JP5708688B2 - センサパッケージの製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、センサチップの機能膜を露出させるようにセンサチップをモールド樹脂で封止してなるセンサパッケージの製造方法に関する。
従来より、この種のセンサパッケージとしては、センシングに用いられる機能膜を一面側に有するセンサチップと、センサチップを封止するモールド樹脂と、を備えたものが提案されている（特許文献１参照）。
ここで、モールド樹脂は、金型により成形されたものであり、この金型成形によって、センサチップを封止する形状であって、さらに機能膜の表面を露出させる開口部を有する形状とされている。そして、このモールド樹脂の開口部を介して、機能膜の表面が露出し、外部環境のセンシングが可能とされている。
このようなセンサパッケージは、機能膜を有するセンサチップを、樹脂成形用の金型内に設置し、金型内にモールド樹脂を注入して、充填することにより製造される。ここで、上記開口部については、金型の内面つまりキャビティ内面のうち機能膜に対向する対向部を、フィルムを介して機能膜に押し付ける。
ここで、フィルムは、当該機能膜の表面上の凹凸を吸収するものであり、この押し付けによりフィルムが機能膜に密着させた状態とされる。そして、この状態でモールド樹脂の注入を行うことにより開口部を形成する。
このとき、機能膜は、金型で押さえ付けられるため、金型からの押力によって、機能膜が膜厚方向に変形し、ひいては機能膜の欠損等が生じ、センシング特性の劣化が発生しやすい。そこで、上記特許文献１では、機能膜の表面上に応力緩和層を設け、この応力緩和層を介して機能膜を金型で押さえることで、機能膜の変形等を防止している。
特開２０１０−５０４５２号公報
しかしながら、上記特許文献１のように、応力緩和層を設ける場合には、機能膜上に応力緩和層を設けることによる、センサ特性の劣化が生じる。具体的には、露出するべき機能膜の表面が応力緩和層で覆われる分、センシング領域が減少し、センサ特性の低下につながる。また、応力緩和層を設置するための工数の増加という問題も発生する。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、機能膜を露出させるようにセンサチップをモールド樹脂で封止してなるセンサパッケージにおいて、機能膜を露出させるべくモールド樹脂成型用の金型で機能膜を押さえたときの押力によって機能膜に生じるダメージを、極力低減することを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、センシングに用いられる機能膜（１３）を一面（１１）側に有するセンサチップ（１０）と、金型（１００）により成形され、センサチップを封止するモールド樹脂（５０）と、を備え、機能膜の表面は、モールド樹脂に設けられた開口部（５１）を介して露出してなるセンサパッケージの製造方法であって、さらに以下の工程を有するものである。
すなわち、請求項１の製造方法においては、センサチップとして、機能膜に、膜厚方向に加わる押力に抗して当該機能膜の膜厚を確保するためのスペーサ（１４、１５）が含有されたものを用意するチップ用意工程と、金型内にセンサチップを設置するとともに、金型の内面のうち機能膜に対向する対向部（１１０）を、機能膜の表面上の凹凸を吸収するフィルム（２００）を介して機能膜に押し付けて密着させた状態とする金型設置工程と、金型内にモールド樹脂を注入して充填することにより、センサチップをモールド樹脂で封止する封止工程と、を備え、金型設置工程では、金型として、対向部に、機能膜への押力を逃がす凹部（１１１）が設けられたものを用い、
チップ用意工程では、センサチップとして、センサチップの一面から機能膜の表面上に突出するように設けられ、機能膜からの信号を取り出すための電極（１５）がスペーサとされたものであって、電極の突出先端部（１５ａ）側が機能膜の表面下に位置する部位よりも体積が小さいものであるものを用意し、金型設置工程では、フィルムを介して、対向部が機能膜よりも先に電極の突出先端部に接触するように、対向部の押し付けを行うようにすることを特徴とする。
それによれば、機能膜に含有されたスペーサによって、機能膜は、膜厚方向に加わる押力に耐える強度を有し、膜厚方向への変形が抑制されたものとなる。さらに、機能膜を露出させるべくモールド樹脂成型用の金型の対向部で機能膜を押さえたとき、当該対向部に当該押力を逃がす凹部を設けているから、本発明によれば、機能膜に生じるダメージを極力低減することができる。
また、請求項１に記載の製造方法によれば、機能膜を露出させるために金型で機能膜を押さえるとき、機能膜の表面上に突出するスペーサとしての電極の突出先端部が、金型からの押力を優先的に受けるので、機能膜に生じるダメージが低減される。
また、このとき、対向部の押力により電極の突出先端部が潰れ、機能膜の表面に拡がったとしても、当該突出先端部の体積を小さいものとしているので、当該潰れによる拡がり面積を小さくでき、当該電極の潰れ部分によって機能膜の表面が覆い尽くされるのを防止することができる。
ここで、請求項２に記載の発明のように、請求項１に記載の製造方法においては、金型設置工程では、金型として当該金型の外部から凹部に通じる吸引孔（１１２）が設けられたものを用い、この吸引孔を介して外部から吸引を行うことにより、フィルムを凹部の凹形状に追従するように変形させた状態で、対向部の機能膜への押し付けを行うようにしてもよい。
それによれば、凹部の部分では、フィルムが凹部側に凹んで機能膜と接触しないので、フィルムと機能膜との接触面積を低減し、フィルムとの接触による機能膜の汚染等を極力防止することができる。
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、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一例である。
本発明の第１実施形態にかかるセンサパッケージの概略断面図である。 図１Ａ中の上面図である。 図１Ａにおける感湿膜近傍の拡大図である。 上記第１実施形態にかかるセンサパッケージの製造方法における金型設置工程を示す概略断面図である。 図３における感湿膜近傍の拡大図である。 図４Ａにおける対向部１１０の下面図である。 上記第１実施形態における他の例としての金型設置工程を示す概略断面図である。 本発明の第２実施形態にかかるセンサパッケージの製造方法における金型設置工程を示す概略断面図である。 本発明の第３実施形態にかかるセンサパッケージの要部を示す概略断面図である。 上記第３実施形態における感湿膜中の電極の平面形状を示す概略平面図である。 上記第３実施形態にかかるセンサパッケージの製造方法における金型設置工程を示す概略断面図である。 上記第３実施形態において電極の突出先端部が潰れた構成の例を示す概略断面図である。 上記第３実施形態における他の例としてのチップ用意工程にて用意されたセンサチップの感湿膜近傍を示す一部断面斜視図である。 上記第３実施形態における他の例としての金型設置工程を示す概略断面図である。 上記第３実施形態における他の例としてのセンサパッケージの要部を示す概略断面図である。 本発明の第４実施形態にかかるセンサパッケージの概略断面図である。 図１３中の上面図である。 図１３における感湿膜近傍の拡大図である。 上記第４実施形態にかかるセンサパッケージの製造方法における金型設置工程を示す概略断面図である。 図１６における感湿膜近傍の拡大図である。
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態にかかるセンサパッケージについて、図１を参照して述べる。なお、図１（ｂ）では、モールド樹脂５０の外郭およびモールド樹脂５０の開口部５１の内郭を破線で示すとともに、モールド樹脂５０を透過してモールド樹脂５０の内部に位置する構成要素を示している。
本実施形態のセンサパッケージＳ１は、大きくは、センサチップ１０と、センサチップ１０を搭載するアイランド２０と、センサチップ１０とボンディングワイヤ４０を介して電気的に接続されたリード３０と、これら各部材１０〜４０を封止するモールド樹脂５０と、を備えて構成されている。
センサチップ１０は、一方の板面１１を一面１１、他方の板面を他面１２とするシリコン半導体等よりなる板状のもので、ここでは湿度センサとして構成されている。このセンサチップ１０は、一面１１側に湿度のセンシングに用いられる機能膜としての感湿膜１３を有する。
この感湿膜１３は、たとえば吸湿性の高分子有機材料よりなるもので、具体的にはポリイミドや酢酸セルロース等よりなる。このような感湿膜１３は、スピンコートや印刷等により、上記高分子有機材料をセンサチップ１０の一面１１上に塗布し、これを硬化させることにより作製される。
ここで、感湿膜１３は、膜中に水分が侵入すると膜の誘電率が大きく変化するものである。また、センサチップ１０の一面１１にて、感湿膜１３内部には、図示しないＡｌ等よりなる電極が設けられている。そして、この感湿膜１３の誘電率変化を、たとえば当該電極の容量変化として検出することによって、感湿膜１３からの信号が取り出されるようになっている。
アイランド２０およびリード３０は、たとえばＣｕや４２アロイ等よりなる板状のもので、たとえば共通のリードフレーム素材より形成されたものである。ここでは、アイランド２０は、表裏の板面２１、２２を有し、センサチップ１０よりも一回り大きい矩形板状をなしている。また、リード３０は、アイランド２０の端面の外方に複数個設けられ、個々のリード３０は短冊板状をなしている。
そして、アイランド２０の一面２１とセンサチップ１０の他面１２とが対向した状態で、センサチップ１０は、アイランド２０の一面２１上に搭載されている。センサチップ１０とアイランド２０との間には、はんだやＡｇペースト等のダイボンド材６０が介在し、このダイボンド材６０により両部材１０、２０は固定されている。
また、センサチップ１０の一面１１とリード３０とが、ボンディングワイヤ４０を介して電気的に接続されている。このボンディングワイヤ４０は、ＡｕやＡｌあるいはＣｕ等よりなるもので、典型的なワイヤボンディング法により形成される。
また、モールド樹脂５０は、後述するようにモールド樹脂成型用の金型１００を用いたトランスファーモールド法により成形されるもので、エポキシ樹脂等の典型的なモールド材料よりなる。
ここでは、モールド樹脂５０は、センサチップ１０、アイランド２０、リード３０、ボンディングワイヤ４０を封止している。ここで、モールド樹脂５０のうち感湿膜１３の表面に対応する位置には、モールド樹脂５０の外面から感湿膜１３表面まで到達する開口部５１が設けられており、センサチップ１０については、感湿膜１３の表面が開口部５１を介して露出するが、その他の部位はモールド樹脂５０で封止されている。
また、アイランド２０およびボンディングワイヤ４０については、全体がモールド樹脂５０で封止されている。また、リード３０については、ボンディングワイヤ４０の接続側であるインナーリード部がモールド樹脂５０で封止されているが、外部との接続側であるアウターリード部はモールド樹脂５０より突出し露出している。
これにより、センサチップ１０においては、モールド樹脂５０より露出する感湿膜１３の表面にて外部環境の湿度が検出されるようになっており、その検出信号は、ボンディングワイヤ４０からリード３０を介して、外部に取り出されるようになっている。
さらに、図２に示されるように、本実施形態のセンサパッケージＳ１では、感湿膜１３は、膜厚方向に加わる押力Ｆ（以下、単に押力Ｆという）に抗して当該感湿膜１３の膜厚ｈ１を確保するためのスペーサ１４が、含有されたものとして構成されている。
このスペーサ１４は、電気絶縁性の材料、たとえば樹脂、セラミックあるいはガラス等よりなるビーズ状のものであり、たとえば球状または棒状等の形状をなす。スペーサ１４は、感湿膜１３内にて膜平面方向に分散して複数個設けられている。
このようなスペーサ１４を含有する感湿膜１３は、たとえば上記高分子有機材料にスペーサ１４を含有したものを、上述のスピンコートや印刷等により、塗布し、これを硬化させることにより作製される。
スペーサ１４は、感湿膜１３よりもたとえば剛性が大きいものであることが望ましく、このスペーサ１４により、押力Ｆによる感湿膜１３の膜厚方向への変形が防止されるようになっている。
具体的には、感湿膜１３に押力Ｆが印加されても、スペーサ１４は押力Ｆに抗して実質的に潰れることはないから、感湿膜１３が潰れて薄くなるように変形することが抑制される。そのため、結果的に、感湿膜１３の膜厚ｈ１は、実質的にスペーサ１４のサイズ以上の大きさに確保される。
ここで、スペーサ１４の感湿膜１３の膜厚方向における寸法ｈ２は、感湿膜の膜厚ｈ１と同等かそれ以上とされている。たとえば、機能膜としての感湿膜１３の膜厚ｈ１は、２μｍ〜５μｍ程度であるが、スペーサ１４の寸法ｈ２は、その膜厚ｈ１の１倍〜１．５倍程度とすることが好ましい。
これは、スペーサ１４の寸法ｈ２が大きすぎて感湿膜１３の表面からの突出が大きすぎる場合、感湿膜１３の表面とスペーサ１４とによる凹凸が大きくなり、後述する金型設置工程（図３参照）にて、金型１００の対向部１１０でフィルム２００を介して感湿膜１３を押さえるときに、当該凹凸をフィルム２００で吸収しにくくなるためである。
次に、図３も参照して、本センサパッケージＳ１の製造方法について述べる。まず、上記したスペーサ１４を含有する感湿膜１３が設けられたセンサチップ１０を用意する（チップ用意工程）。
一方で、アイランド２０およびリード３０を用意し、このセンサチップ１０をアイランド２０の一面２１上に搭載し固定する。そして、センサチップ１０とリード３０との間でワイヤボンディングを行い、ボンディングワイヤ４０を形成する。こうして、センサチップ１０、アイランド２０、リード３０、ワイヤ４０が一体化された一体化部材が形成される。
次に、図３に示されるように、このセンサチップ１０を含む一体化部材を、モールド樹脂５０成型用の金型１００に設置する（金型設置工程）。この金型１００は、上型１０１と下型１０２とが取り外し可能に合致されることにより、当該上下型１０１、１０２の間にキャビティ１０３を形成するものである。
ここで、金型設置工程では、図３、４Ａ、４Ｂに示されるように、金型１００の内面のうち感湿膜１３に対向する部位である対向部１１０を、感湿膜１３の表面上の凹凸を吸収するフィルム２００を介して感湿膜１３に押し付けて密着させた状態とする。このとき、金型１００の対向部１１０によって感湿膜１３には、上記押力Ｆ（図２参照）が印加される。
対向部１１０は、フィルム２００を介して、感湿膜１３の表面に密着することにより、モールド樹脂５０の開口部５１を形成し、感湿膜１３の表面を露出させるためのものである。ここでは、対向部１１０は、当該対向部１１０の周囲よりも突出した部位の突出先端面として構成されている。具体的には、対向部１１０は、周囲部分よりも断面台形状に突出している。
フィルム２００は、たとえばフッ素系樹脂等よりなるものである。ここでは、図３に示されるように、フィルム２００は、対向部１１１を含めて上型１０１の内面全体に貼り付けられているが、対向部１１０のみに貼り付けられていてもよい。
また、図３、４Ａ、４Ｂに示されるように、金型設置工程では、金型１００として、対向部１１０に、感湿膜１３への押力Ｆを逃がす凹部１１１が設けられたものを用いる。ここでは、凹部１１１は、平坦面である対向部１１０の中央部を凹ませた部位として構成されている。つまり、露出するべき感湿膜１３のうちの中央部に、凹部１１１が位置するものとされている。
こうして、金型設置工程では、上下型１０１、１０２間に上記一体化部材を設置し、フィルム２００を介して、感湿膜１３の表面を押さえ付ける。このとき、スペーサ１４の上記寸法ｈ２が感湿膜１３の膜厚ｈ１より大きい場合には、感湿膜１３とスペーサ１４との段差等によって感湿膜１３表面上に凹凸が存在するが、この凹凸はフィルム２００により吸収され、フィルム２００と感湿膜１３とで隙間のない密着が実現される。
また、対向部１１０で感湿膜１３を押さえたとき、その押力Ｆは、対向部１１０に設けられた凹部１１１により逃されるので、その分、感湿膜１３に発生するダメージが軽減される。
こうして、金型設置工程を行った後、金型１００内にモールド樹脂５０を注入して充填することにより、センサチップ１０を含む一体化部材をモールド樹脂５０で封止する（封止工程）。このとき、感湿膜１３の表面は対向部１１０で押さえ付けられているので、モールド樹脂５０より露出する。
この封止工程の後、金型１００からワークを取り出し、必要に応じて、リードカットやリードの整形等を行う。こうして、上記図１に示される本実施形態のセンサパッケージＳ１ができあがる。
ところで、本実施形態によれば、金型１００の対向部１１０で感湿膜１３を押さえたとき、スペーサ１４が金型１００の押力Ｆを受けて当該押力Ｆに抗するので、感湿膜１３の膜厚方向への変形が極力抑制される。つまり、感湿膜１３が変形したとしても、その膜厚ｈ１は、実質的に感湿膜１３の膜厚方向におけるスペーサ１４の寸法ｈ２以上に確保され、当該スペーサ寸法ｈ２よりも薄くなることは実質的に防止される。
このように、本実施形態によれば、感湿膜１３に含有されたスペーサ１４によって、感湿膜１３は、膜厚方向に加わる押力Ｆに耐える強度を有し、膜厚方向への変形が抑制されたものとなる。そのため、金型１００で感湿膜１３を押さえたとき、当該押力Ｆによって感湿膜１３に生じるダメージを、極力低減することができる。
特に、本実施形態では、スペーサ１４は、感湿膜１３の膜厚方向における寸法ｈ２を、当該膜厚ｈ１と同等かそれ以上のものとしているので、金型１００で感湿膜１３を押さえたとき、感湿膜１３よりもスペーサ１４の方が、金型１００からの押力Ｆを優先的に受けるものとなる。そのため、感湿膜１３に生じるダメージをより低減しやすくなり、また、感湿膜１３の膜厚方向への変形を極力小さくできる。
さらに、金型１００の対向部１１０に、押力Ｆを逃がす凹部１１１を設けているから、対向部１１０で感湿膜１３を押さえたとき、凹部１１１の直下では、感湿膜１３の潰れが小さくなり、感湿膜１３全体でみれば、膜厚方向の変形が抑制されたものにできる。
なお、本実施形態の金型設置工程においては、図５に示されるように、対向部１１０において上記凹部１１１が省略されたものであってもよい。この場合も、スペーサ１４の作用により、金型１００の押力Ｆに耐えて感湿膜１３の変形が抑制されるため、感湿膜１３に生じるダメージを極力低減することができる。
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について、図６を参照して述べる。本実施形態は、上記第１実施形態において金型設置工程を一部変形したところが相違するものであり、この相違点を中心に述べることとする。
図６に示されるように、本実施形態の金型設置工程では、金型１００として金型１００の外部から凹部１１１に通じる吸引孔１１２が設けられたものを用いる。具体的には、上型１０１において当該上型１０１の外面から凹部１１１まで貫通する孔としての吸引孔１１２を設け、上型１０１の外部からポンプ等により吸引を行う。
この吸引孔１１２を介した吸引により、図６に示されるように、フィルム２００は凹部１１１の凹形状に追従するように変形する。そして、金型設置工程では、このフィルム２００を変形させた状態で、対向部１１０を感湿膜１３に押し付ける。
本実施形態によれば、凹部１１１の部分では、フィルム２００が凹部１１１側に凹んで感湿膜１３と接触せずに離れたものとされる。その分、フィルム２００と感湿膜１３との接触面積が低減されることから、フィルム２００との接触による感湿膜１３の汚染等が極力防止される。
なお、凹部１１１は対向部１１０のうちの中央寄りの部位に位置するので、対向部１１０のうち凹部１１１周囲を取り巻く環状の周辺部では、フィルム２００が感湿膜１３に隙間なく密着するため、モールド樹脂５０が侵入することはない。
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態にかかるセンサパッケージについて、図７Ａ、図７Ｂを参照して述べる。本パッケージは、感湿膜１３に含有されるスペーサを、感湿膜１３からの信号を取り出すための電極１５にて構成したところが、上記各実施形態と相違するものであり、この相違点を中心に述べる。
上述したが、電極１５は、感湿膜１３内部に設けられ、感湿膜１３の誘電率変化を容量変化に変換した信号として検出するためのものである。そして、図７Ａに示されるように、電極１５は、感湿膜１３中に分散して配置されており、センサチップ１０の一面１１から感湿膜１３の表面まで延びるように設けられている。
図７Ａの例では、電極１５は、センサチップ１０の一面１１から感湿膜１３の表面上に突出し、突出先端部１５ａが感湿膜１３の表面上に位置したものとされている。ここで、電極１５の突出高さが上記した感湿膜１３の膜厚方向におけるスペーサの寸法ｈ２に相当する。
つまり、図７Ａの例では、スペーサとしての電極１５の寸法ｈ２が膜厚ｈ１よりも大きいものとされている。なお、本実施形態においても、当該電極１５の寸法ｈ２と膜厚ｈ１とが同等であってもよい。この同等の場合には、電極１５の突出先端部１５ａと感湿膜１３の表面とが実質的に同一平面に位置する状態となる。
また、電極１５の平面パターンとしては、典型的には、図７Ｂに示されるように、たとえばそれぞれ櫛歯状をなす一対のものが、互いの櫛歯が噛み合うように配置されたものにできる。これにより、効率の良い容量検出が可能となる。
このように、本実施形態は、センサチップ１０の一面１１のうち機能膜１３が形成される領域内にて、電極１５を分散して設けることにより、上記各実施形態におけるビーズ状のスペーサ１４を電極１５に置き換え、この電極１５をスペーサとした構成を実現している。それによれば、電極１５をスペーサとして兼用し、構成の簡素化が図れる。
ここで、電極１５は、ＡｌまたはＡｌ合金、あるいは、Ｔｉ、Ａｕ等の金属よりなるもので、めっき、スパッタリング、蒸着等により形成される。そして、感湿膜１３は、この電極１５が形成されているセンサチップ１０の一面１１上に対して、電極１５間に形成する。
次に、本実施形態の金型設置工程について、図８を参照して述べる。感湿膜１３まで形成されたセンサチップ１０を用いて、上記第１実施形態と同様、上記一体化部材まで形成し、この一体化部材を上記同様の金型１００に設置する。そして、金型１００の対向部１１０を、フィルム２００を介して機能膜１３に押し付けて密着させた状態とする。
このとき、電極１５の突出先端部１５ａが機能膜１３の表面上に突出しているので、対向部１１０は、フィルム２００を介して、機能膜１３よりも先に電極１５の突出先端部１５ａに接触する。そのため、機能膜１３よりも電極１５の方が、金型１００の押力Ｆを優先的に受けることになり、機能膜１３に生じるダメージが軽減される。
そして、対向部１１０によるフィルム２００の密着が完了した状態では、図８に示されるように、電極１５と機能膜１３とによる機能膜１３表面上の凹凸は、フィルム２００により吸収されている。ここまでが金型設置工程であり、その後は、上記同様の封止工程等を行うことにより、図７Ａのようなセンサパッケージができあがる。
ところで、図７Ａ、図８に示される例のように、スペーサとしての電極１５が、突出先端部１５ａが機能膜１３の表面上に突出する場合、金型設置工程にて金型１００からの押力Ｆを受けて、電極１５の突出先端部１５ａが潰れる可能性がある。
そのような潰れが生じた場合、図９に示されるように、開口部５１において、潰れて拡がった突出先端部１５ａが、機能膜１３の表面を覆ってしまい、電極１５間において機能膜１３の表面が露出する幅Ｗが小さくなる。さらには、当該潰れが大きくなると、機能膜１３の表面が突出先端部１５ａで覆い尽くされてしまうおそれもある。
この点を考慮した本実施形態の他の例について図１０〜１２を参照して述べる。この例では、まず、図１０に示されるように、チップ用意工程で用意されるセンサチップ１０として、スペーサである電極１５の突出先端部１５ａが機能膜１３の表面上に突出するとともに、突出先端部１５ａ側が機能膜１３の表面下に位置する電極部位よりも体積が小さいものであるものを用意する。
ここでは、電極１５の突出先端部１５ａ側が、突出先端部１５ａに向かって三角形状をなすように細くなっている。このような電極１５は、たとえばサンドブラスト等のエッチングにより面取り加工を行うことで形成される。その後、電極１５のうち当該細くなっている部分よりも下側の部分を埋めるように感湿膜１３を形成する。
この図１０に示されるようなセンサチップ１０を用いて、図１１に示されるように、金型設置工程を行う。そして、図１２では、金型１００の対向部１１０からの押力Ｆにより電極１５の突出先端部１５ａが潰れた状態を示すが、このように突出先端部１５ａが機能膜１３の表面に拡がったとしても、当該突出先端部１５ａの体積を小さいものとしているので、当該潰れによる拡がり面積を小さくできる。
つまり、当該電極１５の潰れ部分によって機能膜１３の表面が覆い尽くされるのを防止でき、図１２に示されるように、電極１５間において機能膜１３の表面が露出する幅Ｗを広く確保することが可能となる。また、このことは、複数個の電極１５において、隣同士の電極１５間における短絡の防止につながる。
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態にかかるセンサパッケージについて、図１３〜図１５を参照して述べる。本実施形態では、機能膜としての感湿膜１３に上記スペーサ１４、１５を設けることなく、金型１００で感湿膜１３を押さえたとき、上記押力Ｆによって感湿膜１３に生じるダメージを、極力低減するものである。
上記第１実施形態のセンサパッケージＳ１は、フルモールド構造のＱＦＰ（クワッドフラットパッケージ）であったが、本実施形態のセンサパッケージＳ２は、ハーフモールド構造のＱＦＮ（クワッドフラットノンリードパッケージ）である。
なお、本実施形態においても、上記ＱＦＰを採用できるし、上記第１〜第３の各実施形態においても、上記ＱＦＮを採用してもよい。つまり、感湿膜１３を一面１１側に有するセンサチップ１０と、金型１００により成形されセンサチップ１０を封止するモールド樹脂５０と、を備え、感湿膜１３の表面がモールド樹脂５０の開口部５１を介して露出しているパッケージならば、各実施形態のすべてに適用できるものである。
本実施形態のセンサパッケージＳ２は、大きくは、センサチップ１０と、センサチップ１０を搭載するアイランド２０と、センサチップ１０とボンディングワイヤ４０を介して電気的に接続されたリード３０と、これら各部材１０〜４０を封止するモールド樹脂５０と、を備えて構成されている。
ここで、モールド樹脂５０は、アイランド２０およびリード３０においてセンサチップ１０側を封止しており、このモールド樹脂５０によりセンサチップ１０およびボンディングワイヤ４０が封止されている。そして、アイランド２０およびリード３０におけるセンサチップ１０とは反対側は、モールド樹脂５０より露出している。
また、ここでは、リード３０の端部とモールド樹脂５０の外郭とが実質的に一致したものとされている。つまり、典型的なＱＦＮ構造と同様、リード３０は、モールド樹脂５０の平面外形の範囲内に位置しており、モールド樹脂５０より突出していない。
そして、本実施形態においても、機能膜としての感湿膜１３は、センサチップ１０の一面１１上に当該一面１１を被覆するように設けられている。ここで、感湿膜１３の一部がセンシングに用いられるセンシング部１３ａとされている。
具体的には、センシング部１３ａは、感湿膜１３のうち感湿膜１３の誘電率変化を容量変化に変換した信号として検出する上記電極１５（上記第３実施形態参照）を被覆する部位である。
つまり、感湿膜１３は、この電極１５に接触する部分にて当該電極１５によって誘電率変化を検出されるようになっている。そして、この感湿膜１３のうちセンシング部１３ａの外側の部位は、実質的にセンシング機能に供与しない部位である。
そして、本実施形態においても、センサチップ１０および機能膜１３は、モールド樹脂５０で封止されているが、機能膜１３のうちのセンシング部１３ａの表面は、モールド樹脂５０に設けられた開口部５１を介して露出している。なお、この機能膜１３におけるセンシング部１３ａおよびその露出構成については、上記第1実施形態の機能膜１３についても同様である。
ここにおいて、本実施形態のセンサパッケージＳ２では、開口部５１にて露出する機能膜１３の表面において、センシング部１３ａの外側に位置するモールド樹脂５０の端部５０ａとセンシング部１３ａとの間には、凹み部１３ｂが設けられている。つまり、凹み部１３ｂはモールド樹脂５０の開口部５１より露出するものである。そして、機能膜１３において、凹み部１３ｂでは、機能膜１３における凹み部１３ｂ以外の部位よりも薄いものとされている。
本実施形態では、凹み部１３ｂは、センシング部１３ａを取り囲む連続した環状をなすものである。そして、凹み部１３ｂは開口部５１にてモールド樹脂５０より露出するとともに、凹み部１３ｂの内周側にてセンシング部１３ａがモールド樹脂５０より露出している。また、感湿膜１３のうち凹み部１３ｂの外側の表面は、モールド樹脂５０により封止されている。
図示例では、センシング部１３ａはセンサチップ１０の一面１１の中央部に位置し、その外側に矩形枠をなす環状の凹み部１３ｂが設けられている。この凹み部１３ｂの凹み深さは、限定するものではないが、たとえば数ｎｍ〜数μｍ程度である。
また、ここでは、モールド樹脂５０の開口部５１の側面は、底側である機能膜１３の表面側から開口側に向かって拡がる傾斜面とされているが、モールド樹脂５０の端部５０ａとは、当該側面のうちの機能膜１３と接する部位である。また、図１３、図１４では、凹み部１３ａと当該端部５０ａとは、距離Ｗを有して離れているが、この距離Ｗが０であってもよい。
また、本実施形態のセンサパッケージＳ２におけるアイランド２０およびリード３０は、上記第１実施形態と同様、Ｃｕや４２アロイ等よりなる板状のもので、たとえば共通のリードフレーム素材より形成されたものである。たとえば、リード３０は短冊板状をなし、モールド樹脂５０の平面外形の範囲にて、矩形板状のアイランド２０の周りに複数個設けられている。
また、本実施形態においても、センサチップ１０とアイランド２０との間には、はんだやＡｇペースト等のダイボンド材６０が介在し、このダイボンド材６０により両部材１０、２０は固定されている。
次に、図１６、図１７も参照して、本実施形態のセンサパッケージＳ２の製造方法について述べる。まず、一面１１上に感湿膜１３が設けられたセンサチップ１０を用意する（チップ用意工程）。
そして、このセンサチップ１０をアイランド２０に搭載し、ボンディングワイヤ４０を形成することにより、上記第１実施形態と同様、センサチップ１０、アイランド２０、リード３０、ワイヤ４０が一体化された一体化部材を形成する。
そして、図１６に示されるように、この一体化部材をモールド樹脂５０成型用の金型１００に設置する（金型設置工程）。この金型１００は、上記第１実施形態のものと同様、合致された上下型１０１、１０２の間にキャビティ１０３を形成するものである。ただし、ここでは、下型１０２は、ＱＦＮ構造を形成するために、アイランド２０およびリード３０の露出面に密着するものである。
ここで、本実施形態の金型設置工程においても、図１６、図１７に示されるように、金型１００の対向部１１０を、フィルム２００を介して感湿膜１３に押し付けて密着させた状態とする。
この対向部１１０は、上記第１実施形態のものと同様の形状であり、その平面形状は上記図４Ｂと同様である。具体的には、対向部１１０は、中央のセンシング部１３ａに対向する部分では上記凹部１１１を有し、この凹部１１１の回りでは突出している。この対向部１１０において凹部１１１周りの突出する部位が、感湿膜１３を押さえる押さえ部１１２として構成されている。
こうして、本実施形態の金型設置工程では、上下型１０１、１０２間に上記一体化部材を設置し、フィルム２００を介して、感湿膜１３の表面を押さえ付ける。この感湿膜１３の表面を対向部１１０で押さえるときに、凹部１１０によってセンシング部１３ａには押力が付与されることはない。
一方、センシング部１３ａの外側は、フィルム２００を介して、押さえ部１１２で押さえられることによって減厚して凹んだ状態、すなわち上記凹み部１３ｂが形成された状態となる。この状態が図１７に示される。
こうして、金型設置工程を行った後、図１７の状態にて、金型１００内にモールド樹脂５０を注入して充填することにより、センサチップ１０を含む一体化部材をモールド樹脂５０で封止する（封止工程）。このとき、感湿膜１３のうちセンシング部１３ａを含む対向部１１０で押さえ付けられている表面部分は、モールド樹脂５０より露出する。
この封止工程の後、金型１００からワークを取り出し、上記ＱＦＮ構造とするべく、リード３０のうちモールド樹脂５０より突出している部分をリードカットして除去する。こうして、上記図１３〜図１５に示されるような本実施形態のセンサパッケージＳ２ができあがる。
ところで、本実施形態によれば、機能膜１３におけるセンシング部１３ａの外側を金型１００の押さえ部１１２で選択的に押さえることで、上記凹み部１３ｂが形成される。一方で、機能膜１３の表面のうち特に押力を与えたくないセンシング部１３ａは、上記凹部１１１によって、金型１００で押さえられないことで、モールド樹脂５０より露出することになる。
機能膜１３のうちセンシング部１３ａに対して金型１００からの押力が加えられなければ、実質的に機能膜１３における機能的ダメージは回避される。それゆえ、本実施形態によれば、機能膜１３に生じるダメージを極力低減することができる。
また、本実施形態によれば、金型１００の押さえ部１１２と機能膜１３とは、機能膜１３の凹み部１３ｂでフィルム２００を介して押し付けられ、この押し付け部分では凹み部１３ｂによる段差が形成される（図１７参照）。そのため、封止工程においては、モールド樹脂５０がセンシング部１３ａに入り込みにくくなる、という効果も期待できる。
また、機能膜１３のうち凹み部１３ｂは、金型１００の押さえ部１１２で押し付けられて薄く変形したものとされるので（図１７参照）、当該凹み部１３ｂでは機能膜１３とセンサチップ１０との密着力の向上が期待できる。
また、本実施形態では、図１３〜１５に示されるように、凹み部１３ｂは、センシング部１３ａを取り囲む連続した環状をなすものとしている。このようにすれば、機能膜１３におけるセンシング部１３ａの外側全周を金型１００の押さえ部１１２で押さえることになる。
つまり、封止工程では、凹み部１３ｂに一致した平面形状を有する金型１００の押さえ部１１２により、機能膜１３が押さえられるため、センシング部１３ａへのモールド樹脂５０の流入を、より確実に防止できる。
（他の実施形態）
なお、機能膜１３としては、湿度以外にも温度や電気量、力学量等、何らかのセンシングに用いられる膜であればよく、上記した湿度センサの感湿膜１３に限定されるものではない。たとえばシリコン半導体等よりなる光センサチップ上に設けられたカーボン等よりなる太陽電池機能を有する膜などであってもよい。また、機能膜１３の材質も、樹脂に限定されるものではなく、場合に応じてセラミック等であってもよい。
また、上記第３実施形態のように、電極１５をスペーサとした例においても、さらに機能膜中にビーズ等のスペーサ１４を含有させてもよい。
また、上記各実施形態では、スペーサ１４、１５は、機能膜１３の膜厚方向における寸法ｈ２が当該膜厚ｈ１と同等かそれ以上のものとしたが、たとえば、多少変形しても機能膜１３の特性変化が問題ない程度に小さい場合等には、スペーサ１４、１５の寸法ｈ２が膜厚ｈ１よりも多少小さいものであってもかまわない。
また、上記図１に示したセンサパッケージは、アイランド２０において、センサチップ１０が搭載されている一面２１および他面２２の両側がモールド樹脂５０で封止されたものであったが、センサパッケージとしては、アイランド２０における他面２２側はモールド樹脂５０より露出させたハーフモールドタイプのものであってもよい。
また、センサチップ１０を搭載する部材としては、リードフレームのアイランド２０以外にも、たとえば配線基板等であってもよい。その場合、アイランド２０と同様に、この配線基板等がモールド樹脂５０で封止されていればよいが、機能膜１３の表面が露出するようにセンサチップ１０が封止されていれば、当該配線基板等の封止形態は適宜変更可能である。
さらには、機能膜１３の表面が露出するようにセンサチップ１０のみがモールド樹脂５０で封止されていてもよく、センサチップ１０を搭載するアイランド２０等の部材は省略された構成であってもよい。
また、上記第４実施形態では、機能膜１３の凹み部１３ｂは、センシング部１３ａを取り囲む連続した環状をなすものであったが、センシング部１３ａへのモールド樹脂５０の流入が確保されるならば、センシング部１３ａの外側に不連続に点在するものであってもよい。この場合、上記金型１００の対向部１１０における押さえ部１１２を、同様に不連続形状をなすものにすればよい。
また、上記した各実施形態同士の組み合わせ以外にも、上記各実施形態は、可能な範囲で適宜組み合わせてもよく、また、上記各実施形態は、上記の図示例に限定されるものではない。
１０ センサチップ
１１ センサチップの一面
１３ 機能膜
１３ａ 機能膜のセンシング部
１３ｂ 機能膜の凹み部
１４ スペーサ
１５ スペーサとしての電極
５０ モールド樹脂
５１ モールド樹脂の開口部
１００ 金型
１１０ 対向部
１１１ 凹部
１１２ 押さえ部

Claims (2)

  1. センシングに用いられる機能膜（１３）を一面（１１）側に有するセンサチップ（１０）と、
    金型（１００）により成形され、前記センサチップを封止するモールド樹脂（５０）と、を備え、
    前記機能膜の表面は、前記モールド樹脂に設けられた開口部（５１）を介して露出してなるセンサパッケージの製造方法であって、
    前記センサチップとして、前記機能膜に、膜厚方向に加わる押力に抗して当該機能膜の膜厚を確保するためのスペーサ（１４、１５）が含有されたものを用意するチップ用意工程と、
    前記金型内に前記センサチップを設置するとともに、前記金型の内面のうち前記機能膜に対向する対向部（１１０）を、前記機能膜の表面上の凹凸を吸収するフィルム（２００）を介して前記機能膜に押し付けて密着させた状態とする金型設置工程と、
    前記金型内に前記モールド樹脂を注入して充填することにより、前記センサチップを前記モールド樹脂で封止する封止工程と、を備え、
    前記金型設置工程では、前記金型として、前記対向部に、前記機能膜への押力を逃がす凹部（１１１）が設けられたものを用い、
    前記チップ用意工程では、前記センサチップとして、前記センサチップの一面から前記機能膜の表面上に突出するように設けられ、前記機能膜からの信号を取り出すための電極（１５）が前記スペーサとされたものであって、前記電極の突出先端部（１５ａ）側が前記機能膜の表面下に位置する部位よりも体積が小さいものであるものを用意し、
    前記金型設置工程では、前記フィルムを介して、前記対向部が前記機能膜よりも先に前記電極の突出先端部に接触するように、前記対向部の押し付けを行うようにすることを特徴とするセンサパッケージの製造方法。
  2. 前記金型設置工程では、前記金型として当該金型の外部から凹部に通じる吸引孔（１１２）が設けられたものを用い、
    この吸引孔を介して外部から吸引を行うことにより、前記フィルムを前記凹部の凹形状に追従するように変形させた状態で、前記対向部の前記機能膜への押し付けを行うことを特徴とする請求項１に記載のセンサパッケージの製造方法。
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