JPH0744281B2 - 半導体圧力変換器の製造方法 - Google Patents
半導体圧力変換器の製造方法Info
- Publication number
- JPH0744281B2 JPH0744281B2 JP61081390A JP8139086A JPH0744281B2 JP H0744281 B2 JPH0744281 B2 JP H0744281B2 JP 61081390 A JP61081390 A JP 61081390A JP 8139086 A JP8139086 A JP 8139086A JP H0744281 B2 JPH0744281 B2 JP H0744281B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- crystal substrate
- pressure transducer
- semiconductor pressure
- semiconductor crystal
- low melting
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- Ceramic Products (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、台座部材としてセラミックスを構成要素とす
る半導体圧力変換器の製造方法に関し、更に詳述すれ
ば、ガラスセラミックス等の台座部を構成要素として、
熱間均衡圧力方式で、半導体結晶基板を低融点ガラスに
よって接着する半導体圧力変換器の製造方法に関するも
のである。
る半導体圧力変換器の製造方法に関し、更に詳述すれ
ば、ガラスセラミックス等の台座部を構成要素として、
熱間均衡圧力方式で、半導体結晶基板を低融点ガラスに
よって接着する半導体圧力変換器の製造方法に関するも
のである。
（従来の技術） 従来の半導体圧力変換器は、半導体結晶基板、セラミッ
クス等の台座部、接合材である低融点ガラスの３者間に
おける熱膨脹係数の相違に起因するダイアフラム部への
不都合な応力を緩和するために、同等の熱膨脹係数をも
つ部材で構成し、あるいは低融点ガラス層の面積を可及
的に小さくかつその厚さも出来るだけ薄くするという研
究が報告されており、例えば特開昭56−164581号公報の
発明が提案されている。しかしながら、接合用低融点ガ
ラス層の接合面形状そのものに言及する従来技術は見当
たらない。
クス等の台座部、接合材である低融点ガラスの３者間に
おける熱膨脹係数の相違に起因するダイアフラム部への
不都合な応力を緩和するために、同等の熱膨脹係数をも
つ部材で構成し、あるいは低融点ガラス層の面積を可及
的に小さくかつその厚さも出来るだけ薄くするという研
究が報告されており、例えば特開昭56−164581号公報の
発明が提案されている。しかしながら、接合用低融点ガ
ラス層の接合面形状そのものに言及する従来技術は見当
たらない。
一般にセラミックス材料は誘電性を具備するとともに耐
熱性、高温強度、耐摩耗性などに優れていることから磁
気ヘッド部材、圧力センサー、その他電子機器部品用の
部材などに広く応用されている。特に、ガラスセラミッ
クスは強度が大きくかつ無孔性であるので、高度な気密
性を必要とする高性能圧力センサー用の半導体圧力変換
器の部材として特に優れている。
熱性、高温強度、耐摩耗性などに優れていることから磁
気ヘッド部材、圧力センサー、その他電子機器部品用の
部材などに広く応用されている。特に、ガラスセラミッ
クスは強度が大きくかつ無孔性であるので、高度な気密
性を必要とする高性能圧力センサー用の半導体圧力変換
器の部材として特に優れている。
一方、係るセラミックス材料は靭性に乏しいという欠点
を有し、特に熱膨脹係数が一定値以上異なる２片の部材
を接合するとき、接合面に応力が発生し、極端な場合は
１片にクラックが生じて、最終的に破壊するという事態
を避けることができなかった。前記した従来技術におい
ても、本来的に各部材間に熱膨脹係数の差が存在するた
めに、半導体圧力変換器の構成要素において、長期間使
用の間に、半導体結晶基板の支持部接合面に不都合な応
力が発生するのみならず、接着ガラス層の微細クラック
の発生及びその成長があって、半導体結晶基板のダイア
フラム部に不都合な応力変化があるとともに、気密性が
阻害されることによる空洞部の真空度変化が起こり、ダ
イアフラム部の電気的特性のみならずその経時的抵抗変
化に対して、著しく悪影響を及ぼし、安定した計測値を
長期間得ることが困難であって、特に長期間の経時的な
信頼性は満足されるものではなかった。
を有し、特に熱膨脹係数が一定値以上異なる２片の部材
を接合するとき、接合面に応力が発生し、極端な場合は
１片にクラックが生じて、最終的に破壊するという事態
を避けることができなかった。前記した従来技術におい
ても、本来的に各部材間に熱膨脹係数の差が存在するた
めに、半導体圧力変換器の構成要素において、長期間使
用の間に、半導体結晶基板の支持部接合面に不都合な応
力が発生するのみならず、接着ガラス層の微細クラック
の発生及びその成長があって、半導体結晶基板のダイア
フラム部に不都合な応力変化があるとともに、気密性が
阻害されることによる空洞部の真空度変化が起こり、ダ
イアフラム部の電気的特性のみならずその経時的抵抗変
化に対して、著しく悪影響を及ぼし、安定した計測値を
長期間得ることが困難であって、特に長期間の経時的な
信頼性は満足されるものではなかった。
（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、前記従来技術の欠点を鑑み、台座部材として
ガラスセラミックス、パイレックス（商品名）又はシリ
コン結晶が有利に採用できることを意識して、低融点ガ
ラスにより接着される半導体結晶基板の支持部とその接
合面における応力発生の緩和、更には低融点ガラス層に
生ずる微細クラックの発生及びその成長を防止して、半
導体圧力変換器の電気的特性、気密性を一定に維持し、
ひいては半導体圧力変換器の品質経時変化を解消せしめ
る半導体圧力変換器の製造方法を提供することを目的と
する。
ガラスセラミックス、パイレックス（商品名）又はシリ
コン結晶が有利に採用できることを意識して、低融点ガ
ラスにより接着される半導体結晶基板の支持部とその接
合面における応力発生の緩和、更には低融点ガラス層に
生ずる微細クラックの発生及びその成長を防止して、半
導体圧力変換器の電気的特性、気密性を一定に維持し、
ひいては半導体圧力変換器の品質経時変化を解消せしめ
る半導体圧力変換器の製造方法を提供することを目的と
する。
（問題点を解消するための手段） 本発明は、半導体結晶基板の裏面に空洞部を形成して、
ダイアフラム部と支持部とを形成するとともに、このダ
イアフラム部表面に拡散抵抗を形成し、上記支持部をセ
ラミックスの台座部に接着してなる半導体圧力変換器の
製造方法において、セラミックス等の台座部の一面の半
導体結晶基板の支持部に位置する場所に、線幅がそれぞ
れ0.08〜1mmである複数の閉塞同心形状で構成される細
線模様の低融点ガラスを印刷する工程と、当該セラミッ
クスの台座部の低融点ガラス印刷面上に半導体結晶基板
を載置する工程と、真空雰囲気中において上記低融点ガ
ラスが溶融する温度で熱処理する工程とからなることを
特徴とする。
ダイアフラム部と支持部とを形成するとともに、このダ
イアフラム部表面に拡散抵抗を形成し、上記支持部をセ
ラミックスの台座部に接着してなる半導体圧力変換器の
製造方法において、セラミックス等の台座部の一面の半
導体結晶基板の支持部に位置する場所に、線幅がそれぞ
れ0.08〜1mmである複数の閉塞同心形状で構成される細
線模様の低融点ガラスを印刷する工程と、当該セラミッ
クスの台座部の低融点ガラス印刷面上に半導体結晶基板
を載置する工程と、真空雰囲気中において上記低融点ガ
ラスが溶融する温度で熱処理する工程とからなることを
特徴とする。
本発明において通常の台座部材として使用されるセラミ
ックス等としては、例えばアルミナセラミックス、ガラ
スセラミックスあるいは特殊ガラス（パイレックス＝商
品名）のセラミックス類、若しくはシリコン結晶を指す
が特に高度の気密性を必要とする電子機器製品用部材と
しては、無孔性を有するガラスセラミックス、パイレッ
クス又はシリコン結晶等が有利である。本発明において
は、所定の形状に加工したセラミックス等の台座部の、
その接合すべき面に細線形状模様の低融点ガラスを従来
の印刷技術、例えばスクリーン印刷技術で複数本印刷す
る。通常この印刷は、低融点ガラス粉末を所定の粘度を
有するビヒクル中に混入させスクリーン印刷する。本発
明において、前記細線形状模様は同心形状の閉塞形状模
様であり、これによって気密性を更に一層確実に維持す
ることができる。又、細線形状模様の線幅としては、約
0.08〜1mm程度が発生する応力を効果的に吸収、緩和す
るのに好都合である。更に、細線形状模様を半導体結晶
基板の支持部に位置する場所に印刷することによって、
不都合な応力がダイアフラム部に殆ど生じなくなる。そ
の後、必要に応じてこのビヒクルを飛散消失させる為の
仮焼熱処理を施してもよい。
ックス等としては、例えばアルミナセラミックス、ガラ
スセラミックスあるいは特殊ガラス（パイレックス＝商
品名）のセラミックス類、若しくはシリコン結晶を指す
が特に高度の気密性を必要とする電子機器製品用部材と
しては、無孔性を有するガラスセラミックス、パイレッ
クス又はシリコン結晶等が有利である。本発明において
は、所定の形状に加工したセラミックス等の台座部の、
その接合すべき面に細線形状模様の低融点ガラスを従来
の印刷技術、例えばスクリーン印刷技術で複数本印刷す
る。通常この印刷は、低融点ガラス粉末を所定の粘度を
有するビヒクル中に混入させスクリーン印刷する。本発
明において、前記細線形状模様は同心形状の閉塞形状模
様であり、これによって気密性を更に一層確実に維持す
ることができる。又、細線形状模様の線幅としては、約
0.08〜1mm程度が発生する応力を効果的に吸収、緩和す
るのに好都合である。更に、細線形状模様を半導体結晶
基板の支持部に位置する場所に印刷することによって、
不都合な応力がダイアフラム部に殆ど生じなくなる。そ
の後、必要に応じてこのビヒクルを飛散消失させる為の
仮焼熱処理を施してもよい。
しかる後、裏面に空洞部（凹部）を形成して、ダイアフ
ラム部と支持部とを形成するとともに、このダイアフラ
ム部表面上に拡散抵抗を形成した半導体結晶基板を重ね
合わせて、両方から0.1〜2.0kg/cm2の範囲の荷重を付加
しつつ、真空雰囲気中において低融点ガラスの溶融温度
以上の温度で熱処理する。熱処理温度は、低融点ガラス
の組成に応じた屈伏点によって決定される。接合された
半導体結晶基板の接合面の低融点ガラス層は、実質的に
約0.1〜10μｍ程度の厚さである。
ラム部と支持部とを形成するとともに、このダイアフラ
ム部表面上に拡散抵抗を形成した半導体結晶基板を重ね
合わせて、両方から0.1〜2.0kg/cm2の範囲の荷重を付加
しつつ、真空雰囲気中において低融点ガラスの溶融温度
以上の温度で熱処理する。熱処理温度は、低融点ガラス
の組成に応じた屈伏点によって決定される。接合された
半導体結晶基板の接合面の低融点ガラス層は、実質的に
約0.1〜10μｍ程度の厚さである。
以上の如く製造された半導体圧力変換器においては、接
合面に発生する応力、ガラス層に生ずるクラック及びそ
の成長は完全に防止され、更には前記の閉塞模様の組み
合わせによって気密性が十分に確保され製品諸特性への
悪影響を有効に防止することができる。
合面に発生する応力、ガラス層に生ずるクラック及びそ
の成長は完全に防止され、更には前記の閉塞模様の組み
合わせによって気密性が十分に確保され製品諸特性への
悪影響を有効に防止することができる。
（実施例） 次に、本発明の実施例を図面を参照にして説明する。
下記の組成を有するガラスセラミックス板（デビトロン
＝商品名）を半導体圧力変換器用の所定の形状を有する
台座部２に加工し、表面粗さ約Ra＝0.005μの表面仕上
げをした。
＝商品名）を半導体圧力変換器用の所定の形状を有する
台座部２に加工し、表面粗さ約Ra＝0.005μの表面仕上
げをした。
SiO2 58.1重量％ Al2O3 18.9 〃 LiO2 4.9 〃 MgO 6.2 〃 TiO2 1.7 〃 B2O3 2.2 〃 As2O3 2.4 〃 ZrO2 2.6 〃 F2 3.0 〃 このガラスセラミックスの熱膨脹係数は約30×10-7/℃
（50〜300℃）、曲げ強度約2500kg/cm2、変形温度約110
0℃であった。
（50〜300℃）、曲げ強度約2500kg/cm2、変形温度約110
0℃であった。
このガラスセラミックスの台座部２の所定位置に、下記
組成を有する低融点ガラス粉末（粒径74μｍ以下100
％）を含むビヒクルを、約0.2mm幅であって同心円形状
の細模様に、スクリーン印刷して、しかる後、約300
℃、20分間の仮焼熱処理を施して、有機質バインダーを
分解、揮散せしめた後、500℃で低融点ガラスを溶融焼
付けし、厚さ約10μｍの接着用低融点ガラス層３を得
た。
組成を有する低融点ガラス粉末（粒径74μｍ以下100
％）を含むビヒクルを、約0.2mm幅であって同心円形状
の細模様に、スクリーン印刷して、しかる後、約300
℃、20分間の仮焼熱処理を施して、有機質バインダーを
分解、揮散せしめた後、500℃で低融点ガラスを溶融焼
付けし、厚さ約10μｍの接着用低融点ガラス層３を得
た。
PbO 65.0 〃 Tl2O 10.0 〃 SiO2 5.1 〃 Al2O3 4.9 〃 B2O3 15.0 〃 熱膨脹係数＝100×10-7/℃（50〜250℃） 屈伏点＝350℃ しかる後、所定の拡散抵抗をダイアフラム部６の表面上
に形成した半導体結晶基板１支持部５を接着用低融点ガ
ラス層３の印刷面に載置し、両側から約1.0kg/cm2の荷
重を付加しつつ、真空雰囲気（約0.5Torr）中で約520
℃、約30分間の熱処理を施した。
に形成した半導体結晶基板１支持部５を接着用低融点ガ
ラス層３の印刷面に載置し、両側から約1.0kg/cm2の荷
重を付加しつつ、真空雰囲気（約0.5Torr）中で約520
℃、約30分間の熱処理を施した。
常温に冷却した後、半導体結晶基板１のガラスセラミッ
クスの台座部２への接合強度は平均200kg/cm2を示し、
低融点ガラス層３の厚さは約７〜８μｍであった。
クスの台座部２への接合強度は平均200kg/cm2を示し、
低融点ガラス層３の厚さは約７〜８μｍであった。
従来方法により、製造された半導体圧力変換器の空洞部
（凹部）４の気密度合は、製造直後の製品全部のダイア
フラム部が若干陥没した凹状を呈していたものが、１年
後その約４％が平面状のダイアフラム部となって、約４
％の気密度の低下があることが確認されていた。これに
対し、本実施例の製品の場合は、１年後に気密度の低下
が認められたのは製品の約0.5％に止どまった。
（凹部）４の気密度合は、製造直後の製品全部のダイア
フラム部が若干陥没した凹状を呈していたものが、１年
後その約４％が平面状のダイアフラム部となって、約４
％の気密度の低下があることが確認されていた。これに
対し、本実施例の製品の場合は、１年後に気密度の低下
が認められたのは製品の約0.5％に止どまった。
（発明の効果） 以上、本発明によって製造された半導体圧力変換器は従
来方法の接着によりなる半導体圧力変換器と比較して、
低融点ガラスによる接着面積が小さいにもかかわらず、
接合強度において大差なく、却って歩留まりが向上する
という好ましい効果が得られた。
来方法の接着によりなる半導体圧力変換器と比較して、
低融点ガラスによる接着面積が小さいにもかかわらず、
接合強度において大差なく、却って歩留まりが向上する
という好ましい効果が得られた。
又、従来製品における気密度低下の欠点を完全に解消し
て、半導体圧力変換器としての信頼性をより一層向上す
るもので、産業の発達に大いに寄与するものである。
て、半導体圧力変換器としての信頼性をより一層向上す
るもので、産業の発達に大いに寄与するものである。
第１図は本発明の実施例による製品の縦断面、第２図は
第１図の一部を省略した縦断面図、第３図は第２図のＡ
−Ａ線断面図、第４図及び第５図は従来製品の縦断面図
を示す。 1:半導体結晶基板 2:台座部 3:低融点ガラス層 4:空洞部（凹部） 5:支持部 6:ダイアフラム部
第１図の一部を省略した縦断面図、第３図は第２図のＡ
−Ａ線断面図、第４図及び第５図は従来製品の縦断面図
を示す。 1:半導体結晶基板 2:台座部 3:低融点ガラス層 4:空洞部（凹部） 5:支持部 6:ダイアフラム部
Claims (1)
- 【請求項１】半導体結晶基板の裏面に空洞部を形成し
て、ダイアフラム部と支持部とを形成するとともに、こ
のダイアフラム部表面上に拡散抵抗を形成し、上記支持
部をセラミックスの台座部に接着してなる半導体圧力変
換器の製造方法において、セラミックスの台座部の一面
の半導体結晶基板の支持部に位置する場所に、線幅がそ
れぞれ0.08〜1mmである複数の閉塞同心形状で構成され
る細線模様の低融点ガラスを印刷する工程と、当該セラ
ミックスの台座部の低融点ガラス印刷面上に半導体結晶
基板を載置する工程と、真空雰囲気中において上記低融
点ガラスが溶融する温度で熱処理する工程とからなるこ
とを特徴とする半導体圧力変換器の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61081390A JPH0744281B2 (ja) | 1986-04-09 | 1986-04-09 | 半導体圧力変換器の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61081390A JPH0744281B2 (ja) | 1986-04-09 | 1986-04-09 | 半導体圧力変換器の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62238671A JPS62238671A (ja) | 1987-10-19 |
| JPH0744281B2 true JPH0744281B2 (ja) | 1995-05-15 |
Family
ID=13744973
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61081390A Expired - Lifetime JPH0744281B2 (ja) | 1986-04-09 | 1986-04-09 | 半導体圧力変換器の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0744281B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6886410B1 (en) * | 2003-12-30 | 2005-05-03 | Honeywell International Inc. | Modified dual diaphragm pressure sensor |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS594868B2 (ja) * | 1977-07-01 | 1984-02-01 | 株式会社デンソー | 半導体装置 |
| JPS60176558U (ja) * | 1984-05-02 | 1985-11-22 | オムロン株式会社 | 半導体圧力センサ |
-
1986
- 1986-04-09 JP JP61081390A patent/JPH0744281B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62238671A (ja) | 1987-10-19 |
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