(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板を内部に収容する機器筐体にセンサチップを防水装着する構造であって、
前記機器筐体と一体にモールド成形された、前記センサチップを収容する凹状のキャビティと、
このキャビティの底面に前記機器筐体内部から突出する端部を有し、この端部を介して前記キャビティ内に収容された前記センサチップと前記機器筐体内に収容された前記回路基板とを電気的に接続するリード配線とを備え、
前記センサチップが収容された前記キャビティ内にゲル樹脂が充填されることを特徴とするセンサチップの防水装着構造。
【請求項２】
請求項１記載のセンサチップの防水装着構造において、前記センサチップは半導体圧力センサチップであって、前記キャビティは蓋で閉じられていて、該蓋には、キャビティ外の圧力を導入する圧力導入口が形成されているセンサチップの防水装着構造。
【請求項３】
請求項１または２記載のセンサチップの防水装着構造において、前記センサチップの端子と前記リード配線とはボンディングワイヤにより接続されているセンサチップの防水装着構造。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項記載のセンサチップの防水装着構造において、前記リード配線は、前記機器筐体にインサート形成されているセンサチップの防水装着構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機器筐体に圧力センサの防水性を有する実装構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体圧力センサなどのセンサとして、センサチップ２１がシリコン等で形成されたセンサパッケージ１２１に封入され、ゲル樹脂１２４等が充填されて、センサパッケージ単品ではセンサチップ２１に水がかからないパッケージ構造になったものが知られている（図５、図６、特許文献１）。図５に示したセンサチップ２１は、ダイアフラム２３の撓みをピエゾ素子等の抵抗変化として検出し、その抵抗変化を、ピエゾ素子に接続された端子部２２を介して検出する公知の半導体圧力センサである。このセンサチップ２１は、従来は図６に示したようにパッケージングされ、センサパッケージ１２１の状態で使用される。図６において、符号１２３はボンディングワイヤであって、センサチップ２１の端子部２２とセンサパッケージ１２１に設けられた端子部(図示せず）とを接続する。
【０００３】
このようなセンサパッケージ１２１を携帯電話、腕時計等の機器筐体１１１に装着する際は、センサパッケージ１２１と、機器内部に配置した主回路基板１１５との接続にはＦＰＣ１１７や特殊基板を用い、センサパッケージ１２１と機器筐体のセンサ取り付け部１１３との間をＯリング１１４を用いて封止される（図７参照）。
【特許文献１】特開昭６２-２１０３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１記載発明のようにセンサパッケージ単体で防水構造とするにはパッケージ小型化が困難であり、このようなセンサパッケージを収容するためには機器筐体に設けるキャビティ容量も大きくなるので機器筐体のセンサ装着スペースの小型が困難であり、機器の小型、薄型化が困難であった。
【０００５】
そこで本発明は、センサを機器筐体に省スペースで防水装着可能にし、機器の小型、薄型化を可能にするセンサの防水装着構造を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、回路基板を内部に収容する機器筐体にセンサチップを防水装着する構造であって、前記機器筐体と一体にモールド成形された、前記センサチップを収容する凹状のキャビティと、このキャビティの底面に前記機器筐体内部から突出する端部を有し、この端部を介して前記キャビティ内に収容された前記センサチップと前記機器筐体内に収容された前記回路基板とを電気的に接続するリード配線とを備え、前記センサチップが収容された前記キャビティ内にゲル樹脂が充填されることに特徴を有する。
【０００７】
前記センサチップが半導体圧力センサチップと場合は、前記キャビティは蓋で閉じられていて、該蓋には、キャビティ外の圧力を導入する圧力導入口が形成される。
【０００８】
実際的には、前記センサチップの端子と前記リード配線とはボンディングワイヤにより接続される。前記リード配線は、前記機器筐体にインサート形成されることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
以上の構成からなる本発明によれば、パッケージに収容していないセンサチップを携帯機器に装着し、装着された機器筐体のキャビティがパッケージを兼ねているので、センサ装着部の小型化が可能となり、小型、薄型の防水筐体を低コストで提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の最良な実施形態について、添付図を参照して説明する。図１は、本発明のセンサの防水装着構造を適用した携帯電話を示す図であって、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は背面図である。この実施形態では、携帯電話１０の背面となる機器筐体１１に、パッケージングしていない半導体圧力センサチップ２１を防水状態で装着してある。
【００１１】
図２には、図１（Ｂ）の切断線II-IIに沿う断面図を示した。合成樹脂によりモールド成形された機器筐体１１には、センサチップ２１を収容する平面視円形凹状のキャビティ１２が形成されている。キャビティ１２の底面１２ａには、機器筐体１１を貫通して端部がキャビティ１２内及び機器筐体１１内に露出したリードピン１３が複数本設けられている。機器筐体１１内に突出した各リードピン１３は、機器筐体１１内に収容された回路基板１５の対応する端子部に接続されている。
【００１２】
センサチップ２１はリードピン１３の間に設けられた領域に配置され、センサチップ２１の上面に設けられた端子部２２とリードピン１３とがボンディングワイヤ１４により接続されている。
【００１３】
このキャビティ１２内には、ゲル樹脂３１が充填されている。ゲル樹脂３１は、センサチップ２１とキャビティ１２との隙間を塞ぎ、さらにリードピン１３、ボンディングワイヤ１４及びセンサチップ２１全体を包み込むように覆っている。センサチップ２１の上面には感応部として、付与される圧力に応じて撓むダイアフラム２３が形成されているが（図５参照）、ダイアフラム２３もゲル樹脂３１で覆われていて、外気圧は、ゲル樹脂３１を介してダイアフラム２３に作用する。
【００１４】
さらにこのキャビティ１２は、センサ保護用蓋４１で塞がれている。ただしこのセンサ保護用蓋４１の中央には、キャビティ１２外の圧力をキャビティ１２内に導入する圧力導入口４２が形成されている。この圧力導入口４２によりキャビティ１２の内外が連通し、外気がゲル樹脂３１を介してダイアフラム２３に作用し、撓ませる。
【００１５】
この実施形態によれば、パッケージングしていないセンサチップ２１を機器筐体１１のキャビティ１２に収容し、キャビティ１２内にゲル樹脂３１を充填しているので、キャビティ１２がセンサチップ２１のパッケージを兼ねることになり、キャビティ１２が小さく、浅くて済み、機器筐体１１の薄型化が可能になる。
【００１６】
さらにこの半導体圧力センサチップ２１の防水装着構造の製造工程に関する実施形態について、図３を参照して説明する。図３において、（Ａ）の（１）乃至（５）は機器筐体１１のチップ装着部を拡大した平面図、（Ｂ）の（１）乃至（５）は図１（Ｂ）の切断線II-IIに沿う断面図であって、これらの図はセンサチップ２１を実装する工程順に示してある。
【００１７】
合成樹脂によりモールド成形された機器筐体１１には、半導体圧力センサチップ２１を収容する平面視円形凹状のキャビティ１２が形成されている。このキャビティ１２は径が異なる二段形状であって、底面１２ａ側に小径のセンサキャビティ１２ｂが形成され、表側に大径の蓋収容段部１２ｃが形成されていて、センサキャビティ１２ｂと蓋収容段部１２ｃとの間には棚面１２ｄが形成されている。キャビティ１２の底面１２ａには、半導体センサチップ２１を載置する領域外に、機器筐体１１を貫通して端部がキャビティ１２内及び機器筐体１１内に露出したリードピン１３が複数本（この実施形態では４本）設けられている（図３（Ａ）の（１）、（２））。リードピン１３は、機器筐体１１をモールド形成する際にインサート形成することができる。なお、機器筐体１１の内部に突出した各リードピン１３は、機器筐体１１内に収容された回路基板１５の対応する端子部に接続されている（図２）。
【００１８】
センサチップ２１は、センサキャビティ１２ｂ内に収納され、底部１２ａ上に置かれる（図３（Ａ）、（Ｂ）の（２））。なお、底部１２ａに、センサチップ２１が嵌る凹部、または間にセンサチップ２１が嵌るように複数の凸部を設ければ、センサチップ２１の位置決めが容易になる。
【００１９】
次に、端子部２２とリードピン１３とを、ボンディングワイヤ１４により接続する（図３（Ａ）、（Ｂ）の（３））。ボンディングワイヤ１４は、金等の素材で形成され、ワイヤボンディング工程によってボンディングされる。
【００２０】
ボンディングが終了したセンサキャビティ１２ｂ内にゲル樹脂３１をポッティング（充填）する（図３（Ａ）、（Ｂ）の（４））。ゲル樹脂３１は、センサチップ２１とセンサキャビティ１２ｂとの隙間を埋め、さらにリードピン１３及びボンディングワイヤ１４を包み込み、ダイアフラム２３も覆うようにポッティングされる。このゲル樹脂３１の充填により、センサチップ２１が防水されると同時に、センサチップ２１を装着したキャビティ１２も防水される。
【００２１】
その後、蓋収容段部１２ｃにセンサ保護用蓋４１を嵌め込み、棚面１２ｄに接着する（図３（Ａ）、（Ｂ）の（５））。センサ保護用蓋４１には、中央部に圧力導入口４２が設けられていて、外気がこの圧力導入口４２を通ってゲル樹脂３１に作用し、ゲル樹脂３１を介してセンサチップ２１のダイアフラム２３に作用する。このセンサ保護用蓋４１により柔らかいゲル樹脂３１が保護されて、使用者の指や衣服その他がゲル樹脂３１に接触することがない。
【００２２】
なお、リードピン１３は、回路基板１５の端部に設けられた端子部、またはリードピン１３を折り曲げてキャビティ１２と反対側の面まで延ばして、この反対側の面に設けた端子部にはんだ付けする。
また、リード配線は予め回路基板１５の端子に回路基板１５から起立するようにはんだ付けし、機器筐体１１にリード配線挿通孔を形成しておいて、回路基板１５を機器筐体１１に装着する際に、リード配線をリード配線挿通孔に挿入する構成でもよい。
【００２３】
以上、図示実施形態に基づいて本発明を説明したが、センサチップは半導体センサチップに限られない。また、図４に示すように、端子部が側面またはキャビティの底面と対向する面に設けられたセンサチップ２１ａにも適用できる。すなわち、リードピン１３ａ上にセンサチップ２１ａの端子部２２ａが重なり、これらのリードピン１３ａ及び端子部２２ａを例えば半田ボール等を介して接合することにより表面実装が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明のセンサチップの防水装着構造を適用した携帯電話の実施形態を示す、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は背面図である。
【図２】図１（Ｂ）の切断線II-IIに沿う断面図である。
【図３】本発明のセンサチップの防水装着構造の製造工程順を示す図であって（Ａ）の（１）乃至（５）は機器筐体のチップ装着部を拡大した平面図、（Ｂ）の（１）乃至（５）は図１（Ｂ）の切断線II-IIに沿う断面図である。
【図４】他の半導体圧力センサチップを携帯電話に実装する際に本発明のセンサチップの防水構造を適用した他の実施形態を示す図３（５）同様の図であって、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図である。
【図５】本発明を適用した、パッケージングしていない半導体圧力センサチップの実施形態を示す斜視図である。
【図６】従来の半導体圧力センサチップをパッケージングした場合の断面図である。
【図７】従来の半導体圧力センサパッケージの装着構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１１  機器筐体
１２  キャビティ
１２ａ  底面
１２ｂ  センサキャビティ
１２ｃ  蓋収容段部
１３  リードピン（リード配線）
１４  ボンディングワイヤ
２１  センサチップ
２２  端子部
３１  ゲル樹脂
４１  センサ保護用蓋
４２  圧力導入口
【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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