JP2018185215A - Sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、センサに関する。 The present invention relates to a sensor.
従来、携帯用の機器などには、ＭＥＭＳ（Micro Electro-Mechanical Systems）技術を利用した、センサ（例えば圧力センサ）が用いられている（例えば、特許文献１を参照）。前記センサは、例えば、センサ素子と、前記センサ素子を搭載したリードフレームと、前記リードフレームを支持する樹脂製の基体とを備えている。 Conventionally, sensors (for example, pressure sensors) using MEMS (Micro Electro-Mechanical Systems) technology have been used for portable devices and the like (see, for example, Patent Document 1). The sensor includes, for example, a sensor element, a lead frame on which the sensor element is mounted, and a resin base that supports the lead frame.
しかしながら、前記センサでは、基体に加えられた力がリードフレームを介してセンサ素子に伝えられ、センサ素子による測定の精度に影響が及ぶことがあった。
本発明の一態様は、上記課題を鑑みてなされたものであって、基体からリードフレームを介してセンサ素子に伝えられる力を低減し、測定精度の低下を防止できるセンサを提供することを目的とする。
However, in the sensor, the force applied to the substrate is transmitted to the sensor element via the lead frame, which may affect the measurement accuracy of the sensor element.
One aspect of the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a sensor that can reduce a force transmitted from a substrate to a sensor element via a lead frame and prevent a decrease in measurement accuracy. And
本発明の一態様は、樹脂製の基体と、前記基体の第１の面側に配置された主部を有するリードフレームと、前記リードフレームに搭載されたセンサ素子と、を備え、前記基体の第１の面に、前記主部が配置された主部領域を区画する区画凹部が形成されているセンサを提供する。
前記リードフレームは、前記主部の周縁の起点部から前記主部の外方に延出する延出部をさらに有していてもよい。
前記延出部は、屈曲部を有していてもよい。
前記起点部における前記延出部の延長線は、前記主部の中央を外れた位置を通ることが好ましい。
前記区画凹部は、平面視において前記主部を囲む環状に形成されていてもよい。
前記基体と、前記リードフレームとの間には、前記基体よりヤング率が低い応力緩和層が形成されていてもよい。
前記センサ素子は、圧力センサ素子であってもよい。
One aspect of the present invention includes a resin base, a lead frame having a main portion disposed on the first surface side of the base, and a sensor element mounted on the lead frame, Provided is a sensor in which a partition recess for partitioning a main region in which the main portion is disposed is formed on a first surface.
The lead frame may further include an extending portion that extends outward from the starting portion at the periphery of the main portion.
The extending part may have a bent part.
It is preferable that the extension line of the extension part in the starting point part passes through a position off the center of the main part.
The partition recess may be formed in an annular shape surrounding the main part in plan view.
A stress relaxation layer having a Young's modulus lower than that of the substrate may be formed between the substrate and the lead frame.
The sensor element may be a pressure sensor element.
本発明の一態様によれば、基体からリードフレームを介してセンサ素子に伝えられる力を低減し、測定精度の低下を防止できる。 According to one embodiment of the present invention, the force transmitted from the substrate to the sensor element via the lead frame can be reduced, and the measurement accuracy can be prevented from being lowered.
＜第１実施形態＞
以下、図面を参照して、実施形態について説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴部分を強調する目的で、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、同様の目的で、特徴とならない部分を省略して図示している場合がある。
<First Embodiment>
Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
In the drawings used in the following description, for the purpose of emphasizing the feature portion, the feature portion may be shown in an enlarged manner for convenience, and the dimensional ratios of the respective constituent elements are not always the same as in practice. Absent. In addition, for the same purpose, portions that are not characteristic may be omitted from illustration.
［圧力センサ］
図１（Ａ）は、第１実施形態のセンサとしての圧力センサ１００の平面図である。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＩ−Ｉ線に沿う圧力センサ１００の断面図である。図１（Ｃ）は、図１（Ａ）のII−II線に沿う圧力センサ１００の断面図である。なお、図１（Ａ）および図１（Ｃ）では、圧力センサ素子２０の図示を省略する。図２は、圧力センサ１００において、リードフレーム１０に加えられる応力を示す模式図である。
[Pressure sensor]
FIG. 1A is a plan view of a
なお、各図にはＸＹＺ座標系を示した。必要に応じてＸＹＺ座標系に基づいて各方向の説明を行う。Ｘ方向は、リードフレーム１０の主部１１の長さ方向である。Ｙ方向は、主部１１の面内でＸ方向に直交する方向である。Ｚ方向は、Ｘ方向およびＹ方向と直交する方向であり、主部１１の厚さ方向である。
Ｘ方向の一方を＋Ｘ方向といい、＋Ｘ方向の反対の方向を−Ｘ方向という。Ｙ方向の一方を＋Ｙ方向といい、＋Ｙ方向の反対の方向を−Ｙ方向という。Ｚ方向の一方を＋Ｚ方向といい、＋Ｚ方向の反対の方向を−Ｚ方向という。＋Ｚ方向を上方という。本実施形態では、リードフレーム１０は基体３０に対して上に位置し、圧力センサ素子２０は、主部１１に対して上に位置する。「平面視」とは、Ｚ方向から見ることをいう。
図１（Ａ）〜図１（Ｃ）以外の図では、Ｘ方向の一方および他方のうち矢印で示す方向がプラス方向（＋Ｘ方向）である。Ｙ方向およびＺ方向についても、矢印で示す方向がプラス方向（＋Ｙ方向、＋Ｚ方向）である。Ｘ方向とＹ方向とによって形成される平面をＸＹ平面という。Ｘ方向とＺ方向とによって形成される平面をＸＺ平面という。
Each figure shows an XYZ coordinate system. Each direction will be described based on the XYZ coordinate system as necessary. The X direction is the length direction of the
One of the X directions is referred to as a + X direction, and the opposite direction of the + X direction is referred to as a −X direction. One of the Y directions is referred to as a + Y direction, and the opposite direction to the + Y direction is referred to as a -Y direction. One of the Z directions is referred to as the + Z direction, and the opposite direction of the + Z direction is referred to as the −Z direction. The + Z direction is called upward. In the present embodiment, the
In the drawings other than FIG. 1A to FIG. 1C, the direction indicated by the arrow is one of the X direction and the other is the plus direction (+ X direction). Regarding the Y direction and the Z direction, the direction indicated by the arrow is the plus direction (+ Y direction, + Z direction). A plane formed by the X direction and the Y direction is referred to as an XY plane. A plane formed by the X direction and the Z direction is referred to as an XZ plane.
図１（Ａ）〜図１（Ｃ）に示すように、圧力センサ１００は、リードフレーム１０と、圧力センサ素子２０と、基体３０とを有している。以下、圧力センサ１００の構成について詳細に説明する。
As shown in FIGS. 1A to 1C, the
（リードフレーム）
リードフレーム１０は、導電体からなる板状体である。リードフレーム１０は、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）等の金属から形成することが好ましい。リードフレーム１０は、基体３０の第１の面３０ａ（上面）に設置されている。リードフレーム１０の下面１０ａは基体３０の第１の面３０ａに接合されていることが好ましい。
(Lead frame)
The
リードフレーム１０は、主部１１と、一対の延出部１２とを有する。
主部１１は、例えば、平面視において矩形（例えば長方形）である。Ｃ１は主部１１の中心軸であり、主部１１に直交する。中心軸Ｃ１は平面視における主部１１の中央を通る。主部１１には、開口１４が形成されている。開口１４の平面視形状は、例えば円形である。開口１４は、平面視において中心軸Ｃ１を含む位置に形成されている。
主部１１の周縁１３は直線状の４つの辺縁（第１〜第４辺縁１３ａ〜１３ｄ）からなる。第１辺縁１３ａおよび第３辺縁１３ｃは長辺であり、向かい合う辺である。第２辺縁１３ｂおよび第４辺縁１３ｄは短辺であり、向かい合う辺である。
The
The
The
延出部１２は、いわゆる吊りリードであり、主部１１と一体に形成され、主部１１を支持している。延出部１２は、例えば、圧力センサ１００の製造工程において、複数のリードフレーム１０の主部１１を互いに接続する機能を有する。延出部１２を有するリードフレーム１０によって、複数の基体３０を一度の操作で成型できるため、圧力センサ１００の量産性を高めることができる。延出部１２は、ＸＹ平面に沿う一定幅の板状に形成され、直線状に延在する。
The
一対の延出部１２のうち第１延出部１２Ａは、第１起点部１５Ａから主部１１の外方（主部１１から離れる方向。詳しくは−Ｙ方向）に延出している。第１起点部１５Ａは、第１辺縁１３ａのうち−Ｘ方向の端部１３ａ１を含む部分である。
第１起点部１５Ａにおける第１延出部１２Ａの延長線Ｅ１（詳しくは第１起点部１５Ａから＋Ｙ方向への延長線）は、平面視において、主部１１の中央（中心軸Ｃ１）を外れた位置を通る。延長線Ｅ１は、第１延出部１２Ａの幅方向の中央線の、第１起点部１５Ａにおける延長線である。
Of the pair of extending
The extension line E1 of the
一対の延出部１２のうち第２延出部１２Ｂは、第２起点部１５Ｂから主部１１の外方（主部１１から離れる方向。詳しくは＋Ｙ方向）に延出している。第２起点部１５Ｂは、第３辺縁１３ｃのうち＋Ｘ方向の端部１３ｃ１を含む部分である。
第２起点部１５Ｂにおける第２延出部１２Ｂの延長線Ｅ２（詳しくは第２起点部１５Ｂから−Ｙ方向への延長線）は、平面視において、主部１１の中央（中心軸Ｃ１）を外れた位置を通る。延長線Ｅ２は、第２延出部１２Ｂの幅方向の中央線の、第２起点部１５Ｂにおける延長線である。
延長線Ｅ１と延長線Ｅ２とは、互いに平行であって、中心軸Ｃ１を挟んで向かい合う位置にある。
なお、圧力センサ１００ではリードフレーム１０は一対の延出部１２を有するが、延出部の数は２つに限らず、１でもよいし、３以上の任意の数でもよい。
Of the pair of extending
An extension line E2 (specifically, an extension line in the −Y direction from the second
The extension line E1 and the extension line E2 are parallel to each other and are at positions facing each other across the central axis C1.
In the
（圧力センサ素子）
圧力センサ素子２０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ている。
圧力センサ素子２０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。圧力センサ素子２０は、ＭＥＭＳ（Micro Electro-Mechanical Systems）技術を利用した圧力センサ素子である。圧力センサ素子２０は、リードフレーム１０の主部１１の第１の面１１ａ（上面）に搭載される。圧力センサ素子２０は、例えば、ダイボンド樹脂２１を介して主部１１に接着される。圧力センサ素子２０の回路（図示略）は、例えばボンディングワイヤ（図示略）を介してリードフレーム１０に電気的に接続される。
(Pressure sensor element)
The
In the
（基体）
基体３０（樹脂成形体）は、例えば、エポキシ、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド樹脂）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）などの樹脂からなる。基体３０は、例えば板状である。基体３０の平面視形状は、例えば矩形である。基体３０は、リードフレーム１０に接合されている。
(Substrate)
The substrate 30 (resin molded body) is made of a resin such as epoxy, PPS (polyphenylene sulfide resin), LCP (liquid crystal polymer), or PBT (polybutylene terephthalate). The
基体３０の第１の面３０ａには、溝部３１（区画凹部）が形成されている。溝部３１は、第１凹溝３２と、第２凹溝３３とを含む。溝部３１は、溝部３１の内側の領域である中央領域３０Ａ（主部領域）を、外側領域３０Ｂから区画している。
中央領域３０Ａは、第１の面３０ａのうち、リードフレーム１０の主部１１が設置された矩形の領域である。中央領域３０Ａは、平面視において主部１１と同形であり、主部１１と重なっている。外側領域３０Ｂは溝部３１の外側の矩形枠状の領域である。「区画する」とは、主部が配置された領域（主部領域）を、他の領域から主部領域への力の伝達が抑制されるように、前記他の領域から区分することをいう。
Grooves 31 (partition recesses) are formed in the
The
第１凹溝３２は、平面視において、第１直線部３２Ａと、第１直線部３２Ａに垂直な第２直線部３２Ｂとを有するＬ字状とされている。
第１直線部３２Ａは、Ｘ方向に沿って形成されている。第１直線部３２Ａは、リードフレーム１０の主部１１の周縁１３の第１辺縁１３ａに沿って延在する。第１直線部３２Ａの−Ｘ方向の端３２Ａ１は、平面視において第１延出部１２Ａの内縁１２Ａａに達するか、または内縁１２Ａａに近接する位置にあってよい。
第１直線部３２Ａの内縁３２Ａａは、平面視において第１辺縁１３ａにほぼ一致または近接する位置にあってよい。第１直線部３２Ａは、平面視において、第１辺縁１３ａを含む位置、または、第１辺縁１３ａよりも外側（−Ｙ方向側）の位置であって、基体３０の周縁３４（第１辺縁３４ａ）よりも内側（＋Ｙ方向側）の位置にある。
The first
The first
The inner edge 32Aa of the first
第２直線部３２Ｂは、Ｙ方向に沿って形成されている。第２直線部３２Ｂは、第１直線部３２Ａの＋Ｘ方向の端から＋Ｙ方向に延出している。第２直線部３２Ｂは、リードフレーム１０の主部１１の周縁１３の第２辺縁１３ｂに沿って延在する。
第２直線部３２Ｂの内縁３２Ｂａは、平面視において第２辺縁１３ｂにほぼ一致または近接する位置にあってよい。第２直線部３２Ｂは、平面視において、第２辺縁１３ｂを含む位置、または、第２辺縁１３ｂよりも外側（＋Ｘ方向側）の位置であって、基体３０の周縁３４（第２辺縁３４ｂ）よりも内側（−Ｘ方向側）の位置にある。
The second
The inner edge 32Ba of the second
第２凹溝３３は、平面視において、第１直線部３３Ａと、第１直線部３３Ａに垂直な第２直線部３３Ｂとを有するＬ字状とされている。
第１直線部３３Ａは、Ｘ方向に沿って形成されている。第１直線部３３Ａは、リードフレーム１０の主部１１の周縁１３の第３辺縁１３ｃに沿って延在する。第１直線部３３Ａの＋Ｘ方向の端３３Ａ１は、平面視において第２延出部１２Ｂの内縁１２Ｂａに達するか、または内縁１２Ｂａに近接する位置にあってよい。
第１直線部３３Ａの内縁３３Ａａは、平面視において第３辺縁１３ｃにほぼ一致または近接する位置にあってよい。第１直線部３３Ａは、平面視において、第３辺縁１３ｃを含む位置、または、第３辺縁１３ｃよりも外側（＋Ｙ方向側）の位置であって、基体３０の周縁３４（第３辺縁３４ｃ）よりも内側（−Ｙ方向側）の位置にある。
The
The first
The inner edge 33Aa of the first
第２直線部３３Ｂは、Ｙ方向に沿って形成されている。第２直線部３３Ｂは、第１直線部３３Ａの−Ｘ方向の端から−Ｙ方向に延出している。第２直線部３３Ｂは、リードフレーム１０の主部１１の周縁１３の第４辺縁１３ｄに沿って延在する。第２直線部３３Ｂの内縁３３Ｂａは、平面視において第４辺縁１３ｄにほぼ一致または近接する位置にあってよい。第２直線部３３Ｂは、平面視において、第４辺縁１３ｄを含む位置、または、第４辺縁１３ｄよりも外側（−Ｘ方向側）の位置であって、基体３０の周縁３４（第４辺縁３４ｄ）よりも内側（＋Ｘ方向側）の位置にある。
The second
溝部３１の深さＤ１（図１（Ｂ）参照）は、リードフレーム１０の厚み以上とすることが好ましい。深さＤ１をリードフレーム１０の厚み以上とすることで、基体３０からリードフレーム１０を介して圧力センサ素子２０に伝えられる力を低減する効果を高めることができる。
溝部３１の深さＤ１は、基体３０の厚さに対して２／３以下とすることが好ましく、１／２以下とすることがより好ましい。これにより、基体３０の強度を確保し、組み立て工程における破損を防ぐことができる。
The depth D1 (see FIG. 1B) of the
The depth D1 of the
溝部３１は、平面視において、延出部１２（第１延出部１２Ａおよび第２延出部１２Ｂ）に重なる部分において２つに分断された、平面視矩形状の溝である。
溝部３１（第１凹溝３２および第２凹溝３３）は、主部１１の第１〜第４辺縁１３ａ〜１３ｄに沿う直線部３２Ａ，３２Ｂ，３３Ａ，３３Ｂを有するため、平面視において主部１１の大部分を囲んでいる。
The
Since the groove portion 31 (the
図１（Ｂ）および図１（Ｃ）に示すように、溝部３１（第１凹溝３２および第２凹溝３３）の断面形状（長さ方向に直交する方向の断面の形状）は、例えば矩形である。なお、第１凹溝および第２凹溝の断面形状は特に限定されず、半円状、Ｖ字状、Ｕ字状、蟻溝状などであってもよい。
As shown in FIGS. 1B and 1C, the cross-sectional shape (the cross-sectional shape in the direction perpendicular to the length direction) of the groove 31 (the first
［製造方法］
圧力センサ１００を製造する方法の第１の例を説明する。図３（Ａ）および図３（Ｂ）は、圧力センサ１００の製造方法の第１の例の説明図である。
図３（Ａ）に示すように、リードフレーム１０を用意する。
図３（Ｂ）に示すように、リードフレーム１０を金型内に設置し、樹脂成型により基体３０を形成する。なお、基体３０の成型の際には、基体３０の構成材料がリードフレーム１０の側面（または、側面および上面）に膜状に広がって硬化する場合もある。
次いで、リードフレーム１０の主部１１の第１の面１１ａに、圧力センサ素子２０を設置する（図１（Ｂ）参照）。
以上の工程を経て、図１（Ａ）〜図１（Ｃ）に示す圧力センサ１００を作製できる。
[Production method]
A first example of a method for manufacturing the
As shown in FIG. 3A, a
As shown in FIG. 3B, the
Next, the
Through the above steps, the
圧力センサ１００を製造する方法の第２の例を説明する。
図４（Ａ）および図４（Ｂ）は、圧力センサ１００の製造方法の第２の例の説明図である。
図４（Ａ）に示すように、リードフレーム１０を用意する。
図４（Ｂ）に示すように、リードフレーム１０を金型５０内に設置する。金型５０は、第１金型５１と、第２金型５２とを有する。第１金型５１と第２金型５２との間には、基体３０およびリードフレーム１０に即した内部空間が確保される。
第２金型５２は、基台部５３と、基台部５３の上面から上方に突出する形成部５４とを備えている。型抜きを容易にするため、形成部５４の外面５４ａはテーパ状に形成されている。
形成部５４の外面５４ａには、リードフレーム１０を第１金型５１に対して押さえ付ける段部５５が形成されている。段部５５によって、金型５０内でのリードフレーム１０の位置ずれを防ぐことができる。
リードフレーム１０を金型内に設置し、金型５０内に樹脂を充てんして樹脂成型により基体３０を形成する。
次いで、リードフレーム１０の主部１１の第１の面１１ａに、圧力センサ素子２０を設置する（図１（Ｂ）参照）。
以上の工程を経て、図１（Ａ）〜図１（Ｃ）に示す圧力センサ１００を作製できる。
A second example of a method for manufacturing the
4A and 4B are explanatory views of a second example of the manufacturing method of the
As shown in FIG. 4A, a
As shown in FIG. 4B, the
The
A
The
Next, the
Through the above steps, the
基体３０は、熱、吸湿等により膨張・収縮が生じることがある。また、基体３０に外力が作用することもある。そのような場合には、基体３０からの力がリードフレーム１０を介して圧力センサ素子２０に伝えられる可能性がある。
圧力センサ１００は、基体３０の第１の面３０ａに、主部１１が配置された中央領域３０Ａを区画する溝部３１が形成されている。溝部３１が形成された箇所では基体３０が変形しやすくなるため、例えば基体３０の周縁３４に内方に向けて加えられた力が吸収されやすくなる。そのため、基体３０からリードフレーム１０を介して圧力センサ素子２０に伝えられる力を低減できる。よって、圧力センサ素子２０の出力にノイズが出るのを抑え、測定精度の低下を防ぐことができる。
The base 30 may expand and contract due to heat, moisture absorption, and the like. In addition, an external force may act on the
In the
図２に示すように、リードフレーム１０の延出部１２（１２Ａ，１２Ｂ）の延長線Ｅ１，Ｅ２は、主部１１の中央（中心軸Ｃ１）を外れた位置を通る。そのため、矢印で示すように、延出部１２に内方への力Ｆ１，Ｆ２が加えられた場合、力Ｆ１，Ｆ２は、主部１１が中心軸Ｃ１周りに回転変位することによって吸収される。よって、主部１１に加えられる力を低減できる。
リードフレーム１０では、延長線Ｅ１と延長線Ｅ２とが中心軸Ｃ１を挟んで向かい合う位置にあるため、第１延出部１２Ａからの力Ｆ１と、第２延出部１２Ｂからの力Ｆ２によって主部１１の右回りの回転変位が促進される。よって、主部１１に加えられる力をさらに低減できる。
As shown in FIG. 2, the extension lines E1 and E2 of the extension portion 12 (12A and 12B) of the
In the
図１２（Ａ）および図１２（Ｂ）に、比較形態としての圧力センサ７００を示す。
図１２（Ａ）は、圧力センサ７００の一例の平面図である。図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）のVII−VII線に沿う圧力センサ７００の断面図である。なお、第１実施形態と同様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。
図１２（Ｂ）に示すように、圧力センサ７００は、リードフレーム７１０と、圧力センサ素子２０と、基体７３０とを有している。
図１２（Ａ）および図１２（Ｂ）に示すように、基体７３０は、筒状に形成されている。リードフレーム７１０は、基体７３０の内面側に設置される。圧力センサ素子２０は、リードフレーム７１０の上面に搭載される。
圧力センサ７００では、基体７３０からの力がリードフレーム７１０に作用し、その力が圧力センサ素子２０に伝えられる可能性がある。
12A and 12B show a
FIG. 12A is a plan view of an example of the
As shown in FIG. 12B, the
As shown in FIGS. 12A and 12B, the
In the
図１（Ａ）〜図１（Ｃ）に示す第１実施形態の圧力センサ１００では、溝部３１を有する基体３０を使用することによって、比較形態の圧力センサ７００（図１２（Ａ）および図１２（Ｂ）参照）における上述の課題を解決する。
In the
＜第１変形例＞
次に、第１実施形態に採用可能な第１変形例のリードフレーム１１０について、図５に基づいて説明する。なお、第１実施形態と同一の構成要素については、その説明を省略する。
図５は、リードフレーム１１０を示す平面図である。図５に示すように、リードフレーム１１０は、主部１１と、一対の延出部１１２とを有する。
一対の延出部１１２のうち第１延出部１１２Ａは、第１部分延出部１１２Ａ１と、第２部分延出部１１２Ａ２と、第３部分延出部１１２Ａ３とを有する。第１延出部１１２Ａは、ＸＹ平面に沿う板状とされる。
第１部分延出部１１２Ａ１は、第１起点部１５Ａを起点として、主部１１の外方（主部１１から離れる方向。詳しくは−Ｙ方向）に延出している。
第２部分延出部１１２Ａ２は、第１部分延出部１１２Ａ１の延出方向の先端（第１屈曲部１１３Ａ１）を起点として、第１部分延出部１１２Ａ１に対して交差する方向（第１部分延出部１１２Ａ１に垂直な方向。詳しくは＋Ｘ方向）に延出している。
第３部分延出部１１２Ａ３は、第２部分延出部１１２Ａ２の延出方向の先端（第２屈曲部１１３Ａ２）を起点として、第２部分延出部１１２Ａ２に対して交差する方向（第２部分延出部１１２Ａ２に垂直な方向。詳しくは−Ｙ方向）に延出している。
<First Modification>
Next, a
FIG. 5 is a plan view showing the
Of the pair of extending
The first partial extension portion 112A1 extends outward from the main portion 11 (in a direction away from the
The second part extending part 112A2 is a direction (first part) intersecting the first part extending part 112A1 with the leading end (first bent part 113A1) in the extending direction of the first part extending part 112A1 as a starting point. It extends in the direction perpendicular to the extension 112A1 (specifically, the + X direction).
The third part extending part 112A3 is a direction (second part) intersecting the second part extending part 112A2 with the leading end (second bent part 113A2) in the extending direction of the second part extending part 112A2 as a starting point. It extends in the direction perpendicular to the extension 112A2 (specifically, the −Y direction).
一対の延出部１１２のうち第２延出部１１２Ｂは、第１部分延出部１１２Ｂ１と、第２部分延出部１１２Ｂ２と、第３部分延出部１１２Ｂ３とを有する。第２延出部１１２Ｂは、ＸＹ平面に沿う板状とされる。
第１部分延出部１１２Ｂ１は、第２起点部１５Ｂを起点として、主部１１の外方（主部１１から離れる方向。詳しくは＋Ｙ方向）に延出している。
第２部分延出部１１２Ｂ２は、第１部分延出部１１２Ｂ１の延出方向の先端（第１屈曲部１１３Ｂ１）を起点として、第１部分延出部１１２Ｂ１に対して交差する方向（第１部分延出部１１２Ｂ１に垂直な方向。詳しくは＋Ｘ方向）に延出している。
第３部分延出部１１２Ｂ３は、第２部分延出部１１２Ｂ２の延出方向の先端（第２屈曲部１１３Ｂ２）を起点として、第２部分延出部１１２Ｂ２に対して交差する方向（第２部分延出部１１２Ｂ２に垂直な方向。詳しくは−Ｙ方向）に延出している。
Of the pair of extending
The first partial extending portion 112B1 extends outward from the main portion 11 (in a direction away from the
The second partial extending portion 112B2 is a direction (first portion) intersecting the first partial extending portion 112B1 with the leading end (first bent portion 113B1) in the extending direction of the first partial extending portion 112B1 as a starting point. It extends in the direction perpendicular to the extension 112B1 (specifically, the + X direction).
The third partial extending portion 112B3 is a direction (second portion) intersecting the second partial extending portion 112B2 with the leading end (second bent portion 113B2) in the extending direction of the second partial extending portion 112B2 as a starting point. It extends in the direction perpendicular to the extension 112B2 (specifically, the -Y direction).
リードフレーム１１０によれば、延出部１１２が屈曲部１１３Ａ１，１１３Ａ２，１１３Ｂ１，１１３Ｂ２を有するため、延出部１１２（第３部分延出部１１２Ａ３および第３部分延出部１１２Ｂ３）に加えられた力は、延出部１１２の曲げ変位により吸収されやすくなる。よって、主部１１に加えられる力をさらに低減できる。
According to the
＜第２変形例＞
次に、第１実施形態に採用可能な第２変形例のリードフレーム２１０について、図６（Ａ）および図６（Ｂ）に基づいて説明する。なお、第１実施形態と同一の構成要素については、その説明を省略する。
図６（Ａ）は、リードフレーム２１０を備えた圧力センサ２００を示す平面図である。図６（Ｂ）は、図６（Ａ）のIII−III線に沿う圧力センサ２００の断面図である。
図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示すように、リードフレーム２１０は、主部１１と、一対の延出部２１２とを有する。
リードフレーム２１０は、延出部２１２が主部１１の厚さ方向に屈曲している点で、図５に示すリードフレーム１１０と異なる。
<Second Modification>
Next, a
FIG. 6A is a plan view showing the
As shown in FIGS. 6A and 6B, the
The
一対の延出部２１２のうち第１延出部２１２Ａは、第１部分延出部２１２Ａ１と、第２部分延出部２１２Ａ２とを有する。
第１部分延出部２１２Ａ１は、第１起点部１５Ａを起点として、主部１１の厚さ方向（詳しくは−Ｚ方向）に延出している。第１部分延出部２１２Ａ１は、ＸＺ平面に沿う板状とされる。
第２部分延出部２１２Ａ２は、第１部分延出部２１２Ａ１の延出方向の先端（屈曲部２１３Ａ１）を起点として、第１部分延出部２１２Ａ１に対して交差する方向（詳しくは−Ｙ方向）に延出している。第２部分延出部２１２Ａ２は、ＸＹ平面に沿う板状とされる。
Of the pair of extending
The first partial extension portion 212A1 extends in the thickness direction (specifically, the −Z direction) of the
The second partial extension 212A2 is a direction (specifically, the −Y direction) that intersects the first partial extension 212A1 with the leading end (bending portion 213A1) in the extension direction of the first partial extension 212A1 as a starting point. ). The second partial extension 212A2 has a plate shape along the XY plane.
一対の延出部２１２のうち第２延出部２１２Ｂは、第１部分延出部２１２Ｂ１と、第２部分延出部２１２Ｂ２とを有する。
第１部分延出部２１２Ｂ１は、第１起点部１５Ｂを起点として、主部１１の厚さ方向（詳しくは−Ｚ方向）に延出している。第１部分延出部２１２Ｂ１は、ＸＺ平面に沿う板状とされる。
第２部分延出部２１２Ｂ２は、第１部分延出部２１２Ｂ１の延出方向の先端（屈曲部２１３Ｂ１）を起点として、第１部分延出部２１２Ｂ１に対して交差する方向（詳しくは＋Ｙ方向）に延出している。第２部分延出部２１２Ｂ２は、ＸＹ平面に沿う板状とされる。
Of the pair of extending
The first partial extension 212B1 extends in the thickness direction (specifically, the −Z direction) of the
The second partial extension 212B2 intersects the first partial extension 212B1 (specifically, the + Y direction) starting from the leading end (bending portion 213B1) in the extension direction of the first partial extension 212B1. It extends to. The second partial extension 212B2 is plate-shaped along the XY plane.
圧力センサ２００によれば、延出部２１２が屈曲部２１３Ａ１，２１３Ｂ１を有するため、延出部２１２（第２部分延出部２１２Ａ２および第２部分延出部２１２Ｂ２）に加えられた力は、延出部１１２の曲げ変位により吸収されやすくなる。よって、主部１１に加えられる力を低減できる。
According to the
＜第３変形例＞
次に、上述の第１実施形態に採用可能な第３変形例のリードフレーム６１０について、図７に基づいて説明する。なお、第１実施形態と同一の構成要素については、その説明を省略する。
図７は、リードフレーム６１０を示す平面図である。図７に示すように、リードフレーム６１０は、主部１１と、一対の延出部６１２とを有する。
一対の延出部６１２のうち第１延出部６１２Ａは、第１部分延出部６１２Ａ１と、第２部分延出部６１２Ａ２と、第３部分延出部６１２Ａ３とを有する。第１延出部６１２Ａは、ＸＹ平面に沿う板状とされる。
第１部分延出部６１２Ａ１は、第１起点部６１５Ａを起点として、主部１１の外方（主部１１から離れる方向。詳しくは−Ｙ方向）に延出している。第１起点部６１５Ａは、第１辺縁１３ａの中央部である。
第２部分延出部６１２Ａ２は、第１部分延出部６１２Ａ１の延出方向の先端（第１屈曲部６１３Ａ１）を起点として、第１部分延出部６１２Ａ１に対して交差する方向（第１部分延出部６１２Ａ１に垂直な方向。詳しくは＋Ｘ方向）に延出している。
第３部分延出部６１２Ａ３は、第２部分延出部６１２Ａ２の延出方向の先端（第２屈曲部６１３Ａ２）を起点として、第２部分延出部６１２Ａ２に対して交差する方向（第２部分延出部６１２Ａ２に垂直な方向。詳しくは−Ｙ方向）に延出している。
<Third Modification>
Next, a
FIG. 7 is a plan view showing the
Of the pair of extending
The first partial extension portion 612A1 extends outward from the main portion 11 (in a direction away from the
The second part extending part 612A2 is a direction (first part) intersecting the first part extending part 612A1 with the leading end (first bent part 613A1) in the extending direction of the first part extending part 612A1 as a starting point. It extends in a direction perpendicular to the extending portion 612A1 (specifically, in the + X direction).
The third part extending part 612A3 is a direction (second part) intersecting the second part extending part 612A2 starting from the distal end (second bent part 613A2) of the second part extending part 612A2. It extends in a direction perpendicular to the extending portion 612A2 (specifically, the -Y direction).
一対の延出部６１２のうち第２延出部６１２Ｂは、第１部分延出部６１２Ｂ１と、第２部分延出部６１２Ｂ２と、第３部分延出部６１２Ｂ３とを有する。第２延出部６１２Ｂは、ＸＹ平面に沿う板状とされる。
第１部分延出部６１２Ｂ１は、第２起点部６１５Ｂを起点として、主部１１の外方（主部１１から離れる方向。詳しくは＋Ｙ方向）に延出している。第２起点部６１５Ｂは、第３辺縁１３ｃの中央部である。
第２部分延出部６１２Ｂ２は、第１部分延出部６１２Ｂ１の延出方向の先端（第１屈曲部６１３Ｂ１）を起点として、第１部分延出部６１２Ｂ１に対して交差する方向（第１部分延出部６１２Ｂ１に垂直な方向。詳しくは＋Ｘ方向）に延出している。
第３部分延出部６１２Ｂ３は、第２部分延出部６１２Ｂ２の延出方向の先端（第２屈曲部６１３Ｂ２）を起点として、第２部分延出部６１２Ｂ２に対して交差する方向（第２部分延出部６１２Ｂ２に垂直な方向。詳しくは−Ｙ方向）に延出している。
Of the pair of extending
The first partial extension portion 612B1 extends outward from the main portion 11 (in a direction away from the
The second part extending part 612B2 is a direction (first part) intersecting the first part extending part 612B1 with the leading end (first bent part 613B1) in the extending direction of the first part extending part 612B1 as a starting point. It extends in the direction perpendicular to the extending portion 612B1 (specifically, the + X direction).
The third part extending part 612B3 is a direction (second part) intersecting the second part extending part 612B2 starting from the tip (second bent part 613B2) in the extending direction of the second part extending part 612B2. It extends in the direction perpendicular to the extending portion 612B2 (specifically, the −Y direction).
第１起点部６１５Ａにおける第１延出部６１２Ａの延長線Ｅ３（詳しくは第１起点部６１５Ａから＋Ｙ方向への延長線）と、第２起点部６１５Ｂにおける第２延出部６１２Ｂの延長線Ｅ４（詳しくは第２起点部６１５Ｂから−Ｙ方向への延長線）とは、平面視において、主部１１の中央（中心軸Ｃ１）を通る。
An extension line E3 of the
リードフレーム６１０によれば、延出部６１２が屈曲部６１３Ａ１，６１３Ａ２，６１３Ｂ１，６１３Ｂ２を有するため、延出部６１２（第３部分延出部６１２Ａ３および第３部分延出部６１２Ｂ３）に加えられた力は、延出部６１２の曲げ変位により吸収されやすくなる。よって、主部１１に加えられる力を低減できる。
According to the
リードフレーム６１０の延出部６１２は、図６（Ａ）に示すリードフレーム２１０の延出部２１２と同様に、厚さ方向に屈曲する屈曲部を有していてもよい。延出部６１２が厚さ方向に屈曲する場合には、起点部６１５Ａ，６１５Ｂにおける延出部６１２の延長線は主部１１の中央を通らないため、主部１１に加えられる力を低減できる。
The
＜第２実施形態＞
［圧力センサ］
次に、第２実施形態の圧力センサ３００について説明する。
図８（Ａ）は、圧力センサ３００の平面図である。図８（Ｂ）は、図８（Ａ）のIV−IV線に沿う圧力センサ３００の断面図である。なお、第１実施形態と同一の構成要素については、その説明を省略する。
図８（Ａ）および図８（Ｂ）に示すように、圧力センサ３００は、第１実施形態の圧力センサ１００と比較して、溝部３３１の形状が異なる。
Second Embodiment
[Pressure sensor]
Next, the
FIG. 8A is a plan view of the
As shown in FIGS. 8A and 8B, the
溝部３３１（区画凹部）は、延出部１２（第１延出部１２Ａおよび第２延出部１２Ｂ）に重なる位置（延出部１２の下方位置）にも形成されている点で、第１実施形態の溝部３１（図１（Ａ）〜図１（Ｃ）参照）と異なる。すなわち、溝部３３１は、第１凹溝３３２の第１直線部３３２Ａが第１延出部１２Ａの下方位置にまで延長され、第２直線部３３Ｂに達している。第２凹溝３３３の第１直線部３３３Ａは第２延出部１２Ｂの下方位置まで延長され、第２直線部３２Ｂに達している。溝部３３１は、平面視において矩形の環状であって、中央領域３０Ａを区画している。溝部３３１は、平面視において主部１１を囲む環状とされている。
The groove part 331 (partition recessed part) is the point also formed in the position (downward position of the extension part 12) which overlaps with the extension part 12 (
延出部１２と重なる部分の溝部３３１は、何もない空間であってもよいし、応力緩和層（図示略）が形成されていてもよい。応力緩和層は、基体３０およびリードフレーム１０よりもヤング率が低い。応力緩和層を構成する材料は、例えば、熱硬化型樹脂、紫外線硬化型樹脂などである。応力緩和層は、例えばシリコーン樹脂、フッ素樹脂、ウレタン樹脂等からなる。
The
［製造方法］
圧力センサ３００は、例えば次の方法により作製できる。
リードフレーム１０の延出部１２の下面に、前記応力緩和層、または溝部形成層（固形ワックスなど）を形成する。前記応力緩和層は、必要に応じて硬化させる。リードフレーム１０を金型内に設置し、樹脂成型により基体３０を形成する。リードフレーム１０の主部１１に、圧力センサ素子２０を設置する。
溝部形成層（固形ワックスなど）は、基体３０を形成した後に除去することができる。
[Production method]
The
The stress relaxation layer or the groove forming layer (solid wax or the like) is formed on the lower surface of the extended
The groove forming layer (solid wax or the like) can be removed after the
圧力センサ３００では、溝部３３１は、延出部１２に重なる位置にも形成されている。すなわち、溝部３３１は、主部１１を囲む環状に形成されている。よって、基体３０からリードフレーム１０を介して圧力センサ素子２０に伝えられる力をさらに低減し、測定精度の低下を防止できる。
In the
＜第３実施形態＞
［圧力センサ］
次に、第３実施形態の圧力センサ４００について説明する。
図９（Ａ）は、圧力センサ４００の平面図である。図９（Ｂ）は、図９（Ａ）のV−V線に沿う圧力センサ４００の断面図である。図９（Ｃ）は、図９（Ａ）のVI−VI線に沿う圧力センサ４００の断面図である。なお、第１実施形態と同一の構成要素については、その説明を省略する。
圧力センサ４００は、基体３０とリードフレーム１０との間に、応力緩和層４１０を有する点で、第１実施形態の圧力センサ１００と異なる。
<Third Embodiment>
[Pressure sensor]
Next, the
FIG. 9A is a plan view of the
The
応力緩和層４１０は、基体３０の第１の面３０ａの中央領域３０Ａを覆って形成されている。応力緩和層４１０は、基体３０およびリードフレーム１０よりも低いヤング率を有し、リードフレーム１０に加わる応力を緩和する機能を果たす。
The
応力緩和層４１０を構成する材料は、例えば、熱硬化型樹脂、紫外線硬化型樹脂などである。応力緩和層４１０は、例えばシリコーン樹脂、フッ素樹脂、ウレタン樹脂等からなる。これらの材料のうち、２つ以上を併用して用いてもよい。
応力緩和層４１０のヤング率は、例えば０．１ＭＰａ〜５００ＭＰａ（好ましくは０．１ＭＰａ〜１０ＭＰａ）であることが好ましい。
応力緩和層４１０のヤング率は、基体３０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。
The material constituting the
The Young's modulus of the
The Young's modulus of the
［製造方法］
圧力センサ４００を製造する方法の例を説明する。図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）および図１０（Ｃ）は、圧力センサ４００の製造方法の例の説明図である。
図１０（Ａ）に示すように、リードフレーム１０を用意する。
図１０（Ｂ）に示すように、リードフレーム１０の一方の面に応力緩和層４１０を形成する。応力緩和層４１０は、硬化前の応力緩和層４１０の構成材料をリードフレーム１０に塗布し、これを加熱等により硬化させることにより形成することができる。
図１０（Ｃ）に示すように、リードフレーム１０を金型内に設置し、樹脂成型により基体３０を形成する。
次いで、リードフレーム１０の主部１１の第１の面１１ａに、圧力センサ素子２０を設置する（図９（Ｂ）参照）。
以上の工程を経て、図９（Ａ）、図９（Ｂ）および図９（Ｃ）に示す圧力センサ４００を作製できる。
[Production method]
An example of a method for manufacturing the
As shown in FIG. 10A, a
As shown in FIG. 10B, a
As shown in FIG. 10C, the
Next, the
Through the above steps, the
圧力センサ４００は、応力緩和層４１０を有するため、基体３０からリードフレーム１０を介して圧力センサ素子２０に伝えられる力をさらに低減し、測定精度の低下を防止できる。
Since the
以上に、本発明の様々な実施形態を説明したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはない。
例えば、上述の各実施形態に用いられているリードフレームは、延出部（吊りリード）を有するが、実施形態のセンサには、延出部（吊りリード）を切断し除去したリードフレームを用いてもよい。
図１１は、第２実施形態に採用可能な変形例のリードフレームを備えた圧力センサを示す平面図である。図１１に示すリードフレーム５１０は、延出部がないこと以外は図１（Ａ）に示すリードフレーム１０と同様である。図１１に示す圧力センサ５００は、延出部がないリードフレーム５１０を用いること以外は図８（Ａ）に示す圧力センサ３００と同じ構成である。
上述の各実施形態では、圧力センサを例示したが、これに限定されず、他のセンサ、例えば加速度センサ、角加速度センサ、振動センサなどに前述の構成を適用してもよい。
Although various embodiments of the present invention have been described above, each configuration in each embodiment and combinations thereof are examples, and addition, omission, replacement, and configuration of configurations are within the scope not departing from the spirit of the present invention. And other changes are possible. Further, the present invention is not limited by the embodiment.
For example, the lead frame used in each of the embodiments described above has an extended portion (suspended lead), but the sensor of the embodiment uses a lead frame obtained by cutting and removing the extended portion (suspended lead). May be.
FIG. 11 is a plan view showing a pressure sensor including a modified lead frame that can be employed in the second embodiment. A
In each of the above-described embodiments, the pressure sensor has been exemplified. However, the present invention is not limited to this, and the above-described configuration may be applied to other sensors such as an acceleration sensor, an angular acceleration sensor, and a vibration sensor.
区画凹部は、主部が配置された領域（主部領域）を他の領域から区画することによって、前記他の領域から主部領域への力の伝達を抑制できる構成であれば、その構造は図示した例に限られない。例えば、第１実施形態の圧力センサ１００では、中央領域３０Ａが、２つのＬ字状の凹溝３２，３３からなる溝部３１（区画凹部）によって区画されているが、１つのＬ字状の凹溝（区画凹部）によって主部領域が他の領域から区画されていてもよい。
区画凹部は、溝状に限らず、断続的に配列されたドット状の凹部であってもよい。区画凹部が形成された部分の基体は他の部分より剛性が低くてもよい。
図５および図７に示すリードフレームの延出部は２つの屈曲部を有する。図６に示すリードフレームの延出部は１つの屈曲部を有する。屈曲部の数は１または２に限らず、３以上の任意の数であってもよい。
If the partitioning recess is configured to suppress the transmission of force from the other region to the main region by partitioning the region where the main portion is disposed (main region) from the other region, the structure is It is not limited to the illustrated example. For example, in the
The partitioning recesses are not limited to the groove shape, and may be dot-like recesses arranged intermittently. The base of the part where the partitioning concave part is formed may have lower rigidity than the other part.
The extension portion of the lead frame shown in FIGS. 5 and 7 has two bent portions. The extension part of the lead frame shown in FIG. 6 has one bent part. The number of bent portions is not limited to 1 or 2, and may be any number of 3 or more.
１０，１１０，２１０…リードフレーム、１１…主部、１２…延出部、１２Ａ…第１延出部、１５Ａ，６１５Ａ…第１起点部、１２Ｂ…第２延出部、１５Ｂ，６１５Ｂ…第２起点部、２０…圧力センサ素子、３０，３３０…基体、３０ａ…第１の面、３０Ａ…中央領域（主部領域）、３１，３３１…溝部（区画凹部）、３４…周縁、１００，２００，３００，４００…圧力センサ、１１３Ａ１…第１屈曲部、１１３Ａ２…第２屈曲部、１１３Ｂ１…第１屈曲部、１１３Ｂ１…第２屈曲部、２１３Ａ１…屈曲部、２１３Ｂ１…屈曲部、４１０…応力緩和層、Ｃ１…中心軸（中央）、Ｅ１，Ｅ２…延長線。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,110,210 ... Lead frame, 11 ... Main part, 12 ... Extension part, 12A ... 1st extension part, 15A, 615A ... 1st origin part, 12B ... 2nd extension part, 15B, 615B ...
Claims (7)
前記基体の第１の面側に配置された主部を有するリードフレームと、
前記リードフレームに搭載されたセンサ素子と、を備え、
前記基体の第１の面に、前記主部が配置された主部領域を区画する区画凹部が形成されている、センサ。 A resin substrate;
A lead frame having a main portion disposed on the first surface side of the substrate;
A sensor element mounted on the lead frame,
The division | segmentation recessed part which divides the main part area | region where the said main part is arrange | positioned is formed in the 1st surface of the said base | substrate.
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