JP6267048B2 - 半導体圧力センサおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、水深計を搭載した腕時計などの携帯用の機器に使用できる半導体圧力センサおよびその製造方法に関する。

従来、携帯用の機器などには、ＭＥＭＳ（Micro Electro-Mechanical Systems）技術を利用した、小型の半導体圧力センサ（以下、単に圧力センサという）が用いられている。圧力センサとしては、例えば、圧力センサ素子と、圧力センサ素子からの信号を受ける制御素子と、これらに電気的に接続されたリードフレームと、前記制御素子を覆うパッケージを備えたものがある（例えば、特許文献１〜３参照）。

腕時計などの携帯用の機器に使用される圧力センサは、前記機器の筐体内に収容される（例えば、特許文献４参照）。
リード部がパッケージから突出している場合には、圧力センサを筐体に収容する際に、筐体との接触によるリード部の破損が起きるおそれがある。また、筐体が金属製である場合には、リード部と筐体との接触による電気的な接続により問題が起きる可能性がある。
リード部は、屈曲させてパッケージに埋設すれば、筐体との接触を起こりにくくすることができる。この構造を採用する場合は、リード部に制御素子を設置し、リード部を曲げ加工した後、モールド成形などにより、これらを覆うパッケージを形成する。

特許第３６０２２３８号公報 特開２０００−３２９６３２号公報 特許第５３５１９４３号公報 特開２００９−２８１８０３号公報

しかしながら、前記圧力センサは、リード部の曲げ加工時に、曲げ箇所においてリード部から金属微粒子が発生し、これが制御素子に付着して制御素子の機能に影響が及ぶ可能性があった。
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであって、リード部と筐体との接触を回避でき、かつリード部の曲げ加工により発生する金属微粒子を原因とする問題が生じない圧力センサおよびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、実装部と前記実装部に対して延出する１または複数のリード部とを有するリードフレームと、前記実装部の第１面側に設けられた圧力センサ素子と、前記実装部の前記第１面とは反対の面である第２面側に設けられ、前記圧力センサ素子からの信号を受けて圧力検出信号を出力する制御素子と、前記実装部の少なくとも一部および前記制御素子を覆う基体部と、を備え、前記基体部は、本体部と、前記本体部の側面に対して外側方に突出する突出部とを有し、前記リード部は、少なくとも一部が前記本体部の側面に対して外側方に露出しており、この露出部分が１または複数箇所で曲げ加工され、前記突出部は、前記リード部の露出部分の最外側面よりも外側方に達するように形成されている半導体圧力センサを提供する。
前記リード部は、前記実装部に沿って前記実装部から離れる方向に延出する基延出部と、前記曲げ加工により前記基延出部に対して傾斜して延出する側部延出部とを有し、前記側部延出部は、少なくとも一部が前記本体部の側面に露出しており、前記突出部は、前記側部延出部の最外側面よりも外側方に達していることが好ましい。
前記リード部は、前記側部延出部の延出端で曲げ加工されることにより前記本体部の外底面に沿って延出する外部延出部をさらに備えることが好ましい。
前記複数のリード部のうち少なくとも２つは、互いに並列して形成され、前記本体部には、前記並列するリード部の間に、隣り合う前記リード部が互いに近づく方向に移動するのを規制する規制凸部が形成されていることが好ましい。
前記規制凸部は、前記本体部の外側面に形成されていることが好ましい。
前記規制凸部は、前記本体部の外側面および外底面に形成されていることが好ましい。

本発明は、実装部と前記実装部に対して延出する１または複数のリード部とを有するリードフレームと、前記実装部の第１面側に設けられた圧力センサ素子と、前記実装部の前記第１面とは反対の面である第２面側に設けられ、前記圧力センサ素子からの信号を受けて圧力検出信号を出力する制御素子と、前記実装部の少なくとも一部および前記制御素子を覆う基体部と、を備えた半導体圧力センサを製造する方法であって、前記基体部は、本体部と、前記本体部の側面に対して外側方に突出する突出部とを有し、前記実装部と前記実装部に対して延出する未曲げ加工の前記リード部とを有するリードフレーム基板の前記実装部の第２面側に前記制御素子を設置する工程と、前記基体部を、前記実装部の少なくとも一部および前記制御素子を覆い、かつ前記リード部の少なくとも一部が前記本体部の側面に対して外側方に露出するように形成する工程と、前記リード部の露出部分を、１または複数箇所で曲げ加工する工程と、を有し、前記リード部を曲げ加工する工程において、前記リード部の露出部分の最外側面よりも前記突出部が外側方に達するように前記リード部を曲げ加工する半導体圧力センサの製造方法を提供する。

本発明によれば、リード部が、基体部の外で曲げ加工されているため、この曲げ加工を、基体部を形成した後に行うことができる。このため、曲げ加工によって金属微粒子が発生した場合でも、この金属微粒子が制御素子に付着することはない。
従って、金属微粒子を原因とする制御素子の不具合を防止できる。
また、本発明によれば、基体部の突出部が、リード部の露出部分の最外側面よりも外側方に達するように形成されているため、圧力センサを筐体に収容する際に、リード部が筐体に誤って接触することはない。
従って、筐体との接触によるリード部の破損を防ぐとともに、リード部と筐体との電気的接続による問題を回避できる。
さらに、基体部が突出部を有するため、この圧力センサを筐体に収容した状態で、基体部と筐体の内側面との隙間が小さくなることから、圧力センサの側方への位置ずれを防ぐことができる。よって、この位置ずれを原因とする防水性の低下を防ぐことができる。

（ａ）本発明の第１の実施形態に係る圧力センサの断面図である。（ｂ）（ａ）の圧力センサの下面図である。 図１の圧力センサの斜視図である。 図１の圧力センサの製造方法の一例を説明する工程図である。 図１の圧力センサの使用例を示す断面図である。 （ａ）本発明の第２の実施形態に係る圧力センサの断面図である。（ｂ）（ａ）の圧力センサの下面図である。 図５の圧力センサの斜視図である。 本発明の第３の実施形態に係る圧力センサの断面図である。

以下、好適な実施形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。
（第１実施形態）
図１（ａ）は、本発明の半導体圧力センサ（以下、単に圧力センサという）の第１の実施形態である圧力センサ１０の側断面図である。図１（ｂ）は圧力センサ１０の下面図である。図２は圧力センサ１０の斜視図である。
以下の説明においては、「上」および「下」は、図１（ａ）における上下に即している。また、高さ方向とは、図１（ａ）における上方である。「平面視」とは、リードフレーム１の実装部２１の厚さ方向（上下方向）から見ることをいう。
また、各構成の位置関係は、ＸＹＺ座標系を参照して説明することがある。リードフレーム１のリード部２２の基延出部３１（３１ａ〜３１ｄ）の長さ方向をＸ軸方向とする。リードフレーム１の実装部２１に平行な面内でＸ軸方向に直交する方向をＹ軸方向とする。Ｘ軸方向およびＹ軸方向と直交する方向をＺ軸方向とする。
Ｘ軸とＹ軸によって形成される面をＸＹ平面という。Ｙ軸とＺ軸によって形成される面をＹＺ平面という。Ｘ軸とＺ軸によって形成される面をＸＺ平面という。中心軸Ｃ１はＺ軸方向に沿う。

図１（ａ）に示すように、圧力センサ１０は、リードフレーム１と、リードフレーム１の実装部２１の上面２１ａ側に設けられた圧力センサ素子２と、実装部２１の下面２１ｂ側に設けられた制御素子３と、実装部２１の少なくとも一部および制御素子３を覆う基体部４（パッケージ部）と、を備えている。

基体部４は、本体部６（制御側基体）と、本体部６上に形成された上部基体７（センサ側基体）とを有する。
基体部４は、例えばエポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエチレン、ポリフェニレンサルファイドなどの樹脂からなり、モールド成形により一体に形成することができる。

図１（ｂ）および図２に示すように、本体部６の外底面６ｃは、周方向位置が互いに異なる４箇所が切り欠かれた円形、すなわち、直線状の４つの辺部６ａ（６ａ１〜６ａ４）と４つの湾曲部６ｂ（６ｂ１〜６ｂ４）とを有する形状とすることができる。
第１辺部６ａ１と第３辺部６ａ３とは互いに対向する位置にあり、互いに平行である。第２辺部６ａ２と第４辺部６ａ４とは互いに対向する位置にあり、互いに平行である。
第１湾曲部６ｂ１と第３湾曲部６ｂ３とは互いに対向する位置にあり、第２湾曲部６ｂ２と第４湾曲部６ｂ４とは互いに対向する位置にある。

湾曲部６ｂは、隣り合う辺部６ａ，６ａの間に形成されている。詳しくは、湾曲部６ｂ１は辺部６ａ１と辺部６ａ２との間に形成され、湾曲部６ｂ２は辺部６ａ２と辺部６ａ３との間に形成され、湾曲部６ｂ３は辺部６ａ３と辺部６ａ４との間に形成され、湾曲部６ｂ４は辺部６ａ４と辺部６ａ１との間に形成されている。
湾曲部６ｂは、外底面６ｃの中央６ｃ１を中心とする円弧に沿う形状とされている。
外底面６ｃは、ＸＹ面に沿う面である。

図２に示すように、本体部６は、外底面６ｃと、辺部６ａに沿う平坦な４つの辺部側面６ｄと、湾曲部６ｂに沿う４つの湾曲部側面６ｅとを有するブロック状とされている。
第１〜第４辺部６ａに沿う辺部側面６ｄを、それぞれ第１〜第４辺部側面６ｄ１〜６ｄ４という。第１および第３辺部側面６ｄ１，６ｄ３はＹＺ面に沿う面であり、第２および第４辺部側面６ｄ２，６ｄ４はＸＺ面に沿う面である。
湾曲部側面６ｅは、中心軸Ｃ１を有する円筒形に沿う湾曲面である。中心軸Ｃ１の平面視位置は外底面６ｃの中央６ｃ１の平面視位置と一致する。

図１（ａ）に示すように、本体部６は、リードフレーム１の実装部２１の第２面２１ｂ、制御素子３、およびボンディングワイヤ１５を覆って形成されている。
本体部６の高さは一定であることが好ましい。
なお、辺部側面６ｄは、Ｚ軸に対して傾斜する面であってもよい。また、基体部４は、実装部２１の一部が露出する構造であってもよい。

本体部６の外底面６ｃには、凹部８ａ，８ｂ（第１凹部８ａおよび第２凹部８ｂ）が形成されている。
第１凹部８ａは、第１辺部６ａ１の一部を一辺とする平面視矩形状とされている。第２凹部８ｂは、第３辺部６ａ３の一部を一辺とする平面視矩形状とされている。
凹部８ａ，８ｂの天面８ａ１，８ｂ１は、ＸＹ平面に沿う面である。

凹部８ａ，８ｂの深さ寸法Ｄ１は、リード部２２の外部延出部３３（３３ａ〜３３ｄ）の外面（下面）の、天面８ａ１，８ｂ１からの距離Ｄ２と同じ、またはこれより大きいことが好ましい。凹部８ａ，８ｂの深さ寸法Ｄ１は、外部延出部３３の厚みと同じまたはこれより大きいことが好ましい。
深さ寸法Ｄ１が距離Ｄ２より大きい場合、外底面６ｃは外部延出部３３（３３ａ〜３３ｄ）の外面（下面）より低い位置となる。

図１（ａ）に示すように、上部基体７は、基部１１と、基部１１の上面１１ａから上方に突出する筒状壁部１２と、を有する。この例では、基部１１および筒状壁部１２は、それぞれ平面視円形に形成されている。
上部基体７には、上側が開口した収容部９が形成されている。収容部９は、例えば円筒形に形成された凹部であり、圧力センサ素子２および保護剤８を収容できる。

図１（ｂ）および図２に示すように、基部１１は、中心軸Ｃ１を有する円筒形とされており、基部１１の周縁部の一部は、平面視において湾曲部６ｂと重なっている。
湾曲部６ｂと重なる部分以外の部分（周方向の位置が辺部側面６ｄに相当する部分）は、本体部６（辺部側面６ｄ）よりも外側方に突出している。基部１１のうち、辺部側面６ｄより外側方に突出した部分を突出部１３という。
突出部１３の平面視形状は、外周縁が円弧状であり、内周縁が直線状である部分円形である。図示例では、突出部１３は４つあり、これらをそれぞれ突出部１３ａ〜１３ｄという。突出部１３ａ〜１３ｄは、平面視における周方向位置がそれぞれ辺部側面６ｄ１〜６ｄ４と一致する。

本体部６の辺部側面６ｄ（第１および第３辺部側面６ｄ１，６ｄ３）からの突出部１３ａ，１３ｃの最大突出寸法、すなわち図１（ａ）および図１（ｂ）に示す突出寸法Ｈ１は、側部延出部３２（３２ａ〜３２ｄ）の外面（最外側面）の、辺部側面６ｄからの距離Ｈ２より大きい。
このため、突出部１３ａ，１３ｃの外面１３ａ１，１３ｃ１（最大突出箇所。最も中心軸Ｃ１から離れた箇所）は、側部延出部３２ａ，３２ｂの外面の最外側方位置（最も中心軸Ｃ１から離れた位置）より外側方に位置している。
突出寸法Ｈ１は、少なくともリード部２２の側部延出部３２の厚みより大きくされることが望ましい。
突出寸法Ｈ１は、例えば１００μｍ以上、１ｍｍ以下とすることができる。

筒状壁部１２は、圧力センサ素子２の外面（回路形成面２ａ）およびボンディングワイヤ１４より高い位置に達するように形成することができる。これによって、圧力センサ素子２およびボンディングワイヤ１４に外力が及ぶのを防ぐことができる。
筒状壁部１２は、基部１１と一体に形成することができる。

収容部９の底面には、圧力センサ素子２が載置される載置台部１６が形成されている。載置台部１６は、収容部９の底面の一部または全部の領域に、収容部９の底面から膨出して形成されている。載置台部１６は、ほぼ一定の厚さで形成することができる。

本体部６および上部基体７の平面視形状（外形）は図示例に限らず、多角形（矩形など）、その他、任意の形状とすることができる。収容部９の形状は、収容される圧力センサ素子２の形状に応じて設計でき、その平面視形状は円形に限らず、多角形（矩形など）、その他、任意の形状とすることができる。
本体部６と上部基体７とは互いに別体であってもよいし、互いに一体に形成されていてもよい。

図１（ａ）、図１（ｂ）および図２に示すように、リードフレーム１は、導電体からなる板状体であり、制御素子３が設置される実装部２１と、実装部２１に対して延出する４つのリード部２２とを有する。リードフレーム１の形成材料としては、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）等の金属が好ましい。
４つのリード部２２のうち、実装部２１の一方側（＋Ｘ側）に形成された２つのリード部２２をそれぞれ第１および第２リード部２２ａ，２２ｂという。実装部２１の他方側（−Ｘ側）に形成された２つのリード部２２をそれぞれ第３および第４リード部２２ｃ，２２ｄという。
なお、図示例では４つのリード部２２ａ〜２２ｄが用いられているが、リード部の数は１でもよいし、２以上の任意の整数でもよい。

図２に示すように、リード部２２は、外方に延出する基延出部３１と、基延出部３１の延出端において屈曲し、前記延出端から垂下する側部延出部３２と、側部延出部３２の延出端において屈曲し、前記延出端から内方に延出する外部延出部３３とを有する。リード部２２は、基延出部３１の延出端および側部延出部３２の延出端の合計２箇所で曲げ加工されている。以下、各リード部２２の構造を詳しく説明する。

第１および第２リード部２２ａ，２２ｂは、実装部２１と平行な面内（ＸＹ面内）で延出する基延出部３１ａ，３１ｂと、基延出部３１ａ，３１ｂの延出端３１ａ１，３１ｂ１から垂下する側部延出部３２ａ，３２ｂと、側部延出部３２ａ，３２ｂの延出端３２ａ１，３２ｂ１から第１凹部８ａ内に延出する外部延出部３３ａ，３３ｂとを有する。
図示例では、側部延出部３２ａ，３２ｂは基延出部３１ａ，３１ｂに対して垂直であり、外部延出部３３ａ，３３ｂは側部延出部３２ａ，３２ｂに対して垂直である。
第１および第２リード部２２ａ，２２ｂは互いに並列している。

基延出部３１ａ，３１ｂは、Ｘ軸に沿う一方向（＋Ｘ方向）に延出しており、Ｙ軸方向に間隔をおいて、互いに並列して形成されている。基延出部３１ａ，３１ｂの大部分は基体部４に埋設され、延出端３１ａ１，３１ｂ１およびその近傍部分は本体部６の外面（辺部側面６ｄ）に露出している。

側部延出部３２ａ，３２ｂは、本体部６の外面（辺部側面６ｄ）に露出しており、延出端３１ａ１，３１ｂ１から辺部側面６ｄに沿って下方に延出している。
側部延出部３２ａ，３２ｂは、Ｙ軸方向に間隔をおいて、互いに並列して形成されている。側部延出部３２ａ，３２ｂは、辺部側面６ｄに接して形成されていてもよいし、辺部側面６ｄから離れて形成されていてもよい。
側部延出部３２ａ，３２ｂは、辺部側面６ｄの表面に露出しているため、辺部側面６ｄに対して外側方に露出しているといえる。
なお、図示例の側部延出部３２ａ，３２ｂは全長が露出しているが、側部延出部は一部のみが露出していてもよい。

上述のように、側部延出部３２の外面の、辺部側面６ｄからの距離Ｈ２（図１（ａ）および図１（ｂ）参照）は、辺部側面６ｄからの突出部１３の突出寸法Ｈ１より小さいため、側部延出部３２ａ，３２ｂの外面は、突出部１３ｃの外面１３ｃ１（最大突出箇所）より内側方（すなわち中央寄り）に位置している。

外部延出部３３ａ，３３ｂは、側部延出部３２ａ，３２ｂの延出端３２ａ１，３２ｂ１から、第１凹部８ａの天面８ａ１に沿って基延出部３１ａ，３１ｂとは反対の方向（−Ｘ方向）に延出している。
外部延出部３３ａ，３３ｂは、本体部６の外面（天面８ａ１）に露出している。外部延出部３３ａ，３３ｂは、Ｙ軸方向に間隔をおいて、互いに並列して形成されている。外部延出部３３ａ，３３ｂは、天面８ａ１に接していてもよいし、天面８ａ１から離れていてもよい。

第３および第４リード部２２ｃ，２２ｄは、実装部２１と平行な面内（ＸＹ面内）で延出する基延出部３１ｃ，３１ｄと、基延出部３１ｃ，３１ｄの延出端３１ｃ１，３１ｄ１から垂下する側部延出部３２ｃ，３２ｄと、側部延出部３２ｃ，３２ｄの延出端３２ｃ１，３２ｄ１から第２凹部８ｂ内に延出する外部延出部３３ｃ，３３ｄとを有する。
図示例では、側部延出部３２ｃ，３２ｄは基延出部３１ｃ，３１ｄに対して垂直であり、外部延出部３３ｃ，３３ｄは側部延出部３２ｃ，３２ｄに対して垂直である。
第３および第４リード部２２ｃ，２２ｄは互いに並列している。

基延出部３１ｃ，３１ｄは、Ｘ軸に沿う他方向（−Ｘ方向）に延出しており、Ｙ軸方向に間隔をおいて、互いに並列して形成されている。基延出部３１ｃ，３１ｄの大部分は基体部４に埋設され、延出端３１ｃ１，３１ｄ１およびその近傍部分は本体部６の外面（辺部側面６ｄ）に露出している。

側部延出部３２ｃ，３２ｄは、本体部６の外面（辺部側面６ｄ）に露出しており、延出端３２ｃ１，３２ｄ１から辺部側面６ｄに沿って下方に延出している。
側部延出部３２ｃ，３２ｄは、Ｙ軸方向に間隔をおいて、互いに並列して形成されている。側部延出部３２ｃ，３２ｄは、辺部側面６ｄに接していてもよいし、辺部側面６ｄから離れていてもよい。
側部延出部３２ｃ，３２ｄは、辺部側面６ｄの表面に露出しているため、辺部側面６ｄに対して外側方に露出しているといえる。
なお、図示例の側部延出部３２ｃ，３２ｄは全長が露出しているが、側部延出部は一部のみが露出していてもよい。

上述のように、側部延出部３２の外面の、辺部側面６ｄからの距離Ｈ２（図１（ａ）および図１（ｂ）参照）は、辺部側面６ｄからの突出部１３の突出寸法Ｈ１より小さいため、側部延出部３２ｃ，３２ｄの外面は、突出部１３ａの外面１３ａ１（最大突出箇所）より内側方（中央寄り）に位置している。

外部延出部３３ｃ，３３ｄは、側部延出部３２ｃ，３２ｄの延出端３２ｃ１，３２ｄ１から、第２凹部８ｂの天面８ｂ１に沿って基延出部３１ｃ，３１ｄとは反対の方向（＋Ｘ方向）に延出している。
外部延出部３３ｃ，３３ｄは、本体部６の外面（天面８ｂ１）に露出している。外部延出部３３ｃ，３３ｄは、Ｙ軸方向に間隔をおいて、互いに並列して形成されている。外部延出部３３ｃ，３３ｄは、天面８ｂ１に接していてもよいし、天面８ｂ１から離れていてもよい。

リード部２２（２２ａ〜２２ｄ）の露出部分の表面には、金属層（図示略）を形成することができる。金属層は、例えば、下地層であるＮｉ層と、その上に形成されたＡｕ層とを有する積層構造としてよい。

図１（ａ）に示すように、リード部２２の基延出部３１は、ボンディングワイヤ１４によって圧力センサ素子２に接続されるとともに、ボンディングワイヤ１５によって制御素子３に接続されている。
図示例では、リード部２２の基延出部３１ａ，３１ｂの一部は収容部９の底面に露出しており、この部分にボンディングワイヤ１４が接続されている。

圧力センサ素子２としては、例えば、シリコン等からなる半導体基板の一面側に、ダイヤフラム部と、基準圧力室としての密閉空間と、圧力によるダイアフラム部の歪抵抗の変化を測定するための複数の歪ゲージとを備えたものが使用できる。
この例の圧力センサ素子２は、ダイアフラム部が圧力を受けて撓むと、各歪ゲージにダイアフラム部の歪み量に応じた応力が発生する。この応力に応じて歪ゲージの抵抗値がピエゾ抵抗効果によって変化し、この抵抗値変化に応じたセンサ信号が出力される。これにより、圧力を計測することができる。
この圧力センサ素子２は、ＭＥＭＳ（Micro Electro-Mechanical Systems）技術を利用した圧力センサ素子である。
なお、圧力センサ素子は、ピエゾ抵抗効果を用いたピエゾ抵抗式の圧力センサ素子に限らず、例えば、静電容量式等、その他の方式の圧力センサ素子であってもよい。

圧力センサ素子２は、収容部９内に収容され、載置台部１６上に設置される。
圧力センサ素子２は、実装部２１の上面２１ａ（第１面）側に設置されている。圧力センサ素子２は、少なくとも一部領域が実装部２１に重なる位置にあることが望ましい。
圧力センサ素子２は、実装部２１の上面２１ａに、例えばダイボンド樹脂を介して接着することができる。ダイボンド樹脂としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂などが使用できる。
なお、圧力センサ素子２は、平面視において、一部領域が実装部２１から外れた位置にあってもよい。また、圧力センサ素子２は、実装部２１から高さ方向に離れた位置にあってもよい。

圧力センサ素子２の回路形成面２ａは外側（上面側）に向けられており、回路形成面２ａの回路をなす配線層（図示略）は、ボンディングワイヤ１４を介して実装部２１に電気的に接続されている。

図１（ａ）に示すように、圧力センサ素子２は収容部９内に収容され、収容部９内に充てんされた保護剤８に覆われていることが好ましい。保護剤８は、水や外気の浸入を防ぎ、圧力センサ素子２への悪影響を防ぐことができる。

保護剤８としては、例えば、シリコン系の樹脂（例えばシリコーン樹脂）やフッ素系の樹脂が使用できる。保護剤８は液状やゲル状とすることができる。保護剤８は高い粘性を持つことが好ましい。
保護剤８としては、例えば、硬度約０（ショアＡ硬度。ＪＩＳ Ｋ ６２５３に準拠）の柔らかいゲル剤を用いることが望ましい。これによって、測定対象から加えられる圧力をそのまま圧力センサ素子２に伝達できる。

保護剤８は、光透過性が低いことが望ましい。これによって、可視光や紫外線を遮断することができるため、圧力センサ素子２に光起電力を発生させることを防ぎ、測定誤差を低減できる。また、圧力センサ素子２やその周囲の配線の劣化を防ぐ効果も期待できる。保護剤８は、顔料等を含有させることによって、光透過性を低くすることができる。

制御素子３は、圧力センサ素子２からのセンサ信号が、ボンディングワイヤ１５を介して入力されると、これを処理して圧力検出信号として出力できるように構成されている。
制御素子３は、例えば、圧力センサ素子２のＯＮ／ＯＦＦ制御、内蔵する温度センサによる検出値の補正、検出データのＡ／Ｄ変換、リニアリティの補正、信号波形の整形などの機能を有する。

制御素子３は、例えば、外部温度を測定する温度センサ（図示略）と、温度センサからの信号をＡ／Ｄ変換して温度信号として出力するＡ／Ｄ変換器（図示略）と、前記温度信号が入力される演算処理部（図示略）とを有する構造を採用できる。
前記演算処理部では、前記温度信号に基づいて、圧力センサ素子２からのセンサ信号に補正処理を行うことができる。
温度センサとしては、抵抗式（ブリッジ抵抗式）、ダイオード式、熱電対式、赤外線式などがある。温度センサは、制御素子３内部において、回路形成面３ａに近接した位置に設けることができる。

制御素子３は、実装部２１の下面２１ｂ（第２面）側に設置されている。制御素子３は、少なくとも一部領域が実装部２１に重なる位置にあることが望ましい。
制御素子３は、実装部２１の下面２１ｂに、例えばダイボンド樹脂を介して接着することができる。ダイボンド樹脂としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂などが使用できる。
なお、制御素子３は、平面視において、一部領域が実装部２１から外れた位置にあってもよい。また、制御素子３は、実装部２１から高さ方向に離れた位置にあってもよい。

制御素子３の回路形成面３ａは外側（下面側）に向けられており、回路形成面３ａの回路をなす配線層（図示略）は、ボンディングワイヤ１５を介して実装部２１に電気的に接続されている。

制御素子３は、平面視において、少なくとも一部が圧力センサ素子２に重なる位置にあることが好ましい。
制御素子３は、一部領域が圧力センサ素子２の一部領域または全領域に重なる位置にあってもよいし、制御素子３の全領域が圧力センサ素子２の一部領域または全領域と重なる位置にあってもよい。
ボンディングワイヤ１４，１５は、例えば金、アルミニウムなどの金属からなる。

次に、圧力センサ１０を製造する方法の一例を、図３を参照しつつ説明する。
（制御素子の実装）
図３（ａ）に示すように、リード部２２Ａが屈曲されていないこと以外はリードフレーム１と同じ構成のリードフレーム基板１Ａを用意する。
リードフレーム基板１Ａのリード部２２Ａは全長にわたってＸ軸方向に沿って直線的に形成されている。

リードフレーム基板１Ａの実装部２１の下面２１ｂに制御素子３を設置する。制御素子３は、例えばダイボンド樹脂（エポキシ樹脂、シリコーン樹脂など）を介して実装部２１の下面２１ｂに接着することができる。
制御素子３とリード部２２Ａとをボンディングワイヤ１５によって互いに接続する。

（基体部の形成）
図３（ｂ）に示すように、実装部２１、制御素子３、およびボンディングワイヤ１４を覆うように基体部４を形成する。
基体部４は、モールド成形により形成することができる。モールド（型）としては、本体部６に応じた内部形状を有する下部モールドと、上部基体７に応じた内部形状を有する上部モールドとを使用できる。
下部モールドと上部モールドとの間にリードフレーム基板１Ａを挟み込んだ状態で、下部モールドおよび上部モールドの内部空間に材料樹脂を充てんすることによって、基体部４を形成することができる。
リード部２２Ａは、基延出部３１（３１ａ〜３１ｄ）の一部に相当する部分が基体部４に埋設される。

（リード部への金属層形成）
リード部２２Ａの露出部分の表面には、金属層（図示略）を形成することができる。金属層は、例えば、下地層であるＮｉ層と、その上に形成されたＡｕ層とを有する積層構造としてよい。金属層は、無電解めっき等により形成できる。

（リード部の曲げ加工）
図３（ｃ）に示すように、リード部２２Ａをそれぞれ２箇所（延出端３１ａ１〜３１ｄ１および延出端３２ａ１〜３２ｄ１（図２参照）に相当する位置）で屈曲させる。
リード部２２Ａでは、曲げ箇所において金属微粒子が発生するが、制御素子３は基体部４に覆われているため、金属微粒子が制御素子３に付着することはない。

（圧力センサ素子の設置）
図３（ｄ）に示すように、載置台部１６に圧力センサ素子２を搭載し、圧力センサ素子２とリード部２２とをボンディングワイヤ１４によって互いに接続する。

（保護剤の充てん）
図１（ａ）に示すように、上部基体７の収容部９に保護剤８を充てんし、圧力センサ素子２を覆う。
以上の工程を経て、図１（ａ）等に示す圧力センサ１０を得る。

図４は、圧力センサ１０の使用例を示す図である。
この図に示すように、圧力センサ１０は、機器の筐体２８内に設置できる。
筐体２８は、下壁２５と、その周縁部に立設された側壁２６，２６と、上壁２７とを有する。筐体２８は、下壁２５と側壁２６，２６と上壁２７とで区画される収容空間２９に圧力センサ１０を収容できる。

基体部４の筒状壁部１２は、上壁２７の開口部２７ａ内に配置される。
基部１１の上面１１ａと上壁２７の下面との間には、軟質樹脂からなるガスケット２４（Ｏリング等）が設けられる。ガスケット２４は筒状壁部１２を囲んで設けられる。
ガスケット２４は弾性的に圧縮変形し、その弾性力により上面１１ａと上壁２７の下面との隙間を気密に塞いでいる。
リード部２２の外部延出部３３は、下壁２５上に設置された配線基板３４の上面３４ａに形成された配線層（図示略）に接続することができる。

圧力センサ１０は、以下の効果を奏する。
リード部２２が、基体部４の外に位置する延出端３１ａ１〜３１ｄ１および延出端３２ａ１〜３２ｄ１で曲げられているため、この曲げ加工を、基体部４を形成した後に行うことができる（図３参照）。
制御素子３は基体部４に覆われているため、曲げ加工によって金属微粒子が発生した場合でも、この金属微粒子が制御素子３に付着することはない。
従って、金属微粒子を原因とする制御素子３の不具合を防止できる。

また、圧力センサ１０では、突出部１３（１３ａ，１３ｃ）が、リード部２２の露出部分の最外側面（側部延出部３２の外面）よりも外側方に達するように形成されているため、圧力センサ１０を筐体２８の収容空間２９（図４参照）に収容する際に、リード部２２が筐体２８に誤って接触することはない。
よって、筐体２８との接触によるリード部２２の破損、および、リード部２２と筐体２８との電気的接続による問題を回避できる。

さらに、基体部４が突出部１３を有するため、筐体２８の収容空間２９に収容した状態で、基体部４と側壁２６，２６の内側面との隙間が小さくなるため、圧力センサ１０の側方への位置ずれを防ぐことができる。
よって、圧力センサ１０の設置位置が安定するため、ガスケット２４が所定の位置からずれることによる防水性能の低下を防ぐことができる。

図５（ａ）は、本発明の圧力センサの第２の実施形態である圧力センサ２０を示す側断面図である。図５（ｂ）は圧力センサ２０の下面図である。図６は圧力センサ２０の斜視図である。
なお、以下に説明する各実施形態では、既出の圧力センサとの共通部分については同じ符号を付してその説明を省略または簡略化する。

図５（ａ）、図５（ｂ）および図６に示すように、圧力センサ２０は、リード部２２（側部延出部３２）が形成された辺部側面６ｄ（６ｄ１，６ｄ３）に、それぞれ規制壁部１７（１７ａ、１７ｂ）（規制凸部）が形成されている点で、図１（ａ）等に示す圧力センサ１０と異なる。
規制壁部１７は、平面視矩形とされ、幅（Ｘ方向の寸法）は突出部１３ａ，１３ｃの突出寸法とほぼ同じである。このため、辺部側面６ｄからの突出寸法Ｈ３は、側部延出部３２の外面の、辺部側面６ｄ１，６ｄ３からの距離Ｈ２より大きい。

規制壁部１７（１７ａ、１７ｂ）は、辺部側面６ｄ１，６ｄ３のほぼ中央（Ｙ方向の中央）に、ＸＺ平面に沿って形成することができる。
図示例の規制壁部１７の高さ（Ｚ方向の寸法）は本体部６の高さとほぼ同じであり、規制壁部１７（１７ａ、１７ｂ）の下端１７ａ１，１７ｂ１は外底面６ｃとほぼ同じ高さ位置にある。なお、規制壁部１７の高さ寸法は、辺部側面６ｄの高さと同じとしてもよい。
規制壁部１７は、本体部６と一体に形成することができる。

辺部側面６ｄ１に形成された規制壁部１７ａは、側部延出部３２ｃと側部延出部３２ｄとの間にあるため、側部延出部３２ｃ，３２ｄが互いに近づく方向に移動するのを規制できる位置にあるといえる。よって、側部延出部３２ｃ，３２ｄの形成位置が変動した場合でも、側部延出部３２ｃ，３２ｄが互いに短絡するのを確実に防止できる。
辺部側面６ｄ３に形成された規制壁部１７ｂは、側部延出部３２ａと側部延出部３２ｂとの間にあるため、側部延出部３２ａ，３２ｂが互いに近づく方向に移動するのを規制できる位置にあるといえる。よって、側部延出部３２ａ，３２ｂの形成位置が変動した場合でも、側部延出部３２ａ，３２ｂが互いに短絡するのを確実に防止できる。

図７は、本発明の圧力センサの第３の実施形態である圧力センサ３０を示す斜視図である。
圧力センサ３０は、規制壁部１８（１８ａ，１８ｂ）（規制凸部）を有する点で、図１（ａ）等に示す圧力センサ１０と異なる。
規制壁部１８（１８ａ，１８ｂ）は、辺部側面６ｄ（６ｄ１，６ｄ３）から外底面６ｃ（凹部８ａ，８ｂ）にかけて、側部延出部３２と外部延出部３３の全長にわたって形成されている。

詳しくは、規制壁部１８ａは、辺部側面６ｄ１のほぼ中央（Ｙ方向の中央）に、高さ方向に沿って形成された第１壁部１８ａ１と、凹部８ｂの天面８ｂ１のほぼ中央（Ｙ方向の中央）に、Ｘ方向に沿って形成された第２壁部１８ａ２とを有する。
規制壁部１８ｂは、辺部側面６ｄ３（図１（ｂ）参照）のほぼ中央（Ｙ方向の中央）に、高さ方向（上下方向）に沿って形成された第１壁部１８ｂ１と、凹部８ａの天面８ａ１のほぼ中央（Ｙ方向の中央）に、Ｘ方向に沿って形成された第２壁部１８ｂ２とを有する。

規制壁部１８ａは、延出部３２ｃ，３３ｃと延出部３２ｄ，３３ｄとの間に位置するため、延出部３２ｃ，３３ｃと延出部３２ｄ，３３ｄとが互いに近づく方向に移動するのを規制できる位置にあるといえる。よって、延出部３２ｃ，３３ｃ，３２ｄ，３３ｄの形成位置が変動した場合でも、これらが短絡するのを防止できる。
規制壁部１８ｂは、延出部３２ａ，３３ａと延出部３２ｂ，３３ｂとの間に位置するため、延出部３２ａ，３３ａと延出部３２ｂ，３３ｂとが互いに近づく方向に移動するのを規制できる位置にあるといえる。よって、延出部３２ａ，３３ａ，３２ｂ，３３ｂの形成位置が変動した場合でも、これらが短絡するのを防止できる。

圧力センサ３０では、規制壁部１８（１８ａ，１８ｂ）が延出部３２，３３の全長にわたって形成されているため、延出部３２，３３の形成位置が変動した場合でも、これらが短絡するのを確実に防止できる。

本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
例えば、図示例のリード部２２は２箇所で曲げ加工されているが、曲げ箇所の数はこれに限らず、１でもよいし、３以上の任意の整数でもよい。
また、図示例のリード部２２は、基延出部３１と、基延出部３１に垂直な側部延出部３２と、側部延出部３２に垂直な外部延出部３３とを有する形状であるが、曲げ箇所の曲げ角度は垂直に限らず、任意の角度でよい。例えば、側部延出部は、基延出部に対して９０°以外の角度で傾斜していてもよい。
また、図示例のリード部２２は、基延出部３１と、側部延出部３２と、外部延出部３３とを有する形状であるが、リード部は外部延出部がない形状としてもよい。

１・・・リードフレーム、２・・・圧力センサ素子、３・・・制御素子、４・・・基体部、６・・・本体部、６ｃ・・・外底面、６ｄ，６ｄ１，６ｄ３・・・辺部側面（本体部の側面）、７・・・上部基体、９・・・収容部、８・・・保護剤、１０，２０，３０・・・圧力センサ（半導体圧力センサ）、２１・・・実装部、２１ａ・・・上面（第１面）、２１ｂ・・・下面（第２面）、２２（２２ａ〜２２ｄ）・・・リード部、３１（３１ａ〜３１ｄ）・・・基延出部、３２（３２ａ〜３２ｄ）・・・側部延出部、３３（３３ａ〜３３ｄ）・・・外部延出部。

Claims (6)

1. 実装部と前記実装部に対して延出する複数のリード部とを有するリードフレームと、
   前記実装部の第１面側に設けられて前記リード部と電気的に接続される圧力センサ素子と、
   前記実装部の前記第１面とは反対の面である第２面に設置されて前記リード部と電気的に接続され、前記圧力センサ素子からの信号を受けて圧力検出信号を出力する制御素子と、
   前記実装部の少なくとも一部および前記制御素子を覆う基体部と、を備え、
   前記基体部は、本体部と、前記本体部の側面に対して外側方に突出する突出部とを有し、
   前記リード部は、少なくとも一部が前記本体部の側面に対して外側方に露出しており、この露出部分が１または複数箇所で曲げ加工され、
   前記突出部は、前記リード部の露出部分の最外側面よりも外側方に達するように形成され、
   前記複数のリード部のうち少なくとも２つは、互いに並列して形成され、
   前記本体部には、前記並列するリード部の間に、隣り合う前記リード部が互いに近づく方向に移動するのを規制する規制凸部が、少なくとも前記本体部の側面に対して外側方に突出するよう形成されている
   ことを特徴とする半導体圧力センサ。
2. 前記リード部は、前記実装部に沿って前記実装部から離れる方向に延出する基延出部と、前記曲げ加工により前記基延出部に対して傾斜して延出する側部延出部とを有し、
   前記側部延出部は、少なくとも一部が前記本体部の側面に露出しており、
   前記突出部は、前記側部延出部の最外側面よりも外側方に達していることを特徴とする請求項１に記載の半導体圧力センサ。
3. 前記リード部は、前記側部延出部の延出端で曲げ加工されることにより前記本体部の外底面に沿って延出する外部延出部をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の半導体圧力センサ。
4. 前記規制凸部は、前記本体部の外側面に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の半導体圧力センサ。
5. 前記規制凸部は、前記本体部の外側面および外底面に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の半導体圧力センサ。
6. 実装部と前記実装部に対して延出する複数のリード部とを有するリードフレームと、前記実装部の第１面側に設けられて前記リード部と電気的に接続される圧力センサ素子と、前記実装部の前記第１面とは反対の面である第２面に設置されて前記リード部と電気的に接続され、前記圧力センサ素子からの信号を受けて圧力検出信号を出力する制御素子と、前記実装部の少なくとも一部および前記制御素子を覆う基体部と、を備えた半導体圧力センサを製造する方法であって、
   前記複数のリード部のうち少なくとも２つは、互いに並列して形成され、
   前記基体部は、本体部と、前記本体部の側面に対して外側方に突出する突出部と、少なくとも前記本体部の側面に対して外側方に突出するよう形成され、前記並列するリード部の間に隣り合う前記リード部が互いに近づく方向に移動するのを規制する規制凸部と、
   を有し、
   前記実装部と前記実装部に対して延出する未曲げ加工の前記リード部とを有するリードフレーム基板の前記実装部の第２面に前記制御素子を設置する工程と、
   前記基体部を、前記実装部の少なくとも一部および前記制御素子を覆い、かつ前記リード部の少なくとも一部が並列して前記本体部の側面に対して外側方に露出するように形成する工程と、
   前記リード部の露出部分を、１または複数箇所で曲げ加工する工程と、を有し、
   前記リード部を曲げ加工する工程において、前記リード部の露出部分の最外側面よりも前記突出部が外側方に達するよう、且つ並列する前記リード部の間に前記規制凸部が配置されるように前記リード部を曲げ加工することを特徴とする半導体圧力センサの製造方法。

Images