WO2010016439A1 - 圧力センサパッケージ及びその製造方法 - Google Patents

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WO2010016439A1
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lead frame
pressure
pressure sensor
recess
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隆幸 源川
広行 佐藤
弘 石田
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アルプス電気株式会社
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    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/0061—Electrical connection means
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01L19/14—Housings
    • G01L19/141—Monolithic housings, e.g. molded or one-piece housings

Definitions

  • the present invention relates to a pressure sensor package in which a pressure sensor chip is enclosed in a synthetic resin casing and a method for manufacturing the same.
  • the pressure sensor package has a recess capable of accommodating the pressure sensor chip in the depth direction of the pressure receiving end face, and has a synthetic resin casing in which a lead frame is insert-molded so as to be positioned around the recess.
  • One end portion of the lead frame faces the concave portion in a state exposed from the pressure receiving end surface, and is electrically connected to each terminal of the pressure sensor chip by wire bonding.
  • the pressure sensor package is waterproofed by a sealing resin sealed in a recess so as to cover the pressure sensor chip and the lead frame.
  • the other end portion of the lead frame faces a signal extraction end surface opposite to the pressure receiving end surface of the casing, and the pressure sensor chip and an external circuit are electrically connected via the other end portion.
  • a semiconductor pressure sensor is generally used in which piezoresistors are formed on the upper surface of a silicon crystal plate and pressure is detected using these piezoresistors as a pressure-sensitive portion.
  • one end of the lead frame bent perpendicularly to the center of the casing is inserted by a pin inserted from the side opposite to the pressure receiving end surface.
  • a method of molding the casing in a positioned state has been employed.
  • the other end portion side of the lead frame has a linear shape extending perpendicular to the bent one end portion, and is held in a state of protruding outward from the molded casing.
  • the positioning pins are removed, and the other end of the lead frame is bent toward the center of the casing later. As a result, the lead frame is insert-molded into the casing.
  • the conventional product removes the positioning pins after molding, as shown in FIG. 12, the pressure receiving end face 10a side of the casing 10 and the signal extraction between the one end 114a and the other end 114b of the lead frame 114 are removed.
  • a cavity ⁇ that communicates with the end face 10b side is generated, and this cavity ⁇ is a factor that deteriorates waterproofness.
  • liquid leakage is likely to occur from the gap between the casing and the lead frame when the hydraulic pressure is applied, and this liquid leakage is directly transmitted from the cavity to the signal extraction end face side.
  • the synthetic resin existing around the recess (from the recess to the lead frame) is thin and easily distorted, and external changes such as temperature change and deformation stress may adversely affect the characteristics of the pressure sensor chip housed in the recess.
  • a structure having a hollow portion in the casing is also described in Patent Document 1, for example.
  • an object of the present invention is to obtain a pressure sensor package that improves both lead position accuracy and waterproof performance, and a method for manufacturing the same.
  • the present invention focuses on the fact that the position of the end of the lead frame changes according to the bending angle of the end of the lead frame, and by defining the bending angle of the end of the lead frame constant at the time of molding, it does not cause a cavity in the casing. In order to ensure waterproofness and to improve the position accuracy of the lead frame, it has been completed.
  • the present invention includes a synthetic resin casing formed with a pressure receiving side recess capable of accommodating a pressure sensor chip in the depth direction of the pressure receiving end surface, and insert-molded in the casing, the inner end portion of which is the pressure receiving side.
  • a pressure sensor package comprising: a lead frame facing an outer end facing the inner end and facing a signal extraction end surface opposite to the pressure receiving end surface of the casing. The space between the inner end and the outer end of the lead frame is filled with the synthetic resin constituting the casing, and a recess is formed on the signal extraction end surface of the casing to expose the bent portion extending to the outer end of the lead frame. It is characterized by being.
  • the pressure receiving side recess has a pressure receiving recess and a chip storage recess for storing the pressure sensor chip in order in the depth direction of the pressure receiving end surface.
  • the inner end portion of the lead frame is exposed to the peripheral portion of the chip housing recess while being exposed to the pressure introducing recess.
  • a method of manufacturing a pressure sensor package comprising: an upper mold formed with a cavity having a protrusion defining a pressure-receiving side recess of the casing and an inner end receiving concave surface receiving an inner end of the lead frame.
  • the protrusion is formed by a pressure introduction protrusion that defines a pressure introduction recess of the casing and a storage protrusion that defines a chip storage recess that stores the pressure sensor chip.
  • the inner end receiving concave surface of the upper mold is located in the peripheral portion of the storage protrusion, and the outer end receiving concave surface of the lower mold is provided adjacent to the protrusion of the protrusion.
  • the signal extraction surface of the casing is cut from the outer end portion of the lead frame exposed on the signal extraction end surface to the peripheral edge portion of the signal extraction surface, and a cutting recess for partially removing the lead frame and the casing is formed. It is preferable to further have the process of forming. According to this cutting process, the resin burr
  • the end position of the lead frame is determined to be constant according to the bend angle. Position accuracy can be obtained.
  • the casing is not formed with a cavity that allows the pressure-receiving end face side and the signal extraction end face side to communicate with each other, so that the casing has good rigidity, can prevent liquid leakage from the gap between the casing and the lead frame, and improve waterproofness. Can do.
  • FIG. 2 is a cross-sectional perspective view taken along line AA in FIG. 1.
  • FIG. 2 is a cross-sectional perspective view taken along the line BB in FIG. 1. It is the top view which looked at the lead frame from the upper surface side. It is the top view which looked at the same pressure sensor package from the lower surface side.
  • FIG. 1 is a plan view of a casing 10 of a pressure sensor package 1 according to a first embodiment of the present invention as viewed from the upper surface side
  • FIG. 2 is a cross-sectional perspective view taken along line AA in FIG. 3 is a BB cross-sectional perspective view showing a cross-section cut along the line BB in FIG. 1
  • FIG. 4 is a plan view of the lead frame 14 viewed from the top surface side
  • FIG. 5 is a bottom view of the casing 10 of the pressure sensor package 1. It is the top view seen from the side. 2 and 3, the illustration of the pressure sensor chip 20 is omitted, and the AA line in FIGS. 4 and 5 and the BB line in FIG. 5 are the AA line and BB line in FIG. Each corresponds to a line.
  • the pressure sensor package 1 includes a cylindrical casing 10 formed by injection molding a synthetic resin such as PPS (polyphenylene sulfide), PPO (polyphenylene oxide), PBT (polybutylene terephthalate), and PET (polyethylene terephthalate).
  • a synthetic resin such as PPS (polyphenylene sulfide), PPO (polyphenylene oxide), PBT (polybutylene terephthalate), and PET (polyethylene terephthalate).
  • the casing 10 has a pressure receiving end face 10a that receives pressure when measuring pressure such as a hydraulic pressure on one end face side, and the pressure receiving end face 10a is sequentially provided along a depth direction (downward direction in FIGS. 2 and 3).
  • a planar substantially rectangular pressure introducing recess 12 and a planar generally rectangular chip housing recess 13 corresponding to the outer shape of the pressure sensor chip 20 are formed.
  • the pressure introducing recess 12 is formed with a size having a diagonal line of the chip storing recess 13 as one side, and the phase of the pressure introducing recess 12 and the chip storing recess 13 is different by about 45 °.
  • the inner end portions 14 a of the four lead frames 14 facing the outer side of each side of the chip housing recess 13 are exposed at the corner portions.
  • the lead frame 14 is insert-molded in the casing 10 and has a substantially U-shaped cross-sectional shape in which the inner end portion 14a and the outer end portion 14b are bent substantially vertically toward the storage recess 13 as shown in FIG. None, the outer end portion 14b is exposed on the signal extraction end face 10b of the casing 10.
  • the space between the inner end portion 14a and the outer end portion 14b opposed to each other with the casing 10 interposed therebetween is filled with a synthetic resin constituting the casing 10 without any gap, and the casing thickness at the periphery of the storage recess 13 is ensured.
  • the pressure sensor chip 20 housed in the chip housing recess 13 is electrically connected to the lead frame 14 by a conductive wire (not shown) and can be electrically connected to an external circuit via the outer end portion 14b of the lead frame 14. .
  • the signal extraction end face 10b of the casing 10 is located on the casing peripheral edge side of the outer end portion 14b, that is, on the opposite side to the bent direction, and the bent portion 14c of the lead frame 14 applied to the outer end portion 14b is exposed.
  • a recess 11 is formed. When the recess 11 is present and the lead frame 14 following the outer end portion 14b is exposed from the recess 11, a solder fillet is formed in the recess 11 when the outer end portion 14b is soldered to the terminal portion of the external circuit.
  • the pressure sensor chip 20 uses a semiconductor pressure sensor that forms piezoresistors on the upper surface of a silicon crystal plate and detects pressure using these piezoresistors as a pressure sensitive part.
  • a seal (not shown) is provided so as to completely cover the pressure receiving surface of the pressure sensor chip 20, the inner end portion 14 a of the lead frame 14 and the conductive wire after wire bonding of the pressure sensor chip 20. Filled with resin.
  • a gel-like potting resin is used as the sealing resin.
  • the resistance value of the piezoresistor of the pressure sensor chip 20 changes according to the pressure, and based on this resistance value. The pressure is measured.
  • the casing 10 is formed by injection molding a synthetic resin such as PPS (polyphenylene sulfide), PPO (polyphenylene oxide), PBT (polybutylene terephthalate), PET (polyethylene terephthalate), as described above.
  • a synthetic resin such as PPS (polyphenylene sulfide), PPO (polyphenylene oxide), PBT (polybutylene terephthalate), PET (polyethylene terephthalate), as described above.
  • 6A is a cross-sectional view showing an upper mold 30 used for casing molding
  • FIG. 6B is a cross-sectional view showing a lower mold 32 used for casing molding.
  • the cavity 31 formed in the upper mold 30 includes a cylindrical recess 30a that defines the outer peripheral surface of the casing 10, an end surface recess 30b that defines the pressure receiving end surface 10a, and a pressure introduction protrusion 30c that defines the pressure introduction recess 12.
  • the lead frame 14 has an inner end receiving concave surface 30 d that receives the inner end portion 14 a of the lead frame 14, and a storage protrusion 30 e that defines the storage recess 13.
  • These end surface recesses 30b, pressure introducing protrusions 30c, inner end receiving recesses 30d and storage protrusions 30e are arranged in the cylindrical recess 30a in the depth direction (from the top to the bottom in FIG. 6A) in order. To position.
  • the end surface recess 30b is located at the periphery of the pressure introduction projection 30c, and a storage projection 30e is formed at the center of the bottom surface of the pressure introduction projection 30b.
  • the peripheral edge of the bottom surface is an inner end receiving concave surface 30d that faces the periphery of the storage protrusion 30e.
  • the cavity 33 formed in the lower mold 32 includes a reference surface 32a that defines the signal extraction surface 10b of the casing 10, a protrusion 32b that defines a bending angle on the outer end portion 14b side of the lead frame 14, and An outer end receiving concave surface 32c that receives the outer end portion 14b of the lead frame 14 is adjacent to the protrusion 32b on the casing center side with respect to the protrusion 32b.
  • the protrusion 32b is formed to protrude perpendicularly from the reference surface 32a.
  • one end portion and the other end portion are bent 90 ° in the same direction to form a lead frame 14 having a U-shaped cross section.
  • one end portion of the lead frame 14 faces the peripheral portion of the chip housing recess 13 and is an inner end portion 14a, and the other end portion is an outer end portion 14b that faces the signal extraction surface 10b.
  • the lead frame 14 having a U-shaped cross section is sandwiched between the cavities 31 and 33 of the upper mold 30 and the lower mold 32.
  • one end portion 14a of the lead frame 14 contacts the inner end receiving concave surface 30d of the upper mold 30, and the other end portion 14b contacts the outer end receiving concave surface 32c of the lower mold 32.
  • the bent portion 14c on the other end 14b side that contacts the outer end receiving concave surface 32c contacts the side surface of the protrusion 32b of the lower mold 32.
  • the bent portion 14c of the lead frame 14 is pressed toward the center of the casing 10 by contacting the protrusion 32b, and the bending angle thereof is defined to be constant.
  • the cavities 31 and 33 of the upper and lower molds 30 and 32 including the lead frame 14 are filled with synthetic resin, and when the synthetic resin is solidified within a predetermined time, the upper mold 30 and the lower mold 32 are opened to form a molded product. Take out.
  • This molded product becomes the casing 10 in which the lead frame 14 is insert-molded.
  • the pressure chip sensor 20 is housed in the chip housing recess 13.
  • the pressure chip sensor 20 is sealed with a sealing resin filled in the pressure introducing recess 12 after its terminals and the inner end 14a of the lead frame 14 are electrically connected (wire bonding) with a conductive wire. .
  • the pressure sensor package 1 shown in FIGS. 1 to 5 is obtained.
  • the pressure sensor package 1 is mounted on an external circuit (mounting board) by soldering the outer end portion 14b of the lead frame 14 facing the signal extraction end surface 10b of the casing 10 and the terminal portion of the external circuit.
  • the signal extraction end face 10b of the casing 10 is provided with a recess 11 that exposes the bent portion 14c following the outer end 14b of the lead frame 14, so that a solder fillet is formed in the recess 11 during mounting.
  • the bonding strength with the external circuit can be increased through the.
  • the bending angle on the outer end portion 14b side of the lead frame 14 is regulated to be constant via the protrusion 32b provided on the lower mold 32, so that the end of the lead frame is determined according to the bending angle.
  • the position of the part is determined, and the position accuracy can be improved. Therefore, there is no need to position the lead frame using pins as in the prior art, and a cavity that allows the pressure receiving end surface 10a side and the signal extraction end surface 10b side to communicate with each other in the casing 10 is not generated. Thereby, the rigidity of the casing 10 can be maintained satisfactorily, and even when liquid pressure is applied, liquid leakage from the gap between the casing 10 and the lead frame 14 can be prevented, and waterproofness can be improved.
  • the casing 10 is combined with the cavities 31 and 33 of the upper and lower molds 30 and 32 with the lead frame 14 having a U-shaped cross section sandwiched between the upper and lower molds 30 and 32. Molding is performed by filling the resin. At the time of molding, the synthetic resin enters the gap between the lower mold 32 and the lead frame 14, and the synthetic resin rises from the signal extraction surface 10 b of the casing 10. (See FIGS. 10 and 11).
  • the second embodiment eliminates the possibility of the resin burr 40 and is an implementation for ensuring that the signal extraction end face 10b, which serves as a reference surface (mounting surface) for mounting the pressure sensor package on an external circuit, is a smooth surface. It is a form.
  • the signal extraction end surface 10 b of the casing 10 extends from the outer end portion 14 b of the lead frame 14 to the peripheral portion of the signal extraction end surface 10 b.
  • a cutting recess 210 formed by partially cutting the lead frame 14 and the casing 10 is provided. The depth of the cutting recess 210 is about 60 ⁇ m.
  • the cutting recess 210 can be formed using a cutting tool 220 such as a router. As shown in FIGS. 9A and 9B, the cutting tool 220 is applied to the signal extraction end surface 10b of the casing 10 from above, and between the outer end portion 14b of the lead frame 14 and the peripheral portion of the signal extraction surface 10b. , And move along the peripheral direction of the signal extraction end face 10b.
  • the resin burr 40 generated at the time of injection molding shown in FIGS. 10 and 11 is removed simultaneously with a part of the outer end part 14 b of the lead frame 14 and a part of the casing 10 by providing the cutting recess 210. Thereby, the signal extraction end face 10b is smoothed, and can be satisfactorily mounted on an external circuit (attachment board).
  • This cutting step is preferably performed at the stage where the molded product is taken out from the upper mold 30 and the lower mold 32, that is, before the pressure sensor chip 20 is stored in the casing 10.
  • the present invention can be applied to a pressure sensor package that requires high waterproofness and a manufacturing method thereof.

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Abstract

リード位置精度及び防水性能の高い圧力センサパッケージ及びその製造方法を得る。受圧端面の深さ方向にチップ収納凹部を有する合成樹脂製のケーシングに、内端部がチップ収納凹部の周辺に臨み、外端部がケーシングの信号取出端面に臨む断面コ字状のリードフレームをインサート成形する際、リードフレームの内端部及び外端部に各々当接する受け凹面と、信号取出端面を規定する基準面から突出する突起を設けた金型を用いる。そして、金型に挟み込んだリードフレームの外端部側の曲げ部と該金型の突起を当接させ、該突起により曲げ角度を一定に規定した状態で、金型に合成樹脂を充填する。

Description

圧力センサパッケージ及びその製造方法
　本発明は、合成樹脂製のケーシング内に、圧力センサチップを封入する圧力センサパッケージ及びその製造方法に関する。
　圧力センサパッケージは、受圧端面の深さ方向に圧力センサチップを収納可能な凹部を有し、この凹部周辺に位置させてリードフレームをインサート成形した合成樹脂製のケーシングを有している。リードフレームの一端部は、受圧端面から露見した状態で凹部周辺に臨み、ワイヤボンディングにより圧力センサチップの各端子と電気的に接続されている。この圧力センサチップ及びリードフレームを覆うようにして凹部に封入した封止樹脂により、圧力センサパッケージの防水化が図られている。リードフレームの他端部はケーシングの受圧端面とは反対側の信号取出端面に臨み、この他端部を介して圧力センサチップと外部回路が電気的に接続される。圧力センサチップとしては、シリコン結晶板の上面にピエゾ抵抗を形成し、これらのピエゾ抵抗を感圧部として圧力を検出する半導体圧力センサが一般的に用いられている。
　このような圧力センサパッケージでは、凹部周辺に臨むリードフレームの端部位置を精密に規定すべく、ケーシング中央側へ垂直に折り曲げたリードフレームの一端部を受圧端面とは反対側から挿入したピンにより位置決めした状態で、ケーシングを金型成形する方法が従来採用されている。このとき、リードフレームの他端部側は、折り曲げた一端部に対して垂直に延びる直線状をなし、成形されるケーシングから外方へ突出した状態で保持される。成形後は、位置決め用のピンを外し、後にリードフレームの他端部をケーシング中央側へ折り曲げる。これにより、リードフレームがケーシングにインサート成形される。
　しかし、従来品は、位置決め用のピンを成形後に除去することから、図１２に示されるようにリードフレーム１１４の一端部１１４ａと他端部１１４ｂの間にケーシング１０の受圧端面１０ａ側と信号取出端面１０ｂ側を連通させる空洞部αが生じ、この空洞部αが防水性を劣化させる要因となっている。空洞部が生じていると、液圧が加わったときにケーシングとリードフレームの隙間から液漏れが生じやすく、また、この液漏れが空洞部から信号取出端面側に直接伝わってしまう。さらに、凹部周辺（凹部からリードフレームまで）に存在する合成樹脂が薄くて歪みやすくなり、温度変化や変形応力などの外部変化によって、凹部に収納する圧力センサチップの特性に悪影響を及ぼすおそれもある。ケーシングにリードをインサート成形した圧力センサにおいて、ケーシングに空洞部を有する構造は、例えば特許文献１にも記載されている。
特開昭６３－２３８５３５号公報
　従って本発明は、リード位置精度と防水性能の両方を高める圧力センサパッケージ及びその製造方法を得ることを目的とする。
　本発明は、リードフレーム端部の曲げ角度に応じてその端部位置が変化することに着眼し、成形時にリードフレーム端部の曲げ角度を一定に規定することで、ケーシングに空洞を生じさせずに防水性を確保し、かつ、リードフレームの位置精度を向上させようとして、完成されたものである。
　すなわち、本発明は、受圧端面の深さ方向に圧力センサチップを収納可能な受圧側凹部を形成した合成樹脂製のケーシングと、上記ケーシングにインサート成形されていて、その内端部が上記受圧側凹部に露見した状態で臨み、該内端部と対向するように曲げられた外端部がケーシングの上記受圧端面と反対側の信号取出端面に臨むリードフレームと、を備えた圧力センサパッケージにおいて、リードフレームの内端部と外端部の間は上記ケーシングを構成する合成樹脂で埋められていて、該ケーシングの信号取出端面に、リードフレームの外端部にかけての曲げ部を露出させる凹部が形成されていること、を特徴としている。
　この態様によれば、ケーシングの受圧端面側と信号取出端面側に通じる空洞部が生じていないので、ケーシングとリードフレームの間からの液漏れが抑制され、防水性を高められる。同時に、受圧側凹部周辺の剛性が良好に確保されて、該受圧側凹部に収納された圧力センサチップの特性を安定に維持できる。さらに、ケーシングの信号取出面側に凹部が存在することで、リードフレームの外端部と外部回路を半田接合するときに、リードフレームの外端部から曲げ部にかけて半田フィレットが形成されやすく、半田接合強度を高められる。
　上記受圧側凹部は、受圧端面の深さ方向に順に、圧力導入凹部と圧力センサチップを収納するチップ収納凹部を有することが好ましい。この場合、上記リードフレームの内端部は、圧力導入凹部に露見した状態でチップ収納凹部の周辺部に臨ませる。
　ケーシングの信号取出端面には、リードフレームの外端部から該信号取出端面の周縁部にかけて、リードフレーム及びケーシングの一部を除去してなる切削凹部を設けることが好ましい。
　また本発明は、製造方法の態様によれば、受圧端面の深さ方向に圧力センサチップを収納可能な受圧側凹部を形成した合成樹脂製のケーシングと、このケーシングにインサート成形されていて、その内端部が上記受圧側凹部に露見した状態で臨み、該内端部と対向するように曲げられた外端部がケーシングの上記受圧端面と反対側の信号取出端面に臨むリードフレームと、を備えた圧力センサパッケージを製造する方法であって、上記ケーシングの受圧側凹部を規定する突出部と、上記リードフレームの内端部を受ける内端受け凹面とを有するキャビティを形成した上側金型を準備する工程、上記ケーシングの信号取出面を規定する基準面と、リードフレームの外端部の曲げ角度を規定する突起と、この突起に隣接してリードフレームの外端部を受ける外端受け凹面とを有するキャビティを形成した下側金型を準備する工程、ケーシングの中央に向けて一端部と他端部を折り曲げた断面コ字状のリードフレームを準備する工程、このリードフレームを上記上下金型のキャビティに挟み込み、その一端部と他端部を上記内端受け凹面と上記外端受け凹面に当接させ、かつ、外側受け凹面に当接する側の曲げ部を上記下側金型の突起に当接させる工程、及び、上記リードフレームを当接させた状態で上記上下金型のキャビティに合成樹脂を充填し、ケーシングを成形する工程を有することを特徴としている。
　上記上側金型において、突出部は、ケーシングの圧力導入凹部を規定する圧力導入突出部と、上記圧力センサチップを収納するチップ収納凹部を規定する収納突出部とにより形成することが実際的である。この場合、上側金型の内端受け凹面は収納突出部の周辺部に位置させ、下側金型の外端受け凹面は突起の収納突出部側に隣接させて設ける。
　ケーシング成形後には、ケーシングの信号取出面を、該信号取出端面に露見するリードフレームの外端部から該信号取出面の周縁部にかけて切削加工し、リードフレーム及びケーシングを一部除去する切削凹部を形成する工程をさらに有することが好ましい。この切削加工によれば、ケーシング成形時に信号取出端面に生じた樹脂バリをリードフレーム及びケーシングと同時に除去できる。
　本発明によれば、下側金型に設けた突起によりリードフレームの外端部の曲げ角度が一定に規定されるので、この曲げ角度に応じてリードフレームの端部位置が一定に定まり、良好な位置精度が得られる。同時に、ケーシングに受圧端面側と信号取出端面側を連通させる空洞部は形成されないので、ケーシングの剛性が良好に確保され、ケーシングとリードフレームの隙間からの液漏れを抑制でき、防水性を高めることができる。
本発明の第１実施形態による圧力センサパッケージを上面側から見た平面図である。 図１のＡ－Ａ線に沿う断面斜視図である。 図１のＢ－Ｂ線に沿う断面斜視図である。 リードフレームを上面側から見た平面図である。 同圧力センサパッケージを下面側から見た平面図である。 （ａ）上側金型を示す断面図、（ｂ）下側金型を示す断面図、（ｃ）上側金型と下側金型の間にリードフレームを挟み込んだ状態を示す断面図である。 本発明の第２実施形態による圧力センサパッケージを下面側から見た斜視図である。 同圧力センサパッケージを下面側から見て示す平面図である。 図７及び図８の切削凹部を形成する工程を説明する斜視図である。 ケーシング成形時に生じる樹脂バリを示す斜視図である。 図１０のXI-XI線に沿う断面図である。 従来構造の圧力センサパッケージを示す断面図である。
　以下、本発明による圧力センサパッケージについて、図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の第１実施形態による圧力センサパッケージ１のケーシング１０を上面側から見た平面図、図２は図１のＡ－Ａ線で切断した断面を示すＡ－Ａ断面斜視図、図３は図１のＢ－Ｂ線で切断した断面を示すＢ－Ｂ断面斜視図、図４はリードフレーム１４を上面側から見た平面図、図５は圧力センサパッケージ１のケーシング１０を下面側から見た平面図である。なお、図２、図３では圧力センサチップ２０の図示を省略してあり、図４及び図５のＡ－Ａ線と図５のＢ－Ｂ線は図１のＡ－Ａ線、Ｂ－Ｂ線にそれぞれ対応している。
　圧力センサパッケージ１は、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＰＯ（ポリフェニレンオキサイド）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の合成樹脂を射出成形して形成した円筒状のケーシング１０を備えている。
　ケーシング１０は、その一端面側に液圧などの圧力測定時に圧力を受ける受圧端面１０ａを有し、この受圧端面１０ａに、深さ方向（図２及び図３の図示下方向）に沿って順に、平面略矩形の圧力導入凹部１２と、圧力センサチップ２０の外形に対応する平面略矩形のチップ収納凹部１３とが形成されている。圧力導入凹部１２は、チップ収納凹部１３の対角線を一辺とする大きさで形成されていて、圧力導入凹部１２とチップ収納凹部１３の位相は略４５°異ならせてある。
　圧力導入凹部１２には、そのコーナー部に位置させて、チップ収納凹部１３の各辺の辺部外側に臨む４本のリードフレーム１４の内端部１４ａがそれぞれ露出する。リードフレーム１４は、ケーシング１０にインサート成形されていて、図２に示されるように内端部１４ａと外端部１４ｂが収納凹部１３側に向けて略垂直に折り曲げられた略コ字断面形状をなし、外端部１４ｂがケーシング１０の信号取出端面１０ｂに露出する。ケーシング１０を挟んで対向する内端部１４ａと外端部１４ｂの間は該ケーシング１０を構成する合成樹脂で隙間なく埋められており、収納凹部１３の周縁のケーシング厚が確保されている。
　チップ収納凹部１３に収納された圧力センサチップ２０は、不図示の導通ワイヤによってリードフレーム１４と導通接続され、リードフレーム１４の外端部１４ｂを介して外部回路との電気的な接続を行なえる。ケーシング１０の信号取出端面１０ｂには、外端部１４ｂのケーシング周縁側、すなわち、折り曲げられた方向とは反対側に位置させて、該外端部１４ｂにかかるリードフレーム１４の曲げ部１４ｃを露出させる凹部１１が形成されている。この凹部１１が存在し、外端部１４ｂに続くリードフレーム１４が凹部１１から露出することで、外端部１４ｂと外部回路の端子部を半田接合させる際に、凹部１１内に半田フィレットが形成され、信号取出端面１０ｂに凹部１１を具備していない場合よりも接合強度が向上する。圧力センサチップ２０には、シリコン結晶板の上面にピエゾ抵抗を形成し、これらのピエゾ抵抗を感圧部として圧力を検出する半導体圧力センサを用いる。
　この圧力導入凹部１２には、圧力センサチップ２０のワイヤボンディング後に、該圧力センサチップ２０の受圧面、リードフレーム１４の内端部１４ａ及び導通ワイヤを完全に覆うようにして、不図示の封止樹脂が充填される。封止樹脂には、例えばゲル状ポッティング樹脂を用いる。
　上記構成の圧力センサパッケージ１では、封止樹脂を介して圧力センサチップ２０に圧力が加わると、その圧力に応じて該圧力センサチップ２０のピエゾ抵抗の抵抗値が変化し、この抵抗値に基づき圧力が測定される。
　次に、図６を参照し、圧力センサパッケージ１の製造方法について説明する。ケーシング１０は、上述のようにＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＰＯ（ポリフェニレンオキサイド）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の合成樹脂を射出成形して形成する。図６（ａ）はケーシング成形に用いる上側金型３０を示す断面図、図６（ｂ）はケーシング成形に用いる下側金型３２を示す断面図である。
　上側金型３０に形成されたキャビティ３１は、ケーシング１０の外周面を規定する円筒状凹部３０ａと、受圧端面１０ａを規定する端面凹部３０ｂと、圧力導入凹部１２を規定する圧力導入突出部３０ｃと、リードフレーム１４の内端部１４ａを受ける内端受け凹面３０ｄと、収納凹部１３を規定する収納突出部３０ｅとを有している。これら端面凹部３０ｂ、圧力導入突出部３０ｃ、内端受け凹面３０ｄ及び収納突出部３０ｅは、円筒状凹部３０ａ内に、その深さ方向（図６（ａ）の上から下に向かう方向）に順に位置する。より具体的には、端面凹部３０ｂは圧力導入突出部３０ｃの周縁に位置し、この圧力導入突出部３０ｂの底面の中央に収納突出部３０ｅが突出形成されていて、同圧力導入突出部３０ｂの底面の周縁部が収納突出部３０ｅの周辺に臨む内端受け凹面３０ｄとなっている。
　一方、下側金型３２に形成されたキャビティ３３は、ケーシング１０の信号取出面１０ｂを規定する基準面３２ａと、リードフレーム１４の外端部１４ｂ側の曲げ角度を規定する突起３２ｂと、この突起３２ｂに該突起３２ｂよりもケーシング中央側で隣接してリードフレーム１４の外端部１４ｂを受ける外端受け凹面３２ｃとを有している。突起３２ｂは、基準面３２ａから垂直に突出形成されている。
　次に、一端部と他端部を同一の向きに９０°折り曲げて、断面コ字形状のリードフレーム１４を形成する。ここで、リードフレーム１４の一端部はチップ収納凹部１３の周辺部に臨み内端部１４ａとし、他端部は信号取出面１０ｂに臨む外端部１４ｂとする。
　続いて、図６（ｃ）に示されるように、断面コ字形状のリードフレーム１４を、上側金型３０及び下側金型３２のキャビティ３１、３３に挟み込む。この挟み込まれた状態では、リードフレーム１４の一端部１４ａが上側金型３０の内端受け凹面３０ｄに当接し、他端部１４ｂが下側金型３２の外端受け凹面３２ｃに当接し、この外端受け凹面３２ｃと当接する他端部１４ｂ側の曲げ部１４ｃが下側金型３２の突起３２ｂの側面に当接する。リードフレーム１４の曲げ部１４ｃは、突起３２ｂと当接することで、ケーシング１０の中央側へ押圧されて、その曲げ角度が一定に規定される。
　そして、リードフレーム１４を含む上下金型３０、３２のキャビティ３１、３３に合成樹脂を充填し、所定時間おいて合成樹脂が固化したら、上側金型３０と下側金型３２を開いて成形品を取り出す。この成形品がリードフレーム１４をインサート成形したケーシング１０となる。
　ケーシング１０には、チップ収納凹部１３に圧力チップセンサ２０を収納する。圧力チップセンサ２０は、その各端子とリードフレーム１４の内端部１４ａが導通ワイヤで電気的に接続（ワイヤボンディング）された後、圧力導入凹部１２に充填された封止樹脂によって封止される。ここまでの工程により、図１乃至図５に示される圧力センサパッケージ１が得られる。
　圧力センサパッケージ１は、ケーシング１０の信号取出端面１０ｂに臨むリードフレーム１４の外端部１４ｂと外部回路の端子部を半田接合させることにより、外部回路（取り付け基板）に実装される。ケーシング１０の信号取出端面１０ｂには、リードフレーム１４の外端部１４ｂに続く曲げ部１４ｃを露出させる凹部１１が設けられているので、実装時は凹部１１に半田フィレットが形成され、この半田フィレットを介して外部回路との接合強度を高められる。
　以上の実施形態によれば、下側金型３２に設けた突起３２ｂを介してリードフレーム１４の外端部１４ｂ側の曲げ角度を一定に規定するので、該曲げ角度に応じてリードフレームの端部位置が定まり、位置精度を高めることができる。したがって、従来のようにピンを用いてリードフレームを位置決めする必要がなく、ケーシング１０に受圧端面１０ａ側と信号取出端面１０ｂ側を連通させる空洞を生じさせることがない。これにより、ケーシング１０の剛性を良好に保持でき、液圧が加わったときでもケーシング１０とリードフレーム１４の隙間からの液漏れを防止でき、防水性を向上させることができる。
　続いて、図７～図１１を参照し、本発明の第２実施形態による圧力センサパッケージ２０１について説明する。
　上述の第１実施形態の製造工程によると、ケーシング１０は、断面コ字形状のリードフレーム１４を上下金型３０、３２に挟み込んだ状態で該上下金型３０、３２のキャビティ３１、３３に合成樹脂を充填することにより成形されるが、この成形時に、下側金型３２とリードフレーム１４の隙間に合成樹脂が入り込み、この合成樹脂がケーシング１０の信号取出面１０ｂから起立する樹脂バリ４０となる可能性がある（図１０、図１１参照）。第２の実施形態は、樹脂バリ４０が生じる可能性をなくし、圧力センサパッケージを外部回路に実装する際の基準面（実装面）となる信号取出端面１０ｂを確実に平滑面とするための実施形態である。
　第２実施形態による圧力センサパッケージ２０１では、図７及び図８に示されるように、ケーシング１０の信号取出端面１０ｂに、リードフレーム１４の外端部１４ｂから該信号取出端面１０ｂの周縁部にかけて、リードフレーム１４及びケーシング１０を一部削ってなる切削凹部２１０を設けている。切削凹部２１０の深さは、６０μｍ程度である。
　切削凹部２１０は、例えばリュータなどの切削工具２２０を用いて形成できる。図９（ａ）（ｂ）に示されるように、切削工具２２０は、ケーシング１０の信号取出端面１０ｂに上方から当て、リードフレーム１４の外端部１４ｂと信号取出面１０ｂの周縁部の間を、該信号取出端面１０ｂの周縁方向に沿って移動させる。図１０及び図１１に示される射出成形時に生じた樹脂バリ４０は、切削凹部２１０を設けることで、リードフレーム１４の外端部１４ｂの一部とケーシング１０の一部と同時に除去される。これにより、信号取出端面１０ｂは平滑化され、外部回路（取り付け基板）に対して良好に実装可能となる。この切削工程は、上側金型３０と下側金型３２から成形品を取り出した段階で、すなわち、ケーシング１０に圧力センサチップ２０を収納する前に実施することが好ましい。
　本願発明は、高防水性が要求される圧力センサパッケージ及びその製造方法に適用することができる。
　１　　圧力センサパッケージ
１０　　ケーシング
１０ａ　受圧端面
１０ｂ　信号取出端面
１１　　凹部
１２　　圧力導入凹部
１３　　チップ収納凹部
１４　　リードフレーム
１４ａ　内端部
１４ｂ　外端部
２０　　圧力センサチップ
３０　　上側金型
３０ａ　円筒状凹部
３０ｂ　端面凹部
３０ｃ　圧力導入突出部
３０ｄ　内端受け凹面
３０ｅ　収納突出部
３１　　キャビティ
３２　　下側金型
３２ａ　基準面
３２ｂ　突起
３２ｃ　外端受け凹面
３３　　キャビティ
４０　　樹脂バリ
２０１　圧力センサパッケージ
２１０　切削凹部
２２０　切削工具

Claims (6)

  1. 受圧端面の深さ方向に圧力センサチップを収納可能な受圧側凹部を形成した合成樹脂製のケーシングと、
    　上記ケーシングにインサート成形されていて、その内端部が上記受圧側凹部に露見した状態で臨み、該内端部と対向するように曲げられた外端部がケーシングの上記受圧端面と反対側の信号取出端面に臨むリードフレームと、を備えた圧力センサパッケージにおいて、
    　リードフレームの内端部と外端部の間は上記ケーシングを構成する合成樹脂で埋められていて、該ケーシングの信号取出端面に、リードフレームの外端部にかけての曲げ部を露出させる凹部が形成されていること、を特徴とする圧力センサパッケージ。
  2. 請求の範囲第１項に記載の圧力センサパッケージにおいて、上記受圧側凹部は、受圧端面の深さ方向に順に、圧力導入凹部と圧力センサチップを収納するチップ収納凹部を有しており、
    　上記リードフレームの内端部は、圧力導入凹部に露見した状態でチップ収納凹部の周辺部に臨む圧力センサパッケージ。
  3. 請求の範囲第１項または第２項に記載の圧力センサパッケージにおいて、前記ケーシングの信号取出端面に、前記リードフレームの外端部から該信号取出端面の周縁部にかけて、前記リードフレーム及び前記ケーシングの一部を除去してなる切削凹部を設けた圧力センサパッケージ。
  4. 受圧端面の深さ方向に圧力センサチップを収納可能な受圧側凹部を形成した合成樹脂製のケーシングと、
    　このケーシングにインサート成形されていて、その内端部が上記受圧側凹部に露見した状態で臨み、該内端部と対向するように曲げられた外端部がケーシングの上記受圧端面と反対側の信号取出端面に臨むリードフレームと、を備えた圧力センサパッケージを製造する方法であって、
    　上記ケーシングの受圧側凹部を規定する突出部と、上記リードフレームの内端部を受ける内端受け凹面とを有するキャビティを形成した上側金型を準備する工程、
    　上記ケーシングの信号取出面を規定する基準面と、上記リードフレームの外端部の曲げ角度を規定する突起と、この突起に隣接してリードフレームの外端部を受ける外端受け凹面とを有するキャビティを形成した下側金型を準備する工程、
    　ケーシングの中央に向けて一端部と他端部を折り曲げた断面コ字状のリードフレームを準備する工程、このリードフレームを上記上下金型のキャビティに挟み込み、その一端部と他端部を上記内端受け凹面と上記外端受け凹面に当接させ、かつ、外側受け凹面に当接する側の曲げ部を上記下側金型の突起に当接させる工程、及び、
    　上記リードフレームを当接させた状態で上記上下金型のキャビティに合成樹脂を充填し、ケーシングを成形する工程、を有することを特徴とする圧力センサパッケージの製造方法。
  5. 請求の範囲第４項に記載の圧力センサパッケージの製造方法において、上記突出部は、上記ケーシングの圧力導入凹部を規定する圧力導入突出部と、上記圧力センサチップを収納するチップ収納凹部を規定する収納突出部とにより形成され、
    　上記内端受け凹面は、上記収納突出部の周辺部に位置させ、
    　上記外端受け凹面は、上記突起の収納突出部側に隣接させる圧力センサパッケージの製造方法。
  6. 請求の範囲第４項または第５項に記載の圧力センサパッケージの製造方法において、
    　前記成形したケーシングの信号取出面を、該信号取出端面に露見するリードフレームの外端部から該信号取出面の周縁部にかけて切削加工し、前記リードフレーム及び前記ケーシングを一部除去する切削凹部を形成する工程をさらに有する圧力センサパッケージの製造方法。
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