CN101375146A - 压力传感器封装体和电子器件 - Google Patents

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Abstract

本发明的压力传感器封装体(10)具有：压力传感器(11)，在半导体衬底(12)的一面，在其中央区域(α)的内部具有空间(13)，把位于该空间的上部的薄板化了的区域作为隔膜部(14)，在该隔膜部配置有压敏元件(15)，在所述一面，至少具有第一导电部(17)，该第一导电部配置在除了所述隔膜部以外的外缘区域(β)，并且与所述各压敏元件电连接；以及第一凸起(18)，单独配置于所述第一导电部之上，并且与所述第一导电部电连接。所述外缘区域的半导体衬底的厚度D1、所述隔膜部的厚度D2、所述空间的高度D3、在所述中央区域除了所述D2和所述D3以外的半导体衬底的剩余部分的厚度D4，满足(D2+D3)＜＜D4，并且D1≈D4。

Description

压力传感器封装体和电子器件
技术领域
本发明涉及压力传感器封装体和电子器件。
本申请根据2006年1月19日在日本申请的特愿2006-10961号和2006年9月21日在日本申请的特愿2006-256003号，主张优先权，并在这里引用其内容。
背景技术
作为使用半导体衬底的压力传感器(以下，也称作半导体压力传感器)，例如可列举出图11所示的压力传感器。该半导体压力传感器100具有从半导体衬底101的背面侧进行蚀刻而形成的薄壁的隔膜102、在半导体衬底101的表面侧形成的4个应变片(gauge)电阻103。4个应变片电阻103电连接成惠斯通电桥。如果隔膜102受到压力而弯曲，则各应变片电阻103就产生与隔膜102的挠曲量对应的应力，应变片电阻103的电阻值随该应力而变化。通过把该电阻值变化作为电信号取出，半导体压力传感器100进行压力的检测(例如，参照专利文献1的图5)。
这样的半导体压力传感器如图12所示那样形成封装体(package)后，用于通常的使用。即、压力传感器封装体200必须且必然具有筐体204，该筐体204包括由绝缘体构成的基座201和具有压力导入口202的由树脂构成的盖体203。在筐体204的内部空间中，具有以下构造：压力传感器205(100)置于基座201上，通过接合引线(wirebond)206与导线207电连接。根据这样的构造，构成压力传感器封装体200的压力传感器205(100)通过导线207与设置在筐体204的外部的、例如未图示的放大电路和补偿电路连接。
专利文献1：日本特开2002-340714号公报
发明内容
可是，在以往的压力传感器封装体中至少存在以下2个课题。
(1)对于在上述筐体内设置压力传感器的结构的封装体，即使实现了压力传感器的小型化，由于筐体自身依然是原来的尺寸，所以也难以直接实现封装体自身的小型化。
(2)在制造所述结构的封装体时，在半导体衬底上制作多个压力传感器，为了单独利用压力传感器而芯片化后，需要把各芯片形成封装体。因此，制造步骤增多，封装体的制造成本增大，所以难以实现低成本化。
本发明就是鉴于所述事情而提出的，其目的之一在于，实现具有压力传感器的功能的晶片级封装体，由此提供小型、低成本的压力传感器封装体。此外，通过搭载这样的压力传感器封装体，提供小型、轻量的电子器件。
本发明的第一形态(aspect)是一种压力传感器封装体，具有：压力传感器，在半导体衬底的一面，在其中央区域的内部具有与该一面大致平行扩展的空间，并以位于该空间的上部的薄板化了的区域为隔膜部，在该隔膜部配置有压敏元件，在所述一面，至少具有第一导电部，该第一导电部配置在除了所述隔膜部之外的外缘区域，并且与所述压敏元件电连接；以及第一凸起，单独配置在所述第一导电部之上，并且与所述第一导电部电连接；其特征在于：当将所述外缘区域的半导体衬底的厚度定义为D1，所述隔膜部的厚度定义为D2，所述空间的高度定义为D3，在所述中央区域，除了所述D2和所述D3之外的半导体衬底的剩余部分的厚度定义为D4时，(D2+D3)<<D4，并且D1≈D4。
本发明的第二形态是一种压力传感器封装体，具有：压力传感器，在半导体衬底的一面，在其中央区域的内部具有与该一面大致平行扩展的空间，位于该空间的上部的薄板化了的区域为隔膜部，在该隔膜部配置有压敏元件，在所述一面，至少具有第一导电部，该第一导电部配置在除了所述隔膜部之外的外缘区域，并且与所述压敏元件电连接；第一绝缘部，设置成覆盖所述外缘区域；第二导电部，配置在该第一绝缘部之上，并且单独与所述第一导电部电连接；第二凸起，配置在该第二导电部之上，并且在不与所述第一导电部重叠的位置单独与该第二导电部电连接；其特征在于：当将所述外缘区域的半导体衬底的厚度定义为T1，所述隔膜部的厚度定义为T2，所述空间的高度定义为T3，在所述中央区域，除了所述T2和所述T3之外的半导体衬底的剩余部分的厚度定义为T4时，(T2+T3)<<T4，并且T1≈T4。
本发明的第三形态是在第二形态中，具有第二绝缘部，该第二绝缘部设置成只使所述第二凸起露出，且覆盖包含所述第二导电部的所述外缘区域。
本发明的第四形态是在第二形态中，具有第二绝缘部，该第二绝缘部设置成：以只使所述第二凸起露出，且覆盖所述第二导电部的方式与所述第一绝缘部重叠；所述第一绝缘部、第二绝缘部的至少一方配置在呈岛状的所述第二凸起的周围。
本发明的第五形态是在第二形态中，所述第二凸起彼此配置在相互对称的位置。
本发明的第六形态是在第一～第五中的任意一个形态中，在所述压力传感器内具有放大电路和/或补偿电路。
本发明的第七形态是在第二形态中，第一绝缘部具有岛状。
本发明的电子器件搭载第一～第七中的任意一个形态的压力传感器封装体。
在本发明的第一形态的压力传感器封装体(以下也称作“第一压力传感器封装体”)中，压力传感器自身构成为：在同一半导体衬底内将隔膜部、和与压敏元件电连接且搭载第一凸起的第一导电部配置在不同区域，设置隔膜部的中央区域的各尺寸D2～D4和设置第一导电部的外缘区域的尺寸D1满足所述关系，即、(D2+D3)<<D4，并且D1≈D4。即、第一压力传感器封装体，在与隔膜部重叠的位置的中央区域，具有与外缘区域几乎相同的厚度，并构成为使用由同一构件构成的半导体衬底。这样的结构在通过第一凸起把压力传感器与例如外部基板连接起来时，将带来可抑制作用于隔膜部和压敏元件的机械或热的影响的效果。此外，使用第一凸起与外部基板直接连接的结构，不需要以往的压力传感器封装体所必须的内包压力传感器的筐体、电连接于压力传感器和外部基板之间的接合引线和导线等连接构件。因此，根据本发明，能得到不需要筐体等，可同时实现小型化和低成本化的压力传感器封装体。
在本发明的第二形态的压力传感器封装体(以下也称作“第二压力传感器封装体”)中，压力传感器自身构成为：在同一半导体衬底内将隔膜部和第一导电部配置在不同区域，该第一导电部与压敏元件电连接，并且与搭载第二凸起的第二导电部电连接，设置隔膜部的中央区域的各尺寸T2～T4和设置第一导电部以及第二导电部的外缘区域的尺寸T1满足所述关系，即、(T2+T3)<<T4，并且T1≈T4。即、第二压力传感器封装体，在与隔膜部重叠的位置的中央区域，具有与外缘区域几乎相同的厚度，构成为使用由同一构件构成的半导体衬底。在该结构中，由于具有第二导电部，因此，在外缘区域内，能在不与第一导电部重叠的任意部位配置第二凸起，所以可以设定满足例如外部基板的要求的自由度高的连接位置。此外，具有这样的第二导电部的结构，在通过第二凸起把压力传感器与例如外部基板连接起来时，也可发挥抑制作用于隔膜部和压敏元件的机械或热的影响的效果。使用第二凸起与外部基板直接连接的结构，不需要以往的压力传感器封装体所必须的内包压力传感器的筐体、以及电连接于压力传感器和外部基板之间的接合引线和导线等连接构件。因此，根据本发明，能得到以下压力传感器封装体：具有满足外部基板的要求的连接自由度，并且不需要筐体等，能同时实现小型化和低成本化。
本发明的电子器件搭载具有上述结构的压力传感器封装体。该压力传感器封装体不需要安装后使体积增大的筐体等，所以能大幅度降低容纳压力传感器封装体的容积，并且能削减与筐体等相应的重量。因此，根据本发明，能提供小型、轻量的电子器件。
关于本发明的上述和其他目的、作用、效果，本领域的技术人员根据本发明实施方式的记载和附图可以得以明确。
附图说明
图1A是本发明第1实施方式的压力传感器封装体的要部剖视侧视图。
图1B是本发明第1实施方式的压力传感器封装体的俯视图。
图2是压敏元件(应变片电阻)的电气布线图。
图3A是本发明第2实施方式的压力传感器封装体的要部剖视侧视图。
图3B是本发明第2实施方式的压力传感器封装体的俯视图。
图4A是本发明第3实施方式的压力传感器封装体的要部剖视侧视图。
图4B是本发明第3实施方式的压力传感器封装体的俯视图。
图5A是内置有电路的衬底的要部剖视图。
图5B是图5A的衬底的俯视图。
图6是安装在外部基板上的压力传感器封装体的要部剖视侧视图。
图7A是表示第3实施方式的压力传感器封装体的制造中的某个步骤的要部剖视侧视图。
图7B是图7A的压力传感器封装体的俯视图。
图8A是图7A所示的步骤的下一步骤的压力传感器封装体的要部剖视侧视图。
图8B是图8A的压力传感器封装体的俯视图。
图9A是图8A所示的步骤的下一步骤的压力传感器封装体的要部剖视侧视图。
图9B是图9A的压力传感器封装体的俯视图。
图10A是图9A所示的步骤的下一步骤的压力传感器封装体的要部剖视侧视图。
图10B是图10A的压力传感器封装体的俯视图。
图11是以往的压力传感器的剖视侧视图。
图12是以往的压力传感器封装体的剖视侧视图。
图13A是本发明第4实施方式的压力传感器封装体的要部剖视侧视图。
图13B是本发明第4实施方式的压力传感器封装体的俯视图。
图14A是压力传感器封装体的变形例的俯视图。
图14B是压力传感器封装体的其他变形例的俯视图。
图15A是表示第二凸起的配置的一个例子的俯视图。
图15B是表示第二凸起的配置的其它例子的俯视图。
图15C是表示第二凸起的配置的又一其它例子的俯视图。
图15D是表示第二凸起的配置的其它例子的俯视图。
图16A是在外部基板上安装的本发明的压力传感器封装体的要部剖视侧视图。
图16B是表示图16A所示的压力传感器封装体的热应力状态的俯视图。
图17A是在外部基板上安装的以往的压力传感器封装体的要部剖视侧视图。
图17B是表示图17A所示的压力传感器封装体的热应力状态的俯视图。
图18A是在外部基板上安装的本发明的压力传感器封装体的厚壁例的要部侧视剖视图。
图18B是表示图18A所示的压力传感器封装体的厚壁例的热应力状态的俯视图。
图19A是在外部基板上安装的本发明的压力传感器封装体的中等壁厚例的要部侧视剖视图。
图19B是表示图19A所示的压力传感器封装体的中等壁厚例的热应力状态的俯视图。
图20A是在外部基板上安装的本发明的压力传感器封装体的薄壁例的要部侧视剖视图。
图20B是表示图20A所示的压力传感器封装体的薄壁例的热应力状态的俯视图。
图21是表示衬底的厚度(芯片厚度)和衬底内部的热应力最大值的关系的图。
符号说明。
α、γ-中央区域；β、δ-外缘区域；10、20、40-压力传感器模块；11、21-压力传感器；12、22-半导体衬底；13、23-空间；14、24-隔膜部；15、25-压敏元件；16、26-绝缘部；17、27-第一导电部；18-第一凸起；28-第一绝缘部；29-第二导电部；30-第二凸起；31-第二绝缘部；62-电路；5-照明灯
具体实施方式
下面，参照本发明的多个实施方式，详细说明本发明。
本发明的压力传感器封装体大体上可分为：在配置于半导体衬底的外缘部的第一导电部上设置第一凸起而形成的构造(第一形式的压力传感器封装体)、在配置于半导体衬底的外缘部的第一导电部上设置第二导电部并且在位于不与第一导电部重叠的位置的第二导电部上设置第二凸起而形成的构造(第二形式的压力传感器封装体)。以下记载的各实施方式是例示，应变片配置等并不局限于此。
<第1实施方式>
首先，参照图1A、图1B、图2，说明本发明第1实施方式的压力传感器封装体(第一形式的压力传感器封装体)。
图1A是沿着图1B所示的第1实施方式的压力传感器封装体的A-A线的截面。
如图1A和1B所示，构成第一形式的压力传感器封装体10的压力传感器11把平板状的半导体衬底12作为基础构件，在该半导体衬底12的一面，在中央区域α的板厚方向的内部，具有与该一面大致平行扩展的空间(基准压力室)13，把位于该空间的上部的薄板化了的区域作为隔膜部14。此外，多个压敏元件15配置在隔膜部14上，并延伸到外缘区域。另外，在所述一面，在除了所述隔膜部以外的外缘区域β，配置有与压敏元件15电连接的第一导电部17。
另外，理想的是，如图所示，除了用于搭载第一凸起18的第一导电部17以外的外缘区域β，被钝化膜，例如氮化膜、氧化膜这样的薄的绝缘部16所覆盖。通过设置绝缘部16，可得到压敏元件15被绝缘部16覆盖的结构。
在本第1实施方式的压力传感器封装体10中，第一凸起18以外的外缘区域β全部由绝缘部16覆盖，所以在使第一凸起18与外部基板(未图示)连接时，能充分确保压敏元件15与外部基板的绝缘性。
此外，绝缘部16隔断压敏元件15与外气的接触，所以压敏元件15的耐腐蚀性提高。此外，由于具有绝缘部16，所以能取得以下效果：大幅度降低压敏元件15不通过隔膜部14而直接从外部受到的机械的影响。
构成压力传感器11的第一导电部17分别具有单独配置于其上，并与其电连接的第一凸起18。
在衬底12的所述一面，配置有作为压敏元件15工作的应变片电阻(R1～R4)。各应变片电阻通过未图示的导线布线等，以构成惠斯通电桥(图2)的方式电连接。这样的压敏元件15最好配置在隔膜部14的周缘部。在周缘部，容易对压敏元件15施加压缩和拉伸两种应力，所以能得到灵敏度好的压力传感器。
如图1A所示，压力传感器11在将外缘区域β的半导体衬底12的厚度定义为D1，隔膜部14的厚度定义为D2，空间13的高度定义为D3，在中央区域α，除了所述D2和所述D3之外的半导体衬底12的剩余部分的厚度定义为D4时，(D2+D3)<<D4，并且D1≈D4。
因此，在本第1实施方式中，以满足所述2个式子的方式适当选择D1～D4。
D1～D4满足所述2个式子是指，对于构成第一压力传感器封装体10的压力传感器11，在从半导体衬底12的一面对其厚度方向进行观察时，在其中央区域α存在厚度D2极薄的隔膜部14和高度D3极低的空间13，在其下方(图1A中，上方侧)存在与它们相比，具有充分的厚度D4的剩余部分。意味着，半导体衬底12的该厚度D4设计为与外缘区域β的半导体衬底12的整个厚度D1几乎相等的值。换言之，隔膜部14的厚度D2加上空间13的高度D3后的尺寸(D2+D3)极小，例如是5～20μm。空间高度D3例如是1～3μm。
这里，虽然区别称呼为中央区域和外缘区域，但是两个区域由呈一体的一个半导体衬底构成。
可是，如上所述，在以往的传感器芯片中，封装时，考虑到热对芯片的影响(变形等)，引线接合是不可欠缺的，这阻碍了小型化。而在本实施方式(本发明)中，在传感器芯片自身上设置凸起，能通过它与其他要素直接连接。
因此，在本第1实施方式的压力传感器封装体10中，不需要构成以往压力传感器封装体所必须的内包压力传感器的筐体。此外，由于例如，压力传感器封装体自身还具有能与外部基板连接的第一凸起18，所以能得到极小型的压力传感器封装体。此外，可削减构成筐体等的各构件，并且不需要在筐体内封装压力传感器的步骤，所以能大幅降低成本。此外，采用以下结构，即、不使用产生多个电连接部位的接合引线和导线等，而只通过第一凸起18与外部基板连接，还能同时获得优异的连接可靠性。另外，本实施例是例示，不言而喻，根据规格等的不同，可以改变应变片电阻或导线电阻等的配置。
<第2实施方式>
下面，参照图3A和图3B，说明本发明第2实施方式的压力传感器封装体(第二形式的压力传感器封装体)。
图3A表示沿着图3B所示的第2实施方式的压力传感器封装体的B-B线的截面。
如图3A和图3B所示，构成第二形式的压力传感器封装体20的压力传感器21把平板状的半导体衬底22作为基体构件，在该半导体衬底22的一面，在中央区域γ的板厚方向的内部具有与该一面大致平行扩展的空间(基准压力室)23，把位于该空间的上部的薄板化了的区域作为隔膜部24。此外，在隔膜部24配置有多个压敏元件25。另外，在所述一面，在除了所述隔膜部以外的外缘区域δ，配置有与所述压敏元件25电连接的第一导电部27。
此外，理想的是，如图所示，除了用于搭载第二导电部29和第二凸起30的第一导电部27以外的外缘区域δ，被钝化膜，例如氮化膜、氧化膜等薄的绝缘部26所覆盖。通过设置绝缘部26，可获得压敏元件25由绝缘部26覆盖的结构。
在本第2实施方式的压力传感器封装体20中，设置第一导电部27的预定区域以外的外缘区域δ，全部由绝缘部26覆盖，所以在制作第二导电部29和第二凸起30之前，放置或保管压力传感器21时，能充分确保压敏元件25与外部基板的绝缘性。
此外，绝缘部26隔断压敏元件25与外气的接触，所以压敏元件25的耐腐蚀性提高。此外，由于具有绝缘部26，所以能取得以下效果：大幅度降低压敏元件25不通过隔膜部24而直接从外部受到的机械的影响。
在本第2实施方式的压力传感器封装体20中，压力传感器21具有：以覆盖外缘区域δ的方式配置的第一绝缘部28；配置在第一绝缘部28之上，与第一导电部27单独电连接的第二导电部29；配置在第二导电部之上、且在不与所述第一导电部重叠的位置与第二导电部电连接的第二凸起。第一绝缘部作为应力的缓冲层，可使用环氧树脂等感光性树脂等。
本第2实施方式的压敏元件25与图1A和图1B一样，配置有应变片电阻(R1～R4)。各应变片电阻通过未图示的导线布线，以构成惠斯通电桥(图2)的方式电连接。在图3A和图3B所示的压力传感器21的情况下，这些压敏元件25，也最好是，配置在容易对压敏元件15施加压缩和拉伸两种应力的隔膜部24的周缘部。
如图3A所示，压力传感器21在将外缘区域δ的半导体衬底22的厚度定义为T1，隔膜部24的厚度定义为T2，空间23的高度定义为T3，在中央区域γ，除了所述T2和所述T3以外的半导体衬底22的剩余部分的厚度定义为T4时，最好使(T2+T3)<<T4，并且T1≈T4。
因此，在本第2实施方式中，以满足所述2个式子的方式分别适当选择T1～T4。
T1～T4满足所述2个式子是指，对于构成第二压力传感器封装体20的压力传感器21，在从半导体衬底12的一面对其厚度方向进行观察时，在其中央区域γ存在厚度T2极薄的隔膜部24和高度T3极低的空间23，在其下方(图3A中，上方侧)存在与它们相比，具有充分的厚度T4的剩余部分。意味着，半导体衬底22的该厚度T4被设计为与外缘区域δ的半导体衬底22的整个厚度T1几乎相等的值。换言之，隔膜部24的厚度T2加上空间23的高度T3后的尺寸(T2+T3)极小，例如是5～20μm。空间高度T3例如是1～3μm。
这里，虽然区别称呼为中央区域和外缘区域，但是两个区域由呈一体的一个半导体衬底构成。
在该结构中，由于具有第二导电部29，因此在外缘区域δ，可以在不与第一导电部27重叠的任意位置配置第二凸起30，所以，可以在满足例如外部基板的要求的连接位置设置第二凸起30。因此，第二压力传感器封装体20在与外部基板的连接位置方面，具有较高的自由度。
可是，如上所述，在以往的传感器芯片中，封装时，考虑到热对芯片的影响(变形)，接合引线是不可欠缺的，这阻碍了小型化。而在本实施方式(本发明)中，在传感器片自身上设置凸起，能通过它与其他要素直接连接。
因此，在本第1实施方式的压力传感器封装体20中，不需要构成以往压力传感器封装体所必须的内包压力传感器的筐体，此外，压力传感器自身还具有能与例如外部基板连接的第二凸起30，所以能得到极小型的压力传感器封装体。此外，可削减构成筐体等的各构件，并且不需要在筐体内封装压力传感器的步骤，所以能大幅度降低成本。所以能取得极小型的压力传感器封装体。采用以下结构，即、不使用产生多个电连接部位的接合引线和导线等，而只通过第二凸起30与外部基板连接，能同时取得优异的连接可靠性。另外，本实施例是例示，不言而喻，根据规格等的不同，可以改变应变片电阻或导线电阻等的配置。
<第3实施方式>
下面，参照图4A和图4B，说明本发明第3实施方式的压力传感器封装体(第二形式的压力传感器封装体)。图4A表示沿着图4B所示的第3实施方式的压力传感器封装体的C-C线的截面。
图4A和图4B所示的压力传感器封装体40是把图3A和图3B所示的第二形式的压力传感器封装体20作为基础，以只露出第二凸起30的方式配置覆盖外缘区域δ的第二绝缘部31的例子。第二绝缘部使用与第一绝缘部同样的环氧树脂等。
在本第3实施方式的第二形式的压力传感器封装体40中，第二凸起30以外的外缘区域δ全部由第二绝缘部31覆盖，所以在使第二凸起30与例如外部基板(未图示)连接时，能充分确保第二导电部29与外部基板的绝缘性。
此外，第二绝缘部31隔断第二导电部29与外气的接触，所以能提高第二导电部29的耐腐蚀性。此外，由于具有第二绝缘部31，所以可获得以下效果：大幅度减少第二导电部29从外部受到的机械的影响。
这里，介绍在构成传感器封装体的要部的衬底的内部内置各种电路的构造。
图5A和图5B表示这样的衬底，图5A表示沿着图5B所示的衬底的D-D线的截面。
由图5B所示的衬底构成的压力传感器封装体60是把图1A～图4B所示的第一形式或第二形式的压力传感器封装体10、20作为基础，在半导体衬底11(21)的外缘区域β(δ)，且是在未设置作为电极焊盘起作用的第一导电部17(27)的衬底内部，设置了具有信号放大和补偿等功能的电路62的例子。
设置这样的电路62的位置只要是不与隔膜部重叠的位置即可，并不局限于外缘区域β(δ)内的特定部位。另外，在图5A和图5B中，为了特别明确表示第一导电部17(27)和电路62的位置关系，适当省略了其他构成物的描绘。
根据与所述第1、第2、第3实施方式的记载同样的理由，在这样的形态的压力传感器封装体60中，由于在衬底内部具有电路62，所以不需要以往的外带结构，因此能削减连接构件和连接所需的制造步骤，所以能削减制造成本，并且能避免来自衬底外部的物理或化学的影响，因而能提高电连接质量。
这里，参照图6，简单说明在外部基板上安装了本发明的压力传感器封装体的一个例子。
图6表示压力传感器封装体72通过其自身具有的凸起73连接到例如由各种印刷基板构成的外部基板71，能以芯片尺寸安装本发明的压力传感器封装体。
此外，在图6中，为了明确表示所述安装状态，适当省略了其他构成物的描绘。此外，图6的凸起配置表示的是相当于上述第2实施方式的压力传感器封装体的例子，但是，本例并不局限于此，例如在第一压力传感器封装体中，也同样能以芯片尺寸安装。
以下，参照图7～图10，说明制造图4A和图4B所示的第3实施方式的压力传感器封装体(第二形式)的步骤。
在本发明的所有实施方式中，对于压力传感器，在晶片级下进行用于实现芯片尺寸封装体的加工。在这样的半导体衬底的内部具有空间(基准压力室)23的构造的压力传感器，例如利用由S.Armbruster等公开的方法(S.Armbruster et.al.，“A NOVEL MICROMACHININGPROCESS FOR THE FABRICATION OF MONOCRYSTALLINESI-MEMBRANES USING POROUS SILICON”，Digest of TechnicalPapers Transducers’03，2003，pp.246.)制作。
首先，如图7A和图7B所示，在压力传感器21的隔膜24以外的区域形成绝缘树脂层28。在本制造方法中，使用环氧树脂等感光性的树脂，在包含隔膜的晶片的整个面上进行涂敷后，进行曝光显影，只除去位于隔膜部上的树脂，把剩余部分作为绝缘树脂层。这时，也同时除去作为电极焊盘起作用的第一导电部27上的树脂，由此高效形成用于电气布线的开口部。
接着，如图8A和图8B所示，为了与第一导电部27电连接，作为第二导电部29，形成布线层。在本制造方法中，通过镀敷，形成由铜(Cu)构成的布线层。此外，并不局限于利用镀敷形成布线层，也可以是溅射和CVD等其他成膜方法。此外，材料不仅可以是Cu，也可以是Au和Ni等其他金属材料、或适当对它们进行组合而得到的材料。
接着，如图9A和图9B所示，在包含第二导电部29并且是隔膜部24以外的区域，形成绝缘树脂层作为第二绝缘部31。使用环氧树脂等感光性的树脂，在包含隔膜的晶片的整个面上进行涂敷后，进行曝光显影，同时还除去隔膜面上的树脂，由此，高效地形成了用于形成凸起的开口部。
最后，如图10A和图10B所示，以与构成第二导电部29的布线层电连接的方式形成凸起30。这里，搭载钎料球，形成凸起。此外，凸起的形成方法并不局限于此，还能通过印刷和镀敷来形成。
通过上述的步骤，可制作具有图4A和图4B的结构(第3实施方式)的第二压力传感器封装体。通过同样的制造方法，也能制作图1A和图1B、图3A和图3B所示的压力传感器封装体。
<第4实施方式>
首先，参照图13A和图13B，说明本发明第4实施方式的压力传感器封装体(第二形式的压力传感器封装体)。在本实施方式的图中，省略了钝化膜等绝缘层。
图13A表示沿着图13B所示的第4实施方式的压力传感器封装体的J-J线的截面。在图4A和图4B所示的第3实施方式的压力传感器封装体40中，第一绝缘部是连续的，而图13A和图13B所示的第4实施方式的压力传感器封装体50中，多个第二凸起30分别呈岛状部35，在该岛状部35中，配置在周围的第一绝缘部28和第二绝缘部31分别是独立的。
在图13A和图13B所示的压力传感器封装体50中，具有：第二导电部29和覆盖第二导电部的第二绝缘部31，该第二导电部29配置在第一绝缘部28上，与一部分从第一绝缘部28露出的第一导电部27电连接。该第二导电部29从在第二绝缘部31上形成的开口中，露出其一部分，在该露出区域、即不与所述第一导电部重叠的位置，配置有与第二导电部29电连接的第二凸起30。
因为这样的结构，所以能极力减少绝缘部(绝缘树脂层)对隔膜部带来的影响。据此，能维持隔膜的灵敏度，能构筑高精度的传感器。
此外，作为辅助的效果，通过像这样与各第二凸起30对应地形成彼此独立的岛状部35，可以在岛状部35彼此之间设置压力通路S，该压力通路S把隔膜部24和半导体衬底22的外部之间保持为等压。
换言之，配置隔膜部24的半导体衬底22的中央区域，不被第一绝缘部28和第二绝缘部31包围，与半导体衬底22的外部之间，通过通路S，能确保压力的流入路径和流出路径。
例如，在狭窄的管路中配置这样的压力传感器封装体50时，通过岛状部35彼此之间的通路S，外部的压力被准确地传递给隔膜部24，所以，即使在窄小的环境下密集设置时，也能准确并且稳定地检测压力。
此外，最理想的是，按各第二凸起30形成岛状部35，以外，多个第二凸起形成1个岛状部也可以。
此外，第二凸起30相对于半导体衬底22的排列并不局限于以下形态，即、如图13A和图13B所示那样，在除了隔膜部24以外的外缘区域中，在各边的中间部分分别配置第二凸起30。即、例如可以如图14A所示那样，在半导体衬底22的除了隔膜部24以外的外缘区域的四边的角部，分别配置第二凸起30。而且，该第二凸起30的周边的岛状部35也可以配置成分别沿着外缘区域的四边中的二边延伸。
根据该结构，在岛状部35的长边方向L，沿着气体和液体流动的方向，将开口部设置得较宽，能更顺利地进行流入、流出。例如在细长的压力通路中，如果以压力通路的延伸方向和岛状部的长边方向L一致的方式来设置压力传感器封装体50，则能准确地检测压力通路中的压力变化。
此外，在图14A的结构中，把岛状部35的平面形状形成为液滴形，但是，也可以如图14B所示，将岛状部35的平面形状形成为矩形。此外，如果能保持岛状部35彼此的间隔，则岛状部35的平面形状也可以形成为椭圆形或不定形等各种形状。
为了验证这样的岛状部的效果，使用将第一绝缘部和第二绝缘部形成为岛状的样品、和如以往那样一律展开形成的样品，测定作为压力传感器的特性，并进行比较，结果是，因外部应力而变动的偏移温度特性大幅度改善。因此，确认了本实施例这样的岛状部的形成能有效降低应力对隔膜的影响。另外，在本实施例中，表示了具有第二绝缘树脂层的结构，但是在没有第二绝缘树脂层，而使第一绝缘树脂层为岛状的结构中也能取得同样的效果。
参照图15A～图15D，说明几个配置本发明的压力传感器封装体的第二凸起的形成图案。
图15A是在一面呈矩形的半导体衬底22的四个角落区域配置第二凸起30的例子，各第二凸起30彼此以等间隔配置为对称形。通过把第二凸起30彼此以等间隔配置为对称形，作用于各第二凸起30的应力的分配是均等的，所以能抑制压力传感器封装体90的检测特性的变动。
如图15B所示，也可以在半导体衬底22的各边的中间部分配置第二凸起30，使得彼此以等间隔成对称形。可得到与图15A的结构同样的作用和效果。
此外，如图15C和图15D所示，相对于半导体衬底22，彼此以等间隔配置为对称形的第二凸起30，理想的是，彼此为相同的尺寸。通过使第二凸起30的尺寸均匀一致，能均等地分配作用在各第二凸起30上的应力。因此，图15A和图15B的配置，可带来能抑制压力传感器封装体90的检测特性的变动的效果。此外，在以上的实施方式中，记载了绝对压力型的传感器。但是，在中央部的剩余部分，在隔膜部，在不出应力影响的范围内，形成到达(在中央区域的内部形成的)空间部的通孔，也能构成相对压力型的传感器。
以下，参照图16A～图17B，简要说明相对于以往构造，本发明的压力传感器封装体的特征的作用和效果。
进行比较本发明(图16A)和以往构造(图17A)的模拟(实验)，本发明(图16A)是由在与隔膜部所存在的表面侧相反的背面侧，较大地存在支撑隔膜的衬底部分的封装体结构构成的，而以往构造(图17A)没有这样的支撑(衬底部分)。
图16A表示了在其他基板上，具体而言，在外部基板71上安装本发明的压力传感器封装体的典型例80的结构，图16B表示安装时作用于凸起部分的热应力的集中程度(热应力状态)。
从图16B和图17B的对比、比较可知，本发明构造(典型例)在所产生的热应力的大小方面极其优异，即、产生的热应力小。
下面，参照图18A～图20，简要说明在本发明的压力传感器封装体中，随着衬底厚度(D1或者T1)的大小的不同，作用和效果表现出怎样的不同。
作为本发明的压力传感器封装体，准备衬底整个厚度不同的3个压力传感器封装体，即、图18A所示的厚壁例(具体而言，400μm)，图19A所示的中等壁厚例(具体而言，200μm)、图20A所示的薄壁厚例(具体而言，100μm)，进行对它们进行比较的模拟(实验)。
图18B、图19B、图20B分别表示作用于安装厚壁例、中等壁厚例、薄壁厚例时的凸起部分的热应力的集中程度(热应力的状态)。
从这些图的对比和比较可知以下等事实：在薄壁厚时，在作用和效果方面无法取得良好的效果，壁厚达到某种程度时，在作用和效果方面优异。
具体而言，为了发现适合乃至实用的衬底厚度的上限和下限，进行了进一步的实验(热可靠性试验)。实际的条件如下所示。
·-25℃/125℃1000个循环(在执行循环后，观察凸起部分)
·传感器各部尺寸：D2＝5μm；D3＝2μm；D1＝100μm、150μm、200μm、300μm、400μm、500μm。
·外部基板71＝厚度1mm的刚性基板(FR4)
作为实验结果，从图21可知，在具有200μm以上的厚度时，不产生凸起部出现裂纹等问题。可是，150μm时，产生3/10的不良，100μm时，产生5/10的不良。
结论是，希望衬底厚度(D1或者T1)为200μm以上，作为上限(最大厚度)，从实用上讲，希望距安装面500μm左右。
另外，在上述的本模拟(实验)中，表示热应力状态的图表示了从上面(表面)侧观察半导体封装体与凸起的接合部而得到的图。在图16B、图17B、图18B、图19B、图20B中，由虚线包围的部分表示隔膜部。此外，黑色越浓的部位，意味着作用的应力越大。
产业可利用性。
本发明的压力传感器封装体用于测定空气压力、水压、油压等压力，特别是，通过形成晶片级芯片尺寸封装体，而具有不需要筐体等的构造，所以适合于要求薄型化、小型化或轻量化等的各种电子器件。

Claims (8)

1.一种压力传感器封装体，具有:压力传感器，在半导体衬底的一面，在其中央区域的内部具有与该一面大致平行扩展的空间，并以位于该空间的上部的薄板化了的区域为隔膜部，在该隔膜部配置有压敏元件，在所述一面，至少具有第一导电部，该第一导电部配置在除了所述隔膜部以外的外缘区域，并且与所述压敏元件电连接；以及第一凸起，单独配置于所述第一导电部之上，并且与所述第一导电部电连接；其特征在于：
当将所述外缘区域的半导体衬底的厚度定义为D1，所述隔膜部的厚度定义为D2，所述空间的高度定义为D3，在所述中央区域，除了所述D2和所述D3以外的半导体衬底的剩余部分的厚度定义为D4时，(D2+D3)<<D4，并且D1≈D4。
2.一种压力传感器封装体，具有：压力传感器，在半导体衬底的一面，在其中央区域的内部具有与该一面大致平行扩展的空间，并以位于该空间的上部的薄板化了的区域为隔膜部，在该隔膜部配置有压敏元件，在所述一面，至少具有第一导电部，该第一导电部配置在除了所述隔膜部以外的外缘区域，并且与所述压敏元件电连接；第一绝缘部，设置为覆盖所述外缘区域；第二导电部，配置在该第一绝缘部之上，并且单独与所述第一导电部电连接；以及第二凸起，单独配置于该第二导电部之上，并且在不与所述第一导电部重叠的位置，与该第二导电部电连接；其特征在于：
当将所述外缘区域的半导体衬底的厚度定义为T1，所述隔膜部的厚度定义为T2，所述空间的高度定义为T3，在所述中央区域，除了所述T2和所述T3以外的半导体衬底的剩余部分的厚度定义为T4时，(T2+T3)<<T4，并且T1≈T4。
3.根据权利要求2所述的压力传感器封装体，其特征在于：
具有第二绝缘部，该第二绝缘部设置为只使所述第二凸起露出，且覆盖包含所述第二导电部的所述外缘区域。
4.根据权利要求2所述的压力传感器封装体，其特征在于：
具有第二绝缘部，该第二绝缘部设置为：以只使所述第二凸起露出，且覆盖所述第二导电部的方式与所述第一绝缘部重叠；所述第一绝缘部、第二绝缘部的至少一方配置在呈岛状的所述第二凸起的周围。
5.根据权利要求2所述的压力传感器封装体，其特征在于：
所述第二凸起彼此配置在相互对称的位置。
6.根据权利要求1或2所述的压力传感器封装体，其特征在于：
在所述压力传感器内具有放大电路和/或补偿电路。
7.根据权利要求2所述的压力传感器封装体，其特征在于：
第一绝缘部具有岛状。
8.一种电子器件，其特征在于：
搭载权利要求1或2所述的压力传感器封装体。
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