(57)【要約】【課題】絶縁耐圧性に優れた小型の圧力センサを提供する。【解決手段】収容部３５を備える支持体３０と、第１面５０ａと、第１面５０ａに設けられた複数のセンサ端子５１ｃとを有し、収容部３５の内部に収容された圧力センサ素子５０と、圧力センサ素子５０から離れた位置に設けられ、収容部３５の内部に位置する複数のリード端子２１ｃを有するリードフレーム２０と、一つのセンサ端子５１ｃと一つのリード端子２１ｃとを対応させて接続するように、複数のセンサ端子５１ｃと複数のリード端子２１ｃとを電気的に接続する複数のボンディングワイヤ５２ｃと、収容部３５の内部において、複数のセンサ端子５１ｃ及び複数のリード端子２１ｃを被覆する封止樹脂６０、７０と、を備える。封止樹脂６０、７０の絶縁破壊強さは１．０ｋＶ／ｍｍ以上であり、封止樹脂６０、７０のヤング率は１．０ＭＰａ以下である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
収容部を備える支持体と、
第１面と、前記第１面に設けられた複数のセンサ端子とを有し、前記収容部の内部に収容された圧力センサ素子と、
前記圧力センサ素子から離れた位置に設けられ、前記収容部の内部に位置する複数のリード端子を有するリードフレームと、
一つのセンサ端子と一つのリード端子とを対応させて接続するように、前記複数のセンサ端子と前記複数のリード端子とを電気的に接続する複数のボンディングワイヤと、
前記収容部の内部において、前記複数のセンサ端子及び前記複数のリード端子を被覆する封止樹脂と、
を備え、
前記封止樹脂の絶縁破壊強さは１．０ｋＶ／ｍｍ以上であり、
前記封止樹脂のヤング率は１．０ＭＰａ以下である、
圧力センサ。
【請求項２】
前記封止樹脂は、
前記複数のリード端子を被覆する第１封止樹脂と、
前記複数のセンサ端子を被覆し、前記第１封止樹脂とは異なる材料で構成された第２封止樹脂と、
を備える、
請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項３】
前記複数のセンサ端子が配列する方向において互いに隣り合うセンサ端子の間の距離は、１００μｍである、
請求項１又は請求項２に記載の圧力センサ。
【請求項４】
前記封止樹脂は、前記圧力センサの外部雰囲気に露出する露出面を有し、
前記露出面は、感圧面として機能する、
請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項５】
前記圧力センサ素子は、前記第１面とは反対側に位置する第２面を有し、
前記支持体は、前記圧力センサの外部雰囲気と前記圧力センサ素子の前記第２面とを連通する連通孔を有し、
前記第２面は、感圧面として機能する、
請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項６】
前記圧力センサ素子から出力されたセンサ信号を受けて圧力検出信号を出力する複数の制御端子を有し、前記収容部の内部に収容された制御素子を備え、
前記複数のボンディングワイヤは、前記複数のセンサ端子と前記複数のリード端子とを電気的に接続する第１ワイヤ群と、前記複数のセンサ端子と前記複数の制御端子とを電気的に接続する第２ワイヤ群と、を備え、
前記封止樹脂は、前記収容部の内部において、前記複数のセンサ端子、前記複数のリード端子、及び前記複数の制御端子を被覆する、
請求項１に記載の圧力センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、パッケージの内部に配置された圧力センサチップを備える圧力センサが提案されている（例えば、特許文献１）。この圧力センサにおいては、圧力センサチップの上面に設けられた端子は、ボンディングワイヤを介して、リード部の表面に電気的に接続されている。圧力センサチップ及びボンディングワイヤは、ゲル状の樹脂で覆われており、この樹脂は、圧力センサの使用環境（外気）に起因する汚染等が圧力センサに影響を与えることを防止する。また、樹脂の表面は、圧力センサの感圧面として機能する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１６９４８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年では、圧力センサの小型化が要求されており、その要求に応じて、パッケージや圧力センサチップの小型化、或いは、隣り合う端子間のピッチを狭くすることが求められている。
しかしながら、ボンディングワイヤのピッチが狭くなると、ワイヤの印加される電位に依存する電界が大きくなり、絶縁耐圧性が低下する問題がある。
【０００５】
本発明の態様が解決しようとする課題は、絶縁耐圧性に優れた小型の圧力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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る圧力センサは、収容部を備える支持体と、第１面と、前記第１面に設けられた複数のセンサ端子とを有し、前記収容部の内部に収容された圧力センサ素子と、前記圧力センサ素子から離れた位置に設けられ、前記収容部の内部に位置する複数のリード端子を有するリードフレームと、一つのセンサ端子と一つのリード端子とを対応させて接続するように、前記複数のセンサ端子と前記複数のリード端子とを電気的に接続する複数のボンディングワイヤと、前記収容部の内部において、前記複数のセンサ端子及び前記複数のリード端子を被覆する封止樹脂と、を備え、前記封止樹脂の絶縁破壊強さは１．０ｋＶ／ｍｍ以上であり、前記封止樹脂のヤング率は１．０ＭＰａ以下である。
【０００７】
本発明の一態様に係る圧力センサにおいては、前記封止樹脂は、前記複数のリード端子を被覆する第１封止樹脂と、前記複数のセンサ端子を被覆し、前記第１封止樹脂とは異なる材料で構成された第２封止樹脂と、を備えてもよい。
【０００８】
本発明の一態様に係る圧力センサにおいては、前記複数のセンサ端子が配列する方向において互いに隣り合うセンサ端子の間の距離は、１００μｍであってもよい。
【０００９】
本発明の一態様に係る圧力センサにおいては、前記封止樹脂は、前記圧力センサの外部雰囲気に露出する露出面を有し、前記露出面は、感圧面として機能してもよい。
【００１０】
本発明の一態様に係る圧力センサにおいては、前記圧力センサ素子は、前記第１面とは反対側に位置する第２面を有し、前記支持体は、前記圧力センサの外部雰囲気と前記圧力センサ素子の前記第２面とを連通する連通孔を有し、前記第２面は、感圧面として機能してもよい。
【００１１】
本発明の一態様に係る圧力センサにおいては、前記圧力センサ素子から出力されたセンサ信号を受けて圧力検出信号を出力する複数の制御端子を有し、前記収容部の内部に収容された制御素子を備え、前記複数のボンディングワイヤは、前記複数のセンサ端子と前記複数のリード端子とを電気的に接続する第１ワイヤ群と、前記複数のセンサ端子と前記複数の制御端子とを電気的に接続する第２ワイヤ群と、を備え、前記封止樹脂は、前記収容部の内部において、前記複数のセンサ端子、前記複数のリード端子、及び前記複数の制御端子を被覆してもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、絶縁耐圧性に優れた小型の圧力センサが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る圧力センサを示す平面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る圧力センサを示す図であって、図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る圧力センサの製造方法を示す断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る圧力センサを示す断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る圧力センサを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
本発明の実施形態を説明する図においては、各構成要素を図面上で認識し得る程度の大きさとするため、各構成要素の寸法及び比率を実際のものとは適宜に異ならせてある。
【００１５】
（第１実施形態）
図１及び図２は、本実施形態に係る圧力センサ１０を示す図である。図１は、圧力センサ１０を示す平面図である。図２は、圧力センサ１０を示す図であって、図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【００１６】
なお、以下の説明においてはＸＹＺ座標系を設定し、このＸＹＺ座標系を参照しつつ各部材の位置関係を説明する。この際、リードフレーム２０の主面に垂直な方向をＺ方向（図２参照）、平面視におけるリード部２１ａ〜２１ｄの長さ方向をＸ方向（図１参照）、平面視におけるリード部２１ａ〜２１ｄの幅方向をＹ方向とする。
【００１７】
（圧力センサ）
本実施形態に係る圧力センサ１０は、図１及び図２に示すように、パッケージ３０（支持体）と、リードフレーム２０と、信号処理ＩＣ４０（制御素子、Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）と、圧力センサ素子５０と、第１封止樹脂６０と、第２封止樹脂７０とを備える。
【００１８】
（パッケージ）
パッケージ３０は、リードフレーム２０を支持する部材である。パッケージ３０を構成する材料は、特に限定されない。本実施形態において、パッケージ３０を構成する材料として、樹脂材料が採用されている。パッケージ３０を構成する樹脂材料としては、比較的、高い硬さを有する材料が好ましく、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、エポキシ等を用いることが好ましい。また、樹脂材料に限定されず、無機材料が採用されてもよい。
【００１９】
平面視（ＸＹ面視）におけるパッケージ３０の形状は、特に限定されない。本実施形態において、パッケージ３０の形状は、図１に示すように、例えば、円形状である。パッケージ３０は、本体３４と、壁部３３と、突出部３１と、載置部３２と、収容部３５とを備える。
【００２０】
本体３４の内部には、図２に示すように、信号処理ＩＣ４０が埋設されている。
壁部３３は、本体３４の上面３４ａから圧力センサ素子５０が設けられている位置に向かう方向（＋Ｚ方向）に突出して設けられた筒状の壁部である。壁部３３の形状は、筒状であれば、特に限定されない。壁部３３の形状は、四角筒状であっても、多角筒状であってもよい。本実施形態においては、壁部３３の形状は、図１及び図２に示すように、例えば、円筒状である。
【００２１】
平面視（ＸＹ面視）において、突出部３１は、リードフレーム２０における後述するリード部２１ａ〜２１ｄと、圧力センサ素子５０との間に、本体３４の上面３４ａから、壁部３３が突出する方向と同じ方向（＋Ｚ方向）に突出して設けられている。突出部３１の突出高さＷ（Ｚ方向長さ）は、壁部３３よりも小さい。
【００２２】
載置部３２は、圧力センサ素子５０が載置される部分である。載置部３２は、突出部３１の上面に一致しており、本実施形態においては、図２に示すように、本体３４の上面３４ａから突出して設けられている。
【００２３】
本実施形態においては、本体３４の上面３４ａと突出部３１の突出面３１ａとの間には、段差が形成されている。突出部３１と載置部３２とによって段差が形成されていることにより、本体３４の上面３４ａを底面とする凹部３６が形成されている。図１においては、突出部３１と載置部３２との境界を２点鎖線で示している。本発明は、このような構造に限定されず、段差や凹部が形成されていない構造、例えば、突出面３１ａと上面３４ａとが一致している構造が採用されてもよい。
【００２４】
平面視（ＸＹ面視）において、載置部３２の形状は、特に限定されない。載置部３２の形状は、円形状であっても、矩形状であっても、その他の形状、例えば、多角形状、扇形状、楕円形状等であってもよい。本実施形態においては、例えば、図１に示すように、載置部３２の平面視形状は、円形の一部が直線（図１に示す２点鎖線）でカットされた形状である。
【００２５】
収容部３５は、図２に示すように、壁部３３の内壁３３ａと、載置部３２の載置面３２ａと、突出部３１の突出面３１ａと、本体３４の上面３４ａとによって囲まれた領域であり、一方側（＋Ｚ方向）に開口されている。収容部３５には、圧力センサ素子５０と第１封止樹脂６０とが収容されている。収容部３５の内部には、収容部３５に収容された部材が封止されるようにして、第２封止樹脂７０が設けられている。
【００２６】
（リードフレーム）
リードフレーム２０は、圧力センサ素子５０から離れた位置に設けられている。リードフレーム２０は、例えば、金属等の導電材料で形成された平板部材である。リードフレーム２０の形成材料が金属の場合、例えば、リードフレーム２０の形成材料として、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）等を選択できる。また、このような金属材料を含む合金が用いられてもよい。また、金属の表面にメッキ処理が施された構造がリードフレーム２０に適用されてもよい。例えば、銅合金に銀メッキが施された構造がリードフレーム２０に用いられてもよい。
【００２７】
リードフレーム２０は、台座部２４と、複数のリード部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ（リード端子）と、図示しない外部接続部とを備える。リード部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄは、収容部３５の内部に位置する。
図１において、複数のリード部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄが配列する方向（Ｙ方向）において、互いに隣り合うリード部の間の距離Ｐ１（ピッチ）は、１００μｍである。
【００２８】
外部接続部は、信号処理ＩＣ４０から出力される信号を外部に取り出すための部分である。外部接続部は、ボンディングワイヤ等を介して、信号処理ＩＣ４０と電気的に接続されている。外部接続部の少なくとも一部は、パッケージ３０の外部に露出されている。
【００２９】
台座部２４は、信号処理ＩＣ４０が設置される部分である。台座部２４の裏面２４ｂには、図２に示すように、信号処理ＩＣ４０が設置されている。平面視（ＸＹ面視）において、台座部２４の形状は、特に限定されない。本実施形態において、台座部２４の形状は、例えば、リード部２１ａ〜２１ｄが配置されている位置とは反対側（−Ｘ方向における位置）にて、パッケージ３０の平面視における外形に沿ってリードフレーム２０の端部がカットされた形状である（図示せず）。本実施形態においては、台座部２４は、パッケージ３０に埋設されている。
【００３０】
リード部２１ａ〜２１ｄは、圧力センサ素子５０と信号処理ＩＣ４０との電気的接続を中継する部分である。リード部２１ａ〜２１ｄと圧力センサ素子５０とは、ボンディングワイヤを介して接続されている。また、リード部２１ａ〜２１ｄと信号処理ＩＣ４０とは、ボンディングワイヤを介して接続されている。平面視（ＸＹ面視）において、リード部２１ａ〜２１ｄの形状は、特に限定されない。本実施形態において、リード部２１ａ〜２１ｄの形状は、例えば、台座部２４が配置されている位置とは反対側（＋Ｘ方向における位置）にて、パッケージ３０の平面視における外形に沿ってリードフレーム２０の端部がカットされた形状である。リード部２１ａ〜２１ｄの表面２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄは、収容部３５内に露出し、リード部２１ａ〜２１ｄの一端（＋Ｘ方向における端部）は、パッケージ３０に埋設されている。
【００３１】
リード部２１ａ〜２１ｄは、幅方向（Ｙ方向）に並んで設けられている。換言すると、リード部２１ａ〜２１ｄは、圧力センサ素子５０とは反対側（＋Ｘ方向における位置）に設けられている。リード部２１ｃは、図２に示すように、台座部２４と同一の高さ（Ｚ方向における位置）に設けられている。リード部２１ａ〜２１ｄは、第１封止樹脂６０によって被覆されている。
【００３２】
（ボンディングワイヤ）
リード部２１ａ〜２１ｄの表面２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄには、図１に示すように、ボンディングワイヤ５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄの一端（第１端）が接続されている。ボンディングワイヤ５２ａ〜５２ｄの他端（第２端）は、後述する圧力センサ素子５０のセンサ端子５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄと接続されている。
即ち、一つのボンディングワイヤが一つのセンサ端子と一つのリード部（リード端子）とを対応させて接続するように、複数のボンディングワイヤは、複数のセンサ端子と複数のリード部とを電気的に接続している。
即ち、リード部２１ａ〜２１ｄは、ボンディングワイヤ５２ａ〜５２ｄを介して、圧力センサ素子５０と電気的に接続されている。ボンディングワイヤ５２ａ〜５２ｄを構成する材料は、例えば、金（Ａｕ）である。
【００３３】
リード部２１ｃの裏面２３ｃには、図２に示すように、ボンディングワイヤ４２ｃの一端（第１端）が接続されている。ボンディングワイヤ４２ｃの他端（第２端）は、後述する信号処理ＩＣ４０の制御端子４１ｃと接続されている。即ち、リード部２１ｃは、ボンディングワイヤ４２ｃを介して、信号処理ＩＣ４０と電気的に接続されている。ボンディングワイヤ４２ｃを構成する材料は、ボンディングワイヤ５２ａ〜５２ｄと同様である。これにより、圧力センサ素子５０と、信号処理ＩＣ４０とは、リード部２１ａ〜２１ｄを介して、電気的に接続されている。
【００３４】
リード部２１ａ〜２１ｄと圧力センサ素子５０とを接続する複数のボンディングワイヤは、第１ボンディングワイヤと称することもできる。また、リード部２１ａ〜２１ｄと信号処理ＩＣ４０とを接続する複数のボンディングワイヤは、第２ボンディングワイヤと称することもできる。
【００３５】
なお、図２においては、リード部２１ｃについてのみ図示しているが、リード部２１ａ，２１ｂ，２１ｄについても同様である。リード部２１ａ〜２１ｄについては同様の構成であるため、以下の説明においては、代表してリード部２１ｃについてのみ説明する場合がある。
【００３６】
（信号処理ＩＣ）
信号処理ＩＣ４０は、端子面に設けられた複数の制御端子を有する。図２においては、複数の制御端子のうちの一つの制御端子４１ｃが示されている。
信号処理ＩＣ４０は、圧力センサ素子５０から出力されたセンサ信号を受けて圧力検出信号を出力する。信号処理ＩＣ４０は、リードフレーム２０の台座部２４の裏面２４ｂ上に設置されている。信号処理ＩＣ４０には、圧力センサ素子５０から出力されたセンサ信号が、ボンディングワイヤ５２ｃ、リード部２１ｃ、ボンディングワイヤ４２ｃを介して入力される。
【００３７】
信号処理ＩＣ４０は、例えば、圧力センサ素子５０から出力されたセンサ信号の増幅、圧力センサ素子５０のＯＮ／ＯＦＦ制御、内蔵する温度センサによる検出値の補正、圧力センサ素子５０の出力値の補正、検出データのＡ／Ｄ変換、リニアリティの補正、信号波形の整形等の機能を有する。信号処理ＩＣ４０は、例えば、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）プロセス等によって製造できる。
【００３８】
（圧力センサ素子）
圧力センサ素子５０は、上面５０ａ（第１面）と、上面５０ａに設けられた複数のセンサ端子５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄとを有し、収容部３５の内部に収容されている。
圧力センサ素子５０の構成としては、例えば、ケイ素（Ｓｉ）等で構成された半導体基板の一方の面に、ダイヤフラム部と、基準圧力室として機能する密閉空間と、圧力変化に伴うダイヤフラム部の歪抵抗の変化を測定する複数の歪ゲージとを備える構成を採用できる。基準圧力室として機能する密閉空間は、例えば、ガラスを陽極接合する方法、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）技術を用いた方法等により作成できる。
【００３９】
上記のような構成を採用した場合においては、圧力センサ素子５０のダイヤフラム部が圧力を受けて撓むと、各歪ゲージにダイヤフラム部の歪み量に応じた応力が発生する。そして、この応力に応じて歪ゲージの抵抗値がピエゾ抵抗効果によって変化し、この抵抗値変化に応じたセンサ信号が出力される。これにより、圧力を測定することができる。このような構成の圧力センサ素子５０は、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術を利用した圧力センサチップである。
【００４０】
なお、圧力センサ素子５０の構成においては、上述したようにピエゾ抵抗効果を用いたピエゾ抵抗式の圧力センサ素子が採用されているが、圧力センサ素子５０の構成は、これに限定されない。例えば、静電容量式等、その他の方式の圧力センサ素子が用いられてもよい。
【００４１】
圧力センサ素子５０は、ダイボンド樹脂５３を介して、載置部３２の載置面３２ａ上に設置されている。
ダイボンド樹脂５３としては、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン等を選択できる。ダイボンド樹脂５３の材料としては、ヤング率の小さい樹脂を選択することが好ましい。パッケージ３０からダイボンド樹脂５３を介して圧力センサ素子５０に加わる応力を低減できるためである。ダイボンド樹脂５３の厚み（Ｚ方向長さ）は、圧力センサ素子５０のセンサ特性に応じて設計され、例えば、３０μｍ程度である。
【００４２】
圧力センサ素子５０の上面５０ａには、図１に示すように、センサ端子５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄが形成されている。センサ端子５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄは、それぞれ、ボンディングワイヤ５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄを介して、リード部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄと接続されている。
【００４３】
圧力センサ素子５０と信号処理ＩＣ４０とは、平面視（ＸＹ面視）において、少なくとも一部が重なるように設けられている。本実施形態においては、圧力センサ素子５０の全体が、平面視において信号処理ＩＣ４０と重なっている。
【００４４】
図１において、複数のセンサ端子５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄが配列する方向（Ｙ方向）において、互いに隣り合うセンサ端子の間の距離Ｐ２（ピッチ）は、１００μｍである。
【００４５】
（第１封止樹脂）
第１封止樹脂６０は、収容部３５の内部において、複数のリード部２１ａ〜２１ｄを被覆する。第１封止樹脂６０は、リード部２１ａ〜２１ｄと、パッケージ３０との境界を封止する。第１封止樹脂６０は、図１及び図２に示すように、凹部３６に設けられ、リード部２１ａ〜２１ｄと、ボンディングワイヤ５２ａ〜５２ｄの一部とを覆っている。
第１封止樹脂６０の形成材料、即ち、封止樹脂としては、リード部２１ａ〜２１ｄと、パッケージ３０との境界を封止できる範囲内において、特に限定されず、例えば、フルオロシリコーンゲル、フッ素ゲル、シリコーン、エポキシ樹脂等を選択できる。また、電気絶縁性を向上させる無機材料等の粉末が上記の材料に添加されてもよい。
【００４６】
リード部２１ａ〜２１ｄとパッケージ３０との境界には、隙間が生じる場合があり、そのような場合においては、外部の空気がその隙間を介して第２封止樹脂７０の内部に入り込み、第２封止樹脂７０内に気泡を生じさせる場合がある。このような場合においては、気泡によって圧力センサ素子に伝わる圧力値が変わり、測定精度が低下するといった問題がある。
【００４７】
これらの問題に対して、第１封止樹脂６０を設けることにより、リード部２１ａ〜２１ｄとパッケージ３０との境界を封止できるため、リード部２１ａ〜２１ｄとパッケージ３０との境界に隙間が生じるような場合であっても、第２封止樹脂７０の内部に気泡が生じることを抑制できる。
【００４８】
第１封止樹脂６０の材料の特性に関し、絶縁破壊強さは１．０ｋＶ／ｍｍ以上であり、ヤング率は１．０ＭＰａ以下である。
一般的に知られているように、絶縁体に加わる電圧がある限度以上になった時、絶縁体が電気的に破壊され、絶縁性が失われ、絶縁体を挟持する導電体の間に電流が流れ、絶縁破壊が生じる。「絶縁破壊強さ」とは、このような絶縁破壊に対する強さを意味する。
【００４９】
上述したように、第１封止樹脂６０で覆われているリード部２１ａ〜２１ｄにおいて、互いに隣り合うリード部の間の距離Ｐ１は、１００μｍである。上記絶縁破壊強さを有する第１封止樹脂６０で覆われた２つのリード部の間に、例えば、５Ｖの電圧が加わった場合、２つのリード部の間には、５０Ｖ／ｍｍの電界が発生すると見積もることができる。この値は、上記の絶縁破壊強さよりも十分に低いため、第１封止樹脂６０が絶縁破壊することがない。
さらに、距離Ｐ１が１０μｍである場合において、隣り合う２つのリード部の間に５Ｖの電圧が加わったとしても、２つのリード部の間には、５００Ｖ／ｍｍの電界が発生すると見積もることができる。この値は、上記の絶縁破壊強さよりも十分に低いため、第１封止樹脂６０が絶縁破壊することがない。
【００５０】
第１封止樹脂６０を構成する樹脂材料に関し、樹脂材料のヤング率が１．０ＭＰａよりも大きいといった硬い樹脂材料が採用されている場合では、圧力センサ素子５０（圧力センサ１０）の出力に影響が生じてしまう。また、樹脂材料が硬い場合では、リード部に生じる振動が樹脂材料に吸収されず、ボンディングワイヤの強度に影響を与える可能性がある。このため、ヤング率が１．０ＭＰａ以下といった柔らかい樹脂材料で第１封止樹脂６０が形成されていることが好ましい。
【００５１】
（第２封止樹脂）
第２封止樹脂７０は、収容部３５の内部において、圧力センサ素子５０の上面５０ａ、複数の５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ、第１封止樹脂６０、及びボンディングワイヤ５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄを被覆する。第２封止樹脂７０は、収容部３５内に収容された部材を封止するとともに、圧力センサ１０の外部から内部に対する水分の侵入を防止するゲル状部材である。第２封止樹脂７０は、収容部３５内に防水ゲルが充填されて形成されている。第２封止樹脂７０は、圧力センサ１０の防水性を向上させる。即ち、第２封止樹脂７０によって、圧力センサ１０の外部の水や空気から圧力センサ素子５０へ与えられる影響を低減することができる。
【００５２】
第２封止樹脂７０は、第１封止樹脂６０とは異なる材料で構成されている。具体的に、第２封止樹脂７０の形成材料、即ち、防水ゲルとしては、例えば、ケイ素（Ｓｉ）系の樹脂、フッ素系の樹脂等を選択できる。防水ゲルとしては、例えば、硬度約０（ショアＡ硬度。ＪＩＳ  Ｋ  ６２５３に準拠）の柔らかいゲル剤を用いることが好ましい。第２封止樹脂７０は、高い粘性を持つことが好ましい。
【００５３】
第２封止樹脂７０は、光透過性が低いことが好ましい。可視光や紫外線を遮断することができ、圧力センサ素子５０の出力特性の変化を抑制できるためである。例えば、第２封止樹脂７０の形成材料に黒色の顔料等を含有させることによって、第２封止樹脂７０の光透過性を低くすることができる。
【００５４】
第２封止樹脂７０は、圧力センサ１０の外部雰囲気に露出する露出面７０Ｒを有しており、この露出面７０Ｒは、感圧面として機能する。このため、第２封止樹脂７０は、測定対象から圧力センサ１０に加わる圧力をそのまま圧力センサ素子５０に伝達できる。このため、第２封止樹脂７０によって圧力センサ素子５０が覆われることによる、圧力センサ素子５０の圧力検出精度の低下を抑制できる。
【００５５】
第２封止樹脂７０の材料の特性に関し、絶縁破壊強さは１．０ｋＶ／ｍｍ以上であり、ヤング率は１．０ＭＰａ以下である。
上述したように、第２封止樹脂７０で覆われているセンサ端子５１ａ〜５１ｄにおいて、互いに隣り合うセンサ端子の間の距離Ｐ２は、１００μｍである。上記絶縁破壊強さを有する第２封止樹脂７０で覆われた２つのセンサ端子の間に、例えば、５Ｖの電圧が加わった場合、２つのセンサ端子の間には、５０Ｖ／ｍｍの電界が発生すると見積もることができる。この値は、上記の絶縁破壊強さよりも十分に低いため、第２封止樹脂７０が絶縁破壊することがない。
さらに、距離Ｐ２が１０μｍである場合において、隣り合う２つのセンサ端子の間に５Ｖの電圧が加わったとしても、２つのセンサ端子の間には、５００Ｖ／ｍｍの電界が発生すると見積もることができる。この値は、上記の絶縁破壊強さよりも十分に低いため、第２封止樹脂７０が絶縁破壊することがない。
【００５６】
第２封止樹脂７０を構成する樹脂材料に関し、樹脂材料のヤング率が１．０ＭＰａよりも大きいといった硬い樹脂材料が採用されている場合では、圧力センサ素子５０（圧力センサ１０）の出力に影響が生じてしまう。また、樹脂材料が硬い場合では、リード部に生じる振動が樹脂材料に吸収されず、ボンディングワイヤの強度に影響を与える可能性がある。このため、ヤング率が１．０ＭＰａ以下といった柔らかい樹脂材料で第２封止樹脂７０が形成されていることが好ましい。
【００５７】
（圧力センサの製造方法）
次に、図２及び図３を参照し、第１封止樹脂６０及び第２封止樹脂７０を形成する工程を中心に、圧力センサ１０の製造方法について説明する。
本実施形態に係る圧力センサ１０の製造方法は、リードフレーム基板準備工程と、信号処理ＩＣ実装工程と、パッケージ形成工程と、個片化工程と、圧力センサ素子実装工程と、第１封止樹脂塗布工程と、第２封止樹脂充填工程とを有する。
リードフレーム基板準備工程、信号処理ＩＣ実装工程、パッケージ形成工程、及び個片化工程については、説明を省略する。
【００５８】
（圧力センサ素子実装工程）
図３（Ａ）に示すように、圧力センサ素子実装工程を行う。これにより、圧力センサ素子５０がダイボンド樹脂５３を介して載置部３２の載置面３２ａ上に接着され、ボンディングワイヤ５２ｃを介して、圧力センサ素子５０のセンサ端子５１ｃと、リード部２１ｃの表面２２ｃとが電気的に接続される。なお、図３（Ａ）では省略されているが、図１に示す他のセンサ端子５１ａ，５１ｂ，５１ｄも同様にボンディングワイヤを介して、リード部の表面に電気的に接続される。
【００５９】
（第１封止樹脂塗布工程）
次に、図３（Ｂ）に示すように、第１封止樹脂塗布工程が行われ、封止樹脂を塗布して第１封止樹脂６０が形成される。
リード部２１ｃと壁部３３との境界を封止するように、第１封止樹脂６０の形成材料となる樹脂を塗布する。本実施形態においては、突出部３１及び載置部３２が形成されているため、凹部３６内に封止樹脂が塗布される。これにより、リード部２１ｃと壁部３３との境界を封止することができる。封止樹脂を塗布する方法は、特に限定されず、例えば、ディスペンサーを用いた塗布方法等を選択できる。
【００６０】
本実施形態においては、リード部２１ａ〜２１ｄの全てが圧力センサ素子５０における＋Ｘ方向の位置に設けられているため、第１封止樹脂６０の形成材料を一箇所、即ち、凹部３６に塗布することによって各リード部２１ａ〜２１ｄと壁部３３との境界をまとめて封止することができる。
【００６１】
封止樹脂を塗布した後に、例えば、封止樹脂が熱硬化性樹脂である場合には、封止樹脂を加熱することにより、封止樹脂を硬化させる。この工程により、第１封止樹脂６０が形成される。
【００６２】
（第２封止樹脂充填工程）
次に、図２に示すように、第２封止樹脂充填工程が行われ、収容部３５に第２封止樹脂７０の形成材料である防水ゲルが充填される。
図２に示すように、圧力センサ素子５０及びボンディングワイヤ５２ｃの全体が封止されるように、第２封止樹脂７０の形成材料を収容部３５内に注入する。収容部３５を注入する方法は、特に限定されず、例えば、ディスペンサーを用いた方法等を選択できる。
ここで、収容部３５に注入した第２封止樹脂７０の形成材料の内部に気泡が生じるような場合には、パッケージ３０を減圧雰囲気下に配置し、減圧脱泡によって内部の気泡を除去してもよい。この工程により、第２封止樹脂７０が形成される。
以上の工程により、本実施形態に係る圧力センサ１０の製造工程は終了し、図２に示す本実施形態に係る圧力センサ１０が製造される。
【００６３】
本実施形態によれば、圧力センサ１０の小型化に伴って、隣り合うリード部間のピッチＰ１や隣り合うセンサ端子間のピッチＰ２が狭くなったとしても、第１封止樹脂６０及び第２封止樹脂７０を構成する材料が、１．０ｋＶ／ｍｍ以上の絶縁破壊強さを有するので、封止樹脂における絶縁破壊を防止することができる。従って、絶縁耐圧性に優れた小型の圧力センサを提供することができる。
【００６４】
なお、上述した実施形態においては、第１封止樹脂は第２封止樹脂とは異なる材料で構成されている。本発明はこの構成に限定されない。絶縁破壊強さの条件を満たしていれば、第１封止樹脂及び第２封止樹脂は、同じ材料で構成されてもよい。
【００６５】
（第２実施形態）
次に、図４を参照し、本発明の第２実施形態に係る圧力センサについて説明する。
図４は、圧力センサ１１を示す断面図である。図４において、第１実施形態と同一部材には同一符号を付して、その説明は省略または簡略化する。
第１実施形態においては、第２封止樹脂７０の露出面７０Ｒが感圧面として機能している例について説明したが、本実施形態では、圧力センサ素子５０の下面が感圧面として機能している例について説明する。
【００６６】
（圧力センサ）
本実施形態に係る圧力センサ１１は、パッケージ８０（支持体）と、リードフレーム２０と、圧力センサ素子５５と、第１封止樹脂６０と、第２封止樹脂７０とを備える。なお、圧力センサ１１は、信号処理ＩＣ４０を備えておらず、圧力センサ素子の出力値を補正する等の機能を有していない。
【００６７】
（パッケージ）
パッケージ８０は、リードフレーム２０を支持する部材である。パッケージ８０を構成する材料は、特に限定されないが、例えば、上述した第１実施形態におけるパッケージ３０と同様の材料が採用される。パッケージ８０の形状は、平面視（ＸＹ面視）において、例えば、円形状である。
パッケージ８０は、本体８１、凹部８１Ｒ、キャップ８２、外気導入部８３、連通孔８４、壁部８５、及び収容部８６を備える。パッケージ８０を構成する部位のうち、本体８１、外気導入部８３、及び壁部８５は、同一の材料で構成されており、一体成型品である。
キャップ８２は、本体８１とは別体の部材であり、壁部８５の先端に設けられた段差部８７に嵌合され、公知の接着剤を介して気密に固定されている。
【００６８】
本体８１の内部には、リードフレーム２０が埋め込まれており、固定されている。リードフレーム２０のリード部２１の表面２２は、収容部８６の内部空間に露出している。
凹部８１Ｒは、本体８１の中央に位置しており、収容部８６の内部空間に開口している。凹部８１Ｒは、凹部８１Ｒの内部にガラス台座５６（後述）及び圧力センサ素子５５を収容可能な程度の深さを有している。
【００６９】
外気導入部８３は、本体８１から突出するように−Ｚ方向に沿って延出している。外気導入部８３の内部には、連通孔８４が形成されている。連通孔８４は、圧力センサ１１の外部と凹部８１Ｒとを連通している。換言すると、連通孔８４は、圧力センサ１１の外部雰囲気と圧力センサ素子５５の下面５５ｂ（第２面、後述）とを連通している。
【００７０】
壁部８５は、本体８１の上面８１ａから圧力センサ素子５５が設けられている位置に向かう方向（＋Ｚ方向）に突出して設けられた筒状の壁部である。壁部８５の形状は、筒状であれば、特に限定されない。壁部８５の形状は、四角筒状であっても、多角筒状であってもよい。本実施形態においては、壁部８５の形状は、例えば、円筒状である。
【００７１】
収容部８６は、壁部８５の内壁と、本体８１の上面８１ａと、凹部８１Ｒと、キャップ８２と、リード部２１の表面２２とによって囲まれた気密空間を有し、圧力センサ１１の外部に開口していない。収容部８６の内部には、後述するように、圧力センサ素子５５、第１封止樹脂６０、第２封止樹脂７０、及びボンディングワイヤ５２が収容されている。
【００７２】
（リードフレーム）
リードフレーム２０は、複数のリード部２１と、屈曲部２５と、外部配線２６と、内部配線２７とを有する。
複数のリード部２１は、Ｙ方向に沿って並んでいる。互いに隣り合うリード部の間の距離は、第１実施形態と同様に１００μｍである。
リード部２１は、内部配線２７の一部を構成している。本体８１の内部に設けられた内部配線２７は、本体８１の側面から突出し、屈曲部２５を介して外部配線２６に繋がっている。図４に示す例では、換言すると、内部配線２７は、屈曲部２５に達するまでＸ方向に延びており、外部配線２６は、屈曲部２５から−Ｚ方向に沿って延在している。第１実施形態と同様に、リード部２１は、ボンディングワイヤを介して、圧力センサ素子５５に電気的に接続されている。
外部配線２６は、圧力センサ１１の外部に配置された信号処理装置に接続可能である。信号処理装置が外部配線２６に接続されている場合、信号処理装置は、圧力センサ素子５５から出力されたセンサ信号を受信する。
【００７３】
（圧力センサ素子）
圧力センサ素子５５は、例えば、ケイ素（Ｓｉ）等で形成された半導体基板で構成されており、上面５５ａ（第１面）と、上面５５ａとは反対側に位置する下面５５ｂ（第２面）と、上面５５ａに設けられた複数のセンサ端子５１と、４つのピエゾ抵抗素子とを有している。圧力センサ素子５５は、収容部８６の内部に収容されている。
【００７４】
図４においては、複数のセンサ端子５１は、Ｙ方向に沿って並んでいる。互いに隣り合うセンサ端子５１の間の距離は、第１実施形態と同様に１００μｍである。
圧力センサ素子５５の上面５５ａには、センサ端子５１が形成されている。複数のセンサ端子５１の各々は、ボンディングワイヤ５２を介して、リード部２１と接続されている。一方、下面５５ｂは、上述したダイヤフラム部として機能する。
【００７５】
凹部８１Ｒの内部においては、圧力センサ素子５５は、ガラス台座５６上にダイボンド樹脂を介して固定されている。これにより、圧力センサ素子５５の下面５５ｂは、外気導入部８３の連通孔８４を通じて、圧力センサ１１の外部雰囲気に露出している。
このような構造においては、圧力センサ１１の外部雰囲気の圧力変動ＰＲに伴い、下面５５ｂのダイヤフラム部が圧力を受けて撓むと、ダイヤフラム部の歪み量に応じてピエゾ抵抗素子に応力が発生し、ピエゾ抵抗効果によってピエゾ抵抗素子の抵抗値が変化する。圧力センサ素子５５は、この抵抗値変化に応じたセンサ信号を出力する。これにより、圧力センサ１１は、外部雰囲気における圧力を測定することができる。即ち、ダイヤフラム部が形成されている下面５５ｂは、感圧面として機能する。
【００７６】
（第１封止樹脂）
第１封止樹脂６０は、リード部２１と、ボンディングワイヤ５２の一部とを覆っている。第１封止樹脂６０の材料としては、第１実施形態と同様の材料が採用され、例えば、シリコーン系の樹脂を用いることができる。
また、第１封止樹脂６０の材料の特性に関し、絶縁破壊強さは１．０ｋＶ／ｍｍ以上であり、ヤング率は１．０ＭＰａ以下である。
【００７７】
（第２封止樹脂）
第２封止樹脂７０は、センサ端子５１と、ボンディングワイヤ５２の一部とを覆っている。
第１実施形態とは異なり、第２実施形態では、収容部８６は、圧力センサ１１の外部雰囲気から隔離されており、この収容部８６の内部に第２封止樹脂７０が設けられている。このため、防水ゲル（ゲル状部材）で第２封止樹脂７０を形成しなくてもよい。
第２封止樹脂７０の材料としては、例えば、第１封止樹脂６０と同様に、シリコーン系の樹脂を用いることができる。
また、第２封止樹脂７０の材料の特性に関し、絶縁破壊強さは１．０ｋＶ／ｍｍ以上であり、ヤング率は１．０ＭＰａ以下である。
【００７８】
上述した第２実施形態によれば、リード部２１が第１封止樹脂６０で覆われており、センサ端子５１が第２封止樹脂７０で覆われているため、第１封止樹脂６０及び第２封止樹脂７０における絶縁破壊を防止することができる。従って、絶縁耐圧性に優れた小型の圧力センサを提供することができる。
【００７９】
（第３実施形態）
次に、図５を参照し、本発明の第３実施形態に係る圧力センサについて説明する。
図５は、圧力センサ１２を示す断面図である。図５において、第１実施形態及び第２実施形態と同一部材には同一符号を付して、その説明は省略または簡略化する。
【００８０】
（圧力センサ）
本実施形態に係る圧力センサ１１は、図５に示すように、パッケージ８０（支持体）と、リードフレーム２０と、圧力センサ素子５５と、第１封止樹脂６０と、第２封止樹脂７０とを備える。なお、上述した第２実施形態においては、信号処理ＩＣ４０を備えない圧力センサ１１について説明したが、第３実施形態の圧力センサ１１においては、圧力センサ素子の出力値を補正する等の機能を有する信号処理ＩＣ４０が収容部８６の内部に配置されている。
【００８１】
（パッケージ、リードフレーム、圧力センサ素子）
第３実施形態に係るパッケージ８０は、凹部８１Ｒが本体８１に形成されていない点で、第２実施形態とは異なる。
第３実施形態に係るリードフレーム２０のリード部２１は、本体８１の上面８１ａ上に位置している。リード部２１は、本体８１と壁部８５との間に固定されている。
第３実施形態に係る圧力センサ素子５５は、本体８１の上面８１ａ上に位置しており、図５においては、圧力センサ素子５５が載置されるガラス台座が省略されている。圧力センサ素子５５は、連通孔８４の上方に配置されている。連通孔８４は、圧力センサ１２の外部雰囲気と圧力センサ素子５５の下面５５ｂとを連通している。
【００８２】
（信号処理ＩＣ）
信号処理ＩＣ４０（制御素子）は、本体８１の上面８１ａ上に配置され、固定されている。信号処理ＩＣ４０は、圧力センサ素子５５から出力されたセンサ信号を受けて圧力検出信号を出力する複数の制御端子４１ｃを有する。信号処理ＩＣ４０は、収容部８６の内部に収容されている。
【００８３】
（ボンディングワイヤ）
収容部８６の内部においては、複数のボンディングワイヤ５２が配置されている。
複数のボンディングワイヤ５２は、圧力センサ素子５５の複数のセンサ端子５１と複数のリード部２１とを電気的に接続する第１ワイヤ群５２Ａと、複数のセンサ端子５１と複数の制御端子４１ｃとを電気的に接続する第２ワイヤ群５２Ｂと、複数の制御端子４１ｃと複数のリード部２１とを電気的に接続する第３ワイヤ群５２Ｃと、を有する。
【００８４】
（第１封止樹脂）
第１封止樹脂６０は、リード部２１と、第１ワイヤ群５２Ａの一部と、第３ワイヤ群５２Ｃの一部とを覆っている。第１封止樹脂６０の材料としては、第１実施形態と同様の材料が採用され、例えば、シリコーン系の樹脂を用いることができる。
また、第１封止樹脂６０の材料の特性に関し、絶縁破壊強さは１．０ｋＶ／ｍｍ以上であり、ヤング率は１．０ＭＰａ以下である。
【００８５】
（第２封止樹脂）
第２封止樹脂７０は、センサ端子５１と、制御端子４１ｃと、第１ワイヤ群５２Ａの一部と、第２ワイヤ群５２Ｂの一部と、第３ワイヤ群５２Ｃの一部とを覆っている。
第２実施形態と同様に、第３実施形態では、収容部８６は、圧力センサ１２の外部雰囲気から隔離されており、この収容部８６の内部に第２封止樹脂７０が設けられている。このため、防水ゲル（ゲル状部材）で第２封止樹脂７０を形成しなくてもよい。
第２封止樹脂７０の材料としては、例えば、第１封止樹脂６０と同様に、シリコーン系の樹脂（チップコート樹脂）を用いることができる。
また、第２封止樹脂７０の材料の特性に関し、絶縁破壊強さは１．０ｋＶ／ｍｍ以上であり、ヤング率は１．０ＭＰａ以下である。
【００８６】
上述した第３実施形態によれば、第１封止樹脂６０及び第２封止樹脂７０における絶縁破壊を防止することができる。従って、絶縁耐圧性に優れた小型の圧力センサを提供することができる。
【００８７】
本発明の好ましい実施形態を説明し、上記で説明してきたが、これらは本発明の例示的なものであり、限定するものとして考慮されるべきではないことを理解すべきである。追加、省略、置換、およびその他の変更は、本発明の範囲から逸脱することなく行うことができる。従って、本発明は、前述の説明によって限定されていると見なされるべきではなく、請求の範囲によって制限されている。
【符号の説明】
【００８８】
１０、１１、１２…圧力センサ、２０…リードフレーム、２１、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ…リード部（リード端子）、２２、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ…表面、２３ｃ…裏面、２４…台座部、２４ｂ…裏面、２５…屈曲部、２６…外部配線、２７…内部配線、３０、８０…パッケージ（支持体）、３１…突出部、３１ａ…突出面、３２…載置部、３２ａ…載置面、３３、８５…壁部、３３ａ…内壁、３４、８１…本体、３４ａ、８１ａ…上面、３５、８６…収容部、３６、８１Ｒ…凹部、４０…信号処理ＩＣ、４１ｃ…制御端子、４２ｃ、５２、５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ…ボンディングワイヤ、５０、５５…圧力センサ素子、５０ａ、５５ａ…上面（第１面）、５１、５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ…センサ端子、５２Ａ…第１ワイヤ群、５２Ｂ…第２ワイヤ群、５２Ｃ…第３ワイヤ群、５３…ダイボンド樹脂、５５ｂ…下面（第２面）、５６…ガラス台座、６０…第１封止樹脂（封止樹脂）、７０…第２封止樹脂（封止樹脂）、７０Ｒ…露出面、８２…キャップ、８３…外気導入部、８４…連通孔、８７…段差部
【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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