JPH06213742A - 表面加圧形半導体圧力センサ - Google Patents
表面加圧形半導体圧力センサInfo
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- JPH06213742A JPH06213742A JP5007092A JP709293A JPH06213742A JP H06213742 A JPH06213742 A JP H06213742A JP 5007092 A JP5007092 A JP 5007092A JP 709293 A JP709293 A JP 709293A JP H06213742 A JPH06213742 A JP H06213742A
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- JP
- Japan
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- pressure
- sensor
- sensor chip
- pressure sensor
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
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Abstract
(57)【要約】
【目的】高い測定感度を確保しつつ、耐湿性を含む耐環
境性に優れた表面加圧形半導体圧力センサを提供する。 【構成】シリコンダイアフラムの表面に歪ゲージを形成
したセンサチップ１をガラス台座２に搭載してパッケー
ジ３に組み込み、導圧穴３ａを通じてパッケージ内に被
測定圧力を導いて圧力測定を行う表面加圧形半導体圧力
センサにおいて、センサチップ１の表面に耐環境保護膜
として、液状のフッ素樹脂をコーティングし、さらに加
熱キュアして硬化させた膜厚２μｍ以下のフッ素樹脂膜
７を被着させて、センサチップを外気汚染，湿気などか
ら保護する。
境性に優れた表面加圧形半導体圧力センサを提供する。 【構成】シリコンダイアフラムの表面に歪ゲージを形成
したセンサチップ１をガラス台座２に搭載してパッケー
ジ３に組み込み、導圧穴３ａを通じてパッケージ内に被
測定圧力を導いて圧力測定を行う表面加圧形半導体圧力
センサにおいて、センサチップ１の表面に耐環境保護膜
として、液状のフッ素樹脂をコーティングし、さらに加
熱キュアして硬化させた膜厚２μｍ以下のフッ素樹脂膜
７を被着させて、センサチップを外気汚染，湿気などか
ら保護する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、大気圧用センサなどに
適用する表面加圧形半導体圧力センサに関する。
適用する表面加圧形半導体圧力センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年になり、半導体製造技術を応用して
製作した小型，軽量な半導体圧力センサが自動車エンジ
ン制御用を中心に民生，医療用などの各種分野で使用さ
れている。図５は大気圧用センサとして構成された表面
加圧形半導体圧力センサ（樹脂パッケージタイプ）の従
来構造を示すものであり、図において、１はシリコンダ
イアフラムの表面に拡散型歪ゲージ抵抗，およびその周
辺に集積回路，温度特性調整用抵抗などを配置させて構
成したセンサチップ、２はセンサチップ１を搭載したガ
ラス台座、３は樹脂ケース、４は外部導出端子、５はセ
ンサチップ１の端子と外部導出端子４との間を接続した
アルミワイヤであり、センサチップ１の裏面側のダイア
フラム空間１ａを真空として、樹脂ケース３の蓋部には
大気側に開放した導圧穴３ａが開口している。
製作した小型，軽量な半導体圧力センサが自動車エンジ
ン制御用を中心に民生，医療用などの各種分野で使用さ
れている。図５は大気圧用センサとして構成された表面
加圧形半導体圧力センサ（樹脂パッケージタイプ）の従
来構造を示すものであり、図において、１はシリコンダ
イアフラムの表面に拡散型歪ゲージ抵抗，およびその周
辺に集積回路，温度特性調整用抵抗などを配置させて構
成したセンサチップ、２はセンサチップ１を搭載したガ
ラス台座、３は樹脂ケース、４は外部導出端子、５はセ
ンサチップ１の端子と外部導出端子４との間を接続した
アルミワイヤであり、センサチップ１の裏面側のダイア
フラム空間１ａを真空として、樹脂ケース３の蓋部には
大気側に開放した導圧穴３ａが開口している。
【０００３】かかる半導体圧力センサの動作原理は周知
であり、ケース３の導圧穴３ａを通じてセンサチップ１
の表面に導いた被測定圧力の変化をダイアフラム上のピ
エゾ抵抗の変化として電気信号に変換し、大気圧を絶対
圧として検出する。一方、かかる表面加圧形半導体圧力
センサは、実使用中にセンサチップ１の表面が外気に直
接晒されて汚損を受けると、歪ゲージの抵抗値が変化し
て圧力センサの出力特性が悪影響を受けるおそれがあ
る。このために、従来ではセンサチップ１，アルミワイ
ヤ５の表面をシリコーンオイル，あるいはシリコーンゲ
ルなどの保護層６で封止して外気汚染，腐蝕から保護
し、圧力センサの耐環境性を高めるようにしている。
であり、ケース３の導圧穴３ａを通じてセンサチップ１
の表面に導いた被測定圧力の変化をダイアフラム上のピ
エゾ抵抗の変化として電気信号に変換し、大気圧を絶対
圧として検出する。一方、かかる表面加圧形半導体圧力
センサは、実使用中にセンサチップ１の表面が外気に直
接晒されて汚損を受けると、歪ゲージの抵抗値が変化し
て圧力センサの出力特性が悪影響を受けるおそれがあ
る。このために、従来ではセンサチップ１，アルミワイ
ヤ５の表面をシリコーンオイル，あるいはシリコーンゲ
ルなどの保護層６で封止して外気汚染，腐蝕から保護
し、圧力センサの耐環境性を高めるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記のよう
にシリコーンオイル，シリコーンゲルなどを用いてセン
サチップの表面を外気汚染から保護するようにした従来
構成では次記のような問題点がある。 （１）シリコーンオイルのような液体を保護材料として
用いたものでは、ケース内に導かれた被測定圧がセンサ
チップに伝播する以前に大きく減衰して測定感度が低下
する。また、実使用時における圧力センサの取付け姿勢
によっては液体が導圧穴を通じてケースから流出するお
それがあり、そのために特別なシール構造が必要となる
など、コストアップの要因となる。
にシリコーンオイル，シリコーンゲルなどを用いてセン
サチップの表面を外気汚染から保護するようにした従来
構成では次記のような問題点がある。 （１）シリコーンオイルのような液体を保護材料として
用いたものでは、ケース内に導かれた被測定圧がセンサ
チップに伝播する以前に大きく減衰して測定感度が低下
する。また、実使用時における圧力センサの取付け姿勢
によっては液体が導圧穴を通じてケースから流出するお
それがあり、そのために特別なシール構造が必要となる
など、コストアップの要因となる。
【０００５】（２）シリコーンゲルは粘性が大きいため
にセンサチップの表面に薄くコーティングすることが困
難であり、かつコーティングの膜厚が厚くなるほどセン
サチップに伝播する被測定圧の減衰割合が大きくなって
測定感度が低下する。またゲル状の保護材料は吸湿性が
あるために耐湿性の面で十分な保護効果が得られないほ
か、表面に塵埃が付着し易く塵埃の多い環境条件での信
頼性が低下する。
にセンサチップの表面に薄くコーティングすることが困
難であり、かつコーティングの膜厚が厚くなるほどセン
サチップに伝播する被測定圧の減衰割合が大きくなって
測定感度が低下する。またゲル状の保護材料は吸湿性が
あるために耐湿性の面で十分な保護効果が得られないほ
か、表面に塵埃が付着し易く塵埃の多い環境条件での信
頼性が低下する。
【０００６】本発明は上記の点にかんがみなされたもの
であり、その目的は前記課題を解決して高い測定感度を
確保しつつ、耐湿性を含む耐環境性に優れた表面加圧形
半導体圧力センサを提供することにある。
であり、その目的は前記課題を解決して高い測定感度を
確保しつつ、耐湿性を含む耐環境性に優れた表面加圧形
半導体圧力センサを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の圧力センサにおいては、センサチップの表
面に耐環境保護膜としてフッ素樹脂を被着させるものと
する。ここで、圧力センサとしての高い測定感度を確保
するためには、前記フッ素樹脂の膜厚は２μｍ以下に調
整するのがよい。
に、本発明の圧力センサにおいては、センサチップの表
面に耐環境保護膜としてフッ素樹脂を被着させるものと
する。ここで、圧力センサとしての高い測定感度を確保
するためには、前記フッ素樹脂の膜厚は２μｍ以下に調
整するのがよい。
【０００８】また、前記構成におけるフッ素樹脂膜は、
センサチップの表面に液状のフッ素樹脂を浸漬法でコー
ティングした後、加熱キュアして硬化形成することがで
きる。
センサチップの表面に液状のフッ素樹脂を浸漬法でコー
ティングした後、加熱キュアして硬化形成することがで
きる。
【０００９】
【作用】上記構成において、保護膜として用いるフッ素
樹脂はコーティング段階では粘性の極めて低い液体であ
って、センサチップの表面に薄く，均一にコーティング
することが可能であり、特に膜厚を２μｍ以下に調整す
ることで伝播圧力の減衰が僅少に抑えられ、圧力センサ
としての測定感度の低下割合は保護膜なしのベアチップ
の状態と比べて実用面で支障のない１０％以下に収める
ことができる。また、加熱キュアして硬化させた状態で
のフッ素樹脂の膜質は緻密で吸湿性がなく、かつゲル状
の保護膜と比べても塵埃が付着しにくい性質があり、こ
れにより十分なセンサチップの耐環境性が確保される。
樹脂はコーティング段階では粘性の極めて低い液体であ
って、センサチップの表面に薄く，均一にコーティング
することが可能であり、特に膜厚を２μｍ以下に調整す
ることで伝播圧力の減衰が僅少に抑えられ、圧力センサ
としての測定感度の低下割合は保護膜なしのベアチップ
の状態と比べて実用面で支障のない１０％以下に収める
ことができる。また、加熱キュアして硬化させた状態で
のフッ素樹脂の膜質は緻密で吸湿性がなく、かつゲル状
の保護膜と比べても塵埃が付着しにくい性質があり、こ
れにより十分なセンサチップの耐環境性が確保される。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。なお、実施例の図中で図５に対応する同一部材に
は同じ符号が付してある。 実施例１：図１は図５と同様な基本構成の絶対圧測定用
センサに適用した本発明の実施例を示すものであり、セ
ンサチップ１の表面には耐環境保護膜としてフッ素樹脂
膜７が被着されている。
する。なお、実施例の図中で図５に対応する同一部材に
は同じ符号が付してある。 実施例１：図１は図５と同様な基本構成の絶対圧測定用
センサに適用した本発明の実施例を示すものであり、セ
ンサチップ１の表面には耐環境保護膜としてフッ素樹脂
膜７が被着されている。
【００１１】このフッ素樹脂膜７は膜厚を２μｍ以下に
調整して均一に被着形成されたものであり、次にその形
成工程を図４により説明する。すなわち、センサチップ
１を樹脂ケース３に組み込んだ組立状態（ケース蓋を被
せる以前の段階）で、ケース内に液状フッ素樹脂の原
液，ないしは溶剤で濃度調整した希釈液を注入してチッ
プセンサ１を液中に浸漬する。続いて吸引ノズルなどを
用いて余分なフッ素樹脂を吸い取った後、センサチップ
１の表面を覆うように付着したフッ素樹脂に加熱キュア
（温度８０〜１８０℃）を施して硬化させ、フッ素樹脂
膜７を形成する。なお、前記の浸漬工程の際にあらかじ
めフッ素樹脂の濃度を調整しておくことにより、膜厚を
約0.１〜数μｍの範囲で変えることができる。また、前
工程でアルミワイヤ５も含めてフッ素樹脂の液中に浸漬
することにより、ワイヤにも保護膜がコーティングされ
る。
調整して均一に被着形成されたものであり、次にその形
成工程を図４により説明する。すなわち、センサチップ
１を樹脂ケース３に組み込んだ組立状態（ケース蓋を被
せる以前の段階）で、ケース内に液状フッ素樹脂の原
液，ないしは溶剤で濃度調整した希釈液を注入してチッ
プセンサ１を液中に浸漬する。続いて吸引ノズルなどを
用いて余分なフッ素樹脂を吸い取った後、センサチップ
１の表面を覆うように付着したフッ素樹脂に加熱キュア
（温度８０〜１８０℃）を施して硬化させ、フッ素樹脂
膜７を形成する。なお、前記の浸漬工程の際にあらかじ
めフッ素樹脂の濃度を調整しておくことにより、膜厚を
約0.１〜数μｍの範囲で変えることができる。また、前
工程でアルミワイヤ５も含めてフッ素樹脂の液中に浸漬
することにより、ワイヤにも保護膜がコーティングされ
る。
【００１２】ところで、センサチップ１の表面にフッ素
樹脂膜７を被覆すると、センサチップ１に伝播する被測
定圧力が減衰し、圧力センサの測定感度が多少低下す
る。図３は被測定圧力：７６０mmHgをフルスケールとし
て実測結果から求めたフッ素樹脂膜の膜厚と圧力センサ
の測定感度（ベアチップの測定感度を１とする）との関
係を表したものであり、図から判るように樹脂膜の膜厚
を２μｍ以下に調整することにより、測定感度の低下割
合を実用面で支障のない１０％以下に止めることができ
る。
樹脂膜７を被覆すると、センサチップ１に伝播する被測
定圧力が減衰し、圧力センサの測定感度が多少低下す
る。図３は被測定圧力：７６０mmHgをフルスケールとし
て実測結果から求めたフッ素樹脂膜の膜厚と圧力センサ
の測定感度（ベアチップの測定感度を１とする）との関
係を表したものであり、図から判るように樹脂膜の膜厚
を２μｍ以下に調整することにより、測定感度の低下割
合を実用面で支障のない１０％以下に止めることができ
る。
【００１３】実施例２：図２は差圧検出用センサに適用
した本発明の実施例を示すものである。この実施例にお
いては、パッケージがセラミック基板８と金属キャップ
９とから成り、かつ基板８，金属キャップ９にはそれぞ
れ被測定圧Ａ，Ｂを導く導圧ポート１０，１１が設けて
あり、さらに導圧ポート１０とセンサチップ１の裏面側
のダイアフラム空間１ａとの間を連通するようにガラス
台座２に導圧孔２ａが穿孔されている。かかる構成で、
一方の測定圧Ａは導圧ポート１０を通じてセンサチップ
１におけるダイアフラムの裏面側に、測定圧Ｂは導圧ポ
ート１１を通じてダイアフラムの表面側に導かれてセン
サチップ１に加えられる。これによりセンサチップ１か
ら測定圧ＡとＢの差圧が電気信号に変換して検出され
る。
した本発明の実施例を示すものである。この実施例にお
いては、パッケージがセラミック基板８と金属キャップ
９とから成り、かつ基板８，金属キャップ９にはそれぞ
れ被測定圧Ａ，Ｂを導く導圧ポート１０，１１が設けて
あり、さらに導圧ポート１０とセンサチップ１の裏面側
のダイアフラム空間１ａとの間を連通するようにガラス
台座２に導圧孔２ａが穿孔されている。かかる構成で、
一方の測定圧Ａは導圧ポート１０を通じてセンサチップ
１におけるダイアフラムの裏面側に、測定圧Ｂは導圧ポ
ート１１を通じてダイアフラムの表面側に導かれてセン
サチップ１に加えられる。これによりセンサチップ１か
ら測定圧ＡとＢの差圧が電気信号に変換して検出され
る。
【００１４】そして、実施例１と同様にパッケージ内に
組み込まれたセンサチップ１に対してチップ表面を保護
するようにフッ素樹脂膜７が被着されている。
組み込まれたセンサチップ１に対してチップ表面を保護
するようにフッ素樹脂膜７が被着されている。
【００１５】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の構成によれ
ば次記の効果を奏する。 （１）センサチップの表面にコーティングしてキュアさ
せたフッ素樹脂膜は固体であり、シリコーンオイルなど
のように圧力センサの取付け姿勢如何によってケースか
ら流出するおそれがない。
ば次記の効果を奏する。 （１）センサチップの表面にコーティングしてキュアさ
せたフッ素樹脂膜は固体であり、シリコーンオイルなど
のように圧力センサの取付け姿勢如何によってケースか
ら流出するおそれがない。
【００１６】（２）キュアさせたフッ素樹脂の膜質は緻
密で吸湿性がなく、これによりセンサチップの耐湿性が
大幅に向上するほか、その膜厚を２μｍ以下に調整する
ことで圧力センサとしての測定感度を実用上で支障のな
い高い範囲に確保できる。 （３）フッ素樹脂膜は従来のシリコーンゲル保護膜と比
べて塵埃が付着しにくく、塵埃の多い環境の下でも使用
できるなど圧力センサの耐環境性が大幅に向上する。
密で吸湿性がなく、これによりセンサチップの耐湿性が
大幅に向上するほか、その膜厚を２μｍ以下に調整する
ことで圧力センサとしての測定感度を実用上で支障のな
い高い範囲に確保できる。 （３）フッ素樹脂膜は従来のシリコーンゲル保護膜と比
べて塵埃が付着しにくく、塵埃の多い環境の下でも使用
できるなど圧力センサの耐環境性が大幅に向上する。
【図１】本発明の実施例１に対応する大気圧測定用半導
体圧力センサの組立構成図
体圧力センサの組立構成図
【図２】本発明の実施例２に対応する差圧検出用半導体
圧力センサの組立構成図
圧力センサの組立構成図
【図３】フッ素樹脂膜の膜厚と圧力センサ測定感度との
関係を表す図
関係を表す図
【図４】フッ素樹脂膜の形成工程を表す図
【図５】従来における大気圧測定用半導体圧力センサの
組立構成図
組立構成図
１ センサチップ ２ ガラス台座 ３ 樹脂ケース ３ａ 導圧穴 ７ フッ素樹脂膜（耐環境保護膜）
Claims (3)
- 【請求項１】シリコンダイアフラムの表面に歪ゲージを
形成したセンサチップを台座上に搭載してパッケージに
組み込み、パッケージ内に被測定圧力を導いて圧力測定
を行う表面加圧形半導体圧力センサにおいて、センサチ
ップの表面に耐環境保護膜としてフッ素樹脂を被着させ
たことを特徴とする表面加圧形半導体圧力センサ。 - 【請求項２】請求項１記載の半導体圧力センサにおい
て、フッ素樹脂の膜厚を２μｍ以下としたことを特徴と
する表面加圧形半導体圧力センサ。 - 【請求項３】請求項１または２記載の半導体圧力センサ
において、センサチップの表面に液状のフッ素樹脂を浸
漬法でコーティングし、さらに加熱キュアにより硬化さ
せてフッ素樹脂膜を形成したことを特徴とする表面加圧
形半導体圧力センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5007092A JPH06213742A (ja) | 1993-01-20 | 1993-01-20 | 表面加圧形半導体圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5007092A JPH06213742A (ja) | 1993-01-20 | 1993-01-20 | 表面加圧形半導体圧力センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06213742A true JPH06213742A (ja) | 1994-08-05 |
Family
ID=11656442
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5007092A Pending JPH06213742A (ja) | 1993-01-20 | 1993-01-20 | 表面加圧形半導体圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06213742A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0889521A2 (en) * | 1997-07-02 | 1999-01-07 | STMicroelectronics, Inc. | Solid state fingerprint sensor packaging apparatus and method |
| WO2014084033A1 (ja) | 2012-11-30 | 2014-06-05 | 富士電機株式会社 | 圧力センサ装置および圧力センサ装置の製造方法 |
| JP2016161508A (ja) * | 2015-03-04 | 2016-09-05 | セイコーエプソン株式会社 | 圧力センサー、携帯機器、電子機器および移動体 |
-
1993
- 1993-01-20 JP JP5007092A patent/JPH06213742A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0889521A2 (en) * | 1997-07-02 | 1999-01-07 | STMicroelectronics, Inc. | Solid state fingerprint sensor packaging apparatus and method |
| EP0889521A3 (en) * | 1997-07-02 | 1999-12-29 | STMicroelectronics, Inc. | Solid state fingerprint sensor packaging apparatus and method |
| WO2014084033A1 (ja) | 2012-11-30 | 2014-06-05 | 富士電機株式会社 | 圧力センサ装置および圧力センサ装置の製造方法 |
| US10330552B2 (en) | 2012-11-30 | 2019-06-25 | Fuji Electric Co., Ltd. | Pressure sensor device including-fluorinated gel protective member disposed on a protective film |
| JP2016161508A (ja) * | 2015-03-04 | 2016-09-05 | セイコーエプソン株式会社 | 圧力センサー、携帯機器、電子機器および移動体 |
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