JP3166150B2 - 圧力検出器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体式圧力検出
器に関し、特に耐ノイズ性に優れた圧力検出器に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の圧力検出器は、圧力センサチップ
を搭載した回路基板の反対の面に圧力導入ポートを接着
する構造のものが知られている。例えば、特開平４−２
５７３７号公報に開示され、図５に示す圧力検出器は、
所定の配線パターンが施され、後述する圧力センサチッ
プに圧力を伝達するための貫通孔１ａを形成し、セラミ
ック材料からなる回路基板１上に、シリコン材料等から
ダイアフラム２を形成し、ダイアフラム２の下方にパイ
レックスガラス等から形成されるガラス台座３を備えた
半導体式圧力センサチップ４が、貫通孔１ａとガラス台
座３に形成された圧力導入孔３ａが対向するようにエポ
キシ系やシリコン系の接着剤を介し配設し、回路基板１
の電極部１ｂと圧力センサチップ４の図示しない電極端
子とを金線５等を用いワイヤーボンディングした後、圧
力センサチップ４を周囲雰囲気から隔離するためチップ
カバー６により圧力センサチップ４を覆うようにしてい
る。また、このチップカバー６はエポキシ系の接着剤に
より回路基板１に配設固定されている。一方、回路基板
１の裏面側には、回路基板１の対向面が外方に引き出さ
れた鍔部７ａと、媒体からの圧力を圧力センサチップ４
に導くための圧力導入部７ｂとを形成した圧力導入ポー
ト７が、圧力導入部７ｂが貫通孔１ａに対応するように
配設し、回路基板１と圧力導入ポート７とは、鍔部７ａ
の上端面にエポキシ系接着剤を介し固定される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような圧力検出器
は、車両に搭載されることがあり、このような環境下で
は、電磁ノイズやラジオノイズ，イグニッションノイズ
等の様々なノイズの影響を受けやすく、この圧力検出器
からのデータを基に動作する機器（例えば、吸気圧計）
の誤動作の原因になるもので、このようなノイズを対策
する方法として、図示しない他の回路基板にコンデンサ
等を搭載してノイズを吸収することが考えられるが、完
全に吸収できるものではなく、圧力検出器の耐ノイズ性
を有する構造が望まれている。そこで、本発明は前記問
題点に着目し、構造上、耐ノイズ性に優れた圧力検出器
を提供するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するため、圧力センサチップと電気的に接続される回
路基板の裏面側に、前記圧力センサチップに圧力を伝達
するための圧力導入ポートを配設するとともに、前記回
路基板の表面側に、前記圧力センサチップを覆うチップ
カバーを配設する圧力検出器において、前記回路基板
に、前記圧力センサチップと電気的に接続される電極部
と、前記電極部に接続する第１の配線パターンと、前記
チップカバーを接続する第１のランド部と、前記圧力導
入ポートを接続する第２のランド部と、前記第１，第２
のランド部をグランドレベルに接続する第２，第３の配
線パターンと、を備えてなるものである。

【０００５】また、圧力センサチップと電気的に接続さ
れる回路基板の裏面側に、前記圧力センサチップに第１
の圧力を伝達するための圧力導入部を備える圧力導入ポ
ートを配設するとともに、前記回路基板の表面側に、前
記圧力センサチップを覆い、第２の圧力を前記圧力セン
サチップに伝達するための圧力ポートを備えるチップカ
バーを配設する圧力検出器において、前記回路基板に、
前記圧力センサチップと電気的に接続される電極部と、
前記電極部に接続する第１の配線パターンと、前記チッ
プカバーを接続する第１のランド部と、前記圧力導入ポ
ートを接続する第２のランド部と、前記第１，第２のラ
ンド部をグランドレベルに接続する第２，第３の配線パ
ターンと、を備えてなるものである。

【０００６】また、前記電極部を囲むように前記第１の
ランド部を形成し、前記電極部を、第１，第２のブライ
ンドスルーホール及び前記第１，第２のブラインドスル
ーホールに接続される前記第１の配線パターンを介し前
記第１のランド部と電気的に離間させ、前記回路基板の
端部まで電気的に引き出してなるものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明は、圧力センサチップ４と
電気的に接続する回路基板８の裏面側に圧力導入ポート
９を配設するとともに、圧力センサチップ４を覆うチッ
プカバー１０を回路基板８上に配設する圧力検出器であ
って、回路基板８に圧力センサチップ４とワイヤボンデ
ィングにより接続される複数の電極部８ｂと、各電極部
８ｂに接続する第１の配線パターン８ｅと、チップカバ
ー１０を半田により接続するカバー接続ランド（第１の
ランド部）８ｇと、圧力導入ポート９を半田により接続
するポート接続ランド（第２のランド部）８ｊと、カバ
ー接続ランド８ｇ及びポート接続ランド８ｊをグランド
レベルに接続する第２，第３の配線パターン８ｈ，８ｋ
とを形成するものであり、圧力センサチップ４及び各第
１の配線パターン８ｅに影響を及ぼす恐れのある周囲雰
囲気からの外来ノイズを、従来の回路上でのノイズ処理
に加え、チップカバー１０及び圧力導入ポート９により
遮蔽し、前記ノイズを第２，第３の配線パターン８ｈ，
８ｋを介しグランドレベルに接地するため、従来よりも
耐ノイズ性に優れた圧力検出器が得られるものである。

【０００８】また、圧力センサチップ４とワイヤボンデ
ィングにより接続された各電極部８ｂを囲むようにカバ
ー接続ランド８ｇを形成し、各電極部８ｂを、第１，第
２のブラインドスルーホール８ｃ，８ｄ、及び回路基板
８内に形成され、各ブラインドスルーホール８ｃ，８ｄ
に接続される第１の配線パターン８ｅを介しカバー接続
ランド８ｇと電気的に離間させ、回路基板８の端部に形
成される各第１の電極端子８ｆまで電気的に引き出すも
ので、チップカバー１０の全周を回路基板８に形成する
略ドーナッツ状のカバー接続ランド８ｇに半田を介し固
定できることから、チップカバー６を接着剤により回路
基板１に固定する従来の圧力検出器に対し、接合強度を
向上させることができ、しかも、チップカバー１０に圧
力ポート１０ａを形成し圧力を導入する、所謂差圧式の
圧力検出器において、チップカバー１０と回路基板８と
の接合面における気密性を良好に確保することができる
ため、正確な圧力の検出を可能とする。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を添付図面に記載した実施例に
基づき説明するが、従来例と同一もしくは相当箇所には
同一符号を付してその詳細な説明は省く。

【００１０】図１は、本発明の圧力検出器を示す要部断
面図であり、図２から図４は、本発明の回路基板を示す
図である。

【００１１】本発明の実施例として、第１の圧力と第２
の圧力を導入し、その差を検出する、所謂差圧式の圧力
検出器を例に挙げ説明する。図１から図４に記載される
圧力検出器において、４は圧力センサチップ、８は回路
基板、９は圧力導入ポート、１０はチップカバー、１１
は電極リードである。

【００１２】圧力センサチップ４は、従来例同様にダイ
アフラム２とガラス台座３とを備えており、両部材２，
３は陽極接合により接合されている。また、ガラス台座
３の略中央には、圧力をダイアフラム２に伝達するため
の圧力導入孔３ａが形成され、ガラス台座３の底面に
は、後で詳述する圧力導入ポート９と半田を介し接続す
るためのメタライズ層（図示しない）が形成されてい
る。

【００１３】回路基板８は、本発明の特徴となるもの
で、ガラス繊維入り樹脂やセラミック等の材料からなる
多層基板である。この回路基板８の略中央には、表面か
ら裏面に貫通する貫通孔８ａが形成され、この貫通孔８
ａの周辺には、圧力センサチップ４の電極端子（図示し
ない）とワイヤボンディングにより電気的に接続するた
めの電極部８ｂが複数形成されており、この各電極部８
ｂは、第１，第２のブラインドスルーホール８ｃ，８ｄ
と、第１，第２のブラインドスルーホール８ｃ，８ｄに
接続され回路基板８の内部に形成された第１の配線パタ
ーン８ｅとを介し、後述するカバー接続ランドと電気的
に離間するように後で詳述する電極リード１１を接続す
るための回路基板８の端部に形成された第１の電極端子
８ｆまで電気的に引き出されている。また、各電極部８
ｂの周辺には、各電極部８ｂを囲むように後で詳述する
チップカバー１０を半田付けするための略ドーナッツ状
のカバー接続ランド（第１のランド部）８ｇが形成され
ており、このカバー接続ランド８ｇは、第２の配線パタ
ーン８ｈにより回路基板８の端部に形成された電極リー
ド１１を接続するための第２の電極端子８ｉまで引き出
されている。

【００１４】一方、回路基板８の裏面側には、回路基板
８の表面側に形成する第１，第２の電極端子８ｆ，８ｉ
と一対になる電極端子（第１，第２の電極端子８ｆ，８
ｉ）と、後で詳述する圧力導入ポート９を半田を介し接
続するための略ドーナッツ状のポート接続ランド（第２
のランド部）８ｊとが形成されており、ポート接続ラン
ド８ｊは、回路基板８の裏面側に形成される第１，第２
の電極端子８ｆ，８ｉを除く略全域を覆う第３の配線パ
ターン８ｋと電気的に接続し、この第３の配線パターン
８ｋは、回路基板８の裏面側の第２の電極端子８ｉまで
電気的に引き出されている。かかる回路基板８は、グラ
ンドレベルに接続される第３の配線パターン８ｋが、絶
縁基板８の裏面側の前記各電極端子の形成部分を除く略
全域を覆うように形成されているため、耐ノイズ性に優
れたものである。

【００１５】圧力導入ポート９は、圧力センサチップ４
のガラス台座３の熱膨張差を考慮し、ガラス台座３の熱
膨張係数に近似し、半田付け可能なコバールや４−２合
金等の金属材料からなり、回路基板８との対向面側に前
述したポート接続ランド８ｊに対応する鍔部９ａが形成
されている。また、圧力導入ポート９には、圧力導入ポ
ート９の下端から上端に向かって貫通する貫通孔が形成
されており、この貫通孔は圧力センサチップ４のダイア
フラム２に第１の圧力を伝えるための圧力導入部９ｂを
構成する。

【００１６】チップカバー１０は、例えば、鉄系材料に
ニッケルメッキが施されたもので、圧力センサチップ４
を周囲雰囲気から隔離するため、圧力センサチップ４を
覆うように回路基板８のカバー接続ランド８ｇに半田を
介し配設されるものである。チップカバー１０には、上
端部に圧力センサチップ４に第２の圧力を伝達するため
の圧力ポート１０ａが形成され、また、チップカバー１
０と回路基板８との対向面には、回路基板８のカバー接
続ランド８ｇに対応するフランジ部１０ｂが形成されて
いる。

【００１７】電極リード１１は、第１，第２の電極端子
８ｆ，８ｉに半田等により電気的に固定されるもので、
第１の電極端子８ｆに接続される電極リード１１は、圧
力センサチップ４から出力される電気信号を図示しない
他の回路基板に引き出したり、圧力センサチップ４を駆
動させるための駆動電圧を印加させるためのものであ
り、各ブラインドスルーホール８ｃ，８ｄ及び第１の配
線パターン８ｅを介し圧力センサチップ４と電気的に接
続されている。また、第２の電極端子８ｉに接続される
電極リード１１は、図示しない他の回路基板を介しグラ
ンドレベルに接地されるもので、例えば、カバー接続ラ
ンド８ｇ及びポート接続ランド８ｊに接続されるチップ
カバー１０及び圧力導入ポート９が周囲雰囲気から外来
ノイズを受けると、このノイズが第２，第３の配線パタ
ーン８ｈ，８ｋ及び第２の電極端子８ｉに接続される電
極リード１１を介しグランドレベルに接地される。

【００１８】かかる各部により構成される圧力検出器
は、圧力導入ポート９の鍔部９ａを回路基板８の裏面側
に形成されたポート接続ランド８ｊに半田を介し固定さ
れることにより、回路基板８の貫通孔８ａが、圧力導入
ポート９により塞がり、貫通孔８ａと圧力導入ポート９
の上端部とにより、圧力センサチップ４を配設するため
の載置凹部１２が形成される。この載置凹部１２に、圧
力導入ポート９の圧力導入部９ｂとガラス台座３の圧力
導入孔３ａが対向するように、ガラス台座３の底面に形
成するメタライズ層と圧力導入ポート９とを半田を介し
接続することにより、圧力センサチップ４が載置凹部１
２に配設される。そして、載置凹部１２に配設される圧
力センサチップ４の電極端子（図示しない）と回路基板
８の各電極部８ｂとを金線５等によりワイヤボンディン
グし、圧力センサチップ４を周囲雰囲気から隔離するた
め、チップカバー１０のフランジ部１０ｂが回路基板８
のカバー接続ランド８ｇに対応するように半田を介し配
設し、各電極リード１１を第１，第２の電極端子８ｆ，
８ｉに半田付けすることで差圧式の圧力検出器が完成す
る。

【００１９】かかる構成により、圧力導入ポート９の圧
力導入部９ｂに印加される圧力は、圧力センサチップ４
のガラス台座３の圧力導入孔３ａを通ってダイアフラム
２に到達することになるので、ダイアフラム２が歪みを
受けると、圧力に応じた出力が、回路基板８に形成した
第１，第２のブラインドスルーホール８ｃ，８ｄ及び第
１の配線パターン８ｅを介し第１の電極端子８ｆに接続
された電極リード１１に到達し、前記電極リード１１か
ら外部に取り出されるものである。

【００２０】また、かかる圧力検出器を車両等に配設す
る場合、電磁ノイズやラジオノイズ，イグニッションノ
イズ等の様々なノイズの影響を受けることになるが、従
来の図示しない他の回路基板上でのノイズ処理に加え、
本発明の構造、即ち、圧力センサチップ４を覆うチップ
カバー１０及び圧力センサチップ４を配設する圧力導入
ポート９を金属材料から形成するとともに、回路基板８
の圧力センサチップ４を配設する周辺箇所を囲うよう
に、第２，第３の配線パターン８ｈ，８ｋを介しグラン
ドレベルに接地されるカバー接続ランド８ｇ及びポート
接続ランド８ｊを形成し、このカバー接続ランド８ｇ及
びポート接続ランド８ｊに半田を介しチップカバー１０
及び圧力導入ポート９を配設する構造を用いることで、
圧力センサチップ４及び各第１の配線パターン８ｅに影
響を及ぼす恐れのある周囲雰囲気からの外来ノイズを、
チップカバー１０及び圧力導入ポート９により遮蔽し、
前記ノイズを第２，第３の配線パターン８ｈ，８ｋを介
しグランドレベルに接地することができるため、従来よ
りも耐ノイズ性に優れた圧力検出器が得られるものであ
る。

【００２１】また、チップカバー１０を回路基板８に半
田を介し固定できることから、従来のチップカバー６を
接着剤により回路基板１に固定していた圧力検出器に対
し、接合強度を向上させることができ、しかも、第２の
圧力をチップカバー１０の圧力ポート１０ａにより導入
するような差圧式の圧力検出器において、チップカバー
１０と回路基板８との接合面における気密性を良好に確
保することができるため、正確な圧力の検出が可能とな
る。

【００２２】尚、本実施例では、回路基板８の貫通孔８
ａと圧力導入ポート９の上端部とで構成する載置凹部１
２に圧力センサチップ４を配設する圧力検出器を例に挙
げたが、図５で示すような圧力センサチップ４と圧力導
入ポート７とをそれぞれ回路基板１に配設する従来の圧
力検出器の構造に本発明の構造を適用しても同様な効果
が得られるものである。

【００２３】また、本実施例では、圧力導入ポート９と
チップカバー１０とから第１，第２の圧力を導入する差
圧式の圧力検出器を例に挙げて説明したが、従来のよう
な一般的な圧力検出器（図５で示すような圧力検出器）
に本発明の構造を適用しても良い。

【００２４】また、本実施例のカバー接続ランド８ｇ及
びポート接続ランド８ｊは略ドーナッツ形状により形成
されているが、チップカバー１０及び圧力導入ポート９
の形状により変更されるものであり、ランド形状は本実
施例に限定されるものではない。

【００２５】

【発明の効果】本発明は、圧力センサチップと電気的に
接続される回路基板の裏面側に、前記圧力センサチップ
に圧力を伝達するための圧力導入ポートを配設するとと
もに、前記回路基板の表面側に、前記圧力センサチップ
を覆うチップカバーを配設する圧力検出器において、前
記回路基板に、前記圧力センサチップと電気的に接続さ
れる電極部と、前記電極部に接続する第１の配線パター
ンと、前記チップカバーを接続する第１のランド部と、
前記圧力導入ポートを接続する第２のランド部と、前記
第１，第２のランド部をグランドレベルに接続する第
２，第３の配線パターンと、を備えてなるもので、ま
た、圧力センサチップと電気的に接続される回路基板の
裏面側に、前記圧力センサチップに第１の圧力を伝達す
るための圧力導入部を備える圧力導入ポートを配設する
とともに、前記回路基板の表面側に、前記圧力センサチ
ップを覆い、第２の圧力を前記圧力センサチップに伝達
するための圧力ポートを備えるチップカバーを配設する
圧力検出器において、前記回路基板に、前記圧力センサ
チップと電気的に接続される電極部と、前記電極部に接
続する第１の配線パターンと、前記チップカバーを接続
する第１のランド部と、前記圧力導入ポートを接続する
第２のランド部と、前記第１，第２のランド部をグラン
ドレベルに接続する第２，第３の配線パターンと、を備
えてなるものであり、従来の回路上でのノイズ処理に加
え、周囲雰囲気からの外来ノイズを、前記第２，第３の
配線パターンをグランドレベルに接地することから、従
来よりも耐ノイズ性に優れた圧力検出器が得られるもの
である。

【００２６】また、前記電極部を囲むように前記第１の
ランド部を形成し、前記電極部を、第１，第２のブライ
ンドスルーホール及び前記第１，第２のブラインドスル
ーホールに接続される前記第１の配線パターンを介し前
記第１のランド部と電気的に離間させ、前記回路基板の
端部まで電気的に引き出してなるものであり、前記チッ
プカバーの全周を前記回路基板に形成した前記ランドに
半田を介し固定できることから、接合強度を向上させる
ことができ、しかも、前記チップカバーと前記回路基板
との接合面における気密性を良好に確保することができ
るため、正確な圧力の検出を可能とする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の圧力検出器を示す要部断面図。

【図２】同上本発明の回路基板を表面から見た状態を示
す平面図。

【図３】同上本発明の回路基板の要部断面図

【図４】同上本発明の回路基板を裏面から見た状態を示
す平面図。

【図５】従来の圧力検出器を示す要部断面図。

【符号の説明】

４ 圧力センサチップ ８ 回路基板 ８ｂ 電極部 ８ｃ 第１のブラインドスルーホール ８ｄ 第２のブラインドスルーホール ８ｅ 第１の配線パターン ８ｆ 第１の電極端子 ８ｇ カバー接続ランド（第１のランド部） ８ｈ 第２の配線パターン ８ｉ 第２の電極端子 ８ｊ ポート接続ランド（第２のランド部） ８ｋ 第３の配線パターン ９ 圧力導入ポート ９ｂ 圧力導入部 １０ チップカバー １０ａ 圧力ポート

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧力センサチップと電気的に接続される
   回路基板の裏面側に、前記圧力センサチップに圧力を伝
   達するための圧力導入ポートを配設するとともに、前記
   回路基板の表面側に、前記圧力センサチップを覆うチッ
   プカバーを配設する圧力検出器において、前記回路基板
   に、前記圧力センサチップと電気的に接続される電極部
   と、前記電極部に接続する第１の配線パターンと、前記
   チップカバーを接続する第１のランド部と、前記圧力導
   入ポートを接続する第２のランド部と、前記第１，第２
   のランド部をグランドレベルに接続する第２，第３の配
   線パターンと、を備えてなることを特徴とする圧力検出
   器。
2. 【請求項２】 圧力センサチップと電気的に接続される
   回路基板の裏面側に、前記圧力センサチップに第１の圧
   力を伝達するための圧力導入部を備える圧力導入ポート
   を配設するとともに、前記回路基板の表面側に、前記圧
   力センサチップを覆い、第２の圧力を前記圧力センサチ
   ップに伝達するための圧力ポートを備えるチップカバー
   を配設する圧力検出器において、前記回路基板に、前記
   圧力センサチップと電気的に接続される電極部と、前記
   電極部に接続する第１の配線パターンと、前記チップカ
   バーを接続する第１のランド部と、前記圧力導入ポート
   を接続する第２のランド部と、前記第１，第２のランド
   部をグランドレベルに接続する第２，第３の配線パター
   ンと、を備えてなることを特徴とする圧力検出器。
3. 【請求項３】 前記電極部を囲むように前記第１のラン
   ド部を形成し、前記電極部を、第１，第２のブラインド
   スルーホール及び前記第１，第２のブラインドスルーホ
   ールに接続される前記第１の配線パターンを介し前記第
   １のランド部と電気的に離間させ、前記回路基板の端部
   まで電気的に引き出してなることを特徴とする請求項１
   もしくは請求項２に記載の圧力検出器。