JPS6241434B2 - - Google Patents
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- JPS6241434B2 JPS6241434B2 JP53142766A JP14276678A JPS6241434B2 JP S6241434 B2 JPS6241434 B2 JP S6241434B2 JP 53142766 A JP53142766 A JP 53142766A JP 14276678 A JP14276678 A JP 14276678A JP S6241434 B2 JPS6241434 B2 JP S6241434B2
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
- G01L19/0061—Electrical connection means
- G01L19/0084—Electrical connection means to the outside of the housing
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- G01L19/14—Housings
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- G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
- G01L9/0051—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance
- G01L9/0052—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance of piezoresistive elements
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
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- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/84—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by variation of applied mechanical force, e.g. of pressure
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- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は半導体力トランスジユーサ特に折り曲
げた板ばね作用膜を用いているトランスジユーサ
用の改良パツケージ装置に関するものである。
げた板ばね作用膜を用いているトランスジユーサ
用の改良パツケージ装置に関するものである。
米国特許明細書第4050049号には折り曲げたカ
ンチレバー形のばね形態に形成した薄膜を有する
半導体チツプを採用した力トランスジユーサにつ
き開示されている。この半導体ばね作用膜はこの
ばね作用膜の応力の大きい領域にイオン注入また
は拡散処理によつて形成した４個の圧電抵抗素子
を組込んでいる。これら圧電抵抗素子の２個をこ
れらの抵抗が加速に応じて増大するように向けて
配置し、他の２個の素子をそれらの抵抗が加速に
応じて減少するように向けて配置してある。これ
ら圧電抵抗素子はブリツジ状に接続してあるの
で、任意の加速によつてこのブリツジが不平衡状
態となつてこの加速力に正比例した信号を発す
る。
ンチレバー形のばね形態に形成した薄膜を有する
半導体チツプを採用した力トランスジユーサにつ
き開示されている。この半導体ばね作用膜はこの
ばね作用膜の応力の大きい領域にイオン注入また
は拡散処理によつて形成した４個の圧電抵抗素子
を組込んでいる。これら圧電抵抗素子の２個をこ
れらの抵抗が加速に応じて増大するように向けて
配置し、他の２個の素子をそれらの抵抗が加速に
応じて減少するように向けて配置してある。これ
ら圧電抵抗素子はブリツジ状に接続してあるの
で、任意の加速によつてこのブリツジが不平衡状
態となつてこの加速力に正比例した信号を発す
る。
パツケージされたトランスジユーサを適切に機
能させるためには、このパツケージされたトラン
スジユーサは数個の要件を充足する必要がある。
先ず、このトランスジユーサを周囲から熱的に分
離してこのトランスジユーサが外部温度変化に感
応しないようにすることが必要である。さらに加
速計として作動させる場合には、このばね作用膜
を臨界的に制動させて加速力が消滅した後には信
号を生じないようにすることが必要である。さら
に、このトランスジユーサを腐食から保護したり
或いは周囲に導電しないようにする必要がある。
能させるためには、このパツケージされたトラン
スジユーサは数個の要件を充足する必要がある。
先ず、このトランスジユーサを周囲から熱的に分
離してこのトランスジユーサが外部温度変化に感
応しないようにすることが必要である。さらに加
速計として作動させる場合には、このばね作用膜
を臨界的に制動させて加速力が消滅した後には信
号を生じないようにすることが必要である。さら
に、このトランスジユーサを腐食から保護したり
或いは周囲に導電しないようにする必要がある。
従つて、本発明においては、パツケージされた
組立体中の半導体力トランスジユーサはトランス
ジユーサチツプをパツケージから離して取付けて
このトランスジユーサチツプをこのパツケージか
ら熱的に分離させるための半導体インタフエース
チツプを含んでいる。このトランスジユーサチツ
プののばね作用膜は支持作用フレームによつて取
り囲む。このフレームの下側はインタフエースチ
ツプの上面に定着させるが、熱伝達を最小にする
ために例えばフリツプチツプ接着処理によつて、
離散した多数の離れた箇所において定着させる。
この接着手段の寸法を選定して、ばね作用膜とイ
ンタフエースチツプの底面側との間に形成される
ミクロンサイズの微小空隙が、このばね作用膜が
機械的力を受けている間は、この膜の限定された
曲げを許容するが、この機械的力が除去された後
はこのばね作用膜の振動運動を圧縮流体膜制動
（スクウイーズフイルムダンピング：squeeze
film damping）させる。これらインタフエース
チツプおよびトランスジユーサチツプをパツケー
ジに密封されたキヤツプ内に収納する。
組立体中の半導体力トランスジユーサはトランス
ジユーサチツプをパツケージから離して取付けて
このトランスジユーサチツプをこのパツケージか
ら熱的に分離させるための半導体インタフエース
チツプを含んでいる。このトランスジユーサチツ
プののばね作用膜は支持作用フレームによつて取
り囲む。このフレームの下側はインタフエースチ
ツプの上面に定着させるが、熱伝達を最小にする
ために例えばフリツプチツプ接着処理によつて、
離散した多数の離れた箇所において定着させる。
この接着手段の寸法を選定して、ばね作用膜とイ
ンタフエースチツプの底面側との間に形成される
ミクロンサイズの微小空隙が、このばね作用膜が
機械的力を受けている間は、この膜の限定された
曲げを許容するが、この機械的力が除去された後
はこのばね作用膜の振動運動を圧縮流体膜制動
（スクウイーズフイルムダンピング：squeeze
film damping）させる。これらインタフエース
チツプおよびトランスジユーサチツプをパツケー
ジに密封されたキヤツプ内に収納する。
図面により本発明の実施例を説明する。
第１図はトランスジユーサ部材またはチツプ１
０とこのトランスジユーサチツプ１０を本発明に
従つて取付けるインタフエース部材またはチツプ
１２の分解斜視図である。このトランスジユーサ
チツプ１０は半導体材料好ましくは結晶方向が＜
100＞の単結晶Ｎ形珪素で形成する。＜111＞結晶
珪素よりも＜100＞結晶珪素の方が好適である理
由は、後者の結晶珪素が計算で予想した通りの三
次元の形状寸法に化学的に正確に成形出来るとい
う独特の能力を有しているからである。この珪素
チツプ１０を例えば異方性エツチング処理して図
に全体を１４で示す複雑な内曲構造のトランスジ
ユーサばね作用膜を形成する。
０とこのトランスジユーサチツプ１０を本発明に
従つて取付けるインタフエース部材またはチツプ
１２の分解斜視図である。このトランスジユーサ
チツプ１０は半導体材料好ましくは結晶方向が＜
100＞の単結晶Ｎ形珪素で形成する。＜111＞結晶
珪素よりも＜100＞結晶珪素の方が好適である理
由は、後者の結晶珪素が計算で予想した通りの三
次元の形状寸法に化学的に正確に成形出来るとい
う独特の能力を有しているからである。この珪素
チツプ１０を例えば異方性エツチング処理して図
に全体を１４で示す複雑な内曲構造のトランスジ
ユーサばね作用膜を形成する。
このトランスジユーサチツプ１０内の中央に位
置するばね作用膜１４は支持フレーム部材１６に
よつて縁取りされている。米国特許明細書第
4050049号にも詳細に開示されているように、こ
のトランスジユーサチツプ１０を＜100＞珪素の
チツプの異方性エツチング処理によつて形成し
て、第１図で見てチツプ１０の上面に凹みを生じ
させ、さらにこの凹みの底を貫通するスロツトの
スロツトパターン１８をエツチング処理して形成
する。仕上がつた構造は２個のＥ字を向かい合わ
せた形の薄い板ばね作用膜１４であり、この膜は
厚いフレーム部材１６の２つの相対向している側
縁から片持ちばり状に支持されている。このフレ
ーム部材１６の底表面およびばね作用膜１４は互
いに同一面位置にある。
置するばね作用膜１４は支持フレーム部材１６に
よつて縁取りされている。米国特許明細書第
4050049号にも詳細に開示されているように、こ
のトランスジユーサチツプ１０を＜100＞珪素の
チツプの異方性エツチング処理によつて形成し
て、第１図で見てチツプ１０の上面に凹みを生じ
させ、さらにこの凹みの底を貫通するスロツトの
スロツトパターン１８をエツチング処理して形成
する。仕上がつた構造は２個のＥ字を向かい合わ
せた形の薄い板ばね作用膜１４であり、この膜は
厚いフレーム部材１６の２つの相対向している側
縁から片持ちばり状に支持されている。このフレ
ーム部材１６の底表面およびばね作用膜１４は互
いに同一面位置にある。
このばね作用膜１４は多数の圧電抵抗２０を担
持しており、そのうちの４個をこのばね作用膜１
４が外力を受けた時に大きな機械的応力が生じる
点に位置させて示してある。トランスジユーサ膜
１４の各端部における圧電抵抗２０を図示のよう
に互いに直交するように向けることが出来るし、
或いはまた熱処理のため生ずるある予備応力状態
を補償する必要がある場合にはこれら圧電抵抗を
互いに平行に向けることも出来る。
持しており、そのうちの４個をこのばね作用膜１
４が外力を受けた時に大きな機械的応力が生じる
点に位置させて示してある。トランスジユーサ膜
１４の各端部における圧電抵抗２０を図示のよう
に互いに直交するように向けることが出来るし、
或いはまた熱処理のため生ずるある予備応力状態
を補償する必要がある場合にはこれら圧電抵抗を
互いに平行に向けることも出来る。
この圧電抵抗２０を、Ｎ形珪素膜１４中に適切
な量のホウ素原子をイオン注入処理を行なつて形
成することが好適である。ホウ素の量が1015原
子／cm2であるとシート抵抗は1300Ω／口となり好
適であることが判つた。各圧電抵抗２０は線セグ
メントとして形成した２個以上の注入領域を具え
ることが出来る。これらセグメントを互い違いの
端部において曲りくねつたパターンの導電性材料
によつて接続する。
な量のホウ素原子をイオン注入処理を行なつて形
成することが好適である。ホウ素の量が1015原
子／cm2であるとシート抵抗は1300Ω／口となり好
適であることが判つた。各圧電抵抗２０は線セグ
メントとして形成した２個以上の注入領域を具え
ることが出来る。これらセグメントを互い違いの
端部において曲りくねつたパターンの導電性材料
によつて接続する。
これら圧電抵抗２０を導体を経由してフレーム
部材１６上に位置している導電性接着パツド２４
に個別的に接続する。この導体２２および接着パ
ツド２４を二酸化珪素の絶縁層２６上に堆積させ
る。
部材１６上に位置している導電性接着パツド２４
に個別的に接続する。この導体２２および接着パ
ツド２４を二酸化珪素の絶縁層２６上に堆積させ
る。
このトランスジユーサチツプ１０を加速計の一
部分として使用する場合には、このチツプはばね
作用膜１４上の中央に反作用質量（リアクシヨン
マス：reaction mass）２８を担持している。
この反作用質量２８は珪素ばね作用膜１４よりも
密度の高い材料から成り、夫々重さが10mgの２個
の方形の金を含むことが出来る。これら金はばね
作用膜１４の両面に接着する。
部分として使用する場合には、このチツプはばね
作用膜１４上の中央に反作用質量（リアクシヨン
マス：reaction mass）２８を担持している。
この反作用質量２８は珪素ばね作用膜１４よりも
密度の高い材料から成り、夫々重さが10mgの２個
の方形の金を含むことが出来る。これら金はばね
作用膜１４の両面に接着する。
インタフエースチツプ１２をトランスジユーサ
チツプ１０の半導体材料と類似した半導体材料で
形成し、さらにこのチツプ１２は反対のＰ形不純
物添加領域または同一のＮ形不純物添加領域を有
することが出来る。このインタフエースチツプ１
２はトランスジユーサチツプ１０よりもいくらか
長くてしかも幅広である。このインタフエースチ
ツプ１２は中央に穴３０を備えており、この穴は
トランスジユーサチツプ１０上の反作用質量２８
よりも寸法が大でありしかもこれら２つのチツプ
１０および１２を合わせたときこの反作用質量２
８と同一線上に並び、それによつてトランスジユ
ーサチツプ１０が加速計の一部分として動作して
いる期間はこの作用質量２８が自由運動出来るよ
うにする。
チツプ１０の半導体材料と類似した半導体材料で
形成し、さらにこのチツプ１２は反対のＰ形不純
物添加領域または同一のＮ形不純物添加領域を有
することが出来る。このインタフエースチツプ１
２はトランスジユーサチツプ１０よりもいくらか
長くてしかも幅広である。このインタフエースチ
ツプ１２は中央に穴３０を備えており、この穴は
トランスジユーサチツプ１０上の反作用質量２８
よりも寸法が大でありしかもこれら２つのチツプ
１０および１２を合わせたときこの反作用質量２
８と同一線上に並び、それによつてトランスジユ
ーサチツプ１０が加速計の一部分として動作して
いる期間はこの作用質量２８が自由運動出来るよ
うにする。
このインタフエースチツプ１２のトランスジユ
ーサチツプ１０と面している上面は二酸化珪素か
ら成る絶縁層３２を有しており、この絶縁層はト
ランスジユーサチツプ１０上の接着パツド２４と
同数の複数個の導電性半田付パツド３４を担持し
ている。このインタフエースチツプ１２上に設け
てある一組の半田付パツド３４はトランスジユー
サチツプ１０上に設けた一組の接着パツド２４と
物理的につがいとなるように配置している。
ーサチツプ１０と面している上面は二酸化珪素か
ら成る絶縁層３２を有しており、この絶縁層はト
ランスジユーサチツプ１０上の接着パツド２４と
同数の複数個の導電性半田付パツド３４を担持し
ている。このインタフエースチツプ１２上に設け
てある一組の半田付パツド３４はトランスジユー
サチツプ１０上に設けた一組の接着パツド２４と
物理的につがいとなるように配置している。
これら半田付パツド３４はインタフエースチツ
プ１２の周端縁近くに位置させたワイヤ接着パツ
ド３６と導電接続を形成している。これらワイヤ
接着パツド３６は、トランスジユーサチツプ１０
によつて取り巻かれている範囲の周辺部の外側に
位置している。このワイヤ接着パツド３６は別の
図面に示すように、パツケージ上の接着パツドと
ワイヤ接着接続を形成するために使用する。
プ１２の周端縁近くに位置させたワイヤ接着パツ
ド３６と導電接続を形成している。これらワイヤ
接着パツド３６は、トランスジユーサチツプ１０
によつて取り巻かれている範囲の周辺部の外側に
位置している。このワイヤ接着パツド３６は別の
図面に示すように、パツケージ上の接着パツドと
ワイヤ接着接続を形成するために使用する。
このインタフエースチツプ１２の底側にはパツ
ケージにこのインタフエースチツプ１２を半田付
けするための金の層３８を被着形成してある。
ケージにこのインタフエースチツプ１２を半田付
けするための金の層３８を被着形成してある。
このトランスジユーサチツプ１０とインタフエ
ースチツプ１２とを第２図および第３図に示すよ
うにパツケージ３９に組立てる。第２図および第
３図に示すように、ばね作用膜１４はフレーム部
材１６の上面より下方へ凹ませてある。さらに、
スロツトパターン１８を設けてある結果、このば
ね作用膜１４は４箇所において内側に向けられて
相対向している４個の外側脚部４０によつて片持
ばり状に支持されている。このばね作用膜１４の
脚部はフレーム部材１６の本体から内側への突出
している２個の柱部４２の底部から支持されてい
る。
ースチツプ１２とを第２図および第３図に示すよ
うにパツケージ３９に組立てる。第２図および第
３図に示すように、ばね作用膜１４はフレーム部
材１６の上面より下方へ凹ませてある。さらに、
スロツトパターン１８を設けてある結果、このば
ね作用膜１４は４箇所において内側に向けられて
相対向している４個の外側脚部４０によつて片持
ばり状に支持されている。このばね作用膜１４の
脚部はフレーム部材１６の本体から内側への突出
している２個の柱部４２の底部から支持されてい
る。
このインタフエースチツプ１２のワイヤ接着パ
ツド３６はワイヤ４４によつてパツケージ３９の
ワイヤ接着パツド４６に接続してあり、図には２
個のワイヤのみを例示してある。尚、これらワイ
ヤ接着パツド４６は図示していない手段によつて
外部導線４７に内部接続されている。このインタ
フエースチツプ１２はパツケージ３９のセラミツ
クスペーサ４８に接着してある。このスペーサ４
８には金−ゲルマニウム半田が被着してあり、こ
れは第１図に示すようなインタフエースチツプ１
２の下側面に設けてある金層３８に粘着する。
ツド３６はワイヤ４４によつてパツケージ３９の
ワイヤ接着パツド４６に接続してあり、図には２
個のワイヤのみを例示してある。尚、これらワイ
ヤ接着パツド４６は図示していない手段によつて
外部導線４７に内部接続されている。このインタ
フエースチツプ１２はパツケージ３９のセラミツ
クスペーサ４８に接着してある。このスペーサ４
８には金−ゲルマニウム半田が被着してあり、こ
れは第１図に示すようなインタフエースチツプ１
２の下側面に設けてある金層３８に粘着する。
インタフエースチツプ１２の半田付パツド３６
とトランスジユーサチツプ１０との間に存在する
領域を使用してトランスジユーサを適切に作動さ
せるために必要である集積回路を担持することが
有益である。例えば、第２図に５０で示す領域に
は圧電抵抗から成るブリツジの信号を増幅するた
めに使用する演算増幅器を集積化出来る。また第
２図に示すように、２つの離れた領域５２には温
度制御回路を集積化してこの回路を用いてばね作
用膜１４の温度を制御することができる。これに
関連して、フレーム部材１６の柱部４２の領域
に、電流が流れたときトランスジユーサチツプ１
０を加熱するトランジスタのような熱消費装置を
含ませることが出来る。このフレーム部材１６の
これら柱部領域には更にトランスジユーサチツプ
１０の温度を検出出来るダイオード形態の温度セ
ンサを含ませ、インターフエースチツプ１２の領
域５２に位置させた温度制御回路を介して、トラ
ンスジユーサ１０の温度を制御することもでき
る。両領域５２間における他の領域５３は圧電抵
抗２０を含んでいるブリツジを零平衡させるため
の調整抵抗を含むこことができる。
とトランスジユーサチツプ１０との間に存在する
領域を使用してトランスジユーサを適切に作動さ
せるために必要である集積回路を担持することが
有益である。例えば、第２図に５０で示す領域に
は圧電抵抗から成るブリツジの信号を増幅するた
めに使用する演算増幅器を集積化出来る。また第
２図に示すように、２つの離れた領域５２には温
度制御回路を集積化してこの回路を用いてばね作
用膜１４の温度を制御することができる。これに
関連して、フレーム部材１６の柱部４２の領域
に、電流が流れたときトランスジユーサチツプ１
０を加熱するトランジスタのような熱消費装置を
含ませることが出来る。このフレーム部材１６の
これら柱部領域には更にトランスジユーサチツプ
１０の温度を検出出来るダイオード形態の温度セ
ンサを含ませ、インターフエースチツプ１２の領
域５２に位置させた温度制御回路を介して、トラ
ンスジユーサ１０の温度を制御することもでき
る。両領域５２間における他の領域５３は圧電抵
抗２０を含んでいるブリツジを零平衡させるため
の調整抵抗を含むこことができる。
第３図からも明らかなように、トランスジユー
サチツプ１０およびインタフエースチツプ１２は
個別の寸法を有する有限個数の接触点においての
み熱接触している。これら接触点は数は少ない
が、第１図に示すようなトランスジユーサチツプ
１０の接着パツド２４とインタフエースチツプ１
２の半田付パツド３４とが合わさつて接合する箇
所に相当する。尚、これら両パツドの接合はフリ
ツプチツプ接着として既知の工程に従つて加熱お
よび合金化処理することによつて行ない得る。接
触点５４の寸法が小さくしかもその数も少ないの
で、インタフエースチツプ１２およびトランスジ
ユーサチツプ１０との間での熱伝達を最小にする
ことが出来る。接触点５４における金属合金の厚
さは一例として約12ミクロンであつて、ばね作用
膜１４とインタフエースチツプ１２との間に12ミ
クロンの空間を形成する。
サチツプ１０およびインタフエースチツプ１２は
個別の寸法を有する有限個数の接触点においての
み熱接触している。これら接触点は数は少ない
が、第１図に示すようなトランスジユーサチツプ
１０の接着パツド２４とインタフエースチツプ１
２の半田付パツド３４とが合わさつて接合する箇
所に相当する。尚、これら両パツドの接合はフリ
ツプチツプ接着として既知の工程に従つて加熱お
よび合金化処理することによつて行ない得る。接
触点５４の寸法が小さくしかもその数も少ないの
で、インタフエースチツプ１２およびトランスジ
ユーサチツプ１０との間での熱伝達を最小にする
ことが出来る。接触点５４における金属合金の厚
さは一例として約12ミクロンであつて、ばね作用
膜１４とインタフエースチツプ１２との間に12ミ
クロンの空間を形成する。
このインタフエースチツプ１２の上面はばね作
用膜１４が力を受けた時にその最大彎曲量を制限
する働きをする。このばね作用膜１４とトランス
ジユーサチツプ１２との間の容積が小さいので、
この容積は力が取り除かれた時にこのばね作用膜
１４をして速やかにその休止位置に復帰させると
いう優れた制動機構として機能する。２つの平ら
な板の微小間隔における例えば空気とかの気体或
いは他の流動媒体によつて生じる制動機構は圧縮
流体膜制動機構として知られており、その理由は
これら両板間の気体を圧縮することによりこれら
両板に力が働くからである。
用膜１４が力を受けた時にその最大彎曲量を制限
する働きをする。このばね作用膜１４とトランス
ジユーサチツプ１２との間の容積が小さいので、
この容積は力が取り除かれた時にこのばね作用膜
１４をして速やかにその休止位置に復帰させると
いう優れた制動機構として機能する。２つの平ら
な板の微小間隔における例えば空気とかの気体或
いは他の流動媒体によつて生じる制動機構は圧縮
流体膜制動機構として知られており、その理由は
これら両板間の気体を圧縮することによりこれら
両板に力が働くからである。
次に第４図および第５図につき説明する。これ
ら図は夫々トランスジユーサ１０とインタフエー
ス１２に対して12ミクロンの圧縮流体膜を形成す
るために好適な金属システムを詳細に示した図で
ある。第４図においては、トランスジユーサチツ
プ１０は二酸化珪素の絶縁層２６が被覆されてい
るＮ形の基板５６を具え得る。Ｐ形注入領域は圧
電抵抗２０の一つを形成する。
ら図は夫々トランスジユーサ１０とインタフエー
ス１２に対して12ミクロンの圧縮流体膜を形成す
るために好適な金属システムを詳細に示した図で
ある。第４図においては、トランスジユーサチツ
プ１０は二酸化珪素の絶縁層２６が被覆されてい
るＮ形の基板５６を具え得る。Ｐ形注入領域は圧
電抵抗２０の一つを形成する。
絶縁層２６の開口を経て圧電抵抗２０に対する
接点を形成する。圧電抵抗２０に対する金属接点
システムはこの圧電抵抗２０とオーム接触させる
白金とニツケルのケイ化物の合金層５８を含む。
チタンとタングステンの合金の下層６０は合金層
５８と接触しており、および絶縁層２６上を導電
性接着パツド２４の下にまで延在している。金の
導体２２は下層６０上を導電性接着パツド２４に
まで延在している。この導電性接着パツドは例え
ば導体２２上に堆積させた金としてその厚さを10
ミクロンとすることが出来る。チタンとタングス
テンの下側合金層６０は金導体２２に対する拡散
障壁である。
接点を形成する。圧電抵抗２０に対する金属接点
システムはこの圧電抵抗２０とオーム接触させる
白金とニツケルのケイ化物の合金層５８を含む。
チタンとタングステンの合金の下層６０は合金層
５８と接触しており、および絶縁層２６上を導電
性接着パツド２４の下にまで延在している。金の
導体２２は下層６０上を導電性接着パツド２４に
まで延在している。この導電性接着パツドは例え
ば導体２２上に堆積させた金としてその厚さを10
ミクロンとすることが出来る。チタンとタングス
テンの下側合金層６０は金導体２２に対する拡散
障壁である。
次に第５図につき説明する。インタフエースチ
ツプ１２はＰ形珪素の基板６２を具え得る。この
基板には二酸化珪素の絶縁層３２で被覆されてい
る。チタンとタングステンの合金の拡散障壁下層
６４はワイヤ接着パツド３６の下方の位置から絶
縁層３２上を半田付パツド３４の下方の位置にま
で延在している。金の導体６６はその一端をワイ
ヤ接着パツド３６を形成するために膨大部として
形成してあり、この導体６６は下層６０上を半田
付パツド３４にまで延在している。この半田付パ
ツド３４は金の導体６６上に堆積して形成されて
いる。この半田付パツド３４は四層から成る積層
であつて、最下層６８は４ミクロンの厚さの銅で
あり、これより順次に５ミクロンの厚さの金層７
０、３ミクロンの厚さの錫層７２および２ミクロ
ンの厚さの金層７４を含んでいる。
ツプ１２はＰ形珪素の基板６２を具え得る。この
基板には二酸化珪素の絶縁層３２で被覆されてい
る。チタンとタングステンの合金の拡散障壁下層
６４はワイヤ接着パツド３６の下方の位置から絶
縁層３２上を半田付パツド３４の下方の位置にま
で延在している。金の導体６６はその一端をワイ
ヤ接着パツド３６を形成するために膨大部として
形成してあり、この導体６６は下層６０上を半田
付パツド３４にまで延在している。この半田付パ
ツド３４は金の導体６６上に堆積して形成されて
いる。この半田付パツド３４は四層から成る積層
であつて、最下層６８は４ミクロンの厚さの銅で
あり、これより順次に５ミクロンの厚さの金層７
０、３ミクロンの厚さの錫層７２および２ミクロ
ンの厚さの金層７４を含んでいる。
トランスジユーサチツプ１０は、このチツプの
一組の接着パツド２４をインタフエースチツプ１
２の半田付パツド３４に接着させることによつて
このインタフエースチツプ１２と合わせて接触さ
せる。この工程を、両チツプ１０および１２を治
具内に取付け、接着パツド２４と半田付パツド３
４とを互いに接触させてこの組立体を炉内で280
℃という金−錫共融温度以上に加熱しよつて両パ
ツド２４および３４を半田付けすることにつて行
ない得る。この半田付処理工程の完了後に、これ
らトランスジユーサチツプ１０とインタフエース
チツプ１２とが一緒に合わさつてばね作用膜１４
とインタフエースチツプ１２との間に所望の12ミ
クロンの分離間隔が形成される。
一組の接着パツド２４をインタフエースチツプ１
２の半田付パツド３４に接着させることによつて
このインタフエースチツプ１２と合わせて接触さ
せる。この工程を、両チツプ１０および１２を治
具内に取付け、接着パツド２４と半田付パツド３
４とを互いに接触させてこの組立体を炉内で280
℃という金−錫共融温度以上に加熱しよつて両パ
ツド２４および３４を半田付けすることにつて行
ない得る。この半田付処理工程の完了後に、これ
らトランスジユーサチツプ１０とインタフエース
チツプ１２とが一緒に合わさつてばね作用膜１４
とインタフエースチツプ１２との間に所望の12ミ
クロンの分離間隔が形成される。
第３図はパツケージを金属キヤツプ７６のよう
な囲い内にトランスジユーサ１０とインターフエ
ースチツプ１２との組立体を気密封止することに
よつて完成させた状態を示す。このキヤツプ７６
のリム７８をセラミツクパツケージ３９の上面に
おける金の被膜８０に半田付け処理を行なう。こ
のキヤツプ７６の内側を排気管８２を経て真空と
しその後にアルゴンまたは窒素のような不活性ガ
ス或いは制動作用流体を充満させ、その後に排気
管８２を封止する。
な囲い内にトランスジユーサ１０とインターフエ
ースチツプ１２との組立体を気密封止することに
よつて完成させた状態を示す。このキヤツプ７６
のリム７８をセラミツクパツケージ３９の上面に
おける金の被膜８０に半田付け処理を行なう。こ
のキヤツプ７６の内側を排気管８２を経て真空と
しその後にアルゴンまたは窒素のような不活性ガ
ス或いは制動作用流体を充満させ、その後に排気
管８２を封止する。
第６図は本発明の参考例としての圧力トランス
ジユーサ８４を示し、この圧力トランスジユーサ
はパツケージされたトランスジユーサチツプとイ
ンタフエースチツプとの組立体を組込んである。
この圧力トランスジユーサ８４は上述したように
トランスジユーサチツプ１０を含んでいるが、反
作用質量２８は省略してある。このトランスジユ
ーサチツプ１０はインタフエースチツプ８６上に
取付けて接着する。このインタフエースチツプは
前述した加速計の穴３０の代わりに肉薄中央部分
８８を有し、この肉薄中央部分８８は接触点５４
ａにおいてばね作用膜１４の中央部に接着してあ
る。この肉薄部分８８はインタフエースチツプ８
６の底面側から凹み８６をエツチング処理して形
成することが出来る。フレーム部材１６は数箇所
の接触点５４ｂにおいてインタフエースチツプ８
６の肉厚部分に接着する。これら接触点５４ｂ
は、接触点５４ａと共に第３図に関連して既に説
明した接触点５４と類似したものである。
ジユーサ８４を示し、この圧力トランスジユーサ
はパツケージされたトランスジユーサチツプとイ
ンタフエースチツプとの組立体を組込んである。
この圧力トランスジユーサ８４は上述したように
トランスジユーサチツプ１０を含んでいるが、反
作用質量２８は省略してある。このトランスジユ
ーサチツプ１０はインタフエースチツプ８６上に
取付けて接着する。このインタフエースチツプは
前述した加速計の穴３０の代わりに肉薄中央部分
８８を有し、この肉薄中央部分８８は接触点５４
ａにおいてばね作用膜１４の中央部に接着してあ
る。この肉薄部分８８はインタフエースチツプ８
６の底面側から凹み８６をエツチング処理して形
成することが出来る。フレーム部材１６は数箇所
の接触点５４ｂにおいてインタフエースチツプ８
６の肉厚部分に接着する。これら接触点５４ｂ
は、接触点５４ａと共に第３図に関連して既に説
明した接触点５４と類似したものである。
トランスジユーサチツプ１０とインタフエース
チツプ８６を印刷回路板９２内に形成した開口９
０内に取付ける。金属本体部分９４はこの開口９
０の底面側から垂れ下がつている。この本体部分
９４をその上方の周縁部分にわたつて回路板９２
に対して軟質半田リング９６によつて封止する。
この本体部分９４は、加圧流体源に結合してこの
流体をインタフエースチツプ８６の下方に導入す
るために、その下側端部にねじすじ部分９８を有
しており、さらにこの長手方向の中央穴１００を
具えている。
チツプ８６を印刷回路板９２内に形成した開口９
０内に取付ける。金属本体部分９４はこの開口９
０の底面側から垂れ下がつている。この本体部分
９４をその上方の周縁部分にわたつて回路板９２
に対して軟質半田リング９６によつて封止する。
この本体部分９４は、加圧流体源に結合してこの
流体をインタフエースチツプ８６の下方に導入す
るために、その下側端部にねじすじ部分９８を有
しており、さらにこの長手方向の中央穴１００を
具えている。
金属スタツド１０２はカラー１０４を有し、こ
のカラーは穴１００の上端内に嵌合する。さらに
このスタツドはフランジ１０６を有し、これをそ
の下側において軟質半田１０８によつて本体部分
に気密封止する。このスタツドカラー１０４の上
面側をインターフエースチツプ８６の底面側に金
−珪素共融半田によつて接着する。この金属スタ
ツド１０２は小穴１１０を有しており、これによ
つて加圧流体をインタフエースチツプ８６の肉薄
部分８８の底面側へ導入する。インタフエース８
６のこの肉薄化された部分８８に圧力が加えられ
ると、この部分が変形してこれに取付けられてい
るばね作用膜１４が対応して変形する。
のカラーは穴１００の上端内に嵌合する。さらに
このスタツドはフランジ１０６を有し、これをそ
の下側において軟質半田１０８によつて本体部分
に気密封止する。このスタツドカラー１０４の上
面側をインターフエースチツプ８６の底面側に金
−珪素共融半田によつて接着する。この金属スタ
ツド１０２は小穴１１０を有しており、これによ
つて加圧流体をインタフエースチツプ８６の肉薄
部分８８の底面側へ導入する。インタフエース８
６のこの肉薄化された部分８８に圧力が加えられ
ると、この部分が変形してこれに取付けられてい
るばね作用膜１４が対応して変形する。
印刷回路板９２の上面は導電性ワイヤパターン
１１２を担持しており、このパターンは接着ワイ
ヤ１１４によつてインタフエースチツプ８６上の
ワイヤ接着パツド１１６に接続されている。ガラ
スフリツト１２０を用いて印刷回路板９２の上面
側に封止した金属キヤツプ１１８はトランスジユ
ーサ組立体を囲んで気密封止している。
１１２を担持しており、このパターンは接着ワイ
ヤ１１４によつてインタフエースチツプ８６上の
ワイヤ接着パツド１１６に接続されている。ガラ
スフリツト１２０を用いて印刷回路板９２の上面
側に封止した金属キヤツプ１１８はトランスジユ
ーサ組立体を囲んで気密封止している。
本発明は上述した実施例のみに限定されるもの
ではなく多くの変更または変形を行ない得ること
明らかである。
ではなく多くの変更または変形を行ない得ること
明らかである。
第１図は本発明により組立を行なう前の状態で
のインタフエース半導体チツプの上面と半導体ト
ランスジユーサチツプの底面とを示す展開斜視
図、第２図は本発明によるインタフエースチツプ
上に組立てたトランスジユーサチツプを用いてい
る加速計をその一部分を取り除いた状態で示す上
面図、第３図は封止形パツケージ中に組立てた第
２図の加速計の一部分を断面で示した拡大側面
図、第４図はインターフエースチツプの金属接点
素子と一緒に組立てる前におけるトランスジユー
サチツプの金属接点素子の詳細を示す拡大断面
図、第５図はトランスジユーサチツプの金属接点
素子と一緒に組立てる前におけるインターフエー
スチツプの金属接点素子の詳細を示す拡大断面
図、第６図はトランスジユーサチツプとインター
フエースチツプの組立体を用いる圧力トランスジ
ユーサの参考例を示す断面図である。 １０……トランスジユーサ部材またはチツプ、
１２，８６……インタフエース部材材またはチツ
プ、１４……ばね作用膜、１６……支持作用フレ
ーム部材、１８……スロツトパターン、２０……
圧電抵抗、２２，６６……導体または導線、２４
……接着パツド、２６，３２……絶縁層、２８…
…作用質量、３０……中央穴、３４……半田付パ
ツド、３６，４６，１１６……ワイヤ接着パツ
ド、３８……金属、３９……パツケージ、４０…
…外側脚部、４２……柱部、４４，１１４……ワ
イヤ、４７……外部導線、４８……スペーサ、５
０，５２……領域、５４……接触点、５６，６２
……基板、５８，６４……下層、６８……銅層、
７０，７４……金層、７２……錫層、７６，１１
８……キヤツプ、７８……リム、８０……被膜、
８２……排気管、８４……圧力トランスジユー
サ、８８……中央部分、８９……凹み、９０……
開口、９２……印刷回路板、９４……本体部分、
９６……軟質半田リング、９８……ねじすじ部
分、１００……穴、１０２……スタツド、１０４
……カラー、１０６……フランジ、１１０……小
穴、１１２……ワイヤパターン。
のインタフエース半導体チツプの上面と半導体ト
ランスジユーサチツプの底面とを示す展開斜視
図、第２図は本発明によるインタフエースチツプ
上に組立てたトランスジユーサチツプを用いてい
る加速計をその一部分を取り除いた状態で示す上
面図、第３図は封止形パツケージ中に組立てた第
２図の加速計の一部分を断面で示した拡大側面
図、第４図はインターフエースチツプの金属接点
素子と一緒に組立てる前におけるトランスジユー
サチツプの金属接点素子の詳細を示す拡大断面
図、第５図はトランスジユーサチツプの金属接点
素子と一緒に組立てる前におけるインターフエー
スチツプの金属接点素子の詳細を示す拡大断面
図、第６図はトランスジユーサチツプとインター
フエースチツプの組立体を用いる圧力トランスジ
ユーサの参考例を示す断面図である。 １０……トランスジユーサ部材またはチツプ、
１２，８６……インタフエース部材材またはチツ
プ、１４……ばね作用膜、１６……支持作用フレ
ーム部材、１８……スロツトパターン、２０……
圧電抵抗、２２，６６……導体または導線、２４
……接着パツド、２６，３２……絶縁層、２８…
…作用質量、３０……中央穴、３４……半田付パ
ツド、３６，４６，１１６……ワイヤ接着パツ
ド、３８……金属、３９……パツケージ、４０…
…外側脚部、４２……柱部、４４，１１４……ワ
イヤ、４７……外部導線、４８……スペーサ、５
０，５２……領域、５４……接触点、５６，６２
……基板、５８，６４……下層、６８……銅層、
７０，７４……金層、７２……錫層、７６，１１
８……キヤツプ、７８……リム、８０……被膜、
８２……排気管、８４……圧力トランスジユー
サ、８８……中央部分、８９……凹み、９０……
開口、９２……印刷回路板、９４……本体部分、
９６……軟質半田リング、９８……ねじすじ部
分、１００……穴、１０２……スタツド、１０４
……カラー、１０６……フランジ、１１０……小
穴、１１２……ワイヤパターン。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ａ 剛性取付部材と； ｂ 比較的肉厚の周辺フレーム部分と、該周辺フ
レーム部分に取付けられおよびこれによつて取
り囲まれた比較的肉薄の膜部分とを含み、該膜
部分にはスロツトを設けて前記周辺フレーム部
分に対する振動運動に感応する折返しカンチレ
バー形ばねを形成してあり、少なくとも前記膜
部分は半導体材料で形成してあると共に該膜部
分には機械的応力変化を受けた時電気抵抗値を
変化する圧電抵抗素子を構成する領域を設けて
あるトランスジユーサ部材と； ｃ 前記トランスジユーサ部材に対面する第一側
部と前記取付部材に対面する第二側部を有し、
前記トランスジユーサ部材を前記取付部材から
分離する半導体材料の剛性インターフエース部
材と； ｄ 前記取付部材を前記インターフエース部材の
少なくとも第二側部表面部分に固着する手段
と； ｅ 前記トランスジユーサ部材の前記周辺フレー
ム部分のみを前記インターフエース部分の第一
側部に有限個数の互に離間した箇所で固着する
手段を具え、前記固着手段は前記膜部分と前記
インターフエース部材との間に障害のない有限
空隙を形成して該空隙が前記膜部分に機械的力
が加えられている間は前記膜部分の制限された
曲げ運動を許容すると共に前記機械的力が除去
された後は前記膜部分の振動運動の圧縮膜制動
を行うように構成したこと を特徴とする半導体トランスジユーサ組立体。 ２ 前記周辺フレーム部分を固着する手段は導電
パツドを具え、さらに前記圧電抵抗素子を前記導
電パツドに結合させる手段を含むことを特徴とす
る特許請求の範囲１記載の半導体トランスジユー
サ組立体。 ３ 前記圧電抵抗素子はイオン注入された半導体
領域を具えることを特徴とする特許請求の範囲１
記載の半導体トランスジユーサ組立体。 ４ 前記膜部分と前記インターフエース部材との
間の前記有限空隙は約12ミクロンの程度であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲１記載の半導体ト
ランスジユーサ組立体。 ５ 前記インターフエース部材には前記トランス
ジユーサ部材に面している第一側部の中央に凹部
が設けられていると共に、前記膜部分には前記凹
部に面している表面部分に前記膜部分の半導体材
料よりも高い密度を有する材料の素子が固着され
て、前記組立体が外部からの加速または振動力を
受けた時インターフエースチツプの軸線方向に障
害のない振動運動が出来るように構成されている
ことを特徴とする特許請求の範囲１記載の半導体
トランスジユーサ組立体。 ６ 前記インターフエース部材の、前記トランス
ジユーサ部材によつて取り囲まれた範囲外の表面
部に形成された、前記圧電抵抗素子の抵抗値変化
を検出する機能を有する複数個の集積回路を含む
ことを特徴とする特許請求の範囲１記載の半導体
トランスジユーサ組立体。 ７ 前記トランスジユーサ部材と前記インターフ
エース部材とを、前記取付部材とともに気密封止
する手段を含むことを特徴とする特許請求の範囲
１記載の半導体トランスジユーサ組立体。 ８ 前記膜部分は内屈折返しカンチレバー形ばね
パターンを有することを特徴とする特許請求の範
囲１記載の半導体トランスジユーサ組立体。
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| US05/852,909 US4129042A (en) | 1977-11-18 | 1977-11-18 | Semiconductor transducer packaged assembly |
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