JPH03289528A - 半導体圧力センサ装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体圧力センサ装置およびその製造方法

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JPH03289528A JP2243009A JP24300990A JPH03289528A JP H03289528 A JPH03289528 A JP H03289528A JP 2243009 A JP2243009 A JP 2243009A JP 24300990 A JP24300990 A JP 24300990A JP H03289528 A JPH03289528 A JP H03289528A
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良治 高橋
Seiji Takemura
竹村　誠次
Keitaro Tsukui
津久井　啓太郎
Junko Ito
順子 伊藤
Eitaro Nagai
永井　英太郎
Yasuo Tada
多田　靖夫
Yuji Kishimoto
雄治 岸本
Sakae Kiguchi
木口　栄
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    • H01L2924/351—Thermal stress

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］ この発明は、半導体圧力センサ装置およびその製造方法
に関し、特に、圧力を感知する圧力センサ部および圧力
センサ部からの信号を増幅する増幅回路ならびに電極な
どが半導体基板上に集積化された半導体圧力センサチッ
プとその半導体圧力センサチップが取付けられるリード
フレームとからなる半導体圧力センサ装置およびその製
造方法に関する。
［従来の技術］ 従来、半導体圧力センサ装置においては、半導体圧力セ
ンサチップを、直接リードフレームにグイボンドする方
法が一般に知られている。
第１２図は従来の半導体圧力センサチップの平面図であ
り、第１３図は第１２図に示した半導体圧力センサチッ
プの側面図であり、第１４図は第１２図の切断面Ｂ−Ｂ
から見た断面図である。第１２図ないし第１４図を参照
して、半導体圧力センサチップ５０は、圧力を感知する
ゲージ抵抗が埋込まれた圧力センサ部５１と、圧力セン
サ部５１からの信号を増幅する増幅回路などを有する集
積回路部５２と、外部引出用の電極部５３と、圧力セン
サ部５１のダイヤフラムを構成するダイヤフラム構成部
５４とを含む。
第１５図は、半導体圧力センサチップが取付けられるリ
ードフレーム２００の平面図であり、第１６図は第１５
図に示したリードフレーム２００の側面図である。第１
５図および第１６図を参照して、リードフレーム２００
は、半導体圧力センサチップが装着されるチップ装着部
であるダイパッド部２０と、ダイパッド部２０に形成さ
れた受圧用開口部３と、インナーリード５と、ダイバ６
と、外部リード７とを含む。
第１７図は、従来の半導体圧力センサチップ５０がリー
ドフレーム２００に取付けられて半導体圧力センサ装置
が完成されたときの平面図であり、第１８図は第１７図
に示した半導体圧力センサ装置の側面図である。第１７
図および第１８図を参照して、半導体圧力センサチップ
５０は、リードフレーム２００のダイパッド部２０に直
接グイボンドされている。半導体圧力センサチップ５０
の電極部５３とインナーリード５とが金属細線１５によ
りワイヤボンディングされている。
第１９図は、第１７図に示した半導体圧力センサ装置の
ダイパッド部２０のＣ−Ｃにおける部分拡大図である。
第１９図を参照して、ダイパッド部２０と半導体圧力セ
ンサチップ５０とが接着剤３０により固着されている。
［発明が解決しようとする課題］ 前述のように、従来の半導体圧力センサ装置では、半導
体圧力センサチップ５０がリードフレーム２００に接着
剤３０を介して直接ダイボンディングされている。しか
し、従来の半導体圧力センサ装置では、リードフレーム
２００および半導体圧力センサチップ５０の膨張係数と
接着剤３０の膨張係数には差異がある。この結果、熱歪
が発生し、半導体圧力センサチップ５０の圧力センサ部
５１に引張力および曲げモーメントが働くという不都合
が生じていた。
第２０図は第１９図に示した半導体圧力センサチップ５
０および接着剤３０に生じる引張力および曲げモーメン
トを説明するための概略図である。
第２０図を参照して、半導体圧力センサチップ５０の圧
力センサ部５１には、熱歪により、引張力Ｆ５１　と曲
げモーメントＭ５１　とが生じる。また、接着剤３０に
は、引張力Ｆ３゜および曲げモーメントＭ３゜が生じ、
ダイパッド部２０には、引張力Ｆ２ｏおよび曲げモーメ
ントＭ２ｏが生じる。
したがって、熱歪が発生した場合には、次式（１）（２
）のような釣合いの式が導かれる。
Ｆ５１　十Ｆ２０　＋　Ｆ３０　＝０　　　−　（１）
Ｍ５　＋　＋Ｍ２　ｏ　＋Ｍ３　ｏ　＝　０　　　−　
（２）すなわち、半導体圧力センサチップ５０の圧力セ
ンサ部５１に働く引張力Ｆ５１および曲げモーメントＭ
５．は、次式（３）、（４）で表わされる。
Ｆ５１＝　　　（Ｆ２０＋Ｆ３０）　　　　　−（ＩＬ
ＩＭ５１　＝−（Ｍ２　ｏ＋Ｍ３　ｏ）　　　　　−（
２）また、第１９図において、圧力センサ部５１を中心
に見た場合に集積回路部５２および電極部５３とその他
の部分とでは対称性が悪く上述の膨張係数の差によって
生じる熱応力の分布が不均一になるという不都合もあっ
た。このような場合には、精度の高い測定が行なえない
という不都合が生じていた。
そこで、圧力センサ部５１に加わる熱応力を吸収緩和す
るために、半導体圧力センサチップをシリコン単結晶か
らなるシリコン台座を介してリードフレームなどに取付
ける方法が考えられる。これは、シリコン台座が半導体
圧力センサチップ５０と同じ材質であるので膨張係数が
等しく熱応力の発生を極力防止することができることに
基づくものである。
この半導体圧力センサチップ５０をシリコン単結晶から
なるシリコン台座を介してリードフレーム２００に取付
ける方法としては、まず半導体圧力センサチップをシリ
コン台座にグイボンドする。
次に、そのシリコン台座をリードフレーム２００にグイ
ボンドした後、半導体圧力センサチップ５０の電極部５
３とリードフレーム２００のインナーリード５とを金属
細線１５によりワイヤボンディングする。しかし、この
半導体圧力センサチップ５０をシリコン単結晶からなる
シリコン台座を介してリードフレーム２００に取付ける
方法では、熱応力を吸収緩和するためのシリコン台座を
設けているために、その分コストが高くなるとともに、
グイボンドを２回行なわなければならず、製造工程が複
雑になるという新たな問題点が生じる。
また、第１７図および第１８図に示した半導体圧力セン
サチップ５０が取付けられたリードフレームは、実際に
空気圧などを測定する微差圧センサとして用いられる場
合には、空気圧測定のための圧力測定室（キャビティ）
を形成する必要がある。第２１Ａ図および第２１Ｂ図は
、空気圧を測定するためのキャビティを有する半導体圧
力センサ装置の構成を示した断面図であり、第２１Ｃ図
は第２１Ａ図および第２１Ｂ図に示した半導体圧力セン
サ装置のキャップがない状態の平面図である。第２１Ａ
図ないし第２１Ｃ図を参照して、空気圧を測定する場合
の半導体圧力センサ装置は、空気圧を測定するための半
導体圧力センサチップ５０と、半導体圧力センサチップ
５０が取付けられるリードフレーム２００と、その上に
リードフレーム２００が接着されるベース７０と、リー
ドフレーム２００および半導体圧力センサチップ５０の
上からリードフレーム２００に接着されるキャップ８０
とを含んでいる。このベース７０とキャップ８０とリー
ドフレーム２００に設けられたダイパッド部２０により
空気圧を測定するための２つのキャビティが形成される
。具体的な構成としては、第２１Ｃ図に示すように圧力
導入口ＡおよびＢがそれぞれ独立に設けられている。圧
力導入口Ａから導入された圧力は、第２１Ａ図に示すよ
うに、キャビティＡ１およびＡ２に導入される。
圧力導入口Ｂから導入された圧力は、第２１Ｂ図に示す
ようにキャビティＢ１およびＢ２に導入される。このよ
うに２つの圧力センサチップ５０によりそれぞれ独立に
圧力を測定することにより１つの圧力センサチップ５０
によって測定する場合に比べて測定精度が向上する。こ
こで、このような構成を有する半導体圧力センサ装置に
おいて、半導体圧力センサチップ５０が取付けられたリ
ードフレーム２００にベース７０とキャップ８０を取付
ける際には、リードフレーム２００に接着するという方
法が採られている。ところが、リードフレーム２００に
ベース７０およびキャップ８０を接着する際に接着樹脂
が半導体圧力センサチップ５０側に流出して半導体圧力
センサチップ５０に付着してしまうという不都合が生じ
ていた。このような場合には、半導体圧力センサチップ
５０の特性が悪化してしまうという問題点があった。
さらに、従来のリードフレーム２００は、第１７図に示
したように、ダイパッド部２０は、リードフレーム２０
０のフレーム枠とインナーリード５のうちの１本によっ
て非対称に支持されている。
このため、リードフレーム２００を第２１Ａ図に示した
ようなベース７０に接着する際に、接着剤として粘度の
高い接着樹脂を用いる場合には、ベース７０の表面に塗
布された接着樹脂によりダイパッド部の支持されていな
い部分が押し上げられてしまうという不都合が生じてい
た。この結果、従来ではダイパッド部２０をベース７０
に水平に接着することは困難であるという問題点があっ
た。
したがって、従来ではこの問題を解決するためにベース
７０にダイパッド部２０を接着する際には接着治具を用
いなければならず、製造プロセスが複雑化するという問
題点があった。
また、従来では第１７図に示したように２個のダイパッ
ド部２０は分離された構成となっているため、リードフ
レーム２００に外力が加わった際に変形の連続性を維持
できないという問題点があった。そして、第２１Ａ図な
いし第２１Ｃ図に示したように半導体圧力センサ装置が
微差圧センサとして用いられる場合には、２個の半導体
圧力センサチップ５０は別々に密閉された２つのキャビ
ティ内に設置する必要があり、第１７図に示した２つの
ダイパッド部間の分割部分は後工程で接着樹脂でシール
する必要がある。ところが、分割された部分とダイパッ
ド部２０の部分では接着樹脂の厚みに差が生じるため、
シール性を向上することができないという問題点もあっ
た。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされ
たもので、第１請求項に係る発明は、半導体圧力センサ
チップをリードフレームに取付ける際にシリコン台座を
設けることなく測定精度を向上させることが可能な半導
体圧力センサ装置を提供することを目的とする。
第２請求項に係る発明は、半導体圧力センサチップが取
付けられたリードフレームにベースとキャップを接着す
る際に接着樹脂が半導体圧力センサチップに付着して特
性が悪化するのを有効に防止することが可能な半導体圧
力センサ装置を提供することを目的とする。
第３請求項に係る発明はリードフレームのダイパッド部
をベースに接着する際に接着治具を用いることなく容易
にダイパッド部を水平に接着することが可能な半導体圧
力センサ装置を提供することを目的とする。
第４請求項に係る発明は、リードフレームの上下に接着
されるキャップとベースのシール性を向上させるととも
に、外力による変形に対して２つの半導体圧力センサチ
ップに連続性を持たせることが可能な半導体圧力センサ
装置を提供することを目的とする。
第５請求項に係る発明は、電極と金属細線とが圧着され
る際に圧着力が仲介固着層に吸収されることなく正常な
圧着を行なうことが可能な半導体圧力センサ装置の製造
方法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］ 第１請求項における発明は、半導体圧力センサチップと
リードフレームとの間に生じる熱歪差を吸収して緩和す
ることができる所定の厚みを有する弾性材料で構成され
、半導体圧力センサチップをリードフレーム側に固着す
るための仲介固着層と、リードフレームの半導体圧力セ
ンサチップの電極に対応する位置に設けられ、電極と金
属細線とが圧着される際に半導体圧力センサチップの底
面から圧着圧力を受けるための突張用突起と、リードフ
レームの所定位置に設けられ、半導体圧力センサチップ
の圧力センサ部に突張用突起による歪応力が伝わらない
ようにするための支え用突起とを含む。
第２請求項における発明は、リードフレームに設けられ
、半導体圧力センサチップが取付けられるダイパッド部
と、少なくともその一部がダイパッド部を接続支持する
ようにリードフレームに設けられ、ダイパッド部との境
界領域の少なくとも一部に沿って樹脂流れ止め溝が設け
られたフレーム枠部とを含む。
第３請求項における発明は、リードフレームに設けられ
、半導体圧力センサチップが取付けられるダイパッド部
と、リードフレームに設けられ、ダイパッド部を少なく
とも２ケ所で対角状に接続支持するためのフレーム枠部
とを含む。
第４請求項における発明は、リードフレームに設けられ
、半導体圧力センサチップが取付けられるダイパッド部
と、少なくともその一部がダイパッド部を接続支持する
ようにリードフレームに設けられ、隣接するダイパッド
部間の中央部分において相互に接続されているフレーム
枠部とを含む。
第５請求項における発明は、半導体圧力センサチップの
電極に対応する位置に突張用突起が形成され、所定の位
置に半導体圧力センサチップを水平に維持するための支
え用突起が形成されたリードフレームと半導体圧力セン
サチップとを所定の厚みを有し応力緩和能力を有する仲
介固着層により固着するステップと、突張用突起により
電極の底面を受けて電極に金属細線を圧着するステップ
とを含む。
［作用］ 第１請求項に係る発明では、リードフレームにおける半
導体圧力センサチップの取付位置に、所定の厚みを有し
半導体圧力センサチップをリードフレーム側に固着する
ための仲介固着層が固着されており、その仲介固着層上
に半導体圧力センサチップが固着され、その仲介固着層
がリードフレーム側に取付けられた圧力センサチップと
リードフレームとの間に生じる熱歪差を吸収して緩和す
ることができる弾性材料で構成されているので、リード
フレームと半導体圧力センサチップとの間に働く熱応力
が緩和される。また、リードフレームの半導体圧力セン
サチップの電極に対応する位置にその電極と金属細線と
が圧着される際に半導体圧力センサチップの底面から圧
着圧力を受ける突張り用突起が設けられ、半導体圧力セ
ンサチップの圧力センサ部に突張り用突起による歪応力
が伝わらないように所定の位置に支え用突起が設けられ
ているので、電極と金属細線とが圧着される際に圧着に
よる圧着力が仲介固着層に吸収されることがないととも
に、半導体圧力センサチップの圧力センサ部に突張り用
突起による歪応力が生じない。
第２請求項に係る発明では、半導体圧力センサチップが
取付けられるダイパッド部がリードフレームに設けられ
、ダイパッド部との境界領域の少なくとも一部に沿って
樹脂流れ止め溝が設けられたフレーム枠部が少なくとも
その一部がダイパッド部を接続支持するようにリードフ
レームに設けられているので、リードフレームの上下に
キャップを接着するときに半導体圧力センサチップ側に
流れる接着樹脂が樹脂流れ止め溝に溜められる。
第３請求項に係る発明では、半導体圧力センサチップが
取付けられるダイパッド部がリードフレームに設けられ
、ダイパッド部を少なくとも２ケ所で対角状に接続支持
するためのフレーム枠部がリードフレームに設けられて
いるので、ダイパッド部は対称な支持となりリードフレ
ームのダイパッド部をベースに接着するときに接着樹脂
により押し上げられることが防止され、接着治具を必要
としない。
第４請求項に係る発明では、半導体圧力センサチップが
取付けられるダイパッド部がリードフレームに設けられ
、隣接するグイパッド部間の中央部分において相互に接
続されているフレーム枠部が少なくともその一部がダイ
パッドを接続支持するようにリードフレームに設けられ
ているので、リードフレームに接着剤を介してベースと
キャップを取付けるときに中央部分で接着剤の厚みが一
定にされるとともに外力が２つの半導体圧力センサチッ
プに連続的に伝達される。
第５請求項に係る発明では、半導体圧力センサチップの
電極に対応する位置に突張り用突起が形成され所定の位
置に半導体圧力センサチップを水平に維持するための支
え用突起が形成されたリードフレームと半導体圧力セン
サチップとが、所定の厚みを有し応力緩和能力を有する
仲介固着層により固着され、その後前記突張り用突起に
より半導体圧力センサチップの電極の底面を受けてその
電極に金属細線が圧着されるので、電極と金属細線とが
圧着される際に圧着力が仲介固着層に吸収されることな
く正常な圧着が行なえるとともに、リードフレームと半
導体圧力センサチップとの間に働く熱応力が緩和される
。
［発明の実施例コ 第１図は本発明の一実施例を示した半導体圧力センサ装
置のダイパッド部における拡大断面図である。第２Ａ図
は第１図に示したダイパッド部のワイヤボンド用突起を
設けたことにより生じる熱歪による引張力および曲げモ
ーメントを説明するための概略図であり、第２Ｂ図は第
１図に示したダイパッド部のワイヤボンド用突起により
生じる引張力および曲げモーメントを解消するために設
けた支え用突起によって生じる引張力および曲げモーメ
ントを説明するための概略図である。第３図は第１図に
示した半導体圧力センサ装置が取付けられるリードフレ
ームの一実施例を示した平面図である。第４図は第３図
に示したリードフレーム１００の側面図である。第５図
は第３図に示したリードフレーム１００のダイパッド部
の拡大断面図である。　第１図ないし第５図を参照して
、まず、リードフレーム１００のダイパッド部１の構成
について説明する。リードフレーム１００のダイパッド
部１は、半導体圧力センサチップ５０を固着するための
所定の厚みを有する接着剤層を形成するための凹部２と
、半導体圧力センサチップ５０の電極部に金属細線が圧
着される際に電極部５３に対応する半導体圧力センサチ
ップ５ｏの底面を受けるワイヤボンド用突起４と、ワイ
ヤボンド用突起４によって生じる引張力および曲げモー
メントを解消するための支え用突起１１と、半導体圧力
センサチップ５０のダイヤフラム構成部５４に対応して
設けられた受圧用開口部３とを含む。
ダイパッド部１の凹部２には、グイボンド用接着剤１０
が所定の厚みで形成される。ここで、接着剤の材質とし
ては、応力緩和能力のあるシリコン系樹脂が用いられる
。
第３図に示したリードフレーム１００は、凹部２、受圧
用開口部３．ワイヤボンド用突起４および支え用突起１
１からなるダイパッド部１と、半導体圧力センサチップ
５０がリードフレーム１００に取付けられる際に半導体
圧力センサチップ５０の電極部とともに金属細線により
ワイヤボンディングするためのインナーリード５と、ダ
イバ６と、外部リード７とからなる。
ここで、このリードフレーム１００には、ＥＩ〜Ｅ４の
エツチング領域が設けられている。エツチング領域Ｅ、
は、第１図に示したグイボンド用接着剤１０を形成する
ために設けられたもので、凹部２に相当する部分である
。すなわち、エツチング領域Ｅ１により、グイボンド用
接着剤１０（第１図参照）の厚みを確保することができ
る。
エツチング領域Ｅ２は、リードフレーム１００にキャッ
プを接着するときにキャップの接着領域よりオーバーフ
ローした余分な接着樹脂が半導体圧力センサチップ５０
（第１図参照）に付着することを防止するための樹脂溜
まりとする目的と、リードフレーム１００およびグイボ
ンド用接着剤１０（第１図参照）を介してキャップから
外部荷重が伝達されるのを防止する目的で設けたもので
ある。エツチング領域Ｅ３は、吊りリード（インナーリ
ード５）を介して外部から伝達される荷重を軽減するた
めに設けられたものである。エツチング領域Ｅ４は、リ
ードフレーム１００にキャップを接着する際に余分な接
着樹脂の流出を防止するための樹脂溜まりとなるもので
ある。なお、本実施例ではエツチング領域Ｅ、〜Ｅ４を
すべて設けた例を示したが、本発明はこれに限らず、必
要に応じて組合わせて設けてもよい。
次に、第２Ａ図および第２Ｂ図を参照して、本実施例に
おいてワイヤボンド用突起４のみ設けた場合の引張力お
よび曲げモーメントとワイヤボンド用突起４によって生
じる引張力および曲げモーメントを解消するために設け
た支え用突起１１によって生じる引張力および曲げモー
メントについて説明する。まず、第２Ａ図を参照して、
突張用突起４のみ設けた場合は、引張力として、Ｆ２゜
Ｆ、。。Ｔ　　ＦＩ　ＯＩが生じ、曲げモーメントとし
てＳＭ２．　Ｍ１００＋　Ｍ、０１　、Ｍ＋０２が生じ
る。したがって、この熱応力を生じた場合の力の釣合い
状態は次式（５）、　　（６）のように表わされる。
Ｆｓ　＋　　＋Ｆ＋　ｏ　ｒ　　＋Ｆ＋　ｏ　ｏ　＋Ｆ
２　＝０・・・（５） Ｍ５．　　＋Ｍ、　　０２＋Ｍ、　　Ｏ，＋Ｍ、　　ｏ
　ｏ　＋Ｍ　２＝０　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　・・・（６）この式（５）、　　（６）と第１
５図に示した従来の半導体圧力センサチップの応力状態
で説明した式（１）、　　（２）とを比べると、式（１
）のＦ３゜およびＦ２゜は式（５）のＦｌ。。およびＦ
２にそれぞれ相当し、式（２）のＭ３゜およびＭ２゜は
式（６）のＭＩｏ。およびＭ２にそれぞれ相当する。し
たがって、ワイヤボンド用突起４を設けたことにより新
たに生じる引張力および曲げモーメントは、ＦＩＯＩお
よびＭ、Ｏ，、Ｍ、０２である。本実施例では、このワ
イヤボンド用突起４を設けることにより新たに生じる引
張力ＦＩ０１および曲げモーメントＭ、　。、、Ｍ、ｏ
２を解消するために、第２Ｂ図に示すように支え用突起
１１を設けている。すなわち、第２Ｂ図を参照して、支
え用突起１１を設けることにより、半導体圧力センサチ
ップ５０の圧力センサ部５１に生じる引張力Ｆ５１およ
び曲げモーメントＭ５．は次式（７）、　　（８）によ
り表わされる。
Ｆｓ＋　＝　　（ＦＩ　０２＋ＦＩ　０１　十Ｆ＋　ｏ
。
十Ｆ２）　　　　　　　　　・・・（７）Ｍ５．＝−（
Ｍ、　。４＋Ｍ、　ｏ３＋Ｍ、　ｏ２＋Ｍ１ｏＩ十Ｍ１
０ｏ＋Ｍ２） （８） ここで、式（８）の曲げモーメントＭ１゜４を次式（９
）になるように支え用突起１１を配置する。
Ｍｌ　０４　＝　　　（Ｍｌ　０３　＋Ｍ、０２　＋−
Ｍ、０１＋Ｍ、　　。ｏ十Ｍ２）　　　　・・・（９）
このように支え用突起１１を配置することによって、式
（８）においてＭ５．＝Ｑとすることができる。すなわ
ちこの場合には、圧力センサ部５１に働く曲げモーメン
トをＯにすることができる。
なお、この圧力センサ部５１に生じる曲げモーメントＭ
５Ｈの値を０ではなく任意の設計値になるように支え用
突起１１を配置してもよい。この場合には、半導体圧力
センサチップ５０の圧力センサ部５１に所定の曲げモー
メントが生じ半導体圧力センサチップ５０自体が持って
いるオフセット値をキャンセルするように構成すること
も可能である。
第６Ａ図および第６Ｂ図は第１図に示した半導体圧力セ
ンサ装置の製造プロセスを説明するための断面構造図で
ある。次に、第１図および第６Ａ図ならびに第６Ｂ図を
参照して、製造プロセスについて説明する。まず、ワイ
ヤボンド用突起４および支え突起１１が設けられたリー
ドフレーム１００のダイパッド部１をグイボンド治具７
００上に設置する。そして、シリコン系樹脂からなるダ
イボンド用接着剤１０をダイパッド部１の凹部２に注入
する。半導体圧力センサチップ５０を、注入されたグイ
ボンド用接着剤１０上に接着してグイボンドする。その
後、第６Ｂ図に示すように、インナーリード５と半導体
圧力センサチップ５０の電極部５３とを金属細線１５に
よりワイヤボンディングする。ここで、電極部５３に金
属細線１５が圧着される際に半導体圧力センサチップ５
０が受ける圧着力は、電極部５３に対応する半導体圧力
センサチップ５０の底面を凹部２に設けられたワイヤボ
ンド用突起４によって受ける。これにより、電極部５３
の圧着時に、圧着による圧着力がグイボンド用接着剤１
０に吸収されることなく正常な圧着が行なえる。このよ
うにして、最終的に第１図に示した半導体圧力センサ装
置のグイボンド部１が形成される。すなわち、半導体圧
力センサチップ５０とダイパッド部１との間には均一な
厚みを有し応力緩和能力を有するダイボンド用接着剤１
０が構成される。これにより、半導体圧力センサチップ
５０の圧力センサ部５１に生じる熱応力が緩和され、半
導体圧力センサ装置の測定精度を向上させることができ
る。なお、この方法によれば、半導体圧力センサチップ
５０とダイパッド部１との間にシリコン単結晶からなる
シリコン台座を設ける必要がない。この結果、シリコン
台座を設けた場合に生じる製造費用のコストアップや製
造工程の複雑化を防止することができる。
このように本実施例に示した半導体圧力センサ装置およ
びその製造方法では、リードフレーム１００のダイパッ
ド部１に凹部２およびワイヤボンド用突起４ならびに支
え用突起１１を設け、一般にＩＣで行なわれている製造
方法と同じ方法でグイボンドおよびワイヤボンドを実施
することにより、応力緩和能力を有する弾性材料からな
る所定の厚みを有した接着剤層を形成できるとともにそ
の厚みでワイヤボンドも可能となる。なお、本実施例で
は、ダイボンド用接着剤１０としてシリコン系樹脂を用
いたが、本発明はこれに限らず、応力緩和能力のあるも
のであればどのような接着剤であってもよい。また、本
実施例では、接着剤に応力緩和機能を持たせたが、本発
明はこれに限らず、ゴムなどの弾性材料の両面に接着剤
を塗布して接着することによりゴムなどにより応力緩和
能力を持たせるようにしてもよい。さらに、本実施例で
は、接着剤の厚みを厚く構成するためにリードフレーム
のダイパッド部に凹部を構成することにより樹脂溜まり
を設けるようにしたが、本発明はこれに限らず、接着剤
の代わりにグイボンド材を所定の厚みを有するテープに
より構成しても同様の効果を得ることができる。なお、
本実施例では、ダイパッド部に凹部を設けることにより
接着剤層を厚く形成することができ、この結果、従来に
比べて外部荷重の伝達を吸収する能力およびダイパッド
部の熱歪と半導体圧力センサチップとの熱歪を吸収する
能力を向上させることができる利点もある。
第７図は第６Ｂ図に示した半導体圧力センサ装置が空気
圧測定用として用いられる場合の構成を示した断面図で
ある。第７図を参照して、このように空気測定用として
用いられる場合には、ベース７０およびキャップ８０に
よって、圧力測定室であるキャビティが形成される。こ
のような構成で圧力の測定が行なわれると、本実施例の
半導体圧力センサ装置では前述のように応力緩和のため
のワイヤボンド用突起４および支え用突起１１ならびに
ダイボンド用接着剤１０が設けられているので、従来に
比べて高精度な圧力の測定を行なうことができる。
第８図は本発明の第２の実施例によるリードフレームを
示した平面図である。第８図を参照して、本実施例では
、ダイパッド部１とダイパッド部１を支持するフレーム
１００の吊ｆｉＪ１００ａとの境界領域に沿ってエツチ
ング領域Ｅ５が設けられている。このエツチング領域Ｅ
５を設けることにより、第７図に示したような圧力測定
室（キャビティ）を有する半導体圧力センサ装置を形成
する際に、接着剤の厚みが一定になるので密閉性が向上
されるとともに、ベース７０およびキャップ８０の接着
時に余分な接着樹脂が流出して半導体圧力センサチップ
５０に付着して特性を悪化させることを有効に防止する
ことができる。
第９図は本発明の第３の実施例によるリードフレームを
示した平面図である。第９図を参照して、本実施例では
、ダイパッド部１は、従来の吊部１００ａの他に吊部１
００ｂによっても支持されている。このようにダイパッ
ド部２０を対称に支持することによって、本実施例のリ
ードフレーム１００が第７図に示したような構成を有す
る半導体圧力センサ装置に適用される場合に従来問題で
あったベース７０に塗布された接着剤の粘度が高い場合
にその上に接着されるダイパッド部１が浮上がり、接着
治具なしでは水平に接着することができないという問題
点を解決することができる。
第１０図は本発明の第４の実施例によるリードフレーム
を示した平面図である。第１０図を参照して、本実施例
では、隣接するダイパッド部１を支持するための吊部１
００ａがダイパッド部１間の中央部分で中央接合部１０
０ｃにより接続されている。このように構成することに
よって、第７図に示した半導体圧力センサ装置に適用さ
れる場合に従来問題となっていたベース７０およびキャ
ップ８０が接着される際のダイパッド部１間の中央部で
のシール性の悪化という問題点を有効に解決することが
できる。また、フレーム１００などに外力が加わった場
合に従来の中央部分が分割されたものでは変形に連続性
がなくなるという問題点があったが、本実施例ではこの
ような問題点も解消することができ、変形に連続性を持
たせることができる。したがって、半導体圧力センサ装
置の測定精度を向上させることができる。
第１１図は本発明の第５の実施例によるリードフレーム
を示した平面図である。第１１図を参照して、この実施
例では、第９図に示した第３の実施例と第１０図に示し
た第４の実施例とを組合わせたものである。すなわち、
ダイパッド部１を支持するものとして、吊部１００ａの
他に吊部１゜Ｏｂを設けることによりベース７０（第７
図参照）にダイパッド部１を接着治具を用いることな（
水平に接着することができ、グイパッド部１間の中央部
分を中央接合部１００ｃにより接続することにより外力
により変形の連続性を持たせるとともにキャビティのシ
ール性を向上させることができる。なお、第８図ないし
第１０図に示した実施例では新たな構成を１つずつ設け
た例を示したが、本発明はこれに限らず必要に応じて第
８図ないし第１０図に示した実施例を組合わせて構成し
てもよい。
以上のように、第１図に示したダイパッド部１を有する
半導体圧力センサ装置では、半導体圧力センサチップ５
０とダイパッド部１との間に均一な厚みを有し応力緩和
能力を有するグイボンド用接着剤１０を形成することに
より、半導体圧力センサチップ５０の圧力センサ部５１
に生じる熱応力が緩和され、半導体圧力センサ装置の測
定精度を向上することができる。また、ダイパッド部１
にワイヤボンド時に半導体圧力センサチップ５０の底面
から圧着圧力を受けるためのワイヤボンド用突起４とワ
イヤボンド用突起４による歪応力が伝わらないようにす
るための支え用突起１１とを設けることにより、半導体
圧力センサチップ５０に働く応力が緩和されて測定精度
が向上される。
また、第８図に示したリードフレーム１００から構成さ
れるキャビティを有する半導体圧力センサ装置では、ダ
イパッド部１を支持するための吊部１００ａとダイパッ
ド部１との境界領域に沿って溝状のエツチング領域Ｅ５
を形成することにより、リードフレーム１００にベース
７０およヒキャップ８０が接着されるときに半導体圧力
センサチップ５０側に流出する余分な接着樹脂がエツチ
ング領域Ｅ５に溜められて半導体圧力センサチップ５０
に接着樹脂が付着することを防止することができる。ま
た、エツチング領域Ｅ５を形成する領域を最小限とした
ためベース７ｏとキャップ８０を接着剤を介してリード
フレーム１００に接着する際接着剤の厚みが均一となり
シール性を向上することができる。
第９図に示したリードフレーム１００が適用すれるキャ
ビティを有する半導体圧力センサ装置では、ダイパッド
部１が従来の吊部１００ａのみならず吊部１００ｂによ
っても支持することにより、ベース７０上にリードフレ
ーム１００を接着する際にベース７０表面に塗布された
接着剤の粘度が高い場合にもダイパッド部１が浮上がる
ことがない。したがって、従来のように接着治具を用い
ることな（容易にベース７０に対してリードフレーム１
００のダイパッド部１を水平に接着することができる。
第１０図に示したリードフレーム１００が適用されるキ
ャビティを有する半導体圧力センサ装置では、ダイパッ
ド部１を保持するための吊部１００ａを隣接するグイパ
ッド部１間の中央部において中央接合部１００Ｃにより
接続することにより、その中央部分においても接着剤の
厚みが他の部分と均一になりキャビティの密閉性を向上
させることができる。また、中央部で接続することによ
りリードフレーム１００に外力が加わった場合に２つの
半導体圧力センサチップ５０が取付けられるダイパッド
部１に伝わる変形に連続性を持たせることができる。
第６Ａ図および第６Ｂ図に示した半導体圧力センサ装置
の製造方法では、電極部５０に金属細線１５が圧着され
る際に半導体圧力センサチップ５０が受ける圧着力が電
極部５３に対応する半導体圧力センサチップ５０の底面
を凹部２に設けられたワイヤボンド用突起４により受け
ることにより、電極部５３の圧着時に圧着による圧着力
がグイボンド用接着剤１０に吸収されることなく正常な
圧着が行なえる。したがって、半導体圧力センサチップ
５０とダイパッド部１との間に均一な厚みを有し応力緩
和能力を有するグイボンド用接着剤１０を構成すること
ができ、半導体圧力センサチップ５０の圧力センサ部５
１に生じる熱応力が緩和され、半導体圧力センサ装置の
測定精度を向上させることができる。
Ｅ発明の効果コ 第１請求項に記載の発明によれば、リードフレームにお
ける半導体圧力センサチップの取付位置に所定の厚みを
有し半導体圧力センサチップをリードフレーム側に固着
するための仲介固着層を固着し、仲介固着層上に半導体
圧力センサチップを固着し、その仲介固着層をリードフ
レーム側に取付けられた半導体圧力センサチップとリー
ドフレームとの間に生じる熱歪差を吸収して緩和するこ
とができる弾性材料で構成することにより、リードフレ
ームと半導体圧力センサチップとの間に働く熱応力が緩
和されるので、半導体圧力センサをリードフレームに取
付ける際にシリコン台座を設けることなく半導体圧力セ
ンサ装置の測定精度を向上させることができる。また、
半導体圧力センサチップの電極に対応する位置に電極と
金属細線とが圧着される際に半導体圧力センサチップの
底面から圧着圧力を受ける突張り用突起を設け、半導体
圧力センサチップの圧力センサ部に熱歪による歪応力が
伝わらないように、所定の位置に支え用突起を設けるこ
とにより、電極と金属細線とが圧着される際に圧着力が
仲介固着層に吸収されることなく正常な圧着が行なえる
とともに半導体圧力センサチップの圧力センサ部に突張
用突起による歪応力が生じないので、前記仲介固着層お
よび突張り用突起ならびに支え用突起により、リードフ
レームと半導体圧力センサチップとの間に働く熱応力は
所定の値に調整でき、半導体圧力センサ装置の測定精度
を向上させることができる。
第２請求項に記載の発明によれば、半導体圧力センサチ
ップが取付けられるダイパッド部をリードフレームに設
け、ダイパッド部との境界領域の少なくとも一部に沿っ
て樹脂流れ止め溝が設けられたフレーム枠部を少なくと
もその一部がダイパッド部を接続支持するようにリード
フレームに設けることにより、リードフレームの上下に
キャップとベースを接着するときに半導体圧力センサチ
ップ側に流れる接着樹脂が樹脂流れ止め溝に溜められる
ので、半導体圧力センサチップが取付けられたリードフ
レームにベースとキャップを接着する際に接着樹脂が半
導体圧力センサチップに付着して特性が悪化するのを有
効に防止することができる。
第３請求項に記載の発明によれば、半導体圧力センサチ
ップが取付けられるダイパッド部をリードフレームに設
け、ダイパッド部を少なくとも２ケ所で対角状に接続支
持するためのフレーム枠部をリードフレームに設けるこ
とにより、ダイパッド部は対称に支持されることになり
、リードフレームのダイパッド部をベースに接着すると
きに接着樹脂により押し上げられることが防止され、接
着治具を必要としないので、リードフレームのダイパッ
ド部をベースに接着する際に接着治具を用いることなく
容易にダイパッド部を水平に接着することができる。
第４請求項に記載の発明によれば、半導体圧力センサチ
ップが取付けられるダイパッド部をリードフレームに設
け、隣接するダイパッド部間の中央部分において相互に
接続されているフレーム枠部を少なくともその一部がダ
イパッドを接続支持するようにリードフレームに設ける
ことにより、リードフレームに接着剤を介してベースと
キャップを接着するときに中央部分で接着剤の厚みが一
定にされるとともに外力が２つの半導体圧力センサチッ
プに連続的に伝達されるので、リードフレームの上下に
接着されるキャップのベースのシール性を向上できると
ともに外力による変形に対して２つの半導体圧力センサ
チップに連続性を持たせることができる。
第５請求項に記載の発明によれば、半導体圧力センサチ
ップの電極に対応する位置に突張り用突起が形成され所
定の位置に前記半導体圧力センサチップを水平に維持す
るための支え用突起が形成されたリードフレームと半導
体圧力センサチップとを所定の厚みを有し応力緩和能力
を有する仲介固着層により固着し、前記突張り用突起に
より半導体圧力センサチップの電極の底面を受けて電極
に金属細線を圧着することにより、電極と金属細線とが
圧着される際に圧着力が仲介固着層に吸収されることな
く正常な圧着を行なうことができるとともに、リードフ
レームと半導体圧力センサチップとの間に働く熱応力を
緩和することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例を示した半導体圧力センサ装
置のダイパッド部における拡大図、第２Ａ図は第１図に
示したダイパッド部にワイヤボンド用突起を設けたこと
により生じる熱歪による引張力および曲げモーメントを
説明するための概略図、第２Ｂ図は第１図に示したダイ
パッド部のワイヤボンド用突起により生じる引張力およ
び曲げモーメントを解消するために設けた支え用突起に
よる引張力および曲げモーメントを説明するための概略
図、第３図は第１図に示した半導体圧力センサチップ５
０が取付けられたリードフレームの一実施例を示した平
面図、第４図は第３図に示したリードフレーム１００の
側面図、第５図は第３図に示したリードフレーム１００
のダイパッド部の拡大断面図、第６Ａ図および第６Ｂ図
は第１図に示した半導体圧力センサ装置の製造プロセス
を説明するための断面構造図、第７図は第６Ｂ図に示し
た半導体圧力センサ装置が空気圧測定用として用いられ
る場合の構成を示した断面図、第８図は本発明の第２の
実施例によるリードフレームを示した平面図、第９図は
本発明の第３の実施例によるリードフレームを示した平
面図、第１０図は本発明の第４の実施例によるリードフ
レームを示した平面図、第１１図は本発明の第５の実施
例によるリードフレームを示した平面図、第１２図は従
来の半導体圧力センサチップを示した平面図、第１３図
は第１２図に示した半導体圧力センサチップの側面図、
第１４図は第１３ｒ！ｇＪに示した半導体圧力センサチ
ップの断面構造図、第１５図は従来の半導体圧力センサ
装置を構成するリードフレームの平面図、第１６図は第
１５図に示したリードフレームの側面図、第１７図は第
１５図に示したリードフレームに半導体圧力センサチッ
プが取付けられて半導体圧力センサ装置が完成されたと
きの平面図、第１８図は第１７図に示した半導体圧力セ
ンサ装置の側面図、第１９図は第１７図に示した半導体
圧力センサ装置のダイパッド部のＣ−Ｃにおける部分拡
大図、第２０図は第１９図に示した従来の半導体圧力セ
ンサチップに生じる引張力および曲げモーメントを説明
するための概略図、第２１Ａ図および第２１Ｂ図は空気
圧を測定するためのキャビティを有する半導体圧力セン
サ装置の構成を示した断面図、第２１Ｃ図は第２１Ａ図
および第２１Ｂ図に示した半導体圧力センサ装置のキャ
ップがない状態の平面図である。 図において、１はグイパッド部、２は凹部、３は受圧用
開口部、４はワイヤボンド用突起、５はインナーリード
、６はダイバ、７は外部リード、１０はダイボンド用接
着剤、１１は支え用突起、１５は金属細線、５０は半導
体圧力センサチップ、５１は圧力センサ部、５３は電極
部、５４はダイヤフラム構成部、７０はベース、８０は
キャップ、１００はリードフレーム、１００ａ、１００
ｂは８部、１００Ｃは中央接合部である。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。 第ハ図 第２Ｂ図 ８１２図 第１３図 第１４図 第１ｑ図 第２０の 乙

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）圧力を感知する圧力センサ部および該圧力センサ
    部からの信号を増幅する増幅回路ならびに電極が半導体
    基板上に集積化された半導体圧力センサチップと該半導
    体圧力センサチップが取付けられるリードフレームとか
    らなる半導体圧力センサ装置であって、 前記半導体圧力センサチップと前記リードフレームとの
    間に生じる熱歪差を吸収して緩和することができる所定
    の厚みを有する弾性材料で構成され、前記半導体圧力セ
    ンサチップを前記リードフレーム側に固着するための仲
    介固着層と、 前記リードフレームの前記半導体圧力センサチップの電
    極に対応する位置に設けられ、該電極と金属細線とが圧
    着される際に前記半導体圧力センサチップの底面から圧
    着圧力を受けるための突張用突起と、 前記リードフレームの所定位置に設けられ、前記半導体
    圧力センサチップの前記圧力センサ部に前記突張用突起
    による歪応力が伝わらないようにするための支え用突起
    とを含む、半導体圧力センサ装置。
  2. （２）圧力を感知する圧力センサ部および該圧力センサ
    部からの信号を増幅する増幅回路ならびに電極が半導体
    基板上に集積化された半導体圧力センサチップと該半導
    体圧力センサチップが取付けられるリードフレームとか
    らなる半導体圧力センサ装置であって、 前記リードフレームに設けられ、前記半導体圧力センサ
    チップが取付けられるダイパッド部と、少なくともその
    一部が前記ダイパッド部を接続支持するように前記リー
    ドフレームに設けられ、前記ダイパッド部との境界領域
    の少なくとも一部に沿って樹脂流れ止め溝が設けられた
    フレーム枠部とを含む、半導体圧力センサ装置。
  3. （３）圧力を感知する圧力センサ部および該圧力センサ
    部からの信号を増幅する増幅回路ならびに電極が半導体
    基板上に集積化された半導体圧力センサチップと該半導
    体圧力センサチップが取付けられるリードフレームとか
    らなる半導体圧力センサ装置であって、 前記リードフレームに設けられ、前記半導体圧力センサ
    チップが取付けられるダイパッド部と、前記リードフレ
    ームに設けられ、前記ダイパッド部を少なくとも２ケ所
    で対角状に接続支持するためのフレーム枠部とを含む、
    半導体圧力センサ装置。
  4. （４）圧力を感知する圧力センサ部および該圧力センサ
    部からの信号を増幅する増幅回路ならびに電極が半導体
    基板上に集積化された半導体圧力センサチップと該半導
    体圧力センサチップが取付けられるリードフレームとか
    らなる半導体圧力センサ装置であって、 前記リードフレームに設けられ、前記半導体圧力センサ
    チップが取付けられるダイパッド部と、少なくともその
    一部が前記ダイパッド部を接続支持するように前記リー
    ドフレームに設けられ、隣接する前記ダイパッド部間の
    中央部分において相互に接続されているフレーム枠部と
    を含む、半導体圧力センサ装置。
  5. （５）圧力を感知する圧力センサ部および該圧力センサ
    部からの信号を増幅する増幅回路ならびに電極が半導体
    基板上に集積化された半導体圧力センサチップと該半導
    体圧力センサチップが取付けられるリードフレームとか
    らなる半導体圧力センサ装置の製造方法であって、 前記半導体圧力センサチップの電極に対応する位置に突
    張り用突起が形成され、所定の位置に前記半導体圧力セ
    ンサチップを水平に維持するための支え用突起が形成さ
    れた前記リードフレームと前記半導体圧力センサチップ
    とを所定の厚みを有し応力緩和能力を有する仲介固着層
    により固着するステップと、 前記突張り用突起により前記電極の底面を受けて前記電
    極に金属細線を圧着するステップとを含む、半導体圧力
    センサ装置の製造方法。
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