JP2001311675A - Pressure sensor module - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、圧力を検出する圧
力センサモジュールに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pressure sensor module for detecting pressure.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の圧力センサモジュールの一例を図
１１に示す。圧力センサモジュールは、圧力を電気信号
に変換して検出する半導体圧力センサチップ１を有する
パッケージ（ボディ４及びカバー７）と、この半導体圧
力センサチップ１を制御するＩＣチップ（２）を有する
ＩＣ１２と、チップ部品１４と、トリミング抵抗１３等
が基板１１上に配置されている。2. Description of the Related Art FIG. 11 shows an example of a conventional pressure sensor module. The pressure sensor module includes a package (a body 4 and a cover 7) having a semiconductor pressure sensor chip 1 for detecting a pressure by converting the pressure into an electric signal, and an IC 12 having an IC chip (2) for controlling the semiconductor pressure sensor chip 1. , A chip component 14, a trimming resistor 13, and the like are arranged on the substrate 11.
【０００３】先ず、半導体圧力センサの本体部である半
導体圧力センサチップ１（以下圧力センサチップと称す
る）について述べる。半導体基板（シリコン基板）の一
主表面がエッチングされることにより薄肉構造のダイヤ
フラム１ａが形成されている。このダイヤフラム１ａの
面に、歪みにより抵抗値が変化するピエゾ抵抗（図示せ
ず）や、金属電極（図示せず）を形成して、外部の圧力
によるダイヤフラム１ａの変位や撓みを、抵抗値の変化
や、静電容量の変化として、圧力を検知する方法がとら
れている。尚、ここでは特に検知方法は限定しない。First, a semiconductor pressure sensor chip 1 (hereinafter referred to as a pressure sensor chip) which is a main body of a semiconductor pressure sensor will be described. By etching one main surface of a semiconductor substrate (silicon substrate), a diaphragm 1a having a thin structure is formed. A piezo-resistor (not shown) whose resistance value changes due to strain or a metal electrode (not shown) is formed on the surface of the diaphragm 1a, and the displacement or bending of the diaphragm 1a due to external pressure is measured. A method of detecting pressure as a change or a change in capacitance has been adopted. Here, the detection method is not particularly limited.
【０００４】パッケージはボディ４及びカバー７からな
り、略箱形に形成されたボディ４の底部からは略円筒型
に形成された圧力導入管（圧力導入孔５）が形成されて
いる。圧力センサチップ１は台座１０に搭載（接合）さ
れ、台座１０はボディ４に接合されている。台座１０に
は、圧力センサチップ１のダイヤフラム１ａに圧力を導
入するための圧力導入孔１０ａが形成されている。ここ
で、台座１０の圧力導入孔１０ａとボディ４の圧力導入
孔５は同一中心線上にあり、被圧力検出流体の圧力は圧
力導入孔５，１０ａを通りダイヤフラム１ａに導かれ
る。これによりダイヤフラム１ａが応力を受け、ダイヤ
フラム１ａの変位により圧力が検出される。検出した圧
力の信号は、圧力センサチップ１の表面に形成された電
極（１ｃ）からボンディングワイヤ９（以降ワイヤと称
する）、リード６を通して、基板１１上で電気接続され
るＩＣ１２等の外部回路に出力される。また一方では、
ＩＣ１２からの制御信号がリード６を通して圧力センサ
チップ１に入力される。The package includes a body 4 and a cover 7, and a substantially cylindrical pressure introduction pipe (pressure introduction hole 5) is formed from the bottom of the substantially box-shaped body 4. The pressure sensor chip 1 is mounted (joined) on a pedestal 10, and the pedestal 10 is joined to the body 4. The pedestal 10 is formed with a pressure introducing hole 10a for introducing pressure to the diaphragm 1a of the pressure sensor chip 1. Here, the pressure introducing hole 10a of the pedestal 10 and the pressure introducing hole 5 of the body 4 are on the same center line, and the pressure of the fluid to be detected is guided to the diaphragm 1a through the pressure introducing holes 5 and 10a. As a result, the diaphragm 1a receives stress, and the pressure is detected by the displacement of the diaphragm 1a. A signal of the detected pressure is transmitted from an electrode (1c) formed on the surface of the pressure sensor chip 1 to an external circuit such as an IC 12 electrically connected on the substrate 11 through a bonding wire 9 (hereinafter referred to as a wire) and a lead 6. Is output. On the other hand,
A control signal from the IC 12 is input to the pressure sensor chip 1 through the lead 6.
【０００５】次に、ＩＣ１２はＳＯＰによりＩＣチップ
（２）をパッケージングしたものであり、基板１１の配
線に半田づけされている。ここで基板１１には、セラミ
ック基板が用いられる。セラミック基板が用いられるの
は、実装時の応力による圧力センサチップ１の特性変化
の補正を行うレーザートリミング用の厚膜抵抗（トリミ
ング抵抗１３）を形成する必要があるためである。Next, the IC 12 is a package in which the IC chip (2) is packaged by SOP, and is soldered to the wiring of the substrate 11. Here, a ceramic substrate is used as the substrate 11. The reason why the ceramic substrate is used is that it is necessary to form a thick film resistor (trimming resistor 13) for laser trimming for correcting a characteristic change of the pressure sensor chip 1 due to a stress at the time of mounting.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
圧力センサモジュールは、このように基板１１に、圧力
センサチップ１を有するパッケージ（ボディ４及びカバ
ー７）と、圧力センサチップ１の制御ＩＣとなるＩＣ１
２（ＩＣチップ２）が個別に実装される構成であるた
め、ある程度の実装面積が必要で、圧力センサモジュー
ルのこれ以上の小型化は困難である。また、基板１１に
セラミック基板を用いることからコストが高くなるとい
う問題があった。However, the conventional pressure sensor module has a package (the body 4 and the cover 7) having the pressure sensor chip 1 on the substrate 11, and a control IC for the pressure sensor chip 1. IC1
2 (IC chip 2) are individually mounted, so that a certain mounting area is required, and it is difficult to further reduce the size of the pressure sensor module. In addition, there is a problem that the cost is increased because a ceramic substrate is used as the substrate 11.
【０００７】本発明は、上記事由に鑑みてなしたもの
で、その目的とするところは、パッケージ一体化した小
型の圧力センサモジュールを提供することにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a compact pressure sensor module integrated with a package.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、圧力により変位するダイヤ
フラムを有して該ダイヤフラムの変位により圧力を検出
する半導体圧力センサチップと、該半導体圧力センサチ
ップを搭載する台座と、前記台座と接合され、前記半導
体圧力センサチップと前記台座とを封止するパッケージ
とを有し、前記台座及び前記パッケージには、互いに連
通して前記ダイヤフラムに圧力を導入する圧力導入孔を
有してなる半導体圧力センサと、該半導体圧力センサに
電気的接続されて該半導体圧力センサを制御するＩＣチ
ップとを有する圧力センサモジュールにおいて、前記Ｉ
Ｃチップに圧力導入孔を形成して、該ＩＣチップを前記
半導体圧力センサチップの前記台座として用いたことを
特徴とするものである。According to one aspect of the present invention, there is provided a semiconductor pressure sensor chip having a diaphragm which is displaced by pressure and detecting pressure by displacement of the diaphragm. A pedestal for mounting a semiconductor pressure sensor chip, and a package joined to the pedestal and sealing the semiconductor pressure sensor chip and the pedestal, wherein the pedestal and the package communicate with each other to the diaphragm. A pressure sensor module comprising: a semiconductor pressure sensor having a pressure introducing hole for introducing pressure; and an IC chip electrically connected to the semiconductor pressure sensor to control the semiconductor pressure sensor.
A pressure introducing hole is formed in the C chip, and the IC chip is used as the pedestal of the semiconductor pressure sensor chip.
【０００９】請求項２記載の発明は、請求項１記載の圧
力センサモジュールにおいて、前記ＩＣチップを前記パ
ッケージに対面実装するようにしたことを特徴とするも
のである。According to a second aspect of the present invention, in the pressure sensor module according to the first aspect, the IC chip is mounted face-to-face with the package.
【００１０】請求項３記載の発明は、請求項１又は請求
項２記載の圧力センサモジュールにおいて、前記ＩＣチ
ップの圧力導入孔の一方の開口の大きさを、前記半導体
圧力センサチップの前記ダイヤフラムの開口の大きさに
合わせるとともに、前記ＩＣチップの圧力導入孔のもう
一方の開口の大きさを、前記パッケージの圧力導入孔の
開口の大きさに合わせることにより、前記ダイヤフラム
の開口と前記ＩＣチップの圧力導入孔との接続部及び、
前記ＩＣチップの圧力導入孔と前記パッケージの圧力導
入孔との接続部における段差を無くしたことを特徴とす
るものである。According to a third aspect of the present invention, in the pressure sensor module according to the first or second aspect, the size of one of the pressure introduction holes of the IC chip is determined by adjusting the size of the diaphragm of the semiconductor pressure sensor chip. By adjusting the size of the other opening of the pressure introducing hole of the IC chip to the size of the opening of the pressure introducing hole of the package, the size of the opening of the diaphragm and the size of the IC chip are adjusted. Connection with the pressure introduction hole, and
A step at a connecting portion between the pressure introducing hole of the IC chip and the pressure introducing hole of the package is eliminated.
【００１１】請求項４記載の発明は、請求項１又は請求
項２記載の圧力センサモジュールにおいて、前記ＩＣチ
ップの圧力導入孔が複数個であり、該複数個の圧力導入
孔が全て、前記半導体圧力センサチップの前記ダイヤフ
ラムの開口の内側及び、前記パッケージの圧力導入孔の
開口の内側に位置するように設けたことを特徴とするも
のである。According to a fourth aspect of the present invention, in the pressure sensor module according to the first or second aspect, the IC chip has a plurality of pressure introducing holes, and all of the plurality of pressure introducing holes are the semiconductor. The pressure sensor chip is provided so as to be located inside the opening of the diaphragm and inside the opening of the pressure introducing hole of the package.
【００１２】請求項５記載の発明は、請求項１又は請求
項４記載の圧力センサモジュールにおいて、前記ＩＣチ
ップの圧力導入孔をレーザー加工により形成するように
したことを特徴とするものである。According to a fifth aspect of the present invention, in the pressure sensor module according to the first or fourth aspect, the pressure introducing hole of the IC chip is formed by laser processing.
【００１３】請求項６記載の発明は、請求項１又は請求
項４記載の圧力センサモジュールにおいて、前記ＩＣチ
ップの圧力導入孔を異方性エッチングにより形成するよ
うにしたことを特徴とするものである。According to a sixth aspect of the present invention, in the pressure sensor module of the first or fourth aspect, the pressure introducing hole of the IC chip is formed by anisotropic etching. is there.
【００１４】請求項７記載の発明は、請求項１又は請求
項４記載の圧力センサモジュールにおいて、前記ＩＣチ
ップの圧力導入孔をサンドブラストにより形成するよう
にしたことを特徴とするものである。According to a seventh aspect of the present invention, in the pressure sensor module according to the first or fourth aspect, the pressure introducing hole of the IC chip is formed by sandblasting.
【００１５】請求項８記載の発明は、請求項１又は請求
項４記載の圧力センサモジュールにおいて、前記ＩＣチ
ップの圧力導入孔を放電加工により形成するようにした
ことを特徴とするものである。According to an eighth aspect of the present invention, in the pressure sensor module according to the first or fourth aspect, the pressure introducing hole of the IC chip is formed by electric discharge machining.
【００１６】請求項９記載の発明は、請求項１又は請求
項４記載の圧力センサモジュールにおいて、前記ＩＣチ
ップの圧力導入孔をプラズマエッチングにより形成する
ようにしたことを特徴とするものである。According to a ninth aspect of the present invention, in the pressure sensor module according to the first or fourth aspect, the pressure introducing hole of the IC chip is formed by plasma etching.
【００１７】[0017]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
圧力センサモジュールについて図１乃至図１０にもとづ
き説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A pressure sensor module according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
【００１８】本発明の第１の実施の形態の圧力センサモ
ジュールを図１に示す。同図（ａ）は圧力センサモジュ
ールの断面内部図、同図（ｂ）は上面内部図である。FIG. 1 shows a pressure sensor module according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1A is a cross-sectional internal view of the pressure sensor module, and FIG. 1B is a top internal view.
【００１９】ボディ４及びカバー７を有してなるパッケ
ージ内に圧力センサチップ１を実装するが、本実施の形
態では、従来の台座（１０）となる部位に、圧力センサ
チップ１の制御用ＩＣとなるＩＣチップ２を実装する。
ここで、ＩＣチップ２には、従来の台座（１０）と同様
に圧力導入孔となるＩＣチップの両主表面を貫通する貫
通孔３を設け、ボディ４に形成されている圧力導入孔５
と貫通孔３が連通するように、すなわち圧力導入孔５の
中心軸と貫通孔３の中心軸とが一致するようにして、Ｉ
Ｃチップ２をボディ４内に実装する。さらにこのＩＣチ
ップ２を台座として、ＩＣチップ２上に圧力センサチッ
プ１を実装する。圧力センサチップ１とＩＣチップ２と
はワイヤ９により電気的接続し、さらに別のワイヤ９に
よりボディ４に設けられたリード６に電気的接続を行
う。The pressure sensor chip 1 is mounted in a package having the body 4 and the cover 7. In the present embodiment, a control IC for controlling the pressure sensor chip 1 is provided in a conventional base (10). Is mounted.
Here, the IC chip 2 is provided with a through hole 3 penetrating both main surfaces of the IC chip, which becomes a pressure introducing hole, similarly to the conventional pedestal (10), and the pressure introducing hole 5 formed in the body 4 is formed.
And the through-hole 3 communicate with each other, that is, so that the central axis of the pressure introducing hole 5 and the central axis of the through-hole 3 coincide with each other.
The C chip 2 is mounted in the body 4. Further, the pressure sensor chip 1 is mounted on the IC chip 2 using the IC chip 2 as a base. The pressure sensor chip 1 and the IC chip 2 are electrically connected by a wire 9 and further electrically connected to a lead 6 provided on the body 4 by another wire 9.
【００２０】このワイヤ９の配線状況を図１（ｂ）に示
す。ここで示す圧力センサチップ１は、ダイヤフラム１
ａの変位をピエゾ抵抗１ｂの抵抗値変化で検知して圧力
信号を出力する方式を例にあげている。圧力センサチッ
プ１の中央部つまりダイヤフラム１ａの上面部位の近傍
には４個のピエゾ抵抗１ｂが配置されている。さらに圧
力センサチップ１周辺には、圧力信号を出力するため及
び、ピエゾ抵抗１ｂを有して形成される回路に電圧を印
加するなどの制御を行うための電極１ｃが形成されてい
る。この圧力センサチップ１の電極１ｃとＩＣチップ２
の電極２ａとをワイヤ９により電気的接続を行うととも
に、ＩＣチップ２の電極２ａとボディ４のリード６との
電気的接続を行う。FIG. 1B shows the wiring state of the wire 9. The pressure sensor chip 1 shown here is a diaphragm 1
A method of detecting the displacement of a as a change in the resistance value of the piezoresistor 1b and outputting a pressure signal is described as an example. Four piezoresistors 1b are arranged in the center of the pressure sensor chip 1, that is, in the vicinity of the upper surface of the diaphragm 1a. Further, around the pressure sensor chip 1, there are formed electrodes 1c for outputting a pressure signal and performing control such as applying a voltage to a circuit formed with the piezoresistor 1b. The electrode 1c of the pressure sensor chip 1 and the IC chip 2
And the electrodes 2a of the IC chip 2 and the leads 6 of the body 4 are electrically connected.
【００２１】以上のような構成と電気配線により、圧力
導入孔５に伝わる被測定流体の圧力はＩＣチップ２で制
御される圧力センサチップ１で検知され、この検知され
た圧力信号はＩＣチップ２で信号処理されて、リード６
により外部回路に出力される。With the above configuration and electric wiring, the pressure of the fluid to be measured transmitted to the pressure introducing hole 5 is detected by the pressure sensor chip 1 controlled by the IC chip 2, and the detected pressure signal is output by the IC chip 2. The signal is processed by lead 6
Is output to an external circuit.
【００２２】さらにＩＣチップ２に、従来基板（１１）
上にあった周辺回路を取り込み、ソフト的に圧力センサ
チップ１の特性を補正を行う電子トリミングを目的とし
たＥＥＰＲＯＭを搭載するようにすると、従来の基板実
装されていた圧力センサモジュールの機能を全て、本実
施形態の圧力センサモジュールのパッケージ単体で実現
することができる。Further, the conventional substrate (11) is attached to the IC chip 2.
By incorporating an EEPROM for electronic trimming, which takes in the peripheral circuit on the upper side and corrects the characteristics of the pressure sensor chip 1 by software, all the functions of the conventional pressure sensor module mounted on the board are realized. It can be realized by a single package of the pressure sensor module of the present embodiment.
【００２３】このように圧力センサチップ１を制御する
ＩＣチップ２に圧力導入孔となる貫通孔３を形成して、
ＩＣチップ２を圧力センサチップ１の台座として用いる
ようにしたので、圧力センサモジュールを、基板不要と
しパッケージ化して小型化することができるという効果
を奏する。As described above, the through hole 3 serving as a pressure introducing hole is formed in the IC chip 2 for controlling the pressure sensor chip 1,
Since the IC chip 2 is used as the pedestal of the pressure sensor chip 1, the pressure sensor module does not require a substrate, and can be packaged and reduced in size.
【００２４】本発明の第２の実施の形態の圧力センサモ
ジュールを図２に示す。第１の実施の形態と同様にＩＣ
チップ２に圧力導入孔となる貫通孔３を形成して、この
ＩＣチップ２を圧力センサチップ１の台座として用い
る。圧力検知動作も第１の実施の形態と同様である。こ
こで、本実施形態では、ボディ４の実装空間の底部（圧
力導入孔５周辺部）に、リード６と電気的接触がなされ
る配線パターン１６を形成して、この配線パターン１６
に、ＩＣチップ２を対面実装（フリップチップ実装）す
るようにしている。この際、ＩＣチップの電極２ａ（図
２では図示せず）は、図２においてＩＣチップ２の下面
側であり、この電極２ａと配線パターン１６とは、バン
プ１５により電気的接続がなされるようにする。そして
電気的接続後、樹脂（アンダーフィル樹脂）１７により
接続部を封止，固定する。また、ＩＣチップ２に搭載，
実装される圧力センサチップ１の電極１ｃ（図２では図
示せず）は、ワイヤ９によりリード６と電気的接続を行
う。FIG. 2 shows a pressure sensor module according to a second embodiment of the present invention. IC as in the first embodiment
A through hole 3 serving as a pressure introducing hole is formed in the chip 2, and this IC chip 2 is used as a base of the pressure sensor chip 1. The pressure detection operation is the same as in the first embodiment. Here, in the present embodiment, a wiring pattern 16 for making electrical contact with the lead 6 is formed at the bottom of the mounting space of the body 4 (around the pressure introducing hole 5), and the wiring pattern 16 is formed.
Then, the IC chip 2 is mounted face-to-face (flip chip mounting). At this time, the electrodes 2a (not shown in FIG. 2) of the IC chip are on the lower surface side of the IC chip 2 in FIG. 2, and the electrodes 2a and the wiring patterns 16 are electrically connected by the bumps 15. To After the electrical connection, the connection portion is sealed and fixed with a resin (underfill resin) 17. Also mounted on IC chip 2,
The electrodes 1c (not shown in FIG. 2) of the mounted pressure sensor chip 1 are electrically connected to the leads 6 by wires 9.
【００２５】一般に半導体チップなどを実装する際に
は、この半導体チップを固定するダイボンド材料が使用
されるが、このダイボンド材料が、電気的接続が行われ
る電極に拡がらないように防止制御を行う必要がある。
本発明の実施の形態においてもＩＣチップ２上に圧力セ
ンサチップ１を実装する際にダイボンド材料を用いるこ
とになり、ＩＣチップ２の電極２ａにダイボンド材料が
拡がって、電極２ａを覆うことのないように防止制御す
る必要がある。この第２の実施の形態では、電極２ａは
ＩＣチップ２の下側となり、ＩＣチップの上面つまり圧
力センサチップ１搭載面には電極２ａは無くなるため、
予めダイボンド材料の拡がりによる影響を防止すること
ができる。Generally, when a semiconductor chip or the like is mounted, a die bond material for fixing the semiconductor chip is used. Preventive control is performed so that the die bond material does not spread to electrodes to be electrically connected. There is a need.
Also in the embodiment of the present invention, a die bond material is used when mounting the pressure sensor chip 1 on the IC chip 2, and the die bond material spreads on the electrodes 2a of the IC chip 2 and does not cover the electrodes 2a. It is necessary to perform prevention control. In the second embodiment, the electrode 2a is located below the IC chip 2 and the electrode 2a is eliminated from the upper surface of the IC chip, that is, the surface on which the pressure sensor chip 1 is mounted.
The influence of the spread of the die bond material can be prevented in advance.
【００２６】このように、ＩＣチップ２をパッケージ
（ボディ４）に対面実装するようにしたので、ＩＣチッ
プ２に圧力センサチップ１をダイボンド実装する際に、
ダイボンド材料がＩＣチップ２の電極２ａを覆うことを
防止することができるという効果を奏する。As described above, since the IC chip 2 is mounted on the package (body 4) face-to-face, when the pressure sensor chip 1 is mounted on the IC chip 2 by die bonding,
This has the effect of preventing the die bond material from covering the electrodes 2a of the IC chip 2.
【００２７】本発明の第３の実施の形態の圧力センサモ
ジュールを図３に示す。第１の実施の形態と同様にＩＣ
チップ２に圧力導入孔となる貫通孔３を形成して、この
ＩＣチップ２を圧力センサチップ１の台座として用い
る。圧力検知動作も第１の実施の形態と同様である。こ
こで、本実施形態では、貫通孔３がテーパ状で、ＩＣチ
ップ２上に実装される圧力センサチップ１のダイヤフラ
ム１ａの開口径及び、ＩＣチップ２の下側のボディ４の
圧力導入孔５の径に各々適合した大きさで形成してい
る。ここで特に、貫通孔３と、ダイヤフラム１ａの開口
との接続部が段差無く連続となるように、さらに、貫通
孔３と、ボディ４の圧力導入孔５との接続部が段差無く
連続となるようにすれば、被測定物が液体のとき、エア
（気泡）が接続部に残ることを防止することができる。
このため、エアが圧力により縮小して正確な液体の圧力
測定に支障を来すことを防止することができる。FIG. 3 shows a pressure sensor module according to a third embodiment of the present invention. IC as in the first embodiment
A through hole 3 serving as a pressure introducing hole is formed in the chip 2, and this IC chip 2 is used as a base of the pressure sensor chip 1. The pressure detection operation is the same as in the first embodiment. Here, in this embodiment, the through hole 3 is tapered, and the opening diameter of the diaphragm 1 a of the pressure sensor chip 1 mounted on the IC chip 2 and the pressure introducing hole 5 of the lower body 4 of the IC chip 2 are formed. Are formed in a size adapted to the diameter of each. Here, in particular, the connecting portion between the through hole 3 and the opening of the diaphragm 1a is continuous without any step, and the connecting portion between the through hole 3 and the pressure introducing hole 5 of the body 4 is continuous without any step. With this configuration, when the object to be measured is a liquid, it is possible to prevent air (bubbles) from remaining at the connection portion.
For this reason, it is possible to prevent the air from contracting due to the pressure and hindering accurate measurement of the liquid pressure.
【００２８】このように貫通孔３をダイヤフラム１ａの
開口径及び、ボディ４の圧力導入孔５の径に各々適合し
た大きさで形成し、さらに貫通孔３と、ダイヤフラム１
ａの開口との接続部が段差無く連続となるようにすると
ともに、貫通孔３と、ボディ４の圧力導入孔５との接続
部が段差無く連続となるようにしたので、被測定物が液
体のときエアが接続部に残ることを防止して、エアによ
る液体圧力の測定精度劣化を防止することができるとい
う効果を奏する。As described above, the through hole 3 is formed in a size adapted to the diameter of the opening of the diaphragm 1a and the diameter of the pressure introducing hole 5 of the body 4, respectively.
The connection between the through hole 3 and the pressure introduction hole 5 of the body 4 is made continuous without any step. In this case, it is possible to prevent the air from remaining in the connection portion, thereby preventing the measurement accuracy of the liquid pressure from deteriorating due to the air.
【００２９】本発明の第４の実施の形態の圧力センサモ
ジュールを図４に示す。第１の実施の形態と同様にＩＣ
チップ２に圧力導入孔となる貫通孔３を形成して、この
ＩＣチップ２を圧力センサチップ１の台座として用い
る。圧力検知動作も第１の実施の形態と同様である。こ
こで、本実施形態では、貫通孔３を複数個形成し、この
複数個の貫通孔３は全て、圧力センサチップ１のダイヤ
フラム１ａの開口の内側及び、ボディ４の圧力導入孔５
の開口の内側に位置するように設けている。急激に大き
な圧力が印加された場合、複数個の小さな貫通孔３と、
その貫通孔３間に形成される隔壁により急激な圧力を緩
和することができ、圧力センサチップ１や、圧力センサ
チップ１とＩＣチップ２の接続部、ＩＣチップ２とボデ
ィ４との接続部の破壊を防止することができる。FIG. 4 shows a pressure sensor module according to a fourth embodiment of the present invention. IC as in the first embodiment
A through hole 3 serving as a pressure introducing hole is formed in the chip 2, and this IC chip 2 is used as a base of the pressure sensor chip 1. The pressure detection operation is the same as in the first embodiment. Here, in the present embodiment, a plurality of through holes 3 are formed, and all of the plurality of through holes 3 are inside the opening of the diaphragm 1 a of the pressure sensor chip 1 and the pressure introducing hole 5 of the body 4.
Provided so as to be located inside the opening. When a large pressure is suddenly applied, a plurality of small through holes 3
A sudden pressure can be relieved by the partition formed between the through holes 3, and the pressure sensor chip 1, the connection between the pressure sensor chip 1 and the IC chip 2, and the connection between the IC chip 2 and the body 4 can be reduced. Destruction can be prevented.
【００３０】このように貫通孔３を複数個形成するよう
にしたので、急激な圧力を緩和することができ、圧力セ
ンサモジュールの破壊を防止することができるという効
果を奏する。Since a plurality of through holes 3 are formed as described above, it is possible to alleviate a sudden pressure and to prevent the pressure sensor module from being broken.
【００３１】次に本発明の第５乃至第９の実施の形態と
して、本発明の圧力センサモジュールのＩＣチップにお
ける圧力導入孔となる貫通孔３の形成について示す。Next, as fifth to ninth embodiments of the present invention, formation of a through hole 3 serving as a pressure introducing hole in an IC chip of a pressure sensor module of the present invention will be described.
【００３２】図５及び図６は本発明の第５の実施の形態
を示すもので、貫通孔３をレーザー装置２０から照射さ
れるレーザー２１により加工形成する。この加工形成に
要する時間は、１つの貫通孔３当たり約０．５秒と高速
で行うことができる。ここで、例えば、レーザー２１に
ＹＡＧレーザーを用いて、ＩＣチップの材料であるシリ
コンを加熱溶融すると、約４０μｍの径の貫通孔３を形
成することができる。また、このレーザー２１を用いる
方法では、図６に示すようなバリ２２が発生することが
あるが、図６の破線に示す研磨工程を設けることによ
り、バリ２２を除去して平坦度を向上させ、ＩＣチップ
２をボディ４に実装する際の傾きを防止することができ
る。FIGS. 5 and 6 show a fifth embodiment of the present invention, in which a through-hole 3 is formed by processing with a laser 21 irradiated from a laser device 20. The time required for this processing can be as high as about 0.5 seconds per through hole 3. Here, for example, when the YAG laser is used as the laser 21 and silicon as a material of the IC chip is heated and melted, the through hole 3 having a diameter of about 40 μm can be formed. In the method using the laser 21, burrs 22 as shown in FIG. 6 may be generated. However, by providing a polishing step shown by a broken line in FIG. 6, the burrs 22 are removed to improve the flatness. In addition, inclination when mounting the IC chip 2 on the body 4 can be prevented.
【００３３】図７は本発明の第６の実施の形態を示すも
ので、貫通孔３を異方性エッチングより形成する。異方
性エッチングは、ＫＯＨ（水酸化カリウム）溶液を用い
て５４．７度のエッチング角度で、シリコンを溶解して
いくことができる。このエッチング角度を利用して、Ｉ
Ｃチップ２の圧力センサチップ１実装側の主表面では、
ダイヤフラム１ａの開口径に合わせた約３００μｍの径
となり、ＩＣチップ２のボディ４側の主表面では、圧力
導入孔５の径に合わせた約７００μｍの径となるような
貫通孔３を形成することができる（ａ）。つまり、前記
第３の実施の形態の貫通孔３を容易に形成することがで
きるという効果を奏する。FIG. 7 shows a sixth embodiment of the present invention, in which a through hole 3 is formed by anisotropic etching. Anisotropic etching can dissolve silicon at an etching angle of 54.7 degrees using a KOH (potassium hydroxide) solution. Using this etching angle, I
On the main surface of the C chip 2 on the side where the pressure sensor chip 1 is mounted,
A through hole 3 having a diameter of about 300 μm corresponding to the opening diameter of the diaphragm 1 a and a diameter of about 700 μm corresponding to the diameter of the pressure introducing hole 5 is formed on the main surface of the IC chip 2 on the body 4 side. (A). That is, there is an effect that the through hole 3 according to the third embodiment can be easily formed.
【００３４】図８は本発明の第７の実施の形態を示すも
ので、貫通孔３をサンドブラスト１９より形成する。３
〜４０μｍの微小粒子であるサンドブラスト１９をノズ
ル１８から噴出させ、貫通孔３を形成する。この方法で
は、約４０μｍの径の貫通孔３を形成することができ
る。また、この方法は、容易に貫通孔３を形成すること
ができるとともに、熱の発生がなく、ＩＣチップ２の特
性に影響を与えることがないという利点を有する。FIG. 8 shows a seventh embodiment of the present invention, in which through holes 3 are formed by sandblasting. Three
Sandblasts 19, which are fine particles of about 40 μm, are ejected from the nozzles 18 to form the through holes 3. In this method, a through hole 3 having a diameter of about 40 μm can be formed. In addition, this method has an advantage that the through hole 3 can be easily formed, no heat is generated, and the characteristics of the IC chip 2 are not affected.
【００３５】図９は本発明の第８の実施の形態を示すも
ので、貫通孔３を放電加工より形成する。例えば放電電
源２３の正極を放電電極２２に、負極をＩＣチップ２に
接続して、加工溶液中で、放電電極２２とＩＣチップ２
との間にパルス放電を繰り返し起こし、放電，溶融，気
化，飛散のサイクルで加工を進行させて、ＩＣチップ２
に貫通孔３を形成する。この方式では、約４０μｍの貫
通孔３を形成することができる。また、容易に貫通孔３
を形成することができる利点がある。FIG. 9 shows an eighth embodiment of the present invention, in which through holes 3 are formed by electric discharge machining. For example, the positive electrode of the discharge power source 23 is connected to the discharge electrode 22, and the negative electrode is connected to the IC chip 2.
Pulse discharge is repeatedly generated between the IC chip 2 and the processing is advanced in a cycle of discharge, melting, vaporization, and scattering.
A through hole 3 is formed in the substrate. In this method, a through hole 3 of about 40 μm can be formed. In addition, through holes 3
There is an advantage that can be formed.
【００３６】図１０は本発明の第９の実施の形態を示す
もので、貫通孔３をプラズマエッチングにより形成す
る。例えば誘導結合型プラズマエッチングを用いると、
約８μｍの微小径の貫通孔３を形成することができる。
誘導結合型プラズマエッチングでは、ＳＦ６の反応ガス
の雰囲気中にＩＣチップ２を置き、プラズマ放電により
貫通孔３を形成する。尚、理論上、４００μｍ厚の半導
体ウェハでは３μｍの程度の微小径とすることが可能で
ある。このように微小径の貫通孔３を形成することがで
きるので、圧力センサチップ１の将来の小型化にも対応
することができる利点がある。FIG. 10 shows a ninth embodiment of the present invention, in which a through hole 3 is formed by plasma etching. For example, using inductively coupled plasma etching,
The through hole 3 having a small diameter of about 8 μm can be formed.
In the inductively coupled plasma etching, the IC chip 2 is placed in an atmosphere of a reaction gas of SF6, and the through hole 3 is formed by plasma discharge. In theory, a semiconductor wafer having a thickness of 400 μm can have a small diameter of about 3 μm. Since the through hole 3 having a very small diameter can be formed in this manner, there is an advantage that the pressure sensor chip 1 can cope with future downsizing.
【００３７】以上、本発明の実施の形態について説明し
た。尚、圧力センサチップ１の例として、ピエゾ抵抗方
式をあげたが、前述のように他に静電容量方式があり、
本発明は両者を限定するものではない。The embodiments of the present invention have been described above. The piezoresistive method has been described as an example of the pressure sensor chip 1, but there is another capacitive method as described above.
The present invention does not limit both.
【００３８】[0038]
【発明の効果】上述の如く、本発明の請求項１記載の発
明によれば、圧力により変位するダイヤフラムを有して
該ダイヤフラムの変位により圧力を検出する半導体圧力
センサチップと、該半導体圧力センサチップを搭載する
台座と、前記台座と接合され、前記半導体圧力センサチ
ップと前記台座とを封止するパッケージとを有し、前記
台座及び前記パッケージには、互いに連通して前記ダイ
ヤフラムに圧力を導入する圧力導入孔を有してなる半導
体圧力センサと、該半導体圧力センサに電気的接続され
て該半導体圧力センサを制御するＩＣチップとを有する
圧力センサモジュールにおいて、前記ＩＣチップに圧力
導入孔を形成して、該ＩＣチップを前記半導体圧力セン
サチップの前記台座として用いるようにしたので、パッ
ケージ一体化した小型の圧力センサモジュールを提供で
きた。As described above, according to the first aspect of the present invention, a semiconductor pressure sensor chip having a diaphragm that is displaced by pressure and detecting pressure by displacement of the diaphragm, and the semiconductor pressure sensor chip A pedestal on which the chip is mounted, and a package joined to the pedestal and sealing the semiconductor pressure sensor chip and the pedestal; and the pedestal and the package communicate with each other to introduce pressure to the diaphragm. A pressure sensor module having a semiconductor pressure sensor having a pressure introducing hole to be formed and an IC chip electrically connected to the semiconductor pressure sensor and controlling the semiconductor pressure sensor, wherein the pressure introducing hole is formed in the IC chip. Then, since the IC chip was used as the pedestal of the semiconductor pressure sensor chip, the package was integrated. It could provide type pressure sensor module.
【００３９】請求項２記載の発明においては、前記ＩＣ
チップを前記パッケージに対面実装するようにしたの
で、ＩＣチップの圧力センサ搭載面には電極は無くなる
ため、圧力センサ実装時のダイボンド材料による影響を
防止することができるという効果を奏する。According to the second aspect of the present invention, the IC
Since the chip is mounted face-to-face with the package, no electrode is provided on the pressure sensor mounting surface of the IC chip, so that the effect of the die bond material at the time of mounting the pressure sensor can be prevented.
【００４０】請求項３記載の発明においては、前記ＩＣ
チップの圧力導入孔の一方の開口の大きさを、前記半導
体圧力センサチップの前記ダイヤフラムの開口の大きさ
に合わせるとともに、前記ＩＣチップの圧力導入孔のも
う一方の開口の大きさを、前記パッケージの圧力導入孔
の開口の大きさに合わせることにより、前記ダイヤフラ
ムの開口と前記ＩＣチップの圧力導入孔との接続部及
び、前記ＩＣチップの圧力導入孔と前記パッケージの圧
力導入孔との接続部における段差を無くすようにしたの
で、被測定物が液体のときエアが接続部に残ることを防
止して、エアによる液体圧力の測定精度劣化を防止する
ことができるという効果を奏する。According to the third aspect of the present invention, the IC
The size of one opening of the pressure introducing hole of the chip is adjusted to the size of the opening of the diaphragm of the semiconductor pressure sensor chip, and the size of the other opening of the pressure introducing hole of the IC chip is adjusted to the size of the package. The connection between the opening of the diaphragm and the pressure introduction hole of the IC chip, and the connection between the pressure introduction hole of the IC chip and the pressure introduction hole of the package. Since the step in the above is eliminated, it is possible to prevent the air from remaining at the connecting portion when the object to be measured is a liquid, and to prevent the measurement accuracy of the liquid pressure from deteriorating due to the air.
【００４１】請求項４記載の発明においては、前記ＩＣ
チップの圧力導入孔が複数個であり、該複数個の圧力導
入孔が全て、前記半導体圧力センサチップの前記ダイヤ
フラムの開口の内側及び、前記パッケージの圧力導入孔
の開口の内側に位置するように設けたので、急激な圧力
を緩和することができ、圧力センサモジュールの破壊を
防止することができるという効果を奏する。According to a fourth aspect of the present invention, the IC
The chip has a plurality of pressure introduction holes, and the plurality of pressure introduction holes are all located inside the opening of the diaphragm of the semiconductor pressure sensor chip and inside the opening of the pressure introduction hole of the package. Since the pressure sensor module is provided, it is possible to relieve a sudden pressure and to prevent the pressure sensor module from being broken.
【００４２】請求項５記載の発明においては、前記ＩＣ
チップの圧力導入孔をレーザー加工により形成するよう
にしたので、容易かつ高速に圧力導入孔を形成すること
ができるという効果を奏する。According to the fifth aspect of the present invention, the IC
Since the pressure introducing hole of the chip is formed by laser processing, there is an effect that the pressure introducing hole can be easily and quickly formed.
【００４３】請求項６記載の発明においては、前記ＩＣ
チップの圧力導入孔を異方性エッチングにより形成する
ようにしたので、ダイヤフラムの開口径及びパッケージ
の圧力導入孔に各々適合した圧力導入孔を形成すること
ができるとともに、形成時に発熱が無くＩＣチップ特性
に影響を与えずに形成できるいう効果を奏する。In the invention according to claim 6, the IC
Since the pressure introducing holes of the chip are formed by anisotropic etching, the pressure introducing holes can be formed respectively corresponding to the opening diameter of the diaphragm and the pressure introducing hole of the package. This has the effect of being able to be formed without affecting the characteristics.
【００４４】請求項７記載の発明においては、前記ＩＣ
チップの圧力導入孔をサンドブラストにより形成するよ
うにしたので、容易に圧力導入孔を形成することができ
るとともに、形成時に発熱が無くＩＣチップ特性に影響
を与えずに形成できるいう効果を奏する。In the invention according to claim 7, the IC
Since the pressure introduction hole of the chip is formed by sandblasting, the pressure introduction hole can be easily formed, and there is an effect that the heat is not generated at the time of formation and the IC can be formed without affecting the characteristics of the IC chip.
【００４５】請求項８記載の発明においては、前記ＩＣ
チップの圧力導入孔を放電加工により形成するようにし
たので、容易に圧力導入孔を形成することができるとい
う効果を奏する。In the invention according to claim 8, the IC
Since the pressure introducing hole of the chip is formed by electric discharge machining, there is an effect that the pressure introducing hole can be easily formed.
【００４６】請求項９記載の発明においては、前記ＩＣ
チップの圧力導入孔をプラズマエッチングにより形成す
るようにしたので、微小径の貫通孔を形成することがで
き、圧力センサチップの将来の小型にも対応することが
できるという効果を奏する。In the ninth aspect of the present invention, the IC
Since the pressure introduction hole of the chip is formed by plasma etching, a through hole having a small diameter can be formed, and an effect is provided that the pressure sensor chip can be adapted to a future small size.
【図１】本発明の第１の実施の形態の圧力センサモジュ
ールを示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a pressure sensor module according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第２の実施の形態の圧力センサモジュ
ールを示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a pressure sensor module according to a second embodiment of the present invention.
【図３】本発明の第３の実施の形態の圧力センサモジュ
ールを示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a pressure sensor module according to a third embodiment of the present invention.
【図４】本発明の第４の実施の形態の圧力センサモジュ
ールを示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a pressure sensor module according to a fourth embodiment of the present invention.
【図５】本発明の第５の実施の形態として、ＩＣチップ
の貫通孔の形成を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the formation of a through hole in an IC chip as a fifth embodiment of the present invention.
【図６】本発明の第５の実施の形態として、ＩＣチップ
の貫通孔の形成を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the formation of a through hole in an IC chip as a fifth embodiment of the present invention.
【図７】本発明の第６の実施の形態として、ＩＣチップ
の貫通孔の形成を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the formation of a through hole in an IC chip as a sixth embodiment of the present invention.
【図８】本発明の第７の実施の形態として、ＩＣチップ
の貫通孔の形成を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing the formation of a through hole in an IC chip as a seventh embodiment of the present invention.
【図９】本発明の第８の実施の形態として、ＩＣチップ
の貫通孔の形成を示す図である。FIG. 9 is a view showing the formation of a through hole in an IC chip as an eighth embodiment of the present invention.
【図１０】本発明の第９の実施の形態として、ＩＣチッ
プの貫通孔の形成を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the formation of a through hole in an IC chip as a ninth embodiment of the present invention.
【図１１】従来の半導体圧力センサモジュールを示す図
である。FIG. 11 is a view showing a conventional semiconductor pressure sensor module.
１ 半導体圧力センサチップ ２ ＩＣチップ ３ 貫通孔（圧力導入孔） ４ パッケージ（ボディ） ５ 圧力導入孔 ６ リード ７ パッケージ（カバー） ９ ワイヤ １０ 台座 １１ 基板 １２ ＩＣ １３ トリミング抵抗 １４ チップ部品 １５ バンプ １６ 配線パターン １７ 樹脂 １９ サンドブラスト ２１ レーザー ２２ 放電電極 ２４ プラズマ放電 ２５ 反応ガス（ＳＦ６） REFERENCE SIGNS LIST 1 semiconductor pressure sensor chip 2 IC chip 3 through hole (pressure introducing hole) 4 package (body) 5 pressure introducing hole 6 lead 7 package (cover) 9 wire 10 pedestal 11 substrate 12 IC 13 trimming resistor 14 chip component 15 bump 16 wiring Pattern 17 Resin 19 Sandblast 21 Laser 22 Discharge electrode 24 Plasma discharge 25 Reaction gas (SF6)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F055 AA40 BB20 CC02 DD04 EE13 FF11 FF36 FF43 FF49 GG01 GG12 4M112 AA01 BA01 CA12 CA13 CA15 CA16 DA03 DA04 DA05 DA15 DA18 EA14 GA01 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2F055 AA40 BB20 CC02 DD04 EE13 FF11 FF36 FF43 FF49 GG01 GG12 4M112 AA01 BA01 CA12 CA13 CA15 CA16 DA03 DA04 DA05 DA15 DA18 EA14 GA01
Claims (9)
て該ダイヤフラムの変位により圧力を検出する半導体圧
力センサチップと、該半導体圧力センサチップを搭載す
る台座と、前記台座と接合され、前記半導体圧力センサ
チップと前記台座とを封止するパッケージとを有し、前
記台座及び前記パッケージには、互いに連通して前記ダ
イヤフラムに圧力を導入する圧力導入孔を有してなる半
導体圧力センサと、該半導体圧力センサに電気的接続さ
れて該半導体圧力センサを制御するＩＣチップとを有す
る圧力センサモジュールにおいて、 前記ＩＣチップに圧力導入孔を形成して、該ＩＣチップ
を前記半導体圧力センサチップの前記台座として用いた
ことを特徴とする圧力センサモジュール。A semiconductor pressure sensor chip having a diaphragm that is displaced by pressure and detecting pressure by displacement of the diaphragm; a pedestal on which the semiconductor pressure sensor chip is mounted; and the semiconductor pressure sensor joined to the pedestal. A semiconductor pressure sensor having a package for sealing a chip and the pedestal, wherein the pedestal and the package have a pressure introduction hole communicating with each other and introducing pressure to the diaphragm; A pressure sensor module having an IC chip electrically connected to a sensor to control the semiconductor pressure sensor, wherein a pressure introduction hole is formed in the IC chip, and the IC chip is used as the pedestal of the semiconductor pressure sensor chip. A pressure sensor module, comprising:
実装するようにしたことを特徴とする請求項１記載の圧
力センサモジュール。2. The pressure sensor module according to claim 1, wherein said IC chip is mounted on said package face-to-face.
口の大きさを、前記半導体圧力センサチップの前記ダイ
ヤフラムの開口の大きさに合わせるとともに、前記ＩＣ
チップの圧力導入孔のもう一方の開口の大きさを、前記
パッケージの圧力導入孔の開口の大きさに合わせること
により、前記ダイヤフラムの開口と前記ＩＣチップの圧
力導入孔との接続部及び、前記ＩＣチップの圧力導入孔
と前記パッケージの圧力導入孔との接続部における段差
を無くしたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載
の圧力センサモジュール。3. The size of one opening of the pressure introducing hole of the IC chip is adjusted to the size of the opening of the diaphragm of the semiconductor pressure sensor chip, and
The size of the other opening of the pressure introducing hole of the chip is adjusted to the size of the opening of the pressure introducing hole of the package, so that the connection portion between the opening of the diaphragm and the pressure introducing hole of the IC chip, 3. The pressure sensor module according to claim 1, wherein a step at a connecting portion between the pressure introducing hole of the IC chip and the pressure introducing hole of the package is eliminated.
あり、該複数個の圧力導入孔が全て、前記半導体圧力セ
ンサチップの前記ダイヤフラムの開口の内側及び、前記
パッケージの圧力導入孔の開口の内側に位置するように
設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の圧
力センサモジュール。4. The pressure introducing hole of the IC chip is plural, and the plural pressure introducing holes are all inside the opening of the diaphragm of the semiconductor pressure sensor chip and the opening of the pressure introducing hole of the package. The pressure sensor module according to claim 1, wherein the pressure sensor module is provided so as to be positioned inside the pressure sensor module.
加工により形成するようにしたことを特徴とする請求項
１乃至請求項４のいずれかに記載の圧力センサモジュー
ル。5. The pressure sensor module according to claim 1, wherein the pressure introduction hole of the IC chip is formed by laser processing.
ッチングにより形成するようにしたことを特徴とする請
求項１乃至請求項４のいずれかに記載の圧力センサモジ
ュール。6. The pressure sensor module according to claim 1, wherein the pressure introducing hole of the IC chip is formed by anisotropic etching.
ラストにより形成するようにしたことを特徴とする請求
項１乃至請求項４のいずれかに記載の圧力センサモジュ
ール。7. The pressure sensor module according to claim 1, wherein the pressure introducing hole of the IC chip is formed by sandblasting.
により形成するようにしたことを特徴とする請求項１乃
至請求項４のいずれかに記載の圧力センサモジュール。8. The pressure sensor module according to claim 1, wherein the pressure introducing hole of the IC chip is formed by electric discharge machining.
エッチングにより形成するようにしたことを特徴とする
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の圧力センサモ
ジュール。9. The pressure sensor module according to claim 1, wherein the pressure introducing hole of the IC chip is formed by plasma etching.
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