JP2007139517A - 圧力センサの製造方法並びに圧力センサ及び圧力センサの実装方法 - Google Patents

Abstract

【課題】圧力センサの信頼性を向上させつつ、負荷圧力に対する反応を良好に保つことができる圧力センサを提供する。
【解決手段】上記課題を解決するための圧力センサ１０は、容量変化型のセンサチップ２０を搭載したパッケージ５０のキャビティ７０内にゲル状部材を充填して構成される。そして、前記パッケージ５０は底板５６に受圧口５６ａを備え、前記センサチップ２０は受圧部を前記パッケージ５０の受圧口５６ａに対向させて配置され、前記受圧部の周囲に前記ゲル状部材の流出を防止する隔壁５８を配置したことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧力センサの製造方法、並びに圧力センサ、及び圧力センサの実装方法に係り、特に絶対圧力センサ等、検出部の気密性が要求される圧力センサに好適な圧力センサの製造方法、並びに圧力センサ、及びセンサチップにおける受圧部の保護に好適な圧力センサの実装方法に関する。

圧力センサには、電気的な接続部や構造的な接合部の保護、及び信頼性向上のために、該当部分を保護部材、例えばゲル状部材で被覆するという構成を採るものがある。

例えば特許文献１に開示されている圧力センサがそれである。特許文献１に開示されている圧力センサは、センサチップとしてピエゾ抵抗型のものを採用し、その受圧部や電気的接続部の保護を図る構成としたものである。その構成は、枡型に形成したパッケージと、このパッケージ内に搭載されるセンサチップ、及び前記パッケージに備えられた外部端子と前記センサチップに備えられた内部端子とを電気的に接続するボンディングワイヤとを基本とするものである。このような基本構成を有する圧力センサは、前記パッケージのキャビティ内にゲル状部材、具体的にはフッ素ゲル等を充填し、当該ゲル状部材に前記センサチップとボンディングワイヤを浸漬させる構成を採っている。このような構成とすることにより、前記センサチップの受圧部、及び前記ボンディングワイヤの接続部を外的な力や酸化、腐食から保護することが可能となり、長期に亙り、圧力センサとしての高い信頼性を確保することが可能となる。
特開２００４−２５１７４１号公報

上記のような構成の圧力センサによれば、確かにセンサチップの受圧部やボンディングワイヤ等の接続部を保護することができると考えられる。しかし、上記のような構成の圧力センサでは、受圧部も含めてセンサチップ全体をゲル状部材で覆っているため、ゲル状部材による緩衝作用を受け、負荷圧力に対する反応が鈍くなるという事が考えられる。また、センサチップの周囲全体にゲル状部材が充填されているため、圧力センサの接地状態、すなわち地面を基準とする設置の状態を変えた場合（例えば、圧力センサの上下を逆転して設置した場合）には、重力の影響を受けてセンサチップの受圧部にゲル状部材の重さが負荷されて、測定圧力に誤差を生じるおそれがある。

そこで本発明では、上記課題を解決し、ゲル状部材によってセンサチップを保護することにより圧力センサの信頼性を向上させつつ、負荷圧力に対する反応を良好に保ち、接地状態の如何による圧力誤差を生じさせることの無い圧力センサの製造方法、及び圧力センサを提供することを目的とする。また、本発明では、前記圧力センサをプリント基板に実装するための実装方法を提供することも目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係る圧力センサの製造方法は、１主面に受圧部を有するセンサチップを搭載したパッケージのキャビティ内にゲル状部材を充填して構成される圧力センサの製造方法であって、パッケージに受圧口を形成し、前記受圧口に対して受圧部を対向させた状態でセンサチップを搭載し、前記センサチップの受圧部の外周部と前記パッケージとの間に形成された隙間を封止し、前記パッケージのキャビティ内にゲル状部材を充填して前記センサチップを浸漬することを特徴とする。このような方法により圧力センサを製造することによれば、センサチップにおける基板間の接合部やパッケージに対する実装部は、パッケージのキャビティ内に充填されるゲル状部材によって覆われることとなる。また、実装部は酸化や腐食を免れることとなり、電気的接続を長期的に良好に保つことが可能となる。このため、圧力センサとしての信頼性が向上する。また、センサチップの受圧部はパッケージに設けられた受圧口に対向させて配置され、受圧部の外周部とパッケージとの間に形成された隙間は封止されるため、パッケージのキャビティ内に充填されたゲル状部材が受圧部に流れ出る虞が無い。したがって、ゲル状部材が検出圧力に影響を与えることは無く、圧力検出を高い精度で行うことができる。

また、上記目的を達成するための本発明に係る圧力センサの製造方法は、容量変化型のセンサチップを搭載したパッケージのキャビティ内にゲル状部材を充填して構成される圧力センサの製造方法であって、パッケージの底板に受圧口を形成し、前記受圧口の周囲に突起部を形成し、前記受圧口に対して受圧部を対向させ、前記突起部に対して前記受圧部の外周部を当接させ、前記突起部の外周部、あるいは前記センサチップにおける前記突起部当接面の外周部に塗布した硬化収縮性を有する接着剤により前記センサチップを前記パッケージの底板に固定し、前記パッケージのキャビティ内にゲル状部材を充填して前記センサチップを浸漬することを特徴とするものであっても良い。このような方法により圧力センサを製造する場合であっても、容量変化型のセンサチップにおける基板間の接合部やパッケージに対する実装部は、パッケージのキャビティ内に充填されるゲル状部材によって覆われることとなり、容量変化型のセンサチップに必要とされる検出部の密閉性が長期的に確保されることとなる。また、実装部は酸化や腐食を免れることとなり、電気的接続を長期的に良好に保つことが可能となる。

また、上記特徴を有する圧力センサの製造方法では、パッケージの底板に形成した受圧口の周囲に突起部を形成し、この突起部に対してセンサチップの受圧部の外周部を当接させた状態で受圧部を前記受圧口に対向させて配置している。また、前記当接面の外周部とパッケージの底板とは硬化収縮性を有する接着剤によって固定している。これにより、センサチップは接着剤の硬化作用で前記突起部に引き付けられることとなり、突起部当接面とセンサチップとの間の隙間が封止され、パッケージのキャビティ内に充填するゲル状部材が受圧部側へ流れ出るおそれが無い。したがって、ゲル状部材が検出圧力に影響を与えることは無く、圧力検出を高い精度で行うことができる。

また、上記のような方法により圧力センサを製造する場合には、前記接着剤を導電性接着剤とし、センサチップに設けられた外部端子とパッケージに設けられた内部端子との電気的導通を図るようにすることが望ましい。このようにして圧力センサを製造することにより、センサチップの固定とセンサチップとパッケージとの電気的導通とを１つの工程で実行することができる。従って、センサチップの固定と実装とを別工程で行う場合に比べて工程数が減り、圧力センサの生産性を向上させることができる。

次に、上記目的を達成するための本発明に係る圧力センサは、１主面に受圧部を有するセンサチップを搭載したパッケージのキャビティ内にゲル状部材を充填して構成される圧力センサであって、前記パッケージは底板に受圧口を備え、前記センサチップは受圧部を前記パッケージの受圧口に対向させて配置され、前記受圧部の周囲に前記ゲル状部材の流出を防止する封止部を構成したことを特徴とするものを挙げることができる。このような構成の圧力センサによれば、センサチップにおける基板間の接合部やパッケージに対する実装部は、パッケージのキャビティ内に充填されるゲル状部材によって覆われることとなる。また、実装部は酸化や腐食を免れることとなり、電気的接続を長期的に良好に保つことが可能となる。よって、圧力センサとしての信頼性が向上する。また、センサチップにおける受圧部の周囲には、ゲル状部材の流出を防止する封止部を構成していることより、パッケージのキャビティ内に充填したゲル状部材が受圧部側に流れ出るおそれが無い。また、受圧部はパッケージの底板に備えられた受圧口に対向しているため、外部から負荷される圧力を直接受けることとなり、測定圧力がゲル状部材の影響を受けることが無い。

また、上記目的を達成するための本発明に係る圧力センサは、容量変化型のセンサチップを搭載したパッケージのキャビティ内にゲル状部材を充填して構成される圧力センサであって、前記パッケージは底板に、受圧口及び当該受圧口の周囲に配された隔壁を備え、前記センサチップは受圧部を前記パッケージの受圧口に対向させ、前記受圧部の周囲を前記隔壁の上部へ当接して配置され、前記センサチップを前記パッケージの底板に対し、硬化収縮性を有する接着剤によって固定したことを特徴とするものであっても良い。このような構成の圧力センサであっても、上記構成の圧力センサと同様に、容量変化型のセンサチップにおける基板間の接合部やパッケージに対する実装部は、パッケージのキャビティ内に充填されるゲル状部材によって覆われることとなり、容量変化型のセンサチップに必要とされる検出部の密閉性が長期的に確保されることとなる。また、実装部は酸化や腐食を免れることとなり、電気的接続を長期的に良好に保つことが可能となる。また、センサチップにおける受圧部を対向させる受圧口の周囲には隔壁を備え、受圧部の周囲を前記隔壁に当接させ、センサチップを硬化収縮性を有する接着剤によってパッケージの底板に固定したことにより、受圧部の周囲は前記隔壁に押付けられることとなり、隔壁とセンサチップとの間に生じていた隙間が封止される。このため、パッケージのキャビティ内に充填したゲル状部材が受圧部側に流れ出るおそれが無い。よって、受圧部は受圧口を介して外部から負荷される圧力を直接受けることとなり、測定圧力がゲル状部材の影響を受けることが無い。したがって、信頼性を向上させつつ、負荷圧力に対する反応を良好に保ち、接地状態の如何による圧力誤差を生じさせることの無い圧力センサとすることができる。

また、上記目的を達成するための本発明に係る圧力センサは、容量変化型のセンサチップを搭載したパッケージのキャビティ内にゲル状部材を充填して構成される圧力センサであって、前記パッケージは底板に受圧口を備え、前記センサチップは受圧部となる薄肉部と当該薄肉部の周囲に形成された厚肉部から成る検出片と、前記検出片よりも大きく形成された基体とを有し、前記受圧部を前記受圧口に対向させ、前記厚肉部を前記パッケージの底板に当接して配置され、前記厚肉部の外側へ突出した前記基体に塗布した硬化収縮性を有する接着剤により、前記センサチップを前記パッケージの底板に固定したことを特徴とするものであっても良い。このような構成の圧力センサであっても、上記構成の圧力センサと同様に、容量変化型のセンサチップにおける基板間の接合部やパッケージに対する実装部は、パッケージのキャビティ内に充填されるゲル状部材によって覆われることとなり、容量変化型のセンサチップに必要とされる検出部の密閉性が長期的に確保されることとなる。また、実装部は酸化や腐食を免れることとなり、電気的接続を長期的に良好に保つことが可能となる。また受圧部となる薄肉部の周囲に形成した厚肉部をパッケージの底板に当接させ、厚肉部の外側に塗布した硬化収縮性を有する接着剤によりセンサチップを底板に固定したことにより、厚肉部が上記隔壁の作用を成し、パッケージのキャビティ内に充填したゲル状部材の流出を防止することができる。また、受圧部はパッケージの底板に備えられた受圧口に対向しているため、外部から負荷される圧力を直接受けることとなり、測定圧力がゲル状部材の影響を受けることが無い。したがって、信頼性を向上させつつ、負荷圧力に対する反応を良好に保ち、接地状態の如何による圧力誤差を生じさせることの無い圧力センサとすることができる。

また、上記のような構成の圧力センサでは、前記硬化収縮性を有する接着剤を導電性接着剤とし、前記センサチップと前記パッケージとを電気的に接続することが望ましい。このような構成とすることにより、パッケージに対するセンサチップの固定と、パッケージに対するセンサチップの実装を１つの工程、１つの部材で実行することが可能となる。このため、圧力センサの製造工程が簡略化されると共に、圧力センサ自体の構成も簡略化されることとなり、小型化、薄型化を促進させることが可能となる。

また、上記のような構成の圧力センサでは、前記パッケージの底板の構造を、それぞれ受圧口を有する複数の層から成る構造とし、各層に設けられた受圧口を相互にオフセットさせ、隣接する各層に設けられた受圧口を繋ぐ連通路を設けるようにすると良い。このような構成とすることにより、センサチップの受圧部を保護部材で覆うこと無く、ゴミや異物が受圧部に到達することを防止することができる。

また、上記構成の圧力センサをプリント基板に実装する際には、プリント基板に設けられた受圧口に対して前記圧力センサの底板に備えた受圧口をオフセットして実装すると良い。このようにして圧力センサをプリント基板に実装することによれば、上記のように圧力センサにおけるパッケージの底板を２重構造とした場合と同様な効果を得ることができる。

以下、本発明に係る圧力センサの製造方法、並びに圧力センサ、及び前記圧力センサの実装方法について、図面を参照して詳細に説明する。
まず、本発明の圧力センサに係る第１の実施形態について図１を参照して説明する。なお、図１において、図１（Ａ）は圧力センサの側断面図、図１（Ｂ）はセンサチップの平面図、図１（Ｃ）はパッケージの平面図をそれぞれ示す。

本実施形態の圧力センサ１０は、パッケージ５０と、このパッケージ５０内に搭載されたセンサチップ２０とより成る。
前記パッケージ５０は、ベース５２とリッド６０とより成る。前記ベース５２は、枡状に形成され、底板５６に受圧口５６ａとして用いられる開口部を有する。そして、前記受圧口５６ａの周囲には、ベース５２を構成する側壁５４よりも低背に、かつ枠状に形成された隔壁５８が設けられている。また、前記底板５６には、ベース５２内部に搭載するセンサチップ２０を実装するための内部端子６２，６４が形成されている。なお、当該ベース５２の構成材料としては、セラミックや樹脂等の絶縁性材料であることが望ましいが、前記内部端子６２，６４の短絡を防ぐことができ、内部キャビティ７０の気密性を保つことができる部材であれば、特にこれらに限定するものでは無い。

前記リッド６０は、枡状に形成された前記ベース５２の上部開口部を封止する蓋体である。当該リッド６０の形状は特に限定するものでは無いが、前記ベース５２の上部開口部の形状に合わせた外形、すなわち本実施形態であれば矩形状の外形を持つ板状部材とすると良い。構成材料としては、ガラスや金属、セラミック等であれば良い。

上記構成のベース５２とリッド６０とを接合することでパッケージ５０が構成される。また、本実施形態のパッケージ５０には図示しない外部端子が設けられ、前記内部端子６２，６４と電気的に接続される。

本実施形態のセンサチップ２０は、容量変化型の絶対圧力センサである。したがって、その構成は、検出片２４と、この検出片２４に接合される基体２２とを基本とする。

前記検出片２４は、受圧部を構成する薄肉部２８と、当該薄肉部２８と一体に形成されてその周囲を囲う厚肉部２６とから構成されるダイヤフラムである。本実施形態の検出片２４は、水晶基板を母材とし、この基板における両主面に凹部２８ａ，２８ｂを形成する構成とされている。前記凹部２８ａ，２８ｂのうち、一方の凹部２８ａは開放されて受圧部として外部へ晒されることとなり、他方の凹部２８ｂは密閉され検出部４４を構成する。

前記検出片２４の薄肉部２８であって、前記検出部４４を構成する側の板面（内側面）には、検出用の電極膜３４が形成される。前記電極膜３４は、引出電極により前記厚肉部２６側へ引き回され、当該厚肉部２６に設けられたスルーホール３８を介して、検出片２４の外側面に設けられた外部端子４２へと接続される。

前記基体２２は絶縁体で構成された板体であり、前記検出片２４と対向する面には、前記電極膜３４と対向する位置に電極膜３２が形成されている。当該電極膜３２には引出電極が形成されており、検出片２４に配されたスルーホール３６を介して外部端子４０と電気的に接続される構成となっている。また、基体２２には、前記電極膜３２を被覆する誘電体膜３０が備えられており、電極膜３２と検出片２４に備えられた電極膜３４とが直接接触しない構成とされている。

上記のような構成の検出片２４と基体２２とを接合し、検出部４４を気密に封止することにより本発明に採用するセンサチップ２０を構成することができる。
上記のように構成されるセンサチップ２０を前記パッケージ５０に搭載する際、センサチップ２０の受圧部（薄肉部２８）がベース５２の底板５６に形成された受圧口５６ａ側を向くように配置する。また、センサチップ２０をベース５２に配置する際には、センサチップ２０の検出片２４における厚肉部２６が、ベース５２における隔壁５８の上面に当接するように配置する。そして、センサチップ２０の外部端子４０，４２と、ベース５２に設けられた内部端子６２，６４とを電気的に接続することで、ベース５２に対するセンサチップ２０の実装を完了させる。

本実施形態では、前記外部端子４０，４２と前記内部端子６２，６４との電気的接続に、硬化収縮性を有する導電性接着剤８０を用いる。硬化収縮という特性を有する導電性接着剤８０を用いて外部端子４０，４２と内部端子６２，６４とを接続することで、導電性接着剤８０が硬化することにより、センサチップ２０がベース５２の底板５６に引き付けられることとなる。この作用により、検出片２４の厚肉部２６とベース５２の隔壁５８の上面との間に生じた僅かな隙間が封止されることとなる。

上述のようにしてセンサチップ２０を搭載したベース５２のキャビティ７０内にゲル状部材、例えばフッ素ゲル等を充填する。ゲル状部材の充填は、少なくとも、前記センサチップ２０における検出片２４と基体２２との接合部が浸かるまで行う。なお、好適には、センサチップ２０の全体が前記ゲル状部材に浸かり、ベース５２のキャビティ７０が満たされる程度まで充填することが望ましい。ゲル状部材の充填が終了した後、ベース５２の上部開口部をリッド６０で封止することで、本実施形態の圧力センサ１０が完成する。

上記のような圧力センサ１０では、センサチップ２０の検出片２４と基体２２との接合部がゲル状部材によって覆われるため、微小なピンホールや、スローリーク部を封止することができる。このため、本実施形態の圧力センサ１０は、検出部４４の気密性を長期に亙って維持することが可能となり、高い信頼性を確保することができる。また、センサチップ２０をパッケージ５０に搭載する際の実装部分もゲル状部材によって覆われるため、外部雰囲気による酸化や腐食を防止することができ、信頼性を高めることができる。

また、本実施形態の圧力センサ１０は、導電性接着剤８０の硬化収縮という特性を利用して、ベース５２に設けられた隔壁５８に対して検出片２４の厚肉部２６を押し付けるような構成とした。この作用により、隔壁５８の当接面と検出片２４の厚肉部２６との間に生じていた微小な隙間が塞がれることとなる。このため、ゲル状部材の流出は隔壁５８によって遮断され、ゲル状部材が検出片２４の薄肉部２８側、すなわち受圧部側へ流出することが無くなる。したがって、センサチップ２０の受圧部は、パッケージ５０の底板５６に設けられた受圧口５６ａを介して外部空間に晒されることとなる。このように、本実施形態の圧力センサ１０は、受圧部がゲル状部材によって覆われることが無いため、圧力の検出精度が劣化することが無い。また、圧力センサ１０の接地方向によりゲル状部材の影響を受けて、測定圧力に誤差が生じるということも無い。また、本実施形態の圧力センサ１０では、センサチップ２０をパッケージ５０に実装する際に、ボンディング用のワイヤ等を使用していないため、ワイヤの引き回しに要する高さを考慮する必要が無くなり、圧力センサ１０を低背化することができる。

なお、本実施形態では、検出部４４に形成された電極膜３２，３４を外部端子４０，４２に接続する際、検出片２４にスルーホール３６，３８を設けてこれを利用する旨を記載した。しかしながら、電極膜３２，３４と外部端子４０，４２との電気的接続はこれに限定されるものでは無く、例えば検出片２４の側面に引出電極を形成し、これを利用して電極膜３２，３４と外部端子４０，４２とを接続しても良い。

次に、本実施形態の圧力センサにおけるパッケージ構造の応用例について、図２を参照して説明する。なお、図２において、図２（Ａ）は圧力センサの側断面図であり、図２（Ｂ）は圧力センサの底面図である。

本応用例におけるパッケージ５０は、ベース５２を構成する底板を２重構造としていることを特徴とするものである。２重構造とした底板では、図２（Ａ）、図２（Ｂ）に示すように、第１の底板５６に形成した受圧口５６ａと、第２の底板５７に形成した受圧口５７ａとをオフセット、すなわち相互にズラして配置している。そして、オフセットして配置されたそれぞれの受圧口５６ａ，５７ａは、連通路５７ｂによって連通されている。

ベース５２の底板をこのような構成とすることにより、第２の底板５７に形成された受圧口５７ａより負荷された圧力が連通路５７ｂ、及び第１の底板５６に形成された受圧口５６ａを介して、センサチップ２０の受圧部へと伝達される。

パッケージ５０の構成を上記のようなものとすることで、受圧部に対する圧力の負荷は２つの受圧口５６ａ，５７ａと連通路５７ｂとから成るクランク経路を通過した後に課されることとなる。これにより、受圧部にゴミや異物などが直接到達する確率を下げることができ、圧力センサ１０としての耐久性や信頼性を向上させることができる。なお、図２にはパッケージの底板を２重構造とする構成のみを示したが、底板の構造は、３重、４重等さらに複数の層から成るものであっても良い。底板の構成をこのような複数層から成るものとする場合であっても、各層に設けられた受圧口は相互にオフセットさせ、隣接する層に設けられた受圧口間には連通路を設けるようにすれば良い。このような構成とすることにより、パッケージ底面に開口する受圧口からセンサチップの受圧部までの到達経路を葛折状や、さらに複雑な形状とすることができ、受圧部へのゴミや異物の到達確率をさらに低下させることができる。なお、パッケージ底面に開口する受圧口からセンサチップの受圧部までの到達経路を複雑な形状とした場合であっても、圧力を伝達する物質に変わりは無いため（例えば気体であるため）、圧力センサの感度に悪影響をおよぼす虞は無い。

次に、本実施形態の圧力センサをプリント基板等の基板に実装する際の工夫について図３を参照して説明する。本実施形態の圧力センサ１０をプリント基板９０に実装する際は、プリント基板９０に設けられた開口部９２に対し、パッケージ５０に設けた受圧口５６ａをオフセットさせた状態で配置することが望ましい。プリント基板９０に対する圧力センサ１０の実装は、例えば、スペーサとなる基板５７ｃを介して行うようにすれば良い。

このように圧力センサ１０を実装することにより、上述した２重底板のパッケージによって構成される圧力センサと同様な効果を得ることができる。すなわち、受圧部にゴミや異物などが直接到達する確率を下げることができ、圧力センサとしての耐久性や信頼性を向上させることができるのである。

次に、本発明の圧力センサに係る第２の実施形態について、図４を参照して説明する。なお、図４において、図４（Ａ）は圧力センサの側断面図、図４（Ｂ）はセンサチップの平面図、図４（Ｃ）はパッケージの平面図を示す図である。

本実施形態の圧力センサの基本的な構成は、上述した第１の実施形態に係る圧力センサ１０と同じである。したがって、その機能を同様とする箇所には図１に示した符号に１００を足した符号を附して詳細な説明を省略することとする。本実施形態の圧力センサ１１０は、第１の実施形態で記載したパッケージ５０における隔壁５８（図１参照）を排除し、底板１５６に対して金属パターンや樹脂によるパターン形成等によってゲル状部材の封止部１５８を形成したことを特徴としている。そして、本実施形態の圧力センサ１１０では、前記封止部１５８に対して検出片１２４の厚肉部１２６を当接させ、センサチップ１２０の外部端子１４０，１４２とパッケージ１５０（ベース１５２）の内部端子１６２，１６４とを導電性接着剤１８０によって接続する構成とした。

ここで、金属パターンや樹脂パターンによって形成される封止部１５８は、少なくとも、センサチップ１２０の外部端子１４０，１４２の膜厚とパッケージ１５０の内部端子１６２，１６４の膜厚とを足した厚さよりも厚い膜厚を有するような構成とする。よって、封止部１５８を金属パターンとする場合、その形成は、厚膜化処理が容易なメッキや、金属パターン部材の直接塗布によるパターニング等で行うようにすると良い。

このような構成を特徴とする圧力センサ１１０によれば、パッケージ５０の底板５６から隔壁５８を排除したことにより（図１参照）、パッケージの低背化、すなわち圧力センサの低背化を図ることができる。なお、その他の構成、作用、効果については、上述した第１の実施形態に係る圧力センサ１０と同様である。

次に、本発明の圧力センサに係る第３の実施形態について、図５を参照して説明する。本実施形態の圧力センサの基本構成も、上記第１、第２の実施形態に係る圧力センサと同様に、パッケージとこのパッケージに搭載されるセンサチップとから成ることに変わりは無い。したがって、その機能を同様とする箇所には図１に示す符号に２００を足した符号を附して、その詳細な説明は省略することとする。本実施形態の圧力センサ２１０は、第２の実施形態に係る圧力センサ１１０における封止部１５８を排除し、検出片２２４の厚肉部２２６をパッケージ２５０の底板２５６に押し付けることでゲル状部材の流出を防ぐ構造としたことを特徴とする。

具体的構成は次の通りである。本実施形態では、センサチップ２２０の検出片２２４と比べて基体２２２を大型に形成し、検出片２２４と基体２２２とを接合した際に、検出片２２４の外周に基体２２２が突出し、検出片２２４と基体２２２との間に段差部が生じる構成とした。また、前記のような構成により生じた段差部には、検出片２２４と基体２２２とのそれぞれに形成した電極膜２３４，２３２に接続された外部端子２４２，２４０を配置する構成とした。

上記のように構成したセンサチップ２２０をパッケージ２５０に搭載する際には、前記検出片２２４の厚肉部２２６をパッケージ２５０の底板２５６に当接させる。このとき、受圧部となる薄肉部２２８は、パッケージ２５０の底板２５６に設けられた受圧口２５６ａと対向することとなる。このように配置されたセンサチップ２２０は、当該センサチップ２２０に設けられた外部端子２４０，２４２とパッケージ２５０の内部端子２６２，２６４との間に塗布された導電性接着剤２８０によって電気的に接続されると共に固定される。ここで、検出片２２０の厚肉部２２６は薄肉部２２８に対して枠状に形成されているため、導電性接着剤２８０の硬化収縮作用によってパッケージ２５０の底板２５６に押し付けられることで、パッケージ２５０のキャビティ２７０に充填されたゲル状部材が受圧部側へ流出することを防止する隔壁の作用を奏することとなる。

このような構成の圧力センサ２１０であっても、上記第１の実施形態に係る圧力センサと同様な効果を得ることができる。また、第２の実施形態に係る圧力センサと同様に、パッケージから隔壁を排除していることより、圧力センサの低背化を図ることができる。さらに、本実施形態の圧力センサ２１０は、ゲル状部材の流出を防止する手段としてセンサチップ２２０の構造そのものを利用しているため、パッケージ２５０に対する隔壁や封止部の形成が不要となり、パッケージの製造工程が簡略化される。

次に、本発明の圧力センサに係る第４の実施形態について、図６を参照して説明する。なお、図６において、図６（Ａ）は圧力センサの側断面図であり、図６（Ｂ）は、センサチップの平面図である。本実施形態の圧力センサの基本構成も、上記第１乃至第３の実施形態に係る圧力センサと同様に、パッケージとこのパッケージに搭載されるセンサチップとから成ることに変わりは無い。したがって、その機能を同様とする箇所には図１に示す符号に３００を足した符号を附して、その詳細な説明は省略することとする。本実施形態の圧力センサ３１０は、第３の実施形態に係る圧力センサ２１０と近似しており、検出片３２０の厚肉部３２６をパッケージ３５０の底板３５６に押し付けることでゲル状部材の流出を防ぐ構成としたことを特徴とする。

第３の実施形態に係る圧力センサ２１０との構成上の違いは次のとおりである。第３の実施形態に係る圧力センサ２１０は検出片２２４と基体２２２との大きさを異ならせることにより検出片２２４と基体２２２との間に段差部を形成し、この段差部に外部端子２４０，２４２を配置していた。これに対し本実施形態に係る圧力センサ３１０は、検出片３２０の厚肉部３２６に凸部３２６ａを設け、厚肉部３２６自体を２段構造としたのである。したがって外部端子３４０，３４２の配置位置は、第１、第２の実施形態と同様に、検出片３２４の外縁部とすることができるのである。

上記のような構成とした圧力センサ３１０をパッケージ３５０に実装する際には、まず、検出片３２０の厚肉部３２６における凸部３２６ａをパッケージ３５０の底板３５６に当接させる。このとき、受圧部となる薄肉部３２８は、パッケージ３５０の底板３５６に設けられた受圧口３５６ａと対向することとなる。このように配置されたセンサチップ３２０は、当該センサチップ３２０に設けられた外部端子３４０，３４２とパッケージ３５０の内部端子３６２，３６４との間に塗布された導電性接着剤３８０によって電気的に接続されると共に固定される。ここで、検出片３２４の厚肉部３２６及び凸部３２６ａは薄肉部３２８に対して枠状に形成されているため、厚肉部３２６の凸部３２６ａは導電性接着剤３８０の硬化収縮作用によってパッケージ３５０の底板３５６に押し付けられる。これにより、パッケージ３５０のキャビティ３７０に充填されたゲル状部材が受圧部側へ流出することを防止することができる。

このような構成とすることにより、ゲル状部材の流出の防止を検出片３２４に一体形成された凸部３２６ａで行うことができることとなる。このため、第１、第２の実施形態に係る圧力センサと同様に、センサチップ３２０の検出片３２４と基体３２２とを同じサイズで構成する場合であっても、検出片３２４に備えられた外部端子３４０，３４２とパッケージ３５０に備えられた内部端子３６２，３６４との間に導電性接着剤３８０を配置して実装することができる。
その他の構造、作用、及び効果は、上述した第１乃至第３の実施形態に示した圧力センサと同様である。

次に、本発明の圧力センサに係る第５の実施形態について、図７を参照して説明する。なお、図７において、図７（Ａ）は圧力センサの側断面図であり、図７（Ｂ）はセンサチップの平面図であり、図７（Ｃ）はパッケージの平面図である。

上記それぞれの実施形態では、センサチップについて、検出片に水晶を用いた物を例に挙げて説明してきた。しかしながら、センサチップは、検出片にシリコンを用いたものであっても良い。検出片にシリコンを用いる場合には、検出片の薄肉部自体が電極膜の役割を担うため、検出片の厚肉部にスルーホールを設けて電極を引き出すことはできない。したがって、検出片にシリコンを用いる場合には、以下のような構成とすることが望ましい。なお、図７において、その機能を上記第１の実施形態と同様とする箇所には、図１に示す符号に４００を足した符号を附して詳細な説明は省略することとする。

センサチップ４２０の検出片４２４をシリコンによって構成する場合、基体４２２は検出片４２４よりも大きく形成する。そして、基体４２２に備える外部端子４４０，４４２のうちの一方は、検出片４２４と基体４２２とを接合させた際に前記検出片４２４に接触する位置に配置する（外部端子４４２）。また、基体４２２に配置された電極膜４３２に電気的に接続された外部端子４４０は、誘電体膜４３０によって前記検出片４２４との間に遮蔽領域が設けられる。

本実施形態の圧力センサ４１０に用いられるパッケージ４５０の基本構成は、第１の実施形態に示したパッケージ５０と同様に底板４５６に設けた受圧口４５６ａの周囲に隔壁４５８を備えるものである。また、本実施形態のパッケージ４５０には、前記センサチップ４２０を当該パッケージ４５０に搭載する際にセンサチップ４２０に形成した外部端子４４０，４４２と対向する位置に、実装用の内部端子４６２，４６４が設けられている。

上記のような構成のセンサチップ４２０を、上記のような構成のパッケージ４５０に搭載し、パッケージ４５０のキャビティ４７０にゲル状部材を充填し、リッド４６０によりベース４５２の上部開口部を封止することで、本実施形態に係る圧力センサ４１０は完成する。ここで、パッケージ４５０に対するセンサチップ４２０の搭載は、まず、センサチップ４２０の受圧部をパッケージ４５０の受圧口４５６ａに対向させ、隔壁４５８の上面を検出片４２４の厚肉部４２６へ当接させる。そして、センサチップ４２０の外部端子４４０，４４２とパッケージ４５０の内部端子４６２，４６４との電気的接続は、上記それぞれの実施形態と同様に、導電性接着剤４８０を用いることにより成し得る。また、本実施形態の圧力センサ４１０では、センサチップ４２０の外部端子４４０，４４２を一方の辺に片寄らせたことにより、隔壁４５８に対する厚肉部４２６の押し付け状態が不安定となる。このため、センサチップ４２０における外部端子４４０，４４２の配置位置と反対側に位置する辺の厚肉部４２６に、硬化収縮性を有する接着剤４８１を塗布し、厚肉部４２６と底板４５６とを接続することにより、前記押し付け状態の安定化を図ることができる。
その他の構成、作用、効果については、上述した第１乃至第４の実施形態に示した圧力センサと同様である。

上記それぞれの実施形態ではいずれも、パッケージにセンサチップを実装する手段として導電性接着剤を用いているが、圧力センサの構成としては、図８に示すようなものであっても良い。なお、第１の実施形態と同様な機能を有する箇所には、図１に示す符号に５００を附してその詳細な説明を省略することとする。

図８に示す形態の圧力センサ５１０で採用するセンサチップ５２０は、基体５２２の外側面に外部端子５４０，５４２を配置し、この外部端子５４０，５４２とパッケージ５５０に設けられた内部端子５６２，５６４とをボンディングワイヤ５８０ａで接続するという構成を採ったものである。

パッケージ５５０に対するセンサチップ５２０の搭載の詳細は、次のようなものである。まず、硬化収縮性を有する接着剤５８１を用いてパッケージ５５０にセンサチップ５２０を固定する。上記実施形態と同様に、接着剤５８１が硬化する際の収縮によりセンサチップ５２０の検出片５２４における厚肉部５２６が、隔壁５５８上面に押し付けられる。これによりパッケージ５５０内に充填されるゲル状部材が受圧部側へ流出することを防止することができる。次に、センサチップ５２０をパッケージ５５０に固定することにより、ベース５５２の上部開口部側へ晒されることとなる基体５２２の外側面に配置された外部端子５４０，５４２と、パッケージ５５０に設けられた内部端子５６２，５６４とをボンディングワイヤ５８０ａを用いて接続する。これにより、パッケージ５５０とセンサチップ５２０とを電気的に接続したこととなる。

この後、パッケージ５５０のキャビティ５７０内にゲル状部材を充填することにより、ボンディングワイヤ５８０ａの接続部や、センサチップ５２０の接合部が、外部空間に晒されることが無くなる。パッケージ５５０のキャビティ５７０内にゲル状部材を充填した後、ベース５５２の上部開口部をリッド５６０で封止し、本実施形態に係る圧力センサ５１０が完成する。このような構成の圧力センサ５１０によれば、上記実施形態に係る圧力センサと同様に、長期に亙り高い信頼性を有し、受圧部の感度が良好な圧力センサとすることができる。

なお、上記に示した実施形態ではいずれも、センサチップとして容量変化型のものを採用する場合を例に挙げて説明しているが、本発明に適用されるセンサチップはこれに限定されるものでは無い。

第１の実施形態に係る圧力センサを示す図である。 第１の実施形態に係る圧力センサにおけるパッケージの応用例を示す図である。 第１の実施形態に係る圧力センサをプリント基板に実装する際の様子を示す図である。 第２の実施形態に係る圧力センサを示す図である。 第３の実施形態に係る圧力センサを示す図である。 第４の実施形態に係る圧力センサを示す図である。 第５の実施形態に係る圧力センサを示す図である。 他の実施形態に係る圧力センサを示す図である。

符号の説明

１０………圧力センサ、２０………センサチップ、２２………基体、２４………検出片、２６………厚肉部、２８………薄肉部、３０………誘電体膜、３２………電極膜、３４………電極膜、４０………外部端子、４２………外部端子、５０………パッケージ、５２………ベース、５４………側壁、５６………底板、５６ａ………受圧口、５８………隔壁、６０………リッド、７０………キャビティ、８０………導電性接着剤。

Claims (9)

1. １主面に受圧部を有するセンサチップを搭載したパッケージのキャビティ内にゲル状部材を充填して構成される圧力センサの製造方法であって、
   パッケージに受圧口を形成し、
   前記受圧口に対して受圧部を対向させた状態でセンサチップを搭載し、
   前記センサチップの受圧部の外周部と前記パッケージとの間に形成された隙間を封止し、
   前記パッケージのキャビティ内にゲル状部材を充填して前記センサチップを浸漬することを特徴とする圧力センサの製造方法。
2. 容量変化型のセンサチップを搭載したパッケージのキャビティ内にゲル状部材を充填して構成される圧力センサの製造方法であって、
   パッケージの底板に受圧口を形成し、
   前記受圧口の周囲に突起部を形成し、
   前記受圧口に対して受圧部を対向させ、前記突起部に対して前記受圧部の外周部を当接させ、
   前記突起部の外周部、あるいは前記センサチップにおける前記突起部当接面の外周部に塗布した硬化収縮性を有する接着剤により前記センサチップを前記パッケージの底板に固定し、
   前記パッケージのキャビティ内にゲル状部材を充填して前記センサチップを浸漬することを特徴とする圧力センサの製造方法。
3. 前記接着剤を導電性接着剤とし、センサチップに設けられた外部端子とパッケージに設けられた内部端子との電気的導通を図ることを特徴とする請求項２に記載の圧力センサの製造方法。
4. １主面に受圧部を有するセンサチップを搭載したパッケージのキャビティ内にゲル状部材を充填して構成される圧力センサであって、
   前記パッケージは底板に受圧口を備え、
   前記センサチップは受圧部を前記パッケージの受圧口に対向させて配置され、
   前記受圧部の周囲に前記ゲル状部材の流出を防止する封止部を構成したことを特徴とする圧力センサ。
5. 容量変化型のセンサチップを搭載したパッケージのキャビティ内にゲル状部材を充填して構成される圧力センサであって、
   前記パッケージは底板に、受圧口及び当該受圧口の周囲に配された隔壁を備え、
   前記センサチップは受圧部を前記パッケージの受圧口に対向させ、前記受圧部の周囲を前記隔壁の上部へ当接して配置され、
   前記センサチップを前記パッケージの底板に対し、硬化収縮性を有する接着剤によって固定したことを特徴とする圧力センサ。
6. 容量変化型のセンサチップを搭載したパッケージのキャビティ内にゲル状部材を充填して構成される圧力センサであって、
   前記パッケージは底板に受圧口を備え、
   前記センサチップは受圧部となる薄肉部と当該薄肉部の周囲に形成された厚肉部から成る検出片と、前記検出片よりも大きく形成された基体とを有し、前記受圧部を前記受圧口に対向させ、前記厚肉部を前記パッケージの底板に当接して配置され、
   前記厚肉部の外側へ突出した前記基体に塗布した硬化収縮性を有する接着剤により、前記センサチップを前記パッケージの底板に固定したことを特徴とする圧力センサ。
7. 前記硬化収縮性を有する接着剤を導電性接着剤とし、前記センサチップと前記パッケージとを電気的に接続したことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の圧力センサ。
8. 前記パッケージの底板の構造を、それぞれ受圧口を有する複数の層から成る構造とし、
   各層に設けられた受圧口を相互にオフセットさせ、
   隣接する各層に設けられた受圧口を繋ぐ連通路を設けるようにしたことを特徴とする請求項４乃至請求項７のいずれかに記載の圧力センサ。
9. 請求項４乃至請求項７のいずれかに記載の圧力センサをプリント基板に実装する方法であって、
   プリント基板に設けられた受圧口に対して前記圧力センサの底板に備えた受圧口をオフセットして実装することを特徴とする圧力センサの実装方法。

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