JPH07280680A - 半導体ダイの接続構造 - Google Patents

半導体ダイの接続構造

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JPH07280680A
JPH07280680A JP7038286A JP3828695A JPH07280680A JP H07280680 A JPH07280680 A JP H07280680A JP 7038286 A JP7038286 A JP 7038286A JP 3828695 A JP3828695 A JP 3828695A JP H07280680 A JPH07280680 A JP H07280680A
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JP
Japan
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die
conductive
semiconductor die
housing
gasket
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JP7038286A
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George H Bucci
エッチ・ブッチ ジョージ
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Walbro Corp
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    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/14Housings
    • G01L19/142Multiple part housings
    • GPHYSICS
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    • G01L19/14Housings
    • G01L19/147Details about the mounting of the sensor to support or covering means
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/325Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by abutting or pinching, i.e. without alloying process; mechanical auxiliary parts therefor

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体ダイに電気的接続を施す為の半導体ダ
イの接続構造の提供。 【構成】 平らな表面を有し該表面上にその中心作用部
を囲むよう互いに間隔をおいた複数の導電ダイパッドを
備えた半導体ダイを有する固体圧力センサであり、その
内、回路基板は該ダイ表面に対向した平板面と、前記ダ
イの中心部に整合した開口と、該板面上にプリントされ
また前記ダイパッドに対して整合して配設される複数の
導電基板パッドと、さらにまた前記平板面にプリントさ
れ前記基板パッドに接続されて成る複数の導電体を備
え、ガスケットは前記ダイ表面と基板面の間に位置決め
されて前記回路基板中の開口に整合した中央流体入口を
備え、複数の貫通孔が互いに相対する対のダイパッドと
基板パッドの間に延びて設けられ、そしてまた複数の弾
性的に圧縮可能な導電素子がそれぞれ対応するパッドと
電気的に接続されるように前記各々の貫通孔に配置され
る。またハウジングは前記半導体ダイとガスケットを、
ガスケットが該ダイと回路基板との間で封止圧縮的に捉
えられるように囲む構造である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体ダイの接続構造に
関するものであり、さらに特定すれば圧力センサのよう
な固体センサの半導体素子に電気的接続を施す為の装置
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】米国特許5、001、934は、円周全
体に渡る環状周辺部と、該環状周辺部に橋絡した孔の穿
いていない中央ダイヤフラムとをその軸に対して円周的
に対称な一体構造として有するシリコンダイを開示して
いる。この中で、歪みセンサ群は、該ダイと一体的なア
センブリを形成するように該ダイに組み込まれ、また該
ダイの周辺部に対する該中央ダイヤフラムの屈曲の関数
として電気信号を供給するように構築され配置されてい
る。一対の支持部材は前記ダイヤフラムの両側で前記ダ
イの周辺部にそれぞれが接着され、それぞれが該ダイヤ
フラムに関係した側で気密に封止された流体空洞を形成
するようにし、また該空洞のそれぞれが該センサの中心
軸に対して円周的に対称である。ハウジングは前記ダイ
と該支持部の一部を取り巻いて包囲している。また電気
端子は該ハウジング内に設けられ、前記ダイの周辺から
外方向に突出するリードに接続されている。上記した特
許に開示されているように、この種の固体センサには様
々な用途がある。そしてこのような特許において開示さ
れている好適実施例としては、センサは、電気ポンプに
よりエンジンに送られる燃料圧に対応し、そしてそのよ
うな圧力の関数としてポンプに与える電気的力を制御す
るような形で内燃機関燃料配送システム中に配置されて
いる。このようなあるいはそれ以外の用途に関しても、
センサは、例えばガソリンと/またはガソリン/アルコー
ルの混合燃料等の環境に対応し得るような材質であり、
コンパクトでしかも頑丈な構造であることが重要な点で
ある。半導体ダイの感知部を電気的に接続する方法は一
般的には、例えば特に腐食に脆くまた故障に敏感である
等センサ組立体中最も繊細な部分を形成するものであ
り、従って実際には最も高価な部分なのである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本願の目的とするとこ
ろは、半導体ダイに電気的接続を施すことと、半導体ダ
イに封止を施す機能は別体の構成要素により為され、そ
れにより各構成要素は各自の機能に最適なものになるよ
うな半導体ダイの接続構造を供給することであり、その
中で、半導体ダイの封止構造は流体漏れに対する完全な
封止のみでなくダイを機械的圧迫から完璧に解放するも
のであり、また接続構造が感知された媒体やその取り巻
く状況から隔離され、大量製造や組立が安価に為される
というものでもある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本願による半導体ダイの
接続構造は、該ダイに電気的接続を施すためにその表面
に複数の(少なくとも二個の)導電ダイパッドを有する
半導体ダイを有するものである。基板は前記ダイに相対
向する表面上に複数の導電パッドを配置しており、又こ
れらパッドに電気的な接触を与えるために該基板に配置
される導電体を有している。ガスケットはダイ表面と基
板面の間で気密に配設され、また互いに対になり相対向
するダイパッドと基板パッドの間でそのガスケット内を
貫通する開口を有している。ガスケットとは別個の導電
素子はダイパッドと基板パッドに電気的に接触するよう
各ガスケット貫通孔に配置されており、これにより半導
体ダイから基板上の導電体までを電気的に接触させるの
である。導電素子は導電エラストマ、導電コイル、この
導電クリップや導電金属のスラッグ等から成るグループ
より好適に選択される弾性的に圧縮が可能な構造であ
る。前記ダイとガスケットは基板上に配設されるハウジ
ングにより囲い込まれる。封止手段はハウジング内に配
設され、該ハウジングより受ける機械的圧迫からダイを
保護している。
【0005】
【実施例】本願の出願人に特許されている上記米国特許
5、001、934の開示は本願の技術背景説明の目的
の為、また内燃機関燃料配送システム制御における固体
圧力センサの開示のためにここに組み入れられる。
【0006】図1−3は、本願の好適実施例に従った圧
力センサ組立体10が、単一構造としての中央ダイヤフ
ラム部14と延長周辺部16を有する半導体ダイ12を
有している様を図示したものである。図3に示されてい
るように、4個の導電パッド18は印刷されるか、あるい
はダイの中央ダイヤフラム部を囲む4つの角に形成され
たものである。パッド18はそこにかかる流体圧力やそ
れにより生じるダイヤフラムの屈曲等に応じてそのよう
な流体圧力の関数として電気的信号を生成するダイの中
央部に好適に接続されるものである。
【0007】パッド18が配設されたダイ12の平面20
は印刷回路基板26の対向する平面24との間にガスケ
ット22を介して隙間を設けている。導電パッド28は
回路板26の面24に該パッド28を基板エッジ34に
沿ったパッド32と、又基板上に設けられた回路やピン
と、基板上の他その他のダイと、あるいは又基板上の接
続ピン等とに接続する導電線30と共に印刷されてい
る。複数の導電素子40は、相対向するダイパッド18
と回路基板パッド28の間を電気的に接続し、よって該
半導体ダイと基板エッジパッド32の間を電気的に接続
するためにガスケットの開口36の各々に組み入れられ
て配設される。
【0008】前ハウジング42と後ハウジング44は回
路基板26の両側に支持部材46により設けられてい
る。支持部材46は、整合された回路基板26中の開
口、ガスケット22、42の周辺部、それにハウジング
部42、44を貫通して延び、よってこれらの要素を締
結するのみならず、組立の最中にもその整合を保持する
ものである。ダイ12とガスケット22は後ハウジング
44内の穴47内に配設されている。任意に設置し得る
ダイ支持体48とダイ封止板50はダイ12の後面と相
対向するハウジング44の壁との間に、前記穴47内に
配設される。ガスケット52も同様に前ハウジング42
と回路基板26の対向する面の間に配設される。前方流
体入口54は半導体ダイ12の中央ダイヤフラム14に
流体をアクセスさせるために前ハウジング42、ガスケ
ット52、回路基板26、それにガスケット22の中央
を貫通して延びる整合孔により形成される。回路基板2
6と前後ハウジング44、42との間でそれぞれ圧縮さ
れるガスケット22、52は入口54を流体漏れから防
いでいる。同様に後方流体入口56はハウジング44、
ダイ封止板50、それにダイ支持体48等の中心を貫通
して延びる整合された開口により形成され、また封止板
50や支持体48がやはりポート56からの流体漏れを
防いでいるが、それにより半導体ダイヤフラム14の後
ろ側での流体のアクセスを供給している。
【0009】半導体ダイ12は適当ないかなる半導体材
料でもよく、又同様に回路基板26はそれと共にセンサ
が形成される流体に適合する絶縁材質で構成される。ガ
スケット22、52は又同様に、好適にはエラストマ構
造である媒体適合材により形成される。特に本願の特徴
であるガスケット貫通孔36内に配置された導電素子4
0、好適には導電性エラストマや、導電性ばね、導電性
クリップさらには可鍛導電性金属のスラッグ等により成
るグループから選択される弾性的に圧縮可能な構造であ
る。特に炭素含浸ゴムが好ましい。導電素子40は、絶
対にという訳ではないが好適には流体漏れがガスケット
22に到達するような場合にそれと共に使用されるセン
サが流体媒体に適合する材質である方がよい。ダイ支持
体48は好適にはガラス又はセラミック構造である方が
よく、又ダイ封止板50は好適には、例えばエラストマ
のような、媒体適合圧縮可能な材質がよい。ハウジング
部42、44は媒体適合プラスチック又は金属の構成で
よい。これらハウジング、封止板、ガスケット等の構成
要素は又、設計上の動作条件の下での温度特性という点
に関してはお互いに適合性のある構成が好適である。
【0010】組立に関しては、ダイ支持体48が使用さ
れた場合は、まずこれを適当な接着剤又は電着等のよう
な技術を用いてダイ12に接着する。ガスケット22は
回路基板26の後平面24の上方に設け、導電素子40
はガスケット通し孔36内に位置決めされる。ダイ12
と、ダイ支持体48と封止板50の事前の組合せ体がそ
の後ダイ12の上方に位置決めされ、また後ハウジング
44はダイのガスケット、それにこれら封止部材の上方
に位置決めされる。そしてガスケット52が前ハウジン
グ42内に位置決めされ、支持部材46が相互に締結さ
れ、それにより回路基板26が突出した閉鎖されたハウ
ジング構造というものが形成される。ガスケット22、
52は、これらハウジングの組立中にダイ封止板50や
導電素子40等と同様に圧縮される。導電素子の圧縮に
より相対向するダイパッドと回路基板のパッドの機械
的、電気的接続が確実になる。ダイ封止板50は、ハウ
ジング44により生じそこからガスケット22(これも
圧迫解消機能を果たす)、さらに回路基板26に達する
締付け圧力からダイ12を解放する働きをする。ダイ封
止板50とガスケット22はまた、センサの設置中や使
用時にハウジングや回路基板に課せられるショックや機
械的圧迫からダイ12を解放するものでもある。作用と
しては、中央ダイヤフラム部14の屈曲により生じる電
気的信号はパッド18より導電素子40を介して回路基
板パッド28に達し、それが回路基板のオン/オフに使
用されるのである。
【0011】図4は他の実施例のセンサ60を図示する
ものであり、そこでは図1−3に関係して使用されたと
同等の番号はこの図においても同様の要素を指示するも
のである。図4内のセンサ60が図1のサンサ10と異
なる点としては、図1のダイ支持体48がないこと、ま
た図4中のダイ封止板62がダイの後面を直接軸方向に
嵌合し、又増強された圧力や振動からダイを解放するた
めにダイの周辺を囲むようにしていることである。それ
以外では、図4のサンサ60は構造的にまた機械的に図
1−3のサンサ10と同等である。
【0012】本願のダイの接続構造は圧力センサに関連
して開示してあるが、本願の主旨を離れなければこれに
限らず他にも適用し得るものである。例えば、本願には
絶対圧力センサ(この場合入口56は削除される)、加
速メータ、あるいはその他適合しない媒体から隔離する
必要のあるいかなる半導体ダイの構造に関連しても使用
し得るのである。回路基板26は図示されているような従
来の構造でもよいし、図示したような絶縁基板にインサ
ート成型した導電素子でもよいし、さらに又ダイを電気
的に接続するいかなる方法でもよいのである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一つの現在の好適実施例による固体圧
力センサを二当分している拡大図である。
【図2】図1の圧力センサの分解斜視図である。
【図3】図1の方向にある半導体ダイの底面の斜視図で
る。
【図4】図1の拡大断面図に類似したものであるが、本
発明の別の好適実施例を示すものである。
【符号の説明】
10 圧力センサ組立体 12 半導体ダイ 14 ダイヤフラム 18 ダイパッド 22 ガスケット 36 通し孔 40 導電素子 26 回路基板 28 回路基板パッド 44 前ハウジング 48 ダイ支持体 50 ダイ封止板

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電気的な接続を施す為に複数の導電性ダ
    イパッドを配置した表面を有する半導体ダイと、前記ダ
    イの表面に相対向する面を持ちまた該面上に複数の導電
    パッドを設けた導電体を有する基板と、前記ダイと前記
    基板の双方の面の間に封止的に配置され、また前記ダイ
    パッドと前記基板パッドの間にそこを貫通して延びる複
    数の開口を有するガスケットと、該ガスケットは別個
    に、前記基板パッドとダイパッドとに電気的に接触した
    状態に前記開口中に配置され、それにより上記基板上の
    導電体と前記半導体ダイとを電気的に接続する導電手段
    とを有することを特徴とする半導体ダイの接続構造。
  2. 【請求項2】 前記ダイとガスケットを囲い込むハウジ
    ングと、該ダイが該ハウジングより受ける圧迫を解消す
    るようにそれらの間に配置したダイ支持手段をも有する
    ことを特徴とする請求項1に記載の半導体ダイの接続構
    造。
  3. 【請求項3】 前記圧迫を解消する手段は、前記ダイと
    ハウジングの間に配置されるエラストマ材を有すること
    を特徴とする請求項2に記載の半導体ダイの接続構造。
  4. 【請求項4】 前記エラストマ材が前記ダイとハウジン
    グの間に封止を形成することを特徴とする請求項3に記
    載の半導体ダイの接続構造。
  5. 【請求項5】 前記ダイと外的な物理的交流を為すため
    の手段をさらに有することを特徴とする前記クレーム1
    −4のいずれかに記載の半導体ダイの接続構造。
  6. 【請求項6】 前記導電手段は弾性的に圧縮可能な構造
    を有することを特徴とする前記クレーム1−5のいずれ
    かに記載の半導体ダイの接続構造。
  7. 【請求項7】 前記導電手段はエラストマ、導電コイ
    ル、導電クリップ、導電金属のスラッグより成るグルー
    プから選択されることを特徴とする前記クレーム6に記
    載の半導体ダイの接続構造。
JP7038286A 1994-03-07 1995-02-27 半導体ダイの接続構造 Withdrawn JPH07280680A (ja)

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US20703394A 1994-03-07 1994-03-07
US08/207033 1994-03-07

Publications (1)

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Effective date: 20020507