JP2015092146A - 半導体圧力センサ - Google Patents

Abstract

【課題】小型化が可能な半導体圧力センサを提供する。【解決手段】リードフレーム４およびこれを支持する樹脂製の支持体５を有する基体部１と、リードフレーム４の上面側に設けられた圧力センサチップ２と、リードフレーム４の下面側に設けられて、圧力センサチップ２からのセンサ信号を受けて圧力検出信号を出力する制御部３と、を備えた圧力センサ１０。制御部３は、支持体５に埋設されている。圧力センサチップと制御部３とは、平面視において少なくとも一部が重なるように設置されている。【選択図】図２

Description

本発明は、水深計を搭載したダイバー用腕時計などの携帯用の機器などに使用できる半導体圧力センサに関する。

従来、携帯用の機器などには、ＭＥＭＳ（Micro Electro-Mechanical Systems）技術を利用した、小型の半導体圧力センサ（以下、単に圧力センサという）が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
この種の圧力センサとしては、例えば、圧力センサチップと、圧力センサチップからのセンサ信号を受けて圧力検出信号を出力する制御部と、を有するものがある。

特許第３６２０１８５号公報

近年では、携帯用の機器の小型化に伴い、圧力センサにもさらなる小型化が要求されている。
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであって、小型化が可能な圧力センサを提供することを目的とする。

本発明は、リードフレームおよびこれを支持する樹脂製の支持体を有する基体部と、前記リードフレームの一方の面側に設けられた圧力センサチップと、前記リードフレームの他方の面側に設けられて、前記圧力センサチップからのセンサ信号を受けて圧力検出信号を出力する制御部と、を備え、前記制御部は、前記支持体に埋設され、前記圧力センサチップと前記制御部とは、平面視において少なくとも一部が重なる半導体圧力センサを提供する。
本発明では、前記制御部が複数の面を有する形状であり、少なくとも一面に、前記支持体よりもヤング率が低い応力緩和層が形成されている構成を採用できる。
前記応力緩和層は、前記制御部の表面の全面を覆うことが好ましい。
前記応力緩和層の外面は湾曲凸面をなすことが好ましい。
前記応力緩和層のヤング率は、前記支持体のヤング率に対して、１／１０以下であることが好ましい。
前記圧力センサチップおよび前記制御部は、それぞれボンディングワイヤにより前記リードフレームに接続されていることが好ましい。
前記支持体は、基台と、前記圧力センサチップが載置される載置部とを有し、前記載置部は、前記基台を構成する材料より硬度が低い材料からなることが好ましい。
前記基台には、前記圧力センサを収容する収容部が形成され、前記収容部には、前記圧力センサチップを覆う保護剤が充てんされ、前記保護剤は、測定対象から加えられる圧力を圧力センサチップに伝達可能とすることができる。
前記リードフレームは前記支持体に埋設されていることが好ましい。

本発明によれば、制御部と、圧力センサチップとが、平面視において少なくとも一部が重なる位置にあるため、圧力センサチップと制御部が占有する合計のスペースを小さくできる。従って、圧力センサの小型化を図ることができる。
また、圧力センサチップと制御部とが近接して設置されるため、これらを接続する電気的な配線（ボンディングワイヤなど）が短くなる。このため、耐電磁ノイズ性を高めることができ、検出精度を高めることができる。
また、圧力センサチップと制御部とが近接しているため、両者の温度差を小さくできる。このため、制御部が温度センサを備えている場合には、圧力検出値を安定化し、検出精度を高めることができる。

本発明の一実施形態に係る圧力センサの平面図である。 図１のＩ−Ｉ線に沿う側断面図である。 図１の圧力センサに用いられるリードフレームの構造を示す展開図であって、リードフレームの下面側から見た展開図である。 図１の圧力センサの製造工程を示す工程図であって、圧力センサチップを設置する前の圧力センサの平面図である。 前図の工程における圧力センサの側断面図である。 圧力センサの第２の実施形態を示す側断面図である。 圧力センサの第３の実施形態を示す側断面図である。 圧力センサの第４の実施形態を示す側断面図である。 圧力センサの第５の実施形態を示す側断面図である。 圧力センサの第６の実施形態を示す側断面図である。 圧力センサの第７の実施形態を示す側断面図である。

以下、好適な実施形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。
図１は、本発明の半導体圧力センサ（以下、単に圧力センサという）の第１の実施形態である圧力センサ１０の平面図であり、図２は、圧力センサ１０の側断面図である。図３は、圧力センサ１０に用いられるリードフレーム４の構造を示す展開図であって、リードフレーム４の下面側から見た展開図である。
以下の説明において、「上」および「下」は、図２における上下に即している。また、高さ方向とは、図２における上方である。「平面視」とは、図１および図３に示すように、リードフレーム４の厚さ方向から見ることをいう。

図１および図２に示すように、圧力センサ１０は、基体部１と、基体部１に設けられた圧力センサチップ２（圧力センサ素子）と、基体部１に内蔵された制御部３（制御素子）と、を備えている。

図２および図３に示すように、基体部１は、リードフレーム４と、リードフレーム４を支持する樹脂製の支持体５（パッケージ部）を有する。
支持体５は、平面視円形の基台６と、圧力センサチップ２が載置される載置部７とを備えている。
基台６は、基台本体１１と、基台本体１１の上面１１ａから上方に突出する環状壁部１２と、を有する。環状壁部１２は、基台本体１１と一体に形成することができる。図示例の環状壁部１２は円筒形である。

環状壁部１２の内部空間は、圧力センサチップ２および保護剤８を収容する収容部９である。図示例では、収容部９は環状壁部１２によって区画された円筒形の空間である。
図２に示すように、収容部９の底面９ａは、環状壁部１２の外における基台本体１１の上面１１ａよりも低い位置にあることが好ましい。
環状壁部１２は、圧力センサチップ２の上面２ａより高い位置に達するように、上方に突出して形成することができる。これによって、圧力センサチップ２に外力が及ぶのを防ぐことができる。
基台６は、樹脂の一体成型により形成することができる。
基台６の構成樹脂は、例えばエポキシ系樹脂であり、そのヤング率は例えば１ＧＰａ〜５０ＧＰａ（好ましくは１０ＧＰａ〜３０ＧＰａ）である。

なお、図示例の基台６および環状壁部１２は平面視円形であるが、基台６および環状壁部１２の平面視形状はこれに限らず、矩形その他の多角形など、任意の形状とすることができる。環状壁部１２の内部空間は、環状壁部１２の内面形状に応じた平面視形状となる。例えば、環状壁部１２の内面が平面視矩形である場合は、収容部９の平面視形状も矩形となる。

載置部７は、底面９ａの一部または全部の領域に、ほぼ一定の厚さで形成することができる。図示例の載置部７は、底面９ａの一部領域に形成されている。
載置部７は、基台６を構成する樹脂材料より硬度が低い樹脂材料からなる。
載置部７の形成によって、基台６の熱膨張などにより圧力センサチップ２に加えられる外力を軽減し、圧力センサ１０の測定精度を高めることができる。樹脂厚さが厚いほど、外力の軽減効果は高い。

図３に示すように、リードフレーム４は、金属などの導電体からなり、平面視矩形の板状の台座部２１と、台座部２１と平行な面内において、台座部２１から離れる方向に延出するセンサ用リード部２２と、台座部２１から離れる方向に延出する端子リード部２３とを有する。
センサ用リード部２２は、平面視において、第１〜第３センサ用リード部２２ａ〜２２ｃを有する。第１〜第３センサ用リード部２２ａ〜２２ｃは、それぞれ、平面視矩形の台座部２１の第１〜第３辺縁部２１ａ〜２１ｃに対して垂直に形成することができる。第１〜第３センサ用リード部２２ａ〜２２ｃは、第１〜第３辺縁部２１ａ〜２１ｃに対して所定の角度（０度を越え、９０度未満の角度）で傾斜して形成してもよい。

図２に示すように、第１〜第３センサ用リード部２２ａ〜２２ｃは、ボンディングワイヤ１３（圧力センサチップ用のボンディングワイヤ）によって圧力センサチップ２に接続されるとともに、ボンディングワイヤ１４（制御部用のボンディングワイヤ）によって制御部３に接続されている。
図１に示すように、センサ用リード部２２の上面の一部（図示例ではセンサ用リード部２２ｂ、２２ｃの上面の一部）は、収容部９の底面９ａに露出していてもよい。
台座部２１は収容部９の底面９ａに露出していてもよいし、露出していなくてもよい。
図示例では、台座部２１は載置部７によって覆われているため、露出していない。

図３に示すように、端子リード部２３は、平面視において、台座部２１の第４辺縁部２１ｄに対して垂直に形成することができる。端子リード部２３は、第４辺縁部２１ｄに対して所定の角度（０度を越え、９０度未満の角度）で傾斜して形成してもよい。
図２に示すように、図示例の端子リード部２３は、台座部２１から離れる方向に延出する基延出部２３ａと、基延出部２３ａの延出端から下方に延出する中間延出部２３ｂと、中間延出部２３ｂの延出端から基延出部２３ａの延出方向とは反対の方向に延出する外部延出部２３ｃとを有する。

図２に示すように、基延出部２３ａおよび中間延出部２３ｂは支持体５の内部に埋設して形成することができる。
基延出部２３ａは、ボンディングワイヤ１５（制御部用のボンディングワイヤ）によって制御部３と接続されている。
外部延出部２３ｃは基台６の下面６ｂに露出しており、下面６ｂに沿って形成されている。
リード部２２、２３は、外部延出部２３ｃを除いて、基台６に埋設されている。

図示例では、ボンディングワイヤ１４、１５は基台６の樹脂に埋設されているため、ボンディングワイヤ１４、１５が破損するのを防止できる。

リードフレーム４は、金属などからなる板材であるため、ある程度の面積を有し、かつ剛性が高いことから、収容部９を通した水の浸入を阻止するうえで有利である。
また、リードフレーム４は、熱伝導性に優れるため、圧力センサチップ２および制御部３の過熱または過冷却を防ぎ、圧力センサチップ２および制御部３の動作を安定化するうえで有利である。
なお、この例では、端子リード部２３は屈曲して形成されているが、屈曲部がない形状（直線状）に形成してもよい。この場合には端子リード部２３は、基台６の下面６ｂから突出せず、側面から突出する。
また、リードフレーム４と基台６との間に隙間が生じた場合、もしくは、隙間が生じる懸念がある場合には、リードフレーム４と基台６との境界を封止樹脂を用いて封止することにより防水性を高めることができる。

図２に示すように、圧力センサチップ２としては、例えば、シリコン等からなる半導体基板の一面側に、ダイヤフラム部と、基準圧力室としての密閉空間と、圧力によるダイアフラム部の歪抵抗の変化を測定するための複数の歪ゲージとを備えたものが使用できる。
歪ゲージは、それぞれリード部２２ａ〜２２ｃ、２３に電気的に接続することができる。
この例の圧力センサチップ２は、ダイアフラム部が圧力を受けて撓むと、各歪ゲージにダイアフラム部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の抵抗値が変化し、この抵抗値変化に応じたセンサ信号が出力される。
この圧力センサチップ２は、ＭＥＭＳ（Micro Electro-Mechanical Systems）技術を利用した圧力センサチップである。

圧力センサチップ２は、収容部９内に収容され、載置部７上に載置され、載置部７に固定される。
圧力センサチップ２は、リードフレーム４の上面側に設けられている。詳しくは、圧力センサチップ２は、台座部２１の上面２１ｅ側に、上面２１ｅに沿って設置されている。
圧力センサチップ２は、リードフレーム４の上面と同じまたはこれより高い位置に設置されていれば、平面視において、一部領域または全部領域がリードフレーム４から外れた位置にあってもよい。
図示例の圧力センサチップ２は、載置部７を介して台座部２１上に設けられている。
圧力センサチップ２は、上面２ａに回路が形成されているため、ボンディングワイヤ１３は圧力センサチップ２の上面２ａに接続されている。

図１に示すように、圧力センサチップ２の幅Ｗ１は、図２および図３に示すリードフレーム４の台座部２１の幅Ｗ２より若干小さくすることができる。圧力センサチップ２の長さＬ１は、図３に示すリードフレーム４の台座部２１の長さＬ２より若干小さくすることができる。
図示例では、平面視において、圧力センサチップ２は、台座部２１の形成範囲に含まれる範囲に形成されている。
なお、圧力センサチップ２の幅は、台座部２１の幅と等しいか、またはこれより大きくてもよい。圧力センサチップ２の長さは、台座部２１の長さと等しいか、またはこれより大きくてもよい。

圧力センサチップ２は、収容部９内に充てんされた保護剤８に覆われていることが好ましい。保護剤８によって、水や外気の浸入を防ぎ、圧力センサチップ２への悪影響を防ぐことができる。

保護剤８としては、例えば、シリコン系の樹脂（例えばシリコーン樹脂）や、フッ素系の樹脂が使用できる。保護剤８は液状やゲル状とすることができる。保護剤８は高い粘性を持つことが好ましい。
保護剤８としては、例えば、硬度約０（ショアＡ硬度。ＪＩＳ Ｋ ６２５３に準拠）の柔らかいゲル剤を用いることが望ましい。
保護剤８は、測定対象から加えられる圧力をそのまま圧力センサチップ２に伝達できる。このため、圧力センサチップ２による圧力検出の精度を低下させることはない。

保護剤８は、光透過性が低いことが望ましい。これによって、可視光や紫外線を遮断することができるため、圧力センサチップ２の劣化を防ぐために有利である。
保護剤８は、顔料等を含有させることによって、光透過性を低くすることができる。

制御部３は、圧力センサチップ２からのセンサ信号が、ボンディングワイヤ１３、リードフレーム４、ボンディングワイヤ１４、１５を介して入力されると、これを処理して圧力検出信号として出力できる。
制御部３は、例えば、圧力センサチップ２のＯＮ／ＯＦＦ制御、内蔵する温度センサによる検出値の補正、検出データのＡ／Ｄ変換、リニアリティの補正、信号波形の整形などの機能を有する。

制御部３は、リードフレーム４の下面側に設けられている。詳しくは、制御部３は、台座部２１の下面２１ｆ側に、下面２１ｆに沿って設置されている。
制御部３は、リードフレーム４の下面と同じまたはこれより低い位置に設置されていれば、平面視において、一部領域または全部領域がリードフレーム４から外れた位置にあってもよい。

図２および図３に示すように、制御部３の幅Ｗ３は、リードフレーム４の台座部２１の幅Ｗ２より若干小さくすることができる。制御部３の長さＬ３は、リードフレーム４の台座部２１の長さＬ２より若干小さくすることができる。
図示例では、平面視において、制御部３は、リードフレーム４の形成範囲に含まれる範囲に形成されている。
なお、制御部３の幅は、台座部２１の幅と等しいか、またはこれより大きくてもよい。制御部３の長さは、台座部２１の長さと等しいか、またはこれより大きくてもよい。

制御部３は、温度センサを内蔵したものを使用してもよい。温度センサを内蔵する制御部３は、系内の温度に応じて圧力検出信号を補正することができる。このため、精度の高い圧力測定が可能となる。

図２に示すように、制御部３は、支持体５（基台６）に埋設され、支持体５と一体になっている。制御部３の外面が覆われているため、制御部３を外気や水分から遮断し、制御部３を保護することができる。

図２および図３に示すように、制御部３は、少なくとも一部が、平面視において圧力センサチップ２に重なる位置にある。図示例では、制御部３は、中央部の一部領域が圧力センサチップ２に重なる位置にある。このため、制御部３は、平面視において圧力センサチップ２の全体を包含している。
なお、この例では、平面視において、制御部３の中央の一部領域が圧力センサチップ２の全領域に重なっているが、制御部３の一部領域が圧力センサチップ２の一部領域と重なっていてもよいし、制御部３の全領域が圧力センサチップ２の一部領域または全領域と重なる位置にあってもよい。

制御部３は、下面３ａに回路が形成されているため、ボンディングワイヤ１４、１５は下面３ａに接続されている。

上述のように、リードフレーム４の上面側に設置された圧力センサチップ２は、上面２ａに回路が形成されており、リードフレーム４の下面側に設置された制御部３は下面３ａに回路が形成されているため、配線長を短くするとともに、外部からのノイズの影響を低減できる。

次に、圧力センサ１０を製造する方法の一例を、図４および図５を参照しつつ説明する。
図４および図５に示すように、制御部３を、リードフレーム４の台座部２１に搭載し、リード部２２、２３に対してボンディングワイヤ１４、１５によって接続する。
次いで、樹脂成型等により支持体５を形成する。これにより、制御部３およびボンディングワイヤ１４、１５は、支持体５に埋設され、外部に露出していない状態となる。
リードフレーム４の上面の一部（例えば、図４に示すセンサ用リード部２２の上面の一部）は収容部９内で露出していてもよい。台座部２１は露出していてもよいし、露出していなくてもよい。図示例では、台座部２１は載置部７によって覆われる。

次いで、載置部７上に圧力センサチップ２を設置し、これをボンディングワイヤ１３を介してセンサ用リード部２２に接続する。
次いで、収容部９内に保護剤８を充てんして圧力センサチップ２を覆う。
これによって、図１および図２に示す圧力センサ１０を得る。

圧力センサ１０では、制御部３と、圧力センサチップ２とが、少なくとも一部において重なる位置にあるため、圧力センサチップ２と制御部３が占有する合計のスペースを小さくできる。このため、圧力センサ１０の小型化を図ることができる。

圧力センサ１０では、圧力センサチップ２と制御部３とが近接しているため、これらを接続する電気的な配線（ボンディングワイヤ１３〜１５など）が短くなる。このため、耐電磁ノイズ性を高めることができ、検出精度を高めることができる。
また、圧力センサチップ２と制御部３とが近接しているため、両者の温度差を小さくできる。このため、制御部３が温度センサを備えている場合には、圧力検出値を安定化し、検出精度を高めることができる。

圧力センサ１０では、制御部３が樹脂製の支持体５に埋設されているため、高い電圧が加えられる制御部３の配線（例えばボンディングワイヤ１４、１５）を露出させない構造とすることができ、耐久性を高め、長期信頼性を確保することができる。
圧力センサ１０では、ボンディングワイヤ１３〜１５の使用によって、圧力センサチップ２および制御部３と、リードフレーム４との接続信頼性を高め、高い精度で圧力を検出できる。

図６は、本発明の圧力センサの第２の実施形態である圧力センサ３０を示す側断面図である。
なお、図６〜図１１では、圧力センサチップ２および保護剤８は図示していない。また、以下に説明する各実施形態では、既出の圧力センサとの共通部分については同じ符号を付してその説明を省略または簡略化する。

圧力センサ３０では、温度センサを備えた制御部３を用いることが好ましい。
制御部３は、例えば、外部温度を測定する温度センサ３１と、温度センサ３１からの信号をＡ／Ｄ変換して温度信号として出力するＡ／Ｄ変換器（図示略）と、前記温度信号が入力される演算処理部（図示略）とを有する構造を採用できる。
前記演算処理部では、前記温度信号に基づいて、圧力センサチップ２からのセンサ信号に補正処理を行うことができる。
温度センサ３１としては、抵抗式（ブリッジ抵抗式）、ダイオード式、熱電対式、赤外線式などがある。

制御部３は、例えば、矩形の底面３ｂと、その４つの辺部である周縁部にそれぞれ形成された側面３ｃと、外面３ａ（下面３ａ）とを有する直方体とすることができる。
温度センサ３１は、制御部３内部において外面３ａ（下面３ａ）に近接した位置に設けることができる。

この例の圧力センサ３０では、制御部３の底面３ｂに、低ヤング率材料からなる応力緩和層３２が形成されている。
図示例の応力緩和層３２（内面側応力緩和層３２）は、制御部３の底面３ｂの全域を覆っており、リードフレーム４（台座部２１）と制御部３との間に介在している。このため、底面３ｂはリードフレーム４から離隔している。図示例の応力緩和層３２は厚みが一定となるように形成されている。
応力緩和層３２のヤング率は、基台６のヤング率に比べて低い。応力緩和層３２は、リードフレーム４との比較においてもヤング率が低い。
この例では、制御部３の外面３ａ（下面３ａ）および側面３ｃは基台６に接している。
応力緩和層３２は、底面３ｂの一部のみに形成されていてもよい。

応力緩和層３２を構成する低ヤング率材料は、硬化後のヤング率が基台６の構成材料のヤング率より低い材料であって、熱硬化型樹脂、紫外線硬化型樹脂などが使用できる。具体的には、例えばシリコーン樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリイミド系樹脂等が使用できる。低ヤング率材料としては、これらのうち１つを用いてもよいし、２つ以上を併用してもよい。なかでも特に、シリコーン樹脂は、吸湿しにくいため、高温・高湿環境でも物性が変化しにくい点で好ましい。

応力緩和層３２のヤング率は、例えば１ＭＰａ〜５００ＭＰａ（好ましくは１ＭＰａ〜１００ＭＰａ）であることが好ましい。
応力緩和層３２のヤング率は、基台６の構成材料のヤング率に対して１／１０以下（好ましくは１／１００以下）であることが好ましい。なお、ヤング率は、ＪＩＳ Ｋ ７１６１、ＪＩＳ Ｋ ７２４４の方法によって測定することができる。

応力緩和層３２の厚みは、例えば、５〜１００μｍ（好ましくは１０〜５０μｍ）とすることができる。応力緩和層３２の厚みを５μｍ以上とすることで高い応力緩和効果が得られる。また、厚みを１００μｍ以下とすることで、全体の厚さ寸法を抑制できる。
圧力センサ３０は、応力緩和層３２（内面側応力緩和層３２）を有すること以外は、図２等に示す第１の実施形態の圧力センサ１０と同じ構成としてよい。

次に、圧力センサ３０を製造する方法の一例を説明する。
制御部３または台座部２１に未硬化（液状）の低ヤング率材料をディスペンサ等により供給し、これを加熱等により硬化させて応力緩和層３２とする。
制御部３を、ボンディングワイヤ１４、１５によってリード部２２、２３に接続する。
次いで、樹脂成型等により支持体５を形成する。
次いで、載置部７上に圧力センサチップ２を設置し、これを、ボンディングワイヤ１３を介してセンサ用リード部２２に接続する。
次いで、収容部９内に保護剤８を充てんして圧力センサチップ２を覆う。これによって、圧力センサ３０を得る。
なお、応力緩和層３２は、低ヤング率材料からなるシート体を、制御部３または台座部２１に貼り付ける方法によって形成することもできる。

圧力センサ３０では、制御部３の底面３ｂが応力緩和層３２に接している。このため、制御部３の周囲の部品（基台６、リードフレーム４）に生じた応力を緩和し、これによって、制御部３の温度センサ３１の出力誤差が大きくなることを回避できる。以下、このことを詳しく説明する。

基台６等は、樹脂の硬化時に生じる応力や、硬化温度と室温との温度差により生じる熱応力などがかかった状態となっている。この状態で、外部環境により温度ストレスや湿度ストレスが加えられると、基台６等は変形しやすくなる。また、基台６等の変形に伴ってリードフレーム４にも変形が及ぶ可能性がある。特に、高温、高湿環境下では、基台６が吸湿しやすくなるため、このような変形が起こりやすくなる。

圧力センサ３０では、制御部３が低ヤング率材料からなる応力緩和層３２に接しているため、基台６およびリードフレーム４の変形により圧力が制御部３に及ぶのを抑制できる。
このため、外部環境の変化によって、基台６等に温度ストレスや湿度ストレスが加えられた場合でも、制御部３の温度センサ３１の測定機能を正常に維持し、温度センサ３１の出力に誤差が生じるのを抑制することができる。

図７は、本発明の圧力センサの第３の実施形態である圧力センサ４０を示す側断面図である。
この例の圧力センサ４０は、応力緩和層が、制御部３の底面３ｂだけでなく、外面３ａ（下面３ａ）にも形成されている点で、図６に示す第２の実施形態の圧力センサ３０と異なる。
詳しくは、圧力センサ４０では、制御部３の底面３ｂに内面側応力緩和層３２が形成され、かつ、制御部３の外面３ａ（下面３ａ）に外面側応力緩和層３３が形成されている。外面側応力緩和層３３は、外面３ａ（下面３ａ）の全域を覆って形成され、外面３ａ（下面３ａ）と基台６との間に介在している。このため、外面３ａ（下面３ａ）は基台６から離隔している。

外面側応力緩和層３３のヤング率は、基台６のヤング率に比べて低い。詳しくは、外面側応力緩和層３３のヤング率は、制御部３の外面３ａ(下面３ａ)が外面側応力緩和層３３を介して対面する部分の基台６のヤング率に比べて低い。
基台６は、外面側応力緩和層３３がない場合には制御部３に接する部材であるため、制御部３の外面３ａ(下面３ａ)は、外面側応力緩和層３３がない場合に比べて、ヤング率が低い部材に接していることになる。
圧力センサ４０は、外面側応力緩和層３３を有すること以外は、図６に示す圧力センサ３０と同じ構成としてよい。

なお、外面側応力緩和層３３は、外面３ａ（下面３ａ）の一部のみに形成されていてもよい。例えば、平面視において温度センサ３１と重なる部分を含む形状としてよい。

外面側応力緩和層３３には、第２の実施形態の圧力センサ３０の応力緩和層３２に関して好適な材料として挙げた低ヤング率材料（シリコーン樹脂など）を使用できる。
外面側応力緩和層３３のヤング率、および基台６に対するヤング率の比率は、第２の実施形態の圧力センサ３０の応力緩和層３２に関して挙げた好適な範囲が好ましい。
外面側応力緩和層３３の構成材料は、応力緩和層３２（内面側応力緩和層３２）の構成材料と同じであってもよいし、応力緩和層３２とは異なっていてもよい。

外面側応力緩和層３３の厚み（平均厚み）は、例えば、５μｍ〜４００μｍ（好ましくは１００μｍ〜４００μｍ）とすることができる。この厚みを５μｍ以上とすることで高い応力緩和効果が得られる。また、厚みを４００μｍ以下とすることで、全体の厚さ寸法を抑制できる。

外面側応力緩和層３３の外面３３ａは、湾曲凸面をなすことが好ましい。湾曲凸面とは、例えば球面、楕円球面などである。外面３３ａは、全面が湾曲凸面であってもよいし、一部のみが湾曲凸面であってもよい。
湾曲凸面をなす外面３３ａの断面形状は、例えば円弧状であってもよいし、楕円弧状、放物線状、双曲線状などの高次曲線状（例えば二次曲線状）であってもよい。

外面側応力緩和層３３は、外面３３ａが湾曲凸面を有するため、中央部分が最も厚く、周縁に近いほど薄くなっている。
外面３３ａは湾曲凸面であるため、応力集中が起こりにくいことから、基台６等の変形の影響が制御部３に及ぶのを抑制する効果を高め、温度センサ３１の出力に誤差が生じるのを防ぐことができる。
また、外面３３ａを湾曲凸面とすることによって、金型に樹脂を充てんして基台６を成型する際に、金型内での樹脂の流れがスムーズとなる。

圧力センサ４０を作製するには、応力緩和層３２を形成し、制御部３をボンディングワイヤ１４、１５によってリード部２２、２３に接続した後、制御部３の外面３ａ（下面３ａ）に低ヤング率材料を供給し、これを硬化させて外面側応力緩和層３３とする。
未硬化の低ヤング率材料をディスペンサ等により供給し、これを硬化させて応力緩和層を形成する方法は、あらかじめ硬化させたシート体を貼り付ける方法に比べ、外面３ａ（下面３ａ）のより広い領域に外面側応力緩和層３３を形成できる点で好ましい。
次いで、樹脂成型等により支持体５を形成し、圧力センサチップ２を設置し、収容部９内に保護剤８を充てんすることによって、圧力センサ４０を得る。

圧力センサ４０では、制御部３の底面３ｂだけでなく、外面３ａ（下面３ａ）にも外面側応力緩和層３３が形成されている。
大きな面積に応力緩和層が形成されることにより、基台６等の変形の影響が制御部３に及ぶのを抑制する効果を高め、温度センサ３１の出力に誤差が生じるのを防ぐことができる。
また、樹脂製であるため吸湿による変形が起こりやすい基台６との間に応力緩和層３３が形成されるため、リードフレーム４との間に応力緩和層３２が形成された圧力センサ３０に比べ、変形の影響を防ぐ効果が高い。

図８は、本発明の圧力センサの第４の実施形態である圧力センサ５０を示す側断面図である。
この例の圧力センサ５０は、応力緩和層が、制御部３の底面３ｂだけでなく、側面３ｃにも形成されている点で、図６に示す第２の実施形態の圧力センサ３０と異なる。
詳しくは、圧力センサ５０では、制御部３の底面３ｂに内面側応力緩和層３２が形成され、かつ、制御部３の側面３ｃに側面側応力緩和層３４が形成されている。圧力センサ５０は、側面側応力緩和層３４を有すること以外は、図６に示す圧力センサ３０と同じ構成としてよい。

側面側応力緩和層３４は、側面３ｃの全域を覆って形成され、側面３ｃと基台６との間に介在している。このため、側面３ｃは基台６から離隔している。側面側応力緩和層３４は、内面側応力緩和層３２と一体に形成することができる。
なお、側面側応力緩和層３４は、側面３ｃの一部のみに形成されていてもよい。その場合、側面側応力緩和層３４によって、制御部３の側面３ｃの５０〜９５％程度が覆われていることが好ましい。

側面側応力緩和層３４には、第２の実施形態の圧力センサ３０の応力緩和層３２に関して好適な材料として挙げた低ヤング率材料（シリコーン樹脂など）を使用できる。
側面側応力緩和層３４のヤング率、および基台６に対するヤング率の比率は、第２の実施形態の圧力センサ３０の応力緩和層３２に関して挙げた好適な範囲が好ましい。

側面側応力緩和層３４の厚み（平均厚み）は、例えば、５μｍ〜５００μｍ（好ましくは５０μｍ〜３００μｍ）とすることができる。応力緩和層３２の厚みを５μｍ以上とすることで高い応力緩和効果が得られる。また、厚みを５００μｍ以下とすることで、全体の厚さ寸法を抑制できる。

圧力センサ５０を作製するには、応力緩和層３２を形成するとともに、制御部３の側面３ｃにも低ヤング率材料を供給し、これを硬化させて側面側応力緩和層３４とする。次いで、制御部３をボンディングワイヤ１４、１５によってリード部２２、２３に接続する。
次いで、樹脂成型等により支持体５を形成し、圧力センサチップ２を設置し、収容部９内に保護剤８を充てんすることによって、圧力センサ５０を得る。
なお、側面側応力緩和層３４を形成するには、応力緩和層３２を形成するための低ヤング率材料の供給量を必要量よりも多くすることで、制御部３を設置する際に、制御部３の底面３ｂとリードフレーム４との間から低ヤング率材料を溢れさせ、溢れた部分を側面側応力緩和層３４とする方法をとることもできる。

圧力センサ５０では、制御部３の底面３ｂだけでなく、側面３ｃにも応力緩和層３４が形成されているため、基台６等の変形の影響が制御部３に及ぶのを抑制する効果を高め、温度センサ３１の出力に誤差が生じるのを防ぐことができる。

図９は、本発明の圧力センサの第５の実施形態である圧力センサ６０を示す側断面図である。
この例の圧力センサ６０は、制御部３の底面３ｂ、側面３ｃ、および外面３ａ（下面３ａ）を覆う応力緩和層３５が形成されている点で、図６に示す第２の実施形態の圧力センサ３０と異なる。
応力緩和層３５は、制御部３の底面３ｂを覆う内面側応力緩和層３５ｂと、側面３ｃを覆う側面側応力緩和層３５ｃと、外面３ａ（下面３ａ）を覆う外面側応力緩和層３５ａとを有する。応力緩和層３５ｂ，３５ｃ，３５ａは一体に形成することができる。
応力緩和層３５は、内面３５ｄがリードフレーム４に接し、外面３５ｅが基台６に接している。
応力緩和層３５が制御部３の全面を覆って形成されているため、制御部３は、基台６およびリードフレーム４から離隔している。

応力緩和層３５の外面３５ｅは湾曲凸面をなすことが好ましい。外面３５ｅは、全面が湾曲凸面であってもよいし、一部のみが湾曲凸面であってもよい。
応力緩和層３５は、外面３５ｅが湾曲凸面をなすため、中央部分が最も厚く、周縁に近いほど薄くなっている。

圧力センサ６０では、応力緩和層３５の外面３５ａは湾曲凸面であるため、応力集中が起こりにくいことから、基台６等の変形の影響が制御部３に及ぶのを抑制する効果を高め、温度センサ３１の出力に誤差が生じるのを防ぐことができる。
また、外面３５ａを湾曲凸面とすることによって、金型に樹脂を充てんして基台６を成型する際に、金型内での樹脂の流れがスムーズとなる。
圧力センサ６０は、応力緩和層３５以外は、図６に示す圧力センサ３０と同じ構成としてよい。

応力緩和層３５には、第２の実施形態の圧力センサ３０の応力緩和層３２に関して好適な材料として挙げた低ヤング率材料（シリコーン樹脂など）を使用できる。
応力緩和層３５のヤング率、および基台６に対するヤング率の比率は、第２の実施形態の圧力センサ３０の応力緩和層３２に関して挙げた好適な範囲が好ましい。

圧力センサ６０は、前述の圧力センサ３０〜５０の製造方法を組み合わせることによって作製することができる。例えば、次の製造方法が可能である。
制御部３または台座部２１に低ヤング率材料をディスペンサ等により供給し、これを加熱等により硬化させて内面側応力緩和層３５ｂとするとともに、制御部３の側面３ｃにも低ヤング率材料を供給して側面側応力緩和層３５ｃとする。次いで、制御部３をボンディングワイヤ１４、１５によってリード部２２、２３に接続した後、制御部３の外面３ａ（下面３ａ）にも低ヤング率材料を供給して外面側応力緩和層３５ａとする。
次いで、樹脂成型等により支持体５を形成し、圧力センサチップ２を設置し、収容部９内に保護剤８を充てんすることによって、圧力センサ６０を得る。
側面側応力緩和層３５ｃを形成するには、内面側応力緩和層３５ｂを形成するための低ヤング率材料の供給量を必要量よりも多くすることで、制御部３を設置する際に、制御部３の底面３ｂとリードフレーム４との間から低ヤング率材料を溢れさせ、溢れた部分を側面側応力緩和層３５ｃとする方法をとることもできる。

圧力センサ６０では、制御部３の全面を覆う応力緩和層３５が形成されているため、基台６等の変形の影響が制御部３に及ぶのを抑制する効果をさらに高め、温度センサ３１の出力に誤差が生じるのを防ぐことができる。

図１０は、本発明の圧力センサの第６の実施形態である圧力センサ７０を示す側断面図である。
この例の圧力センサ７０は、制御部３の底面３ｂに内面側応力緩和層３２が形成されていない点で、図７に示す第３の実施形態の圧力センサ４０と異なる。

この圧力センサ７０では、温度センサ３１に近い面である外面３ａ（下面３ａ）に外面側応力緩和層３３が形成されているため、基台６等の変形の影響が制御部３に及ぶのを抑制する効果を高め、温度センサ３１の出力に誤差が生じるのを防ぐことができる。

図１１は、本発明の圧力センサの第７の実施形態である圧力センサ８０を示す側断面図である。
この例の圧力センサ８０は、制御部３の底面３ｂに応力緩和層が形成されていない点で、図９に示す第５の実施形態の圧力センサ６０と異なる。
応力緩和層３６は、制御部３の側面３ｃを覆う側面側応力緩和層３６ｃと、外面３ａ（下面３ａ）を覆う外面側応力緩和層３６ａとを有する。応力緩和層３６ｃ，３６ａは一体に形成することができる。
応力緩和層３６は、内面３６ｄがリードフレーム４に接し、外面３６ｅが基台６に接している。
応力緩和層３６が側面３ｃおよび外面３ａ(下面３ａ)に形成されているため、制御部３は、基台６から離隔している。
応力緩和層３６は、外面３６ｅが湾曲凸面をなすことが好ましい。

圧力センサ８０では、応力緩和層３６が形成されているため、基台６等の変形の影響が制御部３に及ぶのを抑制する効果をさらに高め、温度センサ３１の出力に誤差が生じるのを防ぐことができる。

（実施例１）
図１および図２に示す圧力センサ１０を、次のようにして作製した。
制御部３としては、温度センサ３１（図６参照）と、温度センサ３１からの信号をＡ／Ｄ変換して温度信号として出力するＡ／Ｄ変換器と、前記温度信号に基づいて圧力センサチップ２からのセンサ信号に補正処理を施す演算処理部とを有するものを用いた。
制御部３を、リードフレーム４の台座部２１に搭載し、ボンディングワイヤ１４、１５によってリード部２２、２３に接続した。次いで、樹脂成型により支持体５を形成した。
載置部７上に圧力センサチップ２を設置し、これをボンディングワイヤ１３を介してセンサ用リード部２２に接続した後、収容部９内に保護剤８を充てんし、圧力センサ１０を得た。

（実施例２）
図６に示す圧力センサ３０を作製した。応力緩和層３２は、未硬化のシリコーン樹脂をディスペンサにより供給し、これを加熱等により硬化させて形成した。応力緩和層３２の厚みは１０μｍとした。
応力緩和層３２以外の構成は実施例１と同様とした。

（実施例３）
図７に示す圧力センサ４０を作製した。
応力緩和層３２，３３は実施例２と同様にシリコーン樹脂で形成した。外面側応力緩和層３３は外面３３ａが湾曲凸面をなす形状とした。外面側応力緩和層３３の厚み（平均厚み）は２００μｍとした。
応力緩和層３３以外の構成は実施例２と同様とした。

（実施例４）
図８に示す圧力センサ５０を作製した。
応力緩和層３２，３４は実施例２と同様にシリコーン樹脂で形成した。側面側応力緩和層３４の厚み（平均厚み）は１００μｍとした。
応力緩和層３４以外の構成は実施例２と同様とした。

（実施例５）
図９に示す圧力センサ６０を作製した。
応力緩和層３５は実施例２と同様にシリコーン樹脂で形成した。応力緩和層３５ｂの厚みは、実施例２の応力緩和層３２の厚みと同じとした。応力緩和層３５ｃの厚み（平均厚み）は、実施例３の応力緩和層３４の厚みと同じとした。応力緩和層３５ａ（平均厚み）の厚みは、実施例４の応力緩和層３３の厚み（平均厚み）と同じとした。
応力緩和層３５以外の構成は実施例１と同様とした。

（高温・高湿試験）
実施例１〜５の圧力センサを、高温・高湿条件（温度６０℃、湿度９０％）に１００時間置いた後、常温・常湿条件（温度２５℃、湿度５０％）下に２時間置き、温度センサ３１の出力値を調べた。この出力値と正しい温度との差（誤差）を表１に示す。

表１より、応力緩和層を設けた実施例２〜５では、高温・高湿条件に長時間放置した後でも、温度センサ３１の出力誤差を小さくできたことがわかる。
特に、制御部３の全面を覆う応力緩和層３５を設けた実施例５では、出力誤差を小さくできた。

本発明では、制御部の形状（外形）は直方体（６面体）に限らず、それ以外の多面体（面数は４以上の任意の整数）であってもよい。また、制御部は多面体に限らず、複数の面を有する形状であって、前記複数の面のうち１以上が曲面である形状（円柱形、半球形など）であってもよい。
応力緩和層は、複数の面を有する制御部の少なくとも一面の一部領域または全領域に形成することができる。
また、制御部の形状は、複数の面を有する形状に限定されない。応力緩和層は、制御部の表面のうち少なくとも一部に形成されていれば、前述の効果（制御部の出力誤差の抑制）は得られる。
応力緩和層の形成領域は、図６〜図１１に示すものに限らない。例えば応力緩和層を側面３ｃにのみ形成してもよい。

１・・・基体部、２・・・圧力センサチップ、３・・・制御部、４・・・リードフレーム、５・・・支持体、６・・・基台、７・・・載置部、８・・・保護剤、９・・・収容部、１０，３０・・・圧力センサ、１３〜１５・・・ボンディングワイヤ、３２・・・応力緩和層（内面側応力緩和層）、３３・・・外面側応力緩和層、３４・・・側面側応力緩和層、３５、３６・・・応力緩和層。

Claims (9)

1. リードフレームおよびこれを支持する樹脂製の支持体を有する基体部と、
   前記リードフレームの一方の面側に設けられた圧力センサチップと、
   前記リードフレームの他方の面側に設けられて、前記圧力センサチップからのセンサ信号を受けて圧力検出信号を出力する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記支持体に埋設され、
   前記圧力センサチップと前記制御部とは、平面視において少なくとも一部が重なることを特徴とする半導体圧力センサ。
2. 前記制御部は複数の面を有する形状であり、少なくとも一面には、前記支持体よりもヤング率が低い応力緩和層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体圧力センサ。
3. 前記応力緩和層は、前記制御部の表面の全面を覆うことを特徴とする請求項２に記載の半導体圧力センサ。
4. 前記応力緩和層の外面は湾曲凸面をなすことを特徴とする請求項３に記載の半導体圧力センサ。
5. 前記応力緩和層のヤング率は、前記支持体のヤング率に対して、１／１０以下であることを特徴とする請求項２〜４のうちいずれか１項に記載の半導体圧力センサ。
6. 前記圧力センサチップおよび前記制御部は、それぞれボンディングワイヤにより前記リードフレームに接続されていることを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか１項に記載の半導体圧力センサ。
7. 前記支持体は、基台と、前記圧力センサチップが載置される載置部とを有し、
   前記載置部は、前記基台を構成する材料より硬度が低い材料からなることを特徴とする請求項１〜６のうちいずれか１項に記載の半導体圧力センサ。
8. 前記基台には、前記圧力センサを収容する収容部が形成され、
   前記収容部には、前記圧力センサチップを覆う保護剤が充てんされ、
   前記保護剤は、測定対象から加えられる圧力を圧力センサチップに伝達可能であることを特徴とする請求項１〜７のうちいずれか１項に記載の半導体圧力センサ。
9. 前記リードフレームは前記支持体に埋設されていることを特徴とする請求項１〜８のうちいずれか１項に記載の半導体圧力センサ。

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