JP4637342B2 - Package for pressure detection device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧力を検出するための圧力検出装置に使用される圧力検出装置用パッケージに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、圧力を検出するための圧力検出装置として静電容量型の圧力検出装置が知られている。この静電容量型の圧力検出装置は、例えば図2に断面図で示すように、セラミックス材料や樹脂材料から成る配線基板21上に、静電容量型の感圧素子22と、パッケージ28に収容された演算用の半導体素子29とを備えている。感圧素子22は、例えばセラミックス材料等の電気絶縁材料から成り、上面中央部に静電容量形成用の一方の電極23が被着された凹部を有する絶縁基体24と、この絶縁基体24の上面に絶縁基体24との間に密閉空間を形成するようにして可撓な状態で接合され、下面に静電容量形成用の他方の電極25が被着された絶縁板26と、各静電容量形成用の電極23・25をそれぞれ外部に電気的に接続するための外部リード端子27とから構成されており、外部の圧力に応じて絶縁板26が撓むことにより各静電容量形成用の電極23・25間に形成される静電容量が変化する。そして、この静電容量の変化を演算用の半導体素子29により演算処理することにより外部の圧力を検出することができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来の圧力検出装置によると、感圧素子22と半導体素子29とを配線基板21上に個別に実装していることから、圧力検出装置が大型化してしまうとともに圧力検出用の電極23・25と半導体素子29との間の配線が長いものとなり、この長い配線間に不要な静電容量が形成されるため感度が低いという問題点を有していた。
【0004】
そこで、本願出願人は、先に特願2000-178618号において、一方の主面に半導体素子が搭載される搭載部を有する絶縁基体と、この絶縁基体の表面および内部に配設され、半導体素子の各電極が電気的に接続される複数の配線導体と、絶縁基体の他方の主面の中央部に被着され、配線導体の一つに電気的に接続された静電容量形成用の第一電極と、絶縁基体の他方の主面に、この主面の中央部との間に密閉空間を形成するように可撓な状態で接合された絶縁板と、この絶縁板の内側主面に第一電極に対向して被着され、配線導体の他の一つに電気的に接続された静電容量形成用の第二電極とを具備する圧力検出装置用パッケージを提案した。
【0005】
この圧力検出装置用パッケージによると、一方の主面に半導体素子が搭載される搭載部を有する絶縁基体の他方の主面に静電容量形成用の第一電極を設けるとともに、この第一電極に対向する静電容量形成用の第二電極を内側面に有する絶縁板を、絶縁基体の他方の主面との間に密閉空間を形成するようにして可撓な状態で接合させたことから、半導体素子を収容するパッケージに感圧素子が一体に形成され、その結果、圧力検出装置を小型とすることができるとともに圧力検出用の電極と半導体素子とを接続する配線を短いものとして、これらの配線間に発生する不要な静電容量を小さなものとすることができる。なお、この特願2000-178618号で提案した圧力検出装置用パッケージにおいては、絶縁板は、セラミック原料粉末および有機バインダを含有するセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工や切断加工を施すことにより絶縁板用の生セラミック成形体を得るとともにこの生セラミック成形体を約1600℃の温度で焼成することにより製作されていた。
【0006】
しかしながら、この特願2000-178618号で提案した圧力検出装置用パッケージによれば、絶縁板用の生セラミック成形体を焼成して絶縁板を製作する際に、不均一な焼成収縮が発生し、その結果、得られる絶縁板に約30μm程度の反りが発生しやすい。そして、そのような反りが発生した場合、第一電極と第二電極との間に形成される静電容量が大きくばらつき、その結果、外部の圧力を正確に検出することが困難であるという問題点を有していた。
【0007】
本発明は、かかる上述の問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、小型でかつ感度が高く、しかも第一電極と第二電極との間に形成される静電容量のばらつきが小さく、外部の圧力を正確に検出することが可能な圧力検出装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の圧力検出装置用パッケージは、一方の主面に半導体素子が搭載される搭載部を有する絶縁基体と、この絶縁基体の表面および内部に配設され、半導体素子の各電極が電気的に接続される複数の配線導体と、絶縁基体の他方の主面の中央部に被着され、配線導体の一つに電気的に接続された静電容量形成用の第一電極と、この他方の主面に、前記中央部との間に密閉空間を形成するように可撓な状態で外周部がろう付けされた絶縁板と、この絶縁板の内側面における第一電極に対向する領域および外周部に被着され、配線導体の他の一つに電気的に接続された静電容量形成用の第二電極とを具備する圧力検出装置用パッケージであって、絶縁板は第二電極上に設けられた厚みが10〜200μmのろう材箔を用いて絶縁基体に接合されたものであり、第一電極と第二電極との間隔は0.01〜5mmであって、絶縁板は、その内側面の反りが前記ろう材箔の厚みよりも小さい10μm以下となるように研磨されていることを特徴とするものである。
【0009】
本発明の圧力検出装置用パッケージによれば、一方の主面に半導体素子が搭載される搭載部を有する絶縁基体の他方の主面に静電容量形成用の第一電極を設けるとともに、この第一電極に対向する静電容量形成用の第二電極を内側面に有する絶縁板を、他方の主面との間に密閉空間を形成するようにして可撓な状態で絶縁基体に接合させたことから、半導体素子を収容するパッケージに感圧素子が一体に形成され、その結果、圧力検出装置を小型とすることができるとともに圧力検出用の電極と半導体素子とを接続する配線を短いものとして、これらの配線間に発生する不要な静電容量を小さなものとすることができる。さらに、絶縁板の内側面の反りが10μm以下となるように研磨されていることから、第一電極と第二電極との間に形成される静電容量に大きなばらつきが発生することがない。
【0010】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を添付の図面を基に詳細に説明する。図1は、本発明の圧力検出装置用パッケージの実施の形態の一例を示す断面図であり、図中、1は絶縁基体、2は絶縁板、3は半導体素子である。
【0011】
絶縁基体1は、酸化アルミニウム質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体・ムライト質焼結体・炭化珪素質焼結体・窒化珪素質焼結体・ガラス−セラミックス等の電気絶縁材料から成る略四角平板状の積層体であり、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、酸化アルミニウム・酸化珪素・酸化マグネシウム・酸化カルシウム等のセラミック原料粉末に適当な有機バインダ・溶剤・可塑剤・分散剤を添加混合して泥漿状となすとともにこれを従来周知のドクタブレード法を採用してシート状に成形することにより複数枚のセラミックグリーンシートを得、しかる後、これらのセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工・積層加工・切断加工を施すことにより絶縁基体1用の生セラミック成形体を得るとともにこの生セラミック成形体を約1600℃の温度で焼成することにより製作される。
【0012】
絶縁基体1は、その下面中央部に半導体素子3を収容するための凹部1aが形成されており、これにより半導体素子3を収容する容器として機能する。そして、この凹部1aの底面中央部が半導体素子3が搭載される搭載部1bとなっており、この搭載部1bに半導体素子3を搭載するとともに凹部1a内に例えばエポキシ樹脂等の樹脂製封止材4を充填することにより半導体素子3が封止される。なお、この例では半導体素子3は樹脂製封止材4を凹部1a内に充填することにより封止されるが、半導体素子3は絶縁基体1の下面に金属やセラミックスから成る蓋体を凹部1aを塞ぐように接合させることにより封止されてもよい。
【0013】
また、搭載部1bには半導体素子3の各電極と接続される複数のメタライズ配線導体5が導出しており、このメタライズ配線導体5と半導体素子3の各電極を半田バンプ6等の導電性材料から成る導電性接合部材を介して接合することにより半導体素子3の各電極と各メタライズ配線導体5とが電気的に接続されるとともに半導体素子3が搭載部1bに固定される。なお、この例では、半導体素子3の電極とメタライズ配線導体5とは半田バンプ6を介して接続されるが、半導体素子3の電極とメタライズ配線導体5とはボンディングワイヤ等の他の種類の電気的接続手段により接続されてもよい。
【0014】
メタライズ配線導体5は、半導体素子3の各電極を外部電気回路および後述する第一電極7・第二電極9に電気的に接続するための導電路として機能し、その一部は絶縁基体1の外周下面に導出し、別の一部は第一電極7・第二電極9に電気的に接続されている。そして、半導体素子3の各電極をこれらのメタライズ配線導体5に導電性接合材を介して電気的に接続するとともに半導体素子3を樹脂製封止材4で封止した後、メタライズ配線導体5の絶縁基体1外周下面に導出した部位を外部電気回路基板の配線導体に半田等の導電性接合材を介して接合することにより、内部に収容する半導体素子3が外部電気回路に電気的に接続されることとなる。
【0015】
このようなメタライズ配線導体5は、タングステンやモリブデン・銅・銀等の金属粉末メタライズから成り、タングステン等の金属粉末に適当な有機バインダ・溶剤・可塑剤・分散剤等を添加混合して得たメタライズペーストを従来周知のスクリーン印刷法を採用して絶縁基体1用のセラミックグリーンシートに所定のパターンに印刷塗布し、これを絶縁基体1用の生セラミック成形体とともに焼成することによって絶縁基体1の内部および表面に所定のパターンに形成される。なお、メタライズ配線導体5の露出表面には、メタライズ配線導体5が酸化腐食するのを防止するとともにメタライズ配線導体5と半田等の導電性接合材との接合を良好なものとするために、通常であれば、厚みが1〜10μm程度のニッケルめっき層と厚みが0.1〜3μm程度の金めっき層とが順次被着されている。
【0016】
また、絶縁基体1の上面外周部には絶縁基体1と同一材料から成り、外形が絶縁基体1と略同一で内周が円形の高さが0.01〜5mm程度の枠体1cが設けられており、それにより上面中央部に底面が略平坦な円形の凹部1dが形成されている。この凹部1dは、後述するように、絶縁板2との間に密閉空間を形成するためのものであり、この凹部1dの底面には静電容量形成用の第一電極7が被着されている。
【0017】
この第一電極7は、後述する第二電極9とともに感圧素子用の静電容量を形成するためのものであり、例えば略円形のパターンに形成されている。そして、この第一電極7にはメタライズ配線導体5の一つ5aが接続されており、それによりこのメタライズ配線導体5aに半導体素子3の電極を半田バンプ6等の導電性接合材を介して接続すると半導体素子3の電極と第一電極7とが電気的に接続されるようになっている。
【0018】
このような第一電極7は、タングステンやモリブデン・銅・銀等の金属粉末メタライズから成り、タングステン等の金属粉末に適当な有機バインダ・溶剤・可塑剤・分散剤を添加混合して得たメタライズペーストを従来周知のスクリーン印刷法を採用して絶縁基体1用のセラミックグリーンシートに印刷塗布し、これを絶縁基体1用の生セラミック成形体とともに焼成することによって絶縁基体1の凹部1d底面に所定のパターンに形成される。なお、第一電極7の露出表面には、第一電極7が酸化腐食するのを防止するために、通常であれば、厚みが1〜10μm程度のニッケルめっき層が被着されている。
【0019】
また、絶縁基体1の枠体1cの上面にはその略全面にわたり枠状の接合用メタライズ層8が被着されており、この接合用メタライズ層8には、下面に第二電極9を有する絶縁板2がこの第二電極9と接合用メタライズ層8とを銀−銅ろう材等のろう材を介してろう付けすることにより取着されている。なお、この例では、接合用メタライズ層8は枠体1cの略全面にわたり設けたが、内周が枠体1cの内周に略一致するとともに外周縁が略円形や略八角形となるように設けてもよい。
【0020】
この接合用メタライズ層8にはメタライズ配線導体5の一つ5bが接続されており、それによりこのメタライズ配線導体5bに半導体素子3の電極を半田バンプ6等の導電性接合材を介して電気的に接続すると接合用メタライズ層8に接続された第二電極9と半導体素子3の電極とが電気的に接続されるようになっている。
【0021】
接合用メタライズ層8は、タングステンやモリブデン・銅・銀等の金属粉末メタライズから成り、タングステン等の金属粉末に適当な有機バインダ・溶剤・可塑剤・分散剤を添加混合して得たメタライズペーストを従来周知のスクリーン印刷法を採用して絶縁基体1用のセラミックグリーンシートに印刷塗布し、これを絶縁基体1用の生セラミック成形体とともに焼成することによって絶縁基体1の枠体1c上面に枠状の所定のパターンに形成される。なお、接合用メタライズ層8の露出表面には、接合用メタライズ層8が酸化腐食するのを防止するとともに接合用メタライズ層8とろう材との接合を強固なものとするために、通常であれば、厚みが1〜10μm程度のニッケルめっき層が被着されている。
【0022】
また、絶縁基体1の上面に取着された絶縁板2は、酸化アルミニウム質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体・ムライト質焼結体・窒化珪素質焼結体・炭化珪素質焼結体・ガラス−セラミックス等のセラミックス材料から成る四角または八角あるいは円形等の略板状であり、外部の圧力に応じてその中央部が絶縁基体1側に撓むいわゆる圧力検出用のダイアフラムとして機能する。そして、その下面にはモリブデンとマンガンとの混合粉末メタライズから成る第二電極9が被着されており、この第二電極9の外周部を絶縁基体1の接合用メタライズ層8に銀−銅ろう等のろう材を介してろう付けすることにより絶縁板2が絶縁基体1の上面に取着されている。
【0023】
絶縁板2の下面に被着された第二電極9は、前述の第一電極7とともに感圧素子用の静電容量を形成するための電極として機能するとともに絶縁板2を絶縁基体1に接合するための接合用下地金属層として機能し、この第二電極9と接合用メタライズ層8とを銀−銅ろう材等のろう材を介して接合することにより、絶縁基体1上面と絶縁板2下面との間に密閉空間が形成されるとともに接合用メタライズ層8と第二電極9とが電気的に接続される。
【0024】
このとき、第一電極7と第二電極9とは、絶縁基体1と絶縁板2との間に形成された空間を挟んで対向しており、これらの間には、第一電極7や第二電極9の面積および第一電極7と第二電極9との間隔に応じて所定の静電容量が形成される。そして、絶縁板2の上面に外部の圧力が印加されると、その圧力に応じて絶縁板2の中央部が絶縁基体1側に撓んで第一電極7と第二電極9との間隔が変わり、それにより第一電極7と第二電極9との間の静電容量が変化するので、外部の圧力の変化を静電容量の変化として感知する感圧素子として機能する。そして、この静電容量の変化を凹部1a内に収容した半導体素子3にメタライズ配線導体5a・5bを介して伝達し、これを半導体素子3で演算処理することによって外部の圧力の大きさを知ることができる。
【0025】
このように、本発明の圧力検出装置用パッケージによれば、一方の主面に半導体素子3が搭載される絶縁基体1の他方の主面に、静電容量形成用の第一電極7を設けるとともにこの第一電極7に対向する静電容量形成用の第二電極9を内側面に有する絶縁板2を絶縁基体1との間に密閉空間を形成するように可撓な状態で接合させたことから、半導体素子3を収容する容器と感圧素子とが一体となり、その結果、圧力検出装置を小型化することができる。また、静電容量形成用の第一電極7および第二電極9を、絶縁基体1に設けたメタライズ配線導体5a・5bを介して半導体素子3に接続することから、第一電極7および第二電極9を短い距離で半導体素子3に接続することができ、その結果、これらのメタライズ配線導体5a・5b間に発生する不要な静電容量を小さなものとして感度の高い圧力検出装置を提供することができる。
【0026】
さらに、絶縁板2は、その下面の反りが10μm以下となるように研磨されており、そのことが重要である。ところで、ここでいう反りとは絶縁板2の上下面に同じ圧力が印加されている場合の反りである。このように、絶縁板2は、その下面の反りが10μm以下となるように研磨されていることから、一定の圧力下における第一電極7と第二電極9との間隔が略一定となり、そのため一定の圧力下において第一電極7と第二電極9との間に形成される静電容量に大きなばらつきが発生することがない。したがって、本発明の圧力検出装置用パッケージによれば、外部の圧力を正確に検出することができる。
【0027】
なお、絶縁板2の下面の反りが10μmを超えると、第一電極7と第二電極9との間に形成される静電容量が大きくばらつき、外部の圧力を正確に検出することが困難となる傾向にある。したがって、絶縁板2の下面の反りは10μm以下に特定される。
【0028】
また、絶縁板2は、その厚みが0.01mm未満では、絶縁板2に大きな圧力が印加された場合に絶縁板2が破壊されてしまう危険性が大きくなり、他方、5mmを超えると、小さな圧力では撓みにくくなり、圧力検出用のダイアフラムとしては不適となってしまう。したがって、絶縁板2の厚みは、0.01〜5mmの範囲が好ましい。
【0029】
またさらに、第一電極7と第二電極9との間隔が1気圧中において0.01mm未満の場合、絶縁板2に大きな圧力が印加された際に、第一電極7と第二電極9とが接触して圧力を検出することができなくなってしまう危険性があり、他方、5mmを超えると、第一電極7と第二電極9との間に形成される静電容量が小さなものとなり、圧力を検出する感度が低いものとなる傾向にある。したがって、第一電極7と第二電極9との間隔は、1気圧中において0.01〜5mmの範囲が好ましい。
【0030】
このような絶縁板2は、例えば絶縁板2が酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、酸化アルミニウム・酸化珪素・酸化マグネシウム・酸化カルシウム等のセラミック原料粉末に適当な有機バインダ・溶剤・可塑剤・分散剤を添加混合して泥漿状となすとともにこれを公知のドクタブレード法を採用してシート状に成形してセラミックグリーンシートとなし、しかる後、このセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工や切断加工を施すとともにこれを約1600℃の高温で焼成して絶縁板2用のセラミック板を得、次にこのセラミック板の上下面を研磨装置により反りが10μm以下となるように研磨することによって得られる。また、絶縁板2の下面に被着された第二電極9は、上下面が研磨された絶縁板2の下面に第二電極9用のモリブデンおよびマンガンの混合メタライズペーストをスクリーン印刷法により所定のパターンに印刷塗布するとともにこれを約1500℃の温度で焼成して焼き付けることによって形成される。
【0031】
また、絶縁基体1の枠体1c上に絶縁板2を接合するには、枠体1c上の接合用メタライズ層8および第二電極9の表面に予め1〜10μmの厚みのニッケルめっき層をそれぞれ被着させておくとともに、接合用メタライズ層8と第二電極9との間に厚みが10〜200μmの銀−銅ろうから成るろう材箔を挟んで絶縁基体1と絶縁板2とを重ね合わせ、これらを還元雰囲気中、約850℃の温度に加熱してろう材箔を溶融させて接合用メタライズ層8と第二電極9の外周部とをろう付けする方法が採用される。
【0032】
かくして、上述の圧力検出装置用パッケージによれば、搭載部1bに半導体素子3を搭載するとともに半導体素子3の各電極とメタライズ配線導体5とを電気的に接続し、しかる後、半導体素子3を封止することによって小型でかつ感度が高く、しかも外部の圧力を正確に検出することが可能な圧力検出装置となる。
【0033】
なお、本発明は、上述の実施の形態の一例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である。例えば、上述の実施の形態の一例では絶縁板2の下面に被着させた第二電極9は、上下面が研磨された絶縁板2の下面にモリブデンおよびマンガンの混合メタライズペーストを印刷塗布するとともにこれを高温で焼きつけることによって形成されていたが、第二電極9は、上下面が研磨された絶縁板2の下面にチタン−白金−金やチタン−タングステン−銅等の金属膜をスパッタリング法等の薄膜形成技術を採用して順次被着させることにより形成されていてもよい。
【0034】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の圧力検出装置用パッケージによれば、一方の主面に半導体素子が搭載される搭載部を有する絶縁基体の他方の主面に静電容量形成用の第一電極を設けるとともに、この第一電極に対向する静電容量形成用の第二電極を内側面に有する絶縁板を、他方の主面との間に密閉空間を形成するようにして可撓な状態で絶縁基体に接合させたことから、半導体素子を収容するパッケージに感圧素子が一体に形成され、その結果、圧力検出装置を小型とすることができるとともに圧力検出用の電極と半導体素子とを接続する配線を短いものとして、これらの配線間に発生する不要な静電容量を小さなものとすることができる。さらに、絶縁板は第二電極上に設けられた厚みが10〜200μmのろう材箔を用いて絶縁基体に接合されたものであり、第一電極と第二電極との間隔は0.01〜5mmであって、絶縁板の内側面の反りがろう材箔の厚みよりも小さい10μm以下となるように研磨されていることから、第一電極と第二電極との間に形成される静電容量に大きなばらつきが発生することがなく、外部の圧力を正確に検出することが可能な圧力検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の圧力検出装置用パッケージの実施の形態の一例を示す断面図である。
【図2】従来の圧力検出装置を示す断面図である。
【符号の説明】
1・・・・・絶縁基体
2・・・・・絶縁板
3・・・・・半導体素子
5・・・・・配線導体
7・・・・・第一電極
9・・・・・第二電極[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pressure detection device package used in a pressure detection device for detecting pressure.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a capacitance type pressure detection device is known as a pressure detection device for detecting pressure. For example, as shown in a cross-sectional view in FIG. 2, the capacitance type pressure detection device is accommodated in a capacitance type pressure sensitive element 22 and a package 28 on a wiring substrate 21 made of a ceramic material or a resin material. And a semiconductor element 29 for operation. The pressure sensitive element 22 is made of, for example, an electrically insulating material such as a ceramic material, and has an insulating base 24 having a concave portion in which one electrode 23 for forming a capacitance is attached at the center of the upper face, and an upper face of the insulating base 24 And an
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to this conventional pressure detection device, since the pressure sensitive element 22 and the semiconductor element 29 are individually mounted on the wiring board 21, the pressure detection device becomes large and the pressure detection electrode 23 is increased. The wiring between 25 and the semiconductor element 29 becomes long, and an unnecessary electrostatic capacity is formed between the long wiring, so that the sensitivity is low.
[0004]
Accordingly, the applicant of the present application previously disclosed in Japanese Patent Application No. 2000-178618, an insulating base having a mounting portion on which one of the main surfaces is mounted with a semiconductor element, and the surface of and inside the insulating base. A plurality of wiring conductors that are electrically connected to each other, and a second electrode for forming a capacitance that is attached to the central portion of the other main surface of the insulating base and is electrically connected to one of the wiring conductors. An insulating plate joined in a flexible state so as to form a sealed space between one electrode and the other main surface of the insulating base and a central portion of the main surface, and an inner main surface of the insulating plate A pressure sensing device package comprising a second electrode for forming a capacitance that is deposited opposite to the first electrode and electrically connected to the other one of the wiring conductors has been proposed.
[0005]
According to this pressure detection device package, the first electrode for forming a capacitance is provided on the other main surface of the insulating base having the mounting portion on which the semiconductor element is mounted on one main surface. Since the insulating plate having the second electrode for forming the opposing capacitance on the inner surface is joined in a flexible state so as to form a sealed space between the other main surface of the insulating base, A pressure-sensitive element is integrally formed in a package that houses a semiconductor element. As a result, the pressure detection device can be reduced in size, and the wiring for connecting the pressure detection electrode and the semiconductor element can be shortened. Unnecessary capacitance generated between the wirings can be reduced. In the pressure sensing device package proposed in Japanese Patent Application No. 2000-178618, the insulating plate is obtained by subjecting the ceramic green sheet containing the ceramic raw material powder and the organic binder to appropriate punching or cutting. In addition to obtaining a green ceramic molded body for use, the green ceramic molded body was produced by firing at a temperature of about 1600 ° C.
[0006]
However, according to the package for the pressure detection device proposed in Japanese Patent Application No. 2000-178618, when firing the raw ceramic molded body for the insulating plate to produce the insulating plate, uneven firing shrinkage occurs, As a result, warpage of about 30 μm is likely to occur in the obtained insulating plate. And when such a curvature generate | occur | produces, the electrostatic capacitance formed between a 1st electrode and a 2nd electrode varies widely, As a result, it is difficult to detect an external pressure correctly. Had a point.
[0007]
The present invention has been completed in view of the above-mentioned problems, and has an object of being small in size and high in sensitivity and having a variation in capacitance formed between the first electrode and the second electrode. An object of the present invention is to provide a small pressure detecting device capable of accurately detecting an external pressure.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The package for a pressure detection device of the present invention has an insulating base having a mounting portion on which a semiconductor element is mounted on one main surface, and is disposed on and inside the surface of the insulating base. A plurality of wiring conductors to be connected, a first electrode for forming a capacitance that is attached to the center of the other main surface of the insulating base and is electrically connected to one of the wiring conductors, and the other the main surface, an insulating plate having an outer peripheral portion is brazed in a flexible state so as to form a closed space between said central portion, region and facing the first electrode definitive inside surface of the insulating plate And a second electrode for forming a capacitance that is attached to the outer periphery and electrically connected to the other one of the wiring conductors, the insulating plate on the second electrode Is bonded to an insulating substrate using a brazing material foil having a thickness of 10 to 200 μm. Yes, the distance between the first electrode and the second electrode is 0.01 to 5 mm, and the insulating plate is polished so that the warpage of the inner surface is 10 μm or less smaller than the thickness of the brazing material foil . It is characterized by.
[0009]
According to the package for the pressure detection device of the present invention, the first electrode for forming the electrostatic capacitance is provided on the other main surface of the insulating base having the mounting portion on which the semiconductor element is mounted on one main surface. An insulating plate having a second electrode for forming a capacitance opposite to one electrode on its inner surface was joined to the insulating substrate in a flexible state so as to form a sealed space between the other main surface. Therefore, the pressure-sensitive element is integrally formed in the package that accommodates the semiconductor element. As a result, the pressure detection device can be reduced in size and the wiring for connecting the pressure detection electrode and the semiconductor element can be shortened. Unnecessary capacitance generated between these wirings can be reduced. Furthermore, since the warpage of the inner surface of the insulating plate is polished to be 10 μm or less, there is no large variation in the capacitance formed between the first electrode and the second electrode.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an embodiment of a pressure detection device package according to the present invention, in which 1 is an insulating substrate, 2 is an insulating plate, and 3 is a semiconductor element.
[0011]
The
[0012]
The
[0013]
Further, a plurality of metallized wiring conductors 5 connected to the respective electrodes of the
[0014]
The metallized wiring conductor 5 functions as a conductive path for electrically connecting each electrode of the
[0015]
Such a metallized wiring conductor 5 is made of metal powder metallization such as tungsten, molybdenum, copper, and silver, and is obtained by adding and mixing an appropriate organic binder, solvent, plasticizer, dispersant, and the like to metal powder such as tungsten. The metallized paste is printed and applied in a predetermined pattern on a ceramic green sheet for the insulating
[0016]
Further, a
[0017]
The first electrode 7 is for forming a capacitance for a pressure sensitive element together with a second electrode 9 described later, and is formed in a substantially circular pattern, for example. The first electrode 7 is connected to one of the metallized
[0018]
The first electrode 7 is made of metal powder metallization such as tungsten, molybdenum, copper, and silver, and is obtained by adding and mixing an appropriate organic binder, solvent, plasticizer, and dispersant to metal powder such as tungsten. The paste is printed and applied to a ceramic green sheet for the insulating
[0019]
In addition, a frame-like bonding metallization layer 8 is deposited on the upper surface of the
[0020]
One metal
[0021]
The metallization layer 8 for bonding is made of metal powder metallization such as tungsten, molybdenum, copper, and silver. A metallized paste obtained by adding and mixing an appropriate organic binder, solvent, plasticizer, and dispersing agent to metal powder such as tungsten. A conventionally known screen printing method is used to print and apply to a ceramic green sheet for the insulating
[0022]
The insulating plate 2 attached to the upper surface of the insulating
[0023]
The second electrode 9 attached to the lower surface of the insulating plate 2 functions as an electrode for forming a capacitance for the pressure sensitive element together with the first electrode 7 described above, and the insulating plate 2 is bonded to the insulating
[0024]
At this time, the first electrode 7 and the second electrode 9 are opposed to each other with a space formed between the insulating
[0025]
Thus, according to the package for a pressure detection device of the present invention, the first electrode 7 for forming a capacitance is provided on the other main surface of the insulating
[0026]
Furthermore, the insulating plate 2 is polished so that the warpage of its lower surface is 10 μm or less, which is important. By the way, the warp here refers to a warp when the same pressure is applied to the upper and lower surfaces of the insulating plate 2. Thus, since the insulating plate 2 is polished so that the warpage of its lower surface is 10 μm or less, the distance between the first electrode 7 and the second electrode 9 under a constant pressure becomes substantially constant. There is no large variation in the capacitance formed between the first electrode 7 and the second electrode 9 under a constant pressure. Therefore, according to the package for a pressure detection device of the present invention, an external pressure can be accurately detected.
[0027]
When the warpage of the lower surface of the insulating plate 2 exceeds 10 μm, the capacitance formed between the first electrode 7 and the second electrode 9 varies greatly, and it is difficult to accurately detect the external pressure. Tend to be. Therefore, the warpage of the lower surface of the insulating plate 2 is specified to be 10 μm or less.
[0028]
Further, when the thickness of the insulating plate 2 is less than 0.01 mm, there is a high risk that the insulating plate 2 will be destroyed when a large pressure is applied to the insulating plate 2. Then, it becomes difficult to bend, and it becomes unsuitable as a diaphragm for pressure detection. Therefore, the thickness of the insulating plate 2 is preferably in the range of 0.01 to 5 mm.
[0029]
Furthermore, when the distance between the first electrode 7 and the second electrode 9 is less than 0.01 mm at 1 atm, when the large pressure is applied to the insulating plate 2, the first electrode 7 and the second electrode 9 are There is a risk that the pressure cannot be detected by contact, and if it exceeds 5 mm, the capacitance formed between the first electrode 7 and the second electrode 9 becomes small, and the pressure is reduced. There is a tendency that the sensitivity to detect is low. Therefore, the distance between the first electrode 7 and the second electrode 9 is preferably in the range of 0.01 to 5 mm in 1 atmosphere.
[0030]
For example, when the insulating plate 2 is made of an aluminum oxide sintered body, the insulating plate 2 is made of a suitable organic binder, solvent, and ceramic raw material powder such as aluminum oxide, silicon oxide, magnesium oxide, and calcium oxide. A plasticizer / dispersant is added and mixed to form a slurry, which is then formed into a sheet using a known doctor blade method to form a ceramic green sheet, and then the ceramic green sheet is appropriately stamped. A ceramic plate for the insulating plate 2 is obtained by baking and cutting at a high temperature of about 1600 ° C., and then polishing the upper and lower surfaces of the ceramic plate with a polishing apparatus so that the warpage is 10 μm or less. Obtained by. Further, the second electrode 9 deposited on the lower surface of the insulating plate 2 has a predetermined metallized paste of molybdenum and manganese for the second electrode 9 applied to the lower surface of the insulating plate 2 whose upper and lower surfaces are polished by a screen printing method. It is formed by printing and applying to a pattern and baking and baking at a temperature of about 1500 ° C.
[0031]
In addition, in order to join the insulating plate 2 on the
[0032]
Thus, according to the above-described package for the pressure detection device, the
[0033]
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the second electrode 9 deposited on the lower surface of the insulating plate 2 is printed with a mixed metallized paste of molybdenum and manganese on the lower surface of the insulating plate 2 whose upper and lower surfaces are polished. The second electrode 9 is formed by baking this at a high temperature. The second electrode 9 is formed by sputtering a metal film such as titanium-platinum-gold or titanium-tungsten-copper on the lower surface of the insulating plate 2 whose upper and lower surfaces are polished. It may be formed by adopting the thin film forming technique and sequentially depositing.
[0034]
【The invention's effect】
As described above, according to the pressure detection device package of the present invention, the first main surface for forming the electrostatic capacitance is formed on the other main surface of the insulating substrate having the mounting portion on which the semiconductor element is mounted on one main surface. An electrode is provided, and an insulating plate having a second electrode for forming a capacitance opposite to the first electrode on the inner surface is flexible so as to form a sealed space between the other main surface. Since the pressure sensitive element is integrally formed in the package for housing the semiconductor element, the pressure detecting device can be reduced in size and the pressure detecting electrode and the semiconductor element can be reduced. By making the wiring to be connected short, unnecessary electrostatic capacitance generated between these wirings can be made small. Furthermore, the insulating plate is joined to the insulating base using a brazing material foil having a thickness of 10 to 200 μm provided on the second electrode, and the distance between the first electrode and the second electrode is 0.01 to 5 mm. In addition, since the warping of the inner surface of the insulating plate is 10 μm or less, which is smaller than the thickness of the brazing material foil , the capacitance formed between the first electrode and the second electrode is reduced. It is possible to provide a pressure detection device capable of accurately detecting an external pressure without causing large variations.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an embodiment of a package for a pressure detection device of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a conventional pressure detection device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記絶縁板は前記第二電極上に設けられた厚みが10〜200μmのろう材箔を用いて前記絶縁基体に接合されたものであり、前記第一電極と前記第二電極との間隔は0.01〜5mmであって、前記絶縁板は、その内側面の反りが前記ろう材箔の厚みよりも小さい10μm以下となるように研磨されていることを特徴とする圧力検出装置用パッケージ。An insulating base having a mounting portion on which a semiconductor element is mounted on one main surface; and a plurality of wiring conductors disposed on and inside the insulating base and electrically connected to the electrodes of the semiconductor element; A first electrode for forming a capacitance that is attached to the central portion of the other main surface of the insulating base and is electrically connected to one of the wiring conductors, and the central portion on the other main surface. depositing a brazed insulating plate, the region and the outer peripheral portion facing the first electrode definitive inside surface of the insulating plate outer peripheral portion in a flexible state so as to form a sealed space between the A package for a pressure detection device comprising a second electrode for forming a capacitance electrically connected to the other one of the wiring conductors,
The insulating plate is bonded to the insulating base using a brazing material foil having a thickness of 10 to 200 μm provided on the second electrode, and the distance between the first electrode and the second electrode is 0. A package for a pressure detecting device , wherein the insulating plate is polished so that the warping of the inner surface thereof is 10 μm or less which is smaller than the thickness of the brazing material foil .
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