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JPH05203522A - モールドパッケージ半導体圧力センサおよびその製造方法 - Google Patents

モールドパッケージ半導体圧力センサおよびその製造方法

Info

Publication number
JPH05203522A
JPH05203522A JP4010015A JP1001592A JPH05203522A JP H05203522 A JPH05203522 A JP H05203522A JP 4010015 A JP4010015 A JP 4010015A JP 1001592 A JP1001592 A JP 1001592A JP H05203522 A JPH05203522 A JP H05203522A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pressure sensor
mold
sensor element
diaphragm portion
resin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP4010015A
Other languages
English (en)
Inventor
Kiyoshi Ishibashi
清志 石橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP4010015A priority Critical patent/JPH05203522A/ja
Priority to DE4219575A priority patent/DE4219575C2/de
Publication of JPH05203522A publication Critical patent/JPH05203522A/ja
Priority to US08/167,485 priority patent/US5424249A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/0061—Electrical connection means
    • G01L19/0084—Electrical connection means to the outside of the housing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01L19/14—Housings
    • G01L19/147—Details about the mounting of the sensor to support or covering means
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    • H10W72/5363—
    • H10W72/5522—
    • H10W74/00—
    • H10W74/10—
    • H10W90/756—
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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  • Pressure Sensors (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)
  • Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)
  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐環境性が比較的良く、また製造コストが格
段に低いモールドパッケージ半導体圧力センサを得るこ
とを目的とする。 【構成】 圧力センサ素子５０をダイパッド４上に接着
する。圧力センサ素子５０の全面をエポキシ樹脂１１に
より覆い、完全にパッケージングした後、圧力センサ素
子５０のダイヤフラム部５上のエポキシ樹脂１１を除去
し、ダイヤフラム部５を露出させる。ダイヤフラム部５
上にエポキシ樹脂１１が侵入しないような特別な金型を
用いることなくダイヤフラム部５を露出できる。また、
パッケージング時に金線８も封止される。 【効果】 耐環境性に優れ、製造コストが格段に低くな
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、パッケージが樹脂モ
ールド成形によって作られているモールドパッケージ半
導体圧力センサおよびその製造方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体圧力センサのパッケージに
は金属パッケージや成形された樹脂を用いる中空樹脂パ
ッケージが広く用いられてきた。金属パッケージが用い
られた理由は耐環境性に優れていることである。また、
中空樹脂パッケージが用いられた理由は耐環境性は劣る
ものの安価に生産できるためである。中空樹脂パッケー
ジは、圧力センサの機能が大気圧検出など比較的計測環
境が綺麗なところで動作することを前提としており、耐
環境性より価格を重視して用いられている。しかし、中
空樹脂パッケージでは内部素子であるセンサ素子と外部
リードとの接続をＡｕ線やＡｌ線などの細線を使ったワ
イヤボンディングにより行っている。そのため、細線が
露出してしまい、耐環境性の点で不安があることは否め
なかった。
【０００３】この対策として、中空ではなくＩＣ産業で
一般的に用いられているモールドパッケージを用いてワ
イヤボンディング部の耐環境性を向上させることが考え
られる。しかし、圧力を検出するためのシリコンダイヤ
フラムと呼ばれる受圧部にはモールドできないため、モ
ールド技術に工夫が求められる。一般的には金型に形状
に工夫をこらすとともにセンサ素子側でも工夫をこらす
ことが必要であると思われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このように工
夫をこらしたモールドパッケージ半導体圧力センサであ
っても、金型の構造が非常に複雑になることや、センサ
素子の受圧面が非常に小さく、この部分へモールド樹脂
の流入を防ぐことは至難の技であることなど、克服すべ
き課題は多い。これらの理由により、モールドパッケー
ジ半導体圧力センサが広く世の中に受け入れられるには
至っていない。したがって、耐環境性が比較的良く、ま
た製造コストが格段に低いモールドパッケージ半導体圧
力センサは従来なかった。
【０００５】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、耐環境性が比較的良く、また製
造コストが格段に低いモールドパッケージ半導体圧力セ
ンサおよびその製造方法を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明に係るモールド
パッケージ半導体圧力センサは、ダイヤフラム部を有す
る圧力センサ素子と、前記ダイヤフラム部が露出するよ
うに前記圧力センサ素子をパッケージングしているモー
ルド樹脂とを備えている。
【０００７】この発明に係るモールドパッケージ半導体
圧力センサの製造方法は、ダイヤフラム部を有する圧力
センサ素子を準備する工程と、前記圧力センサ素子をモ
ールド樹脂により完全にパッケージングする工程と、前
記圧力センサ素子の前記ダイヤフラム部上に形成されて
いる前記モールド樹脂を除去し、前記ダイヤフラム部を
露出させる工程とを備えている。
【０００８】
【作用】この発明に係るモールドパッケージ半導体圧力
センサにおけるモールド樹脂は、ダイヤフラム部が露出
する窓を有しかつ圧力センサ素子をパッケージングして
いるので、圧力センサ素子はダイヤフラム部以外はモー
ルド樹脂で覆われている。
【０００９】この発明に係るモールドパッケージ半導体
圧力センサの製造方法は、圧力センサ素子の全面をモー
ルド樹脂により覆い、完全にパッケージングする工程
と、圧力センサ素子のダイヤフラム部上に形成されてい
るモールド樹脂を除去し、圧力センサ素子のダイヤフラ
ム部を露出させる窓を形成する工程とを設けたので、樹
脂封入時、圧力センサ素子のダイヤフラム部にモールド
樹脂が流入しないように金型を精密に設計したり、精密
な作業をしたり、圧力センサ素子に工夫をこらす必要が
ない。
【００１０】
【実施例】図１はこの発明に係るモールドパッケージ半
導体圧力センサの一実施例の樹脂モールド過程を示す断
面図である。パイレックスガラス１上に圧力センサチッ
プ２が搭載されている。パイレックスガラス１と圧力セ
ンサチップ２により圧力センサ素子５０が形成される。
パイレックスガラス１はダイボンド樹脂３によりダイパ
ッド４に接着されている。圧力センサチップ２のダイヤ
フラム部５の周辺を囲むようにダム樹脂６が形成されて
いる。押えピン７はモールド上金型１０ａに設けられた
穴１２に挿通され、ダム樹脂６に接触するように圧力セ
ンサチップ２の上方からダム樹脂６を押えつけている。
金線８は圧力センサチップ２とリードフレーム９を接続
している。モールド上金型１０ａとモールド下金型１０
ｂよりなるモールド金型を用いて、図１に示すように、
モールド樹脂であるエポキシ樹脂１１を注入してパッケ
ージングを行う。このとき、圧力センサチップ２のダイ
ヤフラム部５の周辺にはダム樹脂６を形成しているの
で、エポキシ樹脂１１がダイヤフラム部５の上部に侵入
することがない。このようにして、受圧部のみ窓の開い
たモールドパッケージ半導体圧力センサを得ることがで
きる。
【００１１】しかし、上記製造方法によれば、ダイヤフ
ラム部５は非常に薄いため押えピン７の圧力によっては
破損する場合がある。そのため、押えピン７の圧力調整
が困難である。また、ダイヤフラム部５は非常に小さい
ためその周囲に精度良くダム樹脂６を形成することも困
難である。
【００１２】図２ないし図４は上記製造方法によるその
ような不都合を解消するための、この発明に係るモール
ドパッケージ半導体圧力センサの製造方法の別の実施例
を示す断面工程図である。まず、厚さ０．２５ｍｍ程度
の鉄ニッケル合金リードフレームのダイパッド４上に圧
力センサ素子５０をダイボンド樹脂３を用いて接着す
る。圧力センサ素子５０は圧力センサチップ２とパイレ
ックスガラス１とを陽極接合法により接合したもので、
基準圧室となるキャビティ６０は真空となっている。圧
力センサ素子５０をリードフレームのダイパッド４に接
着固定した後、金線８により圧力センサ素子５０とリー
ドフレームのインナーリード７０とをワイヤボンドして
つなぐ。
【００１３】次に、圧力センサ素子５０全体を図２に示
すようにエポキシ樹脂１１を用いて周知のモールド手法
により樹脂モールドする。すなわち、ふつうのＩＣの製
造の場合と同様に、圧力センサ素子５０が装着されたリ
ードフレームをモールド金型にセットし、しかる後モー
ルド金型のキャビティ内にエポキシ樹脂１１を注入す
る。このとき、エポキシ樹脂１１の注入圧力はダイヤフ
ラム部５が破壊されない圧力に調整する。その後、エポ
キシ樹脂１１にキュアを施す。このとき、エポキシ樹脂
１１の応力によりダイヤフラム部５が破壊されないよ
う、応力が低い（超低応力）エポキシ樹脂１１を用いる
のが望ましい。この段階では圧力センサ素子５０のダイ
ヤフラム部５全面はエポキシ樹脂１１により覆われてし
まう。その後、モールド上金型１０ａとモールド下金型
１０ｂを除去すると図２に示すようにダイヤフラム部５
およびそれ以外の部分もエポキシ樹脂１１に覆われ、圧
力センサ素子５０は完全にパッケージングされる。この
ままでは、圧力がダイヤフラム部５に伝達されなくなる
ため圧力センサとして機能しなくなる。よって以下のよ
うな窓開け工程を施す。
【００１４】すなわち、まず、ダイヤフラム部５上に形
成されたエポキシ樹脂１１を直径約１ｍｍ〜２ｍｍでそ
の深さがダイヤフラム部５に達しない程度に機械的方法
により粗く除去する。この方法としては、樹脂封止され
たＩＣの解析のための窓開け技術として一般に知られて
いるサンドブラストを用いる方法（研磨材をモールド樹
脂に噴射してモールド樹脂を研磨除去する方法の一種）
やグラインダーを用いてモールド樹脂を切削除去する切
削除去方法などを用いる。ダイヤフラム部５上に形成さ
れたエポキシ樹脂１１が図３に示すように大部分除去で
きたならば、発煙硝酸をエポキシ樹脂１１の窪み部分１
３に数滴垂らし、窪み部分１３の底面に残っているエポ
キシ樹脂１１を化学的に溶解させる。この発煙硝酸でエ
ポキシ樹脂を溶解させる方法も樹脂封止されたＩＣの解
析のための窓開け技術として一般に知られている。
【００１５】エポキシ樹脂１１が溶解してダイヤフラム
部５の表面が露出したならば素早く水洗いを行い発煙硝
酸を除去する。十分水洗いを行った後、エタノールなど
を用いてダイヤフラム部５に脱水処置を施し、その後、
オーブンで乾燥させると図４に示すようなモールドパッ
ケージ半導体圧力センサが得られる。図４に示すように
ダイヤフラム部５上のエポキシ樹脂１１は完全に除去さ
れダイヤフラム部５が露出しているので圧力が正確に伝
達され、半導体圧力センサとして確実に動作することが
可能となる。
【００１６】図５，図６はこの発明に係るモールドパッ
ケージ半導体圧力センサの製造方法のさらに他の実施例
を示す段面工程図である。この実施例では、モールド上
金型１０ａとモールド下金型１０ｂより成るモールド金
型の構造に若干の工夫をこらしている。すなわち、図５
に示すように、モールド上金型１０ａには、ダイヤフラ
ム部５に対向する位置に凸部１４が設けてある。このよ
うなモールド金型に、圧力センサ素子５０が装着された
リードフレームを、ダイヤフラム部５と凸部１４が対向
するようにセットした後、モールド金型のキャビティ内
にエポキシ樹脂１１を注入して圧力センサ素子５０を樹
脂モールドする。これにより、図６に示すように、ダイ
ヤフラム部５上のエポキシ樹脂１１に窪み部分１３が形
成された、図３と等価な構造を得ることができる。この
とき、窪み部分１３の表面は、金型による形成表面であ
るため、図３に示すように機械的方法による除去の場合
と比べて滑らかなものとなる。その後は、ダイヤフラム
部５上に残っているエポキシ樹脂１１を、先の実施例を
同様に、化学的に溶解させることにより除去する。この
ようにして、図４に示されたと同等の構造のモールドパ
ッケージ半導体圧力センサを得ることができる。
【００１７】この実施例の場合（先の実施例でも同様で
あるが）、ダイヤフラム部５上に残されるエポキシ樹脂
１１の厚みはそれ程高精度に制御されなくても、後の化
学的除去の工程において支障はない。したがって、モー
ルド上金型１０ａに設けられる凸部１４の高さ寸法にそ
れ程の厳格さは要求されず、よってモールド金型の作成
は従来のものと同様に十分容易である。
【００１８】このように、図２ないし図６の実施例によ
れば、精密な金型を設計する必要がない。しかも、図１
の実施例のように押えピン７の圧力を厳格に制御する等
の精密な作業を行うことや、ダイヤフラム部５の周囲に
ダム樹脂６を形成する等の圧力センサ素子５０に何らか
の工夫をこらすことが不必要になる。したがって、図１
の実施例と比べて製造工程での作業が簡単になるととも
にコストの軽減も図れる。
【００１９】一方、上記すべての実施例に係るモールド
パッケージ半導体圧力センサは、ダイヤフラム部５以外
はすべてエポキシ樹脂１１により覆われており、金属パ
ッケージと比較すれば気密性は劣るものの耐環境性は通
常の圧力計測環境では全く問題はない。
【００２０】
【発明の効果】以上のように請求項１に記載の発明によ
れば、ダイヤフラム部が露出する窓を有しかつ圧力セン
サ素子をパッケージングしているモールド樹脂を設けた
ので、圧力センサ素子はダイヤフラム部以外はモールド
樹脂で覆われている。その結果、圧力がダイヤフラム部
に確実に伝達されるとともに、耐環境性に優れるという
効果がある。
【００２１】請求項２に記載の発明によれば、圧力セン
サ素子の全面をモールド樹脂により覆い、完全にパッケ
ージングする工程と、圧力センサ素子のダイヤフラム部
上に形成されているモールド樹脂を除去し、圧力センサ
素子のダイヤフラム部を露出させる窓を形成する工程と
を設けたので、樹脂封入時、圧力センサ素子のダイヤフ
ラム部にモールド樹脂が流入しないように金型を精密に
設計したり、精密な作業をしたり、圧力センサ素子に工
夫をこらす必要がない。その結果、製造工程での作業が
簡単になるとともにコストの軽減も図れるという効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るモールドパッケージ半導体圧力
センサの製造方法の一実施例を説明するための断面図で
ある。
【図２】この発明に係るモールドパッケージ半導体圧力
センサの製造方法の他の実施例を説明するための断面図
である。
【図３】この発明に係るモールドパッケージ半導体圧力
センサの製造方法の他の実施例を説明するための断面図
である。
【図４】この発明に係るモールドパッケージ半導体圧力
センサの製造方法の他の実施例を説明するための断面図
である。
【図５】この発明に係るモールドパッケージ半導体圧力
センサの製造方法のさらに他の実施例を説明するための
断面図である。
【図６】この発明に係るモールドパッケージ半導体圧力
センサの製造方法のさらに他の実施例を説明するための
断面図である。
【符号の説明】
５ ダイヤフラム部 １１ エポキシ樹脂 ５０ 圧力センサ素子
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年５月２１日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００３】この対策として、中空ではなくＩＣ産業で
一般的に用いられているモールドパッケージを用いてワ
イヤボンディング部の耐環境性を向上させることが考え
られる。しかし、圧力を検出するためのシリコンダイヤ
フラムと呼ばれる受圧部にはモールドできないため、モ
ールド技術に工夫が求められる。一般的には金型の形状
に工夫をこらすとともにセンサ素子側でも工夫をこらす
ことが必要であると思われる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ダイヤフラム部を有する圧力センサ素子
    と、 前記ダイヤフラム部が露出する窓を有し、前記圧力セン
    サ素子をパッケージングしているモールド樹脂とを備え
    たモールドパッケージ半導体圧力センサ。
  2. 【請求項２】 ダイヤフラム部を有する圧力センサ素子
    を準備する工程と、 前記圧力センサ素子の全面をモールド樹脂により覆い、
    完全にパッケージングする工程と、 前記圧力センサ素子の前記ダイヤフラム部上に形成され
    ている前記モールド樹脂を除去し、前記ダイヤフラム部
    を露出させる窓を形成する工程とを備えたモールドパッ
    ケージ半導体圧力センサの製造方法。
JP4010015A 1992-01-23 1992-01-23 モールドパッケージ半導体圧力センサおよびその製造方法 Pending JPH05203522A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4010015A JPH05203522A (ja) 1992-01-23 1992-01-23 モールドパッケージ半導体圧力センサおよびその製造方法
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JP4010015A JPH05203522A (ja) 1992-01-23 1992-01-23 モールドパッケージ半導体圧力センサおよびその製造方法

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JP (1) JPH05203522A (ja)
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