JP2008101918A

JP2008101918A - 圧力センサのパッケージ

Info

Publication number: JP2008101918A
Application number: JP2006282128A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Fukuda; 哲也福田; Kiyoshi Sato; 清佐藤; Katsuya Kikuiri; 勝也菊入; Mitsuru Watabe; 充渡部
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2006-10-17
Filing date: 2006-10-17
Publication date: 2008-05-01
Also published as: US20090193905A1

Abstract

【課題】微小領域に設置して使用する用途においても利用することができる程度に十分に薄い圧力センサのパッケージを提供すること。
【解決手段】パッケージ１は、固定電極を有する第１基板１１ａと、この固定電極と所定の間隔をおいて配置された可動電極を有する第２基板１１ｂとを接合してなる圧力センサ１１と、第２基板１１ｂを収容可能な開口部１２ａを有する支持基板１２と、圧力センサ１１及び支持基板１２を固定する樹脂層１３とから主に構成されている。圧力センサ１１は、第２基板１１ｂが開口部１２ａに嵌め込まれるようにした状態で第１基板１１ａと接合部材１４を介して支持基板１２上に実装されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、静電容量型圧力センサのような圧力センサを収容するパッケージに関する。

近年、静電容量型圧力センサやピエゾ型圧力センサなどが開発されており、これらのセンサが種々の基板上に実装されている。例えば、特許文献１には、固定電極とダイヤフラムとを対向させた圧力センサを基台上に半田を用いて実装されてなる構造が開示されている（特許文献１）。
特開平９−２１０８２４号公報

最近、上記圧力センサは、種々の用途に用いられることが検討されており、例えば、ハードディスクドライブにおけるヘッド浮上を検出する用途に用いることが検討されている。このような微小領域に設置して使用する用途においては、圧力センサを含むモジュールの厚さを極力薄くする必要がある。

しかしながら、上記特許文献における構造においては、圧力センサの厚さ及び基台の厚さに加えて接合部分における厚さが全体の厚さになっており、全体の厚さとしては非常に厚くなっており、上記用途に用いるためには厚さが厚すぎてしまう。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、微小領域に設置して使用する用途においても利用することができる程度に十分に薄い圧力センサのパッケージを提供することを目的とする。

本発明の圧力センサのパッケージは、固定電極を有する第１基板及び前記固定電極と所定の間隔をおいて配置された可動電極を有する第２基板を接合してなる圧力センサと、前記第２基板を収容可能な開口部を有し、前記第２基板が前記開口部に嵌め込まれるようにした状態で前記第１基板と接合した支持基板と、を具備することを特徴とする。

この構成によれば、圧力センサの第２基板を支持基板側に向けて開口部に収容させた状態で、第１基板と支持基板とを接合部材を介して電気的に接続した構成を有するので、パッケージの厚さとしては、支持基板の厚さ、第１基板の厚さ及び接合部の厚さとなり、圧力センサの第１基板を支持基板に対向させて支持基板上に実装した場合に比べて、第２基板の厚さ分だけ薄くすることが可能となる。

本発明の圧力センサのパッケージにおいては、前記第１基板は、前記可動電極の投影領域以外の領域で前記支持基板と接合したことが好ましい。

本発明の圧力センサのパッケージにおいては、前記圧力センサ及び前記支持基板を固定する樹脂層をさらに具備することが好ましい。

本発明によれば、固定電極を有する第１基板及び前記固定電極と所定の間隔をおいて配置された可動電極を有する第２基板を接合してなる圧力センサと、前記第２基板を収容可能な開口部を有し、前記第２基板が前記開口部に嵌め込まれるようにした状態で前記第１基板と接合した支持基板と、を具備するので、微小領域に設置して使用する用途においても利用することができる程度に十分に薄いパッケージを実現することができる。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る圧力センサのパッケージを示す図であり、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＸ部の拡大図である。

図１に示す圧力センサのパッケージ１は、固定電極を有する第１基板１１ａと、この固定電極と所定の間隔をおいて配置された可動電極を有する第２基板１１ｂとを接合してなる圧力センサ１１と、第２基板１１ｂを収容可能な開口部１２ａを有する支持基板１２と、圧力センサ１１及び支持基板１２を固定する樹脂層１３とから主に構成されている。圧力センサ１１は、第２基板１１ｂが開口部１２ａに嵌め込まれるようにした状態で第１基板１１ａと接合部材１４を介して支持基板１２上に実装されている。

圧力センサ１１と支持基板１２との間の接合部は、図１（ｂ）に示すように、支持基板１２の接合領域に設けられた電極１６と、圧力センサ１１の第１基板側に設けられた電極１５ａ，１５ｂとが接合部材１４を介して電気的に接続されることにより構成される。

圧力センサ１１は、図２（ａ），（ｂ）に示す構成を有する。図中１１ａは第１基板を示す。第１基板１１ａとしては、ガラス基板などを用いることができる。第１基板１１の一方の主面には、キャビティ１１ｆ用の凹部が形成されており、その領域に凸部が形成され、その凸部上に固定電極１１ｃが形成されている。また、第１基板１１ａの一方の主面側に、固定電極１１ｃと所定の間隔をおいて配置された可動電極であるダイヤフラム１１ｄを有する第２基板１１ｂが接合されている。第２基板１１ｂとしては、シリコン基板などを用いることができる。

また、第１基板１１ａの他方の主面側には、導電部材１１ｅを有する第３の基板が接合されており、導電部材１１ｅが第１基板１１ａの一方の主面側で露出し、固定電極１１ｃと電気的に接続されている。

第１基板１１ａがガラス基板であり、第２基板１１ｂがシリコン基板である場合には、キャビティ１１ｆ内の気密性を高めるために、両者を陽極接合することが好ましい。また、第１基板１１ａがガラス基板であり、第３基板がシリコン基板である場合には、導電部材である突出部を形成したシリコン基板上にガラス基板を置き、シリコン基板及びガラス基板を加熱し、シリコン基板をガラス基板に押圧して導電部材をガラス基板に押し込んで両者を接合することによりガラス基板に導電部材を埋め込むことができる。

図２（ａ）に示すように、第１基板１１ａには、支持基板１２と電気的に接続するための電極１５ａ，１５ｂが形成されている。ここでは、電極１５ａが固定電極用の電極であり、電極１５ｂがダイヤフラム用の電極である。これらの電極１５ａ，１５ｂを形成する領域は、ダイヤフラム１１ｄの投影領域以外の領域である。図２においては、第１基板１１ａが略矩形であり、ダイヤフラム１１ｄが略円形であるので、電極１５ａ，１５ｂを形成する領域は、図２（ａ）において四隅の略三角形の領域である。これにより、圧力センサ１を支持基板２に実装した際のパッケージ全体の厚さを効率良く薄くすることができる。なお、電極を形成する領域は、図２（ａ）に限定されず、ダイヤフラム１１ｄの投影領域以外の領域であれば、他の領域であっても良い。

支持基板１２は開口部１２ａを有する。この開口部１２ａは、圧力センサ１１の第２基板１１ｂが嵌め込まれるために十分な大きさを有する。したがって、開口部１２ａの大きさは、圧力センサ１１の第２基板１１ｂの大きさにより適宜決定する。このように、支持基板１２が、圧力センサ１１の第２基板１１ｂを嵌め込むことができる開口部１２ａを有することにより、支持基板１２に対して圧力センサ１１を実装する際の位置決めを容易にすることができる。また、この開口部１２ａは、樹脂層１３を形成する際にエアが巻き込まれても、このエアを放出する通路（エア抜き）としても機能する。

支持基板１２の実装領域（少なくとも一方の主面）には、電極１６が形成されている。この電極１６上に圧力センサ１１が実装される。なお、支持基板１２としては、通常の支持基板であるアルミナ基板、ガラス−エポキシ基板、フレキシブルプリント配線板や、ガラス−シリコン複合基板などを挙げることができる。

樹脂層１３を構成する材料としては、例えば紫外線硬化型樹脂などを挙げることができる。このような樹脂層１３を設けることにより、圧力センサ１１と支持基板１２との間の接合領域の接合強度を向上させることができる。

支持基板１２の電極１６上に接合部材１４を介して圧力センサ１１が実装されている。このとき、圧力センサ１１は、ダイヤフラム１１ｄを支持基板１２に対向させて（ダイヤフラム１１ｄを下側に、第１基板１１ａを上側にして）、かつ、第２基板１１ｂが開口部１２ａに嵌め込まれるようにして実装されている。この状態では、圧力センサ１１の第１基板１１ａと支持基板１２とが接合部材１４を介して電気的に接続される。圧力センサ１１を支持基板１２に実装する際の接合部材１４としては、半田や金などの金属で構成されたバンプ、導電性接着剤などの通常の表面実装技術において用いられるすべての部材を挙げることができる。

このような圧力センサのパッケージは、圧力センサ１１の第２基板を支持基板１２側に向けて開口部１２ａに収容させた状態で、第１基板１１ａと支持基板１２とを接合部材１４を介して電気的に接続した構成を有するので、パッケージ１の厚さとしては、支持基板１２の厚さ、第１基板１１ａの厚さ及び接合部の厚さとなり、圧力センサ１１の第１基板１１ａを支持基板１２に対向させて支持基板１２上に実装した場合に比べて、第２基板１１ｂの厚さ分だけ薄くすることが可能となる。

また、このパッケージ１においては、支持基板１２が、圧力センサ１１の第２基板１１ｂを嵌め込むことができる開口部１２ａを有しているので、支持基板１２に対して圧力センサ１１を実装する際の位置決めを容易にすることができる。

ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）により作製するギャップが数μｍもしくは１μｍ以下である容量型圧力センサは、微小領域に設置して使用されるので、このような圧力センサに対しては、本構成のパッケージは特に有効である。

本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態で説明した数値や材質、各構成部材の形状などについては特に制限はない。また、上記実施の形態における接着については通常用いられる条件で行う。また、上記実施の形態で説明したプロセスについてはこれに限定されず、工程間の適宜順序を変えて実施しても良い。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更することが可能である。

本発明は、例えばハードディスクドライブにおけるヘッド浮上を検出する際に用いる圧力センサのパッケージに適用することができる。

本発明の実施の形態に係る圧力センサのパッケージを示す図であり、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＸ部の拡大図である。本発明の実施の形態に係る圧力センサのパッケージにおける圧力センサを示す図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるIIB−IIB線に沿う断面図である。

符号の説明

１パッケージ
１１圧力センサ
１１ａ第１基板
１１ｂ第２基板
１１ｃ固定電極
１１ｄダイヤフラム
１１ｅ導電部材
１１ｆキャビティ
１２支持基板
１２ａ開口部
１３樹脂層
１４接合部材
１５ａ，１５ｂ，１６電極

Claims

固定電極を有する第１基板及び前記固定電極と所定の間隔をおいて配置された可動電極を有する第２基板を接合してなる圧力センサと、前記第２基板を収容可能な開口部を有し、前記第２基板が前記開口部に嵌め込まれるようにした状態で前記第１基板と接合した支持基板と、を具備することを特徴とする圧力センサのパッケージ。
前記第１基板は、前記可動電極の投影領域以外の領域で前記支持基板と接合したことを特徴とする請求項１記載の圧力センサのパッケージ。
前記圧力センサ及び前記支持基板を固定する樹脂層をさらに具備することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の圧力センサのパッケージ。