(57)【要約】【課題】基板に設けられた貫通孔を介して空気の振動などを検出するタイプのセンサーモジュールにおいてより高い検出特性を得る。【解決手段】センサーモジュール１は、貫通孔１１及び複数のランドパターン１２を有する基板１０と、検出部２２及び複数の電極パッド２３を有し、検出部２２が貫通孔１１と重なり、且つ、複数の電極パッド２３が接続部材５１を介して複数のランドパターン１２に接続されるよう、基板１０に搭載されたセンサーチップ２０と、センサーチップ２０の外周部と基板１０との間の隙間を埋めるよう、センサーチップ２０の外周部に沿って基板１０上に設けられた封止材６０とを備える。このように、センサーチップ２０の外周部と基板１０との間の隙間が封止材６０によって埋められていることから、センサーチップ２０の検出部２２は、基板１０に設けられた貫通孔１１を介して空気の振動などを高感度に検出することが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通孔及び複数のランドパターンを有する基板と、
検出部及び複数の電極パッドを有し、前記検出部が前記貫通孔と重なり、且つ、前記複数の電極パッドが接続部材を介して前記複数のランドパターンに接続されるよう、前記基板に搭載されたセンサーチップと、
前記センサーチップの外周部と前記基板との間の隙間を埋めるよう、前記センサーチップの前記外周部に沿って基板上に設けられた封止材と、を備えることを特徴とするセンサーモジュール。
【請求項２】
前記封止材は、前記接続部材と接することなく前記センサーチップの前記外周部に沿って設けられていることを特徴とする請求項１に記載のセンサーモジュール。
【請求項３】
前記基板は、前記封止材が前記ランドパターン側に流動することを防止する壁面部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のセンサーモジュール。
【請求項４】
貫通孔及び複数のランドパターンを有する基板の表面に、前記貫通孔を囲むように封止材を塗布する工程と、
検出部及び複数の電極パッドを有するセンサーチップを用意し、前記検出部が前記貫通孔と重なり、前記複数の電極パッドが接続部材を介して前記複数のランドパターンに接続され、且つ、前記センサーチップの外周部と前記基板との間の隙間が前記封止材によって埋められるよう、前記センサーチップを前記基板に搭載する工程と、を備えることを特徴とするセンサーモジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はセンサーモジュール及びその製造方法に関し、特に、貫通孔を有する基板上にセンサーチップが搭載されてなるセンサーモジュール及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
加速度センサーなどのＭＥＭＳチップを有するセンサーモジュールは、例えば特許文献１及び２に記載されている。特許文献１及び２に記載されたセンサーモジュールは、基板上にＭＥＭＳチップを搭載するとともに、基板上とＭＥＭＳチップを接続する導電性バンプを封止層で覆うことによって接合部を保護している。封止層は樹脂からなり、基板上にＭＥＭＳチップを搭載した後、導電性バンプの近傍に塗布することによって形成する。
形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１８２３６１号公報
【特許文献２】特開２０１２−１８２３６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１及び２に記載されたセンサーモジュールは、封止層が接合部にのみ設けられていることから、センサーチップと基板の隙間を介して空気が流通する。このため、基板に設けられた貫通孔を介して空気の振動などを検出するタイプのセンサーモジュールの場合、特許文献１及び２に記載された構造では、高い検出特性を得ることが困難であった。
【０００５】
したがって、本発明は、基板に設けられた貫通孔を介して空気の振動などを検出するタイプのセンサーモジュールにおいて、より高い検出特性を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によるセンサーモジュールは、貫通孔及び複数のランドパターンを有する基板と、検出部及び複数の電極パッドを有し、検出部が貫通孔と重なり、且つ、複数の電極パッドが接続部材を介して複数のランドパターンに接続されるよう、基板に搭載されたセンサーチップと、センサーチップの外周部と基板との間の隙間を埋めるよう、センサーチップの外周部に沿って基板上に設けられた封止材とを備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、センサーチップの外周部と基板との間の隙間が封止材によって埋められていることから、センサーチップの検出部は、基板に設けられた貫通孔を介して空気の振動などを高感度に検出することが可能となる。
【０００８】
本発明において、封止材は、接続部材と接することなくセンサーチップの外周部に沿って設けられていても構わない。これによれば、接続部材が封止材と接することによる信頼性の低下を防止することが可能となる。
【０００９】
本発明において、基板は、封止材がランドパターン側に流動することを防止する壁面部を有していても構わない。これによれば、封止材の流動によってランドパターンが封止材で覆われることがない。
【００１０】
本発明によるセンサーモジュールの製造方法は、貫通孔及び複数のランドパターンを有する基板の表面に、貫通孔を囲むように封止材を塗布する工程と、検出部及び複数の電極パッドを有するセンサーチップを用意し、検出部が貫通孔と重なり、複数の電極パッドが接続部材を介して複数のランドパターンに接続され、且つ、センサーチップの外周部と基板との間の隙間が封止材によって埋められるよう、センサーチップを基板に搭載する工程とを備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、基板にセンサーチップを搭載する前に基板の表面に封止材を塗布していることから、センサーチップの外周部と基板との間の隙間を封止材によって容易に埋めることができる。
【発明の効果】
【００１２】
このように、本発明によれば、基板に設けられた貫通孔を介して空気の振動などを検出するタイプのセンサーモジュールにおいて、より高い検出特性を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態によるセンサーモジュール１の構造を説明するための模式的な断面図である。
【図２】図２は、基板１０とセンサーチップ２０の位置関係を説明するための模式図平面図である。
【図３】図３は、センサーモジュール１の製造方法を説明するための工程図である。
【図４】図４は、センサーモジュール１の製造方法を説明するための工程図である。
【図５】図５は、本発明の第２の実施形態によるセンサーモジュール２の構造を説明するための模式的な断面図である。
【図６】図６は、本発明の第３の実施形態によるセンサーモジュール３の構造を説明するための模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明の第１の実施形態によるセンサーモジュール１の構造を説明するための模式的な断面図である。
【００１６】
図１に示すように、本実施形態によるセンサーモジュール１は、基板１０と、基板１０に搭載されたセンサーチップ２０及びコントローラＩＣ３０と、センサーチップ２０及びコントローラＩＣ３０を覆うキャップ４０とを備えている。
【００１７】
センサーチップ２０は、例えば空気の振動、圧力、温度又は組成を検出するセンサー、つまりマイクロフォン、圧力センサー、温度センサー、ガスセンサーなどであり、基板１０に設けられた貫通孔１１と対向する位置に検出部２２が設けられている。センサーチップ２０が例えばマイクロフォンである場合、検出部２２は、センサー基板２１を薄膜化したメンブレン構造を有する振動板を含む。センサーチップ２０内における検出部２２の位置は特に限定されないが、略平面図である図２に示すように、検出部２２の少なくとも一部が平面視で貫通孔１１と重なっている。これにより、センサーチップ２０の検出部２２が貫通孔１１を介して雰囲気中に晒されることから、空気の振動、圧力、温度又は組成を検出することが可能となる。
【００１８】
キャップ４０は、センサーチップ２０及びコントローラＩＣ３０を保護するとともに、センサーチップ２０による検出特性を高める役割を果たす。特に、センサーチップ２０がマイクロフォンである場合、キャップ４０によって形成される空間４１の体積は、音響特性に大きな影響を与える。
【００１９】
基板１０の表面には、複数のランドパターン１２，１３が設けられている。ランドパターン１２は、貫通孔１１を囲むように配置されている。そして、センサーチップ２０は複数の電極パッド２３を有しており、ランドパターン１２と電極パッド２３がハンダボールなどの接続部材５１を介して接続される。また、コントローラＩＣ３０は複数の電極パッド３１を有しており、ランドパターン１３と電極パッド３１がハンダボールなどの接続部材５２を介して接続される。
【００２０】
さらに、本実施形態においては、センサーチップ２０の外周部に沿って低弾性の樹脂などからなる封止材６０が設けられており、これにより、センサーチップ２０と基板１０との間の隙間を埋められている。図２に示すように、封止材６０はセンサーチップ２０の全外周に沿って設けられており、これにより、貫通孔１１を介して流通する空気は、キャップ４０によって形成される空間４１に達することなく、封止材６０によって堰き止められる。
【００２１】
封止材６０は、センサーチップ２０を構成するセンサー基板２１の側面及び底面と接している一方、センサーチップ２０の検出部２２とは接していない。このため、封止材６０が検出部２２と接することによる検出特性の低下は生じない。また、封止材６０は、ランドパターン１２、電極パッド２３及び接続部材５１とも接していない。このため、封止材６０の材料としては、もっぱら封止特性に適した材料を選択することができる。例えば、ランドパターン１２、電極パッド２３及び接続部材５１からなる接合部と接触すると、これらの導電部材を劣化させるおそれのある部材であっても、封止材６０の材料として使用することが可能である。また、本実施形態においては、センサーチップ２０の全外周に沿って封止材６０が設けられることから、低弾性の樹脂を用いることによって、センサーチップ２０を基板１０に対して水平に保つことができる。
【００２２】
このように、本実施形態によるセンサーモジュール１は、センサーチップ２０の全外周に沿って封止材６０が設けられていることから、貫通孔１１を介して流通する空気が封止材６０によって堰き止められる。このため、センサーチップ２０が空気の振動、圧力、温度又は組成を検出するセンサーである場合、特に、マイクロフォンである場合に、高い検出特性を得ることが可能となる。
【００２３】
本実施形態によるセンサーモジュール１の製造方法は次の通りである。
【００２４】
まず、図３に示すように、貫通孔１１及びランドパターン１２を有する基板１０を用意し、その表面に、貫通孔１１及びランドパターン１２を囲むよう封止材６０をリング状に塗布する。封止材６０を塗布する方法としては、メタルマスク又はメッシュスクリーンを介して封止材６０の材料となる低弾性の樹脂を印刷する方法が挙げられる。この時、封止材６０がランドパターン１２を覆わないよう、メタルマスク又はメッシュスクリーンを正確に位置決めする必要がある。封止材６０を塗布した後、熱処理などによって封止材６０を仮硬化させても構わない。
【００２５】
次に、図４に示すように、電極パッド２３にあらかじめハンダボールなどの接続部材５１が設けられたセンサーチップ２０を用意し、これを基板１０に搭載する。センサーチップ２０を基板１０に搭載する際には、検出部２２が貫通孔１１と重なり、複数の接続部材５１がそれぞれ対応するランドパターン１２と接し、且つ、センサーチップ２０の外周部と基板１０との間の隙間が封止材６０によって埋められるよう、センサーチップ２０を正確に位置決めする必要がある。
【００２６】
そして、コントローラＩＣ３０を基板１０に搭載した後、リフローを行う。これにより、ランドパターン１２とセンサーチップ２０の電極パッド２３が接続部材５１を介して接合され、ランドパターン１３とコントローラＩＣ３０の電極パッド３１が接続部材５２を介して接合される。その後、熱処理によって封止材６０を硬化させ、キャップ４０を基板１０に取り付ければ、本実施形態によるセンサーモジュール１が完成する。
【００２７】
上記の方法によれば、センサーチップ２０を基板１０に搭載する前に、封止材６０を基板１０に塗布していることから、封止材６０の塗布作業が非常に容易となる。つまり、センサーチップ２０を基板１０に搭載した後に封止材６０を塗布する方法では、ディスペンサなどを用いてセンサーチップ２０の外周に沿って封止材６０を供給する必要があるのに対し、上記の方法では、メタルマスクやメッシュスクリーンを用いて封止材６０を一度に印刷することができる。
【００２８】
図５は、本発明の第２の実施形態によるセンサーモジュール２の構造を説明するための模式的な断面図である。
【００２９】
第２の実施形態によるセンサーモジュール２は、基板１０の表面に凹部１４が設けられている点において、第１の実施形態によるセンサーモジュール１と相違している。その他の構成については第１の実施形態によるセンサーモジュール１と同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３０】
図５に示すように、基板１０の凹部１４は、センサーチップ２０の外周部に沿ってリング状に設けられており、封止材６０の一部分が凹部１４に入り込んでいる。凹部１４の内壁を構成する壁面部は、封止材６０を印刷した後、封止材６０がランドパターン１２側に流動することを防止する役割を果たす。このため、封止材６０の材料として流動性の高い樹脂材料を用いた場合であっても、封止材６０が流動してランドパターン１２を覆うおそれがなくなる。
【００３１】
図６は、本発明の第３の実施形態によるセンサーモジュール３の構造を説明するための模式的な断面図である。
【００３２】
第３の実施形態によるセンサーモジュール３は、基板１０の表面に凸部１５が設けられている点において、第１の実施形態によるセンサーモジュール１と相違している。その他の構成については第１の実施形態によるセンサーモジュール１と同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３３】
図６に示すように、基板１０の凸部１５は、センサーチップ２０の外周部に沿ってリング状に設けられており、リング状の凸部１５の外側に封止材６０が位置する。凸部１５の外周壁を構成する壁面部は、封止材６０を印刷した後、封止材６０がランドパターン１２側に流動することを防止する役割を果たす。このため、封止材６０の材料として流動性の高い樹脂材料を用いた場合であっても、封止材６０が流動してランドパターン１２を覆うおそれがなくなる。
【００３４】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００３５】
１〜３    センサーモジュール
１０    基板
１１    貫通孔
１２，１３    ランドパターン
１４    凹部
１５    凸部
２０    センサーチップ
２１    センサー基板
２２    検出部
２３，３１    電極パッド
３０    コントローラＩＣ
４０    キャップ
４１    空間
５１，５２    接続部材
６０    封止材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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