JP4118981B2 - センサおよびセンサの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイアフラム上に歪ゲージ素子を配置して当該ダイアフラムの物理量を検出して電気信号に変換するセンサチップを備えたセンサおよびセンサの製造方法に関し、例えば、流体の圧力変化をダイアフラムによって検出し、歪ゲージ素子によって電気信号として出力する圧力変換器等に利用することができる。
【０００２】
【背景技術】
従来より、流体の圧力等の測定には、種々の圧力センサが用いられている。組み込み制御用の圧力センサとしては、ダイアフラム上に歪ゲージ素子を配置して当該ダイアフラムの物理量を検出して電気信号に変換するセンサチップを備えた圧力センサが利用され、例えば、実用新案登録第２５３３３５７号に示される圧力センサが知られている。
この圧力センサ７は、図９に示すように、流体が流通する配管部材が接続されるジョイント部材１１と、流体の圧力をダイアフラム１２１で検出し、電気信号に変換する圧力センサチップ１２と、この圧力センサチップ１２により変換された電気信号を信号増幅処理して外部の測定装置等に出力する電子回路基板７３と、圧力センサチップ１２および電子回路基板７３を覆うケース７４とを備えている。
【０００３】
ジョイント部材１１は、内部に圧力導入用の空洞１１１が形成された筒状体であり、その先端側外周面には、前記配管部材と接続するための雄ネジ部１１２が形成されている。
圧力センサチップ１２は、受圧面となるダイアフラム１２１と、このダイアフラム１２１を囲む脚部１２２とを有し、脚部１２２が設けられる面とは反対側のダイアフラム１２１の上面には、多結晶シリコン等の半導体素子から構成される４つの歪ゲージ素子が配置されている（図９では図示略）。
これら４つの歪ゲージ素子は、ダイアフラム１２１の上面に形成されるプリント配線によって電気的に接続され、ダイアフラム１２１の上面には、４つ抵抗歪ゲージ素子から構成されるブリッジ回路が形成されている。このブリッジ回路の互いに対向する一対の端部には、電圧印加用の電極パッドが形成されるとともに、他の一対の端部には、電圧出力用の電極パッドが形成されている。
【０００４】
そして、このようなブリッジ回路には一定の電圧が印加され、ダイアフラム１２１の変形に応じて歪ゲージ素子の抵抗値が変化し、これに伴い、変化した電圧が電気信号として電圧出力用の電極から出力されるように構成されている。
圧力センサチップ１２は、支持台１５を介して前記ジョイント部材１１と接続され、支持台１５には、内部に圧力導入管１５１が形成され、前記圧力導入用の空洞１１１と、圧力センサチップ１２の脚部１２２に囲まれる空洞１２３とは、この圧力導入管１５１によって連通している。
【０００５】
圧力センサチップ１２の上方には、電子回路基板７３が設けられ、その外周部分がジョイント部材１１に支持されている。
この電子回路基板７３は、ダイアフラム１２１上面の歪ゲージ素子とボンディング線７３１によって電気的に接続されているとともに、リード線７３２、中継基板７３３を介して外部信号出力用の電線１６と電気的に接続されている。
尚、図９では図示を略したが、電子回路基板７３には、入力された電気信号を増幅して出力する電子回路となるＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）が搭載され、このＩＣおよび前記ボンディング線７３１は、キャップ７３４によって覆われ、保護されている。
【０００６】
このような圧力センサ７により流体の圧力変化を測定する場合、次のような手順で行われる。
▲１▼ ジョイント部材１１に接続された管材から供給される測定流体は、圧力導入用の空洞１１１、圧力導入管１５１から圧力センサチップ１２の空洞１２３に流れ込む。
▲２▼ 測定流体の圧力変化に応じて、ダイアフラム１２１が面外方向に変形し、ダイアフラム１２１の上面の歪ゲージ素子の抵抗値が変化する。これに伴い、ブリッジ回路における出力電圧が変化し、これを電気信号として電子回路基板７３に出力する。
▲３▼ この電気信号は、電子回路基板７３に搭載されたＩＣによって増幅され、リード線７３２、中継基板７３３、電線１６によって図９では図示しない表示装置、制御装置に伝達され、これらの装置によって測定、制御が行われる。
上述した圧力センサ７は機器等に組み込まれ、機器等の制御用の検出器として用いられることが多く、機器の他の動作部等の邪魔とならないようにする必要があるので、安定した性能を有する他、極力小型化、薄型化されたものであることが望ましい。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の圧力センサ７では、次のような問題がある。▲１▼ ダイアフラム１２１の上面に形成されるブリッジ回路と電子回路基板７３との接続は、従来より、ボンディング線７３１を用いたワイヤボンディングによって行われているが、ワイヤボンディング技術の性質上、電子回路基板７３と圧力センサチップ１２との間を所定間隔だけ離間させる必要がある。このため、図９から判るように、ケース７４の高さ寸法Ｈ０を小さくして圧力センサ７の小型化、薄型化を図ろうとしても限界がある。
▲２▼ また、ワイヤボンディングにより接続する場合、ダイアフラム１２１上の電極パッドにボンディング線７３１を１本ずつ接続しなければならない。従って、ボンディング線７３１の接続本数が多くなると、圧力センサ７の製造時間多くかかってしまううえ、ボンディング線７３１の接続箇所に応じて、圧力センサチップ１２、電子回路基板７３の位置合わせを行う必要があり、製造時、これらの位置制御が煩雑化してしまうという問題がある。
尚、このような問題は、上述した圧力センサ７のみならず、同じダイアフラム上に歪ゲージ素子が配置されたセンサチップを有する流量センサ、加速度センサ等でも同様の問題として把握される。
【０００８】
本発明の目的は、小型化、薄型化することのでき、かつ製造効率のよいセンサ及びセンサの製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るセンサは、ダイアフラム上に歪ゲージ素子を配置して当該ダイアフラムの物理量を検出して電気信号に変換するセンサチップを備えたセンサであって、前記歪ゲージ素子が配置されたダイアフラム面には、バンプを介してフレキシブル基板が設けられ、前記フレキシブル基板には、外周から当該フレキシブル基板の内側に向かう切欠部が少なくとも１以上形成され、このフレキシブル基板には、前記電気信号を処理する電子回路が設けられていることを特徴とする。
ここで、フレキシブル基板とは、プリント配線することが可能であり、かつロール状に巻き取ることができる可撓性のある基板をいい、例えば、ポリエステル、ポリイミド製の基板を採用することができる。
また、バンプは、ダイアフラム面上に形成された歪ゲージ素子と電子回路基板とを電気的に接続するのみでなく、センサチップとフレキシブル基板とを物理的に接合固定することができるものをいい、例えば、金バンプ、半田バンプ等が考えられる。
さらに、切欠部は、センサチップの温度変化に伴う熱膨張によって電子回路基板とセンサチップとのバンプによる接合部分に応力が発生しないように設けられ、バンプによる接合部の位置、箇所に応じて切欠部の場所、箇所を設定するのが好ましい。
【００１０】
このような本発明によれば、フレキシブル基板上の電子回路とダイアフラム上の歪ゲージ素子との電気的接続がバンプ接合によって行われるので、ダイボンディングにより、電極数に関係なく電極全部を一度にかつ高速に接続することが可能となり、センサの製造時間の大幅な短縮が可能となる。
また、バンプ接合であれば、ワイヤボンディングによる場合に比較してフレキシブル基板とセンサチップとの距離をより接近させて電気的接続を行うことが可能となるので、センサを小型化、薄型化することが可能となる。
さらに、フレキシブル基板に切欠部が形成されていれば、測定流体等の温度変化によりセンサチップが膨張、収縮し、フレキシブル基板との間に動きが生じても、その動きは切欠部で吸収され、バンプ接合部に作用する応力が低減され、バンプ接合部を長期に亘り良好な状態で保持することが可能となる。
【００１２】
また、上述したフレキシブル基板には、ダイアフラムの物理量に応じて出力される電気信号を補正する調整用トリミングパッドが設けられているのが好ましい。
すなわち、フレキシブル基板に調整用トリミングパッドが設けられているので、バンプ接合によりフレキシブル基板とセンサチップとを電気的に接続した後、直ちにセンサのゼロ調整、スパン調整を行うことが可能となり、バンプ接合を含む製造工程内で同時にセンサの調整をも済ませられ、高精度のセンサを効率よく製造することが可能となる。
【００１３】
さらに、上述した電子回路は、モールド剤によって被覆されているのが好ましい。
ここで、モールド剤としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の合成樹脂系の材料を採用するのが好ましい。
すなわち、電子回路がモールド剤によって被覆されているので、電気信号を処理する部分がモールド剤により保護され、センサの耐久性が向上し、特に、耐振動性能が向上する。
そして、上述したバンプとしては金バンプを採用することも考えられるのだが、好ましくは、錫および鉛の合金から構成される半田バンプを採用するのが好ましい。
すなわち、半田は、金等に比較して極めて廉価で入手することが可能であり、センサを構成する材料コストが低減され、センサの製造コストが低減される。
【００１４】
次に、本発明に係るセンサの製造方法は、ダイアフラム上に歪ゲージ素子を配置して当該ダイアフラムの物理量を検出して電気信号に変換するセンサチップと、前記歪ゲージ素子が配置されたダイアフラム面にバンプを介して設けられるフレキシブル基板と、このフレキシブル基板上に設けられる電子回路とを備えたセンサの製造方法であって、前記フレキシブル基板に打ち抜きにより、外周から当該フレキシブル基板の内側に向かう切欠部を形成する工程と、前記フレキシブル基板上に前記電子回路を設ける工程と、このフレキシブル基板および前記電子回路を前記バンプにより前記ダイアフラム上に接合する工程と、前記電子回路をモールド剤により被覆する工程とを備えていることを特徴とする。
すなわち、このような本発明によれば、電子回路が設けられる基板としてフレキシブル基板を採用しているので、ＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）技術を利用して、電子回路の基板上への設置、センサチップとフレキシブル基板との接合を連続して行うことが可能となり、センサを効率的にかつ迅速に製造することが可能となる。
【００１５】
以上において、通常は、フレキシブル基板上にＩＣ等の集積電子回路をバンプ接合した後、フレキシブル基板とセンサとのバンプ接合を行うが、好ましくは、電子回路およびフレキシブル基板のバンプ接合と、フレキシブル基板およびセンサチップのバンプ接合を同時に行うボンディングツールにより、前記フレキシブル基板上に前記電子回路を設ける工程と、前記フレキシブル基板を前記ダイヤフラム上に接合する工程と、を同時に済ませられるのがよい。
すなわち、１度のバンプ接合で電子回路およびフレキシブル基板の接合と、フレキシブル基板および圧力センサチップの接合とを同時に済ませられるので、センサの製造工程の簡素化が図られ、製造設備コストおよび製造管理コストの低減により、センサの製造コストの低減が図られる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
尚、以下の説明では、既に説明した部分又は部材と同一又は類似の部分等については、その説明を省略又は簡略する。
図１には、本発明の第１実施形態に係る圧力センサが示されている。
背景技術で説明した従来の圧力センサ７は、電子回路基板７３は、その外周部分がジョイント部材１１に支持され、電子回路基板７３と圧力センサチップ１２との電気的な接続はボンディング線７３１によって行われていた。そして、ワイヤボンディングを行うために、センサチップ１２と電子回路基板７３との間には所定間隔の隙間が設けられていた。
これに対して、第１実施形態に係る圧力センサ１は、圧力センサチップ１２上にバンプ２１を介してフレキシブル基板１３が設けられ、このフレキシブル基板１３と圧力センサチップ１２との電気的接続は、このバンプ２１によって行われている。
【００１７】
すなわち、図２、図３に示されるように、圧力センサチップ１２のダイアフラム１２１の歪ゲージ素子２２が配置される面には、バンプ２１を介してフレキシブル基板１３が配置され、フレキシブル基板１３の上面に設けられる電子回路となるＩＣ２３は、ゲル状のシリコーン樹脂からなるモールド剤２４によって覆われている。
圧力センサチップ１２のダイアフラム上面には、図３（Ａ）から判るように、４つの歪ゲージ素子２２から構成されるブリッジ回路２５が形成され、このブリッジ回路２５には、バンプ２１が接合される一対の電圧印加用パッド２５１と一対の電圧出力用パッド２５２が形成されている。
尚、このような圧力センサチップ１２は、ダイアフラム１２１にＣＶＤ法により酸化珪素の絶縁膜上に多結晶シリコンを形成し、フォトエッチングにより多結晶シリコンのゲージパターンを形成した後、電子ビーム蒸着によって各歪ゲージ素子２２を連絡するブリッジ回路２５を形成して製造される。
【００１８】
一方、ＩＣ２３が載せられるフレキシブル基板１３は、図３（Ｂ）に示されるように、圧力センサチップ１２の平面形状と略同形の円形状をなし、このフレキシブル基板１３には、その外周部分から内側となる円の中心方向に向かう６つの切欠部１３１が形成されているとともに、その中央部分にはＩＣ２３を取り付けるためのデバイスホール１３２が形成されている。
そして、これらの切欠部１３１によってフレキシブル基板１３は、６つの領域に分割され、６つの領域のうち、４つの領域１３３には、バンプ２１が挿通されるバンプ孔１３４が設けられている。
【００１９】
４つの領域１３３を除く残り２つの領域のうち、図３（Ｂ）中左下の領域１３５には、上述したリード線７３２が接続されるパッド１３６が３つ形成され、これらのパッド１３６のうち、２つがＩＣ２３等に電源を供給する電源用のパッドとされ、残り１つが外部出力用のパッドとされる。また、図３（Ｂ）中右上の領域１３７には、圧力センサ１のゼロ調整、スパン調整を行うための調整用トリミングパッド１３８が４つ設けられている。この４つの調整用トリミングパッド１３８は、サンプルデータを入出力してゼロ調整、スパン調整を行う調整用端子として用いられる。
ここで、図３では図示を略したが、フレキシブル基板１３の表面には、プリント配線が施され、上述したバンプ孔１３４、電源用および外部出力用のパッド１３６、調整用トリミングパッド１３８は、デバイスホール１３２に形成されるボンディング用リードに電気的に接続されている（図３（Ｂ）では図示略）。
【００２０】
このように、フレキシブル基板１３を６つの領域１３３、１３５、１３７に分割する切欠部１３１は、フレキシブル基板１３の外周部分から円形の中心方向に向かう所定寸法幅の溝部１３１Ａと、この溝部１３１Ａの内側先端部分に形成される円形部１３１Ｂとを備えている。
尚、溝部１３１Ａの幅寸法、円形部の半径は、温度変化に伴う圧力センサチップ１２の熱膨張率の大きさ、フレキシブル基板１３の柔らかさ、バンプ２１の接合強度等に応じて適宜変更する。
【００２１】
以上のような構成のフレキシブル基板１３は、図４に示す分解斜視図のように、上述した圧力センサチップ１２のダイアフラム１２１の上面にバンプ２１によって接合固定される。
すなわち、ダイアフラム１２１の上面に形成される電圧印加用パッド２５１、電圧出力用パッド２５２上にバンプ２１を対応配置するとともに、フレキシブル基板１３のバンプ孔１３４をこのバンプ２１の配置に合わせ、バンプ２１を加熱プレス溶着することにより、フレキシブル基板１３はダイアフラム１２１の上面に固定される。
ここで、バンプ２１は、錫、鉛の合金から構成される半田材料で構成され、バンプ２１を加熱プレス溶着すると、フレキシブル基板１３の物理的接合が行われるとともに、このバンプ２１を介して、電圧印加用パッド２５１、電圧出力用パッド２５２がバンプ孔１３４と電気的に接続され、さらに、フレキシブル基板１３上に形成されるプリント配線（図４では図示略）によりＩＣ２３と電気的に接続される。
【００２２】
次に、上述した圧力センサチップ１２上にフレキシブル基板１３をバンプ２１により接合する加工装置について、図５、図６に基づいて説明する。
加工装置３は、図５に示すように、第１の工程を構成する第１ボンド部３１と、第２の工程を構成する第２ボンド部３２と、第３の工程を構成するモールディング部３３と、フレキシブル基板１３を供給源となるフレキテープリール３４と、残材巻き取り用の巻き取りリール３５と、後述するポリイミドテープ３４１を反転する反転ローラ３６とを含んで構成される。
【００２３】
フレキテープリール３４には、フレキシブル基板１３の構成材料となる所定幅の帯状のポリイミドテープ３４１がロール状に巻き付けられている。
このポリイミドテープ３４１は、図６（Ａ）に示すように、その表面に予め打ち抜きによりフレキシブル基板１３が形成され、外周端部４箇所でポリイミドテープ３４１の他の部分とつながっている。
尚、ポリイミドテープ３４１の打ち抜きに際しては、同時にデバイスホール１３２、バンプ孔１３４、切欠部１３１も同時に形成し、さらに、前述した電源用、外部出力用のパッド１３６と、調整用トリミングパッド１３８を蒸着により形成しておく。また、デバイスホール１３２には、同時にボンディング用リード線を形成し、その先端にＩＣ２３をバンプ接合するためのバンプを設けておく。
【００２４】
第１ボンド部３１は、図６（Ｂ）に示すように、ポリイミドテープ３４１上にＩＣ２３を搭載する工程であり、ポリイミドテープ３４１の表面に形成されるフレキシブル基板１３およびＩＣ２３をバンプ接合する加熱ツール３１１と、バンプ接合に際して、フレキシブル基板１３を上方から押圧する第１ボンディングツール３１２とを備えている。
加熱ツール３１１は、図６（Ｂ）では図示を略したが、その上面に載置されるＩＣ２３を加熱するヒータが設けられているとともに、ポリイミドテープ３４１の供給速度に応じてＩＣ２３を連続供給する機構が設けられている。尚、このＩＣ２３の供給機構には、ＴＡＢ等において、フレキシブル基板にＩＣ実装する際に通常利用される供給機構と同様の公知の供給機構が採用されている。
第１ボンディングツール３１２は、前記加熱ツール３１１に対して進退自在に設けられ、この第１ボンディングツール３１２によってフレキシブル基板１３を押圧することにより、デバイスホール１３２に形成されたバンプとＩＣ２３の端子とが接合される。
【００２５】
第２ボンド部３２は、図５に示すように、ＩＣ２３が搭載されたフレキシブル基板１３を圧力センサチップ１２上にバンプ接合するとともに、フレキシブル基板１３をポリイミドテープ３４１の他の部分、すなわち、残材部分から切り離す工程であり、加熱ツール３２１、第２ボンディングツール３２２を備えている。尚、第２ボンド部３２の加熱ツール３２１には、図５では図示を略したが、ポリイミドテープ３４１の第２のボンド部３２に対する供給速度に応じて、予め別工程で製造された圧力センサチップ１２を連続供給することのできる機構が設けられる。尚、この連続供給機構は、上述した第１ボンド部の加熱ツール３１１に設けられるものと略同様の公知のものが用いられる。
また、第２ボンド部３２には、フレキシブル基板１３と圧力センサチップ１２とをバンプ接合するバンプ２１を供給するための機構も設けられている。
そして、フレキシブル基板１３が切り離されたポリイミドテープ３４１の残材は、上述した巻き取りリール３５によって巻き取られていく。
【００２６】
第３の工程を構成するモールディング部３３は、図５に示すように、圧力センサチップ１２を載置する載置台３３１と、圧力センサチップ１２上のフレキシブル基板１３にゲル状のシリコーン樹脂からなるモールド剤２４を供給するノズル３３２とを含んで構成される。
尚、載置台３３１には、図５では図示を略したが、ノズル３３２に圧力センサチップ１２を連続供給する機構が設けられているとともに、ノズル３３２によるモールド剤２４の供給時、電源用および外部出力用のパッド１３６、調整用トリミングパッド１３８がモールド剤２４によって被覆されないように、モールド剤２４の拡散を防止する機構が設けられている。
【００２７】
次に、上述した加工装置３を利用して、圧力センサ１の製造手順について説明する。
▲１▼ 第１ボンド部３１によってフレキテープリール３４から連続供給されるポリイミドテープ３４１上のフレキシブル基板１３とＩＣ２３とのバンプ接合を行う。
▲２▼ フレキシブル基板１３はポリイミドテープ３４１から切り離されていないため、ＩＣ２３とともにポリイミドテープ３４１は、反転ローラ３６に送られ、この反転ローラ３６によってＩＣ２３の搭載面が上面となるように反転される。
【００２８】
▲３▼ 反転ローラ３６によって反転された後、このポリイミドテープ３４１は、第２ボンド部３２に送られ、第２ボンディングツール３２２によって圧力センサチップ１２とフレキシブル基板１３とのバンプ接合が行われる。
同時に、フレキシブル基板１３の外周のポリイミドテープ３４１他の部分とつながっている箇所を第２ボンディングツール３２２の周縁部分に形成されるカッタで切断する（図５では図示略）。
▲４▼ 圧力センサチップ１２とフレキシブル基板１３とのバンプ接合の後、ＩＣ２３の上部をモールド剤２４で被覆し、所定の硬度となるまで養生する。
【００２９】
▲５▼ 他の工程で製作されたジョイント部材１１上に支持台１５を介して圧力センサチップ１２を固定した後、パッド１３６にリード線７３２をワイヤボンディングにより中継基板７３３と接続するとともに、調整用トリミングパッド１３８にサンプルデータを入出力する調整機器を接続する。
▲６▼ 調整機器によりゼロ調整、スパン調整を行った後、調整機器を取り外し、ケース１４とジョイント部材１１とを接合して圧力センサ１が完成する。
このようにして製造された圧力センサ１の使用方法、圧力測定方法は、背景技術で説明した従来の圧力センサ７と同様なので省略する。
【００３０】
前述のような第１実施形態によれば、次のような効果がある。
すなわち、フレキシブル基板１３上のＩＣ２３とダイアフラム１２１上の歪ゲージ素子２２から構成されるブリッジ回路２５との電気的接続がバンプ２１のバンプ接合によって行われるので、ダイボンディングにより、電極数、すなわち、パッド２５１、２５２の数に関係なく電極全部を一度にかつ高速に接続することができ、圧力センサ１の製造時間の大幅な短縮を図ることができる。
【００３１】
また、従来の圧力センサ７のように、電子回路基板７３と圧力センサチップ１２との電気的接続をワイヤボンディングにより行う場合、電子回路基板７３、圧力センサチップ１２間の距離をある程度確保しなければならないので、ケース７４の高さ寸法Ｈ０を少なくしようとしても限界があった。
一方、第１実施形態に係る圧力センサ１では、バンプ２１により電気的接続を行っているので、フレキシブル基板１３と圧力センサチップ１２との距離をより接近させることができ、図１から判るように、ケースの高さ寸法Ｈ１を少なくすることができ、圧力センサ１の小型化、薄型化を達成することができる。尚、具体的には、従来の圧力センサ７のケースの高さ寸法Ｈ０と比較すると、第１実施形態に係る圧力センサ１では、ケースの高さ寸法Ｈ１は略５mm短縮されている。
【００３２】
さらに、フレキシブル基板１３には、バンプ２１の配置に応じて複数の切欠部１３１が形成されているので、測定流体等の温度変化によって圧力センサチップ１２が膨張、収縮し、フレキシブル基板１３との間に動きが生じても、その動きを切欠部１３１で吸収することができ、バンプ接合部に作用する応力を低減することができ、バンプ接合部を長期に亘り良好な状態で保持することができる。
そして、フレキシブル基板１３に調整用トリミングパッド１３８が設けられているので、圧力センサ１の製造手順の▲５▼に示すように、製造後、直ちに圧力センサ１のゼロ調整、スパン調整を行うことができ、バンプ接合を含む製造工程内で同時に圧力センサ１の調整をも済ませられ、高精度の圧力センサ１を効率よく製造することができる。
【００３３】
また、フレキシブル基板１３の上面がモールド剤２４によって被覆されているので、電気信号を処理するＩＣ２３を被覆保護することができ、圧力センサ１の耐久性が向上し、特に、耐振動性能が向上する。
さらに、バンプ２１の材料として半田を使用しているので、金バンプ等に比較して、材料コストを低減することができ、圧力センサ１の製造コストを低減することができる。
【００３４】
そして、ＩＣ２３が設けられる基板としてフレキシブル基板１３を採用しているので、圧力センサ１の製造手順から判るように、ＴＡＢ技術を利用することにより、ＩＣ２３のフレキシブル基板１３上への設置（第１ボンド部３１）、圧力センサチップ１２とフレキシブル基板１３との接合（第２ボンド部３２）を連続して行うことができ、圧力センサ１を効率的にかつ迅速に製造することができる。
【００３５】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
前述の第１実施形態に係る圧力センサ１の製造方法では、圧力センサチップ１２とフレキシブル基板１３とをバンプ接合する加工装置３において、第１ボンド部３１でフレキシブル基板１３とＩＣ２３との接合を行った後、第２ボンド部３２でフレキシブル基板１３と圧力センサチップ１２とのバンプ接合を行っていた。
これに対して、第２実施形態に係る圧力センサ１の製造方法では、図７に示すように、圧力センサチップ１２とフレキシブル基板１３とをバンプ接合する加工装置５において、ＩＣ２３およびフレキシブル基板１３のバンプ接合と、圧力センサチップ１２およびフレキシブル基板１３のバンプ接合とは、１箇所のボンド部５１によって両者が同時に済ませられている点が相違する。
【００３６】
ボンド部５１は、加熱ツール５１１と、ボンディングツール５１２とを備え、加熱ツール５１１には、図７では図示を略したが、圧力センサチップ１２の供給機構と、ＩＣ２３の供給機構とが設けられ、これらの供給機構は、前述の第１実施形態で述べた加熱ツール３１１、３２１に設けられる供給機構と略同様の構造を有する。
また、ボンド部５１には、フレキシブル基板１３と圧力センサチップ１２とをバンプ接合するバンプ２１を供給するための機構も設けられている（図７では図示略）。
【００３７】
ボンディングツール５１１は、図７、図８に示すように、その端面にＩＣ２３を上面から押圧するＩＣ押圧部５１２Ａが形成されているとともに、バンプ２１の配置に対応する部分には、バンプ２１を加熱プレス溶着するために、バンプ押圧部５１２Ｂが形成されている。また、このボンディングツール５１２の外周には、その押圧方向に突出するリング状のカッタ５１２Ｃが形成され、このカッタ５１２Ｃにより、バンプ接合と同時にフレキシブル基板１３はポリイミドテープ３４１から切り離される。
【００３８】
加工装置５により、圧力センサチップ１２とフレキシブル基板１３とのバンプ接合を行う場合、フレキテープリール３４からポリイミドテープ３４１を連続供給し、ボンド部５１において、圧力センサチップ１２、フレキシブル基板１３、ＩＣ２３を同時にボンディングツール５１２により押圧してバンプ接合する。
そして、後は第１実施形態の製造手順と同様の手順で圧力センサ１が製造されていく。
【００３９】
以上のような第２実施形態によれば、前述した第１実施形態の効果に加えて以下のような効果がある。
すなわち、ボンド部５１のみでフレキシブル基板１３およびＩＣ２３の接合と、フレキシブル基板１３および圧力センサチップ１２の接合とを同時に済ませられるので、第１実施形態における加工装置３のように反転ローラ３６等の設備を必要とせず、圧力センサ１の製造工程の簡素化を図ることができ、製造設備コストおよび製造管理コストの低減により、圧力センサ１の製造コストの低減を図ることができる。
【００４０】
尚、本発明は、前述の各実施形態に限定されるものではなく、次に示すような変形等をも含むものである。
すなわち、前述の各実施形態では、圧力センサ１について本発明を採用していたが、これに限らず、ダイアフラムとこのダイアフラムの上面に形成される歪ゲージ素子とを備えた流量センサ、加速度センサ等であってもよい。
また、前述の各実施形態では、フレキシブル基板１３の材料としてポリイミドを採用していたが、これに限らず、ポリエステル製のフレキシブル基板に本発明を利用してもよい。要するにフレキシブル基板の材質、形状寸法等は、ロール状に巻き取り可能であること、表面にプリント配線ができること等の要求性能に応じて適宜決定すればよい。
【００４１】
さらに、前述の第１実施形態では、バンプ２１には、半田材料から構成されるものを用いていたが、これに限らず、金バンプ等を用いてもよい。要するに、センサの使用条件、暴露条件等に応じてバンプの材料は適宜決定すればよい。
そして、前述の実施形態では、モールド剤２４の材料としてゲル状のシリコーン樹脂を採用していたが、これに限らず、エポキシ系樹脂を採用してもよい。
その他、本発明の実施の際の具体的な構造及び形状等は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等としてもよい。
【００４２】
【発明の効果】
前述のような本発明のセンサによれば、センサチップ上にバンプを介してフレキシブル基板が設けられているので、センサチップとフレキシブル基板との距離を接近させてセンサを小型化、薄型化することができる。また、電子回路が設けられる基板にフレキシブル基板を採用しているので、ＴＡＢによる連続製造ができ、センサの製造効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るセンサを表す断面図である。
【図２】前述の実施形態におけるセンサチップおよびフレキシブル基板の構造を表す断面図である。
【図３】前述の実施形態におけるセンサチップおよびフレキシブル基板の上面図である。
【図４】前述の実施形態におけるセンサチップおよびフレキシブル基板の接合構造を表す分解斜視図である。
【図５】前述の実施形態におけるセンサの製造方法を実現する加工装置を表す模式図である。
【図６】前述の実施形態における加工装置の第１の工程を表す模式図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係るセンサの製造方法の要部を表す部分断面図である。
【図８】前述の実施形態における第２の工程に用いられる第２ボンディングツールの押圧面を表す平面図である。
【図９】従来の圧力センサを表す断面図である。
【符号の説明】
１ センサ（圧力センサ）
１２ センサチップ
１３ フレキシブル基板
２１ バンプ
２２ 歪ゲージ素子
２３ 電子回路（ＩＣ）
２４ モールド剤
３１ 第１の工程（第１ボンド部）
３２ 第２の工程（第２ボンド部）
３３ 第３の工程（モールディング部）
５１ 第１の工程および第２の工程を同時に行うボンド部
１２１ ダイアフラム
１３１ 切欠部
１３８ 調整用トリミングパッド
５１２ ボンディングツール

Claims (6)

1. ダイアフラム上に歪ゲージ素子を配置して当該ダイアフラムの物理量を検出して電気信号に変換するセンサチップを備えたセンサであって、
   前記歪ゲージ素子が配置されたダイアフラム面には、バンプを介してフレキシブル基板が設けられ、
   前記フレキシブル基板には、外周から当該フレキシブル基板の内側に向かう切欠部が少なくとも１以上形成され、
   このフレキシブル基板には、前記電気信号を処理する電子回路が設けられていることを特徴とするセンサ。
2. 請求項１に記載のセンサにおいて、
   前記フレキシブル基板には、前記ダイアフラムの物理量に応じて出力される前記電気信号を補正する調整用トリミングパッドが設けられていることを特徴とするセンサ。
3. 請求項１又は請求項２に記載のセンサにおいて、
   前記電子回路は、モールド剤によって被覆されていることを特徴とするセンサ。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載のセンサにおいて、
   前記バンプは、錫および鉛の合金からなる半田バンプであることを特徴とするセンサ。
5. ダイアフラム上に歪ゲージ素子を配置して当該ダイアフラムの物理量を検出して電気信号に変換するセンサチップと、前記歪ゲージ素子が配置されたダイアフラム面にバンプを介して設けられるフレキシブル基板と、このフレキシブル基板上に設けられる電子回路とを備えたセンサの製造方法であって、
   前記フレキシブル基板に打ち抜きにより、外周から当該フレキシブル基板の内側に向かう切欠部を形成する工程と、
   前記フレキシブル基板上に前記電子回路を設ける工程と、
   このフレキシブル基板を前記バンプにより前記ダイアフラム上に接合する工程と、
   前記電子回路をモールド剤により被覆する工程とを備えていることを特徴とするセンサの製造方法。
6. 請求項５に記載のセンサの製造方法において、
   前記電子回路は、前記フレキシブル基板とバンプにより接合され、
   この電子回路および前記フレキシブル基板のバンプ接合と、前記フレキシブル基板および前記センサのバンプ接合とを同時に行うボンディングツールにより、
   前記フレキシブル基板上に前記電子回路を設ける工程と、
   前記フレキシブル基板を前記ダイヤフラム上に接合する工程と、
   が同時に行われることを特徴とするセンサの製造方法。

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