JP3374620B2 - 半導体圧力センサ - Google Patents

半導体圧力センサ

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JP3374620B2 JP27818295A JP27818295A JP3374620B2 JP 3374620 B2 JP3374620 B2 JP 3374620B2 JP 27818295 A JP27818295 A JP 27818295A JP 27818295 A JP27818295 A JP 27818295A JP 3374620 B2 JP3374620 B2 JP 3374620B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ピエゾ抵抗効果を
利用した半導体圧力センサに関するものである。
【0002】
【従来の技術】図13の断面図に基づいて従来の半導体
圧力センサの一例について説明する。図で、1はシリコ
ン単結晶で構成された略平板状の圧力センサチップで、
圧力センサチップ1の裏面側には凹部1aが形成され、
凹部1aの上方には、印加された圧力を応力に変換する
ダイヤフラム部1bが形成されている。また、圧力セン
サチップ1には、拡散歪みゲージ(図示省略)が形成さ
れており、ピエゾ抵抗効果によりダイヤフラム部1bの
応力の変化を電気抵抗の変化に変換するように構成され
ている。
【0003】2は高価なPPS(ポリフェニレンサルフ
ァイド樹脂)やLCP(芳香族液晶ポリエステル樹脂)
等のモールド樹脂で構成された、凹状のチップ収納部2
a内に圧力センサチップ1を実装するパッケージ(プリ
モールドパッケージ)で、チップ収納部2aの底面に
は、その中空部分が外部の被測定圧力をセンサ内部に導
入するための圧力導入孔2bとなるパイプ部2cが形成
されている。圧力センサチップ1は、圧力導入孔2b
の、封止樹脂パッケージ2の内部側の開口を塞ぐように
接着剤3によって封止樹脂パッケージ2に実装されてい
る。
【0004】また、封止樹脂パッケージ2は、外部接続
用端子4と一体に成形されており、複数の外部接続用端
子4の一端は、ボンディングワイヤ5によって圧力セン
サチップ1の表面に形成された電極パッド6とそれぞれ
接続されており、他端は封止樹脂パッケージ2の側面部
から外側に露出するよう構成されている。さらに、7は
圧力センサチップ1の表面を覆うシリコーンジャンクシ
ョンコーティングレジン、8はチップ収納部2aを密閉
する蓋である。封止樹脂パッケージ2の構成材料として
PPSやLCPを用いるのは、ボンディングワイヤ5が
金ワイヤである場合、ワイヤボンディング時に 150〜 2
00℃に加熱するので耐熱性が必要なためである。
【0005】図13に示すように構成することによっ
て、圧力センサチップ1に形成されたダイヤフラム部1
bの表面側に印加されるチップ収納部2a内の圧力と、
封止樹脂パッケージ2の外部から圧力導入孔2bを介し
てダイヤフラム部1bの裏面側に印加される圧力との差
圧に応じてダイヤフラム部1bに応力が発生するので、
その応力に応じたピエゾ抵抗の抵抗値を外部接続用端子
4から取り出すことができ圧力を測定することができ
る。
【0006】図13に示す半導体圧力センサの製造方法
の一例について説明する。まず、リードフレーム等の形
態で供給される外部接続用端子4を同時成形した封止樹
脂パッケージ2のチップ収納部2aに、圧力センサチッ
プ1を接着(ダイボンド)し、圧力センサチップ1に形
成された電極パッド6と外部接続用端子4をAuワイヤ等
のボンディングワイヤ5で電気的に接続する。その後、
圧力センサチップ1の表面保護のため、シリコーンジャ
ンクションコーティングレジン7で圧力センサチップ1
の表面を被覆し、封止樹脂パッケージ2のチップ収納部
2aの開口に蓋8を接着する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】図13に示した半導体
圧力センサでは、封止樹脂パッケージ2の内部に実装し
た圧力センサチップ1の機械的保護のため、蓋8を封止
樹脂パッケージ2に取付けなければならないため、その
分、部品コスト及び組み立てコストが高くなるという問
題点があった。
【0008】また、封止樹脂パッケージ2の内部に配置
された、圧力センサチップ1及び外部接続用端子4をボ
ンディングワイヤ5により接続する必要があるが、ボン
ディングワイヤ5としてAuワイヤを用いた場合、ワイヤ
ボンダーのツールであるキャピラリが移動する範囲を確
保するために、蓋8を取付けるチップ収納部2aの開口
部分を大きくする必要があり封止樹脂パッケージ2の外
形寸法が大きくなるという問題点があった。
【0009】さらに、封止樹脂パッケージ2への外部接
続用端子4の接合強度を確保するため、外部接続用端子
4が貫通する、封止樹脂パッケージ2の側壁部分の幅を
大きくする必要があり、図13に示すような、外部接続
用端子4と一体成形したパッケージ(プリモールドパッ
ケージ)では小型化を図ることが困難であった。
【0010】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、その目的とするところは、低コストで小型化が図れ
る半導体圧力センサの構造を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の半導体圧
力センサは、裏面側に凹部が形成され、その凹部の上方
に、圧力を応力に変換するダイヤフラム部が形成された
圧力センサチップと、その圧力センサチップを実装する
リードフレームと、封止樹脂パッケージとを備え、シリ
コーンジャンクションコーティングレジンによって前記
ダイヤフラム部の表面が覆われ、前記圧力センサチップ
の前記凹部の空間に繋がる第1貫通孔が前記リードフレ
ームに形成され、前記第1貫通孔に繋がる第1圧力導入
孔が前記封止樹脂パッケージに形成されていると共に、
前記シリコーンジャンクションコーティングレジンが充
填された空間に繋がる第2貫通孔が前記リードフレーム
に形成され、前記第2貫通孔に繋がる第2圧力導入孔が
前記封止樹脂パッケージに形成されていることを特徴と
するものである。
【0012】
【0013】
【0014】つまり、請求項記載の半導体圧力センサ
は、リードフレーム上に実装した圧力センサチップを封
止樹脂にて封止したもので、リードフレームの圧力セン
サチップ実装位置に第1貫通孔を形成し、その第1貫通
孔に繋がる第1圧力導入孔を、封止樹脂パッケージに形
成して、第1貫通孔及び第1圧力導入孔を介して圧力セ
ンサチップのダイヤフラム部の裏面側に所定圧力が印加
されるように構成すると共に、ダイヤフラム部の表面側
の面を保護するシリコーンジャンクションコーティング
レジンが充填された空間に繋がる第2貫通孔を、リード
フレームの圧力センサチップ実装位置の近傍に形成し、
その第2貫通孔に繋がる第2圧力導入孔を、封止樹脂パ
ッケージに形成して、第2圧力導入孔及び第2貫通孔及
びシリコーンジャンクションコーティングレジンを介し
て圧力センサチップのダイヤフラム部の表面側に別の圧
力が印加されるように構成したものである。
【0015】
【0016】
【0017】請求項記載の半導体圧力センサは、請求
項1において、前記第1圧力導入孔には第1パイプが配
置されて前記第1貫通孔に接続されており、前記第2圧
力導入孔には第2パイプが配置されて前記第2貫通孔に
接続されていることを特徴とするものである。
【0018】つまり、請求項記載の半導体圧力センサ
は、リードフレームの圧力センサチップ実装位置に第1
貫通孔を形成し、その第1貫通孔に第1パイプを接続
し、ダイヤフラム部の表面側の面を保護するシリコーン
ジャンクションコーティングレジンが充填された空間に
繋がる第2貫通孔を、リードフレームの圧力センサチッ
プ実装位置の近傍に形成し、第1貫通孔を塞ぐように圧
力センサチップを実装し、全体を封止樹脂にて封止した
ものであり、第1貫通孔及び第1パイプを介して圧力セ
ンサチップのダイヤフラム部の裏面側に所定圧力が印加
されると共に、第2貫通孔及び第2パイプを介して、圧
力センサチップのダイヤフラム部の表面側に別の圧力が
印加されるように構成したものである。
【0019】請求項記載の半導体圧力センサは、請求
項2において、前記圧力センサチップは前記リードフレ
ームに支持された回路基板に対して他の部品とともに実
装され、前記回路基板に取り付けられ少なくとも前記圧
力センサチップを覆うよう蓋が設けられ、前記シリコー
ンジャンクションコーティングレジンは前記蓋の内部に
充填されており、前記回路基板には前記リードフレーム
の第1貫通孔と連通する基板側第1貫通孔が形成され
て、前記第1パイプを介して前記凹部の内部の空間が前
記封止樹脂パッケージの外側の空間に連通し、前記回路
基板には前記リードフレームの第2貫通孔に連通する基
板側第2貫通孔が形成されて、前記第2パイプを介し
て、前記シリコーンジャンクションコーティングレジン
が充填された空間が前記封止樹脂パッケージの外側の空
間に連通するように構成されていることを特徴とするも
のである。
【0020】つまり、請求項記載の半導体圧力センサ
は、圧力センサチップ、その他の部品(コンデンサ、抵
抗等のチップ部品、IC等)を回路基板に実装し、少な
くとも圧力センサチップを蓋で覆って封止し、蓋の内部
にシリコーンジャンクションコーティングレジンを充填
し、圧力センサチップに形成した凹部に通じる基板側第
1貫通孔に第1パイプを接続すると共に、蓋によって密
閉される空間に通じる基板側第2貫通孔に第2パイプを
接続し、基板側第1貫通孔及び第1パイプを介して圧力
センサチップのダイヤフラム部の裏面側に所定圧力が印
加され、第2パイプ及び基板側第2貫通孔及びシリコー
ンジャンクションコーティングレジンを介してダイヤフ
ラム部の表面側に別の圧力が印加されるように構成した
ものである。
【0021】請求項4記載の半導体圧力センサは、裏面
側に凹部が形成され、その凹部の上方に、圧力を応力に
変換するダイアフラム部が形成された圧力センサチップ
と、その圧力センサチップを支持して前記凹部の内部の
空間を密閉する台座と、その台座を支持するリードフレ
ームと、樹脂封止パッケージとを備え、前記ダイアフラ
ム部の表面が、シリコーンジャンクションコーティング
レジンによって覆われ、前記シリコーンジャンクション
コーティングレジン中に差し込まれたパイプを介して前
記封止樹脂パッケージの外側の空間に連通するように構
成されていることを特徴とするものである。
【0022】つまり、請求項記載の半導体圧力センサ
は、圧力センサチップと、その圧力センサチップを支持
する台座間に、例えば、その内部圧力を略真空とした圧
力基準室を設け、台座をリードフレームに実装(ダイ付
け)し、圧力センサチップの表面及びその周辺のリード
フレーム上を、シリコーンジャンクションコーティング
レジンで覆い、そのシリコーンジャンクションコーティ
ングレジン中にパイプの一端を固定した後、封止樹脂で
全体を封止し、パイプ及びシリコーンジャンクションコ
ーティングレジンを介して、ダイヤフラム部の表面側に
被測定圧力が印加されるように構成したものである。
【0023】
【0024】
【0025】
【0026】
【0027】
【0028】
【0029】
【0030】
【0031】
【0032】
【0033】
【0034】
【0035】
【発明の実施の形態】以下、図1の断面図に基づいて本
発明の半導体圧力センサの参考例1について説明する。
図で、9はシリコン単結晶で構成された略平板状の圧力
センサチップで、圧力センサチップ9の裏面側には凹部
9aが形成され、凹部9aの上方には、印可された圧力
を応力に変換するダイアフラム部9bが形成されてい
る。また、圧力センサチップ9には、拡散歪みゲージ
(図示省略)が形成されており、ピエゾ抵抗効果により
ダイアフラム部9bに発生した応力を電気抵抗に変換す
るように構成されている。
【0036】10は圧力センサチップ9を実装するリー
ドフレーム、11は圧力センサチップ9及びリードフレ
ーム10を封止する樹脂製のパッケージ(封止樹脂パッ
ケージ)である。12はダイヤフラム部9bの表面を覆
う、ゲル状のシリコーン樹脂等のシリコーンジャンクシ
ョンコーティングレジンで、その一部が封止樹脂パッケ
ージ11の外側に露出するように構成されている。シリ
コーンジャンクションコーティングレジンは、通常、応
力緩和、耐湿性向上のためのIC等の表面コート材とし
て用いられているものである。図1に示す半導体圧力セ
ンサの場合、シリコーンジャンクションコーティングレ
ジンとしては、比較的柔らかい、ゴム状またはゲル状の
タイプのものを用いる。13は、リードフレーム10の
外部接続用端子10aと圧力センサチップ9の表面側に
形成された電極パッド14を接続する、AuまたはAl等で
構成されたボンディングワイヤである。
【0037】また、リードフレーム10のダイ付け部1
0bの圧力センサチップ実装位置には、貫通孔10cが
形成されており、圧力センサチップ9はこの貫通孔10
cを塞ぐように、シリコーンまたはエポキシ等の接着剤
15によってリードフレーム10のダイ付け部10bに
固定されている。さらに、封止樹脂パッケージ11に
は、貫通孔10cに繋がるように圧力導入孔11aが形
成されている。
【0038】図1に示す圧力センサチップは、大気圧を
基準として圧力を測定するもので、図1に示すように構
成し、圧力導入孔11aに、チューブ等を接続してその
チューブ等を介して被測定圧力が半導体圧力センサの内
部に導入されるように構成すれば、シリコーンジャンク
ションコーティングレジン12を介して圧力センサチッ
プ9のダイヤフラム部9bの表面側には、基準圧力であ
る大気圧が印加され、圧力導入孔11aに接続されたチ
ューブ及び封止樹脂パッケージ11に形成された圧力導
入孔11a及びリードフレーム10に形成された貫通孔
10cを介してダイヤフラム部9bの裏面側に被測定圧
力が印加され、基準圧力である大気圧との差圧に応じて
ダイヤフラム部1bに応力が発生するので、その応力に
応じたピエゾ抵抗の抵抗値をリードフレーム10の外部
接続用端子10aから取り出して圧力を測定することが
できる。
【0039】図1に示す半導体圧力センサの製造方法に
ついて説明する。まず、圧力センサチップ9をリードフ
レーム10のダイ付け部10bに接着し、ボンディング
ワイヤ13によってリードフレーム10の外部接続端子
10aと圧力センサチップ9の電極パッド14とを接続
する。次に、圧力センサチップ9の表面をシリコーンジ
ャンクションコーティングレジン12(例えば、ゲル状
のシリコーン樹脂)で被覆する。
【0040】次に、圧力センサチップ9を実装したリー
ドフレーム10をモールド封止用金型内にセットする。
ここで、金型の下型に、リードフレーム10の貫通孔1
0cの径より少し大きい略円筒形のピンを設けておき、
そのピンの先端が、貫通孔10cの裏面側の開口を塞ぐ
ようにピン位置を調整しておく。モールド封止時、モー
ルド封止に用いる封止樹脂(熱硬化性のエポキシ樹脂
等、一般に成形温度は170 〜190 ℃である)が、ピンと
リードフレーム10との隙間に流れ込み、リードフレー
ム10の貫通孔10cを塞がないように注意する。この
ための工夫は色々あるが、例えば、モールド封止前に、
貫通孔10cをプラスチックまたは金属等で構成された
薄い板または膜で塞いでおき、モールド封止後に、ドリ
ルによる穿孔、レーザ焼切り、薬品溶解等の方法によっ
て、薄い板または膜に開口を形成する方法がある。ま
た、予め、貫通孔10cの裏面側開口の周囲に離型剤を
塗布しておき、モールド封止するようにしてもよいが、
その方法は特に限定されない。
【0041】圧力センサチップ9の表面を被覆したシリ
コーンジャンクションコーティングレジン12は、モー
ルド封止した後、その一部が封止樹脂パッケージ11の
外側に露出していなければならないが、例えば、これは
金型の上型に、シリコーンジャンクションコーティング
レジン12に接する、または、シリコーンジャンクショ
ンコーティングレジン12中にわずかに入り込むように
位置を調整したピンを設けておけばよい。これにより、
モールド封止後に、シリコーンジャンクションコーティ
ングレジン12の一部が封止樹脂パッケージ11の外側
に露出するようになる。
【0042】リードフレーム10は、42アロイ、コバー
ル、銅系合金等の材料で構成され、ボンディングワイヤ
を接続するために、表面にAu,Agめっき等が施されてい
る。但し、リードフレーム10の材料は特に限定される
ものではない。リードフレーム10の外部接続用端子1
0aの、封止樹脂パッケージ11の外側に突出した部分
は、上方または下方方向に屈曲した形状、または、ガル
ウィング状やJベンド状等の形状に加工され、プリント
配線基板上に形成した配線パターンと半田等により接続
される。
【0043】図2の断面図に基づいて本発明の半導体圧
力センサの実施形態1について説明する。但し、図1に
示した構成と同等構成については同符号を付すこととし
詳細な説明を省略することとする。図に示す半導体圧力
センサの場合、リードフレーム10のダイ付け部10b
には、樹脂封止パッケージ11に形成された第1圧力導
入孔11a及び第2圧力導入孔11bにそれぞれ繋が
る、第1貫通孔10c及び第2貫通孔10dが形成され
ており、圧力センサチップ9は、接着剤15によって第
1貫通孔10cの表面側開口を塞ぐようにリードフレー
ム10のダイ付け部10bに実装されている。
【0044】また、圧力センサチップ9の表面、及び、
第2貫通孔10dの表面側開口を含む、圧力センサチッ
プ9周辺のダイ付け部10bの表面が、ゲル状のシリコ
ーン樹脂等で構成されるシリコーンジャンクションコー
ティングレジン12でグローブトップ状に覆われてお
り、第2貫通孔10dの箇所でリードフレーム10の裏
面側にシリコーンジャンクションコーティングレジン1
2が露出するように構成されている。
【0045】図2に示すように構成し、第1圧力導入孔
11aに、チューブ等を接続してそのチューブによって
被測定圧力が半導体圧力センサ内に導入されるように構
成する。これにより、第2圧力導入孔11b及び第2貫
通孔10d及びシリコーンジャンクションコーティング
レジン12を介して、圧力センサチップ9のダイアフラ
ム部9bの表面側には、基準圧力である大気圧が印加さ
れ、第1圧力導入孔11aに接続されたチューブ及び第
1貫通孔10cを介してダイアフラム部9bの裏面側に
被測定圧力が印加され、基準圧力である大気圧との差圧
に応じてダイアフラム部9bに応力が発生するので、そ
の応力に応じたピエゾ抵抗の抵抗値をリードフレーム1
0の外部接続用端子10aから取り出すことができ圧力
を測定することができる。図2に示す半導体圧力センサ
の製造方法について説明する。圧力センサチップ9をリ
ードフレーム10のダイ付け部10bに接着し、ボンデ
ィングワイヤ13によってリードフレーム10の外部接
続用端子10aと圧力センサチップ9の電極パッド14
とを接続し、圧力センサチップ9の表面及びその周辺の
ダイ付け部10bの表面を、シリコーンジャンクション
コーティングレジン12でポッティングしグローブトッ
プ状に覆う。この場合、第2貫通孔10dからシリコー
ンジャンクションコーティングレジン12がリードフレ
ーム10の裏面側に流れ出さないよう注意する。この対
策としては、シリコーンジャンクションコーティングレ
ジン12を、約 100〜 150℃、30分〜90分程度の条件で
熱硬化させる前に、予め、第2貫通孔10dの裏面側開
口に、テフロンコーティング等を施したピン等を差し込
んでおき、シリコーンジャンクションコーティングレジ
ン12の硬化後にそのピン等を取り外す方法、または、
第2貫通孔10dを小さくして、シリコーンジャンクシ
ョンコーティングレジン12の表面張力により、第2貫
通孔10dからリードフレーム10の裏面側にシリコー
ンジャンクションコーティングレジン12が流れ出さな
いように構成する方法等がある。
【0046】次に、圧力センサチップ9を実装したリー
ドフレーム10をモールド封止用金型内にセットし、エ
ポキシ樹脂等でモールド封止(トランスファ成形)す
る。ここで、金型の下型に、リードフレーム10の第1
貫通孔10c及び第2貫通孔10dのそれぞれの径より
少し大きい略円筒形のピンをそれぞれ設けておき、それ
らのピンの先端が、第1貫通孔10c及び第2貫通孔1
0dの裏面側の開口を塞ぐようにピン位置を調整してモ
ールド封止する。
【0047】図3の断面図に基づいて本発明の参考例2
について説明する。図3に示す半導体圧力センサは、図
1に示した半導体圧力センサに対して、予め、リードフ
レーム10の圧力センサチップ9の実装位置に形成した
貫通孔10cに、一端が封止樹脂パッケージ11の外側
に露出する金属製のパイプ16を接続してモールド封止
した点が異なるものである。パイプ16をリードフレー
ム10に接続するには、パイプ16をかしめる、溶接す
る、高温半田(融点が約 220℃)により半田付けする、
エポキシ系接着剤で接着する等の方法があるが特に限定
されるものではない。
【0048】図3に示す半導体圧力センサの製造方法に
ついて説明する。まず、圧力センサチップ9をリードフ
レーム10のダイ付け部10bにダイボンドし、圧力セ
ンサチップ9に形成された電極パッド14とリードフレ
ーム10の外部接続用端子10aをボンディングワイヤ
13により接続する。その後、圧力センサチップ9の表
面をゲル状のシリコーン樹脂等のシリコーンジャンクシ
ョンコーティングレジン12で被覆してトランスファー
モールド成形を行う。この場合、パイプ16の先端部分
と、シリコーンジャンクションコーティングレジン12
の一部が、封止樹脂パッケージ11の外側に露出するよ
うに構成する。図3に示すように構成し、パイプ16に
チューブ等を接続し、空気または液体等を媒体として、
チューブ及びパイプ16を介して被測定圧力をダイアフ
ラム部9bの裏面側に印加することによって、シリコー
ンジャンクションコーティングレジン12を介してダイ
アフラム部9bの表面側に印加される大気圧を基準圧力
とした圧力測定が可能となる。
【0049】図4の断面図に基づいて本発明の実施形態
について説明する。図に示す半導体圧力センサは、図
2に示した半導体圧力センサに対して、予め、リードフ
レーム10に形成した、第1貫通孔10c及び第2貫通
孔10dに、それぞれ、一端が封止樹脂パッケージ11
の外側に露出する金属製の、第1パイプ17及び第2パ
イプ18を接続してモールド封止した点が異なるもので
ある。第1パイプ17及び第2パイプ18をリードフレ
ーム10に接続するには、第1パイプ17及び第2パイ
プ18をかしめる、溶接する、高温半田(融点が約 220
℃)により半田付けする、エポキシ系接着剤で接着する
等の方法があるが特に限定されるものではない。
【0050】図4に示す半導体圧力センサの製造方法に
ついて説明する。まず、リードフレーム10に形成した
第1貫通孔10c及び第2貫通孔10dに、それぞれ、
第1パイプ17及び第2パイプ18を接続して、リード
フレーム10の裏面側に第1パイプ17及び第2パイプ
18が突出するように構成する。次に、第1貫通孔10
cの表面側開口を塞ぐように、圧力センサチップ9をリ
ードフレーム10のダイ付け部10bにダイボンドし、
圧力センサチップ9に形成された電極パッド14と外部
接続用端子10aをボンディングワイヤ13により接続
する。その後、圧力センサチップ9の表面、及び、その
周辺のダイ付け部10bの表面(第2貫通孔10dの表
面側開口を含む)を、ゲル状のシリコーン樹脂等のシリ
コーンジャンクションコーティングレジン12で被覆し
てトランスファーモールド成形を行う。この場合、シリ
コーンジャンクションコーティングレジン12が、第2
パイプ18から封止樹脂パッケージ11の外側に流れ出
さないように、封止樹脂パッケージ11の外側に露出す
る第2パイプ18の開口を塞いだ状態でモールド封止す
る。
【0051】図5の断面図に基づいて本発明の半導体圧
力センサの参考例3について説明する。図に示す半導体
圧力センサは、略真空の圧力基準室を形成した絶対圧型
の半導体圧力センサである。図で、19は圧力センサチ
ップ9を実装するガラス等(例えば、パイレックスガラ
ス#7740(コーニング(株)製))で構成された略
平板状の台座で、略真空下で、陽極接合によって圧力セ
ンサチップ9の凹部9aを塞ぐように圧力センサチップ
9と接合されている。これにより、凹部9aは略真空の
圧力基準室となっている。また、圧力センサチップ9を
実装した台座19がリードフレーム10のダイ付け部1
0bに接着剤15によって固定されている。さらに、圧
力センサチップ9の表面を覆うシリコーンジャンクショ
ンコーティングレジン12の一部が封止樹脂パッケージ
11の外側に露出するように構成されている。図5に示
すように構成し、シリコーンジャンクションコーティン
グレジン12を介して圧力センサチップ9のダイアフラ
ム部9bの表面側に被測定圧力を印加することによって
絶対圧力を測定することが可能となる。
【0052】図5に示す半導体圧力センサの製造方法に
ついて説明する。まず、略真空下で、陽極接合によって
圧力センサチップ9の凹部9aを塞ぐように台座19を
圧力センサチップ9に接合する。次に、圧力センサチッ
プ9を実装した台座19をリードフレーム10のダイ付
け部10bに接着剤15により接着する。次に、ボンデ
ィングワイヤ13によって圧力センサチップ9に形成さ
れた電極パッド14とリードフレーム10の外部接続用
端子10aを接続した後、圧力センサチップ9の表面を
シリコーンジャンクションコーティングレジン12によ
って覆う。最後に、トランスファーモールド成形を行い
全体を封止する。この時、圧力センサチップ9を被覆し
たシリコーンジャンクションコーティングレジン12の
一部が、封止樹脂パッケージ10の外側に露出するよう
に構成する。
【0053】図6の断面図に基づいて本発明の半導体圧
力センサの実施形態3について説明する。図に示す半導
体圧力センサは、図5に示した半導体圧力センサに対し
て、パイプ20及びシリコーンジャンクションコーティ
ングレジン12を介して圧力センサチップ9に被測定圧
力が伝達されるように構成したものである。シリコーン
ジャンクションコーティングレジン12は、圧力センサ
チップ9の表面、及び、その周辺のダイ付け部10bの
表面を覆うように塗布されており、パイプ20の一端が
シリコーンジャンクションコーティングレジン12中に
差し込まれた構成となっている。パイプ20の他端は、
封止樹脂パッケージ11の外側に露出した構成となって
いる。このように構成し、チューブ等をパイプ20に接
続して被測定圧力をパイプ20の内部に印加することに
よって、シリコーンジャンクションコーティングレジン
12を介して被測定圧力がダイアフラム部9bの表面側
に印加されるので絶対圧力を測定することができる。
【0054】図6に示した半導体圧力センサの製造方
ついて説明する。まず、略真空下で、陽極接合によっ
て圧力センサチップ9の凹部9aを塞ぐように台座19
を圧力センサチップ9に接合する。次に、圧力センサチ
ップ9を実装した台座19をリードフレーム10のダイ
付け部10bに接着剤15により接着する。次に、ボン
ディングワイヤ13によって圧力センサチップ9に形成
された電極パッド14とリードフレーム10の外部接続
用端子10aを接続した後、圧力センサチップ9の表
面、及び、その周辺のダイ付け部10bの表面をシリコ
ーンジャンクションコーティングレジン12によって覆
う。次に、シリコーンジャンクションコーティングレジ
ン12中にパイプ20を差し込み、インサート成形す
る。この時、パイプ20の先端部分が封止樹脂パッケー
ジ11の外側に露出するように構成する。このように構
成し、チューブ等をパイプ20に接続して被測定圧力を
パイプ20の内部に印加することによって、シリコーン
ジャンクションコーティングレジン12を介して被測定
圧力がダイアフラム部9bの表面側に印加されるので絶
対圧力を測定することができる。
【0055】図7の断面図に基づいて本発明の半導体圧
力センサの参考例4について説明する。図に示す半導体
圧力センサは、図5に示した半導体圧力センサに対し
て、台座19を介さずに、圧力センサチップ9を直接リ
ードフレーム10のダイ付け部長10bに実装したもの
であるため、構造の詳細な詳細な説明を省略し製造方
ついて説明することとする。
【0056】まず、圧力センサチップ9を、略真空下
で、リードフレーム10のダイ付け部10bの表面に直
接陽極接合により接合する。これにより、凹部9aが密
閉されて圧力センサチップ9とリードフレーム10間に
略真空の圧力基準室が形成される。リードフレーム10
の材料は、圧力センサチップ9の材料(シリコン)の熱
膨張係数に近いコバール等を用いる。その後、ボンディ
ングワイヤ13により圧力センサチップ9の表面に形成
した電極パッド14とリードフレーム10の外部接続用
端子10aを接続し、ゲル状のシリコーン樹脂等のシリ
コーンジャンクションコーティングレジン12で圧力セ
ンサチップ9の表面を被覆し、トランスファーモールド
成形を行う。ここで、圧力センサチップ9の表面を被覆
したシリコーンジャンクションコーティングレジン12
の一部が、封止樹脂パッケージ11の外側に露出するよ
うに成形する。
【0057】図8の断面図に基づいて本発明の半導体圧
力センサの参考例5について説明する。図に示す半導体
圧力センサは、図1に示した半導体圧力センサに対し
て、封止樹脂パッケージ11に形成した圧力導入孔11
aの代わりにパイプ21を用いて圧力センサチップ9の
ダイアフラム部9bの裏面側に所定の圧力が印加される
ように構成したものであり、貫通孔10cの裏面側開口
の周囲のダイ付け部10bの部分が封止樹脂パッケージ
11の外側に露出しており、その露出したダイ付け部1
0bにパイプ21が接合されている。パイプ21は、リ
ードフレーム10のダイ付け部10bに形成された貫通
孔10cを介して、圧力センサチップ9の凹部9aの空
間に接続されている。
【0058】次に、製造方法について説明する。まず、
リードフレーム10の圧力センサチップ9実装位置に形
成した貫通孔10cの表面側開口を塞ぐように、圧力セ
ンサチップ9をリードフレーム10のダイ付け部10b
に接着した後、ワイヤボンディングを行い、圧力センサ
チップ9の表面をシリコーンジャンクションコーティン
グレジン12で覆い、貫通孔10cの裏面側開口及びそ
の周囲のダイ付け部10bが封止樹脂パッケージ11の
外側に露出するように成形する。成形後、パイプ21を
リードフレーム9の貫通孔10cの裏面側開口の位置に
合わせて半田またはガラス等でダイ付け部10bに接合
する。パイプ21は金属製で、リードフレーム10のダ
イ付け部10bと金属的に接合できるので、その接合部
分が堅固であり、接着剤とは異なり、腐食性ガス(プロ
パン、ブタン等)の圧力を測定する場合でも、パイプ2
1とダイ付け部10bの接合部分が腐食され、強度劣化
による破損が起こることがない。また、パイプ21をモ
ールド封止後に接合すれば良いので、圧力センサチップ
9のリードフレーム10へのダイボンド工程、ワイヤボ
ンド工程及びシリコーンジャンクションコーティングレ
ジン12の被覆工程が容易に行え、設備等を改良せず
に、従来のリードフレームの搬送設備を用いて製造する
ことができる。
【0059】図8に示すように構成し、パイプ21に、
チューブ等(図示省略)を接続してそのチューブ及びパ
イプ21によって被測定圧力が半導体圧力センサ内に導
入されるように構成すれば、シリコーンジャンクション
コーティングレジン12を介して圧力センサチップ9の
ダイヤフラム部9bの表面側には、基準圧力である大気
圧が印加され、パイプ21に接続されたチューブ及びパ
イプ21を介してダイヤフラム部9bの裏面側に被測定
圧力が印加され、基準圧力である大気圧との差圧に応じ
てダイヤフラム部1bに応力が発生するので、その応力
に応じたピエゾ抵抗の抵抗値をリードフレーム10の外
部接続用端子10aから取り出すことができ圧力を測定
することができる。
【0060】図9の断面図に基づいて本発明の半導体圧
力センサの参考例6について説明する。図で、22は回
路基板で、その表面には、圧力センサチップ9と、コン
デンサ、抵抗等のチップ部品23、及び、オペアンプ等
のIC24が実装されている。回路基板22は、樹脂
(エポキシ、フェノール、ポリイミドその他)、また
は、セラミック(アルミナ、窒化アルミその他)で構成
されており、リードフレーム10に接着剤15により接
着されている。この回路基板22は、片面基板に限定さ
れず、両面基板、または、多層基板で構成してもよい。
回路基板22の圧力センサチップ9の実装位置には、基
板側貫通孔22aが形成されており、圧力センサチップ
9は、この基板側貫通孔22aの表面側開口を塞ぐよう
に回路基板22に接着されている。圧力センサチップ9
に形成された電極パッド14はボンディングワイヤ13
によって回路基板22の表面に形成された電極パッド
(図示省略)と接続されており、圧力センサチップ9の
表面はシリコーンジャンクションコーティングレジン1
2によって覆われている。
【0061】また、リードフレーム11にも、基板側貫
通孔22aに繋がる貫通孔10cが形成されており、貫
通孔10cの裏面側開口にはパイプ25が接続されてい
る。さらに、シリコーンジャンクションコーティングレ
ジン12の一部、及び、パイプ25の一端が、封止樹脂
パッケージ11の外側に露出するようにモールド封止さ
れている。
【0062】回路基板22とリードフレーム11との電
気的接続は、エポキシ、シリコーン樹脂等を主材とした
導電性接着剤、または、高融点半田(例えば、融点が 2
20℃程度の、モールド封止温度より融点が高い半田、Sn
-3.5%Ag 半田等)、または、ボンディングワイヤを介し
て行えばよいが特に限定されるものではない。
【0063】図9に示すように構成し、パイプ25に、
チューブ等を接続してそのチューブ及びパイプ25によ
って被測定圧力が半導体圧力センサ内に導入されるよう
に構成すれば、シリコーンジャンクションコーティング
レジン12を介して圧力センサチップ9のダイヤフラム
部9bの表面側には、基準圧力である大気圧が印加さ
れ、パイプ25に接続されたチューブ及びパイプ25を
介してダイヤフラム部9bの裏面側に被測定圧力が印加
され、基準圧力である大気圧との差圧に応じてダイヤフ
ラム部1bに応力が発生するので、その応力に応じたピ
エゾ抵抗の抵抗値をリードフレーム10の外部接続用端
子10aから取り出すことができ圧力を測定することが
できる。
【0064】図10の断面図に基づいて本発明の半導体
圧力センサの参考例7について説明する。但し、図9に
示した構成と同等構成については説明を省略する。圧力
センサチップ9、チップ部品23、IC24が実装され
た回路基板22の、圧力センサチップ9の実装位置に
は、基板側貫通孔22aが形成されており、その基板側
貫通孔22aには、金属製のパイプ26が、回路基板2
2の裏面側に突出するように取り付けられている。ま
た、回路基板22の別の位置には、回路基板22の裏面
側に突出する位置決めピン27が取り付けられている。
一方、リードフレーム10には、回路基板22に取り付
けた、パイプ26及び位置決めピン27をそれぞれ挿通
させる、パイプ位置決め孔10e及びピン位置決め孔1
0fが形成されており、これらの構成によって、回路基
板22は、リードフレーム10の所定の位置に容易に位
置決めされることになる。
【0065】図10に示す半導体圧力センサの製造方
ついて説明する。まず、基板側貫通孔22a及び位置
決めピン27を形成し、パイプ26を、回路基板22の
裏面側に突出するように、基板側貫通孔22aに取り付
ける。次に、圧力センサチップ9等を回路基板22上に
実装し、ワイヤボンド工程、圧力センサチップ9の表面
へのシリコーンジャンクションコーティングレジン12
の塗布工程を行う。次に、パイプ位置決め孔10e及び
ピン位置決め孔10fに、それぞれ、パイプ26及び位
置決めピン27を挿通させて、リードフレーム10上に
回路基板22を配置する。その後、シリコーンジャンク
ションコーティングレジン12の一部及びパイプ26が
封止樹脂パッケージ11の外側に露出するように全体を
モールド封止する。
【0066】図11の断面図に基づいて本発明の半導体
圧力センサの参考例8について説明する。図9に示した
半導体圧力センサでは、パイプ25をリードフレーム1
0の裏面側に取り付けていたが、図に示す半導体圧力セ
ンサは、一端にフランジ部28aを形成したパイプ28
のフランジ部28aを、回路基板22とリードフレーム
10で挟むようにしてパイプ28を固定したものであ
る。
【0067】圧力センサチップ9、チップ部品23、I
C24を実装した回路基板22の、圧力センサチップ9
の実装位置には基板側貫通孔22aが形成されている。
一方、リードフレーム10には、基板側貫通孔22aに
対応した位置に貫通孔10gが形成されており、その貫
通孔10gにパイプ28を挿通させた状態で、パイプ2
8の一端に形成したフランジ部28aを収納する、凹状
のフランジ収納部10hが形成されている。
【0068】次に、図11に示す半導体圧力センサの製
造方法について説明する。まず、基板側貫通孔22aを
形成した回路基板22に、圧力センサチップ9等を実装
し、ワイヤボンド工程、圧力センサチップ9の表面への
シリコーンジャンクションコーティングレジン12の塗
布工程を行う。次に、リードフレーム10に形成したフ
ランジ収納部10hにパイプ28のフランジ部28aが
収納されるように、リードフレーム10に形成した貫通
孔10gにパイプ28を挿通させ、回路基板22をリー
ドフレーム10に接着剤15によって接着する。これに
より、パイプ28も固定する。最後に、シリコーンジャ
ンクションコーティングレジン12の一部及びパイプ2
8が封止樹脂パッケージ11の外側に露出するように全
体をモールド封止する。
【0069】図12に基づいて本発明の半導体圧力セン
サの実施形態4について説明する。圧力センサチップ
9、チップ部品23、IC24が実装された回路基板2
2は、リードフレーム10に接着固定されている。ま
た、回路基板22の圧力センサチップ9の実装位置に
は、基板側第1貫通孔22bが形成されており、その基
板側第1貫通孔22bには、裏面側に突出する第1パイ
プ29が接続されている。また、回路基板22の別の位
置には、基板側第2貫通孔22cが形成されており、そ
の基板側第2貫通孔22cには、裏面側に突出する第2
パイプ30が接続されている。
【0070】一方、リードフレーム10には、基板側第
1貫通孔22b及び基板側第2貫通孔22cに対応した
位置にそれぞれ第1貫通孔10i及び第2貫通孔10j
が形成されており、第1パイプ29、第2パイプ30が
それぞれ挿通されている。また、回路基板22の表面に
は、圧力センサチップ9等の実装部品を覆う金属製の蓋
31が接着剤32によって接着されており、蓋31の内
部には、ゲル状のシリコーン樹脂等のシリコーンジャン
クションコーティングレジン12が充填されている。こ
のように構成することによって、第1パイプ29を介し
て圧力センサチップ9のダイヤフラム部9bの裏面側に
一方の圧力を印加し、第2パイプ30及びシリコーンジ
ャンクションコーティングレジン12を介して圧力セン
サチップ9のダイヤフラム部9bの表面側に別の圧力を
印加することができる。
【0071】図12に示す半導体圧力センサの製造方
ついて説明する。まず、回路基板22に圧力センサチ
ップ9等の部品を実装し、ワイヤボンド工程、パイプ取
付け工程を行い、回路基板22をリードフレーム10に
接着する。その後、蓋31を回路基板22に接着し、回
路基板22に取り付けた第2パイプ30からゲル状のシ
リコーン樹脂等のシリコーンジャンクションコーティン
グレジン12を流し込み、蓋31の内部に充填する。こ
のとき、回路基板22を上下面逆にして第2パイプ30
からシリコーンジャンクションコーティングレジン12
を流し込み熱硬化させる。その後、全体をモールド封止
し、第1パイプ29及び第2パイプ30のそれぞれの一
端が封止樹脂パッケージ11から外側に突出した構造と
する。
【0072】なお、本発明の半導体圧力センサは、以上
に説明した実施形態に限定されない。また、各実施形態
に示した構成を組み合わせて構成してもよい。
【0073】
【発明の効果】本発明の半導体圧力センサは以上に説明
したように、圧力センサチップをリードフレームまたは
リードフレームに実装した回路基板上に実装し、その全
体を低圧トランスファーモールド成形で封止する構造と
したので、量産に適し、実装工程が容易な、プリモール
ドパッケージを用いた場合の蓋付け工程が不要な構造を
実現することができる。
【0074】また、圧力センサチップは圧力導入孔また
はパイプ等からその内部に圧力を導入するが、それらの
構成の周囲がモールド封止されているため、機械的衝撃
に対しての耐久性が高いという特徴を有する。また、コ
ストについても、プリモールドパッケージを用いた場合
に必要な蓋のコスト及び実装コストが削減できると共
に、ワイヤボンディング工程での耐熱性を確保するため
に高価なPPSやLCPなどの成形材料を用いる必要が
なく、最終工程でモールド封止するので、半導体用のモ
ールドレジンのうち、一般的によく用いられる安価なD
−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂とフェノール硬
化剤をベースにしたモールドレジン等が使用できるので
よりコスト低減が図れる。
【0075】さらに、従来、ワイヤボンディング時にワ
イヤボンダーのキャピラリの先端部分がプリモールドパ
ッケージの内部に入るようにプリモールドパッケージの
開口部を大きくしなければならなかったが、このような
制限も無くなり、パッケージとリードフレームとの接合
強度を確保するためにパッケージの側面を肉厚にする必
要もなくなるので、パッケージ内に無駄なスペースがで
きず非常に小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体圧力センサの参考例1を示す断
面図である。
【図2】本発明の半導体圧力センサの実施形態1を示す
断面図である。
【図3】本発明の半導体圧力センサの参考例2を示す断
面図である。
【図4】本発明の半導体圧力センサの実施形態2を示す
断面図である。
【図5】本発明の半導体圧力センサの参考例3を示す断
面図である。
【図6】本発明の半導体圧力センサの実施形態3を示す
断面図である。
【図7】本発明の半導体圧力センサの参考例4を示す断
面図である。
【図8】本発明の半導体圧力センサの参考例5を示す断
面図である。
【図9】本発明の半導体圧力センサの参考例6を示す断
面図である。
【図10】本発明の半導体圧力センサの参考例7を示す
断面図である。
【図11】本発明の半導体圧力センサの参考例8を示す
断面図である。
【図12】本発明の半導体圧力センサの実施形態4を示
す断面図である。
【図13】従来の半導体圧力センサの一例を示す断面図
である。
【符号の説明】
9 圧力センサチッ
プ 9a 凹部 9b ダイアフラム部 10 リードフレーム 10c,10g 貫通孔 10c,10i 第1貫通孔 10d,10j 第2貫通孔 10e パイプ位置決め
孔 10f ピン位置決め孔 11 封止樹脂パッケ
ージ 11a 圧力導入孔 11a 第1圧力導入孔 11b 第2圧力導入孔 12 シリコーンジャ
ンクションコーティングレジン 16,20,21,25,26,28 パイプ 19 台座 22 回路基板 22a 基板側貫通孔 22b 基板側第1貫通
孔 22c 基板側第2貫通
孔 27 位置決めピン 28a フランジ部 29 第1パイプ 30 第2パイプ 31 蓋
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−155970(JP,A) 特開 昭63−238441(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01L 9/00 303 H01L 29/84 H01L 23/28

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 裏面側に凹部が形成され、その凹部の上
    方に、圧力を応力に変換するダイヤフラム部が形成され
    た圧力センサチップと、その圧力センサチップを実装す
    るリードフレームと、封止樹脂パッケージとを備え、シ
    リコーンジャンクションコーティングレジンによって前
    記ダイヤフラム部の表面が覆われ、前記圧力センサチッ
    プの前記凹部の空間に繋がる第1貫通孔が前記リードフ
    レームに形成され、前記第1貫通孔に繋がる第1圧力導
    入孔が前記封止樹脂パッケージに形成されていると共
    に、前記シリコーンジャンクションコーティングレジン
    が充填された空間に繋がる第2貫通孔が前記リードフレ
    ームに形成され、前記第2貫通孔に繋がる第2圧力導入
    孔が前記封止樹脂パッケージに形成されていることを特
    徴とする半導体圧力センサ。
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記第1圧力導入孔
    には第1パイプが配置されて前記第1貫通孔に接続され
    ており、前記第2圧力導入孔には第2パイプが配置され
    て前記第2貫通孔に接続されていることを特徴とする半
    導体圧力センサ。
  3. 【請求項3】 請求項2において、前記圧力センサチッ
    プは前記リードフレームに支持された回路基板に対して
    他の部品とともに実装され、前記回路基板に取り付けら
    れ少なくとも前記圧力センサチップを覆うよう蓋が設け
    られ、前記シリコーンジャンクションコーティングレジ
    ンは前記蓋の内部に充填されており、前記回路基板には
    前記リードフレームの第1貫通孔と連通する基板側第1
    貫通孔が形成されて、前記第1パイプを介して前記凹部
    の内部の空間が前記封止樹脂パッケージの外側の空間に
    連通し、前記回路基板には前記リードフレームの第2貫
    通孔に連通する基板側第2貫通孔が形成されて、前記第
    2パイプを介して、前記シリコーンジャンクションコー
    ティングレジンが充填された空間が前記封止樹脂パッケ
    ージの外側の空間に連通するように構成されていること
    を特徴とする半導体圧力センサ。
  4. 【請求項4】裏面側に凹部が形成され、その凹部の上方
    に、圧力を応力に変換するダイアフラム部が形成された
    圧力センサチップと、その圧力センサチップを支持して
    前記凹部の内部の空間を密閉する台座と、その台座を支
    持するリードフレームと、樹脂封止パッケージとを備
    え、前記ダイアフラム部の表面が、シリコーンジャンク
    ションコーティングレジンによって覆われ、前記シリコ
    ーンジャンクションコーティングレジン中に差し込まれ
    パイプを介して前記封止樹脂パッケージの外側の空間
    に連通するように構成されていることを特徴とする半導
    体圧力センサ。
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