JP2004245788A

JP2004245788A - Package for pressure detector

Info

Publication number: JP2004245788A
Application number: JP2003038342A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Chitose; 敏幸千歳; Yosuke Moriyama; 陽介森山
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-02-17
Filing date: 2003-02-17
Publication date: 2004-09-02

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a package for a miniaturized pressure detector having high sensitivity and capable of precisely detecting the pressure of the outside. <P>SOLUTION: The package for the pressure detector includes an insulating base 1 having a mount part for a semiconductor element 3, on one major surface thereof, a plurality of wiring conductors 5 provided on the surface of the of the insulating base 1, to which respective electrodes of the semiconductor element 3 are connected, an insulating plate 2 joined to the insulating base 1 in a flexible state for forming a sealed space between the other major surface of the insulating base 1 and it, a first electrode 7 applied on the other major surface of the insulating base 1 in the sealed space, for forming electrostatic capacitance connected to one of the wiring conductors 5, and a second electrode 9 applied to the inner major surface of the insulating plate 2 so as to be disposed opposite the first electrode 7, for forming electrostatic capacitance connected to another of the wiring conductors 5. Three or more protruded parts 12, which have the height so as to abut against the second electrode 9 or the insulating plate 2 when the insulating plate 2 is warped, are equidistantly formed on the portion on a circle facing the second electrode 9 or the insulating plate 2 in the sealed space of the first electrode 7 or the insulating base 1. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【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１８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１７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に一定以上の高い圧力が印加された際に、絶縁板２２が大きく撓んで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体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、絶縁基体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または前記絶縁板と対向する部位に円周上に、前記絶縁板が撓んだときに前記第二電極または前記絶縁板と当接する高さの少なくとも３つ以上の突起部が等間隔で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または絶縁板と対向する部位に円周上に、絶縁板が撓んだときに第二電極または絶縁板と当接する高さの少なくとも３つ以上の突起部が等間隔で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たとしても絶縁板が大きく撓んで割れることはない。また、絶縁板が突起部に当接した際に絶縁板が受ける大きな圧力は、絶縁板の各突起部と当接する箇所に均等に分散され、絶縁板の各突起部と当接する箇所の受ける圧力が小さなものとなり、その結果、絶縁板の厚みを薄くして外部圧力の検出感度を高めた場合においても絶縁板が割れることはなく、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用のパッケージとすることができる。
【００１３】
【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。
【００１４】
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であり、図２（ａ）、（ｂ）はそれぞれ図１における圧力検出装置用パッケージの第一電極および第二電極を示す平面図であり、これらの図において、１は絶縁基体、２は絶縁板、３は半導体素子、７は第一電極、９は第二電極である。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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等の導電性材料から成る導電性接合部材６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電気的接続手段により接続されてもよい。
【００１９】
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に半田バンプ等の導電性接合部材６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の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。
【００２０】
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。
【００２１】
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等の導電性接合部材６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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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等の導電性接合部材６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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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なものとなってしまう。したがって、絶縁板２の厚みは０．０１〜５ｍｍの範囲が好ましい。
【００２８】
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。
【００２９】
また、絶縁板２の下面外周部には高さが０．０１〜５ｍｍ程度の枠状の突起部２ａが設けられており、こ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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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または絶縁板２と対向する部位に円周上に、絶縁板２が撓んだときに第二電極９または絶縁板２と当接する高さの少なくとも３つ以上の突起部１２が等間隔で形成されている。またこのことが重要である。
【００３７】
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または絶縁板２と対向する部位に円周上に、絶縁板２が撓んだときに第二電極９または絶縁板２と当接する高さの少なくとも３つ以上の突起部１２が等間隔で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たとしても絶縁板２が大きく撓んで割れることはない。また、絶縁板２が突起部１２に当接した際に絶縁板２が受ける大きな圧力は、絶縁板２の各突起部１２と当接する箇所に均等に分散され、絶縁板２の各突起部１２と当接する箇所の受ける圧力が小さなものとなり、その結果、絶縁板２の厚みを薄くして外部圧力の検出感度を高めた場合においても絶縁板２が割れることはなく、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用のパッケージとすることができる。
【００３８】
なお、突起部１２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または絶縁板２と対向する部位で、圧力が印加された際に絶縁板２が最も変移する部位に対向する部位を中心とする同一円周上に等間隔で形成されている。
【００３９】
またここで、圧力が印加された際に絶縁板２が最も変移する部位とは、密閉空間の断面が平面視したときに円形や多角形であればその中心となり、断面が平面視したときに正方形や長方形、であればその対角線の交点となる。
【００４０】
さらに、ここで円周とはある程度の幅を有するものであり、突起部１２の断面が図２（ａ）に示すように円形の場合はその直径、突起部１２の断面が三角形や四角形等の多角形の場合はその長さが一番長い辺や対角線の長さ程度の幅を有する円周を意味する。
【００４１】
また、ここで等間隔とは、各突起部１２間の距離が完全に等しい場合の他、各突起部１２間の距離の差が上述の直径や対角線の長さ程度以内の場合も含むものである。
【００４２】
なお、本発明の圧力検出装置用パッケージにおいては、突起部１２が第一電極７または絶縁基体１の密閉空間内で絶縁板２が最も変移する第二電極９の中央部に対応する部位以外に形成されているので、突起部１２が第一電極７と第二電極９との間に発生する静電容量の変移に与える影響が少なくてすむ。
【００４３】
また、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。
【００４４】
さらに、本発明の圧力検出装置用パッケージにおいては、各突起部１２は、その表面の高さ位置が同一となるように形成されることが好ましい。各突起部１２表面の高さ位置を同一とすることにより、絶縁板２が突起部１２に当接した際に絶縁板２が受ける大きな圧力は、絶縁板２の各突起部１２と当接する箇所に同時に、かつ均等に分散されるので、絶縁板２の割れをより防止することができる。なお、突起部１２の個数が３つ未満であると、絶縁板２が突起部１２に当接した際に絶縁板２が受ける大きな圧力のバランスを安定させにくいので突起部１２の個数は３つ以上に特定される。
【００４５】
このような突起部１２は、導電性材料または絶縁性材料から形成されており、突起部１２が導電性材料から成り、第一電極７および第二電極９が突起部１２を介して電気的に接続される構造としている場合には、当接した際に、第一電極７および第二電極９との間に発生する静電容量値が大きく変化するので突起部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、また、突起部１２が絶縁性材料から成る場合や、導電性材料から成るが、突起部１２が第一電極７および／または第二電極とは接触しない場合等、第一電極７および第二電極９が突起部１２を介して電気的に接続されない構造としている場合には、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はない。
【００４６】
なお、突起部１２が例えば、導電性材料から成り、第一電極７の主面または絶縁基体１の他方の主面に形成される場合は、第一電極７の主面または絶縁基体１の所定の位置に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剤や樹脂等の接着剤を介して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。あるいは、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るメタライズペーストを、絶縁基体１用のセラミックグリーンシートの所定の位置にスクリーン印刷法等を用いて形成し、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・高さに形成してもよい。
【００４７】
また、突起部１２が例えば、絶縁性材料から成り、第一電極７の主面または絶縁基体１の他方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、絶縁基体１用のセラミックグリーンシートの所定の位置にスクリーン印刷法等を用いて形成し、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形成し、これを第一電極７の主面または絶縁基体１の他方の主面に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。
【００４８】
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、スクリーン印刷法等により印刷した後、樹脂前駆体を乾燥することにより形成しても良い。
【００４９】
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。
【００５０】
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、絶縁基体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。
【００５１】
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。
【００５２】
また、図１、図２には、突起部１２が第一電極７の主面に形成されている例を示しているが、突起部１２が絶縁基体１の他方の主面に直接形成される場合は、図３に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、図４（ａ）、（ｂ）にそれぞれ図３に示す圧力検出装置用パッケージおける第一電極７および第二電極９の平面図で示すように、突起部１２を第一電極７よりも外側に形成してもよい。
【００５３】
さらに、図５に本発明の圧力検出装置用パッケージのさらに他の実施例の断面図、図６（ａ）、（ｂ）にそれぞれ図５に示す圧力検出装置用パッケージおける第一電極７および第二電極９の平面図で示すように、突起部１２を第一電極７を貫通して形成してもよい。また、突起部１２が、第一電極７を貫通する場合は、その周囲に突起部１２と第一電極７とが離間するように間隙を形成していてもよい。
【００５４】
また、突起部１２に対向する部位の第二電極９を切り欠くように形成して、突起部１２が絶縁板２と当接するようにしていても良く、図７に本発明の圧力検出装置用パッケージのさらに他の実施例の断面図、図８に（ａ）、（ｂ）それぞれ図７に示す圧力検出装置用パッケージにおける第一電極７および第二電極９の平面図で示すように、突起部１２が絶縁板２と当接した際に、突起部１２と第二電極９とが接触しないように、当接した際の突起部１２と第二電極９との間に若干の間隙を形成していてもよい。
【００５５】
さらに、図９に本発明の圧力検出装置用パッケージのさらに他の実施例の断面図、図１０（ａ）、（ｂ）にそれぞれ図９に示す圧力検出装置用パッケージにおける第一電極７および第二電極９の平面図で示すように、突起部１２と絶縁板２の当接する部位を第二電極９よりも外側に形成していてもよい。
【００５６】
また、突起部１２が４つ形成されている例を図１１に本発明の圧力検出装置用パッケージのさらに他の実施例の断面図、図１２（ａ）、（ｂ）にそれぞれ図１１に示す圧力検出装置用パッケージにおける第一電極７および第二電極９の平面図で示す。
【００５７】
また、上述の第一電極７と第二電極９の形状を組み合わせても良く、例えば、図３，図４と図７，図８を組み合わした場合を図１３に本発明の圧力検出装置用パッケージのさらに他の実施例の断面図、図１４（ａ）、（ｂ）にそれぞれ図１３に示す圧力検出装置用パッケージにおける第一電極７および第二電極９の平面図で示す。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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、図１５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１６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または絶縁板と対向する部位に円周上に、絶縁板が撓んだときに第二電極または絶縁板と当接する高さの少なくとも３つ以上の突起部が等間隔で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たとしても絶縁板が大きく撓んで割れることはない。また、絶縁板が突起部に当接したさいに絶縁板が受ける大きな圧力は、絶縁板の各突起部と当接する箇所に均等に分散され、絶縁板の各突起部と当接する箇所の受ける圧力が小さなものとなり、その結果、絶縁板の厚みを薄くして外部圧力の検出感度を高めた場合においても絶縁板が割れることはなく、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用のパッケージとすることができる。
【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】（ａ），（ｂ）はそれぞれ図１に示す圧力検出装置用パッケージの第一電極および第二電極の平面図である。
【図３】本発明の圧力検出装置用パッケージの実施の形態の他の実施例を示す断面図である。
【図４】（ａ），（ｂ）はそれぞれ図３に示す圧力検出装置用パッケージの第一電極および第二電極の平面図である。
【図５】本発明の圧力検出装置用パッケージの実施の形態の他の実施例を示す断面図である。
【図６】（ａ），（ｂ）はそれぞれ図５に示す圧力検出装置用パッケージの第一電極および第二電極の平面図である。
【図７】本発明の圧力検出装置用パッケージの実施の形態の他の実施例を示す断面図である。
【図８】（ａ），（ｂ）はそれぞれ図７に示す圧力検出装置用パッケージの第一電極および第二電極の平面図である。
【図９】本発明の圧力検出装置用パッケージの実施の形態の他の実施例を示す断面図である。
【図１０】（ａ），（ｂ）はそれぞれ図９に示す圧力検出装置用パッケージの第一電極および第二電極の平面図である。
【図１１】本発明の圧力検出装置用パッケージの実施の形態の他の実施例を示す断面図である。
【図１２】（ａ），（ｂ）はそれぞれ図１１に示す圧力検出装置用パッケージの第一電極および第二電極の平面図である。
【図１３】本発明の圧力検出装置用パッケージの実施の形態の他の実施例を示す断面図である。
【図１４】（ａ），（ｂ）はそれぞれ図１３に示す圧力検出装置用パッケージの第一電極および第二電極の平面図である。
【図１５】本発明の圧力検出装置用パッケージの実施の形態の他の実施例を示す断面図である。
【図１６】本発明の圧力検出装置用パッケージの実施の形態の他の実施例を示す断面図である。
【図１７】従来の圧力検出装置用パッケージの断面図である。
【図１８】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 a sectional view of FIG. 18, the 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. Pressure detecting device having a second capacitance forming electrode 29 connected thereto 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
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the above-described package for a pressure detection device, there is a problem in that when a pressure higher than a certain level is applied to the insulating plate 22, the insulating plate 22 is largely bent and cracked. 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]
Further, as one of the above measures, if the distance between the insulating base 21 and the insulating plate 22 is reduced by reducing the thickness of the protruding portion 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 base 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: Or the second electrode or the insulating member in the closed space of the insulating base. At least three or more protrusions having a height that comes into contact with the second electrode or the insulating plate when the insulating plate is bent are formed at equal intervals on a circumference at a portion opposed to. It is a feature.
[0012]
According to the package for a pressure detecting device of the present invention, the first electrode or the second electrode is bent when the insulating plate is bent on the circumference in a portion facing the second electrode or the insulating plate in the closed space of the insulating base. Alternatively, since at least three protrusions having a height in contact with the insulating plate are formed at equal intervals, the insulating plate does not bend significantly and crack even when a predetermined pressure or more is applied to the insulating plate. . In addition, the large pressure received by the insulating plate when the insulating plate contacts the protrusion is evenly distributed to the portion of the insulating plate that contacts the protrusion, and the pressure received at the portion of the insulating plate that contacts the protrusion. As a result, even when the thickness of the insulating plate is reduced to increase the detection sensitivity of the external pressure, the insulating plate does not crack, and is small and has high sensitivity, and accurately detects the external pressure. And a package for a pressure detecting device capable of performing the above.
[0013]
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.
[0014]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an embodiment of a pressure detecting device package according to the present invention. FIGS. 2A and 2B are first and second electrodes of the pressure detecting device package in FIG. FIG. 2 is a plan view showing two electrodes, in these figures, 1 is an insulating base, 2 is an insulating plate, 3 is a semiconductor element, 7 is a first electrode, and 9 is a second electrode.
[0015]
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..
[0016]
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.
[0017]
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.
[0018]
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 connected to each other by a conductive material such as a solder bump. By joining via the sexual joining member 6, 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 solder bumps, but the electrodes of the semiconductor element 3 and the wiring conductors 5 are connected by another electrical connection means such as a bonding wire. May be done.
[0019]
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. The electrodes of the semiconductor element 3 are electrically connected to the wiring conductors 5 via conductive bonding members 6 such as solder bumps, 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 the external electric circuit board via a conductive joining material such as solder, the semiconductor element 3 housed inside is formed. It will be electrically connected to an external electric circuit.
[0020]
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.
[0021]
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 the electrode of the semiconductor element 3 is connected to the wiring conductor 5a via a conductive bonding member 6 such as a solder bump. The electrode of the element 3 and the first electrode 7 are electrically connected.
[0022]
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.
[0023]
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 metallization layer 10 for bonding formed on the lower surface of the protrusion 2a at the outer peripheral portion of the lower surface of the insulating plate 2 having the electrode 9 is attached by bonding via a conductive bonding material such as a silver-copper brazing material. ing.
[0024]
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 conductive bonding members 6 such as solder bumps. 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.
[0025]
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.
[0026]
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.
[0027]
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.
[0028]
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.
[0029]
A frame-shaped protrusion 2a having a height of about 0.01 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.
[0030]
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.
[0031]
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.
[0032]
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.
[0033]
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.
[0034]
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.
[0035]
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.
[0036]
In the package for a pressure detecting device according to the present invention, the insulating plate 2 is bent circumferentially at a portion facing the second electrode 9 or the insulating plate 2 in the closed space of the first electrode 7 or the insulating base 1. At least three or more protrusions 12 having a height that abuts on the second electrode 9 or the insulating plate 2 at the same time are formed at equal intervals. This is also important.
[0037]
According to the pressure detecting device package of the present invention, the insulating plate 2 is bent circumferentially at a portion facing the second electrode 9 or the insulating plate 2 in the closed space of the first electrode 7 or the insulating base 1. Sometimes at least three or more protrusions 12 having a height in contact with the second electrode 9 or the insulating plate 2 are formed at equal intervals, so that even if a predetermined pressure or more is applied to the insulating plate 2, the insulating member is insulated. The plate 2 does not flex and break. In addition, the large pressure received by the insulating plate 2 when the insulating plate 2 contacts the protrusion 12 is evenly distributed to the portion of the insulating plate 2 that contacts the protrusion 12, and The pressure applied to the contacting portion is small, and as a result, even when the thickness of the insulating plate 2 is reduced to increase the detection sensitivity of the external pressure, the insulating plate 2 does not crack, and is small and has high sensitivity. Thus, a package for a pressure detecting device capable of accurately detecting external pressure can be provided.
[0038]
In addition, the protrusion 12 is a portion facing the second electrode 9 or the insulating plate 2 in the enclosed space of the first electrode 7 or the insulating base 1, and a portion where the insulating plate 2 is most displaced when pressure is applied. They are formed at equal intervals on the same circumference centered on the opposing part.
[0039]
Also, here, the portion where the insulating plate 2 is most shifted when the pressure is applied is the center of the closed space when the cross section is circular or polygonal when viewed in plan, and when the cross section is viewed in plan. If it is a square or rectangle, it is the intersection of its diagonals.
[0040]
Further, here, the circumference has a certain width, and when the cross section of the projection 12 is circular as shown in FIG. 2A, the diameter is the same, and the cross section of the projection 12 is a triangle, a square, or the like. In the case of a polygon, it means a circumference having a width about the length of the longest side or a diagonal line.
[0041]
The term “equal intervals” includes not only the case where the distances between the protrusions 12 are completely equal, but also the case where the difference between the distances between the protrusions 12 is within about the above-described diameter or diagonal length.
[0042]
In the package for a pressure detecting device according to the present invention, the protrusions 12 are formed in a portion other than the portion corresponding to the central portion of the second electrode 9 where the insulating plate 2 shifts most in the closed space of the first electrode 7 or the insulating base 1. Since it is formed, the influence of the protrusion 12 on the change in capacitance generated between the first electrode 7 and the second electrode 9 can be reduced.
[0043]
In addition, by defining the height of the projection 12 and defining the distance between the projection 12 and the second electrode 9, the measurement range of the external pressure can be defined.
[0044]
Furthermore, in the pressure detecting device package of the present invention, it is preferable that each protruding portion 12 is formed so that the height position of its surface is the same. By setting the height position of the surface of each projection 12 to be the same, a large pressure received by the insulation plate 2 when the insulation plate 2 comes into contact with the projection 12 can be applied to a portion of the insulation plate 2 that comes into contact with each projection 12. At the same time and evenly, the cracks in the insulating plate 2 can be further prevented. If the number of the protrusions 12 is less than three, it is difficult to stabilize the balance of the large pressure applied to the insulating plate 2 when the insulating plate 2 contacts the protrusions 12, so the number of the protrusions 12 is three. It is specified above.
[0045]
Such a protrusion 12 is formed from a conductive material or an insulating material, the protrusion 12 is made of a conductive material, and the first electrode 7 and the second electrode 9 are electrically connected via the protrusion 12. In the case of a connection structure, the capacitance value generated between the first electrode 7 and the second electrode 9 upon contact makes a large change, so that the protrusion 12 contacts the second electrode 9. The contact can be easily determined, and when the protrusion 12 is made of an insulating material or made of a conductive material, the protrusion 12 is in contact with the first electrode 7 and / or the second electrode. In the case where the first electrode 7 and the second electrode 9 are not electrically connected via the protrusion 12, for example, when the protrusion 12 is in contact with the second electrode 9, Since the electrode 7 and the second electrode 9 are not short-circuited, a sudden current is generated. A defect such as a failure in the pressure sensing device is not caused by such.
[0046]
In the case where the protrusion 12 is made of, for example, a conductive material and is formed on the main surface of the first electrode 7 or the other main surface of the insulating base 1, a predetermined surface of the main surface of the first electrode 7 or the insulating base 1 may be used. A conductive substance made of Al, Cu, Ni, Ag, stainless steel, brass, Fe-Ni alloy, Fe-Ni-Co alloy, Cu-W alloy, etc. is placed at the position of the above, and a brazing agent such as solder or an adhesive such as resin. Is formed in a predetermined pattern and height by bonding and fixing via the. Alternatively, a metallized paste made of metal powder of metal such as tungsten, molybdenum, copper, silver or the like is formed at a predetermined position on the ceramic green sheet for the insulating substrate 1 by using a screen printing method or the like. It may be formed into a predetermined pattern and height by firing together with the green ceramic molded body.
[0047]
When the protrusion 12 is made of, for example, an insulating material and is formed on the main surface of the first electrode 7 or the other main surface of the insulating base 1, an organic binder or an organic binder suitable for a ceramic raw material powder such as aluminum oxide is used. An insulating paste obtained by adding and mixing a solvent, a plasticizer, and a dispersant is formed at a predetermined position of a ceramic green sheet for the insulating substrate 1 by using a screen printing method or the like, and this is formed into a raw ceramic for the insulating substrate 1. It is formed in a predetermined pattern and height by firing together with the 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 is formed in a predetermined shape, and is fixed to the main surface of the first electrode 7 or the other main surface of the insulating base 1 with an adhesive such as a resin to form a predetermined pattern and height. Is done.
[0048]
Alternatively, the insulating material may be formed by printing a resin precursor such as an epoxy resin, an acrylic resin, a polycarbonate, a phenol resin, or a silicone resin by a screen printing method or the like, and then drying the resin precursor.
[0049]
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.
[0050]
The shape of the protrusion 12 may be any shape such as a circle, a polygon, and a rectangle. However, even if a slight misalignment occurs between the insulating base 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.
[0051]
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.
[0052]
1 and 2 show an example in which the protrusion 12 is formed on the main surface of the first electrode 7, but the protrusion 12 is formed directly on the other main surface of the insulating base 1. In this case, FIG. 3 is a cross-sectional view of another embodiment of the pressure detecting device package of the present invention, and FIGS. 4 (a) and 4 (b) respectively show the first electrode 7 and the first electrode 7 in the pressure detecting device package shown in FIG. As shown in the plan view of the two electrodes 9, the protrusion 12 may be formed outside the first electrode 7.
[0053]
FIG. 5 is a cross-sectional view of still another embodiment of the pressure detecting device package of the present invention, and FIGS. 6A and 6B show the first electrode 7 and the first electrode 7 in the pressure detecting device package shown in FIG. As shown in the plan view of the two electrodes 9, the protrusions 12 may be formed to penetrate the first electrode 7. When the protrusion 12 penetrates the first electrode 7, a gap may be formed around the first electrode 7 so that the protrusion 12 is separated from the first electrode 7.
[0054]
Alternatively, the second electrode 9 at a portion facing the projection 12 may be formed so as to be cut out so that the projection 12 is in contact with the insulating plate 2. FIG. FIGS. 8A and 8B are cross-sectional views of still another embodiment of the package, and FIGS. 8A and 8B are plan views of the first electrode 7 and the second electrode 9 in the pressure detection device package shown in FIG. When the portion 12 contacts the insulating plate 2, a slight gap is formed between the protrusion 12 and the second electrode 9 at the time of contact so that the protrusion 12 does not contact the second electrode 9. It may be.
[0055]
Further, FIG. 9 is a cross-sectional view of still another embodiment of the pressure detecting device package of the present invention, and FIGS. 10A and 10B respectively show the first electrode 7 and the first electrode 7 in the pressure detecting device package shown in FIG. As shown in the plan view of the two electrodes 9, a portion where the protrusion 12 contacts the insulating plate 2 may be formed outside the second electrode 9.
[0056]
FIG. 11 shows an example in which four protrusions 12 are formed. FIG. 11 is a cross-sectional view of a pressure detecting device package according to still another embodiment of the present invention, and FIGS. FIG. 2 is a plan view of a first electrode 7 and a second electrode 9 in the pressure detection device package.
[0057]
The shapes of the first electrode 7 and the second electrode 9 described above may be combined. For example, FIG. 13 shows a case where FIGS. 3 and 4 are combined with FIGS. 14A and 14B are plan views of the first electrode 7 and the second electrode 9 in the pressure detection device package shown in FIG. 13, respectively.
[0058]
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.
[0059]
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.
[0060]
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.
[0061]
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, as shown in a sectional view in FIG. 15, 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. 16, 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 pressure detecting device package of the present invention, the first electrode or the insulating substrate is circumferentially surrounded by a portion facing the second electrode or the insulating plate in the closed space of the insulating base. Alternatively, since at least three or more protrusions having a height in contact with the insulating plate are formed at equal intervals, the insulating plate is not largely bent and cracked even when a predetermined pressure or more is applied to the insulating plate. . In addition, when the insulating plate comes into contact with the projections, the large pressure received by the insulating plate is evenly distributed to the portions of the insulating plate that come into contact with the projections, and the pressure that is applied to the portions of the insulating plate that come into contact with the projections As a result, even when the thickness of the insulating plate is reduced and the detection sensitivity of the external pressure is increased, the insulating plate does not crack, and is small and has high sensitivity to accurately detect the external pressure. And a package for a pressure detecting device capable of performing the above.
[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.
FIGS. 2A and 2B are plan views of a first electrode and a second electrode of the pressure detection device package shown in FIG. 1, respectively.
FIG. 3 is a sectional view showing another example of the embodiment of the pressure detection device package according to the present invention.
FIGS. 4A and 4B are plan views of a first electrode and a second electrode of the pressure detection device package shown in FIG. 3, respectively.
FIG. 5 is a sectional view showing another example of the embodiment of the pressure detection device package according to the present invention.
6A and 6B are plan views of a first electrode and a second electrode of the pressure detection device package shown in FIG. 5, respectively.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing another example of the embodiment of the pressure detection device package according to the present invention.
8A and 8B are plan views of a first electrode and a second electrode of the pressure detection device package shown in FIG. 7, respectively.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing another embodiment of the pressure detecting device package according to the present invention.
10A and 10B are plan views of a first electrode and a second electrode of the pressure detection device package shown in FIG. 9, respectively.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing another embodiment of the pressure detecting device package according to the present invention.
FIGS. 12A and 12B are plan views of a first electrode and a second electrode of the pressure detection device package shown in FIG. 11, respectively.
FIG. 13 is a cross-sectional view showing another embodiment of the pressure detecting device package according to the present invention.
14A and 14B are plan views of a first electrode and a second electrode of the pressure detection device package shown in FIG. 13, respectively.
FIG. 15 is a sectional view showing another example of the embodiment of the package for a pressure detecting device according to the present invention.
FIG. 16 is a cross-sectional view showing another embodiment of the pressure detecting device package according to the present invention.
FIG. 17 is a cross-sectional view of a conventional package for a pressure detection device.
FIG. 18 is a sectional view of a conventional package for a pressure detecting device.
[Explanation of symbols]
1. Insulating base 2 Insulating plate 3 Semiconductor elements 5, 5a, 5b, 5c・ Wiring conductor 7 ・・・ First electrode 9 ・・・ Second electrode 12 ・・・ Protrusion

Claims

An insulating base having a mounting portion on which a semiconductor element is mounted on one main surface, a plurality of wiring conductors disposed on the surface and inside of the insulating base, and each electrode of the semiconductor element is electrically connected; An insulating plate joined to the insulating base in a flexible state so as to form a sealed space between the other main surface of the insulating base and the other main surface of the insulating base in the sealed space; A first electrode for forming a capacitance, which is electrically attached to one of the wiring conductors, and is attached to an inner main surface of the insulating plate so as to face the first electrode; A pressure detection device package comprising: a second electrode for forming a capacitance electrically connected to another one of the wiring conductors; On the circumference of the portion facing the second electrode or the insulating plate, the insulating plate The second electrode or the insulating plate and the height of at least three or more packages for pressure sensing device, characterized in that the projections are formed at equal intervals in contact when flexed.