(57)【要約】【課題】取り扱い性や安定性が良好で、歪み検出の感度低下も抑制された歪みセンサを提供する。【解決手段】歪みセンサ１００は、測定対象物に向ける面である第一面１０１、第一面１０１の反面である第二面１０２、および第一面と第二面とを接続する第三面１０３を有し、歪み検出素子１０と端子２１，２２と封止体５０とを備える。歪み検出素子１０と端子２１，２２は、第一面、第二面、および第三面で囲まれた区域内に配置され、歪み検出素子１０は、半導体基板と、歪み検出部と、歪み検出部と電気的に接続された電極部と、を有する。封止体５０は、歪み検出素子１０の第二面側の面１５１および第三面側の面１１０，１５２を覆う。歪み検出素子１０は第一面１０１を構成する露出面１１２を有し、端子２１，２２は第二面１０２からの露出面２１１ａ，２２１ａを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物に向ける面である第一面、前記第一面の反面である第二面、および前記第一面と前記第二面とを接続する第三面を有する歪みセンサであって、
前記第一面、前記第二面、および前記第三面で囲まれた区域内に配置され、半導体基板と、前記半導体基板上に形成された歪み検出部と、前記歪み検出部と電気的に接続された電極部と、を有する歪み検出素子、
前記区域内に配置され、前記電極部と電気的に接続された端子、および
前記歪み検出素子の前記第二面側の面を覆う封止体であって、前記第一面を形成する封止体底面と、前記第二面を形成する封止体反面と、前記第三面を形成する封止体側面とを有する封止体
を備え、
前記歪み検出素子は前記第一面を構成する露出面を有し、
前記端子は前記第二面からの露出面を有する歪みセンサ。
【請求項２】
前記歪み検出部は、ブリッジ状に接続された複数の半導体ピエゾ抵抗又は金属薄膜である請求項１記載の歪みセンサ。
【請求項３】
前記歪み検出部は前記半導体基板の前記第一面側に形成されている請求項１又は２に記載の歪みセンサ。
【請求項４】
前記歪み検出部は前記半導体基板の前記第二面側に形成されている請求項１又は２に記載の歪みセンサ。
【請求項５】
前記歪み検出素子は、前記半導体基板に、前記歪み検出部が覆われるように形成された保護層を備える請求項１から４のいずれか1項に記載の歪みセンサ。
【請求項６】
前記歪み検出素子の側面を取り囲む金属製の枠を有する請求項１から５のいずれか1項に記載の歪みセンサ。
【請求項７】
前記端子は、平面視で前記歪み検出素子の周囲に配置され、
前記電極部と前記端子とを電気的に接続する導体を備え、
前記封止体は、前記歪み検出素子の前記第三面側の面を覆い、前記歪み検出素子と前記端子と前記導体とを封止する請求項１から６のいずれか一項に記載の歪みセンサ。
【請求項８】
前記端子はリード端子である請求項７記載の歪みセンサ。
【請求項９】
前記端子の前記第一面側の面は、前記歪み検出素子の前記露出面よりも前記第二面に近い側に存在する請求項１から８のいずれか１項に記載の歪みセンサ。
【請求項１０】
前記端子は前記第三面からの露出面を有する請求項１から９のいずれか一項に記載の歪みセンサ。
【請求項１１】
前記端子の前記第一面側の面が露出している請求項９又は１０に記載の歪みセンサ。
【請求項１２】
前記半導体基板は、前記歪み検出部の反対側となる前記第一面側の面に凹部を有する請求項４に記載の歪みセンサ。
【請求項１３】
前記端子は、前記半導体基板の前記第二面側に形成された導体である請求項１から３のいずれか一項に記載の歪みセンサ。
【請求項１４】
前記封止体は樹脂材料により形成されている請求項１から１３のいずれか一項に記載の歪みセンサ。
【請求項１５】
前記半導体基板は、シリコン、サファイヤ、ガリウムヒ素、ガラス、及び石英のいずれかを含む材料により形成されている請求項１から１４のいずれか一項に記載の歪みセンサ。
【請求項１６】
前記半導体基板の厚みは、５０μｍ以上２００μｍ以下である請求項１から１５のいずれか一項に記載の歪みセンサ。
【請求項１７】
請求項１から１６のいずれか一項に記載の歪みセンサと、
前記歪みセンサから出力された電気信号を処理する信号処理部と、
前記歪みセンサと前記信号処理部とを電気的に接続する配線を有する配線基板と、
を備え、
前記歪みセンサおよび前記信号処理部は、前記配線基板の平面視で異なる領域に接続され、
前記配線基板は、前記歪みセンサが接続された第一領域と前記信号処理部が接続された第二領域との間に、前記配線の中間部が配置された第三領域を有する歪み検出モジュール。
【請求項１８】
前記配線基板の平面視において、前記第一領域、前記第三領域、および前記第二領域が、この順に一方向に沿って配置され、この配置方向と直交する方向の寸法である幅は、前記第三領域で前記第一領域及び前記第二領域よりも狭い請求項１７記載の歪み検出モジュール。
【請求項１９】
前記歪みセンサは前記配線基板の一方の面に接続され、
前記信号処理部は、前記配線基板の他方の面に接続されている請求項１８記載の歪み検出モジュール。
【請求項２０】
前記配線基板はフレキシブル配線基板である請求項１７から１９のいずれか一項に記載の歪み検出モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、歪みセンサおよびこれを備えた歪み検出モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、産業機器や橋桁等の構造物では、構造物の摩耗劣化や異常診断のために動歪みの検出が行われてきた。具体的には、微小な歪み変化を高感度に検出するため、薄片状のシリコン基板に不純物を部分的にドープしてピエゾ抵抗を形成した歪み検出素子や、金属薄膜をシリコン基板上に形成した歪み検出素子が用いられている。これらの歪み検出素子を測定対象物に接着して動歪みの検出が行われている（例えば特許文献１を参照）。
さらに、ロボットハンド等で使用される圧覚センサでは、薄片状の歪み検出素子を、フレキシブル基板にアレイ状に実装して電気的に接続する形態がとられている（例えば特許文献２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６３−２３２３７５号公報
【特許文献２】特開平１−３１２４３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のような薄片状の歪み検出素子には、測定対象物に取り付ける際や基板へ実装する際に歪み検出素子に損傷が生じ易いなど、取り扱い性や安定性の点で問題がある。そのため、歪み検出素子の感度を落とさずに、取り扱い性や安定性を良好にすることが望まれている。
この発明の課題は、取り扱い性や安定性が良好で、歪み検出の感度低下も抑制された歪みセンサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、この発明の一態様の歪みセンサは、下記の構成要件(1)〜(6)を有する。
(1)測定対象物に向ける面である第一面、第一面の反面である第二面、および第一面と第二面とを接続する第三面を有する歪みセンサである。
(2)第一面、第二面、および第三面で囲まれた区域内に配置され、半導体基板と、半導体基板上に形成された歪み検出部と、歪み検出部と電気的に接続された電極部と、を有する歪み検出素子を備える。
(3)上記区域内に配置され、歪み検出素子の電極部と電気的に接続された端子を備える。
(4)歪み検出素子の上記第二面側の面および上記第三面側の面を覆う封止体であって、上記第一面を形成する封止体底面と、上記第二面を形成する封止体反面と、上記第三面を形成する封止体側面とを有する封止体を備える。
(5)歪み検出素子は上記第一面を構成する露出面を有する。
(6)端子は上記第二面からの露出面を有する。
【発明の効果】
【０００６】
この発明によれば、取り扱い性や安定性が良好で、歪み検出の感度低下も抑制された歪みセンサが提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第一実施形態の歪みセンサを説明する平面図である。
【図２】第一実施形態の歪みセンサを示す断面図であって、図１のＡ−Ａ断面に対応する図である。
【図３】第一実施形態の歪みセンサの第一面を示す図である。
【図４】第一実施形態の歪みセンサを構成する歪み検出素子を説明する平面図である。
【図５】第一実施形態の歪みセンサを構成する歪み検出素子を示す断面図であって、図４のＡ−Ａ断面に対応する図である。
【図６】第一実施形態の歪みセンサの製造方法を工程順に説明する平面図である。
【図７】第一実施形態の歪みセンサの製造方法の樹脂封止工程以降を工程順に説明する断面図であって、図１のＢ−Ｂ断面に対応する図である。
【図８】第一実施形態の歪みセンサを備えた歪み検出モジュールを示す平面図である。
【図９】図８のＡ−Ａ断面図である。
【図１０】第一実施形態の歪みセンサの効果を説明するグラフである。
【図１１】第二実施形態の歪みセンサを説明する平面図である。
【図１２】第二実施形態の歪みセンサを示す断面図であって、図１１のＡ−Ａ断面に対応する図である。
【図１３】第三実施形態の歪みセンサを説明する平面図である。
【図１４】第三実施形態の歪みセンサを示す断面図であって、図１３のＡ−Ａ断面に対応する図である。
【図１５】第三実施形態の歪みセンサの第一面を示す図である。
【図１６】第四実施形態の歪みセンサを説明する平面図である。
【図１７】第四実施形態の歪みセンサを示す断面図であって、図１６のＡ−Ａ断面に対応する図である。
【図１８】第四実施形態の歪みセンサの第一面を示す図である。
【図１９】第四実施形態の歪みセンサの製造方法を説明する図であって、樹脂封止された結合体の切断工程を説明する断面図である。
【図２０】第五実施形態の歪みセンサを説明する平面図である。
【図２１】第五実施形態の歪みセンサを示す断面図であって、図２０のＡ−Ａ断面に対応する図である。
【図２２】第五実施形態の歪みセンサの第一面を示す図である。
【図２３】第六実施形態の歪みセンサを説明する平面図である。
【図２４】第六実施形態の歪みセンサを示す断面図であって、図２３のＡ−Ａ断面に対応する図である。
【図２５】第六実施形態の歪みセンサの第一面を示す図である。
【図２６】第七実施形態の歪みセンサを説明する平面図である。
【図２７】第七実施形態の歪みセンサを示す断面図であって、図２６のＡ−Ａ断面に対応する図である。
【図２８】第七実施形態の歪みセンサの第一面を示す図である。
【図２９】第八実施形態の歪みセンサを説明する平面図である。
【図３０】第八実施形態の歪みセンサを示す断面図であって、図２９のＡ−Ａ断面に対応する図である。
【図３１】第八実施形態の歪みセンサを示す断面図であって、図２９のＢ−Ｂ断面に対応する図である。
【図３２】第八実施形態の歪みセンサの第一面を示す図である。
【図３３】第八実施形態の歪みセンサの製造方法で使用するリードフレームを示す平面図である。
【図３４】第九実施形態の歪みセンサを説明する平面図である。
【図３５】第九実施形態の歪みセンサを示す断面図であって、図３４のＡ−Ａ断面に対応する図である。
【図３６】第九実施形態の歪みセンサを示す断面図であって、図３４のＢ−Ｂ断面に対応する図である。
【図３７】第九実施形態の歪みセンサの第一面を示す図である。
【図３８】第九実施形態の歪みセンサの製造方法で使用するリードフレームを示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、この発明の実施形態について説明するが、この発明は以下に示す実施形態に限定されない。以下に示す実施形態では、この発明を実施するために技術的に好ましい限定がなされているが、この限定はこの発明の必須要件ではない。
なお、以下の説明で使用する図において、図示されている各部の寸法関係は、実際の寸法関係と異なる場合がある。
【０００９】
〔第一実施形態〕
［歪みセンサの構成］
図１〜図３に示すように、第一実施形態の歪みセンサ１００は、歪み検出素子１０と、四個（複数）のリード端子２１〜２４と、四本（複数）の金属細線（導体）３１〜３４と、封止体５０を有する。
歪みセンサ１００は直方体の外観形状を有する。この直方体は、測定対象物に向ける面である第一面１０１、第一面１０１の反面である第二面１０２、および第一面１０１と第二面１０２とを接続する二対の第三面１０３，１０４を有する。この直方体の内部（第一面１０１、第二面１０２、および第三面１０３，１０４で囲まれた区域内）に、歪み検出素子１０と、リード端子２１〜２４と、金属細線３１〜３４が配置されている。封止体５０がこれらの部品を覆うことにより、直方体をなす六個の面が形成される。
図１において、封止体５０は、封止体５０の平面形状を示す外形線のみが記載され、歪みセンサ１００の封止体５０で覆われている面も実線で記載されている。
【００１０】
＜歪み検出素子＞
図４および図５に示すように、歪み検出素子１０は、平面形状が長方形である半導体基板１１を有する。半導体基板１１の主面１１１に、四つの半導体拡散抵抗１２ａ〜１２ｄと、四つの配線１３ａ〜１３ｄと、電極部１４ａ〜１４ｄと、絶縁層１５が形成されている。配線１３ａ〜１３ｄの平面形状はＬ字状である。図４では、絶縁層１５が省略され、歪み検出素子１０の絶縁層１５で覆われている部分も実線で記載されている。
平面視で、四つの半導体拡散抵抗１２ａ〜１２ｄは、長方形Ｓの各辺の一部を成し、長方形Ｓの各角部に寄せて配置されている。配線１３ａ〜１３ｄは、長方形Ｓの角部にＬ字の角部を合わせ、各辺にＬ字の縦線および横線の一方となる第一部分１３１ａ〜１３１ｄを沿わせ、他方となる第二部分１３２ａ〜１３２ｄを長方形Ｓの外側に向けて配置されている。
【００１１】
各配線１３ａ〜１３ｄの角部および第一部分１３１ａ〜１３１ｄの先端部が、プラグ１３４で半導体拡散抵抗１２ａ〜１２ｄの両端部と接続されている。各配線１３ａ〜１３ｄの第二部分１３２ａ〜１３２ｄの先端部に電極部１４ａ〜１４ｄが連続して形成され、絶縁層１５から露出している。つまり、絶縁層１５は、電極部１４ａ〜１４ｄを露出させる開口部１５ａ〜１５ｄを有する。図４において、絶縁層１５は、この開口部１５ａ〜１５ｄのみが一点鎖線で記載されている。
【００１２】
このように、歪み検出素子１０の半導体基板１１上には、四つの半導体拡散抵抗１２ａ〜１２ｄを有するホイートストンブリッジ回路からなる歪み検出部１２が形成されている。半導体拡散抵抗１２ａ〜１２ｄは、半導体拡散抵抗１２ａ〜１２ｄに起きた歪みに応じて変化する抵抗値を有している。歪みセンサ１００は、測定対象物に生じる歪みに応じて歪み、半導体拡散抵抗１２ａ〜１２ｄに応力が生じる。このため、歪み検出部１２は、半導体拡散抵抗１２ａ〜１２ｄの抵抗値の相対抵抗変化を検出することで、測定対象物に生じる歪みを検出することが可能となる。
【００１３】
また、半導体基板１１の主面１１１の電極部１４ａ〜１４ｄ以外の部分が、絶縁層１５で覆われている。つまり、歪み検出素子１０は、歪み検出部１２と配線１３ａ〜１３ｄを覆うように形成された保護層を有する。
半導体基板１１は、例えば、シリコン（Ｓｉ）基板、サファイヤ基板、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）基板、ガラス基板、または石英基板である。半導体基板１１の厚さは５０μｍ以上２００μｍ以下である。半導体基板１１の厚さを５０μｍ以上２００μｍ以下とすることにより、半導体基板１１としての強度を保ちつつ、測定対象物に生じる歪みに対して半導体基板１１の歪みが追従し歪みセンサ１００の感度を維持することができる。
【００１４】
図２および図３に示すように、半導体基板１１の主面１１１の反対面である裏面１１２は、歪みセンサ１００の第一面１０１と同じ面内にある。つまり、歪み検出素子１０は歪みセンサ１００の第一面１０１を構成する露出面（半導体基板１１の裏面１１２）を有する。
なお、歪み検出素子１０では、歪み検出部１２が平面視で半導体基板１１の中央部に形成されているが、半導体基板１１の周縁部に配置されていてもよい。また、歪み検出部１２は四つの半導体拡散抵抗１２ａ〜１２ｄによるもの以外に、金属薄膜で形成されていてもよい。
また、配線１３ａ〜１３ｄは、例えば、半導体の製造プロセスで一般的なＡｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｗ等の金属で形成される。
【００１５】
＜リード端子＞
リード端子２１〜２４は、歪みセンサ１００と外部との電気的接続を得るための端子である。図１〜図３に示すように、リード端子２１〜２４は、平面視で歪み検出素子１０の周囲に配置されている。具体的に、リード端子２１〜２４は、歪み検出素子１０の半導体基板１１の平面形状である長方形の各辺の中央部付近で、半導体基板１１の各側面と対向する位置に配置されている。
図１および図２に示すように、リード端子２１〜２４は、図１のＡ−Ａ断面がＬ字状であり、Ｌ字の縦線に対応する基部２１１〜２４１から、横線に対応する突出部２１２〜２４２が突出した形状を有する。
【００１６】
リード端子２１〜２４は、突出部２１２〜２４２を歪み検出素子１０に向けて配置されている。基部２１１〜２４１の上面２１１ａ〜２４１ａが、歪みセンサ１００の第二面１０２から露出している。上面２１１ａ〜２４１ａは、後述するフレキシブル配線基板３００等の配線基板に対してはんだ等により接続される外部接続面となる。基部２１１〜２４１の突出部２１２〜２４２とは反対側の第一側面２１１ｂ〜２４１ｂが、歪みセンサ１００の第三面１０３，１０４から露出している。
【００１７】
突出部２１２〜２４２は、基部２１１〜２４１の上面２１１ａ〜２４１ａより低い第二上面２１２ａ〜２４２ａを有する。第二上面２１２ａ〜２４２ａは、金属細線３１〜３４の接続面となる。
図１〜図３に示すように、リード端子２１〜２４は、上面２１１ａ〜２４１ａおよび第二上面２１２ａ〜２４２ａの反対面である底面２１ｃ〜２４ｃと、第一側面２１１ｂ〜２４１ｂに垂直な一対のＬ字状の第二側面２１ｄ〜２４ｄを有する。基部２１１〜２４１は、第一側面２１１ｂ〜２４１ｂの反対面である第三側面２１１ｅ〜２４１ｅを有する。突出部２１２〜２４２は、第一側面２１１ｂ〜２４１ｂの反対面である第四側面２１２ｅ〜２４２ｅを有する。
【００１８】
リード端子２１〜２４の底面（歪みセンサ１００の第一面１０１側の面）２１ｃ〜２４ｃは、封止体５０から露出せず、封止体５０内部に存在する。つまり、リード端子２１〜２４の底面２１ｃ〜２４ｃは、歪み検出素子１０の露出面である半導体基板１１の裏面１１２よりも、歪みセンサ１００の第二面１０２に近い側に存在する。
リード端子２１〜２４は、例えば、銅（Ｃｕ）または銅合金、鉄（Ｆｅ）または鉄を含む合金等の金属材料で形成され、特に銅製であることが好ましい。また、金属細線３１〜３４の接続面であるリード端子２１〜２４の第二上面２１２ａ〜２４２ａに、金属細線３１〜３４とリード端子２１〜２４との接続性を向上させるための銀（Ａｇ）めっきが施されていても良い。
【００１９】
また、はんだによりフレキシブル配線基板３００等に接続される外部接続面である、リード端子２１〜２４の上面２１１ａ〜２４１ａには、はんだの濡れ性を向上させるためのスズ（Ｓｎ）めっき、またはニッケル（Ｎｉ）／パラジウム（Ｐｄ）／金（Ａｕ）めっきが施されていてもよい。ここで、ニッケル（Ｎｉ）／パラジウム（Ｐｄ）／金（Ａｕ）めっきとは、リード端子２１〜２４の表面からニッケル（Ｎｉ）めっき、パラジウム（Ｐｄ）めっき及び金（Ａｕ）めっきが順に施された多層めっきをいう。また、リード端子２１〜２４の底面２１ｃ〜２４ｃに、ニッケル（Ｎｉ）−パラジウム（Ｐｄ）−金（Ａｕ）めっきが施されていてもよい。
【００２０】
＜金属細線（導体）＞
図１および図２に示すように、歪み検出素子１０が有する電極部１４ａ〜１４ｄと、リード端子２１〜２４の第二上面２１２ａ〜２４２ａが、金属細線３１〜３４で、それぞれ電気的に接続されている。具体的には、金属細線３１がリード端子２１の第二上面２１２ａと電極部１４ａとを接続し、金属細線３２がリード端子２２の第二上面２２２ａと電極部１４ｂとを接続し、金属細線３３がリード端子２３の第二上面２３２ａと電極部１４ｃとを接続し、金属細線３４がリード端子２４の第二上面２４２ａと電極部１４ｄとを接続している。
金属細線３１〜３４は、例えば、金、銀、または銅を含む材料で形成されている。
【００２１】
＜封止体＞
図１〜図３に示すように、封止体５０は、歪みセンサ１００の第一面１０１を形成する封止体底面５１と、第二面１０２を形成する封止体反面５２と、二対の第三面１０３，１０４をそれぞれ形成する封止体第一側面５３および封止体第二側面５４を有する。
図２に示すように、封止体５０は、歪み検出素子１０の第二面１０２側の面である絶縁層１５の表面１５１と、第三面１０３，１０４側の面である半導体基板１１の側面１１０および絶縁層１５の側面１５２を覆っている。また、封止体５０は、歪み検出素子１０とリード端子２１〜２４と金属細線３１〜３４とを封止するとともに、リード端子２１〜２４の底面２１ｃ〜２４ｃを覆っている。
【００２２】
図２および図３に示すように、リード端子２１〜２４の第一側面２１１ｂ〜２４１ｂは、封止体５０の封止体第一側面５３および封止体第二側面５４とそれぞれ同じ面に存在する。また、半導体基板１１の裏面１１２と封止体底面５１が同じ面内にある。リード端子２１〜２４の上面２１１ａ〜２４１ａと封止体反面５２が同じ面内にある。
つまり、リード端子２１，２３の第一側面２１１ｂ,２３１ｂと封止体第一側面５３が、歪みセンサ１００の第三面１０３を構成する。リード端子２２，２４の第一側面２２１ｂ,２４１ｂと封止体第二側面５４が、歪みセンサ１００の第三面１０４を構成する。また、半導体基板１１の裏面１１２と封止体底面５１が、歪みセンサ１００の第一面１０１を構成する。リード端子２１〜２４の上面２１１ａ〜２４１ａと封止体反面５２が、歪みセンサ１００の第二面１０２を構成する。
【００２３】
封止体５０の厚さ（つまり、歪みセンサ１００の厚さ）は均一であり、例えば１８５μｍである。封止体５０の厚さは、２３０μｍ未満であることが好ましく、２２５μｍ以下であることがより好ましく、２００μｍ以下であることがさらに好ましい。また、封止体５０の厚さ（つまり、歪みセンサ１００の厚さ）は、半導体基板１１及び金属細線３１〜３４が封止される厚さであればよく、１００μｍ以上であることが好ましい。封止体５０の厚さは、封止体底面５１と封止体反面５２との最短距離で示される。すなわち、封止体５０の厚さは、封止体第一側面５３の封止体底面５１に垂直な方向の寸法と、封止体第二側面５４の封止体底面５１に垂直な方向の寸法で示される。
封止体５０は合成樹脂で形成されている。封止体５０を形成する材料に含まれる合成樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂、テフロン（登録商標）が挙げられる。封止体５０を形成する材料に含まれる合成樹脂は、一種類であってもよいし、二種類以上であってもよい。
【００２４】
［歪みセンサの製法］
図６および図７を用いて、第一実施形態の歪みセンサ１００の製造方法を説明する。
先ず、ウエハの表面（主面１１１とする面）に、複数の歪み検出素子１０用の半導体拡散抵抗１２ａ〜１２ｄの形成、第一絶縁層（絶縁層１５の基板側の部分）の形成、第一絶縁層へのプラグ１３４の形成を、この順に行う。この状態のウエハに、第一絶縁層上への四つの配線１３ａ〜１３ｄおよび電極部１４ａ〜１４ｄの形成、第二絶縁層（絶縁層１５の反基板側の部分）の形成、および第二絶縁層に対する開口部１５ａ〜１５ｄの形成を、この順に行う。次に、このウエハをバックグラインドした後、ダイシングラインに沿って切断することで、複数個の歪み検出素子１０を得る。
【００２５】
次に、図６（ａ）に示すリードフレーム１２０を用意する。リードフレーム１２０は、リード部１２１〜１２４を有する。リード部１２１，１２２は、平面視で隣り合う歪みセンサ１００の二個のリード端子を含む形状を有する。リード部１２３，１２４は、歪みセンサ１００の一つのリード端子を含む形状を有する。
なお、リード部１２３とリード部１２４をリードフレーム１２０の外縁に沿って接続する接続部と、各リード部１２１，１２２をダイシングラインＬ１，Ｌ２に沿って接続する接続部は図示されていない。また、図６には、切断後に四個の歪み検出素子１０が得られるリードフレームが示され、図７には、ダイシングラインＬ２と平行な断面が示され、ダイシングラインＬ１による切断で三個の歪み検出素子１０が得られるリードフレームが示されているが、実際には、これより多い数の歪み検出素子１０が得られるリードフレームを用意する。
【００２６】
ダイシングラインＬ１で切断されるリード部１２１は、図７（ａ）に示すように、リード端子２１，２３となる端子部分１２１ａ，１２１ｂと、両者を接続する接続部１２１ｃを有する。接続部１２１ｃは、リード端子２１，２３の底面２１ｃ，２３ｃより下側の位置まで延びていて、接続部１２１ｃの厚さが端子部分１２１ａ，１２１ｂの厚さよりも厚くなっている。接続部１２１ｃの厚さは、製造する歪み検出素子１０の厚さＴに設定されている。ダイシングラインＬ２で切断されるリード部１２２も同様に形成されている。
【００２７】
次に、例えばポリイミド製の耐熱性フィルム８０上にリードフレーム１２０を載置し、リードフレーム１２０のリード部１２１〜１２４がない部分（貫通領域）を裏面側から耐熱性フィルム８０で塞ぐ。耐熱性フィルム８０として、一方の面に絶縁性の粘着層を有するものを使用し、この粘着層で耐熱性フィルム８０とリードフレーム１２０を接合する。つまり、耐熱性フィルム８０とリードフレーム１２０との接合体８１を得る。図６（ｂ）はこの工程後の状態を示す。
【００２８】
次に、歪み検出素子１０を、接合体８１の上面（耐熱性フィルム８０の粘着層）の歪み検出素子配置領域（リード端子２１〜２４となるリード部１２１〜１２４で囲まれた領域）に配置する（即ち、ダイボンディングを行う）。図６（ｃ）はこの工程後の状態を示す。
そして、ダイボンディングを行った後に熱処理（即ち、キュア）を行い、耐熱性フィルム８０と歪み検出素子１０の密着性を向上させる。
次に、金属細線３１の一端を、リード部１２１の第二上面２１２ａとなる部分に接続し、金属細線３１の他端を、歪み検出素子１０の電極部１４ａに接続する（即ち、ワイヤーボンディングを行う）。金属細線３２〜３４についても同様に、リード部１２２〜１２４の第二上面２２２ａ〜２４２ａとなる部分に接続し、金属細線３１の他端を、歪み検出素子１０の電極部１４ｂ〜１４ｄにそれぞれ接続する。図６（ｄ）は、この工程後の状態を示す。
【００２９】
次に、図６（ｄ）の状態の接合体８１を金型内に入れて、接合体８１の上面側に封止体５０を形成する。具体的には、先ず、図７（ａ）に示すように、下型９１と上型９２を備えた金型９０およびシート９４を用意し、シート９４を、上型９２の下面（下型９１と対向する面）の全面を覆うように配置する。シート９４は、例えばテフロン（登録商標）製である。
次に、金型９０内に図６（ｄ）の状態の接合体８１を配置する。具体的には、金属細線３１〜３４側を上に向けて、接合体８１を下型９１の上に載せ、金属細線３１〜３４の上側に所定の間隔を開けて上型９２を配置し、シート９４を上型９２の下面に吸着させる。図７（ａ）はこの状態を示す。なお、図７において、歪み検出素子１０およびリードフレーム１２０は図１のＢ−Ｂ断面に対応する断面で示され、この断面には見えない金属細線３１も表示されている。
【００３０】
次に、図７（ａ）の状態の上型９２と下型９１との空間に溶融樹脂を流し込んだ後に、上型９２を下降させて溶融樹脂に圧縮力を加えることにより、シート９４の下面と下型９１の上面との間隔を設定値に合わせた後、冷却する。これにより、封止体５０が形成される。図７（ｂ）はこの状態を示す。
次に、封止体５０が形成された接合体８１を金型９０から取り出した後、接合体８１から耐熱性フィルム８０を剥離する。これにより、複数のセンサ前躯体が結合された結合体１０００が得られる。図７（ｅ）および図６（ｅ）はこの状態を示す。
【００３１】
次に、封止体５０の封止体反面５２にダイシングテープ９３を貼り付けた後、ダイシングテープ９３を下側にして結合体１０００をダイシング装置に設置し、図６（ｅ）に示すダイシングラインＬ１，Ｌ２に沿って、結合体１０００を、ダイシングブレードを用いて切断する。ダイシングラインＬ１に沿った切断により封止体第一側面５３が生じ、ダイシングラインＬ２に沿った切断により封止体第二側面５４が生じる。この切断の際に、ダイシングラインＬ１で切断されるリード部１２１では、接続部１２１ｃが除去される。図７（ｄ）はこの状態を示す。
そして、最後に、ダイシングテープ９３を除去することにより、複数の歪みセンサ１００が得られる。
【００３２】
［モジュール］
図８および図９に示すように、第一実施形態の歪みセンサ１００は、信号処理用チップ（信号処理部）２００とともにフレキシブル配線基板３００に実装して、歪み検出モジュール１を構成することができる。つまり、歪み検出モジュール１は、第一実施形態の歪みセンサ１００と、信号処理用チップ２００と、フレキシブル配線基板３００を有する。
信号処理用チップ２００は、例えば、アンプ、フィルタ、ＡＤ変換、デジタルデータ処理、およびデータ送信の各機能を有する。
図９に示すように、フレキシブル配線基板３００は、ベースフィルム３１０、接着層３２０、導体層３３０、接着層３４０、およびカバーフィルム３５０を有する。ベースフィルム３１０に接着層３２０で導体層３３０が接着され、導体層３３０に接着層３４０でカバーフィルム３５０が接着されている。ベースフィルム３１０およびカバーフィルム３５０の材料は一般的なポリイミド樹脂やポリエステル樹脂であり、導体層３３０は一般的な銅箔などであり、接着層３２０，３４０の材料は一般的なエポキシ樹脂である。
【００３３】
図８に示すように、フレキシブル配線基板３００は、平面視で異なる領域である第一領域３０１、第二領域３０２、および第三領域３０３を有する。フレキシブル配線基板３００の平面視において、第一領域３０１、第三領域３０３、および第二領域３０２が、この順に、一方向に沿って配置されている。この配置方向と直交する方向の寸法を幅Ｗとしたとき、第一領域３０１の幅Ｗ１、第二領域３０２の幅Ｗ２、および第三領域３０３の幅Ｗ３の大小関係は、例えばＷ２＞Ｗ１＞Ｗ３となっている。つまり、各領域の幅Ｗは、第三領域３０３で第一領域３０１および第二領域３０２よりも狭い。また、第二領域３０２の第三領域３０３とは反対側の端部に、八個の端子３３２ａが設けてある。なお、第一領域３０１の幅Ｗ１、第二領域３０２の幅Ｗ２、および第三領域３０３の幅Ｗ３の大小関係は、Ｗ１＞Ｗ２＞Ｗ３であっても良く、端子数は八個に限られない。
【００３４】
図９に示すように、フレキシブル配線基板３００の第一領域３０１であってベースフィルム３１０側の面に歪みセンサ１００が実装され、第二領域３０２であってカバーフィルム３５０側の面に信号処理用チップ２００が実装されている。
また、フレキシブル配線基板３００の第一領域３０１に、歪みセンサ１００の端子２１〜２４を接続する各センサ端子接続部３０１ａが形成されている。第二領域３０２に、信号処理用チップ２００の各端子を接続する各チップ端子接続部３０２ａが形成されている。そして、フレキシブル配線基板３００に、各センサ端子接続部と各チップ端子接続部とを接続する各配線３３１が形成され、これらの各配線の中間部が第三領域３０３に配置されている。
【００３５】
さらに、第二領域３０２には、信号処理用チップ２００からの出力信号を伝送する各出力配線３３２が形成されている。各出力配線３３２の端部が外部との接続用の端子３３２ａとなっている。第二領域３０２の各端子３３２ａは、接着層３４０およびカバーフィルム３５０に貫通穴３５０ａを設けることで、各出力配線３３２の一部を露出させたものである。導体層３３０には、上述の各接続部および各配線に対応するパターンが形成されている。
【００３６】
そして、歪みセンサ１００の端子２１〜２４が、フレキシブル配線基板３００の第一領域３０１の対応する各センサ端子接続部３０１ａに、半田４００により電気的に接続されている。信号処理用チップ２００の各端子が、フレキシブル配線基板３００の第二領域３０２の対応する各チップ端子接続部３０２ａに、半田４００により電気的に接続されている。
このように、歪みセンサ１００と信号処理用チップ２００が、フレキシブル配線基板３００の平面視で異なる領域であって互いに反対面となる二面に配置され、フレキシブル配線基板３００の配線と半田４００を介して電気的に接続されている。
【００３７】
［動作］
この実施形態の歪み検出モジュール１を用いて歪み検出を行う際には、歪みセンサ１００の第一面１０１に接着剤層を形成して、第一面１０１を測定対象物に接着するとともに、端子３３２ａに外部配線を接続する。第一面１０１を測定対象物に接着する際に、歪み検出素子１０の裏面１１２が測定対象物に接着される。
そして、測定対象物に生じた歪みが歪みセンサ１００の歪み検出素子１０に伝わると、この歪みを歪み検出部１２が抵抗値の変化として検知する。この抵抗値の変化を示す信号が信号処理用チップ２００に送られ、信号処理用チップ２００で処理されて、外部配線を介して表示装置などに送られて、検出された歪み量や、歪み量が閾値よりも大きくなったことを示すアラート及び被測定物の故障を示すアラートが表示される。
なお、接着剤層を形成する接着剤としては、例えば、シアノアクリレート、エポキシ、フェノール、ポリエステル、ポリウレタン等を主成分とした接着剤を用いることができる。
【００３８】
［作用・効果］
上述のように、第一実施形態の歪みセンサ１００は、歪み検出素子１０の半導体基板１１の裏面１１２が第一面１０１を構成する露出面となり、裏面１１２以外の歪み検出素子１０の面が封止体５０で覆われている。また、平面視で歪み検出素子１０の周囲に配置されたリード端子２１〜２４と、歪み検出素子１０の電極部１４ａ〜１４ｄが、金属細線３１〜３４で電気的に接続されている。そして、歪み検出素子１０とリード端子２１〜２４と金属細線３１〜３４とが封止体５０で封止され、リード端子２１〜２４の底面２１ｃ〜２４ｃも封止体５０で覆われている。
【００３９】
よって、第一実施形態の歪みセンサ１００は、取り扱い性や安定性が良好になっているとともに、第一面１０１を構成する歪み検出素子１０の露出面（半導体基板１１の裏面１１２）が測定対象物に直接接着されることで、歪み検出の感度低下も抑制されている。
また、リード端子２１〜２４の底面２１ｃ〜２４ｃが、半導体基板１１の裏面１１２よりも歪みセンサ１００の第二面１０２に近い側に存在し、封止体５０で覆われていることで、歪みセンサ１００の第一面１０１を測定対象物に接着した際に、リード端子２１〜２４は測定対象物に接触しない。これにより、意図せずに歪み検出部１２と測定対象物が導通する事を防止できる。
【００４０】
さらに、第一実施形態の歪みセンサ１００は、従来の一般的な半導体素子のパッケージ作業と同じ工程数、同じ方法で製造することができる。なお、リード端子２１〜２４の第一側面２１１ｂ〜２４１ｂは、製造時のダイシング工程の結果として生じているが、これらの第一側面２１１ｂ〜２４１ｂにも半田を付着させて、歪みセンサ１００の実装強度を高めることもできる。
第一実施形態の歪みセンサ１００と、第一実施形態の歪みセンサ１００を構成する歪み検出素子１０のみからなる従来の歪みセンサについて、シミュレーションによる感度比較を行った。従来の歪みセンサでは、歪み検出素子１０の電極部１４ａ〜１４ｄと基板を半田で接続する。
【００４１】
シミュレーションにおいては、両センサとも、半導体基板１１の平面形状は正方形で、一辺の長さを５ｍｍ、半導体基板１１の厚さを１００μｍとした。また、歪みセンサ１００では、厚さＴを０．２ｍｍ、第一面１０１の平面形状は正方形で一辺の長さを６ｍｍ、封止体５０の材料をエポキシ樹脂とした。このシミュレーションによる感度比較の結果を、図１０にグラフで示す。図１０において、プロット「◇」は、従来の歪みセンサの結果であるため「１」のライン上に存在する。プロット「□」は、第一実施形態の歪みセンサ１００の結果であり、各起歪体の歪み量で、従来の歪みセンサの９６％以上の感度が得られている。つまり、第一実施形態の歪みセンサ１００によれば、従来の歪みセンサに対する歪み検出感度低下率（歪伝搬ロス）を４％以下に抑えることができるが分かる。
【００４２】
一方、この実施形態の歪み検出モジュール１によれば、信号処理用チップ２００と歪みセンサ１００がフレキシブル配線基板３００を挟んだ対角線上に配置されているため、信号処理用チップ２００の厚さの制限を受けない。また、上記配置により、信号処理用チップ２００が測定対象物の歪みの影響を受けることが防止できるため、不正な信号処理が生じることも防止できる。さらに、上記配置により、測定対象物の曲率面に対しても接着可能になる。
【００４３】
また、この実施形態の歪み検出モジュール１では、歪みセンサ１００が実装された第一領域３０１と信号処理用チップ２００が実装された第二領域３０２との間に、両領域よりも幅が狭い第三領域３０３を有し、第三領域３０３に配線３３１の中間部が配置されている。この実施形態の歪み検出モジュール１は、フレキシブル配線基板３００が第三領域３０３を有することにより、第三領域３０３を有さない場合と比較して、信号処理用チップ２００が測定対象物の歪みから受ける影響を小さくすることができる。
【００４４】
〔第二実施形態〕
［歪みセンサの構成］
図１１および図１２に示すように、第二実施形態の歪みセンサ１００Ａは、歪み検出素子１０と、端子６１〜６４と、封止体５０を有する。
歪みセンサ１００Ａは直方体の外観形状を有する。歪みセンサ１００Ａがリード端子を有さない分だけ、直方体の第一面１０１および第二面１０２の大きさが第一実施形態の歪みセンサ１００よりも小さい。封止体５０の大きさも第一実施形態の歪みセンサ１００より小さい。
図１２に示すように、封止体５０は、歪み検出素子１０の第二面１０２側の面である絶縁層１５の表面１５１のみを覆っている。半導体基板１１の側面１１０および絶縁層１５の側面１５２は、封止体５０で覆われず露出して、封止体第一側面５３，封止体第二側面５４とともに、歪みセンサ１００Ａの第三面１０３，１０４を構成している。
【００４５】
また、端子６１〜６４は、プラグ１７１〜１７４を介して、第一実施形態と同じ歪み検出素子１０の電極部１４ａ〜１４ｄ上に形成されている。封止体反面５２に形成された開口部５２１〜５２４から、端子６１〜６４の上面の一部が露出している。つまり、端子６１〜６４は、歪みセンサ１００Ａの第二面１０２からの露出面６１ａ〜６４ａを有する。端子６１〜６４およびプラグ１７１〜１７４は、第一実施形態の歪み検出素子１０のリード端子２１〜２４と同じ材料（導体）で形成されている。つまり、端子６１〜６４は、半導体基板１１の主面１１１側、すなわち、歪みセンサ１１０Ａの第二面１０２側に形成された導体である。
上記の点を除いて、第二実施形態の歪みセンサ１００Ａは第一実施形態の歪みセンサ１００と同じである。
【００４６】
［歪みセンサの製法］
歪みセンサ１００Ａの製造方法は、以下の通りである。
先ず、ウエハの表面（主面１１１とする面）に、複数の歪み検出素子１０用の半導体拡散抵抗１２ａ〜１２ｄの形成、第一絶縁層（絶縁層１５の基板側の部分）の形成、第一絶縁層へのプラグ１３４の形成を、この順に行う。この状態のウエハに、第一絶縁層上への四つの配線１３ａ〜１３ｄおよび電極部１４ａ〜１４ｄの形成、第二絶縁層（絶縁層１５の反基板側の部分）の形成を、この順に行う。
【００４７】
次に、ウエハの状態のままで、絶縁層１５の表面１５１に第一樹脂層を形成し、第一樹脂層および第二絶縁層に対するプラグ１７１〜１７４用の各貫通穴の形成、各貫通穴へのプラグ１７１〜１７４の形成、第一樹脂層の上面への導電性薄膜の形成とパターニングによる端子（再配線層）６１〜６４の形成を、この順に行う。次に、この状態の第一樹脂層および端子６１〜６４の上面全体に第二樹脂層を形成した後、第二樹脂層に開口部５５１〜５５４を形成する。
次に、このウエハをバックグラインドした後、ダイシングラインに沿って切断することで、複数個の歪みセンサ１００Ａを得る。
【００４８】
［作用、効果］
第二実施形態の歪みセンサ１００Ａによれば、第一実施形態の歪みセンサ１００と同じ効果が得られる。これに加えて、第一実施形態の歪みセンサ１００よりも製造工程が簡単になるという効果も得られる。
【００４９】
〔第三実施形態〕
［歪みセンサの構成］
図１３〜図１５に示すように、第三実施形態の歪みセンサ１００Ｂは、歪み検出素子１０Ａと、四個（複数）のリード端子２１〜２４と、四本（複数）の金属細線（導体）３１〜３４と、封止体５０を有する。
歪み検出素子１０Ａは、第一実施形態と同じ歪み検出素子１０を構成する半導体基板１１の裏面１１２の中央部に、凹部１１３を有するものである。凹部１１３は、底面１１３ａと側面１１３ｂを有し、側面１１３ｂは斜面になっている。凹部１１３により、半導体基板１１の中央部は薄肉部１１ａになっている。半導体基板１１の薄肉部１１ａ上に、歪み検出部１２が形成されている。薄肉部１１ａの厚さｔは、例えば１５μｍ〜２００μｍである。
上記の点を除いて、第三実施形態の歪みセンサ１００Ｂは第一実施形態の歪みセンサ１００と同じである。
【００５０】
［歪みセンサの製法］
第三実施形態の歪みセンサ１００Ｂを製造する際には、先ず、半導体基板１１の裏面１１２に凹部１１３を有する歪み検出素子１０Ａを製造する。
具体的には、第一実施形態の歪みセンサ１００の製法と同様に、ウエハ表面に対して、複数の歪み検出素子１０を並列に形成するための加工を行った後、個片化する前に、ウエハ表面を保護してから、ウエハ裏面の各位置に凹部１１３を形成する。凹部１１３の形成は、例えば、シリコン深堀エッチング法や、水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液(ＴＭＡＨ)によるウェットエッチング法で行う。
次に、第一実施形態の歪み検出素子１０と同様に、図６（ｂ）の状態の接合体８１の上面に歪み検出素子１０Ａを配置し、図６（ｃ）に示す状態とし、それ以降は第一実施形態の歪み検出素子１０の製法と同じ工程を行う。ただし、図７（ａ）の工程で溶融樹脂を流し込む際に、凹部１１３に溶融樹脂が入らないように、より粘着性の高い接合体を用いる又は、粘性の高い溶融樹脂を用いるなどの工夫を行う必要がある。
【００５１】
［作用、効果］
第三実施形態の歪みセンサ１００Ｂによれば、第一実施形態の歪みセンサ１００と同じ効果が得られる。これに加えて、以下の効果も得られる。
半導体基板１１の裏面１１２の中央部に凹部１１３を有することで、薄肉部１１ａに歪み検出部１２が形成されているため、第一実施形態の歪みセンサ１００よりも、歪み検出部１２に対する測定対象物からの歪みの伝搬効率が高くなる。よって、測定対象物の歪み量が小さい場合には、第一実施形態の歪みセンサ１００よりも第三実施形態の歪みセンサ１００Ｂを用いることが好ましい。
【００５２】
〔第四実施形態〕
［歪みセンサの構成］
図１６〜図１８に示すように、第四実施形態の歪みセンサ１００Ｃは、歪み検出素子１０と、四個（複数）のリード端子２１〜２４と、四本（複数）の金属細線（導体）３１〜３４と、封止体５０Ａを有する。
封止体５０Ａは、第一実施形態の歪みセンサ１００が有する封止体５０で、端子２１〜２４の底面２１ｃ〜２４ｃより第一面１０１側の部分が切り欠かれた形状を有する。この切欠き部（図１７に二点鎖線で示す部分）５００が無いことで、端子２１〜２４の底面２１ｃ〜２４ｃが露出し、封止体底面５１は、半導体基板１１の裏面１１２に沿う第一部分５１ａと、端子に沿う第二部分５１ｂとに分かれる。これに伴い、歪みセンサ１００Ｂの第一面１０１のうちの測定対象物と接触させる面１０１ａの面積が、第二部分５１ｂの分だけ第一実施形態の歪みセンサ１００よりも小さくなる。
上記の点を除いて、第四実施形態の歪みセンサ１００Ｃは第一実施形態の歪みセンサ１００と同じである。
【００５３】
［歪みセンサの製法］
歪みセンサ１００Ｃの製造は、図１９に示す点以外は第一実施形態と同じである。
図６（ａ）で使用するリードフレーム１２０として、図１９（ａ）に示すように、リード部１２１の下に底部１２１ｄを有するリード部１２１Ａと、リード部１２２，１２４の下に底部を有する各リード部（図示されない）と、同様の底部１２３ｄを有するリード部１２３Ａを備えたものを使用した。
先ず、第一実施形態と同様の工程により図１９（ａ）に示す結合体１０００を得る。次に、封止体５０の封止体反面５２にダイシングテープ９３を貼り付けた後、ダイシングテープ９３を下側にして結合体１０００をダイシング装置に設置し、図１９（ｂ）に示すように、ハーフダイシングによりリードフレームの底部１２１ｄ，１２３ｄを除去する。その際に、封止体５０の一部も除去されて封止体５０Ａとなる。
次に、図１９（ｃ）に示すように、図６（ｅ）に示すダイシングラインＬ１，Ｌ２に沿って、結合体１０００を、ダイシングブレードを用いて切断することで接続部１２１ｃを除去する。
【００５４】
［作用、効果］
第四実施形態の歪みセンサ１００Ｃによれば、第一実施形態の歪みセンサ１００と同じ効果が得られる。これに加えて、以下の効果も得られる。
第四実施形態の歪みセンサ１００Ｃは、測定対象物と接着剤層で接着する歪みセンサ１００Ｃの第一面１０１の面積が、第一実施形態の歪みセンサ１００より小さいため、第一実施形態の歪みセンサ１００よりも、歪み検出部１２に対する測定対象物からの歪みの伝搬効率が高くなる。
また、リード端子２１〜２４の露出している底面２１ｃ〜２４ｃが、半導体基板１１の裏面１１２よりも歪みセンサ１００の第二面１０２に近い側に存在していることで、歪みセンサ１００の第一面１０１を測定対象物に接着した際に、リード端子２１〜２４は測定対象物に接触しない。これにより、意図せずに歪み検出部１２と測定対象物が導通する事を防止できる。
【００５５】
〔第五実施形態〕
［歪みセンサの構成］
図２０〜図２２に示すように、第五実施形態の歪みセンサ１００Ｄは、第四実施形態の歪みセンサ１００Ｃを構成する歪み検出素子１０に代えて、第三実施形態の歪みセンサ１００Ｂを構成する歪み検出素子１０Ａを有する。これ以外の点は、第四実施形態の歪みセンサ１００Ｃと同じである。
［歪みセンサの製法］
歪みセンサ１００Ｄの製造方法は、歪み検出素子１０に代えて歪み検出素子１０Ａを用いる以外は第四実施形態の歪みセンサ１００Ｃと同じである。
［作用、効果］
第五実施形態の歪みセンサ１００Ｄによれば、第四実施形態の歪みセンサ１００Ｃと同じ効果に加えて、第三実施形態の歪みセンサ１００Ｂと同じ効果も得られる。
【００５６】
〔第六実施形態〕
［歪みセンサの構成］
図２３〜図２５に示すように、第六実施形態の歪みセンサ１００Ｅは、上述の歪み検出素子１０および歪み検出素子１０Ａとは異なる歪み検出素子１０Ｂを有する。
歪み検出素子１０で半導体基板１１の主面１１１に形成されている半導体拡散抵抗１２ａ〜１２ｄ、半導体拡散抵抗１２ａ〜１２ｄとプラグ１３４でそれぞれ接続されている配線１３ａ〜１３ｄ、および絶縁層１５が、歪み検出素子１０Ｂでは、半導体基板１１の裏面１１２に形成されている。ただし、歪み検出素子１０Ｂでは、配線１３ａ〜１３ｄの先端部に電極部１４ａ〜１４ｄは形成されていない。
【００５７】
歪み検出素子１０Ｂでは、半導体基板１１の主面（歪みセンサの第二面１０２側とする面）１１１に、四つの配線１３０ａ〜１３０ｄと、四つの電極部１４ａ〜１４ｄと、絶縁層１６が形成されている。主面１１１の配線１３０ａ〜１３０ｄは、平面視で裏面１１２の配線１３ａ〜１３ｄの第二部分１３２ａ〜１３２ｄと重なる部分に形成されている。配線１３０ａ〜１３０ｄと配線１３ａ〜１３ｄが、半導体基板１１の貫通電極１７でそれぞれ電気的に接続されている。
【００５８】
配線１３０ａ〜１３０ｄの先端部に電極部１４ａ〜１４ｄが連続して形成され、絶縁層１６から露出している。つまり、絶縁層１６は、電極部１４ａ〜１４ｄを露出させる開口部１６ａ〜１６ｄを有する。配線１３０ａ〜１３０ｄの先端部の電極部１４ａ〜１４ｄと、リード端子２１〜２４の第二上面２１２ａ〜２４２ａが、金属細線３１〜３４でそれぞれ電気的に接続されている。
このように、第六実施形態の歪みセンサ１００Ｅでは、半導体基板１１の裏面（歪みセンサの第一面１０１側とする面）１１２に歪み検出部１２が形成され、歪み検出部１２を覆うように形成された保護層（絶縁層１５）を有する。また、この保護層である絶縁層１５の表面（半導体基板１１の裏面１１２とは反対側の面）１５５が、歪みセンサ１００Ｅの第一面１０１を構成する露出面となっている。
第六実施形態の歪みセンサ１００Ｅは、上述の点を除いて、第一実施形態の歪みセンサ１００と同じである。
【００５９】
［製法］
第六実施形態の歪みセンサ１００Ｅを製造する際には、先ず、歪み検出素子１０Ｂを作製する。
具体的には、ウエハの裏面（裏面１１２とする面）に、複数の歪み検出素子１０用の半導体拡散抵抗１２ａ〜１２ｄの形成、絶縁層１５の基板側の部分の形成、第一絶縁層へのプラグ１３４の形成を、この順に行う。その後、貫通電極１７を第一絶縁層と半導体基板１１に一定の深さ（例えば５０μｍ以上２００μｍ以下）で形成した後、配線１３ａ〜１３ｄを形成する。その後、絶縁層１５の反基板側の部分を形成する。次に、この状態のウエハをバックグラインドし、ウエハの主面（表面１１１とする面）から貫通電極１７が露出した状態にする。
【００６０】
次に、絶縁層１６の基板側の部分の形成、貫通電極１７に連続するプラグの形成、配線１３０ａ〜１３０ｄの形成、電極部１４ａ〜１４ｄの形成、絶縁層１６の反基板側の部分の形成、および絶縁層１６に対する開口部１６ａ〜１６ｄの形成を、この順に行う。次に、ダイシングラインに沿って切断することで、複数個の歪み検出素子１０を得る。
次に、第一実施形態の歪み検出素子１０の場合と同じ接合体８１を用意し、図６（ｂ）の状態の接合体８１の上面に歪み検出素子１０Ｂを配置し、図６（ｃ）に示す状態とする。この工程以降は、第一実施形態の歪み検出素子１０の製法と同じ工程を行う。
【００６１】
［動作］
第六実施形態の歪みセンサ１００Ｅは、歪みセンサ１００の第一面１０１に接着剤層を形成して、第一面１０１を測定対象物に接着して使用される。第一面１０１を測定対象物に接着する際に、歪み検出素子１０の絶縁層１５の表面１５５が測定対象物に接着される。そして、接着された測定対象物に生じた歪みが歪みセンサ１００の歪み検出素子１０Ｂに伝わると、この歪みを歪み検出部１２が抵抗値の変化として検知する。
第六実施形態の歪みセンサ１００Ｅは、第一実施形態の歪みセンサ１００と同様に、信号処理用チップ（信号処理部）２００とともにフレキシブル配線基板３００に実装して、歪み検出モジュール１を構成することができる。
【００６２】
［作用、効果］
第六実施形態の歪みセンサ１００Ｅは、第一実施形態の歪みセンサ１００と同じ効果を有する。ただし、第六実施形態の歪みセンサ１００Ｅでは、測定対象物に接着される第一面１０１を構成する歪み検出素子１０の露出面は、半導体基板１１の裏面１１２ではなく、絶縁層１５の表面１５５となる。また、以下の効果も有する。
第六実施形態の歪みセンサ１００Ｅでは、半導体基板１１の裏面（歪みセンサの第一面１０１側とする面）１１２に歪み検出部１２が形成されているため、第一実施形態の歪みセンサ１００よりも、測定対象物に生じた歪みの伝搬効率が高くなる。よって、測定対象物の歪み量が小さい場合には、第一実施形態の歪みセンサ１００よりも第六実施形態の歪みセンサ１００Ｅを用いることが好ましい。
【００６３】
〔第七実施形態〕
［歪みセンサの構成］
図２６〜図２８に示すように、第七実施形態の歪みセンサ１００Ｆは、第六実施形態の歪みセンサ１００Ｅを構成する封止体５０に代えて、第四実施形態の歪みセンサ１００Ｃを構成する封止体５０Ａを有する。これ以外の点は、第六実施形態の歪みセンサ１００Ｅと同じである。
［歪みセンサの製法］
歪みセンサ１００Ｆの製造方法は、歪み検出素子１０に代えて歪み検出素子１０Ｂを用いる以外は第四実施形態の歪みセンサ１００Ｃと同じである。
［作用、効果］
第七実施形態の歪みセンサ１００Ｆによれば、第六実施形態の歪みセンサ１００Ｅと同じ効果に加えて、第四実施形態の歪みセンサ１００Ｃと同じ効果も得られる。
【００６４】
〔第八実施形態〕
［歪みセンサの構成］
図２９〜図３２に示すように、第八実施形態の歪みセンサ１００Ｇは、歪み検出素子１０と、四個（複数）のリード端子２１〜２４と、四本（複数）の金属細線（導体）３１〜３４と、封止体５０Ａと、井桁状の金属体７を有する。第八実施形態の歪みセンサ１００Ｇは、金属体７を有する点を除いて第四実施形態の歪みセンサ１００Ｃと同じである。
図２９に示すように、金属体７は、平面視で、歪み検出素子１０とリード端子２１〜２４との間に配置された長方形の枠部７１と、枠部７１の四つの角から外側に延びて封止体第一側面５３および封止体第二側面５４に至る四対の枝部７２と、で構成されている。つまり、第八実施形態の歪みセンサ１００Ｇは、歪み検出素子１０の四つの側面１００１を取り囲む金属製の枠（枠部７１）を有する。
【００６５】
図２９〜図３１に示すように、金属体７には、上面（歪みセンサ１００Ｇの第二面１０２側の面）が歪みセンサ１００Ｇの第二面１０２と同じ高さである第一部分７３と、上面がリード端子２１〜２４の第二上面２１２ａ〜２４２ａと同じ高さである第二部分７４が存在する。なお、金属体７は、平面視で、歪みセンサ１００Ｇの中心を中心として回転対称な形状を有する。図２９では、第一部分７３および第二部分７４の一部が指し示されている。そして、図２９および図３０に示すように、歪み検出素子１０とリード端子２１〜２４との間には、金属体７の第二部分７４が存在する。
【００６６】
また、図３１および図３２に示すように、金属体７の下面（歪みセンサ１００Ｇの第一面１０１側の面）７５は、全て歪みセンサ１００Ｇの第一面１０１と同じ面内にある。そして、図３２に示すように、歪み検出素子１０の側面１００１を取り囲む枠部７１の下面７５ａの全てが、歪み検出面である歪み検出素子１０の裏面１１２とともに、歪みセンサ１００Ｇの測定対象物と接触させる面１０１ａを構成している。
【００６７】
［歪みセンサの製法］
歪みセンサ１００Ｇの製造方法は、使用するリードフレームの形状が異なる以外は第四実施形態１００Ｃの製造方法と同じである。
第四実施形態では、図６（ａ）で使用するリードフレーム１２０として、図１９（ａ）に示す断面形状を有するものを使用しているが、第八実施形態では図３３に示す平面形状のリードフレーム１２０Ａを使用する。
図３３に示すように、リードフレーム１２０Ａは、図１９（ａ）に示すリード部１２１Ａと、図６（ａ）のリード部１２２，１２４の下に図１９（ａ）に示す底部１２１ｄと同様の底部を有するリード部１２２Ａ，１２４Ａと、図１９（ａ）に示すリード部１２３Ａと、切断されて井桁状となる井桁連結部１２５を備えている。図３３において、網かけ部は、上側がハーフエッチングされている部分である。
【００６８】
［作用、効果］
第八実施形態の歪みセンサ１００Ｇによれば、第四実施形態の歪みセンサ１００Ｃと同じ効果に加えて、以下の効果も得られる。
第八実施形態の歪みセンサ１００Ｇは、歪み検出素子１０の側面１００１を取り囲む枠部７１を有する金属体７を備えているため、第四実施形態の歪みセンサ１００Ｃよりも剛性が高まり、歪検出素子や封止体の割れ耐性が向上する。ただし、剛性が高い分だけ、第四実施形態の歪みセンサ１００Ｃよりも単位面積当たりの歪み検出感度が低くなる。
【００６９】
〔第九実施形態〕
［歪みセンサの構成］
図３４〜図３７に示すように、第九実施形態の歪みセンサ１００Ｈは、歪み検出素子１０と、四個（複数）のリード端子２１〜２４と、四本（複数）の金属細線（導体）３１〜３４と、封止体５０Ａと、金属体７Ａを有する。第九実施形態の歪みセンサ１００Ｈは、金属体７Ａを有する点を除いて第四実施形態の歪みセンサ１００Ｃと同じである。
図３４に示すように、金属体７Ａは、平面視で、歪み検出素子１０とリード端子２１〜２４との間に配置された長方形の枠部７１Ａと、枠部７１Ａの四つの角から外側に延びて封止体第一側面５３および封止体第二側面５４に至る四対の枝部７２Ａと、で構成されている。つまり、第九実施形態の歪みセンサ１００Ｈは、歪み検出素子１０の四つの側面１００１を取り囲む金属製の枠（枠部７１Ａ）を有する。
【００７０】
図３４および図３６に示すように、金属体７Ａの枠部７１Ａは、リード端子２１〜２４の第二上面２１２ａ〜２４２ａと同じ高さの平面を基準面Ｋとして、基準面Ｋから第二面１０２までに存在する上側部分７６と、基準面Ｋから第一面１０１までに存在する下側部分７７を有する。枠部７１Ａにおける総平面積は、上側部分７６の方が下側部分７７よりも大きい。また、金属体７Ａの枝部７２Ａは上側部分７６および下側部分７７を有し、枝部７２Ａの端部７８は、第一面１０１と第二面１０２との間の全体に存在する。
【００７１】
なお、金属体７Ａは、平面視で、歪みセンサ１００Ｈの中心を中心として回転対称な形状を有する。図３４では、上側部分７６、下側部分７７、および端部７８の一部が指し示されている。そして、図３４および図３５に示すように、歪み検出素子１０とリード端子２１〜２４との間には、金属体７Ａの下側部分７７が存在する。
また、図３６に示すように、上側部分７６と下側部分７７は、基準面Ｋの一部を含む角部７９で接続されている。端部７８と下側部分７７との間にも角部７８ａが存在する。なお、角部７９は、図３４、図３５、および図３７では省略されている。また、角部７８ａは、リード端子２１〜２４の上面２１１ａ〜２４１ａと第二上面２１２ａ〜２４２ａとの間にも存在するが、図３４および図３５では省略されている。
【００７２】
同様に、第一実施形態乃至第八実施形態の歪みセンサ１００〜１００Ｇを示す図でも、リード端子２１〜２４の上面２１１ａ〜２４１ａと第二上面２１２ａ〜２４２ａとの間に存在する角部が省略されている。第八実施形態の歪みセンサ１００Ｇでは、第一部分７３と第二部分７４との間に存在する角部も省略されている。これらの角部は製造時のリードフレームに対するハーフエッチングで形成されたものである。
そして、図３６および図３７に示すように、枠部７１Ａの下側部分７７の下面（歪みセンサ１００Ｈの第一面１０１側の面）７７ａが、歪みセンサ１００Ｇの第一面１０１と同じ面内にあり、上側部分７６の下面は封止体５０Ａで覆われている。また、枝部７２Ａの下面７２１は封止体底面５１の第二部分５１ｂと同一面内にある。つまり、枠部７１Ａの下面のうち、四箇所の下側部分７７の下面７７ａのみが、歪み検出面である歪み検出素子１０の裏面１１２とともに、歪みセンサ１００Ｇの測定対象物と接触させる面１０１ａを構成している。
【００７３】
［歪みセンサの製法］
歪みセンサ１００Ｈの製造方法は、使用するリードフレームの形状が異なる以外は第八実施形態の歪みセンサ１００Ｇの製造方法と同じである。
第八実施形態では、図６（ａ）で使用するリードフレーム１２０として、図３３に示す平面形状のリードフレーム１２０Ａを使用しているが、第九実施形態では、図３８に示す平面形状のリードフレーム１２０Ｂを使用する。図３８に示すように、リードフレーム１２０Ｂは、リードフレーム１２０Ａの井桁連結部１２５とは異なる井桁連結部１２５Ａを備えている。図３８において、濃い網かけ部は、上側がハーフエッチングされている部分であり、薄い網かけ部は、下側がハーフエッチングされている部分である。
【００７４】
［作用、効果］
第九実施形態の歪みセンサ１００Ｈによれば、第四実施形態の歪みセンサ１００Ｃと同じ効果に加えて、以下の効果も得られる。
第九実施形態の歪みセンサ１００Ｈは、歪み検出素子１０の側面１００１を取り囲む枠部７１Ａを有する金属体７Ａを備えているため、第四実施形態の歪みセンサ１００Ｃよりも剛性が高まり、歪み検出素子や封止体の割れ耐性が向上する。ただし、剛性が高い分だけ、第四実施形態の歪みセンサ１００Ｃよりも単位面積当たりの歪み検出感度が低くなる。
第八実施形態の歪みセンサ１００Ｇとの比較では、歪みセンサ１００Ｈの測定対象物と接触させる面１０１ａを構成している枠部７１Ａの下面７７ａの面積が、歪みセンサ１００Ｇの枠部７１の下面７５の面積よりも小さいため、第八実施形態の歪みセンサ１００Ｇよりも単位面積当たりの歪み検出感度が高くなる。また、歪検出素子や封止体の割れ耐性の点では、第九実施形態の歪みセンサ１００Ｈよりも第八実施形態の歪みセンサ１００Ｇの方が有利である。
【符号の説明】
【００７５】
１００  歪みセンサ
１００Ａ〜１００Ｈ  歪みセンサ
１０１  歪みセンサの第一面
１０１ａ  測定対象物と接触させる面
１０２  歪みセンサの第二面
１０３  歪みセンサの第三面
１０  歪み検出素子
１０Ａ  歪み検出素子
１０Ｂ  歪み検出素子
１００１  歪み検出素子の側面
１１  半導体基板
１１０  半導体基板の側面（歪み検出素子の第三面側の面）
１１１  半導体基板の主面（歪みセンサの第二面側とする面）
１１２  半導体基板の裏面（歪みセンサの第一面を構成する露出面、歪みセンサの第一面側とする面）
１１３  半導体基板の凹部
１２  歪み検出部
１３ａ〜１３ｄ  配線
１３０ａ〜１３０ｄ  配線
１４ａ〜１４ｄ  電極部
１５  絶縁層
１５１  絶縁層の表面（歪み検出素子の第二面側の面）
１５２  絶縁層の側面（歪み検出素子の第三面側の面）
１５５  絶縁層の表面（歪みセンサの第一面を構成する露出面）
１６  絶縁層
１２０  リードフレーム
２１〜２４  リード端子
２１ａ〜２４ａ  リード端子の底面（第一面側の面）
２１１ａ〜２４１ａ  リード端子の上面（第二面からの露出面）
２１１ｂ〜２４１ｂ  リード端子の第一側面（第三面からの露出面）
３１〜３４  金属細線（導体）
５０  封止体
５１  封止体底面
５２  封止体反面
５３  封止体第一側面（封止体側面）
５４  封止体第二側面（封止体側面）
６１〜６４  端子
６１ａ〜６４ａ  端子の第二面からの露出面
７，７Ａ  金属体
７１，７１Ａ  枠部（歪み検出素子の側面を取り囲む金属製の枠）
Ｔ  封止体の厚さ
ｔ  半導体基板の薄肉部の厚さ
【図１】
2020008550.tif 000003
【図２】
2020008550.tif 000004
【図３】
2020008550.tif 000005
【図４】
2020008550.tif 000006
【図５】
2020008550.tif 000007
【図６】
2020008550.tif 000008
【図７】
2020008550.tif 000009
【図８】
2020008550.tif 000010
【図９】
2020008550.tif 000011
【図１０】
2020008550.tif 000012
【図１１】
2020008550.tif 000013
【図１２】
2020008550.tif 000014
【図１３】
2020008550.tif 000015
【図１４】
2020008550.tif 000016
【図１５】
2020008550.tif 000017
【図１６】
2020008550.tif 000018
【図１７】
2020008550.tif 000019
【図１８】
2020008550.tif 000020
【図１９】
2020008550.tif 000021
【図２０】
2020008550.tif 000022
【図２１】
2020008550.tif 000023
【図２２】
2020008550.tif 000024
【図２３】
2020008550.tif 000025
【図２４】
2020008550.tif 000026
【図２５】
2020008550.tif 000027
【図２６】
2020008550.tif 000028
【図２７】
2020008550.tif 000029
【図２８】
2020008550.tif 000030
【図２９】
2020008550.tif 000031
【図３０】
2020008550.tif 000032
【図３１】
2020008550.tif 000033
【図３２】
2020008550.tif 000034
【図３３】
2020008550.tif 000035
【図３４】
2020008550.tif 000036
【図３５】
2020008550.tif 000037
【図３６】
2020008550.tif 000038
【図３７】
2020008550.tif 000039
【図３８】
2020008550.tif 000040