JPH0622944U - センサ用チップの実装構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 正常なセンサ機能を失うようなチップの歪み
を解消できるセンサ用チップの実装構造を提供する。 【構成】 この考案のセンサ用チップの実装構造では、
センサ用チップ１が裏面側を基台２の表面に向けた状態
で基台に固定されてなるセンサ用チップの実装構造にお
いて、前記基台２にはセンサ用チップを基台に対して押
し付けるチップ押付手段４が設けられていて、この押付
手段でセンサ用チップが基台に押し付けられることによ
りセンサ用チップの固定がなされていることを特徴とす
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案はセンサ用チップの実装構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】

近年、半導体製造技術などで使われている微細加工技術を応用して極く小さな センサ用チップを得て、これを基台に取り付けるなどして実装し小型のセンサと することが行われている。センサの種類としては、赤外線センサや圧力センサな どが挙げられる。

【０００３】 例えば、赤外線センサ用チップの場合、図３および図４にみるように、チップ １自体が厚みの厚い部分１ａと厚みの薄い部分１ｂとを有している。薄い部分１ ｂは裏側が裏面に開口した空間１０になっていて、空間１０のある分だけ厚みが 薄いのである。そして、センサ機能用の感応部１１は、チップ１の薄い部分１ｂ に設けられている。

【０００４】 一方、赤外線センサ用チップと基台の実装構造は、半導体装置での素子用チッ プと基台の実装構造に準ずることが先ず考えられる。つまり、従来の半導体装置 の場合、素子用チップを基台にボンディング用接着材（例えば、銀ペースト）で ダイボンディングしてなる実装構造が採られており、これと同様の実装構造にす ることが考えられるのである。すなわち、図５にみるように、センサ用チップ１ を基台２にチップの裏面がダイボンディング部９３で接着固定されてなる実装構 造が考えられるのである。赤外線センサ用チップ１からの電気的な引き出し（信 号の取り出し）は、ワイヤ９５を使ったワイヤボンディングでなされている。

【０００５】 しかしながら、実際には、図６にみるように、センサ用チップ１を基台２にダ イボンディング部９３で実装するようにすると、センサ用チップ１の薄い部分１ ｂに歪み（シワ）が生じ、感応部１１が損傷し正常なセンサ機能が失われるとい う不都合を招来する。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

この考案は、上記事情に鑑み、正常なセンサ機能を失うようなチップの歪みを 解消できるセンサ用チップの実装構造を提供することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するため、この考案では、厚みの厚い部分と厚みの薄い部分を 有し前記薄い部分の裏側は裏面に開口した空間となっているとともに前記薄い部 分に感応部が設けられてなるセンサ用チップが裏面側を基台の表面に向けた状態 で前記基台に固定されてなるセンサ用チップの実装構造において、前記基台には センサ用チップを基台に対して押し付けるチップ押付手段が設けられていて、こ の押付手段でセンサ用チップが基台に押し付けられることによりセンサ用チップ の固定を行うようにする構成をとっている。

【０００８】 チップ押付手段の具体的な形態としては、例えば、チップ押付手段が基台側に 一側が固定されたバネ性（弾性）を有する金属端子であって、この金属端子の他 側がセンサ用チップの表面に当たることにより金属端子のバネ性でセンサ用チッ プが基台に押し付けられている形態が挙げられ、この場合、前記金属端子を介し てセンサ用チップからの電気的な引き出しを行うようにすることは非常に有用で ある。

【０００９】 また、基台の表面に凹部を設け、センサ用チップを前記凹部に嵌め込むように することも、センサ用チップの固定状態を安定させる上では有用である。 以下、この考案を具体的に説明する。 この考案のセンサ用チップの実装構造におけるセンサ用チップとしては、赤外 線センサ用チップや圧力センサ用チップが挙げられる。

【００１０】 赤外線センサ用チップの場合、図３および図４にみるように、チップ１自体が 厚みの厚い部分１ａと厚みの薄い部分１ｂとを有している。チップ１の薄い部分 １ｂの裏側は裏面に開口した空間１０になっていて、空間１０のある分だけ厚み が薄くなっているのである。そして、薄膜素子構成の感応部１１がチップ１の薄 い部分１ｂに設けられている。

【００１１】 赤外線センサ用チップ１の感応部１１はサーミスタなどを有しており、赤外線 の受光状態の変化に伴い感応部１１が温度変化し、その結果、サーミスタの抵抗 が変化するので、赤外線センサ用チップ１では、サーミスタの抵抗変化を利用し て赤外線の検知を行う。そして、赤外線センサ用チップ１では、感応部１１が熱 容量の小さな薄い部分１ｂに設けられているため、赤外線の受光状態の変化に鋭 敏に追随し温度変化することが出来る。

【００１２】 圧力センサ用チップの場合、感応部１１は歪み検出素子などを有することにな る。 一方、赤外線センサ用チップが固定される基台としては、いわゆるピンなどの 付いたステムないしフレームなどが挙げられるが、これ以外のものであってもよ い。基台の材料としては、鉄コバトルト合金などが挙げられる。

【００１３】 チップ押付手段としては、前記のセンサ用チップからの電気的な引き出しが兼 ねられる金属端子が挙げられるが、この他に弾性を有する合成樹脂製端子であっ てもよい。ただ、合成樹脂製端子の場合、センサ用チップからの電気的な引き出 しを兼ねることは出来ないから、ワイヤボンディングなどの方法で電気的な引き 出しを行うようにする。なお、金属端子や樹脂製端子の場合、センサ用チップの 当接箇所で端子とチップを半田や接着材で軽く接着し当接箇所がズレるのを防ぐ ようにしてもよい。勿論、この半田や接着材の接着は省略してもよい。

【００１４】 センサ用チップを基台に固定したあと、赤外線入射窓のあるキャップを付けた りして、赤外線センサを完成させたりする。

【００１５】

【作用】

この考案のセンサ用チップの実装構造の場合、センサ用チップの感応部のある 薄い部分に歪みが生じ難くなり、感応部の損傷という事態が防げる。これは、セ ンサ用チップは、従来のようにダイボンディングで基台に接着固定するのではな く、チップ押付手段で押し付けて固定するだけだからである。

【００１６】 従来の銀ペーストを用いるダイボンディング形成の場合、エポキシ樹脂等の熱 硬化性樹脂がバインダー材として使われているため、高温（１５０〜２００℃） の加熱処理を行って硬化させる。この高温の加熱処理の際、センサ用チップ、基 台、ダイボンディングは、硬化時それぞれの熱膨張率に従って膨張した状態にあ るが、硬化後、冷却し室温まで降温してゆくと、それぞれの熱膨張率に従って収 縮する。ただ、センサ用チップ、基台、ダイボンディングは、熱膨張率がそれぞ れで異なっており、収縮寸法に差が出てしまい、寸法差に比例した大きな熱応力 が生じる。その結果、弱いセンサ用チップの薄い部分に力がかかり歪み（シワ） が生じてしまうのである。

【００１７】 これに対し、この考案のようにチップ押付手段でセンサ用チップを基台に押し 付けて固定するだけの場合には、加熱処理を行わないため熱膨張率の差に起因す る熱応力が発生せず、弱いセンサ用チップの薄い部分に力は殆どかからず、その 結果、歪みが生じる事態が回避され、センサ機能が正常に保たれるのである。

【００１８】

【実施例】

以下、この考案のセンサ用チップの実装構造の実施例を説明する。この考案は 、勿論、下記の実施例に限らない。 −実施例１− 図１は、実施例１のセンサ用チップの実装構造をあらわしており、この実装構 造では、赤外線センサ用チップ１が金属製リード（金属端子）４で基台２の表面 に押し付けられることによりチップ１の固定がなされている。

【００１９】 赤外線センサ用チップ１は、図３および図４にみるように、チップ１自体が厚 みの厚い部分１ａと厚みの薄い部分１ｂとを有している。チップ１の薄い部分１ ｂの裏側は裏面に開口した空間１０になっていて、空間１０のある分だけ厚みが 薄くなっているのである。そして、感応部１１はチップ１の薄い部分１ｂに設け られている。

【００２０】 赤外線センサ用チップ１は、図４にみるように、厚みの厚いシリコン層１５の 上に絶縁薄層（例えば、熱絶縁層）１６が設けられてなる基板が使われており、 厚い部分１ａはシリコン層１５と薄い絶縁薄層１６からなり、厚みの薄い部分１ ｂは絶縁薄層１６のみからなっている。 各感応部１１はサーミスタを有しており、赤外線の受光状態の変化に伴い感応 部１１が温度変化でサーミスタの抵抗が変化することを利用して赤外線を検知す る。この赤外線センサ用チップ１では、各感応部１１が相互に接続されてブリッ ジ構成で１個のセンサの働きをするようになっている。

【００２１】 この赤外線センサ用チップ１は、半導体製造技術などで使われている微細加工 技術を応用して得ることが出来、極く小さなチップである。 基台（ステム）２には電気的な外部接続端子であるピン５が固定されている。 そして、図１にみるように、金属製リード４は、一側がピンの頭５ａに固着され ることで基台側に固定されていて、他側が赤外線センサ用チップ１の表面に当接 しており、金属製リード４のバネ性に起因する押付力でチップ１の基台２への固 定がなされていることは前述の通りである。

【００２２】 また、実施例１のセンサ用チップの実装構造では、金属製リード４を介してセ ンサ用チップからの電気的な引き出しもなされている。つまり、金属製リード４ の赤外線センサ用チップ１の表面に対する当接位置はチップ１での回路上にあり 、金属製リード４の一側がピン５の頭部５ａにあり、金属製リード４でチップ１ の回路とピン５が接続されて電気的な引き出しがなされているのである。このよ うに、金属製リード４は赤外線センサ用チップ１の機械的な固定と電気的な引き 出しの両方の働きを兼ねている場合、いずれか一方が省略されるため、構造が簡 単となるという利点が加わる。

【００２３】 −実施例２− 図２は、実施例２のセンサ用チップの実装構造をあらわしており、この実装構 造でも、赤外線センサ用チップ１が金属製リード（金属端子）４で基台２の表面 に押し付けられることによりチップ１の固定がなされており、赤外線センサ用チ ップ１が基台２の凹部２１に嵌め込まれている他は、先の実施例１と同じであり 、同じ部分に関する説明は省略する。

【００２４】 基板１の表面に形成された凹部２１は、開口面積が赤外線センサ用チップ１よ り少し大きく、そして、底面積がセンサ用チップ１より少し小さく、内周面がテ ーパー面２１ａとなっている。したがって、赤外線センサ用チップ１は、図２に みるように、下縁がテーパー面２１ａの途中に位置した状態で固定されている。 実施例２の場合、赤外線センサ用チップ１が凹部２１に嵌まっていて簡単に移動 したりせず、固定状態が安定しており、信頼性の高い実装構造となるという利点 が加わる。

【００２５】

【考案の効果】

この考案のセンサ用チップの実装構造の場合、センサ用チップがダイボンディ ングによらずチップ押付手段で押し付けて固定する構成であり、熱膨張率の差に 起因する熱応力の発生がないため、センサ用チップの感応部のある薄い部分に歪 みが生じ難くなり、正常なセンサ機能が損なわれることはなく、非常に有用であ る。

【００２６】 また、同じ金属端子でセンサ用チップの機械的な固定と電気的な引き出しの両 方を行う場合、いずれか一方が省略された形となるため、構造が簡単になるとい う利点が加わる。 そして、センサ用チップが基台の表面の凹部に嵌まっていると、簡単に移動し たりせず、固定状態が安定するため、信頼性の高い実装構造となるという利点が 加わる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１のセンサ用チップの実装構造あらわす
概略断面図である。

【図２】実施例２のセンサ用チップの実装構造あらわす
概略断面図である。

【図３】実施例の実装構造の赤外線センサ用チップをあ
らわす概略斜視図である。

【図４】実施例の実装構造の赤外線センサ用チップをあ
らわす概略断面図である。

【図５】改善を要するセンサ用チップの実装構造をあら
わす概略断面図である。

【図６】ダイボンディングによる不具合を生じたセンサ
用チップの実装構造をあらわす概略断面図である。

【符号の説明】

１ 赤外線センサ用チップ（センサ用チップ） １ａ 厚みの厚い部分 １ｂ 厚みの薄い部分 ２ 基台 ４ 金属製リード端子（金属端子） ５ ピン １０ 空間 １１ 感応部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 檜村 芳正 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 厚みの厚い部分と厚みの薄い部分を有し
   前記薄い部分の裏側は裏面に開口した空間となっている
   とともに前記薄い部分に感応部が設けられてなるセンサ
   用チップが裏面側を基台の表面に向けた状態で前記基台
   に固定されてなるセンサ用チップの実装構造において、
   前記基台にはセンサ用チップを基台に対して押し付ける
   チップ押付手段が設けられていて、この押付手段でセン
   サ用チップが基台に押し付けられることによりセンサ用
   チップの固定がなされているセンサ用チップの実装構
   造。
2. 【請求項２】 チップ押付手段が基台側に一側が固定さ
   れたバネ性を有する金属端子であって、この金属端子の
   他側がセンサ用チップの表面に当たることにより金属端
   子のバネ性でセンサ用チップが基台に押し付けられてい
   るとともに、前記金属端子を介してセンサ用チップから
   の電気的な引き出しがなされている請求項１記載のセン
   サ用チップの実装構造。
3. 【請求項３】 基台の表面に凹部が設けられていて、セ
   ンサ用チップが前記凹部に嵌まり込んでいる請求項１ま
   たは２記載のセンサ用チップの実装構造。