JP4895604B2

JP4895604B2 - 圧力検出装置用パッケージおよび圧力検出装置

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Publication number: JP4895604B2
Application number: JP2005370987A
Authority: JP
Inventors: 広一朗菅井
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2005-12-22
Filing date: 2005-12-22
Publication date: 2012-03-14
Anticipated expiration: 2025-12-22
Also published as: JP2007171053A

Description

本発明は、静電容量型の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ものである。

従来、圧力検出装置として静電容量型のものが知られている。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。

そして、外部の圧力の変化によりダイアフラムを撓ませて第１の電極および第２の電極間の間隔を変化させることにより第1の電極および第２の電極とで検出される静電容量の値を変化させることができ、この検出された静電容量の値により外部の圧力の検出を行っていた。（下記特許文献１）
上記従来の特許文献のように、第１の電極と第２の電極とで形成される静電容量は、絶縁基体またはダイアフラムの反りや、スペーサの厚みのばらつき等の影響により、圧力検出装置用パッケージごとに第１の電極および第２の電極間の間隔が変動してしまい、第１の電極および第２の電極とで形成される静電容量の初期値（外部の圧力が印加されない状態での静電容量）にばらつきが発生してしまっていた。このため、第１の電極と第２の電極との間に形成される静電容量の値の測定を行う際に、第１の電極と第２の電極とで形成される静電容量の初期値のばらつきに合わせて測定範囲を大きく設定した場合、静電容量の測定精度が低下してしまい、外部の圧力を精度良く検出できなくなるという問題点を有していた。そこで、上記問題点を解決するために、第１の電極と第２の電極とで形成される静電容量の初期値を任意の値に調整することで、測定範囲を狭くして測定できるようにし、外部の圧力を精度良く検出することができるようにするということが考えられた。

なお、電極間に形成される静電容量の値を調整する方法として、特許文献２（特開平５−９００７１）が提案されている。すなわち、電極間に形成される静電容量は、Ｑ＝（ε_０×ε_ｒ×Ｓ）／ｄで表され（Ｓ：電極の面積、ｄ：電極間の距離、ε_０：真空の誘電率、ε_ｒ：比誘電率）、電極の面積に比例するので、コンデンサ等において、静電容量が任意の値よりも大きい場合、電極の任意の箇所の一部をレーザにて削除して電極の面積を変化させることで、電極間に形成される静電容量を任意の値に調整することができるようになる。例えば、電極間に形成される静電容量を初期値よりも１０％小さくなるように調整を行いたい場合には、電極の面積を初期の電極の面積よりも１０％小さくなるように電極の任意の箇所を削除することにより静電容量の調整を行うことができる。
特開２００４−１１７０２１号公報特開平５−９００７１号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された圧力検出装置用パッケージにおいて、上記特許文献２において提案されているように電極をレーザで削除することにより静電容量の調整を行なう場合、電極の中央部の一部のみ、または電極の外周部の一部のみを削除する方法では、実動作時の静電容量の変化率自体が変わってしまい、半導体素子における圧力検出の精度が低下してしまうという問題がある。

すなわち、実動作時において、ダイアフラムは、中央部が撓みやすく外周部は撓みにくい構造となっており、ダイアフラムの中央部に対応する電極の一部のみを削除する方法や、ダイアフラムの外周部に対応する電極の一部を削除する方法では、実動作時における静電容量の変化率が変わってしまうこととなる。そして、実動作時において、半導体素子は、予め設定された静電容量の変化率に基づいて、電極間に形成される静電容量からダイアフラムに加わる圧力を検出しており、調整後の静電容量の変化率が予め設定された値から変わってしまうことにより、半導体素子において検出される圧力値が実際にダイアフラムに加わっている圧力値と異なるものとなり、検出精度が低下してしまう。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み案出されたもので、その目的は、圧力の検出精度の低下を招くことなく静電容量の調整を行なうことが可能な圧力検出装置用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絶縁基体と、枠状のスペーサを介して絶縁基体の表面に対向する位置に配置されたダイアフラムと、前記絶縁基体の表面の前記枠状のスペーサの内側に形成された静電容量形成用の第１の電極と、前記ダイアフラムの表面の前記枠状のスペーサの内側に前記第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の電極とを備え、前記第１の電極が、中心から外縁にかけて直線状にのびた複数のスリットにより前記中心から前記外縁にむけて幅が広がっている複
数の電極に分割されていることを特徴とするものである。

また、本発明の圧力検出装置用パッケージは、上記構成において、前記分割された第１の電極が、主電極と調整用電極とからなり、前記主電極に接続され、前記絶縁基体の表面のうち前記ダイアフラムが配置された領域以外の領域に導出された第１の配線導体と、前記調整用電極に接続され、前記絶縁基体の表面のうち前記ダイアフラムが配置された領域以外の領域に導出された第２の配線導体とをさらに備えることを特徴とするものである。

また、本発明の圧力検出装置用パッケージは、上記構成において、前記調整用電極が複数形成されており、前記複数の調整用電極の各々の大きさが異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は、本発明の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に搭載され、前記ダイアフラムに印加され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、第１の電極が、中心から外縁にかけて直線状にのびた複数のスリットにより中心から外縁にむけて幅が広がっている複数の電極に分割されていることにより、静電容量の調整後においても、静電容量の変化率を保ち、予め設定された検出精度を維持することができる。

すなわち、本発明の圧力検出装置用パッケージは、第１の電極が、中心から外縁にかけて直線状にのびた複数のスリットにより中心から外縁にむけて幅が広がっている複数の電極に分割されていることにより、この分割された第１の電極を電気的に接続、若しくは、電気的に遮断することにより、ダイアフラムに外部の圧力が印加されて第１の電極と第２の電極との間隔が変化した際の第１の電極の分割による静電容量の調整の割合を初期状態における第１の電極の分割による静電容量の調整の割合と同じものとすることができ、外部の圧力の変化による静電容量の変化率のばらつきを抑制することができるようになる。中央部が撓みやすく外周部が撓みにくいダイアフラムの撓みに合わせて、第１の電極を中心から外縁に向けて分割して面積を変化させているので、第１の電極と第２の電極とで形成される静電容量に対する調整の割合を外部の圧力の変化によらず常に一定とすることができ、外部の圧力の変化による静電容量の変化率のばらつきを抑制することができる。従って、圧力の検出精度の低下を招くことなく静電容量の調整を行なうことが可能な圧力検出装置用パッケージとすることができる。

また、本発明は、分割された第１の電極が、主電極と調整用電極とからなり、主電極に接続され、絶縁基体の表面のうちダイアフラムが配置された領域以外の領域に導出された第１の配線導体と、調整用電極に接続され、絶縁基体の表面のうちダイアフラムが配置された領域以外の領域に導出された第２の配線導体とをさらに備えることにより、絶縁基体の表面に導出された第１の配線導体と第２の配線導体とを電気的接続または遮断して、第１の電極と第２の電極とで形成される静電容量を調整することができるので、絶縁基体とダイアフラムとを接合させた状態で第１の電極を変化させて第１の電極および第２の電極とで形成される静電容量の調整を行うことができるようになる。その結果、静電容量の調整を行う際、絶縁基体とダイアフラムとの間の気密性の低下や接合時のばらつきに影響させないように調整を行うことができるので、、第１の電極および第２の電極とで形成される静電容量を精度良く調整することができるようになる。従って、外部の圧力の変化による第１の電極および第２の電極とで形成される静電容量の変化を正確に検出することができ、圧力の検出精度の低下を招くことなく静電容量の調整を行なうことが可能な圧力検出装置用パッケージとすることができる。

また、本発明は、調整用電極が複数形成されており、複数の調整用電極の各々の大きさが異なることにより、主電極と調整用電極との組合せにより第１の電極の面積を変化させることができるので、第１の電極と第２の電極とで形成される静電容量に対して第１の電極の面積を調整用電極の数以上に調整を行うことができるようになる。従って、外部の圧力の変化による第１の電極および第２の電極とで形成される静電容量の変化を正確に検出することができ、圧力の検出精度の低下を招くことなく静電容量の調整を行なうことが可能な圧力検出装置用パッケージとすることができる。

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、圧力検出装置用パッケージに搭載され、ダイアフラムに印加され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、圧力の検出精度の高い圧力検出装置用とすることができる。

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第１の例の構造を示す断面図であり、図２（ａ）は、図１に示した圧力検出装置用パッケージの絶縁基体の平面図であり、図２（ｂ）は、図１に示したダイアフラムの下面図である。

本発明の圧力検出装置用パッケージは、半導体素子３が搭載される絶縁基体１と、絶縁基体１の表面に対向する位置に配置されたダイアフラム２と、絶縁基体１の表面とダイアフラム２の表面との間に形成された枠状のスペーサ１１と、絶縁基体１の表面の枠状のスペーサ１１の内側に形成された静電容量形成用の第１の電極７と、ダイアフラム２の表面の枠状のスペーサ１１の内側に、第１の電極７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９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、次のようにして製作される。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等によりシート状に成形して複数枚のセラミックグリーンシートを得る。その後、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が製作される。

絶縁基体１は、一方の面（図１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の各電極とが半田バンプ等の導電性材料から成る導電性接合材６を介して接合されることにより、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１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１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１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、タングステン，モリブデン，銅，銀等の金属粉末メタライズから成り、タングステン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程度のニッケルメッキ層と厚みが０．１〜３μｍ程度の金メッキ層とが順次被着されていることが好ましい。

また、絶縁基体１の上面中央部には、静電容量形成用の第１の電極７が被着されている。この第１の電極７は、後述する第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、例えば円形状や正多角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には複数の配線導体５のうちの一つである配線導体５ａが接続されており、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部材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、タングステン，モリブデン，銅，銀等の金属粉末メタライズから成り、タングステン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、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の露出表面には、第１の電極７が酸化腐食するのを防止するために、厚みが１〜１０μｍ程度のニッケルめっき層が被着されている。

また、絶縁基体１の上面外周部には、その全周にわたり枠状の第１の接合用メタライズ層８が被着されており、この第１の接合用メタライズ層８には、後述する下面に第２の電極９を有するダイアフラム２の下面外周部のスペーサ１１の下面に形成された第２の接合用メタライズ層１０が銀−銅ろう材等の導電性接合材を介して接合することにより取着されている。この第１の接合用メタライズ層８には複数の配線導体５のうちの一つである配線導体５ｂが接続されており、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部材６を介して電気的に接続されることにより、第１の接合用メタライズ層８に接続された第２の接合用メタライズ層１０と半導体素子３の電極とが電気的に接続される。

第１の接合用メタライズ層８は、タングステンやモリブデン，銅，銀等の金属粉末メタライズから成り、タングステン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、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の上面外周部に枠状の所定のパターンに形成される。なお、第１の接合用メタライズ層８の露出表面には、第１の接合用メタライズ層８が酸化腐食するのを防止するとともに第１の接合用メタライズ層８と導電性接合材との接合を強固なものとするために、厚みが１〜１０μｍ程度のニッケルめっき層が被着されている。

ダイアフラム２は、絶縁基体１の表面（図１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。

なお、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）の圧力のもと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、次のようにして製作される。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によりシート状に成形してセラミックグリーンシートを得る。その後、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の下面外周部には高さが０．０１〜５ｍｍ程度の枠状のスペーサ１１が設けられており、これにより下面中央部に底面が略平坦な凹部が形成されている。この凹部は、絶縁基体１との間に密閉空間を形成するためのものであり、この凹部の底面には静電容量形成用の第２の電極９が被着されている。

このような第２の電極９は、タングステン，モリブデン，銅，銀等の金属粉末メタライズから成り、タングステン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、これをダイアフラム２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ダイアフラム２の凹部の底面の略全面に所定のパターンに形成される。なお、第２の電極９の露出表面には、第２の電極９が酸化腐食するのを防止するために、厚みが１〜１０μｍ程度のニッケルめっき層が被着されている。

また、ダイアフラム２のスペーサの下面にはその全周にわたり枠状の第２の接合用メタライズ層１０が被着されており、この第２の接合用メタライズ層１０には、前述の第１の接合用メタライズ層８が銀−銅ろう材等の導電性接合材を介して接合することにより取着されている。

また、第２の接合用メタライズ１０と第２の電極９とは電気的に接続されており、それにより、前述の半導体素子３に電気的に接続された第１の接合用メタライズ層８を介して、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ようになっている。

このとき、第１の電極７と第２の電極９とは、絶縁基体１とダイアフラム２との間に形成された空間を挟んで対向しており、これらの間には、第１の電極７や第２の電極９の面積および第１の電極７と第２の電極９との間隔に応じて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印加されると、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を凹部１ａ内に収容した半導体素子３に配線導体５ａ，５ｂを介して伝達し、これを半導体素子３で演算処理することによって外部の圧力の大きさを知ることができる。

なお、このような第２の接合用メタライズ層１０は、タングステン，モリブデン，銅，銀等の金属粉末メタライズから成り、タングステン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のスペーサ用のセラミックグリーンシートに印刷塗布し、これをダイアフラム２の下面に形成された第２の電極９と導通させるようにダイアフラム２用のセラミックグリーンシートと積層し、ダイアフラム２にスペーサおよび凹部を形成した後、ダイアフラム２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、ダイアフラム２のスペーサ１１の下面と、表面または内部とに所定のパターンに形成される。なお、第２の接合用メタライズ層１０の露出する表面には、第２の接合用メタライズ層１０が酸化腐食するのを防止するとともに、第２の接合用メタライズ層１０と導電性接合材との接合を強固なものとするために、厚みが１〜１０μｍ程度のニッケルめっき層が被着されている。

そして、本発明においては、第１の電極７が、中心から外縁にかけて直線状にのびた複数のスリット１３により中心から外縁にむけて幅が広がっている複数の電極に分割されている。このことにより、静電容量の調整後においても、静電容量の変化率を保ち、予め設定された検出精度を維持することができる。すなわち、第１の電極７が中心から外縁にかけて直線状にのびた複数のスリット１３により中心から外縁にむけて幅が広がっている複数の電極に分割されていることにより、この分割された第１の電極７を電気的に接続、若しくは、電気的に切断することにより、ダイアフラム２に外部の圧力が印加されて第１の電極７と第２の電極９との間隔が変化した際の第1電極７の分割による静電容量の調整の
割合を初期状態における第１の電極７の分割による静電容量の調整の割合と同じものとすることができ、外部の圧力の変化による静電容量の変化率のばらつきを抑制することができるようになる。中央部が撓みやすく外周部が撓みにくいダイアフラムの撓みに合わせて
、第１の電極７を中心から外縁に向けて分割して面積を変化させているので、第１の電極７と第２の電極９とで形成される静電容量に対する調整の割合を外部の圧力の変化によらず常に一定とすることができ、外部の圧力の変化による静電容量の変化率のばらつきを抑制ことができる。従って、圧力の検出精度の低下を招くことなく静電容量の調整を行なうことが可能な圧力検出装置用パッケージとすることができる。

なお、ここでいう中心と外縁とを結ぶ複数のスリット１３とは、第１の電極７の中心と外縁とを最短距離に結ぶ直線状に形成されたスリット１３を示している。例えば、第１の電極７が円形状に形成されている場合、複数のスリット１３は、第１の電極７の中心と外縁とを結ぶ半径に沿って形成される。また、第１の電極７が正多角形状に形成されている場合、複数のスリット１３は、それぞれのスリット１３が第１の電極７の中心と外縁の多角形を形成する角部とを結ぶ直線状に形成に形成されている。なお、第１の電極７は、分割する大きさ等の分割に対する制約が少なく、第１の電極７の形状を任意の大きさに形成して第１の電極７を精度良く調整しやすくするとともに、ダイアフラム２の撓みに合わせて形成して第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を精度良く検出することができるので、第１の電極７はできるだけ多数の角部を有する正多角形状であることが良く、より好ましくは、第１の電極７は円形状であることがよい。

なお、このような第１の電極７と第２の電極９とで形成される静電容量を測定範囲内に調整する方法としては、第１の電極７の面積を増加させて調整前の静電容量よりも静電容量を増加させて調整する方法や第１の電極７の面積を減少させて調整前の静電容量よりも静電容量を減少させて調整する方法がある。例えば、調整後の静電容量を調整前の静電容量よりも減少させて測定範囲内となるように調整するには、次のような方法により行うことができる。まず、絶縁基体１とダイアフラム２とが接合された圧力検出装置用パッケージに対して、第１の電極７と第２の電極９とで形成される静電容量の測定を行う。そして、検出された静電容量値が任意の値よりも大きくなり測定範囲外となった際、ダイアフラム２と絶縁基体１とを分離させ、第１の電極７の領域のうち不要な領域をレーザー等にて分割して第１の電極７の面積を減少させることで、第１の電極７と第２の電極９とで形成される静電容量を減少させて測定範囲内とになるように調整すれば良い。このような場合においては、第１の電極７の面積を減少させて、余剰な静電容量が減少されるようにして第１の電極７と第２の電極９とで形成される静電容量を調整するため、調整前の第１の電極７と第２の電極９とで形成される静電容量が任意の値以上となるように調整前の第１の電極７の面積を予め大きめに形成しておけば良い。

また、調整後の静電容量を調整前の静電容量よりも減少させて測定範囲内に調整するには、次のような方法により行うことができる。まず、第１の電極７は予め主電極７ａと調整用電極７ｂとに分割されており、絶縁基体１とダイアフラム２とが接合された圧力検出装置用パッケージに対して、第１の電極７の主電極７ａと第２の電極９とで形成される静電容量の測定を行う。そして、検出された静電容量値が任意の値よりも小さくなり測定範囲外となった際、ダイアフラム２と絶縁基体１とを分離させ、主電極７ａと調整用電極７ｂとを導電性接着剤等にて電気的に接続させて第１の電極７の面積を増加させることで、第１の電極と第２の電極９とで形成される静電容量を増加させて測定範囲内となるように調整すれば良い。このような場合においては、第１の電極７の面積を増加させて、不足している静電容量が増加されるようにして第１の電極７と第２の電極９とで形成される静電容量を調整するため、調整前の第１の電極７と第２の電極９とで形成される静電容量が任意の値以上となるように調整前の第１の電極７の主電極７ａの面積を予め小さめに形成しておけば良い。なお、調整用電極７ｂは、必要とされる静電容量の調整量に合わせて精度良く調整を行うことができるように複数形成しておいても構わない。

また、好ましくは、分割された第１の電極７が、主電極７ａと調整用電極７ｂとからなり、主電極７ａに接続され、絶縁基体１の表面のうちダイアフラム２が配置された領域以外の領域に導出された第１の配線導体５ａ（配線導体５ａ）と、調整用電極７ｂに接続され、絶縁基体１の表面のうちダイアフラム２が配置された領域以外の領域に導出された第２の配線導体５ｃとをさらに備えている。このことにより、絶縁基体１の表面に導出された第１の配線導体５ａと第２の配線導体５ｃとを電気的接続または遮断することにより第１の電極７と第２の電極９とで形成される静電容量を調整することができるので、絶縁基体１とダイアフラム２とを接合させた状態で第１の電極７の面積を変化させ第１の電極７および第２の電極９で形成される静電容量の調整を行うことができる。絶縁基体１とダイアフラム２との間の気密性の低下や接合時のばらつきを低減することができるので、第１の電極７および第２の電極９とで形成される静電容量を精度良く調整することができるようになる。従って、外部の圧力の変化による第１の電極および第２の電極とで形成される静電容量の変化を正確に検出することができ、圧力の検出精度の低下を招くことなく静電容量の調整を行なうことが可能な圧力検出装置用パッケージとすることができる。すなわち、主電極７ａと調整用電極７ｂとを電気的に接続することで、第１の電極７の面積を増加させて第１の電極７と第２の電極９とで形成される静電容量を増加させて任意の値へと調整することができ、主電極７ａと調整用電極７ｂとを電気的に遮断することで、第１の電極７の面積を減少させて第１の電極７と第２の電極９とで形成される静電容量を減少させて任意の値へと調整することができる。

この際、第１の電極７の主電極７ａには、配線導体５ａが接続されており、調整用電極７ｂには、配線導体５のうちの第２の配線導体５ｃが調整電極７ｂの数に合わせてそれぞれ接続されており、この第２の配線導体５ｃに半導体素子３の電極が電気的に接続されている。このことにより、半導体素子３の電極と調整用電極７ｂとは電気的に接続されることとなり、第２の電極９と調整用電極７ｂとの間に静電容量が形成されることとなる。例えば、調整用電極７ｂが３個形成されている場合は、絶縁基体１には３個の第２の配線導体５ｃが設けられることとなり、第２の配線導体５ｃは、それぞれ調整用電極７ｂに接続される。

なお、調整用電極７ｂを用いて第１の電極７と第２の電極９とで形成される静電容量を調整するには、次のような方法により行うことができる。まず、第１の電極７と第２の電極９とで形成される静電容量の測定を行う。そして、測定された静電容量が測定範囲外となった際、静電容量を任意の値へと調整するため、第２の電極９との間に調整に必要とされる量の静電容量を形成することができる調整用電極７ｂを選択して、初期値に対して静電容量を増加または減少させることにより静電容量の調整を行うことができる。例えば、予め第１の電極７の主電極７ａと調整用電極７ｂとが電気的に切断されており、第１の電極７の主電極７ａと第２の電極９とで形成される静電容量が任意の値よりも小さくなり測定範囲外となる場合、第１の電極７と第２の電極９とで形成される静電容量を増加させて静電容量の調整を行うため、第２の電極９との間に調整に必要とされる量の静電容量を形成することができる調整用電極７ｂを任意に選択し、絶縁基体１の表面に導出されている配線導体５ａと任意に選択した調整用電極７ｂに電気的に接続された第２の配線導体５ｃとをボンディングワイヤや導電性接着剤等にて電気的に接続させることで、第１の電極７と第２の電極とで形成される静電容量は、主電極７ａと第２の電極９とで形成される静電容量に、調整用電極７ｂと第２の電極９とで形成される静電容量が合算され大きくすることができる。また、例えば、予め第１の電極７の主電極７ａと調整用電極７ｂとが電気的に接続されており、第１の電極７と第２の電極９とで形成される静電容量が任意の値よりも大きくなり測定範囲外となる場合、第１の電極７と第２の電極９とで形成される静電容量を小さくなるように調整を行いたい場合には、絶縁基体１の表面に導出した配線導体５ａとそれぞれの第２の配線導体５ｃとを絶縁基体１の表面にて予め電気的に接続しておき、第２の電極９との間に調整に必要とされる量の静電容量を形成する調整用電極７ｂを任意に選択し、絶縁基体１の表面に導出されている配線導体５ａと任意に選択した調整用電極７ｂに電気的に接続している第２の配線導体５ｃとをレーザ等にて電気的に遮断することで、第１の電極７と第２の電極とで形成される静電容量は、電気的に遮断した調整用電極７ｂと第２の電極９とで形成される静電容量の分だけ減少させることができる。このような場合、絶縁基体１の表面に導出された配線導体５ａと第２の配線導体５ｃとを電気的に接続するための接続パターン１２を予め形成しておいてもよい。また、第１の電極７に対して静電容量の増加または減少の両方により調整を行うことができるように、上述のような調整方法を複合させたものであっても構わない。すなわち、複数の調整用電極７ｂのうちのいくつかを主電極７ａと電気的に接続させておき、残りの調整用電極７ｂを主電極７ａと電気的に遮断させておけば良い。これにより、主電極７ａと電気的に遮断されている調整用電極７ｂを主電極７ａと電気的に接続させることで静電容量を増加させることができ、主電極７ａと電気的に接続されている調整用電極７ｂを主電極７ａと電気的に遮断させることで静電容量を減少させることができるので、必要に応じて静電容量の増加および減少の両方の調整を行うことができるようになる。

また、上述では、絶縁基体１の表面で配線導体５ａと第２の配線導体５ｃとの電気的接続および遮断を行うことにより第１の電極７および第２の電極９で検出される静電容量の調整を行っているが、配線導体５ａと第２の配線導体５ｃとを電気的に遮断した状態とし、配線導体５ａと第２の配線導体５ｃのそれぞれとを半導体素子３の電極に電気的に接続し、半導体素子３で演算処理する際、第１の電極７の主電極７ａおよび調整用電極７ｂと第２の電極９とで形成される静電容量のうち、必要とされる量の静電容量を半導体素子３にて任意に選択して算出させ、第１の電極７と第２の電極９とで形成される静電容量が測定範囲内となるように調整されるようにしても構わない。

また、配線導体５ａおよび第２の配線導体５ｃ絶縁基体１の表面には、絶縁基体１の側面や上下面のいずれかに導出させておけば良いが、配線導体５ａおよび第２の配線導体５ｃを第１の電極７から絶縁基体１の面方向（図１では横方向）に形成させて導出させた場合、配線導体５ａおよび第２の配線導体５ｃと第２電極９とにより漂遊容量が形成されてしまい、第１の電極７および第２の電極９とで形成される静電容量の検出精度が低下してしまうことがあるので、配線導体５ａおよび第２の配線導体５ｃは、第１の電極７から絶縁基体１の厚み方向（図１では下方）に形成され、絶縁基体１の下面に導出されるようにしていることが好ましい。

また、第１の電極７の調整用電極７ｂの数は１〜３個程度であることが好ましい。調整用電極７ｂの数が４個以上になると、調整用電極７ｂに電気的に接続される第２の配線導体５ｃを絶縁基体１の内部にそれぞれ配設させる必要があるので、圧力検出装置用パッケージが大きくなってしまいやすいとともに、調整用電極間７ｂ間や調整用電極７ｂと第２の配線導体５ｃとに形成される漂遊容量の影響が大きくなりやすく、第１の電極７と第２の電極９とで形成される静電容量を検出する感度が低下しやすくなる。

また、本発明の圧力検出装置用パッケージは、図３に示すように、調整用電極７ｂが複数形成されており、複数の調整用電極７ｂの各々の大きさが異なっていることが好ましい。このことにより、主電極７ａと調整用電極７ｂとの組合せにより第１の電極７の面積を変化させることができるので、第１の電極７と第２の電極９とで形成される静電容量に対して第１の電極７の面積を調整用電極７ｂの数以上に調整を行うことができるようになる。例えば、調整用電極７ｂがｎ個形成されている場合、第１の電極７は、主電極７ａと調整用電極７ｂとを用いることにより２ⁿ−１種類の調整を行うことができるようになる。すなわち、同一形状の調整用電極７ｂが多数形成された場合と比較して、調整用電極７ｂの数を少なくしても多数形成された場合と同様の種類の調整を行うことができるとともに、主電極７ａと調整用電極７ｂとの電気的接続や遮断による調整を容易に行いやすくなる。また、同一形状の調整用電極７ｂが同じ数だけ形成されたし場合と比較して、より多くの種類の調整を行うことができるとともに、静電容量の広範囲での調整や微調整を行うことができる。従って、外部の圧力の変化による第１の電極７および第２の電極９とで形成される静電容量の変化を正確に検出することができ、圧力の検出精度の低下を招くことなく静電容量の調整を行なうことが可能な圧力検出装置用パッケージとすることができる。

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、圧力検出装置用パッケージに搭載され、ダイアフラムに印加される圧力を検出する半導体素子とを備えている。このことにより、圧力の検出精度の高い圧力検出装置用とすることができる。

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、上述の例では、絶縁基体１とダイアフラム２とは、第１の接合用メタライズ層８および第２の接合用メタライズ層１０とを銀−銅ろう材等の導電性接合材にて接合させることにより圧力検出装置用パッケージが形成されているが、絶縁基体１のセラミック成形体とダイアフラム２のセラミック成形体とを積層した後に焼結一体化させることで、圧力検出装置用パッケージとされたものであっても構わない。これにより、絶縁基体１やダイアフラム２に第１の接合用メタライズ層８や第２の接合層メタライズ層１０を形成したり、銀−銅ろう材等の導電性接合材により接合する必要がないので、接合時のばらつきの要因を小さくして、圧力検出用パッケージの検出する静電容量を精度良く検出することができるようになる。また、ダイアフラム２は、セラミックスからなるものに限定されるものではなく、シリコン等の樹脂からなる絶縁板や金属板から形成されたものであっても良く、金属板から形成されている場合は、金属板の下面を第２の電極９としても良く、第１の電極７との間に静電容量を形成させることができる。

本発明の圧力検出装置用パッケージの実施の形態の第１の例の構造を示す断面図である。（ａ）は、図１に示した圧力検出装置用パッケージの絶縁基体の平面図であり、（ｂ）は、ダイアフラムの下面図である。（ａ）は、絶縁基体の平面図であり、（ｂ）は、ダイアフラムの下面図を示す第２の例である。

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
７ａ・・・・・・・・主電極
７ｂ・・・・・・・・調整用電極
８・・・・・・・・第１の接合用メタライズ層
９・・・・・・・・第２の電極
１０・・・・・・・第２の接合用メタライズ層
１１・・・・・・・スペーサ
１３・・・・・・・スリット

Claims

半導体素子が搭載される絶縁基体と、枠状のスペーサを介して絶縁基体の表面に対向する位置に配置されたダイアフラムと、前記絶縁基体の表面の前記枠状のスペーサの内側に形成された静電容量形成用の第１の電極と、前記ダイアフラムの表面の前記枠状のスペーサの内側に前記第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の電極とを備え、前記第１の電極が、中心から外縁にかけて直線状にのびた複数のスリットにより前記中心から前記外縁にむけて幅が広がっている複数の電極に分割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。
前記分割された第１の電極が、主電極と調整用電極とからなり、前記主電極に接続され、前記絶縁基体の表面のうち前記ダイアフラムが配置された領域以外の領域に導出された第１の配線導体と、前記調整用電極に接続され、前記絶縁基体の表面のうち前記ダイアフラムが配置された領域以外の領域に導出された第２の配線導体とをさらに備えることを特徴とする請求項１記載の圧力検出装置用パッケージ。
前記調整用電極が複数形成されており、前記複数の調整用電極の各々の大きさが異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。
請求項１乃至請求項３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に搭載され、前記ダイアフラムに印加され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。