【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、気圧計などに用いられる絶対圧タイプの圧力センサモジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術による絶対圧タイプ圧力センサモジュールについて図４を用いて説明する。この絶対圧タイプ圧力センサモジュール１００は、圧力を感知する圧力センサ素子１０をプリント基板１０１上に実装したものである。
図４（ｂ）の断面図は圧力センサ素子１０を示すものであり、裏面に凹部１ｃを備えたウエハ１にガラス板からなる台座２を真空室内で陽極接合し、前記ウエハ１の凹部１ｃの開口を台座２で密閉してある。よって前記凹部１ｃ内は真空に維持され、基準圧となっている。
凹部１ｃが形成されたウエハ１の薄肉部には歪ゲージが設けられ、圧力の変化を感知するためのダイヤフラム１ａになっている。なお台座２は、ウエハ１の凹部１ｃの開口を密閉し、凹部１ｃ内を真空に維持するとともに（気体の封止）、ダイヤフラム１ａの保護も図っている。
さらにウエハ表面には前記ダイヤフラム１ａからの配線と計算回路および電極を持つＩＣ部１ｂが形成されている。なおＩＣ部１ｂの電極の上にはパッド３が形成されている。
このような圧力センサ素子１０では、ダイヤフラム裏面（凹部内）の基準圧と、ダイヤフラム表面の外部圧との気圧差でダイヤフラム１ａが歪み、それを感知し圧力を測定する。
詳しくは、外部雰囲気の圧力変化が圧力センサ素子１０に印加されると、ダイヤフラム１ａが変形し、ゲージに歪が発生する。そしてＩＣ部１ｂにおいて各歪ケージの抵抗値の変化（電気信号）が取得され、圧力が測定される。すなわちＩＣ部１ｂにおいて、圧力の変化を歪ゲージの抵抗値の変化（電気信号）として取得する。なお前記抵抗値の変化に応じた電気信号はＩＣ部１ｂの電極上に形成したパッド３から出力され、プリント基板１０１の回路へ伝達される。
【０００３】
そして従来技術による絶対圧タイプ圧力センサモジュール１００では、図４（ａ）の断面図に示すように、前記圧力センサ素子１０が、台座２をプリント基板１０１に接地して接合され、金やアルミなどからなるボンディングワイヤ１０４によってプリント基板１０１の回路と圧力センサ素子１０の電極とを電気的に接続していた（例えば、特許文献１を参照）。つまりボンデングワイヤ１０４の一方を、ＩＣ部１ｂの電極上に形成したパッド３に接着し、他方をプリント基板１０１の回路に接続することによって、圧力センサ素子１０で取得した電気信号をボンディングワイヤ１０４を介してプリント基板１０１の回路に伝達していた。また従来技術による絶対圧タイプ圧力センサモジュール１００では、外部雰囲気中の圧力を導入するための圧力導入孔１０３を備えたカバーケース１０２に圧力センサ素子１０を収容するとともに、カバーケース１０２内へのゴミの混入を防止するために前記圧力導入孔１０３を小さくし、圧力センサ素子１０（ダイヤフラム１ａやＩＣ部１ｂ）の保護を図っていた。
さらに前記カバーケース１０２内をダイヤフラム１ａ表面を除いて樹脂封止し、この封止樹脂（樹脂封止部）１０５によってボンディングワイヤ１０４の固定と絶縁を図っていた。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−８７６６２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しなしながら、図４に示すような従来技術による絶対圧タイプ圧力センサモジュール１００では、ボンディングワイヤ１０４の固定および絶縁するための封止樹脂１０５が多量に必要であるため、コストが高くなっていた。
また多量の封止樹脂１０５を使用することによって、前記封止樹脂１０５がダイヤフラム１ａの表面にしみだしてダイヤフラム１ａに悪影響を及ぼし、正確な圧力測定が行えなくなる虞があった。
さらにまた、プリント基板１０１の回路と圧力センサ素子１０の電極とをボンディグワイヤ１０４によって接続する絶対圧タイプ圧力センサモジュール１００では、ボンディングワイヤ１０４のスペースを確保せねばならず、小型化が困難であった。
【０００６】
そこで、この発明は上記の問題を鑑み、その目的とするところは低コストで、かつ全体の小型化を図った絶対圧タイプ圧力センサモジュールを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
基材裏面に補強板が積層され、前記基材と補強板とを貫通する圧力導入孔を備えたプリント基板に、圧力センサ素子のウエハ表面を対向させて実装した絶対圧タイプ圧力センサモジュールであって、圧力を感知するダイヤフラムと前記ダイヤフラムからの配線と計算回路および電極を持つＩＣ部を有するウエハを備えた圧力センサ素子において、前記ウエハ表面の電極上に形成したパッドの表面にバンプを形成し、前記圧力センサ素子のウエハ表面をプリント基板に対向させるとともに、圧力センサ素子とプリント基板の間に実装材料を介在させて、圧力センサ素子をプリント基板に実装した絶対圧タイプ圧力センサモジュールを提供する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の実施例による絶対圧タイプ圧力センサモジュールについて図面を参照して説明する。
【０００９】
図１は、この発明による実施例による絶対圧タイプセンサモジュールを示すものであって、基材裏面に補強板８が積層され、前記基材５と補強板８とを貫通する圧力導入孔９を備えたプリント基板２０に、圧力センサ素子１０のウエハ表面を対向させて実装した絶対圧タイプ圧力センサモジュールであって、圧力を感知するダイヤフラム１ａと前記ダイヤフラム１ａからの配線と計算回路および電極を持つＩＣ部１ｂを有するウエハ１を備えた圧力センサ素子１０において、前記ウエハ表面の電極上に形成したパッド３の表面にバンプ４を形成し、前記圧力センサ素子１０のウエハ表面をプリント基板２０に対向させるとともに、圧力センサ素子１０とプリント基板２０の間に実装材料７を介在させて、圧力センサ素子をプリント基板に実装した。
【００１０】
この実施例では、ウエハ表面（ＩＣ部１ｂの電極上）のパッド３の表面に形成したバンプ４を介して、圧力センサ素子１０のＩＣ部１ｂの電極とプリント基板２０の回路６との電気的な接続を図っている。つまりボンディングワイヤを使用することなく、圧力センサ素子１０からの電気信号をプリント基板２０に伝達する。
【００１１】
図２は、絶対圧タイプセンサモジュールを構成する圧力センサ素子１０を示すものであって、図２（ａ）は圧力センサ素子１０の断面図を示すものであり、図２（ｂ）はウエハ表面から圧力センサ素子１０をみた平面図である。
【００１２】
図２（ａ）に示す圧力センサ素子１０は、裏面に凹部１ｃを備えたウエハ１にガラス板からなる台座２を真空室内で陽極接合し、前記ウエハ１の凹部１ｃの開口を台座２で密閉してある。よって前記凹部１ｃ内は真空に維持され、基準圧となっている。
凹部１ｃが形成されたウエハ１の薄肉部には歪ゲージが設けられ、圧力の変化を感知するためのダイヤフラム１ａになっている。なお台座２は、ウエハ１の凹部１ｃの開口を密閉し、凹部１ｃ内を真空に維持するとともに（気体の封止）、ダイヤフラム１ａの保護も図っている。
さらにウエハ表面には前記ダイヤフラム１ａからの配線と計算回路および電極を持つＩＣ部１ｂが形成されている。なおＩＣ部１ｂの電極の上にはパッド３が形成されている。
【００１３】
このような圧力センサ素子１０では、ダイヤフラム裏面（凹部内）の基準圧と、ダイヤフラム表面の外部圧との気圧差でダイヤフラム１ａが歪み、それを感知し、圧力を測定する。
詳しくは、外部雰囲気の圧力変化が圧力センサ素子１０に印加されると、ダイヤフラム１ａが変形し、ゲージに歪が発生する。そしてＩＣ部１ｂにおいて各歪ケージの抵抗値の変化（電気信号）が取得され、圧力が測定される。すなわちＩＣ部１ｂにおいて、圧力の変化を歪ゲージの抵抗値の変化（電気信号）として取得する。なお前記抵抗値の変化に応じた電気信号はＩＣ部１ｂの電極上に形成したパッド３から出力され、プリント基板１０１の回路へ伝達される。
【００１４】
そして、この発明による圧力センサ素子１０では、ＩＣ部１ｂの電極上に形成したパッド３の表面にバンプ４を形成する。
この実施例では図２（ｂ）に示すように、ＩＣ部１ｂにある電極（６個）上にそれぞれパッド３（６個）が形成され、このパッド３の表面にそれぞれバンプ４が形成されている。
【００１５】
図３は、この発明による絶対圧タイプ圧力センサモジュールを構成するプリント基板２０の実施例を示すものであって、図３（ａ）は断面図、図３（ｂ）は基板表面（圧力センサ素子１０の実装面側）の平面図、図３（Ｃ）は基板裏面の平面図である。
【００１６】
図３（ａ）に示すように、可撓性または硬質の基材５の表面に所定の回路６が形成されているプリント基板２０には、圧力センサ素子１０が実装される部分（実装部）の中央に、基材５を貫通する貫通孔５ａが形成してある。また前記実装部では、圧力センサ素子１０の電極上に形成されているパッド３（バンプ４）と対向する位置に、圧力センサ素子１０の電極と接続すべき回路６が形成されている。
またプリント基板２０には、圧力センサ素子１０の実装部およびその周辺にわたって、表面に実装材料７が被覆されているととに、裏面に補強板８が積層されている。
【００１７】
図３（ｂ）に示すように、プリント基板２０の表面（圧力センサ素子１０の実装面）には、ＡＣＦ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ：異方性導電膜）、ＮＣＰ（Ｎｏ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｐａｓｔｅ）などの絶縁体からなる実装材料７が被覆されており、圧力センサ素子１０とプリント基板２０との間に前記実装材料７を介在させて、圧力センサ素子１０をプリント基板２０に実装するようになっている。
【００１８】
この実施例では実装材料７としてフィルム状のＡＣＦを使用し、このＡＣＦをプリント基板２０（圧力センサ素子１０の実装部およびその周辺）の表面に被覆した。このＡＣＦ７は開口７ａを備え、開口７ａでは基材５表面が露出している。
そして前記開口７ａの中央にプリント基板２０（基材５）の貫通孔５ａが配置されるよう、プリント基板２０の表面にＡＣＦ７が被覆されている。また前記開口７ａは、圧力センサ素子１０をプリント基板２０に実装するときに、ウエハ１のダイヤフラム１ａが開口７ａ内に配置されるように設計してある。
【００１９】
さらに圧力センサ素子１０とプリント基板２０との間に介在するＡＣＦ７には、窓７ｂが形成されている。この窓７ｂは、圧力センサ素子１０をプリント基板２０に実装するときに、圧力センサ素子１０の電極上のパッド３表面に形成したバンプ４をプリント基板２０の回路６に接続（接着）するためのものであって、圧力センサ素子１０のパッド３（バンプ４）と対向する位置（つまり圧力センサ素子１０の電極と接続すべき回路６が形成されている位置）に配設されている。この実施例では、図２（ｂ）に示す圧力センサ素子１０の電極（６個）上のパッド３に対応する窓７ｂ（６個）が形成されている。
【００２０】
一方、図３（ｃ）に示すように、プリント基板２０（圧力センサ素子１０の実装部およびその周辺）の裏面には補強板８が積層してある。この補強板８には貫通孔８ａが形成されており、この貫通孔８ａはプリント基板２０（基材５）の貫通孔５ａと重なるように形成され、プリント基板２０と補強板８の２層を貫通する孔（圧力導入孔９）を構成する。なおこの実施例では、プリント基板２０に補強板８を積層した（貼り付けた）後、この２層を貫通する孔を形成することによって、プリント基板２０（基材５）と補強板８の２層に同時に貫通孔（５ａ，８ａ）を形成した。
【００２１】
そして、この実施例による絶対圧タイプセンサモジュールでは、図１に示すように、圧力センサ素子１０のウエハ１表面（ＩＣ部１ｂの電極上）のパッド３の表面にバンプ４が形成されている圧力センサ素子１０を使用し、この圧力センサ素子１０のウエハ１表面をプリント基板２０に対向させ（図１（ａ）参照）、実装材料（ＡＣＦ）７を介在させて、基材裏面に補強板８が積層されるとともに、圧力導入孔９を備えるプリント基板２０に接合する（図１（ｂ）参照）。
つまり電極（ＩＣ部１ｂ）が実装されている面（ウエハ表面）をプリント基板２０に対向させ、Ｆ／Ｃ（Ｆｌｉｐ Ｃｈｉｐ）実装するものである。
【００２２】
また介在させた実装材料（ＡＣＦ）７に開口７ａを形成しておくことによって、ダイヤフラム１ａの表面にＡＣＦが被覆されることなく、圧力センサ素子１０がプリント基板２０に実装され、かつプリント基板２０とダイヤフラム１ａとの間に空間を形成する。
この空間にはプリント基板２０及びその裏面に積層された補強板８の２層を貫通する圧力導入孔９から外部雰囲気の圧力（外部圧）が導入される。そして、プリント基板２０に実装された圧力センサ素子１０では、前記空間（ダイヤフラム表面）の外部圧と、ダイヤフラム裏面（凹部内）の基準圧との気圧差でダイヤフラム１ａが歪み、それを感知し圧力を測定する。
【００２３】
なおこの実施例では、実装材料（ＡＣＦ）７を介在させて圧力センサ素子１０とプリント基板２０を接合（接着）することによって、ウエハ表面を圧力感知部（ダイヤフラム１ａ）を除いて実装材料（ＡＣＦ）７によってプリント基板２０に接着・固定し（面接着）、安定した実装を図ることができる。
また、圧力センサ素子の電極とプリント基板２０の回路６とを電気的に接続するバンプ４は、実装材料（ＡＣＦ）７に形成されている窓７ｂ内で回路６と接合（接着）されるため、実装材料（ＡＣＦ）７によってバンプ４の絶縁が図られている。
【００２４】
さらに圧力センサ素子１０とプリント基板２０の間に介在させた実装材料（ＡＣＦ）７の開口７ａによって、ダイヤフラム１ａ表面には空間が確保され、この空間には圧力導入孔９から外部雰囲気中の圧力が導入されるため、支障なく圧力測定を行うことができ、また前記空間は圧力導入孔９以外は実装材料（ＡＣＦ）７によって封止されているため、ゴミなどの混入を防止することができ、ダイヤフラム１ａの保護を図ることができる。
【００２５】
さらにまた圧力センサ素子１０の実装部およびその周辺において、プリント基板２０（基材５）の裏面に補強板８を積層することによって、プリント基板２０（基材５）の撓み（ふらつき）を防止し、プリント基板２０と対向して実装されているウエハ１表面のダイヤフラム１ａやＩＣ部１ｂの保護を図っている。
【００２６】
基材５の裏面に補強板８を積層したプリント基板２０を使用することによって、例えば、薄型で可撓性の基材５に回路６が形成されているフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）などを使用しても、基材５の撓み（ふらつき）を防止し、プリント基板２０と対向して実装されているウエハ１表面のダイヤフラム１ａやＩＣ部１ｂを傷つけることがない。
【００２７】
また、圧力導入孔９（貫通孔５ａ）を形成した部分では基材５が撓みやすいが、基材裏面に補強板８を積層することによって基材５のふらつき（撓み）を防止し、ウエハ表面のダイヤフラム１ａやＩＣ部１ｂを傷つけるのを防止する。
【００２８】
この実施例では、直径約１．８０ｍｍ、厚み約０．７５ｍｍの圧力センサ素子１０のウエハ１表面の電極上に形成されているパッド３（パッド高さ１０μｍ）表面にバンプ４（バンプ高さ２０μｍ）を形成し、ウエハ表面をプリント基板２０に対向させるとともに、圧力センサ素子１０とプリント基板２０との間に層厚４０μｍのＡＣＦを介在させ、温度：２００℃、圧力：５０〜１００ｇ／１バンプ、加熱・加圧時間：５〜２０ｓｅｃの条件により、圧力センサ素子とプリント基板とを接合した。
【００２９】
なお前記圧力センサ素子１０は、厚み約０．２５ｍ（ダイヤフラム１ａの厚みは約１０μｍ）のウエハ１と、厚み約０．５０の台座２とから構成される。
プリント基板２０は、ポリイミド／接着剤／銅＝２５μｍ／１２．５μｍ／１８μｍ厚のＣＬＬ基材と、ポリイミド／接着剤＝２５μｍ／２５μｍ厚のＣＬ基材から構成され、回路形成及び絶縁形成されたフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）を用いた。またこのプリント基板２０に、ポリイミド／接着剤＝７５μｍ／２０μｍ厚の補強板８を張り付け、金型で打ち抜いてφ２ｍｍの圧力導入孔９（貫通孔）を形成した。
【００３０】
またこの実施例では、中央部分に開口７ａを有するＡＣＦを使用し、この開口１ａの中央に圧力導入孔９が配置されるようＡＣＦをプリント基板２０表面に被覆するとともに、前記開口７ａにウエハ１のダイヤフラム１ａが配置されるように圧力センサ素子１０を実装した。
【００３１】
このように、この実施例による絶対圧タイプ圧力センサモジュールによれば、圧力センサ素子１０のウエハ表面のパッド３上にバンプ４を形成するともに、ウエハ表面をプリント基板２０に対向させて圧力センサ素子１０を実装し、前記バンプを介して圧力センサ素子１０の電極とプリント基板２０の回路６とを電気的に接続するため、従来技術の絶対圧タイプ圧力センサモジュール１００のようにボンディングワイヤ１０４のためのスペースが必要なく、全体として小型化を図ることができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明による絶対圧タイプ圧力センサモジュールは、基材裏面に補強板が積層され、前記基材と補強板とを貫通する圧力導入孔を備えたプリント基板に、圧力センサ素子のウエハ表面を対向させて実装した絶対圧タイプ圧力センサモジュールであって、圧力を感知するダイヤフラムと前記ダイヤフラムからの配線と計算回路および電極を持つＩＣ部を有するウエハを備えた圧力センサ素子において、前記ウエハ表面の電極上に形成したパッドの表面にバンプを形成し、前記圧力センサ素子のウエハ表面をプリント基板に対向させるとともに、圧力センサ素子とプリント基板の間に実装材料を介在させて、圧力センサ素子をプリント基板に実装したものであり、圧力センサ素子がウエア表面に形成したバンプを介してＦ／Ｃ実装されるため、従来技術による絶対圧タイプ圧力センサモジュールのようにボンディングワイヤを使用することなく、モジュール全体としての小型化を図ることができる。
【００３３】
また、圧力センサ素子とプリント基板の間に実装材料を介在させ、圧力センサ素子とプリント基板の接着を図るとともに、圧力センサ素子（ダイヤフラム）とプリント基板との間に空間を形成し、この空間内に圧力導入孔を介して外部雰囲気中の圧力を導入する。このためカバーケースを設けることなくダイヤフラム１ａやＩＣ部１ｂの保護を図ることができ、カバーケースの体積が減り（少スペース化）、またコストダウンすることができる。
さらに基材裏面に補強板を積層したプリント基板に圧力センサ素子を実装するため、可撓性の基材の表面に回路を形成したフレキシブルプリント基板を使用しても、基材のふらつき（撓み）が防止され、ダイヤフラムやＩＣ部を傷つける虞がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例による絶対圧タイプ圧力センサモジュールの説明図。
【図２】この発明の実施例による圧力センサ素子の説明図。
【図３】この発明の実施例によるプリント基板の説明図。
【図４】従来技術による絶対圧タイプ圧力センサモジュールの説明図。
【符号の説明】
１ ウエハ
１ａ ダイヤフラム
１ｂ ＩＣ部
１ｃ 凹部
２ 台座
３ パッド
４ バンプ
５ 基材
５ａ 貫通孔
６ 回路
７ 実装材料、ＡＣＦ
７ａ 開口
７ｂ 窓
８ 補強板
８ａ 貫通孔
９ 圧力導入孔
１０ 圧力センサ素子
２０ プリント基板[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an absolute pressure type pressure sensor module used for a barometer or the like.
[0002]
[Prior art]
A conventional absolute pressure type pressure sensor module will be described with reference to FIG. The absolute pressure type pressure sensor module 100 has a pressure sensor element 10 for sensing pressure mounted on a printed circuit board 101.
FIG. 4B is a cross-sectional view showing the pressure sensor element 10. A pedestal 2 made of a glass plate is anodically bonded to a wafer 1 having a concave portion 1c on the back surface in a vacuum chamber. The opening is sealed with a pedestal 2. Therefore, the inside of the concave portion 1c is maintained at a vacuum, and has a reference pressure.
A strain gauge is provided on a thin portion of the wafer 1 in which the concave portion 1c is formed, and serves as a diaphragm 1a for sensing a change in pressure. The pedestal 2 seals the opening of the concave portion 1c of the wafer 1, maintains the interior of the concave portion 1c at a vacuum (gas sealing), and also protects the diaphragm 1a.
Further, an IC section 1b having wiring from the diaphragm 1a, a calculation circuit, and electrodes is formed on the surface of the wafer. The pad 3 is formed on the electrode of the IC section 1b.
In such a pressure sensor element 10, the diaphragm 1a is distorted by the pressure difference between the reference pressure on the rear surface of the diaphragm (in the concave portion) and the external pressure on the front surface of the diaphragm, and the pressure is measured by sensing the distortion.
Specifically, when a change in the pressure of the external atmosphere is applied to the pressure sensor element 10, the diaphragm 1a is deformed, and the gauge is distorted. Then, the change (electric signal) in the resistance value of each strain cage is obtained in the IC unit 1b, and the pressure is measured. That is, in the IC unit 1b, a change in pressure is obtained as a change (electric signal) in the resistance value of the strain gauge. The electric signal corresponding to the change in the resistance value is output from the pad 3 formed on the electrode of the IC section 1b and transmitted to the circuit on the printed circuit board 101.
[0003]
In the absolute pressure type pressure sensor module 100 according to the related art, as shown in the cross-sectional view of FIG. 4A, the pressure sensor element 10 is joined by grounding the pedestal 2 to the printed circuit board 101 and is made of gold, aluminum, or the like. The circuit of the printed circuit board 101 and the electrode of the pressure sensor element 10 are electrically connected by the bonding wire 104 made of (see, for example, Patent Document 1). That is, by bonding one of the bonding wires 104 to the pad 3 formed on the electrode of the IC portion 1b and connecting the other to the circuit of the printed circuit board 101, the electric signal acquired by the pressure sensor element 10 can be connected to the bonding wire 104. To the circuit on the printed circuit board 101. Further, in the absolute pressure type pressure sensor module 100 according to the related art, the pressure sensor element 10 is housed in the cover case 102 having the pressure introduction hole 103 for introducing the pressure in the external atmosphere, and the dust inside the cover case 102 is removed. The pressure introducing hole 103 is made small in order to prevent contamination of the pressure sensor element 10 to protect the pressure sensor element 10 (diaphragm 1a or IC section 1b).
Furthermore, the inside of the cover case 102 is resin-sealed except for the surface of the diaphragm 1a, and the sealing resin (resin sealing portion) 105 fixes and insulates the bonding wire 104.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-5-87662
[Problems to be solved by the invention]
However, the absolute pressure type pressure sensor module 100 according to the related art as shown in FIG. 4 requires a large amount of the sealing resin 105 for fixing and insulating the bonding wire 104, so that the cost is high. .
Further, when a large amount of the sealing resin 105 is used, the sealing resin 105 may seep out to the surface of the diaphragm 1a and exert an adverse effect on the diaphragm 1a, so that accurate pressure measurement may not be performed.
Furthermore, in the absolute pressure type pressure sensor module 100 in which the circuit of the printed circuit board 101 and the electrode of the pressure sensor element 10 are connected by the bonding wire 104, a space for the bonding wire 104 must be secured, and miniaturization is difficult. there were.
[0006]
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an absolute pressure type pressure sensor module that is low in cost and that is reduced in size as a whole.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
An absolute pressure type pressure sensor module in which a reinforcing plate is laminated on a back surface of a base material and mounted on a printed circuit board having a pressure introducing hole penetrating the base material and the reinforcing plate with a wafer surface of a pressure sensor element facing the printed board. In a pressure sensor element having a wafer having an IC part having a diaphragm for sensing pressure, wiring from the diaphragm, a calculation circuit and electrodes, a bump is formed on a surface of a pad formed on an electrode on the surface of the wafer. An absolute pressure type pressure sensor module in which a pressure sensor element is mounted on a printed circuit board, with a wafer surface of the pressure sensor element facing a printed circuit board and a mounting material interposed between the pressure sensor element and the printed circuit board. .
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an absolute pressure type pressure sensor module according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0009]
FIG. 1 shows an absolute pressure type sensor module according to an embodiment of the present invention, in which a reinforcing plate 8 is laminated on the back surface of a base material, and a pressure introducing hole 9 penetrating through the base material 5 and the reinforcing plate 8 is formed. An absolute pressure type pressure sensor module which is mounted on a printed circuit board 20 with a wafer surface of a pressure sensor element 10 opposed to the pressure sensor element 10, and has a diaphragm 1a for sensing pressure, wiring from the diaphragm 1a, a calculation circuit, and electrodes. In the pressure sensor element 10 provided with the wafer 1 having the IC portion 1b, bumps 4 are formed on the surfaces of the pads 3 formed on the electrodes on the wafer surface, and the wafer surface of the pressure sensor element 10 faces the printed circuit board 20. And the mounting material 7 is interposed between the pressure sensor element 10 and the printed circuit board 20 to mount the pressure sensor element on the printed circuit board. It was.
[0010]
In this embodiment, the electrical connection between the electrode of the IC section 1b of the pressure sensor element 10 and the circuit 6 of the printed circuit board 20 is made via a bump 4 formed on the surface of the pad 3 on the wafer surface (on the electrode of the IC section 1b). Connection. That is, the electric signal from the pressure sensor element 10 is transmitted to the printed circuit board 20 without using a bonding wire.
[0011]
2A and 2B show the pressure sensor element 10 constituting the absolute pressure type sensor module. FIG. 2A shows a cross-sectional view of the pressure sensor element 10, and FIG. 2B shows a wafer surface. FIG. 2 is a plan view of the pressure sensor element 10 from FIG.
[0012]
In the pressure sensor element 10 shown in FIG. 2A, a pedestal 2 made of a glass plate is anodically bonded in a vacuum chamber to a wafer 1 having a concave portion 1c on the back surface, and the opening of the concave portion 1c of the wafer 1 is sealed with the pedestal 2. I have. Therefore, the inside of the concave portion 1c is maintained at a vacuum, and has a reference pressure.
A strain gauge is provided on a thin portion of the wafer 1 in which the concave portion 1c is formed, and serves as a diaphragm 1a for sensing a change in pressure. The pedestal 2 seals the opening of the concave portion 1c of the wafer 1, maintains the interior of the concave portion 1c at a vacuum (gas sealing), and also protects the diaphragm 1a.
Further, an IC section 1b having wiring from the diaphragm 1a, a calculation circuit, and electrodes is formed on the surface of the wafer. The pad 3 is formed on the electrode of the IC section 1b.
[0013]
In such a pressure sensor element 10, the diaphragm 1a is distorted by the pressure difference between the reference pressure on the rear surface of the diaphragm (in the concave portion) and the external pressure on the front surface of the diaphragm, and the pressure is measured by sensing the distortion.
Specifically, when a change in the pressure of the external atmosphere is applied to the pressure sensor element 10, the diaphragm 1a is deformed, and the gauge is distorted. Then, the change (electric signal) in the resistance value of each strain cage is obtained in the IC unit 1b, and the pressure is measured. That is, in the IC unit 1b, a change in pressure is obtained as a change (electric signal) in the resistance value of the strain gauge. The electric signal corresponding to the change in the resistance value is output from the pad 3 formed on the electrode of the IC section 1b and transmitted to the circuit on the printed circuit board 101.
[0014]
Then, in the pressure sensor element 10 according to the present invention, the bumps 4 are formed on the surfaces of the pads 3 formed on the electrodes of the IC section 1b.
In this embodiment, as shown in FIG. 2B, pads 3 (six) are formed on the electrodes (six) in the IC part 1b, and bumps 4 are formed on the surface of the pad 3, respectively. I have.
[0015]
3A and 3B show an embodiment of a printed circuit board 20 constituting an absolute pressure type pressure sensor module according to the present invention. FIG. 3A is a sectional view, and FIG. 3B is a board surface (pressure sensor element). FIG. 3C is a plan view of the back surface of the substrate.
[0016]
As shown in FIG. 3A, a portion (mounting portion) on which a pressure sensor element 10 is mounted is formed on a printed circuit board 20 having a predetermined circuit 6 formed on a surface of a flexible or hard base material 5. A through hole 5a penetrating the base material 5 is formed at the center of the substrate. In the mounting portion, a circuit 6 to be connected to the electrode of the pressure sensor element 10 is formed at a position facing the pad 3 (bump 4) formed on the electrode of the pressure sensor element 10.
In addition, the printed board 20 has a mounting material 7 on the front surface and a reinforcing plate 8 on the back surface over the mounting portion of the pressure sensor element 10 and the periphery thereof.
[0017]
As shown in FIG. 3B, the surface of the printed circuit board 20 (the mounting surface of the pressure sensor element 10) is provided with an insulator such as an ACF (Anisotropic Conductive Film) or an NCP (No Conductive Paste). The pressure sensor element 10 is mounted on the printed circuit board 20 with the mounting material 7 interposed between the pressure sensor element 10 and the printed circuit board 20.
[0018]
In this embodiment, a film-shaped ACF was used as the mounting material 7, and this ACF was coated on the surface of the printed circuit board 20 (the mounting portion of the pressure sensor element 10 and its periphery). The ACF 7 has an opening 7a, and the surface of the substrate 5 is exposed in the opening 7a.
The surface of the printed circuit board 20 is coated with the ACF 7 so that the through hole 5a of the printed circuit board 20 (base material 5) is arranged at the center of the opening 7a. The opening 7a is designed so that the diaphragm 1a of the wafer 1 is disposed in the opening 7a when the pressure sensor element 10 is mounted on the printed circuit board 20.
[0019]
Further, a window 7b is formed in the ACF 7 interposed between the pressure sensor element 10 and the printed circuit board 20. The window 7 b is used for connecting (adhering) the bump 4 formed on the surface of the pad 3 on the electrode of the pressure sensor element 10 to the circuit 6 of the printed board 20 when the pressure sensor element 10 is mounted on the printed board 20. The pressure sensor element 10 is disposed at a position facing the pad 3 (bump 4) of the pressure sensor element 10 (that is, at a position where the circuit 6 to be connected to the electrode of the pressure sensor element 10 is formed). In this embodiment, windows 7b (six) corresponding to the pads 3 on the electrodes (six) of the pressure sensor element 10 shown in FIG. 2B are formed.
[0020]
On the other hand, as shown in FIG. 3C, a reinforcing plate 8 is laminated on the back surface of the printed circuit board 20 (the mounting portion of the pressure sensor element 10 and its periphery). A through hole 8a is formed in the reinforcing plate 8, and the through hole 8a is formed so as to overlap the through hole 5a of the printed board 20 (base material 5). A through hole (pressure introducing hole 9) is formed. In this embodiment, after laminating (attaching) the reinforcing plate 8 to the printed board 20, a hole penetrating the two layers is formed, so that the printed board 20 (base material 5) and the reinforcing plate 8 Through holes (5a, 8a) were simultaneously formed in the layer.
[0021]
In the absolute pressure type sensor module according to this embodiment, as shown in FIG. 1, the pressure at which the bumps 4 are formed on the surface of the pad 3 on the surface of the wafer 1 of the pressure sensor element 10 (on the electrodes of the IC part 1b). Using the sensor element 10, the surface of the wafer 1 of the pressure sensor element 10 is opposed to the printed board 20 (see FIG. 1A), and the mounting material (ACF) 7 is interposed between the pressure sensor element 10 and the reinforcing plate 8. Are laminated and joined to a printed circuit board 20 having the pressure introducing holes 9 (see FIG. 1B).
In other words, the surface (wafer surface) on which the electrodes (IC section 1b) are mounted is opposed to the printed circuit board 20, and F / C (Flip Chip) mounting is performed.
[0022]
Further, by forming the opening 7a in the interposed mounting material (ACF) 7, the pressure sensor element 10 is mounted on the printed board 20 without the ACF covering the surface of the diaphragm 1a. A space is formed between the diaphragm and the diaphragm 1a.
The pressure (external pressure) of the external atmosphere is introduced into this space from the pressure introducing hole 9 penetrating the printed circuit board 20 and the two layers of the reinforcing plate 8 laminated on the back surface thereof. In the pressure sensor element 10 mounted on the printed circuit board 20, the diaphragm 1a is distorted by the pressure difference between the external pressure in the space (the front surface of the diaphragm) and the reference pressure on the back surface of the diaphragm (inside the concave portion). Is measured.
[0023]
In this embodiment, the pressure sensor element 10 and the printed circuit board 20 are bonded (adhered) with the mounting material (ACF) 7 interposed therebetween, so that the wafer surface is removed from the mounting material (ACF) except for the pressure sensing portion (diaphragm 1a). 7) By bonding and fixing to the printed circuit board 20 (surface bonding), stable mounting can be achieved.
In addition, the bumps 4 that electrically connect the electrodes of the pressure sensor element and the circuit 6 on the printed circuit board 20 are bonded (adhered) to the circuit 6 in the window 7b formed in the mounting material (ACF) 7. The bump 4 is insulated by the mounting material (ACF) 7.
[0024]
Further, a space is secured on the surface of the diaphragm 1a by the opening 7a of the mounting material (ACF) 7 interposed between the pressure sensor element 10 and the printed circuit board 20. Is introduced, the pressure can be measured without any trouble. Further, since the space is sealed with the mounting material (ACF) 7 except for the pressure introducing hole 9, it is possible to prevent the entry of dust and the like. Thus, the diaphragm 1a can be protected.
[0025]
Furthermore, in the mounting portion of the pressure sensor element 10 and its periphery, the reinforcing plate 8 is laminated on the back surface of the printed circuit board 20 (base material 5), thereby preventing the printed circuit board 20 (base material 5) from bending (swaying). The protection of the diaphragm 1a and the IC portion 1b on the surface of the wafer 1 mounted facing the printed circuit board 20 is achieved.
[0026]
By using the printed circuit board 20 in which the reinforcing plate 8 is laminated on the back surface of the base material 5, for example, a flexible printed circuit (FPC) in which the circuit 6 is formed on the thin and flexible base material 5 can be used. However, it prevents the substrate 5 from being bent (staggered) and does not damage the diaphragm 1a or the IC portion 1b on the surface of the wafer 1 mounted facing the printed circuit board 20.
[0027]
Further, the base material 5 is easily bent at the portion where the pressure introducing hole 9 (the through hole 5a) is formed. However, by laminating the reinforcing plate 8 on the back surface of the base material, the base material 5 is prevented from wobbling (bending), and the surface of the wafer is prevented. To prevent the diaphragm 1a and the IC section 1b from being damaged.
[0028]
In this embodiment, a bump 4 (a bump height of 20 μm) is formed on a pad 3 (pad height 10 μm) formed on an electrode on the surface of the wafer 1 of the pressure sensor element 10 having a diameter of about 1.80 mm and a thickness of about 0.75 mm. ), The surface of the wafer is opposed to the printed circuit board 20, an ACF having a layer thickness of 40 μm is interposed between the pressure sensor element 10 and the printed circuit board 20, and the temperature is 200 ° C. and the pressure is 50 to 100 g / 1 bump. The heating and pressurizing time: 5 to 20 seconds, the pressure sensor element and the printed circuit board were joined.
[0029]
The pressure sensor element 10 comprises a wafer 1 having a thickness of about 0.25 m (diaphragm 1a has a thickness of about 10 μm) and a pedestal 2 having a thickness of about 0.50.
The printed circuit board 20 is composed of a CLL base material of polyimide / adhesive / copper = 25 μm / 12.5 μm / 18 μm thickness and a CL base material of polyimide / adhesive = 25 μm / 25 μm thickness. A flexible printed circuit (FPC) was used. Further, a reinforcing plate 8 having a thickness of 75 μm / 20 μm of polyimide / adhesive was attached to the printed circuit board 20 and punched out with a mold to form a pressure introducing hole 9 (through hole) having a diameter of 2 mm.
[0030]
In this embodiment, an ACF having an opening 7a in the center is used, and the ACF is coated on the surface of the printed circuit board 20 so that the pressure introducing hole 9 is arranged at the center of the opening 1a. The pressure sensor element 10 is mounted such that the diaphragm 1a is disposed.
[0031]
As described above, according to the absolute pressure type pressure sensor module of this embodiment, the bumps 4 are formed on the pads 3 on the wafer surface of the pressure sensor element 10 and the wafer surface is opposed to the printed circuit board 20. In order to electrically connect the electrodes of the pressure sensor element 10 and the circuit 6 of the printed circuit board 20 via the bumps, the bonding wire 104 as in the absolute pressure type pressure sensor module 100 of the prior art is mounted. No space is required, and the overall size can be reduced.
[0032]
【The invention's effect】
As described above, the absolute pressure type pressure sensor module according to the present invention has a structure in which a reinforcing plate is laminated on the back surface of a base material, and a pressure sensor element is provided on a printed circuit board having a pressure introduction hole passing through the base material and the reinforcing plate. An absolute pressure type pressure sensor module mounted with the wafer surfaces facing each other, the pressure sensor element including a wafer having an IC part having a diaphragm for sensing pressure, a wiring from the diaphragm, a calculation circuit, and electrodes, A bump is formed on the surface of the pad formed on the electrode on the wafer surface, the wafer surface of the pressure sensor element is opposed to a printed circuit board, and a mounting material is interposed between the pressure sensor element and the printed circuit board. The sensor element is mounted on a printed circuit board, and the pressure sensor element is connected to the F through bumps formed on the wear surface. To be C implementation, without the use of bonding wires as an absolute pressure type pressure sensor module according to the prior art, it is possible to reduce the size of the module as a whole.
[0033]
In addition, a mounting material is interposed between the pressure sensor element and the printed circuit board to bond the pressure sensor element to the printed circuit board, and a space is formed between the pressure sensor element (diaphragm) and the printed circuit board. The pressure in the external atmosphere is introduced through a pressure introducing hole. Therefore, the diaphragm 1a and the IC portion 1b can be protected without providing a cover case, and the volume of the cover case can be reduced (reduced space) and the cost can be reduced.
Furthermore, since the pressure sensor element is mounted on a printed circuit board on which a reinforcing plate is laminated on the back surface of the base material, even if a flexible printed circuit board having a circuit formed on the surface of a flexible base material is used, the base material may fluctuate (bend). Is prevented, and there is no danger of damaging the diaphragm or the IC section.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of an absolute pressure type pressure sensor module according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a pressure sensor element according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a printed circuit board according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory view of an absolute pressure type pressure sensor module according to the related art.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wafer 1a Diaphragm 1b IC part 1c Concave part 2 Pedestal 3 Pad 4 Bump 5 Base material 5a Through hole 6 Circuit 7 Mounting material, ACF
7a Opening 7b Window 8 Reinforcement plate 8a Through hole 9 Pressure introducing hole 10 Pressure sensor element 20 Printed circuit board
