JPH11248571A - 半導体圧力センサ用台座 - Google Patents

半導体圧力センサ用台座

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JPH11248571A
JPH11248571A JP4670298A JP4670298A JPH11248571A JP H11248571 A JPH11248571 A JP H11248571A JP 4670298 A JP4670298 A JP 4670298A JP 4670298 A JP4670298 A JP 4670298A JP H11248571 A JPH11248571 A JP H11248571A
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JP
Japan
Prior art keywords
pressure sensor
semiconductor pressure
pedestal
hole
sensor chip
Prior art date
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Pending
Application number
JP4670298A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Saito
宏 齊藤
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
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Publication of JPH11248571A publication Critical patent/JPH11248571A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 貫通孔の内壁にメタライズ層が形成されず、
工程が増加することもなく、半導体圧力センサチップと
の接合信頼性のよい半導体圧力センサ用台座を提供す
る。 【解決手段】 凹部を形成することにより薄肉状に形成
されたダイアフラム11を有する半導体圧力センサチッ
プ1と、ダイアフラム11に圧力を導入するための貫通
孔21が形成され、半導体圧力センサチップ1に接合さ
れる台座2とを有してなる半導体圧力センサにおける台
座2であって、貫通孔21の半導体圧力センサチップ1
に接合される側の開口部の形状を大きくし、深さ方向に
沿って徐々に小さくなるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ダイアフラムの形
成された半導体圧力センサチップと台座とを接合してな
る半導体圧力センサの台座に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、半導体圧力センサは微圧領域の
圧力の測定を行うものであり、図4に示すように、凹部
を形成することにより薄肉状に形成されたダイアフラム
11を有する半導体圧力センサチップ1がガラス台座2
に陽極接合等により接合され、中心にコバール製又は4
2アロイ等の金属パイプ4が配置されたPPSやPBT
等のプラスチックパッケージ3内に設置される。半導体
圧力センサチップ1表面のアルミパッドとリード5とは
金又はアルミ製のワイヤ6で接続されている。なお、7
はプラスチックパッケージ3の蓋であり、12は半導体
圧力センサチップ1に形成された歪みゲージ抵抗であ
り、13は半導体圧力センサチップ1の表面を保護する
オーバーコートである。ガラス台座2の材料としては、
例えばパイレックスガラス(コーニング社製、品番♯7
740等)が用いられる。
【0003】ガラス台座2の中心部には、半導体圧力セ
ンサチップ1のダイアフラム11に圧力を印加するため
の貫通孔21が形成され、ガラス台座2はこの貫通孔2
1と金属パイプ4の貫通孔41とが対向するような配置
で、金属パイプ4に接合される。ガラス台座2と金属パ
イプ4とを接合するために、ガラス台座2の半導体圧力
センサチップ1と接合しない側の面にはメタライズ層8
が形成される。
【0004】ガラス台座2へのメタライズ層8の形成
は、まず、図5(a)に示すように、メタライズ層8を
形成すべき面の表面粗化を行い、次に、図5(b)に示
すように、ガラス台座2を平面プレート10上に密着し
て設置し、スパッタリングや蒸着により表面粗化した面
にメタライズ層8を形成する。メタライズ層8の例とし
ては、Cr(最下層)/Ni/Au(最上層)、Ti
(最下層)/Ni/Au(最上層)、Ti(最下層)/
Pt/Au(最上層)等が挙げられる。その後、図5
(c)に示すように、ガラス台座2を平面プレート10
から取り外す。
【0005】そして、金属パイプ4とガラス台座2とが
メタライズ層8を介して半田(錫、錫−アンチモン合
金、鉛、錫−鉛合金、金−シリコン合金、錫−銀合金
等)9により接合される。メタライズ層8の最上層のA
uの表面には半田9が塗れるのである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ようなガラス台座2へのメタライズ層8の形成方法によ
れば、ガラス台座2の平面プレート10に接している方
の面はメタライズされることはないが、貫通孔21の内
壁にはメタル粒子が付着し、メタライズ層8が形成され
てしまう。
【0007】貫通孔21の内壁にメタライズ層8が形成
されてしまうと、図6に示すように、ガラス台座2と半
導体圧力センサチップ1とを陽極接合する場合、高温
(約300℃から400℃)中で、高バイアス(約50
0Vから800V)が印加されるため、半導体圧力セン
サチップ1のガラス台座2との接合面の貫通孔21に近
い個所と、貫通孔21の内壁の上端部に形成されたメタ
ライズ層8との間で放電が生じ、半導体圧力センサチッ
プ1が破壊してしまうという問題があった。
【0008】このような問題を改善するために、メタラ
イズ層8の形成に際して、図7に示すように、ガラス台
座2の貫通孔21内にワックス20を充填する方法があ
る。つまり、図7(a)に示すように、メタライズ層8
を形成すべき面の表面粗化を行い、図7(b)に示すよ
うに、ガラス台座2を平面プレート10上に密着して設
置した段階で、貫通孔21内にワックス20を充填す
る。ワックス20は約100℃から150℃程度の熱で
溶けるものを使用するが、メタライズ層8の形成時に加
わる温度によってはワックス20の種類は適宜変更すれ
ば良い。ワックス20の貫通孔21内への充填方法は、
例えば、ディスペンサ等を用いて針先からワックスを吐
出することにより行う。その後、図7(c)に示すよう
に、スパッタリングや蒸着により表面粗化した面にメタ
ライズ層8を形成する。メタライズ層8の形成完了後、
図7(d)に示すように、ガラス台座2を平面プレート
10から取り外し、ガラス台座2をを加熱することによ
り、貫通孔21内に充填されたワックス20を溶融して
除去する。このようにすることにより、貫通孔21内に
メタライズ層8が形成されてしまうことを防止してい
た。
【0009】しかしながら、この場合には、貫通孔21
内へのワックス20の充填という工程が余分に増え、コ
ストアップになる。また、ワックスが貫通孔21内以外
の周囲のガラス台座2面上に飛び散った場合、ワックス
上にメタライズ層8を形成してしまうことになり、メタ
ライズ層8のガラス台座2表面との接着力が低下する。
さらに、メタライズ層8の形成後、貫通孔21内に充填
されたワックス20を溶融して除去するが、このワック
ス20の残さがガラス台座2の半導体圧力センサチップ
1と接合する面上に回り込むと、ガラス台座2と半導体
圧力センサチップ1との接合品質に著しい影響を及ぼす
ことになる。つまり、接合されず空隙(ボイド)が発生
したりして接合強度が低下する。ワックス20の残さを
除去するために溶融有機溶剤(アセトン、イソプロピル
アルコール等)で洗浄することも考えられるが、洗浄工
程が増えるし、洗浄後の残さレベルの確認等、品質管理
が難しい。特に、ワックス20が不透明な場合には、目
視検査ができず、洗浄性の評価ができないという問題が
あった。
【0010】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、貫通孔の内壁にメタラ
イズ層が形成されず、工程が増加することもなく、半導
体圧力センサチップとの接合信頼性のよい半導体圧力セ
ンサ用台座を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
凹部を形成することにより薄肉状に形成されたダイアフ
ラムを有する半導体圧力センサチップと、前記ダイアフ
ラムに圧力を導入するための貫通孔が形成され、前記半
導体圧力センサチップに接合される台座とを有してなる
半導体圧力センサにおける前記台座であって、前記貫通
孔の前記半導体圧力センサチップに接合される側の開口
部の形状を大きくし、深さ方向に沿って徐々に小さくな
るようにしたことを特徴とするものである。
【0012】請求項2記載の発明は、請求項1記載の発
明において、前記貫通孔をテーパ状に形成したことを特
徴とするものである。
【0013】請求項3記載の発明は、請求項1記載の発
明において、前記貫通孔を階段状に形成したことを特徴
とするものである。
【0014】
【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用台座のメタライズ層の形
成方法を示す工程図である。まず、図1(a)に示すよ
うに、円盤状のガラス台座2(直径約100mmから1
50mm、厚み約0.5mmから3mm)には、超音波
加工法等により貫通孔21が形成されている。貫通孔2
1の大きさは直径約0.6mmから1.5mmである。
ここで、貫通孔21の形状は、一方の面側の開口部の断
面形状を小さくし、他方の開口部の断面形状が徐々に大
きくなるようにテーパ部23が形成される。このテーパ
状の貫通孔21の形成方法は、超音波加工法で孔あけ加
工するときに用いる鋼針の形状として、先端の細い形状
のものを使用すればよい。このガラス台座2の貫通孔2
1の開口部が小さい方の面に対して、表面粗化が行われ
る。つまり、表面粗化を行う面に対して、目の粗い砥石
で研磨し、又は、サンドブラスト法により吐粒を吹きか
け、粗面化し、後述のメタライズ層の形成時に金属が付
着しやすいようにしておく。
【0015】次に、図1(b)に示すように、ガラス台
座2の粗面化した面を上側に向けてプレート10上に載
せ、ガラス台座2の粗面化した面側にスパッタリングや
蒸着によりメタライズ層8を形成する。スパッタリング
の場合には、ターゲット(メタライズ層8の材料となる
板)のまわりを、圧力を10-2Torr〜10-4Tor
rにして基板や真空容器(接地)とターゲットとの間に
数百V〜数KVの電圧を印加してプラズマを発生させ
る。このプラズマ中のイオンがターゲット表面の原子を
跳ね飛ばし、基板(ガラス)の上に付着することにより
膜を形成するのである。この方法でターゲットを変える
ことにより複数の金属層を積層し、メタライズ層8が形
成される。メタライズ層8の例としては、Cr(最下
層)/Ni/Au(最上層)、Ti(最下層)/Ni/
Au(最上層)、Ti(最下層)/Pt/Au(最上
層)等が挙げられる。なお、スパッタリングはメタライ
ズ層を形成する面(表面粗化の行われた面)の方向から
行う。
【0016】本実施形態では、ガラス台座2の貫通孔2
1がテーパ状に形成され、メタライズ層8を形成する側
の開口部の方が他方側の開口部よりも小さくなるように
なっているので、貫通孔21の傾斜した内壁22(テー
パ部23)には金属膜は付着しにくいのである。
【0017】図2は本発明の他の実施の形態に係る半導
体圧力センサ用台座のメタライズ層の形成方法を示す工
程図である。本実施形態では、上述の実施形態におい
て、図2(a)に示すように、貫通孔21の形状を、階
段形状としている。つまり、メタライズ層8の形成面
(粗面化する側の面)の開口部の方の形状が深さ方向の
他方の面側の開口部よりも小さくなるように段差部24
が形成されているのである。この段差の形成方法として
は、超音波加工法で孔あけ加工するときに用いる鋼針と
して、径が異なるものを使用すればよい。つまり、大き
な径の鋼針により開口部の大きな部分を形成し、小さな
径の鋼針により開口部の小さな部分を形成するようにす
ればよい。なお、この段差は必ずしも2段である必要は
なく、3段以上であっても構わない。
【0018】そして、図2(b)に示すように、ガラス
台座2の粗面化した面を上側に向けてプレート10上に
載せ、ガラス台座2の粗面化した面側にスパッタリング
や蒸着によりメタライズ層8を形成する。
【0019】本実施形態では、ガラス台座2の貫通孔2
1が階段状に形成され、メタライズ層8を形成する側の
開口部の方が他方側の開口部よりも小さくなるようにし
ているので、貫通孔21の内壁22には金属膜は付着し
にくいのである。但し、メタライズ層8を形成する側の
小さい形状の開口部の周辺の内壁には若干の金属膜が付
着するが、半導体圧力センサチップ1との接合部からは
十分間隔があるので、陽極接合時の放電等は発生せず、
品質上問題はない。
【0020】以上のようにして、メタライズ層8の形成
されたガラス台座2は、図3に示すように、メタライズ
層8の形成面側が半田9を介して金属パイプ4に接合さ
れ、反対側の面が半導体圧力センサチップ1に陽極接合
により接合される。陽極接合の条件としては、真空雰囲
気中で約400℃に加熱し、約500V〜800Vの直
流電圧を半導体圧力センサチップ1側が正極になるよう
に印加すると、静電引力により原子的に接合されるので
ある。
【0021】以上の実施形態によれば、メタライズ層8
を形成する側の開口部の方が他方の開口部よりも小さく
なるようになっているので、ガラス台座2の貫通孔21
の内壁22は、メタライズ層8の形成工程時には、メタ
ライズ層が形成されることはなくなり、金属パイプ4と
の接合面にのみ形成される。従って、ガラス台座2と半
導体圧力センサチップ1とを陽極接合する場合に、放電
により半導体圧力センサチップ1が破壊することがな
く、また、ワックスを充填する等の余分な工程が増加す
ることもなく、さらには、ガラス台座2と半導体圧力セ
ンサチップ1や金属パイプ4との接合信頼性も向上する
のである。
【0022】
【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、凹部を形成することにより薄肉状に
形成されたダイアフラムを有する半導体圧力センサチッ
プと、前記ダイアフラムに圧力を導入するための貫通孔
が形成され、前記半導体圧力センサチップに接合される
台座とを有してなる半導体圧力センサにおける前記台座
であって、前記貫通孔の前記半導体圧力センサチップに
接合される側の開口部の形状を大きくし、深さ方向に沿
って徐々に小さくなるようにしたので、メタライズ層が
形成される側の開口部の形状の方が反対側の開口部の形
状より小さくなり、貫通孔の内壁にメタライズ層が形成
されにくく、工程が増加することもなく、半導体圧力セ
ンサチップとの接合信頼性のよい半導体圧力センサ用台
座が提供できた。
【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用
台座のメタライズ層の形成方法を示す工程図である。
【図2】本発明の他の実施形態に係る半導体圧力センサ
用台座のメタライズ層の形成方法を示す工程図である。
【図3】同上に係る台座を半導体圧力センサチップ及び
金属パイプに接合した状態を示す模式図である。
【図4】半導体圧力センサの概略構成図である。
【図5】従来例に係る半導体圧力センサ用台座のメタラ
イズ層の形成方法を示す工程図である。
【図6】同上に係る台座を半導体圧力センサチップ及び
金属パイプに接合した状態を示す模式図である。
【図7】他の従来例に係る半導体圧力センサ用台座のメ
タライズ層の形成方法を示す工程図である。
【符号の説明】
1 半導体圧力センサチップ 2 ガラス台座 3 プラスチックパッケージ 4 金属パイプ 5 リード 6 ワイヤ 7 蓋 8 メタライズ層 9 半田 10 平面プレート 11 ダイアフラム 12 歪みゲージ抵抗 13 オーバーコート 20 ワックス 21 貫通孔 22 内壁 23 テーパ部 24 段差部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 凹部を形成することにより薄肉状に形成
    されたダイアフラムを有する半導体圧力センサチップ
    と、前記ダイアフラムに圧力を導入するための貫通孔が
    形成され、前記半導体圧力センサチップに接合される台
    座とを有してなる半導体圧力センサにおける前記台座で
    あって、前記貫通孔の前記半導体圧力センサチップに接
    合される側の開口部の形状を大きくし、深さ方向に沿っ
    て徐々に小さくなるようにしたことを特徴とする半導体
    圧力センサ用台座。
  2. 【請求項2】 前記貫通孔をテーパ状に形成したことを
    特徴とする請求項1記載の半導体圧力センサ用台座。
  3. 【請求項3】 前記貫通孔を階段状に形成したことを特
    徴とする請求項1記載の半導体圧力センサ用台座。
JP4670298A 1998-02-27 1998-02-27 半導体圧力センサ用台座 Pending JPH11248571A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101943622A (zh) * 2009-07-06 2011-01-12 株式会社山武 压力传感器及制造方法
JP2012211892A (ja) * 2011-03-23 2012-11-01 Denso Corp 圧力センサ

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