JPH05149968A

JPH05149968A - 半導体センサ

Info

Publication number: JPH05149968A
Application number: JP34043191A
Authority: JP
Inventors: Eitaro Nagai; 英太郎永井; Akihiro Endo; 秋広遠藤; Tadashi Ichimasa; 忠志一政; Yasuhiro Yagitani; 安弘八木谷; Takao Okidono; 貴朗沖殿; Motoaki Hiraga; 基晃平賀
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1991-11-27
Filing date: 1991-11-27
Publication date: 1993-06-15

Abstract

(57)【要約】【目的】センサチップ折れと台座からのセンサチップ
の離脱が防止される半導体センサを得る。【構成】パッケージ４のベース５上に台座１１を介し
て取りつけられたセンサチップ１の先端の重り９に対
し、重り９の両側端部の上面，下面及び側面にその一部
が所定の間隔を開けて対向するコの字状のメカストッパ
１２ｂを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は半導体センサに関し、
特に、センサチップの台座からの脱落やセンサチップ折
れを抑制することのできる半導体センサに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】図２２は、従来の半導体センサの構造を
示す図であり、図２２(a) はその上面図、図２２(b) は
図２２(a) のＡ−Ａ線における断面図である。また、図
２３は図２２に示す半導体センサの内部を示す上面図で
ある。これらの図において、１はセンサチップ、４はパ
ッケージ、５はベース、６はインナーリード、７はベー
ス５とインナーリード６とを絶縁するガラス、８はアウ
ターリード、９は重り、１０はキャップ、１１はセンサ
チップ１が取りつけられる台座、１２はセンサチップ１
が折れるのを防ぐためのメカストッパ、１３はインナー
リード６とセンサチップ１とを繋ぐ金属細線、２０は電
極である。

【０００３】また、図２１は上記センサチップ１を詳細
に示した図であり、図２１(a) はその上面図、図２１
(b) はその側面図であり、図において、２は例えば加速
度を歪みとして検出するためのピエゾ抵抗部であり、３
は歪を感知できるようピエゾ抵抗部２に設けられたハー
フエッチ部である。

【０００４】上記半導体センサは以下のようにして組み
立てられる。先ず、センサチップ１の先端に重り９を接
着し、他端に台座１１を接着する。次に、パッケージ４
のベース５上にコの字状のメカストッパ１２を接着す
る。次に、重り９の上面と下面とコの字状のメカストッ
パ１２の上片と下片との間にそれぞれ所定の隙間が空く
ように、ベース５上にセンサチップ１が取りつけられた
台座１１を接着する。次に、センサチップ１上の歪出力
を外部に取り出すための電極２０とパッケージ４に設け
られたインナーリード６とを金属細線１３にて接続す
る。そして、最後に、キャップ１０をパッケージ４の外
縁のつば部に溶接する。これらの工程において、各部品
の接着は、接着剤にて仮接着した後、熱処理を施すこと
によって行われる。

【０００５】このようにして組み立てられた半導体セン
サは、例えば、加速度が作用するとそれに応じて重り９
が変位し、センサチップ１のハーフエッチ部３に歪みが
生じ、この歪による電流変化を検出することによって加
速度を検知することがてきる。ここで、メカストッパ１
２は、重り９がセンサチップ１が折れる程度まで変位し
ないように、重り９を支持する働きをする。また、この
メカストッパ１２は、センサの輸送時や使用時において
外部からの衝撃によって重り９が変位しても、センサチ
ップ１が折れる程度まで変位しないように、センサチッ
プ１を支持する役目も果たしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の半導体センサは
以上のように構成されており、また、その組立て時にお
いて、各部品の組立て精度、即ち、各部品間の寸法精度
を厳密に管理することなく経験的に組立てて製造されて
いたため、部品間の寸法精度が低く、メカストッパ１２
が重り９の中央部に位置しないように組み立てられた半
導体センサでは、外部からの衝撃に対して重り９を充分
に支えることができなくなり、輸送時や使用時にセンサ
チップ１がハーフエッチ部３から折れたり、また、セン
サチップと台座１１との取付け部に負荷がかかり、セン
サチップ１が台座１１から離れてしまうという問題点が
あった。

【０００７】また、メカストッパ１２が重り９の中央部
に精度良く取りつけられた半導体センサにおいても、メ
カストッパ１２が重り９を一点で支えるため、外部から
センサチップ１に対する垂直方向以外の横方向や斜め方
向からの強い衝撃が加わると、重りを支えることができ
ず、この場合もセンサチップ１が折れたり、センサチッ
プ１が台座１１から離れてしまうという問題点があっ
た。

【０００８】また、従来の半導体センサは上記のように
その組立て時において、各部品の組立て精度、即ち、各
部品間の寸法精度を厳密に管理することなく経験的に組
立てられていたため各部品間の位置精度が低く、センサ
の感度が低下するという問題点があった。

【０００９】本発明は上記のような問題点を解消するた
めになされたもので、外部からの衝撃に対してもセンサ
チップ折れや台座からセンサチップが離脱することがな
い半導体センサを得ることを目的とする。

【００１０】また、本発明の他の目的は、各部品間が精
度良く位置決めされた高感度の半導体センサを得ること
にある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明にかかる半導体
センサは、コの字状メカストッパを、重りの両サイドに
設けたものである。

【００１２】また、この発明にかかる半導体センサは、
重りの側面から内部に向けて凹部を形成し、この凹部の
周囲面及び重りの上面と下面の何れにもその一部が一定
間隔を開けて対向するメカストッパを該凹部に挿入する
ように設けたものである。

【００１３】更に、この発明にかかる半導体センサは、
センサチップを取りつける台座の形状を、センサチップ
のピエゾ抵抗部、即ち、裏面にハーフエッチ部を設けた
部分の変位を規制できる形状にしたものである。

【００１４】また、この発明にかかる半導体センサは、
センサキャップの内面とパッケージの底面とに重りの変
位を支える突起部材を複数設けたものである。

【００１５】更に、この発明にかかる半導体センサは、
センサチップ，重り，台座及びパッケージ等の半導体セ
ンサを構成する複数の部品を接着剤によって仮接着さ
れ、これら仮接着された複数の部品を一体的に支持した
状態で熱処理し、これら複数の部品間を一体的に接合す
るようにしたものである。

【００１６】

【作用】この発明にかかる半導体センサにおいては、重
りの両サイドにコの字状のメカストッパが設けられてい
るので、重りの上下，左右の両方向の変位を所定範囲内
に規制することができる。

【００１７】また、この発明にかかる半導体センサにお
いては、重りの側面から内部に向けて凹部を形成し、こ
の凹部の周囲面及び重りの上面と下面の何れにもその一
部が一定間隔を開けて対向するメカストッパを該凹部に
挿入するように設けているので、重りの上下，左右の両
方向の変位を所定範囲内に規制することができる。

【００１８】更に、この発明にかかる半導体センサにお
いては、センサチップを接着する台座の形状が、センサ
チップのピエゾ抵抗部、即ち、裏面にハーフエッチ部を
設けた部分の変位を規制するような形状になっているの
で、ハーフエッチ部にかかる負荷を抑制することができ
る。

【００１９】また、この発明にかかる半導体センサにお
いては、センサキャップの内面とパッケージの底面とに
重りの変位を支える突起部材を複数設けたので、横方向
や斜め方向からの強い衝撃に対しても、重りを正確に支
えることができる。

【００２０】更に、この発明にかかる半導体センサにお
いては、仮接着された構成要素が治具で一体的に支持さ
れながら熱処理されて一体的に接合されるため、従来に
比べて各部品間の位置精度が高くなる。

【００２１】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１は、この発明の一実施例による半導体センサ
のキャップを外した状態を示す斜視図であり、また、図
８はその側面図である。これらの図において、１はセン
サチップ、４はパッケージ、５はベース、６はインナー
リード、７はガラス、８はアウターリード、９は重り、
１１は台座、１２ｂはメカストッパ、１３は金属細線、
２０は電極である。

【００２２】以下、この半導体センサの組立て工程を図
１９、２０を用いて説明する。図１９は、この半導体セ
ンサの各部品を仮接着する際に使用する治具とその使用
状態とを概略的に示す斜視図であり、図において、１７
はマスク、１８はシテージであり、また、図２０は、部
品間を接着して得られた複数の構成要素を一体的に支え
る治具とその使用状態を示す概略図であり、図２０(a)
は治具の斜視図、図２０(b) は、治具に複数の構成要素
が一体的に嵌め込まれた状態を示す断面図であり、図に
おいて、１９は治具である。

【００２３】先ず、図１９に示すように、ステージ上の
各部品に対応して設けられた穴に重り９、センサチップ
１、台座１１を配置し、次に、それぞれの部品の接着さ
れる部分に対応して穴が開けられたマスク１７をステー
ジ１８上に重ねる。そして、この状態で上記穴からスク
リーン印刷によって接着剤を流し込み、各部品間を仮接
着し、例えば、重り９，チップ１，台座１１からなる半
導体センサの一構成要素を作成する。次に、このようし
て得られた構成要素を図２０に示す一体治具１９に入
れ、更に、リード（アウターリード８，インナーリード
６を含む）を治具内の所定の位置に配置して熱処理し、
これらが一体的に接合される。次に、この一体化物を治
具１９から取り出し、重り９のセンサチップの取付け部
に対する両サイドの上面と下面に対してその一部が所定
の間隔を開けて対向するようにコの字状のメカストッパ
１２ｂをベース上に取付ける。次に、パッケージの縁部
と従来と同様のキャップの縁部とを接合すると上記半導
体センサが得られる。

【００２４】このような本実施例の半導体センサの製造
工程では、部品間の仮接着を各部品の位置決めがなされ
るベース治具と部品間の接着部にのみ接着剤を流し込む
ことができるマスク治具とを用いて高い位置精度に仮接
着され、更に、このように仮接着された構成要素が治具
で一体的に支持されながら熱処理されるため、部品間の
位置精度を低下することなく、短時間で各部品間が高精
度に位置決めされた半導体センサを得ることかできる。
また、このようにして得られた半導体センサは、各部品
間の位置精度が高いために装置感度が高くなり、しか
も、重り９のセンサチップ１の取付け部に対する両サイ
ドの上面，下面，及び側面の変位を規制するコの字状の
メカストッパ１２ｂが設けられているので、重りの変位
を上下方向だけでなく、横方向にも規制することがで
き、外部からの強い衝撃や横方向や斜め方向からの衝撃
に対しても重りの変位を所定の範囲内に規制でき、セン
サチップ折れやセンサチップの台座からの離脱を防止す
ることができる。

【００２５】一方、図９，１０はパッケージを詳細に示
した図、図１１〜１４はセンサチップと台座及びこれら
の接合状態を詳細に示した図であり、これらの図におい
て、１５ａ，１５ｂ，１５ｃはザグリを示す。これらの
図に示すように、上記実施例中のパッケージと台座間，
センサチップと台座間とを、それらの一方或いは両者に
ザグリを形成して接合してもよく、この場合、より部品
間の位置決め精度が向上するとともに、チップセンサの
台座からの離脱及び台座のパッケージからの離脱を一層
防止することができる。

【００２６】図３は、この発明の第２の実施例を示す半
導体センサのキャップを外した状態の上面図であり、図
４はその側面図である。また、図５は上記メカストッパ
１２ａを示す斜視図である。これらの図において、９ａ
は重り、１２ａはメカストッパであり、図１と同一符号
は同一または相当する部分を示している。

【００２７】このような本実施例の半導体センサでは、
ベース上に取りつけられたメカストッパの円柱部が重り
の先端の除去部に挿入されるように両者が配置されてい
るため、重りの上下方向の変位をメカストッパの板状部
材で規制し、横方向の変位をメカストッパの柱状部材で
規制することができ、外部からの強い衝撃や横方向や斜
め方向からの衝撃に対しても、重りの変位を所定の範囲
内で規制することができ、センサチップ折れやセンサチ
ップが台座から外れることがなくなる。

【００２８】図６は、この発明の第３の実施例を示す半
導体センサのキャップを外した状態の側面図であり、図
において、図１と同一符号は同一または相当する部分を
示し、１１ａはチップ上面用台座、１１ｂはチップ下面
用台座であり、これら台座１１ａ、１１ｂはセンサチッ
プ１との取付け部からセンサチップ１のピエゾ抵抗部、
即ち、裏面にハーフエッチ部１３が設けられた部分を越
えてセンサチップの長手方向に延びる形状になってい
る。

【００２９】このような本実施例の半導体センサでは、
ピエゾ抵抗部２、即ち、裏面にハーフエッチ部３を設け
た部分のセンサチップ１の変位が、台座１１ａ、１１ｂ
によって規制されるため、重りが大きく変位してもセン
サチップ折れを防止することができる。

【００３０】図７は、この発明の第４の実施例による半
導体センサの断面を示す図であり、図８は、図７のIII
−III 線による断面をその矢印方向に見た断面図であ
り、図において、１４はベース５とキャップ１０とにそ
れぞれ設けられたピンであり、この半導体センサは、従
来のように台座１１上に重り９の変位を規制するメカス
トッパを設けず、キャップ１０の内面とベース１４上
に、重りの両側部の上面と下面とに所定間隔を開けて対
向するピン１４が設けられている。

【００３１】このような本実施例の半導体センサでは、
重り９の変位を規制するピン１４が重り９のセンサチッ
プの取付け部に対する両側部において重り９の上面と下
面に所定間隔を開けて対向するので、重り９がセンサチ
ップが折れる程に変位することがなくなる。また、本実
施例の半導体センサでは、キャップ１０の内面とベース
１４上にピンをとりつけるだけでよく、複雑な形状のメ
カッストッパを別途形成する必要がない。

【００３２】図１５，１６は、この発明の第５の実施例
による半導体センサのセンサチップと台座及びこれらの
接合状態を詳細に示した斜視図であり、これらの図にお
いて、１６は台座１１に設けられた位置決めガイドであ
る。尚、図に示す以外の部分は、上記実施例と同じセン
サチップ折れやセンサチップの台座からの離脱が防止で
きる構成になっている。

【００３３】このような本実施例の半導体センサでは、
上記実施例と同様の効果が得られるとともに、センサチ
ップ１が位置決めガイド１６で位置決めされるので、組
立て時の接着及び熱処理工程において、センサチップ１
の取付け位置がずれることを一層防止することができ、
センサチップが台座から外れたり、センサチップが折れ
たりすることを一層防止することができるとともに、装
置の感度も一層向上する。

【００３４】図１７，１８は、この発明の第６の実施例
による半導体センサの台座を詳細に示した斜視図であ
り、図において１６ａ，１６ｂは位置決めガイドを示し
ている。尚、この半導体センサの図示しない部分は、上
記実施例と同様にセンサチップ折れが防止できる構成に
なっている。

【００３５】このような本実施例の半導体センサでは、
センサチップ１が台座に対する接着部以外でも位置決め
ガイド１６ａ，１６ｂで位置決めされるので、上記第５
の実施例に比べて、組立て時のセンサチップ１の位置精
度が一層高くなり、センサチップが台座から外れたり、
センサチップが折れたりすることをより一層防止するこ
とができるとともに、装置の感度もより一層向上する。

【００３６】尚、本発明では、第１の実施例の以外の実
施例においても、第１の実施例と同様に、治具を用いて
各部品を一体的に支持した状態で熱処理して接合できる
ことは言うまでもない。

【００３７】また、上記第１の実施例のパッケージ，チ
ップセンサ及び台座のザクリや第５，第６の実施例で示
した台座の位置決めガイドは他の実施例の半導体センサ
にも適用できることは言うまでもない。

【００３８】

【発明の効果】以上のように、この本発明によれば、セ
ンサチップの先端の重りの両サイドにコの字状メカスト
ッパを設けたので、重りの上下，左右の両方向の変位を
所定範囲内に規制することができ、使用時または輸送時
の外部からの衝撃に対しても、重りが所定の範囲内でし
か変位しないため、センサチップ折れやセンサチップが
台座から離れることがなくなり、装置の信頼性を向上す
ることができる効果がある。

【００３９】また、この発明によれば、重りの側面から
内部に向けて凹部を形成し、この凹部の周囲面及び重り
の上面と下面の何れにもその一部が一定間隔を開けて対
向するメカストッパを該凹部に挿入するように設けたの
で、上記と同様にセンサチップ折れやセンサチップが台
座から離れることがなくなり、装置の信頼性を向上する
ことができる効果がある。

【００４０】更に、この発明によれば、センサチップを
取りつける台座が、センサチップのピエゾ抵抗部、即
ち、裏面にハーフエッチ部を設けた部分の変位を規制で
きる形状になっているので、ハーフエッチ部にかかる負
荷の増大を抑制でき、使用時または輸送時の外部からの
衝撃に対してもセンサチップ折れを発生することがなく
なり、装置の信頼性を向上することができる効果があ
る。

【００４１】また、この発明によれば、センサキャップ
の内面とパッケージの底面とに重りの変位を支える突起
部材を複数設けているので、使用時または輸送時の外部
からの横方向や斜め方向からの強い衝撃に対しても、セ
ンサチップが折れる程度に重りが変位することがなくな
り、装置の信頼性を向上することができる効果がある。

【００４２】更に、この発明によれば、センサチップ，
重り，台座及びパッケージ等の半導体センサを構成する
複数の部品が接着剤によって仮接着され、これら仮接着
された複数の部品を一体的に支持した状態で熱処理し、
複数の部品間を一体的に接合するようにしたので、部品
間の位置精度が向上した感度の高い半導体センサを短時
間で得ることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例による半導体センサのキャ
ップを外した状態の斜視図。

【図２】この発明の一実施例による半導体センサのキャ
ップを外した状態の側面図。

【図３】この発明の第２の実施例による半導体センサの
キャップを外した状態の上面図。

【図４】この発明の第２の実施例による半導体センサの
キャップを外した状態の側面図。

【図５】図３，４に示す半導体センサのメカストッパの
詳細に示す斜視図である。

【図６】この発明の第３の実施例による半導体センサの
キャップを外した状態の側面図。

【図７】この発明の第４の実施例による半導体センサの
構造を示す断面図。

【図８】図７のIII −III 線による断面図。

【図９】この発明の一実施例による半導体センサのパッ
ケージを詳細に示す斜視図。

【図１０】この発明の一実施例による半導体センサのパ
ッケージを詳細に示す斜視図。

【図１１】この発明の一実施例による半導体センサのセ
ンサチップと台座を詳細に示す斜視図。

【図１２】この発明の一実施例による半導体センサのセ
ンサチップと台座を接合した状態を示す側面図。

【図１３】この発明の一実施例による半導体センサのセ
ンサチップと台座を詳細に示す斜視図。

【図１４】この発明の一実施例による半導体センサのセ
ンサチップと台座を接合した状態を示す側面図。

【図１５】この発明の第５の実施例による半導体センサ
のセンサチップと台座を詳細に示す斜視図。

【図１６】この発明の第５の実施例による半導体センサ
のセンサチップと台座を接合した状態を示す側面図。

【図１７】この発明の第６の実施例による半導体センサ
の台座を詳細に示す斜視図。

【図１８】この発明の第６の実施例による半導体センサ
の台座を詳細に示す斜視図。

【図１９】この発明の一実施例による半導体センサの製
造工程に用いる治具とその使用状態を示す斜視図。

【図２０】この発明の一実施例による半導体センサの製
造工程に用いる治具とその使用状態を示し、図２０(a)
は治具の斜視図、図２０(b) は使用状態を示す断面図。

【図２１】本発明及び従来の半導体センサに用いられる
センサチップを示す図であり、図２１(a) はその上面
図、図２１(b) はその側面図。

【図２２】従来の半導体センサを示す図であり、図２２
(a) はその上面図、図２２(b) は図２２(a) 中のＡ−Ａ
線における断面図。

【図２３】従来の半導体センサのキャップを外した状態
の上面図。

【符号の説明】

１センサチップ２ピエゾ抵抗部３ハーフエッチ部分４パッケージ５ベース６インナーリード７ガラス８アウターリード９重り１０キャップ１１台座１１ａチップ上面用台座１１ｂチップ下面用台座１２メカストッパ１３金属細線１４ピン１５ａザグリ（ベース）１５ｂザグリ（チップ）１６，１６ａ，１６ｂ位置決めガイド１７マスク１８ステージ１９治具２０電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者八木谷安弘兵庫県川西市久代３丁目13番21号株式会社ケーデイーエル内 (72)発明者沖殿貴朗兵庫県川西市久代３丁目13番21号株式会社ケーデイーエル内 (72)発明者平賀基晃兵庫県川西市久代３丁目13番21号株式会社ケーデイーエル内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】先端に重りが取りつけられた長片状のセ
ンサチップが台座を介してパッケージの底部に取りつけ
られ、上記重りの変位によって生ずるセンサチップの機
械的応力変化を電気的変化として検出する半導体センサ
において、上記重りの上下，左右両方向の変位を所定の範囲内に規
制するメカストッパを設けたことを特徴とする半導体セ
ンサ。
【請求項２】請求項１に記載の半導体センサにおい
て、上記重りの上面，下面及び側面に対してその一部が所定
の間隔を空けて対向するコの字状のメカストッパを上記
重りの両サイドに配置したことを特徴とする半導体セン
サ。
【請求項３】請求項１に記載の半導体センサにおい
て、上記重りの側面から内部に向けて凹部を形成し、該凹部
の内周面と重りの上面及び下面の何れに対してもその一
部が所定の間隔を開けて対向するメカストッパを上記凹
部に挿入するように配置したことを特徴とする半導体セ
ンサ。
【請求項４】先端に重りが取りつけられた長片状のセ
ンサチップが台座を介してパッケージの底部に取りつけ
られ、該重りの変位によって生ずるセンサチップの機械
的応力変化を電気的変化として検出する半導体センサに
おいて、上記パッケージの底部と、上記パッケージを覆
うキャップの内面とに、それぞれ上記重りの変位を規制
する突起部材を複数設けたことを特徴とする半導体セン
サ。
【請求項５】先端に重りが取りつけられた長片状のセ
ンサチップが台座を介してパッケージの底部に取りつけ
られ、上記重りの変位によって生ずるセンサチップの機
械的応力変化を電気的変化として検出する半導体センサ
において、上記台座が、上記センサチップのピエゾ抵抗
部の変位を規制する形状になっていることを特徴とする
半導体センサ。
【請求項６】先端に重りが取りつけられた長片状のセ
ンサチップが台座を介してパッケージの底部に取りつけ
られ、上記重りの変位によって生ずるセンサチップの機
械的応力変化を電気的変化として検出する半導体センサ
において、上記半導体センサを構成する複数の部品が接着剤によっ
て仮接着され、これら仮接着された複数の部品が一体的
に支持された状態で熱処理され、上記複数の部品間が一
体的に接合されてなることを特徴とする半導体センサ。
【請求項７】請求項１ないし６の何れかに記載の半導
体センサにおいて、パッケージの底部にザグリが設けられ、パッケージの底
部と台座とが該ザグリを介して接合されていることを特
徴とする半導体センサ。
【請求項８】請求項１ないし６の何れかに記載の半導
体センサにおいて、重りとセンサチップとがこれらの一方或いは両方に設け
られたザグリを介して接合されていることを特徴とする
半導体センサ。
【請求項９】請求項１ないし６の何れかに記載の半導
体センサにおいて、センサチップを取りつける台座にセンサチップを位置決
めするガイド部材が設けられていることを特徴とする半
導体センサ。