JPH0797649B2 - 半導体圧力センサ装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体圧力センサ装置およびその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利設分野] この発明は、半導体圧力センサ装置およびその製造方法
に関し、特に、圧力を感知する圧力センサ部および圧力
センサ部からの信号を増幅する増幅回路ならびに電極な
どが半導体基板上に集積化された半導体圧力センサチッ
プとその半導体圧力センサチップが取付けられるリード
フレームとからなる半導体圧力センサ装置およびその製
造方法に関する。
[従来の技術] 従来、半導体圧力センサ装置においては、半導体圧力セ
ンサチップを、直接リードフレームにダイボンドする方
法が一般に知られている。
第12図は従来の半導体圧力センサチップの平面図であ
り、第13図は第12図に示した半導体圧力センサチップの
側面図であり、第14図は第12図の切断面B−Bから見た
断面図である。第12図ないし第14図を参照して、半導体
圧力センサチップ50は、圧力を感知するゲージ抵抗が埋
込まれた圧力センサ部51と、圧力センサ部51からの信号
を増幅する増幅回路などを有する集積回路部52と、外部
引出用の電極部53と、圧力センサ部51のダイヤフラムを
構成するダイヤフラム構成部54とを含む。
第15図は、半導体圧力センサチップが取付けられるリー
ドフレーム200の平面図であり、第16図は第15図に示し
たリードフレーム200の側面図である。第15図および第1
6図を参照して、リードフレーム200は、半導体圧力セン
サチップが装着されるチップ装着部であるダイパッド部
20と、ダイパッド部20に形成された受圧用開口部3と、
インナーリード5と、ダイバ6と、外部リード7とを含
む。
第17図は、従来の半導体圧力センタチップ50がリードフ
レーム200に取付けられて半導体圧力センサ装置が完成
されたときの平面図であり、第18図は第17図に示した半
導体圧力センサ装置の側面図である。第17図および第18
図を参照して、半導体圧力センサチップ50は、リードフ
レーム200のダイパッド部20に直接ダイボンドされてい
る。半導体圧力センチチップ50の電極部53とインナーリ
ード5とが金属細線15によりワイヤボンディングされて
いる。
第19図は、第17図に示した半導体圧力センサ装置のダイ
パッド部20のC−Cにおける部分拡大図である。第19図
を参照して、ダイパッド部20と半導体圧力センサチップ
50とが接着剤30により固着されている。
[発明が解決しようとする課題] 前述のように、従来の半導体圧力センサ装置では、半導
体圧力センサチップ50がリードフレーム200に接着剤30
を介して直接ダイボンディングされている。しかし、従
来の半導体圧力センサ装置では、リードフレーム200お
よび半導体圧力センサチップ50の膨張係数と接着剤30の
膨張係数には差異がある。この結果、熱歪が発生し、半
導体圧力センサチップ50の圧力センサ部51に引張力およ
び曲げモーメントが働くという不都合が生じていた。
第20図は第19図に示した半導体圧力センサチップ50およ
び接着剤30に生じる引張力および曲げモーメントを説明
するための概略図である。第20図を参照して、半導体圧
力センサチップ50の圧力センサ部51には、熱歪により、
引張力F51と曲げモーメントM51とが生じる。また、接着
剤30には、引張力F30および曲げモーメントM30が生じ、
ダイパッド部20には、引張力F20および曲げモーメントM
20が生じる。したがって、熱歪が発生した場合には、次
式(1),(2)のような釣合いの式が導かれる。
F51+F20+F30=0 …(1) M51+M20+M30=0 …(2) すなわち、半導体圧力センサチップ50の圧力センサ部51
に働く引張力F51および曲げモーメントM51は、次式
(3),(4)で表わされる。
F51=−(F20+F30) …(1) M51=−(M20+M30) …(2) また、第19図において、圧力センサ部51を中心に見た場
合に集積回路部52および電極部53とその他の部分とでは
対称性が悪く上述の膨張係数の差によって生じる熱応力
の分布が不均一になるという不都合もあった。このよう
な場合には、精度の高い測定が行なえないという不都合
が生じていた。
そこで、圧力センサ部51に加わる熱応力を吸収緩和する
ために、半導体圧力センサチップをシリコン単結晶から
なるシリコン台座を介してリードフレームなどに取付け
る方法が考えられる。これは、シリコン台座が半導体圧
力センサチップ50と同じ材質であるので膨張係数が等し
く熱応力の発生を極力防止することができることに基づ
くものである。
この半導体圧力センサチップ50をシリコン単結晶からな
るシリコン台座を介してリードフレーム200に取付ける
方法としては、まず半導体圧力センサチップをシリコン
台座にダイボンドする。次に、そのシリコン台座をリー
ドフレーム200にダイボンドした後、半導体圧力センサ
チップ50の電極部53とリードフレーム200のインナーリ
ード5とを金属細線15によりワイヤボンディングする。
しかし、この半導体圧力センサチップ50をシリコン単結
晶からなるシリコン台座を介してリードフレーム200に
取付ける方法では、熱応力を吸収緩和するためのシリコ
ン台座を設けているために、その分コストが高くなると
ともに、ダイボンドを2回行なわなければならず、製造
工程が複雑になるという新たな問題点が生じる。
また、第17図および第18図に示した半導体圧力センサチ
ップ50が取付けられたリードフレームは、実際に空気圧
などを測定する微差圧センサとして用いられる場合に
は、空気圧測定のための圧力測定室(キャビティ)を形
成する必要がある。第21A図および第21B図は、空気圧を
測定するためのキャビティを有する半導体圧力センサ装
置の構成を示した断面図であり、第21C図は第21A図およ
び第21B図に示した半導体圧力センサ装置のキャップが
ない状態の平面図である。第21A図ないし第21C図を参照
して、空気圧を測定する場合の半導体圧力センサ装置
は、空気圧を測定するための半導体圧力センサチップ50
と、半導体圧力センサチップ50が取付けられるリードフ
レーム200と、その上にリードフレーム200が接続される
ベース70と、リードフレーム200および半導体圧力セン
サチップ50の上からリードフレーム200に接着されるキ
ャップ80とを含んでいる。このベース70とキャップ80と
リードフレーム200に設けられたダイパッド部20により
空気圧を測定するための2つのキャビティが形成され
る。具体的な構成としては、第21C図に示すように圧力
導入口AおよびBがそれぞれ独立に設けられている。圧
力導入口Aから導入された圧力は、第21A図に示すよう
に、キャビティA1およびA2に導入される。圧力導入口B
から導入された圧力は、第21B図に示すようにキャビテ
ィB1およびB2に導入される。このように2つの圧力セン
サチップ50によりそれぞれ独立に圧力を測定することに
より1つの圧力センサチップ50によって測定する場合に
比べて測定精度が向上する。ここで、このような構成を
有する半導体圧力センサ装置において、半導体圧力セン
サチップ50が取付けられたリードフレーム200にベース7
0とキャップ80を取付ける際には、リードフレーム200に
接着するという方法が採られている。ところが、リード
フレーム200にベース70およびキャップ80を接着する際
に接着樹脂が半導体圧力センサチップ50側に流出して半
導体圧力センサチップ50に付着してしまうという不都合
が生じていた。このような場合には、半導体圧力センサ
チップ50の特性が悪化してしまうという問題点があっ
た。
さらに、従来のリードフレーム200は、第17図に示した
ように、ダイパッド部20は、リードフレーム200のフレ
ーム枠とインナーリード5のうちの1本によって非対称
に支持されている。このため、リードフレーム200を第2
1A図に示したようなベース70に接着する際に、接着剤と
して粘度の高い接着樹脂を用いる場合には、ベース70の
表面に塗布された接着樹脂によりダイパッド部の支持さ
れていない部分が押し上げられてしまうという不都合が
生じていた。この結果、従来ではダイパッド部20をベー
ス70に水平に接着することは困難であるという問題点が
あった。したがって、従来ではこの問題を解決するため
にベース70にダイパッド部20を接着する際には接着治具
を用いなければならず、製造プロセスが複雑化するとい
う問題点があった。
また、従来では第17図に示したように2個のダイパッド
部20は分離された構成となっているため、リードフレー
ム200に外力が加わった際に変形の連続性を維持できな
いという問題点があった。そして、第21A図ないし第21C
図に示したように半導体圧力センサ装置が微差圧センサ
として用いられる場合には、2個の半導体圧力センサチ
ップ50は別々に密閉された2つのキャビティ内に設置す
る必要があり、第17図に示した2つのダイパッド部間の
分割部分は後工程で接着樹脂でシールする必要がある。
ところが、分割された部分とダイパッド部20の部分では
接着樹脂の厚みに差が生じるため、シール性を向上する
ことができないという問題点もあった。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされ
たもので、第1請求項に係る発明は、半導体圧力センサ
チップをリードフレームに取付ける際にシリコン台座を
設けることなく測定精度を向上させることが可能な半導
体圧力センサ装置を提供することを目的とする。
第2請求項に係る発明は、半導体圧力センサチップが取
付けられたリードフレームにベースとキャップを接着す
る際に接着樹脂が半導体圧力センサチップに付着して特
性が悪化するのを有効に防止することが可能な半導体圧
力センサ装置を提供することを目的とする。
第3請求項に係る発明はリードフレームのダイパッド部
をベースに接着する際に接合治具を用いることなく容易
にダイパッド部を水平に接着することが可能な半導体圧
力センサ装置を提供することを目的とする。
第4請求項に係る発明は、リードフレームの上下に接着
されるキャップとベースのシール性を向上させるととも
に、外力による変形に対して2つの半導体圧力センサチ
ップに連続性を持たせることが可能な半導体圧力センサ
装置を提供することを目的とする。
第5請求項に係る発明は、電極と金属細線とが圧着され
る際に圧着力が仲介固着層に吸収されることなく正常な
圧力を行なうことが可能な半導体圧力センサ装置の製造
方法を提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段] 第1請求項における発明は、半導体圧力センサチップと
リードフレームとの間に生じる熱歪差を吸収して緩和す
ることができる所定の厚みを有する弾性材料で構成さ
れ、半導体圧力センサチップをリードフレーム側に固着
するための仲介固着層と、リードフレームの半導体圧力
センサチップの電極に対応する位置に設けられ、該電極
と金属細線とが圧着される際に半導体圧力センサチップ
の底面から圧着圧力を受けるための突張用突起と、リー
ドフレームの所定位置に設けられ、半導体圧力センタチ
ップの圧力センサ部に突張用突起による歪応力が伝わら
ないようにするための支え用突起とを含む。
第2請求項における発明は、リードフレームに設けら
れ、前記半導体圧力センサチップが取付けられるダイパ
ッド部と、少なくともその一部がダイパッド部を接続支
持するようにリードフレームに設けられ、ダイパッド部
との境界領域の少なくとも一部に沿って樹脂流れ止め溝
が設けられたフレーム枠部とを含む。
第3請求項における発明は、リードフレームに設けら
れ、半導体圧力センサチップが取付けられるダイパッド
部と、リードフレームに設けられ、ダイパッド部を少な
くとも2ヶ所で対角状に接続支持するためのフレーム枠
部とを含む。
第4請求項における発明は、リードフレームに設けら
れ、半導体圧力センサチップが取付けられるダイパッド
部と、少なくともその一部がダイパッド部を接続支持す
るようにリードフレームに設けられ、隣接するダイパッ
ド部間の中央部分において相互に接続されているフレー
ム枠部とを含む。
第5請求項における発明は、半導体圧力センサチップの
電極に対応する位置に突張用突起が形成され、所定の位
置に半導体圧力センサチップを水平に維持するための支
え用突起が形成されたリードフレームと半導体圧力セン
サチップとを所定の厚みを有し応力緩和能力を有する仲
介固着層により固着するステップと、突張用突起により
電極の底面を受けて電極に金属細線を圧着するステップ
とを含む。
[作用] 第1請求項に係る発明では、リードフレームにおける半
導体圧力センサチップの取付位置に、所定の厚みを有し
半導体圧力センサチップをリードフレーム側に固着する
ための仲介固着層が固着されており、その仲介固着層上
に半導体圧力センサチップが固着され、その仲介固着層
がリードフレーム側に取付けられた圧力センサチップと
リードフレームとの間に生じる熱歪差を吸収して緩和す
ることができる弾性材料で構成されているので、リード
フレームと半導体圧力センサチップとの間に働く熱応力
が緩和される。また、リードフレームの半導体圧力セン
サチップの電極に対応する位置にその電極と金属細線と
が圧着される際に半導体圧力センサチップの底面から圧
着圧力を受ける突張り用突起が設けられ、半導体圧力セ
ンサチップの圧力センサ部に突張り用突起による歪応力
が伝わらないように所定の位置に支え用突起が設けられ
ているので、電極と金属細線とが圧着される際に圧着に
よる圧着力が仲介固着層に吸収されることがないととも
に、半導体圧力センサチップの圧力センサ部に突張り用
突起による歪応力が生じない。
第2請求項に係る発明では、半導体圧力センサチップが
取付けられるダイパッド部がリードフレームに設けら
れ、ダイパッド部との境界領域の少なくとも一部に沿っ
て樹脂流れ止め溝が設けられたフレーム枠部が少なくと
もその一部がダイパッド部を接続支持するようにリード
フレームに設けられているので、リードフレームの上下
にキャップを接着するときに半導体圧力センサチップ側
に流れる接着樹脂が樹脂流れ止め溝に溜められる。
第3請求項に係る発明では、半導体圧力センサチップが
取付けられるダイパッド部がリードフレームに設けら
れ、ダイパッド部を少なくとも2ヶ所で対角状に接続支
持するためのフレーム枠部がリードフレームに設けられ
ているので、ダイパッド部は対称な支持となりリードフ
レームのダイパッド部をベースに接着するときに接着樹
脂により押し上げられることが防止され、接着治具を必
要としない。
第4請求項に係る発明では、半導体圧力センサチップが
取付けられるダイパッド部がリードフレームに設けら
れ、隣接するダイパッド部間の中央部分において相互に
接続されているフレーム枠部が少なくともその一部がダ
イパッドを接続支持するようにリードフレームに設けら
れているので、リードフレームに接着剤を介してベース
とキャップを取付けるときに中央部分で接着剤の厚みが
一定にされるとともに外力が2つの半導体圧力センサチ
ップに連続的に伝達される。
第5請求項に係る発明では、半導体圧力センサチップの
電極に対応する位置に突張り用突起が形成され所定の位
置に半導体圧力センサチップを水平に維持するための支
え用突起が形成されたリードフレームと半導体圧力セン
サチップとが、所定の厚みを有し応力緩和能力を有する
仲介固着層により固着され、その後前記突張り用突起に
より半導体圧力センサチップの電極の底面を受けてその
電極に金属細線が圧着されるので、電極と金属細線とが
圧着される際に圧着力が仲介固着層に吸収されることな
く正常な圧着が行なえるとともに、リードフレームと半
導体圧力センサチップとの間に働く熱応力が緩和され
る。
[発明の実施例] 第1図は本発明の一実施例を示した半導体圧力センサ装
置のダイパッド部における拡大断面図である。第2A図は
第1図に示したダイパッド部のワイヤボンド用突起を設
けたことにより生じる熱歪による引張力および曲げモー
メントを説明するための概略図であり、第2B図は第1図
に示したダイパッド部のワイヤボンド用突起により生じ
る引張力および曲げモーメントを解消するために設けた
支え用突起によって生じる引張力および曲げモーメント
を説明するための概略図である。第3図は第1図に示し
た半導体圧力センサ装置が取付けられるリードフレーム
の一実施例を示した平面図である。第4図は第3図に示
したリードフレーム100の側面図である。第5図は第3
図に示したリードフレーム100のダイパッド部の拡大断
面図である。第1図ないし第5図を参照して、まず、リ
ードフレーム100のダイパッド部1の構成について説明
する。リードフレーム100のダイパッド部1は、半導体
圧力センサチップ50を固着するための所定の厚みを有す
る接着剤層を形成するための凹部2と、半導体圧力セン
サチップ50の電極部に金属細線が圧着される際に電極部
53に対応する半導体圧力センサチップ50の底面を受ける
ワイヤボンド用突起4と、ワイヤボンド用突起4によっ
て生じる引張力および曲げモーメントを解消するための
支え用突起11と、半導体圧力センサチップ50のダイヤフ
ラム構成部54に対応して設けられた受圧用開口部3とを
含む。
ダイパッド部1の凹部2には、ダイボンド用接着剤10が
所定の厚みで形成される。ここで、接着剤の材質として
は、応力緩和能力のあるシリコン系樹脂が用いられる。
第3図に示したリードフレーム100は、凹部2,受圧用開
口部3,ワイヤボンド用突起4および支え用突起11からな
るダイパッド部1と、半導体圧力センサチップ50がリー
ドフレーム100に取付けられる際に半導体圧力センサチ
ップ50の電極部とともに金属細線によりワイヤボンディ
ングするためのインナーリード5と、ダイバ6と、外部
リード7とからなる。
ここで、このリードフレーム100には、E1〜E4のエッチ
ング領域が設けられている。エッチング領域E1は、第1
図に示したダイボンド用接着剤10を形成するために設け
られたもので、凹部2に相当する部分である。すなわ
ち、エッチング領域E1により、ダイボンド用接着剤10
(第1図参照)の厚みを確保することができる。エッチ
ング領域E2は、リードフレーム100にキャップを接着す
るときにキャップ接着領域よりオーバーフローした余分
な接着樹脂が半導体圧力センサチップ50(第1図参照)
に付着することを防止するための樹脂溜まりとする目的
と、リードフレーム100およびダイボンド用接着剤10
(第1図参照)を介してキャップから外部荷重が伝達さ
れるのを防止する目的で設けられたものである。エッチ
ング領域E3は、吊りリード(インナーリード5)を介し
て外部から伝達される荷重を軽減するために設けられた
ものである。エッチング領域E4は、リードフレーム100
にキャップを接着する際に余分な接着樹脂の流出を防止
するための樹脂溜まりとなるものである。なお、本実施
例ではエッチング領域E1〜E4をすべて設けた例を示した
が、本発明はこれに限らず、必要に応じて組合わせて設
けてもよい。
次に、第2A図および第2B図を参照して、本実施例におい
てワイヤボンド用突起4のみ設けた場合の引張力および
曲げモーメントとワイヤボンド用突起4によって生じる
引張力および曲げモーメントを解消するために設けた支
え用突起11によって生じる引張力および曲げモーメント
について説明する。まず、第2A図を参照して、突張用突
起4のみ設けた場合は、引張力として、F2,F100,F101
生じ、曲げモーメントとして、M2,M100,M101,M102が生
じる。したがって、この熱応力を生じた場合の力の釣合
い状態は次式(5),(6)のように表わされる。
F51+F101+F100+F2=0 …(5) M51+M102+M101+M100+M2=0 …(6) この式(5),(6)と第15図に示した従来の半導体圧
力センサチップの応力状態で説明した式(1),(2)
とを比べると、式(1)のF30およびF20は式(5)のF
100およびF2にそれぞれ相当し、式(2)のM30およびM
20は式(6)のM100およびM2にそれぞれ相当する。した
がって、ワイヤボンド用突起4を設けたことにより新た
に生じる引張力および曲げモーメントは、F101およびM
101,M102である。本実施例では、このワイヤボンド用突
起4を設けることにより新たに生じる引張力F101および
曲げモーメントM101,M102を解消するために、第2B図に
示すように支え用突起11を設けている。すなわち、第2B
図を参照して、支え用突起11を設けることにより、半導
体圧力センサチップ50の圧力センサ部51に生じる引張力
F51および曲げモーメントM51は次式(7),(8)によ
り表わされる。
F51=−(F102+F101+F100+F2) …(7) M51=−(M104+M103+M102+M101+M100+M2) …
(8) ここで、式(8)の曲げモーメントM104を次式(9)に
なるように支え用突起11を配置する。
M104=−(M103+M102+M101+M100+M2) …(9) このように支え用突起11を配置することによって、式
(8)においてM51=0とすることができる。すなわち
この場合には、圧力センサ部51に働く曲げモーメントを
0にすることができる。なお、この圧力センサ部51に生
じる曲げモーメントM51の値を0ではなく任意の設計値
になるように支え用突起11を配置してもよい。この場合
には、半導体圧力センサチップ50の圧力センサ部51に所
定の曲げモーメントが生じ半導体圧力センサチップ50自
体が持っているオフセット値をキャンセルするように構
成することも可能である。
第6A図および第6B図は第1図に示した半導体圧力センサ
装置の製造プロセスを説明するための断面構造図であ
る。次に、第1図および第6A図ならびに第6B図を参照し
て、製造プロセスについて説明する。まず、ワイヤボン
ド用突起4および支え突起11が設けられたリードフレー
ム100のダイパッド部1をダイボンド治具700上に設置す
る。そして、シリコン系樹脂からなるダイボンド用接着
剤10をダイパッド部1の凹部2に注入する。半導体圧力
センサチップ50を、注入されたダイボンド用接着剤10上
に接着してダイボンドする。その後、第6B図に示すよう
に、インナーリード5と半導体圧力センサチップ50の電
極部53とを金属細線15によりワイヤボンディングする。
ここで、電極部53に金属細線15が圧着される際に半導体
圧力センサチップ50が受ける圧着力は、電極部53に対応
する半導体圧力センサチップ50の底面を凹部2に設けら
れたワイヤボンド用突起4によって受ける。これによ
り、電極部53の圧着時に、圧着による圧着力がダイボン
ド用接着剤10に吸収されることなく正常な圧着が行なえ
る。このようにして、最終的に第1図に示した半導体圧
力センサ装置のダイボンド部1が形成される。すなわ
ち、半導体圧力センサチップ50とダイパッド部1との間
には均一な厚みを有し応力緩和能力を有するダイボンド
用接着剤10が構成される。これにより、半導体圧力セン
サチップ50の圧力センサ部51に生じる熱応力が緩和さ
れ、半導体圧力センサ装置の測定精度を向上させること
ができる。なお、この方法によれば、半導体圧力センサ
チップ50とダイパッド部1との間にシリコン単結晶から
なるシリコン台座を設ける必要がない。この結果、シリ
コン台座を設けた場合に生じる製造費用のコストアップ
や製造工程の複雑化を防止することができる。
このように本実施例に示した半導体圧力センサ装置およ
びその製造方法では、リードフレーム100のダイパッド
部1に凹部2およびワイヤボンド用突起4ならびに支え
用突起11を設け、一般にICで行なわれている製造方法と
同じ方法でダイボンドおよびワイヤボンドを実施するこ
とにより、応力緩和能力を有する弾性材料からなる所定
の厚みを有した接着剤層を形成できるとともにその厚み
でワイヤボンドも可能となる。なお、本実施例では、ダ
イボンド用接着剤10としてシリコン系樹脂を用いたが、
本発明はこれに限らず、応力緩和能力のあるものであれ
ばどのような接着剤であってもよい。また、本実施例で
は、接着剤に応力緩和機能を持たせたが、本発明はこれ
に限らず、ゴムなどの弾性材料の両面に接着剤を塗布し
て接着することによりゴムなどにより応力緩和能力を持
たせるようにしてもよい。さらに、本実施例では、接着
剤の厚みを厚く構成するためにリードフレームのダイパ
ッド部に凹部を構成することにより樹脂溜まりを設ける
ようにしたが、本発明はこれに限らず、接着剤の代わり
にダイボンド材を所定の厚みを有するテープにより構成
しても同様の効果を得ることができる。なお、本実施例
では、ダイパッド部に凹部を設けることにより接着剤層
を厚く形成することができ、この結果、従来に比べて外
部荷重の伝達を吸収する能力およびダイパッド部の熱歪
と半導体圧力センサチップとの熱歪を吸収する能力を向
上させることができる利点もある。
第7図は第6B図に示した半導体圧力センサ装置が空気圧
測定用として用いられる場合の構成を示した断面図であ
る。第7図を参照して、このように空気測定用として用
いられる場合には、ベース70およびキャップ80によっ
て、圧力測定室であるキャビティが形成される。このよ
うな構成で圧力の測定が行なわれると、本実施例の半導
体圧力センサ装置では前述のように応力緩和のためのワ
イヤボンド用突起4および支え用突起11ならびにダイボ
ンド用接着剤10が設けられているので、従来に比べて高
精度な圧力の測定を行なうことができる。
第8図は本発明の第2の実施例によるリードフレームを
示した平面図である。第8図を参照して、本実施例で
は、ダイパッド部1とダイパッド部1を支持するフレー
ム100の吊部100aとの境界領域に沿ってエッチング領域E
5が設けられている。このエッチング領域E5を設けるこ
とにより、第7図に示したような圧力測定室(キャビテ
ィ)を有する半導体圧力センサ装置を形成する際に、接
着剤の厚みが一定になるので密閉性が向上されるととも
に、ベース70およびキャップ80の接着時に余分な接着樹
脂が流出して半導体圧力センサチップ50に付着して特性
を悪化させることを有効に防止することができる。
第9図は本発明の第3の実施例によるリードフレームを
示した平面図である。第9図を参照して、本実施例で
は、ダイパッド部1は、従来の吊部100aの他に吊部100b
によっても支持されている。このようにダイパッド部20
を対称に支持することによって、本実施例のリードフレ
ーム100が第7図に示したような構成を有する半導体圧
力センサ装置に適用される場合に従来問題であったベー
ス70に塗布された接着剤の粘度が高い場合にその上に接
着されるダイパッド部1が浮上がり、接着治具なしでは
水平に接着することができないという問題点を解決する
ことができる。
第10図は本発明の第4の実施例によるリードフレームを
示した平面図である。第10図を参照して、本実施例で
は、隣接するダイパッド部1を支持するための吊部100a
がダイパッド部1間の中央部分で中央接合部100cにより
接続されている。このように構成することによって、第
7図に示した半導体圧力センサ装置に適用される場合に
従来問題となっていたベース70およびキャップ80が接着
される際のダイパッド部1間の中央部でのシール性の悪
化という問題点を有効に解決することができる。また、
フレーム100などに外力が加わった場合に従来の中央部
分が分割されたものでは変形に連続性がなくなるという
問題点があったが、本実施例ではこのような問題点も解
消することができ、変形に連続性を持たせることができ
る。したがって、半導体圧力センサ装置の測定精度を向
上させることができる。
第11図は本発明の第5の実施例によるリードフレームを
示した平面図である。第11図を参照して、この実施例で
は、第9図に示した第3の実施例と第10図に示した第4
の実施例とを組合わせたものである。すなわち、ダイパ
ッド部1を支持するものとして、吊部100aの他の吊部10
0bを設けることによりベース70(第7図参照)にダイパ
ッド部1を接着治具を用いることなく水平に接着するこ
とができ、ダイパッド部1間の中央部分を中央接合部10
0cにより接続することにより外力により変形の連続性を
持たせるとともにキャビティのシール性を向上させるこ
とができる。なお、第8図ないし第10図に示した実施例
では新たな構成を1つずつ設けた例を示したが、本発明
はこれに限らず必要に応じて第8図ないし第10図に示し
た実施例を組合わせて構成してもよい。
以上のように、第1図に示したダイパッド部1を有する
半導体圧力センサ装置では、半導体圧力センサチップ50
とダイパッド部1との間に均一な厚みを有し応力緩和能
力を有するダイボンド用接着剤10を形成することによ
り、半導体圧力センサチップ50の圧力センサ部51に生じ
る熱応力が緩和され、半導体圧力センサ装置の測定精度
を向上することができる。また、ダイパッド部1にワイ
ヤボンド時に半導体圧力センサチップ50の底面から圧着
圧力を受けるためのワイヤボンド用突起4とワイヤボン
ド用突起4による歪応力が伝わらないようにするための
支え用突起11とを設けることにより、半導体圧力センサ
チップ50に働く応力が緩和されて測定精度が向上され
る。
また、第8図に示したリードフレーム100から構成され
るキャビティを有する半導体圧力センサ装置では、ダイ
パッド部1を支持するための吊部100aとダイパッド部1
との境界領域に沿って溝状のエッチング領域E5を形成す
ることにより、リードフレーム100にベース70およびキ
ャップ80が接着されるときに半導体圧力センサチップ50
側に流出する余分な接着樹脂がエッチング領域E5に溜め
られて半導体圧力センサチップ50に接着樹脂が付着する
ことを防止することができる。また、エッチング領域E5
を形成する領域を最小限としたためベース70とキャップ
80を接着剤を介してリードフレーム100に接着する際接
着剤の厚みが均一となりシール性を向上することができ
る。
第9図に示したリードフレーム100が適用されるキャビ
ティを有する半導体圧力センサ装置では、ダイパッド部
1が従来の吊部100aのみならず吊部100bによっても支持
することにより、ベース70上にリードフレーム100を接
着する際にベース70表面に塗布された接着剤の粘度が高
い場合にもダイパッド部1が浮上がることがない。した
がって、従来のように接着治具を用いることなく容易に
ベース70に対してリードフレーム100のダイパッド部1
を水平に接着することができる。
第10図に示したリードフレーム100が適用されるキャビ
ティを有する半導体圧力センサ装置では、ダイパッド部
1を保持するための吊部100aを隣接するダイパッド部1
間の中央部において中央接合部100cにより接続すること
により、その中央部分においても接着剤の厚みが他の部
分と均一になりキャビティの密閉性を向上させることが
できる。また、中央部で接続することによりリードフレ
ーム100に外力が加わった場合に2つの半導体圧力セン
サチップ50が取付けられるダイパッド部1に伝わる変形
に連続性を持たせることができる。
第6A図および第6B図に示した半導体圧力センサ装置の製
造方法では、電極部50に金属細線15が圧着される際に半
導体圧力センサチップ50が受ける圧着力が電極部53に対
応する半導体圧力センサチップ50の底面を凹部2に設け
られたワイヤボンド用突起4により受けることにより、
電極部53の圧着時に圧着による圧着力がダイボンド用接
着剤10に吸収されることなく正常な圧着が行なえる。し
たがって、半導体圧力センサチップ50とダイパッド部1
との間に均一な厚みを有し応力緩和能力を有するダイボ
ンド用接着剤10を構成することができ、半導体圧力セン
サチップ50の圧力センサ部51に生じる熱応力が緩和さ
れ、半導体圧力センサ装置の測定精度を向上させること
ができる。
[発明の効果] 第1請求項に記載の発明によれば、リードフレームにお
ける半導体圧力センサチップの取付位置に所定の厚みを
有し半導体圧力センサチップをリードフレーム側に固着
するための仲介固着層を固着し、仲介固着層上に半導体
圧力センサチップを固着し、その仲介固着層をリードフ
レーム側に取付けられた半導体圧力センサチップとリー
ドフレームとの間に生じる熱歪差を吸収して緩和するこ
とができる弾性材料で構成することにより、リードフレ
ームと半導体圧力センサチップとの間に働く熱応力が緩
和されるので、半導体圧力センサをリードフレームに取
付ける際にシリコン台座を設けることなく半導体圧力セ
ンサ装置の測定精度を向上させることができる。また、
半導体圧力センサチップの電極に対応する位置に電極と
金属細線とが圧着される際に半導体圧力センサチップの
底面から圧着圧力を受ける突張り用突起を設け、半導体
圧力センサチップの圧力センサ部に熱歪による歪応力が
伝わらないように、所定の位置に支え用突起を設けるこ
とにより、電極と金属細線とが圧着される際に圧着力が
仲介固着層に吸収されることなく正常な圧着が行なえる
とともに半導体圧力センサチップの圧力センサ部に突張
用突起による歪応力が生じないので、前記仲介固着層お
よび突張り用突起ならびに支え用突起により、リードフ
レームと半導体圧力センサチップとの間に働く熱応力は
所定の値に調整でき、半導体圧力センサ装置の測定精度
を向上させることができる。
第2請求項に記載の発明によれば、半導体圧力センサチ
ップが取付けられるダイパッド部をリードフレームに設
け、ダイパッド部との境界領域の少なくとも一部に沿っ
て樹脂流れ止め溝が設けられたフレーム枠部を少なくと
もその一部がダイパッド部を接続支持するようにリード
フレームに設けることにより、リードフレームの上下に
キャップとベースを接着するときに半導体圧力センサチ
ップ側に流れる接着樹脂が樹脂流れ止め溝に溜められる
ので、半導体圧力センサチップが取付けられたリードフ
レームにベースとキャップを接着する際に接着樹脂が半
導体圧力センサチップに付着して特性が悪化するのを有
効に防止することができる。
第3請求項に記載の発明によれば、半導体圧力センサチ
ップが取付けられるダイパッド部をリードフレームに設
け、ダイパッド部を少なくとも2ヶ所で対角状に接続支
持するためのフレーム枠部をリードフレームに設けるこ
とにより、ダイパッド部は対称に支持されることにな
り、リードフレームのダイパッド部をベースに接着する
ときに接着樹脂により押し上げられることが防止され、
接着治具を必要としないので、リードフレームのダイパ
ッド部をベースに接着する際に接着治具を用いることな
く容易にダイパッド部を水平に接着することができる。
第4請求項に記載の発明によれば、半導体圧力センサチ
ップが取付けられるダイパッド部をリードフレームに設
け、隣接するダイパッド部間の中央部分において相互に
接続されているフレーム枠部を少なくともその一部がダ
イパッドを接続支持するようにリードフレームに設ける
ことにより、リードフレームに接着剤を介してベースと
キャップを接着するときに中央部分で接着剤の厚みが一
定にされるとともに外力が2つの半導体圧力センサチッ
プに連続的に伝達されるので、リードフレームの上下に
接着されるキャップのベースのシール性を向上できると
ともに外力による変形に対して2つの半導体圧力センサ
チップに連続性を持たせることができる。
第5請求項に記載の発明によれば、半導体圧力センサチ
ップの電極に対応する位置に突張り用突起が形成され所
定の位置に前記半導体圧力センサチップを水平に維持す
るための支え用突起が形成されたリードフレームと半導
体圧力センサチップとを所定の厚みを有し応力緩和能力
を有する仲介固着層により固着し、前記突張り用突起に
より半導体圧力センサチップの電極の底面を受けて電極
に金属細線を圧着することにより、電極と金属細線とが
圧着される際に圧着力が仲介固着層に吸収されることな
く正常な圧着を行なうことができるとともに、リードフ
レームと半導体圧力センサチップとの間に働く熱応力を
緩和することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示した半導体圧力センサ装
置のダイパッド部における拡大図、第2A図は第1図に示
したダイパッド部にワイヤボンド用突起を設けたことに
より生じる熱歪による引張力および曲げモーメントを説
明するための概略図、第2B図は第1図に示したダイパッ
ド部のワイヤボンド用突起により生じる引張力および曲
げモーメントを解消するために設けた支え用突起による
引張力および曲げモーメントを説明するための概略図、
第3図は第1図に示した半導体圧力センサチップ50が取
付けられたリードフレームの一実施例を示した平面図、
第4図は第3図に示したリードフレーム100の側面図、
第5図は第3図に示したリードフレーム100のダイパッ
ド部の拡大断面図、第6A図および第6B図は第1図に示し
た半導体圧力センサ装置の製造プロセスを説明するため
の断面構造図、第7図は第6B図に示した半導体圧力セン
サ装置が空気圧測定用として用いられる場合の構成を示
した断面図、第8図は本発明の第2の実施例によるリー
ドフレームを示した平面図、第9図は本発明の第3の実
施例によるリードフレームを示した平面図、第10図は本
発明の第4の実施例によるリードフレームを示した平面
図、第11図は本発明の第5の実施例によるリードフレー
ムを示した平面図、第12図は従来の半導体圧力センサチ
ップを示した平面図、第13図は第12図に示した半導体圧
力センサチップの側面図、第14図は第13図に示した半導
体圧力センサチップの断面構造図、第15図は従来の半導
体圧力センサ装置を構成するリードフレームの平面図、
第16図は第15図に示したリードフレームの側面図、第17
図は第15図に示したリードフレームに半導体圧力センサ
チップが取付けられて半導体圧力センサ装置が完成され
たときの平面図、第18図は第17図に示した半導体圧力セ
ンサ装置の側面図、第19図は第17図に示した半導体圧力
センサ装置のダイパッド部のC−Cにおける部分拡大
図、第20図は第19図に示した従来の半導体圧力センサチ
ップに生じる引張力および曲げモーメントを説明するた
めの概略図、第21A図および第21B図は空気圧を測定する
ためのキャビティを有する半導体圧力センサ装置の構成
を示した断面図、第21C図は第21A図および第21B図に示
した半導体圧力センサ装置のキャップがない状態の平面
図である。 図において、1はダイパッド部、2は凹部、3は受圧用
開口部、4はワイヤボンド用突起、5はインナーリー
ド、6はダイバ、7は外部リード、10はダイボンド用接
着剤、11は支え用突起、15は金属細線、50は半導体圧力
センサチップ、51は圧力センサ部、53は電極部、54はダ
イヤフラム構成部、70はベース、80はキャップ、100は
リードフレーム、100a,100bは吊部、100cは中央接合部
である。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 順子 兵庫県尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三 菱電機株式会社中央研究所内 (72)発明者 永井 英太郎 兵庫県川西市久代3丁目13番21号 株式会 社ケーディーエル内 (72)発明者 多田 靖夫 兵庫県姫路市千代田町840番地 三菱電機 株式会社姫路製作所内 (72)発明者 岸本 雄治 兵庫県姫路市千代田町840番地 三菱電機 株式会社姫路製作所内 (72)発明者 木口 栄 兵庫県姫路市千代田町840番地 三菱電機 株式会社姫路製作所内 (56)参考文献 特開 平2−218170(JP,A) 特開 平3−148182(JP,A)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】圧力を感知する圧力センサ部および該圧力
    センサ部からの信号を増幅する増幅回路ならびに電極が
    半導体基板上に集積化された半導体圧力センサチップと
    該半導体圧力センサチップが取付けられるリードフレー
    ムとからなる半導体圧力センサ装置であって、 前記半導体圧力センサチップと前記リードフレームとの
    間に生じる熱歪差を吸収して緩和することができる所定
    の厚みを有する弾性材料で構成され、前記半導体圧力セ
    ンサチップを前記リードフレーム側に固着するための仲
    介固着層と、 前記リードフレームの前記半導体圧力センサチップの電
    極に対応する位置に設けられ、該電極と金属細線とが圧
    着される際に前記半導体圧力センサチップの底面から圧
    着圧力を受けるための突張用突起と、 前記リードフレームの所定位置に設けられ、前記半導体
    圧力センタチップの前記圧力センサ部に前記突張用突起
    による歪応力が伝わらないようにするための支え用突起
    とを含む、半導体圧力センサ装置。
  2. 【請求項2】圧力を感知する圧力センサ部および該圧力
    センサ部からの信号を増幅する増幅回路ならびに電極が
    半導体基板上に集積化された半導体圧力センサチップと
    該半導体圧力センサチップが取付けられるリードフレー
    ムとからなる半導体圧力センサ装置であって、 前記リードフレームに設けられ、前記半導体圧力センサ
    チップが取付けられるダイパッド部と、 少なくともその一部が前記ダイパッド部を接続支持する
    ように前記リードフレームに設けられ、前記ダイパッド
    部との境界領域の少なくとも一部に沿って樹脂流れ止め
    溝が設けられたフレーム枠部とを含む、半導体圧力セン
    サ装置。
  3. 【請求項3】圧力を感知する圧力センサ部および該圧力
    センサ部からの信号を増幅する増幅回路ならびに電極が
    半導体基板上に集積化された半導体圧力センサチップと
    該半導体圧力センサチップが取付けられるリードフレー
    ムとからなる半導体圧力センサ装置であって、 前記リードフレームに設けられ、前記半導体圧力センサ
    チップが取付けられるダイパッド部と、 前記リードフレームに設けられ、前記ダイパッド部を少
    なくとも2ヶ所で対角状に接続支持するためのフレーム
    枠部とを含む、半導体圧力センサ装置。
  4. 【請求項4】圧力を感知する圧力センサ部および該圧力
    センサ部からの信号を増幅する増幅回路ならびに電極が
    半導体基板上に集積化された半導体圧力センサチップと
    該半導体圧力センサチップが取付けられるリードフレー
    ムとからなる半導体圧力センサ装置であって、 前記リードフレームに設けられ、前記半導体圧力センサ
    チップが取付けられるダイパッド部と、 少なくともその一部が前記ダイパッド部を接続支持する
    ように前記リードフレームに設けられ、隣接する前記ダ
    イパッド部間の中央部分において相互に接続されている
    フレーム枠部とを含む、半導体圧力センサ装置。
  5. 【請求項5】圧力を感知する圧力センサ部および該圧力
    センサ部からの信号を増幅する増幅回路ならびに電極が
    半導体基板上に集積化された半導体圧力センサチップと
    該半導体圧力センサチップが取付けられるリードフレー
    ムとからなる半導体圧力センサ装置の製造方法であっ
    て、 前記半導体圧力センサチップの電極に対応する位置に突
    張り用突起が形成され、所定の位置に前記半導体圧力セ
    ンサチップを水平に維持するための支え用突起が形成さ
    れた前記リードフレームと前記半導体圧力センサチップ
    とを所定の厚みを有し応力緩和能力を有する仲介固着層
    により固着するステップと、 前記突張り用突起により前記電極の底面を受けて前記電
    極に金属細線を圧着するステップとを含む、半導体圧力
    センサ装置の製造方法。
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