JP2009038053A - Semiconductor sensor device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve electromagnetic shield effect, to make a semiconductor sensor device thin, and to secure sufficient capacity of a cavity and so on. <P>SOLUTION: Disclosed is the semiconductor sensor device which includes a sensor chip 101 for detecting physical stress applied from outside and a circuit element 102 for processing an output signal thereof, and has those components 101 and 102 incorporated in a hollow housing 103. The housing 103 includes a metal plate 105 which has the sensor chip 101 and circuit element 102 fixed on its top surface and is electrically connected to those components 101 and 102, an insulating resin portion 106 which is formed integrally with the metal plate 105 by injection molding, and has an opening on its top and encloses the sensor chip 101 and circuit element 102, a shield frame 110 fixed to cover the nearly entire area of an inner peripheral surface of the resin portion 106, and a metal plate 111 as a lid fixed above the sensor chip 101 and circuit element 102. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

この発明は、MEMS（Micro Electro Mechanical Systems）技術により形成されるセンサチップと、このセンサチップの出力信号を処理するアンプ等の回路素子と、を中空のハウジングに内蔵してなる半導体センサ装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor sensor device in which a sensor chip formed by MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) technology and a circuit element such as an amplifier for processing an output signal of the sensor chip are incorporated in a hollow housing.

MEMS技術により形成されて圧力、流量、温度等を検出するセンサチップは一般に微小であるため、半導体センサ装置全体の小型化、薄型化に寄与することが知られている。
しかし、この種のセンサチップから出力される電気信号は、一般的に微少である。従って、センサチップの出力信号を増幅するアンプ等の回路素子を、センサチップと同一のハウジング内に実装して配線する場合が多い。
また、外部から加わる空気圧、音波、振動等を高精度に検出できるように、センサチップを中空のハウジングに収納する構造も採用されている。なお、上記ハウジングには、リードフレーム及びモールド樹脂、セラッミック基板、印刷回路基板等が用いられている。 A sensor chip that is formed by MEMS technology and detects a pressure, a flow rate, a temperature, and the like is generally very small. Therefore, it is known to contribute to a reduction in size and thickness of the entire semiconductor sensor device.
However, the electrical signal output from this type of sensor chip is generally very small. Therefore, circuit elements such as amplifiers that amplify the output signal of the sensor chip are often mounted and wired in the same housing as the sensor chip.
Also, a structure in which the sensor chip is housed in a hollow housing is employed so that air pressure, sound wave, vibration, etc. applied from the outside can be detected with high accuracy. The housing uses a lead frame, a mold resin, a ceramic substrate, a printed circuit board, and the like.

MEMS技術により形成される半導体センサ装置としては、特許文献１に記載されているように、シリコン基板からなるコンデンサ素子を備えたコンデンサマイクロホンがある。
図７は、この従来技術を示す断面図である。図７において、５０１は回路基板、５０２はカバー、５０３はトランスデューサ（コンデンサ素子）、５０４はカバー５０２に形成された開口部である。この従来技術では、受音特性を向上させるために、回路基板５０１に穴をあけてキャビティ５０６を形成している。 As a semiconductor sensor device formed by MEMS technology, there is a capacitor microphone provided with a capacitor element made of a silicon substrate, as described in Patent Document 1.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing this prior art. In FIG. 7, reference numeral 501 is a circuit board, 502 is a cover, 503 is a transducer (capacitor element), and 504 is an opening formed in the cover 502. In this prior art, a cavity 506 is formed by making a hole in the circuit board 501 in order to improve sound receiving characteristics.

また、特許文献２には、図８に示すように、中空部を有するパッケージ本体５１１とアイランド（ダイパッド）５１２を有するインナーリード５１３とを備え、アイランド５１２上に半導体チップ５１４を配置した半導体パッケージが記載されている。なお、５１５はシールガラスである。   Further, as shown in FIG. 8, Patent Document 2 discloses a semiconductor package that includes a package body 511 having a hollow portion and inner leads 513 having islands (die pads) 512, and a semiconductor chip 514 is arranged on the island 512. Are listed. Reference numeral 515 denotes a seal glass.

特許文献３には、図９に示すように、ダイヤフラム部５２１及びその下方のキャビティ５２２を有するシリコン基板５２３と、このシリコン基板５２３の下方に配置され、かつ大気導入用の貫通孔５２４を備えたガラス基板５２５と、によりセンサチップ５２６を構成し、このセンサチップ５２６を台座５２７の上面に配置した静電容量型圧力センサが記載されている。なお、５２８は台座５２７に形成された貫通孔である。
更に、この従来技術では、リード端子５２９が、センサチップ５２６を立体的に包囲するシールド材５２９ａに接続されている。 In Patent Document 3, as shown in FIG. 9, a silicon substrate 523 having a diaphragm portion 521 and a cavity 522 below the diaphragm portion 521, and a through-hole 524 for introducing air are provided below the silicon substrate 523. There is described a capacitive pressure sensor in which a sensor chip 526 is constituted by a glass substrate 525 and the sensor chip 526 is arranged on the upper surface of a base 527. Reference numeral 528 denotes a through hole formed in the base 527.
Furthermore, in this prior art, the lead terminal 529 is connected to a shield material 529a that three-dimensionally surrounds the sensor chip 526.

また、特許文献４には、図１０に示す如く、ダイヤフラム５３１を有する半導体センサチップ５３２と、この半導体チップ５３２が固定されるステージ部５３３と、その下方の封止樹脂層５３４とを備え、ダイヤフラム５３１の直下に空間（キャビティ）５３５を形成した半導体装置が記載されている。
なお、５３６は封止樹脂層５３７の内側に設けられた蓋体であり、その内面には、電磁シールド材としての導電性ペースト５３８が塗布されている。 Further, as shown in FIG. 10, Patent Document 4 includes a semiconductor sensor chip 532 having a diaphragm 531, a stage portion 533 to which the semiconductor chip 532 is fixed, and a sealing resin layer 534 below the semiconductor sensor chip 532. A semiconductor device in which a space (cavity) 535 is formed immediately below 531 is described.
Reference numeral 536 denotes a lid provided on the inner side of the sealing resin layer 537, and a conductive paste 538 as an electromagnetic shielding material is applied to the inner surface thereof.

特表２００４−５３７１８２号公報（段落［００１０］，［００１１］、図１〜図６等）JP-T-2004-537182 (paragraphs [0010], [0011], FIGS. 1 to 6 etc.) 特開２００１−７７２７７号公報（段落［００１９］〜［００２５］、図１〜図５等）JP 2001-77277 A (paragraphs [0019] to [0025], FIGS. 1 to 5 and the like) 特開平８−９４４６８号公報（段落［００１１］、図１等）Japanese Patent Laid-Open No. 8-94468 (paragraph [0011], FIG. 1 etc.) 特開２００７−６６９６７号公報（段落［００３２］〜［００４２］、図２等）JP 2007-66967 A (paragraphs [0032] to [0042], FIG. 2 etc.)

前述したように、MEMS技術により形成されるセンサチップの出力信号は通常、微少であるため、外部装置との間で電気信号を受け渡す際には電磁ノイズの影響を極力排除することが必要である。また、センサチップが内蔵されるハウジングを、電磁ノイズの影響を受けない構造とする場合には、製造コストの抑制や生産性を考慮する必要がある。   As described above, the output signal of the sensor chip formed by MEMS technology is usually very small, so it is necessary to eliminate the influence of electromagnetic noise as much as possible when passing electrical signals to / from external devices. is there. Further, when the housing in which the sensor chip is built has a structure that is not affected by electromagnetic noise, it is necessary to consider manufacturing cost reduction and productivity.

特に、この種の半導体センサ装置がコンデンサマイクロホンである場合、受音特性を向上させるために、コンデンサ素子の振動膜の下部または上部に十分な容積の空間を確保することが求められる。この空間を、シリコン基板にキャビティを形成して確保する場合には、シリコン基板が十分な厚みを持っていなくてはならず、これがハウジングや半導体センサ装置全体を薄型化する際の障害となる。   In particular, when this type of semiconductor sensor device is a condenser microphone, in order to improve sound reception characteristics, it is required to secure a sufficient volume space below or above the diaphragm of the capacitor element. In order to secure this space by forming a cavity in the silicon substrate, the silicon substrate must have a sufficient thickness, which becomes an obstacle when the housing and the semiconductor sensor device are thinned.

一方、特許文献１のように印刷回路基板に穴を設けてキャビティを形成する場合、基板に穴をあける工程自体が煩雑であり、その作業も困難であるため、生産性の向上を阻害する。また、穴あけを許容するだけの厚みが回路基板に必要であるから、ハウジングの薄型化が難しい。
更に、キャビティ用の印刷回路基板の穴の上にシリコン基板を接合するため、シリコン基板との接合部を避けて回路基板の穴を設けなければならず、穴の十分な面積、言い換えればキャビティの十分な容積を確保することが困難である。 On the other hand, when forming a cavity by providing a hole in a printed circuit board as in Patent Document 1, the process itself of making a hole in the board is complicated and difficult to carry out, which hinders productivity improvement. Further, since the circuit board needs to have a thickness that allows perforation, it is difficult to reduce the thickness of the housing.
Furthermore, in order to bond the silicon substrate on the hole of the printed circuit board for the cavity, the hole of the circuit board must be provided avoiding the joint part with the silicon substrate, and the sufficient area of the hole, in other words, the cavity It is difficult to ensure a sufficient volume.

上述した問題は、特許文献２〜４に係る従来技術にも同様に当てはまるものであり、半導体センサ装置の薄型化、キャビティの十分な容量の確保、製造コストの低減及び生産性の向上が解決課題となっていた。   The above-described problems apply to the related arts disclosed in Patent Documents 2 to 4 as well, and the solution is to reduce the thickness of the semiconductor sensor device, secure a sufficient capacity of the cavity, reduce the manufacturing cost, and improve the productivity. It was.

なお、特許文献３や特許文献４には、パッケージ内にシールド部材を設けてセンサチップ等を電磁ノイズから遮蔽する技術が開示されているが、パッケージの薄型化やキャビティの容量確保等の課題を同時に解決する半導体センサ装置は開示されていない。   Although Patent Document 3 and Patent Document 4 disclose a technique for shielding a sensor chip or the like from electromagnetic noise by providing a shield member in the package, there are problems such as thinning the package and securing the capacity of the cavity. A semiconductor sensor device that simultaneously solves is not disclosed.

そこで、本発明の目的は、シールド効果を高めて電磁ノイズの影響を受けないようにし、しかもハウジングを含む装置全体の薄型化を可能にした半導体センサ装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、キャビティの十分な容量を確保した半導体センサ装置を提供することにある。
更に、本発明の別の目的は、製造コストの低減及び生産性の向上を可能にした半導体センサ装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a semiconductor sensor device that enhances the shielding effect so as not to be affected by electromagnetic noise and allows the entire device including the housing to be thinned.
Another object of the present invention is to provide a semiconductor sensor device that ensures a sufficient cavity capacity.
Furthermore, another object of the present invention is to provide a semiconductor sensor device capable of reducing manufacturing costs and improving productivity.

上記目的を達成するために、請求項１に係る半導体センサ装置は、外部から加えられた圧力、音波、振動、加速度等の物理的ストレスを検出するセンサチップと、センサチップの静電容量や電気抵抗、起電力等の変化に基づく出力信号に対してインピーダンス変換や増幅等の処理を行う回路素子とを備え、これらのセンサチップ及び回路素子が中空のハウジングに内蔵された半導体センサ装置に関するものである。ここで、センサチップはMEMS技術によって形成されている。
そして、前記ハウジングは、基板部用導体板、絶縁性の樹脂部、枠状のシールド部材、及び、導電性の蓋部を備えており、センサチップ及び回路素子を保護している。
基板部用導体板は、センサチップ及び回路素子が上面に固定されてこれらのセンサチップ及び回路素子にワイヤボンディング等によって電気的に接続されるものである。また、樹脂部は、射出成型により基板部用導体板と一体的に形成され、かつ、上方が開口していると共に、センサチップ及び回路素子を包囲するように構成されている。
また、シールド部材は、樹脂部の内周面のほぼ全域を覆うように樹脂部に固定されるものである。更に、蓋部は、センサチップ及び回路素子の上方に固定されるようになっている。 In order to achieve the above object, a semiconductor sensor device according to claim 1 includes a sensor chip for detecting physical stress such as pressure, sound wave, vibration, acceleration applied from the outside, and the capacitance and electric power of the sensor chip. The present invention relates to a semiconductor sensor device including circuit elements that perform processing such as impedance conversion and amplification on output signals based on changes in resistance, electromotive force, etc., and these sensor chips and circuit elements are built in a hollow housing. is there. Here, the sensor chip is formed by MEMS technology.
The housing includes a conductor plate for substrate portion, an insulating resin portion, a frame-shaped shield member, and a conductive lid portion, and protects the sensor chip and the circuit element.
The conductive plate for substrate portion is one in which the sensor chip and the circuit element are fixed on the upper surface and electrically connected to the sensor chip and the circuit element by wire bonding or the like. The resin portion is formed integrally with the substrate portion conductor plate by injection molding, and has an upper opening and is configured to surround the sensor chip and the circuit element.
Further, the shield member is fixed to the resin portion so as to cover almost the entire inner peripheral surface of the resin portion. Further, the lid is fixed above the sensor chip and the circuit element.

請求項２に係る半導体センサ装置は、例えばシリコン基板からなるコンデンサ素子と、その出力信号に対してインピーダンス変換や増幅等の処理を行う回路素子とを備え、これらのコンデンサ素子及び回路素子が中空のハウジングに内蔵されたコンデンサマイクロホンとして構成されるものである。
ここで、前記ハウジングは、基板部用導体板、絶縁性の樹脂部、トレイ状のシールド部材、及び、導電性の蓋部を備えている。
基板部用導体板は、コンデンサ素子及び回路素子にワイヤボンディング等によって電気的に接続されるものであり、樹脂部は、射出成型により基板部用導体板と一体的に形成され、かつ、上方が開口している。
また、シールド部材は、樹脂部の内面のほぼ全域を覆い、かつ、底板上に固定されたコンデンサ素子及び回路素子を包囲するように樹脂部に固定されるものである。このシールド部材には、ワイヤボンディング等による配線のために部分的に穴が空けられる場合がある。
更に、蓋部は、コンデンサ素子及び回路素子の上方に固定されるようになっている。 A semiconductor sensor device according to a second aspect includes a capacitor element made of, for example, a silicon substrate, and a circuit element that performs processing such as impedance conversion and amplification on the output signal, and the capacitor element and the circuit element are hollow. It is configured as a condenser microphone built in the housing.
Here, the housing includes a board part conductor plate, an insulating resin part, a tray-like shield member, and a conductive lid part.
The board part conductor plate is electrically connected to the capacitor element and the circuit element by wire bonding or the like, and the resin part is integrally formed with the board part conductor plate by injection molding, and the upper part is It is open.
The shield member is fixed to the resin portion so as to cover almost the entire inner surface of the resin portion and to surround the capacitor element and the circuit element fixed on the bottom plate. This shield member may be partially perforated for wiring by wire bonding or the like.
Further, the lid is fixed above the capacitor element and the circuit element.

コンデンサマイクロホンを構成する半導体センサ装置では、請求項３に記載するように、シールド部材の底板に形成された穴と、樹脂部に形成されて前記の穴に連通するほぼバスタブ状の凹部と、コンデンサ素子に固定された振動膜とを備え、前記の穴及び凹部により形成されるキャビティを振動膜の下方に配置することが望ましい。
上記のキャビティは、コンデンサマイクロホンの受音特性を向上させるためのものである。このキャビティの面積は、コンデンサ素子を構成するシリコン基板の大きさを超えて確保できるため、バスタブ状の凹部が浅い場合にもキャビティの容積を十分に確保することができる。 In the semiconductor sensor device constituting the condenser microphone, as described in claim 3, a hole formed in the bottom plate of the shield member, a substantially bathtub-shaped recess formed in the resin portion and communicating with the hole, and a capacitor It is desirable that a cavity formed by the hole and the recess is disposed below the diaphragm, including a diaphragm fixed to the element.
The cavity is for improving the sound receiving characteristics of the condenser microphone. Since the area of the cavity can be secured exceeding the size of the silicon substrate constituting the capacitor element, a sufficient volume of the cavity can be secured even when the bathtub-shaped recess is shallow.

請求項４に記載するように、基板部用導体板は、印刷回路基板への表面に実装される電源入力端子，電気信号出力端子，グラウンド端子として機能するものである。
その場合、請求項５に記載するように、基板部用導体板とシールド部材と蓋部とを電気的に導通させれば、これらの部材によってセンサチップ及び回路素子の周囲を包囲し、電磁シールドとして機能させることができる。基板部用導体板とシールド部材と蓋部とを電気的に導通させる方法としては、これらの部材を直接接続するか、導電性接着剤、導電性ペースト等を用いて互いに接続すれば良い。 According to a fourth aspect of the present invention, the board portion conductor plate functions as a power input terminal, an electric signal output terminal, and a ground terminal mounted on the surface of the printed circuit board.
In that case, as described in claim 5, if the conductive plate for the substrate portion, the shield member, and the lid portion are electrically connected, the members surround the sensor chip and the circuit element, and the electromagnetic shield. Can function as. As a method for electrically connecting the board conductor plate, the shield member, and the lid, these members may be directly connected or connected to each other using a conductive adhesive, a conductive paste, or the like.

更に、請求項６に記載するように、ハウジングには、外部から加えられた圧力、音波、振動、加速度等の物理的ストレスをハウジング内に伝えるための開口部を設けることが望ましい。   Furthermore, as described in claim 6, it is desirable that the housing is provided with an opening for transmitting physical stress such as pressure, sound wave, vibration, acceleration applied from the outside into the housing.

基板部用導体板，シールド部材または蓋部は、それ自体を金属により形成しても良いが、請求項７に記載するように、セラミックス板の表面を導電性材料により被覆して形成することができる。   The substrate part conductor plate, shield member or lid part may itself be formed of metal, but as described in claim 7, the surface of the ceramic plate may be formed by covering with a conductive material. it can.

請求項７に記載するように、基板部用導体板に少なくとも一つ以上の段差を設けることにより、射出成型によって基板部用導体板と一体化される樹脂部の固定状態が一層、確実強固になる。   As described in claim 7, by providing at least one step in the board portion conductor plate, the fixed state of the resin portion integrated with the board portion conductor plate by injection molding is more reliably and firmly established. Become.

なお、基板部用導体板としては、銅，アルミニウム，ニッケル，金のうち少なくとも一種を含む導電性材料を有することが望ましい。すなわち、基板部用導体板をこれらの金属により形成するか、セラミックス板の表面をこれらの金属により被覆して基板部用導体板を形成すれば良い。
また、シールド部材や蓋部は、銅，アルミニウム，鉄，ニッケルのうち少なくとも一種を含む導体であることが望ましい。この場合も、シールド部材や蓋部をこれらの金属により形成するか、セラミックス部材の表面をこれらの金属により被覆してシールド部材や蓋部を形成すれば良い。 In addition, as a board | substrate part conductor plate, it is desirable to have the electroconductive material containing at least 1 type among copper, aluminum, nickel, and gold | metal | money. That is, the substrate part conductor plate may be formed of these metals, or the substrate part conductor plate may be formed by covering the surface of the ceramic plate with these metals.
Moreover, it is desirable that the shield member and the lid are conductors including at least one of copper, aluminum, iron, and nickel. Also in this case, the shield member and the lid may be formed of these metals, or the surface of the ceramic member may be covered with these metals to form the shield member and the lid.

本発明においては、センサチップ及び回路素子の周囲大部分が導電性材料によって包囲され、しかもこの導電性材料がグラウンド端子と電気的に接続される。このため、外部から侵入する電磁ノイズや回路素子から発生する電磁ノイズがグラウンドに吸収され、センサチップ及び回路素子に対する電磁シールドを行うことができる。
また、射出成形により形成されるバスタブ状の凹部とシールド部材の底板の穴とによってコンデンサマイクロホン用のキャビティを形成すれば、シリコン基板や印刷回路基板に穴を開けてキャビティを形成する場合に比べて、一層広い容積を確保することができる。従って、コンデンサ素子のシリコン基板を厚くする必要がなく、シリコン基板を薄くすることで、ハウジングひいては半導体センサ装置全体の薄型化に寄与することができると共に、シリコン基板に設けるキャビティ形成のための穴あけ工程の時間を短縮し、生産性を向上させることができる。
更に、ハウジングの構造物は、基板部用導体板に樹脂部を射出成形して構成可能であり、同一の金型を用いて一括に形成できることから、部品点数や組み立て工数の削減、製造コストの低減が可能になる。 In the present invention, most of the periphery of the sensor chip and the circuit element is surrounded by the conductive material, and this conductive material is electrically connected to the ground terminal. For this reason, the electromagnetic noise which invades from the outside and the electromagnetic noise which generate | occur | produces from a circuit element are absorbed by the ground, and an electromagnetic shield with respect to a sensor chip and a circuit element can be performed.
In addition, if a cavity for a condenser microphone is formed by a bathtub-shaped recess formed by injection molding and a hole in the bottom plate of the shield member, compared to a case where a cavity is formed by opening a hole in a silicon substrate or a printed circuit board. A wider volume can be secured. Therefore, it is not necessary to increase the thickness of the silicon substrate of the capacitor element, and by reducing the thickness of the silicon substrate, it is possible to contribute to a reduction in the thickness of the housing and thus the entire semiconductor sensor device, and a hole forming process for forming a cavity provided in the silicon substrate. Can be shortened and productivity can be improved.
Furthermore, the housing structure can be configured by injection molding a resin portion on the board conductor plate, and can be formed in one batch using the same mold, reducing the number of parts and assembly man-hours, and reducing manufacturing costs. Reduction is possible.

以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の第１実施形態を示す半導体センサ装置１００の断面図である。この図１は、後述する図３において、基板部用金属板１０５とこれに一体化された樹脂部１０６、シールド用枠１１０、及び蓋用金属板１１１のすべてを接合した状態におけるＩ−Ｉ断面図に相当している。なお、図３は２個の半導体センサ装置１００を形成するためのハウジングの分解斜視図に相当する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor sensor device 100 showing a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a cross-sectional view taken along the line II in FIG. 3 to be described later, in which all of the substrate portion metal plate 105 and the resin portion 106 integrated therewith, the shield frame 110, and the lid metal plate 111 are joined. It corresponds to the figure. FIG. 3 corresponds to an exploded perspective view of a housing for forming two semiconductor sensor devices 100.

図１において、半導体センサ装置１００は、ハウジング１０３に内蔵されたセンサチップ１０１と回路素子１０２とを備えている。
この半導体センサ装置１００では、外部から加えられた圧力、音波、振動、加速度等の物理的ストレスを、センサチップ１０１の構造体や電極により静電容量、電気抵抗、起電力等の変化として検出する。そして、回路素子１０２は、センサチップ１０１の出力信号に対してインピーダンス変換や増幅等の処理を行い、外部へ出力する。 In FIG. 1, the semiconductor sensor device 100 includes a sensor chip 101 and a circuit element 102 built in a housing 103.
In this semiconductor sensor device 100, physical stress such as pressure, sound wave, vibration, acceleration applied from the outside is detected as a change in capacitance, electrical resistance, electromotive force, etc. by the structure and electrodes of the sensor chip 101. . The circuit element 102 performs processing such as impedance conversion and amplification on the output signal of the sensor chip 101 and outputs the processed signal to the outside.

ハウジング１０３の基板部１０４は、図２に示す基板部用金属板１０５と、図３に示す絶縁性の樹脂部１０６を構成する基板部用樹脂部１０６ａと、からなっている。樹脂部１０６は射出成型により形成されていて上方が開口しており、その材料としては、射出成型性と耐熱性に優れる液晶ポリマー系の樹脂が適している。
図２に示す基板部用金属板１０５は、厚板部分１０５１，１０５３が２００〜３００μｍ程度、薄板部分１０５２が１００μｍ程度の二種類の厚みを有する金属板から不要部分を取り除いて形成されており、銅を主材料としている。また、厚板部分１０５１，１０５３と薄板部分１０５２との境界部には、複数の段差が形成されており、射出成型される樹脂部１０６と基板部用金属板１０５とが確実強固に一体化するように考慮されている。この金属板１０５は、いわゆるリードフレームと呼ばれているものである。 The substrate portion 104 of the housing 103 includes a substrate portion metal plate 105 shown in FIG. 2 and a substrate portion resin portion 106a constituting the insulating resin portion 106 shown in FIG. The resin portion 106 is formed by injection molding and has an upper opening, and a liquid crystal polymer resin having excellent injection moldability and heat resistance is suitable as the material.
The metal plate 105 for a substrate shown in FIG. 2 is formed by removing unnecessary portions from a metal plate having two types of thicknesses of thick plate portions 1051 and 1053 of about 200 to 300 μm and thin plate portion 1052 of about 100 μm, The main material is copper. In addition, a plurality of steps are formed at the boundary between the thick plate portions 1051 and 1053 and the thin plate portion 1052, and the resin portion 106 to be injection-molded and the metal plate 105 for the substrate portion are surely firmly integrated. Is taken into account. This metal plate 105 is a so-called lead frame.

基板部用金属板１０５の材質としては、銅を主材料としたものばかりでなく、銅、アルミニウム、ニッケル、金のうち少なくとも１種類を含んでいれば良い。更に、基板部用金属板１０５の代わりに、セラミックス板の表面を導電性材料により被覆して形成した部材を用いても良い。
このように、基板部用金属板、またはセラミックス板の表面を導電性材料により被覆して形成した部材は、請求項における基板部用導体板に相当している。 The material for the substrate portion metal plate 105 is not limited to copper as a main material, but may include at least one of copper, aluminum, nickel, and gold. Further, instead of the substrate portion metal plate 105, a member formed by coating the surface of a ceramic plate with a conductive material may be used.
Thus, the member formed by covering the surface of the metal plate for substrate portion or the ceramic plate with the conductive material corresponds to the conductor plate for substrate portion in the claims.

基板部用金属板１０５は、入出力端子用金属板１０５ａ及びグラウンド端子用金属板１０５ｂを備えている。基板部用金属板１０５の厚板部分は、基板部用樹脂部１０６ａに覆われることなく半導体センサ装置１００の底部において外表面に露出しており、他の回路基板に接続するための端子となる。
入出力端子用金属板１０５ａは、この半導体センサ装置１００を駆動するための電源入力端子、または外部装置への電気信号の出力端子として機能する。グラウンド端子用金属板１０５ｂは、グラウンド端子として機能する。
図１に示すように、センサチップ１０１及び回路素子１０２は、絶縁性または導電性の接着剤またはテープ１０７により基板部用金属板１０５の表面に固定され、金線１０８によりワイヤボンディングされて前記入出力端子用金属板１０５ａまたはグラウンド端子用金属板１０５ｂに電気的に接続されている。 The board part metal plate 105 includes an input / output terminal metal plate 105a and a ground terminal metal plate 105b. The thick plate portion of the substrate portion metal plate 105 is exposed to the outer surface at the bottom of the semiconductor sensor device 100 without being covered by the substrate portion resin portion 106a, and serves as a terminal for connection to another circuit substrate. .
The metal plate for input / output terminal 105a functions as a power input terminal for driving the semiconductor sensor device 100 or an output terminal for an electric signal to an external device. The ground terminal metal plate 105b functions as a ground terminal.
As shown in FIG. 1, the sensor chip 101 and the circuit element 102 are fixed to the surface of the substrate metal plate 105 with an insulating or conductive adhesive or tape 107, and are wire-bonded with a gold wire 108 and then inserted. The output terminal metal plate 105a or the ground terminal metal plate 105b is electrically connected.

また、回路素子１０２のボンディングパッド部の腐食を防ぐために、回路素子１０２はポッティング材１０９によって覆われている。
図１，図３に示すように、ポッティング材１０９は、枠状のダム部１０６ｃにより包囲されており、不要な箇所へのポッティング材１０９の流出を防止している。ここで、ダム部１０６ｃは、樹脂部１０６の一部を構成しており、射出成型により形成されるものである。 The circuit element 102 is covered with a potting material 109 in order to prevent corrosion of the bonding pad portion of the circuit element 102.
As shown in FIGS. 1 and 3, the potting material 109 is surrounded by a frame-shaped dam portion 106 c, and prevents the potting material 109 from flowing out to unnecessary portions. Here, the dam part 106c constitutes a part of the resin part 106, and is formed by injection molding.

樹脂部１０６の一部である側壁用樹脂部１０６ｂは、その大部分が、請求項におけるシールド部材としての金属製のシールド用枠１１０により覆われている。このシールド用枠１１０は、電磁シールドを目的として設けられている。シールド用枠１１０も、その全体を金属により形成するか、セラミックス板の表面を導電性材料により被覆して形成されるものである。
図３に示すように、シールド用枠１１０には、側壁用樹脂部１０６ｂとの位置決め及び接合性向上のために、複数の穴１１０ａが形成されている。シールド用枠１１０は、上記の穴１１０ａを前記側壁用樹脂部１０６ｂの上面の樹脂突起１０６ｄに通した状態で固定される。この樹脂突起１０６ｄも、他の樹脂部と共に同一の金型を用いて一括で形成される。 Most of the side wall resin portion 106b which is a part of the resin portion 106 is covered with a metal shield frame 110 as a shield member in the claims. The shield frame 110 is provided for the purpose of electromagnetic shielding. The shield frame 110 is also formed entirely by metal, or is formed by covering the surface of the ceramic plate with a conductive material.
As shown in FIG. 3, the shield frame 110 is formed with a plurality of holes 110a for positioning with the side wall resin portion 106b and for improving the bonding property. The shield frame 110 is fixed in a state where the hole 110a is passed through the resin protrusion 106d on the upper surface of the side wall resin portion 106b. The resin protrusions 106d are also collectively formed using the same mold together with other resin portions.

図１，図３に示すように、ハウジング１０３の上部は、請求項における蓋部としての、ほぼ長方形の蓋用金属板１１１によって覆われている。この蓋用金属板１１１には、外部の圧力、音波、振動、加速度等の物理的ストレスをハウジング内部へ伝えるために、円形の開口部１１１ａが設けられている。この蓋用金属板１１１の代わりに、セラミックス部材の表面を導電性材料により被覆して蓋部を形成しても良い。
蓋用金属板１１１には、ハウジング１０３の側壁用樹脂部１０６ｂとの位置決め及び接合性向上のために、穴１１１ｂが形成されている。蓋用金属板１１１は、樹脂部６の上面との間にシールド用枠１１０を挟んだ状態で、穴１１１ｂを前記樹脂突起１０６ｄに通して位置決めされる。 As shown in FIGS. 1 and 3, the upper portion of the housing 103 is covered by a substantially rectangular lid metal plate 111 as a lid portion in the claims. The lid metal plate 111 is provided with a circular opening 111a in order to transmit physical stresses such as external pressure, sound wave, vibration, and acceleration to the inside of the housing. Instead of the lid metal plate 111, the surface of the ceramic member may be covered with a conductive material to form a lid.
A hole 111b is formed in the lid metal plate 111 for positioning with the side wall resin portion 106b of the housing 103 and for improving the bonding property. The lid metal plate 111 is positioned by passing the hole 111b through the resin protrusion 106d in a state where the shield frame 110 is sandwiched between the lid metal plate 111 and the upper surface of the resin portion 6.

シールド用枠１１０及び蓋用金属板１１１は、少なくとも一部が互いに直接接触し、または、図１に示す如く、導電性接着剤１１２により接合されて互いに導通している。シールド用枠１１０及び蓋用金属板１１１は、銅、アルミニウム、ニッケルのうち少なくとも１種類を含むことにより導電性材料として作用すれば良い。
シールド用枠１１０は、絶縁性接着剤１１３により側壁用樹脂部１０６ｂの上面に接合されている。更に、シールド用枠１１０とグラウンド端子用金属板１０５ｂとは、直接接触するか、あるいは、図１に示すように導電性接着剤１１４により接合されて互いに導通している。 The shield frame 110 and the lid metal plate 111 are at least partially in direct contact with each other, or are joined by a conductive adhesive 112 and are electrically connected to each other as shown in FIG. The shield frame 110 and the lid metal plate 111 may function as a conductive material by including at least one of copper, aluminum, and nickel.
The shield frame 110 is bonded to the upper surface of the side wall resin portion 106 b by an insulating adhesive 113. Further, the shield frame 110 and the ground terminal metal plate 105b are in direct contact with each other or, as shown in FIG.

この結果、ハウジング１０３内のセンサチップ１０１及び回路素子１０２は、これらの周囲の大部分が金属板１０５ｂ，１１１及びシールド用枠１１０によって包囲される。そして、これらの部材１０５ｂ，１１０，１１１は互いに導通しており、しかもグラウンド端子用金属板１０５ｂがグラウンド端子に接続されている。これにより、外部から侵入する電磁ノイズや回路素子１０２から発生する電磁ノイズがグラウンドに吸収され、センサチップ１０１や回路素子１０２の電磁シールド性が確保されることになる。
更に、金属板１０５ｂ，１１１及びシールド用枠１１０はセンサチップ１０１が動作する空間をハウジング１０３の内部に確保しており、センサチップ１０１や回路素子１０２を外部から保護する機能も果たしている。 As a result, the sensor chip 101 and the circuit element 102 in the housing 103 are mostly surrounded by the metal plates 105 b and 111 and the shield frame 110. These members 105b, 110, and 111 are electrically connected to each other, and the ground terminal metal plate 105b is connected to the ground terminal. Thereby, electromagnetic noise entering from the outside and electromagnetic noise generated from the circuit element 102 are absorbed by the ground, and the electromagnetic shielding properties of the sensor chip 101 and the circuit element 102 are ensured.
Further, the metal plates 105b and 111 and the shield frame 110 secure a space in which the sensor chip 101 operates in the housing 103, and also serve to protect the sensor chip 101 and the circuit element 102 from the outside.

金属板１０５ａ，１０５ｂの上面の一部にはワイヤボンディングのための金メッキが施されており、金属板１０５ａ，１０５ｂの基板部用樹脂部１０６ａ及び側壁用樹脂部１０６ｂとの接触面には、金メッキは施されていない。   A part of the upper surface of the metal plates 105a and 105b is gold-plated for wire bonding, and the contact surfaces of the metal plates 105a and 105b with the substrate resin portion 106a and the side wall resin portions 106b are gold-plated. Is not given.

なお、図１に示したセンサチップ１０１や回路素子１０２を基板部用金属板１０５に実装する前に、シールド用枠１１０をハウジング１０３に実装しておくと生産性が良い。
すなわち、シールド用枠１１０をハウジング１０３に予め実装しておき、次いでセンサチップ１０１及び回路素子１０２を基板部用金属板１０５に実装してから蓋用金属板１１１を接合する。そして、次の切断工程において、一つの基板部用金属板１０５から２個の半導体センサ装置１００へと個片化すれば良い。ただし、蓋用金属板１１１や樹脂部１０６は、予め個別に分離しておいても良い。 Before mounting the sensor chip 101 and the circuit element 102 shown in FIG. 1 on the board metal plate 105, mounting the shield frame 110 on the housing 103 may improve productivity.
That is, the shield frame 110 is mounted in the housing 103 in advance, and then the sensor chip 101 and the circuit element 102 are mounted on the board portion metal plate 105 and then the lid metal plate 111 is joined. Then, in the next cutting step, it is only necessary to divide the substrate board metal plate 105 into two semiconductor sensor devices 100. However, the lid metal plate 111 and the resin portion 106 may be individually separated in advance.

以上のように、第１実施形態によれば、ハウジング１０３の内部において、センサチップ１０１及び回路素子１０２が、基板部用金属板１０５、シールド用枠１１０及び蓋用金属板１１１によりほぼ完全に包囲されている。また、上記金属板１０５，１１１及びシールド用枠１１０がグラウンド端子に接続されることにより電磁シールド効果を得ることができ、外部の電磁ノイズがセンサチップ１０１や回路素子１０２に悪影響を与えるのを防止することができる。
また、ハウジング１０３を構成する樹脂部１０６等は、絶縁性樹脂の射出成型により同一の金型を用いて一括して形成することができる。従って、部品点数や組み立て工数の削減に寄与し、半導体センサ装置１００の製造コストを低減することが可能となる。 As described above, according to the first embodiment, the sensor chip 101 and the circuit element 102 are almost completely surrounded by the board metal plate 105, the shield frame 110, and the lid metal plate 111 inside the housing 103. Has been. In addition, since the metal plates 105 and 111 and the shield frame 110 are connected to the ground terminal, an electromagnetic shielding effect can be obtained, and external electromagnetic noise is prevented from adversely affecting the sensor chip 101 and the circuit element 102. can do.
In addition, the resin portion 106 and the like constituting the housing 103 can be collectively formed using the same mold by injection molding of an insulating resin. Therefore, it contributes to the reduction of the number of parts and assembly man-hours, and the manufacturing cost of the semiconductor sensor device 100 can be reduced.

次に、本発明の第２実施形態を説明する。
図４は、本発明に係る半導体センサ装置の第２実施形態として、シリコン基板を用いたコンデンサマイクロホン２００を構成した場合の断面図である。
この図４は、ハウジング２０４の分解斜視図である図５において、基板部用金属板２０６とこれに一体化された樹脂部２０７、シールド用トレイ２０８、及び蓋用金属板２１３のすべてを接合した状態のIV−IV断面図に相当している。つまり、図５は２個のコンデンサマイクロホン２００を形成するためのハウジングの分解斜視図に相当する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 4 is a cross-sectional view when a condenser microphone 200 using a silicon substrate is configured as a second embodiment of the semiconductor sensor device according to the present invention.
FIG. 4 is an exploded perspective view of the housing 204. In FIG. 5, the substrate portion metal plate 206 and the resin portion 207, shield tray 208, and lid metal plate 213 integrated together are joined. This corresponds to a sectional view taken along the line IV-IV. That is, FIG. 5 corresponds to an exploded perspective view of a housing for forming two condenser microphones 200.

図４に示すように、本実施形態のコンデンサマイクロホン２００では、シリコン基板により形成されたコンデンサ素子２０１と回路素子２０３とが、ハウジング２０４に内蔵されている。
コンデンサマイクロホン２００の動作の概要としては、図４において、外部からの音波がコンデンサ素子２０１に設けられた２つの対向電極膜を有する振動膜２０２を振動させると、コンデンサ素子２０１の静電容量が変化する。上記静電容量の変化を電気信号として回路素子２０３に入力し、インピーダンス変換や増幅等の処理を行うことにより、外部へ電気信号として出力するものである。 As shown in FIG. 4, in the capacitor microphone 200 of this embodiment, a capacitor element 201 and a circuit element 203 formed of a silicon substrate are built in a housing 204.
The outline of the operation of the condenser microphone 200 is as follows. In FIG. 4, when an external sound wave vibrates the vibration film 202 having two counter electrode films provided on the capacitor element 201, the capacitance of the capacitor element 201 changes. To do. The change in capacitance is input to the circuit element 203 as an electrical signal, and is output to the outside as an electrical signal by performing processing such as impedance conversion and amplification.

ハウジング２０４の基板部２０５は、図５に示すように基板部用金属板２０６と、絶縁性の樹脂部２０７を構成する基板部用樹脂部２０７ａと、からなっている。樹脂部２０７は射出成型により形成されていて上方が開口しており、その材料としては、射出成型性と耐熱性に優れる液晶ポリマー系の樹脂が適している。   As shown in FIG. 5, the substrate portion 205 of the housing 204 includes a substrate portion metal plate 206 and a substrate portion resin portion 207 a constituting an insulating resin portion 207. The resin portion 207 is formed by injection molding and has an upper opening, and a liquid crystal polymer resin having excellent injection moldability and heat resistance is suitable as the material.

基板部用金属板２０６は、図２に示した基板部用金属板１０５とほぼ同一の構造であり、厚板部分２０６１，２０６３が２００〜３００μｍ程度、薄板部分２０６２が１００μｍ程度の二種類の厚みを有する金属板から不要部分を取り除いて形成され、銅を主材料としている。
基板部用金属板２０６の材質としては、銅、アルミニウム、ニッケル、金のうち少なくとも１種類を含んでいれば良い。また、基板部用金属板２０６の代わりに、セラミックス板の表面を導電性材料により被覆して形成した部材を用いても良い。
基板部用金属板２０６は、電源入力端子、または外部装置への電気信号の出力端子として機能する入出力端子用金属板２０６ａと、グラウンド端子用金属板２０６ｂと、を備えている。基板部用金属板２０６の厚板部分は、基板部用樹脂部２０７ａに覆われることなくコンデンサマイクロホン２００の底部において外部に露出しており、他の回路基板に接続するための端子となる。 The board portion metal plate 206 has substantially the same structure as the board portion metal plate 105 shown in FIG. 2, and the two thicknesses are such that the thick plate portions 2061 and 2063 are about 200 to 300 μm and the thin plate portion 2062 is about 100 μm. It is formed by removing unnecessary portions from a metal plate having copper, and is mainly made of copper.
As a material of the metal plate 206 for board | substrate parts, what is necessary is just to contain at least 1 sort (s) among copper, aluminum, nickel, and gold | metal | money. Further, instead of the substrate portion metal plate 206, a member formed by coating the surface of a ceramic plate with a conductive material may be used.
The board part metal plate 206 includes an input / output terminal metal plate 206a functioning as a power input terminal or an output terminal of an electric signal to an external device, and a ground terminal metal plate 206b. The thick plate portion of the substrate portion metal plate 206 is exposed to the outside at the bottom of the condenser microphone 200 without being covered with the substrate portion resin portion 207a, and serves as a terminal for connection to another circuit substrate.

ハウジング２０４の内部には、電磁シールド性を向上させるために、樹脂部２０７の側壁部と基板部２０５側の大部分を覆うように金属製のシールド用トレイ２０８が配置されている。シールド用トレイ２０８は、第１実施形態のシールド用枠１１０と同様に、その全体を金属により形成するか、セラミックス板の表面を導電性材料により被覆して形成される。
シールド用トレイ２０８の底板２０８ｃには、図４の振動膜２０２の下方に位置するように長方形の穴２０８ａが形成されている。更に、前記底板２０８ｃには、ワイヤボンディングのための複数の穴２０８ｂが設けられている。 A metal shielding tray 208 is disposed inside the housing 204 so as to cover most of the side wall portion of the resin portion 207 and the substrate portion 205 side in order to improve electromagnetic shielding properties. The shield tray 208 is formed by metal as a whole, or by covering the surface of the ceramic plate with a conductive material, similarly to the shield frame 110 of the first embodiment.
A rectangular hole 208a is formed in the bottom plate 208c of the shield tray 208 so as to be positioned below the vibration film 202 of FIG. Further, the bottom plate 208c is provided with a plurality of holes 208b for wire bonding.

このシールド用トレイ２０８が入出力端子用金属板２０６ａと接触しないように、基板部用樹脂部２０７ａには、金属板２０６ａの上面を基準として１００〜２００μｍ程度超える高さに、台座用樹脂部２０７ｃ，２０７ｄが形成される。
台座用樹脂部２０７ｄは、バスタブ状の凹部２０７ｅを保有している。この凹部２０７ｅはシールド用トレイ２０８の穴２０８ａに連通しており、これらの凹部２０７ｅ及び穴２０８ａは振動膜２０２の下方に配置されて、受音特性を向上させるための空間２０９を形成している。
なお、台座用樹脂部２０７ｄには、凹部２０７ｅ内の気圧調節用に、空気を逃がすための微少な溝が設けられることもある。 In order to prevent the shield tray 208 from coming into contact with the input / output terminal metal plate 206a, the base resin portion 207a has a pedestal resin portion 207c having a height exceeding about 100 to 200 μm with respect to the upper surface of the metal plate 206a. , 207d are formed.
The base resin portion 207d has a bathtub-shaped recess 207e. The recess 207e communicates with the hole 208a of the shield tray 208, and the recess 207e and the hole 208a are disposed below the vibration film 202 to form a space 209 for improving sound receiving characteristics. .
The pedestal resin part 207d may be provided with a minute groove for allowing air to escape in order to adjust the atmospheric pressure in the recess 207e.

基板部用樹脂部２０７ａ、側壁用樹脂部２０７ｂ、台座用樹脂部２０７ｃ，２０７ｄを含む樹脂部２０７は、第１実施形態と同様に射出成型によって形成されており、その材料としては、射出成型性と耐熱性に優れる液晶ポリマー系の樹脂が適している。
これらの樹脂部２０７ａ，２０７ｂ，２０７ｃ，２０７ｄは同一の金型により一括で射出成型できるため、生産性に優れている。よって、部品点数や組み立て工数の削減に寄与し、コンデンサマイクロホン２００を安価に製作することができる。 The resin part 207 including the resin part 207a for the substrate part, the resin part 207b for the side wall, and the resin parts 207c and 207d for the pedestal is formed by injection molding as in the first embodiment. A liquid crystal polymer resin having excellent heat resistance is suitable.
These resin portions 207a, 207b, 207c, and 207d are excellent in productivity because they can be injection-molded together with the same mold. Therefore, it contributes to the reduction in the number of parts and the number of assembly steps, and the condenser microphone 200 can be manufactured at a low cost.

図４に示すように、シールド用トレイ２０８は、絶縁性接着剤またはテープ２１０により、台座用樹脂部２０７ｃ，２０７ｄに固定される。
また、コンデンサ素子２０１及び回路素子２０３は、絶縁性または導電性の接着剤またはテープ２１１によりシールド用トレイ２０８の底板２０８ｃに接合され、金線２１２によりワイヤボンディングされる。 As shown in FIG. 4, the shield tray 208 is fixed to the base resin portions 207 c and 207 d with an insulating adhesive or tape 210.
The capacitor element 201 and the circuit element 203 are bonded to the bottom plate 208c of the shield tray 208 with an insulating or conductive adhesive or tape 211, and wire bonded with a gold wire 212.

ハウジング２０４の上部は、請求項における蓋部としての、ほぼ長方形の蓋用金属板２１３によって覆われている。この蓋用金属板２１３には、外部からの音波をハウジング内部へ伝えるために、円形の開口部２１３ａが設けられている。蓋用金属板２１３の代わりに、セラミックス部材の表面を導電性材料により被覆した蓋部を用いても良い。   The upper portion of the housing 204 is covered with a substantially rectangular lid metal plate 213 as a lid portion in the claims. The lid metal plate 213 is provided with a circular opening 213a in order to transmit sound waves from the outside to the inside of the housing. Instead of the lid metal plate 213, a lid portion in which the surface of the ceramic member is covered with a conductive material may be used.

蓋用金属板２１３とシールド用トレイ２０８とは、少なくとも一部が直接接触し、または、導電性の接着剤２１４により接合されて互いに導通している。シールド用トレイ２０８は、グラウンド端子用金属板２０６ｂに直接接触するか、図示しない導電性接着剤により金属板２０６ｂに接合されて金属板２０６ｂと導通している。
シールド用トレイ２０８及び蓋用金属板２１３は、銅、アルミニウム、ニッケルのうち少なくとも１種類を含むことにより導電性材料として作用すれば良い。 The lid metal plate 213 and the shield tray 208 are at least partially in direct contact with each other or joined by a conductive adhesive 214 and are electrically connected to each other. The shield tray 208 is in direct contact with the ground terminal metal plate 206b or joined to the metal plate 206b with a conductive adhesive (not shown) and is electrically connected to the metal plate 206b.
The shield tray 208 and the lid metal plate 213 may function as a conductive material by including at least one of copper, aluminum, and nickel.

図５に示すように、グラウンド端子用金属板２０６ｂには、必要に応じて突起部２０６ｃが形成される。この突起部２０６ｃは、シールド用トレイ２０８と金属板２０６ｂとの接触性を向上させるためのものであり、シールド用トレイ２０８側に突起部を設けても良い。
なお、金属板２０６ａ，２０６ｂの上面の一部にはワイヤボンディングのための金メッキが施されているが、金属板２０６ａ，２０６ｂの基板部用樹脂部２０７ａ及び側壁用樹脂部２０７ｂとの接触面には金メッキは施されない。 As shown in FIG. 5, a protrusion 206c is formed on the ground terminal metal plate 206b as necessary. The protrusion 206c is provided to improve the contact between the shield tray 208 and the metal plate 206b, and a protrusion may be provided on the shield tray 208 side.
In addition, although gold plating for wire bonding is performed on a part of the upper surface of the metal plates 206a and 206b, the contact surfaces of the metal plates 206a and 206b with the substrate resin portion 207a and the side wall resin portions 207b are provided. Is not gold plated.

このように、本実施形態では、ハウジング２０４の内部において、コンデンサ素子２０１及び回路素子２０３が、基板部用金属板２０６（金属板２０６ａ、２０６ｂ）、シールド用トレイ２０８及び蓋用金属板２１３によりほぼ完全に包囲されている。また、上記金属板２０６，２１３及びシールド用トレイ２０８がグラウンド端子に接続されることにより電磁シールド効果を得ることができ、外部の電磁ノイズがコンデンサ素子２０１や回路素子２０３に悪影響を与えるのを防止することができる。
また、金属板２０６，２１３及びシールド用トレイ２０８はコンデンサ素子２０１が動作する空間をハウジング２０４の内部に確保しており、コンデンサ素子２０１や回路素子２０３を外部から保護する機能も果たしている。 As described above, in the present embodiment, the capacitor element 201 and the circuit element 203 are substantially separated by the board portion metal plate 206 (metal plates 206a and 206b), the shield tray 208, and the lid metal plate 213 inside the housing 204. Fully besieged. In addition, an electromagnetic shielding effect can be obtained by connecting the metal plates 206 and 213 and the shielding tray 208 to the ground terminal, and external electromagnetic noise is prevented from adversely affecting the capacitor element 201 and the circuit element 203. can do.
Further, the metal plates 206 and 213 and the shielding tray 208 secure a space in which the capacitor element 201 operates in the housing 204, and also serve to protect the capacitor element 201 and the circuit element 203 from the outside.

本実施形態によれば、射出成型によりバスタブ状に形成される樹脂フレームに基板部用金属板２０６を接合した際に形成される空間２０９を、コンデンサマイクロホン用のキャビティとして利用することができる。
このような構造とすれば、例えば特許文献１のように回路基板にキャビティを形成するよりも広い容積を確保することができる。また、コンデンサ素子のシリコン基板自体でキャビティを保有する必要がなくなり、シリコン基板を薄くすることができるため、ハウジングひいてはコンデンサマイクロホン全体の薄型化にも寄与する。 According to this embodiment, the space 209 formed when the metal plate 206 for substrate part is joined to the resin frame formed in a bathtub shape by injection molding can be used as a cavity for the condenser microphone.
With such a structure, for example, as in Patent Document 1, a larger volume can be ensured than when a cavity is formed in a circuit board. In addition, the silicon substrate itself of the capacitor element does not need to have a cavity, and the silicon substrate can be thinned, which contributes to a reduction in the thickness of the housing and thus the entire condenser microphone.

次に、図６は本発明の第３実施形態を示す断面図である。
この実施形態に係るコンデンサマイクロホン２００Ａが第２実施形態と異なるのは、図４における蓋用金属板２１３の代わりに、上側に凸状となった金属キャップ３１３を側壁用樹脂部２０７ｂの上面に導電性接着剤２１４にて接合した点であり、他の構成は第２実施形態と同様である。３１３ａは、外部からの音波をハウジング２０４内部へ伝えるための開口部である。
この第３実施形態でも、第２実施形態と同様の作用効果を得ることができる。 Next, FIG. 6 is a sectional view showing a third embodiment of the present invention.
The capacitor microphone 200A according to this embodiment is different from the second embodiment in that a metal cap 313 that protrudes upward is electrically conductive on the upper surface of the side wall resin portion 207b instead of the lid metal plate 213 in FIG. The other point is the same as that of the second embodiment. Reference numeral 313 a denotes an opening for transmitting sound waves from the outside to the inside of the housing 204.
In the third embodiment, the same operational effects as in the second embodiment can be obtained.

次に、図１１は、本発明の第４実施形態を示す断面図である。
この実施形態に係るコンデンサマイクロホン２００Ｂが第３実施形態と異なるのは、図６における開口部３１３ａの代わりに、グラウンド端子用金属板２０６ｂと基板部用樹脂部２０７ａとを貫通する開口部２０６ｄを形成した点であり、他の構成は第３実施形態と同様である。開口部２０６ｄは、コンデンサマイクロホン２００Ｂの振動膜２０２に対向する位置に形成するのが望ましいが、側壁用樹脂部２０７ｂに形成してもよい。
この第４実施形態でも、第３実施形態と同様の作用効果を得ることができる。 Next, FIG. 11 is sectional drawing which shows 4th Embodiment of this invention.
The capacitor microphone 200B according to this embodiment is different from the third embodiment in that an opening 206d that penetrates the ground terminal metal plate 206b and the substrate resin 207a is formed instead of the opening 313a in FIG. The other configuration is the same as that of the third embodiment. The opening 206d is desirably formed at a position facing the vibration film 202 of the condenser microphone 200B, but may be formed in the side wall resin portion 207b.
In the fourth embodiment, it is possible to obtain the same effect as that of the third embodiment.

次に、図１２は、本発明の第５実施形態を示す断面図である。
この実施形態に係るコンデンサマイクロホン２００Ｃが第３実施形態と異なるのは、図６における開口部３１３ａの代わりに、底板２０８ｃと、接着剤またはテープ２１０と、台座用樹脂部２０７ｄと、グラウンド端子用金属板２０６ｂと、基板部用樹脂部２０７ａとを貫通する開口部２０６ｅを、側壁用樹脂部２０７ｂ寄りに形成した点であり、他の構成は第３実施形態と同様である。開口部２０６ｅは、コンデンサマイクロホン２００Ｃの振動膜２０２に対向する位置に形成するのが望ましいが、側壁用樹脂部２０７ｂに形成してもよい。
この第５実施形態でも、第３実施形態と同様の作用効果を得ることができる。 Next, FIG. 12 is sectional drawing which shows 5th Embodiment of this invention.
The condenser microphone 200C according to this embodiment differs from the third embodiment in that instead of the opening 313a in FIG. 6, a bottom plate 208c, an adhesive or tape 210, a base resin portion 207d, and a ground terminal metal An opening 206e penetrating the plate 206b and the substrate portion resin portion 207a is formed close to the side wall resin portion 207b, and other configurations are the same as those of the third embodiment. The opening 206e is preferably formed at a position facing the vibration film 202 of the condenser microphone 200C, but may be formed in the side wall resin portion 207b.
In the fifth embodiment, the same function and effect as in the third embodiment can be obtained.

また、図４においても、開口部２１３ａの代わりに、グラウンド端子用金属板２０６ｂと基板部用樹脂部２０７ａとを貫通する開口部を形成しても同様の作用効果を得ることができる。
更に、図１における半導体センサ装置１００においても、センサチップ１０１の機能を満たす範囲で、蓋用金属板１１１の開口部１１１ａの代わりに、基板部用金属板１０５と基板部用樹脂部１０６ａとを貫通する開口部、または、側壁用樹脂部１０６ｂとシールド用枠１１０とを貫通する開口部を形成してもよい。 Also in FIG. 4, the same effect can be obtained by forming an opening that penetrates through the ground terminal metal plate 206b and the substrate resin portion 207a instead of the opening 213a.
Further, in the semiconductor sensor device 100 in FIG. 1, the substrate portion metal plate 105 and the substrate portion resin portion 106 a are used instead of the opening portion 111 a of the lid metal plate 111 as long as the function of the sensor chip 101 is satisfied. An opening that penetrates, or an opening that penetrates through the side wall resin portion 106b and the shielding frame 110 may be formed.

本発明の第１実施形態における図３のＩ−Ｉ断面図である。It is II sectional drawing of FIG. 3 in 1st Embodiment of this invention. 第１実施形態における基板部用金属板の斜視図である。It is a perspective view of the metal plate for board | substrate parts in 1st Embodiment. 第１実施形態におけるハウジングの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the housing in 1st Embodiment. 本発明の第２実施形態における図５のIV−IV断面図である。It is IV-IV sectional drawing of FIG. 5 in 2nd Embodiment of this invention. 第２実施形態におけるハウジングの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the housing in 2nd Embodiment. 本発明の第３実施形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows 3rd Embodiment of this invention. 特許文献１に記載された従来技術の断面図である。It is sectional drawing of the prior art described in patent document 1. FIG. 特許文献２に記載された従来技術の断面図である。It is sectional drawing of the prior art described in patent document 2. FIG. 特許文献３に記載された従来技術の断面図である。It is sectional drawing of the prior art described in patent document 3. FIG. 特許文献４に記載された従来技術の断面図である。It is sectional drawing of the prior art described in patent document 4. FIG. 本発明の第４実施形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows 4th Embodiment of this invention. 本発明の第５実施形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows 5th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１００ 半導体センサ装置
１０１ センサチップ
１０２ 回路素子
１０３ ハウジング
１０４ 基板部
１０５ 基板部用金属板
１０５ａ 入出力端子用金属板
１０５ｂ グラウンド端子用金属板
１０５１，１０５３ 厚板部分
１０５２ 薄板部分
１０６ 樹脂部
１０６ａ 基板部用樹脂部
１０６ｂ 側壁用樹脂部
１０６ｃ ダム部
１０６ｄ 樹脂突起
１０７ 接着剤またはテープ
１０８ 金線
１０９ ポッティング材
１１０ シールド用枠
１１０ａ 穴
１１１ 蓋用金属板
１１１ａ 開口部
１１１ｂ 穴
１１２，１１４ 導電性接着剤
１１３ 絶縁性接着剤
２００，２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃ コンデンサマイクロホン
２０１ コンデンサ素子
２０２ 振動膜
２０３ 回路素子
２０４ ハウジング
２０５ 基板部
２０６ 基板部用金属板
２０６ａ 入出力端子用金属板
２０６ｂ グラウンド端子用金属板
２０６ｃ 突起部
２０６ｄ，２０６ｅ 開口部
２０６１，２０６３ 厚板部分
２０６２ 薄板部分
２０７ 樹脂部
２０７ａ 基板部用樹脂部
２０７ｂ 側壁用樹脂部
２０７ｃ，２０７ｄ 台座用樹脂部
２０７ｅ 凹部
２０８ シールド用トレイ
２０８ａ，２０８ｂ 穴
２０８ｃ 底板
２０９ 空間
２１０，２１１ 接着剤またはテープ
２１２ 金線
２１３ 蓋用金属板
２１３ａ 開口部
２１４ 導電性接着剤
３１３ 金属キャップ
３１３ａ 開口部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Semiconductor sensor apparatus 101 Sensor chip 102 Circuit element 103 Housing 104 Substrate part 105 Metal plate for board part 105a Metal plate for input / output terminals 105b Metal plate for input / output terminals 1051, 1053 Thick plate part 1052 Thin plate part 106 Resin part 106a For board part Resin portion 106b Side wall resin portion 106c Dam portion 106d Resin protrusion 107 Adhesive or tape 108 Gold wire 109 Potting material 110 Shield frame 110a Hole 111 Lid metal plate 111a Opening 111b Hole 112, 114 Conductive adhesive 113 Insulation Adhesive 200, 200A, 200B, 200C Condenser microphone 201 Capacitor element 202 Vibration film 203 Circuit element 204 Housing 205 Substrate part 206 Substrate part metal plate 206a For input / output terminals Metal plate 206b Metal plate for ground terminal 206c Projection portion 206d, 206e Opening portion 2061, 2063 Thick plate portion 2062 Thin plate portion 207 Resin portion 207a Substrate portion resin portion 207b Side wall resin portion 207c, 207d Base resin portion 207e Recessed portion 208 Shield Tray 208a, 208b hole 208c bottom plate 209 space 210, 211 adhesive or tape 212 gold wire 213 lid metal plate 213a opening 214 conductive adhesive 313 metal cap 313a opening

Claims (11)

外部から加えられた物理的ストレスを検出するセンサチップと、このセンサチップの出力信号を処理する回路素子と、を備え、前記センサチップ及び回路素子が中空のハウジングに内蔵されてなる半導体センサ装置において、
前記ハウジングは、
前記センサチップ及び回路素子が上面に固定され、かつ、これらのセンサチップ及び回路素子に電気的に接続される基板部用導体板と、
射出成型により前記基板部用導体板と一体的に形成され、かつ、上方が開口していると共に前記センサチップ及び回路素子を包囲する絶縁性の樹脂部と、
前記樹脂部の内周面のほぼ全域を覆い、かつ、前記樹脂部に固定される枠状のシールド部材と、
前記センサチップ及び回路素子の上方に固定される導電性の蓋部と、
を備えたことを特徴とする半導体センサ装置。 In a semiconductor sensor device comprising: a sensor chip for detecting physical stress applied from the outside; and a circuit element for processing an output signal of the sensor chip, wherein the sensor chip and the circuit element are built in a hollow housing ,
The housing is
The substrate chip conductor plate, wherein the sensor chip and the circuit element are fixed to the upper surface, and electrically connected to the sensor chip and the circuit element;
An insulative resin part that is integrally formed with the substrate part conductor plate by injection molding and that is open at the top and surrounds the sensor chip and the circuit element;
A frame-shaped shield member that covers substantially the entire inner peripheral surface of the resin portion and is fixed to the resin portion;
A conductive lid fixed above the sensor chip and the circuit element;
A semiconductor sensor device comprising: 外部から加えられた物理的ストレスを検出するセンサチップとしてのコンデンサ素子と、このコンデンサ素子の出力信号を処理する回路素子と、を備え、前記コンデンサ素子及び回路素子が中空のハウジングに内蔵されてなる半導体センサ装置において、
前記ハウジングは、
前記コンデンサ素子及び回路素子に電気的に接続される基板部用導体板と、
射出成型により前記基板部用導体板と一体的に形成され、かつ、上方が開口している絶縁性の樹脂部と、
前記樹脂部の内面のほぼ全域を覆い、かつ、前記樹脂部に固定されると共に、底板上に固定された前記コンデンサ素子及び回路素子を包囲するトレイ状のシールド部材と、
前記コンデンサ素子及び回路素子の上方に固定される導電性の蓋部と、
を備えたことを特徴とする半導体センサ装置。 A capacitor element as a sensor chip for detecting a physical stress applied from the outside, and a circuit element for processing an output signal of the capacitor element, the capacitor element and the circuit element being built in a hollow housing In the semiconductor sensor device,
The housing is
A conductor plate for a substrate portion electrically connected to the capacitor element and the circuit element;
An insulating resin portion formed integrally with the board portion conductor plate by injection molding and having an open top;
A tray-like shield member that covers substantially the entire inner surface of the resin portion and is fixed to the resin portion and surrounds the capacitor element and the circuit element fixed on the bottom plate;
A conductive lid fixed above the capacitor element and the circuit element;
A semiconductor sensor device comprising: 請求項２に記載した半導体センサ装置において、
前記シールド部材の前記底板に形成された穴と、前記樹脂部に形成されて前記穴に連通するほぼバスタブ状の凹部と、前記コンデンサ素子に固定された振動膜と、を備え、
前記穴及び凹部により形成されるキャビティを、前記振動膜の下方に配置したことを特徴とする半導体センサ装置。 The semiconductor sensor device according to claim 2,
A hole formed in the bottom plate of the shield member, a substantially bathtub-shaped recess formed in the resin portion and communicating with the hole, and a vibration film fixed to the capacitor element,
A semiconductor sensor device, wherein a cavity formed by the hole and the recess is disposed below the vibration film. 請求項１〜３の何れか１項に記載した半導体センサ装置において、
前記基板部用導体板が、少なくとも電源入力端子，電気信号出力端子，グラウンド端子として機能することを特徴とする半導体センサ装置。 In the semiconductor sensor device according to any one of claims 1 to 3,
The semiconductor sensor device, wherein the board portion conductor plate functions as at least a power input terminal, an electric signal output terminal, and a ground terminal. 請求項４に記載した半導体センサ装置において、
前記基板部用導体板と前記シールド部材と前記蓋部とが電気的に導通していることを特徴とする半導体センサ装置。 The semiconductor sensor device according to claim 4,
The semiconductor sensor device, wherein the board part conductor plate, the shield member, and the lid part are electrically connected. 請求項１〜５の何れか１項に記載した半導体センサ装置において、
前記ハウジングは、外部から加えられた物理的ストレスを前記ハウジング内に伝えるための開口部を有することを特徴とする半導体センサ装置。 In the semiconductor sensor device according to any one of claims 1 to 5,
2. The semiconductor sensor device according to claim 1, wherein the housing has an opening for transmitting a physical stress applied from the outside into the housing. 請求項１〜６の何れか１項に記載した半導体センサ装置において、
前記基板部用導体板，前記シールド部材または前記蓋部のうち少なくとも一つが、セラミックス板の表面を導電性材料により被覆して構成されていることを特徴とする半導体センサ装置。 In the semiconductor sensor device according to any one of claims 1 to 6,
A semiconductor sensor device, wherein at least one of the substrate part conductor plate, the shield member, and the lid part is formed by covering a surface of a ceramic plate with a conductive material. 請求項１〜７の何れか１項に記載した半導体センサ装置において、
前記基板部用導体板は、少なくとも一つ以上の段差を有する構造であることを特徴とする半導体センサ装置。 In the semiconductor sensor device according to any one of claims 1 to 7,
The semiconductor sensor device according to claim 1, wherein the board portion conductor plate has a structure having at least one step. 請求項１〜８の何れか１項に記載した半導体センサ装置において、
前記基板部用導体板が、銅，アルミニウム，ニッケル，金のうち少なくとも一種を含む導電性材料を有することを特徴とする半導体センサ装置。 In the semiconductor sensor device according to any one of claims 1 to 8,
The semiconductor sensor device, wherein the substrate part conductor plate has a conductive material containing at least one of copper, aluminum, nickel, and gold. 請求項１〜９の何れか１項に記載した半導体センサ装置において、
前記シールド部材が、銅，アルミニウム，鉄，ニッケルのうち少なくとも一種を含む導電性材料を有することを特徴とする半導体センサ装置。 In the semiconductor sensor device according to any one of claims 1 to 9,
The semiconductor sensor device, wherein the shield member has a conductive material containing at least one of copper, aluminum, iron, and nickel. 請求項１〜１０の何れか１項に記載した半導体センサ装置において、
前記蓋部が、銅，アルミニウム，鉄，ニッケルのうち少なくとも一種を含む導電性材料を有することを特徴とする半導体センサ装置。 In the semiconductor sensor device according to any one of claims 1 to 10,
The said cover part has a conductive material containing at least 1 type among copper, aluminum, iron, and nickel, The semiconductor sensor apparatus characterized by the above-mentioned.
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