JP4601417B2 - 圧力検出装置用パッケージおよび圧力検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、圧力を検出するための圧力検出装置に用いられる圧力検出装置用パッケージおよび圧力検出装置に関する。

従来、圧力を検出するための圧力検出装置として静電容量型の圧力検出装置が知られている。この静電容量型の圧力検出装置に用いられるパッケージは、下記特許文献１に記載されているように、半導体素子が搭載される搭載部を有する絶縁基体と、絶縁基体の表面に形成された静電容量形成用の第１の電極と、絶縁基体の表面に可撓な状態で接合されたダイアフラムと、このダイアフラムの表面に第１の電極に対向するように被着された静電容量形成用の第２の電極とを備えている。そして、第１の電極および第２の電極により静電容量を形成するために、これら電極間に所定の間隔を設ける必要があり、ダイアフラムと絶縁基体との間にスペーサを備えている。

このような圧力検出装置用パッケージは、絶縁基体とダイアフラムとは、第１の電極を取り囲むようにして形成されたスペーサの上面に設けられた第１の金属層と、ダイアフラム表面の外周部に設けられた第２の金属層とが銀（Ａｇ）−銅（Ｃｕ）合金や金（Ａｕ）−錫（Ｓｎ）合金等の導電性の接合材によって接合されている。
特開２００１−３５６０６４号公報

しかしながら、このような従来のパッケージにおいて、圧力検出の感度を向上させることを目的に、例えば、静電容量形成用の第１の電極および第２の電極のうち一方の電極が他方の電極より小さく形成された構造を採用するとともに、小型化を図る場合には、第１の電極と第２の電極との位置合わせの精度をより向上させる必要があった。すなわち、圧力検出装置の感度を向上させつつ小型化を図る場合には、第１の電極と第２の電極との位置ずれによる検出精度の低下が顕著に現れるため、第１の電極が形成された絶縁基体と第２の電極が形成されたダイアフラムとの位置合わせの精度をさらに向上させる必要があった。

また、従来のパッケージにおいて小型化を図る場合に、第１の金属層と第２の金属層との間に介在する余分な接合材が絶縁基体等に流れ出て、絶縁基体に余分な接合材の塊が形成される可能性があった。そして、この余分な接合材が固まる際に、余分な接合材が第１の金属層および第２の金属層を引き剥がす可能性があった。第１の金属層および第２の金属層が引き剥がされてしまうと、絶縁基体にダイアフラムを接合することが困難となる。

本発明はかかる従来の問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、圧力の検出精度を向上させつつ小型化を図り、信頼性の高い圧力検出装置用のパッケージおよび圧力検出装置を提供することにある。

本発明の圧力検出装置用パッケージは、半導体素子が搭載される搭載部を有する絶縁基体と、該絶縁基体の表面に形成された静電容量形成用の第１の電極と、前記絶縁基体の表面に形成され、前記半導体素子の電極に電気的に接続される第１の金属層と、前記絶縁基体の前記表面と対向して配置された、八角平板状のダイアフラムと、該ダイアフラムの表面に、前記第１の電極に対向するように形成された静電容量形成用の第２の電極と、前記ダイアフラムの前記表面に形成され、前記第２の電極に電気的に接続されているとともに接合材を介して前記第１の金属層に電気的に接続された第２の金属層と、前記絶縁基体の前記表面の前記第１の電極の周囲に形成され、前記ダイアフラムが配置される領域を規定する、四角の枠状の突起部とを備え、前記ダイアフラムと前記枠状の突起部との間に空白領域が部分的に形成されていることを特徴とするものである。

本発明の圧力検出装置用パッケージは、絶縁基体の表面とダイアフラムの前記表面との間に設けられ、前記第１の電極と前記第２の電極との間隔を規定するスペーサを備えていることを特徴とするものである。

本発明の圧力検出装置用パッケージは、絶縁基体、ダイアフラム、枠状の突起部、スペーサが同じ材料からなることを特徴とするものである。

本発明の圧力検出装置用パッケージは、第１の金属層の一部が絶縁基体と枠状の突起部とに挟まれて形成されていることを特徴とするものである。

本発明の圧力検出装置は、本発明の圧力検出装置用パッケージと、この圧力検出装置用パッケージの搭載部に搭載され、ダイアフラムに加わる圧力を検出する半導体素子とを備えていることを特徴とするものである。

本発明の圧力検出装置用パッケージは、半導体素子が搭載される搭載部を有する絶縁基体の表面の第1の電極の周囲に形成され、ダイアフラムが配置される領域を規定する枠状の突起部を備え、ダイアフラムと枠状の突起部との間に空白領域が部分的に形成されていることにより、圧力の検出精度を向上させつつ小型化を図り、信頼性を向上させることができる。

すなわち、本発明の圧力検出装置用パッケージは、絶縁基体の表面の第１の電極の周囲に形成され、ダイアフラムが配置される領域を規定する枠状の突起部を備えることにより、ダイアフラムを絶縁基体の表面に対向する位置に配置する際に、枠状の突起部をダイアフラムと絶縁基体との位置合わせに用いてダイアフラムの全周にわたって位置ずれを抑制し、ダイアフラムを絶縁基体の表面の所定の位置に精度良く配置することができ、第１の電極と第２の電極との位置精度を高いものとすることができる。従って、検出精度のばらつきを低減させ、また、外部圧力の検出精度を向上させつつ小型化を図ることが可能となる。

また、ダイアフラムと枠状の突起部との間に、部分的に空白領域が形成されていることにより、絶縁基体にダイアフラムを接合させる際に発生する余分な接合材は、部分的に形成された空白領域に分散されて逃げるため、接合材の塊が形成されることがなく、接合材の塊の形成によって第１の金属層が絶縁基体から引き剥がされるのを有効に抑制することができるようになる。従って、ダイアフラムを絶縁基体の所定の位置に精度よく接合させることが可能となる。

また、本発明の圧力検出装置用パッケージは、空白領域が、ダイアフラムの周辺に複数形成されていることにより、絶縁基体にダイアフラムを接合させる際に発生する余分な接合材は、複数形成された空白領域に分散されて逃げることから、各空白領域における余分な接合材の量が少なくなり接合材の塊の形成を抑制できるため、第１の金属層が絶縁基体から引き剥がされるのを有効に抑制することができるようになる。従って、ダイアフラムを絶縁基体の所定の位置に精度よく接合させることが可能となる。

また、本発明の圧力検出装置用パッケージは、複数の空白領域が、ダイアフラムの周辺に均等に配置されていることにより、絶縁基体にダイアフラムを接合させる際に発生する余分な接合材は、複数の空白領域に各々均等に分散されて逃げることとなり、各空白領域における余分な接合材の量が少なくなり接合材の塊の形成を抑制できるため、第１の金属層が絶縁基体から引き剥がされるのを有効に抑制することができる。従って、ダイアフラムを絶縁基体の所定の位置に精度よく接合させることが可能となる。また、第1の金属層と第２の金属層との間に介在する接合材の厚みを均一に保つことができるため、第１の電極と第２の電極との間隔も均一にすることができる。従って、外部の圧力の検出精度のばらつきを低減して検出精度を向上させることが可能となる。

また、本発明の圧力検出装置用パッケージは、絶縁基体の表面とダイアフラムの表面との間に設けられ、第１の電極と第２の電極との間隔を規定するスペーサを備えていることにより、スペーサを薄く形成して、静電容量を形成する第１の電極と第２の電極との間隔を小さなものとすることができる。すなわち、第１の電極と第２の電極との間隔を小さくすることにより、所望の静電容量を形成する第１の電極と第２の電極との対向面積を小さくしてダイアフラムを小さく形成することができる。従って、本発明の圧力検出装置用パッケージをより小型化することが可能となる。

また、スペーサにより第１の電極と第２の電極との間隔が規定されることにより、精度の高い静電容量を検出することができる。すなわち、スペーサは、ダイアフラムに外圧が繰り返し印加された際に、ダイアフラムの撓みが外圧に対して常に比例して撓むようにダイアフラムを支持固定させることが可能となり、ダイアフラムの一定の圧力に対する撓みのばらつきを抑制させることができる。従って、外部の圧力を精度精度を向上させ、また、検出精度のばらつきを低減させることが可能となる。

また、本発明の圧力検出装置用パッケージは、絶縁基体、ダイアフラム、枠状の突起部、スペーサが同じ材料からなることにより、外部の圧力を精度良く検出することができる。すなわち、ダイアフラムを絶縁基体の表面に対向する位置に配置する際に、ダイアフラムと突起部とが擦れてしまってダイアフラムや突起部が欠けたり、擦れた際に屑が発生したりして、屑が絶縁基体とダイアフラムとの間に介在してしまう可能性を低減させることができる。従って、外部の圧力を精度良く検出することが可能となる。

また、静電容量を検出するための絶縁基体とダイアフラム、ダイアフラムが配置される領域を規定する枠状の突起部、および絶縁基体とダイアフラムの間隔を規定するスペーサは同じ材質から成ることから、各々の機械的強度が同じものであるため、外部の圧力に対して各々の当接部に塑性変形が発生しにくく、かつ、各々の熱膨張に差がないため、外気の温度変化によって各々の間に歪みが発生しにくくなり、各々を所定の位置に精度よく配置させることができる。従って、外部の圧力を精度良く検出することができるとともに、広範囲の温度環境の元に使用することができ、汎用性の高い圧力検出装置用パッケージとすることが可能となる。

また、本発明の圧力検出装置用パッケージは、第１の金属層の一部が絶縁基体と枠状の突起部とに挟まれて形成されていることにより、ダイアフラムを絶縁基体の所定の位置に精度よく接合させることができる。すなわち、絶縁基体にダイアフラムを接合させる際に、発生する余分な接合材の塊が形成されて第１の金属層が絶縁基体から引き剥がされようとしても第１の金属層の一部が絶縁基体と枠状の突起部とに挟まれて形成されていることから、第１の金属層が絶縁基体から引き剥がされるのを有効に抑制することができる。従って、ダイアフラムを絶縁基体の所定の位置に精度よく接合させることが可能となる。

本発明の圧力検出装置は、本発明の圧力検出装置用パッケージと、この圧力検出装置用パッケージの搭載部に搭載され、ダイアフラムに加わる圧力を検出する半導体素子とを備えていることにより、外部の圧力の検出精度を向上させつつ小型化を図ることが可能となる。

本発明の圧力検出装置用パッケージを添付の図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の圧力検出装置用パッケージの実施の形態の構造を示す平面図であり、図２は、図１に示した圧力検出装置用パッケージのＸ−Ｘ’線における断面図である。本発明の圧力検出装置用パッケージは、表面に第１の電極７が形成された絶縁基体１と、第２の電極９を有するダイアフラム２と、絶縁基体１とダイアフラム２との間に形成されたスペーサ１３と、絶縁基体１の表面の第１の電極７の周囲に形成された突起部１２とを備えている。

絶縁基体１は、酸化アルミニウム質焼結体，窒化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体，炭化珪素質焼結体，窒化珪素質焼結体，ガラス−セラミックス等の電気絶縁材料から成る積層体である。絶縁基体１は、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、次のようにして製造される。まず、酸化アルミニウム，酸化珪素，酸化マグネシウム，酸化カルシウム等のセラミック原料粉末に、適当な有機バインダ，溶剤，可塑剤，分散剤を添加混合して泥漿状となすとともに、これをドクターブレード法を用いてシート状に成形することにより複数枚のセラミックグリーンシートを得る。しかる後、これらのセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工，積層加工，切断加工を施すことにより絶縁基体１用の生セラミック成形体を得る。そして、この生セラミック成形体を約１６００℃の温度で焼成することにより、絶縁基体１が製造される。

絶縁基体１は、一方の面（図２では下面）に、半導体素子３が収容される凹部１ａが形成されており、半導体素子３を収容する容器として機能する。そして、この凹部１ａの底面の中央部に、半導体素子３が搭載される搭載部１ｂが形成されている。この搭載部１ｂに半導体素子３が搭載されるとともに、半導体素子３が凹部１ａ内において例えばエポキシ樹脂等の樹脂製封止材４により覆われることにより、半導体素子３が封止される。

なお、この例では、半導体素子３は、樹脂製封止材４によって覆われることにより封止されるが、絶縁基体１の一方の面に金属やセラミックスから成る蓋体を凹部１ａを塞ぐように接合させることにより封止されてもよい。

また、搭載部１ｂには半導体素子３の各電極と電気的に接続される複数の配線導体５が導出されており、この配線導体５と半導体素子３の各電極を半田バンプ等の導電性材料から成る導電性接合材６を介して接合させることにより、半導体素子３の各電極と各配線導体５とが電気的に接続されるとともに半導体素子３が搭載部１ｂに固定される。なお、図２に示した例では、半導体素子３の電極と配線導体５とが半田バンプを介して接続される構造としたが、半導体素子３の電極と配線導体５とはボンディングワイヤ等の他の電気的接続手段により接続されてもよい。

配線導体５は、半導体素子３の各電極を外部電気回路および第１の電極７，第２の電極９に電気的に接続するための導電路として機能し、その一部は絶縁基体１の一方の面（図２では下面）の外周部に導出され、別の一部は第１の電極７，第２の電極９に電気的に接続されている。そして、半導体素子３の各電極がこれら配線導体５に半田バンプ等の導電性接合材６を介して電気的に接続されるとともに半導体素子３が樹脂製封止材４で封止された後、配線導体５の絶縁基体１の一方の面（図２では下面）の外周部に導出された部位が外部電気回路基板の配線導体（図示せず）に半田等の導電性接合材を介して接合されることにより、内部に収容される半導体素子３が外部電気回路に電気的に接続されることとなる。

このような配線導体５は、Ｗ，Ｍｏ，Ｃｕ，Ａｇ等の金属粉末メタライズから成り、Ｗ等の金属粉末に適当な有機バインダ，溶剤，可塑剤，分散剤等を添加混合して得たメタライズペーストを従来周知のスクリーン印刷法を採用して絶縁基体１用のセラミックグリーンシートに所定のパターンに印刷塗布し、これを絶縁基体１用の生セラミック成形体とともに焼成することによって絶縁基体１の内部および表面に所定のパターンに形成される。なお、配線導体５の露出表面には、配線導体５が酸化腐食することを防止するとともに、配線導体５と半田等の導電性接合材６との接合を良好なものとするために、厚みが１〜１０μｍ程度のニッケル（Ｎｉ）メッキ層と厚みが０．１〜３μｍ程度の金（Ａｕ）メッキ層とが順次被着されていることが好ましい。

ダイアフラム２は、絶縁基体１の表面（図２では、絶縁基体１の上面）に対向する位置に配置されている。このダイアフラム２は、絶縁基体１との間に密閉空間を形成するように取着されている。ダイアフラム２は、酸化アルミニウム質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体，窒化珪素質焼結体，炭化珪素質焼結体，ガラスセラミックス等の電気絶縁材料から成る厚みが０．０１〜５ｍｍの八角平板状のものであり、外部の圧力に応じて絶縁基体１側に撓む。

このとき、ダイアフラム２は八角平板状であることから、ダイアフラム２の各辺の中央部と角部とで接合材１１の幅の差が小さく、そのため第１の金属層８の上面に第２の金属層１０を接合する際に、接合材１１が一部分に大きく集中することなく、接合材１１の厚みが均一となる。したがって、本発明の圧力センサ素子収納用パッケージによれば、第１の電極７と第２の電極９との間に形成される静電容量が大きくばらつくことがない。

なお、接合材１１は、Ａｇ−Ｃｕ合金やＡｕ−Ｓｎ合金等の導電性のろう材が使用され、通常であれば、その厚みが１０〜１５０μｍであることが好ましい。１０μ未満の場合、十分な接合強度を得ることができないとともに、メニスカスの形成も難しくなる。１５０μを超えると、接合材１１が第１の金属層８および第２の金属層１０の表面から取れてしまう可能性があり不適である。

また、静電容量型の圧力検出装置は、８０ｋＰａ（低圧用圧力検出装置）〜２０００ｋＰａ（高圧用圧力検出装置）の圧力の元で使用されることが一般的であり、ダイアフラム２は、その厚みが０．０１ｍｍ未満では、その機械的強度が小さくなり、これに例えば８０ｋＰａ程度の大きな外部圧力が加わった場合に破損しやすくなり、他方、５ｍｍを超えると、例えば２０００ｋＰａ程度の圧力では撓みにくくなり、圧力検出用のダイアフラム２としては不適なものとなりやすい。したがって、ダイアフラム２の厚みは０．０１〜５ｍｍの範囲が好ましい。

このようなダイアフラム２は、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、次のようにして製造される。まず、酸化アルミニウム，酸化珪素，酸化マグネシウム，酸化カルシウム等のセラミック原料粉末に適当な有機バインダ，溶剤，可塑剤，分散剤を添加混合して泥漿状となすとともに、これをドクターブレード法を用いてシート状に成形することによりセラミックグリーンシートを得る。しかる後、このセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工や切断加工を施すことによりダイアフラム２用の生セラミック成形体を得る。そして、この生セラミック成形体を約１６００℃の温度で焼成することにより、ダイアフラム２が製作される。

また、ダイアフラム２の密閉空間の内側となる面（図２では下面）の中央部には、静電容量形成用の第２の電極９が被着されている。この第２の電極９は、第１の電極７と対向するように配置されていることによって、感圧素子用の静電容量を形成するための電極として機能する。

第１の電極７は、絶縁基体１の他方の面（図２では上面）の中央部に形成されている。この第１の電極７は、第２の電極９とともに感圧素子用の静電容量を形成するためのものであり、例えば円形状のパターンに形成されている。そして、この第１の電極７には、配線導体５ａが電気的に接続され、この配線導体５ａに半導体素子３の電極が半田バンプ等の導電性接合材６を介して接続されることにより、半導体素子３の電極と第１の電極７とが電気的に接続される。

このような第１の電極７は、Ｗ，Ｍｏ、Ｃｕ、Ａｇ等の金属粉末メタライズから成り、Ｗ等の金属粉末に適当な有機バインダ、溶剤、可塑剤、分散剤を添加混合して得たメタライズペーストを従来周知のスクリーン印刷法を採用して絶縁基体１用のセラミックグリーンシートに印刷塗布し、これを焼成することによって絶縁基体1の上面中央部に所定のパターンに形成される。なお、第１の電極７の露出する表面には、第一電極７が酸化腐食するのを防止するために、厚みが１〜１０μｍ程度のＮｉめっき層が被着されていることが好ましい。

また、第２の電極９は、ダイアフラム２の絶縁基体１と対向する面（図２では下面）の表面に形成されている。Ｗ，Ｍｏ、Ｃｕ、Ａｇ等の金属粉末メタライズからなり、Ｗ等の金属粉末に適当な有機バインダ、溶剤、可塑剤、分散剤を添加混合して得たメタライズペーストを従来周知のスクリーン印刷法を採用してダイアフラム２用のセラミックグリーンシートに印刷塗布し、これを焼成することによってダイアフラム２の下面中央部に所定のパターンに形成される。なお、第２の電極９の露出する表面には、第２の電極９が酸化腐食することを防止するために、厚みが１〜１０μｍ程度のＮｉめっき層が被着されているのが好ましい。

突起部１２は、絶縁基体１の表面（図２では上面）の第１の電極７の周囲に枠状に形成されている。突起部１２は、ダイアフラム２が配置される領域を規定するものである。すなわち、突起部１２は、ダイアフラム２を絶縁基体１の表面の対向する位置に配置する際に、位置合わせに用いて、ダイアフラム２を絶縁基体１の表面の所定の位置に精度良く配置させることができ、第１の電極７と第２の電極９との位置精度を高いものとすることができる。

なお、突出部１２は、四角の枠状に形成されているとともに、ダイアフラム２より突出して形成されている。この構成により、圧力検出装置用パッケージを取り扱う際に、ダイアフラム２の外辺や角部に装置等が接触する可能性を低減させ、ダイアフラム２が割れることを防止することができる。

このような突起部１２は、酸化アルミニウム質焼結体，窒化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体，炭化珪素質焼結体，窒化珪素質焼結体，ガラス−セラミックス等の電気絶縁材料から成る。例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、次のようにして形成される。まず、酸化アルミニウム，酸化珪素，酸化マグネシウム，酸化カルシウム等のセラミック原料粉末に適当な有機バインダ，溶剤，可塑剤，分散剤を添加混合して泥漿状となすとともに、これをドクターブレード法を用いてシート状に成形することによりセラミックグリーンシートを得る。しかる後、このセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工や切断加工を施すことによりダイアフラム２用の生セラミック成形体を得る。そして、この生セラミック成形体を絶縁基体１となる生セラミック成形体とともに、約１６００℃の温度で焼成することにより絶縁基体１の表面の第1の電極７の周囲に枠状に形成される。

第１の金属層８は、絶縁基体１の他方の面（図２は上面）の第１の電極７の周囲に被着されている。第１の金属層８は、第２の金属層１０にＡｇ−Ｃｕ合金やＡｕ−Ｓｎ合金等の導電性の接合材１１にて接合されることでダイアフラム２の第２の電極９に電気的に接合される。この第１の金属層８には、配線導体５の一つである配線導体５ｂが電気的に接続されており、この配線導体５ｂに半導体素子３の電極が半田バンプ等の導電性接合材６を介して電気的に接続されることにより、第１の金属層８に電気的に接続された第２の電極９と半導体素子３の電極とが電気的に接続される。

このような第１の金属層８は、Ｗ，Ｍｏ、Ｃｕ、Ａｇ等の金属粉末メタライズから成り、Ｗ等の金属粉末に適当な有機バインダ、溶剤、可塑剤、分散剤、を添加混合して得たメタライズペーストを、スクリーン印刷法により絶縁基体１用のセラミックグリーンシートに印刷塗布し焼成することによって、絶縁基体１の他方の面の第１の電極７の周囲に枠状の所定のパターンで形成される。

なお、第１の金属層８の露出する表面には、第１の金属層８が酸化腐食することを防止するとともに、後述する第２の金属層１０との接合を強固にするために、厚みが１〜１０μｍ程度のＮｉメッキ層が被着されているのが好ましい。

第２の金属層１０は、ダイアフラム２の第２の電極９の周囲（図２ではダイアフラム２の下面）に形成されている。第２の金属層１０は、第２の電極９および第１の金属層８に接続されているとともに、配線導体５ｂに半導体素子３の電極が半田バンプ等の導電性接合材６を介して接続されることにより、半導体素子３の電極と第２の電極９とが電気的に接続される。

第２の金属層１０は、Ｗ，Ｍｏ、Ｃｕ、Ａｇ等の金属粉末メタライズから成り、Ｗ等の金属粉末に適当な有機バインダ、溶剤、可塑剤、分散剤、を添加混合して得たメタライズペーストをスクリーン印刷法によりダイアフラム２用のセラミックグリーンシートに印刷塗布し焼成することによって、ダイアフラム２の第２の電極９の周囲に枠状のパターンで形成される。なお、第２の金属層１０の露出する表面には、第２の金属層１０が酸化腐食することを防止するとともに、第１の金属層８との接合を強固にするために、厚みが１〜１０μｍ程度のニッケルめっき層が被着されている。

なお、第２の電極９は、図２の本発明の実施の形態の例において、第２の電極９をダイアフラム２の絶縁基体１と対向する面（図２では下面）の中央部に被着させるとともに、第２の電極９の周囲のダイアフラム２の主面に第２の電極９と電気的に接続される第２の金属層１０を別に形成しているが、ダイアフラム２の絶縁基体１と対向する面（図２では下面）に、スペーサ１３の接する部位を除くほぼ全面に被着させ、第２の電極９の外周部を第２の金属層１０としてもよい。

このような、第１の金属層８と第２の金属層１０とが、第１の電極７と第２の電極９との間に空間が形成されるようにして接合されることで、第１の電極７および第２の電極９の対向面積および第１の電極７および第２の電極９の間隔に応じた所定の静電容量が形成される。そして、ダイアフラム２の上面に外部の圧力が加わると、その圧力に応じてダイアフラム２が絶縁基体１側に撓んで第１の電極７と第２の電極９との間隔が変わり、それにより第１の電極７と第２の電極９との間の静電容量が変化するので、外部の圧力の変化を静電容量の変化として感知する感圧素子として機能する。そして、この静電容量の変化が、配線導体５ａ，５ｂを介して凹部１ａ内に収容される半導体素子３に伝達され、これを半導体素子３で演算処理されることによって外部の圧力の大きさを検出することができる。すなわち、半導体素子３は、第１の電極７と第２の電極９との間の静電容量の変化に基づいてダイアフラム２に加わる圧力を検出する。

本発明の圧力検出装置用パッケージは、半導体素子３が搭載される搭載部１ｂを有する絶縁基体１の表面の第1の電極７の周囲に形成され、ダイアフラム２が配置される領域を規定する枠状の突起部１２を備えていることにより、圧力の検出精度を向上させつつ小型化を図ることができる。すなわち、本発明の圧力検出装置用パッケージは、絶縁基体１の表面の第１の電極７の周囲に形成され、ダイアフラム２が配置される領域を規定する枠状の突起部１２を備えることにより、ダイアフラム２を絶縁基体１の表面に対向する位置に配置する際に、枠状の突起部１２をダイアフラム２と絶縁基体１との位置合わせに用いてダイアフラム２の全周にわたって位置ずれを抑制し、ダイアフラム２を絶縁基体１の表面の所定の位置に精度良く配置することができ、第１の電極７と第２の電極９との位置精度を高いものとすることができる。従って、検出精度のばらつきを低減させ、また、外部圧力の検出精度を向上させつつ小型化を図ることが可能となる。

なお、ダイアフラム２と絶縁基体１との位置合わせは、ダイアフラム２の外辺を枠状の突起部１２の内壁にて位置合わせさせるため、ダイアフラム２の外辺と枠状の突起部１２の内壁とは少なくとも２箇所で接するようにすることで、位置合わせの精度を高くすることができる。

また、ダイアフラム２と枠状の突起部１２との間に、部分的に空白領域１４が形成されていることにより、絶縁基体１にダイアフラム２を接合させる際に発生する余分な接合材１１は、部分的に形成された空白領域１４に分散されて逃げるため、接合材１１の塊が形成されることがなく、接合材１１の塊の形成によって第１の金属層８が絶縁基体１から引き剥がされるのを有効に抑制することができるようになる。従って、ダイアフラム２を絶縁基体１の所定の位置に精度よく接合させることが可能となる。

また、本発明の圧力検出装置用パッケージは、空白領域１４は、ダイアフラム２の周辺に複数形成されているのが好ましい。この構成により、絶縁基体１にダイアフラム２を接合させる際に発生する余分な接合材１１は、複数形成された空白領域１４に分散されて逃げることから、各空白領域１４における余分な接合材１１の量が少なくなり接合材１１塊の形成を抑制できるため、第１の金属層８が絶縁基体１から引き剥がされるのを有効に抑制することができるようになる。従って、ダイアフラム２を絶縁基体１の所定の位置に精度よく接合させることが可能となる。

また、本発明の圧力検出装置用パッケージは、複数の空白領域１４がダイアフラム２の周辺に均等に配置されているのが好ましい。この構成により、絶縁基体１にダイアフラム２を接合させる際に発生する余分な接合材１１は、複数の空白領域１４に各々均等に分散されて逃げることとなり、各空白領域１４における余分な接合材１１の量が少なくなり接合材１１の塊の形成を抑制することができるため、第１の金属層８が絶縁基体１から引き剥がされるのを有効に抑制することができるようになる。従って、ダイアフラム２を絶縁基体１の所定の位置に精度よく接合させることが可能となる。また、第1の金属層８と第２の金属層１０との間に介在する接合材１１の厚みを均一に保つことができるため、第１の電極７と第２の電極９との間隔も均一にすることができる。従って、外部の圧力の検出精度のばらつきを低減して検出精度を向上させることが可能となる。

また、本発明の圧力検出装置用パッケージは、絶縁基体１の表面とダイアフラム２の表面との間に設けられ、第１の電極７と第２の電極９との間隔を規定するスペーサ１３を備えていることが好ましい。この構成により、スペーサ１３を薄く形成して、静電容量を形成する第１の電極７と第２の電極９との間隔を小さなものとすることができる。すなわち、第１の電極７と第２の電極９との間隔を小さくすることにより、所望の静電容量を形成する第１の電極７と第２の電極９との対向面積を小さくしてダイアフラム２を小さく形成することができる。従って、本発明の圧力検出装置用パッケージをより小型化することが可能となる。

また、スペーサ１３により第１の電極７と第２の電極９との間隔が規定されることにより、精度の高い静電容量を検出することができる。すなわち、スペーサ１３は、ダイアフラム２に外圧が繰り返し印加された際に、ダイアフラム２の撓みが外圧に対して常に比例して撓むようにダイアフラム２を支持固定させることが可能となり、ダイアフラム２の一定の圧力に対する撓みのばらつきを抑制させることができる。従って、外部の圧力の検出精度のばらつきを低減して検出精度を向上させることが可能となる。

スペーサ１３は、絶縁基体１の表面とダイアフラム２の間に形成され、第1の電極７と第２の電極９との間隔を規定している。そして、ダイアフラム２に外圧が繰り返し印加された際に、ダイアフラム２の撓みが外圧に対して常に比例して撓むようにダイアフラム２を支持固定させることが可能となり、ダイアフラム２の一定の圧力に対する撓みのばらつきが抑制される。

なお、スペーサ１３は、スペーサ１３による絶縁基体１とダイアフラム２との間隔を精度よく保つために、第1の電極７および第２の電極９の外周を取り囲むように枠状に設けてもよいし、第1の電極７および第２の電極９の外周に、少なくとも３箇所に等間隔に形成された円柱状，四角柱等の形状のものでも構わない。また、絶縁基体１の表面（図２は上面）に形成されてダイアフラム２に接するようにしてもよいし、ダイアフラム２の表面に形成され、絶縁基体１に接するように形成されても構わない。

このようなスペーサ１３は、外部の圧力が印加された際に応力による塑性変形が小さいもので形成されるのが好ましく、例えば、酸化アルミニウム質焼結体，窒化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体，ガラスセラミックス質焼結体等の高硬度のセラミックス等がある。例えば、スペーサ１３が絶縁基体１の表面に形成され、酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、次のようにして形成される。まず、酸化アルミニウム，酸化珪素，酸化マグネシウム，酸化カルシウム等のセラミック原料粉末に適当な有機バインダ・溶剤・可塑剤・分散剤を添加混合して泥漿状の絶縁ペーストと成し、このようにして得たペーストを、絶縁基体１用のセラミックグリーンシートの所定の位置にスクリーン印刷法等を用いて形成し、これを絶縁基体１用の生セラミック成形体とともに約１６００℃の温度で焼成することによって所定の位置に形成される。

また、本発明の圧力検出装置用パッケージは、絶縁基体１、ダイアフラム２、枠状の突起部１２、スペーサ１３は同じ材料から成ることにより、外部の圧力を精度良く検出することができる。すなわち、ダイアフラム２を絶縁基体１の表面に対向する位置に配置する際に、ダイアフラム２と突起部１２とが擦れてしまってダイアフラム２や突起部１２が欠けたり、擦れた際に屑が発生したりして、その屑が絶縁基体１とダイアフラム２との間に介在して第1の電極７と第２の電極９との電気的な短絡を招いて静電容量を検出できなくなってしまうという可能性を低減させることができる。従って、外部の圧力を精度良く検出することが可能となる。

また、静電容量を検出するための絶縁基体１とダイアフラム２、ダイアフラム２が配置される領域を規定する枠状の突起部１２、および絶縁基体１とダイアフラム２の間隔を規定するスペーサ１３は同じ材質から成ることから、各々の機械的強度が同じものであるため、外部の圧力に対して各々の当接部に塑性変形が発生しにくく、かつ、各々の熱膨張に差がないため、外気の温度変化によって各々の間に歪みが発生しにくくなり、各々を所定の位置に精度よく配置させることができる。従って、外部の圧力を精度良く検出することができるとともに、広範囲の温度環境の元に使用することができ、汎用性の高い圧力検出装置用パッケージとすることが可能となる。

また、本発明の圧力検出装置用パッケージは、第１の金属層８は、その一部が絶縁基体１と枠状の突起部１２とに挟まれて形成されているのが好ましい。この構成により、ダイアフラム２を絶縁基体１の所定の位置に精度よく接合させることができる。すなわち、絶縁基体１にダイアフラム２を接合させる際に発生する余分な接合材１１の塊が形成されて、第１の金属層８が絶縁基体１から引き剥がされようとしても、第１の金属層８の一部が絶縁基体１と枠状の突起部１２とに挟まれて形成されていることから、第１の金属層８が絶縁基体１から引き剥がされるのを有効に抑制することができる。従って、ダイアフラム２を絶縁基体１の所定の位置に精度よく接合させることが可能となる。

本発明の圧力検出装置は、本発明の圧力検出装置用パッケージと、この圧力検出装置用パッケージの搭載部に搭載され、ダイアフラム２に加わる圧力を検出する半導体素子３とを備えていることにより、外部の圧力の検出精度を向上させつつ小型化を図ることが可能となる。

なお、本発明は、上述の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内であれば種々の変更は可能である。例えば、図２において、ダイアフラム２は八角形状とし、突起部１２は四角の枠状としているが、空白領域を効率よく形成できるように、ダイアフラム２の形状を四角形状や円形状等とし、また、突起部２を円形等の枠状としても構わない。

本発明の圧力検出装置用パッケージの実施の形態の構造を示す平面図である。 図１に示した圧力検出装置用パッケージのＸ−Ｘ’線における断面図である。

符号の説明

１・・・・絶縁基体
１ａ・・・凹部
１ｂ・・・搭載部
２・・・ダイアフラム
３・・・半導体素子
４・・・樹脂製封止材
５、５ａ、５ｂ・・・配線導体
６・・・導電性接合材
７・・・第１の電極
８・・・第１の金属層
９・・・第２の電極
１０・・・第２の金属層
１２・・・枠状の突起部
１３・・・スペーサ
１４・・・空白領域

Claims (5)

1. 半導体素子が搭載される搭載部を有する絶縁基体と、
   該絶縁基体の表面に形成された静電容量形成用の第１の電極と、
   前記絶縁基体の表面に形成され、前記半導体素子の電極に電気的に接続される第１の金属層と、
   前記絶縁基体の前記表面と対向して配置された、八角平板状のダイアフラムと、
   該ダイアフラムの表面に、前記第１の電極に対向するように形成された静電容量形成用の第２の電極と、
   前記ダイアフラムの前記表面に形成され、前記第２の電極に電気的に接続されているとともに接合材を介して前記第１の金属層に電気的に接続された第２の金属層と、
   前記絶縁基体の前記表面の前記第１の電極の周囲に形成され、前記ダイアフラムが配置される領域を規定する、四角の枠状の突起部とを備え、
   前記ダイアフラムと前記枠状の突起部との間に空白領域が部分的に形成されていることを特徴とする圧力検出装置用パッケージ。
2. 前記絶縁基体の前記表面と前記ダイアフラムの前記表面との間に設けられ、前記第１の電極と前記第２の電極との間隔を規定するスペーサを備えていることを特徴とする請求項１に記載の圧力検出装置用パッケージ。
3. 前記絶縁基体、前記ダイアフラム、前記枠状の突起部、スペーサは同じ材料からなることを特徴とする請求項２記載の圧力検出装置用パッケージ。
4. 前記第１の金属層は、その一部が前記絶縁基体と前記枠状の突起部とに挟まれて形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の圧力検出装置用パッケージ。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載された圧力検出装置用パッケージと、該圧力検出装置用パッケージの前記搭載部に搭載され、前記ダイアフラムに加わる圧力を検出する半導体素子とを備えていることを特徴とする圧力検出装置。

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