(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定圧力が印加される半導体圧力センサチップ、プレス加工で形成され前記半導体圧力センサチップの検出出力信号を導出するための複数のリードフレーム部片で構成されるリードフレーム、前記リードフレームに実装されモールド材により封止されるチップ型表面実装受動素子部品を備え、前記半導体圧力センサチップをリードフレーム部片のプレス加工による凸状痕跡がある面側に配設し、前記半導体圧力センサチップの電気的接合はワイヤボンディングによりなされ、前記チップ型表面実装受動素子部品を前記複数のリードフレーム部片のプレス加工による複数の凹状痕跡を跨ぐように配設することを特徴とする半導体圧力センサ。
【請求項２】
被測定圧力が印加される半導体圧力センサチップ、プレス加工で形成され前記半導体圧力センサチップの検出出力信号を導出するための複数のリードフレーム部片で構成されるリードフレーム、前記リードフレームに実装されモールド材により封止されるチップ型表面実装受動素子部品を備え、前記半導体圧力センサチップをリードフレーム部片のプレス加工による凸状痕跡がある面側に配設し、前記半導体圧力センサチップの電気的接合はワイヤボンディングによりなされ、前記チップ型表面実装受動素子部品を前記複数のリードフレーム部片のプレス加工による複数の凹状痕跡を跨ぐように配設すると共に、前記リードフレームの前記プレス加工による凸状痕跡が圧縮加工により処理され、前記圧縮加工処理された部位にもチップ型表面実装受動素子部品を配設することを特徴とする半導体圧力センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体圧力センサ、特に、半導体圧力センサにおいて、リードフレーム上に搭載する部品にチップ型コンデンサやチップ型固定抵抗などのチップ型部品、半導体圧力センサチップ等の回路部品が混在する半導体圧力センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術では、リードフレームの一方の面は半導体圧力センサチップが表面実装およびワイヤボンディングされ、その面は樹脂封止されており、樹脂封止した面の反対側はチップ型部品が表面実装され、樹脂封止されない構造を形成している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２５３４２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体圧力センサにおいては、半導体圧力センサチップによって圧力を検知するため、半導体圧力センサチップは被測定圧力領域と圧力伝達可能に流体的に連通していなければならず、モールド樹脂内に封止することができない。
このため、上記したような従来技術の構成によると、チップ型部品や半導体圧力センサチップなどの回路部品の実装はリードフレームの樹脂封止しない面に集約され、半導体圧力センサの小型化が困難となってしまうという問題が生じていた。
また、プレス加工リードフレームの打ち抜き部に生じるバリを跨いで表面実装用チップ型部品が実装される際に、チップ型部品がバリ部と接触し搭載位置の精度が低下する、もしくはチップ型部品がダメージを受け破壊するという問題が生じていた。
さらに、印刷マスクを用いてチップ型部品の接合部材が塗布される場合、印刷マスクがバリ部と接触し塗布位置の精度が低下したり、マスクが変形するという問題も生じていた。
【０００５】
この発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、リードフレームの両面を実装面とすることでリードフレームの実装領域を増加させ、半導体圧力センサの小型化を容易に実現しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る半導体圧力センサでは、被測定圧力が印加される半導体圧力センサチップ、プレス加工で形成され前記半導体圧力センサチップの検出出力信号を導出するための複数のリードフレーム部片で構成されるリードフレーム、前記リードフレームに実装されモールド材により封止されるチップ型表面実装受動素子部品を備え、前記半導体圧力センサチップをリードフレーム部片のプレス加工による凸状痕跡がある面側に配設し、前記半導体圧力センサチップの電気的接合はワイヤボンディングによりなされ、前記チップ型表面実装受動素子部品を前記複数のリードフレーム部片のプレス加工による複数の凹状痕跡を跨ぐように配設するものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、半導体圧力センサチップをリードフレーム部片のプレス加工による凸状痕跡がある面側に配設し、前記半導体圧力センサチップの電気的接合はワイヤボンディングによりなされ、チップ型表面実装受動素子部品を複数のリードフレーム部片のプレス加工による複数の凹状痕跡を跨ぐように配設することにより、リードフレームの両面をプレス加工による痕跡の影響を極力小さくした実装面とすることでリードフレームの実装領域を増加させ、半導体圧力センサの小型化を容易に実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
この発明による実施の形態１を図１および図２について説明する。図１は実施の形態１における半導体圧力センサの構成を示す側断面図である。図２は実施の形態１における半導体圧力センサの要部構成を示す拡大側断面図である。
【０００９】
この発明による実施の形態１における半導体圧力センサの構成を示す図１および図２において、この半導体圧力センサは例えば自動車用の吸気圧センサとして用いられるものである。
リードフレーム１は、複数のリードフレーム部片１Ａ，１Ｂ，１Ｃによって構成され、これらのリードフレーム部片１Ａ，１Ｂ，１Ｃはプレス加工によって形成される。リードフレーム部片１Ａ，１Ｂ，１Ｃの図示上面にはプレスの打ち抜き方向側と逆側にプレス加工によるバリ１ａすなわち凸状痕跡がそれぞれ生成され、リードフレーム部片１Ａ，１Ｂ，１Ｃの図示下面にはプレスの打ち抜き方向側にプレス加工によるダレ１ｂすなわち凹状痕跡がぞれぞれ生成されている。
複数のリードフレーム部片１Ａ，１Ｂ，１Ｃからなるリードフレーム１は、リードフレーム１に実装されるチップ型コンデンサ２からなる表面実装用チップ型受動素子部品が封止されるエポキシ樹脂などのモールド樹脂３によってリードフレーム部片１Ａ，１Ｂ，１Ｃが結着され同一直線上に所定の間隔を置いて配設される。
リードフレーム１における複数のリードフレーム部片１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、それぞれプレス加工の際プレスの打ち抜き方向側と逆側に生成されるプレス加工によるバリ１ａすなわち凸状痕跡を有する面を図示上面として配設され、プレス加工の際プレスの打ち抜き方向側に生成されるプレス加工によるダレ１ｂすなわち凹状痕跡を有する面を図示下面として配設される。
リードフレーム部片１Ａ，１Ｂ，１Ｃの下面における大部分は、モールド樹脂３と結着され、リードフレーム部片１Ａ，１Ｂ，１Ｃの上面における大部分は、モールド樹脂３と結着されず開放されている。
【００１０】
チップ型コンデンサ２は、プレス加工されたリードフレーム１のリードフレーム部片１Ｂ，１Ｃのプレスの打ち抜き方向側でリードフレーム部片１Ｂ，１Ｃにダレ１ｂがある面にリードフレーム１Ｂ，１Ｃを跨いで実装され、エポキシ樹脂などのモールド樹脂３によって封止されている。
チップ型コンデンサ２とリードフレーム部片１Ｂ，１Ｃとは、例えばエポキシ系の導電性接着剤からなる接合部材によって接合されている。リードフレーム部片１Ａ，１Ｂ，１Ｃからなるリードフレーム１の素材は、例えば銅や４２アロイであり、表面に金，銀，ニッケル等のめっきを施してあることが望ましい。
【００１１】
チップ型コンデンサ２が表面実装されるリードフレーム部片１Ｂ，１Ｃの裏面であるリードフレーム１におけるリードフレーム部片１Ａ，１Ｂ，１Ｃのプレス打ち抜き方向と逆側でプレス加工によるバリ１ａがある面には、開口部７が形成されている。
【００１２】
半導体圧力センサチップ５は、リードフレーム部片１Ｂの上面に開口部７へ突出して配設され、薄肉のダイヤフラム材の表面上に形成され圧力変化に応じて抵抗値が変化する歪み抵抗層を有するダイヤフラム５ａと、ダイヤフラム５ａに陽極接合等で接合されるガラス台座５ｂとによって構成されている。
ダイヤフラム５ａとガラス台座５ｂとが接合されることで、ダイヤフラム５ａの下部のガラス台座５ｂとの間に真空室５ｃが形成される。
圧力導入孔８から開口部７に導入される被測定圧力によって、真空室５ｃとの圧力差で生じたダイヤフラム５ａの歪みを、このダイヤフラム５ａ上に形成したゲージ抵抗としての歪み抵抗層の抵抗値変化から検出し、被測定圧力を圧力検出出力信号としての電気信号に変換するものである。
【００１３】
信号処理回路チップ６は、プレス加工されたリードフレーム１のリードフレーム部片１Ａのプレスの打ち抜き方向側と逆側でプレス加工によるダレ１ｂがある面に開口部７へ突出して配設される。
信号処理回路チップ６には、半導体圧力センサチップ５からの電気信号を増幅する増幅回路と、所望の出力電圧特性への調整を行う調整回路と、調整データを格納するＲＯＭが形成されている。調整回路による所望の出力電圧特性への調整は、調整端子を介して、電気信号を入力することによって行われる。
半導体圧力センサチップ５からの被測定圧力に応じた検出出力信号は、信号処理回路チップ６を介してリードフレーム１のリードフレーム部片１Ａ，１Ｂ，１Ｃにより外部へ導出される。
【００１４】
前記半導体圧力センサチップ５および信号処理回路チップ６は、例えばフッ素樹脂などの接合部材にて開口部７内、すなわちプレス加工されたリードフレーム１を構成するリードフレーム部片１Ａ，１Ｂのプレス打ち抜き方向と逆側でリードフレーム部片１Ａ，１Ｂにバリ１ａのある面側に取り付けられる。
半導体圧力センサチップ５は、リードフレーム１を構成するリードフレーム部片１Ｂのプレス打ち抜き方向と逆側でリードフレーム部片１Ｂにバリ１ａのある面側に開口部７へ突出して設けられる。
信号処理回路チップ６は、リードフレーム１を構成するリードフレーム部片１Ａのプレス打ち抜き方向と逆側でリードフレーム部片１Ａにバリ１ａのある面側に開口部７へ突出して設けられる。
開口部７内ではリードフレーム１を構成するリードフレーム部片１Ａ，１Ｂがモールド樹脂３から露出しており、ボンディングワイヤ４により前記リードフレーム１を構成するリードフレーム部片１Ａ，１Ｂと前記半導体圧力センサチップ５および信号処理回路チップ６とが電気的に接続されている。
開口部７の内部は圧力導入室になっており、前記開口部７からなる圧力導入室内は、例えば、有機保護膜やフッ素ゲルなどのＩＣチップの保護剤で被覆される。開口部７は被測定圧力の導入孔８と圧力伝達可能に流体的に連通される。
【００１５】
この発明による実施の形態１のような構成によれば、チップ型コンデンサ２は開口部７に上面を開放するリードフレーム１の裏面でリードフレーム部片１Ｂ，１Ｃのプレスの打ち抜き方向側でリードフレーム部片１Ｂ，１Ｃにダレ１ｂがある面のモールド樹脂３内に配設されるため、チップ型コンデンサ２の実装領域を確保するためにリードフレーム１の面積を大きくする必要はない。
ここで、車載用の半導体圧力センサはガソリン雰囲気中に設置されるためＩＣの保護が必要となる。ＩＣチップの保護は通常有機保護膜やフッ素ゲルなどによってなされるが、これらの保護材はコストが高いため極力使用量を少なくすることが望ましい。従って、チップ型コンデンサ２などの感圧に必要のない部品は樹脂モールド３の内部に収納し、保護剤の塗布範囲を小さくすることで半導体圧力センサの低コスト化を図ることができる。
また、プレスの打ち抜き方向と逆側のバリ１ａのある面側にチップ型コンデンサ２を実装する際に、裏面にあるワイヤボンド部にはチップ型コンデンサ２やチップ型コンデンサ２の接合部材が接触しないため、ワイヤボンド部の汚損はなく、ワイヤボンド接合の信頼性が確保できる。
さらに、プレス加工されたリードフレーム１を構成するリードフレーム部片１Ｂ，１Ｃのプレス打ち抜き方向側に生じるダレ１ｂ部にチップ型コンデンサ２がマウントされるので、前述したように打ち抜き方向の逆側に生じるバリ１ａによってチップ型コンデンサ２に応力が集中してチップが破損する、もしくは搭載精度が低下するというような心配がない。
そして、一般に、リードフレーム１を構成するリードフレーム部片１Ａ，１Ｂ，１Ｃはプレス加工によって形成することで安価に製作することが可能である。
したがって、実施の形態１のような構成によれば、チップ型コンデンサ２の接合性を確保したまま、半導体圧力センサの低コスト化を図ることができる。
【００１６】
この発明による実施の形態１によれば、被測定圧力が印加される半導体圧力センサチップ５、プレス加工で形成され前記半導体圧力センサチップ５の検出出力信号を導出するための複数のリードフレーム部片１Ａ，１Ｂ，１Ｃからなるリードフレーム１、前記リードフレーム１の複数のリードフレーム部材１Ｂ，１Ｃを跨いで実装されモールド材により封止されるチップ型コンデンサ２またはチップ型固定抵抗などのチップ型部品からなる表面実装用チップ型受動素子部品を備え、前記半導体圧力センサチップ５はリードフレーム１を構成するリードフレーム部片１Ｂのプレス加工によるバリ１ａすなわち凸状痕跡がある面にこの面に密着して配設され、つまり前記半導体圧力センサチップ５はリードフレーム１を構成するリードフレーム部片１Ｂのプレス加工によるバリ１ａすなわち凸状痕跡がある面側に配設され、前記チップ型コンデンサ２またはチップ型固定抵抗などのチップ型部品からなる表面実装用チップ型受動素子部品はリードフレーム１を構成するリードフレーム部材１Ｂ，１Ｃのプレス加工によるダレ１ｂすなわち凹状痕跡がある面に配設されるようにしたので、リードフレーム１の両面を実装面とすることでリードフレーム１の実装領域を増加させ、半導体圧力センサの小型化を容易に実現することができる。
すなわち、リードフレーム１、チップ型固定抵抗やチップ型コンデンサ２などの表面実装用チップ型受動素子部品、半導体圧力センサチップ５からなる半導体圧力センサにおいて、リードフレーム１はプレス加工で形成され、リードフレーム１を跨いで実装されるチップ型固定抵抗やチップ型コンデンサ２などの表面実装用チップ型受動素子部品はプレスの打ち抜き方向でリードフレーム１にダレ１ｂがある面に設定され、半導体圧力センサチップ５はプレスの打ち抜き方向と逆側でリードフレーム１にバリ１ａのある面に直接的に接合された状態で設定されてプレスの打ち抜き方向と逆側でリードフレーム１にバリ１ａのある面側に設定され、前記チップ型固定抵抗やチップ型コンデンサ２などの表面実装用チップ型受動素子部品はモールド樹脂により封止され、前記半導体圧力センサチップ５はモールド樹脂で封止されないことを特徴とする半導体圧力センサが構成されている。
したがって、この構成により、中空パッケージ構造となる半導体圧力センサでもリードフレーム１上の回路部品の搭載密度を向上し半導体圧力センサの小型化ができる。またプレス加工リードフレーム１のプレスの打ち抜き方向を考慮することで、チップ型固定抵抗やチップ型コンデンサ２などの表面実装用チップ型受動素子部品の接合性を確保することができ、リードフレーム１の両面を実装面とすることでリードフレーム１の実装領域を増加させ、半導体圧力センサの小型化を容易にすることができるとともに、プレス加工されたリードフレーム１のプレスの打ち抜き方向を考慮することで接合部の信頼性を確保することができる。
つまり、この発明によれば、リードフレーム１の両面を回路部品の実装領域として活用することにより、フレーム１上の回路部品の搭載密度を向上し半導体圧力センサの小型化ができる。また、プレス加工リードフレーム１のプレスの打ち抜き部に発生するバリ１ａやダレ１ｂのある面を考慮し、チップ型固定抵抗やチップ型コンデンサ２などの表面実装用チップ型部品を設定することで表面実装用チップ型受動素子部品の接合部の信頼性を確保できる。さらに、チップ型固定抵抗やチップ型コンデンサ２などのチップ型受動素子部品をモールド樹脂３内に収納することで、外部からの電気的接触や外力から保護することができる。
【００１７】
実施の形態２．
この発明による実施の形態２を図３から図６までについて説明する。図３および図５は実施の形態２における半導体圧力センサの構成を示す側断面図である。図４および図６は実施の形態２における半導体圧力センサの要部構成を示す拡大側断面図である。
この実施の形態２において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１における構成と同一の構成内容を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
【００１８】
この実施の形態２の半導体圧力センサにおいて、それぞれプレス加工されたリードフレーム１のリードフレーム部片１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄには、潰し加工ないしは圧縮加工と称される加工処理の一種であるコイニング処理が施される。
ここでは、このようなコイニング処理により、リードフレーム１のリードフレーム部片１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄにおいてプレスの打ち抜き部に生じているダレ１ｂやバリ１ａは平坦化される。
したがって、チップ型コンデンサ２がリードフレーム１のリードフレーム部片１Ｂ，１Ｃのダレ１ｂがある面に実装されるとともに、チップ型コンデンサ２と同様の構成を有するチップ型コンデンサ２Ａをリードフレーム１のリードフレーム部片１Ｃ，１Ｄのバリ１ａがある面の部分にも実装可能であり、チップ型コンデンサ２，２Ａの実装領域が拡大する。
また、リードフレーム１を構成するリードフレーム部片１Ｂ，１Ｃのダレ１ｂの部分にチップ型コンデンサ２を実装する場合においても、リードフレーム部片１Ｂ，１Ｃのダレ１ｂの部分に対するコイニング処理によってフラットな面積が増加しているので、リードフレーム部片１Ｂ，１Ｃとチップ型コンデンサ２との接合面積が増加し、接合部の信頼性が向上される。
【００１９】
ここで、図３および図４における一構成例を示す構成では、半導体圧力センサチップ５はリードフレーム１を構成するリードフレーム部片１Ｂの平坦化されたバリ１ａがある面に密着してリードフレーム部片１Ｂの平坦化されたバリ１ａがある面側に配設され、信号処理回路チップ６はリードフレーム１を構成するリードフレーム部片１Ａの平坦化されたバリ１ａがある面に密着してリードフレーム部片１Ａの平坦化されたバリ１ａがある面側に配設されている。
これに対し、図５および図６における他の構成例を示す構成では、モールド樹脂３にリードフレーム１のリードフレーム部片１Ａの平坦化されたバリ１ａがある面の大部分、リードフレーム部片１Ｂの平坦化されたバリ１ａがある面の全部、リードフレーム部片１Ｃの平坦化されたバリ１ａがある面の一部を図示上面から覆う被覆部３ａが一体に形成されている。半導体圧力センサチップ５はリードフレーム１を構成するリードフレーム部片１Ｂの平坦化されたバリ１ａがある面にモールド樹脂３の被覆部３ａを介してリードフレーム部片１Ｂの平坦化されたバリ１ａがある面に配設されてリードフレーム部片１Ｂの平坦化されたバリ１ａがある面側に配設され、信号処理回路チップ６はリードフレーム１を構成するリードフレーム部片１Ａの平坦化されたバリ１ａがある面にモールド樹脂３の被覆部３ａを介してリードフレーム部片１Ａの平坦化されたバリ１ａがある面に配設されてリードフレーム部片１Ａの平坦化されたバリ１ａがある面側に配設されている。
【００２０】
以上のように、この実施の形態２では、半導体圧力センサの小型化、低コスト化と接合部の信頼性の確保の両立を実現することができる。
【００２１】
この発明による実施の形態２によれば、実施の形態１における構成において、リードフレーム１を構成するリードフレーム部片１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄにおける一方の面に残るプレス加工によるバリ１ａすなわち凸状痕跡およびリードフレーム１を構成するリードフレーム部片１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄにおける他方の面に残るプレス加工によるダレ１ｂすなわち凹状痕跡を圧縮加工ないしは潰し加工としてのコイニング処理により処理されたリードフレーム部片１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄからなるリードフレーム１を備え、前記チップ型コンデンサ２またはチップ型固定抵抗などのチップ型部品からなる表面実装用チップ型受動素子部品をプレス加工によるダレ１ｂすなわち凹状痕跡を圧縮加工ないしは潰し加工としてのコイニング処理により処理されたリードフレーム部片１Ｂ，１Ｃの前記他方の面に配設するとともに、チップ型コンデンサ２Ａまたはチップ型固定抵抗などのチップ型部品からなる表面実装用チップ型受動素子部品を前記リードフレーム１のプレス加工によるバリ１ａすなわち凸状痕跡を圧縮加工ないしは潰し加工としてのコイニング処理を施したリードフレーム部片１Ｃ，１Ｄの前記一方の面にも配設するようにしたので、リードフレーム１の両面を実装面とすることでリードフレーム１の実装領域を増加させ、半導体圧力センサの小型化を容易に実現することができる。
すなわち、実施の形態１における構成において、プレス加工で形成されたリードフレーム部片１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄからなるリードフレーム１に圧縮加工ないしは潰し加工としてのコイニング処理が施され、チップ型固定抵抗やチップ型コンデンサ２Ａなどの表面実装用チップ型受動素子部品はプレスの打ち抜き方向と逆側でリードフレーム１を構成するリードフレーム部片１Ｃ，１Ｄにバリ１ａのある面にも設定されることを特徴とする実施の形態１に記載の半導体圧力センサが構成されている。
したがって、この構成により、チップ型固定抵抗やチップ型コンデンサ２，２Ａなどの表面実装用チップ型受動素子部品はプレス加工リードフレーム１の両面に実装可能となるものであって、プレス加工されたリードフレーム部片１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄからなるリードフレーム１にコイニング処理を施すことでリードフレーム部片１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄからなるリードフレーム１の打ち抜き部を平坦化しリードフレーム部片１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄからなるプレス加工リードフレーム１の両面にチップ型受動素子部品を実装することを可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明による実施の形態１における圧力センサの構成を示す断面図である。
【図２】この発明による実施の形態１における圧力センサの要部構成を示す拡大断面図である。
【図３】この発明による実施の形態２における圧力センサの構成を示す断面図である。
【図４】この発明による実施の形態２における圧力センサの要部構成を示す拡大断面図である。
【図５】この発明による実施の形態２における圧力センサの他の構成例を示す断面図である。
【図６】この発明による実施の形態２における圧力センサの他の構成例における要部構成を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  リードフレーム、２  チップ型コンデンサ、３  モールド樹脂、４  ボンディングワイヤ、５  半導体圧力センサチップ、５ａ  ダイヤフラム、５ｂ  ガラス台座、５ｃ  真空室、６  信号処理回路チップ、７  開口部、８  圧力導入孔。
【図１】
0004716920.tif 000002
【図２】
0004716920.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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