JPH10170366A - 半導体圧力センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 接着剤やコーティング剤が半導体基板の表面
においてダイヤフラム側に流入することを極力防止す
る。 【解決手段】 シリコン基板１６の表面側に、導体パタ
ーン２２ａ〜２２ｅをボンディングパッド１４ａ〜１４
ｅに延びるように形成し、その途中部位に、ダイヤフラ
ム１７の周辺部に位置するように幅広部２３ａ〜２３ｅ
を形成する。シリコン基板１６の表面側のうち前記ボン
ディングパッド１４ａ〜１４ｅ側とは反対側の他端部に
は、ダイヤグフラム１７の周辺部に位置するように仕切
パターン部２４を形成する。このため、シリコン基板１
６の表面側において接着剤１８，２６やコーティング剤
２５がシリコン基板１６の中央部に向かって流動して
も、前記幅広部２３ａ〜２３ｅや仕切パターン部２４に
より、ダイヤフラム１７側へ流入することが極力防止さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、台座に半導体基板
を接着固定すると共に、半導体基板の表面に形成された
ボンディングパッド部分にコーティング剤が塗布される
構成の半導体圧力センサに関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】従来より、例えば、生
体の血管や尿道内に挿入して生体内の圧力を直接測定す
ることができるように、カテーテルと呼ばれる細管の先
端部の内部に圧力センサを配設したものが知られてい
る。図５は、そのような圧力センサのセンサチップの従
来構成を示している。

【０００３】台座１の表面に接着剤２により固定されて
いるセンサチップ３は、シリコン基板４の略中央部の裏
面側をエッチングすることにより形成された薄肉状のダ
イヤフラム５を備えてなるもので、そのダイヤフラム５
の表面には複数の拡散抵抗をブリッジ接続してなる検出
部が形成されている（図示せず）。検出部は、シリコン
基板４の表面側に形成された導体パターン（図示せず）
を介して、同じくシリコン基板４の表面側に形成された
ボンディングパッド６に電気的に接続されており、さら
に、そのボンディングパッド６には例えば金線からなる
ボンディングワイヤ７が接続されている。

【０００４】そして、ボンディングパッド６の表面には
ボンディングパッド６とボンディングワイヤ７との接続
部分を湿気や汚染から保護すると共に、ボンディングワ
イヤ７の剥がれを防ぐために、さらには、ショートを防
ぐために、その接続部分全体を覆うようにコーティング
剤８が塗布されている。

【０００５】上記構成によれば、ダイヤフラム５が外部
から圧力を受けると、その受けた圧力に応じて検出部の
拡散抵抗の抵抗値がピエゾ抵抗特性により変化すること
から、その変化に応じた電気信号が導体パターン、ボン
ディングパッド６、さらにはボンディングワイヤ７を通
して取り出すことができる。

【０００６】従って、シリコン基板４の表面側におい
て、前記接着剤２やコーティング剤８が流入してダイヤ
フラム５を覆ってしまうと、ダイヤフラム５の特性が変
化して正確な圧力の検出ができなくなってしまう。

【０００７】ところが、上記センサチップ３を台座１に
固定する際に、接着剤２が薄肉状のシリコン基板４の表
面側にまで達する場合がある。この場合、シリコン基板
４の表面側のうち、ボンディングパッド６が形成されて
いる側では、このボンディングパッド６や前記導体パタ
ーンが接着剤２の流れの抵抗となるが、その反対側で
は、接着剤２がシリコン基板４の中央部へ流れ込んで、
ダイヤフラム４を覆ってしまうことがあった。

【０００８】また、ボンディングパッド６とボンディン
グワイヤ７との接続部分にコーティング剤８を塗布する
際には、十分量のコーティング剤８により、接続部分を
完全に覆う必要がある。しかしながら、十分量のコーテ
ィング剤８が塗布されると、そのコーティング剤８はボ
ンディングパッド６とボンディングワイヤ７の接続部分
を越えてダイヤフラム５側へ向かって流動し（図５中、
二点鎖線で示す）、ダイヤフラム５を覆ってしまう場合
があった。

【０００９】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、接着剤やコーティング剤が半導体
基板の表面側においてダイヤフラム側に流入することを
極力防止することができる半導体圧力センサを提供する
ことにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の半導体圧力センサは、台座に接着剤によ
り固定される半導体基板と、この半導体基板の所定部位
に形成され外部からの圧力に応じて歪み変形するダイヤ
フラムと、このダイヤフラムの表面側に所定の拡散処理
により形成され当該ダイヤフラムの歪み変形に応じた電
気信号を出力する検出部とを備え、前記半導体基板の表
面側において前記ダイヤフラムの周辺部に所定のパター
ニング処理により形成され、前記接着剤の流れに対して
抵抗となる仕切パターン部を設けたところに特徴を有す
る。

【００１１】上記構成の半導体圧力センサによれば、ダ
イヤフラムの周辺部に仕切パターン部が形成されている
ので、半導体基板を台座に固定するための接着剤が半導
体基板の表面側に達した場合でも、その接着剤がダイヤ
フラム側へ流入することが極力防止される。

【００１２】また、請求項２の半導体圧力センサは、台
座に接着剤により固定される半導体基板と、この半導体
基板の所定部位に形成され外部からの圧力に応じて歪み
変形するダイヤフラムと、このダイヤフラムの表面側に
所定の拡散処理により形成され当該ダイヤフラムの歪み
変形に応じた電気信号を出力する検出部と、前記半導体
基板の表面側において所定のパターニング処理により形
成され、前記検出部からボンディングパッドに延びる複
数の導体パターンとを備え、前記複数の導体パターンの
途中部位に前記パターニング処理により形成され、前記
ボンディングパッドに塗布されたコーティング剤の流れ
に対して抵抗となる幅広部を設けたところに特徴を有す
る。上記構成の半導体圧力センサによれば、前記ボンデ
ィングパッドに塗布されたコーティング剤がダイヤフラ
ム側へ流入することが極力防止される。

【００１３】そして、半導体基板の表面側において、ダ
イヤフラムの周辺部に前記仕切パターン部及び幅広部を
設けたことにより、ダイヤフラムの領域が明確にされる
ため、前記接着剤やコーティング剤がダイヤフラム側に
流入したか否かの検査を簡単に行うことができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を生体内の圧力検出
用の圧力センサに適用した一実施例について図１ないし
図４を参照して説明する。まず、図２において、細管と
してのカテーテル１１は、例えばテフロン製で直径が１
ｍｍ程度の管状をなすものであり、その内部にリード基
板１２が挿通されていると共に、先端部の内部にセンサ
チップ１３が配設されている。

【００１５】このセンサチップ１３の表面の一端部側に
は、詳しくは後述するように例えばアルミパターンによ
り５個のボンディングパッド１４が形成されており、こ
のボンディングパッド１４と前記リード基板１２とがボ
ンディングワイヤ１５を介して接続されている。

【００１６】前記センサチップ１３は、半導体基板とし
てのシリコン基板１６の略中央部に裏面側をエッチング
することにより形成された薄肉状のダイヤフラム１７を
備えており、接着剤１８により台座１９上に固定されて
いる。この台座１９のダイヤフラム１７に対応する部位
には、ダイヤフラム１７の裏面側（台座１９側）を前記
カテーテル１１を介して大気圧に保つために、背面部に
貫通する背圧孔１９ａが形成されている。

【００１７】前記シリコン基板１６は、図１に示すよう
に、矩形状をなし、ダイヤフラム１７の表面側には、当
該ダイヤフラム１７が外部から受けた圧力を電気信号に
変換するための検出部２０が形成されている。この検出
部２０は、図３に等価回路で示すように、拡散抵抗２０
ａ〜２０ｄがブリッジ接続されてなるもので、ダイヤフ
ラム１７に外部から圧力が作用して歪み変形すると、こ
れに応じて拡散抵抗２０ａ〜２０ｄの抵抗値がピエゾ抵
抗特性により変化することにより、ダイヤフラム１７に
作用した圧力を電気信号として検出するようになってい
る。尚、拡散抵抗２０ａ〜２０ｄの接続部分には、電極
２１ａ〜２１ｅが引き出されており、電極２１ａをＧＮ
Ｄ端子として電極２１ｃおよび２１ｄに正電圧を印加し
たときに、電極２１ｂおよび２１ｅ間に得られる電圧を
出力電圧として取り出されるように構成されている。

【００１８】また、シリコン基板１６の表面側には、所
定のパターニング処理による例えばアルミニウムパター
ンにより、上記各電極２１ａ〜２１ｅに対応して直線状
の導体パターン２２ａ〜２２ｅが前記ボンディングパッ
ド１４（１４ａ〜１４ｅ）に延びるようにそれぞれ形成
されている。この導体パターン２２ａ〜２２ｅの途中部
位であって、前記ダイヤフラム１７の周辺部に位置する
部位は、幅が若干大となる矩形状の幅広部２３ａ〜２３
ｅとされている。

【００１９】一方、シリコン基板１６の表面側のうち前
記ボンディングパッド１４ａ〜１４ｅ側とは反対側の他
端部には、アルミニウムパターンにより、該ダイヤグフ
ラム１７の周辺部に位置するようにコ字形状に配列され
た仕切パターン部２４が形成されている。尚、この場
合、仕切パターン部２４は３個のパターン部から構成さ
れている。

【００２０】しかして、上記構成のセンサチップ１３
は、上述したように、シリコン基板１６の検出部２０が
設けられた面を上向きとした状態で、接着剤１８により
台座１９の表面に固定される。このとき、シリコン基板
１６は非常に薄いものであるため、接着剤１８がシリコ
ン基板１６の表面側にまで達する場合がある。

【００２１】しかしながら、シリコン基板１６の表面側
には，ボンディングパッド１４ａ〜１４ｅ及び導体パタ
ーン２２ａ〜２２ｅ（特に、両側に位置する導体パター
ン２２ａ，２２ｅ）並びに仕切パターン部２４が形成さ
れており、シリコン基板１６の周辺付近に若干の段差が
生じた状態となっている。そのため、シリコン基板１６
の表面側に達した接着剤１８は、前記段差が抵抗となっ
てシリコン基板１６の内側に流入することが極力阻止さ
れるようになる。

【００２２】また、シリコン基板１６の表面側に設けら
れた各ボンディングパッド１４ａ〜１４ｅと前記リード
基板１２とは、例えば直径２５μｍの金線からなるボン
ディングワイヤ１５（１５ａ〜１５ｅ）を介して接続さ
れる。これにより、ダイヤフラム１７に圧力が作用する
ことに応じて検出部２０から電気信号出力されると、そ
の電気信号は、各導体パターン２２ａ〜２２ｅ、各ボン
ディングパッド１４ａ〜１４ｅ、さらには各ボンディン
グワイヤ１５ａ〜１５ｅを通して取出されるようになっ
ている。

【００２３】そして、各ボンディングワイヤ１５ａ〜１
５ｅと、ボンディングパッド１４ａ〜１４ｅ及びリード
線１２との接続部分には、コーティング剤２５が塗布さ
れており、これにより、その接続部分が湿気や汚染から
保護されると共に、各ボンディングワイヤ１５ａ〜１５
ｅが剥がれるのが防止され、さらには、ショートするの
が防止されている。従って、コーティング剤２５を塗布
するにあたっては、接続部分を十分に覆う必要がある。

【００２４】このように、ボンディングワイヤ１５ａ〜
１５ｅとボンディングパッド１４ａ〜１４ｅとの接続部
分を十分に覆うようにコーティング剤２５が塗布される
と、そのコーティング剤２５は接続部分から検出部２０
側に向かって流動する場合がある。しかしながら、この
場合、導体パターン２２ａ〜２２ｅの途中部位に幅広部
２３ａ〜２３ｅが形成されているため、コーティング剤
２５は幅広部２３ａ〜２３ｅが抵抗となって、検出部２
０側へ流入し難くなる。

【００２５】このようにして、リード基板１２と接続さ
れたセンサチップ１３は、図２に示すように、台座１９
ごとカテーテル１１の先端部の内部に配設される。この
とき、センサチップ１３は、検出部２０（ダイヤフラム
１７）がカテーテル１１に形成された検出用窓１１ａと
対応するように配置され、図４に示すように、接着剤２
６によりカテーテル１１の内周面に固定される。

【００２６】このとき、接着剤２６は、検出用窓１１ａ
からカテーテル１１の内側面とシリコン基板１６の両側
面との隙間に注入されるため、接着剤２６がシリコン基
板１６の表面側に付着する場合がある。しかしながら、
この場合においても、シリコン基板１６の表面側に付着
した接着剤２６は、導体パターン２２ａ，２２ｅや仕切
パターン部２４が抵抗となってシリコン基板１６の中央
部へ流入することが妨げられる。

【００２７】そして、センサチップ１３のカテーテル１
１内への接着固定が終了すると、検出用窓１１ａはシリ
コーンゴム２７により封止される。尚、リード基板１２
の他端部（センサチップ１３側とは反対側の端部）は、
カテーテル１１から出て図示しないコネクタに接続され
る。

【００２８】このような本実施例によれば、シリコン基
板１６の表面側には、導体パターン２２ａ〜２２ｅに加
えて仕切パターン部２４を形成したので、シリコン基板
１６を台座１９に接着固定する際に、接着剤１８がシリ
コン基板１６の表面側に達しても、その接着剤１８が中
央部まで流入することが極力防止される。特に、シリコ
ン基板１６の表面側のうち他端部側においては、従来
は、ダイヤフラムの周辺部に何も形成されていなかった
ため、接着剤がダイヤフラム側へ流入する場合があった
が、本実施例においては、仕切パターン部２４を形成し
たことにより、接着剤１８がダイヤフラム１７側に流入
することを極力防止することができる。

【００２９】また、本実施例においては、導体パターン
２２ａ〜２２ｅの途中部位にそれぞれ幅広部２３ａ〜２
３ｅを設けた。そのため、ボンディングパッド１４ａ〜
１４ｅとボンディングワイヤ１５ａ〜１５ｅとの接続部
分に十分量のコーティング剤２５を塗布しても、そのコ
ーティング剤２５がダイヤフラム１７側に流入すること
をも極力防止することができる。

【００３０】さらに、センサチップ１３をカテーテル内
１１に固定する際に、接着剤２６がシリコン基板１６の
表面側に付着する場合があっても、その接着剤２６は、
導体パターン２２ａ〜２２ｅや仕切パターン部２４によ
り、ダイヤフラム１７側へ流入することが極力防止され
る。

【００３１】従って、接着剤１８，２６やコーティング
剤２５がダイヤフラム１７の表面を覆ってしまうと、ダ
イヤフラム１７の特性が変化して正確な圧力の検出がで
きないため、その製品は不良品とされるが、本実施例に
おいては、接着剤１８，２６やコーティング剤２５がダ
イヤフラム１７側に流入し難い構成としたため、前記不
良品の発生率を抑えることができる。

【００３２】しかも、前記仕切パターン部２４及び幅広
部２３ａ〜２３ｅは、アルミパターンによりシリコン基
板１６に導体パターン２２ａ〜２２ｅを形成する工程で
形成されるので、これら仕切パターン部２４及び幅広部
２３ａ〜２３ｅを形成するために製作工程が増えること
がない。

【００３３】さらに、前記仕切パターン部２４部及び幅
広部２３ａ〜２３ｅは、シリコン基板１６におけるダイ
ヤフラム１７の領域を明確にするという機能も有するた
め、接着剤１８，２６やコーティング剤２５がダイヤフ
ラム１７を覆っているか否かの検査を簡単に行うことが
でき、検査の効率を向上することができる。

【００３４】尚、本発明は、上記実施例に限定されるも
のではなく、例えば、仕切パターン部２４は連続的にコ
字形状となるように形成しても良く、また、幅広部を、
導体パターン２２ａ〜２２ｅの途中部位に形成すること
に加えて、導体パターン２２ａ〜２２ｅとは別に形成し
ても良い等、種々の変形或いは拡張が可能である。

【００３５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の半導体圧力センサは、半導体基板の表面側において、
ダイヤフラムの周辺部に所定のパターニング処理により
仕切パターン部や幅広部を形成し、半導体基板を台座に
接着固定する際に接着剤がダイヤフラム側に流入した
り、ボンディングパッドに塗布されるコーティング剤が
ダイヤフラム側に流入したりすることを極力防止する構
成としたので、ダイヤフラムの表面を接着剤やコーティ
ング剤が覆ってしまいダイヤフラムの特性を変化させる
ような不良品の発生を少なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すセンサチップの平面図

【図２】センサチップをカテーテルに組み込んだ状態の
縦断側面図

【図３】検出部の等価回路

【図４】センサチップをカテーテルに組み込んだ状態の
横断面図

【図５】従来例を示すもので、センサチップとリード基
板とを接続した状態の縦断側面図

【符号の説明】

図中、１４（１４ａ〜１４ｅ）はボンディングパッド、
１６はシリコン基板（半導体基板）、１７はダイヤフラ
ム、１８は接着剤、１９は台座、２０は検出部、２２ａ
〜２２ｅは導体パターン、２３ａ〜２３ｅは幅広部、２
４は仕切パターン部、２５はコーティング剤を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 台座に接着剤により固定される半導体基
   板と、 この半導体基板の所定部位に形成され外部からの圧力に
   応じて歪み変形するダイヤフラムと、 このダイヤフラムの表面側に所定の拡散処理により形成
   され当該ダイヤフラムの歪み変形に応じた電気信号を出
   力する検出部とを備えた半導体圧力センサにおいて、 前記半導体基板の表面側において前記ダイヤフラムの周
   辺部に所定のパターニング処理により形成され、前記接
   着剤の流れに対して抵抗となる仕切パターン部を具備し
   たことを特徴とする半導体圧力センサ。
2. 【請求項２】 台座に接着剤により固定される半導体基
   板と、 この半導体基板の所定部位に形成され外部からの圧力に
   応じて歪み変形するダイヤフラムと、 このダイヤフラムの表面側に所定の拡散処理により形成
   され当該ダイヤフラムの歪み変形に応じた電気信号を出
   力する検出部と、 前記半導体基板の表面側において所定のパターニング処
   理により形成され、前記検出部からボンディングパッド
   に延びる複数の導体パターンとを備えた半導体圧力セン
   サにおいて、 前記複数の導体パターンの途中部位に前記パターニング
   処理によりそれぞれ形成され、前記ボンディングパッド
   に塗布されたコーティング剤の流れに対して抵抗となる
   幅広部を具備したことを特徴とする半導体圧力センサ。