JP5974774B2 - センサ装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、センサチップにおけるセンシング部を露出させつつ当該センサチップの一部をモールド樹脂で封止してなるセンサ装置の製造方法に関する。

従来より、この種のセンサ装置としては、一面と他面とが表裏の板面の関係にある板状をなし、一端側にセンシング部を有するセンサチップと、センサチップの他面に対向して配置されセンサチップを支持する基板と、センサチップの他端側および基板のうちセンサチップの他端側に位置する部位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（たとえば、特許文献１参照）
そして、このものでは、センサチップのうちセンシング部を含むセンサチップの一端側の部位は、モールド樹脂より露出する露出部として構成されている。このようなセンサ装置は、次のようにして製造される。

まず、センサチップを基板に搭載して固定する（チップ搭載工程）。次に、モールド樹脂の外形に対応する空間形状をなすキャビティを有する樹脂成型用の金型を用い、センサチップおよび基板を金型に設置する（金型設置工程）。このとき、センサチップの他端側および基板がキャビティに収納されつつ、センサチップの露出部がキャビティの外部に位置するように当該設置を行う。

しかる後、キャビティ内にモールド樹脂を充填することによりモールド樹脂による封止を行う（モールド工程）。これにより、センサ装置ができあがる。

特開平１１−６７５２号公報

上記従来の製造方法の場合、金型設置工程では、露出部におけるセンサチップの一面全体を、金型で押さえることで露出部へのモールド樹脂の付着、いわゆる樹脂バリを防止するが、その押さえによるセンシング部へのダメージを軽減するために、樹脂フィルムを介して金型で押さえ、露出部におけるセンサチップの一面全体に樹脂フィルムを密着させた状態とするのが通常である。

しかし、この金型を介した樹脂フィルムの接触圧によって、センシング部に過大な応力が発生する可能性があり、それによって、センサ特性に悪影響を与える可能性がある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、センサチップにおけるセンシング部を露出させつつ当該センサチップの一部をモールド樹脂で封止してなるセンサ装置の製造方法において、センサチップの露出部に樹脂バリ防止用の樹脂フィルムを密着させる場合に、金型を介した樹脂フィルムの接触圧によるセンシング部への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に記載の発明では、一面（１１）と他面（１２）とが表裏の板面の関係にある板状をなし、一端（１０ａ）側にセンシング部（１４）を有するセンサチップ（１０）と、センサチップの他面に対向して配置されセンサチップを支持する基板（２１）と、センサチップの他端（１０ｂ）側および基板のうちセンサチップの他端側に位置する部位を封止するモールド樹脂（３０）と、を備え、センサチップのうちセンシング部を含むセンサチップの一端側の部位は、モールド樹脂より露出する露出部（１５）とされているセンサ装置の製造方法であって、以下の工程を備えることを特徴としている。

すなわち、請求項１の製造方法においては、センサチップを基板に搭載して固定するチップ搭載工程と、モールド樹脂の外形に対応する空間形状をなすキャビティ（１３０）を有する樹脂成型用の金型（１００）を用い、センサチップの他端側および基板がキャビティに収納されつつ、露出部がキャビティの外部に位置するように、センサチップおよび基板を金型に設置する金型設置工程と、しかる後、キャビティ内にモールド樹脂を充填することによりモールド樹脂による封止を行うモールド工程と、を備えている。

さらに、請求項１の製造方法においては、金型設置工程では、露出部におけるセンサチップの一面を、樹脂フィルム（２００）を介して金型で押さえることによって、露出部におけるセンサチップの一面全体に樹脂フィルムを密着させた状態とするものであり、さらに、金型設置工程では、金型として、露出部におけるセンサチップの一面を押さえる押さえ部（１１１）のうちセンシング部の直上に位置する部位が、樹脂フィルムの接触圧を逃がすために凹んだ逃がし部（１１３）とされたものを用いることを特徴としている。

それによれば、露出部におけるセンサチップの一面全体に樹脂バリ防止用の樹脂フィルムを接触させた状態でモールド工程を行うにあたって、センシング部に対しては、露出部のうちのセンシング部以外の部位よりも小さい接触圧とされる。そのため、本製造方法によれば、金型を介した樹脂フィルムの接触圧によるセンシング部へのダメージを極力低減することができる。

ここで、請求項２に記載の発明のように、請求項１に記載のセンサ装置の製造方法において、金型設置工程では、露出部において、センサチップの一面からはみ出した樹脂フィルムの周辺部が、センサチップの一面からセンサチップの側面（１３）まで回り込んだ状態となるように、樹脂フィルムをセンサチップに食い込ませて密着させるようにしてもよい。

それによれば、露出部におけるセンサチップの一面に対する樹脂フィルムの密着性をより強固なものに確保できるため、好ましい。

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。

（ａ）は本発明の実施形態にかかるセンサ装置の概略断面図であり、（ｂ）は（ａ）中の上視概略平面図である。 図１に示されるセンサ装置の製造方法において金型に設置されたワークの全体概略断面図である。 （ａ）は図２中の一点鎖線Ａ−Ａに沿った逃がし部の概略断面図であり、（ｂ）は図２中の一点鎖線Ｂ−Ｂに沿った凸部の概略断面図である。 モールド工程直後のワークの概略平面構成を示す図である。

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、以下の各図相互において、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。また、図中に示される各部のスケールや形状は、一部デフォルメしたものである。

本実施形態のセンサ装置は、大きくは、一端１０ａ側にセンシング部１４を有するセンサチップ１０と、センサチップ１０を支持する基板としてのチップ搭載部２１と、センサチップ１０の他端１０ｂ側およびチップ搭載部２１のうちセンサチップの他端１０ｂ側に位置する部位を封止するモールド樹脂３０と、を備えて構成されている。

センサチップ１０は、一面１１と他面１２とが表裏の板面の関係にあり且つこれら両板面１１、１２が側面１３で連結された板状をなすもので、たとえば半導体プロセスにより製造されたシリコン半導体等よりなる半導体チップである。ここでは、センサチップ１０は矩形板状をなす。

また、センサチップ１０におけるセンシング部１４は、ダイアフラム等よりなるものである。ここでは、センシング部１４は、センサチップ１０の一端１０ａ側にてチップ外郭より離れてチップ内側に位置している。このようなセンサチップ１０は、たとえば、圧力センサやフローセンサ等の素子として適用されるものである。

チップ搭載部２１は、板状をなすもので、リードフレームのアイランドや配線基板等よりなる。ここでは、チップ搭載部２１は、リードフレームのアイランドとして構成されており、リードフレーム材料としてのＣｕや４２アロイ等よりなる。

チップ搭載部２１は、センサチップ１０の他面１２に対向して配置されている。そして、センサチップ１０とチップ搭載部２１とは、たとえば図示しない接着剤等により接続されている。

また、本実施形態では、上記リードフレームの一部として、回路チップ等の他部品４０を搭載する他部品搭載部２２と、外部と接続するための端子部２３とを有する。ここで、センサチップ１０と他部品４０とは、モールド樹脂３０内にて、金やアルミニウム等のボンディングワイヤ５０を介して結線され、電気的に接続されている。また、モールド樹脂３０内にて、図示しないが、他部品４０と端子部２３とはワイヤボンディング等により電気的に接続されている。

モールド樹脂３０は、センサチップ１０の他端１０ｂ側およびチップ搭載部２１のうちセンサチップ１０の他端１０ｂ側に位置する部位を封止するとともに、他部品４０、他部品搭載部２２、ボンディングワイヤ５０、および端子部２３の一部を封止している。このようなモールド樹脂３０は、後述するように、金型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、エポキシ樹脂等よりなる。

ここで、図１に示されるように、センサチップ１０のうちセンシング部１４を含む一端１０ａ側の部位は、モールド樹脂３０より露出する露出部１５とされ、モールド樹脂３０で封止されている他端１０ｂ側の部位は、被封止部１６とされている。

このようなセンサ装置においては、センサチップ１０のセンシング部１４にて検出された信号は、ボンディングワイヤ５０から他部品４０に伝わって信号処理等がなされ、端子部２３から外部に出力されるようになっている。

次に、本実施形態のセンサ装置の製造方法について、図２〜図４も参照して述べる。まず、センサチップ１０を基板としてのチップ搭載部２１に搭載して固定するチップ搭載工程を行う。一方で、センサチップ１０、他部品４０が搭載固定された他部品搭載部２２、端子部２３の間でワイヤボンディング等による接続を行う。

なお、本実施形態では、これら各部２１、２２、２３は、タイバー等で一体に連結されたリードフレームとして用意されるものであり、後述するモールド工程の後に、リードカットにより分割されるものである。

次に、図２に示されるように、モールド樹脂３０の外形に対応する空間形状をなすキャビティ１３０を有する樹脂成型用の金型１００を用い、上記チップ搭載工程によって作製されたワークを、金型１００に設置する（金型設置工程）。

この金型１００は、上型１１０と下型１２０とを有し、これら上下型１１０、１２０を合致させることにより、上下型１１０、１２０間に上記キャビティ１３０を形成するものである。

そして、図２に示されるように、金型設置工程では、センサチップ１０の他端側の被封止部１６およびこの被封止部１６に対応するチップ搭載部２１の部位がキャビティ１３０に収納されつつ、センサチップ１０の露出部１５がキャビティ１３０の外部に位置するように、ワークを金型１００に設置する。

このとき、当然ながら、当該ワークのうちモールド樹脂３０で封止される他部品４０、他部品搭載部２２、ボンディングワイヤ５０、および端子部２３の一部も、キャビティ１３０内に位置させる。

また、本実施形態の金型設置工程では、図２、図３に示されるように、露出部１５におけるセンサチップ１０の一面１１を、樹脂フィルム２００を介して金型１００で押さえることによって、露出部１５におけるセンサチップ１０の一面１１全体に樹脂フィルム２００を密着させた状態とする。

この樹脂フィルム２００は、モールド樹脂３０の成形温度よりも高い融点を持つ樹脂よりなり、たとえばポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂等よりなる。本実施形態では、樹脂フィルム２００は、ワーク全体をカバーするように上型１１０の内面、すなわち、上型１１０の内面のうちキャビティ１３０に位置する部位および押さえ部１１１に設けられている。

ここで、押さえ部１１１は、上型１１０の内面のうち露出部１５におけるセンサチップ１０の一面１１に正対する部位であって、樹脂フィルム２００を介して、露出部１５におけるセンサチップ１０の一面１１を押さえる部位である。この樹脂フィルム２００は、吸着や圧着等により上型１１０の内面に貼り付けられる。

さらに、図２、図３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、上記押さえ部１１１のうちセンシング部１４の直上に位置する部位が、樹脂フィルム２００の接触圧を逃がすために凹んだ逃がし部１１３とされたものを用いている。一方、当該押さえ部１１１のうち逃がし部１１３よりもキャビティ１３０側の部位は、逃がし部１１３よりも突出した凸部１１２とされている。

このような押さえ部１１１を凹凸形状とすることにより、押さえ部１１１のうち逃がし部１１３では凸部１１２よりも樹脂フィルム２００のセンサチップ１０への接触圧が小さくなる。そのため、図２、図３に示されるように、樹脂フィルム２００は、逃がし部１１３の方が凸部１１２よりも厚くなるように押し付けられる。

こうして、金型設置工程を行った後、キャビティ１３０内にモールド樹脂３０を充填することによりモールド樹脂３０によるワークの封止を行う（モールド工程）。

ここで、図２、図３に示されるように、本実施形態では、金型１００において露出部１５を押さえる押さえ部１１１の外側では、露出部１５におけるセンサチップ１０の側面１３周りに、キャビティ１３０と連通する隙間Ｋが存在する。

これは、当該センサチップ１０の側面１３周りまで樹脂フィルム２００を密着させると、センサチップ１０に発生する応力が大きくなり、センサチップ１０がダメージを受けやすくなるため、このような隙間Ｋを設けることで、センサチップ１０に発生する応力を軽減することによる。

そのため、本実施形態のモールド工程では、モールド樹脂３０がキャビティ１３０からはみ出して隙間Ｋまで回り込むので、図４に示されるように、チップ搭載部２１上にてモールド樹脂３０ａは、露出部１５におけるセンサチップ１０の側面１３回りを封止した状態となる。なお、この図４におけるモールド樹脂３０、３０ａは、金型１００におけるキャビティ１３０および隙間Ｋの平面形状に相当する。

そのため、本実施形態では、モールド工程後に、このはみ出したモールド樹脂３０ａをレーザ照射で除去する。その後は、上記したリードカット等を適宜行うことにより、図１に示される本実施形態のセンサ装置ができあがる。

ところで、本実施形態の上記製造方法によれば、露出部１５におけるセンサチップ１０の一面１１全体に樹脂バリ防止用の樹脂フィルム２００を接触させた状態でモールド工程を行うにあたって、センシング部１４に対しては、露出部１５のうちのセンシング部１４以外の部位よりも小さい接触圧とされる。そのため、本製造方法によれば、金型１００を介した樹脂フィルム２００の接触圧によるセンシング部１４へのダメージを極力低減することができる。

ここで、本実施形態では、露出部１５におけるセンサチップ１０の一面１１に対する樹脂フィルム２００の接触圧については、チップ外郭の部分が最大となるが、逃がし部を持たない押さえ部を有する金型を用いた従来方法では、この接触圧はチップ内側に位置するセンシング部１４においても、かなり大きいものとして分布してしまう。

それに対して、本実施形態では、当該接触圧はチップ外郭では最大であって密着性が十分確保されるとともに、センシング部１４では、大幅に接触圧が小さくなるため、センシング部１４のダメージが大幅に軽減する。

また、本実施形態の金型設置工程では、図２、図３に示されるように、露出部１５において、センサチップ１０の一面１１からはみ出した樹脂フィルム２００の周辺部が、センサチップ１０の一面１１からセンサチップ１０の側面１３まで回り込んだ状態とされている。

つまり、本金型設置工程では、このような状態となるように、樹脂フィルム２００をセンサチップ１０に強く食い込ませて密着させている。ここでは、押さえ部１１１のうち上記接触圧が大きい凸部１１２の方が、上記接触圧が小さい逃がし部１１３よりも、樹脂フィルム２００の食い込み度合が大きいものとされている。それによれば、露出部１５におけるセンサチップ１０の一面１１に対する樹脂フィルム２００の密着性をより強固に確保することができ、樹脂バリ防止のために望ましい。

（他の実施形態）
なお、上記実施形態の金型設置工程では、露出部１５において、センサチップ１０の一面１１からはみ出した樹脂フィルム２００の周辺部が、センサチップ１０の一面１１から側面１３まで回り込んだ状態となるように、樹脂フィルム２００をセンサチップ１０に食い込ませて密着させていた。

それに対して、露出部１５におけるセンサチップ１０の一面１１に対する樹脂フィルム２００の密着性が確保できるならば、金型設置工程では、当該樹脂フィルム２００の周辺部がセンサチップ１０の側面１３まで回り込まない程度の荷重で金型１００の押し付けを行ってもよい。

また、上記実施形態では、金型設置工程において、金型１００における押さえ部１１１の外側には、露出部１５におけるセンサチップ１０の側面１３周りに、隙間Ｋが存在していたが、センサチップ１０のダメージが問題無い場合等には、この隙間Ｋを無くすように、樹脂フィルム２００の周辺部をセンサチップ１０の一面１１から側面１３まで回り込ませてもよい。これについては、たとえば、押さえ部１１１による押圧力を大きくしたり、押さえ部１１１の段差構成を変更したりしてやれば、容易に実現できる。

また、上記実施形態では、樹脂フィルム２００は、ワーク全体をカバーするように上型１１０の内面に設けられたが、樹脂フィルム２００は、少なくとも押さえ部１１１に設けられていればよく、たとえばキャビティ１３０には設けられず、押さえ部１１１のみに設けられたものであってもよい。

また、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能であり、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。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。

１０ センサチップ
１４ センシング部
１５ 露出部
２１ 基板としてのチップ搭載部
３０ モールド樹脂
１００ 金型
１１１ 押さえ部
１１３ 逃がし部
１３０ キャビティ
２００ 樹脂フィルム

Claims (2)

1. 一面（１１）と他面（１２）とが表裏の板面の関係にある板状をなし、一端（１０ａ）側にセンシング部（１４）を有するセンサチップ（１０）と、
   前記センサチップの他面に対向して配置され前記センサチップを支持する基板（２１）と、
   前記センサチップの他端（１０ｂ）側および前記基板のうち前記センサチップの他端側に位置する部位を封止するモールド樹脂（３０）と、を備え、
   前記センサチップのうち前記センシング部を含む前記センサチップの一端側の部位は、前記モールド樹脂より露出する露出部（１５）とされているセンサ装置の製造方法であって、
   前記センサチップを前記基板に搭載して固定するチップ搭載工程と、
   前記モールド樹脂の外形に対応する空間形状をなすキャビティ（１３０）を有する樹脂成型用の金型（１００）を用い、前記センサチップの他端側および前記基板が前記キャビティに収納されつつ、前記露出部が前記キャビティの外部に位置するように、前記センサチップおよび前記基板を前記金型に設置する金型設置工程と、
   しかる後、前記キャビティ内に前記モールド樹脂を充填することにより前記モールド樹脂による封止を行うモールド工程と、を備え、
   前記金型設置工程では、前記露出部における前記センサチップの一面を、樹脂フィルム（２００）を介して金型で押さえることによって、前記露出部におけるセンサチップの一面全体に前記樹脂フィルムを密着させた状態とするものであり、
   さらに、前記金型設置工程では、前記金型として、前記露出部における前記センサチップの一面を押さえる押さえ部（１１１）のうち前記センシング部の直上に位置する部位が、前記樹脂フィルムの接触圧を逃がすために凹んだ逃がし部（１１３）とされたものを用いることを特徴とするセンサ装置の製造方法。
2. 前記金型設置工程では、前記露出部において、前記センサチップの一面からはみ出した前記樹脂フィルムの周辺部が、前記センサチップの一面から前記センサチップの側面（１３）まで回り込んだ状態となるように、前記樹脂フィルムを前記センサチップに食い込ませて密着させることを特徴とする請求項１に記載のセンサ装置の製造方法。

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