JPH10209469A - 半導体圧力センサ - Google Patents

半導体圧力センサ

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JPH10209469A
JPH10209469A JP1355897A JP1355897A JPH10209469A JP H10209469 A JPH10209469 A JP H10209469A JP 1355897 A JP1355897 A JP 1355897A JP 1355897 A JP1355897 A JP 1355897A JP H10209469 A JPH10209469 A JP H10209469A
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JP
Japan
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pressure sensor
semiconductor
semiconductor pressure
sensor chip
pressure
Prior art date
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Pending
Application number
JP1355897A
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English (en)
Inventor
Takuji Keno
拓治 毛野
Noriyuki Yasuike
則之 安池
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型化を可能とした半導体圧力センサを提供
する。 【解決手段】 半導体シリコン基板にダイアフラム11
となる薄肉部と支持部14となる厚肉部を形成し、ダイ
アフラム11の表面側にピエゾ抵抗12及び表面電極1
3を形成してなる半導体圧力センサチップ1と、外部回
路を形成した基板8とを有し、半導体圧力センサチップ
1の表面電極13と基板8の電極82とをボンディング
ワイヤ4で接続してなる半導体圧力センサにおいて、圧
力導入部71とフランジ部72とを有する圧力導入管7
を、フランジ部72の裏面と支持部14の下面とを接合
することにより装着し、基板8には、圧力導入部71が
挿入できる挿入孔81を形成し、圧力導入部71を挿入
孔81に挿入し、フランジ部72の表面と基板8の表面
とを接合するようにし、圧力導入部71を介して、ダイ
アフラム11に圧力が導入されるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板にダイ
アフラムを形成してなる半導体圧力センサに関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】半導体圧力センサは、検知したい圧力を
シリコン薄膜で構成されたダイアフラムのシリコン薄膜
に歪みとして伝え、ダイアフラム上に形成されたピエゾ
抵抗の抵抗値を変化させ、この変化を電気信号として検
出することにより、圧力を検出するものである。
【0003】この種の半導体圧力センサは、図2(a)
に示すように、半導体シリコン基板の裏面側をエッチン
グすることによりダイアフラムを形成してなした半導体
センサチップ1を、台座2を介して、圧力導入管31を
有する専用のパッケージ3に接着材21によりダイボン
ドし、半導体センサチップ1の表面電極とパッケージ3
のパッド間をボンディングワイヤ4により接続する。さ
らに、半導体センサチップ1の上にゲル状の樹脂である
レジン5を塗布し、パッケージ3に蓋32をする。ま
た、パッケージ3は、両側に端子33を設けたDIL
(Dual−In−Line)タイプであり、図2
(b)のように、半導体圧力センサの駆動や制御を行う
外部回路を実装した基板6に半田61により実装するこ
とで、半導体圧力センサが構成される。
【0004】なお、図2(b)の例では、圧力導入管3
1と端子33とが逆方向を向いているが、同方向を向く
ような構成のものもある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような半導体圧力センサにあっては、パッケージ3の大
きさによりセンサ全体の大きさが支配され、外部回路の
部品のレイアウトにしか自由度がないので、小型化でき
るサイズに限界があった。
【0006】本発明は、上記の点に鑑みてなしたもので
あり、その目的とするところは、小型化を可能とした半
導体圧力センサを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の半導体圧
力センサは、半導体シリコン基板にダイアフラムとなる
薄肉部と支持部となる厚肉部を形成し、該ダイアフラム
の表面側にピエゾ抵抗及び表面電極を形成してなる半導
体圧力センサチップと、外部回路を形成した基板とを有
し、前記半導体圧力センサチップの表面電極と前記基板
の電極とをボンディングワイヤで接続してなる半導体圧
力センサにおいて、圧力導入部とフランジ部とを有する
圧力導入管を、前記フランジ部の裏面と前記支持部の下
面とを接合することにより装着し、前記基板には、前記
圧力導入部が挿入できる挿入孔を形成し、前記圧力導入
部を前記挿入孔に挿入し、前記フランジ部の表面と前記
基板の表面とを接合するようにし、前記圧力導入部を介
して、前記ダイアフラムに圧力が導入されるようにした
ことを特徴とするものである。
【0008】請求項2記載の半導体圧力センサは、請求
項1記載の発明において、前記圧力導入管をプラスチッ
クにより形成し、前記圧力導入管のフランジ部の裏面と
前記半導体圧力センサチップの支持部の下面とを接着材
により接着したことを特徴とするものである。
【0009】請求項3記載の半導体圧力センサは、請求
項1記載の発明において、前記圧力導入管をガラスによ
り形成し、前記圧力導入管のフランジ部の裏面と前記半
導体圧力センサチップの支持部の下面とを陽極接合させ
たことを特徴とするものである。
【0010】請求項4記載の半導体圧力センサは、請求
項1乃至請求項3記載の発明において、前記基板の表面
側において、前記半導体圧力センサチップ及びボンディ
ングワイヤを覆うようにゲル状樹脂を塗布したことを特
徴とするものである。
【0011】請求項5記載の半導体圧力センサは、請求
項1乃至請求項3記載の発明において、1端部の開口が
前記半導体圧力センサチップの表面電極の内側で且つ前
記ダイアフラムより外側となるように形成された基準圧
力導入管を前記半導体圧力センサチップの表面側に装着
し、基準圧力が前記基準圧力導入管を介して前記ダイア
フラムに印加されるようにするとともに、前記基準圧力
導入管の他端部が埋もれず、前記半導体圧力センサチッ
プ及びボンディングワイヤを覆うように熱硬化性樹脂を
塗布したことを特徴とするものである。て、
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
を図面に基づき説明する。図1は、本発明の実施の形態
の一例に係る半導体圧力センサの製造方法を示す製造工
程図であり、図1(f)には完成した半導体圧力センサ
が示される。
【0013】本実施形態の半導体圧力センサの製造方法
は、まず、図1(a)に示すように、半導体シリコン基
板の裏面を異方性エッチングすることにより、数〜数十
μmの厚さの薄肉部を形成しダイアフラム11とし、表
面側には、ピエゾ抵抗となる熱拡散層12及び表面電極
13を形成することにより、半導体圧力センサチップ1
を形成する。なお、半導体シリコン基板の厚肉部は支持
部14となる。
【0014】次に、図1(b)に示すように、圧力導入
部71とフランジ部72とを有する圧力導入管7を、フ
ランジ部72の裏面と半導体圧力センサチップ1の支持
部14の下面15とを接合することにより、半導体圧力
センサチップ1に装着する。フランジ部72の大きさは
半導体圧力センサチップ1の寸法と同程度の大きさを有
する。ここで、圧力導入管7をプラスチックで形成した
場合には、圧力導入部71と半導体圧力センサチップ1
との前記接合は、接着材により行い、圧力導入管7をガ
ラスで形成した場合には、圧力導入部71と半導体圧力
センサチップ1との前記接合は、陽極接合による共有結
合にて行う。なお、圧力導入部71には、圧力を導入す
るための導入孔73が形成されており、導入孔73を介
してダイアフラム11に圧力が導入されるようになって
いる。
【0015】次に、図1(c)に示すように、圧力導入
部71が挿入できる挿入孔81を有する外部回路用の基
板8を形成し、挿入孔81に圧力導入部71を挿入し、
基板8の表面とフランジ部72の表面74とを接着材7
5により接着する。
【0016】次に、図1(d)に示すように、1端部の
開口91が半導体圧力センサチップ1の表面電極13の
内側で且つダイアフラム11より外側となるように形成
された基準圧力導入管9を表面電極13に当たらないよ
うに半導体圧力センサチップ1の表面側に装着する。基
準圧力導入管9は、基準圧力(例えば、大気圧)が基準
圧力導入管9を介してダイアフラム11に印加されるよ
うにするためのものである。基準圧力導入管9は例えば
プラスチック製でよい。次に、図1(e)に示すよう
に、基板8上のパッド(電極)82と半導体圧力センサ
チップ1上の表面電極13とを金製のボンディングワイ
ヤ4で接続する。
【0017】次に、図1(f)に示すように、半導体圧
力センサチップ1の表面電極13や基板8上のパッド8
2及びボンディングワイヤ4を湿気等から保護するため
に、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂10を半導体圧力セ
ンサチップ1とボンディングワイヤ4を覆うように載せ
る。ここで、熱硬化性樹脂10は、基準圧を導入するた
めの基準圧力導入管9の開放端92が塞がらないように
しておく。半導体圧力センサチップ1を硬い熱硬化性樹
脂10で覆うようにしても、基準圧力導入管9により、
ダイアフラム11の表面側が大気圧等の基準圧に保たれ
るので、ダイアフラム11の裏面に圧力が印加された場
合に、熱硬化性樹脂10がダイアフラム11の歪みに影
響を及ぼすことはない。
【0018】なお、本実施形態では、基準圧力導入管9
を用いることにより、半導体圧力センサチップ1を硬い
熱硬化性樹脂10で覆うようにしても、熱硬化性樹脂1
0がダイアフラム11の歪みに影響を及ぼすことはない
ようにしたが、熱硬化性樹脂10の替わりに、ゲル状の
レジンを使用すれば、基準圧力導入管9をなくして、レ
ジンが半導体圧力センサチップ1の表面を直接覆って
も、ダイアフラム11の裏面に圧力が印加された場合
に、ダイアフラム11の歪みへの影響を小さくすること
ができる。
【0019】以上の実施形態によれば、半導体圧力セン
サチップ1と同サイズのフランジ部72を有する圧力導
入管7のフランジ部72の裏面に半導体圧力センサチッ
プ1の支持部14の下面15を接合し、さらに、圧力導
入部71を基板8の挿入孔81に挿入し、フランジ部7
2と基板8とを接合するようにしたので、従来例として
示した圧力導入管31を有したパッケージ3を使用する
場合と比較して、半導体圧力センサチップ1より大きな
形状となるパッケージ3を使用する必要がなくなり、半
導体圧力センサ全体を小型化できるのである。
【0020】
【発明の効果】以上のように、請求項1乃至請求項3記
載の発明によれば、半導体シリコン基板にダイアフラム
となる薄肉部と支持部となる厚肉部を形成し、該ダイア
フラムの表面側にピエゾ抵抗及び表面電極を形成してな
る半導体圧力センサチップと、外部回路を形成した基板
とを有し、前記半導体圧力センサチップの表面電極と前
記基板の電極とをボンディングワイヤで接続してなる半
導体圧力センサにおいて、圧力導入部とフランジ部とを
有する圧力導入管を、前記フランジ部の裏面と前記支持
部の下面とを接合することにより装着し、前記基板に
は、前記圧力導入部が挿入できる挿入孔を形成し、前記
圧力導入部を前記挿入孔に挿入し、前記フランジ部の表
面と前記基板の表面とを接合するようにし、前記圧力導
入部を介して、前記ダイアフラムに圧力が導入されるよ
うにしたので、半導体圧力センサチップの基板への実装
面積が低減でき、小型化を可能とした半導体圧力センサ
が提供できた。
【0021】請求項4記載の発明によれば、請求項1乃
至請求項3記載の発明において、前記基板の表面側にお
いて、前記半導体圧力センサチップ及びボンディングワ
イヤを覆うようにゲル状樹脂を塗布すれば、ゲル状樹脂
により、基板上のパッドやボンディングワイヤ等を湿気
等から保護することができる。
【0022】請求項5記載の発明によれば、請求項1乃
至請求項3記載の発明において、1端部の開口が前記半
導体圧力センサチップの表面電極の内側で且つ前記ダイ
アフラムより外側となるように形成された基準圧力導入
管を前記半導体圧力センサチップの表面側に装着し、基
準圧力が前記基準圧力導入管を介して前記ダイアフラム
に印加されるようにするとともに、前記基準圧力導入管
の他端部が埋もれず、前記半導体圧力センサチップ及び
ボンディングワイヤを覆うように熱硬化性樹脂を塗布す
るようにすれば、熱硬化性樹脂により基板上のパッドや
ボンディングワイヤ等を湿気等から保護するとともに、
基準圧力導入管により、ダイアフラムの表面側が大気圧
等の基準圧に保たれるので、ダイアフラムの裏面に圧力
が印加された場合に、熱硬化性樹脂がダイアフラムの歪
みに影響を及ぼすことはないのである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る半導体圧力センサの
製造方法を示す製造工程図である。
【図2】従来例に係る半導体圧力センサの断面状態を示
す模式図である。
【符号の説明】
1 半導体圧力センサチップ 2 台座 3 パッケージ 4 ボンディングワイヤ 5 レジン 6 基板 7 圧力導入管 8 基板 9 基準圧力導入管 10 熱硬化性樹脂 11 ダイアフラム 12 熱拡散層(ピエゾ抵抗) 13 表面電極 14 支持部 15 下面 71 圧力導入部 72 フランジ部 73 導入孔 74 表面 81 挿入孔 82 パッド(電極) 91 開口 92 開放端

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体シリコン基板にダイアフラムとな
    る薄肉部と支持部となる厚肉部を形成し、該ダイアフラ
    ムの表面側にピエゾ抵抗及び表面電極を形成してなる半
    導体圧力センサチップと、外部回路を形成した基板とを
    有し、前記半導体圧力センサチップの表面電極と前記基
    板の電極とをボンディングワイヤで接続してなる半導体
    圧力センサにおいて、圧力導入部とフランジ部とを有す
    る圧力導入管を、前記フランジ部の裏面と前記支持部の
    下面とを接合することにより装着し、前記基板には、前
    記圧力導入部が挿入できる挿入孔を形成し、前記圧力導
    入部を前記挿入孔に挿入し、前記フランジ部の表面と前
    記基板の表面とを接合するようにし、前記圧力導入部を
    介して、前記ダイアフラムに圧力が導入されるようにし
    たことを特徴とする半導体圧力センサ。
  2. 【請求項2】 前記圧力導入管をプラスチックにより形
    成し、前記圧力導入管のフランジ部の裏面と前記半導体
    圧力センサチップの支持部の下面とを接着材により接着
    したことを特徴とする請求項1記載の半導体圧力セン
    サ。
  3. 【請求項3】 前記圧力導入管をガラスにより形成し、
    前記圧力導入管のフランジ部の裏面と前記半導体圧力セ
    ンサチップの支持部の下面とを陽極接合させたことを特
    徴とする請求項1記載の半導体圧力センサ。
  4. 【請求項4】 前記基板の表面側において、前記半導体
    圧力センサチップ及びボンディングワイヤを覆うように
    ゲル状樹脂を塗布したことを特徴とする請求項1乃至請
    求項3記載の半導体圧力センサ。
  5. 【請求項5】 1端部の開口が前記半導体圧力センサチ
    ップの表面電極の内側で且つ前記ダイアフラムより外側
    となるように形成された基準圧力導入管を前記半導体圧
    力センサチップの表面側に装着し、基準圧力が前記基準
    圧力導入管を介して前記ダイアフラムに印加されるよう
    にするとともに、前記基準圧力導入管の他端部が埋もれ
    ず、前記半導体圧力センサチップ及びボンディングワイ
    ヤを覆うように熱硬化性樹脂を塗布したことを特徴とす
    る請求項1乃至請求項3記載の半導体圧力センサ。
JP1355897A 1997-01-28 1997-01-28 半導体圧力センサ Pending JPH10209469A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6401542B1 (en) 2000-01-24 2002-06-11 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Pressure sensing semiconductor device comprising a semiconductor chip which has a diaphragm formed with piezoresistance
JP2008513699A (ja) * 2004-09-17 2008-05-01 ノルスク・ヒドロ・アーエスアー 管等の状態を測定するセンサ又はプローブの配置構造
JP2014085299A (ja) * 2012-10-26 2014-05-12 Denso Corp 圧力センサ装置およびその製造方法
JP2014085206A (ja) * 2012-10-23 2014-05-12 Denso Corp 圧力センサ装置およびその製造方法
CN105149935A (zh) * 2015-10-08 2015-12-16 苏州市海神达机械科技有限公司 一种法兰定位器

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