(57)【要約】      （修正有）【課題】中空構造を備えて、湿度検知速度を下げることなく気圧を検知可能にする、温度・湿度・気圧一体型センサを提供する。【解決手段】底面壁３２と、底面壁３２上に搭載された温度センサ,湿度センサ３５及び気圧センサ３６と、底面壁３２上に形成されると共に、温度センサ,湿度センサ３５及び気圧センサ３６を取り囲む側面壁３３と、側面壁３３上に載置されて、底面壁３２及び側面壁３３と共に、温度センサ,湿度センサ３５及び気圧センサ３６が露出する中空部４３を形成する天面壁３９とを備える。中空部４３に外気を導入するための複数の外気導入穴４０、４１、４２が設けられた中空パッケージ４４を有している。【選択図】図１
2016100403.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
底面壁と、
上記底面壁上に搭載された温度センサ,湿度センサおよび気圧センサと、
上記底面壁上に形成されると共に、上記温度センサ,上記湿度センサおよび上記気圧センサを取り囲む側面壁と、
上記側面壁上に載置されて、上記底面壁および上記側面壁と共に、上記温度センサ,上記湿度センサおよび上記気圧センサが露出する中空部を形成する天面壁と
を備え、
上記中空部に外気を導入するための複数の外気導入穴が設けられた中空パッケージを有する
ことを特徴する温度・湿度・気圧一体型センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の温度・湿度・気圧一体型センサにおいて、
上記外気導入穴は、上記天面壁および上記側面壁に設けられている
ことを特徴とする温度・湿度・気圧一体型センサ。
【請求項３】
請求項１に記載の温度・湿度・気圧一体型センサにおいて、
上記外気導入穴は、上記天面壁および上記底面壁に設けられている
ことを特徴とする温度・湿度・気圧一体型センサ。
【請求項４】
請求項１から請求項３までの何れか一つに記載の温度・湿度・気圧一体型センサにおいて、
上記複数の外気導入穴のうちの少なくとも一つは、上記湿度センサの直上に設けられている
ことを特徴とする温度・湿度・気圧一体型センサ。
【請求項５】
底面壁と、
上記底面壁上に搭載された温度センサ,湿度センサおよび気圧センサと、
上記底面壁上に形成されると共に、上記温度センサ,上記湿度センサおよび上記気圧センサを取り囲む側面壁と、
上記側面壁上に載置されて、上記底面壁および上記側面壁と共に、上記温度センサ,上記湿度センサおよび上記気圧センサが露出する中空部を形成する透湿性膜と
を備え、
上記透湿性膜を透して上記中空部に外気が導入される中空パッケージを有する
ことを特徴する温度・湿度・気圧一体型センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、温度・湿度・気圧一体型センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、能動素子を外気に暴露する半導体装置として、特開２００８‐１０３４６０号公報(特許文献１)や、特開２００９‐４３８９３号公報(特許文献２)や、特許第３８０１０２５号公報(特許文献３)に開示されたようなものがある。
【０００３】
上記特許文献１に開示された半導体パッケージでは、リードフレームに搭載された半導体チップをモールド樹脂でモールドし、孔部が形成された封止プレートで封止して、加熱された内部空気を上記孔部から逃がして曇りの発生を防止している。
【０００４】
また、上記特許文献２に開示された半導体パッケージでは、半導体基板に搭載された機能素子をキャップ基板で覆う際に、半導体基板とキャップ基板との間に透湿樹脂層を挟持させて、中空パッケージ内の結露を抑制している。
【０００５】
また、上記特許文献３に開示された半導体装置では、リードフレームにプラスチックの底面壁と側面壁とを設けて中空部を形成し、この中空部に半導体素子を内装し、上記中空部を封止体で閉塞し、上記中空部に露出される補助リードに貫通孔を設けて、上記中空部内で膨張した空気を上記貫通孔から外部に排出するようにしている。
【０００６】
ところで、上記特許文献１や特許文献２や特許文献３における能動素子として、湿度センサを用いることによって、湿度センサの感部を外環境に直接暴露させて外気の湿度を遅延なく検知することができる。このような湿度センサとして、図４に断面を示すようなものがある。
【０００７】
図４において、湿度センサは、リードフレーム等に形成された底面壁１に、信号処理ＩＣ(集積回路)チップ２および湿度センサチップ３を貼付する。その後、信号処理ＩＣチップ２,湿度センサチップ３および外部端子４を、例えば金ワイヤ５によって電気的に接続する。その後、パッケージ樹脂６によって、信号処理ＩＣチップ２および湿度センサチップ３を封止する。その場合、パッケージ樹脂６における湿度センサチップ３の感湿部７に対応する箇所には開口穴８を設けて、感湿部７を外気に直接暴露させるようにしている。
【０００８】
モバイル機器に対し、環境センシグデバイスとして湿度センサや気圧センサを搭載するようになってきている。その場合、上記モバイル機器への実装面積を小さくする目的で、湿度センサに加えて温度センサおよび気圧センサを一体化したセンサの開発が進んできている。図５に、従来の温度・湿度・気圧一体型センサの断面図を示す。但し、図５(a)は外観斜視図であり、図５(b)は断面図である。
【０００９】
図５(a)および図５(b)において、リードフレーム等に樹脂等で底面壁１１と側面壁１２とを形成し、形成された底面壁１１に、表面に感湿部１４が形成された信号処理ＩＣチップ１３を貼付し、さらに信号処理ＩＣチップ１３上に気圧センサチップ１５を貼付する。ここで、信号処理ＩＣチップ１３内には温度センサが作り込まれている。さらに、信号処理ＩＣチップ１３および気圧センサチップ１５と外部端子１６とを、例えば金ワイヤ１７によって電気的に接続する。そして、側面壁１２上に、外気導入穴１９が設けられた金属製の天面壁１８を載置して、信号処理ＩＣチップ１３,感湿部１４および気圧センサチップ１５を空間内に封止している。
【００１０】
図６は、上記温度・湿度・気圧一体型センサの構成要素である気圧センサチップ１５の概略断面図を示す。図６において、気圧センサチップ１５は、例えばシリコン単結晶からなるチップフレーム２１の開口部を、厚さ数十μmの例えばシリコン膜であるダイヤフラム２２で塞いで、真空の空洞構造を有している。
【００１１】
外部の気圧変化に伴ってダイヤフラム２２の歪量が変化し、この歪量を電気的信号に変換することによって気圧を検知する。このように、気圧センサチップ１５は気圧変化によりダイヤフラム２２が歪むことによって気圧を検知するため、ダイヤフラム２２の可動性を阻害する樹脂封入構造を採ることができない。そのため、図５(b)に示すように、温度・湿度・気圧一体型センサのパッケージは中空構造である必要があり、加えて上記パッケージには外気をパッケージ内部に導入するための外気導入穴１９が設置されている。この構造は、単体の気圧センサのパッケージ(図示せず)に採用さている構造と同一であり、主に一箇所の外気導入穴が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００８‐１０３４６０号公報
【特許文献２】特開２００９‐４３８９３号公報
【特許文献３】特許第３８０１０２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記従来の温度・湿度・気圧一体型センサにおいては、以下のような問題がある。
【００１４】
すなわち、図５(b)から分かるように、従来の温度・湿度・気圧一体型センサのパッケージには、中空構造の内部に外気を導入するための外気導入穴１９が、天面壁１８に一箇所設けられているだけである。
【００１５】
したがって、上述の構造を有する従来の温度・湿度・気圧一体型センサの湿度応答速度を評価すると、図４に示すように、感湿部７に対応する箇所のみに開口穴８が設けられたパッケージ樹脂６で封止して、空洞構造を設けずに感湿部７を外気に直接暴露させる単体の湿度センサに比べて、湿度応答が遅くなるという問題がある。
【００１６】
つまり、図５(b)に示す温度・湿度・気圧一体型センサのパッケージ構造では、空洞構造を有しているため空洞構造内部へ外気を速やかに導入することができず、外部環境の湿度検知が遅くなってしまうのである。
【００１７】
そこで、この発明の課題は、中空構造を備えて、湿度検知速度を下げることなく気圧を検知可能な温度・湿度・気圧一体型センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題を解決するため、この発明の温度・湿度・気圧一体型センサは、
底面壁と、
上記底面壁上に搭載された温度センサ,湿度センサおよび気圧センサと、
上記底面壁上に形成されると共に、上記温度センサ,上記湿度センサおよび上記気圧センサを取り囲む側面壁と、
上記側面壁上に載置されて、上記底面壁および上記側面壁と共に、上記温度センサ,上記湿度センサおよび上記気圧センサが露出する中空部を形成する天面壁と
を備え、
上記中空部に外気を導入するための複数の外気導入穴が設けられた中空パッケージを有する
ことを特徴としている。
【００１９】
また、一実施の形態の温度・湿度・気圧一体型センサでは、
上記外気導入穴は、上記天面壁および上記側面壁に設けられている。
【００２０】
また、一実施の形態の温度・湿度・気圧一体型センサでは、
上記外気導入穴は、上記天面壁および上記底面壁に設けられている。
【００２１】
また、一実施の形態の温度・湿度・気圧一体型センサでは、
上記複数の外気導入穴のうちの少なくとも一つは、上記湿度センサの直上に設けられている。
【００２２】
また、この発明の温度・湿度・気圧一体型センサは、
底面壁と、
上記底面壁上に搭載された温度センサ,湿度センサおよび気圧センサと、
上記底面壁上に形成されると共に、上記温度センサ,上記湿度センサおよび上記気圧センサを取り囲む側面壁と、
上記側面壁上に載置されて、上記底面壁および上記側面壁と共に、上記温度センサ,上記湿度センサおよび上記気圧センサが露出する中空部を形成する透湿性膜と
を備え、
上記透湿性膜を透して上記中空部に外気が導入される中空パッケージを有する
ことを特徴としている。
【発明の効果】
【００２３】
以上より明らかなように、この発明の温度・湿度・気圧一体型センサは、上記中空パッケージにおける上記温度センサ,上記湿度センサおよび上記気圧センサが露出している上記中空部に、上記複数の外気導入穴を介して外気が導入される。したがって、上記外気導入穴が一つである場合に比して、上記中空パッケージ内の空気入れ換え時間が早くなり、結果として湿度応答速度を速くすることができる。
【００２４】
また、この発明の温度・湿度・気圧一体型センサは、上記中空パッケージにおける上記温度センサ,上記湿度センサおよび上記気圧センサが露出している上記中空部に、この中空部の上部開口の全体を覆う上記透湿性膜を透して外気が導入される。したがって、上記外気導入穴が一つである場合に比して、上記中空パッケージ内の空気入れ換え時間を早くして、結果として湿度応答速度を速くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】この発明の温度・湿度・気圧一体型センサにおける構成を示す図である。
【図２】図１とは異なる温度・湿度・気圧一体型センサの構成を示す図である。
【図３】図１および図２とは異なる温度・湿度・気圧一体型センサの構成を示す図である。
【図４】感部を外環境に直接暴露させた湿度センサの断面図である。
【図５】従来の温度・湿度・気圧一体型センサの断面図である。
【図６】図５に示す温度・湿度・気圧一体型センサにおける気圧センサチップの概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００２７】
・第１実施の形態
図１は、本実施の形態の温度・湿度・気圧一体型センサにおける概略構成を示す図である。但し、図１(a)は外観斜視図であり、図１(b)は図１(a)におけるＡ‐Ａ’矢視断面図である。
【００２８】
図１(a)および図１(b)に示すように、所定の形状に形成されたリードフレーム３１の穴部とこの穴の周囲とに、熱硬化性エポキシ樹脂等のモールド樹脂で底面壁３２と側面壁３３とが形成されている。そして、形成された底面壁３２に、表面に上記湿度センサとしての感湿部３５が形成された信号処理ＩＣチップ３４が、ダイボンド用ペーストを用いてマウントされている。ここで、感湿部３５は、ウェハ製造工程において信号処理ＩＣチップ３４の表面に形成される。また、信号処理ＩＣチップ３４には、温度センサが内蔵されている。さらに、信号処理ＩＣチップ３４上には、気圧センサチップ３６がダイボンド用ペーストを用いてマウントされている。
【００２９】
また、上記信号処理ＩＣチップ３４および気圧センサチップ３６と外部端子３７とが、例えば金ワイヤ３８によって電気的に接続されている。そして、側面壁３３上に、シール接着剤によって、例えば金属製の天面壁３９を接着して、信号処理ＩＣチップ３４,感湿部３５および気圧センサチップ３６を空間内に封止している。
【００３０】
本実施の形態においては、上記天面壁３９における感湿部３５の直上に外気導入穴４０が設けられている。さらに、互いに対向する側面壁３３に、外気導入穴４１,４２を設けている。
【００３１】
こうして、上記信号処理ＩＣチップ３４と感湿部３５と気圧センサチップ３６とが露出している中空部４３を有する本温度・湿度・気圧一体型センサの中空パッケージ４４が形成されている。
【００３２】
以上のごとく、本実施の形態においては、温度・湿度・気圧一体型センサの中空パッケージ４４において、温度センサを内蔵する信号処理ＩＣチップ３４と、湿度センサとして機能する感湿部３５と、気圧センサチップ３６とが露出している中空部４３に、３個の外気導入穴４０〜４２によって外気が導入される。したがって、上記外気導入穴が一箇所である場合に比して、中空パッケージ４４内の空気入れ換え時間が早くなり、結果として湿度応答速度を速くすることができるのである。
【００３３】
また、上記外気導入穴４０〜４２を、天面壁３９と側面壁３３とに設けている。したがって、中空パッケージ４４における底面壁３２全体が、リードフレーム上に搭載されている場合であっても、天面壁３９および側面壁３３に設けられた複数の外気導入穴４０〜４２から、中空部４３に外気を導入することが可能になる。
【００３４】
また、湿度応答速度をより早くするために、天面壁３９に設ける外気導入穴４０は、図１のごとく感湿部３５の直上に設置して、上記吸気された外気を直接感湿部３５に当てることが望ましい。そうすることによって、湿度検知速度を下げることなく気圧を検知することが可能になる。
【００３５】
尚、本実施の形態では、上記中空パッケージ４４の中空部４３に外気を給排気するための外気導入穴を、天面壁３９に１箇所と側面壁３３に２箇所との、合計３箇所に設けている。しかしながら、この発明はこれに限定されるものではなく、パッケージの強度や設計尤度を考慮して、任意の数の外気導入穴を設けることが可能である。
【００３６】
・第２実施の形態
図２は、本実施の形態の温度・湿度・気圧一体型センサにおける概略構成を示す図である。但し、図２(a)は外観斜視図であり、図２(b)は断面図である。
【００３７】
図２(a)および図２(b)において、リードフレーム３１,底面壁３２,側面壁３３,信号処理ＩＣチップ３４,感湿部３５,気圧センサチップ３６,外部端子３７,金ワイヤ３８,天面壁３９および中空部４３は、上記第１実施の形態の場合と全く同じである。したがって、上記第１実施の形態における図１と同じ番号を付して、説明は省略する。
【００３８】
本実施の形態においては、上記天面壁３９における気圧センサチップ３６の直上に外気導入穴４５を設けると共に、感湿部３５の直上に外気導入穴４６を設けている。さらに、底面壁３２における感湿部３５に隣接する位置に、外気導入穴４７を設けている。ここで、外気導入穴４７は、リードフレーム３１の穴部にモールド樹脂で底面壁３２を形成する際に形成される。
【００３９】
こうして、本温度・湿度・気圧一体型センサの中空パッケージ４８が形成されている。
【００４０】
以上のごとく、本実施の形態においては、温度・湿度・気圧一体型センサの中空パッケージ４８において、温度センサを内蔵する信号処理ＩＣチップ３４と、湿度センサとして機能する感湿部３５と、気圧センサチップ３６とが露出している中空部４３に、天面壁３９に２箇所と底面壁３２に１箇所との合計３箇所に設けられた外気導入穴４５〜４７によって外気が導入される。したがって、中空パッケージ４８内の空気入れ換え時間が早くなり、結果として湿度応答速度を速くすることができるのである。
【００４１】
また、上記外気導入穴４５〜４７を、天面壁３９と底面壁３２とに設けている。したがって、中空パッケージ４８が、側面壁３３から外気を導入し難い位置に設置される場合であっても、天面壁３９および底面壁３２に設けられた複数の外気導入穴４５〜４７から、中空部４３に外気を導入することが可能になる。
【００４２】
特に、上記底面壁３２における感湿部３５に隣接する位置に外気導入穴４７を設けることによって、感湿部３５に対してより速やかに外気を供給でき、湿度検知速度を上げることができる。
【００４３】
尚、本実施の形態では、上記中空パッケージ４８の中空部４３に外気を導入するための外気導入穴を、天面壁３９に２箇所と底面壁３２に１箇所との合計３箇所に設けている。しかしながら、この発明はこれに限定されるものではなく、パッケージの強度や設計尤度を考慮して、任意の数の外気導入穴を設けることが可能である。
【００４４】
・第３実施の形態
図３は、本実施の形態の温度・湿度・気圧一体型センサにおける概略構成を示す図である。但し、図３(a)は外観斜視図であり、図３(b)は断面図である。
【００４５】
図３(a)および図３(b)において、リードフレーム３１,底面壁３２,側面壁３３,信号処理ＩＣチップ３４,感湿部３５,気圧センサチップ３６,外部端子３７,金ワイヤ３８および中空部４３は、上記第１実施の形態の場合と全く同じである。したがって、上記第１実施の形態における図１と同じ番号を付して、説明は省略する。
【００４６】
本実施の形態においては、上記側面壁３３上にシール接着剤によって多孔質フッ素樹脂やシリコン樹脂等の透湿樹脂で成る透湿性膜４９を接着して、信号処理ＩＣチップ３４,感湿部３５および気圧センサチップ３６を空間内に封止している。
【００４７】
こうして、本温度・湿度・気圧一体型センサの中空パッケージ５０が形成されている。
【００４８】
以上のごとく、本実施の形態においては、温度・湿度・気圧一体型センサの中空パッケージ５０において、温度センサを内蔵する信号処理ＩＣチップ３４と、湿度センサとして機能する感湿部３５と、気圧センサチップ３６とが露出している中空部４３に、天面壁としても機能する透湿性膜４９を透して外気が給排気される。したがって、中空パッケージ５０内の空気入れ換え時間が早くなり、結果として湿度応答速度を速くすることができるのである。
【００４９】
その場合に、上記透湿性膜４９は、中空部４３の上部開口の全面を覆っている。したがって、中空部４３内に上記上部開口の全体を透して外気を導入することができ、中空パッケージ５０の内部への外気到達をより早くして、湿度応答速度をより速くすることができる。
【００５０】
以上、纏めると、この発明の温度・湿度・気圧一体型センサは、
底面壁３２と、
上記底面壁３２上に搭載された温度センサ,湿度センサ３５および気圧センサ３６と、
上記底面壁３２上に形成されると共に、上記温度センサ,上記湿度センサ３５および上記気圧センサ３６を取り囲む側面壁３３と、
上記側面壁３３上に載置されて、上記底面壁３２および上記側面壁３３と共に、上記温度センサ,上記湿度センサ３５および上記気圧センサ３６が露出する中空部４３を形成する天面壁３９と
を備え、
上記中空部４３に外気を導入するための複数の外気導入穴４０,４１,４２；４５,４６,４７が設けられた中空パッケージ４４,４８を有する
ことを特徴としている。
【００５１】
上記構成によれば、上記中空パッケージ４４,４８における上記温度センサ,上記湿度センサ３５および上記気圧センサ３６が露出している上記中空部４３に、上記複数の外気導入穴４０,４１,４２；４５,４６,４７を介して外気が導入される。したがって、上記外気導入穴が一つである場合に比して、上記中空パッケージ４４,４８内の空気入れ換え時間が早くなり、結果として湿度応答速度を速くすることができる。
【００５２】
また、一実施の形態の温度・湿度・気圧一体型センサでは、
上記外気導入穴４０,４１,４２は、上記天面壁３９および上記側面壁３３に設けられている。
【００５３】
この実施の形態によれば、本温度・湿度・気圧一体型センサの上記中空パッケージ４４における上記底面壁３２が、リードフレーム上に搭載されている場合であっても、上記天面壁３９および上記側面壁３３に設けられた上記複数の外気導入穴４０,４１,４２から、上記中空部４３に外気を導入することが可能になる。したがって、上記中空パッケージ４４内の空気入れ換え時間を早くできる。
【００５４】
また、一実施の形態の温度・湿度・気圧一体型センサでは、
上記外気導入穴４５,４６,４７は、上記天面壁３９および上記底面壁３２に設けられている。
【００５５】
この実施の形態によれば、本温度・湿度・気圧一体型センサの上記中空パッケージ４８における上記側面壁３３が、外気を導入し難い個所に位置している場合であっても、上記天面壁３９および上記底面壁３２に設けられた上記複数の外気導入穴４５,４６,４７を介して、上記中空部４３に外気を導入することが可能になる。したがって、上記中空パッケージ４８内の空気入れ換え時間を早くできる。
【００５６】
また、一実施の形態の温度・湿度・気圧一体型センサでは、
上記複数の外気導入穴４０,４１,４２；４５,４６,４７のうちの少なくとも一つは、上記湿度センサ３５の直上に設けられている。
【００５７】
この実施の形態によれば、上記複数の外気導入穴４０,４１,４２；４５,４６,４７のうちの一つが上記湿度センサ３５の直上に位置しているので、上記導入された外気の一部を直接上記湿度センサ３５に当てることができる。したがって、中空構造を有する中空パッケージ４４,４８において、湿度検知速度を下げることなく気圧を検知することが可能になる。
【００５８】
また、この発明の温度・湿度・気圧一体型センサは、
底面壁３２と、
上記底面壁３２上に搭載された温度センサ,湿度センサ３５および気圧センサ３６と、
上記底面壁３２上に形成されると共に、上記温度センサ,上記湿度センサ３５および上記気圧センサ３６を取り囲む側面壁３３と、
上記側面壁３３上に載置されて、上記底面壁３２および上記側面壁３３と共に、上記温度センサ,上記湿度センサ３５および上記気圧センサ３６が露出する中空部４３を形成する透湿性膜４９と
を備え、
上記透湿性膜４９を透して上記中空部４３に外気が導入される中空パッケージ５０を有する
ことを特徴としている。
【００５９】
上記構成によれば、上記中空パッケージ５０における上記温度センサ,上記湿度センサ３５および上記気圧センサ３６が露出している上記中空部４３に、この中空部４３の上部開口の全体を覆う上記透湿性膜４９を透して外気が導入される。したがって、上記外気導入穴が一つである場合に比して、上記中空パッケージ５０内の空気入れ換え時間を早くして、結果として湿度応答速度を速くすることができる。
【符号の説明】
【００６０】
３１…リードフレーム
３２…底面壁
３３…側面壁
３４…信号処理ＩＣチップ
３５…感湿部
３６…気圧センサチップ
３７…外部端子
３８…金ワイヤ
３９…天面壁
４０,４５,４６…天面壁の外気導入穴
４１,４２…側面壁の外気導入穴
４３…中空部
４４,４８,５０…中空パッケージ
４７…底面壁の外気導入穴
４９…透湿性膜
【図１】
2016100403.tif 000003
【図２】
2016100403.tif 000004
【図３】
2016100403.tif 000005
【図４】
2016100403.tif 000006
【図５】
2016100403.tif 000007
【図６】
2016100403.tif 000008