JPH0666621U - 圧力センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 金線とリード線とをハンダ付けにより直接接
続しない構成として接続作業を簡単にすると共に共晶の
発生による信頼性の低下を防止する。 【構成】 半導体センサチップ１７はシリコン台座１６
の凹部１６ａに固定される。センサチップ１７のダイヤ
フラム部分に形成されたブリッジ回路１９の出力は電極
２０ａないし２０ｅを介して出力される。シリコン台座
１６には接続用電極パターン２１ａないし２１ｅが形成
され、電極２０ａないし２０ｅと金線２２ａないし２２
ｅにより電気的に接続される。リード線１２ａないし１
２ｅはそれぞれ対応する接続用電極パターン２１ａない
し２１ｅとスポット溶接またはハンダ付け等により電気
的に接続される。接続作業が簡単になると共に共晶がで
きないので信頼性が向上する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、圧力を検出するセンサチップから出力される電気信号をリード線に より外部に取り出すようにした圧力センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、この種の圧力センサとしては、例えば、図５および図６に示すようなも のがある。これは、人体の腰部等に挿入して体内の局部的な圧力を測定可能とす るように、細長い管状の測定ユニットの先端部に圧力センサを内蔵した構成とし ているものである。

【０００３】 図５において、半導体センサチップ１は、圧力に応じて変位するダイヤフラム （図示せず）が形成されると共にその上面１ａにダイヤフラムの変位量に応じ、 抵抗値が変化して電気信号を出力するブリッジ回路２が形成されている。半導体 センサチップ１の上面１ａには５つの電極３ａないし３ｅがアルミニウムパター ンにより形成されており、ブリッジ回路２の５つの出力端子を上面１ａの端部に 導出している。

【０００４】 半導体センサチップ１は、長尺状のシリコン台座４に形成された凹部４ａに接 着固定されている。銅線を絶縁物で被覆してリボン状に束ねた状態の５本のリー ド線５ａないし５ｅは、半導体センサチップ１の電極３ａないし３ｅと電気的接 続を行うためのもので、先端部が楕円形状になるように斜めに切断されて導体表 面が露出される状態でシリコン台座４の一端側上面４ｂに固定されている。

【０００５】 ５本のリード線５ａないし５ｅの各先端部は、図６（ａ）に示すように、例え ばボンディングワイヤとしての金線６ａないし６ｅがハンダ付けによりハンダ７ を介して電気的に接続され、その金線６ａないし６ｅの各他端部は、同図（ｂ） に示すように、半導体センサチップ１の電極３ａないし３ｅの対応するものに熱 圧着により電気的に接続されている。

【０００６】 これにより、半導体センサチップ１のブリッジ回路２は５本のリード線５ａな いし５ｅを介して外部に電気的に接続され、圧力に応じて半導体センサチップ１ のダイヤフラムが変位すると、ブリッジ回路２の抵抗値が変化し、その変化を電 気信号として取り出すことができるように構成されているのである。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上述のような従来構成のものでは、次に示すような不具合があ った。すなわち、この種の小形圧力センサにおいては、全体構成を小形化する必 要上、圧力センサを設けるユニットの管の直径が例えば１ｍｍ程度とされ、内部 に挿通する信号線５ａないし５ｅの直径は１００μｍ程度のものを使用している 。また、金線６ａないし６ｅの線径も、例えば２５μｍ程度とされているので、 金線６ａないし６ｅをそれぞれ信号線５ａないし５ｅにハンダ付けにより接続す る作業においては、非常に狭い範囲で行う必要があり、高精度の技術が要求され るものであった。

【０００８】 また、金線６ａないし６ｅと信号線５ａないし５ｅとをハンダ付けにより接続 する構成としていることから、金線６ａないし６ｅとハンダ７（図６（ａ）参照 ）とが共晶を生成するので、共晶部分が大きくなると、経時変化により金線６ａ ないし６ｅがハンダ７に溶け込み易くって脆くなるため、共晶の発生をできるだ け抑制するために、素早くハンダ付け作業を行う必要がある。

【０００９】 したがって、従来のものでは、金線６ａないし６ｅとリード線５ａないし５ｅ との間の接続を行う場合に、そのハンダ付け作業において非常に高度な技術が要 求されると共に、且つ、ハンダ付けした部分に金とハンダとの共晶が発生するの での信頼性が確保できなくなる不具合がある。

【００１０】 本考案は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、リード線とボンデ ィングワイヤとの接続作業を容易にして工数の低減を図ると共に、共晶の発生を なくして信頼性の向上を図ることができる圧力センサを提供するにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

本考案の圧力センサは、ダイヤフラムに受ける圧力をその変位量に応じた電気 信号に変換して複数の電極を介して出力するセンサチップと、このセンサチップ が固定される台座と、前記センサチップの各電極と１対１で対応するように設け られた複数の接続用電極パターンと、前記センサチップの各電極とこれに対応す る前記接続用電極パターンの各先端部との間に電気的に接続されたボンディング ワイヤと、前記接続用電極パターンの各基端部と電気的に接続された電気信号出 力用のリード線とを設けて構成したところに特徴を有する。

【００１２】 また、前記接続用電極パターンを前記台座に設けると良い。

【００１３】 さらに、前記接続用電極パターンを、前記台座に固定される中継用の基板に形 成することもできる。

【００１４】

【作用】

請求項１記載の圧力センサによれば、台座に固定されたセンサチップの各電極 は、接続用電極パターンの先端部との間に熱圧着等により接続されたボンディン グワイヤを介して電気的に接続されている。接続用電極パターンの各基端部には 対応するリード線の端部が例えば溶接やハンダ付け等により電気的に接続される 。ボンディングワイヤは、ハンダを用いた接続を行うことがなくなり、ボンディ ングワイヤとして金線を用いる構成でも共晶が形成されることがなくなると共に 、狭い領域での高度な技術を要するハンダ付け作業を行う必要がないので、接続 作業が容易になると共に信頼性が向上する。

【００１５】 請求項２記載の圧力センサによれば、接続用電極パターンを台座に形成してい るので、ボンディングワイヤは、ハンダを用いた接続を行うことがなくなり、ボ ンディングワイヤとして金線を用いる構成でも共晶が形成されることがなくなる と共に、狭い領域での高度な技術を要するハンダ付け作業を行う必要がないので 、接続作業が容易になると共に信頼性が向上する。

【００１６】 請求項３記載の圧力センサによれば、リード線を中継板に形成した接続用電極 パターンに溶接またはハンダ付け等により電気的に接続し、この後、中継板を台 座に固定してボンディングワイヤによりセンサチップとの間の電気的接続を行う ことができるので、ボンディングワイヤは、ハンダを用いた接続を行うことがな くなり、ボンディングワイヤとして金線を用いる構成でも共晶が形成されること がなくなると共に、狭い領域での高度な技術を要するハンダ付け作業を行う必要 がないので、接続作業がさらに容易になると共に信頼性が向上する。

【００１７】

【実施例】

以下、本考案を医用の小形圧力センサに適用した場合の第１の実施例について 図１ないし図３を参照して説明する。 全体構成を示す図２において、カテーテル１１は、例えばテフロン製で直径が １ｍｍ程度の管状をなすもので、内部にリード線からなる複数本例えば５本の信 号線１２ａないし１２ｅが挿通されている（図１参照）。このカテーテル１１の 先端部には圧力検出用の窓部１１ａが形成されており、基端部はコネクタ１３に 接続されると共にコネクタフード１４によりこれらを覆うように保護されている 。このコネクタ１３は、カテーテル１１内部に挿通された信号線１２ａないし１ ２ｅが電気的に接続され、外部に信号が取り出し可能となっている。

【００１８】 図３はカテーテル１１の先端部を拡大した断面を示すもので、カテーテル１１ 内部には本考案でいうところの圧力センサに相当する小形圧力センサ１５が設け られている。シリコン台座１６はカテーテル１１内壁に固定されるもので、上面 側には凹部１６ａが形成され、その凹部１６ａには半導体センサチップ１７が固 定されている。また、凹部１６ａと対応する裏面側には上面側から貫通するよう に孔部１６ｂが形成されている。圧力センサ１５は、半導体センサチップ１７の ダイヤフラム１７ａに直接外気が触れないように、その表面部にシリコーン樹脂 等の変形可能な樹脂１８が充填されており、外部からカテーテル１１の窓部１１ ａを介して内部に及ぼされる圧力を樹脂１８を介した状態で受けるようになって いる。

【００１９】 さて、圧力センサ１５の部分を示す図１において、半導体センサチップ１７の ダイヤフラム１７ａの上部には拡散ピエゾ抵抗をブリッジ接続するように形成し た周知構成のブリッジ回路１９が一体に形成されており、その５つの出力端子は 上面にアルミニウムパターンにより形成した５本の電極２０ａないし２０ｅによ り導出されている。そして、この電極２０ａないし２０ｅの先端部にはボンディ ング用のパッド部が形成されており、図示のようにそのパッド部は互い違いに配 置されている。

【００２０】 シリコン台座１６の基端側上面１６ｂには、その上面にアルミニウムのスパッ タリングなどにより形成された５本の接続用電極パターン２１ａないし２１ｅが 設けられている。これら５本の接続用電極パターン２１ａないし２１ｅは、それ ぞれ半導体センサチップ１７の電極２０ａないし２０ｅと対応するように、その 配置状態が互い違いに形成されている。

【００２１】 ボンディングワイヤとしての５本の金線２２ａないし２２ｅは、例えば２５μ ｍ程度の線径を有するもので、熱圧着ボンダなどにより、その一端側が半導体セ ンサチップ１７の各電極２０ａないし２０ｅと電気的に接続されると共に、他端 側が接続用電極パターン２１ａないし２１ｅの各先端部と電気的に接続されてい る。また、前述の５本の信号線１２ａないし１２ｅの先端部は、絶縁被覆を剥が した状態で接続用電極パターン２１ａないし２１ｅの各基端部にスポット溶接ま たはハンダ付け等により接続され、接続用電極パターン２１ａないし２１ｅを介 して金線２２ａないし２２ｅと信号線１２ａないし１２ｅとの間がそれぞれ電気 的に導通状態となるようにされている。

【００２２】 上記構成によれば、カテーテル１１が人体の患部に挿入されると、その先端部 の窓部１１ａ部分に及ぼされる圧力により樹脂１８を介して半導体センサチップ １７のダイヤフラム１７ａを変位させるようになる。ダイヤフラム１７ａが変位 すると、ブリッジ回路１９の抵抗値がピエゾ効果により変化する。このとき、信 号線１２ａないし１２ｅのいずれかを介してブリッジ回路１９にバイアス電圧を 与えておくことにより、その抵抗値の変化を電気信号として信号線１２ａないし １２ｅを介して外部に取り出すことができるようになる。つまり、バイアス電圧 あるいは電気信号は半導体センサチップ１７とカテーテル１１の基端部のコネク タ１３との間で、電極２０ａないし２０ｅ，金線２２ａないし２２ｅ，接続用電 極パターン２１ａないし２１ｅを介して信号線１２ａないし１２ｅを介して授受 できるようになるのである。

【００２３】 このような本実施例によれば、リード線としての信号線１２ａないし１２ｅと ボンディングワイヤとしての金線２２ａないし２２ｅとを接続用電極パターン２ １ａないし２１ｅを介して電気的に接続する構成としたので、金線２２ａないし ２２ｅに対するハンダ付けの接続作業が不要になり、接続作業が容易になって工 数の低減が図れると共に、ハンダを使用しないことから金線とハンダとの共晶の 発生をなくすことができて信頼性の向上を図ることができる。

【００２４】 なお、上記実施例においては、接続用電極パターン２１ａないし２１ｅを、半 導体センサチップ１７の電極２０ａないし２０ｅに対応して互い違いに配置する 構成としたが、これに限らず、横一列に並べて配置しても良いし、適宜の位置に 配置することができるものである。

【００２５】 図４は本考案の第２の実施例を示すもので、第１の実施例と異なるところは、 接続用電極パターン２１ａないし２１ｅをフレキシブル基板などを用いた中継板 ２３に形成し、この中継板２３をシリコン台座１６の上面部に接着固定するよう にしたところである。

【００２６】 これにより、上記第１の実施例と同様の効果が得られると共に、信号線１２ａ ないし１２ｅを中継板２３にスポット溶接により接続した後にシリコン台座１６ に接着固定すれば良いので、作業性がさらに向上する。

【００２７】 なお、上記第２の実施例においては、シリコン台座１６に対して中継板２３の みを接着固定する構成としたが、これに限らず、例えば、シリコン台座１６を長 尺状に形成して信号線１２ａないし１２ｅの先端部をシリコン台座１６に接着固 定するように構成することもでき、信号線１２ａないし１２ｅとシリコン台座１ ６との間の接続強度を確保することができる。

【００２８】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案の圧力センサによれば、次のような効果を得るこ とができる。 すなわち、請求項１記載の圧力センサによれば、センサチップの各電極と１対 １で対応するように複数の接続用電極パターンを設け、センサチップの各電極と これに対応する接続用電極パターンの各先端部との間をボンディングワイヤによ り電気的に接続すると共に、接続用電極パターンの各基端部と例えば溶接または ハンダ付け等により電気的に接続する構成としたので、ボンディングワイヤは、 リード線に対するハンダを用いた接続を行うことがなくなり、ボンディングワイ ヤとして金線を用いる構成でも共晶が形成されることがなくなると共に、狭い領 域での高度な技術を要するハンダ付け作業を行う必要がなくなり、したがって、 接続作業が容易になると共に信頼性が向上するという優れた効果を奏する。

【００２９】 請求項２記載の圧力センサによれば、接続用電極パターンを台座に一体に形成 するようにしたので、簡単な構成としながら上述と同様の効果を得ることができ るという優れた効果を奏する。

【００３０】 請求項３記載の圧力センサによれば、接続用電極パターンを中継板に形成して この中継板を台座に固定するようにしたので、リード線を中継板に接続した後に 台座に固定することができるので、前述と同様の効果が得られると共に、さらに 作業性を向上させることができるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１の実施例を示す内部構成の斜視図

【図２】全体構成の側面図

【図３】先端部の縦断側面図

【図４】本考案の第２の実施例を示す図１相当図

【図５】従来例を示す図１相当図

【図６】（ａ）はボンディングワイヤとリード線との接
続部拡大図 （ｂ）はボンディングワイヤと電極との接続部拡大図

【符号の説明】

１１はカテーテル、１２ａないし１２ｅは信号線（リー
ド線）、１３はコネクタ、１５は圧力センサ、１６はシ
リコン台座（台座）、１７は半導体センサチップ（セン
サチップ）、１８は樹脂、１９はブリッジ回路、２０ａ
ないし２０ｅは電極、２１ａないし２１ｅは接続用電極
パターン、２２ａないし２２ｅは金線（ボンディングワ
イヤ）、２３は中継板（中継用の基板）である。

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ダイヤフラムに受ける圧力をその変位量
   に応じた電気信号に変換して複数の電極を介して出力す
   るセンサチップと、 このセンサチップが固定される台座と、 前記センサチップの各電極と１対１で対応するように設
   けられた複数の接続用電極パターンと、 前記センサチップの各電極とこれに対応する前記接続用
   電極パターンの各先端部との間に電気的に接続されたボ
   ンディングワイヤと、 前記接続用電極パターンの各基端部と電気的に接続され
   た電気信号出力用のリード線とを具備したことを特徴と
   する圧力センサ。
2. 【請求項２】 前記接続用電極パターンは、前記台座に
   形成されていることを特徴とする請求項１記載の圧力セ
   ンサ。
3. 【請求項３】 前記接続用電極パターンは、前記台座に
   固定される中継用の基板に形成されていることを特徴と
   する請求項１記載の圧力センサ。