(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こと。  【解決手段】  圧力検出装置用パッケージは、一方の主面に半導体素子４が搭載される搭載部１ｂを有する絶縁基体１と、絶縁基体１の表面および内部に配設され、半導体素子４の各電極が電気的に接続される複数の配線導体６と、絶縁基体１の他方の主面に接合された第一絶縁板２と、第一絶縁板２との間に密閉空間を形成するように、第一絶縁板２の外周部に可撓な状態で接合された第二絶縁板３と、密閉空間内の第一絶縁板２の主面に被着され、配線導体の一つ６ａに電気的に接続された静電容量形成用の第一電極８と、密閉空間内の第二絶縁板３の主面に被着され、配線導体の他の一つ６ｂに電気的に接続された静電容量形成用の第二電極９とを具備している。【選択図】  図１
2005077134.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に接合された第一絶縁板と、該第一絶縁板との間に密閉空間を形成するように、前記第一絶縁板の外周部に可撓な状態で接合された第二絶縁板と、前記密閉空間内の前記第一絶縁板の主面に被着され、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、前記密閉空間内の前記第二絶縁板の主面に被着され、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していることを特徴とする圧力検出装置用パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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２１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、単に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を形成し、凹部２２ａ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２２ｂ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。
【特許文献１】特開2001−356064号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記従来の圧力検出装置用パッケージにおいては、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、感度が低下しやすくなるという問題点を有していた。
【００１２】
また、絶縁基体２１は、内部に多数の配線導体２５が形成されているので、焼成する際に、セラミックグリーンシートと導体ペーストの収縮率の違い等により、絶縁基体２１の一方の主面に凹凸や反り等が発生しやすく、このために、絶縁板２２を絶縁基体２１に接合する際に、絶縁基体２１と絶縁板２２とが傾いて接合され、外部の圧力が変動して絶縁板２２が撓んだ際に、静電容量の変化にばらつきが発生し、外部の圧力を精度良く検出するのが困難になるという問題点を有していた。
【００１３】
そこで、絶縁基体２１の他方の主面を研磨加工等を行い、平坦性を高めることが求められるが、絶縁基体２１は、凹部２１ａや凸部等を有しているために加工に手間がかかるとともに、絶縁基体２１の他方の主面に凹凸が発生しているため、絶縁基体２１の一つ一つの研磨等に時間や感度にばらつきがでやすいという問題点を有していた。
【００１４】
従って、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、小型で外部の圧力を検出する感度がよく、簡便に製作できる圧力検出装置用パッケージを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
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、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に接合された第一絶縁板と、該第一絶縁板との間に密閉空間を形成するように、前記第一絶縁板の外周部に可撓な状態で接合された第二絶縁板と、前記密閉空間内の前記第一絶縁板の主面に被着され、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、前記密閉空間内の前記第二絶縁板の主面に被着され、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していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
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、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、絶縁基体の他方の主面に接合された第一絶縁板と、この第一絶縁板との間に密閉空間を形成するように、第一絶縁板の外周部に可撓な状態で接合された第二絶縁板と、密閉空間内の第一絶縁板の主面に被着され、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、密閉空間内の第二絶縁板の主面に被着され、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していることから、第一絶縁板と第二絶縁板とは平板からなるので、表面の凹凸を小さく形成しやすいとともに、第一絶縁板と第二絶縁板の表面を研磨等の加工をしやすくなるので、第一絶縁板と第二絶縁板の表面をより簡便に平坦なものとしやすく、その結果、第一電極と第二電極とを第一絶縁板と第二絶縁板の上面にそれぞれ平坦に形成しやすいとともに、第一絶縁板と第二絶縁板とを平行に接合しやすくなり、第一電極と第二電極とを平行な状態として形成しやすくなるので、外部の圧力が変動した際に、第一電極と第二電極の中心に対して均一に変移させることとなり、第一電極と第二電極とに検出される静電容量のばらつきを小さくすることができ、外部の圧力を精度良く検出することができるものとなる。
【００１７】
また、第一絶縁板の表面および第二絶縁板の表面をともに平滑性に優れたものとすることができるため、非常に薄い金属薄膜や半田等を介することによって、これらの厚みに対応した非常に間隔の狭い密閉空間を第一絶縁板と第二絶縁板との間に精度良く形成することが可能となり、従来のように第一および第二電極を対向させて静電容量形成用の密閉空間を形成する際、厚みの比較的大きな枠状の突起部を形成する必要はなく、かつ所定の静電容量を得るための第一電極および第二電極を小さくすることができ、第一絶縁板および第二絶縁板を小さくして圧力検出装置用パッケージを小型なものとすることができるとともに、第二絶縁板や第二電極の質量を小さくすることができるため、遠心加速による第二絶縁板の撓み等の影響を小さい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なる。
【００１８】
また、絶縁基体の一方の主面に凹凸や反りが発生していても、絶縁基体の一方の主面に接合された第一絶縁板と第二絶縁板との間に形成される静電容量に影響しないので、外部の圧力を精度良く検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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は第一絶縁板、３は第二絶縁板、４は半導体素子、８は第一電極、９は第二電極である。
【００２０】
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。
【００２１】
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４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４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４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４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５を充填し、半導体素子４を覆うことにより半導体素子４が封止される。
【００２２】
なお、この例では半導体素子４は樹脂製封止材５によって半導体素子４を覆うことにより封止されるが、半導体素子４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。
【００２３】
また、搭載部１ｂには半導体素子４の各電極と接続される複数の配線導体６が導出されており、この配線導体６と半導体素子４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材７を介して接合することにより半導体素子４の各電極と各配線導体６とが電気的に接続されるとともに半導体素子４が搭載部１ｂに固定される。なお、この例では、半導体素子４の電極と配線導体６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４の電極と配線導体６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。
【００２４】
配線導体６は、半導体素子４の各電極を外部電気回路および第一電極８，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され、別の一部は第一電極８，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４の各電極をこれらの配線導体６に半田バンプ等の導電性接合材７を介して電気的に接続するとともに半導体素子４を樹脂製封止材５で封止した後、配線導体６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７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４が外部電気回路に電気的に接続されることとなる。
【００２５】
このような配線導体６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６の露出表面には、配線導体６が酸化腐食するのを防止するとともに配線導体６と半田等の導電性接合材７との接合を良好なものとするために、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ことが好ましい。
【００２６】
また、絶縁基体１の他方の主面（図１では上面）の中央部には、配線導体６の一つである配線導体６ａに電気的に接続されるとともに、後述する第一絶縁板２との接合部および第一電極８への導電路と成る第一接合層１０ａが形成されており、第一接合層１０ａの周囲には、配線導体６の他の一つである配線導体６ｂに電気的に接続されるとともに、後述する第一絶縁板２との接合部および第二電極９への導電路と成る第二接合層１０ｂが形成されている。
【００２７】
このような第一接合層１０ａおよび第二接合層１０ｂ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の他方の主面に所定のパターンに形成される。なお、第一接合層１０ａおよび第二接合層１０ｂの露出表面には、第一接合層１０ａおよび第二接合層１０ｂが酸化腐食するのを防止するとともに第一接合層１０ａおよび第二接合層１０ｂと半田等の導電性接合材７との接合を良好なものとするために、厚みが１〜10μｍ程度のニッケルメッキ層が被着されていることが好ましい。
【００２８】
また、絶縁基体１の他方の主面（図１では上面）には、第一絶縁板２が接合されている。第一絶縁板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，ガラス−セラミックス等のセラミックス材料から成る平板状である。このような第一絶縁板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第一絶縁板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。
【００２９】
また、第一絶縁板２の上面の中央部には、静電容量形成用の第一電極８が被着されている。この第一電極８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、例えば円形状のパターンに形成されている。
【００３０】
このような第一電極８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第一絶縁板２用のセラミックグリーンシートに印刷塗布し、これを焼成することによって第一絶縁板２の上面に所定のパターンに形成される。第一電極８の表面には、第一電極８が酸化腐食するのを防止する厚みが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ことが好ましい。
【００３１】
なお、第一絶縁板２の上面または第一電極８の表面は、平坦な状態であるのが好ましいので、第一電極８の表面は、研磨加工等により平坦化しても良く、例えば、タングステン等から成る第一電極８の表面を平坦化した後、ニッケルメッキ層や金メッキ層等のメッキ層を被着しているのが好ましい。
【００３２】
また、第一電極８の周囲には、第一絶縁板２の上面に第二絶縁板３を接合するための接合部となるとともに、後述する第二電極９への導電路となる第一金属層１１が形成されている。
【００３３】
このような第一金属層１１は、第一電極８と同様に形成されており、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第一絶縁板２用のセラミックグリーンシートに印刷塗布し、これを焼成することによって第一絶縁板２の上面に枠状の所定のパターンに形成される。また、第一金属層１１の表面には、第一金属層１１が酸化腐食するのを防止するとともに、第二絶縁板３との接合を強固にするために厚みが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ことが好ましい。
【００３４】
また、第一金属層１１の表面は、第二絶縁板３を平行な状態で接合するために、第一電極８と同様に平坦な状態であるのが好ましいので、第一金属層１１の表面は、研磨加工等により平坦化していても良く、例えば、タングステン等から成る第一金属層１１の表面を平坦化した後、ニッケルメッキ層や金メッキ層等のメッキ層を被着しているのが好ましい。
【００３５】
そして、第一絶縁板２の下面には、それぞれ、第一電極８および第一金属層１１にそれぞれ電気的に接続された第三接合層１０ｃおよび第四接続層１０ｄが被着形成されており、第一接続層１０ａと第三接合層１０ｃとを半田等の接合材１２を介して接合することで、第一電極８には配線導体６ａが接続されることとなり、この配線導体６ａに半導体素子４の電極を半田バンプ等の導電性接合材７を介して接続すると半導体素子４の電極と第一電極８とが電気的に接続されるようになっている。
【００３６】
また、第二接続層１０ｂと第四接続層１０ｄとを半田等の接合材１２を介して接合することで、第一金属層１１には配線導体６ｂが接続されることとなり、この配線導体６ｂに半導体素子４の電極を半田バンプ等の導電性接合材７を介して接続すると半導体素子４の電極と第一金属層１１とが電気的に接続されるようになっている。
【００３７】
また、絶縁基体１と第一絶縁板２との接合を精度良く接合するために、第三接合層１０ｃおよび第四接続層１０ｄは、第一接続層１０ａおよび第二接続層１０ｂよりも幅を小さく形成することが好ましい。
【００３８】
また、第一絶縁板２は、平板状のものであるので、平坦な状態のものとして、形成しやすいとともに、第一絶縁板２に反り等が発生しても、研磨加工等の加工が行ないやすく、第一絶縁板２の表面や第一電極８の表面を簡便に平坦な状態にすることができる。
【００３９】
また、第一絶縁板２は、絶縁基体１との接合時に導電性接合材等１２の影響により、第一絶縁板２に反り等の変形が発生しない程度の厚みを有しているのが好ましい。これにより、第一電極８と第一金属層１１とを平坦な状態とすることができ、後述する第二絶縁板３を平坦な状態として接合しやすくすることができる。
【００４０】
そして、第一絶縁板２の上面には、第一絶縁板２との間に密閉空間を形成するように第二絶縁板３が接合されている。この第二絶縁板３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第一絶縁板２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。
【００４１】
なお、第二絶縁板３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るため、これに例えば８０ｋＰａ程度の大きな外部圧力が加わった場合に破壊されやすくなる。また、５ｍｍを超えると、例えば２０００ｋＰａ程度の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検出精度の低いものとなりやすい。したがって、第二絶縁板３の厚みは０．０１〜５ｍｍの範囲が好ましい。
【００４２】
このような第二絶縁板３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第二絶縁板３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。
【００４３】
また、第二絶縁板３の密閉空間の内側となる主面（図１では下面）中央部には、静電容量形成用の円形状の第二電極９が被着されている。この第二電極９は、前述の第一電極８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する。
【００４４】
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第二絶縁板３用のセラミックグリーンシートに印刷塗布し、これを第二絶縁板３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二絶縁板３の下面の中央部に所定のパターンに形成される。なお、第二絶縁板３の下面または第二電極９の表面は、平坦な状態であるのが好ましいので、第二電極９の表面は、研磨加工等で平坦化しているのが好ましい。いても良く、例えば、タングステン等から成る第二電極９の表面を平坦化した後、ニッケルメッキ層や金メッキ層等のメッキ層を被着しているのが好ましい
また、第二絶縁板３の下面の第二電極９の外周部には、第一絶縁板２と第二絶縁板３との間に密閉空間を形成するとともに、第二電極９と電気的に接続されている第二金属層１３が被着形成されている。第二金属層１３は、前述の第一金属層１１と接合することにより、配線導体６ｂが接続されることとなり、配線導体６ｂに半導体素子４の電極を半田バンプ等の導電性接合材７を介して接続すると半導体素子４の電極と第二電極９とが電気的に接続されるようになる。
【００４５】
このような第二金属層１３は、第二電極９と同様に形成されており、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第二絶縁板３用のセラミックグリーンシートに印刷塗布し、これを焼成することによって第二絶縁板３の上面に枠状の所定のパターンに形成される。また、第二金属層１３の表面には、第二金属層１３が酸化腐食するのを防止するとともに、第一絶縁板２との接合を強固にするために厚みが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ことが好ましい。
【００４６】
また、第二金属層１３の表面は、第一絶縁板２上に平行な状態で接合するために、第二電極９と同様に平坦な状態であるのが好ましいので、第二金属層１３の表面は、研磨加工等により平坦化していても良く、例えば、タングステン等から成る第二金属層１３の表面を平坦化した後、ニッケルメッキ層や金メッキ層等のメッキ層を被着しているのが好ましい。
【００４７】
好ましくは、第二電極９の面積は、第一電極８の面積よりも大きくなっているのがよい。これにより、第二絶縁基板３を第一絶縁基板２に接合する際のわずかなずれによって第二電極９と第一電極８との対向面積がばらつくのを有効に防止できる。
【００４８】
より好ましくは、第二電極９を第二絶縁板３の下面のほぼ全面に被着し、第二電極９の外周部を第一絶縁板２との接合部となる第二金属層１３とするのがよい。これにより、第二電極９の電気的な接続信頼性が向上するとともに、第一電極８と第二電極９との容量安定性も向上する。また、絶縁板３の下面のほぼ全面に金属層があることにより、絶縁基板３が歪むのを有効に抑制することができる。即ち、絶縁基板３の下面に金属層のある部位とない部位とが存在する場合、金属層のある部位と無い部位とで熱膨張差が生じ、絶縁基板３が歪みやすくなるのに対し、絶縁基板３の下面全面に金属層があることで熱膨張の差が生じ難くなって歪みが発生し難くなる。その結果、第一電極８と第二電極９とをより平行に維持することが可能となる。
【００４９】
また、第二絶縁板３も、第一絶縁板２と同様に平板状のものであるので、平坦な状態のものとして、形成しやすいとともに、反り等が発生しても、研磨加工等が行いやすく、第二絶縁板３の表面や第二電極９の表面を簡便に平坦な状態にすることができる。
【００５０】
そして、第一電極８と第二電極９との間に空間を形成するように第一絶縁板２の第一金属層１１と第二絶縁板３の第二金属層１３とを接合することで、第一電極８や第二電極９の面積および第一電極８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、第二絶縁板３の上面に外部の圧力が加わると、その圧力に応じて第二絶縁板３が第一絶縁板２側に撓んで第一電極８と第二電極９との間隔が変わり、それにより第一電極８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４に配線導体６ａ，６ｂを介して伝達し、これを半導体素子４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。
【００５１】
従って、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４が搭載される搭載部１ｂを有する絶縁基体１と、絶縁基体１の表面および内部に配設され、半導体素子４の各電極が電気的に接続される複数の配線導体６と、絶縁基体１の他方の主面に接合された第一絶縁板２と、第一絶縁板２との間に密閉空間を形成するように、第一絶縁板２の外周部に可撓な状態で接合された第二絶縁板３と、密閉空間内の第一絶縁板２の主面に被着され、配線導体６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８と、密閉空間内の第二絶縁板３の主面に被着され、配線導体６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とを具備していることから、第一絶縁板２と第二絶縁板３とは平板からなるので、表面の凹凸を小さく形成しやすいとともに、第一絶縁板２と第二絶縁板３の表面を研磨等の加工をしやすくなるので、第一絶縁板２と第二絶縁板３の表面をより簡便に平坦なものとしやすく、その結果、第一電極８と第二電極９とを第一絶縁板２と第二絶縁板３の上面にそれぞれ平坦に形成しやすいとともに、第一絶縁板２と第二絶縁板３とを平行に接合しやすくなり、第一電極８と第二電極９とを平行な状態として形成しやすくなるので、外部の圧力が変動した際に、第一電極８と第二電極９の中心に対して均一に変移させることとなり、第一電極８と第二電極９とに検出される静電容量のばらつきを小さくすることができ、外部の圧力を精度良く検出することができるものとなる。
【００５２】
また、第一絶縁板２の表面および第二絶縁板３の表面をともに平滑性に優れたものとすることができるため、非常に薄い金属薄膜や半田等を介することによって、これらの厚みに対応した非常に間隔の狭い密閉空間を第一絶縁板２と第二絶縁板３との間に精度良く形成することが可能となり、従来のように第一および第二電極２７，２９を対向させて静電容量形成用の密閉空間を形成する際、厚みの比較的大きな枠状の突起部２２ｂを形成する必要はなく、かつ所定の静電容量を得るための第一電極８および第二電極９を小さくすることができ、第一絶縁板２および第二絶縁板３を小さくして圧力検出装置用パッケージを小型なものとすることができるとともに、第二絶縁板３や第二電極９の質量を小さくすることができるため、遠心加速による第二絶縁板２の撓み等の影響を小さい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なる。
【００５３】
また、絶縁基体１の一方の主面に凹凸や反りが発生していても、絶縁基体１の一方の主面に接合された第一絶縁板２と第二絶縁板３との間に形成される静電容量に影響しないので、外部の圧力を精度良く検出することができるものとなる。
【００５４】
また、第一金属層１１および第二金属層１３の少なくとも一方の表面に第三金属層１４が形成されており、第一金属層１１と第二金属層１３とが第三金属層１４を介して金−錫合金等の半田１５によって接合されているのが好ましい。すなわち、第一金属層１１と第二金属層１３と第三金属層１４と半田１５との厚みが第一絶縁板２と第二絶縁板３との間隔となり、第一金属層１１と第二金属層１３と第三金属層１４と半田１５とは、従来の絶縁基体２１または絶縁板２２の外周部に形成される枠状の突起部２２ｂよりも薄くかつ簡易に形成しやすく、静電容量を形成する第一電極８と第二電極９との間隔を小さいものとすることができ、感度の高いものとすることができる。
【００５５】
また、第一金属層１１と第二金属層１３とが第三金属層１４を介して半田１５によって接合されているので、第一絶縁板２と第二絶縁板３とを気密性の高いものとして接合することができ、密閉空間内の圧力を一定に保持することができるので、外部の圧力を感度良く検出するものとすることができる。
【００５６】
また、第一電極８と第二電極９との間隔を小さくできることから、所要の静電容量を形成する第一電極８と第二電極９との対向する面積を小さくすることができるので、第一絶縁板２および第二絶縁板３を小さくすることができ、それに伴って、絶縁基体１も小さくでき、本発明の圧力検出装置用パッケージを小型化することができるとともに、第二絶縁板３および第二電極９の質量をさらに小さくできることなり、遠心力による影響を低減することができ、外部の圧力を精度良く形成することができる。
【００５７】
また、半田１５は、薄膜形成法等により薄く被着形成しておくと、第一電極８と第二電極９との間をより小さいものし、感度が高く小型なものとすることができる。
【００５８】
第三金属層１４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、第二金属層１３の外周部に枠状に被着されることによって、第二電極９を囲繞するような枠部となるとともに、第一金属層１１と第三金属層１４とを半田１５により接合させることによって、第一絶縁板２と第二絶縁板３との間に密閉空間を形成する。
【００５９】
なお、第三金属層１４は、厚さ０．３〜１０μｍ程度の金箔のような金属板を第二金属層１３に枠状に被着させてもよい。また、第三金属層１４は第二金属層１３の表面に形成される例を示したが、第一金属層１１の表面に形成され、この第三金属層１４を第二絶縁板３の外周部の第二金属層１３に半田１５によって接合させてもよい。また、第三金属層１４を第一金属層１１および第二金属層１３のそれぞれの表面に形成し、これら第三金属層１４同士を半田１５によって接合させてもよい。
【００６０】
次に、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について、図２の断面図をもとに以下に示す。図２に示すように、第一金属層１１および第二金属層１３の少なくとも一方の表面に第三金属層１４を形成するとともに、第一絶縁板２に形成された第一金属層１１と第二絶縁板３に形成された第二金属層１３とが第三金属層１４を介して熱圧着によって接合されていることが好ましい。すなわち、第一金属層１１と第二金属層１３と第三金属層１４との厚みが第一絶縁板２と第二絶縁板３との間隔となり、第一金属層１１と第二金属層１３と第三金属層１４とは、従来の絶縁基体２１または絶縁板２２の外周部に形成される枠状の突起部２２ｂよりも薄くかつ簡易に形成しやすいので、静電容量を形成する第一電極８と第二電極９との間隔を小さいものとすることができる。
【００６１】
また、第三金属層１４を介して第一絶縁板２と第二絶縁板３とが熱圧着されるので、第一絶縁板２と第二絶縁板３とをろう材等の接合材を使用せずに接合でき、接合時に接合材の厚みが偏って第一絶縁板２と第二絶縁板３とが傾くことがなく、より平行に第一絶縁板２と第二絶縁板３とを平行に接合することができ、外部の圧力を精度良く検出するものとすることができる。
【００６２】
また、第一電極８と第二電極９との間隔を小さくできることから、所要の静電容量を形成する第一電極８と第二電極９との対向する面積を小さくすることができるので、第一絶縁板２および第二絶縁板３を小さくすることができ、それに伴って絶縁基体１も小さくでき、本発明の圧力検出装置用パッケージを小型化することができるとともに、第二絶縁板３および第二電極９の質量をさらに小さくでき、遠心力による影響をさらに低減することができる。
【００６３】
また、第一金属層１１および第二金属層１３を、第一電極８および第二電極９を形成する際に同時に形成し、ほぼ同じ厚みにすることで、第三金属層１４の厚みが第一電極８と第二電極９との間に静電容量を形成するための間隔とすることができ、第一電極８と第二電極９との間隔との間隔を調整しやすくなる。
【００６４】
第三金属層１４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、第二金属層１３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、第一金属層１１と第三金属層１４とを熱圧着させることによって、第一絶縁板２と第二絶縁板３との間に密閉空間を形成する。
【００６５】
なお、第三金属層１４は、厚さ０．３〜１０μｍ程度の金箔のような金属板を第二絶縁板３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、第三金属層１４は第二金属層１３の表面に被着される例を示したが、第一金属層１１の表面に被着させ、この第三金属層１４を絶第二絶縁板３の外周部の第二金属層１３に熱圧着によって接合させても良い。また、第三金属層１４を第一金属層１１および第二金属層１３のそれぞれの表面に形成し、これら第三金属層１４同士を熱圧着によって接合させてもよい。
【００６６】
なお、第一電極８と第二電極９との短絡を防止するために、第一金属層１１は第一電極８よりも例えば５μｍ程度厚くしても構わない。
【００６７】
また、更に第三金属層１４を介して接合されている第一金属層１１と第二金属層１３との接合部の外周部が金−錫合金等の半田１６により覆われているのがよい。これにより、熱圧着により接合された第一絶縁板２と第二絶縁板３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。また、気密性の高いものとできるので、密閉空間内の圧力を一定に保持することができ、外部の圧力を精度良く検出することができる小型の圧力検出装置用パッケージとすることができる。
【００６８】
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４が搭載されるとともに封止され、半導体素子４の各電極が電気的に接続される複数の配線導体６とを備え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できる。
【００６９】
なお、本発明は、上述の実施の形態の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内であれば種々の変更は可能である。例えば、第三金属層１４は、第一金属層１１または第二金属層１３の外周部まで形成していなくても良く、第三金属層１４を介して第一絶縁板２と第二絶縁板３とを接合した後、半田１６が第三金属層１４の外側の側面を覆うとともに、第一金属層１１または第二金属層１３の外周部を覆うようにしても良い。また、第一電極８および第二電極９の少なくとも一方の表面に絶縁膜を被着させても良い。これにより、第二絶縁板３が撓んだ際に、第一電極８と第二電極９とが短絡するのを有効に防止することができる。
【００７０】
また、第一電極８、第二電極９、第一金属層１１、第二金属層１３を、薄膜形成法で形成していても良く、例えば、第一絶縁板２および第二絶縁板３がセラミックス等から成る場合、第一絶縁板２または第二絶縁板３の表面を研磨加工等して平坦化した後、ニッケルクロム合金，チタン−タングステン合金，金，銀，銅，アルミニウ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、絶縁基体１の上面中央部に０．１〜１．０μｍ程度の厚みの所定のパターンに形成されているものであっても良い。また、この際、第一電極８、第二電極９、第一金属層１１、第二金属層１３の表面が酸化腐食するのを防止するとともに、第一金属層１１と第二金属層１３との接合を強固にするために、厚みが０．０１〜２．０μｍ程度の金等の金属膜を被着しておいても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】（ａ）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、（ｂ）は（ａ）の要部拡大図である。
【図２】（ａ）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を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）の要部拡大図である。
【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を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７２】
１・・・・・・・・・・・絶縁基体
１ｂ・・・・・・・・・・搭載部
２・・・・・・・・・・・第一絶縁板
３・・・・・・・・・・・第二絶縁板
４・・・・・・・・・・・半導体素子
６、６ａ、６ｂ・・・・・配線導体
８・・・・・・・・・・・第一電極
９・・・・・・・・・・・第二電極
１１・・・・・・・・・・第一金属層
１３・・・・・・・・・・第二金属層
１４・・・・・・・・・・第三金属層
１５，１６・・・・・・・半田
【図１】
2005077134.tif 000003
【図２】
2005077134.tif 000004
【図３】
2005077134.tif 000005
【図４】
2005077134.tif 000006