JP2015175632A - 力学量センサ - Google Patents

Abstract

【課題】小型化を図ることができる力学量センサを提供する。
【解決手段】配線基板２１のうちの凹部１１の底面と対向する一面２１ｂにセンサチップ２２と電気的に接続されるパッド２１ｃを形成する。そして、パッド２１ｃをターミナル１２上に配置して当該ターミナル１２と電気的に接続する。これによれば、ターミナル１２とパッド２１ｃとの間にボンディングワイヤを引き回すための空間を構成する必要がなく、小型化を図ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、配線基板に形成されたパッドとケースに保持されたターミナルとが電気的に接続される力学量センサに関するものである。

従来より、この種の力学量センサとして、次のようなものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

具体的には、この力学量センサでは、ケースには、凹部が形成されていると共に、当該凹部内に露出するようにターミナルが配置されている。また、ケースの凹部には、角速度を検出するセンサチップを有するパッケージが備えられている。なお、パッケージには、外面にセンサチップと電気的に接続されるパッドが形成されている。そして、パッケージのパッドとターミナルとは、ボンディングワイヤを介して電気的に接続されている。

特開２００７−２１２１７４号公報

しかしながら、上記力学量センサでは、パッケージのパッドとターミナルとを電気的に接続するボンディングワイヤを引き回す空間（ワイヤボンディングを行う空間）が必要である。このため、体格が大型化しやすいという問題がある。

本発明は上記点に鑑みて、小型化を図ることができる力学量センサを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、物理量に応じたセンサ信号が出力されるセンサチップ（２２）と、センサチップを搭載して当該センサチップと電気的に接続される配線基板（２１）と、一面（１０ａ）に凹部（１１）が形成されると共に、凹部の底面に配線基板が搭載されるケース（１０）と、ケースに保持されると共に、配線基板と電気的に接続されるターミナル（１２）と、を備え、以下の点を特徴としている。

すなわち、ターミナルは、凹部の底面から露出する状態でケースに保持され、配線基板は、凹部の底面と対向する一面（２１ｂ）にセンサチップと電気的に接続されるパッド（２１ｃ）が形成され、パッドがターミナル上に配置されて当該ターミナルと電気的に接続されていることを特徴としている。

これによれば、ターミナル上にパッドが配置されて当該ターミナルとパッドとが電気的に接続されている。このため、ターミナルとパッドとの間にボンディングワイヤを引き回すための空間を構成する必要がなく、力学量センサの小型化を図ることができる。

この場合、請求項２に記載の発明のように、ケースの一面に配置されて凹部を閉塞するリッド（５０）を備え、リッドが配線基板と対向する部分に当該配線基板の一方向における両端部を押圧するリブ部（５１）を有するものとし、配線基板がリブ部に押圧されて凹部の底面と平行となるようにすることが好ましい。

これによれば、配線基板が凹部の底面と平行とされることにより、センサチップも凹部の底面と平行となる。このため、センサチップの検出軸が凹部の底面に対して傾くことを抑制でき、検出精度が低下することを抑制できる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の第１実施形態における加速度センサの断面図である。 本発明の第２実施形態における加速度センサの断面図である。 図２に示すリッドの平面図である。 本発明の第３実施形態における加速度センサの断面図である。 本発明の第４実施形態における加速度センサの断面図である。 本発明の第５実施形態における加速度センサの断面図である。 本発明の他の実施形態における加速度センサの断面図である。 本発明の他の実施形態におけるリッドの一面の平面図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態では、本発明の力学量センサを加速度センサに適用した例について説明する。

図１に示されるように、本実施形態の加速度センサは、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）やＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の樹脂材料が型成形されることにより作られたケース１０を有している。本実施形態のケース１０は、一面１０ａに凹部１１が形成された箱形状とされている。

また、ケース１０には、インサート成型により一体的に成形された複数本のターミナル１２が備えられている。これら複数本のターミナル１２は、一端部が凹部１１の底面から露出すると共に、他端部がケース１０の外部に突出するように、ケース１０に保持されている。

そして、凹部１１の底面には、配線基板２１が搭載されている。配線基板２１は、一面２１ａおよび当該一面２１ａと反対側の他面２１ｂを有し、配線パターンやビア等を介して一面２１ａと他面２１ｂとの間が電気的に接続されるセラミック基板やプリント基板等が用いられる。なお、本実施形態では、配線基板２１の他面２１ｂが本発明の配線基板の一面に相当している。

配線基板２１の一面２１ａには、センサチップ２２や回路チップ２３が搭載されている。そして、センサチップ２２は、ボンディングワイヤ２４、２５を介して配線基板２１および回路チップ２３と電気的に接続されている。また、回路チップ２３はボンディングワイヤ２６を介して配線基板２１と電気的に接続されている。

センサチップ２２は、例えば、シリコン基板等に可動電極および固定電極を有する櫛歯構造の梁構造体が形成され、印加された加速度に応じて可動電極と固定電極との間の静電容量が変化して当該容量に応じたセンサ信号を出力する一般的な半導体チップが用いられる。なお、本実施形態のセンサチップ２２は、凹部１１の底面の平面方向における一方向に印加された加速度を検出するようになっている。つまり、センサチップ２２は、凹部１１の底面の平面方向における一方向が検出軸となっている。

回路チップ２３は、センサチップ２２で検出された静電容量の変化を電気信号として処理したり、センサチップ２２に印加する電圧を調整したりするものであり、例えば、シリコン基板やセラミック基板を用いて構成されている。

また、配線基板２１の他面２１ｂには、配線パターンやビア等を介してセンサチップ２２または回路チップ２３と電気的に接続されるパッド２１ｃが形成されている。そして、配線基板２１は、他面２１ｂが凹部１１の底面と対向してパッド２１ｃがターミナル１２上に配置されると共に、他面２１ｂ（センサチップ２２の検出軸）が凹部１１の底面と平行となるように、凹部１１に搭載されている。

本実施形態では、ターミナル１２とパッド２１ｃとの間に導電性接着剤３０が配置され、この導電性接着剤３０を介してターミナル１２とパッド２１ｃとが電気的、機械的に接続されている。また、配線基板２１は、他面２１ｂのうちのパッド２１ｃが形成される領域と異なる領域がシリコーン系接着剤等の接合部材４０を介して凹部１１の底面と機械的に接続されている。なお、本実施形態では、導電性接着剤３０が本発明の導電性部材に相当している。

さらに、ケース１０には、凹部１１を閉塞するように、一面１０ａにリッド５０が配置されている。このリッド５０は、ＰＢＴやＰＰＳ等の樹脂材料が型成形されることにより作られたものであり、ケース１０の一面１０ａにレーザ溶接等されて接合されている。

以上説明したように、本実施形態では、配線基板２１の他面２１ｂにパッド２１ｃが形成され、ターミナル１２上にパッド２１ｃが配置されている。そして、ターミナル１２とパッド２１ｃとは、導電性接着剤３０を介して電気的に接続されている。このため、ターミナル１２とパッド２１ｃとの間にボンディングワイヤを引き回すための空間を構成する必要がなく、力学量センサの小型化を図ることができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対してリッド５０にリブ部を備えたものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

本実施形態では、図２および図３に示されるように、リッド５０にリブ部５１が備えられている。本実施形態のリブ部５１は、リッド５０における配線基板２１と対向する部分のうち、配線基板２１の一方向における両端部と対向する部分に、凹部１１の底面側に突出するように備えられている。

そして、配線基板２１は、凹部１１の底面と平行となるように、リブ部５１によって押圧されている。

これによれば、リブ部５１によって配線基板２１が凹部１１の底面と平行となるように押圧されている。つまり、センサチップ２２が凹部１１の底面と平行となるように、配線基板２１がケース１０の凹部１１に搭載されている。このため、センサチップ２２の検出軸が凹部１１の底面に対して傾くことを抑制できる。したがって、検出精度が低下することを抑制できる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して凹部１１の底面に窪み部を形成したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

本実施形態では、図４に示されるように、凹部１１の底面に窪み部１１ａが形成されている。そして、配線基板２１の他面２１ｂには、窪み部１１ａ内に収容されるように、チップコンデンサ等の電子部品２７が図示しない導電性接着剤を介して搭載されている。

また、配線基板２１は、他面２１ｂのうちのパッド２１ｃが形成される領域および窪み部１１ａに対向する領域と異なる領域が接合部材４０を介して凹部１１の底面と機械的に接続されている。

これによれば、力学量センサを大型化することなく、電子部品２７を搭載することができる。なお、ここでは、配線基板２１の他面２１ｂに電子部品２７を搭載する例について説明したが、配線基板２１の他面２１ｂにセンサチップ２２や回路チップ２３が搭載されていてもよい。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して配線基板２１を凹部１１の底面に導電性接着剤３０を介して搭載するものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

本実施形態では、図５に示されるように、配線基板２１と凹部１１の底面との間には、全面に導電性接着剤３０が配置されている。そして、この導電性接着剤３０を介して、ターミナル１２とパッド２１ｃとが電気的に接続されていると共に、配線基板２１が凹部１１の底面に機械的に接続されている。なお、配線基板２１には、他面２１ｂに形成された配線パターン同士が導電性部材を介してショートしないように、保護膜等が形成されている。

このように、導電性接着剤３０を介して配線基板２１と凹部１１の底面とを機械的に接続することにより、部品点数の削減を図ることができる。

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対してターミナル１２とパッド２１ｃとを直接接触するようにしたものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

本実施形態では、図６に示されるように、ターミナル１２とパッド２１ｃとの間には導電性接着剤３０が配置されておらず、ターミナル１２とパッド２１ｃとは直接接触することによって電気的に接続されている。これによれば、部品点数の削減を図ることができる。

（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。

例えば、上記第１実施形態において、図７に示されるように、導電性部材として、導電性を有する金属で構成されたバネ６０を用いることもできる。すなわち、ターミナル１２とパッド２１ｃとをバネ６０を介して電気的に接続することもできる。

また、上記第２実施形態において、リブ部５１は、図８に示されるように、枠状とされ、リブ部５１の突出方向の先端面の全面で配線基板２１を押圧するようにしてもよい。これによれば、センサチップ２２および回路チップ２３は、配線基板２１のうちのリブ部５１で押圧される部分の内縁側に配置される。つまり、センサチップ２２および回路チップ２３は、リブ部５１で封止される空間に配置される。このため、仮にケース１０とリッド５０との間に隙間が形成されて当該隙間から埃や塵等の異物が導入されたとしても、センサチップ２２および回路チップ２３に異物が付着することを抑制できる。

さらに、上記各実施形態を適宜組み合わせることができる。例えば、上記第２実施形態を上記第３〜第５実施形態に組み合わせ、リッド５０にリブ部５１を備え、リブ部５１によって配線基板２１が凹部１１の底面と平行となるように押圧されていてもよい。また、上記第３実施形態を上記第４、第５実施形態に組み合わせ、凹部１１の底面に窪み部１１ａを形成し、窪み部１１ａ内に収容されるように電子部品２７が配線基板２１の他面２１ｂに搭載されていてもよい。そして、上記各実施形態同士を組み合わせたものをさらに組み合わせた構成としてもよい。

１０ ケース
１１ 凹部
１２ ターミナル
２１ 配線基板
２１ａ 一面
２１ｂ 一面
２１ｃ パッド
２２ センサチップ

Claims (7)

1. 物理量に応じたセンサ信号が出力されるセンサチップ（２２）と、
   前記センサチップを搭載して当該センサチップと電気的に接続される配線基板（２１）と、
   一面（１０ａ）に凹部（１１）が形成されると共に、前記凹部の底面に前記配線基板が搭載されるケース（１０）と、
   前記ケースに保持されると共に、前記配線基板と電気的に接続されるターミナル（１２）と、を備え、
   前記ターミナルは、前記凹部の底面から露出する状態で前記ケースに保持され、
   前記配線基板は、前記凹部の底面と対向する一面（２１ｂ）に前記センサチップと電気的に接続されるパッド（２１ｃ）が形成され、前記パッドが前記ターミナル上に配置されて当該ターミナルと電気的に接続されていることを特徴とする力学量センサ。
2. 前記ケースの一面に配置されて前記凹部を閉塞するリッド（５０）を有し、
   前記リッドは、前記配線基板と対向する部分に当該配線基板の一方向における両端部を押圧するリブ部（５１）を有し、
   前記配線基板は、前記リブ部に押圧されることにより、前記凹部の底面と平行とされていることを特徴とする請求項１に記載の力学量センサ。
3. 前記リブ部は、枠状とされており
   前記センサチップは、前記配線基板のうちの前記リブ部で押圧される部分の内縁側に搭載されていることを特徴とする請求項２に記載の力学量センサ。
4. 前記パッドと前記ターミナルとは、導電性部材（３０、６０）を介して電気的に接続されており、
   前記配線基板と前記ケースとは、接合部材（４０）を介して機械的に接続されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の力学量センサ。
5. 前記パッドと前記ターミナルとは、導電性接着剤（３０）を介して電気的に接続されており、
   前記配線基板と前記ケースとは、前記導電性接着剤を介して機械的に接続されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の力学量センサ。
6. 前記パッドと前記ターミナルとは、直接接触することによって電気的に接続されており、
   前記配線基板と前記ケースとは、接合部材（４０）を介して機械的に接続されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の力学量センサ。
7. 前記凹部の底面には、窪み部（１１ａ）が形成されており、
   前記配線基板の一面には、前記窪み部内に収容される電子部品（２７）が搭載されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の力学量センサ。
   
   

Images