JP5331584B2 - Pressure sensor array, pressure sensor array package, and pressure sensor module and electronic component - Google Patents

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本発明は、圧力センサアレイ、圧力センサアレイパッケージ、並びに圧力センサモジュール及び電子部品に係り、より詳細には、小型化された半導体圧力センサアレイ、圧力センサアレイパッケージ、並びに圧力センサモジュール及び電子部品に関する。 The present invention, a pressure sensor array, the pressure sensor array package, and relates to a pressure sensor module and the electronic component, and more particularly, miniaturized semiconductor pressure sensor array, the pressure sensor array package, and a pressure sensor module and the electronic Regarding parts.

近年、ＭＥＭＳ（Micro Electro-Mechanical Systems）技術を駆使した小型の圧力センサが開発されている（例えば、非特許文献１参照）。
従来の圧力センサ１１１の構造を図１１に示す。この圧力センサ１１１は、シリコン等からなる半導体基板１１２の一面において、その中央域の内部に該一面と略平行して広がる、基準圧力室としての空間１１３と、該空間１１３の一方側に位置する薄板化された領域によりなるダイアフラム部１１４と、圧力による該ダイアフラム部１１４の歪抵抗の変化を測定するために配された、感圧素子としての歪ゲージ１１５と、前記一面において、前記ダイアフラム部１１４を除いた外周域に配され、前記歪ゲージ１１５ごとに電気的に接続された導電部１１６等を備え、ダイアフラム部１１４が圧力を受けて撓むと、各歪ゲージ１１５にダイアフラム部１１４の歪み量に応じた応力が発生し、この応力に応じて歪ゲージ１１５の抵抗値が変化する。この抵抗値変化を電気信号として取り出すことにより、圧力センサ１１１は圧力を検出する。 In recent years, small pressure sensors that make full use of MEMS (Micro Electro-Mechanical Systems) technology have been developed (see, for example, Non-Patent Document 1).
The structure of a conventional pressure sensor 111 is shown in FIG. The pressure sensor 111 is located on one surface of the semiconductor substrate 112 made of silicon or the like, a space 113 serving as a reference pressure chamber that extends substantially in parallel with the surface of the semiconductor substrate 112 and the one side of the space 113. Diaphragm portion 114 formed of a thinned region, strain gauge 115 as a pressure-sensitive element arranged to measure a change in strain resistance of diaphragm portion 114 due to pressure, and on one surface, diaphragm portion 114 When the diaphragm 114 is bent by receiving pressure, it is disposed in the outer peripheral area except for the strain gauge 115 and is electrically connected to each strain gauge 115. When the diaphragm 114 is bent under pressure, each strain gauge 115 has a strain amount of the diaphragm 114. And a resistance value of the strain gauge 115 changes according to the stress. By taking out this resistance value change as an electrical signal, the pressure sensor 111 detects the pressure.

このような圧力センサ１１１は、パッケージ化された状態で使用されるため、外部基板に実装されたときに小型化が図れることが重要となる。そこで、図１２に示すような構造、すなわち、一端が導電部１１６と電気的に接続し、他端が導電部の備えられた面とは異なる面に露呈するように、基板を貫通してなる貫通電極１１７を備えることにより、貫通電極１１７を介して圧力センサと外部基板の間を電気的に接続することが可能となり、小型のチップサイズパッケージを実現できる圧力センサの提案もなされている（例えば、特許文献１参照）。
また、微小な圧力変化を感知する必要があるため、ダイアフラム部１１４に余分な応力が加わらないように、例えば線膨張係数がシリコンに近いガラスの台座を使用したり、圧力センサを保護する樹脂をゲル状にしたり等、様々な工夫がなされている。 Since such a pressure sensor 111 is used in a packaged state, it is important that the pressure sensor 111 can be miniaturized when mounted on an external substrate. Therefore, a structure as shown in FIG. 12, that is, one end is electrically connected to the conductive portion 116, and the other end is exposed through a surface different from the surface provided with the conductive portion. By providing the through electrode 117, the pressure sensor and the external substrate can be electrically connected via the through electrode 117, and a pressure sensor that can realize a small chip size package has been proposed (for example, , See Patent Document 1).
In addition, since it is necessary to detect a minute pressure change, for example, a glass pedestal having a linear expansion coefficient close to silicon is used, or a resin that protects the pressure sensor is used so that excessive stress is not applied to the diaphragm portion 114. Various ideas have been made, such as making it into a gel.

一方で、圧力センサをアレイ状に配置することにより、面状での圧力情報を得ようとする提案もなされている（例えば、特許文献２、３参照）。
図１３は、圧力センサアレイの代表的な構造を示す模式図である。
圧力センサアレイ２１１は、上述の圧力センサ１１１と同様、圧力変化を感知するダイアフラム部２１４、該ダイアフラム部２１４の歪抵抗の変化を測定するために配された、感圧素子としての歪ゲージ２１５、前記歪ゲージ２１５ごとに電気的に接続された電極２１６などを備えた圧力センサ素子が複数個、アレイ状に配置されている。
ダイアフラム部２１４で感知された圧力を電気信号として検出するためには、通常、図１３に示すように、各センサ素子からリード線等の配線を外部まで引き回し、外周部に設けられた外部電極パッド２１８を介してパッケージ筐体とワイヤボンディング２１９がなされる。 On the other hand, proposals have been made to obtain pressure information in a planar shape by arranging pressure sensors in an array (see, for example, Patent Documents 2 and 3).
FIG. 13 is a schematic diagram showing a typical structure of the pressure sensor array.
Similar to the pressure sensor 111 described above, the pressure sensor array 211 includes a diaphragm portion 214 that senses a change in pressure, and a strain gauge 215 as a pressure-sensitive element disposed to measure a change in strain resistance of the diaphragm portion 214. A plurality of pressure sensor elements including electrodes 216 and the like that are electrically connected to each strain gauge 215 are arranged in an array.
In order to detect the pressure sensed by the diaphragm unit 214 as an electric signal, usually, as shown in FIG. 13, wirings such as lead wires are routed from each sensor element to the outside, and external electrode pads provided on the outer peripheral part. The package housing and wire bonding 219 are made via 218.

しかしながら、上述のように圧力センサ素子をアレイ状に配置した場合においては、ダイアフラム部からの信号を検出するための配線がアレイの外周部で特に密な状態となるため、その部分で配線の発熱による熱的な応力が大きくなってしまう。これにより、アレイの中心部に配置した圧力センサ素子と外周部に配置した圧力センサ素子とで、熱応力のかかり方に差が出るため、結果的に圧力センサ素子の位置により検出される圧力信号が異なり、動作が不安定となる虞があった。   However, when the pressure sensor elements are arranged in an array as described above, the wiring for detecting the signal from the diaphragm portion is particularly dense at the outer peripheral portion of the array. The thermal stress due to increases. As a result, there is a difference in the way in which thermal stress is applied between the pressure sensor element arranged at the center of the array and the pressure sensor element arranged at the outer periphery, so that the pressure signal detected as a result of the position of the pressure sensor element However, the operation may become unstable.

特開２００７−２６３６７７号公報JP 2007-263677 A 特表２００８−５２３３８５号公報Special table 2008-523385 gazette 特開平０６−０１１４０３号公報Japanese Patent Laid-Open No. 06-011403

Transducers’０３予稿集、ｐ．２４６Transducers’03 Proceedings, p. 246

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、配線による熱的影響に左右されず、安定した動作が可能な構造を有する小型の圧力センサアレイ、および低コスト化を図るとともに、簡便な工程で安定して製造可能な圧力センサアレイの製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and is a compact pressure sensor array having a structure capable of stable operation without being influenced by the thermal influence of wiring, and a cost reduction and simple operation. An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a pressure sensor array that can be manufactured stably in a process.

前記課題を解決するため、本発明の請求項１に係る圧力センサアレイは、第一基板に第二基板を重ねてなる基体と、該基体内の重なり面において、前記第一基板の中央域に第一凹部を配することにより、前記第二基板と略平行して広がる第一空隙部、該第一空隙部上に位置し、前記第二基板の薄板化された領域からなるダイアフラム部、該ダイアフラム部に配された感圧素子、及び、前記第二基板の外面からなる前記基体の一面において、該ダイアフラム部を除いた外周域に配され、該感圧素子と電気的に接続された導電部、を少なくとも備えた圧力センサ素子を複数個、二次元的に配置してなる圧力センサアレイであって、前記圧力センサ素子は各々の外周域において、一端が前記基体の一面に配された前記導電部と電気的に接続し、他端が前記第一基板の外面からなる前記基体の他面に露呈するように、前記基体を貫通してなる貫通配線部を有し、前記圧力センサアレイを構成する全ての圧力センサ素子は、各々の外周域の前記基体内の重なり面において、隣接する位置にある全ての圧力センサ素子の第一空隙部と連通する第二空隙部を有していることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, a pressure sensor array according to claim 1 of the present invention includes a base body in which a second substrate is stacked on a first substrate, and a central surface of the first substrate at an overlapping surface in the base body. By arranging the first concave portion, a first gap portion that extends substantially parallel to the second substrate, a diaphragm portion that is located on the first gap portion and includes a thinned area of the second substrate, A pressure-sensitive element disposed in the diaphragm portion, and a conductive member disposed on an outer peripheral area excluding the diaphragm portion and electrically connected to the pressure-sensitive element on one surface of the base body formed of the outer surface of the second substrate. A pressure sensor array formed by two-dimensionally arranging a plurality of pressure sensor elements having at least a portion, wherein the pressure sensor element has one end disposed on one surface of the base in each outer peripheral region. Electrically connected to the conductive part and the other end The so exposed on the other surface of the substrate comprising a first substrate outer surface of, have a penetrating wiring portion made through said base, all of the pressure sensor elements constituting the pressure sensor array, each outer periphery of the in the overlapping surface of the inner base of the band, it characterized that you have a second void portion communicating with the first cavity portion of all of the pressure sensor element on the adjacent position.

本発明の請求項２に係る圧力センサアレイは、請求項１において、前記圧力センサ素子の各々において、前記貫通配線部と前記第二空隙部とは、互いに重ならない位置にあることを特徴とする。 The pressure sensor array according to a second aspect of the present invention is the pressure sensor array according to the first aspect , wherein in each of the pressure sensor elements, the through-wiring portion and the second gap portion are not overlapped with each other. .

本発明の請求項３に係る圧力センサアレイパッケージは、請求項１または２に記載の圧力センサアレイと、該圧力センサアレイを構成する圧力センサ素子の前記貫通配線部の他面に露呈された一端に配され、該一端と電気的に接続されるバンプと、から構成されたことを特徴とする。 A pressure sensor array package according to a third aspect of the present invention is the pressure sensor array according to the first or second aspect , and one end exposed on the other surface of the through wiring portion of the pressure sensor element constituting the pressure sensor array. And a bump electrically connected to the one end.

本発明の請求項４に係る圧力センサモジュールは、請求項３に記載の圧力センサアレイパッケージと、該圧力センサアレイパッケージのバンプを介して電気的に接続される実装基板と、から構成されたことを特徴とする。 A pressure sensor module according to claim 4 of the present invention comprises the pressure sensor array package according to claim 3 and a mounting board electrically connected via bumps of the pressure sensor array package. It is characterized by.

本発明の請求項５に係る電子部品は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の圧力センサアレイ、圧力センサアレイパッケージ又は圧力センサモジュールを少なくとも備えたことを特徴とする。 Electronic component according to claim 5 of the present invention is characterized by comprising a pressure sensor array according, the pressure sensor array package or the pressure sensor module at least in any one of claims 1 to 4.

本発明の請求項１に係る圧力センサアレイでは、該圧力センサアレイを構成する圧力センサ素子各々に対し、二枚の基板を重ねてなる基体の重なり面において、基準圧力室（第一空隙部）を設け、圧力変化を感知するダイアフラム部、該ダイアフラム部の歪抵抗の変化を測定するために配された、感圧素子としての歪ゲージ、前記歪ゲージごとに電気的に接続された電極とともに、前記圧力センサ素子各々の外周域において、一端が基体の外周域に配された感圧素子と電気的に接続される導電部に電気的に接続し、他端が該基体の他面に露呈するように、基体を貫通してなる貫通配線部を設ける構造とした。これにより、外部へ信号を取り出すための配線として貫通配線部を用いることが可能となるので、圧力センサアレイの外周部において、特定の圧力センサ素子と他の圧力センサ素子とから各々延びる配線どうしが密となる問題が解消される。ゆえに、本発明の圧力センサアレイは、この問題に起因する熱応力の発生を著しく抑制できる。したがって、本発明は、配線の熱的な影響を回避できるとともに、小型でかつ安定した動作が可能な構造を有する絶対圧型の圧力センサアレイの提供に寄与する。   In the pressure sensor array according to claim 1 of the present invention, the reference pressure chamber (first gap portion) is formed on the overlapping surface of the substrate formed by stacking two substrates for each pressure sensor element constituting the pressure sensor array. A diaphragm part that senses a pressure change, a strain gauge as a pressure-sensitive element arranged to measure a change in strain resistance of the diaphragm part, and an electrode electrically connected to each strain gauge, In the outer peripheral area of each of the pressure sensor elements, one end is electrically connected to a conductive portion electrically connected to a pressure-sensitive element disposed in the outer peripheral area of the base, and the other end is exposed to the other surface of the base. As described above, a through-wiring portion that penetrates the base is provided. As a result, a through wiring portion can be used as a wiring for taking out a signal to the outside. Therefore, wirings extending from a specific pressure sensor element and other pressure sensor elements are arranged on the outer periphery of the pressure sensor array. The dense problem is solved. Therefore, the pressure sensor array of the present invention can remarkably suppress the generation of thermal stress due to this problem. Therefore, the present invention contributes to the provision of an absolute pressure type pressure sensor array that can avoid the thermal influence of the wiring and has a structure that is small and can stably operate.

本発明の請求項２に係る圧力センサアレイでは、請求項１に記載の圧力センサアレイにおいて、前記圧力センサ素子各々に対し、二枚の基板を重ねてなる基体の重なり面において、基準圧力室とともに、該基準圧力室と基体の外部とを連通する孔部を、基体と略平行して広がる空間（第一空隙部、第二空隙部）として設け、該孔部（第二空隙部）を隣接する位置にある圧力センサ素子の第一空隙部と連通するか、あるいは基体の側面に向かって開口させる構造とした。このような構成とすることにより、基準圧を外圧とし、外圧の測定による補正を必要としない差圧型の圧力センサが得られる。また、この構成は、外部との連通孔部（第二空隙部）を通してダイアフラム部裏面へ直接光が照射されることを防ぐ効果をもたらす。これにより、光照射を原因とするセンサ特性の変動を防止することが可能となる。したがって、本発明は、外部からの要因に影響されにくく、安定した動作が可能な構造を有する差圧型の圧力センサアレイの提供に寄与する。   In the pressure sensor array according to claim 2 of the present invention, in the pressure sensor array according to claim 1, together with a reference pressure chamber on an overlapping surface of a base body in which two substrates are stacked for each of the pressure sensor elements. A hole communicating the reference pressure chamber and the outside of the base is provided as a space (first gap, second gap) that extends substantially parallel to the base, and the hole (second gap) is adjacent. The pressure sensor element is in communication with the first gap of the pressure sensor element or is opened toward the side surface of the substrate. By adopting such a configuration, a differential pressure type pressure sensor can be obtained in which the reference pressure is an external pressure and correction by measurement of the external pressure is not required. Moreover, this structure brings about the effect which prevents that a light is directly irradiated to the diaphragm part back surface through the communicating hole part (2nd space | gap part) with the exterior. Thereby, it is possible to prevent fluctuations in sensor characteristics due to light irradiation. Therefore, the present invention contributes to the provision of a differential pressure type pressure sensor array having a structure that is not easily influenced by external factors and that can operate stably.

本発明の請求項３に係る圧力センサアレイは、請求項２に記載の圧力センサアレイにおいて、前記貫通配線部と前記孔部（第二空隙部）とが、重ならない位置に配される構成とした。これにより、貫通配線部を設けることによる前記孔部の破壊の虞をなくすとともに、小型のチップサイズパッケージを実現できる効果をもたらす。したがって、本発明によれば、安定した構造で小型化された圧力センサアレイパッケージを提供することができる。   A pressure sensor array according to a third aspect of the present invention is the pressure sensor array according to the second aspect, wherein the through wiring portion and the hole portion (second gap portion) are arranged at positions where they do not overlap. did. This eliminates the possibility of destruction of the hole due to the provision of the through-wiring portion and brings about an effect of realizing a small chip size package. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a pressure sensor array package that is downsized with a stable structure.

本発明の請求項４に係る圧力センサアレイパッケージでは、請求項１乃至３に記載の圧力センサアレイにおいて、前記圧力センサ素子各々に対し、貫通配線部の露呈した部分に配され、該貫通配線部と電気的に接続されるバンプを備えた構成とした。このような構成は、バンプによって、圧力センサを備えたチップサイズパッケージを実現できる効果をもたらす。また、バンプを用いて実装基板と直接接続することが可能なため、圧力センサを内包する筐体、及び、圧力センサと外部基板の間を電気的に繋ぐワイヤボンドやリード等の接続部材を一切不要とする。したがって、本発明によれば、筐体などを必要とせず、小型化と低コスト化を同時に図れる圧力センサアレイパッケージを提供することができる。   In a pressure sensor array package according to a fourth aspect of the present invention, in the pressure sensor array according to any one of the first to third aspects, the pressure sensor element is disposed in a portion where the through wiring portion is exposed to each of the pressure sensor elements. It was set as the structure provided with the bump electrically connected. Such a configuration brings about an effect of realizing a chip size package having a pressure sensor by means of bumps. In addition, since it can be directly connected to the mounting board using bumps, there are no housings that contain the pressure sensor and no connection members such as wire bonds or leads that electrically connect the pressure sensor and the external board. Make it unnecessary. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a pressure sensor array package that does not require a housing or the like, and can simultaneously achieve downsizing and cost reduction.

本発明の請求項５に係る圧力センサアレイの製造方法では、第一基板上に、前記圧力センサ素子の各々に対し、基準圧力室（第一空隙部）を構成するための凹部を形成する工程、第二基板を張り合わせることにより、基体と略平行して広がる基準圧力室を形成する工程、前記第二基板を薄板化してダイアフラム部を形成する工程、前記ダイアフラム部に感圧素子及び導電部を形成する工程、及び、前記圧力センサ素子の各々に対し、その外周域において、一端が該基体の一面に配された前記導電部と電気的に接続し、他端が前記第一基板の外面からなる前記基体の他面に露呈するように、前記基体を貫通してなる貫通配線部を形成する工程、により作製出来る。したがって、本発明によれば、小型でかつ安定した動作が可能な絶対圧型の圧力センサアレイを、低コストで簡便に、かつ効率よく作製できる製造方法が得られる。   In the method for manufacturing a pressure sensor array according to claim 5 of the present invention, a step of forming, on the first substrate, a recess for forming a reference pressure chamber (first gap) for each of the pressure sensor elements. A step of forming a reference pressure chamber extending substantially parallel to the base by bonding the second substrate; a step of forming a diaphragm portion by thinning the second substrate; and a pressure-sensitive element and a conductive portion in the diaphragm portion And one end of each of the pressure sensor elements is electrically connected to the conductive portion disposed on one surface of the base body, and the other end is an outer surface of the first substrate. The step of forming a through wiring portion that penetrates through the base body so as to be exposed on the other surface of the base body. Therefore, according to the present invention, it is possible to obtain a manufacturing method capable of easily and efficiently producing a small-sized absolute pressure type pressure sensor array capable of stable operation at low cost.

本発明の請求項６に係る圧力センサアレイの製造方法では、請求項５に記載の圧力センサアレイの製造方法において、二枚の基板を重ねてなる基体の重なり面に、基準圧力室（第一空隙部）および、該基準圧力室と基体の外部とを連通する孔部（第二空隙部）を構成するための凹部を同時に作製し、その後二枚の基板を張り合わせることにより、基体と略平行して広がる基準圧力室、及び隣接する位置にある圧力センサ素子の第一空隙部と連通するか、あるいは基体の側面に向かって開口させる構造の連通孔部を形成する工程を含む。これにより、基準圧力室と連通孔部を同時に加工できるため、製造工数を簡略化でき、効率化が図れる。また、絶対圧型の圧力センサ素子を別途エッチング加工して連通孔部を形成し、差圧型の圧力センサ素子を作製する場合に懸念される、オーバーエッチングによるダイアフラム部の損傷の虞もすくうなくなる。したがって、本発明によれば、安定した動作が可能な差圧型の圧力センサアレイを、低コストで簡便に、かつ安定して作製できる製造方法が得られる。   The pressure sensor array manufacturing method according to claim 6 of the present invention is the pressure sensor array manufacturing method according to claim 5, wherein the reference pressure chamber (the first pressure chamber) is formed on the overlapping surface of the base body formed by stacking two substrates. And a recess for forming a hole (second void) that communicates the reference pressure chamber and the outside of the substrate at the same time, and then bonding the two substrates together, It includes a step of forming a reference pressure chamber that extends in parallel and a communication hole portion having a structure that communicates with the first gap portion of the pressure sensor element at an adjacent position or opens toward the side surface of the substrate. Thereby, since a reference | standard pressure chamber and a communicating hole part can be processed simultaneously, a manufacturing man-hour can be simplified and efficiency can be achieved. In addition, the absolute pressure type pressure sensor element is separately etched to form a communicating hole portion, and there is no risk of damage to the diaphragm portion due to over-etching, which is a concern when producing a differential pressure type pressure sensor element. Therefore, according to the present invention, it is possible to obtain a manufacturing method capable of easily and stably producing a differential pressure type pressure sensor array capable of stable operation at low cost.

本発明の請求項７に係る圧力センサアレイパッケージの製造方法では、請求項５または６に記載の圧力センサアレイの製造方法により、前記圧力センサ素子の各々に対し、前記貫通配線部の他面に露呈された一端に、該一端と電気的に接続されるバンプを形成する工程を、さらに備えた製造方法とした。これにより、バンプによって、外部基板との接続自由度の高い圧力センサを備えた小型のチップサイズパッケージを効率的に作製できる効果をもたらす。したがって、本発明によれば、外部基板の要求に応じた実装の自由度を備えた構造の圧力センサアレイパッケージを、低コストで簡便に、かつ安定して形成できる製造方法を提供することができる。   In the method for manufacturing a pressure sensor array package according to claim 7 of the present invention, the pressure sensor array manufacturing method according to claim 5 or 6 can be applied to the other surface of the through wiring portion with respect to each of the pressure sensor elements. The manufacturing method further includes a step of forming a bump electrically connected to the one end at the exposed end. Thereby, the effect of being able to efficiently produce a small chip size package including a pressure sensor having a high degree of freedom of connection with an external substrate is provided by the bumps. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a manufacturing method capable of easily and stably forming a pressure sensor array package having a structure with a degree of freedom of mounting according to the requirements of an external substrate at low cost. .

本発明の請求項８に係る圧力センサモジュールでは、請求項４に記載の圧力センサアレイパッケージのバンプを介して電気的に接続される実装基板を備えて構成した。このような構成は、実装基板によって、外部基板との接続自由度を備える圧力センサを備え、小型化が実現されたチップサイズパッケージを備えた圧力センサモジュールを実現できる効果をもたらす。したがって、本発明によれば、小型化された圧力センサモジュールを提供することができる。   A pressure sensor module according to an eighth aspect of the present invention includes a mounting substrate that is electrically connected via bumps of the pressure sensor array package according to the fourth aspect. Such a configuration brings about an effect of realizing a pressure sensor module including a pressure sensor having a degree of freedom of connection with an external substrate depending on the mounting substrate, and having a chip size package with a reduced size. Therefore, according to the present invention, a miniaturized pressure sensor module can be provided.

本発明の請求項９に係る電子部品では、上述した構成を備える、圧力センサ、圧力センサパッケージ又は圧力センサモジュールを搭載したことを特徴とする。この圧力センサ、圧力センサパッケージ又は圧力センサモジュールは、搭載した際に嵩張る筐体などが不要なことから、圧力センサ、圧力センサパッケージ又は圧力センサモジュールを収容する容積が大幅に低減されると共に、筐体などに相当する重量も削減される。よって、本発明によれば、小型で軽量な電子部品の提供が可能となる。   The electronic component according to claim 9 of the present invention is characterized in that a pressure sensor, a pressure sensor package, or a pressure sensor module having the above-described configuration is mounted. Since this pressure sensor, pressure sensor package, or pressure sensor module does not require a bulky casing when mounted, the volume for housing the pressure sensor, pressure sensor package, or pressure sensor module is greatly reduced, and the casing Weight corresponding to the body is also reduced. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a small and lightweight electronic component.

本発明に係る絶対圧型の圧力センサアレイの一例を示す図。The figure which shows an example of the absolute pressure type pressure sensor array which concerns on this invention. 感圧素子（ゲージ抵抗）の電気的な配線図。Electrical wiring diagram of pressure sensitive element (gauge resistance). 本発明に係る差圧型の圧力センサアレイの一例を示す図。The figure which shows an example of the differential pressure type pressure sensor array which concerns on this invention. 本発明に係る絶対圧型の圧力センサアレイパッケージの一例を示す図。The figure which shows an example of the absolute pressure type pressure sensor array package which concerns on this invention. 本発明に係る絶対圧型の圧力センサアレイパッケージの製造方法の一例を示す模式的な断面工程図。FIG. 5 is a schematic cross-sectional process diagram illustrating an example of a manufacturing method of an absolute pressure type pressure sensor array package according to the present invention. 本発明に係る差圧型の圧力センサアレイパッケージの製造方法の一例を示す図。The figure which shows an example of the manufacturing method of the differential pressure type pressure sensor array package which concerns on this invention. 本発明に係るウェハレベルパッケージの一例を示す模式的な平面図。1 is a schematic plan view showing an example of a wafer level package according to the present invention. 本発明に係る絶対圧型の圧力センサアレイの他の一例を示す図。The figure which shows another example of the absolute pressure type pressure sensor array which concerns on this invention. 本発明に係る絶対圧型の圧力センサアレイパッケージの他の一例を示す図。The figure which shows another example of the absolute pressure type pressure sensor array package which concerns on this invention. 本発明に係る絶対圧型の圧力センサアレイパッケージの製造方法の他の一例を示す模式的な断面工程図。FIG. 6 is a schematic cross-sectional process diagram illustrating another example of a method for manufacturing an absolute pressure type pressure sensor array package according to the present invention. 従来の絶対圧型の圧力センサを示す図。The figure which shows the conventional absolute pressure type pressure sensor. 貫通配線部を備えた絶対圧型の圧力センサを示す図。The figure which shows the absolute pressure type pressure sensor provided with the penetration wiring part. 従来の絶対圧型の圧力センサアレイを示す図。The figure which shows the conventional absolute pressure type pressure sensor array.

以下、本発明に係る圧力センサアレイの実施形態を図面に基づいて説明する。
本発明に係る圧力センサアレイは、圧力センサ素子を複数個、二次元的に配置してなるものであり、以下の図において、アレイを構成する圧力センサ素子の個数としては必要最小限のものを示すが、本発明では、素子の数はこれに限定されるものではない。
図１は、本発明に係る圧力センサアレイの一例を示す模式的な断面図（ａ）、（ｂ）と、模式的な平面図（ｃ）であり、図１（ａ）は図１（ｃ）に示すＡ１−Ａ１線に沿った断面を、図１（ｂ）は図１（ｃ）に示すＡ２−Ａ２線に沿った断面を表している。すなわち、図１（ｃ）はダイアフラム部を設けた面である。また、図２は、感圧素子（ゲージ抵抗）の電気的な配線図である。 Hereinafter, embodiments of a pressure sensor array according to the present invention will be described with reference to the drawings.
The pressure sensor array according to the present invention is a two-dimensional arrangement of a plurality of pressure sensor elements. In the following figures, the minimum number of pressure sensor elements constituting the array is the minimum number. As shown, the number of elements is not limited to this in the present invention.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view (a) and (b) showing an example of a pressure sensor array according to the present invention, and a schematic plan view (c). FIG. ) Shows a cross section along the line A1-A1, and FIG. 1B shows a cross section along the line A2-A2 shown in FIG. That is, FIG. 1C is a surface provided with a diaphragm portion. FIG. 2 is an electrical wiring diagram of the pressure sensitive element (gauge resistance).

図１に示すように、圧力センサアレイ１Ａは、平板状の第一基板１１に第二基板１２を重ねてなる基体１３を基材とし、該圧力センサアレイ１Ａを構成する圧力センサ素子各々に対し、該基体１３の重なり面において、前記第一基板１１の中央域αに第一凹部１４ａを配することにより、前記第二基板１２と略平行して広がる第一空隙部（基準圧力室）１４を備え、該第一空隙部１４と重なり薄板化された第二基板１２からなる領域をダイアフラム部１６とする。このダイアフラム部１６には複数の感圧素子１７が配されている。また、前記第二基板１２の外面からなる前記基体１３の一面において、前記ダイアフラム部１６を除いた圧力センサ素子各々の外周域βには、前記感圧素子１７と電気的に接続された導電部１８が配されている。さらに、一端２０ａが前記導電部１８に電気的に接続し、他端２０ｂが第一基板１１の外面からなる前記基体１３の他面に露呈するように、前記基体１３を貫通してなる貫通配線部２０を該導電部１８ごとに設けている。   As shown in FIG. 1, the pressure sensor array 1 </ b> A has a base 13 formed by superposing a second substrate 12 on a flat plate-like first substrate 11 as a base material, and for each pressure sensor element constituting the pressure sensor array 1 </ b> A. In the overlapping surface of the base body 13, the first concave portion 14 a is arranged in the central region α of the first substrate 11, whereby a first gap portion (reference pressure chamber) 14 that extends substantially parallel to the second substrate 12. A region made of the thinned second substrate 12 overlapping the first gap portion 14 is referred to as a diaphragm portion 16. A plurality of pressure sensitive elements 17 are arranged on the diaphragm portion 16. In addition, on one surface of the base body 13 formed from the outer surface of the second substrate 12, a conductive portion electrically connected to the pressure-sensitive element 17 is disposed in the outer peripheral region β of each pressure sensor element excluding the diaphragm portion 16. 18 is arranged. Furthermore, a through-wiring that penetrates the base 13 so that one end 20a is electrically connected to the conductive portion 18 and the other end 20b is exposed to the other surface of the base 13 that is the outer surface of the first substrate 11. A portion 20 is provided for each conductive portion 18.

図１は、感圧素子１７として機能するゲージ抵抗（Ｒ１〜Ｒ４）が配された例であり、各ゲージ抵抗は、不図示のリード配線を介して、ホイットストーンブリッジ（図２）を構成するように電気的に接続されている。このような感圧素子１７は、ダイアフラム部１６の周縁部に配置すると良い。この周縁部においては圧縮と引張の両応力が感圧素子１７に加わり易いので、感度の良い圧力センサ１Ａが得られる。   FIG. 1 is an example in which gauge resistors (R1 to R4) functioning as pressure-sensitive elements 17 are arranged, and each gauge resistor constitutes a Whitstone bridge (FIG. 2) via a lead wiring (not shown). So that it is electrically connected. Such a pressure sensitive element 17 is preferably arranged at the peripheral edge of the diaphragm portion 16. Since both compressive and tensile stresses are likely to be applied to the pressure sensitive element 17 at the peripheral edge portion, a pressure sensor 1A with high sensitivity can be obtained.

これにより、ダイアフラム部１６とは反対側の面に電気配線を引き出し、外部へ信号を取り出すための配線として貫通配線部２０を用いることが可能となるため、圧力センサアレイの外周部において、特定の圧力センサ素子と他の圧力センサ素子とから各々延びる配線どうしが密となる問題が解消され、この問題に起因する熱応力の発生を著しく抑制できる。したがって、本発明によれば、配線の熱的な影響を回避できるとともに、小型でかつ安定した動作が可能な構造を有する絶対圧型の圧力センサアレイを提供することが出来る。   As a result, it is possible to draw out the electrical wiring on the surface opposite to the diaphragm portion 16 and use the through wiring portion 20 as the wiring for taking out the signal to the outside. The problem that the wirings extending from the pressure sensor element and the other pressure sensor elements are dense is solved, and the generation of thermal stress due to this problem can be remarkably suppressed. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide an absolute pressure type pressure sensor array having a structure that can avoid a thermal influence of wiring and can be operated in a small size and stably.

この時、上述した圧力センサアレイ１Ａを構成する圧力センサ素子は、絶対圧型の圧力センサとして機能する構成であるが、本発明では、基準圧力室と基体の外部とを繋ぐ連通孔を設ける構成とすることにより、差圧型の圧力センサとして機能する圧力センサ素子を用いることもできる。
図３は、本発明に係る圧力センサアレイの他の一例を示す模式的な断面図（ａ）、（ｂ）と、模式的な平面図（ｃ）であり、図３（ａ）は図３（ｃ）に示すＢ１−Ｂ１線に沿った断面を、図３（ｂ）は図３（ｃ）に示すＢ２−Ｂ２線に沿った断面を表している。すなわち、図３（ｃ）はダイアフラム部を設けた面である。 At this time, the pressure sensor element constituting the pressure sensor array 1A described above is configured to function as an absolute pressure type pressure sensor, but in the present invention, a communication hole that connects the reference pressure chamber and the outside of the base is provided. Thus, a pressure sensor element that functions as a differential pressure type pressure sensor can also be used.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view (a), (b) showing another example of the pressure sensor array according to the present invention, and a schematic plan view (c). FIG. FIG. 3B shows a cross section taken along line B1-B1 shown in FIG. 3C, and FIG. 3B shows a cross section taken along line B2-B2 shown in FIG. That is, FIG. 3C is a surface provided with a diaphragm portion.

図３に示すように、圧力センサアレイ１Ｂを構成する圧力センサ素子各々に対し、平板状の第一基板１１に第二基板１２を重ねてなる基体１３の重なり面において、前記第一基板１１の中央域αに第一凹部１４ａを配することにより、前記第二基板１２と略平行して広がる第一空隙部（基準圧力室）１４を、該第一空隙部１４の外周域βに、一方が該第一空隙部１４と連通し、他方が隣接する位置にある圧力センサ素子の第一空隙部１４と連通するか、あるいは該第一基板１１の側面に開口部をなす第二凹部（例えば１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ）を配することにより、前記第一空隙部１４と前記基体１３の外部とを連通する孔部（連通孔）として、前記第二基板１２と略平行をなす第二空隙部１５を設けた構造とした。また、図３に示すように、圧力センサアレイ１Ｂを構成する全ての圧力センサ素子は、各々の外周域の基体１３内の重なり面において、隣接する位置にある全ての圧力センサ素子の第一空隙部１４と連通する第二空隙部１５を有している。さらに、一端２０ａが前記導電部１８に電気的に接続し、他端２０ｂが第一基板１１の外面からなる前記基体１３の他面に露呈するように、前記基体１３を貫通してなる貫通配線部２０を該導電部１８ごとに設けている。 As shown in FIG. 3, for each of the pressure sensor elements constituting the pressure sensor array 1 </ b> B, on the overlapping surface of the base body 13 formed by superposing the second substrate 12 on the flat plate-like first substrate 11, By disposing the first recess 14 a in the central area α, the first gap portion (reference pressure chamber) 14 that spreads substantially in parallel with the second substrate 12 is placed in the outer peripheral area β of the first gap portion 14. Communicates with the first gap 14 and communicates with the first gap 14 of the pressure sensor element at the other adjacent position, or a second recess (for example, forming an opening in the side surface of the first substrate 11). 15 a, 15 b, 15 c, 15 d), a second portion that is substantially parallel to the second substrate 12 as a hole portion (communication hole) that communicates the first gap portion 14 and the outside of the base 13. It was set as the structure which provided the space | gap part 15. FIG. Further, as shown in FIG. 3, all the pressure sensor elements constituting the pressure sensor array 1B have the first gaps of all the pressure sensor elements located adjacent to each other on the overlapping surface in the base body 13 in each outer peripheral region. A second gap portion 15 communicating with the portion 14 is provided. Furthermore, a through-wiring that penetrates the base 13 so that one end 20a is electrically connected to the conductive portion 18 and the other end 20b is exposed to the other surface of the base 13 that is the outer surface of the first substrate 11. A portion 20 is provided for each conductive portion 18.

なお図３では、第二空隙部１５として、隣接する位置にある圧力センサ素子の第一空隙部、あるいは第一基板１１の側面に向けて四方向への開口部を設けているが、本発明ではこれに限定されるものではなく、少なくとも一方向以上への開口部を有する構造であれば良い。
このとき、図３（ｃ）に示すように、貫通配線部２０と第二空隙部１５とは、外周域βにおいて重ならない位置に配されることが好ましい。これにより、貫通配線部２０を設けることによる第二空隙部１５の破壊の虞をなくすことができる。 In FIG. 3, the second gap 15 is provided with openings in four directions toward the first gap of the pressure sensor element at the adjacent position or the side surface of the first substrate 11. However, the present invention is not limited to this, and any structure having openings in at least one direction may be used.
At this time, as shown in FIG. 3C, it is preferable that the through wiring portion 20 and the second gap portion 15 are arranged at positions that do not overlap in the outer peripheral region β. Thereby, the possibility of destruction of the second gap portion 15 due to the provision of the through wiring portion 20 can be eliminated.

これにより、圧力基準室である第一空隙部１４が、連通孔として機能する第二空隙部１５によって外部（例えば、大気）に開放されるため、外圧の測定による補正を必要としない差圧型の圧力センサが得られる。また、この構成は、第二空隙部１５の外部との開口部が基体の側面方向に配されているため、第二空隙部１５を通して、ダイアフラム部１６裏面に直接光が照射されることを防ぐ効果をもたらす。これにより、光照射を原因とするセンサ特性の変動が抑えられ、外部からの要因に影響されにくく、安定した動作が可能な差圧型の圧力センサアレイが得られる。   As a result, the first gap portion 14 which is a pressure reference chamber is opened to the outside (for example, the atmosphere) by the second gap portion 15 functioning as a communication hole, and therefore, a differential pressure type that does not require correction by measuring the external pressure. A pressure sensor is obtained. Moreover, since this structure has the opening part with the exterior of the 2nd space | gap part 15 arrange | positioned in the side surface direction of a base | substrate, it prevents direct light being irradiated to the diaphragm part 16 back surface through the 2nd space | gap part 15. Bring effect. As a result, it is possible to obtain a differential pressure sensor array that suppresses fluctuations in sensor characteristics caused by light irradiation, is hardly affected by external factors, and can operate stably.

次に、圧力センサアレイパッケージ２Ａについて、図４に基づき説明する。
図４は、本発明に係る圧力センサアレイパッケージの一例を示す模式的な断面図であり、図１におけるＡ１−Ａ１線に沿った断面に相当する。
図４に示すように、圧力センサアレイパッケージ２Ａは、上記構造とした圧力センサアレイ１Ａの貫通配線部２０の露呈した他端２０ｂにそれぞれ配され、該貫通配線部２０と電気的に接続されるバンプ１９を備えることによって構成されている。 Next, the pressure sensor array package 2A will be described with reference to FIG.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing an example of a pressure sensor array package according to the present invention, and corresponds to a cross section taken along line A1-A1 in FIG.
As shown in FIG. 4, the pressure sensor array package 2 </ b> A is disposed on the exposed other end 20 b of the through wiring portion 20 of the pressure sensor array 1 </ b> A having the above structure, and is electrically connected to the through wiring portion 20. The bump 19 is provided.

なお、圧力センサアレイ１Ａにおいて、導電部１８を除く外周域βは、絶縁部（不図示）によって覆われる形態が好ましい。絶縁部を設けることにより、感圧素子１７が絶縁層によって被覆した構成が得られる。この構成とした圧力センサアレイパッケージ２Ａでは、絶縁部は、感圧素子１７の外気との接触を遮断するため感圧素子１７の耐食性を向上させると共に、感圧素子１７がダイアフラム部１６を介さずに直接、外部から受ける機械的な影響を大幅に低減する効果も有する。
また、バンプ１９は、必ずしも貫通配線部２０の露呈した他端２０ｂ上に直接配されることに限定されるものではなく、金属等からなるパッドや再配線層（不図示）等を介して貫通配線部２０からずれた位置に設けても良い。 In the pressure sensor array 1A, it is preferable that the outer peripheral region β excluding the conductive portion 18 is covered with an insulating portion (not shown). By providing the insulating portion, a configuration in which the pressure sensitive element 17 is covered with an insulating layer is obtained. In the pressure sensor array package 2A configured as described above, the insulating portion blocks the contact of the pressure sensitive element 17 with the outside air, thereby improving the corrosion resistance of the pressure sensitive element 17, and the pressure sensitive element 17 does not pass through the diaphragm portion 16. It also has the effect of greatly reducing the mechanical influence directly received from the outside.
Further, the bump 19 is not necessarily limited to being directly disposed on the exposed other end 20b of the penetrating wiring portion 20, but penetrates through a pad made of metal or the like, a rewiring layer (not shown), or the like. You may provide in the position shifted | deviated from the wiring part 20. FIG.

したがって、圧力センサアレイパッケージ２Ａでは、圧力センサを内包する筐体などが不要で、かつ、例えば外部基板と接続可能なバンプ１９も圧力センサパッケージ自体が備えているため、極めて小型化可能な圧力センサアレイパッケージが得られる。また、基体１３を貫通する貫通配線部２０にバンプを設けることによって、ダイアフラム部１６とは反対側の面に電気配線を引き出し、外部基板に直接実装できるため、圧力センサと外部基板の間を電気的に繋ぐワイヤボンドやリード等の接続部材を一切不要とする。これにより、配線による熱応力の影響を回避できるとともに、低コスト化が図れ、小型でかつ安定した動作が可能な絶対圧型の圧力センサアレイパッケージを得ることが出来る。
また、図３に示した差圧型の圧力センサアレイ１Ｂの構成を用いても同様の効果が得られる。 Therefore, the pressure sensor array package 2A does not require a housing that contains the pressure sensor, and the pressure sensor package itself also includes, for example, a bump 19 that can be connected to an external substrate. An array package is obtained. In addition, by providing bumps on the through wiring portion 20 that penetrates the base body 13, electrical wiring can be drawn out on the surface opposite to the diaphragm portion 16 and directly mounted on the external substrate. Connecting members such as wire bonds and leads are not necessary. As a result, it is possible to obtain an absolute pressure type pressure sensor array package that can avoid the influence of thermal stress due to wiring, can be reduced in cost, and can be operated in a small size and stably.
The same effect can be obtained by using the configuration of the differential pressure type pressure sensor array 1B shown in FIG.

図５は、図４に示す圧力センサアレイパッケージ２Ａの製造方法の一例を模式的に示した断面工程図である。
まず、図５（ａ）に示すように、例えばシリコンなどの半導体からなる第一基板１１の一面において、中央域αに第一凹部１４ａを形成する（第一工程）。この凹部は、例えばＤＲＩＥ（Deep-Reactive Ion Etching） 法によりエッチングすることで形成することができる。ＤＲＩＥ法とは、エッチングガスに六フッ化硫黄（ＳＦ６ ）を用い、高密度プラズマによるエッチングと、側壁へのパッシベーション成膜を交互に行なうことにより（Bosch プロセス）、第一基板１１を深堀エッチングするものである。
なお、これらの凹部を形成する方法はこれに限定されるものではなく、酸やアルカリ等の溶液を用いたウェットエッチング、サンドブラスト、レーザ等の物理的加工も可能である。 FIG. 5 is a cross-sectional process diagram schematically showing an example of a manufacturing method of the pressure sensor array package 2A shown in FIG.
First, as shown in FIG. 5A, a first recess 14a is formed in a central region α on one surface of a first substrate 11 made of a semiconductor such as silicon (first step). This concave portion can be formed by etching, for example, by DRIE (Deep-Reactive Ion Etching) method. The DRIE method uses sulfur hexafluoride (SF 6 ) as an etching gas, and alternately etches with high-density plasma and forms a passivation film on the sidewall (Bosch process), thereby deep etching the first substrate 11. To do.
Note that the method of forming these recesses is not limited to this, and physical processing such as wet etching using a solution of acid or alkali, sandblasting, laser, or the like is also possible.

次に、図５（ｂ）に示すように、第一基板１１の凹部を形成した面に、例えばシリコンからなる第二基板１２を、例えば高温で熱処理することにより接合する（第二工程）。その後、図５（ｃ）に示すように、第二基板１２の一面を研磨等により薄化して所望の厚さとし、ダイアフラム部１６を形成する（第三工程）。
第二基板１２を薄化する方法については特に限定されるものではなく、研削及びポリッシング加工に加え、反応性ガスを用いたドライエッチング、薬液を用いたウェットエッチング、または電気化学エッチング等による加工も可能である。 Next, as shown in FIG. 5B, the second substrate 12 made of, for example, silicon is bonded to the surface of the first substrate 11 where the recesses are formed by, for example, heat treatment at a high temperature (second step). Thereafter, as shown in FIG. 5C, one surface of the second substrate 12 is thinned by polishing or the like to obtain a desired thickness, and the diaphragm portion 16 is formed (third step).
The method for thinning the second substrate 12 is not particularly limited, and in addition to grinding and polishing processes, dry etching using a reactive gas, wet etching using a chemical, or electrochemical etching is also possible. Is possible.

次に、図５（ｄ）に示すように、薄化された第二基板１２の外面に、感圧素子１７を形成し、さらに外周部βに該感圧素子１７と電気的に接続する導電部１８を設ける（第四工程）。このとき、図２に示すように、感圧素子１７がホイットストーンブリッジを構成するように配する。   Next, as shown in FIG. 5D, a pressure-sensitive element 17 is formed on the outer surface of the thinned second substrate 12, and further electrically connected to the pressure-sensitive element 17 on the outer peripheral portion β. A portion 18 is provided (fourth step). At this time, as shown in FIG. 2, the pressure sensitive elements 17 are arranged so as to form a Whitstone bridge.

次に、図５（ｅ）に示すように、圧力センサアレイ１Ａにおける圧力センサ素子各々の導電部１８の裏面に接続するように貫通孔２１を形成する。貫通孔２１は、例えばＤＲＩＥ法によりエッチングすることで形成することができる。なお、貫通孔２１を形成する方法はこれに限定されるものではなく、レーザ等の物理的加工も可能である。   Next, as shown in FIG. 5E, a through hole 21 is formed so as to be connected to the back surface of the conductive portion 18 of each pressure sensor element in the pressure sensor array 1A. The through hole 21 can be formed by etching, for example, by the DRIE method. In addition, the method of forming the through-hole 21 is not limited to this, and physical processing, such as a laser, is also possible.

次に、図５（ｆ）に示すように、貫通孔２１の内壁及び第一基板１１の外面からなる基体１３の他面に絶縁層２２を形成する。絶縁層２２としては、例えばＳｉＯ２ をプラズマＣＶＤにより１μｍ成膜することで形成できる。
この絶縁層としてはＳｉＯ２ に限定されるものではなく、ＳｉＮや樹脂等の他の絶縁材料であっても良い。また、製法もその他スパッタ、スピンコート等が利用できる。 Next, as shown in FIG. 5 (f), an insulating layer 22 is formed on the other surface of the base 13 consisting of the inner wall of the through hole 21 and the outer surface of the first substrate 11. The insulating layer 22 can be formed, for example, by depositing SiO 2 with a thickness of 1 μm by plasma CVD.
This insulating layer is not limited to SiO 2 but may be other insulating materials such as SiN and resin. In addition, sputtering, spin coating, etc. can be used for the manufacturing method.

次に、図５（ｇ）に示すように、導電部１８と電気的に接続するように、貫通孔２１内に導電性物質２３を充填することにより、貫通配線部２０を形成する。これにより、図１に示す絶対圧型の圧力センサアレイ１Ａが作製される（第五工程）。
この導電性物質２３としては、例えばＣｕとし、めっきにより貫通孔２１内に充填することができる。なお、導電性物質２３はこれに限定されず、他の金属材料やはんだ等の合金とすることもできる。また、充填方法もＣＶＤやスパッタを利用することができる。 Next, as illustrated in FIG. 5G, the through wiring portion 20 is formed by filling the through hole 21 with a conductive material 23 so as to be electrically connected to the conductive portion 18. Thereby, the absolute pressure type pressure sensor array 1A shown in FIG. 1 is manufactured (fifth step).
The conductive material 23 may be Cu, for example, and fill the through hole 21 by plating. Note that the conductive material 23 is not limited to this, and may be other metal materials or alloys such as solder. Also, the filling method can use CVD or sputtering.

さらに、図５（ｈ）に示すように、当該貫通配線部２０と電気的に接続するように、バンプ１９を形成する。これにより、図４に示す絶対圧型の圧力センサアレイパッケージ２Ａが完成する。
バンプ１９は、例えばＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系からなるはんだボールを搭載して形成することができる。なお、はんだボールは、貫通配線部２０上に直接搭載することもできるし、一度再配線層を形成しておき、貫通配線部とは別の場所で当該再配線層と電気的に接続するように搭載することもできる。
また本発明では、バンプ１９はこれに限定されるものではなく、他の組成のはんだや、他の金属からなるはんだ、またＣｕやＡｕなどからなるバンプを用いることができ、作製法も、はんだペーストを用いた印刷法やメッキ法、ワイヤによるスタッドバンプ等が適用可能である。 Further, as shown in FIG. 5H, bumps 19 are formed so as to be electrically connected to the through wiring portion 20. Thereby, the absolute pressure type pressure sensor array package 2A shown in FIG. 4 is completed.
The bump 19 can be formed by mounting a solder ball made of, for example, Sn—Ag—Cu. The solder balls can be directly mounted on the through-wiring part 20, or a re-wiring layer is once formed and electrically connected to the re-wiring layer at a place different from the through-wiring part. Can also be installed.
In the present invention, the bumps 19 are not limited to this, and solders of other compositions, solders made of other metals, bumps made of Cu, Au, or the like can be used. Printing methods using paste, plating methods, stud bumps using wires, and the like are applicable.

本発明の製造方法（図５）によれば、導電部が備えられた面とは異なる面に、例えばバンプ等の接続部材を配置することも容易であり、配線による熱的影響に左右されず安定した動作が可能で、かつ、外部基板の要求に応じた実装の自由度を備えた構造の圧力センサアレイを、低コストで簡便に、かつ効率よく作製できる製造方法が得られる。
さらに、バンプによって、外部基板との接続自由度の高い圧力センサを備えた小型のチップサイズパッケージを効率的に作製でき、外部基板の要求に応じた実装の自由度を備えた構造の圧力センサアレイパッケージを、低コストで簡便に、かつ安定して形成できる製造方法を提供することができる。 According to the manufacturing method of the present invention (FIG. 5), it is also easy to arrange connection members such as bumps on a surface different from the surface provided with the conductive portion, and it is not affected by the thermal influence of the wiring. It is possible to obtain a manufacturing method capable of stably and efficiently producing a pressure sensor array having a structure capable of stable operation and having a degree of freedom of mounting according to the requirements of the external substrate.
Furthermore, the bump sensor can be used to efficiently produce a small chip size package with a pressure sensor with a high degree of freedom of connection to an external board, and the pressure sensor array has a structure with the degree of freedom of mounting according to the requirements of the external board. It is possible to provide a manufacturing method capable of forming a package easily and stably at a low cost.

また、上述した圧力センサアレイパッケージ２Ａの製造方法を用いて、圧力センサアレイパッケージを構成する圧力センサ素子が、基準圧力室と基体の外部とを繋ぐ連通孔を備えた差圧型の圧力センサとして機能する圧力センサアレイも簡便に作製できる。
なお、その場合、図５（ａ）で示した第一工程で凹部形成のパターンを変更することが大きな特徴であり、第二工程以降は、絶対圧型の圧力センサアレイパッケージ２Ａと同じ工程を用いるものであり、ここでは図５（ｂ）以降の工程は省略するものとする。
図６は、図３に示す差圧型の圧力センサアレイ１Ｂの製造方法の第一工程の一例を示す模式的な断面図（ａ）と、模式的な平面図（ｂ）であり、図６（ａ）は図６（ｂ）に示すＢ１−Ｂ１線に沿った断面を表している。すなわち、図６（ｂ）は第一基板１１の表面である。 Further, by using the above-described manufacturing method of the pressure sensor array package 2A, the pressure sensor elements constituting the pressure sensor array package function as a differential pressure type pressure sensor having a communication hole connecting the reference pressure chamber and the outside of the base. The pressure sensor array can be easily manufactured.
In this case, the major feature is that the pattern for forming the recesses is changed in the first step shown in FIG. 5A. The second and subsequent steps use the same steps as the absolute pressure type pressure sensor array package 2A. Here, the steps after FIG. 5B are omitted.
6A and 6B are a schematic cross-sectional view (a) and a schematic plan view (b) showing an example of the first step of the manufacturing method of the differential pressure type pressure sensor array 1B shown in FIG. a) represents a cross section taken along line B1-B1 shown in FIG. That is, FIG. 6B is the surface of the first substrate 11.

まず、図６（ａ）に示すように、例えばシリコンなどの半導体からなる第一基板１１の一面において、中央域αに第一凹部１４ａを、外周域βの少なくとも一部に、一方が前記第一凹部１４ａと連通し、他方が隣接する位置にある圧力センサ素子の第一凹部１４ａと連通するか、あるいは前記第一基板１１の側面に開口部をなす第二凹部１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄを形成する。
この凹部は、例えばＤＲＩＥ（Deep-Reactive Ion Etching） 法によりエッチングすることで形成することができる。ＤＲＩＥ法とは、エッチングガスに六フッ化硫黄（ＳＦ６ ）を用い、高密度プラズマによるエッチングと、側壁へのパッシベーション成膜を交互に行なうことにより（Bosch プロセス）、第一基板１１を深堀エッチングするものである。
なお、これらの凹部を形成する方法はこれに限定されるものではなく、酸やアルカリ等の溶液を用いたウェットエッチング、サンドブラスト、レーザ等の物理的加工も可能である。 First, as shown in FIG. 6 (a), on one surface of the first substrate 11 made of a semiconductor such as silicon, for example, a first recess 14a is formed in a central region α, and at least part of an outer peripheral region β, one of which is the first Second recesses 15a, 15b, 15c, 15d that communicate with one recess 14a and communicate with the first recess 14a of the pressure sensor element at the other adjacent position, or that form an opening on the side surface of the first substrate 11. Form.
This concave portion can be formed by etching, for example, by DRIE (Deep-Reactive Ion Etching) method. The DRIE method uses sulfur hexafluoride (SF 6 ) as an etching gas, and alternately etches with high-density plasma and forms a passivation film on the sidewall (Bosch process), thereby deep etching the first substrate 11. To do.
Note that the method of forming these recesses is not limited to this, and physical processing such as wet etching using a solution of acid or alkali, sandblasting, laser, or the like is also possible.

また図６では、第二凹部として、隣接する位置にある圧力センサ素子の第一凹部、あるいは第一基板１１の側面に向けて、圧力センサ素子各々において四方向への開口部を設けているが、本発明ではこれに限定されるものではなく、少なくとも一方向以上への開口部を有する構造であれば良く、その位置も各辺の中央部に限らず、その数も各辺から一本とは限らず、適宜設定することができる。
これらの第一凹部、第二凹部が、以下第二工程以降のプロセスを経て、それぞれ、基準圧力室となる第一空隙部、外部との連通孔となる第二空隙部を形成し、差圧型の圧力センサアレイパッケージが完成する。 In FIG. 6, as the second recess, an opening in four directions is provided in each pressure sensor element toward the first recess of the pressure sensor element at the adjacent position or the side surface of the first substrate 11. However, the present invention is not limited to this, as long as it has a structure having an opening in at least one direction, and the position is not limited to the central portion of each side, and the number is one from each side. However, it can be set as appropriate.
These first concave portion and second concave portion are subjected to a process subsequent to the second step to form a first void portion serving as a reference pressure chamber and a second void portion serving as a communication hole with the outside, respectively, and a differential pressure type The pressure sensor array package is completed.

本発明の製造方法によれば、差圧型の圧力センサとして機能する圧力センサアレイパッケージの作製に際し、第一空隙部１４と第二空隙部１５を同一の工程で形成することができるため、製造工数を大幅に削減でき、効率化が図れる。また、絶対圧型の圧力センサを別途エッチング加工して連通孔部を形成し、差圧型の圧力センサを作製する場合に懸念される、オーバーエッチングによるダイアフラム部の損傷の虞もすくうなくなる。したがって、本発明によれば、外部基板の要求に応じた実装の自由度を備えた構造を有し、安定した動作が可能な差圧型の圧力センサアレイを、低コストで簡便に、かつ安定して作製できる製造方法が得られる。
さらに、バンプによって、差圧型の圧力センサとして機能する圧力センサを備えた小型のチップサイズパッケージを効率的に作製でき、外部基板の要求に応じた実装の自由度を備えた構造の差圧型の圧力センサアレイパッケージを、低コストで簡便に、かつ安定して形成できる製造方法を提供することができる。 According to the manufacturing method of the present invention, the first gap portion 14 and the second gap portion 15 can be formed in the same process when the pressure sensor array package functioning as a differential pressure type pressure sensor is manufactured. Can be greatly reduced, and efficiency can be improved. In addition, the absolute pressure type pressure sensor is separately etched to form a communicating hole portion, and there is no risk of damage to the diaphragm portion due to over-etching, which is a concern when a differential pressure type pressure sensor is manufactured. Therefore, according to the present invention, a differential pressure type pressure sensor array having a structure with a degree of freedom of mounting according to the requirements of an external substrate and capable of stable operation can be obtained easily and stably at a low cost. The manufacturing method which can be produced is obtained.
In addition, the bump can efficiently produce a small chip size package with a pressure sensor that functions as a differential pressure type pressure sensor, and the differential pressure type pressure has a structure with the degree of freedom of mounting according to the requirements of the external substrate. It is possible to provide a manufacturing method capable of forming a sensor array package easily and stably at low cost.

図７は、差圧型の圧力センサアレイパッケージ１Ｂのウェハレベルパッケージにおける模式的な平面図であり、ダイアフラム部を設けた面を示す。
上述の圧力センサアレイ、及びそのパッケージの製造方法については、通常の工程では、ウェハレベルで行うこととなる。そのため、図７に示すように圧力センサアレイパッケージ１０１と隣り合う圧力センサアレイパッケージ１０２とには同様のパターンが形成されることになり、ダイシングライン近辺の領域γにおいて、各々の第二空隙部１５が繋がる構造となる。一連の工程が終了後、図中破線Ｃ−Ｃからダイシングし、チップに個片化することにより、同時に第二空隙部１５をチップの側面に開口させて、基準圧力室となる第一空隙部１４と基体の外部を連通させることができる。これにより、差圧型の圧力センサとして機能する圧力センサを備えた小型のチップサイズパッケージを、簡易な工程で、かつ効率的に形成できる製造方法を提供することができる。 FIG. 7 is a schematic plan view of a wafer level package of the differential pressure type pressure sensor array package 1B, and shows a surface provided with a diaphragm portion.
The above-described pressure sensor array and the method for manufacturing the package are performed at the wafer level in a normal process. Therefore, as shown in FIG. 7, a similar pattern is formed in the pressure sensor array package 101 and the adjacent pressure sensor array package 102, and in the region γ in the vicinity of the dicing line, each second gap portion 15 is formed. Will be connected. After the series of steps is completed, the first gap portion serving as a reference pressure chamber is formed by dicing from the broken line CC in the figure and dividing into chips to simultaneously open the second gap portion 15 on the side surface of the chip. 14 can communicate with the outside of the base. Accordingly, it is possible to provide a manufacturing method capable of efficiently forming a small chip size package including a pressure sensor functioning as a differential pressure type pressure sensor in a simple process.

上述した圧力センサアレイ１Ａを構成する圧力センサ素子（図１）は、平板状の第一基板１１に第二基板１２を重ねてなる基体１３を基材として用いた構成であるが、平板状の１枚の第三基材３１を基体とした構成（図８）に置き換えることもできる。
図８は、本発明に係る圧力センサアレイの他の一例を示す模式的な断面図（ａ）、（ｂ）と、模式的な平面図（ｃ）であり、図８（ａ）は図８（ｃ）に示すＤ１−Ｄ１線に沿った断面を、図８（ｂ）は図８（ｃ）に示すＤ２−Ｄ２線に沿った断面を表している。すなわち、図８（ｃ）はダイアフラム部を設けた面である。なお、図８においても、感圧素子（ゲージ抵抗）の電気的な配線図は図２と同様である。 The pressure sensor element (FIG. 1) constituting the pressure sensor array 1A described above has a configuration in which a base 13 formed by superposing a second substrate 12 on a flat first substrate 11 is used as a base material. It can also be replaced with a configuration (FIG. 8) using one third base material 31 as a base.
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view (a), (b) showing another example of the pressure sensor array according to the present invention, and a schematic plan view (c). FIG. FIG. 8B shows a cross section along the line D2-D2 shown in FIG. 8C, and FIG. 8B shows a cross section along the line D1-D1 shown in FIG. That is, FIG. 8C is a surface provided with a diaphragm portion. Also in FIG. 8, the electrical wiring diagram of the pressure sensitive element (gauge resistance) is the same as FIG.

図８に示すように、圧力センサアレイ３Ａは、シリコン等からなる平板状の１枚の第三基材を基体３１としている。該圧力センサアレイ３Ａを構成する圧力センサ素子各々に対し、第三基材からなる基体３１の一面において、各圧力センサ素子の中央域αの内部に該一面と略平行して広がる、第一空隙部（基準圧力室）３４を備え、該第一空隙部１４と重なり薄板化された基体３１からなる領域をダイアフラム部３６とする。このダイアフラム部３６には複数の感圧素子３７が配されている。また、第三基材からなる基体３１の一面において、前記ダイアフラム部３６を除いた圧力センサ素子各々の外周域βには、前記感圧素子３７と電気的に接続された導電部３８が配されている。さらに、前記導電部３８に一端が電気的に接続し、他端が第三基材からなる基体３１の他面に露呈するように、前記基体３１を貫通してなる貫通配線部４０を該導電部３８ごとに設けている。   As shown in FIG. 8, the pressure sensor array 3 </ b> A uses a single plate-like third base material made of silicon or the like as a base 31. For each of the pressure sensor elements constituting the pressure sensor array 3A, a first gap is formed on one surface of the base 31 made of a third base material and extends substantially parallel to the one surface within the central area α of each pressure sensor element. A region comprising a base 31 that includes a portion (reference pressure chamber) 34 and overlaps the first gap portion 14 and is made into a thin plate is referred to as a diaphragm portion 36. A plurality of pressure sensitive elements 37 are arranged on the diaphragm portion 36. In addition, a conductive portion 38 electrically connected to the pressure-sensitive element 37 is disposed on the outer peripheral region β of each pressure sensor element excluding the diaphragm portion 36 on one surface of the base 31 made of the third base material. ing. Further, the through wiring portion 40 penetrating the base 31 is electrically connected to the conductive portion 38 such that one end is electrically connected to the conductive portion 38 and the other end is exposed to the other surface of the base 31 made of the third base. It is provided for each part 38.

図８に示す圧力センサアレイ３Ａは、感圧素子３７として機能するゲージ抵抗（Ｒ１〜Ｒ４）が配された例であり、各ゲージ抵抗は、不図示のリード配線を介して、ホイットストーンブリッジ（図２）を構成するように電気的に接続されている。このような感圧素子３７は、ダイアフラム部３６の周縁部に配置すると良い。この周縁部においては圧縮と引張の両応力が感圧素子３７に加わり易いので、図８に示す圧力センサアレイ３Ａを構成する個々の圧力センサは、感度の良いものとなる。   The pressure sensor array 3A shown in FIG. 8 is an example in which gauge resistors (R1 to R4) functioning as pressure-sensitive elements 37 are arranged. Each gauge resistor is connected to a Whitstone bridge (not shown) via a lead wire (not shown). It is electrically connected so as to constitute FIG. Such a pressure sensitive element 37 is preferably arranged at the peripheral edge of the diaphragm portion 36. Since both compressive and tensile stresses are easily applied to the pressure sensitive element 37 at the peripheral edge, the individual pressure sensors constituting the pressure sensor array 3A shown in FIG. 8 have high sensitivity.

これにより、ダイアフラム部３６とは反対側の面に電気配線を引き出し、外部へ信号を取り出すための配線として貫通配線部４０を用いることが可能となるため、圧力センサアレイの外周部において、特定の圧力センサ素子と他の圧力センサ素子とから各々延びる配線どうしが密となる問題が解消され、この問題に起因する熱応力の発生を著しく抑制できる。したがって、本発明によれば、配線の熱的な影響を回避できるとともに、小型でかつ安定した動作が可能な構造を有する絶対圧型の圧力センサアレイを提供することができる。   As a result, it is possible to draw out the electrical wiring on the surface opposite to the diaphragm portion 36 and use the through wiring portion 40 as the wiring for taking out the signal to the outside. The problem that the wirings extending from the pressure sensor element and the other pressure sensor elements are dense is solved, and the generation of thermal stress due to this problem can be remarkably suppressed. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide an absolute pressure type pressure sensor array having a structure capable of avoiding the thermal influence of the wiring and capable of performing a small and stable operation.

次に、圧力センサアレイパッケージ４Ａについて、図９に基づき説明する。
図９は、本発明に係る圧力センサアレイパッケージの他の一例を示す模式的な断面図であり、図８におけるＤ１−Ｄ１線に沿った断面に相当する。
図９に示すように、圧力センサアレイパッケージ４Ａは、上記構造とした圧力センサアレイ３Ａの貫通配線部４０の露呈した他端にそれぞれ配され、該貫通配線部４０と電気的に接続されるバンプ３９を備えることによって構成されている。 Next, the pressure sensor array package 4A will be described with reference to FIG.
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing another example of the pressure sensor array package according to the present invention, and corresponds to a cross section taken along line D1-D1 in FIG.
As shown in FIG. 9, the pressure sensor array package 4 </ b> A is disposed on the exposed other end of the through wiring portion 40 of the pressure sensor array 3 </ b> A having the above structure, and is electrically connected to the through wiring portion 40. 39 is provided.

なお、圧力センサアレイ４Ａにおいて、導電部３８を除く外周域βは、絶縁部（不図示）によって覆われる形態が好ましい。絶縁部を設けることにより、感圧素子３７が絶縁層によって被覆した構成が得られる。この構成とした圧力センサアレイパッケージ４Ａでは、絶縁部は、感圧素子３７の外気との接触を遮断するため感圧素子３７の耐食性を向上させると共に、感圧素子３７がダイアフラム部３６を介さずに直接、外部から受ける機械的な影響を大幅に低減する効果も有する。
また、バンプ３９は、必ずしも貫通配線部４０の露呈した他端上に直接配されることに限定されるものではなく、金属等からなるパッドや再配線層（不図示）等を介して貫通配線部４０からずれた位置に設けても良い。 In the pressure sensor array 4A, it is preferable that the outer peripheral region β excluding the conductive portion 38 is covered with an insulating portion (not shown). By providing the insulating portion, a configuration in which the pressure sensitive element 37 is covered with an insulating layer is obtained. In the pressure sensor array package 4A configured as described above, the insulating portion blocks the contact of the pressure sensitive element 37 with the outside air, thereby improving the corrosion resistance of the pressure sensitive element 37, and the pressure sensitive element 37 does not pass through the diaphragm portion 36. It also has the effect of greatly reducing the mechanical influence directly received from the outside.
Further, the bump 39 is not necessarily limited to being directly disposed on the exposed other end of the through wiring portion 40, and the through wiring is provided via a pad made of metal or the like, a rewiring layer (not shown), or the like. You may provide in the position shifted | deviated from the part 40. FIG.

したがって、圧力センサアレイパッケージ４Ａでは、圧力センサを内包する筐体などが不要で、かつ、例えば外部基板と接続可能なバンプ３９も圧力センサパッケージ自体が備えているため、極めて小型化可能な圧力センサアレイパッケージが得られる。また、平板状の１枚の第三基材からなる基体３１を貫通する貫通配線部４０にバンプを設けることによって、ダイアフラム部３６とは反対側の面に電気配線を引き出し、外部基板に直接実装できるため、圧力センサと外部基板の間を電気的に繋ぐワイヤボンドやリード等の接続部材を一切不要とする。これにより、配線による熱応力の影響を回避できるとともに、低コスト化が図れ、小型でかつ安定した動作が可能な絶対圧型の圧力センサアレイパッケージを得ることが出来る。   Therefore, the pressure sensor array package 4A does not require a housing that contains the pressure sensor, and the pressure sensor package itself includes, for example, a bump 39 that can be connected to an external substrate. An array package is obtained. In addition, by providing bumps on the through wiring portion 40 that penetrates the base 31 made of a single plate-like third base material, the electrical wiring is drawn out on the surface opposite to the diaphragm portion 36 and mounted directly on the external substrate. Therefore, connection members such as wire bonds and leads that electrically connect the pressure sensor and the external substrate are unnecessary. As a result, it is possible to obtain an absolute pressure type pressure sensor array package that can avoid the influence of thermal stress due to wiring, can be reduced in cost, and can be operated in a small size and stably.

図１０は、図９に示す圧力センサアレイパッケージ４Ａの製造方法の他の一例を模式的に示した断面工程図である。
まず、図１０（ａ）に示すように、例えばシリコンなどの半導体からなる基体３１の一面において、中央域αに第一空隙部（基準圧力室）３４を形成する（第一工程）。このような半導体からなる基体の内部に第一空隙部（基準圧力室）３４を備えてなる構造の圧力センサは、例えば S.Armbruster 等により開示された方法（S.Armbruster et.al., "A NOVEL MICROMACHINING PROCESS FOR THE FABRICATION OF MONOCRYSTALINE SI-MEMBRANES USING POROUS SILICON", Digest of Technical Papers Transducer '03, 2003, pp246.）により作製される。これにより、該第一空隙部３４と重なり薄化された基体３１からなる領域をダイアフラム部３６が得られる。 FIG. 10 is a cross-sectional process diagram schematically showing another example of the manufacturing method of the pressure sensor array package 4A shown in FIG.
First, as shown in FIG. 10A, a first gap (reference pressure chamber) 34 is formed in the central region α on one surface of a base 31 made of a semiconductor such as silicon (first step). A pressure sensor having a structure in which the first gap portion (reference pressure chamber) 34 is provided in the inside of a substrate made of such a semiconductor is disclosed, for example, by a method disclosed by S. Armbruster et al. (S. Armbruster et.al., “ A NOVEL MICROMACHINING PROCESS FOR THE FABRICATION OF MONOCRYSTALINE SI-MEMBRANES USING POROUS SILICON ", Digest of Technical Papers Transducer '03, 2003, pp246. As a result, the diaphragm portion 36 is obtained in the region of the base 31 that is overlapped with the first gap portion 34 and thinned.

次に、図１０（ｂ）に示すように、薄化された基体３１の外面すなわちダイアフラム部３６上に感圧素子３７を形成し、さらに外周部βに該感圧素子３７と電気的に接続する導電部３８を設ける（第二工程）。このとき、図２に示すように、感圧素子３７がホイットストーンブリッジを構成するように配する。   Next, as shown in FIG. 10B, a pressure-sensitive element 37 is formed on the outer surface of the thinned base 31, that is, the diaphragm part 36, and further electrically connected to the pressure-sensitive element 37 on the outer peripheral part β. A conductive portion 38 is provided (second step). At this time, as shown in FIG. 2, the pressure sensitive elements 37 are arranged so as to form a Whitstone bridge.

次に、図１０（ｃ）に示すように、圧力センサアレイ３Ａにおける圧力センサ素子各々の導電部３８の裏面に接続するように貫通孔４１を形成する（第三工程）。貫通孔４１は、例えばＤＲＩＥ法によりエッチングすることで形成することができる。なお、貫通孔４１を形成する方法はこれに限定されるものではなく、レーザ等の物理的加工も可能である。   Next, as shown in FIG.10 (c), the through-hole 41 is formed so that it may connect to the back surface of the electroconductive part 38 of each pressure sensor element in the pressure sensor array 3A (3rd process). The through hole 41 can be formed by etching, for example, by the DRIE method. In addition, the method of forming the through-hole 41 is not limited to this, and physical processing, such as a laser, is also possible.

次に、図１０（ｄ）に示すように、貫通孔４１の内壁及び基体３１の他面に絶縁層４２を形成する（第四工程）。絶縁層４２としては、例えばＳｉＯ２ をプラズマＣＶＤにより１μｍ成膜することで形成できる。
この絶縁層としてはＳｉＯ２ に限定されるものではなく、ＳｉＮや樹脂等の他の絶縁材料であっても良い。また、製法もその他スパッタ、スピンコート等が利用できる。 Next, as shown in FIG. 10D, an insulating layer 42 is formed on the inner wall of the through hole 41 and the other surface of the base 31 (fourth step). The insulating layer 42 can be formed, for example, by depositing SiO 2 with a thickness of 1 μm by plasma CVD.
This insulating layer is not limited to SiO 2 but may be other insulating materials such as SiN and resin. In addition, sputtering, spin coating, etc. can be used for the manufacturing method.

次に、図１０（ｅ）に示すように、導電部３８と電気的に接続するように、貫通孔４１内に導電性物質４３を充填することにより、貫通配線部４０を形成する。これにより、図８に示す絶対圧型の圧力センサアレイ３Ａが作製される（第五工程）。
この導電性物質４３としては、例えばＣｕとし、めっきにより貫通孔４１内に充填することができる。なお、導電性物質４３はこれに限定されず、他の金属材料やはんだ等の合金とすることもできる。また、充填方法もＣＶＤやスパッタを利用することができる。 Next, as illustrated in FIG. 10E, the through wiring portion 40 is formed by filling the through hole 41 with a conductive material 43 so as to be electrically connected to the conductive portion 38. Thereby, the absolute pressure type pressure sensor array 3A shown in FIG. 8 is manufactured (fifth step).
As the conductive material 43, for example, Cu can be filled in the through hole 41 by plating. Note that the conductive substance 43 is not limited to this, and may be other metal materials or alloys such as solder. Also, the filling method can use CVD or sputtering.

さらに、図１０（ｆ）に示すように、当該貫通配線部４０と電気的に接続するように、バンプ３９を形成する。これにより、図９に示す絶対圧型の圧力センサアレイパッケージ４Ａが完成する。
バンプ３９は、例えばＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系からなるはんだボールを搭載して形成することができる。なお、はんだボールは、貫通配線部４０上に直接搭載することもできるし、一度再配線層を形成しておき、貫通配線部とは別の場所で当該再配線層と電気的に接続するように搭載することもできる。
また本発明では、バンプ３９はこれに限定されるものではなく、他の組成のはんだや、他の金属からなるはんだ、またＣｕやＡｕなどからなるバンプを用いることができ、作製法も、はんだペーストを用いた印刷法やメッキ法、ワイヤによるスタッドバンプ等が適用可能である。 Further, as shown in FIG. 10F, the bump 39 is formed so as to be electrically connected to the through wiring portion 40. Thereby, the absolute pressure type pressure sensor array package 4A shown in FIG. 9 is completed.
The bumps 39 can be formed by mounting solder balls made of, for example, Sn—Ag—Cu. The solder balls can be directly mounted on the through wiring portion 40, or once the rewiring layer is formed and electrically connected to the rewiring layer at a location different from the through wiring portion. Can also be installed.
In the present invention, the bumps 39 are not limited to this, and solders of other compositions, solders made of other metals, bumps made of Cu, Au, or the like can be used. Printing methods using paste, plating methods, stud bumps using wires, and the like are applicable.

本発明の製造方法（図１０）によれば、導電部が備えられた面とは異なる面に、例えばバンプ等の接続部材を配置することも容易であり、配線による熱的影響に左右されず安定した動作が可能で、かつ、外部基板の要求に応じた実装の自由度を備えた構造の圧力センサアレイを、低コストで簡便に、かつ効率よく作製できる製造方法が得られる。
さらに、バンプによって、外部基板との接続自由度の高い圧力センサを備えた小型のチップサイズパッケージを効率的に作製でき、外部基板の要求に応じた実装の自由度を備えた構造の圧力センサアレイパッケージを、低コストで簡便に、かつ安定して形成できる製造方法を提供することができる。 According to the manufacturing method of the present invention (FIG. 10), it is easy to arrange a connection member such as a bump on a surface different from the surface provided with the conductive portion, and it is not affected by the thermal influence of the wiring. It is possible to obtain a manufacturing method capable of stably and efficiently producing a pressure sensor array having a structure capable of stable operation and having a degree of freedom of mounting according to the requirements of the external substrate.
Furthermore, the bump sensor can be used to efficiently produce a small chip size package with a pressure sensor with a high degree of freedom of connection to an external board, and the pressure sensor array has a structure with the degree of freedom of mounting according to the requirements of the external board. It is possible to provide a manufacturing method capable of forming a package easily and stably at a low cost.

本発明における圧力センサアレイパッケージを、バンプを介して電気的に接続するように実装基板を備えることにより、圧力センサモジュールが作製されるものとなる。したがって、本発明によれば、小型化された圧力センサモジュールを提供することができる。
また、上述した構成を備える、圧力センサ、圧力センサパッケージ又は圧力センサモジュールを搭載したことを特徴とする電子部品は、搭載した際に嵩張る筐体などが不要なことから、圧力センサ、圧力センサパッケージ又は圧力センサモジュールを収容する容積が大幅に低減されると共に、筐体などに相当する重量も削減される。よって、本発明によれば、小型で軽量な電子部品の提供が可能となる。 By providing the mounting substrate so that the pressure sensor array package of the present invention is electrically connected via the bumps, the pressure sensor module is manufactured. Therefore, according to the present invention, a miniaturized pressure sensor module can be provided.
In addition, an electronic component having the above-described configuration and equipped with a pressure sensor, a pressure sensor package, or a pressure sensor module does not require a bulky casing when mounted, so that the pressure sensor, the pressure sensor package Or the volume which accommodates a pressure sensor module is reduced significantly, and the weight equivalent to a housing | casing etc. is also reduced. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a small and lightweight electronic component.

本発明に係る圧力センサ、圧力センサパッケージ、圧力センサモジュールは、例えば空気圧や水圧、油圧等の圧力を測定する用途に使用され、特にウエハレベルチップサイズ化により筐体等を不要とした構造を備えているので、薄型化や小型化、あるいは軽量化等が求められている各種の電子部品に好適である。   The pressure sensor, the pressure sensor package, and the pressure sensor module according to the present invention are used for measuring pressure such as air pressure, water pressure, and hydraulic pressure, and have a structure that eliminates the need for a housing and the like due to the wafer level chip size. Therefore, it is suitable for various electronic components that are required to be thin, small, or light.

α 中央域、β 外周域、１Ａ、１Ｂ、３Ａ 圧力センサアレイ、２Ａ、４Ａ 圧力センサアレイパッケージ、１１ 第一基板、１２ 第二基板、１３ 基体、１４ 第一空隙部（基準圧力室）、１５ 第二空隙部（外部との連通孔）、１６ ダイアフラム部、１７ 感圧素子、１８ 導電部、１９ バンプ、２０ 貫通配線部、２１ 貫通孔、２２ 絶縁層、２３ 導電性物質、３１ 基体（第三基板）、３４ 第一空隙部（基準圧力室）、３６ ダイアフラム部、３７ 感圧素子、３８ 導電部、３９ バンプ、４０ 貫通配線部、４１ 貫通孔、４２ 絶縁層、４３ 導電性物質。   α central region, β outer peripheral region, 1A, 1B, 3A pressure sensor array, 2A, 4A pressure sensor array package, 11 first substrate, 12 second substrate, 13 substrate, 14 first gap (reference pressure chamber), 15 Second gap (communication hole with outside), 16 diaphragm, 17 pressure sensitive element, 18 conductive part, 19 bump, 20 through wiring part, 21 through hole, 22 insulating layer, 23 conductive substance, 31 base (first Three substrates), 34 first gap (reference pressure chamber), 36 diaphragm, 37 pressure sensitive element, 38 conductive part, 39 bump, 40 through wiring part, 41 through hole, 42 insulating layer, 43 conductive substance.

Claims (5)

第一基板に第二基板を重ねてなる基体と、該基体内の重なり面において、前記第一基板の中央域に第一凹部を配することにより、前記第二基板と略平行して広がる第一空隙部、該第一空隙部上に位置し、前記第二基板の薄板化された領域からなるダイアフラム部、該ダイアフラム部に配された感圧素子、及び、前記第二基板の外面からなる前記基体の一面において、該ダイアフラム部を除いた外周域に配され、該感圧素子と電気的に接続された導電部、を少なくとも備えた圧力センサ素子を複数個、二次元的に配置してなる圧力センサアレイであって、
前記圧力センサ素子は各々の外周域において、一端が前記基体の一面に配された前記導電部と電気的に接続し、他端が前記第一基板の外面からなる前記基体の他面に露呈するように、前記基体を貫通してなる貫通配線部を有し、
前記圧力センサアレイを構成する全ての圧力センサ素子は、各々の外周域の前記基体内の重なり面において、隣接する位置にある全ての圧力センサ素子の第一空隙部と連通する第二空隙部を有していることを特徴とする圧力センサアレイ。 A base formed by superimposing the second substrate on the first substrate, and a first recess formed in a central area of the first substrate on the overlapping surface in the base, so that the first substrate extends substantially parallel to the second substrate. One gap portion, located on the first gap portion, comprising a diaphragm portion made of a thinned region of the second substrate, a pressure-sensitive element disposed on the diaphragm portion, and an outer surface of the second substrate A plurality of two-dimensionally arranged pressure sensor elements including at least a conductive part disposed on an outer peripheral area excluding the diaphragm part and electrically connected to the pressure sensitive element on one surface of the base body. A pressure sensor array comprising:
The pressure sensor element has one end electrically connected to the conductive portion disposed on one surface of the base and the other end exposed on the other surface of the base composed of the outer surface of the first substrate in each outer peripheral region. as described above, it has a penetrating wiring portion made through said base,
All the pressure sensor elements constituting the pressure sensor array have second gap portions communicating with the first gap portions of all the pressure sensor elements at adjacent positions on the overlapping surface in the base body in each outer peripheral area. a pressure sensor array, characterized that you have had. 前記圧力センサ素子の各々において、前記貫通配線部と前記第二空隙部とは、互いに重ならない位置にあることを特徴とする請求項１に記載の圧力センサアレイ。 In each of the pressure sensor element, the penetrating wiring portion and the second cavity portion, the pressure sensor array according to claim 1, characterized in that in the position not to overlap with each other. 請求項１または２に記載の圧力センサアレイと、該圧力センサアレイを構成する圧力センサ素子の前記貫通配線部の他面に露呈された一端に配され、該一端と電気的に接続されるバンプと、から構成されたことを特徴とする圧力センサアレイパッケージ。 A pressure sensor array according to claim 1 or 2, bumps disposed on the other surface is exposed the end of the penetrating wiring portion of the pressure sensor elements constituting the pressure sensor array, is electrically connected to said one end And a pressure sensor array package. 請求項３に記載の圧力センサアレイパッケージと、該圧力センサアレイパッケージのバンプを介して電気的に接続される実装基板と、から構成されたことを特徴とする圧力センサモジュール。 4. A pressure sensor module comprising: the pressure sensor array package according to claim 3; and a mounting substrate electrically connected via bumps of the pressure sensor array package. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の圧力センサアレイ、圧力センサアレイパッケージ又は圧力センサモジュールを少なくとも備えたことを特徴とする電子部品。 The pressure sensor array according to any one of claims 1 to 4, an electronic component characterized by comprising at least a pressure sensor array package or the pressure sensor module.
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