JPH02132867A - 半導体圧力変換器の位置決め方法、及び、同位置決め構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は，シリコンダイヤフラムと歪ゲージとを有する
シリコンチップを基板に対してワイヤボンディングによ
って接続した構造の半導体圧力変換器における、上記シ
リコンチップの位置決め方法、及び同位置決め構造に関
するものである。

〔従来の技術〕

この種の半導体圧力変換器に関しては、特開昭５７−６
６３２８号・半導体圧力センサ，及び、特開昭５７−１
８６１３７号・圧力センサが公知である。

これらの公知技術は生産性向上を主眼として創作された
発明であって，支持台上に設置した圧力検知用のシリコ
ンチップを基板の開口内に位置せしめると共に，上記シ
リコンチップと基板とをワイヤボンディングによって接
続した構遣であるが、該シリコンチップと基板とを精密
に位置決めすることに関しては格別の考慮が払われてい
ない。

第５図は従来例の半導体圧力変換器（圧力を電気信号に
変換するセンサ）を模式的に描いた断面図である。

ケース１の所定の位置に支持台２が接着固定され，該支
持台２上の所定の位置にシリコンチップ３が固定されて
いる。

このように、ケース１とシリコンチップ３との間に支持
台２を介装するのは，この支持台２の熱膨脹係数がシリ
コンと略等しくなるように材質を選定して温度変化によ
る影響を防止するためである。

上記シリコンチップ３の下面に凹部を形成して中空部３
ａとし、シリコンダイヤフラム３ｂが構成されている。

そして、このシリコンダイヤフラム３ｂ上に歪ゲージ（
図示省略）が設けられ、圧力センサとして機能するよう
になっている。

４はケース１のカバーである。

前記の中空部３ａは真空室に構成される場合もあり、基
準圧力室に構成される場合もあり，また仮想線で示した
ように圧力連通管Ｐに連通される場合もある。

また，前記カバー４とケース１とによって囲ま？る空間
Ｓは、大気に連通される場合もあり、また仮想線で示し
たように圧力導入管Ｐ′を介して測定対象圧力に連通さ
れる場合も有る。

ケース１の底面に立設した脚１ａによって基板５を固定
的に支持し、該基板５に設けられている開口５ａ内に前
記のシリコンチップ３が位置せしめられる。

そして，シリコンチップ３に設けた歪ゲージ（図示せず
）と，基板５上に設けられている回路パターン（図示せ
ず）とが、金の細線６ａ，６ｂによってワイヤボンディ
ングされて接続される。

〔発明が解決しようとする課題〕

第５図に示した従来例において、支持台２はケース１に
対して位■置決めされ、かつ、該支持台２に対してシリ
コンチップ３が位置決めされている。

しかし，基板５はケース１に対して精密には位置決めさ
れていない。

このため基板５の開口５ａ、及び基板５の回路パターン
（図示せず）に対するシリコンチップ３の位置が精密に
は決まっていない。

その結果、金の細線（ボンデイングワイヤ）６ａ，６ｂ
の撓み形状が一定しない。このため、該金の細線６ａ，
６ｂの破断に関する信頼性，耐久性が損なわれている。

、本発明は上述の事情に鑑みて為されたもので、シリコ
ンチップと基板とを接続しているボンデイングワイヤの
信頼性，耐久性を向上せしめ得る，半導体圧力変換器に
おける圧力検出用シリコンチップの位置決め方法、及び
、同位置決め構造を提供することを目的とする． 〔課題を解決するための手段〕 上記の目的を達成するために創作した本発明方法、及び
本発明構造の基本的原理は、要するに、シリコンチップ
を位置決め固定したケースに対して、基板を位置決めす
るにある． 上記位置決めの具体的構成としては， （イ）　ケースに設けた突起を，基板に設けた透孔に嵌
合させることが考えられる。

（口）上記の原理を実地に適用するには，上記（イ）の
如く突起と透孔との嵌合に限らず，凹凸の係合であって
も良い。

（ハ）同じ技術思想に基づいて，ケースと基板とを一体
的に連設することも考えられる。

〔作用〕

ケースに対して支持台が位置決め固定され、かつ、該支
持台に対してシリコンチップが位置決め固定されていれ
ば、前記（イ），（口），（ハ）何れかの構成によって
ケースと基板とを位置決めすれば，結果的にシリコンチ
ップと基板とが位置決めされる． このため，シリコンチップ上の歪ケージと基板上の配線
パターンとの位置関係が一定し，両者を接続するボンデ
ィングワイヤの撓み方が一定する。

従って、ボンディングワイヤの信頼性，耐久性が著しく
向上する。

〔実施例〕

第１図は本発明に係る位置決め方法を適用して構成した
、本発明に係る位置決め構造の一実施例を示す断面図で
ある。

ケース７の底面に凹部７ｆが形成され、支持台２が該凹
部に嵌合，位置決めされ、接着固定されている。

上記支持台２の頂面にシリコンチップ３が位置決め固定
されている。

前記のケース７，は四角形の函状をなし、その四辺の壁
の上縁に突起部７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅが設けられてい
る。これらの突起は、厚膜混成基板（以下、基板と略称
する）５′に設けられた透孔（例えば５　ｂ’　，　５
　ｃ’　）に嵌合して該基板５′の上方に突出している
。８はカバーである。

上記ケース７と、基板５′と，カバー８との関係を第２
図に示す。

基板５′には透孔５ｂ’〜５ｅ’が設けられており、ケ
ース７の突起部７ｂ〜７ｅがそれぞれ嵌合して基板５′
の上方に突出する。

これらの突起部７ｂ〜７ｅは，カバー８の切欠８ｂ，８
ｅ（切欠８ｃ，８ｄは隠れている）に嵌合する。

８ａはカバー８に設けられた圧力導入口である．基板５
′の中央部近傍には，シリコンチップを位置せしめるた
めの開口５ａ’が設けられている。

上記の開口５ａ’とシリコンチップ３との位置関係は第
１図に表わされている。

本実施例において．シリコンチップ３は支持台２を介し
てケース７に対して位置決めされている。

そして一方、基板５′は透孔５ｂ’〜５ｅ’と突起部７
ｂ〜７ｅとの嵌合により位置決めされている。

従って，シリコンチップ３は基板５′に対して精密に位
置決めされており，両者を接続するボンディングワイヤ
（Ａｕ線６ａ）の両端ボンディング点の間隔寸法が一定
値となる。このため、該ボンディングワイヤの撓み状態
が一定で過度に弛んだり過度に引っ張られたりすること
が無く，その破断に関する信頼性，耐久性に優れている
。その上、上記の如くボンディング点の間隔寸法が一定
しているので自動ボンディング機によるボンディング操
作の管理が容易で、ボンディング接続部の品質が高く、
ボンディング部離脱を生じたりする虞れが無い。

上記実施例（第１図，第２図）の構成と作用効果との関
係を考察すると、上記実施例が所期の目的（シリコンチ
ップと基板との位置決め）を達成したのは，基板とケー
スとの位置関係を規制したからであることが解る。

この点に着目すると，同じ原理を適用して同一の目的を
達成するための，異なる構成が考えられる． 前記実施例は，ケース７に柱状の突起７ｂ〜７ｅを設け
、これを基板５′の透孔５ｂ’〜５ｅ’に挿通し、該柱
状の突起７ｂ〜７ｅの上端にカバー８を取リ付ケたので
，シリコンチップ３を収納する密閉空間が容易に形成さ
れた， しかし，シリコンチップ３を収納する密閉空間が必要で
ない場合は、何らかの方法でケースと基板とを位置決め
すれば本発明所期の目的は達成される。

図示を省略するが、第１図，第２図に示した位置決め方
法と異なる位置決め方法として、基板及びケースの何れ
か一方に位置決め用の凹部を設けると共に，何れか他方
に位置決め用の凸部を設け，上記凹，凸部を係合させる
方法によっても前記実施例（第１図，第２図）に示した
方法と同様の効果が得られる。

また、第１図，第２図に示した位置決め構造と異なる構
造として，それぞれ位置決め用の凹凸を設けた基板とケ
ースとの組合せによっても前記実施例（第１図，第２図
）に示した構造と同様の効果が得られる。

前記と同様の技術的思想（ケースと基板との位置決め）
に基づいて、前記と同様の効果（シリコンチップと基板
との位置決め）を達成するため，更に異なる構造として
基板とケースとを一体的に連設することも有効である。

第３図はこうした考え方に基づいて基板とケースとを一
体に連設した構造の一実施例を示す断面図、第４図は同
じく平面図である。

第３図，第４図に示した９はホーロー基板で、開口９ａ
を有している。そして、支持台２′を収納して位置決め
固定する有底筒状ケース９ｂを、上記の開口９ａの内周
に一体連設する。

上記の支持台２′上にはシリコンチップ３が位置決めし
て固定される。

１０はカバーで、突起１０ｂ，　ｌＯｃをホーロー基板
９に係合させて取り付けられている。ただし、このカバ
ー１０はホーロー基板９に対して精密に位置決めする必
要が無い。

前記シリコンチップ３上の歪ゲージと，ホーロー基板９
上の回路パターン（共に図示せず）とをＡｕ線６８〜６
ｂ’でワイヤボンディングする。

本例においては支持台２′の底面にメタライズ層１３を
形成してある。このメタライズ層１３は、ガラスとの接
着性の良いＴｉもしくはＣｒ−Ｎｉ，多層構造材料の層
間拡敗を防止するＮｉ，　Ｐｔ，　Ｐｄ，表面酸化を防
ぐためのＡｕ，　Ｐｔ，の３！から成っている。

このメタライズ層１３とホーロー製の有底筒状ケース９
ｂの底面とはＡｕ系の高融点ハンダ１２（例えばＡｕ／
Ｓｎ共晶ハンダ）によって接合されている。

本発明を実施する際、支持台２′と有底筒状ケース９と
を接着剤によって接着することも可能である。

本実施例（第３図，第４図）においては，支持台２′を
位置決め設置した有底筒状ケース９ｂがホーロー基板９
に一体成形されて位置決めされていコので、該支持台２
′に位置決めされたシリコンチップ３上の歪ゲージとホ
ーロー基板９の回路パターン（共ｔ二図示せず）との位
置関係は高精度に規制される。従って、本実施例（第３
図，第４図）によっても前記実施例（第１図，第２図）
と同様の作用，効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の位置決め方法および位置決
め構造によれば，シリコンチップを位置決めした支持台
を位置決め設置したケースを基板に対して位置決めでき
るので，該基板の回路パターンとシリコンチップの歪ゲ
ージとの位置関係が一定する． その結果，両者を接続するボンディングワイヤ両端のボ
ンディング点の間隔が一定し、ボンディング操作の自動
化が容易になり，ボンディング接続の品質が安定する。

その上、ボンディングワイヤの撓み状態が一定するので
、ボンディングワイヤの破断やボンディング接続の離脱
に関する信頼性，耐久性が著しく向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法及び本発明構造の一実施例を示す断
面図であり、第２図は上記実施例の説明図である。 第３図は上記実施例と異なる実施例の断面図、第４図は
同じく平面図である。 第５図は従来例の断面図である． ２，２′・・・支持台，３・・・シリコンチップ、３ａ
・・・中空部．　３ｂ・・・シリコンダイヤフラム、５
，５′・・・基板．　５ａ，　５ａ’−開口，５ｂ′〜
５ｅ′・・・透孔，６ａ．６ａ’，６ｂ，６ｂ’＝Ａｕ
線、７・・・ケース、７ｂ〜７ｅ・・・突起部，８・・
・カバー、８ｂ，　８ｅ・・・切欠、９・・・ホーロー
基板、９ａ・・・開口、９ｂ・・・有底筒状ケース、１
０・・・カバー．　１０ａ・・・圧力導入口、１０ｂ，
　１０ｃ・・・突起。 代理人弁理士　　秋　　本　　正　　実第 図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ケースの所定位置に固着された支持台上の所定位置
   に固着され、シリコンダイヤフラムを形成され、歪ゲー
   ジを固着された圧力検出用シリコンチップと、 上記シリコンチップを位置せしめる透孔を有し、前記歪
   ゲージとワイヤボンディングされた基板とを位置決めす
   る方法において、 上記の基板に位置決め用の透孔を設け、 前記のケースに、上記の透孔と嵌合する突起部を設け、 上記の突起を前記の透孔に挿入することを特徴とする、
   半導体圧力変換器の位置決め方法。 ２、ケースの所定位置に固着された支持台上の所定位置
   に固着され、シリコンダイヤフラムを形成され、歪ゲー
   ジを固着された圧力検出用シリコンチップと、 上記シリコンチップを位置せしめる透孔を有し、前記歪
   ゲージとワイヤボンディングされた基板とを位置決めす
   る方法において、 上記の基板に位置決め用の係合部を設け、 前記のケースに、上記の係合部と係合する位置決め用の
   係合部を設け、 上記双方の係合部を相互に係合することを特徴とする、
   半導体圧力変換器の位置決め方法。 ３、ケースの所定位置に固着された支持台上の所定位置
   に固着され、シリコンダイヤフラムを形成され、歪ゲー
   ジを固着された圧力検出用シリコンチップと、 上記シリコンチップを位置せしめる透孔を有し、前記歪
   ゲージとワイヤボンディングされた基板とを位置決めす
   る構造において、 上記の基板には位置決め用の透孔が設けられており、 前記のケースには位置決め用の突起が設けられており、 上記の突起が前記の透孔に嵌合されていることを特徴と
   する、半導体圧力変換器の位置決め構造。 ４、前記の突起は柱状をなして、前記の透孔を貫通して
   おり、かつ、該柱状突起の先端にケースの蓋が固着され
   ていることを特徴とする、請求項３に記載した半導体圧
   力変換器の位置決め構造。 ５、ケースの所定位置に固着された支持台上の所定位置
   に固着され、シリコンダイヤフラムを形成され、歪ゲー
   ジを固着された圧力検出用シリコンチップと、 上記シリコンチップを位置せしめる開口を有し前記歪ゲ
   ージとワイヤボンディングされた基板とを位置決めする
   構造において、 前記の支持台を収納して固定する有底筒状ケースを構成
   し、かつ、該有底筒状ケースの上端開口部の周囲を前記
   開口の周囲に対して一体的に連設したことを特徴とする
   、半導体圧力変換器の位置決め構造。