(57)【要約】【課題】ボンディングワイヤが断線するおそれの少ない信頼性の高い圧力センサを提供すること。【解決手段】感圧素子２０を配置してなると共に、感圧素子２０に向けて圧力媒体を導入する圧力導入路３００を形成してなるセンサユニット３０と、ボンディングワイヤ２１を介して感圧素子２０と電気的に接続したリードフレーム１０を配設してなる樹脂ケース４０とを組み合わせてなる圧力センサ１である。リードフレーム１０は、ボンディングワイヤ２１を接合する略平面状のパッド面１２０を形成したボンディングパッド部１２と、ボンディングパッド部１２から折り曲げられた屈曲端部１３１と、屈曲端部１３１に配設されてなると共に、樹脂ケース４０との係合により上記パッド面における厚さ方向の動きを規制するよう構成した係合部１３とを有してなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
感圧素子を配置してなると共に、該感圧素子に向けて圧力媒体を導入する圧力導入路を形成してなるセンサユニットと、ボンディングワイヤを介して上記感圧素子と電気的に接続した板状のリードフレームをインサート成形した樹脂ケースとを組み合わせてなる圧力センサにおいて、
上記リードフレームは、上記ボンディングワイヤを接合する略平面状のパッド面を形成したボンディングパッド部と、
該ボンディングパッド部から折り曲げられた屈曲端部と、
該屈曲端部に配設してなると共に、上記樹脂ケースとの係合により上記パッド面における厚さ方向の動きを規制するように構成した係合部とを有してなることを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】
請求項１において、上記係合部は、上記パッド面の表面側を向く第１規制面と、上記パッド面の裏面側を向く第２規制面とを有してなることを特徴とする圧力センサ。
【請求項３】
請求項１又は２において、上記屈曲端部は、上記樹脂ケースに埋設してあることを特徴とする圧力センサ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項において、上記係合部は、上記屈曲端部に穿孔した係合穴であり、上記第１規制面及び第２規制面はそれぞれ上記係合穴の内周面の一部であることを特徴とする圧力センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，ボンディングワイヤを介してリードフレームに電気的に接続した感圧素子を備えた圧力センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、導電性金属よりなるリードフレーム等と感圧素子とをボンディングワイヤを介して電気的に接続した圧力センサがある（例えば、特許文献１参照。）。リードフレーム等にボンディングワイヤを接合する方法としては、例えば、リードフレームとの間でボンディングワイヤを挟持するように位置させたボンディングヘッドの超音波振動により、リードフレームとボンディングワイヤとを溶着するワイヤボンディングによる接合方法がある。
しかしながら、上記従来の圧力センサでは、次のような問題がある。すなわち、例えば、上記リードフレームを配設した樹脂ケースをインサート成形によって作製する場合、インサート成形時とインサート成形後の温度差により樹脂部分に熱収縮等を生じ、リードフレーム端部のボンディングパッド部が上記樹脂ケースに完全に固定されないおそれがある。そして、このようなボンディングパッド部に対して超音波接合（ボンディング接合）によりワイヤボンディングを実施すると、ボンディングパッド部の固定状態が不十分であることに起因して超音波を良好に印加できず、ボンディングワイヤの接合不良が生じるおそれがある。
さらに、例えば、上記圧力センサを自動車部品として使用するような場合には、車両の振動に起因してボンディングパッド部が振動し、その振動がリードフレームに伝達されるおそれがある。リードフレームが振動すると、たとえ当初のボンディング接合状態に欠陥がなかったとしても、ボンディングワイヤの断線等のトラブルのおそれが生じる。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１８６１０４号公報
【特許文献２】特開２００３−５０１７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、かかる従来の問題に鑑みて、ボンディングワイヤが断線するおそれの少ない信頼性の高い圧力センサを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、感圧素子を配置してなると共に、該感圧素子に向けて圧力媒体を導入する圧力導入路を形成してなるセンサユニットと、ボンディングワイヤを介して上記感圧素子と電気的に接続した板状のリードフレームをインサート成形した樹脂ケースとを組み合わせてなる圧力センサにおいて、
上記リードフレームは、上記ボンディングワイヤを接合する略平面状のパッド面を形成したボンディングパッド部と、
該ボンディングパッド部から折り曲げられた屈曲端部と、
該屈曲端部に配設してなると共に、上記樹脂ケースとの係合により上記パッド面における厚さ方向の動きを規制するように構成した係合部とを有してなることを特徴とする圧力センサにある（請求項１）。
【０００６】
本発明の圧力センサは、上記樹脂ケースと係合する上記係合部を備えた上記リードフレームを有してなる。該リードフレームでは、上記ボンディングパッド部から折り曲げられ、該ボンディングパッド部と隣接するように配置された上記屈曲端部に上記係合部を形成してある。そのため、この係合部によれば、上記ボンディングパッド部の表面である上記パッド面における厚さ方向の動きを効果的に規制することができる。それ故、上記圧力センサでは、例えば、ボンディング接合する際や、上記圧力センサを使用する際等に上記ボンディングパッド部に振動等を生じるおそれが少ない。
したがって、上記ボンディングパッド部によれば、ボンディング接合時に超音波を確実に印加して上記ボンディングワイヤを確実性高く接合することができる。さらに、上記ボンディングパッド部によれば、上記圧力センサが加振された場合にも振動等するおそれが少なく、上記ボンディングパッド部に接合した上記ボンディングワイヤの断線等のトラブルを未然に防止することができる。
以上のように、本発明の圧力センサは、上記ボンディングワイヤの接合不良や、ボンディングワイヤの断線等のおそれを抑制して信頼性を高めた優れた品質のセンサである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明においては、上記係合部は、上記パッド面の表面側を向く第１規制面と、上記パッド面の裏面側を向く第２規制面とを有してなることが好ましい（請求項２）。
この場合には、上記第１規制面に沿って形成された上記合成樹脂よりなる成形面（適宜、樹脂成形面と記載。）及び、上記第２規制面に沿う上記樹脂成形面に当接する上記係合部では、上記パッド面の厚さ方向の動きが効果的に規制されることになる。
そのため、この係合部を形成してなる上記屈曲端部及び、この屈曲端部に隣接したボンディングパッド部の動きを規制でき、それ故、該ボンディングパッド部の表面である上記パッド面において、その厚さ方向の動きを抑制することができる。
【０００８】
したがって、上記圧力センサを作製するに当たって、上記ボンディングワイヤを上記ボンディングパッド部に向けて押圧しながら超音波ボンディング接合する際の上記パッド面の動きを抑制して確実に超音波を印加し、確実性高くボンディング接合することができる。
なお、上記第１及び第２規制面は、上記パッド面に対して略平行な面により形成してあることが好ましい。この場合には、上記第１、第２規制面と、これらの規制面に沿って形成された樹脂成形面との当接により、上記パッド面における厚さ方向の動きを効果的に抑制することができる。
さらに、上記第１、第２規制面は、平面であっても曲面であっても良い。上記第１、第２規制面が曲面である場合には、これらの規制面の局所領域がなす面と、上記パッド面とのなす角が略平行であれば良い。
【０００９】
また、上記屈曲端部は、上記樹脂ケースに埋設してあることが好ましい（請求項３）。
この場合には、上記樹脂ケースの本体を形成する合成樹脂中に埋設した上記屈曲端部がアンカーとして機能する。そのため、上記係合部による作用効果に加えて上記屈曲端部のアンカーとしての作用効果により、さらに強固に上記リードフレーム及び上記ボンディング部を固定して上記パッド面の動きを抑制することができる。
【００１０】
また、上記係合部は、上記屈曲端部に穿孔した係合穴であり、上記第１規制面及び第２規制面はそれぞれ上記係合穴の内周面の一部であることが好ましい（請求項４）。
この場合には、上記穴に充填された成形樹脂と、上記係合部としての上記穴との係合により、上記ボンディングパッド部の動きを確実に抑制することができる。
【実施例】
【００１１】
（実施例１）
本例は、図１に示すごとく、感圧素子２０を配置してなると共に、該感圧素子２０に向けて圧力媒体を導入する圧力導入路３００を形成してなるセンサユニット３０と、ボンディングワイヤ２１を介して上記感圧素子２０と電気的に接続したリードフレーム１０をインサート成形した合成樹脂よりなる樹脂ケース４０とを組み合わせてなる圧力センサ１に関する例である。この内容について、図１〜図１０を用いて説明する。
上記リードフレーム１０は、図１及び図２に示すごとく、ボンディングパッド部１２と、屈曲端部１３１と、係合部１３とを有してなる。
上記ボンディングパッド部１２は、ボンディングワイヤ２１を接合する略平面状のパッド面１２０を形成してなる部分である。上記屈曲端部１３１は、ボンディングパッド部１２から折り曲げられた部分である。そして、上記係合部１３は、屈曲端部１３１に配設してなると共に、樹脂ケース４０との係合により上記パッド面１２０における厚さ方向の動きを規制するように構成した部分である。
この内容について、以下に詳しく説明する。
【００１２】
上記センサユニット３０は、図３及び図４に示すごとく、上記貫通穴３２０を穿孔したステム３２と、上記感圧素子２０を配置してなる台座部３１とを組み合わせてなる。上記ステム３２は、略円筒状を呈する円筒部３２１と、該円筒部３２１の一方の端部に形成された大径フランジ状を呈するプレート部３２２とからなる部材である。上記台座部３１は、感圧素子２０を形成する上記シリコン基板よりなる素子層３１１と、シリコン材料より形成してなるベース層３１２とを、電気的絶縁性に優れたガラス層（図示略）を介して積層して接合してなる部材である。台座部３１における積層方向の端面に当たる上記ベース層３１２の表面には、素子層３１１に形成した上記感圧素子２０のセンサダイヤフラムに向けてガラス層及びベース層３１２を貫通するように穿孔した導入孔３１０を開口させてある。そして、本例のセンサユニット２０は、ステム３２のプレート部３２２の端面に台座部３１を接合してなる。このセンサユニット２０では、ステム３２の上記貫通穴３２０と、台座部３１の導入孔３１０との連通により上記圧力導入孔３００を形成してある。
【００１３】
本例の感圧素子２０は，同図に示すごとく、上記素子層３１１を形成するシリコン基板上において，該シリコン基板を精密にエッチングしてなるセンサダイヤフラム（図示略）と，シリコン層を加工してなる歪みゲージ（図示略）とを形成した素子である。そして，この感圧素子２０は，作用する圧力によりセンサダイヤフラムに生じた歪みを，上記歪みゲージで計測することにより，その圧力を計測するように構成してある。そして、感圧素子２０は、電極端子としての電極パッド２１０を複数有してなり、該電極パッド２１０を介して電源供給や信号出力を可能に構成してある。
なお，感圧素子２０としては，シリコン基板をエッチングしてなる本例の感圧素子に限定されるものではなく、その他，作用する圧力に応じて電気的な抵抗値が変化する圧力抵抗効果素子等を利用することもできる。
【００１４】
上記樹脂ケース４０は、図５及び図６に示すごとく、一般的なリードフレーム材料よりなる平板状の部材から切り抜き、予め所定の形状に折り曲げた７本１組のリードフレーム１０をインサート成形した樹脂成形品である。樹脂ケース４０は、上記ステム３０の台座部３１を収容するための略矩形断面を呈する収容穴４１と、ステム３０のプレート部３２２を配置する凹部４２とを有してなる部材である。この樹脂ケース４０は、上記収容穴４１に台座部３１を配置した状態（図１）で、凹部４２にプレート部３２２を固定するように構成してある。
【００１５】
各リードフレーム１０は、図６に示すごとく、上記樹脂ケース４０の外周部から上記収容穴４１に向けて配置してあると共に、樹脂ケース４０の表面に露出する露出部を２箇所ずつ有している。上記樹脂ケース４０の外周部に配置された一方の露出部は、外部電源等の外部機器と電気的に接続するための外部端子１４を形成している。そして、上記収容穴４１に沿って配置された他方の露出部は、上記感圧素子２０に接合したボンディングワイヤ２１の他端をボンディング接合するためのパッド面１２０をなすボンディングパッド部１２を形成している。
【００１６】
各リードフレーム１０は、図７及び図８に示すごとく、上記ボンディングパッド部１２に隣接して上記感圧素子２０（図１）側に配置される部分に、上記パッド面１２０と略直交するように折り曲げられた屈曲端部１３１を有してなる。そして、該屈曲端部１３１には、上記係合部１３としての係合穴１３０を穿孔してある。
図９に示すごとく、上記樹脂ケース４０は、その本体をなす合成樹脂中に屈曲端部１３１が埋設されるように構成してある。そのため、リードフレーム１０をインサート成形した状態では、係合穴１３０の内部には合成樹脂が充填されることになる。それ故、本例の樹脂ケース４０においては、係合穴１３０の内周面のうちパッド面１２０に対して略平行をなしてパッド面１２０の表面側に向く面が第１規制面１３５をなす。そして、係合穴１３０の内周面のうちパッド面１２０に対して略平行をなし、パッド面１２０の裏面側に向く面が第２規制面１３６をなす。
【００１７】
上記第１規制面１３５と、該第１規制面１３５に沿って形成された樹脂成形面との当接によれば、パッド面１２０の表面側に向かう屈曲端部１３１の動きを規制することができる。また、上記第２規制面１３６と、該第２規制面１３６に沿って形成された樹脂成形面との当接によれば、パッド面１２０の裏面側に向かう屈曲端部１３１の動きを規制することができる。そして、第１規制面１３５と第２規制面１３６との組み合わせによりリードフレーム１０の屈曲端部１３１の動きを規制した本例の樹脂ケース４０では、上記屈曲端部１３１に隣接するボンディングパッド部１２の表面をなすパッド面１２０について、その厚さ方向の動きが効果的に抑制されている。
【００１８】
本例の圧力センサ１は、図１及び図２に示すごとく、センサユニット３０の感圧素子２０の各電極パッド２１０と隣り合って、対応するボンディングパッド部１２が配置されるように構成してある。そして、感圧素子２０の電極パッド２１０と、リードフレーム１０のボンディングパッド部１２との間はボンディングワイヤ２１を介して電気的に接続してある。なお、電極パッド２１０及びボンディングパッド部１２に対しては、図示しない周知のワイヤボンダ装置を用いて、ボンディングワイヤ２１の端部を接合してある。
【００１９】
以上のように、本例の圧力センサ１を構成する上記樹脂ケース４０では、各リードフレーム１０は、上記係合部１３（係合穴１３０）を配置した屈曲端部１３１が合成樹脂中に埋設されている。
そのため、上記樹脂ケース４０においては、第１、第２規制面１３５、１３６にそって形成された樹脂成形面と係合部１３との当接により、屈曲端部１３１についての挿抜方向の動きを効果的に抑制することができる。そして、屈曲端部１３１の動きを規制したリードフレーム１０においては、屈曲端部１３１に隣接するボンディングパッド部１２の表面をなすパッド面１２０の厚さ方向の動きを確実性高く抑制することができる。
【００２０】
それ故、ボンディングパッド部１２のパッド面１２０に向けてボンディングワイヤ２１を押圧しながら超音波ボンディング接合を実施するに当たって、パッド面１２０の沈み込みや浮き上がり等の動きを抑制し、超音波振動を良好に印加して効率良くボンディング接合を実施できる。さらに、本例の圧力センサ１を使用するに当たっては、該圧力センサ１が加振されたとしても上記ボンディングパッド部１２に生じる振動等を抑制でき、ボンディングワイヤ２１の断線等のトラブルを未然に防止することができる。
なお、図１０に示すごとく、上記屈曲端部１３１を埋設するのに代えて、該屈曲端部１３１が樹脂ケース４０の外表面に沿って配置されるように、上記樹脂ケース４０の形状を変更することもできる。屈曲端部１３１に形成した上記係合穴１３０内に成形樹脂が充填されるように成形した樹脂ケース４０によれば、本例と同様の作用効果を得ることができる。
【００２１】
（実施例２）
本例は、実施例１の圧力センサを基にして、リードフレーム１０の形状、特に、樹脂部分に埋設する屈曲端部１３１の形状を変更した例である。本例の内容について、図１１〜図１３を用いて説明する。
図１１に示すごとく、係合部１３として、屈曲端部１３１の先端に、パッド面１２０と略平行となるように折り返したカギ部１３２を形成することもできる。このカギ部１３２の表面のうち上記パッド面１２０に略平行な面は第１、第２規制面１３５、１３６をなし、これらの規制面１３５、１３６に沿って形成された樹脂成形面との当接により上記パッド面１２０の厚さ方向の動きを効果的に規制することができる。そのため、上記カギ部１３２によれば実施例１の係合穴に代替することができ、さらに、上記係合穴と組み合わせれば実施例１の作用効果をさらに高めることができる。
【００２２】
また、図１２に示すごとく、係合部１３として、屈曲端部１３１の一部に肉厚変化部１３３を形成することもできる。この屈曲端部１３１の表面のうち肉厚が変化する箇所を形成する面は第１、第２規制面１３５、１３６をなし、これらの規制面１３５、１３６に沿って形成された樹脂成形面との当接により上記パッド面１２０の厚さ方向の動きを効果的に規制することができる。そのため、上記肉厚変化部１３３によれば上記係合穴に代替することができ、さらに、上記係合穴と組み合わせれば実施例１の作用効果をさらに高めることができる。
【００２３】
さらにまた、図１３に示すごとく、ボンディング部１２に対して約４５度（図中、Ｒで示す角度。）をなすように屈曲させた屈曲端部１３１自体を、係合部１３として機能するように構成することも良い。この場合には、係合部１３としての屈曲端部１３１の表面のうち上記パッド面１２０と約４５度をなす面が第１、第２規制面１３５、１３６をなし、これらの規制面１３５、１３６に沿って形成された樹脂成形面との当接により上記パッド面１２０の厚さ方向の動きを効果的に規制することができる。そのため、上記屈曲端部１３１によれば上記係合穴に代替することができ、さらに、上記係合穴と組み合わせれば実施例１の作用効果をさらに高めることができる。
なお、その他の構成及び作用効果については、実施例１と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施例１における、圧力センサの断面構造を示す断面図。
【図２】実施例１における、圧力センサを示す上面図。
【図３】実施例１における、センサユニットの断面構造を示す断面図。
【図４】実施例１における、センサユニットを示す上面図。
【図５】実施例１における、樹脂ケースの断面構造を示す断面図。
【図６】実施例１における、樹脂ケースを示す上面図。
【図７】実施例１における、リードフレームを示す正面図。
【図８】実施例１における、リードフレームの断面形状を示すＡ−Ａ線矢視断面図。
【図９】実施例１における、リードフレームの係合部周辺を示す拡大図。
【図１０】実施例１における、その他のリードフレームの係合部周辺を示す拡大図。
【図１１】実施例２における、リードフレームその１の係合部周辺を示す拡大図。
【図１２】実施例２における、リードフレームその２の係合部周辺を示す拡大図。
【図１３】実施例２における、リードフレームその３の係合部周辺を示す拡大図。
【符号の説明】
【００２５】
１  圧力センサ
１０  リードフレーム
１２  ボンディングパッド部
１２０  パッド面
１３  係合部
１３０  係合穴
１３１  屈曲端部
１３５  第１規制面
１３６  第２規制面
１３２  カギ部
１３３  肉厚変化部
２０  感圧素子
２１  ボンディングワイヤ
３０  センサユニット
４０  樹脂ケース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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