JP3092307B2 - 半導体圧力センサ - Google Patents

半導体圧力センサ

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、デュアル・インライン
・パッケージ（ＤＩＬパッケージ）に搭載した表面加圧
形の半導体圧力センサ、特にそのパッケージ構造に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体圧力センサとして、シリコン基板
の一部に形成した薄肉ダイアフラムの上に、歪ゲージ抵
抗と呼ばれる半導体ピエゾ抵抗を拡散形成してなる半導
体圧力センサチップを採用し、測定圧力をダイアフラム
上の抵抗変化として電気信号に変換して検出するように
したものが周知である。
【０００３】図５，図６は従来における表面加圧形の半
導体圧力センサの組立構造（ＤＩＬパッケージ）を示す
ものであり、図において、１は半導体圧力センサチッ
プ、２はチップ１を搭載したガラス台座、３は外部導出
端子、４はチップ１のボンディングパッド１ａと外部導
出端子３との間をボンディングしたアルミワイヤ、５は
樹脂パッケージ、６はパッケージ蓋、６ａは蓋６に穿孔
した導圧穴、７はチップ１の表面を保護するシリコーン
ゲルである。
【０００４】ここで、チップ１はダイアフラムを形成し
た基板の凹空間を下面に向けてガラス台座２の上面に真
空中で気密に接合されている。一方、パッケージ５の底
部中央には一段低く窪んだキャビティ５ａが形成されて
おり、チップ１を搭載した台座２がキャビティ５ａの底
に接着剤で固定されている。また、外部導出端子３は前
記キャビティ５ａを挟んでパッケージ５の左右両サイド
に配列している。なお、前記組立構造におけるパッケー
ジ５のキャビティ５ａは、台座２の上に搭載したチップ
１と外部導出端子３とがパッケージ内でほぼ同じ高さに
並ぶようにするために形成したものである。また、シリ
コーンゲル７は導圧穴６ａを通じてパッケージ内に侵入
する塵埃，湿気などからチップ１およびワイヤ４などを
保護する役目を果たす。
【０００５】かかる構成の半導体圧力センサは次のよう
に組立てられる。まず、パッケージ５のキャビティ５ａ
にチップ１と台座２との組立体を組み込み、続いてチッ
プ１のボンディングパッド１ａと外部導出端子３との間
にワイヤ４をボンディングする。次に、パッケージ５の
中に適量のシリコーンゲル７をポッティングしてチップ
１，ワイヤ４の表面を被覆し、さらにシリコーンゲル７
をキュア処理した後、最後にパッケージ５に蓋６を被着
して製品を完成する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記のよう
な表面加圧形の半導体圧力センサに対し、チップ表面の
保護対策としてパッケージ内にシリコーンゲルを注入す
る場合には、センサの精度維持面から次記のような配慮
が必要である。すなわち、シリコーンゲルはキュアした
状態でもゲル性状を保っているので、図５の導圧穴６ａ
を通じて外部から加わる圧力はチップ１のダイアフラム
を加圧するまでの途中でシリコーンゲル７を伝播する間
に多少減衰する。また、シリコーンゲルは熱サイクルが
加わったり，吸湿したりすると、その力学的性質が変化
してその影響がセンサの測定精度をばらつかせる。しか
も、このような測定精度への影響はゲル層の厚みが厚い
ほど大きく現れる。したがって、圧力センサの精度を高
めるためには、チップ１の表面を封止したシリコーンゲ
ル７の層厚をできる限り薄くすることが必要である。
【０００７】そこで、発明者等は、チップの封止工程で
最初にワイヤ４が没するレベルまでシリコーンゲル７を
パッケージ５にポッティングした後、真空引き式吸引ノ
ズルを用いて余分なゲルをパッケージ内から吸い取り、
最終的にチップの表面を覆うゲルの層厚が数十μｍ程度
にまで薄くする方法を試みた。なお、ゲルを吸い取ると
ワイヤがゲル層の上に露呈するが、ゲル自身には付着性
があるのでワイヤの表面がゲルで覆われる。しかしなが
ら、従来のパッケージ構造のままでは図６で示すように
チップ１の周域には外部導出端子３との間にワイヤ４が
配線されており、かつチップ自身も約３mm角程度の極小
サイズであることから吸引ノズルのハンドリングが困難
を極める。すなわち、吸引ノズルの先端をワイヤ５に触
れずにチップ１の周域に差し込ませることは至難の技で
ある。このために、吸引ノズルの先端が誤ってチップ１
の表面に当たって傷を付けたり、ワイヤ４を変形，断線
させたりするトラブルが多発し、このままでは実工程へ
の実用化が極めて困難となる。
【０００８】本発明は上記の点にかんがみなされたもの
であり、その目的は前記した課題を解決し、チップの封
止工程でパッケージ内にポッティングしたシリコーンゲ
ルの余剰分を安全，かつ作業性よく吸引ノズルなどの治
具を用いて吸い取ることができるようにした表面加圧形
の半導体圧力センサ，特にそのパッケージ構造を提供す
ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的は本発明によ
り、キャビティに連ねてパッケージ内底部の残余面域に
余剰保護材の吸い取り作業領域となる凹所を形成するこ
とにより達成される。ここで、前記の凹所は、方形状を
なすパッケージの周囲四辺のうち、外部導出端子を配し
た二辺を除く対向二辺の少なくとも一辺の内周面域にキ
ャビティと連ねて形成することができる。また、チップ
のボンディングパッドは凹所との対向辺を除く残り辺の
チップ周縁に形成するのが好ましい。
【００１０】
【作用】上記構成により、まず、パッケージ内に保護材
であるシリコーンゲルをポッティングした直後の状態で
は、パッケージのキャビティと連ねてその側方に形成し
た凹所内もゲルで満たされている。ここで、真空式の吸
引ノズルを凹所に差し込んでゲルを吸い取ると、これに
引きずられる形でチップ，外部導出端子，ワイヤなどの
表面領域を覆っていたゲルが凹所側に流れ込んで一緒に
吸い取られるようになる。しかも、この凹所はチップ，
ワイヤなどが位置するキャビティから離れて形成されて
いるので、これら部品に吸引ノズルが触れるおそれなし
に、作業スペースに十分な余裕を持たせて余剰ゲルの吸
い取り作業を安全，かつ能率よく進めることができる。
【００１１】
【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。なお、実施例の図中で図５，図６に対応する同一部
材には同じ符号が付してある。まず、図１，図２におい
て、方形状（四角形）をなすパッケージ５に対して、そ
の底部中央にはチップ１，台座２を組み込むキャビティ
５ａが形成されている。また、キャビティ５ａを挟んで
パッケージ５の左右の二辺には外部導出端子３が配列
し、残る二辺の内周側面域にはキャビティ５ａを挟んで
その両側にキャビティ５ａと連なる凹所８が新たに追加
して形成されている。この凹所８はキャビティ５ａと同
じ深さに窪んでおり、かつキャビティ５ａとの境にはチ
ップ１の位置決めに必要なくびれ部が形成されている。
一方、チップ１の上面に形成したポッティングパッド１
ａは、全て外部導出端子３と対向し合う左右二辺のチッ
プ周縁部に集中配列して外部導出端子３との間にワイヤ
ボンディングが施されており、凹所８と対向するチップ
辺にはボンディングパッドがない。
【００１２】かかる構成で、チップ１の表面をシリコー
ンゲル７で封止する場合には、まずチップ１，外部導出
端子３，およびワイヤ４が没するレベルまで十分な量の
シリコーンゲル７をパッケージ内にポッティングする。
次に、図１，図３で示すように真空引き式吸引ノズル９
を側方斜めからパッケージ５の内方に差し入れて前記凹
所８に当てがい、この状態でゲル７を吸い取る。これに
より、凹所８からのゲル吸い取りが進むに連れて、チッ
プ１，外部導出端子３，ワイヤ４をいままで埋めていた
余剰のゲルが凹所８に向けて流動して吸引ノズル９に吸
い取られるようになる。そして、最終的にチップ１，ワ
イヤ４の表面を被覆するゲル７の層厚が数十μｍ程度に
薄くなったところで吸い取りを停止する。
【００１３】ところで、前記構成によれば、凹所８がキ
ャビティ５ａと離れた位置に形成されており、しかもチ
ップ１のボンディングパッド１ａは凹所８との対向辺に
は形成されてない。したがって、前記のように凹所８に
吸引ノズル９を差し入れて余剰ゲルを吸い取ることによ
り、チップ１，ワイヤ４などに吸引ノズル９のノズル先
端を触れるおそれなしに、作業スペースに十分な余裕を
もって余剰ゲルの吸い取り作業を安全，かつ能率よく進
めることができる。
【００１４】図４は本発明の応用実施例を示すものであ
り、この実施例では図１と比べて凹所８がキャビティ５
ａの片側面域にのみ形成されている。この実施例では、
凹所８が一箇所であるために、図１のように同時に２本
の吸引ノズル９を使用してゲル吸い取り作業を進める場
合に比べて多少は作業能率が低くなるが、凹所８が一箇
所であるのでパッケージ５全体の外形寸法を小形化でき
る。なお、図４の構成では、チップ１のボンディングパ
ッド１ａは必ずしも外部導出端子３と対向する左右二辺
に限定して配列する必要はなく、凹所８との対向辺を除
く残り三辺に分散して配列した場合でも同等な効果が得
られる。
【００１５】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、パ
ッケージ内に組み込んだチップの表面をシリコーンゲル
で封止する際の余剰ゲル吸い取り工程で、吸引ノズルを
パッケージ内部に形成した凹所に差し入れて吸い取り作
業を進めることにより、チップ，ワイヤなどに吸引ノズ
ルを触れずに作業を安全に遂行することができる。ま
た、余剰ゲルを吸い取って最終的にチップの表面を覆う
ゲルの層厚を数十μｍ程度に薄くすることで、ゲルが圧
力センサの測定精度に及ぼす影響を大幅に軽減して表面
加圧形半導体圧力センサの精度が大幅に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施例のパッケージ蓋を外した状態の平
面図
【図２】図１の断面側視図
【図３】図１の構成における余剰ゲル吸い取り作業の説
明図
【図４】本発明の応用実施例の平面図
【図５】従来における半導体圧力センサの組立構造を示
す断面図
【図６】図５におけるパッケージ蓋を外した状態の平面
図
【符号の説明】
１ 半導体圧力センサチップ １ａ ボンディングパッド ２ ガラス台座 ３ 外部導出端子 ４ ワイヤ ５ パッケージ ５ａ キャビティ ６ パッケージ蓋 ６ａ 導圧穴 ７ シリコーンゲル ８ 凹所 ９ 吸引ノズル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 29/84 G01L 9/04 101

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】基板のダイアフラム上に歪ゲージ抵抗を形
    成した半導体圧力センサチップを台座に搭載してパッケ
    ージの底部中央に形成したキャビティ内に組み込み、か
    つチップのボンディングパッドとキャビティの左右両サ
    イドに配置した外部導出端子との間をワイヤ接続すると
    ともに、チップおよびワイヤの表面をゲル状保護材で封
    止した表面加圧形の半導体圧力センサにおいて、前記キ
    ャビティに連ねてパッケージ内の残余面域に余剰保護材
    の吸い取り作業領域となる凹所を形成したことを特徴と
    する半導体圧力センサ。
  2. 【請求項２】請求項１記載の半導体圧力センサにおい
    て、方形状をなすパッケージの周囲四辺のうち、外部導
    出端子を配した二辺を除く対向二辺の少なくとも一辺の
    内周面域に、キャビティと連ねて凹所を形成したことを
    特徴とする半導体圧力センサ。
  3. 【請求項３】請求項１記載の半導体圧力センサにおい
    て、チップのボンディングパッドを凹所との対向辺を除
    く残り辺のチップ周縁に形成したことを特徴とする半導
    体圧力センサ。
  4. 【請求項４】請求項１記載の半導体圧力センサにおい
    て、ゲル状保護材がシリコーンゲルであることを特徴と
    する半導体圧力センサ。
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