JP6665589B2 - 圧力センサチップ及び圧力センサ - Google Patents
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Description
ップを備えたものがある。このダイアフラム型の圧力センサチップを備えた絶対センサは、他に比較して大幅に小型であるため、上述したナビゲーション装置への応用や活動量計への応用に適している。
また、前記半導体基板において、前記検出部の基板底面は、前記接続部の基板底面よりも高い位置にあり、前記接続部の基板底面は接続部以外の基板底面と同じ高さもしくは高い位置としても良い。
製造できる。また、高精度化を図るにあたり、ダイボンド材による接着部分等を過度に脆弱に構成する必要がないため、圧力センサチップの小型化が容易である。
上記課題を解決するために、本発明に基づく圧力センサは、センサ基板と、前記圧力センサチップとを備え、前記圧力センサチップが、前記半導体基板の底面のうち前記検出部以外の位置で、ダイボンド材を介して、前記センサ基板又は前記基板に固定された回路部に対して接続されている。
このように前記半導体基板の検出部以外、即ち、貫通溝より外側の底面がセンサ基板に対して固定されることで、センサ基板等に応力が生じた場合でも貫通溝によって、応力が検出部に伝わるのが抑えられるので、検出精度の高精度化を図ることができる。
実施の形態においては、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。
(実施の形態1)
図1〜図3は、本発明の実施の形態1における圧力センサの断面図、模式平面図および分解斜視図である。また、図4および図5は、図1に示す圧力センサチップの平面図および断面図である。以下、これら図1乃至図5を参照して、本発明の実施形態1における圧力センサについて説明する。
され、当該凹部を覆うように所定の圧力環境下において表面側基板12と貼り合わせ、表面側基板12を所望の厚みに研削することで製造される。これにより、圧力センサチップ10の内部に上述した圧力基準室15が形成され、裏面側基板11にあらかじめ形成された凹部に対向する表面側基板12がダイアフラム13となる。本実施形態では、真空環境下において裏面側基板11が表面側基板12に貼り合わされることで、圧力基準室15が真空状態で形成される。
ある。回路部19は、樹脂や金属、セラミック等で封止され、平面視矩形状の表面19bおよび裏面19aを有する扁平直方体形状の外形を有している。また、回路部19は、電気信号の入出力を行うための電極33を表面19bに備えている。
図6は、貫通溝の形状についての説明する平面模式図である。圧力センサチップ10の貫通溝41は、図6(A)に示すように、平面視においてダイアフラム13又は圧力基準室15の中心51と同心の円52に沿って円弧状に形成されている。即ち、貫通溝41で切り分けられた円52の内側の部分が検出部40である。また、貫通溝41が設けられていない部分が接続部42である。なお、電極17Aの位置は、貫通溝41の形状に限定されないので、図6では、電極17Aを省略して示した。図6の例では、貫通溝41の形状や接続部42の配置方向に関わらず電極17Aは、周辺部43の表面12aであれば何処に設けられてもよい。
る。換言するとピエゾ抵抗素子16C及び中心51を通る直線62と中心51及び接続部
42を通る直線63のなす中心角αが45度となっている。このようにピエゾ抵抗素子16の配置方向に対して45度の方向に接続部42を配置することで、接続部42を介して伝わる応力の影響を抑えることができる。また、このように配置することにより、接続部の断面(例えば接続部において直線63と直交する面)が、直線61および62と平行にならず、劈開面を避けることになるので、落下等に対する衝撃に対する強度が向上する。
なお、接続部42を配置する方向は、45度に限らず他の方向であっても良い。図6(B)の例では、接続部42が中心51に対して90度の方向となるように貫通溝41が設けられている。更に、接続部42を配置する方向は、90度に限らず他の方向、例えば、0度、180度、270度等であってもよい。このように45度以外の方向に接続部42を設けた場合でも、貫通溝41によって検出部40を周辺部43と隔離した効果が得られるため、熱に伴う応力の影響や圧力センサを回路基板に実装する際の実装応力の影響が抑えられる。
以下、圧力センサチップ10に貫通溝41を設け、接続部42の幅を異ならせた場合の応力の影響について説明する。図9は、接続部42の幅を異ならせた場合の応力の影響を比較したグラフである。
以下等と設定してもよい。また、中心角45度以下から10度以上、中心角30度以下から20度以上等のように下限値を設定しても良い。
このとき接続部の大きさは、例えば接続部42の両端の直線距離や、図6Aにおける円52に沿う接続部42の両端の距離、円52の円周に占める貫通溝41の割合(開口率)で示しても良い。例えば、矩形状の貫通溝41Cの場合、開口率を12.5%以下とする。
以下、圧力センサチップ10に貫通溝41を設け、電極17Aに生じる応力の影響について説明する。図11は、接続部42を配置する方向を異ならせた場合の応力の影響を説明する図であり、図11(A)は応力の影響を比較したグラフ、図11(B)は貫通溝41を設けていない場合を示す図、図11(C)は接続部42を電極17A側に配置した場合を示す図、図11(D)は接続部42を電極17Aと異なる方向に配置した場合を示す図である。
そして、接続部42,42C,42D,42E,42Fが、電極17Aの配置されていない方向を向くように設けられることにより、電極17Aに生じる応力の影響を抑えることができる。
2 センサ基板
7 リッド
8 ボンディングワイヤ
10 圧力センサチップ
11 裏面側基板
12 表面側基板
13 ダイアフラム
15 圧力基準室
16 ピエゾ抵抗素子
17A 電極
17B 導電パターン
17C 導電パターン
18 感圧部
19 回路部
20 ダイボンド材
21 リッド固定材
22 アンダーフィル
31 電極
40 検出部
41 貫通溝
42 接続部
Claims (9)
- 半導体基板内に形成され密閉された圧力基準室と、該圧力基準室と外部との間に形成され前記圧力基準室内の圧力と外部の圧力の差によって変形するダイアフラムと、前記ダイアフラムに設けられ該ダイアフラムの変形に応じた電気信号を発生可能なセンサ部と、を備える圧力センサチップであって、
前記半導体基板の平面視において、前記圧力基準室、前記ダイアフラム及び前記センサ部を含む検出部の周囲のうち一部を接続部とし、前記接続部を残して前記検出部の周囲に当該半導体基板を貫通する貫通溝が形成され、前記半導体基板内における前記検出部以外の部分と前記検出部とが前記貫通溝によって、分離され、
前記半導体基板において、前記検出部の基板底面が、前記半導体基板内における前記検出部以外の部分の基板底面と、同じ高さにあることを特徴とする圧力センサチップ。 - 前記半導体基板において、前記検出部の基板底面は、前記接続部の基板底面よりも高い位置にあり、前記接続部の基板底面は接続部以外の基板底面と同じ高さもしくは高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チップ。
- 前記検出部は、平面視において略円形の形状を有することを特徴とする、請求項1又は2に記載の圧力センサチップ。
- 前記接続部の幅は、前記ダイアフラムの中心から見て中心角45度の範囲に形成されることを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載の圧力センサチップ。
- 前記センサ部は、前記ダイアフラムの表面に形成され該ダイアフラムの変形に応じて抵抗値が変化する複数のピエゾ抵抗素子を接続して構成されたブリッジ回路を含み、
前記接続部は、前記複数のピエゾ抵抗素子のうちいずれかにおけるピエゾ抵抗素子と前記ダイアフラムの中心とを結ぶ直線に対して45度の角度をなして前記ダイアフラムの中心を通る直線上に位置するように形成されることを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載の圧力センサチップ。 - 前記センサ部と電気的に接続され、該センサ部からの電気信号を外部に出力する出力端
子部をさらに備え、
前記出力端子部は、前記半導体基板の表面に形成され、前記接続部は、前記ダイアフラムの中心と前記出力端子部とを結ぶ直線上には位置しないように設けられることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の圧力センサチップ。 - センサ基板と、
請求項1乃至6の何れか一項に記載の圧力センサチップとを備え、
前記圧力センサチップが、前記半導体基板の底面のうち前記検出部以外の位置で、ダイボンド材を介して、前記センサ基板又は前記基板に固定された回路部に対して接続されていることを特徴とする圧力センサ。 - 半導体基板内に形成され密閉された圧力基準室と、該圧力基準室と外部との間に形成され前記圧力基準室内の圧力と外部の圧力の差によって変形するダイアフラムと、前記ダイアフラムに設けられ該ダイアフラムの変形に応じた電気信号を発生可能なセンサ部と、を備える圧力センサチップであって、
前記半導体基板の平面視において、前記圧力基準室、前記ダイアフラム及び前記センサ部を含む検出部の周囲のうち一部を接続部とし、前記接続部を残して前記検出部の周囲に当該半導体基板を貫通する貫通溝が形成され、前記半導体基板内における前記検出部以外の部分と前記検出部とが前記貫通溝によって、分離され、
前記センサ部が、前記ダイアフラムの表面に形成され該ダイアフラムの変形に応じて抵抗値が変化する複数のピエゾ抵抗素子を接続して構成されたブリッジ回路を含み、
前記接続部が、前記複数のピエゾ抵抗素子のうちいずれかにおけるピエゾ抵抗素子と前記ダイアフラムの中心とを結ぶ直線に対して45度の角度をなして前記ダイアフラムの中心を通る直線上に位置するように形成されることを特徴とする圧力センサチップ。 - 半導体基板内に形成され密閉された圧力基準室と、該圧力基準室と外部との間に形成され前記圧力基準室内の圧力と外部の圧力の差によって変形するダイアフラムと、前記ダイアフラムに設けられ該ダイアフラムの変形に応じた電気信号を発生可能なセンサ部と、を備える圧力センサチップであって、
前記半導体基板の平面視において、前記圧力基準室、前記ダイアフラム及び前記センサ部を含む検出部の周囲のうち一部を接続部とし、前記接続部を残して前記検出部の周囲に当該半導体基板を貫通する貫通溝が形成され、前記半導体基板内における前記検出部以外の部分と前記検出部とが前記貫通溝によって、分離され、
前記センサ部と電気的に接続され、該センサ部からの電気信号を外部に出力する出力端子部をさらに備え、
前記出力端子部が、前記半導体基板の表面に形成され、前記接続部が、前記ダイアフラムの中心と前記出力端子部とを結ぶ直線上には位置しないように設けられることを特徴とする圧力センサチップ。
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