JPH1090095A - 半導体圧力センサの製造方法 - Google Patents
半導体圧力センサの製造方法Info
- Publication number
- JPH1090095A JPH1090095A JP24447996A JP24447996A JPH1090095A JP H1090095 A JPH1090095 A JP H1090095A JP 24447996 A JP24447996 A JP 24447996A JP 24447996 A JP24447996 A JP 24447996A JP H1090095 A JPH1090095 A JP H1090095A
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- Japan
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- pressure sensor
- water
- silicon chip
- semiconductor pressure
- resin case
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Abstract
(57)【要約】
【課題】広い温度範囲で使用できる小型で低コストの半
導体圧力センサを提供する。 【解決手段】シリコンチップ６に、シリコンチップ６に
近い熱膨張係数を有するガラス台座２を陽極接合して半
導体圧力センサユニット１０（以下ユニットと略す）と
する。樹脂ケース１に水を塗布し、このユニット１０を
搭載し、全体に炭酸ガス（ＣＯ2 ）を吹きつけて冷却
し、水を氷にしてユニット１０と樹脂ケース１とを固着
する。この冷却した状態でシリコンチップ６とリードフ
レーム５とをアルミ線４でワイヤボンディングする。ワ
イヤボンディング後、全体を加熱して水を完全に蒸発さ
せて除去し、温度特性などの調整をし、シリコンチップ
６の表面およびアルミ線４を保護するためにシリコーン
ゲル７で被覆し、樹脂ケース１に圧力導入孔９を有する
樹脂製蓋８を接着剤で固着する。
導体圧力センサを提供する。 【解決手段】シリコンチップ６に、シリコンチップ６に
近い熱膨張係数を有するガラス台座２を陽極接合して半
導体圧力センサユニット１０（以下ユニットと略す）と
する。樹脂ケース１に水を塗布し、このユニット１０を
搭載し、全体に炭酸ガス（ＣＯ2 ）を吹きつけて冷却
し、水を氷にしてユニット１０と樹脂ケース１とを固着
する。この冷却した状態でシリコンチップ６とリードフ
レーム５とをアルミ線４でワイヤボンディングする。ワ
イヤボンディング後、全体を加熱して水を完全に蒸発さ
せて除去し、温度特性などの調整をし、シリコンチップ
６の表面およびアルミ線４を保護するためにシリコーン
ゲル７で被覆し、樹脂ケース１に圧力導入孔９を有する
樹脂製蓋８を接着剤で固着する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体基板に形
成されたダイヤフラム部（圧力センサ部）に半導体基板
の導電形とは異なる導電形の歪みゲージを有し、そのダ
イヤフラム部に加えられる圧力を電気信号に変換する圧
力トランスジューサーの出力信号を増幅、調整するため
の演算増幅器および抵抗を含む回路を有する半導体圧力
センサの製造方法に関する。
成されたダイヤフラム部（圧力センサ部）に半導体基板
の導電形とは異なる導電形の歪みゲージを有し、そのダ
イヤフラム部に加えられる圧力を電気信号に変換する圧
力トランスジューサーの出力信号を増幅、調整するため
の演算増幅器および抵抗を含む回路を有する半導体圧力
センサの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体圧力センサに対して、小型
軽量化、低コスト化、品質・信頼性の向上などの要求
が、自動車用に限らず民生用の分野でも急速に高まって
きている。図２は従来の半導体圧力センサの要部構成図
である。半導体圧力センサユニット１０は、歪みゲージ
と歪みゲージからの電気信号を増幅する回路とを形成し
たシリコンチップ６（半導体基板）に、シリコンチップ
６に近い熱膨張係数を有するガラス台座２を固着して製
作される。このガラス台座２の底面は半導体圧力センサ
ユニット１０を収納する樹脂ケース１の底部にシリコー
ン接着剤３で固定される。シリコンチップ６と樹脂ケー
ス１との熱膨張係数の差で生ずる熱応力を緩和するため
に、ガラス台座２の高さ寸法２２を高くする必要があ
る。また接着剤は樹脂ケース１とガラス台座２との熱膨
張係数の差で生ずる熱応力を緩和する働きもしている。
またこの接着剤はシリコンチップ６に形成された図示さ
れていないボンディングパッドと樹脂ケース１に一体形
成された外部導出端子となるリードフレーム５間をアル
ミ線で超音波接合するときに、超音波に対して共振を起
こさないように固定する目的もある。樹脂ケース１とガ
ラス台座２とを固定したあと、温度特性などの調整をし
て、シリコンチップ６とアルミ線４とにシリコーンゲル
７を塗布してその表面を保護する。つぎに測定圧を導く
ための圧力導入孔が形成された樹脂製蓋８を樹脂ケース
１の上部に被せて接着剤で固定する。
軽量化、低コスト化、品質・信頼性の向上などの要求
が、自動車用に限らず民生用の分野でも急速に高まって
きている。図２は従来の半導体圧力センサの要部構成図
である。半導体圧力センサユニット１０は、歪みゲージ
と歪みゲージからの電気信号を増幅する回路とを形成し
たシリコンチップ６（半導体基板）に、シリコンチップ
６に近い熱膨張係数を有するガラス台座２を固着して製
作される。このガラス台座２の底面は半導体圧力センサ
ユニット１０を収納する樹脂ケース１の底部にシリコー
ン接着剤３で固定される。シリコンチップ６と樹脂ケー
ス１との熱膨張係数の差で生ずる熱応力を緩和するため
に、ガラス台座２の高さ寸法２２を高くする必要があ
る。また接着剤は樹脂ケース１とガラス台座２との熱膨
張係数の差で生ずる熱応力を緩和する働きもしている。
またこの接着剤はシリコンチップ６に形成された図示さ
れていないボンディングパッドと樹脂ケース１に一体形
成された外部導出端子となるリードフレーム５間をアル
ミ線で超音波接合するときに、超音波に対して共振を起
こさないように固定する目的もある。樹脂ケース１とガ
ラス台座２とを固定したあと、温度特性などの調整をし
て、シリコンチップ６とアルミ線４とにシリコーンゲル
７を塗布してその表面を保護する。つぎに測定圧を導く
ための圧力導入孔が形成された樹脂製蓋８を樹脂ケース
１の上部に被せて接着剤で固定する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】半導体圧力センサユニ
ットのガラス台座を樹脂製のケースに固定する接着剤に
は通常シリコーン接着剤が使用されている。この接着剤
は硬化してもゴムのように弾性を有し、ガラス台座と樹
脂製のケースの熱膨張係数差により発生する熱応力を緩
和しきれず、シリコンチップ面に形成された歪みゲージ
まで熱応力が伝わり、温度による半導体圧力センサの特
性変動の原因になっていた。また、アルミ線のワイヤー
ボンディング工程において、ボンディング装置で発生さ
せた超音波振動によるエネルギーを弾性のある接着剤が
吸収してしまい、ボンディングができない。 またこの
接着剤をエポキシ接着剤などのガラス台座に近い熱膨張
係数で、且つ硬化後の弾性が非常に小さいものへと変更
した場合、接着剤の価格が高くなりすぎ実用には供さな
いという課題があった。
ットのガラス台座を樹脂製のケースに固定する接着剤に
は通常シリコーン接着剤が使用されている。この接着剤
は硬化してもゴムのように弾性を有し、ガラス台座と樹
脂製のケースの熱膨張係数差により発生する熱応力を緩
和しきれず、シリコンチップ面に形成された歪みゲージ
まで熱応力が伝わり、温度による半導体圧力センサの特
性変動の原因になっていた。また、アルミ線のワイヤー
ボンディング工程において、ボンディング装置で発生さ
せた超音波振動によるエネルギーを弾性のある接着剤が
吸収してしまい、ボンディングができない。 またこの
接着剤をエポキシ接着剤などのガラス台座に近い熱膨張
係数で、且つ硬化後の弾性が非常に小さいものへと変更
した場合、接着剤の価格が高くなりすぎ実用には供さな
いという課題があった。
【０００４】この発明の目的は、前記の課題を解決する
ために、ガラス台座とそれを収納するケースとを接着し
ないで固定することで、広い温度範囲に使用でき、小型
で低コストの半導体圧力センサを提供できるようにする
ことである。
ために、ガラス台座とそれを収納するケースとを接着し
ないで固定することで、広い温度範囲に使用でき、小型
で低コストの半導体圧力センサを提供できるようにする
ことである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明は、前記の目的
を達成するために、圧力センサ部が形成された半導体基
板と半導体基板を支持するガラス台座とが固着してなる
半導体圧力センサユニットと、圧力センサの信号を取り
出す外部導出端子と、該半導体圧力センサユニットを収
納するケースからなる半導体圧力センサーの製造方法に
おいて、少なくともガラス台座の底部とケース間を水で
満たす工程と、該水を凝固して氷にする工程と、圧力セ
ンサ部と外部導出端子部とを導線でボンディングする工
程と、ガラス台座とケース間に存在する氷を溶かし、蒸
発させて除去する工程とを含む工程とする。前記ガラス
台座がパイレックスガラスで形成されるとよい。また使
用される水がイオン交換樹脂を通した純水または蒸留水
であると効果的である。
を達成するために、圧力センサ部が形成された半導体基
板と半導体基板を支持するガラス台座とが固着してなる
半導体圧力センサユニットと、圧力センサの信号を取り
出す外部導出端子と、該半導体圧力センサユニットを収
納するケースからなる半導体圧力センサーの製造方法に
おいて、少なくともガラス台座の底部とケース間を水で
満たす工程と、該水を凝固して氷にする工程と、圧力セ
ンサ部と外部導出端子部とを導線でボンディングする工
程と、ガラス台座とケース間に存在する氷を溶かし、蒸
発させて除去する工程とを含む工程とする。前記ガラス
台座がパイレックスガラスで形成されるとよい。また使
用される水がイオン交換樹脂を通した純水または蒸留水
であると効果的である。
【０００６】前記製造方法により、半導体圧力センサー
ユニットの接合は、接着剤と同様にガラス台座とケース
間に水を満たし、この水を凝固させることでこのユニッ
トとケースを強固に固着し、この状態でシリコンチップ
のボンディングパット部とケースに固着された外部導出
端子とをアルミ線でワイヤボンディングすることが可能
となる。その後、水を蒸発させてガラス台座とケース間
に隙間を作り、熱膨張係数の差で発生する熱応力の影響
を除去できる。また純水や蒸留水を使用することでシリ
コンチップの表面が水に含まれる不純物で汚染されるこ
とを防止できる。
ユニットの接合は、接着剤と同様にガラス台座とケース
間に水を満たし、この水を凝固させることでこのユニッ
トとケースを強固に固着し、この状態でシリコンチップ
のボンディングパット部とケースに固着された外部導出
端子とをアルミ線でワイヤボンディングすることが可能
となる。その後、水を蒸発させてガラス台座とケース間
に隙間を作り、熱膨張係数の差で発生する熱応力の影響
を除去できる。また純水や蒸留水を使用することでシリ
コンチップの表面が水に含まれる不純物で汚染されるこ
とを防止できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１はこの発明の一実施例の半導
体圧力センサの製造方法により製作された半導体圧力セ
ンサの要部構成図である。歪みゲージと歪みゲージから
の電気信号を増幅する回路とを形成したシリコンチップ
６（半導体基板でセンサチップといわれている）に、シ
リコンチップ６に近い熱膨張係数を有するパイレックス
ガラスで形成されたガラス台座２を真空中、一定圧また
は大気圧の環境下で陽極接合して半導体圧力センサユニ
ット１０（以下ユニットと略す）とする。樹脂ケース１
に純水等の水を塗布し、このユニット１０を搭載し、少
なくともガラス台座２の底部と樹脂ケース１との間が水
で満たされるようにする。その後、全体に炭酸ガス（Ｃ
Ｏ2 ）を吹きつけて冷却し、水を凝固させ氷にしてユニ
ット１０のガラス台座２と樹脂ケース１とを固着する。
この冷却した状態でシリコンチップ６に形成された図示
されていないボンディングパッドと外部導出端子である
リードフレーム５とを直径約５０μｍのアルミ線４でワ
イヤボンディングする。このリードフレーム５は樹脂ケ
ース１に一体形成されている。ワイヤボンディング後、
全体を加熱して水を完全に蒸発させて除去し、温度特性
などの調整をする。その後でシリコンチップ６の表面お
よびアルミ線４を保護するために、シリコーンゲル７で
被覆し、樹脂ケース１に圧力導入孔９を有する樹脂製蓋
８を接着剤で固着する。
体圧力センサの製造方法により製作された半導体圧力セ
ンサの要部構成図である。歪みゲージと歪みゲージから
の電気信号を増幅する回路とを形成したシリコンチップ
６（半導体基板でセンサチップといわれている）に、シ
リコンチップ６に近い熱膨張係数を有するパイレックス
ガラスで形成されたガラス台座２を真空中、一定圧また
は大気圧の環境下で陽極接合して半導体圧力センサユニ
ット１０（以下ユニットと略す）とする。樹脂ケース１
に純水等の水を塗布し、このユニット１０を搭載し、少
なくともガラス台座２の底部と樹脂ケース１との間が水
で満たされるようにする。その後、全体に炭酸ガス（Ｃ
Ｏ2 ）を吹きつけて冷却し、水を凝固させ氷にしてユニ
ット１０のガラス台座２と樹脂ケース１とを固着する。
この冷却した状態でシリコンチップ６に形成された図示
されていないボンディングパッドと外部導出端子である
リードフレーム５とを直径約５０μｍのアルミ線４でワ
イヤボンディングする。このリードフレーム５は樹脂ケ
ース１に一体形成されている。ワイヤボンディング後、
全体を加熱して水を完全に蒸発させて除去し、温度特性
などの調整をする。その後でシリコンチップ６の表面お
よびアルミ線４を保護するために、シリコーンゲル７で
被覆し、樹脂ケース１に圧力導入孔９を有する樹脂製蓋
８を接着剤で固着する。
【０００８】水を凝固させ氷にすることで、硬化させた
シリコーン接着剤３（図２参照）より弾性係数を小さく
できる。そのため、アルミ線４のワイヤボンディング時
に発生させる超音波が効率よくボンディング部に伝達さ
れてボンディングを良好に行うことができる。また、ボ
ンディング後、水を蒸発させても、ユニット１０は樹脂
ケース１に形成された外部導出端子であるリードフレー
ム５とアルミ線４でボンディングされることで支えら
れ、また樹脂ケース１とガラス台座２の間には隙間２１
ができる。この隙間２１により、樹脂ケース１とガラス
台座２の熱膨張係数が幾ら違っていても、全く熱応力が
発生しない。そのため、この半導体圧力センサは広い温
度範囲で安定して使用することができる。また熱応力が
発生しないため、樹脂ケース１とシリコンチップ６間の
熱応力の緩和材としての働きをさせていたガラス台座２
の高さ寸法２２をシリコンチップ６を固着するのに必要
な最小限の高さまで縮めることができ、半導体圧力セン
サーを小型化できる。またイオン交換樹脂に水を通した
純水や蒸留水などを使用することで、シリコンチップ６
が水に含まれる不純物で汚染されることを防止できる。
勿論、通常の水を使用した場合は、蒸発させたあと不純
物を除去する洗浄を行うとよい。また水を使用すること
で、従来の接着剤に比べて、コスト、取扱い、入手方法
などの面で有利である。
シリコーン接着剤３（図２参照）より弾性係数を小さく
できる。そのため、アルミ線４のワイヤボンディング時
に発生させる超音波が効率よくボンディング部に伝達さ
れてボンディングを良好に行うことができる。また、ボ
ンディング後、水を蒸発させても、ユニット１０は樹脂
ケース１に形成された外部導出端子であるリードフレー
ム５とアルミ線４でボンディングされることで支えら
れ、また樹脂ケース１とガラス台座２の間には隙間２１
ができる。この隙間２１により、樹脂ケース１とガラス
台座２の熱膨張係数が幾ら違っていても、全く熱応力が
発生しない。そのため、この半導体圧力センサは広い温
度範囲で安定して使用することができる。また熱応力が
発生しないため、樹脂ケース１とシリコンチップ６間の
熱応力の緩和材としての働きをさせていたガラス台座２
の高さ寸法２２をシリコンチップ６を固着するのに必要
な最小限の高さまで縮めることができ、半導体圧力セン
サーを小型化できる。またイオン交換樹脂に水を通した
純水や蒸留水などを使用することで、シリコンチップ６
が水に含まれる不純物で汚染されることを防止できる。
勿論、通常の水を使用した場合は、蒸発させたあと不純
物を除去する洗浄を行うとよい。また水を使用すること
で、従来の接着剤に比べて、コスト、取扱い、入手方法
などの面で有利である。
【０００９】
【発明の効果】この発明により、樹脂ケースと半導体圧
力センサユニットのガラス台座の間を固着しないこと
で、樹脂ケースと圧力センサ部（半導体基板）間で従来
構造では発生していた熱応力を完全に除去でき、その結
果、広い温度範囲で安定して使用できる半導体圧力セン
サが得られる。また熱応力を完全に除去できたことによ
り、熱応力の緩衝材の役目もあるガラス台座を最小限の
高さにでき小型化を図ることができる。さらに接着剤を
使用せず水を使用することで、低コスト化を図ることが
できる。
力センサユニットのガラス台座の間を固着しないこと
で、樹脂ケースと圧力センサ部（半導体基板）間で従来
構造では発生していた熱応力を完全に除去でき、その結
果、広い温度範囲で安定して使用できる半導体圧力セン
サが得られる。また熱応力を完全に除去できたことによ
り、熱応力の緩衝材の役目もあるガラス台座を最小限の
高さにでき小型化を図ることができる。さらに接着剤を
使用せず水を使用することで、低コスト化を図ることが
できる。
【図１】この発明の一実施例の半導体圧力センサの製造
方法により製作された半導体圧力センサの要部構成図
方法により製作された半導体圧力センサの要部構成図
【図２】従来の半導体圧力センサの要部構成図
１ 樹脂ケース ２ ガラス台座 ３ シリコーン接着剤 ４ アルミ線 ５ リードフレーム ６ シリコンチップ ７ シリコーンゲル ８ 圧力導入孔 ９ 樹脂製蓋 １０ 半導体圧力センサユニット ２１ 隙間 ２２ 高さ寸法
Claims (3)
- 【請求項１】圧力センサ部が形成された半導体基板と半
導体基板を支持するガラス台座とが固着してなる半導体
圧力センサユニットと、圧力センサの信号を取り出す外
部導出端子と、該半導体圧力センサユニットを収納する
ケースとからなる半導体圧力センサの製造方法におい
て、少なくともガラス台座の底部とケース間を水で満た
す工程と、該水を凝固して氷とする工程と、圧力センサ
部と外部導出端子部とを導線でボンディングする工程
と、ガラス台座とケース間に存在する氷を溶かし、蒸発
させて除去する工程とを含む半導体圧力センサの製造方
法。 - 【請求項２】ガラス台座がパイレックスガラスで形成さ
れることを特徴とする請求項１記載の半導体圧力センサ
の製造方法。 - 【請求項３】水が純水または蒸留水であることを特徴と
する請求項１記載の半導体圧力センサの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24447996A JPH1090095A (ja) | 1996-09-17 | 1996-09-17 | 半導体圧力センサの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24447996A JPH1090095A (ja) | 1996-09-17 | 1996-09-17 | 半導体圧力センサの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1090095A true JPH1090095A (ja) | 1998-04-10 |
Family
ID=17119285
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24447996A Pending JPH1090095A (ja) | 1996-09-17 | 1996-09-17 | 半導体圧力センサの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1090095A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002107249A (ja) * | 2000-10-03 | 2002-04-10 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体圧力センサ |
| JP2005181065A (ja) * | 2003-12-18 | 2005-07-07 | Denso Corp | 半導体圧力センサ装置 |
| US7089799B2 (en) | 2002-12-24 | 2006-08-15 | Denso Corporation | Pressure sensor device and method of producing the same |
| JP2011119239A (ja) * | 2009-10-27 | 2011-06-16 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 発光モジュール |
-
1996
- 1996-09-17 JP JP24447996A patent/JPH1090095A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002107249A (ja) * | 2000-10-03 | 2002-04-10 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体圧力センサ |
| US7089799B2 (en) | 2002-12-24 | 2006-08-15 | Denso Corporation | Pressure sensor device and method of producing the same |
| JP2005181065A (ja) * | 2003-12-18 | 2005-07-07 | Denso Corp | 半導体圧力センサ装置 |
| JP2011119239A (ja) * | 2009-10-27 | 2011-06-16 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 発光モジュール |
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