JP5089767B2 - 圧力センサパッケージ - Google Patents

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Description

本発明は、合成樹脂製のケーシング内に、圧力センサチップを封入するパッケージに関する。
圧力センサパッケージは、例えば円筒状のケーシングの受圧端面に、深さ方向に順に、受圧導入凹部とチップ収納凹部を形成し、この収納空間に収納した圧力センサチップの各端子を、ケーシングにインサート成形したリードフレームにワイヤボンディングしている。受圧導入凹部とチップ収納空間には封止樹脂が封入されて防水化が図られている。圧力センサチップとしては、シリコン結晶板の上面にピエゾ抵抗を形成し、これらのピエゾ抵抗を感圧部として圧力を検出する半導体圧力センサが一般的に用いられている。
この圧力センサパッケージは、受圧端面周囲を液密構造とし、受圧導入凹部を測定圧空間に連通させて圧力を測定している。
特開2000-356561号公報 特開2002-350261号公報 特開2007-192790号公報
ところが、従来品は、受圧導入凹部に液圧が加わったときに、液圧が一定以上に達すると、あるいは経年変化により、封止樹脂と受圧導入凹部の間の隙間、及びインサート成形されたリードフレームとケーシングとの隙間を通して液漏れが生じることが確認された。
従って本発明は、液圧が加わったときでも液漏れの生じることのない、防水性能、耐圧性の高い圧力センサパッケージを得ることを目的とする。
本発明は、液漏れの原因を追及した結果、液漏れの原因は、従来のケーシングの受圧端面は平面からなり、その平面に受圧導入凹部が形成されているため、該受圧導入凹部の受圧面積が大きいことにあるとの結論に達して、本発明を完成したものである。
本発明は、合成樹脂製のケーシング、このケーシングの受圧端面に、深さ方向に順に形成した、液圧導入凹部と、圧力センサチップを収納するチップ収納凹部、上記ケーシングにインサート成形され、内端部が上記液圧導入凹部から露見した状態で上記チップ収納凹部の周辺部に臨み、外端部がケーシング外部に臨むリードフレーム、上記チップ収納凹部に収納された圧力センサチップと上記リードフレームの内端部とを導通させる導通ワイヤ、及び上記チップ収納凹部に充填され、圧力センサチップ及び導通ワイヤを封止する封止樹脂、を有する防水圧力センサパッケージにおいて、上記チップ収納凹部及び上記液圧導入凹部は平面略矩形をなしていること、上記液圧導入凹部は、このチップ収納凹部の対角線を一辺とする大きさの、上記チップ収納凹部とは位相を異ならせた平面略矩形をなしていること、及び、上記チップ収納凹部の周辺部に臨ませたリードフレームの上記内端部が上記液圧導入凹部のコーナー部に露出していること、及びケーシングの上記受圧端面に、平面円形で中心部が最も深い滑らかな回転対称凹面を形成し、この回転対称凹面に上記液圧導入凹部を形成したこと、を特徴としている。
リードフレームの外端部は、配線接続が容易となるように、ケーシングの受圧端面の反対側の信号取出端面に露出していることが好ましい。
本発明の圧力センサパッケージは、ケーシングの受圧端面に凹面を形成し、この凹面に圧力センサチップに液圧を及ぼす受圧導入凹部を形成したので、同受圧導入凹部の受圧面積を小さくすることができる。このため、封止樹脂と受圧導入凹部の間の隙間から液体が浸入するおそれを少なくし、防水性能、耐圧性を高めることができる。
本発明による圧力センサパッケージの実施例の構成を示す模式図である。 同圧力センサパッケージのケーシングを上面側から見た外観斜視図である。 図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 同圧力センサパッケージの下面側から見た外観斜視図である。 従来構造の圧力センサパッケージのケーシングを上面側から見た外観斜視図である。 図６のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図６のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
符号の説明
１ 圧力センサパッケージ
１０ ケーシング
１０ａ 受圧端面
１０ｂ 円環状突起
１１ 凹面
１２ 受圧導入凹部
１３ チップ収納凹部
１４ リードフレーム
１４ａ 内端部
１４ｂ 外端部
１５ 導通ワイヤ
２０ 圧力センサチップ
３０ 封止樹脂
３１ Ｏリング受面
以下、本発明による圧力センサパッケージの実施例について、図面を参照して詳細に説明する。図１乃至図５は、本発明による圧力センサパッケージ１の実施例の構成を示す。図１は圧力センサパッケージ１の主要構成を模式的に示した断面図、図２は圧力センサパッケージ１のケーシング１０を上面側から見た外観斜視図、図３は図２のＡ−Ａ線で切断した断面を示すＡ−Ａ断面図、図４は図２のＢ−Ｂ線で切断した断面を示すＢ−Ｂ断面図、図５は圧力センサパッケージ１のケーシング１０を下面側から見た外観斜視図である。
圧力センサパッケージ１は、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＰＯ（ポリフェニレンオキサイド）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の合成樹脂を射出成形して形成した円筒状のケーシング１０を備えている。
ケーシング１０は、その一端面側に圧力測定時に圧力を受ける受圧端面１０ａを有し、この受圧端面１０ａに、深さ方向（図１乃至図４の図示下方向）に沿って順に凹面１１、受圧導入凹部１２及びチップ収納凹部１３が形成されている。
凹面１１は、受圧端面１０ａの略中央に位置し、ケーシング１０の厚さが中心部よりも周縁部で大きくなるように滑らかに形成された円形凹面（レンズ面、回転対称凹面）である。この凹面１１に受圧導入凹部１２が平面略矩形で形成され、さらに、受圧導入凹部１２より深くにチップ収納凹部１３が形成されている。チップ収納凹部１３は、圧力センサチップ２０を収納するための空間であって、圧力センサチップ２０の外形に対応する平面略矩形をなす。受圧導入凹部１２はチップ収納凹部１３の対角線を一辺とする大きさで形成されていて、受圧導入凹部１２とチップ収納凹部１３の位相は略４５°異ならせてある。
上記凹面１１とチップ収納凹部１３の間に位置する受圧導入凹部１２には、そのコーナー部に位置させて、チップ収納凹部１３の各辺の辺部外側に臨む４本のリードフレーム１４の内端部１４ａがそれぞれ露出する。リードフレーム１４は、図３及び図５に示されるように、略コ字断面形状でケーシング１０にインサート成形されており、外端部１４ｂがケーシング１０の外部底面に露出している。チップ収納凹部１３に収納された圧力センサチップ２０は、図１に示されるように導通ワイヤ１５によってリードフレーム１４と導通接続され、リードフレーム１４の外端部１４ｂを介して外部回路との電気的な接続を行なえる。圧力センサチップ２０には、シリコン結晶板の上面にピエゾ抵抗を形成し、これらのピエゾ抵抗を感圧部として圧力を検出する半導体圧力センサを用いる。
この受圧導入凹部１２には、圧力センサチップ２０のワイヤボンディング後に、該圧力センサチップ２０の受圧面、リードフレーム１４の内端部１４ａ及び導通ワイヤ１５を完全に覆うようにして、封止樹脂３０が充填される。封止樹脂３０には、例えばゲル状ポッティング樹脂を用いる。
またケーシング１０の受圧端面１０ａには、受圧導入凹部１２を含む凹面１１の外側に位置させて円環状突起１０ｂが形成されていて、この円環状突起１０ｂの外周のＯリング受面３１に図示されていないＯリングを配置することよって、受圧端面周囲の液密化を確保できる。
上記構成の圧力センサパッケージ１では、封止樹脂３０を介して圧力センサチップ２０に圧力が加わると、その圧力に応じて該圧力センサチップ２０のピエゾ抵抗の抵抗値が変化し、この抵抗値に基づき圧力が測定される。上述したようにケーシング１０の受圧端面１０には滑らかな凹面１１が形成され、この凹面１１に受圧導入凹部１２が形成されているので、受圧導入凹部１２の受圧面積が可及的に小さく抑えられ、圧力印加時に受圧導入凹部１２での応力集中を回避できる。これにより、封止樹脂３０と受圧導入凹部１２の間及び封止樹脂３０とリードフレーム１４の間から液体が進入するおそれを少なくし、防水性能、耐圧性を高めることができる。
本実施形態では凹面１１を円形凹面とし、受圧端面周囲を液密構造とするために設ける突起を円環状突起１０ｂとしてあるが、凹面１１及び該突起の形状は適宜変形可能である。
図６乃至図８に、圧力センサパッケージの従来例を示す。図６は圧力センサパッケージ１００のケーシングを上面側から見た外観斜視図、図７は図６のＡ−Ａ線で切断した断面を示すＡ−Ａ断面図、図８は図６のＢ−Ｂ線で切断した断面を示すＢ−Ｂ断面図である。この圧力センサパッケージ１００では、ケーシング１１０の受圧端面１１０ａが平面をなし、この平面に深さ方向に沿って順に受圧導入凹部１１２とチップ収納凹部１１３が形成されており、圧力印加時に、受圧導入凹部１１２のコーナー部（リードフレーム１１４）に応力が集中することが判明している。このため、液圧が一定以上に達したときや経年変化したりすると、封止樹脂と受圧導入凹部１１２の間及びリードフレーム１１４とケーシング１１０の間から液漏れが生じる問題があった。本発明による圧力センサパッケージ１では、凹面１１が存在することによって受圧導入凹部１２への応力集中が緩和されるため、封止樹脂３０と受圧導入凹部１２の間及び封止樹脂３０とリードフレーム１４の間から液体が進入するおそれが少なくなり、図６乃至図８に示される従来例よりも防水性能、耐圧性が改善される。
本願発明は、高防水性及び高耐圧性が要求される圧力センサパッケージに適用することができる。

Claims (2)

  1. 合成樹脂製のケーシング、
    このケーシングの受圧端面に、深さ方向に順に形成した、液圧導入凹部と、圧力センサチップを収納するチップ収納凹部、
    上記ケーシングにインサート成形され、内端部が上記液圧導入凹部から露見した状態で上記チップ収納凹部の周辺部に臨み、外端部がケーシング外部に臨むリードフレーム、
    上記チップ収納凹部に収納された圧力センサチップと上記リードフレームの内端部とを導通させる導通ワイヤ、及び
    上記チップ収納凹部に充填され、圧力センサチップ及び導通ワイヤを封止する封止樹脂、
    を有する防水圧力センサパッケージにおいて、
    上記チップ収納凹部及び上記液圧導入凹部は平面略矩形をなしていること、
    上記液圧導入凹部は、このチップ収納凹部の対角線を一辺とする大きさの、上記チップ収納凹部とは位相を異ならせた平面略矩形をなしていること、
    上記チップ収納凹部の周辺部に臨ませたリードフレームの上記内端部が上記液圧導入凹部のコーナー部に露出していること、及び
    ケーシングの上記受圧端面に、平面円形で中心部が最も深い滑らかな回転対称凹面を形成し、この回転対称凹面に上記液圧導入凹部を形成したこと、
    を特徴とする圧力センサパッケージ。
  2. 請求項１に記載の圧力センサパッケージにおいて、リードフレームの上記外端部はケーシングの上記受圧端面の反対側の信号取出端面に露出している圧力センサパッケージ。
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