(57)【要約】【課題】本発明は、低コストであり、且つ高環境耐性である物理量センサ装置を提供することを目的とする。【解決手段】物理量を検知するセンサチップ２と、センサチップ２を収納するハウジング１０と、前記物理量に応じる検知信号を出力するリード端子８と、センサチップ２とリード端子８とを電気的に接続するボンディングワイヤ５とを有し、センサチップ２、リード端子８、及びボンディングワイヤ５が電気絶縁性の保護膜９により被覆され、保護膜９の上面を位置決めする高さ位置決め構造体４が設けられている物理量センサ装置１。【選択図】図２
2013122436.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物理量を検知するセンサチップと、
前記センサチップを収納するハウジングと、
前記物理量に応じる検知信号を出力するリード端子と、
電気的な接続に用いられるボンディングワイヤと、
を有し、
前記センサチップ、前記リード端子、及び前記ボンディングワイヤが電気絶縁性の保護膜により被覆される物理量センサ装置において、
前記保護膜の上面の高さ位置決め構造体が設けられていることを特徴とする物理量センサ装置。
【請求項２】
前記センサチップの前記検知信号を制御する制御回路チップが前記ハウジングに収納され、前記制御回路チップが電気絶縁性の保護膜により被覆されることを特徴とする請求項１に記載の物理量センサ装置。
【請求項３】
前記ボンディングワイヤが前記センサチップと前記リード端子とを電気的に接続することを特徴とする請求項１に記載の物理量センサ装置。
【請求項４】
前記高さ位置決め構造体が１つまたは複数の棒状体からなることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の物理量センサ装置。
【請求項５】
前記１つまたは複数の棒状体が、前記センサチップの周辺に、または、前記センサチップ及び前記制御回路チップの周辺に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の物理量センサ装置。
【請求項６】
前記高さ位置決め構造体が１つまたは複数の壁状体からなることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の物理量センサ装置。
【請求項７】
前記高さ位置決め構造体が少なくとも前記センサチップ上及び前記制御回路チップ上のいずれか一方または両方に形成された樹脂層からなることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか1項に記載の物理量センサ装置。
【請求項８】
前記ハウジングが、前記センサチップが固着される底壁と、前記底壁の周縁に立設される側壁と、を有して構成され、前記高さ位置決め構造体の高さが前記側壁の高さより低いことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の物理量センサ装置。
【請求項９】
前記側壁の内周面に段部が形成されてなり、前記高さ位置決め構造体の高さが前記段部の位置する高さより低いことを特徴とする請求項８に記載の物理量センサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物理量を検知するセンサチップやワイヤボンディング等が電気絶縁性の保護膜に被覆される物理量センサ装置に係り、特に、自動車のエンジン周り等の過酷な環境に対して耐性を有する物理量センサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１の発明では、ガソリン、排気凝縮ガス、軽油等の薬品や水分が含まれる環境にて使用される自動車のエンジン吸気測定用圧力センサ装置に適用される半導体センサ装置（以下、センサ装置という）が開示されている。
【０００３】
図１２に示すように、センサ装置５００が、その樹脂パッケージ５０１に備わる凹部５０３にセンサチップ５０２を収容して構成されている。センサチップ５０２はピエゾ抵抗効果を利用する周知構成のもので、その上面に感応部（センサ部）としてのダイヤフラム５０２ａを備えている。そして、導電材料からなる複数のインサートピン５０４が凹部５０３の底面に露出している。
【０００４】
センサチップ５０２は、凹部５０３の底面にガラス台座５０５を介して設置され、金やアルミニウム等のボンディングワイヤ５０６を介してインサートピン５０４に電気的に接続されている。
【０００５】
凹部５０３には、センサチップ５０２及びボンディングワイヤ５０６の保護、電気的な絶縁性の確保、並びに防食などを図るために絶縁材料の保護膜５０７が、センサチップ５０２及びボンディングワイヤ５０６を埋めるように充填されている。
【０００６】
保護膜５０７により、センサチップ５０２、ボンディングワイヤ５０６、センサチップ５０２とボンディングワイヤ５０６との接続部、及びインサートピン５０４とボンディングワイヤ５０６との接続部が、被覆され保護されている。
【０００７】
保護膜５０７は、柔軟性を有するフッ素樹脂材料を用いて、滴下（塗布）及びその後の熱硬化処理（例えば、１２５〜１５０℃で１時間加熱）を行い形成される。
【０００８】
そして、センサ装置５００においては、保護膜５０７により被覆された部分の近傍、即ち、センサチップ５０２、ボンディングワイヤ５０６、センサチップ５０２とボンディングワイヤ５０６との接続部、及びインサートピン５０４とボンディングワイヤ５０６との接続部の近傍において、保護膜５０７中に気泡が発生しないように対処されている。そのため、センサチップ５０２やボンディングワイヤ５０６から漏れ電流が発生し絶縁性能が低下することや、ボンディングワイヤ５０６の接続部が断線する等の問題が回避された。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−１５３７４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に開示される発明においては、保護膜５０７中の気泡発生を防止することで、センサチップ５０２やボンディングワイヤ５０６からの漏れ電流発生による絶縁性能の低下や、ボンディングワイヤ５０６が断線する等の問題を解決した。
【００１１】
しかしながら、保護膜５０７は、凹部５０３内に柔軟性を有する樹脂材料（フッ素樹脂材料）を滴下し、その後に熱硬化処理を行い形成される。その際、凹部５０３内に柔軟性を有する樹脂材料を滴下すると、前記樹脂材料は表面張力によって凹部５０３の内壁面に沿って盛り上がり、凹部５０３の内壁面の近傍が厚くなる。場合によっては、前記樹脂材料は凹部５０３の内壁面を這い上がり外部に漏れ出すこともある。その後、前記樹脂材料は、この状態のままに熱硬化処理によって固化される。
【００１２】
そのため、保護膜５０７の膜厚は、凹部５０３の中央近傍において薄くなる。よって、凹部５０３の中央近傍に配置されるセンサチップ５０２、ボンディングワイヤ５０６、センサチップ５０２とボンディングワイヤ５０６との接続部、及びインサートピン５０４とボンディングワイヤ５０６との接続部を被覆する保護膜５０７の膜厚が薄くなる。
【００１３】
その結果、膜厚の薄い保護膜５０７は、使用環境中のガソリン、排気凝縮ガス、軽油等の薬品及び水分の浸透を十分に防止することができない。よって、センサチップ５０２、ボンディングワイヤ５０６、センサチップ５０２とボンディングワイヤ５０６との接続部、及びインサートピン５０４とボンディングワイヤ５０６との接続部は、使用環境中のガソリン、排気凝縮ガス、軽油等の薬品及び水分に晒されることになる。
【００１４】
そのため、センサチップ５０２、ボンディングワイヤ５０６、インサートピン５０４、及び前記接続部分等が腐蝕し、腐蝕が進行して断線することもある。
【００１５】
そのため、保護膜５０７によってセンサチップ５０２、ボンディングワイヤ５０６、インサートピン５０４、及び前記接続部分等を十分に被覆するためには、センサチップ５０２の高さ、ボンディングワイヤ５０６のループ形状、及び樹脂パッケージ５０１のサイズ等を考慮した設計が必要になる。
【００１６】
保護膜５０７によってセンサチップ５０２、ボンディングワイヤ５０６、インサートピン５０４、及び前記接続部分等を十分に被覆するために、滴下する前記樹脂材料を増やすことは材料費アップとなり好ましくない。また、滴下する前記樹脂材料を増やすことによって、前記樹脂材料が凹部５０３の内壁面を這い上がり外部に漏れ易くなる。その結果、外観不良率が増えるために製造コストアップとなり好ましくない。
【００１７】
本発明の目的は、このような課題を顧みてなされたものであり、低コストであり、且つ高環境耐性である物理量センサ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の物理量センサ装置は、物理量を検知するセンサチップと、前記センサチップを収納するハウジングと、前記物理量に応じる検知信号を出力するリード端子と、電気的な接続に用いられるボンディングワイヤとを有し、前記センサチップ、前記リード端子、及び前記ボンディングワイヤが電気絶縁性の保護膜により被覆される物理量センサ装置において、前記保護膜の上面の高さ位置決め構造体が設けられていることを特徴とする。
【００１９】
前記保護膜は、前記ハウジング内に樹脂材料を滴下し、熱硬化処理で硬化されて形成される。前記樹脂材料は、前記ハウジング内に滴下されると、表面張力により前記ハウジングの内壁面に沿って盛り上がる。
【００２０】
そのため、前記樹脂材料は、前記ハウジングの中央近傍において薄くなり、この状態で硬化される。この中央近傍には外部環境から保護される前記センサチップや、前記ボンディングワイヤ等が配置されているので、前記センサチップや、前記ボンディングワイヤ等を被覆し保護する前記保護膜は薄くなり易い。
【００２１】
本発明においては、前記保護膜の上面の高さ位置決め構造体が設けられているので、前記センサチップや、前記ボンディングワイヤ等を被覆し保護する前記保護膜が薄くなることが抑制される。
【００２２】
よって、前記センサチップや、前記ボンディングワイヤ等を被覆し保護する前記保護膜の十分な膜厚を確保することができる。その結果、使用環境中のガソリン、排気凝縮ガス、軽油等の薬品及び水分に晒されることが抑制され、前記センサチップや、前記ボンディングワイヤ等の腐蝕や、腐蝕の進行で生じる断線等が防止される。
【００２３】
また、前記樹脂材料の滴下する量を抑制できるので、材料費を低減することが可能である。
【００２４】
また、前記樹脂材料が前記ハウジングの内壁面を這い上がり外部に漏れでることを抑制するので、外観不良率が低減される。よって、この外観不良率が低減されることで、製造コストが低減される。
【００２５】
前記保護膜によって前記センサチップ、前記ボンディングワイヤ等を十分に被覆するためになされる設計、即ち前記センサチップの高さや、前記ボンディングワイヤのループ形状等の設計が容易となり、設計コストが低減される。
【００２６】
よって、本発明によれば、低コストであり、且つ高環境耐性である物理量センサ装置を提供することが可能である。
【００２７】
前記センサチップの前記検知信号を制御する制御回路チップが前記ハウジングに収納され、前記制御回路チップが電気絶縁性の保護膜により被覆されることが好ましい。
【００２８】
前記制御回路チップは、温度により素子の電気抵抗値が変わることを利用して前記ハウジング内の温度を計測することが可能である。そのため、前記ハウジング内に前記センサチップと共に前記制御回路チップを収納することで、計測する前記ハウジング内の温度を用いて、前記制御回路チップは前記センサチップが検知する物理量の温度補償を行うことができる。
【００２９】
前記ボンディングワイヤが前記センサチップと前記リード端子とを電気的に接続することが好ましい。
【００３０】
このような態様であれば、前記センサチップが検知した物理量の前記検知信号を、前記リード端子を介して外部に出力することができる。
【００３１】
前記高さ位置決め構造体が１つまたは複数の棒状体からなることが好ましい。
【００３２】
棒状体が前記ハウジング内を占有する設置面積や体積は小さい。よって、前記センサチップと前記リード端子、前記センサチップと前記制御回路チップ、及び前記制御回路チップと前記リード端子を前記ボンディングワイヤで電気的に接続する際に、前記１つまたは複数の棒状体と前記ボンディングワイヤとの接触を避けることは容易である。よって、前記ハウジング内に前記センサチップや前記制御回路チップ等を配置する際に、その配置する自由度が高い。
【００３３】
前記１つまたは複数の棒状体が、前記センサチップの周辺に、または、前記センサチップ及び前記制御回路チップの周辺に配置されていることが好ましい。
【００３４】
前記樹脂材料は、前記ハウジング内に滴下されると表面張力により前記１つまたは複数の棒状体に沿って盛り上がるので、前記１つまたは複数の棒状体の近傍に位置する前記保護膜の十分な膜厚を確保することができる。よって、前記１つまたは複数の棒状体を、前記センサチップの周辺に、または、前記センサチップ及び前記制御回路チップの周辺に配置することは、前記センサチップ及び前記制御回路チップを被覆する前記保護膜の十分な膜厚を確保することができる。
【００３５】
前記高さ位置決め構造体が１つまたは複数の壁状体からなることが好ましい。
【００３６】
前記棒状体の設置面積に比べて、前記壁状体の設置面積は大きい。よって、前記壁状体は、前記棒状体に比べて、前記樹脂材料をより広い領域において盛り上がらせることができる。そのため、前記棒状体に比べて前記壁状体は、より広い領域で前記保護膜が薄くなることを抑制する。
【００３７】
前記高さ位置決め構造体が少なくとも前記センサチップ上及び前記制御回路チップ上のいずれか一方または両方に形成された樹脂層からなることが好ましい。
【００３８】
このような態様であれば、前記高さ位置決め構造体を設けるために前記ハウジングの金型等を変更する必要はなく、前記センサチップ上や前記制御回路チップ上に樹脂を盛るだけで前記高さ位置決め構造体を構成することができる。また、前記センサチップ上及び前記制御回路チップ上のパッド電極を確実に保護することが可能になる。
前記ハウジングが、前記センサチップが固着される底壁と、前記底壁の周縁に立設される側壁とを有して構成され、前記高さ位置決め構造体が前記側壁の高さより低いことが好ましい。
【００３９】
このような態様であれば、前記高さ位置決め構造体は、前記ハウジングから突出しないで前記ハウジング内に収容される。よって、前記ハウジングは前記高さ位置決め構造体が破損することを防止する。また、物理量センサ装置の取り扱いが容易である。また、前記センサチップ等を保護する蓋体を、前記側壁の上に固定することが容易に可能である。
【００４０】
前記側壁の内周面に段部が形成されてなり、前記高さ位置決め構造体の高さが前記段部の位置する高さより低いことが好ましい。
【００４１】
前記段部は、前記側壁の内周面が高さ方向に面一状に連なることを遮断するように設けられている。そのため、前記樹脂材料が前記側壁の内周面に沿って盛り上がる際に、前記段部は、この盛り上がりを止めるように作用する。ところが、前記高さ位置決め構造体の高さが前記段部の位置する高さより高い際に、前記高さ位置決め構造体に沿って盛り上がった前記樹脂材料が、前記側壁の内周面の位置で前記段部を越えることがある。この際には、段部１１は盛り上がりを止めるように作用できないために、前記樹脂材料が前記ハウジングの外部に漏れでることがある。これを避けるためには、前記高さ位置決め構造体の高さを前記段部の位置する高さより低くすることが好ましい。
【発明の効果】
【００４２】
本発明によれば、低コストであり、且つ高環境耐性である物理量センサ装置を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】第１の実施形態における物理量センサ装置の平面略図である。
【図２】図１に示す物理量センサ装置のＡ−Ａ線に沿って切断し矢印方向から視る断面略図である。
【図３】第１の実施形態の第１の変形例である。
【図４】第１の実施形態の第２の変形例である。
【図５】第１の実施形態の製造方法を説明する概略図である。
【図６】第２の実施形態における物理量センサ装置の平面略図である。
【図７】図６に示す物理量センサ装置のＢ−Ｂ線に沿って切断し矢印方向から視る断面略図である。
【図８】第３の実施形態における物理量センサ装置の平面略図である。
【図９】図８に示す物理量センサ装置のＣ−Ｃ線に沿って切断し矢印方向から視る断面略図である。
【図１０】第４の実施形態における物理量センサ装置の断面略図である。
【図１１】第４の実施形態の変形例における物理量センサ装置の断面略図である。
【図１２】特許文献１に開示される物理量センサ装置の断面略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
＜第１の実施形態＞
第１の実施形態における物理量センサ装置１は、外部の圧力によってダイヤフラム２ａが撓み、この撓みによりダイヤフラム２ａに備わるピエゾ抵抗素子の電気抵抗が変化することで、外部の圧力を検知するセンサチップ２を有して構成されている。
【００４５】
この物理量センサ装置１は、車載用の圧力センサ装置に適用される。例えば、ガソリン、排気凝縮ガス、軽油等の薬品や水分が含まれる環境にて使用される自動車のエンジン吸気測定用圧力センサ装置や、排気系圧力検出用センサ装置等に適用される。
【００４６】
エンジン吸気測定用圧力センサ装置は、ガソリンと空気との混合ガスをシリンダに噴射する吸気管に取り付けられる。また、排気系圧力検出用センサ装置は、排気ガスを排気する排気管に取り付けられ、ＮＯｘやＳＯｘ等から生じる酸等の腐蝕性物質や、未燃焼のガソリン、水分等に晒される。
【００４７】
本実施形態では、物理量センサ装置１は車載用の圧力センサ装置に適用されるとしたが、これに限定されるものではない。例えば、携帯電話、腕時計、水中撮影カメラ等の携帯機器に搭載されて用いることも可能である。
【００４８】
本実施形態では、物理量センサ装置１は、ダイヤフラムを有する圧力センサ装置としたが、これに限定されるものではない。ダイヤフラムを有する加速度センサ装置や荷重センサ装置も可能である。また、ダイヤフラムを有しない物理量センサ装置も可能である。
【００４９】
各図に示す物理量センサ装置に関しては、Ｙ方向が左右方向であり、Ｙ１方向が左方向でＹ２方向が右方向、Ｘ方向が前後方向であり、Ｘ１方向が前方向でＸ２方向が後方向である。また、Ｘ方向とＹ方向の双方に直交する方向が上下方向（Ｚ方向；高さ方向）であり、Ｚ１方向が上方向でＺ２方向が下方向である。なお、各図面は、見やすくするために寸法を適宜異ならせて図示されている。
【００５０】
第１の実施形態について、以下に添付図を参照して説明する。図１は、第１の実施形態における物理量センサ装置１の平面略図である。図２は、図１に示す物理量センサ装置１のＡ−Ａ線に沿って切断し矢印方向から視る断面略図である。
【００５１】
図２に示すように、ハウジング１０には、底壁１０ａの周縁に立設され、底壁１０ａを囲んで側壁１０ｂが形成されている。そして、図１、図２に示すように、物理量センサ装置１は、センサチップ２が凹型形状であるハウジング１０の底壁１０ａの上面１０ｃに固着されることで、ハウジング１０に収納されて構成されている。
【００５２】
センサチップ２の上面には感応部として、吸気管内の圧力等に応じて撓むダイヤフラム２ａが形成されている。この撓みに応じてダイヤフラム２ａに設けられるピエゾ抵抗素子（図示していない）の電気抵抗が変化する。
【００５３】
図２に示すように、物理量センサ装置１には検知信号を外部に出力するリード端子８が設けられており、リード端子８の端部の一方がハウジング１０の底壁１０ａの上面１０ｃにハウジング電極８ａを形成している。図１に示すように、センサチップ２のパッド電極６とハウジング電極８ａとがボンディングワイヤ５を介して、電気的に接続されている。そして、図２に示すように、センサチップ２、パッド電極６（図２に図示していない）、ボンディングワイヤ５、及びハウジング電極８ａは、電気的な絶縁性を有すると共に柔軟で低弾性な保護膜９に覆われて保護されている。よって、吸気管内の圧力等は、この保護膜９を介してダイヤフラム２ａに作用する。
【００５４】
感応部であるダイヤフラム２ａを被覆する保護膜９は、外部の圧力に応じるダイヤフラム２ａの変形を妨げないことが好ましい。そのため、保護膜９は、柔軟で低弾性であって小さい圧力で容易に変形することが好ましい。よって、一般的に、保護膜９には、柔軟で低弾性であるフッ素系のゲル絶縁材料が用いられている。本実施形態においても、保護膜９は、柔軟で低弾性であるフッ素系のゲル絶縁材料（信越化学工業株式会社製のＳＩＦＥＬ）を用いている。
【００５５】
この保護膜９は、ハウジング１０内に設けられるセンサチップ２、パッド電極６、ボンディングワイヤ５、及びハウジング電極８ａの上に低粘性である流動性（液状）の樹脂材料を滴下し、熱硬化処理で硬化されて形成される。本実施形態では、低粘性である流動性の樹脂材料としてポッティング樹脂２１を用いている。ポッティング樹脂２１は、ハウジング１０内に滴下されると、表面張力により側壁１０ｂの内壁面に沿って盛り上がり、ハウジング１０の中央部で薄くなる特徴がある。
【００５６】
そのため、第１の実施形態では、図１、図２に示すように、センサチップ２周辺の４箇所に、棒状体の高さ位置決め構造体４ａが設けられている。ポッティング樹脂２１は、滴下された際に表面張力により棒状体の高さ位置決め構造体４ａの外周面に沿って盛り上がる。よって、滴下されたポッティング樹脂２１の膜厚は、棒状体の高さ位置決め構造体４ａの近傍で薄くなることが抑制される。
【００５７】
この結果、滴下されたポッティング樹脂２１から熱硬化処理によって形成される保護膜９は、センサチップ２の近傍で薄くなることが抑制され十分な膜厚を確保することが可能である。このように、棒状体の高さ位置決め構造体４ａは、保護膜９の上面の高さを位置決めすることができる。
【００５８】
図１、図２に示すように、センサチップ２周辺に設けられる４本の棒状体の高さ位置決め構造体４ａに囲まれる領域の保護膜９は、４本の棒状体の高さ位置決め構造体４ａによって十分な膜厚を確保する。よって、センサチップ２周辺の４箇所に、棒状体の高さ位置決め構造体４ａを設けることで、センサチップ２やボンディングワイヤ５は十分な膜厚の保護膜９で被覆される。
【００５９】
また、滴下されたポッティング樹脂２１は側壁１０ｂの内壁面に沿っても盛り上がるので、保護膜９は側壁１０ｂの内壁面の近傍でも十分な膜厚を確保する。そのため、４本の棒状体の高さ位置決め構造体４ａと側壁１０ｂの内壁面とで囲まれる領域の保護膜９は、４本の棒状体の高さ位置決め構造体４ａと側壁１０ｂの内壁面とによって十分な膜厚を確保する。よって、この領域に配置されるボンディングワイヤ５やハウジング電極８ａは十分な膜厚の保護膜９で被覆される。
【００６０】
よって、図２に示すように、保護膜９は、ハウジング１０内に設けられるセンサチップ２、ボンディングワイヤ５、及びハウジング電極８ａ等を十分な膜厚で被覆し保護する。加えて、ハウジング１０内における保護膜９の膜厚均一性も改善される。
【００６１】
そのため、使用環境中のガソリン、排気凝縮ガス、軽油等の薬品及び水分から保護されて、センサチップ２、ボンディングワイヤ５、ハウジング電極８ａ等の腐蝕や、腐蝕が進行して生じる断線等が抑制される。このように、棒状体の高さ位置決め構造体４ａを設けることで、物理量センサ装置１の環境耐性が向上する。このようにして、物理量センサ装置１の品質は、自動車のエンジン周り等の過酷な状態を含める諸々の環境下で改善される。
【００６２】
センサチップ２、ボンディングワイヤ５、ハウジング電極８ａ等に腐蝕が生じると、この腐蝕が生じた箇所の電気抵抗は大きくなる。その結果、リード端子８から外部に出力される検知信号の値が前記電気抵抗に応じて変化するために、物理量センサ装置１は正確に吸気管内の圧力等を検知することができなくなる。また、断線の場合には、検知信号が出力されなくなるため物理量センサ装置１は故障状態にある。
【００６３】
滴下されたポッティング樹脂２１は、滴下された箇所から周囲に流れて拡がる。この際に、ポッティング樹脂２１の流れがボンディングワイヤ５を荷重し、ボンディングワイヤ５が変形することがある。この変形によって、ボンディングワイヤ５が断線することや、隣接するボンディングワイヤ５が互いに短絡することがある。
【００６４】
そのため、例えば、ポッティング樹脂２１を複数の高さ位置決め構造体４で囲まれる領域に滴下すれば、このポッティング樹脂２１が流れて周囲に拡がる際に、複数の高さ位置決め構造体４に接触する。この接触の際に、ポッティング樹脂２１は、複数の高さ位置決め構造体４の外周面に沿って盛り上がる。このために、ポッティング樹脂２１の周囲に拡がる流れの速度が緩和され、ボンディングワイヤ５への荷重が抑制される。よって、高さ位置決め構造体４は、ポッティング樹脂２１が周囲に拡がる流れに起因するボンディングワイヤ５の変形を抑制する機能も備えている。
【００６５】
図２に示すように、第１の実施形態では、保護膜９の膜厚がハウジング１０内で一様になるように高さ位置決め構造体４を配置した。ところで、ハウジング１０の中央部に配置されるセンサチップ２は高いが、ハウジング１０内の周辺部に配置されるハウジング電極８ａは低い。また、センサチップ２とハウジング電極８ａとを電気的に接続するボンディングワイヤ５は、センサチップ２からハウジング電極８ａに近づくに従い低くなっている。
【００６６】
よって、保護膜９の膜厚がハウジング１０内で一様である必要はなく、ハウジング１０の中央部で厚くハウジング１０内の周辺部で薄くすることも可能である。高さ位置決め構造体４の保護膜９の上面の高さを位置決めする機能を活用すれば、ハウジング１０の中央部で厚くハウジング１０内の周辺部で薄い保護膜９の膜厚分布も可能である。このような保護膜９の膜厚分布は、保護膜９の消費量を低減するので好ましい。
【００６７】
即ち、ハウジング１０の中央部にセンサチップ２を配置し、センサチップ２の周辺に適切な数の高さ位置決め構造体４を適切な位置に配置し、適切な数の高さ位置決め構造体４に囲まれた領域に適切な量のポッティング樹脂２１を滴下する。滴下されたポッティング樹脂２１は周囲に拡がり流れ、高さ位置決め構造体４に接触すると高さ位置決め構造体４の外周面に沿って盛り上がる。そして、適切な数の高さ位置決め構造体４を通り過ぎてハウジング１０内の周辺部に拡がり流れるポッティング樹脂２１の量が抑えられる。このようにして、高さ位置決め構造体４はハウジング１０の中央部で厚くハウジング１０内の周辺部で薄い保護膜９の膜厚分布を可能とする。
【００６８】
第１の実施形態では、図１に示すように棒状体の高さ位置決め構造体４ａを４本としたが、これに限定されるものではない。任意の本数で設けることが可能である。
【００６９】
第１の実施形態では、図１に示すように棒状体の高さ位置決め構造体４ａの平面視断面を円としているが、これに限定されるものではない。楕円、三角形、矩形等も可能である。
【００７０】
第１の実施形態では、高さ位置決め構造体４を棒状体の高さ位置決め構造体４ａに設けている。図１、図２に示すように、棒状体の高さ位置決め構造体４ａがハウジング１０内を占有する設置面積や、占有する体積は小さい。よって、パッド電極６とハウジング電極８ａを４本のボンディングワイヤ５で電気的に接続する際に、４本の棒状体の高さ位置決め構造体４ａを適切に配置することで、ボンディングワイヤ５と棒状体の高さ位置決め構造体４ａの接触を避けることは容易である。
【００７１】
よって、ハウジング１０内にセンサチップ２や、制御回路チップ３等を配置する際に、これらを配置できる領域が広く確保でき、その配置する自由度が高い。また、棒状体の高さ位置決め構造体４ａを配置する自由度も高いので、保護膜９の上面の高さを位置決めするための適切な位置に棒状体の高さ位置決め構造体４ａを配置することが容易に可能である。
【００７２】
ボンディングワイヤ５が棒状体の高さ位置決め構造体４ａに接触する際には、ボンディングワイヤ５が不適切に変形して、隣接するボンディングワイヤ５と接触し短絡する場合がある。また、ボンディングの際にボンディングワイヤ５が切断される場合や、ボンディングされた後に棒状体の高さ位置決め構造体４ａから伝わる振動で断線に到る場合もある。よって、ボンディングワイヤ５と棒状体の高さ位置決め構造体４ａとの接触は避けることが好ましい。
【００７３】
本実施形態では、保護膜９はフッ素系のゲル絶縁材料としたが、これに限定されるものではない。保護膜９はウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、ポリイミド樹脂等から形成されることも可能である。
【００７４】
ハウジング１０内に高さ位置決め構造体４を配置することで、保護膜９の膜厚がハウジング１０内で極端に薄くなることや厚くなることが防止され、保護膜９の膜厚均一性は改善される。そのため、センサチップ２、ボンディングワイヤ５等を十分に被覆するためのポッティング樹脂２１の滴下量を抑制することができる。よって、ポッティング樹脂２１の材料費を低減することができる。
【００７５】
ポッティング樹脂２１の滴下量を抑制することで、ポッティング樹脂２１が側壁１０ｂの内壁面に沿って這い上がり、ハウジング１０の外部に漏れでることを抑制できるので、外観不良率が低減される。よって、この外観不良率の低減により製造コストを下げることができる。
【００７６】
また、保護膜９の膜厚均一性が改善されることで、保護膜９によってセンサチップ２、ボンディングワイヤ５等を十分に被覆するためになされる設計、即ちセンサチップ２の高さや、ボンディングワイヤ５のループ形状等の設計が容易となり、設計コストが低減される。
【００７７】
よって、本実施形態によれば、低コストであり、且つ高環境耐性である物理量センサ装置１を提供することが可能である。
【００７８】
本実施形態においては、図２に示すように、高さ位置決め構造体４の高さ（Ｚ方向）は、ハウジング１０の側壁１０ｂの高さ（Ｚ方向）より低く設けられている。そのため、高さ位置決め構造体４は、ハウジング１０から突出しないでハウジング１０内に収容される。よって、ハウジング１０は高さ位置決め調整構造体４が破損することを防止する。また、物理量センサ装置１の取り扱いが容易である。
【００７９】
図３に第１の実施形態の第１の変形例を示す。第１の変形例においては、図３に示すように、側壁１０ｂの内周面に段部１１が形成されてなり、高さ位置決め構造体４の高さ（Ｚ方向）が段部１１の位置する高さより低く設けられている。
【００８０】
段部１１は、側壁１０ｂの内周面が高さ方向に面一状に連なることを遮断するように設けられている。そのため、ポッティング樹脂２１が側壁１０ｂの内周面に沿って盛り上がる際に、段部１１は、この盛り上がりを止めるように作用する。ところが、高さ位置決め構造体４の高さが段部１１の位置する高さより高い際には、高さ位置決め構造体４に沿って盛り上がったポッティング樹脂２１が、側壁１０ｂの内周面の位置で段部１１を越えることがある。この際には、段部１１は盛り上がりを止めるように作用できないために、ポッティング樹脂２１がハウジング１０の外部に漏れでることがある。これを避けるためには、高さ位置決め構造体４の高さを段部１１の位置する高さより低くすることが好ましい。
【００８１】
図４に、第１の実施形態の第２の変形例を示す。第２の変形例においては、図４に示すように、圧力導入孔１３を有する蓋体１２が、ハウジング１０に覆設されている。圧力導入孔１３は蓋体１２を貫通して形成されており、吸気管内の圧力等は圧力導入孔１３を介してセンサチップ２に作用する。
【００８２】
このような態様であれば、蓋体１２によって、外部から加えられる機械的な損傷からセンサチップ２やボンディングワイヤ５等を保護することができる。そのため、機械的な損傷に起因する不良を低減することができる。
【００８３】
部品実装は、一般的にチップマウンタでなされる。このチップマウンタでは、供給装置から供給される部品が吸着ノズルで吸着されてピックアップされ、所定の位置に搬送されて実装基板に搭載されることでなされる。物理量センサ装置２００がハウジング１０に覆設される蓋体１２を有しておれば、蓋体１２を吸着してピックアップすることで物理量センサ装置２００の部品実装を行うことができる。よって、物理量センサ装置２００の実装基板への搭載が効率的である。
【００８４】
また、図４に示すように、高さ位置決め構造体４の高さが、ハウジング１０の側壁１０ｂの高さより低く設けられておれば、圧力導入孔１３を有する蓋体１２を、ハウジング１０に覆設することが容易に可能である。
【００８５】
図５に本実施形態の製造方法を説明する概略図を示す。以下に、本実施形態の物理量センサ装置１の製造方法を、図５に従って説明する。
【００８６】
図５（ａ）に示すように、インサート成形等によって、一定のピッチで配置される複数のハウジング１０、複数のリード端子８、及び複数の高さ位置決め構造体４が一体に構成されるハウジング基板２０が製作される。この際、各リード端子８の端部の一方は、ハウジング１０内にあり、その底壁１０ａの上面１０ｃに各ハウジング電極８ａを構成する。
【００８７】
次に、各ハウジング１０の底壁１０ａの上面１０ｃの所定の範囲に、塗布装置のディスペンサによって液状の熱硬化性樹脂（図示していない）を塗布する。そして、図５（ｂ）に示すように、前記液状の熱硬化性樹脂を塗布した箇所にセンサチップ２を載置し、１００℃〜２５０℃の温度で３０分〜２時間程度の加熱を行い前記液状の熱硬化性樹脂を硬化させてセンサチップ２を上面１０ｃに固着する。
【００８８】
図５（ｂ）に示すように、センサチップ２の上面に設けられる各パッド電極（図示しない）と各ハウジング１０の底壁１０ａの上面１０ｃに設けられる各ハウジング電極８ａとが、金ワイヤ等の各ボンディングワイヤ５によって電気的に接続される。
【００８９】
次に、図５（ｃ）に示すように、ディスペンサによって、各ハウジング１０の上部に側壁１０ｂに囲まれて形成される開口部２２から、センサチップ２、ボンディングワイヤ５、ハウジング電極８ａ等の上に、低粘性で流動性のポッティング樹脂２１を滴下する。そして、１００℃〜２５０℃の温度で３０分〜２時間程度の加熱を行なう。その結果、ポッティング樹脂２１は硬化されて柔軟で低弾性な保護膜９となり、センサチップ２、ボンディングワイヤ５、ハウジング電極８ａ等は、この保護膜９に覆われて保護される。
【００９０】
図５（ｃ）に示すように、各ハウジング１０内に設置されるセンサチップ２の近傍には４本の高さ位置決め構造体４が設けられている。ただし、図５（ｃ）には高さ位置決め構造体４は２本しか図示されていない。よって、滴下されたポッティング樹脂２１は、表面張力により４本の高さ位置決め構造体４の外周面に沿って盛り上がる。よって、滴下されたポッティング樹脂２１の膜厚は、４本の高さ調整構造体４の近傍で薄くなることが抑制される。このようにして、センサチップ２の近傍で保護膜９が薄くなることが抑制され十分な膜厚が確保されると共に、ハウジング１０内における保護膜９の膜厚均一性が改善される。
【００９１】
図５（ｄ）に示すように、印字印刷（図示しない）を行った後に、スライシング装置等によってリード端子８（ハウジング基板２０）を切断することで、個片化されて複数の物理量センサ装置１が製作される。
【００９２】
熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、及びポリエステル樹脂のいずれかを主材料とする化合物を用いることが可能である。
【００９３】
＜第２の実施形態＞
図６は第２の実施形態における物理量センサ装置の平面略図である。図７は図６に示す物理量センサ装置のＢ−Ｂ線に沿って切断し矢印方向から視る断面略図である。第２の実施形態について、図６、図７を参照して説明する。
【００９４】
本実施形態においては、４個の壁状体の高さ位置決め構造体４ｂがセンサチップ２の周辺に設置されている。壁状体の高さ位置決め構造体４ｂは、図６に示すように、その平面視断面が矩形である。そして、前記壁状体の側面が、センサチップ２の側面に対向し延出して形成されている。よって、棒状体の高さ位置決め構造体４ａに比べて、壁状体の高さ位置決め構造体４ｂはポッティング樹脂２１と広い範囲で接触する。
【００９５】
そのため、壁状体の高さ位置決め構造体４ｂは、より広い領域でポッティング樹脂２１を盛り上がらせる。そのため、棒状体の高さ位置決め構造体４ａに比べて、壁状体の高さ位置決め構造体４ｂは、センサチップ２近傍のより広い領域で保護膜９が薄くなることを抑制する。よって、壁状体の高さ位置決め構造体４ｂによれば、保護膜９はより効率的に十分な膜厚を確保する。
【００９６】
図６に示すように、センサチップ２の周辺に４個の壁状体の高さ位置決め構造体４ｂが設置され、各ボンディングワイヤ５が各壁状体の高さ位置決め構造体４ｂ間の隙間を通って延出して各ハウジング電極８ａに接続されている。このような配置であれば、センサチップ２の中央部にポッティング樹脂２１を滴下すると、ポッティング樹脂２１はセンサチップ２の中央部から周囲に拡がり流れ、各壁状体の高さ位置決め構造体４ｂのセンサチップ２側に位置する側面に沿って盛り上がると共に、各壁状体の高さ位置決め構造体４ｂ間の隙間を通って拡がり流れる。
【００９７】
よって、保護膜９の膜厚が、センサチップ２の上で厚く、各壁状体の高さ位置決め構造体４ｂ間の隙間と側壁１０ｂの内周面との間で厚くなるように分布させることが可能である。なお、各壁状体の高さ位置決め構造体４ｂ間の隙間と側壁１０ｂの内周面との間には、各ボンディングワイヤ５と各ハウジング電極８ａが配置されている。そして、その他の領域では、即ち、互いに対向する各壁状体の高さ位置決め構造体４ｂの側面と側壁１０ｂの内周面とで挟まれる領域では、保護膜９の膜厚を薄くすることができる。
【００９８】
このようにして、壁状体の高さ位置決め構造体４ｂによれば、保護膜９の膜厚を必要に応じて調整することが可能であるので、保護膜９の消費量を低減できる。よって、保護膜９の材料費を低減できる。
【００９９】
ただし、壁状体の高さ位置決め構造体４ｂは、棒状体の高さ位置決め構造体４ａに比べてハウジング１０内を占有する設置面積や、占有する体積が大きい。よって、パッド電極６とハウジング電極８ａとをボンディングワイヤ５で電気的に接続する際に、ボンディングワイヤ５との接触を避けるために、壁状体の高さ位置決め構造体４ｂは、棒状体の高さ位置決め構造体４ａに比べてより適切に配置する必要がある。
【０１００】
第１の実施形態と第２の実施形態とは、高さ位置決め構造体４が棒状体であるか壁状体であるかの違いを除いて、その構成部品や製造方法は基本的に同じである。
【０１０１】
＜第３の実施形態＞
図８は第３の実施形態における物理量センサ装置の平面略図である。図９は図８に示す物理量センサ装置のＣ−Ｃ線に沿って切断し矢印方向から視る断面略図である。第３の実施形態について、図８、図９を参照して説明する。
【０１０２】
本実施形態では、図８、図９に示すように、吸気管内の圧力等を検知するセンサチップ２に加えて、センサチップ２の検知信号を制御する制御回路チップ３がハウジング１０に収容されている。
【０１０３】
センサチップ２の各パッド電極６と制御回路チップ３の各パッド電極７とが各ボンディングワイヤ５を介して電気的に接続されている。リード端子８の端部の一方がハウジング１０内にハウジング電極８ａを構成している。そして、制御回路チップ３の各パッド電極７と各ハウジング電極８ａとが各ボンディングワイヤ５を介して電気的に接続されている。このようにして、センサチップ２が検知した吸気管内の圧力等の検知信号は、リード端子８を介して、自動車の電気回路に出力される。
【０１０４】
センサチップ２と制御回路チップ３との周辺の４箇所に、棒状体の高さ位置決め構造体４ａが設けられている。ポッティング樹脂２１は、滴下された際に表面張力により４本の棒状体の高さ位置決め構造体４ａの外周面に沿って盛り上がる。よって、滴下されたポッティング樹脂２１の膜厚は、４本の棒状体の高さ位置決め構造体４ａの近傍で薄くなることが抑制される。
【０１０５】
この結果、滴下されたポッティング樹脂２１から熱硬化処理によって形成される保護膜９は、センサチップ２及び制御回路チップ３の近傍で薄くなることが抑制され十分な膜厚を確保すると共に、ハウジング１０内における保護膜９の膜厚均一性が改善される。
【０１０６】
このようにして、本実施形態においては、使用環境中のガソリン、排気凝縮ガス、軽油等の薬品及び水分から保護されて、センサチップ２、ボンディングワイヤ５、ハウジング電極８ａ、制御回路チップ３等の腐蝕や、腐蝕の進行による断線等が抑制される。
【０１０７】
ピエゾ抵抗素子には温度特性があるため、物理量センサ装置３００を広い温度範囲で使用するためには温度補償が必要である。また、本実施形態では、制御回路チップ３はシリコン基板からなる集積回路（ＩＣ：Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）を採用している。ＩＣを構成するトランジスタ等の素子は、温度によって電気抵抗が変化する。この電気抵抗の変化からハウジング１０内の温度を計測することが可能になる。
【０１０８】
この温度補償は、ＩＣに内蔵される電子回路によって行われ、例えば、ピエゾ抵抗素子の温度特性データと計測されるハウジング１０内の温度を用いて行われる。また、トランジスタ等の温度係数とピエゾ抵抗素子の温度係数を利用して、定電流励起により相殺させる方式で行うこともできる。
【０１０９】
このように、前記二つの温度補償の方式に関わらず、ハウジング１０内にセンサチップ２と共に制御回路チップ３を収納することで、センサチップ２と制御回路チップ３との温度を近い値にすることが、これらの温度補償の精度を高める。よって、ハウジング１０内にセンサチップ２と共に制御回路チップ３が収納されることが好ましい。
【０１１０】
第１の実施形態と第３の実施形態とは、制御回路チップ３の収容の違いを除いて、その構成部品や製造方法は基本的に同じである。
【０１１１】
＜第４の実施形態＞
図１０は第４の実施形態における物理量センサ装置の断面略図である。第４の実施形態について、図１０を参照して説明する。
【０１１２】
本実施形態においては、図１０に示すように、センサチップ２の上に樹脂層を盛ることで、樹脂層の高さ位置決め構造体４ｃを構成している。そして、この樹脂層の高さ位置決め構造体４ｃの上に保護膜９を設けることで、保護膜９が、センサチップ２、ボンディングワイヤ５、及びハウジング電極８ａ等を十分な膜厚で被覆し保護する。
【０１１３】
また、図１０に示すように、本実施形態のハウジング１０には、棒状体の高さ位置決め構造体や壁状体の高さ位置決め構造体が形成されていない。第１の実施形態においては、これらの棒状体の高さ位置決め構造体や壁状体の高さ位置決め構造体は、インサート成形時に金型によって形成される。よって、本実施形態では第１の実施形態のように金型に高さ位置決め構造体を形成するための形状を設ける必要がないので、本実施形態には従来の金型がそのままに使用できる利点がある。
【０１１４】
樹脂層の高さ位置決め構造体４ｃは、図５（ｂ）に示す工程の後に、すなわちセンサチップ２の上面に設けられる各パッド電極（図示しない）と各ハウジング電極８ａとを、金ワイヤ等の各ボンディングワイヤ５によって電気的に接続した後に形成される。
【０１１５】
すなわち、図１０に示すように、塗布装置のディスペンサによって低粘性で流動性のポッティング樹脂２１をセンサチップ２の上に滴下する。そして、１００℃〜２５０℃の温度で３０分〜２時間程度の加熱を行なう。その結果、ポッティング樹脂２１は硬化されて、センサチップ２の上に盛り上がった形状を備えると共に柔軟で低弾性な樹脂層の高さ位置決め構造体４ｃが形成される。
【０１１６】
このような態様であるので、樹脂層の高さ位置決め構造体４ｃは、センサチップ２の表面や、この表面に形成される各パッド電極（図示しない）等を被覆して保護する。
【０１１７】
次に、樹脂層の高さ位置決め構造体４ｃの上に、保護層９が第１の実施形態と同様に形成される。その際、樹脂層の高さ位置決め構造体４ｃがセンサチップ２の表面に盛り上がって形成されているので、保護層９は、センサチップ２、ボンディングワイヤ５、及びハウジング電極８ａ等を十分な膜厚で被覆し保護することができる。
【０１１８】
樹脂層の高さ位置決め構造体４ｃは、保護膜９と同様に、柔軟で低弾性であるフッ素系のゲル絶縁材料（信越化学工業株式会社製のＳＩＦＥＬ）を用いている。また、これに限定されるものではなく、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、ポリイミド樹脂等から形成されることも可能である。
【０１１９】
図１１に、本実施形態の変形例を示す。本変形例では、センサチップ２と制御回路チップ３とがハウジング１０に収容されている際に、樹脂層の高さ位置決め構造体４ｃが用いられて構成される。
【０１２０】
本変形例では、図１１に示すように、センサチップ２及び制御回路チップ３の上に樹脂層を盛ることで、樹脂層の高さ位置決め構造体４ｃを構成している。
【０１２１】
本変形例は、第４の実施形態に制御回路チップ３が加わったこと以外は、第４の実施形態と製造方法や材料等は基本的に同じである。
【０１２２】
本変形例では、センサチップ２と制御回路チップ３とに樹脂層の高さ位置決め構造体４ｃが構成されてなる。よって、保護膜９は、図１１に示すように、ハウジング１０内の広い範囲を十分な膜厚で被覆し保護する。
【０１２３】
本変形例では、センサチップ２と制御回路チップ３との両方に樹脂層の高さ位置決め構造体４ｃが構成されてなるとしたが、これに限定されるものではない。センサチップ２と制御回路チップ３のどちらかに、樹脂層の高さ位置決め構造体４ｃが構成される場合も可能である。
【符号の説明】
【０１２４】
１  物理量センサ装置
２  センサチップ
２ａ  ダイヤフラム
３  制御回路チップ
４  高さ位置決め構造体
４ａ  棒状体の高さ位置決め構造体
４ｂ  壁状体の高さ位置決め構造体
４ｃ  樹脂層の高さ位置決め構造体
５  ボンディングワイヤ
６、７  パッド電極
８  リード端子
８ａ  ハウジング電極
９  保護膜
１０  ハウジング
１１  段部
１２  蓋体
１３  開口部
２０  ハウジング基板
２１  ポッティング樹脂
２２  開口部
【図６】
2013122436.tif 000003
【図８】
2013122436.tif 000004
【図１】
2013122436.tif 000005
【図２】
2013122436.tif 000006
【図３】
2013122436.tif 000007
【図４】
2013122436.tif 000008
【図５】
2013122436.tif 000009
【図７】
2013122436.tif 000010
【図９】
2013122436.tif 000011
【図１０】
2013122436.tif 000012
【図１１】
2013122436.tif 000013
【図１２】
2013122436.tif 000014