特許 6862964 半導体圧力センサ装置および半導体圧力センサ装置の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6862964

(24)【登録日】2021年4月5日

(45)【発行日】2021年4月21日

(54)【発明の名称】半導体圧力センサ装置および半導体圧力センサ装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   G01L 9/00 20060101AFI20210412BHJP

   H01L 29/84 20060101ALI20210412BHJP

【ＦＩ】

   G01L9/00 303L

   H01L29/84 B

   H01L29/84 A

【請求項の数】7

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2017-53371(P2017-53371)

(22)【出願日】2017年3月17日

(65)【公開番号】特開2018-155632(P2018-155632A)

(43)【公開日】2018年10月4日

【審査請求日】2020年2月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005234

【氏名又は名称】富士電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104190

【弁理士】

【氏名又は名称】酒井 昭徳

(72)【発明者】

【氏名】細川 英治

【審査官】 大森 努

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５７−１２５８２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０４４１１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１７４６５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２６４８００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５５−００３７１９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００６−３０８３９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５９８６３１６（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０８３１７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１６７４６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１４１５８９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｌ ９／００，

Ｈ０１Ｌ ２９／８４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

受圧部に圧力を受けることにより、前記受圧部の歪みを電気信号に変換する手段を有するセンサチップと、前記センサチップを一方の面に接合した台座部材と、を有するセンサユニットと、
接着剤層を介して前記台座部材の他方の平坦面を底面に接着して、前記センサユニットを内部に収納する樹脂ケースと、
前記樹脂ケースの底面に選択的に設けられ、前記台座部材の他方の平坦面に接して前記センサユニットを保持する、同じ高さの複数の第１突起部と、
を備え、
前記第１突起部は、前記台座部材を挟んで前記センサチップの前記受圧部以外の部分に対向し、
前記接着剤層は、前記第１突起部と離れて、前記第１突起部よりも前記センサユニットの中央部寄りで、前記台座部材との界面の面積が前記受圧部の表面積の２００％以下となる範囲内に配置され、前記台座部材を挟んで少なくとも前記受圧部の中央部に対向する部分で、前記台座部材の他方の平坦面を前記樹脂ケースの底面に接着することを特徴とする半導体圧力センサ装置。

【請求項2】

前記第１突起部の高さは、６０μｍ以上３００μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の半導体圧力センサ装置。

【請求項3】

前記樹脂ケースの底面に選択的に、前記接着剤層の厚さよりも低い高さで設けられ、前記接着剤層の内部に埋め込まれた第２突起部をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体圧力センサ装置。

【請求項4】

前記樹脂ケースの底面に選択的に設けられ、前記接着剤層が充填された溝をさらに備え、
前記樹脂ケースは、前記溝の内部から前記センサユニット側に突出した前記接着剤層を介して前記台座部材の他方の平坦面を前記溝の内壁に接着して、前記センサユニットを内部に収納することを特徴とする請求項１または２に記載の半導体圧力センサ装置。

【請求項5】

受圧部に圧力を受けることにより、前記受圧部の歪みを電気信号に変換する手段を有するセンサチップと、前記センサチップを一方の面に接合した台座部材と、を有するセンサユニットと、接着剤層を介して前記台座部材の他方の平坦面を底面に接着して、前記センサユニットを内部に収納する樹脂ケースと、を備えた半導体圧力センサ装置の製造方法であって、
前記樹脂ケースの底面に、所定の分量の接着剤を塗布する第１工程と、
前記樹脂ケースの底面との間に前記接着剤を挟み込むように、前記接着剤に前記台座部材の他方の平坦面を接触させて所定時間内に前記樹脂ケースの内部に前記センサユニットを収納する第２工程と、
前記接着剤を固化して前記接着剤層を形成し、当該接着剤層を介して前記台座部材の他方の平坦面を前記樹脂ケースの底面に接着する第３工程と、
を含み、
前記樹脂ケースの底面に、前記台座部材の他方の平坦面に接して前記センサユニットを保持する、同じ高さの複数の第１突起部が選択的に設けられており、
前記第１突起部は、前記台座部材を挟んで前記センサチップの前記受圧部以外の部分に対向し、
前記第１工程では、前記第１突起部と離れて、前記第１突起部よりも前記センサユニットの中央部寄りで、前記台座部材との界面の面積が前記受圧部の表面積の２００％以下となる範囲内に前記接着剤層が配置され、前記台座部材を挟んで少なくとも前記受圧部の中央部に対向する部分で、当該接着剤層を介して前記台座部材の他方の平坦面が前記樹脂ケースの底面に接着されるように、前記接着剤の分量および塗布位置を設定することを特徴とする半導体圧力センサ装置の製造方法。

【請求項6】

受圧部に圧力を受けることにより、前記受圧部の歪みを電気信号に変換する手段を有するセンサチップと、前記センサチップを一方の面に接合した台座部材と、を有するセンサユニットと、
接着剤層を介して前記台座部材の他方の面を底面に接着して、前記センサユニットを内部に収納する樹脂ケースと、
前記樹脂ケースの底面に選択的に設けられ、前記台座部材の他方の面に接して前記センサユニットを保持する、同じ高さの複数の第１突起部と、
を備え、
前記第１突起部は、前記台座部材を挟んで前記センサチップの前記受圧部以外の部分に対向し、
前記接着剤層は、前記台座部材との界面の面積が前記受圧部の表面積の２００％以下となる範囲内に配置され、前記台座部材を挟んで少なくとも前記受圧部の中央部に対向する部分で、前記台座部材の他方の平坦面を前記樹脂ケースの底面に接着し、
前記樹脂ケースの底面に選択的に、前記接着剤層の厚さよりも低い高さで設けられ、前記接着剤層の内部に埋め込まれた第２突起部をさらに備えることを特徴とする半導体圧力センサ装置。

【請求項7】

前記接着剤層は、前記第１突起部と離して配置されていることを特徴とする請求項６に記載の半導体圧力センサ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、半導体圧力センサ装置および半導体圧力センサ装置の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、半導体圧力センサ装置では、センサ素子としてピエゾ抵抗効果を利用した半導体圧力センサチップが用いられる。半導体圧力センサチップは、単結晶シリコン（Ｓｉ）など、ピエゾ抵抗効果を有する材料からなるダイアフラムを有しており、ダイアフラム上に複数の半導体歪ゲージを形成して、これらの半導体歪ゲージをブリッジ接続した構成となっている。この半導体圧力センサ装置では、圧力変化に応じたダイアフラムの変形により半導体歪ゲージのゲージ抵抗が変化し、ゲージ抵抗の変化量をブリッジ回路から電圧信号として取り出すことにより圧力が検出される。従来の半導体圧力センサ装置の構造について説明する。図６は、従来の半導体圧力センサ装置の構造を示す断面図である。

【0003】

図６に示す従来の半導体圧力センサ装置は、樹脂ケース１に形成された凹状のセンサ搭載部２にセンサユニット１０を収納した例えば半導体圧力センサ装置である。センサユニット１０は、半導体圧力センサチップ１１を台座部材１２の一方の面１２ａに接合した構造を備え、台座部材１２の他方の面１２ｂをセンサ搭載部２の底面２ａの突起部（メサ）３に接触させて当該突起部３上に載置されている。台座部材１２の他方の面１２ｂは、突起部３との接触箇所以外の全面が接着剤層１１０を介してセンサ搭載部２の底面２ａに接着されている。接着剤層１１０は、台座部材１２側からセンサ搭載部２の底面２ａへ向かうにしたがって幅を広くした略等脚台形状の断面形状を有する。センサユニット１０は、センサ搭載部２に充填されたゲル状保護材（不図示）で被覆されている。

【0004】

このような半導体圧力センサ装置として、シリコン製圧力センサと、貫通穴を備えたシリコンチューブ台座と、を接合するとともに、シリコンチューブ台座と金属製パッケージとを接合した半導体圧力センサが提案されている（例えば、下記特許文献１（第００１６〜００１７段落、第４図）参照。）。下記特許文献１では、シリコンチューブ台座の直径を金属製パッケージの平面の直径よりも小さくしている。これにより、熱膨張率が大きい金属製パッケージの熱ひずみを受けるシリコンチューブ台座の端面の外周部で初期に生じる熱応力を均等にし、シリコンチューブ台座の端面の外周部に部分的に熱応力が集中することを防止している。

【0005】

また、別の半導体圧力センサ装置として、樹脂ケースの凹部の底面にガラス台座を保持する突起部を形成し、当該突起部を基準レベルに当該凹部内に接着剤を隙間なく充填してガラス台座を定位置に接着した半導体圧力センサが提案されている（例えば、下記特許文献２（第００２２段落）参照。）。下記特許文献２では、ガラス台座は、樹脂ケースの凹部の底面の突起部上に当該凹部の底面に水平に担持され、かつ突起部に接する部分を除いた表面で凹部の底面との間に隙間なく充填された接着剤により所定位置に接着される。樹脂ケースとガラス台座との間の熱膨張差による応力が接着剤自体で吸収されることで、半導体圧力センサ素子に不当な歪が加わらない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１５−０４０８００号公報

【特許文献2】特開平６−１８６１０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

通常、ダイアフラム１１ａ（図６参照）は、周囲環境から圧力を受ける以外に、樹脂ケース１や接着剤層１１０から台座部材１２を介して応力を受ける。この応力は半導体圧力センサ装置の組立て時に樹脂ケース１や接着剤層１１０に発生した応力である。半導体圧力センサ装置では、ダイアフラム１１ａの例えば２０ｎｍ〜３０ｎｍ程度の微小な高さ位置の変位が検出されるため、半導体圧力センサ装置の各部材にかかるほぼすべての応力がダイアフラム１１ａに伝達される。したがって、ダイアフラム１１ａに伝達されるすべての応力を考慮して、半導体圧力センサ装置の組立後に半導体圧力センサ装置の出力電圧が調整される。しかしながら、樹脂ケース１や接着剤層１１０に発生した応力には時間経過に伴って解放される応力（残留応力）があるため、半導体圧力センサ装置の出力電圧が時間経過に伴って調整時（初期）から変化してしまう。

【0008】

具体的には、半導体圧力センサ装置の経時的な出力特性変動が生じる原因は、次の通りである。上述したように台座部材１２の他方の面１２ｂには、突起部３と接触する部分を除く全面に接着剤層１１０が接触している。このため、台座部材１２は、センサ搭載部２の底面２ａの内側１２ｃにおいて、接着剤層１１０から、台座部材１２の他方の面１２ｂに垂直な方向に第１応力１１１を受ける。かつ、台座部材１２は、センサ搭載部２の底面２ａの外側１２ｄにおいて、突起部３との接触箇所を起点としてダイアフラム１１ａが撓み、接着剤層１１０から、台座部材１２の他方の面１２ｂとのなす角度αが内側で鈍角となる斜め方向に第２応力１１２を受ける。この第１，２応力１１１，１１２には、上述した残留応力が含まれている。センサユニット１０の中央部側を内側１２ｃとし、センサユニット１０の外周部側（半導体圧力センサチップ１１の端部側）を外側１２ｄとする。

【0009】

この第１応力１１１は、ゲージ抵抗１３をダイアフラム１１ａの表面（半導体圧力センサチップ１１の表面）に垂直な方向に移動させる応力である。このため、この第１応力１１１が台座部材１２を介してダイアフラム１１ａに伝達されても、ゲージ抵抗１３の抵抗値は変化しない。したがって、時間経過に伴って第１応力１１１が解放されても、ゲージ抵抗１３の抵抗値は変化しないため、半導体圧力センサ装置の出力電圧も変化しない。一方、第２応力１１２が台座部材１２を介してダイアフラム１１ａに伝達されると、ゲージ抵抗１３は伸び・縮みの変形（歪み）を起こしやすくなる。このため、時間経過に伴って第２応力１１２が解放されると、ゲージ抵抗１３の変形度合が変化して、ゲージ抵抗１３の抵抗値が変化する。これによって、半導体圧力センサ装置の出力電圧が調整時から変化してしまう。

【0010】

上記特許文献１に記載の技術は、シリコンチューブ台座の端面の外周部に生じる初期の応力を緩和するものであり、ダイアフラムにかかる応力が経時的に変化することについて考慮されていない。上記特許文献２に記載の技術では、図６に示す従来の半導体圧力センサ装置と同様に、ガラス台座の他方の面の、突起部との接触箇所以外の全面が接着剤層を介してセンサ搭載部（凹所）の底面に接着されている。このため、図６に示す従来の半導体圧力センサ装置と同様に、時間経過に伴ってダイアフラムの変形度合が変化して、半導体圧力センサ装置の出力特性が経時的に変動するという問題が生じる。

【0011】

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、経時的な出力特性変動を抑制することができる半導体圧力センサ装置および半導体圧力センサ装置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】

【0012】

上述した課題を解決し、本発明の目的を達成するため、この発明にかかる半導体圧力センサ装置は、センサユニットおよび樹脂ケースを備え、次の特徴を有する。前記センサユニットは、前記センサチップと、前記センサチップを一方の面に接合した台座部材と、を有する。前記センサチップは、受圧部に圧力を受けることにより、前記受圧部の歪みを電気信号に変換する手段を有する。前記樹脂ケースは、接着剤層を介して前記台座部材の他方の平坦面を底面に接着して、前記センサユニットを内部に収納する。前記樹脂ケースの底面に選択的に、同じ高さの複数の第１突起部が設けられている。前記第１突起部は、前記台座部材の他方の平坦面に接して前記センサユニットを保持する。前記第１突起部は、前記台座部材を挟んで前記センサチップの前記受圧部以外の部分に対向する。前記接着剤層は、前記第１突起部と離れて、前記第１突起部よりも前記センサユニットの中央部寄りで、前記台座部材との界面の面積が前記受圧部の表面積の２００％以下となる範囲内に配置され、前記台座部材を挟んで少なくとも前記受圧部の中央部に対向する部分で、前記台座部材の他方の平坦面を前記樹脂ケースの底面に接着する。

【0013】

また、上述した課題を解決し、本発明の目的を達成するため、この発明にかかる半導体圧力センサ装置は、センサユニットおよび樹脂ケースを備え、次の特徴を有する。前記センサユニットは、前記センサチップと、前記センサチップを一方の面に接合した台座部材と、を有する。前記センサチップは、受圧部に圧力を受けることにより、前記受圧部の歪みを電気信号に変換する手段を有する。前記樹脂ケースは、接着剤層を介して前記台座部材の他方の平坦面を底面に接着して、前記センサユニットを内部に収納する。前記樹脂ケースの底面に選択的に、同じ高さの複数の第１突起部が設けられている。前記第１突起部は、前記台座部材の他方の平坦面に接して前記センサユニットを保持する。前記第１突起部は、前記台座部材を挟んで前記センサチップの前記受圧部以外の部分に対向する。前記接着剤層は、前記台座部材との界面の面積が前記受圧部の表面積の２００％以下となる範囲内に配置され、前記台座部材を挟んで少なくとも前記受圧部の中央部に対向する部分で、前記台座部材の他方の平坦面を前記樹脂ケースの底面に接着する。前記樹脂ケースの底面に選択的に、前記接着剤層の厚さよりも低い高さで設けられ、前記接着剤層の内部に埋め込まれた第２突起部をさらに備える。

【0014】

また、この発明にかかる半導体圧力センサ装置は、上述した発明において、前記接着剤層は、前記第１突起部と離して配置されていることを特徴とする。

【0017】

また、この発明にかかる半導体圧力センサ装置は、上述した発明において、前記第１突起部の高さは、６０μｍ以上３００μｍ以下であることを特徴とする。

【0018】

また、この発明にかかる半導体圧力センサ装置は、上述した発明において、前記樹脂ケースの底面に選択的に、前記接着剤層の厚さよりも低い高さで設けられ、前記接着剤層の内部に埋め込まれた第２突起部をさらに備えることを特徴とする。

【0019】

また、この発明にかかる半導体圧力センサ装置は、上述した発明において、前記樹脂ケースの底面に選択的に設けられ、前記接着剤層が充填された溝をさらに備える。前記樹脂ケースは、前記溝の内部から前記センサユニット側に突出した前記接着剤層を介して前記台座部材の他方の平坦面を前記溝の内壁に接着して、前記センサユニットを内部に収納することを特徴とする。

【0020】

また、上述した課題を解決し、本発明の目的を達成するため、この発明にかかる半導体圧力センサ装置の製造方法は、センサチップ、センサユニットおよび樹脂ケースを備えた半導体圧力センサ装置の製造方法であって、次の特徴を有する。前記センサチップは、受圧部に圧力を受けることにより、前記受圧部の歪みを電気信号に変換する手段を有する。前記センサユニットは、前記センサチップと、前記センサチップを一方の面に接合した台座部材と、を有する。前記樹脂ケースは、接着剤層を介して前記台座部材の他方の平坦面を底面に接着して、前記センサユニットを内部に収納する。まず、前記樹脂ケースの底面に、所定の分量の接着剤を塗布する第１工程を行う。次に、前記樹脂ケースの底面との間に前記接着剤を挟み込むように、前記接着剤に前記台座部材の他方の平坦面を接触させて所定時間内に前記樹脂ケースの内部に前記センサユニットを収納する第２工程を行う。次に、前記接着剤を固化して前記接着剤層を形成し、当該前記接着剤層を介して前記台座部材の他方の平坦面を前記樹脂ケースの底面に接着する第３工程を行う。前記樹脂ケースの底面に、前記台座部材の他方の平坦面に接して前記センサユニットを保持する、同じ高さの複数の第１突起部が選択的に設けられている。前記第１突起部は、前記台座部材を挟んで前記センサチップの前記受圧部以外の部分に対向する。前記第１工程では、前記第１突起部と離れて、前記第１突起部よりも前記センサユニットの中央部寄りで、前記台座部材との界面の面積が前記受圧部の表面積の２００％以下となる範囲内に前記接着剤層が配置され、前記台座部材を挟んで少なくとも前記受圧部の中央部に対向する部分で、当該接着剤層を介して前記台座部材の他方の平坦面が前記樹脂ケースの底面に接着されるように、前記接着剤の分量および塗布位置を設定する。

【0021】

上述した発明によれば、センサユニットの外周部において、台座部材の他方の面に接着剤層が接触しないため、樹脂ケースや接着剤層から台座部材を介して受圧部にかかる、台座部材の他方の面に対して斜め方向の応力（図６の第２応力）を低減することができる。

【発明の効果】

【0022】

本発明にかかる半導体圧力センサ装置および半導体圧力センサ装置の製造方法によれば、経時的な出力特性変動を抑制することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】実施の形態１にかかる半導体圧力センサ装置の構造を示す断面図である。

【図2】図１の半導体圧力センサ装置を上方から見たレイアウトを示す平面図である。

【図3】図１のセンサユニット付近を拡大して示す断面図である。

【図4】実施の形態２にかかる半導体圧力センサ装置の構造を示す断面図である。

【図5】実施の形態３にかかる半導体圧力センサ装置の構造を示す断面図である。

【図6】従来の半導体圧力センサ装置の構造を示す断面図である。

【図7】樹脂ケースの弾性率の温度依存性を示す特性図である。

【図8A】接着剤層の弾性率の温度依存性を示す特性図である。

【図8B】接着剤層の弾性率の温度依存性を示す特性図である。

【図9】接着剤層のダイアフラム表面積比を示す図表である。

【図10】実施例１の経時的な出力特性変動を示す特性図である。

【図11】実施例２の突起部の高さと経時的な出力特性変動との関係を示す特性図である。

【図12】実施例３の経時的な出力特性変動を示す特性図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる半導体圧力センサ装置および半導体圧力センサ装置の製造方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、以下の実施の形態の説明および添付図面において、同様の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【0025】

（実施の形態１）
実施の形態１にかかる半導体圧力センサ装置の構造について説明する。図１は、実施の形態１にかかる半導体圧力センサ装置の構造を示す断面図である。図２は、図１の半導体圧力センサ装置を上方から見たレイアウトを示す平面図である。図３は、図１のセンサユニット付近を拡大して示す断面図である。図１に示す半導体圧力センサ装置は、樹脂ケース１、センサ搭載部２、外部導出用のリード端子（リードフレーム）４、ボンディングワイヤ５、ゲル状保護材６およびセンサユニット１０を備える。

【0026】

樹脂ケース１は、センサユニット１０を収納する収納容器本体であり、内部にセンサユニット１０を収納する凹状のセンサ搭載部２を有する。樹脂ケース１は、例えば、所定の型枠を用いて、複数のリード端子４を一体的にインサート成形してなる。リード端子４の一方の端部は樹脂ケース１の内部に露出され、他方の端部は樹脂ケース１の外側に露出されている。図１には、リード端子４の他方の端部を樹脂ケース１の側面から外部に突出させた場合を示すが、リード端子４の配置は種々変更可能である。

【0027】

センサ搭載部２は、例えば樹脂ケース１と一体成形される。センサ搭載部２は、センサユニット１０を収納可能な大きさであればよく、その平面形状は種々変更可能である。図２には、センサ搭載部２の平面形状が略矩形状である場合を示すが、センサ搭載部２の平面形状は例えば略円形状や略楕円形状であってもよい。センサ搭載部２の平面形状が例えば略円形状や略楕円形状である場合、樹脂ケース１の成形時に樹脂が流れ込みにくい角部がないため、樹脂ケース１の成形不良を抑制することができる。

【0028】

センサ搭載部２の底面２ａには、例えば４つ以上の突起部（メサ）３が所定の間隔で設けられている。突起部３は、樹脂材料で構成され、例えば樹脂ケース１と一体成形される。突起部３は、センサユニット１０に対向する位置（センサユニット１０の面内）に配置され、センサユニット１０をセンサ搭載部２の底面２ａに接着する際に、接着剤層１４の所定厚さｔ１を確保する機能を有する。すなわち、突起部３の高さｈ１は、接着剤層１４の厚さｔ１に等しい（ｈ１＝ｔ１）。

【0029】

また、突起部３は、半導体圧力センサ装置の出力電圧を調整しやすく、かつ半導体圧力センサ装置の出力特性に悪影響を与えにくい位置に配置される。具体的には、突起部３は、例えば後述するダイアフラム１１ａに深さ方向に対向しない位置に配置される。深さ方向とは、半導体圧力センサチップ１１のおもて面から裏面に向かう方向である。より具体的には、突起部３は、ダイアフラム１１ａよりも外側１２ｄに、例えばダイアフラム１１ａの外周に沿って略等間隔に配置される（図２参照）。

【0030】

半導体圧力センサ装置の出力電圧を調整可能であれば、突起部３はダイアフラム１１ａに深さ方向に対向する位置に配置されていてもよい。また、各突起部３は、センサユニット１０をセンサ搭載部２の底面２ａにダイボンディングする際に、センサユニット１０の後述する台座部材１２の他方の面１２ａに接触し、センサユニット１０をセンサ搭載部２の底面２ａに対して水平に保持する機能を有する。すなわち、各突起部３の高さは略同じである。突起部３の高さｈ１は、例えば１０μｍ以上３００μｍ以下程度であってもよい。さらに好ましくは、突起部３の高さｈ１は、例えば６０μｍ以上程度であってもよい。より好ましくは、突起部３の高さｈ１は、例えば１２０μｍ以上程度であってもよい。

【0031】

なお、センサユニット１０は、センサ搭載部２の底面２ａに対して水平に保持され、かつセンサ搭載部２の側壁２ｂに接しない状態で、センサ搭載部２の底面２ａに接着されていればよい。このため、センサ搭載部２の底面２ａに突起部３を配置することに代えて、センサ搭載部２の底面２ａに対して水平に保持され、かつセンサ搭載部２の側壁２ｂに接しないようにセンサユニット１０を支持可能な治具を用いて、センサユニット１０をセンサ搭載部２の底面２ａに接着してもよい。

【0032】

センサユニット１０は、半導体圧力センサチップ１１および台座部材１２を備える。センサユニット１０は、半導体圧力センサチップ１１を台座部材１２の一方の面１２ａに接合した構造を備え、台座部材１２の他方の面１２ｂの内側１２ｃの部分が接着剤層１４を介してセンサ搭載部２の底面２ａにダイボンディング（固着）されている。また、センサユニット１０は、センサ搭載部２の側壁２ｂから離して配置される。なお、センサユニット１０の中央部側（半導体圧力センサチップ１１および台座部材１２の中央側）を内側１２ｃとし、外周部側（半導体圧力センサチップ１１および台座部材１２の端部側）を外側１２ｄとする。

【0033】

半導体圧力センサチップ１１は、圧力によって撓むダイアフラム（受圧部）１１ａと、ゲージ抵抗１３（図３参照）で構成された抵抗ブリッジと、抵抗ブリッジの出力を増幅および補正するための演算回路部（不図示）と、を備え、ダイアフラム１１ａの歪みを電気信号に変換するシリコン（Ｓｉ）チップである。図１，２には、ゲージ抵抗１３を図示省略する。半導体圧力センサチップ１１は、ダイアフラム１１ａを配置した部分に形成された凹部１１ｂを台座部材１２で塞ぐように、台座部材１２の一方の面１２ａに例えば静電接合（陽極接合）されている。図２には、ダイアフラム１１ａを破線で示す。

【0034】

ダイアフラム１１ａは、半導体圧力センサチップ１１の裏面の例えば中央部に設けた略円柱状の凹部１１ｂにより薄板化された部分である。ダイアフラム１１ａは、例えば円形状の平面形状を有する。ダイアフラム１１ａの厚さは、測定する圧力範囲によって異なるが、例えば数μｍ程度である。台座部材１２は、例えば耐熱ガラスでできている。台座部材１２の他方の面１２ａの内側１２ｃの部分は、センサ搭載部２の底面２ａに接着剤層１４を介してダイボンディングされている。

【0035】

接着剤層１４は、台座部材１２を挟んで、深さ方向にダイアフラム１１ａに対向し、半導体圧力センサチップ１１のダイアフラム１１ａ以外の部分には対向しない。具体的には、接着剤層１４は例えば円形状の平面形状を有し、接着剤層１４の表面積はダイアフラム１１ａの表面積とほぼ同じである。接着剤層１４の表面積とは、接着剤層１４と台座部材１２の他方の面１２ａとの界面の面積である。ダイアフラム１１ａの表面積とは、半導体圧力センサチップ１１の、凹部１１ｂにより薄くなった部分におけるチップ表面積である。

【0036】

接着剤層１４の表面積は、台座部材１２とセンサ搭載部２との接着力を確保することができればよく、ダイアフラム１１ａの表面積よりも小さくてもよい。また、接着剤層１４の表面積は、ダイアフラム１１ａの表面積の２００％以下程度の範囲内であれば、深さ方向にダイアフラム１１ａに対向する部分よりも外側１２ｄにはみ出していてもよい（不図示）。接着剤層１４の表面積がダイアフラム１１ａの表面積の２００％以下程度となる範囲内であれば、後述するように半導体圧力センサ装置の出力特性変動を抑制する効果が得られる。

【0037】

接着剤層１４は、突起部３から離して配置されることが好ましい。その理由は、接着剤層１４が突起部３に接触している場合、台座部材１２と突起部３との接触箇所を起点として、台座部材１２の他方の面１２ｂに対して斜め方向に接着剤層１４から台座部材１２に応力が生じるからである。また、突起部３がダイアフラム１１ａに深さ方向に対向する位置に配置される場合、接着剤層１４は、突起部３よりもセンサユニット１０の中央部（内側１２ｃ）寄りで台座部材１２の他方の面１２ｂに接する。図２には、突起部３および接着剤層１４を破線で示す。

【0038】

接着剤層１４は、例えばフリーオイルを含まない高分子材料で形成される。フリーオイルとは、弾性率、針入度および硬度などの物性を調整するための添加剤である。フリーオイルを含まない接着剤を用いて接着剤層１４を形成することで、センサユニット１０をセンサ搭載部２の底面２ａにダイボンディングする際に、接着剤層１４の濡れ広がりが抑制され、接着剤層１４を所定範囲内に配置することができる。

【0039】

具体的には、接着剤層１４を形成するための接着剤は、センサ搭載部２の底面２ａとセンサユニット１０との間に挟み込まれた状態においては、表面張力により濡れ広がりが抑制される。このため、接着剤層１４の粘度は、センサ搭載部２の底面２ａの略中央部に接着剤を塗布してから、当該接着剤上にセンサユニット１０を載置してセンサ搭載部２の底面２ａとの間に当該接着剤を挟み込むまでの所定時間内（例えば２０秒間程度）に、接着剤の濡れ広がりを抑制可能な程度に高ければよい。より具体的には、接着剤層１４の粘度は、例えば５Ｐａ・ｓ（パスカル秒）以上程度であってもよい。接着剤層１４は、例えば、安価なシリコーン系接着剤であってもよいし、耐薬品性の高いフッ素系接着剤であってもよい。

【0040】

センサ搭載部２の底面２ａとの間に接着剤を挟み込むように、接着剤に台座部材１２の他方の面１２ｂを接触させて所定時間内に樹脂ケース１の内部にセンサユニット１０を収納する。そして、センサユニット１０とセンサ搭載部２の底面２ａとの間に挟まれた接着剤を硬化することで、接着剤層１４を介してセンサユニット１０とセンサ搭載部２の底面２ａとがダイボンディングされる。上述した粘度の接着剤を用いることで、接着剤層１４の側面１４ａは、例えば、台座部材１２の他方の面１２ｂに略垂直となる、または、内側１２ｃへまたは外側１２ｄへ突出するように湾曲した状態となる。接着剤層１４の形成に必要な接着剤の分量は、例えば、接着剤層１４の幅（直径）および高さ等から取得する。具体的には、接着剤層１４の形成に必要な接着剤の分量は、従来構造（図６参照）の接着剤層１１０の形成に必要な接着剤の分量の３０％程度である。

【0041】

抵抗ブリッジは、ピエゾ抵抗効果を有する材料（例えばイオン注入等によりダイアフラム１１ａに形成した拡散領域）で形成された複数のゲージ抵抗（半導体歪ゲージ）１３をブリッジ接続したブリッジ回路である。ゲージ抵抗１３は、半導体圧力センサチップ１１のおもて面側に配置されている。演算回路部は、例えば半導体圧力センサチップ１１の、ダイアフラム１１ａ以外の部分（すなわち半導体圧力センサチップ１１のうち、ダイアフラム１１ａの周囲を囲む外周部）に配置される。

【0042】

演算回路部は、半導体圧力センサチップ１１に集積しなくてもよい。この場合、演算回路部は、半導体圧力センサチップ１１以外の他の半導体チップ（不図示）に形成される。演算回路部を配置した他の半導体チップは、半導体圧力センサチップ１１とともにセンサ搭載部２に収納されてもよいし、半導体圧力センサ装置の外に配置されてもよい。いずれの場合も、演算回路部を配置した他の半導体チップは半導体圧力センサチップ１１と電気的に接続される。演算回路部を配置した他の半導体チップの電極パッドは、複数のリード端子４により、半導体圧力センサチップ１１のおもて面上の電極パッド７（図２参照）と電気的に接続される。

【0043】

半導体圧力センサチップ１１のおもて面上の電極パッド７は、ボンディングワイヤ５を介してリード端子４に電気的に接続されている。センサユニット１０（半導体圧力センサチップ１１）、リード端子４の樹脂ケース１の内部に露出された部分、および、ボンディングワイヤ５は、センサ搭載部２に充填されたゲル状保護材６に埋設され、ゲル状保護材６により被測定圧力媒体に含まれる汚染物質などの付着から保護されている。

【0044】

ゲル状保護材６は、センサユニット１０に圧力を伝達する圧力媒体である。ゲル状保護材６にかかる大気圧（１気圧）や応力が通常時（ダイアフラム１１ａの変位量がゼロ）よりも高くなると、ダイアフラム１１ａが台座部材１２側に押し込まれることで、ゲージ抵抗１３が圧縮され、ゲージ抵抗１３の抵抗値が高くなる。一方、ゲル状保護材６にかかる大気圧や応力が通常時よりも低くなると、ダイアフラム１１ａとともにゲージ抵抗１３も台座部材１２から離れる方向に引っ張られ、ゲージ抵抗１３の抵抗値が低くなる。

【0045】

圧力を受けたダイアフラム１１ａの高さ位置の変位量の絶対値は、例えば２０ｎｍ〜３０ｎｍ程度である。演算回路部は、ダイアフラム１１ａの高さ位置が変位したときに、ダイアフラム１１ａの高さ位置の変位に応じたゲージ抵抗１３の抵抗値を取得する。かつ、演算回路部は、取得したゲージ抵抗１３の抵抗値に応じた電圧を予め取得した半導体圧力センサチップ１１の例えば温度補正済みの出力特性に基づいて算出し、当該算出結果を電気信号として外部に出力する。

【0046】

ダイアフラム１１ａは、圧力媒体を介して周囲環境から圧力が伝達される以外に、台座部材１２を介して、半導体圧力センサ装置の組立て時に樹脂ケース１や接着剤層１４に発生した応力を受ける。この応力には、半導体圧力センサ装置の組み立て時に発生する残留応力が含まれている。この残留応力は、主に、台座部材１２の他方の面１２ｂに垂直な方向の第１応力１１１である（図３参照）。台座部材１２の他方の面１２ｂに対して斜め方向の応力（図６の第２応力）は生じにくい。その理由は、上述したように、センサユニット１０の外側１２ｄにおいて、台座部材１２の他方の面１２ｂに接着剤層１４が接触していないからである。

【0047】

第１応力１１１は、ゲージ抵抗１３をダイアフラム１１ａの表面（半導体圧力センサチップ１１の表面）に垂直な方向に移動させる応力であり、ダイアフラム１１ａが第１応力１１１を受けても、ゲージ抵抗１３の抵抗値は変化しない。このため、時間経過に伴って第１応力１１１が解放されても、ゲージ抵抗１３の抵抗値は変化せず、半導体圧力センサ装置の出力電圧も調整時（初期）から変化しない。また、ダイアフラム１１ａにかかる、台座部材１２の他方の面１２ｂに対して斜め方向の応力（第２応力）を低減させることができるため、ゲージ抵抗１３に伸び・縮みの変形は起こりにくい。

【0048】

特に限定しないが、実施の形態１にかかる半導体圧力センサ装置において、各部の物性は、実施の形態１にかかる半導体圧力センサ装置を例えば２５℃の温度環境に配置した場合、次の値をとる。樹脂ケース１および台座部材１２の弾性率は、１７８００ＭＰａである。接着剤層１４の弾性率は、２ＭＰａである。樹脂ケース１および接着剤層１４の弾性率の温度依存性については後述する。

【0049】

以上、説明したように、実施の形態１によれば、センサユニットとセンサ搭載部の底面とを接着する接着剤層を、深さ方向にダイアフラムに対向する位置（内側）に配置し、センサユニットの外周部側（外側）には配置しない。これによって、センサユニットの外周部において、台座部材１２の他方の面に接着剤層が接触しないため、樹脂ケースや接着剤層から台座部材を介してダイアフラムにかかる、台座部材の他方の面に対して斜め方向の応力（図６の第２応力）を低減させることができる。したがって、半導体圧力センサ装置の組立て時に樹脂ケースや接着剤層に発生した残留応力が時間経過に伴って解放された際に生じる半導体圧力センサ装置の出力特性変動を抑制することができる。

【0050】

（実施の形態２）
次に、実施の形態２にかかる半導体圧力センサ装置の構造について説明する。図４は、実施の形態２にかかる半導体圧力センサ装置の構造を示す断面図である。図４には、センサユニット１０付近を拡大して示す。実施の形態２にかかる半導体圧力センサ装置が実施の形態１にかかる半導体圧力センサ装置と異なる点は、センサユニット１０が載置される突起部（以下、第１突起部とする）３とは別に、接着剤層１４の内部に突起部（以下、第２突起部とする）２１が配置されている点である。実施の形態２にかかる半導体圧力センサ装置の、第２突起部２１以外の構成は、実施の形態１にかかる半導体圧力センサ装置と同様である（図１，２）。

【0051】

第２突起部２１は、樹脂材料で構成され、例えば樹脂ケース１と一体成形されている。図４には、ダイアフラム１１ａの中心に対向する位置に第２突起部２１を設けた状態を示す。第２突起部２１の高さｈ２は第１突起部３の高さｈ１よりも低く（ｈ２＜ｈ１）、第２突起部２１は台座部材１２に接触していない。すなわち、第２突起部２１の高さｈ２は、接着剤層１４の厚さｔ１よりも低い。第２突起部２１は、センサユニット１０をセンサ搭載部２の底面２ａに接着する際に接着剤層１４の体積を増やす機能を有する。

【0052】

センサ搭載部２の底面２ａに第２突起部２１を設けることで、センサ搭載部２の底面２ａ上に接着剤層１４を形成するために塗布する接着剤の分量が少なくても、台座部材１２の他方の面１２ｂに確実に接触させることができる。また、センサ搭載部２の底面２ａ上に接着剤層１４を形成するために塗布する接着剤の分量を低減させることができるため、コスト低減が可能である。第２突起部２１は、接着剤層１４の内部に埋め込まれるように配置されればよく、そのレイアウトは種々変更可能である。

【0053】

センサ搭載部２の底面２ａに、第１突起部３を設けずに、第２突起部２１のみを設けてもよい。この場合、上述したように、センサ搭載部２の底面２ａに対して水平に保持され、かつセンサ搭載部２の側壁２ｂに接しないようにセンサユニット１０を支持可能な治具を用いて、第２突起部２１が台座部材１２に接しないように、センサユニット１０をセンサ搭載部２の底面２ａに接着すればよい。

【0054】

以上、説明したように、実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。また、実施の形態２によれば、接着剤層の内部に第２突起部を配置することで、接着剤層を形成するための接着剤の分量を低減させても、台座部材の他方の面とセンサ搭載部の底面とを接触させることができる。

【0055】

（実施の形態３）
次に、実施の形態３にかかる半導体圧力センサ装置の構造について説明する。図５は、実施の形態３にかかる半導体圧力センサ装置の構造を示す断面図である。図５には、センサユニット１０付近を拡大して示す。実施の形態３にかかる半導体圧力センサ装置が実施の形態１にかかる半導体圧力センサ装置と異なる点は、センサ搭載部２の底面２ａの、ダイアフラム１１ａに深さ方向に対向する部分に溝２２を設けた点である。

【0056】

センサ搭載部２の底面２ａの溝２２の内部には、センサユニット１０とセンサ搭載部２の底面２ａとを接着する接着剤層２３が充填される。すなわち、センサユニット１０（台座部材の他方の面１２ｂ）が接着剤層２３を介して溝２２の内壁２２ａに接着されることで、センサ搭載部２にセンサユニット１０が収納されている。センサ搭載部２の底面２ａの溝２２は、樹脂ケース１と一体成形される。

【0057】

センサ搭載部２の底面２ａの溝２２は、センサ搭載部２の底面２ａの所定箇所を型抜きで成形しやすい、例えば略半球状に繰り抜いた形状を有していてもよい。また、センサ搭載部２の底面２ａの溝２２は、略直方体状に繰り抜いた形状や、センサユニット１０を上方から見て円形状の平面形状となるように円柱状に繰り抜いた形状を有していてもよい。また、センサ搭載部２の底面２ａの溝２２は、略楕円状の平面形状を有していてもよい。

【0058】

センサ搭載部２の底面２ａに溝２２を形成することで、センサ搭載部２の底面２ａ上に接着剤層２３を形成するために塗布した接着剤が溝２２内に充填される。このため、例えば従来構造の接着剤層１１０（図６参照）と同じ分量の接着剤を用いたとしても、接着剤層２３の形成範囲を従来構造よりも狭くすることができる。例えば、接着剤層２３を形成するための接着剤の分量を変更せずに従来と同じ分量で半導体圧力センサ装置を作製（製造）することができる。このため、製造装置の設定等を変更する必要がなく、センサ搭載部２の底面２ａに塗布する接着剤の管理が容易となる。

【0059】

センサ搭載部２の底面２ａに溝２２を形成することに代えて、実施の形態１，２よりも突起部３の高さｈ１を高くすることで、センサユニット１０とセンサ搭載部２の底面２ａとを接着する接着剤層の表面積を所定範囲内（ダイアフラム１１ａの表面積の２００％以下程度）に収めてもよい。

【0060】

以上、説明したように、実施の形態３によれば、実施の形態１，２と同様の効果を得ることができる。また、実施の形態３によれば、センサ搭載部の底面上に接着剤層を形成するために塗布した接着剤を、センサ搭載部の底面に形成された溝内に充填することができる。例えばセンサユニットとセンサ搭載部の底面とを接着する接着剤層の表面積が小さいほど接着剤の分量を管理することが困難になるが、実施の形態３によれば、余分な接着剤がセンサ搭載部の底面の溝に充填されるため、センサ搭載部の底面上に塗布する接着剤の分量の管理が容易となる。したがって、実施の形態３によれば、センサユニットとセンサ搭載部の底面とを接着する接着剤層の表面積が小さいほど有用である。

【0061】

（樹脂ケースの弾性率の温度依存性）
樹脂ケース１の弾性率の温度依存性について検証した結果を図７に示す。図７は、樹脂ケースの弾性率の温度依存性を示す特性図である。図７には、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂を材料とした場合の樹脂ケース１の曲げ弾性率と温度との関係を示す。図７に示すように、樹脂ケース１の曲げ弾性率は、周囲環境の温度が高くなるほど低くなることが確認された。特に８０℃以上の温度環境下において温度環境が高くなるほど、樹脂ケース１の曲げ弾性率の低減率が大きくなる。

【0062】

（接着剤層の弾性率の温度依存性）
接着剤層１４の弾性率の温度依存性について検証した結果を図８Ａ，８Ｂに示す。図８Ａ，８Ｂは、接着剤層の弾性率の温度依存性を示す特性図である。図８Ａには、シリコーン系接着剤を材料とした接着剤層１４の引っ張り弾性率と温度との関係を示す。図８Ｂには、フッ素系接着剤を材料とした接着剤層１４の引っ張り弾性率と温度との関係を示す。図８Ａ，８Ｂともに、ほぼ同様の条件の複数の検証結果を異なる線種で示す。

【0063】

図８Ａに示す接着剤層１４の弾性率の温度依存性の検証には、シリコーン系接着剤に、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社（商標登録）の液状シリコーンゴム（型式：ＴＳＥ３２５１Ｈ）を用いた。図８Ｂに示す接着剤層１４の弾性率の温度依存性の検証には、フッ素系接着剤に、信越化学工業株式会社（商標登録）の液状フッ素エラストマー（ＳＨＩＮ−ＥＴＳＵ ＳＩＦＥＬ（登録商標）（型式：ＳＩＦＥＬ２６６１））を用いた。

【0064】

図８Ａ，８Ｂに示すように、シリコーン系接着剤およびフッ素系接着剤のいずれの材料を用いた場合においても、接着剤層１４の引っ張り弾性率は周囲環境の温度が高くなるほど低くなることが確認された。また、図８Ｂに示すように、フッ素系接着剤を材料とした場合には、０℃以下の温度環境下において、０℃を超える温度環境下の場合よりも、温度環境が高くなるほど接着剤層１４の引っ張り弾性率の低減率が大きくなることが確認された。

【0065】

（実施例１）
次に、上述した実施の形態１にかかる半導体圧力センサ装置（図１〜３参照）について、出力電圧の調整時（初期）からの時間経過に伴う出力特性変動を検証した。具体的には、ダイアフラム１１ａの表面積に対する接着剤層１４の表面積比（以下、接着剤層１４のダイアフラム表面積比（＝接着剤層１４の表面積／ダイアフラム１１ａの表面積）とする）と、半導体圧力センサ装置の出力電圧の初期からの時間経過に伴う変動値（＝応力変化）と、の関係について検証した。

【0066】

まず、上述した実施の形態１にかかる半導体圧力センサ装置の構造を備えた２つの試料（以下、試料１，２とする）を作製した（以下、実施例１とする）。これら試料１，２は、接着剤層１４のダイアフラム表面積比が異なる。比較として、試料１，２よりも接着剤層１４のダイアフラム表面積比の大きい２つの試料（以下、試料３，４とする）を作製した。試料３，４の、接着剤層１４のダイアフラム表面積比以外の構成は試料１，２と同様である。なお、試料４は、従来の半導体圧力センサ装置（図６参照）に相当する（従来例）。試料１〜４の接着剤層１４のダイアフラム表面積比を図９に示す。図９は、接着剤層のダイアフラム表面積比を示す図表である。

【0067】

試料１〜４の接着剤層１４のダイアフラム表面積比以外の条件は次の通りである。接着剤層１４は、材料としてモメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社（商標登録）の液状シリコーンゴム（型式：ＴＳＥ３２５１Ｈ）を用い、１８０℃の温度での熱処理により硬化（キュア）させた。３．０ｍｍ四方の半導体圧力センサチップ１１を用い（図２，３には半導体圧力センサチップ１１の１辺を符号ｘ１で図示）、ダイアフラム１１ａの直径ｒ１を１．３ｍｍとした。センサ搭載部２の内寸ｘ２は１辺が３．２２ｍｍである。突起部（第１突起部）３は、センサ搭載部２の中心を中心とする１辺の長さｘ３が１．６ｍｍの正方形（二点鎖線で図示）の頂点にそれぞれ配置した。すなわち、突起部３は計４つ配置されている。突起部３の高さｈ１を６０μｍとし、突起部３のピッチ（突起部３間の距離）を１．６ｍｍとした（図２，３参照）。

【0068】

これら試料１〜４について、出力電圧の初期からの時間経過に伴う変動値を測定した結果を図１０に示す。図１０は、実施例１の経時的な出力特性変動を示す特性図である。図１０の横軸は経過時間［Ｈ：Ｈｏｕｒ］であり、縦軸は出力電圧の初期からの時間経過に伴う変動値［ｍＶ］である。

【0069】

図１０に示す結果から、接着剤層１４のダイアフラム表面積比を２００％以下とすることで（すなわち試料１，２）、出力電圧の初期からの時間経過に伴う変動を抑制することができることが確認された。

【0070】

（実施例２）
次に、突起部３の高さｈ１について検証した。まず、上述した実施の形態１にかかる半導体圧力センサ装置（図１〜３参照）の構造を備えた４つの試料を作製した（以下、実施例２とする）。これら実施例２の４つの試料は、突起部３の高さｈ１が異なる。

【0071】

実施例２の４つの試料の突起部３の高さｈ１以外の条件は次の通りである。接着剤層１４は、材料としてモメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社（商標登録）の液状シリコーンゴム（型式：ＴＳＥ３２５１Ｈ）を用い、１８０℃の温度での熱処理により硬化させた。接着剤層１４の接着材量を１．０ｍｇとした。３．０ｍｍ四方の半導体圧力センサチップ１１を用い、ダイアフラム１１ａの直径ｒ１を１．３ｍｍとした。センサ搭載部２の内寸ｘ２は１辺が３．２２ｍｍである。突起部（第１突起部）３は、センサ搭載部２の中心を中心とする１辺の長さｘ３が１．１３ｍｍの正方形（二点鎖線で図示）の頂点にそれぞれ配置した。すなわち、突起部３は計４つ配置されている（図２，３参照）。突起部３のピッチを１．１３ｍｍとした。

【0072】

これら実施例２の４つの試料について、出力電圧の初期からの時間経過に伴う変動量を測定した結果を図１１に示す。図１１は、実施例２の突起部の高さと経時的な出力特性変動との関係を示す特性図である。図１１の横軸は突起部３の厚さ［μｍ］であり、縦軸は出力電圧の初期からの時間経過に伴う変動量（出力電圧変動量）［％］である。出力電圧の初期からの時間経過に伴う変動量は、突起部３の高さｈ１を３０μｍとした場合の出力電圧を基準（＝１００％）とし、当該基準となる出力電圧に対する比率（＝突起部３の高さｈ１が３０μｍ超の場合の出力電圧／基準となる出力電圧）で示す。

【0073】

図１１に示す結果から、突起部３の高さｈ１を６０μｍとすることで、出力電圧の初期からの時間経過に伴う変動量を低減させることができることが確認された。また、突起部３の高さｈ１を１２０μｍとすることで、出力電圧の初期からの時間経過に伴う変動量をさらに低減させることができることが確認された。

【0074】

また、図示省略するが、突起部３の高さｈ１は、上述したように１０μｍ以上３００μｍ以下程度であってもよい。その理由は、次の通りである。樹脂ケース１自身の応力が小さければ出力電圧変動量自身が小さくなるため、突起部３の高さｈ１が１０μｍ以上６０μｍ未満でもよい。樹脂ケース１自身の応力を小さくするには、具体的には樹脂ケース１の底面の厚さを一部もしくは全面で薄くする方法がある。図１１にあるように突起部３の高さｈ１が１８０μｍ以上では出力電圧変動量を低減する効果が同等になると予想される。このため、センサユニット１０をセンサ搭載部２の底面２ａに接着する際に接着剤層１４を確保できるなら、突起部３の高さｈ１は３００μｍ以下程度であってもよい。

【0075】

（実施例３）
次に、上述した実施の形態３にかかる半導体圧力センサ装置（図５参照）について、出力電圧の初期からの時間経過に伴う出力特性変動を検証した。まず、上述した実施の形態１にかかる半導体圧力センサ装置の構造を備えた試料を作製した（以下、実施例３とする）。すなわち、実施例３は、センサ搭載部２の底面２ａの、ダイアフラム１１ａに深さ方向に対向する部分に溝２２を備える。

【0076】

実施例３の条件は、次の通りである。接着剤層１４は、材料としてモメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社（商標登録）の液状シリコーンゴム（型式：ＴＳＥ３２５１Ｈ）を用い、１８０℃の温度での熱処理により硬化させた。接着剤層１４の接着材量を１．０ｍｇとした。３．０ｍｍ四方の半導体圧力センサチップ１１を用い、ダイアフラム１１ａの直径ｒ１を１．３ｍｍとした。センサ搭載部２の内寸ｘ２は１辺が３．２２ｍｍである。突起部（第１突起部）３は、センサ搭載部２の中心を中心とする１辺の長さｘ３が１．６ｍｍの正方形（二点鎖線で図示）の頂点にそれぞれ配置した。すなわち、突起部３は計４つ配置されている。突起部３の高さｈ１を６０μｍとし、突起部３のピッチを１．６ｍｍとした。センサ搭載部２の底面２ａの溝２２は、略半球状とした。当該溝２２の深さｄを０．４ｍｍとし、溝２２の、センサ搭載部２の底面２ａと同じ高さ位置における幅（直径）ｒ２を１．７ｍｍとした（図２，５参照）。

【0077】

この実施例３について、出力電圧の初期からの時間経過に伴う変動値を測定した結果を図１２に示す。図１２は、実施例３の経時的な出力特性変動を示す特性図である。図１２の横軸は経過時間［Ｈ：Ｈｏｕｒ］であり、縦軸は出力電圧の初期からの時間経過に伴う変動値［ｍＶ］である。また、図１２には、比較として、上述した従来例（図６参照）の経時的な出力特性変動を示す。すなわち、従来例は、センサ搭載部２の底面２ａに溝２２を備えていない。従来例の、センサ搭載部２の底面２ａに溝２２を備えていない以外の構成は、実施例３と同様である。

【0078】

図１２に示す結果から、実施例３は、接着剤層１４の接着材量を、センサ搭載部２の底面２ａに溝２２を備えていない従来例と同じにしたとしても、出力電圧の初期からの時間経過に伴う変動量を低減させることができることが確認された。

【0079】

以上において本発明は、上述した実施の形態に限らず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上述した各実施の形態では、半導体圧力センサ装置を２５℃の温度環境に配置する場合を例に説明しているが、これに限らず、半導体圧力センサ装置を配置する温度環境は種々変更可能である。

【産業上の利用可能性】

【0080】

以上のように、本発明にかかる半導体圧力センサ装置および半導体圧力センサ装置の製造方法は、ピエゾ抵抗効果を有する材料からなるダイアフラムを有するセンサユニットを接着剤層を介して樹脂ケースに搭載した半導体圧力センサ装置に有用である。

【符号の説明】

【0081】

１ 樹脂ケース
２ センサ搭載部
２ａ センサ搭載部の底面
２ｂ センサ搭載部の側壁
３ 第１突起部
４ リード端子
５ ボンディングワイヤ
６ ゲル状保護材
７ 電極パッド
１０ センサユニット
１１ 半導体圧力センサチップ
１１ａ ダイアフラム
１１ｂ 半導体圧力センサチップの凹部
１２ 台座部材
１２ａ 台座部材の一方の面
１２ｂ 台座部材の他方の面
１２ｃ センサユニットの中央部側（内側）
１２ｄ センサユニットの外周部側（外側）
１３ ゲージ抵抗
１４，２３ 接着剤層
１４ａ 接着剤層の側面
２１ 第２突起部
２２ センサ搭載部の底面の溝
２２ａ センサ搭載部の底面の溝の内壁
１１１ ダイアフラムにかかる、台座部材の他方の面に垂直な方向の応力（第１応力）
１１２ ダイアフラムにかかる、台座部材の他方の面に対して斜め方向の応力（第２応力）
ｄ センサ搭載部の底面の溝の深さ
ｈ１，ｈ２ 突起部の高さ
ｒ センサ搭載部の底面の溝の、センサ搭載部の底面と同じ高さ位置における幅
ｔ１ 接着剤層の厚さ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】