JPH03162676A - Liquid-sealed semiconductor device - Google Patents

Liquid-sealed semiconductor device

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Publication number
JPH03162676A
JPH03162676A JP19827590A JP19827590A JPH03162676A JP H03162676 A JPH03162676 A JP H03162676A JP 19827590 A JP19827590 A JP 19827590A JP 19827590 A JP19827590 A JP 19827590A JP H03162676 A JPH03162676 A JP H03162676A
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JP
Japan
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package
liquid
cap
base
filled
Prior art date
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Pending
Application number
JP19827590A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Tsugai
政広 番
Mikio Bessho
別所 三樹生
Takashi Sesekura
瀬々倉 孝
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP19827590A priority Critical patent/JPH03162676A/en
Publication of JPH03162676A publication Critical patent/JPH03162676A/en
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Abstract

PURPOSE:To eliminate restrictions on the fitting direction of a package and to obtain high airtightness in severe use environment by providing a deformable part in an airtightly sealed package and filling the package with liquid. CONSTITUTION:A detecting element 5 is mounted on a cantilever 4 which has weld zones 21a and 22a at its outer peripheral part and the package consists of a base 21 where lead terminals 7 are led out and a cap 22 provided with the deformable part 22b. Then the package is filled with the damping liquid 10 and the weld zones 21a and 22a are welded airtightly. Then the expansion and contraction of the damping liquid 10 due to variation in the ambient temperature are conducted by the deformation of the deformable part 22b to reduce an increase and a decrease in pressure due to the expansion and contraction. Therefore, the restrictions on the fitting direction can be eliminated by the device which is joined airtightly and filled with the damping liquid 10 to simplify the manufacture process and reduce the cost.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えば半導体加速度センサなど、半導体素
子部をパッケージ内に装着し、液体を充満し封止した、
液体封止半導体装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a semiconductor device, such as a semiconductor acceleration sensor, in which a semiconductor element part is mounted in a package, filled with liquid, and sealed.
The present invention relates to liquid-sealed semiconductor devices.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

パッケージ内に装着され液体が充満されて封止され′て
なる半導体装置として、半導体加速度センサの場合を説
明する。
A semiconductor acceleration sensor will be described as a semiconductor device that is mounted in a package, filled with liquid, and sealed.

従来、半導体加速度センサは片持ばり構造のセンシング
部を有し、その片持ばりの共振による破損や不必要な周
波数の入力に対する応答を防ぐために、機械的なハイカ
ットフィルタとして、ダンピング液が用いられている。
Conventionally, semiconductor acceleration sensors have a sensing section with a cantilever structure, and damping fluid is used as a mechanical high-cut filter to prevent damage due to resonance of the cantilever and response to unnecessary frequency input. ing.

半導体加速度センサのセンシング部を装着したパッケー
ジのベースにキャップをねじ止め結合し、内部にダンピ
ング液を封入していた。
A cap was screwed to the base of a package equipped with the sensing section of a semiconductor acceleration sensor, and damping liquid was sealed inside.

しかし、半導体加速度センサで自動車等の加速度を検出
する場合、周囲環境温度が−40’〜+120℃となり
、その渇度範囲でのダンピング液の膨張,収縮等が原因
で、ベースとキャップのすき間からダンピング液の漏れ
が生じる。したがって、厳しい使用条件下でもダンピン
グ液が漏れることのない、気密性の高いパッケージにす
る必要がある。
However, when detecting the acceleration of automobiles, etc. using a semiconductor acceleration sensor, the ambient temperature ranges from -40' to +120°C, and due to the expansion and contraction of the damping fluid in that dryness range, the gap between the base and the cap may leak. Damping fluid leaks. Therefore, it is necessary to provide a highly airtight package that will not allow the damping liquid to leak even under severe usage conditions.

これに対処し、従来、例えば特開昭63−88408号
公報に示された半導体加速度センサがある。
To address this problem, there is a conventional semiconductor acceleration sensor disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-88408.

第14図及び第15図は、従来の半導体加速度センサを
示すパッケージの気密封止前の斜視図及びパッケージの
気密封止後の断面図である。図において、{1}は金属
等からなり外周部に溶接部(】a)が形成されたベース
′、(2)は金属等からなり外周部に溶接部(2a)が
形成されたキャップで、ベース{1)とでパッケージを
構成する。キャップ(2)には、上面に注入JL(2b
)及び空気孔(2C)が設けられ、内部に隔壁(2d)
が形成されている。(3)はベース(11上に固着され
た台座、(4)は一端が台座13)に接合され、他端が
自由端をなす片持ばりで、センシング部をなす。(4a
)はベース(1)上に接合され片持ばり(4)の自由端
の振動偏位を制限するストッパ、(5)は片持ばり(4
)上に形成された検出素子で、熱拡散又はイオン注入法
により半導体ひずみゲージが形成され、アルミニウム蒸
着などにより形成された配線により電気的に接続され、
フルブリッジ回路を構成していろ。(6)は片持ばり(
4)の自由端にはんだ層により形成された重り、(7)
はベース]1)を貫通し外部に出されたリード端子、(
8)はリード端子の外周と貫通穴との間に充てんされた
硬質ガラス、(9)はリード端子{7)と検出素子{5
)とをワイヤボンディングした金線又はアルミニウム線
等からなるワイヤ、αωはパッケージ内に封入されたシ
リコンオイル等からなるダンピング液、(11)はパッ
ケージ内に残存する、パッケージ容積の約20〜30%
の空気層である(空気層(11)の位置は、パッケージ
をA側を上方にした場合を示す)。
14 and 15 are a perspective view of a conventional semiconductor acceleration sensor before the package is hermetically sealed, and a sectional view of the package after the package is hermetically sealed. In the figure, {1} is a base made of metal etc. and has a welded part (]a) formed on the outer periphery; (2) is a cap made of metal etc. and has a welded part (2a) formed on its outer periphery; Base {1) constitutes a package. The cap (2) has injection JL (2b
) and air holes (2C) are provided, and a partition wall (2d) is provided inside.
is formed. (3) is a pedestal fixed on the base (11), and (4) is a cantilever beam whose one end is joined to the pedestal 13 and the other end is a free end, and forms a sensing section. (4a
) is a stopper that is joined to the base (1) and limits the vibration excursion of the free end of the cantilever beam (4),
), a semiconductor strain gauge is formed by thermal diffusion or ion implantation, and is electrically connected by wiring formed by aluminum evaporation, etc.
Configure a full bridge circuit. (6) is a cantilever beam (
4) a weight formed by a solder layer on the free end, (7)
is the base] 1) The lead terminal passed through the base and exposed to the outside, (
8) is the hard glass filled between the outer periphery of the lead terminal and the through hole, and (9) is the lead terminal {7) and the detection element {5
) is wire-bonded to a wire made of gold wire or aluminum wire, αω is a damping liquid made of silicone oil etc. sealed in the package, and (11) is about 20 to 30% of the package volume remaining in the package.
(The position of the air layer (11) is shown when the package is placed with the A side facing upward).

このように半導体加速度センサにおけるパッケージによ
る収容封止は、次のようにしていた。まず、台座(3)
が接合され片持ばり(4)が装着されたベース+11の
溶接部(1 m)に、キャップ(2)の溶接部(2a)
を電気抵抗溶接し、気密封止する。この後、注入孔(2
b)からダンピング液叫をパッケージ内容積の約70〜
80%注入する。その際、パッケージ内の空気は空気孔
(2c)から外部に逃がし、約20〜30%の空気層(
l1)をパッケージ内に残存させる。
In this way, the semiconductor acceleration sensor is housed and sealed by the package as follows. First, the pedestal (3)
The welded part (2a) of the cap (2) is attached to the welded part (1 m) of the base +11, which is joined and the cantilever beam (4) is attached.
are electrically resistance welded and hermetically sealed. After this, fill the injection hole (2
b) Damping liquid from approximately 70~ of the package internal volume
Inject 80%. At that time, the air inside the package is released to the outside through the air hole (2c), and the air layer (approximately 20 to 30%) is
l1) remains in the package.

つづいて、注入孔(2b)と空気孔(2c)をはんだ付
着により封止し、パッケージ内にはダンピング液GO)
と残存の空気層(11)が同封されることになる。
Next, the injection hole (2b) and the air hole (2c) are sealed with solder, and the damping liquid (GO) is placed inside the package.
and the remaining air space (11) will be enclosed.

このように構成された半導体加速度センサは、A側を上
方にして空気層(1l)が上部に位置するようにし、自
動車などに取付けられる。片持ばり(4)の自由端に加
速度が加わると、半導体ひずみゲージの抵抗値が変化し
、フルブリッジ回路に不平衡電圧が生じ、その電圧値に
応じて検出加速度を検知する。
The semiconductor acceleration sensor configured in this manner is installed in an automobile or the like with the A side facing upward and the air layer (1l) positioned above. When acceleration is applied to the free end of the cantilever beam (4), the resistance value of the semiconductor strain gauge changes, an unbalanced voltage is generated in the full bridge circuit, and the detected acceleration is detected according to the voltage value.

さらに、自動車などに取り付けられた半導体加速度セン
サにおいては、周囲環境温度が−40℃〜+120℃の
広範囲で変化するが、パッケージ内に空気層(11)が
残存しているので、温度変化に伴ってダンピング液叫が
膨張,収縮しても、空気層(1l)により吸収され、パ
ッケージ内の圧力の増減が緩和され、溶接部(lm) 
, (2b)などからのダンピング液0ωの漏れもなく
、気密性の高いパッケージとなっていた。また、パッケ
ージ内の隔壁(2d)は、残存する空気層(11)によ
って生じるダンピング液ααの波立ちや気泡が、片持ば
り(4)に影響しないようにするため設けられ、ノイズ
の原因となるのを防止している。
Furthermore, in semiconductor acceleration sensors installed in automobiles, etc., the ambient temperature changes over a wide range of -40°C to +120°C, but since an air layer (11) remains inside the package, the ambient temperature changes with the temperature change. Even if the damping liquid expands or contracts, it will be absorbed by the air layer (1l), and the increase or decrease in pressure inside the package will be alleviated, and the welded part (lm) will be absorbed.
There was no leakage of damping fluid 0ω from , (2b), etc., and the package was highly airtight. Furthermore, the partition wall (2d) inside the package is provided to prevent the ripples and bubbles of the damping liquid αα caused by the remaining air layer (11) from affecting the cantilever beam (4), which may cause noise. It prevents

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

上記のような従来の半導体加速度センサでは、第7図の
ように、パッケージのA側を上方にし、センシング部を
下部にし空気層(11)を上部にするように取付けなけ
ればならず、取付け方向が限定されるという問題点があ
った。
In the conventional semiconductor acceleration sensor as described above, as shown in Fig. 7, it must be installed with the A side of the package facing upward, the sensing part at the bottom, and the air layer (11) facing upward. The problem was that it was limited.

さらに、パッケージ内に空気層(1l)を形成する工程
と、ノイズ低減のための隔壁(2d)をキャップ(2)
に設ける作業工程が必要であり、製造工程が複雑となり
、製品の価格が上昇するという問題点があった。
Furthermore, there is a process of forming an air layer (1l) inside the package, and a capping process (2) of partition walls (2d) for noise reduction.
There were problems in that the manufacturing process was complicated and the price of the product increased.

この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、パッケージの取付け方向に制限がなく、厳しい
使用環境下でも気密性が高いパッケージを有し、安価な
液体封止半導体装置を得ることを目的としている。
This invention was made to solve these problems, and provides an inexpensive liquid-sealed semiconductor device that has no restrictions on the direction in which the package can be attached, has a package that is highly airtight even under harsh usage environments. The purpose is to

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

この発明にかかる液体封正半導体装置は、半導体素子部
が装着されリード端子が外部に出されたベースと、この
ベースに接合され半導体素子部を覆うキャップとからな
るパッケージで気密封止し、このパッケージ内に液体を
充満し、パッケージには変形可能部を設けたものである
A liquid-sealed semiconductor device according to the present invention is hermetically sealed with a package consisting of a base on which a semiconductor element part is attached and lead terminals are exposed to the outside, and a cap that is bonded to the base and covers the semiconductor element part. The package is filled with liquid and has a deformable part.

〔作用〕[Effect]

この発明においては、環境温度が変化しパッケージ内に
充満された液体が膨張,収縮すると、パッケージの変形
可能部の変形により逃がされ、パッケージ内の液体の膨
張,収縮による圧力の増減が緩和される。
In this invention, when the environmental temperature changes and the liquid filled in the package expands or contracts, it is released by deforming the deformable part of the package, and the increase or decrease in pressure due to the expansion or contraction of the liquid in the package is alleviated. Ru.

〔実施例〕〔Example〕

第1図及び第2図は、この発明による液体封止半導体装
置の一実施例を示す、キャップ接合前の状態の斜視図及
び完成後の断面図であり、図は半導体装置として半導体
加速度センサの場合を示す。
1 and 2 are a perspective view of a liquid-sealed semiconductor device according to an embodiment of the present invention before the cap is bonded, and a sectional view of the liquid-sealed semiconductor device after completion. Indicate the case.

図において、(21)はコパール,42アロイ,SPC
などからなり、外周部に溶接部(21)が設けられたベ
ース、(22)は板厚約0.1〜0 . 5 amのコ
バール,42アロイ又はステンレス鋼などのダイヤフラ
ムにより形成され、外周部に溶接部(220が設けられ
、かつ、変形可能部(22b)が設けられたキャップで
、上記ベース(21)とでパッケージを構成する。パッ
ケージ内に充満されたダンピング液α0)の圧力変化に
応じ、キャップ(22)の変形可能部(22b)が変形
するようにしている。
In the figure, (21) is copal, 42 alloy, SPC
The base (22) has a welded part (21) on the outer periphery, and has a plate thickness of approximately 0.1 to 0. The cap is made of a diaphragm made of 5 am Kovar, 42 alloy or stainless steel, and has a welded part (220) on the outer periphery and a deformable part (22b), which is connected to the base (21). The package is configured such that the deformable portion (22b) of the cap (22) deforms in response to changes in the pressure of the damping liquid α0) filled in the package.

べ−ス(1)上には、シリコンなどからなる台座(3)
が、エボキシ系やシリコン系接着剤,ろう付けなどによ
り接合されている。
On the base (1) is a pedestal (3) made of silicon etc.
However, they are joined using epoxy or silicone adhesives, brazing, etc.

台座{3}には、シリコンなどからなる片持ばり(4)
が一端部で陽極接合,低融点ガラスなどにより接合され
、他端部が自由端となっている。片持ばり(4)には、
固定端子付近の加速度検出感度を上げるために、エッチ
ング処理された薄肉部(40が形成され、この薄肉部(
40には検出素子(5)が形成されている。この検出素
子(5)は、半導体のプレーナ技術の不純物拡散又はイ
オン注入法などによる半導体処理工程で半導体ひずみケ
ージが形成され、p1高濃度領域,アルミニウム蒸着な
どからなる配線により電気的に接続され、フルブリッジ
回路を構成している。(6)ははんだ,コバール,42
アロイ, A uなどから形成され、片持ばり(4)の
自由端上に接合された重りである。
The pedestal {3} has a cantilever beam (4) made of silicon etc.
One end is joined by anodic bonding or low melting point glass, and the other end is free. The cantilever beam (4) has
In order to increase the acceleration detection sensitivity near the fixed terminal, an etched thin wall portion (40) is formed.
A detection element (5) is formed in 40. In this detection element (5), a semiconductor strain cage is formed in a semiconductor processing process using impurity diffusion of semiconductor planar technology or ion implantation method, and is electrically connected by a p1 high concentration region, wiring made of aluminum vapor deposition, etc. It constitutes a full bridge circuit. (6) Solder, Kovar, 42
A weight made of alloy, Au, etc., and bonded on the free end of the cantilever (4).

ベース(21)にはリード端子(7)が貫通し外部に出
され、リード端子(7)の周囲とベース(21)の貫通
穴との間には硬質ガラス(8)が充てんされ、固定する
とともに電気絶縁している。リード端子(7)と検出素
子(5)の電極とを、アルミニウム線,金線などからな
るワイヤ(9)でワイヤボンデイングしている。
A lead terminal (7) passes through the base (21) and is brought out to the outside, and hard glass (8) is filled between the periphery of the lead terminal (7) and the through hole of the base (21) to fix it. It is also electrically insulated. The lead terminal (7) and the electrode of the detection element (5) are wire-bonded with a wire (9) made of aluminum wire, gold wire, or the like.

パッケージ内にはシリコンオイルなどからなるダンピン
グ液叫が充満され封止されている。
The package is filled with a damping liquid made of silicone oil and sealed.

次に、上記パッケージ内にダンピング液OIlmを充満
し封止する工程を、第3図(a)〜(e)により順に説
明する。まず、第3図(a)に示すように、キャップ(
22)の開口部を上方にし、注入器(23)によりダン
ピング液Qlを充満する。
Next, the process of filling and sealing the damping liquid OIlm into the package will be explained in order with reference to FIGS. 3(a) to 3(e). First, as shown in Figure 3(a), the cap (
22) with its opening facing upward and filled with damping liquid Ql using a syringe (23).

続いて、第3図(b)のように、台座(3)に片持ばり
(4)を接合したベース(21)を、ダンピング液叫が
充満されたキャップ(22)に、気泡が入り込まないよ
うにして挿入する。この際、キャップ(22)内のダン
ピング液αωは、ベース(21)に実装された部品の体
積分の量があふれて外部に排出され、パッケージ内には
気泡を含むことなくダンピング液叫が充満される。
Next, as shown in Fig. 3(b), the base (21), which has the cantilever beam (4) joined to the pedestal (3), is inserted into the cap (22) filled with damping liquid to prevent air bubbles from entering. Insert it like this. At this time, the damping liquid αω in the cap (22) overflows in an amount equal to the volume of the components mounted on the base (21) and is discharged to the outside, and the package is filled with damping liquid without containing any air bubbles. be done.

そこで、第3図(e)のように、ベース(21)の溶接
部(21a)とキャップ(22)の溶接部(22a)と
をスポット溶接機,パラレルシームシーラ溶接機などを
用いて気密溶接し、組立てが完了する。
Therefore, as shown in Fig. 3(e), the welded part (21a) of the base (21) and the welded part (22a) of the cap (22) are airtightly welded using a spot welder, a parallel seam sealer welder, etc. Then the assembly is completed.

発明者らは、パッケージの内部圧力変化に応じ変形する
キャップ(22)を、コバール,42アロイ,ステンレ
ス鋼で形成した場合には、厚さは約0.1〜0.2mm
が適していることを実験結果により得た。すなわち、厚
さ約0.1mmより薄いとベース(21)との電気的溶
接が非常に難しく、溶接時に溶接部(22a)が溶融し
、溶接部(21m) , (22m)から液漏れが生じ
るおそれがある。また、厚さ0.3+mm以上では、液
体の膨張,収縮によるパッケージの変形が容易におこな
われず、溶接部(21m) ,(22a)にひずみが生
じて劣化し、ついには液漏れが生じる。
The inventors found that when the cap (22), which deforms in response to changes in the internal pressure of the package, is made of Kovar, 42 alloy, or stainless steel, the thickness is approximately 0.1 to 0.2 mm.
The experimental results showed that this is suitable. In other words, if the thickness is less than about 0.1 mm, electrical welding with the base (21) will be very difficult, and the welded part (22a) will melt during welding, causing liquid leakage from the welded parts (21m) and (22m). There is a risk. Furthermore, if the thickness is 0.3+mm or more, the package will not easily deform due to expansion and contraction of the liquid, and the welded parts (21m) and (22a) will be strained and deteriorated, eventually causing liquid leakage.

このように構成された一実施例の半導体加速用センサに
おいて、上記従来装置と同様に、片持1.Jリ(4)の
自由端に加速度が加わると、半導体ひずiゲージの抵抗
値が変化し、フルブリッジ回路にイ平衡電圧が生じ、そ
の電圧値に応じて検出加速膿を検知する。
In the semiconductor acceleration sensor of the embodiment configured as described above, the cantilever 1. When acceleration is applied to the free end of J-Li (4), the resistance value of the semiconductor strain i-gauge changes, an i-balanced voltage is generated in the full bridge circuit, and the detection acceleration is detected according to the voltage value.

また、上記一実施例の半導体加速度センサで+!パッケ
ージ内に従来装置のような空気層(目)かの存していな
いので、自動車などへの取付け方向C制限がなく、同一
構造のものによって、前後,1f1右,上下の加速度が
検知できる。さらに、周囲環境温度が−40℃〜+12
0℃と厳しい使用条例下であっても、温度変化に伴うダ
ンピング}& (101 9膨張,収縮によるパッケー
ジ内の圧力変化は、ヰヤップ(22)が圧力変化に伴っ
て変形することにコっで、パッケージ内部の圧力の増減
は緩和され、パッケージ内にダンピング液(101が充
満されてい乙にもかかわらず、溶接部(lm) , (
2b)には負担はなく、気密性が維持できる。
Moreover, the semiconductor acceleration sensor of the above embodiment has +! Since there is no air layer (eye) in the package like in conventional devices, there is no restriction on the mounting direction C to a car, etc., and the same structure can detect accelerations in the front and back, 1f1 right, and up and down directions. Furthermore, the ambient environment temperature is -40℃ to +12℃.
Even under strict usage regulations of 0°C, damping due to temperature changes (101 9) Pressure changes inside the package due to expansion and contraction will cause the Yip (22) to deform due to pressure changes. , the increase and decrease in the pressure inside the package is alleviated, and even though the package is filled with damping liquid (101), the welded part (lm) , (
2b) is not a burden and airtightness can be maintained.

こうして、従来装置に設けられた空気層(11)及び隔
壁(2d)を形成する工程が省かれ、製造工程が簡素化
される。
In this way, the process of forming the air layer (11) and partition wall (2d) provided in the conventional device is omitted, and the manufacturing process is simplified.

第4図はこの発明の他の実施例を示す断面図である。図
において、(24)はキャップで、上部に薄肉にした変
形可能部(25)を形成している。この変形可能部(2
5)は、キャップ(24)の上部の一部をプレス加工し
て形成するか、又は、キャップ(24)の上部に窓部を
設け、薄板材を乙の窓部に気密溶接することにより形成
する。
FIG. 4 is a sectional view showing another embodiment of the invention. In the figure, (24) is a cap, and a thin deformable part (25) is formed on the upper part. This deformable part (2
5) is formed by pressing a part of the upper part of the cap (24), or by providing a window part in the upper part of the cap (24) and airtight welding a thin plate material to the window part B. do.

上記第1図の実施例では、キャップ(22)の溶接部(
22&)が約0.1mmより薄いと、ベーy. (21
)の溶接部(2 1 m )との溶接で溶融し、気密性
の高いパッケージが得られなかった。しかし、この第4
図の実施例では、キャップ(−20の溶接部(24a)
の厚さを厚くでき、気密性の高いパッケージが得られる
In the embodiment shown in FIG. 1 above, the welded portion (
22&) is thinner than about 0.1 mm, the bey. (21
) melted during welding with the welded part (2 1 m), and a highly airtight package could not be obtained. However, this fourth
In the illustrated embodiment, the weld part (24a) of the cap (-20)
The thickness of the package can be increased and a highly airtight package can be obtained.

さらに、変形可能部(25)をプレス加工により形成し
た場合は、厚さを0.1mmより薄くすることもでき、
圧力変化による変形がいっそう容易になる。
Furthermore, when the deformable part (25) is formed by press working, the thickness can be made thinner than 0.1 mm,
Deformation due to pressure changes becomes easier.

なお、変形可能部(25)の形状は第5図に示すように
波形としてもよい。
Note that the shape of the deformable portion (25) may be a waveform as shown in FIG.

第6図はこの発明のさらに異なる他の実施例を示す断面
図である。キャップ(27)は薄肉の変形可能部(27
b)を有するダイアフラムからなり、箱状をなすベース
(26)の上部の溶接部(26a)上に、キャップ(2
7)の溶接部(27a)を重ね、その上に補助リング(
28)を重ね、補助リング(28)を介して溶接IIs
(27m)と溶接部(26a)とを溶接している。これ
ニヨリコパール,42アロイ,ステンレス鋼からなるキ
ャップ(27)の厚さを約0.1+amよりさらに薄い
ものにしても溶接ができる。
FIG. 6 is a sectional view showing still another embodiment of the present invention. The cap (27) has a thin deformable portion (27
A cap (2
Overlap the welded part (27a) of 7) and place the auxiliary ring (
28) and weld IIs through the auxiliary ring (28).
(27m) and the welded part (26a) are welded. Even if the thickness of the cap (27) made of Nyorico Pearl, 42 alloy, and stainless steel is made thinner than about 0.1+am, welding can be performed.

第7図及び第8図はこの発明のさらに異なる他の実施例
を示す、キャップ接合前の状態の斜視図及び完成後の断
面図であり、変形可能部が内部に気体を封入した弾性体
である場合を示している。
FIG. 7 and FIG. 8 are a perspective view of a state before the cap is joined and a sectional view of the cap after completion, showing still another embodiment of the present invention, in which the deformable part is an elastic body with gas sealed inside. It shows a case.

図において、(12)はキャップ(22)内に取付けら
れた内部に空気層(11)を含むゴム弾性体(ゴム風船
)であり内部液体による膨潤作用を防止するために耐オ
イル性の高いゴム弾性体の接着剤(13)等によりキャ
ップ(22)内に取付けられている。ゴム弾性体(l2
)としては、広い温度範囲で弾性の失なわないSi系の
もの,フッ素系のもの等が良い。
In the figure, (12) is a rubber elastic body (rubber balloon) that contains an air layer (11) inside and is installed inside a cap (22), and is made of highly oil-resistant rubber to prevent swelling caused by the internal liquid. It is attached within the cap (22) with an elastic adhesive (13) or the like. Rubber elastic body (l2
) is preferably a Si-based material or a fluorine-based material that does not lose its elasticity over a wide temperature range.

次に、パッケージの気密封止を行う行程について第9図
(&)〜(e)に基づいて順に説明する。まず、第9図
(0に示す様に、キャップ(22)の開口部を上方にし
、注入M (23)により、ダンピング液(101をキ
ャップ(22)に充満する。次に、第9図(b)に示す
様に、片持ちぼり{4},台座(3)等が形成されたベ
ース(21)を、弾性体(12)が取付けられかつ、ダ
ンピング液叫が充満されたキャップ(2)に挿入する。
Next, the process of hermetically sealing the package will be explained in order based on FIGS. 9(&) to (e). First, as shown in FIG. 9(0), the opening of the cap (22) is turned upward, and the damping liquid (101) is filled into the cap (22) by injection M (23).Next, as shown in FIG. As shown in b), a base (21) on which a cantilever {4}, a pedestal (3), etc. are formed is attached to a cap (2) to which an elastic body (12) is attached and which is filled with damping fluid. Insert into.

このとき、必要に応じて脱泡する。次に、第9図(e)
に示す様に、ベース(21)及びキャップ(22)の溶
接部(21a) , (22a)をスポット溶接機又は
、バラレルシームシーラー溶接機等を用いて溶接すると
パッケージは完了する。
At this time, defoaming is performed as necessary. Next, Figure 9(e)
As shown in , the package is completed by welding the welded parts (21a) and (22a) of the base (21) and cap (22) using a spot welder, a parallel seam sealer welder, or the like.

この様に構成された半導体加速度センサの加速度検知動
作は従来例および第1図の実施例と同様であるが、特に
本例では、第10図(a) , (b)にそれぞれ高温
時および低温時におけるパッケージ内部の様子を示した
ように、パッケージ内部に空気層(11)を含む弾性体
(l2)を取付けたため、従来例の様な自由に移動可能
な空気層は残存せず、ダンピング液001の膨張収縮に
応じて変形可能な空気層(11)の位置を制限・固定で
きろため、自動車への取付け方向に制限はなく、前後,
左右,上下の加速度を同一構造のものによって検知でき
、ノイズの原因となるダンピング液の波立ちや気泡の発
生もない。さらに、周囲温度が−40℃〜+120℃と
厳しい使用条件下においては、温度変化に伴うダンピン
グ液の膨張・収縮によるパッケージ内の圧力変化は、空
気層(1l)を有した弾性体(12)が圧力変化によっ
て変かいすることにより、パッケージ内部の圧力の増減
は緩和もしくは解消され、パッケージ内に液体GO+が
充満されているにもかかわらず溶接部(21m) (2
2m)には負担は少なく、もしくは無く、気密性の高い
パッケージを保持できる。
The acceleration detection operation of the semiconductor acceleration sensor configured in this way is similar to the conventional example and the embodiment shown in FIG. As shown in the inside of the package, an elastic body (12) containing an air layer (11) is installed inside the package, so there is no freely movable air layer left as in the conventional example, and damping fluid Since the position of the air layer (11), which can be deformed according to the expansion and contraction of 001, can be restricted and fixed, there is no restriction on the direction in which it can be installed in a car;
Horizontal and vertical acceleration can be detected using the same structure, and there is no rippling or bubbles in the damping fluid that can cause noise. Furthermore, under severe usage conditions where the ambient temperature ranges from -40°C to +120°C, pressure changes inside the package due to expansion and contraction of the damping liquid due to temperature changes can be prevented by an elastic body (12) with an air layer (1 liter). changes due to pressure changes, the increase and decrease in pressure inside the package is alleviated or eliminated, and even though the package is filled with liquid GO+, the welded part (21m) (2
2m), there is little or no burden, and the package can be held with high airtightness.

なお、キャップ(22)内部に確保する空気層(11)
は、使用温度範囲と封入する液体QOIの体積膨張係数
を参考に決定することが望ましい。
In addition, an air layer (11) to be secured inside the cap (22)
is desirably determined with reference to the operating temperature range and the volumetric expansion coefficient of the liquid QOI to be sealed.

第11図〜第13図はそれぞれこの発明のさらに他の実
施例を示すものであり、第7図の実施例と(よ、パッケ
ージ内に取付けろ弾性体の形態を変えた点が相異する。
FIGS. 11 to 13 each show still other embodiments of the present invention, which differ from the embodiment shown in FIG. 7 in that the form of the elastic body installed in the package has been changed. .

第11図は弾性体(12)として、シリコンゴム,フッ
素ゴム,天然ゴム等の高発泡のスポンジを用いた例で、
独立した気泡(l1)を有し、内部圧力の緩和・解消に
有効である。第12図はゴム弾性体の14膜(l2)を
キャップ(22)内部に焼き付けや接着等の方法ではり
付けた構造のもの、第13図は金属ベローズ状の弾性体
(12) (内部に空気層(11)有)をキャップ(2
2)内に接合したものである。
Figure 11 shows an example in which a highly foamed sponge such as silicone rubber, fluororubber, or natural rubber is used as the elastic body (12).
It has independent air bubbles (l1) and is effective in alleviating and eliminating internal pressure. Fig. 12 shows a structure in which 14 membranes (l2) of rubber elastic body are attached to the inside of the cap (22) by baking or gluing, and Fig. 13 shows a structure in which 14 membranes (12) of rubber elastic body are pasted inside the cap (22) by a method such as baking or gluing. With air layer (11)) and cap (2
2) It is joined inside.

なお、ダンピング液00)の熱膨張による内圧上昇によ
り、パッケージの溶接部の気密性が悪くなるのを防止す
るため、組立てにおいて、あらかじめ、ダンピング液の
温度を使用温度範囲の上限にまで上げておき、この状態
で、キャップとパッケージを溶接部で気密溶接するよう
にしてもよい。
In addition, in order to prevent the airtightness of the welded parts of the package from worsening due to an increase in internal pressure due to thermal expansion of the damping liquid 00), the temperature of the damping liquid should be raised to the upper limit of the operating temperature range beforehand during assembly. In this state, the cap and the package may be hermetically welded at the welding portion.

なお、上記実施例ではキャップの開口部を上方にし、ダ
ンピング液を充満し、上方からベースをはめ溶接結合す
るようにしたが、これに限らず、次のようにしてもよい
。例えば、従来装置と同様にキャ゛ツブに注入孔及び空
気孔を設け、ベースと、これに溶接結合したキャップと
からなるパッケージ内に、注入孔からダンピング液αO
)を注入し、残存空気を空気孔から逃がし、ダンピング
液QOIが空気孔からあふれるまで注入し、パッケージ
内にダンピングPFloo+を充満させ、注入孔,空気
孔をはんだ付着などで封止するようにしてもよい。
In the above embodiment, the opening of the cap is directed upward, filled with damping liquid, and the base is fitted and welded from above, but the cap is not limited to this, and the following method may be used. For example, similar to the conventional device, an injection hole and an air hole are provided in the cap, and the damping liquid
), let the remaining air escape from the air hole, inject damping liquid QOI until it overflows from the air hole, fill the package with damping PFloo+, and seal the injection hole and air hole with solder, etc. Good too.

また、パッケージ及びキャップの変形可能部は、金属に
限らず、例えば、軟質の耐熱プラスチック,ゴムなどで
あってもよく、それぞれの機能に適した材料であれば使
用可能である。
Further, the deformable parts of the package and the cap are not limited to metal, and may be made of, for example, soft heat-resistant plastic, rubber, etc., and any materials suitable for their respective functions can be used.

さらに、上記実施例では半導体装置として半導体加速度
センサについて説明したが、半導体よりなる信号検出素
子や電気信号処理素子など半導体素子部をパッケージ内
に収容し、液体としてダンピング液の外、絶縁油(電気
的絶縁油又は熱絶縁油),圧力伝達媒体液などをパッケ
ージ内に封止した装置にも適用できるものであり、圧力
伝達媒体中に弾性体を取付ける場合は、取付ける弾性体
の弾性率(バネ定数)及び粘性係数の選択により、伝達
できる圧力の周波数範囲を設定することができろ。
Furthermore, in the above embodiment, a semiconductor acceleration sensor was described as a semiconductor device, but semiconductor elements such as a signal detection element and an electric signal processing element made of semiconductor are housed in a package, and in addition to damping liquid, insulating oil (electrical It can also be applied to devices in which a pressure transmission medium liquid, etc. is sealed in the package. The frequency range of the pressure that can be transmitted can be set by selecting the constant) and the viscosity coefficient.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のように、この発明によれば、半導体素子部を装着
したベースにキャップを気密接合してパッケージを構成
し、このパッケージ内には液体を充満しており、パッケ
ージに液体の圧力変化に応じ変形する変形可能部を設け
たので、厳しい使用環境下でも、パッケージの気密性が
維持され、製造工程が簡単になり安価にすることができ
る。また、被使用機器での取付け方向は制約されない。
As described above, according to the present invention, a package is constructed by airtightly fitting a cap to a base on which a semiconductor element is mounted, and the package is filled with liquid, and the package responds to changes in the pressure of the liquid. Since the deformable portion is provided, the airtightness of the package can be maintained even under harsh usage environments, and the manufacturing process can be simplified and reduced in cost. Furthermore, the mounting direction on the device to be used is not restricted.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第l図はこの発明による液体封止半導体装置の−実施例
を示す半導体加速度センサのキャップ接合前の斜視図、
第2図は第1図のベースにキャップを接合し内部に液体
を充満封止した状態を示す第1図の■一■線による方向
の断面図、第3図は(a)〜(e)第1図の半導体加速
度センサを製造工程順に示す断面図、第4図〜第6図,
第8図,第11図〜第13図はそれぞれこの発明の他の
実施例を示す断面図、第7図は第8図の実施例のキャッ
プ接合前の斜視図、第9図(a)〜(e)は第8図の半
導体加速度センサを製造工程順に示す断面図、第10図
b)〜(b)は第8図の実施例のそれぞれ高冫晶時およ
び低温時における弾性体の様子を示す断面図、第14図
は従来の半導体加速度センサのキャップ接合前の斜視図
、第15図は第14図のベースにキャップ部を接合し内
部にダンピング液を充てんした状態を示す第14図のx
v−xv線による方向の断面図である。 (4)・・半導体素子部(片持ばリ) 、(51一検出
素子、(7)・ リード端子、00・・液体(ダンピン
グ液)、〈11)・空気層、(12)−弾性体、(21
)ヘース、(21a)・・溶接部、(22)・・キャッ
プ、(22a)・・溶接部、(22b)変形可能部、(
24)  キ’rップ、(24m)  溶接部、(25
)・変形可能部、(26)・ベース、(26a)溶接部
、(27)・キャップ、(270 溶接部、(27b)
変形可能部。 なお、 図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
FIG. 1 is a perspective view of a semiconductor acceleration sensor showing an embodiment of the liquid-sealed semiconductor device according to the present invention before the cap is bonded;
Figure 2 is a cross-sectional view taken along the line ■--■ in Figure 1, showing a state in which the cap is joined to the base in Figure 1 and the inside is filled and sealed, and Figure 3 is a cross-sectional view taken in the direction of the line (a) to (e). Cross-sectional views showing the semiconductor acceleration sensor in FIG. 1 in the order of manufacturing steps, FIGS. 4 to 6,
8 and 11 to 13 are sectional views showing other embodiments of the present invention, FIG. 7 is a perspective view of the embodiment shown in FIG. 8 before the cap is joined, and FIGS. 9(a) to 13 are (e) is a cross-sectional view showing the semiconductor acceleration sensor of FIG. 8 in the order of manufacturing steps, and FIGS. 14 is a perspective view of a conventional semiconductor acceleration sensor before the cap is bonded, and FIG. 15 is a perspective view of a conventional semiconductor acceleration sensor before the cap is bonded.
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line v-xv. (4) Semiconductor element part (cantilever), (51-detection element, (7) Lead terminal, 00 Liquid (damping liquid), <11) Air layer, (12) Elastic body , (21
) Heath, (21a)... Welded part, (22)... Cap, (22a)... Welded part, (22b) Deformable part, (
24) Cap, (24m) Welded part, (25
)・Deformable part, (26)・Base, (26a) Welded part, (27)・Cap, (270 Welded part, (27b)
Deformable part. Note that the same symbols in the figures indicate the same or equivalent parts.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)半導体素子部、この半導体素子部が装着され複数
のリード端子が外部に出されたベースと、上記半導体素
子部を覆い上記ベースに気密接合されたキャップとから
なるパッケージ、このパッケージ内に充満された液体を
備え、上記パッケージには、上記液体の圧力変化に応じ
変形し圧力の増減を緩和する変形可能部を設けたことを
特徴とする液体封止半導体装置。
(1) A package consisting of a semiconductor element part, a base on which the semiconductor element part is mounted and a plurality of lead terminals extended to the outside, and a cap that covers the semiconductor element part and is hermetically sealed to the base; 1. A liquid-sealed semiconductor device comprising a liquid filled with the liquid, the package further comprising a deformable portion that deforms in response to changes in the pressure of the liquid and alleviates increases and decreases in pressure.
(2)変形化可能部は、パッケージ内に配置され内部に
気体を封入した弾性体である請求項第1項記載の液体封
止半導体装置。
(2) The liquid-sealed semiconductor device according to claim 1, wherein the deformable portion is an elastic body disposed within the package and having a gas sealed inside.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4238093A1 (en) * 1992-04-07 1993-10-14 Mitsubishi Electric Corp Acceleration detector with cantilevered mass in viscous liq., e.g. for vehicle - contains block of rubber capable of dilatation or compression to counteract wide variations in ambient temp.
JPH07167889A (en) * 1993-10-20 1995-07-04 Kansei Corp Diaphragm and acceleration sensor
DE4419902A1 (en) * 1994-06-07 1995-12-14 Siemens Ag Acceleration sensor for self-actuating motor vehicle protection device
JP2007096371A (en) * 2005-09-26 2007-04-12 Epson Toyocom Corp Package for surface mount piezoelectric oscillator and surface mount piezoelectric oscillator
JP2007189379A (en) * 2006-01-12 2007-07-26 Epson Toyocom Corp Surface-mounting piezoelectric oscillator, and manufacturing method thereof
JP2007187601A (en) * 2006-01-16 2007-07-26 Honeywell Internatl Inc Suspension mechanism with high performance accelerometer
JP2013234931A (en) * 2012-05-09 2013-11-21 Denso Corp Capacitance sensor
JP2019062239A (en) * 2019-01-09 2019-04-18 株式会社ニコン Imaging unit and imaging apparatus

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4036232Y1 (en) * 1964-01-22 1965-12-22
JPS6459075A (en) * 1987-08-30 1989-03-06 Nippon Denso Co Semiconductor acceleration sensor

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4036232Y1 (en) * 1964-01-22 1965-12-22
JPS6459075A (en) * 1987-08-30 1989-03-06 Nippon Denso Co Semiconductor acceleration sensor

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4238093A1 (en) * 1992-04-07 1993-10-14 Mitsubishi Electric Corp Acceleration detector with cantilevered mass in viscous liq., e.g. for vehicle - contains block of rubber capable of dilatation or compression to counteract wide variations in ambient temp.
JPH07167889A (en) * 1993-10-20 1995-07-04 Kansei Corp Diaphragm and acceleration sensor
DE4419902A1 (en) * 1994-06-07 1995-12-14 Siemens Ag Acceleration sensor for self-actuating motor vehicle protection device
JP2007096371A (en) * 2005-09-26 2007-04-12 Epson Toyocom Corp Package for surface mount piezoelectric oscillator and surface mount piezoelectric oscillator
JP4524659B2 (en) * 2005-09-26 2010-08-18 エプソントヨコム株式会社 Surface mount type piezoelectric module package and surface mount type piezoelectric module
JP2007189379A (en) * 2006-01-12 2007-07-26 Epson Toyocom Corp Surface-mounting piezoelectric oscillator, and manufacturing method thereof
JP2007187601A (en) * 2006-01-16 2007-07-26 Honeywell Internatl Inc Suspension mechanism with high performance accelerometer
JP2013234931A (en) * 2012-05-09 2013-11-21 Denso Corp Capacitance sensor
JP2019062239A (en) * 2019-01-09 2019-04-18 株式会社ニコン Imaging unit and imaging apparatus

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