JP2002107247A - 半導体センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 センサエレメント端子が、屈曲し易い方向で
ある一方向に沿って既に屈曲してしまっている場合に、
基板の貫通孔に貫通させて基板に接続させることのでき
るようにする。 【解決手段】 半導体センサチップ１を支持するととも
にセンサエレメント端子７を導出したセンサエレメント
６と、電気的に接続されるようセンサエレメント端子７
が貫通する貫通孔９ａを設けた基板９と、を備え、セン
サエレメント端子７は、一方向に沿ってその一方向と直
交する他方向に沿ってよりも屈曲され易い半導体センサ
において、貫通孔９ａは、その開口部における一方向に
沿った寸法が他方向に沿った寸法より長い構成にしてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧力センサ等の半
導体センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の半導体センサとして、図
５及び図６に示したものが存在する。このものは、圧力
センサであって、圧力変化を検知する半導体センサチッ
プ１０１を支持するとともにセンサエレメント端子１０
２を導出したセンサエレメント１０３、電気的に接続さ
れるようセンサエレメント端子１０２が貫通する貫通孔
１０４ａを設けた基板１０４、センサエレメント１０３
及び基板１０４を収容するとともに半導体センサチップ
１０１へ圧力を導入する圧力導入孔１０５ａを有したハ
ウジング１０５を備えている。

【０００３】このもののセンサエレメント端子１０２
は、板状に形成され、略直角に折曲された中間部よりも
先端部側が、基板１０４の貫通孔１０４ａに貫通して基
板１０４と半田付けにより接続固定される。このセンサ
エレメント端子１０２は、図６に示す板厚方向である一
方向Ｄに沿って、その一方向Ｄと直交する他方向に沿っ
てよりも屈曲され易いものとなっている。基板１０４の
貫通孔１０４ａは、センサエレメント端子１０２の断面
形状と略等しい開口断面形状を有したものとなってい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の半導体
センサにあっては、センサエレメント端子１０２を基板
１０４の貫通孔１０４ａに挿通する際に、センサエレメ
ント端子１０２が、屈曲し易い方向である一方向Ｄに沿
って既に屈曲してしまっている場合に、センサエレメン
ト端子１０２の先端が貫通孔１０４ａの開口部の中に位
置することなく開口縁に当接してしまう恐れがある。万
一、センサエレメント端子１０２が貫通孔１０４ａの開
口縁に当接するようなことになってしまうと、屈曲され
易い方向である一方向Ｄに沿ってさらに屈曲してしまう
ことになり、貫通孔１０４ａに貫通させて接続させるこ
とが困難になってしまう。

【０００５】本発明は、上記の点に着目してなされたも
ので、その目的とするところは、センサエレメント端子
が、屈曲し易い方向である一方向に沿って既に屈曲して
しまっている場合に、基板の貫通孔に貫通させて基板に
接続させることのできる半導体センサを提供することに
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために、請求項１記載の半導体センサは、半導体センサ
チップを支持するとともにセンサエレメント端子を導出
したセンサエレメントと、電気的に接続されるようセン
サエレメント端子が貫通する貫通孔を設けた基板と、を
備え、センサエレメント端子は、一方向に沿ってその一
方向と直交する他方向に沿ってよりも屈曲され易い半導
体センサにおいて、前記貫通孔は、その開口部における
前記一方向に沿った寸法が前記他方向に沿った寸法より
長い構成にしている。

【０００７】請求項２記載の半導体センサは、請求項１
記載の半導体センサにおいて、前記基板及び前記センサ
エレメントを内部に収容するハウジングと、前記センサ
エレメント端子及び前記基板と電気的に接続可能な導電
部材と、を設け、前記ハウジングは、前記導電部材と前
記センサエレメント端子及び前記基板との電気的な接続
を保持する保持部を設けた構成にしている。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態の半導体セン
サを図１乃至図４に基づいて以下に説明する。この半導
体センサは、例えば、空気圧検出用に使用される圧力セ
ンサである。なお、この用途に限るものではない。

【０００９】１は半導体センサチップであり、例えば、
単結晶シリコンよりなり、薄肉のダイヤフラム（図示せ
ず）を一体に有するとともに、そのダイヤフラムの上面
部に、例えば、４個の拡散ピエゾ抵抗体（図示せず）を
ブリッジ接続した検知回路を形成してなるものである。
この半導体センサチップ１は、ガラス等からなる台座２
の上に接合されて支持されている。この台座２は、後述
するパイプ３に、接着等により固定されている。

【００１０】３はパイプで、ダイヤフラムに対し圧力を
導入するよう上下に貫通した貫通孔３ａを有し、後述す
るセンサエレメント端子７と共に、例えば同時成形等に
より、成形体４に固定される。この成形体４は、蓋体５
が装着され、半導体センサチップ１を塵等から保護す
る。なお、図１では、蓋体５を省略している。この成形
体４は、台座２、パイプ３及び蓋体５と共に、センサエ
レメント６を構成している。

【００１１】７はセンサエレメント端子で、半導体セン
サチップ１にワイヤーボンディングされるとともに、前
述したように、例えば同時成形により、成形体４に固定
されてセンサエレメント６から導出される。このセンサ
エレメント端子７は、導出部分の中間部より先端側が略
直角に折曲され、その先端部が後述する回路基板９に貫
通し、後述する導電部材８を介して、回路基板９に電気
的に接続される。なお、この導電部材８は、図１では省
略している。このセンサエレメント端子７は、板厚方向
である一方向に沿って、その一方向と直交する他方向に
沿ってよりも屈曲され易いものとなっている。

【００１２】８は導電部材で、金属材料により、リング
状に形成され、図４に示すように、センサエレメント端
子７の貫通した先端部に挿入されて、センサエレメント
６と電気的に接続される。この導電部材８は、後述する
カバー１４の保持部１４ｄにより、後述する回路基板９
へ押し付けられて、回路基板９との電気的な接続が保持
される。

【００１３】９は回路基板で、半導体センサチップ１か
らの信号を処理するものであって、信号処理用の電子部
品１０を実装している。この回路基板９は、センサエレ
メント端子７を貫通して半田接続するセンサエレメント
端子用貫通孔９ａを設けている。このセンサエレメント
端子用貫通孔９ａは、その開口部における一方向に沿っ
た寸法が他方向に沿った寸法より長くなっている。

【００１４】また、この回路基板９は、後述する外部接
続端子１３を貫通して半田接続する外部接続端子用貫通
孔９ｂを設けるとともに、後述するケース１１の突起１
１ｄが挿入されて熱カシメにより固定される固定用貫通
孔９ｃを設けている。

【００１５】１１はケースで、一方に開口部を有した平
面視略長円形の箱型に形成され、圧力導入口１１ａを先
端に有し内部空間１１ｂに連通する中空部を有した突出
管部１１ｃが一体に設けられてなる。このケース１１
は、その開口縁部に回路基板９の固定用貫通孔９ｃに挿
入して回路基板９を熱カシメにより固定する突起１１ｄ
を設けている。このケース１１は、その側部の外側に、
後述するカバー１４の係合部１４ｃに係合される突起状
の被係合部１１ｅを設けている。

【００１６】このケース１１の内部空間１１ｂに、前述
したセンサエレメント６が収納され、圧力が検出される
流体に対する気密を保持するために、センサエレメント
６とケース１１との間に、Ｏリング１２が配設される。
このケース１１に収納されたセンサエレメント６から導
出されたセンサエレメント端子７を接続した回路基板９
が、前述したようにケース１１に固定されることによ
り、センサエレメント６も、ケース１１に固定されて収
容される。

【００１７】１３は外部接続端子で、電源入力及び信号
出力に使用されるものであって、圧入等によりケース１
１に固定されている。この外部接続端子１３は、略Ｊ字
状に形成され、一端が後述するカバー１４の挿入孔１４
ａから外部へ貫通し、他端が回路基板９の外部接続端子
用貫通孔９ｂに貫通した状態で、半田接続により電気的
に回路基板９に接続される。

【００１８】１４はカバーで、一方に開口部を有した平
面視略長円形の箱型に形成され、その底部には、外部接
続端子１３挿入用の挿入孔１４ａ及び大気に開放するた
めの開放孔１４ｂを設けている。このカバー１４の側部
は、弾性変形し得る程度に薄肉に形成され、長軸方向両
端部には、ケース１１の被係合部１１ｅに係合する孔状
の係合部１４ｃを設けている。

【００１９】このように、ケース１１には被係合部１１
ｅが設けられるとともに、カバー１４に係合部１４ｃが
設けられているため、ケース１１の開口部が塞がれるよ
うにして、カバー１４とケース１１とが互いの側部に若
干の空隙を有して重合された状態で、カバー１４の係合
部１４ｃがケース１１の被係合部１１ｅに、カバー１４
の弾性でもって、いわゆるスナップフィットの係合をし
て、ハウジング１５が形成される。

【００２０】また、このカバー１４は、その底部内方面
に、回路基板９との電気的な接続を保持するよう、導電
部材８を保持する保持部１４ｄを、回路基板９へ向かっ
て突出する状態で設けている。この保持部１４ｄは、セ
ンサエレメント端子７を間に有した状態で、センサエレ
メント端子７を挿入したリング状の導電部材８の２箇所
を回路基板９へ向かって押し付けて、回路基板９との電
気的な接続を保持する。

【００２１】このカバー１４は、その開口縁の短手方向
両端部に設けた孔状の取付部１４ｅにネジ（図示せず）
を通して、取付対象（図示せず）に取付けられる。

【００２２】かかる半導体センサにあっては、屈曲され
易い方向である一方向に沿ってセンサエレメント端子７
が既に屈曲してしまっている状態でも、回路基板９のセ
ンサエレメント端子用貫通孔９ａの開口部における一方
向に沿った寸法が、他方向に沿った寸法より長いから、
センサエレメント端子７の先端が回路基板９のセンサエ
レメント端子用貫通孔９ａの開口部に位置するようにな
り、回路基板９のセンサエレメント端子用貫通孔９ａに
貫通させて基板に接続することができる。

【００２３】また、導電部材８とセンサエレメント端子
７及び回路基板９との電気的な接続が、ハウジング１５
の保持部１４ｄにより保持されることにより、センサエ
レメント端子７と回路基板９とが導電部材８を介して接
続されるのであって、センサエレメント端子７と回路基
板９とが半田付け等により固着されて接続されるのでは
ないから、ハウジング１５から回路基板９に伝達されて
しまった応力が、導電部材８を介したセンサエレメント
端子７と回路基板９との接続部分により吸収されること
となり、センサエレメント端子７からセンサエレメント
６へ応力が伝達されなくなって、応力によるセンサ特性
への影響を少なくすることができる。

【００２４】なお、本実施形態の半導体センサは、圧力
センサであるが、加速度センサ等の他のセンサでも、同
様の効果を奏することができる。

【００２５】

【発明の効果】請求項１記載の半導体センサは、屈曲さ
れ易い方向である一方向に沿ってセンサエレメントが既
に屈曲してしまっている状態でも、基板の貫通孔の開口
部における一方向に沿った寸法が、他方向に沿った寸法
より長いから、センサエレメント端子の先端が基板の貫
通孔の開口部に位置するようになり、基板の貫通孔に貫
通させて基板に接続することができる。

【００２６】請求項２記載の半導体センサは、請求項１
記載の半導体センサの効果に加えて、導電部材とセンサ
エレメント端子及び基板との電気的な接続が、ハウジン
グの保持部により保持されることにより、センサエレメ
ント端子と基板とが導電部材を介して接続されるのであ
って、センサエレメント端子と基板とが半田付け等によ
り固着されて接続されるのではないから、ハウジングか
ら基板に伝達されてしまった応力が、導電部材を介した
センサエレメント端子と基板との接続部分により吸収さ
れることとなり、センサエレメント端子からセンサエレ
メントへ応力が伝達されなくなって、応力によるセンサ
特性への影響を少なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の分解斜視図である。

【図２】同上の断面図である。

【図３】同上のケースの裏側から見た斜視図である。

【図４】同上の基板をケースに装着した状態を示す斜視
図である。

【図５】従来例の分解斜視図である。

【図６】同上の断面図である。

【図７】同上のセンサエレメント端子が一方向に沿って
屈曲され易いことを示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 半導体センサチップ ６ センサエレメント ７ センサエレメント端子 ８ 導電部材 ９ 回路基板 ９ａ センサエレメント端子用貫通孔 １４ｄ 保持部 １５ ハウジング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F055 AA40 BB20 CC02 DD05 EE14 FF23 FF43 GG12 GG25 4M112 AA01 BA01 CA11 CA13 EA03 GA01 GA03

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体センサチップを支持するとともに
   センサエレメント端子を導出したセンサエレメントと、
   電気的に接続されるようセンサエレメント端子が貫通す
   る貫通孔を設けた基板と、を備え、センサエレメント端
   子は、一方向に沿ってその一方向と直交する他方向に沿
   ってよりも屈曲され易い半導体センサにおいて、 前記貫通孔は、その開口部における前記一方向に沿った
   寸法が前記他方向に沿った寸法より長いことを特徴とす
   る半導体センサ。
2. 【請求項２】 前記基板及び前記センサエレメントを内
   部に収容するハウジングと、前記センサエレメント端子
   及び前記基板と電気的に接続可能な導電部材と、を設
   け、前記ハウジングは、前記導電部材と前記センサエレ
   メント端子及び前記基板との電気的な接続を保持する保
   持部を設けた請求項１記載の半導体センサ。