[發明專利]壓力傳感器及其制造方法和具備該壓力傳感器的電子部件

有效

• 申請號: 200910135321.1
• 申請日: 2009-04-20
• 公開（公告）號: CN101566510A
• 公開（公告）日: 2009-10-28
• 發明（設計）人: 村重伸一;山本敏
• 申請（專利權）人: 株式會社藤倉
• 主分類號: G01L1/22
• 分類號: G01L1/22;B81B7/02;B81C5/00;B81C1/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 雒運樸;李 偉

技術領域

本發明涉及一種壓力傳感器，更詳細地說，涉及一種緩和由待測量 壓力以外的力產生的應力，難以發生特性變動的壓力傳感器及其制造方 法和具備該壓力傳感器的電子部件。

背景技術

例如，如圖9(a)所示的現有的半導體壓力傳感器110在具有(100) 或(110)的面方位的硅基板111的表面111a中配置應變計電阻112， 并將其連接成惠斯登電橋從而構成電氣回路，并形成對壓力傳感器的輸 入輸出用電極。然后，使用強堿溶液從硅基板111的背面111b開始進 行各向異性蝕刻，由此形成用于檢知壓力變化的在機械上成為可動部的 膜片113。一般對于現有的壓力傳感器使用這樣的制造工藝，但是在膜 片113的形成過程中，由于在硅的蝕刻面114中存在傾斜角度等原因， 在壓力傳感器的小型化中存在限制。另外，在形成膜片113之前的工藝 是在晶片狀態下進行的，然后作為壓力傳感器芯片被小片化，放入樹脂 等封裝體中。因此，在為了搭載在電子部件中而向基板安裝時，需要更 大的安裝面積。

近年來，為了滿足壓力傳感器的小型化的要求，如圖9(b)所示， 提出了具有膜片部121的超小型壓力傳感器120的方案，該膜片部121 在硅基板121內形成了高為數μm的真空基準壓力室(腔體)122。該 壓力傳感器120例如如專利文獻1所記載，公開了一種芯片級封裝的壓 力傳感器。在該專利文獻1所公開的構造中，被作為現有的壓力傳感器 封裝體所必需的內置有壓力傳感器的殼體、將壓力傳感器和外部基板電 連接的金屬布線、導線等部件均不需要。另外，在形成膜片部123時， 由于也不需要自配置了壓電電阻124的半導體基板121的面121a的背 面側121b開始蝕刻半導體基板125而形成得較薄的工序，所以可以小 型化、薄形化。

專利文獻1：日本特開2007-248212號公報

但是，在具有圖9所示的構造的壓力傳感器中，從小型化的觀點看 具有很大的優點，關于安裝后的壓力傳感器的特征如以下所述，具有以 下幾點問題：

1、有可能因安裝之后的殘留應力使壓力傳感器產生特性變動。

2、有可能由于熱應力的影響使壓力傳感器產生特性變動，該熱應 力是因溫度變化在壓力傳感器與安裝基板之間產生的熱應力。

3、有可能因基板的變形、振動等機械上的外部因素使壓力傳感器 產生特性變動。

關于上述問題1，由于安裝基板和焊接凸塊125之間的焊接是通過 200℃以上的回流焊工序進行的，所以在冷卻到室溫的過程中由于安裝 基板與壓力傳感器芯片之間的熱膨脹系數之差而蓄積應力。由于該蓄積 的應力而有可能導致壓力傳感器特性變動。由于焊接凸塊125中使用的 材料是低熔點材料，所以在室溫下也發生蠕變變形等隨時間變化，安裝 后處于在室溫下放置狀態，則施加在壓力傳感器中的殘留應力隨時間變 化，其結果，有可能在壓力傳感器中產生特性變動。

上述問題2，在安裝后一旦冷卻之后，有可能由于周圍溫度的變化 而產生的熱應力導致壓力傳感器的輸出特性變動。這也是由于基板和傳 感器芯片的線膨脹系數之差而引起的。

上述問題3，安裝了壓力傳感器后的基板由于在使用時或搬運時可 能受到的基板的變形、振動、跌落等機械上的因素而施加的應力帶來壓 力傳感器的特性變動。

在1～3中的任一個的情況下，由于壓力傳感器的特性變動的因素是 帶來除待測量壓力以外的壓力變動的應力作用于膜片上的應變計電阻 的緣故，該應力自安裝基板通過凸塊傳遞到壓力傳感器。

發明內容

本發明是鑒于上述情況而做出的，其目的在于提供一種壓力傳感 器，該壓力傳感器可以抑制帶來除待測量壓力以外的壓力變動的應力， 使壓力傳感器的輸出特性難以發生變化。

本發明的技術方案一的壓力傳感器，至少具備：半導體基板、在所 述半導體基板的一面在其中央區域的內部與該一面大致平行地擴展的 第一空隙部、位于所述第一空隙部的一側且被薄板化的膜片部、配置在 所述膜片部上的感壓元件、以及在所述半導體基板的一面除所述膜片部 以外的邊緣區域中配置的與所述感壓元件電連接的凸塊，其特征在于， 在所述半導體基板的內部配置有第二空隙部，該第二空隙部配置在所述 邊緣區域的至少一部分中，相對于所述半導體基板的一面被封閉。