JP2019027801A - Multifunctional integration sensor - Google Patents

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Yoichi Okui
陽一 奥井
晃示 大矢
Koji Oya
晃示 大矢
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Abstract

To provide a multifunctional integration sensor capable of obtaining a plurality of characteristic values and suppressing adhesion of a foreign matter to a diaphram while meeting downsizing requirements.SOLUTION: A multifunctional integration sensor comprises: a pressure sensor chip 20 cantilever-fixed to a first principal surface 10a in an end part of a lead frame 10 and including a diaphram 21b as a sensing part on one end side not fixed to the lead frame 10; a property sensor chip 30 cantilever-fixed to a second principal surface 10b in the end part of the lead frame 10 and in which a sensing part is formed on the one end side not fixed to the lead frame 10 and the one end side not fixed to the lead frame 10 is arranged facing the diaphram 21b of the pressure sensor chip 20; and a sealing resin body 40 sealing the lead frame 10, the pressure sensor chip 20, and the property sensor chip 30 so that the sensing parts of the pressure sensor chip 20 and the property sensor chip 30 are exposed to the outside.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

この明細書の開示は、メンブレン方式の圧力センサを備えた多機能統合センサに関する。   The disclosure of this specification relates to a multifunction integrated sensor including a membrane-type pressure sensor.

特許文献1に記載のように、センサチップの一端側をモールド樹脂で封止してモールド樹脂で片持ち支持するようにしたモールドパッケージが知られている。   As described in Patent Document 1, a mold package in which one end side of a sensor chip is sealed with a mold resin and cantilevered with the mold resin is known.

特開2013−16686号公報JP 2013-16686 A

ところで、例えば車両などにおける内燃機関の制御に際して、オイル等の流体の圧力や温度の情報を利用している。これに加えて、近年では、更なる燃費向上や環境への負荷軽減を目的に、より高精度な制御が要求され、流体の粘性や劣化度といった性状の検出が求められつつある。   By the way, for example, when controlling an internal combustion engine in a vehicle or the like, information on the pressure and temperature of a fluid such as oil is used. In addition to this, in recent years, more accurate control is required for the purpose of further improving fuel consumption and reducing the burden on the environment, and detection of properties such as the viscosity and the degree of deterioration of the fluid is being demanded.

例えば、内燃機関の制御において重要な特性値として圧力および温度がある。特許文献1に記載のようなウェハレベルパッケージ(WLP)として圧力センサを構成することで、圧力と温度とを検出することができるが、粘性などの性状は推定された特性値に依っており、WLP方式の圧力センサのみでは十分な制御性を得られているとは言い難い。   For example, pressure and temperature are important characteristic values in the control of an internal combustion engine. By configuring the pressure sensor as a wafer level package (WLP) as described in Patent Document 1, pressure and temperature can be detected, but properties such as viscosity depend on the estimated characteristic value, It is difficult to say that sufficient controllability is obtained with only a WLP pressure sensor.

そこで、粘性などの性状を検出する性状センサを、圧力センサとは別の箇所に設けることが考えられるが、システムの小型化や軽量化が要求される現在において新たなセンサを別途設けることは、これらの要求に対して逆行してしまう。   Therefore, it is conceivable to provide a property sensor for detecting properties such as viscosity at a location different from the pressure sensor, but at the present time when a smaller and lighter system is required, providing a new sensor separately, It goes against these requests.

また、別の課題として、殊にダイヤフラム方式の圧力センサに関して、WLPにより構成されることによってダイレクトセンシングが実現され、良好な特性が得られる一方、流体に露出されるダイヤフラム部に異物が付着し、検出される特性値に変動を生じる虞がある。   As another problem, particularly with respect to a diaphragm type pressure sensor, direct sensing is realized by being constituted by WLP, and good characteristics are obtained, while foreign matter adheres to the diaphragm exposed to the fluid, There is a possibility that the detected characteristic value varies.

そこで、この明細書の開示は、小型化の要請を満たしつつ複数の特性値を得ることができ、ダイヤフラムへの異物の付着を抑制できる多機能統合センサを提供することを目的とする。   Therefore, an object of the disclosure of this specification is to provide a multi-function integrated sensor that can obtain a plurality of characteristic values while satisfying the demand for miniaturization, and can suppress adhesion of foreign matters to the diaphragm.

この明細書の開示は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として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って、発明の技術的範囲を限定するものではない。   The disclosure of this specification employs the following technical means to achieve the above object. Note that the reference numerals in parentheses described in the claims and in this section indicate a corresponding relationship with specific means described in the embodiments described later as one aspect, and limit the technical scope of the invention. Not what you want.

上記目的を達成するために、この明細書に開示される多機能統合センサは、第1主面(10a)と第1主面の裏面である第2主面(10b)とを有する板状のリードフレーム(10)と、リードフレームの端部において第1主面に片持ち固定され、リードフレームに固定されない一端側に、センシング部としてのダイヤフラム(21b)を有する圧力センサチップ(20)と、リードフレームの端部において第2主面に片持ち固定され、リードフレームに固定されない一端側にセンシング部が形成され、リードフレームに固定されない一端側が圧力センサチップのダイヤフラムに対向して配置される性状センサチップ(30)と、圧力センサチップおよび性状センサチップのセンシング部が外部に露出するように、リードフレーム、圧力センサチップおよび性状センサチップを封止する封止樹脂体(40)と、を備える。   In order to achieve the above object, the multifunction integrated sensor disclosed in this specification has a plate-like shape having a first main surface (10a) and a second main surface (10b) which is the back surface of the first main surface. A lead frame (10), a pressure sensor chip (20) having a diaphragm (21b) as a sensing part on one end side fixed to the first main surface at the end of the lead frame and not fixed to the lead frame; The end of the lead frame is cantilevered on the second main surface, the sensing part is formed on one end side that is not fixed to the lead frame, and the one end side that is not fixed to the lead frame is disposed opposite to the diaphragm of the pressure sensor chip. The lead frame, pressure sensor and the sensor chip (30) and the sensing parts of the pressure sensor chip and the property sensor chip are exposed to the outside. Comprising a sealing resin member for sealing the chip and property sensor chip (40), the.

これによれば、圧力センサチップと性状センサチップとが封止樹脂体によって一体的に形成されるので、それぞれが別体として配置される態様に較べて、その配置スペースを省スペース化することができる。   According to this, since the pressure sensor chip and the property sensor chip are integrally formed by the sealing resin body, the arrangement space can be saved as compared with an aspect in which each is arranged as a separate body. it can.

また、圧力センサチップにおけるセンシング部のダイヤフラムが、性状センサチップと対向して配置される。このため、被検出対象である媒体中に存在する異物が、ダイヤフラムに付着する前に、性状センサチップに進路を妨害される。すなわち、ダイヤフラムへの異物の浸入を抑制し、ダイヤフラムやその近傍に異物が固着してしまうことを防ぐことができる。   Moreover, the diaphragm of the sensing part in a pressure sensor chip is arrange | positioned facing a property sensor chip. For this reason, before the foreign substance which exists in the medium which is a detection target adheres to a diaphragm, a course is obstructed by the property sensor chip. That is, entry of foreign matter into the diaphragm can be suppressed, and foreign matter can be prevented from adhering to the diaphragm or the vicinity thereof.

多機能統合センサの概略構成を示す三面図である。It is a three-plane figure which shows schematic structure of a multifunction integrated sensor. リードフレームを準備する工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the process of preparing a lead frame. 圧力センサチップを載置する工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the process of mounting a pressure sensor chip. 性状センサチップを載置する工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the process of mounting a property sensor chip. ワイヤボンディングの工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the process of wire bonding. 金型を設置する工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the process of installing a metal mold | die. 封止樹脂体を注入する工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the process of inject | pouring a sealing resin body. 金型を除去する工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the process of removing a metal mold | die.

以下に、図面を参照しながら本開示を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても形態同士を部分的に組み合せることも可能である。   Hereinafter, a plurality of modes for carrying out the present disclosure will be described with reference to the drawings. In each embodiment, parts corresponding to the matters described in the preceding embodiment may be denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted. When only a part of the configuration is described in each mode, the other modes described above can be applied to the other parts of the configuration. Not only combinations of parts that clearly indicate that combinations are possible in each form, but also forms may be partially combined even if they are not clearly specified, as long as there is no problem with the combination. Is possible.

(第1実施形態)
最初に、図1を参照して、本実施形態に係る多機能統合センサの概略構成について説明する。
(First embodiment)
Initially, with reference to FIG. 1, schematic structure of the multifunction integrated sensor which concerns on this embodiment is demonstrated.

多機能統合センサ100は、例えば車両における内燃機関を構成する要素のうち、オイルが循環する流路に配置され、オイルの圧力および温度を検出するセンサである。   The multifunction integrated sensor 100 is a sensor that is disposed in a flow path through which oil circulates among elements constituting an internal combustion engine in a vehicle, for example, and detects the pressure and temperature of the oil.

図1に示すように、多機能統合センサ100は、リードフレーム10と、圧力センサチップ20と、性状センサチップ30と、封止樹脂体40と、を備えている。なお、図1における上面図では、封止樹脂体40の図示を省略している。   As shown in FIG. 1, the multifunction integrated sensor 100 includes a lead frame 10, a pressure sensor chip 20, a property sensor chip 30, and a sealing resin body 40. In addition, illustration of the sealing resin body 40 is abbreviate | omitted in the top view in FIG.

リードフレーム10は、金属製の板状の部材であり、後述する圧力センサチップ20および性状センサチップ30のほか、図示しない制御用回路チップやチップコンデンサが載置される基板となる。リードフレーム10は、第1主面10aと、第2主面10bとを有している。リードフレーム10の外縁において、第1主面10a側に圧力センサチップ20が固定されるとともに、第2主面10b側における、圧力センサチップ20の固定面の反対側の面に性状センサチップ30が固定されている。   The lead frame 10 is a metal plate-like member, and becomes a substrate on which a control circuit chip and a chip capacitor (not shown) are mounted in addition to the pressure sensor chip 20 and the property sensor chip 30 described later. The lead frame 10 has a first main surface 10a and a second main surface 10b. At the outer edge of the lead frame 10, the pressure sensor chip 20 is fixed on the first main surface 10a side, and the property sensor chip 30 is on the surface opposite to the fixing surface of the pressure sensor chip 20 on the second main surface 10b side. It is fixed.

圧力センサチップ20は、ダイヤフラム方式の圧力センサである。圧力センサチップ20は、第1半導体板材21と第2半導体板材22とを積層するように接合して形成されている。第1半導体板材21はリードフレーム10に接合される側の部材であり、第2半導体板材22は後述のボンディングワイヤ29が接続される側である。   The pressure sensor chip 20 is a diaphragm type pressure sensor. The pressure sensor chip 20 is formed by bonding a first semiconductor plate 21 and a second semiconductor plate 22 so as to be laminated. The first semiconductor plate 21 is a member to be joined to the lead frame 10, and the second semiconductor plate 22 is a side to which a bonding wire 29 described later is connected.

第1半導体板材21におけるリードフレーム10と接合される側の面には板厚方向に貫通しない程度に孔部21aが形成されている。孔部21aの底部は第1半導体板材21が特に薄くされた部分であり、この部位がダイヤフラム21bとなる。ダイヤフラム21bには、例えばブリッジ接続された抵抗器が形成され、ダイヤフラム21bの板厚方向への変位によって変化する各抵抗器の抵抗値に基づいて、流体(オイル)の圧力および温度が検出されるようになっている。図1に示すように、ダイヤフラム21aは、第1半導体板材21における端部に近い位置に形成されている。ダイヤフラム21bは後述の封止樹脂体40により封止されない位置に形成されているため流体に直接触れるようになっており、いわゆる圧力のダイレクトセンシングが可能になっている。一方、流体中に含まれる異物が孔部21aに浸入して付着し、ダイヤフラム21bの変形を妨げる可能性もある。なお、第1半導体板材21におけるダイヤフラム21bの形成位置と反対側の一端は、接着材28を介してリードフレーム10に接合されている。第1半導体板材21におけるリードフレーム10との接合部分は封止樹脂体40により封止されている。   A hole 21a is formed on the surface of the first semiconductor plate 21 on the side to be joined with the lead frame 10 so as not to penetrate in the thickness direction. The bottom of the hole 21a is a portion where the first semiconductor plate 21 is particularly thinned, and this portion becomes the diaphragm 21b. The diaphragm 21b is formed with, for example, a bridge-connected resistor, and the pressure and temperature of the fluid (oil) are detected based on the resistance value of each resistor that changes due to the displacement of the diaphragm 21b in the plate thickness direction. It is like that. As shown in FIG. 1, the diaphragm 21 a is formed at a position near the end of the first semiconductor plate 21. The diaphragm 21b is formed at a position that is not sealed by the sealing resin body 40, which will be described later, so that the diaphragm 21b can be in direct contact with the fluid, and so-called direct pressure sensing is possible. On the other hand, there is a possibility that foreign matter contained in the fluid enters and adheres to the hole 21a and hinders deformation of the diaphragm 21b. Note that one end of the first semiconductor plate 21 opposite to the position where the diaphragm 21 b is formed is joined to the lead frame 10 via an adhesive 28. A joint portion of the first semiconductor plate 21 with the lead frame 10 is sealed with a sealing resin body 40.

第2半導体板材22における、ダイヤフラム21bと対応する部分には、第1半導体板材21側に開口する孔部22aが形成されている。孔部22aは、第2半導体板材22が第1半導体板材21と接合されることで開口部が閉塞して密閉空間が形成される。ダイヤフラム21bはこの密閉空間と外部とを隔てている。密閉空間は圧力基準室として機能する。つまり、圧力基準室内の基準圧と外部に存在する流体(オイル)との圧力差に基づいてダイヤフラム21bが変形して、ブリッジ回路を構成する抵抗器の抵抗値が変化する。なお、第2半導体板材22における圧力基準室の形成位置と反対側の一端には、ボンディングワイヤ29が接続されている。ボンディングワイヤ29は図示しない制御用回路チップと圧力センサチップ20とを電気的に中継している。図示しないが、ダイヤフラム21b上に形成されたブリッジ回路とボンディングワイヤ29とを電気的に接続する中継回路が、第1半導体板材21と第2半導体板材22との間に形成されている。ボンディングワイヤ29は、その中継回路と制御用回路チップとの間を電気的に接続している。   A hole 22a that opens to the first semiconductor plate 21 side is formed in a portion of the second semiconductor plate 22 that corresponds to the diaphragm 21b. The hole 22a is joined to the first semiconductor plate 21 by the second semiconductor plate 22 and the opening is closed to form a sealed space. The diaphragm 21b separates this sealed space from the outside. The sealed space functions as a pressure reference chamber. That is, the diaphragm 21b is deformed based on the pressure difference between the reference pressure in the pressure reference chamber and the fluid (oil) existing outside, and the resistance value of the resistor constituting the bridge circuit changes. A bonding wire 29 is connected to one end of the second semiconductor plate 22 opposite to the position where the pressure reference chamber is formed. The bonding wire 29 electrically relays a control circuit chip (not shown) and the pressure sensor chip 20. Although not shown, a relay circuit that electrically connects the bridge circuit formed on the diaphragm 21 b and the bonding wire 29 is formed between the first semiconductor plate 21 and the second semiconductor plate 22. The bonding wire 29 electrically connects the relay circuit and the control circuit chip.

上記したように、圧力センサチップ20は、リードフレーム10に接着固定される部分が封止樹脂体40によって封止される一方で、ダイヤフラム21bが形成される部分では封止樹脂体40から外に突出した片持ち構造となっている。   As described above, the pressure sensor chip 20 is sealed with the sealing resin body 40 at the portion bonded and fixed to the lead frame 10, while the portion where the diaphragm 21 b is formed is outside the sealing resin body 40. It has a protruding cantilever structure.

本実施形態における性状センサチップ30は、例えば音叉型振動素子である。音叉型振動素子は、SiO2を主成分とする結晶体から成る振動子であり、所定の電圧を印加することにより音叉を構成する腕部が振動する。そして、その振動数は、腕部の接触している媒体の粘性に応じて変化する。音叉型振動素子はこの振動数の変化に基づいて媒体の粘性および温度を検出することができる。性状センサチップ30は、基部31と、腕部とを有し、腕部は、第1振動腕32と、第2振動腕33とを有している。   The property sensor chip 30 in the present embodiment is, for example, a tuning fork type vibration element. The tuning fork type vibration element is a vibrator made of a crystal body containing SiO2 as a main component, and an arm portion constituting the tuning fork vibrates by applying a predetermined voltage. The frequency changes according to the viscosity of the medium in contact with the arm. The tuning fork type vibration element can detect the viscosity and temperature of the medium based on the change in the frequency. The property sensor chip 30 includes a base 31 and an arm, and the arm includes a first vibrating arm 32 and a second vibrating arm 33.

基部31は、第1振動腕32および第2振動腕33の支持部であるとともに、図示しない回路部を有している。基部31は、接着材38を介してリードフレーム10の第2主面10bに接着固定されている。接着材38の形成位置は、圧力センサチップ20を固定する接着材28に対して、リードフレーム10を挟んで反対側である。基部31に形成された回路部は、ボンディングワイヤ39を介して制御用回路チップに接続されている。回路部は制御用回路チップから出力される振動用の電圧が入力されるとともに、腕部の振動に係る粘性に関する情報を制御用回路チップに出力する。基部31は、第1振動腕32および第2振動腕33の付け根を除く大部分が封止樹脂体40に封止されている。   The base portion 31 is a support portion for the first vibrating arm 32 and the second vibrating arm 33 and has a circuit portion (not shown). The base 31 is bonded and fixed to the second main surface 10 b of the lead frame 10 via an adhesive 38. The formation position of the adhesive 38 is opposite to the adhesive 28 that fixes the pressure sensor chip 20 across the lead frame 10. The circuit portion formed on the base portion 31 is connected to the control circuit chip via bonding wires 39. The circuit unit receives the vibration voltage output from the control circuit chip and outputs information related to the viscosity related to the vibration of the arm unit to the control circuit chip. Most of the base portion 31 except the roots of the first vibrating arm 32 and the second vibrating arm 33 is sealed with the sealing resin body 40.

第1振動腕32および第2振動腕33は、同一方向、且つ、平行に、基部31から突出して形成されている。第1振動腕32および第2振動腕33の突出方向は、圧力センサチップ20の封止樹脂体40からの突出方向と同一である。また、第1振動腕32および第2振動腕33の突出長さは、圧力センサチップ20の突出長さとほぼ同一であり、少なくとも、第1振動腕32および第2振動腕33がダイヤフラム21bの形成位置を超える程度の長さとされている。第1振動腕32と第2振動腕33の並び方向はダイヤフラム21bが張る平面に沿う方向である。つまり、性状センサチップ30のセンシング部たる第1振動腕32および第2振動腕33が、圧力センサチップ20のセンシング部たるダイヤフラム21bに対向して配置されている。   The first vibrating arm 32 and the second vibrating arm 33 are formed to protrude from the base portion 31 in the same direction and in parallel. The protruding direction of the first vibrating arm 32 and the second vibrating arm 33 is the same as the protruding direction of the pressure sensor chip 20 from the sealing resin body 40. Further, the protruding lengths of the first vibrating arm 32 and the second vibrating arm 33 are substantially the same as the protruding length of the pressure sensor chip 20, and at least the first vibrating arm 32 and the second vibrating arm 33 form the diaphragm 21b. The length exceeds the position. The arrangement direction of the first vibrating arm 32 and the second vibrating arm 33 is a direction along a plane on which the diaphragm 21b is stretched. That is, the first vibrating arm 32 and the second vibrating arm 33 that are the sensing part of the property sensor chip 30 are disposed to face the diaphragm 21b that is the sensing part of the pressure sensor chip 20.

封止樹脂体40は、例えばエポキシ樹脂であり、リードフレーム10、圧力センサチップ20の一部、性状センサチップ30の一部を封止して外部からの異物の浸入や振動、衝撃等から保護している。封止樹脂体40は、リードフレーム10上に配置された図示しない制御用回路チップやチップコンデンサも封止している。また、制御用回路チップやチップコンデンサと接続され、外部接続用に設けられたコネクタの一部も封止しており、多機能統合センサ100は、外観上、封止樹脂体40から圧力センサチップ20の一部、性状センサチップ30の一部が突出しているとともに、外部接続用のコネクタの一部が露出したモジュールとして形成されている。   The sealing resin body 40 is, for example, an epoxy resin, and seals the lead frame 10, a part of the pressure sensor chip 20, and a part of the property sensor chip 30 to protect them from the entry of foreign matter, vibration, impact, etc. doing. The sealing resin body 40 also seals a control circuit chip and a chip capacitor (not shown) disposed on the lead frame 10. In addition, a part of the connector that is connected to the control circuit chip and the chip capacitor and provided for external connection is also sealed, and the multi-function integrated sensor 100 has a pressure sensor chip from the sealing resin body 40 in appearance. 20 and a part of the property sensor chip 30 protrude, and a part of a connector for external connection is exposed as a module.

次に、図2〜図8を参照して、多機能統合センサ100の製造方法を簡単に説明する。なお、図2〜図8は、図1におけるA−A断面図に相当する断面図として図示している。また、圧力センサチップ20および性状センサチップ30は、別の工程を経てそれぞれ製造されたものを準備して、多機能統合センサ100に組み入れるものである。   Next, a method for manufacturing the multifunction integrated sensor 100 will be briefly described with reference to FIGS. 2 to 8 are shown as sectional views corresponding to the AA sectional view in FIG. Moreover, the pressure sensor chip 20 and the property sensor chip 30 are prepared through different processes, and are prepared in the multifunction integrated sensor 100.

まず、図2に示すように、リードフレーム10を準備する。リードフレーム10は、メインフレーム11とサブフレーム12とを有している。メインフレーム11とサブフレーム12は、図2における紙面奥行き方向における図示しない部分で連結しており、図2に示す時点では一体的に形成されている。この連結部分は後の工程でカットされてメインフレーム11とサブフレーム12とは分離する。   First, as shown in FIG. 2, a lead frame 10 is prepared. The lead frame 10 includes a main frame 11 and a sub frame 12. The main frame 11 and the sub frame 12 are connected at a portion (not shown) in the depth direction of the paper surface in FIG. 2, and are integrally formed at the time shown in FIG. This connecting portion is cut in a later process, and the main frame 11 and the subframe 12 are separated.

次いで、図3に示すように、メインフレーム11における第1主面10aに接着材28を塗布するとともに、サブフレーム12における第1主面にスペーサ50を配置する。そして、メインフレーム11とサブフレーム12とを架橋するように、圧力センサチップ20を、接着材28およびスペーサ50を介して、リードフレーム10上に載置する。これにより、圧力センサチップ20の一端は、接着材28を介してメインフレーム11に固定される。一方、圧力センサチップ20におけるダイヤフラム21bが形成された一端は、スペーサ50を介してサブフレーム12に支えられた状態となる。   Next, as shown in FIG. 3, the adhesive 28 is applied to the first main surface 10 a of the main frame 11, and the spacer 50 is disposed on the first main surface of the subframe 12. Then, the pressure sensor chip 20 is placed on the lead frame 10 via the adhesive 28 and the spacer 50 so as to bridge the main frame 11 and the subframe 12. As a result, one end of the pressure sensor chip 20 is fixed to the main frame 11 via the adhesive 28. On the other hand, one end of the pressure sensor chip 20 where the diaphragm 21 b is formed is supported by the subframe 12 via the spacer 50.

なお、図示しないが、圧力センサチップ20を載置する工程の前あるいは後に、制御用回路チップやチップコンデンサをメインフレーム11上に実装する工程を実施する。   Although not shown, a step of mounting a control circuit chip and a chip capacitor on the main frame 11 is performed before or after the step of placing the pressure sensor chip 20.

次いで、図4に示すように、メインフレーム11における第2主面10bに接着材38を塗布するとともに、サブフレーム12における第2主面にスペーサ51を配置する。そして、メインフレーム11とサブフレーム12とを架橋するように、性状センサチップ30を、接着材38およびスペーサ51を介して、リードフレーム10上に載置する。これにより、性状センサチップ30の基部31は、接着材38を介してメインフレーム11に固定される。一方、圧力センサチップ20における第1振動腕32および第2振動腕33は、スペーサ51を介してサブフレーム12に支えられた状態となる。   Next, as shown in FIG. 4, the adhesive 38 is applied to the second main surface 10 b of the main frame 11, and the spacer 51 is disposed on the second main surface of the subframe 12. Then, the property sensor chip 30 is placed on the lead frame 10 via the adhesive 38 and the spacer 51 so as to bridge the main frame 11 and the subframe 12. Thereby, the base 31 of the property sensor chip 30 is fixed to the main frame 11 via the adhesive 38. On the other hand, the first vibrating arm 32 and the second vibrating arm 33 in the pressure sensor chip 20 are supported by the subframe 12 via the spacer 51.

次いで、図5に示すように、ボンディングワイヤ29,39を接続する。ボンディング圧力センサチップ20と制御用回路チップとをボンディングワイヤ29で電気的に接続し、性状センサチップ30と制御用回路チップとをボンディングワイヤ39で電気的に接続する。   Next, as shown in FIG. 5, bonding wires 29 and 39 are connected. The bonding pressure sensor chip 20 and the control circuit chip are electrically connected by a bonding wire 29, and the property sensor chip 30 and the control circuit chip are electrically connected by a bonding wire 39.

次いで、図6に示すように、ボンディングワイヤ29,39の接続を終えたものを金型60,61で挟持する。金型は、第1金型60と第2金型61から成る。第1金型60は、圧力センサチップ20側から対象を挟み込む金型であり、その内壁面は圧力センサチップ20、スペーサ50、サブフレーム12の形状に沿った形状に成形されている。第1金型60の内壁面には第1フィルム70が貼り付けられている。第1フィルム70は、圧力センサチップ20、スペーサ50、サブフレーム12の製造および組み付けに係る交差に起因して生じる第1金型60との間の隙間を補間するための部材である。第1金型60は、サブフレーム12にオーバーラップする部分では圧力センサチップ20との間で隙間ができないように成形されている。   Next, as shown in FIG. 6, the connection of the bonding wires 29 and 39 is held between molds 60 and 61. The mold includes a first mold 60 and a second mold 61. The first mold 60 is a mold that sandwiches an object from the pressure sensor chip 20 side, and its inner wall surface is formed in a shape that follows the shape of the pressure sensor chip 20, the spacer 50, and the subframe 12. A first film 70 is attached to the inner wall surface of the first mold 60. The first film 70 is a member for interpolating a gap between the pressure sensor chip 20, the spacer 50, and the sub-frame 12 and the first mold 60 that is generated due to the intersection associated with the manufacture and assembly. The first mold 60 is formed such that there is no gap between the first mold 60 and the pressure sensor chip 20 at a portion overlapping the subframe 12.

第2金型61は、性状センサチップ30側から対象を挟み込む金型であり、その内壁面は性状センサチップ30、スペーサ51、サブフレーム12の形状に沿った形状に成形されている。第2金型61の内壁面には第2フィルム71が貼り付けられている。第2フィルム71は、性状センサチップ30、スペーサ51、サブフレーム12の製造および組み付けに係る交差に起因して生じる第2金型61との間の隙間を補間するための部材である。第2金型61は、サブフレーム12にオーバーラップする部分では性状センサチップ30との間で隙間ができないように成形されている。   The 2nd metal mold | die 61 is a metal mold | die which pinches | interposes object from the property sensor chip 30 side, The inner wall surface is shape | molded in the shape along the shape of the property sensor chip 30, the spacer 51, and the sub-frame 12. FIG. A second film 71 is attached to the inner wall surface of the second mold 61. The 2nd film 71 is a member for interpolating the clearance gap between the 2nd metal mold | die 61 resulting from the crossing which concerns on manufacture and an assembly | attachment of the property sensor chip 30, the spacer 51, and the sub-frame 12. As shown in FIG. The 2nd metal mold | die 61 is shape | molded so that a clearance gap may not be formed between the property sensor chips 30 in the part which overlaps with the sub-frame 12. FIG.

次いで、図7に示すように、半液状の封止樹脂体40を金型60,61により形成された空間に注入する。これにより、メインフレーム11が封止樹脂体40に埋没するとともに、圧力センサチップ20および性状センサチップ30におけるメインフレーム11に接着固定されている一端側が封止樹脂体40により封止される。また、ボンディングワイヤ29,39、制御用回路チップ、チップコンデンサ、およびコネクタの一部も封止される。   Next, as shown in FIG. 7, the semi-liquid sealing resin body 40 is injected into the space formed by the molds 60 and 61. As a result, the main frame 11 is buried in the sealing resin body 40, and one end side of the pressure sensor chip 20 and the property sensor chip 30 that are bonded and fixed to the main frame 11 is sealed by the sealing resin body 40. Further, the bonding wires 29 and 39, the control circuit chip, the chip capacitor, and a part of the connector are also sealed.

次いで、図8に示すように、金型60,61およびフィルム70,71を除去する。これにより、圧力センサチップ20および性状センサチップ30が、スペーサ50,51およびサブフレーム12を挟んだ状態で封止樹脂体40に片持ちされた状態となる。   Next, as shown in FIG. 8, the molds 60 and 61 and the films 70 and 71 are removed. As a result, the pressure sensor chip 20 and the property sensor chip 30 are cantilevered by the sealing resin body 40 with the spacers 50 and 51 and the subframe 12 interposed therebetween.

この後、リードフレーム10をダイカットしてメインフレーム11とサブフレーム12とを分離する。そして、分離されたサブフレーム12と、サブフレーム12に仮止めされたスペーサ50,51を除去することで、図1に示す多機能統合センサ100を製造することができる。   Thereafter, the lead frame 10 is die-cut to separate the main frame 11 and the subframe 12. Then, by removing the separated subframe 12 and the spacers 50 and 51 temporarily fixed to the subframe 12, the multifunction integrated sensor 100 shown in FIG. 1 can be manufactured.

次に、本実施形態に係る多機能統合センサ100を採用することによる作用効果について説明する。   Next, the effect by employ | adopting the multifunction integrated sensor 100 which concerns on this embodiment is demonstrated.

多機能統合センサ100は、圧力センサチップ20により流体の圧力を検出することができるとともに、性状センサチップ30たる音叉型振動素子によって流体の粘性を検出することができる。これらのセンサチップ20,30は、封止樹脂体40により一体的に形成され、制御系も制御用回路チップによって共通化できるので、センサチップを配置する際の省スペース化に貢献することができる。   The multifunction integrated sensor 100 can detect the pressure of the fluid by the pressure sensor chip 20 and can detect the viscosity of the fluid by the tuning fork type vibration element as the property sensor chip 30. Since these sensor chips 20 and 30 are integrally formed by the sealing resin body 40 and the control system can be shared by the control circuit chip, it is possible to contribute to space saving when arranging the sensor chips. .

また、圧力センサチップ20におけるセンシング部であるダイヤフラム21bに対向して、性状センサチップ30が配置されているため、ダイヤフラム21bに向かって流体内を移動する異物に対して性状センサチップ30が障害となり、ダイヤフラム21bに異物が付着することを抑制することができる。   Further, since the property sensor chip 30 is disposed opposite to the diaphragm 21b which is a sensing part in the pressure sensor chip 20, the property sensor chip 30 becomes an obstacle to a foreign substance moving in the fluid toward the diaphragm 21b. Further, it is possible to prevent foreign matter from adhering to the diaphragm 21b.

とくに、本実施形態における性状センサチップ30は音叉型振動素子であり、ダイヤフラム21bに対向する部分が第1振動腕32および第2振動腕33である。これらの腕部32,33は、通電によって意図的に振動するようになっており、主の目的は流体の粘性を検出するものである。この効果に加えて、振動する腕部32,33は、流体内に浮遊する異物をダイヤフラム21b近傍に滞留することを抑制する。すなわち、ダイヤフラム21bに異物が付着する確率を低下させることができる。   In particular, the property sensor chip 30 in the present embodiment is a tuning fork type vibration element, and the portions facing the diaphragm 21 b are the first vibrating arm 32 and the second vibrating arm 33. These arm portions 32 and 33 intentionally vibrate when energized, and the main purpose is to detect the viscosity of the fluid. In addition to this effect, the vibrating arm portions 32 and 33 prevent foreign matters floating in the fluid from staying in the vicinity of the diaphragm 21b. That is, it is possible to reduce the probability that foreign matter adheres to the diaphragm 21b.

さらに、性状センサチップ30が第1振動腕32および第2振動腕33を有することにより、腕部32,33の周辺において流体を撹拌する効果を奏する。例えば、低温下等において粘性が高い状態の流体は、流れてくる過程でダイヤフラム21bに接触せずに通過してしまう虞があるが、第1振動腕32および第2振動腕33が振動によって流体が撹拌され、ダイヤフラム21bに接触させることができる。   Furthermore, since the property sensor chip 30 includes the first vibrating arm 32 and the second vibrating arm 33, there is an effect of stirring the fluid around the arm portions 32 and 33. For example, a fluid having a high viscosity at a low temperature or the like may pass without contacting the diaphragm 21b in the course of flowing, but the first vibrating arm 32 and the second vibrating arm 33 are fluidized by vibration. Can be stirred and brought into contact with the diaphragm 21b.

また、第1振動腕32および第2振動腕33による流体の撹拌により、多機能統合センサ100周辺の流体の温度ムラをより均一にすることができる。すなわち、圧力センサチップ20、または性状センサチップ30による温度検出において、温度応答性を向上することができる。とくに、極低温下の温度検出に際しては、流体の粘性が比較的高くなっており、流体がダイヤフラム21bに接触しにくい状態であることを考慮し、性状センサチップ30側で温度の検出を行うことが好ましい。   Further, by the fluid agitation by the first vibrating arm 32 and the second vibrating arm 33, the temperature unevenness of the fluid around the multifunction integrated sensor 100 can be made more uniform. That is, the temperature responsiveness can be improved in the temperature detection by the pressure sensor chip 20 or the property sensor chip 30. In particular, when detecting the temperature at an extremely low temperature, the temperature of the property sensor chip 30 should be detected in consideration of the fact that the viscosity of the fluid is relatively high and the fluid is difficult to contact the diaphragm 21b. Is preferred.

(その他の実施形態)
以上、好ましい実施形態について説明したが、上記した実施形態になんら制限されることなく、この明細書に開示する主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
(Other embodiments)
The preferred embodiment has been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist disclosed in this specification.

上記した実施形態では、性状センサチップ30として音叉型振動素子を採用する例について説明したが、他の性状検出用のチップを採用しても良い。例えば、応力検出用の表面弾性波素子(SAW素子)を採用しても良い。この態様でも、SAW素子を圧力センサチップ20におけるダイヤフラム21bに対向するように配置することで、ダイヤフラム21bへの異物の付着を抑制することができる。ただし、振動による撹拌効果を得るためには、音叉型振動素子の採用が好ましい。   In the above-described embodiment, an example in which a tuning fork type vibration element is employed as the property sensor chip 30 has been described, but another property detection chip may be employed. For example, a surface acoustic wave element (SAW element) for stress detection may be employed. Also in this aspect, by arranging the SAW element so as to face the diaphragm 21b in the pressure sensor chip 20, adhesion of foreign matters to the diaphragm 21b can be suppressed. However, in order to obtain a stirring effect by vibration, it is preferable to employ a tuning fork type vibration element.

ところで、圧力センサチップ20において圧力を検出する際に、温度による抵抗値の変化を補正して圧力の検出精度を向上させることがある。ダイヤフラム方式の圧力センサチップ20においては、封止樹脂体40からの伝熱によって補正値に誤差を生じる虞がある。一方で、性状センサチップ30に音叉型振動素子を採用すれば、腕部32,33の振動は、圧力センサチップ20による抵抗値による温度検出に較べて、伝熱の影響を小さくすることができる。このため、圧力の検出時において、性状センサチップ30が検出する流体の温度を、圧力の補正に用いることにより、圧力センサチップ単体で温度による補正を行う場合に較べて高精度に圧力の補正を行うことができる。なお、性状対象は例えば気体および液体である。   By the way, when the pressure is detected by the pressure sensor chip 20, a change in resistance value due to temperature may be corrected to improve pressure detection accuracy. In the diaphragm type pressure sensor chip 20, there is a possibility that an error occurs in the correction value due to heat transfer from the sealing resin body 40. On the other hand, if a tuning fork type vibration element is used for the property sensor chip 30, the vibration of the arm portions 32 and 33 can reduce the influence of heat transfer compared to the temperature detection by the resistance value by the pressure sensor chip 20. . For this reason, when the pressure is detected, the temperature of the fluid detected by the property sensor chip 30 is used for correcting the pressure, so that the pressure can be corrected with higher accuracy than when the pressure sensor chip alone corrects the temperature. It can be carried out. The property object is, for example, gas and liquid.

10…リードフレーム,20…圧力センサチップ,21b…ダイヤフラム,30…性状センサチップ,32…第1振動腕,33…第2振動腕,40…封止樹脂体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Lead frame, 20 ... Pressure sensor chip, 21b ... Diaphragm, 30 ... Property sensor chip, 32 ... 1st vibration arm, 33 ... 2nd vibration arm, 40 ... Sealing resin body

Claims (3)

第1主面(10a)と前記第1主面の裏面である第2主面(10b)とを有する板状のリードフレーム(10)と、
前記リードフレームの端部において前記第1主面に片持ち固定され、前記リードフレームに固定されない一端側に、センシング部としてのダイヤフラム(21b)を有する圧力センサチップ(20)と、
前記リードフレームの端部において前記第2主面に片持ち固定され、前記リードフレームに固定されない一端側にセンシング部が形成され、前記リードフレームに固定されない一端側が前記圧力センサチップの前記ダイヤフラムに対向して配置される性状センサチップ(30)と、
前記圧力センサチップおよび前記性状センサチップのセンシング部が外部に露出するように、前記リードフレーム、前記圧力センサチップおよび前記性状センサチップを封止する封止樹脂体(40)と、を備える多機能統合センサ。
A plate-like lead frame (10) having a first main surface (10a) and a second main surface (10b) which is the back surface of the first main surface;
A pressure sensor chip (20) having a diaphragm (21b) as a sensing portion on one end side that is cantilevered and fixed to the first main surface at the end of the lead frame and not fixed to the lead frame;
A sensing portion is formed at one end of the lead frame that is cantilevered to the second main surface, not fixed to the lead frame, and one end that is not fixed to the lead frame faces the diaphragm of the pressure sensor chip. A property sensor chip (30) arranged in a
A multifunctional device comprising: the lead frame, and a sealing resin body (40) for sealing the pressure sensor chip and the property sensor chip so that a sensing portion of the pressure sensor chip and the property sensor chip is exposed to the outside. Integrated sensor.
前記性状センサチップは、基部(31)と、腕部とを有する音叉型振動素子であり、前記腕部は、前記基部から延びた第1振動腕(32)と、前記基部から前記第1振動腕と平行に延びた第2振動腕(33)と、を有し、
前記基部が前記第2主面に固定され、前記腕部において前記第1振動腕と前記第2振動腕とが並ぶ面が前記圧力センサチップにおける前記ダイヤフラムに対向する、請求項1に記載の多機能統合センサ。
The property sensor chip is a tuning fork type vibration element having a base portion (31) and an arm portion, and the arm portion includes a first vibrating arm (32) extending from the base portion and the first vibration from the base portion. A second vibrating arm (33) extending parallel to the arm,
2. The multi-piece according to claim 1, wherein the base is fixed to the second main surface, and a surface in which the first vibrating arm and the second vibrating arm are arranged in the arm portion faces the diaphragm of the pressure sensor chip. Function integrated sensor.
前記音叉型振動素子の前記腕部の振動の温度特性に基づいて推定された前記腕部に接触する媒体の温度を、前記圧力センサチップにより検出される圧力の補正に用いる、請求項2に記載の多機能統合センサ。   The temperature of the medium in contact with the arm estimated based on a temperature characteristic of vibration of the arm of the tuning fork type vibration element is used for correcting the pressure detected by the pressure sensor chip. Multifunctional integrated sensor.
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