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JP2018132484A - Manufacturing method of semiconductor physical quantity sensor device and testing method of semiconductor physical quantity sensor device - Google Patents

Manufacturing method of semiconductor physical quantity sensor device and testing method of semiconductor physical quantity sensor device Download PDF

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JP2018132484A
JP2018132484A JP2017027944A JP2017027944A JP2018132484A JP 2018132484 A JP2018132484 A JP 2018132484A JP 2017027944 A JP2017027944 A JP 2017027944A JP 2017027944 A JP2017027944 A JP 2017027944A JP 2018132484 A JP2018132484 A JP 2018132484A
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quantity sensor
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弘樹 池照
Hiroki Iketeru
弘樹 池照
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Abstract

【課題】物理量出力特性が初期状態から変動することを抑制することができる半導体物理量センサ装置の製造方法および半導体物理量センサ装置の試験方法を提供すること。
【解決手段】半導体物理量センサ装置のセンサユニット10は、接着剤層13を介して樹脂ケース1の底面に固着され、かつゲル状保護材層5に覆われている。フリーオイルこの半導体物理量センサ装置を製造するにあたって、組立工程時に、フリーオイル濃度差の小さいゲル状保護材層5と接着剤層13を用いて形成する。または、組立工程後、半導体圧力センサ装置の出力特性調整前に、半導体圧力センサ装置を室温または130℃以上の温度の雰囲気で放置し、ゲル状保護材層5と接着剤層13との間でフリーオイルを拡散させて、ゲル状保護材層5と接着剤層13とのフリーオイル濃度差を小さくする。
【選択図】図8
A method of manufacturing a semiconductor physical quantity sensor device and a method of testing a semiconductor physical quantity sensor device capable of suppressing changes in physical quantity output characteristics from an initial state are provided.
A sensor unit 10 of a semiconductor physical quantity sensor device is fixed to a bottom surface of a resin case 1 via an adhesive layer 13 and is covered with a gel-like protective material layer 5. Free oil In manufacturing this semiconductor physical quantity sensor device, it is formed using the gel-like protective material layer 5 and the adhesive layer 13 having a small difference in free oil concentration during the assembly process. Alternatively, after the assembly process, before adjusting the output characteristics of the semiconductor pressure sensor device, the semiconductor pressure sensor device is allowed to stand in an atmosphere at room temperature or a temperature of 130 ° C. or higher, and between the gel-like protective material layer 5 and the adhesive layer 13. Free oil is diffused to reduce the difference in free oil concentration between the gel protective material layer 5 and the adhesive layer 13.
[Selection] Figure 8

Description

この発明は、半導体物理量センサ装置の製造方法および半導体物理量センサ装置の試験方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor physical quantity sensor device and a method for testing a semiconductor physical quantity sensor device.

自動車や産業用機器には多数の半導体物理量センサ装置が用いられている。例えば、自動車用の半導体圧力センサ装置では、一般にセンサ素子としてピエゾ抵抗効果を利用した半導体圧力センサチップが用いられる。半導体圧力センサ装置は、単結晶シリコン(Si)など、ピエゾ抵抗効果を有する材料からなるダイアフラムに複数の半導体歪ゲージを形成し、これらの半導体歪ゲージをブリッジ接続した構成となっている。この半導体圧力センサ装置は、圧力変化に応じたダイアフラムの変形により半導体歪ゲージのゲージ抵抗が変化し、その変化量をブリッジ回路から電圧信号として取り出すことにより、圧力を検出する。   Many semiconductor physical quantity sensor devices are used in automobiles and industrial equipment. For example, in a semiconductor pressure sensor device for an automobile, a semiconductor pressure sensor chip using a piezoresistance effect is generally used as a sensor element. The semiconductor pressure sensor device has a configuration in which a plurality of semiconductor strain gauges are formed on a diaphragm made of a material having a piezoresistance effect, such as single crystal silicon (Si), and these semiconductor strain gauges are bridge-connected. In this semiconductor pressure sensor device, the gauge resistance of the semiconductor strain gauge changes due to the deformation of the diaphragm according to the pressure change, and the pressure is detected by taking out the change amount as a voltage signal from the bridge circuit.

半導体圧力センサ装置は、半導体圧力センサユニットを収納容器本体に形成された凹状のセンサ搭載部に収納した構成となっている。半導体圧力センサユニットは、半導体圧力センサチップをガラス台座の一方の面に接合した構造を備え、ガラス台座の他方の面が収納容器本体のセンサ搭載部の底面に接着されることで当該センサ搭載部に収納されている。また、半導体圧力センサユニットは、収納容器本体の内部に充填されたゲル状保護材で被覆され、被測定圧力媒体に含まれる汚染物質などの付着物から保護されている(例えば、下記特許文献1(第0003〜0005段落、第5図)参照。)。   The semiconductor pressure sensor device has a configuration in which a semiconductor pressure sensor unit is housed in a concave sensor mounting portion formed in a housing body. The semiconductor pressure sensor unit has a structure in which a semiconductor pressure sensor chip is bonded to one surface of a glass pedestal, and the other surface of the glass pedestal is bonded to the bottom surface of the sensor mounting portion of the storage container body, thereby the sensor mounting portion. It is stored in. Further, the semiconductor pressure sensor unit is covered with a gel-like protective material filled in the inside of the storage container body, and is protected from deposits such as contaminants contained in the pressure medium to be measured (for example, Patent Document 1 below). (See paragraphs 0003-0005, FIG. 5).

また、別の半導体圧力センサ装置として、複数の保護材のうち、少なくとも、センサチップの圧力受圧面に接する第1保護材に含まれるフリーオイルの量よりも、この第1保護材に接する第2保護材に含まれるフリーオイルの量を多くした装置が提案されている(例えば、下記特許文献2(第0008,00045段落)参照。)。下記特許文献2では、第1,2保護材層間において第1,2保護材層に含まれる硬化防止のためのフリーオイルに濃度勾配を設けて、第2保護材層を第1保護材層のオイル供給源とすることで、第1保護材層のオイル混合量が減少することを防止している。   Further, as another semiconductor pressure sensor device, the second oil contacting the first protective material is more than the amount of free oil contained in the first protective material contacting at least the pressure receiving surface of the sensor chip among the plurality of protective materials. A device has been proposed in which the amount of free oil contained in the protective material is increased (see, for example, Patent Document 2 (paragraph 0008,00045) below). In the following Patent Document 2, a concentration gradient is provided in the free oil for preventing hardening contained in the first and second protective material layers between the first and second protective material layers, and the second protective material layer is formed of the first protective material layer. By using the oil supply source, the amount of oil mixed in the first protective material layer is prevented from decreasing.

また、別の半導体圧力センサ装置として、少なくともターミナルの上部をフッ素接着剤で被覆し、フッ素接着剤、センサチップおよびボンディングワイヤのすべてが埋没するように、収納容器本体の内部にフッ素系接着剤と同種のフッ素系ゲルを充填した装置が提案されている(例えば、下記特許文献3参照。)。下記特許文献3では、ターミナルの上部をフッ素系接着剤で被覆することで、ガソリン蒸気、水蒸気、酸性排気ガス等の雰囲気の悪影響を受けにくくしている。また、温度変化や圧力変化を受ける状況下に置かれても、封止剤中に気泡の発生やクラック発生を防止して耐久寿命を向上させている。   Also, as another semiconductor pressure sensor device, at least the upper part of the terminal is covered with a fluorine adhesive, and the fluorine adhesive and the sensor chip and the bonding wire are buried inside the container body so that all of the fluorine adhesive, the sensor chip and the bonding wire are buried. An apparatus filled with the same kind of fluorine-based gel has been proposed (see, for example, Patent Document 3 below). In Patent Document 3 below, the upper part of the terminal is covered with a fluorine-based adhesive so that it is less susceptible to adverse effects of atmospheres such as gasoline vapor, water vapor, and acidic exhaust gas. In addition, even when placed under conditions of temperature change or pressure change, the endurance life is improved by preventing generation of bubbles and cracks in the sealant.

特許第5884921号公報Japanese Patent No. 5884921 特許第4893529号公報Japanese Patent No. 4893529 特開2001−099737号公報JP 2001-099737 A

従来の半導体圧力センサ装置では、半導体圧力センサユニットと収納容器本体とを接着する接着剤層と、半導体圧力センサユニットを保護するゲル状保護材層と、が接触する構成となる場合がある。この場合、ゲル状保護材層に含まれるフリーオイル(無官能のオイル)が接着剤層へ拡散し、接着剤層は当該拡散したフリーオイルを吸収して膨潤することがある。   In the conventional semiconductor pressure sensor device, an adhesive layer that bonds the semiconductor pressure sensor unit and the storage container main body may be in contact with a gel-like protective material layer that protects the semiconductor pressure sensor unit. In this case, free oil (non-functional oil) contained in the gel-like protective material layer may diffuse into the adhesive layer, and the adhesive layer may swell by absorbing the diffused free oil.

このフリーオイルの拡散により、接着剤層およびゲル状保護材層の弾性率、針入度および硬度などの物性が経時的に変化することが想定される。これによって、半導体圧力センサユニットの周辺部材間の応力バランスが初期状態から変化し、半導体圧力センサ装置の圧力検知精度に悪影響をもたらす虞がある。この問題は、当該半導体圧力センサ装置と同じ構成を備えた他の半導体物理量センサ装置にも同様に生じる。   It is assumed that the physical properties such as the elastic modulus, penetration, and hardness of the adhesive layer and the gel-like protective material layer change with time due to the diffusion of the free oil. As a result, the stress balance between the peripheral members of the semiconductor pressure sensor unit changes from the initial state, which may adversely affect the pressure detection accuracy of the semiconductor pressure sensor device. This problem also occurs in other semiconductor physical quantity sensor devices having the same configuration as the semiconductor pressure sensor device.

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、物理量出力特性が初期状態から変動することを抑制することができる半導体物理量センサ装置の製造方法および半導体物理量センサ装置の試験方法を提供することを目的とする。   The present invention provides a method for manufacturing a semiconductor physical quantity sensor device and a method for testing a semiconductor physical quantity sensor device that can suppress fluctuations in physical quantity output characteristics from the initial state in order to eliminate the above-described problems caused by the prior art. For the purpose.

上述した課題を解決し、本発明の目的を達成するため、この発明にかかる半導体物理量センサ装置の製造方法は、次の特徴を有する。まず、物理量を電気信号に変換するセンサチップを有するセンサユニットを、フリーオイルを含む接着剤層を介して樹脂ケースの内部に接合して収納する第1工程を行う。次に、前記接着剤層を構成する材料と同系統のゲル材料からなり、かつフリーオイルを含む保護材層を、前記樹脂ケースの内部に充填して当該保護材層で前記センサユニットを覆う第2工程を行う。次に、前記第2工程の後、前記センサチップの出力特性を調整する第3工程を行う。   In order to solve the above-described problems and achieve the object of the present invention, a method for manufacturing a semiconductor physical quantity sensor device according to the present invention has the following characteristics. First, a first step of storing a sensor unit having a sensor chip that converts a physical quantity into an electrical signal by joining the inside of the resin case via an adhesive layer containing free oil is performed. Next, a protective material layer made of the same type of gel material as the material constituting the adhesive layer and containing free oil is filled in the resin case, and the sensor unit is covered with the protective material layer. Two steps are performed. Next, after the second step, a third step of adjusting the output characteristics of the sensor chip is performed.

また、この発明にかかる半導体物理量センサ装置の製造方法は、上述した発明において、前記第2工程では、前記接着剤層と同じフリーオイル濃度を有する前記保護材層を前記樹脂ケースの内部に充填することを特徴とする。   In the method of manufacturing a semiconductor physical quantity sensor device according to the present invention, in the above-described invention, in the second step, the protective material layer having the same free oil concentration as the adhesive layer is filled in the resin case. It is characterized by that.

また、この発明にかかる半導体物理量センサ装置の製造方法は、上述した発明において、前記第2工程の後、前記第3工程の前に、前記接着剤層と前記保護材層との間において前記保護材層から前記接着剤層へフリーオイルを拡散させて、前記接着剤層と前記保護材層とのフリーオイル濃度差を前記第2工程の終了後の時点よりも小さくする第4工程をさらに含むことを特徴とする。   According to the method of manufacturing a semiconductor physical quantity sensor device according to the present invention, in the above-described invention, the protection is performed between the adhesive layer and the protective material layer after the second step and before the third step. A fourth step of diffusing free oil from the material layer to the adhesive layer to make a difference in free oil concentration between the adhesive layer and the protective material layer smaller than that after the end of the second step; It is characterized by that.

また、この発明にかかる半導体物理量センサ装置の製造方法は、上述した発明において、前記第4工程では、予め求めた半導体物理量センサ装置の出力変動量が、前記第2工程の終了後の時点から50%以上増大させる所定温度で所定時間放置することを特徴とする。   In the method for manufacturing a semiconductor physical quantity sensor device according to the present invention, in the above-described invention, in the fourth step, the output fluctuation amount of the semiconductor physical quantity sensor device obtained in advance is 50 from the time after the end of the second step. It is characterized by being left for a predetermined time at a predetermined temperature that is increased by at least%.

また、この発明にかかる半導体物理量センサ装置の製造方法は、上述した発明において、前記第4工程では、予め求めた半導体物理量センサ装置の出力変動量が、前記第2工程の終了後の時点から90%以上増大させる所定温度で所定時間放置することを特徴とする。   Further, in the method of manufacturing a semiconductor physical quantity sensor device according to the present invention, in the above-described invention, in the fourth step, the output fluctuation amount of the semiconductor physical quantity sensor device obtained in advance is 90 from the time after the end of the second step. It is characterized by being left for a predetermined time at a predetermined temperature that is increased by at least%.

また、この発明にかかる半導体物理量センサ装置の製造方法は、上述した発明において、前記第4工程では、前記接着剤層の重量変化率を、前記第2工程の終了後の時点よりも増大させて、前記接着剤層と前記保護材層とフリーオイル濃度を同じにすることを特徴とする。   In the method for manufacturing a semiconductor physical quantity sensor device according to the present invention, in the above-described invention, in the fourth step, the weight change rate of the adhesive layer is increased from the time after the end of the second step. The adhesive layer and the protective material layer have the same free oil concentration.

また、この発明にかかる半導体物理量センサ装置の製造方法は、上述した発明において、前記第4工程では、前記樹脂ケースに収納され前記保護材層で覆われた前記センサユニットを、所定温度の雰囲気で所定時間放置することを特徴とする。   In the method for manufacturing a semiconductor physical quantity sensor device according to the present invention, in the above-described invention, in the fourth step, the sensor unit housed in the resin case and covered with the protective material layer is placed in an atmosphere at a predetermined temperature. It is characterized by being left for a predetermined time.

また、この発明にかかる半導体物理量センサ装置の製造方法は、上述した発明において、前記所定温度は、室温であることを特徴とする。   In the method of manufacturing a semiconductor physical quantity sensor device according to the present invention, the predetermined temperature is room temperature in the above-described invention.

また、この発明にかかる半導体物理量センサ装置の製造方法は、上述した発明において、前記所定温度は、130℃以上であることを特徴とする。   In the method of manufacturing a semiconductor physical quantity sensor device according to the present invention, the predetermined temperature is 130 ° C. or higher in the above-described invention.

また、この発明にかかる半導体物理量センサ装置の製造方法は、上述した発明において、前記所定温度は、前記物理量を受ける環境の温度以上の雰囲気であることを特徴とする。   In the method for manufacturing a semiconductor physical quantity sensor device according to the present invention, in the above-described invention, the predetermined temperature is an atmosphere equal to or higher than an environment temperature receiving the physical quantity.

また、この発明にかかる半導体物理量センサ装置の製造方法は、上述した発明において、前記第4工程では、まず、予め所定温度において、前記センサユニットの放置時間に対する前記接着剤層の重量変化率を予め取得する第1取得工程を行う。次に、前記第1取得工程の結果に基づいて、前記接着剤層の重量変化が飽和したときの重量変化率を飽和値MSと規定し、前記センサチップの出力変動量が前記第2工程の終了後の時点からY%になるまでの前記接着剤層の重量変化率を、前記飽和値MSを基準とした割合(=MS×Z、Z<1)で取得する第2取得工程を行う。次に、前記第4工程では、前記第2取得工程の結果に基づいて、前記第1取得工程により得られた放置時間を所定時間とすることを特徴とする。 In the method for manufacturing a semiconductor physical quantity sensor device according to the present invention, in the above-described invention, in the fourth step, first, the weight change rate of the adhesive layer with respect to the sensor unit leaving time is set in advance at a predetermined temperature. The 1st acquisition process to acquire is performed. Next, based on the result of the first acquisition step, the weight change rate when the weight change of the adhesive layer is saturated is defined as a saturation value M S, and the output fluctuation amount of the sensor chip is the second step. The second acquisition step of acquiring the weight change rate of the adhesive layer from the time after the end of the process until Y% is obtained at a ratio (= M S × Z, Z <1) based on the saturation value M S I do. Next, in the fourth step, the leaving time obtained in the first acquisition step is set as a predetermined time based on the result of the second acquisition step.

また、この発明にかかる半導体物理量センサ装置の製造方法は、上述した発明において、前記第2取得工程では、150℃で500時間加熱後の前記接着剤層の重量変化率を前記飽和値MSと規定することを特徴とする。 In the method for manufacturing a semiconductor physical quantity sensor device according to the present invention, in the above-described invention, in the second acquisition step, the weight change rate of the adhesive layer after heating at 150 ° C. for 500 hours is set as the saturation value M S. It is characterized by prescribing.

また、上述した課題を解決し、本発明の目的を達成するため、この発明にかかる半導体物理量センサ装置の試験方法は、センサユニット、樹脂ケースおよび保護材層を備えた半導体物理量センサ装置の試験方法であって、次の特徴を有する。前記センサユニットは、物理量を電気信号に変換するセンサチップを有する。前記樹脂ケースは、接着剤層を介して前記センサユニットを内部に接合して収納する。前記接着剤層は、フリーオイルを含む。前記保護材層は、前記樹脂ケースの内部に充填されて前記センサユニットを覆う。前記保護材層は、前記接着剤層を構成する材料と同系統のゲル材料からなり、前記接着剤層と異なる濃度でフリーオイルを含む。前記保護材層は、前記接着剤層に接触している。まず、前記樹脂ケースに収納され前記保護材層で覆われた前記センサユニットを所定温度の雰囲気で所定時間放置して、前記接着剤層と前記保護材層との間において前記接着剤層へ前記保護材層からフリーオイルを拡散させ、放置時間に対する前記接着剤層の重量変化率を取得する第1取得工程を行う。次に、前記第1取得工程の結果に基づいて、前記接着剤層の重量変化が飽和したときの重量変化率を飽和値MSと規定し、前記センサチップの出力変動量が初期状態からY%になるまでの前記接着剤層の重量変化率を、前記飽和値MSを基準とした割合(=MS×Z、Z<1)で取得する第2取得工程を行う。 In order to solve the above-described problems and achieve the object of the present invention, a test method for a semiconductor physical quantity sensor device according to the present invention is a test method for a semiconductor physical quantity sensor device including a sensor unit, a resin case, and a protective material layer. And having the following characteristics. The sensor unit includes a sensor chip that converts a physical quantity into an electrical signal. The resin case accommodates and stores the sensor unit inside through an adhesive layer. The adhesive layer includes free oil. The protective material layer is filled in the resin case and covers the sensor unit. The protective material layer is made of the same type of gel material as the material constituting the adhesive layer, and contains free oil at a concentration different from that of the adhesive layer. The protective material layer is in contact with the adhesive layer. First, the sensor unit housed in the resin case and covered with the protective material layer is allowed to stand for a predetermined time in an atmosphere of a predetermined temperature, and the adhesive layer is placed between the adhesive layer and the protective material layer. A first acquisition step is performed in which free oil is diffused from the protective material layer and the weight change rate of the adhesive layer with respect to the standing time is acquired. Next, based on the result of the first acquisition step, the weight change rate when the weight change of the adhesive layer is saturated is defined as a saturation value M S, and the output fluctuation amount of the sensor chip is Y from the initial state. The second acquisition step of acquiring the weight change rate of the adhesive layer up to% by the ratio (= M S × Z, Z <1) based on the saturation value M S is performed.

また、この発明にかかる半導体物理量センサ装置の試験方法は、上述した発明において、前記第2取得工程では、150℃で500時間加熱後の前記接着剤層の重量変化率を前記飽和値MSと規定することを特徴とする。 Further, in the test method of the semiconductor physical quantity sensor device according to the present invention, in the above-described invention, in the second acquisition step, the weight change rate of the adhesive layer after heating at 150 ° C. for 500 hours is set as the saturation value M S. It is characterized by prescribing.

上述した発明によれば、接着剤層と保護材層との間でのフリーオイルの単位時間当たりの拡散量を低減することができる。このため、フリーオイルの拡散により、接着剤層および保護材層の弾性率、針入度および硬度などの物性が経時的に変化することを抑制することができる。   According to the above-described invention, it is possible to reduce the diffusion amount of free oil per unit time between the adhesive layer and the protective material layer. For this reason, it can suppress that physical properties, such as an elasticity modulus, penetration, and hardness of an adhesive bond layer and a protective material layer, change with time by diffusion of free oil.

本発明にかかる半導体物理量センサ装置の製造方法および半導体物理量センサ装置の試験方法によれば、物理量出力特性が初期状態から変動することを抑制することができ、物理量検知精度を向上させることができるという効果を奏する。   According to the method for manufacturing a semiconductor physical quantity sensor device and the method for testing a semiconductor physical quantity sensor device according to the present invention, the physical quantity output characteristics can be prevented from changing from the initial state, and the physical quantity detection accuracy can be improved. There is an effect.

一般的な半導体物理量センサ装置の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of a general semiconductor physical quantity sensor apparatus. 図1の半導体物理量センサ装置を上方から見たレイアウトを示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing a layout of the semiconductor physical quantity sensor device of FIG. 1 as viewed from above. 実施の形態にかかる半導体物理量センサ装置の製造方法の概要を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the outline | summary of the manufacturing method of the semiconductor physical quantity sensor apparatus concerning embodiment. 実施例1の検証に用いた試験片を模式的に示す断面図である。2 is a cross-sectional view schematically showing a test piece used for verification of Example 1. FIG. 実施例1の接着剤層の重量変化率の時間依存性を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the time dependence of the weight change rate of the adhesive bond layer of Example 1. 実施例1の接着剤層の重量変化率のフリーオイル配合比率依存性を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the free oil compounding ratio dependence of the weight change rate of the adhesive bond layer of Example 1. 実施例1の接着剤層の重量変化率の温度依存性を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the temperature dependence of the weight change rate of the adhesive bond layer of Example 1. 実施例1の接着剤層の重量変化率の温度依存性を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the temperature dependence of the weight change rate of the adhesive bond layer of Example 1. 実施例2の半導体物理量センサ装置の出力変動量の時間依存性を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the time dependence of the output fluctuation amount of the semiconductor physical quantity sensor apparatus of Example 2. 実施例3の接着剤層の重量変化率の時間依存性を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the time dependence of the weight change rate of the adhesive bond layer of Example 3. 図9の経過時間初期の特性を拡大して示す特性図である。FIG. 10 is a characteristic diagram illustrating an enlarged characteristic at an early stage of the elapsed time in FIG. 9.

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる半導体物理量センサ装置の製造方法および半導体物理量センサ装置の試験方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、以下の実施の形態の説明および添付図面において、同様の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。   Exemplary embodiments of a method for manufacturing a semiconductor physical quantity sensor device and a method for testing a semiconductor physical quantity sensor device according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. Note that, in the following description of the embodiments and the accompanying drawings, the same reference numerals are given to the same components, and duplicate descriptions are omitted.

(実施の形態)
実施の形態にかかる半導体物理量センサ装置の構成について説明する。図1は、一般的な半導体物理量センサ装置の構造を示す断面図である。図2は、図1の半導体物理量センサ装置を上方から見たレイアウトを示す平面図である。図1に示す半導体物理量センサ装置は、樹脂ケース1、センサ搭載部2、外部導出用のリード端子(リードフレーム)3、ボンディングワイヤ4、ゲル状保護材層5およびセンサユニット10を備えた一般的な構成の例えば半導体圧力センサ装置である。センサユニット10は、半導体センサチップ11および台座部材12を備える。
(Embodiment)
A configuration of the semiconductor physical quantity sensor device according to the embodiment will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a general semiconductor physical quantity sensor device. FIG. 2 is a plan view showing a layout of the semiconductor physical quantity sensor device of FIG. 1 as viewed from above. The semiconductor physical quantity sensor device shown in FIG. 1 is generally provided with a resin case 1, a sensor mounting portion 2, a lead terminal (lead frame) 3 for leading out, a bonding wire 4, a gel-like protective material layer 5, and a sensor unit 10. For example, a semiconductor pressure sensor device having a simple structure. The sensor unit 10 includes a semiconductor sensor chip 11 and a pedestal member 12.

樹脂ケース1は、センサユニット10を収納する収納容器本体であり、内部にセンサユニット10を収納する凹状のセンサ搭載部2を有する。樹脂ケース1には、複数のリード端子3が一体的にインサート成形されている。リード端子3の一方の端部は樹脂ケース1の内部に露出され、他方の端部は樹脂ケース1の外側に露出されている。センサユニット10は、半導体センサチップ11が台座部材12の一方の面に接合されてなり、接着剤層13を介して台座部材12の他方の面がセンサ搭載部2の底面にダイボンディング(固着)されている。   The resin case 1 is a storage container main body for storing the sensor unit 10 and has a concave sensor mounting portion 2 for storing the sensor unit 10 therein. A plurality of lead terminals 3 are integrally insert-molded in the resin case 1. One end of the lead terminal 3 is exposed inside the resin case 1, and the other end is exposed outside the resin case 1. In the sensor unit 10, the semiconductor sensor chip 11 is bonded to one surface of the pedestal member 12, and the other surface of the pedestal member 12 is bonded to the bottom surface of the sensor mounting portion 2 via the adhesive layer 13. Has been.

半導体センサチップ11は、圧力によって撓む感圧部(ダイアフラム)11aと、抵抗ブリッジ(不図示)と、抵抗ブリッジの出力を増幅および補正する回路部(不図示)と、を備える。ダイアフラム11aは、半導体センサチップ11の裏面の例えば中央部に設けた凹部11bにより薄板化された部分である。抵抗ブリッジは、ピエゾ抵抗効果を有する材料(例えばイオン注入等によりダイアフラム11aに形成した拡散領域)で形成された複数の半導体歪ゲージをブリッジ接続したブリッジ回路である。なお、回路部は半導体センサチップ11に集積しなくてもよい。この場合、別の半導体チップ(不図示)に形成し、複数のリード端子3により半導体センサチップ11と電気的に接続する。   The semiconductor sensor chip 11 includes a pressure-sensitive part (diaphragm) 11a that is bent by pressure, a resistance bridge (not shown), and a circuit part (not shown) that amplifies and corrects the output of the resistance bridge. The diaphragm 11a is a portion that is thinned by a concave portion 11b provided, for example, at the center of the back surface of the semiconductor sensor chip 11. The resistance bridge is a bridge circuit in which a plurality of semiconductor strain gauges formed of a material having a piezoresistance effect (for example, a diffusion region formed in the diaphragm 11a by ion implantation or the like) is bridge-connected. The circuit unit may not be integrated on the semiconductor sensor chip 11. In this case, it is formed on another semiconductor chip (not shown), and is electrically connected to the semiconductor sensor chip 11 by a plurality of lead terminals 3.

半導体センサチップ11は、ダイアフラム11aを配置した部分に形成された凹部11bを台座部材12で塞ぐように、台座部材12の一方の面に例えば静電接合(陽極接合)されている。台座部材12は、例えば耐熱ガラスでできている。台座部材12の他方の面は、樹脂ケース1のセンサ搭載部2の底面に接着剤層13を介してダイボンディングされている。接着剤層13は、フリーオイルを含む高分子材料からなる。フリーオイルは、弾性率、針入度および硬度などの物性を調整するための添加剤である。接着剤層13は、例えば、耐薬品性の高いフッ素系接着剤であってもよい。   The semiconductor sensor chip 11 is, for example, electrostatically bonded (anodic bonded) to one surface of the pedestal member 12 so as to block the recess 11b formed in the portion where the diaphragm 11a is disposed with the pedestal member 12. The base member 12 is made of heat resistant glass, for example. The other surface of the pedestal member 12 is die-bonded to the bottom surface of the sensor mounting portion 2 of the resin case 1 via an adhesive layer 13. The adhesive layer 13 is made of a polymer material containing free oil. Free oil is an additive for adjusting physical properties such as elastic modulus, penetration and hardness. For example, the adhesive layer 13 may be a fluorine-based adhesive having high chemical resistance.

半導体センサチップ11のおもて面上の電極パッド6(図2参照)は、ボンディングワイヤ4を介してリード端子3に電気的に接続されている。半導体センサチップ11、リード端子3の樹脂ケース1の内部に露出された部分、およびボンディングワイヤ4は、ゲル状保護材層5に埋設され、ゲル状保護材層5により被測定圧力媒体に含まれる汚染物質などの付着から保護されている。ゲル状保護材層5は、凹状のセンサ搭載部2を埋め込むように、樹脂ケース1の内部に充填され、接着剤層13の側面13aに接触している。ゲル状保護材層5は、センサユニット10に圧力を伝達する圧力媒体である。   The electrode pads 6 (see FIG. 2) on the front surface of the semiconductor sensor chip 11 are electrically connected to the lead terminals 3 via the bonding wires 4. The semiconductor sensor chip 11, the portion of the lead terminal 3 exposed inside the resin case 1, and the bonding wire 4 are embedded in the gel-like protective material layer 5 and are included in the measured pressure medium by the gel-like protective material layer 5. It is protected from contamination. The gel-like protective material layer 5 is filled in the resin case 1 so as to embed the concave sensor mounting portion 2 and is in contact with the side surface 13 a of the adhesive layer 13. The gel protective material layer 5 is a pressure medium that transmits pressure to the sensor unit 10.

ゲル状保護材層5は、フリーオイルを含むゲルからなる。また、本発明においては、ゲル状保護材層5は、接着剤層13と同系統の材料からなる。本発明において同系統の材料とは、構成する成分の主鎖が同じ材料である。かつ、ゲル状保護材層5と接着剤層13とのフリーオイル濃度差は、半導体圧力センサ装置の出力特性を調整する前に予め可能な限り小さく設定される。好ましくは、ゲル状保護材層5のフリーオイル濃度および接着剤層13のフリーオイル濃度は、半導体圧力センサ装置の出力特性を調整する前に予め同程度に設定されることがよい。例えば、組立工程時に、フリーオイル濃度差の小さいまたはほぼ同じゲル状保護材層5および接着剤層13を形成してもよい。ゲル状保護材層5と接着剤層13とのフリーオイル濃度差が小さいほど、ゲル状保護材層5と接着剤層13との間でのフリーオイルの単位時間当たりの拡散量を低減することができ、圧力センサ装置の出力特性の経時的変化を抑制することができる。   The gel-like protective material layer 5 is made of a gel containing free oil. In the present invention, the gel-like protective material layer 5 is made of the same material as the adhesive layer 13. In the present invention, the material of the same system is a material having the same main chain of constituent components. In addition, the difference in free oil concentration between the gel protective material layer 5 and the adhesive layer 13 is set as small as possible before adjusting the output characteristics of the semiconductor pressure sensor device. Preferably, the free oil concentration of the gel-like protective material layer 5 and the free oil concentration of the adhesive layer 13 are preferably set in advance to the same level before adjusting the output characteristics of the semiconductor pressure sensor device. For example, the gel-like protective material layer 5 and the adhesive layer 13 having a small or substantially the same difference in free oil concentration may be formed during the assembly process. As the difference in free oil concentration between the gel-like protective material layer 5 and the adhesive layer 13 is smaller, the amount of diffusion of free oil per unit time between the gel-like protective material layer 5 and the adhesive layer 13 is reduced. It is possible to suppress changes with time in the output characteristics of the pressure sensor device.

ゲル状保護材層5と接着剤層13との間でのフリーオイルの拡散が抑制されることで、拡散したフリーオイルを吸収して接着剤層13が膨潤することが抑制される。このため、この膨潤現象により接着剤層13およびゲル状保護材層5の物性が経時的に変化することを防止することができ、半導体圧力センサ装置の圧力検知精度を向上させることができる。ゲル状保護材層5と接着剤層13とのフリーオイル濃度差を小さくするには、例えば、ゲル状保護材層5と同程度のフリーオイル濃度となるようにフリーオイルを配合した接着剤を用いてセンサユニット10と樹脂ケース1とを接着する。   By suppressing the diffusion of free oil between the gel-like protective material layer 5 and the adhesive layer 13, it is possible to suppress the diffused free oil from being absorbed and the adhesive layer 13 from swelling. For this reason, it can prevent that the physical property of the adhesive bond layer 13 and the gel-like protective material layer 5 changes with time by this swelling phenomenon, and can improve the pressure detection precision of a semiconductor pressure sensor apparatus. In order to reduce the difference in the free oil concentration between the gel-like protective material layer 5 and the adhesive layer 13, for example, an adhesive containing free oil so as to have a free oil concentration similar to that of the gel-like protective material layer 5 is used. The sensor unit 10 and the resin case 1 are bonded together.

さらに、フリーオイル濃度の異なるゲル状保護材と接着剤を用いて、半導体圧力センサ装置を組立工程後、半導体圧力センサ装置の出力特性調整前に、ゲル状保護材層5と接着剤層13との間でフリーオイルの拡散を予め進行させることで、ゲル状保護材層5と接着剤層13とのフリーオイル濃度差を小さくしてもよい。この拡散現象は、接着剤層13およびゲル状保護材層5の重量変化が飽和する(膨潤した部材の重量増大率を100%にする)程度に進行させることが好ましいが、この拡散現象による重量変化が半導体圧力センサ装置の出力特性調整前に初期状態(重量変化率=0%)から少しでも進行していれば、接着剤層13にフリーオイルを含まない構成の従来構造よりも半導体圧力センサ装置の出力特性変動を抑制することができる。   Furthermore, after the assembly process of the semiconductor pressure sensor device using the gel-like protective material and the adhesive having different free oil concentrations and before the adjustment of the output characteristics of the semiconductor pressure sensor device, the gel-like protective material layer 5 and the adhesive layer 13 The free oil concentration difference between the gel-like protective material layer 5 and the adhesive layer 13 may be reduced by causing the free oil diffusion to proceed in advance. This diffusion phenomenon preferably proceeds so that the weight change of the adhesive layer 13 and the gel protective material layer 5 is saturated (the weight increase rate of the swollen member is 100%). If the change has progressed even a little from the initial state (weight change rate = 0%) before adjusting the output characteristics of the semiconductor pressure sensor device, the semiconductor pressure sensor is more than the conventional structure in which the adhesive layer 13 does not contain free oil. Variations in the output characteristics of the device can be suppressed.

この拡散現象において、ゲル状保護材層5および接着剤層13のうち、相対的にフリーオイル濃度の低い接着剤層13は、ゲル状保護材層5から拡散したフリーオイルを吸収して膨潤する。このため、当該相対的にフリーオイル濃度の低い接着剤層13の重量は、急速に増大した後、緩やかに増大して飽和しほぼ変化しなくなる。ゲル状保護材層5のフリーオイルは、接着剤層13へ拡散される。このため、ゲル状保護材層5の重量は、急速に減少した後、緩やかに減少して飽和しほぼ変化しなくなる。   In this diffusion phenomenon, the adhesive layer 13 having a relatively low free oil concentration out of the gel protective material layer 5 and the adhesive layer 13 absorbs the free oil diffused from the gel protective material layer 5 and swells. . For this reason, the weight of the adhesive layer 13 having a relatively low free oil concentration rapidly increases and then gradually increases to saturate and hardly change. The free oil in the gel protective material layer 5 is diffused into the adhesive layer 13. For this reason, after the weight of the gel-like protective material layer 5 decreases rapidly, it gradually decreases and saturates and hardly changes.

このようにゲル状保護材層5と接着剤層13との間でフリーオイルの拡散による重量変化が生じる。このため、半導体圧力センサ装置の出力特性調整前に、ゲル状保護材層5および接着剤層13の重量変化が急速に進行する期間を経過させて、ゲル状保護材層5と接着剤層13とのフリーオイル濃度差を小さくすることが好ましい。例えば、接着剤層13の重量増大率は、半導体圧力センサ装置の出力特性調整前に初期状態(=0%)から少なくとも50%以上にすることがよく、好ましくは90%以上にすることがよい。   Thus, a change in weight due to the diffusion of free oil occurs between the gel-like protective material layer 5 and the adhesive layer 13. For this reason, before adjusting the output characteristics of the semiconductor pressure sensor device, the gel protective material layer 5 and the adhesive layer 13 are passed through a period in which the weight change of the gel protective material layer 5 and the adhesive layer 13 proceeds rapidly. It is preferable to reduce the difference in the free oil concentration. For example, the weight increase rate of the adhesive layer 13 may be set to at least 50% or more, preferably 90% or more from the initial state (= 0%) before adjusting the output characteristics of the semiconductor pressure sensor device. .

図2に示すように、センサユニット10および接着剤層13は、例えば、略同一寸法の略矩形状の平面形状を有する。樹脂ケース1のセンサ搭載部2は、センサユニット10を収納可能な程度にセンサユニット10よりも一回り大きい寸法の例えば略矩形状の平面形状を有する。ゲル状保護材層5(ハッチング部分)は、半導体センサチップ11のおもて面を覆うとともに、センサ搭載部2の側壁2aとセンサユニット10の側面10aとの間に充填され、センサユニット10の側面10aおよび接着剤層13の側面13aに接触している。すなわち、ゲル状保護材層5は、例えば略矩形状の平板状の接着剤層13の4辺に相当する側面13aに接触している。   As shown in FIG. 2, the sensor unit 10 and the adhesive layer 13 have, for example, a substantially rectangular planar shape having substantially the same dimensions. The sensor mounting portion 2 of the resin case 1 has, for example, a substantially rectangular planar shape that is slightly larger than the sensor unit 10 to the extent that the sensor unit 10 can be accommodated. The gel-like protective material layer 5 (hatched portion) covers the front surface of the semiconductor sensor chip 11 and is filled between the side wall 2a of the sensor mounting portion 2 and the side surface 10a of the sensor unit 10. The side surface 10 a and the side surface 13 a of the adhesive layer 13 are in contact with each other. That is, the gel-like protective material layer 5 is in contact with the side surface 13a corresponding to, for example, four sides of the substantially rectangular flat-plate adhesive layer 13.

この図1に示す半導体圧力センサ装置において、樹脂ケース1のゲル状保護材層5側の空間部分が圧力検出部であり、ゲル状保護材層5の表面に被測定圧力媒体が接触して、半導体センサチップ11に圧力が印加される。圧力変化に応じたダイアフラム11aの変形により、半導体歪ゲージが変形して半導体歪ゲージのゲージ抵抗が変化し、このゲージ抵抗の変化量をブリッジ回路から電圧信号として取り出すことで圧力が検出される。上述したように、半導体圧力センサ装置の出力特性調整前に、ゲル状保護材層5と接着剤層13とのフリーオイル濃度差が予め調整されるため、ゲル状保護材層5と接着剤層13とが接触していても、出力特性調整後の半導体圧力センサ装置の出力特性変動は小さい。   In the semiconductor pressure sensor device shown in FIG. 1, the space portion on the gel protective material layer 5 side of the resin case 1 is a pressure detection unit, and the pressure medium to be measured is in contact with the surface of the gel protective material layer 5. A pressure is applied to the semiconductor sensor chip 11. Due to the deformation of the diaphragm 11a according to the pressure change, the semiconductor strain gauge is deformed to change the gauge resistance of the semiconductor strain gauge, and the pressure is detected by taking out the change amount of the gauge resistance as a voltage signal from the bridge circuit. As described above, since the difference in free oil concentration between the gel protective material layer 5 and the adhesive layer 13 is adjusted in advance before adjusting the output characteristics of the semiconductor pressure sensor device, the gel protective material layer 5 and the adhesive layer Even if 13 is in contact, the output characteristic variation of the semiconductor pressure sensor device after the output characteristic adjustment is small.

次に、実施の形態にかかる半導体物理量センサ装置の製造方法について説明する。図3は、実施の形態にかかる半導体物理量センサ装置の製造方法の概要を示すフローチャートである。まず、半導体ウエハ(不図示)のおもて面の、個々の半導体センサチップ11となる各領域に、それぞれ抵抗ブリッジや当該抵抗ブリッジの出力を増幅および補正する回路部等の集積回路(IC:Integrated Circuit)を形成する(ステップS1)。次に、半導体ウエハの裏面を研磨する(ステップS2)。   Next, a method for manufacturing the semiconductor physical quantity sensor device according to the embodiment will be described. FIG. 3 is a flowchart illustrating an outline of a method for manufacturing the semiconductor physical quantity sensor device according to the embodiment. First, an integrated circuit (IC: integrated circuit) such as a resistance bridge and a circuit unit that amplifies and corrects the output of the resistance bridge is provided in each region to be an individual semiconductor sensor chip 11 on the front surface of a semiconductor wafer (not shown). (Integrated Circuit) is formed (step S1). Next, the back surface of the semiconductor wafer is polished (step S2).

次に、半導体ウエハの裏面の、個々の半導体センサチップ11となる各領域にそれぞれウエハ裏面から所定深さの凹部11bを形成することで、半導体センサチップ11となる各領域の一部をそれぞれ薄板化してダイアフラム11aを形成する(ステップS3)。次に、台座部材12となる例えばガラスウエハ(不図示)を半導体ウエハの凹部11bを塞ぐように配置し、当該ガラスウエハの一方の面に、半導体ウエハの裏面を接合(静電接合)する(ステップS4)。   Next, a recess 11b having a predetermined depth from the back surface of the wafer is formed in each region to be the individual semiconductor sensor chip 11 on the back surface of the semiconductor wafer, so that a part of each region to be the semiconductor sensor chip 11 is thinned. To form the diaphragm 11a (step S3). Next, for example, a glass wafer (not shown) to be the pedestal member 12 is disposed so as to block the recess 11b of the semiconductor wafer, and the back surface of the semiconductor wafer is bonded (electrostatic bonding) to one surface of the glass wafer ( Step S4).

次に、ガラスウエハに静電接合した状態の半導体ウエハに対して、一般的な電気特性試験を行う(ステップS5)。次に、半導体ウエハをガラスウエハごとダイシング(切断)して個々の半導体センサチップ11に個片化する(ステップS6)。このステップS1〜S6までの処理により、台座部材12の一方の面に半導体センサチップ11を静電接合したセンサユニット10が作製される。次に、センサユニット10の外観検査を行う(ステップS7)。   Next, a general electrical property test is performed on the semiconductor wafer electrostatically bonded to the glass wafer (step S5). Next, the semiconductor wafer is diced (cut) together with the glass wafer and separated into individual semiconductor sensor chips 11 (step S6). The sensor unit 10 in which the semiconductor sensor chip 11 is electrostatically bonded to one surface of the pedestal member 12 is manufactured by the processing from steps S1 to S6. Next, an appearance inspection of the sensor unit 10 is performed (step S7).

次に、センサユニット10の台座部材12の他方の面を、接着剤層13により樹脂ケース1のセンサ搭載部2の底面にダイボンディングする(ステップS8)。次に、ワイヤボンディングにより、半導体センサチップ11のおもて面の電極パッド6と、樹脂ケース1に一体成形されたリード端子3と、をボンディングワイヤ4で電気的に接続する(ステップS9)。ステップS8の処理とステップS9の処理とは、自動搬送による連続処理が可能である。   Next, the other surface of the base member 12 of the sensor unit 10 is die-bonded to the bottom surface of the sensor mounting portion 2 of the resin case 1 with the adhesive layer 13 (step S8). Next, the electrode pads 6 on the front surface of the semiconductor sensor chip 11 and the lead terminals 3 formed integrally with the resin case 1 are electrically connected by the bonding wires 4 by wire bonding (step S9). The processing in step S8 and the processing in step S9 can be performed continuously by automatic conveyance.

次に、樹脂ケース1の内部にゲル状保護材を塗布して、ゲル状保護材の内部にセンサユニット10、リード端子3およびボンディングワイヤ4を埋設する(ステップS10)。次に、熱処理(キュア)により、ゲル状保護材を硬化することでゲル状保護材層5を形成する(ステップS11)。ステップS11までの処理で、実施の形態にかかる半導体圧力センサ装置の組立工程が終了する。次に、センサユニット10に温度および電圧の負荷をかけて初期不良チップを選別して取り除くバーンイン試験を行う(ステップS12)。   Next, a gel-like protective material is applied to the inside of the resin case 1, and the sensor unit 10, the lead terminal 3, and the bonding wire 4 are embedded in the gel-like protective material (step S10). Next, the gel-like protective material layer 5 is formed by curing the gel-like protective material by heat treatment (cure) (step S11). With the processing up to step S11, the assembly process of the semiconductor pressure sensor device according to the embodiment is completed. Next, a burn-in test is performed in which an initial defective chip is selected and removed by applying temperature and voltage loads to the sensor unit 10 (step S12).

次に、ゲル状保護材層5のフリーオイル濃度と接着剤層13のフリーオイル濃度とが異なる場合、ゲル状保護材層5と接着剤層13との間で生じるフリーオイルの拡散を進行させて、ゲル状保護材層5と接着剤層13とのフリーオイル濃度差を小さくする(ステップS13)。ステップS13の処理においては、例えば、室温(例えば25℃程度)または高温(例えば実使用時の半導体圧力センサ装置の周囲の環境の温度)の雰囲気中でセンサユニット10を所定時間保管することで、ゲル状保護材層5と接着剤層13との間でフリーオイルの拡散を進行させる。   Next, when the free oil concentration of the gel protective material layer 5 and the free oil concentration of the adhesive layer 13 are different, diffusion of free oil generated between the gel protective material layer 5 and the adhesive layer 13 is advanced. Thus, the difference in free oil concentration between the gel protective material layer 5 and the adhesive layer 13 is reduced (step S13). In the process of step S13, for example, the sensor unit 10 is stored for a predetermined time in an atmosphere of room temperature (for example, about 25 ° C.) or high temperature (for example, the temperature of the environment around the semiconductor pressure sensor device during actual use). Free oil is allowed to diffuse between the gel-like protective material layer 5 and the adhesive layer 13.

実使用時の半導体圧力センサ装置の周囲の環境の温度とは、例えば半導体圧力センサ装置を自動車のエンジンの排気系部品として用いる場合、自動車の排気ガスの温度である130℃〜150℃程度であってもよい。ゲル状保護材層5のフリーオイル濃度と接着剤層13のフリーオイル濃度とが異なる場合に、半導体物理量センサ装置に与える熱履歴条件を決定する方法や、ゲル状保護材層5と接着剤層13とのフリーオイル配合比率については後述する。   The temperature of the environment around the semiconductor pressure sensor device in actual use is, for example, about 130 ° C. to 150 ° C. which is the temperature of the exhaust gas of the automobile when the semiconductor pressure sensor device is used as an exhaust system part of an automobile engine. May be. A method of determining a thermal history condition given to the semiconductor physical quantity sensor device when the free oil concentration of the gel protective material layer 5 and the free oil concentration of the adhesive layer 13 are different, or the gel protective material layer 5 and the adhesive layer The free oil blending ratio with 13 will be described later.

ステップS13の処理は、ステップS11の処理の後、ステップS12の処理の前に行ってもよい。また、ステップS13の処理はステップS12の処理と同時に行ってもよい。すでにゲル状保護材層5のフリーオイル濃度と接着剤層13のフリーオイル濃度とがほぼ同じ場合には、ステップS13の処理を省略して、ステップS14の処理へ進む。   The process in step S13 may be performed after the process in step S11 and before the process in step S12. Further, the process of step S13 may be performed simultaneously with the process of step S12. If the free oil concentration of the gel-like protective material layer 5 and the free oil concentration of the adhesive layer 13 are almost the same, the process of step S13 is omitted and the process proceeds to step S14.

次に、半導体圧力センサ装置の所定の出力特性が得られるトリミングデータに調整してから当該トリミングデータをEPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)等のメモリに書き込む(ステップS14)。ステップS14の処理においては、ステップS13の処理後の半導体圧力センサ装置の出力変動量(ゲル状保護材層5および接着剤層13の重量変化率)を基準(=0)として出力特性を調整することができる。   Next, after adjusting the trimming data to obtain a predetermined output characteristic of the semiconductor pressure sensor device, the trimming data is written in a memory such as an EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory) (step S14). In the process of step S14, the output characteristics are adjusted based on the output fluctuation amount (weight change rate of the gel-like protective material layer 5 and the adhesive layer 13) of the semiconductor pressure sensor device after the process of step S13 as a reference (= 0). be able to.

なお、ステップS12をステップS14の後に行うこともできる。この場合、ステップS13は、ステップS11終了後、ステップS14を行う前に行う。よって、ステップS11終了後、ステップS14を行う前に、所定温度で所定時間放置する必要がある。   Step S12 can also be performed after step S14. In this case, step S13 is performed after step S11 is completed and before step S14 is performed. Therefore, after step S11 is completed, it is necessary to leave at a predetermined temperature for a predetermined time before performing step S14.

次に、半導体圧力センサ装置の周囲の温度変化に対する出力特性試験(温度特性試験)を行う(ステップS15)。ステップS14の処理とステップS15の処理とは、自動搬送による連続処理が可能である。次に、半導体圧力センサ装置の周囲の気圧変動に対する出力特性検査(大気圧出力検査)を行う(ステップS16)。次に、半導体圧力センサ装置の最終的な外観検査を行うことで(ステップS17)、半導体圧力センサ装置が完成する。   Next, an output characteristic test (temperature characteristic test) with respect to a temperature change around the semiconductor pressure sensor device is performed (step S15). The process of step S14 and the process of step S15 can be continuously performed by automatic conveyance. Next, an output characteristic inspection (atmospheric pressure output inspection) for atmospheric pressure fluctuation around the semiconductor pressure sensor device is performed (step S16). Next, a final appearance inspection of the semiconductor pressure sensor device is performed (step S17), thereby completing the semiconductor pressure sensor device.

(実施例1)
次に、ゲル状保護材層5および接着剤層13の重量変化率の時間依存性および温度依存性について検証した。図4は、実施例1の検証に用いた試験片を模式的に示す断面図である。図4に示すように、硬化済みの接着剤片21の両面(両平板面)それぞれを覆うように硬化済みのゲル状保護材シート22を接触させた状態の試験片20について、接着剤片21の重量変化を検証した。接着剤片21は、薄板状で略矩形状の平面形状を有する。ゲル状保護材シート22は、シート状で略矩形状の平面形状を有する。接着剤片21およびゲル状保護材シート22は、それぞれ図1の接着剤層13およびゲル状保護材層5に相当する。試験片20は、図1において接着剤層13の対向する2辺に相当する側面をゲル状保護材層5で覆った状態に相当する。
Example 1
Next, the time dependency and temperature dependency of the weight change rate of the gel protective material layer 5 and the adhesive layer 13 were verified. 4 is a cross-sectional view schematically showing a test piece used for verification of Example 1. FIG. As shown in FIG. 4, for the test piece 20 in a state where the cured gel-like protective material sheet 22 is brought into contact so as to cover both surfaces (both flat plate surfaces) of the cured adhesive piece 21, the adhesive piece 21. The change in weight was verified. The adhesive piece 21 has a thin plate shape and a substantially rectangular planar shape. The gel protective material sheet 22 is a sheet and has a substantially rectangular planar shape. The adhesive piece 21 and the gel-like protective material sheet 22 correspond to the adhesive layer 13 and the gel-like protective material layer 5 shown in FIG. The test piece 20 corresponds to a state in which the side surfaces corresponding to two opposing sides of the adhesive layer 13 in FIG. 1 are covered with the gel-like protective material layer 5.

まず、接着剤片21およびゲル状保護材シート22の材料について検証した。試験片20について、接着剤片21とゲル状保護材シート22とが同じ系統の材料で構成されている場合の、接着剤片21の重量変化率を図5に示す(ゲル−接着剤:同種)。この試験片20は、接着剤片21およびゲル状保護材シート22ともに主鎖中にパーフルオロポリエーテル構造を有するフッ素系化合物(合成高分子化合物)とした。フッ素系化合物としては、例えば、信越化学工業株式会社製SIFEL(登録商標)を用いることができる。また、比較として、試験片20について、接着剤片21とゲル状保護材シート22とが異なる系統の材料で構成されている場合の、接着剤片21の重量変化率も示す(ゲル−接着剤:異種)。この試験片20は、接着剤片21をフッ素系接着剤として、ゲル状保護材シート22をシリコーンとした。半導体物量センサ装置においてゲル状保護材層5の重量が接着剤層13の重量に比べて十分大きい場合、ゲル状保護材層5は接着剤層13に対してフリーオイルの無限供給源であると考えられる。試験片20においても無限供給源を実現するために、ゲル状保護材シート22の厚さは接着剤片21の10倍以上とすることが望ましい。また、接着剤片21の厚さを変えた場合の試験片20を複数作成し、接着剤片21の重量変化率の接着剤片厚さ依存性から、各接着剤片厚さにおける所定の重量変化率に達するまでの時間を取得する。前記取得データを用いて、半導体物理量センサ装置の接着剤層13の平面形状において、その中心を通り2つの端部を結ぶ直線の最短距離における接着剤の重量変化率の時間依存性を取得する(図5)。   First, the materials of the adhesive piece 21 and the gel-like protective material sheet 22 were verified. About the test piece 20, when the adhesive piece 21 and the gel-like protective material sheet 22 are comprised with the material of the same system | strain, the weight change rate of the adhesive piece 21 is shown in FIG. 5 (gel-adhesive: same kind ). The test piece 20 was a fluorine-based compound (synthetic polymer compound) having a perfluoropolyether structure in the main chain in both the adhesive piece 21 and the gel-like protective material sheet 22. As the fluorine-based compound, for example, SIFEL (registered trademark) manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. can be used. For comparison, the weight change rate of the adhesive piece 21 when the adhesive piece 21 and the gel-like protective material sheet 22 are made of different materials is also shown for the test piece 20 (gel-adhesive) : Different types). In this test piece 20, the adhesive piece 21 was made of a fluorine-based adhesive, and the gel-like protective material sheet 22 was made of silicone. When the weight of the gel protective material layer 5 is sufficiently larger than the weight of the adhesive layer 13 in the semiconductor substance sensor device, the gel protective material layer 5 is an infinite supply source of free oil to the adhesive layer 13. Conceivable. In order to realize an infinite supply source also in the test piece 20, it is desirable that the thickness of the gel-like protective material sheet 22 is 10 times or more that of the adhesive piece 21. Further, a plurality of test pieces 20 are prepared when the thickness of the adhesive piece 21 is changed, and the predetermined weight at each adhesive piece thickness is determined from the dependency of the weight change rate of the adhesive piece 21 on the thickness of the adhesive piece. Get the time to reach the rate of change. Using the acquired data, in the planar shape of the adhesive layer 13 of the semiconductor physical quantity sensor device, the time dependency of the weight change rate of the adhesive at the shortest distance of the straight line passing through the center and connecting the two ends is acquired ( FIG. 5).

図5は、実施例1の接着剤の重量変化率の時間依存性を示す特性図である。図5の横軸は、接着剤片21とゲル状保護材シート22とを接触させた時点(経過時間=0h:初期状態)から、試験片20を放置した経過時間(h:hour)である。図5の縦軸は、ゲル状保護材シート22のフリーオイル濃度が接着剤片21のフリーオイル濃度よりも高い場合における接着剤片21の重量変化率(%)である。図5の縦軸は、重量変化率=0%を境に上側が重量増大を示し、下側が重量減少を示している(図6,7A,7Bの横軸・縦軸も図5と同様)。すなわち、重量変化率=0%とは、ゲル状保護材シート22と接触させる前の接着剤片21を示している。試験片20の周囲の温度は150℃とした。   FIG. 5 is a characteristic diagram showing the time dependence of the weight change rate of the adhesive of Example 1. The horizontal axis of FIG. 5 is the elapsed time (h: hour) in which the test piece 20 is left after the adhesive piece 21 and the gel-like protective material sheet 22 are brought into contact with each other (elapsed time = 0h: initial state). . The vertical axis in FIG. 5 represents the weight change rate (%) of the adhesive piece 21 when the free oil concentration of the gel-like protective material sheet 22 is higher than the free oil concentration of the adhesive piece 21. The vertical axis in FIG. 5 indicates the increase in weight on the upper side of the weight change rate = 0%, and the lower side indicates the decrease in weight (the horizontal and vertical axes in FIGS. 6, 7A and 7B are the same as in FIG. 5). . That is, the weight change rate = 0% indicates the adhesive piece 21 before being brought into contact with the gel-like protective material sheet 22. The temperature around the test piece 20 was 150 ° C.

図5に示す結果より、接着剤片21とゲル状保護材シート22とが同じ系統の材料で構成されている場合、時間経過に伴ってフリーオイルの拡散による膨潤が生じ、相対的にフリーオイル濃度の低い部材の重量が増大することが確認された。ここでは、接着剤片21が膨潤して、接着剤片21の重量が増大した。一方、接着剤片21とゲル状保護材シート22とが異なる系統の材料で構成されている場合、時間経過に依らず接着剤片21の重量はほぼ変化しないことが確認された。したがって、フリーオイルの拡散によるゲル状保護材層5および接着剤層13の重量変化は、同じ系統の材料で構成されたゲル状保護材層5と接着剤層13との間に生じることがわかる。   From the results shown in FIG. 5, when the adhesive piece 21 and the gel-like protective material sheet 22 are made of the same material, swelling due to the diffusion of free oil occurs over time, and relatively free oil It was confirmed that the weight of the low concentration member increased. Here, the adhesive piece 21 swelled and the weight of the adhesive piece 21 increased. On the other hand, when the adhesive piece 21 and the gel-like protective material sheet 22 are made of different materials, it has been confirmed that the weight of the adhesive piece 21 does not substantially change regardless of the passage of time. Therefore, it is understood that the weight change of the gel protective material layer 5 and the adhesive layer 13 due to the diffusion of the free oil occurs between the gel protective material layer 5 and the adhesive layer 13 made of the same material. .

次に、接着剤片21とゲル状保護材シート22とが同じ系統の材料で構成されている場合の、接着剤片21とゲル状保護材シート22とのフリーオイルの配合比率について検証した。図6は、実施例1の接着剤の重量変化率のフリーオイル配合比率依存性を示す特性図である。試験片20について、フリーオイルを含まない従来の接着剤Aで構成した接着剤片21と、ゲル状保護材シート22と、のフリーオイル濃度差が生じている場合において、接着剤片21の重量変化率を図6に示す。この試験片20では、[ゲル状保護材シート22に含まれるフリーオイル]:[接着剤Aで構成された接着剤片21に含まれるフリーオイル]=X:0である(Xは正数)。   Next, the free oil blending ratio of the adhesive piece 21 and the gel protective material sheet 22 in the case where the adhesive piece 21 and the gel protective material sheet 22 are made of the same material was verified. FIG. 6 is a characteristic diagram showing the dependence of the weight change rate of the adhesive of Example 1 on the free oil blending ratio. For the test piece 20, when there is a difference in free oil concentration between the adhesive piece 21 composed of the conventional adhesive A that does not contain free oil and the gel-like protective material sheet 22, the weight of the adhesive piece 21 The rate of change is shown in FIG. In this test piece 20, [free oil contained in the gel protective material sheet 22]: [free oil contained in the adhesive piece 21 composed of the adhesive A] = X: 0 (X is a positive number). .

また、比較として、試験片20について、ゲル状保護材シート22と同じ分量でフリーオイルを含む接着剤Bで接着剤片21を構成した場合の、接着剤片21の重量変化率を示す。この試験片20では、[ゲル状保護材シート22に含まれるフリーオイル]:[接着剤Bで構成された接着剤片21に含まれるフリーオイル]=X:Xである(Xは正数)。接着剤片21を接着剤A,Bで構成した試験片20ともに、接着剤片21およびゲル状保護材シート22は同じ系統の材料で構成されている。試験片20の周囲の温度は150℃とした。   Moreover, the weight change rate of the adhesive piece 21 when the adhesive piece 21 is comprised with the adhesive agent B containing free oil by the same quantity as the gel-like protective material sheet 22 about the test piece 20 as a comparison is shown. In this test piece 20, [free oil contained in the gel-like protective material sheet 22]: [free oil contained in the adhesive piece 21 composed of the adhesive B] = X: X (X is a positive number). . In both the test piece 20 in which the adhesive piece 21 is made of the adhesives A and B, the adhesive piece 21 and the gel-like protective material sheet 22 are made of the same material. The temperature around the test piece 20 was 150 ° C.

図6に示す結果より、接着剤片21が従来の接着剤Aで構成されている場合、時間経過に伴ってフリーオイルの拡散による膨潤が生じ、相対的にフリーオイル濃度の低い部材の重量が増大することが確認された。ここでは、接着剤片21が膨潤して、接着剤片21の重量が増大した。一方、ゲル状保護材シート22とのフリーオイル濃度差のない接着剤Bで構成された接着剤片21においては、時間経過に依らず接着剤片21の重量はほぼ変化しないことが確認された。したがって、同じ系統の材料で構成されたゲル状保護材層5と接着剤層13とにフリーオイル濃度差がない場合、フリーオイルの拡散はほぼ生じないことがわかる。   From the results shown in FIG. 6, when the adhesive piece 21 is composed of the conventional adhesive A, swelling due to diffusion of free oil occurs with time, and the weight of the member having a relatively low free oil concentration is increased. It was confirmed that it increased. Here, the adhesive piece 21 swelled and the weight of the adhesive piece 21 increased. On the other hand, in the adhesive piece 21 composed of the adhesive B with no difference in free oil concentration with the gel-like protective material sheet 22, it was confirmed that the weight of the adhesive piece 21 did not substantially change regardless of the passage of time. . Therefore, it can be seen that when there is no difference in free oil concentration between the gel-like protective material layer 5 and the adhesive layer 13 made of the same material, free oil hardly diffuses.

次に、試験片20を放置する環境の温度について検証した。図7A,7Bは、実施例1の接着剤の重量変化率の温度依存性を示す特性図である。試験片20を放置する環境の温度を−40℃、25℃および150℃としたときの、接着剤片21の重量変化率を図7Aに示す。また、試験片20を放置する環境の温度を130℃、150℃および170℃としたときの、接着剤片21の重量変化率を図7Bに示す。各試験片20ともに、接着剤片21およびゲル状保護材シート22は同じ系統の材料で構成され、かつゲル状保護材層5のフリーオイル濃度を接着剤層13のフリーオイル濃度よりも高くしている。   Next, it verified about the temperature of the environment where the test piece 20 is left to stand. 7A and 7B are characteristic diagrams showing the temperature dependence of the rate of change in weight of the adhesive of Example 1. FIG. FIG. 7A shows the weight change rate of the adhesive piece 21 when the temperature of the environment in which the test piece 20 is left is set to −40 ° C., 25 ° C., and 150 ° C. Further, FIG. 7B shows the weight change rate of the adhesive piece 21 when the temperature of the environment in which the test piece 20 is left is set to 130 ° C., 150 ° C., and 170 ° C. In each test piece 20, the adhesive piece 21 and the gel protective material sheet 22 are made of the same material, and the free oil concentration of the gel protective material layer 5 is set higher than the free oil concentration of the adhesive layer 13. ing.

図7Aに示す結果より、試験片20を放置する環境の温度が高いほど、時間経過に伴ってフリーオイルの拡散による膨潤が速く進行し、接着剤片21の重量増大が速く進行することが確認された。また、試験片20を放置する環境の温度が−40℃と低すぎる場合、時間が経過しても接着剤片21の重量はほぼ変化しないことが確認された。また、図7Bに示す結果より、試験片20を放置する環境の温度が130℃以上である場合、試験片20を放置した環境の温度によらず、接着剤片21の重量増大の進行度はほぼ同じになることが確認された。このため、上述したステップS13の処理における熱履歴条件を、130℃以上とすることが好ましい。   From the results shown in FIG. 7A, it is confirmed that the higher the temperature of the environment in which the test piece 20 is left, the faster the swelling due to the diffusion of free oil and the faster the increase in the weight of the adhesive piece 21 with time. It was done. Moreover, when the temperature of the environment where the test piece 20 was left as it was too low with -40 degreeC, it was confirmed that the weight of the adhesive piece 21 does not change substantially even if time passes. Further, from the result shown in FIG. 7B, when the temperature of the environment in which the test piece 20 is left is 130 ° C. or more, the progress of the weight increase of the adhesive piece 21 is independent of the temperature of the environment in which the test piece 20 is left. It was confirmed that they were almost the same. For this reason, it is preferable that the heat history condition in the process of step S13 mentioned above shall be 130 degreeC or more.

なお、接着剤片21のフリーオイル濃度がゲル状保護材シート22のフリーオイル濃度よりも高い場合には、実施例1において接着剤片21とゲル状保護材シート22とを入れ替えた内容の特性が得られる。   In addition, when the free oil density | concentration of the adhesive piece 21 is higher than the free oil density | concentration of the gel-like protective material sheet 22, the characteristic of the content which replaced the adhesive piece 21 and the gel-like protective material sheet 22 in Example 1 Is obtained.

(実施例2)
次に、上述したステップS13の処理において実施の形態にかかる半導体物理量センサ装置に与える熱履歴条件を決定する方法について説明する。ここでは、ゲル状保護材層5のフリーオイル濃度を接着剤層13のフリーオイル濃度よりも高くしている。半導体物理量センサ装置を保管する環境の温度を150℃とし、接着剤層13の膨潤が生じない−40℃で半導体物理量センサ装置の出力特性を測定した。このときの半導体物理量センサ装置の出力特性の一例を図8に示す。図8は、実施例2の半導体物理量センサ装置の出力変動量の時間依存性を示す特性図である。
(Example 2)
Next, a method for determining the thermal history condition given to the semiconductor physical quantity sensor device according to the embodiment in the process of step S13 described above will be described. Here, the free oil concentration of the gel protective material layer 5 is set higher than the free oil concentration of the adhesive layer 13. The output temperature of the semiconductor physical quantity sensor device was measured at -40 ° C. where the temperature of the environment in which the semiconductor physical quantity sensor device was stored was 150 ° C. and the adhesive layer 13 did not swell. An example of the output characteristics of the semiconductor physical quantity sensor device at this time is shown in FIG. FIG. 8 is a characteristic diagram illustrating the time dependence of the output fluctuation amount of the semiconductor physical quantity sensor device according to the second embodiment.

図8の横軸は、ステップS11終了時点(経過時間=0h:初期状態)から、半導体物理量センサ装置を放置した経過時間(h:hour)である。図8の縦軸は、実施例2にかかる半導体物理量センサ装置の出力変動量ΔVoutである。図8の縦軸は、ステップS11終了時点の出力変動量(以下、初期出力変動量とする)ΔV0から下側に向かうほど、ステップS13の処理直後の半導体物理量センサ装置の出力変動量ΔVoutが大きくなっていることを示している。ステップS13の処理直後の半導体物理量センサ装置の出力変動量ΔVoutを大きくするほど、ステップS13の処理以降の半導体物理量センサ装置の出力変動量ΔVoutが小さくなる。 The horizontal axis in FIG. 8 represents the elapsed time (h: hour) from the end of step S11 (elapsed time = 0h: initial state) when the semiconductor physical quantity sensor device is left unattended. The vertical axis in FIG. 8 represents the output fluctuation amount ΔV out of the semiconductor physical quantity sensor device according to the second embodiment. The vertical axis in FIG. 8 indicates the output fluctuation amount ΔV out of the semiconductor physical quantity sensor device immediately after the process of step S13 as it goes downward from the output fluctuation amount (hereinafter referred to as initial output fluctuation amount) ΔV 0 at the end of step S11. Indicates that it is growing. The larger the output fluctuation amount ΔV out of the semiconductor physical quantity sensor device immediately after the process of step S13, the smaller the output fluctuation amount ΔV out of the semiconductor physical quantity sensor device after the process of step S13.

まず、半導体物理量センサ装置を保管する環境の温度を決定し、この温度環境で半導体物理量センサ装置を放置したときの半導体物理量センサ装置の出力変動量ΔVoutを取得する(図8参照)。そして、n時間後の出力変動量ΔVnと(n−1)時間後の出力変動量ΔV(n-1)との差がΔVnに対して1%以下((ΔVn−ΔV(n-1))/ΔVn≦1%)となった時点の出力変動量ΔVoutを100%とし、その時の出力変動量をΔV4と規定する。例えば、図8に示す一例においては、熱履歴条件を150℃の温度環境で15時間放置としたときの半導体物理量センサ装置の出力変動量ΔVoutを100%と規定する。 First, the temperature of the environment in which the semiconductor physical quantity sensor device is stored is determined, and the output fluctuation amount ΔV out of the semiconductor physical quantity sensor device when the semiconductor physical quantity sensor device is left in this temperature environment is acquired (see FIG. 8). Then, the difference between the output variation amount after n time [Delta] V n and the (n-1) times after the output variation amount [Delta] V (n-1) is less than 1% with respect to ΔV n ((ΔV n -ΔV ( n- 1) The output fluctuation amount ΔV out at the time when) / ΔV n ≦ 1%) is defined as 100%, and the output fluctuation amount at that time is defined as ΔV 4 . For example, in the example shown in FIG. 8, the output fluctuation amount ΔV out of the semiconductor physical quantity sensor device when the thermal history condition is left for 15 hours in a temperature environment of 150 ° C. is defined as 100%.

この半導体物理量センサ装置の出力変動量ΔVoutが100%となる熱履歴条件は、ステップS13の処理以降(15時間超)に、半導体物理量センサ装置の出力変動量ΔVoutがほぼ生じない最も好適な熱履歴条件である。この最も好適な熱履歴条件を基準にして、ステップS13の処理において半導体物理量センサ装置に与える熱履歴条件を決定する。例えば、ステップS13の処理後の半導体物理量センサ装置の出力変動量ΔVoutを100%に設定する場合には、上述した最も好適な熱履歴条件でステップS13の処理を行えばよい。 The thermal history condition in which the output fluctuation amount ΔV out of the semiconductor physical quantity sensor device is 100% is the most preferable condition that the output fluctuation amount ΔV out of the semiconductor physical quantity sensor device does not substantially occur after the processing of step S13 (over 15 hours). It is a thermal history condition. Based on this most preferable heat history condition, the heat history condition to be given to the semiconductor physical quantity sensor device in the process of step S13 is determined. For example, when the output fluctuation amount ΔV out of the semiconductor physical quantity sensor device after the process of step S13 is set to 100%, the process of step S13 may be performed under the most preferable heat history condition described above.

また、ステップS13の処理直後の半導体物理量センサ装置の出力変動量ΔVoutが100%未満となるような熱履歴条件でステップS13の処理を行ってもよい。この場合、ステップS13の処理以降に、半導体物理量センサ装置の出力変動量ΔVoutが100%になるまで出力変動することになるが、ステップS13の処理を行っているため、半導体物理量センサ装置の出力変動量ΔVoutは従来よりも小さい。 Further, the process of step S13 may be performed under a thermal history condition such that the output fluctuation amount ΔV out of the semiconductor physical quantity sensor device immediately after the process of step S13 is less than 100%. In this case, the output fluctuates until the output fluctuation amount ΔV out of the semiconductor physical quantity sensor device reaches 100% after the processing of step S13. However, since the processing of step S13 is performed, the output of the semiconductor physical quantity sensor device is changed. The fluctuation amount ΔV out is smaller than that in the prior art.

具体的には、例えば、ステップS13の処理直後の半導体物理量センサ装置の出力変動量ΔVoutを50%にするとする。すなわち、ステップS13の処理以降に、半導体物理量センサ装置の出力変動量ΔVoutが最大50%変動する(出力変動量ΔVoutが50%から100%になる)とする。この場合、例えば、150℃以上の温度環境において、半導体物理量センサ装置の出力変動量ΔVoutが初期出力変動量ΔV0に対して50%(ΔVout/ΔV4=50%)の出力変動量ΔV1となるのは、ステップS13の処理において半導体物理量センサ装置を2時間放置したときである。このため、ステップS13の処理における熱履歴条件(以下、第1条件とする)を、温度環境を150℃以上とし、かつ経過時間を2時間以上とすればよい。 Specifically, for example, it is assumed that the output fluctuation amount ΔV out of the semiconductor physical quantity sensor device immediately after the process of step S13 is 50%. That is, it is assumed that the output fluctuation amount ΔV out of the semiconductor physical quantity sensor device fluctuates by 50% at the maximum after the processing of step S13 (the output fluctuation amount ΔV out is changed from 50% to 100%). In this case, for example, in a temperature environment of 150 ° C. or higher, the output fluctuation amount ΔV out of the semiconductor physical quantity sensor device is 50% (ΔV out / ΔV 4 = 50%) of the output fluctuation amount ΔV 0 with respect to the initial output fluctuation amount ΔV 0 . 1 is when the semiconductor physical quantity sensor device is left for 2 hours in the process of step S13. For this reason, what is necessary is just to make thermal history conditions (henceforth a 1st condition) in the process of step S13 into 150 degreeC or more of temperature environments, and elapsed time to 2 hours or more.

さらに、ステップS13の処理直後の半導体物理量センサ装置の出力変動量ΔVoutを75%にするとする。すなわち、ステップS13の処理以降に、半導体物理量センサ装置の出力変動量ΔVoutが最大25%変動する(出力変動量ΔVoutが75%から100%になる)とする。この場合、例えば、150℃以上の温度環境において、半導体物理量センサ装置の出力変動量ΔVoutが初期出力変動量ΔV0に対して75%(ΔVout/ΔV4=75%)の出力変動量ΔV2となるのは、ステップS13の処理において半導体物理量センサ装置を4時間放置したときである。このため、ステップS13の処理における熱履歴条件(以下、第1条件とする)を、温度環境を150℃以上とし、かつ経過時間を4時間以上とすればよい。図8に示すように、4時間以上(出力変動量75%以上)とするとその後の変動量の傾きが小さくなるため好ましい。 Furthermore, it is assumed that the output fluctuation amount ΔV out of the semiconductor physical quantity sensor device immediately after the process of step S13 is 75%. That is, it is assumed that the output fluctuation amount ΔV out of the semiconductor physical quantity sensor device fluctuates by 25% at the maximum after the process of step S13 (the output fluctuation amount ΔV out is changed from 75% to 100%). In this case, for example, in a temperature environment of 150 ° C. or higher, the output fluctuation amount ΔV out of the semiconductor physical quantity sensor device is 75% (ΔV out / ΔV 4 = 75%) of the output fluctuation amount ΔV 0 with respect to the initial output fluctuation amount ΔV 0 . 2 is when the semiconductor physical quantity sensor device is left for 4 hours in the process of step S13. For this reason, what is necessary is just to make thermal history conditions (henceforth a 1st condition) in the process of step S13 into 150 degreeC or more of temperature environments, and 4 hours or more for elapsed time. As shown in FIG. 8, when it is 4 hours or more (output fluctuation amount of 75% or more), the slope of the subsequent fluctuation amount becomes small, which is preferable.

また、ステップS13の処理以降に生じる半導体物理量センサ装置の出力変動量ΔVoutを上記第1条件の場合よりも小さくするには、ステップS13の処理直後の半導体物理量センサ装置の出力変動量ΔVoutを上記第1条件の場合よりも高く設定すればよい。例えば、ステップS13の処理直後の半導体物理量センサ装置の出力変動量ΔVoutを90%にまで高くするとする。すなわち、ステップS13の処理以降に、半導体物理量センサ装置の出力変動量ΔVoutが最大10%変動する(出力変動量ΔVoutが90%から100%になる)とする。この場合、例えば、150℃以上の温度環境において、半導体物理量センサ装置の出力変動量ΔVoutが初期出力変動量ΔV0に対して90%(ΔVout/ΔV4=90%)の出力変動量ΔV3となるのは、ステップS13の処理において半導体物理量センサ装置を10時間放置したときである。このため、ステップS13の処理における熱履歴条件(以下、第2条件とする)を、温度環境を150℃以上とし、かつ経過時間を10時間以上とすればよい。 Further, in order to make the output fluctuation amount ΔV out of the semiconductor physical quantity sensor device generated after the processing of step S13 smaller than that in the first condition, the output fluctuation amount ΔV out of the semiconductor physical quantity sensor device immediately after the processing of step S13 is set. What is necessary is just to set higher than the case of the said 1st condition. For example, it is assumed that the output fluctuation amount ΔV out of the semiconductor physical quantity sensor device immediately after the process of step S13 is increased to 90%. That is, it is assumed that the output fluctuation amount ΔV out of the semiconductor physical quantity sensor device fluctuates by 10% at the maximum after the processing of step S13 (the output fluctuation amount ΔV out is changed from 90% to 100%). In this case, for example, in a temperature environment of 150 ° C. or higher, the output fluctuation amount ΔV out of the semiconductor physical quantity sensor device is 90% (ΔV out / ΔV 4 = 90%) of the output fluctuation amount ΔV 0 with respect to the initial output fluctuation amount ΔV 0 . 3 is when the semiconductor physical quantity sensor device is left for 10 hours in the process of step S13. For this reason, what is necessary is just to make thermal history conditions (henceforth 2nd condition) in the process of step S13 into 150 degreeC or more of temperature environments, and 10 hours or more as elapsed time.

このように、ステップS13の処理以降に許容され得る半導体物理量センサ装置の出力変動量ΔVoutを考慮して、ステップS13の処理直後の半導体物理量センサ装置の出力変動量ΔVoutを設定し、当該出力変動量ΔVoutに基づいて、ステップS13の処理における熱履歴条件を決定すればよい。 Thus, taking into account the output variation amount [Delta] V out of the semiconductor physical quantity sensor device that can be tolerated since the processing of step S13, it sets the output variation amount [Delta] V out of the semiconductor physical quantity sensor apparatus immediately after the processing in step S13, the output Based on the fluctuation amount ΔV out , the heat history condition in the process of step S13 may be determined.

(実施例3)
次に、製品として許容される半導体物理量センサ装置の出力変動量ΔVout(仕様)を考慮して、ゲル状保護材層5と接着剤層13とのフリーオイル配合比率を決定するための試験方法について説明する。図9は、実施例3の接着剤の重量変化率の時間依存性を示す特性図である。図10は、図9の経過時間初期(経過時間=0h〜16h)の特性を拡大して示す特性図である。図9,10では、ゲル状保護材層5のフリーオイル濃度は、接着剤層13のフリーオイル濃度よりも高くしている。
(Example 3)
Next, a test method for determining a free oil blending ratio between the gel-like protective material layer 5 and the adhesive layer 13 in consideration of the output fluctuation amount ΔV out (specification) of the semiconductor physical quantity sensor device allowed as a product. Will be described. FIG. 9 is a characteristic diagram showing the time dependence of the weight change rate of the adhesive of Example 3. FIG. 10 is an enlarged characteristic diagram showing the characteristic of the elapsed time in FIG. 9 (elapsed time = 0h to 16h). 9 and 10, the free oil concentration of the gel protective material layer 5 is higher than the free oil concentration of the adhesive layer 13.

図9,10の横軸は、接着剤層13とゲル状保護材層5とを接触させた時点(経過時間=0h)から、半導体物理量センサ装置を放置した経過時間(h:hour)である。図9,10の縦軸は、接着剤層13の重量変化率(%)である。図9,10の縦軸は、重量変化率=0%を境に上側が重量増大を示し、下側が重量減少を示している。すなわち、重量変化率=0%とは、ゲル状保護材層5と接触させる前の接着剤層13を示している。図8〜10の時間依存性は、ゲル状保護材層5と接着剤層13とのフリーオイル配合比率を取得するための基準となるものであり、当該試験を行う前にシミュレーションまたは上記試験片20を用いた測定により予め取得される。   9 and 10, the horizontal axis represents the elapsed time (h: hour) in which the semiconductor physical quantity sensor device is left after the adhesive layer 13 and the gel-like protective material layer 5 are brought into contact with each other (elapsed time = 0 h). . 9 and 10 is the weight change rate (%) of the adhesive layer 13. 9 and 10, the upper side shows an increase in weight and the lower side shows a decrease in weight when the rate of change in weight = 0%. That is, the weight change rate = 0% indicates the adhesive layer 13 before being brought into contact with the gel-like protective material layer 5. The time dependency in FIGS. 8 to 10 serves as a reference for obtaining the free oil blending ratio between the gel-like protective material layer 5 and the adhesive layer 13, and the simulation or the test piece before performing the test. It is acquired in advance by measurement using 20.

まず、半導体物理量センサ装置を例えば品質保証規格に基づく所定温度で所定時間の熱履歴条件で放置したときの、半導体物理量センサ装置の出力変動量ΔVoutの時間依存性(図8)と、接着剤層13の重量変化率の時間依存性(図9,10)と、を取得する。次に、図9から、上記熱履歴条件における接着剤層13の重量変化率が飽和したときの数値を、接着剤層13の重量変化率の飽和値MSと規定する。ここでは、150℃の温度環境で500時間の熱履歴条件のときの接着剤層13の重量変化率を飽和値MSと規定している。 First, when the semiconductor physical quantity sensor device is left under a thermal history condition for a predetermined time at a predetermined temperature based on, for example, a quality assurance standard, the time dependency of the output fluctuation amount ΔV out of the semiconductor physical quantity sensor device (FIG. 8) and the adhesive The time dependency of the weight change rate of the layer 13 (FIGS. 9 and 10) is acquired. Next, from FIG. 9, a numerical value when the weight change rate of the adhesive layer 13 in the heat history condition is saturated is defined as a saturation value M S of the weight change rate of the adhesive layer 13. Here, the weight change rate of the adhesive layer 13 in a temperature history condition of 500 hours in a temperature environment of 150 ° C. is defined as a saturation value M S.

次に、半導体物理量センサ装置の出力変動量ΔVoutが初期出力変動量ΔV0に対してY%に達したときの接着剤層13の重量変化率を、飽和値MSを基準とした割合(=飽和値MS×Z、Z<1)で取得する。接着剤層13の重量変化率が飽和するまでに(100−Y)%以下の出力変動量ΔVoutで変動する半導体物理量センサ装置を作製するには、ゲル状保護材層5と接着剤層13とのフリーオイル配合比率を、[ゲル状保護材層5に含まれるフリーオイル]:[接着剤層13に含まれるフリーオイル]=X:ZXに設定する。このゲル状保護材層5と接着剤層13とのフリーオイル配合比率は、半導体物理量センサ装置の組立工程時にゲル状保護材層5および接着剤層13の構成材料の配合により設定してもよいし、当該組立工程後のステップS13の処理により設定してもよい。 Next, the weight change rate of the adhesive layer 13 when the output fluctuation amount ΔV out of the semiconductor physical quantity sensor device reaches Y% with respect to the initial output fluctuation amount ΔV 0 is a ratio based on the saturation value M S ( = Saturation value M S × Z, Z <1). In order to fabricate a semiconductor physical quantity sensor device that fluctuates by an output fluctuation amount ΔV out of (100−Y)% or less until the weight change rate of the adhesive layer 13 is saturated, the gel-like protective material layer 5 and the adhesive layer 13 Is set to [free oil contained in the gel-like protective material layer 5]: [free oil contained in the adhesive layer 13] = X: ZX. The free oil blending ratio of the gel protective material layer 5 and the adhesive layer 13 may be set by blending the constituent materials of the gel protective material layer 5 and the adhesive layer 13 during the assembly process of the semiconductor physical quantity sensor device. And you may set by the process of step S13 after the said assembly process.

半導体物理量センサ装置の出力変動量ΔVoutが飽和するまでに要する経過時間は、例えば図8に示す半導体物理量センサ装置の出力変動量ΔVoutの時間依存性から取得する。時間経過に対する接着剤層13の重量変化率の値は、時間経過に対する半導体物理量センサ装置の出力変動量ΔVoutの値F%と等しい。このため、図9,10に示す接着剤層13の重量変化率の時間依存性から、半導体物理量センサ装置の出力変動量ΔVoutが初期出力変動量ΔV0に対してF%に到達したときの放置時間を取得してもよい。 The elapsed time required until the output fluctuation amount ΔV out of the semiconductor physical quantity sensor device is saturated is obtained from the time dependency of the output fluctuation amount ΔV out of the semiconductor physical quantity sensor device shown in FIG. 8, for example. The value of the weight change rate of the adhesive layer 13 over time is equal to the value F% of the output fluctuation amount ΔV out of the semiconductor physical quantity sensor device over time. For this reason, from the time dependence of the weight change rate of the adhesive layer 13 shown in FIGS. 9 and 10, when the output fluctuation amount ΔV out of the semiconductor physical quantity sensor device reaches F% with respect to the initial output fluctuation amount ΔV 0 . The neglected time may be acquired.

具体的には、例えば、図8に示す基準となる半導体物理量センサ装置の出力変動量ΔVoutの時間依存性から、半導体物理量センサ装置の出力変動量ΔVoutが初期出力変動量ΔV0に対して50%に到達したときの放置時間(経過時間=2時間)を取得する。そして、図9,10に示す基準となる接着剤層13の重量変化率の時間依存性から、半導体物理量センサ装置の放置時間が2時間であるときの接着剤層13の重量変化率を、飽和値MSを基準とした割合(=0.15MS)で取得する(すなわちY=50%、Z=0.15)。したがって、半導体物理量センサ装置の残りの出力変動量ΔVoutを50%程度にする場合、ゲル状保護材層5と接着剤層13とのフリーオイル配合比率は、[ゲル状保護材層5に含まれるフリーオイル]:[接着剤層13に含まれるフリーオイル]=X:0.15Xとなる。 Specifically, for example, from the time dependence of the output variation amount [Delta] V out of the semiconductor physical quantity sensor apparatus as a reference shown in FIG. 8, the output variation amount [Delta] V out of the semiconductor physical quantity sensor device relative to the initial output variation amount [Delta] V 0 The left time (elapsed time = 2 hours) when 50% is reached is acquired. 9 and 10, the weight change rate of the adhesive layer 13 when the standing time of the semiconductor physical quantity sensor device is 2 hours is saturated from the time dependency of the weight change rate of the adhesive layer 13 serving as a reference shown in FIGS. Obtained at a ratio (= 0.15M S ) based on the value M S (ie, Y = 50%, Z = 0.15). Accordingly, when the remaining output fluctuation amount ΔV out of the semiconductor physical quantity sensor device is set to about 50%, the free oil blending ratio of the gel protective material layer 5 and the adhesive layer 13 is [included in the gel protective material layer 5 Free oil]: [free oil contained in the adhesive layer 13] = X: 0.15X.

また、図8に示す基準となる半導体物理量センサ装置の出力変動量ΔVoutの時間依存性から、半導体物理量センサ装置の出力変動量ΔVoutが初期出力変動量ΔV0に対して75%にまで到達したときの放置時間(経過時間=4時間)を取得する。そして、図9,10に示す基準となる接着剤層13の重量変化率の時間依存性から、半導体物理量センサ装置の放置時間が4時間であるときの接着剤層13の重量変化率を、飽和値MSを基準とした割合(=0.32MS)で取得する(すなわちY=75、Z=0.32)。したがって、半導体物理量センサ装置の残りの出力変動量ΔVoutを25%程度にする場合、ゲル状保護材層5と接着剤層13とのフリーオイル配合比率は、[ゲル状保護材層5に含まれるフリーオイル]:[接着剤層13に含まれるフリーオイル]=X:0.32Xとなる。 The reaching from the time dependence of the output variation amount [Delta] V out of the semiconductor physical quantity sensor apparatus as a reference shown in FIG. 8, to 75% power variation [Delta] V out of the semiconductor physical quantity sensor device relative to the initial output variation amount [Delta] V 0 The neglected time (elapsed time = 4 hours) is acquired. 9 and 10, the weight change rate of the adhesive layer 13 when the standing time of the semiconductor physical quantity sensor device is 4 hours is saturated from the time dependency of the weight change rate of the adhesive layer 13 serving as a reference shown in FIGS. Acquired at a ratio (= 0.32M S ) based on the value M S (ie, Y = 75, Z = 0.32). Therefore, when the remaining output fluctuation amount ΔV out of the semiconductor physical quantity sensor device is about 25%, the free oil blending ratio of the gel protective material layer 5 and the adhesive layer 13 is [included in the gel protective material layer 5 Free oil]: [free oil contained in the adhesive layer 13] = X: 0.32X.

また、図8に示す基準となる半導体物理量センサ装置の出力変動量ΔVoutの時間依存性から、半導体物理量センサ装置の出力変動量ΔVoutが初期出力変動量ΔV0に対して90%にまで到達したときの放置時間(経過時間=10時間)を取得する。そして、図9,10に示す基準となる接着剤層13の重量変化率の時間依存性から、半導体物理量センサ装置の放置時間が10時間であるときの接着剤層13の重量変化率を、飽和値MSを基準とした割合(=0.55MS)で取得する(すなわちY=90、Z=0.55)。したがって、半導体物理量センサ装置の残りの出力変動量ΔVoutを10%程度にする場合、ゲル状保護材層5と接着剤層13とのフリーオイル配合比率は、[ゲル状保護材層5に含まれるフリーオイル]:[接着剤層13に含まれるフリーオイル]=X:0.55Xとなる。 The reaching from the time dependence of the output variation amount [Delta] V out of the semiconductor physical quantity sensor apparatus as a reference shown in FIG. 8, up to 90% power variation [Delta] V out is the initial output variation amount [Delta] V 0 of the semiconductor physical quantity sensor device The neglected time (elapsed time = 10 hours) is acquired. Then, from the time dependence of the weight change rate of the adhesive layer 13 as a reference shown in FIGS. 9 and 10, the weight change rate of the adhesive layer 13 when the semiconductor physical quantity sensor device is left for 10 hours is saturated. Obtained at a ratio (= 0.55M S ) based on the value M S (ie, Y = 90, Z = 0.55). Therefore, when the remaining output fluctuation amount ΔV out of the semiconductor physical quantity sensor device is set to about 10%, the free oil blending ratio of the gel protective material layer 5 and the adhesive layer 13 is [included in the gel protective material layer 5 Free oil]: [free oil contained in the adhesive layer 13] = X: 0.55X.

なお、接着剤層13のフリーオイル濃度がゲル状保護材層5のフリーオイル濃度よりも高い場合には、実施例2,3において接着剤層13とゲル状保護材層5とを入れ替えた内容の特性が得られる。   In addition, when the free oil density | concentration of the adhesive bond layer 13 is higher than the free oil density | concentration of the gel-like protective material layer 5, the content which replaced the adhesive bond layer 13 and the gel-like protective material layer 5 in Example 2, 3. The following characteristics can be obtained.

以上、説明したように、実施の形態によれば、センサユニットを樹脂ケースに接着する接着剤層にフリーオイルが含まれていることで、当該接着剤層と、樹脂ケースの内部に充填されたフリーオイルを含むゲル状保護材層と、の間でのフリーオイルの拡散を抑制することができる。このため、フリーオイルの拡散による接着剤層またはゲル状保護材層の膨潤により、接着剤層およびゲル状保護材層の弾性率、針入度および硬度などの物性が経時的に変化することを抑制することができる。このため、接着剤層にフリーオイルを含まない構成の従来構造よりも半導体圧力センサ装置の出力特性変動を抑制することができ、半導体圧力センサ装置の物理量検知精度を向上させることができる。   As described above, according to the embodiment, the adhesive layer that adheres the sensor unit to the resin case contains free oil, so that the adhesive layer and the inside of the resin case are filled. Diffusion of free oil between the gel-like protective material layer containing free oil can be suppressed. For this reason, physical properties such as elastic modulus, penetration and hardness of the adhesive layer and the gel-like protective material layer change over time due to swelling of the adhesive layer or the gel-like protective material layer due to the diffusion of free oil. Can be suppressed. For this reason, the output characteristic fluctuation | variation of a semiconductor pressure sensor apparatus can be suppressed rather than the conventional structure of the structure which does not contain free oil in an adhesive bond layer, and the physical quantity detection precision of a semiconductor pressure sensor apparatus can be improved.

また、実施の形態によれば、フリーオイル濃度の同じ接着剤層およびゲル状保護材層を形成することで、半導体物理量センサ装置の組立工程後に、接着剤層とゲル状保護材層との間でのフリーオイルの拡散がほぼ生じない。または、半導体物理量センサ装置の出力特性調整前に室温または高温環境で半導体物理量センサ装置を放置することで、接着剤層とゲル状保護材層との間のフリーオイル濃度差を調整することができる。このため、半導体物理量センサ装置の出力特性調整後に、接着剤層とゲル状保護材層との間でのフリーオイルの拡散を抑制することができる。これによって、半導体圧力センサ装置の出力特性変動をさらに抑制することができる。   Further, according to the embodiment, by forming the adhesive layer and the gel-like protective material layer having the same free oil concentration, between the adhesive layer and the gel-like protective material layer after the assembly process of the semiconductor physical quantity sensor device. There is almost no diffusion of free oil. Alternatively, by leaving the semiconductor physical quantity sensor device in a room temperature or high temperature environment before adjusting the output characteristics of the semiconductor physical quantity sensor device, it is possible to adjust the free oil concentration difference between the adhesive layer and the gel-like protective material layer. . For this reason, after adjusting the output characteristics of the semiconductor physical quantity sensor device, diffusion of free oil between the adhesive layer and the gel-like protective material layer can be suppressed. As a result, fluctuations in output characteristics of the semiconductor pressure sensor device can be further suppressed.

また、実施の形態によれば、ゲル状保護材層と接着剤層とが同系統の材料で構成することができるため、ゲル状保護材層と接着剤層との劣化度合いをほぼ等しくすることができ、安定して半導体物理量センサ装置の出力特性を維持することができる。   Further, according to the embodiment, since the gel-like protective material layer and the adhesive layer can be made of the same material, the deterioration degree of the gel-like protective material layer and the adhesive layer is made almost equal. And the output characteristics of the semiconductor physical quantity sensor device can be stably maintained.

以上において本発明は、上述した実施の形態に限らず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上述した実施例2,3では、半導体物理量センサ装置を150℃の温度環境で放置する場合を例に説明しているが、これに限らず、半導体物理量センサ装置を放置する温度環境は種々変更可能であり、半導体物理量センサ装置を室温で放置してもよい。また、上述した実施の形態に限らず、加速度、ジャイロ(角度や角速度)および流量など温度および圧力以外の物理量を検出する場合にも適用可能である。   As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the second and third embodiments described above, the case where the semiconductor physical quantity sensor device is left in a temperature environment of 150 ° C. has been described as an example. However, the temperature environment where the semiconductor physical quantity sensor device is left is not limited thereto. The semiconductor physical quantity sensor device may be left at room temperature. Further, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be applied to the case of detecting physical quantities other than temperature and pressure such as acceleration, gyro (angle and angular velocity), and flow rate.

以上のように、本発明にかかる半導体物理量センサ装置の製造方法および半導体物理量センサ装置の試験方法は、ゲル状保護材層と接着剤層とが同系統の材料からなる半導体物理量センサ装置に有用であり、特に半導体圧力センサ装置に適している。   As described above, the method for manufacturing a semiconductor physical quantity sensor device and the method for testing a semiconductor physical quantity sensor device according to the present invention are useful for a semiconductor physical quantity sensor device in which a gel protective material layer and an adhesive layer are made of the same material. Especially, it is suitable for the semiconductor pressure sensor device.

1 樹脂ケース
2 センサ搭載部
2a センサ搭載部の側壁
3 リード端子
4 ボンディングワイヤ
5 ゲル状保護材層
6 電極パッド
10 センサユニット
10a センサユニットの側面
11 半導体センサチップ
11a ダイアフラム
11b 半導体センサチップの凹部
12 台座部材
13 接着剤層
13a 接着剤の側面
20 試験片
21 接着剤片
22 ゲル状保護材シート
ΔV0 半導体物理量センサ装置の初期出力変動量
ΔV1〜ΔV4 半導体物理量センサ装置の出力変動量
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Resin case 2 Sensor mounting part 2a Side wall of sensor mounting part 3 Lead terminal 4 Bonding wire 5 Gel-like protective material layer 6 Electrode pad 10 Sensor unit 10a Side surface of sensor unit 11 Semiconductor sensor chip 11a Diaphragm 11b Recessed part 12 of semiconductor sensor chip 12 Base Member 13 Adhesive layer 13a Adhesive side face 20 Test piece 21 Adhesive piece 22 Gel protective material sheet ΔV 0 Initial output fluctuation amount of semiconductor physical quantity sensor device ΔV 1 to ΔV 4 Output fluctuation amount of semiconductor physical quantity sensor device

Claims (14)

物理量を電気信号に変換するセンサチップを有するセンサユニットを、フリーオイルを含む接着剤層を介して樹脂ケースの内部に接合して収納する第1工程と、
前記接着剤層を構成する材料と同系統のゲル材料からなり、かつフリーオイルを含む保護材層を、前記樹脂ケースの内部に充填して当該保護材層で前記センサユニットを覆う第2工程と、
前記第2工程の後、前記センサチップの出力特性を調整する第3工程と、
を含むことを特徴とする半導体物理量センサ装置の製造方法。
A first step of housing a sensor unit having a sensor chip for converting a physical quantity into an electrical signal by bonding the sensor unit inside the resin case via an adhesive layer containing free oil;
A second step of filling the inside of the resin case with a protective material layer made of a gel material of the same system as the material constituting the adhesive layer and containing free oil, and covering the sensor unit with the protective material layer; ,
After the second step, a third step of adjusting the output characteristics of the sensor chip;
A method for manufacturing a semiconductor physical quantity sensor device, comprising:
前記第2工程では、前記接着剤層と同じフリーオイル濃度を有する前記保護材層を前記樹脂ケースの内部に充填することを特徴とする請求項1に記載の半導体物理量センサ装置の製造方法。   2. The method of manufacturing a semiconductor physical quantity sensor device according to claim 1, wherein, in the second step, the protective material layer having the same free oil concentration as the adhesive layer is filled in the resin case. 前記第2工程の後、前記第3工程の前に、前記接着剤層と前記保護材層との間において前記接着剤層へ前記保護材層からフリーオイルを拡散させて、前記接着剤層と前記保護材層とのフリーオイル濃度差を前記第2工程の終了後の時点よりも小さくする第4工程をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の半導体物理量センサ装置の製造方法。   After the second step and before the third step, free oil is diffused from the protective material layer to the adhesive layer between the adhesive layer and the protective material layer, and the adhesive layer and 2. The method of manufacturing a semiconductor physical quantity sensor device according to claim 1, further comprising a fourth step of making a difference in free oil concentration with the protective material layer smaller than a time point after completion of the second step. 前記第4工程では、予め求めた半導体物理量センサ装置の出力変動量が、前記第2工程の終了後の時点から50%以上増大させる所定温度で所定時間放置することを特徴とする請求項3に記載の半導体物理量センサ装置の製造方法。   4. The method according to claim 3, wherein, in the fourth step, the output fluctuation amount of the semiconductor physical quantity sensor device obtained in advance is left for a predetermined time at a predetermined temperature at which it is increased by 50% or more from the time after the completion of the second step. The manufacturing method of the semiconductor physical quantity sensor apparatus of description. 前記第4工程では、予め求めた半導体物理量センサ装置の出力変動量が、前記第2工程の終了後の時点から90%以上増大させる所定温度で所定時間放置することを特徴とする請求項3に記載の半導体物理量センサ装置の製造方法。   4. The method according to claim 3, wherein, in the fourth step, the output fluctuation amount of the semiconductor physical quantity sensor device obtained in advance is left for a predetermined time at a predetermined temperature that increases by 90% or more from the time after the completion of the second step. The manufacturing method of the semiconductor physical quantity sensor apparatus of description. 前記第4工程では、前記接着剤層の重量変化率を、前記第2工程の終了後の時点よりも増大させて、前記接着剤層と前記保護材層とのフリーオイル濃度を同じにすることを特徴とする請求項3に記載の半導体物理量センサ装置の製造方法。   In the fourth step, the weight change rate of the adhesive layer is increased from the time after the end of the second step, so that the free oil concentrations of the adhesive layer and the protective material layer are the same. A method for manufacturing a semiconductor physical quantity sensor device according to claim 3. 前記第4工程では、前記樹脂ケースに収納され前記保護材層で覆われた前記センサユニットを、所定温度の雰囲気で所定時間放置することを特徴とする請求項3または6に記載の半導体物理量センサ装置の製造方法。   7. The semiconductor physical quantity sensor according to claim 3, wherein, in the fourth step, the sensor unit housed in the resin case and covered with the protective material layer is left in a predetermined temperature atmosphere for a predetermined time. Device manufacturing method. 前記所定温度は、室温であることを特徴とする請求項7に記載の半導体物理量センサ装置の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor physical quantity sensor device according to claim 7, wherein the predetermined temperature is room temperature. 前記所定温度は、130℃以上であることを特徴とする請求項4、5、7のいずれか一つに記載の半導体物理量センサ装置の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor physical quantity sensor device according to any one of claims 4, 5, and 7, wherein the predetermined temperature is 130 ° C or higher. 前記所定温度は、前記物理量を受ける環境の温度以上の雰囲気であることを特徴とする請求項4、5、7のいずれか一つに記載の半導体物理量センサ装置の製造方法。   8. The method of manufacturing a semiconductor physical quantity sensor device according to claim 4, wherein the predetermined temperature is an atmosphere equal to or higher than a temperature of an environment where the physical quantity is received. 前記所定温度において、
前記センサユニットの放置時間に対する前記接着剤層の重量変化率を取得する第1取得工程と、
前記第1取得工程の結果に基づいて、前記接着剤層の重量変化が飽和したときの重量変化率を飽和値MSと規定し、前記センサチップの出力変動量が前記第2工程の終了後の時点からY%になるまでの前記接着剤層の重量変化率を、前記飽和値MSを基準とした割合(=MS×Z、Z<1)で取得する第2取得工程と、
を予め行っておき、
前記第4工程では、
前記第2取得工程の結果に基づいて、前記第1取得工程により得られた放置時間を所定時間とすることを特徴とする請求項4または5に記載の半導体物理量センサ装置の製造方法。
At the predetermined temperature,
A first acquisition step of acquiring a weight change rate of the adhesive layer with respect to the standing time of the sensor unit;
Based on the result of the first acquisition step, the weight change rate when the weight change of the adhesive layer is saturated is defined as a saturation value M S, and the output fluctuation amount of the sensor chip is after the end of the second step. A second acquisition step of acquiring a weight change rate of the adhesive layer from the time point of Y to Y% at a ratio (= M S × Z, Z <1) based on the saturation value M S ;
In advance,
In the fourth step,
6. The method of manufacturing a semiconductor physical quantity sensor device according to claim 4, wherein the leaving time obtained in the first acquisition step is set as a predetermined time based on the result of the second acquisition step.
前記第1取得工程では、150℃で500時間加熱後の前記接着剤層の重量変化率を前記飽和値MSと規定することを特徴とする請求項11に記載の半導体物理量センサ装置の製造方法。 12. The method of manufacturing a semiconductor physical quantity sensor device according to claim 11, wherein, in the first acquisition step, a weight change rate of the adhesive layer after heating at 150 ° C. for 500 hours is defined as the saturation value M S. . 物理量を電気信号に変換するセンサチップを有するセンサユニットと、接着剤層を介して前記センサユニットを内部に接合して収納する樹脂ケースと、前記樹脂ケースの内部に充填されて前記センサユニットを覆う保護材層と、を備えた半導体物理量センサ装置の試験方法であって、
前記接着剤層は、フリーオイルを含み、
前記保護材層は、前記接着剤層を構成する材料と同系統のゲル材料からなり、前記接着剤層と異なる濃度でフリーオイルを含み、かつ前記接着剤層に接触しており、
前記樹脂ケースに収納され前記保護材層で覆われた前記センサユニットを所定温度の雰囲気で所定時間放置して、前記接着剤層と前記保護材層との間において前記接着剤層へ前記保護材層からフリーオイルを拡散させ、放置時間に対する前記接着剤層の重量変化率を取得する第1取得工程と、
前記第1取得工程の結果に基づいて、前記接着剤層の重量変化が飽和したときの重量変化率を飽和値MSと規定し、前記センサチップの出力変動量が初期状態からY%になるまでの前記接着剤層の重量変化率を、前記飽和値MSを基準とした割合(=MS×Z、Z<1)で取得する第2取得工程と、
を含むことを特徴とする半導体物理量センサ装置の試験方法。
A sensor unit having a sensor chip for converting a physical quantity into an electric signal, a resin case for housing the sensor unit by bonding through an adhesive layer, and filling the inside of the resin case to cover the sensor unit A test method of a semiconductor physical quantity sensor device comprising a protective material layer,
The adhesive layer comprises free oil;
The protective material layer is made of a gel material of the same system as the material constituting the adhesive layer, includes free oil at a concentration different from that of the adhesive layer, and is in contact with the adhesive layer,
The sensor unit housed in the resin case and covered with the protective material layer is allowed to stand for a predetermined time in an atmosphere at a predetermined temperature, and the protective material is transferred to the adhesive layer between the adhesive layer and the protective material layer. A first acquisition step of diffusing free oil from the layer and acquiring a weight change rate of the adhesive layer with respect to the standing time;
Based on the results of the first acquisition step, the weight change rate when the change in weight of the adhesive layer is saturated is defined as the saturation value M S, the output variation of the sensor chip is made of an initial state to Y% A second acquisition step of acquiring a weight change rate of the adhesive layer up to a ratio (= M S × Z, Z <1) based on the saturation value M S ;
A test method for a semiconductor physical quantity sensor device, comprising:
前記第1取得工程では、150℃で500時間加熱後の前記接着剤層の重量変化率を前記飽和値MSと規定することを特徴とする請求項13に記載の半導体物理量センサ装置の試験方法。 In the first acquisition step, the method of testing a semiconductor physical quantity sensor device according to claim 13, characterized in that the weight change ratio of the adhesive layer after heating at 0.99 ° C. 500 hours is defined as the saturation value M S .
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