传感器及其制造方法技术

在与电极伸出孔（４ａ～４ｃ）相面对的位置上，形成与连接部件相键合的键盘（２４、２５）。采用了对电极（１、３）表面浸润性低的键合剂（１２），并用对键合剂（１２）浸润性高的材料覆盖焊盘（２４、２５）的表面。由此，可把连接部件与电极（１、３）牢固地结合，防止电极（１、３）之间的短路。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种传感器，如检测介质压力的静电电容式压力传感器或测量加速度的加速度传感器，及其制造方法。更具体地，涉及对设置为相互面对的电极外部结构的改进。在静电电容式压力传感器中，板状的固定电极和可动电极平行设置并彼此靠近使其在传感器主体的空腔中互相面对，检测两电极之间的电容随膜片位移的变化以测量待测介质的压力。过去已提出过各种各样的压力传感器，如在日本专利特开平6-265428(在此引用作为现有技术)。这种压力传感器中的电极伸出结构通常构造成，用键合剂例如焊料或浆料(通过把金属粉末与粘接剂碾碎混合而制得)把从电极伸出孔嵌入空腔的连接钉键合到电极上。附图说明图12是示出现有技术中的静电电容式压力传感器的剖视图。图13是沿图12D-D′线的剖面图。图14是沿图12E-E′线的剖面图。如图12所示，通过把第一或第二蓝宝石衬底202A和202B直接键合形成传感器主体202。在传感器主体202中将固定电极201和可动电极203平行设置以彼此面对。这种结构构成静电电容式传感器。第一衬底202A比第二衬底202B厚。在厚度方向上形成穿过第一衬底202A的三个电极伸出孔204和一个气压导入孔205。这些孔204和205在传感器主体202中形成外界相连的空腔207。在面对第一衬底202A的第二衬底202B的内表面的中央形成凹槽208。该凹槽208和第一衬底202A定义的空间形成空腔207。第二衬底202B的中央因凹槽208而变薄，形成膜片209。第二衬底202B通过厚的外周部分10与第一衬底202A直接键合。第一和第二衬底用由同一材料制成，且在其键合面上不夹任何夹层，所以几乎没有键合的残余应力。采用第一和第二衬底202A和202B不会因时间而造成任何导致膜片209变形而变化，可提供稳定的传感器特性。可动电极203由具有压力敏感性的检测电极203A和几乎不具有压力敏感性的参考电极203B构成。检测电极203A和203B之间的输出差值可以消除温度变化和环境变化的影响。在第一衬底202A上形成三个电极伸出孔204，即图14所示分别与固定电极201、检测电极203A、参考电极203B分别对应的孔204a、204b、204c。孔204a在穿过在固定电极201上形成的电极伸出部分214的位置上形成。电极伸出孔204b、204c也分别形成在与在检测电极203A和参考电极203B上形成的电极伸出部分215A和215B对应的位置上。下面描述电极伸出情况。图15是沿图13线F-F′的放大剖视图；图16是沿图13线G-G′的放大剖视图。在第一衬底202A直接键合到用作第二衬底202B的衬底材料的晶片上之后，将晶片用切片法分割成多个芯片。把其下端涂有焊料部分(或导电浆料)212的多个连接钉211依此嵌入(在实际中用压入)用于可动电极203的电极伸出孔204b和204c，并使其与检测电极203A和参考电极203B的电极伸出部分215A和215B分别相接触。在此状态下加热此结构使焊料部分212暂时熔化，然后使其冷却凝固。这样把检测电极203A和参考电极203B与连接钉211电连接起来，如图15所示。而且，如图16所示，将下端涂有导电浆料213(或焊料部分)的连接钉211加压嵌入用于固定电极201的电极伸出孔204a。固定电极201和连接钉211通过导电浆料213电连接。如上所述，在传统的静电电容式压力传感器中，用焊料部分212或导电浆料213把电极201或203或连接钉211机械地、电气地连接起来。这样存在下述问题。更具体而言，当把焊料部分212用作键合剂将可动电极203和连接钉211电连接时，若对可动电极203浸润性低不能获得足够的键合强度。若浸润性高，焊料部分212从电极伸出部分215A或215B流入，使可动电极203和固定电极201短路。当导电浆料213用作键合剂时，若导电浆料213的量过少，则与焊料部分212相似地，键合强度下降且会出现连接不良。若导电浆料213的量过多，且导电浆料213与固定电极201接触使固定电极201与可动电极203短路。另一方面，如图16所示，当固定电极201与连接钉211连接时，固定电极201不形成在连接钉211的对接面上。换言之，固定电极201形成在其上形成有电极伸出孔204a的传感器元件202的内表面上。因此，焊料部分难以与固定电极201实现电连接。固定电极201可以部分地采用导电浆料213进行电连接。但是，同可动电极203一样，固定电极201可能会与可动电极203短路或发生连接不良，这取决于导电浆料213的量多少。本专利技术可克服上述传统的缺点，并以实现在电极和连接部件如连接钉之间具有高键合强度的传感器为目的。本专利技术的另一目的在于提供一种可防止电极之间发生短路的传感器。本专利技术的又一目的在于提供一种在电极和连接部件之间实现可靠电连接的传感器。本专利技术的再一目的在于提供一种在批量生产时生产率高性能优良的传感器。为了实现上述目的，根据本专利技术的传感器，其特征在于包括传感器主体(2)，其中形成有一个空腔(7)，该空腔通过多个电极伸出孔(4a、4b、4c、31、104a、104b、104c、131)与外部目连；在该空腔中以相互面对的方式设置的一对电极(1、3)；多个连接部件(11、12、131)，这些连接部件通过电极伸出孔嵌入空腔中，并与相应的电极电连接；以及用导电材料制成的焊盘(24、25)，这些焊盘形成在空腔中的面对电极伸出孔的位置上并与相应的连接部件相键合。其中所述各连接部件对焊盘表面的浸润性高于对电极表面的浸润性。由于连接部件对焊盘表面的浸润性高，部分熔化的连接部件铺展到整个焊盘表面上，使焊盘和连接部件之间牢固地键合起来。从而可实现连接部件和电极之间的可靠电连接。相反地，连接部件对电极表面的浸润性低，即使部分熔化的连接部件从焊盘上重流，也几乎不能沿电极表面流动。由此，连接部件不会接触一对电极，不会使它们短路。作为传感器的一种构造，所述焊盘(24)，在位于与电极伸出孔(4a、4b、4c、31)相面对的位置的所述电极(3、3A、3B、15A、15B)的表面上形成，且该电极通过所述焊盘与相应的所述连接部件(11、12)相连接。由此，电极可沿与电极方向相反的方向穿过连接部件伸出。在这种情况下，作为所述连接部件的一种构造，包括从电极伸出孔嵌入的连接钉(11)，以及用来把所述连接钉键合到所述焊盘上的键合剂(12)。因为通过用键合剂把连接钉与焊盘键合来形成连接部件，可以实现连接部件与电极的可靠电连接。在这种传感器构造中，若所述键合剂由Sn-Ag制成，则所述电极表面由Pt制成，所述焊盘表面由Au制成。这是由于Sn-Ag对Au的浸润性高，而对Pt的浸润性低。在传感器的另一种构造中，所述焊盘(25)，在构成所述空腔的所述传感器主体的各内表面(21a、21b)中的与电极伸出孔相对的表面(21b)上的、与电极伸出孔相面对的位置上形成，且在电极伸出孔上形成的所述电极(1)与相应的连接部件(11、12)相接触。在这种结构中，电极可沿与电极方向相同的方向穿过连接部件伸出。在这种情况下，作为连接部件的一种构造，包括从电极伸出孔嵌入的连接钉(11)，以及用来把所述连接钉与所述焊盘和形成在电极伸出孔侧的电极相键合的键合剂(12)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种传感器，其特征在于包括： 传感器主体，其中形成有一个空腔，该空腔通过多个电极伸出孔与外部相连； 在该空腔中以相互面对的方式设置的一对电极； 多个连接部件，这些连接部件通过电极伸出孔嵌入空腔中，并与相应的电极电连接；以及 用导电材料制成的焊盘，这些焊盘形成在空腔中的与电极伸出孔相面对的位置上并与相应的连接部件相键合， 其中所述各连接部件对焊盘表面的浸润性高于对电极表面的浸润性。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：木原隆，石仓义之，增田誉，
申请(专利权)人：株式会社山武，
类型：发明
国别省市：JP[日本]