JP2000074767A - 半導体圧力センサ - Google Patents
半導体圧力センサInfo
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- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
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- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高温領域での応力を低減し、広範囲の温度で
温度特性の直線性を向上させることのできる半導体圧力
センサを提供する。 【解決手段】 この半導体圧力センサは、ダイヤフラム
１ａを有する半導体圧力センサチップ１と圧力導入孔２
ａを有する台座２とを有する半導体圧力センサ素子と、
リードフレーム４とパイプ５とがモールド成形されたパ
ッケージ３とを有する。半導体圧力センサチップ１の一
方の面には、ダイヤフラム１ａに対応する箇所に圧力導
入孔２ａが位置するように台座２が接合され、台座２の
チップとの接合面と異なる面側にメタル薄膜１１が形成
されている。そして、圧力導入孔５ａを有するパイプ５
のフランジ５ｂに、圧力導入孔２ａと圧力導入孔５ａと
が連通するように半導体圧力センサチップ１が一面側に
接合された台座１３が半田１２によりダイボンディング
されている。この時、半導体圧力センサ素子とパイプ５
との全接合面積の略半分となるように半田１２が設けら
れている。
温度特性の直線性を向上させることのできる半導体圧力
センサを提供する。 【解決手段】 この半導体圧力センサは、ダイヤフラム
１ａを有する半導体圧力センサチップ１と圧力導入孔２
ａを有する台座２とを有する半導体圧力センサ素子と、
リードフレーム４とパイプ５とがモールド成形されたパ
ッケージ３とを有する。半導体圧力センサチップ１の一
方の面には、ダイヤフラム１ａに対応する箇所に圧力導
入孔２ａが位置するように台座２が接合され、台座２の
チップとの接合面と異なる面側にメタル薄膜１１が形成
されている。そして、圧力導入孔５ａを有するパイプ５
のフランジ５ｂに、圧力導入孔２ａと圧力導入孔５ａと
が連通するように半導体圧力センサチップ１が一面側に
接合された台座１３が半田１２によりダイボンディング
されている。この時、半導体圧力センサ素子とパイプ５
との全接合面積の略半分となるように半田１２が設けら
れている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体圧力センサ
に関するものである。
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】センサの機能として、検知したい物理量
（圧力，加速度，熱等）を薄肉状のシリコンから成るダ
イヤフラムに歪みとして伝え、この歪みに応じてダイヤ
フラムに形成されたピエゾ抵抗の抵抗値が変化し、これ
を電気信号に変換して物理量を検知する。
（圧力，加速度，熱等）を薄肉状のシリコンから成るダ
イヤフラムに歪みとして伝え、この歪みに応じてダイヤ
フラムに形成されたピエゾ抵抗の抵抗値が変化し、これ
を電気信号に変換して物理量を検知する。
【０００３】図５は、従来例に係る半導体圧力センサを
示す概略断面図である。この半導体圧力センサは、半導
体基板で構成された薄肉状のダイヤフラム１ａを有する
半導体圧力センサチップ１と圧力導入孔２ａを有する台
座２とを有する半導体圧力センサ素子と、リードフレー
ム４とフランジ構造のパイプ５とがモールド成形された
パッケージ３とを有する。ダイヤフラム１ａの一面側所
定位置には、不純物拡散によりピエゾ抵抗６及び拡散配
線７が形成され、半導体圧力センサチップ１のピエゾ抵
抗６形成面側には酸化膜８／窒化膜９が形成されてい
る。そして、拡散配線７と電気的に接続されるようにア
ルミニウム（Al）等から成るメタル配線１０が形成され
ている。
示す概略断面図である。この半導体圧力センサは、半導
体基板で構成された薄肉状のダイヤフラム１ａを有する
半導体圧力センサチップ１と圧力導入孔２ａを有する台
座２とを有する半導体圧力センサ素子と、リードフレー
ム４とフランジ構造のパイプ５とがモールド成形された
パッケージ３とを有する。ダイヤフラム１ａの一面側所
定位置には、不純物拡散によりピエゾ抵抗６及び拡散配
線７が形成され、半導体圧力センサチップ１のピエゾ抵
抗６形成面側には酸化膜８／窒化膜９が形成されてい
る。そして、拡散配線７と電気的に接続されるようにア
ルミニウム（Al）等から成るメタル配線１０が形成され
ている。
【０００４】また、半導体圧力センサチップ１の他面側
には、ダイヤフラム１ａに対応する箇所に圧力導入孔２
ａが位置するように台座２が陽極接合等により接合さ
れ、高温や高圧力対応のセンサにおいては、パッケージ
３との接合の信頼性を高めるため、台座２のチップとの
接合面と異なる面側に蒸着等によりメタル薄膜１１が形
成されている。
には、ダイヤフラム１ａに対応する箇所に圧力導入孔２
ａが位置するように台座２が陽極接合等により接合さ
れ、高温や高圧力対応のセンサにおいては、パッケージ
３との接合の信頼性を高めるため、台座２のチップとの
接合面と異なる面側に蒸着等によりメタル薄膜１１が形
成されている。
【０００５】そして、圧力導入孔５ａを有するパイプ５
のフランジ５ｂに、圧力導入孔２ａと圧力導入孔５ａと
が連通するように半導体圧力センサチップ１が一面側に
接合された台座１３が半田１２によりダイボンディング
されている。
のフランジ５ｂに、圧力導入孔２ａと圧力導入孔５ａと
が連通するように半導体圧力センサチップ１が一面側に
接合された台座１３が半田１２によりダイボンディング
されている。
【０００６】また、メタル配線１０とリードフレーム４
とがワイヤ１３によりダイヤボンディングされており、
半導体圧力センサチップ１のメタル配線１０形成面側に
はレジン１４が塗布されている。
とがワイヤ１３によりダイヤボンディングされており、
半導体圧力センサチップ１のメタル配線１０形成面側に
はレジン１４が塗布されている。
【０００７】そして、パッケージ３の凹部３ａ開口は蓋
体１５により塞がれており、これによって凹部３ａの内
部は密閉性を高めた圧力基準室となっている。
体１５により塞がれており、これによって凹部３ａの内
部は密閉性を高めた圧力基準室となっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述のよう
な構成の半導体圧力センサにおいては、半田１２の熱膨
張係数が、上下の材料（メタル薄膜１１及びパイプ５）
の熱膨張係数と異なるために、100℃を越える高温時に
図６に示すような応力がかかり、図７に示すように、低
温領域１６で直線性ととれているのに対し、高温領域１
７で変曲し、広範囲な温度に対して温度特性の直線性が
悪くなるという問題があった。
な構成の半導体圧力センサにおいては、半田１２の熱膨
張係数が、上下の材料（メタル薄膜１１及びパイプ５）
の熱膨張係数と異なるために、100℃を越える高温時に
図６に示すような応力がかかり、図７に示すように、低
温領域１６で直線性ととれているのに対し、高温領域１
７で変曲し、広範囲な温度に対して温度特性の直線性が
悪くなるという問題があった。
【０００９】そこで、従来においては、上述のような半
導体圧力センサを用いる場合には、外部回路での補正が
必要となり、製造工数や必要パーツの増加を招き、コス
トアップに繋がっていた。
導体圧力センサを用いる場合には、外部回路での補正が
必要となり、製造工数や必要パーツの増加を招き、コス
トアップに繋がっていた。
【００１０】本発明は、上記の点に鑑みて成されたもの
であり、その目的とするところは、高温領域での応力を
低減し、広範囲の温度で温度特性の直線性を向上させる
ことのできる半導体圧力センサを提供することにある。
であり、その目的とするところは、高温領域での応力を
低減し、広範囲の温度で温度特性の直線性を向上させる
ことのできる半導体圧力センサ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、
薄肉状のダイヤフラムを備えた半導体圧力センサチップ
と該半導体圧力センサチップを支持する圧力導入孔を備
えた台座と前記ダイヤフラムに生じる歪みを検知する歪
み検知部とを有する半導体圧力センサ素子と、圧力導入
孔を備えたパイプを有するパッケージとを有し、前記台
座の圧力導入孔と前記パイプの圧力導入孔とが連通する
ように前記半導体圧力センサ素子が前記パイプに半田に
より接合された半導体圧力センサにおいて、前記台座の
前記パイプへの接合面側にメタル薄膜を設け、前記半導
体圧力センサと前記パイプとの全接合面積の略半分とな
るように前記半田を設けたことを特徴とするものであ
る。
薄肉状のダイヤフラムを備えた半導体圧力センサチップ
と該半導体圧力センサチップを支持する圧力導入孔を備
えた台座と前記ダイヤフラムに生じる歪みを検知する歪
み検知部とを有する半導体圧力センサ素子と、圧力導入
孔を備えたパイプを有するパッケージとを有し、前記台
座の圧力導入孔と前記パイプの圧力導入孔とが連通する
ように前記半導体圧力センサ素子が前記パイプに半田に
より接合された半導体圧力センサにおいて、前記台座の
前記パイプへの接合面側にメタル薄膜を設け、前記半導
体圧力センサと前記パイプとの全接合面積の略半分とな
るように前記半田を設け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、前記メタル薄膜を
格子状または同心円状のパターンとし、前記メタル薄膜
状に前記半田を設けて、前記半導体圧力センサと前記パ
イプとの全接合面積の略半分となるようにしたことを特
徴とするものである。
格子状または同心円状のパターンとし、前記メタル薄膜
状に前記半田を設けて、前記半導体圧力センサと前記パ
イプとの全接合面積の略半分となるようにしたことを特
徴とするものである。
【００１３】請求項３記載の発明は、前記パイプに溝部
を設けることにより、前記半導体圧力センサと前記パイ
プとの全接合面積の略半分となるようにしたことを特徴
とするものである。
を設けることにより、前記半導体圧力センサと前記パイ
プとの全接合面積の略半分となるようにしたことを特徴
とするものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて図面に基づき説明する。図１は、本発明の一実施の
形態に係る半導体圧力センサの要部を示す概略断面図で
ある。本実施の形態に係る半導体圧力センサは、従来例
として図５に示す半導体圧力センサにおいて、台座２を
パイプ５にダイボンディングする際の接合面積の略半分
となるように半田１２を設けた構成である。なお、本実
施の形態においては、半田１２をパイプ５における圧力
導入孔５ａの開口近傍に設けている。
いて図面に基づき説明する。図１は、本発明の一実施の
形態に係る半導体圧力センサの要部を示す概略断面図で
ある。本実施の形態に係る半導体圧力センサは、従来例
として図５に示す半導体圧力センサにおいて、台座２を
パイプ５にダイボンディングする際の接合面積の略半分
となるように半田１２を設けた構成である。なお、本実
施の形態においては、半田１２をパイプ５における圧力
導入孔５ａの開口近傍に設けている。
【００１５】また、台座２をパイプ５にダイボンディン
グする際の接合面積の略半分となる異なる実施の形態に
ついて図２，図３に基づき説明する。図２に示す半導体
圧力センサは、従来例として図５に示す半導体圧力セン
サにおいて、メタル薄膜１１及び半田１２のパターンを
格子状に形成した構成である。この時、メタル薄膜１１
を格子状に形成するようにすれば、半田１２はメタル薄
膜１１上にのみ付着するため、半田１２のパターンも格
子状となる。なお、パターンが格子状に限定されるもの
ではなく、ストライプ状や同心円状であっても良い。
グする際の接合面積の略半分となる異なる実施の形態に
ついて図２，図３に基づき説明する。図２に示す半導体
圧力センサは、従来例として図５に示す半導体圧力セン
サにおいて、メタル薄膜１１及び半田１２のパターンを
格子状に形成した構成である。この時、メタル薄膜１１
を格子状に形成するようにすれば、半田１２はメタル薄
膜１１上にのみ付着するため、半田１２のパターンも格
子状となる。なお、パターンが格子状に限定されるもの
ではなく、ストライプ状や同心円状であっても良い。
【００１６】図３に示す半導体圧力センサは、従来例と
して図５に示す半導体圧力センサにおいて、パイプ５の
フランジ５ｂに溝部５ｃを設けた構成である。なお、溝
部５ｃのパターンとしては、格子状，ストライプ状，同
心円状等がある。
して図５に示す半導体圧力センサにおいて、パイプ５の
フランジ５ｂに溝部５ｃを設けた構成である。なお、溝
部５ｃのパターンとしては、格子状，ストライプ状，同
心円状等がある。
【００１７】従って、上述の全ての実施の形態において
は、半導体圧力センサが100℃以上の高温になった場合
にも、接合面積が従来の半分であることより熱膨張係数
の高い半田１２による応力を低減することができ、図４
に示すように、良好な温度特性を得ることができる。
は、半導体圧力センサが100℃以上の高温になった場合
にも、接合面積が従来の半分であることより熱膨張係数
の高い半田１２による応力を低減することができ、図４
に示すように、良好な温度特性を得ることができる。
【００１８】また、図２に示す半導体圧力センサにおい
ては、半田１２の存在しない台座２とフランジ５ｂとの
間の隙間に半田１２による応力を逃がすことができ、図
１に示す半導体圧力センサに比べてさらに応力を低減す
ることができる。
ては、半田１２の存在しない台座２とフランジ５ｂとの
間の隙間に半田１２による応力を逃がすことができ、図
１に示す半導体圧力センサに比べてさらに応力を低減す
ることができる。
【００１９】また、図３に示す半導体圧力センサにおい
ては、半田１２の存在しない溝部５ｃに半田１２による
応力を逃がすことができ、図１に示す半導体圧力センサ
に比べてさらに応力を低減することができる。
ては、半田１２の存在しない溝部５ｃに半田１２による
応力を逃がすことができ、図１に示す半導体圧力センサ
に比べてさらに応力を低減することができる。
【００２０】
【発明の効果】請求項１記載の発明は、薄肉状のダイヤ
フラムを備えた半導体圧力センサチップと該半導体圧力
センサチップを支持する圧力導入孔を備えた台座と前記
ダイヤフラムに生じる歪みを検知する歪み検知部とを有
する半導体圧力センサ素子と、圧力導入孔を備えたパイ
プを有するパッケージとを有し、前記台座の圧力導入孔
と前記パイプの圧力導入孔とが連通するように前記半導
体圧力センサ素子が前記パイプに半田により接合された
半導体圧力センサにおいて、前記台座の前記パイプへの
接合面側にメタル薄膜を設け、前記半導体圧力センサと
前記パイプとの全接合面積の略半分となるように前記半
田を設けたので、100℃以上の高温になった場合にも、
接合面積が従来の半分であることより熱膨張係数の高い
半田による応力を低減することができ、高温領域での応
力を低減し、広範囲の温度で温度特性の直線性を向上さ
せることのできる半導体圧力センサを提供することがで
きた。
フラムを備えた半導体圧力センサチップと該半導体圧力
センサチップを支持する圧力導入孔を備えた台座と前記
ダイヤフラムに生じる歪みを検知する歪み検知部とを有
する半導体圧力センサ素子と、圧力導入孔を備えたパイ
プを有するパッケージとを有し、前記台座の圧力導入孔
と前記パイプの圧力導入孔とが連通するように前記半導
体圧力センサ素子が前記パイプに半田により接合された
半導体圧力センサにおいて、前記台座の前記パイプへの
接合面側にメタル薄膜を設け、前記半導体圧力センサと
前記パイプとの全接合面積の略半分となるように前記半
田を設けたので、100℃以上の高温になった場合にも、
接合面積が従来の半分であることより熱膨張係数の高い
半田による応力を低減することができ、高温領域での応
力を低減し、広範囲の温度で温度特性の直線性を向上さ
せることのできる半導体圧力センサを提供することがで
きた。
【００２１】請求項２記載の発明は、前記メタル薄膜を
格子状または同心円状のパターンとし、前記メタル薄膜
状に前記半田を設けて、前記半導体圧力センサと前記パ
イプとの全接合面積の略半分となるようにしたので、半
田のない台座とパイプとの隙間に半田による応力を逃が
すことができ、請求項１記載の効果に加えて、さらに応
力を低減することができる。
格子状または同心円状のパターンとし、前記メタル薄膜
状に前記半田を設けて、前記半導体圧力センサと前記パ
イプとの全接合面積の略半分となるようにしたので、半
田のない台座とパイプとの隙間に半田による応力を逃が
すことができ、請求項１記載の効果に加えて、さらに応
力を低減することができる。
【００２２】請求項３記載の発明は、前記パイプに溝部
を設けることにより、前記半導体圧力センサと前記パイ
プとの全接合面積の略半分となるようにしたので、溝部
に半田による応力を逃がすことができ、請求項１記載の
効果に加えて、さらに応力を低減することができる。
を設けることにより、前記半導体圧力センサと前記パイ
プとの全接合面積の略半分となるようにしたので、溝部
に半田による応力を逃がすことができ、請求項１記載の
効果に加えて、さらに応力を低減することができる。
【図１】本発明の一実施の形態に係る半導体圧力センサ
の要部を示す概略断面図である。
の要部を示す概略断面図である。
【図２】本発明の他の実施の形態に係る半導体圧力セン
サの要部を示す概略断面図である。
サの要部を示す概略断面図である。
【図３】本発明の他の実施の形態に係る半導体圧力セン
サの要部を示す概略断面図である。
サの要部を示す概略断面図である。
【図４】本実施の形態に係る半導体圧力センサの温度特
性図である。
性図である。
【図５】従来例に係る半導体圧力センサを示す概略断面
図である。
図である。
【図６】上図に係る半導体圧力センサにかかる応力を示
す模式図である。
す模式図である。
【図７】従来例に係る半導体圧力センサの温度特性図で
ある。
ある。
１ 半導体圧力センサチップ １ａ ダイヤフラム ２ 台座 ２ａ 圧力導入孔 ３ パッケージ ３ａ 凹部 ４ リードフレーム ５ パイプ ５ａ 圧力導入孔 ５ｂ フランジ ５ｃ 溝部 ６ ピエゾ抵抗 ７ 拡散配線 ８ 酸化膜 ９ 窒化膜 １０ メタル配線 １１ メタル薄膜 １２ 半田 １３ ワイヤ １４ レジン １５ 蓋体 １６ 低温領域 １７ 高温領域
Claims (3)
- 【請求項１】 薄肉状のダイヤフラムを備えた半導体圧
力センサチップと該半導体圧力センサチップを支持する
圧力導入孔を備えた台座と前記ダイヤフラムに生じる歪
みを検知する歪み検知部とを有する半導体圧力センサ素
子と、圧力導入孔を備えたパイプを有するパッケージと
を有し、前記台座の圧力導入孔と前記パイプの圧力導入
孔とが連通するように前記半導体圧力センサ素子が前記
パイプに半田により接合された半導体圧力センサにおい
て、前記台座の前記パイプへの接合面側にメタル薄膜を
設け、前記半導体圧力センサと前記パイプとの全接合面
積の略半分となるように前記半田を設けたことを特徴と
する半導体圧力センサ。 - 【請求項２】 前記メタル薄膜を格子状または同心円状
のパターンとし、前記メタル薄膜状に前記半田を設け
て、前記半導体圧力センサと前記パイプとの全接合面積
の略半分となるように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。 - 【請求項３】 前記パイプに溝部を設けることにより、
前記半導体圧力センサと前記パイプとの全接合面積の略
半分となるように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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10244475A JP2000074767A (ja) | 1998-08-31 | 1998-08-31 | 半導体圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10244475A JP2000074767A (ja) | 1998-08-31 | 1998-08-31 | 半導体圧力センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000074767A true JP2000074767A (ja) | 2000-03-14 |
Family
ID=17119224
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10244475A Pending JP2000074767A (ja) | 1998-08-31 | 1998-08-31 | 半導体圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000074767A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100855603B1 (ko) * | 2005-03-18 | 2008-09-01 | 전자부품연구원 | 촉각 센서 및 제조 방법 |
| WO2010092856A1 (ja) * | 2009-02-13 | 2010-08-19 | 船井電機株式会社 | マイクロホンユニット |
-
1998
- 1998-08-31 JP JP10244475A patent/JP2000074767A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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