KR0163626B1 - 반도체 압력센서 - Google Patents

Abstract

후막 기판에 가해진 스트레스를 용이하게 하고 다이 본딩 재료의 기어 오름(crowling up)을 방지할 수 있게 하는 반도체 압력센서에 있어서, 박막다이아프레임(3a)은, 예를 들면, 실리콘 수지류의 다이 본딩 재료(5)에 의해 후막 기판(1)에 고착된 센서 칩(3)의 중앙에 형성된다.

그 때에, 유리 물질로 구성된 상기 센서 칩(3)은 볼록부 부재(1c) 위에 놓이고 상기 후막 기판 위에 설치되며 상기 다이 본딩 부재(5)에 의해서 고정된다.

이 배열로, 그 센서 칩의 다이아프레임의 변형이 방지될 수 있고 정확도가 높고 고가가 아닌 반도체 압력센서가 제공될 수 있다.

Description

반도체 압력센서

제1도는 본 발명의 실시예1에 따른 반도체 압력센서의 주요부분을 나타내는 측단면도이다.

제2도는 본 발명의 실시예2에 따른 반도체 압력센서의 주요부분을 나타내는 측단면도이다.

제3도는 본 발명의 실시예3에 따른 반도체 압력센서의 주요부분을 나타내는 측단면도이다.

제4도는 본 발명의 실시예4에 따른 반도체 압력센서의 주요부분을 나타내는 측단면도이다.

제5도는 본 발명의 실시예5에 따른 반도체 압력센서의 주요부분을 나타내는 측단면도이다.

제6도는 종래의 반도체 압력센서의 주요부분을 나타내는 측단면도이다.

[발명의 배경]

[본 발명의 분야]

본 발명은 반도체 압력센서, 더 구체적으로는 정확도가 높고 고가가 아닌 반도체 압력센서에 관한 것이다.

[관련된 발명의 설명]

제6도는 종래의 반도체 압력센서의 주요부분을 나타내는 단면도이다.

제6도에서, 박막 다이아프레임(diaphragm;3)이 센서 칩(3)의 중앙에 형성되고, 이는 예를 들면, 다이 본딩 수지와 같은 다이 본딩 재료(5)에 의해서 후막 기판(1)에 고착되어 있다.

압력을 인가하기 위한 압력 도입구(a pressure introducing hole:la)가 다이아프레임(3a)에 대응하는 상기 후막 기판(1)의부분에 설치된다.

또한,후막 전극(1b)은 후막 기판(1) 위에 형성되고 금속 세선(4)에 의해 센서 칩(3)의 전극(표시 안됨)에 전기적으로 접속된다.

덧붙여, 후막 기판(1)에는 후막 전극(1b)이 외부 회로에 전기적을 접속하도록 리드(표시 안됨)가 설치되고, 커버(cover;표시 안됨)가 그 센서 칩(3)을 피복하기 위하여 상기 후막 기판(1)위에 설치된다.

상술한 것과 같이 배열된 종래의 반도체 압력센서는 상기 입력 도입구(la)를 통하여 다이아프레임(3a)에 의하여 측정될 가스나 액체의 압력을 수납한다.

다이아프레임(3a)은 그 압력에 대응하여 변형되고 상기 압력은 다이아프레임(3a)위에 형성된 피에조저항(piezoresistance)부재(표시안됨)의 저항 값의 변화에 의해서 감지된다.

그러므로, 정확도가 높은 반도체 압력센서를 제공하기 위해서, 다이아프레임(3a)을 변형시키는 요인은 그 반도체 압력센서의 구조와 조립에서 가능한한 최소의 레벨로 억제되어야 한다.

앞서말한 반도체 압력센서는, 후막 기판(1)의 선형 팽창 계수와 예를들어, 실리콘으로 구성된 그 센서 칩(3)의 선형 팽창 계수 간의 차이로 인한 열 스트레스(응력)에 의해서 다이아프레임(3a)이 변형되는 문제점을 지닌다.

또한, 후막 기판(1)위에 센서 칩(3)을 고착시키기 위한 다이 본딩 재료(5)는 그 다이아프레임(3a)의 근방까지 기어 올라와서 그 위에 점착되므로, 상기 다이아프레임 (3a)도 변형되는 문제점이 있다.

[발명의 요약]

상기의 문제를 해결하기 위하여 취해진 본 발명의 목적은 정확도가 높고 다이아프레임의 변형을 방지할 수 있는 고가가 아닌 반도체 압력센서를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 중앙에 형성된 다이아프레임을 갖는 센서 칩으로 구성되고 후막 기판 위에 실장된 반도체 압력센서에 있어서, 그 센서 칩이 상기 후막 기판 위에 실장되고, 그 부분에 설치된 볼록부 부재를 구비하고, 상기 후막 기판과 상기 센서 칩 사이의 간격은 수십마이크론 이상으로 설정된다.

[실시예 1]

제1도는 본 발명의 실시예1에 따른 반도체 압력센서의 주요부분을 나타내는 측단면도이다.

각각의 도면에서 사용되는 같은 번호는 같거나 상응하는 부분을 가르킨다는 것을 유의하시오.

제1도에서, 박막의 다이아프레임(3a)이 센서 칩(3)의 중앙에 형성되고 이 칩은 예를 들면, 실리콘 수지와 같은 다이 본딩 재료(5)에 의하여 후막기판(1)에 고착된다.

그 때에, 센서 칩(3)은 후막 기판(1)위에 설치되고 유리(glass) 재료로 구성된 볼록부 부재(1c)위에 놓이며 상기 다이 본딩 재료(5)에 의해 고정 된다.

압력을 도입하기 위한 압력 도입구(la)가 그 다이아프레임(3a)에 대응하는 후막 기판(1)의 부분에 설치된다.

또한 후막 전극(1b)은 후막 기판(1)에 형성되어 그 센서 칩(3)의 금속 세선(4)에 의해서 전극(표시 안됨)에 전기적으로 접속된다.

또한, 후막 기판(1)과 함께 후막 전극(1b)을 외부 회로에 전기적으로 접속시키는 리드(표시 안됨)가 설치되고, 센서 칩(3)을 피복하기 위하여 상기 후막 기판(1)위에 커버(표시 안됨)가 설치된다.

상술한 것과 같이 배열된 반도체 압력센서는 측정될 가스나 액체의 압력을 반도체 압력 도입구(la)를 통하여 다이아프레임(3a)에 의해서 수납한다.

다이아프레임(3a)은 압력에 대응하여 변형되고 상기 압력은 다이아프레임(3a)위에 형성된 피에조저항(piezoresistance) 부재(표시 안됨)의 저항 값의 변화에 의해서 감지된다.

이 실시예의 반도체 압력센서에서, 후막 기판(1)과 그 센서 칩(3)사이의 간격은 상기 후막 기판의 센서 칩(3)에 대응하는 위치에 놓여진 볼록부 부재(1c)의 설치로 수 십 마이크론(㎛), 예를 들면, 30-100㎛로 설정된다.

이 배열로, 후막 기판의 스트레스가 센서 칩(3)에 전달되어 다이 본딩(5)을 변형시킬 수 있게 하는 것은 어렵고 그래서 다이 본딩 재료(5)가 스트레스를 흡수 할 수 있다.

또한, 다이아프레임(3a)의 근방 까지 다이 본딩 재료(5)의 기어 오름이 방지될 수 있다.

따라서, 다이프레임(3a)의 변형은 상기 배열에 의해서 방지될 수 있고 정확도가 높은 반도체 압력 장치가 제공 될 수 있다.

유리 재료가 앞서 말한 배열에서 볼록부 부재(1c)로 사용되고, 오버 글래스(over glass)크로스 글래스(cross glass)등이 그 유리 재료로서 사용될 수 도 있고 또한 볼록부 부재(1c)는 도체, 저항 또는 그와 유사한 것이 될 수도 있다.

간단히 말해서, 후막 기판(1)과 센서 칩(3)사이에 미리 정한 간격이 유지될 수 있는 한 어떠한 재료도 볼록부 부재(1c)와 같은 모양으로 사용될 수도 있다.

그러므로, 볼록부 부재(1c)는 종래의 제조 공정에 의해 제작 될 수 있고, 그래서 상기 반도체 압력센서는 저렴한 가격으로 제공 될 수 있다.

[실시예 2]

제2도는 본 발명의 실시예2에 따른 반도체 압력센서의 주요부분을 나타내는 측단면도이다.

제2도에서, 각각 지름이 200㎛인 범프-형 볼록부 부재(1c)는 후막 기판(1)의 센서 칩(3) 실장부(제2도에서 절선으로 표시됨)위에 3개 이상의 장소(제2도에서 4개 장소)에 설치된다.

이 실시예에서 그의 본딩 면적이 범프-형 볼록부 부재(1c)만큼 줄어들수 있을 뿐만 아니라 후막 기판(1)가 센서 칩(3)사이에 미리 정한 간격이 유지될 수 있으므로, 다이아프레임(3a)의 근방 까지 다이 본딩 재료(5)의 기어 오름과 다이아프레임(3a)의 변형이 방지될 수 있다.

범프-형 볼록부 부재(1c)가 설치되는 장소의 수는 3개 이상이 되는 한 제한받지 않으며 8개 장소 또는 12개 장소도 될 수도 있고 복수개의 범프-형 볼록부 부재(1c)가 적당하게 설치될 수도 있다.

[실시예 3]

제3도는 본 발명의 실시예 3에 따른 반도체 압력센서의 주요부분을 나타내는 측단면도이다.

제3도에서, 직사각형 볼록부 부재(1c)는 상기 실장부 안쪽 단부로부터 0.1㎜이상 간격을 두고 후막 기판(1)위의 센서 칩(3)의 외측의 위치에 설치된다.

이 실시예에서 상기 직사각형 볼록부 부재(1c)에 의해서 다이아프레임(3a)의 근방까지 다이 본딩 재료(5)의 기어 오름이 방지될 수 있을 뿐만 아니라 후막 기판(1)과 센서 칩(3)사이에 미리 정한 간격이 유지될 수 있으므로, 다이아프레임(3a)의 변형이 방지될 수 있다.

[실시예 4]

제4도는 본 발명의 실시예4에 따른 반도체 압력센서의 주요부분을 나타내는 측단면도이다.

제4도에서는, 제3도에 나타난 볼록부 부재(1c)에 있는 센서 칩(3)실장부의 4코너에 다이 본딩 재료(5)를 유지하는 오목부(1d)가 규정되고(defined)상기 볼록부 부재(1c)는 설치되지 않는다.

이 실시예에서, 다이 본딩 재료(5)의 기어 오름이 일어날 만한 상기 센서 칩(3) 실장부의 4개 코너에 상기 오목부(1d)가 규정되므로, 다이 본딩 재료(5)의 기어 오름이 더욱 확실하게 방지될 수 있다.

[실시예 5]

제5도는 본 발명의 실시예5에 따른 반도체 압력센서의 주요부분을 나타내는 측단면도이다.

제5도에서, 약0.2㎜의 홈(le)이 제3도에 나타난 직사각형 볼록부 부재(1c)의 각 변의 중앙에 형성된다.

이 실시예에서 다이 본딩 재료(5)이 그 본딩 면적은 상기 홈(le)만큼 줄어들 수 있으므로, 다이 본딩 재료(5)의 기어 오름 뿐만 아니라 다이아프레임(3a)에 대한 스트레스의 인가도 방지될 수 있다.

Claims (5)

1. 중앙에 다이아프레임이 형성된 센서 칩으로 구성되고 후막 기판 위에 실장된 반도체 압력센서에 있어서, 상기 기판 위의 상기 센서가 실장된 부분 위에 설치된 볼록부(convex)부재를 구비하고, 상기 후막 기판과 상기 센서 칩 사이의 간격이 수 십 마이크론 이상으로 설정됨을 특징으로 하는 반도체 압력센서
2. 제1항에 있어서, 상기 볼록부 부재는 범프-형으로 형성되고 상기 볼록부 부재는 상기 후막 기판 위에 3개 이상의 장소의 그 센서 칩 실장 부에 설치됨을 특징으로 하는 반도체 압력센서.
3. 제1항에 있어서, 상기 볼록부 부재는 직사각형 모양으로 형성되고 상기 센서 칩 실장부의 안쪽 단부(the inner end)로 부터 0.1㎜이상 간격을 두고 상기 후막 기판 위의 그 센서 칩 실장 부의 외측에 설치됨을 특징으로하는 반도체 압력센서.
4. 제3항에 있어서, 직사각형 볼록부 부재는 상기 후막 기판 위에 있는 그 센서 칩 실장 부의 4개의 안쪽 코너에 설치되지 않음을 특징으로 하는 반도체 압력센서.
5. 제3항에 있어서, 상기 직사각형 볼록부 부재의 각 변의 중앙에 홈이 형성됨을 특징으로 하는 반도체 압력센서.