(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンダイヤフラムを具備する半導体圧力センサチップを、前記シリコンダイヤフラムに圧力を導入する圧力導入孔が設けられた被実装部に接着剤で接着する半導体圧力センサチップの実装方法であって、重り部の自重で半導体圧力センサチップに印加荷重を与える第１の印加手段と、ばね力で半導体圧力センサチップに印加荷重を与える第２の印加手段とを用い、第１及び第２の印加手段による印加荷重の和に対する、第１の印加手段のみによる印加荷重の比率を７０％以上且つ８０％以下として、接着固定時に半導体圧力センサチップを被実装部に押圧する際に、先ず第１の印加手段のみで半導体圧力センサチップに印加荷重を与えた後、半導体圧力センサチップの実装面と被実装部との間の接着剤の厚さが所望の厚さとなるような所定の印加荷重を第１及び第２の印加手段の両方で半導体圧力センサチップに与えることを特徴とする半導体圧力センサチップの実装方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体圧力センサチップの実装方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の半導体圧力センサの断面図を図４に示す。この半導体圧力センサは、裏面側からエッチングして凹所３を設けることにより、主表面側に薄肉のダイヤフラム２ａが形成され、このダイヤフラム２ａの主表面側にピエゾ抵抗素子（図示せず）が形成された約２〜３．５ｍｍ角のシリコン基板２、及び、凹所３に連通する貫通孔５を有し、シリコン基板２の裏面側に陽極接合された台座４からなる半導体圧力センサチップ（以下、センサチップという）１と、センサチップ１が底面に接着固定される凹所７を有し、凹所７の底面に台座４の貫通孔５と連通する圧力導入孔８が形成されたボディブロック６とを備えている。尚、台座４はシリコン基板２と熱膨張係数の近い材料（例えばガラスなど）から形成されており、シリコン基板２は台座４を介してボディブロック６に固定されているので、熱膨張係数の差によってダイヤフラム２ａに印加される熱応力を低減でき、圧力の検出誤差を低減することができる。
【０００３】
センサチップ１は、台座４の底面（すなわちセンサチップ１の実装面）及び底面の外周部に沿って塗布された例えばペースト状のシリコンからなる接着剤９によって、ボディブロック６に接着されており、シリコン基板２に設けた電極（図示せず）とボディブロック６にインサート成形されたリード１０とは例えば金やアルミニウムなどの金属細線からなるボンディングワイヤ１１を介して電気的に接続されている。
【０００４】
ここで、圧力導入孔８から台座４の貫通孔５を介してシリコン基板２の凹所３に圧力が導入されると、ダイヤフラム２ａが圧力に応じて撓み、ダイヤフラム２ａに形成されたピエゾ抵抗素子の抵抗値が変化し、抵抗値変化に応じた電気信号がボンディングワイヤ１１及びリード１０を介して外部に出力される（例えば特開平１１−２３３９６号公報参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
通常、ＩＣチップを被実装部にダイボンド実装する場合、被実装部と対向するＩＣチップの実装面及び実装面の外周に接着剤を塗布し、ＩＣチップを被実装部に接着固定していた。この時、ＩＣチップが被実装部に傾いた状態で取り付けられることがないよう、ＩＣチップを十分な印加荷重（例えば約８〜９ｇ／ｍｍ２）で被実装部に押し付けていたため、ＩＣチップの実装面に塗布された接着剤は、ＩＣチップの側面に押し出されてしまい、実質的にはＩＣチップの側面に塗布された接着剤で被実装部に接着固定されていた。
【０００６】
ところで、上述したような圧力を検出するセンサチップ１の場合、センサチップ１の接着強度を確保すると共に、接着面からの圧力漏れを無くす必要があるが、ダイボンド実装時に、センサチップ１を通常のＩＣチップと同程度の印加荷重でボディブロック６に押し付けると、台座４の裏面に塗布した接着剤９が側面に押し出され、台座４の裏面に接着剤９が殆ど残らなくなる。ここで、センサチップ１が接着されるボディブロック６の部位は、圧力導入孔８付近が盛り上がり、表面に１０μｍ程度のうねりがあるため、接着剤９の厚みが約１０μｍ以下になると、接着面に隙間ができて圧力漏れが発生したり、接着強度が不足する虞があった。逆に接着剤９の厚みが約４０μｍ以上になった場合、ワイヤボンディング時にキャピラリの先端がセンサチップ１の電極に当たると、センサチップ１がバウンドしてしまい、キャピラリからセンサチップ１に最適な荷重や超音波を印加することができないため、ボンディング不良が発生する虞もあった。
【０００７】
また、センサチップ１をボディブロック６にダイボンドする際に、センサチップ１を吸着保持するコレットと、コレットに取り付けられたヘッド部と、一端がヘッド部に結合された棒状の軸と、軸を上下動自在に支持する軸支持部とを有するダイボンド装置を用い、センサチップ１を保持したコレットをボディブロック６の上方に移動させた後、コレットを下降させて、センサチップ１をボディブロック６に押し付け、ヘッド部の自重のみでセンサチップ１に印加荷重を加える場合、軸と軸支時部との摩擦力で軸が引っ掛かってヘッド部（即ちコレット）が下降しなかったり、ヘッド部が急激に落下して、センサチップ１に衝撃がかかり、センサチップ１が破損する虞もあった。
【０００８】
本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、センサチップの接着強度を向上させると共に、圧力漏れを無くし、且つ、センサチップの破損を防止した半導体圧力センサチップの実装方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明では、シリコンダイヤフラムを具備する半導体圧力センサチップを、前記シリコンダイヤフラムに圧力を導入する圧力導入孔が設けられた被実装部に接着剤で接着する半導体圧力センサチップの実装方法であって、重り部の自重で半導体圧力センサチップに印加荷重を与える第１の印加手段と、ばね力で半導体圧力センサチップに印加荷重を与える第２の印加手段とを用い、第１及び第２の印加手段による印加荷重の和に対する、第１の印加手段のみによる印加荷重の比率を７０％以上且つ８０％以下として、接着固定時に半導体圧力センサチップを被実装部に押圧する際に、先ず第１の印加手段のみで半導体圧力センサチップに印加荷重を与えた後、半導体圧力センサチップの実装面と被実装部との間の接着剤の厚さが所望の厚さとなるような所定の印加荷重を第１及び第２の印加手段の両方で半導体圧力センサチップに与えることを特徴とし、半導体圧力センサチップを所定の印加荷重で被実装部に押圧することにより、半導体圧力センサチップの実装面と被実装部とを接着する接着剤の厚みを所望の厚みとすることができる。したがって、半導体圧力センサチップを被実装部に接着固定する接着剤の厚みが薄くなりすぎて、接合強度が低下したり、圧力がリークするのを防止でき、逆に接着剤の厚みが厚くなりすぎて、ワイヤボンディング時にキャピラリの先端が半導体圧力センサチップの電極に当たった際に、半導体圧力センサチップがバウンドしてボンディング不良が発生するといった不具合を防止できる。さらに、先ず初めに第１の印加手段のみで半導体圧力センサチップに印加荷重を与えた後、第１及び第２の印加手段の両方で所定の印加荷重を印加しているので、最初から１００％の印加荷重が印加されることがなく、半導体圧力センサチップに急激に印加荷重が加わらないので、半導体圧力センサチップが破損するというような不具合を防止できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本実施形態の半導体圧力センサチップの実装方法を図１乃至図３を参照して説明する。半導体圧力センサの構造は、上述した図４に示す半導体圧力センサと同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００１１】
センサチップ１をボディブロック６にダイボンドするダイボンド装置１２は、センサチップ１を吸着保持するコレット１３と、コレット１３に取り付けられたヘッド部（重り部）１４と、一端がヘッド部１４に結合された棒状の軸１５と、軸１５の他端部に結合されたばね固定部１６と、軸１５に挿入される挿入孔１７ａを有し、ばね固定部１６とヘッド部１４との間で移動自在に軸１５に取り付けられたばね取付部１７と、軸１５に挿入される挿入孔１８ａを有し、ばね固定部１６とばね取付部１７との間で移動自在に軸１５に取り付けられたカム押当部１８と、一端がばね固定部１６に固定されると共に、他端がばね取付部１７に固定されたコイルばねからなる荷重ばね１９と、一端がカム押当部１８に固定されると共に、他端がばね取付部１７に固定されたコイルばねからなる動作ばね２０とで構成され、ばね取付部１７はダイボンド装置本体（図示せず）に取り付けられている。ここに、ヘッド部１４から第１の印加手段が構成され、荷重ばね１９、動作ばね２０などから第２の印加手段が構成される。
【００１２】
次に、このダイボンド装置１２を用いてセンサチップ１をボディブロック６にダイボンド実装する実装方法について説明する。センサチップ１を実装する前の時点では、コレット１３に吸着保持されたセンサチップ１がボディブロック６の上方に位置するよう、ダイボンド装置本体がばね取付部１７を移動させる。ここで、動作ばね２０は圧縮された状態でばね取付部１７とカム押当部１８との間に取り付けられており、動作ばね２０のばね復帰力によって、カム押当部１８には図１中上向きの力がかかり、ばね取付部１７には図１中下向きの力がかかるため、ばね取付部１７は図１中下方に移動しようとする。ばね取付部１７には荷重ばね１９が結合されているので、ばね取付部１７が図１中下方に移動しようとすると、荷重ばね１９が自然長よりも伸長する。この時、荷重ばね１９のばね復帰力によって、ばね固定部１６に図１中下向きの力がかかり、ばね固定部１６に結合された軸１５、即ちコレット１３が図１中下方に移動しようとするが、ばね固定部１６はカム押当部１８と当接するため、コレット１３の動きは規制される。
【００１３】
その後、カム押当部１８が図示しないカムによって図１中下方に押圧されると、カム押当部１８は図１に示す位置から下方に移動し、図２に示すように、コレット１３に吸着保持されたセンサチップ１がボディブロック６に当接し、ヘッド部１４の自重がセンサチップ１に印加される。また、センサチップ１がボディブロック６に当接すると、コレット１３はそれ以上下方へ移動できないので、カム押当部１８と共に下降していたヘッド部１４はフリーになる。
【００１４】
さらにカム押当部１８がカムによって図２中下方に押圧されると、図３に示すように、カム押当部１８は図２に示す位置からさらに下方に移動する。カム押当部１８の下降に伴って、ばね取付部１７が下降すると、荷重ばね１９が伸長するため、荷重ばね１９のばね復帰力によって、ばね固定部１６に図３中下向きの力がかかり、ヘッド部１４の自重に加えて、荷重ばね１９のばね復帰力がばね固定部１６、軸１５、ヘッド部１４及びコレット１３を介してセンサチップ１に印加される。
【００１５】
ここで、ヘッド部１４の自重及び荷重ばね１９のばね力により印加される印加荷重は、センサチップ１の実装面と被実装部（ボディブロック６）との間の接着剤９の厚みが所望の厚み（例えば約１０μｍ以上、且つ、約４０μｍ以下）となるような印加荷重（例えば約５ｇ／ｍｍ２以上、且つ、約６ｇ／ｍｍ２以下）に設定されており、このような印加荷重をセンサチップ１に印加することによって、センサチップ１をボディブロック６に接着する接着剤９の厚みは約１０μｍ以上、且つ、約４０μｍ以下となる。すなわち、接着剤９の厚みは約１０μｍ以上になるので、台座４の裏面から接着剤９が完全に押し出されることはなく、台座４の裏面及び側面が接着剤９でボディブロック６に接着されるから、台座４の接着面積が増加して、接着強度が向上し、且つ、接着面から圧力がリークするのを防止できる。また、接着剤９の厚みは約４０μｍ以下になるので、ワイヤボンディングの際にキャピラリの先端がセンサチップ１に当たっても、センサチップ１がバウンドすることはなく、キャピラリからセンサチップ１に最適な荷重や超音波が印加されるので、ワイヤボンディングの不良が低減する。
【００１６】
また、ヘッド部１４及び荷重ばね１９による印加荷重の和に対する、ヘッド部１４のみによる印加荷重の比率は約７０％以上、且つ、約８０％以下となるように、ヘッド部１４の重量や荷重ばね１９及び動作ばね２０のばね定数が設定されているので、センサチップ１に急激に荷重がかかることはなく、先ずヘッド部１４の自重によって、最終的に印加される印加荷重の約７０〜８０％に相当する印加荷重がセンサチップ１にかかり、その後ヘッド部１４の自重及び荷重ばね１９のばね力によって、センサチップ１にかかる印加荷重が徐々に増加するため、センサチップ１に急激に荷重がかかり、破損することはない。
【００１７】
【発明の効果】
上述のように、請求項１の発明は、シリコンダイヤフラムを具備する半導体圧力センサチップを、前記シリコンダイヤフラムに圧力を導入する圧力導入孔が設けられた被実装部に接着剤で接着する半導体圧力センサチップの実装方法であって、重り部の自重で半導体圧力センサチップに印加荷重を与える第１の印加手段と、ばね力で半導体圧力センサチップに印加荷重を与える第２の印加手段とを用い、第１及び第２の印加手段による印加荷重の和に対する、第１の印加手段のみによる印加荷重の比率を７０％以上且つ８０％以下として、接着固定時に半導体圧力センサチップを被実装部に押圧する際に、先ず第１の印加手段のみで半導体圧力センサチップに印加荷重を与えた後、半導体圧力センサチップの実装面と被実装部との間の接着剤の厚さが所望の厚さとなるような所定の印加荷重を第１及び第２の印加手段の両方で半導体圧力センサチップに与えることを特徴とし、半導体圧力センサチップを所定の印加荷重で被実装部に押圧することにより、半導体圧力センサチップの実装面と被実装部とを接着する接着剤の厚みを所望の厚みにできるという効果がある。したがって、半導体圧力センサチップを被実装部に接着固定する接着剤の厚みが薄くなりすぎて、接合強度が低下したり、圧力がリークするのを防止でき、逆に接着剤の厚みが厚くなりすぎて、ワイヤボンディング時にキャピラリの先端が半導体圧力センサチップの電極に当たった際に、半導体圧力センサチップがバウンドしてボンディング不良が発生するといった不具合を防止できるという効果がある。さらに、先ず初めに第１の印加手段のみで所定の印加荷重の７０％以上且つ８０％以下の印加荷重を半導体圧力センサチップに与えた後、第１及び第２の印加手段の両方で所定の印加荷重を印加しているので、最初から１００％の印加荷重が印加されることがなく、半導体圧力センサチップに急激に印加荷重が加わらないので、半導体圧力センサチップが破損するというような不具合を防止できるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の半導体圧力センサチップの一実装工程を示す断面図である。
【図２】同上の別の工程を示す断面図である。
【図３】同上のまた別の工程を示す断面図である。
【図４】従来の半導体圧力センサの実装方法を説明する断面図である。
【符号の説明】
１  センサチップ
２  シリコン基板
２ａ  ダイヤフラム
３  凹所
４  台座
５  貫通孔
６  ボディブロック
７  凹所
８  圧力導入孔
９  接着剤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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