JP3567877B2

JP3567877B2 - Sensor device

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Publication number: JP3567877B2
Application number: JP2000292396A
Authority: JP
Inventors: 和宏知久; 精一郎大竹; 和彦古賀
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-09-26
Filing date: 2000-09-26
Publication date: 2004-09-22
Anticipated expiration: 2020-09-26
Also published as: JP2002098609A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ケースに、検出部としてのセンサチップと該センサチップに対して信号を入出力するためのターミナルを配設し、センサチップとターミナルとをワイヤボンディングしてなるセンサ装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のセンサ装置としては、例えば特開平７−２４３９２６号公報に記載の圧力センサが提案されている。このものは、樹脂等よりなるケースと、このケースに搭載された検出部としてのセンサチップと、このセンサチップと外部とを電気的に接続するためにケースに埋設された複数個のターミナルとを備えている。
【０００３】
そして、この圧力センサにおいては、これら複数個のターミナルを、ケースのうちセンサチップの搭載領域の周囲に突出させ、各々のターミナルの突出部の先端面とセンサチップとを、ワイヤボンディングにより形成されたワイヤにより結線している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記公報では、ワイヤボンディング部の構成については具体的な検討はなされていない。そこで、本発明者等が上記圧力センサの構成に基づいて当該ワイヤボンディング部の構成について試作検討したところ、次のような問題が生じることがわかった。
【０００５】
例えば、ターミナルとして、断面正方形もしくは断面円形の棒状のものを用いる場合、図８に示す様に、各々のターミナル２１２の突出部の先端面は、正方形（図８（ａ）参照）もしくは円形（図８（ｂ）参照）となる。なお、図８中、２１４はセンサチップである。
【０００６】
しかし、これらの場合、ターミナル２１２の剛性が比較的弱く、ワイヤボンディングの際、その超音波による振動（図８中の矢印Ｙ１方向への振動）によってターミナル２１２の突出部が位置ずれを起こし、ワイヤ２１３とターミナル２１２との接合性が低下する恐れがある。
【０００７】
そこで、本発明は上記問題に鑑み、ケースに、検出部としてのセンサチップと該センサチップに対して信号を入出力するためのターミナルとを配設し、センサチップとターミナルの先端部とをワイヤボンディングしてなるセンサ装置において、ワイヤボンディングの接合性を確保することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明では、ケース（１０）と、このケースに搭載された検出部としてのセンサチップ（２０）と、センサチップと外部とを電気的に接続するためにケースに埋設された複数個のターミナル（１２）とを備え、これら複数個のターミナルはケースのうちセンサチップの搭載領域の周囲に突出した突出部（１２ａ）を有しており、各々の突出部の先端面とセンサチップとがワイヤボンディングにより形成されたワイヤ（１３）により結線されてなるセンサ装置において、各々の突出部を、突出方向へ延び且つ当該突出方向と直交する断面が長方形である角柱形状をなすものとしたことを特徴としている。
【０００９】
本発明によれば、各々の突出部を、突出方向へ延び且つ当該突出方向と直交する断面が長方形である角柱形状をなすものとしており、当該突出方向と直交する断面が正方形もしくは円形であるものと比べて、突出部の体積を大きくすることができるため、突出部の剛性を向上させることができる。
【００１０】
そのため、センサチップとターミナルにおける突出部の先端部とをワイヤボンディングする際、その超音波による振動が加わっても、突出部が位置ずれを起こしにくくなる。従って、本発明によれば、ワイヤボンディングの接合性を確保することができる。
【００１１】
また、センサチップは通常矩形のチップである場合が多いが、請求項２記載の発明によれば、センサチップ（２０）を矩形とした場合に、各々の突出部（１２ａ）を、その長方形断面における長辺がセンサチップの辺と平行となるように配置したことを特徴としている。それによれば、センサチップの周囲においてターミナルの突出部の配置スペースを極力小さくすることができ、センサ装置の小型化に有効である。
【００１２】
また、請求項３記載の発明では、センサチップ（２０）を矩形とした場合に、各々の突出部（１２ａ）を、その長方形断面における短辺がセンサチップの辺と平行となるように配置したことを特徴としている。それによれば、短辺方向に比べて剛性の高い長辺方向をワイヤボンディングの振動方向と一致させることができるため、好ましい。
【００１３】
また、請求項１記載の発明では、突出部（１２ａ）において、その先端面（１２０）と側面（１２１）とがなす角部（１２２）をテーパ形状としたことを特徴としている。ターミナル（１２）をケース（１０）に埋設するにあたっては、ターミナルをケースにインサート成形することが通常である。その場合、ケースから突出するターミナルの突出部は、成形型（１００）の穴部（１０１）へ挿入された状態で成形される。
【００１４】
従って、ケースから突出する突出部を形成するためには、ターミナルの先端部を成形型の穴部へ挿入する必要がある。この挿入において位置ずれが発生すると、突出部に相当するターミナルの先端部において、先端面と側面とがなす角部が当該穴部と干渉して、ターミナルの先端部が穴部へ挿入できない場合が起こりうる。
【００１５】
その点、突出部において、その先端面と側面とがなす角部をテーパ形状とすることにより、挿入において多少の位置ずれが発生しても、このテーパ形状によりターミナルを成形型の穴部へ挿入することができる。
【００１６】
また、ターミナルの突出部の側面の周囲には、ケースとターミナルとの隙間を封止するためのシール剤（１４）が設けられる。このとき、シール剤のうち突出部の側面同士のなす角部に接している部位には、熱膨張等により応力が集中し、場合によってはこの集中した応力によりシール剤自身の破壊に至る恐れがある。
【００１７】
その点、請求項４記載の発明のように、ターミナル（１２）の突出部（１２ａ）の側面（１２１）同士のなす角部（１２３）を、Ｒ形状とするかもしくは面取りした形状とすることにより、当該角部に接するシール剤（１４）への応力集中を緩和することができるため、好ましい。
【００１８】
また、ターミナルの突出部における先端面の平坦性や面粗度も、ワイヤとターミナルとの接合性においては重要な要因である。そこで、更に、突出部における先端面の平坦性や面粗度を向上させることで、ワイヤボンディングの接合性を向上させるべく検討を進めた。請求項５記載の発明は、この検討に基づいてなされたものである。
【００１９】
即ち、請求項５記載の発明は、ケース（１０）と、このケースに搭載された検出部としてのセンサチップ（２０）と、センサチップと外部とを電気的に接続するためにケースに埋設された複数個のターミナル（１２）とを備え、これら複数個のターミナルはケースのうち前記センサチップの搭載領域の周囲に突出した突出部（１２ａ）を有しており、各々の突出部の先端面とセンサチップとがワイヤボンディングにより形成されたワイヤ（１３）により結線されてなるセンサ装置を製造する方法であって、ターミナルにおける突出部の先端面と側面とがなす角部をテーパ形状とし、前記先端面をシェービング加工することにより平坦面とした後、突出部の先端面とセンサチップとをワイヤボンディングにより結線することを特徴としている。
【００２０】
本製造方法によれば、ターミナルにおける突出部の先端面をシェービング加工して平坦面とすることにより、突出部における先端面の平坦性や面粗度を向上させることができるため、本発明の目的であるワイヤボンディングの接合性の確保が可能となる。また、突出部（１２ａ）において、その先端面（１２０）と側面（１２１）とがなす角部（１２２）をテーパ形状としているので、請求項１に係る発明と同様、ターミナルの先端部を成形型の穴部へ挿入する際に、多少の位置ずれが発生しても、上記したテーパ形状によりターミナルを成形型の穴部へ挿入することができる。
【００２１】
さらに、請求項６記載の製造方法によれば、ターミナル（１２）における突出部（１２ａ）の先端面を打ち抜き加工により形成し、前記角部をテーパ形状とした後、シェービング加工を行うことを特徴としている。それによれば、打ち抜き加工により突出部の先端面の大体の形状を形成することができるため、シェービング加工による当該先端面の切り代を少なくすることができる。そのため、シェービング加工における刃具の損傷防止、加工性の向上といった利点が得られる。
【００２２】
また、請求項７記載の発明は、ケース（１０）と、このケースに搭載された圧力検出用のセンサチップ（２０）と、センサチップと外部とを電気的に接続するためにケースに埋設された複数個のターミナル（１２）とを備え、これら複数個のターミナルはケースのうちセンサチップの搭載領域の周囲に突出した突出部（１２ａ）を有しており、各々の突出部の先端面とセンサチップとがワイヤボンディングにより形成されたワイヤ（１３）により結線されてなる圧力センサにおいて、各々の突出部を、突出方向へ延び且つ当該突出方向と直交する断面が長方形である角柱形状をなすものとし、さらに前記突出部において、その先端面と側面とがなす角部をテーパ形状としたことを特徴としている。
【００２３】
本発明によれば、請求項１の発明と同様の作用効果を有する圧力センサを提供することができる。
【００２４】
また、請求項８記載の圧力センサにおいては、ケース（１０）にはその表面から凹んだ凹部（１１）が形成されており、センサチップ（２０）は凹部内に配設されており、突出部（１２ａ）は凹部の底面から突出しており、凹部にはセンサチップ、突出部及びワイヤを覆うように圧力伝達媒体としてのオイル（４１）が充填されていることを特徴としている。
【００２５】
本発明の圧力センサによれば、突出方向と直交する断面が正方形もしくは円形である突出部と比べて、体積を大きくした長方形断面の突出部を有することにより、凹部内に占める突出部の体積を大きくすることができるため、オイルの充填量を低減することができる。
【００２６】
また、上記請求項７及び請求項８に記載の圧力センサにおいて、上記請求項２〜請求項６に記載のセンサ装置の特徴部分を組み合わせたものとしても良い。
【００２７】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。以下の各実施形態では、本発明のセンサ装置を圧力センサに具体化したものとして説明する。なお、各実施形態において同一部分には、図中、同一符号を付すことにより、各実施形態における説明を簡略化することとする。
【００２９】
（第１実施形態）
図１は本実施形態に係る圧力センサＳ１の全体概略を示す断面図であり、この圧力センサＳ１は例えば自動車に搭載され自動車の燃料噴射系の燃料圧を検出するものに適用することができる。
【００３０】
１０はケース（コネクタケース）であり、本例では、このケース１０は、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）やＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等の樹脂を型成形することにより作られ、略円柱状をなしている。このケース１０の一端面（図１中、下方側の端面）には凹部１１が形成されている。
【００３１】
この凹部１１には、圧力検出用の集積化センサ素子としてのセンサチップ（検出部）２０が配設されている。本例のセンサチップ２０は、受圧面としてのダイヤフラム（図示せず）を有し、受けた圧力を電気信号に変換しこの電気信号をセンサ信号として出力する半導体ダイヤフラム式のものである。そして、センサチップ２０は、ガラス等よりなる台座２１に陽極接合等により一体化されて、台座２１を凹部１１の底面に接着することで、ケース１０に搭載されている。
【００３２】
また、ケース１０には、センサチップ２０と外部の回路等とを電気的に接続するための複数個の金属製棒状のターミナル（コネクタピン）１２が埋設されている。本例では、ターミナル１２は黄銅（真鍮）にメッキ処理（例えばＮｉメッキ）を施した材料よりなり、インサートモールドによりケース１０と一体に成形されることによりケース１０内にて保持されている。
【００３３】
各ターミナル１２の一端側（図１中、下方端側）の端部は、センサチップ２０の搭載領域の周囲において凹部１１の底面から突出している。この突出した部分は、センサチップ２０とワイヤボンディングが行われる突出部１２ａとして構成されている。
【００３４】
ここで、各ターミナル１２の突出部１２ａは、突出方向（図１中、下方）へ延び、且つ、当該突出方向と直交する断面が長方形である角柱形状をなしている。図２は、図１に示す圧力センサＳ１においてセンサチップ２０及びターミナル１２の突出部１２ａをセンサチップ２０の受圧面（図１中、下方側の面）側から視た拡大平面図である。
【００３５】
本例では、ターミナル１２は、センサチップ２０に形成された回路（図示せず）における信号出力用端子、接地端子（ＧＮＤ端子）、信号入力用端子、信号調整用端子の４個の端子に対応して４個設けられている。また、図２中、各突出部１２ａにおける突出方向（図２では紙面垂直方向）の先端面は、上記した長方形断面と対応した長方形として示されている。
【００３６】
ちなみに、突出部１２ａにおける上記長方形断面のうち、長辺の長さＬ１、、短辺の長さＬ２（図２参照）は、それぞれ例えば２ｍｍ、０．８ｍｍとすることができる。また、長辺の長さＬ１は短辺の長さＬ２の約２〜３倍程度とすることができる。
【００３７】
なお、このようなターミナル１２は、プレス加工で打ち抜き成形することで作ることができ、本例では、黄銅よりなる板材を所定形状に打ち抜き加工し、ターミナル１２の最終形状を形成した後、メッキ処理することで形成することができる。このとき、上記板材としては、上記した長方形断面の短辺に相当する厚さのものを用いる方が、加工性の面から好ましい。そして、このターミナル１２を成形型に設置し、樹脂成形を行うことにより、ターミナル１２が埋設されたケース１０が出来上がる。
【００３８】
また、図２に示す様に、本例では、センサチップ２０は平面矩形であり、各突出部１２ａは、その長方形断面（つまり先端面）における長辺がセンサチップ２０の辺と平行となるように配置されている。そして、各突出部１２ａの先端面とセンサチップ２０とは、金やアルミニウム等のワイヤボンディングにより形成されたワイヤ（ボンディングワイヤ）１３を介して結線され電気的に接続されている。
【００３９】
また、図１に示す様に、各突出部１２ａの側面の周囲には、ケース１０とターミナル１２との隙間を封止するためのシール剤１４が設けられている。このシール剤１４は例えばシリコン系樹脂よりなるもので、このシール剤１４により、もし、突出部１２ａが突出する凹部１１の底面部分に隙間があってもその隙間は封止される。
【００４０】
一方、図１において、ケース１０の他端側（図１中、上方端側）は、突出部１２ａとは反対側のターミナル１２の他端側を例えばワイヤハーネス等の外部配線部材（図示せず）を介して上記外部回路（車両のＥＣＵ等）に電気的に接続するための接続部１５となっている。こうして、センサチップ２０と外部との間の信号の伝達は、ワイヤ１３及びターミナル１２を介して行われるようになっている。
【００４１】
次に、図１において、３０はハウジングであり、例えばステンレス（ＳＵＳ）等の金属材料よりなる本体部３１を備える。この本体部３１は、自動車の燃料タンクから燃料が導入される圧力導入孔３２と、圧力センサＳ１を燃料配管等に固定するためのネジ部３３とを有する。
【００４２】
更に、ハウジング３０は、薄い金属（例えばＳＵＳ等）製のシールダイヤフラム（メタルダイヤフラム）３４と金属（例えばＳＵＳ等）製の押さえ部材（リングウェルド）３５とが本体部３１に全周溶接され、圧力導入孔３２の一端に気密接合されたものとなっている。
【００４３】
このハウジング３０は、図１に示す様に、本体部３１の端部３６をケース１０の一端側（図１中の下端側）にかしめることによりケース１０と固定され一体化されている。こうして組み合わせられたケース１０とハウジング３０において、ケース１０の凹部１１とハウジング３０のシールダイヤフラム３４との間で、圧力検出室４０が構成されている。
【００４４】
この圧力検出室４０には圧力伝達媒体であり封入液であるオイル（フッ素オイル等）４１が充填され封入されている。このオイル４１の封入により、凹部１１にはセンサチップ２０及びワイヤ１３等の電気接続部分を覆うようにオイル４１が充填され、更に、オイル４１はシールダイヤフラム３４により覆われて封止された形となる。
【００４５】
また、圧力検出室４０の外周囲には、環状の溝（Ｏリング溝）４２が形成され、この溝４２内には、圧力検出室４０を気密封止するためのＯリング４３が配設されている。このＯリング４３は例えばシリコンゴム等の弾性材料よりなり、ケース１０とハウジング３０の押さえ部材３５とにより挟まれて押圧されている。こうして、シールダイヤフラム３４とＯリング４３とにより圧力検出室４０が封止され閉塞されている。
【００４６】
なお、本例では、上記溝４２内には、Ｏリング４３の外周にバックアップリング４４が設けられている。このバックアップリング４４は、例えば４フッ化エチレン樹脂等の樹脂材料よりなり、Ｏリング４３が広がったときにＯリング４３がケース１０と押さえ部材３５との隙間に入り込んで損傷するのを防止する等の役割を担うものである。
【００４７】
次に、上記圧力センサＳ１の製造方法について述べる。ターミナル１２がインサート成形されたケース１０を用意する。シリコン系樹脂等よりなる接着剤を用いて、ケース１０の凹部１１内へセンサチップ２０を台座２１を介し接着固定する。
【００４８】
そして、凹部１１内へシール剤１４を注入し、シール剤１４を各突出部１２ａの側面の周囲へ行き渡らせた後、硬化させる。次に、ワイヤボンディングを行って、各ターミナル１２の突出部１２ａの先端面とセンサチップ２０とをワイヤ１３で結線する。
【００４９】
そして、センサチップ２０側を上にしてケース１０を配置し、ケース１０の上方から、ディスペンサ等によりフッ素オイル等よりなるオイル４１を、凹部１１へ一定量注入する。
【００５０】
続いて、シールダイヤフラム３４及び押さえ部材３５が全周溶接され、圧力導入孔３２の一端に気密接合されたハウジング３０を用意し、このハウジング３０を上から水平を保ったまま、ケース１０に嵌合するように降ろす。この状態のものを真空室に入れて真空引きを行い圧力検出室４０内の余分な空気を除去する。
【００５１】
その後、ケース１０とハウジング３０の押さえ部材３５とが十分接するまで押さえ、シールダイヤフラム３４とＯリング４３によりシールされた圧力検出室４０を形成する。次に、ハウジング３０における本体部３１の端部３６をケース１０の一端側にかしめることによりケース１０と一体化する。こうして、ケース１０とハウジング３０との組合せ固定がなされ、図１に示す圧力センサＳ１が完成する。
【００５２】
かかる圧力センサＳ１の基本的な圧力検出動作について述べる。圧力センサＳ１は、例えば、ハウジング３０のネジ部３３を介して、車両における燃料配管系の適所に取り付けられる。そして、該燃料配管内の燃料圧がハウジング３０の圧力導入孔３２より圧力センサＳ１内に導入される。
【００５３】
すると、導入された燃料圧がシールダイヤフラム３４から圧力検出室４０内のオイル４１を介して、センサチップ２０の受圧面に印加される。そして、印加された圧力に応じた電気信号がセンサ信号として、センサチップ２０から出力される。このセンサ信号は、センサチップ２０からワイヤ１３、ターミナル１２を介して、上記外部回路へ伝達され、燃料配管の燃料圧が検出される。
【００５４】
ところで、本実施形態によれば、各々のターミナル１２の突出部１２ａを、突出方向へ延び且つ当該突出方向と直交する断面が長方形である角柱形状をなすものとしており、当該突出方向と直交する断面が正方形もしくは円形であるもの（上記図８参照）と比べて、突出部１２ａの体積を大きくすることができるため突出部１２ａの剛性を向上させることができる。
【００５５】
センサチップ２０と突出部１２ａの先端部とをワイヤボンディングする際、図２中の矢印Ｙ１に示す様に、ワイヤ１３の引き回し方向へワイヤボンディングの超音波による振動（例えば６０ｋＨｚ〜１２０ｋＨｚ）が発生する。ここで、本実施形態では、突出部１２ａの剛性を十分大きく確保できるため、突出部１２ａが当該超音波振動による位置ずれを起こしにくくなる。従って、本実施形態によれば、ワイヤボンディングの接合性を確保することができる。
【００５６】
また、本実施形態によれば、突出部１２ａの剛性を高めたことにより、突出部１２ａの周囲に設けられたシール剤１４が、熱によって変形しても、このシール剤１４の変形による突出部１２ａの変位を極力抑制することができる。それにより、ワイヤ１３の接合部に加わる応力を低減することができる。
【００５７】
また、本実施形態によれば、ケース１０の凹部１１には、該凹部１１内のセンサチップ２０、突出部１２ａ、ワイヤ１３及びシール剤１４を覆うように圧力伝達媒体としてのオイル４１が充填されている。このような構成において、突出部１２ａの体積を大きくしたことにより、凹部１１内に占める突出部１２ａの体積を相対的に大きくすることができるため、オイル４１の充填量を低減することができる。
【００５８】
また、本例の圧力センサＳ１では、センサチップ２０を矩形（図２参照）としており、各突出部１２ａを、その長方形断面における長辺がセンサチップ２０の辺と平行となるように配置したことを特徴としている。それによれば、センサチップ２０の周囲において、突出部１２ａの長方形断面における短辺の長さＬ２を考慮して配置スペースを決めれば良いため、ターミナル１２の突出部１２ａの配置スペースを極力小さくすることができ、圧力センサの小型化に有効である。
【００５９】
また、図２に示す例とは逆に、センサチップ２０を矩形とした場合において、各突出部１２ａを、その長方形断面における短辺がセンサチップ２０の辺と平行となるように配置しても良い。この例を図３に示す。図３中、矢印Ｙ１は、ワイヤボンディングの超音波による振動方向を示す。
【００６０】
それによれば、図２の配置例に比べて突出部１２ａの配置スペースは大きくなるけれども、短辺方向に比べて剛性の高い長辺方向をワイヤボンディングの振動方向と一致させることができるため、突出部１２ａの剛性を向上させターミナル１２の位置ずれを抑制するという点からは好ましい。
【００６１】
（第２実施形態）
本第２実施形態は、上記第１実施形態において、ターミナル１２の突出部１２ａの形状を一部変形したものであり、上記第１実施形態と異なるところについて述べる。図４は、本実施形態に係る突出部１２ａの特徴を示す斜視図であり、（ａ）は上記第１実施形態の突出部１２ａ、（ｂ）は本第２実施形態の突出部１２ａを示す。
【００６２】
図４（ｂ）に示される突出部１２ａでは、図４（ａ）に示される突出部１２ａに比べて、その先端面１２０と側面１２１とがなす角部（先端角部）１２２をテーパ形状としたことを特徴としている。
【００６３】
ターミナル１２をケース１０に埋設するにあたっては、上述したように、ターミナル１２を成形型に設置し、樹脂成形を行うことにより、ターミナル１２をケース１０にインサート成形する。その場合、ケース１０から突出するターミナル１２の突出部１２ａは、成形型に設けられた穴部へ挿入された状態で成形される。従って、ケース１０から突出する突出部１２ａを形成するためには、ターミナル１２の先端部を成形型の穴部へ挿入する必要がある。
【００６４】
図５は、ターミナル１２の成形型１００の穴部１０１への挿入の様子を示す説明図である。図５において、（ａ）は上記図４（ａ）に示すターミナル１２を用いた場合、（ｂ）は上記図４（ｂ）に示すターミナル１２を用いた場合を示している。
【００６５】
図５（ａ）に示す例では、ターミナル１２の挿入において図中の破線に示す様な位置ずれが発生すると、突出部１２ａに相当するターミナル１２の先端部において、角部１２２が、穴部１０１の開口縁部と干渉する。ここで、成形型１００における穴部１０１の開口縁部にも、ターミナル１２の挿入性を向上させるべくテーパが設けられてはいるが、直角な角部１２２が当該開口縁部と干渉した場合、ターミナル１２の先端部が穴部１０１へ挿入できない場合が起こりうる。
【００６６】
その点、図５（ｂ）に示す本実施形態のターミナル１２によれば、突出部１２ａにおける角部１２２をテーパ形状とすることにより、図中の破線に示す様に、挿入において多少の位置ずれが発生しても、角部１２２のテーパ面が成形型１００のテーパ面に沿ってすべっていくため、図中の一点鎖線に示す様に、ターミナル１２の先端部を成形型１００の穴部１０１へ挿入することができる。
【００６７】
なお、図４（ｂ）に示す様に、突出部１２ａの角部１２２にテーパを形成することは、図４（ａ）に示す状態の角部１２２を、例えばプレス加工等で押し潰して変形させることにより容易に実現できる。また、ターミナル１２にメッキ処理を行う場合には、角部１２２にテーパを形成した後にメッキ処理を行う。
【００６８】
（第３実施形態）
本第３実施形態は、上記第１実施形態において、ターミナル１２の突出部１２ａの形状を一部変形したものであり、上記第１実施形態と異なるところについて述べる。図６は、本実施形態に係る突出部１２ａを示す斜視図である。本実施形態の突出部１２ａでは、その側面１２１同士のなす角部（側面角部）１２３を、Ｒ形状とするか（図６（ａ）参照）、もしくは、面取りした形状とした（図６（ｂ）参照）ものである。
【００６９】
上述したように、圧力センサＳ１においては、ターミナル１２の突出部１２ａの側面の周囲に、ケース１０とターミナル１２との隙間を封止するためのシール剤１４が設けられる。このとき、シール剤１４のうち突出部１２ａの側面１２１同士のなす角部１２３に接している部位は、当該角部１２３の形状に対応した形状となる。
【００７０】
もし、当該角部１２３が鋭角な形状である（上記図４（ａ）参照）と、当該角部１２３に接するシール剤１４には、熱膨張等により応力が集中し、場合によっては、この集中した応力によりシール剤１４自身の破壊に至る恐れがある。
【００７１】
その点、図６に示す様に、ターミナル１２の突出部１２ａの側面１２１同士のなす角部１２３を、Ｒ形状とするかもしくは面取りした形状とすることにより、当該角部１２３に接するシール剤１４の形状も、Ｒ形状もしくは面取りした形状に対応した形状となる。それにより、当該角部１２３に接するシール剤１４への応力集中を緩和することができる。
【００７２】
なお、図６に示す様に、突出部１２ａの角部１２３をＲ形状もしくは面取り形状とすることは、当該角部１２３を、例えばプレス加工等で押し潰して変形させることにより容易に実現できる。また、ターミナル１２にメッキ処理を行う場合には、角部１２３にＲ形状もしくは面取り形状を形成した後にメッキ処理を行う。また、本実施形態に対して、更に上記第２実施形態を組み合わせた構成としても良い。
【００７３】
（第４実施形態）
また、ターミナル１２の突出部１２ａにおける先端面の平坦性や面粗度も、ワイヤ１３とターミナル１２との接合性においては重要な要因である。本第４実施形態は、突出部１２ａにおける先端面の平坦性や面粗度を向上させることで、ワイヤボンディングの接合性を向上できるような圧力センサの製造方法を提供するものである。
【００７４】
本実施形態の製造方法は、上記第１実施形態にて述べた圧力センサＳ１の製造方法を基本とし、ターミナル１２の形成工程を変形したものである。よって、以下、主として上記第１実施形態とは異なる部分について述べることとする。図７は、本実施形態に係るターミナル１２の形成方法を示す工程説明図である。
【００７５】
上記第１実施形態にて述べたように、ターミナル１２は、プレス加工で打ち抜き成形することで作ることができる。この場合、まず、図７（ａ）及び（ｂ）に示す様に、打ち抜き用治具（パンチ）１１０を用いて、台１１１に固定されたターミナル用の板材１１２を打ち抜き加工し、ターミナル１２の大体の形状を形成する。従って、この打ち抜き加工により突出部１２ａの先端面の大体の形状を形成することができる。
【００７６】
しかし、この段階では、突出部１２ａの先端面（破断面）は、面粗度が粗かったり凹凸が存在するため、当該先端面の面粗度や平坦性は、ワイヤボンディングするためには未だ不十分な場合がある。そこで、次に、図７（ｃ）及び（ｄ）に示す様に、このターミナル１２における突出部１２ａの先端面を、刃具１１３を用いてシェービング加工することにより平坦面とする。
【００７７】
なお、本実施形態においても、上記第２及び第３実施形態を併用することが可能であるが、その場合、上記打ち抜き加工（図７（ａ）参照）を行い、角部へのテーパの形成や上記Ｒ形状、面取り形状の形成を行った後に、上記シェービング加工を行う。また、ターミナル１２にメッキ処理を行う場合には、シェービング加工後に行う。
【００７８】
その後、ターミナル１２をインサート成形によりケース１０に埋設し、突出部１２ａの先端面とセンサチップ２０とをワイヤボンディングにより結線する。以上が本実施形態の製造方法の特徴部分であり、その他の製造工程は上記第１実施形態と同様に行い、圧力センサＳ１を製造することができる。
【００７９】
以上述べた本実施形態の製造方法によれば、ターミナル１２における突出部１２ａの先端面をシェービング加工して平坦面とすることにより、突出部１２ａにおける先端面の平坦性や面粗度を向上させることができるため、ワイヤボンディングの接合性を確保することができる。
【００８０】
また、本製造方法では、ターミナル１２における突出部１２ａの先端面を打ち抜き加工により形成した後、シェービング加工を行っている。それによれば、打ち抜き加工により、突出部１２ａの先端面の大体の形状を形成することができるため、シェービング加工による当該先端面の切り代を少なくすることができる。そのため、シェービング加工における刃具１１３の損傷防止、加工性の向上といった利点が得られる。
【００８１】
なお、本実施形態では、ターミナル１２を形成するにあたり、打ち抜き加工を行ってターミナル１２の全体の大体形状を形成しているが、本例のようにターミナル１２が棒状である場合、所定の長方形断面を持つ棒状素材を用意しておき、この棒状素材を、必要な長さに切断することによっても、ターミナル１２を形成することができる。
【００８２】
その場合、切断された棒状素材の切断面がターミナルの先端面となるが、例えば、棒状素材の切断をシェービング加工のみで行っても良い。つまり、図７（ａ）において、台１１２に上記棒状素材を固定し、打ち抜き治具１１０の代わりに上記刃具１１３を用いて、棒状素材を切断すれば、シェービング加工のみにより、平坦面となった突出部１２ａの先端面を形成することができる。
【００８３】
（他の実施形態）
なお、本発明は、ケースと、このケースに搭載されたセンサチップと、ケースに埋設された複数個のターミナルとを備え、これら複数個のターミナルをケースのうちセンサチップの搭載領域の周囲に突出させ、各ターミナルの突出部の先端面とセンサチップとをワイヤボンディングにより結線してなるセンサ装置において、各々の突出部を、突出方向へ延び且つ当該突出方向と直交する断面が長方形である角柱形状をなすものとしたことを主たる特徴とするものであり、上記圧力センサ以外にも、加速度センサ、角速度センサ、磁気センサ、光センサ等のセンサ装置に適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る圧力センサの全体概略断面図である。
【図２】図１に示す圧力センサにおけるセンサチップとターミナルの突出部の詳細構成を示す部分拡大平面図である。
【図３】上記第１実施形態における突出部の配置構成の変形例を示す平面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る突出部の特徴部分を示す斜視図である。
【図５】ターミナルの成形型への挿入の様子を示す説明図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る突出部を示す斜視図である。
【図７】本発明の第４実施形態に係るターミナルの形成方法を示す説明図である。
【図８】断面正方形もしくは断面円形の棒状のターミナルを用いて試作したセンサ装置のセンサチップ搭載領域周辺部を示す概略平面図である。
【符号の説明】
１０…ケース、１１…凹部、１２…ターミナル、１２ａ…突出部、１３…ワイヤ、１４…シール剤、２０…センサチップ、４１…オイル。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention provides a sensor device in which a case is provided with a sensor chip as a detection unit and a terminal for inputting and outputting a signal to and from the sensor chip, and the sensor chip and the terminal are wire-bonded, and a method of manufacturing the same. About.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as this type of sensor device, for example, a pressure sensor described in JP-A-7-243926 has been proposed. This is composed of a case made of resin or the like, a sensor chip as a detection unit mounted on the case, and a plurality of terminals buried in the case to electrically connect the sensor chip to the outside. Have.
[0003]
In this pressure sensor, these terminals protrude around the sensor chip mounting area of the case, and the tip surface of the protruding portion of each terminal and the sensor chip are formed by wire bonding. They are connected by wires.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Incidentally, in the above publication, no specific study is made on the configuration of the wire bonding portion. Then, when the present inventors conducted trial manufacture and examined the configuration of the wire bonding portion based on the configuration of the pressure sensor, it was found that the following problems occurred.
[0005]
For example, when a rod-shaped terminal having a square cross section or a circular cross section is used as a terminal, as shown in FIG. 8, the distal end surface of the protruding portion of each terminal 212 is square (see FIG. 8A) or circular (see FIG. 8A). 8 (b)). In FIG. 8, reference numeral 214 denotes a sensor chip.
[0006]
However, in these cases, the rigidity of the terminal 212 is relatively weak, and the vibration caused by the ultrasonic wave (vibration in the direction of the arrow Y1 in FIG. 8) causes the projecting portion of the terminal 212 to be displaced by wire vibration during wire bonding. There is a possibility that the joining property between the terminal 213 and the terminal 212 is reduced.
[0007]
In view of the above problem, the present invention provides a case in which a sensor chip as a detection unit and a terminal for inputting / outputting a signal to / from the sensor chip are provided, and a wire is connected between the sensor chip and the tip of the terminal. It is an object of the present invention to ensure the bondability of wire bonding in a sensor device formed by bonding.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a case (10), a sensor chip (20) as a detection unit mounted on the case, and an electrical connection between the sensor chip and the outside. And a plurality of terminals (12) buried in the case, each of the plurality of terminals having a protruding portion (12a) protruding around the sensor chip mounting area of the case. In the sensor device in which the tip surface of the portion and the sensor chip are connected by a wire (13) formed by wire bonding, each projecting portion extends in the projecting direction and has a rectangular cross section orthogonal to the projecting direction. It is characterized by having a prismatic shape.
[0009]
According to the present invention, each protruding portion extends in the protruding direction and has a rectangular column shape in which a cross section orthogonal to the protruding direction is rectangular, and a cross section orthogonal to the protruding direction is square or circular. Since the volume of the protruding portion can be made larger than that of the protruding portion, the rigidity of the protruding portion can be improved.
[0010]
Therefore, when the sensor chip is wire-bonded to the distal end of the protruding portion of the terminal, the protruding portion is less likely to be displaced even if the ultrasonic vibration is applied. Therefore, according to the present invention, bondability of wire bonding can be ensured.
[0011]
Although the sensor chip is usually a rectangular chip in many cases, according to the second aspect of the present invention, when the sensor chip (20) is rectangular, each projection (12a) has a rectangular cross section. Are arranged so that the long side of the sensor chip is parallel to the side of the sensor chip. According to this, the arrangement space of the protruding portion of the terminal around the sensor chip can be made as small as possible, which is effective for downsizing the sensor device.
[0012]
According to the third aspect of the present invention, when the sensor chip (20) is rectangular, each protruding portion (12a) is arranged such that the short side in the rectangular cross section is parallel to the side of the sensor chip. It is characterized by: According to this, the long side direction having higher rigidity than the short side direction can be matched with the vibration direction of wire bonding, which is preferable.
[0013]
Claims1The described invention is characterized in that in the protruding portion (12a), a corner (122) formed by the tip surface (120) and the side surface (121) is tapered. In embedding the terminal (12) in the case (10), it is usual to insert-mold the terminal into the case. In this case, the protrusion of the terminal protruding from the case is molded in a state of being inserted into the hole (101) of the mold (100).
[0014]
Therefore, in order to form a projecting portion projecting from the case, it is necessary to insert the tip of the terminal into the hole of the mold. When a displacement occurs in this insertion, at the tip of the terminal corresponding to the protrusion, the corner formed by the tip surface and the side surface may interfere with the hole, and the tip of the terminal may not be inserted into the hole. It can happen.
[0015]
In this regard, in the protruding portion, by making the corner formed by the tip surface and the side surface into a tapered shape, even if a slight displacement occurs during insertion, the terminal is inserted into the hole of the molding die by this tapered shape. can do.
[0016]
A sealant (14) for sealing a gap between the case and the terminal is provided around the side surface of the projecting portion of the terminal. At this time, stress concentrates due to thermal expansion or the like in a portion of the sealant that is in contact with the corner formed by the side surfaces of the protruding portions, and in some cases, the concentrated stress may lead to destruction of the sealant itself. is there.
[0017]
That point, Claim4As in the invention described, the corner (123) formed between the side surfaces (121) of the protrusion (12a) of the terminal (12) is rounded or chamfered so that This is preferable because stress concentration on the sealing agent (14) in contact therewith can be reduced.
[0018]
In addition, the flatness and surface roughness of the tip surface at the protruding portion of the terminal are also important factors in the bondability between the wire and the terminal. Therefore, further studies have been made to improve the flatness and surface roughness of the front end surface of the protruding portion, thereby improving the bonding property of wire bonding. Claim5The described invention has been made based on this study.
[0019]
That is, the claims5The described invention provides a case (10), a sensor chip (20) as a detection unit mounted on the case, and a plurality of terminals embedded in the case to electrically connect the sensor chip to the outside. (12), and the plurality of terminals have protruding portions (12a) protruding around the mounting area of the sensor chip in the case, and the tip surface of each protruding portion and the sensor chip are connected to each other. A method of manufacturing a sensor device connected by wires (13) formed by wire bonding, comprising:The corner formed by the tip surface and the side surface is tapered,After shaving the front end surface to make it flat, the front end surface of the protruding portion and the sensor chip are connected by wire bonding.
[0020]
According to the present manufacturing method, by shaving the distal end surface of the protruding portion of the terminal into a flat surface, the flatness and surface roughness of the distal end surface of the protruding portion can be improved. , It is possible to ensure the bondability of wire bonding.Further, in the protruding portion (12a), the corner (122) formed by the front end surface (120) and the side surface (121) has a tapered shape, so that the front end of the terminal is formed similarly to the invention according to claim 1. The terminal can be inserted into the hole of the molding die by the above-mentioned tapered shape even if a slight displacement occurs when the terminal is inserted into the hole of the mold.
[0021]
Claims6According to the manufacturing method described above, the distal end surface of the protruding portion (12a) of the terminal (12) is formed by punching., The corners are taperedAfter that, shaving is performed. According to this, since the approximate shape of the distal end surface of the protruding portion can be formed by the punching process, the cutting allowance of the distal end surface due to the shaving process can be reduced. Therefore, advantages such as prevention of damage to the cutting tool in shaving processing and improvement of workability can be obtained.
[0022]
Claims7The described invention provides a case (10), a sensor chip (20) for pressure detection mounted on the case, and a plurality of terminals embedded in the case for electrically connecting the sensor chip to the outside. (12), and the plurality of terminals have protruding portions (12a) protruding around the mounting area of the sensor chip in the case, and the distal end surface of each protruding portion and the sensor chip are connected by wires. In the pressure sensor connected by the wire (13) formed by bonding, each protruding portion has a prismatic shape extending in the protruding direction and having a rectangular cross section orthogonal to the protruding direction.Further, in the protruding portion, the corner formed by the tip surface and the side surface is tapered.It is characterized by:
[0023]
According to the present invention, it is possible to provide a pressure sensor having the same function and effect as the first aspect of the present invention.
[0024]
Claims8In the pressure sensor described above, the case (10) has a recess (11) recessed from the surface thereof, the sensor chip (20) is disposed in the recess, and the projection (12a) has a recess. , And the recess is filled with oil (41) as a pressure transmission medium so as to cover the sensor chip, the projection, and the wire.
[0025]
According to the pressure sensor of the present invention, since the cross section orthogonal to the protruding direction has a rectangular cross-sectional protruding portion having a larger volume than the protruding portion having a square or circular shape, the volume of the protruding portion occupying the recess is reduced Since the size can be increased, the filling amount of oil can be reduced.
[0026]
In addition, the above claims7And claims8The pressure sensor according to any one of claims 1 to 3,6May be combined.
[0027]
It should be noted that reference numerals in parentheses of the above-described units are examples showing the correspondence with specific units described in the embodiments described later.
[0028]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention shown in the drawings will be described. In the following embodiments, a description will be given assuming that the sensor device of the present invention is embodied as a pressure sensor. Note that the same reference numerals in the drawings denote the same parts in each embodiment, and thus the description in each embodiment will be simplified.
[0029]
(1st Embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the entirety of a pressure sensor S1 according to the present embodiment. This pressure sensor S1 can be applied to, for example, a sensor mounted on an automobile and detecting a fuel pressure of a fuel injection system of the automobile.
[0030]
Reference numeral 10 denotes a case (connector case). In this example, the case 10 is formed by molding a resin such as PPS (polyphenylene sulfide) or PBT (polybutylene terephthalate), and has a substantially cylindrical shape. . A concave portion 11 is formed on one end surface (the lower end surface in FIG. 1) of the case 10.
[0031]
A sensor chip (detection unit) 20 as an integrated sensor element for pressure detection is provided in the recess 11. The sensor chip 20 of this embodiment is a semiconductor diaphragm type having a diaphragm (not shown) as a pressure receiving surface, converting a received pressure into an electric signal, and outputting the electric signal as a sensor signal. The sensor chip 20 is integrated with a pedestal 21 made of glass or the like by anodic bonding or the like, and is mounted on the case 10 by bonding the pedestal 21 to the bottom surface of the concave portion 11.
[0032]
A plurality of metal rod-shaped terminals (connector pins) 12 for electrically connecting the sensor chip 20 to external circuits and the like are embedded in the case 10. In this example, the terminal 12 is made of a material obtained by plating (for example, Ni plating) on brass (brass), and is held in the case 10 by being integrally formed with the case 10 by insert molding.
[0033]
One end (the lower end in FIG. 1) of each terminal 12 protrudes from the bottom surface of the recess 11 around the mounting area of the sensor chip 20. The protruding portion is configured as a protruding portion 12a on which wire bonding with the sensor chip 20 is performed.
[0034]
Here, the protruding portion 12a of each terminal 12 has a rectangular column shape extending in a protruding direction (downward in FIG. 1) and having a rectangular cross section orthogonal to the protruding direction. FIG. 2 is an enlarged plan view of the pressure sensor S1 shown in FIG. 1 when the sensor chip 20 and the protrusion 12a of the terminal 12 are viewed from the pressure receiving surface (the lower surface in FIG. 1) of the sensor chip 20.
[0035]
In this example, the terminals 12 correspond to four terminals of a signal output terminal, a ground terminal (GND terminal), a signal input terminal, and a signal adjustment terminal in a circuit (not shown) formed on the sensor chip 20. Four are provided. Further, in FIG. 2, the distal end surface of each protruding portion 12a in the protruding direction (the direction perpendicular to the paper of FIG. 2) is shown as a rectangle corresponding to the above-described rectangular cross section.
[0036]
Incidentally, the length L1 of the long side and the length L2 (see FIG. 2) of the short side of the rectangular cross section of the protruding portion 12a can be, for example, 2 mm and 0.8 mm, respectively. Further, the length L1 of the long side can be set to about 2 to 3 times the length L2 of the short side.
[0037]
In addition, such a terminal 12 can be made by punching and forming by press working. In this example, a plate material made of brass is punched into a predetermined shape, and after forming a final shape of the terminal 12, a plating process is performed. Can be formed. At this time, it is preferable to use a plate having a thickness corresponding to the short side of the rectangular cross section from the viewpoint of workability. Then, the terminal 12 is placed in a molding die and resin molding is performed, whereby the case 10 in which the terminal 12 is embedded is completed.
[0038]
Further, as shown in FIG. 2, in this example, the sensor chip 20 is a flat rectangular shape, and each protruding portion 12a has a long side in a rectangular cross section (that is, a front end surface) parallel to the side of the sensor chip 20. Are located in The distal end face of each protrusion 12a and the sensor chip 20 are connected and electrically connected via a wire (bonding wire) 13 formed by wire bonding of gold, aluminum, or the like.
[0039]
Further, as shown in FIG. 1, a sealant 14 for sealing a gap between the case 10 and the terminal 12 is provided around a side surface of each protrusion 12a. The sealant 14 is made of, for example, a silicon-based resin. With the sealant 14, even if there is a gap in the bottom surface of the concave portion 11 from which the protrusion 12a projects, the gap is sealed.
[0040]
On the other hand, in FIG. 1, the other end of the case 10 (the upper end in FIG. 1) is connected to the other end of the terminal 12 on the side opposite to the protruding portion 12 a by an external wiring member such as a wire harness (not shown). ) Serves as a connection portion 15 for electrically connecting to the external circuit (e.g., an ECU of a vehicle). Thus, signal transmission between the sensor chip 20 and the outside is performed via the wire 13 and the terminal 12.
[0041]
Next, in FIG. 1, reference numeral 30 denotes a housing, which includes a main body 31 made of a metal material such as stainless steel (SUS). The main body 31 has a pressure introduction hole 32 through which fuel is introduced from a fuel tank of the automobile, and a screw portion 33 for fixing the pressure sensor S1 to a fuel pipe or the like.
[0042]
Further, in the housing 30, a seal diaphragm (metal diaphragm) 34 made of a thin metal (for example, SUS or the like) and a pressing member (ring weld) 35 made of metal (for example, SUS) are welded to the main body 31 all around the housing 30. It is air-tightly joined to one end of the introduction hole 32.
[0043]
As shown in FIG. 1, the housing 30 is fixed and integrated with the case 10 by caulking the end 36 of the main body 31 to one end (the lower end in FIG. 1) of the case 10. In the case 10 and the housing 30 combined in this manner, a pressure detection chamber 40 is formed between the concave portion 11 of the case 10 and the seal diaphragm 34 of the housing 30.
[0044]
The pressure detection chamber 40 is filled and sealed with oil (fluorine oil or the like) 41 which is a pressure transmission medium and a sealing liquid. Due to the sealing of the oil 41, the concave portion 11 is filled with the oil 41 so as to cover the sensor chip 20 and the electrical connection portion such as the wire 13, and the oil 41 is further covered and sealed by the seal diaphragm 34. Become.
[0045]
An annular groove (O-ring groove) 42 is formed around the pressure detection chamber 40, and an O-ring 43 for hermetically sealing the pressure detection chamber 40 is provided in the groove 42. ing. The O-ring 43 is made of, for example, an elastic material such as silicon rubber, and is pressed between the case 10 and the pressing member 35 of the housing 30. Thus, the pressure detection chamber 40 is sealed and closed by the seal diaphragm 34 and the O-ring 43.
[0046]
In this example, a backup ring 44 is provided in the groove 42 around the O-ring 43. The backup ring 44 is made of, for example, a resin material such as tetrafluoroethylene resin, and prevents the O-ring 43 from entering the gap between the case 10 and the pressing member 35 and being damaged when the O-ring 43 spreads. It plays the role of.
[0047]
Next, a method for manufacturing the pressure sensor S1 will be described. The case 10 in which the terminal 12 is insert-molded is prepared. The sensor chip 20 is bonded and fixed to the recess 11 of the case 10 via the pedestal 21 using an adhesive made of a silicon-based resin or the like.
[0048]
Then, the sealant 14 is injected into the concave portion 11, and the sealant 14 is spread around the side surface of each protruding portion 12a, and then cured. Next, by performing wire bonding, the distal end surface of the protruding portion 12 a of each terminal 12 and the sensor chip 20 are connected with the wire 13.
[0049]
Then, the case 10 is arranged with the sensor chip 20 side up, and a fixed amount of oil 41 made of fluorine oil or the like is injected into the recess 11 from above the case 10 by a dispenser or the like.
[0050]
Subsequently, a housing 30 is prepared in which the seal diaphragm 34 and the holding member 35 are welded all around the circumference and air-tightly joined to one end of the pressure introducing hole 32. The housing 30 is fitted to the case 10 while keeping the housing 30 horizontal from above. And lower it. This state is put in a vacuum chamber, and the air is evacuated to remove excess air in the pressure detection chamber 40.
[0051]
Thereafter, the pressure is pressed until the case 10 and the pressing member 35 of the housing 30 are sufficiently in contact with each other to form the pressure detection chamber 40 sealed by the seal diaphragm 34 and the O-ring 43. Next, the end 36 of the main body 31 in the housing 30 is crimped to one end of the case 10 to be integrated with the case 10. Thus, the combination of the case 10 and the housing 30 is fixed, and the pressure sensor S1 shown in FIG. 1 is completed.
[0052]
A basic pressure detecting operation of the pressure sensor S1 will be described. The pressure sensor S1 is attached to an appropriate position of a fuel piping system in a vehicle, for example, via a screw portion 33 of the housing 30. Then, the fuel pressure in the fuel pipe is introduced into the pressure sensor S1 through the pressure introduction hole 32 of the housing 30.
[0053]
Then, the introduced fuel pressure is applied from the seal diaphragm 34 to the pressure receiving surface of the sensor chip 20 via the oil 41 in the pressure detection chamber 40. Then, an electric signal corresponding to the applied pressure is output from the sensor chip 20 as a sensor signal. The sensor signal is transmitted from the sensor chip 20 to the external circuit via the wire 13 and the terminal 12, and the fuel pressure in the fuel pipe is detected.
[0054]
By the way, according to the present embodiment, the protruding portion 12a of each terminal 12 has a prismatic shape that extends in the protruding direction and has a rectangular cross section orthogonal to the protruding direction, and a cross section orthogonal to the protruding direction. Since the volume of the protruding portion 12a can be made larger than that having a square or circular shape (see FIG. 8), the rigidity of the protruding portion 12a can be improved.
[0055]
When the sensor chip 20 is wire-bonded to the tip of the protruding portion 12a, as shown by an arrow Y1 in FIG. 2, an ultrasonic vibration (for example, 60 kHz to 120 kHz) of the wire bonding is generated in the wiring direction of the wire 13. . Here, in the present embodiment, since the rigidity of the protruding portion 12a can be sufficiently secured, the protruding portion 12a is less likely to be displaced by the ultrasonic vibration. Therefore, according to the present embodiment, the bondability of wire bonding can be ensured.
[0056]
Further, according to the present embodiment, by increasing the rigidity of the protrusion 12a, even if the sealant 14 provided around the protrusion 12a is deformed by heat, the protrusion is caused by the deformation of the sealant 14. 12a can be suppressed as much as possible. Thereby, the stress applied to the joint of the wire 13 can be reduced.
[0057]
Further, according to the present embodiment, the concave portion 11 of the case 10 is filled with the oil 41 as a pressure transmitting medium so as to cover the sensor chip 20, the protruding portion 12a, the wire 13 and the sealant 14 in the concave portion 11. ing. In such a configuration, by increasing the volume of the protrusion 12a, the volume of the protrusion 12a occupying in the recess 11 can be relatively increased, so that the filling amount of the oil 41 can be reduced.
[0058]
Further, in the pressure sensor S1 of the present example, the sensor chip 20 is rectangular (see FIG. 2), and each protruding portion 12a is arranged such that the long side in the rectangular cross section is parallel to the side of the sensor chip 20. It is characterized by. According to this, the layout space around the sensor chip 20 may be determined in consideration of the length L2 of the short side in the rectangular cross section of the protrusion 12a, so that the layout space of the protrusion 12a of the terminal 12 is minimized. This is effective for downsizing the pressure sensor.
[0059]
Also, contrary to the example shown in FIG. 2, when the sensor chip 20 is rectangular, each protruding portion 12 a may be arranged such that the short side in the rectangular cross section is parallel to the side of the sensor chip 20. good. This example is shown in FIG. In FIG. 3, an arrow Y1 indicates the direction of vibration of the wire bonding caused by ultrasonic waves.
[0060]
According to this, although the arrangement space of the protruding portion 12a is larger than that in the arrangement example of FIG. 2, the longer side direction having higher rigidity than the shorter side direction can be matched with the vibration direction of the wire bonding. This is preferable from the viewpoint of improving the rigidity of the portion 12a and suppressing the displacement of the terminal 12.
[0061]
(2nd Embodiment)
The second embodiment is obtained by partially modifying the shape of the protruding portion 12a of the terminal 12 in the first embodiment, and different points from the first embodiment will be described. FIGS. 4A and 4B are perspective views showing the features of the protrusion 12a according to the present embodiment. FIG. 4A shows the protrusion 12a of the first embodiment, and FIG. 4B shows the protrusion 12a of the second embodiment. .
[0062]
In the protruding portion 12a shown in FIG. 4B, the corner (tip corner) 122 formed by the front end surface 120 and the side surface 121 has a tapered shape as compared with the protruding portion 12a shown in FIG. It is characterized by doing.
[0063]
In embedding the terminal 12 in the case 10, as described above, the terminal 12 is placed in a molding die and resin-molded, so that the terminal 12 is insert-molded in the case 10. In that case, the protruding portion 12a of the terminal 12 protruding from the case 10 is molded while being inserted into a hole provided in the molding die. Therefore, in order to form the protruding portion 12a protruding from the case 10, it is necessary to insert the tip of the terminal 12 into the hole of the mold.
[0064]
FIG. 5 is an explanatory view showing a state in which the terminal 12 is inserted into the hole 101 of the molding die 100. 5A shows a case where the terminal 12 shown in FIG. 4A is used, and FIG. 5B shows a case where the terminal 12 shown in FIG. 4B is used.
[0065]
In the example shown in FIG. 5A, when a positional shift as shown by a broken line in the drawing occurs during the insertion of the terminal 12, the corner 122 is formed into the hole 101 at the tip of the terminal 12 corresponding to the protrusion 12 a. Interfere with the edge of the opening. Here, the opening edge of the hole 101 in the molding die 100 is also provided with a taper to improve the insertability of the terminal 12, but when the right-angled corner 122 interferes with the opening edge, A case where the tip of the terminal 12 cannot be inserted into the hole 101 may occur.
[0066]
In this regard, according to the terminal 12 of the present embodiment shown in FIG. 5B, the corners 122 of the protruding portions 12a are tapered, so that a slight displacement occurs during insertion as shown by a broken line in the drawing. However, since the tapered surface of the corner 122 slides along the tapered surface of the molding die 100, the tip end of the terminal 12 is connected to the hole 101 of the molding die 100 as shown by a dashed line in FIG. Can be inserted into
[0067]
In addition, as shown in FIG. 4B, forming the taper on the corner 122 of the protruding portion 12a is equivalent to crushing the corner 122 in the state shown in FIG. This can be easily realized. When plating is performed on the terminal 12, the plating is performed after forming a taper on the corner 122.
[0068]
(Third embodiment)
The third embodiment is obtained by partially modifying the shape of the protruding portion 12a of the terminal 12 in the first embodiment, and different points from the first embodiment will be described. FIG. 6 is a perspective view showing the protrusion 12a according to the present embodiment. In the protruding portion 12a of the present embodiment, the corner portion (side surface corner portion) 123 formed between the side surfaces 121 is formed into an R shape (see FIG. 6A) or a chamfered shape (see FIG. b)).
[0069]
As described above, in the pressure sensor S1, the sealant 14 for sealing the gap between the case 10 and the terminal 12 is provided around the side surface of the protrusion 12a of the terminal 12. At this time, the portion of the sealant 14 that is in contact with the corner 123 formed by the side surfaces 121 of the protrusion 12a has a shape corresponding to the shape of the corner 123.
[0070]
If the corner 123 has an acute shape (see FIG. 4A), stress concentrates on the sealant 14 in contact with the corner 123 due to thermal expansion or the like. The applied stress may cause the sealant 14 itself to break.
[0071]
In this regard, as shown in FIG. 6, by forming a corner 123 formed between the side surfaces 121 of the protruding portion 12a of the terminal 12 into an R shape or a chamfered shape, the sealing agent 14 in contact with the corner 123 is formed. Is also a shape corresponding to the R shape or the chamfered shape. Thus, stress concentration on the sealant 14 in contact with the corner 123 can be reduced.
[0072]
In addition, as shown in FIG. 6, making the corner 123 of the protruding portion 12 a R-shaped or chamfered can be easily realized by crushing and deforming the corner 123 by, for example, press working. In the case where the terminal 12 is subjected to plating, the plating is performed after forming an R shape or a chamfered shape at the corner 123. Further, a configuration in which the second embodiment is further combined with the present embodiment may be adopted.
[0073]
(Fourth embodiment)
In addition, the flatness and surface roughness of the distal end surface of the protruding portion 12 a of the terminal 12 are also important factors in the bonding between the wire 13 and the terminal 12. The fourth embodiment provides a method of manufacturing a pressure sensor capable of improving the bondability of wire bonding by improving the flatness and surface roughness of the tip surface of the protruding portion 12a.
[0074]
The manufacturing method of the present embodiment is based on the manufacturing method of the pressure sensor S1 described in the first embodiment, and is a modification of the process of forming the terminal 12. Therefore, hereinafter, portions different from the first embodiment will be mainly described. FIG. 7 is a process explanatory view showing a method for forming the terminal 12 according to the present embodiment.
[0075]
As described in the first embodiment, the terminal 12 can be formed by punching and forming by press working. In this case, first, as shown in FIGS. 7A and 7B, a terminal plate material 112 fixed to the table 111 is punched using a punching jig (punch) 110, and Form a general shape. Therefore, the approximate shape of the distal end surface of the protruding portion 12a can be formed by this punching process.
[0076]
However, at this stage, the distal end surface (fracture surface) of the protruding portion 12a has a rough surface or has irregularities. Therefore, the surface roughness and flatness of the distal end surface are still insufficient for wire bonding. May not be enough. Then, as shown in FIGS. 7C and 7D, the distal end surface of the protruding portion 12a of the terminal 12 is flattened by shaving using the cutting tool 113.
[0077]
In this embodiment, the second and third embodiments can be used together. In this case, the punching process (see FIG. 7A) is performed to form a taper at a corner. After forming the R shape and the chamfered shape, the shaving process is performed. When plating is performed on the terminal 12, the plating is performed after shaving.
[0078]
Thereafter, the terminal 12 is embedded in the case 10 by insert molding, and the tip surface of the protruding portion 12a and the sensor chip 20 are connected by wire bonding. The above is the characteristic part of the manufacturing method of the present embodiment. Other manufacturing steps are performed in the same manner as in the first embodiment, and the pressure sensor S1 can be manufactured.
[0079]
According to the manufacturing method of the present embodiment described above, the flatness and surface roughness of the distal end surface of the protruding portion 12a are improved by shaving the distal end surface of the protruding portion 12a of the terminal 12 into a flat surface. Therefore, bondability of wire bonding can be ensured.
[0080]
In the present manufacturing method, shaving is performed after the tip end surface of the protruding portion 12a of the terminal 12 is formed by punching. According to this, since the approximate shape of the distal end surface of the protruding portion 12a can be formed by the punching process, the cutting allowance of the distal end surface due to the shaving process can be reduced. Therefore, advantages such as prevention of damage to the cutting tool 113 in shaving processing and improvement in workability can be obtained.
[0081]
In the present embodiment, when forming the terminal 12, punching is performed to form a general shape of the entire terminal 12. However, when the terminal 12 is rod-shaped as in this example, a predetermined rectangular cross section is used. The terminal 12 can also be formed by preparing a rod-shaped material having the following shape and cutting the rod-shaped material to a required length.
[0082]
In this case, the cut surface of the cut rod-shaped material becomes the tip end surface of the terminal. For example, the rod-shaped material may be cut only by shaving. That is, in FIG. 7A, when the bar-shaped material is fixed to the base 112 and the bar-shaped material is cut using the cutting tool 113 instead of the punching jig 110, a flat surface is obtained only by shaving. The distal end surface of the protrusion 12a can be formed.
[0083]
(Other embodiments)
The present invention includes a case, a sensor chip mounted on the case, and a plurality of terminals embedded in the case, and these terminals protrude around the sensor chip mounting area of the case. In the sensor device in which the tip surface of the protrusion of each terminal and the sensor chip are connected by wire bonding, each protrusion is formed in a prismatic shape extending in the protrusion direction and having a rectangular cross section orthogonal to the protrusion direction. The main feature of the present invention is that the present invention can be applied to sensor devices such as an acceleration sensor, an angular velocity sensor, a magnetic sensor, and an optical sensor in addition to the pressure sensor.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall schematic sectional view of a pressure sensor according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a partially enlarged plan view showing a detailed configuration of a sensor chip and a protrusion of a terminal in the pressure sensor shown in FIG.
FIG. 3 is a plan view showing a modification of the arrangement of the protrusions in the first embodiment.
FIG. 4 is a perspective view showing a characteristic portion of a protrusion according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory view showing how a terminal is inserted into a molding die.
FIG. 6 is a perspective view showing a protrusion according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an explanatory view showing a method for forming a terminal according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a schematic plan view showing the periphery of a sensor chip mounting region of a sensor device prototyped using a rod-shaped terminal having a square or circular cross section.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... case, 11 ... recessed part, 12 ... terminal, 12a ... projecting part, 13 ... wire, 14 ... sealant, 20 ... sensor chip, 41 ... oil.

Claims

Case (10),
A sensor chip (20) as a detection unit mounted on the case;
A plurality of terminals (12) embedded in the case for electrically connecting the sensor chip to the outside;
Each of the plurality of terminals has a protruding portion (12a) protruding around the mounting area of the sensor chip in the case,
In a sensor device, a tip surface of each of the protrusions and the sensor chip are connected by a wire (13) formed by wire bonding.
The projecting portion of the each state, and are not cross section and orthogonal to the protruding direction extending to the extended direction forms a prism shape is rectangular,
The sensor device according to claim 1, wherein the projecting portion has a tapered shape at a corner formed by a tip surface and a side surface .

The sensor chip (20) is rectangular;
The sensor device according to claim 1, wherein each of the protrusions (12a) is arranged such that a long side in a rectangular cross section thereof is parallel to a side of the sensor chip.

The sensor chip (20) is rectangular;
The sensor device according to claim 1, wherein each of the protrusions (12a) is arranged such that a short side in a rectangular cross section thereof is parallel to a side of the sensor chip.

Case (10),
A sensor chip (20) as a detection unit mounted on the case;
A plurality of terminals (12) embedded in the case for electrically connecting the sensor chip to the outside;
Each of the plurality of terminals has a protruding portion (12a) protruding around the mounting area of the sensor chip in the case,
In a sensor device, a tip surface of each of the protrusions and the sensor chip are connected by a wire (13) formed by wire bonding.
Each of the projecting portions extends in the projecting direction and has a prismatic shape having a rectangular cross section orthogonal to the projecting direction,
Wherein the periphery of the side surface of the projecting portion is sealing agent (14) is provided for sealing the gap between the said casing terminal,
Sensor device angle portion of the side surfaces of the protrusion you characterized in that it is either or chamfered and has a R-shape.

Case (10),
A sensor chip (20) as a detection unit mounted on the case;
A plurality of terminals (12) embedded in the case for electrically connecting the sensor chip to the outside;
Each of the plurality of terminals has a protruding portion (12a) protruding around the mounting area of the sensor chip in the case,
A method of manufacturing a sensor device in which a tip surface of each of the protrusions and the sensor chip are connected by a wire (13) formed by wire bonding,
After making the corner formed by the distal end surface and the side surface of the protruding portion in the terminal into a tapered shape, and shaping the distal end surface to a flat surface,
A method of manufacturing a sensor device, comprising: connecting a tip surface of the protruding portion to the sensor chip by wire bonding.

The sensor device according to claim 5 , wherein the shaving process is performed after a tip end surface of the protrusion (12a) in the terminal (12) is formed by punching , and the corner is tapered. Manufacturing method.

Case (10),
A sensor chip (20) for pressure detection mounted on the case;
A plurality of terminals (12) embedded in the case for electrically connecting the sensor chip to the outside;
Each of the plurality of terminals has a protruding portion (12a) protruding around the mounting area of the sensor chip in the case,
In a pressure sensor, a tip of each of the protrusions and the sensor chip are connected by a wire (13) formed by wire bonding.
The projecting portion of the each state, and are not cross section and orthogonal to the protruding direction extending to the extended direction forms a prism shape is rectangular,
The pressure sensor according to claim 1, wherein the protrusion has a tapered shape at a corner formed by a front end surface and a side surface .

The case (10) has a recess (11) recessed from the surface thereof,
The sensor chip (20) is disposed in the recess;
The projecting portion (12a) projects from the bottom surface of the concave portion,
The pressure sensor according to claim 7 , wherein the recess is filled with oil (41) as a pressure transmission medium so as to cover the sensor chip, the protrusion, and the wire.