JP2016183943A - Semiconductor Pressure Sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体圧力センサに関する。 The present invention relates to a semiconductor pressure sensor.
従来の半導体圧力センサには、例えば特許文献1のように、樹脂ケース内において半導体歪みゲージを有する感圧センサチップ(圧力センサ素子)とリード端子(接続端子部)とをボンディングワイヤ(以下、ワイヤと呼ぶ)によって電気接続した上で、樹脂ケース内に軟質なゲル状樹脂(保護剤)を充填したものがある。この半導体圧力センサでは、感圧センサチップ、リード端子及びワイヤが、軟質なゲル状樹脂によって覆われ、保護される。
この種の半導体圧力センサでは、測定対象(外部)の圧力がゲル状樹脂を介して感圧センサチップに伝わることで測定される。
In a conventional semiconductor pressure sensor, for example, as in Patent Document 1, a pressure-sensitive sensor chip (pressure sensor element) having a semiconductor strain gauge in a resin case and a lead terminal (connection terminal portion) are bonded to a bonding wire (hereinafter referred to as a wire). In some cases, the resin case is filled with a soft gel-like resin (protective agent). In this semiconductor pressure sensor, the pressure sensitive sensor chip, the lead terminal, and the wire are covered and protected by a soft gel-like resin.
In this type of semiconductor pressure sensor, the pressure of the measurement target (external) is measured by being transmitted to the pressure-sensitive sensor chip via the gel resin.
ところで、上記従来の半導体圧力センサにおいて、感圧センサチップとリード端子とをワイヤで接続する際には、はじめに、感圧センサチップ(上面の電極パッド)にワイヤの先端を接合する第一ボンディングを行い、次にボンダーのヘッドを電極パッドの直上に移動させる。その後、ボンダーのヘッドをリード端子に向けて移動させ、リード端子にワイヤの後端を接合する第二ボンディングを行う。この順序でワイヤボンディングが行われると、ループ状に形成されたワイヤの頂部(ワイヤのうち収容凹部の底部に対して最も高く位置する部分)は、感圧センサチップ上もしくはその近傍に位置する。 By the way, in the conventional semiconductor pressure sensor, when the pressure sensor chip and the lead terminal are connected by a wire, first, the first bonding for joining the tip of the wire to the pressure sensor chip (the electrode pad on the upper surface) is performed. Next, the bonder head is moved directly above the electrode pad. Thereafter, the bonder head is moved toward the lead terminal, and second bonding is performed to join the rear end of the wire to the lead terminal. When wire bonding is performed in this order, the top of the wire formed in a loop shape (the portion of the wire that is positioned highest with respect to the bottom of the housing recess) is positioned on or near the pressure-sensitive sensor chip.
一方、半導体圧力センサにおいて、感圧センサチップによって測定対象の圧力を好適に測定するためには、感圧センサチップ上におけるゲル状樹脂の厚みを、できるだけ薄くすることが望ましい。しかしながら、感圧センサチップ上におけるゲル状樹脂の厚みを薄くすると、感圧センサチップ上に位置するワイヤの頂部が外部に露出してしまう可能性がある。この場合、ワイヤがゲル状樹脂によって保護されないため、半導体圧力センサの電気的な信頼性が得られない、という問題が生じる。
なお、ワイヤの頂部を覆うようにゲル状樹脂の厚みを厚く設定すると、感圧センサチップ上のゲル状樹脂の厚みが大きくなり、外部の圧力を好適に測定できない可能性がある。
On the other hand, in the semiconductor pressure sensor, in order to suitably measure the pressure to be measured by the pressure-sensitive sensor chip, it is desirable to reduce the thickness of the gel-like resin on the pressure-sensitive sensor chip as much as possible. However, if the thickness of the gel-like resin on the pressure-sensitive sensor chip is reduced, the top of the wire located on the pressure-sensitive sensor chip may be exposed to the outside. In this case, since the wire is not protected by the gel-like resin, there arises a problem that the electrical reliability of the semiconductor pressure sensor cannot be obtained.
Note that if the thickness of the gel-like resin is set so as to cover the top of the wire, the thickness of the gel-like resin on the pressure-sensitive sensor chip increases, and the external pressure may not be measured appropriately.
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、外部の圧力を好適に測定できると共に、半導体圧力センサの電気的な信頼性を向上できる半導体圧力センサを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide a semiconductor pressure sensor that can suitably measure an external pressure and improve the electrical reliability of the semiconductor pressure sensor. .
本発明に係る半導体圧力センサは、上方に開口する収容凹部、及び、前記収容凹部の底部に露出する接続端子部を有する基体部と、前記収容凹部の底部に設けられる圧力センサ素子と、前記圧力センサ素子及び前記接続端子部を相互に電気接続するボンディングワイヤと、前記収容凹部に充填され、前記圧力センサ素子、前記接続端子部及び前記ボンディングワイヤを覆う保護剤と、を備え、前記収容凹部の開口側から見て、前記圧力センサ素子における前記ボンディングワイヤの接合位置が、前記接続端子部における前記ボンディングワイヤの接合位置よりも前記収容凹部の中央の近くに位置し、前記ボンディングワイヤが、前記接続端子部に第一ボンディングで接合されると共に、前記圧力センサ素子に第二ボンディングで接合されることを特徴とする。 The semiconductor pressure sensor according to the present invention includes an accommodating recess opening upward, a base portion having a connection terminal portion exposed at the bottom of the accommodating recess, a pressure sensor element provided at the bottom of the accommodating recess, and the pressure A bonding wire that electrically connects the sensor element and the connection terminal portion to each other; and a protective agent that fills the housing recess and covers the pressure sensor element, the connection terminal portion, and the bonding wire. When viewed from the opening side, the bonding position of the bonding wire in the pressure sensor element is located closer to the center of the housing recess than the bonding position of the bonding wire in the connection terminal portion, and the bonding wire is connected to the connection wire. Bonded to the terminal part by first bonding and bonded to the pressure sensor element by second bonding. The features.
上記半導体圧力センサでは、収容凹部に充填された保護剤の厚みを、収容凹部の開口側から見た収容凹部の中央において最も薄くし、収容凹部の中央から周縁に向かうにしたがって厚くすることができる。
一方、ボンディングワイヤは、接続端子部に対して第一ボンディングで接合され、圧力センサ素子に第二ボンディングで接合される。このため、収容凹部の底部上においてループ状に形成されるボンディングワイヤの高さは、圧力センサ素子から接続端子部に向かうにしたがって高くなる。すなわち、ボンディングワイヤの頂部を、圧力センサ素子の外側に位置させることができる。
また、第二ボンディングは、ボンディングワイヤと圧力センサ素子の接合面とを互いに擦り付けるようにして行われるため、第二ボンディングが行われた接合部においては、ボンディングワイヤと圧力センサ素子の表面とが、ほぼ平行となる。
In the semiconductor pressure sensor, the thickness of the protective agent filled in the housing recess can be made the thinnest at the center of the housing recess as viewed from the opening side of the housing recess, and can be increased from the center of the housing recess toward the periphery. .
On the other hand, the bonding wire is bonded to the connection terminal portion by first bonding, and is bonded to the pressure sensor element by second bonding. For this reason, the height of the bonding wire formed in a loop shape on the bottom of the housing recess increases as it goes from the pressure sensor element to the connection terminal. That is, the top of the bonding wire can be positioned outside the pressure sensor element.
In addition, since the second bonding is performed by rubbing the bonding wire and the bonding surface of the pressure sensor element to each other, the bonding wire and the surface of the pressure sensor element are bonded to each other at the bonding portion where the second bonding is performed. It becomes almost parallel.
ここで、圧力センサ素子におけるボンディングワイヤの接合位置は、接続端子部におけるボンディングワイヤの接合位置よりも収容凹部の中央の近くに位置する。このため、圧力センサ素子とボンディングワイヤとの接合位置における保護剤の厚みは、接続端子部におけるボンディングワイヤとの接合位置における保護剤の厚みよりも薄くなる。また、収容凹部の底部上でループ状に形成されるボンディングワイヤの高さは、収容凹部の中央から周縁に向かうにしたがって高くなる。
以上のことから、圧力センサ素子上における保護剤の厚みを薄く抑えると共に、ボンディングワイヤを保護剤に埋めることが可能となる。したがって、本発明の半導体圧力センサによれば、測定対象の圧力を好適に測定できると共に、電気的な信頼性向上を図ることも可能となる。
Here, the bonding position of the bonding wire in the pressure sensor element is located closer to the center of the housing recess than the bonding position of the bonding wire in the connection terminal portion. For this reason, the thickness of the protective agent at the bonding position between the pressure sensor element and the bonding wire is smaller than the thickness of the protective agent at the bonding position between the bonding terminal and the bonding wire. Further, the height of the bonding wire formed in a loop shape on the bottom of the housing recess increases from the center of the housing recess toward the periphery.
From the above, it is possible to reduce the thickness of the protective agent on the pressure sensor element and to bury the bonding wire in the protective agent. Therefore, according to the semiconductor pressure sensor of the present invention, it is possible to suitably measure the pressure of the measurement object and to improve the electrical reliability.
そして、前記半導体圧力センサにおいては、前記ボンディングワイヤの第一端を接合する前記接続端子部の接合面が、前記ボンディングワイヤの第二端を接合する前記圧力センサ素子の接合面よりも低く位置してもよい。 In the semiconductor pressure sensor, the joint surface of the connection terminal portion that joins the first end of the bonding wire is positioned lower than the joint surface of the pressure sensor element that joins the second end of the bonding wire. May be.
本発明によれば、測定対象の圧力を好適に測定できると共に、電気的な信頼性向上を図ることも可能な半導体圧力センサを提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while being able to measure the pressure of a measuring object suitably, the semiconductor pressure sensor which can aim at electrical reliability improvement can be provided.
〔第一実施形態〕
以下、本発明に係る半導体圧力センサの第一実施形態について、図1〜3を参照して説明する。
以下の説明において、「上」及び「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、半導体圧力センサ1を上下方向から見ることを意味する。
図1,2に示すように、本実施形態の半導体圧力センサ1(以下、圧力センサ1と呼ぶ)は、基体部2と、圧力センサ素子3と、ボンディングワイヤ4と、保護剤5と、を備える。
[First embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of a semiconductor pressure sensor according to the present invention will be described with reference to FIGS.
In the following description, “upper” and “lower” correspond to the upper and lower sides in FIG. Further, the height direction is the upper side in FIG. “Plan view” means that the semiconductor pressure sensor 1 is viewed from above and below.
As shown in FIGS. 1 and 2, the semiconductor pressure sensor 1 (hereinafter referred to as the pressure sensor 1) of this embodiment includes a
圧力センサ素子3は、外部の圧力を検知するものである。圧力センサ素子3は、MEMS(Micro Electro-Mechanical Systems)技術を利用した半導体圧力センサ素子である。
圧力センサ素子3としては、ピエゾ抵抗効果を用いたピエゾ抵抗式の圧力センサ素子の他、静電容量式等、その他の方式の圧力センサ素子であってよい。
The
The
ピエゾ抵抗式の圧力センサ素子としては、例えば、シリコン等からなる半導体基板の一面側に、ダイアフラム部と、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、を備えるものが挙げられる。この例の圧力センサ素子では、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する。この応力に応じて歪ゲージの抵抗値がピエゾ抵抗効果によって変化し、この抵抗値変化に応じてセンサ信号が出力される。これにより、圧力を計測することができる。 As a piezoresistive pressure sensor element, for example, on one surface side of a semiconductor substrate made of silicon or the like, a diaphragm portion, a sealed space as a reference pressure chamber, and a change in strain resistance of the diaphragm portion due to pressure are measured. And a plurality of strain gauges. In the pressure sensor element of this example, when the diaphragm portion receives pressure and bends, stress corresponding to the strain amount of the diaphragm portion is generated in each strain gauge. The resistance value of the strain gauge changes due to the piezoresistance effect according to this stress, and a sensor signal is output according to this resistance value change. Thereby, a pressure can be measured.
基体部2は、上方に開口する収容凹部11、及び、収容凹部11の底部に露出する接続端子部12を有する。収容凹部11の底部には、前述した圧力センサ素子3が設けられる。
本実施形態の収容凹部11の底部には、圧力センサ素子3を搭載する搭載面11aと、接続端子部12が露出する露出面11bとがある。本実施形態では、露出面11bが搭載面11aよりも低く位置する。露出面11bには、複数(図示例では四つ)の接続端子部12が露出している。複数の接続端子部12は、収容凹部11の開口側から見て一列に並んでいる。
The
There are a
ボンディングワイヤ4(以下、センサ素子用ワイヤ4とも呼ぶ)は、金、銅、アルミニウム等の金属からなり、圧力センサ素子3及び接続端子部12を相互に電気接続する。本実施形態では、センサ素子用ワイヤ4が複数の接続端子部12と圧力センサ素子3との間に一つずつ設けられている。各センサ素子用ワイヤ4の第一端は、接続端子部12の接合面12aに接合される。接続端子部12の接合面12aは、収容凹部11の露出面11bと同一平面上に位置する。また、各センサ素子用ワイヤ4の第二端は、収容凹部11の搭載面11aに搭載された状態で上方に向く圧力センサ素子3の回路形成面(接合面)3aに接合される。本実施形態では、接続端子部12の接合面12aが圧力センサ素子3の回路形成面3aよりも低く位置する。
The bonding wire 4 (hereinafter also referred to as sensor element wire 4) is made of a metal such as gold, copper, or aluminum, and electrically connects the
圧力センサ素子3における各センサ素子用ワイヤ4の接合位置BP2は、収容凹部11の開口側から見て、接続端子部12における各センサ素子用ワイヤ4の接合位置BP1よりも収容凹部11の中央の近くに位置する。すなわち、同一のセンサ素子用ワイヤ4において接続端子部12の接合面12aに接合される第一端が、圧力センサ素子3の回路形成面3aに接合される第二端よりも収容凹部11の中央から離れて位置する。図1、2において、符号C1は平面視した収容凹部11の上下方向に延びる中心軸であり、上記した収容凹部11の中央に対応している。
本実施形態では、収容凹部11の開口側から見て、搭載面11a及びこれに搭載された圧力センサ素子3の中心を、収容凹部11の中央(中心軸C1)からずらして位置させることで、圧力センサ素子3における各センサ素子用ワイヤ4の接合位置BP2を収容凹部11の中央に近づけている。
The joint position BP2 of each
In the present embodiment, when viewed from the opening side of the
また、センサ素子用ワイヤ4は、接続端子部12の接合面12aに対して第一ボンディングで接合されると共に、圧力センサ素子3の回路形成面3aに対して第二ボンディングで接合されている。すなわち、センサ素子用ワイヤ4は、図3(b)及び図3(c)に示すように形成される。以下、センサ素子用ワイヤ4の具体的な形成手順について説明する。
The
はじめに、図3(a)に示すように、圧力センサ素子3の回路形成面3aのうち、後述するワイヤWの後端が接合される位置に、金属バンプMBを形成しておく。金属パンプMBは、任意の手法で形成されてよいが、図示例では、キャピラリCPを用いたボールボンディングを実施することで形成される。
First, as shown in FIG. 3A, a metal bump MB is formed at a position where a rear end of a wire W to be described later is joined on the
次に、図3(b)に示すように、キャピラリCPを通して供給されるワイヤWの先端を接続端子部12の接合面12aに圧着する、すなわち第一ボンディングを実施する。
次いで、ワイヤWがキャピラリCPから引き出されるようにキャピラリCPを上昇させる。この上昇の際、キャピラリCPは接続端子部12の接合面12aの直上に位置し、少なくとも圧力センサ素子3に近づく方向に移動しない。また、本実施形態では、圧力センサ素子3の回路形成面3aが接続端子部12の接合面12aよりも高く位置するため、上記した上昇の際には、キャピラリCPを圧力センサ素子3の回路形成面3aよりも高い位置まで移動させる。
Next, as shown in FIG. 3B, the tip of the wire W supplied through the capillary CP is pressure-bonded to the
Next, the capillary CP is raised so that the wire W is pulled out from the capillary CP. At the time of this rise, the capillary CP is located immediately above the
その後、図3(c)に示すように、キャピラリCPから引き出されたワイヤWの後端を圧力センサ素子3の回路形成面3aに圧着する、すなわち第二ボンディングを実施する。第二ボンディングの際には、ワイヤWがキャピラリCPから引き出されるように、キャピラリCPを接続端子部12の接合面12aの直上から圧力センサ素子3の回路形成面3aに向けて移動させる。すなわち、キャピラリCPを下降させながら収容凹部11の中央に近づく方向(径方向内側)に移動させる。第二ボンディングを実施する際には、ワイヤWの後端が金属バンプMBに圧着される。これにより、キャピラリCPによってワイヤWの後端を圧力センサ素子3に押し付ける力の少なくとも一部が、金属バンプMBによって吸収され、圧力センサ素子3にかかる応力を緩和できる。
また、第二ボンディングは、ワイヤWと圧力センサ素子3の回路形成面3aとを互いに擦り付けるようにして行われるため、第二ボンディングが行われた接合部においては、ワイヤWと圧力センサ素子3の回路形成面3aとが、ほぼ平行となる。
以上により、センサ素子用ワイヤ4が形成される。
Thereafter, as shown in FIG. 3C, the rear end of the wire W drawn from the capillary CP is pressed against the
Further, since the second bonding is performed by rubbing the wire W and the
Thus, the
上記の手順でセンサ素子用ワイヤ4が形成されるため、図2に示すように、収容凹部11の底部上においてループ状に形成されるセンサ素子用ワイヤ4の高さは、圧力センサ素子3から接続端子部12に向かうにしたがって高くなる。すなわち、センサ素子用ワイヤ4の頂部4Aを圧力センサ素子3の側部よりも外側に位置させることができる。センサ素子用ワイヤ4の頂部4Aは、収容凹部11の上方の開口から飛び出ないように形成されていればよい。
Since the
保護剤5は、基体部2の収容凹部11に充填されて、収容凹部11、接続端子部12及びセンサ素子用ワイヤ4を覆う。保護剤5は、水や外気の浸入を防ぎ、圧力センサ素子3やセンサ素子用ワイヤ4への悪影響を防ぐ。
保護剤5は、測定対象(収容凹部11の外部)から加えられる圧力を圧力センサ素子3に伝達可能である。すなわち、保護剤5としては、例えば、ショアA硬度1未満(ショアA硬度。JIS K 6253に準拠)の柔らかいゲル剤を用いるとよい。この場合、保護剤5は、測定対象から加えられる圧力をそのまま圧力センサ素子3に伝達することができる。
The
The
さらに、保護剤5は、収容凹部11の内面に対して良好な濡れ性を有する液状やゲル状であると良い。また、保護剤5は高い粘性を持つとよい。このような保護剤5としては、例えば、シリコーン樹脂やフッ素系の樹脂が挙げられる。
また、保護剤5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、圧力センサ素子3に光起電力を発生させることを防ぎ、測定誤差を低減できる。また、圧力センサ素子3やその周囲の配線の劣化を防ぐ効果も期待できる。保護剤5は、例えば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。
Further, the
Further, it is desirable that the
上記した保護剤5は、その表面5aが収容凹部11の上方の開口端よりも低く位置するように、収容凹部11に充填される。保護剤5を収容凹部11に充填した状態では、保護剤5の厚みが、収容凹部11の中央(中心軸C1)において最も薄くなり、収容凹部11の中央から周縁に向かうにしたがって厚くなる。すなわち、上方に向く保護剤5の表面5aは、下方側に窪むような凹面状に形成される。
The above-mentioned
以下、本実施形態の圧力センサ1の構成について、より具体的に説明する。
本実施形態の圧力センサ1は、制御素子6を備える。制御素子6は、上記した圧力センサ素子3に電気接続される。本実施形態において、制御素子6は、ボンディングワイヤ7(後述)、接続端子部12、センサ素子用ワイヤ4を介して圧力センサ素子3に電気接続される。
制御素子6は、圧力センサ素子3からのセンサ信号が入力された際に、センサ信号を処理して圧力検出信号として出力するように構成されている。また、制御素子6は、例えば、圧力センサ素子3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。
Hereinafter, the configuration of the pressure sensor 1 of the present embodiment will be described more specifically.
The pressure sensor 1 of this embodiment includes a
The
すなわち、制御素子6は、例えば、外部温度を測定する温度センサ(図示略)と、温度センサからの信号を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、を備える構造を採用できる。
演算処理部では、上記した温度信号に基づいて、圧力センサ素子3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。温度センサは、制御素子6の内部において回路形成面6aに近接した位置に設けることができる。
That is, the
The arithmetic processing unit can perform correction processing on the sensor signal from the
Examples of the temperature sensor include a resistance type (bridge resistance type), a diode type, a thermocouple type, and an infrared type. The temperature sensor can be provided at a position close to the
本実施形態の基体部2は、圧力センサ素子3や制御素子6と共に圧力センサ1の回路を構成する配線構成部と、配線構成部を支持する樹脂製の支持体30と、を備える。
配線構成部には、前述した接続端子部12が含まれている。本実施形態の配線構成部は、導電性を有する板材からなるリードフレーム20である。リードフレーム20の形成材料としては、例えば銅(Cu)、鉄(Fe)等の金属が挙げられる。
リードフレーム20は、前述した接続端子部12をなすセンサ用リード部21と、圧力センサ1の回路を外部と電気接続する外部端子をなす端子リード部22と、を備える。センサ用リード部21及び端子リード部22は、いずれも短冊状に形成されている。
The
The wiring configuration portion includes the
The
センサ用リード部21は、図1に示すように、収容凹部11の搭載面11aに搭載された圧力センサ素子3から離れる方向に延びている。本実施形態のリードフレーム20は、このセンサ用リード部21を複数(図示例では四つ)備える。複数のセンサ用リード部21は、同一方向に延びており、互いに同じ高さに位置している。複数のセンサ用リード部21は、その幅方向に互いに間隔をあけて一列に並べられている。このセンサ用リード部21の上面は、接続端子部12の接合面12aに対応する。
As shown in FIG. 1, the
図2に示すように、端子リード部22は、支持体30に封止された内部リード部23と、支持体30の外部に配される外部リード部24と、を備える。
内部リード部23は、前述したセンサ用リード部21と同じ高さ位置に配され、センサ用リード部21から離れる方向に延びる第一延出部23Aと、第一延出部23Aの延出方向先端から下方に延びる第二延出部23Bと、を備える。第二延出部23Bの延出方向先端は、支持体30の下面30bから外方に露出する。
外部リード部24は、内部リード部23の第二延出部23Bの延出方向先端に連ねて形成されている。外部リード部24は、支持体30の下面30bに沿って延びるように支持体30の下面30bに配されている。外部リード部24の延出方向は、内部リード部23の第一延出部23Aの延出方向と逆向きとなっている。
As shown in FIG. 2, the
The
The
また、本実施形態のリードフレーム20は、制御素子6を搭載する板状の実装部25を備える。本実施形態では、制御素子6が実装部25の下面に搭載される。制御素子6は、例えばダイボンド樹脂を介して接着される。具体的なダイボンド樹脂としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等が挙げられる。
実装部25は、前述したセンサ用リード部21及び端子リード部22の第一延出部23Aと同じ高さに位置し、これらセンサ用リード部21と第一延出部23Aとの間に配される。センサ用リード部21及び端子リード部22の第一延出部23Aは、いずれも実装部25の周囲に間隔をあけて配され、実装部25から離れるように延びている。
Further, the
The mounting
実装部25の下面に固定された制御素子6は、金、銅、アルミニウム等の金属からなるボンディングワイヤ7(以下、制御素子用ワイヤ7と呼ぶ)によって、センサ用リード部21や端子リード部22の第一延出部23Aに電気接続される。制御素子用ワイヤ7の両端は、下方に向く制御素子6の回路形成面6a、及び、センサ用リード部21や端子リード部22の第一延出部23Aの下面に接合される。
The
支持体30は、例えばエポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエチレン、ポリフェニレンサルファイドなどの樹脂からなり、例えばモールド成形によって形成される。
支持体30は、基台31と、基台31の上面に設けられて上方に突出する環状壁部32と、を備える。
本実施形態において、基台31は平面視円形の板状に形成されている。基台31の板厚は、リードフレーム20の厚み(リードフレーム20をなす板材の厚み)と比較して十分に大きく設定されている。基台31の上面のうち環状壁部32の内縁側に位置する一部は、収容凹部11の底部をなす。
The
The
In the present embodiment, the
前述したリードフレーム20のセンサ用リード部21、第一延出部23A及び実装部25は、基台31の上面側に位置する。センサ用リード部21、第一延出部23A及び実装部25の下面及び側面は、基台31に封止される。センサ用リード部21、第一延出部23A及び実装部25の上面は、基台31によって封止されず、基台31の上面と同一平面上に位置する。また、リードフレーム20の第二延出部23Bは、基台31の上面から下面まで基台31の板厚方向に延びている。さらに、リードフレーム20の外部リード部24は、支持体30の下面30bをなす基台31の下面に配されている。
The
環状壁部32は、平面視円環状に形成された筒体であり、前述した基台31と共に基体部2の収容凹部11を画成する。このため、本実施形態では、収容凹部11が平面視円形状に形成されている。また、環状壁部32は、センサ用リード部21及び第一延出部23Aの上面のうち、基台31の径方向外側の部分を覆っている。図示例において、環状壁部32の外径寸法は基台31と同一に設定されているが、これに限ることはない。
平面視円環状に形成された環状壁部32の上端面は、基準面32aと、基準面32aに対して階段状に低く位置する段差面32bと、を有する。基準面32aは、環状壁部32の上端面のうち内縁側の領域をなす。段差面32bは、環状壁部32の上端面のうち外縁側の領域をなす。図示例では、段差面32bが基体部2の搭載面11aよりも高く位置している。
The
The upper end surface of the
また、本実施形態の支持体30は、環状壁部32の内縁側において基台31の上面に設けられて圧力センサ素子3を搭載するための台座部33を備える。
台座部33は、環状壁部32の高さ寸法に対して十分に小さい厚さ寸法を有する板状に形成されている。台座部33は、基台31の上面の一部を覆う。具体的には、台座部33は、環状壁部32の内縁側において、基台31の上面から露出する実装部25及び端子リード部22の第一延出部23Aの上面を覆い、センサ用リード部21の上面を覆わない。
台座部33の上面は、本実施形態における収容凹部11の搭載面11aに対応する。また、台座部33によって覆われない基台31の上面は、本実施形態における収容凹部11の露出面11bに対応する。
In addition, the
The
The upper surface of the
次に、上記した圧力センサ1を製造する方法の一例について説明する。
圧力センサ1を製造する際には、はじめに、制御素子6をリードフレーム20の実装部25の下面に搭載し、制御素子用ワイヤ7によってセンサ用リード部21(接続端子部12)及び端子リード部22の第一延出部23Aに電気接続する。
次いで、樹脂成形等により支持体30を形成する。これにより、制御素子6及び制御素子用ワイヤ7は、支持体30に埋設され、外部に露出しない。また、センサ用リード部21の上面の一部は、収容凹部11の底部に露出する。
Next, an example of a method for manufacturing the above-described pressure sensor 1 will be described.
When manufacturing the pressure sensor 1, first, the
Next, the
その後、収容凹部11の搭載面11aに圧力センサ素子3を設置し、センサ素子用ワイヤ4によってセンサ用リード部21に電気接続する。具体的には、図3(b)及び図3(c)に示すように、センサ素子用ワイヤ4を、センサ用リード部21の上面に対して第一ボンディングで接合し、圧力センサ素子3の回路形成面3aに対して第二ボンディングで接合する。第二ボンディングは、センサ素子用ワイヤ4と圧力センサ素子3の回路形成面3aとを互いに擦り付けるようにして行われるため、第二ボンディングが行われた接合部においては、センサ素子用ワイヤ4と圧力センサ素子3の回路形成面3aとが、ほぼ平行となる。
最後に、図2に示すように、収容凹部11に保護剤5を充填することで、収容凹部11の底部に露出するセンサ用リード部21の上面、圧力センサ素子3及びセンサ素子用ワイヤ4を覆う。この際には、保護剤5の表面5aが収容凹部11の上方の開口端よりも低く位置するように、保護剤5を収容凹部11に充填する。
以上により、圧力センサ1の製造が完了する。
Thereafter, the
Finally, as shown in FIG. 2, by filling the
Thus, the manufacture of the pressure sensor 1 is completed.
本実施形態の圧力センサ1では、収容凹部11に充填された保護剤5の厚みが、収容凹部11の中央(中心軸C1)において薄く、収容凹部11の中央から周縁に向かうにしたがって厚くなる。
一方、収容凹部11の底部上でループ状に形成されるセンサ素子用ワイヤ4の高さは、圧力センサ素子3から接続端子部12(センサ用リード部21)に向かうにしたがって高くなる。
In the pressure sensor 1 of the present embodiment, the thickness of the
On the other hand, the height of the
ここで、圧力センサ素子3におけるセンサ素子用ワイヤ4の接合位置BP2は、接続端子部12におけるセンサ素子用ワイヤ4の接合位置BP1よりも収容凹部11の中央の近くに位置する。このため、圧力センサ素子3とセンサ素子用ワイヤ4との接合位置BP2における保護剤5の厚みは、接続端子部12におけるセンサ素子用ワイヤ4との接合位置BP1における保護剤5の厚みよりも薄くなる。言い換えれば、保護剤5の表面5aの高さは、収容凹部11の中央から周縁に向かうにしたがって高くなる。また、収容凹部11の底部上でループ状に形成されるセンサ素子用ワイヤ4の高さは、保護剤5の表面5aの高さと同様に、収容凹部11の中央から周縁に向かうにしたがって高くなる。
以上のことから、圧力センサ素子3上における保護剤5の厚みを薄く抑えると共に、センサ素子用ワイヤ4を保護剤5に埋めることが可能となる。したがって、本実施形態の圧力センサ1によれば、測定対象の圧力を好適に測定できると共に、電気的な信頼性向上を図ることも可能となる。
Here, the joining position BP2 of the
From the above, it is possible to suppress the thickness of the
また、上記したようにセンサ素子用ワイヤ4のループ形状、及び、保護剤5の表面5aの形状を相互に対応付けることで、収容凹部11に充填する保護剤5の量を小さく抑えたり、収容凹部11の深さ寸法を小さくすることが可能となる。したがって、圧力センサ1の小型軽量化や製造コスト削減を図ることもできる。
In addition, as described above, the loop shape of the
さらに、本実施形態の圧力センサ1によれば、接続端子部12の接合面12aが、圧力センサ素子3の回路形成面3aよりも低く位置する。これにより、接続端子部12の接合面12aの直上に位置するセンサ素子用ワイヤ4の頂部4Aの高さ位置をより低く設定できる。したがって、センサ素子用ワイヤ4をより確実に保護剤5に埋めることができる。また、収容凹部11に充填する保護剤5の量をさらに小さく抑えることも可能となる。
Furthermore, according to the pressure sensor 1 of the present embodiment, the
〔第二実施形態〕
次に、本発明の第二実施形態について、図4,5を参照して第一実施形態との相違点を中心に説明する。なお、第一実施形態と共通する構成については、同一符号を付し、その説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 and 5 focusing on differences from the first embodiment. In addition, about the structure which is common in 1st embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.
図4,5に示すように、本実施形態の圧力センサ1Aは、基体部2の一部構成を除いて、第一実施形態と同様に構成されている。
本実施形態の基体部2は、第一実施形態と同様に、上方に開口する収容凹部11、及び、収容凹部11の底部に露出する接続端子部12を有する。また、本実施形態の収容凹部11の底部には、第一実施形態と同様の搭載面11aと露出面11bとがある。また、接続端子部12の接合面12aは収容凹部11の露出面11bと同一平面上に位置する。また、露出面11bには、複数(図示例では四つ)の接続端子部12が露出している。
As shown in FIGS. 4 and 5, the pressure sensor 1 </ b> A of the present embodiment is configured in the same manner as in the first embodiment except for a partial configuration of the
Similarly to the first embodiment, the
ただし、本実施形態では、露出面11b及び接続端子部12の接合面12aが搭載面11aよりも高く位置している。露出面11b及び接続端子部12の接合面12aは、例えば搭載面11aに搭載された圧力センサ素子3の回路形成面3aよりも高く位置してもよいが、図示例のように圧力センサ素子3の回路形成面3aと同じ高さに位置してもよい。
However, in this embodiment, the exposed
また、本実施形態では、収容凹部11の開口側から見て、搭載面11aに搭載された圧力センサ素子3の中心を収容凹部11の中央(中心軸C1)に一致させると共に、複数の接続端子部12を圧力センサ素子3の周りに配置している。すなわち、複数の接続端子部12が周方向に配列している。
これにより、本実施形態では、第一実施形態と同様に、収容凹部11の開口側から見て、圧力センサ素子3における各センサ素子用ワイヤ4の接合位置BP2が、接続端子部12における各センサ素子用ワイヤ4の接合位置BP1よりも収容凹部11の中央の近くに位置する。
そして、センサ素子用ワイヤ4は、第一実施形態と同様に、接続端子部12の接合面12aに対して第一ボンディングで接合されると共に、圧力センサ素子3の回路形成面3aに対して第二ボンディングで接合される。
In the present embodiment, the center of the
As a result, in this embodiment, as in the first embodiment, the bonding position BP2 of each
As in the first embodiment, the
また、本実施形態の基体部2は、第一実施形態と同様に、圧力センサ1Aの回路を構成する配線構成部としてのリードフレーム40と、リードフレーム40を支持する樹脂製の支持体50と、を備える。リードフレーム40は、第一実施形態と同様のセンサ用リード部41を備え、センサ用リード部41は前述した接続端子部12をなす。
In addition, as in the first embodiment, the
支持体50は、第一実施形態と同様に、基台51と、基台51の上面に設けられて上方に突出する環状壁部52とを備える。基台51は平面視円形の板状に形成され、環状壁部52は平面視円環状の筒体に形成されている。
ただし、本実施形態の基台51は、その上面から窪んで形成された窪み部51Aを有する。窪み部51Aは、前述した収容凹部11の一部を構成し、圧力センサ素子3の収容領域となっている。すなわち、窪み部51Aの底面は、本実施形態における収容凹部11の搭載面11aに対応する。図1において、窪み部51Aは、圧力センサ素子3の平面視形状に対応するように平面視矩形状に形成されているが、これに限ることはない。
As in the first embodiment, the
However, the
センサ用リード部41は、第一実施形態の場合と同様に、基台51の上面側に位置する。また、センサ用リード部41の下面及び側面は基台51に封止される。センサ用リード部41の上面は基台51に封止されず、基台51の上面と同一平面上に位置する。
ただし、本実施形態では、複数(図示例では四つ)のセンサ用リード部41が、窪み部51Aの周囲に等間隔で配列されている。
The
However, in the present embodiment, a plurality (four in the illustrated example) of
環状壁部52は、前述した基台51の窪み部51Aと共に収容凹部11を画成する。環状壁部52は、第一実施形態と同様に、センサ用リード部41の上面のうち、基台51の径方向外側の部分を覆っている。
ただし、本実施形態では、環状壁部52の外径寸法が基台51よりも小さく設定されている。また、環状壁部52の上端面は、基台51の上面に対して階段状に高く位置する。さらに、本実施形態では、環状壁部52の内縁側に位置する基台51の上面が、本実施形態における収容凹部11の露出面11bに対応する。
The
However, in this embodiment, the outer diameter dimension of the
図4,5には図示されていないが、本実施形態の圧力センサ1Aは、例えば、第一実施形態と同様の制御素子や、リードフレームの端子リード部や搭載部などを備えてもよい。本実施形態の圧力センサ1Aでは、例えば、端子リード部の第一延出部や搭載部の上面が、基台51の上面に露出しないように、基台51内部に埋設されればよい。
Although not shown in FIGS. 4 and 5, the pressure sensor 1 </ b> A of the present embodiment may include, for example, the same control element as that of the first embodiment, the terminal lead portion of the lead frame, the mounting portion, and the like. In the pressure sensor 1 </ b> A of the present embodiment, for example, the first extending portion of the terminal lead portion and the upper surface of the mounting portion may be embedded in the base 51 so that the upper surface of the
上記した本実施形態の圧力センサ1Aは、上記した第一実施形態と同様の製造方法により製造することが可能である。
The above-described
そして、本実施形態の圧力センサ1Aによれば、第一実施形態と同様の効果を奏する。 And according to 1 A of pressure sensors of this embodiment, there exists an effect similar to 1st embodiment.
以上、本発明の詳細について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。 Although the details of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
例えば、配線構成部は、リードフレームに限らず、配線パターンを有するPCB(Printed Circuit Board)、FPC(Flexible Printed Circuit)などのプリント配線基板であってもよい。 For example, the wiring configuration unit is not limited to a lead frame, but may be a printed wiring board such as a PCB (Printed Circuit Board) or FPC (Flexible Printed Circuit) having a wiring pattern.
また、圧力センサ素子3の搭載面11aは、支持体によって構成されることに限らず、リードフレーム、プリント配線基板等の配線構成部によって構成されてもよい。例えば、圧力センサ素子3の搭載面11aは、リードフレームの実装部の上面や、プリント配線基板の上面であってもよい。
In addition, the mounting
1,1A…半導体圧力センサ、2…基体部、3…圧力センサ素子、3a…回路形成面(接合面)、4…センサ素子用ワイヤ(ボンディングワイヤ)、5…保護剤、5a…表面、11…収容凹部、12…接続端子部、12a…接合面、BP1,BP2…接合位置、C1…中心軸(収容凹部11の中央)
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記収容凹部の底部に設けられる圧力センサ素子と、
前記圧力センサ素子及び前記接続端子部を相互に電気接続するボンディングワイヤと、
前記収容凹部に充填され、前記圧力センサ素子、前記接続端子部及び前記ボンディングワイヤを覆う保護剤と、を備え、
前記収容凹部の開口側から見て、前記圧力センサ素子における前記ボンディングワイヤの接合位置が、前記接続端子部における前記ボンディングワイヤの接合位置よりも前記収容凹部の中央の近くに位置し、
前記ボンディングワイヤが、前記接続端子部に第一ボンディングで接合されると共に、前記圧力センサ素子に第二ボンディングで接合されることを特徴とする半導体圧力センサ。 An accommodation recess opening upward, and a base portion having a connection terminal portion exposed at the bottom of the accommodation recess;
A pressure sensor element provided at the bottom of the housing recess;
A bonding wire that electrically connects the pressure sensor element and the connection terminal portion;
A protective agent that fills the housing recess and covers the pressure sensor element, the connection terminal portion, and the bonding wire;
When viewed from the opening side of the housing recess, the bonding position of the bonding wire in the pressure sensor element is located closer to the center of the housing recess than the bonding position of the bonding wire in the connection terminal portion,
The semiconductor pressure sensor, wherein the bonding wire is bonded to the connection terminal portion by first bonding and is bonded to the pressure sensor element by second bonding.
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