(57)【要約】【課題】基板とダイヤフラムとの間のギャップ間隔が数μｍ程度のサイズであっても、高感度で圧力を検出することができる圧力センサのパッケージを提供すること。【解決手段】パッケージ１は、圧力センサを収容する収容領域を有するパッケージ本体１１と、ダイヤフラムを有し、パッケージ本体の収容領域内に収容された容量型の圧力センサ１２と、圧力センサ１２を収容した状態でパッケージ本体を密閉する蓋部材１３と、圧力センサ１２をパッケージ本体１１に固定する接着剤１４と、圧力センサ１２のボンディングパッド１２ａとパッケージ本体１１の導電部１１ｄとを電気的に接続するボンディングワイヤ１５とから主に構成されている。パッケージ本体１１と圧力センサ１２との間の接着領域は、載置底面１１ｂにおいて、圧力センサ１２のダイヤフラムの投影領域以外の領域である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイヤフラムを有する圧力センサを載置する載置底面を持つパッケージ本体と、前記パッケージ本体の載置底面における前記ダイヤフラムの投影領域以外の領域で接着された圧力センサと、前記パッケージ本体を密閉する蓋部材と、を具備することを特徴とする圧力センサのパッケージ。
【請求項２】
前記ダイヤフラムの投影領域以外の領域は、前記パッケージ本体の載置底面における少なくとも２つの領域であることを特徴とする請求項１記載の圧力センサのパッケージ。
【請求項３】
前記ダイヤフラムの投影領域以外の領域は、前記圧力センサの側面を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の圧力センサのパッケージ。
【請求項４】
前記ダイヤフラムの投影領域以外の領域は、前記ダイヤフラムの大きさよりも大きい開口部を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の圧力センサのパッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電容量型圧力センサのような圧力センサを収容するパッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、静電容量型圧力センサやピエゾ型圧力センサなどが開発されており、これらのセンサが種々のデバイスに搭載されている。このようなセンサがデバイスに搭載される場合には、通常、センサをセラミックパッケージなどのパッケージでパッケージングしてからデバイスに搭載する。
【０００３】
例えば、圧力センサをパッケージにパッケージングする場合には、通常、パッケージの底面全面に接着剤（ダイボンディング剤）を塗布し、その上に圧力センサを搭載することにより、パッケージング底面に接着剤で圧力センサを接着（ダイボンディング）している（特許文献１）。
【特許文献１】特開平９−１０１２２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような搭載形態においては、センサを構成する材料とパッケージを構成する材料との間の熱膨張係数の違いによりセンサ特性に影響を与えることがある。例えば、センサを構成する材料がシリコンであり、パッケージを構成する材料がアルミナである場合では、シリコンの熱膨張係数が３〜３．５×１０-6／Ｋ程度であり、アルミナの熱膨張係数が８×１０-6／Ｋ程度であり、パッケージ側の熱膨張係数が大きいので、パッケージ側の熱膨張の影響を受けて、センサの温度特性が悪くなるという問題がある。特に、基板とダイヤフラムとの間のギャップ間隔が数μｍ程度のサイズの圧力センサにおいては、この熱膨張によりダイヤフラムが変形してしまい、正確に圧力を検出することができなくなってしまう。
【０００５】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、基板とダイヤフラムとの間のギャップ間隔が数μｍ程度のサイズであっても、高感度で圧力を検出することができる圧力センサのパッケージ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】
【０００６】
本発明の圧力センサのパッケージは、ダイヤフラムを有する圧力センサを載置する載置底面を持つパッケージ本体と、前記パッケージ本体の載置底面における前記ダイヤフラムの投影領域以外の領域で接着された圧力センサと、前記パッケージ本体を密閉する蓋部材と、を具備することを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、パッケージ本体と圧力センサとの間の接着領域は、載置底面において、圧力センサのダイヤフラムの投影領域以外の領域であるので、圧力センサのダイヤフラムの投影領域の下側に接着剤が存在しない。このため、パッケージ本体を構成する材料の熱膨張係数と圧力センサを構成する材料の熱膨張係数との差が相対的に大きくても、ダイヤフラムが熱膨張により変形を受けず、圧力以外の影響でダイヤフラムが変形することを防止できる。その結果、圧力センサのダイヤフラムが圧力のみで変形するので、正確に圧力を検出することが可能となる。
【０００８】
本発明の圧力センサのパッケージにおいては、前記ダイヤフラムの投影領域以外の領域は、前記パッケージ本体の載置底面における少なくとも２つの領域であることが好ましい。
【０００９】
本発明の圧力センサのパッケージにおいては、前記ダイヤフラムの投影領域以外の領域は、前記圧力センサの側面を含むことが好ましい。
【００１０】
本発明の圧力センサのパッケージにおいては、前記ダイヤフラムの投影領域以外の領域は、前記ダイヤフラムの大きさよりも大きい開口部を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ダイヤフラムを有する圧力センサを載置する載置底面を持つパッケージ本体と、前記パッケージ本体の載置底面における前記ダイヤフラムの投影領域以外の領域で接着された圧力センサと、前記パッケージ本体を密閉する蓋部材と、を具備するので、基板とダイヤフラムとの間のギャップ間隔が数μｍ程度のサイズであっても、高感度で圧力を検出することができる圧力センサのパッケージを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る圧力センサのパッケージを示す断面図であり、図２は、本発明の実施の形態に係る圧力センサのパッケージを示す平面図である。なお、図２では、パッケージの蓋部材を取り外した状態を示す。
【００１３】
図１に示す圧力センサのパッケージ１は、圧力センサを収容する収容領域を有するパッケージ本体１１と、ダイヤフラム（図示せず）を有し、パッケージ本体の収容領域内に収容された容量型の圧力センサ１２と、圧力センサ１２を収容した状態でパッケージ本体を密閉する蓋部材１３と、圧力センサ１２をパッケージ本体１１に固定する接着剤１４と、圧力センサ１２のボンディングパッド１２ａとパッケージ本体１１の導電部１１ｄとを電気的に接続するボンディングワイヤ１５とから主に構成されている。
【００１４】
パッケージ本体１１は、アルミナなどのセラミックなどで構成されている。パッケージ本体１１の収容領域は、圧力センサ１２を収容するために十分な大きさを有する。パッケージ本体１１は、収容領域内に圧力センサ１２を載置する載置底面１１ｂを有する。また、載置底面１１ｂには、開口部１１ａが形成されている。この開口部１１ａの幅Ｗ1は、後述する圧力センサ１２のダイヤフラムの大きさよりも大きく設定されることが好ましい。このように設定することにより、圧力センサ１２をパッケージ本体１１に接着する接着剤１４が載置底面に流れ込んでも、圧力センサ１２の下方に残存することを防止でき、圧力センサ１２への接着剤１４の影響をさらに小さくすることができる。また、この開口部１１ａは、接着剤１４を流し込んだ際にエアが巻き込まれても、このエアを放出する通路（エア抜き）としても機能する。
【００１５】
パッケージ本体１１の載置底面１１ｂは、段差部１１ｃが設けられている。この段差部１１ｃは、圧力センサを接着する接着剤１４を流し込んだ際に、接着剤１４が圧力センサの載置底面側に流れ込んでも、パッケージ底面側に流れ出さないようにするために設けられている。すなわち、段差部１１ｃを設けることにより、圧力センサ１２の側面から載置底面側に流れ出た接着剤１４が表面張力により段差部１１ｃで留まり、パッケージ底面側に流れ出すことを防止できる。段差部１１ｃの幅Ｗ2は、例えば０．１ｍｍ程度である。
【００１６】
圧力センサ１２としては、ダイヤフラムを有する圧力センサが用いられる。例えば、固定電極を有するガラス基板と、固定電極との間に所定の間隔をおいて配置されたダイヤフラムを有するシリコン基板とを接合してなる静電容量型圧力センサなどが挙げられる。
【００１７】
接着剤１４としては、例えば紫外線硬化型接着剤を用いることができる。パッケージ本体１１と圧力センサ１２との間の接着領域は、載置底面１１ｂにおいて、圧力センサ１２のダイヤフラムの投影領域以外の領域である。すなわち、圧力センサ１２のダイヤフラムの投影領域の下側に接着剤が存在しないようにする。このようにすることにより、パッケージ本体１１を構成する材料の熱膨張係数と圧力センサを構成する材料の熱膨張係数との差が相対的に大きくても、ダイヤフラムが熱膨張により変形を受けず、圧力以外の影響でダイヤフラムが変形することを防止できる。
【００１８】
ダイヤフラムの投影領域以外の領域としては、パッケージ本体１１の載置底面１１ｂにおける少なくとも２つの領域であることが好ましい。例えば、この領域としては、載置底面において、圧力センサ１２の底面の少なくとも２つの角部、好ましくは４つの角部であることが好ましい。また、ダイヤフラムの投影領域以外の領域としては、圧力センサ１２の側面における少なくとも２つの領域を含むことが好ましい。なお、パッケージ本体１１と圧力センサ１２との間の接着領域は、載置底面１１ｂにおいて、圧力センサ１２のダイヤフラムの投影領域以外の領域であれば、載置底面１１ｂと圧力センサ１２の側面とを合わせた領域であっても良い。
【００１９】
蓋部材１３としては、アルミナのようなセラミックス、コバールのような金属などで構成されたものを用いることができる。パッケージ本体１１と蓋部材１３とは、接着剤などにより接着して両者を固定する。なお、図１及び図２において参照符号１６は圧力導入口を示す。
【００２０】
このような圧力センサのパッケージは、圧力センサ１２の底面の４つの角部に接着剤を塗布し、その圧力センサ１２をパッケージ本体１１の載置底面１１ｂに載置する。次いで、圧力センサ１２の側面に接着剤を流し込む。この状態で接着剤を硬化させてパッケージ本体１１に圧力センサ１２を固定する。次いで、圧力センサ１２のボンディングパッド１２ａとパッケージ本体１１の導電部１１ｄとをボンディングワイヤ１５によりボンディングする。そして、パッケージ本体１１の上面に蓋部材１３を接着する。このようにして、本発明に係るパッケージが得られる。
【００２１】
このようなパッケージにおいては、パッケージ本体１１と圧力センサ１２との間の接着領域は、載置底面１１ｂにおいて、圧力センサ１２のダイヤフラムの投影領域以外の領域であるので、圧力センサ１２のダイヤフラムの投影領域の下側に接着剤が存在しない。このため、パッケージ本体１１を構成する材料の熱膨張係数と圧力センサを構成する材料の熱膨張係数との差が相対的に大きくても、ダイヤフラムが熱膨張により変形を受けず、圧力以外の影響でダイヤフラムが変形することを防止できる。その結果、圧力センサ１２のダイヤフラムが圧力のみで変形するので、正確に圧力を検出することが可能となる。特に、ＭＥＭＳ(micro electro mechanical systems)により作製するギャップが数μｍもしくは１μｍ以下である容量型圧力センサでは、圧力以外の影響がダイヤフラム変形すると圧力検出を行うことができなくなるので、このような圧力センサに対しては、本構成のパッケージが特に有効である。
【００２２】
次に、本発明の効果を明確にするために行った実施例について説明する。
（実施例１）
図１に示すパッケージ本体において、圧力センサの側面の４つの角部でパッケージ本体に圧力センサを接着し、圧力センサのボンディングパッドとパッケージ本体の導電部とをボンディングワイヤによりボンディングし、パッケージ本体の上面に蓋部材を接着することにより、実施例１のパッケージを作製した。このとき、パッケージ本体と蓋部材をアルミナで構成し、圧力センサにはダイヤフラムを有する静電容量型圧力センサ（ギャップ０．３μｍ）を用い、接着剤には、紫外線硬化型接着剤を用いた。
【００２３】
（実施例２〜実施例６）
パッケージ本体１１に圧力センサ１２を接着する領域をそれぞれ変えること以外は実施例１と同様にして、実施例２〜実施例６のパッケージを作製した。なお、実施例２の接着領域は、圧力センサ１２の底面の４つの角部とし、実施例３の接着領域は、圧力センサ１２の側面の隣り合う２つの角部とし、実施例４の接着領域は、圧力センサ１２の底面の隣り合う２つの角部とし、実施例５の接着領域は圧力センサ１２の側面の対角の２つの角部とし、実施例６の接着領域は圧力センサ１２の底面の対角の２つの角部とした。
【００２４】
（比較例）
開口部のない載置底面を有するパッケージ本体において、圧力センサの底面全面でパッケージ本体に圧力センサを接着し、圧力センサのボンディングパッドとパッケージ本体の導電部とをボンディングワイヤによりボンディングし、パッケージ本体の上面に蓋部材を接着することにより、比較例のパッケージを作製した。このとき、パッケージ本体と蓋部材をアルミナで構成し、圧力センサにはダイヤフラムを有する静電容量型圧力センサ（ギャップ１μｍ）を用い、接着剤には、紫外線硬化型接着剤を用いた。
【００２５】
このように作製された実施例１〜実施例６のパッケージ及び比較例のパッケージについて、温度特性を調べた。その結果を図３に示す。温度特性は、パッケージングしたサンプルを恒温槽に入れ、測定温度に設定後ＬＣＲメータにより静電容量を測定することにより調べた。
【００２６】
図３から分かるように、実施例１〜実施例６のパッケージは、パッケージ本体と圧力センサとの間の接着領域が、載置底面において、圧力センサのダイヤフラムの投影領域以外の領域であるので、熱膨張による影響を受けず、優れた温度特性を示した。一方、比較例のパッケージは、パッケージ本体と圧力センサとの間の接着領域が圧力センサの底面全面であるので、構成部材の熱膨張係数の差による影響を受けて温度特性が悪かった。
【００２７】
本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態で説明した数値や材質については特に制限はない。また、上記実施の形態における接着やボンディングについては通常用いられる条件で行う。また、上記実施の形態で説明したプロセスについてはこれに限定されず、工程間の適宜順序を変えて実施しても良い。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、例えばハードディスクドライブにおけるヘッド浮上を検出する際に用いる圧力センサのパッケージに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態に係る圧力センサのパッケージを示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る圧力センサのパッケージを示す平面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る圧力センサのパッケージにおける圧力センサの温度特性を示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  パッケージ
１１  パッケージ本体
１１ａ  開口部
１１ｂ  載置底面
１１ｃ  段差部
１１ｄ  導電部
１２  圧力センサ
１２ａ  ボンディングパッド
１３  蓋部材
１４  接着剤
１５  ボンディングワイヤ
１６  圧力導入口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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