JP5279738B2 - プリント基板へのガスセンサの組付方法 - Google Patents
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この発明はプリント基板へのガスセンサの組付に関する。
Siチップに微細加工を施すことにより設けたし空洞上の架橋部あるいはダイアフラムに、感ガス膜を設けたガスセンサが提案されている。このようなガスセンサについて、特許文献１：JP2009-216543は、フリップチップボンディングによりガスセンサをプリント基板に実装することを提案している。これによってSiチップを支持するためのハウジングが不要になる。そして特許文献１は、キャップを接着剤でプリント基板に取り付けることを提案している。しかしながら接着剤で取り付けると、キャップの取付のために１工程が必要になる。
この発明の課題は、キャップの取付を回路部品の取付と同じ工程で行うことにある。
この発明のプリント基板へのガスセンサの組付方法では、Si基板に設けた架橋部もしくはダイアフラムにヒータ付きの感ガス部を設けたガスセンサチップをプリント基板に組み付けるに際して、半田ペーストを塗布したプリント基板に、回路部品と共にキャップを配置し、半田ペーストを溶解及び凝固させて回路部品とキャップとを同時にプリント基板に半田付けする。この発明では、ガスセンサのキャップを回路部品と同時に組み付けることができる。このためキャップの組付のための工程を省略できる。
好ましくは、キャップは金属製で、底部にリング状のフランジを設けて、容易に半田付けできるようにする。
また好ましくは、ガスセンサチップをプリント基板にダイボンドし、ガスセンサチップのパッドをプリント基板の配線にワイヤボンディングし、次いで前記半田付けを行う。このようにうると、ガスセンサチップの固定から、ワイヤボンド並びにキャップの取付までの工程をスムーズに行うことができる。
好ましくは、プリント基板に貫通孔を設け、プリント基板の１面の半田ペーストを塗布した配線に、貫通孔と向き合うようにガスセンサチップのパッドを配置して半田付けし、プリント基板の他面の半田ペーストを塗布した配線に、貫通孔を囲むようにキャップを配置して半田付けする。するとガスセンサチップを半田でフリップチップ接続できるので、ワイヤボンディングが不要になる。
以下に本発明を実施するための最適実施例を示す。
図１〜図６に、実施例とその変形とを示す。図１〜図３において、２はガスセンサチップで、４は金属製のキャップであり、６はプリント基板で、ここではガラスエポキシ基板とするが、フレキシブルプリント基板などでもよい。８は抵抗，コンデンサ，ＩＣなどの回路部品、１０は接着剤で、ガスセンサチップ２をプリント基板６にダイボンドする。なおダイボンドには、ガスセンサチップ２の裏面に金属層を設けて、高温半田等で半田付けしてもよい。１２はワイヤで、図２のパッド２５と配線１４との間をボンディングする。
キャップ４は筒状の金属部材５を備え、１５はリングで、カシメあるいは溶接などにより金属部材５の内面に固定され、１６，１７は開口で、金網１８，１９によりフィルタ２０を挟み込んで固定する。金網１８，１９に代えて、不織布、ガス透過性のフィルムなどを用いても良い。フィルタ２０は粉体状でも成形体でもよく、無くても良い。また金属部材５は底部にリング状のフランジ２１を備え、配線２２にハンダ層２３で半田付けされている。キャップ４によりガスセンサを防爆する。
ガスセンサチップ２はSi基板を微細加工したもので、２４は空洞で、アンダーカットエッチングあるいはチップ２の裏面からのエッチングなどで設ける。空洞上に絶縁膜からなる架橋部２６を設け、架橋部２６に代えてダイアフラムを設けても良い。架橋部２６には、ＳｎＯ2膜などの感ガス膜２８と、図示しないヒータとを設ける。架橋部２６は例えば４本の脚２９，３０により空洞２４の外側へ接続され、このうち例えば脚２９，２９にヒータ用のリードを、脚３０，３０に感ガス膜２８用のリードを設ける。なお感ガス膜として可燃性ガスを酸化する触媒を用いる場合、例えば空洞２４上に一対の架橋部２６を設け、その一方を検知片、他方を補償片とする。前記のようにパッド２５をワイヤ１２により配線１４へワイヤボンディングする。配線２２はガスセンサチップ２を取り巻くように配置され、リング状のフランジ２１と半田付けされる。なお配線１４とフランジ２１の交差箇所は、配線１４が絶縁膜で被覆されているためショートしない。両面実装の場合、配線１４を基板６の裏面側へスルーホールで引きだしても良い。
図３に、センサチップ２とキャップ４の組付工程を示す。プリント基板６に半田ペーストを印刷する。プリント基板６にガスセンサチップ２を、接着剤１０あるいは半田ペーストなどによりダイボンドし、センサチップ２を配線１４にワイヤボンドする。またキャップ４と回路部品８とをハンダ層２３，３３上にマウントする。半田ペーストをリフローし再凝固させると、センサチップ２及びキャップ４，回路部品８の組付が完了する。このため、キャップ４を回路部品８と同時に同じ工程で実装できる。これらの工程の順序は、半田ペーストのリフローを最後に行い、ワイヤボンドはダイボンドの後で行うことを除いて、任意である。例えばセンサチップ２をダイボンド並びにワイヤボンドした後に、半田ペーストをディスペンサなどで塗布し、次いでキャップと回路部品等をマウントし、半田ペーストをリフローしても良い。
図４〜図６に変形例を示し、特に指摘した点以外は図１〜図３の実施例と同様で、いずれもキャップを回路部品と同時に半田ペーストのリフローで半田付けする。図４の変形例では、プリント基板６の両面に半田ペーストを印刷する。次いで基板６の片面、例えばキャップ４０を搭載する面に対し、キャップ４０と図示しない回路部品とをマウントし、この面を上側にして、プリント基板６を上方から有機溶媒蒸気などで加熱し、キャップ４０側の面の半田ペーストをリフローして半田付けする。次ぎにプリント基板６の表裏を反転し、チップ２と他の回路部品とをマウントし、チップ２側の面からプリント基板６を加熱して半田付けする。この時、ガスセンサチップ２は配線５０にハンダ層４８でフリップチップ接続される。また基板上面からの加熱では下面は半田の融点に達しないので、キャップ４０等は位置ずれしない。
ガスセンサチップ２の側面を接着剤などの封止剤４９で封止し、ガスセンサチップ２の側面を防爆する。なおプリント基板６には、センサチップ２の感ガス部が向き合うように、ビアホール４７を設ける。ビアホール４７を囲むように、キャップ４０はプリント基板６の配線４２にハンダ層４３で半田付けされている。また４４，４５はキャップ４０の新たな開口、４６はフィルタである。図４の変形例では、ガスセンサチップ２とワイヤ１２とを囲む大きなキャップ４ではなく、ビアホール４７を囲む小さなキャップ４０を設ければよい。さらにキャップ４のマウント及び半田付けと、チップ２のマウント及び半田付けの順序は逆にしても良い。またフィルタ４６を設けない場合、１重あるいは２重の平らな金網をビアホール４７を覆うように半田付けすれば良く、筒状の金属部材５に相当する部材は不要である。
図５の変形例では、キャップ５２は一対の金属部材５３，５４を溶接した、中空のディスクからなり、上下に開口５５，５６を備え、その内部にフィルタ２０を収容する。そしてキャップ５２の底部をハンダ層２３により、プリント基板６の配線２２に半田付けする。図５のキャップ５２では、２枚の金属部材５３，５４を用いることにより、金網１８，１９とリング１５とを不要にできる。
図６に他の変形例を示し、６０は多孔質のセラミックキャップで、平面形状は円形でも長方形などでもよく、その底部にメタライズ層６２を設けて、ハンダ層２３により配線２２に半田付けする。
実施例では以下の効果が得られる。
(1) キャップ４，４０，５２，６０を回路部品８と同時に組み付けることができる。このためキャップ４等の組付のための工程を省略できる。
(2) キャップ４，４０の底部にリング状のフランジ２１，４１を設けると、容易に半田付けできる。
(3) ガスセンサチップ２をダイボンドし、そのパッドをプリント基板の配線にワイヤボンドした後に、キャップ４を半田付けすると、チップ２の固定とワイヤボンド並びにキャップ４の取付をスムーズに行うことができる。
(4) 図４のように、ガスセンサチップ２をハンダ層４８でフリップチップ接続し、封止剤４９で周囲を封止すると、センサチップ２が露出している側を保護できる。そしてプリント基板６にビアホール４７を設け、キャップ４０を半田付けすると、ビアホール４７の入口側の面をキャップ４０で保護できる。またガスセンサチップ２のワイヤボンディングが不要になる。
(1) キャップ４，４０，５２，６０を回路部品８と同時に組み付けることができる。このためキャップ４等の組付のための工程を省略できる。
(2) キャップ４，４０の底部にリング状のフランジ２１，４１を設けると、容易に半田付けできる。
(3) ガスセンサチップ２をダイボンドし、そのパッドをプリント基板の配線にワイヤボンドした後に、キャップ４を半田付けすると、チップ２の固定とワイヤボンド並びにキャップ４の取付をスムーズに行うことができる。
(4) 図４のように、ガスセンサチップ２をハンダ層４８でフリップチップ接続し、封止剤４９で周囲を封止すると、センサチップ２が露出している側を保護できる。そしてプリント基板６にビアホール４７を設け、キャップ４０を半田付けすると、ビアホール４７の入口側の面をキャップ４０で保護できる。またガスセンサチップ２のワイヤボンディングが不要になる。
キャップは防爆作用を持たず、単にセンサチップ２を保護するだけのものでも良い。例えば底のある金属筒で、底に通気用の小孔を設けたものをキャップとしても良い。また気体透過性の合成樹脂膜に蒸着等で半田付け用にリング状の金属膜を設け、この金属膜を実施例に従って半田付けしても良い。
２ ガスセンサチップ
４，４０ キャップ
５ 金属部材
６ プリント基板
８ 回路部品
１０ 接着剤
１２ ワイヤ
１４ 配線
１５ リング
１６，１７ 開口
１８，１９ 金網
２０ フィルタ
２１，４１ フランジ
２２，４２ 配線
２３，４３ ハンダ層
２４ 空洞
２５ パッド
２６ 架橋部
２８ 感ガス膜
２９，３０ 脚
３２ 配線
３３ ハンダ層
４４，４５ 開口
４６ フィルタ
４７ ビアホール
４８ ハンダ層
４９ 封止剤
５０ 配線
５２ キャップ
５３，５４ 金属部材
５５，５６ 開口
６０ セラミックキャップ
６２ メタライズ層
４，４０ キャップ
５ 金属部材
６ プリント基板
８ 回路部品
１０ 接着剤
１２ ワイヤ
１４ 配線
１５ リング
１６，１７ 開口
１８，１９ 金網
２０ フィルタ
２１，４１ フランジ
２２，４２ 配線
２３，４３ ハンダ層
２４ 空洞
２５ パッド
２６ 架橋部
２８ 感ガス膜
２９，３０ 脚
３２ 配線
３３ ハンダ層
４４，４５ 開口
４６ フィルタ
４７ ビアホール
４８ ハンダ層
４９ 封止剤
５０ 配線
５２ キャップ
５３，５４ 金属部材
５５，５６ 開口
６０ セラミックキャップ
６２ メタライズ層
Claims (4)
- Si基板に設けた架橋部もしくはダイアフラムにヒータ付きの感ガス部を設けたガスセンサチップをプリント基板に組み付けるに際して、
半田ペーストを塗布したプリント基板に、回路部品と共にキャップを配置し、半田ペーストを溶解及び凝固させて回路部品とキャップとを同時にプリント基板に半田付けする、プリント基板へのガスセンサの組付方法。 - キャップは金属製で、底部にリング状のフランジを備え、前記半田付けではフランジの底面を半田付けすることを特徴とする、請求項１のプリント基板へのガスセンサの組付方法。
- ガスセンサチップをプリント基板にダイボンドし、ガスセンサチップのパッドをプリント基板の配線にワイヤボンディングし、次いで前記半田付けを行う、請求項１または２のプリント基板へのガスセンサの組付方法。
- プリント基板に貫通孔を設け、
プリント基板の１面の半田ペーストを塗布した配線に、貫通孔と向き合うようにガスセンサチップのパッドを配置して半田付けし、
プリント基板の他面の半田ペーストを塗布した配線に、貫通孔を囲むようにキャップを配置して半田付けすることを特徴とする、請求項１または２のプリント基板へのガスセンサの組付方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2010017937A JP5279738B2 (ja) | 2010-01-29 | 2010-01-29 | プリント基板へのガスセンサの組付方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2011158269A JP2011158269A (ja) | 2011-08-18 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2010017937A Active JP5279738B2 (ja) | 2010-01-29 | 2010-01-29 | プリント基板へのガスセンサの組付方法 |
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| JPH08122162A (ja) * | 1994-10-26 | 1996-05-17 | Ricoh Seiki Co Ltd | 熱依存性検出装置 |
| JP2006010547A (ja) * | 2004-06-28 | 2006-01-12 | Denso Corp | 湿度センサモジュールおよび湿度センサの実装構造 |
| TW200725821A (en) * | 2005-12-27 | 2007-07-01 | Unimems Mfg Co Ltd | Package structure for gas sensor and package method thereof |
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