(57)【要約】【課題】キャップに貫通孔を設けることなく、キャップの内部に配置した感圧素子により、キャップの外部の圧力を測定できる半導体圧力センサを提供する。【解決手段】半導体圧力センサ１は、周囲の圧力を検出する感圧素子１０と、感圧素子１０が搭載された基板２０と、基板２０上において感圧素子１０を被覆するキャップ３０と、を備え、基板２０とキャップ３０との間に、キャップ３０の端縁の一部を、基板２０に接合する接合部４１と、キャップ３０の端縁の他の一部と基板２０とを非接合状態にする非接合部４２と、が設けられている。接合部と非接合部を設けることで、キャップを基板に固定しつつ、キャップと基板の間に空隙を設けることができる。これにより、キャップの外部の圧力が非接合部の空隙を介してキャップの内部に伝わるので、キャップに貫通孔を設けることなく、キャップの内部の感圧素子により、キャップの外部の圧力を測定できる。【選択図】図１
2014085289.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周囲の圧力を検出する感圧素子と、
前記感圧素子が搭載された基板と、
前記基板上において前記感圧素子を被覆するキャップと、
を備え、
前記基板と前記キャップとの間に、
前記キャップの端縁の一部を前記基板に接合する接合部と、
前記キャップの端縁の他の一部と前記基板とを非接合状態にする非接合部と、
が設けられたことを特徴とする、半導体圧力センサ。
【請求項２】
前記接合部は、帯状に形成された所定の厚みの接合材の層を有する、請求項１に記載の半導体圧力センサ。
【請求項３】
前記非接合部が２つ以上設けられた、請求項１または２に記載の半導体圧力センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、感圧素子がキャップで被覆された半導体圧力センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体圧力センサには、周囲の圧力を検知する感圧素子などをキャップにより被覆して、これらを保護しているものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
図５（Ａ）は、特許文献１に示されているのと同様の、従来の半導体圧力センサの上面図である。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）に示した従来の半導体圧力センサのＡ−Ａ断面図である。図５（Ｃ）は、キャップを取り付ける前の従来の半導体圧力センサの上面図である。なお、説明を簡略化するために、図５には感圧素子を備え出力調整チップを備えていない半導体圧力センサを示している。
【０００４】
図５（Ｂ）に示すように、半導体圧力センサ１０１は、周囲の圧力を検出する感圧素子１１０、感圧素子１１０が搭載された基板１２０、感圧素子１１０を被覆するキャップ１３０を備えている。図５（Ａ），図５（Ｂ）に示すように、キャップ１３０には、その上面に貫通孔（導圧孔）１３１が形成されている。キャップ１３０は、接着樹脂１４０により基板１２０に接着されている。図５（Ｃ）に示すように、接着樹脂１４０は、基板１２０の外周に沿って全周にわたり塗布されており、キャップ１３０の端縁の全周が基板１２０に接着されている。
【０００５】
半導体圧力センサ１０１の周囲の圧力（キャップの外部の気圧）は、貫通孔１３１を介して、キャップ１３０内部の感圧素子１１０に伝わる。感圧素子１１０のダイヤフラム１１１は、圧力に応じて歪み、ピエゾ抵抗素子（不図示）の抵抗値が圧力に応じて変化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１９３９００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の半導体圧力センサにおいて、キャップに貫通孔を設けるためには穴開け加工が必要であり、製造コストが上昇するという問題が生じる。また、キャップに貫通孔を設けると、キャップの強度が低下するという問題が生じる。
【０００８】
そこで、この発明は、キャップに貫通孔を設けることなく、キャップの内部に配置した感圧素子により、キャップの外部の圧力を測定できる半導体圧力センサ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】
【０００９】
この発明の半導体圧力センサは、上記課題を解決し、その目的を達するために、以下のように構成している。
【００１０】
半導体圧力センサは、感圧素子と、基板と、キャップと、を備えている。感圧素子は、周囲の圧力を検出する。基板は、感圧素子が搭載されている。キャップは、基板上において感圧素子を被覆する。また、基板とキャップとの間に、キャップの端縁の一部を基板に接合する接合部と、キャップの端縁の他の一部と基板とを非接合状態にする非接合部と、が設けられている。
【００１１】
この発明においては、キャップの端縁の一部を基板に接合しないことで、キャップを基板に固定しつつ、キャップと基板の間に空隙を設けることができる。これにより、キャップの外部の圧力が非接合部の空隙を介してキャップの内部に伝わるので、キャップに貫通孔を設けることなく、キャップの内部に配置した感圧素子により、キャップの外部の圧力を測定できる。
【００１２】
また、接合部は、帯状に形成された所定の厚みの接合材の層を有するようにしてもよい。
【００１３】
この発明においては、基板とキャップの間に所定の厚みの接合材層を設けることで、接合部に隣接する非接合部には、接合材層の厚み分の空間が形成される。これにより、キャップに穴開け加工を行うことなく、キャップと基板との間に透孔を設けることができる。また、接合材層の厚みを調整することで、透孔の大きさを調整できる。
【００１４】
また、非接合部を２つ以上設けるようにしてもよい。
【００１５】
この発明においては、キャップと基板との間に２つ以上の透孔を設けることができ、キャップの外部と内部の間において気体または液体の流体抵抗を小さくすることができ、キャップ外部の圧力の変動に応じて、キャップ内部の圧力が瞬時に変化する。これにより、感圧素子の応答性を高めることができる。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によれば、キャップに貫通孔を設けることなく、キャップの内部に配置した感圧素子により、キャップの外部の圧力を測定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１（Ａ）は、本発明の実施形態に係る半導体圧力センサの上面図である。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示した半導体圧力センサのＢ−Ｂ断面図である。図１（Ｃ）は、キャップを取り付ける前の半導体圧力センサの上面図である。
【図２】図２（Ａ）は、基板の右辺の中間部に対向する位置に非接合部を設けた、キャップを取り付ける前の半導体圧力センサの上面図である。図２（Ｂ）は、図１（Ｃ）に示した構成よりも大きな非接合部が設けられた、キャップを取り付ける前の半導体圧力センサの上面図である。
【図３】図３（Ａ）は、基板の２つのコーナに非接合部を設けた、キャップを取り付ける前の半導体圧力センサの上面図である。図３（Ｂ）は、基板の２辺の中間部に対向する位置に非接合部を設けた、キャップを取り付ける前の半導体圧力センサの上面図である。
【図４】図４（Ａ）は、基板の４つのコーナに非接合部を設けた、キャップを取り付ける前の半導体圧力センサの上面図である。図４（Ｂ）は、基板の４辺の中間部に対向する位置に非接合部を設けた、キャップを取り付ける前の半導体圧力センサの上面図である。
【図５】図５（Ａ）は、従来の半導体圧力センサの上面図である。図５（Ｂ）は図５（Ａ）に示した従来の半導体圧力センサのＡ−Ａ断面図である。図５（Ｃ）は、キャップを取り付ける前の従来の半導体圧力センサの上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の実施形態に係る半導体圧力センサについて、図を参照して説明する。
【００１９】
図１（Ａ）は、本発明の実施形態に係る半導体圧力センサの上面図である。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示した半導体圧力センサのＢ−Ｂ断面図である。図１（Ｃ）は、キャップを取り付ける前の半導体圧力センサの上面図である。図１（Ｂ）に示すように、本発明の実施形態に係る半導体圧力センサ１は、図５に示した従来の半導体圧力センサ１０１と同様に、周囲の圧力を検出する感圧素子１０、感圧素子１０が搭載された基板２０、基板２０上で感圧素子１０を被覆するキャップ３０を備えている。
【００２０】
感圧素子１０のダイヤフラム１１は、圧力に応じて歪み、ピエゾ抵抗素子（不図示）の抵抗値が圧力に応じて変化する。基板２０に設けられた複数の電極は、感圧素子１０に設けられた複数の電極とワイヤによりそれぞれ接続されている。図１（Ａ）に示すように、キャップ３０には、図５に示した半導体圧力センサ１０１とは異なり、貫通孔が形成されていない。
【００２１】
基板２０とキャップ３０との間には、接合部４１と非接合部４２が設けられている。
【００２２】
図１（Ｃ）に示すように、半導体圧力センサ１では、接合材である接合樹脂４０が、基板２０の外周に沿って、同図における基板２０の右下のコーナ（１つのコーナ）を除く全周にわたり塗布されている。接合樹脂４０は、帯状に形成されており、所定の厚みの接合材の層を成している。接合樹脂４０は、キャップ３０の端縁の一部（基板２０の外周部の１つのコーナを除く部分）と基板２０とを接合する。この基板２０とキャップ３０との間において、接合樹脂４０が塗布された部分が接合部４１である。
【００２３】
また、図１（Ｃ）に表れているように基板２０の右下のコーナの部分には、接合樹脂４０が塗布されていない。そのため、キャップ３０が感圧素子１０を被覆するように基板２０に取り付けたときに、キャップ３０の端縁の他の一部（基板２０の１つのコーナ）と基板２０とは、接合されていない状態、すなわち非接合状態である。この基板２０とキャップ３０との間において、接合樹脂４０が塗布されていない部分が非接合部４２である。
【００２４】
非接合部４２は接合部４１に隣接しているので、非接合部４２には層状の接合部４１の厚み分の空隙４３ができる。この空隙４３は、キャップ３０の内外を連通する透孔として機能する。そのため、半導体圧力センサ１は、キャップ３０に貫通孔を設けなくても、非接合部４２を介してキャップ３０の内部の感圧素子１０によりキャップ３０の外部の圧力（例えば周囲の媒質が空気のときには気圧）を測定できる。
【００２５】
非接合部４２による空隙４３は、接合樹脂４０により形成された接合層の厚みを変えることで、その大きさを変えることができる。また、接合材としては、接合樹脂に限るものではなく、他の接合材でもよい。例えば、キャップ３０を銅または銅合金により形成する場合には、半田などを接合材として用いることが可能である。
【００２６】
図１には、非接合部４２を基板２０のコーナに設けた例を示したが、これに限るものではなく基板２０とキャップ３０の端縁との間であれば他の位置でもよい。図２（Ａ）は、基板の右辺の中間部に対向する位置に非接合部４２を設けた、キャップを取り付ける前の半導体圧力センサの上面図である。図２（Ｂ）は、図１（Ｃ）に示した構成よりも大きな非接合部が設けられた、キャップを取り付ける前の半導体圧力センサの上面図である。例えば、図２（Ａ）に示すように基板２０の右辺の中間部に対向する位置や、基板２０の他のコーナなどに設けることも可能である。
【００２７】
また、半導体圧力センサ１の大きさに応じて、非接合部４２の大きさを変えることも可能である。図２（Ｂ）に示すように、接合樹脂４０の塗布する長さ、すなわち接合部４１の大きさを小さくすることで、非接合部４２を大きくなる。このように、非接合部４２を大きくすることで、キャップの外部と内部の間において気体または液体の流体抵抗を小さくすることができ、キャップ外部の圧力の変動に応じて、キャップ内部の圧力が瞬時に変化する。これにより、半導体圧力センサ１の応答性を高めることができる。
【００２８】
図１、図２には、非接合部４２を１つ設けた例を示したが、これに限るものではなく、非接合部４２を複数設けることも可能である。図３（Ａ）は、基板の２つのコーナに非接合部４２を設けた、キャップを取り付ける前の半導体圧力センサの上面図である。図３（Ｂ）は、基板の２辺の中間部に対向する位置に非接合部４２を設けた、キャップを取り付ける前の半導体圧力センサの上面図である。図４（Ａ）は、基板の４つのコーナに非接合部４２を設けた、キャップを取り付ける前の半導体圧力センサの上面図である。図４（Ｂ）は、基板の４辺の中間部に対向する位置に非接合部４２を設けた、キャップを取り付ける前の半導体圧力センサの上面図である。
【００２９】
図３（Ａ）に示すように、非接合部４２を、基板２０の左上コーナと右下のコーナに設けることが可能である。図３（Ｂ）に示すように、非接合部４２を、基板２０の右辺の中間部及び左辺の中間部に対向する位置などでもよい。また、図４（Ａ）に示すように、基板２０の各コーナに設けることが可能である。図４（Ｂ）に示すように、基板２０の各辺の中間部に対向する位置などでもよい。図示は省略するが、さらに複数の非接合部を接合部と交互に設けることも可能である。
【００３０】
このように、非接合部を２つ以上設けることで、基板とキャップの間に複数の透孔を形成することができる。これにより、キャップの外部と内部の間において気体または液体の流体抵抗を小さくすることができ、キャップ外部の圧力の変動に応じて、キャップ内部の圧力が瞬時に変化する。したがって、半導体圧力センサの応答性を高めることができる。
【符号の説明】
【００３１】
１，１０１…半導体圧力センサ
１０，１１０…感圧素子
１１，１１１…ダイヤフラム
２０，１２０…基板
３０，１３０…キャップ
４０，１４０…接合樹脂
４１…接合部
４２…非接合部
４３…空隙
１３１…貫通孔
【図１】
2014085289.tif 000003
【図２】
2014085289.tif 000004
【図３】
2014085289.tif 000005
【図４】
2014085289.tif 000006
【図５】
2014085289.tif 000007