(57)【要約】【課題】製造工程の簡素化を図るとともにゲル剤に気泡が残りにくい構造を有する防水型圧力センサおよびその製造方法を提供すること。【解決手段】本発明の防水型圧力センサは、圧力検出素子と、圧力検出素子を実装する凹部と、凹部の周囲に設けられた縁部とを有するキャビティパッケージと、キャビティパッケージの縁部に取り付けられ、凹部と重なる位置に凹部の平面視の開口よりも小径な圧力導入孔を有するカバー部材と、凹部内に設けられるゲル剤と、を備え、カバー部材の少なくとも凹部側には、圧力導入孔から凹部内にゲル剤を注入する際に凹部内の空気を外部に排出可能な排気部が設けられ、排気部にはゲル剤が充填されていることを特徴とする。【選択図】図１
2017181303.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力検出素子と、
前記圧力検出素子を実装する凹部と、前記凹部の周囲に設けられた縁部とを有するキャビティパッケージと、
前記キャビティパッケージの前記縁部に取り付けられ、前記凹部と重なる位置に前記凹部の平面視の開口よりも小径な圧力導入孔を有するカバー部材と、
前記凹部内に設けられるゲル剤と、
を備え、
前記カバー部材の少なくとも前記凹部側には、前記圧力導入孔から前記凹部内に前記ゲル剤を注入する際に前記凹部内の空気を外部に排出可能な排気部が設けられ、前記排気部には前記ゲル剤が充填されていることを特徴とする防水型圧力センサ。
【請求項２】
前記排気部は、前記圧力導入孔と連通するよう設けられた、請求項１記載の防水型圧力センサ。
【請求項３】
前記排気部は、前記カバー部材の外側から前記凹部側に向かう方向に径が拡がる拡径部を有する、請求項１または２に記載の防水型圧力センサ。
【請求項４】
前記拡径部の平面視の形状は、多角形または円形である、請求項３記載の防水型圧力センサ。
【請求項５】
前記拡径部の平面視の外形位置は、前記凹部に実装される部品と接続されるボンディングワイヤのループの頂点よりも外側である、請求項３または４に記載の防水型圧力センサ。
【請求項６】
平面視における前記ボンディングワイヤの延びる方向は、前記圧力導入孔の中心からの放射方向と直交しない方向である、請求項５記載の防水型圧力センサ。
【請求項７】
前記圧力検出素子と接続される回路素子をさらに備え、
前記圧力検出素子は前記回路素子の上に重ねられる、請求項１〜６のいずれか１つに記載の防水型圧力センサ。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか１つに記載の防水型圧力センサの製造方法であって、
前記キャビティパッケージの前記凹部に前記圧力検出素子を実装する工程と、
前記凹部と前記圧力導入孔とが重なるように前記カバー部材を前記キャビティパッケージの前記縁部に取り付ける工程と、
前記圧力導入孔から前記凹部内に液剤を注入し、ゲル化する工程と、
を備え、
前記液剤を注入する際、前記液剤を前記凹部内に満たしてから前記排気部に充填して前記液剤内の気泡を前記カバー部材の外へ排気することを特徴とする防水型圧力センサの製造方法。
【請求項９】
前記圧力導入孔から前記液剤を注入する際には、平面視において前記凹部の中心から外側に前記液剤を注入する、請求項８記載の防水型圧力センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、防水型圧力センサおよびその製造方法に関し、より詳しくは、圧力検出素子をゲル剤で覆った防水型圧力センサおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧力センサにおいて防水機能を得ようとした場合、ゲルなどの柔らかい樹脂にて圧力検出素子を覆う必要がある。その樹脂は、硬化時に壁面を這い上がるため、外部へはみ出してしまうことと、塗布時に気泡の巻き込みが生じるということが課題となる。
【０００３】
特許文献１には、センサチップの裏面側をゲル部材で封止してなる相対圧型の圧力センサが開示される。この圧力センサでは、圧力導入穴に、センサチップの裏面を封止するチップ裏面側ゲル部材が設けられる。このチップ裏面側ゲル部材として、柔らかいゲルの上を硬いゲルで覆った２層構造となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２２０４５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の圧力センサでは、２層構造のゲルを構成するにあたり、硬化前に２種類の液剤を重ね塗りすることから、安定した上部ゲルの形成が困難となる。また、２種類の液剤を用いるため、製造工程数の増加やコストアップの原因となる。また、硬いゲルは、柔らかいゲルよりも壁面を這い上がりにくいが、液剤を硬化させるため這い上がりがあるので、小型化、特に低背化には不向きである。また、液剤を注入してゲル化する際に気泡を含みやすく、ゲル剤に気泡が残っていると気泡内の空気の膨張収縮の影響によって圧力の検出精度を低下させる原因となる。
【０００６】
本発明は、製造工程の簡素化を図るとともにゲル剤に気泡が残りにくい構造を有する防水型圧力センサおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の防水型圧力センサは、圧力検出素子と、圧力検出素子を実装する凹部と、凹部の周囲に設けられた縁部とを有するキャビティパッケージと、キャビティパッケージの縁部に取り付けられ、凹部と重なる位置に凹部の平面視の開口よりも小径な圧力導入孔を有するカバー部材と、凹部内に設けられるゲル剤と、を備え、カバー部材の少なくとも凹部側には、圧力導入孔から凹部内にゲル剤を注入する際に凹部内の空気を外部に排出可能な排気部が設けられ、排気部にはゲル剤が充填されていることを特徴とする。
【０００８】
このような構成によれば、圧力導入孔から凹部内にゲル剤となる液剤を注入する際に液剤に空気が巻き込まれても排気部から外部に排出される。したがって、ゲル剤に気泡が残ることを抑制することができる。
【０００９】
本発明の防水型圧力センサにおいて、排気部は、圧力導入孔と連通するように設けられていてもよい。これにより、液剤に巻き込まれた空気が排気部に沿って圧力導入孔に進み、圧力導入孔から外部に排出されることになる。
【００１０】
本発明の防水型圧力センサにおいて、排気部は、カバー部材の外側から凹部側に向かう方向に径が拡がる拡径部を有していてもよい。これにより、ゲル剤となる液剤を注入する際に液剤に巻き込まれた空気が拡径部に沿って圧力導入孔に向かい徐々に押し出され、外部に排出されることになる。
【００１１】
本発明の防水型圧力センサにおいて、拡径部の平面視の形状は、多角形または円形であってもよい。これにより、圧力導入孔からゲル剤となる液剤を注入する際に、液剤が注入位置から凹部内に放射状に拡がり、空気の巻き込みを抑制することができる。
【００１２】
本発明の防水型圧力センサにおいて、拡径部の平面視の外形位置は、凹部に実装される部品と接続されるボンディングワイヤのループの頂点よりも外側であってもよい。これにより、ボンディングワイヤのループとカバー部材との干渉を避けることができ、低背化を図ることができる。
【００１３】
本発明の防水型圧力センサにおいて、平面視におけるボンディングワイヤの延びる方向は、圧力導入孔の中心からの放射方向と直交しない方向であってもよい。これにより、圧力導入孔からゲル剤となる液剤を注入する際に、液剤がボンディングワイヤに沿って流れやすくなり、空気の巻き込みを抑制することができる。
【００１４】
本発明の防水型圧力センサにおいて、圧力検出素子と接続される回路素子をさらに備え、圧力検出素子は回路素子の上に重ねられてもよい。これにより、防水型圧力センサの小型化を図ることができる。
【００１５】
本発明の防水型圧力センサの製造方法は、前述の防水型圧力センサの製造方法であって、キャビティパッケージの凹部に圧力検出素子を実装する工程と、凹部と圧力導入孔とが重なるようにカバー部材をキャビティパッケージの縁部に取り付ける工程と、圧力導入孔から凹部内に液剤を注入し、ゲル化する工程と、を備え、液剤を注入する際、液剤を凹部内に満たしてから排気部に充填して液剤内の気泡をカバー部材の外へ排気することを特徴とする。
【００１６】
このような構成によれば、圧力導入孔から凹部内にゲル剤となる液剤を注入する際に液剤に空気が巻き込まれても排気部から外部に排出される。したがって、ゲル剤に気泡が残ることを抑制することができる。
【００１７】
本発明の防水型圧力センサの製造方法において、圧力導入孔から液剤を注入する際には、凹部の中心から外側に液剤を注入するようにしてもよい。これにより、圧力導入孔からゲル剤となる液剤を注入する際に、液剤が注入位置から凹部内に放射状に拡がり、空気の巻き込みを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、製造工程の簡素化を図るとともにゲル剤に気泡が残らない防水型圧力センサおよびその製造方法を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態に係る防水型圧力センサを例示する断面図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）は、第１実施形態に係る防水型圧力センサを例示する平面図である。
【図３】（ａ）および（ｂ）は、ゲル剤の状態を例示する断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態に係る防水型圧力センサの製造方法を例示する断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態に係る防水型圧力センサの製造方法を例示する断面図である。
【図６】第２実施形態に係る防水型圧力センサを例示する断面図である。
【図７】第３実施形態に係る防水型圧力センサを例示する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、同一の部材には同一の符号を付し、一度説明した部材については適宜その説明を省略する。
【００２１】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る防水型圧力センサを例示する断面図である。
図２（ａ）および（ｂ）は、第１実施形態に係る防水型圧力センサを例示する平面図である。図２（ａ）にはカバー部材３０が設けられた状態の平面図が示され、図２（ｂ）にはカバー部材３０が設けられていない状態の平面図が示される。
本実施形態に係る防水型圧力センサ１は、印加される圧力を圧力検出素子１０で検出するセンサであって、圧力検出素子１０の周囲をゲル剤５０で覆うことで防水機能を持たせたものである。
【００２２】
防水型圧力センサ１は、圧力検出素子１０と、キャビティパッケージ２０と、カバー部材３０と、ゲル剤５０とを備える。圧力検出素子１０は、例えばシリコンの半導体にエッチング等でダイアフラムを形成したチップ部品である。
【００２３】
キャビティパッケージ２０は、圧力検出素子１０を実装する凹部２１と、凹部２１の周囲に設けられた縁部２２とを有する。キャビティパッケージ２０は、例えばアルミナなどのセラミックスによって形成される。凹部２１における段差部２１ａなどにはメタライズパターンＰが形成される。本実施形態では、凹部２１に圧力検出素子１０が実装されるほか、回路素子１５も実装される。圧力検出素子１０や回路素子１５にはボンディングワイヤＢＷが接続され、互いの導通やメタライズパターンＰとの導通を得ている。
【００２４】
カバー部材３０は、キャビティパッケージ２０の縁部２２の上に接着剤を介して取り付けられる。カバー部材３０には、キャビティパッケージ２０と同様にセラミックスが用いられる。カバー部材３０の略中央には圧力導入孔３１が設けられる。圧力導入孔３１の径は、凹部２１の平面視の開口の径よりも小さい。カバー部材３０をキャビティパッケージ２０の上に取り付けた状態で、圧力導入孔３１は凹部２１と重なる位置に配置される。
【００２５】
ゲル剤５０は、凹部２１内に設けられる。すなわち、ゲル剤５０は凹部２１に実装された圧力検出素子１０、回路素子１５およびボンディングワイヤＢＷを覆うように凹部２１内に充填される。ゲル剤５０には、例えばフッ素ゲル、シリコーンゲルが用いられる。
【００２６】
このような構成を備える防水型圧力センサ１において、カバー部材３０の少なくとも凹部２１側には排気部としてのテーパ部３２が設けられる。テーパ部３２は、カバー部材３０の外側から凹部２１側に向かう方向に径が拡がる拡径部である。ゲル剤５０は、凹部２１に充填されるとともに、テーパ部３２にも充填されている。
【００２７】
テーパ部３２は圧力導入孔３１から連通するよう設けられている。カバー部材３０にこのようなテーパ部３２が設けられることで、圧力導入孔３１から凹部２１内にゲル剤５０となる液剤を注入する際に液剤に空気が巻き込まれても、空気による気泡がテーパ部３２から圧力導入孔３１を介して外部に排出されることになる。したがって、ゲル剤５０に気泡が残ることを抑制することができる。
【００２８】
図３（ａ）および（ｂ）は、ゲル剤の状態を例示する断面図である。
図３（ａ）には参考例に係る防水型圧力センサ２が例示され、図３（ｂ）には本実施形態に係る防水型圧力センサ１が例示される。
図３（ａ）に示す参考例に係る防水型圧力センサ２においては、蓋体１３０に排気部が設けられていない。このため、防水型圧力センサ２においては、ゲル剤５０となる液剤を圧力導入孔３１から凹部２１内に注入する際、巻き込まれた空気が気泡Ｂとなって蓋体１３０の裏面と凹部２１との間に残留しやすい。
【００２９】
一方、本実施形態に係る防水型圧力センサ１では、ゲル剤５０となる液剤を圧力導入孔３１から凹部２１内に注入する際に空気が巻き込まれても、液剤を注入していくことで気泡がテーパ部３２に沿って押し上げられ、やがて圧力導入孔３１から外側に抜けていくことになる。したがって、ゲル剤５０に気泡が残ることを抑制することができる。
【００３０】
（防水型圧力センサの製造方法）
図４（ａ）〜図５（ｃ）は、本実施形態に係る防水型圧力センサの製造方法を例示する断面図である。
先ず、図４（ａ）に示すように、凹部２１を有するキャビティパッケージ２０を用意し、凹部２１内に圧力検出素子１０および回路素子１５を実装する。圧力検出素子１０および回路素子１５は、例えばダイボンド樹脂によって凹部２１の実装面に固定される。
【００３１】
次に、ボンディングワイヤＢＷによる配線を行う。ボンディングワイヤＢＷは、回路素子１５とメタライズパターンＰ（図２（ｂ）参照）との間や、回路素子１５と圧力検出素子１０との間に配線される。
【００３２】
次に、図４（ｂ）に示すように、キャビティパッケージ２０の縁部２２の上にカバー部材３０を取り付ける。カバー部材３０は、縁部２２の上に接着剤を介して接続される。次に、図４（ｃ）に示すように、カバー部材３０の圧力導入孔３１からゲル剤５０となる液剤５５を注入する。例えば、ディスペンサＤＰを用いて液剤５５を圧力導入孔３１から凹部２１内に注入する。この際、圧力導入孔３１の中心から凹部２１内に液剤５５を注入することが望ましい。これにより、液剤５５が注入位置から凹部２１内に放射状に拡がり、空気の巻き込みを抑制することができる。
【００３３】
また、ボンディングワイヤＢＷによる配線を行う際、平面視におけるボンディングワイヤＢＷの延びる方向を、凹部２１の中心からの放射方向と直交しない方向にしておくことで、液剤５５を注入する際に液剤５５がボンディングワイヤＢＷに沿って流れやすくなる。これによって、液剤５５に空気が巻き込まれることを抑制することができる。
【００３４】
図５（ａ）には、凹部２１内に液剤５５が充填されていく様子が示される。液剤５５が凹部２１内に充填されると、液面は徐々に上昇していく。液剤５５の注入時に空気が巻き込まれると気泡Ｂが発生する。この気泡Ｂは液剤５５の注入とともに押し上げられ、テーパ部３２に沿って上がっていく。そして、気泡Ｂは圧力導入孔３１から外側に排出されることになる。
【００３５】
図５（ｂ）に示すように、液剤５５は、凹部２１内およびテーパ部３２に充填されるとともに、圧力導入孔３１の上側の縁３１ａの位置まで満たされる状態になる。次に、図５（ｃ）に示すように、液剤５５を硬化させてゲル剤５０を構成する。液剤５５がゲル化することでゲル剤５０の表面の位置は、圧力導入孔３１の上側の縁３１ａよりも僅かに凹むようになる。これにより、防水型圧力センサ１が完成する。
【００３６】
このような製造方法によれば、圧力導入孔３１から凹部２１内に液剤５５を注入する際に液剤５５に空気が巻き込まれ気泡Ｂが発生しても、テーパ部３２から気泡Ｂを外部に排出することができる。したがって、ゲル剤５０に気泡が残ることを抑制することができる。
【００３７】
（第２実施形態）
図６は、第２実施形態に係る防水型圧力センサを例示する断面図である。
本実施形態に係る防水型圧力センサ１Ｂでは、カバー部材３０の凹部２１側に設けられる排気部として、略直角のザグリ部３３が設けられている。ザグリ部３３が設けられることで、圧力導入孔３１から凹部２１内に液剤５５が注入された際、液剤５５の液面がカバー部材３０の裏面に達するまでの時間が長くなる。したがって、液剤５５内で発生した気泡Ｂが液剤５５の注入とともに浮上する確率が高まる。これにより、気泡Ｂが圧力導入孔３１から外側に排出されやすくなる。
【００３８】
（第３実施形態）
図７は、第３実施形態に係る防水型圧力センサを例示する断面図である。
本実施形態に係る防水型圧力センサ１Ｃでは、キャビティパッケージ２０の凹部２１内において、回路素子１５の上に圧力検出素子１０が重ねられている。回路素子１５の上に圧力検出素子１０が重ねられることで、平面視において防水型圧力センサ１Ｃの小型化を図ることができる。本実施形態では、カバー部材３０のテーパ部３２の内側に圧力検出素子１０が配置されるため、回路素子１５の上に圧力検出素子１０を重ねても、低背化を図ることができる。
【００３９】
以上説明したように、実施形態によれば、製造工程の簡素化を図るとともにゲル剤５０に気泡Ｂが残らない防水型圧力センサ１、１Ｂ、１Ｃおよびその製造方法を提供することが可能になる。
【００４０】
なお、上記に本実施形態を説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。例えば、排気部としてテーパ部３２およびザグリ部３３を例としてが、排気部としてカバー部材３０に凹部２１まで貫通する孔を設けておき、液剤５５を注入する際に発生した気泡Ｂをこの孔から外側へ排出するようにしてもよい。また、前述の実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものや、各実施形態の構成例の特徴を適宜組み合わせたものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含有される。
【符号の説明】
【００４１】
１，１Ｂ，１Ｃ…防水型圧力センサ
２…防水型圧力センサ
１０…圧力検出素子
１５…回路素子
２０…キャビティパッケージ
２１…凹部
２１ａ…段差部
２２…縁部
３０…カバー部材
３１…圧力導入孔
３２…テーパ部
３３…ザグリ部
３１ａ…縁
５０…ゲル剤
５５…液剤
１３０…蓋体
Ｂ…気泡
ＢＷ…ボンディングワイヤ
ＤＰ…ディスペンサ
Ｐ…メタライズパターン
【図１】
2017181303.tif 000003
【図２】
2017181303.tif 000004
【図３】
2017181303.tif 000005
【図４】
2017181303.tif 000006
【図５】
2017181303.tif 000007
【図６】
2017181303.tif 000008
【図７】
2017181303.tif 000009