JP2003050175A - センサ装置の製造方法 - Google Patents

センサ装置の製造方法

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JP2003050175A JP2001239826A JP2001239826A JP2003050175A JP 2003050175 A JP2003050175 A JP 2003050175A JP 2001239826 A JP2001239826 A JP 2001239826A JP 2001239826 A JP2001239826 A JP 2001239826A JP 2003050175 A JP2003050175 A JP 2003050175A
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健二 生田
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祐宏 荒谷
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 リードフレームをインサート成型したケース
を備えたセンサ装置において、ボンディング不良を低減
した製造方法を提供すること。 【解決手段】 リードフレーム6上にセンサ素子4が接
合された支持台座5を配設するとともに、ワイヤ8によ
りセンサ素子4とリードフレーム6とを電気的に接続し
た後に、センサ素子4及び支持台座5、リードフレーム
6をセンサケース2の収納部3に配置している。それに
よって、超音波接合によってセンサ素子4とリードフレ
ーム6とをワイヤボンディングしたとしても、リードフ
レーム6とセンサケース2との間に生じた隙間に超音波
振動が逃げることもなく、ボンディング不良を低減する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、リードフレームを
インサート成型したケースを備えたセンサ装置に関する
もので、特にそのボンディング不良を低減した製造方法
に関する。 【0002】 【従来技術】従来、この種のセンサ装置としては、特開
平8−54305号公報や特開平9−178591号公
報に記載の圧力センサが提案されている。 【0003】これらの圧力センサは、その内部にセンサ
素子及び支持台座が収納されたセンサユニットと、この
センサユニットに出力リードを介して接続されたリード
フレームとがインサート成型されたセンサケースに対し
て、コネクタケースを組み付けることにより、これら両
ケース内にセンサ素子やリードフレームを収納したもの
である。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来技
術のように、センサユニットの内部にセンサ素子を収納
した構造ではなく、センサ素子及び支持台座を直接リー
ドフレーム上に搭載した構造にすることにより、部品点
数を削減しコストの低減を図りたいというニーズがあ
る。 【0005】このような構造において、センサ素子及び
支持台座をリードフレーム上に搭載した際には、センサ
ケースにおけるセンサ素子及び支持台座の搭載部分は開
口しているので、以下のような製造工程が想定される。 【0006】まず、リードフレームをインサート成型す
るセンサケースを形成し、このリードフレーム上にセン
サ素子及び支持台座を搭載して、その後、センサ素子と
リードフレームとの電気的接続を取るために、ワイヤに
てワイヤボンディングする。 【0007】しかしながら、リードフレームとセンサケ
ースは異なる材料で形成されているため、上述のような
工程では、インサート成型時とインサート成型後の温度
差により、センサケースが収縮してしまい、リードフレ
ームとセンサケースとの間に隙間が生じる。 【0008】その場合、リードフレームとセンサ素子と
を電気的に接続するために、超音波接合によりワイヤボ
ンディングを行うと、この隙間によってリードフレーム
のセンサケースへの固定が不十分となり超音波振動が良
好に印加できず、ワイヤの接合不良が発生してしまう可
能性がある。 【0009】そこで、本発明の目的は、上記問題点に鑑
み、リードフレームをインサート成型したケースを備え
たセンサ装置において、ボンディング不良を低減した製
造方法を提供することにある。 【0010】 【課題を解決するための手段】請求項1に記載のセンサ
装置の製造方法は、複数のリードを含むリードフレーム
上にセンサ素子を搭載する第1の工程と、センサ素子と
リードフレームとを金属細線によってワイヤボンディン
グする第2の工程と、第2の工程の後に、センサ素子の
上部が開口するように、センサ素子が搭載されたリード
フレームをインサート成型したケースを形成する第3の
工程と、リードフレームを切離することにより各々のセ
ンサ装置を形成する第4の工程とを有したことを特徴と
している。 【0011】請求項1に記載の発明は、センサ素子とリ
ードフレームとを金属細線によってワイヤボンディング
する第2の工程の後に、センサ素子が搭載されたリード
フレームをインサート成型したケースを形成する第3の
工程を行っているため、超音波接合によってセンサ素子
とリードフレームとをワイヤボンディングしたとして
も、リードフレームとケースとの間に生じた隙間に超音
波振動が逃げることもなく、ボンディング不良を低減す
ることができる。 【0012】 【発明の実施の形態】以下、本発明を半導体式圧力セン
サに適用した一実施形態を図1を参照して説明する。 【0013】図1は、本実施形態の半導体式圧力センサ
1の要部断面構造を示す図であり、図2は、本実施形態
の半導体式圧力センサ1の組み付け方法を示す図であ
る。これら図1、図2において、センサ素子4を覆うよ
うにセンサケース2に組み付けられるコネクタケースは
省略している。 【0014】尚、本実施形態の半導体式圧力センサ1
は、例えば、家庭用洗濯機における水の流路に取り付け
られ、この流路内の圧力によって水位を検出する水位セ
ンサに用いられる。 【0015】まず、図1に示されるように、センサケー
ス2の外周面には一端が開放した凹状の収納部3が形成
されており、その収納部3にセンサ素子4が配設されて
いる。 【0016】このセンサ素子4は、例えば単結晶シリコ
ン基板の中央部に、エッチングにより薄肉なダイヤフラ
ムを形成し、その上面に、例えば4個の拡散ピエゾ抵抗
体をブリッジ接続した検知回路を一体に設けた周知構成
であり、ダイヤフラムに作用する圧力を電気信号に変換
して出力するようになっている。 【0017】また、このセンサ素子4は、貫通孔5aを
有する支持台座5の上面に気密に接合された状態で設け
られており、さらに、この支持台座5は、貫通孔6aを
有し複数のリードを含んだリードフレーム6の上面に、
接着剤により気密に接合された状態で設けられている。
そのリードフレーム6は、収納部3の底面に接着剤によ
り気密に接合されている。 【0018】また、リードフレーム6は平板帯形状をな
し、センサケース2にインサート成型され、センサケー
ス2と一体化されている。 【0019】このリードフレーム6は、一般的なリード
フレームの材料(例えば、リン青銅に電解ニッケルめっ
きしたものなど)を採用することができる。 【0020】ここで、このリードフレーム6のうちセン
サケース2の外壁から大きく露出した露出部7は、セン
サ素子4の電気信号(出力)を外部へ取り出すための取
り出し部を構成している。 【0021】そして、センサ素子4とリードフレーム6
とは、ワイヤボンディングにより形成された金やアルミ
などよりなるワイヤ8により電気的に接続されており、
センサ素子4からの電気信号(出力)は、このワイヤ8
を通して、センサ素子4及びリードフレーム6、リード
フレームの露出部7から外部へ取り出されるようになっ
ている。 【0022】また、センサケース2には、当該センサケ
ース2の軸心に沿って圧力導入孔9が形成されており、
この圧力導入孔9の一端側が支持台座5の貫通孔5a及
びリードフレーム6の貫通孔6aに連通している。 【0023】また、センサケース2の外周部にはOリン
グ10が装着されている。 【0024】そして、上記構成の半導体式圧力センサ1
は、センサケース2が図示しない取付対象に設けられた
穴部にOリング10により気密に挿入された状態で、例
えばねじ止めすることにより取付対象に装着され、その
装着状態でセンサ素子4のダイヤフラムの下面側に圧力
導入孔9を介して検出対象の気体或いは液体が導かれる
ようになっている。 【0025】ここで、上記構成よりなる半導体式圧力セ
ンサ1の組み付け方法について図2乃至図4を用いて説
明する。 【0026】まず、図2(a)に示されるように、前処
理として、複数の半導体式圧力センサ1を同時に製造す
るために、複数のセンサ構成要素を形成できるように複
数個のパターンを有するリードフレーム6を用意する。 【0027】続いて、図2(b)に示されるように、こ
のリードフレーム6の上に、センサ素子4が接合された
支持台座5をそれぞれ配設してから、センサ素子4とリ
ードフレーム6とをワイヤ8によって電気的に接続する
ワイヤボンド工程を行う。 【0028】ここで、本実施形態のワイヤボンド工程に
ついて、図3を用いて具体的に説明する。 【0029】まず、リードフレーム6及びその上部に接
合された支持台座4、センサ素子5をボンディング装置
11上に搭載して、リードフレーム6をクランプ爪12
によって挟持する。 【0030】そして、リードフレーム6をクランプ爪1
2によって挟持した状態で、センサ素子4とワイヤ8及
びリードフレーム6とワイヤ8とを超音波を用いて接合
することによって、センサ素子4とリードフレーム6と
を電気的に接続する。 【0031】続いて、図2(c)に示されるように、前
記センサケース2を射出成形するための成型金型の上型
13及び下型14内に、センサ素子4及び支持台座5、
リードフレーム6を配設する。 【0032】そして、この下型14にて形成される凹部
内に封止樹脂を充填し硬化させて、リードフレーム6を
埋設した一体のセンサケース2を成型する。 【0033】ここで、本実施形態のセンサケース2を成
形する工程について、図4を用いて具体的に説明する。
尚、図4(a)は、封止樹脂を充填する前の概略断面構
造を示す図であり、図4(b)は、図4(a)に示す上
型13を取り外した状態のA矢視図である。 【0034】これら図4(a)、図4(b)には、1個
の半導体式圧力センサ1のみ図示しているが、実際に
は、図2(c)に示されるように、複数個の半導体式圧
力センサ1を同時に形成している。 【0035】この図4(a)に示されるように、上型1
3には逃がし部15が設けられており、この逃がし部1
5によって、封止樹脂を充填してセンサケース2を成型
する際に、センサ素子4及びワイヤ8が破損してしまう
ことを防止している。 【0036】また、図4(a)及び図4(b)に示され
るように、下型14の内部にリードフレーム押さえピン
16を設けて、上型13の内壁13aを下型14の内壁
14aよりも内側に設けるとともに、上型13の内壁1
3aをリードフレーム押さえピン16とセンサ素子4の
上部のみを覆うように設けている。 【0037】それによって、下型14に設けられた樹脂
注入口17から下型14の内部に封止樹脂を充填してセ
ンサケース2を成型する際に、上型13にて形成される
凹部内に封止樹脂が侵入してしまうことを防止してい
る。 【0038】続いて、リードフレーム6を個々に切離
し、上型13及び下型14を取り外すことによって、図
2(d)に示されるような状態になる。 【0039】続いて、センサケース2の収納部3を閉鎖
するように、センサケース2にコネクタケース(図示せ
ず)を熱溶着などによって接合する。 【0040】それによって、収納部3は密閉空間部とな
り、その密閉空間部にセンサ素子4及び支持台座5、リ
ードフレーム6が配設され、半導体式圧力センサ1が完
成する。 【0041】そして、上記構成の半導体式圧力センサ1
のセンサケース2を、図示しない取付対象部に設けられ
た穴部にOリング10により気密に挿入した状態で、例
えばねじ止めすることにより取付対象に装着する。 【0042】このように、本実施形態では、リードフレ
ーム6上にセンサ素子4が接合された支持台座5を配設
するとともに、ワイヤ8によりセンサ素子4とリードフ
レーム6とを電気的に接続した後に、センサ素子4及び
支持台座5、リードフレーム6をセンサケース2の収納
部3に配置している。 【0043】即ち、ワイヤボンディング工程を行う際に
は、リードフレーム6はセンサケース2にインサート成
型されていないため、本実施形態の組み付け方法を適用
すると、従来技術においてリードフレーム6とセンサケ
ース2との間に生じていた隙間は存在しない。 【0044】それによって、超音波接合によってセンサ
素子4とリードフレーム6とをワイヤボンディングした
としても、リードフレーム6とセンサケース2との間に
生じた隙間に超音波振動が逃げることもなく、ボンディ
ング不良を低減することができる。 【0045】また、本実施形態では、ワイヤボンディン
グ工程を行う際には、クランプ爪12の挟持力によって
リードフレーム6を充分に固定しているため、リードフ
レーム6をセンサケース2にインサート成型する前にワ
イヤボンディング工程を行ったとしても、ボンディング
不良が発生することはない。 【0046】さらに、本実施形態の組み付け方法を用い
ると、ワイヤボンディングを行う際にセンサケース2が
邪魔にならないため、従来よりもワイヤボンディングが
実施し易くなり、それによって、ワイヤボンディングを
行う時間を短縮でき、低コスト化を図ることができる。 【0047】また、従来ではセンサ1個毎にワイヤボン
ディングやセンサケース2への組み付けやなどを行って
いたが、本実施形態の組み付け方法では、ワイヤボンデ
ィングやセンサケース2への組み付けなどを行った後に
リードフレーム6を個々に切離しているため、同時に複
数個のセンサに対して、センサケース2への組み付けや
ワイヤボンディングなどを行うことができ、それによっ
て、工数を削減でき、低コスト化を図ることができる。 【0048】尚、本発明は、上記実施形態に限られるも
のではなく、様々な態様に適用可能である。 【0049】例えば、本発明は、本実施形態のような半
導体式圧力センサに限らず、被測定媒体の加速度を検出
する半導体式圧加速度センサなどの他の力学量センサに
も応用可能である。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の一実施形態の半導体式圧力センサの概
略断面構造を示す図である。 【図2】(a)〜(d)は、図1に示される半導体式圧
力センサの組み付け方法を示す図である。 【図3】センサ素子とリードフレームとに超音波接合に
よるワイヤボド工程を行う際に、リードフレームを固定
する方法を示す図である。 【図4】(a)と(b)は、センサケースを成形する工
程を示す図である。 【符号の説明】 1…半導体式圧力センサ、 2…センサケース、 3…収納部、 4…センサ素子、 5…支持台座、 5a…貫通孔、 6…リードフレーム、 6a…貫通孔、 7…リードフレームの露出部、 8…ワイヤ、 9…圧力導入孔、 10…Oリング、 11…ボンディング装置、 12…クランプ爪、 13…上型、 13a…上型の内壁、 14…下型、 14a…下型の内壁、 15…逃がし部、 16…リードフレーム押さえピン、 17…樹脂注入口。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 賢司 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式会 社デンソー内 Fターム(参考) 2F055 AA40 BB20 CC02 DD04 EE13 FF43 GG01 4M112 AA01 CA02 CA08 CA13 CA15 EA02 EA14 5F067 AA08 BD01 DE01 DF01

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 複数のリードを含むリードフレーム上に
    センサ素子を搭載する第1の工程と、 前記センサ素子と前記リードフレームとを金属細線によ
    ってワイヤボンディングする第2の工程と、 前記第2の工程の後に、前記センサ素子の上部が開口す
    るように、前記センサ素子が搭載された前記リードフレ
    ームをインサート成型したケースを形成する第3の工程
    と、 前記リードフレームを切離することにより各々のセンサ
    装置を形成する第4の工程とを有したことを特徴とする
    センサ装置の製造方法。
JP2001239826A 2001-08-07 2001-08-07 センサ装置の製造方法 Withdrawn JP2003050175A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012027022A (ja) * 2010-07-22 2012-02-09 Robert Bosch Gmbh 圧力センサならびに圧力センサの作製方法
JP7415607B2 (ja) 2020-01-30 2024-01-17 ニデックパワートレインシステムズ株式会社 センサユニット

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