(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子素子が形成されたチップ（１０）と、該チップ（１０）を支持する台座（３０）と、該台座（３０）と前記チップ（１０）とを機械的に接続する接続部材（５０）と、を有する半導体装置であって、
前記チップ（１０）の下面（１０ａ）と、前記台座（３０）の上面（３１ａ）との間に前記接続部材（５０）が介在され、
前記チップ（１０）の上面（１０ｃ）の全面、及び、側面（１０ｂ）の全面の少なくとも一方に、応力緩和部材（７０）が機械的に接続されており、
前記応力緩和部材（７０）は前記接続部材と同一材料から成り、
前記接続部材（５０）はガラスから成り、
前記台座（３０）は、前記接続部材（５０）よりも線膨張係数が高く、
前記台座（３０）、前記接続部材（５０）、及び、前記応力緩和部材（７０）は、前記チップ（１０）よりも線膨張係数が高いことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
電子素子が形成されたチップ（１０）と、該チップ（１０）を支持する台座（３０）と、該台座（３０）と前記チップ（１０）とを機械的に接続する接続部材（５０）と、を有する半導体装置であって、
前記チップ（１０）の下面（１０ａ）と、前記台座（３０）の上面（３１ａ）との間に前記接続部材（５０）が介在され、
前記チップ（１０）の上面（１０ｃ）の全面、及び、側面（１０ｂ）の全面の少なくとも一方に、応力緩和部材（７０）が機械的に接続されており、
前記台座（３０）は、前記接続部材（５０）よりも線膨張係数が高く、
前記台座（３０）、前記接続部材（５０）、及び、前記応力緩和部材（７０）は、前記チップ（１０）よりも線膨張係数が高くなっており、
前記チップ（１０）の周囲を囲む囲み部（３３）を有し、
前記チップ（１０）の側面（１０ｂ）と、該側面（１０ｂ）と対向する前記囲み部（３３）の内壁面（３３ａ）との間に前記応力緩和部材（７０）が介在され、該応力緩和部材（７０）を介して、前記チップ（１０）と前記囲み部（３３）とが機械的に接続されており、
前記囲み部（３３）は、前記応力緩和部材（７０）よりも線膨張係数が高いことを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
前記囲み部（３３）は、前記台座（３０）と同一材料から成ることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記囲み部（３３）は、前記台座（３０）の一部であることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記囲み部（３３）の内壁面（３３ａ）、及び、前記台座（３０）の上面（３１ａ）によって凹部（３４）が形成され、該凹部（３４）内に前記チップ（１０）と前記接続部材（５０）とが設けられており、
前記チップ（１０）の側面（１０ｂ）と、該側面（１０ｂ）と対向する前記囲み部（３３）の内壁面（３３ａ）との間に介在される応力緩和部材（７０）は、前記接続部材（５０）であることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記チップ（１０）の上面（１０ｃ）に、前記応力緩和部材（７０）が機械的に接続されていることを特徴とする請求項２〜５いずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記チップ（１０）と前記接続部材（５０）とは、前記チップ（１０）よりも線膨張係数が高いモールド樹脂によって被覆されており、
前記応力緩和部材（７０）の一部は前記接続部材と同一材料から成り、前記応力緩和部材（７０）の残りの一部は前記モールド樹脂と同一材料から成り、
前記接続部材（５０）と同一材料から成る前記応力緩和部材（７０）によって前記チップ（１０）の側面（１０ｂ）の全面が被覆され、前記モールド樹脂と同一材料から成る前記応力緩和部材（７０）によって前記チップ（１０）の上面（１０ｃ）の全面が被覆されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項８】
電子素子が形成されたチップ（１０）と、該チップ（１０）を支持する台座（３０）と、該台座（３０）と前記チップ（１０）とを機械的に接続する接続部材（５０）と、を有し、
前記チップ（１０）の下面（１０ａ）と、前記台座（３０）の上面（３１ａ）との間に前記接続部材（５０）が介在され、
前記チップ（１０）の上面（１０ｃ）の全面、及び、側面（１０ｂ）の全面の少なくとも一方に、応力緩和部材（７０）が機械的に接続されており、
前記台座（３０）は、前記接続部材（５０）よりも線膨張係数が高く、
前記台座（３０）、前記接続部材（５０）、及び、前記応力緩和部材（７０）は、前記チップ（１０）よりも線膨張係数が高い半導体装置の製造方法であって、
金型（９０）における前記チップ（１０）の上面（１０ｃ）と対向する部位に形成された吸引孔（９２）に負圧を印加することで、前記チップ（１０）の上面（１０ｃ）を金型（９０）の内壁面に接触させた状態で、前記台座（３０）と前記金型（９０）とによって構成されるキャビティ内に前記チップ（１０）を配置する配置工程と、
該配置工程後、溶融した接続部材（５０）を前記キャビティ内に注入することで、前記チップ（１０）の下面（１０ａ）の全面、及び、側面（１０ｂ）の全面を前記接続部材（５０）によって覆う注入工程と、
該注入工程後、溶融した前記接続部材（５０）を冷却することで、前記接続部材（５０）を固化し、前記チップ（１０）と前記台座（３０）とを前記接続部材（５０）を介して機械的に接続する冷却工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記冷却工程後、前記チップ（１０）よりも線膨張係数が高いモールド樹脂によって、前記チップ（１０）と前記接続部材（５０）とを被覆する被覆工程を有することを特徴とする請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項５に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記凹部（３４）に、前記接続部材（５０）を設置する設置工程と、
該設置工程後、前記チップ（１０）の下面（１０ａ）の全面、及び、側面（１０ｂ）の全面が前記接続部材（５０）によって覆われるように、前記接続部材（５０）に前記チップ（１０）を押圧する押圧工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記設置工程において、溶融した前記接続部材（５０）を前記凹部（３４）に注入し、
前記押圧工程において、冶具（９４）によって、溶融した前記接続部材（５０）に前記チップ（１０）を押圧することを特徴とする請求項１０に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記設置工程は、
溶融した前記接続部材（５０）を前記凹部（３４）に注入する注入工程と、
該注入工程後、溶融した前記接続部材（５０）を冷却して固化する冷却工程と、を有し、
前記押圧工程は、
固化した前記接続部材（５０）に前記チップ（１０）を配置する配置工程と、
該配置工程後、前記チップ（１０）から前記接続部材（５０）に向かう方向のバネ力が、前記チップ（１０）に印加される態様で、前記バネ力を発生させるバネ部材（９７）が設けられた蓋部（９９）を前記台座（３０）に固定する固定工程と、
該固定工程後、前記接続部材（５０）に熱を印加して溶融させることで、前記バネ力によって、溶融した前記接続部材（５０）に前記チップ（１０）を押圧する熱印加工程と、を有することを特徴とする請求項１０に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記設置工程において、溶融した前記接続部材（５０）を注入し、
前記押圧工程において、前記チップ（１０）と前記台座（３０）とに電圧差を生じさせて、前記チップ（１０）と前記台座（３０）との間に静電引力を発生させることで、溶融した前記接続部材（５０）に前記チップ（１０）を押圧することを特徴とする請求項１０に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
電子素子が形成されたチップ（１０）と、該チップ（１０）を支持する台座（３０）と、該台座（３０）と前記チップ（１０）とを機械的に接続する接続部材（５０）と、を有し、
前記チップ（１０）の下面（１０ａ）と、前記台座（３０）の上面（３１ａ）との間に前記接続部材（５０）が介在され、
前記チップ（１０）の上面（１０ｃ）の全面、及び、側面（１０ｂ）の全面の少なくとも一方に、応力緩和部材（７０）が機械的に接続されており、
前記台座（３０）は、前記接続部材（５０）よりも線膨張係数が高く、
前記台座（３０）、前記接続部材（５０）、及び、前記応力緩和部材（７０）は、前記チップ（１０）よりも線膨張係数が高い半導体装置の製造方法であって、
前記チップ（１０）と前記接続部材（５０）とを機械的に接続する第１接続工程と、
該第１接続工程後、前記チップ（１０）よりも線膨張係数が高いモールド樹脂によって、前記チップ（１０）と前記接続部材（５０）とを被覆する被覆工程と、
該被覆工程後、前記台座（３０）と前記接続部材（５０）とを機械的に接続する第２接続工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記チップ（１０）と前記台座（３０）とを、前記接続部材（５０）を介して機械的に接続する接続工程と、
該接続工程後、前記チップ（１０）よりも線膨張係数が高いモールド樹脂によって、前記チップ（１０）と前記接続部材（５０）とを被覆する被覆工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子素子が形成されたチップと、該チップを支持する台座と、該台座とチップとを機械的に接続する接続部材と、を有する半導体装置、及び、その製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１に示されるように、半導体圧力センサチップが、ガラス台座を介して金属パイプに機械的に接続された半導体圧力センサが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２９８０７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記したように、特許文献１に示される半導体圧力センサでは、半導体圧力チップがガラス台座を介して金属パイプに機械的に接続されている。半導体圧力チップはシリコンから成り、ガラス台座はガラスから成り、金属パイプはコバール（鉄にニッケル、コバルトを配合した合金）から成る。一般的に、コバールは、シリコン及びガラスよりも線膨張係数が高く、ガラスは、シリコンよりも線膨張係数が高い。したがって、ガラス台座における金属パイプとの接続部位は、ガラス台座における半導体圧力チップとの接続部位よりも、熱伸縮され易くなっている。このように、２つの接続部位での熱伸縮に差が生じると、その差に応じた応力がガラス台座に印加され、ガラス台座の耐久性が損なわれる虞がある。
【０００５】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、接続部材の耐久性が損なわれることが抑制された半導体装置、及び、その製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、電子素子が形成されたチップ（１０）と、該チップ（１０）を支持する台座（３０）と、該台座（３０）とチップ（１０）とを機械的に接続する接続部材（５０）と、を有する半導体装置であって、チップ（１０）の下面（１０ａ）と、台座（３０）の上面（３１ａ）との間に接続部材（５０）が介在され、チップ（１０）の上面（１０ｃ）の全面、及び、側面（１０ｂ）の全面の少なくとも一方に、応力緩和部材（７０）が機械的に接続されており、応力緩和部材（７０）は接続部材と同一材料から成り、接続部材（５０）はガラスから成り、台座（３０）は、接続部材（５０）よりも線膨張係数が高く、台座（３０）、接続部材（５０）、及び、応力緩和部材（７０）は、チップ（１０）よりも線膨張係数が高いことを特徴とする。
【０００７】
このように本発明では、接続部材（５０）を介して、チップ（１０）と台座（３０）とが機械的に接続されている。そして、台座（３０）は、接続部材（５０）よりも線膨張係数が高く、台座（３０）及び接続部材（５０）は、チップ（１０）よりも線膨張係数が高くなっている。したがって、接続部材（５０）における台座（３０）との接続部位（以下、第１接続部位と示す）は、接続部材（５０）におけるチップ（１０）との接続部位（以下、第２接続部位と示す）よりも、熱伸縮され易くなる。
【０００８】
しかしながら、請求項１に記載の発明では、チップ（１０）の上面（１０ｃ）の全面、及び、側面（１０ｂ）の全面の少なくとも一方に、チップ（１０）よりも線膨張係数が高い応力緩和部材（７０）が機械的に接続されている。これにより、チップ（１０）は、接続部材のみが機械的に接続された構成と比べて、より熱伸縮し易くなっており、見かけ上、チップ（１０）の線膨張係数が台座（３０）の線膨張係数に近づいている。このため、接続部材（５０）における第２接続部位の熱伸縮し易さが、第１接続部位の熱伸縮し易さに近づき、２つの接続部位での熱伸縮の差が小さくなっている。この結果、２つの接続部位での熱伸縮の差に基づく応力によって、接続部材（５０）の耐久性が損なわれることが抑制される。
【０００９】
上記した目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、電子素子が形成されたチップ（１０）と、該チップ（１０）を支持する台座（３０）と、該台座（３０）とチップ（１０）とを機械的に接続する接続部材（５０）と、を有する半導体装置であって、チップ（１０）の下面（１０ａ）と、台座（３０）の上面（３１ａ）との間に接続部材（５０）が介在され、チップ（１０）の上面（１０ｃ）の全面、及び、側面（１０ｂ）の全面の少なくとも一方に、応力緩和部材（７０）が機械的に接続されており、台座（３０）は、接続部材（５０）よりも線膨張係数が高く、台座（３０）、接続部材（５０）、及び、応力緩和部材（７０）は、チップ（１０）よりも線膨張係数が高くなっており、チップ（１０）の周囲を囲む囲み部（３３）を有し、チップ（１０）の側面（１０ｂ）と、該側面（１０ｂ）と対向する囲み部（３３）の内壁面（３３ａ）との間に応力緩和部材（７０）が介在され、該応力緩和部材（７０）を介して、チップ（１０）と囲み部（３３）とが機械的に接続されており、囲み部（３３）は、応力緩和部材（７０）よりも線膨張係数が高いことを特徴とする。
【００１０】
これによれば、チップに応力緩和部材だけが機械的に接続された構成と比べて、囲み部（３３）と応力緩和部材（７０）との間に生じる熱応力の分、チップ（１０）が伸縮し易くなる。そのため、接続部材（５０）における第２接続部位の熱伸縮し易さが、第１接続部位の熱伸縮し易さに近づき、２つの接続部位での熱伸縮の差がより小さくなる。この結果、２つの接続部位での熱伸縮の差に基づく応力によって、接続部材（５０）の耐久性が損なわれることが、請求項１に記載の発明と比べてより効果的に抑制される。
【００１１】
請求項３に記載のように、囲み部（３３）は、台座（３０）と同一材料から成る構成が良い。この場合、請求項４に記載のように、囲み部（３３）は、台座（３０）の一部である構成が良い。これによれば、囲み部が台座と別部材から成る構成と比べて、部品点数が少なくなり、コストの増大が抑制される。
【００１２】
請求項５に記載のように、囲み部（３３）の内壁面（３３ａ）、及び、台座（３０）の上面（３１ａ）によって凹部（３４）が形成され、該凹部（３４）内にチップ（１０）と接続部材（５０）とが設けられており、チップ（１０）の側面（１０ｂ）と、該側面（１０ｂ）と対向する囲み部（３３）の内壁面（３３ａ）との間に介在される応力緩和部材（７０）は、接続部材（５０）である構成が良い。これによれば、応力緩和部材が接続部材とは全く異なる構成と比べて、部品点数の増大が抑制され、コストの増大が抑制される。
【００１３】
請求項２〜５に記載のように、チップ（１０）の側面（１０ｂ）に応力緩和部材（７０）が機械的に接続された構成において、請求項６に記載のように、チップ（１０）の上面（１０ｃ）に、応力緩和部材（７０）が機械的に接続された構成が好ましい。これによれば、チップの側面だけに応力緩和部材が機械的に接続された構成と比べて、チップ（１０）が縮み易くなる。そのため、接続部材（５０）における第２接続部位の熱伸縮し易さが、第１接続部位の熱伸縮し易さに近づき、２つの接続部位での熱伸縮の差がより小さくなる。この結果、２つの接続部位での熱伸縮の差に基づく応力によって、接続部材（５０）の耐久性が損なわれることが、チップの側面だけに応力緩和部材が機械的に接続された構成と比べてより効果的に抑制される。
【００１４】
請求項７に記載のように、チップ（１０）と接続部材（５０）とは、チップ（１０）よりも線膨張係数が高いモールド樹脂によって被覆されており、応力緩和部材（７０）の一部は接続部材と同一材料から成り、応力緩和部材（７０）の残りの一部はモールド樹脂と同一材料から成り、接続部材（５０）と同一材料から成る応力緩和部材（７０）によってチップ（１０）の側面（１０ｂ）の全面が被覆され、モールド樹脂と同一材料から成る応力緩和部材（７０）によってチップ（１０）の上面（１０ｃ）の全面が被覆された構成が良い。これによれば、モールド樹脂（応力緩和部材（７０））によってチップ（１０）と接続部材（５０）とが被覆保護される。そのため、チップ（１０）及び接続部材（５０）それぞれに故障が生じることが抑制される。
【００１５】
請求項８に記載のように、電子素子が形成されたチップ（１０）と、該チップ（１０）を支持する台座（３０）と、該台座（３０）とチップ（１０）とを機械的に接続する接続部材（５０）と、を有し、チップ（１０）の下面（１０ａ）と、台座（３０）の上面（３１ａ）との間に接続部材（５０）が介在され、チップ（１０）の上面（１０ｃ）の全面、及び、側面（１０ｂ）の全面の少なくとも一方に、応力緩和部材（７０）が機械的に接続されており、台座（３０）は、接続部材（５０）よりも線膨張係数が高く、台座（３０）、接続部材（５０）、及び、応力緩和部材（７０）は、チップ（１０）よりも線膨張係数が高い半導体装置の製造方法であって、金型（９０）におけるチップ（１０）の上面（１０ｃ）と対向する部位に形成された吸引孔（９２）に負圧を印加することで、チップ（１０）の上面（１０ｃ）を金型（９０）の内壁面に接触させた状態で、台座（３０）と金型（９０）とによって構成されるキャビティ内にチップ（１０）を配置する配置工程と、該配置工程後、溶融した接続部材（５０）をキャビティ内に注入することで、チップ（１０）の下面（１０ａ）の全面、及び、側面（１０ｂ）の全面を接続部材（５０）によって覆う注入工程と、該注入工程後、溶融した接続部材（５０）を冷却することで、接続部材（５０）を固化し、チップ（１０）と台座（３０）とを接続部材（５０）を介して機械的に接続する冷却工程と、を有する製造方法が良い。
【００１６】
これによれば、溶融した接続部材（５０）の注入によって、チップ（１０）の配置位置が変動することが抑制される。また、チップ（１０）の上面（１０ｃ）が接続部材（５０）によって覆われることなく、チップ（１０）の下面（１０ａ）と側面（１０ｂ）それぞれの全面が接続部材（５０）によって覆われる。なお、請求項８に記載の製造方法によって形成される半導体装置では、チップ（１０）の側面（１０ｂ）に機械的に接続される接続部材（５０）が、応力緩和部材（７０）の少なくとも一部に相当する。
【００１７】
請求項９に記載の発明の作用効果は、請求項７に記載の発明の作用効果と同等なので、その記載を省略する。なお、請求項９に記載の製造方法によって形成される半導体装置では、チップ（１０）の上面（１０ｃ）に機械的に接続されるモールド樹脂と、チップ（１０）の側面（１０ｂ）に機械的に接続される接続部材（５０）とが、応力緩和部材（７０）に相当する。
【００１８】
請求項１０に記載の発明の作用効果は、請求項５に記載の発明の作用効果と同等なので、その記載を省略する。なお、請求項１０に記載の製造方法によって形成される半導体装置では、チップ（１０）の側面（１０ｂ）に機械的に接続される接続部材（５０）が、応力緩和部材（７０）の少なくとも一部に相当する。
【００１９】
請求項１０に記載の製造方法の具体的な方法としては、請求項１１〜１３に記載の製造方法がある。請求項１１に記載のように、設置工程において、溶融した接続部材（５０）を凹部（３４）に注入し、押圧工程において、冶具によって、溶融した接続部材（５０）にチップ（１０）を押圧する製造方法を採用することができる。また、請求項１２に記載のように、設置工程は、溶融した接続部材（５０）を凹部（３４）に注入する注入工程と、該注入工程後、溶融した接続部材（５０）を冷却して固化する冷却工程と、を有し、押圧工程は、固化した接続部材（５０）にチップ（１０）を配置する配置工程と、該配置工程後、チップ（１０）から接続部材（５０）に向かう方向のバネ力が、チップ（１０）に印加される態様で、バネ力を発生させるバネ部材（９７）が設けられた蓋部（９９）を台座（３０）に固定する固定工程と、該固定工程後、接続部材（５０）に熱を印加して溶融させることで、バネ力によって、溶融した接続部材（５０）にチップ（１０）を押圧する熱印加工程と、を有する製造方法を採用することができる。更には、請求項１３に記載のように、設置工程において、溶融した接続部材（５０）を注入し、押圧工程において、チップ（１０）と台座（３０）とに電圧差を生じさせて、チップ（１０）と台座（３０）との間に静電引力を発生させることで、溶融した接続部材（５０）にチップ（１０）を押圧する製造方法を採用することができる。
【００２０】
請求項１２及び請求項１３に記載の発明によれば、請求項１１に記載の発明と比べて、チップ（１０）を溶融した接続部材（５０）に押しつける際に、その押圧する力によって、チップ（１０）に故障が生じることが抑制される。
【００２１】
請求項１４及び請求項１５に記載の発明の作用効果は、いずれも請求項７に記載の発明の作用効果と同等なので、その記載を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１実施形態に係る圧力センサの概略構成を示す断面図である。
【図２】第１実施形態に係る圧力センサの概略構成を示す上面図である。
【図３】配置工程を説明するための断面図である。
【図４】圧力センサに生じる熱応力を説明するための断面図であり、（ａ）は熱収縮時、（ｂ）は熱膨張時を示している。
【図５】第２実施形態に係る圧力センサの概略構成を示す断面図である。
【図６】第２実施形態に係る圧力センサの概略構成を示す上面図である。
【図７】設置工程を説明するための断面図である。
【図８】押圧工程を説明するための断面図である。
【図９】第３実施形態に係る圧力センサの概略構成を示す断面図である。
【図１０】第１実施形態に係る圧力センサの変形例を示す断面図である。
【図１１】第２実施形態に係る圧力センサの変形例を示す断面図である。
【図１２】第２実施形態に係る圧力センサの変形例を示す断面図である。
【図１３】第２実施形態に係る圧力センサの変形例を示す断面図である。
【図１４】第２実施形態に係る圧力センサの変形例を示す断面図である。
【図１５】第２実施形態に係る圧力センサの変形例を示す断面図である。
【図１６】設置工程の変形例を説明するための断面図である。
【図１７】押圧工程の変形例を説明するための断面図である。
【図１８】設置工程の変形例を説明するための断面図である。
【図１９】押圧工程の変形例を説明するための断面図である。
【図２０】第３実施形態に係る圧力センサの変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を、圧力センサに適用した場合の実施形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る圧力センサの概略構成を示す断面図である。図２は、第１実施形態に係る圧力センサの概略構成を示す上面図である。図３は、配置工程を説明するための断面図である。図４は、圧力センサに生じる熱応力を説明するための断面図であり、（ａ）は熱膨張時、（ｂ）は熱収縮時を示している。なお、以下においては、後述するチップ１０と台座３０とが並ぶ方向を高さ方向、チップ１０及び台座３０それぞれの中心を高さ方向に貫く線を中心線ＣＬと示す。
【００２４】
図１及び図２に示すように、圧力センサ１００は、要部として、チップ１０と、台座３０と、接続部材５０と、を有する。チップ１０と台座３０との間に接続部材５０が設けられ、該接続部材５０を介して、チップ１０と台座３０とが機械的に接続されている。台座３０には、圧力流体が導入される圧力導入孔３２が形成されており、圧力導入孔３２に流入した圧力流体によって台座３０に歪みが生じ、その歪みによって生じた応力が、接続部材５０を介してチップ１０に伝達されるようになっている。伝達された応力は、チップ１０にて電気信号に変換され、外部素子（図示略）に出力される。本実施形態に係る圧力センサ１００は、上記した構成要素１０〜５０に加えて、応力緩和部材７０を有している。この応力緩和部材７０が、圧力センサ１００の特徴点である。応力緩和部材７０については、後述する。
【００２５】
チップ１０は、台座３０、接続部材５０、及び、応力緩和部材７０よりも線膨張係数が低い材料から成る。本実施形態に係るチップ１０は、シリコンから成り、（多くの場合）平面矩形を成している。チップ１０には、圧力を電気信号に変換する圧電素子（図示略）が形成されており、圧力流体（台座３０の歪み）によってチップ１０に歪みが生じると、その歪みによる圧力が圧電素子にて電気信号に変換される。
【００２６】
本実施形態に係る圧電素子は、圧力印加によって抵抗値が変動するゲージ抵抗であり、少なくとも４つのゲージ抵抗によってフルブリッジ回路が構成されている。フルブリッジ回路を構成する２つのハーフブリッジ回路それぞれの中点電圧が、圧力の検出信号として外部素子に出力される。
【００２７】
ゲージ抵抗における、圧力の強さに対して抵抗が変動し易い範囲（以下、有効感度と示す）は、平面形状や、構成材料によって決定される。そのため、例えば、圧力センサ１００の製造時において、残留応力のためにチップ１０に歪が生じ、その歪によって圧力がゲージ抵抗に印加される場合、ゲージ抵抗の有効感度が残留応力以上となるように、ゲージ抵抗の平面形状や構成材料を予め決定しておく。こうすることで、残量応力の影響を除くことができる。本実施形態では、後述するように、チップ１０が熱伸縮し易い構成となっているので、ゲージ抵抗の有効感度が熱伸縮時に生じる応力以上となるように、ゲージ抵抗の有効感度が予め調整されている。こうすることで、チップ１０の熱伸縮による圧力の検出精度の低下が抑制されている。
【００２８】
台座３０は、チップ１０、接続部材５０、及び、応力緩和部材７０よりも線膨張係数が高い材料から成る。本実施形態に係る台座３０は、ステンレスから成り、２つの開口部の内、１つの開口部が底部３１によって閉塞された有底筒状を成している。台座３０の中空は、圧力流体を底部３１に導入する圧力導入孔３２であり、台座３０の開口端から流入した圧力流体が、底部３１に印加される構成となっている。図１及び図２に示すように、チップ１０は、接続部材５０を介して、底部３１の外面３１ａに機械的に接続されている。したがって、圧力流体によって生じた底部３１の歪みが、接続部材５０を介して、チップ１０に伝達される。なお、上記した底部３１の外面３１ａが、特許請求の範囲に記載の台座（３０）の上面（３１ａ）に相当する。
【００２９】
接続部材５０は、チップ１０よりも線膨張係数が高く、台座３０よりも線膨張係数が低い材料から成る。本実施形態に係る接続部材５０は、ガラスから成る。接続部材５０は、底部３１の外面３１ａと、チップ１０の下面１０ａとの間に介在されており、外面３１ａと下面１０ａとに機械的に接続されている。
【００３０】
応力緩和部材７０は、チップ１０の熱伸縮を促すことで、チップ１０と機械的に接続された接続部材５０の耐久性が損なわれるのを抑制するものである。本実施形態に係る応力緩和部材７０は、接続部材５０の一部である。したがって、応力緩和部材７０は、チップ１０よりも線膨張係数が高く、台座３０よりも線膨張係数が低い性質を有する。図１に破線で示すように、応力緩和部材７０は、チップ１０の側面１０ｂの全面と機械的に接続されており、図２に示すように、平面環状を成している。
【００３１】
次に、本実施形態に係る圧力センサ１００の製造方法を図３に基づいて説明する。先ず、図３に示すように、チップ１０と接続部材５０とを配置するための凹部９１と、該凹部９１の底部に一方の開口端が開口した、負圧を印加する負圧印加孔９２と、凹部９１の側部に一方の開口端が開口した、溶融した接続部材５０を注入する部材注入孔９３と、が形成された金型９０を準備する。そして、凹部９１内にチップ１０を配置し、図３に白抜き矢印で示す負圧を負圧印加孔９２に印加する。こうすることで、チップ１０の上面１０ｃを、金型９０の内壁面（凹部９１の底面）に接触させる。その後、凹部９１を構成する側部の端面を、底部３１の外面３１ａに接触させて、凹部９１の開口端を閉塞する。こうすることで、溶融した接続部材５０を注入するキャビティを金型９０と台座３０とによって構成し、このキャビティ内にチップ１０を配置する。以上が、特許請求の範囲に記載の配置工程に相当する。
【００３２】
該配置工程後、溶融した接続部材５０を、部材注入孔９３を介してキャビティ内に注入する。こうすることで、チップ１０の下面１０ａ、及び、側面１０ｂそれぞれの全面を接続部材５０によって覆う。以上が、特許請求の範囲に記載の注入工程に相当する。
【００３３】
該注入工程後、溶融した接続部材５０を冷却することで、接続部材５０を固化し、チップ１０と台座３０とを接続部材５０を介して機械的に接続する。以上が、特許請求の範囲に記載の冷却工程に相当する。以上の工程を経ることで、本実施形態に係る圧力センサ１００が製造される。
【００３４】
次に、本実施形態に係る圧力センサ１００の作用効果を説明する。上記したように、チップ１０は、台座３０、接続部材５０、及び、応力緩和部材７０よりも線膨張係数が低い材料から成る。したがって、台座３０と接続部材５０との間、チップ１０と接続部材５０との間、及び、チップ１０と応力緩和部材７０との間それぞれには、線膨張係数の差に起因する熱応力が、同一の方向に印加される、すなわち、熱膨張する場合、図４の（ａ）に白抜き矢印で示すように、破線で示す中心線ＣＬに近づく方向の熱応力が発生し、熱収縮する場合、図４の（ｂ）に白抜き矢印で示すように、中心線ＣＬから遠ざかる方向の熱応力が発生する。
【００３５】
ところで、応力緩和部材７０がチップ１０に機械的に接続されていない場合、台座３０は接続部材５０よりも線膨張係数が高いので、接続部材５０における台座３０との接続部位（以下、第１接続部位と示す）は、接続部材５０におけるチップ１０との接続部位（以下、第２接続部位と示す）よりも、熱伸縮され易くなる。このように、２つの接続部位での熱伸縮に差が生じると、その差に応じた応力が接続部材５０に印加され、接続部材５０の耐久性が損なわれる虞がある。
【００３６】
しかしながら、本実施形態では、チップ１０の側面１０ｂの全面に、チップ１０よりも線膨張係数が高い応力緩和部材７０が機械的に接続されている。これにより、チップ１０は、接続部材のみが機械的に接続された構成と比べて、より熱伸縮し易くなっており、見かけ上、チップ１０の線膨張係数が台座３０の線膨張係数に近づいている。このため、第２接続部位の熱伸縮し易さが、第１接続部位の熱伸縮し易さに近づき、２つの接続部位での熱伸縮の差が小さくなっている。この結果、２つの接続部位での熱伸縮の差に基づく応力によって、接続部材５０の耐久性が損なわれることが抑制される。また、接続部材５０の耐久性が損なわれ難くなるので、圧力流体による底部３１に生じた歪みが、チップ１０へ伝達され難くなることが抑制される。これにより、圧力の検出精度の低下が抑制される。
【００３７】
応力緩和部材７０が接続部材５０から成る。これによれば、応力緩和部材が接続部材とは異なる構成と比べて、部品点数の増大が抑制され、コストの増大が抑制される。
【００３８】
負圧によって、チップ１０の上面１０ｃを金型９０の内壁面に接触させた状態で、溶融した接続部材５０をキャビティ内に注入することで、チップ１０の下面１０ａ、及び、側面１０ｂそれぞれの全面を接続部材５０によって覆っている。これによれば、溶融した接続部材５０の注入によって、チップ１０の配置位置が変動することが抑制される。また、チップ１０の上面１０ｃが接続部材５０によって覆われることなく、チップ１０の下面１０ａと側面１０ｂそれぞれの全面が接続部材５０によって覆われる。
【００３９】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を、図５〜図８に基づいて説明する。図５は、第２実施形態に係る圧力センサの概略構成を示す断面図であり、第１実施形態で示した図１に対応している。図６は、第２実施形態に係る圧力センサの概略構成を示す上面図であり、第１実施形態で示した図２に対応している。図７及び図８は、第２実施形態に係る圧力センサの製造方法を説明するための断面図であり、第１実施形態で示した図３に対応している。図７は、設置工程を説明するための断面図、図８は、押圧工程を説明するための断面図である。
【００４０】
第２実施形態に係る圧力センサ１００は、第１実施形態によるものと共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明を省略し、異なる部分を重点的に説明する。なお、第１実施形態で示した要素と同一の要素には、同一の符号を付与している。
【００４１】
本実施形態に係る圧力センサ１００は、第１実施形態に係る圧力センサ１００に囲み部３３が設けられた点を特徴とする。囲み部３３は、チップ１０、接続部材５０、及び、応力緩和部材７０よりも線膨張係数が高い材料から成る。本実施形態に係る囲み部３３は、台座３０の一部であり、図５及び図６に示すように、底部３１の外面３１ａから高さ方向に突起して、平面環状を成している。これにより、囲み部３３の内環面３３ａと外面３１ａとによって、凹部３４が構成され、該凹部３４内に、チップ１０、接続部材５０、及び、応力緩和部材７０が設けられている。
【００４２】
なお、本実施形態に係る応力緩和部材７０も、第１実施形態と同様にして、接続部材５０の一部であり、チップ１０の側面１０ｂと、該側面１０ｂと対向する囲み部３３の内環面３３ａとの間に設けられており、両者を機械的に接続している。
【００４３】
次に、本実施形態に係る圧力センサ１００の製造方法を図７及び図８に基づいて説明する。図７に示すように、先ず、チップ１０を押圧するための冶具９４を準備する。そして、溶融した接続部材５０を凹部３４内に注入した後、冶具９４に仮止めされたチップ１０を、冶具９４とともに、溶融した接続部材５０の液面上に配置する。以上が、特許請求の範囲に記載の配置工程に相当する。
【００４４】
該配置工程後、図８に示すように、チップ１０の下面１０ａ、及び、側面１０ｂそれぞれの全面が接続部材５０によって覆われるように、冶具９４によって、溶融した接続部材５０にチップ１０を押圧する。以上が、特許請求の範囲に記載の押圧工程である。なお、図８に示すように、冶具９４は、チップ１０と直接接触して、チップ１０に圧力を印加する接触部９５と、チップ１０が接続部材５０に押圧される深さを決めるストッパー９６と、を有する。ストッパー９６が囲み部３３の端面と接触するまで、チップ１０の接続部材５０への押圧が実行され、両者が接触すると、接触部９５とチップ１０との仮止めが解除される。なお、接触部９５とチップ１０との仮止めは、チップ１０を押圧する直前に解除しても良い。
【００４５】
上記した配置工程後、冶具９４を取り除いて、溶融した接続部材５０を冷却固化することで、チップ１０と台座３０とを接続部材５０を介して機械的に接続する。以上の工程を経ることで、本実施形態に係る圧力センサ１００が製造される。
【００４６】
次に、本実施形態に係る圧力センサ１００の作用効果を説明する。上記したように、チップ１０の側面１０ｂと、囲み部３３の内壁面３３ａとの間に応力緩和部材７０が介在され、該応力緩和部材７０を介して、チップ１０と囲み部３３とが機械的に接続されている。そして、囲み部３３は、応力緩和部材７０よりも線膨張係数が高くなっている。これによれば、チップに応力緩和部材だけが機械的に接続された構成と比べて、囲み部３３と応力緩和部材７０との間に生じる熱応力の分、チップ１０が伸縮し易くなる。そのため、接続部材５０における第２接続部位の熱伸縮し易さが、第１接続部位の熱伸縮し易さに近づき、２つの接続部位での熱伸縮の差がより小さくなる。この結果、２つの接続部位での熱伸縮の差に基づく応力によって、接続部材５０の耐久性が損なわれることが、第１実施形態に記載の構成と比べてより効果的に抑制される。
【００４７】
囲み部３３は、台座３０の一部である。これによれば、囲み部３３が台座３０と別部材から成る構成と比べて、部品点数が少なくなり、コストの増大が抑制される。
【００４８】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態を、図９に基づいて説明する。図９は、第３実施形態に係る圧力センサの概略構成を示す断面図である。
【００４９】
第３実施形態に係る圧力センサは、上記した各実施形態によるものと共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明を省略し、異なる部分を重点的に説明する。なお、上記した各実施形態で示した要素と同一の要素には、同一の符号を付与している。
【００５０】
第１及び第２実施形態では、応力緩和部材７０が接続部材５０の一部である例を示した。これに対し、本実施形態では、応力緩和部材７０が、モールド樹脂である点を特徴とする。図９に示すように、本実施形態では、チップ１０における接続部材５０との接続面を除く全ての面と、接続部材５０におけるチップ１０との接続面、及び、台座３０との接続予定面を除く全ての面とが応力緩和部材７０（モールド樹脂）によって被覆保護されている。応力緩和部材７０は、第１及び第２実施形態と同様にして、チップ１０よりも線膨張係数が高い性質を有する。モールド樹脂の具体的な材料としては、エポキシ樹脂を採用することができ、この樹脂を採用した場合、応力緩和部材７０は、チップ１０、接続部材５０、及び、台座３０よりも線膨張係数が高くなる。
【００５１】
なお、本実施形態では、チップ１０の上面１０ｃに形成された電極１１と、回路基板１２に搭載されたリード１３とが、ワイヤ１４を介して電気的に接続されており、電極１１とリード１３との電気的接続部位も、応力緩和部材７０によって被覆保護されている。
【００５２】
次に、本実施形態に係る圧力センサ１００の製造方法を説明する。先ず、チップ１０と接続部材５０とを機械的に接続する。以上が、特許請求の範囲に記載の第１接続工程に相当する。
【００５３】
該第１接続工程後、応力緩和部材７０（モールド樹脂）によって、チップ１０と接続部材５０とを被覆する。この際、電極１１とリード１３との電気的接続部位も、応力緩和部材７０によって被覆保護する。以上が、特許請求の範囲に記載の被覆工程である。
【００５４】
該被覆工程後、台座３０と接続部材５０とを機械的に接続する。以上が、特許請求の範囲に記載の第２接続工程である。以上の工程を経ることで、本実施形態に係る圧力センサ１００が製造される。
【００５５】
なお、本実施形態に係る圧力センサ１００の製造方法としては、上記例に限定されない。例えば、チップ１０と台座３０とを、接続部材５０を介して機械的に接続した後、応力緩和部材７０（モールド樹脂）によって、チップ１０と接続部材５０、及び、電極１１とリード１３との電気的接続部位を被覆しても良い。この場合、応力緩和部材７０と台座３０とは機械的に接続される。
【００５６】
次に、本実施形態に係る圧力センサ１００の作用効果を説明する。上記したように、応力緩和部材７０によってチップ１０と接続部材５０とが被覆保護される。そのため、チップ１０及び接続部材５０それぞれに故障が生じることが抑制され、接続部材５０の耐久性が損なわれることが抑制される。
【００５７】
また、応力緩和部材７０は、第１実施形態と同様にして、チップ１０よりも線膨張係数が高く、チップ１０の側面１０ｂと上面１０ｃそれぞれの全面と機械的に接続されている。したがって、チップ１０は、接続部材のみが機械的に接続された構成と比べて、より熱伸縮し易くなっており、見かけ上、チップ１０の線膨張係数が台座３０の線膨張係数に近づいている。このため、接続部材５０における第２接続部位の熱伸縮し易さが、第１接続部位の熱伸縮し易さに近づき、２つの接続部位での熱伸縮の差が小さくなっている。この結果、２つの接続部位での熱伸縮の差に基づく応力によって、接続部材５０の耐久性が損なわれることが抑制される。
【００５８】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
【００５９】
各実施形態では、特許請求の範囲に記載の半導体装置として、圧力センサが適用された例を示した。しかしながら、本発明に記載の構成を有する半導体装置としては、圧力センサに限定されず、民生の機器に適宜採用することができる。
【００６０】
第１実施形態では、チップ１０の側面１０ｂに応力緩和部材７０が機械的に接続された例を示した。しかしながら、応力緩和部材７０がチップ１０に機械的に接続される構成としては、上記例に限定されない。例えば、図１０に示すように、応力緩和部材７０がチップ１０の上面１０ｃに機械的に接続された構成を採用することができる。また、図１１に示すように、応力緩和部材７０が、チップ１０の上面１０ｃ、及び、側面１０ｂそれぞれの全面に機械的に接続された構成を採用することができる。図１０及び図１１は、第１実施形態に係る圧力センサの変形例を示す断面図である。
【００６１】
第２実施形態では、チップ１０の側面１０ｂに応力緩和部材７０が機械的に接続された例を示した。しかしながら、応力緩和部材７０がチップ１０に機械的に接続される構成としては、上記例に限定されない。例えば、図１２に示すように、応力緩和部材７０が、チップ１０の上面１０ｃ、及び、側面１０ｂそれぞれの全面に機械的に接続された構成を採用することができる。また、図１３に示すように、チップ１０の上面１０ｃに設けられた応力緩和部材７０と、側面１０ｂに設けられた応力緩和部材７０とが機械的に接続されていても良い。更に言えば、図１４に示すように、応力緩和部材７０が、囲み部３３の上端面と機械的に連結された構成を採用することもできる。
【００６２】
第２実施形態では、囲み部３３が台座３０の一部である例を示した。しかしながら、図１５に示すように、囲み部３３が、台座３０と別部材でも良い。この場合、囲み部３３は、チップ１０よりも線膨張係数が高い材料から成り、接続部材５０を介して台座３０と機械的に接続される。図１２〜図１５は、第２実施形態に係る圧力センサの変形例を示す断面図である。
【００６３】
第２実施形態では、囲み部３３の平面形状が環状である例を示した。しかしながら、凹部３４を構成する必要がない場合、囲み部３３の平面形状としては、上記例に限定されない。応力緩和部材７０を介して、チップ１０の側面１０ｂと囲み部３３の内壁面３３ａの少なくとも一部とが対向する形状であれば、適宜採用することができる。例えば、平面形状がＣ字状の囲み部３３などを採用することができる。
【００６４】
第２実施形態では、冶具９４によって、チップ１０を溶融した接続部材５０内に押圧する製造方法を示した。しかしながら、チップ１０を溶融した接続部材５０内に押圧する製造方法としては、上記例に限定されない。例えば、設置工程において、溶融した接続部材５０を凹部３４内に注入する注入工程を行った後、溶融した接続部材５０を冷却して固化する冷却工程を行う。そして、押圧工程において、図１６に示すように、固化した接続部材５０にチップ１０を配置する配置工程を行った後、チップ１０から接続部材５０に向かう方向のバネ力が、チップ１０に印加される態様で、バネ力を発生させるバネ部材９７、を台座３０に固定する固定工程を行う。そして、図１７に示すように、固定工程後、接続部材５０に熱を印加して溶融させることで、バネ力によって、溶融した接続部材５０にチップ１０を押圧する熱印加工程を行う。これによっても、チップ１０を溶融した接続部材５０内に押圧することができる。上記した製造方法によれば、第２実施形態で記載した製造方法と比べて、チップ１０を溶融した接続部材５０に押しつける際に、その押圧する力によって、チップ１０に故障が生じることが抑制される。
【００６５】
なお、図１６及び図１７に示すように、バネ部材９７は、チップ１０の電極１１と外部端子９８とを機械的及び電気的に接続する機能を果たし、外部端子９８は、凹部３４の開口端を閉塞する蓋部９９に設けられている。この蓋部９９を、固定工程において、囲み部３３と機械的に接続することで、上記したバネ力が発生する。図１６は、設置工程の変形例を説明するための断面図である。図１７は、押圧工程の変形例を説明するための断面図である。
【００６６】
更に、チップ１０を溶融した接続部材５０内に押圧する製造方法としては、図１８及び図１９に示す製造方法がある。設置工程において、溶融した接続部材５０を凹部３４内に注入する。そして、押圧工程において、図１８に示すように、接続部材５０にチップ１０を配置した後、図１９に示すように、チップ１０をグランド電位とし、台座３０に正の電位Ｖ＋を印加して、チップ１０と台座３０との間に、チップ１０から台座３０に向かう静電引力をチップ１０に発生させる。この静電引力によって、溶融した接続部材５０にチップ１０を押圧する。これによっても、チップ１０を溶融した接続部材５０内に押圧することができる。また、第２実施形態で記載した製造方法と比べて、チップ１０を溶融した接続部材５０に押しつける際に、その押圧する力によって、チップ１０に故障が生じることが抑制される。図１８は、設置工程の変形例を説明するための断面図である。図１９は、押圧工程の変形例を説明するための断面図である。
【００６７】
第３実施形態では、モールド樹脂から成る応力緩和部材７０によって、チップ１０の上面１０ｃと側面１０ｂそれぞれが被覆された例を示した。しかしながら、図２０に示すように、接続部材５０から成る応力緩和部材７０によってチップ１０の側面１０ｂが被覆され、モールド樹脂から成る応力緩和部材７０によってチップ１０の上面１０ｃが被覆された構成を採用することもできる。図１９は、押圧工程の変形例を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００６８】
１０・・・チップ
３０・・・台座
３３・・・囲み部
５０・・・接続部材
７０・・・応力緩和部材
１００・・・圧力センサ
【図１】
0005825045.tif 000002
【図２】
0005825045.tif 000003
【図３】
0005825045.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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