TWI341920B - A sensor having non-porous outer surface ,an electrical lead member,and a method of bonding an electrical lead to a semiconductor device - Google Patents

A sensor having non-porous outer surface ,an electrical lead member,and a method of bonding an electrical lead to a semiconductor device Download PDF

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TWI341920B
TWI341920B TW093113740A TW93113740A TWI341920B TW I341920 B TWI341920 B TW I341920B TW 093113740 A TW093113740 A TW 093113740A TW 93113740 A TW93113740 A TW 93113740A TW I341920 B TWI341920 B TW I341920B
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Description

1341920 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明大體係關於感測器，且更具體言之，係關於一具 有高溫穩定性及化學侵蝕抗性之壓力及/或溫度感測器。 【先前技術】 已在各種應用中利用了壓力感測器以量測計示壓力或絕 對壓力。諸多該等應用涉及了對不利環境中之壓力的量 測°壓力感測器可係電容類型或壓阻類型。例如，一氧化 鋁陶瓷電容感測器可包括一較薄且通常為兼容之陶瓷薄 片，該陶瓷薄片具有一夾於較厚之非兼容陶瓷薄片之間的 絕緣隔離環。第一薄片或隔片之厚度約為〇〇5至.〇5〇英吋， 且厚度一般為· 〇20英吋。該較厚陶瓷薄片之厚度範圍係· 1 〇〇 至.200英吋。熟悉此項技術者應當理解該隔片之厚度較佳 視隔片之直徑而定。該隔離物可用適當之玻璃材料構成。 使用如金、鎳或鉻之金屬將陶瓷碟之並列面金屬化以製成 電容器之板。在美國專利案第4，177,496號（，496專利）中貝爾 (Bell)等人說明了 一相似之電容壓力傳感器。此項技術中已 經热知且可用其它與該’496專利中所說明之相似之電容壓 力傳感器。一壓阻感測器一般利用一惠斯登（Wheatst〇ne) 電橋，其量測了電壓中之變化並使該電壓變化與所感測之 塵力變化相關聯。可利用此等壓力感測器中的任一種以量 測超純淨環境中之流體的壓力，然而，仍需要一無污染壓 力感測器。 對敏感材料之超純淨處理一般要求利用腐触性流體。製 93279-991210.doc 1341920 造商們面臨了一重大問題’即在製造過程中敏感材料對污 染之易感性。已經設計出各種製造系統以降低由雜質粒 子、離子污染物、及製造過程中所產生之水汽對敏感材料 之污染。對敏感材料之處理通常涉及與腐蝕性流體之直接 接觸。因此’關鍵要於一無污染狀態並無雜質粒子之情況 下將泫腐触性流體傳輸至處理點。一般設計出處理設備之 各種組件以減少所產生之微粒及溶解入該處理流體之離子 的量，並將處理化學物質與污染影響隔離。 該處理流體一般包括將腐蝕性化學物質自供應缸引導經 過抽汲與調節站並通過該處理設備自身之流體傳送系統。 該包括導管、泵、管道、監控裝置、感測裝置、閥門、配 件以及相關裝置流體化學物質傳送系統通常由能抵抗腐蝕 性化學物質之惡化效果之塑料製成。習知用於該監控裝置 之金屬無法可靠地抵抗腐蝕性環境並將長時間污染處理流 體。因此，監控與感測裝置必須併入取代材料或與腐蝕性 流體保持隔離。 該等處理必須非常清潔，而同時其經常涉及極具侵蝕性 之化學物質。該等化學物質可包括（例如）刺激性酸、鹼與溶 劑。半導體行業近期引入了利用侵蝕性研磨劑之處理。該 處理°又備與该監控儀器必須能夠抵抗該等研磨劑之機械行 動。 另外，處理設備儀器之高可靠性係必須的。因為任何原 因而關閉半導體或藥物線之成本高昂。過去，ϋ力傳感器 -般採用了由一厚隔離隔片分離之填充流體以將壓力自該 93279-991210.doc H41920 處理傳輸至感測器自身。使用一類或另一類絕緣體隔片將 該填充流體隔離。此絕緣體隔片之故障與相繼造成之填充 流體流失進該處理會造成產品之損失並要求於重啓操作前 使用清潔系統。該絕緣隔片將引入巨大的且於某些情況下 無法接受之壓力量測錯誤。自該設計消除該絕緣體隔片與 填充流體係有利的。 同樣’半導體製造中一般所使用之處理設備具有一個或 多個監控、閥門、與感測裝置。一般將該等裝置以一封閉 迴路反饋關係連接並將其用於監控及控制該設備。該等監 控與感測裝置亦必須設計成消除任何可能引入之污染。該 感測裝置可包括壓力傳感器與具有壓力感測器之流量計。 較佳使壓力傳感器或流量計之壓力感測器的一部分與腐蝕 性流體直接接觸。因此，與腐蝕性流體直接接觸之壓力感 測器之表面應當無污染。已經發現多孔材料允許腐蝕性流 體經由該等材料進入或流出。舉例而言，使用各種自身易 於又更具蝕性之腐姓材料侵蝕之玻璃狀材料將陶瓷材料 連接在一起。因此，較佳使用非多扎材料製造壓力感測器 之與腐钱性流體直接接觸之該等部分。
Ghiselin等人所發表之美國專利案第4,774,843號說明了 一應變儀（strain gauge)，其具有一黏著至一氧化鋁基座之 單晶體藍寶石隔片。Ghiselinf人指明，該藍寶石·由__ 玻璃黏合材料、環氧樹脂或其它黏著方法黏著。仍&如等 人並未提供對玻璃黏合材料或如何使玻㈣合料黏著至藍 寶石與氧化！呂基座之進-步說明。然而，Ghiseli4利案說 93279-99I2I0.doc 1341920 明玻璃黏合料係於應變點分離之低強度材料，Gh丨selin專利 案說明了幾何學中之一變化以減少應變點從而避免玻璃之 低強度的不足。Hegner等人所發表之美國專利案第 5,954,900號說明了使用玻璃來黏合至一氧化紹陶究部分所 具有之問題。Hegner等人之專利案說明了將氧化鋁用作至 氧化鋁陶瓷之連接材料。Hegner等人與Ghiselin等人所說明 之該等裝置據信被限制於低於400。(：之有效可操作溫度。因 此，由Hegner等人與Ghiselin等人所說明之感測器之可靠性 隨溫度超過400°C而降低。低熔點之玻璃具有低強度與低機 械穩定性。另外，該等玻璃通常在發展統一黏合上存在問 題。所有該等特徵導致一感測器具有較低最佳可重複性與 遲滞性。因此，需要一藉由高強度黏合料黏合至基座之具 有非夕孔.表面之壓力感測器，其中該非多孔材料與該基 座之間的黏合料於超過40(TC之溫度下保持穩定。 亦已發現電磁與無線電頻率干擾（分別為EMI與RFI)使壓 阻感測器之性能降級。由於藍寶石上矽之外延構造，所以 無法直接將一傳導屏蔽層放置於一矽層（於其上形成了惠 斯登電橋）與該藍寶石之間。當將藍寶石之外部定位以與腐 蝕性流體直接接觸時，則藍寶石外部之—傳導性屏蔽層不 係一較佳選擇。因此，需要一無污染壓力感測器，其阻撓 EMI與RFI影響形成於該壓力感測器之—非 * 开恭路表面上的 感測元件。 需要高溫處理（600T：至1200°C)以經由鋼焊、玻璃化與 擴散黏合將諸如藍寶石或碳化矽之單晶體材料接合至其;^ 93279-991210.doc U41920 ^或多^以’因為其能形成強力、高良率、穩定之接頭。 使用呵溫處理處則不再能夠使用在單晶體 (通常為矽，但亦』尤基板 -亦了匕括砷化鎵）上接通至—半導體裝置之電 :接的通常之方法。兩種最通常之連接方法為：”導線黏 合法，’以及2)傳導環氧樹脂接合法。使用導線黏合法時*， 必須首先將一金或較佳為一鋁金屬層沈積於矽上。在高溫 下孟與紹迅速擴散人砂内。―旦擴散，此等材料層則不再 形成一用於黏合引線之適當表面。 自一高溫環境幸存之金屬薄膜由一黏著層組成（諸如 鈦）’ 後係一擴散層。該高溫處理之擴散障壁係諸如鉬、 銥、鈮、鈕、鎢或锇之難熔金屬。該等金屬將隨時間流逝 在導體與環氧樹脂之間形成電阻性氧化物。對於壓阻感測 器而。此產生了一穩疋性之問題。於應用環氧樹脂之前 預先清潔接頭減緩了但並未阻止氧化層之形成。焊料亦不 會黏著於難熔金屬上。 一種用於將插腳或引線黏著於半導體基板上之方法係分 別如圖19Α與19Β所示之將插腳銅焊於適當位置。具體言 之’圖19A為將一釘頭插腳銅焊至基板之先前技術之一實 例，而圖19B為將一無頭插腳銅焊至基板之先前技術之一實 例。圖1 9 A顯示了 一其上銅焊有一插腳2丨〇之單晶體基板 200。插腳210包括一插腳軸212與一提供與基板200之較大 黏合表面區域之插腳頭2 1 4。將銅焊料2 1 6施加至插腳頭2 1 4 之側面。如經由應力斷面2 1 8所說明的，於一薄單晶體材料 上’應力斷面成為一顯著問題。隨著將一釘頭插腳21 4銅焊 93279-99I2IO.doc -10. 1341920 至基板200之平面上，基板200隨熔融銅焊堅硬（或凍結）並收 縮而產生了張應力。該張應力集中於該插腳頭2丨4之周圍並 促進了基板内之斷裂。 一種解決對應力斷裂之方案為尋找一種與基板晶體材料 之熱膨脹率匹配之金屬。不幸的是，諸如藍寶石之晶體於 不同方向具有不同膨脹率。更嚴重的是，於大溫度範圍内 金屬不具有不變的膨脹率。其通常在比室溫更高之溫度下 以較高之速率膨脹。與室溫下晶體之溫度係數相匹配之一 合金在800°C或90〇t時將具有一更高膨脹。 如圖19B所示，最小化基板2〇〇中的應力之另一方法為最 小化基板200與一無頭插腳2ι〇之間的接頭之截面區域。該 無頭插腳有助於與基板2〇〇形成一非常小的載面接頭然 而，新形成之接頭在隨後之製造步驟過程中易於受自該插 腳之操縱（如箭頭220所示之前與後）的高、局部化應力。由 於小附著區域與易於受校準問題之影響，#等認為此類型 之對接接頭為一不可靠幾何學。 本發明滿足了該等及其它將於對本發明之說明的回顧中 顯見之需要。 【發明内容】 本發明大體係關於感測器’且更具體言之係關於—壓力 及/或溫一度感測器，其對高達2啊之溫度具有優越穩定性 並月b於同達7GG C之溫度下有效操作。本發明之壓力感測器 無填充流體即可操作並不具有外部曝露之金屬組件。該壓 力感測器包括-可與一超純淨環境中的流體直接接觸之非 93279-991210.doc 1341920 多孔不滲透表面。在本發明之一實施例中，該非多孔表面 包括一化學侵蝕無法滲透之單晶體藍寶石層。以此方式， 無法隨時間流逝自感測器萃取化學物質或污染物使其進入 處理液流。本發明之壓力感測器無限制時適用於化學惰性 壓力傳感器模塊或用於在處理流體中感測壓力之流量計， 且可直接將其澆鑄為相同之高溫塑膠外殼。 本發明提供了一種包括一非多孔外部表面之壓力感測 裔。該非多孔外部表面之特徵在於低擴散率與低表面吸 附。在該較佳實施例中，該壓力感測器包括一背墊板，一 非夕孔隔片，一相鄰於該隔片之一内部表面之感測元件， 及一尚強度材料之玻璃層，該玻璃層藉由玻璃化而將其黏 合至該背墊板與該非多孔隔片。該背墊板為該結構提供了 剛性。忒为襯板之該剛性抵抗了自該外殼（未圖示）傳送至感 =器隔片上的感測元件之應力。儘管該背墊板不與處理媒 "直接接觸，但是其要求機械性穩定性並服從高溫處理。 j为墊板之熱膨脹率應大約接近感測隔片之熱膨脹率。儘 管可能補償熱效應’但是大的錯配將在製造中產生應力， …V致兩個工件之間的黏合力隨時間而屈服。熟習此項 Μ者將理解該非多孔隔片可包括在其上形成以分別作為 壓阻或电谷類型感測器之—部分的惠斯登電橋或傳導 層。 於無限制之情況下’在該較佳實施例中，將在該非孔隔 片之内表面上形成一矽層’ &中在其上形成諸如惠斯登電 橋之應文儀。該背墊板包括自其延伸穿過之縫隙，調節該 93279-991210.doc 12 丨1341920 縫隙以接受耦合至該感測元件之電氣引線。由感測元件偵 測該非多孔隔片附近之壓力的變化。對隔片之壓力的增加 與降低引起了該隔片之偏差，其依次改變了該應變儀之電 阻。電阻之改變與該隔片附近之壓力相關聯。 於無限制之情況下，該非多孔隔片較佳包括如藍寶石之 化學惰性材料。藍寶石與背墊板之間的玻璃層較佳係由高 黏合強度之硼矽酸玻璃或其它具有高黏合強度及熔點高於 700°C並較佳為高於100(TC之適當的已知結構之玻璃。玻璃 層之厚度與直徑控制了隔片撓曲之程度。玻璃層之厚度範 圍可處於.002與.030英吋之間且較佳為〇1〇英吋，且其外徑 範圍為.100至2.0英吋且較佳為〇.700英吋。該隔片之活性感 測區域範圍可為自.050至2.0英吋且較佳為〇 4〇〇英吋。熟習 此項技術者應當理解隔片之厚度與直徑範圍不應受其限 制，而可按需要減少或增加某些應用中之厚度與直經。以 此方式’非多孔隔片嚙合了背墊板之一内表面。熟習此項 技術者應當理解背墊板與非多孔隔片係由具有相似熱膨脹 率之材料構成以避免貫穿一廣範圍溫度之不必要的應力。 如以下更詳細所述，可將壓力感測器進行構造以使得該感 測元件可探測一絕對壓力或計示壓力。 壓力感測器可進一步包括定位於該矽層與該背墊板之間 的氮化矽層及金屬化或傳導層（見圖U)。以此方式，氮化矽 層擔當一電氣絕缘體之作用，且該金屬層防止了 EMi/rfi 影響矽電阻器20。壓力感測器可進一步包括一在該非多孔 隔片、氮化矽層、金屬化層及該背墊板之層體之外緣的至 93279-99l210.doc -13- H41920 少一部分附近之塗層、塾片或密封。於無限制之情況下， 可利用抗酸環氧樹脂或抗腐蝕聚合體（諸如pTF以聚四氟乙 稀）、PVDF(聚m婦）、PEEK(聚㈣⑷、氨基甲酸 s旨）、或麻搏保護，其t較佳為利用抗酸環氧樹脂。 廢力感測H包括形成於在該破璃層與該非多孔隔片之間 的隔片上之點合塾。於無限制之情況下，3等點合塾之較 佳實施例包括鈦層與一擴散障壁。將摻雜矽薄膜以一已知 的適當方式與該等合塾相互連接以形成惠斯登電橋。在 玻璃層與背塾板内形成—窗’從而通往黏合塾。電氣引線 延伸經過在玻璃層與背势板上形成的窗，且將該等電氣引 線銅焊至該等黏合塾^將該等電氣㈣銅焊絲合塾並將 玻璃層玻璃化至隔片與背墊板上。 在-替代實施例中’修正隔片與感測^件以創建一電容 而非壓阻感測器。當施加壓力時會挽曲之薄感測隔片具有 一在該感測隔片之内表面上形成之電容板，及在該背塾板 之内表面上形成之另—電容板。將_電氣引線連接至在該 感測隔片之内表面上形成之該電容板，並將另一引線電氣 耗合至該背墊板之内表面上。隨著隔片與板之間的距離根 據壓力而改變，該板之電容亦改變。#由已知適當構造之 電氣連接感測元件偵測此電容之改變。 在觀察以下對較佳實施例之詳細說明，尤其當結合該申 。月專利範圍與附圖考慮時（其中若干視圖之相似數字代表 相應#件）’纟習此項技術者將明瞭本發明之優點。 【實施方式】 93279-99I210.doc -14· 1341920 本發明呈現㈣力感測器之廣泛可應用改良。此處詳述 之實施例意在作為其中可併入本發明之改良之具有代表性 或例示性的實施例而非意在限制。可將本發明之壓力感測 器構造為具有一感測隔片之壓阻或電容感測器。該感測隔 片由片單晶體藍寶石製成。或者’該感測隔片可由一單 晶體金剛石構成。本發明之感測II1G大體包括-背塾板 12、感測隔片14、該㈣板12與該感測隔以之間的石夕玻 璃黏合劑16、及電氣引線18(見圖心）。在該感測隔片14 之製造過程中，利用了單晶體藍寶石之一大晶圓以使得可 利用半導體技術之相似平面處理同時生產多㈣測器。 熟習此項技術者將認知藍寶石係-電氣絕緣體。當沿R 平面切割時該藍寶石時，可在該藍寶石之頂部產生適當厚 度之石夕之早晶體外延薄膜。藉由擴散、離子注入、或盆它 方式’該硬層能夠摻雜諸如侧或碟之原子種類以產生薄膜 +導特性。藉由改變注入能量與摻雜劑濃度，可調節該薄 膜之面積電阻值。岭了目士雨_ ❾了具有電阻外’該薄膜亦會相應於庫 變來改變其電阻。該等特性即壓阻。如先前所述，感_ 片M之偏差拉緊相膜並使電阻產生變化。自該電阻之變 化衍生出該壓力感測信號。 若選擇離子注入爽扶4 t 多雜邊矽，則在摻雜過程後需要一 火步驟以移除於該注入過程中在薄膜内所產生之應 退火步驟亦有助於將該穆雜劑原子更均—地分散於該： 層。矽電阻器20形成一蛮# β λ / 技術者將理解有若干二？橋22(見圖卿 冋圖案可產生該惠斯登電橋22。可 93279-991210.doc K41920 藉由標準微影技術將矽電阻器20圖案化。藉由化學汽相沈 積將I化矽之一氮化矽層24(見圖8與1〇)施加至該藍寶石晶 圓之整個表面。將微影抗敍劑施加至整個晶圓。於抗餘劑 内將囪圖案化並將其化學移除。一酸癢劑（acid itchant)將抗 蝕劑内之窗所曝露之潛在氮化物移除。當蝕刻該抗蝕劑 時，於各個連接點或黏合墊26之上或附近向該惠斯登電橋 打開一窗28(見圖8)。該氮化矽層24為一堅硬絕緣層且進— 步保護精細;ς夕層。 需要金屬黏合墊26以將該電氣引線18連接至惠斯登電橋 22。半導體裝置中通常用作黏合墊％之金屬（如金與鋁）並不 適合’此係由於在玻璃化溫度下其將與矽熔合合。在較佳 實施例中構建-兩金屬層黏合墊（見圖1G)。使用—稱為無線 電頻率(RF)濺射之處理將鈦3〇沈積於整個晶圓上。鈦為一 非常活性之金屬並具有出色之黏合特性。然而，欽要求在 其與銅焊34之間具有—擴散障壁32。該鋼烊㈣黏合㈣ 接合至電氣引線18。若無擴散障壁32，鋼焊Μ將與鈦⑽ 及石夕電阻器2〇炼合。-旦被冷卻’將藉由表面拉張力拉伸 =合金並局部破壞财薄膜。該擴散障壁32需為—於銅焊 :=(约1000 C)下不會形成合金之難熔金屬。於無限制之情 泥下’可使用銳、鶴、銀m纪來達成此目的。 該擴散障壁32必須能夠製成-薄膜，該薄膜上具有延伸通 過該薄膜之最小量的插腳孔。於銅焊溫度下任何=物均 =分解。吾等發現铌可作為—良好之擴散障壁。將嫌 表于至欽層30之頂部的感測隔片14上。接著利用已知微影 93279-9912I0.doc -16· 1341920 技術將該鈮層圖案化。 在較佳實施财’料合塾26之㈣沈積並制熟習此 項技術者所知之方法將其圖案化，該方法於無限制情況下 包括蒸發錢射。隨後將點合㈣以此方法圖案化使得金 屬與石夕電阻請之—部分跨線（見_但基本與感測隔片14 直接接觸。此係由於金屬化層可具有小插腳孔。吾等已經 發現，若銅焊34能夠穿透擴散障壁32,其將與石夕熔合而隨 後造成^之故障。於玻璃化與鋼焊之過程中1玻璃黏 合劑16可作用阻止銅焊34自插聊流向黏合塾％金㈣電 阻器20跨線之區域。銅焊34無須越過矽電阻器2〇。 —旦將感測隔片14圖案化，則可利用已知切割方法將誌 寶石晶圓切割以將複數個藍寶石隔片自藍寶石晶圓分離。 2限制之情況下，可利用务種方法’包括沿晶 線並使其破裂’超聲波機器，或雷射切割。對已知方去 使用允許切割製造壓力感測器所需之__隔片… 將電氣引線18銅焊絲合墊26並將背墊板12玻璃 ^片14。厚背塾板12或晶圓係由具有孔或通路％之1 構建(見圖2)。於背塾板12上形成通路36以與黏 $ 並提供自感測隔片Μ至使用壓力資訊之電氣儀 線1 8的通道。當需要—呌；两+ β ^ C引 〜“要。十不昼力感測時則提供經 之排氣孔38。通常，究係由通常在高溫下藉由 璃作為黏合劑將其燒結而形成的金屬氧化物粉末玻 般的陶:是為!呂’其與單晶體藍寶石具有衆多相似特。- 要將紹陶曼之玻璃含量保持在低於若干百分比。只 Μ兩種材 93279-99l210.doc B41920 料之熱膨脹特性之差別可忽略不計。 可與藍寶石及紹陶究一者均良好黏合之石夕玻璃黏合劑16 需要具有相似之熱膨脹特性。吾等已經發現侧石夕酸鹽玻璃 非常適合此目的。該等玻璃比用於燒結黏合材料之玻璃具 有更尚之熔化溫度。吾等已經發現自大塊石夕製造並曝露於 600°C以上之溫度的感測器經歷了摻雜原子過度擴散至相 鄰區域内。因此，一般將此等大塊矽感應器限制於不大於 45 0°C之處理溫度並僅可用於簡易偏移。如GhiseUn等人所 發表之美國專利案第4,774,843號中所指出，將藍寶石隔片 可靠黏合至一陶瓷背墊板已成為一重要問題。所推薦之用 於玻璃化中的高黏合強度硼矽酸鹽玻璃係區別於低溫低強 度焊接玻璃或玻璃粉。焊接玻璃具有約為45〇。匚之熔化溫度 且其具有低強度。 為了藉由"玻璃化"而非銅焊將藍寶石黏合至一鋁陶曼， 可預先形成矽玻璃黏合劑16，或將其篩至背墊板丨2之表面 上。於任何一情況下，使矽玻璃並未流動至遠離其開始處 之地方係重要的。若玻璃圖案之内徑顯著改變，則感測器 10之壓力特徵可劇烈改變。另外，在玻璃化處理中，若矽 玻璃黏合劑1 6在黏合墊26上之銅焊34熔合之前流經金屬化 黏合墊26，則電氣引線1 8將不會銅焊至黏合塾26。應當於 恒疋溫度下烘烤玻璃以避免玻璃點合内部留下張力而導致 不穩定或玻璃斷裂。另外，矽玻璃黏合劑16必須具有開口 或窗以插入電氣引線18。此外，藉由控制感測隔片丨4與背 墊板12之間的矽玻璃黏合劑16之厚度，感測隔片14將於過 93279-991210.doc -18· 1341920 遷過程中在背塾板12上降至最低點（見圖4)。0此，此過塵 停止將感測器10之過壓容量之因數增加了 1〇〇或更多。 使用PN接合來形成任何二級體或晶體管並將其用於隔離 一矽晶圓上之任何特性。為了僅在一矽基板上形成一惠斯 登电橋要求一 PN接合將電橋自基板半導體隔離。儘管接 合極其有用，但是其於400°C以上迅速退化。對於大多數處 理而言，其不可能將一裝置K45(rc多於3〇分鐘否則其將 損壞。亦可顯見，不可能存在可在高達9〇〇 n〇〇t：之溫度 下持續2-6小時以製造高穩定性黏合劑之處理。由於直接於 藍寶石隔片上形成本發明之惠斯登電橋，因此其兩者之間 無將導致高熔合溫度（400t以上）之故障的PN接合。此外， PN接合可引起隔片與背墊板之玻璃黏合之損壞。無需抗性 表面之各處的矽被完全蝕刻掉。 用於將電氣引線1 8黏合至黏合墊26之銅焊34必須於略低 於矽玻璃黏合劑16之熔化溫度的溫度熔化。另外，銅焊34 在其熔點必須具有足夠之侵蝕性以將任何氧化物自黏合墊 26移除。於無限制之情況下，吾等已經發現適當已知結構 之若干銅焊合金能夠符合該等要求。當銅焊34在矽玻璃黏 合劑1 6開始流動前熔化，則若矽玻璃黏合劑丨6流過黏合墊 26 ’其將流過銅焊34與黏合墊26，從而向黏合墊區域提供 巨大張力《於無限制之情況下，吾等已發現一種諸如加州 王卡羅市 Morgan Advanced Ceramics Incorporated之一分公 司Wesgo Metals所出售之Pakusil-15(由鈀、銅、與銀組成） 之銅焊合金係可接受之銅焊。 93279-991210.de -19· 1341920 電氣引線18應當具有一小戴面並較佳為由韌性金屬製 造。此種由陶瓷背墊板12中之孔36之幾何學限定的電氣引 線1 8結構將具有良好之應變消除特性而不會將張力自電氣 引線1 8傳導至感測元件。應當使用具有良好銅焊與合理軟 焊能力之材料（諸如鎳或金）來電鍍電氣引線18。 將插腳或引線銅焊至半導體基板之一？文良之$法為改變 接頭之幾何學，改變插腳結構之形狀並增強金屬插腳。圖 20顯示了根據本發明之教示鋼焊至一矽基板之本發明之線 圈插腳實施例的一部分側部視圖。於線圈插腳頭254處將線 圈插腳250銅焊至基板251。在該特殊實施例中，插腳25〇之 根部，該線圏插腳頭254係為一單圓線圈，將其形成以作為 該插腳之頭。在一相關實施例中’於軸之末端形成一彈簧， 且使該彈簧部分安裝於該基板上。在另—相關實施例中， 將-多線圈彈簧用作引線’因其易於製造並與基板保持9〇 度對齊。於銅焊處理之冷卻階段，線圈插腳25q較之於圖Μ 所不之一 I心碩插腳可撓性更高。#由利用諸如一或 之材料使膨脹係數盡可能接近的匹配，從而使得能夠 將張力減少1 0因數或更多。 在一例示性實施例中，插腳之長度為約0.320英对，線圈 之外徑為0.040英时，且導線之直徑約為㈣8英时。盘插腳 之結構相關之―重要考慮為該㈣直徑。導線❹尺寸之 一較佳範圍為約請i英忖至_侧英十對導線之结構的 另一重要設計考慮為該導線之硬度隨直#之四次冪而增 加。鎳為引線之較佳材料，但K〇var亦可。 曰 93279-991210.doc •20- 1341920 重要°又汁考慮為用於將插腳銅焊至基板之銅焊材料 的厚度與”且合物。_較佳銅焊組合物包括“%銀、游。銅、 及1 5 %名巴。利用欠# ^ 種鋼一銀組合物以獲得接近硼矽酸玻璃 之熔融孤度（〜9〇〇 c )，然而，所使用之鈀之量不影響銅焊之 溶融溫度。組合物中所使用之纪越多，鋼焊材料之溶融溫 度越南。在鋼痒组合物中纪亦發揮了重要作用以控制銅焊 炫聚之黏度。已知在炫融溫度下之銀與銅之黏度均很低。 該等兩種材料將易於藉由薄膜介電而水平及垂直遷移至相 鄰區域。此行為可導致電氣短路與低處理良率。纪顯著增 加了銅焊之點度，其降低了銀與銅之遷移行為。在該例示 性實施例中，銅谭材料之厚度係約〇〇〇1至約〇〇〇2英十 存在數種可與本發明—起制之銅焊相。較佳為使用 —帶式爐處理，其允許在單一處理中發生玻璃化與銅焊。 此方法節省《本’自對銅焊接頭之功能並非必需的。 在一替代實施例中，將鎳用作插腳或引線材料，使得鎳 不與膨腸係數極其接近地匹g己但具有非f低之屈服強度。 當膨脹率高基板晶體結構之強度與銅焊材料可麼倒導 線線圈之-小截面之強度。為進行補償，不僅將線圈部分 在銅焊末端接纟’《其在其附著至電路、導練或可撓 電路處之另-末端接合。為此原因，需要一易於焊接之材 料。金 '鉑、及鎳均符合此項要求，而鎳之成本最低。 感測Is 10之結構之所有該等材料之高溫度能力允許於非 常高之溫度下（400°C以上）利用該感測器1〇超過延伸之時間 段，及/或可直接將該感測器10直接模鑄入高性能塑料殼 93279-99) 210.doc •21 · B41920 内，諸如 PFA(屬名）TEFL〇@rTefl〇n"為 e」Dup_
DeNem〇urs and C〇mpany之註冊商標）（見圖丨句。該模鑄壓力 感測器在感測器丨〇與塑料殼之間提供一極其可靠之密封。 再次參看圖3與4，現在將討論感测隔片 4。之第-點線代表一極大誇張之感測隔〜曲曲： 42之第二點線代表隔片由於過壓之撓曲（忽視背墊板^在 過壓過程令於隔片之撓曲上所產生之停止影響卜該激烈撓 曲將可能使感測隔片14斷裂或破裂。圖5顯示了一修正之感 測隔片14 ’隔片之中心部分比隔片之外部部分薄。通常， 隨著隔片之直徑減少’隔片之厚度亦將減少以達到最大靈 敏度。可藉由石夕玻璃黏合劑16之厚度控制感測隔片14與背 塾板12之間的縫n例示性實施例中將破璃厚度最 小化以改良該結構之硬度。於模鎮時在f墊板12内創建— 淺低壓（2-5密耳）。在過壓條件下，藍f石在”_之内 表面上降至最低點且從而限制感測隔片14上之撓性張力。 於限制之情；兄了，視感測⑮片14之厚度與直徑而定，隔 片之典錢曲為處於0.01至0·0001英忖之間，隔可為^ 於.〇2至._2英叶之間。縫隙之量級之順序較佳為感測隔二 14之厚度之兩倍。對於厚度範圍為Q備至Q㈣英对之隔片 而言隔片之主動感測區域之範圍為〇 〇75至2英 / .. 、 甘日日圓 衣造過程中實際約束限制了單晶體藍寶石晶圓之厚度。妙 而，不同於單晶體石夕，不存在藉由化學處理形成心寶： 隔片之簡易方法。儘管自-較薄藍寶石晶圓製造_個隔片 逐漸達到-點’在感測器形成過程中所引起之高熱應：導 93279-99l210.doc -22- 1341920 致了自毀滅内應力。或者，隔片之感測區域直徑之增加增 強了 一壓力裝置之靈敏度。然而，隔片直徑增加，則成本 亦隨之增加。 圖5所顯示之修正感測隔片14在自一較厚之藍寶石晶圓 製造隔片的同時減少了最接近感測區域之隔片的厚度。於 完成薄膜處理後使隔片變薄允許更適應之壓力感測隔片。 舉例而言，當感測隔片與壓力感測器外殼直接接觸時，各 個裝置周圍所留下之材料的緣邊提供了所要求之強度。薄 令心區域46提供了所要求之靈敏度。可藉由習知之機械方 法（諸如熟習此項技術者所知的研磨加工或超聲波加工）使 藍寶石感測隔片14變薄。或者’可於感測隔片14之外部感 測表面上形成一環形槽8〇(見圖1 7)。熟習此項技術者應當瞭 解儘管該槽之形狀並非關鍵，但較佳為圓形邊緣與槽。同 樣，儘管該槽為環形，其它幾何形狀亦足以消除矽玻璃黏 合劑16附近之區域内的撓性應力。 現在參見圖11 ’其中顯示了本發明之壓力感測器之一 代實施例，該感測器在背墊板12與氮化矽層24之間夾有 傳導層。其中顯示了將傳導層48電子接地。以此方式阻 了電磁與無線電頻率（EMI與RFI)干擾。吾等已知顧與尺 會降低壓阻感測器之性能。由於藍寶石上之石夕之外延構 及直接將石夕點合至藍寶石之需要，不可能將一傳導層: :於石夕與藍寶石之間。另外’將一傳導層放置於藍寶石丨 益^外部將使監寶石隔片之非多孔化學惰性特性失效。 … 情況下，傳導或傳導層财包括—銳、鶴、姻 93279-99l2IO.doc •23· 041920 翻、4自與纪或其它已知材料之層以屏蔽emi與rfi。因此， 傳導層48將感測元件與源自以上傳導層之εμι與RFI屏蔽。 既然傳導層48處於接地勢能，則EMI與RFI將於傳導層48 處建立具有零勢能之駐波。已知若駐波之放射具有其波長 處於接地平面與抗性組件之間的距離之順序上的頻率組 份，則將導致顯著干擾。另一方面，若自接地平面至抗性 兀件之距離較小，則駐波於壓阻元件之位置的振幅可忽略 且不會出現干擾。由於EMI與RFI干擾出現範圍為丨兆赫至 1，〇〇〇兆赫，則此頻率範圍之最小波長為0.3米。另外接地平 面與壓阻元件或矽電阻器2〇之間的距離等於氮化矽層之厚 度，其將為500埃或〇.〇〇〇〇〇〇〇5米之順序。因此，emi與尺打 屏蔽之預期效力約為6,000,000:1。 、現在參照圖12，其中顯示了本發明之感測器丨〇之另一替 代實施例。可有利地使用—非多孔化學惰性壓力感測器以 於以高腐純環境中偵測壓力。具有—構建有單晶體藍寶 石之感測隔片的感測器對化學侵蝕提供了出色防護。可將 感測β 10疋位於一具有主要與次要密封52與54之壓力傳感 器外殼50内(見圖13)。若主要密封嚙合藍寶石隔片之外表 面，則處理流體僅僅使該密封與藍f石濕潤。由於處理流 體能夠滲透已知適當結構之密封，則一些處理流體將超出 主：密封。諸如氫氟酸之侵蝕性很強之流體會滲透第一主 要密封’從而侵蝕感測隔片14與陶瓷背墊板12之間的接 頭。來自該接頭之腐㈣污㈣可隨後料回該處理流 體。本發明可包括諸如抗酸環氧樹脂之化學抗性聚合體， 93279-99I210.doc •24· ^41920 例如於無限制之情況下，將可由新澤西州哈肯薩克市 Master Bond，Inc公司購得之抗酸環氧樹脂Ep2iAR環繞該 接頭施加至感測器1G之邊緣。或者，如圖18所示， 無限制之情況下可由TEFL0N製成之一塾片类員密封，或於益 ㈣|】之情況下可由KALREZ製成之—人造橡膠類密封祕 鈿以與感測器之接頭相抵。密封84具有一[形截面並可纏繞 感測器10之側面並覆蓋至感測隔片14之感測外部表面。等 熟習此項技術者應當理解，可將密封84墊片形成為外殼50 之-部分。另外，A了增強電氣屏蔽，藉由摻入碳粉末而 將材料製成電氣傳導。可藉由耗合接地之傳導墨水58將該 傳導性環氧樹脂連接至一電氣接地。 在另一例示性實施例中，以Paralyne將感測器（包括藍寶 表面）k布從而g使用感測器時限制自藍寶石的化學提 取並限制其進人處理流體。在另_實施例中，亦可以PFA 將感測器塗布以限制自藍寶石隔片之化學提取。 參看圖13’其中顯示了一定位於—具有流體口 6〇之壓力 傳感益外殼50内之感泪j器1 〇。Μ寶石隔片將主要密封與次 要密封52與54密封一通風口或排氣口 62可自麼力傳感器 外/λ外。卩延伸至主要與次要密封之間的外殼内。通風口 Μ 可減輕密封之間之壓力及/或為流體提供一滲透過主要密 封以机出壓力傳感器5〇之通路。具有一感測隔片14之本發 月之感測為1 0提供了-能抗腐钱與抗溶解之壓力感測器， 其具有所需之撓性而無可測量之溫度或壓力滞後，且能容 〜超過4〇〇 C之處理流體溫度。參看圖丨4，由於壓力感測器 93279-99J2J0.doc •25· 1341920 能夠承受高溫，則在塑料注入洗鑄過程令可替代地將壓力 感測器作為插入物澆铸進壓力傳感器之塑料外殼5 〇内， 处而消除對主要封條或次要密封之需要。外殼自身用作感 測器10之密封。該放置壓力感測器及模塊之賴有望降低 生產成本，簡化結構並減少壓力傳感器模塊之整體尺寸。 多看圖15，其中顯示了本發明之感測器1 0之另一替代實 施例。感測器10能夠偵測感測隔片丨4附近之流體之壓力與 溫度。在感測器上以與黏合墊26相似之方式並於相同時間 形成黏合墊72。在矽玻璃黏合劑16與感測隔片14之間形成 電阻器70。藉由將該電阻器定位於壓力應力區域之外，從 而避免了由壓力引起之可能影響電阻器7〇之電阻的應力。 單晶體矽電阻器70之電阻具有定義良好之溫度依賴性。吾 等已經發現，對於高摻雜濃度（p摻雜在1〇,9原子/cc以上）而 言，溫度與電阻之間的函數極接近一線性函數。因此，隨 電阻變化亦易於確定溫度之變化。 圖16顯示了感測器1〇之另一實施例，其中利用惠斯登電 橋22之電阻器來確定壓力及溫度兩者。藉由一點線表示感 測器10之外侧周邊。再次，包括惠斯登電橋之單晶體石夕電 阻器之電阻具有定義良好之溫度依賴性。將圖16中標識為 Rt之一電阻益*76電氣耦合至惠斯登電橋22，但其為零溫 度係數結構。-金屬薄膜電阻器符合此項要求。舉例而言， 於無限制之情況下，可將該電阻器76定位於一壓力傳感器 之感測電氣内並遠離感測隔片14。電阻器76之值較诖約為 惠斯登電橋22電阻值的一半。當利用-多項式以及熟習此 93279-991210.doc -26- 1341920 項技術者所知之資料插入程序確定溫度時，可忽略溫度確 定之精確性上之壓力效果。隨著惠斯登電橋22之電阻隨著 溫度而改變，電壓％亦隨之改變。可將整個電橋用作電壓 除法電路中之電阻器。接著可將電壓Vt用作—類比或數位 校正機制之溫度信號。 電壓vt將幾乎完全視惠斯登電橋22之溫度而定尤其當 矽電阻器摻雜嚴重時。若矽電阻器僅輕微摻雜或使用者希 望降低溫度測量中之不確定性，則可由一矩陣表徵衍生溫 度。可利用以下多項式，其中將溫度τ表達為輸出Vt與νΡ 之函數： r + a〇/r + a〆/+... + fli。匕+ + + 吆以 + 其中藉由熟習此項技術者所知之最小平方擬合步驟獲取 係數axx。利用以上表徵與資料擬合步驟將提供一具有為應 變效應而校準之校準溫度輸出的感測器。因此，於快速響 應時間内自一單感測器獲得對壓力與溫度之同步量測。或 者，若僅需要溫度輸出，則可藉由定向電阻器之支線使其 朝向非應變靈敏之軸而避免壓力錶征。舉例而言，藉由定 向電阻器元件使其朝向突起之〔軸45度而獲得藍寶石上之 R平面石夕之最大應變靈敏性，其t由晶體幾何學之刪㈣ 數限定R平面與C轴。與突起之c軸平行或垂直正交之抗敍 劑為兀件之壓阻為零。可旋轉該等電阻器之軸以消除壓力 靈敏性。以此方式，可使感測器10消除壓力靈敏性，且因 此僅確定最接近感測器1 〇之溫度。 93279-991210.doc -27- 1341920 與低溫黏合方法（一般為45〇t玻璃）相比，高溫玻璃密封 (700°C以上）更加堅硬而具有較低之滯後。然而，高溫密封 處理將毀壞任何習知引線接合法所需要之結構（黏合墊）。引 線接合法之習知替代物為傳導環氧樹脂，然而，傳導環氧 樹脂具有一氧化之趨勢且其電阻隨時間而增加。此電阻之 增加V致了感測器之輸出切換。本發明之銅焊處理與電氣 引線組態提供了對此問題之一有效解決方案。 當用作銅焊材料之時，銀與銅無效，因為其趨於迅速擴 散入矽或矽基板内並損壞轉移至遠離其熔化位置之電氣1 電子結構。在本發明中’使用鈀以於加熱過程中增加流體 銅焊漿之黏性並控制銀與銅之遷移。 圖21與22說明了-相關感測器實施例，可將本發明之感 測器1〇A(壓力、溫度或二者均是)組態為具有-感測隔： 心壓阻或電容感測器。感測隔片14由-片單晶體藍寶石 製成。或者，《測隔片可由—單晶體金剛石構建。本發明 之感測器10A通常包括背墊板12八，感測隔片"八，一用於 在背塾板12與感測隔片i 4之間形成玻璃黏合之珍玻璃烈人 劑16A(較佳為财破璃—其具有高溫（超過700。〇並具^ 強度)’及線圈彈簧電氣引線18八。在該實例中，背墊： 有延伸穿過其中並容納料引線之孔说，並包括 個 偏移排氣孔38Α。 在該例示性實施 吋，且較佳為略小 化矽板之外部直徑 例中，藍寶石隔片之直徑為約〇 695英 於矽玻璃黏合劑16之直徑。預形成二氧 約為〇.71G英忖，其内後為約0.380英q， 93279-991210.doc -28· 1341920 且厚度約為0.010英吋。容納該等引線之孔】7A之直徑約為 0.050英吋，且將其安置於一直徑約〇 545之假想内環中（見 圖22)。預形成銅焊34A較佳為由鈀、銅與銀形成之—組a 物材料（65%Ag，2〇%Cu，以及1 5%Pd)，且其之直徑約為〇 〇47 +/_ .002英吋，厚度約為·002 +/_ 〇〇1英吋。一旦銅焊材料 熔化至？丨線上，則拉伸強度最小應當為2磅。 感測隔片14A之96%為氧化鋁，且直徑約為〇71〇+/·,〇〇5 英时’而厚度約為.240 +/- .005英忖。孔36Α之直徑約為〇5〇 英吋，同時排氣孔38Α之直徑自·050逐漸減少為.〇32英吋。 將漸縮之末端佈置於隔片附近。 圖22顯示了感測器10Α之—側視圖，其中顯* 了約聽之 電氣引線18Α突出於背墊板12Α之上。如圖23所示，線圈彈 簣電氣引線18Α之長度較佳為.32英吋且較佳為由(但不必 須限制於此）兩個無效線圈部分19Α與—膨脹中部線圈部分 組成。在圖22中’一無效線圈部分19八自背墊板μ上 突出其長度之20%。該線圈之直徑較佳為約麟英忖至 約.042英兮。由於其柔物性而較佳使㈣來形成線圈彈菩 引線。亦可使用K〇Var來形成線圈彈#引線，但由於其硬 度，其為一較難操作之材料。 在一相關實施例中，以上所述 卜 及圖23中所示之線圈彈 簧引線組態亦可用於其它較佳為 )丨、.果具有可撓性並關係到 底層基板破裂之電子裝置中。 在製造一感測器之過程中，蔣— ’結碼放置於感測器i〇A 之組件之總成上以確保在背墊板盥 ，、隔片之間形成良好玻璃 93279-99I210.doc •29· hM1920 黏。旦在i亥例不性實施例中，所使用之缺碼由不錄鋼製造 $每平方英吋密封表面丨00克。較佳為使用不銹鋼係 '其在處理令不與其它材料反應’但亦可用其它非反應 材料製&佳將姑碼放置於自其突出有電氣引線 、之背墊板之側面。在該例示性實施例中，形成玻璃黏合 併在一單個加熱/炫融操作（諸如使整個總成服從-帶式爐） 中將引線銅桿。在—相關實施例中，f先將背塾板與隔片 玻璃黏合。接著將銅焊材料與引線放置於該孔内並使該總 成經受925t之銅谭溫度並隨後緩慢冷卻（每分鐘約7_抓） 、避免基板破裂，整個刼作持續約2小時。處理時間將視正 在製k之感測器之熱質量而改變（例如感測器越大冷卻時 間越長）。 處理該感測ϋ之另-步驟為㈣在—非氧化環境中形成 玻璃黏合與銅焊結合^銅料程中所存在之氧氣將引起 半導體表面之氧化從而干擾銅禪引線與隔片上之感測元件 之間待形成之機械與傳導接頭…種方法為於形成感測器 之室内藉由氬氣或氮氣取代氧氣。另一方法為藉由在高溫 (1050°C以上）使用真空銅焊以避免裝置表面的氧化。 本文已經相當詳細說明了本發明以符合專利條例並為熟 習此項技術者提供所需資訊以應用該新穎原則並按照要求 構建並使用該等專業化組件。然而，應當理解，可藉由特 定之不同設備與裝置來執行本發明，且本發明之設備與操 作步驟亦具有各種修正，而不脫離本發明自身之範圍。 【圖式簡單說明】 93279-991210.doc -30- 圖1為本發明之壓力感測器之/透視圖。 圖2為本發明之壓力感測器之一實施例的邹分裁面側部 正視圖。 圖3為本發明之壓力感測器之一實施例的部分截面側部 正視圖。 圖4為本發明之壓力感測器之一實施例的部分截面側部 正視圖。 圖5為本發明之壓力感測器之一實施例的部分戴面側部 正視圖。 圖6為本發明之其上具有一惠斯登電橋之隔片的頂部平 面圖。 圖7為本發明之隔片之一實施例的部分截面頂部平面圖。 圖8為本發明之黏合墊之—實施例的部分截面頂部平面 圖。 圖9為本發明之黏合墊之一實施例的部分截面側部正視 圖。 圖10為本發明之黏合墊之一實施例的部分截面側部正視 圖。 圖11為本發明之壓力感測器之一部分戴面側部正視圖。 圖12為本發明之壓力感測器之一部分截面側部正視圖。 圖13為本發明之顯示為位於—壓力傳感器外殼中之壓力 感測盗之一部分截面側部正視圖。 圖14為本發明之顯示為澆鑄於一壓力傳感器外殼中之壓 力感測器之實施狀-部分裁面側部正視圖。 93279-991210.doc •31 · 洲920 圖15為本發明之隔片之一實施例之一部分載面頂部平面 圖〇 圖16為本發明之隔片之一實施例之一電氣示意圖。 圖17為本發明之壓力感測器之一實施例之部分戴面側部 正視圖。 圖1 8為本發明之壓力感測器之一實施例之部分戴面側部 正視圖，該感測器之邊緣的附近具有一密封或墊片。 圖1 9 A為將一釘頭插腳銅焊至一基板之先前技術的實例。 圖1 9B為將一無頭插腳銅焊至一基板之先前技術的實例。 圖20為本發明之一線圈插腳實施例之一部分側部視圖， 依據本發明之教示將該線圈插腳銅焊至基板。 圖2〗為具有線圈彈簧引線之一感測器之分解圖，依據本 發明之教示將該線圈彈簧引線銅焊至隔片。 側部視圖。 線之一擴大視圖 圖22為圖2 1之組裝感測器之一 圖23為本發明之一線圏彈簧引 【主要元件符號說明】 10 感測器 10A 感測器 12 背墊板 12A 背墊板 14 背墊板 14A 感測隔片 16 矽玻璃黏合劑 16A 矽玻璃黏合劑 93279-991210.doc •32· 1341920 17A 子L 18 電氣引線 18A 電氣引線 19A 無效線圈部分 19B 膨脹中線圈部分 20 矽電阻器 22 惠斯登電橋 24 氮化矽層 26 黏合墊 28 窗 30 鈦層 32 擴散障壁 34 銅焊 34A 銅焊 36 通路 36A 孔 38 排氣孔 38A 排氣孔 40 第一點線 42 第二點線 46 中心區域 48 傳導層 50 傳感器外殼 52 主要密封 -33- 93279-991210.doc 1341920 54 次要密封 58 傳導墨水 60 流體口 62 排氣口 76 電阻器 84 人造橡膠類密封 200 基板 210 無頭插腳 212 插腳軸 214 插腳頭 216 黃銅料 218 應力斷面 220 箭頭 250 線圈插腳 251 線圈插腳頭 252 線圈插腳頭 254 單圓線圈 93279-991210.doc -34-

Claims (1)

1341920 十、申請專利範圍： 1 · 一種具有一非多孔性外表面之感測器，該感測器包含： 一背墊板，其包括延伸通過其間之孔； 一非多孔性隔片； 一安置於該隔片之一内表面上之感測元件； 至少一電氣引線’其延伸經過至少一孔並耦合至該隔 片上之該感測元件，該電氣引線具有一可藉由一高溫銅 焊組合物將其銅焊至該隔片之内表面上的線圈頭；以及 一玻璃層，其可藉由玻璃化而黏合至該背墊板與該隔 片，邊玻璃層具有一高黏合強度及一等於或高於7〇〇。匸之 高熔融溫度，其中該玻璃層將該背墊板黏合至該隔片， 且該線圈頭被銅焊至該感測元件。 2.如π求項1之感測器，其中該至少一個電氣引線具有一相 似於該隔片之膨脹係數的膨脹係數，俾在該銅焊組合物 只4引線在經受一單個向溫熔融操作後冷卻時可降低該 隔片上之應力。 3·如明求項1之感測，其中該至少一個電氣引線係由鎳與 KOVAR組成之群中選出之一導線形成一線圈彈簧。 4. 如請求項丨之感測器，其中該銅焊組合物包括銅、銀與鈀。 5. 如請求項1之感測器，其進一步包括： 安置於該玻璃層與該非多孔性隔片之間的黏合墊；及 形成於該玻璃層内以提供接達該等黏合墊之窗口，其 中該電氣引線被銅焊至該等黏合塾。 6. 如請求項5之感測器，其中該等黏合塾包括一欽層與一擴 93279-991210.doc 1341920 散障壁且該隔片ώ紅 w片由藍寶石構成》 7. —種電氣引線M K牛，其組態成可用於與—安置在-絕緣 基板上之丰道胁- #，連接，該電氣引線包括-線圈構 件该線圈構件之一部分可被銅焊 體元件上。 攸上之4牛V 8. 如請求項7之y線構苴 〃中°亥線圈構件位於該電氣引線 構件之一轴的太@ 末柒，且包括可被黏合至該半導體元件上 之一線圈彈簧構件。 9·如請求項7項之引線 再什 ^ Τ鑲線圈構件為一線圈彈箬 構件。 ” 1〇·如請求項9項之引線構件，中$魂阁 丹丨卞丹甲猓圈弹簧構件包括複數 個線圈，相較於位於 ~ 央處之5亥等線圈，位於末端處之 该寺線圈之間隔較近。 種用於將t氣引線黏合至一半導體裝置立 包括以下步驟： ” 形成—由一線圈構件構成之電氣引線； 將：鋼焊组合物材料施加至一基板表面上； 將"亥線圈構件之—部分定位於該銅焊材料與-基板表 面上’使得該引線之-軸大體與該基板表面垂直；且 將該銅焊組合材料加熱至—足夠高之溫度，使得該銅 焊材料炫融且該線圈構件隨該銅焊材料冷卻而附著至該 基板表面。 12·如請求項11之方法，其中形成該線圈構件包括由複數個 線圈形成一線圈頭之步驟。 93279-991210.doc «夂項11之方法’其進一步包括隨時間經過來冷卻該 鋼焊材料以避免該基板中之應力斷裂之步驟。 1 4.如請求項11之方法，其中形成兮娩 /、T4線圈構件包括於該電氣 引線上形成一線圈頭之步驟。 长項11之方法’其進-步包括在加熱該銅焊材料之 前將一砝碼添加至該感測器上之步驟。 k-種用於將一電氣引線黏合至_半導體裝置之方法其 包括以下步驟： 形成一由一線圈構件構成之電氣引線； 提供一包括延伸穿過其間之孔之背墊板； 提供-其上具有一半導體元件且可與該背塾板耗合之 基板； 提供一玻璃層，其可藉由玻璃化而被黏合至該背墊板 與該基板’該玻璃層由一高黏合強度及一高熔融溫度材 料所構成； 將一銅焊組合物材料施加至該背墊板之該等孔上；且 將該電氣引線之該線圈構件定位於經過該背墊板内之 至少一孔並相鄰於該銅焊材料，使得該引線之一部分自 該背塾板突起；且 將该銅焊組合材料與該玻璃層加熱至一足夠高之溫 度，使得該線圈構件銅焊至該基板且該背墊板與該基板 玻璃化黏合在一起。 J ^ .如請求項16之方法，其中該電氣引線由該線圈構件與一 車由所構成。 93279-99I210.doc »41920 I · 18.如請求項16之方法，其進一步包括於加熱該銅焊材料前 將一砝碼添加至該感測器上之步驟。 93279-991210.doc
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