JPH08153816A - センサ装置のパッケージ方法 - Google Patents
センサ装置のパッケージ方法Info
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- JPH08153816A JPH08153816A JP29677194A JP29677194A JPH08153816A JP H08153816 A JPH08153816 A JP H08153816A JP 29677194 A JP29677194 A JP 29677194A JP 29677194 A JP29677194 A JP 29677194A JP H08153816 A JPH08153816 A JP H08153816A
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- sensor
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- H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
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- H01L2224/45117—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950°C
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 センサ装置のパッケージ気密性を向上させる
とともに、センサ素子がダイボンド材を介して接合され
る場合のダイボンド材の選定を容易にする。 【構成】 Ｇセンサ５がダイボンド材６を介して設置さ
れたセラミック基板１上に、はんだ４がリフローされた
セラミック製のキャップ３を位置合わせし、その後、パ
ルスヒート方式熱圧着装置のヒータツール８をキャップ
３上にあて、加圧した状態で通電し、ジュール熱による
加熱を数秒間行った後、エアーを吹き掛け強制冷却し、
圧力を開放する。このようにしてパッケージ化されたＧ
センサ装置を構成する。なお、パルスヒート方式による
熱圧着により、パッケージ内にほとんど熱が伝わらない
ため、ダイボンド材６の耐熱性を気にする必要がなくな
る。
とともに、センサ素子がダイボンド材を介して接合され
る場合のダイボンド材の選定を容易にする。 【構成】 Ｇセンサ５がダイボンド材６を介して設置さ
れたセラミック基板１上に、はんだ４がリフローされた
セラミック製のキャップ３を位置合わせし、その後、パ
ルスヒート方式熱圧着装置のヒータツール８をキャップ
３上にあて、加圧した状態で通電し、ジュール熱による
加熱を数秒間行った後、エアーを吹き掛け強制冷却し、
圧力を開放する。このようにしてパッケージ化されたＧ
センサ装置を構成する。なお、パルスヒート方式による
熱圧着により、パッケージ内にほとんど熱が伝わらない
ため、ダイボンド材６の耐熱性を気にする必要がなくな
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、加速度（Ｇ）センサ装
置等のセンサ装置をパッケージする方法に関し、特にセ
ンサ素子を搭載する基板にキャップを取り付けて中空パ
ッケージ構造とするもののパッケージ方法に関する。
置等のセンサ装置をパッケージする方法に関し、特にセ
ンサ素子を搭載する基板にキャップを取り付けて中空パ
ッケージ構造とするもののパッケージ方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、センサ装置として、例えばＧセン
サ装置をパッケージする場合、図２に示すような工程を
用いて行っている。まず、配線が表面上に形成されたセ
ラミック基板１に、Ｇセンサ５を、ダイボンド材６を用
いて接合する。このダイボンド材６は、セラミック基板
１とＧセンサ５の熱膨張差を吸収し、かつ後工程で行わ
れるワイヤボンディング時の荷重等に耐え得る樹脂を用
いている。
サ装置をパッケージする場合、図２に示すような工程を
用いて行っている。まず、配線が表面上に形成されたセ
ラミック基板１に、Ｇセンサ５を、ダイボンド材６を用
いて接合する。このダイボンド材６は、セラミック基板
１とＧセンサ５の熱膨張差を吸収し、かつ後工程で行わ
れるワイヤボンディング時の荷重等に耐え得る樹脂を用
いている。
【０００３】この後、ＡｕもしくはＡｌワイヤでワイヤ
ボンディングを行い、Ｇセンサ５上のパッドとセラミッ
ク基板１上の配線を結線する。次に、所望の接続部分に
予めはんだ４がリフローされたセラミック製のキャップ
３を、セラミック基板１上の配線２（表面Ａｕめっき）
に位置合わせし、キャップ３の上に重り１０を載せて圧
力をかける。
ボンディングを行い、Ｇセンサ５上のパッドとセラミッ
ク基板１上の配線を結線する。次に、所望の接続部分に
予めはんだ４がリフローされたセラミック製のキャップ
３を、セラミック基板１上の配線２（表面Ａｕめっき）
に位置合わせし、キャップ３の上に重り１０を載せて圧
力をかける。
【０００４】ここで、キャップ３のサイズは約１ｃｍ2
であり、重り１０ではせいぜい数１０ｋｇｆ／ｃｍ2 程
度の圧力しかかけられない。そのため、Ｎ2 リフロー炉
１１にてＮ2 など還元雰囲気でのリフローを行ってい
る。
であり、重り１０ではせいぜい数１０ｋｇｆ／ｃｍ2 程
度の圧力しかかけられない。そのため、Ｎ2 リフロー炉
１１にてＮ2 など還元雰囲気でのリフローを行ってい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記リ
フローを行った場合、セラミック基板１とキャップ３の
接合はできるものの、ところどころに濡れ不良によるボ
イドが残り、十分な気密性が確保できない場合がある。
このように気密性が悪いと、パッケージ外部より水蒸気
が侵入し、Ｇセンサ５表面上の保護膜が吸湿することに
よって、膜応力が発生し、その応力によってセンサが誤
動作してしまう。また、侵入水蒸気量が多くなるとセン
サ表面に結露が発生し、パッド間でのリーク、Ａｌ腐食
等の不具合が発生してしまう。
フローを行った場合、セラミック基板１とキャップ３の
接合はできるものの、ところどころに濡れ不良によるボ
イドが残り、十分な気密性が確保できない場合がある。
このように気密性が悪いと、パッケージ外部より水蒸気
が侵入し、Ｇセンサ５表面上の保護膜が吸湿することに
よって、膜応力が発生し、その応力によってセンサが誤
動作してしまう。また、侵入水蒸気量が多くなるとセン
サ表面に結露が発生し、パッド間でのリーク、Ａｌ腐食
等の不具合が発生してしまう。
【０００６】また、はんだ４は、最終的にプリント板に
はんだで組付ける都合上、必然的に融点２７０°Ｃ以上
の高温はんだとなる。そのため、リフロー炉１１内の温
度は最大で約３２０°Ｃ、炉に入っている時間は３０分
以上であり、この間パッケージを構成する材料が高温に
さらされ続けることになる。この場合、ダイボンド材６
の耐熱性（接続強度劣化、アウトガス等）が問題とな
り、上記した要求の厳しいダイボンド材の選択の自由度
をさらに狭めることになる。
はんだで組付ける都合上、必然的に融点２７０°Ｃ以上
の高温はんだとなる。そのため、リフロー炉１１内の温
度は最大で約３２０°Ｃ、炉に入っている時間は３０分
以上であり、この間パッケージを構成する材料が高温に
さらされ続けることになる。この場合、ダイボンド材６
の耐熱性（接続強度劣化、アウトガス等）が問題とな
り、上記した要求の厳しいダイボンド材の選択の自由度
をさらに狭めることになる。
【０００７】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、パッケージ内に気密封止されるセンサ装置の気密性
を向上させることを第１の目的とする。また、センサ素
子が基板にダイボンド材を介して接合される構造におい
て、そのダイボンド材の選定の自由度を狭めないように
することを第２の目的とする。
で、パッケージ内に気密封止されるセンサ装置の気密性
を向上させることを第１の目的とする。また、センサ素
子が基板にダイボンド材を介して接合される構造におい
て、そのダイボンド材の選定の自由度を狭めないように
することを第２の目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明においては、センサ素子
（５）を搭載した基板（１）上に、接合部材（４）を介
してキャップ（３）を取り付け、内部を中空に気密封止
してなるセンサ装置のパッケージ方法において、前記接
合部材としてはんだ（４）を用い、熱圧着法にて前記基
板（１）と前記キャップ（３）との間を接合することを
特徴としている。
め、請求項１に記載の発明においては、センサ素子
（５）を搭載した基板（１）上に、接合部材（４）を介
してキャップ（３）を取り付け、内部を中空に気密封止
してなるセンサ装置のパッケージ方法において、前記接
合部材としてはんだ（４）を用い、熱圧着法にて前記基
板（１）と前記キャップ（３）との間を接合することを
特徴としている。
【０００９】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載の発明において、前記センサ素子（５）はダイボンド
材（６）を用いて前記基板（１）上に設置されているも
のであって、パルスヒート方式の熱圧着装置のヒータツ
ール（８）を前記キャップ（３）上にあて、加圧した状
態で通電し加熱を行うことにより、前記基板（１）と前
記キャップ（３）との間を接合するものであることを特
徴としている。
載の発明において、前記センサ素子（５）はダイボンド
材（６）を用いて前記基板（１）上に設置されているも
のであって、パルスヒート方式の熱圧着装置のヒータツ
ール（８）を前記キャップ（３）上にあて、加圧した状
態で通電し加熱を行うことにより、前記基板（１）と前
記キャップ（３）との間を接合するものであることを特
徴としている。
【００１０】請求項３に記載の発明では、請求項２に記
載の発明において、前記キャップ（３）は前記はんだ
（４）を介し前記基板（１）上に形成された配線（２）
上に取り付けられるもので、前記ヒータツール（８）に
よる加圧力は、前記はんだ（４）と前記配線（２）上に
存在する酸化膜を突き破る程度の圧力であることを特徴
としている。
載の発明において、前記キャップ（３）は前記はんだ
（４）を介し前記基板（１）上に形成された配線（２）
上に取り付けられるもので、前記ヒータツール（８）に
よる加圧力は、前記はんだ（４）と前記配線（２）上に
存在する酸化膜を突き破る程度の圧力であることを特徴
としている。
【００１１】なお、上記各手段のカッコ内の符号は、後
述する実施例記載の具体的手段との対応関係を示すもの
である。
述する実施例記載の具体的手段との対応関係を示すもの
である。
【００１２】
【発明の作用効果】請求項１に記載の発明によれば、接
合部材としてはんだを用い、熱圧着法により基板とキャ
ップとの間を接合し、センサ装置のパッケージを行うよ
うにしているから、熱圧着法によりパッケージ内の気密
性を向上させることができる。請求項２に記載の発明に
よれば、センサ素子がダイボンド材を用いて基板上に設
置されており、パルスヒート方式の熱圧着装置のヒータ
ツールをキャップ上にあて、加圧した状態で通電し加熱
を行うことにより、基板とキャップとの間を接合してい
る。このパルスヒート方式の熱圧着により、加熱時間を
短くすることができるため、パッケージ内部にはほとん
ど熱は伝わらない。従って、ダイボンド材の耐熱性を気
にする必要がなく、ダイボンド材の選定の自由度を狭め
ないようにすることができる。
合部材としてはんだを用い、熱圧着法により基板とキャ
ップとの間を接合し、センサ装置のパッケージを行うよ
うにしているから、熱圧着法によりパッケージ内の気密
性を向上させることができる。請求項２に記載の発明に
よれば、センサ素子がダイボンド材を用いて基板上に設
置されており、パルスヒート方式の熱圧着装置のヒータ
ツールをキャップ上にあて、加圧した状態で通電し加熱
を行うことにより、基板とキャップとの間を接合してい
る。このパルスヒート方式の熱圧着により、加熱時間を
短くすることができるため、パッケージ内部にはほとん
ど熱は伝わらない。従って、ダイボンド材の耐熱性を気
にする必要がなく、ダイボンド材の選定の自由度を狭め
ないようにすることができる。
【００１３】請求項３に記載の発明によれば、キャップ
がはんだを介し基板上に形成された配線上に取り付けら
れるものであり、ここにおいてヒータツールによる加圧
力を、はんだと配線上に存在する酸化膜を突き破る程度
の圧力としている。このような大きな加圧力を加えるこ
とにより、パッケージ内の気密性を一層向上させること
ができる。
がはんだを介し基板上に形成された配線上に取り付けら
れるものであり、ここにおいてヒータツールによる加圧
力を、はんだと配線上に存在する酸化膜を突き破る程度
の圧力としている。このような大きな加圧力を加えるこ
とにより、パッケージ内の気密性を一層向上させること
ができる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明を図に示す実施例について説明
する。図１に、本発明の一実施例を示すＧセンサ装置の
パッケージ方法を示す。図１において、セラミック基板
１にＧセンサ５をダイボンド材６を用いて接合し、その
後、ＡｕもしくはＡｌワイヤでワイヤボンディングを行
い、Ｇセンサ５上のパッドとセラミック基板１上の配線
を結線する。この点は図２に示す従来のものと同じであ
る。ここで、ダイボンド材６としては、セラミック基板
１（Ａｌ 2 Ｏ3 で構成され、熱膨張率７ｐｐｍ／°Ｃの
もの）とＧセンサ５（Ｓｉで構成され、熱膨張率２．５
ｐｐｍ／°Ｃのもの）の熱膨張差を吸収する柔らかさ
と、ワイヤボンディング時の荷重等に耐えうる硬さを併
せ持つ樹脂を用いている。
する。図１に、本発明の一実施例を示すＧセンサ装置の
パッケージ方法を示す。図１において、セラミック基板
１にＧセンサ５をダイボンド材６を用いて接合し、その
後、ＡｕもしくはＡｌワイヤでワイヤボンディングを行
い、Ｇセンサ５上のパッドとセラミック基板１上の配線
を結線する。この点は図２に示す従来のものと同じであ
る。ここで、ダイボンド材６としては、セラミック基板
１（Ａｌ 2 Ｏ3 で構成され、熱膨張率７ｐｐｍ／°Ｃの
もの）とＧセンサ５（Ｓｉで構成され、熱膨張率２．５
ｐｐｍ／°Ｃのもの）の熱膨張差を吸収する柔らかさ
と、ワイヤボンディング時の荷重等に耐えうる硬さを併
せ持つ樹脂を用いている。
【００１５】次に、所望の接続部分に予めはんだリフロ
ーされたセラミック製のキャップ３を、設置台９上に設
置されたセラミック基板１上の配線２（表面Ａｕめっ
き）に位置合わせする。そして、パルスヒート方式熱圧
着装置のヒータツール８をキャップ３上にあて、加圧
（２０ｋｇｆ／ｃｍ2 ）した状態で通電し、ジュール熱
による加熱（３２０°Ｃ）を数秒間行った後、エアーを
吹き掛け強制冷却し、圧力を開放する。
ーされたセラミック製のキャップ３を、設置台９上に設
置されたセラミック基板１上の配線２（表面Ａｕめっ
き）に位置合わせする。そして、パルスヒート方式熱圧
着装置のヒータツール８をキャップ３上にあて、加圧
（２０ｋｇｆ／ｃｍ2 ）した状態で通電し、ジュール熱
による加熱（３２０°Ｃ）を数秒間行った後、エアーを
吹き掛け強制冷却し、圧力を開放する。
【００１６】この際、加圧力は、はんだ４と配線２の表
面に存在する酸化膜を突き破る程度の大きな圧力が必要
となる。この値は、実験により約２０ｋｇｆ／ｃｍ2 の
圧力が必要であることを確認している。なお、上記パル
スヒート方式熱圧着装置を用いれば、加圧力を、エアー
圧もしくは油圧で段階的に設定できるため、その制御が
容易となる。
面に存在する酸化膜を突き破る程度の大きな圧力が必要
となる。この値は、実験により約２０ｋｇｆ／ｃｍ2 の
圧力が必要であることを確認している。なお、上記パル
スヒート方式熱圧着装置を用いれば、加圧力を、エアー
圧もしくは油圧で段階的に設定できるため、その制御が
容易となる。
【００１７】以上の工程により、セラミック基板１にセ
ラミック製のキャップ３を取り付けて中空パッケージを
構成することができる。上記のように、本実施例に係る
熱圧着はパルスヒート方式であり、温度は３２０°Ｃで
あるが加熱時間は数秒間であり、パッケージ内部にほと
んど熱は伝わらない。従って、ダイボンド材６の耐熱性
を気にする必要は全くなく、材料選択の自由度を狭める
ことがない。
ラミック製のキャップ３を取り付けて中空パッケージを
構成することができる。上記のように、本実施例に係る
熱圧着はパルスヒート方式であり、温度は３２０°Ｃで
あるが加熱時間は数秒間であり、パッケージ内部にほと
んど熱は伝わらない。従って、ダイボンド材６の耐熱性
を気にする必要は全くなく、材料選択の自由度を狭める
ことがない。
【００１８】さらに、１パッケージあたり数秒での接続
となるため、工数低減となり、コストダウンのためのイ
ンライン化、自動化が容易であり、量産性に適する。な
お、パッケージ内に収納するものとしては、Ｇセンサ５
のみならず、それを制御するモノリシックＩＣやアクチ
ュエータを駆動するパワーＩＣをも収納するようにして
もよい。また、本発明に係るセンサ装置を、Ｇセンサ装
置以外に、圧力センサ装置等の半導体力学センサにも適
用してもよい。
となるため、工数低減となり、コストダウンのためのイ
ンライン化、自動化が容易であり、量産性に適する。な
お、パッケージ内に収納するものとしては、Ｇセンサ５
のみならず、それを制御するモノリシックＩＣやアクチ
ュエータを駆動するパワーＩＣをも収納するようにして
もよい。また、本発明に係るセンサ装置を、Ｇセンサ装
置以外に、圧力センサ装置等の半導体力学センサにも適
用してもよい。
【００１９】さらに、パッケージとしては、セラミック
製のものに限らず、他のパッケージ例えば液晶ポリマー
等の樹脂パッケージを用いるようにしてもよい。
製のものに限らず、他のパッケージ例えば液晶ポリマー
等の樹脂パッケージを用いるようにしてもよい。
【図１】本発明の一実施例に係るＧセンサ装置のパッケ
ージ工程を示す工程図である。
ージ工程を示す工程図である。
【図２】従来のＧセンサ装置のパッケージ工程を示す工
程図である。
程図である。
１……セラミック基板、２……配線、３……キャップ、
４……はんだ、５……Ｇセンサ、６……ダイボンド材、
７……ワイヤ、８……ボンディングツール。
４……はんだ、５……Ｇセンサ、６……ダイボンド材、
７……ワイヤ、８……ボンディングツール。
Claims (3)
- 【請求項１】 センサ素子を搭載した基板上に、接合部
材を介してキャップを取り付け、内部を中空に気密封止
してなるセンサ装置のパッケージ方法において、 前記接合部材としてはんだを用い、熱圧着法にて前記基
板と前記キャップとの間を接合することを特徴とするセ
ンサ装置のパッケージ方法。 - 【請求項２】 前記センサ素子はダイボンド材を用いて
前記基板上に設置されているものであって、パルスヒー
ト方式の熱圧着装置のヒータツールを前記キャップ上に
あて、加圧した状態で通電し加熱を行うことにより、前
記基板と前記キャップとの間を接合するものであること
を特徴とする請求項１に記載のセンサ装置のパッケージ
方法。 - 【請求項３】 前記キャップは前記はんだを介し前記基
板上に形成された配線上に取り付けられるもので、前記
ヒータツールによる加圧力は、前記はんだと前記配線上
に存在する酸化膜を突き破る程度の圧力であることを特
徴とする請求項２に記載のセンサ装置のパッケージ方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29677194A JP3391123B2 (ja) | 1994-11-30 | 1994-11-30 | センサ装置のパッケージ方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29677194A JP3391123B2 (ja) | 1994-11-30 | 1994-11-30 | センサ装置のパッケージ方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08153816A true JPH08153816A (ja) | 1996-06-11 |
| JP3391123B2 JP3391123B2 (ja) | 2003-03-31 |
Family
ID=17837921
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29677194A Expired - Fee Related JP3391123B2 (ja) | 1994-11-30 | 1994-11-30 | センサ装置のパッケージ方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3391123B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000029823A1 (en) * | 1998-11-12 | 2000-05-25 | Maxim Integrated Products, Inc. | Hermetic packaging for semiconductor pressure sensors |
| WO2000029822A1 (en) * | 1998-11-12 | 2000-05-25 | Maxim Integrated Products, Inc. | Chip-scale packaged pressure sensor |
| WO2000037912A1 (en) * | 1998-12-18 | 2000-06-29 | Maxim Integrated Products, Inc. | Compensated semiconductor pressure sensor |
| US6502839B1 (en) | 1997-07-02 | 2003-01-07 | Kabushiki Kaisha Toyoda Jidoshokki Seisakusho | Sensor installation structure for vehicles |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008147243A (ja) | 2006-12-06 | 2008-06-26 | Olympus Corp | 気密封止装置 |
-
1994
- 1994-11-30 JP JP29677194A patent/JP3391123B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6502839B1 (en) | 1997-07-02 | 2003-01-07 | Kabushiki Kaisha Toyoda Jidoshokki Seisakusho | Sensor installation structure for vehicles |
| WO2000029823A1 (en) * | 1998-11-12 | 2000-05-25 | Maxim Integrated Products, Inc. | Hermetic packaging for semiconductor pressure sensors |
| WO2000029822A1 (en) * | 1998-11-12 | 2000-05-25 | Maxim Integrated Products, Inc. | Chip-scale packaged pressure sensor |
| US6346742B1 (en) | 1998-11-12 | 2002-02-12 | Maxim Integrated Products, Inc. | Chip-scale packaged pressure sensor |
| US6351996B1 (en) | 1998-11-12 | 2002-03-05 | Maxim Integrated Products, Inc. | Hermetic packaging for semiconductor pressure sensors |
| WO2000037912A1 (en) * | 1998-12-18 | 2000-06-29 | Maxim Integrated Products, Inc. | Compensated semiconductor pressure sensor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3391123B2 (ja) | 2003-03-31 |
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