(57)【要約】【課題】小型でかつ遠心力の影響を受けず、感度よく外部の圧力を検出できる圧力検出装置用のパッケージを提供すること。【解決手段】一方の主面または他方の主面に半導体素子３が搭載される搭載部１ａを有する絶縁基体１と、この表面および内部に配設され、半導体素子３の各電極が電気的に接続される複数の配線導体５と、絶縁基体１の一方の主面に底板部１０を可撓な状態として形成された凹部１０ａと、絶縁基体１の他方の主面の凹部１０ａに対向する部位の中央部に被着され、配線導体５の一つに電気的に接続された静電容量用の第一電極７と、他方の主面に、中央部との間に密閉空間を形成するように可撓な状態で接合された絶縁板２と、この絶縁板２の内側面に第一電極７と対向して被着され、配線導体５の他の一つに電気的に接続された静電容量形成用の第二電極９とを具備する。【選択図】  図１
2004340575.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の主面または他方の主面に半導体素子が搭載される搭載部を有する絶縁基体と、該絶縁基体の表面および内部に配設され、前記半導体素子の各電極が電気的に接続される複数の配線導体と、前記絶縁基体の一方の主面に底板部を可撓な状態として形成された凹部と、前記絶縁基体の他方の主面の前記凹部に対向する部位の中央部に被着され、前記配線導体の一つに電気的に接続された静電容量形成用の第一電極と、前記他方の主面に、前記中央部との間に密閉空間を形成するように可撓な状態で接合された絶縁板と、該絶縁板の内側面に前記第一電極と対向して被着され、前記配線導体の他の一つに電気的に接続された静電容量形成用の第二電極とを具備することを特徴とする圧力検出装置用パッケージ。
【請求項２】
一方の主面または他方の主面に半導体素子が搭載される搭載部を有する絶縁基体と、該絶縁基体の表面および内部に配設され、前記半導体素子の各電極が電気的に接続される複数の配線導体と、前記絶縁基体の一方の主面に底板部を可撓な状態として形成された凹部と、該凹部の底面の中央部に被着され、前記配線導体の一つに電気的に接続された静電容量形成用の第一電極と、前記凹部の内面または前記絶縁基体の前記一方の主面に、前記中央部との間に密閉空間を形成するように可撓な状態で接合された絶縁板と、該絶縁板の内側面に前記第一電極と対向して被着され、前記配線導体の他の一つに電気的に接続された静電容量形成用の第二電極とを具備することを特徴とする圧力検出装置用パッケージ。
【請求項３】
前記絶縁基体は、前記一方の主面の外周部に複数の電極が全周にわたって形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の圧力検出装置用パッケージ。
【請求項４】
前記複数の電極は、隣接間隔が同じであることを特徴とする請求項３記載の圧力検出装置用パッケージ。
【請求項５】
前記絶縁基体は、側面に前記複数の電極とそれぞれ接続された側面導体が形成されていることを特徴とする請求項３または請求項４記載の圧力検出装置用パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧力を検出するための圧力検出装置に使用される圧力検出装置用パッケージに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、圧力を検出するための圧力検出装置として静電容量型の圧力検出装置が知られている。この静電容量型の圧力検出装置は、図４に断面図で示すように、セラミックス材料や樹脂材料から成る配線基板２１上に、静電容量型の感圧素子２２と、パッケージ２８に収容された演算用の半導体素子２９とを備えている。
【０００３】
そして、感圧素子２２は、例えばセラミック材料等の電気絶縁材料から成り、上面中央部に静電容量形成用の一方の電極２３が被着された凹部を有する絶縁基体２４と、この絶縁基体２４の上面に絶縁基体２４との間に密閉空間を形成するようにして可撓な状態で接合され、下面に静電容量形成用の他方の電極２５が被着された絶縁板２６と、各静電容量形成用の電極２３・２５をそれぞれ外部に電気的に接続するための外部リード端子２７とから構成されており、外部の圧力に応じて絶縁板２６が撓むことにより各静電容量形成用の電極２３・２５間に形成される静電容量が変化する。
そして、この静電容量の変化を演算用の半導体素子２９により演算処理することにより外部の圧力を検出することができる。
【０００４】
しかしながら、この従来の圧力検出装置によると、感圧素子２２と半導体素子２９とを配線基板２１上に個別に実装していることから、圧力検出装置が大型化してしまうとともに圧力検出用の電極２３・２５と半導体素子２９との間の配線が長いものとなり、この長い配線間に不要な静電容量が形成されるため感度が低いという問題点を有していた。
【０００５】
そこで、本願出願人は、特開２００１−３５６０６４号公報（特許文献１）において、図３に断面図で示すような、一方の主面に半導体素子１３が搭載される搭載部１１ｂを有する絶縁基体１１と、この絶縁基体１１の表面および内部に配設され、半導体素子１３の各電極が電気的に接続される複数の配線導体１５と、絶縁基体１１の他方の主面の中央部に被着され、配線導体１５の一つに電気的に接続された静電容量形成用の第一電極１７と、絶縁基体１１の他方の主面に、この主面の中央部との間に密閉空間を形成するように可撓な状態で接合された絶縁板１２と、この絶縁板１２の内側主面に第一電極１７と対向して被着され、配線導体１５の他の一つに電気的に接続された静電容量形成用の第二電極１９とを具備する圧力検出装置用パッケージを提案した。
【０００６】
この圧力検出装置用パッケージによれば、一方の主面に半導体素子１３が搭載される搭載部１１ｂを有する絶縁基体１１の他方の主面に静電容量形成用の第一電極１７を設けるとともに、この第一電極１７に対向する静電容量形成用の第二電極１９を内側面に有する絶縁板１２を、絶縁基体１１の他方の主面との間に密閉空間を形成するようにして可撓な状態で接合させたことから、半導体素子１３を収容するパッケージに感圧素子が一体に形成され、その結果、圧力検出装置を小型とすることができるとともに圧力検出用の電極と半導体素子１３とを接続する配線を短いものとして、これらの配線間に発生する不要な静電容量を小さなものとすることができるというものである。
【０００７】
また、このような静電容量型の圧力検出装置は、自動車等の高速回転する空気タイヤの内圧の検出にも使用され、高速回転による遠心力の影響を受けずに空気タイヤの内圧を検出できる回転体用の圧力センサが知られている（特許文献２）。
【０００８】
この圧力センサは、空気タイヤ内部のリムに取付部材を介して取り付けられ、中空構造の中空ケースの外側２面に電極板を対向して設けた構造となっている。
この電極板間は、所定の静電容量を有するように所定の間隔に接近して設けられており、例えば圧力センサを通常の大気圧下で製作する際に中空ケースの外側２面が平行であるとすると、これを空気タイヤの内側に取り付けて空気タイヤに所要の圧力の空気を圧入すると、その圧力に応じて、圧力センサの外側２面は電極板と共に互いに内側に湾曲して電極板間の静電容量が変化するようになっている。
【０００９】
また、この圧力センサは、中空ケースの中心軸線が車輪の回転中心を中心とする半径方向に一致するように、すなわち中空ケースの外側２面が中心軸線と直交するように取付けられる。このため、空気タイヤが高速回転して、圧力センサが遠心力の作用を受けたとしても、中空ケースの外側２面とこれに接合されている電極板は共に車輪の回転中心から外向きの方向に湾曲して遠心力の影響を相殺して、電極板間の距離は変化せず、静電容量の変化に影響を与えることなく空気タイヤの内圧を検出することができるというものである。
【００１０】
そして、この圧力センサは、その電極板間の静電容量の変化がリード部材を介して電気信号として外部へ導かれ、この電気信号を信号処理回路にて演算処理することにより空気タイヤの内圧を検出している。
【００１１】
【特許文献１】
特開２００１−３５６０６４号公報
【００１２】
【特許文献２】
特開平７−１４９１２１号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載の圧力検出装置用パッケージは、半導体素子を収容するパッケージと感圧素子とを一体的に形成したことから、圧力検出装置を小型なものとすることができるものの、外部の圧力が印下された際に第二電極が被着された絶縁板のみが撓むので、絶縁板の上面に遠心力の作用を受けた場合に、第一電極と第二電極との間の距離が変化して静電容量の変化に影響を与えてしまい、外部の圧力を正確に検出できないという問題点を有していた。
【００１４】
また、特許文献２に記載の圧力センサは、遠心力の作用を受けた場合に、中空ケースの外側２面とこれに接合されている電極板が共に車輪の回転中心から外向きの方向に湾曲して遠心力の影響を相殺するので電極板間の距離は変化せず、静電容量の変化に影響を与えることなく空気タイヤの内圧を検出することができるものの、電極板間の静電容量の変化をリード部材を介して電気信号として外部へ導くとともにこの電気信号を信号処理回路にて演算処理することにより空気タイヤの内圧を検出していることから、圧力センサと信号処理回路とを個別に実装する必要があり実装面積が大きなものとなってしまうとともに、圧力センサと信号処理回路との間の配線が長いものとなってしまい、この長い配線間に不要な静電容量が形成されるため感度が低いという問題点を有していた。
【００１５】
本発明はかかる従来の問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、小型でかつ遠心力の影響を小さくして、感度よく外部の圧力を検出できるとともに、外部電気回路基板に強固に接合することができる圧力検出装置用のパッケージを提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の圧力検出装置用パッケージは、一方の主面または他方の主面に半導体素子が搭載される搭載部を有する絶縁基体と、この絶縁基体の表面および内部に配設され、前記半導体素子の各電極が電気的に接続される複数の配線導体と、前記絶縁基体の一方の主面に底板部を可撓な状態として形成された凹部と、前記絶縁基体の他方の主面の前記凹部に対向する部位の中央部に被着され、前記配線導体の一つに電気的に接続された静電容量形成用の第一電極と、前記他方の主面に、前記中央部との間に密閉空間を形成するように可撓な状態で接合された絶縁板と、この絶縁板の内側面に前記第一電極と対向して被着され、前記配線導体の他の一つに電気的に接続された静電容量形成用の第二電極とを具備することを特徴とするものである。
【００１７】
本発明の圧力検出装置用パッケージによれば、静電容量形成用の第一電極が被着された凹部の底板部と、静電容量形成用の第二電極が被着された絶縁板とを共に可撓な状態として形成したことから、遠心力の作用を受けたとしても、静電容量形成用の第一電極が被着された凹部の底板部と、静電容量形成用の第二電極が被着された絶縁板とが共に同じ方向に湾曲して遠心力の影響を相殺するので電極間の距離は変化せず、パッケージ外部の圧力を正確に検出することができる。
【００１８】
また、半導体素子を収容するパッケージと感圧素子とを一体的に形成したことから、圧力検出装置を小型とすることができるとともに、圧力検出用の第一電極および第二電極と半導体素子とを接続する配線導体を短いものとして、これらの配線導体間に発生する不要な静電容量を小さなものとして、圧力検出装置の感度を高くすることができる。
【００１９】
また、本発明の圧力検出装置用パッケージは、一方の主面または他方の主面に半導体素子が搭載される搭載部を有する絶縁基体と、この絶縁基体の表面および内部に配設され、前記半導体素子の各電極が電気的に接続される複数の配線導体と、前記絶縁基体の一方の主面に底板部を可撓な状態として形成された凹部と、この凹部の底面の中央部に被着され、前記配線導体の一つに電気的に接続された静電容量形成用の第一電極と、前記凹部の内面または前記絶縁基体の前記一方の主面に、前記中央部との間に密閉空間を形成するように可撓な状態で接合された絶縁板と、該絶縁板の内側面に前記第一電極と対向して被着され、前記配線導体の他の一つに電気的に接続された静電容量形成用の第二電極とを具備することを特徴とするものである。
【００２０】
本発明の圧力検出装置用パッケージによれば、静電容量形成用の第一電極が被着された凹部の底板部と、静電容量形成用の第二電極が被着された絶縁板とを共に可撓な状態として形成したことから、遠心力の作用を受けたとしても、静電容量形成用の第一電極が被着された凹部の底板部と、静電容量形成用の第二電極が被着された絶縁板とが共に同じ方向に湾曲して遠心力の影響を相殺するので電極間の距離は変化せず、パッケージ外部の圧力を正確に検出することができる。
【００２１】
また、半導体素子を収容するパッケージと感圧素子とを一体的に形成したことから、圧力検出装置を小型とすることができるとともに、圧力検出用の第一電極および第二電極と半導体素子とを接続する配線導体を短いものとして、これらの配線導体間に発生する不要な静電容量を小さなものとして、圧力検出装置の感度を高くすることができる。
【００２２】
さらにまた、絶縁板が凹部の内面に可撓な状態で接合されるときには、絶縁基体の一方または他方の主面に突出する部位がなくなるので、圧力検出装置を小型化したものとできる。
【００２３】
また、本発明の圧力検出装置用パッケージは、上記構成において、前記絶縁基体は、前記一方の主面の外周部に複数の電極が全周にわたって形成されていることを特徴とする。
【００２４】
本発明の圧力検出装置用パッケージによれば、絶縁基体は、一方の主面の外周部に、複数の電極が全周にわたって形成されているときには、複数の電極と外部電気回路基板上に設けられた電極とを半田等により接続することにより、絶縁基体を外部電気回路基板に強固に接続することができ、また、絶縁基体の外周部に、全周にわたってバランス良く電極が形成されることになるので外部電気回路基板に対して平行で傾きなく、平坦に接続することができる。従って、遠心加速をうけたときに圧力検出装置が外部電気回路基板から剥がれるのを防止することができるとともに、圧力検出装置の外部の圧力を感度良く検出することができる。
【００２５】
また、本発明の圧力検出装置用パッケージは、上記構成において、前記複数の電極は、隣接間隔が同じであることを特徴とする。
【００２６】
本発明の圧力検出装置用パッケージによれば、複数の電極は、隣接間隔が同じであるときには、絶縁基体にかかる遠心加速や外部の圧力の力が複数の電極に均一に配分され、絶縁基体にかかる負荷が均等になるので、局所的に力が大きくなることによって絶縁基体の歪み等が発生し、底板部や絶縁板が割れたりするのを有効に防止できる。
【００２７】
また、本発明の圧力検出装置用パッケージは、上記構成において、前記絶縁基体は、側面に前記複数の電極とそれぞれ接続された側面導体が形成されていることを特徴とする。
【００２８】
本発明の圧力検出装置用パッケージによれば、絶縁基体は、側面に複数の電極とそれぞれ接続された側面導体が形成されているときには、側面導体は、複数の電極とともに半田等のろう材が濡れてメニスカスが形成されるため外部電気回路基板の電極に接続されるので、絶縁基体と外部電気回路基板との接続をより強固にすることができ、外部電気回路基板から絶縁基体が剥がれるのを防止することができる。また、絶縁基体が外部電気回路基板に強固に接続されていることから、遠心加速をうけた際に絶縁基体に歪み等が発生して底板部と絶縁板とが変位して、検出される静電容量に影響を与えるのを有効に防止するので、外部の圧力を感度良く検出することができる。従って、本発明のパッケージによれば、遠心加速の影響を小さくして、外部の圧力を感度良く検出することができるとともに、外部に強固に接合することができるものとすることができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の圧力検出装置用パッケージを添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００３０】
図１は、本発明の圧力検出装置用パッケージの実施の形態の一例を示す断面図であり、図中、１は絶縁基体、２は絶縁板、３は半導体素子、７は第一電極、９は第二電極、１０は底板部である。
【００３１】
絶縁基体１は、酸化アルミニウム質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体・ムライト質焼結体・炭化珪素質焼結体・窒化珪素質焼結体・ガラス−セラミックス等の電気絶縁材料から成る積層体であり、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、酸化アルミニウム・酸化珪素・酸化マグネシウム・酸化カルシウム等のセラミック原料粉末に適当な有機バインダ・溶剤・可塑剤・分散剤を添加混合して泥漿状となすとともに、これを従来周知のドクターブレード法を採用してシート状に成形することにより複数枚のセラミックグリーンシートを得、しかる後、これらのセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工・積層加工・切断加工を施すことにより絶縁基体１用の生セラミック成形体を得るとともにこの生セラミック成形体を約１６００℃の温度で焼成することにより製作される。
【００３２】
絶縁基体１は、その下面に半導体素子３を収容するための凹部１ａが形成されており、これにより半導体素子３を収容する容器として機能する。そして、この凹部１ａの底面中央部が半導体素子３が搭載される搭載部１ｂとなっており、この搭載部１ｂに半導体素子３を搭載するとともに凹部１ａ内に例えばエポキシ樹脂等の樹脂製封止材４を充填することにより半導体素子３が封止される。
【００３３】
なお、この例では半導体素子３は樹脂製封止材４を凹部１ａ内に充填することにより封止されるが、半導体素子３は絶縁基体１の下面に金属やセラミックスから成る蓋体を凹部１ａを塞ぐように接合させることにより封止されてもよい。
【００３４】
また、搭載部１ｂには半導体素子３の各電極と接続される複数の配線導体５が導出しており、この配線導体５と半導体素子３の各電極とを半田バンプ６等の導電性材料から成る導電性接合部材を介して接合することにより半導体素子３の各電極と各配線導体５とが電気的に接続されるとともに半導体素子３が搭載部１ｂに固定される。なお、この例では、半導体素子３の電極と配線導体５とは半田バンプ６を介して接続されるが、半導体素子３の電極と配線導体５とはボンディングワイヤ等の他の電気的接続手段により接続されてもよい。
【００３５】
配線導体５は、半導体素子３の各電極を外部電気回路および後述する第一電極７・第二電極９に電気的に接続するための導電路として機能し、その一部は絶縁基体１の下面に導出し、別の一部は第一電極７・第二電極９に電気的に接続されている。そして、半導体素子３の各電極をこれらの配線導体５に半田バンプ６を介して電気的に接続するとともに半導体素子３を樹脂製封止材４で封止した後、配線導体５の絶縁基体１の下面に導出した部位を外部電気回路基板の配線導体（図示せず）に半田等の導電性接合材を介して接合することにより、内部に収容する半導体素子３が外部電気回路に電気的に接続されることとなる。
【００３６】
このような配線導体５は、タングステンやモリブデン・銅・銀等の金属粉末メタライズから成り、タングステン等の金属粉末に適当な有機バインダ・溶剤・可塑剤・分散剤等を添加混合して得たメタライズペーストを従来周知のスクリーン印刷法を採用して絶縁基体１用のセラミックグリーンシートに所定のパターンに印刷塗布し、これを絶縁基体１用の生セラミック成形体とともに焼成することによって絶縁基体１の内部および表面に所定のパターンに形成される。なお、配線導体５の露出表面には、配線導体５が酸化腐食するのを防止するとともに配線導体５と半田等の導電性接合材との接合を良好なものとするために、通常であれば、厚みが１〜１０μｍ程度のニッケルめっき層と厚みが０．１〜３μｍ程度の金めっき層とが順次被着されている。
【００３７】
また、絶縁基体１は、その下面に、半導体素子３が収容される凹部１ａに隣接して凹部１０ａが形成され、この凹部１０ａの底板部１０は可撓な状態として形成されており、外部の圧力に応じて撓むいわゆる圧力検出用のダイアフラムとして機能する。そして、この底板部１０は、凹部１０ａに対向する部位の中央部に静電容量形成用の第一電極７が被着されている。
【００３８】
なお、底板部１０の厚みは、その厚みが０．０１ｍｍ未満では、その機械的強度が小さいものとなってしまうため、これに大きな外部圧力が印加された場合に破壊されてしまう危険性が大きなものとなり、他方、５ｍｍを超えると、小さな圧力では撓みにくくなり、圧力検出用のダイアフラムとしては不適となってしまう。したがって、底板部１０の厚みは０．０１〜５ｍｍの範囲が好ましい。
【００３９】
また第一電極７は、後述する第二電極９とともに感圧素子用の静電容量を形成するためのものであり、例えば略円形のパターンに形成されている。そして、この第一電極７には配線導体５の一つ５ａが接続されており、それによりこの配線導体５ａに半導体素子３の電極を半田バンプ６等の導電性接合材を介して接続すると半導体素子３の電極と第一電極７とが電気的に接続されるようになっている。
【００４０】
このような第一電極７は、タングステンやモリブデン・銅・銀等の金属粉末メタライズから成り、タングステン等の金属粉末に適当な有機バインダ・溶剤・可塑剤・分散剤を添加混合して得たメタライズペーストを従来周知のスクリーン印刷法を採用して絶縁基体１用のセラミックグリーンシートに印刷塗布し、これを絶縁基体１用の生セラミック成形体とともに焼成することによって絶縁基体１の底板部１０となる部位に所定のパターンに形成される。なお、第一電極７の露出表面には、第一電極７が酸化腐食するのを防止するために、通常であれば、厚みが１〜１０μｍ程度のニッケルめっき層が被着されている。
【００４１】
また、第一電極７の外周部には、その全周にわたり枠状の第一接合用メタライズ層８ａが被着されており、この第一接合用メタライズ層８ａは、後述する絶縁板２の第二接合用メタライズ層８ｂと銀−銅ろう材等の導電性接合材を介して接合されている。なお、この第一接合用メタライズ層８ａには配線導体５の一つ５ｂが接続されており、それによりこの配線導体５ｂに半導体素子３の電極を半田バンプ６等の導電性接合部材を介して電気的に接続すると第一接合用メタライズ層８ａに接続された第二接合用メタライズ層８ｂと半導体素子３の電極とが電気的に接続されるようになっている。
【００４２】
第一接合用メタライズ層８ａは、タングステンやモリブデン・銅・銀等の金属粉末メタライズから成り、タングステン等の金属粉末に適当な有機バインダ・溶剤・可塑剤・分散剤を添加混合して得たメタライズペーストを従来周知のスクリーン印刷法を採用して絶縁基体１用のセラミックグリーンシートに印刷塗布し、これを絶縁基体１用の生セラミック成形体とともに焼成することによって、絶縁基体１の底板部１０に枠状の所定のパターンに形成される。なお、第一接合用メタライズ層８ａの露出表面には、第一接合用メタライズ層８ａが酸化腐食するのを防止するとともに第一接合用メタライズ層８ａと導電性接合材との接合を強固なものとするために、通常であれば、厚みが１〜１０μｍ程度のニッケルめっき層が被着されている。
【００４３】
また、絶縁基体１の底板部１０の上面には外部の圧力に応じて撓むいわゆる圧力検出用のダイアフラムとして機能する絶縁板２が取着されている。この絶縁板２は、酸化アルミニウム質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体・ムライト質焼結体・窒化珪素質焼結体・炭化珪素質焼結体・ガラス−セラミックス等の電気絶縁材料から成る四角形状や円形状のものである。
【００４４】
絶縁板２は、本発明の他の発明による圧力検出装置用パッケージのを示す図５に示すように、絶縁基体１の凹部１０ａの内面または絶縁基体１の一方の主面に、絶縁基体１の凹部１０ａの中央部との間に密閉空間を形成するように接合されている。なお、図５に示す例においては、第一電極７は、絶縁基体１の凹部１０ａに対向する絶縁基体１の他方の主面に代えて、凹部１０ａの底面の中央部に被着され、第二電極９と対向するように配置される。
【００４５】
また、半導体素子３が凹部１ａに収容されるとともに、絶縁板２が、凹部１０ａの内面に形成されていると、絶縁基体１の一方または他方の主面に突出する部位がなくなるので、圧力検出装置を小型化したものとできる。
【００４６】
絶縁板２は、下面外周部に高さが０．０１〜５ｍｍ程度の枠状の突起部２ｂが設けられており、これにより下面中央部に底面が略平坦な凹部２ａが形成されている。この凹部２ａは、絶縁基体１上面の底板部１０との間に密閉空間を形成するためのものであり、この絶縁版２の内側面（内側の主面）、すなわち凹部２ａ底面には静電容量形成用の第二電極９が被着されている。
【００４７】
なお、絶縁板２の底面の厚みは、その厚みが０．０１ｍｍ未満では、その機械的強度が小さいものとなってしまうため、これに大きな外部圧力、例えば８０ＫＰａ以上の圧力が印加された場合に破壊されてしまう危険性が大きなものとなり、他方、５ｍｍを超えると、小さな圧力では撓みにくくなり、例えば２０００ＫＰａ未満の圧力検出用のダイアフラムとしては不適となってしまう。したがって、絶縁板２の底面の厚みは０．０１〜５ｍｍの範囲が好ましい。
【００４８】
また、底板部１０と絶縁板２とは、静電容量を検出するための可撓する変位部の材質，厚み，大きさが同じであることが好ましい。これにより、遠心力の作用を受けた際に底板部１０と絶縁板２とが共に同じ方向かつ同じ量だけ湾曲して遠心力の影響を同じように受けるので、電極間の距離の変化をより抑えることができ、パッケージ外部の圧力をより正確に検出することができる。
【００４９】
このような絶縁板２は、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、酸化アルミニウム・酸化珪素・酸化マグネシウム・酸化カルシウム等のセラミック原料粉末に適当な有機バインダ・溶剤・可塑剤・分散剤を添加混合して泥漿状となすとともにこれを従来周知のドクターブレード法を採用してシート状に成形することにより複数枚のセラミックグリーンシートを得、しかる後、このセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工・積層加工・切断加工を施すことにより絶縁板２用の生セラミック成形体を得るとともにこの生セラミック成形体を約１６００℃の温度で焼成することにより製作される。
【００５０】
第二電極９は、前述の第一電極７とともに感圧素子用の静電容量を形成するための電極として機能し、絶縁版２の凹部２ａの底面のほぼ全面に被着されている。
【００５１】
このような第二電極９は、タングステンやモリブデン・銅・銀等の金属粉末メタライズから成り、タングステン等の金属粉末に適当な有機バインダ・溶剤・可塑剤・分散剤を添加混合して得たメタライズペーストを従来周知のスクリーン印刷法を採用して絶縁板２用のセラミックグリーンシートに印刷塗布し、これを絶縁板２用の生セラミック成形体とともに焼成することによって絶縁板２の凹部２ａの底面の略全面に所定のパターンに形成される。なお、第二電極９の露出表面には、第二電極９が酸化腐食するのを防止するとともに第二電極９と導電性接合材との接合を良好とするために、通常であれば、厚みが１〜１０μｍ程度のニッケルめっき層が被着されている。
【００５２】
また、絶縁板２の突起部２ｂの下面にはその全周にわたり枠状の第二接合用メタライズ層８ｂが被着されており、この第二接合用メタライズ層８ｂと、前述の第一接合用メタライズ層８ａが銀−銅ろう材等の導電性接合材を介して接合されている。
【００５３】
なお、絶縁板２の突起部２ｂの表面または内部には、第二接合用メタライズ８ｂと第二電極９とを接続するための接続用メタライズ層８ｃが形成されており、それにより、前述の半導体素子３に電気的に接続された配線導体５ｂ、第一接合用メタライズ層８ａおよび第二接合用メタライズ層８ｂを介して、第二電極９と半導体素子３の電極とが電気的に接続されるようになっている。
【００５４】
このとき、第一電極７と第二電極９とは、絶縁基体１の底板部１０と絶縁板２の凹部２ａの底面との間に形成された密閉空間を挟んで対向しており、これらの間には、第一電極７や第二電極９の面積および第一電極７と第二電極９との間隔に応じて所定の静電容量が形成される。そして、絶縁板２の上面および底板部１０の下面に外部の圧力が印加されると、その圧力に応じて絶縁板２および底板部１０がそれぞれ撓んで第一電極７と第二電極９との間隔が変わり、それにより第一電極７と第二電極９との間の静電容量が変化するので、外部の圧力の変化を静電容量の変化として感知する感圧素子として機能する。そして、この静電容量の変化を凹部１ａ内に収容した半導体素子３に配線導体５ａ・５ｂを介して伝達し、これを半導体素子３で演算処理することによって外部の圧力の大きさを知ることができる。
【００５５】
なお、このような第二接合用メタライズ層８ｂと接続用メタライズ層８ｃは、タングステンやモリブデン・銅・銀等の金属粉末メタライズから成り、タングステン等の金属粉末に適当な有機バインダ・溶剤・可塑剤・分散剤を添加混合して得たメタライズペーストを従来周知のスクリーン印刷法を採用して、絶縁板２用のセラミックグリーンシートに印刷塗布し、これを絶縁板２の凹部２ａの底面となる部位に形成されて第二電極９となるパターンと導通させるようにセラミックグリーンシートを積層し、突起部２ｂおよび凹部２ａが形成された絶縁板２用の生セラミック成形体とともに焼成することによって所定のパターンに形成される。また、第二接合用メタライズ層８ｂおよび接続用メタライズ層８ｃの露出する表面には、第二接合用メタライズ層８ｂおよび接続用メタライズ層８ｃが酸化腐食するのを防止するとともに、第二接合用メタライズ層８ｂと導電性接合材との接合を強固なものとするために、通常であれば、厚みが１〜１０μｍ程度のニッケルめっき層が被着されている。
【００５６】
このように、本発明の圧力検出装置用パッケージによれば、静電容量形成用の第一電極７が被着された凹部１０ａの底板部１０と、静電容量形成用の第二電極９が被着された絶縁板２とを共に可撓な状態として形成したことから、遠心力の作用を受けたとしても、静電容量形成用の第一電極７が被着された凹部１０ａの底板部１０と、静電容量形成用の第二電極９が被着された絶縁板２とが共に同じ方向に湾曲して遠心力の影響を相殺するので電極間の距離は変化せず、パッケージ外部の圧力を正確に検出することができる。
【００５７】
また、本発明の圧力検出装置用パッケージは、本発明の圧力検出装置用パッケージの実施の形態の他の例の下面図を示す図９のように、絶縁基体１は、一方の主面の外周部に複数の電極３１が全周にわたって形成されているものとすることが好ましい。この複数の電極３１と外部電気回路基板上に設けられた電極とを半田等により接続することにより、複数の電極３１が形成されている絶縁基体１と外部電気回路基板とを、強固に接続することができ、かつ絶縁基体１の外周部に全周にわたってバランス良く電極３１が形成されているので、絶縁基体１を外部電気回路基板に対して平行で傾きなく、平坦に接続することができる。従って、遠心加速をうけたときに、絶縁基体１が部分的に電気回路基板から浮き上がって変形したりすることによる歪み等が発生して底板部１０と絶縁板２とが変位し、検出される静電容量に影響を与えるのを有効に防止するので、圧力検出装置が外部電気回路基板から剥がれるのを防止することができるとともに、圧力検出装置の外部の圧力を感度良く検出することができる。
【００５８】
また、複数の電極３１は、半導体素子３が搭載される搭載部側に形成された、半導体素子３と配線導体５を介して電気的に接続される外部接続用電極３１ａと、凹部１０側に形成された、半導体素子３とは電気的に接続されないダミー電極３１ｂとから成る。そして、半導体素子３から外部電気回路基板への導電路となる配線導体５は、第一電極７および第二電極９の周囲に形成されないとともに、配線導体５の長さが短くなるので、第一電極７および第二電極９と半導体素子３とを結ぶ配線導体５および半導体素子３と外部電気回路基板とを結ぶ配線導体５の間に生じる漂遊容量が、外部の圧力の変化により第一電極７と第二電極９とによって検出される静電容量に与える影響を小さくすることができ、圧力検出装置によって外部の圧力を精度良く検出することができる。
【００５９】
また、本発明の圧力検出装置用パッケージの実施の形態の他の例の下面図を示す図１０のように、複数の電極３１を半導体素子３が搭載される搭載部と凹部１０との間の絶縁基体１の下面（一方の主面）にも形成しても良い。複数の電極３１は、外部接続用電極３１ａとしても良いし、ダミー電極３１ｂとしても良い。複数の電極３１と外部電気回路基板上に設けられた電極とを半田等により接続することにより、複数の電極３１が形成されている絶縁基体１と外部電気回路基板とを、さらに強固にかつ外部電気回路基板に対して平行で傾きなく、平坦に接続することができる。
【００６０】
複数の電極３１は、各辺または角部に少なくとも一箇所ずつ設けることが好ましい。たとえば、絶縁基体１が長方形の場合は、少なくとも各辺の一箇所ずつに電極を設けるようにし、絶縁基体１の外周部に、全周にわたって複数の電極３１を設けることが好ましい。複数の電極３１を少なくとも各辺に一箇所ずつ設けることにより、外力を絶縁基体１の周辺にわたって分散することができる。また、絶縁基体１の重心に関して対称な位置に配置すると良い。対称な位置に配置することにより絶縁基体１にかかる外力を絶縁基体１の周辺にバランスよく分散することができる。
【００６１】
また、本発明の圧力検出装置用パッケージにおいて、複数の電極３１は、隣接間隔が同じであることが好ましい。この場合、本発明の圧力検出装置用パッケージにかかる遠心加速や外部圧力等の外力を、複数の電極３１に均一にかかるように分散させることができ、絶縁基体１にかかる負荷が全体的に均等になるので、局所的に負荷が大きく加わることによって絶縁基体１に歪み等が発生し、底板部１０や絶縁板２が割れたりするのを有効に防止できる。
【００６２】
また、本発明の圧力検出装置用パッケージにおいて、絶縁基体１は、側面に複数の電極３１とそれぞれ接続された側面導体３２が形成されていることが好ましい。側面導体３２と複数の電極３１とがそれぞれ接続された状態であるので、複数の電極３１と側面導体３２とを外部電気回路基板上に設けられた電極と半田等で接続する際に、側面導体３２は複数の電極３１とともに半田等によって外部電器回路基板の電極と接続されるので、絶縁基体１と外部電気回路基板との接続をより強固にすることができる。その結果、外部電気回路基板から絶縁基体１が剥がれるのを防止することができるとともに、遠心加速をうけた際に、絶縁基体１が部分的に電気回路基板から浮き上がって変形したりすることによる歪み等が発生して底板部１０と絶縁板２との相対的な位置関係や間隔が変化し、検出される静電容量に影響を与えるのを有効に防止するので、外部の圧力を感度良く検出することができる。
【００６３】
なお、側面導体３２は、絶縁基体１の側面または側面と側面とが交わる角部に、絶縁基体１の一方の主面から他方の主面の方向にかけて四角柱状や半円柱状、半楕円柱状等の切欠き部３３を形成し、この切欠き部３３の内面に形成されているのがよく、この場合、側面導体３２と外部電気回路基板の電極との間に良好な半田のメニスカスが形成されて強固に接続することができるととともに、隣接する側面導体３２同士が短絡するのを有効に防止できる。
【００６４】
また、半導体素子３を収容するパッケージと感圧素子とを一体的に形成したことから、圧力検出装置を小型とすることができるとともに、圧力検出用の第一電極７および第二電極９と半導体素子３とを接続する配線導体５の長さを短いものとして、これらの配線導体５間に発生する不要な静電容量を小さなものとして、圧力検出装置の感度を高くすることができる。
【００６５】
なお、第一電極７と第二電極９との間隔が１気圧中において０．０１ｍｍ未満の場合、絶縁板２および底板部１０に大きな圧力、例えば絶縁板２および底板部１０の厚さが最大の５ｍｍであっても、２０００ＫＰａ程度の圧力が印加された際には、絶縁基板２および底板部１０のそれぞれが密閉空間側に撓んで第一電極７と第二電極９とが接触して圧力を検出することができなくなってしまう危険性があり、他方、５ｍｍを超えると、第一電極７と第二電極９との間に形成される静電容量が小さなものとなり、圧力を検出する感度が８０ＫＰａ程度の圧力差を検出できない低いものとなる傾向にある。したがって、第一電極７と第二電極９との間隔は、１気圧中において０．０１〜５ｍｍの範囲が好ましい。
【００６６】
かくして、上述の圧力検出装置用パッケージによれば、搭載部１ａに半導体素子３を搭載するとともに半導体素子３の各電極と配線導体５とを電気的に接続し、しかる後、半導体素子３を封止することによって小型でかつ感度の高い圧力検出装置となる。
【００６７】
なお、本発明は、上述の実施の形態の一例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である。例えば上述の実施の形態の一例では、絶縁板２の下面に枠状の突起部２ｂを設け、この突起部２ｂに絶縁基体１の底板部１０を接合することにより絶縁板２と底板部１０との間に密閉空間を設けるようにしたが、絶縁基体１の底板部１０外周部に枠状の突起部を設け、これを平板状の絶縁板２下面に接合することによって絶縁板２と底板部１０との間に密閉空間を設けるようにしてもよい。
【００６８】
また、絶縁基体１の底板部１０に例えば鉄−ニッケル−コバルト合金や鉄−ニッケル合金等から成る金属枠体を銀−銅ろう等の導電性接合材を介して接合させておき、この金属枠体上に絶縁板２を銀−銅ろう等の導電性接合材を介して接合させることにより絶縁基体１と絶縁板２との間に密閉空間を設けるようにしてもよい。
【００６９】
また、図２，図７に断面図で示すように、絶縁基体１と絶縁板２とは同時焼成により焼結一体化することによって接合されていてもよい。その場合、第一接合用メタライズ層８ａや第二接合用メタライズ層８ｂは設ける必要はない。
【００７０】
さらに、図６に断面図で示すように、絶縁基体１の凹部１０ａ内に突起１ｃを形成し、その表面に第一接合用メタライズ層８ａを設け絶縁板２を接合してもよい。
【００７１】
さらにまた、図８に断面図で示すように、凹部１０ａの内部に絶縁基体１を延出して絶縁板２となる部位を形成した状態として形成していても良い。この場合も、第一接合用メタライズ層８ａや第二接合用メタライズ層８ｂは設ける必要はない。
【００７２】
なお、図２，図５〜８で示した実施の形態の他の例においては、図１で示した実施の形態の例と実質的に共通の部分については図１で用いた符号を用い、その説明を省略する。
【００７３】
【発明の効果】
本発明の圧力検出装置用パッケージによれば、静電容量形成用の第一電極が被着された凹部の底板部と、静電容量形成用の第二電極が被着された絶縁板とを共に可撓な状態として形成したことから、遠心力の作用を受けたとしても、静電容量形成用の第一電極が被着された凹部の底板部と、静電容量形成用の第二電極が被着された絶縁板とが共に同じ方向に湾曲して遠心力の影響を相殺するので電極間の距離は変化せず、パッケージ外部の圧力を正確に検出することができる。
【００７４】
また、半導体素子を収容するパッケージと感圧素子とを一体的に形成したことから、圧力検出装置を小型とすることができるとともに、圧力検出用の第一電極および第二電極と半導体素子とを接続する配線導体を短いものとして、これらの配線導体間に発生する不要な静電容量を小さなものとして、圧力検出装置の感度を高くすることができる。
【００７５】
また、絶縁板が凹部の内面に可撓な状態で接合されるときには、絶縁基体の一方または他方の主面に突出する部位がなくなるので、圧力検出装置を小型化されたものとすることができる。
【００７６】
また、本発明の圧力検出装置用パッケージによれば、上記構成において、絶縁基体は、一方の主面の外周部に複数の電極が全周にわたって形成されているときには、複数の電極と外部電気回路基板上に設けられた電極とを半田等により接続することにより、絶縁基体を外部電気回路基板に強固に接続することができ、また、絶縁基体の外周部に、全周にわたってバランス良く電極が形成されることになるので外部電気回路基板に対して平行で傾きなく、平坦に接続することができる。従って、遠心加速をうけたときに、絶縁基体が部分的に電気回路基板から浮き上がって変形したりすることによる歪み等が発生して底板部と絶縁板とが変位し、検出される静電容量に影響を与えるのを有効に防止するので、圧力検出装置が外部電気回路基板から剥がれるのを防止することができるとともに、圧力検出装置の外部の圧力を感度良く検出することができる。
【００７７】
また、複数の電極のうち、半導体素子が搭載される搭載部の近傍の外周部に形成される電極を、半導体素子と配線導体を介して電気的に接続される外部接続用電極とし、凹部近傍の外周部に形成される電極を、半導体素子とは電気的に接続されないダミー電極とすると、半導体素子から外部電気回路基板への導電路となる配線導体は、第一電極および第二電極の周囲に形成されないとともに、配線導体の長さが短くなるので、第一電極および第二電極と半導体素子とを結ぶ配線導体および半導体素子と外部電気回路基板とを結ぶ配線導体との間に生じる漂遊容量が、外部の圧力の変化により第一電極と第二電極によって検出される静電容量影響を与えるのを小さくすることができ、圧力検出装置の外部の圧力を精度良く検出することができる。
【００７８】
また、本発明の圧力検出装置用パッケージによれば、上記構成において、複数の電極は、隣接間隔が同じであるときには、複数の電極の隣接間隔が同じであるので、本発明の圧力検出装置用パッケージにかかる遠心加速や外部の圧力の力を、複数の電極に均一にかかるように配分することができ、絶縁基体にかかる負荷が均等になるので、局所的に力が大きくなることによって絶縁基体の歪み等が発生し、底板部１０や絶縁板２が割れたりするのを有効に防止できる。
【００７９】
また、本発明の圧力検出装置用パッケージによれば、上記構成において、絶縁基体は、側面に前記複数の電極とそれぞれ接続された側面導体が形成されているときには、複数の電極とともに側面導体とも外部電気回路基板の電極と接続することができるので、絶縁基体と外部電気回路基板との接続をより強固にすることができ、外部電気回路基板から絶縁基体が剥がれるのを防止することができるとともに、遠心加速をうけた際に、絶縁基体が部分的に電気回路基板から浮き上がって変形したりすることによる歪み等が発生して底板部と絶縁板とが変位し、検出される静電容量に影響を与えるのを有効に防止するので、外部の圧力を感度良く検出することができる。
【００８０】
従って、本発明のパッケージによれば、遠心加速の影響を小さくして、外部の圧力を感度良く検出することができるとともに、外部電気回路基板に強固に接合することができるものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の圧力検出装置用パッケージの実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の圧力検出装置用パッケージの実施の形態の他の例を示す断面図である。
【図３】従来の圧力検出装置用パッケージを示す断面図である。
【図４】従来の圧力検出装置用パッケージの他の例を示す断面図である。
【図５】本発明の他の発明による圧力検出装置用パッケージの実施の形態の例を示す断面図である。
【図６】本発明の他の発明による圧力検出装置用パッケージの実施の形態の他の例を示す断面図である。
【図７】本発明の他の発明による圧力検出装置用パッケージの実施の形態の他の例を示す断面図である。
【図８】本発明の他の発明による圧力検出装置用パッケージの実施の形態の他の例を示す断面図である。
【図９】本発明の圧力検出装置用パッケージの実施の形態の他の例を示す下面図である。
【図１０】本発明の圧力検出装置用パッケージの実施の形態の他の例を示す下面図である。
【符号の説明】
１・・・・・・・・・・絶縁基体
２・・・・・・・・・・絶縁板
３・・・・・・・・・・半導体素子
５，５ａ，５ｂ・・・・・配線導体
７・・・・・・・・・・第一電極
９・・・・・・・・・・第二電極
１０・・・・・・・・・底板部
３１・・・・・・・・・複数の電極
３１ａ・・・・・・外部接続用電極
３１ｂ・・・・・・ダミー電極
３２・・・・・・・・・側面導体
【図１】
2004340575.tif 000003
【図２】
2004340575.tif 000004
【図３】
2004340575.tif 000005
【図４】
2004340575.tif 000006
【図５】
2004340575.tif 000007
【図６】
2004340575.tif 000008
【図７】
2004340575.tif 000009
【図８】
2004340575.tif 000010
【図９】
2004340575.tif 000011
【図１０】
2004340575.tif 000012