JP2005214736A - 圧力検出装置用パッケージ - Google Patents

Abstract

【課題】 小型でかつ遠心力の影響を受けず、感度よく外部の圧力を検出できる圧力検出装置用のパッケージを提供すること
【解決手段】 圧力検出装置用パッケージは、一方の主面に半導体素子３の搭載部１ｂを有する絶縁基体１と、複数の配線導体５と、絶縁基体１の他方の主面との間に第一密閉空間を形成するように可撓な状態で絶縁基体１に接合された第一絶縁板２と、絶縁基体１の一方の主面との間に第二密閉空間を形成するように可撓な状態で絶縁基体１に接合された第二絶縁板２’と、第一密閉空間の絶縁基体１の他方の主面に被着された静電容量形成用の第一電極７と、第二密閉空間の絶縁基体１の他方の主面に被着された静電容量形成用の第二電極７’と、第一絶縁板２および第二絶縁板２’の内側主面にそれぞれ第一電極７および第二電極７’と対向するように被着された静電容量形成用の第三電極９および第四電極９’とを具備している。
【選択図】 図１

Description

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。

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５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21上に、静電容量型の感圧素子22と、パッケージ28に収容された演算用の半導体素子29とを備えている。

そして、感圧素子22は、例えばセラミック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23が被着された凹部を有する絶縁基体24と、この絶縁基体24の上面に絶縁基体24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25が被着された絶縁板26と、各静電容量形成用の電極23，25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27とから構成されており、外部の圧力に応じて絶縁板26が撓むことにより各静電容量形成用の電極23，25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29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。

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22と半導体素子29とを配線基板21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するとともに圧力検出用の電極23，25と半導体素子29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くなるという問題点を有していた。

そこで、図４に断面図で示すような、一方の主面に半導体素子13が搭載される搭載部11ｂを有する絶縁基体11と、この絶縁基体11の表面および内部に配設され、半導体素子13の各電極が電気的に接続される複数の配線導体15と、絶縁基体11の他方の主面の中央部に被着され、配線導体15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17と、絶縁基体11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12と、この絶縁板12の内側主面に第一電極17と対向して被着され、配線導体15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19とを具備する圧力検出装置用パッケージが提案されている（例えば、下記の特許文献１参照）。

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13が搭載される搭載部11ｂを有する絶縁基体11の他方の主面に静電容量形成用の第一電極17を設けるとともに、この第一電極17に対向する静電容量形成用の第二電極19を内側面に有する絶縁板12を、絶縁基体11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13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13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。

また、このような静電容量型の圧力検出装置は、自動車等の高速回転する空気タイヤの内圧の検出にも使用され、高速回転による遠心力の影響を受けずに空気タイヤの内圧を検出できる回転体用の圧力センサが知られている（例えば、下記の特許文献２参照）。

この圧力センサは、空気タイヤ内部のリムに取付部材を介して取り付けられ、中空構造の中空ケースの外側２面に電極板を対向して設けた構造となっている。この電極板間は、所定の静電容量を有するように所定の間隔に接近して設けられており、例えば圧力センサを通常の大気圧下で製作する際に中空ケースの外側２面が平行であるとすると、これを空気タイヤの内側に取り付けて空気タイヤに所要の圧力の空気を圧入すると、その圧力に応じて、圧力センサの外側２面は電極板と共に互いに内側に湾曲して電極板間の静電容量が変化するようになっている。

また、この圧力センサは、中空ケースの中心軸線が車輪の回転中心を中心とする半径方向に一致するように、すなわち中空ケースの外側２面が中心軸線と直交するように取付けられる。このため、空気タイヤが高速回転して、圧力センサが遠心力の作用を受けたとしても、中空ケースの外側２面とこれに接合されている電極板は共に車輪の回転中心から外向きの方向に湾曲して遠心力の影響を相殺して、電極板間の距離は変化せず、静電容量の変化に影響を与えることなく空気タイヤの内圧を検出することができるというものである。

そして、この圧力センサは、その電極板間の静電容量の変化がリード部材を介して電気信号として外部へ導かれ、この電気信号を信号処理回路にて演算処理することにより空気タイヤの内圧を検出している。
特開2001−356064号公報 特開平７−149121号公報

しかしながら、特許文献１に記載の圧力検出装置用パッケージは、半導体素子を収容するパッケージと感圧素子とを一体的に形成したことから、圧力検出装置を小型なものとすることができるものの、外部の圧力が加わった際に第二電極が被着された絶縁板のみが撓むので、絶縁板の上面に遠心力の作用を受けた場合に、第一電極と第二電極との間の距離が変化して静電容量の変化に影響を与えてしまい、外部の圧力を正確に検出できないという問題点を有していた。

また、特許文献２に記載の圧力センサは、遠心力の作用を受けた場合に、中空ケースの外側２面とこれに接合されている電極板が共に車輪の回転中心から外向きの方向に湾曲して遠心力の影響を相殺するので電極板間の距離は変化せず、静電容量の変化に影響を与えることなく空気タイヤの内圧を検出することができるものの、電極板間の静電容量の変化をリード部材を介して電気信号として外部へ導くとともにこの電気信号を信号処理回路にて演算処理することにより空気タイヤの内圧を検出していることから、圧力センサと信号処理回路とを個別に実装する必要があり実装面積が大きなものとなるとともに、圧力センサと信号処理回路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。

本発明は、かかる従来の問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、小型でかつ遠心力の影響を受けず、感度よく外部の圧力を検出できる圧力検出装置用のパッケージを提供することにある。

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、該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第一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第一絶縁板と、前記絶縁基体の一方の主面との間に第二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第二絶縁板と、前記第一密閉空間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、前記第二密閉空間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二電極と、前記第一絶縁板および前記第二絶縁板の内側主面にそれぞれ前記第一電極および前記第二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三電極および第四電極とを具備していることを特徴とする。

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が搭載される搭載部を有する絶縁基体と、絶縁基体の表面および内部に配設され、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、絶縁基体の他方の主面との間に第一密閉空間を形成するように可撓な状態で絶縁基体に接合された第一絶縁板と、絶縁基体の一方の主面との間に第二密閉空間を形成するように可撓な状態で絶縁基体に接合された第二絶縁板と、第一密閉空間の絶縁基体の他方の主面に被着され、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、第二密閉空間の絶縁基体の他方の主面に被着され、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二電極と、第一絶縁板および第二絶縁板の内側主面にそれぞれ第一電極および第二電極と対向するように被着され、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三電極および第四電極とを具備していることから、第一絶縁板および第二絶縁板は、外部の圧力に対しては、同方向への撓みが発生し、遠心加速の発生時には、異なる方向に撓みが発生するので、圧力検出装置用パッケージにかかる外部の圧力や遠心加速の状態を圧力検出装置として認識させやすくすることができるようになる。

また、第一絶縁板および第二絶縁板の２つの絶縁板の撓みによる静電容量の変化量を合算することにより、外部の圧力をより精度よく検出することができるようになる。従って、外部の圧力を良好に検出しやすくなり、検出精度のきわめて高いものとすることができる。

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であり、１は絶縁基体、２は第一絶縁板、２’は第二絶縁板、３は半導体素子、７は第一電極、７’は、第二電極、９は第三電極、９’は第四電極である。

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３が搭載される搭載部１ａを有する絶縁基体１と、絶縁基体１の表面および内部に配設され、半導体素子３の各電極が電気的に接続される複数の配線導体５と、絶縁基体１の他方の主面との間に第一密閉空間を形成するように可撓な状態で絶縁基体１に接合された第一絶縁板２と、絶縁基体１の一方の主面との間に第二密閉空間を形成するように可撓な状態で絶縁基体１に接合された第二絶縁板２’と、第一密閉空間の絶縁基体１の他方の主面に被着され、配線導体５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７と、第二密閉空間の絶縁基体１の他方の主面に被着され、配線導体５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７’と、第一絶縁板２および第二絶縁板２’の内側主面にそれぞれ第一電極７および第二電極７’と対向するように被着され、配線導体５の他の一つに電気的に接続された静電容量形成用の第三電極９および第四電極９’とを具備している。

絶縁基体１、第一絶縁板２および第二絶縁板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，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。このような絶縁基体１、第一絶縁板２および第二絶縁板２’が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、酸化アルミニウムや酸化珪素，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，可塑剤および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等によりシート状に成形することで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や積層加工，切断加工等を施すとともに上下に積層して生セラミック成形体と成し、これを約1600℃の温度で焼成することにより製作される。

絶縁基体１は一方の主面（図１では下面）に凹部１ａが形成されており、この凹部１ａは底面中央部に半導体素子３を搭載する搭載部１ｂを有している。そして絶縁基体１は半導体素子３を収容する容器として機能する。この半導体素子３は、搭載部１ｂに搭載されるとともに例えばエポキシ樹脂等の樹脂製封止材４により凹部１ａ内で覆われることで封止される。または、絶縁基体１の一方の主面に金属やセラミックス等から成る蓋体を凹部１ａを塞ぐように接合することにより封止されてもよい。

また、搭載部１ｂには複数の配線導体５が導出されており、配線導体５と半導体素子３の各電極とを半田バンプ等の導電性接合材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に取着される。または、半導体素子３は配線導体５と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。

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７’，第三電極９および第四電極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の外面に導出されて外部電気回路基板に接続される。また、配線導体５の別の一部は、主面外周部に導出され、別の一部は第一電極７，第二電極７’，第三電極９および第四電極９’に電気的に接続されている。

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６との接合を良好なものとするために、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のがよい。

また、絶縁基体１の他方の主面（図１では上面）には、静電容量形成用の第一電極７が被着されており、絶縁基体１の一方の主面には、静電容量形成用の第二電極７’が被着されている。この第一電極７および第二電極７’は、後述する第三電極９および第四電極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、例えば円形状のパターンに形成されている。そして、この第一電極７および第二電極７’は配線導体５の一つである第一配線導体５ａ，５ａ’にそれぞれが接続されており、それにより、この第一配線導体５ａ，５ａ’に半導体素子３の各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の各電極と第一電極７および第二電極７’とが電気的に接続されるようになっている。

なお、図１においては、絶縁基体１の一方の主面に第二絶縁板２’を収容するための凹部１ｃを形成しており、これにより、第二絶縁板２’が外側に撓んだ際に、外部電気回路基板に接触したり、絶縁基体１と外部電気回路基板とのひずみによる影響で、圧力検出装置の感度が低下したり、第二絶縁板２’が割れたりするのを低減している。

また、第一電極７および第二電極７’の外周部には、その全周にわたりそれぞれ枠状の第一接合用メタライズ層８ａ，８ａ’が被着されており、この第一接合用メタライズ層８ａ，８ａ’には、後述する第一絶縁板２および第二絶縁板２’の第二接合用メタライズ層８ｂ，８ｂ’がそれぞれ銀−銅ろう材等の導電性接合材を介して接合されている。

この第一接合用メタライズ層８ａ，８ａ’は配線導体５の一つである第二配線導体５ｂ，５ｂ’にそれぞれが接続されており、この第二配線導体５ｂ，５ｂ’に半導体素子３の各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ことで、第一接合用メタライズ層８ａ，８ａ’および第二接合用メタライズ層８ｂ，８ｂ’がそれぞれ半導体素子３の各電極と電気的に接続されるようになっている。

第一接合用メタライズ層８ａ，８ａ’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の上下主面の第一電極７および第二電極７’のそれぞれの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８ａ，８ａ’の露出表面には、第一接合用メタライズ層８ａ，８ａ’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８ａ，８ａ’と導電性接合材との接合を強固なものとするために、厚みが１〜10μｍ程度のニッケルめっき層が被着されているのがよい。

また、絶縁基体１の上下主面に取着された第一絶縁板２および第二絶縁板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の平板状であり、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。

なお、第一絶縁板２および第二絶縁板２’は、その厚みが0.01ｍｍ未満では、その機械的強度が小さくなり易い、これに大きな外部圧力が加わった場合に破壊され易くなる。また、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機能し難くなる。したがって、第一絶縁板２および第二絶縁板２’の厚みは0.01〜５ｍｍの範囲が好ましい。

第一絶縁板２および第二絶縁板２’の単位厚み（ｍｍ）に対する第一絶縁板２および第二絶縁板２’の密閉空間を形成する部位の面積（ｍｍ^２）の比率が５〜５００程度であることが好ましい。１０未満であると、第一絶縁板２および第二絶縁板２’が撓み難くなるとともに、第三電極９および第四電極９’の面積が小さくなり、圧力検出の感度が低下しやすくなる。また、５００を超えると、絶縁基体１や第一絶縁板２および第二絶縁板２’が大型化してパッケージが大型化しやすくなるとともに、第一絶縁板２および第二絶縁板２’の自重等により撓みが発生しやすくなり、また、第一絶縁板２および第二絶縁板２’の強度が低下して破損しやすくなったり、第一電極７と第三電極９、第二電極７’と第四電極９’とが接触しやすくなって精度良く検出しにくくなる。

このような第一絶縁板２および第二絶縁板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複数枚の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，積層加工，切断加工を施すことにより第一絶縁板２および第二絶縁板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。

また、第一絶縁板２および第二絶縁板２’のそれぞれの絶縁基体１側の主面の外周部には高さが0.01〜５ｍｍ程度の枠状の突起部２ａ，２ａ’が設けられており、これにより底面が平坦な凹部２ｂ，２ｂ’が形成されている。この凹部２ｂ，２ｂ’は、絶縁基体１との間に第一密閉空間および第二密閉空間を形成するためのものであり、この凹部２ｂ，２ｂ’の底面に静電容量形成用の第三電極９および第四電極９’がそれぞれ被着されている。

この第三電極９はおよび第四電極９’は、前述の第一電極７および第二電極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，２ｂ’の底面の全面あるいは一部にそれぞれ被着されている。

このような第三電極９および第四電極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第一絶縁板２および第二絶縁板２’用のセラミックグリーンシートに印刷塗布し、これを第一絶縁板２および第二絶縁板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第一絶縁板２および第二絶縁板２’の凹部２ｂ，２ｂ’底面の全面あるいは一部にそれぞれ所定のパターンに形成される。なお、第三電極９および第四電極９’の露出表面には、第三電極９および第四電極９’が酸化腐食するのを防止するとともに第三電極９および第四電極９’と導電性接合材との接合を良好とするために、厚みが１〜10μｍ程度のニッケルめっき層が被着されているのがよい。

また、第一絶縁板２および第二絶縁板２’の突起部２ａ，２ａ’の主面には、その全周にわたり枠状の第二接合用メタライズ層８ｂ，８ｂ’が被着されており、この第二接合用メタライズ層８ｂ，８ｂ’と前述の第一接合用メタライズ層８ａ，８ａ’がそれぞれ銀−銅ろう材等の導電性接合材を介して接合されている。

また、第一絶縁板２および第二絶縁板２’のそれぞれに形成された突起部２ａ，２ａ’の表面または内部には、第二接合用メタライズ層８ｂ，８ｂ’と、第三電極９および第四電極９’とを接続するための接続用メタライズ層10，10’が形成されており、それにより、前述の半導体素子３の電極に電気的に接続された第二接合用メタライズ層８ｂ，８ｂ’を介してそれぞれ接続された第三電極９および第四電極９’が半導体素子３の各電極と電気的に接続されるようになっている。

このとき、第一電極７と第三電極９とは、絶縁基体１と第一絶縁板２との間に形成された第一密閉空間を挟んで対向するとともに、第二電極７’と第四電極９’とは、絶縁基体１と第二絶縁板２’との間に形成された第二密閉空間を挟んで対向しており、これらの間には、第一電極７と第三電極９、および第二電極７’と第四電極９’とのそれぞれの間隔に応じて所定の静電容量が形成される。

そして、第一絶縁板２および第二絶縁板２’のそれぞれの外表面に外部の圧力が加わると、その圧力に応じて第一電極７と第三電極９、および第二電極７’と第四電極９’との間隔が変わり、それにより第一電極７と第三電極９、および第二電極７’と第四電極９’との間のそれぞれの静電容量が変化するので、それぞれが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に第一配線導体５ａ，５ａ’および第二配線導体５ｂ，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。

なお、このような第一接合用メタライズ層８ａ，８ａ’および第二接合用メタライズ層８ｂ，８ｂ’と接続用メタライズ層10，10’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、第一絶縁板２および第二絶縁板２’用のセラミックグリーンシートに印刷塗布し、これを第一絶縁板２および第二絶縁板２’の凹部２ｂ，２ｂ’の底面となる部位のそれぞれに形成されて第三電極９および第四電極９’となるパターンとそれぞれ導通させるようにセラミックグリーンシートを積層し、突起部２ａ，２ａ’および凹部２ｂ，２ｂが形成された第一絶縁板２および第二絶縁板２’用のそれぞれ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に形成される。また、第二接合用メタライズ層８ｂ，８ｂ’および接続用メタライズ層10，10’の露出する表面には、第二接合用メタライズ層８ｂ，８ｂ’および接続用メタライズ層10，10’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８ｂ，８ｂ’と導電性接合材との接合を強固なものとするために、厚みが１〜10μｍ程度のニッケルめっき層が被着されているのがよい。

このように、一方の主面に半導体素子３が搭載される搭載部１ａを有する絶縁基体１と、絶縁基体１の表面および内部に配設され、半導体素子３の各電極が電気的に接続される複数の配線導体５と、絶縁基体１の他方の主面との間に第一密閉空間を形成するように可撓な状態で絶縁基体１に接合された第一絶縁板２と、絶縁基体１の一方の主面との間に第二密閉空間を形成するように可撓な状態で絶縁基体１に接合された第二絶縁板２’と、第一密閉空間の絶縁基体１の他方の主面に被着され、配線導体５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７と、第二密閉空間の絶縁基体１の他方の主面に被着され、配線導体５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７’と、第一絶縁板２および第二絶縁板２’の内側主面にそれぞれ第一電極７および第二電極７’と対向するように被着され、配線導体５の他の一つに電気的に接続された静電容量形成用の第三電極９および第四電極９’とを具備していることから、第一絶縁板２および第二絶縁板２’は、外部の圧力に対しては、同方向への撓みが発生し、遠心加速の発生時には、異なる方向に撓みが発生するので、圧力検出装置用パッケージにかかる外部の圧力や遠心加速の状態を認識させやすくすることができるようになり、半導体素子３で補正を行うことにより、正確な外部の圧力を検出することができるようになる。

また、第一電極７および第三電極９、第二電極７’および第四電極９’で形成される静電容量の変化量を合算することで外部の圧力変化による静電容量の変化量を大きくすることができ、その結果、外部圧力の変化を精度良く測定することができる。

また、図２にパッケージの断面図で示すように、第一電極７および第三電極９から構成される容量形成部分と第二電極７’および第四電極９’から構成される容量形成部分が平面視で重なり合わないように、第一絶縁板２および第二絶縁板２’を絶縁基体１のそれぞれの主面に平面視で離して設けられても構わない。これにより、例えば、第一絶縁板２側の第一電極７および第三電極９が、第二絶縁板２’側で検出される静電容量に影響を与えるのを低減することができ、より精度良く、検出することができるようになる。

また、第一電極７、第二電極７’、第三電極９、第四電極９’のそれぞれの電極に接続している配線導体５は、半導体素子３に最短な配線長としたり、他の電極と重なり合わないように配設しても良く、不要な静電容量を小さなものとして、感圧素子の感度を高めることができる。

また、第一絶縁板２の可撓領域と第二絶縁板２’の可撓領域とを同じ大きさや形状としても構わない。これにより、第一絶縁板２と第二絶縁板２’とは、外部の圧力や遠心加速に関して、同様な撓みを発生させやすくなるので、圧力検出装置として外部の圧力や遠心加速の状態を認識させる際に、誤差を小さいものとし、外部の圧力を精度良く検出させやすくなる。

なお、本発明は、上述の実施の形態の例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内であれば種々の変更は可能である。例えば上述の実施の形態の一例では、第一絶縁板２および第二絶縁板２’のそれぞれの絶縁基体１側の主面の外周部に枠状の突起部２ａ、２ａ’を設け、この突起部２ａ，２ａ’を絶縁基体１に接合することにより第一絶縁板２および第二絶縁板２’と絶縁基体１との間にそれぞれ密閉空間を設けるようにしたが、図３に断面図で示すように、絶縁基体１の第一電極７および第二電極７’のそれぞれの周囲に突起部１ｄ，１ｄ’を設け、これを第一絶縁板２および第二絶縁板２’の主面と接合することによって絶縁基体１と、第一絶縁板２および第二絶縁板２’との間にそれぞれ密閉空間を設けるようにしてもよい。

また、絶縁基体１の第一電極７および第二電極７’の周囲に、それぞれ例えば鉄−ニッケル−コバルト合金や鉄−ニッケル合金等から成る金属枠体を銀−銅ろう等の導電性接合材を介して接合させておき、この金属枠体上に第一絶縁板２および第二絶縁板２’を銀−銅ろう等の導電性接合材を介して接合させることにより絶縁基体１と第一絶縁板２との間、および絶縁基体１と第二絶縁板２’との間にそれぞれ密閉空間を設けるようにしてもよい。

さらに、絶縁基体１と、第一絶縁板２および第二絶縁板２’は同時焼成により焼結一体化することによって接合されていてもよい。その場合、第一接合用メタライズ層８ａ，８ａ’および第二接合用メタライズ層８ｂ，８ｂ’は設ける必要はない。

タイヤ等の圧力状態を検出するための圧力検出装置等に利用可能である。

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。 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一例を示す断面図である。 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一例を示す断面図である。 従来の圧力検出装置の断面図である。 従来の圧力検出装置の断面図の他の例である。

符号の説明

１・・・・・絶縁基体
２・・・・・第一絶縁板
２’・・・・第二絶縁板
３・・・・・半導体素子
５・・・・・配線導体
７・・・・・第一電極
７’・・・・第二電極
９・・・・・第三電極
９’・・・・第四電極

Claims (1)

1. 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、該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第一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第一絶縁板と、前記絶縁基体の一方の主面との間に第二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第二絶縁板と、前記第一密閉空間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、前記第二密閉空間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二電極と、前記第一絶縁板および前記第二絶縁板の内側主面にそれぞれ前記第一電極および前記第二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三電極および第四電極とを具備していることを特徴とする圧力検出装置用パッケージ。

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