JP5311231B2 - センサ装置 - Google Patents

Description

この発明は、センサチップが収容されたセラミック製のパッケージがさらにケースに収容されたセンサ装置に関する。

従来、セラミック製のパッケージに形成された凹部にセンサチップを収容し、その凹部の開口部を蓋によって閉塞してなるセンサ装置が提案されている（特開２００６−８４２００号公報）。

特開２００６−８４２００号公報

本願発明者らは、外部からセンサ装置に伝達する振動を緩和することにより、さらに検出精度を高めることができるセンサ装置を開発した。以下、そのセンサ装置の製造方法について図を参照して説明する。なお、以下では、センサ装置としてヨーレートセンサ、加速度センサなど、車両の制御に用いるセンサ装置を例に挙げて説明する。

図７は、センサ装置を構成するパッケージの製造工程を示す説明図である。図８は、パッケージの説明図であり、（ａ）はパッケージの表面の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。図９はパッケージを搬送する様子を示す説明図である。図１０はセンサ装置の説明図であり、（ａ）は内部構造の一部を露出して示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。

まず、図７（ａ）に示すパッケージ２０を製造する。パッケージ２０は、アルミナなどにより形成されたセラミック層を複数積層して構成されている。パッケージ２０には凹部２６が形成されている。また、図示しないが、各セラミック層の表面や各セラミック層に形成されたスルーホールには、配線が形成されている。

続いて、図７（ｂ）に示すように、回路チップ５０をパッケージ２０の凹部２６の底面に接着し、センサチップ５１を回路チップ５０の表面に接着する。回路チップ５０には、センサチップ５１からの検出信号を車両に搭載されたＥＣＵ(Electronic Control Unit)にて処理可能な信号に変換する回路などが搭載されている。続いて、センサチップ５１の表面に形成されたパッド（図示せず）と回路チップ５０の表面に形成されたパッドとをボンディングワイヤ６０によって接続する。また、回路チップ５０の表面に形成されたパッドとパッケージ２０に形成されたパッドとをボンディングワイヤ６１によって接続する。

続いて、図７（ｃ）に示すように、蓋３０をパッケージ２０に溶接またはロウ付けし、パッケージ２０内を封止する。蓋３０は、金属により形成されている。また、図８（ａ）に示すように、パッケージ２０の最下層に配置されたセラミック層２２の表面２２ａ、つまり、図７（ｂ）に示すパッケージ２０の下面には、パッド２３〜２５が形成されている。

パッド２３は、センサチップ５１からの検出信号を取出すためのパッドやセンサチップ５１に動作電源を供給するためのパッドなどから構成されている。パッド２３において交差したハッチングを施した部分が、ボンディングワイヤを接続する領域である。パッド２４は、センサチップ５１を検査する際に用いるパッドである。パッド２５は、コンデンサ５２などの電子部品を接続するためのパッドである。各パッド２３〜２５は、パッケージ２０の内部に形成された配線およびボンディングワイヤ６１を介して回路チップ５０と接続されている。

続いて、図９に示すように、パッケージ２０をトレイ１００に載置し、コンデンサ５２などの電子部品を取付ける工程へ搬送する。そして、図７（ｄ）に示すように、パッケージ２０の上下を反転させ、パッケージ２０の表面２２ａに形成されたパッド２５にコンデンサ５２などの電子部品を接続する。

図１０に示すように、ケース９０には、上面が開口したケース本体９１と、このケース本体９１を封止する蓋９２とが備えられている。また、ケース本体９１には、その内部から外部へ導出されたリード６３が取付けられている。リード６３は、ＥＣＵに接続され、そのＥＣＵが、回路チップ５０からの信号に基いてヨーレートや加速度などを演算する。
続いて、蓋３０とケース本体９１の底面との間にダンパ８０を介在させ、パッケージ２０をケース本体９１の底面に配置する。このダンパ８０は、外部からセンサチップ５１に伝達する振動を吸収するためのものであり、たとえば、接着剤である。

続いて、パッケージ２０の表面２３ａに形成された各パッド２３と、対応するリード６３とをボンディングワイヤ６２によって接続する。続いて、パッケージ２０の表面２３ａに配置された各パッド２３〜２５およびコンデンサ５２などの電子部品を封止材によって封止する。図中、符号７０で示す領域が、封止材により形成された封止層である。また、ボンディングワイヤ６２およびリード６３の接続部位も封止材によって封止する。封止材は、たとえば、ゲル状のエポキシ樹脂である。続いて、蓋９２をケース本体９１に取付け、蓋９２およびケース本体９１の境界を封止材によって封止する。これでセンサ装置２００が完成する。

しかし、その後の研究により、センサ装置２００を製造する過程で、パッド２３〜２５の表面に傷が付き、ボンディングワイヤ６２との接触面積が不足し、ボンディングワイヤ６２の接続強度不足が発生するおそれのあることが分かった。そこで、パッドの表面に傷が付く原因を調査した結果、パッドが形成された表面２３ａを下にしてパッケージ２０のハンドリングを行うことが原因であることが分かった。

具体的には、パッケージ２０の凹部２６に回路チップ５０およびセンサチップ５１を取付ける際に、表面２３ａを下にしてパッケージ２０を作業台の上に載置するときにパッドの表面が作業台の表面と擦れ、パッドの表面に傷が付くおそれがあった。また、パッケージ２０の凹部２６に回路チップ５０およびセンサチップ５１を取付けるとき、あるいは、回路チップ５０およびセンサチップ５１にボンディングワイヤ６０，６１を接続するときにパッケージ２０が動き、パッドの表面が作業台の表面と擦れ、パッドの表面に傷が付くおそれがあった。また、図９に示すように、パッケージ２０をトレイ１００に載置して搬送するとき、パッケージ２０が動くため、パッドの表面がトレイ１００の表面と擦れ、パッドの表面に傷が付くおそれがあった。

そこでこの発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、製造工程においてパッケージの表面に形成されたパッドが傷付かないようにすることができるセンサ装置を実現することを目的とする。

上記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、複数のセラミック層（２１）を積層してなる基板（２０）と、前記基板の裏面に形成された凹部（２６）と、前記凹部に収容されたセンサチップ（５１）と、前記凹部の開口部を閉塞する蓋（３０）と、前記基板の表面（２２ａ）に形成されており、前記センサチップと電気的に接続されたパッド（２３〜２５）と、を有するパッケージ（２０）と、前記パッケージが前記蓋を下にして収容されたケース（９０）と、前記ケースに収容されたパッケージの前記パッドと電気的に接続されており、前記ケースの外部に導出された端子（６３）と、を備えており、封止材によって前記パッドが封止されてなるセンサ装置（１０）において、セラミックにより前記パッドの厚さよりも厚く、かつ、前記パッドが形成された領域の外周を囲むように前記基板の表面に形成された壁（４０）を備えるという技術的手段を用いる。

請求項１の技術的手段を用いれば、セラミックによりパッドの厚さよりも厚く、かつ、パッドが形成された領域の外周を囲むように基板の表面に形成された壁を備えるため、表面を下にしてパッケージをハンドリングするときに、基板の表面に形成されたパッドが擦れ、パッドに傷が付くおそれがない。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のセンサ装置（１０）において、前記壁（４０）は、前記パッド（２３〜２５）の厚さよりも厚く、かつ、前記封止材によって前記パッドを封止している封止層（７０）の厚さよりも厚く形成されているという技術的手段を用いる。

請求項２の技術的手段を用いれば、壁は、封止材によってパッドを封止している封止層の厚さよりも厚く形成されているため、封止材が枠状体を超えないようにすることができる。

請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載のセンサ装置（１０）において、前記壁（４０）は枠状に形成されているという技術的手段を用いる。

請求項３の技術的手段を用いれば、壁は枠状に形成されているため、基板を構成するセラミック層に積層し易いため、壁を容易に作成することができる。

請求項４に記載の発明では、請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載のセンサ装置（１０）において、前記蓋（３０）とケース（９０）の底面との間に緩衝部材（８０）が介在されているという技術的手段を用いる。

請求項４に記載のように、蓋とケースの底面との間に緩衝部材が介在されている構造のセンサ装置にあっては、封止材が垂れて緩衝部材に付着すると、緩衝部材の緩衝特性が損なわれるおそれがあるが、パッドを封止している封止層の厚さよりも厚く形成された壁により、パッドが形成された領域を囲めば、封止材が垂れるおそれがないため、緩衝部材の緩衝特性が損なわれるおそれがない。

なお、上記各括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

この発明の実施形態に係るセンサ装置の説明図であり、（ａ）は内部構造の一部を露出して示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。 パッケージの説明図であり、（ａ）はパッケージの表面の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。 図２（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。 枠状体の説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。 パッケージを搬送する様子を示す説明図である。 枠状体の変更例を示す説明図である。 従来のセンサ装置を構成するパッケージの製造工程を示す説明図である。 パッケージの説明図であり、（ａ）はパッケージの表面の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。 パッケージを搬送する様子を示す説明図である。 センサ装置の説明図であり、（ａ）は内部構造の一部を露出して示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。

この発明に係る実施形態について図を参照して説明する。図１は、この実施形態に係るセンサ装置の説明図であり、（ａ）は内部構造の一部を露出して示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。図２は、パッケージの説明図であり、（ａ）はパッケージの表面の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。図３は、図２（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。図４は、枠状体の説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。図５はパッケージを搬送する様子を示す説明図である。なお、図３，５は、枠状体の厚さがパッドよりも厚いことを分かり易くするために、枠状体およびパッドの厚さを誇張して描いてある。また、従来のセンサ装置と同じ構成については同一の符号を付し、説明を省略または簡略化する。

図１，２に示すように、パッド２３〜２５が形成されたパッケージ２０の表面２２ａには、枠状体４０が積層されている。この枠状体４０が本願の請求項１に記載の壁に相当する。枠状体４０は、パッド２３〜２５が形成されたパッド形成領域Ｅ１（図中破線で囲む領域）、つまり、封止材を塗布する塗布領域を囲むように配置されている。図４に示すように、枠状体４０は、略矩形の枠状に形成されており、その開口部４１は、パッド形成領域Ｅ１と同一の大きさに形成されている。

また、図３に示すように、枠状体４０は、パッド２３〜２５の厚さよりも厚く、かつ、塗布された封止材により形成される封止層７０の厚さよりも厚く形成されている。この実施形態では、枠状体４０は、その外周縁がパッケージ２０の表面２２ａの外周縁と一致するように配置されている。

また、枠状体４０は、セラミックにより形成されており、アルミナのグリーンシートを型抜きして形成することができる。そして、型抜きされた枠状体４０は、パッケージ２０を製造する際に他のセラミック層２１と同じように積層され、焼成されることにより、パッケージ２０を形成する。

上述したように、パッド形成領域Ｅ１の外周を囲むように配置された枠状体４０は、パッド２３〜２５の厚さよりも厚いため、表面２３ａを下にしてパッケージ２０をハンドリングする際に、パッドの表面が擦れて傷が付くおそれがない。
したがって、ボンディングワイヤ６２の接触面積が不足することにより、ボンディングワイヤ６２の接続強度が不足するおそれがない。

また、枠状体４０は、パッド形成領域Ｅ１に塗布する封止材により形成される封止層７０の厚さよりも厚く形成されているため、封止材が枠状体４０を超えるおそれがない。
したがって、封止材がパッケージ２０の側面に垂れ、ダンパ８０に付着するおそれがないため、封止材の付着によるダンパ８０のダンパ特性が損なわれるおそれがない。

また、図６（ａ）に示すように、パッド形成領域Ｅ１を複数に分割し、各パッド形成領域Ｅ１に封止材を塗布する場合は、同図（ｂ）に示すように、各パッド領域Ｅ１を個別に囲む開口部４１が形成された枠状体４０を用いることもできる。この構造を用いれば、パッド形成領域Ｅ１に塗布された封止材が、隣接するパッド形成領域Ｅ１に漏れないため、特定のパッド形成領域Ｅ１における封止材の塗布量が過多になるおそれがない。また、各パッド形成領域Ｅ１毎に封止材の塗布量を制御することができる。

また、枠状体４０は、セラミック層２１と同じようにアルミナのグリーンシートを加工して形成するのではなく、アルミナなどのセラミック材料をパッケージ２０の表面２２ａに枠状に塗布することにより形成することもできる。また、封止材の垂れを目的としない場合は、枠状体４０は連続形成されている必要はなく、１箇所または複数箇所に切れ目が形成されていても良い。

１０・・センサ装置、２０・・パッケージ（基板）、２１，２２・・セラミック層、
２３，２４，２５・・パッド、２６・・凹部、３０・・蓋、４０・・枠状体（壁）、
５０・・回路チップ、５１・・センサチップ、
６０，６１，６２・・ボンディングワイヤ、６３・・リード（端子）、
７０・・封止層、８０・・ダンパ（緩衝材）、９０・・ケース、
Ｅ１・・パッド形成領域。

Claims (4)

1. 複数のセラミック層を積層してなる基板と、前記基板の裏面に形成された凹部と、前記凹部に収容されたセンサチップと、前記凹部の開口部を閉塞する蓋と、前記基板の表面に形成されており、前記センサチップと電気的に接続されたパッドと、を有するパッケージと、
   前記パッケージが前記蓋を下にして収容されたケースと、
   前記ケースに収容されたパッケージの前記パッドと電気的に接続されており、前記ケースの外部に導出された端子と、
   を備えており、封止材によって前記パッドが封止されてなるセンサ装置において、
   セラミックにより前記パッドの厚さよりも厚く、かつ、前記パッドが形成された領域の外周を囲むように前記基板の表面に形成された壁を備えることを特徴とするセンサ装置。
2. 前記壁は、前記パッドの厚さよりも厚く、かつ、前記封止材によって前記パッドを封止している封止層の厚さよりも厚く形成されていることを特徴とする請求項１に記載のセンサ装置。
3. 前記壁は枠状に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のセンサ装置。
4. 前記蓋と前記ケースの底面との間に緩衝部材が介在されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載のセンサ装置。

Images