【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧力を検出するための圧力検出装置に使用される圧力検出装置用パッケージに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、圧力を検出するための圧力検出装置として静電容量型の圧力検出装置が知られている。この静電容量型の圧力検出装置は、図８に断面図で示すように、セラミックス材料や樹脂材料から成る配線基板４１上に、静電容量型の感圧素子４２と、パッケージ４８に収容された演算用の半導体素子４９とを備えている。
【０００３】
そして、感圧素子４２は、例えばセラミックス材料等の電気絶縁材料から成り、上面中央部に静電容量形成用の一方の電極４３が被着された凹部を有する絶縁基体４４と、この絶縁基体４４の上面に絶縁基体４４との間に密閉空間を形成するようにして可撓な状態で接合され、下面に静電容量形成用の他方の電極４５が被着された絶縁板４６と、各静電容量形成用の電極４３・４５をそれぞれ外部に電気的に接続するための外部リード端子４７とから構成されており、外部の圧力に応じて絶縁板４６が撓むことにより各静電容量形成用の電極４３・４５間に形成される静電容量が変化する。そして、この静電容量の変化を演算用の半導体素子４９により演算処理することにより外部の圧力を検出することができる。
【０００４】
しかしながら、この従来の圧力検出装置によると、感圧素子４２と半導体素子４９とを配線基板４１上に個別に実装していることから、圧力検出装置が大型化してしまうとともに圧力検出用の電極４３・４５と半導体素子４９との間の配線が長いものとなり、この長い配線間に不要な静電容量が形成されるため感度が低いという問題点を有していた。
【０００５】
そこで、本願出願人は、特開２００１−３５６０６４号公報（特許文献１）において、図７に断面図で示すような、一方の主面に半導体素子２３が搭載される搭載部２１ｂを有する絶縁基体２１と、この絶縁基体２１の表面および内部に配設され、半導体素子２３の各電極が電気的に接続される複数の配線導体２５と、絶縁基体２１の他方の主面の中央部に被着され、配線導体２５の一つに電気的に接続された静電容量形成用の第一電極２７と、絶縁基体２１の他方の主面に、この主面の中央部との間に密閉空間を形成するように可撓な状態で接合された絶縁板２２と、この絶縁板２２の内側主面に第一電極２７と対向して被着され、配線導体２５の他の一つに電気的に接続された静電容量形成用の第二電極２９とを具備する圧力検出装置用パッケージを提案した。
【０００６】
この圧力検出装置用パッケージによれば、一方の主面に半導体素子２３が搭載される搭載部２１ｂを有する絶縁基体２１の他方の主面に静電容量形成用の第一電極２７を設けるとともに、この第一電極２７に対向する静電容量形成用の第二電極２９を内側面に有する絶縁板２２を、絶縁基体２５の他方の主面との間に密閉空間を形成するようにして可撓な状態で接合させたことから、半導体素子２３を収容するパッケージに感圧素子が一体に形成され、その結果、圧力検出装置を小型とすることができるとともに圧力検出用の電極と半導体素子２３とを接続する配線を短いものとして、これらの配線間に発生する不要な静電容量を小さなものとすることができるというものである。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−３５６０６４号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の圧力検出装置用パッケージによると、絶縁板２２に一定以上の圧力が印加された際に、絶縁板２２が割れてしまうという問題点を有していた。特に、外部の圧力の検出感度を高めるために、絶縁板２２の厚みを薄くし、絶縁板２２の撓み量を大きくすると、顕著に発生しやすくなってしまうという問題点を有していた。
【０００９】
また、上記対策の一つとして、突起部２２ａの厚みを小さくして絶縁基板２１と絶縁板２２との間の距離を狭くすると、絶縁板２２の強度が低下してしまうとともに、外部の圧力が印加された際に、絶縁基板２１と絶縁板２２とを接合しているろう材に塑性変形が発生しやすくなるという問題点を有していた。
【００１０】
本発明はかかる上述の問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、小型でかつ感度が高く、外部の圧力を正確に検出することが可能な圧力検出装置用のパッケージを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の圧力検出装置用パッケージは、一方の主面に半導体素子が搭載される搭載部を有する絶縁基体と、この絶縁基体の表面および内部に配設され、前記半導体素子の各電極が電気的に接続される複数の配線導体と、前記絶縁基体の他方の主面との間に密閉空間を形成するように可撓な状態で前記絶縁基体に接合された絶縁板と、前記密閉空間内の前記絶縁基体の前記他方の主面に被着され、前記配線導体の一つに電気的に接続された静電容量形成用の第一電極と、前記絶縁板の内側主面に前記第一電極と対向するように被着され、前記配線導体の他の一つに電気的に接続された静電容量形成用の第二電極とを具備する圧力検出装置用パッケージであって、前記第一電極または前記絶縁基体の前記密閉空間内で前記第二電極と対向する部位の中央部に、前記絶縁板が撓んだときに前記第二電極と当接する高さの突起部が形成されていることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の圧力検出装置用パッケージによれば、第一電極または絶縁基体の密閉空間内で第二電極と対向する部位の中央部に、絶縁板が撓んだときに第二電極と当接する高さの突起部が形成されていることから、絶縁板に一定以上の圧力が印加されても、絶縁板にはそれ以上の撓みが発生することはなく、その結果、絶縁板の厚みを薄くして外部の圧力の検出感度を高めることができるとともに、絶縁板が撓みすぎて割れることがない。
【００１３】
また、本発明の圧力検出装置用パッケージは、上記構成において、前記突起部は、前記第一電極の主面に形成され、導電性材料から成ることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の圧力検出装置用パッケージによれば、上記構成において、突起部が第一電極の主面に形成され、導電性材料から成る場合は、突起部と第二電極とが当接した際に、第一電極と第二電極とが短絡するので、第一電極と第二電極間に発生する静電容量値が大きく変化することとなり、突起部が第二電極と当接したことを容易に判別できる。
【００１５】
さらに、本発明の圧力検出装置用パッケージは、上記構成において、前記突起部は、前記第一電極の主面に形成され、絶縁性材料から成ることを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の圧力検出装置用パッケージによれば、上記構成において、突起部が第一電極の主面に形成され、絶縁性材料から成る場合は、突起部と第二電極とが当接した際に、第一電極と第二電極とが短絡することはないので、急激な電流の発生等により圧力検出装置に故障等の不具合が発生することもない。
【００１７】
また、本発明の圧力検出装置用パッケージは、上記構成において、前記突起部は、前記絶縁基体の前記他方の主面に前記第一電極を貫通して形成され、導電性材料から成ることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明の圧力検出装置用パッケージによれば、上記構成において、突起部が絶縁基体の他方の主面に第一電極を貫通して形成され、導電性材料から成る場合には、突起部は第一電極上に形成されないのでその高さを精度良く形成することができるとともに、突起部と第二電極とが当接した際に、第一電極と第二電極とが短絡するので、第一電極と第二電極間に発生する静電容量値が大きく変化することとなり、突起部が第二電極と当接したことを容易に判別することできる。
【００１９】
さらに、本発明の圧力検出装置用パッケージは、上記構成において、前記突起部は、前記絶縁基体の前記他方の主面に前記第一電極を貫通して形成され、絶縁性材料から成ることを特徴とするものである。
【００２０】
本発明の圧力検出装置用パッケージによれば、上記構成において、突起部が絶縁基体の他方の主面に第一電極を貫通して形成され、絶縁性材料から成る場合には、突起部は第一電極上に形成されないのでその高さを精度良く形成することができるとともに、突起部と第二電極とが当接した際に、第一電極と第二電極とが短絡することはないので、急激な電流の発生等により圧力検出装置に故障等の不具合が発生することもない。
【００２１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の圧力検出装置用パッケージを添付の図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の圧力検出装置用パッケージの実施の形態の一例を示す断面図、図２は、図１に示す圧力検出装置用パッケージにおいて、絶縁板が撓んで第二電極と突起部とが当接している状態を示す断面図であり、図中、１は絶縁基体、２は絶縁板、３は半導体素子である。
【００２２】
絶縁基体１は、酸化アルミニウム質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体・ムライト質焼結体・炭化珪素質焼結体・窒化珪素質焼結体・ガラス−セラミックス等の電気絶縁材料から成る積層体であり、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、酸化アルミニウム・酸化珪素・酸化マグネシウム・酸化カルシウム等のセラミック原料粉末に適当な有機バインダ・溶剤・可塑剤・分散剤を添加混合して泥漿状となすとともに、これを従来周知のドクターブレード法を採用してシート状に成形することにより複数枚のセラミックグリーンシートを得、しかる後、これらのセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工・積層加工・切断加工を施すことにより絶縁基体１用の生セラミック成形体を得るとともにこの生セラミック成形体を約１６００℃の温度で焼成することにより製作される。
【００２３】
絶縁基体１は、その下面中央部に半導体素子３を収容するための凹部１ａが形成されており、これにより半導体素子３を収容する容器として機能する。そして、この凹部１ａの底面中央部が半導体素子３が搭載される搭載部１ｂとなっており、この搭載部１ｂに半導体素子３を搭載するとともに凹部１ａ内に例えばエポキシ樹脂等の樹脂製封止材４を充填することにより半導体素子３が封止される。
【００２４】
なお、この例では半導体素子３は樹脂製封止材４を凹部１ａ内に充填することにより封止されるが、半導体素子３は絶縁基体１の下面に金属やセラミックスから成る蓋体を凹部１ａを塞ぐように接合させることにより封止されてもよい。
【００２５】
また、搭載部１ｂには半導体素子３の各電極と接続される複数の配線導体５が導出しており、この配線導体５と半導体素子３の各電極を半田バンプ６等の導電性材料から成る導電性接合部材を介して接合することにより半導体素子３の各電極と各配線導体５とが電気的に接続されるとともに半導体素子３が搭載部１ｂに固定される。なお、この例では、半導体素子３の電極と配線導体５とは半田バンプ６を介して接続されるが、半導体素子３の電極と配線導体５とはボンディングワイヤ等の他の種類の電気的接続手段により接続されてもよい。
【００２６】
配線導体５は、半導体素子３の各電極を外部電気回路および後述する第一電極７・第二電極９に電気的に接続するための導電路として機能し、その一部は絶縁基体１の外周下面に導出し、別の一部は第一電極７・第二電極９に電気的に接続されている。そして、半導体素子３の各電極をこれらの配線導体５に半田バンプ６等の導電性接合部材を介して電気的に接続するとともに半導体素子３を樹脂製封止材４で封止した後、配線導体５の絶縁基体１外周下面に導出した部位を外部電気回路基板の配線導体（図示せず）に半田等の導電性接合材を介して接合することにより、内部に収容する半導体素子３が外部電気回路に電気的に接続されることとなる。
【００２７】
このような配線導体５は、タングステンやモリブデン・銅・銀等の金属粉末メタライズから成り、タングステン等の金属粉末に適当な有機バインダ・溶剤・可塑剤・分散剤等を添加混合して得たメタライズペーストを従来周知のスクリーン印刷法を採用して絶縁基体１用のセラミックグリーンシートに所定のパターンに印刷塗布し、これを絶縁基体１用の生セラミック成形体とともに焼成することによって絶縁基体１の内部および表面に所定のパターンに形成される。なお、配線導体５の露出表面には、配線導体５が酸化腐食するのを防止するとともに配線導体５と半田等の導電性接合材との接合を良好なものとするために、通常であれば、厚みが１〜１０μｍ程度のニッケルめっき層と厚みが０．１〜３μｍ程度の金めっき層とが順次被着されている。
【００２８】
また、絶縁基体１の上面中央部には、静電容量形成用の第一電極７が被着されている。この第一電極７は、後述する第二電極９とともに感圧素子用の静電容量を形成するためのものであり、例えば略円形のパターンに形成されている。そして、この第一電極７には配線導体５の一つ５ａが接続されており、それによりこの配線導体５ａに半導体素子３の電極を半田バンプ６等の導電性接合部材を介して接続すると半導体素子３の電極と第一電極７とが電気的に接続されるようになっている。
【００２９】
このような第一電極７は、タングステンやモリブデン・銅・銀等の金属粉末メタライズから成り、タングステン等の金属粉末に適当な有機バインダ・溶剤・可塑剤・分散剤を添加混合して得たメタライズペーストを従来周知のスクリーン印刷法を採用して絶縁基体１用のセラミックグリーンシートに印刷塗布し、これを絶縁基体１用の生セラミック成形体とともに焼成することによって絶縁基体１の上面中央部に所定のパターンに形成される。なお、第一電極７の露出表面には、第一電極７が酸化腐食するのを防止するために、通常であれば、厚みが１〜１０μｍ程度のニッケルめっき層が被着されている。
【００３０】
また、絶縁基体１の上面外周部には、その全周にわたり枠状の第一接合用メタライズ層８が被着されており、この第一接合用メタライズ層８には、後述する下面に第二電極９を有する絶縁板２の下面外周部の突起部２ａの下面に形成された第二接合用メタライズ層１０と第一接合用メタライズ層８とを銀−銅ろう材等の導電性接合材を介して接合することにより取着されている。
【００３１】
この第一接合用メタライズ層８には配線導体５の一つ５ｂが接続されており、それによりこの配線導体５ｂに半導体素子３の電極を半田バンプ６等の導電性接合部材を介して電気的に接続すると第一接合用メタライズ層８に接続された第二接合用メタライズ層１０と半導体素子３の電極とが電気的に接続されるようになっている。
【００３２】
第一接合用メタライズ層８は、タングステンやモリブデン・銅・銀等の金属粉末メタライズから成り、タングステン等の金属粉末に適当な有機バインダ・溶剤・可塑剤・分散剤を添加混合して得たメタライズペーストを従来周知のスクリーン印刷法を採用して絶縁基体１用のセラミックグリーンシートに印刷塗布し、これを絶縁基体１用の生セラミック成形体とともに焼成することによって、絶縁基体１の上面外周部に枠状の所定のパターンに形成される。なお、第一接合用メタライズ層８の露出表面には、第一接合用メタライズ層８が酸化腐食するのを防止するとともに第一接合用メタライズ層８と導電性接合材との接合を強固なものとするために、通常であれば、厚みが１〜１０μｍ程度のニッケルめっき層が被着されている。
【００３３】
また、絶縁基体１の上面に取着された絶縁板２は、酸化アルミニウム質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体・ムライト質焼結体・窒化珪素質焼結体・炭化珪素質焼結体・ガラス−セラミックス等の電気絶縁材料から成る厚みが０．０１〜５ｍｍの略平板であり、外部の圧力に応じて絶縁基体１側に撓むいわゆる圧力検出用のダイアフラムとして機能する。
【００３４】
なお、絶縁板２は、その厚みが０．０１ｍｍ未満では、その機械的強度が小さいものとなってしまうため、これに大きな外部圧力が印加された場合に破壊されてしまう危険性が大きなものとなり、他方、５ｍｍを超えると、小さな圧力では撓みにくくなり、圧力検出用のダイアフラムとしては不適となってしまう。したがって、絶縁板２の厚みは０．０１〜５ｍｍの範囲が好ましい。
【００３５】
このような絶縁板２は、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、酸化アルミニウム・酸化珪素・酸化マグネシウム・酸化カルシウム等のセラミック原料粉末に適当な有機バインダ・溶剤・可塑剤・分散剤を添加混合して泥漿状となすとともにこれを従来周知のドクタブレード法を採用してシート状に成形することによりセラミックグリーンシートを得、しかる後、このセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工や切断加工を施すことにより絶縁板２用の生セラミック成形体を得るとともにこの生セラミック成形体を約１６００℃の温度で焼成することにより製作される。
【００３６】
また、絶縁板２の下面外周部には高さが０．１〜５ｍｍ程度の枠状の突起部２ａが設けられており、それにより下面中央部に底面が略平坦な凹部２ｂが形成されている。この凹部２ｂは、絶縁基体１との間に密閉空間を形成するためのものであり、この凹部２ｂの底面には静電容量形成用の第二電極９が被着されている。
【００３７】
この第二電極９は、前述の第一電極７とともに感圧素子用の静電容量を形成するための電極として機能し、凹部２ｂの底面の略全面に被着されている。
【００３８】
このような第二電極９は、タングステンやモリブデン・銅・銀等の金属粉末メタライズから成り、タングステン等の金属粉末に適当な有機バインダ・溶剤・可塑剤・分散剤を添加混合して得たメタライズペーストを従来周知のスクリーン印刷法を採用して絶縁板２用のセラミックグリーンシートに印刷塗布し、これを絶縁板２用の生セラミック成形体とともに焼成することによって絶縁板２の凹部２ｂの底面の略全面に所定のパターンに形成される。なお、第二電極９の露出表面には、第二電極９が酸化腐食するのを防止するために、通常であれば、厚みが１〜１０μｍ程度のニッケルめっき層が被着されている。
【００３９】
また、絶縁板２の突起部２ａの下面にはその全周にわたり枠状の第二接合用メタライズ層１０が被着されており、この第二接合用メタライズ層１０には、前述の第一接合用メタライズ層８が銀−銅ろう材等の導電性接合材を介して接合することにより取着されている。
【００４０】
また、絶縁板２の突起部２ａの表面または内部には、第二接合用メタライズ１０と第二電極９とを接続するための接続用メタライズ層１１が形成されており、それにより、先述の半導体素子３に電気的に接続された第二接合用メタライズ層１０を介して、第二電極９と半導体素子３の電極とが電気的に接続されるようになっている。
【００４１】
このとき、第一電極７と第二電極９とは、絶縁基体１と絶縁板２との間に形成された空間を挟んで対向しており、これらの間には、第一電極７や第二電極９の面積および第一電極７と第二電極９との間隔に応じて所定の静電容量が形成される。そして、絶縁板２の上面に外部の圧力が印加されると、その圧力に応じて絶縁板２が絶縁基体１側に撓んで第一電極７と第二電極９との間隔が変わり、それにより第一電極７と第二電極９との間の静電容量が変化するので、外部の圧力の変化を静電容量の変化として感知する感圧素子として機能する。そして、この静電容量の変化を凹部１ａ内に収容した半導体素子３に配線導体５ａ・５ｂを介して伝達し、これを半導体素子３で演算処理することによって外部の圧力の大きさを知ることができる。
【００４２】
なお、このような第二接合用メタライズ層１０と接続用メタライズ層１１は、タングステンやモリブデン・銅・銀等の金属粉末メタライズから成り、タングステン等の金属粉末に適当な有機バインダ・溶剤・可塑剤・分散剤を添加混合して得たメタライズペーストを従来周知のスクリーン印刷法を採用して、絶縁板２の突起部２ａ用のセラミックグリーンシートに印刷塗布し、これを絶縁板２の下面に形成された第二電極９と導通させるように絶縁板２用のセラミックグリーンシートと積層し、絶縁板２に突起部２ａおよび凹部２ｂを形成した後、絶縁板２用の生セラミック成形体とともに焼成することによって、絶縁板２の突起部２ａの下面と、表面または内部とに所定のパターンに形成される。なお、第二接合用メタライズ層１０および接続用メタライズ層１１の露出する表面には、第二接合用メタライズ層１０および接続用メタライズ層１１が酸化腐食するのを防止するとともに、第二接合用メタライズ層１０と導電性接合材との接合を強固なものとするために、通常であれば、厚みが１〜１０μｍ程度のニッケルめっき層が被着されている。
【００４３】
そして、本発明の圧力検出装置用パッケージにおいては、第一電極７または絶縁基体１の密閉空間内で第二電極９と対向する部位の中央部に、絶縁板２が撓んだときに第二電極９と当接する高さの突起部１２が形成されている。またこのことが重要である。
【００４４】
本発明の圧力検出装置用パッケージによれば、第一電極７または絶縁基体１の密閉空間内で第二電極９と対向する部位の中央部に、絶縁板２が撓んだときに第二電極９と当接する高さの突起部１２が形成されていることから、絶縁板２に一定以上の圧力が印加されても、絶縁板２にはそれ以上の撓みが発生することはなく、その結果、絶縁板２の厚みを薄くして外部の圧力の検出感度を高めることができるとともに、絶縁板２が撓みすぎて割れることがない。
【００４５】
なお、突起部１２の高さを規定し、突起部１２と第二電極９間の距離を規定することにより、外部圧力の測定範囲を規定することもできる。
【００４６】
また、本発明の圧力検出装置用パッケージにおいて、突起部１２が第一電極７の主面に形成され、導電性材料から成る場合は、突起部１２と第二電極９とが当接した際に、第一電極７と第二電極９とが短絡するので、第一電極７と第二電極９間に発生する静電容量値が大きく変化することとなり、突起部１２が第二電極９と当接したことを容易に判別することができる。
【００４７】
さらに、本発明の圧力検出装置用パッケージにおいて、突起部１２が第一電極７の主面に形成され、絶縁性材料から成る場合は、突起部１２と第二電極９とが当接した際に、第一電極７と第二電極９とが短絡することはないので、急激な電流の発生等により圧力検出装置に故障等の不具合が発生することもない。
【００４８】
また、図３は本発明の圧力検出装置用パッケージの他の実施例の断面図であるが、本発明の圧力検出装置用パッケージにおいて、図３に断面図で示すように、突起部１２が絶縁基体１の他方の主面に第一電極７を貫通して形成され、導電性材料から成る場合には、突起部１２は第一電極７上に形成されないのでその高さを精度良く形成することができるとともに、突起部１２と第二電極９とが当接した際に、第一電極７と第二電極９とが短絡するので、第一電極７と第二電極９間に発生する静電容量値が大きく変化することとなり、突起部１２が第二電極９と当接したことを容易に判別できる。
【００４９】
さらに、本発明の圧力検出装置用パッケージにおいて、図３に断面図で示すように、突起部１２が絶縁基体１の他方の主面に第一電極７を貫通して形成され、絶縁性材料から成る場合には、突起部１２は第一電極７上に形成されないのでその高さを精度良く形成することができるとともに、突起部１２と第二電極９とが当接した際に、第一電極７と第二電極９とが短絡することはないので、急激な電流の発生等により圧力検出装置に故障等の不具合が発生することもない。
【００５０】
このような突起部１２は、突起部１２が例えば、導電性材料から成り、第一電極７の主面に形成される場合は、タングステンやモリブデン・銅・銀等の金属粉末メタライズから成り、タングステン等の金属粉末に適当な有機バインダ・溶剤・可塑剤・分散剤を添加混合して得たメタライズペーストを従来周知のスクリーン印刷法を採用して第一電極７の密閉空間内で第二電極９と対向する部位の中央部に印刷塗布し、これを絶縁基体１用の生セラミック成形体とともに焼成することによって所定のパターン・高さに形成される。あるいは、Ａｌ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｇ，ステンレススチール，真鍮，Ｆｅ−Ｎｉ合金，Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金，Ｃｕ−Ｗ合金等から成る導電性物質をプレス加工や打抜き加工によって所定の形状に加工し、これを第一電極７の密閉空間内で第二電極９と対向する部位の中央部に半田等のろう材や樹脂等の接着剤で接着固定することにより所定のパターン・高さに形成される。
【００５１】
また、突起部１２が例えば、絶縁性材料から成り、第一電極７の主面に形成される場合は、酸化アルミニウム等のセラミック原料粉末に適当な有機バインダ・溶剤・可塑剤・分散剤を添加混合して得た絶縁ペーストを従来周知のスクリーン印刷法を採用して第一電極７の密閉空間内で第二電極９と対向する部位の中央部に印刷塗布し、これを絶縁基体１用の生セラミック成形体とともに焼成することによって所定のパターン・高さに形成される。あるいは、酸化アルミニウム質焼結体，窒化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体，ガラスセラミックス質焼結体等のセラミックスや、エポキシ樹脂，アクリル樹脂，ポリカーボネート，フェノール樹脂，シリコーン樹脂等の樹脂から成る絶縁性材料を所定の形状に加工し、これを第一電極７の密閉空間内で第二電極９と対向する部位の中央部に樹脂等の接着材で接着固定することにより所定のパターン・高さに形成される。
また、絶縁性材料として、エポキシ樹脂，アクリル樹脂，ポリカーボネート，フェノール樹脂，シリコーン樹脂等の樹脂前駆体を、スクリーン法等により、第一電極７の密閉空間内で第二電極９と対向する部位の中央部に印刷した後、樹脂前駆体を乾燥することによりして形成しても良い。
【００５２】
また、突起部１２が例えば、導電性材料から成り、絶縁基体１の他方の主面に第一電極７を貫通して形成される場合には、第一電極７を絶縁基体１の他方の主面の突起部１２が形成される領域が開口となるように形成し、絶縁基体１の他方の主面上の開口に、Ａｌ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｇ，ステンレススチール，真鍮，Ｆｅ−Ｎｉ合金，Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金，Ｃｕ−Ｗ合金等から成る導電性物質を半田等のろう材や樹脂等の接着剤を介して接着固定することにより形成される。また、絶縁基体１の他方の主面上の開口に、メタライズペーストをスクリーン印刷法等を用いて形成し、絶縁基体１用の生セラミック成形体とともに焼成することによって形成してもよい。
【００５３】
さらに、突起部１２が例えば、絶縁性材料から成り、絶縁基体１の他方の主面に第一電極７を貫通して形成される場合には、第一電極７を絶縁基体１の他方の主面の突起部１２が形成される領域が開口となるように形成し、絶縁基体１の他方の主面上の開口に、酸化アルミニウム質焼結体，窒化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体，ガラスセラミックス質焼結体等のセラミックスや、エポキシ樹脂，アクリル樹脂，ポリカーボネート，フェノール樹脂，シリコーン樹脂等の樹脂から成る絶縁性材料を樹脂等の接着材を介して接着固定することにより形成される。また、絶縁基体１の他方の主面上の開口に、絶縁ペーストをスクリーン印刷法等を用いて形成し、絶縁基体１用の生セラミック成形体とともに焼成したり、エポキシ樹脂，アクリル樹脂，ポリカーボネート，フェノール樹脂，シリコーン樹脂等の樹脂前駆体をスクリーン法等により、第一電極７の密閉空間内で第二電極９と対向する部位の中央部に形成した後、樹脂前駆体を乾燥することによりして形成しても良い。
【００５４】
なお、突起部１２が導電性材料から成る場合、突起部１２の露出表面には、突起部１２が酸化腐食するのを防止するために、通常であれば、厚みが１〜３μｍ程度のニッケルめっき層が被着されている。
【００５５】
このような突起部１２の形状は、円形状，多角形状，四角形状等どのような形状であっても良いが、絶縁基板１と絶縁板２とに若干の接合ずれが発生した場合にも、突起部１２と第二電極９とを安定して当接させる、という観点からは円形であることが好ましい。
【００５６】
また、突起部１２の上面は、第二電極９の表面と平行であることが好ましい。突起部１２の上面は、第二電極９の表面と平行であると、第二電極９が突起部１２とが両者の面同士で当接するので、第二電極９が突起部１２に当接にした際に、第二電極９が突起部１２の角や辺と当接して絶縁板２に部分的に不要に高い圧力が印加されることはなく、絶縁板２にクラックが発生したり、絶縁板２が割れることはない。
【００５７】
このように、本発明の圧力検出装置用パッケージによれば、一方の主面に半導体素子３が搭載される絶縁基体１の他方の主面に静電容量形成用の第一電極７を設けるとともに、この第一電極７に対向する静電容量形成用の第二電極９を内側面に有する絶縁板２を絶縁基体１との間に密閉空間を形成するように可撓な状態で絶縁基体１に接合させたことから、半導体素子３を収容する容器と感圧素子とが一体となり、その結果、圧力検出装置を小型化することができる。
【００５８】
また、静電容量形成用の第一電極７および第二電極９を、絶縁基体１に設けた配線導体５ａ・５ｂを介して半導体素子３に接続することから、第一電極７および第二電極９を短い距離で半導体素子３に接続することができ、その結果、これらの配線導体５ａ・５ｂ間に発生する不要な静電容量を小さなものとして感度の高い圧力検出装置用パッケージを提供することができる。
【００５９】
かくして、上述の圧力検出装置用パッケージによれば、搭載部１ｂに半導体素子３を搭載するとともに半導体素子３の各電極と配線導体５とを電気的に接続し、しかる後、半導体素子３を封止することによって小型でかつ感度の高く、外部の圧力を正確に検出することが可能な圧力検出装置用パッケージとなる。
【００６０】
なお、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である。例えば、突起部１２が絶縁基体１の他方の主面に第一電極７を貫通して形成され、導電性材料から成る場合、図４に断面図で示すように、突起部１２とその周囲の第一電極７との間に、両者を絶縁する隙間を設けてもよい。
【００６１】
また、図５に断面図で示すように、絶縁板２に突起部２ａを形成するかわりに、絶縁基体１側に突起部１ｃを形成してもよい。この場合、第二電極９を絶縁板２の外周部まで延出し、この第二電極９の外周部を第二接合用メタライズ層１０としてもよい。
【００６２】
また、図６に断面図で示すように、絶縁基体１と絶縁板２とが一体化していてもよい。この際、絶縁基体１と絶縁板２がセラミックスから成る場合は、絶縁基体１用の生セラミック成形体と絶縁板２の生セラミック成形体とが積層されたものを高温にて焼結することで一体化することができる。
【００６３】
【発明の効果】
本発明の圧力検出装置用パッケージによれば、第一電極または絶縁基体の密閉空間内で第二電極と対向する部位の中央部に、絶縁板が撓んだときに第二電極と当接する高さの突起部が形成されていることから、絶縁板に一定以上の圧力が印加されても、絶縁板にはそれ以上の撓みが発生することはなく、その結果、絶縁板の厚みを薄くして外部の圧力の検出感度を高めることができるとともに、絶縁板が撓みすぎて割れることがない。
【００６４】
また、本発明の圧力検出装置用パッケージによれば、上記構成において、突起部が第一電極の主面に形成され、導電性材料から成る場合は、突起部と第二電極とが当接した際に、第一電極と第二電極とが短絡するので、第一電極と第二電極間に発生する静電容量値が大きく変化することとなり、突起部が第二電極と当接したことを容易に判別できる。
【００６５】
さらに、本発明の圧力検出装置用パッケージによれば、上記構成において、突起部が第一電極の主面に形成され、絶縁性材料から成る場合は、突起部と第二電極とが当接した際に、第一電極と第二電極とが短絡することはないので、急激な電流の発生等により圧力検出装置に故障等の不具合が発生することもない。
【００６６】
また、本発明の圧力検出装置用パッケージによれば、上記構成において、突起部が絶縁基体の他方の主面に第一電極を貫通して形成され、導電性材料から成る場合には、突起部は第一電極上に形成されないのでその高さを精度良く形成することができるとともに、突起部と第二電極とが当接した際に、第一電極と第二電極とが短絡するので、第一電極と第二電極間に発生する静電容量値が大きく変化することとなり、突起部が第二電極と当接したことを容易に判別することできる。
【００６７】
さらに、本発明の圧力検出装置用パッケージによれば、上記構成において、突起部が絶縁基体の他方の主面に第一電極を貫通して形成され、絶縁性材料から成る場合には、突起部は第一電極上に形成されないのでその高さを精度良く形成することができるとともに、突起部と第二電極とが当接した際に、第一電極と第二電極とが短絡することはないので、急激な電流の発生等により圧力検出装置に故障等の不具合が発生することもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の圧力検出装置用パッケージの実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】図１に示す圧力検出装置用パッケージにおいて、絶縁板が撓んで第二電極と突起部とが当接している状態を示す断面図である。
【図３】本発明の他の実施例を示す断面図である。
【図４】本発明の他の実施例を示す断面図である。
【図５】本発明の他の実施例を示す断面図である。
【図６】本発明の他の実施例を示す断面図である。
【図７】従来の圧力検出装置用パッケージの断面図である。
【図８】従来の圧力検出装置用パッケージの断面図である。
【符号の説明】
１・・・・・・・・・・・絶縁基体
２・・・・・・・・・・・絶縁板
３・・・・・・・・・・・半導体素子
５、５ａ、５ｂ、５ｃ・・配線導体
７・・・・・・・・・・・第一電極
９・・・・・・・・・・・第二電極
１２・・・・・・・・・・・突起部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a pressure detection device package used for a pressure detection device for detecting pressure.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a capacitance-type pressure detection device has been known as a pressure detection device for detecting pressure. As shown in the sectional view of FIG. 8, this capacitance type pressure detecting device is housed in a capacitance type pressure sensitive element 42 and a package 48 on a wiring board 41 made of a ceramic material or a resin material. And a semiconductor element 49 for calculation.
[0003]
The pressure-sensitive element 42 is made of, for example, an electrically insulating material such as a ceramic material. The insulating base 44 has a concave portion in which one electrode 43 for forming a capacitance is attached at the center of the upper surface. An insulating plate 46, which is joined in a flexible state so as to form a closed space between itself and the insulating base 44 on the upper surface thereof, and the other electrode 45 for forming a capacitance is attached to the lower surface thereof, An external lead terminal 47 is provided for electrically connecting the capacitance forming electrodes 43 and 45 to the outside. Each of the capacitance forming electrodes 43 and 45 is formed by bending the insulating plate 46 in response to an external pressure. The capacitance formed between the electrodes 43 and 45 changes. The change in the capacitance is subjected to arithmetic processing by the arithmetic semiconductor element 49, whereby the external pressure can be detected.
[0004]
However, according to this conventional pressure detecting device, since the pressure-sensitive element 42 and the semiconductor element 49 are individually mounted on the wiring board 41, the pressure detecting device becomes large and the pressure detecting electrodes 43 There is a problem that the wiring between the semiconductor device 49 and the semiconductor device 49 becomes long, and unnecessary capacitance is formed between the long wirings, resulting in low sensitivity.
[0005]
In view of this, the applicant of the present application has disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2001-356064 (Patent Document 1) an insulating base having a mounting portion 21b on one main surface on which a semiconductor element 23 is mounted as shown in a sectional view of FIG. 21, a plurality of wiring conductors 25 disposed on the surface and inside of the insulating base 21 and electrically connected to the respective electrodes of the semiconductor element 23, and attached to the center of the other main surface of the insulating base 21. A sealed space is formed between the first electrode 27 for forming a capacitance electrically connected to one of the wiring conductors 25 and the other main surface of the insulating base 21 and the center of the main surface. An insulating plate 22 which is joined in a flexible state so as to be formed; and an inner main surface of the insulating plate 22 is attached to face the first electrode 27 and electrically connected to another one of the wiring conductors 25. For a pressure detecting device having a connected second electrode 29 for forming a capacitance He proposed a package.
[0006]
According to this pressure detection device package, the first electrode 27 for forming a capacitance is provided on the other main surface of the insulating base 21 having the mounting portion 21b on which the semiconductor element 23 is mounted on one main surface, The insulating plate 22 having on the inner surface thereof a second electrode 29 for forming a capacitance opposing the first electrode 27 is made flexible by forming a closed space between the insulating plate 25 and the other main surface of the insulating base 25. The pressure sensing element is formed integrally with the package accommodating the semiconductor element 23, so that the pressure detection device can be reduced in size and the pressure detection electrode and the semiconductor element 23 are joined together. Are unnecessary, and unnecessary capacitance generated between these wires can be reduced.
[0007]
[Patent Document 1]
JP 2001-356064 A
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the above-described package for a pressure detection device, there has been a problem that the insulating plate 22 is broken when a predetermined pressure or more is applied to the insulating plate 22. In particular, when the thickness of the insulating plate 22 is reduced and the amount of bending of the insulating plate 22 is increased in order to increase the detection sensitivity of the external pressure, the problem is liable to occur remarkably.
[0009]
As one of the above measures, if the distance between the insulating substrate 21 and the insulating plate 22 is reduced by reducing the thickness of the protrusion 22a, the strength of the insulating plate 22 is reduced and external pressure is reduced. When the voltage is applied, the brazing material joining the insulating substrate 21 and the insulating plate 22 has a problem that plastic deformation is likely to occur.
[0010]
The present invention has been devised in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a package for a pressure detection device that is small, has high sensitivity, and can accurately detect an external pressure. It is in.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
A package for a pressure detecting device according to the present invention is provided with an insulating base having a mounting portion on one main surface on which a semiconductor element is mounted, and disposed on and inside the insulating base, and each electrode of the semiconductor element is electrically connected. A plurality of wiring conductors connected to the insulating substrate and an insulating plate joined to the insulating base in a flexible state so as to form a closed space between the other main surface of the insulating base; A first electrode for forming a capacitance, which is attached to the other main surface of the insulating base and is electrically connected to one of the wiring conductors; and a first electrode on an inner main surface of the insulating plate. And a second electrode for forming a capacitance electrically attached to another one of the wiring conductors, the pressure sensing device package comprising: Alternatively, a portion of the insulating substrate facing the second electrode in the closed space The central portion, the is characterized in that the protrusion of the second electrode and in contact with the height when the insulating plate is bent is formed.
[0012]
According to the package for a pressure detecting device of the present invention, in the central portion of the portion facing the second electrode in the closed space of the first electrode or the insulating base, a high portion which comes into contact with the second electrode when the insulating plate is bent. Since the protrusions are formed, even if a certain pressure or more is applied to the insulating plate, the insulating plate does not bend further and as a result, the thickness of the insulating plate is reduced. As a result, the detection sensitivity of the external pressure can be increased, and the insulating plate is not excessively bent and does not crack.
[0013]
Further, in the pressure detection device package according to the present invention, in the above configuration, the protrusion is formed on a main surface of the first electrode and is made of a conductive material.
[0014]
According to the pressure detection device package of the present invention, in the above configuration, when the protrusion is formed on the main surface of the first electrode and is made of a conductive material, when the protrusion contacts the second electrode. Since the first electrode and the second electrode are short-circuited, the capacitance value generated between the first electrode and the second electrode will change greatly, and it is easy to determine that the protrusion comes into contact with the second electrode. Can be determined.
[0015]
Further, in the pressure detection device package according to the present invention, in the above-described configuration, the protrusion is formed on a main surface of the first electrode and is made of an insulating material.
[0016]
According to the pressure detection device package of the present invention, in the above configuration, when the protrusion is formed on the main surface of the first electrode and is made of an insulating material, when the protrusion contacts the second electrode. Since the first electrode and the second electrode are not short-circuited, a failure such as a failure does not occur in the pressure detecting device due to a sudden current or the like.
[0017]
In the package for a pressure detecting device according to the present invention, in the above-described configuration, the protrusion is formed through the first electrode on the other main surface of the insulating base, and is made of a conductive material. It is assumed that.
[0018]
According to the pressure detection device package of the present invention, in the above configuration, when the protrusion is formed to penetrate the first electrode on the other main surface of the insulating base, and is made of a conductive material, the protrusion is Since it is not formed on one electrode, the height can be accurately formed, and when the projection and the second electrode come into contact with each other, the first electrode and the second electrode are short-circuited. The capacitance value generated between the first electrode and the second electrode greatly changes, and it can be easily determined that the protrusion has contacted the second electrode.
[0019]
Further, in the pressure detecting device package according to the present invention, in the above configuration, the protrusion is formed on the other main surface of the insulating base so as to penetrate the first electrode, and is made of an insulating material. It is assumed that.
[0020]
According to the package for a pressure detection device of the present invention, in the above-described configuration, when the projection is formed through the first electrode on the other main surface of the insulating base, and when the projection is made of an insulating material, the projection is the Since it is not formed on one electrode, the height can be accurately formed, and when the projection and the second electrode come into contact with each other, the first electrode and the second electrode are not short-circuited. There is no problem such as failure of the pressure detecting device due to sudden generation of current or the like.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, the pressure detection device package of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an example of an embodiment of a pressure detection device package according to the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of the pressure detection device package illustrated in FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state in which are in contact with each other, wherein 1 is an insulating base, 2 is an insulating plate, and 3 is a semiconductor element.
[0022]
The insulating substrate 1 is made of a laminate made of an electrically insulating material such as an aluminum oxide sintered body, an aluminum nitride sintered body, a mullite sintered body, a silicon carbide sintered body, a silicon nitride sintered body, and a glass-ceramic. If it is made of aluminum oxide sintered body, for example, an appropriate organic binder, solvent, plasticizer, and dispersant are added to ceramic raw material powder such as aluminum oxide, silicon oxide, magnesium oxide, and calcium oxide. In addition, a plurality of ceramic green sheets are obtained by forming the sheet into a sheet shape by employing a well-known doctor blade method, and thereafter, these ceramic green sheets are appropriately punched and processed. By performing lamination processing and cutting processing, a green ceramic molded body for the insulating substrate 1 is obtained, and this green ceramic molded body is obtained. It is manufactured by firing at a temperature of about 1600 ° C..
[0023]
The insulating substrate 1 has a concave portion 1a for accommodating the semiconductor element 3 in the center of the lower surface thereof, and thereby functions as a container for accommodating the semiconductor element 3. The center of the bottom surface of the concave portion 1a is a mounting portion 1b on which the semiconductor element 3 is mounted. The semiconductor element 3 is mounted on the mounting portion 1b, and a resin sealing such as an epoxy resin is formed in the concave portion 1a. The semiconductor element 3 is sealed by filling the material 4.
[0024]
In this example, the semiconductor element 3 is sealed by filling a resin sealing material 4 into the recess 1a. However, the semiconductor element 3 is provided with a lid made of metal or ceramic on the lower surface of the insulating base 1 in the recess 1a. May be sealed by joining them so as to close them.
[0025]
A plurality of wiring conductors 5 connected to the respective electrodes of the semiconductor element 3 are led out from the mounting portion 1b. The wiring conductor 5 and the respective electrodes of the semiconductor element 3 are made of a conductive material such as a solder bump 6. By joining via a conductive joining member, each electrode of the semiconductor element 3 and each wiring conductor 5 are electrically connected, and the semiconductor element 3 is fixed to the mounting portion 1b. In this example, the electrodes of the semiconductor element 3 and the wiring conductors 5 are connected via the solder bumps 6, but the electrodes of the semiconductor element 3 and the wiring conductors 5 are connected to another type of electrical connection such as a bonding wire. They may be connected by means.
[0026]
The wiring conductor 5 functions as a conductive path for electrically connecting each electrode of the semiconductor element 3 to an external electric circuit and a first electrode 7 and a second electrode 9 which will be described later. It is led out to the lower surface, and another part is electrically connected to the first electrode 7 and the second electrode 9. Then, each electrode of the semiconductor element 3 is electrically connected to these wiring conductors 5 via a conductive bonding member such as a solder bump 6 and the semiconductor element 3 is sealed with a resin sealing material 4. By joining a portion of the conductor 5 protruded to the lower surface of the outer periphery of the insulating base 1 to a wiring conductor (not shown) of an external electric circuit board via a conductive joining material such as solder, the semiconductor element 3 housed inside is externally connected. It will be electrically connected to an electric circuit.
[0027]
Such a wiring conductor 5 is made of metallized metal powder such as tungsten, molybdenum, copper, silver, etc., and is obtained by adding and mixing an appropriate organic binder, solvent, plasticizer, dispersant, etc. to metal powder such as tungsten. The paste is printed and applied in a predetermined pattern on a ceramic green sheet for the insulating substrate 1 by employing a conventionally known screen printing method, and is baked together with the green ceramic molded body for the insulating substrate 1 to thereby form the inside of the insulating substrate 1. And a predetermined pattern on the surface. In addition, on the exposed surface of the wiring conductor 5, in order to prevent the wiring conductor 5 from being oxidized and corroded and to make the connection between the wiring conductor 5 and a conductive bonding material such as solder good, A nickel plating layer having a thickness of about 1 to 10 μm and a gold plating layer having a thickness of about 0.1 to 3 μm are sequentially applied.
[0028]
In addition, a first electrode 7 for forming a capacitance is attached to the center of the upper surface of the insulating base 1. The first electrode 7 is for forming a capacitance for a pressure-sensitive element together with a second electrode 9 described later, and is formed, for example, in a substantially circular pattern. One of the wiring conductors 5a is connected to the first electrode 7 so that when the electrode of the semiconductor element 3 is connected to the wiring conductor 5a via a conductive bonding member such as a solder bump 6, The electrode of the element 3 and the first electrode 7 are electrically connected.
[0029]
Such a first electrode 7 is made of metallized metal powder such as tungsten, molybdenum, copper, silver, etc., and is obtained by adding and mixing an appropriate organic binder, solvent, plasticizer and dispersant to metal powder such as tungsten. The paste is applied to a ceramic green sheet for the insulating substrate 1 by printing using a conventionally well-known screen printing method, and is baked together with the green ceramic molded body for the insulating substrate 1 so that a predetermined portion is formed at the center of the upper surface of the insulating substrate 1. Is formed. In addition, a nickel plating layer having a thickness of about 1 to 10 μm is usually applied to the exposed surface of the first electrode 7 in order to prevent the first electrode 7 from being oxidized and corroded.
[0030]
A frame-shaped first bonding metallization layer 8 is attached to the entire outer periphery of the upper surface of the insulating base 1. The second bonding metallization layer 10 and the first bonding metallization layer 8 formed on the lower surface of the protrusion 2a on the outer peripheral surface of the lower surface of the insulating plate 2 having the electrodes 9 are formed by using a conductive bonding material such as a silver-copper brazing material. It is attached by joining through.
[0031]
One of the wiring conductors 5b is connected to the first bonding metallization layer 8, so that the electrodes of the semiconductor element 3 are electrically connected to the wiring conductor 5b via a conductive bonding member such as a solder bump 6. In this case, the second metallization layer 10 for bonding connected to the first metallization layer 8 for bonding and the electrode of the semiconductor element 3 are electrically connected.
[0032]
The first bonding metallization layer 8 is made of a metal powder such as tungsten, molybdenum, copper, or silver, and is obtained by adding a suitable organic binder, solvent, plasticizer, and dispersant to a metal powder such as tungsten. The paste is applied to a ceramic green sheet for the insulating substrate 1 by printing using a conventionally well-known screen printing method, and is baked together with a green ceramic molded body for the insulating substrate 1, thereby forming an outer peripheral portion of the upper surface of the insulating substrate 1. It is formed in a predetermined frame-like pattern. The exposed surface of the first bonding metallization layer 8 is provided with a material that prevents the first bonding metallization layer 8 from being oxidized and corroded and that firmly bonds the first bonding metallization layer 8 to the conductive bonding material. Usually, a nickel plating layer having a thickness of about 1 to 10 μm is applied.
[0033]
The insulating plate 2 attached to the upper surface of the insulating base 1 is made of an aluminum oxide sintered body, an aluminum nitride sintered body, a mullite sintered body, a silicon nitride sintered body, or a silicon carbide sintered body. A substantially flat plate made of an electrically insulating material such as glass-ceramics and having a thickness of 0.01 to 5 mm, and functions as a so-called pressure detecting diaphragm that bends toward the insulating base 1 according to external pressure.
[0034]
If the thickness of the insulating plate 2 is less than 0.01 mm, the mechanical strength of the insulating plate 2 is small. Therefore, there is a great risk that the insulating plate 2 will be broken when a large external pressure is applied thereto. On the other hand, if it exceeds 5 mm, it becomes difficult to bend under a small pressure, and it becomes unsuitable as a diaphragm for pressure detection. Therefore, the thickness of the insulating plate 2 is preferably in the range of 0.01 to 5 mm.
[0035]
If such an insulating plate 2 is made of, for example, a sintered body of aluminum oxide, an organic binder, a solvent, a plasticizer, and a dispersion suitable for ceramic raw material powder such as aluminum oxide, silicon oxide, magnesium oxide, and calcium oxide. A ceramic green sheet is obtained by adding and mixing an agent to form a slurry and forming this into a sheet by employing a conventionally known doctor blade method. Thereafter, the ceramic green sheet is appropriately punched or cut. The green ceramic molded body for the insulating plate 2 is obtained by performing the processing, and the green ceramic molded body is manufactured by firing at a temperature of about 1600 ° C.
[0036]
A frame-shaped projection 2a having a height of about 0.1 to 5 mm is provided on the outer peripheral portion of the lower surface of the insulating plate 2, thereby forming a concave portion 2b having a substantially flat bottom surface at the center of the lower surface. I have. The concave portion 2b is for forming a closed space between the concave portion 2b and the insulating base 1. A second electrode 9 for forming a capacitance is attached to the bottom surface of the concave portion 2b.
[0037]
The second electrode 9 functions as an electrode for forming a capacitance for the pressure-sensitive element together with the first electrode 7 described above, and is attached to substantially the entire bottom surface of the concave portion 2b.
[0038]
Such a second electrode 9 is made of metallized metal powder such as tungsten, molybdenum, copper, silver, etc., and obtained by adding and mixing an appropriate organic binder, solvent, plasticizer and dispersant to metal powder such as tungsten. The paste is applied to a ceramic green sheet for the insulating plate 2 by printing using a conventionally well-known screen printing method, and is baked together with the green ceramic molded body for the insulating plate 2, thereby forming the bottom surface of the concave portion 2 b of the insulating plate 2. A predetermined pattern is formed on substantially the entire surface. The exposed surface of the second electrode 9 is usually coated with a nickel plating layer having a thickness of about 1 to 10 μm in order to prevent the second electrode 9 from being oxidized and corroded.
[0039]
A frame-shaped second bonding metallization layer 10 is attached to the lower surface of the projection 2a of the insulating plate 2 over the entire circumference thereof. The metallizing layer 8 is attached by bonding via a conductive bonding material such as a silver-copper brazing material.
[0040]
In addition, a connection metallization layer 11 for connecting the second bonding metallization 10 and the second electrode 9 is formed on the surface or inside of the protrusion 2a of the insulating plate 2, whereby the semiconductor metal described above is formed. The second electrode 9 and the electrode of the semiconductor element 3 are electrically connected via the second bonding metallization layer 10 electrically connected to the element 3.
[0041]
At this time, the first electrode 7 and the second electrode 9 face each other with a space formed between the insulating base 1 and the insulating plate 2 therebetween. A predetermined capacitance is formed according to the area of the two electrodes 9 and the distance between the first electrode 7 and the second electrode 9. Then, when an external pressure is applied to the upper surface of the insulating plate 2, the insulating plate 2 bends toward the insulating base 1 according to the pressure, and the distance between the first electrode 7 and the second electrode 9 changes. Since the capacitance between the first electrode 7 and the second electrode 9 changes, it functions as a pressure-sensitive element that detects a change in external pressure as a change in capacitance. Then, the change in the capacitance is transmitted to the semiconductor element 3 accommodated in the concave portion 1a via the wiring conductors 5a and 5b, and the magnitude of the external pressure is obtained by performing an arithmetic processing on the semiconductor element 3. Can be.
[0042]
The second metallization layer 10 for connection and the metallization layer 11 for connection are made of metal powder of metal such as tungsten, molybdenum, copper, silver, etc., and an organic binder, solvent, plasticizer suitable for metal powder of tungsten or the like. A metallized paste obtained by adding and mixing a dispersing agent is applied by printing on a ceramic green sheet for the projection 2a of the insulating plate 2 by using a conventionally known screen printing method, and this is formed on the lower surface of the insulating plate 2. After being laminated with the ceramic green sheet for the insulating plate 2 so as to be electrically connected to the formed second electrode 9, the projection 2 a and the concave portion 2 b are formed on the insulating plate 2, and then fired together with the green ceramic molded body for the insulating plate 2. Thereby, a predetermined pattern is formed on the lower surface of the protrusion 2a of the insulating plate 2 and on the surface or inside. The exposed surfaces of the second bonding metallization layer 10 and the connection metallization layer 11 are prevented from being oxidized and corroded by the second bonding metallization layer 10 and the connection metallization layer 11, and the second metallization layer is connected to the second bonding metallization layer 11. In order to strengthen the bonding between the layer 10 and the conductive bonding material, a nickel plating layer having a thickness of about 1 to 10 μm is usually applied.
[0043]
In the package for a pressure detecting device of the present invention, when the insulating plate 2 is bent in the central portion of the portion facing the second electrode 9 in the closed space of the first electrode 7 or the insulating base 1, the second A protrusion 12 having a height that is in contact with the electrode 9 is formed. This is also important.
[0044]
According to the pressure detecting device package of the present invention, the second electrode is bent at the center of the portion facing the second electrode 9 in the closed space of the first electrode 7 or the insulating base 1 when the insulating plate 2 is bent. 9 is formed, the insulating plate 2 does not bend further even if a certain pressure or more is applied to the insulating plate 2. In addition, the thickness of the insulating plate 2 can be reduced to enhance the detection sensitivity of the external pressure, and the insulating plate 2 is not excessively bent and cracked.
[0045]
The measurement range of the external pressure can be defined by defining the height of the protrusion 12 and defining the distance between the protrusion 12 and the second electrode 9.
[0046]
Further, in the pressure detecting device package of the present invention, when the protrusion 12 is formed on the main surface of the first electrode 7 and is made of a conductive material, the protrusion 12 is in contact with the second electrode 9. Since the first electrode 7 and the second electrode 9 are short-circuited, the capacitance value generated between the first electrode 7 and the second electrode 9 greatly changes, and the protrusion 12 contacts the second electrode 9. The contact can be easily determined.
[0047]
Further, in the pressure detecting device package of the present invention, when the protrusion 12 is formed on the main surface of the first electrode 7 and is made of an insulating material, when the protrusion 12 comes into contact with the second electrode 9. Since the first electrode 7 and the second electrode 9 are not short-circuited, a failure such as a failure does not occur in the pressure detection device due to a sudden current or the like.
[0048]
FIG. 3 is a sectional view of another embodiment of the pressure sensing device package of the present invention. In the pressure sensing device package of the present invention, as shown in the sectional view of FIG. When formed on the other main surface of the base 1 through the first electrode 7 and made of a conductive material, the protrusion 12 is not formed on the first electrode 7 so that the height thereof is precisely formed. When the projection 12 comes into contact with the second electrode 9, the first electrode 7 and the second electrode 9 are short-circuited. Since the capacitance value greatly changes, it can be easily determined that the protrusion 12 has contacted the second electrode 9.
[0049]
Further, in the pressure detecting device package of the present invention, as shown in the sectional view of FIG. 3, the protrusion 12 is formed on the other main surface of the insulating base 1 so as to penetrate the first electrode 7 and is made of an insulating material. In this case, since the protrusion 12 is not formed on the first electrode 7, the height thereof can be formed with high accuracy. When the protrusion 12 comes into contact with the second electrode 9, the first electrode Since there is no short circuit between the electrode 7 and the second electrode 9, there is no occurrence of a failure such as a failure in the pressure detecting device due to a sudden current or the like.
[0050]
For example, when the protrusion 12 is formed of a conductive material and formed on the main surface of the first electrode 7, the protrusion 12 is formed of metal powder such as tungsten or molybdenum / copper / silver. A metallized paste obtained by adding a suitable organic binder, a solvent, a plasticizer, and a dispersing agent to a metal powder such as a metal powder is mixed in a closed space of the first electrode 7 by employing a conventionally known screen printing method. Is printed and applied to the central portion of the portion opposed to the above, and is fired together with the green ceramic molded body for the insulating substrate 1 to form a predetermined pattern and height. Alternatively, a conductive material made of Al, Cu, Ni, Ag, stainless steel, brass, Fe-Ni alloy, Fe-Ni-Co alloy, Cu-W alloy or the like is processed into a predetermined shape by pressing or punching. This is formed in a predetermined pattern and height by bonding and fixing it with a brazing material such as solder or an adhesive such as resin in a central portion of a portion facing the second electrode 9 in the closed space of the first electrode 7. You.
[0051]
When the projections 12 are made of, for example, an insulating material and are formed on the main surface of the first electrode 7, an appropriate organic binder, solvent, plasticizer, and dispersant are added to ceramic raw material powder such as aluminum oxide. The insulating paste obtained by mixing is applied by printing to the center of the portion facing the second electrode 9 in the closed space of the first electrode 7 by employing a conventionally known screen printing method, and this is applied to the insulating base 1. It is formed in a predetermined pattern and height by firing together with the green ceramic molded body. Alternatively, a ceramic such as an aluminum oxide sintered body, an aluminum nitride sintered body, a mullite sintered body, a glass ceramic sintered body, or a resin such as an epoxy resin, an acrylic resin, a polycarbonate, a phenol resin, or a silicone resin. The insulating material thus formed is processed into a predetermined shape, and this is adhered and fixed with a bonding agent such as resin to a central portion of a portion facing the second electrode 9 in the closed space of the first electrode 7 to thereby obtain a predetermined pattern. Formed at height.
In addition, a resin precursor such as an epoxy resin, an acrylic resin, a polycarbonate, a phenol resin, or a silicone resin is applied as an insulating material to a portion facing the second electrode 9 in the closed space of the first electrode 7 by a screen method or the like. After printing on the central part, it may be formed by drying the resin precursor.
[0052]
When the projection 12 is made of, for example, a conductive material and formed on the other main surface of the insulating base 1 through the first electrode 7, the first electrode 7 is connected to the other main surface of the insulating base 1. The surface of the insulating substrate 1 is formed with an opening on the other main surface of the insulating substrate 1 so that the region where the projection 12 is formed becomes an opening, and Al, Cu, Ni, Ag, stainless steel, brass, Fe—Ni alloy, It is formed by bonding and fixing a conductive substance made of an Fe-Ni-Co alloy, a Cu-W alloy or the like via a brazing material such as a solder or an adhesive such as a resin. Alternatively, a metallized paste may be formed in an opening on the other main surface of the insulating base 1 by using a screen printing method or the like, and may be formed by firing together with the green ceramic molded body for the insulating base 1.
[0053]
Further, when the protrusion 12 is made of, for example, an insulating material and formed on the other main surface of the insulating base 1 so as to penetrate the first electrode 7, the first electrode 7 is connected to the other main surface of the insulating base 1. The surface of the insulating substrate 1 is formed with an opening on the other main surface of the insulating base 1 so that the region where the projection 12 is formed becomes an opening. It is formed by bonding and fixing an insulating material made of a ceramic such as a ceramic body, a glass-ceramic sintered body, or a resin such as an epoxy resin, an acrylic resin, a polycarbonate, a phenol resin, or a silicone resin via an adhesive such as a resin. You. Further, an insulating paste is formed in the opening on the other main surface of the insulating base 1 by using a screen printing method or the like, and is fired together with the green ceramic molded body for the insulating base 1, or epoxy resin, acrylic resin, polycarbonate, A resin precursor such as a phenolic resin or a silicone resin is formed at a central portion of a portion facing the second electrode 9 in a closed space of the first electrode 7 by a screen method or the like, and then dried. May be formed.
[0054]
When the projection 12 is made of a conductive material, the exposed surface of the projection 12 is usually nickel-plated with a thickness of about 1 to 3 μm in order to prevent the projection 12 from being oxidized and corroded. A layer has been applied.
[0055]
The shape of the protrusion 12 may be any shape such as a circular shape, a polygonal shape, and a square shape. However, even if a slight misalignment occurs between the insulating substrate 1 and the insulating plate 2, A circular shape is preferable from the viewpoint that the protrusion 12 and the second electrode 9 are stably brought into contact with each other.
[0056]
Further, it is preferable that the upper surface of the protrusion 12 is parallel to the surface of the second electrode 9. When the upper surface of the projection 12 is parallel to the surface of the second electrode 9, the second electrode 9 contacts the projection 12 because the second electrode 9 contacts the projection 12 on both surfaces. In this case, the second electrode 9 does not come into contact with the corners or sides of the protruding portion 12 to apply an unnecessarily high pressure to the insulating plate 2 partially. The plate 2 does not break.
[0057]
As described above, according to the pressure detecting device package of the present invention, the first electrode 7 for forming a capacitance is provided on the other main surface of the insulating base 1 on which the semiconductor element 3 is mounted on one main surface. An insulating plate 2 having a second electrode 9 for forming a capacitance facing the first electrode 7 on an inner surface thereof is formed in a flexible state so as to form a closed space between the insulating plate 2 and the insulating substrate 1. Therefore, the container for accommodating the semiconductor element 3 and the pressure-sensitive element are integrated, and as a result, the pressure detection device can be downsized.
[0058]
Further, since the first electrode 7 and the second electrode 9 for forming the capacitance are connected to the semiconductor element 3 via the wiring conductors 5a and 5b provided on the insulating base 1, the first electrode 7 and the second electrode 9 are connected. 9 can be connected to the semiconductor element 3 at a short distance, and as a result, an unnecessary capacitance generated between these wiring conductors 5a and 5b can be reduced to provide a highly sensitive pressure detection device package. Can be.
[0059]
Thus, according to the above-described package for a pressure detecting device, the semiconductor element 3 is mounted on the mounting portion 1b, and each electrode of the semiconductor element 3 is electrically connected to the wiring conductor 5, and then the semiconductor element 3 is sealed. By stopping, the package for a pressure detecting device which is small, has high sensitivity, and can accurately detect external pressure is provided.
[0060]
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes can be made without departing from the gist of the present invention. For example, when the protrusion 12 is formed through the first electrode 7 on the other main surface of the insulating base 1 and is made of a conductive material, as shown in a cross-sectional view in FIG. A gap may be provided between the first electrode 7 and the first electrode 7 to insulate them.
[0061]
Further, as shown in a sectional view in FIG. 5, instead of forming the protrusion 2a on the insulating plate 2, a protrusion 1c may be formed on the insulating base 1 side. In this case, the second electrode 9 may extend to the outer peripheral portion of the insulating plate 2, and the outer peripheral portion of the second electrode 9 may be used as the second bonding metallization layer 10.
[0062]
Further, as shown in a sectional view in FIG. 6, the insulating base 1 and the insulating plate 2 may be integrated. At this time, when the insulating base 1 and the insulating plate 2 are made of ceramics, a laminate of the green ceramic formed body for the insulating base 1 and the green ceramic formed body of the insulating plate 2 is sintered at a high temperature. Can be integrated.
[0063]
【The invention's effect】
According to the package for a pressure detecting device of the present invention, in the central portion of the portion facing the second electrode in the closed space of the first electrode or the insulating base, a high portion which comes into contact with the second electrode when the insulating plate is bent. Since the protrusions are formed, even if a certain pressure or more is applied to the insulating plate, the insulating plate does not bend further and as a result, the thickness of the insulating plate is reduced. As a result, the detection sensitivity of the external pressure can be increased, and the insulating plate is not excessively bent and does not crack.
[0064]
Further, according to the pressure detecting device package of the present invention, in the above configuration, when the projection is formed on the main surface of the first electrode, and the projection is made of a conductive material, the projection and the second electrode are in contact with each other. At this time, the first electrode and the second electrode are short-circuited, so that the capacitance value generated between the first electrode and the second electrode changes greatly, and it is determined that the protrusion comes into contact with the second electrode. It can be easily determined.
[0065]
Furthermore, according to the pressure detection device package of the present invention, in the above-described configuration, when the protrusion is formed on the main surface of the first electrode, and the protrusion is formed of an insulating material, the protrusion and the second electrode are in contact with each other. At this time, since the first electrode and the second electrode are not short-circuited, troubles such as failure of the pressure detecting device due to sudden current generation or the like do not occur.
[0066]
Further, according to the pressure detection device package of the present invention, in the above configuration, when the protrusion is formed through the first electrode on the other main surface of the insulating base and is made of a conductive material, the protrusion is Is not formed on the first electrode, so that the height can be accurately formed, and when the projection and the second electrode come into contact with each other, the first electrode and the second electrode are short-circuited. The capacitance value generated between the one electrode and the second electrode greatly changes, and it can be easily determined that the protrusion has contacted the second electrode.
[0067]
Further, according to the pressure detecting device package of the present invention, in the above configuration, when the protrusion is formed through the first electrode on the other main surface of the insulating base and is made of an insulating material, Is not formed on the first electrode, so that the height can be accurately formed, and when the projection and the second electrode are in contact with each other, the first electrode and the second electrode are not short-circuited. Therefore, a problem such as a failure does not occur in the pressure detecting device due to a sudden current or the like.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing an example of an embodiment of a package for a pressure detecting device according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state in which an insulating plate is bent and a second electrode and a protrusion are in contact with each other in the pressure detection device package shown in FIG.
FIG. 3 is a sectional view showing another embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a sectional view showing another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a sectional view showing another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a sectional view showing another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a sectional view of a conventional package for a pressure detection device.
FIG. 8 is a sectional view of a conventional package for a pressure detecting device.
[Explanation of symbols]
1. Insulating substrate
2 ・ ・ ・ Insulating plate
3. Semiconductor devices
5, 5a, 5b, 5c ··· Wiring conductor
7 ・ ・ ・ First electrode
9 ・ ・ ・ Second electrode
12 ・ ・ ・ Protrusion
