(57)【要約】【課題】温度変化や圧力作動の激しい環境下においてもボンディングワイヤの破損を低減でき、長寿命化が図れる半導体圧力センサを得る。【解決手段】この発明に係る半導体圧力センサは、凹部１ａを有する樹脂製のパッケージ１と、凹部１ａに一端部が露出しているとともに他端部がパッケージ１の外部に導出され、インサート成形によりパッケージ１と一体化されたリード２と、凹部１ａに設けられ圧力を検出するセンサチップ３と、このセンサチップ３とリード２とを電気的に接続したボンディングワイヤ４とを備えた半導体圧力センサにおいて、リード２とパッケージ１との界面で凹部１ａ側は絶縁性の第１の保護樹脂部６で被覆され、ボンディングワイヤ４は第１の保護樹脂部６よりも軟質な第２の保護樹脂部７で被覆されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹部を有する樹脂製のパッケージと、
前記凹部に一端部が露出しているとともに他端部が前記パッケージの外部に導出され、インサート成形により前記パッケージと一体化されたリードと、
前記凹部に設けられた半導体チップと、
この半導体チップと前記リードとを電気的に接続したボンディングワイヤとを備えた半導体圧力センサにおいて、
前記リードと前記パッケージとの界面で前記凹部側は絶縁性の第１の保護樹脂部で被覆され、
前記ボンディングワイヤは前記第１の保護樹脂部よりも軟質な第２の保護樹脂部で被覆されていることを特徴とする半導体圧力センサ。
【請求項２】
前記半導体チップは、前記第１の保護樹脂部により前記凹部の底面に接着されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体圧力センサ。
【請求項３】
前記リードの前記一端部は、途中前記第２の保護樹脂部側に向かって階段状に折曲されて形成されたボンディングパッドを備えている請求項１または２に記載の半導体圧力センサ。
【請求項４】
前記半導体チップは、圧力を検出するセンサチップである請求項１ないし３の何れか１項に記載の半導体圧力センサ。
【請求項５】
前記半導体チップは、圧力を検出するセンサチップからの電気信号を補正及び増幅処理する処理チップである請求項１ないし３の何れか１項に記載の半導体圧力センサ。
【請求項６】
前記センサチップ及び前記処理チップは、同一の前記凹部に設けられている請求項４または５に記載の半導体圧力センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば内燃機関のインテークマニホールドの内圧、タンク内圧等の圧力を検出する半導体圧力センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的な圧力検出素子として、例えばピエゾ抵抗効果を利用した半導体圧力センサが知られている。
この半導体圧力センサは、パッケージの凹部に、ダイアフラムが接着された台座が設けられ、被測定媒体と、ダイアフラムと台座との間に形成された真空室との圧力差により生じたダイアフラムの歪みを、ダイアフラム上に形成された歪みゲージが抵抗値変化として捉え、この抵抗値変化を電気信号としてリードを通じて外部に出力され、被測定流体の圧力を検出している。
【０００３】
ところで、ダイアフラム及びリードは、ボンディングワイヤを介して電気的に接続されているが、被測定媒体に対する、ダイアフラムやボンディングワイヤの防食、絶縁性を確保するために、絶縁性の保護樹脂部により被覆され、保護されるが、この樹脂材料は、ダイアフラムの歪み変形を阻害しないように、比較的軟質な例えばゲル状のものが使用されている。
【０００４】
しかし、パッケージと、パッケージとインサート成形により一体化されたリードとの界面には、微小な隙間ができ、ダイアフラムやボンディングワイヤに保護樹脂部を被覆した時に、その界面に存在した空気が保護樹脂部内に放出され、この空気に起因してボンディングワイヤにストレスが加わり、ボンディングワイヤが破損する恐れがある。
このような事態を防ぐために、保護樹脂部を被覆する作業を、真空雰囲気の環境下で行い、界面に閉じ込められる空気量を低減する対策がとられているが、この場合でも、ダイアフラムが大気より負圧にされると、その微小な隙間に存在する空気が気泡として膨張し保護樹脂部中に侵入してしまい、保護樹脂部及びボンディングワイヤにストレスが加わり、やはりボンディングワイヤの破損が引き起こされてしまうという問題点があった。
なお、パッケージの外部から小さな隙間を通じて侵入する空気によっても同様の問題点が生じた。
【０００５】
このような問題点を解決する手段として、例えば特許文献１には、リードとパッケージとの界面で凹部側、ワイヤボンディングの下部、及びリードを比較的硬質の絶縁性の第１の保護樹脂部で被覆して、界面における空気が閉じ込め、ダイアフラム及びワイヤボンディングの上部を、ダイアフラムの変形を阻害しない、比較的軟質な第２の保護樹脂部で被覆した半導体圧力センサが記載されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−３０４６１９号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記半導体圧力センサでは、ボンディングワイヤは、線膨張係数、弾性率が異なる第１の保護樹脂部及び第２の保護樹脂部で覆われているので、温度変化や圧力作動によって生ずる、第１の保護樹脂部及び第２の保護樹脂部の応力や歪みの違いが、そのままボンディングワイヤに大きな力として作用するので、このものの場合でもボンディングワイヤが破損する恐れがあるという問題点があった。
【０００８】
この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするものであって、温度変化や圧力作動の激しい環境下においてもボンディングワイヤの破損を低減でき、長寿命化が図れる半導体圧力センサを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係る半導体圧力センサは、凹部を有する樹脂製のパッケージと、前記凹部に一端部が露出しているとともに他端部が前記パッケージの外部に導出され、インサート成形により前記パッケージと一体化されたリードと、前記凹部に設けられ圧力を検出する半導体チップと、この半導体チップと前記リードとに電気的に接続されたボンディングワイヤとを備えた半導体圧力センサにおいて、前記リードと前記パッケージとの界面で前記凹部側は絶縁性の第１の保護樹脂部で被覆され、前記ボンディングワイヤは前記第１の保護樹脂部よりも軟質な第２の保護樹脂部で被覆されている。
【発明の効果】
【００１０】
この発明に係る半導体圧力センサによれば、温度変化や圧力作動の激しい環境下においてもボンディングワイヤの破損を低減でき、長寿命化が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、この発明の各実施の形態について図に基づいて説明するが、各図において、同一、または相当部材、部位については、同一符号を付して説明する。
実施の形態１．
図１は実施の形態１の半導体圧力センサを示す断面図である。
この半導体圧力センサでは、熱硬化性のエポキシ樹脂製のパッケージ１には、半導体チップであるセンサチップ３を据え付けるための凹部１ａが形成されている。
センサチップ３は、凹部１ａの底面に接着部５で接着されたガラス台座３ｂと、このガラス台座３ｂに陽極接合された、Ｓｉ材で構成されたダイアフラム３ａとから構成されている。ダイアフラム３ａとガラス台座３ｂとの間には、測定圧力の基準となる真空室３ｃが形成されている。
ダイアフラム３ａ上には、ホイートストンブリッジ回路を構成した歪みゲージが形成されている。
【００１２】
凹部１ａには、インサート成形によりパッケージ１と一体化されたリード２の一端部が露出している。リード２の他端部は、パッケージ１の外部に導出している。このリード２の一端部では、途中ダイアフラム３ａ側に向かって階段状に折曲されて形成されたボンディングパッド２ａが形成されている。ボンディングワイヤ４の材質は金であり、ボンディングワイヤ４の両端部は、超音波を併用した熱圧着法でボンディングパッド２ａ及びダイアフラム３ａの縁部で接合されている。
【００１３】
凹部１ａ内には、被測定媒体に対し、異物侵入の保護、防食そして絶縁性の確保を目的として絶縁性の、第１の保護樹脂部６及び第２の保護樹脂部７が形成されている。
第１の保護樹脂部６は、凹部１ａの底面を被覆している。この第１の保護樹脂部６は、最低限、リード２とパッケージ１との界面で凹部１ａ側を被覆するものであればよい。この第１の保護樹脂部６は、ゴム状またはゲル状の比較的硬度の高いものが用いられており、主に凹部１ａ内が負圧にされた時にリード２とパッケージ１との界面から凹部１ａ内に気泡が放出されるのを防止する、即ちシール機能を有している。
【００１４】
なお、図１に示されたボンディングワイヤ４及びリード２は、ホイートストンブリッジ回路からの出力経路であるが、ホイートストンブリッジ回路に基準電位を印加するために用いられるボンディングワイヤ（図示せず）及びリード（図示せず）についても、第１の保護樹脂部６により、当然にリードとパッケージ１との界面から凹部１ａ内に気泡が放出されるのが防止されている。
【００１５】
第１の保護樹脂部６上を覆った第２の保護樹脂部７は、第１の保護樹脂部６よりも軟質であり、ボンディングワイヤ４、ボンディングパッド２ａ及びダイアフラム３ａを覆っている。第２の保護樹脂部７としては、例えば自動車の吸気圧検出に用いられる場合は、ガソリンやエンジンオイルなど耐薬品性の高いフッ素系樹脂が用いられる。
【００１６】
上記構成の半導体圧力センサでは、被測定流体の圧力が矢印Ａの方向からダイアフラム３ａに印加されると、ダイアフラム３ａは歪み変形する。それに伴い、歪みゲージには応力が加わり、その応力に比例して歪みゲージの抵抗値が変化する。
一方、ホイートストンブリッジ回路を構成した歪みゲージには、リード（図示せず）、ボンディングワイヤ（図示せず）を通じて基準電位が印加されており、歪みゲージの抵抗値の変化に伴い、ホイートストンブリッジ回路からの出力電圧が変化する。この出力電圧の変化量は、ボンディングワイヤ４、リード２を通じて外部に出力され、被測定流体の圧力が検出される。
【００１７】
上記構成の半導体圧力センサによれば、リード２とパッケージ１との界面で凹部１ａ側は、絶縁性の第１の保護樹脂部６で被覆されているので、パッケージ１とリード２との界面での微小な隙間に気泡があっても、その気泡が凹部１ａ内に放出するのを防止することができ、気泡に起因したボンディングワイヤ４の破損を防止することができる。
また、ボンディングワイヤ４は、第１の保護樹脂部６よりも軟質な第２の保護樹脂部７で一律に被覆されている。従って、異なる保護樹脂部による線膨張係数、弾性率等によるボンディングワイヤ４の破損が生じることは無い。
【００１８】
また、リード２の一端部は、途中第２の保護樹脂部７側に向かって階段状に折曲されて形成されたボンディングパッド２ａを備えているので、第１の保護樹脂部６はボンディングワイヤ４を一切被覆することなく、形成される。
【００１９】
なお、リード２の一端部の形状については、図２、図３及び図４に示すものであってもよい。
図２に示されたリード２の場合、リード２の一端部が途中で９０°に折曲されており、その先端面にボンディングワイヤ４の一端部が接続されている。
このものの場合、リード２の一端部が９０°に曲げられており、リード２の板厚の影響を受けることなく、第１の保護樹脂部６の厚みを設定することができる。また、パッケージ１とリード２とがインサート成形により成形されるときに用いられる成形金型は、簡単な構成で済むという効果もある。
【００２０】
図３に示されたリード２の場合、リード２の一端部がプレス成形加工により台形形状に形成されており、その頂面にボンディングワイヤ４の一端部が接続されている。
このものの場合も、図２に示されたものと同様に、リード２の板厚の影響を受けることなく、第１の保護樹脂部６の厚みを設定することができる。
【００２１】
図４に示されたリード２の場合、リード２の一端部が途中で１８０°折曲されており、その上面にボンディングワイヤ４の一端部が接続されている。
このものの場合も、図２に示されたものと同様に、リード２の板厚の影響を受けることなく、第１の保護樹脂部６の厚みを設定することができる。
【００２２】
実施の形態２．
図５は実施の形態２の半導体圧力センサを示す断面図である。
この半導体圧力センサでは、センサチップ３は、第１の保護樹脂部６で凹部１ａの底面に接着されている。
他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００２３】
この実施の形態による半導体圧力センサによれば、実施の形態１と同様の効果を得ることができるとともに、第１の保護樹脂部６は、リード２とパッケージ１との界面の凹部１ａ側をシールする機能とともに、センサチップ３のパッケージ１に対して接着する機能をも備えており、実施の形態１で必要とした接着部５の塗布工程が不要となり、組立作業性が向上する。
【００２４】
実施の形態３．
図６は実施の形態３の半導体圧力センサを示す断面図である。
この半導体圧力センサでは、凹部１ａには、センサチップ３とともに、圧力を検出するセンサチップ３からの電気信号を補正及び増幅処理する処理チップ８が設けられている。
半導体チップである処理チップ８は、凹部１ａの突出した底面に接着部５で接着されている。
この処理チップ８も、センサチップ３と同様に、ボンディングワイヤ４の両端部が、超音波を併用した熱圧着法でボンディングパッド２ａ及び処理チップ８の縁部で接合されている。
他の構成は、実施の形態１と同様であり、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００２５】
なお、上記実施の形態１〜３については、パッケージ１の材料として熱硬化性樹脂を用いたが、熱可塑性樹脂であってもよい。
また、センサチップとしては、ピエゾ抵抗効果を利用したものについて説明したが、例えば静電容量方式の半導体圧力センサチップであってもよい。
また、センサチップ３及び処理チップ８の機能が同一のチップ上に形成されたＩＣで構成されたものにも、この発明は適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明の実施の形態１の半導体圧力センサを示す断面図である。
【図２】図１のリードと異なる例のリードが組み込まれた半導体圧力センサの要部断面図である。
【図３】図１のリードと異なる例のリードが組み込まれた半導体圧力センサの要部断面図である。
【図４】図１のリードと異なる例のリードが組み込まれた半導体圧力センサの要部断面図である。
【図５】この発明の実施の形態２の半導体圧力センサを示す断面図である。
【図６】この発明の実施の形態３の半導体圧力センサを示す断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  パッケージ、１ａ  凹部、２  リード、３  センサチップ（半導体チップ）、４  ボンディングワイヤ、５  接着部、６  第１の保護樹脂部、７  第２の保護樹脂部、８  処理チップ（半導体チップ）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2007040772.tif 000005
【図４】
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【図５】
2007040772.tif 000007
【図６】
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