接着剤２５によって、台座２２とヘッダ２３とを接着する。

しかしながら、上記の場合、シート状の接着剤２４、２５によって台座２２を配置又は接着する際、位置ずれが生じてしまうことがある。この場合、接着剤２４、２５が、台座２２からはみ出してしまう。そのため、ヘッダの位置合わせ治具に固着などしてしまうことがある。特にセンサチップや台座が小さくなると、シート状の接着剤を配置又は接着することがより困難になってしまう。よって、生産性が低下してしまう。この問題点は、フローセンサに限らず、台座に対してセンサチップとヘッダとを接着するセンサであれば起こりうる。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、生産性の高いセンサ、センサの製造方法、及びダイボンディング方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様にかかるセンサの製造方法は、センサチップと前記センサチップを支持するヘッダと、前記ヘッダと前記センサチップの間に配置された台座とを備えたセンサの製造方法であって、絶縁基板の両面に接着剤を形成するステップと、前記両面に接着剤が形成された絶縁基板をダイシングして、台座にするステップと、前記両面に接着剤が形成された絶縁基板を介して、前記台座の一方の面に前記センサチップを、他方の面にヘッダを接着するステップと、を有するものである。これにより、生産性を向上することができる。

本発明の第２の態様にかかるセンサの製造方法は、上記の製造方法であって、前記両面に接着剤が形成された絶縁基板を形成するステップでは、前記絶縁基板に前記液状の熱可塑性接着剤を塗布し、前記絶縁基板に塗布された液状の熱可塑性接着剤を乾燥により硬化させることを特徴とするものである。これにより、より簡便に接着剤を形成することができる。

本発明の第３の態様にかかるセンサの製造方法は、上記の製造方法であって、前記接着するステップでは、前記センサチップと前記ヘッダとの間に前記台座を配置して-、前記センサチップと前記ヘッダを前記台座に押し付けることを特徴とするものである。これにより、簡便に接着させることができる。

本発明の第４の態様にかかるダイボンディング方法は、チップと、前記チップを支持する支持部材とを、絶縁部材を介してダイボンディングするダイボンディング方法であって、前記絶縁部材の両面に接着剤を形成するステップと、前記両面に接着剤が形成された絶縁部材をダイシングして、接着剤付き絶縁部材を形成するステップと、前記接着剤を介して、前記両面に接着剤が形成された絶縁部材の一方の面にチップを、他方の面に支持部材を接着するステップと、を備えるものである。これにより、生産性を向上することができる。

本発明の第５の態様にかかるセンサは、検出部を有するセンサチップと、前記センサチップを支持するヘッダと、前記センサチップと前記ヘッダとの間に配置された台座と、前記台座の両面に、熱可塑性材料が塗布されることによって形成された接着剤と、を備えるものである。これにより、生産性を向上することができる。

本発明によれば、生産性の高いセンサ、センサの製造方法、及びダイボンディング方法を提供することができる。

本実施の形態にかかるセンサの構成を示す断面図である。 本実施の形態にかかるセンサの製造方法を説明するための図である。 従来のセンサの製造方法を説明するための図である。

本実施の形態にかかるセンサについて図１を用いて説明する。図１は、センサの構成を示す断面図である。図１に示すように、センサ１０は、センサチップ１１と、台座１２と、ヘッダ１３とを有している。センサチップ１１とヘッダ１３との間に、台座１２が形成されている。台座１２は、例えば、ガラスなどの絶縁性基板で形成されている。ヘッダ１３は、例えば、ＳＵＳなどの金属によって形成されている。

センサチップ１１は、例えば、シリコン基板などによって形成されている。センサチップ１１には、流量検出部（図示せず）が形成されている。流量検出部は、センサチップ１１の台座１２と反対側の面に形成される。例えば、センサチップ１１には、流体が流れる流路、流路を流れる流体を加熱するヒータ、温度を測定する温度センサが設けられている。さらに、センサチップ１１には、ヒータに電源を供給する電源配線や、温度センサ用の信号配線が形成されている。例えば、ヒータの上流側及び下流側に温度センサが形成される。そして、２つの温度センサを用いて、ヒータの上流側と下流側で流体の温度を検出する。上流と下流の温度差を求めることで、流体の流量を測定する。

そして、これらの配線（リードパターン）は、ヘッダ１３に設けられた接続部を介して、外部に接続される。例えば、ヘッダ１３には、接続部として、外部接続用のポートやピンや端子等が設けられている。そして、各配線がそれぞれポート等に接続される。これにより、外部からの電源の供給、及び外部への測定信号の取り出しが可能になる。なお、センサチップ１１は、単一の部材に限らず、複数の部材が組み合わされた構成を有していてもよい。

さらに、台座１２の両面には、センサチップ１１とヘッダ１３を台座１２に取り付けるための接着剤１４、１５が形成されている。すなわち、台座１２とヘッダ１３の取り付けのために、接着剤１５が形成されている。また、台座１２とセンサチップ１１の取り付けのために、接着剤１４が形成されている。接着剤１４、１５は、台座１２からはみ出すことなく形成されている。すなわち、台座１２の外形と接着剤１４、１５の外形とは、ほぼ同じ大きさになっている。したがって、台座１２の外形端と、接着剤１４、１５の外形端がほぼ一致している。

センサチップ１１は、台座１２と略同じ大きさになっている。ヘッダ１３は、台座１２よりも大きくなっている。従って、ヘッダ１３には、台座１２、及びセンサチップ１１が設置されない周辺部があることになる。このように、センサチップ１１は、台座１２を介して、ヘッダ１３に支持されている。すなわち、ヘッダ１３に取り付けられた台座１２は、センサチップ１１を支持している。なお、台座１２は、ガラス以外の材料であってもよい。台座１２に絶縁材料を用いることで、センサチップ１１とヘッダ１３との絶縁を保つことができる。

次に、本実施の形態にかかるセンサの製造方法について、図２を用いて説明する。図２は、本実施の形態にかかるダイボンディング方法を用いたセンサ製造方法を模式的に示す図である。

まず、台座１２となるウエハ１６を用意する。例えば、直径１００ｍｍのガラスウエハを用意する。そして、ウエハ１６の両面に接着剤を形成する。これにより、両面に接着剤が形成された接着剤付きのウエハ１６となる。例えば、ウエハ１６に、液状の接着剤を回転塗布すると、ウエハ全面に接着剤が形成される。なお、接着剤として熱可塑性樹脂材料を用いることが好ましい。この場合、ウエハ１６に回転塗布する前に、接着剤を加熱しておく。これにより、接着剤が軟化して、液状になる。この液状の接着剤をスピンコータなどによって、回転塗布する。そして、接着剤を塗布した後、乾燥により硬化させる。これらの処理をウエハ１６の両面に対して順番に行う。

熱可塑性の接着剤を用いることで、接着剤付きのウエハ１６を容易に取り扱うことができる。すなわち、接着剤が常温に戻った後は、接着剤が硬化して、粘着性が低下するため、ウエハ１６のハンドリングが容易になる。

そして、両面に接着剤が塗布されたウエハ１６を、センサチップ１１の大きさに応じて、ダイシングする。すなわち、ウエハ１６からセンサチップ１１とほぼ同じ大きさの台座１２を切り出す。このとき、１枚のウエハ１６から複数の台座１２を切り出してもよい。ダイシング装置は、ウエハ１６とともに、ウエハ１６の両面に設けられた接着剤をカットする。よって、台座１２の両面には、接着剤１４、１５が形成されている。すなわち、接着剤１４、１５付きの台座１２を形成することができる。このとき、接着剤１４、１５は、ダイシング装置によって、台座１２と同じ大きさになっている。すなわち、接着剤１４、１５をウエハ１６とともにカットすることで、台座１２から接着剤１４、１５がはみ出さなくなる。このようにすることで、生産性を向上することができる。

そして、接着剤１４、１５が両面に形成された台座１２をセンサチップ１１とヘッダ１３の間に配置する。この状態で、センサチップ１１とヘッダ１３を台座１２に押し付ける。すなわち、台座１２の両側に配置されたセンサチップ１１とヘッダ１３を近づけていく。接着剤１４とセンサチップ１１が接触し、接着剤１５とヘッダ１３が接触する。この状態で、センサチップ１１とヘッダ１３を台座１２に押し付けると、センサチップ１１が接着剤１４と貼り付き、ヘッダ１３が接着剤１５と貼り付く。よって、台座１２がセンサチップ１１とヘッダ１３を固定する。このように、台座１２に対して、センサチップ１１とヘッダ１３を同時に接着することができる。なお、センサチップ１１とヘッダ１３を台座１２に接着させる際に、接着剤１４、１５を加熱して、粘着性を高くしておいてもよい。そして、ワイヤボンディングなどによって、センサチップ１１の配線とヘッダ１３のポートなどを電気的に接続する。

ウエハ１６上に接着剤を一括形成することができるため、作業工数を大幅に削減することができる。さらに、１枚のウエハ１６から複数の台座１２を切り出す場合、より生産性を向上することができる。また、液状の接着剤の替わりに、シート状の接着剤を用いてもよい。例えば、ダイシングテープと、ダイボンディングテープが一体となったシートを接着剤として用いることができる。この場合でも、ウエハ１６の端の領域は、ほとんど使用されないため、台座１２と接着剤１４、１５との位置ずれを防ぐことができる。よって、生産性を向上することができる。

なお、上記の製造方法は、チップをボンディングするダイボンディング方法に適用可能である。すなわち、チップと、チップを支持する支持部材との間に、絶縁部材を介在させる構成であれば、適用することができる。もちろん、本実施形態にかかるダイボンディング方法は、センサチップ以外のチップに対して適用することも可能である。これにより、チップとヘッダをボンディングするダイボンディング方法において、生産性を向上することができる。また、チップとして、検出部を有するセンサチップを用いれば、センサの生産性を向上することができる。もちろん、フローセンサ以外のセンサチップを用いてもよい。上記の方法によれば、生産設備や工数を低減することができる。接着剤のはみ出しを低減することができるため、治具への付着を防ぐことができる。よって、生産性を向上することができる。

１０ センサ
１１ センサチップ
１２ 台座
１３ ヘッダ
１４ 接着剤
１５ 接着剤
１６ ウエハ
２１ センサチップ
２２ 台座
２３ ヘッダ
２４ シート状接着剤
２５ シート状接着剤

Claims (5)

1. センサチップと前記センサチップを支持するヘッダと、前記ヘッダと前記センサチップの間に配置された台座とを備えたセンサの製造方法であって、
   絶縁基板の両面に接着剤を形成するステップと、
   前記両面に接着剤が形成された絶縁基板をダイシングして、台座にするステップと、
   前記両面に接着剤が形成された絶縁基板を介して、前記台座の一方の面に前記センサチップを、他方の面にヘッダを接着するステップと、を有するセンサの製造方法。
2. 前記両面に接着剤が形成された絶縁基板を形成するステップでは、前記絶縁基板に液状の熱可塑性接着剤を塗布し、
   前記絶縁基板に塗布された液状の熱可塑性接着剤を乾燥により硬化させることを特徴とする請求項１に記載のセンサの製造方法。
3. 前記接着するステップでは、前記センサチップと前記ヘッダとの間に前記台座を配置して-、前記センサチップと前記ヘッダを前記台座に押し付けることを特徴とする請求項１、又は２に記載のセンサの製造方法。
4. チップと、前記チップを支持する支持部材とを、絶縁部材を介してダイボンディングするダイボンディング方法であって、
   前記絶縁部材の両面に接着剤を形成するステップと、
   前記両面に接着剤が形成された絶縁部材をダイシングして、接着剤付き絶縁部材を形成するステップと、
   前記両面に接着剤が形成された絶縁部材を介して、前記絶縁部材の一方の面にチップを、他方の面に支持部材を接着するステップと、を備えるダイボンディング方法。
5. 検出部を有するセンサチップと、
   前記センサチップを支持するヘッダと、
   前記センサチップと前記ヘッダとの間に配置された台座と、
   前記台座の両面に、熱可塑性材料が塗布されることによって形成された接着剤と、を備え、
   前記台座は、前記台座の外形端と、前記接着剤の外形端とがほぼ一致するように、ダイシングによって切り出されたものであるセンサ。

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