JPH05299671A - 半導体圧力センサ及びその製造方法 - Google Patents

半導体圧力センサ及びその製造方法

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JPH05299671A
JPH05299671A JP4225942A JP22594292A JPH05299671A JP H05299671 A JPH05299671 A JP H05299671A JP 4225942 A JP4225942 A JP 4225942A JP 22594292 A JP22594292 A JP 22594292A JP H05299671 A JPH05299671 A JP H05299671A
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stem
pedestal
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Ryoji Takahashi
良治 高橋
Hiroshi Otani
浩 大谷
Seiji Takemura
誠次 竹村
Tetsuya Hirose
哲也 広瀬
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は、強度を向上させ、半導体圧力セ
ンサチップが熱歪みを受けて歪まないようにし、さらに
外装樹脂がダイヤフラム部に流入せず、精度良く信頼性
の高い半導体圧力センサを得ることを目的とする。 【構成】 半導体圧力センサチップ1の表面には、一体
モールド時に外装樹脂がダイヤフラム部に流れ出すのを
防止するために、樹脂で造られたダム21がピエゾ抵抗
体2の外周を囲んで設けられている。また、外装樹脂の
線膨張係数を半導体圧力センサチップ1の線膨張係数よ
り大きく、台座の線膨張係数を半導体圧力センサチップ
1の線膨張係数より小さくすると共に、台座及び外装樹
脂の体積を所定の値とすることにより、半導体圧力セン
サチップ1に係る歪みを減少させ、精度が高く信頼性の
向上した半導体圧力センサが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体圧力センサ及
びその製造方法、特に、半導体圧力センサの内部配線
が、外部より伝達される振動その他の外力により破断す
るのを防止するために、内部配線を一体成形外装した高
温高圧用半導体圧力センサ及びその製造方法に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】半導体圧力センサは、被測定ガス又は液
体の圧力を直接ダイヤフラム例えばシリコンダイヤフラ
ムにて受け、このシリコンダイヤフラムの圧力による変
形をシリコンダイヤフラム上に形成されたピエゾ抵抗体
の抵抗値変化により感知するものである。従って、ダイ
ヤフラム部に圧力が印加されない時には、ピエゾ抵抗体
に変形を与えない必要がある。
【0003】図39は、従来の半導体圧力センサを示す
縦断面図である。なお、以下、各図中、同一符号は同一
又は相当部分を示している。図39において、半導体圧
力センサチップ1の表面にはピエゾ抵抗体2が形成され
ており、半導体圧力センサチップ1は第1ダイボンド材
3により台座4に接着されている。さらに、台座4は、
第2ダイボンド材5によりステム6に接着されている。
半導体圧力センサチップ1に接続された内部接続用リー
ド7は、絶縁樹脂8によりステム6の貫通孔6aに固定
された外部接続用リード(ポスト)9に接続されてい
る。半導体圧力センサの外周は、半導体圧力センサチッ
プ1及び内部接続用リード7を保護するためのキャップ
10が設けられている。
【0004】従来の半導体圧力センサは上述したように
構成され、半導体圧力センサチップ1は、第1ダイボン
ド材3により台座4に接着され、台座4は第2ダイボン
ド材5によりステム6に接着されている。従って、第1
ダイボンド材3と半導体圧力センサチップ1との線膨張
係数の違いによって生じる熱応力を、半導体圧力センサ
チップ1の表面に設けられたピエゾ抵抗体2が直接受け
る。また、ピエゾ抵抗体2は、台座4や第2ダイボンド
材5、ステム6等材質の異なるものと一体に形成されて
いるため、線膨張係数の違いによって生じる熱応力を受
ける。
【0005】さらに、キャップ10をステム6に接着す
ることにより、ステム6、第2ダイボンド材5、台座
4、第1ダイボンド材3を介して、キャップ10からも
熱応力がピエゾ抵抗体2に及ぼされる。また、外部接続
用リード9が外部電源や外部検出系(図示しない)に接
続されている時、これらから力を受けると絶縁樹脂8か
らステム6、第2ダイボンド材5、台座4、第1ダイボ
ンド材3を介して半導体圧力センサチップ1に外力が伝
達され、ピエゾ抵抗体2に歪みを及ぼす。
【0006】従来の半導体圧力センサは、以上のように
外力の伝達がなされるので、台座4は半導体圧力センサ
チップ1と同じ材料を用いて接着を行った時に生じる線
膨張係数の違いによって生じる歪みを極力小さくする必
要があり、また、ステム6や第2ダイボンド材5を介し
て伝達される歪みを半導体圧力センサチップ1に伝える
のを軽減するために、台座4に溝4aを設ける必要があ
る。また、第1ダイボンド材3や第2ダイボンド材5
は、気密性を十分確保するため金シリコン箔を用いてお
り、高温での作業が必要であった。
【0007】また、外部から伝達される歪みを少なくす
るために、内部接続用リード7は両端固定梁で構成され
ているため、振動に対して剛性を持たせるため線径と長
さを設計する時に制限を受けるという問題点があった。
以上のように、従来の方式では、歪みの伝達が半導体圧
力センサチップ1の下面すなわち台座4と接着する面か
らのみであるため、伝達される歪みを小さくするために
は材料の選定、特に線膨張係数が半導体圧力センサチッ
プ1に近いものを選定することと、台座4の寸法、形状
を最適化すること以外には、伝達される歪みを低減する
方法がなかった。
【0008】図40は、例えば特開昭62−14436
8号公報に示された従来の他の半導体圧力センサを示す
縦断面図である。図において、内部に酸化ケイ素(Si
2)膜13が形成された低熱膨張性ポリイミド膜14
は、シリコンダイヤフラム11上に載置されており、シ
リコンダイヤフラム11は、パイレックスガラス15上
に搭載されている。さらに、このパイレックスガラス1
5は、パッケージ16上に搭載され、金線17及び外部
接続用リード9は、ゲル状シリコーン膜18で固定され
ている。
【0009】しかし、上述した半導体圧力センサでは、
ゲル状シリコーン膜18は、塗布を精度良く行うことが
困難であり、ダイヤフラム領域へゲル状シリコーン膜1
8が流れ出るのを防止することは困難であった。また、
外部から伝達される外力に対して、ゲル状シリコーン樹
脂の弾性係数はモールドコパウンド材料に比べて4桁か
ら5桁も小さく、振動や外部から触っただけで容易に変
形し、金線17を保護する手段としての効果が制限され
る欠点があった。すなわち、弾性係数の小さいゲル状シ
リコーン樹脂で外装する目的は、シリコンチップダイヤ
フラム部11に外装することで生じる歪み、応力を低減
するために、弾性係数の低いゲル状シリコーン樹脂等が
材料として選択されたものである。しかし、樹脂の強度
が不十分であるために、金線17やシリコンダイヤフラ
ム11を十分保護できないという問題点があった。
【0010】図41は、従来の他の半導体圧力センサを
示す縦断面図である。この図の半導体圧力センサでは、
圧力検知部を除き、半導体圧力センサチップ1や内部接
続用リード7等がステム6上の外装樹脂22によって覆
われている。しかし、ステム6と外装樹脂22との接合
が十分でなく、水分が内部に侵入して内部接続用リード
7及びその接合部の接続の信頼性を低下させたり、内部
応力を増大させて正確な圧力測定を行うことができない
という問題点があった。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
半導体圧力センサでは、台座4から伝達される歪みを小
さくするために、半導体圧力センサチップ1の線膨張係
数に近い値の台座4を選定する必要があるという問題点
があった。また、ゲル状シリコーン膜18は塗布を精度
良く行うことが困難であり、強度が不十分であり内部配
線を十分保護できないという問題点があった。さらに、
ステム6と外装樹脂22との接合が十分でなく、水分が
内部に侵入して内部接続用リード7及びその接合部の接
続の信頼性を低下させ、内部応力を増大させて正確な圧
力測定を行うことができないという問題点があった。
【0012】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、請求項第1項に係る発明は、外
装樹脂をダイヤフラム部に流れ込ませないようにして半
導体圧力センサチップ等をモールドすると共に、内部接
続用リードを弾性率の大きな一般の外装樹脂で固定し、
外部から伝達される振動に対して強度を格段に上昇させ
た半導体圧力センサを得ることを目的とする。
【0013】請求項第2項に係る発明は、半導体圧力セ
ンサチップが台座から受ける引張力と半導体圧力センサ
チップが外装樹脂から受ける圧縮力とを釣り合わせるこ
とによって、半導体圧力センサチップに歪みが加わらな
い半導体圧力センサを得ることを目的とする。
【0014】請求項第3項に係る発明は、ステムと外装
樹脂との接合を確実にすることにより、信頼性の高い半
導体圧力センサを得ることを目的とする。
【0015】請求項第4項に係る発明は、外装樹脂がダ
イヤフラム部に流れ込まないようにして外装樹脂を精度
良くモールドすることができる半導体圧力センサの製造
方法を得ることを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項第1項
に係る半導体圧力センサは、半導体圧力センサチップ表
面のうちピエゾ抵抗体及びダイヤフラム部の外周の位置
に、外装樹脂のモールド時に外装樹脂がダイヤフラム部
に流れ込まないようにするダムを設けたものである。
【0017】この発明の請求項第2項に係る半導体圧力
センサは、半導体圧力センサチップ、台座及び外装樹脂
の熱膨張率をそれぞれα0、α1、α2としてα2>α0
α1となる材料で半導体圧力センサチップ等を構成し、
半導体圧力センサが高温から常温に戻った際に、半導体
圧力センサチップが台座から受ける引張力と、半導体圧
力センサチップが外装樹脂から受ける圧縮力とが打ち消
し合うように、台座及び半導体圧力センサチップの体積
を調節したものである。
【0018】この発明の請求項第3項に係る半導体圧力
センサは、ステムと外装樹脂との接合面に接合面積拡大
手段を設けたものである。
【0019】この発明の請求項第4項に係る半導体圧力
センサの製造方法は、半導体圧力センサチップ表面のう
ちピエゾ抵抗体及びダイヤフラム部の外周の位置に、外
装樹脂のモールド時に外装樹脂がダイヤフラム部に流れ
込まないようにするダムを予め設け、このダムから外側
に、上記半導体圧力センサチップの側部近傍、上記台座
の側部、上記外部接続用リードの半導体圧力センサチッ
プ側突出部を覆って外装樹脂でモールドするものであ
る。
【0020】
【作用】この発明の請求項第1項においては、半導体圧
力センサチップのダイヤフラム部に外装樹脂が流入する
のを防止できるので、安価で精度の高い半導体圧力セン
サが得られる。
【0021】この発明の請求項第2項においては、半導
体圧力センサチップに歪みが掛からず、精度の高い圧力
測定を行うことができる。
【0022】この発明の請求項第3項においては、接合
面積拡大手段がステムと外装樹脂との接合を確実にし、
内部に水分が侵入するのを防止して内部配線等の信頼性
を向上させる。
【0023】この発明の請求項第4項においては、半導
体圧力センサチップのダイヤフラム部に外装樹脂が流入
するのを防止でき、外装樹脂と各構成物品との密着性が
向上し、信頼性の高い半導体圧力センサを製造すること
ができる。
【0024】
【実施例】実施例1.図1は、この発明の実施例1によ
る半導体圧力センサを示す要部平面図である。なお、各
図中、同一符号は同一又は相当部分を示している。図に
おいて、半導体圧力センサチップ1の表面には、ピエゾ
抵抗体2及び電極20が形成されている。また、一体モ
ールド時に外装樹脂がダイヤフラム部に流れ出すのを防
止するために樹脂で構成されたダム21がピエゾ抵抗体
2の外周を囲んで設けられている。ダム21としては、
例えば低熱膨張性のポリイミド系やシリコン系の樹脂が
好適に使用でき、印刷方式、写真製版等により形成する
ことができる。また、ダム21の内径φBは、半導体圧
力センサチップ1にエッチング等で形成されたダイヤフ
ラムの径φAより大きくする。
【0025】図2は、外装樹脂22で一体にモールドし
た時の半導体圧力センサを示す平面図であり、図3はそ
の断面図である。これらの図に示すように、外装樹脂2
2は、ダム21の外側に隣接するようにモールドされて
いる。また、電極20と外部接続用リード9とは、内部
接続用リード7例えば金線、アルミニウム線、TABリ
ード等により接続されている。
【0026】実施例2.図4は、この発明の実施例2に
より半導体圧力センサを製造する際に用いるモールド金
型の構成を示す概略断面図である。図において、半導体
圧力センサチップ1上にダム21を予め形成しておく。
次に、ダム21を介して押さえて密着させた第2金型2
6と第1金型25とにより半導体圧力センサを保持し、
外装樹脂22がダイヤフラム部に流出するのを防止しな
がら樹脂モールドを行う。
【0027】図5は、図4と同様な金型の構成を示す概
略断面図であり、第2金型26と分離した第3金型27
を備えている。すなわち、一般に半導体圧力センサを構
成するステム6、第2ダイボンド材5、台座4、半導体
圧力センサチップ1やダム21は、設計許容差をもって
設計される。そのため、ダム21を押さえる第3金型2
7を第2金型26と分離して、設計許容差を調整し、一
定圧力でダム21を押圧することができる。
【0028】以上のような製造方法により、寸法精度の
高い樹脂モールドを行うことができると共に、外装樹脂
22の体積を所定の値に決めて樹脂モールドを行うこと
ができる。なお、図4及び図5において、スプル、ゲー
ト、ランナーは図示を省略してあるが、注入樹脂量が多
いこと及び形状、肉厚寸法が変化する部分が多いため、
複数の多ゲート、多スプル、多ランナーで構成すること
もできる。
【0029】実施例3.次に、台座の物性値、特に台座
の熱膨張率、体積、弾性係数に応じて外装樹脂の外装寸
法を決定し、ダイヤフラム領域に生じる歪みを減少させ
る方法について説明する。この発明では、上述した特開
昭62−144368号公報に示されるように、単に外
装樹脂の弾性係数を下げることだけで外装樹脂がダイヤ
フラム部に及ぼす影響を少なくするのではなく、台座、
半導体圧力センサチップ、外装樹脂それぞれの物性例え
ば弾性係数E、熱膨張率α、寸法特に半導体圧力センサ
チップと台座の寸法が特性設計で決まった段階で、外装
樹脂をどのような寸法でモールドすればダイヤフラム部
に加わる歪み、応力の影響を小さくすることができるか
を、上記物性の関数で与え、精度の高い半導体圧力セン
サを得るものである。
【0030】まず、台座の線膨張係数を半導体圧力セン
サチップの線膨張係数より小さい材料を選定し、外装樹
脂の線膨張係数を半導体圧力センサチップの線膨張係数
より大きい材料を選定する。これにより、半導体圧力セ
ンサを外装樹脂により外装を完了し高温から常温に戻っ
た時に、半導体圧力センサチップには外装樹脂から圧縮
歪みを受け、台座からは引っ張り歪みを受けるようにし
て、これらの圧縮歪みと引っ張り歪みを釣り合うように
する。
【0031】すなわち、台座の体積をV1、線膨張係数
をα1、弾性係数E1、外装樹脂の体積をV2、線膨張係
数をα2、弾性係数E2、半導体圧力センサチップの体積
をV0、線膨張係数をα0、弾性係数E0とする。この
時、半導体圧力センサチップを基準として温度差ΔTに
より台座はε1=ΔT(α1−α0)なる勾束歪みを生じ
る。また、外装樹脂はε2=ΔT(α2−α0)なる勾束
歪みを生じる。この歪みにより、台座内部に蓄積される
歪みエネルギーは、U1=1/2E1ε1 21、外装樹脂
には、U2=1/2E2ε2 22となる。理論的にはU1
2とすることは可能で、この時には、半導体圧力セン
サチップは外装樹脂からは圧縮歪みを受けるが、台座か
らは引っ張り歪みを受け、それらが等しいために等価的
に歪みを受けないようにすることが可能である。具体的
には、E1ε1 21=E2ε2 22を満足するように台座の
体積V1と外装樹脂の体積V2との体積比を理論的に求め
て、V2=E1ε1 21/E2ε2 2とすればよい。
【0032】さらに、半導体圧力センサチップ、台座、
外装樹脂の添字をそれぞれ0、1、2とし、半導体圧力
センサチップの外形寸法をx0、y0、z0で表しその形
状を立方体と仮定し、台座の外形寸法をx1、y1、z1
で表しその形状を立方体と仮定し、さらに外装樹脂の外
形寸法をx2、y2、z2で表しその形状を立方体と仮定
する。すると、外装樹脂のみの体積V2は、V2=x22
2−x000−x111で表され、台座の体積V
1は、V1=x111で表されることから、外装樹脂の
外形寸法は次の(1)式の関係を満足するように選定すれ
ばよい。
【0033】
【数1】
【0034】従って、半導体圧力センサチップと台座の
全体を次の(2)式に示す量の外装樹脂で覆えばよいこと
になる。
【0035】
【数2】
【0036】台座と半導体圧力センサチップを立方体と
すると、半導体圧力センサ全体を次の(3)式に示す厚さ
tで覆えばよく、tの値は実現可能である。この発明に
おける外装樹脂での外装形状は、厚さtで半導体圧力セ
ンサ全体を覆うのではなく、ダイヤフラム部は外装樹脂
を除いているため非対称となるが、厚さtから最適厚さ
を求めることができる。
【0037】
【数3】
【0038】歪みエネルギーをE1(α1−α021
2(α2−α022とすることは、(α1−α0)<0
であるが、(α1−α02>0であり、等式を満足する
1、V2の関係を見い出すことは可能である。半導体圧
力センサチップの台座と接する部分の面積をS1とすれ
ば、半導体圧力センサチップは(α1−α0)E11ΔT
で与えられる引張力を受ける。同時に、外装樹脂と半導
体圧力センサチップとの接触する部分の面積をS2とす
れば、半導体圧力センサチップは(α2−α0)E22Δ
Tの圧縮力を受ける。本来は、引張力と圧縮力を受ける
部分が異なるため、圧縮力の中心と引張力の中心が一致
するような形状の工夫を要すると共に、ダイヤフラム上
のピエゾ抵抗体が配置された部分の4カ所で(α1
α0)E11ΔT+(α2−α0)E22ΔTの値を零に
することができる。
【0039】上述した歪みエネルギーの式E1(α1−α
021=E2(α2−α022で設計する場合、部分的
力の均合式(α1−α0)E11ΔT+(α2−α0)E2
2ΔT=0で設計する時に比べて誤差を生ずるが、設
計に要する手間は、歪みエネルギーの式で設計する方が
部分的力の均合式で設計する場合に比べ数十分の一で済
むため、半導体圧力センサの精度に応じて歪みエネルギ
ーの式か部分的力の均合式のいずれを使用するか選別す
ればよい。
【0040】図3に示した半導体圧力センサを構成する
材料の物性値一例として、半導体圧力センサチップのα
0=0.35×10-5(1/℃)、E0=1.92×104k
gf/mm2、台座にパイレックスガラスを使用すると、α1
=0.32×10-5(1/℃)、E1=0.69×104kg
f/mm2、外装樹脂としてエポキシ樹脂を使用すると、α
2=1.7×10-5(1/℃)、E2=0.1140×10
4kgf/mm2等を選定することができる。また、台座に石
英ガラスを使用することもでき、この場合は、α1′=
0.055×10-5(1/℃)、E1=0.72×104kg
f/mm2となる。
【0041】実施例4.なお、上述した実施例では、図
1ではダム21として円形ドーナツ形のものを示した
が、外装樹脂がダイヤフラム部及び電極部に流れ出ない
構造、形状であれば、図6、図7、図8の示すように四
角形や四角形ドーナツ形、さらに他のどのような形状で
あってもよい。
【0042】実施例5.また、外装樹脂22は、図9及
び図10のAに示すように、ステム6の上面でモールド
してもよい。さらに、図9及び図10等では表面受圧形
の半導体圧力センサを示したが、図11に示すように、
裏面受圧形の半導体圧力センサにも同様に適用できる。
この場合、図11には半導体圧力センサの裏面にパイプ
30を備えたものを示したが、このパイプ30は使用目
的に応じて設けても設けなくても良い。
【0043】さらに、図12及び図13に示すように、
外部接続用リード9に部分的にネジ9Aを切り、外装樹
脂22との接着強度を増したり、ステム6の上面に同心
円状の溝6Aを設け、外装樹脂22とステム6との接着
強度を増加させることができる。外装樹脂22は、高温
で真空注入されるが、常温になる迄冷却されると収縮す
る。従って、ステム6、外部接続用リード9、台座4、
半導体圧力センサチップ1と外装樹脂22が境界面を有
するので、各々の境界面で滑りを生ずるような厳しい寸
法で設計されている時には、上述のネジ9Aや溝6Aは
有効に滑りを防止できる。なお、図13には表面受圧形
の半導体圧力センサを示したが、図14に示すように、
裏面受圧形の半導体圧力センサにも同様に適用できる。
この場合、図14には半導体圧力センサの裏面にパイプ
30を備えたものを示したが、このパイプ30は使用目
的に応じて設けても設けなくても良い。
【0044】実施例6.図15はこの発明の実施例6に
よる半導体圧力センサの構成を示す断面図、図16及び
図17は、図15に示した半導体圧力センサのステムの
構成を示すそれぞれ平面図及び断面図である。これらの
図において、図41に示した従来の半導体圧力センサと
同様な部分は、同一符号を付して説明を省略する。この
半導体圧力センサのステム31には、外装樹脂22との
接合面に接合面積拡大手段である環状の突起31Aが設
けられている。従って、この突起31Aによってステム
31と外装樹脂22との接合面積が拡大され、両者の接
合強度は接合面の面積に比例して増大するので、水分等
の侵入が防止でき信頼性が向上する。
【0045】実施例7.図18及び図19は、この発明
の実施例7による半導体圧力センサのステムを示すそれ
ぞれ平面図及び断面図である。図に示すように、ステム
31の上面を側方に出っ張らせて突起31Bを形成して
いるので、この突起31Bによって接合面積が拡大され
る。さらに、外装樹脂22を突起31Bの側方まで周り
こませて突起31Bまで被覆するようにすれば、ステム
31と外装樹脂22との接合強度はさらに増大する。
【0046】実施例8.図20及び図21は、この発明
の実施例8による半導体圧力センサのステムを示すそれ
ぞれ平面図及び断面図である。図に示すように、ステム
31の上面最外周部に突起31Cを形成してステム31
と外装樹脂20との接合面積の拡大を図るようにしたも
のである。
【0047】実施例9.図22は、この発明の実施例9
による半導体圧力センサのステムを示す平面図である。
図に示すように、ステム31の上面に釦状の突起31D
を複数個形成し、ステム31と外装樹脂22との接合面
積の拡大を図るようにしたものである。
【0048】実施例10.図23及び図24は、この発
明の実施例10による半導体圧力センサのステムを示す
それぞれ平面図及び断面図である。図に示すように、ス
テム31の上部側面に複数の突起31Eを形成し、ステ
ム31と外装樹脂22との接合面積の拡大を図るように
したものである。
【0049】実施例11.図25及び図26は、この発
明の実施例11による半導体圧力センサのステムを示す
それぞれ平面図及び断面図である。図に示すように、ス
テム31の側面外周から外側に複数の突起31Fを形成
し、ステム31と外装樹脂22との接合面積の拡大を図
るようにしたものである。
【0050】実施例12.図27及び図28は、この発
明の実施例12による半導体圧力センサのステムを示す
それぞれ平面図及び断面図である。図に示すように、ス
テム31の上面に環状の凹部31Gを形成し、ステム3
1と外装樹脂22との接合面積の拡大を図るようにした
ものである。
【0051】実施例13.図29及び図30は、この発
明の実施例13による半導体圧力センサのステムを示す
それぞれ平面図及び断面図である。図に示すように、ス
テム31の側面全周に環状の凹部31Hを形成し、ステ
ム31と外装樹脂22との接合面積の拡大を図るように
したものである。
【0052】実施例14.図31及び図32は、この発
明の実施例14による半導体圧力センサのステムを示す
それぞれ平面図及び断面図である。図に示すように、ス
テム31の上面を全周に亘って切り欠き凹部31Iを形
成し、ステム31と外装樹脂22との接合面積の拡大を
図るようにしたものである。
【0053】実施例15.図33は、この発明の実施例
15による半導体圧力センサのステムを示す平面図であ
る。図に示すように、ステム31の上面に丸形の凹部3
1Jを複数個形成し、ステム31と外装樹脂22との接
合面積の拡大を図るようにしたものである。
【0054】実施例16.図34及び図35は、この発
明の実施例16による半導体圧力センサのステムを示す
それぞれ平面図及び断面図である。図に示すように、ス
テム31の側面に丸形の凹部31Kを複数個形成し、ス
テム31と外装樹脂22との接合面積の拡大を図るよう
にしたものである。
【0055】実施例17.図36は、この発明の実施例
17による半導体圧力センサのステムを示す平面図であ
る。図に示すように、ステム31の上面に面粗度の粗い
粗面31Lを形成し、ステム31と外装樹脂22との接
合面積の拡大を図るようにしたものである。
【0056】実施例18.なお、上記実施例6〜17で
は、各ステム31の上面又は側面に外装樹脂22との接
合面積を拡大させる接合面積拡大手段を形成して、複合
強度を向上させるように工夫されたものであるが、例え
ば図37に示すように、実施例6と同様にステム31の
上面に環状の突起31Aを形成して接合面積を拡大させ
ると共に、リード9の先端に太径部32を形成してやれ
ば、接合強度はさらに向上する。
【0057】実施例19.また、上記実施例18と同様
に、ステム31の上面に環状の突起31Aを形成して接
合面の面積を拡大させると共に、図38に示すように台
座4の側部に細径部33を形成してやれば、接合強度は
上記実施例18と同様さらに向上する。
【0058】実施例20.さらに、ステム31の上面に
ニッケルメッキを施し(図示しない)、その上に台座4
をダイボンド材5で接着した後、残りの露出しているニ
ッケルメッキ面を酸化させてニッケル酸化膜を形成し、
このニッケル酸化膜上に外装樹脂22を被覆させれば、
接合面には新和力を発現させる水素結合を形成し得る官
能基が多く存在するため、ステム31と外装樹脂22と
の接合強度は向上する。
【0059】
【発明の効果】以上説明したとおり、請求項第1項に係
る半導体圧力センサは、表面にピエゾ抵抗体が設けら
れ、裏面にダイヤフラム部が形成された半導体圧力セン
サチップと、この半導体圧力センサチップを載置する台
座と、この台座を載置するステムと、上記半導体圧力セ
ンサチップの側部近傍及び上記台座の側部を覆ってステ
ム上にモールドされた外装樹脂とを備えた半導体圧力セ
ンサであって、上記半導体圧力センサチップ表面のうち
上記ピエゾ抵抗体及び上記ダイヤフラム部の外周の位置
に、上記外装樹脂のモールド時に外装樹脂がダイヤフラ
ム部に流れ込まないようにするダムを設けたので、内部
接続用のリードを弾性率の大きな一般の外装樹脂で固定
することができ、外装から伝達される振動に対して強度
を格段に向上させることができるという効果を奏する。
【0060】請求項第2項に係る半導体圧力センサは、
表面にピエゾ抵抗体が設けられ、裏面にダイヤフラム部
が形成された半導体圧力センサチップと、この半導体圧
力センサチップを載置する台座と、この台座を載置する
ステムと、上記半導体圧力センサチップの側部近傍及び
上記台座の側部を覆ってステム上にモールドされた外装
樹脂とを備えた半導体圧力センサであって、上記半導体
圧力センサチップ、台座及び外装樹脂の熱膨張率をそれ
ぞれα1、α2、α3としてα3>α1>α2となる材料で構
成し、半導体圧力センサが高温から常温に戻った際に、
上記半導体圧力センサチップが上記台座から受ける引張
力と、上記半導体圧力センサチップが上記外装樹脂から
受ける圧縮力とが打ち消し合うように、上記台座及び上
記半導体圧力センサチップの体積を調節したので、半導
体圧力センサチップが歪まず、精度の高い圧力測定を行
うことができるという効果を奏する。
【0061】請求項第3項に係る半導体圧力センサは、
表面にピエゾ抵抗体が設けられ、裏面にダイヤフラム部
が形成された半導体圧力センサチップと、この半導体圧
力センサチップを載置する台座と、この台座を載置する
ステムと、上記半導体圧力センサチップの側部近傍及び
上記台座の側部を覆ってステム上にモールドされた外装
樹脂とを備えた半導体圧力センサであって、上記ステム
と上記外装樹脂との接合面に、接合面積拡大手段を設け
たので、ステムと外装樹脂との接合を確実にし、内部に
水分等が侵入するのを防止して、内部配線等の信頼性を
向上させることができるという効果を奏する。
【0062】請求項第4項に係る半導体圧力センサの製
造方法は、半導体圧力センサチップ表面のピエゾ抵抗体
及びダイヤフラム部の外周にダムを設け、この半導体圧
力センサチップ、台座及びステムを接着し、上記半導体
圧力センサチップの電極と上記ステムに設けられた外部
接続用リードとを電気的に接続し、次いで、上記ダムか
ら外側に、上記半導体圧力センサチップの側部近傍、上
記台座の側部、上記外部接続用リードの半導体圧力セン
サチップ側突出部を覆って外装樹脂でモールドするの
で、半導体圧力センサチップのダイヤフラム部に外装樹
脂が流入するのを防止でき、外装樹脂と各構成物品との
密着性が向上し、信頼性の高い半導体圧力センサを製造
することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例1による半導体圧力センサを
示す要部平面図である。
【図2】外装樹脂で一体にモールドした時の半導体圧力
センサを示す平面図である。
【図3】図2に示した半導体圧力センサの断面図であ
る。
【図4】この発明の実施例2により半導体圧力センサを
型締めしている状態を示す断面図である。
【図5】図4と同様な金型の構成を示す概略断面図であ
る。
【図6】この発明のさらに他の実施例による半導体圧力
センサを示す要部平面図である。
【図7】この発明のさらに他の実施例による半導体圧力
センサを示す要部平面図である。
【図8】この発明のさらに他の実施例による半導体圧力
センサを示す要部平面図である。
【図9】この発明のさらに他の実施例による半導体圧力
センサを示す平面図である。
【図10】図9に示した半導体圧力センサの断面図であ
る。
【図11】この発明のさらに他の実施例による裏面受圧
形の半導体圧力センサを示す断面図である。
【図12】この発明のさらに他の実施例による半導体圧
力センサを示す平面図である。
【図13】図12に示した半導体圧力センサの断面図で
ある。
【図14】この発明のさらに他の実施例による裏面受圧
形の半導体圧力センサを示す断面図である。
【図15】この発明の実施例6による半導体圧力センサ
を示す断面図である。
【図16】この発明の実施例6による半導体圧力センサ
のステムを示す平面図である。
【図17】この発明の実施例6による半導体圧力センサ
のステムを示す断面図である。
【図18】この発明の実施例7による半導体圧力センサ
のステムを示す平面図である。
【図19】この発明の実施例7による半導体圧力センサ
のステムを示す断面図である。
【図20】この発明の実施例8による半導体圧力センサ
のステムを示す平面図である。
【図21】この発明の実施例8による半導体圧力センサ
のステムを示す断面図である。
【図22】この発明の実施例9による半導体圧力センサ
のステムを示す平面図である。
【図23】この発明の実施例10による半導体圧力セン
サのステムを示す平面図である。
【図24】この発明の実施例10による半導体圧力セン
サのステムを示す断面図である。
【図25】この発明の実施例11による半導体圧力セン
サのステムを示す平面図である。
【図26】この発明の実施例11による半導体圧力セン
サのステムを示す断面図である。
【図27】この発明の実施例12による半導体圧力セン
サのステムを示す平面図である。
【図28】この発明の実施例12による半導体圧力セン
サのステムを示す断面図である。
【図29】この発明の実施例13による半導体圧力セン
サのステムを示す平面図である。
【図30】この発明の実施例13による半導体圧力セン
サのステムを示す断面図である。
【図31】この発明の実施例14による半導体圧力セン
サのステムを示す平面図である。
【図32】この発明の実施例14による半導体圧力セン
サのステムを示す断面図である。
【図33】この発明の実施例15による半導体圧力セン
サのステムを示す平面図である。
【図34】この発明の実施例16による半導体圧力セン
サのステムを示す平面図である。
【図35】この発明の実施例16による半導体圧力セン
サのステムを示す断面図である。
【図36】この発明の実施例17による半導体圧力セン
サのステムを示す平面図である。
【図37】この発明の実施例18による半導体圧力セン
サのステムを示す断面図である。
【図38】この発明の実施例19による半導体圧力セン
サのステムを示す側面図である。
【図39】従来の半導体圧力センサを示す断面図であ
る。
【図40】従来の他の半導体圧力センサを示す断面図で
ある。
【図41】従来のさらに他の半導体圧力センサを示す断
面図である。
【符号の説明】
1 半導体圧力センサチップ 2 ピエゾ抵抗体 4 台座 5 第2ダイボンド材 6 ステム 6A 溝 7 内部接続用リード 8 絶縁樹脂 9 外部接続用リード 9A ネジ 20 電極 21 ダム 21A ダム 21B ダム 21C ダム 22 外装樹脂 25 第1金型 26 第2金型 27 第3金型 30 パイプ 31 ステム 31A、31B、31C、31D、31E、31F 突
起 31G、31H、31I、31J、31K 凹部 31L 粗面 32 太径部 33 細径部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 広瀬 哲也 伊丹市瑞原4丁目1番地 三菱電機株式会 社北伊丹製作所内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面にピエゾ抵抗体が設けられ、裏面に
    ダイヤフラム部が形成された半導体圧力センサチップ
    と、 この半導体圧力センサチップを載置する台座と、 この台座を載置するステムと、 上記半導体圧力センサチップの側部近傍及び上記台座の
    側部を覆ってステム上にモールドされた外装樹脂とを備
    えた半導体圧力センサであって、 上記半導体圧力センサチップ表面のうち上記ピエゾ抵抗
    体及び上記ダイヤフラム部の外周の位置に、上記外装樹
    脂のモールド時に外装樹脂がダイヤフラム部に流れ込ま
    ないようにするダムを設けたことを特徴とする半導体圧
    力センサ。
  2. 【請求項2】 表面にピエゾ抵抗体が設けられ、裏面に
    ダイヤフラム部が形成された半導体圧力センサチップ
    と、 この半導体圧力センサチップを載置する台座と、 この台座を載置するステムと、 上記半導体圧力センサチップの側部近傍及び上記台座の
    側部を覆ってステム上にモールドされた外装樹脂とを備
    えた半導体圧力センサであって、 上記半導体圧力センサチップ、台座及び外装樹脂の熱膨
    張率をそれぞれα0、α1、α2としてα2>α0>α1とな
    る材料で構成し、半導体圧力センサが高温から常温に戻
    った際に、上記半導体圧力センサチップが上記台座から
    受ける引張力と、上記半導体圧力センサチップが上記外
    装樹脂から受ける圧縮力とが打ち消し合うように、上記
    台座及び上記半導体圧力センサチップの体積を調節した
    ことを特徴とする半導体圧力センサ。
  3. 【請求項3】 表面にピエゾ抵抗体が設けられ、裏面に
    ダイヤフラム部が形成された半導体圧力センサチップ
    と、 この半導体圧力センサチップを載置する台座と、 この台座を載置するステムと、 上記半導体圧力センサチップの側部近傍及び上記台座の
    側部を覆ってステム上にモールドされた外装樹脂とを備
    えた半導体圧力センサであって、 上記ステムと上記外装樹脂との接合面に、接合面積拡大
    手段を設けたことを特徴とする半導体圧力センサ。
  4. 【請求項4】 半導体圧力センサチップ表面のピエゾ抵
    抗体及びダイヤフラム部の外周にダムを設け、 この半導体圧力センサチップ、台座及びステムを接着
    し、 上記半導体圧力センサチップの電極と上記ステムに設け
    られた外部接続用リードとを電気的に接続し、次いで、 上記ダムから外側に、上記半導体圧力センサチップの側
    部近傍、上記台座の側部、上記外部接続用リードの半導
    体圧力センサチップ側突出部を覆って外装樹脂でモール
    ドすることを特徴とする半導体圧力センサの製造方法。
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