JP2005114476A - Pressure sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は,ボンディングワイヤを介してリードフレームに電気的に接続した感圧素子を備えた圧力センサに関する。 The present invention relates to a pressure sensor including a pressure sensitive element electrically connected to a lead frame via a bonding wire.
従来、導電性金属よりなるリードフレーム等と感圧素子とをボンディングワイヤを介して電気的に接続した圧力センサがある(例えば、特許文献1参照。)。リードフレーム等にボンディングワイヤを接合する方法としては、例えば、リードフレームとの間でボンディングワイヤを挟持するように位置させたボンディングヘッドの超音波振動により、リードフレームとボンディングワイヤとを溶着するワイヤボンディングによる接合方法がある。
しかしながら、上記従来の圧力センサでは、次のような問題がある。すなわち、例えば、上記リードフレームを配設した樹脂ケースをインサート成形によって作製する場合、インサート成形時とインサート成形後の温度差により樹脂部分に熱収縮等を生じ、リードフレーム端部のボンディングパッド部が上記樹脂ケースに完全に固定されないおそれがある。そして、このようなボンディングパッド部に対して超音波接合(ボンディング接合)によりワイヤボンディングを実施すると、ボンディングパッド部の固定状態が不十分であることに起因して超音波を良好に印加できず、ボンディングワイヤの接合不良が生じるおそれがある。
さらに、例えば、上記圧力センサを自動車部品として使用するような場合には、車両の振動に起因してボンディングパッド部が振動し、その振動がリードフレームに伝達されるおそれがある。リードフレームが振動すると、たとえ当初のボンディング接合状態に欠陥がなかったとしても、ボンディングワイヤの断線等のトラブルのおそれが生じる。
Conventionally, there is a pressure sensor in which a lead frame made of a conductive metal or the like and a pressure sensitive element are electrically connected via a bonding wire (see, for example, Patent Document 1). As a method for bonding a bonding wire to a lead frame or the like, for example, wire bonding in which the lead frame and the bonding wire are welded by ultrasonic vibration of a bonding head positioned so as to sandwich the bonding wire with the lead frame. There is a joining method.
However, the conventional pressure sensor has the following problems. That is, for example, when a resin case in which the lead frame is disposed is manufactured by insert molding, the resin portion undergoes thermal shrinkage due to a temperature difference between the insert molding and the insert molding, and the bonding pad portion at the end of the lead frame is There is a possibility that it is not completely fixed to the resin case. And, when wire bonding is performed by ultrasonic bonding (bonding bonding) to such a bonding pad portion, the ultrasonic wave cannot be satisfactorily applied due to insufficient fixing state of the bonding pad portion, There is a risk of bonding failure of the bonding wire.
Further, for example, when the pressure sensor is used as an automobile part, the bonding pad portion vibrates due to the vibration of the vehicle, and the vibration may be transmitted to the lead frame. When the lead frame vibrates, there is a risk of troubles such as disconnection of the bonding wire even if the initial bonding state is not defective.
本発明は、かかる従来の問題に鑑みて、ボンディングワイヤが断線するおそれの少ない信頼性の高い圧力センサを提供しようとするものである。 In view of the conventional problems, the present invention is intended to provide a highly reliable pressure sensor that is less likely to cause a bonding wire to break.
本発明は、感圧素子を配置してなると共に、該感圧素子に向けて圧力媒体を導入する圧力導入路を形成してなるセンサユニットと、ボンディングワイヤを介して上記感圧素子と電気的に接続した板状のリードフレームをインサート成形した樹脂ケースとを組み合わせてなる圧力センサにおいて、
上記リードフレームは、上記ボンディングワイヤを接合する略平面状のパッド面を形成したボンディングパッド部と、
該ボンディングパッド部から折り曲げられた屈曲端部と、
該屈曲端部に配設してなると共に、上記樹脂ケースとの係合により上記パッド面における厚さ方向の動きを規制するように構成した係合部とを有してなることを特徴とする圧力センサにある(請求項1)。
The present invention provides a sensor unit in which a pressure sensing element is disposed and a pressure introduction path for introducing a pressure medium toward the pressure sensing element is formed, and the pressure sensing element is electrically connected to the pressure sensing element via a bonding wire. In a pressure sensor that is combined with a resin case formed by insert molding a plate-like lead frame connected to
The lead frame has a bonding pad portion formed with a substantially planar pad surface for bonding the bonding wire;
A bent end portion bent from the bonding pad portion;
And an engaging portion configured to restrict movement in the thickness direction on the pad surface by engaging with the resin case. It exists in a pressure sensor (Claim 1).
本発明の圧力センサは、上記樹脂ケースと係合する上記係合部を備えた上記リードフレームを有してなる。該リードフレームでは、上記ボンディングパッド部から折り曲げられ、該ボンディングパッド部と隣接するように配置された上記屈曲端部に上記係合部を形成してある。そのため、この係合部によれば、上記ボンディングパッド部の表面である上記パッド面における厚さ方向の動きを効果的に規制することができる。それ故、上記圧力センサでは、例えば、ボンディング接合する際や、上記圧力センサを使用する際等に上記ボンディングパッド部に振動等を生じるおそれが少ない。
したがって、上記ボンディングパッド部によれば、ボンディング接合時に超音波を確実に印加して上記ボンディングワイヤを確実性高く接合することができる。さらに、上記ボンディングパッド部によれば、上記圧力センサが加振された場合にも振動等するおそれが少なく、上記ボンディングパッド部に接合した上記ボンディングワイヤの断線等のトラブルを未然に防止することができる。
以上のように、本発明の圧力センサは、上記ボンディングワイヤの接合不良や、ボンディングワイヤの断線等のおそれを抑制して信頼性を高めた優れた品質のセンサである。
The pressure sensor of the present invention includes the lead frame including the engagement portion that engages with the resin case. In the lead frame, the engagement portion is formed at the bent end portion which is bent from the bonding pad portion and is disposed adjacent to the bonding pad portion. Therefore, according to this engagement part, the movement of the thickness direction in the said pad surface which is the surface of the said bonding pad part can be controlled effectively. Therefore, in the pressure sensor, for example, there is little risk of vibration or the like occurring in the bonding pad portion when bonding or using the pressure sensor.
Therefore, according to the bonding pad portion, it is possible to reliably apply ultrasonic waves during bonding and bond the bonding wires with high reliability. Furthermore, according to the bonding pad portion, there is little risk of vibration even when the pressure sensor is vibrated, and troubles such as disconnection of the bonding wire bonded to the bonding pad portion can be prevented in advance. it can.
As described above, the pressure sensor of the present invention is an excellent quality sensor in which the reliability of the bonding wire is improved by suppressing the fear of bonding failure of the bonding wire and disconnection of the bonding wire.
本発明においては、上記係合部は、上記パッド面の表面側を向く第1規制面と、上記パッド面の裏面側を向く第2規制面とを有してなることが好ましい(請求項2)。
この場合には、上記第1規制面に沿って形成された上記合成樹脂よりなる成形面(適宜、樹脂成形面と記載。)及び、上記第2規制面に沿う上記樹脂成形面に当接する上記係合部では、上記パッド面の厚さ方向の動きが効果的に規制されることになる。
そのため、この係合部を形成してなる上記屈曲端部及び、この屈曲端部に隣接したボンディングパッド部の動きを規制でき、それ故、該ボンディングパッド部の表面である上記パッド面において、その厚さ方向の動きを抑制することができる。
In the present invention, it is preferable that the engaging portion has a first restriction surface facing the front surface side of the pad surface and a second restriction surface facing the back surface side of the pad surface. ).
In this case, a molding surface (appropriately described as a resin molding surface) made of the synthetic resin formed along the first regulation surface and the resin molding surface along the second regulation surface are contacted. In the engaging portion, the movement of the pad surface in the thickness direction is effectively restricted.
Therefore, it is possible to restrict the movement of the bent end formed by the engagement portion and the bonding pad portion adjacent to the bent end, and therefore, in the pad surface which is the surface of the bonding pad portion, The movement in the thickness direction can be suppressed.
したがって、上記圧力センサを作製するに当たって、上記ボンディングワイヤを上記ボンディングパッド部に向けて押圧しながら超音波ボンディング接合する際の上記パッド面の動きを抑制して確実に超音波を印加し、確実性高くボンディング接合することができる。
なお、上記第1及び第2規制面は、上記パッド面に対して略平行な面により形成してあることが好ましい。この場合には、上記第1、第2規制面と、これらの規制面に沿って形成された樹脂成形面との当接により、上記パッド面における厚さ方向の動きを効果的に抑制することができる。
さらに、上記第1、第2規制面は、平面であっても曲面であっても良い。上記第1、第2規制面が曲面である場合には、これらの規制面の局所領域がなす面と、上記パッド面とのなす角が略平行であれば良い。
Therefore, in manufacturing the pressure sensor, the ultrasonic wave is reliably applied by suppressing the movement of the pad surface when ultrasonic bonding is performed while pressing the bonding wire toward the bonding pad portion. High bonding can be achieved.
In addition, it is preferable that the said 1st and 2nd control surface is formed with the surface substantially parallel with respect to the said pad surface. In this case, the movement of the pad surface in the thickness direction is effectively suppressed by the contact between the first and second restricting surfaces and the resin molding surface formed along these restricting surfaces. Can do.
Furthermore, the first and second regulating surfaces may be flat or curved. In the case where the first and second regulating surfaces are curved surfaces, the angle formed between the surface formed by the local region of these regulating surfaces and the pad surface may be substantially parallel.
また、上記屈曲端部は、上記樹脂ケースに埋設してあることが好ましい(請求項3)。
この場合には、上記樹脂ケースの本体を形成する合成樹脂中に埋設した上記屈曲端部がアンカーとして機能する。そのため、上記係合部による作用効果に加えて上記屈曲端部のアンカーとしての作用効果により、さらに強固に上記リードフレーム及び上記ボンディング部を固定して上記パッド面の動きを抑制することができる。
The bent end portion is preferably embedded in the resin case (claim 3).
In this case, the bent end portion embedded in the synthetic resin forming the main body of the resin case functions as an anchor. Therefore, the lead frame and the bonding portion can be more firmly fixed and the movement of the pad surface can be suppressed by the operation effect as the anchor of the bent end portion in addition to the operation effect by the engagement portion.
また、上記係合部は、上記屈曲端部に穿孔した係合穴であり、上記第1規制面及び第2規制面はそれぞれ上記係合穴の内周面の一部であることが好ましい(請求項4)。
この場合には、上記穴に充填された成形樹脂と、上記係合部としての上記穴との係合により、上記ボンディングパッド部の動きを確実に抑制することができる。
Further, it is preferable that the engaging portion is an engaging hole drilled in the bent end portion, and the first restricting surface and the second restricting surface are each a part of an inner peripheral surface of the engaging hole ( Claim 4).
In this case, the movement of the bonding pad portion can be reliably suppressed by the engagement between the molding resin filled in the hole and the hole as the engagement portion.
(実施例1)
本例は、図1に示すごとく、感圧素子20を配置してなると共に、該感圧素子20に向けて圧力媒体を導入する圧力導入路300を形成してなるセンサユニット30と、ボンディングワイヤ21を介して上記感圧素子20と電気的に接続したリードフレーム10をインサート成形した合成樹脂よりなる樹脂ケース40とを組み合わせてなる圧力センサ1に関する例である。この内容について、図1〜図10を用いて説明する。
上記リードフレーム10は、図1及び図2に示すごとく、ボンディングパッド部12と、屈曲端部131と、係合部13とを有してなる。
上記ボンディングパッド部12は、ボンディングワイヤ21を接合する略平面状のパッド面120を形成してなる部分である。上記屈曲端部131は、ボンディングパッド部12から折り曲げられた部分である。そして、上記係合部13は、屈曲端部131に配設してなると共に、樹脂ケース40との係合により上記パッド面120における厚さ方向の動きを規制するように構成した部分である。
この内容について、以下に詳しく説明する。
(Example 1)
In this example, as shown in FIG. 1, a pressure
As shown in FIGS. 1 and 2, the
The
This will be described in detail below.
上記センサユニット30は、図3及び図4に示すごとく、上記貫通穴320を穿孔したステム32と、上記感圧素子20を配置してなる台座部31とを組み合わせてなる。上記ステム32は、略円筒状を呈する円筒部321と、該円筒部321の一方の端部に形成された大径フランジ状を呈するプレート部322とからなる部材である。上記台座部31は、感圧素子20を形成する上記シリコン基板よりなる素子層311と、シリコン材料より形成してなるベース層312とを、電気的絶縁性に優れたガラス層(図示略)を介して積層して接合してなる部材である。台座部31における積層方向の端面に当たる上記ベース層312の表面には、素子層311に形成した上記感圧素子20のセンサダイヤフラムに向けてガラス層及びベース層312を貫通するように穿孔した導入孔310を開口させてある。そして、本例のセンサユニット20は、ステム32のプレート部322の端面に台座部31を接合してなる。このセンサユニット20では、ステム32の上記貫通穴320と、台座部31の導入孔310との連通により上記圧力導入孔300を形成してある。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
本例の感圧素子20は,同図に示すごとく、上記素子層311を形成するシリコン基板上において,該シリコン基板を精密にエッチングしてなるセンサダイヤフラム(図示略)と,シリコン層を加工してなる歪みゲージ(図示略)とを形成した素子である。そして,この感圧素子20は,作用する圧力によりセンサダイヤフラムに生じた歪みを,上記歪みゲージで計測することにより,その圧力を計測するように構成してある。そして、感圧素子20は、電極端子としての電極パッド210を複数有してなり、該電極パッド210を介して電源供給や信号出力を可能に構成してある。
なお,感圧素子20としては,シリコン基板をエッチングしてなる本例の感圧素子に限定されるものではなく、その他,作用する圧力に応じて電気的な抵抗値が変化する圧力抵抗効果素子等を利用することもできる。
As shown in the figure, the pressure-
The pressure
上記樹脂ケース40は、図5及び図6に示すごとく、一般的なリードフレーム材料よりなる平板状の部材から切り抜き、予め所定の形状に折り曲げた7本1組のリードフレーム10をインサート成形した樹脂成形品である。樹脂ケース40は、上記ステム30の台座部31を収容するための略矩形断面を呈する収容穴41と、ステム30のプレート部322を配置する凹部42とを有してなる部材である。この樹脂ケース40は、上記収容穴41に台座部31を配置した状態(図1)で、凹部42にプレート部322を固定するように構成してある。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
各リードフレーム10は、図6に示すごとく、上記樹脂ケース40の外周部から上記収容穴41に向けて配置してあると共に、樹脂ケース40の表面に露出する露出部を2箇所ずつ有している。上記樹脂ケース40の外周部に配置された一方の露出部は、外部電源等の外部機器と電気的に接続するための外部端子14を形成している。そして、上記収容穴41に沿って配置された他方の露出部は、上記感圧素子20に接合したボンディングワイヤ21の他端をボンディング接合するためのパッド面120をなすボンディングパッド部12を形成している。
As shown in FIG. 6, each
各リードフレーム10は、図7及び図8に示すごとく、上記ボンディングパッド部12に隣接して上記感圧素子20(図1)側に配置される部分に、上記パッド面120と略直交するように折り曲げられた屈曲端部131を有してなる。そして、該屈曲端部131には、上記係合部13としての係合穴130を穿孔してある。
図9に示すごとく、上記樹脂ケース40は、その本体をなす合成樹脂中に屈曲端部131が埋設されるように構成してある。そのため、リードフレーム10をインサート成形した状態では、係合穴130の内部には合成樹脂が充填されることになる。それ故、本例の樹脂ケース40においては、係合穴130の内周面のうちパッド面120に対して略平行をなしてパッド面120の表面側に向く面が第1規制面135をなす。そして、係合穴130の内周面のうちパッド面120に対して略平行をなし、パッド面120の裏面側に向く面が第2規制面136をなす。
As shown in FIGS. 7 and 8, each
As shown in FIG. 9, the
上記第1規制面135と、該第1規制面135に沿って形成された樹脂成形面との当接によれば、パッド面120の表面側に向かう屈曲端部131の動きを規制することができる。また、上記第2規制面136と、該第2規制面136に沿って形成された樹脂成形面との当接によれば、パッド面120の裏面側に向かう屈曲端部131の動きを規制することができる。そして、第1規制面135と第2規制面136との組み合わせによりリードフレーム10の屈曲端部131の動きを規制した本例の樹脂ケース40では、上記屈曲端部131に隣接するボンディングパッド部12の表面をなすパッド面120について、その厚さ方向の動きが効果的に抑制されている。
According to the contact between the
本例の圧力センサ1は、図1及び図2に示すごとく、センサユニット30の感圧素子20の各電極パッド210と隣り合って、対応するボンディングパッド部12が配置されるように構成してある。そして、感圧素子20の電極パッド210と、リードフレーム10のボンディングパッド部12との間はボンディングワイヤ21を介して電気的に接続してある。なお、電極パッド210及びボンディングパッド部12に対しては、図示しない周知のワイヤボンダ装置を用いて、ボンディングワイヤ21の端部を接合してある。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
以上のように、本例の圧力センサ1を構成する上記樹脂ケース40では、各リードフレーム10は、上記係合部13(係合穴130)を配置した屈曲端部131が合成樹脂中に埋設されている。
そのため、上記樹脂ケース40においては、第1、第2規制面135、136にそって形成された樹脂成形面と係合部13との当接により、屈曲端部131についての挿抜方向の動きを効果的に抑制することができる。そして、屈曲端部131の動きを規制したリードフレーム10においては、屈曲端部131に隣接するボンディングパッド部12の表面をなすパッド面120の厚さ方向の動きを確実性高く抑制することができる。
As described above, in the
Therefore, in the
それ故、ボンディングパッド部12のパッド面120に向けてボンディングワイヤ21を押圧しながら超音波ボンディング接合を実施するに当たって、パッド面120の沈み込みや浮き上がり等の動きを抑制し、超音波振動を良好に印加して効率良くボンディング接合を実施できる。さらに、本例の圧力センサ1を使用するに当たっては、該圧力センサ1が加振されたとしても上記ボンディングパッド部12に生じる振動等を抑制でき、ボンディングワイヤ21の断線等のトラブルを未然に防止することができる。
なお、図10に示すごとく、上記屈曲端部131を埋設するのに代えて、該屈曲端部131が樹脂ケース40の外表面に沿って配置されるように、上記樹脂ケース40の形状を変更することもできる。屈曲端部131に形成した上記係合穴130内に成形樹脂が充填されるように成形した樹脂ケース40によれば、本例と同様の作用効果を得ることができる。
Therefore, when performing the ultrasonic bonding while pressing the
As shown in FIG. 10, instead of embedding the
(実施例2)
本例は、実施例1の圧力センサを基にして、リードフレーム10の形状、特に、樹脂部分に埋設する屈曲端部131の形状を変更した例である。本例の内容について、図11〜図13を用いて説明する。
図11に示すごとく、係合部13として、屈曲端部131の先端に、パッド面120と略平行となるように折り返したカギ部132を形成することもできる。このカギ部132の表面のうち上記パッド面120に略平行な面は第1、第2規制面135、136をなし、これらの規制面135、136に沿って形成された樹脂成形面との当接により上記パッド面120の厚さ方向の動きを効果的に規制することができる。そのため、上記カギ部132によれば実施例1の係合穴に代替することができ、さらに、上記係合穴と組み合わせれば実施例1の作用効果をさらに高めることができる。
(Example 2)
This example is an example in which the shape of the
As shown in FIG. 11, as the engaging
また、図12に示すごとく、係合部13として、屈曲端部131の一部に肉厚変化部133を形成することもできる。この屈曲端部131の表面のうち肉厚が変化する箇所を形成する面は第1、第2規制面135、136をなし、これらの規制面135、136に沿って形成された樹脂成形面との当接により上記パッド面120の厚さ方向の動きを効果的に規制することができる。そのため、上記肉厚変化部133によれば上記係合穴に代替することができ、さらに、上記係合穴と組み合わせれば実施例1の作用効果をさらに高めることができる。
In addition, as shown in FIG. 12, a
さらにまた、図13に示すごとく、ボンディング部12に対して約45度(図中、Rで示す角度。)をなすように屈曲させた屈曲端部131自体を、係合部13として機能するように構成することも良い。この場合には、係合部13としての屈曲端部131の表面のうち上記パッド面120と約45度をなす面が第1、第2規制面135、136をなし、これらの規制面135、136に沿って形成された樹脂成形面との当接により上記パッド面120の厚さ方向の動きを効果的に規制することができる。そのため、上記屈曲端部131によれば上記係合穴に代替することができ、さらに、上記係合穴と組み合わせれば実施例1の作用効果をさらに高めることができる。
なお、その他の構成及び作用効果については、実施例1と同様である。
Furthermore, as shown in FIG. 13, the
Other configurations and operational effects are the same as those in the first embodiment.
1 圧力センサ
10 リードフレーム
12 ボンディングパッド部
120 パッド面
13 係合部
130 係合穴
131 屈曲端部
135 第1規制面
136 第2規制面
132 カギ部
133 肉厚変化部
20 感圧素子
21 ボンディングワイヤ
30 センサユニット
40 樹脂ケース
DESCRIPTION OF
Claims (4)
上記リードフレームは、上記ボンディングワイヤを接合する略平面状のパッド面を形成したボンディングパッド部と、
該ボンディングパッド部から折り曲げられた屈曲端部と、
該屈曲端部に配設してなると共に、上記樹脂ケースとの係合により上記パッド面における厚さ方向の動きを規制するように構成した係合部とを有してなることを特徴とする圧力センサ。 A sensor unit in which a pressure sensing element is disposed and a pressure introduction path for introducing a pressure medium toward the pressure sensing element is formed, and a plate electrically connected to the pressure sensing element through a bonding wire In a pressure sensor that is combined with a resin case with an insert-shaped lead frame,
The lead frame has a bonding pad portion formed with a substantially planar pad surface for bonding the bonding wire;
A bent end portion bent from the bonding pad portion;
And an engaging portion configured to restrict movement in the thickness direction on the pad surface by engaging with the resin case. Pressure sensor.
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