JP2006310431A - 配線基板 - Google Patents

Abstract

【課題】 導体バンプの這い上がりを有効に防止して、圧力変動の検知精度に優れた圧力センサーを構成することが可能な配線基板を提供する。
【解決手段】 配線基板９は、上面に配線導体２が形成された絶縁基板１と、配線導体２に下面が導体バンプ３を介して電気的に接続された弾性板４と、絶縁基板１の上面の弾性板４が接続される領域に形成された、弾性板４の下面が絶縁基板１の上面および配線導体２に接触しないように弾性板４の下面を支持する絶縁バンプ５とを具備する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、絶縁基板の上面に配線導体が形成されて成る配線基板に関するものであり、特に、配線導体に弾性板が電気的に接続された配線基板に関するものである。

化学合成や医療用等の薬液の送液、自動車用燃料ポンプ等の、流体を流す機構を備えた種々の機器で、流体を流す圧力を検知するために用いられる圧力センサー装置として、圧力が作用する方向に弾性変形するような部材を配置した構造のものが知られている。このような弾性変形する部材としては、例えば、ダイヤフラムを、弾性板を介して、セラミック材料等から成る絶縁基板の上面に接続したものが用いられる。

弾性板は、例えば、銅系合金や鉄系合金等の金属板から成り、絶縁基体の配線導体にろう材を介して接合される部位と、その部位から外側に、漸次絶縁基体の上面から離れるように湾曲または屈曲された形状を有して成り、上記接合部が、絶縁基板に形成された配線導体と、はんだ等から成る導体バンプを介して電気的、機械的に接続される。

この弾性板に圧力が加わると、その圧力に応じて湾曲部や屈曲部が弾性変形を起こし、この変形にともなうダイヤフラムの変形を電磁気的に感知することにより圧力を検出することができる。

例えば、弾性板及びダイヤフラムと対向させて配線導体の一部を配設しておくとともに、配線導体にコンデンサーや半導体素子等の電子部品を電気的に接続させておき、弾性板が弾性変形したときにダイヤフラムと配線導体との間で生じる静電容量の変化を上記電子部品で検知するとともに電気信号に変換し、配線導体を介して圧力センサー装置に伝送することにより圧力の変化を検出することができる。
特開２００４−２１７９０号公報 特開２００３−３１３３７号公報

しかしながら、このような配線基板は、弾性板が導体バンプを介して配線導体に電気的・機械的に接続されているため、導体バンプが溶融したときに、弾性板からの荷重によって導体バンプが弾性板の方に押し付けられるようになり、導体バンプの一部が弾性板に這い上がってしまうという問題があった。導体バンプが弾性板に這い上がってしまうと、導体バンプの拘束力により弾性板の弾性変形が妨げられてしまい、弾性板（ばね）としての効果が十分に得られず、送液等の圧力の変動を感度よく検知することが難しくなって、圧力センサー装置としての精度や信頼性が低下するという不具合を生じる。

近年、圧力センサーは、特に車載等の用途において、圧力の検知精度を高くすることが求められているため、わずかな導体バンプの這い上がりに起因する弾性変形のし易さの劣化でも、要求される特性を満足しないようになってきている。

本発明は上記問題点に鑑み案出されたもので、その目的は、導体バンプの這い上がりを有効に防止することができる、検知精度に優れた圧力センサーを構成することが可能な配線基板を提供することにある。

本発明の配線基板は、上面に配線導体が形成された絶縁基板と、前記配線導体に下面が導体バンプを介して電気的に接続された弾性板と、前記絶縁基板の上面の前記弾性板が接続される領域に形成された、前記弾性板の下面が前記絶縁基板の上面および前記配線導体に接触しないように前記弾性板の下面を支持する絶縁バンプとを具備していることを特徴とするものである。

また、本発明の配線基板は、前記弾性板の両端が上側に湾曲していることを特徴とするものである。

さらに、本発明の配線基板は、一つの前記弾性板に対して同じ高さの前記絶縁バンプが複数形成されていることを特徴とするものである。

またさらに、本発明の配線基板は、前記導体バンプと前記絶縁バンプとが交互に配置されていることを特徴とするものである。

本発明の配線基板によれば、絶縁基板の上面の弾性板が接続される領域に形成された、弾性板の下面が絶縁基板の上面および配線導体に接触しないように弾性板の下面を支持する絶縁バンプを備えることから、弾性板を配線導体に接続するときに、導体バンプが溶融したとしても、弾性板の荷重は絶縁バンプで支えることができ、導体バンプに荷重がかかって弾性板に押し付けられるようなことはなく、導体バンプが弾性板に這い上がるのを有効に防止することが可能となる。これにより、圧力の検知精度に優れた圧力センサーを構成することが可能な配線基板を得ることができる。

また、本発明の配線基板によれば、弾性板の両端を上側に湾曲させることにより、弾性板が上下方向の圧力の変動に応じて、一方の端に偏ることなく、正確に、かつ感度良く弾性変形し、弾性板に接続されたダイヤフラムの変動の検知の精度を向上させることができる。

さらに、本発明の配線基板によれば、一つの弾性板に対して同じ高さの絶縁バンプを複数形成することにより、導体バンプに作用しようとする弾性板の荷重を、複数の絶縁バンプで、広い範囲にわたって高さを同じにして確実に支えることができる。これにより、導体バンプが弾性板に押し付けられて這い上がるといった不都合をより一層確実に防止することができる。

またさらに、本発明の配線基板によれば、導体バンプと絶縁バンプとを交互に配置させておくことにより、例えば、検知精度を高めるために導体バンプが複数形成されているような場合であっても、絶縁バンプが導体バンプの周りに対称的に形成されることとなり、導体バンプ間を絶縁バンプでより確実に弾性板を支え、弾性板が片側に傾いて導体バンプを介して配線基板に接続されるのを有効に防止することができる。

以下、本発明を添付図面に基づき詳細に説明する。図１は本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す断面図である。図１において、１は絶縁基板、２は配線導体、３は導体バンプ、４は弾性板、５は絶縁バンプである。これら絶縁基板１，配線導体２，導体バンプ３，弾性板４および絶縁バンプ５により配線基板９が主に構成される。

絶縁基板１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，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焼結体等の電気絶縁材料から成る。

絶縁基板１は、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合、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，溶剤を添加混合して泥漿状となすとともに、これをドクターブレード法を採用してシート状となすことにより複数枚のセラミックグリーンシートを得て、しかる後、セラミックグリーンシートを切断加工や打ち抜き加工により適当な形状とするとともにこれを複数枚積層し、最後にこの積層されたセラミックグリーンシートを還元雰囲気中、約１６００℃の温度で焼成することによって製作される。

絶縁基板１の上面に形成された配線導体２は、電気信号を伝送する機能を有し、例えば、配線基板９により圧力センサーが形成される場合であれば、感知した圧力を電気信号として外部へ伝える役割を果たす。

配線導体２は、タングステン，モリブデン，銅，銀，パラジウム，金等のメタライズ導体により形成されている。

配線導体２は、例えば、絶縁基板１となるセラミックグリーンシートにタングステン等の金属ペーストを所定のパターンで印刷しておくことにより形成される。

配線導体２に、導体バンプ３を介して弾性板４が電気的に接続されている。

弾性板４は、上下方向に作用する圧力に応じて弾性変形することにより、その圧力の変動を電磁気的に検知することができるようにするためのものである。

そのため、弾性板４は、上下方向に応力が作用したときに、その応力に応じて上下に弾性変形するようにして配置、接続される。

このような弾性板４としては、銅系合金等の金属板に、配線導体２に接続される部位から外側に向かって漸次湾曲または屈曲した形状となるように曲げ加工を施したもの等が用いられる。

この弾性板４に圧力が作用すると、その圧力に応じて、湾曲または屈曲した部分に弾性変形が生じる。この場合、例えば弾性板４の上端にダイヤフラムを接続しておくと、弾性板４の変形に応じてダイヤフラムにたわみが生じ、そのたわみに起因してダイヤフラムと配線導体２との間の静電容量が変動する。

この静電容量の変動を、電気信号として、配線導体２を介して圧力センサー装置を構成する感知部（電流計等）に伝送することにより、圧力や、その圧力の変動を検出することができる。

弾性板４を、導体バンプ３を介して配線導体２と電気的に接続させるには、例えば、あらかじめ、はんだ等の導電性接続材を配線導体２の所定部位に接合して導体バンプ形成してから、その上に弾性板４を位置決め載置し、その後、はんだを加熱溶融させて接合させること等の手段が用いられる。

また、絶縁基板１の上面の弾性板４が接続される領域（図示せず）には、絶縁バンプ５が形成されている。

絶縁バンプ５は、弾性板４の下面が絶縁基板１の上面および配線導体２に接触しないように弾性板４の下面を支持する機能をなす。

かかる構成により、弾性板４を配線導体２に接続するときに、導体バンプ３が溶融したとしても、弾性板４の荷重は絶縁バンプ５で支えることができるため、導体バンプ３に荷重がかかって弾性板４に押し付けられるようなことはなく、導体バンプ３が弾性板４に這い上がるのを有効に防止することができる。

従って、本発明によれば、弾性板４が導体バンプ３を介して配線導体２に接続された圧力センサーを形成する配線基板９において、導体バンプ３の這い上がりが有効に防止された、圧力検知精度に優れた圧力センサーを形成することが可能な配線基板９を提供することができる。

なお、絶縁バンプ５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，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焼結体等の電気絶縁材料から成る。

また、絶縁バンプ５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，溶剤を添加混合してセラミックペーストを作製し、このセラミックペーストをスクリーン印刷法で、セラミックグリーンシートの所定位置に塗布しておくことにより形成される。

このような絶縁バンプ５は、絶縁基板１に対する接合強度の確保や生産性等を考慮すると、絶縁基板１を形成するのと同様の絶縁材料で形成することが好ましい。

特に、絶縁バンプ５は、平面視して円形であることが好ましく、弾性板４が導体バンプ３を介し、絶縁基板１に斜めに接続することが無いように、導体バンプ３の周りに対称に配置することが好ましい。

また、本発明の配線基板９において、弾性板４の両端は上側に湾曲させておくことが好ましい。この場合、弾性板４が上下方向の圧力変動に応じて、一方の端に偏ることなく、正確に、かつ感度良く弾性変形し、弾性板に接続されたダイヤフラムの変動の検知の精度を向上させることができる。

また、弾性板４の湾曲の形状としては、最も高い弾性係数が得られ、且つ弾性変形範囲の広い半円形が好ましい。

弾性板４の材料としては、ベリリウム銅，リン青銅，チタン銅合金等銅合金が使われる。弾性板４は、例えば、ベリリウム銅の板材に切断加工や曲げ加工等の金属加工を施し、を所定の寸法、形状に加工することにより作製される。

また、本発明の配線基板９において、絶縁バンプ５は、一つの弾性板４に対して同じ高さのものが複数形成されていることが好ましい。

これにより、導体バンプ３に作用しようとする弾性板４の荷重を、絶縁バンプ５で、広い範囲にわたってより確実に支えることができる。これにより、導体バンプ３が弾性板４に押し付けられて這い上がるのをより一層確実に防止することができるようになり、圧力変動の検知精度に優れた圧力センサーを、より一層容易に、かつ確実に構成することが可能となる。

なお、この場合、絶縁バンプ５は、複数のものの全部が同じ高さであることが好ましい。

また、複数の絶縁バンプ５は、上から見たときの形状も、同じ形状に揃えることが、より好ましい。

さらに、本発明の配線基板９において、導体バンプ３と絶縁バンプ５とは交互に配置されていることが好ましい。

これにより、例えば、検知精度を高めるために導体バンプ３が複数形成されている場合であっても、導体バンプ３の周りに対称的に絶縁バンプ５が形成されることになり、導体バンプ３同士の間を絶縁バンプ５でより確実に弾性板４を支えることができ、弾性板５が片側に傾いて導体バンプ３を介して配線基板９に接続されることはなく、そのため、より一層圧力変動の検知精度に優れた圧力センサーを形成することが可能な配線基板９を提供することができるようになる。

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
しない範囲であれば種々の変更は可能である。

本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す断面図である。

符号の説明

１・・・・絶縁基板
２・・・・配線導体
３・・・・導体バンプ
４・・・・弾性板
５・・・・絶縁バンプ
９・・・・配線基板

Claims (4)

1. 上面に配線導体が形成された絶縁基板と、前記配線導体に下面が導体バンプを介して電気的に接続された弾性板と、前記絶縁基板の上面の前記弾性板が接続される領域に形成された、前記弾性板の下面が前記絶縁基板の上面および前記配線導体に接触しないように前記弾性板の下面を支持する絶縁バンプとを具備していることを特徴とする配線基板。
2. 前記弾性板は、両端が上側に湾曲していることを特徴とする請求項１記載の配線基板。
3. 前記絶縁バンプは、一つの前記弾性板に対して同じ高さのものが複数形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の配線基板。
4. 前記導体バンプと前記絶縁バンプとは交互に配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の配線基板。

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