JP2007248212A - 圧力センサパッケージ及び電子部品 - Google Patents
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Abstract
【課題】外部からの応力を受け難い圧力センサと種々の機能を有する各種デバイスとを備えたチップサイズパッケージを実現することにより、平面的にも立体（高さ）的にも小型・薄型化され、高機能化、高密度化が可能な圧力センサパッケージを提供する。
【解決手段】本発明の圧力センサパッケージ２０は、半導体基板１２の一面において、その中央域αの内部に該一面と略平行して広がる空間（基準圧力室）１３を備え、この空間の一方側に位置する薄板化された領域をダイアフラム部１４とし、このダイアフラム部に感圧素子１５を配してなり、前記一面において、前記ダイアフラム部を除いた外縁域βに配され、前記感圧素子ごとに電気的に接続された導電部１６を少なくとも備えた圧力センサ１０と、前記導電部にそれぞれ配され、該導電部と個別に電気的に接続されるバンプ１８と、前記バンプを介して電気的に接続される積層基板２１と、を備える。
【選択図】図１
【解決手段】本発明の圧力センサパッケージ２０は、半導体基板１２の一面において、その中央域αの内部に該一面と略平行して広がる空間（基準圧力室）１３を備え、この空間の一方側に位置する薄板化された領域をダイアフラム部１４とし、このダイアフラム部に感圧素子１５を配してなり、前記一面において、前記ダイアフラム部を除いた外縁域βに配され、前記感圧素子ごとに電気的に接続された導電部１６を少なくとも備えた圧力センサ１０と、前記導電部にそれぞれ配され、該導電部と個別に電気的に接続されるバンプ１８と、前記バンプを介して電気的に接続される積層基板２１と、を備える。
【選択図】図１
Description
本発明は、圧力センサパッケージ及び電子部品に係り、詳しくは小型化された圧力センサパッケージ及び電子部品に関する。
近年、圧力センサは、家電品、医療機器、自動車部品など様々な分野で使用されており、中でも半導体圧力センサは小型で高信頼性を有するため、その用途はますます拡大している。
その一例としては、たとえば図２１に示すようなものが挙げられる。この圧力センサ２１０は、シリコン等からなる半導体基板２１２の一面において、その中央域の内部に該一面と略平行して広がる、基準圧力室としての空間２１３と、該空間２１３の一方側に位置する薄板化された領域によりなるダイアフラム部２１４と、圧力による該ダイアフラム部２１４の歪抵抗の変化を測定するために複数配された、感圧素子としての歪ゲージ２１５と、前記一面において、前記ダイアフラム部２１４を除いた外縁域に配され、前記歪ゲージ２１５ごとに電気的に接続された電極２１６等を備えている。
このような圧力センサ２１０は、ダイアフラム部２１４が圧力を受けて撓むと、各歪ゲージ２１５にダイアフラム部２１４の歪み量に応じた応力が発生し、この応力に応じて歪ゲージ２１５の抵抗値が変化する。この抵抗値変化を電気信号として取り出すことにより、圧力センサ２１０は圧力を検出する（たとえば、特許文献１参照。）
その一例としては、たとえば図２１に示すようなものが挙げられる。この圧力センサ２１０は、シリコン等からなる半導体基板２１２の一面において、その中央域の内部に該一面と略平行して広がる、基準圧力室としての空間２１３と、該空間２１３の一方側に位置する薄板化された領域によりなるダイアフラム部２１４と、圧力による該ダイアフラム部２１４の歪抵抗の変化を測定するために複数配された、感圧素子としての歪ゲージ２１５と、前記一面において、前記ダイアフラム部２１４を除いた外縁域に配され、前記歪ゲージ２１５ごとに電気的に接続された電極２１６等を備えている。
このような圧力センサ２１０は、ダイアフラム部２１４が圧力を受けて撓むと、各歪ゲージ２１５にダイアフラム部２１４の歪み量に応じた応力が発生し、この応力に応じて歪ゲージ２１５の抵抗値が変化する。この抵抗値変化を電気信号として取り出すことにより、圧力センサ２１０は圧力を検出する（たとえば、特許文献１参照。）
また、この半導体圧力センサの一つであるピエゾ抵抗型圧力センサは、その検知圧力に比例した電圧信号を出力する。しかしながら、この出力電圧は一般的に数ｍＶ〜数十ｍＶと小さいため、用途に応じてこの出力電圧を増幅することが必要となる。また、出力電圧のバラツキが大きく、さらには温度によっても出力特性が変化するため、これらを補償する回路をセンサに組み込む必要もある。
これを実現する方法として、たとえば上述した増幅・補償回路を内蔵したＡＳＩＣと圧力センサとを一緒にパッケージしてモジュール化したものがある。
その一例としては、たとえば図２２に示すようなものが挙げられる。この圧力センサパッケージ２２０は、プリント基板などの基台２２１と、圧力導入口２２２を備えた樹脂等からなる蓋体２２３とからなる筐体２２２を備え、該筐体２２２の内部空間において、圧力センサ２２５（２１０）と、ＡＳＩＣなどの各種デバイス２３１が基台２２１に載置されている。そして、圧力センサ２２５（２１０）及びデバイス２３１がワイヤボンド２２６によりそれぞれ異なる外部端子２２７と電気的に接続されると共に、圧力センサ２２５（２１０）とデバイス２３１とが他のワイヤボンド２２６により電気的に接続されて一つのパッケージを形成している。
その一例としては、たとえば図２２に示すようなものが挙げられる。この圧力センサパッケージ２２０は、プリント基板などの基台２２１と、圧力導入口２２２を備えた樹脂等からなる蓋体２２３とからなる筐体２２２を備え、該筐体２２２の内部空間において、圧力センサ２２５（２１０）と、ＡＳＩＣなどの各種デバイス２３１が基台２２１に載置されている。そして、圧力センサ２２５（２１０）及びデバイス２３１がワイヤボンド２２６によりそれぞれ異なる外部端子２２７と電気的に接続されると共に、圧力センサ２２５（２１０）とデバイス２３１とが他のワイヤボンド２２６により電気的に接続されて一つのパッケージを形成している。
しかしながら、従来の圧力センサパッケージにおいては、次のような課題があった。
（１）圧力センサと各種デバイス（たとえば、ＡＳＩＣ）とを同一のプリント基板上に設置しているため、平面的な小型化には限界がある。
（２）圧力センサとデバイスとの間、圧力センサ又はデバイスと外部端子との間を、ワイヤボンドにより電気的に接続しているため、立体（高さ）的な小型化、すなわち薄型化が困難である。
（３）今後、パッケージの小型化に加え、高機能化、高密度化を要求されることが予測され、異種デバイスを混載等する際に適したパッケージ構造を構築する必要がある。
（１）圧力センサと各種デバイス（たとえば、ＡＳＩＣ）とを同一のプリント基板上に設置しているため、平面的な小型化には限界がある。
（２）圧力センサとデバイスとの間、圧力センサ又はデバイスと外部端子との間を、ワイヤボンドにより電気的に接続しているため、立体（高さ）的な小型化、すなわち薄型化が困難である。
（３）今後、パッケージの小型化に加え、高機能化、高密度化を要求されることが予測され、異種デバイスを混載等する際に適したパッケージ構造を構築する必要がある。
さらに、従来の差圧タイプの圧力センサは、基板上に抵抗体を形成し、その抵抗体が配される領域の基板を薄くすることにより圧力の検知部を形成するが、基板を薄くするにあたっては、抵抗体が配されている面とは反対側の面より、同領域とほぼ同じ大きさで基板をエッチングすることになる。そのため、その検知部は、厚さ方向に見て抵抗体が配されている領域のみが残るので、外部からの影響を受け易いものであった。
特開２００２−３４０７１４号公報
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、外部からの応力を受け難い圧力センサと種々の機能を有する各種デバイスとを備えたチップサイズパッケージを実現することにより、平面的にも立体（高さ）的にも小型・薄型化され、高機能化、高密度化が可能な圧力センサパッケージを提供することを第一の目的とする。また、このような圧力センサパッケージを搭載することにより、小型で軽量な電子部品を提供することを第二の目的とする。
本発明の請求項１に係る圧力センサパッケージは、半導体基板の一面において、その中央域の内部に該一面と略平行して広がる空間を備え、該空間の一方側に位置する薄板化された領域をダイアフラム部とし、該ダイアフラム部に感圧素子を配してなり、前記一面において、前記ダイアフラム部を除いた外縁域に配され、前記感圧素子ごとに電気的に接続された導電部を少なくとも備えた圧力センサと、前記導電部にそれぞれ配され、該導電部と個別に電気的に接続されるバンプと、前記バンプを介して電気的に接続される積層基板と、を備えたことを特徴とする。
本発明の請求項２に係る圧力センサパッケージは、半導体基板の一面において、その中央域の内部に該一面と略平行して広がる空間を備え、該空間の一方側に位置する薄板化された領域をダイアフラム部とし、該ダイアフラム部に感圧素子を配してなり、前記一面において、前記ダイアフラム部を除いた外縁域に配され、前記感圧素子ごとに電気的に接続された導電部を備え、一端が前記導電部に電気的に接続し、他端がその他面に露呈するように、前記半導体基板の内部を貫通してなる貫通電極を該導電部ごとに少なくとも備えた圧力センサと、前記貫通電極の露呈した部分にそれぞれ配され、該貫通電極と個別に電気的に接続されるバンプと、前記バンプを介して電気的に接続される積層基板と、を備えたことを特徴とする。
本発明の請求項３に係る圧力センサパッケージは、請求項１又は２において、前記空間は、その他方側に半導体基板の他面に向かって開口し、当該空間と前記半導体基板の外部とを連通する孔部を備えていることを特徴とする。
本発明の請求項４に係る圧力センサパッケージは、請求項１乃至３のいずれか１項において、前記積層基板は、機能素子を備えていることを特徴とする。
本発明の請求項５に係る圧力センサパッケージは、請求項４において、前記機能素子は、前記積層基板の積層方向からみて前記圧力センサと重なる位置に配されていることを特徴とする。
本発明の請求項６に係る圧力センサパッケージは、請求項４において、前記機能素子は、前記積層基板の積層方向からみて前記圧力センサと重ならない位置に配され、前記積層基板は、前記圧力センサのダイアフラム部と対向するように、前記空隙に連通する孔部を備えていることを特徴とする。
本発明の請求項７に係る圧力センサパッケージは、請求項５又は６において、前記半導体基板と前記積層基板との間をなす空隙に、該空隙を囲む封止部を配したことを特徴とする。
本発明の請求項８に係る電子部品は、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の圧力センサパッケージを備えたことを特徴とする。
本発明の請求項１に係る圧力センサパッケージ（以下、「第一の圧力センサパッケージ」とも呼ぶ。）では、半導体基板の中央域の内部に備えられた空間の一方側に位置する薄板化された領域をダイアフラム部とし、該ダイアフラム部を除いた前記半導体基板の外縁域に配した感圧素子ごとに電気的に接続される導電部にそれぞれ配され、該導電部と個別に電気的に接続されるバンプを介して電気的に接続される積層基板を備えて構成した。つまり、第一の圧力センサパッケージは、圧力センサと積層基板とを前記導電部に配されたバンプによって電気的に接続して構成される。
このような構成は、積層基板内に各種機能を有する種々の回路を立体的に取り込むことを可能とし、圧力センサと種々の機能を備えるデバイスとが同一基板の表面上に配置されることを解消して、平面的な小型化が実現されたチップサイズパッケージを実現できる効果をもたらす。また、バンプを用いて積層基板が接続されると、ダイアフラム部や感圧素子に加わる機械的あるいは熱的な影響が抑制できる効果をもたらす。また、バンプを用いて積層基板と直接接続させる構成は、従来の圧力センサパッケージが必須としていた圧力センサを内包する筐体、及び圧力センサと各種デバイスまたは圧力センサと外部基板の間を電気的に繋ぐワイヤボンドやリードなどの接続部材を、一切不要とする。しかも、ダイアフラム部を形成するにあたって、感圧素子が配されている面とは反対側の面より半導体基板をエッチングして薄く形成する必要もなく、半導体基板を外から見た場合に、その外縁域と中央域とがほぼ同じ厚さをもつ構成とすることができる。
したがって、本発明によれば、筐体などを必要とせず、平面的にも立体（高さ）的にも小型・薄型化され、高機能化、高密度化とを一緒に図ることが可能な圧力センサパッケージを提供することができる。
このような構成は、積層基板内に各種機能を有する種々の回路を立体的に取り込むことを可能とし、圧力センサと種々の機能を備えるデバイスとが同一基板の表面上に配置されることを解消して、平面的な小型化が実現されたチップサイズパッケージを実現できる効果をもたらす。また、バンプを用いて積層基板が接続されると、ダイアフラム部や感圧素子に加わる機械的あるいは熱的な影響が抑制できる効果をもたらす。また、バンプを用いて積層基板と直接接続させる構成は、従来の圧力センサパッケージが必須としていた圧力センサを内包する筐体、及び圧力センサと各種デバイスまたは圧力センサと外部基板の間を電気的に繋ぐワイヤボンドやリードなどの接続部材を、一切不要とする。しかも、ダイアフラム部を形成するにあたって、感圧素子が配されている面とは反対側の面より半導体基板をエッチングして薄く形成する必要もなく、半導体基板を外から見た場合に、その外縁域と中央域とがほぼ同じ厚さをもつ構成とすることができる。
したがって、本発明によれば、筐体などを必要とせず、平面的にも立体（高さ）的にも小型・薄型化され、高機能化、高密度化とを一緒に図ることが可能な圧力センサパッケージを提供することができる。
本発明の請求項２に係る圧力センサパッケージ（以下、「第二の圧力センサパッケージ」とも呼ぶ。）では、半導体基板の中央域の内部に備えられた空間の一方側に位置する薄板化された領域をダイアフラム部とし、該ダイアフラム部を除いた前記半導体基板の外縁域に配した感圧素子ごとに電気的に接続される導電部を少なくとも備えると共に、一端が前記導電部に電気的に接続し、他端がその他面に露呈するように、前記半導体基板の内部を貫通してなる貫通電極を該導電部ごとに設けて構成した。つまり、第二の圧力センサパッケージは、半導体基板の内部を貫通する貫通電極によって、ダイアフラム部とは反対側の面に電気配線を引き出すことを可能とし、圧力センサと積層基板とを前記貫通電極に配されたバンプによって電気的に接続して構成される。
このような構成は、積層基板内に各種機能を有する種々の回路を立体的に取り込むことを可能とし、圧力センサと種々の機能を備えるデバイスとが同一基板の表面上に配置されることを解消して、平面的な小型化が実現されたチップサイズパッケージを実現できると共に、導電部が備えられた面とは異なる面に、たとえばバンプ等の接続部材を配置することの自由度を上げる効果をもたらす。また、バンプを用いて積層基板と直接接続させる構成は、従来の圧力センサパッケージが必須としていた圧力センサを内包する筐体、及び圧力センサと各種デバイスまたは圧力センサと外部基板の間を電気的に繋ぐワイヤボンドやリードなどの接続部材を、一切不要とする。しかも、ダイアフラム部を形成するにあたって、感圧素子が配されている面とは反対側の面より半導体基板をエッチングして薄く形成する必要もなく、半導体基板を外から見た場合に、その外縁域と中央域とがほぼ同じ厚さをもつ構成とすることができる。
したがって、本発明によれば、筐体などを必要とせず、平面的にも立体（高さ）的にも小型・薄型化され、高機能化、高密度化とを一緒に図ることが可能であると共に、外部基板の要求に応じた接続自由度を備えた構造を備えた圧力センサパッケージを提供することができる。
このような構成は、積層基板内に各種機能を有する種々の回路を立体的に取り込むことを可能とし、圧力センサと種々の機能を備えるデバイスとが同一基板の表面上に配置されることを解消して、平面的な小型化が実現されたチップサイズパッケージを実現できると共に、導電部が備えられた面とは異なる面に、たとえばバンプ等の接続部材を配置することの自由度を上げる効果をもたらす。また、バンプを用いて積層基板と直接接続させる構成は、従来の圧力センサパッケージが必須としていた圧力センサを内包する筐体、及び圧力センサと各種デバイスまたは圧力センサと外部基板の間を電気的に繋ぐワイヤボンドやリードなどの接続部材を、一切不要とする。しかも、ダイアフラム部を形成するにあたって、感圧素子が配されている面とは反対側の面より半導体基板をエッチングして薄く形成する必要もなく、半導体基板を外から見た場合に、その外縁域と中央域とがほぼ同じ厚さをもつ構成とすることができる。
したがって、本発明によれば、筐体などを必要とせず、平面的にも立体（高さ）的にも小型・薄型化され、高機能化、高密度化とを一緒に図ることが可能であると共に、外部基板の要求に応じた接続自由度を備えた構造を備えた圧力センサパッケージを提供することができる。
本発明の請求項８に係る電子部品では、上述した構成を備える、圧力センサパッケージを搭載したことを特徴とする。この圧力センサパッケージは、搭載した際に嵩張る筐体などが不要なことから、圧力センサパッケージを収容する容積が大幅に低減されると共に、筐体などに相当する重量も削減される。よって、本発明によれば、小型で軽量な電子部品の提供が可能となる。
以下、最良の形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。
本発明に係る圧力センサパッケージは、圧力センサの半導体基板に配された導電部にバンプを配し、該バンプを介して積層基板が圧力センサと電気的に接続してなる構造（第一の圧力センサパッケージ）と、圧力センサの半導体基板に配された導電部と一端が電気的に接続し、他端が該半導体基板の他面に露呈するように、半導体基板の内部を貫通して設けられた貫通電極の他端にバンプを配し、該バンプを介して積層基板が圧力センサと電気的に接続してなる構造（第二の圧力センサパッケージ）とに大きく分けることができる。
本発明に係る圧力センサパッケージは、圧力センサの半導体基板に配された導電部にバンプを配し、該バンプを介して積層基板が圧力センサと電気的に接続してなる構造（第一の圧力センサパッケージ）と、圧力センサの半導体基板に配された導電部と一端が電気的に接続し、他端が該半導体基板の他面に露呈するように、半導体基板の内部を貫通して設けられた貫通電極の他端にバンプを配し、該バンプを介して積層基板が圧力センサと電気的に接続してなる構造（第二の圧力センサパッケージ）とに大きく分けることができる。
＜第一実施形態＞
まず、第一の圧力センサパッケージについて、図１乃至図８に基づき説明する。
図１は、本発明に係る圧力センサパッケージの一例を示す模式的な断面図（ａ）と、模式的な平面図（ｂ）であり、図１（ａ）は図１（ｂ）に示すＡ−Ａ線に沿った断面を表している。すなわち、図１（ｂ）はダイアフラム部を設けた面である。
まず、第一の圧力センサパッケージについて、図１乃至図８に基づき説明する。
図１は、本発明に係る圧力センサパッケージの一例を示す模式的な断面図（ａ）と、模式的な平面図（ｂ）であり、図１（ａ）は図１（ｂ）に示すＡ−Ａ線に沿った断面を表している。すなわち、図１（ｂ）はダイアフラム部を設けた面である。
図１に示すように、第一の圧力センサパッケージ２０は、圧力センサ１０の導電部１６にそれぞれ配され、該導電部１６と個別に電気的に接続されるバンプ１８を介して電気的に接続される積層基板２１を備えることによって構成されている。
また、図２は、第一の圧力センサパッケージに用いる圧力センサの一例を示す模式的な断面図である。
図２に示すように、この第一の圧力センサパッケージ２０を構成する圧力センサ１０は、平板状の半導体基板１２を基材とし、この半導体基板１２の一面において、その中央域αの内部に該一面と略平行して広がる空間（基準圧力室）１３を備え、該空間１３の一方側に位置する薄板化された領域をダイアフラム部１４とする。このダイアフラム部１４には複数の感圧素子１５が配されている。また、前記一面において、前記ダイアフラム部１４を除いた外縁域βには、前記感圧素子１５ごとに電気的に接続された導電部１６が配されている。したがって、圧力センサ１０は、絶対圧センサとして機能する構造を備えている。
図２に示すように、この第一の圧力センサパッケージ２０を構成する圧力センサ１０は、平板状の半導体基板１２を基材とし、この半導体基板１２の一面において、その中央域αの内部に該一面と略平行して広がる空間（基準圧力室）１３を備え、該空間１３の一方側に位置する薄板化された領域をダイアフラム部１４とする。このダイアフラム部１４には複数の感圧素子１５が配されている。また、前記一面において、前記ダイアフラム部１４を除いた外縁域βには、前記感圧素子１５ごとに電気的に接続された導電部１６が配されている。したがって、圧力センサ１０は、絶対圧センサとして機能する構造を備えている。
これにより、圧力センサ１０では、ダイアフラム部１４を形成するにあたって、感圧素子１５が配されている面とは反対側の面より半導体基板１２をエッチングして薄く形成する必要もなく、半導体基板１２を外から見た場合に、その外縁域βと中央域αとがほぼ同じ厚さをもつ構成とすることができる。
また、圧力センサ１０において、バンプ１８を載置するための導電部１６を除く外縁域βは、絶縁部（不図示）によって覆われる形態が好ましい。絶縁部を設けることにより、感圧素子１５が絶縁層によって被覆した構成が得られる。この構成とした第一の圧力センサパッケージ２０では、バンプ１８をたとえば積層基板２１と接続させる際に、バンプ１８以外の外縁域βは全て絶縁部によって被覆されているので、積層基板２１に対して感圧素子１５の絶縁性が十分に確保される。また、絶縁部は、感圧素子１５の外気との接触を遮断するため感圧素子１５の耐食性を向上させると共に、感圧素子１５がダイアフラム部１４を介さずに直接、外部から受ける機械的な影響を大幅に削減する効果も有する。
なお、バンプ１８は、必ずしも電極パッドのような導電部１６の上に配されるもののみを示すものではなく、配線層（不図示）を介して導電部１６からずれた位置に配されるものを含んでいる。
これにより、積層基板２１との接続位置について高い自由度を有することができる。
これにより、積層基板２１との接続位置について高い自由度を有することができる。
図１は、感圧素子１５として機能するゲージ抵抗（Ｒ１〜Ｒ４）が配された例であり、各ゲージ抵抗は、不図示のリード配線を介して、ホイットストーンブリッジ（図３）を構成するように電気的に接続されている。図３は、感圧素子（ゲージ抵抗）の電気的な配線図である。このような感圧素子１５は、ダイアフラム部１４の周縁部に配置すると良い。周縁部においては圧縮と引張の両応力が感圧素子１５に加わり易いので、感度の良い圧力センサが得られる。
したがって、第一の圧力センサパッケージ２０では、圧力センサ１０と積層基板２１とがバンプ１８を介して接続されるので、積層基板内に各種機能を有する種々の回路を立体的に取り込むことが可能となると共に、従来の圧力センサパッケージが必須構成としていた圧力センサを内包する筐体などが不要となるので、極めて小型化の圧力センサパッケージが得られる。また、筐体などを構成する各部材が削減されると共に、筐体内に圧力センサをパッケージングする工程も不要となるので、大幅な低コスト化が図れる。また、積層基板２１と接続することにより、圧力センサ１０はダイアフラム部１４や感圧素子１５に加わる機械的あるいは熱的な影響が抑制されるものとなる。さらには、複数の電気的な接続個所が生じてしまうワイヤボンドやリード等を用いておらず、バンプ１８のみによって圧力センサ１０と積層基板２１とを接続する構成としたことにより、優れた接続信頼性も同時に得られる。
上記構造とした圧力センサパッケージは、図４に示すように、前記空間１３の他方側に、前記空間１３と前記半導体基板１２の外部とを連通する孔部（以下、「連通孔」と呼ぶ。）１７を設ける構成とする圧力センサ１１を備えた圧力センサパッケージ３０としても良い。
図４は、本発明に係る第一の圧力センサパッケージの他の例を示す模式的な断面図である。
図４は、本発明に係る第一の圧力センサパッケージの他の例を示す模式的な断面図である。
すなわち、圧力センサ１１は、平板状の半導体基板１２を基材とし、この半導体基板１２の一面において、その中央域αの内部に該一面と略平行して広がる空間（基準圧力室）１３を備え、該空間１３の一方側に位置する薄板化された領域をダイアフラム部１４とする。このダイアフラム部１４には複数の感圧素子１５が配されている。また、前記一面において、前記ダイアフラム部１４を除いた外縁域βには、前記感圧素子１５ごとに電気的に接続された導電部１６が配されている。さらに、前記空間１３の他方側に、当該半導体基板１２の他面に向かって開口し、前記空間１３と前記半導体基板１２の外部とを連通する連通孔１７を設けることにより構成される。したがって、圧力センサ１１は、ゲージ圧センサとして機能する構造を備えている。
このような構成の圧力センサパッケージ３０では、圧力基準室である空間１３が連通孔１７によって外部（たとえば、大気）に開放されているので、基準圧が外圧（たとえば、大気圧）となり、測定時に必要としていた外圧の測定による補正を行なう必要がなく、ゲージ圧を直接測定することができる。
また、このときダイアフラム部１４が積層基板２１側に対向して配置され、連通孔１７が実装面と反対側に開口することとなり、当該連通孔１７を圧力導入口として利用することも可能である。
また、このときダイアフラム部１４が積層基板２１側に対向して配置され、連通孔１７が実装面と反対側に開口することとなり、当該連通孔１７を圧力導入口として利用することも可能である。
また、本発明の圧力センサパッケージは、図５に示すように、積層基板２１が、機能素子３１を備える構成とする圧力センサパッケージ４０としても良い。
図５は、本発明に係る第一の圧力センサパッケージのさらに他の例を示す模式的な断面図である。
この機能素子３１としては、たとえば圧力センサ１０から出力された電気信号を増幅・補償等する機能を備えた回路を内蔵したＡＳＩＣや、その他のデバイスなどが挙げられる。
図５は、本発明に係る第一の圧力センサパッケージのさらに他の例を示す模式的な断面図である。
この機能素子３１としては、たとえば圧力センサ１０から出力された電気信号を増幅・補償等する機能を備えた回路を内蔵したＡＳＩＣや、その他のデバイスなどが挙げられる。
このような構成の圧力センサパッケージ４０では、機能素子３１を埋め込んだ積層基板２１と圧力センサ１０をバンプ１８により実装してパッケージ化しているので、小型で軽量、かつ非常に薄い圧力センサパッケージを実現できる。また、積層基板２１内に機能素子３１を備えているので、従来は外付けとされていた構成が不要となり、ワイヤボンドやリード等の接続部材や接続に要する製造工程が削減できる。また、基板外部からの物理的あるいは化学的な影響が回避されるので、電気的な接続品質の向上も図れる。さらに、種々の機能素子３１を積層基板２１内に埋め込むことにより、高機能、高密度の圧力センサパッケージを提供できる。
この際、機能素子３１は、積層基板２１の積層方向から見て圧力センサ１０と重なる位置に配すると、平面的に小型化された圧力センサパッケージとすることができる。
なお、図５では、圧力センサとして、絶対圧センサとして機能する構造を備えた圧力センサ１０が示されているが、本発明はこれに限らず、ゲージ圧センサとして機能する構造を備えた圧力センサ１１を用いることとしても良い。
なお、図５では、圧力センサとして、絶対圧センサとして機能する構造を備えた圧力センサ１０が示されているが、本発明はこれに限らず、ゲージ圧センサとして機能する構造を備えた圧力センサ１１を用いることとしても良い。
また、本発明の圧力センサパッケージは、図６に示すように、機能素子３１は、積層基板２１の積層方向から見て圧力センサ１０と重ならない位置に配され、前記積層基板２１は、前記圧力センサ１０のダイアフラム部１４と対向するように、前記空隙に連通する孔部（以下、「開放口」と呼ぶ。）２２を備えているものとしても良い。
図６は、本発明に係る第一の圧力センサパッケージのさらに他の例を示す模式的な断面図である。
図６は、本発明に係る第一の圧力センサパッケージのさらに他の例を示す模式的な断面図である。
このような構成の圧力センサパッケージ４０では、積層基板２１の開放口２２を圧力導入口として利用することできる。
なお、図６においても、圧力センサとして、絶対圧センサとして機能する構造を備えた圧力センサ１０が示されているが、本発明はこれに限らず、ゲージ圧センサとして機能する構造を備えた圧力センサ１１を用いるものとしても良い。
なお、図６においても、圧力センサとして、絶対圧センサとして機能する構造を備えた圧力センサ１０が示されているが、本発明はこれに限らず、ゲージ圧センサとして機能する構造を備えた圧力センサ１１を用いるものとしても良い。
また、本発明の圧力センサパッケージは、図７に示すように、半導体基板１２と積層基板２１との間をなす空隙に、該空隙を囲む封止部１９又は２９を配するものとしても良い。
図７（ａ）及び（ｂ）は、本発明に係る第一の圧力センサパッケージのさらに他の例をそれぞれ示す模式的な断面図である。
図７（ａ）及び（ｂ）は、本発明に係る第一の圧力センサパッケージのさらに他の例をそれぞれ示す模式的な断面図である。
図７（ａ）に示す圧力センサパッケージ６０Ａは、圧力センサの半導体基板１２と積層基板２１との間をなす空隙のうち、バンプ１８より外域側に、当該バンプ１８とくっつくように封止部１９を、たとえばリング状に配し、圧力センサを支えるように構成したものである。
また、図７（ｂ）に示す圧力センサパッケージ６０Ｂは、圧力センサの半導体基板１２と積層基板２１との間をなす空隙のうち、バンプ１８より内域側に、当該バンプ１８とは離れて封止部２９を、たとえばリング状に配し、圧力センサを支えるように構成したものである。
また、図７（ｂ）に示す圧力センサパッケージ６０Ｂは、圧力センサの半導体基板１２と積層基板２１との間をなす空隙のうち、バンプ１８より内域側に、当該バンプ１８とは離れて封止部２９を、たとえばリング状に配し、圧力センサを支えるように構成したものである。
これら封止部１９又は２９には、樹脂を用いることができるが、これに限定されず、はんだ、フィルム、又はこれらの組合せを適宜利用することができる。
なお、図７（ａ）及び（ｂ）においても、圧力センサとして、絶対圧センサとして機能する構造を備えた圧力センサが示されているが、本発明はこれに限らず、ゲージ圧センサとして機能する構造を備えた圧力センサを用いるものとしても良い。
なお、図７（ａ）及び（ｂ）においても、圧力センサとして、絶対圧センサとして機能する構造を備えた圧力センサが示されているが、本発明はこれに限らず、ゲージ圧センサとして機能する構造を備えた圧力センサを用いるものとしても良い。
また、本発明の圧力センサパッケージは、図８に示すように、機能素子３１が、積層基板２１の積層方向から見て圧力センサ１０と重ならない位置に配され、前記積層基板２１は、前記圧力センサ１０のダイアフラム部１４と対向するように、前記空隙に連通する孔開放口２２を備えた構成の場合、半導体基板１２と積層基板２１との間をなす空隙に、該空隙を囲む封止部１９又は２９を配するものとしても良い。
図８（ａ）及び（ｂ）は、本発明に係る第一の圧力センサパッケージのさらに他の例をそれぞれ示す模式的な断面図である。
図８（ａ）及び（ｂ）は、本発明に係る第一の圧力センサパッケージのさらに他の例をそれぞれ示す模式的な断面図である。
図８（ａ）に示す圧力センサパッケージ７０Ａは、圧力センサの半導体基板１２と積層基板２１との間をなす空隙のうち、バンプ１８より外域側に、当該バンプ１８とくっつくように封止部１９を、たとえばリング状に配することで気密をとると共に、圧力センサを支えるように構成したものである。
また、図８（ｂ）に示す圧力センサパッケージ７０Ｂは、圧力センサの半導体基板１２と積層基板２１との間をなす空隙のうち、バンプ１８より内域側に、当該バンプ１８とは離れて封止部２９を、たとえばリング状に配することで気密をとると共に、圧力センサを支えるように構成したものである。
これにより、前記孔開放口２２がより効果的に圧力導入口として作用するものとなる。
また、図８（ｂ）に示す圧力センサパッケージ７０Ｂは、圧力センサの半導体基板１２と積層基板２１との間をなす空隙のうち、バンプ１８より内域側に、当該バンプ１８とは離れて封止部２９を、たとえばリング状に配することで気密をとると共に、圧力センサを支えるように構成したものである。
これにより、前記孔開放口２２がより効果的に圧力導入口として作用するものとなる。
これら封止部１９又は２９もまた、樹脂を用いることができるが、これに限定されず、はんだ、フィルム、又はこれらの組合せを適宜利用することができる。
なお、図８（ａ）及び（ｂ）においても、圧力センサとして、絶対圧センサとして機能する構造を備えた圧力センサが示されているが、本発明はこれに限らず、ゲージ圧センサとして機能する構造を備えた圧力センサを用いるものとしても良い。
なお、図８（ａ）及び（ｂ）においても、圧力センサとして、絶対圧センサとして機能する構造を備えた圧力センサが示されているが、本発明はこれに限らず、ゲージ圧センサとして機能する構造を備えた圧力センサを用いるものとしても良い。
次に、図９を参照して、図５に示す圧力センサパッケージを製造する方法について説明する。
まず、図９（ａ）に示すように、たとえばシリコン基板などの半導体基板１２内に空間（圧力基準室）１３を備える圧力センサ（たとえば、図２参照。）の導電部１６と個別に電気的に接続するように、当該導電部１６にそれぞれバンプ１８を形成する。
このような半導体基板１２の内部に空間（圧力基準室）１３を備えてなる構造の圧力センサは、たとえばS.Armbruster等により開示された方法（S.Armbruster et.al.,“A NOVEL MICROMACHINING PROCESS FOR THE FABRICATION OF MONOCRYSTALLINE SI-MEMBRANES USING POROUS SILICON”，Digest of Technical Papers Transducers ’03, 2003, pp.246.）により作製される。
まず、図９（ａ）に示すように、たとえばシリコン基板などの半導体基板１２内に空間（圧力基準室）１３を備える圧力センサ（たとえば、図２参照。）の導電部１６と個別に電気的に接続するように、当該導電部１６にそれぞれバンプ１８を形成する。
このような半導体基板１２の内部に空間（圧力基準室）１３を備えてなる構造の圧力センサは、たとえばS.Armbruster等により開示された方法（S.Armbruster et.al.,“A NOVEL MICROMACHINING PROCESS FOR THE FABRICATION OF MONOCRYSTALLINE SI-MEMBRANES USING POROUS SILICON”，Digest of Technical Papers Transducers ’03, 2003, pp.246.）により作製される。
バンプ１８は、たとえばはんだボールを搭載して形成することができる。なお、はんだボールは、電極パッド等の導電部１６上に直接搭載することもできるし、一度再配線層を形成しておき、導電部とは別の場所で当該再配線層と電気的に接続するようにはんだボールを搭載することもできる。
一方、図９（ｂ）に示すように、ＡＳＩＣなどの機能素子３１を埋め込んだ積層基板２１を作製する。
このような機能素子３１を埋め込んでなる構造の積層基板２１は、たとえば次のようにして作製される。
まず、片面銅箔付きポリイミド基材（ＣＣＬ）の銅箔面に、エッチングを施し回路を形成する。次に、ポリイミド基材の銅箔面とは反対側の面に、層間接着材をラミネートする。次いで、レーザ照射により、ポリイミド絶縁層及び接着材層にビアホールを開口する。さらに、開口したビアホールに、スクリーン印刷法などを用いて導電性ペーストを充填する。そして、同様の方法で製造された複数（たとえば、３枚）の基材を位置合わせした上で重ね合わせ、一括で加熱・加圧を行うことにより貼り合せることで積層基板を作製する。
このような機能素子３１を埋め込んでなる構造の積層基板２１は、たとえば次のようにして作製される。
まず、片面銅箔付きポリイミド基材（ＣＣＬ）の銅箔面に、エッチングを施し回路を形成する。次に、ポリイミド基材の銅箔面とは反対側の面に、層間接着材をラミネートする。次いで、レーザ照射により、ポリイミド絶縁層及び接着材層にビアホールを開口する。さらに、開口したビアホールに、スクリーン印刷法などを用いて導電性ペーストを充填する。そして、同様の方法で製造された複数（たとえば、３枚）の基材を位置合わせした上で重ね合わせ、一括で加熱・加圧を行うことにより貼り合せることで積層基板を作製する。
そして、バンプ１８と電気的に接続するように積層基板２１を備えることによって、図５に示すような圧力センサパッケージ４０が作製されるものとなる。
また、図１０を参照して、図８（ａ）に示す圧力センサパッケージを製造する方法について説明する。
まず、図１０（ａ）に示すように、たとえばシリコン基板などの半導体基板１２内に空間（圧力基準室）１３を備える圧力センサ（たとえば、図２参照。）の導電部１６と個別に電気的に接続するように、当該導電部１６にそれぞれバンプ１８を形成する。
まず、図１０（ａ）に示すように、たとえばシリコン基板などの半導体基板１２内に空間（圧力基準室）１３を備える圧力センサ（たとえば、図２参照。）の導電部１６と個別に電気的に接続するように、当該導電部１６にそれぞれバンプ１８を形成する。
一方、図１０（ｂ）に示すように、ＡＳＩＣなどの機能素子３１を埋め込んだ積層基板２１に、当該積層基板２１を貫通する開放口２２を形成する。開放口２２は一層ごとに形成したものを積層して形成しても良いし、積層基板を作成後一括して抜いても良い。この開放口２２はレーザ等の物理的加工により形成することができるが、レーザ以外にもマイクロドリルを用いた機械的加工でも作製可能である。なお、積層基板２１は、上述した方法によって作製できる。
次に、図１０（ｃ）に示すように、圧力センサのダイアフラム部１４と開放口２２が対向し、バンプ１８と電気的に接続するように積層基板２１を備えることによって、図６に示すような圧力センサパッケージ５０が作製されるものとなる。
そして、図１０（ｄ）に示すように、さらに圧力センサの半導体基板１２と積層基板２１との間をなす空隙のうち、バンプ１８より外域側に封止部１９を配することによって、図８（ａ）に示すような圧力センサパッケージ７０Ａが作製されるものとなる。
＜第二実施形態＞
次に、第二の圧力センサパッケージについて、図１１乃至図１８に基づき説明する。
図１１は、本発明に係る圧力センサパッケージの一例を示す模式的な断面図（ａ）と、模式的な平面図（ｂ）であり、図１（ａ）は図１（ｂ）に示すＡ−Ａ線に沿った断面を表している。すなわち、図１（ｂ）はダイアフラム部を設けた面である。
次に、第二の圧力センサパッケージについて、図１１乃至図１８に基づき説明する。
図１１は、本発明に係る圧力センサパッケージの一例を示す模式的な断面図（ａ）と、模式的な平面図（ｂ）であり、図１（ａ）は図１（ｂ）に示すＡ−Ａ線に沿った断面を表している。すなわち、図１（ｂ）はダイアフラム部を設けた面である。
図１１に示すように、第二の圧力センサパッケージ１２０は、圧力センサ１１０の導電部１１６に一端１２６ａが電気的に接続し、他端１２６ｂが半導体基板１１２の他面に露呈するように、前記半導体基板１１２の内部を貫通してなる貫通電極１２６と個別に電気的に接続されるバンプ１１８を介して電気的に接続される積層基板１２１を備えることによって構成されている。
また、図１２は、第二の圧力センサパッケージに用いる圧力センサの一例を示す模式的な断面図である。
図１２に示すように、この第二の圧力センサパッケージ１２０を構成する圧力センサ１１０は、平板状の半導体基板１１２を基材とし、この半導体基板１１２の一面において、その中央域γの内部に該一面と略平行して広がる空間（基準圧力室）１１３を備え、該空間１１３の一方側に位置する薄板化された領域をダイアフラム部１１４とする。このダイアフラム部１１４には複数の感圧素子１１５が配されている。また、前記一面において、前記ダイアフラム部１１４を除いた外縁域δには、前記感圧素子１１５ごとに電気的に接続された導電部１１６が配されている。さらに、一端１２６ａが前記導電部１１６に電気的に接続し、他端１２６ｂが当該半導体基板１１２の他面に露呈するように、前記半導体基板１１２の内部を貫通してなる貫通電極１２６を該導電部１１６ごとに設けている。したがって、圧力センサ１１０は、絶対圧センサとして機能する構造を備えている。
図１２に示すように、この第二の圧力センサパッケージ１２０を構成する圧力センサ１１０は、平板状の半導体基板１１２を基材とし、この半導体基板１１２の一面において、その中央域γの内部に該一面と略平行して広がる空間（基準圧力室）１１３を備え、該空間１１３の一方側に位置する薄板化された領域をダイアフラム部１１４とする。このダイアフラム部１１４には複数の感圧素子１１５が配されている。また、前記一面において、前記ダイアフラム部１１４を除いた外縁域δには、前記感圧素子１１５ごとに電気的に接続された導電部１１６が配されている。さらに、一端１２６ａが前記導電部１１６に電気的に接続し、他端１２６ｂが当該半導体基板１１２の他面に露呈するように、前記半導体基板１１２の内部を貫通してなる貫通電極１２６を該導電部１１６ごとに設けている。したがって、圧力センサ１１０は、絶対圧センサとして機能する構造を備えている。
これにより、圧力センサ１１０では、ダイアフラム部１１４を形成するにあたって、感圧素子１１５が配されている面とは反対側の面より半導体基板１１２をエッチングして薄く形成する必要もなく、半導体基板１１２を外から見た場合に、その外縁域δと中央域γとがほぼ同じ厚さをもつ構成とすることができる。
また、圧力センサ１１０において、バンプ１１８を載置するための導電部１１６を除く外縁域δは、絶縁部（不図示）によって覆われる形態が好ましい。絶縁部を設けることにより、感圧素子１１５が絶縁層によって被覆した構成が得られる。この構成とした第二の圧力センサパッケージ１２０では、絶縁部は、感圧素子１１５の外気との接触を遮断するため感圧素子１１５の耐食性を向上させると共に、感圧素子１１５がダイアフラム部１１４を介さずに直接、外部から受ける機械的な影響を大幅に削減する効果も有する。
なお、バンプ１１８は、必ずしも電極パッドのような導電部１１６の上に配されるもののみを示すものではなく、配線層（不図示）を介して導電部１１６からずれた位置に配されるものを含んでいる。
これにより、積層基板１２１との接続位置について高い自由度を有することができる。
これにより、積層基板１２１との接続位置について高い自由度を有することができる。
図１１は、感圧素子１１５として機能するゲージ抵抗（Ｒ１〜Ｒ４）が配された例であり、各ゲージ抵抗は、不図示のリード配線を介して、ホイットストーンブリッジ（図１３）を構成するように電気的に接続されている。図１３は、感圧素子（ゲージ抵抗）の電気的な配線図である。このような感圧素子１１５は、ダイアフラム部１１４の周縁部に配置すると良い。周縁部においては圧縮と引張の両応力が感圧素子１１５に加わり易いので、感度の良い圧力センサが得られる。
したがって、第二の圧力センサパッケージ１２０では、圧力センサ１１０と積層基板２１とがバンプ１１８を介して接続されるので、積層基板内に各種機能を有する種々の回路を立体的に取り込むことが可能となると共に、従来の圧力センサパッケージが必須構成としていた圧力センサを内包する筐体などが不要となるので、極めて小型化の圧力センサパッケージが得られる。また、筐体などを構成する各部材が削減されると共に、筐体内に圧力センサをパッケージングする工程も不要となるので、大幅な低コスト化が図れる。また、半導体基板１１２の内部を貫通する貫通電極１２６によって、ダイアフラム部１１４とは反対側の面に電気配線を引き出すことが可能な構造を備えた圧力センサが得られる。さらには、複数の電気的な接続個所が生じてしまうワイヤボンドやリード等を用いておらず、バンプ１１８のみによって圧力センサ１１０と積層基板１２１とを接続する構成としたことにより、優れた接続信頼性も同時に得られる。
上記構造とした圧力センサパッケージは、図１４に示すように、前記空間１１３の他方側に、前記空間１１３と前記半導体基板１１２の外部とを連通する孔部（以下、「連通孔」と呼ぶ。）１１７を設ける構成とする圧力センサ１１１を備えた圧力センサパッケージ１３０としても良い。
図１４は、本発明に係る第二の圧力センサパッケージの他の例を示す模式的な断面図である。
図１４は、本発明に係る第二の圧力センサパッケージの他の例を示す模式的な断面図である。
すなわち、圧力センサ１１１は、平板状の半導体基板１１２を基材とし、この半導体基板１１２の一面において、その中央域γの内部に該一面と略平行して広がる空間（基準圧力室）１１３を備え、該空間１１３の一方側に位置する薄板化された領域をダイアフラム部１１４とする。このダイアフラム部１１４には複数の感圧素子１１５が配されている。また、前記一面において、前記ダイアフラム部１１４を除いた外縁域δには、前記感圧素子１１５ごとに電気的に接続された導電部１１６が配されている。また、前記空間１１３の他方側に、当該半導体基板１１２の他面に向かって開口し、前記空間１１３と前記半導体基板１１２の外部とを連通する孔部（以下、「連通孔」とも呼ぶ。）１１７を備える。さらに、一端１２６ａが前記導電部１１６に電気的に接続し、他端１２６ｂが当該半導体基板１１２の他面に露呈するように、前記半導体基板１１２の内部を貫通してなる貫通電極１２６を該導電部１１６ごとに設けることにより構成される。したがって、圧力センサ１１１は、ゲージ圧センサとして機能する構造を備えている。
このような構成の圧力センサパッケージ１３０では、圧力基準室である空間１１３が連通孔１１７によって外部（たとえば、大気）に開放されているので、基準圧が外圧（たとえば、大気圧）となり、測定時に必要としていた外圧の測定による補正を行なう必要がなく、ゲージ圧を直接測定することができるゲージ圧センサとして機能すると共に、半導体基板１１２の内部を貫通する貫通電極１２６によって、ダイアフラム部１１４とは反対側の面に電気配線を引き出すことが可能な構造を備えた圧力センサが得られる。
また、本発明の圧力センサパッケージは、図１５に示すように、積層基板１２１が、機能素子１３１を備える構成とする圧力センサパッケージ１４０としても良い。
図１５は、本発明に係る第一の圧力センサパッケージのさらに他の例を示す模式的な断面図である。
この機能素子１３１としては、たとえば圧力センサ１１０から出力された電気信号を増幅・補償等する機能を備えた回路を内蔵したＡＳＩＣや、その他のデバイスなどが挙げられる。
図１５は、本発明に係る第一の圧力センサパッケージのさらに他の例を示す模式的な断面図である。
この機能素子１３１としては、たとえば圧力センサ１１０から出力された電気信号を増幅・補償等する機能を備えた回路を内蔵したＡＳＩＣや、その他のデバイスなどが挙げられる。
このような構成の圧力センサパッケージ１４０では、機能素子１３１を埋め込んだ積層基板１２１と圧力センサ１１０をバンプ１１８により実装してパッケージ化しているので、小型で軽量、かつ非常に薄い圧力センサパッケージを実現できる。また、積層基板１２１内に機能素子１３１を備えているので、従来は外付けとされていた構成が不要となり、ワイヤボンドやリード等の接続部材や接続に要する製造工程が削減できる。また、基板外部からの物理的あるいは化学的な影響が回避されるので、電気的な接続品質の向上も図れる。さらに、種々の機能素子１３１を積層基板１２１内に埋め込むことにより、高機能、高密度の圧力センサパッケージを提供できる。
この際、機能素子１３１は、積層基板１２１の積層方向から見て圧力センサ１１０と重なる位置に配すると、平面的に小型化された圧力センサパッケージとすることができる。
なお、図１５では、圧力センサとして、絶対圧センサとして機能する構造を備えた圧力センサ１１０が示されているが、本発明はこれに限らず、ゲージ圧センサとして機能する構造を備えた圧力センサ１１１を用いることとしても良い。
なお、図１５では、圧力センサとして、絶対圧センサとして機能する構造を備えた圧力センサ１１０が示されているが、本発明はこれに限らず、ゲージ圧センサとして機能する構造を備えた圧力センサ１１１を用いることとしても良い。
また、本発明の圧力センサパッケージは、図１６に示すように、機能素子１３１は、積層基板１２１の積層方向から見て圧力センサ１１０と重ならない位置に配され、前記積層基板１２１は、前記圧力センサ１１０のダイアフラム部１１４と対向するように、前記空隙に連通する孔部（以下、「開放口」と呼ぶ。）１２２を備えているものとしても良い。
図１６は、本発明に係る第一の圧力センサパッケージのさらに他の例を示す模式的な断面図である。
図１６は、本発明に係る第一の圧力センサパッケージのさらに他の例を示す模式的な断面図である。
このような構成の圧力センサパッケージ１４０では、積層基板１２１の開放口１２２を圧力導入口として利用することできる。
なお、図１６においても、圧力センサとして、絶対圧センサとして機能する構造を備えた圧力センサ１１０が示されているが、本発明はこれに限らず、ゲージ圧センサとして機能する構造を備えた圧力センサ１１１を用いるものとしても良い。
なお、図１６においても、圧力センサとして、絶対圧センサとして機能する構造を備えた圧力センサ１１０が示されているが、本発明はこれに限らず、ゲージ圧センサとして機能する構造を備えた圧力センサ１１１を用いるものとしても良い。
また、本発明の圧力センサパッケージは、図１７に示すように、半導体基板１１２と積層基板１２１との間をなす空隙に、該空隙を囲む封止部１１９又は１２９を配するものとしても良い。
図１７（ａ）及び（ｂ）は、本発明に係る第一の圧力センサパッケージのさらに他の例をそれぞれ示す模式的な断面図である。
図１７（ａ）及び（ｂ）は、本発明に係る第一の圧力センサパッケージのさらに他の例をそれぞれ示す模式的な断面図である。
図１７（ａ）に示す圧力センサパッケージ１６０Ａは、圧力センサの半導体基板１１２と積層基板１２１との間をなす空隙のうち、バンプ１１８より外域側に、当該バンプ１１８とくっつくように封止部１１９を、たとえばリング状に配し、圧力センサを支えるように構成したものである。
また、図１７（ｂ）に示す圧力センサパッケージ１６０Ｂは、圧力センサの半導体基板１１２と積層基板１２１との間をなす空隙のうち、バンプ１１８より内域側に、当該バンプ１１８とは離れて封止部１２９を、たとえばリング状に配し、圧力センサを支えるように構成したものである。
また、図１７（ｂ）に示す圧力センサパッケージ１６０Ｂは、圧力センサの半導体基板１１２と積層基板１２１との間をなす空隙のうち、バンプ１１８より内域側に、当該バンプ１１８とは離れて封止部１２９を、たとえばリング状に配し、圧力センサを支えるように構成したものである。
これら封止部１１９又は１２９には、樹脂を用いることができるが、これに限定されず、はんだ、フィルム、又はこれらの組合せを適宜利用することができる。
なお、図１７（ａ）及び（ｂ）においても、圧力センサとして、絶対圧センサとして機能する構造を備えた圧力センサが示されているが、本発明はこれに限らず、ゲージ圧センサとして機能する構造を備えた圧力センサを用いるものとしても良い。
なお、図１７（ａ）及び（ｂ）においても、圧力センサとして、絶対圧センサとして機能する構造を備えた圧力センサが示されているが、本発明はこれに限らず、ゲージ圧センサとして機能する構造を備えた圧力センサを用いるものとしても良い。
また、本発明の圧力センサパッケージは、図１８に示すように、機能素子１３１が、積層基板１２１の積層方向から見て圧力センサ１１０と重ならない位置に配され、前記積層基板１２１は、前記圧力センサ１１０のダイアフラム部１１４と対向するように、前記空隙に連通する孔開放口１２２を備えた構成の場合、半導体基板１１２と積層基板１２１との間をなす空隙に、該空隙を囲む封止部１１９又は１２９を配するものとしても良い。
図１８（ａ）及び（ｂ）は、本発明に係る第一の圧力センサパッケージのさらに他の例をそれぞれ示す模式的な断面図である。
図１８（ａ）及び（ｂ）は、本発明に係る第一の圧力センサパッケージのさらに他の例をそれぞれ示す模式的な断面図である。
図１８（ａ）に示す圧力センサパッケージ１７０Ａは、圧力センサの半導体基板１１２と積層基板１２１との間をなす空隙のうち、バンプ１１８より外域側に封止部１１９を、たとえばリング状に配することで気密をとると共に、圧力センサを支えるように構成したものである。
また、図１８（ｂ）に示す圧力センサパッケージ１７０Ｂは、圧力センサの半導体基板１１２と積層基板１２１との間をなす空隙のうち、バンプ１１８より内域側に、当該バンプ１１８とは離れて封止部１２９を、たとえばリング状に配することで気密をとると共に、圧力センサを支えるように構成したものである。
これにより、前記孔開放口１２２がより効果的に圧力導入口として作用するものとなる。
また、図１８（ｂ）に示す圧力センサパッケージ１７０Ｂは、圧力センサの半導体基板１１２と積層基板１２１との間をなす空隙のうち、バンプ１１８より内域側に、当該バンプ１１８とは離れて封止部１２９を、たとえばリング状に配することで気密をとると共に、圧力センサを支えるように構成したものである。
これにより、前記孔開放口１２２がより効果的に圧力導入口として作用するものとなる。
これら封止部１１９又は１２９もまた、樹脂を用いることができるが、これに限定されず、はんだ、フィルム、又はこれらの組合せを適宜利用することができる。
なお、図１８（ａ）及び（ｂ）においても、圧力センサとして、絶対圧センサとして機能する構造を備えた圧力センサが示されているが、本発明はこれに限らず、ゲージ圧センサとして機能する構造を備えた圧力センサを用いるものとしても良い。
なお、図１８（ａ）及び（ｂ）においても、圧力センサとして、絶対圧センサとして機能する構造を備えた圧力センサが示されているが、本発明はこれに限らず、ゲージ圧センサとして機能する構造を備えた圧力センサを用いるものとしても良い。
次に、図１９を参照して、図１５に示す圧力センサパッケージを製造する方法について説明する。
まず、図１９（ａ）に示すように、たとえばシリコン基板などの半導体基板１１２内に空間（圧力基準室）１１３を備える圧力センサ（たとえば、図２参照。）の導電部１１６に接続する貫通孔１２３を形成する。
このような半導体基板１１２の内部に空間（圧力基準室）１１３を備えてなる構造の圧力センサは、たとえばS.Armbruster等により開示された方法（S.Armbruster et.al.,“A NOVEL MICROMACHINING PROCESS FOR THE FABRICATION OF MONOCRYSTALLINE SI-MEMBRANES USING POROUS SILICON”，Digest of Technical Papers Transducers ’03, 2003, pp.246.）により作製される。
まず、図１９（ａ）に示すように、たとえばシリコン基板などの半導体基板１１２内に空間（圧力基準室）１１３を備える圧力センサ（たとえば、図２参照。）の導電部１１６に接続する貫通孔１２３を形成する。
このような半導体基板１１２の内部に空間（圧力基準室）１１３を備えてなる構造の圧力センサは、たとえばS.Armbruster等により開示された方法（S.Armbruster et.al.,“A NOVEL MICROMACHINING PROCESS FOR THE FABRICATION OF MONOCRYSTALLINE SI-MEMBRANES USING POROUS SILICON”，Digest of Technical Papers Transducers ’03, 2003, pp.246.）により作製される。
貫通孔１２３は、たとえば直径８０μｍの円形とし、半導体基板１１２をＤＲＩＥ（Deep-Reactive Ion Etching）法 によりエッチングすることで形成することができる。ＤＲＩＥ法とは、エッチングガスに六フッ化硫黄（ＳＦ６ ）を用い、高密度プラズマによるエッチングと、側壁へのパッシベーション成膜を交互に行なうことにより（Boschプロセス）、半導体基板１１２を深堀エッチングするものである。
なお、貫通孔を形成する方法はこれに限定されず、レーザ等の物理的加工も可能である。
なお、貫通孔を形成する方法はこれに限定されず、レーザ等の物理的加工も可能である。
次に、図１９（ｂ）に示すように、貫通孔１２３の内壁及び半導体基板１１２の他面に絶縁層１２４を形成する。絶縁層１２４としては、たとえばＳｉＯ２ をプラズマＣＶＤにより１μｍ成膜することで形成できる。この絶縁層としてはＳｉＯ２ に限定されるものではなく、ＳｉＮや樹脂等の他の絶縁材料であっても良い。また、製法もスパッタ、スピンコート等が利用できる。
次いで、図１９（ｃ）に示すように、導電部１１６と電気的に接続するように、貫通孔１２３内に導電性物質１２５を充填することにより、貫通電極１２６を形成する。これにより、図１２に示すような第二の圧力センサ１１０が作製される。この導電性物質１２５としては、たとえばＣｕとし、めっきにより貫通孔１２３内に充填することができる。なお、導電性物質はこれに限定されず、他の金属材料やはんだ等の合金とすることもできる。また、充填方法もＣＶＤやスパッタを利用することができる。
さらに、当該貫通電極１２６と個別に電気的に接続するように、貫通電極１２６にそれぞれバンプ１１８を形成する。バンプ１１８は、たとえばはんだボールを搭載して形成することができる。なお、はんだボールは、貫通電極１２６上に直接搭載することもできるし、一度再配線層を形成しておき、貫通電極とは別の場所で当該再配線層と電気的に接続するようにはんだボールを搭載することもできる。
そして、図１９（ｄ）に示すように、バンプ１１８と電気的に接続するように、ＡＳＩＣなどの機能素子３１を埋め込んだ積層基板１２１を備えることによって、図１５に示すような圧力センサパッケージ１４０が作製されるものとなる。
なお、機能素子３１を埋め込んでなる構造の積層基板２１は、たとえば次のようにして作製される。
まず、片面銅箔付きポリイミド基材（ＣＣＬ）の銅箔面に、エッチングを施し回路を形成する。次に、ポリイミド基材の銅箔面とは反対側の面に、層間接着材をラミネートする。次いで、レーザ照射により、ポリイミド絶縁層及び接着材層にビアホールを開口する。さらに、開口したビアホールに、スクリーン印刷法などを用いて導電性ペーストを充填する。そして、同様の方法で製造された複数（たとえば、３枚）の基材を位置合わせした上で重ね合わせ、一括で加熱・加圧を行うことにより貼り合せることで作製できる。
まず、片面銅箔付きポリイミド基材（ＣＣＬ）の銅箔面に、エッチングを施し回路を形成する。次に、ポリイミド基材の銅箔面とは反対側の面に、層間接着材をラミネートする。次いで、レーザ照射により、ポリイミド絶縁層及び接着材層にビアホールを開口する。さらに、開口したビアホールに、スクリーン印刷法などを用いて導電性ペーストを充填する。そして、同様の方法で製造された複数（たとえば、３枚）の基材を位置合わせした上で重ね合わせ、一括で加熱・加圧を行うことにより貼り合せることで作製できる。
また、図２０を参照して、図１８（ａ）に示す圧力センサパッケージを製造する方法について説明する。
まず、図２０（ａ）に示すように、たとえばシリコン基板などの半導体基板１１２内に空間（圧力基準室）１１３を備え、当該半導体基板１１２の一面に配された導電部１１６に接続する貫通孔を形成し、該貫通孔の内壁及び半導体基板の他面に絶縁層を形成すると共に、導電部１１６と電気的に接続するように、貫通孔内に導電性物質を充填することにより、貫通電極１２６を形成した圧力センサ（たとえば、図１２参照。）の当該貫通電極１２６と個別に電気的に接続するように、貫通電極１２６にそれぞれバンプ１１８を形成する。
まず、図２０（ａ）に示すように、たとえばシリコン基板などの半導体基板１１２内に空間（圧力基準室）１１３を備え、当該半導体基板１１２の一面に配された導電部１１６に接続する貫通孔を形成し、該貫通孔の内壁及び半導体基板の他面に絶縁層を形成すると共に、導電部１１６と電気的に接続するように、貫通孔内に導電性物質を充填することにより、貫通電極１２６を形成した圧力センサ（たとえば、図１２参照。）の当該貫通電極１２６と個別に電気的に接続するように、貫通電極１２６にそれぞれバンプ１１８を形成する。
一方、図２０（ｂ）に示すように、ＡＳＩＣなどの機能素子１３１を埋め込んだ積層基板１２１に、当該積層基板１２１を貫通する開放口１２２を形成する。開放口１２２は一層ごとに形成したものを積層して形成しても良いし、積層基板を作成後一括して抜いても良い。この開放口１２２はレーザ等の物理的加工により形成することができるが、レーザ以外にもマイクロドリルを用いた機械的加工でも作製可能である。なお、積層基板１２１は、上述した方法によって作製できる。
次に、図２０（ｃ）に示すように、バンプ１１８と電気的に接続するように積層基板１２１を備えることによって、図１６に示すような圧力センサパッケージ１５０が作製されるものとなる。
そして、図２０（ｄ）に示すように、さらに圧力センサの半導体基板１１２と積層基板１２１との間をなす空隙のうち、バンプ１１８より外域側に封止部１１９を配することによって、図１８（ａ）に示すような圧力センサパッケージ１７０Ａが作製されるものとなる。
本発明に係る圧力センサパッケージは、たとえば空気圧や水圧、油圧等の圧力を測定する用途に使用され、特にウエハレベルチップサイズ化により筐体等を不要とした構造を備えているので、薄型化や小型化、軽量化、あるいは高機能化、高密度化等が求められている各種の電子部品に好適である。
α，γ 中央域、β，δ 外縁域、１０，１１０ 圧力センサ、２０，３０，４０，５０，６０Ａ，６０Ｂ，７０Ａ，７０Ｂ 第一の圧力センサパッケージ、１２０，１３０，１４０，１５０，１６０Ａ，１６０Ｂ，１７０Ａ，１７０Ｂ 第二の圧力センサパッケージ、１２，１１２ 半導体基板、１３，１１３ 空間（基準圧力室）、１４，１１４ ダイアフラム、１５，１１５ 感圧素子、１６，１１６ 導電部、１７，１１７ 連通孔、１８，１１８ バンプ、１９，２９，１１９，１２９ 封止部、２１，１２１ 積層基板、２２，１２２ 開放口、３１，１３１ 機能素子、１２３ 貫通孔、１２４ 絶縁層、１２５ 導電性物質、１２６ 貫通電極。
Claims (8)
- 半導体基板の一面において、その中央域の内部に該一面と略平行して広がる空間を備え、該空間の一方側に位置する薄板化された領域をダイアフラム部とし、該ダイアフラム部に感圧素子を配してなり、前記一面において、前記ダイアフラム部を除いた外縁域に配され、前記感圧素子ごとに電気的に接続された導電部を少なくとも備えた圧力センサと、
前記導電部にそれぞれ配され、該導電部と個別に電気的に接続されるバンプと、
前記バンプを介して電気的に接続される積層基板と、
を備えたことを特徴とする圧力センサパッケージ。 - 半導体基板の一面において、その中央域の内部に該一面と略平行して広がる空間を備え、該空間の一方側に位置する薄板化された領域をダイアフラム部とし、該ダイアフラム部に感圧素子を配してなり、前記一面において、前記ダイアフラム部を除いた外縁域に配され、前記感圧素子ごとに電気的に接続された導電部を備え、一端が前記導電部に電気的に接続し、他端がその他面に露呈するように、前記半導体基板の内部を貫通してなる貫通電極を該導電部ごとに少なくとも備えた圧力センサと、
前記貫通電極の露呈した部分にそれぞれ配され、該貫通電極と個別に電気的に接続されるバンプと、
前記バンプを介して電気的に接続される積層基板と、
を備えたことを特徴とする圧力センサパッケージ。 - 前記空間は、その他方側に半導体基板の他面に向かって開口し、当該空間と前記半導体基板の外部とを連通する孔部を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧力センサパッケージ。
- 前記積層基板は、機能素子を備えていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の圧力センサパッケージ。
- 前記機能素子は、前記積層基板の積層方向からみて前記圧力センサと重なる位置に配されていることを特徴とする請求項４に記載の圧力センサパッケージ。
- 前記機能素子は、前記積層基板の積層方向からみて前記圧力センサと重ならない位置に配され、
前記積層基板は、前記圧力センサのダイアフラム部と対向するように、前記空隙に連通する孔部を備えていることを特徴とする請求項４に記載の圧力センサパッケージ。 - 前記半導体基板と前記積層基板との間をなす空隙に、該空隙を囲む封止部を配したことを特徴とする請求項５又は６に記載の圧力センサパッケージ。
- 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の圧力センサパッケージを備えたことを特徴とする電子部品。
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