JP6862964B2 - 半導体圧力センサ装置および半導体圧力センサ装置の製造方法 - Google Patents
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Description
実施の形態1にかかる半導体圧力センサ装置の構造について説明する。図1は、実施の形態1にかかる半導体圧力センサ装置の構造を示す断面図である。図2は、図1の半導体圧力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3は、図1のセンサユニット付近を拡大して示す断面図である。図1に示す半導体圧力センサ装置は、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)4、ボンディングワイヤ5、ゲル状保護材6およびセンサユニット10を備える。
次に、実施の形態2にかかる半導体圧力センサ装置の構造について説明する。図4は、実施の形態2にかかる半導体圧力センサ装置の構造を示す断面図である。図4には、センサユニット10付近を拡大して示す。実施の形態2にかかる半導体圧力センサ装置が実施の形態1にかかる半導体圧力センサ装置と異なる点は、センサユニット10が載置される突起部(以下、第1突起部とする)3とは別に、接着剤層14の内部に突起部(以下、第2突起部とする)21が配置されている点である。実施の形態2にかかる半導体圧力センサ装置の、第2突起部21以外の構成は、実施の形態1にかかる半導体圧力センサ装置と同様である(図1,2)。
次に、実施の形態3にかかる半導体圧力センサ装置の構造について説明する。図5は、実施の形態3にかかる半導体圧力センサ装置の構造を示す断面図である。図5には、センサユニット10付近を拡大して示す。実施の形態3にかかる半導体圧力センサ装置が実施の形態1にかかる半導体圧力センサ装置と異なる点は、センサ搭載部2の底面2aの、ダイアフラム11aに深さ方向に対向する部分に溝22を設けた点である。
樹脂ケース1の弾性率の温度依存性について検証した結果を図7に示す。図7は、樹脂ケースの弾性率の温度依存性を示す特性図である。図7には、ポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂を材料とした場合の樹脂ケース1の曲げ弾性率と温度との関係を示す。図7に示すように、樹脂ケース1の曲げ弾性率は、周囲環境の温度が高くなるほど低くなることが確認された。特に80℃以上の温度環境下において温度環境が高くなるほど、樹脂ケース1の曲げ弾性率の低減率が大きくなる。
接着剤層14の弾性率の温度依存性について検証した結果を図8A,8Bに示す。図8A,8Bは、接着剤層の弾性率の温度依存性を示す特性図である。図8Aには、シリコーン系接着剤を材料とした接着剤層14の引っ張り弾性率と温度との関係を示す。図8Bには、フッ素系接着剤を材料とした接着剤層14の引っ張り弾性率と温度との関係を示す。図8A,8Bともに、ほぼ同様の条件の複数の検証結果を異なる線種で示す。
次に、上述した実施の形態1にかかる半導体圧力センサ装置(図1〜3参照)について、出力電圧の調整時(初期)からの時間経過に伴う出力特性変動を検証した。具体的には、ダイアフラム11aの表面積に対する接着剤層14の表面積比(以下、接着剤層14のダイアフラム表面積比(=接着剤層14の表面積/ダイアフラム11aの表面積)とする)と、半導体圧力センサ装置の出力電圧の初期からの時間経過に伴う変動値(=応力変化)と、の関係について検証した。
次に、突起部3の高さh1について検証した。まず、上述した実施の形態1にかかる半導体圧力センサ装置(図1〜3参照)の構造を備えた4つの試料を作製した(以下、実施例2とする)。これら実施例2の4つの試料は、突起部3の高さh1が異なる。
次に、上述した実施の形態3にかかる半導体圧力センサ装置(図5参照)について、出力電圧の初期からの時間経過に伴う出力特性変動を検証した。まず、上述した実施の形態1にかかる半導体圧力センサ装置の構造を備えた試料を作製した(以下、実施例3とする)。すなわち、実施例3は、センサ搭載部2の底面2aの、ダイアフラム11aに深さ方向に対向する部分に溝22を備える。
2 センサ搭載部
2a センサ搭載部の底面
2b センサ搭載部の側壁
3 第1突起部
4 リード端子
5 ボンディングワイヤ
6 ゲル状保護材
7 電極パッド
10 センサユニット
11 半導体圧力センサチップ
11a ダイアフラム
11b 半導体圧力センサチップの凹部
12 台座部材
12a 台座部材の一方の面
12b 台座部材の他方の面
12c センサユニットの中央部側(内側)
12d センサユニットの外周部側(外側)
13 ゲージ抵抗
14,23 接着剤層
14a 接着剤層の側面
21 第2突起部
22 センサ搭載部の底面の溝
22a センサ搭載部の底面の溝の内壁
111 ダイアフラムにかかる、台座部材の他方の面に垂直な方向の応力(第1応力)
112 ダイアフラムにかかる、台座部材の他方の面に対して斜め方向の応力(第2応力)
d センサ搭載部の底面の溝の深さ
h1,h2 突起部の高さ
r センサ搭載部の底面の溝の、センサ搭載部の底面と同じ高さ位置における幅
t1 接着剤層の厚さ
Claims (7)
- 受圧部に圧力を受けることにより、前記受圧部の歪みを電気信号に変換する手段を有するセンサチップと、前記センサチップを一方の面に接合した台座部材と、を有するセンサユニットと、
接着剤層を介して前記台座部材の他方の平坦面を底面に接着して、前記センサユニットを内部に収納する樹脂ケースと、
前記樹脂ケースの底面に選択的に設けられ、前記台座部材の他方の平坦面に接して前記センサユニットを保持する、同じ高さの複数の第1突起部と、
を備え、
前記第1突起部は、前記台座部材を挟んで前記センサチップの前記受圧部以外の部分に対向し、
前記接着剤層は、前記第1突起部と離れて、前記第1突起部よりも前記センサユニットの中央部寄りで、前記台座部材との界面の面積が前記受圧部の表面積の200%以下となる範囲内に配置され、前記台座部材を挟んで少なくとも前記受圧部の中央部に対向する部分で、前記台座部材の他方の平坦面を前記樹脂ケースの底面に接着することを特徴とする半導体圧力センサ装置。 - 前記第1突起部の高さは、60μm以上300μm以下であることを特徴とする請求項1に記載の半導体圧力センサ装置。
- 前記樹脂ケースの底面に選択的に、前記接着剤層の厚さよりも低い高さで設けられ、前記接着剤層の内部に埋め込まれた第2突起部をさらに備えることを特徴とする請求項1または2に記載の半導体圧力センサ装置。
- 前記樹脂ケースの底面に選択的に設けられ、前記接着剤層が充填された溝をさらに備え、
前記樹脂ケースは、前記溝の内部から前記センサユニット側に突出した前記接着剤層を介して前記台座部材の他方の平坦面を前記溝の内壁に接着して、前記センサユニットを内部に収納することを特徴とする請求項1または2に記載の半導体圧力センサ装置。 - 受圧部に圧力を受けることにより、前記受圧部の歪みを電気信号に変換する手段を有するセンサチップと、前記センサチップを一方の面に接合した台座部材と、を有するセンサユニットと、接着剤層を介して前記台座部材の他方の平坦面を底面に接着して、前記センサユニットを内部に収納する樹脂ケースと、を備えた半導体圧力センサ装置の製造方法であって、
前記樹脂ケースの底面に、所定の分量の接着剤を塗布する第1工程と、
前記樹脂ケースの底面との間に前記接着剤を挟み込むように、前記接着剤に前記台座部材の他方の平坦面を接触させて所定時間内に前記樹脂ケースの内部に前記センサユニットを収納する第2工程と、
前記接着剤を固化して前記接着剤層を形成し、当該接着剤層を介して前記台座部材の他方の平坦面を前記樹脂ケースの底面に接着する第3工程と、
を含み、
前記樹脂ケースの底面に、前記台座部材の他方の平坦面に接して前記センサユニットを保持する、同じ高さの複数の第1突起部が選択的に設けられており、
前記第1突起部は、前記台座部材を挟んで前記センサチップの前記受圧部以外の部分に対向し、
前記第1工程では、前記第1突起部と離れて、前記第1突起部よりも前記センサユニットの中央部寄りで、前記台座部材との界面の面積が前記受圧部の表面積の200%以下となる範囲内に前記接着剤層が配置され、前記台座部材を挟んで少なくとも前記受圧部の中央部に対向する部分で、当該接着剤層を介して前記台座部材の他方の平坦面が前記樹脂ケースの底面に接着されるように、前記接着剤の分量および塗布位置を設定することを特徴とする半導体圧力センサ装置の製造方法。 - 受圧部に圧力を受けることにより、前記受圧部の歪みを電気信号に変換する手段を有するセンサチップと、前記センサチップを一方の面に接合した台座部材と、を有するセンサユニットと、
接着剤層を介して前記台座部材の他方の面を底面に接着して、前記センサユニットを内部に収納する樹脂ケースと、
前記樹脂ケースの底面に選択的に設けられ、前記台座部材の他方の面に接して前記センサユニットを保持する、同じ高さの複数の第1突起部と、
を備え、
前記第1突起部は、前記台座部材を挟んで前記センサチップの前記受圧部以外の部分に対向し、
前記接着剤層は、前記台座部材との界面の面積が前記受圧部の表面積の200%以下となる範囲内に配置され、前記台座部材を挟んで少なくとも前記受圧部の中央部に対向する部分で、前記台座部材の他方の平坦面を前記樹脂ケースの底面に接着し、
前記樹脂ケースの底面に選択的に、前記接着剤層の厚さよりも低い高さで設けられ、前記接着剤層の内部に埋め込まれた第2突起部をさらに備えることを特徴とする半導体圧力センサ装置。 - 前記接着剤層は、前記第1突起部と離して配置されていることを特徴とする請求項6に記載の半導体圧力センサ装置。
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