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JP2001119039A - 半導体圧力センサの製造方法 - Google Patents

半導体圧力センサの製造方法

Info

Publication number
JP2001119039A
JP2001119039A JP30088599A JP30088599A JP2001119039A JP 2001119039 A JP2001119039 A JP 2001119039A JP 30088599 A JP30088599 A JP 30088599A JP 30088599 A JP30088599 A JP 30088599A JP 2001119039 A JP2001119039 A JP 2001119039A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resin
pressure
coating resin
resin case
sensor chip
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP30088599A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazunori Saito
和典 斉藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP30088599A priority Critical patent/JP2001119039A/ja
Publication of JP2001119039A publication Critical patent/JP2001119039A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H10W90/756

Landscapes

  • Pressure Sensors (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】樹脂ケースとリード端子との間の隙間を通じて
周囲からの空気,湿気の侵入,およびコーティング樹脂
層内の気泡発生を防いで耐使用環境性,信頼性の向上が
図れるようにコーティング樹脂のキュア方法を改良す
る。 【解決手段】リード端子4をインサート成形した樹脂ケ
ース3.半導体歪みゲージを形成した感圧センサチップ
1を組み込んだ上で、センサチップとリード端子の間を
ボンディングワイヤ5で接続し、さらに樹脂ケース内に
ゲル状コーティング樹脂6を充填して感圧センサチッ
プ,ボンディングワイヤの周域を覆った半導体圧力セン
サにおいて、樹脂ケースにコーティング樹脂を未硬化状
態で注入し、続くキュア工程を前半,後半ステップに分
けた上でその前半工程ではゲル化温度以下でコーティン
グ樹脂を仮キュアし、後半工程では加熱温度をゲル化温
度まで上げてキュアさせる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用を中心に
各種分野に適用する半導体圧力センサの製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】まず、本発明の実施対象となる表面加圧
型半導体圧力センサを図2に示す。図において、1はシ
リコンチップの肉薄なダイヤフラム部1aに半導体歪ゲ
ージ1bを含む測定回路を形成した感圧センサチップ、
2は感圧センサチップ1を搭載して真空中で陽極接合し
たガラス台座(スペーサ)、3はPPS(ポリフェニレ
ンサルファイド),PBT(ポリブチレンテレフタレー
ト)等の熱可塑性樹脂で成形した樹脂ケース、4は樹脂
ケース3を貫通して一体にインサート成形した外部導出
用のリード端子(リードフレーム)、5は感圧センサチ
ップ1の端子部に形成したボンディングパッドとリード
端子4との間を内部接続したボンディングワイヤ(アル
ミワイヤ)、6は感圧センサチップ1の表面,ボンデイ
ングワイヤ5を被測定圧力媒体に含まれる汚染物質,湿
気などから保護しつつ、被測定圧力を感圧センサチップ
1に伝達させるシリコーンゲル,フルオロシリコーンゲ
ルなどの軟質なゲル状コーティング樹脂、7は前記樹脂
ケース3に被着した導圧ポート付きキャップである。
【0003】かかる半導体圧力センサの動作原理は周知
であり、キャップ7の導圧ポートを通じて加わる被測定
圧力はゲル状コーティング樹脂6を介して感圧センサチ
ップ1の表面に加わり、これにより感圧センサチップ1
のダイヤフラム部1aが変形して半導体歪ゲージ1bの
ゲージ抵抗値が変化し、被測定圧力に相応した電気信号
がリード端子4より外部回路に取り出される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記した半
導体式センサについて、その樹脂ケース3をPPS,P
BT等の熱可塑性樹脂で成形した従来製品では耐使用環
境性,信頼性の面で次に記すような問題点がある。すな
わち、PPS,PBT樹脂で作られた樹脂ケースと該ケ
ースにインサート成形されたリード端子との間の界面は
端子表面の凹凸面によるアンカー効果が働くだけであ
り、樹脂ケース3の成形時に生じる成形収縮,およびリ
ード端子4との線膨張係数差に起因して両者間の界面に
は微小な隙間gが生じる。このために、例えば150〜
13.3kPa/・abs の範囲で加圧,減圧を繰り返すサイ
クル試験などにより圧力センサに急激な負圧が加わる
と、図示のように樹脂ケース3とリードフレーム4との
接触界面に残る微小な隙間gを通じて外部(大気圧)か
ら空気,湿気が吸引されて樹脂ケース内に侵入し、樹脂
ケース内に充填したゲル状コーティング樹脂6の層内に
気泡を生成する。しかも、感圧センサチップ1の表面に
負庄が繰り返し加わると前記気泡が成長し、これが原因
で感圧センサチップ1,ボンデイングワイヤ5が腐食を
受けたり、ボンディングワイヤ5が断線することがある
ほか、圧力センサに導入した被測定圧力が気泡との干渉
を受けて感圧センサチップ1に正しく伝達されなくな
り、圧力センサの測定特性にも悪影響を及ぼすといった
問題が発生する。
【0005】本発明は上記の点に鑑みなされたものであ
り、その目的は前記課題を解決し、圧力センサとしての
機能を些かも損なうことなしに、樹脂ケースとリード端
子との間の界面を通じて周囲から樹脂ケース内への空
気,湿気の侵入,およびコーティング樹脂層内の気泡発
生を防いで耐使用環境性,信頼性の向上が図れるように
改良した半導体圧力センサの製造方法を提供することに
ある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、外部導出用リード端子をインサー
ト成形した樹脂ケースに半導体歪みゲージを形成した感
圧センサチップを組み込んだ上で、センサチップとリー
ド端子の間をボンディングワイヤで接続し、さらに樹脂
ケース内にゲル状のコーティング樹脂を充填して感圧セ
ンサチップ,ボンディングワイヤの周域を覆った半導体
圧力センサにおいて、樹脂ケースにコーティング樹脂を
未硬化(ゾル)状態で注入し、続くキュア工程を前半,
後半ステップに分けた上でその前半工程ではゲル化温度
以下でコーティング樹脂を仮キュアし、後半工程では加
熱温度をゲル化温度まで上げてキュアさせる(請求項
1)ものとする。
【0007】また、本発明によれば、前記方法におい
て、未硬化のコーティング樹脂を樹脂ケースに真空注入
する(請求項2)ことかできる。上記方法によれば、樹
脂ケースと該ケースにインサート成形されたリード端子
との間の界面に成形収縮などに起因する隙間が発生して
いても、キュア工程の前半でゲル化温度以下に加熱する
ことにより、コーティング樹脂が流動性の高い低粘度状
態となるので、樹脂ケースとリード端子との間のわずか
な隙間内に入り込んで隙間を埋め、続く後半のキュア工
程で加熱硬化してゲル化する。また、特に樹脂ケースに
コーティング樹脂を真空注入することにより、気泡の混
入を防ぎつつ樹脂ケース内の隅々までコーティング樹脂
を充填させることができる。
【0008】これにより、半導体圧力センサの圧力作動
サイクルに伴い負圧が加わった場合でも、樹脂ケースと
リード端子との間の界面を通じてケース内部に周囲から
空気,湿気が侵入,およびこの空気侵入に伴うコーティ
ング樹脂層内の気泡生成を防止し、気泡発生に起因する
ボンディングワイヤの断線,および被測定圧に対する感
圧センサチップの特性変動を効果的に防止できる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図1
(a) 〜(d) の実施例で説明する。なお、実施例の図中で
図2に対応する部材には同じ符号を付してその説明は省
略する。この実施例においては、圧力センサとしての基
本的な構造は図2と同様であるが、外部導出用のリード
端子4を一体にインサート成形した樹脂ケース3に対
し、樹脂ケース3に感圧センサチップ1をガラス台座2
とともに組み込み、さらに感圧センサチップ1とリード
端子との間にボンディングワイヤ5を接続した組立状態
で、次に軟質なゲル状コーティング樹脂6を充填して加
熱硬化させる際に、次のようにキュア工程を2段階のス
テップに分けて行うものとする。
【0010】まず、図1(a) のようにディスペンサ8に
より未硬化(ゾル)状態のコーティング樹脂6を樹脂ケ
ース3内に注入する。なお、コーティング樹脂は、感圧
センサチップ1,ボンディングワイヤ5が十分に覆われ
にようにその層厚さが0.8〜1.5mmとなるように注
入量を管理する。続いて図1(b) のように樹脂ケース3
を脱泡槽9に移した上で槽内を真空引きしてコーティン
グ樹脂6に混入している気泡を十分に脱気した後、樹脂
ケース3を図1(c) に示したキュア炉(恒温槽)10に
移してコーティング樹脂6をキュアさせる。ここで、キ
ュア工程は前半と後半ステップの2段階に分け、前半工
程ではコーティング樹脂6をゲル化温度以下で加熱(例
えば温度40〜80℃で約60分)して仮キュアする。
この前半の工程ではコーティング樹脂6が常温状態よれ
も粘度が低下して高い流動性を示すようになるので、コ
ーティング樹脂6が樹脂ケース3とリード端子4との間
のの界面に残る隙間に入り込んで隙間を埋める。そし
て、続く後半工程ではキュア炉10をコーティング樹脂
6のゲル化温度に高めて加熱(例えば120〜150℃
で約30分)し、コーティング樹脂6を加熱硬化してゲ
ル化させる。
【0011】これにより、組立後の製品では、加圧/減
圧作動サイクル時に樹脂ケース3と該ケースを貫通した
リード端子4との間を通じて周囲から空気,湿気の侵
入,およびゲル状コーティング樹脂6の層内に気泡が発
生するを確実に防止して、気泡の発生に起因するボンデ
ィングワイヤ5の断線,並びに測定圧の伝達性に対する
悪影響を防止できる。なお、このことは発明者等が行っ
た圧力作動サイクル試験の結果からも確認されている。
【0012】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の構成によれ
ば、樹脂ケースにコーティング樹脂を未硬化状態で注入
し、続くキュア工程を前半と後半に分けた上でその前半
工程ではゲル化温度以下でコーティング樹脂を仮キュア
し、後半工程では加熱温度をゲル化温度まで上げてキュ
アさせることことにより、樹脂ケースと該ケースにイン
サート成形されたリード端子との間の界面に成形収縮な
どにより僅かな隙間が発生していても、樹脂ケース内に
注入したコーティング樹脂のキュア工程の前半では流動
性の高いコーティング樹脂が樹脂ケースとリード端子と
の間のわずかな隙間内に入り込んで隙間を埋め、続く後
半工程でゲル化する。また、特に樹脂ケースにコーティ
ング樹脂を真空注入することにより、気泡の混入を防ぎ
つつ、樹脂ケースとリード端子との間の隙間を含めてケ
ース内の隅々までコーティング樹脂を充填させることが
できる。これにより、半導体圧力センサの使用時に加わ
る圧力作動サイクルで圧力センサに急激な負圧が加わっ
た場合でも、周囲から樹脂ケースとリード端子との間の
隙間を通じてケース内への空気,湿気の侵入、および空
気の侵入に起因する樹脂ケース内に充填したコーティン
グ層内の気泡生成が防止され、この気泡生成に起因する
ボンディングワイヤの断線,および被測定圧に対する感
圧センサチップの特性変動を防止して耐使用環境性,信
頼性の高い半導体圧力センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る半導体圧力センサの組立
方法の説明図であり、(a) 〜(d) は軟質コーティング樹
脂の注入/脱泡/キュア工程を順に表した図
【図2】表面加圧型半導体圧力センサの組立構造を示す
断面図
【符号の説明】
1 感圧センサチップ 3 樹脂ケース 4 リード端子 5 ボンディングワイヤ 6 ゲル状コーティング樹脂 9 脱泡槽 10 キュア炉

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】外部導出用リード端子をインサート成形し
    た樹脂ケースに半導体歪みゲージを形成した感圧センサ
    チップを組み込んだ上で、センサチップとリード端子の
    間をボンディングワイヤで接続し、さらに樹脂ケース内
    にゲル状のコーティング樹脂を充填して感圧センサチッ
    プ,ボンディングワイヤの周域を覆った半導体圧力セン
    サにおいて、樹脂ケースにコーティング樹脂を未硬化状
    態で注入し、続くキュア工程を前半,後半ステップに分
    けた上でその前半工程ではゲル化温度以下でコーティン
    グ樹脂を仮キュアし、後半工程では加熱温度をゲル化温
    度まで上げてキュアさせることを特徴とする半導体圧力
    センサの製造方法。
  2. 【請求項2】請求項1記載の製造方法において、未硬化
    のコーティング樹脂を樹脂ケースに真空注入することを
    特徴とする半導体圧力センサの製造方法。
JP30088599A 1999-10-22 1999-10-22 半導体圧力センサの製造方法 Pending JP2001119039A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014085299A (ja) * 2012-10-26 2014-05-12 Denso Corp 圧力センサ装置およびその製造方法
JP2014085206A (ja) * 2012-10-23 2014-05-12 Denso Corp 圧力センサ装置およびその製造方法
CN115371542A (zh) * 2022-09-29 2022-11-22 四川大学 基于环境响应型智能凝胶的电阻应变计、检测装置及环境刺激因素水平检测方法

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