特許 5933787 圧力センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】5933787

(24)【登録日】2016年5月13日

(45)【発行日】2016年6月15日

(54)【発明の名称】圧力センサ

(51)【国際特許分類】

   G01L 19/06 20060101AFI20160602BHJP

   G01L 19/14 20060101ALI20160602BHJP

   G01L 9/00 20060101ALI20160602BHJP

   H01L 29/84 20060101ALI20160602BHJP

   B81B 7/02 20060101ALI20160602BHJP

【ＦＩ】

   G01L19/06 Z

   G01L19/14

   G01L9/00 303P

   G01L9/00 303L

   G01L9/00 305H

   H01L29/84 B

   B81B7/02

【請求項の数】5

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2015-100642(P2015-100642)

(22)【出願日】2015年5月18日

【審査請求日】2016年1月13日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000005186

【氏名又は名称】株式会社フジクラ

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100126882

【弁理士】

【氏名又は名称】五十嵐 光永

(74)【代理人】

【識別番号】100160093

【弁理士】

【氏名又は名称】小室 敏雄

(74)【代理人】

【識別番号】100169764

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 雄一郎

(72)【発明者】

【氏名】須藤 勇気

【審査官】 森 雅之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−９２１４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１５／０５０２４７（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｌ９

Ｇ０１Ｌ１９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

リードフレームおよびこれを支持する樹脂製の支持体を有する基体部と、
前記リードフレームの一方の面側に設けられた圧力センサチップと、
前記リードフレームの他方の面側に設けられて、前記圧力センサチップからのセンサ信号を受けて圧力検出信号を出力する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記支持体を構成する樹脂よりもヤング率の低い樹脂からなる応力緩和層により少なくとも前記リードフレーム側の底面とその反対面である外面とを覆われた状態で、前記支持体の内部に封入されており、
前記応力緩和層のうち、前記制御部の外面を覆う外面側の応力緩和層と前記支持体との間に隙間が形成されていることを特徴とする圧力センサ。

【請求項2】

前記応力緩和層を構成する樹脂の熱膨張係数が、前記支持体を構成する樹脂の熱膨張係数よりも大きいことで、前記応力緩和層を構成する樹脂と前記支持体を構成する樹脂との収縮量の差によって前記隙間が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ。

【請求項3】

前記制御部に温度センサが組み込まれていることを特徴とする請求項１または２に記載の圧力センサ。

【請求項4】

前記制御部は、ボンディングワイヤにより前記リードフレームと電気的に接続されており、
前記ボンディングワイヤの少なくとも一部は、前記制御部から前記応力緩和層を通り、前記隙間を経て、前記支持体を通って前記リードフレームに達していることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の圧力センサ。

【請求項5】

前記支持体に、前記隙間に連通するガス抜き孔が形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の圧力センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圧力センサに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、携帯用の機器などには、ＭＥＭＳ（Micro Electro-Mechanical Systems）技術を利用した、小型の圧力センサが用いられている（例えば、特許文献１〜３を参照）。
圧力センサとしては、例えば、圧力センサチップと、圧力センサチップからのセンサ信号を受けて圧力検出信号を出力する制御部（制御用ＩＣ）とを有するものがある。一般に、制御部は、リードフレームと共にモールド樹脂のパッケージ（支持体）の内部に封入されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第３６２０１８５号公報

【特許文献2】特開２０００−３２９６３２号公報

【特許文献3】特許第５３５１９４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、前記圧力センサでは、モールド樹脂が吸湿により膨潤を起こすと、発生した応力により制御部に悪影響が及び、出力誤差が生じることがある。
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであって、モールド樹脂のパッケージ内部に封入した制御部に作用する力を低減し、出力誤差が生じるのを防止できる圧力センサを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明は、リードフレームおよびこれを支持する樹脂製の支持体を有する基体部と、前記リードフレームの一方の面側に設けられた圧力センサチップと、前記リードフレームの他方の面側に設けられて、前記圧力センサチップからのセンサ信号を受けて圧力検出信号を出力する制御部と、を備え、前記制御部は、前記支持体を構成する樹脂よりもヤング率の低い樹脂からなる応力緩和層により少なくとも前記リードフレーム側の底面とその反対面である外面とを覆われた状態で、その上に前記支持体がモールド成形されることによって、前記支持体の内部に封入されており、前記応力緩和層のうち、前記制御部の外面を覆う外面側の応力緩和層と前記支持体との間に隙間が形成されている圧力センサを提供する。
本発明の圧力センサは、前記応力緩和層を構成する樹脂の熱膨張係数が、前記支持体を構成する樹脂の熱膨張係数よりも大きいことで、前記支持体のモールド成形後に行うアニール処理後の冷却時に、前記応力緩和層を構成する樹脂と前記支持体を構成する樹脂との収縮量の差によって前記隙間が形成されていることが好ましい。
前記制御部は、温度センサが組み込まれていることが好ましい。
前記制御部は、ボンディングワイヤにより前記リードフレームと電気的に接続されており、前記ボンディングワイヤの少なくとも一部は、前記制御部から前記応力緩和層を通り、前記隙間を経て、前記支持体を通って前記リードフレームに達していることが好ましい。
前記支持体には、前記隙間に連通するガス抜き孔が形成されていることが好ましい。

【発明の効果】

【0006】

本発明によれば、モールド樹脂で成形された支持体と、制御部の外面側の応力緩和層との間に隙間が形成されているため、モールド樹脂の吸湿による膨潤等の影響が制御部に及ぶのを抑えることができる。よって、応力緩和層の全体の層厚を増やすことなく、制御部の底面側（リードフレーム側）の応力緩和層を厚くすることができる。
従って、支持体側から制御部に作用する力ばかりでなく、リードフレーム側から制御部に作用する力も抑制し、出力誤差が生じるのを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】（Ａ）本発明の一実施形態に係る圧力センサの側断面図である。（Ｂ）（Ａ）に示す圧力センサの拡大図である。

【図2】応力緩和層と支持体との間に隙間が形成された圧力センサの例を示す写真である。

【図3】応力緩和層と支持体との間に隙間がある場合とない場合における制御部に作用する応力の違いを、制御部の底面側の応力緩和層の厚さとの関係で示す特性図である。

【図4】圧力センサの一例の側断面図である。

【図5】圧力センサの他の例の側断面図である。

【図6】実施形態の圧力センサの変形例を示す側断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

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。
図１（Ａ）は本発明の一実施形態に係る圧力センサの側断面図である。図１（Ｂ）は実施形態の圧力センサの拡大図である。
以下の説明において、「上」および「下」は、それぞれ図１における上および下に即している。

【0009】

図１に示すように、圧力センサは、基体部１と、基体部１に設けられた圧力センサチップ２（圧力センサ素子）と、基体部１に内蔵された制御部３（制御素子）と、を備えている。

【0010】

基体部１は、金属等の導電体からなるリードフレーム４と、リードフレーム４を支持する樹脂製の支持体５（樹脂パッケージ）と、を有する。支持体５は、例えば、エポキシ系樹脂等によるモールド成形により、リードフレーム４と一体に形成されている。
支持体５は、圧力センサチップ２を載置する載置部６を備えた基台部（本体部）７と、その上に突出する筒状の環状壁部８と、を有する。

【0011】

環状壁部８は、例えば円筒状、多角形筒状などとされ、環状壁部８の内側の空間は、圧力センサチップ２および保護剤９を収容する収容部１０とされている。

【0012】

環状壁部８の上端は、載置部６に載置固定された圧力センサチップ２の上面２ａよりも高い位置にあることが好ましい。これにより、収容部１０に十分な深さを与え、保護剤９によって圧力センサチップ２の全体を覆うことができ、圧力センサチップ２に外力が及ぶのを防ぐことができる。

【0013】

リードフレーム４は、モールド成形された支持体５の載置部６の下側に埋設された台座部４ａと、台座部４ａの周囲に配置されたリード部４ｂ，４ｃと、を有する。リード部４ｂと圧力センサチップ２とは、ボンディングワイヤ１３を介して電気的に接続されている。リード部４ｃの一部は、支持体５の外部に露出した外部端子部４ｄとなっている。

【0014】

台座部４ａの下面には、支持体５を構成するモールド樹脂Ｍ２とは異なる樹脂Ｍ１からなる応力緩和層１７が設けられており、この応力緩和層１７の中に制御部３が配置されている。
応力緩和層１７は、リードフレーム４の台座部４ａの下面と制御部３の底面３ｂ（図１の上面）との間の底面側の応力緩和層１７ａと、制御部３の側面を覆う側面側の応力緩和層１７ｂと、制御部３の外面３ａ（図１における下面。底面３ｂとは反対の面）を覆う外面側の応力緩和層１７ｃとを有する。応力緩和層１７によって、制御部３の全表面が樹脂Ｍ１で覆われている。

【0015】

モールド樹脂Ｍ２で構成された支持体５は、例えば、リードフレーム４の台座部４ａの下側に応力緩和層１７および制御部３を配置した上で、金型を用いてモールド成形されることにより形成される。これにより、制御部３は、応力緩和層１７によって包囲された状態で、支持体５の基台７の中に封入される。このように制御部３の外表面が全て覆われていることにより、外気や水分を遮断し、制御部３を保護することができる。

【0016】

応力緩和層１７のうち、制御部３を覆う応力緩和層１７の外面と、支持体５の基台７との間には、微小な隙間１８が形成されている。隙間１８（図１（Ｂ）の隙間Ｃ１）は、例えば１μｍ〜３０μｍである。隙間Ｃ１をこの範囲とすることによって、応力緩和層１７の全体の層厚を増やすことなく、制御部３に作用する応力を低減させることができる。
隙間１８は、後述するように、支持体５のモールド成形後に行うアニール処理後の冷却時に、応力緩和層１７を構成する樹脂Ｍ１と支持体５を構成する樹脂Ｍ２との収縮率の差によって形成される。

【0017】

応力緩和層１７を構成する樹脂Ｍ１としては、支持体５を構成する樹脂Ｍ２およびリードフレーム４のヤング率よりも低いヤング率のもの（低ヤング率材料）が選定される。低ヤング率材料としては、熱硬化型樹脂や紫外線硬化型樹脂などを使用することができる。
具体的には、例えばシリコーン樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリイミド系樹脂等が使用できる。低ヤング率材料としては、これらのうち１つを用いてもよいし、２つ以上を併用してもよい。なかでも特に、シリコーン樹脂は、吸湿しにくいため、高温・高湿環境でも物性が変化しにくい点で好ましい。

【0018】

応力緩和層１７のヤング率は、例えば１ＭＰａ以上、５００ＭＰａ以下（好ましくは１ＭＰａ以上、１００ＭＰａ以下）であることが好ましい。応力緩和層１７のヤング率は、支持体５の構成材料のヤング率に対して１／１０以下（好ましくは１／１００以下）であることが好ましい。なお、ヤング率は、ＪＩＳ Ｋ ７１６１、またはＪＩＳ Ｋ ７２４４に準拠する方法によって測定することができる。

【0019】

応力緩和層１７を構成する樹脂Ｍ１としては、支持体５を構成するモールド樹脂Ｍ２の熱膨張係数よりも大きい熱膨張係数のものが用いられる。具体的には、低ヤング率のシリコーン系樹脂等であって、熱膨張係数が２００ｐｐｍ／℃以上のものが好ましい。
支持体５を構成するモールド樹脂Ｍ２には、ガラスフィラーを充填したエポキシ系樹脂等であって、熱膨張係数が１００ｐｐｍ／℃以下のものを用いることが望ましい。なお、熱膨張係数は、ＪＩＳ Ｋ ６９１１：熱硬化性プラスチック一般試験法記載の方法等で求めることができる。

【0020】

応力緩和層１７を構成する樹脂Ｍ１と支持体５を構成するモールド樹脂Ｍ２との間に熱膨張係数の差があることによって、次に示す理由により、隙間１８が形成される。
モールド樹脂Ｍ２を硬化するためのアニール処理（温度条件は例えば１８０℃）を行うとモールド樹脂Ｍ２の熱膨張係数は固定化する。その後、樹脂Ｍ１およびモールド樹脂Ｍ２を常温まで冷却する。このとき、樹脂Ｍ１とモールド樹脂Ｍ２の熱膨張係数の差により、樹脂Ｍ１が収縮する際の体積の変形量は、モールド樹脂Ｍ２が収縮する際の体積の変形量よりも大きくなる。これにより、応力緩和層１７と支持体５との間に隙間１８が形成される。

【0021】

制御部３の底面側の応力緩和層１７ａの厚みは、例えば、５μｍ以上、１００μｍ以下（好ましくは１０μｍ以上、５０μｍ以下）とすることができる。この厚みを５μｍ以上とすることで、高い応力緩和効果が得られる。また、この厚みを１００μｍ以下とすることで、全体の厚さ寸法を抑制できる。

【0022】

制御部３の外面側の応力緩和層１７ｃの厚み（平均厚み）は、例えば、５μｍ以上、４００μｍ以下（好ましくは１００μｍ以上、４００μｍ以下）とするのがよい。この厚みを５μｍ以上とすることで、高い応力緩和効果が得られる。また、この厚みを４００μｍ以下とすることで、全体の厚さ寸法を抑制できる。

【0023】

制御部３の外面側の応力緩和層１７ｃの外面（支持体５の基台７との境界面）は、湾曲凸面をなしていることが好ましい。応力緩和層１７ｃの外面は、全面が湾曲凸面であってもよいし、一部のみが湾曲凸面であってもよい。また、湾曲凸面の断面形状は、例えば円弧状であってもよいし、楕円弧状、放物線状、双曲線状などの高次曲線状（例えば二次曲線状）であってもよい。

【0024】

制御部３の外面側の応力緩和層１７ｃの外面を湾曲凸面にした場合、応力緩和層１７ｃは、中央部分が最も厚く、周縁に近いほど薄くなる。外面を湾曲凸面とした場合、応力集中が起こりにくくなることから、基台７等の変形の影響が制御部３に及ぶのを抑制する効果を高め、温度センサの出力に誤差を生じにくくすることができる。また、外面を湾曲凸面とすることによって、金型に樹脂を充填して支持体５の基台７を成形する際に、金型内での樹脂の流れがスムーズとなる。

【0025】

圧力センサチップ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チップ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し、この応力に応じて歪ゲージの抵抗値が変化し、この抵抗値変化に応じたセンサ信号が出力される。
圧力センサチップ２は、例えば、ＭＥＭＳ（MicroElectro-Mechanical Systems）技術を利用した圧力センサ素子である。圧力センサチップとしては、ピエゾ抵抗効果を用いたピエゾ抵抗型圧力センサや、静電容量型圧力センサを用いてよい。
圧力センサチップ２は、収容部１０内の載置部６の上面に設けることができる。圧力センサチップ２は、収容部１０に充填された保護剤９に埋設されている。

【0026】

保護剤９は、水や外気の浸入を防ぎ、圧力センサチップ２への悪影響を防ぐことができる。
保護剤９としては、例えばシリコーン樹脂、フッ素系樹脂などが使用できる。保護剤９は、例えば液状、ゲル状とすることができる。保護剤９は高い粘性を持つことが好ましい。保護剤９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。

【0027】

保護剤９は、測定対象から加えられる圧力をそのまま圧力センサチップ２に伝達できる。このため、圧力センサチップ２による圧力検出の精度を低下させることはない。保護剤９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、圧力センサチップ２の劣化を防ぐために有利である。保護剤９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。

【0028】

制御部３は、圧力センサチップ２からのセンサ信号を受けて圧力検出信号を出力する機能を有する。
制御部３としては、温度センサを内蔵するものが使用できる。制御部３は、例えば、圧力センサチップ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。温度センサを内蔵する制御部３は、系内の温度に応じて圧力検出信号を補正することができる。このため、精度の高い圧力測定が可能となる。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、赤外線式などを使用することができる。

【0029】

制御部３は、ボンディングワイヤ１４を介してリード部４ｂの下面に電気的に接続されている。また、制御部３は、ボンディングワイヤ１５を介してリード部４ｃの下面に電気的に接続されている。

【0030】

ボンディングワイヤ１４、１５は、一端が制御部３の外面３ａ（図１における下面）の回路に接続されている。ボンディングワイヤ１４、１５は、制御部３から応力緩和層１７を通り、隙間１８を経て、支持体５の基台７を通ってリードフレーム４（リード部４ｂ，４ｃ）に達している。ボンディングワイヤ１４、１５は、応力緩和層１７および基台７に埋設されることにより外力から保護される。
ボンディングワイヤ１３は、一端が圧力センサチップ２の上面２ａの回路に接続されている。ボンディングワイヤ１３は、保護剤９を通ってリードフレーム４（リード部４ｂ）に達している。ボンディングワイヤ１３は、保護剤９に埋設されることにより外力から保護される。
ボンディングワイヤ１３，１４，１５は、例えば金、銅、アルミニウム等の金属からなる。

【0031】

リードフレーム４の台座部４ａの上面側に設置された圧力センサチップ２は、上面２ａに回路が形成されており、リードフレーム４の台座部４ａの下面側に設置された制御部３は、外面３ａ（図１における下面）に回路が形成されている。このため、配線長を短くすることができるとともに、外部からのノイズの影響を低減できる。

【0032】

次に、圧力センサを製造する方法の一例を説明する。
まず、金属基板（例えば銅基板）に打ち抜き加工（プレス加工）を施して、リードフレーム４を形成する。リードフレーム４の必要部分にはＡｇめっき処理を施してもよい。

【0033】

次に、制御部３または台座部４ａ（リードフレーム４）に、未硬化（液状）の低ヤング率材料をディスペンサ等により供給し、これを加熱等により硬化させて応力緩和層１７とするとともに、ボンディングワイヤ１４、１５を介して制御部３をリード部４ｂ，４ｃに接続する。
応力緩和層１７ａは、低ヤング率材料からなるシート体を制御部３または台座部４ａに貼り付ける方法によって形成することもできる。

【0034】

次に、金型にリードフレーム４等をセットし、その状態で金型内にモールド樹脂Ｍ２を注入することで支持体５を成形する。これにより、制御部３、応力緩和層１７、およびボンディングワイヤ１４、１５を、支持体５に埋設することができる。

【0035】

支持体５の成形が終了したら、アニール処理（例えば１８０℃）を行う。温度を常温に戻す際には、支持体５を構成する樹脂Ｍ２と応力緩和層１７を構成する樹脂Ｍ１との収縮量の差により、支持体５の基台７と応力緩和層１７との間に隙間１８が形成される。
図２は、基台７と応力緩和層１７との間に隙間１８が形成された圧力センサの一例を示す写真である。

【0036】

次に、支持体５の載置部６上に圧力センサチップ２を設置し、圧力センサチップ２をボンディングワイヤ１３を介してリード部４ｂに接続する。次いで、収容部１０の内部に保護剤９を充填して圧力センサチップ２を覆う。これにより、図１に示す圧力センサを得る。

【0037】

この圧力センサでは、制御部３が応力緩和層１７で覆われているため、制御部３の周囲の部品（載置部６やリードフレーム４の台座部４ａ）に生じた応力が制御部３に及ぶのを防ぎ、制御部３の出力誤差が大きくなることを回避できる。以下、このことを詳しく説明する。

【0038】

モールド樹脂Ｍ２からなる支持体５は、樹脂の硬化時に生じる応力や、硬化温度と室温との温度差により生じる熱応力などがかかった状態となっている。この状態で、外部環境により温度ストレスや湿度ストレスが加えられると、支持体５は変形しやすくなる。また、支持体５の変形に伴ってリードフレーム４にも変形が及ぶ可能性がある。特に、高温、高湿環境下では、支持体５が吸湿しやすくなるため、このような変形が起こりやすくなる。

【0039】

この圧力センサでは、制御部３が低ヤング率材料からなる応力緩和層１７で包囲されているため、支持体５、リードフレーム４等の変形により圧力が制御部３に及ぶのを抑制できる。このため、外部環境の変化によって、支持体５に温度ストレスや湿度ストレスが加えられた場合でも、制御部３の温度センサの測定機能を正常に維持し、温度センサの出力に誤差が生じるのを抑制することができる。
また、応力緩和層１７の外面が湾曲凸面となっているため、応力集中が起こりにくいことから、支持体５の変形の影響が制御部３に及ぶのを抑制する効果を高め、温度センサの出力に誤差が生じるのを防ぐことができる。

【0040】

次に、支持体５の基台７と応力緩和層１７との間に隙間１８を形成した経緯とその隙間１８を形成したことによる効果について説明する。
制御部３は、モールド樹脂よりなる支持体５の内部に封止されているため、モールド樹脂Ｍ２の吸湿による膨潤の影響を受けやすく、誤動作が懸念されるが、支持体５からの影響は、支持体５と制御部３との間に、ヤング率の低い樹脂Ｍ１による応力緩和層１７を設けることによって回避することができる。

【0041】

例えば、半導体抵抗式の温度センサが組み込まれた制御部３を用いた場合、応力緩和層１７がないサンプルと応力緩和層１７があるサンプルとでは、次のような差が出ることが確認された。ここでは、高温・高湿条件（６０℃、９０％ＲＨ）に１００時間放置後、常温・常湿条件（２５℃、５０％ＲＨ）下に２時間放置して測定した結果を挙げる。
応力緩和層１７がないサンプルの場合、温度センサ出力は２８．１℃であり、＋３．１℃の出力誤差が生じた。これに対し、応力緩和層１７があるサンプルの場合、温度センサ出力は２５．１℃であり、出力誤差は＋０．１℃であった。この結果から、応力緩和層１７の効果が確認できた。

【0042】

しかし、さらに出力誤差を低減させることを考えた場合、制御部３に対する支持体５の基台７側からの圧力だけでなく、リードフレーム４の台座部４ａ側からの圧力についても緩和を図る必要がある。

【0043】

図４は、制御部３の底面３ｂ側の応力緩和層１７ａの層厚ｔ１が薄く、制御部３の外面３ａ側の応力緩和層１７ｃの層厚ｔ２が厚い場合の例である。この構成の場合、制御部３の外面３ａ側の応力緩和層１７ｃの層厚ｔ２が厚いことで、支持体５の基台７側からの圧力ＦＡを効果的に緩和することができる。しかし、制御部３の底面３ｂ側の応力緩和層１７ａの層厚ｔ１が薄いことから、リードフレーム４の台座部４ａ側からの圧力ＦＢに対しては緩和効果が少ない。

【0044】

リードフレーム４の台座部４ａ側からの圧力ＦＢの影響を抑制しようとする場合は、図５に示すように、制御部３の底面３ｂ側の応力緩和層１７ａの層厚ｔ１を厚くするのが有効である。
しかし、制御部３の底面３ｂ側の応力緩和層１７ａの層厚ｔ１を厚くすると、応力緩和層１７の全厚を一定範囲に収める場合、支持体５の基台７側つまり制御部３の外面３ａ側の応力緩和層１７ｃの層厚ｔ２が薄くなる。そのため、支持体５の基台７側からの圧力の影響を受けやすくなる。

【0045】

これを解決するためには、図５の符号１７ｘで示す二点鎖線のように、応力緩和層１７の全体の厚さを大きくすることで、制御部３の外面３ａ側の応力緩和層１７ａの層厚ｔ３を大きくすることが考えられる。しかし、そうすると、応力緩和層１７の全体の厚さが厚くなった分だけ、モールド樹脂Ｍ２による基台７の厚さｔｘが薄くなってしまう。そのため、基台７による保護効果の低下の懸念が生じる。

【0046】

この問題を解決するべく、図１に示すように、本実施形態の圧力センサでは、応力緩和層１７と支持体５の基台７との間に隙間１８を確保している。
隙間１８を確保することによって、支持体５の膨潤時においても圧力が制御部３に及びにくくなる。そのため、制御部３の底面３ｂ側の応力緩和層１７ａの厚さ（層厚ｔ１）を厚くすることができる。これにより、リードフレーム４の台座部４ａ側からの制御部３への圧力の影響を低減することができる。

【0047】

すなわち、本実施形態の圧力センサでは、モールド樹脂Ｍ２の吸湿による膨潤等による支持体５の基台７側から力を隙間１８で吸収することができるため、制御部３において、支持体５側からの力の影響を受けにくくすることができる。よって、制御部３の外面３ａ側の応力緩和層１７ｃの層厚ｔ２を薄くし、その分、制御部３の底面３ｂ側（リードフレーム４側）の応力緩和層１７ａの層厚ｔ１を厚くすることができる。
よって、支持体５の基台７側から制御部３に作用する力ばかりでなく、リードフレーム４の台座部４ａ側から制御部３に作用する力の影響も抑制することができ、制御部３の性能に悪影響が出ることを防止できる。

【0048】

図３は、応力緩和層１７と支持体５の基台７との間に隙間１８がある場合（実施例１）と、隙間１８がない場合（比較例１）における制御部３に作用する応力の違いを、制御部３の底面３ｂ側の応力緩和層１７ａの厚さ（層厚）との関係で示す特性図である。この図における縦軸は、制御部３の温度センサ付近（外面中央）の応力を示す。

【0049】

図３に示すように、隙間１８がない場合（比較例１）は、制御部３の底面３ｂ側の応力緩和層１７ａの厚さを大きくすると、却って制御部３の応力が増加している。
一方、隙間１８がある場合（実施例１）は、制御部３の底面３ｂ側の応力緩和層１７ａの厚さの増加に伴い、制御部３の応力が減少している。
このように、実施例１では、隙間１８を確保したことにより、支持体５の基台７側から制御部３に作用する圧力ばかりでなく、リードフレーム４の台座部４ａ側から制御部３に作用する圧力の影響も抑制することができる。従って、制御部３に組み込まれた温度センサの計測誤差をより小さくすることができる。

【0050】

隙間１８がない場合は、温度変動に伴って、支持体５（モールド樹脂Ｍ２）と応力緩和層１７（樹脂Ｍ１）との間に位置ずれが生じると、支持体５と応力緩和層１７との境界で、ボンディングワイヤ１４、１５に無用な剪断力が作用するおそれがある。
本実施形態の圧力センサでは、隙間１８があることにより、ボンディングワイヤ１４、１５が僅かに変形できるようになるため、ボンディングワイヤ１４、１５にかかる力を緩和し、その破損を防ぐことができる。

【0051】

図１（Ｂ）に示すように、ボンディングワイヤ１４、１５は、隙間１８において、応力緩和層１７を構成する樹脂Ｍ１の被膜によって覆われている。これは、樹脂Ｍ１が熱収縮して隙間１８が形成されたとしても、ボンディングワイヤ１４、１５の周囲には樹脂Ｍ１が付着したままであることによるものである。隙間１８において、ボンディングワイヤ１４、１５が樹脂Ｍ１によって覆われていると、ボンディングワイヤ１４、１５が樹脂Ｍ１によって保護されるため好ましい。なお、ボンディングワイヤ１４、１５は隙間１８に露出していてもよい。

【0052】

図６に示すように、隙間１８に水蒸気などのガスが溜まり結露する等の懸念がある場合は、支持体５の基台７に、隙間１８に連通するガス抜き孔１９を形成することができる。ガス抜き孔１９により、隙間１８内のガスを外部に排出することができ、ガスが溜まることによる悪影響を排除できる。

【0053】

以上、本発明の圧力センサについて説明してきたが、本発明は前記の例に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、図１に示す圧力センサでは、応力緩和層１７（１７ｂ，１７ｃ）の外面の全域に隙間１８が形成されているが、前記隙間は、応力緩和層の外面の少なくとも一部に形成されていればよい。
また、図１（Ａ）等に示すように、制御部とリードフレームとを接続するボンディングワイヤが複数ある場合には、それら複数のボンディングワイヤのすべてが、制御部から応力緩和層を通り、隙間を経て支持体を通ってリードフレームに達して配線されていてもよいが、複数のボンディングワイヤのうち一部のみがこのような経路で配線されていてもよい。

【0054】

本発明の圧力センサは、水深計を搭載したダイバー用腕時計などの携帯用の機器などに適用できる。

【符号の説明】

【0055】

１・・・基体部、２・・・圧力センサチップ、３・・・制御部、３ａ・・・外面、３ｂ・・・底面、４・・・リードフレーム、４ａ・・・台座部、５・・・支持体、１４，１５・・・ボンディングワイヤ、１７・・・応力緩和層、１７ａ・・・制御部の底面側の応力緩和層、１７ｃ・・・制御部の外面側の応力緩和層、１８・・・隙間、１９・・・ガス抜き孔、Ｍ１・・・応力緩和層を構成する樹脂、Ｍ２・・・支持体を構成する樹脂（モールド樹脂）。

【要約】

【課題】モールド樹脂のパッケージ（支持体）内部に封入した制御部に作用する力を低減できる圧力センサを提供する。
【解決手段】リードフレーム４の台座部４ａの一方の面側に設けられた圧力センサチップ２と、リードフレーム４の台座部４ａの他方の面側に設けられた制御部３と、を備えた圧力センサを提供する。制御部３は、ヤング率の低い樹脂Ｍ１からなる応力緩和層１７で包囲し、その上で支持体（パッケージ）５をモールド成形することで、制御部３を支持体５内部に封入する。制御部３の外面３ａを覆う応力緩和層１７ｃと支持体５との間には、隙間１８が形成されている。
【選択図】図１

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図1】

【図2】