(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹部と該凹部内に圧力を導入する圧力導入孔とを有するパッケージ本体と、該パッケージ本体の外周側面から底面にかけて形成された複数の電極と、ダイヤフラムと該ダイヤフラム上に形成されたピエゾ抵抗素子と該ピエゾ抵抗素子と配線を介して電気的に接続された電極とを有するセンサチップとを有して成り、前記凹部底面と前記センサチップとの間に高弾性材料を介在させ、前記センサチップに形成された電極と前記パッケージ本体に形成された電極の前記外周側面に位置する領域とを導電性を有するリードにより接続するようにしたことを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】
前記センサチップに形成された電極と前記パッケージ本体に形成された電極との接続は、前記センサチップの電極に対応した前記リードが形成されて成るテープキャリアを用いて行うようにしたことを特徴とする請求項１記載の圧力センサ。
【請求項３】
前記リードと前記センサチップの電極との接続をＴＡＢ技術を用いて行うようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の圧力センサ。
【請求項４】
前記リードと前記パッケージ本体との接続を導電性接着剤を用いて行うようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項３記載の圧力センサ。
【請求項５】
前記パッケージ本体の外周側面の所望の位置に突起部を設け、該突起部を挿通する開口部を有する箱形形状の蓋体を別途設け、前記開口部に前記突起部を挿通させることにより前記蓋体を前記パッケージ本体に固定するようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項４記載の圧力センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧力を検出し、電気的信号として出力する圧力センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、従来例に係る圧力センサを示す略断面図である。７はパッケージ本体で、その上部にセンサチップ３を収納するための凹部７ａが形成され、その凹部７ａの底面には、圧力導入孔７ｂが形成されている。また、８はパッケージ本体７と同時成型されたリードフレームである。そして、センサチップ３に形成された電極（図示せず）とリードフレーム８とはワイヤ９により接続され、センサチップ３のワイヤ５が接続された面側には、シリコン樹脂１０が塗布されている。更に、１１は凹部７ａの開口を塞ぐようにパッケージ本体７に接合された平板状の蓋体である。
【０００３】
図６に示す圧力センサでは、圧力導入孔７ｂ及びガラス台座４を介して外部の圧力がセンサチップ３に形成されたダイアフラム３ａの裏面側に伝達されるように構成されている。
【０００４】
上述の圧力センサにおいては、パッケージ本体７の側面からリードフレーム８がでる形状であり、実装面積としてパッケージ本体７の横断面積以上のものが必要であった。
【０００５】
そこで、図７に示すように、ＭＩＤ成型基板技術を用いてパッケージ本体１２を形成し、パッケージ本体１２の内周面から外周面にかけて、センサチップ３の表面に形成された電極を引き出すための電極（図示せず）を電解メッキ等により形成した後、パッケージ本体１２の凹部１２ａの底面にガラス台座４を介してセンサチップ３をダイボンディングし、ワイヤ５によりワイヤボンディングを行ってセンサチップ３の表面にシリコン樹脂１０を塗布した後、凹部１２ａの開口を塞ぐようにパッケージ本体１２に蓋体１１を接合することにより圧力センサを形成した。
【０００６】
しかし、上述の圧力センサにおいては、センサチップ１２の表面に塗布されたシリコン樹脂１０をパッケージ本体１２の凹部１２ａ内に収納しなければならず、そのため、ワイヤボンド治具（図示せず）やダイボンド治具（図示せず）がパッケージ本体１２の凹部１２ａ内に侵入できるための面積，蓋体１１の接合のための面積及び蓋体１１の位置決め用の面積が必要であった。
【０００７】
従って、ＭＩＤ成型基板技術を用いて形成した圧力センサのパッケージ本体１２は、リードフレームプリモールドパッケージとの有効な寸法差を出すことが困難であった。
【０００８】
そこで、上記問題を解決するために図８に示す圧力センサが考えられた。この圧力センサは、ＭＩＤ成型基板技術を用いて、上部にセンサチップ３を収納するための凹部１３ａが形成され、その凹部１３ａの底面に圧力導入孔１３ｂが形成されたパッケージ本体１３が形成されている。そして、凹部１３ａの側壁からパッケージ本体１３の上面，外周側面及びパッケージ本体１３における凹部１３ａの底面に略対向する面にかけて電極１３ｂが形成されている。
【０００９】
また、凹部１３ａの開口を塞ぐための蓋体１４を箱形形状とし、蓋体１４におけるワイヤ９のループが形成される箇所にはループとの接触を避けるための斜面１４ａが形成されている。
【００１０】
また、凹部１３ａの底面にガラス台座（図示せず）を介してセンサチップ３をダイボンディングした際のセンサチップ３の上面を、凹部１３ａの側壁上面の位置よりも高い位置としている。
【００１１】
従って、図８に示す圧力センサにおいては、センサチップ３の上面を、凹部１３ａの側壁上面の位置よりも高い位置としているので、ワイヤボンド治具やダイボンド治具がパッケージ本体１３内に侵入するための面積を削減することができる。
【００１２】
また、蓋体１４を箱形形状としたので、センサチップ３の上面を覆うシリコン樹脂（図示せず）及びワイヤ９に蓋体１４が接触することがなくなる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述のような構成の圧力センサにおいては、電極１３ｂがパッケージ本体１３の底面に形成されているため、基板に実装する際に、センサチップ３が半田付けによる熱応力を直接受け、センサ特性が変動してしまうという問題があった。
【００１４】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、基板実装の際の熱応力を低減し、かつ小型化することができる圧力センサを提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、凹部と該凹部内に圧力を導入する圧力導入孔とを有するパッケージ本体と、該パッケージ本体の外周側面から底面にかけて形成された複数の電極と、ダイヤフラムと該ダイヤフラム上に形成されたピエゾ抵抗素子と該ピエゾ抵抗素子と配線を介して電気的に接続された電極とを有するセンサチップとを有して成り、前記凹部底面と前記センサチップとの間に高弾性材料を介在させ、前記センサチップに形成された電極と前記パッケージ本体に形成された電極の前記外周側面に位置する領域とを導電性を有するリードにより接続するようにしたことを特徴とするものである。
【００１６】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の圧力センサにおいて、前記センサチップに形成された電極と前記パッケージ本体に形成された電極との接続は、前記センサチップの電極に対応した前記リードが形成されて成るテープキャリアを用いて行うようにしたことを特徴とするものである。
【００１７】
請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の圧力センサにおいて、前記リードと前記センサチップの電極との接続をＴＡＢ技術を用いて行うようにしたことを特徴とするものである。
【００１８】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３記載の圧力センサにおいて、前記リードと前記パッケージ本体との接続を導電性接着剤を用いて行うようにしたことを特徴とするものである。
【００１９】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求項４記載の圧力センサにおいて、前記パッケージ本体の外周側面の所望の位置に突起部を設け、該突起部を挿通する開口部を有する箱形形状の蓋体を別途設け、前記開口部に前記突起部を挿通させることにより前記蓋体を前記パッケージ本体に固定するようにしたことを特徴とするものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図面に基づき説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る圧力センサを示す略斜視図であり、図２は、本実施形態に係る圧力センサのリード５ａを電極１ｄに接続する前の状態を示す略分解斜視図であり、図３は、本実施形態に係るＭＩＤ成型基板技術を用いて形成された成型樹脂基板２を示す略斜視図であり、図４は、本実施形態に係るパッケージ本体１の電解メッキ方法を示す模式図である。本実施形態に係る圧力センサの製造工程としては、樹脂成型〜メッキ〜チップ実装〜切断である。なお、切断とチップ実装とは工程が逆になることがある。
【００２３】
本実施形態においては、図３に示すように、先ず、ＭＩＤ（Ｍｏｌｅｄ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ  Ｄｅｖｉｃｅ）成型基板技術を用いて、ガラス台座４を介してセンサチップ３をダイボンディングするための複数の凹部１ａと、凹部１ａの底面に形成された圧力導入孔１ｂと、凹部１ａを介して略対向するように形成された複数のスルーホール１ｃとを有する成型樹脂基板２を樹脂成型し、スルーホール１ｃの内面，隣接するスルーホール１ｃ間及び成型樹脂基板２における凹部１ａの底面に対向する面とに、電解メッキを行うための給電配線２ａを形成し、給電配線２ａに給電を行うことにより銅メッキから成る電極１ｄを形成する。
【００２４】
なお、本実施形態においては、メッキとして銅メッキを施すようにしたが、これに限定される必要はなく、例えば金メッキ等でも良い。
【００２５】
続いて、センサチップ３の電極３ｂに対応して形成された導体から成るリード５ａを有するテープキャリア５を形成し、テープキャリア５に形成された各リード５ａを、ＴＡＢ（Ｔａｐｅ  Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）技術を用いてセンサチップ３の各電極３ｂにボンディング（インナーリードボンディング：ｉｎｎｅｒ  ｌｅａｄ  ｂｏｎｄｉｎｇ）する。ここで、本実施形態においては、テープキャリア５として可撓性を有する基板、例えばフレキシブル基板を用いた。また、本実施形態においては、センサチップ３の電極３ｂ上またはリード５ａにバンプが形成されており、このバンプにより電極３ｂとリード５ａとが接合される。
【００２６】
なお、本実施形態に係るセンサチップ３は、単結晶シリコン基板の裏面の所望の位置を、水酸化カリウム（ＫＯＨ）等のアルカリ系のエッチャントを用いて異方性エッチングを行うことにより薄肉部より成るダイヤフラム３ａが形成され、ダイヤフラム３ａ上にピエゾ抵抗素子（図示せず）が形成され、ピエゾ抵抗素子が配線により、単結晶シリコン基板の表面側に形成された電極３ｂに接続された構成である。
【００２７】
次に、凹部１ａの内、圧力導入孔１ｂが形成された箇所上を除いた箇所にシリコン樹脂等の高弾性材料６が充填され、高弾性材料６によりセンサチップ３が接合されたガラス台座４と凹部１ａの底面との間を密封する。このとき、パッケージ本体１に形成された圧力導入孔１ｂとガラス台座４に形成された圧力導入孔とが貫通するように、高弾性材料６には貫通孔が形成されている。
【００２８】
そして、図４に示す成型樹脂基板２のＡ−Ａ’面及びＢ−Ｂ’面で切断することにより、隣接する電極１ｄ間に障壁１ｅを有するパッケージ本体１を形成する。  次に、リード５ａにおけるテープキャリア５に接合された側とパッケージ本体１の電極１ｄとの位置合わせを行い、弾性率の高い導電性接着剤５ｂによりリード５ａと電極１ｄとを接続（アウターリードボンディング：ｏｕｔｅｒ  ｌｅａｄ  ｂｏｎｄｉｎｇ）し、テープキャリア５とリード５ａとを切り離す。
【００２９】
また、パッケージ本体１側面の内、電極１ｄが形成されていない面には、突起部１ｆが形成されている。
【００３０】
上記圧力センサでは、パッケージ本体１の側面に形成された電極１ｄと、パッケージ本体１の裏面に形成された電極１ｄとがメッキにより導通されているため、このパッケージ本体１を回路基板等に半田付け等で接続することで圧力センサの信号出力が可能である。
【００３１】
従って、本実施形態においては、センサチップ３が接合されたガラス台座４とパッケージ本体１の凹部１ａ底面との間を高弾性材料６を介して接続するようにし、電極３ｂ，１ｄ間をリード５ａにより接続するようにしたので、センサチップ３とパッケージ本体１とは電気的に接続されているが、応力的には絶縁された状態となり、パッケージ本体１が基板実装時等に受ける熱応力や機械的応力がセンサチップに伝わらず、圧力センサの実装応力影響による特性変化を抑えることができる。
【００３２】
また、リード５ａの一端をパッケージ本体１の外周側面に形成された電極１ｄと接続するようにしているので、パッケージ本体１の上面にワイヤボンドに必要な面積を確保する必要がなくなり、圧力センサを小型化することができる。
【００３３】
また、テープキャリア５を用いてボンディングを行うようにしているので、実装工程が自動化しやすくなり、生産性向上と低コスト化を図ることができる。
【００３４】
また、リード５ａと電極１ｄとを導電性接着剤５ｂにより接続するようにしているので、センサチップ３にリード５ａを介して伝達されるパッケージ本体１の応力を低減することができ、圧力センサの実装応力影響による特性変化を抑えることができる。
【００３５】
また、本実施形態においては、パッケージ本体１の外周側面に突起部１ｆを形成しているので、突起部１ｆを挿通させるための開口部を有する箱形形状の蓋体を形成し、突起部１ｆを開口部に挿通させてパッケージ本体１に前記蓋体を固定するようにすれば、前記蓋体をパッケージ本体１に接合するための面積を確保する必要がなくなり、圧力センサを小型化することができる。このとき、蓋体として金属製のものを用いるようにすれば、シールド効果を向上させることができる。  また、隣接する電極１ｄ間には、障壁１ｅが形成されているので、隣接する電極１ｄが導通してしまうのを防止することができる。
【００３６】
なお、本実施形態においては、凹部１ａの横断面形状として四角形のものを形成したが、これに限定される必要はなく、例えば、凹部１ａの横断面形状として円形のものを形成するようにしても良い。
【００３７】
また、本実施形態においては、圧力導入孔１ｂを凹部１ａの底面に形成するようにしたが、これに限定される必要はなく、例えば、図５に示すように、圧力導入孔１ｂを凹部１ａの側面に形成するようにしても良い。
【００３８】
【発明の効果】
請求項１記載の発明は、凹部と該凹部内に圧力を導入する圧力導入孔とを有するパッケージ本体と、該パッケージ本体の外周側面から底面にかけて形成された複数の電極と、ダイヤフラムと該ダイヤフラム上に形成されたピエゾ抵抗素子と該ピエゾ抵抗素子と配線を介して電気的に接続された電極とを有するセンサチップとを有して成り、前記凹部底面と前記センサチップとの間に高弾性材料を介在させ、前記センサチップに形成された電極と前記パッケージ本体に形成された電極の前記外周側面に位置する領域とを導電性を有するリードにより接続するようにしたので、センサチップとパッケージ本体とは電気的に接続されているが、応力的には絶縁された状態となり、パッケージ本体が基板実装時等に受ける熱応力や機械的応力がセンサチップに伝わらず、圧力センサの実装応力影響による特性変化を抑えることができ、基板実装の際の熱応力を低減することができ、また、リードの一端をパッケージ本体に形成された電極の外周側面に位置する領域とを接続するようにしているので、パッケージ本体の上面にワイヤボンドに必要な面積を確保する必要がなくなり、圧力センサを小型化することができる圧力センサを提供することができた。
【００３９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の圧力センサにおいて、センサチップに形成された電極とパッケージ本体に形成された電極との接続は、センサチップの電極に対応したリードが形成されて成るテープキャリアを用いて行うようにしたので、実装工程が自動化しやすくなり、生産性向上と低コスト化を図ることができる。
【００４０】
請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の圧力センサにおいて、リードとセンサチップの電極との接続をＴＡＢ技術を用いて行うようにしたので、ワイヤボンドを行うための面積を確保する必要がなくなり、小型化することができる。
【００４１】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３記載の圧力センサにおいて、リードとパッケージ本体との接続を導電性接着剤を用いて行うようにしたので、ンサチップにリードを介して伝達されるパッケージ本体の応力を低減することができ、圧力センサの実装応力影響による特性変化を抑えることができる。
【００４２】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求項４記載の圧力センサにおいて、パッケージ本体の外周側面の所望の位置に突起部を設け、突起部を挿通する開口部を有する箱形形状の蓋体を別途設け、開口部に突起部を挿通させることにより蓋体をパッケージ本体に固定するようにしたので、蓋体とパッケージ本体との接合のための面積を確保する必要がなくなり、小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る圧力センサを示す略斜視図である。
【図２】本実施形態に係る圧力センサのリードを電極に接続する前の状態を示す略分解斜視図である。
【図３】本実施形態に係るＭＩＤ成型基板技術を用いて形成された成型樹脂基板を示す略斜視図である。
【図４】本実施形態に係るパッケージ本体の電解メッキ方法を示す模式図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係る圧力センサを示す略斜視図である。
【図６】従来例に係る圧力センサを示す略断面図である。
【図７】従来例に係る圧力センサを示す略断面図である。
【図８】従来例に係る圧力センサを示す分解斜視図である。
【符号の説明】
１  パッケージ本体
１ａ  凹部
１ｂ  圧力導入孔
１ｃ  スルーホール
１ｄ  電極
１ｅ  障壁
１ｆ  突起部
２  成型樹脂基板
２ａ  給電配線
３  センサチップ
３ａ  ダイヤフラム
３ｂ  電極
４  ガラス台座
５  テープキャリア
５ａ  リード
５ｂ  導電性接着剤
６  高弾性材料
７  パッケージ本体
７ａ  凹部
７ｂ  圧力導入孔
８  リードフレーム
９  ワイヤ
１０  シリコン樹脂
１１  蓋体
１２  パッケージ本体
１２ａ  凹部
１３  パッケージ本体
１３ａ  凹部
１３ｂ  圧力導入孔
１４  蓋体
１４ａ  斜面
【図１】
0003587001.tif 000002
【図２】
0003587001.tif 000003
【図３】
0003587001.tif 000004
【図４】
0003587001.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
0003587001.tif 000008
【図８】
0003587001.tif 000009