(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線基板と、この配線基板上に搭載された圧力センサチップ、及びこの圧力センサチップの信号処理を行うＩＣチップとを有する圧力センサ装置において、
前記圧力センサチップは、素子が形成された面を下向きにして、前記配線基板上に搭載された前記ＩＣチップに重ねて搭載され、
前記圧力センサチップと前記ＩＣチップとの間は半田バンプにより接続され、前記ＩＣチップと前記配線基板との間は前記ＩＣチップに設けられた貫通孔を介して導通する半田バンプにより接続されている
ことを特徴とする圧力センサ装置。
【請求項２】
前記圧力センサチップと前記ＩＣチップの間は気密にシールされている
ことを特徴とする請求項１記載の圧力センサ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、圧力センサ装置に係り、特に圧力センサチップをパッケージレスの状態でＩＣチップと共に配線基板に搭載するに適した圧力センサ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧力センサは通常、センサチップをキャン或いはモールド樹脂等によりパッケージングして使用される。図４に示すように、パッケージングされた圧力センサ４１は、信号処理用ＩＣ４２と共に、ガラスエポキシ或いはＦＰＣ等の配線基板４３に実装される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の圧力センサの実装法では、センサチップをパツケージングするために、ダイボンディングやワイヤボンディング工程が必要であり、工程が複雑であるのみならず、これらの工程では精密な位置合わせが要求されるために、生産コストが高くなるという難点がある。また、圧力センサとＩＣとを並べて配線基板に実装するため、センサユニットの小型化が難しい。
圧力センサユニットの小型化の観点から、センサチップ内に信号処理回路を集積形成することは既に提案されているが、信号処理回路をセンサチップ内に搭載するということは、センサ部が良品であっても信号処理回路部に不良があれば全体が不良となることから、歩留まりの点からは必ずしも有利ではない。
【０００４】
この発明は、上記事情を考慮してなされたもので、実装工程の簡略化と小型化を図った圧力センサ装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、配線基板と、この配線基板上に搭載された圧力センサチップ、及びこの圧力センサチップの信号処理を行うＩＣチップとを有する圧力センサ装置において、前記圧力センサチップは、素子が形成された面を下向きにして、前記配線基板上に搭載された前記ＩＣチップに重ねて搭載され、前記圧力センサチップと前記ＩＣチップとの間は半田バンプにより接続され、前記ＩＣチップと前記配線基板との間は前記ＩＣチップに設けられた貫通孔を介して導通する半田バンプにより接続されていることを特徴とする。
この発明において好ましくは、前記圧力センサチップと前記ＩＣチップの間は気密にシールされる。
【０００６】
この発明によると、圧力センサチップとＩＣチップとは配線基板上にこの順に重ねて積層され、圧力センサチップとＩＣチップの間、及びＩＣチップと配線基板の間はそれぞれ半田バンプにより接続される。特にＩＣチップと配線基板の間は、ＩＣチップに設けられた貫通孔を介して導通する半田バンプにより接続される。従って、ダイボンディングやワイヤボンディング工程が要らず、かつ半田バンプによるセルフアライメント接合により圧力センサ装置の実装工程は簡単になる。また、圧力センサチップとＩＣチップとが重ねて実装されるため、ユニットの小型化が図られる。圧力センサチップの素子が形成された面（感圧面）を下向きにしてＩＣチップ上に搭載し、両者の間を気密にシールすれば、圧力センサチップの感圧面が汚染されるのを防止することができ、パッケージレスの圧力センサが得られる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施例を説明する。
図１は、この発明の一実施例による圧力センサ装置の実装構造を示す斜視図であり、図２は断面図である。配線基板１は、ガラスエポキシ基板或いはフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）等であり、この上にセンサ出力の信号処理を行うＩＣチップ３が搭載され、このＩＣチップ３に重なるように圧力センサチップ２が搭載されている。
【０００８】
図２に示すように、圧力センサチップ２は、中央に感圧部となるダイアフラム２１が加工され、センサ素子２２が形成された感圧面２４を下向きにしてＩＣチップ３上に搭載されている。圧力センサチップ２とＩＣチップ３の間、及びＩＣチップ３と配線基板１の間は、それぞれに予め設けられた半田バンプ４ａ，４ｂの間、及び半田バンプ４ｃ（４c1，４c2），４ｄの間を圧着溶融する事により接続される。ＩＣチップ３の端子は、ＩＣチップ３に設けられた貫通孔３１を介して上下の半田バンプ４c1，４c2間を導通させることにより、配線基板１に対して電気的及び機械的接続が行われている。
【０００９】
次に半田バンプによる接続工程を具体的に説明する。ＩＣチップ３には、予め両面からまたは片面から半田バンプを形成すべき位置に異方性エッチングにより四角錘をなす穴３０及び貫通孔３１を形成する。その後、図３に拡大断面図を示したように、傾斜した貫通孔３１の表面をシリコン酸化膜等の絶縁膜３２で覆い、半田バンプと接続される電極配線上にコンタクト孔を開けた後、スパッタにより下地金属膜３３を形成する。下地金属膜３３は例えば、Ｃｒ／Ａｕ或いはＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ等のシリコン酸化膜と相性のよい金属と電気的に安定な金属との複合金属膜とする。下地金属膜３３は、貫通孔３１の内面にも貫通配線として形成される。下地金属膜３３は膜形成後半田バンプを形成すべき箇所及びこれと電極配線との接続部に残すようにパターニングする。続いて、ＩＣチップ３を半田溶融液にディップして穴３０の部分及び貫通孔３１の部分に半田バンプ４ｂ，４ｃ（４c1，４c2）を形成する。このとき半田バンプ４c1，４c2は図示のように貫通孔３１内を満たして、金属膜３３と共に低抵抗の貫通配線を構成することになる。
【００１０】
一方、圧力センサチップ２及び配線基板１にもそれぞれ半田バンプ４ａ，４ｄを形成する。そして各対応する半田バンプ４ａと４ｂ，４ｃと４ｄが重なるように位置合わせして、圧力センサチップ２とＩＣチップ３を配線基板１上に重ねて加熱圧着して溶融接合する。これにより、圧力センサチップ２，ＩＣチップ３及び配線基板１の相互接続が行われる。このとき、ＩＣチップ３上の半田バンプ４ｂ，４ｃには、穴３０及び貫通孔３１に自己集中するように表面張力が働く。この表面張力は、圧力センサチップ２とＩＣチップ３及び配線基板１の間の位置合わせにズレがあった場合にそのズレを修正する方向に働くから、粗い位置合わせでセルフアラインされる。
【００１１】
この様に重ねて搭載された圧力センサチップ２とＩＣチップ３との間のスペースは、低融点ガラスやエポキシ樹脂等のシール材５により、或いは陽極接合により気密にシールされる。シール材５として例えば低融点ガラスを用いる場合、圧力センサチップ２とＩＣチップ３を半田バンプ４ａ〜４ｄにより配線基板１に実装する前に、圧力センサ２とＩＣチップ３の一方或いは両方に低融点ガラスを設けておけば、シール工程と半田バンプの溶融接合工程とは一回の加熱工程で行うことができる。またこのシール工程で、スペース内を排気するか否かにより、絶対圧測定用或いは相対圧測定用の用途を選択することが可能である。
【００１２】
以上のようにこの実施例によれば、圧力センサチップ２はパッケージレスの状態で配線基板１上にＩＣチップ３と重ねて積層される。また圧力センサチップ２，ＩＣチップ３及び配線基板１は、半田バンプ４ａ〜４ｄと、予め貫通孔３１内に形成された金属膜３３により接続される。従って、実装のためにダイボンディングやワイヤボンディング工程が要らず、圧力センサ装置の実装工程は簡単になり、またユニットの小型化が図られる。圧力センサチップ２は素子面を下向きにしてＩＣチップ３上に搭載されて両者の間は気密にシールされるから、素子が汚染されることもない。
【００１３】
なお上記実施例では、貫通孔３１の内面に予め金属膜３３を形成したが、この金属膜３３は必ずしも用いなくてもよく、溶融接合の工程で半田バンプ４c1，４c2が貫通孔３１を満たすようにして半田バンプのみを貫通配線として用いるようにすることも可能である。
【００１４】
【発明の効果】
以上述べたようにこの発明によれば、圧力センサチップをＩＣチップに重ねて配線基板上に実装して小型化を図ると同時に、半田バンプを利用した貫通接続を行うことにより実装工程を簡単化した圧力センサ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の一実施例に係る圧力センサ装置の実装構造を示す斜視図である。
【図２】  同実施例の装置の断面図である。
【図３】  同実施例のＩＣチップの貫通孔部の拡大断面図である。
【図４】  従来の圧力センサの実装構造を示す図である。
【符号の説明】
１…配線基板、２…圧力センサチップ、３…ＩＣチップ、３１…貫通孔、４ａ〜４ｄ…半田バンプ、５…シール材。
【図１】
0003702062.tif 000002
【図２】
0003702062.tif 000003
【図３】
0003702062.tif 000004
【図４】
0003702062.tif 000005