(57)【要約】【課題】小型で高感度であり、外部の圧力を正確に検出可能な圧力検出装置用のパッケージを提供する。【解決手段】一方の主面に半導体素子が搭載される搭載部１ｂを有する絶縁基体と、絶縁基体１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の他方の主面との間に密閉空間を形成するように可撓な状態で絶縁基体１に接合された絶縁板２と、密閉空間内の絶縁基体１の他方の主面に被着され、配線導体５の一つに電気的に接続された静電容量形成用の第一電極７と、絶縁板２の内側の主面に第一電極７と対向するように被着され、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とを具備する圧力検出装置用パッケージであって、第一電極７は、表面が研磨されて平坦面とされたメタライズ層から成り、第二電極９は、薄膜形成法により被着された金属層から成る。【選択図】  図１
2004354206.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一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、前記絶縁基体の他方の主面との間に密閉空間を形成するように可撓な状態で前記絶縁基体に接合された絶縁板と、前記密閉空間内の前記絶縁基体の前記他方の主面に被着され、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、前記絶縁板の内側の主面に前記第一電極と対向するように被着され、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圧力検出装置用パッケージであって、前記第一電極は、表面が研磨されて平坦面とされたメタライズ層から成り、前記第二電極は、薄膜形成法により被着されてい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】
前記絶縁基体の前記絶縁板との第一接合部は、表面が研磨されて平坦面とされたメタライズ層に第一金属メッキ層と第二金属メッキ層とが順次積層されて成り、前記第一電極の前記メタライズ層と前記第一接合部の前記メタライズ層とは同じ厚みであり、前記絶縁板の前記絶縁基体との第二接合部は、薄膜形成法により被着された金属層の上に第二金属層が形成されて成り、前記第二金属メッキ層と前記第二金属層とを熱圧着させることによって、前記絶縁基体と前記絶縁板とが接合されていることを特徴とする請求項１記載の圧力検出装置用パッケージ。
【請求項３】
前記絶縁基体の前記他方の主面の前記第一接合部に前記絶縁板の外周よりも外側に延出するように前記メタライズ層と前記第一金属メッキ層と前記第二金属メッキ層とが形成されているとともに、前記絶縁板の内側の主面の外周部に前記金属層および前記第二金属層が形成されており、前記第二金属メッキ層と前記第二金属層とを熱圧着するとともに、前記絶縁板の前記第二接合部の外部に露出した表面および前記絶縁基体側の前記第二金属メッキ層の外部に露出した表面を金−錫合金半田により覆っていることを特徴とする請求項２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３１上に、静電容量型の感圧素子３２と、パッケージ３８に収容された演算用の半導体素子３９とを備えている。
【０００３】
そして、感圧素子３２は、例えばセラミックス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３３が被着された凹部を有する絶縁基体３４と、この絶縁基体３４の上面に絶縁基体３４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３５が被着された絶縁板３６と、各静電容量形成用の電極３３，３５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３７とから構成されており、外部の圧力に応じて絶縁板３６が撓むことにより各静電容量形成用の電極３３，３５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３９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３２と半導体素子３９とを配線基板３１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３３，３５と半導体素子３９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２３が搭載される搭載部２１ｂを有する絶縁基体２１と、この絶縁基体２１の表面および内部に配設され、半導体素子２３の各電極が電気的に接続される複数の配線導体２５と、絶縁基体２１の他方の主面の中央部に被着され、配線導体２５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２７と、絶縁基体２１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２２と、この絶縁板２２の内側主面に第一電極２７と対向して被着され、配線導体２５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２９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２３が搭載される搭載部２１ｂを有する絶縁基体２１の他方の主面に静電容量形成用の第一電極２７を設けるとともに、この第一電極２７に対向する静電容量形成用の第二電極２９を内側面に有する絶縁板２２を、絶縁基体２５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２３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２３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】
従来、これらのパッケージの第一電極２７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２１用のセラミックグリーンシート（以下、グリーンシートともいう）に印刷塗布し、これを絶縁基体２１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２１の上面中央部に所定のパターンに形成される。
【０００８】
また、第二電極２９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２２用のセラミックグリーンシート（以下、グリーンシートともいう）に印刷塗布し、これを絶縁板２２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２２の所定のパターンに形成される。
【０００９】
また、第一電極２７と第二電極２９とを静電容量形成用とするためには、第一電極２７と第二電極２９との間に一定の領域を形成する必要があるため、絶縁基体２１または絶縁板２２の外周部に枠状の突起部２２ｂを形成することで、絶縁基体２１と絶縁板２２との間に静電容量形成用の密閉空間を形成させていた。
【００１０】
また、絶縁基体２１と絶縁板２２とは、その外周部または枠状の突起部２ｂに第一接合用メタライズ層２８、第二接合用メタライズ層３０を形成し、この第一接合用メタライズ層２８と第二接合用メタライズ層３０とをろう材等により接合していた。
【００１１】
【特許文献１】
特開２００１−３５６０６４号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の圧力検出装置用パッケージによると、第一電極２７および第二電極２９は、スクリーン印刷法で形成されていることから、その表面の平坦度を高いものとし、第一電極２７と第二電極２９との間の距離を均一にしたものとするのが難しく、第一電極２７と第二電極２９の間に発生する静電容量がばらつき、感度が低下してしまうという問題点を有していた。
【００１３】
また、絶縁板２２の上面に遠心力の作用を受けた場合に、第二電極２９や絶縁板２２の質量により、絶縁板２２が変位してしまい、第一電極２７と第二電極２９との間の距離が変化して静電容量の変化が影響を受けてしまい、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、絶縁基体２１と絶縁板２２とを接合した際に、ろう材のボリュームのばらつき等の影響により、第一電極２７と第二電極２９との間に傾きが発生してしまい、検出感度にばらつきが発生してしまうという問題点を有していた。
【００１５】
また、外部の圧力を感度良く検出することができるものとするために、絶縁基体２１または絶縁板２２の外周部の枠を低くし、第一電極２７と第二電極２９との間を狭くしたり、絶縁板２２を薄くして外部の圧力による変位量を大きくする方法があるが、絶縁基体２１または絶縁板２２の外周部の枠を低く形成するのが困難であり、ろう材の塑性変形等の影響により絶縁板２２にクラックや割れが発生しやすくなるとともに、絶縁板２２を薄くすると、第二電極２９形成時の影響により絶縁板２２の反り等の変形の影響が大きくなったり、外部に圧力が印加された際に、絶縁基体２１と絶縁板２２とを接合するためのろう材の塑性変形により絶縁板にクラックや割れが発生してしまうという問題点を有していた。
【００１６】
したがって、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低減し、外部の圧力を検出する感度がよい圧力検出装置用のパッケージを提供することにある。
【００１７】
【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、前記絶縁基体の他方の主面との間に密閉空間を形成するように可撓な状態で前記絶縁基体に接合された絶縁板と、前記密閉空間内の前記絶縁基体の前記他方の主面に被着され、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、前記絶縁板の内側の主面に前記第一電極と対向するように被着され、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圧力検出装置用パッケージであって、前記第一電極は、表面が研磨されて平坦面とされたメタライズ層から成り、前記第二電極は、薄膜形成法により被着されていることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明の圧力検出装置用パッケージによれば、第一電極は、表面が研磨されて平坦面とされたメタライズ層から成り、第二電極は、薄膜形成法により被着されている金属層から成ることから、第一電極と第二電極との間隔のバラツキを小さく、一定のものとすることができ、外部の圧力を精度良く検出することができるものとすることができる。
【００１９】
また、第二電極は、絶縁板に薄膜形成法により形成されるので、絶縁板および第二電極を形成する際に、第２電極の内部応力によって絶縁板に反り等の変形が発生するのを防止することができるとともに、絶縁板を薄くかつ平坦なものとして形成しやすくなるので、外部の圧力を感度良く検出することができるとともに、絶縁板や第二電極を薄くかつ小さく形成して質量を下げることにより、遠心加速の影響を低減させることができる。
【００２０】
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、前記絶縁基体の前記絶縁板との第一接合部は、表面が研磨されて平坦面とされたメタライズ層に第一金属メッキ層と第二金属メッキ層とが順次積層されて成り、前記第一電極の前記メタライズ層と前記第一接合部の前記メタライズ層とは同じ厚みであり、前記絶縁板の前記絶縁基体との第二接合部は、薄膜形成法により被着された金属層の上に第二金属層が形成されて成り、前記第二金属メッキ層と前記第二金属層とを熱圧着させることによって、前記絶縁基体と前記絶縁板とが接合されていることを特徴とするものである。
【００２１】
本発明の圧力検出装置用パッケージによれば、絶縁基体の絶縁板との第一接合部は、表面が研磨されて平坦面とされたメタライズ層に第一金属メッキ層と第二金属メッキ層とが順次積層されて成り、第一電極のメタライズ層と第一接合部のメタライズ層とは同じ厚みであり、絶縁板の絶縁基体との第二接合部は、薄膜形成法により被着された金属層の上に第二金属層が形成されて成り、前記第二金属メッキ層と前記第二金属層とを熱圧着させることによって、前記絶縁基体と前記絶縁板とが接合されているときには、厚みの薄いものとして形成しやすい第二金属層がその厚みにより第一電極と第二電極との間に静電容量を形成するための間隔を調整するものとなるので、第一電極と第二電極との間隔を小さいものとすることができるとともに、第二金属メッキ層と第二金属層とを熱圧着することにより絶縁基体と絶縁板とが接合されるので、絶縁基体と絶縁板とをろう材等の接合材を使用せずに接合でき、接合時の傾きを防止することとなり、外部の圧力を感度良く検出することができる。
【００２２】
また、第一電極と第二電極との間隔を小さくできて、感度の高いものとなることによって、静電容量を形成する第一電極と第二電極との対向する部位を小さく形成しやすくすることができるので、絶縁板を小さくかつ薄くすることができ、パッケージを小型化することができるとともに、絶縁板および第二電極の質量をより小さくでき、遠心力による影響を低減することができる。
【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、前記絶縁基体の前記他方の主面の前記第一接合部に前記絶縁板の外周よりも外側に延出するように前記メタライズ層と前記第一金属メッキ層と前記第二金属メッキ層とが形成されているとともに、前記絶縁板の内側の主面の外周部に前記金属層および前記第二金属層が形成されており、前記第二金属メッキ層と前記第二金属層とを熱圧着するとともに、前記絶縁板の前記第二接合部の外部に露出した表面および前記絶縁基体側の前記第二金属メッキ層の外部に露出した表面を金−錫合金半田により覆っていることを特徴とするものである。
【００２４】
本発明の圧力検出装置用パッケージによれば、熱圧着により絶縁基体と絶縁板との間に密閉空間を形成することができるととともに、絶縁板の第二接合部の外部に露出した表面および絶縁基体側の第二金属メッキ層の外部に露出した表面を金−錫合金半田により覆っているときには、絶縁基体と絶縁板との間の密閉空間をより気密性の高いものとすることができる。従って、外部の圧力を精度良く検出することができる小型のパッケージとすることができる。
【００２５】
【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。
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１において、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は第二電極である。
【００２６】
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。
【００２７】
絶縁基体１は、その一方の主面（図１では下面）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。
【００２８】
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の一方の主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。
【００２９】
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が導出されており、この配線導体５と半導体素子３の各電極を半田バンプ等の導電性材料から成る導電性接合部材６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とは半田バンプを介して接続されるとしたが、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。
【００３０】
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の一方の主面外周部に導出し、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に半田バンプ等の導電性接合部材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の一方の主面外周部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。
【００３１】
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程度のニッケルメッキ層と厚みが０．１〜３μｍ程度の金メッキ層とが順次被着されている。
【００３２】
また、絶縁基体１の他方の主面（図１では上面）中央部には、静電容量形成用の第一電極７が被着されている。この第一電極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５ａが電気的に接続されており、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等の導電性接合部材６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。
【００３３】
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の上面中央部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程度のニッケルメッキ層が被着されている。
【００３４】
また、第一電極７の周囲の絶縁基体１の他方の主面には、後述する絶縁板２を絶縁基体１に接合するための第一接合部８のメタライズ層８ａが被着されており、後述する絶縁板２の第二接合部に接合されることで、絶縁板２の第二電極９に電気的に接合される。
【００３５】
この第一接合部８のメタライズ層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等の導電性接合部材６を介して電気的に接続すると第一接合部８のメタライズ層８ａに電気的に接続された第二電極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。
【００３６】
第一接合部８のメタライズ層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、第一電極７の周囲の絶縁基体１の他方の主面（上面）に枠状の所定のパターンに形成される。
【００３７】
また、絶縁基体１の他方の主面（上面）に絶縁基体１との間に密閉空間を形成するように取着された絶縁板２は、セラミックスや樹脂から成り、セラミックスから成る場合は、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厚みが０．０１〜５ｍｍの平板状のものであり、外部の圧力に応じて絶縁基体１側に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。
【００３８】
なお、絶縁板２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、これに例えば８０ＫＰａ程度の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、例えば２０００ＫＰａ程度の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なものとなってしまう。したがって、絶縁板２の厚みは０．０１〜５ｍｍの範囲が好ましい。
【００３９】
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や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。
【００４０】
また、絶縁板２の密閉空間の内側となる主面（図１では下面）中央部には、静電容量形成用の第二電極９が被着されている。この第二電極９は、前述の第一電極７と対向するように配されることによって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する。
【００４１】
このような第二電極９は、絶縁板２の密閉空間の内側の主面にニッケルクロム等の金属を蒸着法等の薄膜形成法を用いることにより絶縁板２の下面に被着することによって形成することができる。また、第二電極９の表面には、第二電極９が酸化腐食するのを防止するために、厚みが０．０１〜２．０μｍ程度の金等の金属膜９ａを被着していても良い。
【００４２】
また、第二電極９を絶縁板の主面のほぼ全面に被着し、この外周部を先述の第一接合部８と接合される第二接合部１０とすることで、配線導体５ｂに半導体素子３の電極を半田バンプ等の導電性接合部材６を介して接続すると半導体素子３の電極と第二電極９とが電気的に接続されるようになっている。
【００４３】
なお、第二電極９を絶縁板２の主面のほぼ全面に被着して、第二電極９の外周部を第二接合部１０としても良いし、第二電極９を絶縁板２の主面の中央部に被着するとともに、第二電極９の外周部の絶縁板２の主面に第二電極９と電気的に接続される第二接合部１０用の金属層を形成しても良い。
【００４４】
第一接合部８と第二接合部１０とを第一電極７と第二電極との間に空間を形成するように絶縁基体１と絶縁板２とを接合することで、第一電極７や第二電極９の面積および第一電極７および第二電極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が絶縁基体１側に撓んで第一電極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。
【００４５】
そして本発明においては、第一電極７は、表面が研磨されて平坦面とされたメタライズ層から成り、第二電極９は、薄膜形成法により被着された金属層から成ることから、第一電極７の各部と第二電極９の各部との間隔のばらつきを小さく、一定のものとすることができるので、外部の圧力を精度良く検出することができるものとすることができる。従って、第一電極７は表面が研磨されて平坦面とされたメタライズ層から成り、第二電極９は薄膜形成法により被着された金属層から成ることが重要である。
【００４６】
第一電極７の研磨は、絶縁基体１の一方の主面（上面）にメタライズ層を形成した後、例えば、平面研削機等により、メタライズ層の表面が平坦になるように研磨することにより、第一電極７の平坦度は３μｍ以内とすることができて、第二電極９との間隔のばらつきを小さなものとできる。
【００４７】
また、第二電極９は、絶縁板２に薄膜形成法により形成されるので、第二電極９を絶縁板２の下面に薄く形成することができ、第二電極９の重量は小さいものなることから、絶縁板２および第二電極９を形成する際に、絶縁板２に反り等の変形が発生するのを防止することができるとともに、絶縁板２を薄くかつ平坦なものとして形成しやすくなるので、外部の圧力を感度良く検出することができるとともに、絶縁板２や第二電極９を薄くかつ小さく形成して質量を下げることにより、遠心加速の影響を低減させることができる。
【００４８】
また、絶縁板２がセラミックス等からなる場合は、約１６００℃の温度で焼成する際に絶縁板２に若干の反り等が発生しても絶縁板２の表面を研磨等により平坦化した後、第二電極９を形成することができるので、絶縁板２をより薄く平坦なものとすることができる。
【００４９】
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、絶縁基体１の絶縁板２との第一接合部８は、表面が研磨されたメタライズ層８ａに第一金属メッキ層８ｂと第二金属メッキ層８ｃとが順次積層されて成り、第一電極７のメタライズ層と第一接合部８のメタライズ層８ａとは同じ厚みであり、絶縁板２の第二接合部２は、薄膜形成法により被着された金属層の上に第二金属層１１が形成されて成り、第二金属層１１と第二金属メッキ層８ｃとを熱圧着させることによって、絶縁基体１と絶縁板２とが接合されている。
【００５０】
第一接合部８のメタライズ層８ａの表面は、第一電極７の表面と同様に同じ高さに研磨されているとともに、１〜１０μｍ程度のニッケル等の第一金属メッキ層８ｂと０．１〜３μｍ程度の金等の第二金属メッキ層８ｃとが被着される。
【００５１】
なお、第一電極７の表面には、第一接合部と同様な第一金属メッキ層７ｂと第二金属メッキ層７ｃを被着することによって、第一電極７の酸化防止層としてもよい。研磨されて平坦面とされた第一電極７のメタライズ層７ａの表面にこのような金属メッキを施しても、金属メッキは、平端面とされたメタライズ層上に被膜されて順次積層されていくので、第一電極７の平坦度が大きく損なわれることはない。
【００５２】
第二接合部１０の薄膜形成法により被着された金属層は、第二電極９の外周部を用いたものでも良いし、第二電極９の外周部に第二電極９と電気的に接続されるように第二電極９とは別に被着されたものでも良い。この別に被着された金属層とするときは、第二電極９と同じニッケルクロム等の金属層とするのが好ましい。
【００５３】
また、第二金属層１１は、例えば、０．３〜１０μｍ程度の金等の金属を無電解メッキ法等により、絶縁板２の外周部に枠状に被着することによって、第二電極９を囲繞するような枠部となるとともに、第二金属層１１と第二金属メッキ層８ｃとを熱圧着させることによって、絶縁基体１と絶縁板２との間に密閉空間を形成するとともに、第一接合部８と第二接合部１０とを電気的に接続させる。なお、第二金属層１１は、厚さ１〜１０μｍ程度の金箔のような金属板を絶縁板２の外周部に枠状に熱圧着等によって被着させてもよい。また、第二金属層１１は第二接合部１０の薄膜形成法により被着された金属層の上に被着されるとしたが、第一接合部８の第二金属メッキ層８ｃの上に被着させ、この第二金属層１１を絶縁板２の外周部に熱圧着によって接合させてもよい。
【００５４】
これにより、第一接合部８は研磨により平坦な状態となっているので、絶縁板２を絶縁基体１に接合する際に、第一電極７と第二電極９との間隔を安定したものとすることができるとともに、絶縁基体１と絶縁板２とをろう材等の接合材を使用することなく接合できるので、絶縁基体１と絶縁板２とを傾きなく、平行に接合することができ、外部の圧力を感度良く検出することができることとなる。
【００５５】
また、厚みを薄く形成しやすい第二金属層１１がその厚みにより第一電極７と第二電極９との間隔、すなわち第一電極７と第二電極９との間に静電容量を形成するための間隔を調整するものとなるので、第一電極７と第二電極９との間隔を非常に小さいものとすることができる。
【００５６】
また、第一電極７と第二電極９との間隔を小さくできて、感度の高いものとすることにより、静電容量形成部を小さくできるので、絶縁板２を小さくすることができ、パッケージを小型化することができるとともに、遠心力による影響を低減することができる。
【００５７】
なお、第一電極７と第二電極９との短絡を防止するために、第一接合部８のメタライズ層８ａは、第一電極７のメタライズ層７ａよりも５μｍ程度は厚くしていても構わない。
【００５８】
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の他方の主面の第一接合部８に絶縁板の外周よりも外側に延出するようにメタライズ層８ａと第一金属メッキ層８ｂと第二金属メッキ層８ｃが形成されているとともに、絶縁板２の内側の主面の外周部に薄膜形成法によって被着された金属層および第二金属層１１が形成されており、第二金属メッキ層８ｃと第二金属層１１とを熱圧着するとともに、絶縁板２の第二接合部１０の外部に露出した表面および絶縁基体１側の第二金属メッキ層８ｃの外部に露出した表面を金−錫合金半田１２により覆ってもよい。
【００５９】
このようにすることにより、熱圧着により絶縁基体１と絶縁板２との間に密閉空間を形成することができるととともに、絶縁板２の第二接合部１０の外部に露出した表面および絶縁基体１側の第二金属メッキ層８ｃの外部に露出した表面を金−錫合金半田１２により覆うことから、絶縁基体１と絶縁板２との間の密閉空間をより気密性の高いものとすることができることとなるので、好ましい。また、気密性の高いものとできるので、外部の圧力が変動した際に、密閉空間内の圧力が変動することがなく一定となることから、外部の圧力を精度良く検出することができる小型のパッケージとすることができる。
【００６０】
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、一方の主面に半導体素子３が搭載される絶縁基体１の他方の主面に静電容量形成用の第一電極７を設けるとともに、この第一電極７に対向する静電容量形成用の第二電極９を内側面に有する絶縁板２を絶縁基体１との間に密閉空間を形成するように可撓な状態で絶縁基体１に接合させたことから、半導体素子３を収容する容器と感圧素子とが一体となり、その結果、圧力検出装置を小型化することができる。
【００６１】
また、静電容量形成用の第一電極７および第二電極９を、絶縁基体１に設けた配線導体５ａ，５ｂを介して半導体素子３に接続することから、第一電極７および第二電極９を短い距離で半導体素子３に接続することができ、その結果、これらの配線導体５ａ，５ｂ間に発生する不要な静電容量を小さなものとして感度の高い圧力検出装置用パッケージを提供することができる。
【００６２】
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１ｂ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が高く、外部の圧力を正確に検出することが可能な圧力検出装置用パッケージとなる。
【００６３】
なお、本発明は、上述の実施の形態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内であれば種々の変更は可能である。例えば、図２のパッケージの断面図で示すように、第二金属層１１を第二接合部１０の外周部を覆う様に被着させることで、金−錫合金半田１２との接合性を高め、密閉空間の気密性をより高いものとすることができる。また、第二金属層１１は、第一接合部８上に枠状に形成し、これを絶縁板２の第二接合部１０の金属層と接合するようにしてもよい。
【００６４】
【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、第一電極は、表面が研磨されて平坦面とされたメタライズ層から成り、第二電極は、薄膜形成法により被着されている金属層から成ることから、第一電極と第二電極との間のバラツキを小さく、一定のものとすることができ、外部の圧力を精度良く検出することができるものとすることができる。
【００６５】
また、第二電極は、絶縁板に薄膜形成法により形成されるので、絶縁板および第二電極を形成する際に、絶縁板に反り等の変形が発生するのを防止することができるとともに、絶縁板を薄いものとして形成しやすくなるので、外部の圧力を感度良く検出することができるとともに、絶縁板や第二電極を薄くかつ小さく形成して質量を下げることにより、遠心加速の影響を低減させることができる。
【００６６】
また、本発明の圧力検出装置用パッケージによれば、絶縁基体の前記絶縁板との第一接合部は、表面が研磨されて平坦面とされたメタライズ層に第一金属メッキ層と第二金属メッキ層とが順次積層されて成り、第一電極のメタライズ層と第一接合部のメタライズ層とは同じ厚みであり、絶縁板の絶縁基体との第二接合部は、薄膜形成法により被着された金属層の上に第二金属層が形成されて成り、前記第二金属メッキ層と前記第二金属層とを熱圧着させることによって、絶縁基体と絶縁板とが接合されているときには、第二金属層がその厚みにより第一電極と第二電極との間隔、すなわち第一電極と第二電極との間に静電容量を形成するための間隔を調整するものとなるので、第一電極と第二電極との間隔を小さいものとすることができるとともに、第二金属メッキ層と第二金属層とを熱圧着することにより絶縁基体と絶縁板とが接合されるので、絶縁基体と絶縁板との接合時にろう材等の接合材のボリューム等のばらつきによる傾きが抑制されることとなり、外部の圧力を感度良く検出することができる。
【００６７】
また、第一電極と第二電極との間隔を小さくできて、感度の高いものとすることにより、静電容量形成部を小さくできるので、絶縁板を小さくすることができ、パッケージを小型化することができるとともに、遠心力による影響を低減することができる。
【００６８】
また、本発明の圧力検出装置用パッケージによれば、熱圧着により絶縁基体と絶縁板との間に密閉空間を形成することができるととともに、絶縁板の第二接合部の外部に露出した表面および絶縁基体側の第二金属メッキ層の外部に露出した表面を金−錫合金半田により覆っているときには、絶縁基体と絶縁板との間の密閉空間をより気密性の高いものとすることができる。従って、外部の圧力を精度良く検出することができる小型のパッケージ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一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の断面図である。
【図４】従来の圧力検出装置用パッケージの断面図である。
【符号の説明】
１・・・・・・・・・・・絶縁基体
２・・・・・・・・・・・絶縁板
３・・・・・・・・・・・半導体素子
５、５ａ、５ｂ、５ｃ・・配線導体
７・・・・・・・・・・・第一電極
８・・・・・・・・・・・第一接合部
９・・・・・・・・・・・第二電極
１０・・・・・・・・・・第二接合部
１１・・・・・・・・・・第二金属層
１２・・・・・・・・・・金−錫合金半田
【図１】
2004354206.tif 000003
【図２】
2004354206.tif 000004
【図３】
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【図４】
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